JP2008255868A - 燃料供給装置 - Google Patents

Abstract

【課題】この発明は、吸気配管にベーパーの排出しないようにすることで、エンジンの仕様によりレイアウト等の仕様を変更する必要性を少なくし、コストを抑えることができる燃料供給装置を提供することを目的とするものである。
【解決手段】低圧燃料ポンプ３の吐出流量を高圧燃料ポンプ１０の吐出流量よりも多くし、容積室６内に貯まる余剰燃料を低圧燃料ポンプ３とチェック弁３１とリリーフ弁３３との動作により容積室６、第１戻り通路３２、燃料配管４、及び流入通路５で循環させ、容積室６内の燃料が局所的に暖められることを防ぐ構成とした。
【選択図】図１

Description

この発明は、燃料供給装置に関し、特に船外機の燃料供給装置に関するものである。

一般的に船外機では、船体内にある燃料タンク内から船外機までの燃料配管中に圧力をかけることが禁止されている。このため、船外機内までは船外機内に設置された低圧燃料ポンプにて燃料を汲み上げて、船外機内に設けられている高圧燃料ポンプにて燃料を昇圧し、燃料噴射器に高圧燃料を供給している。ところで、船外機内のスペースの大半はエンジンによって占められている。このため、暖機後にエンジンが停止された場合に、エンジンからの受熱により、高圧燃料ポンプまでの船外機内の燃料流路の燃料から、燃料の蒸気の気泡であるベーパーが発生することがある。そして、このベーパーを高圧燃料ポンプが大量に吸い込むと、ベーパーロックが発生してしまう。このベーパーロックとは、燃料ポンプ中にベーパーが入ることで昇圧が出来なくなり吐出不能となる現象である。

ベーパーロックの対策として、下記の特許文献１に記載されたものがある。図７は、船外機における従来の燃料供給装置を示す配管図である。図において、船底に設けられた燃料タンク１は、船外機のケーシング２内に設けられた低圧燃料ポンプ３に燃料配管４を介して接続されている。低圧燃料ポンプ３は流入通路５を介して容積室６に接続されている。容積室６内には、フロート７と共動するニードル弁８、フィルタ９、及びウエスコ式の高圧燃料ポンプ１０が配置されている。ニードル弁８は、容積室６内の燃料量に応じて開閉する弁であり、容積室６内の燃料を一定量とするものである。高圧燃料ポンプ１０には、燃料の吐出圧力が高圧通路１１内の圧力よりも所定値以上高くなった際に開弁する燃圧保持弁１０ａが取り付けられている。この高圧燃料ポンプ１０は、高圧通路１１を介して燃料噴射器１２に接続されており、容積室６内の燃料を昇圧して燃料噴射器１２に供給する。燃料噴射器１２は、供給された高圧燃料をケーシング２内にある図示しないエンジンの吸気配管１３内に噴射する。高圧燃料ポンプ１０及び燃料噴射器１２の動作は、駆動装置１４によって制御される。高圧通路１１には、ドレン通路１５を介して圧力調整器１６が接続されている。この圧力調整器１６は、戻り通路１７を介して容積室６に接続されており、高圧通路１１内の圧力が所定値以上となったときに開弁し、高圧通路１１内の高圧燃料を容積室６に戻すことで高圧通路１１内の圧力を調整する。容積室６の上部には、キャニスタ１８を介して吸気配管１３に連通するベーパー排出通路１９が設けられている。容積室６の上部に溜まったベーパーはキャニスタ１８に溜められ、図示しないエンジンの始動時に吸気配管１３に排出される。すなわち、この例では、容積室６、フロート７、ニードル弁８、キャニスタ１８、及びベーパー排出通路１９によって、容積室６内のベーパーを一定量とする気液分離機構２０が構成されている。

次に、図８は、別の従来の燃料供給装置を示す配管図である。図に示すように、高圧燃料ポンプ１０を容積室６の外に配置する場合もある。この場合、高圧燃料ポンプ１０は流出通路２１を介して容積室６に接続される。

