JP4867885B2

JP4867885B2 - 車両用燃料供給装置

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Publication number: JP4867885B2
Application number: JP2007266444A
Authority: JP
Inventors: 英雄光藤
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2007-10-12
Filing date: 2007-10-12
Publication date: 2012-02-01
Anticipated expiration: 2027-10-12
Also published as: TWI356124B; CN101408144A; JP2009097334A; TW200916649A; CN101408144B

Description

この発明は、車両用の内燃機関のインジェクタなどに燃料タンク内の燃料を圧送する車両用燃料供給装置に関し、詳しくは該装置のメンテナンス性を高めた構造に関するものである。

燃料中に含まれる塵埃などの夾雑物を捕捉し、この燃料を、例えばエンジンに装着された燃料噴射装置のインジェクタに安定供給させるには、燃料ポンプの吸い込み口に具備された、例えばナイロンなどのメッシュによる比較的目の荒いストレーナによって、まずは燃料タンク内の夾雑物を取り除く。そして、このストレーナを通過、あるいは、燃料ポンプを構成するモーター部で発生するブラシ、コンミテータなどの摩耗粉を含めた夾雑物に対しては、燃料ポンプの下流側（燃料通路で見て、燃料ポンプの次段という意味）に配設した高圧フィルタ、例えば紙製の濾過エレメントで捕捉することが広く知られている。

ところで、前述したストレーナは、燃料供給における、いわゆる最上流に位置することから、燃料タンク内の燃料が少なくなっても供給ができるよう、この燃料タンクの最底部に位置させることが一般的である。さらに、この燃料が少ないときに、加減速や姿勢変化によって油面が変化したとしても、その影響を受けずに確実に燃料ポンプで吸引できることが、特に自動二輪車で求められている。これは言うまでもなく、減速時や下り坂走行時などに、残り少ない燃料が燃料タンク前方へ移動してしまうことで、ストレーナが燃料の油面から露出してしまい、その後アクセルを回してもエンジンの回転数が上がらず加速しない、いわゆるエンジンの息つき現象を防ぐことにほかならない。そこで、燃料供給系から戻された余剰燃料を燃料保持室に保持し、連通手段により、燃料保持室の保持された燃料をフィルタ収納室に流通させるようにすることで、車両の姿勢が変化するなどで燃料ポンプがフィルタを介して燃料タンク内の燃料を吸引できない状態となっても、燃料保持室から燃料をフィルタ収納室に流通させることができ、内燃機関の燃料供給系に支障なく燃料を供給することが開示されている（例えば、特許文献１参照）。

この特許文献１では、燃料ポンプから吐出される燃料の圧力を所定値に保つとともに、該所定値に保った結果、余剰となった燃料を吐出口から排出する、いわゆる周知のプレッシャーレギュレータが該装置に組み込まれているが、燃料供給系のレイアウト、該装置の外形寸法の制約、あるいは余剰燃料のためのパイプ、すなわちリターンパイプを燃料タンクの外部に配設することでの余剰燃料の冷却効果といった点などを考慮した場合、プレッシャーレギュレータを燃料タンク外に配設することも広く知られている。そこで、このような場合でも、やはり余剰燃料に着目し、リターンパイプを燃料タンクの底面に沿って吐出させ、この吐出によって発生する負圧で、燃料タンク底面の燃料をサブタンクに導く、いわゆるジェットポンプ機能を具備させるとともに、このジェットポンプ機能によってサブタンクに蓄えられた燃料をサブタンク外に洩らさないよう、逆止弁を設けた室とは別の室にこの燃料を蓄えておき、エンジンの始動とともに、両室間を連通する電磁弁によって、支障なく燃料を供給することが開示されている（例えば、特許文献２参照）。

