JP2004124897A

JP2004124897A - 燃料ポンプモジュールおよび車両用の燃料残量検出器

Info

Publication number: JP2004124897A
Application number: JP2002293315A
Authority: JP
Inventors: Tateki Mitani; 三谷　干城; Hiroshi Yoshioka; 吉岡　浩; Michihiro Hayashi; 林　道広
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2002-10-07
Filing date: 2002-10-07
Publication date: 2004-04-22
Also published as: US20040065147A1; US6843116B2

Abstract

【課題】フロートを使用せず構造的に小さい燃料残量検出器を有する燃料ポンプモジュールを提供する。
【解決手段】燃料ポンプモジュールは、車両用の燃料タンク１０の開口１０ａに液蜜に取り付けられた燃料ポンプモジュール２０の燃料タンク１０近傍に、第一のダイアフラム７２ｇで燃料の圧力ヘッドＰｇと大気圧Ｐｏを受圧し、第二のダイアフラム７２ｉで大気圧Ｐｏとタンク内圧Ｐｉを受圧し、これらＰｏ，Ｐｇ，Ｐｉにより、燃料タンク１０内の燃料残量を検出する燃料残量検出器５０を設けた。また、Ｐｏ，Ｐｉにより燃料タンク１０のタンク内圧を同時に検出するようにした。
【選択図】　　　　　図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、燃料を貯蔵するための燃料タンクに取付けられ、燃料タンク内の燃料を主に内燃機関へ供給する燃料ポンプモジュール、特に燃料タンク内の燃料残量を検出するものに関する。また、燃料タンク内の燃料残量を検出する車両用の燃料残量検出器に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の燃料ポンプモジュールにおいては、燃料ポンプと燃料フィルタを一体化したフィルタ付ポンプ部に燃料タンクに取り付けるための取付ブラケットを装着した燃料ポンプモジュールにおいて、取付ブラケットにセンダゲージを装着していた。センダゲージは可変抵抗からなる検出部と、フロート部と、検出部から伸びてフロート部に接続されたアーム部とで構成されていた（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
また、燃料タンクに燃料ポンプを取付けるための取付ブラケットに圧力センサを設ける構成とし、圧力センサの取付け作業を容易としていた（例えば、特許文献２参照）。
【０００４】
【特許文献１】
特開平１１−２９４２８３号公報（第３頁、第４頁、図１、図２）。
【特許文献２】
特開平４−３２５３１６号公報（第３頁、図２〜図５）。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
従来は、センダゲージがフロート方式のため、タンク深さに対応したアームの回転半径が必要であり、構造的に大きくなっていた。また、タンク形状に合わせて調整したアーム部とフロート部の形状が複雑になっていた。このため、燃料ポンプモジュールの組み立て作業が煩雑になっており、また輸送上も大きな通い箱が必要であった。さらに燃料タンクに組み込む際も手間と時間を要していた。
また、タンク内圧センサの外部との信号を授受するコネクタが単独で必要となり、燃料タンクに装着するとき手間がかかり、装着場所の制約も受けていた。
【０００６】
