JPH0942099A - 燃料供給装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 燃料中に含有される水分を自動的に除去して
排出し、保守性の良好な燃料供給装置を提供する。 【解決手段】 水分離容器３０は燃料供給通路２８の途
中に配設され、ポンプハウジング２と連結して一体に形
成されている。水分離室３０ａには水分凝集フィルタ３
１が収容されている。低圧ポンプ４１により燃料タンク
４０から水分離容器３０に汲み上げられた燃料は燃料に
含まれる燃料成分よりも水分の比重が大きいため、水分
離室３０ａの底部に水分が沈殿する。水排出通路３３は
水分離室３０ａと連通するとともに、逆止弁３５を通し
て燃料吐出通路１４に連通している。プランジャ４の下
降に伴い燃料吐出通路１４に吸入された水は、プランジ
ャ４のリフトに伴い加圧室１２内の燃料が加圧されて高
圧になると燃料とともに燃料噴射通路１８から吐出され
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、燃料中に含まれる
水分を分離可能な燃料供給装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来のディーゼル内燃機関（以下、「内
燃機関」をエンジンという）用の燃料噴射ポンプをガソ
リンエンジンに使用した燃料供給装置を図１０に示す。
低圧ポンプ１０１により燃料タンク１０２から汲み上げ
られた燃料は燃料フィルタ１０３を通過するときに異物
等を除去され燃料供給通路１０４から燃料噴射ポンプ１
０５の加圧室１０６に吸入される。燃料噴射ポンプ１０
５はエンジンと同期して回転するカムシャフト１０７の
回転運動をプランジャ１０８の往復運動に変え、このプ
ランジャ１０８の往復運動により吸入した燃料を加圧
し、吐出弁１０９からエンジンに向けて吐出する。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】近年、ガソリンエンジ
ンにおいてもエンジン出力の向上等を目指してエンジン
への燃料供給経路中に図１０に示すような燃料噴射ポン
プを設け、高圧の燃料をエンジンに供給することが考え
られている。しかしながら、ガソリン燃料はディーゼル
燃料に比べ燃料中により多くの水分を含み易いため、図
１０に示すような従来のディーゼルエンジン用燃料供給
装置をそのままガソリンエンジン用燃料供給装置に用い
ると、燃料噴射ポンプ内に錆が発生し易くなり精密摺動
部品であるプランジャ等の作動不良を招くという問題が
ある。

【０００４】一方ディーゼルエンジン用燃料供給装置に
おいても図１１に示すように、ディーゼル燃料中に含ま
れる水分を除去するため燃料タンク１０２と燃料噴射ポ
ンプ１０５との間に水分離容器１１０を設けるものがあ
る。水分離容器１１０では、水分離容器１１０の水分離
室１１０ａに流入する燃料の流速低下ならびにディーゼ
ル燃料中に含まれるの燃料成分と水分との比重差により
水が水分離室１１０ａの底部に沈殿する。沈殿した水は
手動により排水弁１１１を開弁することにより排出され
る。図１１に示す燃料供給装置をガソリンエンジン用燃
料供給装置に適用すれば、燃料噴射ポンプに流入する水
分量を低減することができるので、燃料噴射ポンプ内に
おける錆の発生を低減できる。

【０００５】しかし、図１１に示すような燃料供給装置
では、手動により水分離室１１０ａに沈殿した水を排出
させる必要があるので保守性が悪化するという問題があ
る。本発明はこのような問題を解決するためになされた
ものであり、燃料中に含有される水分を自動的に除去
し、保守性の良好な燃料供給装置を提供することを目的
とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】

（解決手段）前記目的を達成するための本発明の請求項
１記載の燃料供給装置は、低圧ポンプにより燃料タンク
から汲み上げた燃料を燃料供給通路から燃料噴射ポンプ
の加圧室に吸入し、前記加圧室に吸入した燃料を加圧し
て燃料吐出通路から内燃機関に吐出する燃料供給装置で
あって、前記燃料供給通路よりも大きな流路断面積を有
し、燃料中に含まれる燃料成分と水分とを分離可能な容
積を有する水分離室を前記燃料供給通路中に設け、前記
水分離室の底部に設けた水排出口と前記燃料吐出通路と
を連通可能な水排出通路を有することを特徴とする。

