JP2007218222A - 燃料供給装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 本発明に係る燃料供給装置は、燃料のベーパが発生可能か否かを判定するベーパ発生判定手段3と、ベーパ発生判定手段3がベーパ発生可能と判定したときに、ベーパの発生を抑える程度までインジェクタ5に供給する燃料圧力が上昇するように、調圧機構40の流量調節手段47を動作させる制御手段ECUとを有する。
【選択図】 図1
Description
例えば、特許文献1に記載の燃料供給装置100は、図4に示すように、燃料タンク101と、その燃料タンク101内に設置された燃料ポンプ102とを備えている。燃料タンク101内の燃料は、燃料ポンプ102によって加圧され、燃料フィルタ103を通過した後、調圧機構110により所定圧力に調圧されて、分岐管部104から各インジェクタ105に供給される。そして、各インジェクタ105からエンジンの各気筒(図示省略)内に噴射される。調圧機構110は、圧力レギュレータ112の制御圧室112cの入り側に設けられた遮断弁117をコントロールユニット120からの信号で開閉することにより、制御圧室112cの圧力を増減させ、燃料フィルタ103を通過した燃料(各インジェクタ105に供給される燃料)の圧力を増減可能なように構成されている。
請求項1の発明は、燃料タンク内に設置された燃料ポンプと、前記燃料ポンプから吐出される燃料の圧力を調節する調圧機構とを備え、その調圧機構により圧力調節された燃料をエンジンのインジェクタに供給する装置であり、前記調圧機構は、前記燃料ポンプにより加圧された燃料の一部を制御圧室に導くとともに、その制御圧室から流出する燃料を前記燃料タンク内に戻す燃料通路と、その燃料通路を流れる燃料の流量を制御し、前記制御圧室内の圧力を増減させる流量調節手段とを備え、その制御圧室内の圧力の増減に応じて前記インジェクタに供給する燃料の圧力を増減させるように構成されている燃料供給装置であって、燃料のベーパが発生可能か否かを判定するベーパ発生判定手段と、前記ベーパ発生判定手段がベーパ発生可能状態と判定したときに、前記ベーパの発生を抑える程度まで前記インジェクタに供給する燃料圧力が上昇するように、前記調圧機構の流量調節手段を動作させる制御手段とを有することを特徴とする。
請求項3の発明によると、ベーパ発生判定手段は、前記インジェクタの近傍に位置する燃料配管内の圧力が設定圧力まで上昇したときに、ベーパ発生可能状態と判定することを特徴とする。
請求項4の発明によると、ベーパ発生判定手段は、前記燃料ポンプを駆動させるモータの電流値が所定値以下に低下したときに、ベーパ発生可能状態と判定することを特徴とする。
このように、燃料ポンプのベーパ排出穴から吐出された燃料を調圧機構の制御圧室に導く構成のため、例えば、燃料ポンプの吐出口から吐出された燃料の一部を前記制御圧室に導く構成と比較して、燃料ポンプの仕事量を少なくできる。このため、燃料ポンプの構成が等しい場合に耐久性が向上する。
請求項6の発明によると、燃料ポンプの吐出口から吐出された燃料の一部を前記燃料通路により前記調圧機構の制御圧室に導くように構成されていることを特徴とする。
請求項8の発明によると、流量調節手段は、前記調圧機構の制御圧室の入り側に設置されて、流路を開閉する遮断弁と、前記制御圧室の出側に設けられた絞りとを備えており、前記流量調節手段の遮断弁が流路を開放して前記調圧機構の制御圧室内に燃料を流入させることで、その制御圧室内の圧力が上昇するように構成されていることを特徴とする。
請求項9の発明によると、燃料タンクには、その燃料タンクの底部に燃料ポンプと調圧機構を収納する容器が設置されており、前記容器には、前記調圧機構の制御圧室から流出した燃料を前記容器の入口からその容器内に流入させることで、燃料の流れを形成し、前記燃料の流れを利用して前記燃料タンク内の燃料を前記入口から容器内に流入させる燃料供給手段が設けられていることを特徴とする。このため、容器内に燃料タンク内の燃料を流入させる際、調圧機構の制御圧室から流出した燃料の運動エネルギーを有効に利用することができる。
