JP2004108175A

JP2004108175A - Fuel supply device

Info

Publication number: JP2004108175A
Application number: JP2002268916A
Authority: JP
Inventors: Shigeru Suzuki; 鈴木　茂
Original assignee: Toyota Industries Corp
Current assignee: Toyota Industries Corp
Priority date: 2002-09-13
Filing date: 2002-09-13
Publication date: 2004-04-08
Anticipated expiration: 2022-09-13
Also published as: JP3931773B2

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a fuel supply device capable of supplying liquefied gas fuel at low cost. <P>SOLUTION: This fuel supply device 103 is provided with a tank 11 to contain DME, and a pump unit 12 to pressure-feed DME in the tank 11 toward an internal combustion engine 101. The pump unit 12 is disposed outside the tank 11, and contained in a case 61. In the case 61, outside space of the pump unit 12 is set as a fuel chamber 61a. The fuel chamber 61a is connected to the tank 11, so that DME is supplied from the tank 11. The pump unit 12 boosts DME in the fuel chamber 61a to be discharged. An upper part of the fuel chamber 61a and the tank 11 are communicated with each other through a gas phase return tube 64 to return a gas phase part in the fuel chamber 61a to the tank 11. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば、ジメチルエーテル（ＤＭＥ）等の液化ガス燃料を車両の内燃機関の燃料噴射装置へと供給するための燃料供給装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
この種の燃料供給装置においては、液化ガス燃料を収容するタンク内にポンプを収容した、所謂インタンクポンプタイプのものが存在する（特許文献１参照。）。
【０００３】
【特許文献１】
特開２００２−２１６４４号公報（第３頁、第１図）
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、インタンクポンプタイプの燃料供給装置においては、タンクが空になった場合のＤＭＥの補充に関して、次のような問題があった。
【０００５】
すなわち、タンクが空になった場合、その空のタンクを取り外すことなくＤＭＥをタンクに充填する方法と、空のタンクをＤＭＥが充填された別のタンクと交換する方法とが考えられる。ＤＭＥが気化し易いことつまり例えばＤＭＥを充填するサービスステーションでの取り扱いに細心の注意が必要なことや、短時間でＤＭＥを補充できる利便性を考慮すれば後者の方法が好適であるが、該方法を採用した場合、ポンプがタンクに直接装着されているので、タンクの交換に際して、ポンプも同時に交換されることとなる。これは、タンクと同じ数だけポンプを準備する必要を生じさせ、高コスト化の原因となる。また、タンクの交換に際してポンプをタンクから取り外すことも考えられるが、そのような作業は非常に煩雑であるし、ＤＭＥが気化し易いために細心の注意が必要となる。
【０００６】
本発明の目的は、液化ガス燃料の補充を低コストで行い得る燃料供給装置を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために請求項１の発明は、ポンプをタンクの外に配置するとともにケースに収容し、該ケース内においてポンプの外側の空間を燃料室としている。該燃料室は、タンクに接続されて該タンクから液化ガス燃料の供給を受ける。前記ポンプは、燃料室内の液化ガス燃料を昇圧して吐出する。前記燃料室の上部とタンクとは、該燃料室内の気相部分をタンクへと戻す気相戻し通路を介して連通されている。
【０００８】
前記のように、ポンプをタンクの外に配置することで、タンクが空になった場合、例えば、空のタンクのみを燃料供給装置から容易に切り離して、液化ガス燃料が充填された他のタンクに交換することができる。従って、タンクとともにポンプを交換するという無駄や、タンクからポンプを取り外すという面倒が生じなく、液化ガス燃料の補充を低コストで行い得る。
【０００９】
また、前記ポンプはケースに収容されており、該ポンプはケース内に形成された燃料室の液化ガス燃料を昇圧して吐出する。つまり、タンクとポンプとの間には、該タンクからポンプへ移動される液化ガス燃料の量に関するバッファ（燃料室）が配置されているとも言える。従って、例えば、ポンプの単位時間当たりの吸入量が急激に増大され、該吸入量がタンクから燃料室への単位時間当たりの液化ガス燃料の供給量を上回ったとしても、この吸入量と供給量との差は、燃料室内に存在する液化ガス燃料の量が減少することで吸収され、ポンプが吸込み不良となること回避することが可能となる。
【００１０】
前述したように、タンクとポンプとの間に燃料室を配置して、ポンプが吸込み不良となることを回避可能とすることで、例えば、タンクとポンプとを直接接続する場合と比較して、タンクとケースとの間の配管に通過断面積の小さいものを用いることができる。従って、タンクとケースとの間の配管の取り廻しが容易となり、特に、燃料供給装置の配置スペースが限られる車載用として有利となる。
【００１１】
さらに、前記燃料室の上部とタンクとは、該燃料室内の気相部分をタンクへと戻す気相戻し通路を介して連通されている。従って、例えば、ポンプから漏れた（積極的に漏らすことも含む）燃料は、液相部分が燃料室へと戻り、気相部分のみがタンクに戻される。よって、ポンプからの漏れ液化ガス燃料を、燃料室を介さずにタンクへ直接戻すよりも、燃料室内の液化ガス燃料の量を多く確保することができる。これは、燃料室が、前述したバッファの役目を果たす上で特に有効となる。
【００１２】
請求項２の発明は請求項１において、前記ケース内には、前記ポンプと該ポンプを駆動する電動モータとをハウジング内に収容してなるポンプユニットが収容されている。該ポンプユニットのハウジング内において、前記電動モータのロータ及びステータを収容するモータ室へは、燃料室から液化ガス燃料が供給される。前記ポンプユニットにおいてハウジングの上部には、モータ室の液化ガス燃料を燃料室へと溢れ戻す連通孔が形成されている。
【００１３】
前記のように、燃料室の液化ガス燃料をモータ室に供給することで、この低温な液化ガス燃料によって電動モータの冷却が行われる。従って、電動モータの運転を安定化させることができる。電動モータの冷却により気泡が生じた液化ガス燃料は、モータ室から連通孔を介して燃料室へと溢れ戻される。気泡を含む液化ガス燃料は、気泡を含まないものと比較して熱交換効率が悪い。従って、前述した液化ガス燃料による電動モータの冷却を好適に行うことができる。
【００１４】
請求項３の発明は請求項２において、前記ポンプユニットのハウジングにおいて連通孔付近には、モータ室から燃料室へと戻される液化ガス燃料を気液分離する気液分離器が配設されている。従って、モータ室から燃料室へと戻される液化ガス燃料を速やかに気液分離することができ、ポンプユニットが気泡を含んだ液化ガス燃料を吸入してしまうことでのポンプ効率の悪化を防止することができる。
【００１５】
請求項４の発明は請求項２又は３において、燃料室の液化ガス燃料をモータ室へ供給するための好適な態様について限定するものである。すなわち、前記ポンプはピストンポンプよりなり、該ポンプにおいてポンプ機構を収容するクランク室は電動モータのモータ室に連通されている。前記燃料室からモータ室への液化ガス燃料の供給は、ポンプ機構からクランク室へ漏らされた液化ガス燃料がモータ室へ流入することでなされる。
【００１６】
