JP6489419B2 - 車両の燃料冷却装置 - Google Patents

Description

本発明は、車両のエンジンで燃焼しなかった未燃焼燃料を燃料タンクに戻す前に冷却するための装置に関する。

特許文献１には、ディーゼルエンジンの燃料噴射ノズルから噴射された燃料のうち、燃焼しなかった高温の燃料を、戻りの燃料回路を通して燃料タンクに戻す前に冷却する冷却装置（燃料クーラ）について記載されている。上記特許文献１の燃料クーラでは、フィンに車両の走行風を当てることでチューブを流れる燃料を冷却し、燃料タンクの燃料温度の上昇を抑制している。

特開平１０−２７４１０９号公報

しかし、上記特許文献１では燃料クーラを配置するにあたって、例えばエンジンの排気系からの放熱による燃料クーラの冷却効率の低下、あるいは泥はねやチッピングからの燃料クーラの保護については考慮されていない。

そこで、本発明は、車両のエンジンで燃焼しなかった燃料を冷却する燃料クーラの冷却効率の低下を防ぐとともに、泥はねやチッピングからの燃料クーラの保護を図ることが可能な車両の燃料冷却装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するべく、本発明の１つの態様は、エンジンの排気系が一対のサイドフレームのうち一方のサイドフレームに沿って配置される車両に搭載される燃料冷却装置であって、エンジンで燃焼しなかった未燃焼燃料を燃料タンクへ戻す燃料回収路の途中に設けられて未燃焼燃料を冷却する燃料クーラを備える。燃料クーラは、一対のサイドフレームのうち他方のサイドフレームの車幅方向内側のフレーム内面に対向するとともに、上方側が下方側よりもフレーム内面から離れるように傾斜した姿勢で他方のサイドフレームに対して固定される。

上記構成では、飛散物との衝突による燃料クーラの損傷を防ぐことができるので、燃料クーラの冷却効果を長期に亘って維持することが可能となる。

また、燃料クーラは、一対のサイドフレームのうち、エンジンの排気系が配置されるサイドフレームとは反対側に配置されている。このため、燃料クーラがエンジンの排気系から離され、排気系からの放熱による燃料クーラの外気温、及び燃料クーラの温度の上昇が抑制される。したがって、燃料クーラが空冷式である場合、未燃焼燃料をパイプに通して燃料クーラの筐体及び筐体を介した外気などとの熱交換を妨げずに済み、未燃焼燃料の温度を効率よく低下させることができる。これにより、燃料クーラの冷却効果の低下を防ぐことができ、例えば、無風時であっても燃料クーラの冷却効果を維持することが可能となる。

本発明の車両の燃料冷却装置によれば、エンジンで燃焼しなかった燃料を冷却する燃料クーラの冷却効率の低下を防ぐとともに、泥はねやチッピングからの燃料クーラの保護を図ることができる。

本発明の一実施形態に係る燃料冷却装置が搭載される車両のフレーム周辺の構造を車両上方から視た平面図である。 本発明の一実施形態に係る燃料の循環を示すブロック図である。 本発明の一実施形態に係る燃料クーラの構成を示す斜視図である。 本発明の一実施形態に係る燃料クーラのサイドフレームへの取付構造を示す斜視図である。 図４に示す燃料クーラのサイドフレームへの取付構造を拡大して示す斜視図である。 図４及び図５に示す燃料クーラのサイドフレームへの取付構造を車両後方から視た背面図である。

以下、本発明に係る車両の燃料冷却装置について、添付図面を参照して説明する。本発明の燃料冷却装置は、車両のエンジンで燃焼しなかった燃料（未燃焼燃料）を燃料タンクに戻す前に冷却するための装置である。本発明の車両としては、車体フレームの車両前方にディーゼルエンジンが搭載されたトラックを適用するが、これに限定されるものではない。