ＷＯ２００６／１３４６４１号公報（第５頁第２５行〜第６頁第２行、図５）特開平３−２５３７６０号公報（第２０段落第１５行〜第２３段落第１２行、図１）

一般に、自動二輪車の場合、燃料タンクの高さ方向の制限に加え、加速時に燃料が後方に偏ることを鑑み、ストレーナを含む燃料ポンプを出来るだけ燃料タンクの後方へ配置したいという要望に応える必要があり、これは、近年、益々薄形に拍車が掛かる燃料タンクの形状と合致、すなわち、燃料タンクの長手方向のほぼ中心を車両のフレームが通ることによるタンク形状の鞍型化が招く、この鞍型部分を避けたタンク後方への配設が余儀なくされている現状にも繋がっている。つまり、自動二輪車では、乗員の姿勢を考慮した場合、インジェクタへの供給パイプ、すなわちデリバリパイプやリターンパイプは、特許文献２の図１紙面上、上方向ではなく、下方向、換言すると、特許文献１の図５で示すようなレイアウトが求められることに言を俟たない。

この場合、車両のメンテナンスなどで燃料タンクを外す際、言うまでもなく、リターンパイプが燃料タンクよりも低い位置にあるため、リターンパイプから、例えばインジェクタへのホースを外すと、いわゆるサイフォン現象により、燃料タンク、特にサブタンク内の燃料がリターンパイプを通じて漏れてしまうという問題が発生するが、この問題に対し格段の工夫が施されていない、というのが現状であった。

この発明は、上述のような課題を解決するためになされたものであり、燃料タンクの底部の開口を閉塞するフランジ部に固着されたリターンパイプが開口したとしても、その開口から燃料が漏れることのない車両用燃料供給装置を得ることを目的とするものである。

この発明に係る車両用燃料供給装置は、燃料タンクの燃料をストレーナを介して吸い込み、昇圧のうえ吐出させる燃料ポンプと、この燃料ポンプを収容するポンプケースと、上記燃料タンクの開口部に填装され、上記燃料ポンプから吐出された燃料を内燃機関の燃料供給系へ供給するデリバリパイプ、上記内燃機関の燃料供給系にて消費されなかった余剰燃料を上記燃料タンクに戻すリターンパイプ、および上記ポンプケースを取り付けるスティが固着されたフランジ部とを備え、上記余剰燃料のための流路が上記ポンプケースに設けられているとともに、上記リターンパイプと上記余剰燃料のための流路の間に、上記リターンパイプに液密に固着されたノズル部および上記ポンプケースに具備されたスロート部よりなるジェットポンプが介在し、かつ上記ノズル部はノズルボディと、このノズルボディの開口部から装着せしめる燃料逆止弁と、上記開口部を液密に閉塞せしめるノズルキャップよりなり、上記燃料逆止弁は上記ノズルキャップに対し略同軸上に位置したものである。

この発明は以上説明したように、プレッシャーレギュレータを燃料タンク外に配設することで、余剰燃料の冷却効果に伴う燃料ポンプの吐出性能の向上と、そのメンテナンス性を両立させた、特に自動二輪車に最適な車両用燃料供給装置を提供することができる。

実施の形態１．
図１はこの発明の実施の形態１における車両用燃料供給装置（以下、燃料供給装置という）の外観斜視図、図２は図１の燃料供給装置を、車両である例えば自動二輪車の燃料タンクの内部に設置した状態を示す断面図である。

図２において、本発明の実施の形態１に係る燃料供給装置１０１は、自動二輪車の燃料タンク１の底部１ａに設けられた開口部１ｂに、パッキン２およびフランジ部３を介してボルト４により固定されている。この図２のように、燃料タンク１に燃料５が油面５ａまで満たされているような場合では、ポンプケース６にも燃料５が満たされており、この燃料が、後述するように、吸い込みフィルタ（ストレーナ）７（図３参照）を介して燃料ポンプ８により加圧のうえ吐出され、この吐出された燃料が高圧フィルタ９を経て、フランジ部３に固着されたデリバリパイプ１０より、図示しない内燃機関の燃料供給系に供給される。なお、内燃機関の燃料供給系においては、例えば、プレッシャーレギュレータによって、燃料が所定の圧力に保持され、この保持された結果、余剰、すなわち、消費されなかった燃料は、やはり、フランジ部３に固着されたリターンパイプ１１を通じて、この燃料供給装置１０１に戻されることになるが、この「余剰燃料の還流」がこの発明の本質部分である。

