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JP2023079379A - 燃料供給装置 - Google Patents

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啓太 鈴木
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Abstract

【課題】燃料ポンプのベーパロックを未然に防止する。【解決手段】燃料供給装置１０は、燃料Ｆを貯留する燃料タンク１２と、燃料タンク１２内の燃料Ｆを燃料供給通路１６を介してエンジン１８へ供給する燃料ポンプ１４と、燃料供給通路１６から分岐された分岐通路２６を流れる燃料の流れを利用して負圧を発生させるアスピレータ２８と、アスピレータ２８によって発生した負圧を検出する負圧センサ３４と、燃料ポンプ１４の回転数を制御するＥＣＵ２０と、を備える。ＥＣＵ２０は、負圧センサ３４の検出情報に基づいて燃料タンク１２内の燃料Ｆ中にベーパが発生する予兆を判定し、その予兆を判定した場合に燃料ポンプ１４の回転数を上昇させる。【選択図】図１

Description

本明細書に開示の技術は燃料供給装置に関する。
車両が高温かつ低気圧の環境下で使用されることにより、燃料タンク内の燃料中にベーパ（気泡）が発生しやすい状態になることがある。特許文献１には、燃料タンク内の燃料を燃料供給通路を介してエンジンへ供給する燃料ポンプと、燃料ポンプから燃料供給通路に吐出された燃圧を検出する圧力センサと、燃料ポンプの回転数を制御する制御装置と、を備える、燃料供給装置が記載されている。制御装置は、圧力センサが検出した燃圧が所定の閾値より低下した場合に、ベーパが発生したと判定し、燃料ポンプの回転数を上昇させる。
特開２０１７－１３７８７４号公報
特許文献１によると、燃料タンク内の燃料にベーパが発生してから、燃料供給通路の燃圧が所定の閾値より低下しない限り、ベーパの発生が判定されない。このため、燃料ポンプのベーパロックを未然に防止することが困難である。
本明細書に開示の技術が解決しようとする課題は、燃料ポンプのベーパロックを未然に防止することにある。
上記課題を解決するため、本明細書が開示する技術は次の手段をとる。
第１の手段は、燃料を貯留する燃料タンクと、前記燃料タンク内の燃料を燃料供給通路を介してエンジンへ供給する燃料ポンプと、前記燃料供給通路から分岐された分岐通路を流れる燃料の流れを利用して負圧を発生させるアスピレータと、前記アスピレータによって発生した負圧を検出する負圧センサと、前記燃料ポンプの回転数を制御する制御装置と、を備えており、前記制御装置は、前記負圧センサの検出情報に基づいて前記燃料タンク内の燃料中にベーパが発生する予兆を判定し、その予兆を判定した場合に前記燃料ポンプの回転数を上昇させる、燃料供給装置である。
第１の手段によると、制御装置により、アスピレータによって発生した負圧を検出する負圧センサの検出情報に基づいて燃料タンク内の燃料中にベーパが発生する予兆が判定される。すなわち、負圧センサによって検出される負圧は、アスピレータに導入された燃料が減圧気化した蒸気圧と、ベンチュリ効果によって実際に発生した負圧と、が平衡状態となった平衡圧力となる。このため、制御装置は、負圧センサによって検出された負圧が、アスピレータが本来発生すべき負圧以下になった場合を、燃料タンク内の燃料中にベーパが発生する予兆と判定する。そして、制御装置は、ベーパの発生の予兆を判定した場合に燃料ポンプの回転数を上昇させる。これにより、燃料ポンプのベーパロックを未然に防止することができる。
第２の手段は、第１の手段の燃料供給装置であって、前記分岐通路を開閉する開閉弁と、前記燃料タンク内の気相温度を検出する気相温センサと、を備えており、前記制御装置は、通常時は前記開閉弁を開弁させ、前記気相温センサの検出情報に基づいて前記燃料タンク内の燃料中にベーパが発生する可能性がないと判定した場合に前記開閉弁を閉弁させる、燃料供給装置である。
