JP2022177450A - タンクユニット - Google Patents

Abstract

【課題】燃料ポンプの負圧が小さい場合でも、サブタンクの内の燃料量を保持できるタンクユニットを提供すること。【解決手段】タンクユニット１であって、燃料を貯留する燃料タンク１０と、燃料タンク１０内に配置されるサブタンク２０と、サブタンク２０の下面の少なくとも一部を構成する中空状のフィルタ２１と、フィルタ２１を介してサブタンク２０の内部と外部から燃料を吸引する燃料ポンプ３１と、サブタンク２０の外部に連通する吸入口４４とサブタンク２０の内部に連通する吐出口４５とを有し、サブタンク２０の外部の燃料をサブタンク２０の内部に汲み上げるジェットポンプ４０と、燃料ポンプ３１が圧送する燃料の一部をジェットポンプ４０に供給する戻し通路３３とを有する。【選択図】図１

Description

本開示は、タンクユニットに関する。詳しくは、燃料を貯留する燃料タンクと、燃料タンク内に配置されるサブタンクとを有するタンクユニットに関する。

特許第５３０２９０７号公報には、内部にサブタンクを有する燃料タンクが開示されている。サブタンクの下面は袋状のフィルタで構成され、フィルタの内部と連通する燃料ポンプがフィルタを介して燃料を吸い込み、エンジンに圧送する。このとき、燃料ポンプは、フィルタを介してサブタンクの内部と外部の両方の燃料を吸引することができる。路面の傾きや慣性力により燃料タンク内で燃料が片寄り、フィルタの下側から直接燃料を吸引できない場合でも、サブタンク内の燃料を吸引することができるため、燃料の供給を途絶えさせないようにすることができる。

特許第５３０２９０７号公報

上述のように、サブタンクの下面がフィルタで構成されている場合、燃料ポンプによりフィルタ内に発生する負圧が弱いと、サブタンクに貯留された燃料はその自重によりフィルタを通ってサブタンクから流出してしまう。このため、上記公報の燃料タンクのように燃料ポンプから送出される燃料の一部をサブタンク内に戻すことで、サブタンク内の燃料量を保持することができる。しかし、例えば、自動車のアイドリング時など燃料ポンプによる燃料の圧送量が抑えられる場合には、燃料ポンプにより発生する負圧が小さくなる。このため、サブタンクからの燃料の流出を抑制できず、サブタンク内の燃料量を保持できない。そこで、燃料ポンプの負圧が小さい場合でもサブタンクの内の燃料量を保持できるようにすることが望まれる。

一つの態様としてのタンクユニットは、燃料を貯留する燃料タンクと、燃料タンク内に配置されるサブタンクと、サブタンクの下面の少なくとも一部を構成する中空状のフィルタと、フィルタを介してサブタンクの内部と外部から燃料を吸引する燃料ポンプと、サブタンクの外部に連通する吸入口とサブタンクの内部に連通する吐出口とを有し、サブタンクの外部の燃料をサブタンクの内部に汲み上げるジェットポンプと、燃料ポンプが圧送する燃料の一部をジェットポンプに供給する戻し通路とを有する。

ひとつの実施形態に係るタンクユニットの構成図である。 タンクユニットの下部領域の拡大図である。 燃料供給システムの構成図である。 他の実施形態に係るタンクユニットの構成図である。 他の実施形態に係る燃料供給システムの構成図である。

＜第１実施形態＞
以下、本開示の実施形態を、図１－５を用いて説明する。始めに、第１実施形態に係る自動車に搭載されるタンクユニット１と燃料供給システム３０について説明する。

タンクユニット１は、図１に示すように、内熱機関（エンジン）に供給するための燃料を貯留する燃料タンク１０と、燃料タンク１０内に設けられるサブタンク２０と、燃料をエンジン５０に圧送する燃料ポンプ３１とを有する。サブタンク２０により、燃料ポンプ３１は、路面の傾斜により燃料タンク１０が傾いたり自動車の旋回や加速により慣性力が働いたりして燃料が片寄ることでフィルタ２１の下側から直接燃料を吸引できない場合でも、サブタンク２０の内部から燃料を吸引してエンジン５０に圧送することができる。

サブタンク２０は、図１に示すように、底面を成す扁平な袋状あるいは中空状のフィルタ２１と、フィルタ２１の周縁部から上方に延びる側壁部２２とを有する。サブタンク２０は上部が開口しており、該開口は、外部から燃料タンク１０に十分な燃料が供給された際に燃料が自然に流入できるようにするための流入口２３となっている。流入口２３は、燃料タンク１０の上部に位置するように設けられる。これにより、サブタンク２０は、内部の貯留量を確保し、かつ、貯留された燃料が外部に漏れることを抑制できる。

