JP4374499B2 - Fuel pump - Google Patents
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Description
本発明は燃料ポンプに関し、殊にLPGやDMEなどガソリンに比べて気化しやすい液化ガス燃料を液体の状態で燃料噴射弁に送りエンジンに供給する液化ガス燃料供給装置の燃料ポンプに関する。 The present invention relates to a fuel pump, and more particularly, to a fuel pump for a liquefied gas fuel supply device that supplies liquefied gas fuel, such as LPG and DME, which is more easily vaporized than gasoline, to a fuel injection valve in a liquid state.
燃料タンク内のLPGやDMEなどの液化ガス燃料を燃料ポンプで加圧して液体のまま燃料噴射弁からエンジンの吸気管路に噴射する液化ガス燃料供給装置は、例えば特開2003−120443号公報に記載されているように広く知られている。 A liquefied gas fuel supply device that injects liquefied gas fuel such as LPG and DME in a fuel tank with a fuel pump and injects the liquefied gas fuel from a fuel injection valve to an intake pipe of an engine as a liquid is disclosed in, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2003-120443. Widely known as described.
上記公報記載の液化ガス燃料供給装置は、図7に示すように燃料タンク10に配置された低圧燃料ポンプ10aで加圧した燃料を燃料供給管路9Aを通ってエンジン50側に配設された高圧燃料ポンプ19で更に高圧として燃料噴射弁8に送るものとしている。
The liquefied gas fuel supply apparatus described in the above publication is arranged on the
また、燃料噴射弁8で噴射されなかった余剰燃料は燃料戻し配管9Bで燃料タンク10に戻されるようになっているが、戻し燃料がエンジン50近傍で加熱されることにより燃料タンク10内に貯留されている燃料の温度が次第に上昇することから、温度の影響を受けて圧力を変動しやすい液化ガス燃料にあっては噴射圧力の変動により燃料噴射量を不安定なものとしてエンジン運転性に悪影響を与えることになる。また、燃料タンク内における燃料温度の上昇で燃料タンク内圧力が上昇すると、この圧力がガス供給ステーションの燃料供給圧力を越えることがあり、最悪の場合は燃料再充填が不可能となる、という問題がある。
Further, the surplus fuel that has not been injected by the
そこで、近年ガソリン燃料供給装置において広く採用されるようになったリターンレス方式を、液化ガス燃料供給装置に採用したものが特開2001−295726号公報に記載されている。この方式は、エンジン近傍で加熱され高温となった燃料の戻りがないことから、燃料タンク内における燃料温度の上昇を回避できるものである。ところが、この場合に燃料レール内および燃料噴射弁内において燃料の滞留時間がリターン方式よりも長くなることから、この部分で燃料温度が上昇して気泡を発生し、燃料噴射量の正確な制御が困難となることがある。 Therefore, Japanese Patent Laid-Open No. 2001-295726 discloses a returnless system that has been widely adopted in gasoline fuel supply apparatuses in recent years and that is adopted in a liquefied gas fuel supply apparatus. This method can avoid an increase in the fuel temperature in the fuel tank because the fuel heated in the vicinity of the engine does not return to a high temperature. However, in this case, the residence time of the fuel is longer in the fuel rail and the fuel injection valve than in the return method, so that the fuel temperature rises at this portion to generate bubbles, and the fuel injection amount is accurately controlled. It can be difficult.
そのため、燃料ポンプの吐出圧力をガソリン燃料供給装置よりも大幅に高めて気泡発生を抑止することが一般に行われている。しかし、この場合においても燃料温度が極端に上昇したときには気泡発生を回避できなかったり、ポンプ内のリップシールの圧力限界を超えたりするため、この燃料温度まで想定したポンプ性能および燃料供給管路の耐圧性を具備させることは、製造コストの高騰に繋がることになる。 For this reason, it is generally performed that the discharge pressure of the fuel pump is significantly higher than that of the gasoline fuel supply device to suppress the generation of bubbles. However, even in this case, if the fuel temperature rises excessively, the generation of bubbles cannot be avoided, or the pressure limit of the lip seal in the pump will be exceeded. Providing pressure resistance leads to an increase in manufacturing cost.
