JPH066934B2 - 内燃機関用燃料送給装置 - Google Patents

内燃機関用燃料送給装置

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JPH066934B2
JPH066934B2 JP2064505A JP6450590A JPH066934B2 JP H066934 B2 JPH066934 B2 JP H066934B2 JP 2064505 A JP2064505 A JP 2064505A JP 6450590 A JP6450590 A JP 6450590A JP H066934 B2 JPH066934 B2 JP H066934B2
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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は内燃機関用燃料送給装置、特に燃料の必要条件
の関数として燃料の送給を制御するための装置に関す
る。
〔従来の技術及び発明が解決しようとする課題〕
従来の構造のエンジン燃料送給装置の場合、定量送出し
ポンプによって燃料タンクからエンジンへ燃料が供給さ
れ、余分な燃料はエンジンから燃料タンクへ返送され
る。かかる返送燃料によってエンジンの熱が燃料供給タ
ンクへ移行するので燃料タンクの温度及び蒸気圧は増加
する。余分な蒸気圧が大気に漏出すると汚染問題の原因
になるだけではなく、単位燃料あたりの走行距離に悪影
響を及ぼす。又燃料タンクの温度が過度になると特に燃
料レベルが比較的低い場合にポンプの蒸気閉塞（ベーパ
ロック）が生じる。同様にポンプが常時作動するとエネ
ルギー消費量が増大し、ポンプの寿命と燃料フィルタの
寿命とが短縮される。
米国特許第4,649,884号に記載されている内燃機関用燃
料噴射装置の場合、電動モーターの定量送出し燃料ポン
プにより加圧燃料がタンクからエンジン上に設けた燃料
レールに供給される。余分な燃料は、燃料レールとエン
ジンの吸気マニホルドとの差圧の関数として圧力調整装
置を介して供給タンクに返送される。燃料レールとエン
ジンの吸気マニホルドとの間には複数個の燃料噴射装置
を取付け、各エンジンシリンダの燃料／空気取入口に隣
接して噴射装置のノズルを位置決めする。米国特許第4,
789,308号記載の内燃機関用燃料送出し装置の場合、電
動式燃料ポンプの出口圧力を監視し、該出口圧力の関数
としてポンプモーターの電流を制御する。前記特許に記
載されている燃料送給装置はその構造に前記問題がある
ので更に改良を進めることが望ましい。
内燃機関用燃料送給装置は、加圧流体を送出するために
用いる電力に応答する電動式燃料ポンプを有する燃料供
給装置を包含する。エンジンの吸気マニホルドは燃焼空
気を各種エンジンシリンダに供給し、少なくとも１個の
燃料噴射装置は燃料供給装置と吸気マニホルドとの間に
連結される。一体型差圧センサの型式であるのが望まし
い圧力センサ機構は、燃料噴射装置とエンジン吸気マニ
ホルドとにおける圧力に応答し、そこにおける差圧の関
数として変化する電気信号を送る。電動式燃料ポンプ
は、一定の周波数で、差圧信号の関数として変化するデ
ューティサイクルにてモーターにパルス直流電流を供給
する望ましくはアナログ式又はデジタル式のパルス幅変
調アンプによってかかる差圧の関数として駆動する。か
くて、燃料レールとエンジン吸気マニホルドとの間にお
ける噴射装置の差圧を一定に保持し、循環燃料量、従っ
て燃料タンクに送られるエンジン熱を低下させ、必要な
燃料の関数として燃料送出しポンプを通電するように噴
射装置の燃圧は自動的に制御される。前述の装置の問題
点は、ポンプを制御する電子制御装置が噴射装置の圧力
に直接応答する故に、制御装置が通常作動時に著しく変
動することである。すなわち、噴射装置の燃圧は直接ポ
ンプによつて制御される。従って、制御装置は過度に感
知し、モーターの速度は連続循環して調整されることに
なる。
本発明の目的は、燃料噴射装置の如き燃料送給機構の差
圧を一定に保持する故に、所与の噴射装置動作時間中に
供給される燃料の量がほぼ一定で、吸気マニホルドの圧
力変化とは無関係であるような燃料送給装置を提供する
ことである。本発明の別の目的は、例えば自動車の燃料
