JP4710861B2 - 燃料供給構造 - Google Patents

Description

本発明は、自動車等に設けられた燃料タンク内の燃料をエンジンに供給する、燃料供給構造に関するものである。

従来より、自動車等の車両では、燃料タンクとエンジンとの間に、燃料タンク内の燃料をエンジンに供給する燃料供給装置が設けられている。このような燃料供給装置は、主に、燃料タンクとエンジンとを接続する燃料供給路，燃料タンク内に配設されるとともに上記の燃料供給路に接続された燃料吸入路（ホース又はパイプ），ホースの先端の燃料吸い込み口に設けられたフィルタ及び燃料タンク内の燃料を吸入して加圧する燃料ポンプ等から構成されている。

また、このような燃料供給装置に関する技術として、例えば特許文献１には、車両の傾斜や旋回時を考慮して燃料タンク内にフィルタを並列に複数設けた技術が開示されている。
実公昭６３−４９２号公報号公報

ところで、例えば前後方向に比較的長く形成された燃料タンクでは、前傾駐車時のエンジンストール防止対策として、複数のフィルタを前後方向に設けることが考えられる。ここで、図５（ａ），（ｂ）において、１０１は燃料タンク１１０の後方に設けられたメインのフィルタ（後側フィルタ）であり、１０２はメインフィルタ１０１よりも前方に設けられたサブフィルタ（前側フィルタ）、１０３ａ，１０３ｂはともにホース、１０４は余剰となった燃料を燃料タンク１１０に戻すドレーンホース、１０５はドレーンホース１０４の先端に設けられたフィルタである。

また、図示するように、前側フィルタ１０２は、後側フィルタ１０１よりも高い位置に配設されており、また、この後側フィルタ１０１は燃料タンク１１０の底面近傍に設けられている。
前側フィルタ１０２と後側フィルタ１０１とは直列に接続されており、図示しない燃料ポンプの負圧はまず後側フィルタ１０１に作用し、後側フィルタ１０１で燃料が吸い込めなくなるとこの負圧が前側フィルタ１０２に作用するようになっている。したがって、通常は後側フィルタ１０１から燃料が吸い込まれるようになっており、前側フィルタ１０２からは燃料が吸い込まれることはない。

一方、車両前側が下向きになるような前傾駐車時には、燃料が少ないと図５（ｂ）に示すように、後側フィルタ１０１から燃料が吸い込めなくなるが、このような場合には、前側フィルタ１０２から燃料が吸い込まれ、これにより燃料タンク１１０が傾いた際にも確実に燃料供給を行えるようになっている。
ところで、海外には外気温が−２５℃以下となるにもかかわらず、−１４℃程度で凍結するような性状の燃料が流通している地域が一部存在している。このような給油インフラが整っていない一部の地域においては、燃料タンク１１０内が低温となって燃料が凍結温度に近づくと、燃料の粘性が高くなるとともに、燃料からパラフィンが析出してフィルタ１０１のメッシュを塞いでしまう恐れがある。

このように燃料の粘性が高くなったりフィルタ１０１にパラフィンが付着したりするとフィルタ１０１を通過する抵抗が大きくなり、後側のフィルタ１０１から燃料を十分に吸い込めなくなる。
一方、前側に設けられたサブフィルタ１０２は後側のメインフィルタ１０１に対して直列に接続されているに過ぎないため、後側のフィルタ１０１が目詰まりを生じると、燃料吸引の負圧が前側のフィルタ１０２に作用し、この前側のフィルタ１０２から燃料が吸い込まれることになる。

しかしながら、図５（ａ）に示すような状態、即ち、燃料残量が比較的少なく前側のフィルタ１０２が露出してしまうような場合には、この前側のフィルタ１０２から燃料ではなくエア（空気）を吸い込んでしまうことになり、エンジンのドライバビリティに悪影響を及ぼすほか、エンジンストールを生じる恐れがある。
なお、上記特許文献１に開示された技術では、フィルタのメッシュを液体燃料の性状や燃料ポンプの吸引力等に応じて適当に定めればよいという開示があるのみであり、上述したような課題を解決することはできなかった。

