JP2014020354A - 燃料供給装置及び船外機 - Google Patents

Abstract

【課題】触媒の過熱を抑制可能な燃料供給装置及び船外機を提供する。
【解決手段】燃料供給装置４０は、インジェクタ４１と、ベーパセパレータタンク４２と、第１配管４３と、第２配管４４と、高圧燃料ポンプ４５と、燃料圧力センサ４８と、ＥＣＵ４９と、を備える。ベーパセパレータタンク４２は、インジェクタ４１に送られる燃料を貯留する。第１配管４３は、外部燃料タンク１から送られる燃料をベーパセパレータタンク４２へ流す。第２配管４４は、ベーパセパレータタンク４２から送られる燃料をインジェクタ４１へ流す。高圧燃料ポンプ４５は、第２配管４５を介してベーパセパレータタンク４２からインジェクタ４１へ燃料を送る。燃料圧力センサ４８は、第１配管４４を介して外部燃料タンク１からベーパセパレータタンク４２へ供給される燃料の圧力を検出する。ＥＣＵ４９は、燃料圧力センサ４８によって検出される燃料の圧力が最低圧力値Ｐ_MINより小さい場合に、エンジン１０の回転数を低下させる。
【選択図】図２

Description

本発明は、エンジンに燃料を供給する燃料供給装置及び船外機に関する。

従来、エンジンの排気を流す排気管に配置された触媒を備える船外機が知られている（例えば、特許文献１参照）。このような船外機は、船体に設けられる外部タンクから送られる燃料を一時的に貯留する内部タンクと、内部タンクの燃料をエンジン内に噴射する燃料噴射装置と、を備えている。

特開２０１１−１９０７０４号公報

しかしながら、特許文献１に記載の船外機では、外部タンクの燃料不足に伴って内部タンクの燃料不足が発生すると、シリンダ内の空燃費がオーバーリーン状態となって失火する場合がある。この場合、エンジンから排気管に漏れ出した未燃焼ガスが高温の触媒によって燃焼されることによって、触媒が過熱されるおそれがある。

本発明の課題は、触媒の過熱を抑制可能な燃料供給装置及び船外機を提供することにある。

本発明に係る燃料供給装置は、外部タンクからエンジンへ燃料を供給する。燃料供給装置は、燃料噴射装置と、内部タンクと、第１配管と、第２配管と、第１ポンプと、燃料供給量検出部と、制御部と、を備える。燃料噴射装置は、エンジン内に燃料を噴射する。内部タンクは、燃料噴射装置に送られる燃料を貯留する。第１配管は、内部タンクに連結され、外部タンクから送られる燃料を内部タンクへ流す。第２配管は、燃料噴射装置に連結され、内部タンクから送られる燃料を燃料噴射装置へ流す。第１ポンプは、第２配管を介して内部タンクから燃料噴射装置へ燃料を送る。燃料供給量検出部は、第１配管に取り付けられ、第１配管を介して外部タンクから内部タンクへ供給される燃料の供給量を検出する。制御部は、燃料供給量検出部によって検出される供給量が閾値より小さい場合に、所定の制御を実行する。

本発明によれば、触媒の過熱を抑制可能な燃料供給装置及び船外機を提供することができる。

船外機の全体構成を示す側面図 燃料系の構成を示す模式図 燃料の圧力とエンジンの回転数と触媒の温度の経時変化を示すグラフ。

以下において、実施形態に係る船外機１００の構成について、図面を参照しながら説明する。

（船外機１００の全体構成）
図１は、船外機１００の全体構成を示す側面図である。船外機１００は、船体２００の推進装置として用いられる。船外機１００は、船体２００の後端部に取り付けられる。船外機１００は、図１に示すように、エンジン１０と、ドライブ軸１１０と、シフト機構１２０と、プロペラ軸１３０と、プロペラ１４０と、カウリング１５０と、ブラケット１６０と、を備える。

エンジン１０は、燃料を燃焼させることによって駆動力を発生させる内燃機関である。エンジン１０には、燃料供給装置４０（図２参照）を介して、船体２００に配置された外部燃料タンク１から燃料が供給される。本実施形態において、エンジン１０と燃料供給装置４０は、燃料系２（図２参照）を構成している。燃料系２の構成については後述する。

ドライブ軸１１０は、エンジン１０に連結され、エンジン１０の駆動力によって回転される。シフト機構１２０は、プロペラ軸１３０の回転を前進/ニュートラル/後進のいずれかに切り替える。プロペラ１４０は、プロペラ軸１３０の後端部に取り付けられる。

