JP2020153340A

JP2020153340A - 燃料供給装置

Info

Publication number: JP2020153340A
Application number: JP2019054569A
Authority: JP
Inventors: 時彦青代; Tokihiko Aoshiro; 峰士増田; Mineji Masuda; 里美和田; Satomi Wada
Original assignee: TK Carburetor Co Ltd
Current assignee: TK Carburetor Co Ltd
Priority date: 2019-03-22
Filing date: 2019-03-22
Publication date: 2020-09-24
Also published as: CN111720243A

Abstract

【課題】エンジン等の熱が、液体燃料に伝わりにくい燃料供給装置を提供する。【解決手段】ポンプ室１３と、変動室４１と、このポンプ室１３と変動室４１の相互間に設けたダイアフラム１４を有し、エンジンの回転に応じて前記変動室４１内の体積を変動させることにより、前記ダイアフラム１４を振動させ、燃料タンクから被燃料供給部に液体燃料を供給するようにした。例えば、エンジンの回転に応じて、摺動部材４２の往復運動させることにより、前記変動室４１内の体積を変動させるようにする。【選択図】図２

Description

本発明は、燃料供給装置に関する。

従来、４サイクルエンジンにおいて、液体燃料を、燃料タンク（図示せず）から一時的に貯蔵する補助タンク（図示せず）に供給する燃料供給装置として、図９に示すように、エンジン１０１のカムシャフト１０２により駆動されるロッカーアーム１０３の動きを利用して、機械的に燃料供給部１０４内のダイアフラム１０５を動かし、このダイアフラム１０５の動きにより、補助タンクに液体燃料を供給する燃料供給装置１０７が知られている。

前記従来の燃料供給装置１０７においては、ロッカーアーム１０３の動きを利用して、ロッド１０９を往復運動させ、このロッド１０９の往復運動により、燃料供給部１０４内のダイアフラム１０５を動かしている。

そのため、エンジン１０１から発せられた熱が、ロッド１０９を介して、ダイアフラム１０５及びダイアフラム１０５に接する液体燃料に伝わり、この熱により液体燃料の体積が変動し、補助タンクに供給される液体燃料の量が安定しない虞がある。

そこで、本発明は、エンジン等の熱が、液体燃料に伝わりにくい燃料供給装置を提案することを目的とするものである。

前記の課題を解決するために、本願発明は、ポンプ室と、変動室と、このポンプ室と変動室の相互間に設けたダイアフラムを有し、
エンジンの回転に応じて前記変動室内の体積を変動させることにより、前記ダイアフラムを振動させ、
燃料タンクから被燃料供給部に液体燃料を供給することを特徴とするものである。

また、前エンジンの回転に応じて、摺動部材の往復運動させることにより、前記変動室内の体積を変動させるようにしてもよい。

また、前記変動室内の体積が所定値以下の場合、連通路を通じて、前記変動室と連通する連通室を設け、
前記摺動部材が、その往復運動におけるダイアフラム側端部に位置する際に、前記変動室と連通室は連通し、
前記摺動部材が、その往復運動におけるダイアフラム側と反対側部に位置する際に、前記変動室と連通室は連通していないようにしてもよい。

また、エンジンの回転に応じて、脈動発生用ダイアフラムを撓み振動動させることにより、変動室内の体積を変動させるようにしてもよい。

また、前記作動室は、気抜き穴を通じて大気と連通してもよい。

本発明によれば、エンジンの回転に応じて前記変動室内の体積を変動させることにより、ダイアフラムを振動させて、燃料タンクから被燃料供給部に液体燃料を供給するため、構造が簡略化できるとともに、液体燃料とエンジンとの間に、空気層である変動室を介在させることができ、燃料供給部内を通る液体燃料が熱影響を受けることを抑制できる。

本発明の実施例１に係る燃料供給装置の縦断面図。図１の要部拡大断面図。図１の状態からピストンを、ダイアフラム側に移動させた状態の要部拡大断面図。図１の状態からピストンを、最もダイアフラム側に移動させた状態の縦断面図。図４の状態からピストンを、エンジン側に移動させた状態の要部拡大断面図。本発明の実施例１に係る燃料供給装置の別例の縦断面図。本発明の実施例２に係る燃料供給装置の縦断面図。本発明の実施例３に係る燃料供給装置の縦断面図。従来技術に係る燃料供給装置の縦断面図。

