(57)【要約】【課題】リターンレス方式の燃料供給装置において、燃料の噴射量を正確に制御する。【解決手段】内燃機関に向けて燃料を噴射するインジェクタと、インジェクタに送られる燃料を所定の圧力で蓄えるリザーバタンクと、リザーバタンク内の圧力に応じて燃料タンク１内の燃料をリザーバタンクに向けて圧送する電動の燃料ポンプ２と、燃料ポンプ２からリザーバタンクまでの燃料流路を形成する圧送管３と、圧送管３に設けられ、燃料流路から分岐して燃料ポンプ２から吐出した燃料を燃料タンク１に戻すリターン流路を形成する分岐管４と、分岐管４に設けられ、リターン流路の流路断面積を減少させる絞り部４１と、分岐管４に設けられ、リターン流路の燃料の圧力が所定の逃がし圧力以上となった場合にリターン流路を開くプレッシャレギュレータ４２と、を備える。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料を噴射するインジェクタと、
前記インジェクタの燃料流れ上流側に配置され、前記インジェクタに送られる燃料を蓄えるリザーバタンクと、
前記リザーバタンク内の圧力に応じて、燃料タンク内の燃料を前記リザーバタンクに向けて圧送する電動の燃料ポンプと、
前記燃料ポンプから前記リザーバタンクまでの燃料流路を形成する圧送管と、
前記圧送管に設けられ、前記燃料流路から分岐して前記燃料ポンプから吐出した燃料を前記燃料タンクに戻すリターン流路を形成する分岐管と、
前記分岐管に設けられ、前記リターン流路の流路断面積を減少させる絞り手段と、
前記分岐管に設けられ、前記リターン流路の燃料の圧力が所定の逃がし圧力以上となった場合に前記リターン流路を開く圧力逃がし弁と、
を備える燃料供給装置。
【請求項２】
前記圧力逃がし弁はダイヤフラム式の弁である請求項１記載の燃料供給装置。
【請求項３】
前記絞り手段は、前記リターン流路のうち前記圧力逃がし弁の上流側に設けられている請求項１または２記載の燃料供給装置。
【請求項４】
前記分岐管の下流側端部と連通し、前記分岐管から吐出する吐出圧により燃料を噴射するジェットノズルと、
前記ジェットノズルを収容し、前記ジェットノズルからの燃料の噴射により吸引圧が発生するチャンバーを内部に形成するケーシングと、
前記チャンバーと連通し、前記吸引圧により前記チャンバーへ燃料を導く吸入管と、
を有するジェットポンプをさらに備える請求項１から３のいずれか一項記載の燃料供給装置。
【請求項５】
前記絞り手段の流路断面は、０．８ｍｍ2以下の面積である請求項１から４のいずれか一項記載の燃料供給装置。
【請求項６】
前記リターン流路のうち前記絞り手段の上流側に配置され、燃料中に含まれる異物を捕捉するフィルタをさらに備える請求項１から５のいずれか一項記載の燃料供給装置。
【請求項７】
前記燃料ポンプを内部に収容するハウジングをさらに備え、
前記絞り手段および前記圧力逃がし弁は、前記ハウジングに搭載されている請求項１から６のいずれか一項記載の燃料供給装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃料タンクに蓄えられた燃料を供給する燃料供給装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の燃料供給装置は、燃料タンク内の燃料を電動の燃料ポンプによりリザーバタンクに向けて圧送し、リザーバタンクに蓄えられた所定圧力の燃料を、インジェクタから内燃機関に向けて噴射する構成である。そして、特許文献１記載の燃料供給装置では、リザーバタンク内の圧力に応じて燃料ポンプの作動を制御することで、リザーバタンク内の圧力が上限を超えないようにした方式を採用している。この方式は、リザーバタンクから燃料タンクに燃料をリターンさせる経路を有しない、所謂リターンレス方式と呼ばれている。
【０００３】
【特許文献１】特開平７−２９３３９７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１記載の燃料供給装置では、インジェクタからの燃料噴射を停止させる場合に、燃料ポンプへの通電を停止しても、慣性によりポンプは直ちに停止しない。すると、リザーバタンク内の燃料の圧力が目標圧力よりも高くなる。そして、リターンレス方式においては、インジェクタの噴射口を開かない限り、一旦高くなったリザーバタンク内の圧力はそのまま保持される。そのため、インジェクタからの燃料噴射を停止させた後に噴射を再開させる際に、燃料の噴射量を正確に制御することが困難となる。