つまり、本発明においては、ピストンポンプの構造上、完全に防ぐことが難しい、ポンプ機構からクランク室への液化ガス燃料の漏れを逆手にとって、この漏れを積極的に許容することで、燃料室からモータ室への液化ガス燃料の供給を達成している。従って、当該液化ガス燃料の供給のために特別な回路構成を必要としないし、ポンプ機構の各部の寸法を厳密に（液化ガス燃料の漏れを極力少なく）管理する面倒もない。よって、ポンプひいては燃料供給装置を安価に提供することができる。
【００１７】
請求項５の発明は請求項１〜４のいずれかにおいて、前記液化ガス燃料は内燃機関の燃料であって、前記ポンプは内燃機関の燃料噴射装置に向けて液化ガス燃料を圧送する。該燃料噴射装置と燃料室とは、燃料噴射装置で生じた余剰燃料を燃料室に帰還させるための帰還管を介して接続されている。
【００１８】
このように、帰還管をタンクではなく燃料室（ケース）に接続することで、例えば、帰還管をタンクに接続した場合と比較して、タンクに接続される配管の数を少なくすることができる。よって、タンクの交換作業に際して、該タンクに対する配管の切り離し作業及び接続作業が容易となる。
【００１９】
請求項６の発明は請求項１〜５のいずれかにおいて、前記タンクは複数備えられている。この複数のタンクから燃料室に向かって延びる燃料供給通路は、燃料室又は燃料室よりも上流側で合流されている。つまり、複数のタンクからの液化ガス燃料の圧送を、一つのポンプによって行っている。
【００２０】
ここで、例えば、特許文献１のインタンクポンプタイプの燃料供給装置では、タンクの数だけポンプが必要となり、複数のタンクを車載する場合には同数のポンプも車載することとなる。従って、燃料供給装置が消費するスペースが多くなるし重量も重くなる問題を生じる。しかし、ポンプをタンクとは別のケース内に収容配置した請求項１〜５の発明によれば、本発明のように、複数のタンクに対して一つのポンプで対応することが容易となるのである。従って、燃料供給装置のコンパクト化及び軽量化を図ることができ、特に車載用として有利な燃料供給装置となる。
【００２１】
請求項７の発明は請求項１〜６のいずれかにおいて、前記ポンプとしては、膨張行程を有しない第１ポンプと膨張行程を有する第２ポンプとが備えられている。第２ポンプは、第１ポンプから吐出された液化ガス燃料を吸入して吐出すべく第１ポンプに接続されている。前記第１ポンプはタンクの内底面よりも下方に配置されている。
【００２２】
前記タンク内の液化ガス燃料は、自重により、ケースの燃料室に流入する。また、ケース内において燃料室の上部に滞留する気化燃料は、気相戻し通路を介してタンクに戻る。そのため、タンク内の液化ガス燃料の液面がタンクの内底面の近くになっても、液化ガス燃料はタンクから燃料室に確実に送られるとともに、第１ポンプは燃料室内の液化ガス燃料に浸漬された状態で該液化ガス燃料を確実に吸引することができる。従って、タンク内に残留する液化ガス燃料を少なくすることが可能となり、タンク内の液化ガス燃料を殆ど使い切ることができる。これは、タンクを交換可能な構成を採用する場合に、特に有効である。
【００２３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を、車両の内燃機関に適用される燃料供給装置に具体化した第１〜第３実施形態について説明する。なお、第２及び第３実施形態においては第１実施形態との相違点についてのみ説明し、同一又は相当部材には同じ番号を付して説明を省略する。
【００２４】
○第１実施形態
図２は、車両の走行駆動源であるディーゼルタイプの内燃機関１０１と、該内燃機関１０１に備えられた燃料噴射装置１０２と、該燃料噴射装置１０２に対して、液化ガス燃料としてのジメチルエーテル（以下ＤＭＥとする）を供給するための燃料供給装置１０３とを示す模式図である。燃料噴射装置１０２は、図示しないが、燃料噴射ポンプやインジェクタ等からなっている。燃料供給装置１０３は、ＤＭＥを貯留するタンク１１と、該タンク１１内のＤＭＥを燃料噴射装置１０２に向けて圧送するポンプユニット１２とを備えている。
【００２５】
図１に示すように、前記ポンプユニット１２のハウジングは、上下一対のセンタハウジング２１，２２と、下方側の第１センタハウジング２１の下端に接合固定された第１エンドハウジング２３と、上方側の第２センタハウジング２２の上端に接合固定された第２エンドハウジング２４とからなっている。第１エンドハウジング２３の下端部にはフランジ部２３ａが形成されている。
【００２６】
前記第１エンドハウジング２３のフランジ部２３ａには、円筒体５５ａの上部開口に蓋体５５ｂが挿嵌されてなるカバー５５が、その下端部に形成されたフランジ部５５ｃを以て接合固定されている。第１エンドハウジング２３とカバー５５との接合固定によって、該カバー５５の内空間が密閉されて、ポンプユニット１２を収容するケース６１が構成されている。つまり、第１エンドハウジング２３はケース６１の一部を構成する。
【００２７】
前記第２センタハウジング２２内にはクランク室２５が区画形成されている。第２エンドハウジング２４内にはモータ室２７が区画形成されている。第１センタハウジング２１と第２エンドハウジング２４との間には、クランク室２５及びモータ室２７を挿通するようにして、駆動軸２８が上下一対のベアリング５２，５３を介して回転可能に支持されている。
【００２８】
前記モータ室２７内において第２エンドハウジング２４の内周面には、ステータ２９が固定されている。同じくモータ室２７内において駆動軸２８の外周面には、ステータ２９と対向する位置にロータ３０が固定されている。この構成が電動モータＭをなし、該電動モータＭは外部からステータ２９に対して給電がなされると、ロータ３０を介して駆動軸２８を回転駆動する。
【００２９】
前記ポンプユニット１２は、ギヤポンプよりなる第１ポンプＰ１と、ピストンポンプよりなる第２ポンプＰ２とを備えている。ギヤポンプは、ピストンポンプと比較して容積効率は低いが、膨張（吸入）行程を有しないという特徴を有している。ピストンポンプは、膨張行程を有するが、ギヤポンプと比較して容積効率が高いという特徴を有している。従って、第２ポンプＰ２は、ＤＭＥを燃料噴射装置１０２に向けて圧送するための主たるポンプとして位置付けられる。また、第１ポンプＰ１は、第２ポンプＰ２の膨張行程におけるＤＭＥの気化防止のための与圧用のポンプとして位置付けられる。
【００３０】
前記両ポンプＰ１，Ｐ２は、前述した電動モータＭを駆動源として共用している。つまり、第１ポンプＰ１の駆動軸２８及び第２ポンプの駆動軸２８は同一軸線上に配置されて一軸化されているとともに、両ポンプＰ１、Ｐ２と電動モータＭはそれらのハウジング２１〜２４が一体化されて一ユニットとなっている。第１ポンプＰ１と第２ポンプＰ２との間での電動モータＭの共用は、ポンプユニット１２のコンパクト化及び軽量化に大きく寄与する。
【００３１】
前記第１ポンプＰ１は、第１センタハウジング２１において第１エンドハウジング２３との接合部分にポンプ室３１が区画形成されている。ポンプ室３１内には駆動軸２８の下端部が突出配置されており、この突出部分には第１ギヤ３２が一体回転可能に固定されている。ポンプ室３１内には、第１ギヤ３２に噛合する第２ギヤ３３が、第１ギヤ３２と同一平面内で回転可能に配置されている。
【００３２】
前記第１エンドハウジング２３内には、ケース６１内の燃料室（ケース６１内におけるポンプユニット１２の外側の空間）６１ａの下部（液相部分）と、ポンプ室３１の低圧側とを連通する吸入通路３５が形成されている。第１センタハウジング２１内には、ポンプ室３１の高圧側から上方に向かって延びる連絡通路３６が形成されている。この連絡通路３６は、第２ポンプＰ２の吸入側に接続されている。
【００３３】
前記駆動軸２８が回転すると第１ギヤ３２が回転されるとともに、該第１ギヤ３２の回転を受けて第２ギヤ３３が回転される。従って、ケース６１内の燃料室６１ａから、吸入通路３５を介してポンプ室３１の低圧側に流入されたＤＭＥは、各ギヤ３２，３３の歯溝とポンプ室３１の内面との間で形成された移送空間によって、ポンプ室３１の高圧側に向けて移送される。ポンプ室３１の高圧側へ移送されたＤＭＥは、連絡通路３６を介して第２ポンプＰ２の吸入側へと送られる。
【００３４】
前記第２ポンプＰ２は、クランク室２５内において駆動軸２８に、シリンダブロック３９が一体回転可能でかつ軸線方向へ相対移動可能にスプライン嵌合されている。シリンダブロック３９において駆動軸２８の周囲には、シリンダボア３９ａが複数形成されている。各シリンダボア３９ａ内にはそれぞれピストン４０が収容されている。第２センタハウジング２２には、クランク室２５内の上方に位置するようにしてカム体４１が固定されている。カム体４１の下面には、駆動軸２８の軸線に対して傾斜する斜面４１ａが形成されている。
【００３５】
