JP6935363B2 - 燃料供給装置 - Google Patents

Description

本発明は、燃料供給装置に関する。

従来、例えば、モータボート等の船舶の船外機のエンジンに燃料を供給する燃料供給装置がある（例えば、特許文献１参照）。燃料供給装置は、インジェクタと密閉容器と気液混合器と燃料ポンプとを備える。インジェクタは、エンジンへ液体燃料と気体燃料との混合燃料を噴射する。密閉容器は、液体燃料及び気体燃料を密閉状態で貯留する。気液混合器は、密閉容器の液体燃料と気体燃料とを混合する。燃料ポンプは、気液混合器により混合された混合燃料をインジェクタへ圧送する。

特開２０１６−３７９３９号公報

エンジンの組み替え時、気温が高い時等のエンジンの始動時には、燃料ポンプによりインジェクタへの混合燃料中のエア、ベーパ等の気体の混合割合が多くなる。従来の燃料供給装置によると、エンジンの始動時に気体の混合割合が多い混合燃料をインジェクタから排出するために要する時間が長くかかるため、ヘジテーション、エンスト等の始動不良が発生しやすく、エンジンの始動性が低下するという問題がある。

本発明が解決しようとする課題は、エンジンの始動性を向上することのできる燃料供給装置を提供することにある。

前記した課題は、本発明の燃料供給装置により解決することができる。

第１の発明は、エンジンへ液体燃料と気体燃料との混合燃料を噴射するインジェクタと、液体燃料及び気体燃料を密閉状態で貯留する密閉容器と、前記密閉容器内の液体燃料と気体燃料とを混合する気液混合器と、前記気液混合器により混合された混合燃料を前記インジェクタへ圧送する燃料ポンプと、を備える燃料供給装置であって、前記混合燃料中の気体の混合割合を検出する混合割合検出手段と、前記インジェクタを駆動制御する制御装置と、を備えており、前記制御装置は、前記混合割合検出手段により検出された気体の混合割合が所定以上の場合に前記インジェクタの燃料噴射量を増大させる、燃料供給装置である。

第１の発明によると、混合燃料中の気体の混合割合が所定以上の場合には、制御装置によりインジェクタの燃料噴射量が増大されることにより、その混合燃料をインジェクタから短時間で排出させることができる。したがって、ヘジテーション、エンスト等の始動不良の発生を抑制し、エンジンの始動性を向上することができる。

第２の発明は、第１の発明において、前記制御装置は、前記エンジンの始動時に前記混合割合検出手段による検出を行い、前記混合割合検出手段により検出された気体の混合割合が所定以上の場合に前記インジェクタを全開させる、燃料供給装置である。

第２の発明によると、エンジンの始動時において、混合燃料中の気体の混合割合が所定以上の場合に制御装置によりインジェクタが全開されることにより、その混合燃料をインジェクタから最短時間で排出させることができる。したがって、始動時のエンストの発生を抑制することができる。

第３の発明は、エンジンへ液体燃料と気体燃料との混合燃料を噴射するインジェクタと、液体燃料及び気体燃料を密閉状態で貯留する密閉容器と、前記密閉容器内の液体燃料と気体燃料とを混合する気液混合器と、前記気液混合器により混合された混合燃料を前記インジェクタへ圧送する燃料ポンプと、を備える燃料供給装置であって、前記混合燃料中の気体の混合割合を検出する混合割合検出手段と、前記混合燃料が流れる混合燃料通路から分岐され、前記密閉容器とは別の容器に接続された分岐通路と、前記分岐通路に設けられた排出弁と、前記インジェクタ及び前記排出弁を駆動制御する制御装置と、を備えており、前記制御装置は、前記混合割合検出手段により検出された気体の混合割合が所定以上の場合に前記排出弁を開弁させる、燃料供給装置である。

第３の発明によると、混合燃料中の気体の混合割合が所定以上の場合には、制御装置により排出弁が開弁されることにより、その混合燃料を分岐通路から短時間で別の容器へ排出させることができる。したがって、ヘジテーション、エンスト等の始動不良の発生を抑制し、エンジンの始動性を向上することができる。

第４の発明は、第１〜３のいずれか１つの発明において、前記混合割合検出手段は、前記制御装置に備えられかつ前記燃料ポンプに供給される電流値を検出する電流検出手段である、燃料供給装置である。