送給装置を大量生産する場合に経済的で長い車の寿命期
間中に渡って信頼できる前記特性の燃料送給装置を提供
することである。更に本発明の目的は、必要に応じて燃
料を送出す故にエネルギー消費量が減少し、ポンプ及び
燃料フィルタの作動寿命が長くなることを特徴とする燃
料送給装置を提供することである。更に本発明の別の目
的は、エンジン熱を燃料タンクに送らないようにするこ
とによって前述の燃料気化に伴う問題を軽減することを
特徴とする燃料送給装置を提供することである。本発明
の別の目的は、燃料の必要条件の関数として燃料ポンプ
を電子制御し、送給装置を循環する燃料によって制御用
電子装置を冷却することを特徴とする燃料送給装置を提
供することである。
〔発明の概要〕
本発明によれは、前述の及び他の目的は、加圧燃料を送
出するために用いる電力に応答する電動式燃料ポンプを
有する燃料供給装置を備える内燃機関用燃料送給装置を
提供することによって達成される。燃料噴射装置の如き
燃料送給機構は、供給装置からエンジンのマニホルドま
での燃料の送出しを制御するように燃料供給装置と連結
する。圧力調整装置は返送ラインを介して燃料噴射装置
から供給装置まで余分な燃料を送る。本発明によれば、
返送ラインを通る燃料流を検知するための設備を設ける
ことによって噴射装置における余分な燃料を指示可能で
ある。従って燃料ポンプの速度はかかる返送燃料流の逆
関数として減速する。
燃料返送ラインの燃料流検知装置において、通過する燃
料流を制限することによって返送ラインの燃料の背圧を
高めるために燃料返送ラインに絞りを設けることが望ま
しい。圧力センサは返送ラインと連結し、電気圧力信号
を送るように燃料の背圧と大気圧との差に応答し、燃料
ポンプはかかる信号の関数として駆動する。かくて、噴
射装置の燃圧は、噴射装置の差圧を一定に保持し、循環
燃料量すなわち燃料タンクに伝わる熱エネルギーを軽減
し、必要な燃料の関数として燃料ポンプを通電するよう
に自動制御される。燃料を直接供給タンクに投入するよ
うに燃料返送ラインの余分な圧力に応答する弁を設け
る。
本発明の好適実施例によれば、燃料供給装置は燃料タン
ク内に設ける槽又は筒体の形をとり、該筒体から噴射装
置まで燃料を送るために該筒体内にポンプを設ける。ジ
ェットポンプは、筒体と周囲のタンクとを連結する導管
を有し、返送燃料制限装置はオリフィスの型式のもので
あり、該オリフィスを通過する返送燃料が、周囲のタン
クから筒体内まで導管を通る燃料を吸出するように導管
に対して構成配置される。デジタル式又はアナログ式の
ポンプ制御電子装置はプリント回路板に取付けられる。
該回路板は循環燃料を送給する通路を備える熱伝導材の
本体に取付けられるので、循環燃料はポンプを駆動させ
る電子装置から熱を奪って効果的に冷却する。
〔実施例〕
本発明の他の特徴及び利点は、本発明の実施例を示す添
附の図面を参照して以下に詳述する。
第１図は本発明の１実施例による燃料送給装置１０を示
すものであり、燃料タンク１６内にあって該タンクによ
って包囲される筒体１４内に取付けた電動式燃料ポンプ
１２を備える。燃料ポンプ１２は燃料ライン１８を通っ
てエンジン２２の上に担持される燃料レール２０に加圧
燃料を送出す。レール２０における余分な燃料は圧力調
整装置２６を包含する燃料返送ライン２４を通ってタン
ク１６に戻る。エンジン２２によって担持されるエンジ
ンの吸気マニホルド３４とレール２０との間には複数個
の燃料噴射装置２７，２８，３０，３２を取付け、この
場合各燃料噴射装置２７，２８，３０，３２のノズルは
エンジンの対応するシリンダの燃料／空気取付口３６，
３８，４０，４２に隣接して位置する。圧力調整装置２
６の基準入力又はベントは空気取入マニホルド３４の連
結するので、いかなる燃料も調整装置２６、返送ライン
２４を通り、この燃料は、噴射装置２７，２８，３０，
３２の圧力差を一定に保持するために燃料レール２０が
必要とする量を越える十分な量となっている。
ここまでに説明してきた燃料送給装置１０は前記米国特
許第4,649,884号に記載されているものである。これに
適する燃料圧力調整装置２６は米国特許第4,646,700号
に記載されている。燃焼空気は空気フィルタ又はそれに
類するものを介して大気圧にてマニホルド３４に供給さ
れるか又はエンジンによって駆動し、エンジン操作及び
