JP2017002829A

JP2017002829A - エンジンへの燃料供給システム

Info

Publication number: JP2017002829A
Application number: JP2015118224A
Authority: JP
Inventors: 真也山口; Shinya Yamaguchi; 晃行若林; Akiyuki Wakabayashi
Original assignee: Nikki Co Ltd
Current assignee: Nikki Co Ltd
Priority date: 2015-06-11
Filing date: 2015-06-11
Publication date: 2017-01-05

Abstract

【課題】リターンレス式燃料供給装置において、高圧燃料ポンプの昇圧、燃料噴射弁の燃料噴射に伴う燃料供給配管の脈動による振動、騒音、機器の破損などの弊害を防止する。【解決手段】燃料タンク１内に貯留した燃料２を低圧燃料ポンプ３で燃料供給管４に汲み上げて所定のフィード圧まで加圧し、その燃料２を、高圧燃料ポンプ５によってさらに加圧して燃料供給管４を介してエンジン６に備えた燃料噴射弁７に圧送するようにしたリターンレス式の燃料供給システムにおいて、燃料供給管４の高圧燃料ポンプ５と燃料噴射弁７との間に燃料噴射弁７方向からの高圧燃料ポンプ５側への燃料２の逆流を阻止する逆止弁１２を介在させた。【選択図】図１

Description

本発明は、エンジンへの燃料供給システム、殊に、液化燃料を燃料タンクから低圧ポンプにより低圧で燃料供給管に圧送するとともに前記燃料供給管に備えた高圧ポンプにより前記低圧の液化燃料を所定の圧力に昇圧させてエンジンに取り付けられた燃料噴射弁から噴射させるエンジンへの燃料供給システムに関するものである。

従来、エンジンへの燃料供給システムとして液状燃料をエンジンの燃焼室内に直接噴射して供給する直噴方式の燃料供給システムが知られている。

また、このような燃料供給システムとして、従来のエンジンへの燃料供給システムである燃料タンクに設けた燃料ポンプから燃料供給配管を介してエンジンのデリバリパイプに燃料を供給し、デリバリパイプに設けた燃料噴射弁から燃料を噴射した後の余剰燃料を、リターン通路を介して燃料タンクに戻すリターン式の燃料供給システムが用いられていたが、設備の簡略化を図る目的で、近頃、リターンレス式の燃料供給システムが採用されるようになってきている。

このリターンレス式の燃料供給システムは、図５に示すように、液体燃料の微粒化を図るため燃料タンク１内に貯留した燃料２を低圧燃料ポンプ３で燃料供給管４に汲み上げて所定のフィード圧まで加圧し、その燃料を、高圧燃料ポンプ５によってさらに加圧してエンジン６に備えた燃料噴射弁７に圧送するようにしている。また、余分な燃料を燃料タンク１に戻すリターン管がないことから例えば燃料供給管４の高圧燃料ポンプ５が設置される箇所に燃料タンク１に連結したプレッシャレギュレータ８とリリーフ弁９が配置されており、余剰の燃料をリリーフ弁９から直接燃料タンク１に戻すようになっている。

そして、このようなリターンレス式燃料供給装置では、高圧燃料ポンプ５として例えば、エンジン６のクランクシャフト１０と連動するカムによってプランジャが往復移動するものが用いられる場合があり、この往復移動は、プランジャが圧力室の容積を増大させる方向へ移動する吸入行程と、同容積を減少させる方向へ移動する圧送行程とからなり、このような高圧燃料ポンプ５では、圧力室に連通する燃料流入経路にスピル弁が設けられており、このスピル弁が、吸入行程で開かれ、圧送行程で閉じられることにより、吸入、加圧される燃料量を調量している（図示せず）。

そのため、燃料噴射弁７が燃料を噴射すると燃料供給管４内の燃料圧力が一時的に低下するが、リリーフ弁９が燃料供給管４の遠く離れた燃料タンク１の近傍に設けられているため、燃料供給管４内の燃料圧力の変動を速やかに収束させることが難しく、エンジン６の回転数により決まる燃料噴射弁７の燃料噴射タイミングと燃料供給管４内に残存する圧力変動のタイミングとが一致すると、図６に示すように、高圧燃料ポンプ５の脈動と燃料噴射弁７からの脈動が互いに増幅して燃料供給管４が共振を起こして騒音の原因となる問題があり、更に、液体燃料２としてＬＰＧやＤＭＥのような燃料に弾性がある場合、或いは燃料供給管４の容積が大きい場合に生じ易く、所定の圧力以上の燃料圧力が加わることにより各種機器の破損が生じ、更にまた、リリーフ弁が必要以上に作動することから設定している燃料圧力の変動やリリーフ弁の損傷が生じるおそれもある。

