JP3816519B2 - 圧力が調整された自動車の燃料供給装置 - Google Patents

Description

本発明は、自動車の内燃機関に燃料を供給する装置の分野に関するものである。
第１図に示したように、内燃機関に燃料を供給する従来の装置は、タンク12から燃料を採取し、この燃料を供給管16を介して、使用する区域、すなわち、一般的にインジェクタ14に向けるポンプ10からなる。過剰の燃料は、戻し管18を介してタンク12に戻される。ポンプ10は一般的に上流側フィルタ11を備えている。さらに、下流側フィルタ13が、供給管16内のポンプ10の出口に一般的に配置されている。
第１図に示したような従来の「ループ」配置は、それによって、戻し管を介してタンク12に戻る燃料が、使用部位14を通過するときに加熱されるという欠点を有している。さらに、ポンプ10の出口で燃料が連続的に高速で流動する必要があるので、消費される電気の量が無視できなくなってしまう。
このような燃料の加熱を避けて、それによって、タンク12内にたまる燃料の蒸気の放出を減少させるために、第２図に示したように、戻し管18が省かれている「一端が閉じられた」供給装置に関する提案がなされている。このような状況下において、第２図に示したように、好ましくは、並列に運転される圧力調整器20が供給管16内に組み込まれている。この圧力調整器20により、過剰の燃料がタンク12に戻ることができる。圧力調整器20には、バイパス管15を介して、一般的にフィルタ13より下流に、供給管16に接続された入口がある。調整器20からの出口は、タンク12中に開いている。
それにもかかわらず、このような装置は、完全に満足のいくものではない。ある装置ではまだ、ポンプの出口で燃料が永久的に高速で流動する必要があり、多量の電気を消費してしまう。さらに、ポンプ10が連続的に作動しているこのような装置は、音がうるさく、作動寿命の長いポンプが必要となる。
第３図に示したように、管15も、並列に接続された圧力調整器20も備えていないが、ポンプ10への電力供給源が、ポンプの出口に接続された、供給管16内の圧力に応答しているセンサ22により制御されている、一端が閉じられた他の供給装置も提案されている。センサ22の制御下において、ポンプ10の供給モジュール24は、インジェクタ14で必要とされる使用圧力と等しい出力圧力をポンプ10に与えるように設計されている。第３図に示した種類の装置が、例えば、米国特許第5,237,975号、ヨーロッパ特許第A-0024645号、同第A-0423636号、同第A-0289210号、およびＰＣＴ出願第A-88/01344号に記載されている。このような解決方法には実際に、ポンプを通過する燃料の量、およびフィルタを通過する燃料の量も減少させるという利点がある。それでも、完全な満足には至っていない。第１に、測定精度が必要とされるので、高価なセンサ22が必要である。第２に、常に満足のいく圧力調整には至らない。
本発明の目的は、既知の燃料供給装置を改良することにある。
本発明によると、この目的は、内燃機関の燃料供給装置であって、タンクから燃料を汲み上げるように設計されたポンプと、分岐継手なくしてポンプの出口に接続され、ポンプの作動を制御するように適用された、供給管内にある圧力接触片型の感圧性部材と、燃料を使用する部位の上流で、ポンプの出口に接続されて分岐していない供給管に直列に配置された調整器とからなり、感圧性部材が燃料を使用するのに必要とされる圧力よりも大きい切換しきい値を有し、エキスパンダ型の調整器が、使用部位に、好ましくはインジェクタの列に近接して位置していることを特徴とする装置により達成される。
本発明の他の特徴、目的、および利点は、非限定的実施例についての詳細な記載により、添付した図面を参照して明らかになる。
・ 第１図から第３図は、上述され、従来技術を示すものである。
・ 第４図および第５図は、本発明の供給装置の２つの異なる実施の形態を示した機能的なブロック図である。
・ 第６図は、本発明の状況において使用するのに適した圧力センサの縦断面図である。
・ 第７図は、本発明の状況において使用するのに適したエキスパンダ型調整器の縦断面図である。
