JP2542710B2 - 内燃機関用燃料送出装置 - Google Patents

内燃機関用燃料送出装置

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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は内燃機関用燃料送出装置に関し、特に加圧燃
料供給源とエンジンのインテークマニホルドとの間に位
置する少なくとも１個のフューエルインジェクタを備え
る燃料噴射装置に適したものに関する。
〔従来の技術と発明が解決しようとする課題〕
従来の構造の内燃機関の燃料送出装置の場合、燃料は
定量送出ポンプによって燃料タンクからエンジンまで送
給され、余分な燃料はエンジンから燃料タンクまで戻
る。このようにして戻される燃料によってエンジンの熱
が燃料供給源に伝わるので、燃料供給源の温度と蒸気圧
が上昇することになる。余分な蒸気圧を大気に放出する
ことにより汚染問題が生じるだけではなく、燃費に悪影
響を及ぼす。燃料タンクの余分な温度によってポンプの
ベーパロックの原因となり、特に燃料の液面高さが比較
的低い場合がそうである。同様に、ポンプが常時作動す
ることによってエネルギ消費量が増加し、ポンプと燃料
フィルタの両者の寿命を縮める。
米国特許第4,649,884号に開示された内燃機関用燃料
噴射装置の場合、電動モータの定量送出燃料ポンプによ
って加圧燃料をタンクからエンジンに設けた燃料通路ま
で送給する。余分な燃料は燃料通路とエンジンのインテ
ークマニホルドとの差圧の関数として供給タンクに戻
る。燃料通路とエンジンのインテークマニホルドとの間
には、複数のフューエルインジェクタを取付けられてお
り、この場合インジェクタのノズルは、エンジンの各シ
リンダの燃料又は空気のインテークポートに隣接して設
けられている。本出願人によって出願された1988年12月
６日付の米国特許第4,789,308号に開示されている内燃
機関用燃料送出装置の場合、電動式燃料ポンプの出口圧
力は監視されており、ポンプモータの電流はかかる出口
圧力の関数として制御される。上記特許及び出願に開示
されている燃料送出装置には、その構造に関して上述の
ような問題があるので一層の改善が望まれている。
従って、本発明の目的は、燃料送出機構、特にフュー
エルインジェクタの差圧を一定に維持し、インジェクタ
作動時間中に供給される燃料量をインテークマニホルド
の圧力変動とは無関係に一定維持する上記特許に開示さ
れた形式の燃料噴射装置に適した燃料送出装置を提供す
ることである。本発明の別の目的は、例えば自動車用燃
料送出装置等の大量生産に際して経済的で、車両の寿命
と同じ長期にわたって信頼出来得る上記特徴を備える差
圧制御装置を提供することである。また、本発明の別の
目的は、上記特徴の他に必要に応じて燃料を送出する故
にエンジン消費量が少なく、ポンプ及び燃料フィルタの
作動寿命が長くなることを特徴とする燃料送出装置を提
供することである。さらに、本発明の別の目的は、エン
ジンの熱が燃料タンクへ移行することが少なくなるの
で、上述した燃料気化に伴う問題がなくなることを特徴
とする燃料送出装置を提供することである。またさら
に、本発明の別の目的は、燃料の必要条件の関数として
燃料ポンプを電子制御し、制御電子機器が送出装置を循
環する燃料によって冷却されることを特徴とする燃料送
出装置を提供することである。
〔課題を解決するための手段〕
上記目的を達成するために本発明に係る内燃機関用燃
料送出装置は、加圧によって燃料を送出するために使用
電力に応答する燃料ポンプを有する燃料供給源と、燃焼
空気をマニホルドに供給するための装置を備えるエンジ
ンのエアインテークマニホルドと、上記供給源からマニ
ホルドまでの燃料送出を制御するように上記燃料供給源
と連結する燃料送出装置と、上記ポンプに電力を供給す
るための給電装置とを有する内燃機関用燃料送出装置に
おいて、上記給電装置が、上記燃料供給源と連結し、上
記燃料送出装置に送出される燃料の圧力に応答する第１
の入力部と、上記エンジンマニホルドと連結してこのマ
ニホルド内の空気圧に応答する第２の入力部と、上記第
１と第２との入力相互間の差圧の直接連続関数として変
化する電気センサ信号を送るための出力部とを有する差
圧センサ装置と、上記信号に応答し、上記差圧の連続逆
関数として上記ポンプに給電し、ポンプの速度変化を制
御することによって上記燃料送出装置の差圧をほぼ一定
に維持するようにし、上記燃料供給源と上記燃料送出装
置とを連結し、その全体に渡って延びる燃料通路を有す
る熱伝体の本体をさらに有し、この本体を通過する燃料
