JP2014025460A - 内燃機関の燃料供給装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】クランクケース内からダイアフラムポンプへのオイルミストの浸入を極力防止するとともに、該ダイアフラムポンプによって燃料の吐出圧力を増すこと。
【解決手段】クランクケース12内の圧力変動によりダイアフラムポンプ60を駆動して、燃料タンク51からインジェクタ22に燃料を供給する燃料供給装置50である。該ダイアフラムポンプ60は、ポンプケーシング61と、該ポンプケーシング61内を負圧室62とポンプ室63とに仕切るダイアフラム64と、該ダイアフラム64に結合されて該ポンプ室63内を進退するプランジャ65と、を含む。該プランジャ65が該ポンプ室63側から進退方向の端面に圧力を受ける受圧面積は、該ダイアフラム64が該負圧室62側から該プランジャ65の進退方向に圧力を受ける受圧面積よりも小さい。
【選択図】図1
【解決手段】クランクケース12内の圧力変動によりダイアフラムポンプ60を駆動して、燃料タンク51からインジェクタ22に燃料を供給する燃料供給装置50である。該ダイアフラムポンプ60は、ポンプケーシング61と、該ポンプケーシング61内を負圧室62とポンプ室63とに仕切るダイアフラム64と、該ダイアフラム64に結合されて該ポンプ室63内を進退するプランジャ65と、を含む。該プランジャ65が該ポンプ室63側から進退方向の端面に圧力を受ける受圧面積は、該ダイアフラム64が該負圧室62側から該プランジャ65の進退方向に圧力を受ける受圧面積よりも小さい。
【選択図】図1
Description
本発明は、燃料を吸気ポート内に供給するインジェクタを備えた内燃機関の、燃料供給装置に関し、特にクランクケース内の圧力変動を利用して、燃料タンクからインジェクタに燃料を供給する技術に関する。
燃料タンクから内燃機関へ燃料を供給する方式には、燃料タンクから気化器へ燃料を供給する第1の方式と、燃料タンクから上記インジェクタへ燃料を供給する第2の方式とがある。該第2の方式は、電子制御燃料噴射装置によってインジェクタの燃料噴射量をきめ細かく制御することができるので、近年多用されている。このような内燃機関の燃料供給装置は、例えば下記の特許文献1に記載された技術が知られている。
該特許文献1で知られている燃料供給装置は、搬送ポンプとダイアフラムポンプとの組み合わせによって構成されており、特に汎用エンジンに採用されている。該搬送ポンプは、燃料タンク内の燃料をダイアフラムポンプまで搬送する。該ダイアフラムポンプは、搬送ポンプによって搬送された燃料を、クランクケース内の圧力変動を利用してインジェクタに供給する。
一般的な小型汎用エンジンのなかには、バッテリを備えず、手動式リコイルスタータと発電機(オルタネータ)とを備えた形式のエンジンも多い。該搬送ポンプは、電動モータ等の駆動源を必要とする。該搬送ポンプ用モータの起動電力を確保するには、発電能力が比較的大きい発電機を必要とする。大きい発電機を手動式リコイルスタータによって回すためには、大きい始動操作力が必要であり、改良の余地がある。
一方、駆動源が必要な該搬送ポンプを廃止した場合には、ダイアフラムポンプの上に燃料タンクを配置し、該燃料タンクからダイアフラムポンプへ燃料を重力によって供給する、燃料供給方式が考えられる。
しかし、一般的なダイアフラムポンプが燃料を吐出する吐出圧力は、比較的小さい。該吐出圧力が小さいと、インジェクタの先端に有しているオリフィスの前後の差圧が小さくなる。このため、インジェクタから燃焼室へ供給する燃料の流量の精度を高める上で、不利である。しかも、該吐出圧力が小さい場合には、低い燃料温度であってもベーパロック現象が発生しないための配慮が必要である。ベーパロック現象とは、液体燃料が周囲からの熱を受けて気化されることにより気泡が発生し、該気泡により燃料系統が閉鎖されてしまう現象である。
さらには、一般的な内燃機関は、クランクケースに収納されている摺動部分を潤滑するために、該クランクケース内の潤滑油を掻き上げて飛散させることにより、オイルミストを発生させている。該オイルミストがダイアフラムポンプに浸入した場合には、オイルミストがダイアフラムポンプ内の部品に付着し得るので、好ましいことではない。