本発明は、このような課題に鑑み創案されたもので、燃料の凍結等によりフィルタが目詰まり等を生じてもエアを吸い込まないようにした、燃料供給構造を提供することを目的とする。

このため、本発明の燃料供給構造は、燃料タンク内の燃料をエンジンに供給する燃料供給構造であって、該燃料タンク内に設けられた第１のサクションフィルタと、該燃料タンク内において該第１のサクションフィルタと離隔した位置に配設され、燃料供給通路を介して該第１のサクションフィルタと直列に接続された第２のサクションフィルタとを有し、該燃料タンクは、該エンジンが搭載される車両の前後方向に延びるように形成されているとともに、該第１のサクションフィルタは、該第２のサクションフィルタより後方で且つ低い位置に配設されており、該２つのサクションフィルタはいずれも該燃料を吸入する燃料吸入孔と、該燃料の液面が該燃料吸入孔の開口よりも低下すると該燃料吸入孔を閉塞するフロートバルブとを備えるとともに、該第１のサクションフィルタには、該燃料吸入孔を大気開放する機能と該燃料を吸入する機能とを兼用するオリフィスが形成され、該第２のサクションフィルタの該フロートバルブの上方には、該第２のサクションフィルタ内部のエアを逃がす穴部が形成されていることを特徴としている（請求項１）。

また、該エア抜き用の穴部は、該第２のサクションフィルタにのみ形成され、該第１のサクションフィルタには形成されていないのが好ましい（請求項２）。また該燃料タンクは、該エンジンに供給された余剰分の燃料が還流されるための燃料還流路と接続されており、該第１のサクションフィルタの近傍に、該燃料還流路の先端に設けられたフィルタが配設されていることが好ましい(請求項３)。

本発明の燃料供給構造によれば、燃料凍結時のエアの吸い込みを確実に防止することができ、エアの吸い込みに起因するドライバビリティの悪化やエンジンストールを確実に防止することができる。また、これにより車両の信頼性や安全性を高めることができる。
また、オリフィスから凍結に至っていない燃料成分を吸い込むことができエンジンに最低限の燃料を供給することができる。

また、オリフィスによりサクションフィルタ内を大気開放できるので、燃料残量が低下した後に負圧に起因するフロートバルブの張り付きを確実に回避することができる。また、第２のサクションフィルタにはエア抜きの穴部を設けているので、燃料補給時にエアがフロートバルブの上昇を阻害することなく、速やかにフロートバルブを上昇させることができる。また、前傾駐車時のエンジンストールを確実に回避することができる（以上、請求項１）。

また、このエア抜き用穴部は第１のサクションフィルタには設けていないので、通常運転時にこのリリーフ穴からエアを吸い込むような事態を確実に回避することができる（請求項２）。

以下、図面により、本発明の一実施形態に係る燃料供給構造について説明すると、図１はその全体構成を示す模式図、図２はその要部構成としての第２のサクションフィルタを示す模式的な斜視図、図３はその要部構成としての第１のサクションフィルタを示す模式的な斜視図、図４（ａ），（ｂ）は第１のサクションフィルタの模式的な断面図であって、フロートバルブの作用を説明する図である。

図１において２０は車両に搭載されるエンジンである。このエンジン２０は燃料供給通路３及び燃料還流路（ドレーンホース）４により燃料タンク１０と接続されており、燃料供給通路３はエンジン２０に付設された燃料ポンプ２４と接続されている。燃料ポンプ２４が稼動すると、燃料供給通路３を通って燃料タンク１０内の燃料がエンジン２０に供給され、余剰分の燃料が燃料還流路４を通って燃料タンク１０に還流されるようになっている。なお、５はドレーンホース４の先端に設けられたフィルタである。

燃料タンク１０は、図５（ａ），（ｂ）を用いて説明したものと同様に、前後方向（車長方向）に比較的長く形成されている。この燃料タンク１０の底部は、後側がフラットになっている（後側底部１０ａ）とともに、前側が前端部に向けて徐々に上がるよう傾斜している（前側底部１０ｂ）。燃料タンク１０の内部には、前後方向に離れて２つのサクションフィルタ１，２が設けられており、これらのサクションフィルタ１，２間が燃料供給通路３の一部を構成するサクションホース３ｂで直列に接続されている。