図１に示すように、燃料供給装置１０１は、その外観面において、フランジ部３、このフランジ部３に固着されたスティ１２に溝６ａを嵌合させ、紙面上、下方向にスライドさせることで、フランジ部３と当接する例えば絶縁性樹脂であるポンプケース６、溝１３ａを嵌合させ、同じく、紙面上、下方向にスライドさせることで、ポンプケース６と当接する例えば絶縁性樹脂であるフィルタケース１３、リターンパイプ１１に液密に固着されることで所定の位置に載置されるとともに、上述したようにポンプケース６がフランジ部３と当接することで、このポンプケース６によって係合される例えば絶縁性樹脂であるノズル部１４、およびこれらポンプケース６およびフィルタケース１３を、紙面上の位置に挿着させる（わかり易く言うと、上方向への抜け止め防止）ために、フィルタケース１３の上面を覆い、ネジ１５でスティ１２に螺着されるストッパー１６、に大別することができる。

ここで、この図１におけるポンプケース６の一部をカットした図３に基づき、その機能面について説明する。ポンプケース６の内部には、燃料ポンプ８と吸い込みフィルタ７とを仕切る仕切り壁６ｂが設けられていることから、燃料ポンプ８は紙面上、上方向から、吸い込みフィルタ７は下方向から、それぞれ挿入し、燃料ポンプ８の図示しない吸引部に吸い込みフィルタ７を液密に装着したうえで、前述したように、ノズル部１４を載置し、ポンプケース６をスティ１２に嵌合させる。一方、やはり前述したように、フランジ部３にはデリバリパイプ１０も固着されており、高圧フィルタ９を内蔵したフィルタケース１３をスティ１２に嵌合させると、このデリバリパイプ１０と、燃料ポンプ８の吐出部８ａも、フィルタケース１３に設けたそれぞれの孔に液密に装着されることになる。

デリバリパイプ１０およびリターンパイプ１１は、紙面上、フランジ部３の下部において、ほぼフランジ部３と平行になるよう折り曲げられ、その先端は、図示しない内燃機関のインジェクタに接続される、やはり図示しないホースが容易に着脱できるよう、接続部１０ａ、１１ａとして加工がなされている。また、燃料ポンプ８の駆動用のリード線１６が、フランジ部３に具備した図示しないコネクタに接続されており、このコネクタを介して、やはり図示しない制御回路あるいはバッテリーに接続されることになる。

続いて、この燃料供給装置１０１の動作について説明する。コネクタを通じて燃料ポンプ８が駆動されると、燃料ポンプ８の図示しない羽根車の回転により、燃料タンク１内の燃料５は吸い込みフィルタ７で夾雑物を取り除かれたのち燃料ポンプ８に加圧・吸入され、吐出部８ａより吐出される。そして、この吐出された燃料は、高圧フィルタ９にて、吸い込みフィルタ７を通過、あるいは燃料ポンプ８を構成する図示しないモーター部で発生するブラシ、コンミテータなどの摩耗粉を含めた夾雑物が捕捉されたのち、デリバリパイプ１０、さらにはホースを経て、内燃機関のインジェクタへ供給される。

ここで、燃料５が吸い込みフィルタ７へ導かれる過程を図３に基づき簡単に説明する。ポンプケース６はポンプ収納部６ｃおよび燃料貯留槽６ｄを有しており、前述した通り、燃料５はこれらポンプ収納部６ｃおよび燃料貯留槽６ｄで満たされることになる。ポンプ収納部６ｃの底部（つまり仕切り壁６ｂ）および燃料貯留槽６ｄの底部には連通孔６ｅ（燃料貯留槽６ｄ側は図示せず）が設けられており、この連通孔６ｅを通じて、燃料５が吸い込みフィルタ７に達する。なお、この連通孔６ｅの形状・数については、本願の発明者によるＷＯ２００６／１３４６４１号公報（本願における特許文献１相当）に詳しく述べられており、また、この連通孔６ｅは本願の要部ではないため、これ以上の説明は省略する。