本発明を実施するための形態を図に示す実施例に基づいて説明する。

［実施例１］
図１乃至図５は本発明の実施例１を示す。

図１は、本発明の実施例１に係る燃料供給装置１の縦断面図を示し、この燃料供給装置１は、燃料供給部２と内燃機関である４サイクルエンジン３を有する。

燃料供給部２は、図示しない燃料タンク内の液体燃料を一時的に貯蔵する被燃料供給部である補助タンク（図示せず）に供給するものである。補助タンク内の液体燃料は、補助タンク内に設けられた高圧燃料ポンプにより燃料噴射部（図示せず）に供給され、燃料噴射部によりエンジン３の吸気通路４内に噴射されるようになっている。

補助タンク内には、上下方向に遊動可能なフロートが設けられている。フロートは液体燃料に対して浮くように形成され、液体燃料の液面の変位に追従して昇降し、液体燃料の液面が所定以上の高さになると、燃料供給部２から補助タンクへ液体燃料を供給する吐出管の端部を、後述する所定の圧力で閉塞し、所定以下の高さになると、吐出管の端部を開放するようになっている。

次に、燃料供給部２について説明する。

燃料供給部２は、図１，図２に示すように、ケーシング１１を有し、ケーシング１１は、第１ケース１１ａと第２ケース１１ｂと第３ケース１１ｃを、第２ケース１１ｂを中間に介在するように重合して構成され、第１ケース１１ａがエンジン３のヘッドカバー３ａに固設されている。

第１ケース１１ａ内には、第２ケース１１ｂ側が開口する作動室１２が形成され、第２ケース１１ｂには、第１ケース１１ａ側が開口するとともに、作動室１２に対向する位置にポンプ室１３が形成され、第１ケース１１ａと第２ケース１１ｂ間には、ゴム、樹脂、金属等で形成された可撓性を有する燃料供給用ダイアフラム１４が挟持され、この燃料供給用ダイアフラム１４により作動室１２の開口部とポンプ室１３の開口部を閉塞するとともに、作動室１２とポンプ室１３間を区画している。

ポンプ室１３内は、第２ケース１１ｂに形成された吸入穴１７を通じて吸入室２１と連通し、吸入室２１は、吸入管２３に接続された連結管（図示せず）を通じて燃料タンク内と連通している。

この吸入穴１７には板バネからなる吸入弁２０が開閉可能に設けられ、吸入弁２０は、ポンプ室１３内が減圧状態となると開弁して、燃料タンク内の液体燃料が、吸入管２３、吸入室２１、吸入穴１７を通ってポンプ室１３内に流入し、また、ポンプ室１３内が加圧状態となると閉弁する逆止弁で構成され、液体燃料が、ポンプ室１３から吸入室２１へ逆流することを抑止している。なお、吸入弁２０は、板バネ以外にも、吸入穴１７を開閉することができる任意の部材で構成することができる。

また、吸入室２１の第３ケース１１ｃ側には第１調整室２５が形成され、予備ダイアフラム２６により吸入室２１と第１調整室２５間が区画されている。第１調整室２５と予備ダイアフラム２６を設けたことにより、ポンプ室１３内が減圧状態から加圧状態となった際に、吸入弁２０の閉動作を早期に行い、ポンプ室１３の圧力変化に対する追従性を良くするようになっている。

ポンプ室１３内は、第２ケース１１ｂに形成された吐出穴２９を通じて吐出室３１と連通し、吐出室３１は、吐出管３２に接続された連結管（図示せず）を通じて補助タンク内と連通している。

この吐出穴２９には板バネからなる吐出弁３０が開閉可能に設けられ、吐出弁３０は、ポンプ室１３内が加圧状態となると開弁し、ポンプ室１３内の液体燃料が、吐出室３１に供給されるとともに、吐出管３２を通じて補助タンク内へと供給され、また、ポンプ室１３内が減圧状態となると閉弁する逆止弁で構成され、吐出室３１からポンプ室１３へと液体燃料が逆流することを抑止している。なお、吐出弁３０は、板バネ以外にも、吐出穴２９を開閉することができる任意の部材で構成することができる。

