JP4155402B2 - 燃焼機関の燃料系用組合せ弁および該燃料系 - Google Patents

Description

本発明は、内燃機関に燃料を供給する燃料系において圧力制御とガス抜きとを行なう組合せ弁であって、弁ハウジングの円筒状内腔内の２つの限界位置間において、ばね要素の作用に抗して変位しうるように支持されており、非動作限界位置から動作限界位置に変位することによって弁ハウジング内において入口ダクトと出口ダクトとの間における接続部の開口をもたらす一次円錐弁からなる組合せ弁に関する。本発明は、さらにまた、前記組合せ弁が用いられる燃料系に関する。

ディーゼル機関の燃料系には、相対的に高い動作圧が用いられる。空気が高圧側において燃料系内に侵入すると、必要とされる動作圧を維持することができなくなる。燃料が高い含水比を有する場合にも、エンジン動作問題が起こりうる。ディーゼル機関の燃料系は、一般に、燃料系から空気を逃がし、かつ水分を排出するのに用いられうるガス抜きねじと手動ポンプとを備える。ガス抜きねじと手動ポンプとによって空気または水分を除去する方法は、時間がかかり、かつ厄介である。

たとえば米国特許第５，５３４，１６１号に開示されているように、空気または水分を除去する工程を自動化する機構を有する燃料系が存在する。この特許には、マイクロプロセッサによって２つの方向に駆動されて、燃料系から水分を除去するのに用いられうるポンプが説明されている。しかしながら、この機構は、燃料系から空気を逃がす工程を簡便化するだけであり、燃料系の高圧側から空気を除去するためには、さらに他の手段が必要になる。したがって、この機構は、空気を逃がす工程を簡便化することによって、問題を完全に解決することなしに、燃料系の構成要素の個数を増加させることを意味する。

したがって、本発明の目的は、燃料系を複雑化および高費用化することなしに空気と水分とを自動的に除去することができる燃料系を提供することにある。

この目的を達成するために、本発明にしたがった組合せ弁は、円錐弁が、第１のばね要素より低いばね定数を有する第２のばね要素の作用に抗して支持面と弁座との間において変位しうる二次円錐弁を収容するように設計される内側通路を備え、前記二次円錐弁が前記第２のばね要素の作用に抗して変位することによって入口ダクトとガス抜きダクトとの間における接続部の開口がもたらされることを特徴とする。この組合せ弁設計によって、燃料系の構成要素の個数を制限することができる。

本発明にしたがった燃料系は、前記組合せ弁が垂直方向高位置に配置されることを特徴とする。このことにより、燃料系から空気を効率的に除去することが可能になる。

以下に、添付図面に示される例示的な実施例を参照して、本発明をより詳細に説明する。

図１において線図で示される内燃機関１０は、対応する個数の噴射装置１１を有する6気筒ディーゼル機関である。このエンジンは、たとえば重トラックに動力を供給するために用いられうる。

ディーゼル燃料は、エンジンにより駆動されるポンプ１２によって、タンク１３から噴射装置１１に共通供給管路１４を介して供給される。圧力制御およびガス抜き用組合せ弁１５は、噴射装置１１の下流において、噴射装置から上方に向かう接続管路に前記弁が垂直方向にこの入口より上に配置されるように取り付けられる。使用されなかった燃料の戻り管路１６は、前記組合せ弁に噴射装置からの接続管路より上の点において接続される。さらにまた、燃料タンク１３に接続されるガス抜き管路１７が前記組合せ弁に前記戻り管路１６より上の点において接続される。

加えて、前記燃料系は、主燃料フィルタ１８および粗フィルタと、ドレン弁２０と冷却装置２１とを有する水分離器１９とからなる。電動式二次ポンプ２２は、主燃料フィルタ１８と、水分離器内においてある一定の水位を検出するセンサ１９ａを備える水分離器１９とに接近して配置される。ドレン弁２０は、電気的に操作されうる。

燃料系のガス抜きは、一般に、フィルタの交換後または燃料系内への空気の侵入を引き起こすその他の作業後に行なわれなければならない。さもなければ、エンジンを始動させようとするいかなる試みも失敗に終わることになる。このため、二次ポンプ２２を好ましくは計器盤上のボタン２２ａを押すことにより始動させるとともに、組合せ弁１５を介して全ての空気を排出しうるだけの所定の時間長にわたってポンプ２２を駆動する。その後、燃料がタンク１３から一方の側に供給管路１４を介して、他方の側に戻り管路１６を介して組合せ弁までポンプ送りされる。これにより、エンジン１０を始動させることが可能になる。このように、空気は、単にボタンを押すだけで燃料系から除去されうる。

水分離器１９内のセンサ１９ａが水分の存在を示すと、計器盤上の表示灯が点灯して、自動車の運転者に、水分を水分離器から除去しなければ問題が起こりうることを警告する。そこで、運転者は、好ましくはエンジンが停止しているときに、空気を逃がすのに用いたボタンと同じボタン２２ａを押せばよいが、電動式二次ポンプ２２をより短い時間にわたって動作させる一方で、電動式ドレン弁を開口させることが必要である。これにより、水分は、タンク１３からポンプ２２により引き込まれる燃料によって水分離器１９から回収槽（図示せず）内に排出される。この時間長は、いかなる燃料にもドレン弁を通過させないように適切に設定される。一旦この時間が経過してしまうと、二次ポンプ２２とドレン弁２０とが遮断される。