本発明は、クランクケース内からダイアフラムポンプへのオイルミストの浸入を極力防止するとともに、該ダイアフラムポンプによって燃料の吐出圧力を増すことができる技術を、提供することを課題とする。
請求項1に係る発明によれば、燃料を吸気ポート内に供給するインジェクタを備えた内燃機関の、クランクケース内の圧力変動を利用してダイアフラムポンプを駆動することにより、燃料タンクから前記インジェクタに燃料を供給する、内燃機関の燃料供給装置において、前記ダイアフラムポンプは、ポンプケーシングと、該ポンプケーシングの内部を少なくとも負圧室に仕切るダイアフラムと、前記ポンプケーシングに形成されたポンプ室と、該ダイアフラムに結合されて前記ポンプ室内を進退するプランジャと、該プランジャを前記ポンプ室内へ進出させる方向に前記ダイアフラムを付勢するコイルスプリングと、前記ポンプ室に連通した燃料導入口及び燃料吐出口とを含み、前記プランジャが前記ポンプ室へ進出することにより、前記燃料導入口から前記ポンプ室へ入った燃料を前記燃料吐出口へ吐出可能であり、前記ポンプケーシングには、前記クランクケースの内部に連通するとともに上下方向に延びる直管状のオイル分離パイプと、該オイル分離パイプの上端の開口と前記負圧室との間に介在するオイルセパレータとが、一体的に設けられ、前記プランジャが前記ポンプ室側から進退方向の端面に圧力を受ける受圧面積は、前記ダイアフラムが前記負圧室側から前記プランジャの進退方向に圧力を受ける受圧面積よりも、小さく設定されていることを特徴とする内燃機関の燃料供給装置が提供される。
請求項2に記載のごとく、好ましくは、前記ポンプケーシングは、前記燃料吐出口の下流の部位に連なる圧力レギュレータと、該圧力レギュレータから吐出された余剰燃料を前記燃料タンクに戻すための戻し路と、を一体的に有している。
請求項3に記載のごとく、好ましくは、前記ポンプケーシングは、前記燃料導入口の上流の部位に、燃料フィルタと、前記燃料の逆流を防止する逆止弁と、を一体的に有している。
請求項4に記載のごとく、より好ましくは、前記ダイアフラムポンプは、前記燃料タンクの底部に取り付けられ、前記燃料導入口は、前記燃料タンクの前記底部の内部に位置している。
請求項5に記載のごとく、より好ましくは、前記オイル分離パイプの下端は、前記クランクケース内に直接に挿入されている。
請求項1に係る発明では、ポンプケーシングには、上下方向に延びる直管状のオイル分離パイプと、該オイル分離パイプの上端の開口と負圧室との間に介在するオイルセパレータと、が設けられている。このため、クランクケース内から浸入してくるオイルミストを十分に分離して、負圧室への浸入を極力防止することができる。さらには、該オイル分離パイプが、上下方向に延びる直管状の部材なので、オイルミストは重力によって下方へ落下しやすい。しかも、オイル分離パイプとオイルセパレータとが、ポンプケーシングに一体的に設けられているので、ダイアフラムポンプの構成が簡単である。
さらには、プランジャがポンプ室側から進退方向の端面に圧力を受ける受圧面積は、ダイアフラムが負圧室側からプランジャの進退方向に圧力を受ける受圧面積よりも小さい。このため、燃料導入口からポンプ室へ入った燃料の圧力を、受圧面積の比だけ増すことができる。つまり、簡単な構成によって増圧型ダイアフラムポンプを構成できる。ダイアフラムポンプによる燃料の吐出圧力が増す(増圧する)ことにより、インジェクタから燃焼室へ供給する燃料の流量の精度を高めることができる。しかも、燃料タンクからダイアフラムポンプへ燃料を供給するための電気的な供給手段や、ダイアフラムポンプからインジェクタへ供給する燃料を増圧するための電気的な増圧手段は不要である。
請求項2に係る発明では、燃料吐出口の下流の部位に連なる圧力レギュレータと、該圧力レギュレータから吐出された余剰燃料を燃料タンクに戻すための戻し路と、を有する。このため、燃料吐出口から吐出される圧力を、所定圧力を超えない安定した状態に維持することができる。しかも、圧力レギュレータと戻し路とは、ポンプケーシングに一体的に有することによって、ダイアフラムポンプに組み付けることができる。該圧力レギュレータと該戻し路とを、ダイアフラムポンプに集約できるので、燃料供給装置を小型化できる。
