JPH11218059A - 燃料ポンプ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 燃料吐出量の減少を抑制するとともに燃料吸
入能力が高い燃料ポンプを提供する。 【解決手段】 ポンプ流路４１はインペラの外周に沿っ
てケーシング本体とケーシングカバー２２との間にＣ字
状に形成されている。ポンプ流路４１に吸入された燃料
はインペラの回転により加圧され、燃料ポンプからエン
ジン側に吐出される。気体排出口４２はケーシングカバ
ー２２を貫通しポンプ流路４１と燃料ポンプ外の燃料タ
ンク内とを連通するように形成されている。気体排出口
４２はポンプ流路４１の終端５４に形成されており、気
体排出口４２の径ｄは０．２mm≦ｄ≦０．９mmの範囲内
に設定されている。燃料吸入口４０から気体排出口４２
までの加圧流路が長くなるので燃料吸入口４０の負圧が
大きくなり、燃料吸入能力が向上する。また、ベーパと
ともに気体排出口４２から排出される燃料量が減少する
ので、燃料吐出量の減少を抑制する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、吸入燃料を加圧す
るポンプ流路からベーパ等の気体を排出可能な燃料ポン
プに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、インペラの外周に沿って形成
したポンプ流路にインペラの回転により燃料を吸入して
加圧、圧送する燃料ポンプにおいて、燃料温度が上昇す
るとポンプ流路内にベーパが発生し易い。ベーパの発生
量が増加しポンプ流路にベーパが滞留すると、流体摩擦
力により燃料を吐出していた燃料の液体部がベーパによ
り寸断されるので、ポンプ流路における加圧作用が働か
なくなり、燃料ポンプ外に燃料を吐出不能になることが
ある。

【０００３】エンジン始動時のようにインペラの回転数
が低い場合、ポンプ流路内の燃料流量が少ないので吐出
燃料とともにエンジン側にベーパを排出することが困難
である。したがって、ポンプ流路にベーパが滞留し易く
なり、ポンプ流路における加圧作用が低下する。このよ
うなベーパによる加圧不良を防ぐため、ポンプ流路の途
中にポンプ流路と燃料ポンプの外部とを連通する気体排
出口を設け、ベーパを含む燃料ポンプの加圧作用を妨害
する気体を気体排出口から燃料ポンプの外ヘ排出する燃
料ポンプが知られている。

【０００４】気体排出口を設けた燃料ポンプにおいて、
気体排出口の圧力は気体排出口が燃料ポンプの外部と連
通しているのでほぼ大気圧であり、燃料吸入口の圧力は
気体排出口までの加圧分負圧になる。燃料吸入口の圧力
が負圧になることにより燃料ポンプは燃料タンクから燃
料を吸い上げることができる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、燃料吸
入口から気体排出口までの流路長が短いと燃料吸入口の
圧力が大気圧に近づき、燃料吸入能力が低下する。ここ
で燃料ポンプの燃料吸入能力とは、燃料ポンプが吸上げ
ることができる燃料液面からの燃料の高さで表すことが
できる。つまり、吸上げ高さが高いほど燃料ポンプの燃
料吸入能力が高く、吸上げ高さが低いほど燃料ポンプの
燃料吸入能力が低いことを示す。燃料タンクの底部に燃
料吸入口を配置する場合、燃料吸入能力が低くても燃料
ポンプは燃料を吸入可能であるが、例えば燃料タンクの
上面、または燃料タンクから離れた位置に燃料ポンプを
設置する場合、燃料吸入能力が低いと燃料ポンプが燃料
を吸入できなくなる恐れがある。

【０００６】また、気体排出口の径が小さ過ぎるとベー
パが排出されにくいので、気体排出口の径は所定の大き
さ以上でなければならない。一方気体排出口の径が大き
過ぎると、ベーパを排出することはできるがベーパとと
もに気体排出口から排出される燃料量が増えるので、燃
料吸入口から気体排出口までの加圧能力が低下する。す
ると、燃料吸入口の圧力が大気圧に近づくので燃料吸入
能力が低下する。さらに、ベーパとともに気体排出口か
ら燃料が排出されるので燃料ポンプからエンジン側に吐
出する燃料量が減少するという問題がある。

