JP3767603B2 - 燃料供給装置 - Google Patents

Description

本発明は燃料ポンプを有する燃料供給装置に関するものである。

燃料タンクの燃料をエンジンに供給する燃料ポンプは各種のものがあるが，燃料タンクの内部に装着し，モータによって駆動される円周流式の燃料ポンプがある。上記インタンク式の燃料ポンプは，燃料タンク内に配設したサブタンクに被われており，サブタンクは燃料ポンプに吸い込まれる燃料を蓄えてある。

そして，最初に燃料をサブタンク内に導く手段として，サブタンクの底部には逆止弁が設けられている。この逆止弁は，燃料タンク内の燃料液面がサブタンク内の燃料液面より高い場合に，燃料タンク内の燃料をサブタンク内に流入させ，逆に燃料タンク内の燃料液面がサブタンク内の燃料液面よりも低い場合には，サブタンク内の燃料が燃料タンクへ逆流するのを阻止する静的な燃料導入手段である。

また，燃料ポンプの作動中には，燃料ポンプの動力の一部を利用するジェットポンプなど動的な燃料導入手段によって燃料タンクの燃料がサブタンクに汲み上げられる。

例えば、特許文献１では、燃料吸込機構として、燃料ポンプより吐出された燃料の内、燃料タンク内へ戻されたリターン燃料の流体エネルギを利用して、燃料タンク内底部の燃料をサブタンク内に汲み入れるジェットポンプを具備している。
特開平３−２５３７６０号

しかしながら，リターン燃料を燃料吸い上げに利用する方法は，エンジンでの燃料消費がふえた場合に，リターン燃料が減少し燃料吸込機構のパワーが減少するという現象が生ずる。

本発明の目的は，上記のごとき従来技術の問題点に鑑み，常に一定の燃料吸上能力を期待できる燃料供給装置を提供することにある。

本発明は、上記目的を達成するため、以下の技術的手段を備える。

即ち、請求項１記載の発明では、燃料タンク内に配設され燃料を燃料タンク外の燃料消費装置に圧送するタービン式燃料ポンプと、前記タービン式燃料ポンプを収容し前記燃料ポンプに吸入される燃料を前記燃料タンクから導入して蓄えるサブタンクと、前記燃料タンク内の燃料を前記サブタンク内に汲み上げるジェットポンプとを備える燃料供給装置において、前記ジェットポンプは、前記タービン式燃料ポンプの空気穴と連通するベーパ通路、前記ベーパ通路の端部に設けられたノズル、および前記ノズルに対向する位置に設けられたスロートを有し、前記空気穴から噴出する燃料を利用して駆動されることを特徴としている。

特に、請求項１記載の発明では、前記ノズルおよび前記スロートは、それぞれ一端から他端に渡って横置きにされており、前記サブタンクの底部には、前記スロートを介して、前記サブタンク内と前記サブタンク外とが連通する連通路が区画され、前記連通路には、前記サブタンク外から前記サブタンク内への燃料の流通を可能にする逆止弁が設けられ、前記空気穴から放出した燃料が前記ノズルから噴出すると、前記逆止弁が開き、前記燃料タンク内の燃料を、前記スロートを介して前記サブタンク内に汲み上げることを特徴としている。

本発明では、上記技術的手段を採用することによって、タービン式燃料ポンプの空気穴からの燃料によってジェットポンプを駆動し、燃料タンク内の燃料をサブタンク内に汲み上げることができる。そのため、燃料の吐出圧力さえ一定であれば，常に一定の燃料吸上能力を期待することができる。

以下、本発明の実施例および参考例を図面に基づいて説明する。

（参考例１）
参考例１にかかる燃料供給装置につき，図１，図２を用いて説明する。本例は，図１に示すように，燃料８を蓄える燃料タンク１１と、燃料タンク１１内に配設され、燃料８を燃料タンク１１外のエンジンに圧送する燃料ポンプ１７と、燃料ポンプ１７を被い、燃料ポンプ１７に吸入される燃料８を蓄えるサブタンク１２と、サブタンク１２の下部に設けられ、燃料タンク１１の燃料８をサブタンク１２に導入する一方サブタンク１２内部の燃料８を燃料タンク１１に流出させない逆止弁４１と、燃料ポンプ１７の作動時に燃料タンク１１の底部の燃料８をサブタンク１２内に汲み上げてサブタンク１２の燃料液面レベルを上昇させる燃料吸込機構３０とを有する燃料供給装置１０である。