特開平８−３１２４８５号公報

上記のような従来の船外機の燃料供給装置では、発生するベーパーの量は、エンジンの発熱量及び気液分離機構２０のレイアウトによって変化する。このため、吸気配管１３に排出されるベーパーの排出量が変化することで、エンジン始動時の空気と燃料との混合比にばらつきが生じてしまう。つまり、従来装置では、吸気配管１３にベーパーを排出しているので、混合比のばらつきを小さく抑えるために、エンジンの仕様によりレイアウト等の仕様を変更する必要があり、種類増大からコスト高になってしまう。

この発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、その目的は、吸気配管にベーパーの排出しないようにすることで、エンジンの仕様によりレイアウト等の仕様を変更する必要性を少なくし、コストを抑えることができる燃料供給装置を提供することである。

この発明に係る燃料供給装置は
船外機のケーシング内に設けられた容積室と、ケーシング外に設けられた燃料タンクに燃料配管を介して接続されるとともに、流入通路を介して容積室に接続され、燃料タンクから容積室に燃料を供給する低圧燃料ポンプと、流入通路に設けられ、低圧燃料ポンプから容積室へ燃料が流れるのを許容する第１の一方向弁と、一端が容積室に接続され他端がケーシング内で燃料配管に接続された第１戻り通路と、第１戻り通路に設けられ、容積室から燃料配管へ燃料が流れるのを許容する開弁する第２の一方向弁と、燃料の吐出圧力が所定値以上となった際に開弁する燃圧保持弁を有し、燃料噴射器に接続された高圧通路に容積室の燃料を供給する高圧燃料ポンプとを備え、低圧燃料ポンプの吐出流量を高圧燃料ポンプの吐出流量よりも多くし、容積室内に貯まる余剰燃料を低圧燃料ポンプと第１及び第２の一方向弁との動作により容積室、第１戻り通路、燃料配管、及び流入通路で循環させる。

この発明の燃料供給装置によれば、低圧燃料ポンプの吐出流量を高圧燃料ポンプの吐出流量よりも多くし、容積室内に貯まる余剰燃料を低圧燃料ポンプと第１及び第２の一方向弁との動作により容積室、第１戻り通路、燃料配管、及び流入通路で循環させるので、容積室内で滞留する燃料が局所的に暖められることを防ぐことができ、燃料温度を均一化することでベーパーの発生量を抑えることができる。このため、吸気配管にベーパーを排出する必要を無くすことができ、エンジンの仕様によりレイアウト等の仕様を変更する必要性を少なくし、コストを抑えることができる。

以下、この発明を実施するための最良の形態について、図面を参照して説明する。
実施の形態１．
図１は、この発明の実施の形態１による燃料供給装置を示す配管図である。図２は、図１の容積室６を示す断面図である。なお、従来の燃料供給装置と同一又は同等部分については同一の符号を用いて説明する。図において、船底に設けられた燃料タンク１は、船外機のケーシング２内に設けられた低圧燃料ポンプ３に燃料配管４を介して接続されている。この低圧燃料ポンプ３は、流入通路５を介して容積室６に接続されており、燃料タンク１から容積室６に燃料を汲み上げる。流入通路５には、低圧燃料ポンプ３から容積室６へ燃料が流れるのを許容する第１の一方向弁であるチェック弁３１が設けられている。容積室６には、流入通路５の他に、第１戻り通路３２と流出通路２１とが接続されている。図２に示すように、流入通路５は容積室６の高さ方向中央６ａよりも上方で容積室６に接続されている。第１戻り通路３２は、流入通路５よりも上方である容積室６の上面に接続されている。流出通路２１は、容積室６の高さ方向中央６ａよりも下方である容積室６の底面に接続されている。

