JP2014066203A - 燃料供給システム - Google Patents

Abstract

【課題】コモンレール式エンジンに燃料を供給する燃料供給システムにおいて、燃料切れの後のエンジン始動の際におけるエア抜きを自動で良好に行うことができ、エンジン始動を良好に行うことができる燃料供給システムを提供する。
【解決手段】コモンレール式エンジンＥにより駆動されて燃料タンクＴ内の燃料をエンジンＥに供給するフィードポンプ９を備え、このフィードポンプ９の上流側に燃料フィルタ８を設け、この燃料フィルタ８からフィードポンプ９へと燃料を流通させる燃料流通路１７の途中に、エアを逃がすエア抜き回路１８を連通させる。
【選択図】図１

Description

本発明は、例えば、バックホー等の車両系建設機械やトラクタ等の走行農機等に採用される燃料供給システムに関するものである。

ディーゼルエンジンを搭載した車両において、燃料タンク内の燃料残量がなくなってエンジンストールを起こした後に、燃料を補給してエンジンを始動する場合、燃料タンクとエンジンとの間の燃料供給路中のエアを抜かなければ、燃料がエンジンへと流通しないので、エンジンの始動ができない。
この燃料切れの後に、燃料供給路中のエアを抜くのに、手動ポンプで行うようにしたのでは、時間がかかる上、労力を要する。

そこで、この燃料切れの後にエンジンを始動する際において、燃料供給路中のエアを自動的に抜くためのエア抜き回路を備えた燃料供給システムとして、特許文献１に記載の燃料供給システムがある。
特許文献１の燃料供給システムは、エンジンの燃料噴射ポンプによって駆動されるフィードポンプと、このフィードポンプから燃料噴射ポンプに至る燃料供給管路の途中に設けられた燃料フィルタとを有し、前記燃料フィルタにエア抜き回路の一端を接続し、該エア抜き回路の他端を燃料タンクの空気室に連通している。前記フィードポンプは燃料供給管によって燃料タンクに接続されている。

この特許文献１には、燃料切れの後、燃料を補給し、セルモータを回転させてクランキングすると、フィードポンプが駆動され、該フィードポンプによって燃料タンクから燃料が吸引され、該吸引されて圧送される燃料によってエア抜き回路からエアが排出されることが記載されている。
また、エア抜き回路を備えた燃料供給システムとして、特許文献２に記載の燃料供給システムがある。

この特許文献２の燃料供給システムは、燃料タンクとフィードポンプとの間の燃料供給管路の途中に燃料フィルタを設け、燃料フィルタにエア抜き回路の一端側を接続し、該エア抜き回路の他端側を燃料タンクの空気室に連通している。

実公平７−１００５５号公報 実公平３−４６２１８号公報

特許文献１に記載の燃料供給システムにあっては、エア抜き回路は常に開放状とされているので、このエア抜き回路から圧が抜け、フィードポンプからエンジンへと燃料を送るための燃料供給圧が低下する。
一方、コモンレール式エンジンに燃料を供給する燃料供給システムにあっては、高圧の燃料供給圧が要求されるが、特許文献１記載の燃料供給システムにあっては、フィードポンプから燃料噴射ポンプまでの燃料供給管路が長く、また、燃料フィルタが抵抗となるため、そのままでは、燃料をエンジンまで送る圧が十分にたたない。そこで、エア抜き回路にコックを設け、エアが抜けた後に、燃料供給圧を高めるために、該コックを閉めるという作業をしなければならない。したがって、この場合、エア抜きをする場合にはコックを開け、エア抜きが終わるとコックを閉めなければならず、このコックの開閉作業が面倒であるという問題が生じる。

また、特許文献２記載の燃料供給システムは、燃料フィルタをフィードポンプの上流側に配置すると共に燃料フィルタからエア抜きを行うようにしたものであるが、コモンレール式エンジンに燃料を供給する燃料供給システムにおいて、燃料フィルタからエア抜きを行うようにすると、エアが良好に抜けず、そのため、エンジンがかかりにくく、セルモー
タを長時間回さなければならないということが試験を行った結果判明した。

そこで、本発明は、前記問題点に鑑み、燃料切れの後のエンジン始動の際におけるエア抜きを自動で良好に行うことができ、エンジン始動を良好に行うことができる燃料供給システムを提供することを課題とする。

