JP2010053704A - 燃料供給装置 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、燃料ポンプが気泡状の燃料蒸気を吸引し難い構成にして、エンジンへの燃料圧送効率が低下しないようにすることを目的とする。
【解決手段】本発明に係る燃料供給装置は、燃料タンク１２内の燃料Ｆをベーパセパレータ２０に供給して、そのベーパセパレータ２０内で燃料Ｆと燃料蒸気Ｂとを分離し、燃料ポンプ４３によりベーパセパレータ２０内の燃料Ｆをエンジンに圧送する構成の燃料供給装置であって、ベーパセパレータ２０に設けられており、燃料タンク１２から供給される燃料を受ける入口ポート２１と、ベーパセパレータ２０の入口ポート２１に設けられた燃料フィルタ２８ａと、燃料ポンプ４３に設けられており、フィルタを介さずベーパセパレータ２０内の燃料Ｆを直接的に吸引するように構成された燃料吸引口４３ｅとを有する。
【選択図】図１

Description

本発明は、燃料タンク内の燃料をベーパセパレータに供給して、そのベーパセパレータ内で燃料と燃料蒸気とを分離し、燃料ポンプにより前記ベーパセパレータ内の燃料をエンジンに圧送する構成の燃料供給装置に関する。

これに関連する従来の燃料供給装置が特許文献１に記載されている。
特許文献１に記載の燃料供給装置は、船外機の燃料供給装置であり、図４に示すように、密閉容器状に形成されたベーパセパレータ１０１とポンプ室１０３とを備えている。そして、ベーパセパレータ１０１の底部とポンプ室１０３の底部とが燃料流入路１０２を介して相互に連通している。前記ポンプ室１０３には、ベーパセパレータ１０１内の燃料をエンジンに圧送するための燃料ポンプ１０５が設置されている。また、燃料流入路１０２とポンプ室１０３との間には、燃料ポンプ１０５に吸引される燃料を濾過するためのストレーナ１０６が設けられている。さらに、ポンプ室１０３の出側には、燃料フィルタ１０７が設けられている。
上記構成により、ベーパセパレータ内の燃料が燃料流入路１０２、ストレーナ１０６を介して燃料ポンプ１０５に吸引され、その燃料ポンプ１０５によってエンジンに圧送される。

特開２００２−３３９８２７号

しかし、上記した燃料供給装置では、高温時に燃料流入路１０２内で発生した気泡状の燃料蒸気や、ストレーナ１０６を通過する際に発生した気泡状の燃料蒸気の逃げ場がないため、これらの燃料蒸気がそのまま燃料ポンプ１０５に吸入される。このため、高温時に燃料ポンプの燃料圧送効率が低下して、エンジンの始動性が悪くなるという問題がある。

本発明は、上記問題点を解決するためになされたものであり、本発明の技術的課題は、燃料ポンプが気泡状の燃料蒸気を吸引し難い構成にして、エンジンへの燃料圧送効率が低下しないようにすることである。

上記した課題は、各請求項の発明によって解決される。
請求項１の発明は、燃料タンク内の燃料をベーパセパレータに供給して、そのベーパセパレータ内で燃料と燃料蒸気とを分離し、燃料ポンプにより前記ベーパセパレータ内の燃料をエンジンに圧送する構成の燃料供給装置であって、 前記ベーパセパレータに設けられており、前記燃料タンクから供給される燃料を受ける入口ポートと、前記ベーパセパレータの入口ポートに設けられた燃料フィルタと、前記燃料ポンプに設けられており、フィルタを介さず前記ベーパセパレータ内の燃料を直接的に吸引するように構成された燃料吸引口とを有することを特徴とする。

