JP2008190532A - 燃料ポンプモジュール - Google Patents

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Abstract

【課題】燃料フィルタと燃料圧力調整器との間に逆止弁を設け、高い燃料需要の状況下でもジェットポンプを作動出来るようにした。
【解決手段】燃料ポンプモジュールは、燃料ポンプを備え、追加の燃料ポンプがある場合には、マニフォールドが全てのポンプで汲み上げられた燃料を受け入れて、その燃料を、フィルタケース内に収められた燃料フィルタに導く。逆止弁が、第1の位置においてフィルタケースに隣接して設けられ、圧力調整器が、逆止弁に隣接して設けられる。フィルタケースと圧力調整器との間に配置された逆止弁により、エンジンが停止されているとき、高燃料圧力が燃料供給管に維持される一方、エンジン動作の間、圧力調整器は、過剰な燃料圧力を解放して、燃料をエンジンに送り出す。ジェットポンプ供給管は、第2の位置において、フィルタケースから引き出され、1つもしくはそれ以上のジェットポンプに燃料を供給する。
【選択図】図3

Description

本発明は、電子的なリターンレス式燃料システムのための燃料ポンプモジュールにおける、逆止弁及び圧力調整器の配置に関するものである。

このセクションにおける記述は、本発明に関連する背景技術についての情報を示すものに過ぎず、公知技術に該当するものではない。

自動車のような車両における最新の燃料システムは、エンジンに燃料を送り込むために電子的なリターンレス式燃料システム(electronic returnless fuel system: ERFS)を用いる。そのようなリターンレス式燃料システムに関しては、燃料タンクからエンジンへの燃料供給管のみが利用され、それゆえ、エンジンから燃料タンクへの燃料戻し管は不要である。そのような構成の結果として、電子的なリターンレス式燃料システムにおいては、エンジンによって必要とされる正確な燃料量だけが、エンジンによって必要とされる燃料量の変化の程度に係らず、エンジンに送り込まれる。

現在の電子的なリターンレス式燃料システムは、概して、それらの適用において申し分のないものであることが実証されているが、いくつかの欠点も併せ持っている。現在の電子的なリターンレス式燃料システムの1つの欠点は、量及び圧力に関して、エンジンの需要に合致した、もしくは超える液体燃料をエンジンに供給することができないことである。もう1つの欠点は、燃料ポンプモジュール内で単一の逆止弁のみを利用する限り、燃料ポンプモジュール内に1個よりも多くの燃料ポンプを取り入れることができないことである。さらにもう1つの欠点は、現在の電子的なリターンレス式燃料システムのジェットポンプが、燃料ポンプモジュールの燃料フィルタから離れたエリアからのろ過された燃料を用いて動作するように構成されていないということであり、この欠点のため、ポンプのオン、オフ状態の間に、エンジンに流れる高圧化された燃料とのジェットポンプ干渉が生じうる。さらに、別の欠点は、現在の電子的なリターンレス式燃料システムでは、燃料圧力が圧力調整器を開くためにセットされた値に達したときに、圧力調整器が、ジェットポンプへと燃料が流れることを許容することで、ジェットポンプが機能し始めるので、スロットルバルブが大きく開かれた状態(wide open throttle)のように、高い燃料需要の状況の間は、燃料圧力が、調整器を開くことはできず、ジェットポンプの動作を開始させることはできない。

必要とされるのは、上述した欠点に拘束されない装置である。従って、本発明は、燃料ポンプモジュールの燃料フィルタと燃料圧力を解放する調整器との間に逆止弁を用いた装置を提供するものである。