【０００７】本発明の請求項２記載の燃料供給装置は、
請求項１記載の燃料供給装置において、前記水分離室に
水分凝集フィルタを収容することを特徴とする。本発明
の請求項３記載の燃料供給装置は、請求項２記載の燃料
供給装置において、前記水分凝集フィルタは異物捕集機
能を備えることを特徴とする。本発明の請求項４記載の
燃料供給装置は、請求項１、２または３記載の燃料供給
装置において、前記燃料吐出通路から前記水分離室への
水の逆流を防止する逆流防止手段を前記水排出通路に設
けたことを特徴とする。

【０００８】本発明の請求項５記載の燃料供給装置は、
請求項４記載の燃料供給装置において、前記逆流防止手
段として、前記水排出通路中に設けられた弁座、前記弁
座に水の逆流方向で着座する弁部材、および前記弁座に
前記弁部材を付勢するスプリングからなる逆止弁、また
は電磁力で前記水排出通路を開閉する電磁弁を用いるこ
とを特徴とする。

【０００９】本発明の請求項６記載の燃料供給装置は、
請求項４または５記載の燃料供給装置において、前記逆
流防止手段と前記加圧室との間に位置する前記水排出通
路および前記吐出通路の少なくともいずれか一方に形成
される空間部であって、前記空間部は前記加圧室の前記
空間部側の流体出入口よりも下方に所定容積を有するこ
とを特徴とする。

【００１０】本発明の請求項７記載の燃料供給装置は、
請求項１から６のいずれか一項記載の燃料供給装置にお
いて、前記加圧室との連通位置よりも燃料吐出側の前記
燃料吐出通路に配設された吐出弁に向けて前記燃料吐出
通路は下向きに傾斜していることを特徴とする。 （作用および発明の効果）本発明の請求項１記載の燃料
供給装置によると、燃料中に含まれる燃料成分と水分と
を分離可能な水分離室の底部と燃料吐出通路とを連通可
能な水排出通路を有することにより、燃料吸入行程中に
水分離室に沈殿した水を燃料噴射ポンプを迂回して自動
的に燃料吐出側に吸入し、圧送行程において加圧した高
圧燃料とともに水分離室から吸入した水を吐出できる。
このため、人為的に水を排出する必要がなくなるので保
守性が向上する。

【００１１】本発明の請求項２記載の燃料供給装置によ
ると、水分離室に水分凝集フィルタを収容することによ
り、燃料中に含まれる水分を燃料から効果的に分離する
ことができる。本発明の請求項３記載の燃料供給装置に
よると、水分凝集フィルタが異物捕集機能を備えている
ので、水分凝集フィルタとは別に燃料中の異物を除去す
る燃料フィルタを備える必要がない。このため、部品点
数が減少するので組付け工数が低減するとともに製造コ
ストが低下する。

【００１２】本発明の請求項４または５記載の燃料供給
装置によると、燃料吐出通路から水分離室への水の逆流
を防止する逆流防止手段を水排出通路に設けることによ
り、加圧室から高圧噴射通路への吐出効率が向上する。
本発明の請求項６記載の燃料供給装置によると、逆流防
止手段と加圧室との間に位置する水排出通路および吐出
通路の少なくともいずれか一方に空間部を形成し、この
空間部が加圧室の空間部側の流体出入口よりも下方に所
定容積を有することにより、エンジン停止時において水
分離室から吸入した水が空間部の底部に溜まるで、空間
部から加圧室に水分が流入することを防止できる。

