JP7507839B2 - 燃料供給装置 - Google Patents
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Description
例えば特許文献1においては、アルコール燃料を含有する燃料で運転される内燃エンジンにおいて、低温時の始動性を確保するために、インジェクタの上流側に溜まっている燃料をヒータ部によって加熱する構造が開示されている。
この構成によれば、燃料チャンバ部の内部空間を、水平方向でヒータ部に近い第一領域とヒータ部から遠い第二領域とに仕切る隔壁部を備えることで、以下の作用がある。すなわち、ヒータ部に比較的近い第一領域においてヒータ部によって温められた燃料が上方に移動する流れ(上昇流)と、ヒータ部から比較的遠い第二領域において燃料が下方に戻される流れ(下降流)と、が互いに干渉し難くなる。これにより、燃料チャンバ部内で自然対流による循環流の発生を促進させ、燃料チャンバ部内の燃料を素早く加熱することができる。
この構成によれば、水平方向でヒータ部に近い第一領域とヒータ部から遠い第二領域とを、上部連通部および下部連通部において互いに連通させることで、以下の作用がある。すなわち、第一領域で上昇流となった燃料は、上部連通部から第二領域に移動して第二領域で下降流となり、その後に下部連通部から第一領域K1に移動して再び上昇流となる。このように、燃料チャンバ部50内で効率よく循環流を発生させ、燃料を素早く加熱することができる。
この構成によれば、ヒータ部の長手方向に沿うように隔壁部が延びることで、ヒータ部の長手方向の広範囲に渡って、燃料チャンバ部の内部空間を第一領域と第二領域とに分けることが可能となる。これにより、ヒータ部の長さを利用して燃料を効率よく加熱し、自然対流による循環流を促進させ、燃料チャンバ部内の燃料を素早く加熱することができる。
この構成によれば、ヒータ部の長手方向が鉛直成分を有する(鉛直方向を指向する)ことで、隔壁部も鉛直成分を有して延びることとなる。これにより、燃料の自然対流による流れは、ヒータ部および隔壁部の長手方向に沿って生じやすくなり、ヒータ部の長さを利用して燃料の流速を高めやすくなる。これにより、自然対流による循環流をより促進させ、燃料チャンバ部内の燃料を素早く加熱することができる。
この構成によれば、ヒータ本体部と燃料チャンバ部との間に隔壁部材の被保持部を挟持して保持することで、簡単な構成で隔壁部を燃料チャンバ部内に固定し、自然対流による循環流を促進させ、燃料チャンバ部内の燃料を素早く加熱することができる。
この構成によれば、隔壁部がヒータ部の周囲を囲繞する筒形状であることで、隔壁部をヒータ部の全周に渡って配置することができる。これにより、ヒータ部の周囲(第一領域)の燃料を効率よく加熱して循環流を促進させ、燃料チャンバ部内の燃料を素早く加熱することができる。
この構成によれば、ヒータ部に近い第一領域が上方に向かうほど広がるように設定されることで、燃料がヒータ部に温められて熱膨張したり気泡を含んだりした場合でも、燃料がスムーズに上方に流れる。これにより、燃料の循環流を効果よく発生させ、燃料チャンバ部内の燃料を素早く加熱することができる。
この構成によれば、ヒータ部と隔壁部との間の距離が上方に向かうほど長くなるように設定されることで、ヒータ部に温められた燃料がスムーズに上方に流れる。これにより、燃料の循環流を効果よく発生させ、燃料チャンバ部内の燃料を素早く加熱することができる。
図1に示すように、本実施形態は、鞍乗り型車両である自動二輪車1に適用される。自動二輪車1の前輪2は、左右一対のフロントフォーク3の下端部に支持されている。左右フロントフォーク3の上部は、ステアリングステム4を介して車体フレーム20の前端部のヘッドパイプ21に支持されている。ステアリングステム4の上部には、操向用のバーハンドル6が取り付けられている。
