(57)【要約】【課題】燃料供給装置において、燃料を確実に改質して排気ガス浄化効率を向上することができると共に構造の複雑化や大型化を抑制する。【解決手段】燃料タンク１５内に、貯留した燃料をエンジン１１のインジェクタ１２に圧送するウエスコ式ポンプ１６を設け、このウエスコ式ポンプ１６にて、インペラ２７の回転力により圧送する燃料に対して超音波を作用できるようにポンプの回転数Ｎｒｐｍと、インペラ２７の羽根溝２７ａの個数ｎ個が下記数式を満たすように設定している。    ｎ≧１．２×１０6／Ｎ【選択図】        図１
2006300035.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料タンクの燃料を内燃機関に圧送するウエスコ式ポンプを有する燃料供給装置において、前記ウエスコ式ポンプの回転数Ｎｒｐｍとインペラの羽根溝数ｎ個を、ｎ≧１．２×１０6／Ｎに設定することを特徴とする燃料供給装置。
【請求項２】
請求項１に記載の燃料供給装置において、前記ウエスコ式ポンプは、前記燃料タンク内または該燃料タンクから前記内燃機関までの燃料通路に設けられたことを特徴とする燃料供給装置。
【請求項３】
燃料タンクの燃料を内燃機関に圧送する容積可変式ポンプを有する燃料供給装置において、前記容積可変式ポンプにおけるスプール弁の制御周波数を２０ｋＨｚ以上に設定することを特徴とする燃料供給装置。
【請求項４】
請求項３に記載の燃料供給装置において、前記容積可変式ポンプは、吸入調量式高圧ポンプであり、プランジャが上下移動することで燃料を加圧し、前記プランジャより上流側にある電磁スプール弁による燃料通路の開口面積を制御することで、燃料の圧送量を調整可能であって、前記電磁スプール弁を２０ｋＨｚ以上の制御周波数によりデューティ制御することを特徴とする燃料供給装置。
【請求項５】
請求項３に記載の燃料供給装置において、前記容積可変式ポンプは、プレストローク式高圧ポンプであり、プランジャが上下移動することで燃料を加圧し、前記プランジャより上流側にある電磁スピル弁による燃料通路の閉止時期を制御することで、燃料の圧送量を調整可能であって、前記電磁スピル弁を２０ｋＨｚ以上の制御周波数によりデューティ制御することを特徴とする燃料供給装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃料を改質して内燃機関に供給する燃料供給装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ガソリンや軽油などの炭化水素燃料に重質分が含有されている場合、この燃料を内燃機関に使用すると、燃料の噴射時に微粒化が悪化し、特に、内燃機関の低温始動時には、燃料が十分に蒸発せず、炭化水素（ＨＣ）を含んだ排気ガス浄化処理特性が悪化し、スモークや黒煙の発生を招いてしまう。即ち、炭化水素燃料中の重質分が多いと、その成分の沸点が高いために燃料全体の特性として蒸発しにくくなり、微粒化が悪化してしまう。
【０００３】
そこで、このような炭化水素燃料を事前に改質して使用することで、排気ガス浄化処理特性の悪化を防止したものが、下記特許文献１に記載されている。この特許文献１に記載された高分子化合物の改質方法および装置は、高分子化合物としての燃料を収容する容器内に振動子を接液し、高周波振動発生装置によりこの振動子を高周波振動または高速回転させて燃料に連続的な圧力振動を与え、燃料中にキャビテーション気泡の連続的な発生及び崩壊を繰り返させることにより、燃料を低分子化するようにしたものである。
【０００４】
【特許文献１】特開２００３−１０５３４３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上述した従来の高分子化合物の改質方法および装置にあっては、燃料を収容する容器内に振動子を配置し、この振動子に高周波振動発生装置を接続することで全体の装置を構成し、この装置を用い、振動子の高周波振動により燃料中にキャビテーション気泡の連続的な発生及び崩壊を繰り返させることで燃料を低分子化して改質している。そのため、この従来の技術を内燃機関が搭載された車両に適用しようとすると、燃料タンク内に振動子を配置し、この振動子に高周波振動発生装置を接続しなければならず、実際には搭載が困難であり、全体のシステムが大型化して車両の重量増加を招き、燃費を悪化させてしまうばかりでなく、製造コストも増加させてしまう。
