JP2009180146A - サブタンク及びこれを用いた燃料供給装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 車両横転時にも、内燃機関側への燃料の供給が途絶えることを防ぐことが可能なサブタンクを提供する。
【解決手段】 本サブタンク４では、車両に搭載されたメインタンクから流入してくる燃料が、横方向の中央付近（横方向への中央が中心線Ｃにより表されている）に位置する吐出口４ｂを通り内燃機関に供給されるようになっている。オーバーフロー口４ａは、サブタンク４の横方向への中央からオフセットされた位置に形成されており、余剰燃料がこのオーバーフロー口４ａからメインタンクに戻される。シュノーケル４２は、その一端がオーバーフロー口４ａに接続されていて、この一端から、サブタンク４の横方向への中央を越えて、他端側の先端部Ｅ１へと延びている。
【選択図】 図２

Description

本発明は、内燃機関の燃料噴射装置又は気化器に供給するための燃料が蓄えられる車両用の燃料タンクに係り、特に、メインタンクから流入してくる燃料が内燃機関側に供給されるサブタンクの周辺構造に関する。

従来から知られた車両搭載用の燃料タンクの一つでは、車体が旋回している状態でも、サクションチューブからの燃料の吸入を継続し得る構造が採られていた（例えば、特許文献１参照）。より具体的には、燃料タンク内に旋回槽が設けられていて、この旋回槽内の燃料が、サクションチューブから吸入され、エンジン側に供給されるようになっている。この燃料タンクで、車両が右に旋回すると、旋回槽外の燃料は左側に片寄るが、右旋回前に旋回槽に流入していた燃料の多くは旋回槽内に留まる。即ち、右旋回時に、サクションチューブの吸入口の位置は、燃料の液面下に保たれる。これと反対に、車両の左旋回時に、旋回槽外の燃料は右側に片寄るが、サクションチューブの吸入口は、旋回槽内の燃料の液面下に維持される。

ところで、本願出願人は、燃料供給系における燃料噴射装置に、ディスチャージポンプ（以下、ＤＣＰという）を用いることを提案している。このＤＣＰは、燃料の自然ヘッドを利用する。その必要となる燃料ヘッドを走行車両の傾きに関わらず常に確保するため、ＤＣＰの真上近傍にサブタンクが設けられ、このサブタンクからＤＣＰへと燃料が供給されるようになっている（特許文献２参照）。

特開昭５８−６１０２０号公報（第２頁第３段第９行〜第２０行、図２，３等の従来例） 特開２００４−２７８５２６号公報（段落００４０、図４等）

例えば、全地形対応車（ＡＴＶ）の競技用車両について、車両が横転した際にもエンジンが停止することを避けたいといったニーズがある。ところが、特許文献１の燃料タンクによると、車両の横転時に、燃料は旋回槽内から流出するため、サクションチューブの吸入口からの燃料の吸入が継続し得ず、エンジンの停止が避けられなかった。仮に、特許文献１の燃料タンクと同様の旋回槽を、特許文献２のサブタンクに取り付けたとしても、当然ながら、車両横転時におけるエンジン停止は避けられない。

