JP2008014272A - 車両の燃料冷却装置 - Google Patents

Abstract

【課題】燃料タンクは何ら改良することなく、リターン燃料を充分に冷却した後に燃料タンクへ環流させることができるようにする。
【解決手段】車体１の前部にディーゼルエンジン６を配設し、後部に燃料タンク１１を配設し、ディーゼルエンジン６のコモンレール２１から延出して燃料タンク１１に連通する燃料リターンラインの内、車体１のフロアパネル下側に配設されているライン２３ａ，３５ｃ，４１を、車体１の前後方向に複数回往復させた状態で配列する。燃料リターンラインがフロアパネル下側で複数回往復されているため、走行時の空気流れにより燃料リターンラインを流れるリターン燃料を効率よく冷却することができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、燃料リターンラインの流路長を長くして、燃料リターンラインを流通するリターン燃料を効率よく冷却するようにした車両の燃料冷却装置に関する。

従来、ディーゼルエンジン、特に、コモンレールを使用した蓄圧式燃料噴射装置を採用するディーゼルエンジンでは、燃料噴射圧力の高圧化に伴いリターン燃料が高温化し易く、高温化したリターン燃料が、そのまま燃料タンクへ戻されると、燃料タンクに貯留されている燃料が昇温されてしまう。

ディーゼルエンジンに使用される燃料の着火温度は低いため、燃料噴射装置からは着火温度よりもかなり低い温度の燃料を燃焼室に供給する必要がある。燃料タンク内の燃料温度の高温化を防止するためには、リターン燃料を一旦冷却した後、燃料タンクへ戻す必要がある。

リターン燃料を冷却する技術としては、特許文献１（特開平１０−８９１１６号公報）に開示されているものがある。

同文献１には、燃料冷却器を燃料タンク内に配設し、リターン燃料が燃料冷却器を通過する際に、このリターン燃料の熱を燃料タンクの壁面を介して外部に放出する技術が開示されている。
特開平１０−８９１１６号公報

しかし、上述した文献に開示されている技術では、燃料冷却器を燃料タンクに配設する構造であるため、燃料冷却器の容量を燃料タンク内で充分に確保しようとした場合、タンク容量が必要以上に制約受けてしまう問題がある。

又、通常の仕様では、ディーゼル車とガソリン車とで採用する燃料タンクは共用化が可能であるが、燃料冷却器を燃料タンク内に配設した場合、共用化を実現することが困難となる不都合がある。

これに対処するに、燃料リターンライン中に燃料冷却器を介装し、この燃料冷却器で燃料を冷却した後、燃料タンクへ戻すものも知られている。

しかし、最近の乗用車等は車室内空間を広く確保するために低床化の傾向にあり、このような低床式車両において、車体のフロアパネルに沿って配設されている燃料リターンラインの中途に燃料冷却器を介装するためには、フロアパネルの燃料冷却器に対応する部位に、燃料冷却器との干渉を回避するための凹部を形成する必要があり、フロアパネルの当該凹部に対応する部位が室内側へ突出されるため、その分、室内空間が狭くなってしまう問題がある。

本発明は、上記事情に鑑み、燃料タンクは何ら改良することなく、リターン燃料を充分に冷却した後に燃料タンクへ環流させることができるばかりでなく、低床式車両に対しても適用可能な車両の燃料冷却装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため本発明による車両の燃料冷却装置は、車体にディーゼルエンジンと燃料タンクとが配設され、前記ディーゼルエンジンに設けられている燃料噴射装置からのリターン燃料を冷却した後に前記燃料タンクへ環流させる車両の燃料冷却装置において、前記燃料噴射装置と前記燃料タンクとを連通すると共に前記リターン燃料を流通させる燃料リターンラインが、前記車体の底部に複数回往復された状態で配設され、前記燃料リターンラインの往路と復路とが切り替わる端部が分割されていると共に分割された該端部間がコネクタを介して連通されていることを特徴とする。