そこで、本発明の目的は、リターンレス方式の燃料供給装置において、燃料の噴射量を正確に制御する燃料供給装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
請求項１から５のいずれか一項記載の発明では、燃料ポンプからリザーバタンクまでの燃料流路から分岐して燃料タンクに燃料を戻すリターン流路が形成されている。このリターン流路は、燃料の圧力が所定の逃がし圧力以上となった場合に圧力逃がし弁により開かれる。そのため、燃料ポンプへの通電を停止した後にポンプが慣性で回転したとしても、逃がし圧力以上となった燃料流路の燃料はリターン流路に逃げることとなる。よって、リザーバタンク内の圧力が逃がし圧力以上に高くなることを抑制できる。そのため、インジェクタからの燃料噴射を停止させた後、噴射を再開させる際に、燃料の噴射量を正確に制御できる。
【０００６】
また、請求項１から５のいずれか一項記載の発明では、リターン流路の流路断面積を減少させる絞り手段を備える。そのため、燃料ポンプへの通電を継続させて通常運転を行っている場合において、燃料流路内の圧力が逃がし圧力以上となったとしても、リターン流路から逃げる燃料の流量を最小限にできる。よって、燃料ポンプの駆動エネルギーのロスを抑制できる。
【０００７】
請求項４記載の発明では、リターン流路を流通する燃料の流速エネルギーはジェットポンプの駆動源として利用される。よって、燃料ポンプの駆動エネルギーのロスをより一層抑制できる。
なお、ジェットポンプの適用例として、次の移送ポンプおよび等が挙げられる。すなわち、燃料ポンプを収容するサブタンクが燃料タンク内に配置されている場合において、燃料タンクからサブタンクに燃料を移送させる移送ポンプである。或いは、燃料が２箇所以上の部位で貯まる形状の燃料タンクを採用した場合において、一方の部位から他方の部位へ燃料を移送させる移送ポンプである。
【０００８】
請求項６記載の発明では、絞り手段に向けて流れる異物はフィルタにより捕捉されるので、異物による絞り手段の閉塞が低減される。
請求項７記載の発明では、ハウジングにより燃料ポンプ、絞り手段および圧力逃がし弁が一体化されるので、燃料ポンプ、絞り手段および圧力逃がし弁を組み付ける作業性を向上できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下、本発明の複数の実施形態を図面に基づいて説明する。
（第１実施形態）
本発明の第１実施形態による燃料供給装置を、図１、図２および図３に示す。図１は、ガソリンエンジン搭載車等の自動車の燃料配管系統を示した模式図である。図２は、図１の燃料配管系統のうち燃料ポンプ近傍部分を示した模式図である。
【００１０】
本実施形態の燃料供給装置は、ガソリンエンジン等の内燃機関（以下エンジンと呼ぶ）を有する自動車に搭載されている。図１および図２に示す如く、燃料供給装置は、燃料タンク１、電動式の燃料ポンプ２、圧送管３、分岐管４、逆止弁５、リザーバタンク６、インジェクタ７、燃圧センサ８、燃温センサ９、および制御装置１０等を備える。
【００１１】
燃料タンク１内の燃料は、燃料タンク１の内部に設置されている燃料ポンプ２で吸い上げられて圧送される。圧送管３は、燃料ポンプ１からリザーバタンク６までの高圧側燃料流路を形成する。この圧送管３に導かれて燃料ポンプ２により圧送された燃料は、圧送管３に備えられた逆止弁５を経てリザーバタンク６に導かれる。逆止弁５は、燃料ポンプ１への燃料の逆流を防止するとともに、インジェクタ７を閉弁状態にしつつ燃料ポンプ１を停止させた場合に、リザーバタンク６内の燃料圧力Ｐを保持する。
【００１２】
リザーバタンク６は、圧送された燃料を所定の圧力で一時的に貯溜する。そのため、圧送された燃料の圧力変動はリザーバタンク６で吸収される。そして、リザーバタンク６内の燃料は、一定の燃料圧力でもって、複数個あるインジェクタ７から図示されていない内燃機関の燃焼室に噴射される。
【００１３】
