JPWO2017175595A1 - 燃料供給装置 - Google Patents

Abstract

燃料供給装置（６）は、サブタンク（１１）、燃料ポンプ（２１）、移送ジェットポンプ（３１）、減量弁（３２）および仕切壁（１２）を有する。サブタンク（１１）は、燃料タンク（１）内に設けられ、燃料を貯留可能な容器を成す。燃料ポンプ（２１）は、サブタンク（１１）内に設けられ、サブタンク（１１）内の燃料を汲み上げる。移送ジェットポンプ（３１）は、燃料タンク（１）内の燃料をサブタンク（１１）内に汲み上げる。減量弁（３２）は、動作時に発熱を伴う。仕切壁（１２）は、サブタンク（１１）内を第１室（１３）と第２室（１４）に区画する。第１室（１３）に燃料ポンプ（２１）が配置される。第２室（１４）に減量弁（３２）を通過する燃料が排出される。

Description

本発明は、エンジンに燃料を供給する燃料供給装置に関する。

燃料タンク内の燃料ポンプとエンジンが燃料配管によって連結される。燃料ポンプによって燃料タンク内の燃料がエンジンに供給され、エンジンで消費される。燃料配管からリターン経路が分岐しており、リターン経路に減量弁が設けられる。エンジンで消費される燃料量が少ない場合、減量弁を開いて燃料ポンプからの燃料の一部がリターン経路を経て燃料タンクに戻される。

特開２００８−２５５８７２号公報の燃料ポンプは、燃料タンク内に設けられたサブタンク内に配置される。そのため燃料が燃料タンク内で偏った際にも、燃料がサブタンク内に留まる。かくして燃料ポンプは、燃料の偏りに影響を受けずに燃料をエンジンに供給できる。この構成の場合、燃料ポンプと減量弁は、共にサブタンク内に配置される。

減量弁は、作動時に伴い発熱する。そのため減量弁の熱によって減量弁の周りの燃料中に燃料蒸気（以下、ベーパという）が発生し得る。その結果、燃料ポンプに吸い込まれる燃料にベーパが混入することがある。このように燃料ポンプに吸い込まれる燃料にベーパが混入すると、燃料ポンプの吐出燃料量がベーパの混入分だけ減少する。そのためエンジンに必要な量の燃料を燃料ポンプによって供給できなくなる恐れがある。

従来、燃料ポンプが燃料タンク内のサブタンクに配置され、減量弁の如き作動時に発熱を伴う機能部品が燃料ポンプ周りに配置された燃料供給装置において、機能部品付近で発生するベーパが燃料ポンプに吸い込まれることを抑制できる構造が必要とされている。

本発明の１つの特徴によると燃料供給装置は、サブタンク、燃料ポンプ、汲上機、機能部品および仕切壁を有する。サブタンクは、燃料タンク内に設けられ、燃料を貯留可能な容器を成す。燃料ポンプは、サブタンク内に設けられ、サブタンク内の燃料を汲み上げる。汲上機は、燃料タンク内の燃料をサブタンク内に汲み上げる。機能部品は、動作時に発熱を伴う。仕切壁は、サブタンク内を第１室と第２室に区画する。第１室に燃料ポンプが配置される。機能部品を通過する燃料が第２室に排出および／または第２室を通過する。

汲上機は、例えば電動ポンプ、ジェットポンプ（エジェクタポンプ）等を含む。機能部品は、例えば減量弁、パワートランジスタを備えた燃料ポンプ駆動用コントローラ等を含む。減量弁は、例えば燃料ポンプのリターン経路中に配置されたソレノイドを備える。

機能部品が発する熱により燃料が加熱されると、燃料中にベーパが発生する恐れがある。機能部品を通過する燃料は、第２室に排出または通過する。第２室の燃料は、例えば汲上機により燃料と共に第２室から溢れ出るように流され得る。そのため機能部品の熱によって生じ得るベーパは、第２室側で生じやすく、燃料ポンプが配置された第１室には生じ難い。その結果、燃料ポンプに吸い込まれる燃料中にベーパが混入することが抑制される。

他の特徴によると、機能部品は、仕切壁の上方に位置され得る。仕切壁は、機能部品の下方に位置する第１部位と、機能部品が上方に存在せずかつ第１部位に比べて高さの高い第２部位を有し得る。

