(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
【発明を実施するための形態】
【0011】
以下、本発明を実施するための形態について図面を用いて説明する。
【0012】
[実施形態1]
実施形態1を説明する。
図1は燃料供給装置を示す正断面図、
図2は同じく側断面図、
図3は同じく平断面図である。
図1に示すように、燃料供給装置10は、例えば自動車の燃料タンク12に設置され、燃料タンク12内の燃料をエンジン(内燃機関)に供給する。燃料タンク12の上壁12aには開口孔13が形成されている。
【0013】
前記燃料供給装置10は、セットプレート14、リザーバ16、燃料ポンプ18、吸入フィルタ20、高圧フィルタ22、プレッシャレギュレータ24、ジェットポンプ26及びセンダゲージ28を備えている。セットプレート14は、前記燃料タンク12の開口孔13を塞ぐように上壁12a上に装着されている。セットプレート14には、燃料吐出管30及び外部接続用電気コネクタ31が形成されている。燃料吐出管30は、図示しない燃料供給配管を介してエンジン(詳しくはインジェクタ)に接続されている。外部接続用電気コネクタ31は、図示しない外部コネクタを介して外部電源及び電子制御回路(「ECU」という。)に接続されている。なお、セットプレート14は本明細書でいう「蓋部材」に相当する。
【0014】
前記リザーバ16は、上面を開口する有底円筒状に形成された樹脂製のリザーバカップ33と、リザーバカップ33の上面開口部を閉塞する樹脂製のカバー部材35とにより密閉状に形成されている。リザーバ16内には、燃料ポンプ18及び吸入フィルタ20が収容されている。リザーバ16は、前記燃料タンク12内に開口孔13から挿入されて燃料タンク12の底壁(符号、12bを付す)上に配置されている。リザーバ16の底壁(符号、33bを付す)は、燃料タンク12の底壁12b上に面接触状に当接されている。
【0015】
前記カバー部材35には、円板状に形成されたカバー部36と、カバー部36の中央部から下方へ延びる有底円筒状に形成されたポンプケース部37と、カバー部36の外周部に扁平な中空円環状に形成されたフィルタケース部38とを有する。また、フィルタケース部38は、カバー部36の一部をなすように形成されている。
【0016】
前記フィルタケース部38の内周側には、燃料を流入する燃料導入口40が形成されている。また、フィルタケース部38の上面側には、燃料を導出する燃料導出口41が形成されている。なお、カバー部材35は、別体で形成されたカバー部36(フィルタケース部38を含む)とポンプケース部37とをスナップフィット、溶着等で一体化してもよい。また、カバー部材35は、別体で形成されたカバー部36(フィルタケース部38を含む)とフィルタケース部38とをスナップフィット、溶着等で一体化してもよい。また、別体で形成されたカバー部36とフィルタケース部38とをスナップフィット、溶着等で一体化してもよい。
【0017】
前記カバー部材35は、前記リザーバカップ33にその上面開口部を閉塞するように装着されている。リザーバカップ33の上面開口部は、主として前記カバー部36(フィルタケース部38を含む)により閉塞されている。リザーバカップ33の周壁(符号、33aを付す)の上端部にはシール部材43が装着されている。シール部材43は、リザーバカップ33の周壁33aとカバー部材35のカバー部36(フィルタケース部38を含む)との間をシールしている。なお、カバー部材35のカバー部36(フィルタケース部38を含む)を、リザーバカップ33の周壁33a内に圧入したり、リザーバカップ33の周壁33a上にカバー部材35及び燃料ポンプ18等の重量を利用して密着状に当接したりすることもできる。この場合、シール部材43は省略してもよい。
【0018】