本発明の目的は、このような課題を解決することができるサブタンク及びこれを用いた燃料供給装置を提供することである。

請求項１に係るサブタンクは、車両に搭載されたメインタンク（２）から流入してくる燃料が、供給口（４ｂ）を通り内燃機関（７）に供給され、前記供給口（４ｂ）が、横方向の中央付近に位置する車両用のサブタンク（４）である。このサブタンク（４）は、該サブタンク（４）の横方向への中央からオフセットされた位置に形成され、余剰の燃料を前記メインタンク（２）に戻すためのオーバーフロー口（４ａ）と、該オーバーフロー口（４ａ）に一端が接続され、該一端から、該サブタンク（４）の横方向への中央を越えて他端へ延びている燃料の導通路（４２）とを備えたことを特徴とする。
請求項２に係るサブタンクは、請求項１に係るサブタンクにおいて、前記導通路がサブタンク内部に配設されるとともに、該導通路の他端がサブタンク内部で開口していることを特徴とする。
請求項３に係るサブタンクは、請求項１に係るサブタンクにおいて、前記導通路がサブタンク外部に配設されるとともに、該導通路の他端が前記メインタンクに接続されることを特徴とする。
請求項４に係るサブタンクは、請求項１乃至請求項３のいずれか一項に係るサブタンクにおいて、前記車両が正立している状態、及び、前記車両が前記導通路の他端側へと横転した状態で、前記オーバーフロー口の下端により燃料の油面が形成され、前記車両が前記導通路の一端側へと横転した状態で、前記導通路の他端の下端により燃料の油面が形成されることを特徴とする。
請求項５に係る燃料タンク構造は、前記メインタンクと、該メインタンクの上方に設けられ、前記供給口に至る内側の燃料の経路上に気液分離用フィルタを備えた請求項１乃至請求項４のいずれか一項に記載のサブタンクとを含むことを特徴とする。
請求項６に係る燃料供給装置で、燃料の供給は、内燃機関側に設けられ、プランジャの押圧力によって燃料を噴射する燃料噴射装置に対して行われる。この燃料供給装置は、該燃料噴射装置と、該燃料噴射装置の真上近傍に設けられる、請求項１乃至請求項４のいずれか一項に記載のサブタンクとを備えたことを特徴とする。
請求項７に係る燃料供給装置は、請求項６に係る燃料供給装置において、前記燃料噴射装置の横方向への位置が、前記導通路の一端から他端までの間に含まれるように、前記導通路と前記燃料噴射装置とが配置されていることを特徴とする。

本発明に係るサブタンクでは、オーバーフロー口が、サブタンクの横方向への中央からオフセットされた位置に形成されている。そして、燃料の導通路が、このオーバーフロー口に接続された一端から、サブタンクの横方向への中央を越えて他端へ延びている。これらのオーバーフロー口と燃料の導通路とにより、このサブタンクが搭載された車両の横転時にも、燃料の液面が燃料の供給口よりも高い位置に維持されるため、内燃機関側への燃料の供給が途絶えることを防ぐことが可能である。

以下、本発明に係る実施の形態を、図面を参照しつつ説明する。
（最良の実施の形態）
本発明の最良の実施の形態である燃料供給装置につき説明する。図１に示すように、この燃料供給装置１は、メインタンク２と、燃料ポンプ３と、サブタンク４と、燃料噴射装置５とを備え、車両、例えばＡＴＶの競技用車両に搭載される。メインタンク２に、燃料が蓄えられており、フィードパイプ６ａが、メインタンク２と燃料ポンプ３とを接続し、フィードパイプ６ｂが、燃料ポンプ３とサブタンク４とを接続している。メインタンク２内の燃料は、燃料ポンプ３によって圧送され、メインタンク２から、フィードパイプ６ａ、燃料ポンプ３及びフィードパイプ６ｂを順に経てサブタンク４に流入する。その一方、リターンパイプ６ｃが、サブタンク４のオーバーフロー口４ａ（後述）と、メインタンク２とを接続しており、このリターンパイプ６ｃによって、燃料噴射に用いられないサブタンク４内の余剰の燃料がメインタンク２に戻されるようになっている。

さらに、燃料供給パイプ６ｄが、サブタンク４の吐出口４ｂと、燃料噴射装置５とを接続し、循環パイプ６ｅが、燃料噴射装置５とメインタンク２とを接続している。燃料噴射装置５は、これら燃料供給パイプ６ｄ及び循環パイプ６ｅにより、必要量の燃料の供給を受けつつ、エンジン７に連通した吸気マニホールド７ａ内で、燃料を噴射するようになっている。ここでは、燃料噴射装置５として、従来から周知のＤＣＰが用いられるものとする。このＤＣＰは、燃料の自然ヘッドを利用して燃料噴射を行うものであり、サブタンク４は、このＤＣＰ（燃料噴射装置）５の真上近傍に配置されている。ＤＣＰ５が有する電磁プランジャポンプは、図示しないエンジンコントロールユニットによる制御に基づき、そのプランジャの押圧力により燃料噴射を行う。

