JP4565785B2 - 燃料供給装置およびこの燃料供給装置に用いられる燃料フィルタ - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、燃料供給装置および燃料フィルタに係わり、特に、燃料を加圧するとともに、この燃料を霧状にして内燃機関へ供給するようにした燃料供給装置およびこの燃料供給装置に用いられる燃料フィルタに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、この種の燃料供給装置として、図８に示す構成のものが知られている。
この燃料供給装置は、燃料タンク１に貯留された燃料Ｆを、この燃料Ｆを浄化する燃料フィルタ２を介して燃料ポンプ３へ導き、この燃料ポンプ３おいて所定圧力以上に加圧して燃料噴射ノズル４へ送り込むことにより、前記燃料Ｆを前記燃料噴射ノズル４によって霧化して内燃機関の給気管内あるいは燃焼室内に噴霧するようにしている。
なお、この図において符号５は、前記燃料ポンプ３と燃料噴射ノズル４との間に配設されて、この燃料噴射ノズル４へ供給される燃料Ｆの圧力を所定圧力に調整する圧力レギュレータであり、余剰の燃料Ｆをリターンパイプ６によって前記燃料タンク１に戻すことにより、前記燃料Ｆの圧力を調整するようになっている。
また、前記燃料フィルタ２は、その内部が、濾体（濾紙等）７によって上流側と下流側との２室、すなわち、上流室８と下流室９に画成されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、このような従来の燃料供給装置にあっては、つぎのような改善すべき問題点が残されている。
すなわち、前述した従来の燃料供給装置にあっては、前記燃料フィルタ２の上流室８は、上方にある燃料タンク１内に連通させられているとともに、前記燃料Ｆが充満されていることにより、前記燃料タンク１内の燃料Ｆの液面高さに相当する水頭圧が作用している。
一方、前記下流室９内の燃料Ｆは、燃料ポンプ３に吸引されていることにより、前記上流室８の圧力よりも低い圧力となる。
そして、このような圧力バランスにより、燃料Ｆが燃料フィルタ２の上流室８から下流室９へ移動した際に、減圧によって燃料Ｆ中にベーパが発生し、あるいは、環境温度の上昇によって、燃料供給経路中の燃料Ｆが暖められることにより、その内部にベーパが発生する。
このように、燃料Ｆ中にベーパが発生すると、このベーパの全てが燃料ポンプ３に吸引されてしまうこととなるが、そのベーパ量が増加して燃料ポンプ３の送出能力を上回ると、燃料ポンプ３における燃料吐出不足が生じてしまう。
【０００４】
本発明は、このような従来の問題点に鑑みてなされたもので、燃料ポンプに吸引される燃料中に発生するベーパを良好に除去して、燃料ポンプにおける燃料吐出量を確保することのできる燃料供給装置およびこの燃料供給装置に用いられる燃料フィルタを提供することを目的とする。
【０００５】
本発明の請求項１に記載の燃料フィルタは、前述した目的を達成するために、燃料タンク内に貯留されている燃料の供給路を形成する燃料供給管と、この燃料供給管の途中に設けられて、前記燃料を浄化する燃料フィルタと、この燃料フィルタよりも下流側に設けられて、前記燃料を圧送する燃料ポンプとを備え、前記燃料フィルタが、前記燃料タンクの下方に設置されているとともに、前記燃料フィルタの下流側と前記燃料タンクの上部空間部とを連通する脱気管が設けられた燃料供給装置に用いられる燃料フィルタであって、燃料フィルタ本体と、この燃料フィルタ本体の内部を上流室と下流室とに画成する濾体とを備え、前記燃料フィルタ本体の上流室には、前記燃料タンクに連通する吸引継手が設けられ、前記燃料フィルタ本体の下流室の下部には、前記燃料ポンプに連通する供給継手が設けられ、さらに、前記燃料フィルタの下流室の上部には、前記燃料タンクの上部空間部に連通する戻し継手が設けられていることを特徴とする。