以下、図1から図3に基づいて本発明の実施形態1に係る燃料供給装置の説明を行なう。本実施形態の燃料供給装置は、主として自動車等の車両に搭載される燃料タンクに装着される燃料供給装置であり、図1にその燃料供給装置の概略図が示されている。なお、図2、図3は図1に示す燃料供給装置の変更例を表している。
本実施形態の燃料供給装置10は、燃料タンク内の燃料(図示省略)をエンジンのインジェクタ5(燃料噴射弁)まで所定圧力で圧送する装置である。燃料供給装置10は、図1に示すように、エンジンコントロールユニットECU(以下、ECUという)からの信号に基づいて動作する装置であり、エンジンの冷却水温度を測定する水温計3と、燃料タンク内の底部に設置された上部開放型容器のリザーバカップ20と、そのリザーバカップ20内に収納された燃料ポンプ30、吸入フィルタ36、高圧フィルタ38、及び調圧機構40とを備えている。
燃料ポンプ30は、燃料を吸入し、かつ加圧して吐出するインペラ式のポンプ部32と、そのポンプ部32を駆動させるモータ部34とを備えるモータ一体型ポンプで、ポンプ部32が下側、モータ部34が上側になるように設置される。ポンプ部32には燃料を吸入するための吸入口32eが設けられており、その吸入口32eに吸入フィルタ36が取付けられている。これにより、吸入フィルタ36を介して吸入口32eからリザーバカップ20内の燃料をポンプ部32内に吸入できるようになっている。前記吸引口32eからポンプ部32内に吸入された燃料はインペラ(図示省略)の回転により流路溝(図示省略)内で加圧され、吐出口(図示省略)からモータ部34内に吐出される。さらに、ポンプ部32の前記流路溝には、吸引口32eから前記吐出口に至るまでの途中位置に燃料中のベーパ(燃料が気化することにより生じる気泡)を外部に排出するためのベーパ排出穴32bが形成されている。
調圧機構40は、燃料ポンプ30から吐出された燃料(高圧フィルタ38によって濾過された燃料)の圧力を調整し、かつ余剰の高圧燃料をリザーバカップ20内に戻す働きをする。調圧機構40は、調圧弁42と、その調圧弁42に接続される圧力調整管44、還流供給管45、還流戻り管46と、その還流戻り管46に取付けられる遮断弁47とを備えている。
調圧弁42は、ダイアフラム421によって上下に仕切られた制御圧室423と、燃料室422と、その燃料室422内に設けられた弁本体425とを備えている。燃料室422は、高圧フィルタ38によって濾過された燃料が導かれる部屋であり、下端部に設けられた入口422eと、側面に設けられた出口管422pとを備えている。そして、前記出口管422pの上流側で、燃料室422内の中央位置に弁本体425が設けられている。弁本体425は、燃料室422内の空間と出口管422pとを連通させる流路(図示省略)を備えており、その流路がダイアフラム421の中央下側に取付けられた弁体426によって開閉される構成である。したがって、制御圧室423側からダイアフラム421を押圧する力が燃料室422側からダイアフラム421を押圧する力よりも大きくなると、ダイアフラム421が下方に撓んで弁体426が下方に変位し、弁本体425の流路が閉じられる。逆に、制御圧室423側からダイアフラム421を押圧する力が燃料室422側からダイアフラム421を押圧する力よりも小さくなると、ダイアフラム421が上方に撓んで弁体426が上方に変位し、弁本体425の流路が開かれる。
調圧弁42の制御圧室423は、燃料室422内の燃料圧力を調整するための部屋であり、上端部に設けられた入口423eと、側面に設けられた出口423pとを備えている。また、制御圧室423内には、一定の力で前記ダイアフラム421を軸方向(下方)に押圧するスプリング423sが収納されている。
調圧弁42の制御圧室423の出口423pには、還流戻り管46の接続されており、その還流戻り管46の下流端がリザーバカップ20のジェットポンプ25(後記する)に接続されている。そして、還流戻り管46の途中位置に遮断弁47が設けられている。
遮断弁47は電磁弁であり、ECUからの信号を受けて動作し、還流戻り管46の流路を開閉する。遮断弁47には絞り(図示省略)が内蔵されており、開状態で還流戻り管46の流路を絞れるように構成されている。
