JP4152493B2

JP4152493B2 - 燃料システム

Info

Publication number: JP4152493B2
Application number: JP20985398A
Authority: JP
Inventors: マイケル・ピーター・クック; ポール・フランシス・ガーランド; クリストファー・ストリングフェロー; クリストファー・マシュー・ムーア; ポール・レイモンド・スミス
Original assignee: デルファイ・テクノロジーズ・インコーポレイテッド
Priority date: 1997-07-26
Filing date: 1998-07-24
Publication date: 2008-09-17
Anticipated expiration: 2018-07-24
Also published as: JPH11107876A; EP0893598A3; EP0893598B1; US5983869A; EP0893598A2

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、圧縮着火内燃エンジンのシリンダへ燃料を供給することを目的として使用する燃料システムに関する。特に、本発明は、燃料を複数のインジェクタへ供給するように構成した高圧燃料ポンプと、インジェクタからの燃料を燃料タンクへ戻すことのできるバックリーク連結管を備えたタイプの燃料システムに関する。燃料システムは、例えば、共通レール型でもよい。
【０００２】
【従来の技術】
このような燃料システムでは、バックリーク連結管の中の燃料圧を下げるために、その連結管を真空にすると、減圧により、バックリーク連結管の中の燃料と空気がそれぞれのインジェクタの操作中に起きる圧力のスパイクを吸収することができる泡を形成するため、噴射と噴射の間の一貫性を改善することができる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、前述のようなタイプの、単純な形式の燃料システムを提供することにある。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明によると、前述のようなタイプの燃料システムは、更に、バックリーク連結管に連結されており、燃料をバックリーク連結管から引いて、その中の燃料圧を低減させるような構成のベンチュリ管式ポンプを備えている。
【０００５】
ベンチュリ管式ポンプは、従来、高圧燃料ポンプのカムボックスから燃料タンクへバックリーク連結している管の中に位置している。
【０００６】
あるいは、燃料システムが共通のレール型である場合、ベンチュリ管式ポンプを、共通レールを燃料タンクに連結している戻り燃料管内に配置してもよい。あるいは、ベンチュリ管式ポンプを、高圧ポンプの吸気口に連結することもできる。
【０００７】
ベンチュリ管式ポンプは、従来、スロート領域を含む流路を形成するスロート部材と、スロート領域と連結する少なくとも一つの供給用管接続口とを備えており、スロート領域の、供給用管接続口のすぐ下流側の部分の断面積は、スロート領域の、供給用管接続口のすぐ上流側の部分の断面積よりも大きくなっている。
【０００８】
スロート領域の、供給用管接続口のすぐ下流側の部分は、断面積が拡大されているので、供給用管接続口を通って流れる流体により、供給用管接続口の端部を通って流れる流体の速さが大幅に増すことはなく、比較的高度の真空状態を保つことができる。
【０００９】
スロート部材は、従来は、ハウジングの中に配設された流路内に受容される差込み形状をとっている。
【００１０】
【発明の実施の形態】
本発明について、例として、添付の図面を参照しながら更に詳しく説明する。
【００１１】
図１に示したこの燃料システムは、フィルタ１２と低圧燃料ポンプ１４を介して高圧燃料ポンプ１６の吸気口と連結されている燃料タンク１０を備えている。他の選択として、低圧ポンプは、フィルタの上流側に取り付けてもよい。高圧燃料ポンプ１６は、高圧で燃料を共通レール１８に供給するように構成され、更に前記共通レール１８から燃料が加圧されて複数の電磁起動インジェクタ２０の入口に供給される。インジェクタ２０は、制御ライン２４を介して該インジェクタ２０に連結されている電子コントローラ２２の制御の下に運転可能である。又、コントローラ２２は、制御ライン２６を介して高圧燃料ポンプ１６に連結され、例えば、燃料が高圧燃料ポンプ１６によって共通レール１８に供給される速度等を制御する。共通レール１８の中の燃料圧は圧力センサ２８によって感知され、その感知アウトレットは、コントローラ２２に送られ、高圧燃料ポンプ１６によって共通レール１８にどれだけの燃料を供給すべきかを決定するのに使用する。
