JP5374296B2 - 燃料供給装置 - Google Patents

Description

本発明は、燃料タンクに内装されている第１サブタンクに第２サブタンクを配設し、第１サブタンクに貯留されている燃料をエンジンに供給し、第２サブタンクにリターン燃料を吐出させるようにして、高温のリターン燃料が第１サブタンクに直接吐出されないようにした燃料供給装置に関する。

周知のように、ディーゼルエンジンは、燃料タンクに貯留されている燃料を吸い上げ、高圧ポンプで加圧して燃料噴射弁に供給し、燃料噴射弁に供給された高圧燃料のうち所定量の燃料が燃料噴射弁から燃焼室内に噴射され、余剰の燃料（リターン燃料）は、リターン管を経て燃料タンクに戻される。

高圧ポンプにより吐出される燃料は、高圧化・膨張の過程を経ることで温度が上昇し、更に、エンジンを通過する際にエンジンからの輻射熱によっても高温化されてしまう。そのため、燃料タンクに戻されるリターン燃料は、かなり高温化されている。更に、燃料は膨脹過程において膨張されると気泡が発生するため、燃料タンクに吐出されるリターン燃料には気泡が含まれている可能性が高い。

このような、高温で、しかも気泡が含まれている燃料を燃料タンクへそのまま戻されて、高圧ポンプにより再び吸い上げられてしまうと、燃料噴射制御に支障を来すことになる。この対策として、例えば特許文献１（特開２００８−２４８８０５号公報）では、燃料タンク内にサブタンクを設け、このサブタンクをセパレータを介して、左右に第１室と第２室とに区画し、第１室に燃料フィルタを介して燃料供給管の上流を臨ませ、第２室に、リターン管の下流側の二股に分岐された一方を臨ませ、更に、セパレータの下部に両室を連通する孔を開口した技術が開示されている。尚、リターン管の下流の二股に分岐された他方はサブタンクの外側に臨まされている。

この文献に開示されている技術によれば、リターン燃料は、第２室で冷却され且つ気泡が除去された後、第１室に流入されて、この第１室に臨まされている燃料供給管からエンジン側へ吸い上げられることになる。

しかし、上述した文献に開示されている技術によれば、サブタンクの第１室に貯留されている燃料量が少ない状態で、高速道路のような大きな曲率半径のカーブを高速で走行した場合、或いは車両が左右に傾斜した状態で停車している場合、第１室内の燃料が車体左右方向の一方に偏ってしまい、燃料タンク底部に固設されている燃料フィルタから燃料供給管に、空気が一時的に吸い込まれ易くなり、エンジン不調やエンジンストップを起因する問題がある。

本発明は、上記事情に鑑み、リターン燃料を冷却し且つ気泡を除去した後、燃料供給管から燃料噴射弁方向へ吸い込ませることができ、しかも、燃料タンクに貯留されている燃料が前後左右の何れに偏っても、燃料供給管から空気が吸い込まれ難くして、エンジン不調の要因を有効に回避することのできる燃料供給装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため本発明による燃料供給装置は、燃料タンクの底面に底部が固定されている有底筒状の第１サブタンクと、前記第１サブタンク内の上部に設けられている有底筒状の第２サブタンクと、前記第１サブタンクの底部に上流端が臨まされて該第１サブタンクに滞留する燃料をエンジンへ供給する燃料供給管と、前記第２サブタンクの底部に下流端が配設されて前記エンジンからのリターン燃料を該第２サブタンクに吐出させる燃料リターン管とを備え、前記第２サブタンクに、該第２サブタンクに貯留されるリターン燃料を前記第１サブタンクの外方と該第１サブタンク内とに配分する一対の溢出部が設けられ、前記第２のサブタンクの上端が前記第１サブタンクの上端よりも設定深さだけ低い位置に配設されており、一方の前記溢出部が前記第２サブタンクに突出形成されて該第２サブタンクに貯留されている燃料を前記第１サブタンクの外方に流出させる前記樋部であり、該樋部が前記第１サブタンクに形成された溝部に嵌着されていることを特徴とする。