前記ピストン４０には、球面継手４２を介してシュー４３が連結されている。第１センタハウジング２１においてクランク室２５の内端壁面には、バルブプレート４４が止着されている。シリンダブロック３９の中心部には収容室３９ｂが形成されている。収容室３９ｂ内には、駆動軸２８を取り巻くようにして押圧バネ４５が収容されている。押圧バネ４５のバネ力は、バネ受け４６を介してシリンダブロック３９に作用するとともに、バネ受け４７、ピン４８及びピボット４９を介してシューリテーナ５０に作用する。このため、シューリテーナ５０上のシュー４３はカム体４１の斜面４１ａに押接されているとともに、シリンダブロック３９はバルブプレート４４に押圧されている。
【００３６】
前記シリンダブロック３９が駆動軸２８と一体的に回転されることにより、各ピストン４０が、カム体４１の斜面４１ａの傾斜角により規定されたストロークを往復動されるとともに、シリンダボア３９ａが、バルブプレート４４に透設された円弧状をなす吸入ポート４４ａ及び吐出ポート４４ｂと交互に連通される。これにより、第１ポンプＰ１にて与圧されたＤＭＥが、連絡通路３６を介して吸入ポート４４ａからシリンダボア３９ａ内に吸入され、シリンダボア３９ａ内のＤＭＥは吐出ポート４４ｂから吐出される。前記シリンダブロック３９、ピストン４０及びカム体４１等が、第２ポンプＰ２のポンプ機構を構成している。
【００３７】
前記第１センタハウジング２１内及び第１エンドハウジング２３内には、第２ポンプＰ２の吐出ポート４４ｂに一端側が連通する吐出通路５１が形成されている。吐出通路５１の他端側と燃料噴射装置１０２とは、吐出管６３を介して接続されている。従って、第２ポンプＰ２の吐出ポート４４ｂから吐出されたＤＭＥは、吐出通路５１及び吐出管６３を介して燃料噴射装置１０２へと送られ、該燃料噴射装置１０２によって内燃機関１０１（図２参照）における燃焼に供される。
【００３８】
図１及び図２に示すように、前記タンク１１とケース６１の燃料室６１ａとは、燃料供給通路を構成する吸入管６２を介して接続されている。吸入管６２の入口はタンク１１の底壁に接続され、吸入管６２の出口はケース６１の下部に接続されている。従って、タンク１１内のＤＭＥは、自重により、吸入管６２を通じてケース６１の燃料室６１ａに供給される。
【００３９】
前記タンク１１に対するケース６１の位置は、第１ポンプＰ１がタンク１１の内底面１１ａより下方に位置するように設定されている。言い換えれば、第１ポンプＰ１に燃料室６１ａのＤＭＥを導入するための吸入口３５ａが、タンク１１の内底面１１ａより下方に設けられている。
【００４０】
前記ケース６１の最上部たる蓋体５５ｂと、タンク１１の側壁の上部とは、気相戻し通路を構成する気相戻し管６４を介して接続されている。タンク１１内の上部には、液状のＤＭＥが及ばない気相部分が存在し、気相戻し管６４はその気相部分に連通する。従って、ケース６１の燃料室６１ａの気相部分は、気相戻し管６４を介してタンク１１へと戻される。
【００４１】
前記タンク１１の側壁の上部と燃料噴射装置１０２とは、帰還管６５を介して接続されている。帰還管６５は、タンク１１内の気相部分に連通されている。従って、燃料噴射装置１０２において噴射されずに残った余剰ＤＭＥは、この帰還管６５を介してタンク１１へと戻される。余剰ＤＭＥは燃料噴射装置１０２を通過する過程で加熱されるが、余剰ＤＭＥの熱は比較的大きなタンク１１によって放熱される。そのため、ＤＭＥの温度上昇が抑制され、気化ＤＭＥの量が抑制される。
【００４２】
図１に示すように、前記クランク室２５とモータ室２７とは、カム体４１の中央部に形成された挿通孔４１ｂと、該挿通孔４１ｂに挿通された駆動軸２８との間の隙間を介して連通されている。クランク室２５内には、シリンダボア３９ａとピストン４０と隙間を介してＤＭＥが漏れ出て来る。クランク室２５内のＤＭＥは、その液面上昇により、挿通孔４１ｂと駆動軸２８との間の隙間を介して、モータ室２７に供給される。つまり、燃料室６１ａ内のＤＭＥが、第１及び第２ポンプＰ１，Ｐ２並びにクランク室２５を経由してモータ室２７に供給される。このモータ室２７に存在する低温なＤＭＥによって電動モータＭの冷却が行われ、該電動モータＭの運転が安定化される。
【００４３】
前記第２エンドハウジング２４の上端部において上方のベアリング５３に対向する中央には、モータ室２７の上部を燃料室６１ａの上部に連通する連通孔２４ａが形成されている。モータ室２７のＤＭＥの一部は、電動モータＭの回転や発熱の影響を受けて気泡を生じる。クランク室２５のＤＭＥの一部は、該クランク室２５内における回転部分の回転や、摺動部（例えばカム体４１とシュー４３）の発熱の影響を受けて気泡を生じ、この気泡はモータ室２７に上昇移動される。
【００４４】
前記クランク室２５内及びモータ室２７内にＤＭＥが充満した場合、余分なＤＭＥはベアリング５３を介して連通孔２４ａから燃料室６１ａ内へと溢れ出る。この気泡を含むＤＭＥは、広い燃料室６１ａに出たとき、液体は自重で燃料室６１ａ下部に向かって落下してポンプユニット１２による吸入に再度供されるとともに、気体はそのまま上昇して上部に溜まり、該燃料室６１ａの気相部分は気相戻し管６４を介してタンク１１へと戻される。このモータ室２７から溢れ出るＤＭＥの気液分離は、ベアリング５３を通過する際、該ベアリング５３の動作（例えばベアリング５３が転がり軸受けであるなら転動素子の転動）影響を受けて遠心力の効果が上乗せられる。つまり、ベアリング５３は気液分離器の効果も兼ねている。さらには、ベアリング５３を通過されるＤＭＥによって、ベアリング５３の冷却及び潤滑も行われる。
【００４５】
前記クランク室２５内から気化ＤＭＥを排出することで、例えば該クランク室２５内で停留された気化ＤＭＥが、やがてはシリンダボア３９ａ内に蓄積されて吸入ポート４４ａからのＤＭＥの吸引が不能となる状況を回避することができ、ポンプユニット１２の信頼性が向上される。また、モータ室２７内のＤＭＥから気泡を排出することで、該ＤＭＥの熱交換効率を向上させることができ、電動モータＭの冷却を好適に行うことができる。つまり、気泡を含むＤＭＥは、気泡を含まないものと比較して熱交換効率が悪いのである。
【００４６】
上記構成の本実施形態においては次のような効果を奏する。
（１）ポンプユニット１２は、タンク１１の外に配置されている。従って、タンク１１が空になった場合、空のタンク１１のみを燃料供給システムから容易に切り離して、ＤＭＥが充填された他のタンク１１に交換することができる。よって、タンク１１とともにポンプユニット１２を交換するという無駄や、タンク１１からポンプユニット１２を取り外すという面倒は生じない。
【００４７】
（２）ポンプユニット１２はケース６１に収容されており、該ポンプユニット１２はケース６１内の燃料室６１ａのＤＭＥを昇圧して吐出する。つまり、タンク１１とポンプユニット１２との間には、該タンク１１からポンプユニット１２へ供給されるＤＭＥの量に関するバッファ（燃料室）６１ａが配置されているとも言える。従って、例えば、車両の急加速に対応すべくポンプユニット１２（第１ポンプＰ１）の単位時間当たりの吸入量が急激に増大され、該吸入量がタンク１１から燃料室６１ａへの単位時間当たりのＤＭＥ供給量を上回ったとしても、この吸入量と供給量との差は、燃料室６１ａ内に存在するＤＭＥの量が減少することで吸収される。よって、ポンプユニット１２が吸込み不良となることを回避することが可能となる。
【００４８】
前述したように、タンク１１とポンプユニット１２との間に燃料室６１ａを配置して、ポンプユニット１２の吸込み不良を回避する構成は、例えば、タンク１１とポンプユニット１２とを直接接続する場合と比較して、タンク１１とケース６１との間の吸入管６２に通過断面積の小さいものを用いることができる。従って、タンク１１とケース６１との間の吸入管６２の取り廻しが容易となり、特に、燃料供給装置１０３の配置スペースが限られる車載用として有利となる。
【００４９】
（３）ケース６１の燃料室６１ａの上部とタンク１１とは、該燃料室６１ａ内の気相部分をタンク１１へと戻す気相戻し管６４を介して連通されている。従って、例えば、第２ポンプＰ２から漏れた（漏らされた）ＤＭＥは、液相部分が燃料室６１ａに戻り、気相部分のみがタンク１１へ戻される。よって、例えば該漏れＤＭＥ（気液）を燃料室６１ａを介さずにタンク１１へ直接戻すよりも、燃料室６１ａ内のＤＭＥの量を多く確保することができる。これは、燃料室６１ａが、前述したバッファの役目を果たす上で特に有効となる。
【００５０】
（４）第２ポンプＰ２はピストンポンプよりなり、該第２ポンプＰ２のクランク室２５は電動モータＭのモータ室２７に連通されている。燃料室６１ａからモータ室２７への液化ガス燃料の供給は、シリンダボア３９ａとピストン４０と隙間を介してクランク室２５へ漏らされたＤＭＥがモータ室２７へと流入することでなされる。
【００５１】
つまり、本実施形態においては、ピストンポンプ（第２ポンプＰ２）の構造上、完全に防ぐことが難しい、シリンダボア３９ａとピストン４０と隙間を介したＤＭＥの漏れを逆手にとって、この漏れを積極的に許容することで、燃料室６１ａからモータ室２７へのＤＭＥの供給を達成している。従って、当該ＤＭＥの供給のために特別な回路構成を必要としないし、シリンダボア３９ａとピストン４０と隙間を厳密に（ＤＭＥの漏れを極力少なく）管理する面倒もない。よって、ポンプユニット１２ひいては燃料供給装置１０３を安価に提供することができる。
