JP7284933B2 - エンジンの燃料供給装置 - Google Patents

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Description

本発明は、燃料タンクと燃料フィルタとを備えた車両に搭載されたエンジンの燃料供給装置に関する。
従来より、エンジンの燃焼室に供給される燃料に含まれたごみや異物の捕捉除去を行う燃料フィルタは知られている。この燃料フィルタは、通常、補強材と不織布等からなるフィルタエレメントと、このフィルタエレメントを収容する略筒状の金属製フィルタケース等によって構成され、車体前部のエンジンルーム内に交換可能に装備されている。
しかし、燃料フィルタは、エンジンの排気量に比例してその処理能力を設定する必要があるため、大きな排気量のエンジンを搭載する場合、エンジンルーム内に大型の燃料フィルタを配置するためのスペースを確保することができない。
そこで、エンジンルームの外に燃料フィルタを配置する技術が提案されている。
特許文献1の燃料フィルタは、燃料タンクから燃料ポンプに向かう燃料を流すための供給通路(供給流入路及び供給流出路)と、燃料ポンプから燃料タンクに向かう余剰燃料を流すための還流通路(還流流入路及び還流流出路)と、各通路に接続された筒状のフィルタケースと、このフィルタケースに収容されたフィルタエレメントとを備え、長軸が鉛直方向に延びる姿勢の燃料フィルタが車体フレームに対して設置された構成が開示されている。
ところで、軽油を燃料とするディーゼルエンジンでは、低温時、軽油内に含まれたワックスがケース内に析出するため、フィルタエレメントに目詰まりを生じることがある。
そこで、燃料フィルタにフィルタ全体を昇温可能な電気ヒータを装備し、フィルタエレメントに付着したワックスを溶融除去することが行われている。
特開2010-112228号公報
燃料に含まれたアルコール等の低沸点成分は、高温時或いは低気圧環境下において減圧沸騰することから、ベーパ(蒸気泡)発生の主な要因となっている。
特に、ディーゼルエンジンを寒冷地で使用する際、ワックス除去用の電気ヒータにより燃料である軽油が昇温されるため、燃料フィルタ内に微小ベーパが発生し易くなっている。
燃料フィルタ内に発生した微小ベーパは、車両加速時、燃料が慣性力によって進行方向後方に移動することから、相対的に進行方向前方に集められて大型のベーパに成長する。
そして、燃料ポンプが燃料供給管を介して進行方向前方に集められた大型のベーパを吸入した場合、燃料ポンプから吐出される燃料流量が十分ではなく、インジェクタから必要な燃料が燃焼室に供給されないため、良好な燃焼を実行できない虞がある。
本発明の目的は、ベーパ吸入に起因した加速性悪化を抑制可能なエンジンの燃料供給装置等を提供することである。
請求項1のエンジンの燃料供給装置は、燃料タンクと、この燃料タンクよりも車体前後方向前方に配設された燃料フィルタとを備え、この燃料フィルタよりも車体前後方向前方に搭載されたエンジンに燃料を供給するためのエンジンの燃料供給装置において、前記燃料フィルタよりも車体前後方向前方で前記エンジンのシリンダブロックに固定された燃料ポンプと、前記燃料タンクと前記燃料フィルタとを接続する第1燃料供給管と、前記燃料フィルタと前記燃料ポンプとを接続する第2燃料供給管とを有し、前記第2燃料供給管は、前記燃料フィルタから車両前後方向前方に延びた後、屈曲して上方に延びて前記燃料ポンプに接続され、前記第1燃料供給管と前記燃料フィルタとを接続する第1接続部が前記燃料フィルタの前側部分に形成されると共に前記第2燃料供給管と前記燃料フィルタとを接続する第2接続部が前記燃料フィルタの後側部分に形成されたことを特徴としている。
このエンジンの燃料供給装置では、前記燃料タンクと燃料フィルタとを接続する第1燃料供給管と、前記燃料フィルタとこの燃料フィルタよりも車体前後方向前方に配設された燃料ポンプとを接続する第2燃料供給管とを有するため、ごみや異物が除去された燃料を燃料タンクから燃料ポンプに供給することができる。
