JPH07109179B2 - 内燃機関用燃料供給システム及び燃料供給ユニット - Google Patents

内燃機関用燃料供給システム及び燃料供給ユニット

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Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は内燃機関等の燃料供給シ
ステムに関し、特に、燃料供給圧を一定に保持するため
のシステムに関する。
【０００２】
【従来の技術】米国特許第4,649,884 号には、タンクか
らエンジンに設けられた燃料レールまで加圧燃料を電動
式定量供給燃料ポンプによって供給する内燃機関用燃料
供給システムが記載されている。燃料レールと連結して
燃料圧力調整機が設けられ、燃料レールとエンジンの空
気取入れマニホルドとの差圧により余分な燃料を供給タ
ンクへ戻すので、基準入力が圧力調整機に供給される。
燃料レールとエンジンの空気取入れマニホルドとの間に
複数個の燃料噴射装置を取付け、各エンジンシリンダの
燃料空気取入れ口に隣接して噴射ノズルを位置決めす
る。
【０００３】供給装置から戻った燃料によってエンジン
から燃料タンクに熱が伝達される問題を解決するため
に、圧力制御の電動式燃料ポンプと、このポンプとエン
ジンの燃料レールとを接続する片道又は非循環式燃料ラ
インとによるエンジンへの燃料供給方法が提案されてい
る。例えば、米国特許第5,044,344 号に記載の燃料供給
システムによれば、加圧燃料をタンクから燃料レールに
供給するために燃料ポンプは電力応答式になっている。
ポンプを停止したときに燃料がエンジンからポンプまで
逆流しないようにポンプ出口と燃料レールとの間の燃料
ラインに逆止弁を設ける。ポンプ出口と逆止弁との間の
燃料ライン内に配置された圧力センサは、電気回路に接
続し、燃料ラインの圧力によってポンプモータに電力を
供給する。逆止弁とエンジンとの間に、燃料をエンジン
から供給装置へ戻すための圧力リリーフ弁を設け、燃料
ライン内が過圧状態になった場合に燃料をタンクへ戻
す。
【０００４】いままで記載してきた燃料供給システムは
従来までの多くの欠点を克服しているが更に改良が望ま
れる。例えば、非循環式燃料供給システムのエンジンと
ポンプとの間の燃料ラインに燃料フィルタを配置するこ
とによって、フィルタが詰まったときのエンジンにおけ
る燃圧制御に損失が生じる。これに関するもう一つの問
題点は、極めて高温になったときに燃料ラインと燃料供
給装置で燃料が気化することである。例えば、燃料レー
ルの温度は、エンジンが停止され、冷却装置が停止した
後も上昇する傾向にある。特に周囲温度が比較的高い場
合にレールや噴射区域及びポンプにおいて燃料が気化す
る。一般にこのような燃料の気化は、エンジンの再始動
に支障をきたしたり、不安定なアイドリングの原因とな
る。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】従って本発明の目的
は、フィルタが詰まったときもエンジンへの燃料供給圧
力をほぼ一定に維持するために燃料フィルタの出口にお
ける燃料圧力の直接制御が簡単な内燃機関用燃料供給シ
ステムを提供することである。本発明のもう一つの目的
は、高温状態下にてエンジンへの燃料ラインの燃料圧力
が上昇すると、燃料ポンプが自動的に通気されてポンプ
での蒸気形成が減少するような内燃機関用燃料供給シス
テムを提供することである。本発明の別の目的は、高価
な電子制御部品や回路を使用することなく前記目的の両
方又はいずれかを達成可能な燃料供給システムを提供す
ることである。更に本発明のもう一つの目的は、車の燃
料タンク内に沈めるように構成した一体型形式の燃料供
給ユニットであって、前記特徴を有する燃料供給システ
ムを提供することである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明による燃料供給シ
ステムは、燃料供給装置から燃料を取り入れるための入
口と、燃料フィルタに連結される出口とを備え、エンジ
ンへ送り出された燃料がフィルタを通過するようにした
燃料ポンプを有する。圧力調整機は、ポンプ出口と連結
する流体入口と、燃料フィルタの出口側と連結する基準