又は絞りの必要条件等と共に変化する圧力にて空気を供
給する排気タービン過給機によって供給される。噴射装
置２７，２８，３０，３２は例えば機内のエンジン制御
コンピュータ（図示せず）によってソレノイド作動可能
である。本発明によれば、ライン２４を通る燃料流を計
測するために、すなわちレール２０に必要な量を越える
余分な燃料を計測するために、及びそこにおける関数に
応じてポンプを減速させるように相応する電気制御信号
を送るための装置を返送ライン２４に設ける。
特に、圧力調整装置２６の下流にて燃料戻りライン２４
に絞り５０を位置決めして戻りラインを通過する燃料流
を制限し、これによって噴射装置に必要な燃料の逆関数
として変化する返送ラインに燃料の背圧を生じさせる。
絞り５０と調整装置２６との間にて返送ライン２４と連
結する圧力センサ５２は、返送ライン２４の燃圧と周囲
の大気圧との差の関数として電気出力信号を送る。圧力
センサ５２はパルス幅変調アンプ５４に接続する。同様
にアンプ５４は車の電気システムから直流電力を受け、
パルス幅変調出力信号を送ってポンプ１２の電気モータ
ーを通電させる。アンプ５４のパルス幅変調出力は一定
の周波数にて、又圧力センサ５２の出力の関数として、
望ましくは逆一次関数として変化するデューティサイク
ルにて供給されることが望ましい。例えばエンジン操作
が加速されて燃料要求が高い期間のように燃料返送ライ
ン２４の圧力が低い場合、アンプ出力のデューティサイ
クルは高い。従ってポンプ１２に加えられる平均直流電
流は高くなるのでポンプに通電される。他方、返送ライ
ン２４の燃料背圧が高い場合、例えばエンジンが緩速運
転している故に燃料要求が低い場合、アンプ出力のデュ
ーティサイクルは相応して低く、燃料ポンプは低いレベ
ルで通電される。
このように、ジェットポンプ５６内のノズルオリフィス
が燃料返送ライン２４の燃料流の背圧を増大させる絞り
５０として機能しているので、これにより圧力センサ５
２を介して燃料返送ラインにおける戻り燃料の圧力を感
度よく検知することができ、この燃料圧力の信号を燃料
ポンプにフィードバックして燃料ポンプの運転を制御す
ることにより、エンジンが必要とする最適量の燃料を送
給することができる。
第１図及び第３図に示す本発明の好適実施例の場合、絞
り５０は、筒体１４の入口６０と周囲のタンクとを連結
する直角管５８を含むジェットポンプ５６内のノズルオ
リフィスの型式をとる。かくて、オリフィス５０を通る
返送燃料の高圧流によりフィルタ６２を介して周囲のタ
ンク１６から燃料は吸出されるか又は引出され、吸出さ
れた返送燃料は入口６０を通って筒体１４に送られる。
従って返送燃料は周囲のタンク１６に送られる以前に筒
体１４に送られるので、返送燃料からタンク１６内の燃
料への熱エネルギー移動が減少し、従ってタンク内に燃
料蒸気が発生することが減少することがわかる。
このように、燃料返送ライン２４と、燃料タンク１６内
に設けた内部に燃料ポンプが配された筒体１４とを連結
するジェットポンプ５６部分に、ノズルとして機能する
ノズルオリフィス５０を設けているので、エンジンから
の戻り燃料がジェットポンプを介して筒体内に流入する
際に、ノズルオリフィスから戻り燃料が噴出されると共
に、ノズルオリフィスの下流域に負圧部分が形成される
ようになり、これによって燃料タンクから筒体内へ燃料
タンク内の燃料が吸引されるようになる。
また、上記ジェットポンプ５６部分のノズルオリフィス
５０が、上記したように燃料流中に負圧部分を形成する
ノズルとして機能すると同時に、上記燃料返送ラインの
背圧を増大させる絞り部として機能しているので、上記
した負圧形成作用及び背圧増大作用を極めて簡単な構成
で、かつ、少ない部品点数で得ることができ、これによ
り燃料送給装置全体の信頼性を高めることができると共
に、コストを著しく低減させることができる。
また、リリーフ弁８０（第３図）はばね８４によって押
圧されるボール８２を有し、オリフィス５０に対向して
位置するポート８６を閉鎖する。返送ライン２４の燃料
の圧力がばね８４の力に抗して増加すると、燃料はタン
ク１６内に直接投入される。かくて、弁８０は、燃料の
電子制御が作動しなくてあらゆる作動条件下にてポンプ
１２が充満する場合のように過度の圧力増加を防止す