【０００６】
本発明は、このような問題を解決するためのものであって、燃料を確実に改質して排気ガス浄化効率を向上することができると共に構造の複雑化や大型化を抑制した燃料供給装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明の燃料供給装置は、燃料タンクの燃料を内燃機関に圧送するウエスコ式ポンプを有する燃料供給装置において、前記ウエスコ式ポンプの回転数Ｎｒｐｍとインペラの羽根溝数ｎ個を、ｎ≧１．２×１０6／Ｎに設定することを特徴とするものである。
【０００８】
本発明の燃料供給装置では、前記ウエスコ式ポンプは、前記燃料タンク内または該燃料タンクから前記内燃機関までの燃料通路に設けられたことを特徴としている。
【０００９】
本発明の燃料供給装置は、燃料タンクの燃料を内燃機関に圧送する容積可変式ポンプを有する燃料供給装置において、前記容積可変式ポンプにおけるスプール弁の制御周波数を２０ｋＨｚ以上に設定することを特徴とするものである。
【００１０】
本発明の燃料供給装置では、前記容積可変式ポンプは、吸入調量式高圧ポンプであり、プランジャが上下移動することで燃料を加圧し、前記プランジャより上流側にある電磁スプール弁による燃料通路の開口面積を制御することで、燃料の圧送量を調整可能であって、前記電磁スプール弁を２０ｋＨｚ以上の制御周波数によりデューティ制御することを特徴としている。
【００１１】
本発明の燃料供給装置では、前記容積可変式ポンプは、プレストローク式高圧ポンプであり、プランジャが上下移動することで燃料を加圧し、前記プランジャより上流側にある電磁スピル弁による燃料通路の閉止時期を制御することで、燃料の圧送量を調整可能であって、前記電磁スピル弁を２０ｋＨｚ以上の制御周波数によりデューティ制御することを特徴としている。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の燃料供給装置によれば、燃料タンクの燃料を内燃機関に圧送するウエスコ式ポンプを設け、このウエスコ式ポンプの回転数Ｎｒｐｍとインペラの羽根溝数ｎ個を、ｎ≧１．２×１０6／Ｎに設定するので、ウエスコ式ポンプが駆動して燃料タンク内の燃料を内燃機関に圧送するとき、ウエスコ式ポンプの回転数Ｎとインペラの羽根溝数ｎが所定値に設定されていることで、この燃料に対して周波数が２０ｋＨｚ以上の超音波振動が付与されることとなり、燃料を確実に改質して排気ガス浄化効率を向上することができると共に、別途改質のための装置を不要として構造の複雑化や大型化を抑制することができる。
【００１３】
本発明の燃料供給装置によれば、燃料タンクの燃料を内燃機関に圧送する容積可変式ポンプを設け、この容積可変式ポンプにおけるスプール弁の制御周波数を２０ｋＨｚ以上に設定するので、容積可変式ポンプが駆動して燃料タンク内の燃料を内燃機関に圧送するとき、スプール弁の制御周波数が２０ｋＨｚ以上に設定されていることで、この燃料に対して周波数が２０ｋＨｚ以上の超音波振動が付与されることとなり、燃料を確実に改質して排気ガス浄化効率を向上することができると共に、別途改質のための装置を不要として構造の複雑化や大型化を抑制することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下に、本発明に係る燃料供給装置の実施例を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施例によりこの発明が限定されるものではない。
【実施例１】
【００１５】
図１は、本発明の実施例１に係る燃料供給装置を表す概略構成図、図２は、実施例１の燃料供給装置におけるウエスコ式ポンプの断面図、図３は、実施例１のウエスコ式ポンプにおけるインペラの概略図である。
