JP2001173534A - 燃料供給装置及び燃料ポンプ - Google Patents
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Abstract
た燃料供給制御を行うことのできる自動車内燃機関用燃
料供給装置及び燃料ポンプを提供する。 【解決手段】 燃料タンクに通じたサージポット内で該
サージポットからエンジンに至る燃料供給管路に燃料を
圧送する電動燃料ポンプと、エンジンからの還流燃料を
サージポットへ送る燃料還流管路とを有する内燃機関用
燃料供給装置。燃料ポンプが電子制御装置と少なくとも
1つの液圧制御入力用の入口とを有し、燃料ポンプの液
圧制御入力用入口が燃料供給管路及び/又は燃料還流管
路に接続されている。
Description
給装置、例えば自動車用燃料タンクに組み込まれる燃料
供給装置に関し、更には内燃機関用の燃料ポンプ、特に
自動車における燃料供給装置のための燃料ポンプに関す
るものである。
れる代表的な形態の内燃機関用燃料供給装置は、燃料タ
ンク内のサージポット内で該サージポットからエンジン
に至る燃料供給管路へ燃料を圧送するための少なくとも
一つの電動燃料ポンプを備えている。また、係る燃料供
給装置は供給燃料がエンジンの要求量を超えて過剰とな
った際に余剰燃料をエンジンからサージポットへ戻すた
めの少なくとも一つの燃料還流管路も備えている。
ン車だけでなく、ディーゼルエンジン車にも使用されて
いる。このような燃料供給システムの設計に際しては、
あらゆる走行・環境条件のもとでエンジンの燃料噴射弁
に常に確実に燃料が供給されるようにすることが重要で
ある。このためには、何よりも先ず、タンク内の燃料残
量が少ない場合や極端な走行状況として例えば車両がロ
ーリング又はピッチング方向に大きく傾斜した場合でも
燃料ポンプの吸込部に常に充分な燃料が存在できるよう
にしなければならない。このことを保証するために、通
常は燃料ポンプが所謂サージポットと呼ばれる比較的小
容量の容器内に配置され、そこから燃料がエンジンへと
常時圧送されるようになっている。このサージポットは
あらゆる走行状況において燃料で満たされているべきで
あり、これは一般に燃料タンク内に配置された吸引ジェ
ットポンプで果たされてる。この吸引ジェットポンプ
は、エンジンからの燃料還流管路、或いは非還流式燃料
供給システムの場合はバイパスによって燃料送り管路か
ら分岐した還流部を介して流入する還流燃料の流れで駆
動され、補助ポンプとして燃料タンク内の燃料を常時サ
ージポット内に吸引するように働く。
る最大全負荷流量を超えて吸引ジェットポンプを駆動す
るための還流分の流量と、更に場合によっては高温時の
吐出量低下を補償するための過剰流量をも圧送する能力
を有するものでなければならない。
拘わらず、燃料ポンプからエンジンに常に一定流量の燃
料を圧送するようにした燃料供給装置も知られている。
この方式では、部分負荷運転時に還流量が多くなるが、
本来、部分負荷運転時にサージポットを満たすに必要な
還流燃料は僅かな量で済むので、不必要に過剰な還流量
まで燃料ポンプに担わせていることになる。一方、全負
荷運転時には燃料ポンプがそれに見合った大流量でサー
ジポットからエンジンへと燃料を圧送しなければならな
いので、対応して大量の燃料をタンクからサージポット
内に補給しなければならないが、この肝心な時にエンジ
ンが多量の燃料を消費してしまうのでサージポットへの
燃料補給に必要な還流量は極く僅かなものとなってしま
う欠点がある。
ける燃料ポンプは、最大許容吐出量の大きな大容量ポン
プの仕様で設計する必要がある。
量での燃料供給は、特に燃料供給システムからの炭化水
素排出量に関する規準が厳しくなる状況のもとでは望ま
しいものではなく、また本来エンジンにとって不要な過
剰燃料を圧送することはエネルギー消費の面でも有意義
なことではない。更に、タンクへ還流する不要量の高温
燃料により場合によっては燃料の蒸発損失と炭化水素排
出量の増加が起きることは明らかである。尚、非還流式
燃料供給システムでは確かにこの問題は生じないが、燃
料ポンプが過剰な最大吐出量で燃料を圧送しなければな
らないのは同じである。
調節又は制御する努力が種々行われている。これにより
自動車では車載電気系統の負荷も低減されている。例え