また、吐出室３１の第３ケース１１ｃ側には第２調整室３５が形成され、予備ダイアフラム２６により、吐出室３１と第２調整室３５間が区画されている。

第２調整室３５と予備ダイアフラム２６を設けたことにより、ポンプ室１３内が加圧状態から減圧状態となった際に、吐出弁３０の閉動作を早期に行い、ポンプ室１３の圧力変化に対する追従性を良くするようになっている。

なお、補助タンク内における液体燃料の液面の高さが所定以上の場合には、フロートにより吐出管３２に接続された連結管の端部は、ポンプ室１３内の燃料供給用ダイアフラム１４により生じる最大の圧力より高い所定の圧力で閉塞されているため、ポンプ室１３から補助タンクへは液体燃料が供給されないようになっている。

作動室１２の開口部は、燃料供給用ダイアフラム１４により密閉されている。

作動室１２内には、エンジン３側とポンプ室１３側方向（図２の上下方向）へ往復運動する摺動部材であるピストン４２が設けられている。ピストン４２におけるエンジン３側にはロッド４２ａが固設されている。

作動室１２における燃料供給用ダイアフラム１４とピストン４２の間には変動室４１が形成されている。ピストン４２が、変動室４１の軸方向（図２の上下方向）に往復運動することにより、変動室４１内の体積が変動するようになっている。作動室１２，変動室４１，ピストン４２の形状は任意に形成することができる。

作動室１２のエンジン３側部とピストン４２の間には、連通室４５が形成されている。作動室１２の側部には、作動室１２のポンプ室１３側端部と、エンジン３側端部と連通する連通路４６が形成されている。

第１ケース１１ａには気抜き穴４０が形成され、変動室４１内は大気と連通している。なお、気抜き穴４０は設けなくてもよい。

ピストン４２は、付勢部材であるコイルばね４４により、エンジン３側へ常に付勢されている。

ピストン４２のロッド４２ａは、ロッカーアーム４３におけるピストン４２側端部に当接するように設けられている。

これにより、ピストン４２は、エンジン３の回転に応じて往復運動するロッカーアーム４３におけるピストン４２側端部が、図４に示すように、燃料供給用ダイアフラム１４側へ移動した際に、ピストン４２が燃料供給用ダイアフラム１４側へ移動して変動室４１内の体積が減少されて内圧は上昇し、また、ロッカーアーム４３におけるピストン４２側端部が、エンジン３側へ移動した際には、コイルばね４４により、ピストン４２がエンジン３側に移動して、変動室４１内の体積が増大し内圧は減少するようになっている。

また、図１、図２に示すように、ピストン４２の往復運動において、最もエンジン３側に位置している場合には、連通路４６のポンプ室１３側の開口４６ａは開口し、エンジン３側の開口４６ｂはピストン４２により閉塞し、変動室４１と連通室４５は連通していない。

この状態から、エンジン３の開口４６ｂが閉塞したまま、ピストン４２が燃料供給用ダイアフラム１４に移動すると、変動室４１内の体積はピストン４２の移動とともに減少する。

そして、図３に示すように、ピストン４２の往復運動において、最も燃料供給用ダイアフラム１４側端に位置する位置の近くにまで、ピストン４２が移動した際に、連通路４６のポンプ室１３側の開口４６ａとエンジン３側の開口４６ｂは共に開口し、変動室４１と連通室４５は、連通路４６により連通する。これにより、変動室４１内の圧力は連通室４５内の圧力より高く、変動室４１内の空気は連通室４５に排出され、変動室４１内の体積の減少による最後の急激な圧力上昇を緩和する。それとともに、変動室４１内に流入したエンジンオイルは、空気とともに連通室４５に排出される。変動室４１内にエンジンオイルが残存すると、変動室４１内の体積変化が不安定となるが、エンジンオイルを排出することでその体積変化は一定となり、それにより生じるパルス圧力も安定する。