【００５２】
（５）ポンプユニット１２のハウジングにおいて連通孔２４ａ付近には、モータ室２７から連通孔２４ａを介して燃料室６１ａへと溢れ戻されるＤＭＥを気液分離する気液分離器（ベアリング５３）が配設されている。従って、モータ室２７から燃料室６１ａへ戻される、気泡を含んだＤＭＥを速やかに気液分離することができ、例えば、ポンプユニット１２が気泡を含んだＤＭＥを吸入してしまうことでのポンプ効率の悪化を防止できる。また、気泡を含まないＤＭＥを燃料噴射装置１０２に供給することができ、該燃料噴射装置１０２は正確な量のＤＭＥを内燃機関１０１に対して計量供給することができる。
【００５３】
（６）ポンプユニット１２の第１ポンプＰ１は、タンク１１の内底面１１ａより下方に配置されている。タンク１１内のＤＭＥは、自重により、タンク１１の底壁に接続された吸入管６２を介してケース６１の燃料室６１ａに流入する。また、ケース６１内において燃料室６１ａの上部に滞留する気化ＤＭＥは、気相戻し管６４を介してタンク１１に戻される。そのため、タンク１１内のＤＭＥの液面が該タンク１１の内底面１１ａの近くになっても、ＤＭＥはタンク１１からケース６１に確実に送られるとともに、第１ポンプＰ１はケース６１内のＤＭＥに浸漬された状態で該ＤＭＥを確実に吸引することができる。従って、タンク１１内に残留するＤＭＥを少なくすることが可能となり、タンク１１内のＤＭＥを殆ど使い切ることができる。これは、タンク１１を交換可能な構成を採用する場合に、特に有効である。
【００５４】
○第２実施形態
図３に示すように、本実施形態においてポンプユニット１２は、横向きつまり駆動軸２８（図１参照）が水平となるようにケース６１内に収容されている。従って、モータ室２７内のＤＭＥを燃料室６１ａへ戻すための連通孔２４ａは、ハウジングの上部たる第２エンドハウジング２４の側壁部の上部に形成されていて、モータ室２７に気体が多量に溜まるのを防いでいる。また、モータ室２７とほぼ同じ高さとなるクランク室２５の上部にも連通孔２２ａが形成されていて、該クランク室２５に気体が溜まるのを防いでいる。クランク室２５内のＤＭＥは、連通孔２２ａからや、挿通孔４１ｂと駆動軸２８との隙間からモータ室２７及び連通孔２４ａを介して、燃料室６１ａに溢れ戻される。
【００５５】
前記燃料噴射装置１０２から延びる帰還管６５は、タンク１１ではなく、ケース６１の上部に接続されている。帰還管６５は、ケース６１内の上部空間、すなわち気相部分に連通する。
【００５６】
本実施形態においては、上記第１実施形態の（１）〜（４）及び（６）と同様な効果を奏する他、帰還管６５がタンク１１ではなくケース６１（燃料室６１ａ）に接続されている。従って、タンク１１に接続される配管の数を、第１実施形態と比較して少なくすることができる。よって、タンク１１の交換作業に際して、タンク１１に対する配管の切り離し作業及び接続作業が容易となる。
【００５７】
○第３実施形態
図４に示すように、タンク１１は複数（本実施形態においては２つ）が備えられており、各タンク１１から延びる燃料供給通路としての吸入管６２は、ケース６１（燃料室６１ａ）よりも上流側で合流されて該ケース６１に到達されている。つまり、複数のタンク１１から燃料噴射装置１０２へのＤＭＥの圧送は、一つのポンプユニット１２によって行われている。燃料噴射装置１０２から延びる帰還管６５は、１つが途中で複数（２つ）に分かれて各タンク１１に到達されている。
【００５８】
本実施形態においては、上記第１実施形態と同様な効果を奏する他、複数のタンク１１から燃料噴射装置１０２へのＤＭＥの圧送を、一つのポンプユニット１２によって行っている。つまり、例えば、特許文献１のインタンクポンプタイプの燃料供給装置では、タンクの数だけポンプユニットが必ず必要である。従って、該従来技術において、本実施形態のように複数のタンクを車載する場合には、同数のポンプユニットも車載することとなる。よって、燃料供給装置が消費するスペースが多くなるし重量も重くなる問題を生じる。
【００５９】
しかし、ポンプユニット１２をタンク１１とは別のケース６１内に収容配置した本実施形態によれば、複数のタンク１１を備えた場合であっても一つのポンプユニット１２で対応することが容易となる。従って、燃料供給装置１０３のコンパクト化及び軽量化を図ることができ、特に車載用として有利な燃料供給装置１０３となる。
【００６０】
なお、本発明の趣旨から逸脱しない範囲で以下の態様でも実施可能である。
・上記第３実施形態において、各タンク１１から延在する吸入管６２は、ケース６１（燃料室６１ａ）よりも上流側で合流されて該ケース６１に到達されていた。これを変更し、各タンク１１からの吸入管６２をそれぞれケース６１に接続し、該ケース６１（燃料室６１ａ）内において各タンク１１から移動して来た液化ガス燃料を合流させること。
【００６１】
・ポンプユニット１２が備えるポンプは、一つのみであってもよい。この場合、ポンプは、膨張行程を有しないポンプ（例えばギヤポンプ）であってもよいし、膨張行程を有するポンプ（例えばピストンポンプ）であってもよい。
【００６２】
・膨張行程を有しないポンプとしては、ギヤポンプ以外にも、遠心ポンプやスクリューポンプやルーツポンプ等が挙げられる。つまり、例えば、第１ポンプとして、遠心ポンプやスクリューポンプやルーツポンプを用いること。
【００６３】
・液化ガス燃料としては、上記ＤＭＥ等の非石油系液化ガス燃料以外にも、プロパンや、プロパン・ブタン等の石油系液化ガス燃料が挙げられる。
上記実施形態から把握できる技術的思想について記載すると、前記ポンプとしては、膨張行程を有しない第１ポンプと膨張行程を有する第２ポンプとが備えられ、第２ポンプは、第１ポンプから吐出された液化ガス燃料を吸入して吐出すべく第１ポンプに接続されており、前記第１ポンプ及び第２ポンプを共に駆動する単一の駆動源が備えられている請求項１〜６のいずれかに記載の燃料供給装置。
【００６４】
【発明の効果】
上記構成の本発明によれば、液化ガス燃料の補充を低コストで行い得る。
【図面の簡単な説明】
【図１】ポンプユニットの断面図。
【図２】内燃機関と燃料噴射装置と燃料供給装置とを示す模式図。
【図３】別例を示す、内燃機関、燃料噴射装置及び燃料供給装置の模式図。
【図４】別の別例を示す、内燃機関、燃料噴射装置及び燃料供給装置の模式図。
【符号の説明】
１１…タンク、１１ａ…タンクの内底面、１２…ポンプユニット、２１…ポンプユニットのハウジングを構成する第１センタハウジング、２２…同じく第２センタハウジング、２３…同じく第１エンドハウジング、２４…同じく第２エンドハウジング、２４ａ…連通孔、２５…クランク室、２７…モータ室、２９…電動モータのステータ、３０…同じくロータ、３９…ポンプ機構を構成するシリンダブロック、４０…同じくピストン、４１…同じくカム体、５３…気液分離器を兼ねるベアリング、５５…第１エンドハウジングとともにケースを構成するカバー、６１…ケース、６１ａ…燃料室、６２…燃料供給通路を構成する吸入管、６４…気相戻し通路を構成する気相戻し管、６５…帰還管、１０１…内燃機関、１０２…燃料噴射装置、１０３…燃料供給装置、Ｍ…電動モータ、Ｐ１…ポンプとしての第１ポンプ、Ｐ２…ポンプとしてのピストンポンプよりなる第２ポンプ。[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a fuel supply device for supplying a liquefied gas fuel such as dimethyl ether (DME) to a fuel injection device of an internal combustion engine of a vehicle.
[0002]
[Prior art]
As this type of fuel supply device, there is a so-called in-tank pump type in which a pump is accommodated in a tank accommodating liquefied gas fuel (see Patent Document 1).
[0003]
[Patent Document 1]
JP-A-2002-21644 (page 3, FIG. 1)
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
However, the in-tank pump type fuel supply device has the following problems regarding replenishment of DME when the tank is empty.
