JP3143130B2 - 燃料供給装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は一般に内燃機関用の燃料
供給装置に関し、より詳細には蒸気分離器を備えた燃料
供給装置に関する。

【０００２】

【従来技術およびその問題点】従来技術においては、内
燃機関に燃料供給装置を設けることが知られており、こ
の燃料供給装置は、燃料源と、この燃料源から内燃機関
へ燃料を圧送するための燃料ポンプとを備えている。内
燃機関用の燃料は芳香族であるために燃料蒸気が燃料か
ら容易に蒸発する。燃料供給装置内の燃料が比較的低圧
下にあるときには、燃料供給装置の中には、燃料が内燃
機関に導入される前に、過剰の量の燃料蒸気が形成され
る。

【０００３】燃料の内燃機関への導入の前に供給燃料か
ら蓄積した燃料蒸気を分離するために、燃料ポンプの下
流側かつ燃料が内燃機関に導入される前に燃料蒸気分離
器を設けることが一般に知られている。

【０００４】燃料蒸気分離器に対する従来技術の設計に
おいては、燃料蒸気分離器は機関からの負圧パルスに依
存して供給燃料から燃料蒸気を除去しているため、困難
性を招いている。ある用途において、機関は供給燃料か
ら燃料蒸気を除去するための適宜な負圧パルスを提供す
るには小さすぎる。以下の米国特許明細書に開示される
燃料蒸気分離器を参照されたい。

【０００５】 特許番号 発明者 発行日 ４，５３４，７７４ ＬｅＣｏｆｆｒｅ外 １９８５年８月１３日 ４，４５０，８２０ Ｈａｙｎｅｓ １９８４年５月２９日 ４，３１５，７６０ ｂｉｊ ｄｅ Ｌｅｉｊ １９８２年２月１６日 ４，１１７，８１７ Ｎｉｓｈｉｄａ １９７８年１０月３日 ４，０１０，０１２ Ｇｒｉｆｆｉｎ，III外 １９７７年３月１日 ３，９８５，６２６ Ｋｌｅｉｎ １９７６年１０月１２日 ３，９６１，９１８ Ｊｏｈｎｓｏｎ １９７６年６月８日 ３，８６７，０７１ Ｈａｒｔｌｅｙ １９７５年２月１８日 ３，７０３，１６５ Ｈａｎｓｅｎ １９７２年１１月２１日 ３，３０７，３３１ Ｌａｍｂｅｒｔ １９６７年３月７日 ２，９９８，０５７ Ｇｒａｈａｍ １９６１年８月２９日 ２，９１７，１１０ Ｂｒｏｈｌ １９５９年１２月１５日 ２，８７８，８８９ Ｇｉｌｂｅｒｔ １９５９年３月２４日 ２，８１１，２１９ Ｗｅｎｚｌ １９５７年１０月２９日 ２，７４５，５５１ Ｂｅｒｃｋ １９５６年５月１５日 ２，７４２，０４９ Ｇｒａｎｂｅｒｇ １９５６年４月１７日 １，８５１，１６３ Ｄａｕｇｈｅｒｔｙ １９３２年３月２９日 １，８０４，５５７ Ｇｏｕｌｄ外 １９３１年５月１２日 １，３８１，８９７ Ａｃｋｌｅｙ １９２１年６月２１日 １，１１９，９８０ Ｍｕｌｌｉｇａｎ １９１４年１２月８日

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明は内燃機関用の燃
料供給装置を提供し、該燃料供給装置は燃料室を有する
蒸気分離器を備え、燃料室は、入口及び出口を有すると
共に、供給燃料を収容するようになされている。蒸気分
離器は、供給燃料が所定のレベルよりも低い時に燃料室
から燃料蒸気を通気するための手段と、上記燃料蒸気通
気手段及び周期的に変化する圧力源と連通可能な蒸気ポ
ンプとを備え、該蒸気ポンプは、燃料蒸気を蒸気分離器
から交番圧力の上記圧力源から離れた位置へ圧送する手
段を有している。