第２の手段によると、制御装置により、気相温センサの検出情報に基づいて燃料タンク内の燃料中にベーパが発生する可能性がないと判定された場合に開閉弁が閉弁される。これにより、アスピレータへの燃料の供給が停止されることで、燃料ポンプのポンプ効率を向上することができる。
第３の手段は、第２の手段の燃料供給装置であって、前記制御装置は、前記気相温センサの検出情報に基づいて前記負圧センサによって検出された負圧を補正する、燃料供給装置である。
第３の手段によると、制御装置により、気相温センサの検出情報に基づいて負圧センサによって検出された負圧を補正することにより、ベーパの発生の予兆精度を向上することができる。
第４の手段は、第１の手段の燃料供給装置であって、前記分岐通路を開閉する開閉弁と、前記燃料タンクのタンク内圧を検出するタンク内圧センサと、を備えており、前記制御装置は、通常時は前記開閉弁を開弁させ、前記タンク内圧センサの検出情報に基づいて前記燃料タンク内の燃料中にベーパが発生する可能性がないと判定した場合に前記開閉弁を閉弁させる、燃料供給装置である。
第４の手段によると、制御装置により、タンク内圧センサの検出情報に基づいて燃料タンク内の燃料中にベーパが発生する可能性がないと判定された場合に開閉弁が閉弁される。これにより、アスピレータへの燃料の供給が停止されることで、燃料ポンプのポンプ効率を向上することができる。
本明細書に開示の技術によると、燃料ポンプのベーパロックを未然に防止することができる。
一実施形態にかかる燃料供給装置を示す模式図である。 燃料の蒸気圧曲線を示す図である。
以下、本明細書に開示の技術を実施するための一実施形態について図面を用いて説明する。
（燃料供給装置）
図１は燃料供給装置を示す模式図である。図１に示すように、燃料供給装置１０は、燃料タンク１２と燃料ポンプ１４とを有する。燃料供給装置１０は、自動車等の車両に搭載されている。密閉状の燃料タンク１２内には、揮発性の高いガソリン等の燃料Ｆが貯留されている。燃料ポンプ１４は、燃料タンク１２内の底部に配置されている。燃料ポンプ１４は、燃料タンク１２内の燃料Ｆを燃料供給通路１６を介してエンジン（内燃機関）１８へ供給する。
燃料ポンプ１４は、制御装置（ＥＣＵ）２０によって駆動制御される。ＥＣＵ２０は、中央処理装置（ＣＰＵ）、読み出し専用メモリ（ＲＯＭ）、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）などを有する。ＲＯＭに所定の制御プログラムが予め記憶されており、ＣＰＵが、制御プログラムに基づいて各構成要素を所定のタイミングで制御操作したり演算処理する。ＥＣＵ２０は本明細書でいう「制御装置」に相当する。
燃料タンク１２には、気相部の温度いわゆる気相温度を検出する気相温センサ２２、及び、気相部の圧力いわゆるタンク内圧を検出するタンク内圧センサ２４が設けられている。気相温センサ２２及びタンク内圧センサ２４による検出信号はＥＣＵ２０に入力される。
（実施形態の特徴的構成）
燃料供給通路１６の途中には分岐通路２６が分岐されている。分岐通路２６には、アスピレータ２８が接続されている。アスピレータ２８は、燃料タンク１２の気相部内に配置されている。燃料供給通路１６を流れる燃料Ｆの一部は、分岐通路２６を介してアスピレータ２８に供給された後、燃料タンク１２内へ吐出（図１中、矢印参照）される。アスピレータ２８は、分岐通路２６を流れる燃料Ｆの流れを利用して負圧を発生する。
分岐通路２６の途中には開閉弁３０が設けられている。開閉弁３０は、ＥＣＵ２０によって開閉制御される電磁弁である。開閉弁３０は、例えば、非通電時（通常時）には開弁状態を保ち、通電時に閉弁するノーマルオープン型の電磁弁である、
アスピレータ２８の負圧発生部（減圧部）には、密閉状の負圧室３２が接続されている。負圧室３２には、内部空間の圧力いわゆる負圧を検出する負圧センサ３４が設けられている。負圧センサ３４による検出信号はＥＣＵ２０に入力される。
（ＥＣＵ２０による燃料ポンプ１４の制御）