本発明によると、ベーパセパレータの入口ポートには燃料フィルタが設けられているため、その燃料フィルタによりベーパセパレータに供給される燃料が濾過される。このため、燃料ポンプがフィルタを介さず直接的にベーパセパレータ内の燃料を吸引しても、燃料ポンプのインペラに異物が噛み込む等のトラブルを防止できる。
また、入口ポートの燃料フィルタの部分等で燃料蒸気が発生しても、その燃料蒸気は燃料と共にベーパセパレータ内に供給される。ベーパセパレータ内では、気泡状の燃料蒸気が燃料に対して浮かび上がることで、前記燃料蒸気と燃料とが分離される。このため、燃料ポンプがベーパセパレータ内の燃料を直接的に吸引することで、燃料蒸気が前記燃料ポンプに吸引され難くなる。

請求項２の発明によると、燃料ポンプから吐出された燃料の圧力を調整する圧力調整手段と、圧力調整手段において排出された燃料を前記ベーパセパレータに戻すリターン通路と、前記リターン通路に設けられた燃料フィルタとを有することを特徴とする。
本発明によると、リターン通路に設けられた燃料フィルタにより圧力調整手段等で発生した異物を除去できる。なお、前記燃料フィルタで燃料蒸気が発生しても、その燃料蒸気はベーパセパレータ内で燃料と分離される。

請求項３の発明によると、燃料ポンプの吐出口に設けられた燃料フィルタと、燃料ポンプから吐出された燃料の圧力を調整する圧力調整手段と、前記圧力調整手段において排出された燃料を前記ベーパセパレータに戻すリターン通路とを有することを特徴とする。
本発明によると、燃料ポンプの吐出口に設けられた燃料フィルタにより、燃料ポンプで発生した異物を除去できる。

請求項４の発明によると、燃料ポンプの燃料吸引口は、リターン通路によって燃料が戻される位置よりも低い位置に設けられていることを特徴とする。
このため、前記リターン通路からベーパセパレータに戻された燃料中に気泡状の燃料蒸気が混在していても、その燃料蒸気が燃料ポンプに吸引されることがない。

本発明によると、燃料ポンプが気泡状の燃料蒸気を吸引し難い構成のため、燃料ポンプのエンジンへの燃料圧送効率が低下せず、高温時でもエンジンの始動性が悪化しない。

（実施形態１）
以下、図１から図３に基づいて本発明の実施形態１に係る燃料供給装置の説明を行なう。本実施形態に係る燃料供給装置は、船外機における燃料供給装置であり、図１に本実施形態に係る燃料供給装置の燃料系統図が示されている。また、図２、図３は変更例に係る燃料供給装置の燃料系統図である。

＜燃料供給装置１０の概要について＞
燃料供給装置１０は、船外機のエンジン（図示省略）に設けられた燃料噴射弁５に対して燃料Ｆ（ガソリン）を圧送するための装置である。燃料供給装置１０は、図１に示すように、燃料Ｆを貯留する燃料タンク１２と、ベーパセパレータ２０と、燃料タンク１２内の燃料Ｆをベーパセパレータ２０に供給する燃料供給部３０と、ベーパセパレータ２０に貯留された燃料Ｆをエンジンの燃料噴射弁５に圧送する燃料圧送部４０とから構成されている。

＜ベーパセパレータ２０について＞
ベーパセパレータ２０は、一定量の燃料Ｆを貯留可能に構成された密閉容器であり、燃料Ｆに対して気泡状の燃料蒸気Ｂを浮き上がらせることで、燃料Ｆから燃料蒸気Ｂを分離できるように構成されている。ベーパセパレータ２０は、燃料Ｆが供給される入口ポート２１と、燃料Ｆが送り出される出口ポート２３と、リターン通路４４が接続される戻りポート２５と、燃料蒸気Ｂを排出するベーパ排出ポート２７とを備えている。
前記ベーパ排出ポート２７にはベーパ排出通路２７ｔが接続されており、このベーパ排出通路２７ｔを介してベーパセパレータ２０内の蒸発燃料Ｂがエンジンの吸気通路（図示省略）に吸引される。
また、入口ポート２１と戻りポート２５には、不織布製の燃料フィルタ２８ａ，２８ｂが設けられている。ここで、燃料フィルタ２８ａ，２８ｂの最大通過粒径は、約17μmに設定されている。
さらに、ベーパセパレータ２０には、入口ポート２１を開閉するためのフロート式ニードル弁２２が設けられている。