燃料タンク内に配置される燃料ポンプモジュールは、1個もしくはそれ以上の燃料ポンプを利用する。1個よりも多い燃料ポンプが利用される場合、マニフォールドが全てのポンプで汲み上げられた燃料を受け入れて、その燃料を、複数の燃料ポンプを取り囲みつつ、周囲のフィルタケース内に収められた燃料フィルタに導く。逆止弁が、第1のフィルタケース位置において、フィルタケースの外側表面に取り付けられ、もしくは一体的にモールドされ、その一方で、圧力調整器が、逆止弁に取り付けられ、もしくは一体的にモールドされる。逆止弁から、燃料供給管が、内部燃料エンジンに燃料を送る。フィルタケースと圧力調整器との間に配置された逆止弁により、エンジンが動作していないとき、高燃料圧力が燃料供給管に維持される一方、エンジン動作の間、圧力調整器は、過剰な燃料圧力を解放して、燃料をエンジンに送り出す。ジェットポンプ供給管は、第2のフィルタケース位置において、フィルタケースに取り付けられ、もしくは一体的にモールドされ、車両が、補助燃料タンクやサドル型燃料タンクを装備している場合に、燃料ポンプモジュールリザーバのジェットポンプや燃料移送ジェットポンプのような、1つもしくはそれ以上のジェットポンプに燃料を供給する。

本発明のさらなる適用範囲は、以下に与えられる詳細な説明から明らかとなる。ただし、その詳細な説明及び特定の例は、説明のみを目的とすることが意図され、本発明の範囲を制限することは何ら意図されないことが理解されるべきである。また、図面は、本発明の教示内容を図示することを目的とするものであって、いかなる場合も、本発明の範囲を制限することを意図するものではない。

以下の説明は、実際のところ、単なる例示にすぎず、本発明、その適用や使用を制限することを何ら意図するものではない。また、図面全体を通じて、対応する参照番号は、同様の又は対応する部品や特徴部分を示すことが理解されるべきである。図1から図6を参照して、電子的なリターンレス式燃料システム(“ERFS”)の燃料ポンプモジュール内における、逆止弁と圧力調整器との構成が説明される。

図1は、エンジン12、燃料供給管14、燃料タンク16及び燃料ポンプモジュール18を有する自動車10のような車両を示している。燃料ポンプモジュール18は、燃料タンク16内にぴったり収まっており、燃料タンク16が液体燃料を貯えているとき、燃料タンク16内において量が変化する液体燃料に通常浸かっているか、もしくは取り囲まれている。燃料ポンプモジュール18の燃料ポンプは、燃料供給管14を介してエンジン12に燃料を送り出す。

図2は、燃料インジェクタ共通レール24から燃料を受ける、エンジン12の燃料インジェクタ22を図示した、車両燃料供給システム20の斜視図である。より詳細には、電子的なリターンレス式燃料システムにおいては、燃料供給管14のみが、燃料ポンプモジュール18と共通レール24との間で燃料を運ぶ。一旦、燃料が共通レール24に達すると、燃料は、内部燃焼エンジン12の個々の燃焼シリンダに散布、すなわち噴射される直前に、個々の燃料インジェクタ22に進入する。燃料供給システム20は、共通レール24から燃料タンク16への燃料戻し管を備えていない。燃料戻し管がないので、燃料ポンプモジュール18内の1つもしくはそれ以上の電動燃料ポンプは、エンジン12からの燃料要求によって指令されるとおりに、共通レール24に供給される燃料量を変化させるべく、供給電圧が変化される。

図3は、燃料ポンプモジュール18のための、燃料タンク16の上部の穴32を囲む構造のような搭載位置26を図示した、車両の燃料タンク16の斜視図である。典型的には、燃料ポンプモジュール18は、燃料タンク16の上部から下方に伸ばされ、燃料タンク16の上面に固定される。このような及び他の本実施形態の機構が、図4,5を参照して、詳細に説明される。

図4を参照すると、燃料ポンプモジュール30の第1の形態が示されている。より詳細には、燃料ポンプモジュール30が穴32から下方に伸ばされ、搭載位置26に固定されたとき、リザーバ34は、燃料タンク16の底面36に接触する。燃料タンク16の底面36にリザーバ34を固定するために、燃料ポンプモジュールフランジ38が、第1ロッド44の第1のスプリング40及び第2ロッド46の第2のスプリング42を圧縮するように、燃料タンク上面48に押し当てられている。燃料タンク16の底面36へのリザーバ34の接触に基づき、スプリング40,42のバイアス力が、リザーバ34を燃料タンク16の底面36にしっかりと固定する。そして、フランジ38は、その固定位置を維持するために、燃料タンク16の上面48の搭載位置26に据え付けられる。

