JP4188277B2 - 気液分離装置 - Google Patents

Description

本発明は、内燃機関の燃料供給システムにおいて供給する液体燃料中に発生した燃料蒸気、即ち気体燃料を分離し液体燃料のみを内燃機関の吸気管路に供給させる気液分離装置に関し、殊にリターン式の燃料供給システムにおいて燃料供給路の燃料噴射弁に近接した位置に配設される気液分離装置に関する。

内燃機関の燃料供給システムにおいて、燃料温度が上昇して高温になった場合に燃料供給路内で液体燃料が蒸発して液体燃料に気体燃料が混在した状態となると、気体燃料が燃料噴射弁から吸気管路内に噴射されて、内燃機関に供給される混合気が希薄化して所望の機関性能を発揮させることが困難となる、という問題が生じやすい。

この問題を解決するため、燃料供給路内の液体燃料の圧力を高く維持することでその沸点を高くして気化を防止することが行われている。しかし、液体燃料の圧力を高い状態に維持するには燃料ポンプの高性能化や燃料供給路の耐圧性向上などの対応が必要となって、製造コストの高騰を招く結果となる。

そこで、液体燃料の圧力を高くしないで前記問題を解決する手段として、特開平９―４５３７号公報や特開平９−１８９２７５号公報に記載されているように、気体と液体の比重の違いを利用して上下に分離する気液分離装置を、燃料供給路中に設けることが提案されている。

前者の手段は気液分離を燃料タンク内で実施するものであって、気液分離装置を配設するための新たなスペースは不要であるが、タンク内で気液分離を実施しても燃料噴射までの間に液体燃料が熱せられて燃料供給路内で気体燃料が発生した場合にこれを分離することができない。一方、後者の手段は気化器のフロート室の直前に気液分離装置を配設するものであって吸気通路への液体燃料送出直前に気液分離を実施することを可能とするものであるが、独立した気液分離装置が必要となって燃料供給システム全体のコストアップに繋がるとともに、その配設ための新たなスペースが必要となる点が問題である。
特開平９―４５３７号公報 特開平９−１８９２７５号公報

本発明は、上記のような問題点を解決しようとするものであり、気液分離装置および燃料供給システムの製造コストを低廉なものとしながら、気液分離装置配設のためのスペースを最小限に抑え、燃料噴射弁に至るまでの燃料供給路内に発生した気体燃料を液体燃料から確実に分離して、液体燃料のみを燃料噴射弁に送出できるようにすることを課題とする。

そこで、本発明は、スロットルボディにボトムフィードまたはサイドフィードタイプの燃料噴射弁が設けられた内燃機関のリターン式燃料供給システムに配設される気液分離装置について、スロットルボディの壁体に設けられた燃料通路が気液分離機能を発揮するものとして、その燃料通路に、縦長の空間であって側方に燃料流入路が開口しているとともに下端部に液体燃料を燃料噴射弁に導く液体燃料通路が接続され上端部に気体燃料を燃料戻し路に導く気体燃料通路が接続されており前記燃料流入路より流入した燃料中の液体燃料と気体燃料とをその比重差を利用して上下に分離する気液分離通路を具えたものとした。

このことにより、上下に縦長に設けられた気液分離通路において比重の違いにより気体燃料と液体燃料とが確実に上下に分離され、液体燃料のみが燃料噴射弁から吸気管路に噴射されることとなる。そして、この燃料通路からなる気液分離装置がスロットルボディに形成されているため、その製作コストは極めて低廉なものであるとともに、その配設のためのスペースを新たに必要としないものとなる。

また、燃料噴射弁で噴射されなかった余剰燃料を燃料戻し路に導く戻し燃料通路を燃料噴射弁と気体燃料通路とを接続して設け、戻し燃料に気体燃料を合流させて燃料戻し路に送出するものとすれば、気体燃料が燃料噴射弁で噴射されなかった戻し燃料と一緒に気体燃料を燃料タンクに戻して確実に回収することができる。