これに対し、特開平7−27030号公報には、通常はリターンレス方式としながら燃料レール内の燃料が所定温度以上になった場合にのみ、リターン方式に切り換えて燃料レール内での燃料温度上昇を回避するものとした燃料供給装置が提示されている。しかしながら、LPGは販売地域によりプロパンとブタンとの比率が異なることから、単にリターンレス方式を基本として必要時にリターン方式に切り換えることのみでは不十分である。 On the other hand, in Japanese Patent Laid-Open No. 7-27030, a return-less system is normally used, but only when the fuel in the fuel rail reaches a predetermined temperature or higher, the return system is switched to increase the fuel temperature in the fuel rail. There has been proposed a fuel supply device that avoids the above. However, since the ratio of propane and butane varies depending on the sales region in LPG, it is not sufficient to simply switch to the return method when necessary based on the returnless method.
一方、最近においては液化ガス燃料供給装置の高圧燃料ポンプに、ダイヤフラムをカムで強制的に変位させる方式を採用したものが広く採用されている。ところが、この方式においても気化しやすい組成のLPGを使用するときにポンプ圧力を高圧に設定すると、ダイヤフラムの表裏に大きな圧力差が生じてポンプ部に破損を生じやすいためその耐圧性または耐久性が問題となりやすい。
本発明は、上記のような問題点を解決しようとするものであり、液化ガス燃料を液体のまま燃料噴射弁に送出してエンジンに供給する液化ガス燃料供給装置の燃料ポンプについて、製造コストを高騰させることなく沸点の異なる多種類の液化ガス燃料に対応可能としながら好適な燃料送出圧力を安定して発揮できるようにすることを課題とする。 The present invention is intended to solve the above-described problems, and the manufacturing cost of a fuel pump for a liquefied gas fuel supply device that supplies liquefied gas fuel to a fuel injection valve while supplying the liquefied gas fuel in a liquid state is reduced. It is an object of the present invention to make it possible to stably exhibit a suitable fuel delivery pressure while being able to cope with various types of liquefied gas fuels having different boiling points without increasing the temperature.
そこで、本発明は、燃料タンクに貯留した液化ガス燃料を加圧して液体のまま燃料噴射弁に送る液化ガス燃料供給装置の燃料ポンプについて、動力部とポンプ部とが分割および結合可能な別体として形成されており、動力部は電動モータまたはエンジンの回転を所定の動力伝達手段を介して直動ピストンの往復動作として作動油を加圧する一次加圧室を備えて燃料タンク側またはエンジン側に配置され、ポンプ部は隔離手段により隔離された作動油を導入する二次加圧室と燃料を導入するポンプ室とを備えて燃料タンク側に配置されるものとして、動力部の一次加圧室とポンプ部の二次加圧室とが接続されることで動力部に発生した作動油の圧力脈動をポンプ部に導入して、隔離手段の変形または移動によるポンプ室の容積変動により燃料タンク内の液化ガス燃料を加圧・送出するものとした。 Therefore, the present invention relates to a fuel pump of a liquefied gas fuel supply device that pressurizes liquefied gas fuel stored in a fuel tank and sends the fuel liquefied fuel to a fuel injection valve as a liquid. The power section is provided with a primary pressurizing chamber that pressurizes hydraulic oil as a reciprocating motion of a linear motion piston through a predetermined power transmission means through rotation of an electric motor or engine, and is provided on the fuel tank side or engine side. The primary pressurizing chamber of the power unit is disposed on the fuel tank side with a secondary pressurizing chamber for introducing the hydraulic oil separated by the isolating means and a pump chamber for introducing the fuel. Is connected to the secondary pressurizing chamber of the pump unit, and pressure pulsation of hydraulic oil generated in the power unit is introduced into the pump unit, and the fuel tank is changed by the volume variation of the pump chamber due to deformation or movement of the isolating means. The liquefied gas fuel in the click was assumed that the pressure-delivery.
このように燃料ポンプをポンプ部および動力部の二つの部品に分割・結合可能な別体としたことで、動力部の駆動源として電動モータまたはエンジンを選択して液化ガス燃料供給装置における燃料ポンプの構成を容易に変更できるものとなる。例えば、気化温度が比較的高い液化ガス燃料の場合は駆動源に制御の容易な電動モータを用い、気化温度が比較的低い液化ガス燃料の場合は駆動源に高出力のエンジンを用いるものとして動力部を使い回すようにすればコストを高騰させずに多種類の燃料組成に対応して好適な燃料送出圧力を安定して発揮させることができる。また、動力部を直動ピストンポンプとしてポンプ部への動力伝達を作動油で行うようにしたことで、動力部からポンプ部への動力伝達がこれらの設置場所の遠近に関係なく確実且つ高効率なものとなる。 As described above, the fuel pump is separated into two parts, that is, the pump part and the power part, so that an electric motor or an engine can be selected as a drive source of the power part and the fuel pump in the liquefied gas fuel supply apparatus The configuration can be easily changed. For example, a liquefied gas fuel with a relatively high vaporization temperature uses an easily controlled electric motor as the drive source, and a liquefied gas fuel with a relatively low vaporization temperature uses a high output engine as the drive source. By reusing the parts, it is possible to stably exert a suitable fuel delivery pressure corresponding to various fuel compositions without increasing the cost. In addition, since the power unit is a direct acting piston pump and the power transmission to the pump unit is performed with hydraulic oil, the power transmission from the power unit to the pump unit is reliable and highly efficient regardless of the location of these installation locations. It will be something.