本発明によれば、リターン燃料は第２サブタンクに貯留された後、一部は第１サブタンクに流出され、残りは第１サブタンクの外方に流出されるので、第２サブタンクに滞留している間に燃料に含まれている気泡が浮力によって脱気されると共に冷却され、更に、第１サブタンクの外方に流出された燃料は、燃料タンクに既に貯留されている燃料と混合されて燃料温度が低下される。そのため、燃料供給管からは燃料温度が低下され、且つ脱気された燃料が吸い込まれて、エンジンに供給される。

又、第２サブタンクの上端が第１サブタンクの上端よりも所定深さだけ低い位置に配設されているため、燃料タンクに貯留されている燃料が、車両の旋回走行や傾斜された状態での停車により、一方に偏った場合に、第２サブタンクから溢れた燃料は、第１サブタンクの内壁によって第１サブタンク内に流落されるため、第１サブタンク内の燃料量を確保することができる。その結果、燃料供給管から空気が吸い込まれ難くなり、エンジン不調の要因を有効に回避することができる。

燃料供給装置の概略構成図 図１の燃料タンクのII-II断面図 図１のIII-III断面図 燃料が一方へ偏った状態の図２相当の断面図 残燃料量が少ない状態での図４の状態における断面図 図４のVI-VI断面図

以下、図面に基づいて本発明の一実施形態を説明する。尚、図において、Ｆｒ，Ｒｅ，ＬＨ，ＲＨは、それぞれ車体の前方、後方、左側、右側を示す。

図１に示すように、燃料供給装置は燃料タンク１を備えている。この燃料タンク１は、鋼板プレス成形、或いは樹脂成型等により形成されており、図示しない車両の後部座席からラゲージルームやトランクルーム等の後部荷物室にかけての床下に配設されている。一方、符号２はエンジンであり、本実施形態では、その一例としてディーゼルエンジンが示されている。このディーゼルエンジン（以下、単に「エンジン」と称する）２は、車体前部に設けられたエンジンルームに搭載されている。

この燃料タンク１に第１サブタンク３が収納されている。この第１サブタンク３は、有底円筒状に形成されており、その上端が、コイルスプリング等の弾性部材（図示せず）を介して、燃料タンク１の上面に装着されている樹脂製の取付け部材４に連設されている。取付け部材４が燃料タンク１の上面に装着されると、第１サブタンク３の底部が、弾性部材の弾撥力により燃料タンク１内の底面に押しつけられて固定される。尚、取付け部材４と第１サブタンク３とは弾性部材を支持する支持部材（図示せず）を介してユニット化されている。

又、この第１サブタンク３に第２サブタンク５が内装されている。この第２サブタンク５は、例えば耐熱性を有する樹脂材料により有底筒状に形成されている。図３に示すように、この第２サブタンク５は、平面視において、前部と左右がコの字状の平坦面に形成され、後部が、第１サブタンク３の内壁に沿う曲面に形成されている。従って、この第１サブタンク３の内壁と、第２サブタンク５の外壁との間の前及び左右に半月状の空隙Ｓａ，Ｓｂ，Ｓｃが形成される。この第２サブタンク５は、第１サブタンク３のおおよそ１／３程度の小さい容積を有しており、上端後部に、一方の溢出部としての樋部５ａが突出形成されている。この樋部５ａが、第１サブタンク３の後部に形成されている溝部３ａに嵌着されて、樋部５ａの先端が第１サブタンク３の外側とほぼ同じ曲面に形成されている。又、第１サブタンク３の後側底部には、第１サブタンク３の内外を連通する連通口３ｂが穿設されており、この連通口３ｂを介して、第１サブタンク３の外側であって、燃料タンク１に貯留されている燃料が内部に流入される。

又、図１に示すように、この溝部３ａに樋部５ａが装着された状態では、第１サブタンク３の上端に対して、第２サブタンク５の上端が深さｈ１だけ低い位置に配設される。従って、この第２サブタンク５の上方の周囲が第１サブタンク３の内壁に囲まれた状態となる。