請求項3に係る発明では、ポンプケーシングは、燃料フィルタと、燃料の逆流を防止する逆止弁と、を燃料導入口の上流の部位に一体化している。該燃料フィルタと該逆止弁とをダイアフラムポンプに集約できるので、燃料供給装置を小型化できる。
請求項4に係る発明では、ダイアフラムポンプが燃料タンクの底部に取り付けられるとともに、燃料導入口が該底部の内部に位置している。このため、燃料タンクと燃料導入口との間の配管は不要である。しかも、燃料タンクの底部からダイアフラムポンプの下端面までの高さを小さくすることができる。従って、燃料供給装置を小型化できる。
請求項5に係る発明では、上下方向に延びる直管状のオイル分離パイプの下端が、クランクケース内に直接に挿入されている。このため、燃料タンクからクランクケースまでの高さを小さくすることができる。従って、燃料供給装置を小型化できる。
本発明を実施するための形態を添付図に基づいて以下に説明する。
実施例に係る燃料供給装置を備えた内燃機関について説明する。
図1は燃料供給装置50を備えた内燃機関10を模式的に表している。図1に示されるように、内燃機関10は例えば横置き式の単気筒4サイクルエンジンからなる。この内燃機関10は、シリンダ11を一体に有しているクランクケース12と、クランクシャフト13と、ピストン14と、コンロッド15と、燃焼室16と、吸気弁17と、排気弁18とを主要な構成要素とする。クランクシャフト13は水平に配置されている。シリンダ11は上に傾いている。
図1は燃料供給装置50を備えた内燃機関10を模式的に表している。図1に示されるように、内燃機関10は例えば横置き式の単気筒4サイクルエンジンからなる。この内燃機関10は、シリンダ11を一体に有しているクランクケース12と、クランクシャフト13と、ピストン14と、コンロッド15と、燃焼室16と、吸気弁17と、排気弁18とを主要な構成要素とする。クランクシャフト13は水平に配置されている。シリンダ11は上に傾いている。
内燃機関10のための吸気系30は、エアクリーナ31とスロットル弁32と吸気管33とからなる。吸気管33は、内燃機関10の吸気ポート21に接続されている。吸気ポート21には、燃料を吸気ポート21内に供給するインジェクタ22が設けられている。
内燃機関10では、クランクケース12に収納されている摺動部分を潤滑するために、クランクケース12内の潤滑油を掻き上げて飛散させることにより、クランクケース12内にオイルミストが発生し得る。また、内燃機関10の運転中には、ピストン14の往復運動に伴って、クランクケース12内に大きい負圧と微小な正圧とが交互に発生する。
内燃機関10のための燃料供給装置50は、重力による供給方式を採用したものであって、燃料タンク51とダイアフラムポンプ60と燃料供給路52とオイル分離パイプ53とからなる。この燃料供給装置50は、内燃機関10の上に燃料タンク51を配置しており、この燃料タンク51からダイアフラムポンプ60、燃料供給路52及びインジェクタ22を介して、内燃機関10へ燃料を供給する。燃料供給路52の途中に、ダイアフラムポンプ60からインジェクタ22へは燃料を流し、インジェクタ22からダイアフラムポンプ60への燃料の流れを止める、燃料供給路部逆止弁58が設けられる。
ダイアフラムポンプ60は、燃料タンク51の底部54に取り付けられている。燃料タンク51の底部54にダイアフラムポンプ60が設けられるので、重力を利用して、燃料タンク51内の燃料をダイアフラムポンプ60に集めることができる。
ダイアフラムポンプ60の下部からオイル分離パイプ53が下方に延び、このオイル分離パイプ53の下端はクランクケース12に接続されている。オイル分離パイプ53は、クランクケース12内及びダイアフラムポンプ60内に連通されており、クランクケース12内の大きい負圧と微小な正圧とをダイアフラムポンプ60へ伝達する。