また、この動力部に動力伝達手段を収納した動力伝達室を備えたものとして、動力伝達室が一次加圧室に連通するとともに作動油が充填されたものとして、作動油を動力伝達手段の潤滑油として利用するものとすれば、潤滑油の補充を要することなく長期間に亘って動力伝達手段の円滑な作動を確保することができ、この動力伝達室と一次加圧室との連通を、動力伝達室側から穿設されたシリンダ孔に挿入されたピストンの外周側から一次加圧室側に貫通した連通孔がピストンストロークにおける所定のタイミングで動力伝達室側に開口することによるものとすれば、例えば一次加圧室が最大に拡開するピストン位置付近で開口するものとすれば、ピストンストロークの加圧時に圧力が動力伝達室側に漏れる不都合が回避される。 Further, assuming that the power transmission section is provided with a power transmission chamber in which the power transmission means is housed, the power transmission chamber communicates with the primary pressurizing chamber and is filled with hydraulic oil. If it is used as oil, smooth operation of the power transmission means can be ensured over a long period of time without requiring replenishment of lubricating oil, and communication between this power transmission chamber and the primary pressurizing chamber can be established. This is because a communication hole that penetrates from the outer peripheral side of the piston inserted into the cylinder hole drilled from the power transmission chamber side to the primary pressure chamber side opens to the power transmission chamber side at a predetermined timing in the piston stroke. For example, if the primary pressurizing chamber opens near the piston position where the maximum expansion occurs, the inconvenience of pressure leaking to the power transmission chamber when the piston stroke is pressurized can be avoided.
さらに、動力部について作動油の所定量を保持するとともに燃料タンク気相部の燃料蒸気圧が内部に常時加わる作動油室を備えたものとして、これが動力伝達室と連通して動力伝達室に充填された作動油に燃料蒸気圧が常時加わるものとすれば、ポンプ部を作動させる作動油を頻繁に補充する必要なく作動油量が適正に維持されやすくなるとともに、作動油と燃料との圧力差が過大にならないため、装置の耐久性が向上する。 Furthermore, the power transmission chamber is filled with a hydraulic oil chamber that holds a predetermined amount of hydraulic oil and the fuel vapor pressure in the fuel tank gas phase portion is constantly applied to the power transmission chamber. If the fuel vapor pressure is constantly applied to the generated hydraulic oil, the amount of hydraulic oil can be maintained properly without the need to frequently replenish the hydraulic oil that operates the pump unit, and the pressure difference between the hydraulic oil and fuel can be maintained. Therefore, the durability of the apparatus is improved.
さらにまた、ポンプ部の隔離手段をダイヤフラムまたはベローズとすれば、これにより作動油が充填される二次加圧室と燃料が充填されるポンプ室とが確実に隔離されるとともに動力伝達時のエネルギーロスが小さいものとなるが、これに加えて燃料ポンプ作動時に二次加圧室とポンプ室との間に圧力差が生じにくくなってダイヤフラムまたはベローズにかかる負担が過大とならず、耐圧性および耐久性に優れたポンプ部とすることができる。 Furthermore, if the isolation means of the pump part is a diaphragm or a bellows, the secondary pressurizing chamber filled with the hydraulic oil and the pump chamber filled with the fuel are reliably separated from each other and the energy at the time of power transmission is also obtained. In addition to this, the pressure difference between the secondary pressurizing chamber and the pump chamber is less likely to occur during operation of the fuel pump, and the burden on the diaphragm or bellows does not become excessive. It can be set as the pump part excellent in durability.