前記第1燃料供給管と燃料フィルタとを接続する第1接続部が前記燃料フィルタの前側部分に形成されると共に前記第2燃料供給管と燃料フィルタとを接続する第2接続部が前記燃料フィルタの後側部分に形成されたため、車両加速時、ベーパが集められた前側部分に対して反対側の後側部分から燃料を燃料ポンプに供給することができ、燃料ポンプのベーパ吸入を回避することができる。
請求項2の発明は、請求項1の発明において、前記燃料フィルタはその長軸が車体前後方向に延びるように配設され、前記第1接続部が前記燃料フィルタの前側壁部に形成されると共に前記第2接続部が前記燃料フィルタの後側壁部に形成されたことを特徴としている。
この構成によれば、車体に装着される燃料フィルタの上下寸法を短くでき、燃料フィルタをエンジンルーム外の車体下部に配設することができる。
請求項3の発明は、請求項1又は2の発明において、前記第1,第2燃料供給管が車体前後方向に延設されると共に前記第1,第2燃料供給管の途中部が前記燃料フィルタに近接配置され、前記第1,第2燃料供給管の途中部がクリップによって連結されたことを特徴としている。
この構成によれば、第1,第2燃料供給管の途中部を固定することにより第1,第2燃料供給管の支持剛性を高くすることができる。
請求項4の発明は、請求項3の発明において、前記燃料タンクに前記燃料ポンプから余剰燃料を還流する燃料還流管が車体前後方向に延設されると共に前記燃料還流管の途中部が前記第1,第2燃料供給管の途中部に近接配置され、前記クリップによって前記第1,第2燃料供給管の途中部と前記燃料還流管の途中部とが連結されたことを特徴としている。
この構成によれば、第1,第2燃料供給管と燃料還流管を固定することができ、第1,第2燃料供給管と燃料還流管の支持剛性を高くすることができる。
請求項5の発明は、請求項1~4の何れか1項の発明において、前記車両が、車幅方向中央部に車体前後方向に延びるトンネル部が形成されたフロアパネルと、前記トンネル部の車幅方向外側に前記フロアパネルと協働して車体前後方向に延びる閉断面を形成するフロアフレームとを有し、前記燃料フィルタが、前記トンネル部と前記フロアフレームの間で且つ前記フロアパネルの下方に配設されたことを特徴としている。
この構成によれば、他部材の配置に影響を与えることなく大型の燃料フィルタをフロアパネルの下方に配置することができる。
本発明のエンジンの燃料供給装置によれば、簡単な構成でベーパ吸入に起因した加速性悪化を抑制することができる。
実施例1に係る車両の全体構成図である。 車両の底面図である。 側面図である。 インバータ、ハーネス、燃料供給管、及び燃料還流管の斜視図である。 図3の要部拡大図である。 燃料フィルタの平面図である。 燃料供給機構の説明図であって、(a)は、全体外略図、(b)は、燃料フィルタの内部を模式的に示す図である。
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。
以下の説明は、本発明をハイブリッド車両に適用したものを例示したものであり、本発明、その適用物、或いは、その用途を制限するものではない。
以下、本発明の実施例1について図1~図7に基づいて説明する。
まず、本発明に係るエンジンの燃料供給装置が適用される車両Vの全体構成について、図1に基づいて説明する。
図1に示すように、この車両Vは、例えば、第1動力源として直列6気筒ディーゼルエンジン1と、このエンジン1の下流側位置に配設された第2動力源としてのモータジェネレータ(以下、モータと略す。)2と、このモータ2の下流側位置に配設された自動変速機(以下、ATと略す。)3と、駆動力を左右1対の後輪8に対して分配するデファレンシャルギヤ機構(以下、デフ機構と略す。)4と、電力供給機構Eと、燃料供給機構F等を備えたハイブリッド車両である。
エンジン1は、車体前部に形成されたエンジンルーム内に気筒配列方向が車体前後方向に沿うように縦置き配置され、燃料供給機構Fから供給される軽油を動力源として駆動される。このエンジン1の出力軸は、後述するフロアパネル9に形成されたトンネル部9aの前側位置(正面)に対応するように配置されている。エンジン1の出力軸とモータ2の回転軸とは、断続可能な第1クラッチ5を介して連結されている。
図2,図3に示すように、車室床面を形成するフロアパネル9は、車幅方向中央部分に車室内に膨出すると共に前後に延びるトンネル部9aが形成されている。