[0005]
That is, when the tank is empty, a method of filling the tank with DME without removing the empty tank or a method of replacing the empty tank with another tank filled with DME can be considered. The latter method is preferable in consideration of the fact that DME is easily vaporized, that is, for example, careful handling is required in a service station for filling DME, and the convenience of replenishing DME in a short time is preferred. In the case where the method is adopted, the pump is directly mounted on the tank, so that when the tank is replaced, the pump is also replaced at the same time. This makes it necessary to prepare the same number of pumps as the number of tanks, resulting in an increase in cost. It is also conceivable to remove the pump from the tank when replacing the tank. However, such an operation is very complicated and requires careful attention because the DME is easily vaporized.
[0006]
An object of the present invention is to provide a fuel supply device that can replenish liquefied gas fuel at low cost.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, according to the first aspect of the present invention, the pump is disposed outside the tank and housed in a case, and a space outside the pump in the case is used as a fuel chamber. The fuel chamber is connected to a tank and receives liquefied gas fuel from the tank. The pump pressurizes and discharges the liquefied gas fuel in the fuel chamber. The upper part of the fuel chamber and the tank are communicated via a gas phase return passage for returning a gas phase part in the fuel chamber to the tank.
[0008]
As described above, if the tank is emptied by disposing the pump outside the tank, for example, only the empty tank is easily separated from the fuel supply device, and another tank filled with liquefied gas fuel is used. Can be replaced. Therefore, the replacement of the pump together with the tank and the trouble of removing the pump from the tank do not occur, and the liquefied gas fuel can be refilled at low cost.
[0009]
The pump is housed in a case, and the pump pressurizes and discharges liquefied gas fuel in a fuel chamber formed in the case. That is, it can be said that a buffer (fuel chamber) related to the amount of liquefied gas fuel transferred from the tank to the pump is arranged between the tank and the pump. Therefore, for example, even if the suction amount of the pump per unit time is sharply increased and the suction amount exceeds the supply amount of the liquefied gas fuel per unit time from the tank to the fuel chamber, the suction amount and the supply amount This difference is absorbed by the decrease in the amount of the liquefied gas fuel present in the fuel chamber, and it is possible to avoid the pump from having poor suction.
[0010]
As described above, by arranging the fuel chamber between the tank and the pump, by making it possible to avoid the pump from having poor suction, for example, compared to a case where the tank and the pump are directly connected, A pipe having a small passage cross-sectional area can be used for the pipe between the tank and the case. Therefore, the piping between the tank and the case can be easily arranged, which is particularly advantageous for an on-vehicle use in which the arrangement space of the fuel supply device is limited.
[0011]
Further, the upper part of the fuel chamber and the tank are connected via a gas phase return passage for returning a gas phase part in the fuel chamber to the tank. Therefore, for example, the fuel leaked from the pump (including actively leaking) returns the liquid phase portion to the fuel chamber and returns only the gas phase portion to the tank. Therefore, it is possible to secure a larger amount of the liquefied gas fuel in the fuel chamber than to directly return the leaked liquefied gas fuel from the pump to the tank without passing through the fuel chamber. This is particularly effective in that the fuel chamber functions as the buffer described above.
[0012]
According to a second aspect of the present invention, in the first aspect, a pump unit including the pump and an electric motor for driving the pump in a housing is accommodated in the case. In the housing of the pump unit, a liquefied gas fuel is supplied from a fuel chamber to a motor chamber that houses a rotor and a stator of the electric motor. In the pump unit, a communication hole that overflows the liquefied gas fuel in the motor chamber into the fuel chamber is formed in an upper portion of the housing.
[0013]
By supplying the liquefied gas fuel in the fuel chamber to the motor chamber as described above, the electric motor is cooled by the low-temperature liquefied gas fuel. Therefore, the operation of the electric motor can be stabilized. The liquefied gas fuel having bubbles generated by cooling the electric motor overflows from the motor chamber to the fuel chamber via the communication hole. A liquefied gas fuel containing bubbles has a lower heat exchange efficiency than a fuel containing no bubbles. Therefore, the electric motor can be suitably cooled by the liquefied gas fuel described above.
[0014]
According to a third aspect of the present invention, in the second aspect, a gas-liquid separator for gas-liquid separation of the liquefied gas fuel returned from the motor chamber to the fuel chamber is disposed near the communication hole in the housing of the pump unit. . Therefore, the liquefied gas fuel returned from the motor chamber to the fuel chamber can be quickly separated into gas and liquid, and the pump unit is prevented from sucking the liquefied gas fuel containing air bubbles, thereby preventing the pump efficiency from deteriorating. be able to.
[0015]
A fourth aspect of the present invention is directed to the second or third aspect, which limits a preferable mode for supplying the liquefied gas fuel in the fuel chamber to the motor chamber. That is, the pump is a piston pump, in which a crank chamber containing a pump mechanism is communicated with a motor chamber of an electric motor. The supply of the liquefied gas fuel from the fuel chamber to the motor chamber is performed when the liquefied gas fuel leaked from the pump mechanism to the crank chamber flows into the motor chamber.
[0016]
In other words, in the present invention, it is difficult to completely prevent the leakage of the liquefied gas fuel from the pump mechanism to the crank chamber due to the structure of the piston pump. The supply of liquefied gas fuel to the motor room has been achieved. Therefore, no special circuit configuration is required for the supply of the liquefied gas fuel, and there is no trouble to strictly control the dimensions of each part of the pump mechanism (leakage of the liquefied gas fuel is minimized). Therefore, the pump and, consequently, the fuel supply device can be provided at low cost.
[0017]
According to a fifth aspect of the present invention, in any one of the first to fourth aspects, the liquefied gas fuel is fuel for an internal combustion engine, and the pump pumps the liquefied gas fuel toward a fuel injection device of the internal combustion engine. The fuel injection device and the fuel chamber are connected via a return pipe for returning surplus fuel generated by the fuel injection device to the fuel chamber.
[0018]
In this way, by connecting the return pipe to the fuel chamber (case) instead of the tank, the number of pipes connected to the tank can be reduced, for example, as compared with the case where the return pipe is connected to the tank. . Therefore, when replacing the tank, the work of disconnecting and connecting the pipe to the tank becomes easy.
[0019]
According to a sixth aspect of the present invention, in any one of the first to fifth aspects, a plurality of the tanks are provided. The fuel supply passages extending from the plurality of tanks toward the fuel chamber are joined at the fuel chamber or upstream of the fuel chamber. That is, liquefied gas fuel is pumped from a plurality of tanks by one pump.
[0020]
Here, for example, in the in-tank pump type fuel supply device of Patent Document 1, as many pumps as the number of tanks are required, and when a plurality of tanks are mounted, the same number of pumps will be mounted. Therefore, there is a problem that the space consumed by the fuel supply device increases and the weight increases. However, according to the first to fifth aspects of the present invention in which the pump is housed in a case separate from the tank, it is easy to handle a plurality of tanks with one pump as in the present invention. is there. Therefore, the fuel supply device can be reduced in size and weight, and the fuel supply device is particularly advantageous for use in vehicles.
[0021]
According to a seventh aspect of the present invention, in any one of the first to sixth aspects, the pump includes a first pump having no expansion stroke and a second pump having an expansion stroke. The second pump is connected to the first pump to suck and discharge the liquefied gas fuel discharged from the first pump. The first pump is disposed below the inner bottom surface of the tank.
[0022]
The liquefied gas fuel in the tank flows into the fuel chamber of the case by its own weight. Further, the vaporized fuel remaining in the upper portion of the fuel chamber in the case returns to the tank via the gas phase return passage. Therefore, even if the liquid level of the liquefied gas fuel in the tank approaches the inner bottom surface of the tank, the liquefied gas fuel is reliably sent from the tank to the fuel chamber, and the first pump is immersed in the liquefied gas fuel in the fuel chamber. In this state, the liquefied gas fuel can be reliably sucked. Therefore, the amount of the liquefied gas fuel remaining in the tank can be reduced, and the liquefied gas fuel in the tank can be almost used up. This is particularly effective when employing a configuration in which the tank can be replaced.
[0023]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, first to third embodiments in which the present invention is embodied in a fuel supply device applied to an internal combustion engine of a vehicle will be described. In the second and third embodiments, only the differences from the first embodiment will be described, and the same or corresponding members will be denoted by the same reference numerals and description thereof will be omitted.
[0024]
○ 1st embodiment
FIG. 2 shows a diesel-type internal combustion engine 101 that is a driving source of a vehicle, a fuel injection device 102 provided in the internal combustion engine 101, and dimethyl ether (hereinafter, referred to as liquefied gas fuel) supplied to the fuel injection device 102. FIG. 2 is a schematic diagram showing a fuel supply device 103 for supplying DME). Although not shown, the fuel injection device 102 includes a fuel injection pump, an injector, and the like. The fuel supply device 103 includes a tank 11 that stores DME, and a pump unit 12 that pressure-feeds DME in the tank 11 toward the fuel injection device 102.