加えて、ポンプ部の入口側逆止弁を、所定の動力源を利用する弁開閉手段により所定のタイミングで機械的に開閉させるものとすれば、燃料の圧力差のみで開閉する従来の燃料ポンプに比べて燃料吸込時の弁抵抗によるエネルギーロスを最小限とするとともに弁開閉のタイミングを適正化して、ポンプ効率を良好なものにすることができ、動力部の駆動源に電動モータを用いる場合において弁開閉手段をその電動モータの回転を利用したカム機構で入口側逆止弁の開閉を行うものとすれば、簡易な構成でポンプ動作に連動させて弁を確実に開閉させることができ、このカム式の弁開閉手段部分と作動油の導入部分とを連通させて作動油をカムの潤滑油として利用するものとすれば、長期間に亘って潤滑油の補充を要することなく円滑な弁開閉動作を実現することができる。 In addition, if the check valve on the inlet side of the pump part is mechanically opened and closed at a predetermined timing by a valve opening and closing means that uses a predetermined power source, a conventional fuel pump that opens and closes only by the fuel pressure difference Compared to the above, energy loss due to valve resistance at the time of fuel suction is minimized and valve opening / closing timing is optimized to improve pump efficiency. When using an electric motor as the drive source for the power unit If the valve opening and closing means is a cam mechanism that utilizes the rotation of the electric motor to open and close the inlet side check valve, the valve can be reliably opened and closed in conjunction with the pump operation with a simple configuration, If the cam-type valve opening / closing means part and the hydraulic oil introduction part are communicated to use the hydraulic oil as the lubricating oil for the cam, a smooth valve can be obtained without replenishing the lubricating oil over a long period of time. Open and close It is possible to realize the work.
加えて、動力部の駆動源にエンジンを用いる場合において弁開閉手段にモータ駆動のカムまたは電磁ソレノイドを用い、動力部の作動タイミングを検知したコントロールユニットで制御されて入口側逆止弁を開閉させるものとすれば、例えばエンジンのクランクセンサ等で動力部を作動させる回転周期を検知してこれに合わせて逆止弁の開閉を制御するものとすることでポンプ動作に依存することなく適切なタイミングで入口側逆止弁を確実に開閉させることができる。 In addition, when an engine is used as the drive source of the power unit, a motor-driven cam or electromagnetic solenoid is used as the valve opening / closing means, and the inlet-side check valve is opened and closed under the control of the control unit that detects the operation timing of the power unit. If this is the case, for example, it is possible to detect the rotation period for operating the power unit with an engine crank sensor, etc., and to control the opening and closing of the check valve in accordance with this, so that the appropriate timing can be achieved without depending on the pump operation. Thus, the inlet check valve can be reliably opened and closed.
本発明によると、製造コストを高騰させることなく気化温度の異なる多種類の液化ガス燃料に容易に対応して、好適な燃料送出圧力を安定して発揮することができるものである。 According to the present invention, a suitable fuel delivery pressure can be stably exhibited without difficulty in increasing production costs and easily corresponding to various types of liquefied gas fuels having different vaporization temperatures.