従って、汲上機により第２室に燃料が汲み上げられ、第２室から燃料が溢れ出る場合、低い第１部位を経て第１室に漏れる。そのため第１部位の上方に位置する機能部品に接しつつ燃料が流れて、機能部品が冷却され得る。

他の特徴によると、機能部品は、第１室と第２室とに跨って配置され得る。従って仕切壁を乗り越えて第２室から第１室に溢れ出る燃料は、機能部品に沿って第２室から第１室へ流れ、機能部品を冷却し得る。

他の特徴によると、第２部位の底面からの第２部位の最低高さは、底面からの機能部品の最低高さより高い。そのため燃料が汲上機により第２室に汲み上げられ、燃料が第２室から溢れ出る場合、第２部位から漏れ出ることが容易でなく、第１部位から漏れ出る。これにより燃料は、機能部品周りを通過して流れる。従って、機能部品周りを通過する燃料によって機能部品が冷却され得る。

他の特徴によると、機能部品は、燃料ポンプから吐出される燃料の一部を燃料タンクに戻すリターン経路中に設けられ得る。機能部品は、通電、非通電によりリターン経路を開閉するソレノイドを含む減量弁であっても良い。従って、燃料ポンプの近くに配置される減量弁の冷却対策、並びに減量弁の発熱により発生されるベーパ対策を行うことができる。

燃料供給装置を含む燃料供給システムのシステム構成図である。 燃料供給装置の斜視図である。 燃料供給装置の正面図である。 図３のＩＶ−ＩＶ線断面矢視図である。 図３のＶ−Ｖ線断面矢視図である。 図３のＶＩ−ＶＩ線断面矢視図である。 付随的部品を除いた図５のＶＩＩ−ＶＩＩ線断面矢視図である。 付随的部品を除いた燃料供給装置の斜視図である。 燃料タンクと燃料供給装置の模式図である。

図１に示すように燃料供給装置６は、燃料タンク１内に設けられたサブタンク１１と、サブタンク１１内に配置された燃料ポンプ２１を有する。サブタンク１１は、燃料タンク１内の燃料の一部を貯留可能な容器である。燃料ポンプ２１は、燃料を汲み上げ、エンジン２の燃料噴射弁３に供給する。

図１，９に示すように燃料ポンプ２１は、サブタンク１１内の燃料を吸込み、圧力を加えて排出する。燃料ポンプ２１から排出された燃料の一部は、リターン経路３６に排出され、リターン経路３６は、例えば図２に示すように管である。リターン経路３６は、図９に示すように液経路３８を経由して移送ジェットポンプ３１と接続され、液経路３９を経由して汲上ジェットポンプ３３に接続される。移送ジェットポンプ３１と汲上ジェットポンプ３３は、いわゆるエジェクタポンプ（汲上機）である。移送ジェットポンプ３１と汲上ジェットポンプ３３は、供給される燃料の流動エネルギをポンプとして利用する。

図６，９に示すように移送ジェットポンプ３１は、サブタンク１１に設けられ、吸込み口３１ａ（図２参照）と排出口３１ｂを有する。吸込み口３１ａは、サブタンク１１の外に位置し、吸込み口３１ａに燃料移送管４４が接続される。燃料移送管４４は、鞍型の燃料タンク１の第１領域１ａから第２領域１ｂに延出する。燃料タンク１は、第１領域１ａと第２領域１ｂの間において上方に窪む凹部１ｃを有する。

図９に示すように移送ジェットポンプ３１の排出口３１ｂは、サブタンク１１内に位置する。詳しくは排出口３１ｂは、仕切壁１２によって形成されたサブタンク１１の第２室１４に位置し、下方に向く。移送ジェットポンプ３１は、燃料ポンプ２１から燃料が供給されると、流動エネルギを利用して第２領域１ｂから燃料を吸込み、サブタンク１１の第２室１４に排出する。

図９に示すように汲上ジェットポンプ３３は、サブタンク１１に設けられ、吸込み口３３ａ（図３参照）と排出口３３ｂを有する。吸込み口３３ａは、サブタンク１１の近傍に位置し下方に向く。排出口３３ｂは、サブタンク１１の第１室１３に位置する。汲上ジェットポンプ３３は、燃料ポンプ２１から燃料が供給されると、流動エネルギを利用してサブタンク１１近傍の第１領域１ａから燃料を吸込み、サブタンク１１の第１室１３に排出する。