[0025]
As shown in FIG. 1, the housing of the pump unit 12 includes a pair of upper and lower center housings 21 and 22, a first end housing 23 joined and fixed to a lower end of a lower first center housing 21, and an upper A second end housing 24 is joined and fixed to the upper end of the second center housing 22. A flange portion 23a is formed at a lower end portion of the first end housing 23.
[0026]
A cover 55 in which a lid 55b is inserted into an upper opening of the cylindrical body 55a is joined and fixed to the flange 23a of the first end housing 23 with a flange 55c formed at a lower end thereof. By joining and fixing the first end housing 23 and the cover 55, the inner space of the cover 55 is sealed, and a case 61 for housing the pump unit 12 is formed. That is, the first end housing 23 forms a part of the case 61.
[0027]
A crank chamber 25 is defined in the second center housing 22. A motor chamber 27 is defined in the second end housing 24. The drive shaft 28 is rotatably supported between the first center housing 21 and the second end housing 24 through a pair of upper and lower bearings 52 and 53 so as to pass through the crank chamber 25 and the motor chamber 27. ing.
[0028]
A stator 29 is fixed to the inner peripheral surface of the second end housing 24 in the motor chamber 27. Similarly, a rotor 30 is fixed to the outer peripheral surface of the drive shaft 28 in the motor chamber 27 at a position facing the stator 29. This configuration constitutes an electric motor M. When electric power is supplied to the stator 29 from the outside, the electric motor M rotates the drive shaft 28 via the rotor 30.
[0029]
The pump unit 12 includes a first pump P1 composed of a gear pump and a second pump P2 composed of a piston pump. The gear pump has a lower volumetric efficiency than a piston pump, but has the characteristic of not having an expansion (suction) stroke. The piston pump has an expansion stroke, but has a feature that the volume efficiency is higher than that of the gear pump. Therefore, the second pump P2 is positioned as a main pump for pumping DME toward the fuel injection device 102. The first pump P1 is positioned as a pressurizing pump for preventing the DME from vaporizing during the expansion stroke of the second pump P2.
[0030]
The two pumps P1 and P2 share the electric motor M described above as a drive source. That is, the drive shaft 28 of the first pump P1 and the drive shaft 28 of the second pump are arranged on the same axis to be uniaxial, and the two pumps P1, P2 and the electric motor M have their housings 21 to 24. It is integrated into one unit. The sharing of the electric motor M between the first pump P1 and the second pump P2 greatly contributes to making the pump unit 12 compact and lightweight.
[0031]
In the first pump P <b> 1, a pump chamber 31 is defined and formed at a joint portion of the first center housing 21 with the first end housing 23. A lower end portion of the drive shaft 28 is disposed in the pump chamber 31 so as to protrude, and a first gear 32 is fixed to the protruding portion so as to be integrally rotatable. In the pump chamber 31, a second gear 33 meshing with the first gear 32 is rotatably arranged in the same plane as the first gear 32.
[0032]
In the first end housing 23, suction that communicates a lower portion (liquid phase portion) of a fuel chamber 61 a (a space outside the pump unit 12 in the case 61) in the case 61 and a low pressure side of the pump chamber 31. A passage 35 is formed. A communication passage 36 extending upward from the high pressure side of the pump chamber 31 is formed in the first center housing 21. This communication passage 36 is connected to the suction side of the second pump P2.
[0033]
When the drive shaft 28 rotates, the first gear 32 rotates, and in response to the rotation of the first gear 32, the second gear 33 rotates. Therefore, the DME flowing from the fuel chamber 61 a in the case 61 to the low pressure side of the pump chamber 31 via the suction passage 35 is formed between the tooth grooves of the gears 32 and 33 and the inner surface of the pump chamber 31. The transfer space is transferred toward the high pressure side of the pump chamber 31. The DME transferred to the high pressure side of the pump chamber 31 is sent to the suction side of the second pump P2 via the communication passage 36.
[0034]
The second pump P2 is spline-fitted to the drive shaft 28 in the crank chamber 25 so that the cylinder block 39 can rotate integrally and relatively move in the axial direction. A plurality of cylinder bores 39a are formed around the drive shaft 28 in the cylinder block 39. A piston 40 is housed in each cylinder bore 39a. A cam body 41 is fixed to the second center housing 22 so as to be located above the crank chamber 25. On the lower surface of the cam body 41, an inclined surface 41a inclined with respect to the axis of the drive shaft 28 is formed.
[0035]
A shoe 43 is connected to the piston 40 via a spherical joint 42. A valve plate 44 is fixed to the inner wall surface of the crank chamber 25 in the first center housing 21. An accommodation chamber 39b is formed in the center of the cylinder block 39. A pressing spring 45 is housed in the housing chamber 39b so as to surround the drive shaft 28. The spring force of the pressing spring 45 acts on the cylinder block 39 via the spring receiver 46 and also acts on the shoe retainer 50 via the spring receiver 47, the pin 48 and the pivot 49. Therefore, the shoe 43 on the shoe retainer 50 is pressed against the slope 41 a of the cam body 41, and the cylinder block 39 is pressed against the valve plate 44.
[0036]
By rotating the cylinder block 39 integrally with the drive shaft 28, each piston 40 reciprocates a stroke defined by the inclination angle of the inclined surface 41a of the cam body 41, and the cylinder bore 39a The suction port 44a and the discharge port 44b, which are formed in an arc shape, are alternately connected to each other. Thereby, the DME pressurized by the first pump P1 is sucked into the cylinder bore 39a from the suction port 44a through the communication passage 36, and the DME in the cylinder bore 39a is discharged from the discharge port 44b. The cylinder block 39, the piston 40, the cam body 41, and the like constitute a pump mechanism of the second pump P2.
[0037]
In the first center housing 21 and the first end housing 23, a discharge passage 51 having one end communicating with the discharge port 44b of the second pump P2 is formed. The other end of the discharge passage 51 and the fuel injection device 102 are connected via a discharge pipe 63. Therefore, the DME discharged from the discharge port 44b of the second pump P2 is sent to the fuel injection device 102 via the discharge passage 51 and the discharge pipe 63, and the internal combustion engine 101 (see FIG. 2) by the fuel injection device 102. For combustion in
[0038]
As shown in FIGS. 1 and 2, the tank 11 and the fuel chamber 61a of the case 61 are connected via a suction pipe 62 constituting a fuel supply passage. The inlet of the suction pipe 62 is connected to the bottom wall of the tank 11, and the outlet of the suction pipe 62 is connected to a lower part of the case 61. Therefore, the DME in the tank 11 is supplied to the fuel chamber 61a of the case 61 through the suction pipe 62 by its own weight.
[0039]
The position of the case 61 with respect to the tank 11 is set such that the first pump P1 is located below the inner bottom surface 11a of the tank 11. In other words, the suction port 35a for introducing the DME of the fuel chamber 61a into the first pump P1 is provided below the inner bottom surface 11a of the tank 11.
[0040]
The lid 55b, which is the uppermost part of the case 61, and the upper part of the side wall of the tank 11 are connected via a gas phase return pipe 64 forming a gas phase return passage. At the upper part in the tank 11, there is a gaseous phase part that does not reach the liquid DME, and the gaseous phase return pipe 64 communicates with the gaseous part. Therefore, the gas phase portion of the fuel chamber 61 a of the case 61 is returned to the tank 11 via the gas phase return pipe 64.
[0041]
The upper part of the side wall of the tank 11 and the fuel injection device 102 are connected via a return pipe 65. The return pipe 65 is connected to a gas phase portion in the tank 11. Therefore, surplus DME remaining without being injected in the fuel injection device 102 is returned to the tank 11 via the return pipe 65. The surplus DME is heated in the process of passing through the fuel injection device 102, but the heat of the surplus DME is radiated by the relatively large tank 11. Therefore, the temperature rise of the DME is suppressed, and the amount of the vaporized DME is suppressed.
[0042]
As shown in FIG. 1, the crank chamber 25 and the motor chamber 27 form a gap between an insertion hole 41b formed in the center of the cam body 41 and the drive shaft 28 inserted into the insertion hole 41b. Are communicated through. DME leaks into the crank chamber 25 through a gap between the cylinder bore 39a and the piston 40. The DME in the crank chamber 25 is supplied to the motor chamber 27 through a gap between the insertion hole 41b and the drive shaft 28 due to the rise in the liquid level. That is, the DME in the fuel chamber 61a is supplied to the motor chamber 27 via the first and second pumps P1, P2 and the crank chamber 25. The electric motor M is cooled by the low-temperature DME present in the motor chamber 27, and the operation of the electric motor M is stabilized.
