JP7376997B2 - 燃料供給装置 - Google Patents

Description

本発明は、燃料供給装置に関する。

エンジンには、インジェクタに燃料を供給する燃料供給装置が設けられる。例えば、特許文献１には、低圧フィードポンプから供給された燃料が、高圧ポンプのポンプ室に供給される構成が記載されている。ポンプ室にプランジャが進入することで、ポンプ室内から燃料が押し出されて、インジェクタ側に吐出される。

特開２０１０－１５６２９８号公報

上記のような燃料供給装置において、燃料の温度が上昇すると燃料が気化してベーパーが生じてしまう。

本発明は、このような課題に鑑み、ベーパーを抑制することが可能な燃料供給装置を提供することを目的としている。

上記課題を解決するために、本発明の燃料供給装置は、プランジャが挿通されるポンプ室と、ポンプ室の吸込通路と連通し、ダンパが設けられるダンパ室と、一端はポンプ室の吐出通路と接続され、他端はダンパ室と接続される連通路と、連通路に設けられた電磁弁と、ダンパ室、または、連通路のうち、電磁弁よりダンパ室側の燃料である対象燃料の温度を検出する温度センサと、温度センサが示す温度が、対象燃料が気化する温度以下に設定された温度閾値以上であれば、電磁弁を開く制御部と、対象燃料の圧力を検出する圧力センサと、を備え、制御部は、電磁弁が開いているとき、圧力センサが示す圧力が、対象燃料が気化する圧力以上に設定された圧力閾値以上であれば、電磁弁を閉じる。

制御部は、温度センサが示す温度に応じた圧力閾値を用いてもよい。

制御部は、圧力センサが示す圧力に応じた温度閾値を用いてもよい。
吐出通路と、ダンパ室とを連通するリリーフ用連通路と、リリーフ用連通路に設けられたリリーフバルブと、を備えてもよい。
ダンパ室に、一定の吐出圧で燃料を供給する低圧フィードポンプを備えてもよい。

本発明によれば、ベーパーを抑制することが可能となる。

燃料供給装置の概略図である。 プランジャおよび第１電磁弁を説明するための図である。 燃料供給装置の制御系を説明するためのブロック図である。 制御部の制御を説明するための図である。 制御部の処理を示すフローチャートである。

以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。かかる実施形態に示す寸法、材料、その他具体的な数値などは、発明の理解を容易とするための例示にすぎず、特に断る場合を除き、本発明を限定するものではない。なお、本明細書および図面において、実質的に同一の機能、構成を有する要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略し、また本発明に直接関係のない要素は図示を省略する。

図１は、燃料供給装置１０の概略図である。燃料供給装置１０は、エンジンに搭載され、インジェクタに燃料を供給する。図１に示すように、燃料供給装置１０は、燃料を貯留する燃料タンク２０を有する。燃料タンク２０に貯留された燃料は、例えば、タービン式の低圧フィードポンプ３０で吸い上げられ、ダンパ室４０に供給される。

ダンパ室４０には、パルセーションダンパ４１、温度センサ４２、圧力センサ４３が配される。パルセーションダンパ４１は、例えば、ダイアフラムを有し、ダイアフラムの作用により燃料の圧力振動を減衰させる。これにより、吸込通路５２からダンパ室４０に流入する燃料の量について、圧力振動による変動が抑制される。温度センサ４２は、ダンパ室４０内の燃料の温度を検出し、温度を示す信号を後述する制御部に出力する。圧力センサ４３は、ダンパ室４０内の燃料の圧力を検出し、圧力を示す信号を後述する制御部に出力する。

また、燃料供給装置１０は、高圧ポンプ５０が設けられる。高圧ポンプ５０は、ポンプ室５１、吸込通路５２、吐出通路５３、第１電磁弁５４、プランジャ５５を有する。ポンプ室５１には、吸込通路５２の下流端、および、吐出通路５３の上流端が接続される。

ポンプ室５１と吸込通路５２との接続部分は、第１電磁弁５４により開閉される。吸込通路５２の上流端は、ダンパ室４０に接続される。吐出通路５３の下流端は、不図示の燃料ギャラリを介してインジェクタに連通する。プランジャ５５は、ポンプ室５１に挿通される。プランジャ５５には、不図示のカムが当接しており、カムの回転に連動して、図１中、上下方向に往復移動する。

吐出通路５３とダンパ室４０の間には、第１連通路６０、第２連通路７０（連通路）が設けられる。第１連通路６０、第２連通路７０それぞれにおいて、一端は吐出通路５３に接続され、他端はダンパ室４０に接続される。

第１連通路６０には、リリーフバルブ６１が配される。吐出通路５３の燃料の圧力から、ダンパ室４０の燃料の圧力を引いた差分が、所定圧力以下の場合、リリーフバルブ６１は閉弁している。第１連通路６０は、リリーフバルブ６１により閉じられる。

