JP6001585B2

JP6001585B2 - 燃料供給装置

Info

Publication number: JP6001585B2
Application number: JP2014064189A
Authority: JP
Inventors: 勝紀小室; 俊二赤松; 加藤　裕一; 裕一加藤
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 2014-03-26
Filing date: 2014-03-26
Publication date: 2016-10-05
Anticipated expiration: 2034-03-26
Also published as: CN104948362B; JP2015183681A; CN104948362A

Description

本発明は、例えば自動二輪車等の車両に用いられる燃料供給装置に関する。

エンジン回転数と燃料昇圧ポンプの吐出量とに基づいて目詰まり寿命の判定を行う燃料供給装置が提案されている（特許文献１参照）。特許文献１に開示された燃料供給装置は、エンジン回転数が第１エンジン回転数以下の場合は、目詰まり寿命の判定を行わない。これに対して、エンジン回転数が第１エンジン回転数よりも大きい場合は、目詰まり寿命判定閾値を、エンジン回転数と燃料昇圧ポンプの吐出量とに基づいて算出して目詰まり寿命の判定を行う。

特開２０１０−１０６６８２号公報

しかしながら、特許文献１に開示された燃料供給装置では、燃料昇圧ポンプの吐出量を検出する圧力センサを有する。そのため、高価な圧力センサを含む複雑な制御系を組む必要があり、コスト面で不利になるおそれがある。

この発明は上記事情に鑑みてなされたもので、高価な圧力センサ等を用いずに安く簡単に燃料フィルタの詰まりを検出することができる燃料供給装置を提供することを目的とする。

上記課題の解決手段として、請求項１に記載した発明は、燃料タンク（１）内に取り付けられる燃料ポンプ（１２）と、前記燃料ポンプ（１２）の吸い込み口（１７）に取り付けられる燃料フィルタ（１１）と、前記燃料ポンプ（１２）に有するポンプ部（１６）の上流で開口し、前記吸い込み口（１７）より前記ポンプ部（１６）内に浸入した気泡を排出する脱気孔（２２）と、を備える燃料供給装置（１０）であって、一端が前記脱気孔（２２）に連結し、他端が前記燃料タンク（１）の燃料量変化過程において少なくとも一時的に気相となる位置に配置されるベーパー排気管（１４）を備え、前記燃料フィルタ（１１）は、中空状をなし、その内部に前記燃料ポンプ（１２）の前記吸い込み口（１７）を連通させ、圧損の上昇に伴い、初期状態の第一形態（Ａ１）から前記第一形態（Ａ１）よりも収縮した第二形態（Ａ２）に弾性変形可能であり、かつ、前記第二形態（Ａ２）にあるときに、前記燃料ポンプ（１２）が前記ベーパー排気管（１４）から前記気相を吸い込むことにより、前記第一形態（Ａ１）に弾性的に復元可能であり、前記燃料フィルタ（１１）の形態変動により、燃圧に脈動を生じさせるとともに、エンジン回転数を検出する回転数検出器（３２）を有し、所定期間内に前記燃圧の脈動による前記エンジン回転数の変動が所定回数を超えて生じた場合に警告を発することを特徴とする。
請求項２に記載した発明は、前記ベーパー排気管（１４）の上端部は、前記燃料フィルタ（１１）よりも上方に位置することを特徴とする。
請求項３に記載した発明は、スロットル開度を検出するスロットル開度センサ（３３）を有し、前記エンジン回転数が前記スロットル開度と同期するときは、前記エンジン回転数が変動しても前記燃圧の脈動によるものと判定せず、前記エンジン回転数が前記スロットル開度と同期しないときは、前記エンジン回転数の変動が前記燃圧の脈動によるものと判定することを特徴とすることを特徴とする。