即ち、還流供給管45、及び還流戻り管46が本発明の燃料通路に相当し、遮断弁47が本発明の流量調節手段に相当する。
ジェットポンプ25は、燃料の流れを利用して燃料タンク内の燃料をリザーバカップ20内に流入させるためのポンプである。ジェットポンプ25は、リザーバカップ20の縦壁に沿って上下方向に設けられた縦通路部25tと、縦通路部25tの下端においてその縦通路部25tに対して直角横向きに形成されたノズル部25mとを備えている。そして、ジェットポンプ25のノズル部25mがリザーバカップ20の燃料入口22に挿入されている。ここで、燃料入口22の内径はノズル部25mの外径よりも大きく設定されており、燃料入口22がノズル部25mによって塞がれないように構成されている。また、ジェットポンプ25の縦通路部25tの上端には、上記した還流戻り管46が接続されている。これにより、遮断弁47が開かれて調圧弁42の制御圧室423の燃料がジェットポンプ25に供給されると、その燃料がノズル部25mから高流速でリザーバカップ20の燃料入口22に供給される。そして、前記燃料の流れに引っ張られて燃料タンク内の燃料が燃料入口22からリザーバカップ20内に流入するようになる。
即ち、ジェットポンプ25が本発明の燃料供給手段に相当する。
次に、本実施形態に係る燃料供給装置10の動作について説明する。
本実施形態に係る燃料供給装置10では、水温計3により検出されたエンジンの冷却水温度がタンク外燃料供給管7及びデリバリパイプ8内において燃料中にベーパが発生する所定温度(設定温度 約95°C)を超えると、ECUからの信号で調圧機構40の遮断弁47が閉じられる。これにより、調圧弁42の制御圧室423の出口423pが塞がれて、その制御圧室423からの燃料の流出が規制される。ここで、燃料ポンプ30のベーパ排出穴32bから排出された燃料は、還流供給管45によって調圧弁42の制御圧室423内に供給されるとともに、ベーパ排出管48によってリザーバカップ20内に放出される。しかし、ベーパ排出管48の先端(下流端)には絞り48fが設けられて、燃料の放出が制限されているため、調圧弁42の制御圧室423内の燃料圧力はベーパ排出管48から排出された燃料圧力と前記絞り48fとによって決まる所定圧力まで上昇する。これによって、ダイアフラム421が下方に撓み、そのダイアフラム421に取付けられた弁体426が弁本体425の流路を閉鎖する。即ち、調圧弁42の燃料室422の出口が塞がれて、その燃料室422からの燃料の流出が規制される。
ここで、本実施形態に係る燃料供給装置10では、ECUからの信号で調圧機構40の遮断弁47が閉じられたときの圧送燃料圧力は、約400kPaに設定されている。このため、エンジン温度がベーパ発生温度まで上昇しても、燃料中のベーパの発生が抑えられ、インジェクタ5から噴射される燃料量のばらつきを抑えることができる。したがって、エンジンのアイドリング回転数を安定させることができる。
即ち、水温計3及びECUが本発明における燃料のベーパが発生可能か否かを判定するベーパ発生判定手段に相当し、さらにECUが本発明の制御手段に相当する。
このように、エンジンの冷却水温度が所定温度(約95°C)よりも低下すると、燃料供給装置10の圧送燃料圧力が低下するため、燃料ポンプ30の消費電力が低下するとともに、調圧弁42、高圧フィルタ38、タンク外燃料供給管7等に対する負荷を低減させることができる。
さらに、調圧機構40の遮断弁47が開かれることで調圧弁42の制御圧室423から流出した燃料は、ジェットポンプ25の縦通路部25tに供給され、その縦通路部25tからノズル部25mを介してリザーバカップ20の燃料入口22からリザーバカップ20内に高速で流入する。これによって、前記燃料の流れに引っ張られて燃料タンク内の燃料が燃料入口22からリザーバカップ20内に流入する。これによって、リザーバカップ20内には常に燃料が満たされるようになる。
