(57)【要約】【課題】燃料通路の開閉に必要な開閉手段の数を減らすことができる燃料供給装置を提供すること。【解決手段】燃料供給装置２は、燃料タンク３からデリバリパイプ７まで燃料を供給するためのフィード通路５と、デリバリパイプ７から燃料タンク３まで燃料Ｆを戻すためのリターン通路８とを備えている。フィード通路５及びリターン通路８は、単一の燃料通路ブロック１０を介して電磁弁２０に接続されている。電磁弁２０は、フィード通路５の弁座５ａに当接又は離間させる弁体２１と、リターン通路８の弁座８ａに当接又は離間させる弁体２２とを備えている。そして、ＥＣＵ３０により電磁弁２０の通電状態を変更して各弁体２１，２２を同時に駆動し、フィード通路５及びリターン通路８を同時に開閉する。【選択図】図３
2010053734.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の燃料供給部位に燃料タンクから燃料通路を介して燃料を供給する内燃機関の燃料供給装置において、
前記燃料通路を複数の開閉位置にて開閉する電磁弁を備え、
前記電磁弁は、
前記開閉位置ごとに設けられた複数の弁体と、
前記各弁体を同時に駆動する共通の駆動手段とを備えている
ことを特徴とする内燃機関の燃料供給装置。
【請求項２】
請求項１に記載する内燃機関の燃料供給装置において、
前記燃料通路は、
前記燃料タンクから前記燃料供給部位まで燃料を供給するフィード通路と、
前記燃料供給部位から前記燃料タンクまで燃料を戻すリターン通路とを備え、
前記開閉位置は、
前記フィード通路の少なくとも一の位置と、
前記リターン通路の少なくとも一の位置とを含む
ことを特徴とする内燃機関の燃料供給装置。
【請求項３】
請求項１又は２に記載する内燃機関の燃料供給装置において、
前記電磁弁は、前記開閉位置のうち少なくとも一の位置における燃料の前記電磁弁への流入方向とは逆方向に前記弁体を付勢する付勢手段を備え、
前記駆動手段により前記流入方向に前記弁体を駆動して前記燃料通路を開放し、前記付勢手段により前記流入方向とは逆方向に前記弁体を付勢して前記燃料通路を閉鎖する
ことを特徴とする内燃機関の燃料供給装置。
【請求項４】
請求項１〜３に記載するいずれか１つの内燃機関の燃料供給装置において、
前記燃料通路の各開閉位置を含むとともに前記燃料通路と前記電磁弁とを接続する単一の燃料通路ブロックを備えている
ことを特徴とする内燃機関の燃料供給装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関に燃料を供給するための燃料供給装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、内燃機関の燃料供給装置としては、デリバリパイプやインジェクタ等の燃料供給部位に燃料を供給するための燃料通路の途中に、燃料通路を開閉するための複数の開閉手段が設けられたものが知られている。こうした燃料供給装置では、各開閉手段により燃料通路を複数の位置で開閉することによって、燃料供給部位への燃料の供給量や供給タイミング、燃圧等を調整できるようになっている。
【０００３】
例えば、特許文献１に開示された燃料供給装置は、内燃機関の燃料供給部位に燃料としての液化ガスを供給するものであって、燃料タンク内から燃料供給部位へ燃料を供給するためのフィード通路と、燃料供給部位から燃料タンク内へ燃料を戻すためのリターン通路とを有する燃料通路を備えている。そして、フィード通路には、上流側燃料遮断弁を含む複数の開閉手段が設けられており、リターン通路には、リリーフ弁を含む複数の開閉手段が設けられている。その結果、燃料供給部位は、上流側燃料遮断弁とリリーフ弁とで挟まれた燃料通路の途中に位置している。
【０００４】
こうした構成により、上記特許文献１に開示された燃料供給装置では、内燃機関の停止時に、上流側遮断弁とリリーフ弁とを閉鎖することによって、上流側燃料遮断弁とリリーフ弁とで挟まれた燃料通路及び燃料供給部位に燃料が貯留される。そのため、内燃機関の停止時にも、燃料としての液化ガスを加圧して液体状態のまま燃料供給部位に貯留することができる。これにより、内燃機関の始動時には、早期かつ正確に燃料噴射の調量が行えるようになっている。