【０００７】本発明の１実施例においては、周期的に変
化する圧力源は交互に正圧あるいは負圧となる圧力源で
あって、上記蒸気ポンプは、上記圧力源が負圧を供給す
る時には燃料室から燃料蒸気を圧送すると共に上記圧力
源が正圧を供給する時には燃料蒸気を圧送するための手
段を備えている。

【０００８】本発明の他の特徴及び利点は、以下の記
載、特許請求の範囲の記載及び図面を参照することによ
り理解されよう。

【０００９】

【実施例】本発明の１実施例を詳細に説明する前に、本
発明の適用が以下の記載あるいは図面に示す構造及び各
要素の構成の細部に限定されるものではないことを理解
する必要がある。本発明は他の実施例とすることも可能
であり、種々の態様において実施すなわち実行し得る。
また、本明細書の用語および術語は説明の目的のために
使用されているものであって、限定的に解されるべきも
のではない。

【００１０】図１に示すのは内燃機関用の燃料供給装置
１０である。燃料供給装置１０は、少なくとも１つのキ
ャブレタ（図示せず）に燃料を供給するようになされて
いると共に、取り付けブラケット１４を備えており、こ
の取り付けブラケットは、燃料蒸気分離器２２と、燃料
蒸気ポンプ２６と、燃料ポンプ３０およびオイルポンプ
３４（これら燃料ポンプ及びオイルポンプは結合して組
み合わされた燃料およびオイル混合物ポンプとすること
ができる）と、プライマ燃料制御弁３８と、真空スイッ
チ４２との燃料装置構成要素を支持している。

【００１１】他の構成を用いることもできるが、取り付
けブラケット１４は、硬いプラスチックから形成される
と共に、少なくとも１つの導管及び燃料蒸気分離器２２
の部分を備えている。より詳細には、取り付けブラケッ
ト１４は、４つの取り付け孔５０を有する略平坦なベー
ス部分４６と、燃料分離器２２の一部であるリザーバ５
４とを備えている。リザーバ５４はベース部分４６から
前方及び後方へ延びていて取り付けブラケット１４の頂
部に位置している。リザーバ５４はベース部分４６から
前方へ延びると共にその前方端６２において開口する第
１の円筒形状の部分５８と、開口６８を介して該円筒形
状の部分５８と連通する箱型の第２の部分６６とを備え
ている。箱型の部分６６は、略矩形で平坦な取り付け面
７４により画成される開放した頂部７０を有している。

【００１２】円筒形状の部分５８の開口した頂部６２は
取り外し可能なカバーすなわちキャップ７８により閉止
されており、該キャップは適宜な燃料源と連通するよう
になされた外部燃料供給ホース９０に連結されるニップ
ル８６で終端となっている入口８２を有している。燃料
フィルタ９４がリザーバ５４の円筒形状の部分５８の中
に設けられている。

【００１３】取り付けブラケット１４はまた一体の内側
の燃料供給導管すなわち孔９８を有しており、該孔はリ
ザーバ５４と連通すると共にリザーバからブラケットの
内方へ延びて取り付けブラケットの底部へ至り排出端す
なわち取付具１０２で終端となっている。取り付けブラ
ケット１４の内方に適宜な装置を設けて燃料供給導管す
なわち通路９８を形成することができる。

【００１４】燃料供給装置要素アセンブリ１０はまた燃
料蒸気分離器２２から燃料蒸気を積極的に圧送するため
の手段を備えている。他の構成とすることもできるが、
図示の実施例においては、燃料蒸気を積極的に圧送する
ための手段は、前述の燃料蒸気ポンプ２６と、この燃料
蒸気ポンプ２６を燃料蒸気分離器２２に取り付けるため
の手段とを有している。他の構成とすることもできる
が、図示の実施例においては、燃料蒸気ポンプ２６はリ
ザーバカバー部材すなわち部分１０６に取り外し可能に
取り付けられている。リザーバカバー１０６はプラスチ
ックにより形成されていると共に、その一側部に設けら
れる平坦な燃料蒸気ポンプ取り付け面１１０と、他側部
に設けられリザーバ５４の頂部の平坦な取り付け面７４
と組み合う平坦な面１１４とを備えている。燃料蒸気ポ
ンプ２６は、ねじ等の適宜な手段により、カバー部材１
０６の取り付け面１１０に取り外し可能に取り付けるこ
とができる。ねじ等の適宜な固定具によりリザーバカバ
ー１０６がブラケット１４に取り外し可能に連結すなわ
ち組み付けられると、カバー１０６は箱型のリザーバ部
分６６の開口した頂部７０を封止的に閉止して燃料リザ
ーバを完成させると共に、供給燃料及びこの燃料から発
生する燃料蒸気を保有するようになされた燃料室１１６
を画成する。

