米国特許情報 | 欧州特許情報 | 国際公開(PCT)情報 | Google の米国特許検索
 
     特許分類
A 農業
B 衣類
C 家具
D 医学
E スポ−ツ;娯楽
F 加工処理操作
G 机上付属具
H 装飾
I 車両
J 包装;運搬
L 化学;冶金
M 繊維;紙;印刷
N 固定構造物
O 機械工学
P 武器
Q 照明
R 測定; 光学
S 写真;映画
T 計算機;電気通信
U 核技術
V 電気素子
W 発電
X 楽器;音響


  ホーム -> 加工処理操作 -> 三菱自動車工業株式会社

発明の名称 気泡除去装置
発行国 日本国特許庁(JP)
公報種別 公開特許公報(A)
公開番号 特開平11−179105
公開日 平成11年(1999)7月6日
出願番号 特願平9−355162
出願日 平成9年(1997)12月24日
代理人 【弁理士】
【氏名又は名称】長門 侃二
発明者 西中 康博
要約 目的


構成
特許請求の範囲
【請求項1】 内燃機関の燃料噴射弁と燃料タンクとの間を接続する燃料供給通路に設けられ、前記燃料噴射弁に燃料を圧送するポンプと、前記燃料供給通路及び前記圧送された燃料のうち前記燃料噴射弁で噴射されない余剰燃料を前記燃料タンクに還流させる還流通路のいずれか一方に介装され、該一方の通路を流れる燃料に含まれる気泡を分離し貯蔵する気泡分離器と、一端が前記気泡分離器に接続されるとともに他端が負圧を発生させる負圧発生器に接続され、前記気泡分離器に貯蔵された気泡を前記負圧で吸引させ前記還流通路に返戻する気泡通路と、を備えたことを特徴とする気泡除去装置。
発明の詳細な説明
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、気泡除去装置に係り、詳しくは燃料中の気泡を除去し燃料通路を流れる燃料を確実に液状とする技術に関する。
【0002】
【関連する背景技術】特開平8−5436号公報を参照すると、燃料消費量計測装置が示されている。この燃料消費量計測装置は、内燃機関の燃料供給経路(燃料供給通路)及び燃料返戻経路(還流通路)にそれぞれ介装された流量センサと、これら流量センサに電気的に接続された演算回路とを備えており、この演算回路は両流量センサにて検出した燃料流量の差に基づいて単位時間当たりの内燃機関の燃料消費量を算出し、その算出結果を表示可能とされている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】ところで、内燃機関が昇温するとこれに伴って燃料噴射弁も昇温し、該燃料噴射弁を通過する燃料が加熱されて一部が蒸発する。そして、この蒸発した一部の燃料は気泡となって燃料返戻経路を流れることになる。このように液状の部分とともに気泡が流れることになると、上記公報に開示されるようなフィン回転式や容積式の流量センサでは、液体部分の流れと気泡部分の流れとを区別することが困難であるため、液状の燃料のみならず気泡の部分でも流量が計測されてしまい燃料流量を正確に計測できないという問題がある。
【0004】つまり、燃料供給経路を流れる燃料流量については液状であるために正確に計測できるが、一方燃料返戻経路を流れる燃料流量については液状部分以外に体積の大きな気泡部分を含んで流量が計測されてしまい、実際には燃料噴射弁で燃料を噴射し燃料が減少しているにも拘わらず燃料返戻経路の燃料流量の方が燃料供給経路の燃料流量よりも多いという矛盾を生じてしまう虞がある。
【0005】また、高温再始動時のように、燃料噴射弁に流れる燃料中に気泡が発生しているような場合には、この気泡で噴射される燃料が希薄となり十分な始動性(燃焼性)が得られないという問題もある。そこで、通路内の気泡を除去すべく、最近では、燃料通路に気泡分離器を介装し、これにより燃料の気泡を分離除去し通路内を流れる燃料を液状部分のみとすることが考えられている。