なお、サブタンク４は、同図１のように、メインタンク２と同じ高さより上方に配置され、メインタンク２よりも容量が小さい。サブタンク４とメインタンク２とのこれらの関係よって、メインタンク２内の燃料の油面が、吐出口４ｂの下端よりも低い位置にあるとき、サブタンク４内の余剰の燃料は、動力によらず自然と独りでに、オーバーフロー口４ａからメインタンク２へと戻っていく。また、吐出口４ｂに近接したサブタンク４内側の位置に、気液分離用フィルタ４１が設けられている。サブタンク４内の燃料は、サブタンク４に内蔵されたこの気液分離用フィルタ４１を通って、サブタンク４の吐出口４ｂに至り、ＤＣＰ５へと向かう。この気液分離用フィルタ４１によって、気泡が混じったままの燃料がＤＣＰ５に供給され、ＤＣＰ５からの燃料の噴出量が低下するといった不都合が生じないようになっている。

メインタンク２により十分な燃料量が確保される一方で、メインタンク２とＤＣＰ５との上方の上記サブタンク４によって、燃料の油面の形成位置が、走行車両の傾きに関わらず、常に、ＤＣＰ５よりも高い位置に維持されている。つまり、サブタンク４を用いることによって、車両におけるメインタンク２及びＤＣＰ５の配置位置の自由度を高めることが可能である。ＤＣＰの構造及び動作の詳細については、例えば、特開２００４−２７８５２６号公報、特開２００４−２７８５２７号公報等に開示されている。

本発明の特徴の一つは、サブタンク４のオーバーフロー口４ａの形成位置が、サブタンク４の横方向（同図１に垂直な方向）への中央からオフセットされており、一端をこのオーバーフロー口４ａに接続されたシュノーケル４２が、サブタンク４の内部に配設されている点にある。このシュノーケル４２によって、車両の左右への横転時においても、車両の正立時と同様に、サブタンク４内の燃料の油面が高位置に維持され、ＤＣＰ５に対して燃料の自然ヘッドが確保されるようになっている。以下、サブタンク４の内部構造、機能等につき詳述する。

車両が正立している状態において、車両及びサブタンク４の上下方向（図２）は、鉛直方向と一致している。接続口４ｃには、フィードパイプ６ｂ（前図１）が接続されており、燃料ポンプ３から圧送されてくる燃料が、この接続口４ｃ（図２）から流入してくる。エンジン７の作動中には、燃料ポンプ３によるこの燃料の圧送が継続されていて、所定の流量が保たれている。そして、上述のように、サブタンク４内の燃料は、サブタンク４の吐出口４ｂを通って、ＤＣＰ５に供給されるようになっている。この吐出口４ｂは、サブタンク４の横方向の中央付近に配設されている。（同図２の中心線Ｃは、サブタンク４における横方向への中央を示している。）
また、上述のように、サブタンク４のオーバーフロー口４ａが、サブタンク４の左端のオフセットされた位置に形成されており、このオーバーフロー口４ａが、リターンパイプ６ｃ（図１）に接続されている。サブタンク４内の燃料噴射に用いられない余剰燃料は、このオーバーフロー口４ａからメインタンク２に戻っていく。そうして、車両正立時には、図２のように、オーバーフロー口４ａの下端Ｅによって、燃料の油面Ｓが形成されている。

サブタンク４内に設けられるシュノーケル４２は、その左端から右端へと、サブタンク４の横方向への中央（中心線Ｃ）を越えて延びている。シュノーケル４２の左端側において、シュノーケル４２は、前方へと、上記オーバーフロー口４ａに向かい開口し、左方に、サブタンク４の内壁面に当接することにより閉じられている。シュノーケル４２の左端側は、このようにして、オーバーフロー口４ａに接続されている。これに対し、シュノーケル４２の右端側は、サブタンク４の内部で開口し、シュノーケル４２の先端部Ｅ１を形成している。
このようなシュノーケル４２の構造により、車両の正立時において、サブタンク４内の余剰燃料が、（１）シュノーケル４２の先端部Ｅ１から浸入し、（２）その内部を左方へと導かれ、（３）オーバーフロー口４ａからメインタンク２側へと吐き出される（図２及び図３（ａ））。

