JP2015113719A - センサ装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】燃料性状センサの故障や燃料漏れを防ぐことができる技術を提供する。【解決手段】センサ装置1は、燃料タンク2内の燃料ポンプ4から吐出される燃料の性状を検出可能な燃料性状センサ5と、燃料ポンプ4から吐出される燃料を燃料性状センサ5に案内する案内ライン12と、案内ライン12内の燃料圧力が所定の圧力以上になると案内ライン12から燃料を流出させるリリーフバルブ21とを備える。【選択図】図1

Description

本明細書に開示の技術は、燃料の性状を検出するセンサ装置に関する。
特許文献1に、燃料に含まれるアルコールの濃度を検出するセンサ装置が開示されている。センサ装置は、燃料を吐出する燃料ポンプと、燃料の性状を検出する燃料性状センサとを備えている。燃料ポンプから吐出された燃料は燃料性状センサに送られ、燃料に含まれるアルコールの濃度が検出される。
特開2012−108030号公報
燃料ポンプから吐出される燃料は、高圧の状態で吐出される。高圧の燃料が燃料ポンプから燃料性状センサに送られると、燃料の圧力によって燃料性状センサの故障や燃料漏れが生じることがある。そこで本明細書は、燃料性状センサの故障や燃料漏れを防ぐことができるセンサ装置を提供することを目的とする。
本明細書に開示するセンサ装置は、燃料タンク内の燃料ポンプから吐出される燃料の性状を検出可能な燃料性状センサと、燃料ポンプから吐出される燃料を燃料性状センサに案内する案内ラインとを備える。また、センサ装置は、案内ライン内の燃料圧力が所定の圧力以上になると案内ラインから燃料を流出させるリリーフバルブを備える。
この構成によれば、案内ラインから燃料が流出することにより案内ライン内の燃料圧力を下げることができ、燃料性状センサへ送られる燃料の圧力を下げることができる。したがって、燃料性状センサに高い圧力が作用するのを防ぐことができ、燃料性状センサの故障を防ぐことができる。また、燃料性状センサから燃料が漏れるのを防ぐことができる。
実施形態に係るセンサ装置の概略構成図である。 実施形態に係るセンサ装置の要部を拡大して示す断面図である。 他の実施形態に係るセンサ装置の概略構成図である。 更に他の実施形態に係るセンサ装置の概略構成図である。 更に他の実施形態に係るセンサ装置の要部を拡大して示す断面図である。 更に他の実施形態に係るセンサ装置の要部を拡大して示す断面図である。 更に他の実施形態に係るセンサ装置の要部を拡大して示す断面図である。
以下に説明する実施例の主要な特徴を列記しておく。なお、以下に記載する技術要素は、それぞれ独立した技術要素であって、単独であるいは各種の組合せによって技術的有用性を発揮するものであり、出願時請求項記載の組合せに限定されるものではない。
(特徴1)センサ装置は、案内ラインから分岐して燃料タンク内に燃料を返送する返送ラインを更に備えていてもよい。返送ラインにリリーフバルブが配置されていてもよい。この構成によれば、リリーフバルブが開くと返送ラインが開通して燃料が返送ラインを流れる。返送ラインを流れる燃料は燃料タンクに流入する。これにより、燃料ポンプから吐出された燃料を燃料タンクに返送して、燃料性状センサに送られる燃料の圧力を下げることができる。
(特徴2)センサ装置は、案内ラインから分岐する輸送ラインを更に備えていてもよい。輸送ラインは、燃料タンク内の燃料を燃料タンク内に配置されたリザーブカップ内に導入するジェットポンプに接続され、案内ラインからジェットポンプに燃料を送る。これにより輸送ラインに連通する案内ライン内の燃料圧力を下げることができる。よって、燃料性状センサに送られる燃料の圧力を下げることができる。
(特徴3)燃料性状センサは、性状を検出するための燃料を収容可能な収容空間を形成するケースと、ケースと一体的に形成されたブロック部とを備えていてもよい。ブロック部の内部には、収容空間、案内ラインおよび返送ラインと連通し、案内ラインから流入する燃料が流通可能な流通部が形成されていてもよい。流通部にリリーフバルブが配置されていてもよい。この構成によれば、センサ装置を小型化することができる。
