JP4200346B2 - 燃料保持タンクおよびそれを用いた燃料供給装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、燃料タンク内に設置される燃料保持タンクに関する。
【０００２】
【従来の技術】
燃料タンク内に設置した燃料保持タンク内に燃料を保持し、燃料保持タンク内の燃料を燃料ポンプが吸入して吐出する燃料供給装置が知られている。燃料タンク内の燃料が少ないとき、あるいは車両が旋回したり斜面を走行して燃料タンク内の燃料が傾くときにも、燃料保持タンク内に保持している燃料を燃料ポンプが確実に吸入し吐出できる。
【０００３】
燃料ポンプから吐出する燃料の余剰分をジェットポンプから燃料保持タンクの燃料入口に向けて噴出し、噴出燃料周囲に発生する負圧により燃料タンク内の燃料を噴出燃料とともに燃料保持タンク内に供給することにより燃料保持タンク内の燃料の液面高さを保持することが知られている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、燃料保持タンク内の燃料高さを保持するためには、ジェットポンプが燃料を噴出し続ける必要がある。エンジン全負荷時のようにエンジンが必要とする燃料量が多い場合にも、燃料ポンプから吐出する燃料の余剰分として、ジェットポンプから噴出する燃料量を確保しなければならない。したがって、エンジンが必要とする燃料量が少ないアイドル運転時または低負荷時においては、燃料ポンプから必要以上の燃料が吐出されることになる。したがって、燃料ポンプの消費電力が増加し、燃費が低下することに加え、燃料タンク内の燃温を上昇させるという問題がある。
燃料保持タンクの容積を大きくすることにより、燃料保持タンク内の燃料高さの低下を低減することが考えられる。しかし、燃料保持タンクの体格が大きくなるという問題がある。
【０００５】
特開平７−３０４３４１号公報に開示される燃料供給装置では、燃料タンクから燃料保持タンクへの燃料の流入を許可し、燃料保持タンクから燃料タンクへの燃料の流出を禁止する開閉弁を燃料入口に配置し、一旦燃料保持タンク内に流入した燃料が燃料タンクに戻ることを防止し、エンジン停止時においても燃料保持タンク内に燃料を保持しようとしている。
【０００６】
しかし、特開平７−３０４３４１号公報に開示される開閉弁のように、スプリングの付勢力、または燃料保持タンクの内側と外側との差圧により燃料保持タンクからの燃料流出を長期的に防止するためには、開弁圧を高くする必要がある。開弁圧が高くなると、ジェットポンプから燃料保持タンク内に供給する燃料量が減少するという問題がある。また、弁部に異物がかみ込むとシール性が著しく低下するため、安定して燃料を保持することが困難である。
本発明の目的は、燃料ポンプから吐出する燃料量を減少し、かつ燃料タンクへの燃料流出を防止する燃料保持タンクおよびそれを用いた燃料供給装置を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明の請求項１記載の燃料保持タンクまたは請求項４記載の燃料供給装置によると、燃料タンクに設置された状態で下部に位置する燃料入口と燃料タンクに設置された状態で上部に位置する負圧口とをタンク本体が有している。ジェットポンプが噴出口から燃料を噴出することにより負圧口のタンク本体外側が負圧になる。ジェットポンプが生成する負圧により生じる負圧口のタンク本体の内側と外側との差圧は、燃料に濡れた負圧膜が形成する燃料膜を通り、タンク本体内の空気や燃料蒸気の気体がタンク本体外側に吸い出される大きさに設定される。したがって、タンク本体内側の圧力は低下し、燃料タンク内の燃料が燃料入口からタンク本体内に流入する。その結果、タンク本体内の燃料高さは燃料タンク内の燃料高さよりも上昇する。
