JPH0252101B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、燃料ポンプに関し、特定すると圧縮
点火型の内燃エンジン用の燃料ポンプに関する。

圧縮点火型（デイーゼル）内燃エンジンに関す
る基本的要求の１つは、圧縮サイクルにおける正
しい瞬間に精密に計量された量の燃料を供給して
燃料混合物の点火を行なわせる燃料噴射装置を提
供することである。従来、この制御は、種々の形
式の液圧−機械系を使つてなされた。この種の１
つの装置は、米国特許第2727503号および2749897
号に開示されるPT燃料装置である。この装置に
おいては、一連の単位インゼクタがシリンダヘツ
ドに配置されており、燃料インゼクタ調整オリフ
イスの上流に存する燃料圧力の関数としてインゼ
クタ中に計り込まれた燃料を燃焼室中に噴射する
ようにカムで作動される。装置は、操作者の要
求、エンジンのrpmおよびマニホルド圧力の関数
として計量された量の燃料を供給するような圧力
をインゼクタに生ずる燃料ポンプを利用する。

この形式の装置における問題は、燃料ポンプに
より達成されるべき制御機能が綿密に係わり合
い、変幻性を制限することである。制御機能は、
感知機能、計算機能および動作機能として集約さ
れよう。液圧−機械装置においては、例えば、
rpmの感知機能は、回転シヤフト組立体上の１対
のはずみ錘りによりなされ、そしてはずみ錘はス
プール弁にかゝる力を計算する。それにより、取
られるべき作用、すなわち所望の圧力出力を得る
ために燃料流を可変的に制限する作用が決定され
る。この種の装置は、廉価であるが、効率および
廃ガスの目標に合致するもつとも有効な圧力制御
を可能にするために別個のパラメータ入力を利用
する能力に欠けている。

より技巧を凝らした制御を達成する目的で、電
子モジユールおよび電子計算装置を使用して上述
の機能を分離することも提案された。この種の装
置の例は、米国特許第4108115号、第4109669号お
よび第4265200号に見出せる。これらの装置は、
計量された燃料の制御および操作に拡張された能
力を提供するが、デイーゼルエンジンの実際の使
用環境に曝されるとき、とりわけ装置がエンジン
に直接取り付けることが望まれるとき問題があ
る。デイーゼルエンジンは、部品にとつてもつと
も厳しい環境を代表するものである。すなわち、
デイーゼルエンジンは、高圧縮圧力のため振動が
大きく、また、強力であるので、熱やほこりや湿
気などの異常に過酷な環境下で動作する。これら
の条件下では、これらの装置に含まれるマイクロ
プロセツサは、振動や湿気や過度の熱に起因して
機械的故障を生ずる。

これらの問題は、上述の形式の内燃機関に対す
る燃料装置においては、ハウジングと、該ハウジ
ング内にあつて燃料を加圧するためのポンプを備
える燃料ポンプ（燃料ポンプ装置とも記す）によ
つて解決される。ハウジング内には、選択された
制御入力の関数として電気信号を発生する電子制
御装置が取り付けられており、また、ハウジング
中を外部燃料源からポンプの入口に至る燃料流路
が設けられており、そして該流路の一部は、電子
制御装置に対して熱交換関係にあつて、燃料が電
子制御装置を冷却するのに使用されるようになさ
れている。

本発明の上述およびその他の特徴は、図面を参
照して行なつた以下の説明から明らかとなろう。

第１図を参照すると、本発明が使用される圧縮
エンジン１０が示されている。エンジンの動作原
理は周知であるから、本発明の論述を簡単にする
ためエンジン１０の詳細には言及しない。こゝで
は、エンジン１０は、燃料インゼクタ１２により
時間調節された順序で噴射される燃料を点火する
ため空気の圧縮熱に依存することをいえば十分で
ある。インゼクタ１２は直接噴射型であり、燃料
は、カム作動プランジヤにより圧縮のためエンジ
ンシリンダ（図示せず）内に噴射されるのであ
る。