【0006】しかしながら、このような気泡分離器では、いかに気泡を確実且つ完全に除去するかが課題であり、またこのように分離除去された気泡を環境への影響なくいかに処理するかが課題となっている。本発明は上述した事情に基づきなされたもので、その目的とするところは、燃料通路に発生する燃料の気泡を環境への影響なく確実に除去可能な気泡除去装置を提供することにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】上記した目的を達成するために、請求項1の発明によれば、内燃機関の燃料供給通路を介して燃料噴射弁に供給される燃料または燃料噴射弁で噴射されずに還流通路を介して燃料タンクに還流する余剰燃料に含まれる気泡が気泡分離器によって分離されて一旦貯蔵され、この気泡は負圧発生器で発生する負圧により吸引されて還流通路に返戻されることになる。
【0008】これにより、燃料に含まれる気泡が、大気中に放散されることなく、つまり環境に影響を与えることなく燃料供給通路または還流通路から確実に除去され、通路を流れる燃料が液状部分のみとされる。従って、例えば燃料供給通路に気泡分離器を介装させた場合には、高温再始動時のように燃料噴射弁に向かう燃料中に気泡が多く発生する状況下でも、環境に影響を与えることなく始動性を向上させ燃焼を良好なものとすることが可能である。
【0009】また、還流通路に気泡分離器が介装され、その下流側に流量センサが設けられている場合には、気泡を含まない液状の燃料に基づいて正確な燃料流量が検出され、流量計測の精度を向上させることが可能である。なお、好ましくは負圧発生器はジェットポンプであるのがよく、これにより負圧発生器が信頼性高く簡単且つ安価に構成される。
【0010】
【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。先ず、第1の実施形態について説明する。図1を参照すると、本発明に係る気泡除去装置を含む車両の燃料系、即ち車両に搭載された内燃機関であるガソリンエンジンに燃料を供給する燃料供給系の概略構成図が示されており、以下同図に基づいて燃料系全体を説明するとともに本発明に係る気泡除去装置について説明する。なお、ガソリンエンジンとしては、例えばシリンダ内に燃料を直接噴射する筒内噴射型ガソリンエンジン(以下、単にエンジンと略す)が採用される。
【0011】同図に示すように、燃料供給系は燃料タンク2を備えており、この燃料タンク2内からは燃料供給管路(燃料供給通路)4が延びている。燃料供給管路4はエンジンの各気筒毎に設けられた複数の燃料噴射弁6に接続されている。なお、ここでは燃料噴射弁6は代表的に1つのみ図示してある。燃料供給管路4には燃料フィルタ8及び低圧燃料ポンプ10が介装されており、これら燃料フィルタ8及び低圧燃料ポンプ10は燃料タンク2内に配置されている。低圧燃料ポンプ10は電動式ポンプであって、エンジンの始動とともに駆動され、一定の吐出流量の燃料を燃料供給管路4に供給可能とされている。
【0012】燃料供給管路4には、燃料タンク2側から逆止弁12、燃料フィルタ14及び高圧燃料ポンプ16が順次介装されている。高圧燃料ポンプ16は例えば斜板式アキシャルプランジャポンプであって、エンジンのカムシャフトにより駆動される。高圧燃料ポンプ16と燃料フィルタ14との間の燃料供給管路4からは低圧側返戻管路18が延びており、この低圧側返戻管路18は燃料タンク2に接続されている。低圧側返戻管路18には低圧レギュレータ20が介装されており、この低圧レギュレータ20は一定のリリーフ圧を有し、低圧燃料ポンプ10から高圧燃料ポンプ16に供給される燃料圧を一定圧以下に制限する。
【0013】燃料噴射弁6からは高圧側返戻管路(還流通路)22が延びており、この高圧側返戻管路22は低圧レギュレータ20よりも下流の低圧側返戻管路18に接続されている。そして、高圧側返戻管路22には高圧レギュレータ24が介装されており、この高圧レギュレータ24は低圧レギュレータ20よりも高いリリーフ圧を有している。