前記技術的課題を解決するために本発明が講じた技術的手段は、以下に示す点を特徴とする。
請求項１に係る発明では、コモンレール式エンジンにより駆動されて燃料タンク内の燃料をエンジンに供給するフィードポンプを備え、このフィードポンプの上流側に燃料フィルタを設け、この燃料フィルタからフィードポンプへと燃料を流通させる燃料流通路の途中に、エアを逃がすエア抜き回路を連通したことを特徴とする。

請求項２に係る発明では、燃料フィルタをフィードポンプよりも高い位置に配置したことを特徴とする。
請求項３に係る発明では、前記燃料流通路の開口面積を、エア抜き回路の連通部分の下流側において拡張形成したことを特徴とする。
請求項４に係る発明では、燃料フィルタの上流側に、イグニッションキースイッチのオンによって駆動されて燃料タンクの燃料をフィードポンプ側に送る電磁ポンプからなる燃料送りポンプを設けたことを特徴とする。

請求項５に係る発明では、燃料フィルタの上流側に燃料クーラを設け、所定温度以上では閉弁していて所定温度未満で開弁する環流弁を前記燃料クーラと並列に設けたことを特徴とする。

本発明によれば、以下の効果を奏する。
請求項１に係る発明によれば、燃料フィルタをフィードポンプの上流側に配置すると共に、燃料フィルタからフィードポンプへと燃料を流通させる燃料流通路の途中にエア抜き回路を連通させたので、燃料切れの後に、エンジンを始動する際において、燃料タンクの燃料をエンジンに供給する燃料供給路のエア抜きが自動で良好に行え、これにより、燃料をフィードポンプまで良好に流通させることができ、しかも、燃料フィルタをフィードポンプの上流側に配置することでフィードポンプからエンジンまでの燃料供給管路が短くなることから、エア抜き回路を閉じなくても燃料供給圧を確保でき、燃料切れの後のエンジン始動を良好に行うことができる。

前述した、燃料フィルタからフィードポンプへと燃料を流通させる燃料流通路の途中にエア抜き回路を連通させることで、燃料タンクの燃料をエンジンに供給する燃料供給路のエア抜きが良好に行えることは試験によって確認された。
請求項２に係る発明によれば、燃料フィルタをフィードポンプよりも高い位置に配置することにより、燃料フィルタへと送られてきた燃料は自然落下によってスムーズにフィードポンプへと送られる。

請求項３に係る発明によれば、燃料流通路の開口面積をエア抜き回路の連通部分の下流側において拡張して燃料の流速を落とすことにより、エンジンへのエアの入り込みを少なくすることができ、エンジン始動後のエア噛みによるエンジンストール又はエンジン回転のドロップが生じるのを防止することができる。
請求項４に係る発明によれば、イグニッションキースイッチのオンによってフィードポンプまで自動でエア抜きを行いつつ燃料を送ることができ、したがって、イグニッションキースイッチをエンジンスタート位置にするまでに、フィードポンプまで燃料を送ることができ、エンジンの始動を良好に行うことができる。

請求項５に係る発明によれば、燃料クーラによる燃料の冷やし過ぎを防止でき、これによって、燃料のワックス析出による燃料フィルタの目詰まりを防止することができる。

燃料供給システムの系統図である。 要部の詳細図である。

以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。
図１に示すエンジンＥの燃料供給システムは、コモンレール式燃料噴射システムＣＲＳを備えたディーゼルエンジンＥ（コモンレール式エンジン）の燃料供給システムを示しており、例えば、バックホー等の車両系建設機械やトラクタ等の走行農機に採用される。
コモンレール式燃料噴射システムＣＲＳは、エンジンＥのクランク軸によって機械的に駆動されてエンジンＥへと送られてきた燃料から高圧燃料を生成する燃料圧送ポンプ１（サプライポンプ）を備えると共に、この燃料圧送ポンプ１によって高圧にされた燃料を蓄えるレール２（蓄圧室）を備え、このレール２に蓄えた高圧の燃料をＥＣＵ制御のもとにインジェクタ３からエンジンＥの各気筒に適切な噴射量をタイミングよく噴射するシステムである。

燃料タンクＴからエンジンＥへと燃料を供給する燃料供給路４には、上流側から、燃料セジメンタ５、逆止弁６（これを第１逆止弁という）、燃料クーラ７、燃料フィルタ８、フィードポンプ９が順に設けられていると共に、前記第１逆止弁６と並列に燃料送りポンプ１０が設けられ、且つ前記燃料クーラ７と並列に環流弁１１（これを第１環流弁という）が設けられている。