また、ダイアフラムポンプ60に浸入したオイルミストは、重力によりオイル分離パイプ53を伝ってクランクケース12内に戻される。このように、クランクケース12の上方に、燃料タンク51及びダイアフラムポンプ60が配置されるので、オイルミストをダイアフラムポンプ60からクランクケース12に戻すための機構を、上下方向に延びるオイル分離パイプ53を配置するだけの簡単な構造にすることができる。
次にダイアフラムポンプ60について説明する。
図2に示されるように、ダイアフラムポンプ60は、クランクケース12内の負圧を利用して、燃料供給路52に燃料を送り出すポンプである。このダイアフラムポンプ60は、ポンプケーシング61と、このポンプケーシング61の内部を負圧室62とポンプ室63とに仕切るダイアフラム64と、このダイアフラム64に結合されてポンプ室63内を進退するプランジャ65と、ダイアフラム64をポンプ室63側へ付勢するように負圧室62に配置されたコイルスプリング66とを含む。より具体的に述べると、ポンプ室63と、ダイアフラム64との間には、背圧室68が介在している。
図2に示されるように、ダイアフラムポンプ60は、クランクケース12内の負圧を利用して、燃料供給路52に燃料を送り出すポンプである。このダイアフラムポンプ60は、ポンプケーシング61と、このポンプケーシング61の内部を負圧室62とポンプ室63とに仕切るダイアフラム64と、このダイアフラム64に結合されてポンプ室63内を進退するプランジャ65と、ダイアフラム64をポンプ室63側へ付勢するように負圧室62に配置されたコイルスプリング66とを含む。より具体的に述べると、ポンプ室63と、ダイアフラム64との間には、背圧室68が介在している。
ポンプケーシング61は、ケース本体部61aと、蓋部61bとからなる。ケース本体部61aは、燃料タンク51の取付座55にボルト41により固定されている。ケース本体61aと燃料タンク51aとの間は、シール部材42によりシールされる。蓋部61bは、ケース本体部61aにボルト43により固定されている。
ダイアフラム64は、プランジャ65を支持する硬質な金属部64aと、ケース本体部61aに設けられ金属部64aを保持する柔軟な軟質部64bとからなる。金属部64aは軟質部64bに接着によりシールされている。軟質部64bは外側に突部64cを有し、この突部64cがケース本体部61aに押し付けられることで軟質部64bとケース本体部61aがシールされ、負圧室62は密閉された空間になる。
また、金属部64aは軟質部64bにより移動自在に支持されており、プランジャ65を上下に移動させることができる。金属部64aは、その中央部にプランジャ65が設けられており、プランジャ65が設けられている反対側の面に、プランジャ65を囲うようにしてコイルスプリング66を受ける受け部64dが設けられている。
蓋部61bにシリンダ部67が設けられ、このシリンダ部67にプランジャ65が摺動自在に挿入されている。プランジャ65とシリンダ部67との間は、燃料及び空気が漏れないようにシールされており、蓋部61bとシリンダ部67との間は、Oリング67aによりシールされている。ダイアフラム64は、コイルスプリング66によりポンプ室63側に付勢されている。負圧室62が負圧になっていない状態において、プランジャ65は、ポンプ室63の容積が最小となる上限位置にある。
ダイアフラム64と蓋部61bとの間には、大気と連通する背圧室68が設けられる。ケース本体部61a及び蓋部61bに連通路71が設けられ、この連通路71が大気と背圧室68とを連通する。負圧室62と背圧室68との組合せによって、ポンプ駆動室70が構成される。
負圧室62が大気圧よりも圧力が低くなる(以下、負圧という。)と、背圧室68に空気が流れ込み、コイルスプリング66によりダイアフラム64を上方に押す付勢力よりも、大気圧によりダイアフラム64を下方に押す力が大きくなり、ダイアフラム64は下方に移動する。
負圧室62の圧力が高くなると、コイルスプリング66によりダイアフラム64を上方に押す付勢力と、負圧室62の圧力によりダイアフラム64を上方に押す力の和が、背圧室68の大気圧によりダイアフラム64を下方に押す力より大きくなり、ダイアフラム64は上方に移動する。