【０００７】また、インペラの外周に形成した羽根片が
ポンプ流路を形成するケーシングに接近し通過するとき
に生じる作動音が気体排出口から燃料ポンプの外部に漏
れるという問題がある。本発明の目的は、吐出燃料量の
減少を抑制するとともに燃料吸入能力が高い燃料ポンプ
を提供することにある。

【０００８】本発明の他の目的は、騒音を低減する燃料
ポンプを提供することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明の請求項１記載の
燃料ポンプによると、ポンプ流路長の１／２よりも回転
体の回転方向側に気体排出口を備えているので、燃料吸
入口から気体排出口までの流路長を長くできる。気体排
出口は燃料ポンプの外部と連通しておりほぼ大気圧に等
しいので、燃料吸入口から気体排出口までの加圧流路が
長くなると燃料吸入口における負圧が大きくなり燃料ポ
ンプの燃料吸入能力が向上する。つまり、燃料ポンプが
吸い上げることのできる燃料液面からの燃料の高さを高
くすることができる。これにより、燃料タンク内の底部
に限らず、燃料タンクの上面、または燃料タンクから離
れた位置に燃料ポンプを配置することができるので、燃
料ポンプの搭載自由度が向上する。ここで負圧が大きく
なるとは、大気圧の大きさを０としたときに負圧の絶対
値が大きくなることを表す。

【００１０】さらに、気体排出口の径ｄを０．２mm≦ｄ
≦０．９mmの範囲内で小さく設定しているので、ベーパ
とともに気体排出口から排出される燃料量を減少し、燃
料ポンプから吐出する燃料量の減少を抑制することがで
きる。さらに、燃料吸入口から気体排出口までの加圧能
力が向上するので燃料吸入口の負圧が大きくなり燃料ポ
ンプの燃料吸入能力が向上する。

【００１１】本発明の請求項２記載の燃料ポンプによる
と、ポンプ流路の終端に気体排出口を備えることにより
燃料吸入口から気体排出口までの加圧流路長を最も長く
とることができる。したがって、燃料吸入口における負
圧を大きくすることができるので、燃料ポンプの燃料吸
入能力が向上する。本発明の請求項３記載の燃料ポンプ
によると、ポンプ流路内の燃料圧力が所定圧以上になる
と気体排出口を閉塞する弁機構を備えている。したがっ
て、エンジン始動時や、リターンレス式の燃料供給シス
テムに用いられる燃料ポンプにおいてはアイドル運転時
における燃料ポンプの低速回転時、つまり燃料圧力が低
い状態において気体排出口を開くことにより気体吐出口
からベーパを速やかに排出し、燃料ポンプからエンジン
側に燃料を吐出することができる。燃料ポンプの回転体
が所定回転数以上で回転し、ポンプ流路内の燃料圧力が
所定圧以上に加圧されれば、ポンプ流路内の燃料に発生
するベーパを燃料とともにエンジン側に吐出することが
できる。したがって、ポンプ流路内の燃料が所定圧以上
になると気体排出口を閉塞することにより、ベーパとと
もに気体排出口から燃料が排出されることを防止し、燃
料吐出量の減少を抑制することができる。

【００１２】さらに、気体排出口を閉塞することにより
燃料ポンプ内の作動音が気体排出口から漏れることを防
止する。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を示す
複数の実施例を図に基づいて説明する。 （第１実施例）本発明の燃料ポンプを示す第１実施例を
図１および図２に示す。図２に示す燃料ポンプ１０は、
例えばリターンレスの燃料供給システムにおいて車両等
の燃料タンク内に収容されており、燃料タンクから吸入
した燃料をエンジン側に供給するものである。

