JP4287298B2 - 車両用燃料タンク - Google Patents

Description

本発明は、主室および副室の間に少なくとも下面が上向きに突出した凹部を有する突出部が形成されたタンク本体と、主室の燃料をエンジンに供給する主燃料ポンプと、副室の燃料を主室に供給する副燃料ポンプとを備えた車両用燃料タンクに関する。

かかる車両用燃料タンクは下記特許文献１により公知である。この車両用燃料タンクは、燃料の消費によりタンク本体内の燃料が主室および副室に分離されると、主室に設けられた主燃料ポンプで副室内の燃料をエンジンに供給できなくなるため、副室内の燃料を副燃料ポンプで主室に供給することで、タンク本体内の全ての燃料を主燃料ポンプでエンジンに供給できるようにしている。燃料の消費により主室および副室が分離された後は、主室内に最大限の燃料が保持されるように、副燃料ポンプが連続的に作動して副室内の燃料を主室内に供給する。そして副室が空になったことが液面センサにより検出されると、副燃料ポンプが空転しないように停止される。
実公平６−３１８４号公報

ところで、上記従来の燃料タンクの主室および副室を仕切る突出部の下面の凹部には、エンジンの駆動力を後輪に伝達するプロペラシャフトとエンジンの排気ガスが流れる排気管とが配置されている。従って、副室内の燃料が早期に主室に供給されてしまうと、殆ど空になった副室が排気管からの輻射熱で温度上昇し、大量の燃料蒸気が発生してベーパーロックの原因となる可能性があった。また発生した燃料蒸気がエバポキャニスタの容量を超えて車外に放出され、大気汚染の原因となる可能性があった。

本発明は前述の事情に鑑みてなされたもので、燃料タンクの主室の燃料あるいは副室の燃料が片減りして温度上昇し、大量の燃料蒸気が発生するのを防止することを目的とする。

上記目的を達成するために、請求項１に記載された発明によれば、主室および副室の間に少なくとも下面が上向きに突出した凹部を有する突出部が形成されたタンク本体と、主室の燃料をエンジンに供給する主燃料ポンプと、副室の燃料を主室に供給する副燃料ポンプと、主室の燃料液面を検出する液面センサと、副燃料ポンプの、副室に開口する燃料吸入口の高さを変更し得る燃料吸入口高さ調整手段とを備えてなり、主室の燃料および副室の燃料が突出部の凹部により分離された後に、主室の燃料液面および副室の燃料液面が連動して低下するように、液面センサで検出した主室の燃料液面に基づいて燃料吸入口の高さを燃料吸入口高さ調整手段により変更することで副燃料ポンプによる副室から主室への燃料供給量を制御することを特徴とする車両用燃料タンクが提案される。

また請求項２に記載された発明によれば、請求項１の構成に加えて、主燃料ポンプは常にエンジンの燃料消費量を上回る量の燃料を汲み上げて余剰燃料を調整弁を介して副室に戻すようになっており、副燃料ポンプは調整弁からの余剰燃料により作動することを特徴とする車両用燃料タンクが提案される。

本発明によれば、主燃料ポンプが燃料を主室からエンジンに供給することで、タンク本体の燃料液面が低下して主室の燃料および副室の燃料が突出部により分離されても、副燃料ポンプで副室から主室に燃料を供給することで、主室の燃料液面および副室の燃料液面を連動して低下させることができる。

しかも液面センサで検出した主室の燃料液面に基づいて、燃料吸入口高さ調整手段により副燃料ポンプの燃料吸入口の高さを変更するので、主室の燃料液面に比べて副室の燃料液面が早期に低下したり、副室の燃料液面に比べて主室の燃料液面が早期に低下したりするのを防止することができ、従って、副室内の燃料あるいは主室内の燃料の温度上昇による燃料蒸気の発生を抑制することができる。