【００１３】本発明の請求項７記載の燃料供給装置によ
ると、加圧室との連通位置よりも燃料吐出側の燃料吐出
通路に配設された吐出弁に向けて燃料吐出通路が下向き
に傾斜していることにより、エンジン停止時において水
分離室から吸入した水が空間部の底部に溜まるで、空間
部から加圧室に水分が流入することを防止できる。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施例を図面に基
づいて説明する。 （第１実施例）本発明の第１実施例によるガソリンエン
ジン用燃料供給装置を図１に示す。燃料噴射ポンプ１は
列型のものでポンプハウジング２にシリンダ３が設けら
れ、このシリンダ３内にプランジャ４が往復摺動自在に
挿入されている。プランジャ４の下端はスプリング６に
より下方に付勢されるタペット７に係合され、タペット
７の底部に取付けられたローラ８は、カムシャフト９と
ともに回転するカム１０に当接する。カム室１１に配設
されたカムシャフト９は、図示しないエンジンのクラン
クシャフトに連結されて回転駆動される。加圧室１２は
プランジャ４の上端面４ａとシリンダ３の内周壁とによ
り画成されており、シリンダ３に形成される燃料吐出通
路１４に連通している。吐出弁１５はスプリング１６と
スプリング１６によって燃料吐出通路１４の閉方向に付
勢されるボール１７からなり、燃料吐出通路１４に介装
されている。燃料吐出通路１４は吐出弁１５を通して高
圧噴射通路１８に連通している。

【００１５】ポンプハウジング２の上部には噴射時期制
御用の電磁弁１９が組付けられている。電磁弁１９のバ
ルブハウジング２０に固定されるバルブボディ２１に摺
動自在に弁部材２２が挿入され、この弁部材２２の先端
にシート部２３が形成されている。弁部材２２に固定さ
れるアーマチャ２４は、スプリング２５によって下方に
付勢されるとともに、コイル２６への通電をオンすると
電磁吸引力により鉄芯２７に吸引される構成になってい
る。シート部２３がバルブボディ２１に形成された弁座
２１ａに着座することにより加圧室１２と燃料供給通路
２８とが連通し、シート部２３が弁座２１ａから離座す
ることにより加圧室１２と燃料供給通路２８との連通が
遮断される。

【００１６】水分離容器３０は燃料供給通路２８の途中
に配設され、ポンプハウジング２と連結して一体に形成
されている。水分離容器３０とポンプハウジング２の一
部とにより水分離室３０ａが画成されている。水分離室
３０ａには水分凝集フィルタ３１が収容されている。水
分凝集フィルタ３１はガラス繊維入フィルタまたは超極
細繊維膜フィルタにより形成され、燃料に含まれる水分
をフィルタ表面に凝集・粗大化させて水分離室３０ａの
底部に沈殿し易くさせるとともに、燃料中に含まれる異
物を除去する燃料フィルタの機能を併せもつ。低圧ポン
プ４１により燃料タンク４０から汲み上げられた燃料は
水分離容器３０の底部から水分凝集フィルタ３１を介し
て水分離室３０ａに流入し、水分離容器３０の上部から
燃料供給通路２８を経て加圧室１２に吸入可能である。
水分離室３０ａは燃料供給通路２８よりも流路断面積が
大きく所定容積を有しているので燃料供給通路２８から
水分離室３０ａに燃料が流入すると流速が低下すること
に加え、ガソリン燃料に含まれる燃料成分よりも水分の
比重が大きいため、水分離室３０ａの底部にガソリン燃
料に含まれる水分が沈殿する。

【００１７】水分離容器３０の底部には水排出口３２が
形成されており、水排出口３２は水排出通路３３に連通
している。逆止弁３５は水排出通路３３に配設されてお
り、水排出通路３３を閉じることにより燃料吐出通路１
４から水排出通路３３への燃料および水の逆流を防止す
る。逆止弁３５はスプリング３６とスプリング３６によ
って燃料吐出通路１４から水排出通路３３に向けて付勢
されるボール３７とを有する。水排出通路３３は逆止弁
３５を通して燃料吐出通路１４に連通している。