前記燃料ポンプ18は、電動式のモータ部とインペラ式のポンプ部とを上下に並設したモータ一体型ポンプである。ポンプ部は、モータ部の駆動によりインペラが回転されることにより、燃料を吸入しかつ加圧して吐出する。燃料ポンプ18の下端部18bには、下方へ突出する燃料吸入口45が設けられている。また、燃料ポンプ18の上端部18aには、上方へ突出する燃料吐出口46及び電気コネクタ47が設けられている。燃料ポンプ18は、前記カバー部材35のポンプケース部37内に縦置き状に収容されている。燃料吸入口45は、ポンプケース部37の底板37aに形成された嵌合孔49に嵌合されている。
【0019】
図3に示すように、前記吸入フィルタ20は、フィルタ材51とフレーム52と接続管53とを備えている。フィルタ材51は、平面視でC字状をなすC型円筒状に形成されている。フィルタ材51は、内周側のフィルタ部51aと外周側のフィルタ部51bとを有する袋状に形成されている。また、フレーム52は、フィルタ材51の内周側のフィルタ部51aと外周側のフィルタ部51bとの間に介装されており、両フィルタ部51a,51bの相互間の間隔を保持している。また、接続管53は、フィルタ材51の内周側のフィルタ部51a及びフレーム52の下端部に接続され、フィルタ材51の半径方向に延びている(
図1及び
図2参照)。接続管53は、内周側のフィルタ部51aの内部空間に連通されている。
【0020】
前記吸入フィルタ20は、前記リザーバ16のリザーバカップ33内に対して、前記カバー部材35のフィルタケース部38の下側において前記ポンプケース部37を取り囲むようにして配置されている。リザーバカップ33の周壁33aとフィルタ材51の外周側のフィルタ部51bとの間には、所定の隙間が設定されている。また、フィルタ材51の内周側のフィルタ部51aとポンプケース部37との間には、所定の隙間が設定されている。また、接続管53の先端部は、前記燃料ポンプ18の燃料吸入口45に接続されている(
図1及び
図2参照)。なお、フィルタ材51は、ポンプケース部37の全体又は略全体を取り囲むように形成してもよいし、フィルタ材51の下端開口部を閉鎖又は部分的に閉鎖する有底状に形成してもよい。
【0021】
前記リザーバカップ33の周壁33aのうち、前記吸入フィルタ20のフィルタ材51が対応しない壁部分は、平板状の壁部33cとして形成されている(
図2参照)。リザーバカップ33の平板状の壁部33cを含む周壁33aは、平面視でD字状に形成されている(
図3参照)。平板状の壁部33cは、ポンプケース部37に近接されている。
【0022】
図1に示すように、前記カバー部材35のフィルタケース部38内に円環板状のフィルタ材57が水平状に配置されることにより、前記高圧フィルタ22が構成されている。フィルタケース部38は、上下に二分割された分割部材の相互間にフィルタ材57を挟んでから分割部材を相互に溶着することにより形成されている。下側の内部空間に連通するフィルタケース部38の燃料導入口40は、前記燃料ポンプ18の燃料吐出口46に接続されている。また、上側の内部空間に連通するフィルタケース部38の燃料導出口41は、前記セットプレート14の燃料吐出管30に接続配管59を介して接続されている。
【0023】
前記フィルタ材57は、前記吸入フィルタ20のフィルタ材51と同じフィルタ材により形成されている。吸入フィルタ20のフィルタ材51及び高圧フィルタ22のフィルタ材57は、例えば、インジェクタのストレーナが捕捉する40μm以上の異物を90%以上捕捉するように設定されている。また、吸入フィルタ20のフィルタ材51は、高圧フィルタ22のフィルタ材57の異物の捕捉粒径と同等又は小さい捕捉粒径の異物を捕捉するように設定されている。これにより、フィルタ材51の濾過面積に比べ、小さい濾過面積のフィルタ材57の目詰まりによる圧損の増大を抑制することができる。なお、フィルタ材51は、フィルタ材57の異物の捕捉粒径より大きい捕捉粒径の異物を捕捉するように設定してもよい。また、フィルタ材57は、フィルタ材51と同じフィルタ材でなくてもよい。
【0024】
また、前記吸入フィルタ20のフィルタ材51が略円筒状に形成されかつ前記高圧フィルタ22のフィルタケース部38が扁平状に形成され、吸入フィルタ20の上側に高圧フィルタ22が配置されている。このため、前記リザーバ16の高さを抑制しながら、吸入フィルタ20のフィルタ材51の濾過面積を拡大することができる。