【特許文献１】特開２００３−８３１７２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記特許文献１に開示された燃料供給装置によると、複数の開閉手段により各通路を別個に開閉しているため、開閉手段を複数設ける必要があるという問題があった。このことは、装置の製造コストが高くなり、装置が大型化する原因ともなっていた。
【０００６】
そこで、本発明は上記した問題点を解決するためになされたものであり、燃料通路の開閉に必要な開閉手段の数を減らすことができる燃料供給装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記問題を解決するためになされた本発明に係る内燃機関の燃料供給装置は、内燃機関の燃料供給部位に燃料タンクから燃料通路を介して燃料を供給する内燃機関の燃料供給装置において、前記燃料通路を複数の開閉位置にて開閉する電磁弁を備え、前記電磁弁は、前記開閉位置ごとに設けられた複数の弁体と、前記各弁体を同時に駆動する共通の駆動手段とを備えていることを特徴とする。
【０００８】
この燃料供給装置では、燃料タンクに蓄えられている燃料が、燃料通路を介して内燃機関の燃料供給部位に供給される。この燃料通路は、電磁弁により複数の開閉位置にて開閉されるものである。ここで、この燃料供給装置に備わる電磁弁は、開閉位置ごとに設けられた複数の弁体と、各弁体を同時に駆動する共通の駆動手段と電磁弁を備えている。これにより、一つの駆動手段によって各弁体を同時に駆動することで、燃料供給通路を複数の開閉位置にて同時に開閉することができる。つまり、一つの電磁弁によって、燃料通路を複数の開閉位置にて同時に開閉することができる。したがって、燃料通路の開閉に必要な電磁弁の数を減らすことができる。その結果、内燃機関の燃料供給装置の製造コストを低減し、装置を小型化することができる。
【０００９】
本発明に係る内燃機関の燃料供給装置において、前記燃料通路は、前記燃料タンクから前記燃料供給部位まで燃料を供給するフィード通路と、前記燃料供給部位から前記燃料タンクまで燃料を戻すリターン通路とを備え、前記開閉位置は、前記フィード通路の少なくとも一の位置と、前記リターン通路の少なくとも一の位置とを含むことが望ましい。
【００１０】
この燃料供給装置では、燃料供給部位が、フィード通路とリターン通路との接続部に位置している。そのため、電磁弁よってフィード通路の少なくとも一の位置と、リターン通路の少なくとも一の位置とを同時に閉鎖することにより、閉鎖された燃料通路及びその途中に位置する燃料供給部位に、燃料を貯留することができる。これにより、内燃機関の停止時には、燃料を燃料通路内に加圧した状態で貯留して気化を防ぐことができ、内燃機関の始動時には、液体燃料を内燃機関にすばやく供給することができる。その結果、内燃機関の運転始動時における始動性を向上させることができる。また、こうした燃料供給装置の動作を、一の電磁弁で実現することにより、装置の製造コストを低減し、装置を小型化することができる。
【００１１】
本発明に係る内燃機関の燃料供給装置において、前記電磁弁は、前記開閉位置のうち少なくとも一の位置における燃料の前記電磁弁への流入方向とは逆方向に前記弁体を付勢する付勢手段を備え、前記駆動手段により前記流入方向に前記弁体を駆動して前記燃料通路を開放し、前記付勢手段により前記流入方向とは逆方向に前記弁体を付勢して前記燃料通路を閉鎖することが望ましい。
【００１２】
この燃料供給装置の構成によれば、閉鎖された燃料通路内に貯留されている燃料の燃料圧力が付勢手段の付勢力以上になったときに、燃料圧力により弁体が押圧されて通路が開放される。これにより、燃料通路内に貯留する燃料に過度な圧力が作用した場合にも、燃料供給装置が損傷し又は故障するのを防止することができる。また、燃料圧力が弁体を開放する方向へ作用することから、開弁時に必要な電磁弁のトルクを小さくすることができる。その結果、電磁弁の駆動に必要な電力を低減することができる。また、より小型の電磁弁を採用して、燃料供給装置の製造コストを低減し、装置を小型化することができる。
【００１３】
本発明に係る内燃機関の燃料供給装置において、前記燃料通路の各開閉位置を含むとともに前記燃料通路と前記電磁弁とを接続する単一の燃料通路ブロックを備えていることが望ましい。
【００１４】