燃料供給システム３０は、図１に示すように、サブタンク２０内に配置される燃料ポンプ３１を有する。燃料ポンプ３１は、フィルタ２１の内部と連通されており、フィルタ２１を介して燃料タンク１０とサブタンク２０とに貯留された燃料をそれぞれ吸引し圧送する。フィルタ２１を通過した燃料は、埃や水分等の異物を除去されるようになっている。また、燃料ポンプ３１は、サブタンク２０内の燃料を吸い上げることで、サブタンク２０内の燃料がフィルタ２１を介してサブタンク２０の外部に流れ出ることを抑制できる。

サブタンク２０のフィルタ２１は、図２に示すように、不織布等の濾材から成るフィルタ部材２１ａと、内部の空間２１ｂと、フィルタ部材２１ａの上面の開口に設けられる連結部２１ｃとを有する。連結部２１ｃと燃料ポンプ３１の吸引口３１ａとの連結により、空間２１ｂは、燃料ポンプ３１と連通させられる。また、フィルタ部材２１ａの下面には、その所々にスペーサ２１ｄを設けることができる。これにより、フィルタ２１と燃料タンク１０の底面との間には隙間が生じる。この隙間によって、燃料ポンプ３１は、フィルタ部材２１ａの下面を介してサブタンク２０の外部の燃料を吸引しやすくなっている。

燃料供給システム３０は、図１に示すように、燃料ポンプ３１からエンジン５０に向けて延びる供給通路３２を有する。

＜ジェットポンプと戻し通路＞
更に、燃料供給システム３０は、図１に示すように、吐出口４５がサブタンク２０の内部と連通するように側壁部２２の外側面に取り付けられたジェットポンプ４０と、供給通路３２から分岐してジェットポンプ４０の供給口に接続される戻し通路３３とを有する。ジェットポンプ４０は、戻し通路３３から還流した燃料が内部を通過することで、内部にベンチュリ効果による負圧を発生する。また、ジェットポンプ４０は、サブタンク２０の外部と連通する開口部（吸入口）４４を有する。このため、ジェットポンプ４０は、上記発生した負圧により、燃料タンク１０に貯留された燃料を吸引してサブタンク２０に供給できる。

このように、サブタンク２０には、燃料が流入口２３から流入する他、ジェットポンプ４０によっても供給されるようになっている。このため、燃料タンク１０内の燃料量が減少し流入口２３からの燃料の自然流入が難しい場合でも、ジェットポンプ４０によってサブタンク２０内に燃料を供給することができる。特に、流入口２３が燃料タンク１０内の高い位置にある場合には有利である。また、燃料ポンプ３１による吸い上げが不十分であり、サブタンク２０からの燃料の流出を十分に抑制できない場合であっても、流出量を上回る量の燃料をジェットポンプ４０により供給することができる。これにより、サブタンク２０内の燃料量を保持することができる。

ジェットポンプ４０は、図２に示すように、側壁部２２から外側に張り出すように側壁部２２の下部に組み付けられる。ジェットポンプ４０は、フィルタ２１と高さ方向に略隣り合うように設けられる。これにより、ジェットポンプ４０は、燃料タンク１０の下部に位置するように設けられる。例えば、ジェットポンプ４０は、燃料タンク１０内の燃料量が低下していることを警告するための基準として用いられる警告液位（ウォーニング点）よりも低い位置に配置することができる。このため、燃料タンク１０内の燃料量が警告液位まで低下した後も、ジェットポンプ４０によりサブタンク２０内に燃料を供給することができる。燃料量が警告液位に達したことは液位センサ（不図示）を用いて検知することができる。

ジェットポンプ４０は、その内部の流路幅の断面積が燃料の流れ方向の途中で狭められることで、燃料の通過により負圧を発生させる。具体的には、軸方向に燃料を噴射するノズル４１と、流路幅が狭められた狭窄部４２と、狭窄部４２の上流側に設けられる減圧室４３とを有する。狭窄部４２は、その端部が側壁部２２に組み付けられて、側壁部２２の開口を介してサブタンク２０と連通されている。これにより、戻し通路３３から流入した燃料は、ノズル４１から噴射されたのち減圧室４３、狭窄部４２の順にジェットポンプ４０内を通過し、サブタンク２０内に放出される。そして、燃料の流れの断面積がノズル４１と狭窄部４２によって狭められることで、減圧室４３内にベンチュリ効果による負圧が発生する。また、ノズル４１及び狭窄部４２により、ジェットポンプ４０は、戻し通路３３を流れる燃料を所定の流量に制限するリークジェットとしても機能する。