また特に請求項２の発明によれば、主燃料ポンプから副室に供給される余剰燃料で副燃料ポンプを駆動するので、副燃料ポンプを駆動するための特別の駆動源が不要になる。

以下、本発明の実施形態を、添付図面に示した参考例及び本発明の実施例に基づいて説明する。

図１および図２は第１参考例を示すもので、図１は燃料タンクの縦断面図、図２は作用を説明するフローチャートである。

図１に示すように、フロントエンジン・リヤドライブの自動車の後部シートの下方に配置された燃料タンクＴのタンク本体１１は、車幅方向中央に位置する上向きの突出部１２と、その両側に連なる主室１３および副室１４とを備えており、突出部１２の下面および上面はそれぞれ凹部１２ａおよび凸部１２ｂで区画される。エンジンＥの駆動力を後輪に伝達するプロペラシャフト１５と、エンジンＥの排気ガスを後方に導く排気管１６，１６とが、タンク本体１１の凹部１２ａに収納される。燃料タンクＴの燃料液面が凹部１２ａの上端を通る燃料液面Ｌ１よりも高いときに、主室１３および副室１４は突出部１２を介して相互に連通するが、燃料液面がＬ１よりも低くなると、主室１３および副室１４が分離される。

燃料タンクＴの主室１３には主燃料ポンプ１７が配置されており、主燃料ポンプ１７は主室１３内の燃料を主燃料供給管２０を介してエンジンＥに供給する。また主室１３には燃料液面を検出するフロート式の主液面センサ１８と、エンジンＥから余剰の燃料を戻す燃料戻し管１９とが設けられる。

燃料タンクＴの副室１４には副燃料ポンプ２１が配置されており、副燃料ポンプ２１は副室１４内の燃料を副燃料供給管２２を介して主室１３内に供給する。また副室１４には燃料液面を検出するフロート式の副液面センサ２３が設けられる。

電子制御ユニットＵは、主液面センサ１８および副液面センサ２３からの信号に基づいて、主燃料ポンプ１７および副燃料ポンプ２１の作動を制御する。

次に、図２のフローチャートに基づいて第１参考例の作用を説明する。

先ずステップＳ１で主燃料ポンプ１７を駆動して主室１３内の燃料をエンジンＥに供給する。ステップＳ２で主液面センサ１８により検出した主室１３の燃料液面Ｌｍが凹部１２ａの上端Ｌ１以上であるとき、即ち燃料液面が充分に高いために主室１３および副室１４が突出部１２を介して相互に連通しているとき、ステップＳ３で副室１４の副燃料ポンプ２１を停止する。前記ステップＳ２で主室１３の燃料液面Ｌｍが凹部１２ａの上端Ｌ１未満であるとき、即ち燃料液面が低くなって主室１３および副室１４の連通が分離されたとき、ステップＳ４で副液面センサ２３により検出した副室１４の燃料液面Ｌｓから主液面センサ１８により検出した主室１３の燃料液面Ｌｍを減算した偏差が閾値ΔＬ以上であれば、ステップＳ５で副燃料ポンプ２１を駆動して副室１４から主室１３に燃料を供給する。一方、前記ステップＳ４で前記偏差が位置ΔＬ未満であれば、前記ステップＳ３で副燃料ポンプ２１を停止する。そしてステップＳ６で主室１３の燃料液面Ｌｍが下限値Ｌ２以下になると、ステップＳ７で主燃料ポンプ１７が空転しないように停止させる。

このように、主室１３の燃料液面Ｌｍが低下すると、その燃料液面Ｌｍとの差が閾値ΔＬ以上にならないように、副室１４の燃料液面Ｌｓが追従しながら低下するので、燃料タンクＴ内の燃料を完全に使い切ることが可能になるのは勿論のこと、主室１３の燃料液面Ｌｍに対して副室１４の燃料液面Ｌｓが早期に低下したり、副室１４の燃料液面Ｌｓに対して主室１３の燃料液面Ｌｍが早期に低下することがない。これにより、燃料タンクＴ全体で燃料が残存しているのに副室１４の燃料あるいは主室１３の燃料が殆ど空になる事態を回避し、タンク本体１１の凹部１２ａに配置された排気管１６，１６からの輻射熱で副室１４あるいは主室１３が温度上昇するのを防止することで、蒸発燃料の発生を抑制してベーパロックを未然に防止することができる。