図１に戻って、第１戻り通路３２の他端は、ケーシング２内で燃料配管４に接続されている。この第１戻り通路３２には、容積室６から燃料配管４へ燃料が流れるのを許容する第２の一方向弁であるリリーフ弁３３が設けられている。このリリーフ弁３３は、容積室６内の圧力が燃料配管４内の圧力よりも所定値以上大きくなったときに開弁するものである。

容積室６の底部には、フィルタ９が設けられている。このフィルタ９は、流出通路２１の一端に取り付けられている。流出通路２１の他端は、高圧燃料ポンプ１０に接続されている。高圧燃料ポンプ１０には、燃料の吐出圧力が高圧通路１１内の圧力よりも所定値以上となった際に開弁する燃圧保持弁１０ａが取り付けられている。この高圧燃料ポンプ１０は、高圧通路１１を介して燃料噴射器１２に接続されており、容積室６内の燃料を昇圧して燃料噴射器１２に供給する。燃料噴射器１２は、供給された高圧燃料をケーシング２内にある図示しないエンジンの吸気配管１３内に噴射する。燃料噴射器１２の動作は駆動装置１４によって制御される。

高圧通路１１には、この高圧通路１１から分岐するドレン通路１５を介して圧力調整器１６が接続されている。この圧力調整器１６は、第２戻り通路１７を介して第１戻り通路３２に接続されており、高圧通路１１内の圧力が例えば３００ｋＰａ等の所定値以上となったときに開弁し、高圧通路１１内の高圧燃料を第１戻り通路３２に戻すことで高圧通路１１内の圧力を調整する。

次に、動作について説明する。この実施の形態では、低圧燃料ポンプ３の吐出流量を高圧燃料ポンプ１０の吐出流量よりも多く設定している。このため、各ポンプ３，１０の吐出流量の差分に応じた余剰燃料が発生し、容積室６内は燃料で満たさせる。この余剰燃料は、低圧燃料ポンプ３とチェック弁３１とリリーフ弁３３の動作により容積室６、第１戻り通路３２、燃料配管４、及び流入通路５で循環される。これにより、燃料温度を均一化することで、図示しないエンジンからの受熱により容積室６内の燃料が局所的に暖められることを防ぎ、ベーパーの発生を防いでいる。また、ベーパーを含んだ燃料が低圧燃料ポンプ３を通過するときに低圧燃料ポンプ３によって加圧される。これにより、ベーパーが燃料に溶け込み、循環される燃料からベーパーが徐々に消える。なお、低圧燃料ポンプ３と高圧燃料ポンプ１０との流量差がエンジン状態により極端に異なることを避けるため、低圧燃料ポンプ３と高圧燃料ポンプ１０との駆動源を合わせることが望ましい。この実施の形態では、低圧燃料ポンプ３と高圧燃料ポンプ１０とはエンジンのクランクシャフトの動力により機械的に駆動される。図中の四角で囲われたＭは駆動源がクランクシャフトの動力であることを示している。図５等に用いているが、丸で囲われたＭは駆動源がモータであることを示している。図７，図８に示す従来装置では、気液分離機構２０内のニードル弁８が閉じた場合に、低圧燃料ポンプ３は締切状態となり、動力ロスが生じるが、この実施の形態ではニードル弁８を省略しているのでそのような問題は生じない。

ここで、エンジン暖機後にエンジンを停止した際、エンジンからの受熱により容積室６内の燃料温度が上昇し、図３に示すガソリン飽和蒸気圧曲線による温度を超えるとベーパーが発生する。この実施の形態では、第１の戻し通路３２にリリーフ弁３３を取り付け、低圧燃料ポンプ６によって供給される余剰燃料により容積室６内の圧力を高め、ベーパーが発生する温度を高めている。なお、リリーフ弁３３の開弁圧力は、高圧通路１１に供給される燃料の圧力が高くなりすぎることを防ぐために、少なくとも圧力調整器１６の開弁圧力以下に設定する必要がある。この実施の形態では、リリーフ弁３３の開弁圧力は、低圧燃料ポンプ３の負荷及びガソリン飽和蒸気圧曲線（図３参照）に基づくベーパー発生量抑制の観点から、圧力に対するベーパー発生温度勾配が高い値、すなわち大気圧よりも１００ｋＰａ高い値に設定している。