この発明は上述のような問題を解決するためになされたもので、構造的に小さく燃料タンクへの制約が少ない燃料ポンプモジュールおよび車両用の燃料残量検出器を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
この発明に係る燃料ポンプモジュールは、燃料を貯蔵する車両の燃料タンクの開口を塞ぐブラケットと、このブラケットに直接または間接的に保持されるとともに、上記燃料タンク内の燃料を送出する燃料ポンプと、上記ブラケットより上記燃料タンク外側の外圧Ｐｏ、上記燃料タンク内の空気室の内圧Ｐｉ、および上記燃料の燃圧Ｐｇをダイアフラムにより受圧し、上記燃料タンク内の燃料残量を検出する燃料残量検出器とを備えたものである。
【０００８】
また、この発明に係る車両用の燃料残量検出器は、燃料を貯蔵する車両の燃料タンクの底部に設けられ、上記燃料タンク外側の外圧Ｐｏ、上記燃料タンク内の空気室の内圧Ｐｉ、および上記燃料の燃圧Ｐｇをダイアフラムにより受圧し、上記燃料タンク内の燃料残量および上記燃料タンク内の内圧を検出するように構成されたものである。
【０００９】
【発明の実施の形態】
実施の形態１．
以下この発明の実施の形態１について説明する。図１はこの発明の実施の形態１に係る燃料ポンプモジュールが車両用の燃料タンクに取付けられた状態を一部断面により示す図、図２は図１の燃料残量検出器の断面図である。説明の都合上、燃料残量検出器を大きく図示している。
【００１０】
図１を参照し、ガソリンなどの燃料を蓄える車両用の燃料タンク１０の開口１０ａに図示しないガスケットを介して燃料ポンプモジュール２０が液密に取付けられている。燃料ポンプモジュール２０には、燃料タンク１０内の燃料をポンプ作用により昇圧する燃料ポンプ１４が設けられている。燃料ポンプ１４が作動すると、吸込みフィルタ１６より燃料２が吸込まれ、ポンプ作用により昇圧された燃料は、燃料ポンプ１４内を通って、燃料ポンプ吐出口から高圧フィルタ１８を通って塵埃などが濾過され、ブラケット２２に設けられた燃料パイプ２４から図示しない内燃機関へ燃料を噴射するためのインジェクタに送られる。また、燃料ポンプ１４により昇圧された燃料の圧力を一定に保つ図示しないプレッシャレギュレータを高圧フィルタ１８の出口側に設けてもよい。
【００１１】
燃料ポンプ１４と燃料残量検出器５０は、燃料タンク１０の底部１０ｂ近傍でブラケット２２に固定されたカップ形状をした保持部材１２に保持、固定されている。ブラケット２２には図示しない外部の信号処理回路および電源回路に接続されるコネクタ３４が設けられている。コネクタ３４には、燃料タンク１０の内側から燃料ポンプ１４に電源を給電するリード線３８、燃料残量検出器５０の電源線および信号線からなるリード線４６が接続されている。図１の例では、リード線４６を燃料ポンプ１４上部でリード線３８に束ねているが、リード線４６はリード線３８と個別にコネクタ３４に接続してもよい。また、コネクタ３４を、燃料ポンプ１４のリード線３８用と燃料残量検出器５０用とで別々に二つ設けてもよい。また、ブラケット２２には、燃料タンク１０外の大気を導入するＬ字形状の外気導入パイプ４０が設けられており、その端面には、気体を通し液体を通さないフッ素系フィルタ４０ａを気密に設けている。
【００１２】
図１、図２を参照し、燃料残量検出器５０は、絶縁性の樹脂例えばポリアセタールにより形成されたカバー５２とベース５４により構成される密閉容器内に、ダイアフラム７２、回路部８２、回路保護部８４などが収納されている。カバー５２には、外気導入パイプ４０に燃料タンク１０内で気密に接続された外圧導入管４２が気密に接続される外圧導入部（ニップル）５６、リード線４６のコネクタがコネクタ接続されるコネクタ５８が設けられている。