本発明によれば、燃料リターンラインを車体の底部に複数回往復した状態で配設したので、走行時の空気流により燃料リターンラインを流通するリターン燃料が効率よく冷却され、燃料タンクは何ら改良することなく、当該リターン燃料を充分に冷却した後に燃料タンクへ環流させることができる。

又、燃料リターンライン自体に冷却機能を保有させたので、燃料冷却器を特別に設ける必要が無く、従って、低床式車両に対しても適用させることができ、高い汎用性を得ることができる。

更に、燃料リターンラインの往路と復路とが切り替わる端部を分割し、分割した端部間をコネクタを介して連通させたので、燃料リターンラインの往復回数を容易に変更することができ、その結果、車種毎に最適な冷却能力を設定することができる。

以下、図面に基づいて本発明の一形態を説明する。図１、図２はディーゼル車の概略平面図、及び同概略側面図、図３は図１のIII部斜視図、図４は同IV部斜視図、図５はガソリン車の概略平面図である。尚、以下においては、左右対称な部品については同一の符号を付して説明を簡略化する。更に、ディーゼル車とガソリン車とで共通する部品についても同一の符号を付して説明を簡略化する。

同図の符号１は自動車等の車両の車体であり、この車体１は、後述するディーゼルエンジン６を搭載する車両（ディーゼル車）と、ガソリンエンジン３１を搭載する車両（ガソリン車）とで共用されている。

この車体１のフレーム（以下、「車体フレーム」と称する）２が、前部のフロントサイドフレーム３と、このフロントサイドフレーム３の後端に連設されているサイドシル４と、このサイドシル４の後端に連設して後方へ延出するリヤサイドフレーム５とを備えている。尚、フロントサイドフレーム３の後部からサイドシル４の前部にかけてトーボード２ａがトーボードリンフォース（図示せず）を介して固設されており、このトーボード２ａにてエンジンルーム１ａとキャビン１ｂとが区画されている。又、エンジンルーム１ａに、ディーゼル車においてはディーゼルエンジン６が搭載され、ガソリン車においてはガソリンエンジン３１（図５参照）が搭載されている。

リヤサイドフレーム５は、後方へ向けて上方傾斜されていると共に狭窄されているフロント側リヤサイドフレーム部５ａと、このフロント側リヤサイドフレーム部５ａの後端から後方へほぼ平行に延出するリヤ側リヤサイドフレーム部５ｂとを有している。更に、左右に配設されているリヤ側リヤサイドフレーム部５ｂの後端部間がリヤスカート７を介して連結されている。更に、リヤ側リヤサイドフレーム部５ｂの前端部間が車体フレーム部としてのリヤクロスメンバ８を介して連結されている。

フロント側リヤサイドフレーム部５ａは、リヤシート（図示せず）の下方付近に位置しており、又、リヤ側リヤサイドフレーム部５ｂがトランクルーム１ｃの下方付近に臨まされている。尚、符号９は、左右１対のリヤ側リヤサイドフレーム部５ｂ間に設けられるスペアタイヤ収納領域である。又、符号１９ｆは前輪タイヤ、１９ｒは後輪タイヤである。

又、フロント側リヤサイドフレーム部５ａで挟まれた領域に、燃料タンク１１が配設されており、この燃料タンク１１のフランジ部（図示せず）がフロント側リヤサイドフレーム部５ａにブッシュ（図示せず）等を介して支持されている。

燃料タンク１１は、ディーゼル車とガソリン車とで共用されている。ここで、図５に示すガソリン車の燃料系の構成について簡単に説明する。

ガソリン車で採用する燃料タンク１１の上面一側には外部ブラケット１３ａが密着固定されており、この外部ブラケット１３ａに燃料デリバリポート及び燃料リターンポート（何れも図示せず）が設けられている。又、燃料タンク１１の最上部付近にエバポポート１３ｂが設けられている。更に、燃料デリバリポートの燃料タンク１１内に挿通されている燃料通路にインタンク式の電動燃料ポンプ（図示せず）が介装されている。

