JP4452098B2 - 燃料送給システム及び方法 - Google Patents

Description

本発明は、一般的には内燃エンジンの燃料送給システムに関し、より詳しくは、二個の燃料タンク、又は分離した区画を備えたタンクの燃料送給システムに関する。

トラック、ボート、オートバイ等の自動車用に、複数チャンバ燃料タンク又は複数の燃料タンクを使用することはこの技術分野で知られている。例えば、普通サドルタンクとして知られている２個の分けた区画を有する燃料タンクを使用すると、ある燃料レベルでは、通常の場合は、より効果的に機能する。最近の燃料送給システムでは、各タンク又はタンクの各分離区画から燃料を引くように設計されている。

この技術分野で普通に知られている燃料送給システムは、タンク内の異なった区画から燃料を引くことが出来るが、その燃料は各区画から独立に不均一に引かれる場合が多い。タンクの各区画から燃料が不均一に引かれると、各タンク内で燃料レベルが異なることが生じて、タンク内燃料レベルを監視するために、複数の燃料レベルセンサを要する。又、その不均一な燃料レベルにより、ある燃料タンクから燃料の吸引が出来ない場合が起こる。従って、燃料タンクの各区画で燃料を略等しく維持すること、及び、単一燃料センサ使用して、燃料タンクに設けられた単一燃料ポンプに燃料が連続的に供給されることが必要である。

燃料送給システム（装置）が、燃料タンクの各区画は複数燃料タンク内の燃料レベルを等しく維持する。この燃料送給システムは、燃料タンクの第一区画に配置された入口を有する燃料ポンプと、燃料タンクの第二区画に設けられた吸込室（ピックアップ）とを備えている。燃料ポンプは、タンクの第一区画から液体燃料を引くための入口と、液体燃料をエンジンに移送するための出口とを備えている。サイホンライン（管路）の一端が吸込室に連結され、他端は燃料タンクの第一区画まで延びている。燃料ポンプは液体燃料をエンジンに送給し、そして又、燃料供給管を介して吸込室に液体燃料を供給して、サイホンラインは液体燃料でプライミング（呼び水）されて、タンクの第一・第二区画の燃料レベルを等しく保つ。

サイホンラインをプライミングするために、吸込室内で弁が閉じ、一方、その弁は開いてサイホンラインにより液体燃料がタンクの第二区画から第一区画に移動し得る。

本発明の目的・特徴・優位性には、現在使われているシステムに比較して、より効率的な燃料供給システムを提供することを含み、そこに使用されるポンプは、工業的に最近使用されている従来のジェットポンプよりも、低流速・低圧で吸込室に燃料を供給する。本発明の燃料送給システムは又、サイホンラインを通って燃料が逆流するのを防止し、必要部品数を減少させ、複数区画の燃料タンクの燃料レベルを等しく保ち、比較的簡明なデザインであり、経済的に製作・組み立てが可能で、有効使用寿命が長い。

本発明のこれら及び他の目的・特徴・優位性は、好適実施例と最適様態の以下の詳細な説明、請求項の記載、添付図により明らかにされる。

図１は自動車用の燃料送給システム５を図示しており、そのシステムは分離した複数の燃料タンク（図示せず）、又は、二つの区画である第一・第二区画１５、２０を有する燃料タンク１０を備えている。サドル形燃料タンク１０は、第一区画１５内に配置された電動燃料ポンプ２５を有する。燃料ポンプ２５は、燃料タンク１０から液体燃料引くための入口３０と、エンジン７６に液体燃料を送給する出口３５とを有する。又、その出口は燃料タンク１０の第二区画２０に配置された吸込室４０に通じている。燃料は、出口３５に連結さえたＴ継手３６と燃料送給ライン（管路）３７とを介してエンジン７６に送られ、又、燃料補給ライン（管路）４５を介して吸込室４０に供給する。燃料補給ライン４５はその一端５０がＴ継手３６に接続され、他端５５で吸込室４０に接続される。サイホンライン６０は、一端６５で吸込室４０に接続され、他端７０で第一区画１５の底近くまで延びている。好ましくは、サイホンライン６０の他端７０は、燃料ポンプ２５の入口３０に近接するまで延設されている。液体燃料の吸込室４０への流入は、サイホンライン６０をプライミングして、サイホンライン６０内の蒸気と空気を排除して、燃料タンク１０の第一区画１５と第二区画２０内の燃料レベルを等しく保つ。