【０００８】
タンク本体内の燃料高さと燃料タンク内の燃料高さとの差により生じる差圧では、燃料に濡れた負圧膜の微小通孔をジェットポンプ側からタンク本体内側に気体が通過しないように負圧膜が形成されるので、燃料入口からタンク本体内に流入した燃料は、燃料入口から燃料タンク側に流出しない。
【０００９】
エンジン始動後のアイドル運転中において、ジェットポンプが生成する負圧によりタンク本体内に燃料が一度満たされれば、エンジン始動後の高負荷時においてジェットポンプから燃料を噴出しなくても、タンク本体内の燃料高さは低下しない。したがって、エンジン全負荷時にエンジンが必要とする燃料量にジェットポンプが噴出する燃料量を加えて燃料ポンプから吐出する必要がない。燃料ポンプが吐出する燃料量が減少しても、アイドル運転時においてエンジンが必要とする燃料量は少ないので、ジェットポンプが差圧を発生するために必要な余剰燃料量を確保できる。燃料ポンプが吐出する燃料量が減少し、燃料ポンプに供給する電力が低下するので、燃費が向上する。
【００１０】
本発明の請求項２記載の燃料保持タンクによると、燃料タンク内の燃料が減少したり、車両の走行状態等により燃料入口周囲の燃料タンク内に燃料が存在していなくても、入口膜は燃料蒸気により濡れている。したがって、入口膜に形成されている燃料膜が、タンク本体内の燃料が燃料入口からタンク本体の外側に流出することを防止する。
【００１１】
エンジン運転中またはエンジン停止時に、タンク本体内の燃料温度が上昇し、タンク本体内に発生する燃料蒸気の圧力によりタンク本体内の燃料が燃料入口から流出する恐れがある。そこで本発明の請求項３記載の燃料保持タンクによると、タンク本体の外部に鉛直方向に延びて配置され、下部でタンク本体内と連通する燃料室を有する補助タンクを備えている。補助タンクには、補助タンクの外側から内側への燃料流入を許容し、補助タンクの内側から外側への燃料流出を禁止する開閉弁が設けられている。したがって、タンク本体に発生した燃料蒸気の圧力によりタンク本体から押し出された燃料は補助タンクに溜まり、補助タンクの外部に流出しない。タンク本体内の燃料温度が低下すれば燃料の蒸発が減少するか停止する。すると、補助タンクとタンク本体との燃料高さの差から補助タンク内の燃料がタンク本体に移動し、タンク本体内の燃料高さが上昇する。
【００１２】
本発明の請求項５記載の燃料供給装置によると、タンク本体の外部に燃料ポンプを設置しているので、燃料ポンプのために燃料ポンプがタンク本体内の燃料を吸入する燃料出口をタンク本体に形成するだけでよい。したがって、タンク本体のシール箇所を極力少なくすることができる。
【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）
本発明の第１実施例による燃料保持タンクを用いた燃料供給装置を図１に示す。燃料供給装置１０は、燃料保持タンク１１および燃料ポンプ４０を有しており、燃料タンク１内に設置されている。燃料保持タンク１１は、燃料タンク１内の燃料１００を吸入し保持する。燃料ポンプ４０は、燃料保持タンク１１内の燃料を吸入し、配管４１を通し燃料タンク１の外部に燃料を吐出する。燃料ポンプ４０は、一定電力を供給され一定量の燃料を吐出する。プレッシャレギュレータ４２は燃料ポンプ４０から吐出する燃料のうち、余剰燃料をジェットポンプ３０に供給する。
【００１４】
燃料保持タンク１１は、樹脂製のタンク本体１２、スクリーンメッシュ２０、２１、２２、および樹脂製のジェットポンプ３０を有している。タンク本体１２は、中央部に凹部１３を有し、鉛直方向に延びた環状または円弧状に形成されている。凹部１３内に燃料ポンプ４０を収容している。
【００１５】