又、この第２サブタンク５の上端前部、すなわち、樋部５ａに対向する位置に、他方の溢出部としての溝部５ｂが形成されている。図１に示すように、この溝部５ｂは樋部５ａとほぼ同じ深さに形成されており、この樋部５ａと溝部５ｂとで燃料の満杯時の第２サブタンク５の上端面からの液面までの深さｈ２が設定される。

更に、この第２サブタンク５の互いに対向する樋部５ａと溝部５ｂとの間にセパレータ５ｃが形成され、このセパレータ５ｃにて、第２サブタンク５内が、樋部５ａ側の第１室６ａと溝部５ｂ側の第２室６ｂとに区画されている。尚、図示しないが、このセパレータ５ｃの下部には、各室６ａ，６ｂ間を連通する連通口が穿設されている。

又、第１サブタンク３の内壁と第２サブタンク５の外壁との間の前部に形成された空隙Ｓａに燃料供給管７が挿通されており、この燃料供給管７の上流端に形成されている吸入口７ａが、第１サブタンク３の底部の略中央に固設されている燃料フィルタ８に接続されている。一方、セパレータ５ｃには、燃料リターン管９が挿通されており、この燃料リターン管９の下流端がＴ字状に分岐されて二つの吐出口９ａ，９ｂが形成され、一方の吐出口９ａが第１室６ａの底部に臨まされ、他方の吐出口９ｂが第２室６ｂの底部に臨まされている。

この燃料供給管７の吐出端と燃料リターン管９の流入端とが、燃料タンク１の上面に装着されている取付け部材４から突出されている。この燃料供給管７の吐出端と燃料リターン管９の流入端とが、供給側燃料配管１１の上流端とリターン側燃料配管１２の下流端とに接続され、この両燃料配管１１，１２が車体の床下を通り、エンジンルーム（図示せず）方向へ延出されている。この両燃料配管１１，１２は、鉄等の金属管であり、良好な熱伝導性を有している。

このエンジンルーム（図示せず）に搭載されているエンジン２の各気筒には燃料噴射弁１３が設けられており、この各燃料噴射弁１３に、高圧ポンプ１４を介してフィードポンプ１５が連通されている。更に、このフィードポンプ１５が、燃料フィルタ１６、セジメンタ１７を介装する供給側燃料配管１１の下流端に連通されている。尚、高圧ポンプ１４は、燃料を必要な圧力まで加圧するものであり、燃料噴射弁１３では、高圧ポンプ１４から供給される高圧燃料を各気筒の燃焼室（図示せず）に所定量噴射する。又、フィードポンプ１５は燃料タンク１に貯留されている燃料を吸い上げて高圧ポンプ１４へ供給する。更に、セジメンタ１７は燃料中の水分を捕集するものである。

又、各燃料噴射弁１３及び高圧ポンプ１４にリターン側燃料配管１２の上流端が連通されており、このリターン側燃料配管１２を介して、燃料噴射弁１３から噴射されなかった余剰燃料がリターン側燃料配管１２を介して燃料タンク１側へ戻される。

次に、このような構成による本実施形態の作用について説明する。

＜停車、定速巡航＞
車体前部のエンジンルームに搭載されているエンジン２が稼働すると、フィードポンプ１５が駆動し、車体後部に配設されている燃料タンク１内の第１サブタンク３に滞留する燃料が、燃料フィルタ１６を介して燃料供給管７、供給側燃料配管１１を経て吸引され、高圧ポンプ１４に送られる。そして、高圧ポンプ１４から各燃料噴射弁１３に対し高圧燃料が供給され、噴射対象気筒の燃料噴射弁１３が開弁することで、当該気筒の燃焼室に燃料が噴射される。一方、噴射されなかった余剰燃料は、リターン側燃料配管１２を経て車体後部の燃料タンク１に設けられている燃料リターン管９に送られる。高圧ポンプ１４により高温化されたリターン燃料は、車両の床下に配設されているリターン側燃料配管１２を通る間に放熱されて燃料温度（燃温）が低下される。