エンジンからの排ガスは、ターボチヤージヤ１
３のタービンを通過し、そしてタービンは、その
圧縮機１９を駆動し、空気を圧縮してダクト１５
を介して吸気マニホルド１７に供給する。インゼ
クタ１２は、燃料装置１６から分配管１４を介し
て燃料を受け取る。燃料装置１６は、タンク２０
および供給管ないし供給流路１８から燃料を受け
取り、これを圧縮して管１４に供給する。

燃料装置１６は、ハウジング２４を含む燃料ポ
ンプ２２を備える。理解を容易にするために、第
２図を参照してポンプの機能について説明する。
装置の主要な部品は、第１図および第２図につい
て同じ参照番号を付してある。

燃料ポンプは、エンジン駆動ポンプ２６を含
み、そして該エンジン駆動ポンプ２６は、エンジ
ンにより駆動され（エンジンへの機械的接続に注
意）、主供給路から燃料を受け取るギヤポンプま
たはその他の容積形ポンプとし得る。ポンプの出
力は主流路２８に放出される。該流路２８は、絞
り弁室３０を介して、管１６と接続する出口流路
３２に通ずる。側路３４が、主流路２８から弁室
３６に通じている。しかして、該弁室３６は、低
圧領域、望ましくは燃料タンク２０に延びる排管
４０に接続された口３８を有する。室３６には側
路弁部材４２が設けられており、側路口３８を閉
じる方向にばね４４で押圧されている。

さらに、流路４６が制御圧力流路４８に通じて
いる。

制御圧力流路４８は、オリフイス５２を有する
流路５０を介して主流路２８に接続されている。
しかして、このオリフイスは、制御圧力流路４８
に送られる流量を制限する予定された大きさを有
する。流路４８は、室５６に放出するオリフイス
５４に通じており、そして該室５６は、排管５８
を介して低圧源に接続されている。低圧源はタン
ク２０とし得る。電気液圧弁６０が、オリフイス
５４に隣接して弁部材６２を備えるように位置づ
けられており、オリフイス５４に対して弁部材６
２を動かすことにより可変開口が提供されるよう
になされている。弁部材６２は、電磁石６６内に
位置づけられたアーマチユア６４に接続される。
電磁石は、線６８を介して電流入力信号を受け取
り、オリフイス５４の有効面積を電気入力信号の
関数として制御する。この目的のため多くの異な
る弁を採用し得るが、ニユーヨーク所在のMoog
Inc製の電磁石が満足できる結果をもたらす。

スプール弁７０が、室３０内に長手方向運動で
きるように収容されていて、出口７４と協働する
ランド７２を備えており、流路３２への流入量を
スプール弁７０の変位の関数として可変的に限定
する。スプール弁７０の一端部（第１端部）７６
は、口７４における流入の制限を増す方向にばね
７８により押圧されている。加えて、流路８０は
流路３２に接続されており、流路３２に存する圧
力をスプール弁７０の第１端部７６に加え、これ
も流入の制限を増す方向に作用させる。スプール
弁７０の第２端部８２は、口８４を介して制御圧
力流路４８に接続されているから、流路４８に存
する制御圧力は口７４からの流入の制限を減ずる
方向に作用する。

電気液圧弁６０は、オリフイス５４からの流出
を可変的に制限し制御圧力を設定するように機能
する。この制御圧力は、装置を後述の態様で機能
させるように出力圧力を設定するのに利用され
る。線６８の信号は、コネクタ８８を介して８６
で総括的に指示されるマイクロプロセツサ回路に
より電気液圧弁に供給される。しかして、コネク
タ８８は、マイクロプロセツサ８６に直接接続さ
れた第１の部分と線６８に接続された第２の部分
９０を有している。