タンク本体１２の下部に燃料入口１４、凹部１３の底部に燃料出口１５、タンク本体１２の上部に負圧口１６が形成されている。燃料出口１５は燃料入口１４よりも上方にあり、燃料出口１５よりも上方のタンク本体１２は負圧口１６を除き密封されている。燃料入口１４の径は、入口膜としてのスクリーンメッシュ２０を通して燃料を十分に吸入できるように、タンク本体１２とほぼ同一径に形成されている。スクリーンメッシュ２０、２１、２２は、燃料入口１４、燃料出口１５、負圧口１６をそれぞれ覆っている。
【００１６】
スクリーンメッシュ２０、２１、２２は、燃料との濡れ性が良いナイロン繊維等により織られており、各スクリーンメッシュの膜厚方向両側を連通可能な微小通孔を全面に有している。スクリーンメッシュ２０のように燃料中に浸っていると、燃料はスクリーンメッシュ２０、２１、２２を通過する。
【００１７】
スクリーンメッシュ２０、２１、２２が燃料に濡れ、各微小通孔を燃料が満たしていると、スクリーンメッシュ２０、２１、２２に燃料膜が形成される。スクリーンメッシュ２０、２１、２２が燃料に濡れている状態でスクリーンメッシュ２０、２１、２２の膜厚方向の少なくとも一方が気体に面していると、各微小通孔を満たしている燃料の表面張力により、気体は、各スクリーンメッシュの膜厚方向両側の圧力差が所定値よりも小さいとき各スクリーンメッシュを通過せず、所定値以上のとき表面張力に抗して各スクリーンメッシュを通過する。
【００１８】
また、スクリーンメッシュ２０、２１は、燃料ポンプ４０の燃料吸入側に配置されており、燃料中の異物を除去するサクションフィルタを兼ねている。
ジェットポンプ３０は、タンク本体１２と一体または別体に成形されている。ジェットポンプ３０はプレッシャレギュレータ４２から供給された燃料を噴出口３１から噴出する。噴出口３１から噴出した燃料は、燃料タンク１内に戻る。
【００１９】
次に燃料供給装置１０の作動について説明する。
エンジン運転中、燃料ポンプ４０はタンク本体１２内の燃料を燃料出口１５のスクリーンメッシュ２１を通して吸入し、配管４１を通し燃料タンク１外に燃料を吐出する。燃料ポンプ４０から吐出される燃料の余剰分は、プレッシャレギュレータ４２からジェットポンプ３０に供給される。ジェットポンプ３０が噴出口３１から燃料を噴出すると、噴出口３１の出口側周囲が負圧になる。すると、タンク本体１２内の空気や燃料蒸気の気体が負圧口１６の負圧膜としてのスクリーンメッシュ２２を通過し、ジェットポンプ３０側に吸い出される。すると、タンク本体１２内の圧力が低下するので、燃料入口１４のスクリーンメッシュ２０を通過し、燃料タンク１内の燃料がタンク本体１２内に吸入される。タンク本体１２内に吸入された燃料は、タンク本体１２内を満たし、さらにスクリーンメッシュ２２を通過してジェットポンプ３０から噴出燃料とともに燃料タンク１内に戻されることもある。
【００２０】
ジェットポンプ３０が生成する負圧は、スクリーンメッシュ２２に形成されている燃料膜を通りタンク本体１２内の気体がタンク本体１２内からジェットポンプ３０側に吸い出され、かつタンク本体１２の高さ分燃料タンク１内の燃料を吸入できる差圧をスクリーンメッシュ２２のタンク本体１２側とジェットポンプ３０側との間に生成する大きさに設定されている。
【００２１】
タンク本体１２の高さ分の燃料柱が生成する圧力ではスクリーンメッシュ２２の燃料膜を気体は通過しないので、ジェットポンプ３０が停止しても、負圧口１６のジェットポンプ３０側からタンク本体１２側に気体は流入しない。したがって、一旦タンク本体１２内に燃料が満たされれば、ジェットポンプ３０が噴出口３１から燃料を噴出せず差圧を生成しなくても、タンク本体１２内の燃料は燃料入口１４から燃料タンク１側に流出しない。燃料ポンプ４０がタンク本体１２から吸入する燃料量は、燃料入口１４からタンク本体１２に流入し補充される。したがって、タンク本体１２内に燃料が満たされれば、燃料ポンプ４０はエンジン全負荷時にエンジンが必要とする燃料量を吐出すればよく、ジェットポンプ３０に余剰燃料を供給する必要はない。