エンジン10は、クランクケース11の前部上方にシリンダ12を起立させている。シリンダ12の後部には、吸気通路部品32が接続されている。シリンダ12の前部には、排気管14が接続されている。排気管14は、エンジン10の前方から下方を通って例えば右後方に取り回され、車体後部右側に配置された排気マフラー14aに接続されている。
図1を参照し、車体フレーム20は、複数種の鋼材を溶接等により一体結合して構成されている。
車体フレーム20は、車体左右中央に軸心を配置する単一のヘッドパイプ21と、ヘッドパイプ21の上部から後下方へ車体左右中央に沿って延びる単一のメインフレーム22と、メインフレーム22の後下端部から相対的に急傾斜をなして後下方へ車体左右中央に沿って延びる単一のピボットフレーム23と、ヘッドパイプ21の下部から後下方へメインフレーム22よりも急傾斜をなして車体左右中央に沿って延びる単一のダウンフレーム27と、を備えている。
図3を参照し、メインフレーム22は、左右一対のメインプレスフレーム体22L,22Rを一体に接合して構成されている。左右メインプレスフレーム体22L,22Rは、それぞれ一体の鋼板プレス成型部品であり、それぞれ車幅方向外側(左右方向外側)に膨出する膨出形状を有している。前記膨出形状の両端からは、それぞれ接合フランジ22bが屈曲して延びている。これら接合フランジ22bを車幅方向で互いに当接させて、スポット溶接等で一体に接合することで、左右の膨出形状を対向させた閉断面構造を持つ一体のメインフレーム22が構成されている。
ピボットフレーム23、ダウンフレーム27および左右シートレール25も概ね同様の閉断面構造を有しており、詳細説明は省略する。サポートフレーム26は例えば角鋼管で構成されている。
車体フレーム20は、プレスフレーム体を組み合わせたものに限らず、鋼管を組み合わせたものでもよい。ダウンフレーム27は、単一のものに限らず、左右一対のものでもよい。
図1、図2を参照し、エンジン10は、クランクシャフト(不図示)の回転中心軸線(クランク軸線)を左右方向(車幅方向)に沿わせた空冷単気筒エンジンである。エンジン10は、クランクケース11の前部上端にシリンダ12を前傾姿勢で起立させている。エンジン10は、ガソリンの他に、エタノール又はガソリンとエタノールとの混合燃料(以下、エタノール燃料と総称する。)を用いて運転可能である。すなわち、自動二輪車1は、複数種の燃料による走行が可能なフレキシブル・フューエル・モーターサイクル(FFM)である。
ここで、自動二輪車1は、燃料タンク15、燃料ポンプ(不図示)、燃料ホース(不図示)、インジェクタ(燃料噴射弁)40等を含んで燃料供給装置を構成している。
図1、図2、図6を参照し、燃料タンク15の燃料は、例えば燃料タンク15内に配置した燃料ポンプに吸入され、下流側へ吐出される。燃料ポンプから吐出された燃料は、インジェクタ40に連なる燃料チャンバ部50のチャンバ室T3内に供給される。チャンバ室T3にはヒータ部62が臨んでおり、チャンバ室T3内に溜めた燃料を加熱可能である。
図3、図4を併せて参照し、スロットルボディ33を含む吸気通路部品32は、車体左右中央CLに対して全体的に左右一側(実施形態では右側)に偏って配置されている。
以下、吸気通路部品32全体で形成する吸気通路(第一吸気通路T1および第二吸気通路T2を含む)を吸気通路TAと称する(図1参照)。図2中線33vは、回動中心軸線33d1およびボア中心軸線33cと直交する直線であり、この直線33vに沿う方向を直交方向33vと称する。
図5、図6を参照し、吸気管部材36の前部上側には、インジェクタ40が取り付けられている。
インジェクタ40は、筒状のインジェクタボディ41と、インジェクタボディ41内に収容される弁部(不図示)と、弁部を駆動する電磁駆動部(不図示)と、を備えている。
インジェクタボディ41は、内部に燃料を流通させる燃料流路を形成している。燃料流路には、弁部およびリターンスプリング(不図示)が設けられている。弁部は、リターンスプリングから付与された付勢力によって、燃料流路を閉塞させる。この結果、インジェクタ40は閉弁される。
