JPH0861191A - 燃料供給系統 - Google Patents
燃料供給系統Info
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- JPH0861191A JPH0861191A JP7202559A JP20255995A JPH0861191A JP H0861191 A JPH0861191 A JP H0861191A JP 7202559 A JP7202559 A JP 7202559A JP 20255995 A JP20255995 A JP 20255995A JP H0861191 A JPH0861191 A JP H0861191A
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- F02M69/462—Arrangement of fuel conduits, e.g. with valves for maintaining pressure in the pipes after the engine being shut-down
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
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- F16K17/18—Safety valves; Equalising valves, e.g. pressure relief valves opening on surplus pressure on either side
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- Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
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- Y10T137/7722—Line condition change responsive valves
- Y10T137/7771—Bi-directional flow valves
- Y10T137/7779—Axes of ports parallel
Abstract
昇をもたらすことのない燃料供給系統を提供する。 【解決手段】 自動車の内燃エンジン(12)のための
燃料系統は燃料を燃料管(18)を通ってエンジンの燃
料レール(14)へ送給するための、燃料タンク(1
6)内取り付けの燃料ポンプ(20)を有している。燃
料ポンプの出力側(20a)にはポンプとレールとの間
の燃料の流れを制御するための圧力弁(26)が取り付
けられている。前記圧力弁は燃料ポンプが所定圧力を燃
料管に供給する時に開く逆止弁と、燃料管が過剰圧力に
なった時に燃料管から前記出力側へ燃料を流すことので
きるように開く逃がし弁とを収納するハウジングを有し
ている。前記逃がし弁はそれと平行に取り付けられた逆
止弁の設定圧力より大きい設定圧力を有し、従って、長
時間減速運転の時も、エンジン停止の時も、燃料管の圧
力は適当な値に維持される。
Description
し、特に、自動車の内燃エンジンの戻りなしの燃料供給
系統ないしシステムのための、平行路になった圧力逃が
し弁機能と逆止弁機能とを提供する燃料管の圧力弁に関
する。
の燃料噴射器へ供給するための燃料レールへ燃料供給す
るための燃料ポンプを利用している。燃料の流路内には
圧力調整器が取り付けられ、レール内の燃料圧力をエン
ジンの入口マニホルドの真空圧よりも約40psi(約
3kg/cm2 )大きい圧力に維持している。代表的に
は燃料タンク内に取り付けられたポンプは、一定速度で
作動し、例えば、毎時90リットルの燃料を供給するこ
とができる。アイドリング時には、エンジンは毎時約3
リットルの燃料しか必要とせず、従って毎時87リット
ルの燃料は戻り管を通って燃料タンクへ戻さなければな
