(57)【要約】【課題】空冷式及び水冷式冷却装置を用いることなく簡素な構造でリターン燃料を冷却する。【解決手段】  本発明は、旋回槽（２）から燃料供給通路（３）を介してエンジンに供給された燃料のうち、余剰となったリターン燃料を貯留部（２）の残燃料によって冷却してから旋回槽（２）に還流させることを特徴とする。【選択図】図２
2006029289.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料を貯留する貯留部と、
前記貯留部の内部に形成され、前記貯留部から導入されてエンジンへ供給される燃料の偏倚を防止する旋回槽と、
前記旋回槽から燃料供給通路を介してエンジンに供給された燃料のうち、余剰燃料を前記旋回槽に還流させる燃料還流通路と、
前記燃料が前記旋回槽に還流する前に前記貯留部の残燃料によって冷却する冷却部と、
を備えることを特徴とする車両用燃料タンク。
【請求項２】
前記冷却部は前記燃料還流通路の一部として形成され、前記貯留部の底面に延設された配管である、
ことを特徴とする請求項１に記載の車両用燃料タンク。
【請求項３】
前記配管はフィンを備えている、
ことを特徴とする請求項２に記載の車両用燃料タンク。
【請求項４】
前記配管の断面形状は楕円形である、
ことを特徴とする請求項２又は請求項３に記載の車両用燃料タンク。
【請求項５】
前記冷却部は前記燃料還流通路の途中に介装され、前記貯留部の底面又は側面に配設された冷却室である、
ことを特徴とする請求項１に記載の車両用燃料タンク。
【請求項６】
前記冷却室は前記貯留部と一体的に形成される、
ことを特徴とする請求項５に記載の車両用燃料タンク。
【請求項７】
前記貯留部は二重槽構造に構成し、
前記冷却部は前記燃料還流通路の途中に介装され、前記貯留部の外側の槽と内側の槽との間に形成される冷却室である、
ことを特徴とする請求項１に記載の車両用燃料タンク。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、リターン燃料を冷却する車両用燃料タンクに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
車両旋回時に遠心作用によって燃料タンク内の燃料が一方に偏倚すると、ポンプによって燃料を吸い上げるための吸入口付近に燃料が存在しなくなって燃料を吸い上げることができなくなり、エンジンへ安定的に燃料を供給することができなくなるおそれがある。
【０００３】
そこで、燃料タンクの底部に旋回槽を設け、旋回槽を経由して燃料を供給することで、車両の旋回時に燃料が偏倚しても常に燃料吸入口付近に燃料が存在して、安定的にエンジンへ燃料を供給することができるようにした技術が特許文献１に記載されている。
【特許文献１】特開平１１−１１１６６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
また、ポンプによって旋回槽から燃料噴射装置に圧送された燃料のうち、噴射されなかった余剰の燃料はリターン燃料として旋回槽に還流される。リターン燃料はエンジン付近を通流して還流されることから高温になっている。また、特にディーゼルエンジンにおいては燃料が高圧で圧送されているので、それだけリターン燃料は高温となっている。この高温のリターン燃料は旋回槽に還流されて、旋回槽内の燃料は冷却されることなく高温のまま再度ポンプによって燃料噴射装置に圧送される。このようにして高温の燃料が噴射系に供給されると、インジェクタなどの噴射系部品のシーリング部材が破損するおそれがある。さらに、燃料温度が上昇することで燃料の粘性が低下するのでコモンレールのレール圧を上昇させることができなくなるおそれがある。
【０００５】
そこで、リターン燃料の温度を低減するために燃料噴射装置の噴射圧力を低下させる方法があるが、噴射圧力の低下に伴ってエンジン出力も低下する。
【０００６】
また、従来から燃料タンクは安全性のために衝突時の影響の少ない車両後方に搭載されているので、インジェクタから還流する燃料を燃料タンクに導くリターン配管を車両の床下に設けている。よってリターン燃料冷却装置として、車両の床下に配設されたリターン配管に放熱部を設けて、この放熱部を走行風に晒すことでリターン燃料を冷却する空冷式システムや、リターン配管と熱交換するラジエタを設けて、ラジエタ内の冷却水によってリターン燃料を冷却する水冷式システムなどが知られている。