燃料セジメンタ５は、通過する燃料中から水分を分離して貯留するものであると共にフィルタ機能を有するものである。
第１逆止弁６はエンジンＥ側から燃料タンクＴ側への燃料逆流を阻止するように設けられている。
燃料送りポンプ１０は、電磁ポンプから構成され、イグニッションキースイッチ１２をオンすることにより（イグニッションキーが抜差しされるオフ位置から、エンジンＥの点火系に通電を行うオン位置にすることにより）通電されて駆動し、燃料タンクＴ内の燃料をエンジンＥ側へと送るものである。

なお、この燃料送りポンプ１０は、イグニッションキースイッチ１２を、スタータに通電を行うエンジンスタート位置にしている間（セルモータを回してクランキングしている間）及びエンジンＥが運転状態（イグニッションキースイッチ１２がオン位置であってエンジンＥが継続的に回転している状態）となっている間も駆動したままである。
燃料クーラ７は通過する燃料を冷却するものである。

第１環流弁１１は、低温時（寒冷地）において、燃料クーラ７を通さずに燃料をエンジンＥ側へと流すものである。
すなわち、ディーゼル用の燃料には比較的融点の高いパラフィンが含まれており、燃料クーラ７によって燃料を冷やし過ぎると、ワックス（パラフィンの結晶）が析出し、このワックスが燃料フィルタ８の目詰まりを生じさせ、エンジンＥが停止してしまう。そこで、気温が低く燃料温度が所定温度未満の低温のときには、第１環流弁１１を開弁させることにより、燃料クーラ７を通さずに（第１環流弁１１を通して）燃料をエンジンＥ側へと流す。これによって、燃料の冷やし過ぎを防止し、ワックスの析出を防止する。

また、燃料温度が所定温度以上（高温時等）のときには、燃料クーラ７によって燃料を冷却してエンジンＥ側へと流すべく、第１環流弁１１を閉弁させる。
この第１環流弁１１は、手動操作にて開閉するよう構成してもよいが、切換忘れを防止するために、所定温度未満で開動作し、所定温度以上で閉動作する温度感知式の自動開閉弁（例えば、サーモエレメントによってピストンを進退動作させるようにした感温アクチュエータの伸縮により弁体を開閉動作させる開閉弁）によって構成するのがよい。

燃料フィルタ８は、フィードポンプ９の燃料供給方向Ａの上流側に位置し、通過する燃料に混入している粒子を取り除いてフィードポンプ９（エンジンＥ側）へと燃料を流すものであり、フィードポンプ９よりも高い位置に配置されている。
フィードポンプ９は、エンジンＥのクランク軸によって機械的に駆動されるポンプであって、燃料タンクＴ内の燃料を吸引してエンジンＥ（サプライポンプ１）に送るものである。

なお、このフィードポンプ９は、エンジンＥのクランクケースに取付固定されるか又は
クランクケース内に組み込まれる。
また、このエンジンＥの燃料供給システムには、コモンレール式燃料噴射システムＣＲＳのサプライポンプ１の余剰燃料やインジェクタ３の余剰燃料を燃料タンクＴに戻すための燃料戻し路１３が設けられている。この燃料戻し路１３には、逆止弁１４（これを第２逆止弁という）が燃料タンクＴ側からエンジンＥ側への逆流を阻止するように設けられている。

また、この燃料戻し路１３の第２逆止弁１４の上流側から燃料環流路１５が分岐されている。この燃料環流路１５の分岐端は、燃料セジメンタ５の上流側において燃料供給路４に接続されている。また、この燃料環流路１５には、環流弁１６（これを第２環流弁という）が設けられている。
この第２環流弁１６は、温度感知式の自動開閉弁によって構成され、燃料供給路４を流れる燃料の温度が所定温度よりも低い場合に開弁して、サプライポンプ１の余剰燃料やインジェクタ３の余剰燃料の一部を燃料供給路４へと流し、燃料供給路４を流れる燃料の温度が所定温度よりも高い場合は閉弁して、燃料供給路４を流れる燃料の温度上昇を防止する。