図９に示すように燃料ポンプ２１の吐出口に接続管３７が接続される。接続管３７は、図４に示す蓋部材４１に設けられた吐出管４３に接続される。図１に示すように吐出管４３には燃料配管５が接続される。したがって燃料ポンプ２１から排出された燃料は、燃料配管５を経て燃料分配管４に供給される。燃料分配管４には複数の燃料噴射弁３が接続される。燃料分配管４は、各燃料噴射弁３に一定圧力に調整した燃料を分配する。燃料分配管４に例えば４本の燃料噴射弁３が接続される。

燃料分配管４には、燃料分配管４内の圧力を検出する燃料圧力センサ（図視省略）が設けられる。燃料圧力センサの検出出力がＥＣＵ（電気制御ユニット）等の制御回路に送信される。制御回路は、燃料圧力センサの検出出力に基づいて燃料分配管４内の燃料圧力が設定圧力となるように燃料ポンプ２１の出力を制御しつつ減量弁３２の開閉を制御する。燃料分配管４内の燃料圧力が設定圧力より高くなると、減量弁３２が通電されて開放される。

図１，９に示すように減量弁３２は、リターン経路３６に接続される。減量弁３２は、燃料ポンプ２１の近くに位置し、かつサブタンク１１内に配置される。減量弁（機能部品）３２は、電磁弁であり、通電により発熱する。減量弁３２は、排出口３２ｄを有し、排出口３２ｄは、サブタンク１１の第２室１４に向けて下方に向く。したがって減量弁３２を通って減量弁３２によって暖められた燃料は、サブタンク１１の第２室１４に排出される。

その結果、減量弁３２の熱によって発生する燃料蒸気（以下、ベーパという）は、第２室１４で生じやすく、第１室１３で生じ難い。かくして第１室１３内の燃料ポンプ２１がベーパを含む燃料を吸い込む量が少なくなる。減量弁３２の内部あるいは近傍を通過した燃料は、液経路３８，３９を流れる。そして液経路３８，３９も第２室１４内を延出する。そのため液経路３８，３９の外周において生じ得るベーパは、第２室１４内にて発生する。

図１，９に示すように燃料ポンプ２１の吐出口にチェック弁３５が接続される。チェック弁３５は、燃料配管５および接続管３７の上流に位置する。チェック弁３５は、燃料ポンプ２１の吐出燃料圧力が燃料配管５の圧力に対して所定値以上高くなると開弁する。これにより燃料ポンプ２１から燃料配管５を経由して燃料がエンジン２に供給される。

一方、燃料ポンプ２１の吐出燃料圧力が燃料配管５の圧力に対して所定値より低いと閉弁する。これにより燃料が燃料ポンプ２１と燃料配管５の間で流れることが阻止される。従って、チェック弁３５は、燃料ポンプ２１の正常動中に、燃料ポンプ２１の燃料を燃料配管５に供給する。そして燃料ポンプ２１の作動停止中に、燃料配管５の燃料が燃料ポンプ２１側に逆流するのを阻止する。

図１，９に示すように燃料ポンプ２１の吐出口の下流にリリーフ弁３４が接続される。リリーフ弁３４は、チェック弁３５の下流において接続管３７に対して分岐している。リリーフ弁３４は、燃料配管５および接続管３７の上流に位置する。リリーフ弁３４は、サブタンク１１内に配置され、サブタンク１１の第１室１ａに向けて開口する排出口３４ａを有する。リリーフ弁３４は、燃料配管５に供給される燃料圧力が予め設定された値（異常値）より高くなったときに開弁される。従ってリリーフ弁３４は、燃料配管５に供給される燃料圧力が異常値より高くなった際に、燃料ポンプ２１から排出された燃料をサブタンク１１に戻す。

図１，７に示すようにサブタンク１１内には、燃料フィルタ２２が配置される。燃料フィルタ２２は、燃料ポンプ２１の周りを囲むように配置される。サブタンク１１内の燃料は、燃料フィルタ２２を通って燃料ポンプ２１に吸い込まれる。

図２〜４に示すように燃料供給装置６は、蓋部材４１を有する。蓋部材４１は、支柱１６によってサブタンク１１に連結される。支柱１６は、蓋部材４１の支柱保持部１５から下方向に延びてサブタンク１１の一部に摺動自在に貫通される。２本の支柱１６のうちの１本の外周にばね１７が設けられる。ばね１７は、蓋部材４１とサブタンク１１の間で、両者を離間する方向に付勢する。従って、サブタンク１１は、支柱１６及びばね１７によって蓋部材４１に対して接離可能に接続される。

