JP4743175B2 - 車両用燃料供給装置 - Google Patents

Description

本発明は、車両の燃料タンク内に貯留された燃料を外部に供給する車両用燃料供給装置に関する。

車両用燃料供給装置においては、車室内に配置されていたポンプ制御回路から発せられるスイッチングノイズが車載ラジオに影響することを低減するために、特許文献１のように、ポンプ制御回路を、燃料タンクの開口部を閉鎖するためのポンプモジュール上部へ搭載することが行われている。これにより、ノイズ源となるポンプ制御回路からの負荷ラインを短くすると共に車室外とすることができ、負荷線に挿入していたノイズフィルタ（コイルとコンデンサで構成）の廃止と、ノイズ低減の両立を可能としていた。この場合、燃料タンク内に位置する燃料ポンプ自身からスイッチングノイズが放射されるものの、金属製の燃料タンクでシールドされていることから、燃料ポンプからのスイッチングノイズが問題となることはなかった。
特開２００５−１５５６０２号公報

しかしながら、近年、燃料タンクが金属製から樹脂製に変更になりつつあることから、樹脂製の燃料タンクでは、燃料タンク内に位置する燃料ポンプ自身からのスイッチングノイズの放射が、樹脂製の燃料タンクを貫通し、さらに大地にて反射されるか若しくは直接放射され、ラジオアンテナでノイズとして拾われ問題となるということが発生している。

このような問題に対応する場合、従来と同様にポンプ制御回路内の負荷ラインにノイズフィルタを搭載すれば低減可能であるが、制御回路の大形化（構造部品の追加並びに発熱増による放熱フィンの大形化）及び電力損失の増大があり、ポンプモジュール上への搭載が困難である。

本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、その目的は、燃料ポンプが配置される燃料タンクが樹脂製であっても、燃料ポンプからの電磁ノイズが大地から反射若しくは直接放射して車載機器に影響を及ぼすことを防止できる車両用燃料供給装置を提供することにある。

樹脂製の燃料タンク内に位置する燃料ポンプが駆動されると、燃料ポンプから電磁ノイズが燃料タンクを貫通し、大地で反射されるか若しくは直接放射して車載ラジオなどの車載機器に影響を及ぼす虞があるものの、請求項１，２の発明によれば、燃料ポンプからの電磁ノイズは車両ボデーにアース接続された金属製のサブタンク、或いは導電性を有するサブタンクにより遮断されるので、樹脂製の燃料タンクを貫通した電磁ノイズが大地で反射するにしても、車載機器に影響を及ぼすことを防止できる。

請求項３の発明によれば、燃料ポンプからの電磁ノイズは、燃料ポンプを電圧または電流制御にてＰＷＭ等のスイッチング制御する駆動回路を使用する際の高周波ノイズであることから、その電磁ノイズの抑制に有効となる。

請求項４の発明によれば、燃料ポンプの駆動回路を構成するスイッチング回路をハイサイド駆動に接続するようにしたので、アース接続を燃料タンク内のポンプモジュールにおいて完結することができ、アース端子を特別に設けることなく実施することができる。また、駆動回路と共通のアースとして短い配線にて接続できるので、配線が電磁ノイズの新たな発生源となることを防止できる。

（一実施例）
以下、本発明の一実施例について図１ないし図６を参照して説明する。
図１は車両用燃料供給装置の側面図、図２は車両用燃料供給装置の平面図である。これらの図１及び図２において、車両用燃料供給装置１は、車両の燃料タンク２（図では燃料タンクの筺体表面を二点鎖線で示している）に設置され、燃料タンク２に貯留されている燃料を外部の燃料消費装置であるエンジンに供給するようになっている。車両用燃料供給装置１は、蓋部材３とポンプモジュール４とサブタンク（シールド手段に相当）５とから構成されている。蓋部材３は、ＰＯＭ（ポリアセタール）等を使用した樹脂製のフランジ６を有しており、そのフランジ６により燃料タンク２の開口部を閉鎖するようになっている。

蓋部材３の図示下面には２本のシャフト７が取付けられており、それらのシャフト７の先端にサブタンク５が図示しない圧縮スプリングにより蓋部材３に対して図１に示す上下方向に弾性的に移動可能に吊下げられている。
以上のような構成により、車両用燃料供給装置１が装着される燃料タンク２が温度変化による内圧の変化や燃料量の変化で膨張または収縮するにしても、サブタンク５の底部が燃料タンク２の底部内壁に常に押し付けた状態を維持することができる。