が上記給電装置を冷却するように上記給電装置を上記本
体に取り付け、 上記燃料送出装置からの余分な燃料を上記供給源に戻
すための装置をさらに有し、この燃料戻し装置が、上記
ポンプの非作動時に燃料を上記燃料送出装置に保持する
ための逆止弁を有し、 上記逆止弁を上記本体通路内に配置し、 上記通路に燃料流量減衰オリフィスを設け、 燃料が上記通路内を流れる際の圧力変動を小さくする
ための圧力減衰装置を上記本体に設け、 上記本体に上記オリフィス、上記逆止弁、上記圧力減
衰装置を一体化したことを特徴とするものである。
〔作用〕
本発明による内燃機関用燃料送出装置は、加わる電力
に応答して加圧燃料を送出する電動式燃料ポンプを有す
る燃料供給源を備えている、エンジンのエアインテーク
マニホルドは、エンジンの各シリンダに燃焼空気を供給
し、少なくとも１個のフューエルインジェクタが上記燃
料供給源とインテークマニホルドとの間に接続されてい
る。一体型差圧センサであることが望ましい圧力センサ
機構は、フューエルインジェクタと、エンジンのインテ
ークマニホルドとの圧力に応答し、これらの差圧の関数
として変化する電気信号を発生する。電動式燃料ポンプ
は、かかる差圧の関数として作動され、望ましくはパル
ス幅変調増幅器によってパルス信号とされた直流電力
が、一定周波数で、又差圧信号の関数として変化するデ
ューティーサイクルにてモータに供給される。このよう
にすれば、インジェクタの燃料圧力は自動的に制御され
て、燃料通路とエンジンのインテークマニホルドとの間
のインジェクタ内は一定の圧力差に維持され、循環燃料
の量が減少され、従って燃料タンクに移送されるエンジ
ンの熱量が減少され、また、必要な燃料の関数で燃料送
出ポンプが作動される。
本発明の好適な実施例の場合、当然のことながらデジ
タル式又はアナログ式のいずれでもよいポンプ制御用電
子機器は、プリント配線板に取付けられている。この配
線板は、循環燃料を送給するための通路を有する熱伝導
材の本体に取付けられるので、循環燃料はポンプ駆動の
電子機器から熱を取り去って機器を効果的に冷却する。
ポンプの非作動時にインジェクタに燃料を保持するよう
に、逆止弁が燃料戻りラインに設けられている。本発明
の実施例の１つによれば、上記逆止弁は、電子機器の吸
熱本体内に延びる通路に取付けられる。上記本体は、一
方の側が燃料通路に通じるダイアフラムを設けた室で形
成される燃料圧力−パルス減衰装置を備えている。
〔実施例〕
以下、本発明の実施例を図面を参照して説明する。
第１図は、本発明の好適な実施例の１つによる燃料送
出装置10を示し、この装置は、燃料ライン16を介して加
圧燃料をエンジン（図示せず）の燃料通路18まで送出す
るように、燃料タンク14内に配設された電動モータ燃料
ポンプ12を備えている。上記燃料通路18の余分な燃料
は、戻りライン20,22と燃料通路の逆止弁24とを介して
タンク14に戻る。逆止弁24は、モータが休止している時
に、すなわちエンジンが停止している時に燃料を燃料通
路18内に保持する。燃料通路18と、エンジンによって担
持されるエンジンのエアインテークマニホルド34との間
には、燃料送出装置である燃料噴射装置として、複数個
のフューエルインジェクタ26,28,30,32が取付けられて
おり、このフューエルインジェクタ26−32のノズルが、
エンジンのシリンダと協働するように燃料又は空気のイ
ンテークポート36−42に隣接して設けられている。ここ
までに述べた燃料送出装置10は、上記した米国特許第4,
649,884号に開示されているものである。燃焼空気は、
エアフィルタ等を介して大気圧で、又はエンジンによっ
て駆動されるターボチャージャ等により加圧されて、エ
ンジンの作動、スロットルの要求等に応じてインテーク
マニホルド34に送給される。フューエルインジェクタ26
−32は、例えば図示しないエンジンに設けられたエンジ
ン制御コンピュータによってソレノイド操作可能であ
る。
本発明によれば、差圧センサ46は、燃料通路18内の圧
力の関数としての第１入力と、インテークマニホルド34
内の圧力の関数としての第２入力とを受ける。かかる入
力信号は、他の適当な圧力送出機構からも取出すことが
できる。差圧センサ46は、燃料通路18とインテークマニ
ホルド34との差圧の関数としての電気信号を発生する。
かかる差圧電気信号は、第１図の実施例の場合アナログ
信号の形式でパルス幅変調増幅器48に送られる。また、
上記増幅器48は、車両の電気システムから直流電力を受
けてパルス信号50を出力し、燃料ポンプ12の電動モータ
を作動する。増幅器48のパルス出力信号は、一定周波数
で、かつ差圧センサ46からの差圧信号の関数、望ましく
