JP2015214945A

JP2015214945A - 燃料供給装置

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Publication number: JP2015214945A
Application number: JP2014099224A
Authority: JP
Inventors: 龍篠原; Ryu Shinohara; 弘道津上; Hiromichi Tsugami; 雅之青田; Masayuki Aota
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2014-05-13
Filing date: 2014-05-13
Publication date: 2015-12-03
Anticipated expiration: 2034-05-13
Also published as: JP5984872B2

Abstract

【課題】燃料タンク内のフィルタに異物が堆積する等して燃料がフィルタを通過する際の圧力損失が増大すると、燃料タンクから燃料供給装置に燃料を供給する圧力が減少し、それに伴ってベーパ排出通路と燃料タンクを接続する配管中の液面が低下する。更にフィルタの圧力損失が増大して、ベーパ排出通路内の液面が燃料供給装置の内部まで到達した時点で、空気を吸い込み吐出流量低下が発生する。
【解決手段】燃料タンクに取り付けられ、燃料タンク内の燃料をエンジンへ供給する燃料供給装置であって、燃料タンクから燃料を吸入する吸入通路、燃料供給装置で加圧された燃料を吐出する吐出通路、及び燃料供給装置内で発生したベーパを燃料タンクに逃がすためのベーパ排出通路を備え、ベーパ排出通路には、燃料による浮力を利用してベーパ排出通路を開閉する一方向弁を設けたものである。
【選択図】図１

Description

この発明は、自動２輪車や船外機、汎用エンジンといった小型エンジンの燃料ポンプに関し、特に電子制御式燃料噴射システムの一部品として構成され、燃料を加圧してインジェクタに送るための燃料供給装置に関するものである。

自動２輪車や船外機は、４輪自動車に比べてレイアウトの制約が厳しく、４輪自動車で主流のインタンク式燃料供給装置を設置できない場合がある。そのような場合、燃料タンクとエンジンとの間の配管中に搭載が可能でレイアウトの自由度が高いインライン式燃料供給装置が用いられる。

インライン式の燃料供給装置の多くは、吐出流量の低下を回避する手段として、吸入通路、吐出通路、ベーパ排出通路の３つを有しており、燃料供給装置を燃料タンクより低い位置に設置することで、位置ヘッドの差によって生じる圧力を利用して燃料供給装置内へ燃料が供給されるとともに、燃料供給装置内で発生したベーパをベーパ排出通路から上方の燃料タンクに排出する方式をとっている。また、ベーパ排出通路は、燃料タンクから燃料が燃料供給装置に流入することを防止するため、燃料タンク内の液面より高い位置に配管で接続されている。

上述したインライン式の燃料供給装置の従来例を以下に示す。
特許文献１の燃料供給装置は、燃料タンクの下方に設置され、燃料タンク内に設置したフィルタを介して吸入通路に接続し、吐出通路から燃料をインジェクタに送る。また、ベーパ排出通路は、燃料タンク内の液面より高い位置まで貫通した配管に接続されている。

特許第３８９６６５８号公報

しかしながら、上述した特許文献１の燃料供給装置では、燃料タンク内のフィルタに異物が堆積する等して燃料がフィルタを通過する際の圧力損失が増大すると、燃料タンクから燃料供給装置に燃料を供給する圧力が減少し、それに伴ってベーパ排出通路と燃料タンクを接続する配管中の液面が低下する。更にフィルタの圧力損失が増大して、ベーパ排出通路内の液面が燃料供給装置の内部まで到達した時点で、空気を吸い込み吐出流量低下が発生するという問題があった。
この発明は、上記に鑑みてなされたものであり、燃料供給装置上流である吸入側の抵抗が大きくなった場合でも安定した燃料吸入を維持し、吐出流量低下を防止する燃料供給装置を提供することを目的とする。

この発明に係わる燃料供給装置は、燃料タンクに取り付けられ、燃料タンク内の燃料をエンジンへ供給する燃料供給装置であって、上記燃料タンクから燃料を吸入する吸入通路、上記燃料供給装置で加圧された燃料を吐出する吐出通路、及び上記燃料供給装置内で発生したベーパを上記燃料タンクに逃がすためのベーパ排出通路を備え、上記ベーパ排出通路には、燃料による浮力を利用して上記ベーパ排出通路を開閉する一方向弁を設けたものである。

この発明の燃料供給装置によれば、ベーパ排出通路の中に燃料中の浮力を利用して開閉を行う一方向弁を設けたので、フィルタの目詰まり等により燃料供給装置吸入側の抵抗が大きくなった場合においても、ベーパ排出通路から燃料供給装置に空気を吸い込まないので、吐出流量低下を防止することが可能となる。

この発明の実施の形態１における燃料供給装置を示す簡略図で、（ａ）は、正常時の状態を示す図、（ｂ）は、一方向弁作動時の状態を示す図である。この発明の実施の形態２における燃料供給装置の一方向弁の説明図で、（ａ）は、ボール弁１３３Ａが採用された構造図、（ｂ）は、板状弁１３３Ｂが採用された構造図である。この発明の実施の形態３における燃料供給装置の燃料ポンプの内部を示す断面図である。従来の燃料システムの燃料供給装置を示し、（ａ）は、正常時の状態を示す簡略図、（ｂ）は、フィルタ不良時の状態を示す簡略図である。