内燃機関のインジェクタで消費されなかった燃料は、リターンパイプ１１を通じてノズル部１４に達する。このノズル部１４は、ポンプケース６に設けた（余剰燃料のための）リターン流路６ｆの下部に位置するスロート部６ｇと相対する噴射孔２０ａを備えており、然るに、燃料５の油面５ａが下降すると、噴射孔２０ａからの噴射により負圧が発生し、ノズル部１４近傍の燃料５を、リターン流路６ｆを通じてポンプ収納部６ｃおよび燃料貯留槽６ｄに送り込むことになる。したがって、油面５ａが下降した場合に、車体の傾斜などによって、仮に吸い込みフィルタ７が露出したとしても、引続き、インジェクタへの供給が可能となっている。すなわち、ノズル部１４およびスロート部６ｇにて周知のジェットポンプ１８を構成しているわけである。

なお、上述したリターン流路６ｆを通じたポンプ収納部６ｃおよび燃料貯留槽６ｄへの燃料５の送り込みについて、図１に基づき詳しく説明する。リターン流路６ｆはポンプケース６の軸方向に設けられており、燃料５はこのリターン流路６ｆを紙面上、矢印の方向に一旦、上昇していく。リターン流路６ｆの上部には、それぞれポンプ収納部６ｃおよび燃料貯留槽６ｄと連通するスリット６ｈ１、６ｈ２が具備されており、これらスリット６ｈ１、６ｈ２を通じて、燃料５がポンプケース６に貯留されていくことになる。ここで、本実施の形態においては、ポンプ収納部６ｃおよび燃料貯留槽６ｄの底部にまで達する隔壁６ｉ（図３も参照）により、ポンプ収納部６ｃと燃料貯留槽６ｄを、いわゆる区分けしているが、これは、これまでの説明で明らかなように、構造上、ポンプ収納部６ｃの上部にフィルタケース１３を配置したことで、ポンプ収納部６ｃの燃料貯留としての機能をバックアップする意味で、フィルタケース１３と軸方向の高さをほぼ揃えた燃料貯留槽６ｄを設け、背景技術の項でも説明したように、二輪車特有の課題、すなわち、エンジンの息つき現象を起こさせないようにしている。それ故、符号６ｄを「燃料貯留槽」と呼んでいる。

次に、本願の要部であるジェットポンプ１８の構造を、図４および５に基づき説明する。なお、図４は燃料供給装置の断面図、図５はノズル部を構成する一部品であるノズルキャップの外観斜視図である。

前述したように、ジェットポンプ１８は、ノズル部１４およびスロート部６ｇにより構成されているが、このうち、ノズル部１４は、図４に示すように、Ｏリング１９を介してリターンパイプ１１に液密に固着されるノズルボディ２０、このノズルボディ２０の前述した噴射孔２０ａと相対するように、ノズルボディ２０に装着される燃料逆止弁２１、および、この燃料逆止弁２１をノズルボディ２０の開口部２０ｂより装着したのち、この開口部２０ｂをＯリング２４を介して液密に閉塞せしめるノズルキャップ２２より構成されている。このうち燃料逆止弁２１は、文字通り、燃料の逆流を防止するものであり、具体的に述べると、紙面上、右方向には燃料５を通す（前述したリターン流路６ｆへの送り込み）が、左方向には燃料５を通さない機能を有しており、例えばダックビル（アヒルのくちばし）状のゴムからなる周知の逆止弁であればよい。

この燃料逆止弁２１をノズルボディ２０の筒部２０ｃに液密に挿着したのち、この挿着の外れ、つまり燃料逆止弁２１が脱落しないよう、前述したようにノズルキャップ２２にて開口部２０ｂを閉塞すると同時に、この端面２２ａにて燃料逆止弁２１の移動を抑止している。ノズルキャップ２２は例えば絶縁性樹脂で形成されており、図５に示すように、上述した端面２２ａ、余剰燃料の流路となるスリット２２ｂ、開口部２０ｂを閉塞するキャップ部２２ｃ、およびこのキャップ部２２ｃより延設され、ノズルボディ２０に設けた図示しない係合凸部にスナップフィット嵌合する係合凹部２２ｄを備えている。すなわち、上述した燃料逆止弁２１の挿着のための開口部２０ｂの閉塞と、燃料逆止弁２１の移動抑止の機能を兼ねつつ、余剰燃料の流路も確保した形状を有している。