【０００７】
しかし、空冷式システムでは車速が低い場合に冷却効果が十分に得られない。一方、水冷式システムではラジエター、ホース及び熱交換器などの構成部品が多くなってコストが上昇する。さらに、空冷式及び水冷式の両システムにおいて衝突、石跳ねによる破損防止及び放熱性などを考慮して空冷式システムの放熱部や水冷式システムのラジエタなどの搭載位置を決定しなければならないので搭載性が悪化する。
【０００８】
本発明は、このような従来の問題点に着目してなされたものであり、新たに冷却システムを設けることなく簡素な構造でリターン燃料を冷却することができる車両用燃料タンクを提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は以下のような解決手段によって前記課題を解決する。なお、理解を容易にするために本発明の実施形態に対応する符号を付するが、これに限定されるものではない。
【００１０】
本発明は、燃料を貯留する貯留部（１ａ）と、貯留部（１ａ）の内部に形成され、貯留部（１ａ）から導入されてエンジンへ供給される燃料の偏倚を防止する旋回槽（２）と、旋回槽（２）から燃料供給通路（３）を介してエンジンに供給された燃料のうち、余剰燃料を旋回槽（２）に還流させる燃料還流通路（７）と、燃料が旋回槽（２）に還流する前に貯留部（１ａ）の残燃料によって冷却する冷却部（９、１０、１２、１３、１８）とを備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、高温のリターン燃料が冷却部を通流して燃料タンク内に残留している燃料によって冷却されてから旋回槽内に還流するので、旋回槽から再度供給される燃料の温度を低下させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下では図面等を参照して本発明の実施の形態について詳しく説明する。
【００１３】
（第１実施形態）
はじめに理解を容易にするために燃料噴射系について図１を用いて説明する。図１は本発明による車両用燃料タンクを備える燃料噴射系の全体構成図を示している。燃料噴射系には燃料タンク１と、旋回槽２と、燃料供給通路３と、サプライポンプ４と、コモンレール５と、インジェクタ６と、燃料還流通路７とが設けられている。
【００１４】
燃料タンク１は、車両後方に設けられており内部に燃料を貯留する貯留部１ａを有する。また、燃料タンク１の中央部には旋回槽２が設けられている。
【００１５】
旋回槽２は、車両の旋回や傾斜などによって燃料タンク１の貯留部１ａの燃料が偏倚して供給不能になることを防止するために燃料タンク１のほぼ中央部に設けられている。旋回槽２は内部に燃料を貯留しており、エンジンに供給する燃料を提供するとともに、還流してくる余剰燃料を受け入れている。
【００１６】
燃料供給通路３は、旋回槽２からサプライポンプ４を介してコモンレール５まで燃料を通流可能に構成される。
【００１７】
サプライポンプ４は、旋回槽２の内部の燃料を吸い上げてコモンレール５に加圧供給する。サプライポンプ４の作動はコントローラ８によって制御される。
【００１８】
コモンレール５は、サプライポンプ４によって加圧供給された燃料を蓄圧して必要に応じてインジェクタ６に供給する。
【００１９】
インジェクタ６は、コモンレール５に蓄圧された燃料をコントローラ８からの信号に応じてエンジンのシリンダ内に噴射する。燃料の噴射量、噴射圧力及び噴射期間などはエンジンの運転状況によって変化するのでインジェクタ６に加圧供給される燃料のうち一部が余剰燃料となる。
【００２０】
燃料還流通路７は、インジェクタ６で噴射されなかった余剰燃料を旋回槽２の内部に還流する。
【００２１】
旋回槽２からインジェクタ６に供給される燃料量はインジェクタ６から旋回槽２に還流する燃料量よりも多いので、旋回槽内部の燃料量は徐々に減少することになる。この減少分を補うために旋回槽２の外部の貯留部１ａから残燃料を供給する手段が設けられている。この供給手段としては、例えばポンプによって供給するものやリターン燃料の圧力を利用して後述するようにジェットポンプ１４によって旋回槽外部から吸入するものなどがある。
【００２２】