そして、リターン側燃料配管１２から燃料タンク１の燃料リターン管９に送られたリターン燃料は、燃料リターン管９の下流端にＴ字状に形成されている２つの吐出口９ａ，９ｂから、第２サブタンク５の第１室６ａと第２室６ｂとに、おおよそ半分ずつ吐出される。尚、この両室６ａ，６ｂを区画するセパレータ５ｃの下部には連通口（図示せず）が穿設されているため、両室６ａ，６ｂに貯留される燃料の液面に段差は生じない。

この両室６ａ，６ｂに流入したリターン燃料は、ここで、しばらく滞留する際に、リターン燃料中に含まれる気泡が浮力により浮上して、リターン燃料から脱気される。又、第２サブタンク５の両室６ａ，６ｂに滞留するリターン燃料は、燃温と比重との関係から下層の燃温が最も低く、そこから上層へ向かうに従って高くなる。燃料リターン管９の吐出口９ａ，９ｂは、両室６ａ，６ｂの底部に臨まされているため、この吐出口９ａ，９ｂから吐出するリターン燃料は、底部に滞留する比較的温度の低い燃料と混合されて、燃温が低下される。

一方、この第２サブタンク５は、常時リターン燃料で満たされているため、燃料リターン管９から新たなリターン燃料が第２サブタンク５に流入すると、その分溢れたリターン燃料が、第１室６ａの樋部５ａと第２室６ｂの溝部５ｂから、ほぼ同じ量だけ流出される。。樋部５ａから流出するリターン燃料は、この樋部５ａにガイドされて第１サブタンク３の外部に流落され、燃料タンク１に貯留されている燃料と混合されて燃温が更に低下される。又、溝部５ｂから流出されたリターン燃料は、第２サブタンク５の外壁と、第１サブタンク３の内壁との間に形成されている空隙Ｓａから第１サブタンク３内に流落される。

第１サブタンク３に流落した燃料は、既に脱気されているため、フィードポンプ１５に吸引させても、このフィードポンプ１５から吐出する燃料に異常脈動が発生する等のポンプ異常が発生することはない。

更に、この燃料が供給側燃料配管１１を通る際に放熱されて、更に燃温が下げられる。尚、第１サブタンク３の後側底部に連通口３ｂが開口されているため、第１サブタンク３内の油面と、第１サブタンク３の外側の燃料タンク１内の燃料の油面とは常に同じ高さとなる。

＜傾斜状態での停車、旋回走行＞
図４〜図６に示すように、車両の左右輪の一方を段差のある歩道に乗り上げて停車する等、車両を左右に傾斜させた状態で停車させた場合、或いは高速道路のような比較的大きな曲率半径のカーブを高速で走行した場合、燃料タンク１に貯留されている燃料が、車体の左右方向の一方（図においては、左方向）に偏った状態となる。

すると、第２サブタンク５の各室６ａ，６ｂ（図４においては第１室６ａのみが示されている）に貯留されているリターン燃料も左右の何れかに偏るため、第２サブタンク５の左右の上端（図においては左側の上端）から溢れ出す。その際、第２サブタンク５の上端が第１サブタンク３の上端から深さｈ１だけ低い位置にあるため、この第２サブタンク５の上端から溢れたリターン燃料のほぼ全てが、空隙Ｓｂ，Ｓｃ（図においては空隙Ｓｃ）から第１サブタンク３内に流落する。

従って、例えば図５に示すように、燃料タンク１に貯留されている燃料残量が少なく、燃料の偏りにより第１サブタンク３の底部に固定されている燃料フィルタ８の一部が油面から露呈する場合であっても、第２サブタンク５から溢出した燃料のほぼ全てが第１サブタンク３に流落するので、第１サブタンク５に貯留される燃料量が確保されるため、この燃料フィルタ８から空気が吸い込まれ難くなり、エンジン不調の要因を有効に回避することができる。