【0025】
前記プレッシャレギュレータ24は、前記カバー部材35のフィルタケース部38上に配置されている。フィルタケース部38の上壁に形成されかつ上側の内部空間に連通する接続口61(
図2参照)に、プレッシャレギュレータ24の燃料導入口(図示省略)が接続されている。プレッシャレギュレータ24は、フィルタケース部38内の圧力を調整し、余剰となった余剰燃料を排出する。
【0026】
前記ジェットポンプ26は、前記リザーバ16の底部の下面側に形成された凹部16aに配置されている。ジェットポンプ26の駆動燃料流入口26aと前記プレッシャレギュレータ24(詳しくは余剰燃料の排出口(図示省略))とは、リターン配管63を介して接続されている。ジェットポンプ26の移送燃料導入口26bは、燃料タンク12内(リザーバ16外)に開口されている。ジェットポンプ26の燃料吐出口26cは、前記リザーバ16のリザーバカップ33内に接続されている。ジェットポンプ26は、プレッシャレギュレータ24から排出(吐出)される余剰燃料を駆動燃料として利用して、燃料タンク12内(リザーバ16外)の燃料をリザーバ16内へ移送すなわち圧送する。このため、リザーバ16内が燃料で満たされる。また、リザーバ16内から流出する燃料としては、燃料ポンプ18から吐出されてエンジンに供給される燃料、及び、リザーバ16内から燃料タンク12内へ流出する燃料が相当する。なお、ジェットポンプ26は本明細書でいう「燃料移送手段」に相当する。
【0027】
図2に示すように、前記センダゲージ28は、前記リザーバ16のリザーバカップ33の周壁33aの平板状の壁部33c(
図3参照)の外側面に取付けられたゲージ本体65と、そのゲージ本体65に上下方向に回動可能に設けられたアーム66と、そのアーム66の自由端部に取付けられかつ燃料タンク12内の液面に浮遊可能なフロート67とを備えている。センダゲージ28は、前記燃料タンク12内の燃料残量すなわち液面を電気抵抗値から検知する液面計で、検出信号を前記ECUに出力する。なお、センダゲージ28にかかる配線(図示省略)は、前記セットプレート14の外部接続用電気コネクタ31に接続されている。前記セットプレート14の外部接続用電気コネクタ31と前記燃料ポンプ18の電気コネクタ47とはハーネス69を介して接続されている(
図2参照)。
【0028】
前記リザーバ16の上端部、例えばカバー部材35のカバー部36には、リザーバ16内からオーバーフローする燃料を燃料タンク12内へ流出させる燃料流出用開口部(不図示)が設けられている。燃料流出用開口部は通気孔としても機能する。燃料流出用開口部の開口面積は、ジェットポンプ26による燃料の移送流量(プレッシャレギュレータ24からの余剰燃料量(駆動燃料量)を含む)に比べて、リザーバ16内から流出する燃料流出流量を少なくするように設定されている。なお、燃料流出用開口部は、1つ又は複数の開口部からなる。
【0029】
図2に示すように、前記リザーバ16の上端部、例えばカバー部材35のフィルタケース部38の上面側には、蓄圧器71が横置き状に設けられている。蓄圧器71は、シリンダ部72とピストン73とスプリング74とを備えている。シリンダ部72は、カバー部材35のフィルタケース部38の上面側に形成されている。ピストン73は、シリンダ部72内に摺動可能に配置されている。ピストン73は、シリンダ部72内を蓄圧室76と背圧室77とに区画している。ピストン73は、シリンダ部72内を移動することにより蓄圧室76の容積を可変する。
【0030】
蓄圧室76に連通する連通路78は、シリンダ部72から下方へ延び、燃料ポンプ18の上端部付近で開口されている。これにより、蓄圧室76が連通路78を介してリザーバ16内と連通されている。また、スプリング74は、例えばコイルスプリングからなり、背圧室77とピストン73との対向面間に介装されている。スプリング74は、ピストン73を蓄圧室76の容積を減少する方向(
図2において左方)へ付勢している。
【0031】