燃料噴射系は以上のように構成されているので、インジェクタ６から還流するリターン燃料はエンジンの熱によって高温となっており、このリターン燃料を冷却しなければ旋回槽２の内部の燃料温度は上昇し、高温の燃料を再度サプライポンプ４によってインジェクタ６に供給することになる。そこで、本実施形態ではインジェクタ６から還流する燃料を冷却する冷却部としての冷却通路９を燃料タンク１の内部に設けている。
【００２３】
ここで、冷却通路９の構成について燃料タンク１の拡大図である図２を用いて詳しく説明する。図２は本実施形態における車両用燃料タンクを示しており、図２（ａ）は燃料タンク１の平面図であり、図２（ｂ）は燃料タンク１の側面図である。
【００２４】
冷却通路９は、燃料タンク内の底部に延設される配管によって構成される冷却部であり、燃料還流通路７の一部として形成される。冷却通路９は燃料タンク１の底部で比較的低温の残燃料に浸っているので、冷却通路９を通流する高温のリターン燃料は燃料タンク内の残燃料によって冷却されてから旋回槽２に還流することになる。
【００２５】
冷却通路９は例えば図２（ａ）に示しているようにジグザグ経路として配設され、リターン燃料の必要冷却量に応じて経路長を設定する。すなわち、必要冷却量が大きいほど冷却通路９の配管経路長を長くして冷却通路９の総表面積が大きくなるように設定する。また、図２（ｂ）に示すように燃料タンク１の底部で冷却されたリターン燃料は旋回槽２の上部から還流する。
【００２６】
次に、貯留部１ａの残燃料を旋回槽２に供給する手段について図３を参照しながら説明する。図３は旋回槽２の拡大側面図である。
【００２７】
旋回槽２に燃料を還流させる燃料還流通路７にはジェットポンプ１４が備えられており、ジェットポンプ１４によって貯留部１ａの残燃料を旋回槽２の内部に流入する。ジェットポンプ１４は噴射ノズル７ａと燃料吸入通路１５とから構成されている。リターン燃料が燃料還流通路７を通流して噴射ノズル７ａから吐出されて旋回槽２へと還流すると、ジェットポンプ１４の内部に負圧が発生する。この負圧によって貯留部１ａの残燃料が燃料吸入通路１５を介して吸引される。吸引された残燃料はリターン燃料とともに旋回槽２に流入する。
【００２８】
旋回槽２に流入する燃料は冷却されたリターン燃料と、旋回槽２の燃料減少分を補うためにジェットポンプ１４によって流入される貯留部１ａの残燃料である。なお、貯留部１ａの残燃料はリターン燃料より低温であり、またリターン燃料に比べて量が多いので、冷却通路９を介して高温のリターン燃料に晒されてもその温度上昇は微小である。よって、貯留部１ａの残燃料がジェットポンプ１４によって旋回槽２に流入しても旋回槽内の燃料温度を上昇させることはない。
【００２９】
以下、本実施形態における車両用燃料タンクの作用について図１、２を用いて説明する。
【００３０】
燃料タンク１の中央部に設けられた旋回槽２の内部の燃料はサプライポンプ４によって吸い上げられコモンレール５に圧送される。コモンレール５に蓄圧された燃料はコントローラ８からの信号に応じてインジェクタ６によってエンジンのシリンダ内に噴射される。インジェクタ６で噴射されなかったリターン燃料は燃料還流通路７を通流して貯留部１ａに設けられた冷却通路９に還流する。このリターン燃料は、コモンレール５やインジェクタ６の内部を通流する間に高圧化されたことにより、またエンジンの熱によって高温になっている。高温のリターン燃料は、貯留部１ａの底部で残燃料に浸るように延設された冷却通路９を通流して貯留部１ａの比較的低温の残燃料と熱交換することで冷却される。冷却されたリターン燃料は旋回槽２へと還流され、その後再度サプライポンプ４によって吸い上げられて圧送される。このように、高温のリターン燃料は旋回槽２に還流する前に残燃料に浸っている冷却通路９を通流することで十分に冷却されるので、旋回槽２の内部の燃料温度の上昇を抑えることができる。
【００３１】
以上のように本実施形態では、冷却通路９において高温のリターン燃料を燃料タンク内の残燃料によって冷却してから旋回槽２の内部に還流するので、旋回槽２から再度供給される燃料の温度を低下させることができる。よって、噴射系部品のシーリング部材などの破損を防止して燃料の漏れを防止することができる。
【００３２】
また、燃料温度を低下させることにより燃料の粘性を増加させることができるので、噴射燃料の更なる高圧化が可能となってエンジンの出力を増大させることができる。
