JP3765170B2 - 燃料供給装置 - Google Patents

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、燃料ポンプが燃料を吸入する第1の燃料タンクにジェットポンプで第2の燃料タンクの燃料を移送する燃料供給装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来より、例えばFR車や4WD車のように車体下部にドライブシャフトが配設されている場合、第1の燃料タンクおよび第2の燃料タンクからなる2槽の鞍型に燃料タンクを成形することがある。この場合、燃料ポンプが収容された第1の燃料タンクに第2の燃料タンクの燃料をジェットポンプで移送するように燃料供給装置を構成することが一般的である。このような燃料供給装置では、燃料ポンプからエンジンに至る燃料供給配管から燃料分岐配管を分岐させ、燃料分岐配管から供給される燃料がジェットポンプに供給される。ジェットポンプのノズルから分岐燃料が噴出されるときに発生する負圧によりジェットポンプは第2の燃料タンク内の燃料を吸い上げ第1の燃料タンクに移送する。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
前述したような従来の燃料供給装置では、燃料ポンプ稼働中は燃料供給配管内の圧力は所定圧以上に保持されているが、エンジンが停止し燃料ポンプが稼働しないとジェットポンプを経由して燃料が流出するので、燃料供給配管内の圧力が低下する。その結果、エンジン再始動時に燃料供給配管内の圧力がエンジン始動可能な圧力に上昇するのが遅くなり、エンジンの再始動不良を招くという問題がある。
【0004】
燃料ポンプから吐出する燃料圧力を調整するプレッシャレギュレータを燃料分岐配管に配設し、プレッシャレギュレータの開弁時にジェットポンプに分岐燃料を供給する燃料供給装置では、エンジンが停止し燃料供給配管内の燃料圧力が所定圧以下になるとプレッシャレギュレータが閉弁し燃料分岐配管を閉塞するので、燃料供給配管内の燃料圧力を所定圧に保持することができる。したがって、エンジン停止中においても燃料供給配管の燃料圧力を所定圧に保持できる。
【0005】
しかしながら、このように燃料分岐配管にプレッシャレギュレータを配設したものでも、ジェットポンプから噴出する燃料量が多い、つまり燃料供給配管から分岐する燃料量が多いと、必要な燃料量をエンジンに供給するために燃料ポンプを大型化する必要がある。
本発明の目的は、エンジン停止中においても燃料供給系の圧力を所定圧に保持し、エンジンを速やかに再始動する小型化可能な燃料供給装置を提供することにある。
【0006】
【課題を解決するための手段】
本発明の請求項1記載の燃料供給装置によると、エンジンが停止しジェットポンプから燃料が流出することにより燃料供給配管内の燃料圧力が所定圧に低下すると、減圧防止手段が燃料分岐配管を閉塞しジェットポンプへの燃料供給を遮断するので、エンジン停止中における燃料供給配管内の圧力を所定圧に保持する。したがって、エンジン再始動時に燃料供給配管内の圧力がエンジン始動可能な圧力に速やかに上昇するので、エンジンの再始動不良を防止することができる。
【0007】
さらに、燃料供給配管から燃料分岐配管に分岐する燃料流量が25リットル/h以下になるようにジェットポンプの圧損を設定しているので、燃料ポンプの燃料吐出量を抑え燃料ポンプを小型化することができる。
本発明の請求項記載の燃料供給装置によると、ジェットポンプのノズル径を1mm以下にするという簡単な構成で燃料供給配管から燃料分岐配管に分岐する燃料流量を25リットル/h以下にすることができる。
【0008】
発明の請求項記載の燃料供給装置によると、燃料供給配管中の燃料圧力がエンジン運転中における最低圧力の80%以上かつ100%以下の範囲に低下すると減圧防止手段が燃料分岐配管を閉塞しジェットポンプへの燃料供給を遮断するので、エンジン停止中における燃料供給配管内の圧力を最低圧力の80%以上かつ100%以下の範囲に保持できる。したがって、エンジン再始動時に燃料供給配管内の燃料圧力がエンジン始動可能な燃料圧力に瞬時に上昇する。