【００１２】
共通レール１８は、戻り管３０を介して燃料タンク１０と連結されており、圧力制限弁３２が戻り管中に設けられており、共通レール１８内の燃料圧を所望の作業圧に維持する。高圧燃料ポンプ１６のカムボックスからのバックリーク連結は管３１に連結され、燃料を燃料タンク１０に戻す。この燃料は、ポンプのカムボックス内の動作部品を冷却し、注油するためにポンプ内で使用される。又、管３１中には、ベンチュリ管式ポンプ３４が配設されており、そのスロートは、各インジェクタ２０のバックリーク連結口に連結されているバックリーク連結管３６に連結されている。
【００１３】
図２は、図１の燃料システムで使用するのに適したベンチュリ管式ポンプを表している。図２のベンチュリ管式ポンプは、中に盲孔４０を含む本体３８を備えている。本体３８は拡径の頭部４２を含み、且つ頭部４２から離れた端部にはねじ山が設けられている。
【００１４】
アウトレットコネクタ４４は、本体３８に対して固定されており、且つアウトレットコネクタ４４は環状であり、該アウトレットコネクタ４４の内側表面は、本体３８と共にアウトレットチャンバ４６を形成する溝を含んでいる。アウトレットチャンバ４６は本体３８内に配設された半径方向の通路４８を介して盲孔４０に連結されている。排油管５０が、アウトレットコネクタ４４に固定されており、アウトレットチャンバ４６と連結され、排油管５０は、使用中、燃料タンク１０と連結される。
【００１５】
バックリーク管アウトレットコネクタ５２は、アウトレットコネクタ４４に隣接して設けられており、このバックリーク管アウトレットコネクタ５２は、本体３８がそこを通って伸長する開口部を含んでおり、本体３８とアウトレットコネクタ５２は、半径方向の通路５６を介して盲孔４０と連結するバックリークチャンバ５４を形成している。アウトレットコネクタ５２は、使用中、バックリーク連結管３６の端部に連結できるように配置されたねじ山付き孔５８を含み、燃料がバックリーク連結管３６からバックリークチャンバ５４に流れるように構成されている。
【００１６】
管３１に固定された戻り管アウトレットコネクタ（図示せず）は、使用中は、本体３８のねじ山の付いた部分に固定されており、戻った燃料を盲孔４０に供給する。アウトレットコネクタ４４とヘッド４２との間に密封座金６０が位置しており、アウトレットコネクタ４４、本体３８、及びバックリーク管アウトレットコネクタ５２との間にＯリング６２が位置しており、バックリーク管アウトレットコネクタ５２と戻り管アウトレットコネクタとの間に密封座金６４が位置している。戻り管アウトレットコネクタがアウトレットコネクタ４４とバックリーク管アウトレットコネクタ５２を定位置に固定し、密封座金６０，６４とＯリング６２に適度な大きさの力をかけて、アウトレットコネクタ４４とバックリーク管アウトレットコネクタ５２を本体３８に対して密閉するということができる。
【００１７】
スロート部材６６は、盲孔４０の中に位置しており、戻り管アウトレットコネクタによって定位置に固定されている。スロート部材６６は軸方向に伸長する通路６８を含み、該通路６８は、均一で比較的直径が小さい戻り管アウトレットコネクタに隣接するスロート領域と、戻り管アウトレットコネクタから遠い方の端部で最大直径になるようなテーパ型の領域とを含む。又、スロート部材６６の外側表面は、盲孔４０で通路５６と連絡するチャンバ７０を形成している。ドリル孔７２がスロート部材６６内に設けられており、チャンバ７０と通路６８のスロート領域との間を連絡している。
【００１８】
使用中は、共通レール高圧ポンプから戻った燃料は、通路６８を通って流れ、アウトレットチャンバ４６を通り、更にベンチュリ管式ポンプを出て排油管５０を通って燃料タンクに戻される。通路６８の形状は、スロート領域の直径が、管３１の直径よりも小さくなっているため、スロート領域内の燃料の速さの方が、管３１の中における燃料の速さより速い。速度が上がると、スロート領域内の燃料圧が下がり、チャンバ７０からドリル孔７２を通って燃料が流出し、従ってバックリーク連結管３６内での燃料圧が下がる。