図4の燃料ポンプモジュール30は、少なくとも2つの機器構成が考えられる。第1の機器構成では、リザーバ34が燃料タンク16の底面36と主に平行に伸びる長さ方向軸に沿って引き延ばされるが、第2の機器構成では、リザーバ34は、燃料タンク16の底面36と主に垂直に伸びる長さ方向軸に沿う円筒状であっても良い。そのいずれも、本発明の教示内容に適したものである。

引き続き図4を参照すると、略円筒状の燃料フィルタ54が、燃料ポンプ50をポンプ外面の周囲から取り囲んでいる。燃料ポンプ50が汲み上げられた燃料を放出するとき、流動矢印52で示されるように、燃料は、燃料ポンプ50を取り囲む燃料フィルタ54に多様な方向から流れ込む。より詳細には、燃料が燃料ポンプ50から流出するとき、燃料ポンプ50の上部の周り360度から自由に燃料フィルタ54に流れ込むことができる。図4の横断面図を用いての説明を平易にするために、燃料は、流動経路56もしくは流動経路58のいずれかに従って燃料フィルタ54を通過するものとする。流動経路56によると、燃料は逆止弁60及び圧力調整器62に流れ、一方、流動経路58によって、燃料はジェットポンプ供給管64に流れる。燃料は、逆止弁60又はジェットポンプ供給管64のような出口位置に達するまで、燃料フィルタケース66によって燃料フィルタ54内部に維持される。

ジェットポンプ供給管64は、フィルタケース66に取り付けられるか、もしくは一体的にモールドされる逆止弁60とは異なる位置で、フィルタケース66に取り付けられ、もしくは一体的にモールドされる。ジェットポンプ供給管64は、フィルタケース66から直接的に燃料を受け入れるので、好都合なことに、いずれの粒状物質をも取り除いたフィルタ54を通過した燃料を、ジェットポンプへ供給できる。流動矢印68に従って、ジェットポンプ供給管64に燃料が進入して、流動すると、その燃料は、燃料ポンプモジュールのリザーバジェットポンプチューブ70又は移送ジェットポンプチューブ72のどちらかに流れ込む。リザーバジェットポンプチューブ70は、燃料74をリザーバジェットポンプ76に向けて運び、一方、移送ジェットポンプチューブ72は燃料78を移送ジェットポンプ80に向けて運ぶ。リザーバジェットポンプ76は、燃料ポンプ50によって供給される高圧燃料を受け入れ、それにより、燃料タンク16内の燃料82を燃料ポンプモジュールリザーバ34内部に引き込ませる。移送ジェットポンプ80は、燃料ポンプ50によって供給される高圧燃料を受け入れ、それにより、サドルタンクによるもののような二次的なタンクエリア86内の燃料84を、燃料移送管90によってメインタンクエリア88に引き込ませる。あるいは、移送ジェットポンプ80は、リザーバジェットポンプ76の位置に置かれて、二次的なタンクエリア86から燃料を移送し、その燃料を直接、燃料ポンプモジュールリザーバ34に取り込むようにしても良い。

ジェットポンプ76,80は、この技術分野において公知である、同じベンチュリの原理に基づいて動作する。すなわち、ジェットポンプ内のジェット、つまりノズルにおける燃料の速度が増加するにつれて圧力が下げられ、それにより、ジェット噴流に、回りの燃料を引き入れる部分的な負圧が生成される。

図4に示される燃料タンク16は、いくつかの後輪駆動車におけるサドルタンクの配置構造として一般的である、メインタンクエリア88と二次的なタンクエリア86とを備える。図4に示されるようなサドルタンクは、後輪駆動車のドライブシャフトを収容する貫通エリア92を有する。移送ジェットポンプ80により、一旦、燃料がメインタンクエリア88に移され、ジェットポンプ76によってリザーバ34内に引き込まれると、流動矢印94,96に従い、ソックス型フィルタ98を通って、燃料ポンプ50内に汲み上げられる。ソックス型フィルタ98は、燃料ポンプモジュール30のもう一つのフィルタリングデバイスである。