ば燃料ポンプによる燃料の圧送流量を実際のエンジンの
燃料要求量に適合させることはポンプの回転数を電子制
御することにより達成することができる。また、噴射弁
への燃料供給に蓄圧容器からなる燃料中間貯蔵器を使用
し、燃料ポンプは単に周期的に作動させることも公知で
ある。
調節又は制御するためのシステムは比較的複雑でコスト
を要するものである。例えば、エンジンの電子制御系と
の間の適正なインタフェースは必ず必要である。更に、
エンジンの電子制御装置と燃料ポンプ又は燃料圧送モジ
ュールとの間に接続されるべき付加的な別の制御ユニッ
トも必要である。
ば自動車用燃料タンクに組み込まれる内燃機関用燃料供
給装置及びそのための燃料ポンプについて、燃料ポンプ
をその駆動系及び電子制御系を含めて比較的単純で小型
のものとすることができ、しかも省エネルギ性に優れた
確実な燃料供給制御を行うことのできる改良策を提案
し、そのように改良された燃料供給装置及び燃料ポンプ
を提供することにある。
解決するため、燃料タンクに通じたサージポット内で該
サージポットからエンジンに至る燃料供給管路に燃料を
圧送する電動燃料ポンプと、エンジンからの還流燃料を
サージポットへ送る燃料還流管路とを有する内燃機関用
燃料供給装置を提供するものであり、この燃料供給装置
は、燃料ポンプが電子制御装置と少なくとも1つの液圧
制御入力用の入口とを有し、燃料ポンプの液圧制御入力
用入口が燃料供給管路及び/又は燃料還流管路に接続さ
れていることを特徴としている。
制御情報として、燃料供給管路及び/又は燃料還流管路
内の圧力を有効利用し、この圧力情報を燃料ポンプに一
体化された電子制御装置に例えば圧力センサー等で直接
的に伝えるようにしている。この結果、本発明によれば
燃料ポンプとエンジン電子制御系との間の信号接続は不
要であり、そのための電子的インターフェースも不要で
ある。
ンプの電子制御装置が燃料ポンプに組み込まれて1つの
構造ユニットを構成しており、それにより燃料供給装置
の主要部が燃料タンク内に配置できるようになってい
る。これらの利点は特に燃料ポンプの駆動モータが電子
スイッチング式転流制御型直流モータである場合に格別
である。このような構造ユニットは比較的小型にでき、
しかもモータの近傍に配置すべき電子制御装置をも内蔵
することができる。
料ポンプが液圧制御入力用入口に作動的に接続された少
なくとも1つの圧力センサを含んでいる。この圧力セン
サは系内圧力、即ち燃料供給管路内の圧力或いは燃料還
流管路内の還流の動圧のいずれかを検出してポンプの電
子制御装置に制御入力を与える。
云う還流とは、必ずしもエンジンからの還流、即ち戻っ
てくる燃料のみを指すのではなく、サージポットへの燃
料の補給を担う補助ポンプとしての吸引ジェットポンプ
を駆動するためにエンジンへの供給燃料流から例えばタ
ンク内で分岐されて取り出される容積流も含まれること
に注意すべきである。従って本発明は、一般に非還流式
と呼ばれる燃料の還流を生じない形式の燃料供給システ
ムにも適用可能である。
ば、燃料還流管路の途中に燃料ポンプの液圧制御入力用
入口に印加すべき動圧を生じる圧力キャリブレータ手段
が設けられている。
ば、燃料ポンプの作動中にサージポットを燃料で満たす
ための吸引ジェットポンプが燃料還流管路に接続されて
おり、この吸引ジェットポンプが燃料ポンプの液圧制御
入力用入口に印加すべき動圧を生じる圧力キャリブレー
タ手段として機能するようになっている。この場合、吸
引ジェットポンプの作動圧力(動圧)の変化に基づいて
エンジンで消費されていない燃料の量がどの程度である
のかを知ることができる。この動圧を燃料ポンプに付設
された圧力センサで検出し、電子制御装置により還流燃
料の動的な圧力、即ち吸引ジェットポンプの駆動圧力を
一定に保つように制御する。これにより燃料ポンプの作
動をリアルタイムで実際の燃料消費量に適合させること
ができる。このようにして、例えば全負荷運転時のよう
にエンジン燃料消費量が増加しているときのサージポッ
ト内への燃料補給量の減少又はエンジンへの燃料供給量
の不足を確実に防止することができる。
無吐出量状態に遮断できないようにすることは常法に従
って容易に可能であり、これは、燃料ポンプ駆動用の直
流モータを冷却するのに或る一定量以上の燃料を流し続
ける必要がある場合に有効である。
ば、燃料還流管路に吸引ジェットポンプが接続され、こ