トンネル部9aの左右両側端部には、フロアパネル9と協働して前後に延びる断面略矩形状の閉断面を形成する左右1対のトンネルサイドフレーム10が夫々設けられている。1対のトンネルサイドフレーム10の左右両側部分には、フロアパネル9と協働して前後に延びる断面略矩形状の閉断面を形成する左右1対のフロアフレーム11が夫々設けられている。トンネル部9aの前端部下方には、車幅方向に延びると共に左右1対の前輪のサスペンションを支持するためのサスペンションクロスメンバ(以下、サスクロスと略す。)12が配設されている。以下、矢印F方向を前方、矢印L方向を左方、矢印U方向を上方として説明する。
モータ2は、例えば、48Vで駆動される25kWの永久磁石電動機である。
図2~図4に示すように、モータ2は、トンネル部9aとサスクロス12との間において、エンジン1の後端部に同軸上且つ直列的に連結されている。
このモータ2は、電力供給機構Eから供給される電力を動力源として駆動される。モータ2の回転軸とAT3の回転軸とは、断続可能な第2クラッチ6を介して連結されている。
AT3はトンネル部9aに略収容されている。デフ機構4は、AT3の出力軸を介して駆動力が入力され、操舵状態に応じて左右の後輪8に夫々対応した駆動軸7への駆動力分配率を変更可能に構成されている。
次に、電力供給機構Eについて説明する。
図1~図4に示すように、電力供給機構Eは、バッテリ21と、このバッテリに電気的に接続されたインバータ22と、このインバータ22に電気的に接続されたDC/DCコンバータ(以下、コンバータと略す。)23と、モータ2に電気的に接続された端子台24と、インバータ22と端子台24とを電気的に接続する高電圧ハーネス(以下、ハーネスと略す。)25等を備えている。
バッテリ21は、モータ2を作動させる電力を蓄積するための蓄電器である。
このバッテリ21は、例えば、48V、3.5kWhのリチウムイオンバッテリが使用され、トンネル部9aの内部に適宜配置されている。
インバータ22は、バッテリ21の直流電流を交流に変換すると共に変換された交流電流をモータ2にハーネス25及び端子台24を介して供給するように構成されている。
図2~図4に示すように、短冊状のインバータ22は、パネル状のブラケット26に固定され、トンネル部9aの左側領域において、その長手方向が前後に向かう状態で車体に取り付けられている。インバータ22を載置したブラケット26は、左側部分が、フロアフレーム11にボルトを介して締結固定され、右側部分が、トンネルサイドフレーム10にボルトを介して締結固定されている。
コンバータ23は、バッテリ21に蓄積された48Vの電力を12Vに降圧して、車両Vに搭載された12Vで作動可能な電装機器に供給するように構成されている。
図2に示すように、短冊状のコンバータ23は、その前端部がインバータ22の後端部から離間した状態で直列的に接続されると共に、トンネル部9aの左側領域において、その長手方向が前後に向かう状態で車体に取り付けられている。このコンバータ23は、左側部分から突出した固定部がフロアフレーム11にボルトを介して締結固定され、前側部分から突出した固定部がブラケット26の後端部にボルトを介して締結固定されている。
コンバータ23は、側面視にてインバータ22よりも下方に配置されている。
端子台24は、インバータ22から供給された電力をモータ2に対して分配している。
モータ2がトンネル部9aとサスクロス12との間に配設され、インバータ22がサスクロス12の後側に配設されているため、モータ2とインバータ22との間には、端子台24を設置するためのスペース確保が難しい。そこで、端子台24を、最後列の気筒のシリンダブロック51の左側壁部下部、具体的には、燃料ポンプ33の下側近傍位置に装着し、配線系統をモータ2まで左側壁部に沿って延設している。
図2~図4に示すように、ハーネス25は、前後方向に沿って略直線状に延設され、インバータ22の前端部と端子台24の下端部とを電気的に連結している。このハーネス25は、電線と、この電線をシールドする編組シールドと、これらを被覆する絶縁性の外装部から構成された一般的なワイヤハーネスであり、径方向に所定の弾性特性を有している。