さらに、気液分離通路を他の燃料通路部分よりも大径とすれば、流入した液体燃料の圧力がここで僅かに低下して気化しやすくなるため、ここで気体燃料を分離した液体燃料が燃料噴射弁に至る間に再び気化する心配をなくすとともに、比較的大量の気体燃料が発生している場合でも確実に気液分離を行えるものとなる。

本発明によると、スロットルボディの吸気管路を囲む壁体に気液分離機能を有する燃料通路を設けることで、気液分離装置および燃料供給システムの製造コストを低廉なものとしながら気液分離装置配設のためのスペースを最小限とし、燃料供給路内に発生した気体燃料を液体燃料から確実に分離して、液体燃料のみを燃料噴射弁から噴射できるようにすることができるものである。

以下に図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。

図１は本実施の形態の気液分離装置と一体構造で形成されたスロットルボディ１の縦断面図を示している。スロットルボディ１は燃料タンクの液体燃料を図示しない燃料ポンプで加圧して燃料噴射弁７より噴射し、噴射されなかった余剰燃料を燃料タンクに戻すリターン式の燃料供給システムにおいて配設されるものであり、全体としてほぼ角柱状をなし吸気管路１０が中央を横向きに貫通し燃料噴射弁７が吸気管路１０の一側方に設けられており、吸気管路１０を囲む所定の厚さを有する壁体２に気液分離機能を有する燃料通路３を具えてなるものである。

そして、燃料通路３は気液分離通路３Ａと液体燃料通路３Ｂおよび気体燃料通路３Ｃとからなる。気液分離通路３Ａは、他の通路部分よりも大径とされた上下に縦長の空間からなる燃料通路であって、その下端部が燃料噴射弁７を設置した液体燃料通路３Ｂに接続し、上端部が図示しない燃料戻し路に続く気体燃料通路３Ｃに接続しており、さらに図示しない燃料送出路を通って燃料ポンプから送られてくる燃料が流入する燃料流入路８が中間適所、本実施の形態では上端近くに接続している。

液体燃料通路３Ｂは、気液分離通路３Ａの下端部横方向に延設されてから上方に延び燃料噴射弁７に至る供給燃料通路３ｂと、燃料噴射弁７から上方に延設されてから横方向に延び気体燃料通路３Ｃに接続された戻し燃料通路３ｃとからなる。

燃料噴射弁７は、一定圧力で供給される液体燃料を内燃機関が必要とする量だけ吸気管路１０内に噴射し、噴射されなかった余剰燃料を燃料戻し路に送って燃料タンクに戻すように作用する汎用の燃料噴射弁であって、スロットルボディ１の側方に配設されたサイドフィードタイプの燃料噴射弁である。

気体燃料通路３Ｂは、気液分離通路３Ａ上端部の頂壁中央部から上方に延設され、燃料タンクに向かう図示しない燃料戻し路に連通する燃料流出路９に接続されているとともに、戻し燃料通路３ｃをそのほぼ中間位置で側方から合流させている。尚、本実施の形態の燃料供給システムにおいても従来のものと同様に燃料戻し路の途中に圧力調整器が配設され、燃料噴射弁７の噴射圧力を所定の一定圧力とするようにしている。

本実施の形態における燃料通路３は、角柱状のスロットルボディ１の外側面から所定の径を有するドリルなどにより吸気管路１０を四方から囲むように穿設されて形成されたものであり、その外側面に露出した複数の開口部を栓体でそれぞれ塞ぐことで内部を液・気密状態としている。このようにすることで、気液分離装置を製造する手間を最小としてその製造コストを低廉なものとすることができる。

次に、本実施の形態のスロットルボディ１と一体構造とされた気液分離装置の作用について説明する。尚、通常のスロットルボディが有する作用については同様であるので省略し、気液分離装作用に関する部分のみ説明するものとする。