る。弁８０の開口圧力は制御システムの作動圧力範囲以
上に設定されなければならない。
第２図は、ステンレス鋼の如き熱伝導材で構成した本体
６６上にプリント回路板組立体６４として取付けた圧力
センサ５２とアンプ５４とを包含するポンプ制御の電子
装置を示す。本体６６の通路６８はずっと延長し、適当
な穴を介して調整装置２６と連結するための入口開口部
７０と、適当な穴を介してジェットポンプ５６（第１
図）のオリフィス５０と連結するための出口開口部７２
とを有する。かくて、本体６６は、ライン２４を循環す
る燃料がポンプ制御の電子装置から熱を取って冷却する
ように燃料返送ライン２４に接続される。圧力センサ５
２は本体６６の側通路７４によて連結して主要燃料通路
５６と連通するようにした第１圧力入力部と大気に通じ
る第２圧力入力部とを有する。センサ５２を含む組立体
６４はカバー７６で被覆されて一体型パッケージ７８を
形成する。アンプ５４はアナログ式又はマイクロプロセ
ッサ・ベースのデジタル構造を含むデジタル式のいずれ
の構造のものでもよい。
従って、前記目的等を全て完全に満たす燃料送給装置の
いくつかの実施例を記載してきた。本発明の燃料ポンプ
は従来の定量送出し燃料ポンプと異って必要に応じて通
電されるので、燃料タンクに戻る循環燃料の量は著しく
減少する故に燃料タンクへの熱の移行は少なくなる。従
って、燃料気化に伴う問題も同様に減少する。本発明を
図示した好適実施例を参照して説明してきたが、本発明
の基本概念を逸脱することなく各種別型及び変型が可能
であることがわかる。例えば、電子ソレノイド弁によっ
て出力が変化する機械燃料ポンプの如き他の型式の電動
式燃料ポンプを使用してもよい。同様にポンプ駆動電圧
のパルス幅変調を用いるのがここでは好適であるが、周
波数変調又は直流電流或いは電圧制御を使用することも
できる。燃料ポンプ１２は広い観点から筒体１４内にあ
る必要はないが、前述の理由でかかる構造のものが本発
明では好適である。
〔発明の効果〕
以上述べたように、本発明は、燃料返送部と、燃料タン
ク内に設けた内部に燃料ポンプが配された筒体とを連結
するジェットポンプ部分に、ノズルとして機能するノズ
ルオリフィスを設けているので、エンジンからの戻り燃
料がジェットポンプを介して筒体内に流入する際に、ノ
ズルオリフィスから戻り燃料が噴出されると共に、ノズ
ルオリフィスの下流域に負圧部分が形成されるようにな
り、これによって燃料タンクから筒体内へ燃料タンク内
の燃料が吸引されるようになる。そして、この筒体内に
溜まった燃料が再度燃料ポンプによってエンジンに送給
されることで、エンジンで熱せられた戻り燃料が必ず筒
体内に流入すると共に、ノズルオリフィスの機能により
燃料タンクから筒体内に燃料が吸引されてその逆は生じ
ないようになり、熱せられた戻り燃料が燃料タンク内に
流入することがなくなることで、戻り燃料から燃料タン
ク内の燃料への熱エネルギーの移動を著しく抑えること
ができ、戻り燃料に熱に起因した燃料タンク内における
燃料蒸気の発生を防ぐことができる。
また、ジェットポンプ部分のノズルオリフィスが燃料返
送部の燃料流の背圧を増大させる絞り部としても機能し
ているので、これにより差圧センサを介して燃料返送部
における戻り燃料の圧力を感度よく検知することがで
き、この燃料圧力の信号を燃料ポンプにフィードバック
して燃料ポンプの運転を制御することにより、エンジン
が必要とする最適量の燃料を送給することができる。そ
して、上記燃料ポンプの運転制御により、燃料タンク側
に戻り燃料の量を著しく減少させることができ、戻り燃
料の熱に起因した燃料タンク内の燃料への熱エネルギー
の移動を著しく抑えることができ、燃料タンク内におけ
る燃料蒸気の発生を防ぐことができる。
さらに、ジェットポンプ部分のノズルオリフィスが、上
記したように燃料流中に負圧部分を形成するノズルとし
て機能すると同時に、上記燃料返送部の背圧を増大させ
る絞り部として機能しているので、上記した負圧形成作
用及び背圧増大作用を極めて簡単な構成で、かつ、少な
い部品点数で得ることができ、これにより燃料送給装置
全体の信頼性を高めることができると共に、コストを著
しく低減させることができる。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明の好適実施例の１つによる内燃機関用送