燃料ポンプ１４の制御は、エンジン１８の始動と共に開始される。燃料ポンプ１４の制御が開始されると、ＥＣＵ２０は、エンジン１８が必要とする目標燃圧に応じた回転数を定め、燃料ポンプ１４に電力を供給する。燃料ポンプ１４の回転数は、モータ部の回転数とポンプ部のインペラの回転数と一致する。
燃料ポンプ１４の駆動により、燃料タンク１２内の燃料Ｆが吸入されかつ加圧されて吐出された燃料Ｆは、燃料供給通路１６を介してエンジン１８へ供給される。このとき、燃料ポンプ１４（詳しくはポンプ部）に発生する負圧は一定である。
燃料供給通路１６を流れる燃料Ｆの一部は、分岐通路２６を介してアスピレータ２８を経て燃料タンク１２内へ吐出される。アスピレータ２８は、分岐通路２６を流れる燃料Ｆの流れを利用して負圧を発生する。アスピレータ２８の能力（吐出流量）は一定である。負圧は負圧室３２内に作用し、その負圧は負圧センサ３４により検出される。負圧センサ３４の検出信号はＥＣＵ２０に入力される。
ＥＣＵ２０のメモリには、エンジン１８に使用される燃料Ｆの飽和蒸気圧特性、すなわち燃料温度に対する飽和蒸気圧の変化を表す蒸気圧曲線Ｌ１（図２参照）が記憶されている。
図２に示すように、燃料Ｆの燃料性状が飽和蒸気圧未満、すなわち蒸気圧曲線Ｌ１よりも温度が低い又はタンク内圧が高いと、燃料Ｆは液相として安定した状態で存在する。しかし、燃料Ｆの燃料性状が飽和蒸気圧以上、すなわち蒸気圧曲線Ｌ１よりも温度が高くなるかタンク内圧が低くなると、燃料Ｆに減圧沸騰によるベーパが発生する。すると、燃料ポンプ１４にベーパロックが発生する。なお、図２中、Ｐ０は大気圧である。
図２に示すように、燃料Ｆの温度がｔ１未満であれば、アスピレータ２８は一定の負圧Ｐ１を発生する。ところで、負圧センサ３４によって検出される負圧は、アスピレータ２８に導入された燃料Ｆが減圧気化した蒸気圧と、ベンチュリ効果によって実際に発生した負圧と、が平衡状態となった平衡圧力となる。このため、燃料Ｆの温度がｔ１以上になると、負圧センサ３４によって検出される負圧（「検出負圧」ともいう）は、図２に曲線Ｌ２で示すように次第に低下する。曲線Ｌ２は、蒸気圧曲線Ｌ１より略一定量低い負圧である。例えば、温度ｔ２における検出負圧は、負圧Ｐ１以下で、蒸気圧より所定量小さい負圧Ｐ２となる。このため、ＥＣＵ２０は、検出負圧が、アスピレータ２８が本来発生すべき負圧Ｐ１以下になった場合を、燃料タンク１２内の燃料Ｆ中にベーパが発生する予兆と判定することができる。
そして、ＥＣＵ２０は、ベーパの発生の予兆を判定した場合に、燃料ポンプ１４の回転数を上昇させる。これにより、燃料ポンプ１４のベーパロックの発生が抑制される。また、その後、ＥＣＵ２０は、アスピレータ２８によって発生した負圧が本来発生すべき負圧Ｐ１になった場合に燃料ポンプ１４の回転数を元に戻す。
また、ＥＣＵ２０は、気相温センサ２２の検出情報に基づいて負圧センサ３４によって検出された負圧を補正する。例えば、気相温センサ２２により検出される気相温度が高くなるに従い、負圧センサ３４によって検出された負圧を高くするように補正する。また逆に、気相温センサ２２により検出される気相温度が低くなるに従い、負圧センサ３４によって検出された負圧を低くするように補正する。その補正は、連続的でもよいし、１段以上の段階的でもよい。
ＥＣＵ２０は、気相温センサ２２の検出情報に基づいて燃料タンク１２内の燃料Ｆ中にベーパが発生する可能性がないか否かを判定する。燃料タンク１２内の気相温度が所定温度未満では、ベーパが発生する可能性がない。このため、ＥＣＵ２０は、燃料タンク１２内の気相温度が、燃料タンク１２内の燃料Ｆ中にベーパが発生する可能性がないと判定した場合に開閉弁３０を閉弁させる。これにより、アスピレータ２８への燃料Ｆの供給が停止される。なお、ＥＣＵ２０は、燃料タンク１２内の気相温度が所定温度以上となり、燃料タンク１２内の燃料Ｆ中にベーパが発生する可能性があると判定した場合に開閉弁３０を開弁させる。