この燃料供給装置によれば、燃料通路の各開閉位置を含む単一の燃料通路ブロックにより、燃料通路と電磁弁とを接続することができる。これにより、燃料通路の構造を簡単化し、小型化し、その組み付けを容易にすることができる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明に係る内燃機関の燃料供給装置によれば、上記した通り、燃料通路の開閉に必要な開閉手段の数を減らすことができる。その結果、内燃機関の燃料供給装置の製造コストを低減し、装置を小型化することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本発明に係る内燃機関の燃料供給装置を具体化した一実施形態について、図１〜図３を参照しながら詳細に説明する。この実施形態では、本発明の燃料供給装置を、液化石油ガス（ＬＰＧ）を燃料として使用するＬＰＧエンジンシステムに具体化して説明する。図１は、本実施形態に係るＬＰＧエンジンシステムを示す概略構成図である。図２は、同システムの燃料供給装置に備わる燃料通路ブロック及び電磁弁を示す上面図である。図３は、図２に示す電磁弁のＩＩＩ−ＩＩＩ断面図である。なお、図２及び図３において、太線矢印は、燃料の流れ方向を示している。
【００１７】
ＬＰＧエンジンシステムは、図１に示すように、内燃機関としてのＬＰＧエンジン１と、ＬＰＧエンジン１に燃料Ｆを供給するための燃料供給装置２と、ＬＰＧエンジン１及び燃料供給装置２の各部品を制御するためのＥＣＵ３０とを備えている。
【００１８】
ＬＰＧエンジン１は、４気筒のレシプロタイプのものである。このＬＰＧエンジン１は、各気筒内に燃料Ｆを噴射するインジェクタ６と、インジェクタ６に燃料Ｆを供給するデリバリパイプ７とを備えている。
インジェクタ６は、液相状態の燃料Ｆを噴射供給する高圧燃料用であって、各気筒にそれぞれ設けられている。デリバリパイプ７は、各インジェクタ６に接続されており、各インジェクタ６に燃料Ｆを分配して供給するようになっている。なお、本実施形態のインジェクタ６及びデリバリパイプ７が、本発明の「燃料供給部位」の一例である。
【００１９】
燃料供給装置２は、燃料Ｆを蓄える燃料タンク３と、燃料タンク３から燃料Ｆを汲み上げるための燃料ポンプ４と、燃料タンク３からデリバリパイプ７まで燃料Ｆを供給するためのフィード通路５と、デリバリパイプ７から燃料タンク３まで燃料Ｆを戻すためのリターン通路８とを備えている。
【００２０】
フィード通路５には、故障等の緊急時に燃料Ｆのエンジン１への供給を停止させるための緊急遮断弁１１が設けられている。また、リターン通路８には、通路内を流れる燃料Ｆの圧力を調節するためのプレッシャレギュレータ９が設けられている。さらに、フィード通路５の緊急遮断弁１１より下流側における一の位置及びリターン通路８のプレッシャレギュレータ９より下流側における一の位置は、単一の燃料通路ブロック１０を介して電磁弁２０に接続されている。ここで、インジェクタ６及びデリバリパイプ７は、フィード通路５とリターン通路８との接続部に位置している。そのため、インジェクタ６及びデリバリパイプ７は、燃料流路ブロック１０により挟まれた燃料通路５，８内に位置する構成となっている。
【００２１】
燃料通路ブロック１０には、図２及び図３に示すように、フィード通路５及びリターン通路８の一部が形成されている。そして、燃料通路ブロック１０に形成された各通路５，８の途中には、後述する電磁弁２０の各弁体２１，２２を当接又は離間させるための弁座５ａ，８ａ（図３参照）が形成されている。こうした構成により、フィード通路５とリターン通路８とは、単一の燃料通路ブロック１０を介して、電磁弁２０により同時に開閉可能に設けられている。このように、単一の燃料通路ブロック１０を利用することにより、燃料供給装置２の構造を簡単化及び小型化し、装置２の組み付けを容易にすることができる。
【００２２】
電磁弁２０は、図３に示すように、フィード通路５の弁座５ａに当接又は離間させる弁体２１と、リターン通路８の弁座８ａに当接又は離間させる弁体２２と、各弁体２１，２２とコア２４との間に設けられたスプリング２３と、コア２４の周囲に巻回されたコイル２５とを備えている。なお、本実施形態のスプリング２３が、本発明の「付勢手段」の一例であり、本実施形態のコア２４及びコイル２５が、本発明の「駆動手段」の一例である。
【００２３】
各弁体２１，２２は、略円柱形状をなしており、コア２４側で一体化されている。そして、各弁体２１，２２の外周面と、弁体２１，２２を覆う本体内壁２６との間には、開弁時に燃料Ｆの通路が形成されるように、所定の隙間が確保されている。なお、各弁体２１，２２の内部に中空部を設けたり、各弁体２１，２２の外周面に溝を形成したりすることによっても、開弁時における燃料Ｆの通路を確保することができる。