請求項１に記載した発明によれば、燃料フィルタにダストが付着した場合、燃料フィルタの圧損が上昇し、燃料フィルタ内が負圧になると、燃料フィルタは、初期状態の第一形態から第一形態よりも収縮した第二形態に弾性変形する。燃料フィルタが負圧状態にあるときにベーパー排気管が気相内にあると、ベーパー排気管から空気を吸い込むことにより燃料フィルタの内部が略大気圧になって、蓄積されている弾性復元力により燃料フィルタが第一形態に復元する。これにより、フィルタ表面に吸着したダストが破断し、燃料フィルタの圧損が低減されて燃圧が回復する。このような燃料フィルタの形態変動が繰り返されることにより、燃圧に脈動が生じて、燃料フィルタが交換時期であることを促すことができる。したがって、高価な圧力センサ等を用いずに安く簡単に燃料フィルタの詰まりを検出することができる。
また、燃圧の脈動に伴い、所定期間内にエンジン回転数の変動が所定回数を超えて生じた場合には、燃料フィルタに詰まりが生じていると判定して警告を発することにより、燃料フィルタが交換時期であることを明確かつ早期に報知することができる。
請求項２に記載した発明によれば、ベーパー排気管の上端部が燃料フィルタよりも上方に位置するために、ガス欠になる前に燃料フィルタの形態変動が生じて、燃料フィルタが交換時期であることを促すことができる。
請求項３に記載した発明によれば、スロットル操作によるエンジン回転数の変動を除外した上で、エンジン回転数がスロットル開度と同期しない場合に、所定期間内にエンジン回転数の変動が所定回数を超えて生じたか否かを判別することにより、燃料フィルタが交換時期であることをより正確に検出することができる。

この発明の実施形態における燃料供給装置の燃料タンクの側面図である。上記燃料タンク内に臨む燃料ポンプモジュールの側面図である。上記燃料ポンプモジュールの燃料フィルタの側面図であって、（ａ）は初期状態を、（ｂ）は収縮時を、（ｃ）は復元時をそれぞれ示す。上記燃料ポンプモジュールにおける脱気孔からのエア逆流を示す側面図である。上記燃料供給装置の要部のブロック構成図である。上記燃料供給装置における燃圧と空燃比とエンジン回転数とスロットル開度との関係を示すタイミングチャートである。上記燃料供給装置の制御動作を説明するフローチャートである。

以下、この発明の一実施形態について図面を参照して説明する。
図１に示すように、本実施形態の燃料供給装置１０は、いわゆる上付けタイプの燃料ポンプモジュールＭを備える。燃料ポンプモジュールＭは、燃料タンク１の上壁２に形成された開口３から燃料タンク１内に挿入され、燃料タンク１の上壁２に取り付けられて吊下された状態で、燃料タンク１に貯蔵された燃料内に浸漬される。燃料タンク１では、残燃料無（ガス欠、燃料メータＥ点）と液面レベルの第１レベルＬ１と、後述する燃料フィルタ１１による詰りの検知開始レベルＬ２と、が設定される。

図２に示すように、燃料ポンプモジュールＭは、燃料ポンプ１２と、ホルダ部１３と、ベーパー排気管１４と、燃料フィルタ１１と、を備える。
燃料ポンプ１２は、燃料タンク１の上壁２と交差する略円柱形状に形成されており、上側に配設されるモータ部１５と、下側に配設されるポンプ部１６と、を有する。図中線ＣＬは燃料ポンプ１２の中心軸線を示す。

モータ部１５には、例えば不図示のブラシ付直流モータが使用される。このブラシ付直流モータは、その出力軸が、モータ部１５の上側とポンプ部１６の下側とに配置された不図示の軸受等により回動自在に軸支される。

ポンプ部１６は、不図示のインペラを有する非容積型のポンプであって、モータ部１５のブラシ付直流モータの出力軸に相互回転不能に結合されたインペラを不図示のポンプ室内に収容する。ポンプ部１６の下端部には、吸い込み口１７が形成される。ポンプ部１６は、モータ部１５の駆動により回転するインペラによって生じた負圧力により、燃料を吸い込み口１７から上側に向けて圧送する。