(特徴4)センサ装置は、燃料タンクに取り付けられるセットプレートを更に備えていてもよい。燃料性状センサがセットプレートに取り付けられていてもよい。この構成によれば、セットプレートと燃料性状センサの位置が離間しないので、センサ装置を小型化することができる。
以下、実施形態について添付図面を参照して説明する。実施形態に係る燃料供給ユニット10は、図1に示すように、燃料を収容する燃料タンク2と、燃料タンク2に取り付けられたセンサ装置1とを備えている。燃料供給ユニット10は、自動車のエンジンに燃料を供給するものである。また、センサ装置1は、燃料の性状を検出するものである。より詳細には、センサ装置1は、燃料に含まれるアルコールの濃度を検出するものである。
燃料タンク2の内部には燃料が貯留される。燃料にはガソリンとアルコールが含まれている。また、燃料タンク2の内部にはポンプユニット40が配置されている。燃料タンク2の上部には開口部31が形成されている。
ポンプユニット40は、リザーブカップ3と、燃料ポンプ4と、サクションフィルタ41と、高圧フィルタ42と、供給ライン11とを備えている。
リザーブカップ3は、燃料タンク2の底部に配置されている。リザーブカップ3は、開口部33を有しており、開口部33を上方に向けた状態で配置されている。リザーブカップ3の内部には、燃料タンク2に収容されている燃料の一部が貯留される。また、リザーブカップ3の内部には、燃料ポンプ4が配置されている。
燃料ポンプ4は、リザーブカップ3に収容されている燃料を吸入し、吸入した燃料を昇圧して吐出する。燃料ポンプ4から燃料が高圧の状態で吐出される。燃料ポンプ4は、図示しないECU(Engine Control Unit)に接続され、ECUの制御により駆動する。
燃料ポンプ4の吸入ポート4aにはサクションフィルタ41が取付けられている。サクションフィルタ41は、燃料ポンプ4が燃料を吸入するときに、燃料に混入している異物を除去する。燃料ポンプ4の吐出ポート4bには高圧フィルタ42が取付けられている。高圧フィルタ42は、燃料ポンプ4が燃料を吐出するときに、燃料に混入している異物を除去する。
供給ライン11は、一端部が高圧フィルタ42を介して燃料ポンプ4に接続されている。供給ライン11の他端部は、自動車のエンジンに接続されている。燃料ポンプ4から吐出された燃料は、高圧の状態で供給ライン11に流入する。この燃料は、供給ライン11を通じて自動車のエンジンに送られる。
センサ装置1は、燃料タンク2に取り付けられるセットプレート32と、セットプレート32に取り付けられた燃料性状センサ5と、を備えている。また、センサ装置1は、案内ライン12、返送ライン13及び排出ライン14を備えている。
セットプレート32は、燃料タンク2の上部に固定され、燃料タンク2の開口部31を塞いでいる。
燃料性状センサ5は、セットプレート32に固定されている。燃料性状センサ5は、燃料の性状を検出可能なセンサであり、より詳細には、燃料に含まれるアルコールの濃度を検出するためのセンサである。この燃料性状センサ5としては、例えば、燃料の比誘電率に応じた静電容量をアルコールの濃度に応じた信号として出力する静電容量式のセンサを用いることができる。
燃料性状センサ5の構成は特に限定されるものではないが、本実施形態の燃料性状センサ5は、図2に示すように、下部ケース51及び上部ケース55を備えている。下部ケース51には、一対の電極61(内電極61a、外電極61b)が収容されており、上部ケース55には、回路部63が収容されている。一対の電極61(内電極61a、外電極61b)と回路部63とは一対の内部ターミナル62a、62bにより電気的に接続されている。また、回路部63には外部ターミナル64が電気的に接続されている。回路部63は、内部ターミナル62a、62bから入力される電気信号を処理し、処理後の信号を外部ターミナル64を介して外部回路に出力する。内電極61aおよび外電極61bは、筒状に形成されている。内電極61aは、外電極61bの内側に収容されている。外電極61bは、内電極61aの周囲を取り囲んでいる。