【００１６】
実施例１の燃料供給装置において、図１に示すように、内燃機関としてのエンジン１１はポート噴射式の４気筒型であって、４つの気筒に対応して燃焼室がそれぞれ構成されており、この各燃焼室に対して吸気ポート及び排気ポートが対向して形成され、吸気弁及び排気弁によって開閉可能となっている。
【００１７】
そして、各燃焼室に対応した各吸気ポートには、燃料をこの吸気ポートに噴射するインジェクタ１２がそれぞれ装着されており、各インジェクタ１２はデリバリパイプ１３に連結され、このデリバリパイプ１３に燃料供給管１４の先端部が連結されている。一方、燃料タンク１５は所定量のガソリン燃料（以下、燃料）を貯留可能であり、内部に燃料ポンプとしてのウエスコ式ポンプ１６が装着されている。そして、このウエスコ式ポンプ１６の吸入側にはストレーナ１７が装着され、吐出側にはフィルタ１８を介して燃料供給管１４の基端部が連結されている。
【００１８】
このウエスコ式ポンプ１６において、図２及び図３に示すように、円筒形状をなすケーシング２１内に回転軸２２が軸受２３，２４により回転自在に支持されており、この回転軸２２の中間部にロータ２５が装着される一方、ケーシング２１の内周面にロータ２５と対抗してステータ２６が固定されており、このロータ２５とステータ２６によりモータ部が構成されている。また、この回転軸２２の下端部にインペラ２７が固結されている。そして、ケーシング２１の下端部には、吸入口２８が形成されたポンプカバー２９が取付けられる一方、ケーシング２１の上端部には、吐出口３０が形成されたモータカバー３１が取付けられており、吐出口３０にチェックバルブ３２が装着されている。
【００１９】
また、インペラ２７は、外周部に複数の羽根溝２７ａが周方向に沿って均等間隔で形成されている。本実施例では、インペラ２７の回転力により、圧送する燃料に対して超音波を作用できるようにウエスコ式ポンプ（インペラ２７）の回転数Ｎｒｐｍと、インペラ２７の羽根溝２７ａの個数ｎ個を設定している。即ち、ウエスコ式ポンプの回転数をＮｒｐｍとし、インペラ２７の羽根溝２７ａの数をｎ個とすると、下記数式が成り立つように両者を設定する。
（Ｎ／６０）×ｎ≧２００００Ｈｚ
これを変形すると、
ｎ≧１．２×１０6／Ｎ
となる。
【００２０】
具体的には、インジェクタ１２の燃料噴射圧力を考慮すると、ウエスコ式ポンプ（インペラ２７）の回転数を７８００ｒｐｍと設定する必要があり、インペラ２７の羽根溝２７ａの個数を１５４個以上に設定している。
【００２１】
従って、モータ部が駆動して回転軸２２が回転すると、インペラ２７に回転力が伝達され、このインペラ２７の外周にある羽根溝２７ａの前後で液体摩擦作用により圧力差が生じ、これを多数の羽根溝２７ａで繰り返すことにより、吸入口２８から内部に吸入した燃料を昇圧することができ、昇圧した燃料をモータ部の内部を通して上方に送り、吐出口３０から吐出することができる。
【００２２】
このとき、ウエスコ式ポンプ１６の回転数Ｎとインペラの羽根溝数ｎが上記のような値に設定されていることで、このウエスコ式ポンプ１６の内部に吸入された燃料に対して周波数が２０ｋＨｚ以上の超音波を付与することができ、燃料が超音波振動して重質分を改質し、確実に軽質化することができる。
【００２３】
このように実施例１の燃料供給装置にあっては、燃料タンク１５内に、貯留した燃料をエンジン１１のインジェクタ１２に圧送するウエスコ式ポンプ１６を設け、このウエスコ式ポンプ１６にて、インペラ２７の回転力により圧送する燃料に対して超音波を作用できるようにポンプの回転数Ｎｒｐｍと、インペラ２７の羽根溝２７ａの個数ｎ個が下記数式を満たすように設定している。
ｎ≧１．２×１０6／Ｎ
【００２４】