のジェットポンプによって燃料還流管路内の圧力を燃料
供給管路内の圧力に追従させて両者が常にほぼ一致する
ようにしてある。この場合、系全体の何処の圧力でも燃
料ポンプの制御情報として検出できることになり、エン
ジンとタンクとの間に還流のための圧力調整弁を付設す
る必要はない。
ポットを燃料で満たすための吸引ジェットポンプは燃料
ポンプ及びその付属の電子制御装置と一体化することも
可能であり、その場合、吸引ジェットポンプとポンプハ
ウジング内の圧力センサとはポンプハウジングに設けた
穴を介して管路接続すればよい。
を含み燃料の流れを通流させるユニットを備えた内燃機
関用、特に自動車の燃料供給装置用の燃料ポンプも提供
し、この燃料ポンプは少なくとも1つの液圧制御入力用
入口を有するポンプ制御手段を備え、該ポンプ制御手段
は好ましくはポンプハウジング内でポンプ構体及び直流
モータと1つの組立体に構成されている。
制御手段は少なくとも1つの圧力センサを含んでいる。
転流制御型直流モータとすることが好ましい。
米国特許第4949000号、同第5659217号、
同第5874796号明細書に述べられており、これら
はいずれも本発明に採用して好適な直流モータを開示し
ている。特に、径方向の磁気ギャップを形成するモータ
構造を有する米国特許第5659217号明細書に開示
された直流モータは本発明の燃料ポンプに組み合わせる
のに最適である。
付図面に示した2つの実施例に基づいて本発明を更に説
明すれば以下の通りである。
ずれも符号1で示す燃料タンクを含んでおり、このタン
クは、自動車のエンジン3に至る燃料供給管路2と、エ
ンジン3からタンク1内に戻る燃料還流管路4とを備え
ている。
たサージポット6と吸引ジェットポンプ7であり、サー
ジポット内には燃料ポンプ5が配置されている。吸引ジ
ェットポンプ7は燃料還流管路4からの還流燃料を駆動
流体として受け取り、燃料ポンプ5が作動されている限
りタンク1から吸引した燃料をサージポット6内に圧送
補給する。尚、この吸引ジェットポンプの詳細について
は図4を参照して後述する。
ポンプ5から燃料フィルタ8を介して燃料供給管路2へ
送り出され、圧力調節器9及び逆止弁22を介してエン
ジン3に圧送される。エンジン3と圧力調節器9との間
には2〜6バール程度のシステム圧力が生じる。燃料還
流管路4内の圧力は通常はかなり低く、ほぼ大気圧であ
る。燃料ポンプ又はエンジン側から圧力調節器を介して
分流してくる燃料還流管路4の還流燃料の流れが吸引ジ
ェットポンプ7を駆動するが、この場合、図4に示すよ
うに燃料還流管路4からの燃料が吸引ジェットポンプ7
の駆動ノズル10で推進ジェット11を形成し、この推
進ジェットがタンク1から吸引ジェット12を引き込ん
でサージポット6へ送り込むことになる。
力用入口を有し、この液圧制御入力用入口は燃料ポンプ
5内に設けられた圧力センサ14の受圧部に通じてい
る。図1に示す実施例では、液圧制御入力用入口13は
圧力調節器9と吸引ジェットポンプ7との間で燃料還流
管路4に接続されており、これにより吸引ジェットポン
プ7のノズル10が圧力キャリブレータノズルとして働
き、燃料ポンプ5の液圧制御入力用入口13に吸引ジェ
ットポンプ7の動圧が印加されるようになっている。こ
の場合、上記動圧による燃料ポンプ5のフィードバック
制御は、吸引ジェットポンプ7の吐出量が或る設定され
た一定流量に維持されるように行うことが望ましい。
7のノズル10が比較的小さなノズル径であり、吸引ジ
ェットポンプ7の設計圧力は燃料供給管路2内の所要の
システム圧力にほぼ等しい場合である。この場合、燃料
ポンプ5を介してシステム圧力を直接制御することがで
きる。これにより、図1の実施例で設けられている圧力
調節器9は不要となるので、本実施例では燃料還流管路
4がフィルタ8と逆止弁22との間で燃料供給管路2か
ら分岐している。
て燃料による圧力ピークを制限するために、そして燃料
ポンプ5の遮断時に燃料供給管路2内で系システムを維
持できるようにするために、吸引ジェットポンプ7とエ
ンジン3との間の燃料還流管路4に電磁遮断弁15が介
装されている。
の一例を示している。図示するように、この燃料ポンプ
5は、サイドチャンネル型軸流ポンプ形式のポンプ構体
16と、電子スイッチング式転流制御型直流モータ17