フロート式ニードル弁２２は、ベーパセパレータ２０内に貯留された燃料Ｆの液面を予め決められたレベルに保持するための弁であり、フロート２２ｆと、リンク２２ｒと、弁本体２２ｖとから構成されている。リンク２２ｒは、図１の紙面に対して垂直方向に延びる回転中心軸２２ｃを介して上下回動自在な状態でベーパセパレータ２０の内壁面に連結されている。また、リンク２２ｒの先端側（回動自由端側）にはフロート２２ｆが固定されている。さらに、リンク２２ｒの途中位置、即ち、フロート２２ｆと回転中心軸２２ｃの間には弁本体２２ｖが上向きの状態で取付けられている。弁本体２２ｖは、入口ポート２１の真下位置で、その入口ポート２１とほぼ同軸となる位置に位置決めされている。
上記構成により、ベーパセパレータ２０内の液面上昇に伴ってフロート２２ｆが上方に変位すると、リンク２２ｒが回転中心軸２２ｃを中心に上方に回動する。これにより、弁本体２２ｒが上方に変位してその弁本体２２ｒの先端が入口ポート２１に下方から挿入され、前記入口ポート２１を閉鎖する。即ち、ベーパセパレータ２０に対する燃料Ｆの供給が止められる。逆に、ベーパセパレータ２０内の液面低下に伴ってフロート２２ｆが下方に変位すると、リンク２２ｒが回転中心軸２２ｃを中心に下方に回動する。これにより、弁本体２２ｒが下方に変位して入口ポート２１を開放する。即ち、ベーパセパレータ２０に対する燃料Ｆの供給が可能になる。

＜燃料供給部３０について＞
燃料供給部３０は、燃料タンク１２内の燃料Ｆをベーパセパレータ２０に供給する部分であり、プライミングポンプ３１と、低圧ポンプ３３と、ストレーナ３５と、ベーパセパレータ２０の入口ポート２１に接続される燃料供給通路３２とから構成されている。
プライミングポンプ３１は、エンジンの始動時に燃料タンク１２内の燃料Ｆを低圧ポンプ３３に供給するための手動ポンプであり、弾性変形可能なボール状のポンプ本体３１ｍと、ポンプ本体３１ｍの入口に設けられた逆支弁３１ｖとを備えている。これにより、手動でポンプ本体３１ｍの内容積を増減させることで、燃料タンク１２内の燃料Ｆを汲み上げて低圧ポンプ３３に送ることが可能になる。
低圧ポンプ３３は電動式のポンプであり、プライミングポンプ３１により燃料タンク１２内の燃料Ｆが供給された後は、その燃料タンク１２内の燃料Ｆを連続してベーパセパレータ２０に供給できるように構成されている。
ストレーナ３５は、主に燃料タンク１２内の異物がベーパセパレータ２０に入り込むのを防止する網状濾材であり、最大通過粒径が約30μmに設定されている。

＜燃料圧送部４０について＞
燃料圧送部４０は、ベーパセパレータ２０に貯留された燃料Ｆをエンジンの燃料噴射弁５に圧送する部分であり、燃料ポンプ４３と、プレッシャレギュレータ４５と、燃料圧送管４１及びリターン通路４４とから構成されている。
燃料ポンプ４３は、ベーパセパレータ２０内の燃料Ｆを高圧（約250kPa）でエンジンの燃料噴射弁５に圧送する電動ポンプである。燃料ポンプ４３は、ベーパセパレータ２０内に設置されており、その燃料ポンプ４３の吸入口（図示省略）に燃料吸引管４３ｔが接続されている。そして、燃料吸引管４３ｔの先端に形成された燃料吸引口４３ｅがベーパセパレータ２０の底部近傍に位置決めされている。また、燃料ポンプ４３の吐出口４３ｈは、吐出用内管４２によってベーパセパレータ２０の出口ポート２３に接続されており、前記出口ポート２３に燃料圧送管４１が接続されている。燃料圧送管４１は、燃料ポンプ４３から吐出された燃料Ｆを燃料噴射弁５まで導く配管であり、出口ポート２３の近傍に分岐部４１ｗを備えている。そして、燃料圧送管４１の分岐部４１ｗにプレッシャレギュレータ４５が接続されている。