ところで、エンジンが冷えた場合、容積室６内の燃料が冷えることでベーパーが液化する。ベーパーが液化することで容積室６内の圧力が減圧されると、チェック弁３１から燃料が供給される。これによって、容積室６内の圧力が大気圧以下となることが防止されるとともに、前記容積室６内が燃料で満たされ、エンジン再始動時に安定して高圧燃料ポンプ１０に燃料を供給できる。

容積室６の燃料は、フィルタ９を介して高圧燃料ポンプ１０に吸入される。この燃料は高圧燃料ポンプ１０で昇圧されて、燃料噴射器１２に供給される。燃料噴射器１２に供給される燃料の圧力は高圧通路１１内の圧力である。この高圧通路１１内の圧力は、圧力調整器１６により所定の圧力に調整される。圧力調整器１６から排出された燃料は、第１及び第２の戻り通路１７，３２を介して低圧燃料ポンプ３に返される。ここで、容積室６内の圧力が変化するので、従来装置（図７参照）のように第１の戻り通路１７を容積室６に接続すると圧力調整器１６の動作が不安定になる。この実施の形態では第１の戻り通路１７を第２の戻り通路３２に接続しているので、圧力調整器１６の排出側の圧力が常に大気圧となり、圧力調整器１６の動作が安定し高圧通路１１内の圧力が安定する。

なお、従来装置に使用しているウエスコ式燃料ポンプは、自吸能力が悪いため容積室６内に配置する必要があり、前記容積室が大型化する。また、前記容積室内の圧力が変化した場合に、吐出流量が変化してしまう。この実施の形態では、高圧燃料ポンプ１０は、自吸性能に優れ燃料配管中に搭載が可能で、また吸入圧力が変化しても吐出流量にばらつきが生じ難いピストン式燃料ポンプを採用している。これによって船外機全体を小型化している。

このような燃料供給装置では、低圧燃料ポンプ３の吐出流量を高圧燃料ポンプ１０の吐出流量よりも多くし、容積室６内に貯まる余剰燃料を低圧燃料ポンプ３とチェック弁３１とリリーフ弁３３との動作により容積室６、第１戻り通路３２、燃料配管４、及び流入通路５で循環させるので、容積室６内で滞留する燃料が局所的に暖められることを防ぐことができ、燃料温度を均一化することでベーパーの発生量を抑えることができる。このため、吸気配管１３にベーパーを排出する必要を無くすことができ、エンジンの仕様によりレイアウト等の仕様を変更する必要性を少なくし、コストを抑えることができる。また、ベーパーを含む燃料が低圧燃料ポンプ３を通過する際に昇圧されるので、燃料にベーパーを溶け込ませることができ、循環される燃料からベーパーを少なくできる。
また、従来装置ではニードル弁８及びキャニスタ１８（図７参照）等を用いていたため、構造が複雑になり気液分離機構２０のサイズが大きくなっていた。そして、気液分離機構２０が大きくなることで、船外機全体としてのサイズも大きくなっていた。この実施の形態の燃料供給装置では、キャニスタ１８等の大きな部品を省略しているので小型化できる。すなわち、この発明の燃料供給装置は小型排気量の船外機に特に有効である。

また、リリーフ弁３３が第１戻り通路３２に取り付けられ、低圧燃料ポンプ３により供給される余剰燃料によって容積室６内の圧力が高められるので、容積室６内でベーパーが発生する温度を高めることができ、ベーパーの発生量を少なくできる。

また、圧力調整器１６に接続された第２戻り通路１７は、ケーシング２内で第１戻り通路３２に接続されているので、圧力調整器１６の排出側圧力を常に大気圧とすることができる。このため、圧力調整器１６の開弁動作を安定させることができ、燃料噴射器１２への燃料の供給圧力を安定させることができる。