本発明の請求項２に記載の燃料フィルタは、請求項１に記載の前記戻し継手に、前記圧力レギュレータのリターンパイプが接続されるリターン継手が連設されていることを特徴とする。
本発明の請求項３に記載の燃料フィルタは、請求項２に記載の前記リターン継手が、前記戻し継手に対して、この戻し継手との挟角が上方へ向けて鋭角となるように連設されていることを特徴とする。
本発明の請求項４に記載の燃料供給装置は、燃料タンク内に貯留されている燃料を加圧して供給する燃料供給装置であって、前記燃料の供給路を形成する燃料供給管と、この燃料供給管の途中に設けられて、前記燃料を浄化する燃料フィルタと、この燃料フィルタよりも下流側に設けられて、前記燃料を圧送する燃料ポンプとを備え、前記燃料フィルタが、前記燃料タンクの下方に設置されているとともに、前記燃料フィルタの下流側と前記燃料タンクの上部空間部とを連通する脱気管が設けられており、前記燃料供給管の、前記燃料ポンプよりも下流側に、この燃料ポンプから吐出された燃料の圧力を調整する圧力レギュレータが設けられ、この圧力レギュレータには、余剰の燃料を前記燃料タンクへ戻すリターンパイプが設けられ、このリターンパイプが、前記脱気管の途中で、前記圧力レギュレータよりも上方位置に連通しており、前記リターンパイプが、前記脱気管に対し、この脱気管との挟角が上方へ向けて鋭角となるように連結されていることを特徴とする。
本発明の請求項５に記載の燃料供給装置は、燃料タンク内に貯留されている燃料を加圧して供給する燃料供給装置であって、前記燃料の供給路を形成する燃料供給管と、この燃料供給管の途中に設けられて、前記燃料を浄化する燃料フィルタと、この燃料フィルタよりも下流側に設けられて、前記燃料を圧送する燃料ポンプとを備え、前記燃料フィルタが、前記燃料タンクの下方に設置されているとともに、前記燃料フィルタの下流側と前記燃料タンクの上部空間部とを連通する脱気管が設けられており、前記脱気管の先端部が、前記燃料タンク内に貯留されている燃料の液面の揺動中心部に位置させられているとともに、前記燃料液面よりも上方に位置させられていることを特徴とする。
【０００６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施形態について、図１ないし図３を参照して説明する。
図１に示す燃料供給装置は、燃料タンク１０内に貯留されている燃料Ｆを加圧して供給する燃料供給装置であって、前記燃料Ｆの供給路を形成する燃料供給管１１と、この燃料供給管１１の途中に設けられて、前記燃料Ｆを浄化する燃料フィルタ１２と、この燃料フィルタ１２よりも下流側に設けられて、前記燃料Ｆを圧送する燃料ポンプ１３とを備え、前記燃料フィルタ１２が、前記燃料タンク１０の下方に設置されているとともに、前記燃料フィルタ１２の下流側（下流室１４）と前記燃料タンク１０の上部空間部Ａとを連通する脱気管１５が設けられた概略構成となっている。
【０００７】
次いで、これらの詳細について説明すれば、前記燃料フィルタ１２は、図２および図３に示すように、燃料フィルタ本体１６と、その内部を上流室１８と下流室１４とに画成する濾体（濾紙等）１７とからなっている。
そして、前記上流室１８は、燃料フィルタ本体１６の上部に連設された吸引継手１６ａと、この吸引継手１６ａに接続される前記燃料供給管１１の一部とによって前記燃料タンク１０の底部に連通されており、また、前記下流室１４は、燃料フィルタ本体１６の底部の前記燃料排出部１２ａに連設された供給継手１６ｂと、この供給継手１６ｂに接続される前記燃料供給管１１の一部によって前記燃料ポンプ１３の吸引部１３ａに連通されている。
さらに、前記下流室１４の上部には、前記脱気管１５が接続される戻し継手１６ｃが上方へ向けて連設されており、前記脱気管１５は、前記燃料タンク１０の底部を貫通してその内部に挿入されているとともに、その上端部が、燃料タンク１０の上部空間部Ａに位置している。
【０００８】
前記燃料ポンプ１３は、その吸引部１３ａが前記燃料フィルタ１２の燃料排出部１２ａよりも下方に配置されている。