従って、ウエスコ式ポンプ１６が駆動して燃料タンク１５内の燃料をエンジン１１に圧送するとき、ウエスコ式ポンプ１６の回転数Ｎとインペラ２７の羽根溝数ｎが所定値に設定されていることで、この燃料に対して周波数が２０ｋＨｚ以上の超音波振動が付与されることとなり、燃料を確実に改質することができる。その結果、燃料中の重質分を減少させることで燃料全体の沸点を下げて低温で蒸発可能とし、インジェクタ１２による燃料噴射の微粒化を促進することができ、排気ガス浄化効率を向上することができる。
【００２５】
また、ウエスコ式ポンプ１６の回転数Ｎとインペラ２７の羽根溝数ｎを設定するだけで、燃料を改質するための装置を別途設ける必要はなく、構造の複雑化や大型化を抑制することができ、高コスト化を抑制することができると共に、重量化による燃費の悪化を抑制することができる。
【００２６】
なお、上述した実施例１では、ウエスコ式ポンプ１６を燃料タンク１５内に設け、このウエスコ式ポンプ１６の回転数Ｎとインペラ２７の羽根溝数ｎを所定値に設定したが、ウエスコ式ポンプ１６の装着位置はこの位置に限定されるものではなく、例えば、燃料供給管１４の中途部であってもよい。
【実施例２】
【００２７】
図４は、本発明の実施例２に係る燃料供給装置を表す概略構成図、図５は、実施例２の燃料供給装置における吸入調量式高圧ポンプの概略断面図である。
【００２８】
実施例２の燃料供給装置において、図４に示すように、内燃機関としてのエンジン４１は筒内噴射式の４気筒型であって、４つの気筒に対応して燃焼室がそれぞれ構成されており、この各燃焼室に対して吸気ポート及び排気ポートが対向して形成され、吸気弁及び排気弁によって開閉可能となっている。
【００２９】
そして、各燃焼室に対応して各吸気ポート側には、燃料を直接燃焼室に噴射するインジェクタ４２がそれぞれ装着されており、各インジェクタ４２はデリバリパイプ４３に連結され、このデリバリパイプ４３に燃料供給管４４の先端部が連結されている。一方、燃料タンク４５は所定量のガソリン燃料（以下、燃料）を貯留可能であり、内部に低圧ポンプ４６が装着されている。そして、この低圧ポンプ４６の吸入側にはストレーナ４７が装着され、吐出側にはフィルタ４８を介して燃料供給管４４の基端部が連結されている。そして、この燃料供給管４４の中途部、つまり、低圧ポンプ４６の下流側に吸入調量式高圧ポンプ４９が設けられている。
【００３０】
この吸入調量式高圧ポンプ４９において、図５に示すように、筒形状をなすケーシング５１にはプランジャ５２が移動自在に支持されており、燃料を加圧するための圧力室５３が形成されている。このプランジャ５２は、図示しないスプリングにより圧力室５３が拡大する方向に付勢支持されると共に、カムシャフト５４に形成された３つのカム５５に押圧されることで、圧力室５３を縮小することができる。ケーシング５１の上部には、低圧燃料供給管４４ａに連通して低圧燃料を吸入する吸入口５６が形成され、チェック弁５７が装着されると共に、加圧燃料を高圧燃料供給管４４ｂに吐出する吐出口５８が形成され、チェック弁５９が装着されている。
【００３１】
また、ケーシング５１の上部には、吸入口５６を開閉するスプール弁６０が設けられており、このスプール弁６０は、図示しないスプリングにより吸入口５６を閉止する方向に付勢支持されると共に、ソレノイド６１に通電することで吸入口５６を所定開度だけ開放することができる。そして、本実施例では、スプール弁６０の制御周波数により圧送する燃料に対して超音波を作用できるように、スプール弁６０を２０ｋＨｚ以上の制御周波数によりデューティ制御するようにしている。
【００３２】
従って、まず、カムシャフト５４が回転してカム５５によりプランジャ５２が下降するとき、スプール弁６０により吸入口５６が所定開度開放されると、低圧燃料供給管４４ａの低圧燃料が圧力室５３内に吸入され、次に、カムシャフト５４が回転してカム５５によりプランジャ５２が上昇するとき、圧力室５３内の低圧燃料が所定圧力まで加圧され、吐出口５８から高圧燃料供給管４４ｂに圧送することができる。
【００３３】
このとき、吸入口５６の開度は、スプール弁６０が２０ｋＨｚ以上の制御周波数によりデューティ制御されることで、燃料の吸入量、つまり、燃料の圧送量が設定されると共に、吸入調量式高圧ポンプ４９に吸入された燃料に対して周波数が２０ｋＨｚ以上の超音波を付与することができ、燃料が超音波振動して重質分を改質し、確実に軽質化することができる。