[0043]
A communication hole 24a communicating the upper part of the motor chamber 27 to the upper part of the fuel chamber 61a is formed at the center of the upper end of the second end housing 24 facing the upper bearing 53. A part of the DME in the motor chamber 27 generates bubbles under the influence of the rotation of the electric motor M and heat generation. A part of the DME in the crank chamber 25 generates bubbles due to the rotation of the rotating part in the crank chamber 25 and the heat generated by the sliding portions (for example, the cam body 41 and the shoe 43). It is moved up to 27.
[0044]
When the crank chamber 25 and the motor chamber 27 are filled with DME, the extra DME overflows from the communication hole 24a into the fuel chamber 61a via the bearing 53. When the DME containing the bubbles comes out into the wide fuel chamber 61a, the liquid falls by its own weight toward the lower part of the fuel chamber 61a and is again supplied to the suction by the pump unit 12, and the gas rises as it is to the upper part. The accumulated gas phase portion of the fuel chamber 61a is returned to the tank 11 via the gas phase return pipe 64. The gas-liquid separation of the DME that overflows from the motor chamber 27 is affected by the operation of the bearing 53 (for example, when the bearing 53 is a rolling bearing, the rolling element rotates) when passing through the bearing 53, and the centrifugal force is reduced. The effect is added. That is, the bearing 53 also has the effect of the gas-liquid separator. Further, cooling and lubrication of the bearing 53 are performed by the DME passing through the bearing 53.
[0045]
By discharging the vaporized DME from the crank chamber 25, for example, the vaporized DME stopped in the crank chamber 25 is eventually accumulated in the cylinder bore 39a, and the suction of the DME from the suction port 44a becomes impossible. Can be avoided, and the reliability of the pump unit 12 is improved. Further, by discharging bubbles from the DME in the motor chamber 27, the heat exchange efficiency of the DME can be improved, and the electric motor M can be suitably cooled. In other words, DME containing bubbles has a lower heat exchange efficiency than that containing no bubbles.
[0046]
The present embodiment having the above configuration has the following effects.
(1) The pump unit 12 is arranged outside the tank 11. Therefore, when the tank 11 becomes empty, only the empty tank 11 can be easily separated from the fuel supply system and replaced with another tank 11 filled with DME. Therefore, there is no need to replace the pump unit 12 with the tank 11 and no trouble of removing the pump unit 12 from the tank 11.
[0047]
(2) The pump unit 12 is housed in the case 61, and the pump unit 12 pressurizes and discharges the DME in the fuel chamber 61a in the case 61. In other words, it can be said that a buffer (fuel chamber) 61a relating to the amount of DME supplied from the tank 11 to the pump unit 12 is disposed between the tank 11 and the pump unit 12. Therefore, for example, the amount of suction per unit time of the pump unit 12 (first pump P1) is rapidly increased to cope with rapid acceleration of the vehicle, and the amount of suction per unit time from the tank 11 to the fuel chamber 61a is increased. Even if the supply amount exceeds the DME supply amount, the difference between the suction amount and the supply amount is absorbed by the decrease in the amount of DME existing in the fuel chamber 61a. Therefore, it is possible to prevent the suction failure of the pump unit 12.
[0048]
As described above, the configuration in which the fuel chamber 61a is disposed between the tank 11 and the pump unit 12 to avoid poor suction of the pump unit 12 is, for example, a case where the tank 11 and the pump unit 12 are directly connected. In comparison, a suction pipe having a small passage cross-sectional area can be used as the suction pipe 62 between the tank 11 and the case 61. Therefore, the suction pipe 62 can be easily arranged between the tank 11 and the case 61, and is particularly advantageous for a vehicle-mounted device where the space for disposing the fuel supply device 103 is limited.
[0049]
(3) The upper part of the fuel chamber 61a of the case 61 and the tank 11 are communicated with each other via a gas phase return pipe 64 for returning a gas phase part in the fuel chamber 61a to the tank 11. Therefore, for example, in the DME that has leaked (leaked) from the second pump P2, the liquid phase portion returns to the fuel chamber 61a, and only the gas phase portion returns to the tank 11. Therefore, for example, a larger amount of DME in the fuel chamber 61a can be ensured than when the leaked DME (gas-liquid) is directly returned to the tank 11 without passing through the fuel chamber 61a. This is particularly effective when the fuel chamber 61a serves as the buffer described above.
[0050]
(4) The second pump P2 is composed of a piston pump, and the crank chamber 25 of the second pump P2 is connected to the motor chamber 27 of the electric motor M. The supply of the liquefied gas fuel from the fuel chamber 61a to the motor chamber 27 is performed by the DME leaked into the crank chamber 25 through the gap between the cylinder bore 39a and the piston 40 and flowing into the motor chamber 27.
[0051]
That is, in the present embodiment, the leakage of the DME through the gap between the cylinder bore 39a and the piston 40, which is difficult to completely prevent due to the structure of the piston pump (the second pump P2), is used as the opposite side, and this leakage is actively performed. By permitting, the supply of DME from the fuel chamber 61a to the motor chamber 27 is achieved. Therefore, no special circuit configuration is required for the supply of the DME, and there is no trouble of strictly managing the clearance between the cylinder bore 39a and the piston 40 (minimizing DME leakage). Therefore, the pump unit 12 and thus the fuel supply device 103 can be provided at low cost.
[0052]
(5) In the housing of the pump unit 12, near the communication hole 24a, a gas-liquid separator (bearing 53) for separating the DME overflowing from the motor chamber 27 to the fuel chamber 61a through the communication hole 24a into gas and liquid is arranged. Is established. Therefore, the DME containing bubbles returned from the motor chamber 27 to the fuel chamber 61a can be separated into gas and liquid quickly. For example, the pump efficiency due to the pump unit 12 sucking the DME containing bubbles can be obtained. Can be prevented from deteriorating. In addition, DME without bubbles can be supplied to the fuel injection device 102, and the fuel injection device 102 can meter an accurate amount of DME to the internal combustion engine 101.
[0053]
(6) The first pump P1 of the pump unit 12 is arranged below the inner bottom surface 11a of the tank 11. The DME in the tank 11 flows by its own weight into the fuel chamber 61a of the case 61 via the suction pipe 62 connected to the bottom wall of the tank 11. Further, the vaporized DME staying in the upper part of the fuel chamber 61 a in the case 61 is returned to the tank 11 via the gas phase return pipe 64. Therefore, even if the liquid level of the DME in the tank 11 is close to the inner bottom surface 11a of the tank 11, the DME is reliably sent from the tank 11 to the case 61, and the first pump P1 is connected to the DME in the case 61. The DME can be reliably sucked in the immersed state. Therefore, DME remaining in the tank 11 can be reduced, and DME in the tank 11 can be almost used up. This is particularly effective when employing a configuration in which the tank 11 can be replaced.
[0054]
○ 2nd embodiment
As shown in FIG. 3, in the present embodiment, the pump unit 12 is housed in the case 61 so as to be horizontal, that is, the drive shaft 28 (see FIG. 1) is horizontal. Therefore, the communication hole 24a for returning the DME in the motor chamber 27 to the fuel chamber 61a is formed in the upper part of the side wall of the second end housing 24, which is the upper part of the housing, and a large amount of gas accumulates in the motor chamber 27. Is preventing. A communication hole 22a is also formed in the upper part of the crank chamber 25, which is almost the same height as the motor chamber 27, to prevent gas from accumulating in the crank chamber 25. The DME in the crank chamber 25 overflows from the communication hole 22a or from a gap between the insertion hole 41b and the drive shaft 28 to the fuel chamber 61a via the motor chamber 27 and the communication hole 24a.
[0055]
The return pipe 65 extending from the fuel injection device 102 is connected not to the tank 11 but to the upper part of the case 61. The return pipe 65 communicates with the upper space in the case 61, that is, the gas phase portion.
[0056]
In the present embodiment, in addition to the same effects as (1) to (4) and (6) of the first embodiment, the return pipe 65 is connected not to the tank 11 but to the case 61 (fuel chamber 61a). I have. Therefore, the number of pipes connected to the tank 11 can be reduced as compared with the first embodiment. Therefore, when replacing the tank 11, the work of disconnecting and connecting the pipe to the tank 11 becomes easy.
[0057]
○ Third embodiment
As shown in FIG. 4, a plurality of tanks 11 (two in the present embodiment) are provided, and a suction pipe 62 as a fuel supply passage extending from each tank 11 is larger than a case 61 (fuel chamber 61 a). It is merged on the upstream side and reaches the case 61. In other words, the pumping of DME from the plurality of tanks 11 to the fuel injection device 102 is performed by one pump unit 12. One return pipe 65 extending from the fuel injection device 102 is divided into a plurality (two) on the way to each tank 11.