いま、車両が左側に横転したとすると、これに伴い、サブタンク４も左側に略90度回転する（図３（ｂ））。車両がこのように左側へと横転した状態で、シュノーケル４２の先端部Ｅ１は、オーバーフロー口４ａに対し、鉛直方向の上側に位置している。上述のように、エンジン７の作動時には、燃料が、サブタンク４内へと流入し続けるため、シュノーケル４２によって、余剰燃料が、上側にあるシュノーケル４２の先端部Ｅ１側から、下側にあるオーバーフロー口４ａ側へと導かれる。車両のこの左横転状態で、サブタンク４内の燃料の油面Ｓ１は、シュノーケル４２の先端部Ｅ１（先端部Ｅ１の下端）により形成されている。
他方、車両が右側に横転したとすると、サブタンク４も右側に略90度回転する（図３（ｃ））。この右横転状態で、シュノーケル４２の先端部Ｅ１は、オーバーフロー口４ａよりも下側に位置している。この状態では、シュノーケル４２によって、余剰燃料が、下側のシュノーケル４２の先端部Ｅ１側から、上側のオーバーフロー口４ａ側へと導かれる。そして、サブタンク４内の燃料の油面Ｓ２は、オーバーフロー口４ａの下端となっている端部Ｅ２により形成される。

ここで、車両正立時における吐出口４ｂ及びＤＣＰ５の横方向への位置が、シュノーケル４２の左端側となるオーバーフロー口４ａの端部Ｅ２から、右端側となる先端部Ｅ１までの範囲Ａ（図３（ａ））に含まれるようにする。ＤＣＰ５に対しサブタンク４の吐出口４ｂ及びシュノーケル４２をこのように配置することによって、車両の左右への横転時において、ＤＣＰ５への燃料の供給を途絶えさせないようにすることができる。

つまり、シュノーケル４２の先端部Ｅ１によって左横転時の油面位置が形成されるため、車両正立時において、吐出口４ｂ及びＤＣＰ５が、シュノーケル４２の先端部Ｅ１よりも左側に位置している必要がある。他方、オーバーフロー口４ａの端部Ｅ２が右横転時の油面位置になるので、車両正立時に、吐出口４ｂ及びＤＣＰ５が、この端部Ｅ２よりも右側に位置することを要する。そうして、サブタンク４では、車両の左右への横転時において、シュノーケル４２により形成される油面が、吐出口４ｂよりも高い位置に保たれるため、サブタンク４内の燃料は、吐出口４ｂを通って流れ出すことが可能である。さらに、車両の左右への横転時において、そのシュノーケル４２により形成される油面が、ＤＣＰ５よりも高い位置に保たれるため、ＤＣＰ５は、燃料噴射を行うことが可能である。（上述のように、ＤＣＰ５は、燃料の自然ヘッドを利用して燃料噴射を行う。）

以上のように、本燃料供給装置１のサブタンク４では、オーバーフロー口４ａが、サブタンク４の横方向への中央からオフセットされた位置に形成されている。そして、燃料の導通路となるシュノーケル４２が、このオーバーフロー口４ａに接続された一端から、サブタンク４の横方向への中央を越えて他端へ延びている。オーバーフロー口４ａとシュノーケル４２とによって、車両の左右への横転時にも、燃料の液面が、サブタンク４の吐出口４ｂ及びＤＣＰ５よりも高い位置に維持されるため、ＤＣＰ５への燃料の供給及びＤＣＰ５による燃料噴射が途絶えることを防ぐことが可能である。

特に、車両競技中に、車両の横転時であってもエンジン停止が許されないような場合に、本発明に係る燃料タンク構造は有効である。運転者は、エンジンを再始動することなく、横転した車両を起こすだけで、車両の走行を続行可能である。車両横転時には、通常よりも多い量の気泡がサブタンク４内の燃料に発生するが、サブタンク４内の気液分離用フィルタ４１は、気泡が混じった燃料がＤＣＰ５に供給されることを防ぐことによって、ＤＣＰ５への燃料の安定供給に役立っている。