マイクロプロセツサ８６は、追加の電気制御入
力を受け取る。例えば、出力燃料ポンプ圧力トラ
ンスジユーサ９２は、流路３２内の圧力を感知
し、線９４に信号を発生する。線９４は、コネク
タ９６に、ついでコネクタ８８を介してマイクロ
プロセツサ８６に至る。加えて、管の下流には、
操作者操作絞り弁１００が設けられており、絞り
弁に接続されたトランスジユーサ１０２によりそ
の位置が一要素として制御に取り入れられる。ト
ランスジユーサ１０２は、線１０４およびコネク
タ１０６を通り、コネクタ８８を介してマイクロ
プロセツサ８６に電気信号を供給する。さらに、
他の制御入力信号が磁気速度センサ１１０により
発生される。該センサは、普通、ポンプ２６の入
力側におけるカツプリングの通過を感知し、コネ
クタ８８上のコネクタ１１４に至る線１１２を介
して信号を供給する。

インゼクタ１２への流入を確実に終わらせるた
め、電気作動ソレノイド遮断弁１２０が管３２内
に設けられる。この弁１２０は、コネクタ８８の
一部に接続されるコネクタ１２４から線１２２を
介して制御入力を受け取る。

マイクロプロセツサ８６がその制御機能のため
に異なる動作パラメータを考慮に入れるように、
追加の制御入力を採用できる。これらのパラメー
タは、内燃エンジンで発生される場合もあり、エ
ンジンにより駆動される車両と関連して発生され
る場合もある。エンジン取付けセンサおよびトラ
ンスジユーサの場合、コネクタ１３０が、マイク
ロプロセツサ８６に電気的に接続され、かつ種々
のコネクタ１３２を備えていて、これが種々のト
ランスジユーサおよび制御要素に延びる線１３４
を有している。車両への接続の場合、コネクタ１
３６が、マイクロプロセツサ１３６に直接電気的
に接続され、かつ対応するコネクタ１３８を有し
ており、これが、種々の部品と相互接続されたワ
イヤ１３９に通じている。

第１図および第３図および第４図を参照する
と、ポンプハウジング２４は、部品のより有効な
配置および保守のためのより容易なアクセスを可
能にする一連の部分を含んでいる。

第１の部分１４０は、供給ポンプ（エンジン駆
動ポンプ）２６および関連する電気液圧トランス
ジユーサおよび制御部材を含む。第２部分１４２
は、種々のトランスジユーサおよび制御部材が取
り付けられるキヤビテイ１４４および後述の熱伝
達流路１４６を含む。第３の部分１４８は、マイ
クロプロセツサ８６および関連する電気的コネク
タを含む。

第１の帯域１４０は、ポンプ２６を収容するハ
ウジング部材１５０を含む。ポンプの入力シヤフ
ト１５２はカツプリング１５４を備えており、そ
れが磁気センサ１１０を通過することによりrpm
入力が提供される。

前述のように、ハウジング１５０はまた、電気
液圧弁６０を含む種々の液圧制御部材を収容して
いる。電気液圧弁６０はハウジング１５０の端壁
１５６上に取り付けられており、圧力センサ９２
も端壁１５６上に取り付けられている（第４図も
参図）。さらに、遮断弁１２０も同じ端部壁部１
５６上に配置されるのが都合がよい（第４図参
照）。第２部分１４２は、キヤビテイ１４４を取
り囲むハウジング１５８を含む。第１図から明ら
かなように、キヤビテイ１４４内には、種々のト
ランスジユーサおよび制御部材が配置されてお
り、これら諸要素が湿気やその他周囲の悪影響か
ら保護されるようになつている。交換、修理また
は調節のためトランスジユーサへのアクセスを可
能にするため、ハウジング１５０および１５８は
１６０で枢着されている。ハウジングは、適当な
取外し可能なコネクタ（図示せず）により例示の
位置に保持される。

