JP4914380B2 - 燃料ポンプモジュール - Google Patents

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 (7)

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、
   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、を備え、
   前記ジェットポンプ供給管は、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、
   前記逆止弁は、前記第１のフィルタケース位置とは異なる第２のフィルタケース位置において、前記フィルタケースの外側に取り付けられ、
   前記逆止弁及び前記圧力調整器を通過した燃料が、エンジンの燃料供給管へ流入することを特徴とする燃料ポンプモジュール。
2. 前記逆止弁と前記圧力調整器とが、前記燃料フィルタケースの外側に一体的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。
3. 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１に記載の燃料ポンプモジュール。
4. 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。
5. さらに、第２の燃料ポンプが設けられ、
   前記燃料フィルタは、前記第１及び第２の燃料ポンプからの燃料を受け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５に記載の燃料ポンプモジュール。
7. 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５又は６に記載の燃料ポンプモジュール。

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