下部ケース51は、セットプレート32と一体的に形成されている。下部ケース51には開口部59が形成されている。また、下部ケース51の内部には外電極61bが配置されている。外電極61bは、下部ケース51の底部に接触しており、下部ケース51と上部ケース55との間で上下方向に延びている。また、下部ケース51の底部には燃料の入口56及び出口57が形成されている。入口56には案内ライン12が接続されており、案内ライン12から入口56を介して下部ケース51内に燃料が導入される。出口57には排出ライン14が接続されており、下部ケース51から出口57を介して排出ライン14へ燃料が排出される。
上部ケース55には蓋部53が固定されている。蓋部53は、下部ケース51の開口部59を閉塞している。下部ケース51と蓋部53との間にはシール材65が配置されている。シール材65は、下部ケース51と蓋部53の隙間を密閉している。蓋部53には凸部54が形成されている。凸部54は下方に向かって延びている。凸部54には内電極61aが固定されている。また、蓋部53には、内電極61aの周囲において外電極61bが固定されている。内電極61aの表面は、外電極61bの表面と向かい合っている。
下部ケース51、蓋部53、内電極61aおよび外電極61bによって囲まれた空間により、性状を検出するための燃料を収容可能な収容空間58が形成されている。入口56から下部ケース51内に導入された燃料が収容空間58を流れて出口57から下部ケース51の外に排出される。
一対の電極61(内電極61a、外電極61b)は、燃料の静電容量を検出するための構成である。一対の電極61(内電極61a、外電極61b)は、収容空間58に面しており、収容空間58を流れる燃料に接触している。
案内ライン12は、図1に示すように、一端部が供給ライン11に接続されており、他端部が燃料性状センサ5に接続されている。供給ライン11を流れる燃料が案内ライン12に流入する。案内ライン12は、供給ライン11を流れる燃料の一部を燃料性状センサ5に案内する。これにより、燃料ポンプ4から吐出された燃料が案内ライン12により燃料性状センサ5に案内される。案内ライン12を流れた燃料は燃料性状センサ5に導入される。案内ライン12から返送ライン13が分岐している。
また、案内ライン12は、絞り部23を有している。絞り部23は返送ライン13の分岐部分より上流側に形成されている。絞り部23では案内ライン12の断面積が狭くなっており、燃料が流れにくくなる。絞り部23は、供給ライン11から燃料性状センサ5に向かう燃料の流れを抑制する。また、絞り部23の存在により、絞り部23よりも供給ライン11側における案内ライン12内の燃料圧力が高くなる。また、案内ライン12には残圧保持バルブ22が設置されている。残圧保持バルブ22は、絞り部23よりも上流側に設置されている。残圧保持バルブ22は、残圧保持バルブ22よりも供給ライン11側における案内ライン12内の燃料圧力が所定の圧力以上になると開き、所定の圧力以下になると閉じる。これにより残圧保持バルブ22は、供給ライン11側における燃料圧力を所定の圧力以上に保持する。したがって、供給ライン11を流れる燃料の圧力が維持され、自動車のエンジンに高圧の燃料が送られる。
返送ライン13は、一端部が案内ライン12に接続されており、他端部がリザーブカップ3の内部に向けて開口している。案内ライン12を流れる燃料が返送ライン13に流入する。返送ライン13を流れた燃料はリザーブカップ3の内部に流入する。すなわち、リザーブカップ3から燃料ポンプ4により吐出された燃料が案内ライン12を通り、その後、返送ライン13によってリザーブカップ3に返送される。
返送ライン13にはリリーフバルブ21が配置されている。リリーフバルブ21は残圧保持バルブ22及び絞り部23よりも下流側に設けられている。リリーフバルブ21としては、内部にバネ(図示省略)を備え、作用する圧力の大きさに応じて開閉するバルブを用いることができる。リリーフバルブ21は、案内ライン12内の燃料圧力が所定の圧力以上になると開く。案内ライン12と返送ライン13が連通しているので、案内ライン12内の燃料圧力が所定の圧力以上になると、返送ライン13内の燃料圧力も所定の圧力以上になる。また、リリーフバルブ21に所定以上の圧力が作用する。リリーフバルブ21が開くと返送ライン13が開通し、燃料が返送ライン13を流れる。したがって、リリーフバルブ21が開くと、案内ライン12から返送ライン13に燃料が流出し、案内ライン12内の燃料圧力が下がる。