ホルダ部１３は、燃料ポンプ１２に上方から被さるアッパーハウジング１８と、燃料ポンプ１２に下方から被さるロワーハウジング１９と、を備える。アッパーハウジング１８と、ロワーハウジング１９とは、軸線ＣＬ方向に二分割可能、かつ一体的に組み立て可能である。アッパーハウジング１８とロワーハウジング１９とは、モータ部１５とポンプ部１６とを内部に収容して組み立てられる。

アッパーハウジング１８には、燃料タンク１の上壁２に支持される支持フランジ２０が設けられる。アッパーハウジング１８には、支持フランジ２０上で燃料タンク１の外部に配置されてポンプ部１６に連通接続される燃料吐出口２１が形成される。燃料吐出口２１は、エンジン４（図５参照）に有する不図示の燃料供給系に連通接続される。

ロワーハウジング１９の底部には、この底部を厚さ方向に貫通する脱気孔２２が形成される。脱気孔２２は、ポンプ部１６の上流で開口しており、吸い込み孔２３より浸入したベーパー（気泡）を、ベーパー排気管１４を通じてポンプ部１６の外部に排出する機構を有する。

ベーパー排気管１４は、脱気孔２２近傍に配置された一方端が脱気孔２２と連通接続される。ベーパー排気管１４のアッパーハウジング１８側に位置する他方端には、キャップフィルター２４が取り付けられる。キャップフィルター２４は、燃料タンク１の燃料量変化過程において少なくとも一時的に気相（空気）となる位置（検知開始レベルＬ２よりも上方）に配置される。ベーパー排気管１４は、脱気孔２２から排出されたベーパーを上方に向けて流通させ、キャップフィルター２４を通じてポンプ外に排出する機能を有する。ここで、燃料タンク１内の燃料量が検知開始レベルＬ２以下である場合、ベーパー排気管１４の他方端（上端部）は、検知開始レベルＬ２よりも上方に配置される。そのため、ベーパー排気管１４は、脱気孔２２から排出されたベーパーを、他方端から検知開始レベルＬ２上の空気層内に排出する。このときのベーパーの流れを図中矢印Ｆ１で示す。

燃料フィルタ１１は、中空状をなし、燃料ポンプ１２の吸い込み口１７に連通接続される。燃料フィルタ１１は、例えば、弾性を有する樹脂製の骨格２５の外側に濾布２６が装着される。骨格２５としては、例えば、格子状に形成されるのが好ましい。

図３、図４を参照し、燃料フィルタ１１は、詰まりを生じた際の燃料の圧損の上昇に伴い、初期状態の第一形態Ａ１から第一形態Ａ１よりも収縮した第二形態Ａ２に弾性変形可能であり、かつ第二形態Ａ２から第一形態Ａ１に弾性的に復元可能である。

燃料フィルタ１１は、図３（ａ）に示すように、初期状態である第一形態Ａ１に対し、図３（ｂ）に示すように、濾布２６の表面にダストＤが吸着して詰まりを生じると、燃料の圧損の上昇に伴い、初期状態の第一形態Ａ１から第一形態Ａ１よりも収縮した第二形態Ａ２に弾性変形する。そして、燃料フィルタ１１は、前記収縮に伴い弾性反発力を蓄積する。

図４に示すように、燃料フィルタ１１が第二形態Ａ２にあり、かつ、燃料タンク１の燃料量がベーパー排気管１４の他方端よりも下方の検知開始レベルＬ２以下である場合において、燃料ポンプ１２は、燃料フィルタ１１の圧損の増加によりベーパー排気管１４の流れに逆転が生じたとき、ベーパー排気管１４によって検知開始レベルＬ２上の気相（空気）を吸い込み、一時的にエア噛みによるガス欠症状を発生させる。このときの気相の流れを図中矢印Ｆ２で示す。

なお、燃料タンク１内の油面（燃料量）が、ベーパー排気管１４の他方端よりも上方の検知開始レベルＬ２を超えた第２レベルＬ３である場合、燃料フィルタ１１の圧損が増加しても、ベーパー排気管１４によって検知開始レベルＬ２上の燃料を吸い込むため、前記ガス欠症状は生じない。