給装置の概略図、 第２図は第１図の実施例のポンプ制御用電子装置を取付
けるための囲繞部を示す断面図、 第３図は第１図に円形３で囲んだ部分を拡大して示す断
面図である。 １０…内燃機関用燃料送給装置、１２…燃料ポンプ、１
４…筒体、１６…燃料タンク、１８…燃料ライン、２０
…燃料レール、２２…エンジン、２４…燃料返送ライ
ン、２６…圧力調整装置、２７，２８，３０，３２…燃
料噴射装置、３４…吸気マニホルド、５０…絞り、５２
…圧力センサ、５４…アンプ、５６…ジェットポンプ、
６２…フィルタ、６４…プリント回路板組立体、８０…
リリーフ弁、８２…ボール、８４…ばね。

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】内燃機関用燃料送給装置(10)であって、 燃料タンク(16)と、 この燃料タンク内に配設された筒体(14)内に設けられ、
    供給電力に応答して上記筒体内から燃料を加圧して送給
    する燃料ポンプ(12)と、 吸気マニホルド(34)と、 上記燃料ポンプに連結され、燃料ポンプから上記マニホ
    ルドへの燃料の送給を制御する燃料送給手段(20,27,28,
    30,32)と、 上記燃料送給手段における燃料圧力に応答する入力部
    と、上記吸気マニホルドに連結された基準入力部と、燃
    料返送部(24)に連結された出力部とを備え、上記燃料送
    給手段における予め決められた圧力差に応答して、余分
    な燃料を上記燃料返送部へ通過させる圧力調整手段(26)
    と、 上記筒体と上記燃料タンクとを連結する導管手段(58)
    と、上記燃料返送部を上記導管手段へ連結するノズルオ
    リフィス(50)とを備え、上記燃料返送部を流れる燃料流
    によって、上記導管手段を介して上記燃料タンクから筒
    体内へ燃料を吸い出すジェットポンプ(56)と、 上記圧力調整手段と上記ノズルオリフィスとの間の上記
    燃料返送部に連結される第１入力部と、大気に通ずる第
    ２入力部と、上記燃料返送部の燃料圧力と大気圧との差
    圧の連続関数としての電気信号を供給する出力部とを備
    える差圧センサ(52)とを備え、 上記ノズルオリフィスがジェットポンプのノズルとして
    機能すると同時に、上記燃料返送部の燃料流によって生
    ずる燃料返送部における背圧を増大させる燃料返送部の
    絞り部として機能し、 さらに、上記差圧センサの電気信号の連続逆関数として
    上記燃料ポンプに電力を供給する手段(54)とを備えるこ
    とを特徴とする内燃機関用燃料送給装置。
  2. 【請求項２】請求項１記載の内燃機関用燃料送給装置で
    あって、 上記燃料返送部の背圧に応答して、上記ノズルオリフィ
    スを迂回して燃料供給側に燃料を投入する弁装置をさら
    に備えることを特徴とする内燃機関用燃料送給装置。
  3. 【請求項３】請求項１又は２記載の内燃機関用燃料送給
    装置であって、 上記燃料ポンプに電力を供給する手段が、一定の周波数
    と、上記電気信号の関数として変化するデューティサイ
    クルとで上記燃料ポンプに変調直流電力を与えるように
    上記電気信号に応答するパルス幅変調アンプを備えるこ
    とを特徴とする内燃機関用燃料送給装置。
  4. 【請求項４】請求項１乃至３のいずれか記載の内燃機関
    用燃料送給装置であって、 貫通して延長し、上記燃料返送部に連結される燃料通路
    を有する熱伝導構造の本体をさらに有し、上記本体を通
    る燃料が上記燃料ポンプに電力を供給する手段を冷却す
    るように上記本体上に上記燃料ポンプに電力を供給する
    手段を取り付けてなることを特徴とする内燃機関用燃料
    送給装置。
  5. 【請求項５】請求項４記載の内燃機関用燃料送給装置で
    あって、 上記燃料ポンプに電力を供給する手段が、上記差圧セン
    サと、上記電気信号に応答する手段とを備え、上記熱伝
    導構造の本体上に取り付けられるプリント回路板組立体
    として構成されることを特徴とする内燃機関用燃料送給
    装置。
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