本実施形態に係る燃料供給装置10によると、エンジンの冷却水温度がベーパの発生温度まで上昇すると、ECUが遮断弁47を動作させて調圧弁42の制御圧室423内の圧力を上昇させ、インジェクタ5に供給する燃料圧力をベーパの発生を抑える程度まで上昇させる。即ち、エンジン温度がベーパ発生温度にまで上昇しても、燃料圧力が上昇することでベーパの発生が抑えられる。このため、インジェクタ5から噴射される燃料量のばらつきが抑えられ、エンジンのアイドリング回転数を安定させることができる。
また、燃料ポンプ30のベーパ排出穴32bから吐出された燃料を調圧弁42の制御圧室423に導く構成のため、例えば、燃料ポンプ30のポンプ吐出口34uから吐出された燃料の一部を前記制御圧室423に導く構成と比較して、燃料ポンプ30の仕事量を少なくできる。このため、燃料ポンプ30の構成が等しい場合に耐久性が向上する。
また、燃料タンクには、その燃料タンクの底部に燃料ポンプ30と調圧機構40を収納するリザーバカップ20が設置されており、そのリザーバカップ20には、調圧弁42の制御圧室423から流出した燃料をリザーバカップ20の燃料入口22からそのリザーバカップ20内に流入させることで、燃料の流れを形成し、その燃料の流れを利用して前記燃料タンク内の燃料をリザーバカップ20内に流入させるジェットポンプ25が設けられている。このため、リザーバカップ20内に燃料タンク内の燃料を流入させる際、調圧弁42の制御圧室423から流出した燃料の運動エネルギーを有効に利用することができる。
また、本実施形態で使用される調圧弁42の制御圧室423、及び燃料室422は、軸方向に入口423e,422e、半径方向に出口423p,422pが形成されているため、燃料が室内に滞留し難く、古くなった燃料が抜けずに残るような不具合がない。
本発明は上記した実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲における変更が可能である。
ここで、本実施形態1では、燃料のベーパが発生可能か否かを判定するベーパ発生判定手段のセンサとしてエンジンの冷却水温度を測定する水温計3を例示した。しかし、水温計3の代わりにエンジンの吸気管中の温度を検出する温度センサを使用することも可能である。また、水温計3の代わりに燃料温度、エンジンオイル温度、あるいはインジェクタの先端温度を検出する温度センサを使用することも可能である。
さらに、前記温度センサを使用せずにインジェクタ5が装着されたデリバリパイプ8内の圧力を測定できるようにし、ベーパの発生に起因するデリバリパイプ8内の圧力上昇からベーパの発生を判定することも可能である。したがって、前記デリバリパイプ8が本発明のインジェクタの近傍に位置する燃料配管に相当する。
また、燃料ポンプ32を駆動させるモータの電流値を測定し、ベーパの発生によるポンプ負荷の低下を電流値の低下から検出し、前記電流値が所定値以下に低下したときをベーパ発生と判定することも可能である。
また、本実施形態では、還流戻り管46に遮断弁47を設け、調圧弁42の制御圧室423内における燃料の流出を制限したり、あるいはその燃料を流出させることで、調圧弁42の制御圧室423内の圧力を増減させる例を示した。しかし、図3に示すように、還流供給管45に遮断弁47を設け、還流戻り管46に絞り46fを設けるようにし、調圧弁42の制御圧室423内に燃料を流入させたり、燃料の流入を停止することで、調圧弁42の制御圧室423内の圧力を増減させることも可能である。
また、本実施形態では、流路を開閉する遮断弁47を使用する例を示したが、流路の開度面積を調整可能な調節弁を使用することも可能である。これにより、エンジンの冷却水温度に対応して連続的にエンジンのインジェクタ5に供給する燃料圧力を調節することが可能になる。
(1) 燃料タンク内に設置された燃料ポンプと、前記燃料ポンプから吐出される燃料の圧力を調節する調圧機構とを備え、その調圧機構により圧力調節された燃料をエンジンのインジェクタに供給する燃料供給装置であって、
前記調圧機構は、前記燃料ポンプのポンプ流路の途中に形成されたベーパ排出穴から吐出された燃料を制御圧室に導くとともに、その制御圧室から流出する燃料を前記燃料タンク内に戻す燃料通路と、
その燃料通路を流れる燃料の流量を制御し、前記制御圧室内の圧力を増減させる流量調節手段とを備え、
前記制御圧室内の圧力の増減に応じて前記インジェクタに供給する燃料の圧力を増減させるように構成されていることを特徴とする燃料供給装置。