は逆一時関数として変化するデューティーサイクルにて
供給されるのが望ましい。
燃料通路18とインテークマニホルド34との圧力差が低
い場合、すなわち、燃料を多く必要とするエンジンの加
速操作中のような場合は、信号50のデューティーサイク
ルは高い。従って、燃料ポンプ12に加えられる平均直流
電力は高くなり、ポンプはこの電力によって作動する。
他方、燃料通路18とインテークマニホルド34との圧力差
が高い場合、すなわち、エンジンがアイドリング中で少
しの燃料しか必要としない場合は、増幅器出力のデュー
ティーサイクルは相応して低くなり、燃料ポンプは低レ
ベルで作動する。
第２図は、上記ポンプを制御する電子機器を示し、こ
の電子機器は、差圧センサ46と増幅器48とを備え、これ
らは、ステンレス鋼のような熱伝導材で構成した本体54
上のプリント配線板組立体52に取付けられている。本体
54は、その全体にわたって延びる通路56を有しており、
この通路は、燃料ポンプ12から燃料を受けるための入口
開口部58と、燃料通路18（第１図）に連通した出口開口
部60とを有している。従って、本体54は、第１図に示す
ように燃料ライン16と直列に連結するので、ライン16を
循環する燃料は、ポンプ制御の電子機器から熱をうばっ
て効果的に冷却する。差圧センサ46は、メインの燃料通
路56と連通する本体54内の側方向通路62と連通する第１
の圧力入力部と、ニップル64及びホース66によってのイ
ンテークマニホルド34（第１図）と連結する第２の圧力
入力部とを有する。センサ46を有する組立体52には、一
体パッケージ68を形成するようにカバー67がかけられて
いる。
第３図は、燃料通路18（第１図）と燃料タンク14との
間の第１図の戻りライン20,22（第１図）に取付けるの
に適した制御パッケージの別の例70を示す。この制御パ
ッケージ70には、流量減衰オリフィス72として通路56内
に逆止弁24が取付けられている。カバー74は、本体54と
協働して室76を形成し、この室は、ステンレス鋼等によ
って構成したダイアフラム78によって分割される。室76
の上部は、ポート80によって燃料通路56と連通する。室
76の下部は、カバー74のオリフィス82を介して大気に通
じる。従って、ダイアフラム78は、燃料送出装置の圧力
変化を減衰する役割を果たす。
第４図は、ポンプ制御の電子機器にマイクロプロセッ
サを使用した実施例84を示す。差圧センサ46は、差圧ス
テージ86を介してマイクロプロセッサ88に接続されてお
り、このマイクロプロセッサ88は、電力増幅ステージ90
にパルス幅変調信号50（第１図）を送るように適当にプ
ログラム化されている。ポンプモータ92は、上述したよ
うに必要に応じた燃料を送出するために電力増幅ステー
ジ90に接続されている。
第５図は、本発明の別の好適実施例を示す他の形式の
燃料送出装置94を示したものであり、この場合、一つの
フューエルインジェクタ26がスロットル本体98の中央通
路96内に配設されており、このスロットル本体98が、ス
ロットルバルブ100を介して燃料をエンジンのインテー
クマニホルド34に送出する。第５図の燃料送出装置94の
その他の部分は、第１図の装置10と同じでよい。
本発明を図示した好適実施例に関連して説明してきた
が、当然のことながら本発明の範囲を逸脱することなく
種々変更することができるものである。例えば、シリコ
ン又は他の固体で構成した一体型センサであることが望
ましい差圧センサ46に代って、差動増幅器等に出力を送
るセパレート型の電気又は機械式のものでもよい。また
例えば、電動式燃料ポンプに、電子ソレノイド弁により
その出力が変わる機械式燃料ポンプのようなものを使用
してもよい。この場合、ポンプ駆動電圧が上述したパル
ス幅変調のものであるのが望ましいが、周波数変調又は
直流又は電圧制御のものを使用してもよい。
〔発明の効果〕
このように、上述した本発明の目的の全てを完全に達
成する燃料送出装置の実施例をいくつか詳述してきた。
上記燃料ポンプは、先行技術の定量送出ポンプとは異な
り必要に応じて作動されるので、エネルギ消費量が軽減
され、ポンプの寿命と燃料フィルタ（図示せず）の作動
寿命とがともに長くなる。燃料ポンプは、必要時にのみ
作動されるので、燃料タンクに戻される循環燃料量は著
しく減少し、従って燃料タンクへの熱の移行は少なくな
る。従って、燃料の気化に伴う問題も減少する。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明の好適実施例の１つを示す燃料送出装置
の概略図、 第２図は第１図の実施例のポンプ制御電子機器を取付け