入力の入口とを有する。圧力調整機の出口は、エンジン
に送り出す燃料の圧力をほぼ一定に維持するように、フ
ィルタにおける燃料圧力の作用として燃料をフィルタを
通さずにバイパスして燃料供給装置まで戻すようにして
連結される。ポンプが停止したときにエンジンから供給
装置に向かって燃料が逆流しないようにするためにフィ
ルタ出口と燃料ラインとの間に逆止弁を設けることが望
ましい。圧力調整機への基準入力はエンジンへの燃料ラ
インにおける逆止弁の下流に接続する。かくして、熱な
どによって燃料ラインやエンジンの燃圧がいくらかでも
増加すると、調整機が自動的に開口してポンプ出口と供
給装置を連通させる。
【０００７】本発明の好適実施例による圧力調整機は、
弁体と弁通路とからなる弁を有し、弁通路内における弁
体の移動によって開閉される。この弁通路は、ポンプ出
口と燃料供給装置との間に接続される。フィルタ出口は
逆止弁を介して調整機内のダイヤフラムの片側と連通
し、逆止弁の下流側における燃料圧力により弁体が移動
させられて弁通路が開き、ポンプ出口と供給装置とが連
通する。この燃料圧に対抗するコイルばねをダイヤフラ
ムの反対側に設け、弁体が通路を閉鎖するように付勢す
る。かくして、エンジンへの燃料の出口圧力がばね力を
越える場合にのみ、そしてかかる圧力が該ばね力を越え
る程度までのみ、ポンプ出口からの燃料はフィルタを通
らずにバイパスして供給装置に戻る。
【０００８】
【実施例】本発明の他の特徴及び利点は、本発明の好適
実施例を非制限例として示す添付の図面を参照して以下
に詳述する。図１に示す本発明の好適実施例による燃料
供給システム１０は、離れたところにあるエンジン（図
示せず）に加圧燃料を供給するために車の燃料タンクに
沈めるようにした燃料供給ユニット１２を有する。ユニ
ット１２は、上方筒体及び下方筒体１８，２０にそれぞ
れ分割する隔壁又は壁１６を有するほぼ円筒形の筒体１
４を備える。上方筒体１８内に取付けた電動式燃料ポン
プ２２は、壁１６を介して下方筒体２０内に延びる入口
２４を有する。フィルタ２６は室２０内にあってポンプ
入口を取り囲む。筒体壁１６に取付けた弁２８はフィル
タ２６によって担持されるダイヤフラム３０の運動に応
答して上方筒室１８と下方筒室２０とを連通する。ここ
まで説明してきた限り、ユニット１２は基本的に米国特
許第4,747,388 号に記載されているものに類似している
ので、構造及び操作を更に詳述する際に参照するものと
する。キャップ３２は筒体１４の上部を包囲する懸垂ス
リーブ３４を有する。スリーブ３４と筒体１４との間に
はコイルばね３６が圧縮保持され、キャップ３２をかぶ
せてタンク１３内の取付け開口部を閉鎖するとばね３６
によって筒体１４の下端部が第１図に示すようにタンク
１３の底壁に押し付けられる。
【０００９】ポンプ２２の出口はポンプの出口端末キャ
ップ３８によって２つの流出通路に分割される。第１流
出通路は、継手４０とホース４２とによって燃料フィル
タ組立体４６の入口４４に連結する。フィルタ組立体４
６は、円筒形フィルタエレメント５０を内蔵する閉鎖筒
体４８を有する。継手５２はフィルタ筒体４８の上端部
から延び、出口マニホルド５４と接続する。マニホルド
５４は、逆止弁５６を有し、該逆止弁の弁体５８はばね
６０によってフィルタ出口継手５２に形成された弁座６
２に押し付けられる。通路６４は、逆止弁５６から延び
てマニホルド５４内を貫通し、ホース６６によってエン
ジンの燃料レール（図示せず）と連結するポンプ装置の
出口を形成する。圧力解放弁６８はマニホルド５４内に
て逆止弁５６の下流側で燃料通路６４と連結し、通路６
４、燃料ライン６６及びエンジン燃料レールの燃料が過
圧状態にある場合に通路６４からの燃料を上方筒室１８
に放出する。ここまで説明してきた限り、逆止弁５６，
５８を含むマニホルド５４は、参照として記載している
米国特許第5,044,344 号のものに全体として類似してい
る。
【００１０】本発明によれば、ポンプ出口の端末キャッ
プ３８からの第２出口通路は、ホース７０（第１，２，
６図）によって圧力調整機７４（第１，２図）の入口７
２と連結する。入口継手７２は入口継手７２から離れる
につれて外側に広がるシェル７６に形成され、シェル内