また、気抜き穴４０を通じて、変動室４１内の空気が外部へと排出され、変動室４１内の空気量が減少する。

その後、図４に示すように、ピストン４２の往復運動において、最も燃料供給用ダイアフラム１４側端に位置した後に、ピストン４２は、エンジン３側方向に移動し始め、図５に示すように、ピストン４２が最も燃料供給用ダイアフラム１４側端に位置した近くにおいて、連通路４６のエンジン３側の開口４６ｂはピストン４２により閉塞し、余分なエンジンオイルが変動室４１内に流入することを抑制する。

その後、ピストン４２がエンジン３側へ移動すると、気抜き穴４０を通じて外部から空気が変動室４１内に流入するが、変動室４１内の体積増加の割合が高く、変動室４１内が大気圧より減圧された状態となる。これにより、変動室４１内の圧力変動の幅の大きな脈動を発生させることができる。

このように、エンジン３が運転状態の間は、エンジン３の回転に応じて、ピストン４２は往復運動し、変動室４１内の圧力が変動し、減圧状態と加圧状態を交互に繰り返し生じる空気脈動が発生する。この空気脈動により、燃料供給用ダイアフラム１４が撓み振動するようになっている。この燃料供給用ダイアフラム１４の撓み振動により、ポンプ室１３内には、加圧状態と減圧状態が交互に繰り返し生じ、燃料供給部２は、燃料タンク内の液体燃料を補助タンクに供給する。

上記の構成により、本発明の燃料供給装置１においては、エンジン３の運転中に変動室４１内に脈動を発生させることができるとともに、エンジン３の回転数が変化しても、常に、変動室４１内で発生させた脈動を利用して、燃料供給用ダイアフラム１４を撓み振動させ、ポンプ室１３内に加圧状態と減圧状態を交互に繰り返し生じさせることで、燃料タンク内の燃料を補助タンクへと供給することができる。

また、変動室４１内で生じた脈動を用いて、直接、燃料供給用ダイアフラム１４を振動させるため、上記従来技術の燃料供給装置と比較して、燃料供給部２の構造を簡略化できるとともに、小型化、軽量化、製造コストの低減を図ることができる。

また、ピストン４２は、エンジン３の回転に応じて、燃料供給用ダイアフラム１４が撓み振動できるだけの脈動を発生させることができればよいため、変動室４１内の体積変化を大きく設定する必要がなく、燃料供給部２を小型化できるとともに、エンジン３やロッカーアーム４３に与える影響を小さく抑え、エンジン出力の一部がロスすることを低く抑えることができる。

また、液体燃料と接する燃料供給用ダイアフラム１４と、エンジン３で生じる熱が伝わるピストン４２と間に変動室４１が介在し、この変動室４１が空気層の役割を果たし、エンジン３で生じた熱を液体燃料に伝わることを抑制し、前記従来技術の燃料供給装置と比較して、液体燃料の温度を低く抑えることができるため、燃料タンク内の液体燃料を補助タンクに安定して供給することができる。

なお、本発明の燃料供給部２は、４サイクルエンジン以外においても、燃料噴射部を有する２サイクルエンジン等の内燃機関に用いることができ、特に、エンジン３に対して、燃料タンクを取外すことができる、船外機などの汎用エンジンに対して好適に用いることができる。

また、本発明を、燃料噴射部を有するエンジンに燃料供給装置１を適用したが、気化器を有するエンジンに適用し、燃料供給部２により、燃料タンク内の液体燃料を気化器のフロート室に供給し、このフロート室を被燃料供給部としてもよい。

なお、上記実施例においては、第１ケース１１ａとエンジン３のヘッドカバー３ａを別部材で構成したが、一体に形成してもよい。

また、上記実施例においては、ピストン４２とロッド４２ａを一体に形成したが、図６に示すように、別部材で構成してもよい。

また、上記実施例においては、ピストン４２を、ロッカーアーム４３に連結しないとともに、ロッカーアーム４３の動きとコイルばね４４により、ピストン４２を往復運動するようにしたが、ピストンにおけるロッドのエンジン３側端部を、ロッカーアーム４３におけるピストン４２側端部に回動可能に連結し、コイルばね４４を用いることなく、ロッカーアーム４３の往復運動に応じて、ピストン４２が往復運動するようにしてもよい。