蓄圧器71は、リザーバ16内の燃料圧力が高くなったときに、ピストン73がスプリング74の付勢力に抗して背圧室77の容積を減少する方向すなわち蓄圧室76の容積を増大する方向(
図2において右方)へ移動されることにより、リザーバ16内の燃料圧力を蓄圧する。その後、リザーバ16内の燃料圧力が低下したときには、スプリング74の付勢力によりピストン73が蓄圧室76の容積を減少する方向(
図2において左方)へ移動されることにより、蓄圧室76内の燃料をリザーバ16内に放出する。なお、ピストン73は本明細書でいう「容積可変部材」に相当する。また、スプリング74は本明細書でいう「弾性部材」に相当する。
【0032】
前記した燃料供給装置10の動作について説明する。燃料ポンプ18が駆動されると、リザーバ16内の燃料が吸入フィルタ20のフィルタ材51を介して濾過された後、接続管53を通って燃料ポンプ18内に吸入される。燃料は、燃料ポンプ18により昇圧されて燃料吐出口46から高圧フィルタ22に吐出される。その燃料は、高圧フィルタ22のフィルタ材57を介して濾過された後、プレッシャレギュレータ24によってエンジンの運転状態に応じた圧力に調圧されるとともに、接続配管59、セットプレート14の燃料吐出管30、及び、図示しない燃料供給配管を介してエンジンへ供給される。
【0033】
また、プレッシャレギュレータ24から吐出された余剰燃料は、ジェットポンプ26を介してリザーバ16内へ戻される。また、燃料タンク12内(リザーバ16外)の燃料は、ジェットポンプ26によりリザーバ16内に移送すなわち圧送される。また、ジェットポンプ26による燃料の移送流量(駆動燃料量を含む)に比べて、リザーバ16内から燃料流出用開口部を経由して流出する燃料の流出流量が少ない。このため、リザーバ16内に燃料が満たされ、その燃料が加圧される。
【0034】
前記した燃料供給装置10によると、ジェットポンプ26による燃料の移送圧力を利用してリザーバ16内の燃料が加圧されることにより、リザーバ16内の燃料が吸入フィルタ20内へ押し込まれる。このため、吸入フィルタ20の目詰まりによる圧損の増大を抑制することができ、吸入フィルタ20の燃料吸入量の低下を防止することができる。
【0035】
また、リザーバ16内の燃料圧力が高くなったときにその燃料圧力が蓄圧器71に蓄圧される。その後、リザーバ16内の燃料圧力が低下したときに蓄圧器71が燃料をリザーバ16内に放出する。これにより、エンジンの燃料消費量の増大や、ジェットポンプ26による移送燃料量の減少等により、リザーバ16内の燃料圧力が低下したときおいても、蓄圧器71による燃料の圧力を利用してリザーバ16内の燃料が加圧されることにより、リザーバ16内の燃料が吸入フィルタ20内へ押し込まれる。
【0036】
したがって、ジェットポンプ26によるリザーバ16内での燃料の加圧効果と、蓄圧器71によるリザーバ16内での燃料の加圧効果とによって、吸入フィルタ20の圧損を低減し、燃料ポンプ18の負荷を低減するとともに吸入負圧を低下することができる。また、吸入フィルタ20の圧損の低減により、吸入フィルタ20の寿命を延長することができる。さらには、燃料ポンプ18の負荷の低減により、燃料ポンプ18の効率を向上し、消費電力を低減するとともにベーパロックの発生を抑制することができる。
【0037】
また、蓄圧器71のピストン73により蓄圧室76の容積を可変することによって、リザーバ16内の燃料圧力が高くなったときにその燃料圧力を蓄圧し、その後、リザーバ16内の燃料圧力が低下したときに燃料をリザーバ16内に放出することができる。
【0038】
また、燃料移送手段としてジェットポンプ26を利用することができる。また、ジェットポンプ26は機械的な可動部分が存在しないため、構成を簡素化することができる。
【0039】
また、リザーバ16のカバー部材35と、燃料ポンプ18を保持するポンプケース(ポンプケース部37)と、高圧フィルタ22のフィルタケース(フィルタケース部38)とを兼用することにより、部品点数及び組付工数を低減することができる。
【0040】
[実施形態2]