図１は、本発明の一実施形態に係る燃料冷却装置が搭載される車両のフレーム周辺の構造を示す図である。図１において、矢印Ｘ方向は車両前後方向、矢印Ｙ方向は車幅方向をそれぞれ示している。図１に示すように、車両１０は、車両前後方向に延びる一対のサイドフレーム２と、これらのサイドフレーム２の間に車幅方向へ架け渡された複数のクロスフレーム４とを備えている。一対のサイドフレーム２の前方には、エンジン１１が搭載されており、エンジン１１から出力された回転動力は、トランスミッション１２で変速された後、プロペラシャフト１３、ディファレンシャルギア１４、及びドライブシャフト（図示省略）を介して後輪１５へ伝達されている。プロペラシャフト１３は、複数（本実施形態では２つ）の分割軸がユニバーサルジョイント１６で１本に連結されて構成されており、一対のサイドフレーム２の間で車両前後方向に延びている。

車両１０には、エンジン１１の吸気系がキャブ（図示省略）の後方に配置され、排気系１１０が一対のサイドフレーム２のうち、一方のサイドフレーム２ａ（本実施形態では車幅方向の右側に相当するサイドフレーム）に沿って配置されている。エンジン１１の排気系１１０は、エンジン１１からの燃焼ガス回収管１７、排気ガス浄化装置１８、サイレンサ１９、及び排気管２０などを備えて構成されている。

また、一対のサイドフレーム２のうち、他方のサイドフレーム２ｂ（本実施形態では車幅方向の左側に相当するサイドフレーム）には、エンジン１１に供給される燃料を蓄える燃料タンク２１がバンド等により取り付けられている。

燃料タンク２１に蓄えられた燃料は、図２に示すように、燃料フィルタ（図示省略）で不純物が除去された後、ポンプ２２で加圧されてコモンレール（燃料分配器）２３に蓄積される。コモンレール２３に蓄積された高圧燃料は、インジェクタ（燃料噴射弁）２４からエンジン１１の燃焼室へ噴射される。その一方で、燃焼室へ噴射されずに燃焼しなかった燃料（未燃焼燃料）は、非常に高温となっているため燃料冷却装置６０で冷却された後、燃料タンク２１に戻される。

車両１０には、このような未燃焼燃料を燃料タンク２１へ戻す前に冷却するための燃料クーラ６が備えられている。燃料クーラ６は、未燃焼燃料を燃料タンク２１へ戻す燃料回収路３０の途中に設けられており、図１に示すようにプロペラシャフト１３のユニバーサルジョイント１６に対して車両前後方向に位置をずらして、かつサイドフレーム２ｂの車幅方向内側に配置されている。

図３は、燃料クーラ６の構成を示す図である。図３に示すように、燃料クーラ６は、筐体６１の内部にパイプ６２が配管されて構成されており、パイプ６２に未燃焼燃料を通して筐体６１、及び筐体６１を介して外気とそれぞれ熱交換を行うことで、未燃焼燃料の温度を低下させる。なお、図３では、筐体６１の側部を透過して筐体６１の内部におけるパイプ６２の配管を示している。

筐体６１は、アルミニウム、銀、銅などの熱伝導性に優れた素材で形成され、外気と接触することで熱交換して温度が低下する。本実施形態では、軽量化も考慮して筐体６１をアルミニウム製としている。筐体６１の形状は特に限定されないが、本実施形態では略直方体の箱型形状としている。

パイプ６２は、筐体６１と同様にアルミニウムなどの熱伝導性に優れた素材で形成され、筐体６１に収まるように筐体６１の長手方向の寸法範囲で複数回折り曲げて配管されている。各折り曲げ部分を境界とするパイプ６２の上流側と下流側は、互いに接触することなく離間している。また、パイプ６２は、一端６２ａから略中間点までの流路と該中間点から他端６２ｂまでの流路が並行して２層に配管されている。パイプ６２をこのように配管することで、未燃焼燃料がパイプ６２を通過する時間と距離が長くなり、未燃焼燃料と筐体６１との間の熱交換時間が確保されている。