図面を参照して本発明の第一の実施の形態を説明すると、本実施の形態に係る燃料ポンプ2を配設した液化ガス燃料供給装置1Aの配置を示す図1を参照して、燃料タンク10から燃料供給管路9Aが燃料レール7に接続され、この燃料レール7からエンジン50の吸気管路52に配設された燃料噴射弁8に燃料が分配される。燃料レール7は燃料戻し配管路9Bで燃料タンク10に接続されている。
A first embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. Referring to FIG. 1 showing a layout of a liquefied gas fuel supply device 1A provided with a
燃料供給管路9Aには2つの遮断弁5a,5bが配設されており、燃料タンク10側の遮断弁5aの手前であって燃料タンク10の内側箇所から燃料タンク10内に戻る燃料戻し配管9Cが分岐し、この燃料戻し配管9Cには圧力レギュレータ3が設けられている。一方、燃料戻し配管路9Bには絞りであるオリフィス6および遮断弁5cが配設されており、このオリフィス6および遮断弁5cをバイパスするバイパス管路9aにはリリーフ弁1cが配設されている。
Two
本実施の形態の液化ガス燃料供給装置1Aは、ブタン成分が多く比較的気化温度の高いLPGに適するものである。また、従来の液化ガス燃料供給装置と同様にコントロールユニット11およびこれにエンジン運転状態を入力させる図示しない各種センサが設けられており、加えて燃料噴射量に補正を加えるための温度センサ12、圧力センサ13が燃料レール7に付設されている。
The liquefied gas fuel supply apparatus 1A of the present embodiment is suitable for LPG having a large butane component and a relatively high vaporization temperature. Further, similarly to the conventional liquefied gas fuel supply device, a
本実施の形態における燃料ポンプ2は、ポンプ部2Aおよび電動モータ40を駆動源とする動力部2Bが一体に結合されて一つの略円柱状の装置として燃料タンク10の内部に設置されている点を特徴とする。即ち、燃料ポンプ2はポンプ部2Aと動力部2Bとがそれぞれ別体として形成され、使用目的に合わせて両者を容易に着脱して単体または別体として適用できるものであるが、本実施の形態のように使用燃料の沸点が比較的高い場合はリターンレス方式とした場合でも燃料供給管路9Aに送出する燃料を高圧で吐出する必要がないことから、低出力の電動モータ40を駆動源として動力部2Bとポンプ部2Aとを一体として燃料タンク10内に配置しても充分であるからである。また、電動モータ40を用いることはエンジン運転状態に影響されずに安定的に駆動できるため燃料噴射量を良好に制御しやすい点で有利だからである。
The
これに加えて、図7に示す従来の燃料供給装置において高圧ポンプ19がエンジン50に付帯して設けられていることでその熱がポンプ機能に影響を及ぼすとともにこれを通過する燃料の温度上昇を招いて燃料噴射量の制御が困難となっていたのに対し、本実施の形態では燃料ポンプ2および供給燃料に対する環境温度変化の影響が極めて少ないものとなっている。
In addition to this, in the conventional fuel supply apparatus shown in FIG. 7, the
また、コントロールユニット11は、燃料レール7に付設された燃料噴射制御のための温度センサ12および圧力センサ13のうち、温度センサ12からの出力信号をリターン方式とリターンレス方式との切換えのためのデータとして利用している。即ち、通常は燃料戻し配管路9Bの遮断弁5cを閉じた状態のリターンレス方式とし、燃料レール7内の燃料が予め設定された温度以上となったとき遮断弁5cを開弁し、リターン方式として余剰燃料を燃料タンク10に戻すようにプログラムされている。尚、コントロールユニット11はこれに加えて、図示しない複数のセンサでエンジン負荷状態を検知し、その負荷に応じて電動モータ40の回転数を変化させて燃料吐出量を変更するようになっている。
In addition, the
本実施の形態における燃料ポンプ2の詳細を説明するための図2の縦断面図を参照して、略円柱状に形成された動力部2Bは、上面側に延出したドライブシャフト26a上端側に電動モータ40が駆動軸を接続されて駆動する直動ピストンポンプであり燃料タンク10の頂壁側にその上面を向けた位置とされている。ドライブシャフト26aの下端側は動力伝達室としての略円柱状の空間である斜板室28内に突出し、これに動力伝達手段としてピストン駆動用の斜板26bが中心を固定されており、電動モータ40が駆動することにより回転しその下面側に上下の波動を生じるようになっている。
Referring to the longitudinal sectional view of FIG. 2 for explaining the details of
そして、斜板26bの下面に摺動可能に当接するようにスリッパ26c,26c,26cが回転軸を中心に120度間隔で配設されており、これらの下方の対応位置には、シリンダ孔29a,29a,29aが斜板室28の底壁に開口して穿設されている。各シリンダ孔29aにはピストン29が内側にピストンバネ29bを配してそれぞれ挿入されており、その下端側に一次加圧室25を形成している。