排出ライン14は、一端部が燃料性状センサ5に接続されており、他端部がリザーブカップ3の内部に向けて開口している。燃料性状センサ5から排出された燃料が排出ライン14に流入する。排出ライン14を流れた燃料はリザーブカップ3内に流入する。
次に上記の構成を備えるセンサ装置の作動について説明する。上記のセンサ装置1では、リザーブカップ3の内部の燃料を燃料ポンプ4が吐出すると、吐出された燃料が供給ライン11を流れてエンジンへ送られる。また、供給ライン11を流れる燃料の一部が案内ライン12に流入し、案内ライン12を流れて燃料性状センサ5へ送られる。そして、燃料性状センサ5により燃料に含まれるアルコールの濃度が検出される。燃料が案内ライン12を流れるときに、案内ライン12及び返送ライン13内の燃料圧力が所定以上の圧力になると、返送ライン13に設けられたリリーフバルブ21が開状態になる。リリーフバルブ21が開くと返送ライン13が開通し、燃料が返送ライン13を流れてリザーブカップ3に返送される。
上記の説明から明らかなように、実施形態に係るセンサ装置1によれば、案内ライン12内の燃料圧力が所定の圧力以上になるとリリーフバルブ21が開いて案内ライン12から燃料を流出させる。これにより、案内ライン12内の燃料圧力を下げることができ、燃料性状センサ5へ送られる燃料の圧力を下げることができる。したがって、燃料性状センサ5に高い圧力が作用するのを防ぐことができ、燃料性状センサ5の故障を防ぐことができる。また、燃料性状センサ5から燃料が漏れるのを防ぐことができる。
以上、一実施形態について説明したが、具体的な態様は上記実施形態に限定されるものではない。例えば、上記実施形態では案内ライン12が供給ライン11から分岐していたが、案内ラインの構成は上記実施形態に限定されるものではない。他の実施形態では、図3に示すように、案内ライン112が燃料ポンプ4に接続されている。図3において、図1と同様の構成については、同一の符号を付して説明を省略する。燃料ポンプ4は、燃料ポンプ4で発生したベーパを外部へ排出するベーパジェット43を備えている。案内ライン112は、一端部が燃料ポンプ4のベーパジェット43に接続されており、他端部が燃料性状センサ5に接続されている。燃料ポンプ4で昇圧された燃料がベーパと共にベーパジェット43から案内ライン112に吐出される。吐出された燃料及びベーパは、案内ライン112によって燃料性状センサ5に案内され、燃料性状センサ5に流入する。
また、図3に示す燃料供給ユニット10は、燃料タンク2の内部の燃料をリザーブカップ3の内部に導入するジェットポンプ6を備えている。センサ装置1は、案内ライン112から分岐してジェットポンプ6に燃料を送る輸送ライン15を備えている。ジェットポンプ6は、リザーブカップ3の底部に取り付けられている。ジェットポンプ6は、ベーパジェット43から吐出された燃料の流速を利用してリザーブカップ3外の燃料をリザーブカップ3内に導入する。輸送ライン15は、一端部が案内ライン112に接続されており、他端部がジェットポンプ6に接続されている。案内ライン112を流れる燃料及びベーパの一部が輸送ライン15に流入する。輸送ライン15を流れた燃料はジェットポンプ6によりリザーブカップ3内に導入される。案内ライン112には残圧保持バルブ122が設置されている。残圧保持バルブ122は、案内ライン112と輸送ライン15との分岐部分より下流側に設けられている。残圧保持バルブ122は、残圧保持バルブ122より上流側における案内ライン112内の燃料圧力が所定の圧力以上になると開き、所定の圧力以下になると閉じる。また、案内ライン112から返送ライン13が分岐している。
また、上記実施形態では案内ライン112がベーパジェット43に接続されていたが、案内ラインの構成は上記実施形態に限定されるものではない。更に他の実施形態では、図4に示すように、案内ライン212がプレッシャレギュレータ7に接続されている。図4において、図3と同様の構成については、同一の符号を付して説明を省略する。プレッシャレギュレータ7は、燃料ポンプ4から吐出される燃料の圧力を調整する。燃料ポンプ4で昇圧された燃料はプレッシャレギュレータ7に流入する。プレッシャレギュレータ7は、プレッシャレギュレータ7に流入した燃料の一部を、リザーブカップ3内に吐出して圧力を調整する。