【0014】燃料供給管路4の高圧燃料ポンプ16と燃料噴射弁6との間には、燃料噴射弁6の上流側の燃料流量を検出する#1流量センサ30が設けられており、また、高圧側返戻管路22には、燃料噴射弁6の下流側の燃料流量を検出する#2流量センサ32が設けられている。これらの#1流量センサ30及び#2流量センサ32としては、例えばオーバルギヤ式の容積式流量計が採用される。
【0015】これら#1流量センサ30及び#2流量センサ32は計測器36に電気的に接続されており、さらに計測器36は電子コントロールユニット(ECU)40に電気的に接続されている。詳しくは、計測器36は、#1流量センサ30及び#2流量センサ32からの流量情報に基づいて燃料噴射弁6の上流側燃料流量と下流側燃料流量との差を演算するように構成されており、ECU40は、この演算情報に基づいて燃料噴射弁6で噴射される燃料、つまり燃料消費量を求め、必要に応じて該燃料消費量情報を各種出力装置(表示装置等)に出力するようにされている。
【0016】さらに、高圧側返戻管路22には、上記#2流量センサ32を挟むようにして、#2流量センサ32の上流側に気泡分離器(エア分離器或いはパーコレータともいう)50が介装されており、一方、#2流量センサ32の下流側、即ち燃料タンク2側にはジェットポンプ(負圧発生器)70が介装されている。そして、気泡分離器50のノズル52とジェットポンプ70の負圧ノズル72とが気泡管路(気泡通路)80で連結されている。以下、気泡分離器50とジェットポンプ70の構成について詳しく説明する。
【0017】図2を参照すると、気泡分離器50の縦断面図が示されており、同図に示すように、気泡分離器50は、主として高圧側返戻管路22と接続される入力管54、出力管55とハウジング56とが一体に成形されており、ハウジング56内に形成された気泡分離室57にフロート58を有して構成されている。詳しくは、入力管54の入力通路54a及び出力管55の出力通路55aとは、それぞれ孔54b及び孔55bを介して気泡分離室57と連通しており、これにより、燃料が入力管54から気泡分離室57に流れると気泡が図で視て上方に分離し、その後、燃料の液状部分のみが出力管55に排出されることになる。
【0018】また、孔54bと孔55b間の入力通路54aと出力通路55aとを仕切る壁59には、ガイド棒60が立設されており、一方上記フロート58には内部を延びてガイド孔58aが形成されており、ガイド棒60がガイド孔58aに挿入されている。これにより、フロート58がガイド棒60に沿い図中矢印で示すように移動可能とされている。
【0019】同図に示すように、フロート58からは弁棒62が延びており、その先端には球状の弁体63が設けられている。一方、ハウジング56に嵌入された上記ノズル52の底面には、ノズル孔52aと連続する孔65を中央に有したラバー材からなる弁座64が設けられている。つまり、弁体63と弁座64とから気泡分離室57とノズル孔52aとの連通と遮断とを行う弁が構成されている。従って、例えば気泡分離室57が燃料で満たされると、フロート58が上昇し弁体63が弁座64と当接して閉弁状態となり、気泡分離器50からの燃料の漏洩が防止される。
【0020】図3を参照すると、ジェットポンプ70の縦断面図が示されており、同図に示すように、ジェットポンプ70は、主として上記ノズル72、該ノズル72から延びる連結管73、高圧側返戻管路22と接続される入力管74、出力管75とから構成されている。より詳しくは、出力管75内には出力通路75aと連通する負圧発生室77が形成されており、連結管73と出力管75とは、ノズル72から連なる連結管73内の通路78が負圧発生室77と連通するようにして一体に成形されている。また、入力管74の先端は絞られてオリフィス部74bとされており、このオリフィス部74bがその先端を負圧発生室77の略中央に位置させて負圧発生室77内に挿入されている。
【0021】つまり、ジェットポンプ70は、入力管74内の入力通路74aに流入した燃料が、オリフィス部74bで絞られて流速を増した後、該オリフィス部74bの先端から負圧発生室77内に出力通路75aに向けて勢い良く噴出し、これにより負圧発生室77内の気体が該噴出する燃料に吸引されて負圧発生室77内に負圧が発生するように構成されている。