各ピストン29の上端側に設けられた略球形の頭部は、各スリッパ26c下面に設けた凹部に挿入されており、斜板26b下面に生じる波動を直線的な上下動に変換するようになっている。また、ドライブシャフト26aの下端側にはカムシャフト26dがその上端側を着脱可能かつ周方向に回転不能に挿設されており、下端側を後述するポンプ部2A側に挿入している。
A substantially spherical head provided on the upper end side of each
一方、ポンプ部2Aも動力部2Bと同様に略円柱状に形成され、ほぼ同一径である動力部2Bの下面側に図示しないボルト等で連結・固定され、燃料タンク10内において底壁に燃料吸入口20aを向けた位置とされている。そしてポンプ部2Aは、動力部2Bのシリンダ孔29a位置に対応した位置に3基の二次加圧室27,27,27を備えており、二次加圧室27内にゴムなどの弾性素材からなるベローズ23が配設されて内側を燃料室24として外側の作動油と内側の燃料とを完全に分離しており、これらで動力部2Bに発生した作動油の圧力変動を燃料送出圧力に変換するベローズ式ポンプを形成している。そして、ポンプ室24は出口側逆止弁22Bを経て燃料吐出口20bを通って燃料供給管路9Aに連通しているとともに、入口側逆止弁22Aを経て燃料吸入口20aを通って燃料タンク10側に連通している。尚、隔離手段としてベローズ23を配設する代わりにダイヤフラムを配設してもよい。
On the other hand, the
また、ポンプ部2Aの燃料吸入口20aに近接配置された入口側逆止弁22Aは、モータ40の回転を利用して機械的に燃料の流入路を開閉するカム式の開閉弁である。即ち、カムシャフト26dのカム21aを備えた先端側を収納するカム室21がポンプ部2Aの中央底部寄り設けられており、斜板26bの回転によるベローズ23の拡大・収縮動作にタイミングを合わせて設定されたカム21aが回転することで押し出されたバルブシャフト22bの先端側の弁体22aが弁座22cから離間することで開弁し、カム21aが更に回転することで弁バネ22eの作用でバルブシャフト22bを押し戻して閉弁するようになっている。
The inlet-
上述したように、燃料ポンプ2を構成するポンプ部2Aと動力部2Bとは分割可能な別体として形成されたものであるが、動力部2Bの一次加圧室25がポンプ部2Aの二次加圧室27と接続路30Aで接続されており、斜板室28、一次加圧室25、接続路30A、二次加圧室27には作動油が充満したものとなっている。これに加えて、動力部2Bの上面側には作動油が充填された作動油室28bが設けられ、これをドライブシャフト26aが貫通するとともに斜板室28側に作動油を補充するようになっており、その頂壁28c外面側が燃料タンク10の気相部に露出して、その燃料蒸気圧を作動油に常時加えるようになっている。尚、この頂壁28cは、ゴムなどの弾性板を配設して内外の圧力変動で撓むものとするか或いは硬質の板部材を上下に摺動可能に配設して、内外に圧力差が生じないものとすればよい。
As described above, the
斜板室28は、ドライブシャフト26a下端側に固定されたカムシャフト26dが挿通する挿通孔26eを介してポンプ部2A側のカム室21に連通し作動油が充満している。尚、カム室21はポンプ部2Aの底面側から穿設されて設けられるが、その開口部に栓体21bを嵌装して作動油が燃料タンク10側に漏れないよう封止している。また、カム21aが当接するバルブシャフト22b周面にリップシール22dが密着するように配設されており、カム室21の作動油が弁室22d内に漏れないようにしている。
The
図3は、図2の燃料ポンプ2の分割箇所であるX−X線に沿う断面図を示している。燃料ポンプ2は、上述した二次加圧室27を有したポンプ機構を中心軸に対し120度間隔で3基備えており、これらは互いに異なるタイミングで燃料を送出するように設定され、燃料が燃料吐出口20bから連続して送出されるようになっている。そして、これらを一つの燃料吐出口20bに接続するために、ポンプ部1Aの上面側に環状の燃料収束路20cが設けられており、各ポンプ機構の出口側逆止弁22B下流側の燃料通路が燃料収束路20cにそれぞれ開口し、そのうちの一つの燃料通路が燃料吐出孔20aに連通している。
FIG. 3 shows a cross-sectional view taken along the line XX, which is a divided part of the
以下、本実施の形態の液化ガス燃料供給装置1Aの動作について説明する。図2を参照して、動力部2Bのドライブシャフト26aが電動モータ40の駆動により回転することで斜板26bが回転し、その下面側のピストン29が上下動を行う。これにより一次加圧室25の作動油に圧力変動が生じ、これがほぼ正弦波の脈動となって接続路30Aを通ってポンプ部2Aの二次加圧室27に伝達される。
Hereinafter, the operation of the liquefied gas fuel supply apparatus 1A of the present embodiment will be described. Referring to FIG. 2, the
そして、ポンプ室24内の燃料圧力が二次加圧室27の作動油圧力に勝りベローズ23が拡開したとき、このタイミングに合わせてカムシャフト26dに設定したカム21aの回転により弁室22d側に突出したバルブシャフト22bは、弁体22aを弁座22cから離間させて入口側逆止弁22Aを開弁し、これを通って燃料タンク10内の燃料がポンプ室24内に流入する。そして、斜板26bが更に回転してピストン29が下降すると二次加圧室27の圧力が上昇してベローズ23が収縮する。すると、ポンプ室24の燃料が出口側逆止弁22Bを通って燃料吐出口20bから吐出され、燃料供給管路9Aを通って燃料レール7に配設された燃料噴射弁8に向かって送出される。尚、カム21aを配設したカム室21は斜板室28側と連通して常に作動油で満たされることでこれがカム21aの潤滑油となってカム動作を常に円滑なものとしている。