吐出通路５３の燃料の圧力から、ダンパ室４０の燃料の圧力を引いた差分が、所定圧力を超えると、リリーフバルブ６１が開弁する。そうすると、吐出通路５３からダンパ室４０に燃料が流れ、吐出通路５３の圧力が減少する。

第２連通路７０には、第２電磁弁７１（電磁弁）が配される。第２電磁弁７１は、後述する制御部の制御に応じ、開閉する。第２連通路７０は、第２電磁弁７１により開閉される。第２電磁弁７１が開弁すると、第２連通路７０を介して吐出通路５３とダンパ室４０が連通する。

図２は、プランジャ５５および第１電磁弁５４を説明するための図である。インジェクタ側に高圧の燃料を供給する場合、図２に示すように、第１電磁弁５４が開弁する。そして、プランジャ５５がポンプ室５１から後退する。これに伴い、吸込通路５２を介して、ダンパ室４０からポンプ室５１に燃料が流入する。

その後、図１に示すように、第１電磁弁５４が閉弁し、プランジャ５５がポンプ室５１に進入する。ポンプ室５１の燃料は、吐出通路５３に押し出される。こうして、インジェクタ側に高圧の燃料が供給される。

図３は、燃料供給装置１０の制御系を説明するためのブロック図である。図３では、第２電磁弁７１の制御に関する構成のみを記載する。図３に示すように、燃料供給装置１０は、上記の温度センサ４２、圧力センサ４３、第２電磁弁７１に加えて、制御部８０を有する。

制御部８０は、例えば、ＥＣＵ（Electronic Control Unit）で構成される。制御部８０は、温度センサ４２からの信号、および、圧力センサ４３からの信号に応じ、第２電磁弁７１を開閉制御する。

図４は、制御部８０の制御を説明するための図である。制御部８０は、温度センサ４２が示す温度が、ダンパ室４０の燃料が気化する温度以下に設定された温度閾値以上であれば、図４に示すように、第２電磁弁７１を開く。吐出通路５３の高圧の燃料は、第２連通路７０を通ってダンパ室４０に流入する。

ダンパ室４０の温度が上昇すると、ダンパ室４０の燃料が気化してベーパーが生じるおそれがある。ベーパーが生じると、燃料が圧送され難くなる。そこで、低圧フィードポンプを、吐出圧が可変なタイプとすることが考えられる。この場合、ベーパーが生じそうな条件では、低圧フィードポンプの吐出圧を上昇させることで、ベーパーが抑制される。しかし、吐出圧が可変である低圧フィードポンプは、吐出圧が一定の低圧フィードポンプ３０に比べて高価である。また、低圧フィードポンプの吐出圧の制御設計などが必要となる。いずれにしても、コストが高い。

そこで、第２連通路７０、第２電磁弁７１が設けられる。上記のように、制御部８０は、温度センサ４２が示す温度が、温度閾値以上であれば、第２電磁弁７１を開く。ダンパ室４０の燃料の圧力は、吐出通路５３から流入する燃料により昇圧される。こうして、吐出圧が可変である低圧フィードポンプを設けずとも、簡易な構成で、ベーパーを抑制することが可能となる。

また、制御部８０は、第２電磁弁７１が開いているとき、圧力センサ４３が示す圧力が、ダンパ室４０の燃料が気化する圧力以上に設定された圧力閾値以上であれば、第２電磁弁７１を閉じる。すなわち、ベーパーが生じない圧力まで、ダンパ室４０の燃料の圧力が昇圧されると、第２電磁弁７１が閉じられる。こうして、高圧の燃料を無用にダンパ室４０に還流させる事態を回避することができる。

また、ダンパ室４０の圧力は、第２電磁弁７１が閉じている間は、低圧フィードポンプ３０の吐出圧により大凡定まる。そのため、ダンパ室４０の燃料が気化する温度閾値は、予め設定された固定値が用いられる。これにより、制御部８０の処理負荷が軽減する。

ただし、温度閾値は、圧力センサ４３が示す圧力に応じて特定されてもよい。燃料が気化する温度は、燃料の飽和蒸気圧曲線に基づいて定まる。そこで、制御部８０には、燃料の圧力と温度閾値が対応付けられたマップや計算式が、予め登録されている。制御部８０は、これらのマップや計算式に基づいて、圧力センサ４３が示す圧力に応じて温度閾値を特定する。これにより、ベーパーが発生しないにも拘わらず、高圧の燃料をダンパ室４０に還流させることによる損失が抑制される。

また、圧力閾値は、温度センサ４２が示す温度に応じて特定されてもよい。閾値温度と同様、燃料が気化する圧力は、燃料の飽和蒸気圧曲線に基づいて定まる。そこで、制御部８０には、燃料の温度と圧力閾値が対応付けられたマップや計算式が、予め登録されている。制御部８０は、これらのマップや計算式に基づいて、温度センサ４２が示す温度に応じて圧力閾値を特定する。これにより、ベーパーが発生しないにも拘わらず、高圧の燃料をダンパ室４０に還流させることによる損失が抑制される。