サブタンク５内にはポンプモジュール４が収納されている。このポンプモジュール４は、燃料ポンプ８、サクションフィルタ９、燃料フィルタ１０及びプレッシャレギュレータ１１などから構成されている。サクションフィルタ９は、燃料ポンプ８がサブタンク５内から吸入する燃料中に含まれる異物を除去する。燃料フィルタ１０は、フィルタケース１２内にフィルタエレメント１３を燃料ポンプ８の外側を周方向に覆うように収容しており、燃料ポンプ８が吐出する燃料中に含まれる異物を除去する。フィルタケース１２の底部には、フィルタエレメント１３で異物を除去された燃料を吐出する吐出管１４が形成されており、その吐出管１４が図示しない蛇腹管により蓋部材３の下面に形成された流入管１５と接続されている。フィルタケース１２の底部側方には、吐出管１４から吐出される燃料の圧力を調圧するプレッシャレギュレータ１１が設けられおり、余剰燃料をサブタンク５内に排出することにより吐出燃料の圧力を調整する。

蓋部材３の下面には直結コネクタ１６が形成されており、その直結コネクタ１６に燃料ポンプ８がリード線１７を介して電気的に接続されている。蓋部材３の上面には吐出管１８、センダコネクタ１９及びコネクタ２０が形成されており、吐出管１８に燃料パイプが接続され、センダコネクタ１９に液面計がリード線を介して接続され、コネクタ２０にエンジンＥＣＵからのケーブル、電源線、ＧＮＤ線（何れも図示せず）が接続される。

蓋部材３の上面には収容室２１が形成されており、その収容室２１に制御回路２２（図３参照）が収容されている。この制御回路２２は、燃料ポンプ８に供給する電力を制御するポンプ制御回路を収容した制御ＩＣ（Integrated Circuit、集積回路)２３（図３参照）を主体として構成されている。

ここで、本実施例では、上記サブタンク５は、金属（例えばステンレス、鉄）から形成されており、その端部にシールドグランド配線２４が溶接（半田付けやかしめ等でも可能）されている。このシールドグランド配線２４は、直結コネクタ１６を通じて制御回路２２のグランドラインと接続されている。

図３は、車両用燃料供給装置１の電気的構成を示している。この図３において、制御回路２２は制御ＩＣ２３を主体として構成されている。制御ＩＣ２３の入力端子は、制御回路２２の制御用端子ＦＰＣ及びダイアグノーシス用端子ＤＩと接続されている。制御用端子ＦＰＣは、エンジンＥＣＵ２５から制御ＩＣ２３に対する制御信号が入力される端子である。ダイアグノーシス用端子ＤＩは、エンジンＥＣＵ２５により制御ＩＣ２３を診断するための端子である。

制御ＩＣ２３の電源端子は制御回路２２の電源端子＋Ｂと接続されており、当該電源端子＋Ｂを通じて車両のバッテリ２６の正端子と接続されている。制御ＩＣ２３のグランド端子は制御回路２２のアース端子Ｅと接続され、当該アース端子Ｅを通じて車両ボデーにアース接続されている。制御ＩＣ２３の出力端子はＰチャンネルタイプのパワーＭＯＳ（Metal Oxide Semiconductor）ＦＥＴ（Field Effect Transistor、スイッチング回路に相当）２７のゲートと接続されている。パワーＭＯＳＦＥＴ２７のソースは制御回路２２の電源端子＋Ｂと接続され、パワーＭＯＳＦＥＴ２７のドレインは制御回路２２の正端子ＦＰ＋と接続され、当該正端子ＦＰ＋を通じて燃料ポンプ８の正端子と接続されている。つまり、パワーＭＯＳＦＥＴ２７は、燃料ポンプ８をハイサイド駆動するように接続されている。燃料ポンプ８の負端子は、制御回路２２の負端子ＦＰ−と接続されており、当該負端子ＦＰ−を通じて制御回路２２のアース端子Ｅと接続されている。制御回路２２の正端子ＦＰ＋とアース端子Ｅとの間には図示極性のダイオード２８が接続されている。
制御ＩＣ２３は、パワーＭＯＳＦＥＴ２７をＰＷＭ等のスイッチング制御することにより燃料ポンプ８に対する通電電力、ひいては燃料ポンプ８の回転数を調整するようになっている。

金属製のサブタンク５は、シールドグランド配線２４を介して制御回路２２の負端子ＦＰ−に接続されることにより車両ボデーにアース接続されている。つまり、制御回路２２は、ハイサイドスイッチの駆動回路構成を採用することにより、シールドグランド配線２４を負端子ＦＰ−と共通化することができるようになっており、シールドグランド配線２４接続用のコネクタ端子を増設しなくてもいいように工夫されているのである。