When the fuel pressure in the
このベローズ23の拡開・収縮による燃料の吸入・吐出は、作動油の圧力変動を伝達手段に利用したものであるが、ポンプ部2Bのピストン29が上昇した上死点付近においてピストン29の外周面に穿設した連通孔29dが斜板室28側に開口して燃料タンク10側の燃料蒸気圧がかかっている作動油室28bおよび斜板室28内と一次加圧室25および二次加圧室27とを連通させるため作動油の圧力は常時安定しており、動力の伝達にロスが生じにくいとともにベローズ23の内外において大きな圧力差を生じにくいことから、ベローズ23にかかる負担は比較的小さく、その耐久性は充分に確保される。尚、ベローズ23の代わりにダイヤフラムを配設した場合でも同様の効果が期待できる。
The suction / discharge of the fuel by the expansion / contraction of the
そして、燃料供給管路9Aから複数の燃料噴射弁8を配設した燃料レール7に至る燃料は、燃料戻し配管9Cに配設された圧力レギュレータ3により予め設定された圧力に調整されるため、燃料供給方式を遮断弁5cが閉鎖されたリターンレス方式としている場合でも、安定した噴射圧力で燃料噴射弁8から吸気管路52に燃料を噴射することができる。従って、燃料ポンプ2による圧力脈動や環境温度変化の影響による燃料噴射量の変動は比較的少ないものとなり、また、戻し燃料はタンク10の内部で圧力レギュレータ3を経由して燃料タンク10に戻るため、燃料タンク10内部の温度が上昇する心配は殆んどない。
The fuel from the
コントロールユニット11は燃料レール7に配設された温度センサ12で検知した燃料温度がその記憶手段に予め設定・記憶した所定温度を超えたときに、燃料戻し配管9Bの遮断弁5cを開放して余剰燃料を燃料タンク10に戻すリターン方式とされているため、燃料レール7内の燃料温度が過度に上昇して気化してしまうことが回避されるが、燃料レール7内の燃料温度が所定値以下に下がると遮断弁5cを閉鎖してリターンレス方式とするため、戻し燃料で燃料タンク10内の温度が過剰に上昇することはない。
The
一方、リターン方式としている場合においても、遮断弁5cの上流側近接位置に配設したオリフィス6により戻し燃料の流量が制限されることから、燃料レール7内の燃料圧力が所定の下限圧力よりも低下することがないため、燃料噴射圧力は安定的に維持される。また、この遮断弁5cおよびオリフィス6をパイパスするバイパス管9aは途中にリリーフ弁1cが配設されているため、燃料レール7内の圧力が所定の上限圧力を超えた場合に、これを燃料タンク10側に逃がして燃料噴射圧力を一定に維持する。
On the other hand, even in the case of the return method, the flow rate of the return fuel is limited by the orifice 6 disposed in the upstream proximity position of the
図4は、本発明の第二の実施の形態である液化ガス燃料供給装置1Bの配置を示すものであり、この液化ガス燃料供給装置1Bは図1の液化ガス燃料供給装置1Aにおいて燃料ポンプ2を構成する動力部2Bを、エンジン50側に配置して配管30B(耐圧管)で燃料タンク10内に配置されたポンプ部1Aに接続した点を特徴とする。
FIG. 4 shows an arrangement of a liquefied gas
即ち、本実施の形態の液化ガス燃料供給装置1Bは、燃料ポンプ2がポンプ部2Aと動力部2Bとが別体として形成され容易に分割できることから、動力部2Bを外してエンジン50側に配置し、エンジン50を駆動源とすることで燃料吐出圧力を大幅に高いものとすることができる。即ち、気化温度の低い液化ガス燃料を使用する場合に、燃料供給管路9A内の燃料圧力を高圧に維持するためにポンプシステムを切換えたものであり、プロパン成分の多いLPGを使用する場合に適したものである。
That is, in the liquefied gas
動力部2Bは、エンジン50のクランク軸51端部側に設けたプーリ41Aとドライブシャフト26a端部側に設けたプーリ41Bとが伝導ベルト42で接続され、クランク軸の回転を1:1で動力部2Bに伝達するものとされてエンジン50本体に付設され、エンジンルームのある車両前部から燃料タンク10のある車両後部まで接続する長尺の配管30B,30B,30Bで燃料タンク10内に配置されたポンプ部2Aに接続されてなるものである。そして、エンジン50のクランク軸51が回転することにより、ピストン29が往復動して一次加圧室25に圧力変動を生じさせ、ほぼ正弦波の脈動が配管30Bを経てポンプ部2Aの二次加圧室27に伝達され、ポンプ部2Aを駆動させる点は図1の液化ガス燃料供給装置1Aと同様である。
In the
しかしながら、本実施の形態においては、電動モータ40よりも遙かに高出力のエンジン50を動力源としたことで、吐出圧力を極めて高くすることができる点に特徴があり、気化温度の低いLPGを使用する場合に燃料供給管路9Aおよび燃料レール7内の燃料圧力を極めて高圧で維持できるようになって、その気化を確実に防止することができるものである。