［実施例２］
上記実施例１においては、作動室１２の側部に、作動室１２のポンプ室１３側端部と、エンジン３側端部において作動室１２に開口する連通路４６を形成したが、図７に示すように、連通路における内面側が、軸方向全体にわたって、作動室１２内に開口する溝により連通路４８を構成するようにしてもよい。

その他の構造は、上記実施例１と同様であるのでその説明を省略する。

本実施例２においても、上記実施例１と同様の作用、効果を奏する。

［実施例３］
上記実施例１，２においては、ロッカーアーム４３の往復運動を利用してピストン４２を往復運動し、変動室４１内の体積を変動させて燃料供給用ダイアフラム１４を振動させるようにしたが、ロッカーアーム４３の往復運動を利用して、変動室４１内の体積を変動させて燃料供給用ダイアフラム１４を振動させればよく、変動室４１内の体積を変動させる方法は任意の方法を用いることができる。

例えば、図８に示すように、脈動発生用ダイアフラム５０を、抑え金具５１，５２で挟持し、ロッド５３の先部に、脈動発生用ダイアフラム５０と抑え金具５１，５２を連結させ、このロッド５３に、ロッカーアーム４３の往復運動に応じて、図８の上下方向に往復運動させることで、脈動発生用ダイアフラム５０を撓み振動させ、変動室４１内の体積を変動させて脈動を発生させ、燃料供給用ダイアフラム１４を振動させるようにしてもよい。

また、ロッド５３とロッカーアーム４３は、直接連結しないように構成してもよいし、ロッド５３と、ロッカーアーム４３とを回動可能に連結するようにしてもよい。また、ロッド５３を設けず、ロッカーアーム４３に脈動発生用ダイアフラム５０側に突出する突出部を形成し、この突出部により脈動発生用ダイアフラム５０を撓み振動させるようにしてもよい。

その他の構造は、上記実施例１，２と同様であるのでその説明を省略する。

本実施例３においても、上記実施例１，２と同様の作用、効果を奏する。

［実施例４］
上記実施例１〜３においては、ロッカーアーム４３の往復運動を利用して、変動室４１内の体積を変動させて燃料供給用ダイアフラム１４を振動させるようにしたが、エンジン３の回転数に応じて、変動室４１内の体積を変動させて燃料供給用ダイアフラム１４を振動させることができれば、任意の方法を用いて行うことができ、例えば、カムシャフトの回転に応じて、ピストン４２を往復運動させたり、脈動発生用ダイアフラム５０を撓み振動させたりすることにより、変動室４１内の体積を変動させて脈動を発生するようにしてもよい。

その他の構造は、上記実施例１〜３と同様であるのでその説明を省略する。

本実施例４においても、上記実施例１〜３と同様の作用、効果を奏する。

１燃料供給装置
３エンジン
１３ポンプ室
１４ダイアフラム
４０気抜き穴
４１変動室
４２摺動部材
４５連通室
４６，４８連通路
５０脈動発生用ダイアフラム

Claims

ポンプ室と、変動室と、このポンプ室と変動室の相互間に設けたダイアフラムを有し、
エンジンの回転に応じて前記変動室内の体積を変動させることにより、前記ダイアフラムを振動させ、
燃料タンクから被燃料供給部に液体燃料を供給することを特徴とする燃料供給装置。
エンジンの回転に応じて、摺動部材の往復運動させることにより、前記変動室内の体積を変動させるようにしたことを特徴とする請求項１記載の燃料供給装置。
前記変動室内の体積が所定値以下の場合、連通路を通じて、前記変動室と連通する連通室を設け、
前記摺動部材が、その往復運動におけるダイアフラム側端部に位置する際に、前記変動室と連通室は連通し、
前記摺動部材が、その往復運動におけるダイアフラム側と反対側部に位置する際に、前記変動室と連通室は連通していないことを特徴とする請求項２記載の燃料供給装置。
エンジンの回転に応じて、脈動発生用ダイアフラムを撓み振動動させることにより、変動室内の体積を変動させるようにしたことを特徴とする請求項１記載の燃料供給装置。
前記作動室は、気抜き穴を通じて大気と連通していることを特徴とする請求項１乃至４の何れか１項に記載の燃料供給装置。