らない。この戻された燃料は普通、エンジンへの戻り過
程の結果として温度が上昇し、従って、燃料タンクの比
較的低圧力や、低温度に到達するとしばしば蒸発する。
そのようにして発生した燃料の蒸気は、潜在的に環境問
題となる大気放出されるまで、あるいは付加的な製造費
を必要とするカーボンキャニスターのような蒸気貯蔵容
器内に捕獲されるまでは、タンク内に残留する。
型の燃料系統における燃料蒸気発生に関連する問題のた
めに、燃料系統の設計者は米国特許第5,237,97
5(ベッキ他)に開示されたような戻りなしの燃料供給
系統を開発してきた。そのような系統においては、燃料
レールの圧力は、通常のエンジン温度及び高いエンジン
温度のいずれにおいても、燃料温度や、燃料圧力、エン
ジンの回転数、燃料噴射器のパルス巾からなる各種変数
の関数として燃料ポンプの速度を変えることによって、
噴射器への燃料の正確な質量流量のために制御される。
従って、燃料タンクへは燃料が戻らない。
採用している自動車の運転中は、エンジンは代表的には
加速運転、中間速度運転、減速運転、およびアイドリン
グの周期を経過する。これらの周期に適応するように、
燃料レール内の燃料圧力は、適正な質量流量のために変
化する。しかしながら、長時間の減速運転の間は、燃料
レール内の圧力は質量流量の効果的な制御が可能な値よ
り上へ上昇するかもしれない。例えば、燃料レール内の
圧力は高いエンジン温度のために70psi(約5kg
/cm2 )を越えるかもしれず、潜在的には、エンジン
の高濃度作動により燃料経済性が低下するという結果に
なる。燃料レール内の燃料温度が過剰に高くなると、ま
た燃料の蒸発につながり、その結果エンジンが希薄状態
で作動することにより特性が低下する。
高い周辺温度にさらされると、エンジンが起動した時に
は、付加的な燃料レールの圧力の問題が発生するかもし
れない。そのような状況においては、周辺の熱に加え
て、エンジンの残留熱によって、燃料レール内の燃料圧
力は、燃料噴射器によって効果的に制御可能な値以上に
上昇させられる。燃料レールの圧力が高くなると、燃料
は噴射器から入口マニホルドの中へ漏洩し、その結果、
エンジンが高濃度で起動し、望ましくない排気ガス問題
を発生させる。
1つの解決策は、レールの圧力が所定の値を越えた時
に、レールの圧力を減少させるために、燃料管内に圧力
逃がし弁を設けることである。そのような燃料系統は、
ポンプの下流側において燃料管に対して“T”字形にな
って連結された圧力逃がし弁を有し、米国特許第2,8
81,747(ゲーナー)に開示されたように、過剰な
燃料が燃料タンクへ直接戻る。“T”字形形状の1つの
欠点は、前記逃がし弁がポンプの出口圧力に対抗するタ
ンク圧力を参考にしているので、逃がし弁の逃がし圧力
の設定値を系統の作動圧力より十分高い値に設定しなけ
ればならないという点にある。その結果として、燃料レ
ール内の圧力を制御できる圧力の範囲は制限されてい
る。“T”字形形状の第2の欠点は、分離的なバイパス
管と、それに関連する装置が必要となり、従って、必要
な製造費と組立作業とが増加するという点にある。この
“T”字形形状はまた、過剰燃料を燃料タンクへ直接戻
すことの結果として、特に高い温度条件の場合には、燃
料ポンプが燃料を圧力弁を通って燃料タンク内へ連続的
に戻すことになるという欠点をも有している。
8,369(ウォネンウェッシュ)に開示されている。
この弁は、ピストン型の燃料ポンプの作動中に生じる燃
料管の圧力パルスを解放することによって、ディーゼル
エンジン内への不要な燃料噴射を防ぐ役割を果たす。そ
のような弁は、その主な目的が温度によってもたらされ
た燃料レールの圧力を解放することではなくて、高周波
の圧力パルスを減衰させることにあるので、戻りなしの
燃料系統にとっては不適当であろう。更に、前記弁は製
造、組立が極めて困難であり、従って、大型自動車の生
産のためにはあまりにも高価になる。
長時間の間エンジンが作動していても燃料噴射器が閉止
されている時や、エンジンが停止している時に、系統の