ベース５４には、燃料タンク１０内の空気室４の圧力Ｐｉを導入する内圧導入管４４が気密に接続される内圧導入部（ニップル）６０、燃料タンク１０内の燃料２の圧力を導入する燃圧導入部６２が設けられている。
【００１３】
外圧導入管４２と外気導入パイプ４０は一体構成としてもよい。外圧導入管４２、内圧導入管４４は金属、ゴム、樹脂成形品の何れを用いてもよい。また、保持部材１２として樹脂成形品を採用する場合には、外圧導入管４２、内圧導入管４４の少なくとも一方を保持部材１２に一体成形してもよく、またブラケット２２として樹脂成形品を採用する場合には外圧導入管４２をブラケット２２に一体成形してもよい。
【００１４】
ダイアフラム（第一のダイアフラム）７２ｇおよびダイアフラム（第二のダイアフラム）７２ｉを有し、三種類の圧力Ｐｏ，Ｐｇ，Ｐｉを受圧するダイアフラム７２が、ステム７０および台座７８に接着、固定されている。キャップ７４、台座７８およびこれらを支持するステム７０により、ダイアフラム７２は三つの部屋に互いに気密に隔離されており、ダイアフラム７２の図示していないゲージ抵抗面（表面側）に接する基準圧室８０には外圧Ｐｏ、反対側の裏面には夫々内圧Ｐｉ、燃圧Ｐｇが印加される。ダイアフラム７２が１チップであるため、温度特性にばらつきが多い半導体ダイアフラムにおいても同一特性で補正が容易となる。
実施の形態１では、温度センサを図示していないが、精度よく温度補正するためには、燃料残量検出器５０内にサーミスタなどの温度センサを設け、燃料残量Ｐｈを補正することが好ましい。
【００１５】
また、ダイアフラム７２からの信号を処理する回路部８２、電気的なサージから回路を守る回路保護部８４、回路部８２若しくは回路保護部８４に電気的に接続され、コネクタ５８内にインサート成形された導電性の端子８６、ステム７０および台座７８がセラミックス製の基板６８に固定されている。
回路部８２をＣ−ＭＯＳで形成した場合には、電気的な保護のためバイポーラによる回路保護部８４を設けることが好ましい。
【００１６】
ついで、燃料残量検出器５０の組み立てについて説明する。基板６８に、ステム７０、ダイアフラム７２、キャップ７４、回路部８２、回路保護部８４を固定するとともに電気的な接続をした後、キャップ７４にＯリング７６を介して気密にカバー５２の外圧導入部５６を圧入する。その後、端子８６を回路部８２や回路保護部８４に電気的に接続する。ついで、Ｏリング６４、６６をベース５４の所定の位置に配置した状態で、ベース５４を基板６８およびカバー５２に溶着により接合する。このようにして、ダイアフラム７２は三つの部屋に互いに気密に隔離される。
【００１７】
次に動作について説明する。
空気室４の圧力である内圧Ｐｉはダイアフラム７２ｉの裏面側に導かれ、燃料ヘッドによる燃圧Ｐｇはダイアフラム７２ｇの裏面側に導かれる。他方、外気導入パイプ４０からの大気圧である外圧Ｐｏは、ダイアフラム７２ｉおよびイアフラム７２ｇの表面側に共通して導かれる。ダイアフラム７２を半導体チップで構成する際に、表面側には半導体プロセス上に半導体回路が形成されており、各種のコンタミなどによるダメジを受けやすいため比較的クリーンな大気を導入し、他方ガソリンなどの燃料２や燃料室４の空気など汚染性の強い圧力媒体を、半導体による回路形成がされていない汚染に強い裏面側に加えるようにすることが好ましい。
【００１８】
ダイアフラム７２上には、たとえば二個のホイストーンブリッジが形成されており、この出力を後段の回路部８２で作動増幅や減算することにより、所望のタンク内圧Ｐｔや燃料残量Ｐｈが得られる。
上述のような構成とする場合、タンク内圧Ｐｔは外圧Ｐｏと内圧Ｐｉの差（Ｐｔ＝Ｐｉ−Ｐｏ）、圧力差Ｐｘは燃圧Ｐｇと外圧Ｐｏの差（Ｐｘ＝Ｐｇ−Ｐｏ）、燃料残量Ｐｈは燃料ヘッドによる燃圧Ｐｇと内圧Ｐｉの差（Ｐｈ＝Ｐｇ−Ｐｉ）で表すことができる。したがって、燃料残量Ｐｈは、ダイアフラム７２ｇによる圧力差Ｐｘからダイアフラム７２ｉによる圧力差Ｐｔを減じることで得られる（Ｐｈ＝Ｐｘ−Ｐｔ＝Ｐｇ−Ｐｉ）。