図５は、制御部８０の処理を示すフローチャートである。図５に示す制御処理は、所定の周期で繰り返し実行される。

制御部８０は、第２電磁弁７１が閉弁されているか否かを判定する（Ｓ１００）。第２電磁弁７１が閉弁されていると（Ｓ１００におけるＹＥＳ）、制御部８０は、温度センサ４２が示す温度が、温度閾値以上であるか否かを判定する（Ｓ１０２）。

温度センサ４２が示す温度が、温度閾値以上でなければ（Ｓ１０２におけるＮＯ）、当該制御処理を終了する。温度センサ４２が示す温度が、温度閾値以上であれば（Ｓ１０２におけるＹＥＳ）、制御部８０は、第２電磁弁７１を開弁し（Ｓ１０４）、当該制御処理を終了する。

Ｓ１００において、第２電磁弁７１が閉弁されていないと（Ｓ１００におけるＮＯ）、制御部８０は、圧力センサ４３が示す圧力が、圧力閾値以上であるか否かを判定する（Ｓ１０６）。

圧力センサ４３が示す圧力が、圧力閾値以上でなければ（Ｓ１０６におけるＮＯ）、当該制御処理を終了する。圧力センサ４３が示す圧力が、圧力閾値以上であれば（Ｓ１０６におけるＹＥＳ）、制御部８０は、第２電磁弁７１を閉弁し（Ｓ１０８）、当該制御処理を終了する。

以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明はかかる実施形態に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された範疇において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。

例えば、上述した実施形態では、温度センサ４２、圧力センサ４３は、ダンパ室４０の燃料を測定対象（対象燃料）とする場合について説明した。ただし、温度センサ４２、圧力センサ４３は、第２連通路７０のうち、第２電磁弁７１よりもダンパ室４０側の燃料を測定対象としてもよい。

また、上述した実施形態では、第１連通路６０、リリーフバルブ６１が設けられる場合について説明した。しかし、第１連通路６０、リリーフバルブ６１は、必須の構成ではない。

また、上述した実施形態では、圧力センサ４３を備え、制御部８０は、第２電磁弁７１が開いているとき、圧力センサ４３が示す圧力に応じて、第２電磁弁７１を閉弁する場合について説明した。この場合、圧力センサ４３が示す圧力から、ベーパーの抑制が完了したことが容易に特定される。そのため、ベーパーが発生しないにも拘わらず、高圧の燃料をダンパ室４０に還流させることによる損失が抑制される。ただし、第２電磁弁７１の閉弁処理は、圧力センサ４３が示す圧力以外の指標値に基づいて、行われてもよい。

本発明は、燃料供給装置に利用することができる。

１０ 燃料供給装置
４０ ダンパ室
４１ パルセーションダンパ（ダンパ）
４２ 温度センサ
４３ 圧力センサ
５１ ポンプ室
５２ 吸込通路
５３ 吐出通路
５５ プランジャ
７０ 第２連通路（連通路）
７１ 第２電磁弁（電磁弁）
８０ 制御部

Claims (5)

1. プランジャが挿通されるポンプ室と、
   前記ポンプ室の吸込通路と連通し、ダンパが設けられるダンパ室と、
   一端は前記ポンプ室の吐出通路と接続され、他端は前記ダンパ室と接続される連通路と、
   前記連通路に設けられた電磁弁と、
   前記ダンパ室、または、前記連通路のうち、前記電磁弁より前記ダンパ室側の燃料である対象燃料の温度を検出する温度センサと、
   前記温度センサが示す温度が、前記対象燃料が気化する温度以下に設定された温度閾値以上であれば、前記電磁弁を開く制御部と、
   前記対象燃料の圧力を検出する圧力センサと、
   を備え、
   前記制御部は、前記電磁弁が開いているとき、前記圧力センサが示す圧力が、前記対象燃料が気化する圧力以上に設定された圧力閾値以上であれば、前記電磁弁を閉じる燃料供給装置。
2. 前記制御部は、前記温度センサが示す温度に応じた前記圧力閾値を用いる請求項１に記載の燃料供給装置。
3. 前記制御部は、前記圧力センサが示す圧力に応じた前記温度閾値を用いる請求項１または２に記載の燃料供給装置。
4. 前記吐出通路と、前記ダンパ室とを連通するリリーフ用連通路と、
   前記リリーフ用連通路に設けられたリリーフバルブと、
   を備える請求項１から３のいずれか一項に記載の燃料供給装置。
5. 前記ダンパ室に、一定の吐出圧で前記燃料を供給する低圧フィードポンプを備える請求項１から４のいずれか一項に記載の燃料供給装置。

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