JP5321133B2 - 燃料供給装置 - Google Patents

Description

本発明は、加圧ポンプと燃料タンクとの間の燃料配管内に燃料を引き込むためのプライミングポンプが着脱可能に接続される燃料供給装置に関するものである。

噴射ポンプと燃料タンクとを結ぶ燃料吸入通路に常設したインライン式のシリンジ型プライミングポンプが知られている（例えば特許文献１参照）。

ガス欠等により燃料タンクからインジェクタまでの燃料が空になった場合、その状態で噴射ポンプを駆動すると潤滑の役割を果たしている燃料が存在しないため、潤滑不足により製品の劣化を促進させる可能性がある。

そこで、プライミングポンプは、燃料通路中の燃料がカラの状態での噴射ポンプが駆動されることを抑制するために設けられる。例えば、ガス欠後の始動時までに、ドライバが手動でプライミングポンプを駆動することで燃料タンク内の燃料を燃料通路に供給することで上記の不都合が解消される。

特開平１１−８２２１３号公報

上記の技術では、ドライバ等の作業者がプライミングポンプを駆動することによって燃料を吸い込み、吸い込んだ燃料は吐出側へ供給されるのだが、プライミングポンプを含めた燃料供給系が閉じているため、ポンピング動作を繰り返すに従って吐出側の圧力が上昇することでポンピングする際の抵抗が強くなってしまい、作業性が劣る場合があるという問題があった。

本発明が解決しようとする課題は、作業性の向上を図ることが可能なプライミングポンプが着脱可能に接続される燃料供給装置を提供することである。

本発明は、吸引部の内部空間の拡大の際に内部空間を燃料配管に連通させて流体を吸引し、内部空間の縮小の際に内部空間を大気開放することによって上記課題を解決する。

本発明によれば、内部空間の縮小の際に内部空間を大気開放しているので、繰り返し流体を吸引しても抵抗が大きくなることが防止されて、作業性の向上を図ることができる。

図１は、本発明の実施形態におけるコモンレール方式の燃料供給装置の概念図である。 図２は、本発明の実施形態における供給配管の接続口を示す側面図である。 図３は、本発明の実施形態において供給配管の接続口に接続される吸引装置の概念図である。 図４は、本発明の実施形態において供給配管の接続口を閉塞するキャップを示す側面図である。 図５は、本発明の実施形態におけるプライミングポンプを示す斜視図である。 図６は、図５のVI-VI線に沿った断面図である。 図７は、本発明の実施形態におけるプライミング作業を示す図（その１）である。 図８は、本発明の実施形態におけるプライミング作業を示す図（その２）である。 図９は、本発明の実施形態におけるプライミング作業を示す図（その３）である。 図１０は、本発明の実施形態におけるプライミング作業を示す図（その４）である。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。

図１は本実施形態におけるコモンレール方式の燃料供給装置の概念図、図２は本実施形態における燃料配管の接続口を示す側面図、図３は本実施形態において供給配管の接続口に接続される吸引装置の概念図、図４は本実施形態において供給配管の接続口を閉塞するキャップを示す側面図である。

本実施形態におけるコモンレール方式の燃料供給装置１は、たとえばディーゼルエンジン（不図示）の各気筒の燃焼室内に高圧燃料を噴射する装置であり、図１に示すように、インジェクタ１１、コモンレール１３、インジェクションポンプ１５、燃料フィルタ１７、及び燃料タンク１８を備えている。この燃料供給装置１では、燃料タンク１８から供給された燃料をインジェクションポンプ１５が加圧し、この高圧燃料をコモンレール１３内に一旦蓄え、インジェクタ１１がその高圧燃料を燃焼室内に噴射する。

インジェクタ１１は、分配管１２を介してコモンレール１３にそれぞれ接続されていると共に、エンジンの各気筒の燃焼室内に臨むようにそれぞれ設けられている。このインジェクタ１１は、分配管１２を介してコモンレール１３から高圧燃料が供給され、ＥＣＵ（不図示）からの制御信号に基づいて、適切な量の高圧燃料を適切なタイミングで燃焼室内に噴射する。このインジェクタ１１の具体例としては、たとえばピエゾ式インジェクタやソレノイド式インジェクタを例示することができる。なお、インジェクタ１１からリークしたリーク燃料は、リターン配管１９を介して燃料タンク１８に戻される。

コモンレール１３は、インジェクタ１１の噴射に備えて、高圧を維持した状態で燃料を蓄えておく畜圧容器である。このコモンレール１３は、高圧配管１４を介して、インジェクションポンプ１５の吐出口に接続されており、インジェクションポンプ１５により加圧された燃料が高圧配管１４を介して供給される。