第４の発明によると、制御装置の電流検出手段により燃料ポンプに供給される電流値に基づいて混合燃料中の気体の混合割合を検出することができる。このため、専用の混合割合検出手段を設ける必要がない。

本発明の燃料供給装置によると、気体の混合割合が所定以上の混合燃料をインジェクタから短時間で排出させることにより、ヘジテーション、エンスト等の始動不良の発生を抑制し、エンジンの始動性を向上することができる。

実施形態１にかかる燃料供給装置を示す構成図である。 燃料供給装置の燃料供給処理を説明するためのタイミングチャートである。 実施形態２にかかる燃料供給装置を示す構成図である。

以下、本発明を実施するための形態について図面を用いて説明する。

［実施形態１］
本実施形態では、船外機のエンジンへ液体燃料と気体燃料との混合燃料を供給する燃料供給装置を例示する。

＜燃料供給装置１０の概要＞
図１は燃料供給装置を示す構成図である。図１に示すように、燃料供給装置１０は、液体燃料及び気体燃料を密閉状態で貯留するベーパセパレータタンク１２を備えている。ベーパセパレータタンク１２内には燃料ポンプ１４が配置されている。ベーパセパレータタンク１２内には、液体燃料と、その液体燃料の一部が気化した気体燃料と、が存在している。気体燃料は、比重の関係でベーパセパレータタンク１２の上方部内に貯留されている。液体燃料が存在する領域を液体燃料貯留領域Ｒ１といい、気体燃料が存在する領域を気体燃料貯留領域Ｒ２という。なお、ベーパセパレータタンク１２は本明細書でいう「密閉容器」に相当する。

気体燃料貯留領域Ｒ２には、液体燃料通路１６を介して燃料タンク１８が接続されている。燃料タンク１８にはガソリン等の液体燃料が貯留されている。液体燃料通路１６の上流側端部は燃料タンク１８の底部近くに開口されている。液体燃料通路１６にはプライミングポンプ２０が設けられている。

エンジン２２の各気筒にはインジェクタ２４が備えられている。インジェクタ２４には、燃料を分配するデリバリパイプ２５に接続されている。インジェクタ２４はエンジンコントロールユニット２６によって駆動制御される。エンジンコントロールユニット２６を「ＥＣＵ２６」という。なお、ＥＣＵ２６は本明細書における「制御装置」に相当する。

燃料ポンプ１４は、容積式ポンプであり、吸入口１４ａと吐出口１４ｂとを有する。吸入口１４ａには燃料吸入通路２８の下流側端部が接続されている。燃料吸入通路２８の上流側端部は、ベーパセパレータタンク１２の液体燃料貯留領域Ｒ１の底部に開口されている。燃料ポンプ１４は、ＥＣＵ２６に接続されており、ＥＣＵ２６により駆動制御される。燃料ポンプ１４は、ＰＷＭ（Pulse Width Modulation）制御に対応していることが好ましいが、これに限られるものではない。

燃料吸入通路２８には、液体燃料と気体燃料とを混合する気液混合器３０が設けられている。気液混合器３０は、気体燃料貯留領域Ｒ２に配置されている。気液混合器３０にはベンチュリ構造のものが用いられている。気液混合器３０は液体導入口３０ａと導出口３０ｂと気体導入口３０ｃとを有する。液体導入口３０ａと導出口３０ｂとは燃料吸入通路２８に介装されている。気体導入口３０ｃは気体燃料貯留領域Ｒ２に開口されている。気液混合器３０において、液体導入口３０ａから導出口３０ｂに向かって液体燃料が流れることによって、気体導入口３０ｃに気体燃料を導入する吸引力を発生する。これにより、気体導入口３０ｃから導入された気体燃料が液体燃料と混合され、導出口３０ｂから混合燃料が導出される。

燃料ポンプ１４の吐出口１４ｂには混合燃料通路３２の上流側端部が接続されている。混合燃料通路３２の下流側端部はデリバリパイプ２５に接続されている。混合燃料通路３２には燃圧センサ３４が設けられている。燃圧センサ３４は、燃料ポンプ１４から混合燃料通路３２内に吐出された燃料の圧力（燃圧）を検出する。燃圧センサ３４は、燃圧の検出値をＥＣＵ２６に出力する。ＥＣＵ２６は、燃圧センサ３４によって検出された燃圧の検出値に基づいて燃料ポンプ１４の吐出圧力を制御する。ＥＣＵ２６は、燃料ポンプ１４に供給される電流値を検出いわゆるモニタリングする電流検出手段２７を備えている。