圧力を適当に解放する、戻りなしの燃料供給系統のため
の圧力弁を提供することにある。
燃料管内の圧力を維持して、エンジン再起動の時にも排
気ガスを適正に制御することのできる弁を提供すること
にある。
造、組立のできる2重機能の燃料系統の圧力弁を提供す
ることにある。
でも、長い下り坂を走行するような長時間減速運転時で
も、燃料管内の圧力を燃料ポンプの出口圧力に関連して
制御することができる点にある。
力の燃料が燃料タンクへ連続的に解放されるという点に
ある。
な逆止弁と逃がし弁とを収納し、従って、分離的な圧力
解放管と共存的な構造物の必要性をなくし、エンジンが
停止している時でも、比較的長時間の間燃料噴射器が閉
止されている時でも、燃料管の圧力を効果的に制御する
ことを機能的に可能にする点にある。
ンク内で燃料タンクと流体連通した燃料ポンプを有する
燃料タンクと、前記ポンプの出力側において、エンジン
に連結された燃料レールと流体連通した燃料管とを有す
る自動車の内燃エンジンのための燃料供給系統を提供す
ることによって達成される。前記燃料管には、燃料ポン
プと燃料レールとの間に弁装置が挿入されており、ポン
プからレールへの、またレールからポンプへの燃料の流
れを制御する。前記弁装置は1対の半体を有する弁ハウ
ジングからなり、各々の前記半体は弁を受け止める部分
と流体関連装置に取り付けるためのニップルとを有し、
前記弁ハウジングはまた、前記1対の半体と連結して、
前記1対の半体が弁のチェンバーを形成するような弁の
中心部分を有している。前記チェンバー内のこの弁の中
心部分には逆止弁が取り付けられ、燃料ポンプが燃料管
へ所定の燃料圧力を送給するないし及ぼしている時に
は、ポンプから燃料管への燃料の流れを可能にする。更
に、前記チェンバー内の弁の中心部分には、前記逆止弁
と平行になって圧力逃がし弁が取り付けられ、燃料管内
の燃料の圧力が所定の逃がし圧力を越えた時に、燃料管
内の燃料をハウジングを通って燃料ポンプへ流すことが
できる。
の半体は、凹状になった全体的にフィギュアースケート
の8の字形になった弁の受け止め部分を有し、その上部
部分を貫通するオリフィスは前記ニップルと流体連通し
ている。前記中心部分もまた8の字形になっており、こ
の8の字形の頂部は逆止弁を保持し、8の字形の底部は
逃がし弁を保持している。前記半体は、燃料の流路が、
ニップルの1つと、逆止弁と、他のニップルとを通る軸
線に沿って形成されるように整列されたニップルに固定
されている。
りに前部に内燃エンジン12を取り付けている自動車1
0を示している。当業界は、図1が本発明による燃料系
統装置の単なる説明のための概略図であり、従って実際
の自動車10の構造物の位置あるいは寸法を示している
ものではないことを認めるであろう。燃料レール14は
燃料を当業界において既知の方法でエンジン12に供給
するために、エンジンの頂部に取り付けられている。燃
料は燃料タンク16から燃料管を通って燃料ポンプ20
のポンプ作用によって燃料レール14へ供給され、前記
燃料ポンプは好ましくは電動ポンプであり、フランジ2
2を介して燃料タンク16の中によく知られた方法で取
り付けられている。燃料レール14への適正な質量流速
は、全体的に番号24で示された電子エンジン制御装置
(EEC)によって制御され、前記制御装置は、燃料温
度、燃料圧力、エンジンの毎分回転数(回転速度)、お
よび燃料噴射器のパルス巾を含む幾つかのエンジン作動
パラメータに応答して、燃料ポンプ20の電圧、従って
速度を変化させる。前述した目的に適した戻りなしの燃
料供給制御装置は、米国特許第5,237,975(ベ
ッキ他による)に開示されており、前記特許は本発明の
譲渡人に対して譲渡されていて、ここでも関連的に組み
込まれている。
件の下では、燃料ポンプの速度を変化させることによ
り、エンジン12への燃料の質量流速を効率的に制御す
ることができるが、燃料レールの圧力が過大になった時
に、燃料ポンプ20を停止しても燃料の過剰噴射を避け
られないようなある種の状況が生じることがある。その