制御装置１０は、リザーバタンク６内の圧力に応じて燃料ポンプの作動を制御する。そのため、インジェクタ７からの燃料の噴射量にかかわらず、リザーバタンク６内部の燃料圧力Ｐは一定となるように制御される。すなわち、本実施形態による燃料供給装置では、リザーバタンク６内の燃料を燃料タンク１に向けて戻す配管を備えていない、所謂リターンレス方式が採用されている。
【００１４】
具体的には、リザーバタンク６の内部圧力である燃料圧力Ｐは、リザーバタンク６内に設けられた燃圧センサ８にて測定される。測定された圧力信号は、制御装置１０に入力される。そして、制御装置１０は、別途設定されている目標燃圧セット値Ｐｏと燃料圧力Ｐとを比較判定し、燃料ポンプ２の電動モータへの電圧印加を制御する。これにより、燃料ポンプ２の吐出流量は制御され、最終的には、リザーバタンク６内部の燃料圧力Ｐは一定のシステム圧力となるように制御される。
【００１５】
また、リザーバタンク６内の燃料の温度は、リザーバタンク６内に設けられた燃温センサ９にて測定される。測定された温度信号は、制御装置１０に入力される。そして、制御装置１０は、温度信号に基づいて目標燃圧セット値Ｐｏを補正する。
【００１６】
圧送管３には分岐管４が設けられている。分岐管４は、燃料流路から分岐して燃料ポンプ２から吐出した燃料を燃料タンク１に戻すリターン流路を形成する。分岐管４には圧力逃がし弁としてのプレッシャレギュレータ４２が設けられている。分岐管４のうちプレッシャレギュレータ４２の上流側には、絞り部４１が形成されている。
【００１７】
図２の符号７０は移送ポンプとしてのジェットポンプを示している。このジェットポンプ７０は、リターン流路を流通する燃料の流速エネルギーを駆動源として作動する。より具体的には、ジェットポンプ７０は、ジェットノズル７１、ケーシング７２および吸入管７３から構成されている。ジェットノズル７１は、分岐管４の下流側端部である流出口４５と連通し、流出口４５から吐出する吐出圧により燃料を噴射する。ケーシング７２は、ジェットノズル７１を収容し、ジェットノズル７１からの燃料の噴射により吸引圧を発生させるチャンバーを内部に形成する。吸入管７３はチャンバーと連通する。
【００１８】
この構成によれば、ジェットノズル７１から燃料を噴射すると、チャンバー内で発生する吸引圧により吸入管７３からチャンバー内に燃料が吸入される。吸入された燃料はジェットノズル７１から噴射される燃料とともにジェットポンプ７０から吐出される。なお、図３ではジェットポンプ７０の図示を省略している。
【００１９】
図３は、燃料タンク１への燃料ポンプ２の搭載構造を示す断面図である。図３に示すように、燃料ポンプ２は樹脂製のハウジング２１内に収容されている。ハウジング２１には、プレッシャレギュレータ４２および絞り部４１が搭載されている。これらのハウジング２１、燃料ポンプ２、プレッシャレギュレータ４２および絞り部４１等は、一体化された燃料ポンプユニット１１を構成している。
【００２０】
次に、図３を用いて燃料ポンプユニット１１の詳細を説明する。
燃料ポンプ２は、内部に図示しない電動モータを有し、モータとともに回転する回転部材、例えば外周縁に羽根片を有するインペラの回転により燃料吸引力を発生する。燃料ポンプ２の上流にはサクションフィルタ２２が取り付けられている。サクションフィルタ２２は、燃料ポンプ２がサブタンク２０内から吸入する燃料に含まれる比較的大きな異物を捕捉する。燃料フィルタ６０は、燃料ポンプ２から吐出される燃料に含まれる比較的小さな異物を捕捉する。
【００２１】
燃料ポンプ２の上部には吐出部２３が形成されている。吐出部２３には逆止弁５が配置されている。燃料ポンプ２がサクションフィルタ２２を介して吸入し加圧した燃料は、吐出部２３から逆止弁５を通じて吐出される。ハウジング２１のうち燃料ポンプ２の外周側には、円筒形状のフィルタエレメント２４が設けられている。フィルタエレメント２４は、例えばハニカム状あるいは菊花状に形成されているろ紙である。そして、逆止弁５から吐出した燃料は、フィルタエレメント２４を通過して、ハウジング２１上部に形成された吐出管２５から吐出される。吐出管２５から吐出された燃料は、圧送管３を通じてリザーバタンク６に流入する。
【００２２】