図３および図４は本発明の実施例を示すもので、図３は燃料タンクの縦断面図、図４は燃料吸入口高さ調整手段の一部破断斜視図である。

本実施例の燃料タンクＴは主燃料ポンプ１７および副燃料ポンプ２１の両方が主室１３に収納されている。副燃料ポンプ２１はモータのような駆動源を持たないジェットポンプで構成されており、主燃料ポンプ１７が吐出する燃料の一部の供給を受けて発生する負圧で、副室１４内の燃料を副燃料供給管２２を介して主室１３内に吸引する。即ち、主燃料ポンプ１７は常にエンジンＥの燃料消費量を上回る燃料を吐出するようになっており、余剰となった燃料は主燃料ポンプ１７の直下流に設けられた調整弁２４を経て副燃料ポンプ２１に供給される。副室１４に燃料吸入口高さ調整手段３１が配置されており、この燃料吸入口高さ調整手段３１に副燃料供給管２２が接続される。

燃料吸入口高さ調整手段３１は燃料タンクＴの上壁に固定された円筒状の外筒３３と、外筒３３の内部に回転自在に嵌合する円筒状の内筒３４と、内筒３４を４つの回転位置に停止させるステップモータ３５とを備えており、内筒３４の内部空間の下端に副燃料供給管２２が接続される。外筒３３には位相が軸線方向に揃った３個の燃料吸入口３３ａ，３３ｂ，３３ｃが形成され、かつ内筒３４には位相が円周方向にずれた３個の燃料吸入口３４ａ，３４ｂ，３４ｃが形成されており、内筒３４が第１の回転位置にあるときに全ての燃料吸入口３３ａ，３３ｂ，３３ｃ；３４ａ，３４ｂ，３４ｃが非連通状態になり、内筒３４が第２の回転位置にあるときに上側の一対の燃料吸入口３３ａ，３４ａが相互に連通し、内筒３４が第３の回転位置にあるときに中央の一対の燃料吸入口３３ｂ，３４ｂが相互に連通し、内筒３４が第４の回転位置にあるときに下側の一対の燃料吸入口３３ｃ，３４ｃが相互に連通する。

主室１３に配置されたフロート式の液面センサ１８′と、燃料吸入口高さ調整手段３１のステップモータ３５と、主燃料ポンプ１７とが電子制御ユニットＵに接続される。

液面センサ１８′が、主室１３の燃料液面が凹部１２ａの上端Ｌ１よりも低い液面Ｌ２まで低下したことを検出すると、ステップモータ３５で内筒３４が第２の回転位置へと回転して上側の一対の燃料吸入口３３ａ，３４ａが相互に連通することで、ジェットポンプよりなる副燃料ポンプ２１により副室１４内の燃料が主室１３内に吸引され、主室１３および副室１４の燃料液面を均一化する。主室１３の燃料液面が更に低下して液面センサ１８′が燃料液面Ｌ３を検出すると、ステップモータ３５で内筒３４が第３の回転位置へと回転して中央の一対の燃料吸入口３３ｂ，３４ｂが相互に連通することで、副燃料ポンプ２１により副室１４内の燃料が主室１３内に吸引され、主室１３および副室１４の燃料液面を均一化する。主室１３の燃料液面が更に低下して液面センサ１８′が燃料液面Ｌ４を検出すると、ステップモータ３５で内筒３４が第４の回転位置へと回転して下側の一対の燃料吸入口３３ｃ，３４ｃが相互に連通することで、副燃料ポンプ２１により副室１４内の燃料が主室１３内に吸引され、主室１３および副室１４の燃料液面を均一化する。そして主室１３の燃料液面が下限値Ｌ５以下になると、主燃料ポンプ１７が空転しないように停止させる。

この実施例によれば、主室１３の燃料液面が低下すると、その燃料液面に追従しながら副室１４の燃料液面が低下するので、燃料タンクＴ内の燃料を完全に使い切ることが可能になるのは勿論のこと、主室１３の燃料液面に対して副室１４の燃料液面が早期に低下したり、副室１４の燃料液面に対して主室１３の燃料液面が早期に低下することがなくなる。これにより、燃料タンクＴ全体で燃料が残存しているのに副室１４の燃料あるいは主室１３の燃料が殆ど空になる事態を回避し、排気管１６，１６からの輻射熱で蒸発燃料が発生するのを抑制してベーパーロックを未然に防止することができる。