燃料デリバリポートに一端を接続する燃料デリバリライン２０は、車体１のフロアパネル（図示せず）の室外側、或いはサイドシル４内等の車体底部を通り、車体１の前方へ延出されてエンジンルーム１ａに臨まされる。エンジンルーム１ａに配設されているガソリンエンジン３１には、燃料噴射装置３８が設けられており、この燃料噴射装置３８に各気筒に燃料を供給するインジェクタ（図示せず）が連通されている。又、この燃料噴射装置３８の流入側に燃料デリバリライン２０が接続され、流出側に燃料リターンライン２３が接続されている。

又、燃料タンク１１の最上部付近に設けたエバポポート１３ｂには、上流側エバポライン３２の一端が接続されており、この上流側エバポライン３２の他端がキャニスタ３３の流入ポートに接続されている。尚、この上流側エバポライン３２に燃料タンク１１の内圧を一定圧に保持する２ウェイバルブ３４が介装されている。更に、このキャニスタ３３の流出ポートに下流側エバポライン３５の一端が接続され、この下流側エバポライン３５の他端がガソリンエンジン３１の吸気通路３１ａに連通されている。

燃料リターンライン２３は金属パイプ等、熱伝導率の高い材料で形成されている。更に、この燃料リターンライン２３が、上流側リターンライン２３ａと下流側リターンライン２３ｂとに分割されており、両リターンライン２３ａ，２３ｂ間が、燃料タンク１１の前部付近に配設されているコネクタユニット３６を介して各々連通されている。尚、このコネクタユニット３６の構成については後述する。

下流側エバポライン３５は、キャニスタ３３に連通するキャニスタ側エバポライン３５ａと、ガソリンエンジン３１の吸気通路３１ａに連通するエンジン側エバポライン３５ｂと、中央部の中央エバポライン３５ｃとに分割されている。又、キャニスタ側エバポライン３５ａの下流端と中央エバポライン３５ｃの上流端とが、上述したコネクタユニット３６を介して連通されている。更に、この中央エバポライン３５ｃの下流端とエンジン側エバポライン３５ｂの上流端とが、エンジンルーム１ａ内に配設されている配管コネクタ３７を介して連通されている。

車体１のフロアパネルに沿って配設されている燃料デリバリライン２０と上流側リターンライン２３ａと中央エバポライン３５ｃとが、フロアパネルにクリップ（図示せず）等を用いて並行状態で固定されている。

燃料タンクに貯留されている燃料は、燃料デリバリライン２０を経て燃料噴射装置３８に供給され、インジェクタから各気筒に燃料が所定タイミングで供給される。又、燃料噴射装置３８からの余剰燃料（リターン燃料）は燃料リターンライン２３を経て燃料タンク１１に環流される。

又、燃料タンク１１の内圧が設定以上になると、２ウェイバルブ３４が開き、燃料タンク１１内で発生した蒸発燃料（エバポガス）が上流側エバポライン３２を経てキャニスタ３３に吸着される。このキャニスタ３３に吸着されたエバポガスは、下流側エバポライン３５を経て、ガソリンエンジン３１の吸気通路３１ａに所定タイミングで吸い出され、ガソリンエンジン３１に供給されて燃焼される。

上述したように、本形態では、燃料タンク１１がガソリン車とディーゼル車とで共用化されており、更に、ガソリン車の燃料系に配設されている各ライン２０，２３，３５もディーゼル車との共用化が図られている。

以下、図１〜図４を参照しながら、ディーゼル車の構成を説明する。尚、燃料タンク１１をディーゼル車で使用する場合、エバポパージは不要であるためエバポポート１３ｂは閉塞される。

図１に示すように、ディーゼル車のエンジンルーム１ａに配設されているディーゼルエンジン６には、蓄圧式燃料噴射装置を構成するコモンレール２１が配設されており、このコモンレール２１に、各気筒に配設されるインジェクタ（図示せず）が連通されている。このコモンレール２１は、高圧燃料を流入するデリバリポート２１ａと余剰燃料を吐出するリターンポート２１ｂとを有している。更に、このデリバリポート２１ａに高圧ポンプ２２が設けられている。尚、本形態では、高圧ポンプ２２として、エンジン連動型の機械駆動式ポンプを採用している。