るための囲繞体を示す断面図、 第３図は本発明の別の実施例によるポンプ制御電子機器
囲繞体を示す断面図、 第４図は本発明の別の実施例を示すデジタル式ポンプ制
御電子機器の概略電気図、 第５図は本発明の別の好適実施例による別型燃料送出装
置の概略図である。 10,94……燃料送出装置、12……燃料ポンプ、14……燃
料タンク、16……燃料ライン、18……燃料通路、20,22
……燃料戻しライン、24……逆止弁、26,28,30,32……
フューエルインジェクタ、34……インテークマニホル
ド、36−42……燃料又は空気のインテークポート、46…
…差圧センサ、48……増幅器、50……信号、52……プリ
ント配線板、67,74……カバー、68……一体パッケー
ジ、78……ダイアフラム、88……マイクロプロセッサ、
92……ポンプモータ。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭62−32272（ＪＰ，Ａ) 実開 昭63−67659（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭57−100693（ＪＰ，Ｕ)

Claims (5)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】加圧によって燃料を送出するために使用電
    力に応答する燃料ポンプを有する燃料供給源と、燃料空
    気をマニホルドに供給するための装置を備えるエンジン
    のエアインテークマニホルドと、上記供給源からマニホ
    ルドまでの燃料送出を制御するように上記燃料供給源と
    連結する燃料送出装置と、上記ポンプに電力を供給する
    ための給電装置とを有する内燃機関用燃料送出装置にお
    いて、 上記給電装置が、上記燃料供給源と連結し、上記燃料送
    出装置に送出される燃料の圧力に応答する第１の入力部
    と、上記エンジンマニホルドと連結してこのマニホルド
    内の空気圧に応答する第２の入力部と、上記第１と第２
    との入力相互間の差圧の直接連続関数として変化する電
    気センサ信号を送るための出力部とを有する差圧センサ
    装置と、上記信号に応答し、上記差圧の連続逆関数とし
    て上記ポンプに給電し、ポンプの速度変化を制御するこ
    とによって上記燃料送出装置の差圧をほぼ一定に維持す
    るようにし、 上記燃料供給源と上記燃料送出装置とを連結し、その全
    体に渡って延びる燃料通路を有する熱伝導体の本体をさ
    らに有し、この本体を通過する燃料が上記給電装置を冷
    却するように上記給電装置を上記本体に取り付け、 上記燃料送出装置からの余分な燃料を上記供給源に戻す
    ための装置をさらに有し、この燃料戻し装置が、上記ポ
    ンプの非作動時に燃料を上記燃料送出装置に保持するた
    めの逆止弁を有し、 上記逆止弁を上記本体通路内に配置し、 上記通路に燃料流量減衰オリフィスを設け、 燃料が上記通路内を流れる際の圧力変動を小さくするた
    めの圧力減衰装置を上記本体に設け、 上記本体に上記オリフィス、上記逆止弁、上記圧力減衰
    装置を一体化したことを特徴とする内燃機関用燃料送出
    装置。
  2. 【請求項２】上記給電装置が、上記電気信号に応答し、
    一定周波数でかつ上記差圧の関数として変化するデュー
    ティーサイクルにてパルス幅変調直流電力を上記ポンプ
    に供給する装置をさらに有することを特徴とする請求項
    （１）に記載の内燃機関用燃料送出装置。
  3. 【請求項３】上記差圧センサが上記本体に取り付けら
    れ、この差圧センサの第一の入力部が上記通路に開口
    し、この差圧センサの第２の入力部を上記エンジンのマ
    ニホルドに接続する装置を有することを特徴とする請求
    項（１）に記載の内燃機関用燃料送出装置。
  4. 【請求項４】上記センサ及び上記センサ応答装置を備え
    る上記給電装置が、上記本体に取り付けるプリント配線
    板組立体をさらに有することを特徴とする請求項（３）
    に記載の内燃機関用燃料供給装置。
  5. 【請求項５】上記圧力減衰装置が、上記本体内の空所
    と、この空所を第１室と第２室に分割するダイアフラム
    と、上記第１室を該通路に連結する第１ポートと、上記
    第２室を大気に通じさせる第２ポートを有することを特
    徴とする請求項（１）に記載の内燃機関用燃料送出装
    置。
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