図４のように蓋部材４１は、燃料タンク１の開口を塞ぐ。燃料タンク１の開口は、燃料供給装置６を燃料タンク１内に挿入するために燃料タンク１の上部に開けられている。サブタンク１１が燃料タンク１内に挿入されて、蓋部材４１が燃料タンク１の開口に取り付けられたとき、サブタンク１１の底部は、ばね１７の付勢力により燃料タンク１の底部に圧接して固定される。図２〜４のように、蓋部材４１には、燃料供給装置６と制御回路（図示略）との間の電気配線をつなぐコネクタ４２が設けられる。

サブタンク１１は、仕切壁１２により２つの室に区画される。第１室１３には、燃料ポンプ２１、燃料フィルタ２２等が配置される。第２室１４には、移送ジェットポンプ３１が配置される。第２室１４は、移送ジェットポンプ３１を収納する大きさで、第１室１３より容積が小さい。仕切壁１２は、サブタンク１１の側壁の底面からの高さより低い。

移送ジェットポンプ３１は、燃料タンク１の第２領域１ｂから汲み上げた燃料を第２室１４の底部に向けて噴出する。その燃料は、第２室１４を満たすと、仕切壁１２を乗り越えて第１室１３に流入する。このとき、移送ジェットポンプ３１から噴出された燃料は、第２室１４の底部で跳ね返されて第２室１４の上部へ噴出するように溢れ出る。

移送ジェットポンプ３１が作動を停止したとき、移送ジェットポンプ３１を通じてサブタンク１１内の燃料がサブタンク１１の外へ流出してしまう。したがって仕切壁１２を設けることで、サブタンク１１の第２室１４の燃料のみがサブタンク１１の外へ流出する。そのためサブタンク１１の第１室の燃料が移送ジェットポンプ３１を通じてサブタンク１１の外へ流出することを防止できる。これにより燃料ポンプ２１の周りに汲み上げ可能な燃料がなくなることを抑制できる。

図４に示すように移送ジェットポンプ３１の上方に減量弁３２が固定される。図５に示すように減量弁３２は、通電により磁化されるソレノイド３２ｂを備える。減量弁３２は、全体として仕切壁１２の上方に位置し、第１室１３と第２室１４に跨って配置される。図２に示すように減量弁３２の上部にコネクタ３２ａが設けられる。コネクタ３２ａには、蓋部材４１に設けられたコネクタ４２から延出する電気配線が接続される。減量弁３２は、コネクタ３２ａを除く部分が全てサブタンク１１の高さより低い位置に設置される。一方、コネクタ３２ａは、サブタンク１１の高さより高い位置に設置される。

図４，７，８に示すように仕切壁１２は、第１部位１２ａと第２部位１２ｂを有する。第１部位１２ａの下方に減量弁３２が位置し、第２部位１２ｂの下方に減量弁３２が位置しない。第２部位１２ｂは、第１部位１２ａに比べて底面からの高さが高い。図７では仕切壁１２を見易く示すために燃料ポンプ２１を省略している。図８では、燃料ポンプ２１及び燃料フィルタ２２を省略している。

第２室１４から第１室１３に燃料が流れる場合、燃料の多くは、第１部位１２ａを通過して流れる。一方、第２部位１２ｂを通過する燃料量は少ない。そのため燃料が減量弁３２の周りを通過して流れ、燃料によって減量弁３２が冷却される。サブタンク１１が燃料で満たされている場合は、減量弁３２は、燃料に浸漬されて、該燃料によって冷却され得る。

上記実施形態では、汲上機として移送ジェットポンプ３１を採用している。これに代えて汲上機として汲上ジェットポンプ３３を採用してもよい。ジェットポンプの代わりに電動ポンプを採用してもよい。

上記実施形態では、機能部品として減量弁３２を有し、減量弁３２が仕切壁１２の上方に設けられる。これに代えて減量弁３２が第２室の上方で仕切壁１２の側部に設けられても良い。この場合でも、仕切壁１２のサブタンク１１底部からの最低高さが機能部品の最低高さより高くされていれば、第２室から溢れ出る燃料により減量弁３２の冷却を行うことができる。しかも、減量弁３２周りで発生するベーパの第１室への流入抑制を図ることができる。