以下、図面に基づいて、この発明の各実施の形態を説明する。
なお、各図間において、同一符号は同一あるいは相当部分を示す。

まず、図４に基づいて従来の燃料システムを説明する。
図４において、燃料は、燃料タンク１０１からフィルタ１０２を介して燃料供給装置１０３の吸入通路１１１に流入し、燃料供給装置１０３の燃料ポンプ（図示せず）で高圧にされた後、吐出通路１１２を通ってインジェクタ１０４へ供給される。
そして、高温時、燃料供給装置１０３の内部で発生したベーパは、ベーパ排出通路１１３から上方の燃料タンク１０１に排出される。

吸入通路側とベーパ排出通路側のヘッドについて、ベルヌーイの式で表すと以下の関係となる。
Ｈ１-ΔＰ１／ρｇ＝Ｈ２
Ｈ２＝Ｈ１-ΔＰ１／ρｇ
Ｈ１：燃料供給装置１０３から燃料タンク１０１までの高さ（吸入通路側
の位置ヘッド）
ΔＰ１：フィルタ１０２の圧力損失
Ｈ２：ベーパ排出通路１１３〜燃料タンク１０１間の配管中の液面高さ
（ベーパ排出通路側の位置ヘッド）
ρ ：燃料の比重

上式において、図４（ａ）に示すように、フィルタ１０２の圧力損失ΔＰ１が小さく、Ｈ１＞ΔＰ１／ρｇ（圧力ヘッド）の関係が成り立つ場合は、Ｈ２＞０となり、ベーパ排出通路１１３〜燃料タンク１０１間の配管中は一定の液面を確保できる。
即ち、燃料供給装置１０３の内部は、燃料で満たされた状態となる。

図４（ｂ）に示すように、フィルタ１０２に異物が堆積するなどの起因で、フィルタ１０２の圧力損失ΔＰ１が大きくなり、Ｈ１＝ΔＰ１／ρｇとなった時点でＨ２＝０となる。
即ち、ベーパ排出通路１１３〜燃料タンク１０１間の液面は、燃料供給装置１０３の内部まで達することになり、ベーパ排出通路１１３と燃料タンク１０１内を接続している配
管から空気を吸い込み吐出流量低下が発生する。

実施の形態１．
図１は、この発明の実施の形態１における燃料供給装置を示す簡略図で、（ａ）は、正常時の状態を示す図、（ｂ）は、一方向弁作動時の状態を示す図である。
燃料タンク１０１から燃料供給装置１０３までの燃料供給の流れは、上述した従来の燃料システムと同様であるが、この実施の形態１では、ベーパ排出通路１１３と燃料タンク１０１との間に、燃料中の浮力によって開弁する一方向弁１１４、すなわち燃料による浮力を利用してベーパ排出通路１１３を開閉する一方向弁１１４が設置されている。
なお、一方向弁１１４は、燃料の比重より小さい見かけ密度を持つボール弁１３３とシート面１２５で構成されており、ボール弁１３３が燃料中にある時は燃料から受ける浮力によってシート面１２５から離れて開弁し、ボール弁１３３が気中にある時は重力によってシート面１２５に押し付けられて閉弁する、一方向弁である。
この実施の形態１における吸入通路１１１側とベーパ排出通路１１３側のヘッドについて、ベルヌーイの式で表すと以下の関係となる。

Ｈ１-ΔＰ１／ρｇ＝Ｈ３-ΔＰ３／ρｇ
Ｈ３＝Ｈ１-ΔＰ１／ρｇ+ΔＰ３／ρｇ
Ｈ１：燃料供給装置１０３から燃料タンク１０１までの高さ（吸入通路側の位置
ヘッド）
ΔＰ１：フィルタ１０２の圧力損失
Ｈ３：ベーパ排出通路１１３〜燃料タンク１０１間の配管中の液面高さ（ベーパ
排出通路側の位置ヘッド）
ΔＰ３：一方向弁１１４の圧力損失
ρ ：燃料の比重

図１（a）に示すように、フィルタ１０２の圧力損失ΔＰ１が小さい場合は、従来の燃
料システムと同様にＨ１＞ΔＰ１／ρｇの関係が成り立ち、Ｈ２＞０となるため、ベーパ排出通路１１３〜燃料タンク１０１間の配管中に一定の液面を確保できる。
即ち、一方向弁１１４は、液面より下の燃料中の位置にあり、一方向弁１１４中のボール弁１３３は、燃料の比重より小さい見かけ密度であるため燃料中に浮遊してシート面１２５から離れ、一方向弁１１４は開弁した状態となる。この時、一方向弁１１４を燃料が通過する際の圧力損失ΔＰ３は、ほぼ０となり、燃料供給装置１０３内で発生したベーパの排出性は低下しない。