上記サブタンク１２は、燃料ポンプ１７の吐出口１７１とエンジンとを連結する吐出管路１７２に連通するダイヤフラム弁２５と、ダイヤフラム弁２５の作動によって大気と連通する開口部２０１（図２）を上部に有すると共に燃料８の液面下に開口する底部２０２を有する有蓋開底の燃料貯溜槽２０とを有している。

そして、ダイヤフラム弁２５は、燃料ポンプ１７非作動時には燃料貯溜槽２０の開口部２０１（図２）を閉塞し、燃料ポンプ１７作動時には上記吐出管路１７２の燃料圧により開口部２０１を開放する。なお、上記燃料吸込機構３０は、燃料ポンプ１７から吐出された燃料の一部の流体エネルギーによって燃料タンク１１の燃料を汲み上げるジェットポンプである。

以下それぞれについて詳説する。図１に示すように、サブタンク１２の上方には、フランジ４４があり、フランジ４４には吐出管路１７２を構成するメインチューブ４４１と、燃料のリターンチューブ４４２と、電気回路のコネクタ４４３とが配設されている。サブタンク１２は、上記フランジ４４の投影面積より若干小さい投影面積を有する。

サブタンク１２の上面を形成するサポータ１３は、燃料ポンプ１７とのジョイント部１３１と、リターンチューブ４４２の挿入口１３２とを有し、その上面にダイヤフラム弁２５を装着し、下方に燃料貯溜槽２０を取付けてある。上記挿入口１３２の直下には、Ｏリング１３３を介してリターンチューブ４４２と連結されると共に下方に後述するジェットポンプのノズル３０１を形成したリターンパイプ４５が配設されている。

上記サポータ１３はサブタンク１２のボディ１２１にスナップフィット結合により一体化さている。サポータ１３のジョイント部１３１の他端部は摺動シール１３４を介してフランジ４４のメインチューブ４４１と連結されており、その連結部には残圧保持弁１３５が配設されている。残圧保持弁１３５は燃料の流れによって閉弁する。また、ジョイント部１３１の中ほどからは、分岐管１３６が分岐し、ダイヤフラム弁２５に連結されている。分岐管１３６を構成するホースはフッ素ゴム又は１１ＮＹ、１２ＮＹの樹脂ホースである。

サブタンク１５の底部の燃料貯り１２１には、燃料ポンプ１７の吸込口１７３が配設されている。そして、吸込口１７３の上方には、インペラ１７５が配設され、インペラ１７５は上方のモータ１７６の駆動軸と連結されている。一方、燃料ポンプ１７の他端の吐出口１７１は、シールリング１７４を介してサポータ１３のジョイント部１３１に連結されている。

ダイヤフラム弁２５は、図２に示すように、サポータ１３の上面に装着されており、カバー２５１とダイヤフラム２５２とにより圧力室２５３を構成している。圧力室２５３は分岐管１３６を経て前記ジョイント部１３１に連結されている。ダイヤフラム２５２の底面にはプレート２５４が取付けられており、プレート２５４にはシャフト２５５が固着されている。

上記プレート２５４とシャフト２５５は、ダイヤフラム２５２と共に上下運動を行う。上記シャフト２５５は、燃料貯溜槽２０の上面２０３のシャフト穴２０４を貫通し、燃料貯溜槽２０内に突出したシャフト２５５の下端部にはシャフト２５５の抜け止め用のストッパ２５６とストッパ２５６の上面に配設したＯリング２５７が取付けられている。

そして燃料貯溜槽２０の上面２０３には、上記Ｏリング２５７と合致する位置に開口部２０１が穿設されている。また、上面２０３とダイヤフラム弁２５のプレート２５４の間には、ダイヤフラム２５２を押し上げる方向に付勢されたコイルスプリング２５９が介設されている。

なお、ダイヤフラム２５２の下面側、即ち燃料貯溜槽２０の上面２０３とサポータ１３との間には通気穴２５８が開設されており、サブタンク１２の空部（液面の上方）と連通している。また、サブタンク１２の空部は、図１に示すように上部に設けた開口１２３により燃料タンク１１の空部と連通している。一方、燃料貯溜槽２０の底部２０２は、燃料貯り１２１の液面下に開口している。