前後方向後側に配置された後側サクションフィルタ（第１のサクションフィルタ）１は、燃料供給通路３の途中（燃料供給通路３の一部を構成するサクションホース３ａと３ｂの間）に接続されている。前後方向前側に配置された前側サクションフィルタ（第２のサクションフィルタ）２は、燃料供給通路３の端部（サクションホース３ｂの端部）に接続されている。後側サクションフィルタ１は、サクションホース３ａを介して、燃料タンク１０の外部に設けられたフィルタ２５に接続されている。また、このフィルタ２５とエンジン駆動の燃料ポンプ２４とが燃料供給路３ｃにより接続されている。

前側サクションフィルタ２は、燃料タンク１０の前側底部１０ｂ上に配置されており、後側サクションフィルタ１は燃料タンク１０の後側底部１０ａ上に配置されている。そのため、車両が平坦な土地を走行している又は平坦な土地に停車しているとき等、燃料タンク１０が水平に配置されている状態では、前側サクションフィルタ２は後側サクションフィルタ１よりも高い位置に設けられた状態となっている。

このような構成により、車両が前傾した場合であっても前側のサクションフィルタ２から燃料を吸入することができ〔図５（ｂ）参照〕、前傾駐車時のエンジンストールを防止することができるようになっている。
次に、本装置の要部構成について説明すると、図２及び図３に示すように、両サクションフィルタ１、２を比較すると、前側サクションフィルタ２はリリーフ穴１６を有するがオリフィスがなく、後側サクションフィルタ１はオリフィス１５を有するがリリーフ穴１６がない点で大きく異なるが、その他の部位は略同様に構成されている。本実施形態では、前側サクションフィルタ２及び後側サクションフィルタ１は、燃料がなくなるとサクションフィルタ１，２の吸入孔を密閉しエアの吸い込みを防止できるようなフロート式のサクションフィルタとして構成されている。

まず、図３及び図４を参照しつつ、後側サクションフィルタ１の構成について説明する。
後側サクションフィルタ１は、図３及び図４（ａ），（ｂ）に示すように、外形が略円筒形状のフィルタ本体６を有している。フィルタ本体６の外周壁部には、メッシュの開口６ａが複数形成されている。フィルタ本体６は、フィルタ底部７から立ち上がるように一体形成されている。このフィルタ底部７の内部には、燃料が通過可能な空間１４（図４参照）が形成されている。フィルタ本体６の内側には、図４（ａ），（ｂ）に示すように、燃料吸入孔８が形成されている。この燃料吸入孔８は、フィルタ本体６の内部とフィルタ底部７の内部の空間１４とを連通している。

後側サクションフィルタ１には、フィルタ本体６の側方においてフィルタ底部７から立ち上がった第１のサクションホース接続部（以下、単に第１接続部という）９と第２のサクションホース接続部（以下、単に第２接続部）１１とが形成されている。これら接続部９、１１はパイプ状であって、第１接続部９はサクションホース３ａに接続されており、第２接続部１１はサクションホース３ｂに接続されている。フィルタ本体６の内部は、燃料吸入孔８及びフィルタ底部７の空間１４を介してこれらの接続部９，１１に連通している。

フィルタ本体６の内部には、燃料よりも比重の小さい材質で形成されたフロート（フロートバルブ）１２が設けられている。このフロート１２は、フィルタ本体６内に導入された燃料の液面の低下，上昇に伴って低下，上昇する。これにより、図４（ｂ）に示すように、燃料量が減少して液面が低下するとフロート１２も低下し、燃料の液面が燃料吸入孔８の開口よりも低くなると、フロート１２により、燃料吸入孔８が閉塞されるようになっている。なお、図４において符号１３は、液密性を高めるためのシール部材（シールリング）である。