この高圧ポンプ２２に、燃料タンク１１から延出されている燃料デリバリライン２０が接続されている。この燃料デリバリライン２０はガソリン車との共用化が図られている。又、コモンレール２１に形成されているリターンポート２１ｂに接続されている上流側リターンライン２３ａ、及び燃料タンク１１の外部ブラケット１３ａから延出する下流側リターンライン２３ｂもガソリン車との共用化が図られている。更に、エバポライン３２を構成する中央エバポライン３５ｃもガソリン車との共用化が図られている。

上述したように、フロアパネルに沿って配設されている燃料デリバリライン２０と上流側リターンライン２３ａと中央エバポライン３５ｃとが、クリップ等を用いてフロアパネルに並行状態で固定されている。ディーゼル車では、これら各ライン２０，２３ａ，３５ｃと並行に、増設用リターンライン４１が配設され、この増設リターンライン４１がクリップ（図示せず）等を用いてフロアパネルに固定されている。

又、上流側リターンライン２３ａの下流端と中央エバポライン３５ｃの上流端とが、上述したコネクタユニット３６を介して連通されている。更に、中央エバポライン３５ｃの下流端と増設用リターンライン４１の上流端、すなわち、流路が復路から往路に切り替わる端部がホースコネクタ４３を介して連通されている。更に、増設用リターンライン４１の下流端と燃料タンク１１から延出する下流側リターンライン２３ｂとが、上述したコネクタユニット３６を介して連通されている。

図３にホースコネクタ４３の構成を例示する。このホースコネクタ４３は、屈曲性を有するホース状のコネクタ本体４３ａと、このコネクタ本体４３ａの両端に設けたナット４３ｂとを備えている。ナット４３ｂは、コネクタ本体４３ａの端部に対して回動自在に保持されており、このナット４３ｂに螺合するねじ部（図示せず）が、中央エバポライン３５ｃの下流端部、及び増設用リターンライン４１の上流端部に形成されている。ホースコネクタ４３の両端部と、これに接続する各ライン３５，４１の端部とはシール部材などを介して緊密に嵌合された状態でナット４３ｂにより締結される。

ここで、コネクタユニット３６の構成について説明する。コネクタユニット３６は、ガソリン車とディーゼル車とで共用されており、コネクタユニット３６のコネクタ本体３６ａには、３つの通路が交わることなく形成されている。又、コネクタ本体３６ａの両面には、各通路に連通するニップル（図示せず）が各々突設されている。

図５に示すように、ガソリン車では、コネクタユニット３６の一方の面に突設されている２つのニップルに対して上流側リターンライン２３ａと下流側リターンライン２３ｂとを接続する。そして、この両ライン２３ａ，２３ｂが接続するニップルに連通する他方の面に突設されているニップルをホースコネクタ３６ｂを介して連通する。又、コネクタユニット３６の両面に突設されている残りのニップルにエンジン側エバポライン３５ｂとキャニスタ側エバポライン３５ａとをそれぞれ接続する。

一方、図１、図４に示すように、ディーゼル車においては、コネクタユニット３６の一方の面に突設されている２つのニップルに対して、上流側リターンライン２３ａと中央エバポライン３５ｃとを接続する。そして、この両ライン２３ａ，３５ｃが接続するニップルに連通する他方の面に突設されているニップル、すなわち、流路が往路から復路に切り替わる端部をホースコネクタ３６ｂを介して連通する。又、コネクタユニット３６の両面に突設されている残りのニップルに増設用リターンライン４１と下流側リターンライン２３ｂとを各々接続する。

次に、このような構成による本形態の作用について説明する。

ガソリン車で使用されている燃料系を、ディーゼル車の燃料系に流用する場合、エバポパージは不要であるため、燃料タンク１１はエバポポート１３ｂを閉塞して使用すると共に、上流側エバポライン３２、キャニスタ３３、２ウェイバルブ３４、下流側エバポライン３５のキャニスタ側エバポライン３５ａ及びエンジン側エバポライン３５ｂが不要となる。但し、中央エバポライン３５ｃは、ディーゼル車における燃料リターンラインとして使用する。