【0022】以下、このように構成された本発明に係る気泡除去装置の作用を上記図1乃至図3を参照して説明する。エンジンの暖機が完了し、エンジンの温度が上昇すると、燃料噴射弁6の温度が上昇する。これにより、燃料噴射弁6を経て高圧側返戻管路22に流れる燃料はその一部が気化し気泡となって高圧側返戻管路22内を流れることになる。また、燃料が高圧レギュレータ24を通過する際に高圧側返戻管路22内の圧力が低下することになるが、これによっても気泡は発生する。
【0023】このように気泡が発生すると、図2に示すように、気泡分離器50の気泡分離室57には、液状燃料Lとともに、燃料の気泡Bとが混在することになる。詳しくは、液状燃料Lの上部に気泡Bが充満することになる。このように、気泡Bが液状燃料Lの上部に充満することになると、通常は気泡分離室57に流入する液状燃料Lの液面の上昇によってフロート58が上昇し、上述したように弁体63が弁座64と当接して閉弁状態とされるのであるが、気泡Bの圧力によって液状燃料Lの液面が下がってフロート58が下降し、弁体63が弁座64から離間して開弁状態とされる。このように開弁状態とされると、気泡Bはノズル孔52aを介して気泡管路80に流出することになる。
【0024】このとき、上述したように、気泡管路80はジェットポンプ70のノズル72に接続されており、負圧発生室77には負圧が発生しているため、気泡管路80に流出した気泡Bは、負圧発生室77の負圧に吸引されてジェットポンプ70の通路78、負圧発生室77を経て出力管75に導かれることになる。そして、気泡Bはオリフィス部74bの先端から噴出される燃料とともに再び高圧側返戻管路22を流れることになり、燃料タンク2に戻されることとなる。
【0025】つまり、気泡分離器50の気泡分離室57内の気泡Bは、ジェットポンプ70の作用によって確実に吸引されて気泡分離室57内から除去されることになり、気泡分離室57内が気泡Bで完全に満たされて該気泡Bが出力管55に流出してしまうようなことが好適に防止されることになるのである。このように、気泡分離器50によって高圧側返戻管路22を流れる燃料中の気泡Bが除去され、気泡分離器50の出力管55から液状燃料Lのみが排出されるようになると、少なくとも気泡分離器50とジェットポンプ70との間においては高圧側返戻管路22内を純粋に液状燃料Lのみが流れることになる。
【0026】従って、上述したように、気泡分離器50とジェットポンプ70との間には#2流量センサ32が介装されているのであるが、該#2流量センサ32は確実に本来の液状の燃料流量を計測可能となり、#1流量センサ30と#2流量センサ32とからの情報に基づいて計測部36、ECU40において燃料消費量を正確に演算可能となる。
【0027】即ち、本発明の気泡除去装置を用いることにより、エンジンが高温状態にある場合の燃料噴射弁6の加熱により、或いは高圧レギュレータ24通過後の圧力低下により高圧側返戻管路22内に燃料の気泡が発生したとしても、このような気泡を燃料系の外部に漏らすこともなく確実に除去することができ、つまり、自然環境等に影響を与えないようにしながら確実に燃料の気泡を除去できる。これにより、#1流量センサ30と#2流量センサ32とを用いて燃料噴射弁6の上流側と下流側の流量差に基づいて燃料消費量を計測するような場合において、正確な燃料消費量を求めることが可能となる。
【0028】また、このように気泡分離器50とジェットポンプ70とを気泡管路80で連結すると、気泡分離器50のフロート58が作動不良となって気泡分離器50が常時開弁状態となった場合であっても、燃料は確実に燃料タンク2に戻され、燃料が燃料系の外部に漏洩するようなことが好適に防止される。次に、第2の実施形態について説明する。