図7~図9を併せて参照し、チャンバケース51の内部空間(チャンバ室T3)は、丸棒状(円柱状)のヒータ部62の外周を囲う円筒状の隔壁部71によって、ヒータ部62に近い第一領域K1とヒータ部62から遠い第二領域K2とに仕切られる。第一領域K1と第二領域K2とは、隔壁部材70の上部および下部にそれぞれ形成された上部開口72および下部開口73において互いに連通している。ヒータ部62に近い第一領域K1の燃料は、ヒータ部62に直に接することもあり、第二領域K2の燃料よりも温まりやすい。第一領域K1の燃料は、第二領域K2の燃料よりも密度が減少して浮力が生じ、第一領域K1において上昇流を発生させる(自然対流)。図8は、説明都合上、燃料チャンバ部50が長手方向(軸方向)を鉛直方向に沿わせて配置された例を示す。
エタノール燃料エンジン10においては、冷間時の始動性を向上させるために、および排ガス中に含まれる有害成分を低減するために、加熱した燃料を吸気通路TAに噴射し、噴射燃料の気化を促進させることが有効である。
燃料チャンバ部50の第二中心軸線C2は、第一中心軸線C1と同様、後上がりに傾斜しており、吸気通路TAの中心軸線(この場合はボア中心軸線33c)に近づくように後方に傾斜している。
第二中心軸線C2は、第一中心軸線C1に対して、後側ほどスロットルボディ33から離れるように(インジェクタ40よりも燃料チャンバ部50が後上がりとなるように)傾斜している。
車両を駐停車してエンジン10の駆動を止めている場合、エンジン10は冷えており、燃料供給装置内の燃料も冷えている。吸気通路TAに噴射する燃料の気化を促進するためには、ヒータ装置60による燃料の昇温をエンジン10の始動前に行う必要がある。ヒータ装置60による燃料の昇温開始のタイミングとしては、例えばエンジン10を停止して駐停車状態にある車両のメインスイッチがオンになったタイミングが好適である。
本実施形態は、燃料を加熱し始めて所定の条件が揃えば(例えば所定時間の経過等)、ヒータオフとするものであるが、車両走行中での燃料の気化を促進するためにも、ヒータオンによる加熱を継続するものであってもよい。なお、本実施形態では、燃料チャンバ部50に、エンジン10の周囲を流れて熱を帯びた走行風が当たりやすい構造であるので、ヒータオンを継続する際の電力量を抑えることに寄与する。
隔壁部71は、ヒータ部62の軸方向の全長よりも長い円筒状をなしている。隔壁部71は、円筒状に限らず、例えば任意の断面形状の筒部材であってもよい。また、隔壁部71は、筒部材に限らず、例えばヒータ部62の周囲に配置された板部材等で構成されてもよい。
底壁部74は、例えば隔壁部71と直交する平板状(円板状)であり、その中央部に下部開口73が形成されている。底壁部74は、例えば半球状(膨出形状)にする等、その形状は平板状(円板状)に限らない。
隔壁部材70は、例えばプレス成形又は液圧成形等により、鋼板に軸方向の絞り加工を施して一体形成されている。
図10に示すように、隔壁部材70は、底壁部74を無くした構成としてもよい。この場合、円筒状の隔壁部71の下端開口を下部開口73’とすることができる。
図11に示すように、隔壁部材70は、円筒状の隔壁部71をチャンバケース51の外周壁52でリブ等の支持部76を介して固定する構成としてもよい。この場合、隔壁部材70のフランジ部75を無くすことができる。
エタノール燃料エンジン10においては、外気温が低いと燃料のプレヒート時間が長くなりやすい。特別な燃料撹拌デバイスを用いることなく、燃料チャンバ部50内にヒータ部62を挿入して燃料を加熱する構成においては、実施形態のような隔壁部71がない場合、自然対流による循環流が生じるにはある程度の流速になるまで待つ必要があり、燃料チャンバ部50内を一様に素早く加熱することが困難である。