このように、ハウジング２１内には、燃料ポンプ２の吐出部２３から吐出された燃料が流通する流路が形成されており、この流路上に、逆止弁５、フィルタエレメント２４が配置されている。従って、吐出部２３から、逆止弁５、フィルタエレメント２４、吐出管２５、圧送管３、リザーバタンク６の入り口部分までの流路が、特許請求の範囲に記載の燃料流路に相当する。そして、吐出管２５に加え、ハウジング２１のうち燃料流路を構成する部分が、特許請求の範囲に記載の吐出管に相当する。
【００２３】
ハウジング２１のうちフィルタエレメント２４の下側部分には、分岐管４が樹脂にて一体に形成されている。分岐管４の内部にはリターン流路が形成されている。リターン流路は、燃料流路のうちフィルタエレメント２４から吐出管２５までの間の部分から分岐している。
【００２４】
分岐管４には、上流側から順に、フィルタ４３、絞り部４１およびプレッシャレギュレータ４２が設けられている。絞り部４１は、リターン流路の流路断面積を減少させる略円形の孔４４を有する。孔４４の開口面積は約０．８ｍｍ2に設定されている。本実施形態では孔４４の形状をオリフィス形状としているが、ノズル形状であってもよい。このオリフィス形状の孔４４がリターン流路上に設けられることで、リターン流路を流通する燃料の流量は絞られる。
【００２５】
プレッシャレギュレータ４２は、リターン流路の燃料の圧力が所定の逃がし圧力以上となった場合にリターン流路を開くことで、燃料ポンプ２が吐出しフィルタエレメント２４から流出する燃料の圧力を、所定圧に調圧する。この所定圧に関し、例えば、リザーバタンク６内部の燃料圧力Ｐまたは大気圧に対して一定の値となるように所定圧を設定するようにしてもよい。フィルタエレメント２４から流出する燃料のうちプレッシャレギュレータ４２で調圧された燃料は、流出口４５から流出し、余剰燃料は燃料タンク１内に環流される。
【００２６】
本実施形態のプレッシャレギュレータ４２はダイヤフラム式であり、ダイヤフラム４６、スプリング４７および弁体４８等を備える。ダイヤフラム４６は、プレッシャレギュレータ４２の内部をスプリング室４９と燃料室５０とに仕切る。スプリング４７は、スプリング室４７内に配置されてダイヤフラム４６に付勢力を働かせる。弁体４８は、ダイヤフラム４６の作動に連動して燃料室５０内の通路を開閉する。
【００２７】
燃料室５０内の圧力が、スプリング室４９内の圧力にスプリング４７の付勢力による面圧を加算した圧力を超えた場合に、ダイヤフラム４６が作動するとともに弁体４８が燃料室５０内の通路を開く。すると、リターン流路が開き、燃料流路内の燃料がリターン流路を介して燃料タンク１に向けて流れる。本実施形態では、スプリング室４９はリザーバタンク６と連通されている。そのため、スプリング室４９内の圧力はリザーバタンク６内の圧力と略同一である。
【００２８】
次に、上記構成による作動を説明する。
制御装置１０は、リザーバタンク６の内部圧力である燃料圧力Ｐが目標燃圧セット値Ｐｏより高くなると、燃料ポンプ２のモータに電圧を印加する。制御装置１０は、燃料圧力Ｐが目標燃圧セット値Ｐｏより低くなるとモータへの給電を遮断する。モータに電圧が印加されると燃料ポンプ２が駆動する。すると、燃料タンク１内の燃料は、サクションフィルタ２２、燃料ポンプ２、逆止弁５、フィルタエレメント２４、吐出管２５、圧送管３を通じてリザーバタンク６に流入する。
【００２９】
ここで、車両の加速時等、インジェクタ７から噴射される燃料の噴射量が多くなった場合には、燃料ポンプ２を継続して駆動させることで、リザーバタンク６の圧力を所定のシステム圧に保持させる。しかしながら、加速させていた車両を減速運転に切り替えると、インジェクタ７からの燃料噴射を停止させる場合がある。この場合に、燃料ポンプ２への通電を停止しても、慣性によりポンプは直ちに停止しない。
【００３０】
これに対し、本実施形態によれば、燃料流路から分岐して燃料タンク１に燃料を戻すリターン流路が形成されている。そして、このリターン流路は、燃料の圧力が所定の逃がし圧力以上となった場合にプレッシャレギュレータ４２により開かれる。そのため、燃料ポンプ２への通電を停止した後にポンプが慣性で回転したとしても、逃がし圧力以上となった燃料流路の燃料はリターン流路に逃げることとなる。よって、リザーバタンク６内の圧力が逃がし圧力以上に高くなることを抑制できる。そのため、インジェクタ７からの燃料噴射を停止させた後、噴射を再開させる際に、燃料の噴射量を正確に制御できる。
【００３１】