【０００９】
一方、図１において、符号１９は、前記燃料ポンプ１３によって加圧供給された燃料Ｆを霧化して、内燃機関（図示略）の給気管内や燃焼室内に噴霧する燃料噴射ノズルを示し、この燃料噴射ノズル１９と前記燃料ポンプ１３とを連通する前記燃料供給管１１の途中には、前記燃料噴射ノズル１９に供給される燃料Ｆの圧力を所定圧力に調整する圧力レギュレータ２０が設けられている。
この圧力レギュレータ２０は、前記燃料ポンプ１３から供給される燃料Ｆの余剰分をリターンパイプ２１を介して前記燃料タンク１０へ戻すことによって、前述した燃料Ｆの圧力を調整するようになっている。
【００１０】
ついで、このように構成された本実施形態に係わる燃料供給装置の作用について説明する。
燃料Ｆを内燃機関へ供給すべく燃料ポンプ１３が起動されると、燃料タンク１０内の燃料Ｆがその自重によって燃料フィルタ１２の上流室１８へ流れ込み、濾体１７によって濾過された燃料Ｆは下流室１４内に流れ、さらに下方に配置された燃料ポンプ１３に吸引される。
【００１１】
このように燃料ポンプ１３に吸引された燃料Ｆは、この燃料ポンプ１３によって所定圧力以上に加圧され、圧力レギュレータ２０によって圧力調整された後に、前記燃料噴射ノズル１９に供給され、さらに、この燃料噴射ノズル１９において霧化されて、内燃機関の給気管あるいは燃焼室内に噴霧される。
【００１２】
このような燃料Ｆの供給過程において、燃料タンク１０と燃料フィルタ１２内の燃料Ｆが環境温度の影響によって暖められることにより、あるいは、燃料Ｆが濾体１７を通過する際に、減圧によって前記燃料Ｆ中にベーパが発生する。
【００１３】
そして、このように発生したベーパＢは、燃料フィルタ１２の下流室１４内に導かれ、図３に示すように、その上部に集合する。
ここで、本実施形態においては、前記下流室１４の上部に戻し継手１６ｃを介して脱気管１５が接続されていることから、前記ベーパＢがその浮力により、前記戻し継手１６ｃおよび脱気管１５内を上方に向けて移動する。
このようなベーパＢの移動が行われる前記戻し継手１６ｃと脱気管１５とによって気泡ポンプが形成され、これによって、前記ベーパＢが燃料タンク１０の上部空間部Ａに排出される。
また、前記燃料ポンプ１３の吸引部１３ａが、燃料フィルタ１２の燃料排出部１２ａよりも下方に配置されていることから、燃料ポンプ１３近傍やその内部において発生したベーパもその浮力によって、下流室１４および脱気管１５を経て燃料タンク１０へ排出される。
したがって、燃料ポンプ１３に吸引される燃料Ｆ中のベーパＢの混入量が大幅に減少され、これに伴い、燃料ポンプ１３における燃料送出量（吐出量）の低下が防止される。
【００１４】
ついで、本発明の第２の実施形態について図４ないし図６を参照して説明する。
本実施形態に係わる燃料供給装置は、前記リターンパイプ２１を、前記脱気管１５の途中で、前記圧力レギュレータ２０よりも上方位置に連通させた点に特徴点があり、その他の構成ついては前述した実施形態と同様である。
【００１５】
すなわち、前記戻し継手１６ｃの下端部近傍には、水平方向にリターン継手１６ｄが設けられており、このリターン継手１６ｄに前記リターンパイプ２１の先端部が接続されることによって、このリターンパイプ２１が、前記脱気管１５に対してほぼ直交し、略水平となっている。
【００１６】
このような構成とすることにより、圧力レギュレータ２０から排出される燃料Ｆ中に含まれるべーパＢが、余剰燃料Ｆとともに脱気管１５へ送り込まれるとともに、この脱気管１５を介して燃料タンク１０へ戻される。
そして、前述した余剰燃料Ｆが脱気管１５へ流れ込み、上方へ向けて移動する際に、燃料フィルタ１２から脱気管１５へ入り込んだ燃料Ｆの一部やベーパＢを吸引するように巻き込むことにより、前記下流室１４内のベーパＢの排出を促進させる。
したがって、燃料ポンプ１３の送出能力の低下を一層抑制することができる。
【００１７】