図４からも明らかなように、燃料逆止弁２１とノズルキャップ２２は同軸上に配置されている。これは両部材を同軸上に配置することで、燃料逆止弁２１の移動を効果的に抑止させ、前述した燃料５の紙面上、左方向の流出を未然に防いでいる。そのため、車両のメンテナンスなどで、リターンパイプ１１からホースを外したとしても、燃料５がリターンパイプ１１を通じて漏れることがなく、メンテナンス作業に支障を来たすことがない。したがって、エンジンの息つき現象を起こさせないという信頼性の高さに、さらにメンテナンス性向上という優れた付加価値を備えた燃料供給装置を提供することができる。

実施の形態２．
開口部２０ｂの閉塞にあたっては、固着、圧入などの手段が考えられるが、作業性の容易さ、さらには、余剰燃料の圧力上昇による外れ防止、といった点を鑑み、スナップフィットによる嵌合を実施の形態１として説明した。実施の形態２では、上述した余剰燃料の圧力上昇に着目し、さらに信頼性を向上させた燃料供給装置について説明する。なお、図６はこの実施の形態２における図４相当図である。

図６に示すように、この実施の形態２では、キャップ部２２ｃのスペースにリリーフバルブ２３を具備させた。リリーフバルブ２３は周知の、いわゆる燃料逃がし弁であり、余剰燃料の圧力が所定値を上回った場合に、弁２３ａがスプリング２３ｂのバネ圧に抗して、紙面上、左方向に移動することで、燃料を逃がすための排出孔が形成されるものである。すなわち、余剰燃料の圧力が所定値を上回れば、このリリーフバルブ２３にて、余剰燃料を紙面上、矢印方向に排出することで、リターンパイプ１１を含めた余剰燃料経路における、その圧力を一定に保つことが可能となる。したがって、実施の形態１の効果に加え、内燃機関の燃料供給系全体に渡って、その信頼性をより高めることに寄与する燃料供給装置を提供することができる。

この発明の実施の形態１における燃料供給装置の外観斜視図である。図１の燃料供給装置を、車両である例えば自動二輪車の燃料タンクの内部に設置した状態を示す断面図である。図１においてポンプケースの一部をカットした外観斜視図である。この発明の実施の形態１における燃料供給装置の断面図である。この発明の実施の形態１におけるノズルキャップの外観斜視図である。この発明の実施の形態２における図４相当図である。

符号の説明

１燃料タンク、３フランジ部、５燃料、６ポンプケース、
６ｆリターン流路、６ｇスロート部、７吸い込みフィルタ（ストレーナ）、
８燃料ポンプ、１０デリバリパイプ、１１リターンパイプ、１２スティ、
１４ノズル部、１８ジェットポンプ、２０ノズルボディ、２０ｂ開口部、
２１燃料逆止弁、２２ノズルキャップ、２３リリーフバルブ、
１０１燃料供給装置。

Claims

燃料タンクの燃料をストレーナを介して吸い込み、昇圧のうえ吐出させる燃料ポンプと、この燃料ポンプを収容するポンプケースと、上記燃料タンクの開口部に填装され、上記燃料ポンプから吐出された燃料を内燃機関の燃料供給系へ供給するデリバリパイプ、上記内燃機関の燃料供給系にて消費されなかった余剰燃料を上記燃料タンクに戻すリターンパイプ、および上記ポンプケースを取り付けるスティが固着されたフランジ部とを備え、上記余剰燃料のための流路が上記ポンプケースに設けられている車両用燃料供給装置において、
上記リターンパイプと上記余剰燃料のための流路の間に、上記リターンパイプに液密に固着されたノズル部および上記ポンプケースに具備されたスロート部よりなるジェットポンプが介在し、かつ上記ノズル部はノズルボディと、このノズルボディの開口部から装着せしめる燃料逆止弁と、上記開口部を液密に閉塞せしめるノズルキャップよりなり、上記燃料逆止弁は上記ノズルキャップに対し略同軸上に位置していることを特徴とする車両用燃料供給装置。
ノズルキャップにリリーフバルブが具備されていることを特徴とする請求項１記載の車両用燃料供給装置。