このエンジンＥの燃料供給システムには、燃料フィルタ８からフィードポンプ９に至る燃料流通路１７の途中に一端側が連通（接続）されていて、燃料供給路４中のエアを逃がすエア抜き回路１８が設けられている。
このエア抜き回路１８の他端側は燃料タンクＴの空気室１９に連通している。本実施形態では、エア抜き回路１８の他端側は、第２逆止弁１４の下流側において前記燃料戻し路１３に接続されている。

このエア抜き回路１８には、逆止弁２０（これを第３逆止弁という）が燃料タンクＴ側からエンジンＥ側へのエアの逆流を阻止するように設けられている。
図２に示すように、燃料フィルタ８とフィードポンプ９との間に中間ブロック２１が設けられている。この中間ブロック２１はフィードポンプ９（フィードポンプ９の燃料入口側ポート９ａ）よりも高い位置に設けられている。

なお、この中間ブロック２１は燃料フィルタ８の燃料出口側ポート８ａと略同じ高さ位置か、又は燃料フィルタ８の燃料出口側ポート８ａよりも低い位置に設けられるのがよい。
燃料フィルタ８からフィードポンプ９に至る前記燃料流通路１７は、燃料フィルタ８と中間ブロック２１との間の第１流路２２と、中間ブロック２１に形成された第２流路２３と、中間ブロック２１とフィードポンプ９との間の第３流路２４とから構成されている。

第１流路２２の上流側は燃料フィルタ８の燃料出口側ポート８ａに連通し、下流側は第２流路２３の上流側ポート２３ａに連通している。第２流路２３の下流側ポート２３ｂに第３流路２４の上流側が連通し、該第３流路２４の下流側はフィードポンプ９の燃料入口側ポート９ａに連通している。
第１流路２２は、中間ブロック２１（第２流路２３）と同じ高さレベルに位置し、第３流路２４は、フィードポンプ９に向かうに従って下方に移行する傾斜状とされている。

前記第２流路２３の開口面積は燃料供給方向Ａの中途部において、燃料供給方向Ａ下流に行くに従って拡張されていて、該第２流路２３の上流側ポート２３ａの開口面積に対し、第２流路２３の下流側ポート２３ｂの開口面積が大に形成されている。
第１流路２２の開口面積（第１流路２２を構成するホース、金属配管等の燃料供給管の内径）は第２流路２３の上流側ポート２３ａの開口面積に対応する開口面積とされ、第３流路２４の開口面積（第３流路２４を構成するホース、金属配管等の燃料供給管の内径）は第２流路２３の下流側ポート２３ｂの開口面積に対応する開口面積とされている。

本実施形態では、第１流路２２を構成する燃料供給管の内径がφ８ｍｍであるのに対し、第３流路２４を構成する燃料供給管の内径はφ１１ｍｍとされている。なお、これに限定されることはない。
中間ブロック２１には、エア抜き回路１８の一部を構成する連通路２５が、第２流路２３の中途部から上方に向けて分岐して形成されている。この連通路２５の分岐端側の端部
ポートに、エア抜き回路１８のメイン流路２６の一端が連通している。

このエア抜き回路１８のメイン流路２６の他端が燃料戻し路１３に接続され、該メイン流路２６に第３逆止弁２０が設けられている。
本実施形態では、エア抜き回路１８（連通路２５及びメイン流路２６）の開口面積は、前記第２流路２３の開口面積と略同じに形成されている。
前記構成の燃料供給システムにあっては、燃料タンクＴ内の燃料残量がなくなってエンジンストールを起こした後に、燃料を補給してエンジンＥを始動する場合、イグニッションキースイッチ１２をオン位置にすると、燃料送りポンプ１０に通電されて該燃料送りポンプ１０が駆動する。この燃料送りポンプ１０が駆動すると、該燃料送りポンプ１０によって燃料タンクＴの燃料が吸引されてフィードポンプ９へと送られる。この送られる燃料によって燃料供給路４中のエアがエア抜き回路１８を介して排出され、燃料供給路４中のエア抜きが自動で行われる。したがって、イグニッションキースイッチ１２をエンジンスタート位置にするまでに、フィードポンプ９まで燃料を送ることができ、エンジンＥの始動を良好に行うことができる。

ところで、エア抜きをするのに、燃料フィルタ８からエアを抜くようにすると、エアが良好に抜けず、そのため、エンジンＥがかかりにくく、セルモータを長時間回さなければならないが、燃料フィルタ８からフィードポンプ９へと燃料を流通させる燃料流通路１７の途中からエア抜きをすることにより、良好にエアが排出される。このことは試験を行った結果明らかである。