また、図９は、本発明の第３の実施形態を示すもので、前記脱気管１５の先端部が、前記燃料タンク１０内に貯留されている燃料Ｆの液面の揺動中心部Ｃに位置させられているとともに、前記燃料Ｆの液面よりも上方に位置させられたものである。
【００１８】
このような構成とすると、たとえば、この燃料供給装置が自動二輪車等の車輌に搭載されている場合、車輌の加減速時や登降坂時に、図９および図１０に鎖線で示すように、前記燃料Ｆの液面が前記揺動中心部Ｃを不動点として揺動させられる。
ここで、前記脱気管１５を図１０に破線で示すように、前記揺動中心部Ｃよりも前後にずらして設けると、前述した燃料Ｆの液面の揺動によって、前記脱気管１５の開放端部が、燃料中に沈んでしまい、これによって、燃料Ｆ中に混在するゴミ等が、前記脱気管１５内に入り込んで、燃料フィルタ１２や燃料ポンプ１３側へ入り込むことが想定される。
しかしながら、本実施形態のように、前記脱気管１５の先端部を前述した位置にセットすることにより、この脱気管１５の先端部が、常時前記燃料Ｆの液面上に位置させられることとなり、前述したゴミ等の侵入が防止される。
【００１９】
また、図１１は、本発明の第４の実施形態を示すものである。
本実施形態においては、前記燃料タンク１０が、車輌用の燃料タンク１０であって、前記脱気管１５が、前記燃料タンク１０の、前記車輌の進行方向と直交する方向に偏倚した位置に設けられているとともに、前記脱気管１５の先端部が、前記偏倚位置と逆方向へ向けて延設され、かつ、前記燃料タンク１０内に貯留されている燃料Ｆの液面よりも上方に位置させられた構成となっている。
また、本実施形態においては、前記脱気管１５の先端部が、前述した第３の実施形態と同様に、前記燃料タンク１０内に貯留されている燃料Ｆの液面の揺動中心部に位置させられているとともに、前記燃料Ｆの液面よりも上方に位置させられている。
【００２０】
本実施形態においては、車輌の停止時か定速走行時においては、図１１（ａ）（ｄ）に示すように、前記燃料Ｆの液面が水平に保持されるとともに、前記脱気管１５の先端部が空間部Ａ内に位置させられて、この脱気管１５内への燃料Ｆの侵入が防止される。
また、前記車輌が車幅方向に傾斜した際には、前記燃料タンク１０内の燃料Ｆの液面が、図１１（ｂ）（ｃ）に示すように、前記脱気管１５の先端部と交差するように位置させられる。
そして、たとえば、左側へ最大傾斜した場合には、図１１（ｂ）に示すように、前記脱気管１５の先端が、前記燃料Ｆ中に位置させられるが、この燃料Ｆの液面が、前記脱気管１５の基部よりも下方に位置させられることから、前記脱気管１５の先端部からゴミ等が燃料Ｆとともに侵入したとしても、このゴミが、前記脱気管１５の基部へ移動することがなく、これによて、燃料フィルタ１２や燃料ポンプ１３側への燃料中のゴミ等の侵入が防止される。
【００２１】
また、右側へ最大傾斜した場合には、図１１（ｃ）に示すように、燃料Ｆの液面よりも、前記脱気管１５の先端が上方に位置させられることから、前述したゴミの侵入が防止される。
そして、加速時や登坂時においては、図１１（ｅ）に示すように、前記脱気管１５の先端部が空間部Ａ内に位置させられ、また、減速時や降坂時においても、図１１（ｆ）に示すように、前記脱気管１５の先端部が空間部Ａ内に位置させられて、燃料Ｆ中のゴミ等が燃料フィルタ１２や燃料ポンプ１３側へ侵入することが防止される。
【００２２】
さらに、図１２および図１３は、本発明の第５の実施形態を示すもので、前記燃料タンク１０が、車輌用の燃料タンク１０であって、前記脱気管１５の先端部１５ａが、前記車輌の進行方向と直交する面内において、下方へ向けて円弧状に湾曲形成された構成となっている。
【００２３】
本実施形態においては、車輌が水平状態で、燃料Ｆが、図１２に実線で示すように水平に保持され、かつ、前記脱気管１５の先端部１５ａが、燃料Ｆ中に沈み込んだ状態である場合、この湾曲された先端部１５ａの上方部分にベーパが滞留し、このベーパが栓の機能を果たして、燃料Ｆ中のゴミが前記脱気管１５内に侵入することが防止される。