However, the present embodiment is characterized in that the discharge pressure can be made extremely high by using the
本実施の形態におけるポンプ部2Aの入口側逆止弁を機械的に開閉させる方式として、図5に電動モータ43を利用した入口側逆止弁22Cを配設したものを示し、図6に電磁ソレノイド44を利用した入口側逆止弁22Dを配設したものを示す。即ち、これらの方式はエンジン50のクランクシャフト51の回転位置・回転速度をクランクセンサ14でコントロールユニット11が検知し、これを基に動力部2Bの作動タイミング(ピストン位置)を把握して、これに合わせたタイミングで入口側逆止弁22C,22Dを機械的に開閉させるものである。これにより、弁抵抗による燃料送出のロスを最小限とすることに加えて入口側逆止弁の開閉を的確なものとして、ポンプ効率の優れたものとすることができる。尚、クランクセンサ14の代わりに斜板26bの回転位置・回転速度を直接検出するカムパルスセンサを動力部2B側に設けても同様である。
As a system for mechanically opening and closing the inlet side check valve of the
また、図5の電動モータ43を用いる方式においては、図2におけるカムシャフト26dよりも短いカムシャフト26fに交換しており、図6の電磁ソレノイド44を用いる方式においてはカム室21と弁室22dとの連通を封止する封止部材22fを挿設している。また、両者に共通してポンプ部2Aおよび動力部2Bの連結面は蓋部材20c,20dがボルト等で固定され封止されている。さらに、図5の方式においてこの蓋部材20cの下面に配管30Bの接続孔部分からカムシャフトが貫通する部分まで作動油を連通させる連通溝を穿設ければ、挿通孔26eおよびカム室21は常に作動油で満たされることになり、円滑なカム動作を維持しやすいものとなる。
In the system using the
以上述べたように、燃料ポンプを構成するポンプ部と動力部とを分割可能な別体としてその動力源を電動モータとエンジンとの間で容易に切換え可能とした本実施の形態により、製造コストを高騰させることなく気化温度の異なる多種類の液化ガス燃料に容易に対応できるようになり、燃料噴射量の制御性を一層良好なものとすることができるものである。 As described above, the pump unit and the power unit constituting the fuel pump can be separated into separate parts so that the power source can be easily switched between the electric motor and the engine. Thus, it is possible to easily cope with various types of liquefied gas fuels having different vaporization temperatures without raising the fuel vapor, and the controllability of the fuel injection amount can be further improved.
1A,1B 液化ガス燃料供給装置、 2 燃料ポンプ、 2A ポンプ部、 2B 動力部、 10 燃料タンク、 11 コントロールユニット、 14 クランクセンサ、 20a 燃料吸入口、 20b 燃料吐出口、 21 カム室、 21a カム、 22A,22C,22D 入口側逆止弁、 22B 出口側逆止弁、 23 ベローズ、 24 ポンプ室、 25 一次加圧室、 26a ドライブシャフト、 26b 斜板、 26c スリッパ、 27 二次加圧室、 28 斜板室、 29 ピストン、 30A 接続路、 30B 配管、 40,43 電動モータ、 44 電磁ソレノイド、 50 エンジン
1A, 1B liquefied gas fuel supply device, 2 fuel pump, 2A pump section, 2B power section, 10 fuel tank, 11 control unit, 14 crank sensor, 20a fuel inlet, 20b fuel outlet, 21 cam chamber, 21a cam, 22A, 22C, 22D Inlet side check valve, 22B Outlet side check valve, 23 Bellows, 24 Pump chamber, 25 Primary pressurizing chamber, 26a Drive shaft, 26b Swash plate, 26c Slipper, 27 Secondary pressurizing chamber, 28 Swash plate chamber, 29 piston, 30A connection path, 30B piping, 40, 43 electric motor, 44 electromagnetic solenoid, 50 engine
Claims (4)
4. The fuel pump according to claim 3, wherein the valve opening / closing means by the cam mechanism communicates with a hydraulic oil introduction portion and uses the hydraulic oil as lubricating oil for the cam .
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