また、このコモンレール１３には、コモンレール１３内の燃料圧力を制御するための減圧弁１３１が取り付けられている。この減圧弁１３１はリターン配管１９を介して燃料タンク１８に接続されており、減圧弁１３１を開弁することでコモンレール１３内の燃料圧力を減圧することが可能となっている。

インジェクションポンプ１５は、特に図示しないが、燃料タンク１８から燃料を吸い上げるサクションポンプと、このサクションポンプによって吸い上げられた燃料を加圧してコモンレール１３に供給する高圧ポンプと、を備えている。このインジェクションポンプ１５の吸入口は、供給配管１６を介して燃料タンク１８に接続されている。一方、このインジェクションポンプ１５の吐出口は、高圧配管１４を介してコモンレール１３に接続されている。また、サクションポンプにより吸い上げられた燃料は、インジェクションポンプ１５内の潤滑にも使用されており、この潤滑に使用された燃料はリターン配管１９を介して燃料タンク１８に戻される。なお、このインジェクションポンプ１５のサクションポンプと高圧ポンプの回転軸は、エンジンのクランク軸に連結されており、エンジンの運転に伴ってサクションポンプ及び高圧ポンプが駆動する。

インジェクションポンプ１５の吸入口に接続された供給配管１６は、燃料を濾過して不純物を除去する燃料フィルタ１７を介して、燃料を貯蔵している燃料タンク１８に接続されている。なお、燃料フィルタ１７は、水分や異物を燃料から除去するセジメンタを備えてもよい。

本実施形態における供給配管１６には、後述するプライミングポンプ２０が接続される接続口１６１が設けられている。この接続口１６１は、図２に示すように、供給配管１６を分岐するプラグ型カップラで構成されている。

この接続口１６１は、図１に示すように、供給配管１６において、インジェクションポンプ１５と燃料フィルタ１７との間の中間点よりもインジェクションポンプ１５側に配置されており、インジェクションポンプ１５に近接するように設けられている。

このように、接続口１６１をインジェクションポンプ１５に近接させることで、プライミング作業においてインジェクションポンプ１５の直前まで燃料を引き込むことができる。

本実施形態の接続口１６１には、プライミングポンプ２０の他に、図３に示すような吸引装置８０や、図４に示すようなキャップ９０を取り付けることが可能となっている。

図３に示す吸引装置８０は、自動車組立ライン内に設置されており、真空ポンプ８１の吸引口８２が、接続口１６１に対応したソケット型カップラで構成されている。この吸引装置８０によって、車輌出荷前のプライミング作業が自動的に実施される。このプライミング作業が完了すると、図４に示すように、吸引装置８０の吸引口８２が取り外された接続口１６１にキャップ９０が取り付けられ、接続口１６１が閉塞される。

このように、本実施形態では、プライミングポンプ２０と吸引装置８０とが接続口１６１を共用しているので、燃料供給装置１の簡素化を図ることができる。

次に、供給配管１６の接続口１６１に着脱可能に接続されるプライミングポンプ２０について、図５及び図６を参照しながら説明する。図５は本実施形態におけるプライミングポンプを示す斜視図、図６は図５のVI-VI線に沿った断面図である。

このプライミングポンプ２０は、たとえばガス欠や燃料フィルタの交換後に燃料タンク１８の燃料をインジェクションポンプ１５に吸い上げるための手動式ポンプであり、図５及び図６に示すように、接続部３０、導管部４０、吸引部５０、第１の弁６０、及び第２の弁７０を備えている。

接続部３０は、上述の供給配管１６の接続口１６１に対応したソケット型カップラで構成されており、プライミングポンプ２０を接続口１６１に着脱可能に装着することが可能となっている。なお、カップラ（迅速流体継手）に代えて、たとえば、接続口１６１に雄ネジを形成すると共に、それに対応した雌ネジを接続部３０に形成し、さらに接続口１６１と接続部３０との間にシール部材を介装して密閉性を確保することで、接続部３０と接続口１６１とを着脱可能にしてもよい。

導管部４０は、接続部３０に連結された透明な管状部材４１から構成されており、接続部３０と吸引部５０の内部空間５２（後述）を連通する内部通路４２を外部から視認することが可能となっている。なお、全体が透明な管状部材４１に代えて、内部通路４２を外部から視認可能な透明な窓部を一部に有する不透明な管状部材で導管部４０を構成してもよい。

吸引部５０は、ゴムやエラストマー等の弾性変形可能な材料から構成された楕円球状の袋体５１から構成されている。袋体５１の内部には、接続部３０及び導管部４０を介して供給配管１６に連通する内部空間５２が形成されている。この吸引部５０では、外力によって袋体５１が押し潰されたりその外力が解放されることで、内部空間５２の体積が増減する。