プレッシャレギュレータ４５は、燃料噴射弁５に圧送される燃料Ｆの圧力（燃圧）を一定値に保持するための圧力調整手段である。プレッシャレギュレータ４５は、燃料圧送管４１内の燃圧が一定値を超えたときに、燃料圧送管４１内の燃料Ｆの一部を逃がすことで、前記燃圧を一定値に保持できるように構成されている。プレッシャレギュレータ４５にはリターン通路４４が接続されており、そのリターン通路４４によってプレッシャレギュレータ４５により逃がされた燃料Ｆをベーパセパレータ２０に戻せるように構成されている。ここで、リターン通路４４が接続されるベーパセパレータ２０の戻りポート２５の燃料吐出口２５ｈの位置は、燃料ポンプ４３の燃料吸引管４３ｔの燃料吸引口４３ｅよりも高い位置に位置決めされている。

＜燃料供給装置１０の動作について＞
先ず、エンジンを始動させる前にプライミングポンプ３１を操作して燃料タンク１２内の燃料Ｆを低圧ポンプ３３に供給する。この状態でエンジンを始動させることにより、低圧ポンプ３３の働きで燃料タンク１２内の燃料Ｆがベーパセパレータ２０内に供給される。燃料タンク１２内の燃料Ｆは、燃料供給部３０のストレーナ３５によって濾過された後、ベーパセパレータ２０の入口ポート２１に設けられた燃料フィルタ２８ａで再び濾過され、ベーパセパレータ２０内に供給される。
ベーパセパレータ２０内の燃料Ｆは、燃料ポンプ４３によって燃料圧送管４１から燃料噴射弁５に圧送される。このとき、燃料圧送管４１内の燃圧はプレッシャレギュレータ４５によって一定値に保持される。そして、プレッシャレギュレータ４５から排出された燃料Ｆがリターン通路４４、戻りポート２５を通ってベーパセパレータ２０内に戻される。このとき、リターン通路４４からベーパセパレータ２０内に戻される燃料Ｆは戻りポート２５に設けられた燃料フィルタ２８ｂによって濾過される。

低圧ポンプ３３によって燃料Ｆがベーパセパレータ２０に供給され、ベーパセパレータ２０内の液面が予め決められたレベルまで上昇すると、フロート式ニードル弁２２がベーパセパレータ２０の入口ポート２１を閉鎖する。これにより、ベーパセパレータ２０に対する燃料Ｆの供給が止められる。また、エンジンが燃料Ｆを消費して、ベーパセパレータ２０内の液面が予め決められたレベルより低下すると、フロート式ニードル弁２２がベーパセパレータ２０の入口ポート２１を開放する。これにより、再び、ベーパセパレータ２０内に燃料Ｆが供給され、予め決められたレベルまで液面が上昇する。このように、フロート式ニードル弁２２によってベーパセパレータ２０内の液面が予め決められたレベルに保持される。
さらに、高温時に、ベーパセパレータ２０に供給された燃料Ｆ中で燃料蒸気Ｂが発生すると、ベーパセパレータ２０内で燃料蒸気Ｂが燃料Ｆに対して気泡となって浮かび上がり、前記燃料Ｆから分離される。そして、ベーパセパレータ２０の上部空間に溜まった燃料蒸気Ｂがベーパ排出ポート２７、ベーパ排出通路２７ｔを介してエンジンの吸気通路に吸引される。このため、ベーパセパレータ２０に貯留されている燃料Ｆ中に燃料蒸気Ｂが混じることはほとんどない。ここで、前記燃料ポンプ４３は、燃料吸引管４３ｔを介してベーパセパレータ２０の底部近傍から燃料Ｆを吸引する構成のため、燃料ポンプ４３は燃料蒸気Ｂが混じらない燃料Ｆを吸引して圧送することができる。