【００１５】燃料供給装置はまた燃料室５４の中の供給
燃料が所定レベル以下の時に燃料室５４から燃料蒸気を
通気するための手段を備えており、該手段はカバー部材
１０６に設けられる燃料蒸気通路すなわちベント１１８
（図３参照）を有しており、このベントはその一端にお
いて燃料室１１６と連通すると共にその他端は燃料蒸気
ポンプ取り付け面１１０のポート１２２で終端となって
いる（図４参照）。

【００１６】燃料蒸気を通気するための手段はまた、燃
料室１１６の中の供給燃料が所定のレベル以下である時
に燃料室５４と燃料蒸気ベント１１８との間に連通を確
立するための手段を備えている。他の構成とすることも
できるが、図示の実施例においては、燃料蒸気ベント１
１８と燃料室５４との間の連通を確立するための手段は
フロート１２６を有しており、このフロートは、燃料室
５４の中でカバー部材１０６によりヒンジ式に支持され
ると共に、燃料室１１６の中の供給燃料のレベルに応答
するようになされている。燃料室の中の燃料のレベルに
応答して、フロート１２６は燃料蒸気ベント１１８の中
に設けられた弁座１３４と相対的に弁部材１３０を動か
して燃料蒸気分離器２２からの燃料蒸気の流れを制御す
る。この制御に関して、リザーバの中の燃料が所定のレ
ベル以下になると、フロート１２６の作用により弁部材
１３０が弁座１３４から離れて開放位置へ運動し、これ
により燃料蒸気ベント１１８を開放する。リザーバの中
の燃料が所定のレベルまで上昇すると、フロート１２６
は弁部材１３０を弁座１３４と係合させ、これにより燃
料蒸気がベント１１８へ通過するのを阻止する。

【００１７】他の構成とすることもできるが、燃料蒸気
ポンプ２６は３つの盤状の部材１３８、１４２、１４６
の組立体として形成され、これら部材は適宜な固定具に
よりカバー部材に組み付けられている。盤状の部材はね
じ等の適宜な固定具により一緒に組み立てられている。
これら３つの盤状の部材、すなわち、第１の端部ディス
ク１３８、第２の端部ディスク１４２及び中間のディス
ク１４６は、その組み立てられた状態において、シェル
１５０を形成し、このシェルはその内部に、室１５２、
燃料蒸気入口１５４、燃料蒸気出口１５８及び圧力ポー
ト１６２を有している。

【００１８】中間のディスク１４６及び第１の端部ディ
スク１３８はこれらの間に室１５２を画成する。中間の
ディスク１４６と第１の端部ディスク１３８との間に設
けられたダイアフラム１６６は室１５２を、第１の端部
ディスク１３８に隣接する駆動室１７０と、被動室１７
４とに分割する。好ましい実施例において、ダイアフラ
ム１６６はゴムあるいは他の可撓性でガス非透過性の材
料で形成される。

【００１９】燃料蒸気ポンプ２６は駆動室１７０の中の
圧力を交互にするための手段を備えている。他の構成と
することもできるが、駆動室の中の圧力を交互にするた
めの手段は、駆動室１７０と連通する圧力ポート１６２
を備え、この圧力ポートは第１の端部ディスク１３８を
通って延びてニップル１７８の形状で終端となってお
り、該ニップルは適宜な外部ホースすなわち導管１８２
に接続され、また該導管は適宜な変動サイクル源すなわ
ち脈動圧力源に接続されるようになされている。図示の
実施例においては、外部ホース１８２を機関のクランク
ケースに接続することを意図している。