蓋部61bには、ポンプ室63に連通した燃料導入口72及び燃料吐出口73とが設けられる。また、ポンプケーシング61には、燃料吐出口73に連通した燃料吐出通路74が設けられる。この燃料吐出通路74の下流に燃料供給路52が接続される。
蓋部61bの燃料導入口72に、燃料タンク51内からポンプ室63への燃料の流れを制御するラバー製の逆止弁75が設けられる。逆止弁75は、弁固定部材76により蓋部61bに取り付けられている。逆止弁75は、弁固定部材76を外すことで取り替えることができる。
蓋部61bには、逆止弁75の上方を覆うようにして、燃料フィルタ77が設けられる。燃料フィルタ77は、フィルタ保持部材78により蓋部61bに取り付けられている。燃料フィルタ77は、フィルタ保持部材78を外して交換することが可能である。
蓋部61bは、燃料吐出口73の下流の部位に連なる圧力レギュレータ81と、この圧力レギュレータ81から吐出された余剰燃料を燃料タンク51に戻すための戻し路82と、を一体的に有している。圧力レギュレータ81は、ケース部83と、このケース部83に設けられ燃料吐出通路74に連通する連通孔84と、ケース部83内に移動自在に設けられ連通孔84を塞ぐ蓋体85と、蓋体85を連通孔84を塞ぐ側に付勢するスプリング86とからなる。
燃料吐出通路74内の圧力が高まった際、蓋体85は図右側に押されて連通孔84が開くことで、燃料吐出通路74内の燃料を、戻し路82を介して燃料タンク51内に戻すことができる。
また、ケース本体部61aには、クランクケース12内部に連通する直管状のオイル分離パイプ53と、オイル分離パイプ53の上端の開口56と負圧室62との間に介在するオイルセパレータ91が一体的に設けられる。オイル分離パイプ53の下部は、ボルト44によりクランクケース12の座部57に固定されている。クランクケース12とオイル分離パイプ53との間は、シール部材45によりシールされている。
次にオイルセパレータ91について説明する。
図2及び図3に示されるように、オイルセパレータ91は、内部に空洞の予備室92を有するオイルセパレータケース93と、平面視でオイル分離パイプ53の開口56から離れた場所に配置される貫通孔94と、この貫通孔94を起点にしてオイルセパレータケース93の上面95に螺旋状に設けられる螺旋状セパレータ96と、螺旋状セパレータ96の端部に設けられる出口97と、を有する。
図2及び図3に示されるように、オイルセパレータ91は、内部に空洞の予備室92を有するオイルセパレータケース93と、平面視でオイル分離パイプ53の開口56から離れた場所に配置される貫通孔94と、この貫通孔94を起点にしてオイルセパレータケース93の上面95に螺旋状に設けられる螺旋状セパレータ96と、螺旋状セパレータ96の端部に設けられる出口97と、を有する。
クランクケース12で生じたオイルミストが、オイルセパレータ91に流れてきても、予備室92、貫通孔94及び螺旋状セパレータ96から形成される迷路状の通路により、オイルが分離される。螺旋状セパレータ96は、貫通孔94の位置が最も低くなるように傾斜しており、予備室92は、開口56の位置が最も低くなるように傾斜している。結果、分離されたオイルは、重力によりオイル分離パイプ53を通って、クランクケース12内に戻される。なお、実施例においては、螺旋状セパレータ96は、図に示した長さに留めたが、これに限定されず、複数周となっていても差し支えない。
次にプランジャ65とダイアフラム64との関係を説明する。
図4に示されるように、プランジャ65の外径はD1であり、ダイアフラム64の外径はD2である。D1<D2の関係が成立する。面積においては、プランジャ65がポンプ室63側から進退方向の端面に圧力を受ける受圧面積S1は、ダイアフラム64が負圧室62側からプランジャ65の進退方向に圧力を受ける重圧面積S2よりも小さい。すなわち、S1<S2の関係が成立する。結果、負圧室62側から加わる力が、ポンプ室63側から加わる力よりも大きくなり、燃料導入口72からポンプ室63へ入った燃料の圧力を、受圧面積の比だけ増すことができる。つまり、簡単な構成によって増圧型のダイアフラムポンプ60を構成できる。
