JP2013029049A

JP2013029049A - 車両用燃料供給装置

Info

Publication number: JP2013029049A
Application number: JP2011164485A
Authority: JP
Inventors: Minoru Takada; 実高田
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2011-07-27
Filing date: 2011-07-27
Publication date: 2013-02-07
Also published as: US20130025572A1; CN102900577A; US8857414B2

Abstract

【課題】簡単な構成でベーパ排出孔からの逆流を阻止できる車両用燃料供給装置を得る。
【解決手段】燃料タンクの上部開口に装着されるフランジと、上記燃料タンクの燃料をストレーナを介して吸い込み、昇圧および吐出させる燃料ポンプと、この燃料ポンプから吐出された燃料を濾過する高圧フィルタと、この高圧フィルタで濾過された燃料の圧力を所定の範囲に維持するプレッシャーレギュレータとを備え、上記ストレーナの圧損が増大したときに、上記燃料の昇圧が行われるポンプ流路へ上記燃料タンクの燃料が流入することを防止する部材を、上記ポンプ流路に設けたベーパ排出孔を含めた上記燃料ポンプの底部に具備した。
【選択図】図４

Description

この発明は、車両用の内燃機関のインジェクタなどに燃料タンク内の燃料を圧送する車両用燃料供給装置に関し、詳しくは、ポンプ流路からベーパなどの気体の排出に関するものである。

燃料中に含まれる塵埃などの夾雑物を捕捉し、この燃料を、例えばエンジンに装着された燃料噴射装置のインジェクタに安定供給させるには、燃料ポンプの吸い込み口に具備された、例えばナイロンなどのメッシュによる比較的目の粗いストレーナによって、まずは燃料タンク内の夾雑物を取り除く。そして、このストレーナを通過あるいは燃料ポンプを構成するモータ部で発生するブラシ、コンミテータなどの摩耗粉を含めた夾雑物に対しては、燃料ポンプの下流側（燃料流路で見て、燃料ポンプの次段という意味）に配設した高圧フィルタ、例えば紙製の濾過エレメントで捕捉することが広く知られている。

なお、前述したインジェクタへの安定供給には、ポンプ流路において、昇圧させることが欠かせないが、このとき、燃料圧力が高い状態故に発生する、燃料蒸気としてのベーパを含む気泡（以下、ベーパと称す）も、燃料とともにインジェクタ側に吐出されてしまうと、インジェクタの燃料噴射量の誤差原因になりかねなかった。そこで、ポンプ流路にベーパ排出孔を具備することが広く知られている（例えば、特許文献１参照）。

一方、経年変化によりストレーナの吸込み圧損が増大すると、ベーパ排出孔近傍は負圧となり、このベーパ排出孔より燃料を吸い込んでしまう。言うまでもなく、この吸い込もうとする燃料は、本来の流路であるストレーナを経由していないため、塵埃も一緒に侵入してしまい、ポンプ室摩耗、さらには高圧フィルタの目詰まりの原因となっていた。そこで、ベーパ排出孔に、ベーパの排出を許容しかつ燃料の逆流を阻止する逆止弁を設けることが知られている（例えば、特許文献２参照）。

特開２００７−４６５６２号公報（第４頁第２２行〜第２９行）特開２０１０−１４４５９４号公報（第７頁第３４行〜第３６行）

特許文献２で開示されている逆止弁は、閉弁用スプリングを省略してコンパクト化を図りつつ、逆流時のボール弁の作動性も向上されているとはいえ、そもそも「弁」を配設することに伴う、フランジ、ひいては燃料タンクとの間に、ある程度のスペースを必要とし、燃料供給装置全体としてのコンパクト化、さらには燃料タンク内における、その設置の自由度に関して、まだまだ改善の余地があった。

この発明は、上述のような課題を解決するためになされたものであり、簡単な構成でベーパ排出孔からの逆流を阻止できる車両用燃料供給装置を得ることを目的とするものである。

この発明に係る車両用燃料供給装置は、燃料タンクの上部開口に装着されるフランジと、上記燃料タンクの燃料をストレーナを介して吸い込み、昇圧および吐出させる燃料ポンプと、この燃料ポンプから吐出された燃料を濾過する高圧フィルタと、この高圧フィルタで濾過された燃料の圧力を所定の範囲に維持するプレッシャーレギュレータとを備え、上記燃料の昇圧が行われるポンプ流路にベーパ排出孔を設け、かつ上記ストレーナの圧損が増大したときに、上記ポンプ流路へ上記燃料タンクの燃料が流入することを防止する部材が、上記ベーパ排出孔を含めた上記燃料ポンプの底部に具備されたものである。