上記実施形態では、燃料供給装置６は、機能部品として減量弁３２を有する。これに代えて燃料供給装置６は、燃料ポンプ２１や減量弁３２の作動を制御する制御回路を機能部品として有していても良い。制御回路も作動時に発熱を伴う。

上記実施形態では、減量弁３２の近傍を通過した燃料が移送ジェットポンプ３１と汲上ジェットポンプ３３に供給される。これに代えて減量弁３２を通過した燃料が移送ジェットポンプ３１と汲上ジェットポンプ３３に供給されても良い。

減量弁３２から排出された燃料は、第２室１４に排出される。第２室１４内の燃料は、移送ジェットポンプ３１により汲み上げられる燃料と共に第２室１４から第１室１３に溢れ出る。この時、燃料は、仕切壁１２を超えて流れる。そのため燃料の流路が長くなり、燃料中のベーパが空気中に放出される可能性が高くなる。これにより燃料ポンプ２１に吸い込まれる燃料に含まれるベーパが少なくなる。

上記実施形態では、機能部品（例えば減量弁３２）が第２室１４の上部または上方に配置される。これに代えて機能部品が第２室１４の中間または下部に配置されても良い。

添付の図面を参照して詳細に上述した種々の実施例は、本発明の代表例であって本発明を限定するものではありません。詳細な説明は、本教示の様々な態様を作成、使用および／または実施するために、当業者に教示するものであって、本発明の範囲を限定するものではありません。更に、上述した各付加的な特徴および教示は、改良された燃料供給装置および／またはその製造方法と使用方法を提供するため、別々にまたは他の特徴および教示と一緒に適用および／または使用され得るものです。

Claims (13)

1. 燃料供給装置であって、
   燃料タンク内に設けられ、燃料を貯留可能な容器を成すサブタンクと、
   前記サブタンク内に設けられ、前記サブタンク内の燃料を汲み上げる燃料ポンプと、
   前記燃料タンク内の燃料を前記サブタンク内に汲み上げる汲上機と、
   動作時に発熱を伴う機能部品と、
   前記サブタンク内を第１室と第２室に区画する仕切壁を有し、前記第１室に前記燃料ポンプが配置され、前記機能部品を通過する燃料が前記第２室に排出および／または前記第２室を通過する燃料供給装置。
2. 請求項１に記載の燃料供給装置であって、
   前記機能部品は、動作時に発熱を伴い、その熱により燃料内に燃料蒸気を発生させ得る燃料供給装置。
3. 請求項１または２に記載の燃料供給装置であって、
   前記機能部品は、前記サブタンク内の燃料に触れる位置に配置される燃料供給装置。
4. 請求項１〜３のいずれか１つに記載の燃料供給装置であって、
   前記汲上機が前記第２室に配置され、前記機能部品を通過する燃料が前記汲上機に供給される燃料供給装置。
5. 請求項１〜４のいずれか１つに記載の燃料供給装置であって、
   前記機能部品が前記第２室に配置される燃料供給装置。
6. 請求項１〜５のいずれか１つに記載の燃料供給装置であって、
   前記機能部品は、前記仕切壁の上方に位置する燃料供給装置。
7. 請求項６に記載の燃料供給装置であって、
   前記仕切壁は、前記機能部品の下方に位置する第１部位と、前記機能部品が上方に存在せずかつ前記第１部位に比べて高さの高い第２部位を有する燃料供給装置。
8. 請求項６または７に記載の燃料供給装置であって、
   前記機能部品は、前記第２室の上方に位置する燃料供給装置。
9. 請求項８に記載の燃料供給装置であって、
   前記第２部位の底面からの前記第２部位の最低高さは、前記底面からの前記機能部品の最低高さより高い燃料供給装置。
10. 請求項６〜９のいずれか１つに記載の燃料供給装置であって、
    前記機能部品は、前記第１室と前記第２室とに跨って配置される燃料供給装置。
11. 請求項８に記載の燃料供給装置であって、
    前記機能部品は、前記仕切壁の側部に位置する燃料供給装置。
12. 請求項１〜１１のいずれか１つに記載の燃料供給装置であって、
    前記機能部品は、前記燃料ポンプから吐出される燃料の一部を前記燃料タンクに戻すリターン経路中に設けられる燃料供給装置。
13. 請求項１２に記載の燃料供給装置であって、
    前記機能部品は、通電、非通電により前記リターン経路を開閉するソレノイドを含む減量弁である燃料供給装置。

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