カウリング１５０は、エンジン１０を収納する。カウリング１５０には、エンジン１０に供給される空気を取り込むための通気孔１５１が形成されている。

ブラケット１６０は、船外機１００を船体２００に連結するための部材である。ブラケット１６０は、船外機１００を前後左右に揺動可能に支持している。

（燃料系２の構成）
図２は、燃料系２の構成を示す模式図である。図２では、船体２００に配置される外部燃料タンク１（外部タンクの一例）が燃料系２とともに図示されている。

燃料系２は、図２に示すように、エンジン１０と、スロットルボディ２０と、排気管３０と、燃料供給装置４０と、を備える。

スロットルボディ２０は、エンジン１０の吸気系１１に連結される。スロットルボディ２０は、空気の流量を調整するためのスロットルバルブ２０ａを有する。通常運転時、スロットルバルブ２０ａの開度は、オペレータのアクセル操作に応じて駆動される。

排気管３０は、エンジン１０の排気を水中に放出する。排気管３０内には、触媒３０ａが配置される。触媒３０ａは、例えば三元触媒である。三元触媒とは、理論空燃比近傍で燃料が燃焼された場合に、排気中の炭化水素、窒素酸化物および一酸化炭素を同時に浄化する触媒である。触媒３０ａは、エンジン１０の駆動時に高温に加熱される。そのため、エンジン１０の失火時に漏れ出した未燃焼ガスが高温の触媒３０ａに到達すれば、未燃焼ガスが触媒３０ａにおいて燃焼されるおそれがある。そこで、本実施の形態では、エンジン１０の失火までに触媒３０ａを十分に降温させるための制御が実行される。このような制御については後述する。

燃料供給装置４０は、外部燃料タンク１からエンジン１０に燃料を供給する。燃料供給装置４０は、図２に示すように、インジェクタ４１（燃料噴射装置の一例）と、ベーパセパレータタンク４２（内部タンクの一例）と、第１配管４３と、第２配管４４と、高圧燃料ポンプ４５（第１ポンプの一例）と、低圧燃料ポンプ４６（第２ポンプの一例）と、電動機４７と、燃料圧力センサ４８（燃料供給量検出部の一例）と、ＥＣＵ（Engine Control Unit）４９と、を備える。

インジェクタ４１は、第２配管４４に連結される。インジェクタ４１には、ベーパセパレータタンク４２から燃料が送られる。インジェクタ４１は、エンジン１０の吸気系１２に燃料を所定タイミングで噴射する。

ベーパセパレータタンク４２は、第１配管４３及び第２配管４４に連結される。ベーパセパレータタンク４２は、第１配管４３を介して外部燃料タンク１から送られる燃料を貯留する。ベーパセパレータタンク４２に貯留された燃料は、第２配管４４を介してインジェクタ４１に送られる。ベーパセパレータタンク４２は、蒸発した燃料と液体の燃料とを分離する機能を有する。

ベーパセパレータタンク４２は、フロート４２ａとニードルバルブ４２ｂとを有する。フロート４２ａは、燃料の液面に浮く。ニードルバルブ４２ｂは、フロート４２ａと第１配管４３に接続される。燃料の液面が所定位置より低い場合、ニードルバルブ４２ｂが開状態となり、第１配管４３から燃料が流入する。燃料の液面が所定位置に達した場合、ニードルバルブ４２ｂが閉状態となり、第１配管４３からの燃料の流入は停止する。これにより、ベーパセパレータタンク４２に貯留される燃料は所定量に保たれる。なお、外部燃料タンク１が空状態となり、第１配管４３からベーパセパレータタンク４２に燃料が流入しなければ、ニードルバルブ４２ｂは開状態を維持する。

第１配管４３は、外部燃料タンク１とベーパセパレータタンク４２に連結される。第１配管４３は、外部燃料タンク１から送られる燃料をベーパセパレータタンク４２に流す。

第２配管４４は、インジェクタ４１と高圧燃料ポンプ４５に連結される。第２配管４４は、ベーパセパレータタンク４２から送られる燃料をインジェクタ４１に流す。

高圧燃料ポンプ４５は、ベーパセパレータタンク４２内に配置される。高圧燃料ポンプ４５は、第２配管４４の端部に連結される。高圧燃料ポンプ４５は、第２配管４４を介してベーパセパレータタンク４２からインジェクタ４１へ燃料を送る。高圧燃料ポンプ４５は、所定の圧力で燃料を送り出す。

低圧燃料ポンプ４６は、第１配管４３の途中に配置される。低圧燃料ポンプ４６は、第１配管４３を介して外部燃料タンク１からベーパセパレータタンク４２へ燃料を送る。低圧燃料ポンプ４６は、所定の圧力で燃料を送り出す。低圧燃料ポンプ４６は、電動機４７によって駆動される。