ところで、上述したように制御ＩＣ２３によりパワーＭＯＳＦＥＴ２７をスイッチング制御することから、燃料ポンプ８から高周波の電磁ノイズが放射される。この場合、燃料タンク２が金属製の場合は燃料ポンプ８からの電磁ノイズが燃料タンク２により遮断されることにより問題となることはないものの、近年提供されつつある樹脂製の燃料タンク２に車両用燃料供給装置１を装着した場合は、燃料ポンプ８からの電磁ノイズが燃料タンク２を貫通してしまう。通常、燃料タンク２は車両のフロアパネルの下面側に設けられることから、燃料ポンプ８から燃料タンク２を貫通して上方に放射される電磁ノイズはフロアパネルで遮断されるのに対して、燃料ポンプ８から燃料タンク２を貫通して下方に放射される電磁ノイズは大地で反射若しくは大地とフロアの間を直接放射し、フロアパネルを回り込んでラジオアンテナにてノイズとして拾われて問題となる。

しかしながら、本実施例の車両用燃料供給装置１によれば、燃料ポンプ８を囲繞するサブタンク５を金属製とすると共に車両ボデーにアース接続するようにしたので、燃料ポンプ８から放射される電磁ノイズをサブタンク５により遮断することができる。
さて、このような金属によるシールド効果は、燃料タンク２の底面を金属によりシールドしても得られることから、発明者は、金属製のサブタンク５によるシールド効果、及び樹脂製の燃料タンク２の底面に金属を設けることによるシールド効果を試験した。

図４は、サブタンク５をアルミニウムテープ貼付（以下、シールドと称する、本発明のシールド手段に相当）２９によりシールドした場合を示し、その高さ寸法をｈとする。図５は、燃料タンク２の底面をアルミニウムテープ貼付（以下、シールドと称する、本発明のシールド手段に相当）３０によりシールドした場合を示し、その外形寸法をａ×ｂとする。尚、図４及び図５に示すシールド３０は、配線を用いて車両ボデーにアース接続したが、燃料タンク２のシールド３０を車両ボデーに実際にアース接続する場合は、タンク取付けの金属フレームや金属バンドに接続する。

図６は、シールド２９，３０による電磁ノイズの低減効果の評価結果である。この図６では、シールドなし（現状）、サブタンク５のシールド２９の高さ寸法を変更した場合、燃料タンク２の底面のシールド３０の寸法を変更した場合、シールドアース接続なしの場合におけるノイズの低減効果をそれぞれ評価した。
尚、図６に示す判定値は絶対的な数値ではなく、サブタンク５をシールドする場合は、シールド２９の高さがｈ／２を基準値とし、燃料タンク２の底面をシールドする場合は、シールド３０の寸法が３００×３００を基準値とした。

ノイズ評価の結果、図６に示すようにサブタンク５をシールドする場合、或いは燃料タンク２の底面をシールドする場合の何れの場合であっても、燃料ポンプ８からの電磁ノイズに対するシールド効果を得られることを確認した。この場合、サブタンク５をシールドしたときは、シールド２９の高さ寸法が大きいほどシールド効果が大きく、樹脂製の燃料タンク２の外側底面をシールドしたときは、シールド３０の外形寸法が大きいほどシールド効果が大きいことを確認した。さらに、シールド２９，３０をアース接続しない場合は、シールド効果を得られないことを確認した。

以上の実験結果から、サブタンク５をシールドする場合、或いは燃料タンク２の底面をシールドする場合の何れの場合であっても、大きな寸法のシールドを設けることが効果的であることが判明したが、シールドを車両ボデーにアース接続することは製造コスト高を生じることから、本実施例のように、燃料ポンプ８を囲繞するサブタンク５にシールドを施し、車両ボデーにアース接続することがコスト低減には有効である。

このような実施例によれば、燃料ポンプ８を囲繞するサブタンク５を金属製とし、車両ボデーにアース接続するようにしたので、燃料ポンプ８から放射される電磁ノイズが樹脂製の燃料タンク２を貫通するにしても、その影響をノイズフィルタを用いることなく低減することができる。従って、燃料ポンプ８から放射された電磁ノイズが樹脂製の燃料タンク２を貫通するにしても、電磁ノイズを効果的に低減してラジオアンテナでノイズとして拾われてしまうことを防止できる。

しかも、ポンプモジュール４の構成部品であるサブタンク５の材質を金属に変更するだけで実施することができるので、部品点数が増加することなく実施することができ、大幅なコスト高を招来することなく実施することができる。
また、金属製のサブタンク５を車両ボデーにアース接続する手段として、燃料ポンプ８を接続するための直結コネクタ１６に短いシールドグランド配線２４にて共通接続するようにしたので、直結コネクタ１６の端子を増設することなく実施することができ、この点でもコストの上昇を抑制することができると共に、シールドグランド配線２４が電磁ノイズ新たな発生源となることを防止できる。

さらに、燃料ポンプ８の駆動回路を構成するスイッチング回路としてのパワーＭＯＳＦＥＴ２７をハイサイド駆動となるように接続するようにしたので、アース接続を燃料タンク２内のポンプモジュール４において完結することができ、アース端子を特別に設けることなく実施できる。