サブタンク１２の底部は上下の２段底となっており、上底部には開口穴１２５が開設されており、逆止弁４１が装着されている。逆止弁４１は燃料ポンプ１７の吸込口１７３より若干上方にある。

また、サブタンク１２の底部の逆止弁４１の反対側には、燃料吸込機構３０を構成するジェットポンプが配設されている。ジェットポンプは、前記リターンパイプ４５の下部に穿設されたジェットノズル３０１と、該ジェットノズル３０１に対向する吸上口３０２を有する吸上管３０３とを有する。

ジェットポンプはリターンチューブ４４２から返還された燃料８をジェットノズル３０１から噴射し、上記吸上口３０２から燃料タンク１１の燃料８を吸い上げ、放出口３０４からサブタンク１２内に燃料８を放出する。

次に、本例の燃料供給装置１０の作用効果について述べる。燃料タンク１１に燃料が投入されると逆止弁４１が開き、サブタンク１２内に燃料が導入され燃料ポンプ１７が燃料吐出可能となる。そして、燃料ポンプ１７のモータ１７６を作動させれば、吐出口１７１から燃料を吐出し、メインチューブ４４１から図示しないエンジンに燃料を供給する。

エンジンの余剰燃料は、リターン（返還）燃料として、リターンチューブ４４２からサブタンク１２に戻り、リターンパイプ４５のジェットノズル３０１から噴射する。その結果、燃料タンク１１の燃料は吸上管３０３からサブタンク１２に汲み上げられ、サブタンク１２の液面を上昇させる。

一方、燃料ポンプ１７の動作と同時に、分岐管１３６の圧力が所定値（約２．５５〜３．０ｋｇｆ／ｃｍ２）まで上昇し、図２に示すダイヤフラム弁２５のダイヤフラム２５２が下降してシャフト２５５を押し下げる。その結果、Ｏリング２５７が燃料貯溜槽２０の上部の開口部２０１を開放し、燃料貯溜槽２０の空部とサブタンク１２の空部とが連通し、燃料貯溜槽２０の液面はサブタンク１２の液面と一致する。

他方、燃料ポンプ１７の動作と共に燃料吸込機構３０によって燃料タンク１１の燃料８が汲み上げられ、サブタンク１２の液面が上昇し、同時に燃料貯溜槽２０の液面が上昇する。その結果、終にはサブタンク１２上部から燃料がオーバーフローするに至る。それ故、燃料タンク１１内の燃料が少ない場合でも、サブタンク１２内の液面は高く保持され、サブタンク１２内の燃料がほぼ使い尽くされるまで運転可能となる。

一方、運転を停止して燃料ポンプ１７がストップすると上記分岐管１３６の燃料圧も大気圧近くまで低下し、ダイヤフラム弁２５の動作が復帰する。即ち、図２に示すコイルスプリング２５９の付勢力によりＯリング２５７が燃料貯溜槽２０上面の開口部２０１を閉塞する。そして、燃料貯溜槽２０上面２０３は閉鎖状態となり、燃料貯溜槽２０内の燃料液面はその状態に保持される。

その結果、長期間駐車したこと等により燃料タンクやサブタンク内の燃料が大量に失われた状態にあっても本例の燃料貯溜槽２０内には燃料が確保されて残留する。そして、燃料ポンプ１７を始動させれば、分岐管１３６の圧力が上昇して燃料タンク弁２５が作動し、燃料貯溜槽２０の開口部２０１が大気（サブタンクの空部）と連通する。その結果、燃料貯溜槽２０内の液面が低下して燃料をサブタンク内に放出し、エンジンを始動することができる。

上記のように、本例によれば長時間の駐車後においても燃料貯溜槽から燃料が失われず、エンジンに燃料を確実に供給し、車両を始動することのできる燃料供給装置１０を提供することができる。

（参考例２）
本例は、図３に示すように、参考例１において、エンジンからの燃料リターンがないリターンレスシステムの燃料供給装置１０である。そして、ジェットポンプは吐出燃料の分岐流体エネルギーによって駆動するようにしてある。即ち、本例は、図４に示すように、ダイヤフラム弁２６の圧力室２６３に分岐パイプ１３７を設ける。そして、図３に示すように吐出管路１７２から分岐した吐出燃料の一部をこの分岐パイプ１３７に流通させ、燃料吸込機構３０のジェットポンプを駆動する。また、この分岐パイプ１３７を設けることにより、吐出燃料圧力のレギュレータの機能をも果たしている。