には、内側通路７８と、該通路と弁座突起８２によって
区画される上方容積部８０とが形成される。端末キャッ
プ又はリング８４は８６のところでシェル７６の開口端
を塞ぐように屈曲し、容積部８０内にダイヤフラム８８
を嵌装する。ダイヤフラム８８は適切な可撓構造のもの
であればどのようなものでもよい。開放頸部９０はキャ
ップ８４からシェル通路７８と同軸に延びている。ホー
ス９２はマニホルド５４上にて口部９４と頸部９０とを
連結し（図１）、逆止弁５６のすぐ下流にて燃料通路６
４内に開口する。
【００１１】圧力調整機７４内において、ダイヤフラム
８８は内部空間８０を図１に示すように上方室と下方室
とに分割し、上方室は頸部９０とホース９２とによって
マニホルド上の口部９４と連通し、下方室は弁座８２と
通路７８を経てポンプ出口と連通する。アクチュエータ
９６はダイヤフラム８８に取付けられ、アクチュエータ
の突起部９８は、弁座８２によって画定された開口部を
貫通して通路７８内に突出している。弁体１００は通路
７８内に担持される。コイルばね１０２は通路内にあっ
て、弁体１００と入口継手７２との間に圧縮保持され、
弁体１００を弁座８２に押し付ける。弁座８２の下流側
の室８０からシェル７６の側壁を貫通して開口１０４が
穿設される。
【００１２】操作時、弁体１００に加わるコイルばね１
０２の力によって弁体１００及びダイヤフラム８８は通
常図２に点線で示すように上方に押しやられ、弁座８２
を弁体１００で閉鎖し、燃料流が通路７８を介して開口
１０４に行かないようにする。一方、逆止弁５６の下流
側における燃料の圧力が、ばね１０２の力を上回る場
合、ダイヤフラム８８に作用する燃料圧力によってアク
チュエータ９６と弁体１００は図２に実線で示す位置ま
で下方に移動し、図２で矢印で示すように、燃料は通路
７８及び弁座８２を通って容積部８０に入り次に開口１
０４を通過する。こうして、フィルタの出口における燃
料圧力がばね１０２によって生じる力を超える場合、ポ
ンプ２２により出力された燃料の一部は自動的にバイパ
スされ、燃料筒体１４の内部に戻るので、フィルタを通
ってエンジンまで流れる燃料の圧力を滅少させることに
なる。
【００１３】調整機７４の作動中、常に少しだけ開口を
しているようにばね１０２を選択することが望ましい。
即ち、ばね１０２は、調整機の製造時に、装置によって
与えられる予め決められた基準となる燃料圧力に適する
ように設計され、調整機７４が常に一部開となってポン
プにより供給される燃料の一部がフィルタ４６を通らず
にバイパスを通って供給装置まで戻り、残りがフィルタ
を通ってエンジンまで流れるようにする。燃料フィルタ
の詰まり又はエンジンの燃料需要増加等により逆止弁５
６における燃料の出口圧力が低下すると、調整機７４は
ばね１０２の力で閉鎖されることになるので、より多い
量の燃料がフィルタを通してポンプ出口からエンジンに
送給される。反対に、例えば、逆止弁５６における燃料
圧力がエンジンの需要減少等が原因で増加した場合、増
加した燃料圧力により更に調整機７４が大きく開口する
ことになるので、燃料ポンプ２２から吐出される燃料の
より多くの部分がフィルタ４６を通らずに燃料供給装置
に戻る。こうして、燃料ポンプ２２は車の電動システム
部と直接連結可能であるから出力が一定となり、調整機
７４はフィルタを通る出力ラインと供給装置に至る戻り
ラインとに該流れを自動的に配分する役割を果たし、逆
止弁５６における出口圧力を所望通り一定に維持可能と
なる。
【００１４】同様に本発明の大きな特徴の一つによれ
ば、調整機７４の頸部９０を逆止弁５６の下流側と接続
することによって、燃料供給装置及びエンジンの温度が
高すぎる場合にポンプ出口が自動的に通気可能となるこ
とが分かる。即ち、燃料ライン６６とマニホルド通路６
４内の圧力がエンジンの高温によって上昇した場合、か
かる圧力は調整機７４に作用して図２に実線で示すよう
に通路７８が開くので、ポンプ２２の出口が筒体１４内
部に向けて開放される。従ってポンプハウジング内に形
成される燃料蒸気は周囲の筒体１４の方へ自動的に流れ
る。ポンプハウジング内に形成される燃料蒸気はこれに
よって自動的に周囲の筒体へと通気される。
【００１５】図３−５は、それぞれ改変型圧力調整機７
４ａ，７４ｂ，及び７４ｃである。図３−５の各々にお