【００３３】
さらに、燃料タンク１に冷却機能を持たせたことにより従来の空冷式及び水冷式冷却装置のような新たな冷却装置を設ける必要がないので、簡素な構造によりコストを低減することができる。
【００３４】
さらにまた、空冷式冷却装置ではリターン燃料を冷却する放熱部の搭載位置を石跳ねによる破損を回避することができるような位置に設定する必要があるのに対して、本実施形態では燃料タンク１の内部にリターン燃料の冷却部を設けたので搭載位置を検討する必要がなく搭載性を向上させることができる。
【００３５】
さらにまた、車速などの車両の運転状態に拘わらず冷却能力を維持することができるので、より確実に燃料を冷却することができる。
【００３６】
さらにまた、燃料タンク１は従来から車両の衝突時の影響の少ない位置に設けられているので、本装置において安全性の評価を行う必要がない。
【００３７】
（第２実施形態）
本実施形態では、燃料噴射系の構成及び燃料タンク１の冷却部の構成は第１実施形態と同様である。
【００３８】
図４は本実施形態で使用する冷却通路１０、１２を示す構成図である。図４（ａ）はフィン１１を設けた冷却通路１０を示しており、図４（ｂ）は楕円形の断面形状を持つ冷却通路１２を示している。なお、以下で示す各実施形態では前述した実施形態と同様の機能を果たす部分には同一の符号を付して重複する説明を適宜省略する。
【００３９】
図４（ａ）に示す冷却通路１０は、複数のフィン１１を冷却通路１０の軸方向に略等間隔に備えている。フィン１１は冷却通路１０の径と同径の孔を中心部に持つ円形状であり、貯留部１ａの残燃料による攪拌によって破損しない程度の板厚を有している。
【００４０】
図４（ｂ）に示す冷却通路１２は、断面が略楕円形でありそれ以外は図２に示した冷却通路９と同様である。
【００４１】
本実施形態は、図４（ａ）、（ｂ）に示すような冷却通路１０、１２を図２に示す冷却通路９の代わりに使用することで冷却部の表面積を拡大させて冷却効率を向上させようとするものである。
【００４２】
すなわち、図４（ａ）に示すフィン付き冷却通路１０を用いた場合、フィン１１は冷却通路１０とともに貯留部１ａの残燃料に浸っているので、フィン１１の熱は残燃料へと伝達され、また、直接冷却通路１０からも残燃料へとリターン燃料の熱が伝導される。これにより、リターン燃料の冷却効率をさらに向上させることができる。
【００４３】
また、図４（ｂ）に示す楕円形の断面形状を有する冷却通路１２を用いた場合、冷却通路１２は断面形状が楕円形となっているので、同一の流路断面としたときに、第１実施形態の冷却通路９に比べて単位長さ当たりの表面積が大きい。これにより、リターン燃料の冷却効率をさらに向上させることができる。また、図４（ａ）の冷却通路１０に比べて簡素な構造であるのでコストを低減することができる。
【００４４】
以上のように本実施形態では、図４（ａ）、（ｂ）に示す冷却通路１０、１２を用いることで冷却通路９よりも表面積を拡大することができるので、第１実施形態で説明した効果に加えて更なる冷却効率の向上を図ることができる。
【００４５】
（第３実施形態）
図５は本発明による車両用燃料タンクの第３実施形態を示しており、図５（ａ）は燃料タンク１の平面図であり、図５（ｂ）は燃料タンク１の側面図である。
【００４６】
本実施形態では、燃料噴射系の構成は第１実施形態と同様であり、燃料タンク１の冷却部として、第１実施形態の冷却通路９の代わりに冷却室１３を設けた構成となっている。
【００４７】
冷却室１３は、燃料タンク１の底部に配設され、燃料還流通路７の途中に介装される。図５（ｂ）に示すように冷却室１３は貯留部１ａとは連通していない閉じられた扁平な空間である。
【００４８】
高温のリターン燃料は燃料還流通路７を通流して冷却室１３に流入する。冷却室１３は上面及び側面で貯留部１ａの残燃料と接しているので、冷却室１３の内部の燃料は低温の残燃料によって冷却される。リターン燃料は所定の圧力で燃料還流通路７から流入するので、冷却室内のリターン燃料はこの圧力に応じて旋回槽２に送り出される。これにより、リターン燃料は貯留部１ａの残燃料によって冷却されてから旋回槽２に還流することになる。
【００４９】