【００３４】
このように実施例２の燃料供給装置にあっては、燃料タンク４５内に低圧ポンプ４６を設けると共に、燃料供給管４４の中途部に吸入調量式高圧ポンプ４９を設け、この吸入調量式高圧ポンプ４９にて、スプール弁６０を２０ｋＨｚ以上の制御周波数によりデューティ制御するようにしている。
【００３５】
従って、吸入調量式高圧ポンプ４９が駆動し、低圧燃料供給管４４ａの低圧燃料を吸入して加圧した後、高圧燃料を高圧燃料供給管４４ｂに圧送するとき、吸入量を設定するスプール弁６０を２０ｋＨｚ以上の制御周波数によりデューティ制御することで、吸入した燃料に対して周波数が２０ｋＨｚ以上の超音波振動が付与されることとなり、燃料を確実に改質することができる。その結果、燃料中の重質分を減少させることで燃料全体の沸点を下げて低温で蒸発可能とし、インジェクタ４２による燃料噴射の微粒化を促進することができ、排気ガス浄化効率を向上することができる。
【００３６】
また、吸入調量式高圧ポンプ４９のスプール弁６０を制御するソレノイド６１の制御周波数を設定するだけで、燃料を改質するための装置を別途設ける必要はなく、構造の複雑化や大型化を抑制することができ、高コスト化を抑制することができると共に、重量化による燃費の悪化を抑制することができる。
【００３７】
なお、上述した実施例２では、容積可変式ポンプとして吸入調量式高圧ポンプを適用したが、この方式に限らず、容積可変式ポンプとしてプレストローク式高圧ポンプを用いても良い。即ち、ケーシング内のプランジャをカムシャフトのカムにより押圧可能とし、ケーシングの上部に低圧燃料供給管に連通する吸入口を形成すると共に、加圧燃料を高圧燃料供給管に吐出する吐出口を形成し、また、ケーシングの上部に吸入口を開閉する容積可変式ポンプとしての電磁スピル弁を設ける。そして、カムシャフトが回転してプランジャが下降するとき、この電磁スピル弁を２０ｋＨｚ以上の制御周波数によりデューティ制御することで低圧燃料を吸入し、吸入された燃料に対して２０ｋＨｚ以上の超音波が付与されて燃料が超音波振動して重質分を改質し、軽質化することができる。その後、プランジャが上昇するとき、電磁スピル弁により吸入口を閉止すると、低圧燃料が所定圧力まで加圧されて吐出口から高圧燃料供給管に圧送することができる。
【００３８】
なお、上述した各実施例では、内燃機関としてのエンジンをポート噴射式、または、筒内噴射式の４気筒型としたが、エンジン形式はこれらのもので限定されるものではない。
【産業上の利用可能性】
【００３９】
以上のように、本発明に係る燃料供給装置は、燃料を供給するための装置の一部を用いて燃料に超音波振動を付与して改質するものであり、いずれの種類の燃料供給装置に用いても好適である。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】本発明の実施例１に係る燃料供給装置を表す概略構成図である。
【図２】実施例１の燃料供給装置におけるウエスコ式ポンプの断面図である。
【図３】実施例１のウエスコ式ポンプにおけるインペラの概略図である。
【図４】本発明の実施例２に係る燃料供給装置を表す概略構成図である。
【図５】実施例２の燃料供給装置における吸入調量式高圧ポンプの概略断面図である。
【符号の説明】
【００４１】
１１，４１  エンジン
１２，４２  インジェクタ
１３，４３  デリバリパイプ
１４，４４  燃料供給管
１５，４５  燃料タンク
１６  ウエスコ式ポンプ
２７  インペラ
２７ａ  羽根溝
４６  低圧ポンプ
４９  吸入調量式高圧ポンプ（容積可変式ポンプ）
６０  スプール弁
６１  ソレノイド
【図１】
2006300035.tif 000003
【図２】
2006300035.tif 000004
【図３】
2006300035.tif 000005
【図４】
2006300035.tif 000006
【図５】
2006300035.tif 000007