さらに、後側サクションフィルタ１には、フィルタ底部７内部の空間１４と外部とを連通するオリフィス１５が設けられている。このオリフィス１５は、後側のサクションフィルタ１にのみ設けられた小径の穴部であって、前側サクションフィルタ２には設けられていない。このオリフィス１５は、燃料タンク１０内の燃料残量が低下してフロート１２がシール部材１３に密着した場合に、フロート１２がシール部材１３に密着したままになるのを防止することを主な機能とするが、詳細については後述する。

次に、図２を参照しつつ、前側サクションフィルタ２の構成について説明する。
前側サクションフィルタ２は、図２に示すように、フィルタ本体６やフィルタ底部７、両接続部９、１１、フロート１２等を有する点では前述の後側サクションフィルタ１と同様であるが、第１接続部９は封止されて第２接続部１１のみが機能している、フィルタ本体６の上面にはエア逃がし用のリリーフ穴１６が形成されている、オリフィスが形成されていないといった点で、後側サクションフィルタ１とは大きく異なる。また、リリーフ穴１６は、前側サクションフィルタ２のみに設けられており、後側サクションフィルタ１には形成されていない（図３参照）。このリリーフ穴１６は、フィルタ本体６内に残留したエアを確実に排出するためのものであるが、詳細については後述する。

このような燃料供給構造では、燃料タンク１０内の燃料の液面が後側サクションフィルタ１の燃料吸入孔８の開口よりも上方にある場合には、燃料が後側サクションフィルタ１から吸い込まれる。このとき、燃料がフィルタ本体６のメッシュ状の開口６ａを通過する際に、燃料に混在している異物が取り除かれる。その後、燃料は、フィルタ本体６の燃料吸入孔８からフィルタ底部７の空間１４に吸い込まれて、サクションホース３ａを通ってエンジン２０に供給される。

そして、上述のように２つのサクションフィルタ１，２をいずれもフロート式サクションフィルタとすることにより、燃料液面が前側サクションフィルタ２よりも低下しているときには、前側サクションフィルタ２ではフロート１２により燃料吸入孔８が閉塞されるので、この前側サクションフィルタ２からエアを吸い込むような事態を確実に回避することができる。

特に、燃料液面が前側のフィルタ２よりも低く、且つ後側のフィルタ１よりも高い状態であって、さらに、燃料の凍結温度（例えば−１４℃）以下の外気温度（例えば−２５℃）となった場合には、このフロート式フィルタは有効に機能する。
つまり、この場合は、凍結により燃料の粘性が高くなるとともに、燃料からパラフィンが析出して後側サクションフィルタ１の開口６ａのメッシュを塞いでしまい、後側サクションフィルタ１から燃料を十分に吸い込めなくなる。そして、このように後側サクションフィルタ１が目詰まりを生じると、燃料吸引の負圧が前側サクションフィルタ２に作用し、この前側サクションフィルタ２からエアを吸い込もうとする。

しかしながら、この場合には上述したフロート１２により前側サクションフィルタ２の燃料吸入孔８が閉塞されるため、前側サクションフィルタ２が周囲のエアを吸い込んでしまうような事態を回避でき、エンジンストール等を防止することができる。
また、この場合は、後側サクションフィルタ１に作用する負圧により、後側サクションフィルタ１のメッシュの隙間から僅かであっても燃料が吸い込まれ、エンジン２０に対して燃料を供給することができるようになるのである。

また、従来と同様に、燃料タンク１０が前下がりとなるような前傾姿勢で駐車した場合には、仮に後側フィルタ１の燃料吸入孔８が燃料液面よりも上方に突出したとしても、前側フィルタ２から燃料が吸い込まれてエンジンのストールを防止するようことができる。
ところで、本実施形態では、前後２つのサクションフィルタ１，２をいずれもフロート式のサクションフィルタとして構成しているため、燃料液面が後側のサクションフィルタ１よりも低下すると、両方のサクションフィルタ１，２ではともにフロート１２により燃料吸入孔８が塞がれてしまい、この状況で燃料ポンプ２４が停止すると負圧が作用したままになり、フロート１２がシール部材１３に密着してしまう（つまり、張り付いてしまう）ことが考えられる。