また、燃料フィルタ８がフィードポンプ９よりも高い位置に位置していることから、エア抜き回路１８の連通部分まで流通してきた燃料は、低い位置のフィードポンプ９へと容易に流れる。
フィードポンプ９は、イグニッションキースイッチ１２をエンジンスタート位置にしてクランキングを行うことにより駆動され、該フィードポンプ９へと流通してきた燃料をサプライポンプ１に圧送するが、前記燃料フィルタ８はフィードポンプ９の燃料供給方向Ａ上流側に配置されていて、フィードポンプ９からサプライポンプ１に至る燃料供給管路が短いことから、エア抜き回路１８を閉じなくても、燃料供給圧を確保でき、エンジンＥを良好に始動させることができる。

エンジンＥがかかった後は、燃料タンクＴ内の燃料は、フィードポンプ９によって吸引されてサプライポンプ１に圧送され、燃料送りポンプ１０は駆動してはいるが、燃料供給にはあまり寄与していなく、燃料は第１逆止弁６及び燃料送りポンプ１０の両方を通って燃料クーラ７側へと流れる。
一方、燃料フィルタ８からフィードポンプ９に至る燃料流通路の開口面積が一端から他端にわたって一様に形成されていると、燃料の流れと共にエアの一部がフィードポンプ９へと流れ、該エアがエンジンＥ始動後のエア噛みによるエンジンストール又はエンジン回転のドロップの原因となる可能性があるが、本実施形態では、燃料流通路１７の開口面積をエア抜き回路１８の連通部分の下流側において拡張して燃料の流速を落とすことにより、エンジンＥへのエアの入り込みを少なくすることができ、エンジンＥ始動後のエア噛みによるエンジンストール又はエンジン回転のドロップが生じるのを防止することができる。

また、燃料流通路１７の開口面積がエア抜き回路１８の連通部分の下流側において拡張していることに加えて、燃料フィルタ８がフィードポンプ９よりも高い位置に位置しているので、エアが燃料と共にフィードポンプ９へと流れるのを少なくすることができる。
また、燃料供給路４（燃料流通路１７）を燃料が流れている際におけるエア抜き回路１８を介してのエアの吸い込み逆流は、第３逆止弁２０によって防止することができる。

なお、エンジンＥを始動する場合、イグニッションキースイッチ１２をオン位置にしてから、少しタイムラグをおいてエンジンスタート位置にしてもよいし、イグニッションキースイッチ１２をオン位置にしてから、直ぐにエンジンスタート位置にしてもよい。

７ 燃料クーラ
８ 燃料フィルタ
９ フィードポンプ
１０ 燃料送りポンプ
１１ 環流弁
１２ イグニッションキースイッチ
１７ 燃料流通路
１８ エア抜き回路
１９ 空気室
Ｅ エンジン
Ｔ 燃料タンク

Claims (5)

1. コモンレール式エンジン（Ｅ）により駆動されて燃料タンク（Ｔ）内の燃料をエンジン（Ｅ）に供給するフィードポンプ（９）を備え、このフィードポンプ（９）の上流側に燃料フィルタ（８）を設け、この燃料フィルタ（８）からフィードポンプ（９）へと燃料を流通させる燃料流通路（１７）の途中に、エアを逃がすエア抜き回路（１８）を連通したことを特徴とする燃料供給システム。
2. 燃料フィルタ（８）をフィードポンプ（９）よりも高い位置に配置したことを特徴とする請求項１に記載の燃料供給システム。
3. 前記燃料流通路（１７）の開口面積を、エア抜き回路（１８）の連通部分の下流側において拡張形成したことを特徴とする請求項１又は２に記載の燃料供給システム。
4. 燃料フィルタ（８）の上流側に、イグニッションキースイッチ（１２）のオンによって駆動されて燃料タンク（Ｔ）の燃料をフィードポンプ（９）側に送る電磁ポンプからなる燃料送りポンプ（１０）を設けたことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の燃料供給システム。
5. 燃料フィルタ（８）の上流側に燃料クーラ（７）を設け、所定温度以上では閉弁していて所定温度未満で開弁する環流弁（１１）を前記燃料クーラ（７）と並列に設けたことを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の燃料供給システム。

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