本発明の請求項2記載の燃料供給装置によると、ジェットポンプのノズルを多段にすることにより、分岐燃料流量を容易に25リットル/h以下にすることができる。
【0009】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を示す複数の実施例を図面に基づいて説明する。
(第1実施例)
本発明の第1実施例による燃料供給装置を燃料供給システムに用いた一例を図1に示す。燃料供給装置は、燃料タンク1、燃料ポンプ2、分岐管5、減圧防止弁6、ジェットポンプ20、燃料供給配管11、燃料分岐配管13および燃料移送配管14を有する。
【0010】
燃料タンク1は第1の燃料タンク1aと第2の燃料タンク1bとが結合して成形された2槽の鞍型タンクである。第1の燃料タンク1aと第2の燃料タンク1bとを別体として成形し、燃料配管で互いに接続する構成としてもよい。
インタンク式の燃料ポンプ2は第1の燃料タンク1a内に収容されており、エンジン3と燃料供給配管11で接続されている。燃料ポンプ2からエンジン3に供給される燃料の圧力はプレッシャレギュレータ4により調圧され、余剰燃料がリターン管12から第1の燃料タンク1aにリターンされる。プレッシャレギュレータ4は、エンジン運転中における燃料供給配管11内の燃料圧力(以下、「エンジン運転中における燃料供給配管11内の燃料圧力」をシステム燃圧という)を、196kPa 〜324kPa に調圧している。
【0011】
減圧防止手段としての減圧防止弁6は燃料供給配管11に設置した分岐管5と接続している。減圧防止弁6が開弁すると、減圧防止弁6を経て燃料分岐配管13に燃料供給配管11内の燃料が分岐しジェットポンプ20に燃料が供給される。減圧防止弁6は、燃料供給配管11内の燃料圧力がシステム燃圧の最低圧力(以下、「システム燃圧の最低圧力」をシステム最低燃圧という)の80%以上かつ100%未満の範囲内で設定した圧力まで低下すると閉弁するように閉弁圧が設定されている。減圧防止弁6が閉弁すると燃料分岐配管13が閉塞されるので、ジェットポンプ20への燃料供給が遮断される。システム燃圧はプレッシャレギュレータ4によりシステム最低燃圧以上に調圧されているので、燃料供給配管11内の燃料圧力がシステム最低燃圧の80%以上かつ100%未満に低下するのはエンジン停止時である。システム燃圧がシステム最低燃圧を僅かに下回ることもあるが、長時間続くことはない。エンジン停止時に燃料供給配管11内の燃料圧力がシステム最低燃圧の80%以上かつ100%未満に低下し減圧防止弁6が閉弁すると、燃料供給配管11内の燃料圧力をシステム最低燃圧の80%以上かつ100%未満に保持することができる。システム燃圧が丁度システム最低燃圧となることもあるが長時間続くことはないので、減圧防止弁6の閉弁圧をシステム最低燃圧の100%丁度に設定してもよい。
【0012】
減圧防止弁6の閉弁圧をシステム最低燃圧の80%以上かつ100%未満に設定したのは、次の▲1▼および▲2▼の理由による。
▲1▼減圧防止弁6の閉弁圧をシステム最低燃圧の80%よりも低い値に設定すると、エンジン停止中における燃料供給配管11内の燃料圧力はシステム最低燃圧の80%よりも低い値に保持される。すると、図3に示すようにエンジン再始動に要する時間が0.4sec を越え、始動が遅いと運転者が感じるようになる。▲2▼減圧防止弁6の閉弁圧をシステム最低燃圧の100%以上の値に設定すると、アイドル運転時等においてシステム燃圧がシステム最低燃圧近傍にまで低下し減圧防止弁6が長時間閉弁することがある。減圧防止弁6が閉弁するとジェットポンプ20に燃料が供給されないので、第2の燃料タンク1bから第1の燃料タンク1aに燃料が移送されず、第2の燃料タンク1bに燃料が残ったまま第1の燃料タンク1aの燃料だけが消費される。
【0013】