次に、図５および図６に基づいて第２参考例を説明する。

図５に示すように、第２参考例は、主室１３に設けられた主燃料ポンプ１７と副室１４に設けられた副燃料ポンプ２１が同一構造を有しており、主燃料ポンプ１７から延びる主燃料供給管２０がエンジンＥの左バンクＢＬに接続され、副燃料ポンプ２１から延びる副燃料供給管２２がエンジンＥの右バンクＢＲに接続される。主燃料供給管２０および副燃料供給管２２から供給された燃料はエンジンＥの内部で合流するため、その一方だけから燃料を供給した場合でも左右のバンクＢＬ，ＢＲは共に作動可能である。

主燃料ポンプ１７の直下流および副燃料ポンプ２１の直下流にはそれぞれ調整弁２４，２５が設けられており、主燃料ポンプ１７および副燃料ポンプ２１が吐出した燃料のうち、余剰となった燃料は調整弁２４，２５から主室１３あるいは副室１４に戻される。このように、主燃料ポンプ１７および副燃料ポンプ２１の両方からエンジンＥに燃料を供給することで、燃料消費量が大きい大排気量のエンジンの最大出力時にも対応することができる。

電子制御ユニットＵには主室１３の主液面センサ１８および副室１４の副液面センサ２３からの信号が入力され、タンク本体１１内の燃料液面が低下して主室１３および副室１４が分離された後に、主室１３および副室１４の燃料液面がほぼ均等に低下するように主燃料ポンプ１７および副燃料ポンプ２１の作動を制御する。

主燃料ポンプ１７および副燃料ポンプ２１の燃料吐出量は全量および半量の２段階に制御可能であり、従って主燃料ポンプ１７および副燃料ポンプ２１の燃料吐出量を組み合わせることで、トータルの燃料吐出量を４段階に制御することができる。図６に示すように、エンジンＥの燃料消費量はエンジン回転数の増加に応じて直線状に増加するが、その燃料消費量を必ず上回るように、かつ余剰となる燃料が最小となるように、主燃料ポンプ１７および副燃料ポンプ２１のトータルの燃料吐出量が４段階に制御される。このとき、主室１３および副室１４の燃料液面がほぼ均等に低下するように、主燃料ポンプ１７および副燃料ポンプ２１の何れかが優先的に作動するようになっている。

次に、図７に基づいて第３参考例を説明する。

第３参考例において、主室１３に配置された主燃料ポンプ１７は、上述した実施例（図３参照）の主室１３に配置された主燃料ポンプ１７と同一構造である。但し、主燃料ポンプ１７の調整弁２４から排出された余剰燃料で作動するジェットポンプである副燃料ポンプ２１は、主室１３ではなく副室１４に配置されている。主燃料ポンプ１７の調整弁２４と副燃料ポンプ２１とは余剰燃料排出管２６で接続されており、副燃料ポンプ２１は燃料吸入管２７から吸入した燃料を前記余剰燃料と共に副燃料供給管２２を介して副室１４から主室１３に戻すようになっている。

副燃料供給管２２は副室１４内に位置する電磁弁よりなる開閉弁２８を備えており、電子制御ユニットＵからの指令で開閉弁２８が閉弁すると副燃料ポンプ２１から主室１３に燃料が戻され、開閉弁２８が開弁すると副燃料ポンプ２１が吐出した燃料はそのまま副室１４内に排出されて主室１３に戻されることはない。

しかして、主燃料ポンプ１７からエンジンＥに燃料を供給し、余剰となった燃料は調整弁２４から余剰燃料排出管２６を経て副燃料ポンプ２１に供給される。このとき、タンク本体１１の燃料液面が高いために主室１３および副室１４が連通していれば、副燃料ポンプ２１で副室１４の燃料を主室１３に戻す必要がないため、開閉弁２８は開弁状態に保持される。