図１（b）に示すように、フィルタ１０２に異物が堆積する等してフィルタの圧力損失ΔＰ１が大きくなった場合、従来の燃料システムと同様にＨ３は、０に向かって減少する。
即ち、ベーパ排出通路１１３〜燃料タンク１０１間の液面は、燃料供給装置１０３の内部に向かって低下していく。ここで、ベーパ排出通路１１３〜燃料タンク１０１間の液面が一方向弁１１４のシート面より低下した時点で一方向弁１１４中のボール弁１３３は、浮力を失ってシート面１２５に押し付けられ、一方向弁１１４は閉弁するため、ΔＰ３は急激に増加し、その結果、Ｈ３はそれ以上低下しなくなる。
即ち、ベーパ排出通路１１３〜燃料タンク１０１間の液面は、燃料供給装置１０３の内部に達することはなく、ベーパ排出通路１１３と燃料タンク１０１内を接続している配管から空気を吸い込むことはないため、吐出流量低下を防止することができる。

実施の形態２．
図２は、この発明の実施の形態２における燃料供給装置の一方向弁の説明図で、（ａ）は、ボール弁１３３Ａが採用された構造図、（ｂ）は、その変形例である板状弁１３３Ｂが採用された構造図である。なお、以下で説明する内容以外は、実施の形態１と同様となるため説明を省略する。
図２（a）に示す一方向弁１１４ａは、ボール弁１３３Ａが採用され、ベーパ排出通路１１３と燃料タンク１０１との間に設置されたシート面１２５とボール弁１３３Ａで開閉弁を構成する。なお、１２６はボールの飛出し防止板である。

図２（ｂ）に示す変形例の一方向弁１１４ｂは、板状弁１３３Ｂが採用され、片側が支軸１３３Ｓで支持、固定され、自由端側が燃料中の浮力によって開弁する構造であり、ベーパ排出通路１１３と燃料タンク１０１との間に設置される。この変形例の場合、一方向弁１１４ｂを固定する構造及び、一方向弁１１４ｂが閉弁した際にケース１２４端面とシールする構造が必要となる。
両者を比較した場合、図２（a）に示す一方向弁１１４ａは、ボール弁１３３Ａを収容するケース１２４内にボール弁１３３Ａが着座するシート面１２５を構成するのみとなるため、一方向弁１１４ｂに比べ構造の簡素化を図ることができる。

実施の形態３．
図３は、この発明の実施の形態３における燃料供給装置の燃料ポンプの内部を示す断面図である。なお、以下で説明する内容以外は、実施の形態１と同様となるため説明を省略する。

図３の燃料供給装置は、モータ部１１５によってシャフト１１６を回転させ、シャフト１１６に連結された斜板１１７でピストン１１８の往復運動に変換することで燃料の吸入加圧行う斜板ピストン式ポンプである。

図３の燃料供給装置は、吸入通路１１１、吐出通路１１２、ベーパ排出通路１１３の３本を有しており、実施の形態２の図２（ａ）で説明した空気の吸込みを防止するボール弁１２３は、ベーパ排出通路１１３の管内に設置されている。このように構成することによって、ベーパ排出通路１１３と燃料タンク１０１間に一方向弁１１４を設置する必要がなくなり、また一方向弁１１４を接続するための配管が不要となり、燃料システムの小型化が可能となる。

なお、この発明は、その発明の範囲内において、各実施の形態を適宜、変形、省略することが可能である。

１０１：燃料タンク、１０２：フィルタ、１０３：燃料供給装置、
１０４：インジェクタ、１１１：吸入通路、１１２：吐出通路、
１１３：ベーパ排出通路、１１４：一方向弁、１１４ａ：一方向弁、
１１４ｂ：一方向弁、１１５：モータ部、１１６：シャフト、１１７：斜板、
１１８：ピストン、１１９：シリンダ、１２０：吸入弁、１２１：プレート、
１２２：吐出弁、１２３：ボール弁、１３３：ボール弁、１３３Ａ：ボール弁、
１３３Ｂ：板状弁、１２４：ケース、１２５：シート面、
１２６：ボールの飛出し防止板。

Claims

燃料タンクに取り付けられ、燃料タンク内の燃料をエンジンへ供給する燃料供給装置であって、上記燃料タンクから燃料を吸入する吸入通路、上記燃料供給装置で加圧された燃料を吐出する吐出通路、及び上記燃料供給装置内で発生したベーパを上記燃料タンクに逃がすためのベーパ排出通路を備え、上記ベーパ排出通路には、燃料による浮力を利用して上記ベーパ排出通路を開閉する一方向弁を設けたことを特徴とする燃料供給装置。
上記一方向弁は、燃料の比重より小さい見かけ密度を持つボール弁で構成されていることを特徴とする請求項１に記載の燃料供給装置。
上記一方向弁は、上記ベーパ排出通路の出口部に設けられていることを特徴とする請求項１の燃料供給装置。