また、本実施形態によれば、オリフィス形状の孔４４を有した絞り部４１を備える。そのため、燃料ポンプ２への通電を継続させて通常運転を行っている場合において、燃料流路内の圧力が逃がし圧力以上となったとしても、リターン流路から逃げる燃料の流量を最小限にできる。よって、燃料ポンプ２の駆動エネルギーのロスを抑制できる。
【００３２】
また、プレッシャレギュレータ４２を備えることにより、燃料流路内の圧力が逃がし圧力以上にならないとリターン流路は開かない。そのため、インジェクタ７からの燃料噴射を停止させた後、噴射を再開させる際に、リザーバタンク６内の圧力が逃がし圧力より小さくなることを回避できる。よって、リザーバタンク６内の圧力は必要最低限の圧力に保持されるので、上述の如く噴射を再開させる際に、速やかに目標の噴射量にできる。
【００３３】
ここで、ジェットポンプ７０を駆動させるためには、流出口４５から流出する燃料の流量は単位時間当りに約６０リットルは必要であることが発明者の検討により明らかになった。また、孔４４の開口面積を約０．８ｍｍ2にすると、流出口４５からの流量は単位時間当りに約６０リットルとなることが明らかになった。
【００３４】
一方、車両の加速等、インジェクタ７からの噴射量が多く、燃料流路内の圧力が逃がし圧力以上となった状態で燃料ポンプ２を連続運転させている場合においては、リターン流路を介して流出口４５から燃料が流出する。よって、このような場合における流出口４５からの流量が多いほど、燃料ポンプ２の駆動エネルギーのロスが大きくなってしまう。
【００３５】
これに対し、本実施形態によれば、孔４４の開口面積を約０．８ｍｍ2にしているので、ジェットポンプ７０を駆動させるために必要な流出口４５からの流量を最小限にできる。よって、上述の連続運転時における流出口４５からの流量を必要最小限にできる。そのため、燃料ポンプ２の駆動エネルギーのロスを最小限にできる。また、このように流出口４５からの流量を必要最小限にできるので、本実施形態による燃料供給装置を、ジェットポンプ７０を備えない燃料供給装置にも適用できる。そのため、ジェットポンプ７０を備える燃料供給装置とジェットポンプ７０を備えない燃料供給装置とで、部品の共通化を図ることができる。
【００３６】
（第２実施形態）
以下、本発明の第２実施形態を図４に基づいて説明する。図４は、第２実施形態による燃料供給装置を示す断面図である。第１実施形態と実質的に同一の構成部位には同一の符号を付し、説明を省略する。
【００３７】
第１実施形態では、絞り部４１を、分岐管４のうちプレッシャレギュレータ４２の上流側に設けている。これに対し第２実施形態では、分岐管４のうちプレッシャレギュレータ４２の下流側に絞り部４１を設けている。また、第２実施形態では、燃料タンク１の中にサブタンク７４が設置されており、このサブタンク７４の中に燃料ポンプユニット１１が設置されている。第１実施形態と同様のジェットポンプ７０により、燃料タンク１内の燃料をサブタンク７４に移送させる構成としてもよい。
【００３８】
（他の実施形態）
上記第１実施形態では、図３に示す如く、プレッシャレギュレータ４２を逆止弁５の下流側に配置しているが、本発明の実施にあたり、プレッシャレギュレータ４２を逆止弁５の上流側に配置するようにしてもよい。
このように、本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々の実施形態に適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】本発明の第１実施形態による燃料供給装置の、燃料配管系統を示した模式図。
【図２】図１に記載の燃料配管系統のうち燃料ポンプ近傍部分を示した模式図。
【図３】図１に記載の燃料タンクへの燃料ポンプの搭載構造を示す断面図。
【図４】本発明の第２実施形態による燃料供給装置を示す断面図。
【符号の説明】
【００４０】
１：燃料タンク、２：燃料ポンプ、３：圧送管、４：分岐管、６：リザーバタンク、７：インジェクタ、２１：ハウジング、４１：絞り部（絞り手段）、４２：プレッシャレギュレータ（圧力逃がし弁）、４３：フィルタ、７０：ジェットポンプ。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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