ジェットポンプ20は第2の燃料タンク1bに収容されており、燃料分岐配管13で減圧防止弁6と接続している。図2に示すように、ジェットポンプ20は第1ハウジング21および第2ハウジング22を有し、第1ハウジング21の燃料下流側端部にノズル21aが形成されている。ノズル21aの径φ1 は0.6mmである。燃料フィルタ23を介してノズル21aから燃料が噴出すると、噴出燃料の周囲が負圧になるので燃料吸入口24から第2の燃料タンク1b内の燃料が吸い上げられる。吸い上げられた燃料は、燃料移送配管14を通って第1の燃料タンク1aに移送される。燃料移送配管14は燃料タンク1内外のいずれに配置してもよい。
【0014】
次に、燃料供給装置の作動について説明する。
(1) エンジン運転中、システム燃圧はプレッシャレギュレータ4によりシステム最低燃圧以上に調圧されている。システム燃圧が100%未満になることはあるが長時間続かない。したがって、エンジン運転中、減圧防止弁6は通常開弁しており、燃料供給配管11から燃料分岐配管13に燃料が分流しジェットポンプ20に燃料が供給される。ジェットポンプ20のノズル21aから燃料が噴出すると、噴出燃料の周囲に負圧が発生し、第2の燃料タンク1b内の燃料が燃料吸入口24から吸入される。吸入された燃料は燃料移送配管14を通って第1の燃料タンク1aに移送される。
【0015】
システム燃圧と、燃料供給配管11から燃料分岐配管13に分岐する燃料の分岐流量との関係を図4に示す。第1実施例では、ジェットポンプ20のノズル径を0.6mmにすることにより、196kPa 〜324kPa のシステム燃圧の範囲内で、第2の燃料タンク1bからの燃料吸入量を確保しつつ分岐流量を25リットル/h以内に抑えるようにジェットポンプ20の圧損が設定されている。燃料ポンプ2の吐出量を増大せずにエンジン側で要求される燃料量をエンジン3に供給することができるので、燃料ポンプ2を小型化することができる。
【0016】
(2) エンジン3が停止し燃料ポンプ2から燃料が吐出されなくなると、第1の燃料タンク1aまたは第2の燃料タンク1bにジェットポンプ20から燃料が流出することにより燃料供給配管11内の燃料圧力が低下する。そして、燃料供給配管11内の燃料圧力がシステム最低燃圧の100%未満になるとプレッシャレギュレータ4が閉弁し、リターン管12が閉塞される。減圧防止弁6も燃料供給配管11内の燃料圧力がシステム最低燃圧の80%以上かつ100%未満の範囲内で設定した圧力まで低下すると閉弁し、燃料分岐配管13が閉塞される。これにより、エンジン停止中における燃料供給配管11内の燃料圧力をシステム最低燃圧の80%以上かつ100%未満に保持することができる。したがって、エンジンを再始動する際に燃料供給配管11内の燃料圧力がエンジン始動可能な圧力に瞬時に上昇する。
【0017】
(第2実施例)
本発明の第2実施例を図5に示す。第2実施例は、第1実施例の燃料供給装置においてジェットポンプの構成を変更したものである。
ジェットポンプ30は、第1ハウジング31および第2ハウジング32を有し、第1ハウジング31の燃料下流側端部に第1ノズル31aが形成されている。第1ノズル31aと燃料フィルタ34との間にノズル部材33が嵌挿されており、ノズル部材33に第2ノズル33aが形成されている。
【0018】
第1ノズル31aおよび第2ノズル33aのノズル径φ2 、φ3 はともに1mmに設定されている。第1実施例にくらべ各ノズル径を大きくした代わりにノズルを二段にすることにより、第1実施例のジェットポンプ20と同程度の圧損にジェットポンプ30の圧損を設定している。
(第3実施例)
本発明の第3実施例を図6および図7に示す。第1実施例と実質的に同一構成部分には同一符号を付す。
【0019】
ジェットポンプ35は燃料ポンプ2とともに第1の燃料タンク1a内に収容されている。燃料ポンプ2と分岐管5との間に燃料中の異物を除去する燃料フィルタ7が配設されている。ジェットポンプ35は第1実施例または第2実施例のいずれの構成のジェットポンプを用いてもよいし、その他の構成のジェットポンプを用いてもよい。ジェットポンプ35の燃料吸入口に第2の燃料タンク1b内に開口する燃料吸入配管15が接続されている。ジェットポンプ35に分岐燃料が供給されると、燃料吸入配管15を通して第2の燃料タンク1b内の燃料が第1の燃料タンク1aに移送される。