【００２０】燃料蒸気入口１５４はその一端において被
動室１７４と連通すると共に、中間のディスク１４６、
第２の端部ディスク１４２及び中間のディスク１４６と
第２の端部ディスク１４２との間に設けられるガスケッ
ト１８４を通って延び、その他端はカバー部材１０６の
取り付け面１１０の燃料蒸気通過ポート１２２と接続し
ている。蒸気ポンプ２６は、燃料蒸気ベント１１８と被
動室１７４との間の連通を達成する手段を提供し、この
手段は燃料蒸気入口１５４の中に位置する１方向弁１８
６の形態をなしている。１方向弁１８６は、燃料蒸気ベ
ントの中の圧力が被動室１７４の中の圧力よりも大きい
時に燃料蒸気ベント１１８と被動室１７４とを連通する
と共に、被動室１７４の中の圧力が燃料蒸気ベント１１
８の中の圧力よりも大きい時には燃料蒸気ベント１１８
と被動室との間の連通を阻止する。

【００２１】燃料蒸気出口１５８は、その一端において
被動室１７４と連通すると共に中間のディスク１４６、
ガスケット１８４及び第２の端部ディスク１４２を通っ
て延びニップル１９０の形態の他端で終端となってい
る。ニップルはホースあるいはチューブの形態の外部導
管を収容し、一方この外部導管は燃料蒸気を交番圧力源
から離れた機関の適宜な地点、例えば空気サイレンサ
（図示せず）、へ搬送するようになされている。

【００２２】蒸気ポンプはまた燃料蒸気出口１５８と被
動室１７４との間に連通を達成する第２の１方向弁１９
８の形態の手段を提供する。この第２の１方向弁１９８
は、被動室１７４の中の圧力が燃料蒸気出口１５８の中
の圧力よりも大きい時に燃料蒸気出口１５８と被動室１
７４とを連通すると共に、被動室１７４の中の圧力が燃
料蒸気出口１５８の中の圧力よりも低い時には燃料蒸気
出口１５８と被動室１７４との間の連通を阻止する。

【００２３】燃料蒸気ポンプはまたダイアフラム１６６
を一方へ偏椅するための手段を備えている。図示の実施
例においては、ばね２０２が設けられており、このばね
はダイアフラム１６６を中間のディスク１４６から離れ
る方向へかつ第１の端部ディスクへ向かって偏椅してい
る。中間のディスク１４６にはばね２０２のための座２
０６が設けられている。第１の端部ディスク１３８はダ
イアフラム１６６と接触するための金属パッド１２０を
有している。ダイアフラム１６６を偏椅するための手段
はまたダイアフラム１６６に隣接するばね２０２の端部
に設けられる円形のプラスチック部材２１４を備えてお
り、このプラスチック部材はダイアフラム１６６をばね
２０２により引き裂かれないように保護している。

【００２４】蒸気分離器アセンブリの作用は以下の通り
である。長い非活動期間においては、燃料が燃料蒸気分
離器２２のリザーバから抜かれて燃料源へ戻される。内
燃機関の作動が開始すると、クランクケースからの交互
の正圧および負圧が燃料ポンプ３０の作動を開始させて
燃料蒸気ポンプ２６の駆動室１７０へ導入される。

【００２５】以下に説明するように、燃料ポンプ３０お
よび燃料蒸気ポンプ２６は燃料源から燃料フィルタ９４
を介してリザーバ５４へ燃料を別個に引き込む。リザー
バの中の供給燃料は増加するもののまだ所定レベルより
も低い場合には、弁部材１３０は開位置に留まって燃料
蒸気ポンプ２６が燃料蒸気および空気をリザーバ５４か
ら吸引することを許容する。燃料蒸気ポンプ２６は燃料
蒸気を燃料蒸気ベント１１８を介してリザーバから取り
除き、結果的には燃料を燃料源からリザーバ５４へ吸入
する。