図4に示されるように、プランジャ65の外径はD1であり、ダイアフラム64の外径はD2である。D1<D2の関係が成立する。面積においては、プランジャ65がポンプ室63側から進退方向の端面に圧力を受ける受圧面積S1は、ダイアフラム64が負圧室62側からプランジャ65の進退方向に圧力を受ける重圧面積S2よりも小さい。すなわち、S1<S2の関係が成立する。結果、負圧室62側から加わる力が、ポンプ室63側から加わる力よりも大きくなり、燃料導入口72からポンプ室63へ入った燃料の圧力を、受圧面積の比だけ増すことができる。つまり、簡単な構成によって増圧型のダイアフラムポンプ60を構成できる。
次に逆止弁75について説明する。
図5に示されるように、逆止弁75は、例えばラバー製のダックビルチェックバルブによって構成されている。つまり、逆止弁75は、蓋部61bに弁固定部材76により固定される座部75aと、この座部75aに繋がり断面視で傘形状を呈する2枚の弁体75bと、からなる。2枚の弁体75bは向かい合うように設けられている。逆止弁75の内部は、弁固定部材76の穴79に連通する通路75cを有し、自然状態において、弁体75bの部分で通路75cは閉じている。
図5に示されるように、逆止弁75は、例えばラバー製のダックビルチェックバルブによって構成されている。つまり、逆止弁75は、蓋部61bに弁固定部材76により固定される座部75aと、この座部75aに繋がり断面視で傘形状を呈する2枚の弁体75bと、からなる。2枚の弁体75bは向かい合うように設けられている。逆止弁75の内部は、弁固定部材76の穴79に連通する通路75cを有し、自然状態において、弁体75bの部分で通路75cは閉じている。
燃料タンク51側から逆止弁75の通路75cに燃料が流入すると、燃料に押されて弁体75bが開き、燃料はポンプ室63へ流入する。一方、プランジャ65が上昇し、ポンプ室63の圧力が高まると、ポンプ室63側から受ける力により、2枚の弁体75bの先端は当接し、互いに押し合うことで弁体75bは閉じた状態を維持する。このように、逆止弁75は、燃料タンク51側からポンプ室63側へ燃料を通し、ポンプ室63側から燃料タンク51側への燃料の流れを止める。
次に燃料タンク51からポンプ室63に燃料を流入する作用を説明する。
図1及び図6に示されるように、クランクシャフト13の回転に伴い、ピストン14が燃焼室16に進入する。燃焼室16の容量が小さくなり、クランクケース12内の容量が大きくなることで、クランクケース12内が負圧になる。クランクケース12内が負圧になると、オイル分離パイプ53を介してダイアフラムポンプ60の負圧室62の空気も引かれ、負圧室62も連動して負圧になる。
図1及び図6に示されるように、クランクシャフト13の回転に伴い、ピストン14が燃焼室16に進入する。燃焼室16の容量が小さくなり、クランクケース12内の容量が大きくなることで、クランクケース12内が負圧になる。クランクケース12内が負圧になると、オイル分離パイプ53を介してダイアフラムポンプ60の負圧室62の空気も引かれ、負圧室62も連動して負圧になる。
負圧室62が負圧になると、ダイアフラム64が、矢印aのように負圧室62側に移動する。プランジャ65が、矢印bのように下降し、ポンプ室63の容量が大きくなる。逆止弁75が開き、燃料タンク51内の燃料は、矢印cのように燃料フィルタ77を通って、逆止弁75から矢印dのようにポンプ室63に流入する。
次にポンプ室63から燃料吐出口73へ燃料を吐出する作用を説明する。
図1及び図7に示されるように、クランクシャフト13の回転に伴い、ピストン14が燃焼室16から後退する。燃焼室16の容量が大きくなり、クランクケース12内の容量が小さくなることで、クランクケース12内が圧縮され正圧になる。クランクケース12内が正圧になると、オイル分離パイプ53を介してダイアフラムポンプ60の負圧室62の空気も圧縮され、負圧室62も連動して正圧になる。