＜燃料供給装置１０の動作＞
まず、船舶に船外機を搭載した際あるいは船外機にエンジン２２を組み替えた際には、プライミングポンプ２０を手動操作することにより、燃料タンク１８内の液体燃料がベーパセパレータタンク１２へ送給される。なお、これ以降は、燃料ポンプ１４の作動による吸引作用によりベーパセパレータタンク１２内に燃料タンク１８の燃料が吸引される。

エンジン２２を始動させると、燃料ポンプ１４が作動されることにより、ベーパセパレータタンク１２内の液体燃料が燃料吸入通路２８から燃料ポンプ１４に吸入される。このとき、液体燃料が気液混合器３０を流れることにより、気体導入口３０ｃから気体燃料が吸引され、液体燃料と気体燃料とが混合される。その混合燃料は、燃料ポンプ１４により吸入されかつ昇圧された後、混合燃料通路３２を介してデリバリパイプ２５へ送給され、各インジェクタ２４の作動により、エンジン２２の各吸気通路へ噴射される。

＜本実施形態の特徴＞
本実施形態の特徴は、混合燃料中の気体の混合割合が所定以上の場合にインジェクタ２４の燃料噴射量を増大させる点である。ＥＣＵ２６の電流検出手段２７は、燃料ポンプ１４に供給される電流値を検出いわゆるモニタリングする。例えば、燃料ポンプ１４に供給される電圧値を一定とすると、燃料ポンプ１４の負荷の変動により、燃料ポンプ１４に供給される電流値が増減する。例えば、燃料ポンプ１４に吸い込まれる混合燃料中のエア、ベーパ等の気体の割合が多いと、燃料ポンプ１４の負荷が小さいため、燃料ポンプ１４に供給される電流値が小さい。ＥＣＵ２６は、混合燃料中の気体の割合が多い時、すなわち、燃料ポンプ１４に供給される電流値が所定値より小さい時を、燃料ポンプ１４の空転状態として判断する。なお、電流検出手段２７は本明細書でいう「混合割合検出手段」に相当する。

図２を参照して燃料供給処理の具体的な動作について説明する。図２は燃料供給装置の燃料供給処理を説明するためのタイミングチャートである。時刻t1において、エンジン２２が始動されると、ＥＣＵ２６が起動され、燃料ポンプ１４が作動される。燃料ポンプ１４の作動直後は、混合燃料中の気体の割合が多いため、燃料ポンプ１４に供給される電流値は、燃料ポンプ１４の空転時の電流値となる。ここでは、燃料ポンプ１４に供給される電圧値は一定とする。なお、空転時の電流値は、混合燃料中の気体の割合に応じて予め設定されている。

ＥＣＵ２６は、電流検出手段２７の検出信号に基づいて燃料ポンプ１４の空転を検知する。ＥＣＵ２６は、時刻t2においてインジェクタ２４を全開させる。インジェクタ２４が全開とされることで、インジェクタ２４の燃料噴射量が増大され、気体の割合が多い混合燃料がインジェクタ２４からエンジン２２の吸気通路へ排出される。それにともない、燃料ポンプ１４の電流値が上昇していく。そして、時刻t3で、燃料ポンプ１４の電流値が所定の閾値に達すると、ＥＣＵ２６は、気体の割合が少ない混合燃料の掃気が完了したと判断し、以降インジェクタ２４の通常の作動制御を行う。

（実施形態１の利点）
前記した燃料供給装置１０によると、混合燃料中の気体の混合割合が所定以上の場合には、ＥＣＵ２６によりインジェクタ２４の燃料噴射量が増大されることにより、その混合燃料をインジェクタ２４から短時間で排出させることができる。したがって、ヘジテーション、エンスト等の始動不良の発生を抑制し、エンジン２２の始動性を向上することができる。

また、エンジン２２の始動時において、混合燃料中の気体の混合割合が所定以上の場合にＥＣＵ２６によりインジェクタ２４が全開されることにより、その混合燃料をインジェクタ２４から最短時間で排出させることができる。したがって、始動時のエンストの発生を抑制することができる。