図5は、燃料ポンプモジュール100の第2の形態を示している。より具体的には、燃料ポンプモジュール100の形態においては、第2の燃料ポンプ102が追加され、流動矢印104に従い、第2のソックス型フィルタ106に燃料を引き込む。燃料104が取り込まれると、第2の燃料ポンプ102は、燃料流動経路108のように、燃料を汲み上げる。燃料経路52,108の燃料が、それぞれ、燃料ポンプ50,102から流出すると、マニフォールド出口114において、単一の燃料流れ112となるように、燃料流れを組み合わせ、混合するマニフォールド(連結管)110に流入する。

燃料ポンプモジュール30の第1の形態と同様に、燃料ポンプ50,102から流出した燃料流れは、フィルタ54に流入する際に、マニフォールド出口114の上面から360度の方向に流れることができる。再度述べるが、図5の横断面図における参照の容易さのため、燃料流れは、燃料流動経路56と燃料流動経路58とに分けられるように描かれている。第1の形態と同様に、燃料流動経路58は、ジェットポンプ供給管64に導かれ、一方、燃料流動経路56は、逆止弁60及び圧力調整器62に導かれる。以下、逆止弁60及び圧力調整器62について、詳細に説明する。

図6は、フィルタケース66、逆止弁60、及び圧力調整器62の拡大図を示している。より詳しく述べると、逆止弁60は、プラスチック材料でフィルタケース66に一体的にモールド形成された、あるいは、別個の部品としてフィルタケース66に個別に取り付けられた逆止弁ケース116によって囲まれている。さらに、圧力調整器62は、一体的なプラスチック部品として逆止弁ケース116に一体的にモールド形成されるか、もしくは逆止弁ケース116に個別に接続される。このようにして、フィルタケース66、逆止弁60、及び圧力調整器62の組み合わされたものが、ただ1つの、一体的にモールド形成されたケーシングとして、あるいは別個の部品を用いて個別にアッセンブルされて形成される。

逆止弁ケース116は、可動弁要素118を備える逆止弁60を収納する。機能的には、フィルタケース66内の圧力が逆止弁60の下流側の圧力よりも高くなると、通常の燃料流動状態となって、弁要素118が開位置となり、燃料経路56に従い、圧力調整器62への燃料の流入を許容する。逆に、フィルタケース66内の圧力が逆止弁60の下流側の圧力よりも低くなると、弁要素118が閉位置となり、エンジンへの燃料供給管120の圧力を保持する。

逆止弁60について説明を続けると、フィルタケース66内の圧力が、例えば燃料ポンプ50もしくは燃料ポンプ50,102が動作しているときのように、弁要素118がエンジン12へ燃料が流れることを許容する圧力となったとき、燃料は逆止弁60を通過し、圧力調整器62へ流入する。その圧力調整器62において、燃料は、燃料流動経路56に従い、エンジン12に向かって流れ続けるか、もしくは、圧力調整器62における燃料圧力が所定の限界値を超えたときに圧力調整器62から流出するかのいずれかとなる。燃料ポンプ50,102がエンジン需要に基づき、もしくはいわゆる“デッドソーク”期間に、そのような燃料圧力を生成し、圧力調整器62における燃料圧力が所定の限界値を超える場合がある。デッドソークは、例えば夏の暑い日にエンジン12が停止され、しかし、エンジン部品や燃料管の温度が上昇し続けるときなどに発生する。燃料が移動せずに、そのような温度上昇が生じると、燃料圧力の上昇を招くためである。

逆止弁60が閉じられたままであると、圧力及び燃料はフィルタケース66へと逃れることができない。しかし、代わりに、圧力及び燃料126を、例えば圧力調整器62の底部128を通じて圧力調整器62から解放するように、燃料圧力が圧力板122及びスプリング124を押下して移動させたとき、圧力及び燃料126は、圧力調整器62を介して逃げることができる。エンジン部品や燃料供給システム20がオーバーヒートしたり、エンジン燃料供給管120における圧力がフィルタケース66内の圧力よりも大きくなるような状況が発生すると、逆止弁60が閉じ、そして、圧力調整器62の所定の圧力設定値を超えた場合に、燃料が圧力調整器62から流出する。従って、そのような状況において、圧力調整器62の設定値を超える圧力を解消しつつも、燃料圧力は、エンジン燃料供給管120に保持されるので、瞬間的なエンジンの再スタートに貢献できる。