この吸引部５０の一端と導管部４０との間には第１の一方弁６０が介装されている。一方、吸引部５０の他端には第２の一方弁７０が設けられており、吸引部５０の内部空間５２は、この第２の一方弁７０を介して大気開放口７３に連通可能となっている。大気開放口７３は外部に連通しており、第２の一方弁７０を介して、内部空間５２を大気開放することが可能となっている。

第１の一方弁６０は、供給配管１６から内部空間５２への流体の流通は許容するが、内部空間５２から供給配管１６への流体の流通を許容しない一方弁であり、図６に示すように、略円柱状の移動体６１と、この移動体６１を移動可能に収容する収容体６２と、を有している。

移動体６１は、その上面に上孔６１１が形成されていると共に、その側面に横孔６１２が形成されており、上孔６１１及び横孔６１２は、移動体６１の内部に形成された空間６１３を通じて連通している。一方、移動体６１の底面６１４には孔は形成されていない。

収容体６２は、その内部に移動体６１を図６中の上下方向に移動可能に収容しており、吸引部５０の内部空間５２と連通する上側連通孔６２１を上面に有すると共に、導管部４０の内部通路４２に連通する下側連通孔６２２を下面に有している。

第２の一方弁７０は、内部空間５２から大気開放口７３への流体の流通は許容するが、大気開放口７３から内部空間５２への流体の流通を許容しない一方弁であり、第１の一方弁６０と同様に、略円柱状の移動体７１と、この移動体７１を移動可能に収容する収容体７２と、を有している。

移動体７１は、上述の第１の一方弁６０の移動体６１と同様に、空間７１３を介して連通した上孔７１１及び横孔７１２を有すると共に、孔が形成されていない底面７１４を有している。

また、収容体７２は、上述の第１の一方弁６０の収容体６２と同様に、その内部に移動体７１を移動可能に収容しており、大気開放口７３に連通する上部連通孔７２１を上面に有すると共に、内部空間５２に連通する下側連通孔７２２を下面に有している。

なお、第１の一方弁６０及び第２の一方弁７０は、以上に説明した構造のものに限定されない。

次に、本実施形態におけるプライミングポンプを用いたプライミング作業について、図７〜図１０を参照しながら説明する。図７〜図１０は本実施形態におけるプライミング作業を示す図である。

たとえばガス欠や燃料フィルタの交換後に、先ず、図７に示すように、工場出荷時に取り付けられたキャップ９０を接続口１６１から取り外し、接続口１６１を開放する。

次いで、接続口１６１に接続部３０を接続することで、プライミングポンプ２０を供給配管１６に取り付け、図８に示すように、吸引部５０の袋体５１を挟み込むようにして外力を加え、袋体５１を押し潰すことで、内部空間５２の体積を減少させる。

これに伴って、第１の一方弁６０では移動体６１が押し下げられ、移動体６１の底面６１４によって収容体６２の下側連通孔６２２が閉塞される。一方、内部空間５２の体積の減少に伴って、第２の一方弁７０では移動体７１が押し上げられる。これによって、内部空間５２内に収容されていた空気は、第２の一方弁７０の下側連通孔７２２→横孔７１２→空間７１３→上孔７１１→上側連通孔７２１を経由して、大気開放口７３から外部に放出される。

次いで、外力が解放されると、図９に示すように、袋体５１は自身の復元力によって元の形状に戻るので、内部空間５２の体積が増加する。これに伴って、第２の一方弁７０では移動体７１が引き下げられ、移動体７１の底面７１４によって収容体７２の下側連通孔７２２が閉塞される。

一方、内部空間５２の体積の増加に伴って、第１の一方弁６０では移動体６１が引き上げられる。これによって、第１の一方弁６０の下側連通孔６２２→横孔６１２→空間６１３→上孔６１１→上側連通孔６２１を経由して、供給配管１６内の空気が内部空間５２に吸引される。

図８及び図９の動作を繰り返すことで、燃料タンク１８から供給配管１６内に燃料が吸い込まれる。ここで、本実施形態では、プライミングポンプ２０の一端が大気開放となっているため、燃料を吸い込み過ぎると大気開放口７３から燃料が漏洩してしまうおそれがある。そこで、作業者が導管部４０の内部通路４２を視認しながらプライミング作業を行い、図１０に示すように、燃料がプライミングポンプ２０内に進入した時点でプライミング作業を終了することで、燃料の外部への漏洩を防止することが可能となっている。

プライミング作業が終了したら、プライミングポンプ２０を接続口１６１から取り外し、その接続口１６１にキャップ９０を再度取り付けることで、接続口１６１を閉塞する。なお、接続口１６１から取り外したプライミングポンプ２０は、たとえば車輌に携帯されている工具セット等に収納される。

以上のように、本実施形態では、吸引部５０の内部空間５２を縮小する際に、その内部空間５０を大気開放することで、燃料を吸引する際の抵抗が小さくなるので、プライミング作業の作業性が向上する。特に、燃料タンク１８からエンジンまでの燃料配管が長い場合には有効である。