また、ＥＣＵ２６の電流検出手段２７により燃料ポンプ１４に供給される電流値に基づいて混合燃料中の気体の混合割合を検出することができる。このため、専用の電流検出手段を設ける必要がない。

［実施形態２］
本実施形態は、実施形態１に変更を加えたものであるから、その変更部分について説明し、実施形態１と同一部位については同一符号を付して重複する説明を省略する。図３は燃料供給装置を示す構成図である。

図３に示すように、混合燃料通路３２から分岐する分岐通路３６が設けられている。分岐通路３６は、燃料タンク１８に接続されている。なお、燃料タンク１８は本明細書でいう「別の容器」に相当する。

分岐通路３６には、電磁弁からなる排出弁３８が設けられている。排出弁３８は、ＥＣＵ２６によって駆動制御される。ＥＣＵ２６は、実施形態１のタイミングチャート（図２参照）における時刻t2〜t3において排出弁３８を開弁させる。

（実施形態２の利点）
本実施形態によると、混合燃料中の気体の混合割合が所定以上の場合には、ＥＣＵ２６により排出弁３８が開弁されることにより、その混合燃料を分岐通路３６から短時間で燃料タンク１８へ排出させることができる。したがって、ヘジテーション、エンスト等の始動不良の発生を抑制し、エンジン２２の始動性を向上することができる。

［他の実施形態］
本発明は前記した実施形態に限定されるものではなく、本発明を逸脱しない範囲における変更が可能である。例えば、本発明は、船外機に限らず、エンジンを備える自動車や自動二輪車等の燃料供給装置にも適用可能である。また、電流検出手段２７に代えて、専用の混合割合検出手段を用いてもよい。また、燃料ポンプ１４は、ベーパセパレータタンク１２内に限らず、ベーパセパレータタンク１２の外部に配置してもよい。

１０ 燃料供給装置
１２ ベーパセパレータタンク（密閉容器）
１４ 燃料ポンプ
１８ 燃料タンク（別の容器）
２２ エンジン
２４ インジェクタ
２６ ＥＣＵ（制御装置）
２７ 電流検出手段（混合割合検出手段）
３０ 気液混合器
３６ 分岐通路
３８ 排出弁

Claims (4)

1. エンジンへ液体燃料と気体燃料との混合燃料を噴射するインジェクタと、
   液体燃料及び気体燃料を密閉状態で貯留する密閉容器と、
   前記密閉容器内の液体燃料と気体燃料とを混合する気液混合器と、
   前記気液混合器により混合された混合燃料を前記インジェクタへ圧送する燃料ポンプと、
   を備える燃料供給装置であって、
   前記混合燃料中の気体の混合割合を検出する混合割合検出手段と、
   前記インジェクタを駆動制御する制御装置と、
   を備えており、
   前記制御装置は、前記混合割合検出手段により検出された気体の混合割合が所定以上の場合に前記インジェクタの燃料噴射量を増大させる、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、
   前記制御装置は、前記エンジンの始動時に前記混合割合検出手段による検出を行い、前記混合割合検出手段により検出された気体の混合割合が所定以上の場合に前記インジェクタを全開させる、燃料供給装置。
3. エンジンへ液体燃料と気体燃料との混合燃料を噴射するインジェクタと、
   液体燃料及び気体燃料を密閉状態で貯留する密閉容器と、
   前記密閉容器内の液体燃料と気体燃料とを混合する気液混合器と、
   前記気液混合器により混合された混合燃料を前記インジェクタへ圧送する燃料ポンプと、
   を備える燃料供給装置であって、
   前記混合燃料中の気体の混合割合を検出する混合割合検出手段と、
   前記混合燃料が流れる混合燃料通路から分岐され、前記密閉容器とは別の容器に接続された分岐通路と、
   前記分岐通路に設けられた排出弁と、
   前記インジェクタ及び前記排出弁を駆動制御する制御装置と、
   を備えており、
   前記制御装置は、前記混合割合検出手段により検出された気体の混合割合が所定以上の場合に前記排出弁を開弁させる、燃料供給装置。
4. 請求項１〜３のいずれか１つに記載の燃料供給装置であって、
   前記混合割合検出手段は、前記制御装置に備えられかつ前記燃料ポンプに供給される電流値を検出する電流検出手段である、燃料供給装置。

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