また、上記実施形態ではリリーフバルブ21が返送ライン13に設けられていたが、この構成に限定されるものではなく、リリーフバルブ21が案内ライン12、121、212に設けられていてもよい。この場合、リリーフバルブ21が開くと、案内ライン12、121、212から外部に燃料が放出される。
また、リリーフバルブ21の構成は上記実施形態に限定されず、リリーフバルブ21と燃料性状センサ5が一体的に形成されていてもよい。この場合、例えば図5に示すように、燃料性状センサ5は、下部ケース51と一体的に形成されたブロック部71を備えている。なお、図5において、図2と同様の構成については、同一の符号を付して説明を省略する。ブロック部71は、下部ケース51の下部に形成されている。ブロック部71の内部には、燃料が流通可能な流通部81が形成されている。また、ブロック部71には入口156および出口157が形成されている。ブロック部71の入口156は、下部ケース51の入口56と収容空間58とを繋ぐ流路356に連通している。ブロック部71の出口157には、コネクタ76が取り付けられている。ブロック部71の出口157は、コネクタ76を介して返送ライン13に接続されている。
流通部81は、ブロック部71の内部をくり抜くことにより形成されている。流通部81は、出口157及びコネクタ76を介して返送ライン13と連通している。また、流通部81は、入口156及び流路356を介して、収容空間58及び案内ライン12と連通している。また、流通部81にはリリーフバルブ21が配置されており、リリーフバルブ21が開くと流通部81が開通する。コネクタ76は、コネクタ流路77を有している。コネクタ流路77は、ブロック部71の流通部81および返送ライン13の内部に連通している。ブロック部71の入口156から流通部81に流入した燃料は、出口157からコネクタ流路77に排出され、返送ライン13に流出する。
このような構成では、案内ライン12を流れた燃料が、流路356を介して収容空間58に導入される。また、流路356を流れる燃料が入口156を介して流通部81に導入される。案内ライン12内の燃料圧力が上昇すると、流通部81の燃料圧力も上昇する。そして、案内ライン12内の燃料圧力が所定の圧力以上になると、流通部81内のリリーフバルブ21が開く。リリーフバルブ21が開くと流通部81が開通して、流通部81からコネクタ76を通じて返送ライン13に燃料が流れる。これにより、案内ライン12から返送ライン13に燃料が流出し、案内ライン12内の燃料圧力が下がる。
また、流路356の構成は上記実施形態に限定されず、図6に示すように、流路356内に残圧保持バルブ75が配置されていてもよい。なお、図6において、図5と同様の構成については、同一の符号を付して説明を省略する。流路356は、その一部の断面積が、他の部分の断面積より大きくなるように形成されている。残圧保持バルブ75は、流路356の断面積が大きくなっている部分に配置されている。残圧保持バルブ75は、案内ライン12が所定の圧力以上になると開く。残圧保持バルブ75が開くと流路356が開通して燃料が流れる。また、流路356にはコネクタ256が取り付けられている。コネクタ256は、案内ライン12と下部ケース51を接続している。コネクタ256は、コネクタ流路257を有している。コネクタ流路257は、流路356および案内ライン12の内部に連通している。燃料は、案内ライン12からコネクタ流路257を通じて流路356に流入する。
また、上記実施形態では、返送ライン13及び排出ライン14がリザーブカップ3内に燃料を送る構成であったが、燃料タンク2内に燃料を送ることができれば、必ずしもリザーブカップ3内に燃料を送らなくてもよい。例えば、返送ライン13及び排出ライン14が、燃料タンク2の内部であってかつリザーブカップ3の外部に燃料を送る構成であってもよい。