ける構成部材は、図２を参照して前文に詳述した調整機
７４の部材と機能的に同等か又は相応する場合にはそれ
ぞれ同じ参照番号を付けるものとする。図３の調整機７
４ａの場合、弁体１００は、シェル７６の通路７８内に
枢動可能に取付けたレバー１０６の一端に取付けられ
る。アクチュエータ９６の突起部９８はレバー１０６の
他端側にあって、コイルばね１０２と対向している。ば
ね１０２用の反対側を受ける座はシェル７６に螺入され
たナット１０８に形成され、ばね１０２によってレバー
１０６上に加えられる力を調整する。かくして、図２の
実施例の場合のように、ダイヤフラム８８に抗する燃料
圧力がばね１０２によって加わる力より十分大きい場
合、弁体１００は弁座８２から離れ、入口７２とバイパ
ス開口１０４とを連通させる。
【００１６】圧力調整機７４ｂ，７４ｃは、単一の又は
分割しない出口通路のみを有する燃料ポンプ２２（図
１）と共に使用可能である故に、前述の調整機７４，７
４ａに勝る利点がある。図４において、調整機７４ｂの
シェル７６はフィルタ４６と連結するように入口７２か
ら出口１１０まで延びる主要燃料通路と、弁座８２と弁
体１００を過ぎて開口１０４（ナット１０８内にて）を
介して筒体１４の内部に至る迂回通路とを有する（図１
参照）。図３の実施例の場合のように、ばね１０２の圧
縮力はナット１０８によって調整可能であるから、調整
の役割とバイパス開口１０４を設ける役割とを成す。図
５に示した調整機の場合、図２，３の実施例の場合と同
様に調整機のシェル７６内にバイパス開口１０４を設け
る。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の好適実施例によるタンク内の燃料供給
装置の一部断面図である。
【図２】図１に示す装置の一部を示す拡大部分断面図で
ある。
【図３】本発明による改変型圧力調整機を示す部分断面
図である。
【図４】本発明による改変型圧力調整機を示す部分断面
図である。
【図５】本発明による改変型圧力調整機を示す部分断面
図である。
【図６】図１，２に示す燃料供給システムの概略ダイヤ
グラムである。
【符号の説明】
１０ 燃料供給システム １２ 燃料供給ユニット １３ 燃料供給装置 ２２ 燃料ポンプ ３０ ダイヤフラム ３２ キャップ ３４ スリーブ ３６，６０ ばね ４０ 継手 ４４ 入口 ４６ 燃料フィルタ ５０ フィルタ ５２ 継手 ５６ 逆止弁 ５８ 弁体 ６０ ばね ６２ 弁座 ６４ 燃料通路 ７２ 入口継手 ７４ 圧力調整機 ７６ シェル ７８ 通路 ８２ 弁座 ８８ ダイヤフラム ９０ 頸部 ９６ アクチュエータ １００ 弁体 １０２ コイルばね

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 内燃機関用燃料供給システムであって、 燃料タンクと、該タンク内に配置されて該タンクから燃
    料を取り入れるための入口と出口とを有する燃料ポンプ
    と、 燃料フィルタにして、前記ポンプ出口と連結する入口及
    びエンジンと連結する出口を有し、前記ポンプによって
    エンジンに供給される燃料のすべてが該フィルタを通過
    するようにした燃料フィルタと、 燃料圧力調整機にして、前記燃料フィルタの入口の上流
    で前記ポンプ出口と連結する燃料入口と、前記燃料タン
    クと連通する燃料出口と、開及び閉位置に可動で該調整
    機入口から該調整機出口への燃料の流量を変化させ制御
    する弁体と、該弁体と連結すると共に前記フィルタの出
    口とエンジンの上流で連結して該フィルタの出口におけ
    る燃料圧力に応答して該弁体を移動させ、該フィルタの
    出口における燃料圧力によって燃料を該ポンプ出口から
    該調整機を介して該タンクへとバイパスさせ、該ポンプ
    によりエンジンに供給される燃料の圧力をほぼ一定に保
    持するようにしたダイヤフラムとを備えた燃料圧力調整
    機とを有することを特徴とする内燃機関用燃料供給シス
    テム。
  2. 【請求項２】 前記圧力調整機が該弁体をその閉位置に
    付勢するばねを更に有することを特徴とする請求項１記
    載の内燃機関用燃料供給システム。