【００１９】
バックリーク連結管３６内の圧力が下がるということの利点は、燃料や気体を泡の形状でバックリーク連結管３６の中に維持することができるという点であり、該泡の形状は、バックリーク連結管３６に連結された他のインジェクタの運転に不利益になり得る圧力のスパイクやパルスを吸収することができる。
【００２０】
これまでの説明は、ベンチュリ管式ポンプが管３１内に位置している場合についての説明であるが、ベンチュリ管式ポンプを、燃料システムの他の部分、例えば、共通レールシステム又は他のタイプの燃料システム、あるいは、共通レールシステムの戻り管３０内の高圧燃料ポンプの吸気口などに位置させることもできる。
【００２１】
図３は、流体の流路１１２を形成するハウジング１１０を備えたベンチュリ管式ポンプの例を表している。スロート部材１１４は、流路１１２内に位置しており、スロート部材１１４は、軸方向に伸長する貫通路１１６を含む。スロート部材１１４は、通路１１６の直径が最大となるスロート部材１１４の上流側端部から最小となる通路のスロート領域１１６ｂに隣接した部分まで先細になる第一のテーパ型領域１１６ａを含むような形状にしてある。通路１１６の直径は、スロート領域１１６ｂの下流側に位置する第二のテーパ型領域１１６ｃ内においては徐々に大きくなる。複数の管接続口１１８が、スロート領域１１６ｂと連絡しており、管接続口１１８は、使用中は、燃料を排出するバックリーク連結管３６に連結された開口部１２０と連絡する。
【００２２】
図３の変形例では、第一のテーパ型領域１１６ａは、上流側が円錐台形の領域、及び実質的に直径が均一な領域、そしてスロート領域１１６ｂの上流側縁部に隣接している下流側の円錐台形の領域とを有している。スロート領域１１６ｂは、比較的直径の小さい第一の上流側端部１２２と、上流側端部１２２の直径よりも大きい直径の第二の下流側端部１２４を有している。スロート領域１１６ｂの第一及び第二の端部１２２，１２４により、段が形成されている。管接続口１１８は、スロート部材１１４の、段に又がった位置に形成された貫通通路１１６と連絡しており、従って、それぞれの管接続口１１８の一部は、スロート領域１１６ｂの第一の上流側端部１２２に開口しており、それぞれの管接続口１１８は、更に、スロート領域１１６ｂの第二の下流側端部１２４に開口している部分を含んでいる。
【００２３】
スロート領域１１６ｂの下流側端部１２４は、スロート部材１１４によって形成されている貫通通路１１６の第二のテ−パ型領域１１６ｃへ開口している。
【００２４】
図１の燃料システムでこのベンチュリ管式ポンプを使用している場合は、その使用中において、開口部１２０が、燃料の排出されるバックリーク接続管３６に接続される。流路１１２は、燃料が、流路１１２に沿って、スロート部材１１４によって形成される通路１１６を通って流れるように、管３１に接続されている。流路１１２に沿った燃料の流れは、スロート部材１１４の上流では、比較的速度が遅く、スロート部材１１４の第一のテーパ領域１１６ａを抜けて流れるときに燃料の速度は速くなるということが理解できる。スロート領域１１６ｂの第一の上流端部１２２を通って流れる燃料の速度は、スロート部材１１４の上流側の流路１１２内を流れる速度よりもかなり速く、その結果として、管接続口１１８のそれぞれにおける燃料圧が比較的低いため、バックリーク連結管３６内が真空となり、燃料が開口部１２０と管接続口１１８とを通ってバックリーク連結管３６から排出され、燃料が、通路１１６と流路１１２とを通って燃料の流れと合流する。
【００２５】
スロート領域１１６ｂの第二の下流側端部１２４は、スロート領域１１６ｂの第一の上流端部１２２の直径に比較してかなり大きく、スロート領域１１６ｂのこの部分を通って流れる燃料の量が、その第二の上流側端部１２２と比べて増えても、スロート領域１１６ｂを通って流れる燃料の速度はあまり上がらない。スロート領域１１６ｂを通って流れる燃料の燃料の速さが、管接続口１１８から燃料を追加してもあまり変わらないため、流体の圧力が十分下がるのは、開口部１２０であり、従って、燃料がかなりの速さで管接続口１１８を通って流れていても、バックリーク連結管３６では、比較的高度な真空状態となる。
【００２６】