【００１９】
燃料残量検出器５０は上述したように、ダイアフラム７２ｉの出力により燃料タンク１０内の圧力も検出することができる。
なお、タンク内圧センサの役割は、車が所定の運転モードのとき、燃料供給系をすべてクローズして燃料供給系のエアーリークをこのタンク内圧センサの内圧変化で測定し、所定のリーク量が検出されれば、図示しないランプを点灯させる等して運転者に知らせるためのものである。
【００２０】
以上のように構成したので、　燃料残量Ｐｈとタンク内圧Ｐｔを同時に検出することができる。また、フロート式の回動部分がないので、燃料残量検出器５０の占有領域が小さいとともに装置自体を小型化できる。
また、半導体ダイアフラム７２を用いて全体を数個のモノリシックＩＣ構成としているので、小型で低コスト化が可能である。さらに、半導体ダイアフラム７２を１チップ２ダイアフラム構成としているので、温度特性バラツキに対して安定した特性を得られる。
【００２１】
また、燃料残量Ｐｈとタンク内圧Ｐｔを求めるための圧力Ｐｇ、Ｐｉ、Ｐｏを燃料タンク１０中で受圧し、コネクタ３４を燃料ポンプモジュール２０のブラケット２２と共用することにより、タンク内圧センサを別途設ける場合に比較し、加工精度の高いシールおよびシール用の部品を少なくできる。
【００２２】
なお、上述の説明では、ダイアフラム７２は半導体を用いた例について述べたが、金属やセラミックスなどでも同様な効果が得られる。
また、圧力センサとして、半導体のゲージ抵抗を使った抵抗式で説明をしたが、容量式でも同様な効果が得られる。
また、回路部８２をバイポーラにすれば回路保護部８４がなくても同様が得られる。
また、回路保護部８４、ダイアフラム７２および回路部８２の少なくとも複数を同一チップ上に載せても同様な効果が得られる。
【００２３】
なお、上述の説明では、タンク内圧も検出するため車両が動作中で燃料タンク１０から内燃機関までが閉じた系の状態の例、即ち燃料残量Ｐｈは燃圧Ｐｇと内圧Ｐｉとの差から得られる例について説明したが、燃料残量Ｐｈは車両が動作せず燃料タンク１０が外気に対し開放した系の状態、即ち内圧Ｐｉ＝外圧Ｐｏの状態の場合には、燃料残量Ｐｈは燃圧Ｐｇから外圧Ｐｏを減じることで得ることができる。
【００２４】
実施の形態２．
以下この発明の実施の形態２について説明する。図３はこの発明の実施の形態２に係る燃料ポンプモジュールの燃料残量検出器の上面図、図４は図３のＩＶ−ＩＶ線断面図である。実施の形態２は実施の形態１と比べ、燃料残量検出器５０の形状および配置、ダイアフラム７２の設置方向、内圧導入管６０の方向、キャップ７４、回路部８２、回路演算部８４、端子８６の取り付け位置が異なっており、それらについて以下説明する。その他の構成は実施の形態１と同様であるのでその説明を省略する。
【００２５】
図１、図３、図４を参照し、カバー５２およびベース５４は弓形のアーチ形状をしており、燃料ポンプ１４の外周に沿って配置されている。このように配置することで、燃料ポンプモジュール２０の外形を小さくでき、燃料ポンプ１０の開口１０ａも小さくできる。なお、燃料ポンプ１４以外たとえば高圧フィルタ１８の外周に沿って配置するようにしても同様の効果が得られる。
【００２６】
ダイアフラム７２は燃料タンク１０の深さ方向に沿って配置され、ダイアフラム７２ｇがダイアフラム７２ｉよりも燃料タンク１０の深さ方向の深い位置即ち底部１０ｂに近い位置に配置されている。したがって、実施の形態１に比較し、底部１０ｂに近い燃料２を導入できるようになり、燃料２が少なくなっても燃料残量を検出できる。