また、このハーネス25は、サスクロス12の上方を所定距離離隔して横切るように配索されている。
次に、燃料供給機構Fについて説明する。
燃料供給機構Fは、燃料である軽油を貯留可能な扁平状の燃料タンク31と、この燃料タンク31に第1燃料供給管34を介して接続された燃料フィルタ32と、この燃料フィルタ32に第2燃料供給管35を介して接続されると共に前後に延びる前後1対のコモンレール54a,54bに第3燃料供給管36a,36bを介して接続された燃料ポンプ33と、余剰燃料を燃料タンク31まで搬送する燃料還流管37等を主な構成要素としている。
図2,図3に示すように、燃料タンク21は、フロアパネル9の後端側部分の下方、具体的には、フロアパネル9の後部において後方上り傾斜状に形成されたキックアップ部の下方に左右1対の固定ベルト13によって吊下げ固定されている。この燃料タンク21は、側面視にてインバータ22及びコンバータ23と略同じ高さ位置になる様に配置されている。これにより、燃料タンク21は、保有する熱量を前側近傍位置に配置された燃料フィルタ32に対して付与している。
図2,図3,図6に示すように、燃料フィルタ32は、略楕円筒状に形成され、その軸心が前後に延びるように車体に対して取り付けられている。フロアパネル9の下側に配置された燃料フィルタ32は、前後方向において、コンバータ23と燃料タンク31との間に配置され、左右方向において、トンネルサイドフレーム10とフロアフレーム11との間に配置されている。燃料フィルタ32の外周には、前後1対の左側ブラケットb1と、右側ブラケットb2とが固定されている。1対の左側ブラケットb1は、フロアフレーム11にボルトを介して締結され、右側ブラケットb2は、トンネルサイドフレーム10にボルトを介して締結されている。
燃料フィルタ32は、金属製のケースと、このケースに収容された補強材や不織布等のフィルタエレメント(図示略)と、電気ヒータ(図示略)等によって構成されている。この燃料フィルタ32のケースの前壁部には、前方に延びる導入部32aが形成され、後壁部には、後方に延びる導出部32bが形成されている。
第1燃料供給管34は、略直線状に延設される領域を金属製配管34aで形成され、導入部32aに接続された湾曲状の前端領域をゴム製配管34bで形成されている。第2燃料供給管35は、略直線状に延設される領域を金属製配管35aで形成され、導出部32bに接続された湾曲状の後端領域をゴム製配管35bで形成されている。
それ故、第1,第2燃料供給管34,35には、燃料フィルタ32の上部近傍領域において、交差部分と並行部分とが夫々存在している。
図6に示すように、燃料フィルタ32の上部には、第1,第2燃料供給管34,35に加えて、金属製の燃料還流管37及び左右2本の金属製ブレーキ液パイプ14が前後に延びると共に各々が近接して配索されている。これらの配管14,34,35,37は、3つの金属製クリップc1~c3を用いて燃料フィルタ32の上部で夫々連結されている。
クリップc1は、燃料フィルタ32の前部上方にて第2燃料供給管35(35a)と燃料還流管37と2本のブレーキ液パイプ14を連結している。クリップc2は、クリップc1の後方にて第1,第2燃料供給管34(34a),35(35a)と燃料還流管37を連結している。クリップc3は、クリップc2の後方にて第1燃料供給管34(34a)と燃料還流管37と2本のブレーキ液パイプ14を連結している。
図7(b)に示すように、車両Vが加速する際、燃料フィルタ中の燃料は慣性力により後方に移行するため、ベーパ(蒸気泡)は相対的に前方に移行して燃料フィルタ32の前部で集結された後、大きなベーパに成長する。特に、車両加速時には、燃料ポンプ33が高い吸引力で燃料を吸入するため、燃料フィルタ32の前部に形成されたベーパが燃料ポンプ33に吸引され、結果的に、燃料ポンプ33からの吐出される燃料流量が不足する。
図7(a)に示すように、本実施例では、第1燃料供給管34が、燃料フィルタ32の前部に接続され、第2燃料供給管35が、燃料フィルタ32の後部に接続されているため、集結されたベーパが燃料ポンプ33に吸引されない。尚、減速度が生じる車両制動時には、ベーパが後方に移行するものの、アクセルが踏戻操作されていることから燃料ポンプ33の吸引力は低く、燃料ポンプ33によるベーパの吸引は殆ど生じない。
