JP6127024B2 - 車両の燃料供給装置 - Google Patents

Description

本発明は、車両のエンジンに燃料を供給するための燃料供給装置に関する。

車両には、エンジンに供給される燃料を貯留するための燃料タンクが搭載されている。燃料タンク内には、液体燃料の他に、液体燃料が蒸発した気体燃料や、給油の際に不可避的に混ざる空気等が存在する。液体燃料の他にも、燃料タンク内の気体をエンジンに供給することにより、車両の燃費を高めることができる。このような燃料供給装置に関する従来技術として、特許文献１に開示される技術がある。

特許文献１に示されるような、車両用燃料貯留装置は、給油ガンから供給された液体燃料が、フィラーパイプを介して燃料タンクに貯留される。燃料タンク内に貯留された液体燃料は、液体燃料供給管を介してエンジンに供給される。液体燃料供給管は、燃料タンクの底からフィラーパイプの内部に向かって延び、フィラーパイプの一部を貫通してエンジンに延びる。一方、燃料タンク内の気体は、燃料タンクの上部からブリーザパイプを介して回収される。燃料タンクの上端には、ブリーザパイプとの接続部が形成され、この接続部にブリーザパイプの一端が臨んでいる。

特開平８−１９７９６８号公報

特許文献１に開示された発明によれば、液体燃料供給管を挿通するために、フィラーパイプに孔を開ける必要がある。孔を開ける加工が必要な分、工数が嵩む。

本発明は、加工が容易な車両の燃料供給装置の提供を課題とする。

請求項１による発明によれば、液体燃料が充填される燃料タンクと、前記燃料タンク内に存する気体が送られると共に貯留される気体貯留容器と、を有する車両の燃料供給装置において、前記燃料タンクから上方に向かって延び、前記液体燃料及び前記気体が通過可能な液体・気体通過管と、前記液体・気体通過管の上端から前記気体貯留容器に向かって延び、前記気体を供給する気体供給管と、前記気体供給管に接続され、前記気体を前記燃料タンクから吸引する気体吸引装置と、前記液体・気体通過管の上端に位置して、前記液体・気体通過管と前記気体供給管との間を接続するとともに、前記液体燃料の液面が上昇した際に、前記液体・気体通過管と前記気体供給管との間の連通を遮断して、前記液体・気体通過管から前記気体供給管への前記気体の供給を停止するフロート弁と、前記フロート弁に接続され、エンジンに向かって前記液体燃料を供給する液体燃料供給管と、を備えていることを特徴とする車両の燃料供給装置が提供される。

請求項２に記載のごとく、好ましくは、前記燃料タンクは、内部に充填された前記液体燃料の量に合わせて膨張・収縮することが可能な可撓性材料によって構成されている。

請求項３に記載のごとく、好ましくは、前記フロート弁の弁体は、前記燃料タンクに向かって付勢されている。

請求項４に記載のごとく、好ましくは、前記液体燃料供給管の内部には、前記液体・気体通過管から前記エンジンに向かう方向のみ前記液体燃料の通過を許容する、一方向弁が配置されている。

請求項１に係る発明では、燃料タンクから上方に向かって、液体燃料及び気体が通過可能な液体・気体通過管が延び、この液体・気体通過管から気体供給管及び液体燃料供給管が延びる。燃料タンク内の気体は、液体・気体通過管を通過した後に、気体供給管を通過する。一方、燃料タンク内の液体燃料は、液体・気体通過管を通過した後に、液体燃料供給管を通過する。即ち、本発明においては、気体及び液体燃料を共通の管部材によって燃料タンク内から取り出す。このことにより、例えば、フィラーパイプへの孔開け加工等の工程を削減することができる。これにより、加工が容易な車両の燃料供給装置を提供することができる。

請求項２に係る発明では、燃料タンクは、内部に充填された液体燃料の量に合わせて膨張・収縮することが可能な可撓性材料によって構成されている。燃料タンクは、液体燃料の量に合わせて、膨張・収縮を繰り返す。本発明によれば、燃料タンクに開けられる孔の数が少なくて済む。このため、孔が形成されることによる、燃料タンクの強度の低下を抑制することができる。膨張・収縮を繰り返す燃料タンクを用いる場合に、特に望ましい。