パイプ６２の両端は、筐体６１から突出しており、その一端６２ａがエンジン１１から高温の燃料を移送する燃料移送路（図２に示す流路３１）に繋げられ、他端６２ｂが燃料クーラ６で冷却された燃料を燃料タンク２１へ戻す燃料戻し路（同図に示す流路３２）に繋げられている。パイプ６２の両端が繋がる燃料移送路３１及び燃料戻し路３２は、燃料クーラ６とともに燃料冷却装置６０を構成する。パイプ６２と燃料移送路３１及び燃料戻し路３２とは、例えばコネクタなどを介して繋げられる。

図４〜図６は、燃料クーラ６のサイドフレーム２ｂへの取付構造を示す図である。図４及び図５において、矢印ＦＲＴは車両前方、図５において、矢印ＬＨは車幅方向の左方（車両後方から前方に向かって車幅方向の左側）をそれぞれ示している。図４〜図６に示すように、燃料クーラ６は、ブラケット８を介してサイドフレーム２ｂに取り付けられている。

ブラケット８は、サイドフレーム２ｂの内面２０ｂから車幅方向内側への突出長が異なる一対の支持脚８１，８２と、２つの支持脚８１，８２の間に車両前後方向に１つずつ架け渡されてこれらを互いに連結する一対の連結片８３とにより構成されている。突出長の大きな支持脚８１は、サイドフレーム２ｂの上壁２１ｂ及び下壁２２ｂよりも車幅方向内側へ突出し、突出長の小さな支持脚８２は、これらの上壁２１ｂ及び下壁２２ｂと略同程度に車幅方向内側へ突出している。支持脚８１，８２をこのような長さで突出させるのは、燃料クーラ６がサイドフレーム２ｂの車両上下方向の高さよりも短手方向に大きな場合であっても、該燃料クーラ６をサイドフレーム２ｂに取り付けることを可能とするためである。なお、一対の支持脚の突出長を同一、例えばサイドフレーム２ｂの上壁２１ｂ及び下壁２２ｂと同程度以上の長さで車幅方向内側へ突出させることも可能である。

ブラケット８は、突出長の大きな支持脚８１を突出長の小さな支持脚８２よりも車両上方に位置付けて、ボルト８４とナット８５によってサイドフレーム２ｂの内面２０ｂに固定されている。これにより、連結片８３は、車両上方側が車両下方側よりもサイドフレーム２ｂの内面２０ｂから離れるように傾斜して位置付けられる。連結片８３には、ボルト孔が開けられている。

燃料クーラ６には、図３及び図５に示すように筐体６１の長手方向の両側に取付金具６３が装着されている。取付金具６３には、連結片８３のボルト孔と連通可能なボルト孔を有するフランジ６３ａが設けられている。図４〜図６に示すように、燃料クーラ６は、取付金具６３を車両前後方向に位置付けて取付金具６３のボルト孔を連結片８３のボルト孔と連通させ、これらのボルト孔に挿入したボルト６４にナット６５を締結することで、ブラケット８に固定されている。

これにより、燃料クーラ６は、サイドフレーム２ｂの内面２０ｂから支持脚８１，８２の突出長の分だけ離れた状態でブラケット８に固定される。燃料クーラ６をサイドフレーム２ｂの内面２０ｂから離すことで、筐体６１の周辺を走行風がスムーズに流れ、筐体６１と外気との熱交換が促進される。また、燃料クーラ６がブラケット８に固定された状態では、パイプ６２の両端６２ａ，６２ｂが車両上方へ向けて位置付けられる。これにより、パイプ６２と燃料移送路３１及び燃料戻し路３２とを接続する際の作業性向上が図られている。

このように、本実施形態の燃料冷却装置６０によれば、プロペラシャフト１３のユニバーサルジョイント１６に対して車両前後方向に位置をずらして燃料クーラ６が配置されている。車両１０の走行時には、プロペラシャフト１３の回転によりユニバーサルジョイント１６の近傍から車幅方向に泥はねやチッピングが生じるため、燃料クーラ６をユニバーサルジョイント１６に対して車両前後方向に位置をずらして配置することで、ユニバーサルジョイント１６によって飛散する泥はねやチッピングを避けることができる。すなわち、これら飛散物との衝突による燃料クーラ６の損傷を防ぐことができるので、燃料クーラ６の冷却効果を長期に亘って維持することが可能となる。