また、燃料の圧力を圧力センサ１１により一定圧力に制御する場合には図７に示すように脈動がありすぎると検知が不能或いは不正確になる場合があり、センサ分解能次第では圧力制御にズレが生じてしまうという問題がある。

そこで、例えば特開平９−１９５８８５号公報に燃料供給管の端部に圧力変動を吸収するパルセーションダンパーを設けることで、燃料供給管の共振を抑制して騒音の低減を図るものが、特開２００２−１０６４３８号公報に燃料供給管の途中に金属製・合成ゴム製又は合成樹脂製の脈動吸収容器を挿入して、異音の発生を防止しているものが、特開２００３−３４３３７７号公報に燃料供給管の少なくとも一部に合成ゴム製又は合成樹脂製のチューブが用いられ、このチューブは長手方向の途中に膨出部分が形成され、この膨出部分の外壁部が少なくとも１つの可撓性のアブゾーブ面を包含しており、この膨出部分は長円形又は楕円形の断面、あるいは矩形又は三角形の断面とすることにより、燃料供給管内の燃料の脈動圧と衝撃波をアブゾーブ面の撓みによる内容積変化と流路面積の変化による管内抵抗によって低減させるものなどが提示されている。

しかしながら、前記公報に提示されている脈動対策はいずれも燃料供給管自体の振動を防止して振動や騒音がエンジンを搭載している自動車などの車体に影響しないようにすることにより解決するものであり、根本的な解決策でなく、また、多くの部品や取付作業が必要であるという問題点がある。

特開平９−１９５８８５号公報特開２００２−１０６４３８号公報特開２００３−３４３３７７号公報

本発明は、前記従来のリターンレス式燃料供給装置において、高圧燃料ポンプの昇圧、燃料噴射弁の燃料噴射に伴う燃料供給配管の脈動による弊害をきわめて有効な手段により解消することを課題とする。

前記課題を解決するためになされた本発明は、液体燃料の微粒化を図るため燃料タンク内に貯留した燃料を低圧燃料ポンプで燃料供給管に汲み上げて所定のフィード圧まで加圧し、その燃料を、高圧燃料ポンプによってさらに加圧して前記燃料供給管を介してエンジンに備えた燃料噴射弁に圧送するようにしたリターンレス式の燃料供給システムにおいて、前記燃料供給管の前記高圧燃料ポンプと前記燃料噴射弁との間に前記燃料噴射弁方向からの前記高圧燃料ポンプ側への燃料の逆流を阻止する逆止弁を介在させたことを特徴とする。

本発明によれば、燃料供給管の高圧燃料ポンプと燃料噴射弁との間に燃料噴射弁方向からの高圧燃料ポンプ側への燃料の逆流を阻止する逆止弁を介在させたことにより、燃料噴射弁からの脈動および高圧燃料ポンプの脈動戻りを防ぐことにより、燃料供給管が共振を防止し、騒音の発生や各種機器の破損を防止する。また、燃料の圧力を圧力センサにより一定圧力に制御する場合にも振動による検知の障害などがない。

本発明に係る好ましい実施の形態を示すシステム概略図。図１に示した実施の形態における噴射周期と燃料供給管における燃料圧力の関係図。本発明における異なる実施の形態を示すシステム概略図。本発明における更に異なる実施の形態を示すシステム概略図。従来例を示すシステム概略図。従来例における噴射周期と燃料供給管における燃料圧力の関係図。従来例において圧力センサを用いてポンプ圧力を一定に制御する場合の脈動周期と制御圧力との関係図。

以下に、本発明の好ましい実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。

図１は本発明であるエンジンへの燃料供給システムの好ましい実施の形態を示すものであり、図５に示した従来例とほぼ同様に、燃料タンク１内に貯留した燃料２を低圧燃料ポンプ３で燃料供給管４に汲み上げて所定のフィード圧まで加圧し、その燃料を、エンジン６のクランクシャフト１０と連動するカムによってプランジャが往復移動する高圧燃料ポンプ５によってさらに加圧してエンジン６に備えた燃料噴射弁７に圧送するようにしている。また、余分な燃料を燃料タンク１に戻すリターン管がないことから例えば燃料供給管４の高圧燃料ポンプ５が設置される箇所に燃料タンク１に連結したプレッシャレギュレータ８とリリーフ弁９が配置されており、余剰の燃料をリリーフ弁９から直接燃料タンク１に戻すようになっている。