＜本実施形態に係る燃料供給装置１０の長所について＞
本実施形態に係る燃料供給装置１０によると、ベーパセパレータ２０の入口ポート２１には燃料フィルタ２８ａが設けられているため、その燃料フィルタ２８ａによりベーパセパレータ２０に供給される燃料Ｆが濾過される。このため、燃料ポンプ４３がフィルタ等を介さず直接的にベーパセパレータ２０内の燃料Ｆを吸引しても、燃料ポンプ４３のインペラに異物が噛み込む等のトラブルを防止できる。
また、入口ポート２１の燃料フィルタ２８ａの部分等で燃料蒸気Ｂが発生しても、その燃料蒸気Ｂは燃料Ｆと共にベーパセパレータ２０内に供給される。ベーパセパレータ２０内では、気泡状の燃料蒸気Ｂが燃料Ｆに対して浮かび上がることで、前記燃料蒸気Ｂと燃料Ｆとが分離される。このため、燃料ポンプ４３がベーパセパレータ２０内の燃料Ｆを直接的に吸引することで、燃料蒸気Ｂが燃料ポンプ４３に吸引され難くなる。このため、燃料ポンプ４３のエンジンへの燃料圧送効率が低下することがなく、高温時にエンジンの始動性が悪化することがない。
また、リターン通路４４に燃料フィルタ２８ｂが設けられているため、その燃料フィルタ２８ｂによりプレッシャレギュレータ４５等で発生した異物を除去できる。ここで、燃料フィルタ２８ｂにおいて燃料蒸気Ｂが発生しても、その燃料蒸気Ｂはベーパセパレータ２０内で燃料Ｆと分離される。

＜変更例＞
本発明は上記した実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲における変更が可能である。例えば、本実施形態では、図１に示すように、ベーパセパレータ２０の戻りポート２５に燃料フィルタ２８ａを設ける例を示したが、図２に示すように、ベーパセパレータ２０の出口ポート２３に燃料フィルタ２８ｃを設けることも可能である。これにより、燃料ポンプ４３で発生した異物を前記燃料フィルタ２８ｃにより除去することができる。
また、本実施形態では、ベーパセパレータ２０の入口ポート２１に燃料フィルタ２８ａを設ける例を示したが、図３（Ａ）に示すように、燃料ポンプ４３の吸引口の部分に袋状の燃料フィルタ５０を設けることも可能である。この場合、燃料フィルタ５０の上部に気泡状の燃料蒸気Ｂが溜まるため、燃料フィルタ５０の上端部には燃料蒸気Ｂを上方に逃がすための逃がし弁５３が設けられれている。逃がし弁５３は、燃料Ｆに対する燃料蒸気Ｂの浮力を受けたときに開くことで燃料蒸気Ｂを逃がし、その他の場合は閉じられる構成の逆支弁である。