仮に、図４に示すように、横方向への中央にオーバーフロー口１４ａを有し、シュノーケルが設けられないサブタンク１４が用いられることを想定する。（図４（ａ）〜（ｃ）は、それぞれ、図３（ａ）〜（ｃ）に対応している。）このサブタンク１４によると、車両の正立時には、吐出口１４ｂが燃料の油面Ｔよりも下側に位置するため、サブタンク４内の燃料はこの吐出口１４ｂからＤＣＰへと供給可能である（図３（ａ））。ところが、車両の左横転時には、吐出口１４ｂが燃料の油面Ｔ１よりも上側になるため、サブタンク４内の燃料は、吐出口１４ｂに至らず、さらにＤＣＰに供給することができない。右横転時にも、同様に、吐出口１４ｂより下側に位置する燃料の油面Ｔ２によって、サブタンク４内の燃料は、吐出口１４ｂ及びＤＣＰに至らない。これらは、本発明の有効性の一端を確認させる。

（他の実施の形態等）
以上、具体的な実施の形態により本発明を説明したが、本発明は、上記実施の形態に限定されない。本発明は、その要旨を逸脱しない範囲で、上記実施の形態を変更して実施することができる。
ａ． 例えば、メインタンク２と、サブタンク４とは、近接した位置に設けられることを想定した（図１）。これとは異なり、図５のように、メインタンク２２と、サブタンク２４とが、離間した位置に設けられていてもよい。つまり、車両の設計にあっては、エンジン→ＤＣＰ２５→サブタンク２４の順に、車両での配置が決められていく。メインタンク２２の配置はいつ定められてもよいものであるが、必要に応じ、サブタンク２２とメインタンク２４とを離れた位置に配置することが可能である。（メインタンク２２、燃料ポンプ２３、サブタンク２４及びＤＣＰ２５は、それぞれ、上記実施の形態と同様に、フィードパイプ２６ａ，ｂ、リターンパイプ２６ｃ、燃料供給パイプ２６ｄ、及び、循環パイプ２６ｅによって接続される。）

ｂ． メインタンク２とサブタンク４とをリターンパイプ６ｃにより接続するものとした。これとは異なり、リターンパイプ６ｃを配設することなく、メインタンク２とサブタンク４とが直結していてもよい。この場合、燃料は、サブタンク４のオーバーフロー口４ａからメインタンク２へと直接的に流入する。

ｃ． また、燃料の導通路としてのシュノーケル４２は、サブタンク４の内部に設けられるとともに、横断面がコの字状を有しその一端側でオーバーフロー口４ａを覆うようになっている。これとは異なり、燃料の導通路として、図６のように、接続管５２をサブタンク４の外部に配設してもよい。即ち、接続管５２は、リターンパイプ６ｃと、シュノーケル４２とに代えて用いられるもので、その一端５２ａがオーバーフロー口４ａに接続されている。接続管５２は、サンタンク４の外部において、サブタンク４の横方向への中央を越えて他端５２ｂへと延びており、その他端５２ｂがメインタンク２に接続される。

上記実施の形態と同様に、車両の横方向への位置について、サブタンク４の吐出口４ｂ及びＤＣＰを、車両正立時に接続管５２の一端５２ａ側の左端となっている端部Ｆ１と、他端５２ｂ側の右端となっている端部Ｆ２との間に設けるようにする（図７（ａ）〜（ｃ））。これによって、車両の左右横転時に、ＤＣＰへの燃料の供給不良によるエンジン停止を避けることが可能である。このような接続管を交差して略左右対称になるように２本設けてもよい。

ｄ． サブタンク４及び燃料ポンプ３は、メインタンク２の外側に配設されるものとした。これとは異なり、サブタンク及び燃料ポンプをメインタンクの内側に設けてもよい。
ｅ． サブタンク４から燃料噴射装置５への燃料の供給口として吐出口４ｂが設けられるものとした。燃料の供給口とは、このような吐出口以外に、燃料を吸入してエンジン側へ供給するサクションチューブの吸入口といったものを含んでいる。
また、サブタンク４内の燃料は、エンジン７側のＤＣＰ５へと供給されるものとした。ＤＣＰに代えて、他の燃料噴射装置が設けられ、サブタンク内の燃料がエンジン側に供給されるようになっていてもよい。

ｆ． オーバーフロー口４ａは、サブタンク４の左端に設けるようにしたが、オーバーフロー口をそのように端部にまでオフセットさせなくてもよい。ただ、オーバーフロー口をサブタンクの左右端部に設けるようにすることによって、正立時の車両の横方向において、ＤＣＰに対するサブタンクの配置位置、及び、サブタンクでの吐出口の配置位置の自由度を高めることが可能である。