図13、図14の構成は、ヒータ部62および燃料チャンバ部50が軸方向(長手方向)を水平方向に沿わせて配置された例(ヒータ部62および燃料チャンバ部50の軸方向(長手方向)が鉛直成分をもたない例)を示す。この場合、ヒータ部62の長手方向に直交する方向の自然対流が生じるため、上記実施形態とは異なる隔壁部材170を備えることとなる。この隔壁部材170は、ヒータ部62の長手方向に延びる一対の板状の隔壁部171を備えている。一対の隔壁部171は、ヒータ部62を水平方向で間隔を空けて挟むように対向配置されている。一対の隔壁部171の上端の間は上部開口172となり、一対の隔壁部171の下端の間は下部開口173となる。
この構成によれば、燃料チャンバ部50の内部空間(チャンバ室T3)を、水平方向でヒータ部62に近い第一領域K1とヒータ部62から遠い第二領域K2とに仕切る隔壁部71を備えることで、以下の作用がある。すなわち、ヒータ部62に比較的近い第一領域K1においてヒータ部62によって温められた燃料が上方に移動する流れ(上昇流)と、ヒータ部62から比較的遠い第二領域K2において燃料が下方に戻される流れ(下降流)と、が互いに干渉し難くなる。これにより、燃料チャンバ部50内で自然対流による循環流の発生を促進させ、燃料チャンバ部50内の燃料を攪拌して素早く加熱することができる。
この構成によれば、水平方向でヒータ部62に近い第一領域K1とヒータ部62から遠い第二領域K2とを、上部開口72および下部開口73において互いに連通させることで、以下の作用がある。すなわち、第一領域K1で上昇流となった燃料は、上部開口72から第二領域K2に移動して第二領域K2で下降流となり、その後に下部開口73から第一領域K1に移動して再び上昇流となる。このように、燃料チャンバ部50内で効率よく循環流を発生させ、燃料を素早く加熱することができる。
この構成によれば、ヒータ部62の長手方向に沿うように隔壁部71が延びることで、ヒータ部62の長手方向の広範囲に渡って、燃料チャンバ部50の内部空間(チャンバ室T3)を第一領域K1と第二領域K2とに分けることができる。これにより、ヒータ部62の長さを利用して燃料を効率よく加熱し、自然対流による循環流を促進させ、燃料チャンバ部50内の燃料を素早く加熱することができる。
また、ヒータ部62の長手方向が鉛直成分を有する(鉛直方向を指向する)ことで、隔壁部71も鉛直成分を有して延びることとなる。これにより、燃料の自然対流による流れは、ヒータ部62および隔壁部71の長手方向に沿って生じやすくなり、ヒータ部62の長さを利用して燃料の流速を高めやすくなる。これにより、自然対流による循環流をより促進させ、燃料チャンバ部50内の燃料を素早く加熱することができる。
この構成によれば、ヒータ本体部61と燃料チャンバ部50との間に隔壁部材70の被保持部(フランジ部75)を挟持して保持することで、簡単な構成で隔壁部71を燃料チャンバ部50内に固定し、自然対流による循環流を促進させ、燃料チャンバ部50内の燃料を素早く加熱することができる。
この構成によれば、隔壁部71がヒータ部62の周囲を囲繞する筒形状であることで、隔壁部71をヒータ部62の全周に渡って配置することができる。これにより、ヒータ部62の周囲(第一領域K1)の燃料を効率よく加熱して循環流を促進させ、燃料チャンバ部50内の燃料を素早く加熱することができる。
この構成によれば、ヒータ部62に近い第一領域K1が上方に向かうほど広がるように(ヒータ部62と隔壁部71’との間の距離L2が上方に向かうほど長くなるように)設定されることで、燃料がヒータ部62に温められて熱膨張したり気泡を含んだりした場合でも、燃料がスムーズに上方に流れる。すなわち、隔壁部71’は、加熱された燃料の上方への流れを妨げないように形成される。これにより、燃料の循環流を効率よく発生させ、燃料チャンバ部50内の燃料を素早く加熱することができる。図12の例では、隔壁部71’とともにチャンバケース51の外周壁52も、上方側ほど断面積が広がるテーパ状に形成されることで、隔壁部71’をテーパ状に形成しやすくし、かつ第二領域K2の流路面積を一定にしやすくしている。