[0058]
In the present embodiment, in addition to the same effects as in the first embodiment, the pumping of DME from the plurality of tanks 11 to the fuel injection device 102 is performed by one pump unit 12. That is, for example, in the in-tank pump type fuel supply device of Patent Literature 1, as many pump units as tanks are required. Therefore, in the prior art, when a plurality of tanks are mounted on the vehicle as in the present embodiment, the same number of pump units are mounted on the vehicle. Therefore, there is a problem that the space consumed by the fuel supply device increases and the weight increases.
[0059]
However, according to the present embodiment in which the pump unit 12 is accommodated and arranged in a case 61 different from the tank 11, even if a plurality of tanks 11 are provided, one pump unit 12 can easily cope with it. Become. Therefore, the fuel supply device 103 can be reduced in size and weight, and the fuel supply device 103 is particularly advantageous for use in vehicles.
[0060]
The present invention can be implemented in the following modes without departing from the spirit of the present invention.
In the third embodiment, the suction pipes 62 extending from the tanks 11 are merged on the upstream side of the case 61 (fuel chamber 61a) and reach the case 61. This is changed, and the suction pipes 62 from the respective tanks 11 are connected to the case 61, respectively, and the liquefied gas fuel moved from the respective tanks 11 is merged in the case 61 (fuel chamber 61a).
[0061]
-The pump unit 12 may include only one pump. In this case, the pump may be a pump having no expansion stroke (for example, a gear pump) or a pump having an expansion stroke (for example, a piston pump).
[0062]
-As a pump having no expansion stroke, a centrifugal pump, a screw pump, a roots pump, and the like can be mentioned in addition to the gear pump. That is, for example, a centrifugal pump, a screw pump, or a roots pump is used as the first pump.
[0063]
-As a liquefied gas fuel, petroleum-based liquefied gas fuels such as propane and propane / butane are mentioned in addition to the non-petroleum-based liquefied gas fuels such as DME.
To describe the technical idea that can be grasped from the above embodiment, the pump includes a first pump having no expansion stroke and a second pump having an expansion stroke, and the second pump is discharged from the first pump. 7. A single drive source connected to the first pump for sucking and discharging the liquefied gas fuel, and for driving both the first pump and the second pump. A fuel supply device according to claim 1.
[0064]
【The invention's effect】
According to the present invention having the above configuration, liquefied gas fuel can be replenished at low cost.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a sectional view of a pump unit.
FIG. 2 is a schematic diagram showing an internal combustion engine, a fuel injection device, and a fuel supply device.
FIG. 3 is a schematic view of an internal combustion engine, a fuel injection device, and a fuel supply device, showing another example.
FIG. 4 is a schematic view of an internal combustion engine, a fuel injection device, and a fuel supply device, showing another example.
[Explanation of symbols]
11: tank, 11a: inner bottom surface of the tank, 12: pump unit, 21: first center housing constituting a housing of the pump unit, 22: second center housing, 23: first end housing, 24: first 2 end housing, 24a ... communication hole, 25 ... crank chamber, 27 ... motor chamber, 29 ... stator of electric motor, 30 ... rotor, 39 ... cylinder block constituting a pump mechanism, 40 ... piston, 41 ... cam 53, a bearing that also serves as a gas-liquid separator, 55, a cover that forms a case together with the first end housing, 61, a case, 61a, a fuel chamber, 62, a suction pipe that forms a fuel supply passage, 64, a gas phase return Gas-phase return pipe constituting a passage, 65: return pipe, 101: internal combustion engine, 102: fuel injection device, 1 3 ... fuel supply device, M ... electric motor, the first pump as P1 ... pump, the second pump consisting of a piston pump as P2 ... pump.

Claims

液化ガス燃料を収容するタンクと、該タンク内の液化ガス燃料を圧送するポンプとを備えた燃料供給装置において、
前記ポンプをタンクの外に配置するとともにケースに収容し、該ケース内においてポンプの外側の空間を燃料室とし、該燃料室はタンクに接続されて該タンクから液化ガス燃料の供給を受け、前記ポンプは燃料室内の液化ガス燃料を昇圧して吐出し、前記燃料室の上部とタンクとは、該燃料室内の気相部分をタンクへと戻す気相戻し通路を介して連通されていることを特徴とする燃料供給装置。In a fuel supply device including a tank containing the liquefied gas fuel and a pump for pumping the liquefied gas fuel in the tank,
The pump is arranged outside the tank and housed in a case, and a space outside the pump in the case is used as a fuel chamber, and the fuel chamber is connected to the tank and receives supply of liquefied gas fuel from the tank. The pump pressurizes and discharges the liquefied gas fuel in the fuel chamber, and the upper part of the fuel chamber and the tank are communicated with each other via a gas phase return passage for returning a gas phase part in the fuel chamber to the tank. Characteristic fuel supply device.

前記ケース内には、前記ポンプと該ポンプを駆動する電動モータとをハウジング内に収容してなるポンプユニットが収容されており、該ポンプユニットのハウジング内において、前記電動モータのロータ及びステータを収容するモータ室へは、燃料室から液化ガス燃料が供給され、前記ポンプユニットにおいてハウジングの上部には、モータ室の液化ガス燃料を燃料室へと溢れ戻す連通孔が形成されている請求項１に記載の燃料供給装置。A pump unit that houses the pump and an electric motor that drives the pump in a housing is housed in the case, and a rotor and a stator of the electric motor are housed in the housing of the pump unit. The liquefied gas fuel is supplied from the fuel chamber to the motor chamber to be driven, and a communication hole is formed in an upper portion of the housing in the pump unit to allow the liquefied gas fuel in the motor chamber to overflow to the fuel chamber. The fuel supply device as described in the above.

前記ポンプユニットのハウジングにおいて連通孔付近には、モータ室から燃料室へと戻される液化ガス燃料を気液分離する気液分離器が配設されている請求項２に記載の燃料供給装置。The fuel supply device according to claim 2, wherein a gas-liquid separator that separates the liquefied gas fuel returned from the motor chamber to the fuel chamber into a gas-liquid separator is disposed near the communication hole in the housing of the pump unit.

前記ポンプはピストンポンプよりなり、該ポンプにおいてポンプ機構を収容するクランク室は電動モータのモータ室に連通されており、前記燃料室からモータ室への液化ガス燃料の供給は、ポンプ機構からクランク室へ漏らされた液化ガス燃料がモータ室へ流入することでなされる請求項２又は３に記載の燃料供給装置。The pump includes a piston pump. In the pump, a crank chamber that houses a pump mechanism is connected to a motor chamber of an electric motor. Supply of liquefied gas fuel from the fuel chamber to the motor chamber is performed by the pump mechanism from the crank chamber. 4. The fuel supply device according to claim 2, wherein the liquefied gas fuel leaked into the motor chamber flows into the motor chamber. 5.

前記液化ガス燃料は内燃機関の燃料であって、前記ポンプは内燃機関の燃料噴射装置に向けて液化ガス燃料を圧送し、該燃料噴射装置と燃料室とは、燃料噴射装置で生じた余剰燃料を燃料室に帰還させるための帰還管を介して接続されている請求項１〜４のいずれかに記載の燃料供給装置。The liquefied gas fuel is fuel of an internal combustion engine, and the pump pumps the liquefied gas fuel toward a fuel injection device of the internal combustion engine. The fuel supply device according to any one of claims 1 to 4, wherein the fuel supply device is connected via a return pipe for returning the fuel to the fuel chamber.

前記タンクは複数備えられており、この複数のタンクから燃料室に向かって延びる燃料供給通路は、燃料室又は燃料室よりも上流側で合流されている請求項１〜５のいずれかに記載の燃料供給装置。The fuel tank according to any one of claims 1 to 5, wherein a plurality of the tanks are provided, and a fuel supply passage extending from the plurality of tanks toward the fuel chamber is merged at an upstream side of the fuel chamber or the fuel chamber. Fuel supply device.

前記ポンプとしては、膨張行程を有しない第１ポンプと膨張行程を有する第２ポンプとが備えられ、第２ポンプは、第１ポンプから吐出された液化ガス燃料を吸入して吐出すべく第１ポンプに接続されており、前記第１ポンプはタンクの内底面よりも下方に配置されている請求項１〜６のいずれかに記載の燃料供給装置。The pump includes a first pump having no expansion stroke and a second pump having an expansion stroke. The second pump has a first pump for sucking and discharging liquefied gas fuel discharged from the first pump. The fuel supply device according to claim 1, wherein the first pump is connected to a pump, and the first pump is disposed below an inner bottom surface of the tank.