と、該直流モータ17のための電子制御装置18とを含
んでいる。これらの電子制御装置18、直流モータ1
7、及びポンプ装置16は、ポンプハウジング19内に
収納配置されている。ハウジング19は符号20で示す
燃料入口と、符号21で示す燃料出口とを備えている。
ハウジング内の電子制御装置18は圧力センサ14を有
し、この圧力センサ14の受圧部はハウジング19に設
けられたもう一つのポートである液圧制御入力用入口1
3内に通じている。この燃料ポンプ5は、直流モータ1
7の回転により燃料入口20から吸引した燃料を燃料出
口21に加圧して送り出し、その間に燃料の流れによっ
て直流モータ17の発熱を冷却するようになっている。
料供給管路2中に介装されている逆止弁22は、ポンプ
5の動作が遮断されたときに燃料供給管路2内の圧力低
下や燃料切れを防止するためのものである。
入力用入口が燃料還流管路に接続されているものを示し
たが、例えば図2に示す実施例において液圧制御入力用
入口13を燃料供給管路2に直接接続してもよく、更に
はそれぞれ別々の圧力センサに通じる複数の液圧制御入
力用入口を設けて燃料還流管路と燃料供給管路の双方か
ら燃料ポンプのフィードバック制御のための圧力制御入
力を取得するようにしてもよい。
内燃機関の作動状態に対する優れた安定性と応答性を有
する省エネルギー性の高い燃料供給装置及びその燃料ポ
ンプが比較的単純な構成で実現でき、燃料供給の制御性
を改善して燃料ポンプの小型化に寄与することが可能で
ある。
成を示す模式図である。
構成を示す模式図である。
示断面図である。
Claims (9)
- 【請求項1】 燃料タンクに通じたサージポット内で該
サージポットからエンジンに至る燃料供給管路に燃料を
圧送する電動燃料ポンプと、エンジンからの還流燃料を
サージポットへ送る燃料還流管路とを有する内燃機関用
燃料供給装置において、燃料ポンプ(5)が電子制御装
置と少なくとも1つの液圧制御入力用の入口(13)と
を有し、燃料ポンプ(5)の液圧制御入力用入口(1
3)が燃料供給管路及び/又は燃料還流管路に接続され
ていることを特徴とする燃料供給装置。 - 【請求項2】 燃料ポンプ(5)の電子制御装置が燃料
ポンプに組み込まれて1つのユニットを構成しているこ
とを特徴とする請求項1に記載の燃料供給装置。 - 【請求項3】 燃料ポンプ(5)が液圧制御入力用入口
(13)に作動的に接続された少なくとも1つの圧力セ
ンサ(14)を含むことを特徴とする請求項1又は2に
記載の燃料供給装置。 - 【請求項4】 燃料還流管路(4)の途中に燃料ポンプ
(5)の液圧制御入力用入口(13)に印加すべき動圧
を生じる圧力キャリブレータ手段を含んでいることを特
徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載の燃料供給
装置。 - 【請求項5】 燃料ポンプ(5)の作動中にサージポッ
ト(6)を燃料で満たすための吸引ジェットポンプ
(7)が燃料還流管路(4)に接続されており、該吸引
ジェットポンプ(7)が燃料ポンプ(5)の液圧制御入
力用入口(13)に印加すべき動圧を生じる圧力キャリ
ブレータ手段として機能することを特徴とする請求項1
〜4のいずれか1項に記載の燃料供給装置。 - 【請求項6】 燃料還流管路(4)内の圧力を燃料供給
管路(2)内の圧力に追従させる吸引ジェットポンプ
(7)が燃料還流管路に接続されていることを特徴とす
る請求項1〜5のいずれか1項に記載の燃料供給装置。 - 【請求項7】 直流モータとポンプ構体とを含み燃料の
流れを通流させるユニットを備えた内燃機関用燃料ポン
プにおいて、少なくとも1つの液圧制御入力用入口(1
3)を有するポンプ制御手段を備え、該ポンプ制御手段
がポンプ構体(16)及び直流モータ(17)と1つの
組立体に構成されていることを特徴とする燃料ポンプ。 - 【請求項8】 ポンプ制御手段が少なくとも1つの圧力
センサ(14)を含むことを特徴とする請求項7に記載
の燃料ポンプ。 - 【請求項9】 直流モータ(17)が電子スイッチング
式転流制御型直流モータであることを特徴とする請求項
7又は8に記載の燃料ポンプ。
Applications Claiming Priority (2)
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