【００１４】燃料ポンプ１０はポンプ部２０とこのポン
プ部２０を駆動する電磁駆動部としてのモータ部３０と
から構成されている。モータ部３０はブラシ付の直流モ
ータであり、円筒状のハウジング１１内に永久磁石を環
状に配置し、この永久磁石の内周側に同心円上に電機子
３２を配置した構成となっている。ポンプ部２０は、ケ
ーシング本体２１、ケーシングカバー２２およびインペ
ラ２４等から構成されている。ケーシング本体２１およ
びケーシングカバー２２により一つのケーシング部材が
構成され、その内部に回転体としてのインペラ２４が回
転自在に収容されている。ケーシング本体２１およびケ
ーシングカバー２２は、例えばアルミのダイカスト成形
により形成されている。ケーシング本体２１はハウジン
グ１１の一方の端部内側に圧入固定されており、その中
心に軸受２５が嵌着されている。ケーシングカバー２２
は、ケーシング本体２１に被せられた状態でハウジング
１１の一端にかしめ等により固定されている。ケーシン
グカバー２２の中心にはスラスト軸受２６が圧入固定さ
れている。電機子３２の回転シャフト３５の一方の端部
は、軸受２５により回転自在に径方向に支持されている
とともに、スラスト軸受２６によりスラスト方向の荷重
を支持されている。回転シャフト３５の他方の端部は軸
受２７により回転自在に径方向に支持されている。

【００１５】ケーシングカバー２２に燃料吸入口４０が
形成されており、周縁部に羽根片を形成したインペラ２
４が回転することにより図示しない燃料タンク内の燃料
が燃料吸入口４０からポンプ流路４１に吸入される。ポ
ンプ流路４１は、インペラ２４の外周に沿いケーシング
本体２１とケーシングカバー２２との間にＣ字状に形成
されている。ポンプ流路４１に吸入された燃料はインペ
ラ２４の回転により加圧され、モータ部３０の燃料室３
１に圧送される。

【００１６】図１に示すように、ケーシングカバー２２
のケーシング本体２１との対向面にＣ字状の燃料溝２３
が形成されている。燃料溝２３により形成されポンプ流
路４１の一部を構成する溝通路５０は、燃料吸入口４０
と連通する入口部５１と、入口部５１から徐々に通路幅
が狭くなりかつ通路深さが浅くなる導入通路部５２と、
導入通路部５２から溝通路５０の終端５４に向かって形
成された加圧通路部５３とからなる。

【００１７】気体排出口４２はケーシングカバー２２を
貫通しポンプ流路４１と燃料ポンプ外の燃料タンク内と
を連通するように形成されている。気体排出口４２はポ
ンプ流路４１に発生する燃料蒸気としてのベーパを含む
気泡をポンプ流路４１から燃料タンクに排出するもので
ある。気体排出口４２は終端５４に形成されており、気
体排出口４２の径ｄは０．２mm≦ｄ≦０．９mmの範囲内
に設定されている。流路面積に換算すると、気体排出口
４２の流路面積ｓは０．０３mm² ＜ｓ＜０．６４mm² の
範囲内に設定されている。

【００１８】電機子３２はモータ部３０内に回転自在に
収容され、コイルがコア３２ａの外周に巻回されてい
る。整流子３４は電機子３２の図２の上部に配設されて
いる。図示しない電源から、コネクタ４５に埋設された
ターミナル４６、図示しないブラシ、整流子３４を介し
てコイルに電力が供給される。供給された電力により電
機子３２が回転すると、電機子３２の回転シャフト３５
とともにインペラ２４が回転する。インペラ２４が回転
すると、燃料吸入口４０からポンプ流路４１に燃料が吸
入され、この燃料がインペラ２４の各羽根片から運動エ
ネルギーを受けてポンプ流路４１から燃料室３１に圧送
される。燃料室３１に圧送された燃料は、電機子３２の
周囲を通過し燃料吐出口４３から燃料ポンプ外に吐出さ
れる。燃料吐出口４３には逆止弁４４が収容されてお
り、エンジン停止時、逆止弁４４が配管内の圧力を保持
することによりエンジンの始動性を良好にする。