この発明は以上説明したように、コンパクトでしかも安価な構成で、性能維持およびメンテナンス性に優れた車両用燃料供給装置を提供することができる。

この発明の実施の形態１における車両用燃料供給装置の外観斜視図である。この発明の実施の形態１における燃料ポンプを示す断面図である。図２における線Ａ−Ａに沿う断面図である。図１における車両用燃料供給装置の分解斜視図である。この発明の実施の形態１におけるリードバルブを示す平面図である。この発明の実施の形態１におけるリードバルブを燃料ポンプに取着した斜視図である。

実施の形態１．
図１はこの発明の実施の形態１における車両用燃料供給装置（以下、燃料供給装置という）の外観斜視図、図２は燃料ポンプを示す断面図、図３はケーシングカバーを示す平面図であり、図２における線Ａ−Ａに沿う断面図に相当する。また、図４は図１における分解斜視図、図５はリードバルブを示す平面図、図６はこのリードバルブを燃料ポンプに取着した状態を示した外観斜視図である。

図１において、燃料供給装置１０１は、大別すると、図示しないインジェクタへの燃料ホースなどが接続される吐出パイプ１ａ、およびコネクタ１ｂを一体成形によって具備する絶縁性樹脂であるフランジ１、このフランジ１と例えばスナップフィットで係合されるフィルタ部２、燃料ポンプ３（図４参照）を保持するとともに、フィルタ部２と例えばスナップフィットで係合されるポンプホルダ４、燃料ポンプ３に嵌着されたストレーナ５（図４参照）を収納するとともに、ポンプホルダ４と例えばスナップフィットで係合されるチャンバー６により構成されている。

この燃料供給装置１０１は、図示しない車両の燃料タンク内に、フランジ１が燃料タンクの開口孔を塞ぐように収容されており、この燃料タンクから燃料ポンプ３によって吸入した燃料を、フィルタ部２に内設された高圧フィルタ２ａを介してインジェクタ側に供給するものである。なお、ストレーナ５にて燃料タンク内の夾雑物を取り除き、取り切れなかったもの、あるいは、燃料ポンプ３を構成する整流子３２３（図２参照）などの摩耗粉を含めた夾雑物は、高圧フィルタ２ａにて捕捉することは周知の通りである。また、フィルタ部２には、プレッシャーレギュレータ７（図４参照）が例えば図示しないＯリングによって液密に嵌着されており、このプレッシャーレギュレータ７によって、インジェクタに供給される燃料の圧力が所定値に保たれることも、やはり周知の通りである。

なお、本発明では、所定値に保たれた結果、余剰となった燃料は、一旦、ポンプホルダ４に集められ、このポンプホルダ４に設けた図示しない排出孔からチャンバー６へ、さらに、ポンプホルダ４に併設された燃料貯留槽４ａに一旦、貯留された燃料タンクの燃料を、この燃料貯留槽４ａに設けたやはり図示しない排出孔からチャンバー６へ、それぞれ流入させることで、チャンバー６には絶えず燃料がある状態、言い換えると、ストレーナ５が燃料に浸されている状態を維持させるようにしている。これは、燃料タンクの燃料が少ないときに、加減速や姿勢変化によって油面が変化したとしても、その影響を受けずに確実に燃料ポンプ３で吸引できるようにしたことにほかならない。なお、これら加減速や姿勢変化があっても、貯留されたチャンバー６内の燃料が、このチャンバー６から飛び出ないよう、チャンバーカバー８によって、その開口部６ａ（図４参照）は閉じられている。

続いて、燃料ポンプ３の構成について、図２に基づき説明する。燃料ポンプ３は、ポンプ部３１とこのポンプ部３１を駆動する電磁駆動部としてのモータ部３２とから構成されている。モータ部３２はブラシ付きの直流モータであり、円筒状のハウジング３３内に図示しない永久磁石を環状に配置し、この永久磁石の内周側へ同心円上に電機子３２１を配置した構成となっており、一方、ポンプ部３１は、ケーシング本体３１１、ケーシングカバー３１２および回転体であるインペラ３１３などから構成されている。

前述したケーシング本体３１１およびケーシングカバー３１２は、例えばアルミのダイカスト成形により形成されており、これらケーシング本体３１１とケーシングカバー３１２により一つのケーシング部材（付番せず）が構成され、このケーシング部材内部にインペラ３１３が回転自在に収容されている。ケーシング本体３１１はハウジング３３の一方の端部内側に圧入固定され、このケーシング本体３１１を被せつつハウジング３３の一端にケーシングカバー３１２がかしめなどにより固定されている。ケーシング本体３１１の中心に軸受３１４が嵌着、また、ケーシングカバー３１２の中心にスラスト軸受３１５が圧入固定されることで、電機子３２１の回転シャフト３２２の一方の端部は、軸受３１４により回転自在に径方向に、また、スラスト軸受３１５によりスラスト方向の荷重が、それぞれ支持されている。なお、回転シャフト３２２の他方の端部は軸受３４により回転自在に径方向に支持されている。