図３（ｃ）に示すように、燃料フィルタ１１は、第二形態Ａ２にあるときに気相を吸い込むと、第二形態Ａ２から第一形態Ａ１に弾性的に復元する。その際、燃料フィルタ１１は、濾布２６表面で詰まりを生じているダストＤにクラック等の隙間Ｄ１を形成し、この隙間Ｄ１を通じて燃料を吸い込むことで、圧損を低下させる。
しかし、濾布２６の表面にはダストＤが吸着したままなので、燃料フィルタ１１は間もなく第二形態Ａ２に収縮し、かつエア噛みにより第一形態Ａ１に復元することを繰り返す。この繰り返しが燃圧の脈動を生じさせるとともに、前記繰り返しの周期が所定以下になると、燃料フィルタ１１が詰まりの解消を要する状態にあると判定できる。

図５は、燃料供給装置１０の要部のブロック構成図を示す。
図５に示すように、燃料供給装置１０は、自動二輪車等の車両のエンジン４の運転に用いられるもので、制御部３１、回転数検出器３２、スロットル開度センサ３３、燃圧センサ３４、Ｏ_２センサ３５、警報器３６を備える。

回転数検出器３２は、エンジン４の回転数を検出して回転数情報を制御部３１に与える。制御部３１は、不図示のマップを参照する等してエンジン回転数とスロットル開度とが同期しているか否かを監視する。制御部３１は、エンジン回転数とスロットル開度とが同期していない場合で、所定期間内にエンジン回転数の変動が所定回数を超えて生じた場合に、燃料フィルタ１１に詰まりが生じていて、燃料フィルタ１１の形態変動に伴う燃圧の脈動を生じていると判定し、乗員に警報器３６による警告を促す。ここで、警報器３６による警告とは、メータ内に設置される警告灯の点灯又は点滅等による視覚表示や、警報による音声表示等を意味する。なお、前記視覚表示は、メータ内に設置されるのに代えて、ハンドル等の視認し易い位置に設置されてもよい。また、既存の液晶燃料メータを用いて、Ｅ点以上のセグメントも含めて点滅させるような特別な表示を行うようにしてもよい。

スロットル開度センサ３３は、エンジン４の制御系におけるスロットル開度情報を検出して制御部３１に与える。通常、エンジン４の回転数は、スロットル開度に同期する。しかし、燃料フィルタ１１の詰まりが生じている場合、エンジン回転数がスロットル開度と同期しない変動を生じることがある。そして、制御部３１は、所定期間内に、スロットル開度に同期しないエンジン回転数の変動が所定回数を超えて生じたか否かを判別する。その結果、所定期間内にエンジン回転数の変動が所定回数を超えて生じた場合には、燃料フィルタ１１の詰まりが生じていて、燃料フィルタ１１による形態変動に伴って脈動を生じていると判定し、警報器３６により警告を促す。

燃圧センサ３４は、例えば燃料ポンプ１２の吐出側に設けられ、燃料ポンプ１２から不図示のインジェクタに供給する燃料の吐出圧（燃圧）を検出して制御部３１に与える。本実施形態の燃圧センサ３４は単なるＯＮ・ＯＦＦスイッチでよい。
Ｏ_２センサ３５は、マフラーや触媒に取り付けられており、排ガス中の酸素濃度に応じた電気信号を制御部３１に与える。制御部３１は、Ｏ_２センサ３５の信号から空燃比を検出し、燃料噴射量をフィードバック制御する。

図６は、燃料供給装置１０における燃圧と空燃比とエンジン回転数とスロットル開度との関係を示すタイミングチャートを示す。
図６に示すように、燃圧センサ３４が検出した燃圧Ｐは、例えば、時点ｔ１と時点ｔ２との間（ｎ＝１）の所定時間（例えば３〜５秒）、及び時点ｔ３と時点ｔ４との間（ｎ＝２）の所定時間では、設定下限値を下回る。