【0020】
図7に示すように、減圧防止手段としての減圧防止弁40はハウジング41内にボール弁42を収容し、スプリング43がボール弁42を弁座41aに向けて付勢している。エンジン運転中、ボール弁42は弁座41aから離座し、燃料入口41bから燃料出口41cに燃料が流れジェットポンプ35に燃料供給配管11からの分岐燃料を供給する。エンジンが停止し、燃料供給配管11内の燃料圧力がシステム最低燃圧の80%以上かつ100%未満になると、スプリング43の付勢力によりボール弁42が弁座41aに着座し、ジェットポンプ35への燃料供給を遮断する。
【0021】
第3実施例では、減圧防止弁40の構造が第1実施例に比べて簡単であるから、減圧防止弁の製造コストを低減できる。また、燃料ポンプ2と分岐管5との間に燃料フィルタ7を配設したことにより、ジェットポンプ35のノズルが異物で閉塞されることを防止できる。
さらに、異物を除去された燃料がジェットポンプ35に供給されるので、異物を含んだ燃料が第1の燃料タンク1a内を循環することを防止できる。これにより、燃料中の異物により燃料ポンプ2の摺動部が摩耗することを防止できる。
【0022】
また、エンジン停止中においても燃料フィルタ7内がシステム最低燃圧の80%以上かつ100%未満に保持されるので、燃料フィルタ7内でのベーパ発生を抑制しエンジンの再始動不良を防止できる。
(第4実施例)
本発明の第4実施例を図8に示す。第4実施例は第1実施例または第3実施例における減圧防止弁の構成を変更したものである。
【0023】
減圧防止手段としての減圧防止弁50はハウジング51内に弁部材52を収容し、スプリング53が弁部材52を弁座51aに向けて付勢している。弁部材52は案内部材54に往復移動自在に支持されている。エンジン運転中、弁部材52は弁座51aから離座しており、燃料入口51bから燃料出口51cに燃料が流れジェットポンプに分岐燃料が供給される。エンジンが停止し燃料供給配管内の燃料圧力がシステム最低燃圧の80%以上かつ100%未満になると、スプリング53の付勢力により弁部材52が弁座51aに着座し、ジェットポンプへの燃料供給を遮断する。
【0024】
(第5実施例)
本発明の第5実施例を図9に示す。第5実施例は第1実施例または第3実施例における減圧防止弁の構成を変更したものである。
減圧防止手段としての減圧防止弁60のハウジング61は燃料の流入および流出方向に対し途中で直角に折れ曲がっており、この折れ曲がり部に弁部材62、ならびに弁座61aに弁部材62を付勢する板ばね63が収容されている。エンジン運転中、弁部材62は弁座61aから離座しており、燃料入口61bから燃料出口61cに燃料が流れジェットポンプに分岐燃料が供給される。エンジンが停止し、燃料供給配管内の燃料圧力がシステム最低燃圧の80%以上かつ100%未満になると、板ばね63の付勢力により弁部材62が弁座61aに着座し、ジェットポンプへの燃料供給を遮断する。
【0025】
以上説明した本発明の実施の形態を示す上記複数の実施例では、燃料供給配管内の燃料圧力がシステム最低燃圧の80%以上かつ100%未満の範囲内で設定した圧力まで低下すると閉弁する減圧防止弁を燃料供給配管とジェットポンプとの間に配設することにより、エンジン停止中においても燃料供給配管内の燃料圧力をシステム最低燃圧の80%以上かつ100%未満に保持することができる。したがって、エンジン再始動時において、燃料供給配管内の燃料圧力がエンジン始動可能な圧力に瞬時に上昇するので、エンジンの再始動不良を防止できる。
【0026】
さらに、ジェットポンプのノズル径を0.6mm、あるいはジェットポンプのノズルをノズル径1mmの多段にすることにより、ジェットポンプへの分岐燃料量が25リットル/h以下になるようにジェットポンプの圧損を設定している。したがって、エンジン側で必要な燃料量および分岐燃料量を合わせた燃料ポンプの吐出量を極力抑えることができるので、燃料ポンプを小型化することができる。