3 水温計(ベーパ発生判定手段)
5 インジェクタ
25 ジェットポンプ(燃料供給手段)
30 燃料ポンプ
40 圧力調整機構
42 圧調弁
44 圧力調整管
45 還流供給管(燃料通路)
45f 絞り(流量調節手段)
46 還流戻り管(燃料通路)
46f 絞り(流量調節手段)
47 遮断弁(流量調節手段)
423 制御圧室
Claims (9)
- 燃料タンク内に設置された燃料ポンプと、前記燃料ポンプから吐出される燃料の圧力を調節する調圧機構とを備え、その調圧機構により圧力調節された燃料をエンジンのインジェクタに供給する装置であり、前記調圧機構は、前記燃料ポンプにより加圧された燃料の一部を制御圧室に導くとともに、その制御圧室から流出する燃料を前記燃料タンク内に戻す燃料通路と、その燃料通路を流れる燃料の流量を制御し、前記制御圧室内の圧力を増減させる流量調節手段とを備え、その制御圧室内の圧力の増減に応じて前記インジェクタに供給する燃料の圧力を増減させるように構成されている燃料供給装置であって、
燃料のベーパが発生可能か否かを判定するベーパ発生判定手段と、
前記ベーパ発生判定手段がベーパ発生可能状態と判定したときに、前記ベーパの発生を抑える程度まで前記インジェクタに供給する燃料圧力が上昇するように、前記調圧機構の流量調節手段を動作させる制御手段と、
を有することを特徴とする燃料供給装置。 - 請求項1に記載された燃料供給装置であって、
前記ベーパ発生判定手段は、エンジンの冷却水温度、又は吸気管中の温度、又は燃料温度、又はエンジンオイル温度、又はインジェクタ温度が設定温度まで上昇したときに、ベーパ発生可能状態と判定することを特徴とする燃料供給装置。 - 請求項1に記載された燃料供給装置であって、
前記ベーパ発生判定手段は、前記インジェクタの近傍に位置する燃料配管内の圧力が設定圧力まで上昇したときに、ベーパ発生可能状態と判定することを特徴とする燃料供給装置。 - 請求項1に記載された燃料供給装置であって、
前記ベーパ発生判定手段は、前記燃料ポンプを駆動させるモータの電流値が所定値以下に低下したときに、ベーパ発生可能状態と判定することを特徴とする燃料供給装置。 - 請求項1から請求項4のいずれかに記載された燃料供給装置であって、
前記燃料ポンプのポンプ流路の途中に形成されたベーパ排出穴から吐出された燃料を前記燃料通路により前記調圧機構の制御圧室に導くように構成されていることを特徴とする燃料供給装置。 - 請求項1から請求項4のいずれかに記載された燃料供給装置であって、
前記燃料ポンプの吐出口から吐出された燃料の一部を前記燃料通路により前記調圧機構の制御圧室に導くように構成されていることを特徴とする燃料供給装置。 - 請求項1から請求項6のいずれかに記載された燃料供給装置であって、
前記流量調節手段は、前記調圧機構の制御圧室の出側に設置されて、流路を開閉する遮断弁を備えており、
前記流量調節手段の遮断弁が前記調圧機構の制御圧室から流出する燃料を遮断することで、その制御圧室内の圧力が上昇するように構成されていることを特徴とする燃料供給装置。 - 請求項1から請求項6のいずれかに記載された燃料供給装置であって、
前記流量調節手段は、前記調圧機構の制御圧室の入り側に設置されて、流路を開閉する遮断弁と、前記制御圧室の出側に設けられた絞りとを備えており、
前記流量調節手段の遮断弁が流路を開放して前記調圧機構の制御圧室内に燃料を流入させることで、その制御圧室内の圧力が上昇するように構成されていることを特徴とする燃料供給装置。 - 請求項1から請求項8のいずれかに記載された燃料供給装置であって、
前記燃料タンクには、その燃料タンクの底部に前記燃料ポンプと前記調圧機構を収納する容器が設置されており、
前記容器には、前記調圧機構の制御圧室から流出した燃料を前記容器の入口からその容器内に流入させることで、燃料の流れを形成し、前記燃料の流れを利用して前記燃料タンク内の燃料を前記入口から容器内に流入させる燃料供給手段が設けられていることを特徴とする燃料供給装置。
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