そして、図１、図３、図４に示すように、ディーゼル車においては、往路としての上流側リターンライン２３ａの下流端と復路としての中央エバポライン３５ｃの上流端と、ディーゼル車用に設けた往路となる増設用リターンライン４１の上流端とを、コネクタユニット３６を構成するコネクタ本体３６ａの一方の面に突設されている各ニップルにそれぞれ接続する。

そして、このコネクタユニット３６の他方の面に突設されている、上流側リターンライン２３ａと中央エバポライン３５ｃとに各々連通するニップルをホースコネクタ３６ｂで連通する。更に、このコネクタユニット３６の他方の面に突設されている、増設用リターンライン４１に連通するニップルに下流側リターンライン２３ｂを接続する（図４参照）。又、中央エバポライン３５ｃの下流端と増設用リターンライン４１の上流端とをホースコネクタ４３で連通する（図３参照）。

すると、ディーゼル車の燃料リターンラインが、上流側リターンライン２３ａと中央エバポライン３５ｃと増設用リターンライン４１と下流側リターンライン２３ｂとで、複数回（本形態では1.5回）往復させる配列となり、ガソリン車の約３倍の流路長を確保することができる。

そして、ディーゼル車のイグニッションスイッチ（図示せず）をＯＮすると、燃料タンク１１に内装されている電動燃料ポンプ（図示せず）が稼働して、燃料タンク１１に貯留されている燃料が吸い上げられる。この燃料ポンプにより吸い上げられた燃料は、燃料デリバリライン２０を通り、エンジンルーム１ａに配設されているディーゼルエンジン６に設けたコモンレール２１側へ送られる。

コモンレール２１のデリバリポート２１ａには機械駆動式の高圧ポンプ２２が介装されており、燃料タンク１１から送られた燃料は、高圧ポンプ２２にて昇圧されてコモンレール２１へ圧送される。コモンレール２１は高圧ポンプ２２にて圧送された燃料を蓄圧し、蓄圧された高圧燃料は、ディーゼルエンジン６の各気筒に設けられているインジェクタ（図示せず）から各気筒へ所定タイミングで噴射される。

一方、コモンレール２１内の余剰の燃料（リターン燃料）は、リターンポート２１ｂに接続されている上流側リターンライン２３ａを通り、車体１の後部方向へ送られる。上流側リターンライン２３ａの下流端に到達したリターン燃料は、この上流側リターンライン２３ａの下流端に、コネクタユニット３６、ホースコネクタ３６ｂを介して連通する中央エバポライン３５ｃの上流端に流入する。そして、この中央エバポライン３５ｃの上流端に流入したリターン燃料は、中央エバポライン３５ｃ内を流通し、車体１の前部方向へ送られる。

そして、中央エバポライン３５ｃの下流端に達したリターン燃料は、ホースコネクタ４３を経て増設用リターンライン４１の上流端に流入され、この増設用リターンライン４１を通り、車体１の後方へ導かれ、コネクタユニット３６を介して下流側リターンライン２３ｂを通り、燃料タンク１１へ環流される。

その際、上流側リターンライン２３ａ、中央エバポライン３５ｃ、増設用リターンライン４１は熱伝導率の高い材料で形成されているため、走行時の空気流によって、これらのライン２３ａ，３５ｃ，４１内を流通するレターン燃料が冷却される。

このように、本形態では、ディーゼル車の燃料リターンラインを複数回往復させることで、ガソリン車の約３倍の流路長とし、この燃料リターンライン自体に冷却機能を保有させたので、このライン内を流通するリターン燃料を効率よく冷却させることができる。その結果、燃料冷却器を特別に設ける必要が無くなり、部品コストの低減を図ることができる。又、燃料冷却器を設ける必要が無いので、室内空間が狭められず、従って、低所式車両に適用することができ、高い汎用性を得ることができる。