分岐パイプ１３７は、図４に示すように、ダイヤフラム弁２６のカバー２６１に取付けられ、圧力室２６３と燃料吸込機構３０のリターンパイプ４５（図３）とを連結する。そして、燃料ポンプ１７の吐出燃料の一部は、分岐管１３６からダイヤフラム弁２６の圧力室２６３を経て、分岐パイプ１３７に流入する。次いで、図３に示す燃料吸込機構３０のリターンパイプ４５に流入してジェットノズル３０１から噴出し、そのジェットエネルギーによって燃料タンク１１の燃料を吸上管３０３からサブタンク１４に汲み上げる。

このような構成とするため、燃料吸込機構３０は燃料貯溜槽２０に隣接させ、逆止弁４１と開口穴１２５とは、燃料ポンプ１７に隣接させてある。また、フランジ４４０にリターンチューブ（参考例１ 符号４４２）は不要となる。そして、サブタンク１２０の空部と燃料タンク１１の空部とを連通させる上部開口１２３は、サポータ１３０に開設されている。その他については、参考例１と同様である。

（実施例１）
本例は、図５に示すように、参考例１において、燃料吸込機構３１であるジェットポンプをタービン式燃料ポンプ１８の空気穴１８０（図６）から噴出する燃料を利用して駆動するようにした本発明の実施例である。タービン式燃料ポンプ１８は、容積式のポンプに比べて低騒音、低脈動の利点があり近年多用されている。一方、タービン式燃料ポンプ１８は、自吸力がないので呼び水の空気穴（従来０．９〜１．０φ）が必要である。

そしてこの空気穴からは、燃料ポンプ１８作動中に燃料が常時放出されている。本例は、この空気穴１８０の形状を変更して燃料通路とし、端部にノズル（金属ノズル１８２）を形成し、ジェットポンプを駆動するようにしたものである。

即ち、図６に示すように、燃料ポンプ１８の下方に空気穴１８０に連通するベーパ通路１８１を設けその下端部に金属ノズル１８２を圧入し固定する。そして、この金属ノズル１８２に対向する位置に、燃料吸込機構３１であるジェットポンプを構成するスロート３１１を配設する。スロート３１１は内径６〜７ｍｍ程度である。

金属ノズル１８２から燃料が噴出すると、ジェットポンプの吸上パイプ３１２からスロート３１１へ燃料が吸い込まれる。スロート３１１の燃料吐出口３１３は、図５に示すように、サブタンク１５の燃料貯り１５１よりも上方に開口している。

燃料ポンプ１８の底部とサブタンク１５の底部との間にはドーナツ形のクッション１８３を介設させてある。また、吸上パイプ３１２の下方には逆止弁４２を設けてある。一方、フランジ４７のリターンチューブ４４２直下のサポータ１４０の上面にはリターン燃料を受けるフィルタ１３８が配設されている。

サポータ１４０の燃料ポンプ１８とのジョイント部１４１は、その上方において摺動シール１４２を介してメインチューブ４４１に接続されており、下方には残圧保持弁１３５を装着してある。

次に本例の作用効果について述べる。近年、エンジンから燃料供給装置へのリターン燃料を減少させ、これによってエンジンからの熱損失を減少し、また燃料蒸発を低減するニーズが高まっている。そして、リターン燃料を燃料吸い上げに利用する方法は、エンジンでの燃料消費がふえた場合に、リターン燃料が減少し燃料吸込機構のパワーが減少するという現象が生ずる。

本例の燃料供給装置は、リターン燃料の流体エネルギーを利用する燃料吸込機構ではないから、上記のような懸念は不要である。即ち、燃料の吐出圧力さえ一定であれば、常に一定の燃料吸上能力を期待することができる。

本例では、燃料ポンプ１８の燃料吐出圧力２．５５〜３ｋｇｆ／ｃｍ２に対して０．８〜１．０ｋｇｆ／ｃｍ２で２５〜２５リットル／Ｈｒのエネルギーを得ることができ、エンジン消費流量が増えたとしても１５０ｍｍ程度のサブタンクの液面上昇は十分可能である。また、リターン燃料のように燃料が加熱されていないので減圧沸騰による耐ベーパーロック性に対する懸念も不要である。