図２に示すように、吸込室４０はハウジング４１を有し、吸込室４０の底４３に入口４２が設けられ、吸込室４０は燃料タンク１０の底壁１２に取付けられる。ある実施例では、ハウジング４１はプラスチック成形処理により燃料タンクと一体に作られても良い。また、ハウジング４１は別体で作られて溶着によりタンクの底壁１２に取り付けられても良い。別の実施例では、吸込室ハウジングは燃料タンクに弾性支持されても良い。燃料補給ライン４５とサイホンライン６０とは、ハウジング４１の頂部４４に入り、ハウジング４１の弁区画４６内に開いている。吸込室ハウジング内に逆止弁７４が設けられ、その弁はフラップ弁体７５を有する。フラップ弁体７５は、環状シート５２から離間した開位置と、環状シート５２に当接した閉位置との間を動いて、フラップ弁体７５によりサイホンライン６０がプライミング可能であり、液体燃料が第二区画２０から第一区画１５に移送されるようにする。好ましくは、フラップ弁体７５は弾力材料製のシートであり、ハウジング４１内で開位置・閉位置に動くことができる。

運転状態では、燃料補給ライン４５からハウジング４１に送られる燃料は、フラップ弁体７５を閉位置に押しつけて、液体燃料が燃料補給ライン４５からサイホンライン６０に流れて、サイホンライン６０から空気と蒸気を押し出して、サイホンライン６０を液体燃料でプライミングし、サイホンライン６０がサイホンとして機能する。フラップ弁体７５は、第一区画１５内の液体燃料レベルよりも第二区画２０内の液体燃料レベルが高いことにより生じる差圧に応じて、開位置に押される。この差圧が燃料補給ライン４５からの流れによる力より大きいと、フラップ弁体７５はその開位置に動いて、液体燃料がハウジング４１とサイホンライン６０を通って第二区画２０から第一区画１５に移動して、両方の区画で液体燃料レベルが略等しく保たれる。

図１に示したように、燃料ポンプ２５は燃料タンク１０の第一区画１５内に配置され、好ましくは電動燃料ポンプである。燃料ポンプ２５の出口３５がＴ継手３６に接続されて、液体燃料を燃料送給ライン３７を介してエンジン７６に移送し、又、燃料補給ライン４５を介して第二区画２０内の吸込室４０に送る。燃料補給ライン４５に液体燃料を供給するためのＴ継手３６は、オリフィス３８を有する。オリフィス３８の寸法は、吸込室４０への液体流量が毎時約５〜１０リットルとなるように選択される。その低流量により、エンジンに供給される燃料量を顕著に減らすことはなく、又、この分野で普通使用さえている別のジェットポンプを必要としない。従って、吸込室４０への連続的な略一定の燃料流により、サイホンライン６０をパージしプライミングして、ジェットポンプと同様に燃料タンク１０の第一・第二区画１５、２０の燃料レベルを等しく保って、液体燃料が非経済的に大量に移送されることがない。

サイホンライン６０の寸法は、容易にパージ可能であり、毎時５〜１０リットルの流量でプライミングでき、第二区画２０から第一区画１５に十分に燃料を移送するように選択される。その寸法のサイホンライン６０は、液体燃料の流量を確保して、第一区画１５、第二区画２０内の液体燃料レベルを等しく保つ。一般的には、サイホンライン６０の寸法は、自動車エンジンの最大燃料デマンドまたは消費の約４０〜７０％の移送容量である。サイホンライン６０は、好ましくは、１インチ（２５．４ｍｍ）以下の内径である。

燃料ポンプ２５が起動された運転状態では、ポンプは入口３０を介してタンクの第一区画１５から燃料を引いて、出口３５を介して加圧した燃料をエンジン７６と第二区画２０内にある吸込室４０とに供給する。この加圧した燃料はサイホンライン６０を通って流れて、その内部の燃料蒸気と空気をパージして、液体燃料を呼び水する。第二区画２０内の液体燃料レベルが第一区画１５の燃料レベルより十分高いと、逆止弁７４が開いて、燃料が第二区画２０から吸込室４０の入口４２とサイホンライン６０とを通って第一区画１５内に流れて、液体燃料が両区画で略等しくなるまで続く。何かの理由で（例えば、傾斜地での駐停車または急カーブの旋回）、第一区画１５の燃料レベルが第二区画２０内の燃料レベルより高くなる場合には、サイホンライン６０を介して伝達される差圧により、逆止弁７４が確実に閉じて、逆流を防いで、燃料を第一区画１５から第二区画２０に移送しないようにする。そうでないと、ある状況（低燃料レベル等）では、燃料タンク１０内に燃料があっても、入口３０で燃料ポンプ２５が引く燃料が枯渇することがある。

本発明の他の様態として、エンジンに燃料を供給し、その間、二つの区画を有する燃料タンク内の燃料レベルを略等しく保つ方法がある。その方法は、タンクの第一区画から液体燃料をエンジンとサイホンラインとに供給する工程を有する。そのサイホンラインはタンクの第二区画内の燃料吸込室に接続されている。加圧した燃料は吸込室を介してサイホンラインに入ってサイホンラインをプライミングして、サイホンラインから燃料蒸気と空気を押し出す。そして、液体燃料はサイホンラインを通って、第二区画から第一区画に移送されて第一・第二区画内の燃料レベルを略等しく保つ。