【００２７】
また、外圧導入部５６と内圧導入部６０を燃料タンク１０の上方（図１、図４の上方）に、そのニップルが延在するように配置したので、外圧導入管４２および内圧導入管４４の取り付けが容易となるとともに、周方向（図３の円周方向、図４の横方向）長さを短くできる。この構成に伴って、キャップ７４の形状、特に外圧導入部５６が圧入される部分の構成が実施の形態１とは異なっている。
【００２８】
さらに、コネクタ５８を外圧導入部５６、内圧導入部６０と同様に燃料残量検出器５０の上方に配置したので、コネクタ５８、外圧導入部５６、内圧導入部６０の取付け方向が同一となり、取付け作業が容易となる。
また、回路部８２、回路保護部８４、外圧導入部５６および内圧導入部６０を周方向（図３の円周方向、図４の横方向）に配置したので、燃料残量検出器５０の厚さ方向（図３の径方向）を薄くできる。
【００２９】
実施の形態３．
以下この発明の実施の形態３について説明する。実施の形態３では、燃料ポンプモジュール２０が燃料タンク１０の下方から取付けられるもの特に二輪車に採用されるものについて説明する。図５はこの発明の実施の形態３に係る燃料ポンプモジュールが車両用の燃料タンクに取付けられた状態を一部断面により示す図である。図６は図５の燃料ポンプモジュールをブラケットに取付けたときの上面図である。説明のない図中の符号は実施の形態１と同様であるのでその説明を省略する。
【００３０】
図５、図６を参照し、断面略台形形の燃料タンク１０内に燃料ポンプ１４が配置されている。燃料ポンプ１４はブラケット２２に一端が固定されたステイ８に固定されている。高圧フィルタ１８もステイ８に固定され、燃料残量検出器５０はブラケット２２に固定されている。なお、燃料残量検出器５０は、高圧フィルタ１８、ステイ８にまたは燃料ポンプ１４に固定してもよい。燃料ポンプ１４の作動により、吸入フィルタ１６により吸入された燃料２は、燃料ポンプ１４の中、連通路１４ｂ、高圧フィルタ１８、燃料パイプ２４を通って、図示しない内燃機関に送出される。
【００３１】
燃料残量検出器５０は、外気導入パイプ４０から外圧Ｐｏ、内圧導入管４４から内圧Ｐｉ、燃圧導入部６２から燃圧Ｐｇを入力し、実施の形態１と同様にして、燃料残量Ｐｈとともにタンク内圧Ｐｔを検出できる。
【００３２】
以上のように、燃料タンク１０の形状が複雑または狭いものにおいても、燃料残量Ｐｈとタンク内圧を同時に検出できる。また、燃料残量検出器５０をブラケット２２に固定したので、その固定が容易であるとともに、燃料導入部６２を燃料タンク１０の底部に設けることができ、燃料が少なくなっても残量を検出できる。
【００３３】
【発明の効果】
以上のように、この発明に係る燃料ポンプモジュールは、燃料を貯蔵する車両の燃料タンクの開口を塞ぐブラケットと、このブラケットに直接または間接的に保持されるとともに、上記燃料タンク内の燃料を送出する燃料ポンプと、上記ブラケットより上記燃料タンク外側の外圧Ｐｏ、上記燃料タンク内の空気室の内圧Ｐｉ、および上記燃料の燃圧Ｐｇをダイアフラムにより受圧し、上記燃料タンク内の燃料残量を検出する燃料残量検出器とを備えたもので、構造的に小さく燃料タンクへの制約が少ない。
【００３４】
また、この発明に係る車両用の燃料残量検出器は、燃料を貯蔵する車両の燃料タンクの底部に設けられ、上記燃料タンク外側の外圧Ｐｏ、上記燃料タンク内の空気室の内圧Ｐｉ、および上記燃料の燃圧Ｐｇをダイアフラムにより受圧し、上記燃料タンク内の燃料残量および上記燃料タンク内の内圧を検出するので、構造的に小さく燃料タンクへの制約が少ない。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施の形態１に係る燃料ポンプモジュールが車両用の燃料タンクに取付けられた状態を一部断面により示す図である。