【００１８】電磁弁１９は図示しない電子制御装置（以
下、ＥＣＵという）からの指令によってコイル２６への
通電をオンまたはオフし、燃料噴射時期を制御してい
る。すなわち図示しないＥＣＵは各種センサから入力す
る検知信号によりエンジン運転状態を把握し、このエン
ジン運転状態に応じて噴射時期を演算し、この噴射時期
を実現するタイミングでコイル２６への通電をオンす
る。

【００１９】次に、燃料供給装置の作動について図１お
よび図２に基づいて説明する。図２は、プランジャ４の
一往復中に水分離室３０ａの水を一回吸入する電磁弁制
御のタイムチャートを示す。 (1) 図２に示すの期間、コイル２６への通電がオンさ
れ電磁弁１９は閉弁しており、プランジャ４は上死点か
ら下降途中にある。このため、プランジャ４の下降に伴
い加圧室１２の容積が増加するので逆止弁３５が開弁
し、水分離室３０ａに沈殿した水が水排出通路３３、逆
止弁３５、燃料吐出通路１４に吸入される。燃料吐出通
路１４に吸入された水がさらに加圧室１２内に吸入され
ないように、コイル２６への通電がオフされ電磁弁１９
が開弁する。

【００２０】(2) 図２に示すの期間、プランジャ４は
下降を続けている。電磁弁１９が開弁しているので、水
分離室３０ａ上部の水分を殆ど含まない燃料が燃料供給
通路２８を経て加圧室１２に吸入される。このとき、逆
止弁３５はスプリング１６の付勢力により閉弁してい
る。 (3) プランジャ４が下死点からリフトを開始しても、
の期間中は電磁弁１９が開弁しているので、加圧室１２
内の燃料の一部は燃料供給通路２８から水分離室３０ａ
に戻される。

【００２１】(4) プランジャ４のリフト途中、の期間
で電磁弁１９が閉弁すると、プランジャ４のリフトに伴
い加圧室１２内の燃料が加圧されて高圧になり、この燃
料圧力が吐出弁１５のスプリング設定圧を超えると吐出
弁１５が開弁し、高圧燃料が燃料噴射通路１８から吐出
される。このとき、の期間に燃料吐出通路１４に吸入
されていた水は燃料とともに燃料噴射通路１８から吐出
される。低圧ポンプ４１の燃料供給圧力により逆止弁３
５が開弁方向に受ける力は、プランジャ４のリフト時に
加圧室１２内の燃料圧力により逆止弁３５が閉弁方向に
受ける力よりも小さいので、燃料噴射時に逆止弁３５が
開弁して高圧燃料が水分離室３０ａに逆流することはな
い。

【００２２】以下、(1) 〜(4) の行程を繰り返すことに
より、ガソリン燃料に含まれる水分が燃料噴射ポンプ１
の加圧室１２に吸入されることなく燃料噴射ポンプ１を
迂回して自動的に燃料吐出側に吸入され、燃料圧送行程
において燃料とともに吐出される。図２に示す毎回水分
吸入制御時、１回当たりの水分吸入量Ｂは、１回当たり
の燃料吐出量Ａより小さくなるようにコイル２６の通電
時間を設定することにより加圧室１２への水分の流入を
防止している。

【００２３】図３に示す比較例の電磁弁制御では、プラ
ンジャ下降中の全期間において電磁弁が開弁しているの
で、図１に示す第１実施例と同一構成の燃料噴射装置で
あっても、水分離室から水を燃料吐出側に吸入できな
い。このため、水分離室に沈殿する水を排出するために
は水分離室の底部に栓を設け、この栓を人為的に開栓す
る必要があるので保守性が悪化する。

【００２４】本発明の第１実施例では、水分がプランジ
ャ４、電磁弁１９等の重要部品に接触しないため発錆を
防止することができ、燃料吐出通路１４を形成するシリ
ンダ３、逆止弁３５等の最小限の耐錆対策で済みコスト
の大幅な増加を防ぐことができる。また従来、水分離室
３０ａに溜まった水分は手動にて排出する操作が必要で
あったが、本実施例では自動排出され保守性を大幅に向
上させることが可能になった。かつ、水分凝集フィルタ
３１で燃料中の異物も補足可能なため、今まで独立して
いた異物捕集用燃料フィルタ、水分離装置、燃料噴射ポ
ンプを簡単な構造にて一体化できるため燃料供給配管の
簡素化、部品点数削減によるコストダウンが可能にな
る。さらに水分離室のような大きな体積を加圧室近傍に
設置することにより燃料の燃料供給通路および水分離装
置への逆流による圧力脈動が低減するので、加圧室への
安定した燃料吸入が可能になる。

