JP2006504027A - ポンプユニット - Google Patents

Abstract

本発明は、内燃機関用の燃料供給ユニットに関する。ガス供給ポンプ、燃料ポンプ、及び電動モータは、燃料供給ユニットの形態でポンプユニットを構成し、それによって電動モータが、両方のポンプを駆動できるように設置される。

Description

本発明は、請求項１の前段に規定された特徴に従う内燃機関用の燃料供給装置に関する。

この型式の燃料供給装置は、特許文献１に記載されている。この燃料供給装置は、燃料供給管が燃料タンクから噴射装置に至る、液体燃料用の燃料タンクと、その燃料タンクに接続される低沸点燃料留分用の蒸発及び凝縮装置と、その蒸発及び凝縮装置の後に接続される凝縮液用の中間タンクであって、中間タンクから、凝縮液管が、噴射装置への供給を制御する制御弁に至るその中間タンクと、蒸発及び凝縮装置に蓄積する高沸点残留燃料留分を排出する残留燃料リターン管とが備えられる。残留燃料リターン管は、追加のタンクの中に開口し、その追加のタンクから、残留燃料供給管が、燃料供給管に取付けられる切換弁に至る。弁の制御は、内燃機関の全負荷の下で、残留燃料供給管からの残留燃料が、噴射装置に至る燃料供給管の中に少なくとも部分的に供給されるようにする。

法定の排気ガス・エミッション規制値として今日では世界的に義務づけられている法令遵守のために、低沸点燃料留分を生成する燃料分留装置を有する燃料供給装置が、コールドスタート及び／又は暖機運転段階の自動車運転の間に生じる汚染物質エミッションを低減するために、及び全体としての汚染物質排出を低減するために、内燃機関によって運転される自動車に必要である。かかる装置は、しばしば装置に関して非常に複雑であり、かつ錯綜した構造であり、したがって、全体として大きい体積を必要とし、全体として対応する重量を伴う。

独国特許発明第１９７ ３４ ４９３Ｃ１号明細書

したがって、本発明の目的は、自動車の様々な運転段階の間の低減された汚染物質エミッションと併せて、小さい全体体積及び小さい全体重量しか有さない、内燃機関用の燃料供給装置を提供することである。

この目的は、請求項１に記載の装置によって達成される。本発明の有利な実施形態は、従属項及び詳細な説明の主題を構成する。

本発明は、燃料供給装置のガス送出ポンプ、電動モータ、及び燃料ポンプが、ポンプユニットを形成し、前記電動モータが両方のポンプを駆動できるように組み込まれるので、上述した目的が達成される。本発明による燃料供給装置の特に好適な実施例によれば、燃料ポンプと電動モータとの間、及び／又は電動モータとガス送出ポンプとの間にクラッチが設けられる。請求項２に記載の本発明の非常に有利な展開は、主燃料とも称される燃料タンクからの液体燃料、又は、始動用燃料タンクとも称される追加のタンクからの低沸点留分を有する燃料が、燃料ポンプによって所望通りに送出できるように、少なくとも１つの制御弁が、燃料ポンプの吸入口及び高圧側に取付けられることからなる。本発明によれば、燃料ポンプによって、低沸点留分を有する過剰な燃料を、燃料リターン管を経由して追加のタンクに返送することができる。さらなる利点として、このようにして、一旦得た始動用燃料を、例えば、コールドスタートの状況において排気ガス・エミッションを低減するために最も短い可能な時間でそれを利用できるように、節約することが可能である。汚染物質エミッション、特に炭化水素のエミッションのかなりの減少の結果として、これにより、第一に、排気ガス触媒コンバータ中の貴金属含量の低減、第二に、この領域の高温度の故に強度の劣化を受けることになるエンジンに近い触媒コンバータの省略という有利な結果が得られる。

さらに重要な特徴として、燃料供給装置のポンプユニットは、車両の燃料タンクに組み込まれる。

上述した利点のため、本発明による装置は、乗用車及び多用途車などの全ての移動式のシステムに使用するのに適切である。

ここで本発明は、添付図を使用してさらに記載される。後者は、一例としての概略図である。

図１は、燃料供給装置の全体としてのシステムとして、図２〜６に例示した装置の運転モード又は機能を含んでなる：主燃料による運転、始動用燃料を用いたフラッシング、始動用燃料による運転、最初の始動用燃料の充填、及び、以下に説明されることになるガス送出ポンプの運転。全体としてのシステムは、好都合にも、第一に、始動用燃料の製造、第二に、同時に主燃料及び始動用燃料の送出管理を可能にする。図１は、燃料ポンプ２、電動モータ３、及びガス送出ポンプ４を含んでなるポンプユニットを示す。燃料ポンプ２と電動モータ３との間にクラッチ７が設けられ、電動モータ３とガス送出ポンプ４との間にクラッチ８が設けられる。弁５と６との間に取付けられる燃料ポンプ２は、適切な弁位置５を与えられて、主燃料タンク１からの主燃料を取り込む。弁６を経由して、主燃料は、１個の噴射バルブ１２に至る主燃料管９に到達する。弁６と噴射バルブ１２との間には、主燃料管９中に燃料圧力調整器１１があり、燃料圧力調整器１１から始まる主燃料タンク１へのリターン管１４が設けられる。弁６と燃料圧力調整器１１との間には、主燃料管９中に追加の弁１０がある。