そして、本実施の形態では、燃料供給管４における高圧燃料ポンプ５と燃料噴射弁７の間に燃料噴射弁７方向から高圧燃料ポンプ５側への燃料の逆流を阻止する逆止弁１２が介装されている。

本実施の形態においても、高圧燃料ポンプ５がエンジン６のクランクシャフト１０と連動するカムによってプランジャが往復移動してプランジャが圧力室の容積を増大させる方向へ移動する吸入行程と、同容積を減少させる方向へ移動する圧送行程とからなり、圧力室に連通する燃料流入経路にスピル弁が設けられており、このスピル弁が、吸入行程で開かれ、圧送行程で閉じられることにより、吸入、加圧される燃料量を調量していることから、燃料噴射弁７が燃料を噴射すると燃料供給管４内の燃料圧力が一時的に低下して脈動が発生するが、逆止弁１２により高圧燃料ポンプ５側への進行が阻止されて脈動が解消し、また、従来のように高圧燃料ポンプ５からの前記脈動との共鳴による増幅も生じない。

図２は本実施の形態についての燃料噴射弁７による噴射周期についての燃料圧力の関係を測定したものであり、前記図５に示した従来例の測定値である図６のように脈動が噴射周期により大きく振れることもなく、図７に示したように脈動により圧力制御が乱れることもなく、脈動による影響がなくなっていることがわかる。

尚、本発明において使用される逆止弁１２の設置位置、開口面積、ストロークなどについては実際に使用する高圧燃料ポンプ５、燃料供給管４、燃料噴射弁７などに応じて適宜調整、選択、使用することになるが、少なくとも逆止弁１２を燃料供給管４の高圧燃料ポンプ５と燃料噴射弁７との間に介装することにより一定の効果を上げることができるものである。

また、図３は本発明の異なる実施の形態を示すものであり、前記図１に示した実施の形態とほぼ同様であるが、燃料タンク１内に貯留した燃料２を燃料供給管４に汲み上げて所定のフィード圧まで加圧する低圧燃料ポンプ３が、前記燃料タンク１内に配置されている点が異なり、使用する液体燃料としてＬＰＧ液体燃料、ガソリン直接噴射、軽油コモンレールなどに適したものであり、作用・効果については前記図１に示した実施の形態と同様である。

更に、図４は本発明の更に異なる実施の形態を示すものであり、前記図１および図３に示した実施の形態と異なり、燃料噴射弁７の基端にレール１３を設けこのレール１３に貯留する燃料の圧力をサプライポンプ１４により更に高圧にした燃料を燃料噴射弁７から噴射させる従来周知のものであり、例えばＤＭＥコモンレールシステムのエンジンなどに適している。

以上のように本発明は従来周知の各種のエンジンへの燃料供給システムについて実施することが可能であるばかりか、簡単な装備で大きな効果を上げることができるものである。

１燃料タンク、２燃料、３低圧燃料ポンプ、４燃料供給管、５高圧燃料ポンプ、６エンジン、７燃料噴射弁、８プレッシャレギュレータ、９リリーフ弁、１０クランクシャフト、１１圧力センサ、１２逆止弁、１３レール、１４サプライポンプ

Claims

液体燃料の微粒化を図るため燃料タンク内に貯留した燃料を低圧燃料ポンプで燃料供給管に汲み上げて所定のフィード圧まで加圧し、その燃料を、高圧燃料ポンプによってさらに加圧して前記燃料供給管を介してエンジンに備えた燃料噴射弁に圧送するようにしたリターンレス式の燃料供給システムにおいて、前記燃料供給管の前記高圧燃料ポンプと前記燃料噴射弁との間に前記燃料噴射弁方向からの前記高圧燃料ポンプ側への燃料の逆流を阻止する逆止弁を介在させたことを特徴とするエンジンへの燃料供給システム。
前記燃料供給管に内部に供給される燃料の圧力を検知する圧力センサーが備えられており、前記圧力センサーにより検出した燃料圧力値を用いて燃料圧力を所定値に制御することを特徴とする請求項１記載のエンジンへの燃料供給システム。