ような状況は、例えば、長時間の減速段階において、エ
ンジンの残留熱が燃料レール14内の燃料温度を上昇さ
せる時に発生することがある。更に、燃料レール14内
の圧力はエンジン12を停止させた後も、特に周辺温度
が高い時には、上昇することがある。もし、燃料レール
14内の対応的な燃料圧力上昇を解放するための装置が
設けられていなければ、EEC24は、少なくとも、燃
料レール14内の圧力が比較的高い状態、例えば、70
psi(約5kg/cm2 )あるいはそれ以上に維持さ
れている間は、エンジン12への質量流速を効率的に制
御することができないであろう。本発明は、ポンプ20
からレール14への燃料流速及びその逆の燃料流速を制
御するために、燃料管18の中で燃料ポンプ20と燃料
レール14との間に挿入された圧力弁26(図1参照)
を提供する。好ましくは、前記圧力弁26は、図1で明
らかなように、燃料タンク16の中で、燃料ポンプ20
の出力側20aの近くに取り付けられている。
み立てられた圧力弁26の頂部図が図3に示され、図4
は図3の弁の端面図である。圧力弁26の概略図が図5
に示されている。図2と図5を参照すると、圧力弁26
は1対の全体的に楕円形になった半体28を有し、これ
らはポンプ−逆止弁32と圧力逃がし弁34とを収納
(図2、図5参照)するためのハウジング30(図5参
照)を形成している。中心部分36は半体28を結合す
るためのガイドとしてだけでなく、ハウジング30のチ
ェンバー38内で入口42と出口44とを通る軸線40
と平行になって逆止弁32と圧力逃がし弁34とを取り
付けるための固定体(図5参照)としての役割も果た
す。逆止弁32と逃がし弁34とが平行になって位置
し、従ってポンプ20からレール14への燃料の流れを
制御することができるようにすることが重要であり、更
に重要なことは、レール14からポンプ20への燃料の
流れが制御できて、ある種のエンジンサイクル、例え
ば、前述したような長時間の減速段階において、燃料管
18の圧力を逃がすことができるようにすることであ
る。
8の字形部分48から延在したニップル、あるいは管状
のコネクター46を有し(図2、図3参照)、これらは
燃料管18あるいは燃料ポンプの出力側20aのような
流体移送装置と連結するためのものである。好ましく
は、前記コネクター46は環状のヒノキ形のバーブ50
を有しており、これはコネクター46と、例えば、燃料
タンク16内の燃料管18の一部との間をしっかりと連
結する。
全体的に楕円形になった外部肩部52を有し、これは全
体的に楕円形になった内部肩部54と同心的になってい
る。半体28の外部肩部52と内部肩部54との間には
楕円形の溝56が形成されていて、中心部分36の接合
肩部58を受け止めるようになっている(図2、図6参
照)。半体28と中心部分36とが結合された時には、
外部肩部52は中心部分36の突起60と合致する(図
5参照)。半体28の内部肩部54内の8の字形の凹所
62は(図6参照)、中心部分36の8の字形のダブル
孔64(図7参照)を受け止める。前記ダブル孔64
は、逆止弁32と逃がし弁34とをそれぞれ受け止める
ための、逆止弁孔66と逃がし弁孔68とからなってい
る。ダブル孔64の各々の孔は弁要素、例えば、図5に
おいて最もよくわかるように、逆止弁32のきのこ形要
素74と逃がし弁34のボール76を受け止めるため
に、オリフィス72の近くにおいて弁座70を有してい
る。各々の前記孔はまた軸線方向でオリフィス72とは
反対の端部において、燃料を通過させるための開口78
を有している。逆止弁孔66と逃がし弁孔68とは、以
下更に説明するように、対向方向における燃料の流れを
制御するために、軸線方向、あるいは縦方向において対
向的に配置されている。
のこ形要素74を、一端における弁座70に対して、当
業界に知られた、かつこの開示によって教示される方法
によって、押しつけ、また他端においてばね支持体82
と合体している(図5参照)。同様に、逃がし弁孔68