ケーシングカバー３１２に燃料吸入口３１２ａが形成されており、周縁部に羽根片を形成したインペラ３１３が回転することにより、燃料タンク内の燃料がストレーナ５を通って、燃料吸入口３１２ａからポンプ流路３５に吸入されるのは周知の通りである。このポンプ流路３５は、インペラ３１３の外周に沿い、ケーシング本体３１１とケーシングカバー３１２との間に略Ｃ字状に形成されている。なお、ポンプ流路３５に吸入された燃料は、インペラ３１３の回転により昇圧され、モータ部３２の燃料室３２４に圧送されるのも、やはり周知の通りである。

ここで、ケーシングカバー３１２の詳細について説明する。図３において、ケーシング本体３１１（図２参照）との対向面にＣ字状の燃料溝３１２ｂが形成されている。この燃料溝３１２ｂにより形成されポンプ流路３５の一部を構成する溝通路３５１（前述した通り、ポンプ流路３５は、この溝通路３５１と、ケーシング本体３１１側に設けた図示してしない溝通路３５１相当で構成される）は、燃料吸入口３１２ａと連通する入口部３５１ａ、この入口部３５１ａから徐々に通路幅が狭くなり、かつ通路深さが浅くなる導入通路部３５１ｂ、およびこの導入通路部３５１ｂから溝通路３５１の終端３５１ｄに向かって形成された昇圧通路部３５１ｃ、とからなる。また、溝通路３５１には、このケーシングカバー３１２を貫通し、ポンプ流路３５と燃料ポンプ３外の燃料タンク内とを連通するベーパ排出孔３１２ｃ（図２も参照）が形成されている。このベーパ排出孔３１２ｃは終端３５１ｄよりもインペラ３１３の反回転側に設けられており、その機能としては、ポンプ流路３５で発生する燃料蒸気としてのベーパを、燃料タンクに排出することである。

次に、この燃料供給装置１０１の組立手順を図４に基づいて説明する。フランジ１とフィルタ部２を係合させたのち、フィルタ部２の燃料導入口２ｂに燃料ポンプ３の燃料吐出口３ａを液密に嵌着させる。このとき、燃料ポンプ３の紙面上、下方向に当たる底部３ｂには、予めリードバルブ９を取着しておく。この状態で、燃料吸入口３１２ａがポンプホルダ４の底面４ｂから覗くように、ポンプホルダ４をフィルタ部２に係合させれば、この燃料ポンプ３が支持されるとともに、プレッシャーレギュレータ７からの余剰燃料が、前述した排出孔から適切に排出できる位置に、このプレッシャーレギュレータ７も支持されることになる。そして、燃料吸入口３１２ａにストレーナ５の接続管５ａを嵌着させ、最後にポンプホルダ４へ、チャンバーカバー８を被せたチャンバー６を係合させる。

この燃料供給装置１０１の特に燃料供給に係わる動作については周知の通りである。すなわち、コネクタ１ｂと燃料ポンプ３のコネクタ３６（図２参照）を図示しないリード線で接続したのち、このリード線を通じて燃料ポンプ３が駆動されると、インペラ３１３の回転により、燃料タンク内の燃料はストレーナ５を介して燃料吸入口３１２ａに吸入・昇圧され、燃料吐出口３ａより吐出される。そして、この吐出された燃料は、高圧フィルタ２ａ、吐出パイプ１ａ、さらには図示しない燃料ホースを経て、内燃機関のインジェクタなどへ供給される。一方、フィルタ部２内の燃料の圧力が所定値より高い場合には、この燃料を余剰燃料として、プレッシャーレギュレータ７より排出することで、その圧力を所定値に保とうとしている。なお、排出された余剰燃料は、前述したように、チャンバー６に貯留され、効率よく、再度、ストレーナ５を介して燃料吸入口３１２ａより吸入される。また、燃料吐出口３ａには逆止弁３７（図２参照）が収納されており、例えば、エンジン停止時に、この逆止弁３７がインジェクタに至るまでの配管内の圧力を保持することでエンジンの始動性を良好にしている。ここで、燃料吸入口３１２ａに当たる燃料ポンプ３の底部３ｂに取着したリードバルブ９が、本発明の要部であるため、以下に詳しく説明する。