【００２４】
また、車輌が傾斜して、図１３（ａ）（ｂ）に示すように、前記脱気管１５の先端部１５ａが燃料Ｆ中に沈み込んだ状態となされた場合にあっても、前述した現象と同様に、前記脱気管１５の先端部１５ａの湾曲部に、ベーパＢが滞留して栓の機能を果たし、これによって、燃料Ｆ中のゴミ等が、脱気管１５内に浸入することが防止される。
【００２５】
そして、図１４に示すように、前記脱気管１５を、前記燃料タンク１０の後方位置にずらしておくと、車輌の加速時や登坂時に燃料Ｆが後方へ移動させられた際に、前記脱気管１５の先端部が前記燃料Ｆ中に沈み込むこととなるが、前述したベーパＢが栓として機能することにより、燃料Ｆ中のゴミ等が、脱気管１５内に浸入することが防止される。
また、車輌の減速時や降坂時において、燃料Ｆが燃料タンク１０の前方に移動させられた際には、前記脱気管１５の先端部が燃料Ｆ上の空間部Ａへ露出させれることにより、前述したゴミの侵入は生じない。
【００２６】
なお、前記実施形態において示した各構成部材の諸形状や寸法等は一例であって、設計要求等に基づき種々変更可能である。
【００２７】
たとえば、前記リターンパイプ２１を、図７に示すように、前記脱気管１５に対し、この脱気管１５との挟角が上方へ向けて鋭角となるように連結することも可能である。
ここでは、前述したリターンパイプ２１の接続を可能とするために、前記リターン継手１６ｄ自体が、前記脱気管１５に対して上方が鋭角となるように設けられている。
このような構成とすることにより、脱気管１５の流れ方向に対して、リターンパイプ２１から流れ込む余剰燃料ＦやベーパＢの浸入角度を小さくできるので、この余剰燃料Ｆによる下流室１４からのベーパＢの巻き込み力を高め、このベーパＢの除去機能を高めることができる。
【００２８】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明に係わる燃料供給装置およびこの燃料供給装置に用いられる燃料フィルタによれば、燃料ポンプの上方において発生するベーパを、脱気管を通して燃料タンクに排除することができ、これによって、燃料ポンプに吸引されるベーパ量を大幅に軽減して、この燃料ポンプにおける燃料の送出量の低下を抑制することができる。
また、脱気管の設置位置を調整して、その先端部を、燃料タンク内の燃料の液面の揺動中心に設置することにより、前記脱気管の燃料中への沈み込みを防止し、あるいは、脱気管の基部を燃料の液面よりも上方に位置させ、さらに、先端部形状を変更することにより、前記脱気管の先端部が燃料中に沈み込んだ状態であっても、その先端部にベーパを滞留させて、燃料の逆流を防止し、これらの作用によって、燃料中に混在するゴミ等が、前記脱気管を経て燃料フィルタや燃料ポンプ側へ侵入することを防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態を示すシステム構成図である。
【図２】本発明の一実施形態を示すもので、燃料フィルタの外観斜視図である。
【図３】本発明の一実施形態を示すもので、燃料フィルタの縦断面図である。
【図４】本発明の第２の実施形態を示すシステム構成図である。
【図５】本発明の第２の実施形態を示すもので、燃料フィルタの外観斜視図である。
【図６】本発明の第２の実施形態を示すもので、燃料フィルタの縦断面図である。
【図７】本発明の他の実施形態を示すもので、燃料フィルタの縦断面図である。
【図８】一従来例を示すシステム構成図である。
【図９】本発明の第３の実施形態を示すシステム構成図である。
【図１０】本発明の第３の実施形態の作用を説明するための要部の側面図である。
【図１１】本発明の第４の実施形態を示す要部の縦断面図である。
【図１２】本発明の第５の実施形態を示す要部の縦断面図である。
【図１３】本発明の第５の実施形態の作用を説明するための拡大図である。