このような本実施形態の教示内容には多くの利点がある。まず、本実施形態では、燃料フィルタ54と燃料圧力調整器62との間に逆止弁60を配置し、エンジンが動作しているとき及びエンジンは動作していないが、デッドソークの発生期間のときに、圧力調整器62が燃料圧力を解放することも許容しつつ、エンジンが動作していないときに燃料圧力をエンジン燃料供給管120に留めることを可能としている。さらに、十分に加圧され、ろ過された燃料を使ってジェットポンプが動作することを許容する一方で、ジェットポンプがエンジン燃料供給管120内のいかなる圧力をも解放することを禁止している。つまり、エンジン燃料供給管120内の圧力は、ジェットポンプ76,80を介して、蒸気燃料排気弁がその解放を許容する燃料タンク16に逃げることができない。

本実施形態の教示内容の利点についての説明を続けると、燃料フィルタケース66と付随する燃料フィルタ54とは、1個よりも多い燃料ポンプ50,102を受け入れる容量を備え、要求された燃料の体積流量をエンジン12に供給することができる。また、エンジン12が動作していないときのように、燃料ポンプ50,102が動作を停止した後に、逆止弁60とエンジン12との間のエンジン燃料供給管120の圧力を維持できる。また、燃料ポンプ50,102は、それら自身の個別の逆止弁を設けることなく製造されるので、燃料ポンプ50,102のコストが低下するとともに、構造が複雑になることを防止できる。さらに、フィルタケース66の内部にいくつの燃料ポンプが用いられているかに係らず、ただ1つの逆止弁60を利用するだけで良い。それにより、部品コストを下げることができるとともに、必要な場合、燃料ポンプを処分したり、交換したりすることなく、逆止弁60を修理したり、交換したりすることが可能になるとの利点が得られる。さらにまた、新たな、容量の大きい燃料ポンプを設計することなく、公知かつ現存するポンプの数を増やすだけで、エンジン12への燃料の体積流量を増加させることができるとの利点がある。そのような体積流量の増加は、大排気量エンジン、高回転型のエンジンへの適用の際に、あるいは競技性能要求を満たすために、必要となる場合がある。最後に、本実施形態の教示内容は、上述した利点を維持しつつ、周囲の燃料ポンプモジュール部品への最小限の変更で、燃料ポンプを追加することを妨げるものではない。

燃料システムを示す車両の透視図である。 燃料タンク内の燃料ポンプモジュールと燃料インジェクタとを示す車両の燃料供給システムの斜視図である。 燃料ポンプモジュールの搭載位置を示す車両燃料タンクの斜視図である。 燃料タンク内に設置される燃料ポンプモジュールの第1の形態の横断面図である。 燃料タンク内に設置される燃料ポンプモジュールの第2の形態の横断面図である。 フィルタケース66に対するそれぞれの配置を示す、逆止弁60及び圧力調整器62の拡大図である。

符号の説明

10…車両、12…エンジン、14…燃料供給管、16…燃料タンク、18,30,100…燃料ポンプモジュール、20…燃料供給システム、22…燃料インジェクタ、24…共通レール、34…リザーバ、50,102…燃料ポンプ、54…燃料フィルタ、60…逆止弁、62…圧力調整器、64…ジェットポンプ供給管、66…フィルタケース、76,80…ジェットポンプ、110…マニフォールド(連結管)、120…燃料供給管

Claims (18)