加えて、燃料クーラ６は、サイドフレーム２ｂの車幅方向に配置されている。このため、車両１０の走行時に車外から直接飛散する飛散物との衝突をサイドフレーム２ｂの内面２０ｂ（側壁）、上壁２１ｂ及び下壁２２ｂで防ぐことができるので、燃料クーラ６の損傷を防止し、より一層の冷却効果の維持を図ることが可能となる。

また、燃料クーラ６は、サイドフレーム２ｂ、つまりエンジン１１の排気系１１０が配置されるサイドフレーム２ａとは反対側に配置されている。このため、燃料クーラ６が排気系１１０から離され、排気系１１０からの放熱による燃料クーラ６の外気温、及び燃料クーラ６の筐体６１の温度の上昇が抑制される。したがって、燃料クーラ６のパイプ６２を通過する未燃焼燃料と筐体６１、及び筐体６１を介した外気との熱交換をいずれも妨げずに済み、未燃焼燃料の温度を効率よく低下させることができる。これにより、燃料クーラ６の冷却効果の低下を防ぐことができ、例えば、無風時であっても燃料クーラ６の冷却効果を維持することが可能となる。

以上、本発明について、上記実施形態に基づいて説明を行ったが、本発明は上記実施形態の内容に限定されるものではなく、当然に本発明を逸脱しない範囲では適宜の変更が可能である。すなわち、この実施形態に基づいて当業者等によりなされる他の実施形態、実施例および運用技術等は全て本発明の範疇に含まれることは勿論である。

例えば、燃料クーラ６をサイドフレーム２ｂに取り付ける際、通過する未燃焼燃料の温度が比較的高いパイプ６２の一端６２ａから略中間点までの流路（上流路）を、通過する未燃焼燃料の温度が比較的低い略中間点から他端６２ｂまでの流路（下流路）よりもサイドフレーム２ｂから離すようにすればよい。これにより、パイプ６２の上流側の外気の流量がパイプ６２の下流側よりも大きくなるため、上流路を通過する未燃焼燃料は、筐体６１を介した外気との熱交換が下流路よりも促進され、その温度が効率よく低下する。なお、排気系１１０との距離によっては、パイプ６２の下流路を上流路よりもサイドフレーム２ｂから離すことで、排気系１１０からの放熱による燃料クーラ６の冷却効果の低下を防ぐことができる。

本発明は、車両のエンジンで燃焼しなかった未燃焼燃料を燃料タンクに戻す前に冷却するための装置として適用可能である。特に、未燃焼燃料を冷却する燃料クーラの冷却効率の低下を防ぐとともに、泥はねやチッピングからの燃料クーラの保護を図るために有益である。

２（２ａ，２ｂ） サイドフレーム
６ 燃料クーラ
８ ブラケット
１０ 車両
１１ エンジン
１３ プロペラシャフト
１６ ユニバーサルジョイント
３０ 燃料回収路
３１ 燃料移送路
３２ 燃料戻し路
６０ 燃料冷却装置
６１ 筐体
６２ パイプ
８１，８２ 支持脚
８３ 連結片
１１０ 排気系

Claims (1)

1. エンジンの排気系が一対のサイドフレームのうち一方のサイドフレームに沿って配置される車両に搭載される燃料冷却装置であって、
   前記エンジンで燃焼しなかった未燃焼燃料を燃料タンクへ戻す燃料回収路の途中に設けられて未燃焼燃料を冷却する燃料クーラを備え、
   前記燃料クーラは、前記一対のサイドフレームのうち他方のサイドフレームの車幅方向内側のフレーム内面に対向するとともに、上方側が下方側よりも前記フレーム内面から離れるように傾斜した姿勢で前記他方のサイドフレームに対して固定される
   ことを特徴とする車両の燃料冷却装置。

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