  3. 【請求項３】 該ポンプを停止したときにエンジンから
    該フィルタ及びポンプを介して該タンクに燃料が逆流し
    ないよう前記フィルタ出口と、前記エンジンの上流にお
    ける調整機のダイヤフラムの連結箇所との間に逆止弁を
    更に設けることを特徴とする請求項１記載の内燃機関用
    燃料供給システム。
  4. 【請求項４】 燃料タンクからエンジンまで加圧燃料を
    送り出すために該タンク内に嵌装される燃料供給ユニッ
    トであって、 該タンク内に配置されて該タンクから燃料を取り入れる
    ための入口と出口とを有する燃料ポンプと、 燃料フィルタにして、前記ポンプ出口と連結する入口及
    びエンジンと連結する出口を有し、前記ポンプによって
    エンジンに供給される燃料のすべてが該フィルタを通過
    するようにした燃料フィルタと、 エンジンから該フィルタ及びポンプを介して燃料が逆流
    しないよう該フィルタ出口とエンジンとの間に設けられ
    た逆止弁と、 燃料圧力調整機にして、前記燃料フィルタの入口の上流
    で前記ポンプ出口と連結する燃料入口と、前記燃料タン
    クと連通する燃料出口と、開及び閉位置に可動で該調整
    機入口から該調整機出口への燃料の流量を変化させ制御
    する弁体と、該弁体と連結すると共に前記フィルタの出
    口とエンジンの上流かつ該逆止弁の下流で連結して該フ
    ィルタの出口における燃料圧力に応答して該弁体を移動
    させ、該逆止弁の下流における前記フィルタの出口の燃
    料圧力によって燃料を該ポンプ出口から該調整機を介し
    て該タンクへとバイパスさせ、該ポンプによりエンジン
    に供給される燃料の圧力をほぼ一定に保持するようにし
    たダイヤフラムとを有する燃料圧力調整機と、 前記ポンプと、フィルタと、圧力調整機とを燃料タンク
    内に沈めるように一体化した組立体として取り付けるフ
    レーム手段とを有することを特徴とする燃料供給ユニッ
    ト。
  5. 【請求項５】 前記調整機が前記調整機弁体をその閉位
    置に付勢するばねをさらに有することを特徴とする請求
    項４記載の燃料供給ユニット。
  6. 【請求項６】 内燃機関用燃料供給システムであって、 燃料タンクと、該タンク内に配置されて該タンクから燃
    料を取り入れるための入口と出口とを有する燃料ポンプ
    と、 燃料フィルタにして、前記ポンプ出口と連結する入口及
    びエンジンと連結する出口を有し、前記ポンプによって
    エンジンに供給される燃料のすべてが該フィルタを通過
    するようにした燃料フィルタと、 燃料圧力調整機にして、前記燃料フィルタの入口の上流
    で前記ポンプ出口と連結する燃料入口と、前記燃料タン
    クと連通する燃料出口と、開及び閉位置に可動で該調整
    機入口から該調整機出口への燃料の流量を変化させ制御
    する弁体と、該弁体と連結すると共に前記フィルタの出
    口とエンジンの上流で連結して該フィルタの出口におけ
    る燃料圧力に応答して該弁体を移動させ、該フィルタの
    出口における燃料圧力によって燃料を該ポンプ出口から
    該調整機を介して該タンクへとバイパスさせ、該ポンプ
    によりエンジンに供給される燃料の圧力をほぼ一定に保
    持するようにしたダイヤフラムとを備えた燃料圧力調整
    機と、 前記ポンプを停止したときにエンジンから前記燃料タン
    クに燃料が逆流しないよう前記フィルタとエンジンとの
    間に配置された逆止弁とを有し、前記調整機のダイヤフ
    ラムが該逆止弁の下流で前記フィルタの出口と連結して
    いることを特徴とする内燃機関用燃料供給システム。
  7. 【請求項７】 前記フィルタ出口における燃料圧力に応
    答する前記圧力調整機のダイヤフラムが前記弁体を開位
    置に付勢し、前記圧力調整機が前記調整機弁体と連結し
    て該調整機弁体を閉位置に付勢するばねをさらに有する
    ことを特徴とする請求項６記載の内燃機関用燃料供給シ
    ステム。
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