  1. 第1の燃料ポンプと、
    前記第1の燃料ポンプから流出する燃料をろ過する燃料フィルタと、
    前記燃料フィルタによってろ過された燃料の圧力を調整する圧力調整器と、
    前記燃料フィルタと前記圧力調整器との間に配置された逆止弁と、を備えることを特徴とする燃料ポンプモジュール。
  2. 前記燃料フィルタが収められた燃料フィルタケースと、
    前記燃料フィルタからの燃料を受け入れるように、前記燃料フィルタケースの外側に取り付けられたジェットポンプ供給管と、をさらに備えることを特徴とする請求項1に記載の燃料ポンプモジュール。
  3. 前記燃料フィルタが収められた燃料フィルタケースをさらに備えることを特徴とする請求項1に記載の燃料ポンプモジュール。
  4. 前記逆止弁は、前記燃料フィルタケースの外側に取り付けられることを特徴とする請求項3に記載の燃料ポンプモジュール。
  5. 前記燃料フィルタが収められ、かつ前記逆止弁と圧力調整器とが取り付けられた燃料フィルタケースをさらに備えることを特徴とする請求項1に記載の燃料ポンプモジュール。
  6. 前記第1の燃料ポンプは、前記燃料フィルタ、前記逆止弁、そして、前記圧力調整器の順に燃料を供給することを特徴とする請求項1に記載の燃料ポンプモジュール。
  7. 前記燃料フィルタが収められた燃料フィルタケースと、
    第1のフィルタケース位置において、前記燃料フィルタケースの外側に取り付けられたジェットポンプ供給管と、をさらに備え、
    前記逆止弁は、第2のフィルタケース位置において、前記燃料フィルタケースの外側に取り付けられることを特徴とする請求項1に記載の燃料ポンプモジュール。
  8. 第1の燃料ポンプと、
    第2の燃料ポンプと
    燃料フィルタケースと、
    前記燃料フィルタケース内において、前記第1及び第2の燃料ポンプからの燃料を受ける燃料フィルタと、
    前記燃料フィルタによってろ過された燃料の圧力を調整する圧力調整器と、
    前記燃料フィルタケースと前記圧力調整器との間に配置された逆止弁と、を備えることを特徴とする燃料ポンプモジュール。
  9. 前記燃料フィルタからの燃料を受け入れるように、第1の位置において、前記燃料フィルタケースの外側に取り付けられたジェットポンプ供給管をさらに備えることを特徴とする請求項8に記載の燃料ポンプモジュール。
  10. 前記逆止弁は、第2の位置において、前記燃料フィルタケースの外側に取り付けられることを特徴とする請求項8又は請求項9に記載の燃料ポンプモジュール。
  11. 前記第1及び第2の燃料ポンプからの燃料を単一のマニフォールド出口に向けるマニフォールドをさらに備えることを特徴とする請求項8乃至請求項10のいずれかに記載の燃料ポンプモジュール。
  12. 前記逆止弁は、前記燃料フィルタケースの外側に取り付けられることを特徴とする請求項8に記載の燃料ポンプモジュール。
  13. 前記圧力調整器は、前記逆止弁に取り付けられることを特徴とする請求項12に記載の燃料ポンプモジュール。
  14. 前記第1及び第2の燃料ポンプは、前記燃料フィルタ、前記逆止弁、そして、前記圧力調整器の順に燃料を供給することを特徴とする請求項8に記載の燃料ポンプモジュール。
  15. 第1の燃料ポンプと、
    第2の燃料ポンプと
    前記第1及び第2の燃料ポンプからの燃料を混合するマニフォールドと、
    燃料フィルタケースと、
    前記燃料フィルタケース内において、前記第1及び第2の燃料ポンプからの燃料を受ける燃料フィルタと、
    第1の位置において、前記燃料フィルタケースに取り付けられた逆止弁と、
    前記逆止弁に取り付けられた圧力調整器と、を備えることを特徴とする燃料ポンプモジュール。
  16. 前記圧力調整器からの燃料を受け入れるエンジンへの燃料供給管をさらに備えることを特徴とする請求項15に記載の燃料ポンプモジュール。
  17. 前記燃料フィルタは、前記第1及び第2の燃料ポンプを取り囲むことを特徴とする請求項15に記載の燃料ポンプモジュール。
  18. 第2の位置において、前記燃料フィルタケースの外側に取り付けられたジェットポンプ供給管をさらに備えることを特徴とする請求項15に記載の燃料ポンプモジュール。
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