図３で示した変形例では、四つの管接続口１１８が設けられているが、希望があれば、異なった数の管接続口１１８を有する形態に変更することもできる。例えば、図４及び５では、二つの管接続口１１８を有した形状を表しているが、それぞれの管接続口１１８は、スロート部材の外縁に形成された凹部によって形成され、凹部は、管接続口１１８を形成するその凹部の一部が、スロート領域１１６ｂの第一の端部１２２と第二の端部１２４が交わる部分の全周を囲むスロート部材１１４のスロート領域１１６ｂ内に開口するような形状を有している。
【００２７】
図４及び図５に示したスロート部材１１４は、射出成形法によって製造できるように設計されており、鋳型に適度に少数のスライドを使って一体構造の構成部品として成型することができる。射出成形工程は、更に、スロート部材１１４を二つの独立した部分、例えば、図６及び７、又は図８及び９に示したように製造することによって、単純化することができる。
【００２８】
図６及び図７に示した例では、スロート部材１１４は、第一のテーパ型領域１１６ａとスロート領域１１６ｂの第一の上流側端部１２２を形成する第一の上流側構成部分１１４ａと、スロート領域１１６ｂの第二の端部１２４と、第二のテーパ型領域１１６ｃを形成する第二の下流側構成要素１１４ｂとによって形成されている。図６を見ると明確なように、スロート部材１１４の第二の構成要素１１４ｂは、第一と第二の構成要素１１４ａ，１１４ｂと突出部１１４ｃの組み合わせが、共に、燃料が通ることのできる管接続口１１８を形成するように、第一の構成要素１１４ａの円錐台形の端面部が位置付けられた、三つの突出部１１４ｃを含んでいる。管接続部１１８が第一と第二の構成要素１１４ａ，１１４ｂとの連結部に位置しているため、管接続口１１８は、スロート領域１１６ｂの第一と第二の端部１２２、１２４の間の交わる部分と並んで位置していることが理解できる。
【００２９】
図６及び図７に示した組立体では、スロート部材１１４の第一と第二の構成要素１１４ａ，１１４ｂは、都合よく、軸方向のクランプによって、あるいは、第一と第二の構成要素１１４ａ，１１４ｂを互いに相対的に回転させることによる摩擦溶接によって、あるいは、適当な接着剤を使用して互いに連結されている。
【００３０】
図８及び９は、突出部１１４ｃが省略され、代わりに、突出部１１４ｄがスロート部材１１４の第一の構成要素１１４ａの上に配設された、もう一つの変形例である。突出部１１４ｄは、スロート部材１１４の第二の構成要素１１４ｂ内に形成された対応する凹部又は孔１１４ｅ内に受容されるように工夫されている。突出部１１４ｄは、スロート部材１１４の第一と第二の構成要素１１４ａ，１１４ｂを互いに正しく位置させ、構成要素１１４ａ，１１４ｂを互いに固定する働きをする。構成要素１１４ａ，１１４ｂは、単に、押しばめによって、互いに固定することができ、あるいは、第一と第二の構成要素１１４ａ，１１４ｂを互いに軸方向に振動させる超音波溶接によって溶接することができる。
【００３１】
これまでの説明では、ベンチュリ管式ポンプは、管３１を通って流れる燃料によって駆動されているが、燃料の他の要素によって駆動することもできる。例えば、移送ポンプの出口から燃料タンクに向って戻り、移送ポンプの入口へ、又は高圧燃料ポンプのカムボックスへ流れる燃料などが利用できる。あるいは、燃料システムがリフトポンプを備えている場合は、ベンチュリ管式ポンプを駆動するのに使用する燃料が、リフトポンプの出口から供給されるように構成することもできる。
【００３２】
【発明の効果】
使用中は、図１の燃料システムでベンチュリ管式ポンプを使用している場合は、開口部１２０は、燃料が排出されるバックリーク接続管３６に接続される。流路１１２は、燃料が、流路１１２に沿って、スロート部材１１４によって形成される通路１１６を通って流れるように、管３１に連結されている。流路１１２に沿った燃料の流れは、スロート部材１１４の上流では、比較的速度が遅く、スロート部材１１４の第一のテーパ型領域１１６ａを抜けて流れるときに燃料の速度は速くなるということが理解できる。スロート領域１１６ｂの第一の上流側端部１２２を通って流れる燃料の速度は、スローと部材１１４の上流側の流路１１２内を流れる速度よりもかなり速いため、結果として、管接続口１１８の端部の燃料圧は比較的低くなる。