【図２】図１の燃料残量検出器の断面図である。
【図３】この発明の実施の形態２に係る燃料ポンプモジュールの燃料残量検出器の上面図である。
【図４】図３のＩＶ−ＩＶ線断面図である。
【図５】この発明の実施の形態３に係る燃料ポンプモジュールが車両用の燃料タンクに取付けられた状態を一部断面により示す図である。
【図６】図５の燃料ポンプモジュールをブラケットに取付けたときの上面図である。
【符号の説明】
２　燃料、　　４　空気室、　　１０　燃料タンク、　１０ａ開口、　　１０ｂ　底部、　　１２　保持部材、　　１４　燃料ポンプ、　　、　　１８　高圧フィルタ、　　　　２０燃料ポンプモジュール、　　２２　ブラケット、　　２４　燃料パイプ、　　３４　コネクタ、　　３８　リード線、　　４０　外気導入パイプ、　　４２　外圧導入管、　　４４　内圧導入管、　　５０　燃料残量検出器、　　５６　外圧導入部、　　５８　コネクタ、　　６０　内圧導入部、　　６２　燃圧導入部、　　６８　基板、　　７０　ステム、　　７２　ダイアフラム、　　７２ｇ　第一のダイアフラム、　　７２ｉ　第二のダイアフラム、７４　キャップ、　　８０　基準圧室、　　８２　回路部、　　８４　回路保護部、　　８６　端子。

Claims

燃料を貯蔵する車両の燃料タンクの開口を塞ぐブラケットと、
このブラケットに直接または間接的に保持されるとともに、上記燃料タンク内の燃料を送出する燃料ポンプと、
上記ブラケットより上記燃料タンク外側の外圧Ｐｏ、上記燃料タンク内の空気室の内圧Ｐｉ、および上記燃料の燃圧Ｐｇをダイアフラムにより受圧し、上記燃料タンク内の燃料残量を検出する燃料残量検出器と
を備えたことを特徴とする燃料ポンプモジュール。
上記燃料残量検出器は、上記燃料タンクの底部近傍で上記燃料ポンプまたは上記燃料ポンプを保持する部材に配置されたことを特徴とする請求項１記載の燃料ポンプモジュール。
上記ブラケットに、上記燃料残量検出器の信号線が接続されるコネクタを設けたことを特徴とする請求項１記載の燃料ポンプモジュール。
燃料を貯蔵する車両の燃料タンクの底部に設けられ、上記燃料タンク外側の外圧Ｐｏ、上記燃料タンク内の空気室の内圧Ｐｉ、および上記燃料の燃圧Ｐｇをダイアフラムにより受圧し、上記燃料タンク内の燃料残量および上記燃料タンク内の内圧を検出するように構成されたことを特徴とする車両用の燃料残量検出器。
上記ダイアフラムは、上記外圧Ｐｏと上記燃圧Ｐｇの差を検出する第１のダイアフラムと、上記外圧Ｐｏと上記内圧Ｐｉの差を検出する第２のダイアフラムとが一チップの半導体により形成されたことを特徴とする請求項４記載の車両用の燃料残量検出器。
上記第１および第２のダイアフラムの表面側に、上記外圧Ｐｏが供給され、裏面側に上記燃圧Ｐｇおよび上記内圧Ｐｉが供給されることを特徴とする請求項５記載の車両用の燃料残量検出器。
上記第２のダイアフラムの出力により、上記燃料タンク内の内圧を検出するように構成したことを特徴とする請求項５記載の車両用の燃料残量検出器。
上記燃料残量検出器は、上記ダイアフラムとこのダイアフラムの出力信号を処理する回路部が同一のチップに構成されたモノリシックＩＣと、上記モノリシックＩＣの回路を保護する保護回路が構成されたバイポーラＩＣとを備えたことを特徴とする請求項４記載の車両用の燃料残量検出器。
上記燃料残量検出器の上記外圧Ｐｏを導入する外圧導入部と上記内圧Ｐｉを導入する内圧導入部は共に上記燃料タンクの深さ方向に延在する筒状に形成されたことを特徴とする請求項４記載の車両用の燃料残量検出器。
上記燃圧Ｐｇの受圧部が上記内圧Ｐｉの受圧部よりも上記燃料タンクの底部側となるように構成されたことを特徴とする請求項４記載の車両用の燃料残量検出器。