更に、リターン燃料のないシステムにも対応できるという利点がある。なお、本例では、残圧保持弁１３５が分岐管１３６よりも燃料ポンプ１８側に設けてある。従って燃料ポンプ１８停止時においてダイヤフラム弁２５に加わる圧力は、参考例１、参考例２よりは高圧力であり、ダイヤフラム弁２５は、この少ない圧力差によって動作する。

即ち、燃料ポンプ１８作動時のシステム圧力（例えば３ｋｇｆ／ｃｍ２又は２．５５ｋｇｆ／ｃｍ２など）より０．２ｋｇｆ／ｃｍ２程度低下した圧力（上記例では２．８ｋｇｆ／ｃｍ２又は２．３５ｋｇｆ／ｃｍ２）にて、燃料タンク弁２５は閉動作する。その他については、参考例１と同様である。

（実施例２）
本例は、図７に示すように、実施例１において、残圧保持弁１３５を参考例１と同様に分岐管１３６の下流に設けたもう１つの実施例である。即ち、サポータ１５０のジョイント部１５１の下流側に残圧保持弁１３５を装着してある。従って、燃料タンク弁２５の動作圧力は、参考例１と同様である。その他については、実施例１と同様である。

（実施例３）
本例は、図８に示すように、実施例１においてダイヤフラム弁２６に分岐パイプ１３７を設けてレギュレータの機能を果たすようにすると共に、リターンチューブ（図５ 符号４４２）を無くしたもう１つの実施例である。即ち、図８に示すように、ダイヤフラム弁２６の圧力室２６３（図４）にリターンパイプ４５０を連結し、このリターンパイプ４５０をサブタンク１６の内部と連通させる。そして吐出燃料のレギュレータの機能を果たすようにする。

また、フランジ４８にリターンチューブが無いから、それに対応してサポータ１６０にはフィルタ（図３ 符号１３８）も不要である。また、逆止弁４１は、ジェットポンプの吸上パイプ３１２の下方に設けず、参考例１、参考例２と同様にサブタンク１６の底部に配設した。

その結果、吸上パイプ３１２における逆止弁４１の圧損がなくなり、燃料吸込機構３１のジェットポンプの吸上パワーが上昇する。それ故ジェットポンプのスロート３１０の放出口３１４を上部に設けて、サブタンク１５の液面を実施例１より上昇させることができる。その他については、実施例１と同様である。

参考例１の燃料供給装置の断面図。 参考例１のダイヤフラム弁周辺の拡大図。 参考例２の燃料供給装置の断面図。 参考例２のダイヤフラム弁周辺の拡大図。 実施例１の燃料供給装置の断面図。 実施例１のジェットポンプ周辺拡大図。 実施例２の燃料供給装置の断面図。 実施例３の燃料供給装置の断面図。

符号の説明

１０．．．燃料供給装置、
１１．．．燃料タンク
１５．．．サブタンク、
１８．．．タービン式燃料ポンプ、
３１．．．燃料吸込機構、
１８０．．．空気穴、
１８１．．．ベーパ通路、
１８２．．．金属ノズル、
３１１．．．スロート、

Claims (1)

1. 燃料タンク内に配設され燃料を燃料タンク外の燃料消費装置に圧送するタービン式燃料ポンプと、
   前記タービン式燃料ポンプを収容し前記燃料ポンプに吸入される燃料を前記燃料タンクから導入して蓄えるサブタンクと、
   前記サブタンクの底部に設けられ、前記燃料タンク内の燃料を前記サブタンク内に汲み上げるジェットポンプとを備える燃料供給装置において、
   前記ジェットポンプは、前記タービン式燃料ポンプの空気穴と連通するベーパ通路、前記ベーパ通路の端部に設けられたノズル、および前記ノズルに対向する位置に設けられたスロートを有し、前記空気穴から噴出する燃料を利用して駆動されており、
   前記ノズルおよび前記スロートは、それぞれ一端から他端に渡って横置きにされており、
   前記サブタンクの底部には、前記スロートを介して、前記サブタンク内と前記サブタンク外とが連通する連通路が区画され、
   前記連通路には、前記サブタンク外から前記サブタンク内への燃料の流通を可能にする逆止弁が設けられ、
   前記空気穴から放出した燃料が前記ノズルから噴出すると、前記逆止弁が開き、前記燃料タンク内の燃料を、前記スロートを介して前記サブタンク内に汲み上げることを特徴とする燃料供給装置。