ハウジングがトランスジユーサを露出するよう
に枢動されるとき、種々の部材をマイクロプロセ
ツサ８６のコネクタ８８に接続する可撓性の線が
長さの変化を受けないようにするため、線１１
２，６８，１２２および９４は枢着点の回りに近
接して配置される。

ハウジング１５８はまた、第３図に一層詳細に
例示される熱伝達流路（熱交換流路または単に燃
料流路とも称する）１４６を含む。熱伝達流路１
４６は、ハウジング１５８と一体の第１壁部材１
７０と部分１４８に対するハウジング１７４と一
体の第２壁部材１７２を含む。壁部材１７０およ
び１７２は、相対向して相互に離間されており、
そして第３図に示されるように、壁部材１７０の
入口１７６は供給流路１８と接続され、出口１７
８は主燃料ポンプ供給流路２５と接続されてい
る。

燃料の入口から出口への流動は、壁部間の空間
の相当の部分に亘つてわたされた障壁により蛇行
路を通るようになされている。しかして、該障壁
は、口１７６および１７８間の点から壁部の他端
に隣接する遠隔点まで延びる長手方向直線部分１
８０を含んでおり、前記他端部のところには折曲
部１８２があり、燃料は、この折曲部で長手方向
障壁１８０に対してはほゞ直角に方向転換され
る。壁部１８６と一体の追加の障壁１８４が、長
手方向障壁１８０に関してはほゞ直角方向に延び
ており、燃料にＳ状のパターンを形成させる。他
の横断方向障壁部材１８８が、出口に隣接する位
置にて長手方向障壁１８０から延び出ており、燃
料が出口１７８から出てポンプの入口に入る前に
最終の方向変化を与える。

出口１７８に隣接して壁部１７０に設けられる
補助出口流路１９０が流路１９２に接続されてお
り、電気作動補助ポンプ１９４に導かれる。ポン
プは、その出力を管１９６により適当な排出部、
好ましくは燃料タンク２０に放出する。ポンプ１
９４は、恒温的に作動され、マイクロプロセツサ
の温度センサ（図示せず）に応答し、温度が予定
された最大値を越えるとポンプ動作を始める。

ポンプの最終部分は、ハウジング１７４を構成
する部分１４８であり、１対の回路板２００，２
０２が配置される。回路板２００，２０２は、パ
ワ発生素子を含む種々の電子制御素子を含む。こ
れらの、発生素子２０４は、それにより発生され
る熱を消散させるため関連する放熱部材２０６を
備える。これらの放熱部材は、構造上、熱伝導性
の壁部１７２およびこれも熱伝導性のカバー２０
８に結合されている。この結果、パワ発生素子２
０４から各熱伝導壁に至る直接熱伝導路が形成さ
れる。壁部１７２は、一側が傍を流れる燃料に曝
されるから、燃料は回路板から熱を有効に除去す
る。回路板は、適当なポツテイング材料（図示せ
ず）により適所に維持され、振動から保護され
る。上に言及したコネクタは回路板に直接接続さ
れており、それらのインターフエースは、コネク
タの外部への便利な接続を提供するため、ハウジ
ング１７４の壁部を介して延びている。

上述の燃料装置の動作中、ポンプ２６は駆動さ
れて、燃料を加圧し、熱伝達流路すなわち燃料流
路１４６を通つて主燃料ポンプ供給流路２５から
燃料を引き抜き、マイクロプロセツサ８６に対す
る冷却機能を賦与する。たいていの場合、燃料温
度は150〓以下に維持される。この温度は、十分
マイクロプロセツサの周囲限界温度内にある。ポ
ンプから出た流れは、弁部材４２により側路さ
れ、管４８内に存する圧力よりも一定差高い圧力
を維持する。この一定差は、ばね４４のばね圧力
によりほゞ設定される。

管２８内の調節圧力は、スプール弁３０により
絞ることにより本質的に再調整される。このスプ
ール弁は、該弁の下流に、管４８内に存する圧力
よりも一定差低い圧力を維持する。同様に、ばね
７８のばね定数が、圧力差の大きさを設定してい
る。