また、リリーフ弁３３の開弁圧力は、１００ｋＰａ以上かつ圧力調整器１６の開弁圧力以下であるので、容積室６内で発生するベーパーの量を効果的に少なくできるとともに、高圧通路１１内の圧力が高くなり過ぎることを防ぐことができる。

また、流入通路５は容積室６の高さ方向中央６ａよりも上方で容積室６に接続され、第１戻り通路３２は流入通路５よりも上方で容積室６に接続されているので、容積室６内でベーパーが発生したとしても、ベーパーを含む燃料をより確実に循環させることができ、より確実に容積室６内のベーパーを少なくできる。

また、高圧燃料ポンプ１０が容積室６外に配置され、高圧燃料ポンプ１０に接続された流出通路２１は、容積室６の高さ方向中央６ａよりも下方で容積室６に接続されているので、高圧燃料ポンプ１０がベーパーを吸入する可能性を低くでき、ベーパーロックが発生する可能性をより確実に低くできる。

実施の形態２．
図４は、この発明の実施の形態２による燃料供給装置の要部を示す断面図である。なお、実施の形態１と同一又は同等部分の構成については同一の符号を用いて説明する。この実施の形態２では、高圧燃料ポンプ１０は容積室６と一体に設けられている。図に示すように高圧燃料ポンプ１０は斜板１０ｂの回転によって複数のピストン１０ｃが往復動するアキシャルピストンポンプである。フィルタ９が取り付けられた吸入孔が開口している燃料溜め１０ｄは、容積室６の底部に設けられた流出通路２１に連通している。その他の構成は実施の形態１と同様である。

このような燃料供給装置では、高圧燃料ポンプ１０が容積室６と一体に設けられているので、装置全体としてのサイズを小形化でき、小排気量の船外機により確実に適用できる。

実施の形態３．
図５は、この発明の実施の形態３による燃料供給装置を示す配管図である。なお、実施の形態１，２と同一又は同等部分の構成については同一の符号を用いて説明する。図に示すようにこの実施の形態３では、高圧燃料ポンプ１０が容積室６に内蔵されている。また、低圧燃料ポンプ３及び高圧燃料ポンプ１０の駆動源としてモータを用い、それらのモータは駆動装置１４によって連動して制御される。その他の構成は実施の形態１と同様である。

このような燃料供給装置では、高圧燃料ポンプ１０が容積室６に内蔵されているので、流出通路２１を省略でき、流出通路２１の接続箇所からの燃料洩れの可能性を低くできる。

実施の形態４．
図６は、この発明の実施の形態４による燃料供給装置を示す配管図である。なお、実施の形態１〜３と同一又は同等部分の構成については同一の符号を用いて説明する。図に示すようにこの実施の形態４では、容積室６に冷却通路３４を設けている。なお、冷却通路３４とは冷却液が流れる流路である。容積室６においてエンジンからの熱を受けやすいと考えられる箇所にこの流路が配置されている。

このような燃料供給装置では、容積室６に冷却通路３４を設けているので、エンジンからの受熱による容積室６内の温度上昇を抑えることができ、容積室６内にベーパーが発生する可能性をより確実に抑えることができる。

なお、実施の形態４では、容積室６に冷却通路３４を設けると説明したが、エンジンからの熱を受けやすいと考えられる位置に断熱部材を設けても同様の効果を得ることができる。

また、実施の形態１〜４では、第１戻り通路３２にリリーフ弁３３を設けると説明したが、第２の一方向弁としてチェック弁を用いても、余剰燃料を循環させることができる。第２の一方向弁としてチェック弁を用いる場合、容積室内の圧力は大気圧のままであるので、圧力調整器に接続された第２の戻り通路を容積室に接続してもよい。

この発明の実施の形態１による燃料供給装置を示す配管図である。 図１の容積室を示す断面図である。 ガソリン飽和蒸気圧曲線を示すグラフである。 この発明の実施の形態２による燃料供給装置の要部を示す断面図である。 この発明の実施の形態３による燃料供給装置を示す配管図である。 この発明の実施の形態４による燃料供給装置を示す配管図である。 船外機における従来の燃料供給装置を示す配管図である。 別の従来の燃料供給装置を示す配管図である。