また、ジェットポンプ４０は、図２に示すように、減圧室４３の下面に設けられる開口部４４を有する。これにより、減圧室４３内に生じた上記負圧によって燃料タンク１０に貯留された燃料が開口部４４を通ってジェットポンプ４０の内部に吸引される。吸引された燃料は、ノズル４１から噴射された燃料の流れに沿ってサブタンク２０に放出される。このようにして、ジェットポンプ４０により、サブタンク２０の外部の燃料がサブタンク２０内に供給される。

ジェットポンプ４０は、図２に示すように、燃料の流れ方向の下流側から上流側に向かうにつれて燃料タンク１０の底面により近づくように、ジェットポンプ４０の軸が水平方向に対して斜めに傾くように配置される。このため、開口部４４は、燃料タンク１０の底面と高さ方向に略隣り合うように構成される。これにより、ジェットポンプ４０の軸が水平方向を向いている場合と比べて、サブタンク２０の外部の燃料量が少なくなっても燃料を吸引することができる。

燃料供給システム３０は、図３に示すように、圧送された燃料をエンジン５０（図１参照）に噴射するインジェクタ３４と、戻し通路３３とは別に供給通路３２から分岐する逃がし通路３５とを有する。燃料ポンプ３１はブラシレスＤＣモータを有し、ＥＣＵ（不図示）により回転速度等のパラメータを変更可能に制御される。これにより、ＥＣＵは、燃料ポンプ３１から圧送される燃料の流量を調整することができる。また、燃料ポンプ３１は、前出の吸引口３１ａと、燃料ポンプ３１が駆動する際に内部に生じる気泡（ベーパ）を外部に排出する孔状のベーパジェット３１ｂとを有する。

インジェクタ３４は、図３に示すように、直噴式の第１インジェクタ３４ａと、ポート噴射式の第２インジェクタ３４ｂとを有し、それぞれが供給通路３２と接続されている。供給通路３２は、その通路途中に燃料の逆流を防止する逆止弁３２ａと、第１インジェクタ３４ａとの接続部に設けられる高圧ポンプ３２ｂと、圧力センサ３２ｃとを有する。ＥＣＵは、圧力センサ３２ｃを用いて供給通路３２を流れる燃料の圧力を測定し、測定した圧力値に基づいて、エンジン５０に供給される燃料量を調整するように燃料ポンプ３１の回転速度等のパラメータを制御する。

戻し通路３３は、図３に示すように、供給通路３２の逆止弁３２ａよりも上流側から分岐するように設けられる。戻し通路３３には、その途中にプレフィルタ３３ａを設けることもできる。逃がし通路３５は、供給通路３２の逆止弁３２ａよりも下流側から分岐するように設けられる。逃がし通路３５は、所定の圧力が掛かることで開弁するリリーフバルブ３５ａを有する。これにより、逃がし通路３５は、供給通路３２の下流側が過圧状態となった際に内部の圧力を逃がすことができる。逃がし通路３５を通った燃料は、サブタンク２０の流入口２３（図１参照）からサブタンク２０内に放出されるようになっている。

＜第２実施形態＞
次に、図４を参照しながら、第２実施形態に係るタンクユニット１０１について説明する。本実施形態のタンクユニット１０１は、第１実施形態のタンクユニット１と比較して、燃料タンク１０内に設けられるサブタンク１２０の形態が異なっている。なお、上記以外の構成については、第１実施形態で示した構成と同じにすることができるため、同一の符号を付して説明を省略することとする。

サブタンク１２０は、図４に示すように、側壁部１２２の高さが低くなっており、流入口１２３が燃料タンク１０の内部の比較的低い位置に配置される。これにより、流入口１２３を介してサブタンク１２０の内部に燃料が流入しやすくなっている。また、流入口１２３は、前出のウォーニング点よりも低い位置に配置することができる。フィルタ１２１は、高さを抑える代わりに水平方向に拡張することができる。これにより、サブタンク１２０の内部容量を確保することができる。