そこで、後側サクションフィルタ１では、フィルタ本体６内に小径のオリフィス１５を穿設しこのオリフィス１５により、燃料タンク１０内とフィルタ底部７内部の空間１４とを連通することにより、この空間１４が大気開放されるようにしているのである。そして、このようなオリフィス１５を介して空間１４を大気開放することにより、フロート１２のシール部材１３への張り付きを解消しているのである。

なお、オリフィス１５の径は、負圧作用時にはフロート１２をシール部材１３に密着でき、且つ、負圧が作用しなくなったときにフロート１２のシール部材１３の張り付きを解消できる程度の大きさに設定してあればよく、本実施形態の場合では例えばΦ１．０〜２．０程度に設定されている。
このようなオリフィス１５を設けることにより、エアの吸い込みを防止しながら燃料タンク１０に燃料を補給したときのフロート１２の張り着きを防止して、燃料補給後速やかに燃料吸入孔８を開放できる。また、このようなオリフィス１５を設けることにより、オリフィス１５からも僅かながら燃料を吸い込むことができ、燃料凍結時やパラフィン析出時に少しでも多くの燃料を吸い込むことができるようになるという利点もある。

なお、このようなオリフィス１５は前側サクションフィルタ２をフロート式サクションフィルタとしたために必要になったものであり、前側サクションフィルタ２が常時大気開放されているような一般的なサクションフィルタであれば、この前側サクションフィルタ２を介して後側サクションフィルタ１も大気開放されるので、このようなオリフィス１５は不要である。

さらに、前側サクションフィルタ２のフィルタ本体６のメッシュにパラフィンが付着していると、燃料タンク１０に燃料を補給したときにフィルタ本体６のエアがメッシュから排出されず残留してしまい、フロート１２の浮き上がりが残留エアにより阻害されるおそれがあるが、エア抜き用のリリーフ穴１６により、フィルタ本体６内に残留したエアを確実に排出できる。そして、燃料補給時にフィルタ本体６内に残留したエアをこのリリーフ穴１６から排出することにより、速やかにフロート１２を浮上させることができる。

ただし、後側サクションフィルタ１にこのようなリリーフ穴１６を設けると、通常運転時にこのリリーフ穴１６からエアを吸い込む可能性がある。そのため、後側サクションフィルタ１ではリリーフ穴を廃止して、エアの吸い込みを一層確実に防止している。
本発明の一実施形態に係る燃料供給構造は上述のように構成されているので、通常運転時には後側サクションフィルタ１により燃料が吸い込まれ、エンジン２０に供給される。一方、燃料残量が僅かなときに前傾駐車により燃料タンク１０が前方に傾くと、後側サクションフィルタ１からは燃料を吸い込めなくなるが、この場合には前側サクションフィルタ２により燃料が供給され、エンジンストールが回避される。

ところで、本来、燃料は使用される地域で想定される最低気温よりもさらに低い温度にならないと凍結しないように燃料成分が調整されるべきであるが、既に述べたように、海外の一部の地域では外気温度より高い温度（−１４℃程度）で凍結するような燃料が流通している。
このような給油インフラが整っていない一部の地域においては、燃料タンク１０内が低温となって燃料が凍結温度に近づくと、燃料の粘性が高くなるとともに、燃料からパラフィンが析出してフィルタ本体６のメッシュを塞いでしまい、後側サクションフィルタ１から燃料を十分に吸い込めなくなる事態が生じ得る。

この場合、燃料吸引の負圧が前側サクションフィルタ２に作用し、この前側サクションフィルタ２から燃料が吸い込まれることになるが、このようなときに、燃料残量が低下していて、前側サクションフィルタ２が燃料の液面から露出していると、この前側サクションフィルタ２からエアを吸い込んでしまうおそれがある。
これに対して、本実施形態に係る燃料供給装置では、前側サクションフィルタ２はフロート１２により燃料供給孔８が閉塞されるので、このようなエアの吸い込みを確実に防止することができる。これにより、エアの吸い込みに起因するドライバビリティの悪化やエンジンストールを防止することができ、車両の信頼性や安全性を高めることができる。