図３に示した他の実施例では、出口３５は燃料フィルタ１００に接続され、燃料フィルタ１００は次に圧力調整器１０５に接続されている。圧力調整器１０５は送出端１０７を介して燃料をエンジンに送り、排出端１０９を介してＴ継手３６に送る。Ｔ継手３６の出口１１１は燃料補給ライン４５に接続されている。Ｔ継手３６の第二部分１１３は液体燃料を燃料タンク１０の第一区画１５に戻す。最初に説明した実施例と同様に、サイホンライン６０は一端６５で吸込室４０に接続され、他端７０で燃料ポンプ２５の入口３０の直ぐ近くに通じる。吸込室４０は、前述のように、第一実施例と同様に作用する。

使用状態では、排出端１０９は燃料補給ライン４５に液体燃料を供給して、サイホンライン６０をプライミングして、燃料タンク１０の第一・第二区画１５、２０内の液体燃料のレベルを等しく保つ。排出端１０９を設けると、エンジン７６への余計な圧力損失を無くす。圧力調整器がないと、その余計な圧力損失が、エンジン７６に至る燃料送給ライン３７の液体燃料により生じ得る。圧力調整器１０５の排出端１０９を介する液体燃料の流れは、エンジンデマンドによるエンジン７６への燃料流とは逆に変わる。

吸込室内に設けられた弁は、第一区画の燃料レベルが第二区画より高い時は、閉位置に動かされる。弁が閉じると、液体燃料がサイホンラインを介して第一区開くより第二区画に流れるのを阻止して、サイホンが逆流して燃料が第二区画に流れるのを防ぐ。

好適実施例を説明したが、請求項に記載した本発明の範囲名で、種々の変化例が可能であることは、この分野の技術者には分かる。

本発明を具現する燃料送給システムとサドル形タンクの断面図である。 燃料ポンプから離れた区画に設置された吸込室の断面図である。 本発明の別の実施例である燃料送給システムとサドル形タンクの断面図である。

符号の説明

５ 燃料送給システム
１０ 燃料タンク
１２ 底壁
１５ 第一区画
２０ 第二区画
２５ 燃料ポンプ
３０ 入口
３５ 出口
３６ Ｔ継手
３７ 燃料送給ライン
３８ オリフィス
４０ 吸込室
４１ ハウジング
４２ 入口
４３ 底
４４ 頂部
４５ 燃料補給ライン
４６ 弁区画
５０ 一端
５２ 環状シート
５５ 他端
６０ サイホンライン
６５ 一端
７０ 他端
７４ 逆止弁
７５ フラップ弁体
７６ エンジン
１００ 燃料フィルタ
１０５ 圧力調整器
１０７ 送出端
１０９ 排出端
１１１ 出口
１１３ 第二部分

Claims (20)