【図１４】本発明の第５の実施形態の変形例を示す要部の側面図である。
【符号の説明】
１ 燃料タンク
２ 燃料フィルタ
３ 燃料ポンプ
４ 燃料噴射ノズル
５ 圧力レギュレータ
６ リターンパイプ
７ 濾体
８ 上流室
９ 下流室
１０ 燃料タンク
１１ 燃料供給管
１２ 燃料フィルタ
１２ａ 燃料排出部
１３ 燃料ポンプ
１３ａ 吸引部
１４ 下流室
１５ 脱気管
１５ａ 先端部
１６ 燃料フィルタ本体
１６ａ 吸引継手
１６ｂ 供給継手
１６ｃ 戻し継手
１６ｄ リターン継手
１７ 濾体
１８ 上流室
１９ 燃料噴射ノズル
２０ 圧力レギュレータ
２１ リターンパイプ
Ａ 上部空間部
Ｂ ベーパ

Claims (5)

1. 燃料タンク内に貯留されている燃料の供給路を形成する燃料供給管と、
   この燃料供給管の途中に設けられて、前記燃料を浄化する燃料フィルタと、
   この燃料フィルタよりも下流側に設けられて、前記燃料を圧送する燃料ポンプとを備え、
   前記燃料フィルタが、前記燃料タンクの下方に設置されているとともに、
   前記燃料フィルタの下流側と前記燃料タンクの上部空間部とを連通する脱気管が設けられた燃料供給装置に用いられる燃料フィルタであって、
   燃料フィルタ本体と、この燃料フィルタ本体の内部を上流室と下流室とに画成する濾体とを備え、
   前記燃料フィルタ本体の上流室には、前記燃料タンクに連通する吸引継手が設けられ、
   前記燃料フィルタ本体の下流室の下部には、前記燃料ポンプに連通する供給継手が設けられ、
   さらに、前記燃料フィルタの下流室の上部には、前記燃料タンクの上部空間部に連通する戻し継手が設けられていることを特徴とする燃料フィルタ。
2. 前記戻し継手に、前記圧力レギュレータのリターンパイプが接続されるリターン継手が連設されていることを特徴とする請求項１に記載の燃料フィルタ。
3. 前記リターン継手が、前記戻し継手に対して、この戻し継手との挟角が上方へ向けて鋭角となるように連設されていることを特徴とする請求項２に記載の燃料フィルタ。
4. 燃料タンク内に貯留されている燃料を加圧して供給する燃料供給装置であって、
   前記燃料の供給路を形成する燃料供給管と、
   この燃料供給管の途中に設けられて、前記燃料を浄化する燃料フィルタと、
   この燃料フィルタよりも下流側に設けられて、前記燃料を圧送する燃料ポンプとを備え、
   前記燃料フィルタが、前記燃料タンクの下方に設置されているとともに、
   前記燃料フィルタの下流側と前記燃料タンクの上部空間部とを連通する脱気管が設けられており、
   前記燃料供給管の、前記燃料ポンプよりも下流側に、この燃料ポンプから吐出された燃料の圧力を調整する圧力レギュレータが設けられ、
   この圧力レギュレータには、余剰の燃料を前記燃料タンクへ戻すリターンパイプが設けられ、
   このリターンパイプが、前記脱気管の途中で、前記圧力レギュレータよりも上方位置に連通しており、
   前記リターンパイプが、前記脱気管に対し、この脱気管との挟角が上方へ向けて鋭角となるように連結されていることを特徴とする燃料供給装置。
5. 燃料タンク内に貯留されている燃料を加圧して供給する燃料供給装置であって、
   前記燃料の供給路を形成する燃料供給管と、
   この燃料供給管の途中に設けられて、前記燃料を浄化する燃料フィルタと、
   この燃料フィルタよりも下流側に設けられて、前記燃料を圧送する燃料ポンプとを備え、
   前記燃料フィルタが、前記燃料タンクの下方に設置されているとともに、
   前記燃料フィルタの下流側と前記燃料タンクの上部空間部とを連通する脱気管が設けられており、
   前記脱気管の先端部が、前記燃料タンク内に貯留されている燃料の液面の揺動中心部に位置させられているとともに、前記燃料液面よりも上方に位置させられていることを特徴とする燃料供給装置。

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