燃料圧力センサ４８は、第１配管４３の途中に取り付けられる。燃料圧力センサ４８は、ベーパセパレータタンク４２と低圧燃料ポンプ４６の間に配置される。燃料圧力センサ４８は、第１配管４３内を低圧燃料ポンプ４６からベーパセパレータタンク４２へ供給される燃料の供給量を検出する。具体的に、燃料圧力センサ４８は、第１配管４３内を流れる燃料の圧力を供給量として検出する。

ＥＣＵ４９は、スロットルバルブ２０ａ、インジェクタ４１、高圧燃料ポンプ４５、電動機４７及び燃料圧力センサ４８に電気的に接続される。ＥＣＵ４９は、高圧燃料ポンプ４５及び電動機４７を制御することによって、外部燃料タンク１からベーパセパレータタンク４２への燃料の輸送と、ベーパセパレータタンク４２からインジェクタ４１への燃料の輸送と、を制御する。

ＥＣＵ４９は、燃料圧力センサ４８によって検出される燃料の圧力を取得する。ＥＣＵ４９は、燃料圧力センサ４８によって検出される燃料の圧力が最低圧力値Ｐ_MIN（所定の閾値の一例）より小さいか否かを判定する。燃料の圧力が最低圧力値Ｐ_MIN以上である場合、ＥＣＵ４９は、通常制御を継続する。燃料の圧力が最低燃料圧力値Ｐ_MINより小さい場合、ＥＣＵ４９は、エンジン１０の回転数を低下させる制御（所定の制御の一例。以下、回転数低下制御という。）を実行する。具体的に、ＥＣＵ４９は、インジェクタ４１による燃料の噴射を停止させたり、或いは、スロットルバルブ２０ａを閉じることによってエンジン１０に供給される空気量を減少させたりする。ＥＣＵ４９は、例えば、エンジン１０の回転数をアイドリング時の回転数Ｒ_ＩＤＬに低下させればよい。

ここで、最低圧力値Ｐ_MINの決定方法について、図３を参照しながら説明する。図３は、燃料圧力センサ４８によって検出される燃料の圧力Ｐと、エンジン１２の回転数Ｒと、触媒３０ａの温度Ｔと、の経時変化を示すグラフである。

図３において、発火限界温度Ｔ_ＦＩＲＥは、未燃焼ガスを発火させることのない触媒３０ａの温度である。所要時間Ｄ１は、回転数低下制御の実行開始から触媒３０ａの温度が発火限界温度Ｔ_ＦＩＲＥに低下するまでの時間である。猶予時間Ｄ２は、回転数低下制御の実行開始からエンジン１０が失火するまでの時間である。なお、図３では、ＥＣＵ４９が回転数低下制御においてエンジン１０をアイドリング回転数Ｒ_ＩＤＬに制御する場合が例示されている。

図３に示すように、最低圧力値Ｐ_MINは、所要時間Ｄ１が猶予時間Ｄ２よりも長くなるように設定されていればよい。所要時間Ｄ１を猶予時間Ｄ２よりも長く設定することによって、もしエンジン１０の失火に伴って未燃焼ガスが排気管に漏れ出したとしても、未燃焼ガスが触媒３０ａによって燃焼されることを抑制できる。

以上のように、本実施形態に係る燃料供給装置４０によれば、ベーパセパレータタンク４２が空状態になることを検知して、予め触媒３０ａの温度を低下さておくことによって、未燃焼ガスの発火による触媒３０ａの過熱を抑制することができる。

（その他の実施形態）
本発明を上記実施形態によって説明したが、この開示の一部をなす論述及び図面はこの発明を限定するものであると理解すべきではない。この開示から、様々な代替実施形態、実施例及び運用技術が当業者にとって明らかとなろう。

（Ａ）上記実施形態において、燃料供給装置４０は、燃料供給量検出部の一例として燃料圧力センサ４８を備えることとしたが、これに限られるものではない。燃料供給装置４０は、燃料供給量検出部の一例として、第１配管４３内を流れる燃料の流量を検出する燃料流量センサを備えていてもよい。この場合、ＥＣＵ４９は、燃料流量センサによって検出された燃料の流量が最低流量値（所定の閾値の一例）より小さい場合に、エンジン１０の回転数を低下させればよい。最低流量値は、上記最低圧力値Ｐ_MINと同様に、所要時間Ｄ１及び猶予時間Ｄ２（図３参照）を考慮して設定すればよい。

また、燃料供給量検出部の一例としての燃料流量センサは、ベーパセパレータタンク４２と低圧燃料ポンプ４６の間に配置されることが好ましい。この場合、加圧された燃料の流量を検出できるため、外部燃料タンク１と低圧燃料ポンプ４６の間に配置される場合に比べて、精度良く流量を計測することができる。