【００２５】（変形例）第１実施例と同一構成で電磁弁
制御の異なる変形例の電磁弁制御のタイムチャートを図
４に示す。変形例では、プランジャ４がｎ回往復移動す
る間の一回だけプランジャ４の下降中にの期間電磁弁
１９を閉弁して水分離室３０ａから水を燃料吐出側に吸
入し、次のプランジャリフト中に燃料とともに水を吐出
する。これ以外の（ｎ−１）回のプランジャ４の往復移
動においては、プランジャリフト中のの期間だけ電磁
弁１９を閉弁し、プランジャ４の下降中においては全期
間電磁弁１９を開弁しているので水分離室３０ａから水
を吸入しない。ｎ回の燃料吐出当たり一回だけ水を吸入
する間欠水分吸入制御のときには、一回当たりの水分吸
入量Ｂはｎ回の合計吐出量（Ａ１＋Ａ２＋・・・Ａｎ）
より小さくなるようにコイル２６の通電時間を設定する
ことにより燃料吐出通路１４から加圧室１２への水の流
入を防止する。また、燃料吐出通路１４の体積より多く
の水分を溜めないように水分吸入量を制御する。

【００２６】（第２実施例）本発明の第２実施例を図５
に示す。第１実施例と実質的に同一構成部分には同一符
号を付す。第２実施例では、燃料噴射ポンプ１と水分離
容器５０とを別体に構成している。このため、燃料噴射
ポンプ１自体を小型化できるのでエンジンルーム内への
燃料供給装置の搭載性が向上する。

【００２７】（第３実施例）本発明の第３実施例を図６
に示す。第１実施例と実質的に同一構成部分には同一符
号を付す。第３実施例では、水分離容器５２内に収容す
る水分凝集フィルタを廃止し、燃料成分と水分との比重
差ならびに燃料供給通路２８から水分離容室５２ａに流
入する燃料の流速低下により水分を分離・沈殿させるも
のである。水分離容器５２の燃料入口外側には燃料中の
異物を除去する燃料フィルタ５３が配設されている。

【００２８】（第４実施例）本発明の第４実施例を図７
に示す。第１実施例と実質的に同一構成部分には同一符
号を付す。第４実施例では、燃料吐出通路近傍の水排出
通路３３に燃料吐出通路１４から水排出通路３３に燃料
が逆流することを防止する電磁弁５４を設けている。電
磁弁５４の開閉を例えばＥＣＵで制御することにより水
分離室３０ａから水排出通路３３を経て燃料噴射ポンプ
１の吐出側に吸入する水分量を高精度に制御することが
できる。

【００２９】（第５実施例）本発明の第５実施例を図８
に示す。第１実施例と実質的に同一構成部分には同一符
号を付す。加圧室１２と逆止弁３５との間に位置する燃
料吐出通路１４に空間部５６が設けられている。空間部
５６は、加圧室１２の空間部５６側の流体出入口１２ａ
よりも下方に容積を有している。流体出入口１２ａより
も下方に容積を有する空間部５６を設けることにより、
エンジン停止時等において燃料吐出通路１４中に吸入さ
れた水分は空間部５６の底部に溜まるので、例えば車両
が坂道に駐車している場合においても、燃料吐出通路１
４から加圧室１２に水分が流入することを防止すること
ができる。

【００３０】（第６実施例）本発明の第６実施例を図９
に示す。第１実施例と実質的に同一構成部分には同一符
号を付す。燃料吐出通路１４は、加圧室１２から吐出弁
１５に向けて下方に傾斜するように形成されている。こ
れにより、エンジン停止時等において燃料吐出通路１４
から加圧室１２に水分が吸入されることを防止すること
ができる。