Ｏ_２センサ３５の信号から検出した空燃比Ａ／Ｆは、時点ｔ１と時点ｔ２との間の所定時間、及び時点ｔ３と時点ｔ４との間の所定時間で設定上限値を上回る。このとき、ｎ＝１、ｎ＝２…では、酸素量大のリーン側張付き状態（ガス欠状態）となり、エンジン回転数ＮＥはスロットル開度ＴＨと同期しない変動（低下）を生じさせる。これらが短い周期で繰り返されると、燃料フィルタ１１の詰まりが限界に近いと判定できる。

エンジン回転数ＮＥにおいて、例えばスロットル開度ＴＨの時間あたりの変動ΔＴＨが所定値未満（ΔＴＨ＜設定値）のときに異質な回転数低下が生じたときには、これを制御部３１がカウントする。すなわち、エンジン回転数がスロットル開度と同期しない場合に、所定期間内にエンジン回転数の変動が所定回数を超えて生じたか否かを判別する制御が行われる。

図７は、燃料供給装置１０の制御動作を説明するフローチャートを示す。図７に示すように、制御部３１は、エンジン４の通常運転時に、Ｏ_２センサ３５を用いたＯ_２フィードバック制御、及びＬＡＦセンサ（Linear Air Fuel ratio sensor）を用いたＬＡＦフィードバック制御の少なくとも一方を行う。

Ｏ_２センサ３５を用いたＯ_２フィードバック制御において、ステップＳ１０１でフューエルカットが未実施（フューエルカット未実施）であり、且つ、ステップＳ１０２で燃料メータがＥ点以上（油面が第１レベルＬ１以上、燃料メータＥ点以上）であるときに、ステップＳ１０３で、ＶＯ_２（空燃比）またはＫＯ_２（噴射量補正係数）の値からリーン側張付き状態時（ＶＯ_２またはＫＯ_２リーン側張付き）と判定され、次いで、ステップＳ１０４で制御部３１に内蔵されたＲＯＭに記憶（カウント）される。

そして、ステップＳ１０５で単位時間あたりのカウント数ｎが所定値Ｎ未満（ｎ＜Ｎ回）であると判定されると、ステップＳ１０６で警報器３６による警告は行わない。一方、ステップＳ１０７で単位時間あたりのカウント数ｎが所定値Ｎ以上（ｎ≧Ｎ回）であると判定されると、ステップＳ１０８で警報器３６による警告を行う。

ＬＡＦセンサを用いたＬＡＦフィードバック制御において、ステップＳ１０９でフューエルカットが未実施（フューエルカット未実施）であり、且つ、ステップＳ１１０で燃料メータがＥ点以上（油面が第１レベルＬ１以上、燃料メータＥ点以上）であるときに、ステップＳ１１１で、ＶＬＡＦ（空燃比）またはＫＬＡＦ（噴射量補正係数）の値からリーン側張付き状態時（ＶＬＡＦまたはＫＬＡＦリーン側張付き）と判定され、次いで、ステップＳ１１２で制御部３１に内蔵されたＲＯＭに記憶（カウント）される。

そして、ステップＳ１１３で単位時間あたりのカウント数ｎが所定値Ｎ未満（ｎ＜Ｎ回）であると判定されると、ステップＳ１１４で警報器３６による警告は行わない。一方、ステップＳ１１５で単位時間あたりのカウント数ｎが所定値Ｎ以上（ｎ≧Ｎ回）であると判定されると、ステップＳ１１６で警報器３６による警告を行う。

以上説明したように、上記実施形態における燃料供給装置１０では、燃料フィルタ１１にダストＤが付着した場合、燃料フィルタ１１の圧損が上昇し、燃料フィルタ１１内が負圧になると、燃料フィルタ１１は、初期状態の第一形態Ａ１から第一形態Ａ１よりも収縮した第二形態Ａ２に弾性変形する。燃料フィルタ１１が負圧状態にあるときにベーパー排気管１４の他方端が気相内にあると、ベーパー排気管１４から空気を吸い込むことにより燃料フィルタ１１の内部が略大気圧になって、蓄積されている弾性復元力により燃料フィルタ１１が第一形態Ａ１に復元する。これにより、フィルタ表面に吸着したダストが破断し、燃料フィルタ１１の圧損が低減されて燃圧が回復する。このような燃料フィルタ１１の形態変動が繰り返されることにより、燃圧に脈動が生じて、燃料フィルタ１１が交換時期であることをライダー等の乗員に促すことができる。したがって、高価な圧力センサ等を用いずに安く簡単に燃料フィルタ１１の詰まりを検出することができる。