においても、ばね80はボール76を、一端における弁
座70へ向かって押しつけ、他端においてばね支持体8
2の上にのっている。あるいは、ばね80は半体28の
凹所62における底部84にのっていて(図6参照)、
従って逆止弁32と逃がし弁34におけるばね支持体8
2の必要性がなくなる。
状に限定する必要がなく、逆止弁32と逃がし弁34と
が圧力弁26における燃料の流れに対して全体的に平行
になって整列支持されている限り、どのような形状をし
ていてもよいことがわかるであろう。実際、ハウジング
30は完全に異なった構造になっていてもよく、異なっ
た形状の半体あるいは非対称的な半体28を有していて
もよく、あるいは半体28のない構造であってもよい。
しかしながら上述した形状は、半体28の対称的な性質
により、部分的には工具設計が減少する結果として製造
コストを減らし、しかもまた簡単に組み立てることので
きる圧力弁26を提供する。
熱可塑性材料でできており、それらの間において中心部
分36に対して超音波溶接される。逆止弁32と逃がし
弁34とは、半体28が合体溶接される前に、図5に示
したように、中心部分36の中で組み立てられる。前記
中心部分36も同様にアセチルのような熱可塑性材料で
できており、溶接工程の間に半体28に対して溶接され
る。あるいは、半体28と中心部分36とは、耐燃料プ
ラスチック、ナイロンあるいはPPSのような別の材料
でできていてもよく、当業界で知られた他の方法、例え
ば、接着剤あるいはオーバーモールディングによって固
定してもよい。圧力弁26は一度組み立てられると、図
1に示したように、自動車10の燃料供給系統に連結さ
れる。この連結作業は、圧力弁26をブラケット86を
介して燃料ポンプ20の出力側20aに取り付けること
によって行われる。前記ブラケット86は、好ましく
は、半体28の中へ成型された金属製のタブ状挿入体で
あり、これは燃料ポンプ20に取り付けるねじを受け止
めるためのねじ孔88を有している(図3参照)。
プ20は燃料をタンク16から圧力弁26の入口42へ
送給する。逆止弁32におけるばね80は約1ないし3
psi(約0.07ないし0.2kg/cm2 )、好ま
しくは2psi(約0.14kg/cm2 )の所定の設
定値を有しているが、いずれにせよ、以下更に説明する
が、逃がし弁34の所定の設定値以下の値に設定されて
いる。燃料ポンプ20からの燃料の圧力が逆止弁12の
設定値を越えた時には、きのこ形の要素74は弁座70
から引き離され、燃料はオリフィス72の中を流れるこ
とができる。このようにして燃料は燃料ポンプ20によ
って、タンク16から圧力弁26を通って燃料レール1
4へ送られる。通常の運転をしている間は、燃料管18
内の燃料の圧力は、エンジンに対する要求が変化して、
EEC24がその要求を満たすために燃料ポンプ20の
速度を修正する場合に、代表的には30psi(約2k
g/cm2 )から40psi(約3kg/cm2 )の範
囲で変化する。圧力弁26内の逃がし弁34は、これら
運転条件と圧力になっている間は、閉止したままであ
る。
るようなある種の条件の場合には、EEC24は、エン
ジン12が殆ど燃料を必要としないので、ポンプ20の
速度を小さな値にまで減らしたり、あるいはそれをまっ
たく停止してしまってもよい。しかしながら燃料管18
内の燃料圧力は、EEC24が燃料ポンプ20の出力減
少に対して即時応答できないので、燃料要求の突然の減
少のために急速に許容できない値にまで上昇するであろ
う。燃料管18内の圧力が解放弁34の設定値、代表的
にはエンジンの使用状態にもよるが、30psi(約2
kg/cm2 )から45psi(約3.2kg/c
m2 )の間の値より上へ上昇すると、ボール76が弁座
70から分離させられ、燃料はオリフィス72内を流れ
ることができる。このようにして、燃料は燃料管18か
ら、圧力弁26を通って、燃料ポンプ20の出力側20
aへ流れることができる。燃料管18内の圧力が解放さ
れると、ばね80の力が燃料管18内の燃料の逆方向の