【００１９】次に、第１実施例と図５に示す比較例との
燃料吸入能力の違いについて説明する。図５に示す比較
例では、吸入口４０から気体排出口５５までのポンプ流
路４１が形成する円周角θ₂ がθ₂ ＝１１２．５°であ
る。比較例の吸入口４０から終端５４までのポンプ流路
４１が形成する円周角θ₁ は第１実施例と同じθ₁ ＝３
１４°に設定されているので、気体排出口５５はポンプ
流路４１の流路長の１／２よりも燃料吸入口４０側、つ
まりインペラ２４の回転方向と反対側に形成されてい
る。一方第１実施例では、気体排出口４２は終端５４に
形成されているので、吸入口４０から気体排出口４２ま
でのポンプ流路４１が形成する円周角θ₁はθ₁ ＝３１
４°である。

【００２０】気体排出口の径ｄを変化させたときの第１
実施例および比較例の燃料吸い上げ高さを測定した結果
を図３に示す。気体排出口の形成位置および径ｄ以外の
構成は第１実施例および比較例ともに同一である。第１
実施例の気体排出口４２の径ｄが０．２mm≦ｄ≦０．９
mmの範囲内において、この範囲外に径ｄの大きさを設定
する場合よりも燃料ポンプ１０が吸い上げることのでき
る燃料の高さが高くなり、燃料吸入能力が向上してい
る。これは以下に述べる理由による。

【００２１】気体排出口４２の径ｄが０．２mm＞ｄであ
れば、気体排出口４２からベーパが排出されにくいので
燃料吸入口４０から気体排出口４２までの加圧能力が低
下し、気体排出口４２と燃料吸入口４０との差圧が小さ
くなる。気体排出口４２の圧力はほぼ大気圧に等しいの
で、気体排出口４２と燃料吸入口４０との差圧が小さく
なると燃料吸入口４２の圧力が大気圧に近づき燃料吸入
能力が低下する。一方気体排出口４２の径ｄが０．９mm
＜ｄであれば、ベーパを排出することはできるがベーパ
とともに気体排出口４２から排出される燃料量が増える
ので、燃料吸入口４０から気体排出口４２までの加圧能
力が低下し、燃料吸入能力が低下する。

【００２２】一方比較例では、図３において気体排出口
５５の径ｄが０．９mm＞ｄのときの吸い上げ高さが示さ
れていないが、第１実施例および比較例の測定値から判
断し、気体排出口５５の径ｄの大小に関わらず第１実施
例よりも吸い上げ高さが低くなると判断できる。比較例
における燃料吸入口４０から気体排出口５５までの流路
長は第１実施例における燃料吸入口４０から気体排出口
４２までの流路長よりも短いので、比較例における気体
排出口５５と燃料吸入口４０との差圧は、第１実施例に
おける気体排出口４２と燃料吸入口４０との差圧よりも
小さくなる。燃料ポンプが燃料タンクの内または外のい
ずれに設置されていても気体排出口５５、４２は大気開
放されているので、気体排出口５５、４２の圧力は大気
圧とほぼ等しい。したがって、第１実施例の燃料吸入口
４０の負圧は比較例の燃料吸入口４０の負圧よりも大き
くなり、第１実施例の方が比較例よりも燃料の吸い上げ
高さが高くなる。つまり、燃料吸入能力が向上する。

【００２３】次に、インペラ２４の回転数を変化させた
ときの第１実施例および比較例の吸い上げ高さを測定し
た結果を図４に示す。第１実施例の気体排出口４２の径
ｄはｄ＝０．５mm、比較例の気体排出口５５の径ｄはｄ
＝０．９mmに設定してある。比較例に比べ第１実施例の
吸上げ高さがほぼ２倍近く高くなっていることが判る。
比較例の気体排出口５５の径ｄを第１実施例と同じ０．
５mmにしても、図３の測定結果から判断し、インペラ２
４の回転数に関わらず第１実施例の方が比較例よりも吸
い上げ高さが高くなる。

【００２４】第１実施例では、リターンレス式の燃料供
給システムに燃料ポンプ１０を用いたが、燃料タンクに
余剰燃料を戻す燃料供給システムに第１実施例の燃料ポ
ンプ１０を用いてもよい。 （第２実施例）本発明の第２実施例を図６に示す。図６
に示す終端５４付近以外の構成は第１実施例と実質的に
同一である。