また、燃料供給装置１０において、ベーパー排気管１４の他方端（キャップフィルター２４）が、燃料フィルタ１１よりも上方に位置するために、ガス欠になる前に燃料フィルタ１１の形態変動が生じて、燃料フィルタ１１が交換時期であることを促すことができる。

また、燃料供給装置１０において、燃圧の脈動に伴い、所定期間内にエンジン回転数の変動が所定回数を超えて生じた場合には、燃料フィルタ１１に詰まりが生じていると判定して警告を発することにより、燃料フィルタ１１が交換時期であることを明確かつ早期に報知することができる。

また、燃料供給装置１０において、スロットル操作によるエンジン回転数の変動を除外した上で、燃圧の脈動により所定期間内にエンジン回転数の変動が所定回数を超えて生じたか否かを判別することにより、燃料フィルタ１１が交換時期であることをより正確に検出することができる。

なお、この発明は上記実施形態に限られるものではなく、適宜な変形や改良等が可能である。例えば、燃料ポンプ、ホルダ部、燃料フィルタの形状は一例であって、図示したものに限定されることはない。

１燃料タンク
１０燃料供給装置
１１燃料フィルタ
１２燃料ポンプ
１４ベーパー排気管
１６ポンプ部
１７吸い込み口
２２脱気孔
３２回転数検出器
３３スロットル開度センサ
Ａ１第一形態
Ａ２第二形態

Claims

燃料タンク（１）内に取り付けられる燃料ポンプ（１２）と、
前記燃料ポンプ（１２）の吸い込み口（１７）に取り付けられる燃料フィルタ（１１）と、
前記燃料ポンプ（１２）に有するポンプ部（１６）の上流で開口し、前記吸い込み口（１７）より前記ポンプ部（１６）内に浸入した気泡を排出する脱気孔（２２）と、
を備える燃料供給装置（１０）であって、
一端が前記脱気孔（２２）に連結し、他端が前記燃料タンク（１）の燃料量変化過程において少なくとも一時的に気相となる位置に配置されるベーパー排気管（１４）を備え、
前記燃料フィルタ（１１）は、
中空状をなし、その内部に前記燃料ポンプ（１２）の前記吸い込み口（１７）を連通させ、圧損の上昇に伴い、初期状態の第一形態（Ａ１）から前記第一形態（Ａ１）よりも収縮した第二形態（Ａ２）に弾性変形可能であり、かつ、前記第二形態（Ａ２）にあるときに、前記燃料ポンプ（１２）が前記ベーパー排気管（１４）から前記気相を吸い込むことにより、前記第一形態（Ａ１）に弾性的に復元可能であり、
前記燃料フィルタ（１１）の形態変動により、燃圧に脈動を生じさせるとともに、
エンジン回転数を検出する回転数検出器（３２）を有し、
所定期間内に前記燃圧の脈動による前記エンジン回転数の変動が所定回数を超えて生じた場合に警告を発することを特徴とする燃料供給装置。
前記ベーパー排気管（１４）の上端部は、前記燃料フィルタ（１１）よりも上方に位置することを特徴とする請求項１に記載の燃料供給装置。
スロットル開度を検出するスロットル開度センサ（３３）を有し、
前記エンジン回転数が前記スロットル開度と同期するときは、前記エンジン回転数が変動しても前記燃圧の脈動によるものと判定せず、前記エンジン回転数が前記スロットル開度と同期しないときは、前記エンジン回転数の変動が前記燃圧の脈動によるものと判定することを特徴とする請求項１又は２に記載の燃料供給装置。