ジェットポンプ４０は、第１実施形態と同様に、側壁部１２２の下部に設けられてフィルタ１２１と高さ方向に略隣り合うように配置される。図４に示すように、ジェットポンプ４０は、流入口１２３よりも低い位置に配置される。

＜第３実施形態＞
次に、図５を参照しながら、第３実施形態に係るタンクユニット２０１について説明する。本実施形態のタンクユニット２０１は、第１実施形態のタンクユニット１と比較して、燃料をエンジン５０（図１参照）に供給する燃料供給システム２３０の構成が異なっている。なお、上記以外の構成については、第１実施形態で示した構成と同じにすることができるため、同一の符号を付して説明を省略することとする。

燃料供給システム２３０は、図５に示すように、燃料ポンプ２３１と、燃料ポンプ２３１からエンジン５０に向かう供給通路２３２と、供給通路２３２から分岐してジェットポンプ４０の供給口に接続される戻し通路２３３と、インジェクタ２３４とを有する。燃料ポンプ２３１は、その内部にＤＣモータを有し、作動中は燃料を一定の流量で供給するように構成される。インジェクタ２３４は、ポート噴射式であり、供給通路２３２の先端に設けられている。

供給通路２３２は、その通路途中に燃料の逆流を防止する逆止弁２３２ａを有する。戻し通路２３３は、逆止弁２３２ａよりも下流側から分岐するように設けられる。戻し通路２３３は、その通路途中に圧力調整弁２３３ａを有し、この圧力調整弁２３３ａにより燃料ポンプ２３１から圧送された燃料の圧力が調整される。圧力調整弁２３３ａから排出された余剰燃料はジェットポンプ４０の内部に通され、ジェットポンプ４０によって汲み上げられた燃料とともにサブタンク２０内に戻される。

＜まとめ＞
以上をまとめると、タンクユニット１であって、燃料を貯留する燃料タンク１０と、燃料タンク１０内に配置されるサブタンク２０と、サブタンク２０の下面の少なくとも一部を構成する中空状のフィルタ２１と、フィルタ２１を介してサブタンク２０の内部と外部から燃料を吸引する燃料ポンプ３１と、サブタンク２０の外部に連通する吸入口４４とサブタンク２０の内部に連通する吐出口４５とを有し、サブタンク２０の外部の燃料をサブタンク２０の内部に汲み上げるジェットポンプ４０と、燃料ポンプ３１が圧送する燃料の一部をジェットポンプ４０に供給する戻し通路３３とを有する。このような構成となっていることにより、燃料ポンプ３１は、サブタンク２０の下面のフィルタ２１を介してサブタンク２０の内部と外部の両方の燃料を吸引することができる。また、ジェットポンプ４０により、サブタンク２０の外部の燃料をサブタンク２０の内部に供給することができる。

また、燃料ポンプ３１は、エンジン５０に燃料を供給するための燃料ポンプ３１である。戻し通路３３は、燃料ポンプ３１からエンジン５０に燃料を供給するための供給通路３２から分岐しており、燃料ポンプ３１から圧送された燃料の一部をジェットポンプ４０に戻すように構成される。このような構成となっていることにより、エンジン５０に燃料を供給する既存の燃料ポンプ３１を利用して、合理的にジェットポンプ４０を作動させることができる。

また、中空状のフィルタ２１がサブタンク２０の下面全体を構成している。このような構成となっていることにより、サブタンク２０の下面全体に亘って燃料ポンプ３１が燃料を吸引することができる。

また、ジェットポンプ４０が、サブタンク２０の下面に高さ方向に略隣り合うように配置される。このような構成となっていることにより、燃料タンク１０の燃料量が少なくなっても、ジェットポンプ４０がサブタンク２０に燃料を供給することができる。

また、ジェットポンプ４０の吸入口４４が、燃料タンク１０の底面に高さ方向に略隣り合うように配置される。このような構成となっていることにより、燃料タンク１０の燃料量が少なくなっても、ジェットポンプ４０の吸入口４４にホース等の延長部材を設けることなくジェットポンプ４０がサブタンク２０に燃料を供給することができる。

また、戻し通路２３３に、圧送される燃料の圧力を調整する圧力調整弁２３３ａが設けられる。このような構成となっていることにより、戻し通路２３３の構成を利用してエンジン５０に圧送される燃料の圧力を調整することができる。