また、ＥＣＵ２０は、タンク内圧センサ２４の検出情報に基づいて燃料タンク１２内の燃料Ｆ中にベーパが発生する可能性がないか否かを判定する。燃料タンク１２内のタンク内圧が所定圧未満では、ベーパが発生する可能性がない。このため、ＥＣＵ２０は、燃料タンク１２内の燃料Ｆ中にベーパが発生する可能性がないと判定した場合に開閉弁３０を閉弁させる。これにより、アスピレータ２８への燃料Ｆの供給が停止される。また、ＥＣＵ２０は、燃料タンク１２内のタンク内圧が所定圧以上となり、燃料タンク１２内の燃料Ｆ中にベーパが発生する可能性があると判定した場合に開閉弁３０を開弁させる。
（実施形態の作用効果）
本実施形態によると、アスピレータ２８によって発生した負圧を検出する負圧センサ３４の検出情報に基づいて、ＥＣＵ２０が燃料タンク１２の燃料Ｆ中にベーパが発生する予兆を判定した場合に、ＥＣＵ２０により燃料ポンプの回転数が上昇される。これにより、燃料ポンプ１４のベーパロックを未然に防止することができる。
また、ＥＣＵ２０により、気相温センサ２２の検出情報に基づいて燃料タンク１２内の燃料Ｆ中にベーパが発生する可能性がないと判定された場合に開閉弁３０が閉弁される。これにより、アスピレータ２８への燃料Ｆの供給が停止されることで、燃料ポンプ１４のポンプ効率を向上することができる。
また、ＥＣＵ２０により、気相温センサ２２の検出情報に基づいて負圧センサ３４によって検出された負圧を補正することにより、ベーパの発生の予兆精度を向上することができる。
また、ＥＣＵ２０により、タンク内圧センサ２４の検出情報に基づいて燃料タンク１２内の燃料Ｆ中にベーパが発生する可能性がないと判定された場合に開閉弁３０が閉弁される。これにより、アスピレータ２８への燃料Ｆの供給が停止されることで、燃料ポンプ１４のポンプ効率を向上することができる。
［他の実施形態］
本明細書に開示の技術は、前記した実施形態に限定されるものではなく、その他各種の形態で実施可能である。
１０ 燃料供給装置
１２ 燃料タンク
１４ 燃料ポンプ
１６ 燃料供給通路
１８ エンジン
２０ ＥＣＵ（制御装置）
２２ 気相温センサ
２４ タンク内圧センサ
２６ 分岐通路
２８ アスピレータ
３０ 開閉弁
３４ 負圧センサ

Claims (4)

  1. 燃料を貯留する燃料タンクと、
    前記燃料タンク内の燃料を燃料供給通路を介してエンジンへ供給する燃料ポンプと、
    前記燃料供給通路から分岐された分岐通路を流れる燃料の流れを利用して負圧を発生させるアスピレータと、
    前記アスピレータによって発生した負圧を検出する負圧センサと、
    前記燃料ポンプの回転数を制御する制御装置と、
    を備えており、
    前記制御装置は、前記負圧センサの検出情報に基づいて前記燃料タンク内の燃料中にベーパが発生する予兆を判定し、その予兆を判定した場合に前記燃料ポンプの回転数を上昇させる、燃料供給装置。
  2. 請求項１に記載の燃料供給装置であって、
    前記分岐通路を開閉する開閉弁と、
    前記燃料タンク内の気相温度を検出する気相温センサと、
    を備えており、
    前記制御装置は、通常時は前記開閉弁を開弁させ、前記気相温センサの検出情報に基づいて前記燃料タンク内の燃料中にベーパが発生する可能性がないと判定した場合に前記開閉弁を閉弁させる、燃料供給装置。
  3. 請求項２に記載の燃料供給装置であって、
    前記制御装置は、前記気相温センサの検出情報に基づいて前記負圧センサによって検出された負圧を補正する、燃料供給装置。
  4. 請求項１に記載の燃料供給装置であって、
    前記分岐通路を開閉する開閉弁と、
    前記燃料タンクのタンク内圧を検出するタンク内圧センサと、
    を備えており、
    前記制御装置は、通常時は前記開閉弁を開弁させ、前記タンク内圧センサの検出情報に基づいて前記燃料タンク内の燃料中にベーパが発生する可能性がないと判定した場合に前記開閉弁を閉弁させる、燃料供給装置。
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