【００２５】燃料排出口５６は溝通路５０の終端５４に
形成されており、燃料排出口５６の径ｄは０．２mm≦ｄ
≦０．９mmの範囲内に設定されている。弁機構６０は燃
料排出口５６の出口側に配設されている。弁機構６０
は、ケーシングカバー２２に固定された弁座部材６１、
弁部材６２およびスプリング６６を有する。弁座部材６
１は樹脂で成形されており、中央部に貫通孔６１ａが形
成されている。弁部材６２は、スプリング座となる傘部
６３、貫通孔６１ａに貫挿されているロッド６４および
ストッパ６５を有する。傘部６３とストッパ６５とはそ
れぞれ反対側で弁座部材６１に着座する。傘部６３が弁
座部材６１に着座すると貫通孔６１ａは閉塞されるが、
ストッパ６５が弁座部材６１に着座しても貫通孔６１ａ
は閉塞されない。スプリング６６はストッパ６５が弁座
部材６１に着座する方向に弁部材を付勢する。

【００２６】エンジン始動時やリターンレス式の燃料供
給システムに用いられる場合、ポンプ流路４１の燃料圧
力が低いとスプリング６６の付勢力によりストッパ６５
が弁座部材６１に着座し、貫通孔６１ａは開いている。
したがって、気体排出口５６から貫通孔６１ａを通って
ベーパを排出することができる。ポンプ流路４１の燃料
圧力が所定圧以上になると、スプリング６６の付勢力に
抗して傘部６３が弁座部材６１に着座し、貫通孔６１ａ
を閉塞する。すると、気体排出口５６の出口側が閉塞さ
れるので気体排出口５６からベーパは排出されない。ポ
ンプ流路４１の燃料圧力が低い場合は速やかに燃料タン
クにベーパを排出するために貫通孔６１ａを開く必要が
ある。一方、ポンプ流路４１の燃料圧力が所定圧以上に
なると、燃料室３１に吐出する燃料とともに燃料室３１
にベーパを排出することができるので、貫通孔６１ａを
閉塞する必要がない。

【００２７】第２実施例では、ポンプ流路４１の燃料圧
力が所定圧以上になると気体排出口５６を閉塞する弁機
構６０を設けているので、ポンプ流路４１の燃料圧力が
所定圧以上であれば気体排出口５６から燃料が排出され
ない。したがって、燃料ポンプからエンジン側に吐出す
る燃料量の減少を抑制することができる。また、ポンプ
流路４１の燃料圧力が所定圧以上になると弁機構６０に
より気体排出口５６を閉塞するので、インペラの羽根片
がポンプ流路４１を形成するケーシングに接近し通過す
るときに発生する音が気体排出口５６から燃料ポンプの
外に漏れることを低減することができる。

【００２８】（第３実施例）本発明の第３実施例を図７
に示す。図７に示す終端５４付近以外の構成は第１実施
例と実質的に同一である。弁機構を構成する弁部材７０
はケーシングカバー２２の終端５４付近に形成された凹
部５７に嵌合している。弁部材７０はゴム製であり、外
周面に環状溝７１が形成されている。弁部材７０の中央
部に気体排出口としての貫通孔７２が形成されている。
貫通孔７２の径ｄは０．２mm≦ｄ≦０．９mmの範囲内に
設定されている。弁部材７０は凹部５７に形成した弁座
５８に着座可能である。凹部５７の燃料出口側に貫通孔
５９が形成されている。

【００２９】エンジン始動時やリターンレス式の燃料供
給システムに用いられる場合、ポンプ流路４１の燃料圧
力が低いと弁部材７０は図７に示す状態にあり、貫通孔
７２と貫通孔５９は連通している。つまり、貫通孔７２
から貫通孔５９を通ってベーパを排出することができ
る。ポンプ流路４１の燃料圧力が大きくなると弁部材７
０は弁座５８側に押しつけられるので、弁部材７０の貫
通孔５９側の外径が小さくなる。すると、貫通孔５９側
の貫通孔７２の径が小さくなり、燃料圧力が所定圧以上
になると貫通孔７２が閉塞する。したがって、貫通孔７
２を通ってベーパは排出されない。