【００３１】以上説明した本発明の実施例はガソリンエ
ンジン用燃料噴射装置に適用したものであるが、ディー
ゼルエンジン用燃料噴射装置に本発明を適用することも
可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例による燃料供給装置を示す
模式的断面図である。

【図２】第１実施例による毎回水分吸入時の電磁弁の開
閉、逆止弁の開閉、プランジャ行程容積の変化を示す特
性図である。

【図３】比較例による電磁弁の開閉、逆止弁の開閉、プ
ランジャ行程容積の変化を示す特性図である。

【図４】第１実施例の変形例による電磁弁の開閉、逆止
弁の開閉、プランジャ行程容積の変化を示す特性図であ
る。

【図５】本発明の第２実施例による燃料供給装置を示す
模式的断面図である。

【図６】本発明の第３実施例による燃料供給装置を示す
模式的断面図である。

【図７】本発明の第４実施例による燃料供給装置を示す
模式的断面図である。

【図８】本発明の第５実施例による燃料供給装置を示す
模式的断面図である。

【図９】本発明の第６実施例による燃料供給装置を示す
模式的断面図である。

【図１０】従来例１の燃料供給装置を示す模式的断面図
である。

【図１１】従来例２の燃料供給装置を示す模式的断面図
である。

【符号の説明】

１ 燃料噴射ポンプ ４ プランジャ １２ 加圧室 １４ 燃料吐出通路 １５ 吐出弁 １９ 電磁弁 ２８ 燃料供給通路 ３０ 水分離容器 ３０ａ 水分離室 ３１ 水分凝集フィルタ ３２ 水排出口 ３３ 水排出通路 ３５ 逆止弁 ４０ 燃料タンク ４１ 低圧ポンプ

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 低圧ポンプにより燃料タンクから汲み上
   げた燃料を燃料供給通路から燃料噴射ポンプの加圧室に
   吸入し、前記加圧室に吸入した燃料を加圧して燃料吐出
   通路から内燃機関に吐出する燃料供給装置であって、 前記燃料供給通路よりも大きな流路断面積を有し、燃料
   中に含まれる燃料成分と水分とを分離可能な容積を有す
   る水分離室を前記燃料供給通路中に設け、前記水分離室
   の底部に設けた水排出口と前記燃料吐出通路とを連通可
   能な水排出通路を有することを特徴とする燃料供給装
   置。
2. 【請求項２】 前記水分離室に水分凝集フィルタを収容
   することを特徴とする請求項１記載の燃料供給装置。
3. 【請求項３】 前記水分凝集フィルタは異物捕集機能を
   備えることを特徴とする請求項２記載の燃料供給装置。
4. 【請求項４】 前記燃料吐出通路から前記水分離室への
   水の逆流を防止する逆流防止手段を前記水排出通路に設
   けたことを特徴とする請求項１、２または３記載の燃料
   供給装置。
5. 【請求項５】 前記逆流防止手段として、前記水排出通
   路中に設けられた弁座、前記弁座に水の逆流方向で着座
   する弁部材、および前記弁座に前記弁部材を付勢するス
   プリングからなる逆止弁、または電磁力で前記水排出通
   路を開閉する電磁弁を用いることを特徴とする請求項４
   記載の燃料供給装置。
6. 【請求項６】 前記逆流防止手段と前記加圧室との間に
   位置する前記水排出通路および前記吐出通路の少なくと
   もいずれか一方に形成される空間部であって、前記空間
   部は前記加圧室の前記空間部側の流体出入口よりも下方
   に所定容積を有することを特徴とする請求項４または５
   記載の燃料供給装置。
7. 【請求項７】 前記加圧室との連通位置よりも燃料吐出
   側の前記燃料吐出通路に配設された吐出弁に向けて前記
   燃料吐出通路は下向きに傾斜していることを特徴とする
   請求項１から６のいずれか一項記載の燃料供給装置。