図1及び図7に示されるように、クランクシャフト13の回転に伴い、ピストン14が燃焼室16から後退する。燃焼室16の容量が大きくなり、クランクケース12内の容量が小さくなることで、クランクケース12内が圧縮され正圧になる。クランクケース12内が正圧になると、オイル分離パイプ53を介してダイアフラムポンプ60の負圧室62の空気も圧縮され、負圧室62も連動して正圧になる。
負圧室62の圧力が正圧になると、ダイアフラム64が、矢印eのように上昇する。プランジャ65が矢印fのように上昇し、想像線で示すプランジャ65の位置に移動する。逆止弁75は閉じられ、ポンプ室63内の燃料は、矢印gのように燃料吐出口73へ流れる。さらに、燃料は矢印hのように燃料吐出通路74を通過し、内燃機関10へ供給される。このように、プランジャ65は、ダイアフラム64の変位に従って往復動をすることにより、ポンプ室63内の容量を変化させる。この結果、ダイアフラムポンプ60は、燃料を吐出する。
以上に述べた内燃機関の燃料供給装置50をまとめて以下に記載する。
図1及び図2に示されるように、ポンプケーシング61には、上下方向に延びる直管状のオイル分離パイプ53と、該オイル分離パイプ53の上端の開口56と負圧室62との間に介在するオイルセパレータ91と、が設けられている。このため、クランクケース12内から浸入してくるオイルミストを十分に分離して、負圧室62への浸入を極力防止することができる。さらには、該オイル分離パイプ53が、上下方向に延びる直管状の部材なので、オイルミストは重力によって下方へ落下しやすい。しかも、オイル分離パイプ53とオイルセパレータ91とが、ポンプケーシング61に一体的に設けられているので、ダイアフラムポンプ60の構成が簡単である。
図1及び図2に示されるように、ポンプケーシング61には、上下方向に延びる直管状のオイル分離パイプ53と、該オイル分離パイプ53の上端の開口56と負圧室62との間に介在するオイルセパレータ91と、が設けられている。このため、クランクケース12内から浸入してくるオイルミストを十分に分離して、負圧室62への浸入を極力防止することができる。さらには、該オイル分離パイプ53が、上下方向に延びる直管状の部材なので、オイルミストは重力によって下方へ落下しやすい。しかも、オイル分離パイプ53とオイルセパレータ91とが、ポンプケーシング61に一体的に設けられているので、ダイアフラムポンプ60の構成が簡単である。
さらには、プランジャ65がポンプ室63側から進退方向の端面に圧力を受ける受圧面積は、ダイアフラム64が負圧室62側からプランジャ65の進退方向に圧力を受ける受圧面積よりも小さい。このため、燃料導入口72からポンプ室63へ入った燃料の圧力を、受圧面積の比だけ増すことができる。つまり、簡単な構成によって増圧型ダイアフラムポンプを構成できる。ダイアフラムポンプ60による燃料の吐出圧力が増す(増圧する)ことにより、インジェクタ22から燃焼室16へ供給する燃料の流量の精度を高めることができる。しかも、燃料タンク51からダイアフラムポンプ60へ燃料を供給するための電気的な供給手段や、ダイアフラムポンプ60からインジェクタ22へ供給する燃料を増圧するための電気的な増圧手段は不要である。
図1及び図2に示されるように、燃料吐出口73の下流の部位に連なる圧力レギュレータ81と、該圧力レギュレータ81から吐出された余剰燃料を燃料タンク51に戻すための戻し路82と、を有する。このため、燃料吐出口73から吐出される圧力を、所定圧力を超えない安定した状態に維持することができる。しかも、圧力レギュレータ81と戻し路82とは、ポンプケーシング61に一体的に有することによって、ダイアフラムポンプ60に組み付けることができる。該圧力レギュレータ81と該戻し路82とを、ダイアフラムポンプ60に集約できるので、燃料供給装置50を小型化できる。
図2に示されるように、ポンプケーシング61は、燃料フィルタ77と、燃料の逆流を防止する逆止弁75と、を燃料導入口72の上流の部位に一体化している。該燃料フィルタ77と該逆止弁75とをダイアフラムポンプ60に集約できるので、燃料供給装置50を小型化できる。
図2に示されるように、ダイアフラムポンプ60が燃料タンク51の底部54に取り付けられるとともに、燃料導入口72が該底部54の内部に位置している。このため、燃料タンク51と燃料導入口72との間の配管は不要である。しかも、燃料タンク51の底部54からダイアフラムポンプ60の下端面までの高さを小さくすることができる。従って、燃料供給装置50を小型化できる。