図3,図5に示すように、燃料ポンプ33は、エンジン1の左側壁部にボルトを介して締結固定されている。具体的には、最後列の気筒の吸気マニホールド53の下側で且つシリンダブロック51の中段部に装着されている。この燃料ポンプ33は、低圧ポンプ機能と高圧ポンプ機能を一体的に備えている。低圧ポンプ機能によって、燃料タンク31から燃料ポンプ33まで第1,第2燃料供給管34,35を介して燃料を搬送し、高圧ポンプ機能によって、燃料ポンプ33から1対のコモンレール54a,54bまで第3燃料供給管36a,36bを介して燃料を圧送している。
図3,図4に示すように、第2燃料供給管35及び燃料還流管37の途中部は、燃料フィルタ32上からエンジン1付近までの領域において、インバータ22及びコンバータ23の上部を前後に延びるように並設された後、屈曲して上方に延びている。
インバータ22の上部には、クリップc4と、このクリップc4の後側のクリップc5とが設けられ、第2燃料供給管35及び燃料還流管37の途中部が固定されている。
コモンレール54a,54bに蓄積された高圧燃料は、各気筒のシリンダヘッド52に設けられたインジェクタ(図示略)に分配され、所定の噴射タイミングにて燃焼室に夫々噴射される。図5に示すように、コモンレール54a,54bの余剰燃料は、単一のコモンレール還流管39に集合されてリターン集合部49に送られている。同様に、各インジェクタの余剰燃料は、単一のインジェクタ還流管40に集合されてリターン集合部49に送られ、燃料ポンプ33の余剰燃料は、ポンプ還流管38を介してリターン集合部49に送られている。燃料ポンプ33、コモンレール54a,54b、及び各インジェクタ55の余剰燃料は、リターン集合部49に集められた後、燃料還流管37により燃料タンク31にリターンされる。
次に、本発明の実施形態によるエンジンの燃料供給装置の作用効果について説明する。
本実施形態によれば、燃料タンク31と燃料フィルタ32とを接続する第1燃料供給管34と、燃料フィルタ32とこの燃料フィルタ32よりも前方に配設された燃料ポンプ33とを接続する第2燃料供給管35とを有するため、ごみや異物が除去された燃料を燃料タンク31から燃料ポンプ33に供給することができる。第1燃料供給管34と燃料フィルタ32とを接続する導入部32aが燃料フィルタ32の前側部分に形成されると共に第2燃料供給管35と燃料フィルタ32とを接続する導出部32bが燃料フィルタ32の後側部分に形成されたため、車両加速時、ベーパが集められた前側部分に対して反対側の後側部分から燃料を燃料ポンプ33に供給することができ、燃料ポンプ33のベーパ吸入を回避することができる。
燃料フィルタ32はその長軸が前後方向に延びるように配設され、導入部32aが燃料フィルタ32の前側壁部に形成されると共に導出部32bが燃料フィルタ32の後側壁部に形成されたため、車体に装着される燃料フィルタ32の上下寸法を短くでき、燃料フィルタ32をエンジンルーム外の車体下部に配設することができる。
第1,第2燃料供給管34,35が前後方向に延設されると共に第1,第2燃料供給管34,35の途中部が燃料フィルタに近接配置され、第1,第2燃料供給管34,35の途中部を連結するクリップc2を設けたため、第1,第2燃料供給管34,35の途中部を固定することにより第1,第2燃料供給管34,35の支持剛性を高くすることができる。
燃料タンク31に燃料ポンプ33から余剰燃料を還流する燃料還流管37が前後方向に延設されると共に燃料還流管37の途中部が第1,第2燃料供給管34,35の途中部に近接配置され、クリップc2が、第1,第2燃料供給管34,35の途中部と燃料還流管37の途中部とを連結したため、第1,第2燃料供給管34,35と燃料還流管37を固定することができ、第1,第2燃料供給管34,35と燃料還流管37の支持剛性を高くすることができる。