また、たとえば、本例で説明した第１及び第２の一方弁６０，７０を有する吸引部５０を供給配管１６にインライン化した場合、サクションポンプによる負圧と袋体の強度との関係から、燃料フィルタ１７と燃料タンク１８との間に吸引部５０を配置しなければならない。この場合に、燃料フィルタ１７が床下に搭載されていると、プライミングポンプ２０も床下配置となるため、プライミング作業の作業性に劣る。

これに対し、本実施形態では、プライミングポンプ２０を着脱可能に（アウトライン化）すると共に、インジェクションポンプ１５と燃料フィルタ１７との間にプライミングポンプ２０を配置しているので、プライミング作業の作業性が燃料フィルタ１７のレイアウトに依存することはない。

また、本実施形態では、プライミングポンプ２０の吸引部５０の一端が大気開放されているので、インライン化の場合と比較して、ポンピング回数が低減し、エンジン始動時間の短縮（始動性向上）を図ることができる。

本実施形態のインジェクタ１１が本発明の燃料噴射手段の一例に相当し、本実施形態のインジェクションポンプ１５が本発明の加圧ポンプの一例に相当し、本発明の実施形態の供給配管１６が本発明の燃料配管の一例に相当し、本実施形態の第１の一方弁が本発明の連通手段の一例に相当し、本実施形態の第２の一方弁が本発明の開放手段の一例に相当する。

なお、以上説明した実施形態は、本発明の理解を容易にするために記載されたものであって、本発明を限定するために記載されたものではない。したがって、上記の実施形態に開示された各要素は、本発明の技術的範囲に属する全ての設計変更や均等物をも含む趣旨である。

１…燃料供給装置
１１…インジェクタ
１３…コモンレール
１５…インジェクションポンプ
１６…供給配管
１６１…接続口
１７…燃料フィルタ
１８…燃料タンク
１９…リターン配管
２０…プライミングポンプ
３０…接続部
４０…導管部
５０…吸引部
５２…内部空間
６０…第１の一方弁
７０…第２の一方弁
７３…外部連通口
８０…吸引装置
９０…キャップ

Claims (7)

1. 内燃機関に燃料を噴射する燃料噴射手段と、
   前記燃料を加圧して前記燃料噴射手段に供給する加圧ポンプと、
   前記燃料を貯蔵する燃料タンクと、
   前記加圧ポンプを前記燃料タンクに連通させる燃料配管と、
   前記加圧ポンプと前記燃料タンクとの間に配置され、前記燃料を濾過する燃料フィルタと、を備えた燃料供給装置であって、
   前記燃料配管は、プライミングポンプが着脱可能に接続される接続口を有し、
   前記接続口は、前記加圧ポンプと前記燃料フィルタとの間に配置されており、
   前記プライミングポンプは、
   前記接続口に着脱可能に接続される接続部と、
   前記接続部を介して前記燃料配管に連通する内部空間を有し、前記内部空間が拡大することで前記流体を吸引する吸引部と、
   前記内部空間が拡大する際に前記内部空間を前記燃料配管に連通させる連通手段と、
   前記内部空間が縮小する際に前記内部空間を大気開放する開放手段と、を備えたことを特徴とする燃料供給装置。
2. 請求項１に記載の燃料供給装置であって、
   前記プライミングポンプの前記接続部と前記燃料配管の前記接続口は、カップラ接続又はネジ接続により着脱可能に接続されることを特徴とする燃料供給装置。
3. 請求項１又は２記載の燃料供給装置であって、
   前記連通手段は、前記内部空間の拡大に伴って開弁し、前記内部空間の縮小に伴って閉弁する第１の一方弁を含み、
   前記開放手段は、前記内部空間の拡大に伴って閉弁し、前記内部空間の縮小に伴って開弁する第２の一方弁を含むことを特徴とする燃料供給装置。
4. 請求項１〜３の何れかに記載の燃料供給装置であって、
   前記プライミングポンプは、
   前記接続部と前記内部空間を連通する内部通路と、
   前記内部通路を外部から視認可能なように透明な部材から構成された透明部と、を有する導管部をさらに備えたことを特徴とする燃料供給装置。
5. 請求項１〜４の何れかに記載の燃料供給装置であって、
   前記接続口は、前記加圧ポンプに近接していることを特徴とする燃料供給装置。
6. 請求項１〜５の何れかに記載の燃料供給装置であって、
   前記接続口は、前記接続口を閉塞する閉塞蓋を取付可能であることを特徴とする燃料供給装置。
7. 請求項１〜６の何れかに記載の燃料供給装置であって、
   前記接続口は、真空ポンプを用いて吸引を行う吸引装置の吸引口を接続可能であることを特徴とする燃料供給装置。
   

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