更に、各ライン２３ａ，３５ｃ，４１の端部をホースコネクタ３６，４１を介して連通させたので、増設用リターンライン４１の本数を容易に変更することができる。その結果、増設用リターンライン４１の増減により流路長を調整することが可能となり、車種毎に最適な冷却能力を設定することができる。

又、ガソリン車で使用している中央エバポライン３５ｃを、ディーゼル車の燃料リターンラインの一部として採用しているので、部品の共用化により製品コストの低減を図ることができる。更に、リターン燃料を燃料タンク１１に環流される前の段階で冷却するようにしたので、燃料タンク１１をガソリン車とディーゼル車とで共用化することができ、製造コストの低減を図ることができる。

尚、この場合、ガソリン車で使用する燃料リターンライン２３、中央エバポライン３５ｃの内径を予め大きく設定しておくことで、ディーゼル車の燃料リターンラインとして使用する際の流路抵抗を低減させることができるばかりでなく、管路内表面積が拡大されて熱温低減を図ることができる。

又、本発明は上述した形態に限るものではなく、例えば増設用リターンライン４１を２本以上併設し、各々の端部をホースコネクタ４３で接続することで、燃料リターンラインの往復回数を2.5回以上にしても良い。又、エンジン６，３１が車体１の後部に搭載され、燃料タンク１１が車体前部に搭載されている、いわゆるリヤエンジン車に適用することも可能である。更に、適用する車両も乗用車に限らずトラック、バスであっても良い。

ディーゼル車の概略平面図 ディーゼル車の概略側面図 図１のIII部斜視図 図１のIV部斜視図 ガソリン車の概略平面図

符号の説明

１…車体、
１ａ…エンジンルーム、
２…車体フレーム、
４…サイドシル、
６…ディーゼルエンジン、
１１…燃料タンク、
２０…燃料デリバリライン、
２１…コモンレール、
２１ａ…デリバリポート、
２１ｂ…リターンポート、
２２…高圧ポンプ、
２３…燃料リターンライン、
２３ａ…上流側リターンライン、
２３ｂ…下流側リターンライン、
３５…下流側エバポライン、
３５ｃ…中央エバポライン、
３６…コネクタユニット、
３６ａ…コネクタ本体、
３６ｂ，４３…ホースコネクタ、
３７…配管コネクタ、
４１…増設用リターンライン、
４３ａ…コネクタ本体

Claims (3)

1. 車体にディーゼルエンジンと燃料タンクとが配設され、前記ディーゼルエンジンに設けられている燃料噴射装置からのリターン燃料を冷却した後に前記燃料タンクへ環流させる車両の燃料冷却装置において、
   前記燃料噴射装置と前記燃料タンクとを連通すると共に前記リターン燃料を流通させる燃料リターンラインが、前記車体の底部に複数回往復された状態で配設され、
   前記燃料リターンラインの往路と復路とが切り替わる端部が分割されていると共に分割された該端部間がコネクタを介して連通されている
   ことを特徴とする車両の燃料冷却装置。
2. 前記車両の前後方向の一方にエンジンルームが設けられ、他方に前記燃料タンクが配設されており、
   前記燃料リターンラインが前記車両の前後方向に往復された状態で配設されていると共に、該燃料リターンラインの往路と復路とが切り替わる前記端部が前記エンジンルームと前記燃料タンクの前部付近とに配設されている
   ことを特徴とする請求項１記載の車両の燃料冷却装置。
3. 前記車体がガソリン車と共用され、該ガソリン車の燃料タンクから延出するエバポラインの前記車体の底部に配設されている中央エバポラインが、上流側のエバポラインと下流側のエバポラインから分割されており、
   前記ディーゼル車に設けられている前記燃料リターンラインの内、前記燃料噴射装置から延出する往路側のラインの端部に前記コネクタを介して連通する復路側のラインとして前記中央エバポラインが流用されている
   ことを特徴とする請求項１或いは２記載の車両の燃料冷却装置。

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