一方、タンク本体１１の燃料液面が低下して主室１３および副室１４が分離していれば、開閉弁２８を１弁することで副燃料ポンプ２１が室副１４の燃料を副燃料供給管２２を介して主室１３に供給する。このとき、主液面センサ１８および副液面センサ２３の出力に基づいて開閉弁２８を開閉することにより主室１３の燃料液面および副室１４の燃料液面がほぼ均等に低下するように制御される。

このように、主室１３の燃料をエンジンＥに供給する主燃料ポンプ１７は常にエンジンＥの燃料消費量を上回る量の燃料を汲み上げ、調整弁２４により余剰燃料を副室１４に戻すため、エンジンＥからタンク本体１１に余剰燃料を戻すリターンパイプを廃止することができる。またジェットポンプよりなる副燃料ポンプ２１は調整弁２４からの余剰燃料で作動するために特別の駆動源が不要になる。

尚、開閉弁２８を完全に開弁して副室１４から主室１３に全く燃料が供給されなくすると、主室１３の燃料が短時間で消費されてしまうため、開閉弁２８を開弁した状態でも所定量の燃料が副室１４から主室１３に供給されるように調整しておくことが望ましい。

以上、参考例及び本発明の実施例を説明したが、本発明はその要旨を逸脱しない範囲で種々の設計変更を行うことが可能である。

例えば、前記実施例では燃料吸入口高さ調整手段３１で副燃料ポンプ２１の燃料吸入口３３ａ，３３ｂ，３３ｃ；３４ａ，３４ｂ，３４ｃの高さを３段階に変化させているが、それを２段階あるいは４段階以上に変化させたり、無段階に変化させたりすることができる。

第１参考例の燃料タンクの縦断面図 作用を説明するフローチャート 本発明の一実施例の燃料タンクの縦断面図 燃料吸入口高さ調整手段の一部破断斜視図 第２参考例の燃料タンクの縦断面図 燃料ポンプからの燃料供給量とエンジンの燃料消費量との関係を示すグラフ 第３参考例の燃料タンクの縦断面図

１１ タンク本体
１２ 突出部
１３ 主室
１４ 副室
１７ 主燃料ポンプ（燃料ポンプ）
１８′ 液面センサ
２１ 副燃料ポンプ
２３ 副液面センサ
２４ 調整弁
３１ 燃料吸入口高さ調整手段
３３ａ〜３３ｃ 燃料吸入口
３４ａ〜３４ｃ 燃料吸入口
Ｅ エンジン

Claims (2)

1. 主室（１３）および副室（１４）の間に少なくとも下面が上向きに突出した凹部（１２ａ）を有する突出部（１２）が形成されたタンク本体（１１）と、
   主室（１３）の燃料をエンジン（Ｅ）に供給する主燃料ポンプ（１７）と、
   副室（１４）の燃料を主室（１３）に供給する副燃料ポンプ（２１）と、
   主室（１３）の燃料液面を検出する液面センサ（１８′）と、
   副燃料ポンプ（２１）の、副室（１４）に開口する燃料吸入口（３３ａ〜３３ｃ；３４ａ〜３４ｃ）の高さを変更し得る燃料吸入口高さ調整手段（３１）とを備えてなり、
   主室（１３）の燃料および副室（１４）の燃料が突出部（１２）の凹部（１２ａ）により分離された後に、主室（１３）の燃料液面および副室（１４）の燃料液面が連動して低下するように、液面センサ（１８′）で検出した主室（１３）の燃料液面に基づいて燃料吸入口（３３ａ〜３３ｃ；３４ａ〜３４ｃ）の高さを燃料吸入口高さ調整手段（３１）により変更することで副燃料ポンプ（２１）による副室（１４）から主室（１３）への燃料供給量を制御することを特徴とする、車両用燃料タンク。
2. 主燃料ポンプ（１７）は常にエンジン（Ｅ）の燃料消費量を上回る量の燃料を汲み上げて余剰燃料を調整弁（２４）を介して副室（１４）に戻すようになっており、
   副燃料ポンプ（２１）は調整弁（２４）からの余剰燃料により作動することを特徴とする、請求項１に記載の車両用燃料タンク。

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