また、上記実施形態では燃料性状センサ5により燃料に含まれるアルコールの濃度を検出する構成であったが、燃料性状センサ5により検出する燃料の性状は、燃料に含まれるアルコールの濃度に限定されるものではない。例えば、燃料の性状として燃料の劣化の程度、燃料の液位(液面高さ)、燃料の温度などを燃料性状センサ5が検出する構成であってもよい。
また、燃料性状センサ5の構成は上記実施形態に限定されるものではなく、板状の電極を有する構成や基板にくし状の電極が固定された構成など、種々の構成を用いることができる。
また、上記実施形態では下部ケース51と上部ケース55が別体で形成されていたが、この構成に限定されるものではない。更に他の実施形態に係る燃料性状センサ5では、図7に示すように、下部ケース51と上部ケース55が一体で形成されている。また、上記実施形態では下部ケース51とセットプレート32が一体で形成されていたが、この構成に限定されるものではない。更に他の実施形態に係る燃料性状センサ5では、図7に示すように、下部ケース51とセットプレート32が別体で形成されている。下部ケース51は、セットプレート32に形成された開口部39に挿入されている。これにより、燃料性状センサ5がセットプレート32に取り付けられている。
以上、本発明の具体例を詳細に説明したが、これらは例示に過ぎず、特許請求の範囲を限定するものではない。特許請求の範囲に記載の技術には、以上に例示した具体例を様々に変形、変更したものが含まれる。本明細書または図面に説明した技術要素は、単独であるいは各種の組合せによって技術的有用性を発揮するものであり、出願時請求項記載の組合せに限定されるものではない。また、本明細書または図面に例示した技術は複数目的を同時に達成し得るものであり、そのうちの一つの目的を達成すること自体で技術的有用性を持つものである。
1;センサ装置
2;燃料タンク
3;リザーブカップ
4;燃料ポンプ
4a;吸入ポート
4b;吐出ポート
5;燃料性状センサ
6;ジェットポンプ
7;プレッシャレギュレータ
11;供給ライン
12、212、212;案内ライン
13;返送ライン
14;排出ライン
15;輸送ライン
21;リリーフバルブ
22、122;残圧保持バルブ
23;絞り部
31;開口部
32;セットプレート
33;開口部
39;開口部
40;ポンプユニット
41;サクションフィルタ
42;高圧フィルタ
43;ベーパジェット
51;下部ケース
53;蓋部
54;凸部
55;上部ケース
56;入口
57;出口
58;収容空間
59;開口部
61;電極
62;内部ターミナル
63;回路部
64;外部ターミナル
65;シール材
71;ブロック部
76;コネクタ
77;コネクタ流路
81;流通部
156;入口
157;出口
276;コネクタ
277;コネクタ流路
356;流路

Claims (5)

  1. 燃料タンク内の燃料ポンプから吐出される燃料の性状を検出可能な燃料性状センサと、
    燃料ポンプから吐出される燃料を燃料性状センサに案内する案内ラインと、
    案内ライン内の燃料圧力が所定の圧力以上になると案内ラインから燃料を流出させるリリーフバルブと、を備えるセンサ装置。
  2. 案内ラインから分岐して燃料タンク内に燃料を返送する返送ラインを更に備え、
    返送ラインにリリーフバルブが配置されている、請求項1に記載のセンサ装置。
  3. 案内ラインから分岐する輸送ラインを更に備え、
    輸送ラインは、燃料タンク内の燃料を燃料タンク内に配置されたリザーブカップ内に導入するジェットポンプに接続され、案内ラインからジェットポンプに燃料を送る、請求項1又は2に記載のセンサ装置。
  4. 燃料性状センサは、性状を検出するための燃料を収容可能な収容空間を形成するケースと、ケースと一体的に形成されたブロック部とを備え、
    ブロック部の内部には、収容空間、案内ラインおよび返送ラインと連通し、案内ラインから流入する燃料が流通可能な流通部が形成されており、
    流通部にリリーフバルブが配置されている、請求項1から3のいずれかに記載のセンサ装置。
  5. 燃料タンクに取り付けられるセットプレートを更に備え、
    燃料性状センサがセットプレートに取り付けられている、請求項1から4のいずれかに記載のセンサ装置。
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