【００３０】第３実施例では、第２実施例と同様にポン
プ流路４１の燃料圧力が所定圧以上になると弁部材７０
に設けた気体排出口としての貫通孔７２が閉塞するの
で、ポンプ流路４１の燃料圧力が所定圧以上であれば貫
通孔７２から燃料が排出されない。したがって、燃料ポ
ンプからエンジン側に吐出する燃料吐出量の減少を抑制
する。

【００３１】また、ポンプ流路４１の燃料圧力が所定圧
以上になると弁部材７０により貫通孔７２が閉塞される
ので、インペラの羽根片がポンプ流路７２を形成するケ
ーシングに接近し通過するときに発生する音が貫通孔７
２から燃料ポンプの外に漏れることを低減することがで
きる。以上説明した本発明の上記複数の実施例では、ポ
ンプ流路４１の終端５４に気体排出口を形成しているの
で、燃料吸入口４０から気体排出口までの加圧流路長が
長くなり燃料吸入口４０の負圧が大きくなる。したがっ
て、燃料ポンプの燃料吸入能力が向上するので、燃料タ
ンク内だけでなく燃料タンクの上面や燃料タンクから離
れた位置に燃料ポンプを配置しても、燃料タンクから燃
料を吸い上げることができる。

【００３２】また、気体排出口の径ｄを０．２mm≦ｄ≦
０．９mmの範囲内に設定しているので、気体排出口から
排出される燃料量を減少し燃料吸入口４０から気体排出
口の間における燃料加圧効率を増加させることができ
る。つまり、燃料吸入口４０と気体排出口との差圧が大
きくなるので燃料吸入口４０の負圧が大きくなり、燃料
ポンプの燃料吸入能力が向上する。さらに、気体排出口
から排出される燃料を低減するのでエンジン側に吐出す
る燃料量の減少を抑制する。

【００３３】上記複数の実施例では、気体排出口の流路
形状を円形に形成したが、流路面積ｓが０．０３mm² ＜
ｓ＜０．６４mm² の範囲内に設定されているのであれ
ば、どのような形状に形成してもよい。また上記複数の
実施例では、ポンプ流路４１の終端５４に気体排出口を
形成したが、燃料吸入口４０からインペラ２４の回転方
向に向けてポンプ流路長の１／２以上であれば、ポンプ
流路４１のいずれの位置に気体排出口を形成してもよ
い。

【図面の簡単な説明】

【図１】図２のＩ−Ｉ線断面図である。

【図２】本発明の第１実施例の燃料ポンプを示す断面図
である。

【図３】気体排出口の径と吸上げ高さとの関係を示す特
性図である。

【図４】回転数と吸上げ高さとの関係を示す特性図であ
る。

【図５】図１と同じ断面位置における第１実施例の比較
例を示す断面図である。

【図６】本発明の第２実施例において気体排出口に設け
られた弁機構を示す模式的断面図である。

【図７】本発明の第３実施例において気体排出口に設け
られた弁機構を示す模式的断面図である。

【符号の説明】

１０ 燃料ポンプ ２４ インペラ（回転体） ４０ 燃料吸入口 ４１ ポンプ流路 ４２ 気体排出口 ５０ 溝通路（ポンプ流路） ５４ 終端 ５６ 気体排出口 ６０ 弁機構 ７０ 弁部材 ７２ 貫通孔（気体排出口）

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 回転体の回転により燃料吸入口から吸い
   上げた燃料を前記回転体の周囲に形成されているポンプ
   流路で加圧する燃料ポンプであって、 前記ポンプ流路長の１／２よりも前記回転体の回転方向
   側に、前記ポンプ流路と前記燃料ポンプの外部とを連通
   し、径ｄが０．２mm≦ｄ≦０．９mmである気体排出口を
   備えることを特徴とする燃料ポンプ。
2. 【請求項２】 前記ポンプ流路の終端に前記気体排出口
   を備えることを特徴とする請求項１記載の燃料ポンプ。
3. 【請求項３】 前記ポンプ流路の燃料圧力が所定圧以上
   になると前記気体排出口を閉塞する弁機構を備えること
   を特徴とする請求項１または２前記載の燃料ポンプ。