請求項３に係る発明では、フロート弁の弁体は、燃料タンクに向かって付勢されている。液体燃料の液面が低下した際に、早急に気体供給管を開状態に戻すことができる。これにより、再度、気体を吸引することができる。即ち、気体の通過を容易にし、液面の低下後に早急に気体を吸引することができる。

請求項４に係る発明では、液体燃料供給管の内部には、液体・気体通過管からエンジンに向かう方向のみ液体燃料の通過を許容する、一方向弁が配置されている。確実に、燃料の逆流を防止することができる。

本発明の実施例による車両の燃料供給装置の模式図である。 図１に示された車両の燃料供給装置の要部を説明する図である。 図１に示された燃料タンクの作用を説明する図である。 図２に示されたフロート弁の作用を説明する図である。 図２に示された一方向弁の作用を説明する図である。

本発明の実施の形態を添付図に基づいて以下に説明する。
＜実施例＞

図１に示されるように、車両の燃料供給装置１０は、給油ガン７１が差し込まれ給油ガン７１から供給された液体燃料１２が通過するフィラーパイプ１３と、このフィラーパイプ１３の先端が臨み液体燃料１２が貯留される燃料タンク１４と、この燃料タンク１４から上方に向かって延び液体燃料１２及び燃料タンク１４内に存する気体が通過可能な液体・気体通過管１５と、この液体・気体通過管１５を介して燃料タンク１４内の液体燃料１２をエンジン８１に供給する液体燃料供給系２０と、燃料タンク１４内に気体が存する場合に液体・気体通過管１５を介してこの気体を回収しエンジン８１に供給する気体供給系４０と、これらの液体燃料供給系２０及び気体供給系４０を制御するための制御系６０と、からなる。

エンジン８１には、エンジン８１に空気を送るためのエアクリーナ８２が繋がれている。

詳細は後述するが、燃料タンク１４は、充填された液体燃料１２の量に合わせて膨張・収縮することが可能な可撓性材料によって構成されている。図１に示される状態において、燃料タンク１４は、液体燃料１２によって満たされており、最大に膨張した状態にある。さらに、燃料タンク１４は、保護容器１７に収納されている。保護容器１７は、燃料タンク１４を保護する容器であり、燃料タンク１４の膨張・収縮に拘わらず所定の形状及び体積を保っている。

液体燃料供給系２０は、一端が液体・気体通過管１５に接続され他端がエンジン８１に繋がっている液体燃料供給管２１と、この液体燃料供給管２１の一部に配置され液体・気体通過管１５からエンジン８１に向かう方向にのみ液体燃料１２の通過を許容する一方向弁３０と、液体燃料供給管２１のなかの一方向弁３０よりもエンジン８１側に配置され液体燃料１２を吸引可能な液体燃料用ポンプ２４と、からなる。

気体供給系４０は、一端が液体・気体通過管１５の上端に臨んでいる気体供給管４１と、この気体供給管４１の他端に繋げられ燃料タンク１４内に存する気体が供給され貯留される気体貯留容器４２（キャニスタ４２）と、この気体貯留容器４２から延び気体をエンジン８１にパージ可能なパージ管４３と、気体供給管４１の一部に配置され気体を燃料タンク１４内から吸引する気体用ポンプ４４（気体吸引装置４４）と、からなる。

液体・気体通過管１５は、燃料タンク１４から上方に向かって直線的に延びる管状の部材である。液体・気体通過管１５の上端の近傍には、液体燃料１２の液面が上昇した際に、気体供給管４１の一端を閉じるフロート弁５０が配置されている。

制御系６０は、フロート弁５０の弁体の位置を検知する位置センサ６２と、この位置センサ６２の検出信号に基づいて液体燃料用ポンプ２４及び気体用ポンプ４４の作動・停止を制御する制御部６３と、からなる。