実施形態2を説明する。本実施形態及び以降の実施形態は、前記実施形態1に変更を加えたものであるから、その変更部分について説明し、重複する説明は省略する。
図4は燃料供給装置を示す側断面図である。
図4に示すように、本実施形態は、実施形態1(
図2参照)における蓄圧器71を蓄圧器(符号、81を付す)に変更したものである。蓄圧器81は、有底状の筒状壁部82とダイヤフラム83とを備えている。筒状壁部82は、カバー部材35のフィルタケース部38の上面側に形成されている。筒状壁部82は、縦型で上面開口状に形成されている。
【0041】
ダイヤフラム83は、可撓性及び伸縮性を有するゴム状弾性材料からなる。ダイヤフラム83の外周縁は、筒状壁部82の上端部に対して全周に亘って接合されている。筒状壁部82とダイヤフラム83とにより密閉状の蓄圧室85が形成されている。ダイヤフラム83は、ゴム風船状に弾性変形することにより蓄圧室85の容積を可変する。蓄圧室85に連通する連通路78は、蓄圧室85から下方へ延び、燃料ポンプ18の上端部付近において開口されている。これにより、蓄圧室85が連通路78を介してリザーバ16内と連通されている。
【0042】
蓄圧器81は、リザーバ16内の燃料圧力が高くなったときに、ダイヤフラム83が蓄圧室85の容積を増大する方向へ弾性変形することにより、リザーバ16内の燃料圧力を蓄圧する。その後、リザーバ16内の燃料圧力が低下したときには、ダイヤフラム83が蓄圧室85の容積を減少する方向へ弾性復元力することにより、蓄圧室85内の燃料をリザーバ16内に放出する。なお、ダイヤフラム83は本明細書でいう「容積可変部材」、「弾性を有する容積可変部材」に相当する。また、ダイヤフラム83はベローズに代えてもよい。
【0043】
[実施形態3]
実施形態3を説明する。
図5は燃料供給装置を示す側断面図である。
図5に示すように、本実施形態は、実施形態1(
図2参照)における蓄圧器71のシリンダ部72に、蓄圧器71(詳しくは、蓄圧室76)の内圧を所定値に保つためのリリーフ弁88を組み込んだものである。リリーフ弁88は、通常時は閉弁しており、蓄圧器71の蓄内圧が所定値以上に上昇したときに開弁し、蓄圧室76内の燃料をリザーバ16外へ逃がすようになっている。したがって、リリーフ弁88によって蓄圧室76の内圧が所定値に保持されることにより、蓄圧室76の内圧の過加圧を防止することができる。
【0044】
[実施形態4]
実施形態4を説明する。
図6は燃料供給装置を示す側断面図である。
図6に示すように、本実施形態は、実施形態1(
図2参照)における蓄圧器71を、カバー部材35のポンプケース部37の外周側に縦置き状に設けたものである。蓄圧室76は下側に配置され、背圧室77が上側に配置されている。連通路78は、シリンダ部72の下端側壁部に開口された孔からなる。本実施形態によると、実施形態1と比べて、蓄圧器71の蓄圧室76の最大容積を容易に増大することができる。
【0045】
[実施形態5]
実施形態5を説明する。
図7は燃料供給装置を示す側断面図である。
図7に示すように、本実施形態は、実施形態1(
図2参照)における蓄圧器71を、リザーバカップ33の周壁33aの外側部に縦置き状に設けたものである。蓄圧室76は下側に配置され、背圧室77が上側に配置されている。連通路78は、リザーバカップ33の周壁33aの下端部に開口された孔からなる。本実施形態によると、実施形態1と比べて、蓄圧器71の蓄圧室76の最大容積を容易に増大することができる。
【0046】
[他の実施形態]
本発明は上記した実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲における変更が可能である。例えば、燃料移送手段としては、ジェットポンプ26以外のポンプを用いてもよい。また、ジェットポンプ26は、プレッシャレギュレータ24から排出(吐出)される余剰燃料を駆動燃料として利用したが、燃料ポンプ18のベーパジェットから吐出した燃料を駆動燃料として利用してもよいし、燃料ポンプ18の吐出燃料から分流した燃料を駆動燃料として利用してもよい。