【００２６】内燃機関の作動の間は、正圧及び負圧の両
方の圧力パルスが駆動室１７０に作用してダイアフラム
１６６を偏椅する。負圧パルスが圧力ポート１６２を介
して駆動室１７０に作用すると、この負圧パルス及びば
ね２０２がダイアフラム１６６に作用してこのダイアフ
ラムを偏椅して被動室１７４を拡大し、これにより被動
室１７４に相対的に低い圧力を創成する。被動室１７４
の中の相対的に低い圧力のために、被動室１７４と燃料
蒸気通過ポート１２２との間に位置する１方向弁１８６
が開いて空気あるいは燃料蒸気を蒸気ベント１１８を介
して被動室１７４の中へ吸入すると共に、被動室１７４
と出口１５８との間に位置する第２の１方向弁１９８が
閉止した状態を維持して燃料蒸気の通過を阻止する。

【００２７】機関が正圧のパルスをもたらすと、駆動室
１７０が膨張してダイアフラム１６６およびばね２０２
に作用して被動室１７４を小さくする。被動室の容積が
減少することによりこの被動室の中の圧力が増加する
と、蒸気通過ポート１２２と被動室１７４との間に位置
する１方向弁１８６が閉じて燃料蒸気の通過を阻止す
る。正圧パルスの間、被動室１７４の中の相対的に高い
圧力が被動室１７４と燃料蒸気出口ポート１５８との間
の第２の１方向弁１９８を開き、燃料を被動室１７４か
ら燃料蒸気出口ポート１５８を通して空気サイレンサに
つながる導管１９４の中へ排出する。

【００２８】リザーバ５４の中の燃料のレベルが所定の
レベルまで増加すると、この燃料のレベルの増加に応答
してフロート１２６が上昇して弁部材１３０を弁座１３
４と係合するように動かし、これにより燃料蒸気が燃料
ベント１１８を介してリザーバ５４から蒸気ポンプ２６
内へ通過するのを阻止する。

【００２９】内燃機関の通常の運転の間、燃料ポンプ３
０の作用によって、入口８２からリザーバ５４を介して
導管９８へ流れる燃料の流れは継続され、燃料蒸気分離
器２２の作用により中断されることはない。リザーバ５
４の中の燃料蒸気の圧力が上昇するかあるいは内燃機関
により必要とされる燃料の量が燃料ポンプ３０の容量よ
りも大きくなると、リザーバ５４の中の燃料のレベルは
下降する。この燃料レベルの下降に応答してフロート１
２６が降下すると共に、弁部材１３０を開位置へ動かし
て燃料蒸気がベント１１８を通って燃料蒸気ポンプの蒸
気入口１５４の中へ通過するのを許容する。燃料蒸気ポ
ンプ２６はリザーバ５４から燃料蒸気を除去し、結果的
に燃料ポンプ３０の作用を補って、リザーバ５４の中の
燃料のレベルが所定のレベルになってフロート１２６が
弁部材１３０を弁座１３４に係合させるまで、燃料をリ
ザーバの中へ吸入する。

【００３０】機関からの負圧パルスの間は燃料蒸気を被
動室１７４へ吸入することにより、また、機関からの正
圧パルスの間は燃料蒸気を被動室１７４から排出するこ
とにより、燃料蒸気は燃料蒸気分離器２２から除去され
る。蒸気分離器２２と組み合わせて燃料蒸気ポンプ２６
を設けることにより、最小の圧力ヘッドで燃料蒸気分離
器２２から燃料蒸気を除去することが可能になると共に
蒸気分離器を小さな機関に用いることを可能とする。

【００３１】また、機関の始動の際、蒸気ポンプ２６は
燃料ポンプ３０の作用とは独立してリザーバ５４から空
気および燃料蒸気を吸引し、これにより、蒸気ポンプを
もたない燃料ポンプ及び蒸気分離器の作用に比較してよ
り迅速にリザーバの中の燃料のレベルを増加する。ま
た、燃料ポンプ３０および燃料蒸気ポンプ２６が共に燃
料源から燃料を吸引するために、より小さな燃料ポンプ
を用いることができる。小さな燃料ポンプは過剰の燃料
蒸気を引き起こす低圧ゾーンを生じないので、蒸気分離
器を燃料ポンプと燃料源との間に設けることができる。

【００３２】本発明の種々の特徴は特許請求の範囲に記
載される。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の種々の特徴を具体化する内燃機関用の
燃料供給装置の立面図である。