図２に示されるように、一方向弁３０は、液体燃料供給管２１内の液体・気体通過管１５の近傍に設けられている。一方向弁３０は、液体燃料供給管２１の内部に固定され中央に第１の液体通過孔３１ａが開けられている一方向弁用弁座３１と、この一方向弁用弁座３１に当接し液体燃料用ポンプ２４の停止時には第１の液体通過孔３１ａを閉じている一方向弁用弁体３２と、この一方向弁用弁体３２に一端が当接し一方向弁用弁体３２を一方向弁用弁座３１に向かって付勢している一方向弁用ばね３３と、この一方向弁用ばね３３の他端が当接している一方向弁用ばね受け座３４と、からなる。

一方向弁用弁体３２は、それぞれ径の異なる２つの円盤が重ねられて一体的に形成されている。径の大きい大径部３２ａは、一面が一方向弁用弁座３１に当接すると共に、裏面が一方向弁用ばね３３の一端を受けている。径の小さい小径部３２ｂは、大径部３２ａの裏面から一方向弁用ばね受け座３４に向かって延び、一方向弁用ばね３３の径方向へのずれを防止している。

一方向弁用ばね受け座３４は、液体燃料供給管２１の内部に固定されているリング状の基部３４ａと、この基部３４ａから一方向弁用弁座３１に向かって延びる円筒部３４ｂと、からなる。基部３４ａの中心、及び、円筒部３４ｂの内面は、連続して形成され、液体が通過可能な第２の液体通過孔３４ｃとされている。円筒部３４ｂの外周面は、一方向弁用ばね３３の径方向へのずれを防止している。

フロート弁５０は、液体燃料（図１、符号１２）の液面上に浮き、液面と共に上下動するフロート弁用弁体５１（フロート弁の弁体５１）と、このフロート弁用弁体５１の下端限を規定するために液体・気体通過管１５の内部に固定されている複数のストッパ５２と、液体・気体通過管１５の上端に固定されフロート弁用弁体５１の先端が当接することにより液体燃料１２の気体供給管４１への移動を防止するシール部材５３と、フロート弁用弁体５１を燃料タンクに向かって（下方に向かって）付勢するフロート弁用ばね５４と、このフロート弁用ばね５４の上端を受けるために液体・気体通過管１５の上端に配置されているフロート弁用ばね受け座５５と、からなる。

フロート弁用弁体５１は、上方に向かって開口するコップ形状を呈する。フロート弁用弁体５１の底部５１ａの中心から上方に向かって円筒状のガイド部５１ｂが立ち上げられている。ガイド部５１ｂは、フロート弁用ばね５４の径方向へのずれを防止している。

ストッパ５２は、複数の角棒状の部材が間欠的に配置されてなり、液体・気体通過管１５の内周面から中心に向かって延びる。ストッパ５２の長さは、フロート弁用弁体５１の燃料タンク（図１、符号１４）への落下を防止可能な長さに設定されている。即ち、ストッパ５２は、フロート弁用弁体５１の下方への落下を防止していると共に、フロート弁用弁体５１が下端限に位置している場合においても、上方に向かう気体を通過可能としている。また、液面の上昇時には、液体燃料も通過可能としている。これらを簡便な構成によって可能とした。

フロート弁用ばね受け座５５は、液体・気体通過管１５の上端に固定されているリング状の基部５５ａと、この基部５５ａから燃料タンク（下方）に向かって延びる円筒部５５ｂと、からなる。基部５５ａの中心、及び、円筒部５５ｂの内面は、連続して形成され、気体が通過可能な気体通過孔５５ｃとされている。円筒部５５ｂは、フロート弁用ばね５４の径方向へのずれを防止している。

以下、図３において車両の燃料供給装置１０の作用の概要を説明し、図４及び図５において作用を詳細に説明する。

図３（ａ）に示されるように、燃料タンク１４内に、気体１８が発生又は浸入することがある。気体１８が発生する場合としては、液体燃料１２が蒸発した場合が挙げられる。気体１８が浸入する場合としては、給油時に、気体１８が液体燃料１２と混ざった状態で燃料タンク１４内まで到達した場合が挙げられる。