作用力に打ち勝って、ボール76は弁座70へ戻る。逃
がし弁34の所定の設定値は逆止弁32の設定値よりか
なり上のところに設定される。
設定値が燃料管18における公称燃料圧力に関連して、
例えば、前述した“T”字形形状において燃料タンク1
6の圧力に対抗して設定される点にある。この設計によ
って得られる利点は次のシナリオの中に見られる。自動
車10の運転中は、燃料管18内の燃料圧力は、代表的
には、エンジンの要求にもよるが、30psi(約2k
g/cm2 )と45psi(約3.2kg/cm2 )の
間にあり、上述したようにして燃料ポンプ20の出力を
変化させることにより、その範囲内に維持される。しか
しながら、燃料管18内の圧力が、ある与えられた値
と、例えば70psi(約5kg/cm2)、すなわち
ポンプ20の公称出口出力40psi(約3kg/cm
2 )を30psi(約2kg/cm2 )だけ上廻った
値、を越えると、逃がし弁34が開いて燃料を流し、過
剰な圧力を解放する。従ってこのシナリオにおける逃が
し弁34の設定値は30psi(約2kg/cm2 )と
なる。
ない時には、燃料管18内の圧力はエンジンの残留熱あ
るいは高い周辺温度によって再び上昇することがある。
周辺温度が高い場合には、エンジンの熱は中ぐらいの温
度条件の場合よりゆるやかな割合で燃料レール14から
伝熱されていくので、レール14と燃料管18内の燃料
の冷却が妨げられている。“T”字形形状を有する燃料
系統においては、そのような圧力は逃がし弁の設定値、
例えば、70psi(約5kg/cm2 )に到達するま
で上昇することであろう。従って、そのような系統にお
いては、エンジン起動の時に燃料管の圧力を約70ps
i(約5kg/cm2 )にすることが可能である。その
ような高圧力は排気ガスの観点からも、エンジンの特性
の観点からも望ましくない。しかしながら、本発明にお
いては、燃料管18内の圧力は、エンジン12が停止さ
れた後でも、逃がし弁の設定値が、例えば、約30ps
i(約2kg/cm2 )に設定されているので、過剰な
圧力にはならない。エンジン12が起動すると、燃料管
18内の圧力は、公称圧力に近い圧力を得ることが可能
である。
してきたが、添付の特許請求の範囲で規定した本発明の
範囲を逸脱しない限り各種の変更、修正が可能である。
給系統ないしシステムの透視図。
図。
分の内面図。
分の内面図。
Claims (2)
- 【請求項1】 内燃エンジンのための燃料供給系統にお
いて、 燃料タンクと、 該燃料タンクと流体連通した燃料ポンプ、及び該ポンプ
の出力側において前記エンジンに連結された燃料レール
と流体連通した燃料管と、 前記ポンプから前記レールへの、また前記レールから前
記ポンプへの燃料の流れを制御すべく、前記燃料管内に
おいて前記燃料ポンプと前記燃料レールとの間に挿設さ
れた弁装置とを具備する燃料供給系統。 - 【請求項2】 自動車の内燃エンジンのための燃料供給
系統において、 (1) 燃料タンクと、 (2) 該燃料タンクと流体連通した燃料ポンプ、及び
該ポンプの出力側において前記エンジンに連結された燃
料レールと流体連通した燃料管と、 (3) 前記ポンプから前記レールへの、また前記レー
ルから前記ポンプへの燃料の流れを制御すべく、前記燃
料管内において前記燃料ポンプと前記燃料レールとの間
に挿設された弁装置とを具備し、該弁装置が (a) 入口及び出口を備えた弁ハウジングと、 (b) 前記燃料ポンプが前記燃料管に対して所定の燃
料圧力を及ぼしている場合、前記ポンプから前記燃料管
へ燃料が流れることを可能にすべく、前記ハウジング内
に取り付けられた逆止弁と、 (c) 前記燃料管内の燃料の圧力が前記所定の燃料圧
力より大きな所定の逃がし圧力を越えた場合、前記燃料
管内の燃料が前記ハウジングを通って前記燃料ポンプへ
流れることを可能にすべく、前記ハウジング内に取り付
けられた逃がし弁とを有している燃料供給系統。
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