図２および３において、組合せ弁１５が２つの異なる動作位置においてより詳細に示されている。この弁は、一次円錐弁２５を収容する円筒状内腔２４を有する弁ハウジング２３からなる。前記円錐弁２５は、前記円筒状内腔内において、この例示的な実施例においては圧縮コイルばねによって構成される第１のばね要素の作用に抗して２つの限界位置間において変位しうるように支持される。一次円錐弁２５は、拡幅部２７ａ内において二次円錐弁２８を収容する軸方向貫通路２７を有する円筒状ピストンを形成する。この二次円錐弁は、支持面２９と弁座３０との間において、この例示的な実施例においては第１のばね要素２６より低いばね定数を有する圧縮コイルばねによって構成される第２のばね要素３１の作用に抗して変位しうる。

弁ハウジング２３は、３２に示される入口と、戻り管路１６への燃料出口３３と、３４に示される空気出口とを有する。加えて、戻り管路１６への小さな通路３５がある。

組合せ弁１５は、主として圧力制御弁として機能する。一次円錐弁２５が図２に示される非動作位置から図３に示される動作位置に変位することは、一次円錐弁２５が弁座３６から除去され、かつ入口３２と燃料出口３３との間における接続部の開口をもたらすことを意味する。これは、第１のばね要素２６を圧縮されて有する前記弁の正常動作位置に対応する。これにより、組合せ弁の下流、すなわち一次燃料ポンプ１２の吸込み側における流体圧力が低下する。二次円錐弁２８は、この時点で弁座３０と接触している。ガス抜き工程後も燃料系内において発生しうるあらゆる小さな気泡は、弁座３０内の軸方向溝を介してガス抜き出口へと前記円錐弁２８を通過しうる。前記溝は、一般にごく少量の燃料しか通過させないように設計される。

加えて、前記弁は、ガス抜き弁として機能する。空気が燃料系内に存在する場合には、二次ポンプ２２が、前記のように作動せしめられる。燃料系は、これにより、空気が燃料系から組合せ弁１５を介して排出されるのと同時にタンク１３からゆっくりと再充填される。その後、二次円錐弁２８が空気圧により支持面２９（図２参照）から持ち上げられ、空気は、ガス抜き出口を介して脱出しうる。同時に、空気は、燃料系の低圧側から戻り管路１６と通路３５とを介して抜き取られうる。一次円錐弁２５は、通路３５が閉鎖された後に燃料出口３３が開かれるように形成される。このため、燃料系の自動ガス抜きは、正常動作時と強制的ガス抜き時とのいずれの場合にも行なわれうる。

本発明は、前記の例示的な実施例に制限されると見なされてはならず、多くのさらに他の態様および改良が以下の特許請求の範囲内において実施されうる。

本発明にしたがった燃料系を有する内燃機関の線図である。 燃料系の一部分をなす本発明にしたがった組合せ弁の非動作位置における縦断面図である。 図２にしたがった組合せ弁の動作位置における、図２に対応する図である。

Claims (9)

1. 内燃機関に燃料を供給する燃料系において圧力制御とガス抜きとを行なう組合せ弁（１５）であって、弁ハウジング（２３）の円筒状内腔（２４）内の２つの限界位置間において、第１のばね要素（２６）の作用に抗して変位しうるように支持されており、非動作限界位置から動作限界位置に変位することによって、前記弁ハウジング内において入口ダクト（３２）と出口ダクト（３３）との間における接続部の開口をもたらす一次円錐弁（２５）からなる組合せ弁において、前記円錐弁（２５）は、支持面（２９）と弁座（３０）との間において、前記第１のばね要素より低いばね定数を有する第２のばね要素（３１）の作用に抗して変位しうる二次円錐弁（２８）を収容するように設計される内側通路（２７）を備え、前記二次円錐弁が前記第２のばね要素（３１）の作用に抗して変位することによって、前記入口ダクト（３２）とガス抜きダクト（３４）との間における接続部の開口がもたらされることを特徴とする組合せ弁。
2. 前記二次円錐弁（２８）は、前記円錐弁が前記弁座に当接して載置されているときに相対的に少量の部分流が前記円錐弁を通過しうるように前記弁座（３０）と相互作用することを特徴とする請求項１に記載の組合せ弁。
3. 前記弁座（３０）は、前記部分流の大きさを決定する軸方向溝を備えることを特徴とする請求項２に記載の組合せ弁。
4. 前記弁ハウジング（２３）は、前記円筒状内腔（２４）に至る横方向ダクト（３５）を備え、前記横方向ダクトは、燃料系内において配置される戻り管路（１６）に接続されるように設計されるとともに、前記一次円錐弁が前記第１のばね要素（２６）の作用に抗して変位するときに前記一次円錐弁（２５）によって閉鎖されることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の組合せ弁。
5. 前記横方向ダクト（３５）は、前記一次円錐弁が非動作位置から動作位置へと変位するときに、前記入口ダクト（３２）と前記出口ダクト（３３）との間における前記接続部が開口する前に前記一次円錐弁（２５）によって閉鎖されることを特徴とする請求項４に記載の組合せ弁。
6. 自動車用燃料系において請求項１〜５のいずれかに記載の組合せ弁が用いられる燃料系において、前記弁（１５）は、燃料系内において垂直方向高位置に配置されることを特徴とする燃料系。
7. 燃料系の正常加圧用の一次燃料ポンプ（１２）と燃料系のガス抜き用の二次燃料ポンプ（２２）とを特徴とする請求項６に記載の燃料系。
8. 燃料中における水分の存在を検出するセンサ（１９ａ）と電気的に操作されうるドレン弁（２０）とを有する水分離器（１９）を特徴とする請求項７に記載の燃料系。
9. 前記二次燃料ポンプ（２２）は、燃料系内において発生するあらゆる空気を前記組合せ弁（１５）を介して排出しうるか、または前記水分離器（１９）から水分を除去しうるだけの所定の時間長にわたって前記ポンプを作動させるマイクロプロセッサに接続されることを特徴とする請求項７または８に記載の燃料系。

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