このような場合には、まず、燃料タンク１４内の気体１８を燃料タンク１４の外へ排出する。燃料タンク１４内の気体１８は、気体用ポンプ４４によって吸引される。気体用ポンプ４４によって吸引された気体１８は、液体・気体通過管１５、気体供給管４１を通過して気体貯留容器（図１、符号４２）に供給される。

気体１８が燃料タンク１４内から排出されると、気体１８の体積の分だけ、図３（ｂ）に示されるように、燃料タンク１４は、収縮する。次に、液体燃料１２をエンジン（図１、符号８１）に供給するべく、液体燃料用ポンプ２４を作動させる。

液体燃料用ポンプ２４によって吸引された液体燃料１２は、液体・気体通過管１５、液体燃料供給管２１を通過して、エンジンに供給される。液体燃料１２が燃料タンク１４内から吸引されると、液体燃料１２の体積の分だけ、図３（ｃ）に示されるように、燃料タンク１４は、収縮する。

図４（ａ）には、燃料タンク内に気体が存する場合（図３（ａ）参照）の液体・気体通過管の上端近傍が示されている。この場合には、フロート弁用弁体５１は、ストッパ５２の上部に位置する。このため、液体・気体通過管１５の上端に位置する位置センサ６２は、フロート弁用弁体５１を検知しない。位置センサ６２からの検出信号を受けた制御部６３は、気体用ポンプ４４を作動させる。

矢印によって示されるように、気体１８は、気体用ポンプ４４が作動することにより、液体・気体通過管１５の内部を上方に向かって吸引される。気体１８は、液体・気体通過管１５、気体通過孔５５ｃを通過して気体供給系４０へと供給される。

気体を気体供給系４０へ供給し続けることにより、燃料タンク内には、気体１８が存在しなくなる。すると、図４（ｂ）に示されるように、気体用ポンプ４４によって液体燃料１２が吸引され、液体燃料１２の液面が上昇する。

液体燃料１２の液面が上昇することにより、フロート弁用弁体５１は、液体・気体通過管１５内を上昇する。液面が上昇し続けることにより、図５（ａ）に示されるように、フロート弁用弁体５１の上端は、シール部材５３に当接する。これにより、気体１８の気体供給管４１への供給が停止する。即ち、フロート弁用弁体５１によって、気体供給管４１が閉じられる。

フロート弁用弁体５１が上端限まで上昇することにより、位置センサ６２は、フロート弁用弁体５１を検知する。この検知信号を受けた制御部６３は、液体燃料用ポンプ２４を作動させる。液体燃料用ポンプ２４が作動した後に、制御部６３は、気体用ポンプ４４を停止させる。

図５（ｂ）に示されるように、液体燃料用ポンプ２４が作動することにより、負圧が発生する。この負圧及び液体燃料１２の液圧によって、一方向弁用弁体３２は、一方向弁用ばね３３の付勢力に抗して液体燃料供給管２１を開状態にする。液体燃料供給管２１が開状態になることにより、液体燃料１２は、エンジン（図１、符号８１）に供給される。

仮に、図５（ｂ）の状態において、燃料タンク内に気体が発生するとする。この場合には、発生した気体は、液体・気体通過管１５内を上昇する。発生した気体の分、液体燃料１２の液面が下がる。液面が下がることにより、フロート弁用弁体５１も下がる。すると、位置センサ６２は、フロート弁用弁体５１を検出しなくなる。この検出信号に基づいて、制御部６３は、気体用ポンプ４４を作動させる。

本発明によれば、以下の効果を得ることができる。
図１及び図３を参照して、燃料タンク１４から上方に向かって、液体燃料１２及び気体１８が通過可能な液体・気体通過管１５が延び、この液体・気体通過管１５から気体供給管４１及び液体燃料供給管２１が延びる。燃料タンク１４内の気体１８は、液体・気体通過管１５を通過した後に、気体供給管４１を通過する。一方、燃料タンク１４内の液体燃料１２は、液体・気体通過管１５を通過した後に、液体燃料供給管２１を通過する。即ち、本発明においては、気体１８及び液体燃料１２を共通の管部材によって燃料タンク１４内から取り出す。このことにより、例えば、フィラーパイプ１３への孔開け加工等の工程を削減することができる。これにより、加工が容易な車両の燃料供給装置１０を提供することができる。