前記鞍乗り型車両には、運転者が車体を跨いで乗車する車両全般が含まれ、自動二輪車(原動機付自転車及びスクータ型車両を含む)のみならず、三輪(前一輪かつ後二輪の他に、前二輪かつ後一輪の車両も含む)又は四輪(四輪バギー等)の車両も含まれる。HEV(Hybrid Electric Vehicle)等の原動機に電気モータを含む車両に適用してもよい。鞍乗り型車両以外の車両(乗用車、バス、トラック等)に適用してもよい。すなわち、実施形態の車両はフレキシブル・フューエル・モーターサイクル(FFM)であるが、四輪車(フレキシブル・フューエル・ビークル(FFV))でもよい。
本実施形態の燃料供給装置は、車両に適用されるものであるが、本発明は車両への適用に限らず、航空機や船舶等の種々輸送機器、ならびに建設機械や産業機械等、様々な乗物や移動体に適用してもよい。さらに、本発明は、乗物以外でも燃料供給装置を備える機器であれば、例えば手押しの芝刈り機や清掃機等に広く適用可能である。
そして、上記実施形態における構成は本発明の一例であり、実施形態の構成要素を周知の構成要素に置き換える等、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。
10 エンジン(内燃機関)
36 吸気管部材(吸気通路形成部)
TA 吸気通路
T3 チャンバ室(内部空間)
K1 第一領域
K2 第二領域
40 インジェクタ
50 燃料チャンバ部
61 ヒータ本体部
62 ヒータ部
70,70’,170,170’ 隔壁部材
71,71’,171,171’ 隔壁部
72,172 上部開口(上部連通部)
73,73’,173 下部開口(下部連通部)
Claims (6)
- 内燃機関(10)に接続され、内部に吸気通路(TA)を形成する吸気通路形成部(36)と、前記吸気通路形成部(36)に接続され、前記吸気通路(TA)内に燃料を噴射するインジェクタ(40)と、前記インジェクタ(40)の上流側に接続され、前記インジェクタ(40)に供給する燃料を溜める燃料チャンバ部(50)と、前記燃料チャンバ部(50)内に配置され、前記燃料チャンバ部(50)内に溜めた燃料を加熱するヒータ部(62)と、を備える燃料供給装置において、
前記燃料チャンバ部(50)内には、前記燃料チャンバ部(50)の内部空間(T3)を、水平方向で前記ヒータ部(62)に近い第一領域(K1)と前記ヒータ部(62)から遠い第二領域(K2)とに分ける隔壁部(71’)を備え、
前記隔壁部(71’)は、前記ヒータ部(62)の周囲を囲繞するように配置された筒形状であり、
前記ヒータ部(62)と前記隔壁部(71’)との間の前記第一領域(K1)は、前記隔壁部(71’)の軸方向で上方に向かうほど広くなるように設定されている
燃料供給装置。 - 前記燃料チャンバ部(50)は、前記第一領域(K1)および前記第二領域(K2)の鉛直方向の上部同士を連通させる上部連通部(72)と、前記第一領域(K1)および前記第二領域(K2)の鉛直方向の下部同士を連通させる下部連通部(73)と、を備えている請求項1に記載の燃料供給装置。
- 前記ヒータ部(62)は、長手方向に延びる形状を有し、前記隔壁部(71’)は、前記長手方向に沿って延びるように配置されている請求項1又は2に記載の燃料供給装置。
- 前記ヒータ部(62)の長手方向は、鉛直成分を有している請求項3に記載の燃料供給装置。
- 前記ヒータ部(62)は、前記燃料チャンバ部(50)における前記インジェクタ(40)と反対側に接続されたヒータ本体部(61)に設けられ、前記隔壁部(71’)は、前記インジェクタ(40)、前記ヒータ本体部(61)および前記燃料チャンバ部(50)とは別体の隔壁部材(70’)で構成され、前記隔壁部材(70’)は、前記ヒータ本体部(61)と前記燃料チャンバ部(50)との間に挟持されて保持されている請求項1又は2に記載の燃料供給装置。
- 前記ヒータ部(62)と前記隔壁部(71’)との間の径方向の距離(L2)は、前記隔壁部(71’)の軸方向で上方に向かうほど長くなるように設定されている請求項1に記載の燃料供給装置。
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