リードバルブ９は、シート状のいわゆる板物を、図５に示す形状に加工したものであり、脆弱部９ａ１を備えたベーパ排出孔閉塞部９ａ、および紙面上、手前側に折り曲げられた複数（この場合３個）のポンプ取着部９ｂが設けられている。このポンプ取着部９ｂの先端には凹部９ｂ１が形成されており、図６に示すごとく、前述したハウジング３３の一端にケーシングカバー３１２がかしめされた際に発生する凸部３３ａへ、この凹部９ｂ１が勘合されることで、その取着が行われる。そして、この取着により、ベーパ排出孔３１２ｃはベーパ排出孔閉塞部９ａにより閉塞されることになる。

この閉塞により、例えば粗悪燃料や野外での給油によるストレーナ５の吸い込み能力の低下、すなわち圧損が増大したときに、ポンプ流路３５へ塵埃を多分に含んだ燃料タンクの燃料が流入することが防止できる。一方、ストレーナ５の吸い込み能力が正常であれば、ベーパ排出孔３１２ｃよりベーパを排出する必要があるが、これは、脆弱部９ａ１を設けたことと相俟って、ベーパ排出孔３１２ｃ近傍が正圧であることから、ベーパ排出孔閉塞部９ａが「開」となり、発生したベーパを排出するので、ベーパを含んだ燃料をインジェクタに吐出することはない。なお、この「開」の安定性および耐ガソリン性を考慮し、例えば、リードバルブ９は板厚が０．０５ｍｍ、材質がバネ性ステンレス部材、であることが好ましい。また、前述したように、燃料ポンプ３はポンプホルダ４で支持、言い換えると、燃料ポンプ３の底部３ｂとポンプホルダ４の底面４ｂは当接していることから、リードバルブ９の「開」動作を妨げず、かつ、ポンプホルダ４の底面の肉厚を考慮しつつ、ベーパ排出孔閉塞部９ａが可動可能なように、例えば０．４ｍｍ程度の肉逃がしを、ポンプホルダ４の底面４ｂに対して施している。

以上、説明したように、本発明を適用する車両は、前述した粗悪燃料や野外での給油を想定した、例えばレジャー・競技用の四輪バギー車であることが好ましい。すなわち、ベーパ排出孔３１２ｃを閉塞することで、インジェクタに供給されない理由が、ストレーナ５の交換時期にあると、使用者は知り得ることができる。つまり、「ストレーナ５の交換時期にありながら、ベーパ排出孔３１２ｃより塵埃を多分に含んだ燃料が流入することで、燃料ポンプ３や高圧フィルタ２ａがダメージを受け、その結果、燃料供給装置１０１そのものを交換せざるを得ない事態」を未然に防ぐことができるので、前述した四輪バギー車使用者にとって、経済性に優れた燃料供給装置が提供される、という顕著な効果を得ることができる。

なお、本実施の形態では、高圧フィルタ２ａを具備した燃料供給装置として説明したが、これに限定される訳ではなく、例えば、ストレーナ５の、いわゆる「目開き」を小さくすることで、高圧フィルタの省略も可能であり、然るに、高圧フィルタを具備しない燃料供給装置であっても、本発明の範囲を逸脱することにはならない。

１フランジ、２フィルタ部、２ａ高圧フィルタ、３燃料ポンプ、
５ストレーナ、７プレッシャーレギュレータ、９リードバルブ、
９ａベーパ排出孔閉塞部、９ａ１脆弱部、９ｂポンプ取着部、９ｂ１凹部、
３１ポンプ部、３１２ケーシングカバー、３１２ｃベーパ排出孔、
３３ハウジング、３３ａ凸部、３５ポンプ流路、１０１燃料供給装置。

Claims

燃料タンクの上部開口に装着されるフランジと、上記燃料タンクの燃料をストレーナを介して吸い込み、昇圧および吐出させる燃料ポンプと、この燃料ポンプから吐出された燃料を濾過する高圧フィルタと、この高圧フィルタで濾過された燃料の圧力を所定の範囲に維持するプレッシャーレギュレータとを備え、上記燃料の昇圧が行われるポンプ流路にベーパ排出孔を設けた車両用燃料供給装置において、
上記ストレーナの圧損が増大したときに、上記ポンプ流路へ上記燃料タンクの燃料が流入することを防止する部材が、上記ベーパ排出孔を含めた上記燃料ポンプの底部に具備されていることを特徴とする車両用燃料供給装置。
上記防止部材がシート状のリードバルブであることを特徴とする請求項１に記載の車両用燃料供給装置。
上記リードバルブを折り曲げることで、上記燃料ポンプに上記リードバルブが係合していることを特徴とする請求項２に記載の車両用燃料供給装置。