以上のように本実施形態では、第１実施形態の効果に加えて冷却室１３は簡素な構造であるので、さらにコストを低減することができる。
【００５０】
（第４実施形態）
図６は本発明による車両用燃料タンクの第４実施形態を示しており、図６（ａ）は燃料タンク１の平面図であり、図６（ｂ）は燃料タンク１の側面図である。
【００５１】
本実施形態では、燃料噴射系の構成は第１実施形態と同様であり、燃料タンク１の構成が異なっている。本実施形態の燃料タンク１は二重槽構造となっており、外側の槽１６と内側の槽１７との間に形成される空間を冷却室１８としている。
【００５２】
冷却室１８は、燃料タンク１と一体的に形成された冷却部であり、燃料還流通路７の途中に介装される。
【００５３】
インジェクタ６から還流してくる高温のリターン燃料は燃料還流通路７を通流して冷却室１８に流入する。冷却室１８は内側の槽１７を介して貯留部１ａの残燃料と接しているので、冷却室１８の内部の燃料は低温の残燃料によって冷却される。リターン燃料は所定の圧力で燃料還流通路７から流入するので、冷却室内のリターン燃料はこの圧力に応じて旋回槽２に還流する。これにより、旋回槽２に還流されるリターン燃料は貯留部１ａの残燃料によって冷却されることになる。
【００５４】
本実施形態では第３実施形態と比較してリターン燃料が貯留部１ａの残燃料と接する面積を大きくとることができるので、リターン燃料をさらに効率よく冷却することができる。
【００５５】
以上説明した実施形態に限定されることなく、その技術的思想の範囲内において種々の変形や変更が可能であり、それらも本発明と均等であることは明白である。
【００５６】
例えば、第１実施形態の冷却通路９の経路長及び直径は要求冷却能力に応じて適宜変更可能である。
【００５７】
また、第２実施形態で説明した図４（ａ）、（ｂ）の配管は別々に用いてもよいし、両方の性質を備えるように構成してもよい。
【００５８】
さらに、第３実施形態では冷却室１３を燃料タンク１の底部に配設しているが、燃料タンク１と一体的に形成してもよい。また、冷却室１３の配設位置は燃料タンク１の底部に限定されることなく側部であってもよい。さらに、冷却室１３の上面及び側面にフィンを設けて冷却室１３の冷却効率をさらに向上させるように構成してもよい。さらにまた、冷却室１３の形状及び大きさは要求冷却能力に応じて適宜変更可能である。
【００５９】
さらにまた、第４実施形態では燃料タンク１の二重槽部分を底面部と側面部の全域にわたって形成しているが、これに限定されることなく底面部、側面部又はそれらの一部のみを二重槽として形成してもよい。
【００６０】
さらにまた、燃料タンク１や旋回槽２の形状は本実施形態で示した形状に限定することなく、例えば燃料タンク１の形状によってその一部に旋回槽２の機能を持たせたものなどであってもよい。
【００６１】
さらにまた、従来の燃料冷却システムである空冷式又は水冷式冷却装置と本実施形態の燃料冷却装置とを組み合わせてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００６２】
【図１】第１実施形態における燃料噴射系を示す全体構成図である。
【図２】第１実施形態における車両用燃料タンクを示す構成図である。
【図３】図２に示す旋回槽２の拡大側面図である。
【図４】第２実施形態で使用する冷却通路の構成図である。
【図５】第３実施形態における車両用燃料タンクを示す構成図である。
【図６】第４実施形態における車両用燃料タンクを示す構成図である。
【符号の説明】
【００６３】
１  燃料タンク
１ａ  貯留部
２  旋回槽
３  燃料供給通路
４  サプライポンプ
５  コモンレール
６  インジェクタ
７  燃料還流通路
７ａ  噴射ノズル
８  コントローラ
９  冷却通路（冷却部）
１０  冷却通路（冷却部）
１１  フィン
１２  冷却通路（冷却部）
１３  冷却室（冷却部）
１４  ジェットポンプ
１５  燃料吸入通路
１６  外側の槽
１７  内側の槽
１８  冷却室（冷却部）
【図１】
2006029289.tif 000003
【図２】
2006029289.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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