管接続口１１８のそれぞれにおける燃料圧が比較的低いため、バックリーク連結管３６内が真空となり、燃料が開口部１２０と管接続口１１８とを通って管３６から排出され、燃料が、通路１１６と流路１１２とを通って燃料の流れと合流するスロート領域１１６ｂの第二の下流側端部１２４は、スロート領域１１６ｂの第一の上流側端部１２２の直径に比較してかなり大きく、スロート領域１１６ｂのこの部分を通って流れる燃料の量が、その第二の上流側端部１２２と比べて増えても、スロート領域１１６ｂを通って流れる燃料の速度はあまり上がらない。スロート領域１１６ｂを通って流れる燃料の速さが、管接続口１１８から燃料を追加してもあまり変わらないため、流体の圧力が十分下がるのは、開口部１２０であり、従って、燃料がかなりの速さで管接続口１１８を通って流れていても、バックリーク連結管３６では、比較的高度な真空状態となる。
本発明は、加圧された燃料を複数のインジェクタ２０に供給するように構成された加圧燃料ポンプ１６を備えた燃料システムであり、バックリーク連結管３６は、燃料をインジェクタ２０から燃料タンク１０へ戻すように構成され、更に、ベンチュリ管式ポンプ３４は、バックリーク連結管３６に連結されており、燃料をバックリーク連結管３６から引き出して燃料圧を下げるように構成されている。従って、燃料を複数のインジェクタへ供給するように構成した高圧燃料ポンプと、インジェクタからの燃料を燃料タンクへ戻すことのできるバックリーク連結管を備えた、単純な形式の燃料システムを提供することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態の燃料システムの線図。
【図２】図１の燃料システムで使用するベンチュリ管式ポンプの断面図。
【図３】図１の燃料システムで使用するのに適した、ベンチュリ管式ポンプの変形例を表した、図２に類似した図。
【図４】図３の実施形態の変形例の斜視図。
【図５】図３の実施形態の変形例の断面図。
【図６】二つの変形例を表した、図４及び図５に類似した図。
【図７】二つの変形例を表した、図４及び図５に類似した図。
【図８】二つの変形例を表した、図４及び図５に類似した図。
【図９】二つの変形例を表した、図４及び図５に類似した図。

Claims

加圧された燃料を複数の燃料インジェクタ（２０）に供給するように構成された高圧燃料ポンプ（１６）と、前記各インジェクタのバックリーク連結口に連結されたバックリーク連結管（３６）であって、該バックリーク連結管（３６）を介して前記インジェクタ（２０）から漏れる燃料を燃料タンク（１０）に戻す、バックリーク連結管（３６）と、バックリーク連結管（３６）に連結されて、バックリーク連結管（３６）から燃料を引き出し、その中の燃料圧を低減するように構成されたベンチュリ管式ポンプ（３４）とを備えたことを特徴とする燃料システム。
ベンチュリ管式ポンプ（３４）が、高圧燃料ポンプ（１６）のカムボックスのバックリーク連結と燃料タンク（１０）を連結している管（３１）の中に位置しており、前記管（３１）に沿った燃料の流れによって駆動されることを特徴とする、請求項１に記載の燃料システム。
ベンチュリ管式ポンプ（３４）が、移送ポンプの排気口に連結された管の中に位置し、前記管に沿った燃料の流れによって駆動されることを特徴とする、請求項１に記載の燃料システム。
ベンチュリ管式ポンプ（３４）がリフトポンプの排気口に連結された管の中に位置し、前記管に沿った燃料の流れによって駆動されることを特徴とする、請求項１に記載の燃料システム。
燃料をインジェクタ（２０）に供給する共通レール（１８）を備え、ベンチュリ管式ポンプが、共通レール（１８）を燃料タンク（１０）に連結している管の中に位置しており、前記管に沿った燃料の流れによって駆動されていることを特徴とする、請求項１に記載の燃料システム。
ベンチュリ管式ポンプ（３４）は、
流路（１１６）を形成し、スロート領域（１１６ｂ）を通る燃料の速度が、スロート領域（１１６ｂ）の上流の流路の一部を通る燃料の速度に比較して速くなるようにスロート領域（１１６ｂ）の寸法をとってあるスロート部材（６６，１１４）を備え、少なくとも一つの供給用管接続口（７２，１１８）がスロート領域（１１６ｂ）と連絡していることを特徴とする、請求項１〜５のいずれか一項に記載の燃料システム。
スロート領域（１１６ｂ）が、上流側の領域より断面積が大きい下流側の領域を含み、供給用管接続口（１１８）が上流側領域と下流側領域の交わる位置に位置していることを特徴とする、請求項６に記載の燃料システム。