【0029】この第2の実施形態では、図4に示すように、上記図1中の燃料供給管路4の高圧燃料ポンプ16と燃料噴射弁6との間に上記気泡分離器50と同一仕様の気泡分離器50´が配設されており、さらに、低圧側返戻管路18の低圧レギュレータ20と燃料タンク2との間に上記ジェットポンプ70と同一仕様のジェットポンプ70´が配設されて構成されている。そして、気泡分離器50´のノズル52´とジェットポンプ70´のノズル72´とが上記気泡管路80と同様の気泡管路80´によって連結されている。
【0030】以下、このように構成された第2の実施形態における気泡除去装置の作用について説明する。エンジンが停止しているときには、通常は燃料供給管路4内の燃料は燃料タンク2に戻されている。従って、エンジンを始動し、低圧燃料ポンプ10を作動させ高圧燃料ポンプ16が作動し始めた段階では、燃料の大半は高圧燃料ポンプ16が殆ど回転しないこともあり低圧レギュレータ20を介して低圧側返戻管路18を流れて燃料タンク2に戻ることになり、一部の燃料のみが高圧燃料ポンプ16を通って燃料供給管路4内の残留空気を気泡として巻き込みながら燃料噴射弁6に供給される。
【0031】また、エンジンの高温再始動時においては、燃料供給管路4内に燃料が残留しているものの熱せられて気泡が発生している可能性が高い。従って、この場合にも燃料は該気泡を巻き込みながら燃料噴射弁6に供給される。しかしながら、この際、高圧燃料ポンプ16の下流には気泡分離器50´が配設されているため、上記気泡は該気泡分離器50´によって良好に除去されることになる。つまり、このとき、ジェットポンプ70´には低圧側返戻管路18を流れる大量の燃料によって負圧が発生しており、この負圧によって気泡が気泡管路80´を通ってジェットポンプ70´側に吸引され、燃料噴射弁6に供給される燃料は気泡を含まない液状の良好なものとされるのである。これにより、エンジンの始動時において、燃料噴射弁6から適正な量の燃料をむらなく安定的に噴射することができ、燃焼悪化等を好適に防止することができることになる。
【0032】また、当該第2の実施形態においても、上記第1の実施形態同様、エンジンの暖機が完了しエンジンの温度が上昇すると、燃料噴射弁6の温度上昇により高圧側返戻管路22を流れる燃料の一部が気化して気泡となる一方、この気泡は気泡分離器50により除去されジェットポンプ70を介して燃料タンク2に良好に戻されることになる。
【0033】つまり、当該第2の実施形態のように、上記気泡分離器50及びジェットポンプ70の他に気泡分離器50´とジェットポンプ70´とを併せて設けるようにして気泡除去装置を構成するようにすれば、エンジンの通常の運転時において燃料消費量を正確に検出することができ、且つ、エンジンの始動時において燃焼悪化を確実に防止することができることになる。
【0034】なお、上記第1及び第2の実施形態では、エンジンを筒内噴射型ガソリンエンジンとしたが、これに限るものではなく、エンジンが吸気管噴射型ガソリンエンジンであっても本発明を好適に適用可能である。
【0035】
【発明の効果】以上の説明で明らかなように、請求項1の気泡除去装置によれば、燃料に含まれる気泡を大気中に放散させることなく、つまり環境に影響を与えることなく燃料供給通路または還流通路から確実に除去でき、通路を流れる燃料を液状部分のみとすることができる。
【0036】これにより、例えば燃料供給通路に気泡分離器を介装させた場合には、高温再始動時のように燃料噴射弁に向かう燃料中に気泡が多く発生する状況下でも、環境に影響を与えることなく始動性を向上させ燃焼を良好なものとすることができる。また、還流通路に気泡分離器が介装され、その下流側に流量センサが設けられている場合には、気泡を含まない液状の燃料に基づいて正確な燃料流量を検出でき、流量計測の精度を向上させることができる。




 

 


     NEWS
会社検索順位 特許の出願数の順位が発表

URL変更
平成6年
平成7年
平成8年
平成9年
平成10年
平成11年
平成12年
平成13年


 
   お問い合わせ info@patentjp.com patentjp.com   Copyright 2007-2013