（Ｂ）上記実施形態において、ＥＣＵ４９は、回転数低下制御においてエンジン１０をアイドリング回転数Ｒ_ＩＤＬまで低下させることとしたが、これに限られるものではない。回転数低下制御におけるエンジン１０の回転数は任意に設定可能であり、ＥＣＵ４９は、エンジン１０の回転を“０”まで低下（すなわち、停止）させてもよい。

（C）上記実施形態において、ＥＣＵ４９は、回転数低下制御としてインジェクタ４１の停止とスロットルバルブ２０ａの開度抑制のいずれかを行うこととしたが、両方を行ってもよい。

（D）上記実施形態において、ＥＣＵ４９は、所定の制御の一例として回転数低下制御を実行することとしたが、これに限られるものではない。ＥＣＵ４９は、所定の制御としてアラームを発してもよい。アラームとしては、警報の発報や警告の表示などが挙げられる。

（E）上記実施形態において、高圧燃料ポンプ４５は、ベーパセパレータタンク４２内に配置されることとしたが、これに限られるものではない。高圧燃料ポンプ４５は、ベーパセパレータタンク４２外に配置されていてもよい。また、高圧燃料ポンプ４５は、第２配管４４の端部に連結されることとしたが、第２配管４４の途中に取り付けられていてもよい。

（Ｆ）上記実施形態において、低圧燃料ポンプ４６は、電動機４７によって電気的に駆動されることとしたが、これに限られるものではない。低圧燃料ポンプ４６は、エンジン１０のクランクシャフトの回転によって機械的に駆動されてもよい。

１ 外部燃料タンク
１０ エンジン
３０ 排気管
３０ａ 触媒
４０ 燃料供給装置
４１ インジェクタ
４２ ベーパセパレータタンク
４３ 第１配管
４４ 第２配管
４５ 高圧燃料ポンプ
４６ 低圧燃料ポンプ
４７ 電動機
４８ 燃料圧力センサ
４９ ＥＣＵ
１００ 船外機
２００ 船体

Claims (8)

1. 外部タンクからエンジンへ燃料を供給するための燃料供給装置であって、
   前記エンジン内に燃料を噴射する燃料噴射装置と、
   前記燃料噴射装置に送られる燃料を貯留する内部タンクと、
   前記内部タンクに連結され、前記外部タンクから送られる燃料を前記内部タンクへ流すための第１配管と、
   前記燃料噴射装置に連結され、前記内部タンクから送られる燃料を前記燃料噴射装置へ流すための第２配管と、
   前記第２配管を介して前記内部タンクから前記燃料噴射装置へ燃料を送る第１ポンプと、
   前記第１配管に取り付けられ、前記第１配管を介して前記外部タンクから前記内部タンクへ供給される燃料の供給量を検出する燃料供給量検出部と、
   前記燃料供給量検出部によって検出される前記供給量が閾値より小さい場合に、所定の制御を実行する制御部と、
   を備える燃料供給装置。
2. 前記第１配管に取り付けられ、前記第１配管を介して前記外部タンクから前記内部タンクへ燃料を送る第２ポンプをさらに備え、
   前記燃料供給量検出部は、前記内部タンクと前記第２ポンプの間に配置され、
   前記燃料供給量検出部は、前記第１配管内を前記第２ポンプから前記内部タンクへ流れる燃料の圧力を前記供給量として検出する、
   請求項１に記載の燃料供給装置。
3. 前記燃料供給量検出部は、前記第１配管内を前記内部タンクへ流れる燃料の流量を前記供給量として検出する、
   請求項１に記載の燃料供給装置。
4. 前記第１配管を介して前記内部タンクへ燃料を送る第２ポンプをさらに備え、
   前記燃料供給量検出部は、前記内部タンクと前記第２ポンプの間に配置される、
   請求項３に記載の燃料供給装置。
5. 前記制御部は、前記所定の制御として前記エンジンの回転数を低下させる、
   請求項１乃至４のいずれかに記載の燃料供給装置。
6. 前記制御部は、前記燃料噴射装置による燃料の噴射を停止させることによって、前記エンジンの回転数を低下させる、
   請求項５に記載の燃料供給装置。
7. 前記制御部は、前記エンジンに供給される空気量を減少させることによって、前記エンジンの回転数を低下させる、
   請求項５に記載の燃料供給装置。
8. 請求項１に記載の燃料供給装置と、
   前記エンジンと、
   前記エンジンに連結され、前記エンジンの排気を流すための排気管と、
   前記排気管内に配置され、前記排気を浄化するための触媒と、
   を備える船外機。

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