ここで、弁５は、電動モータ３により駆動される燃料ポンプ２によって、始動用燃料が始動用燃料タンク１３から取り込まれ、弁６を経由して主燃料管９又は始動用燃料管１５の中に導入できるように設定されている。弁６と噴射バルブ１２との間には、始動用燃料管１５中に燃料圧力調整器１７があり、燃料圧力調整器１７から始まる始動用燃料タンク１３へのリターン管１８が設けられる。弁６と燃料圧力調整器１７との間には、同様に追加の弁１６がある。

図２に一例として例示したように、この基本図は、自動車の暖機運転の完了後又はウォームスタートの間、主燃料による燃料供給装置の動作を示す。このようにするために、電動モータ３は、係合されたクラッチ７を接続して燃料ポンプ２を駆動し、クラッチ８は切られる。弁５、具体的には３方弁、好ましくは電気的に操作される電磁弁は、燃料ポンプ２が主燃料タンク１から主燃料を取り込むように設定される。弁６、具体的には３方弁、好ましくは電気的に操作される電磁弁を経由して、主燃料は、噴射バルブ１２に至る主燃料管９に到達し、噴射バルブは、具体的には例示しないが、内燃機関への噴射を制御する。横方向への逆止弁を有する噴射バルブの代わりに、ランスに一体化された逆止弁を有するランス状の燃料ディストリビュータも設けることができる。燃料圧力調整器１１は、内燃機関の中への噴射圧力を制御する。弁６と燃料圧力調整器１１との間には、主燃料管中に追加の弁１０、好ましくは逆止弁がある。

図３は、まだ低温の内燃機関を始動する前、燃料ポンプ２の始動用燃料によるフラッシングを概略的に記載する。燃料ポンプ２には死容積があり、それは、車両のスイッチが切られた最後のときから主燃料で満たされている。しかし、内燃機関に純粋な始動用燃料を供給できるためには、正確な始動初期に、始動用燃料を用いたフラッシングが必要である。このようにするために、電動モータ３は、係合されたクラッチ７を介して燃料ポンプ２を駆動する。この操作の間、クラッチ８は切られる。弁５は、燃料ポンプ２が始動用燃料タンク１３からの始動用燃料を取り込み、弁６を経由してそれを主燃料管９に供給するように設定される。始動用燃料は、燃料圧力調整器１１及び燃料リターン管１４を経由して、主燃料タンク１に到達する。内燃機関用の噴射バルブ１２は、この操作の間、依然として閉じたままである。短時間の後、図４に例示するように、弁６は、始動用燃料が始動用燃料管１５に到達するように切り替えられる。弁６と燃料圧力調整器１７との間には、始動用燃料管１５中に追加の弁１６、好ましくは逆止弁がある。これで低温の内燃機関を始動することができる。エンジンのコールドスタート及び暖機運転の間、この操作は、始動用燃料によって行われる。

始動用燃料を用いたフラッシングが、図３に従って行われた後、弁６は、図４に示すように、過剰な始動用燃料を、燃料圧力調整器１７及び始動用燃料リターン管１８を経由して、始動用燃料タンク１３の中に移して戻すように設定される。これにより、極めて有利な方法で始動用燃料が節約される。暖機運転の終結後、図２に示すような主燃料による運転に切り替えが行われる。

エンジンの最初の運転のとき、又は修復による交換の後は、始動用燃料タンク１３及び始動用燃料管１５にはまだ始動用燃料が全くないので、図５に示すように、最初の始動用燃料充填が行われる。最初の始動を始動用燃料によって行うことができ、始動用燃料管１５を充填できるようにするために、少量の始動用燃料が主燃料タンク１に入れられる。電動モータ３は、係合されたクラッチ７を介して燃料ポンプ２を駆動する。この場合、クラッチ８は切られている。弁５は、燃料ポンプ２が主燃料タンク１からの始動用燃料を取り込むように設定される。弁６を経由して、始動用燃料は、内燃機関の噴射バルブ１２に至る始動用燃料管１５に到達する。その後、内燃機関を始動することができる。燃料調整器１７及び始動用燃料リターン管１８を経由して、過剰な始動用燃料は、始動用燃料タンク１３の中に移って戻り、始動用燃料タンクを満たす。

暖機運転の間、始動用燃料タンク内のレベル計１９によって上限界値が示された場合、次に、暖機運転が終るまで、弁５は、図４に示すように、燃料ポンプ２が始動用燃料タンクからの始動用燃料を取り込むように切り替えられる。その後、主燃料タンク１は、主燃料を充填することができる。