ｇ． 図３に示すように、車両正立時に横方向へ、ＤＣＰ５からシュノーケル４２の先端部Ｅ１までの長さと、ＤＣＰ５からオーバーフロー口４ａの端部Ｅ２までの長さとを略一致させるようにした。これによって、左横転時の油面の形成位置と、右横転時の油面の形成位置とを、サブタンク内部で略同じ高さにすることができる。当然ながら、シュノーケル４２の先端部Ｅ１と、オーバーフロー口４ａの端部Ｅ２とを、ＤＣＰ５に対し対称な位置に設けなくてもよい。
ｈ． 燃料供給装置１は、例えば、ＡＴＶに搭載されるものとしたが、他に、雪上車や二輪車などに搭載することもできる。

本発明に係る燃料供給装置の全体構成を説明するための模式図 サブタンクの構造を説明するための斜視図 本サブタンクにおける横転時の油面の位置を説明するための図 従来のサブタンクにおける横転時の油面の位置を説明するための図 他の実施の形態の燃料供給装置の全体構成を説明するための模式図 サブタンクの変形例を示す図 サブタンクの変形例における横転時の油面の位置を説明するための図

符号の説明

１……………………………………燃料供給装置
２，２２……………………………メインタンク
３……………………………………燃料ポンプ
４，１４，２４……………………サブタンク
４ａ，１４ａ………………………オーバーフロー口
４ｂ，１４ｂ………………………吐出口（供給口）
４ｃ…………………………………接続口
５，２５……………………………燃料噴射装置
６ａ，６ｂ，２６ａ，２６ｂ……フィードパイプ
６ｃ，２６ｃ………………………リターンパイプ
６ｄ，２６ｄ………………………燃料供給パイプ
６ｅ，２６ｅ………………………循環パイプ
７……………………………………エンジン（内燃機関）
７ａ…………………………………吸気マニホールド
４１…………………………………気液分離用フィルタ
４２…………………………………シュノーケル
５２…………………………………接続管

Claims (7)

1. 車両に搭載されたメインタンク（２）から流入してくる燃料が、供給口（４ｂ）を通り内燃機関（７）に供給され、前記供給口（４ｂ）が、横方向の中央付近に位置する車両用のサブタンク（４）であって、
   該サブタンク（４）の横方向への中央からオフセットされた位置に形成され、余剰の燃料を前記メインタンク（２）に戻すためのオーバーフロー口（４ａ）と、
   該オーバーフロー口（４ａ）に一端が接続され、該一端から、該サブタンク（４）の横方向への中央を越えて他端へ延びている燃料の導通路（４２）と
   を備えたことを特徴とするサブタンク（４）。
2. 前記導通路がサブタンク内部に配設されるとともに、該導通路の他端がサブタンク内部で開口していることを特徴とする請求項１に記載のサブタンク。
3. 前記導通路がサブタンク外部に配設されるとともに、該導通路の他端が前記メインタンクに接続されることを特徴とする請求項１に記載のサブタンク。
4. 前記車両が正立している状態、及び、前記車両が前記導通路の他端側へと横転した状態で、前記オーバーフロー口の下端により燃料の油面が形成され、前記車両が前記導通路の一端側へと横転した状態で、前記導通路の他端の下端により燃料の油面が形成されることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか一項に記載のサブタンク。
5. 前記メインタンクと、該メインタンクの上方に設けられ、前記供給口に至る内側の燃料の経路上に気液分離用フィルタを備えた請求項１乃至請求項４のいずれか一項に記載のサブタンクとを含むことを特徴とする燃料タンク構造。
6. 燃料の供給は、内燃機関側に設けられ、プランジャの押圧力によって燃料を噴射する燃料噴射装置に対して行われ、
   該燃料噴射装置と、該燃料噴射装置の真上近傍に設けられる、請求項１乃至請求項４のいずれか一項に記載のサブタンクとを備えたことを特徴とする燃料供給装置。
7. 前記燃料噴射装置の横方向への位置が、前記導通路の一端から他端までの間に含まれるように、前記導通路と前記燃料噴射装置とが配置されていることを特徴とする請求項６に記載の燃料供給装置。

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