＜減速走行、降坂路走行＞
車両が減速走行し、或いは降坂路を走行すると、燃料タンク１に貯留されている燃料は車体前方へ偏る。すると、第２サブタンク５の第２室６ｂに貯留されているリターン燃料が、溝部５ｂ、及びその周辺から溢れ出す。その際、溝部５ｂが第１サブタンク３の上端から深さ（ｈ１＋ｈ２）だけ低い位置にあるため（図１参照）、この溝部５ｂ、及びその周辺から溢れたリターン燃料のほぼ全てが、空隙Ｓａから第１サブタンク３内に流落する。

従って、上述した傾斜状態での停車、旋回走行において説明した場合と同様、燃料の偏りにより第１サブタンク３の底部に固定されている燃料フィルタ８の一部が油面から露呈する場合であっても、第１サブタンク５に貯留される燃料量を確保することができ、燃料フィルタ８から空気が吸い込まれ難くなる。

＜加速走行、登坂路走行＞
車両が加速走行し、或いは登坂路を走行すると、燃料タンク１に貯留されている燃料は車体後方へ偏る。すると、第２サブタンク５の第１室６ａに貯留されているリターン燃料が、第２サブタンク５の樋部５ａ、及びその周辺から流出する。樋部５ａ、及びこの樋部５ａが装着されている溝部３ａから流出したリターン燃料は第１サブタンク５の外部へ流落する。一方、この樋部５ａの周辺から溢れたリターン燃料は、第２サブタンク５の外壁と第１サブタンク３の内壁との間から、第１サブタンク３に流落する。

その際、第２サブタンク５から溢れた燃料の殆どが、第１サブタンク３の外部へ流出した場合であっても、第１サブタンク５の後側底部には、連通口３ｂが穿設されているため、燃料タンク１の後部側へ偏った燃料が、この連通口３ｂを経て第１サブタンク５内に流入する。そのため、この流入する燃料にて第１サブタンク５の燃料量を確保することができる。

尚、本発明は、上述した実施形態に限るものではなく、例えば、ガソリンエンジン車にも本発明を適用することができる。

１…燃料タンク、
２…エンジン、
３…第１サブタンク、
３ａ…溝部、
５…第２サブタンク、
５ａ…樋部、
５ｂ…溝部、
７…燃料供給管、
９…燃料リターン管、
Ｓａ，Ｓｂ，Ｓｃ…空隙、
ｈ１，ｈ２…深さ

特開２００８−２４８８０５号公報

Claims (3)

1. 燃料タンクの底面に底部が固定されている有底筒状の第１サブタンクと、
   前記第１サブタンク内の上部に設けられている有底筒状の第２サブタンクと、
   前記第１サブタンクの底部に上流端が臨まされて該第１サブタンクに滞留する燃料をエンジンへ供給する燃料供給管と、
   前記第２サブタンクの底部に下流端が配設されて前記エンジンからのリターン燃料を該第２サブタンクに吐出させる燃料リターン管と
   を備え、
   前記第２サブタンクに、該第２サブタンクに貯留されるリターン燃料を前記第１サブタンクの外方と該第１サブタンク内とに配分する一対の溢出部が設けられ、
   前記第２のサブタンクの上端が前記第１サブタンクの上端よりも設定深さだけ低い位置に配設されており、
   一方の前記溢出部が前記第２サブタンクに突出形成されて該第２サブタンクに貯留されている燃料を前記第１サブタンクの外方に流出させる樋部であり、該樋部が前記第１サブタンクに形成された溝部に嵌着されている
   ことを特徴とする燃料供給装置。
2. 前記樋部が車体後部側に配設され、他方の前記溢出部が車体前部側に配設されていると共に、
   前記第１サブタンクの車体後側底部に、該第１サブタンクの内外を連通する連通口が設けられている
   ことを特徴とする請求項１記載の燃料供給装置。
3. 前記第１サブタンクの車体前側及び左右の内壁と、前記第２サブタンクの外壁との間に空隙が形成されている
   ことを特徴とする請求項２記載の燃料供給装置。

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