【００２４】
スプリング２３は、コア２４から離れる側（リターン通路８を流れる燃料Ｆが電磁弁２０へ流入する方向とは逆側）に各弁体２１，２２を付勢するように設けられている。これにより、電磁弁２０の非通電時には、両弁体２１，２２を各通路５，８の弁座５ａ，８ａに当接させて、両通路５，８を閉鎖するようになっている。一方、電磁弁２０は、コイル２５に電流が流れると、電磁力により両弁体２１，２２をスプリング２３の付勢方向とは逆側（コア２４に近づく側）へ移動させるようになっている。これにより、電磁弁２０の通電時には、両弁体２１，２２を各通路５，８の弁座５ａ，８ａから離間させて、両通路５，８を開放するようになっている。
【００２５】
次に、上記のように構成されたＬＰＧエンジンシステムの動作について、図４、図５及び図６を参照しながら説明する。図４は、図２に示す電磁弁のＩＶ−ＩＶ断面図である。図５は、図２に示す電磁弁のＶ−Ｖ断面図である。図６は、本実施形態に係るＬＰＧエンジンシステムのＥＣＵが行う制御内容を示すフローチャートである。ＥＣＵ３０は、このルーチンを周期的に実行する。なお、図４及び図５において、太線矢印は、燃料の流れ方向を示している。
【００２６】
ステップ１００において、ＥＣＵ３０は、ＬＰＧエンジン１が停止しているか否かを判断する。ＥＣＵ３０は、この判断を、例えば、イグニションスイッチがオフであるか否かによって行う。そして、ステップ１００の判断結果が肯定（ＹＥＳ）である場合、ＥＣＵ３０は、処理をステップ１０１へ移行する。一方、ステップ１００の判断結果が否定（ＮＯ）である場合、ＥＣＵ３０は、処理をステップ１１０へ移行する。
【００２７】
ステップ１０１において、ＥＣＵ３０は、燃料ポンプ４を停止する。そして、ＥＣＵ３０は、処理をステップ１０２に移行する。
ステップ１０２において、ＥＣＵ３０は、電磁弁２０を閉弁する。すなわち、ＥＣＵ３０は、電磁弁２０への通電を停止する。これにより、弁体２１は、スプリング２３による付勢力を受けて図４に示す矢印Ａ側へ移動する。そして、弁体２１が弁座５ａに当接すると、フィード通路５が閉鎖される。一方、弁体２２は、スプリング２３による付勢力を受けて図５に示す矢印Ｃ側へ移動する。そして、弁体２２が弁座８ａに当接すると、リターン通路８が閉鎖される。そして、ＥＣＵ３０は、その後の処理を終了する。ここで、この燃料供給装置２では、インジェクタ６及びデリバリパイプ７が、フィード通路５とリターン通路８との接続部に位置している。そのため、電磁弁２０によってフィード通路５における一の位置とリターン通路８における一の位置とを同時に閉鎖することにより、閉鎖された各通路５，８だけでなくその途中に位置するインジェクタ６及びデリバリパイプ７にも、燃料Ｆを貯留することができる。これにより、ＬＰＧエンジン１の停止時には、燃料Ｆを燃料通路５，８、インジェクタ６及びデリバリパイプ７内に加圧した状態で貯留して気化を防ぐことができる。
【００２８】
また、この燃料供給装置２の構成によれば、閉鎖された燃料通路５，８内に貯留されている燃料Ｆの燃料圧力がスプリング２３の付勢力以上になったときに、燃料圧力により弁体２１，２２がコア２４側（矢印Ｂ，Ｄ側）に押圧されて両通路５，８が開放される（図４及び図５参照）。これにより、燃料通路５，８内に貯留する燃料Ｆに過度な圧力が作用した場合にも、燃料供給装置２が損傷し又は故障するのを防止することができる。
【００２９】
ステップ１１０で、ＥＣＵ３０は、ＬＰＧエンジン１が始動時であるか否かを判断する。ＥＣＵ３０は、この判断を、例えば、イグニションスイッチがオンであるか否かによって行う。そして、ステップ１１０の判断結果が肯定（ＹＥＳ）である場合、ＥＣＵ３０は、処理をステップ１１１へ移行する。一方、ステップ１００の判断結果が否定（ＮＯ）である場合、ＥＣＵ３０は、その後の処理を終了する。
【００３０】
ステップ１１１において、ＥＣＵ３０は、燃料ポンプ４を駆動する。これにより、閉鎖されていなフィード通路５及びリターン通路８にも、燃料Ｆが供給されて加圧された状態となる。そして、ＥＣＵ３０は、処理をステップ１１２へ移行する。
【００３１】