【図２】図１に示す燃料供給装置の一部を部分的に断面
で示す拡大した後方斜視図である。

【図３】図１の燃料供給装置の一部を部分的に断面で示
す拡大した側面図である。

【図４】図３の線４−４に沿う断面である。

【図５】図２に示す燃料供給装置の一部を分解して示す
拡大図である。

【符号の説明】

１ 燃料供給装置 ２２ 蒸気分離器 ２６ 蒸気ポンプ １１６ 燃料室 １１８ 蒸気ベント １２６ フロート １３０ 弁部材 １３４ 弁座 １５４ 入口 １５８ 出口 １６６ ダイアフラム １７０ 駆動室 １７４ 被動室

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 デーヴィッド・ジェイ・ハートケ アメリカ合衆国イリノイ州60031，ガー ニー，エステス 800 (72)発明者 グレン・アール・ベレク アメリカ合衆国イリノイ州60031，ガー ニー，グランドビュー・アベニュー 3964 (56)参考文献 実開 昭59−24964（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) F02M 37/20 F02M 37/12

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 内燃機関用の燃料供給装置であって、 入口及び出口を有すると共に供給燃料を保有するように
   なされた燃料室を備える蒸気分離器であって、供給燃料
   が所定のレベルよりも低い時に前記燃料室から燃料蒸気
   を通気するための燃料蒸気通気手段を有する前記蒸気分
   離器と： 前記燃料蒸気通気手段及び周期的に変化する圧力源と連
   通可能な蒸気ポンプであって、燃料蒸気を前記蒸気分離
   器から交番圧力の前記圧力源から離れた位置へ圧送する
   手段を有する前記蒸気ポンプと；を備えており、 前記周期的に変化する圧力源は交互に正圧あるいは負圧
   となる圧力源であり、前記蒸気ポンプは、前記圧力源が
   負圧を供給する時には前記燃料室から燃料蒸気を圧送す
   ると共に前記圧力源が正圧を供給する時には燃料蒸気を
   圧送するための手段を備えており、 前記燃料蒸気通気手段は、前記燃料室と連通する蒸気ベ
   ントと、前記燃料室の中の前記供給燃料が所定のレベル
   よりも低い時に前記燃料室と前記蒸気ベントとを連通す
   る連通手段とを備え、該連通手段は、前記蒸気ベントの
   中に設けられる弁座と係合可能な弁部材と、前記燃料室
   の中の供給燃料のレベルに応答して前記弁部材を動かし
   て前記弁座と係合させまた前記弁部材を前記弁座から離
   して開位置へ動かすフロートとを備えることを特徴とす
   る燃料供給装置。
2. 【請求項２】 請求項１の燃料供給装置において、前記
   蒸気ポンプが、シェルを画成する外側壁と、該シェルを
   駆動室及び被動室に分割するダイアフラムと、前記被動
   室および前記燃料蒸気通気手段と連通可能な入口と、前
   記被動室と連通可能な出口と、前記入口の中に設けら
   れ、前記燃料蒸気通気手段の中の圧力が前記被動室の中
   の圧力よりも大きい時に前記燃料蒸気通気手段と前記被
   動室を連通しまた、前記燃料蒸気通気手段の中の圧力が
   前記被動室の中の圧力よりも小さい時には前記燃料蒸気
   通気手段と前記被動室との間の連通を阻止する手段と、
   前記被動室の中の圧力が前記出口の中の圧力よりも大き
   い時に前記出口と前記被動室との間の連通を許容すると
   共に、前記被動室の中の圧力が前記出口の中の圧力より
   も小さい時には前記出口と前記被動室との間の連通を阻
   止する手段と、前記駆動室の中の圧力を交互にする手段
   と、を備えることを特徴とする燃料供給装置。
3. 【請求項３】 請求項２の燃料供給装置において、前記
   駆動室の中の圧力を交互にする手段が、交番圧力源と前
   記駆動室との間に連通する導管を備えることを特徴とす
   る燃料供給装置。
4. 【請求項４】 請求項３の燃料供給装置において、前記
   蒸気ポンプが前記蒸気分離器に設けられることを特徴と
   する燃料供給装置。