【００２２】
エンジン始動後のアイドル運転中においてエンジンが必要とする燃料量は全負荷時よりも少ないので、その差が余剰燃料としてジェットポンプ３０から噴出され、差圧を生成する。タンク本体１２内が燃料で満たされていない場合、この差圧により燃料入口１４のスクリーンメッシュ２０を通りタンク本体１２内に燃料が流入し、タンク本体１２内に燃料が満たされる。
【００２３】
タンク本体１２内に燃料が満たされた状態でエンジンを停止しても、タンク本体１２内および燃料タンク１内は燃料蒸気で満たされているので、スクリーンメッシュ２２は燃料に濡れ燃料膜が形成されている。したがって、負圧口１６のジェットポンプ３０側からタンク本体１２内に気体が流入しないので、タンク本体１２内の燃料はタンク本体１２内に保持される。
【００２４】
車両が旋回走行したり、坂道を走行するとき、燃料タンク内の燃料が傾き、燃料入口１４を覆うスクリーンメッシュ２０の一部が燃料タンク１内の燃料と接触しなくても、スクリーンメッシュ２０が燃料に濡れていれば、タンク本体１２内の燃料はスクリーンメッシュ２０の燃料膜を通過せず、燃料入口１４から燃料が流出しない。
【００２５】
（第２実施例）
本発明の第２実施例による燃料保持タンクおよびそれを用いた燃料供給装置を図２に示す。第１実施例と実質的に同一構成部分に同一符号を付す。
燃料供給装置５０は、燃料保持タンク５１と燃料ポンプ４０とを有している。燃料保持タンク５１は、タンク本体１２と、ジェットポンプ３０と、補助タンク６０とを有している。補助タンク６０は、鉛直方向に延びて形成されている側部６１と、底部６２と、側部６１の下部に配置されている開閉弁７０とを有している。補助タンク６０の燃料室６０ａは、下部でスクリーンメッシュ２０を介しタンク本体１２内と連通している。
【００２６】
ジェットポンプ３０から噴出する燃料は補助タンク６０内に供給される。開閉弁７０の板状の弁部材７１は、補助タンク６０の内側と外側との差圧により、補助タンク６０の外側から補助タンク６０内側への燃料の流入を許可し、補助タンク６０の内側から補助タンク６０の外側への燃料の流出を禁止する。燃料タンク１内の燃料は、開閉弁７０、スクリーンメッシュ２０を通りタンク本体１２内に流入する。
【００２７】
エンジンを停止するときに、例えば排気系の輻射熱により燃料タンク１および燃料保持タンク５１内の燃料温度が上昇すると、タンク本体１２内の燃料蒸気圧が上昇し、タンク本体１２内の燃料がスクリーンメッシュ２０を通しタンク本体１２から補助タンク６０側に押し出される。補助タンク６０内に押し出された燃料は、開閉弁７０の働きにより補助タンク６０から燃料タンク１側に流出せず、補助タンク６０の燃料室６０ａに溜まる。
【００２８】
エンジン停止後、前述した排気系の温度が低下するとタンク本体１２内の燃料温度も低下し、燃料蒸気の発生が減少または停止する。すると、タンク本体１２から補助タンク６０への燃料流出は停止し、燃料高さの差により補助タンク６０からタンク本体１２内に燃料が移動する。
【００２９】
上記複数の実施例で説明した燃料供給装置では、燃料保持タンクの外部に燃料ポンプ４０を配置したことにより、燃料ポンプ４０のためにタンク本体に形成するのは燃料出口１５だけである。したがって、シール箇所が少なくなり、燃料供給装置の組付けが容易である。
シール箇所は多くなるが、タンク本体内に燃料ポンプを収容する構成も可能である。この場合、タンク本体の上部に形成した燃料出口に配管を通し、燃料ポンプから燃料を吐出する。