また、この場合、後側サクションフィルタ１に大きな負圧が作用するので、後側サクションフィルタ１の燃料供給孔８及びオリフィス１５から凍結に至っていない燃料成分を吸い込むことができ、エンジン２０に最低限の燃料を供給することができる。
また、通常使用時には、燃料を使い切ると、両サクションフィルタ１、２ではフロート１２が燃料供給孔８を閉塞してしまうが、本燃料供給構造では、後側サクションフィルタ１のオリフィス１５を介してフィルタ底部７内の空間１４を大気開放できるので、負圧に起因するフロート１２のシール部材１３への密着（張り付き）を確実に回避することができる。

また、前側サクションフィルタ２のフィルタ本体６の上面にはエア抜きのリリーフ穴１６を設けているので、燃料補給時には速やかにフロート１２を上昇させることができる。なお、このリリーフ穴１６は後側サクションフィルタ１には設けていないので、通常運転時に後側サクションフィルタ１がエアを吸い込むような事態を確実に回避することができる。

以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明はこのような実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変更が可能である。例えば、上述の実施形態では、オリフィス１５は後側サクションフィルタ１にのみ設けているが、前側サクションフィルタ１にオリフィスを追加しても良い。また、本実施形態では燃料タンク１０が車両の前後に延びるような形状としたが、車両の左右（幅方向）に延びるような形状であってもよい。この場合は、２つのサクションフィルタが左右に離れるように配置することで、車両の左右方向への傾斜に伴う燃料の偏りに対して、前述と同様の効果を得ることができる。

本発明の一実施形態に係る燃料供給構造の全体構成を示す模式図である。 本発明の一実施形態に係る燃料供給構造の要部構成としての第２のサクションフィルタを示す模式的な斜視図である。 本発明の一実施形態に係る燃料供給構造の要部構成としての第１のサクションフィルタを示す模式的な斜視図である。 本発明の一実施形態に係る燃料供給構造における第１のサクションフィルタの模式的な断面図であって、フロートバルブの作用を説明する図である。 従来の技術について説明する図である。

符号の説明

１ 後側サクションフィルタ（第１のサクションフィルタ）
２ 前側サクションフィルタ（第２のサクションフィルタ）
３ 燃料供給通路
３ａ，３ｂ サクションホース
６ フィルタ本体
６ａ 開口
７ フィルタ底部
８ 燃料吸入孔
１０ 燃料タンク
１２ フロート（フロートバルブ）
１５ オリフィス
１６ リリーフ穴（エア抜き用穴部）
２０ エンジン

Claims (3)

1. 燃料タンク内の燃料をエンジンに供給する燃料供給構造であって、
   該燃料タンク内に設けられた第１のサクションフィルタと、
   該燃料タンク内において該第１のサクションフィルタと離隔した位置に配設され、燃料供給通路を介して該第１のサクションフィルタと直列に接続された第２のサクションフィルタとを有し、
   該燃料タンクは、該エンジンが搭載される車両の前後方向に延びるように形成されているとともに、該第１のサクションフィルタは、該第２のサクションフィルタよりも後方で且つ低い位置に配設されており、
   該２つのサクションフィルタはいずれも該燃料を吸入する燃料吸入孔と、該燃料の液面が該燃料吸入孔の開口よりも低下すると該燃料吸入孔を閉塞するフロートバルブとを備えるとともに、
   該第１のサクションフィルタには、該燃料吸入孔を大気開放する機能と該燃料を吸入する機能とを兼用するオリフィスが形成され、
   該第２のサクションフィルタの該フロートバルブの上方には、該第２のサクションフィルタ内部のエアを逃がす穴部が形成されている
   ことを特徴とする、燃料供給構造。
2. 該エア抜き用の穴部は、該第２のサクションフィルタにのみ形成され、該第１のサクションフィルタには形成されていない
   ことを特徴とする、請求項１記載の燃料供給構造。
3. 該燃料タンクは、該エンジンに供給された余剰分の燃料が還流されるための燃料還流路と接続されており、該第１のサクションフィルタの近傍に、該燃料還流路の先端に設けられたフィルタが配設されている
   ことを特徴とする、請求項１または２に記載の燃料供給構造。

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