符号の説明

１ 燃料タンク、２ ケーシング、３ 低圧燃料ポンプ、４ 燃料配管、５ 流入通路、６ 容積室、１０ 高圧燃料ポンプ、１０ａ 燃圧保持弁、１１ 高圧通路、１２ 燃料噴射器、１５ ドレン通路、１６ 圧力調整器、１７ 第２戻り通路、２１ 流出通路、３１ チェック弁（第１の一方向弁）、３２ 第１戻り通路、３３ リリーフ弁（第２の一方向弁）、３４ 冷却通路。

Claims (9)

1. 船外機のケーシング内に設けられた容積室と、
   前記ケーシング外に設けられた燃料タンクに燃料配管を介して接続されるとともに、流入通路を介して前記容積室に接続され、前記燃料タンクから前記容積室に燃料を供給する低圧燃料ポンプと、
   前記流入通路に設けられ、前記低圧燃料ポンプから前記容積室へ燃料が流れるのを許容する第１の一方向弁と、
   一端が前記容積室に接続され他端が前記ケーシング内で前記燃料配管に接続された第１戻り通路と、
   前記第１戻り通路に設けられ、前記容積室から前記燃料配管へ燃料が流れるのを許容する開弁する第２の一方向弁と、
   燃料の吐出圧力が所定値以上となった際に開弁する燃圧保持弁を有し、燃料噴射器に接続された高圧通路に前記容積室の燃料を供給する高圧燃料ポンプと
   を備え、
   前記低圧燃料ポンプの吐出流量を前記高圧燃料ポンプの吐出流量よりも多くし、前記容積室内に貯まる余剰燃料を前記低圧燃料ポンプと前記第１及び第２の一方向弁との動作により前記容積室、前記第１戻り通路、前記燃料配管、及び前記流入通路で循環させることを特徴とする燃料供給装置。
2. 前記第２の一方向弁は、前記容積室内の圧力が前記燃料配管内の圧力よりも所定値以上大きくなったときに開弁することを特徴とする請求項１記載の燃料供給装置。
3. 前記高圧通路に接続されるドレン通路と、
   前記ドレン通路を介して前記高圧通路に接続され、前記高圧通路内の圧力が所定値以上となったときに開弁し前記高圧通路内の圧力を調整する圧力調整器と、
   前記圧力調整器に接続されるとともに、前記ケーシング内で前記第１戻り通路に接続される第２戻り通路と
   をさらに備えていることを特徴とする請求項２記載の燃料供給装置。
4. 前記第２の一方向弁の開弁圧力は、大気圧よりも大きく前記圧力調整器の開弁圧力以下であることを特徴とする請求項３記載の燃料供給装置。
5. 前記流入通路は、前記容積室の高さ方向中央よりも上方で前記容積室に接続され、
   前記第１戻り通路は、前記流入通路よりも上方で前記容積室に接続されていることを特徴とする請求項１から請求項４までのいずれか１項に記載の燃料供給装置。
6. 前記高圧燃料ポンプに接続された流出通路をさらに備え、
   前記高圧燃料ポンプは前記容積室外に配置され、前記流出通路は前記容積室の高さ方向中央よりも下方で前記容積室に接続されていることを特徴とする請求項５記載の燃料供給装置。
7. 前記高圧燃料ポンプは前記容積室と一体に設けられていることを特徴とする請求項１から請求項６までのいずれか１項に記載の燃料供給装置。
8. 前記高圧燃料ポンプは前記容積室に内蔵されていることを特徴とする請求項１から請求項５までのいずれか１項に記載の燃料供給装置。
9. 前記容積室に断熱部材又は冷却用通路が設けられていることを特徴とする請求項１から請求項８までのいずれか１項に記載の燃料供給装置。

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