【００３０】
上記複数の実施例では、ナイロン繊維で織ったスクリーンメッシュ２０を入口膜、スクリーンメッシュ２２を負圧膜として用いた。メッシュ構造だけでなく、膜の広がり方向に微小通孔を有し、燃料に濡れた状態で燃料膜を形成し、所定値よりも低い差圧では気体を通さないのであれば、どのような材質または構成の膜を用いてもよい。
【００３１】
燃料に濡れた負圧膜を気体が通過するかしないかの差圧の境界値は、タンク本体の高さ、およびジェットポンプの差圧生成能力により決定される。差圧の境界値は、負圧膜に形成される微小通孔の径により変化する。
燃料保持タンクは、ガソリンエンジンまたはディーゼルエンジン、あるいは車両または車両以外のエンジンの燃料タンクに設置することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施例による燃料保持タンクを用いた燃料供給装置を示す断面図である。
【図２】本発明の第２実施例による燃料保持タンクを用いた燃料供給装置を示す断面図である。
【符号の説明】
１ 燃料タンク
１０、５０ 燃料供給装置
１１、５１ 燃料保持タンク
１２ タンク本体
１４ 燃料入口
１５ 燃料出口
１６ 負圧口
２０ スクリーンメッシュ（入口膜）
２１ スクリーンメッシュ
２２ スクリーンメッシュ（負圧膜）
３０ ジェットポンプ
３１ 噴出口
４０ 燃料ポンプ
６０ 補助タンク
７０ 開閉弁

Claims (5)

1. 燃料タンク内に設置される燃料保持タンクにおいて、
   燃料タンクに設置された状態で下部に位置する燃料入口、燃料が流出する燃料出口、ならびに燃料タンクに設置された状態で上部に位置する負圧口を有しているタンク本体と、
   前記タンク本体の外側に配置され、噴出口から燃料を噴出して前記負圧口の前記タンク本体外側を負圧にすることにより、燃料タンク内の燃料を前記燃料入口から前記タンク本体内に吸入するジェットポンプと、
   前記負圧口を覆っている負圧膜であって、前記負圧口の前記タンク本体内側と前記タンク本体外側とを連通可能な微小通孔を前記負圧膜の広がり方向に有し、燃料に濡れた状態において膜厚方向の少なくとも一方が気体に面しているとき、気体は、前記タンク本体内と前記ジェットポンプ内との差圧が所定値より小さいと通過せず、所定値以上になると通過する負圧膜と、
   を備えることを特徴とする燃料保持タンク。
2. 前記燃料入口を覆っている入口膜であって、前記燃料入口の前記タンク本体内側と前記タンク本体外側とを連通可能な微小通孔を前記入口膜の広がり方向に有し、燃料に濡れた状態において膜厚方向の少なくとも一方が気体に面しているとき、気体は、前記タンク本体の内側と外側との差圧が所定値より小さいと通過せず、所定値以上になると通過する入口膜を備えることを特徴とする請求項１記載の燃料保持タンク。
3. 前記タンク本体の外側に配置され燃料タンクに設置された状態で鉛直方向に延びている補助タンクであって、下部で前記タンク本体内と連通する燃料室を有し、前記補助タンクの外側から前記補助タンクの内側への燃料流入を許容し、前記補助タンクの内側から前記補助タンクの外側への燃料流出を禁止する開閉弁を有している補助タンクを備えることを特徴とする請求項１または２記載の燃料保持タンク。
4. 請求項１、２または３記載の燃料保持タンクと、前記タンク本体内の燃料を吸入する燃料ポンプを備えることを特徴とする燃料供給装置。
5. 前記燃料ポンプは、前記タンク本体の外側に配置され、前記燃料出口から前記タンク本体内の燃料を吸入することを特徴とする請求項４記載の燃料供給装置。

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