（参考例）
次に本発明の参考例について図７及び図８を参照して説明するに、一実施例と同一部分には同一符号を付して説明を省略する。この参考例は、燃料ポンプ８の外周を覆う金属ケースをシールド手段としたことを特徴とする。

車両用燃料供給装置の一部を断面にして示す図７において、燃料ポンプ８の外周を覆う金属ケース（シールド手段に相当）３１の上端には接続リング３２が圧入されており、その接続リング３２にはんだ付け（溶接、かしめ等でもよい）されたアース配線３３をポンプコネクタ３４のアース端子にかしめることにより、燃料ポンプ８の金属ケース３１が車両ボデーと電気的にアース接続されている。

図８は、図７に示すように構成した場合の電気回路図を示している。
ところで、燃料ポンプ８から放射される電磁ノイズは、燃料ポンプ８の駆動回路を構成するパワーＭＯＳＦＥＴ２７をスイッチング制御する際に燃料ポンプ８の金属ケース３１から主に放射されるものと考えられることから、図７に示すように、燃料ポンプ８の外周を覆う金属ケース３１を短いアース配線３３にて車両ボデーにアース接続することで、電磁ノイズ放射を効果的に抑制することが可能となる。

このような実施例によれば、燃料ポンプ８の外周を覆う金属ケース３１を車両ボデーに短いアース配線３３にてアース接続することによりシールド手段として機能させるようにしたので、特別な手段を用いることなく、燃料ポンプ８からの電磁ノイズを効果的に低減することができると共に、アース配線３３が電磁ノイズの新たな発生源となることを防止できる。

尚、本参考例は、燃料ポンプ８の外周を覆う金属ケース３１とポンプコネクタ３４のアース端子とを接続すれば、電磁ノイズの抑制効果があることから、電気的接続方法は配線による以外でも、燃料ポンプ８内部でのアース端子との接触接続、或いはスプリングによる弾性接触等でもよい。

本発明は、上記実施例に限定されることなく、次のように変形または拡張できる。
シールド構造としては、サブタンクを金属フィラーが混入された導電性樹脂で成型したり、シールド金属をインサートした樹脂成形品としてもよい。

サブタンク５のシールドと燃料タンク２のシールドとを組み合わせるようにしてもよい。
車両ボデーへのアース接続方法として、金属製のシャフト７を通じてフランジ６上へ取り出すようにしてもよい。

本発明の一実施例における車両用燃料供給装置の一部を断面にして示す側面図 車両用燃料供給装置の平面図 車両用燃料供給装置の電気的構成を示す概略図 ノイズ評価試験のサブタンクのシールドを示す図 ノイズ評価試験の燃料タンクのシールドを示す図 ノイズ評価試験結果を示す図 本発明の参考例を示す図１相当図 図３相当図

符号の説明

図面中、１は車両用燃料供給装置、２は燃料タンク、４はポンプモジュール、５はサブタンク（シールド手段）、８は燃料ポンプ、２４はシールドグランド配線、２７はパワーＭＯＳＦＥＴ（スイッチング回路）、３１は金属ケース（シールド手段）、３２は接続リング、３３はアース配線である。

Claims (4)

1. 車両の燃料タンク内に配置される燃料ポンプを有し、前記燃料ポンプの駆動状態で前記燃料タンク内に貯留された燃料を外部に供給する車両用燃料供給装置において、
   前記燃料ポンプの下方を含むように当該燃料ポンプを囲繞するように設けられ、車両ボデーにアース接続された状態で、前記燃料ポンプから少なくとも下方に放射される電磁ノイズを遮断する金属製のサブタンクを備えたことを特徴とする車両用燃料供給装置。
2. 車両の燃料タンク内に配置される燃料ポンプを有し、前記燃料ポンプの駆動状態で前記燃料タンク内に貯留された燃料を外部に供給する車両用燃料供給装置において、
   前記燃料ポンプの下方を含むように当該燃料ポンプを囲繞するように設けられ、車両ボデーにアース接続された状態で、前記燃料ポンプから少なくとも下方に放射される電磁ノイズを遮断する導電性を有するサブタンクを備えたことを特徴とする車両用燃料供給装置。
3. 前記サブタンクは、前記燃料ポンプをスイッチング制御する際に発生するスイッチングノイズを電磁ノイズとして遮断することを特徴とする請求項１または２記載の車両用燃料供給装置。
4. 前記燃料ポンプの駆動回路は、スイッチング回路を有して構成され、
   前記スイッチング回路は、前記燃料ポンプをハイサイド駆動するように接続されていることを特徴とする請求項１ないし３の何れかに記載の車両用燃料供給装置。

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