このように、両圧力とも管４８内の制御圧力に
関係することが分る。オリフイス５２のため、流
路４８内への流入は制限され、そしてオリフイス
の開放面積はオリフイス５２より大きいから、流
路２８内には管２８内よりも低い圧力を設定し得
る。それゆえ、この圧力は、マイクロプロセツサ
８６により設定される要件に合うように上下に操
作される。それゆえ管３２内の出力圧力は、イン
ゼクタにより使用するための適当な圧力にある。
ポンプ２６が作用せねばならぬ圧力ヘツドは、制
御圧力より予定のレベルだけ高い。エンジンの動
作サイクルは得られる最大圧力よりも一般に低い
圧力しか必要としないから、ポンプが受ける全圧
力は相当減ぜられることが分る。

エンジンは、例えば熱い周囲条件の日の強力動
作後、停止中非常に高い温度を受けるような状態
がある。この場合、温度は200゜以上になることが
ある。マイクロプロセツサ内の温度が予定の温
度、例えば180゜を越えると、補助ポンプ１９４が
作動され、出口１７８に隣接する熱伝達流路１４
６から燃料を放出する。これにより、燃料は、入
口１８から熱交換流路を経てタンクに戻され、マ
イクロプロセツサを冷却し、その温度を容認でき
るレベルに維持する。

マイクロプロセツサの基本部分を形成する回路
板は、ヒートシンク部材およびコネクタを介して
適所に結合されるから、回路板は頑強に取り付け
られ、振動から保護される。加えて、ヒートシン
クを介しての直接接続により熱交換部分への熱の
流入は向上される。

周基的な保守、交換または調節を必要とするよ
うなトランスジユーサや部材へのアクセスの可能
性は、枢着およびこの操作中線にかゝる応力を最
小にするような線の配置により改善される。