逃がし弁５３は、例えば、図３（Ｂ）に示すように、流路を備える縦向きテーパ凹面５３ｔと、その縦向きテーパ凹面５３ｔに収納された球状の浮き子５３ｋとから構成するのが好ましい。この逃がし弁５３では、前記浮き子５３ｋが燃料蒸気Ｂに押し上げられ、その浮き子５３ｋがテーパ凹面５３ｔから離れることで流路が開かれる。また、浮き子５３ｋが自重でテーパ凹面５３ｔに接触している状態で、流路が閉じられる。
また、逃がし弁５３を、図３（Ｂ）に示すように、上下方向に貫通した貫通孔５３ｈ（流路）と、その貫通孔５３ｈに通された軸部５３ｊと、軸部５３ｊの上端に固定された傘状の弁本体５３ｖとから構成することも可能である。これにより、浮力で貫通孔５３ｈを通ろうとする燃料蒸気Ｂに弁本体５３ｖが押し上げられることで、その貫通孔５３ｈが開かれる。また、弁本体５３ｖが自重で下降し、貫通孔５３ｈの周縁に当接した状態でその貫通孔５３ｈが閉じられる。
さらに、逃がし弁５３を、図３（Ｃ）に示すように、貫通孔５３ｈと、その貫通孔５３ｈの端部に上下回動可能に連結された板状の弁本体５３ｂとから構成することも可能である。これにより、浮力で貫通孔５３ｈを通ろうとする燃料蒸気Ｂに弁本体５３ｂが押され、上方に回動することで貫通孔５３ｈが開かれる。また、弁本体５３ｂが自重で貫通孔５３ｈと重なる位置まで下回動した状態でその貫通孔５３ｈが閉じられる。
また、本実施形態では、燃料ポンプ４３をベーパセパレータ２０内に設ける例を示したが、燃料ポンプ４３をベーパセパレータ２０の外に配置してベーパセパレータ２０内の燃料Ｆを吸引できるように構成することも可能である。
また、ベーパセパレータ２０の液面をフロート式ニードル弁２２により制御する例を示したが、液面検出器の信号で低圧ポンプ３３の電源を入り、切りし、前記液面を制御する構成も可能である。

本発明の実施形態１に係る燃料供給装置を表す燃料系統図である。 変更例に係る燃料供給装置の燃料系統図である。 変更例に係る燃料供給装置の燃料系統図（Ａ図）、燃料フィルタの逃がし弁を表す模式図（Ｂ図、Ｃ図、Ｄ図）である。 従来の燃料供給装置におけるベーパセパレータ等の縦断面図である。

符号の説明

１２・・・・燃料タンク
２０・・・・ベーパセパレータ
２１・・・・入口ポート
２３・・・・出口ポート
２５・・・・戻りポート
２８ａ ・・・燃料フィルタ
２８ｂ ・・・燃料フィルタ
２８ｃ・・・燃料フィルタ
４３・・・・燃料ポンプ
４３ｅ ・・・燃料吸引口
４３ｔ・・・燃料吸引管
４４・・・・リターン通路
４５・・・・プレッシャレギュレータ（圧力調整手段）
Ｂ・・・・・燃料蒸気
Ｆ・・・・・燃料

Claims (4)

1. 燃料タンク内の燃料をベーパセパレータに供給して、そのベーパセパレータ内で燃料と燃料蒸気とを分離し、燃料ポンプにより前記ベーパセパレータ内の燃料をエンジンに圧送する構成の燃料供給装置であって、
   前記ベーパセパレータに設けられており、前記燃料タンクから供給される燃料を受ける入口ポートと、
   前記ベーパセパレータの入口ポートに設けられた燃料フィルタと、
   前記燃料ポンプに設けられており、フィルタを介さず前記ベーパセパレータ内の燃料を直接的に吸引するように構成された燃料吸引口と、
   を有することを特徴とする燃料供給装置。
2. 請求項１に記載された燃料供給装置であって、
   前記燃料ポンプから吐出された燃料の圧力を調整する圧力調整手段と、
   前記圧力調整手段において排出された燃料を前記ベーパセパレータに戻すリターン通路と、
   前記リターン通路に設けられた燃料フィルタと、
   を有することを特徴とする燃料供給装置。
3. 請求項１に記載された燃料供給装置であって、
   前記燃料ポンプの吐出口に設けられた燃料フィルタと、
   前記燃料ポンプから吐出された燃料の圧力を調整する圧力調整手段と、
   前記圧力調整手段において排出された燃料を前記ベーパセパレータに戻すリターン通路と、
   を有することを特徴とする燃料供給装置。
4. 請求項２又は請求項３のいずれかに記載された燃料供給装置であって、
   前記燃料ポンプの燃料吸引口は、前記リターン通路によって燃料が戻される位置よりも低い位置に設けられていることを特徴とする燃料供給装置。
   

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