【0027】
エンジン特性に応じ、ノズルが一段であれば1mm以下、多段であれば1mmを僅かに上回るようにジェットポンプのノズル径を設定してもよい。
上記複数の実施例では、燃料供給配管内の圧力がシステム最低燃圧の80%以上かつ100%未満の範囲内で設定した圧力まで低下すると閉弁するように減圧防止弁の閉弁圧を設定したが、エンジンを再始動する際に要する時間が多少長くなってもよいのであれば、システム最低燃圧の80%よりも低い値に減圧防止弁の閉弁圧を設定してもよい。また、システム最低燃圧近傍のアイドル運転が長時間続かないのであれば、システム最低燃圧の100%以上の値に減圧防止弁の閉弁圧を設定してもよい。
【0028】
また、第2の燃料タンクを複数設けてもよい。この場合、複数の第2の燃料タンクにジェットポンプを収容するか、第1の燃料タンクに収容したジェットポンプと各第2の燃料タンク内とを燃料吸入配管で接続することにより、複数の第2の燃料タンクから第1の燃料タンクに燃料を移送することができる。
上記複数の実施例では、余剰燃料を燃料タンクにリターンする燃料供給システムに本発明の燃料供給装置を適用したが、燃料ポンプの燃料吐出圧をエンジン運転状態に応じてエンジン制御装置で調圧するリターンレスの燃料供給システムに本発明の燃料供給装置を適用することもできる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1実施例による燃料供給装置を用いた燃料供給システムを示す模式的構成図である。
【図2】第1実施例のジェットポンプを示す断面図である。
【図3】第1実施例によるシステム最低燃圧に対する燃料供給配管内の圧力の割合とエンジン再始動必要時間との関係を示す特性図である。
【図4】第1実施例によるシステム燃圧と分岐流量との関係を示す特性図である。
【図5】本発明の第2実施例のジェットポンプを示す断面図である。
【図6】本発明の第3実施例による燃料供給装置を用いた燃料供給システムを示す模式的構成図である。
【図7】第3実施例の減圧防止弁を示す断面図である。
【図8】第4実施例の減圧防止弁を示す断面図である。
【図9】第5実施例の減圧防止弁を示す断面図である。
【符号の説明】
1 燃料タンク
1a 第1の燃料タンク
1b 第2の燃料タンク
2 燃料ポンプ
3 エンジン
6、40、50、60 減圧防止弁(減圧防止手段)
11 燃料供給配管
13 燃料分岐配管
20、30、35 ジェットポンプ

Claims (2)

  1. 第1の燃料タンクおよび第2の燃料タンク内の燃料をエンジンに供給する燃料供給装置であって、
    前記第1の燃料タンクから燃料を吸入し、燃料供給配管を通してエンジンに吐出燃料を圧送する燃料ポンプと、
    前記燃料供給配管から分岐した燃料分岐配管に接続し、前記燃料分岐配管から供給される燃料を噴出することにより前記第2の燃料タンク内の燃料を前記第1の燃料タンクに移送するジェットポンプと、
    前記燃料供給配管と前記ジェットポンプとの間の前記燃料分岐配管に配設され、前記燃料供給配管内の燃料圧力が所定圧以下になると前記燃料分岐配管を閉塞する減圧防止手段と
    前記減圧防止手段とは別に設けられ、エンジン運転中における前記燃料供給配管内の燃料圧力としてシステム燃圧を調圧し、余剰燃料を前記第1の燃料タンクにリターンするプレッシャレギュレータとを備え、
    前記燃料供給配管から前記燃料分岐配管に分岐する燃料流量が25リットル/h以下になるように前記ジェットポンプの圧損設定され、
    前記ジェットポンプのノズル径は1 mm 以下であり、
    前記減圧防止手段は、前記燃料供給配管内の燃料圧力が前記システム燃圧の最低圧力の80%以上かつ100%以下になるとき前記燃料分岐配管を閉塞することを特徴とする燃料供給装置。
  2. 前記ジェットポンプのノズルを多段にすることを特徴とする請求項1記載の燃料供給装置
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