以上、本発明を好ましい具体例と関連して図示
説明したが、技術に精通したものであれば、本発
明は、その技術思想から逸脱することなく他の形
式でも実施し得ることは明らかである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明を採用する電子制御燃料ポンプ
を関連する内燃エンジンとともに示す断面図、第
２図は液圧制御装置を電子計算装置とともに示す
断面図、第３図は第１図のポンプの３−３線によ
る断面図、第４図は第１図の燃料ポンプの他の断
面図である。 １０：圧縮エンジン、２２：燃料ポンプ、２
６：ポンプ、８６：マイクロプロセツサ、８８，
９０，９６，１０６，１２４，１３０，１３６：
コネクタ、１４６：熱伝達流路、熱交換流路また
は燃料流路、２００，２０２：回路板、２０４：
パワ発生部材、２０６：放熱部材、１９４：補助
ポンプ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ エンジンに燃料を計量供給するインゼクタを
   備える内燃エンジン用燃料装置において、ハウジ
   ング２４と、該ハウジング内に設けられ、燃料を
   加圧するためのポンプ２６と、前記ハウジング内
   に取り付けられた平坦板２００上の回路を含み、
   選択された制御入力の関数として電気信号を発生
   する電子制御装置と、前記ハウジングを通り外部
   燃料源から前記ポンプの入力に至る燃料用流路１
   ４６，２５とを備え、該流路が、周囲壁部１８６
   により囲まれた１対の離間して相対する壁部材１
   ７０，１７２を備え、該壁部材の一方１７２が前
   記板２００に隣接しかつそれにほぼ平行であり、
   前記壁部材の一方１７０に互いに隣接した入口お
   よび出口１７６，１７８が設けられ、そして壁部
   材間にあつて燃料に対する蛇行路を形成するよう
   に入口および出口１７６，１７８間の点から遠隔
   の点に延びる隔壁１８０，１８２を含み、前記相
   対する壁部材間の前記流路の少なくとも一部が、
   前記電子制御装置８６に関して熱交換関係にあ
   り、燃料により前記電子制御装置を冷却するよう
   にしたことを特徴とする燃料ポンプ装置。 ２ 前記隔壁が、前記入口および出口１７６，１
   ７８から延びるほぼ真直な細長い部分１８０と、
   入口および出口１７６および１７８から遠隔の一
   体の折曲部分１８２とを有し、かつ前記真直な部
   分に関して横方向に延びる１対のほぼ真直な部分
   １８４，１８８を含み、該真直な部分の一方１８
   ８が、前記細長部分１８０から延び出ており、他
   方１８４が周囲壁部１８６から延び出ている特許
   請求の範囲第１項記載の燃料ポンプ装置。 ３ 前記電子制御装置が、熱を発生するパワー発
   素子２０４を有する回路を含み、該パワー発生素
   子が関連する放熱部材２０６を有し、前記流路が
   一部前記ハウジング内の熱伝導性部材の壁部材１
   ７２により形成され、前記放熱部材が、伝導によ
   り前記壁部材に熱を伝達するため前記壁部材に関
   して衝合関係で取り付けられている特許請求の範
   囲第１項記載の燃料ポンプ装置。 ４ 前記ポンプ２６の入口に隣接して燃料を前記
   ハウジングの外部に放出するための補助用ポンプ
   １９４と、前記ハウジング内の選択された温度が
   予定された限界を越えるとき該補助ポンプを作動
   する装置を含む特許請求の範囲第１項記載の燃料
   ポンプ装置。 ５ 前記補助ポンプが電気作動し得、前記電子制
   御装置が、前記温度が前記限界を越えるとき電源
   を前記補助ポンプに接続する手段を含む特許請求
   の範囲第４項記載の燃料ポンプ装置。 ６ 前記ポンプ２６が前記ハウジングの第１の部
   分に配置され、前記電子制御装置８６が、平坦な
   回路板上に取り付けられた回路を有しており、該
   回路板が前記ハウジングの第３の部分１４８に配
   置され、前記流路が、前記第１および第３部分間
   の前記ハウジングの第２の部分１４２に配置され
   た特許請求の範囲第１項記載の燃料ポンプ装置。 ７ 前記電子制御装置が、前記第１部分における
   選択された動作パラメータを感知、制御するため
   のトランスジユーサその他の制御要素６０，９
   ２，１２０を含んでおり、前記第２部分１４２が
   キヤビテイ１４４を備えており、前記トランスジ
   ユーサおよび制御要素が、前記ハウジングの第１
   部分に取り付けられて、前記キヤビテイ内に受容
   されており、前記第２部分が前記第１部分に枢着
   １６０され、前記トランスジユーサおよび他の制
   御手段へのアクセスを可能にした特許請求の範囲
   第６項記載の燃料ポンプ装置。 ８ 前記トランスジユーサおよび前記制御手段
   が、可撓性の導電線１１２を介して前記回路と接
   続され、該導電線が前記第１および第２部分間に
   おいて前記枢着点１６０に近接して延びており、
   該両部分が相互に枢動されるとき前記ワイヤの有
   効長が変化しないようになされた特許請求の範囲
   第７項記載の燃料ポンプ装置。 ９ 前記電子制御装置が、選択された動作パラメ
   ータを感知、制御するためのトランスジユーサそ
   の他の制御要素を含み、該トランスジユーサおよ
   びその他の制御要素が、前記回路と接続するため
   の可撓性の導電線９２，１１２を含んでおり、前
   記電子制御装置が取外し可能なコネクタ８８，１
   １４を含んでおり、該コネクタの一部８８が、電
   気的にかつ構造上前記回路板に結合されて該回路
   板から延び出ており、前記コネクタの他の部分１
   １４とのインターフエースが、前記第２および第
   ３部分の接続点と第２部分のハウジングの外側に
   あるようになされた特許請求の範囲第６項記載の
   燃料ポンプ装置。