図示しない燃料供給路を通って送られてきた液体燃料は、燃料流入路８を通ってスロットルボディ１の壁体２に穿設された燃料通路３に流入するが、内燃機関で発生した熱により蒸発・気化した気体燃料の気泡を含んでいることがある。これが上下縦長に設けられた気液分離通路３Ａに流入すると、液体燃料に含まれている気体燃料の気泡は液体燃料に比して極めて比重が軽いため燃料流入路８開口部より上方の気体燃料通路３Ｃが開口する上端部に向かい、比重の重い液体燃料は燃料流入路８開口部より下方の液体燃料通路３Ｂが開口する下端部に向かう。

また、気液分離通路３Ａは燃料流入路８よりも大径、例えば約二倍の径を有する拡大部とされているため、所定圧力で流入した液体燃料はここで僅かに圧力が低下することから液体燃料の一部が更に気化して分離されるため、ここから燃料噴射弁７に至るまでの間に液体燃料が再び気化することがない。

そのため、燃料噴射弁７から噴射される液体燃料は気体燃料を含まないことから、内燃機関の運転を良好に維持するものである。そして、噴射されなかった余剰燃料は、燃料噴射弁７から上方に延設されさらに横方向に延びる戻し燃料通路３ｃを通って図示しない燃料戻し路に向けて送出される。尚、スロットルボディ１に配設する燃料噴射弁７はサイドフィードタイプのみならず、ボトムフィードタイプであっても同様の作用効果を発揮することができることは言うまでもない。

一方、気液分離通路３Ａの上部に向かった気体燃料の気泡は、これより小径で縦向きの気体燃料通路３Ｃを上昇し燃料流出路９を通って図示しない燃料戻し路により燃料タンクに戻されるが、気体燃料通路３Ｃの中程で液体燃料通路３Ｂの戻し燃料通路３ｃが側方から合流して、戻し燃料に混入されて燃料タンクに戻されることになる。これにより、分離した気体燃料を機関外部に放出することなく戻し燃料と一緒に燃料タンクに回収するため、蒸発燃料による環境破壊を回避するとともに燃料の有効利用を実現することができる。

以上述べたように本実施の形態の気液分離装置は、スロットルボディと一体に形成された簡易な構成であってその製造コストを低廉なものとしながら配設のためのスペースを新たに必要としないものであり、燃料供給路内に発生した気体燃料を液体燃料から確実に分離して液体燃料のみを吸気管路内に供給することができるものである。

本発明の実施の形態を示す縦断面図。

符号の説明

１ スロットルボディ、２ 壁体、３ 燃料通路、３Ａ 気液分離通路、３Ｂ 液体燃料通路、３Ｃ 気体燃料通路、３ｂ 供給燃料通路、３ｃ 戻し燃料通路、７ 燃料噴射弁、８ 燃料流入路、９ 燃料流出路

Claims (3)

1. スロットルボディにボトムフィードまたはサイドフィードタイプの燃料噴射弁が設けられた内燃機関のリターン式燃料供給システムに配設される気液分離装置において、
   前記スロットルボディの壁体に設けられた燃料通路が、縦長の空間であって側方に燃料流入路が開口しているとともに下端部に液体燃料を前記燃料噴射弁に導く液体燃料通路が接続され上端部に気体燃料を燃料戻し路に導く気体燃料通路が接続されており前記燃料流入路より流入した燃料中の液体燃料と気体燃料とをその比重差を利用して上下に分離する気液分離通路を具えている、
   ことを特徴とする気液分離装置。
2. 前記燃料噴射弁で噴射されなかった余剰燃料を前記燃料戻し路に導く戻し燃料通路が、前記燃料噴射弁と前記気体燃料通路とを接続して設けられ、戻し燃料に気体燃料を合流させて前記燃料戻し路に送出するものとされている、請求項１に記載した気液分離装置。
3. 前記気液分離通路は他の燃料通路部分よりも大径とされていることを特徴とする、請求項１または２に記載した気液分離装置。
   

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