さらに、燃料タンク１４は、内部に充填された液体燃料１２の量に合わせて膨張・収縮することが可能な可撓性材料によって構成されている。燃料タンク１４は、液体燃料１２の量に合わせて、膨張・収縮を繰り返す。本発明によれば、燃料タンク１４に開けられる孔の数が少なくて済む。このため、孔が形成されることによる、燃料タンク１４の強度の低下を抑制することができる。膨張・収縮を繰り返す燃料タンク１４を用いる場合に、特に望ましい。

図２も併せて参照し、フロート弁用弁体５１は、燃料タンク１４に向かって付勢されている。液体燃料１２の液面が低下した際に、早急に気体供給管４１を開状態に戻すことができる。これにより、再度、気体１８を吸引することができる。即ち、気体１８の通過を容易にし、液面の低下後に早急に気体１８を吸引することができる。

さらに、液体燃料供給管２１の内部には、液体・気体通過管１５からエンジン８１に向かう方向のみ液体燃料１２の通過を許容する、一方向弁３０が配置されている。確実に、燃料の逆流を防止することができる。

尚、本発明による車両の燃料供給装置は、乗用車の他にも、トラックやバスにも適用可能である。また、二輪車や三輪車等にも適用可能である。即ち、本発明の作用及び効果を奏する限りにおいて、あらゆる車両に適用可能である。

さらに、「内部に充填された液体燃料の量に合わせて膨張・収縮することが可能な可撓性材料によって構成された燃料タンク」には、蛇腹状に形成されている燃料タンクも含まれる。この場合には、燃料が充填されることにより蛇腹が延び、燃料タンクが膨張する。一方、燃料が減少すると、蛇腹が折りたたまれ、燃料タンクが収縮する。即ち、膨張・収縮することが可能な可撓性材料には、材料そのものが膨張・収縮可能な材料の他に、構造的に膨張・収縮を可能にしたものも含まれる。

１０…車両の燃料供給装置
１２…液体燃料
２１…液体燃料供給管
３０…一方向弁
４１…気体供給管
４２…気体貯留容器
４４…気体用ポンプ（気体吸引装置）
５０…フロート弁
５１…フロート弁用弁体（フロート弁の弁体）
８１…エンジン

Claims (4)

1. 液体燃料が充填される燃料タンクと、前記燃料タンク内に存する気体が送られると共に貯留される気体貯留容器と、を有する車両の燃料供給装置において、
   前記燃料タンクから上方に向かって延び、前記液体燃料及び前記気体が通過可能な液体・気体通過管と、
   前記液体・気体通過管の上端から前記気体貯留容器に向かって延び、前記気体を供給する気体供給管と、
   前記気体供給管に接続され、前記気体を前記燃料タンクから吸引する気体吸引装置と、
   前記液体・気体通過管の上端に位置して、前記液体・気体通過管と前記気体供給管との間を接続するとともに、前記液体燃料の液面が上昇した際に、前記液体・気体通過管と前記気体供給管との間の連通を遮断して、前記液体・気体通過管から前記気体供給管への前記気体の供給を停止するフロート弁と、
   前記フロート弁に接続され、エンジンに向かって前記液体燃料を供給する液体燃料供給管と、を備えていることを特徴とする車両の燃料供給装置。
   
2. 前記燃料タンクは、内部に充填された前記液体燃料の量に合わせて膨張・収縮することが可能な可撓性材料によって構成されていることを特徴とする請求項１記載の車両の燃料供給装置。
3. 前記フロート弁の弁体は、前記燃料タンクに向かって付勢されていることを特徴とする請求項１又は請求項２記載の車両の燃料供給装置。
4. 前記液体燃料供給管の内部には、前記液体・気体通過管から前記エンジンに向かう方向のみ前記液体燃料の通過を許容する、一方向弁が配置されていることを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれか１項記載の車両の燃料供給装置。

Images