図2に示されるように、上下方向に延びる直管状のオイル分離パイプ53の下端が、クランクケース12内に直接に挿入されている。このため、燃料タンク51からクランクケース12までの高さを小さくすることができる。従って、燃料供給装置50を小型化できる。
尚、本発明では、逆止弁75をダックビルチェックバルブとしたが、これに限定されず、燃料タンク51からポンプ室63へ燃料を流し、ポンプ室63から燃料タンク51への燃料の流れを止める逆止弁であれば、他の形式の逆止弁であっても差し支えない。また、本発明では、ダイアフラム64は、金属部64aと、軟質部64bとを接着により一体化させた構成としたが、これに限定されず、負圧室62の圧力変動を利用してプランジャ65を往復動させることができれば、他の構成のダイアフラムであっても差し支えない。
本発明の内燃機関の燃料供給装置は、内燃機関の上方に燃料タンクが配置された汎用エンジンに用いるのに好適である。
10…内燃機関、12…クランクケース、16…燃焼室、22…インジェクタ、50…燃料供給装置、51…燃料フィルタ、53…オイル分離パイプ、54…燃料タンクの底部、56…オイル分離パイプの開口、60…ダイアフラムポンプ、61…ポンプケーシング、62…負圧室、63…ポンプ室、64…ダイアフラム、65…プランジャ、66…コイルスプリング、72…燃料導入口、73…燃料吐出口、75…逆止弁、77…燃料フィルタ、81…圧力レギュレータ、82…戻し路、91…オイルセパレータ、Fu…燃料。
Claims (5)
- 燃料を吸気ポート内に供給するインジェクタを備えた内燃機関の、クランクケース内の圧力変動を利用してダイアフラムポンプを駆動することにより、燃料タンクから前記インジェクタに燃料を供給する、内燃機関の燃料供給装置において、
前記ダイアフラムポンプは、ポンプケーシングと、該ポンプケーシングの内部を少なくとも負圧室に仕切るダイアフラムと、前記ポンプケーシングに形成されたポンプ室と、該ダイアフラムに結合されて前記ポンプ室内を進退するプランジャと、該プランジャを前記ポンプ室内へ進出させる方向に前記ダイアフラムを付勢するコイルスプリングと、前記ポンプ室に連通した燃料導入口及び燃料吐出口とを含み、前記プランジャが前記ポンプ室へ進出することにより、前記燃料導入口から前記ポンプ室へ入った燃料を前記燃料吐出口へ吐出可能であり、
前記ポンプケーシングには、前記クランクケースの内部に連通するとともに上下方向に延びる直管状のオイル分離パイプと、該オイル分離パイプの上端の開口と前記負圧室との間に介在するオイルセパレータとが、一体的に設けられ、
前記プランジャが前記ポンプ室側から進退方向の端面に圧力を受ける受圧面積は、前記ダイアフラムが前記負圧室側から前記プランジャの進退方向に圧力を受ける受圧面積よりも、小さく設定されていることを特徴とする内燃機関の燃料供給装置。 - 前記ポンプケーシングは、前記燃料吐出口の下流の部位に連なる圧力レギュレータと、該圧力レギュレータから吐出された余剰燃料を前記燃料タンクに戻すための戻し路と、を一体的に有している、ことを特徴とする請求項1記載の内燃機関の燃料供給装置。
- 前記ポンプケーシングは、前記燃料導入口の上流の部位に、燃料フィルタと、前記燃料の逆流を防止する逆止弁と、を一体的に有している、ことを特徴とする請求項1又は請求項2記載の内燃機関の燃料供給装置。
- 前記ダイアフラムポンプは、前記燃料タンクの底部に取り付けられ、
前記燃料導入口は、前記燃料タンクの前記底部の内部に位置している、ことを特徴とする請求項1から請求項3までのいずれか1項記載の内燃機関の燃料供給装置。 - 前記オイル分離パイプの下端は、前記クランクケース内に直接に挿入されている、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項記載の内燃機関の燃料供給装置。
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