ステップ１１２において、電磁弁２０を開弁する。すなわち、ＥＣＵ３０は、電磁弁２０への通電を開始する。これにより、弁体２１は、電磁力によりスプリング２３の付勢力に抗して図４に示す矢印Ｂ側へ移動する。そして、弁体２１が弁座５ａから離間して、フィード通路５が開放される。一方、弁体２２は、電磁力によりスプリング２３の付勢力に抗して図５に示す矢印Ｄ側へ移動する。そして、弁体２２が弁座８ａから離間して、フィード通路８が開放される。また、ＥＣＵ３０は、フィード通路５、リターン通路８、インジェクタ６及びデリバリパイプ７に加圧された状態で保持されていた燃料Ｆを、液相状態のままＬＰＧエンジン１に供給する。これにより、ＬＰＧエンジン１の始動時に、燃料Ｆをエンジン１にすばやく供給することができる。その結果、ＬＰＧエンジン１の運転始動時における始動性を向上させることができる。
また、リターン通路８を流れる燃料Ｆの電磁弁２０へ流入方向が、図５に示すように、弁体２２を開放する方向であることから、開弁時に必要な電磁弁２０のトルクを小さくすることができる。その結果、電磁弁２０の駆動に必要な電力を低減することができる。また、より小型の電磁弁を採用して、燃料供給装置２の製造コストを低減し、装置２を小型化することができる。
【００３２】
以上、詳細に説明したとおり、本実施形態に係るＬＰＧエンジンシステムによれば、ＥＣＵ３０により電磁弁２０への通電状態を変更することにより、各弁体２１，２２を同時に駆動して、フィード通路５の一の位置及びリターン通路８の一の位置を同時に開閉することができる。つまり、一つの電磁弁２０によって、燃料通路５，８を複数の開閉位置にて同時に開閉することができる。これにより、燃料通路５，８の開閉に必要な電磁弁２０の数を減らすことができる。その結果、燃料供給装置２の製造コストを低減し、装置２を小型化することができる。
【００３３】
なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、発明の趣旨から逸脱しない範囲で適宜変更して具体化することができる。
例えば、上記実施形態では、フィード通路５の一の位置及びリターン通路８の一の位置を、一つの電磁弁２０によって同時に開閉する構成となっているが、上記位置に限られず、フィード通路５やリターン通路８を変更して、緊急遮断弁１１や図示されていない他の電磁弁により開閉される位置を、一の電磁弁により同時に開閉する構成とすることができる。
【００３４】
また、上記実施形態では、リターン通路８を流れる燃料Ｆの電磁弁２０へ流入方向のみが、弁体２２を開放する方向と同じになるように構成されているが、フィード通路５を流れる燃料Ｆの電磁弁２０へ流入方向も、弁体２１を開放する方向と同じになるように構成することができる。これにより、開弁時に必要な電磁弁２０のトルクをさらに小さくすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】本実施形態に係るＬＰＧエンジンシステムを示す概略構成図である。
【図２】同システムの燃料供給装置に備わる燃料通路ブロック及び電磁弁を示す上面図である。
【図３】図２に示す電磁弁のＩＩＩ−ＩＩＩ断面図である。
【図４】図２に示す電磁弁のＩＶ−ＩＶ断面図である。
【図５】図２に示す電磁弁のＶ−Ｖ断面図である。
【図６】同システムのＥＣＵが行う制御内容を示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００３６】
１    ＬＰＧエンジン（内燃機関）
２    燃料供給装置
３    燃料タンク
４    燃料ポンプ
５    フィード通路
５ａ  弁座
６    インジェクタ（燃料供給部位）
７    デリバリパイプ（燃料供給部位）
８    リターン通路
８ａ  弁座
９    プレッシャレギュレータ
１０    燃料通路ブロック
１１    緊急遮断弁
２０    電磁弁
２１    弁体
２２    弁体
２３    スプリング（付勢部材）
２４    コア（駆動手段）
２５    コイル（駆動手段）
２６    本体内周面
３０    ＥＣＵ
Ｆ    ＬＰＧ燃料
【図１】
2010053734.tif 000003
【図２】
2010053734.tif 000004
【図３】
2010053734.tif 000005
【図４】
2010053734.tif 000006
【図５】
2010053734.tif 000007
【図６】
2010053734.tif 000008