暖機運転の終結後、燃料分留ユニットのガス送出ポンプ４の運転によって、消費した始動用燃料を再び補給しなければならない。これは、図６に概略的に例示される。この場合、主燃料による運転の間、クラッチ８が係合されて、その結果、ガス送出ポンプ４も駆動される。後者は、空気と主燃料タンク１からの燃料蒸気を取り込み、その混合物を圧縮する。この混合物は、あとに続く熱交換器２０で冷却され、その結果、燃料留分が凝縮する。残留空気は、燃料凝縮液を始動用燃料タンク１３の中に供給し、圧力安全弁２１の後、大気圧に減圧され、ディストリビュータ管を経由して、再び主燃料タンク１の中に出ていく。気泡が上がるのにつれて、後者は、低沸点燃料留分で濃縮される。循環が再び始まる。分留の間、レベル計１９が上限界値を示した場合、クラッチ８を切ることによって、分留が終わる。上限界値に到達する前に、それまでの間、内燃機関のスイッチを切られなければならない場合、これは、燃料ポンプ２が同時にスイッチを切られることを意味する。それにもかかわらず、上限レベル指標に到達するまで、分留を続けることができるようにするため、クラッチ７は切ることができて、分留を完了されることができる。

これまで知られていた解決策は、特にコールドスタート段階でエミッションを低減するために、追加の始動用燃料回路を有する車両の燃料回路を記載している。この場合、主燃料の送出は、始動用燃料の送出とは別途に行われる。これは、２つの別々のシステムのそれぞれのポンプ用の２台の別々の駆動装置を意味する。

本発明の概念によれば、ポンプユニット及び始動用燃料タンクを含む燃料供給ユニットを組み合わることによって、この燃料供給ユニットは、内燃機関の主燃料タンクに一体化されて１個の構造上のユニットを形成するが、その結果は、好都合にも、第一に、かかる燃料供給ユニットの体積減少、及びまた、構造上のかなり少ない経費、並びに、第二に、燃料ポンプ及びガス送出ポンプの両方のポンプ・システム用の駆動装置として１つの電動モータを使用する結果として、２つのシステムを別々に運転する場合に必要になるものなどの追加の駆動装置が不要になる。したがって、追加の駆動装置の省略は、構成要素の製造の際のコスト低下につながる。さらに、燃料供給ユニットの保守の場合、これは、大した労力を伴わずに燃料容器から取り出すことができる。さらに、ポンプユニットを包み込むことは、ノイズ発生を減ずる結果になる。加えて、このようにして構成される燃料供給ユニットは、それに適応させる必要のあるそれぞれの燃料容器なしで、いかなる燃料容器にも容易に一体化することができる。これにより、開発期間がかなり短くなり、車両のそれぞれの燃料容器に適合させるコストが節約される。車両の最初の試運転の際、弁５及び６を適切に切り替えることによって、ポンプ（燃料ポンプ２）を用いて、本発明は、さらに、始動用燃料の主燃料タンクへの迅速な充填を可能にする。この点で、これは、その結果としてエミッションの減少に貢献する。

燃料分留ユニットの操作は、同伴されるガス分留の考えに基づいており、独国特許発明第１９９ ２７ １７７ Ｃ１号明細書に詳細にわたって記載されている。

燃料供給装置の全体としてのシステムの好適な実施例を示す図。 自動車の暖機運転の終結後、又はウォームスタートの間の燃料供給装置の主燃料による運転を示す図。 内燃機関の始動前の燃料ポンプの始動用燃料によるフラッシングを示す図。 自動車のコールドスタート及び暖機運転の間の燃料供給装置の始動用燃料による運転を示す図。 最初の始動用燃料の充填を示す図。 ガス送出ポンプの動作を示す図。

Claims (6)

1. 液体燃料用の燃料タンクと、燃料タンクから噴射装置に至る燃料供給管と、機能ユニット及び貯蔵ユニットを含み低沸点燃料留分を分離する分留装置と、燃料ポンプとを有し、
   前記機能ユニットはガス送出ポンプ及び電動モータを含んでなり、前記貯蔵ユニットは低沸点燃料留分用の追加のタンクを含んでなる内燃機関用の燃料供給装置において、
   前記ガス送出ポンプ、前記電動モータ、及び前記燃料ポンプが、ポンプユニットを形成し、前記電動モータが、両方のポンプを駆動することができるように組み込まれることを特徴とする燃料供給装置。
2. 前記燃料タンクからの液体燃料、又は前記追加のタンクからの低沸点留分を有する燃料が、前記燃料ポンプによって送出できるように、少なくとも１つの制御弁が、前記燃料ポンプの吸入口及び高圧側に取付けられることを特徴とする請求項１に記載の燃料供給装置。
3. 前記ポンプユニットが、車両の前記燃料タンクに組み込まれることを特徴とする請求項１に記載の燃料供給装置。
4. 前記燃料ポンプによって、低沸点留分を有する過剰な燃料を、燃料リターン管を経由して追加のタンクに返送することができることを特徴とする請求項２に記載の燃料供給装置。
5. クラッチが、燃料ポンプと電動モータとの間、及び／又は電動モータとガス送出ポンプとの間に設けられることを特徴とする請求項１に記載の燃料供給装置。
6. 自動車の最初の試運転又は修復の間、前記燃料タンクからの始動用燃料による前記追加のタンクの最初の充填を、前記制御弁を駆動することによって行うことができることを特徴とする請求項２に記載の燃料供給装置。

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