＜その他の実施形態＞
別の実施形態として、タンクユニットは、自動車の燃料タンクの他、二輪車や船舶等の燃料タンクに適用することができる。

別の実施形態として、中空状のフィルタはサブタンクの下面の一部のみを成していても良い。

別の実施形態として、ジェットポンプは、サブタンクの側壁部から内側に張り出すように組みつけられても良い。これにより、サブタンクの外側に張り出す部分が小さくなることで、サブタンクを燃料タンク内に挿入しやすくすることができる。別の実施形態として、ジェットポンプは、吐出口がサブタンクの内部と連通していさえすれば、サブタンクの側壁部の上部に設けられても良いし、サブタンクの上面や下面に設けられても良い。ジェットポンプは、サブタンクの流入口や燃料タンクのウォーニング点よりも高い位置に配置されても良い。また別の実施形態として、ジェットポンプは、その軸が水平方向に沿って延びるように配置されても良いし、上下方向に沿って延びるように配置されても良い。

ジェットポンプの開口部（吸入口）は、前述のように燃料タンクの底面に向かい合うように下方に向かって開口する他、別の実施形態として、上方や水平方向に向かって開口しても良い。また別の実施形態として、ジェットポンプの開口部には、水分を除去する撥水フィルタが設けられても良い。これにより、ジェットポンプから流入する燃料の水分を除去して、サブタンク内に水が滞留することを抑制できる。

以上、様々な実施形態を説明したが、本開示はそれらの実施形態に限定されるものではなく、当業者であれば他にも各種の変形、置換、改良などが可能である。

１ タンクユニット
１０ 燃料タンク
２０ サブタンク
２１ フィルタ
２１ａ フィルタ部材
２１ｂ 空間
２１ｃ 連結部
２１ｄ スペーサ
２２ 側壁部
２３ 流入口
３０ 燃料供給システム
３１ 燃料ポンプ
３１ａ 吸引口
３１ｂ ベーパジェット
３２ 供給通路
３２ａ 逆止弁
３２ｂ 高圧ポンプ
３２ｃ 圧力センサ
３３ 戻し通路
３３ａ プレフィルタ
３４ インジェクタ
３４ａ 第１インジェクタ
３４ｂ 第２インジェクタ
３５ 逃がし通路
３５ａ リリーフバルブ
４０ ジェットポンプ
４１ ノズル
４２ 狭窄部
４３ 減圧室
４４ 開口部（吸入口）
４５ 吐出口
５０ エンジン
１０１ タンクユニット
１２０ サブタンク
１２１ フィルタ
１２２ 側壁部
１２３ 流入口
２０１ タンクユニット
２３０ 燃料供給システム
２３１ 燃料ポンプ
２３２ 供給通路
２３２ａ 逆止弁
２３３ 戻し通路
２３３ａ 圧力調整弁
２３４ インジェクタ

Claims (6)

1. タンクユニットであって、
   燃料を貯留する燃料タンクと、
   前記燃料タンク内に配置されるサブタンクと、
   前記サブタンクの下面の少なくとも一部を構成する中空状のフィルタと、
   前記フィルタを介して前記サブタンクの内部と外部から燃料を吸引する燃料ポンプと、
   前記サブタンクの外部に連通する吸入口と前記サブタンクの内部に連通する吐出口とを有し、前記サブタンクの外部の燃料を前記サブタンクの内部に汲み上げるジェットポンプと、
   前記燃料ポンプが圧送する燃料の一部を前記ジェットポンプに供給する戻し通路とを有する、
   タンクユニット。
2. 請求項１に記載のタンクユニットであって、
   前記燃料ポンプは、エンジンに燃料を供給するための燃料ポンプであり、
   前記戻し通路は、前記燃料ポンプから前記エンジンに燃料を供給するための供給通路から分岐しており、前記燃料ポンプから圧送された燃料の一部を前記ジェットポンプに戻すように構成されるタンクユニット。
3. 請求項１又は請求項２に記載のタンクユニットであって、
   中空状の前記フィルタが前記サブタンクの下面全体を構成しているタンクユニット。
4. 請求項１から請求項３のいずれかに記載のタンクユニットであって、
   前記ジェットポンプが、前記サブタンクの下面に高さ方向に略隣り合うように配置されるタンクユニット。
5. 請求項１から請求項４のいずれかに記載のタンクユニットであって、
   前記ジェットポンプの前記吸入口が、前記燃料タンクの底面に高さ方向に略隣り合うように配置されるタンクユニット。
6. 請求項１から請求項５のいずれかに記載のタンクユニットであって、
   前記戻し通路に、圧送された燃料の圧力を調整する圧力調整弁が設けられるタンクユニット。

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