1. 第一区画、第二区画を有する燃料タンクと、
   前記第一区画内に配置されており、前記燃料タンクの前記第１区画の底壁に隣接して配置された前記燃料タンクから液体燃料を引くための入口と、前記液体燃料をエンジンに送るための出口とを有する燃料ポンプと、
   前記燃料タンクの前記第二区画の底壁に隣接して設けられた吸引室と、
   一端が前記燃料ポンプの前記出口に接続され、他端が前記吸引室に接続された燃料補給ラインと、
   一端が前記吸引室に接続され、他端が前記第一区画内の底壁の近傍まで延設されたサイホンラインと、
   を具備し、
   前記燃料ポンプが前記液体燃料を前記エンジンと前記燃料補給ラインを介し前記吸引室に送給することにより、前記サイホンラインが送給された前記液体燃料によって呼び水されて、サイホンの原理によって前記第一区画と第二区画の燃料レベルが等しく保たれることを特徴とする燃料供給システム。
2. 前記吸込室が、弁を備え、前記弁が開位置と閉位置との間を動くことにより、前記サイホンラインを介して、液体燃料が前記第二区画から前記第一区画に移動可能とされ、液体燃料が前記第一区画から前記第二区画に移動するのを阻止されることを特徴とする請求項１記載のシステム。
3. 前記弁が、フラップ弁体を有することを特徴とする請求項２記載のシステム。
4. 前記サイホンラインの流れが、前記吸込室が配置された前記第二区画から前記燃料ポンプが配置された前記第一区画への一方向であることを特徴とする請求項１記載のシステム。
5. 前記燃料ポンプが、電動燃料ポンプであることを特徴とする請求項１記載のシステム。
6. 前記吸込室が、前記燃料タンクと一体に形成されたことを特徴とする請求項１記載のシステム。
7. 前記吸込室が、ハウジングを有し、前記ハウジングが、前記ハウジングの底近くに入口を備えると共に、前記燃料タンクの底壁に隣接して配置されていることを特徴とする請求項１記載のシステム。
8. 前記燃料補給ラインと前記サイホンラインとが、前記ハウジングの頂部で前記ハウジングに連通されていることを特徴とする請求項７記載のシステム。
9. 前記ハウジング内にフラップ弁体が配置され、前記フラップ弁体が前記ハウジングの下部内面に形成されたシートに係合することにより、前記液体燃料が前記サイホンラインを介して前記第二区画に逆流しないようにされていることを特徴とする請求項７記載のシステム。
10. 前記第二区画の前記燃料レベルが前記第一区画より高いことにより生じる差圧によって、前記フラップ弁体が、前記ハウジングの下部内面に形成された前記シートから離間し、前記液体燃料が移動して、前記第一区画および第二区画の前記燃料レベルが均一にされることを特徴とする請求項９記載のシステム。
11. 前記ハウジングの上部内面に停止部材が設けられており、前記フラップ弁体が前記燃料補給ライン及び前記サイホンラインからの液体燃料の流れを阻止しないようにしたことを特徴とする請求項９記載のシステム。
12. 前記サイホンラインの寸法が、呼び水動作を維持し、前記第一区画と第二区画内の前記燃料レベルを略等しく保つような前記液体燃料の流量であるようにされていることを特徴とする請求項１記載のシステム。
13. 前記サイホンラインは１インチ（２５．４ｍｍ）以下の内径であることを特徴とする請求項１２記載のシステム。
14. 前記燃料ポンプの前記出口はＴ継手を有し、前記Ｔ継手の一端は前記エンジンへの前記液体燃料の供給用であり、別の一端は前記液体燃料を前記燃料補給ラインに送るためのものであることを特徴とする請求項１記載のシステム。
15. 前記第一区画と第二区画が、分離した燃料タンクであることを特徴とする請求項１記載のシステム。
16. 前記吸込室が、逆止弁を有しており、前記燃料ポンプを運転して前記吸込室に前記液体燃料を連続的に供給すると、前記サイホンラインが、異物を除去され呼び水されて、前記逆止弁が開いて前記液体燃料が前記第二区画から前記第一区画に移送され、前記逆止弁が閉じると液体燃料が前記第一区画から前記第二区画に逆流するのを防止されることを特徴とする請求項１記載のシステム。
17. 前記燃料タンクが、二つの区画を有するサドル形タンクであることを特徴とする請求項１記載のシステム。
18. 前記燃料ポンプを運転することにより、前記液体燃料が、フィルタと圧力調整器とを通り前記エンジンと前記吸込室とに移送され、
    前記燃料補給ラインの一端側が、前記圧力調整器の排出側につながるようＴ継手に接続され、前記燃料補給ラインの他端側が、前記吸込室に接続され、
    前記Ｔ継手の一端が、ポンプから排出された燃料を前記吸込室に送り、前記Ｔ継手の別の一端が、前記液体燃料を前記第一区画に戻すように構成されていることを特徴とする請求項１記載のシステム。
19. 第一区画と第二区画を有する燃料タンクからエンジンに液体燃料を供給する方法であって、前記第一区画には、前記燃料タンクから前記液体燃料を吸引するための前記第一区画の底壁に隣接して配置された入口と前記液体燃料をエンジンに送るための出口とを有する燃料ポンプが配置され、前記第二区画には、第二区画の底壁に隣接して吸込室が配置され、前記吸込室はハウジンングを有し、前記燃料ポンプと前記吸込室は燃料補給ラインを介して接続され、サイホンラインの一端が前記吸込室に接続され、前記サイホンラインの他端が前記第一区画の底壁の近傍まで延設されており、
    （ａ）前記燃料ポンプにより、前記液体燃料を前記第一区画から前記燃料補給ラインを介して前記吸込室に送り、燃料送給ラインを介して前記エンジンに送る工程と、
    （ｂ）前記吸込室に移送された前記液体燃料により、前記サイホンラインから燃料蒸気と空気を押し出して前記サイホンラインを呼び水する工程と、
    （ｃ）前記サイホンラインにより、サイホンの原理によって前記液体燃料を前記第二区画から前記第一区画に移送して、前記第一区画と第二区画の燃料レベルを略等しくする工程とを含むことを特徴とする燃料を供給する方法。
20. 前記吸込室の前記ハウジング内に逆止弁が設けられ、前記逆止弁は、前記第二区画より前記第一区画の前記燃料レベルが高いと、閉位置に動かされて、前記液体燃料が前記第一区画から前記第二区画に逆流するのを防止することを特徴とする請求項１９記載の方法。

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