車両Vが、車幅方向中央部に前後方向に延びるトンネル部9aが形成されたフロアパネル9と、トンネル部9aの車幅方向外側にフロアパネル9と協働して前後方向に延びる閉断面を形成するフロアフレーム11とを有し、燃料フィルタ32が、トンネル部9aとフロアフレーム11の間で且つフロアパネル9の下方に配設されたため、他部材の配置に影響を与えることなく大型の燃料フィルタ32をフロアパネル9の下方に配置することができる。
次に、前記実施形態を部分的に変更した変形例について説明する。
1〕前記実施形態においては、6気筒のディーゼル縦置きエンジンの例について説明したが、エンジン種類、気筒数、型式、配置形態等は任意に設定することが可能であり、例えば、4気筒ガソリンエンジンであっても良い。また、ハイブリッド車両の例について説明したが、少なくともエンジンと燃料タンクと燃料フィルタを備えた車両であれば良く、ハイブリッド車両に限られない。
2〕前記実施形態においては、燃料フィルタ32を左側のトンネルサイドフレーム10とフロアフレーム11との間で且つフロアパネル9の下方に配設した例について説明したが、右側のトンネルサイドフレーム10とフロアフレーム11との間で且つフロアパネル9の下方に配設しても良く、また、トンネル部9aの内部に配設しても良い。
3〕その他、当業者であれば、本発明の趣旨を逸脱することなく、前記実施形態に種々の変更を付加した形態や各実施形態を組み合わせた形態で実施可能であり、本発明はそのような変更形態も包含するものである。
1 エンジン
9 フロアパネル
9a トンネル部
11 フロアフレーム
31 燃料タンク
32 燃料フィルタ
32a 導入部
32b 導出部
33 燃料ポンプ
34 第1燃料供給管
35 第2燃料供給管
37 燃料還流管
c2 クリップ
V 車両

Claims (5)

  1. 燃料タンクと、この燃料タンクよりも車体前後方向前方に配設された燃料フィルタとを備え、この燃料フィルタよりも車体前後方向前方に搭載されたエンジンに燃料を供給するためのエンジンの燃料供給装置において、
    前記燃料フィルタよりも車体前後方向前方で前記エンジンのシリンダブロックに固定された燃料ポンプと、
    前記燃料タンクと前記燃料フィルタとを接続する第1燃料供給管と、
    前記燃料フィルタと前記燃料ポンプとを接続する第2燃料供給管とを有し、
    前記第2燃料供給管は、前記燃料フィルタから車両前後方向前方に延びた後、屈曲して上方に延びて前記燃料ポンプに接続され、
    前記第1燃料供給管と前記燃料フィルタとを接続する第1接続部が前記燃料フィルタの前側部分に形成されると共に前記第2燃料供給管と前記燃料フィルタとを接続する第2接続部が前記燃料フィルタの後側部分に形成されたことを特徴とするエンジンの燃料供給装置。
  2. 前記燃料フィルタはその長軸が車体前後方向に延びるように配設され、
    前記第1接続部が前記燃料フィルタの前側壁部に形成されると共に前記第2接続部が前記燃料フィルタの後側壁部に形成されたことを特徴とする請求項1に記載のエンジンの燃料供給装置。
  3. 前記第1,第2燃料供給管が車体前後方向に延設されると共に前記第1,第2燃料供給管の途中部が前記燃料フィルタに近接配置され、
    前記第1,第2燃料供給管の途中部がクリップによって連結されたことを特徴とする請求項1又は2に記載のエンジンの燃料供給装置。
  4. 前記燃料タンクに前記燃料ポンプから余剰燃料を還流する燃料還流管が車体前後方向に延設されると共に前記燃料還流管の途中部が前記第1,第2燃料供給管の途中部に近接配置され、
    前記クリップによって前記第1,第2燃料供給管の途中部と前記燃料還流管の途中部とが連結されたことを特徴とする請求項3に記載のエンジンの燃料供給装置。
  5. 前記車両が、車幅方向中央部に車体前後方向に延びるトンネル部が形成されたフロアパネルと、前記トンネル部の車幅方向外側に前記フロアパネルと協働して車体前後方向に延びる閉断面を形成するフロアフレームとを有し、
    前記燃料フィルタが、前記トンネル部と前記フロアフレームの間で且つ前記フロアパネルの下方に配設されたことを特徴とする請求項1~4の何れか1項に記載のエンジンの燃料供給装置。
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