第４図および第５図において、燃料タンク12、上流フィルタ11に関連したポンプ10、およびポンプ10の出口に接続され、使用部位14、例えば、インジェクタの列に燃料を送るように設計された供給管16からなるアセンブリが示されている。
第４図および第５図を観察すると、本発明の装置はさらに、供給管16内の圧力に応答するセンサ30と、使用部位14の上流に、供給管16と直列に配置されたエキスパンダ型調整器40とを備えているのが分かる。
圧力センサ30は、ポンプ10をそれ自体で制御する制御モジュール50に接続されている。
燃料タンク12および好ましくは電気ポンプであるポンプ10を様々な様式で組み込んでも差支えない。したがって、それらについては、以下に詳細に記載しない。
圧力センサ30は好ましくは、単純な感圧性接触片により構成されている。
第６図は、そのような感圧性接触片30の好ましい実施の形態を示している。
第６図に示した接触片は、定格スプリング35により一方側に、そして供給管16内の測定すべき燃料圧力により他方に引き付けられる変形可能な膜34により、２つのチャンバ32および33に区切られたハウジング31からなる。
センサ30はまた、２つの電気接点36および37を有しており、それらの相互接続状態は、膜34の位置、したがって、供給管16内の燃料圧力に依存する。
この目的のために、例えば、一方の接点36がハウジング31に固定され、第２の接点37が膜34に固定されている。
より正確には、第６図に示した非限定的実施の形態において、好ましくはシールされている第１のチャンバ32が、スプリング35および両方の電気接点36および37を収容する。第２のチャンバ33には、このチャンバ33を供給管16につながるように配置できる端部片38が設けられている。
このような感圧性接触片30は単純に作動する。チャンバ33内の燃料の圧力、したがって、供給管16内の圧力がしきい値に達すると、接点36と37との間の電気接続状態が変化する。
より正確には、第６図に示した好ましい実施の形態において、電気接点36および37は、供給管16内の燃料圧力が所定のしきい値より低いときはいつでも、相互接続されるように適用されている。このことは、閉じた状態のスイッチに対応している。
もちろん、反対の形状を用いても差支えない。すなわち、圧力センサ30と、ポンプ10との間に配置された制御モジュールを適用する場合、チャンバ33内の燃料の圧力が上述したしきい値より低いときに、電気接点36および37を隔てても差支えない。
供給管16は、分岐継手のない管であり、すなわち、ポンプ10の出口に接続された「一端が閉じられた」管である。すなわち、供給管16には、過剰の燃料をタンク12に戻す分岐継手がない。
前述したように、エキスパンダ型調整器40が、ポンプ10と、燃料が使用される部位14との間の供給管16内に直列に接続されている。
エキスパンダ型調整器40を様々な異なる様式で組み込んでも差支えない。
第７図は好ましい実施の形態を示している。
第７図は、感圧性の変形可能な膜44により２つのチャンバ42および43に区切られているハウジング41からなるエキスパンダ型調整器40を示している。
より正確には、一方のチャンバ42が、膜44を圧迫する定格スプリング45を収容している。
第２のチャンバ43には、端部部材47上に形成された入口46、および少なくとも１つの出口48がある。さらに、入口46は弁49により制御されている。弁49には、膜44に接続され、ハウジング41に関して弁座とともに作動する移動部材51がある。
膜44は、定格スプリング45により一方の方向に、そして、チャンバ43内の燃料圧力により反対の方向に引き付けられる。
弁49は、チャンバ43内の圧力がスプリング45の定格力よりも小さいときに入口が開き、チャンバ43内の圧力がスプリング45の定格力よりも大きくなったときに弁49が閉じるように設計されている。
このように、エキスパンダ型調整器40は、チャンバ43内で一定の圧力を維持するように機能する。
入口46を形成する端部部材47は、ポンプ10から由来する供給管16の一部に接続されている。出口48は、適切な継手により使用部位14に向けられている。
もちろん、入口46を構成する端部片47と供給管16との間の連結部、そして、出口48と使用部位14、例えば、インジェクタの列につながる配管との間の連結部にシーリング部材を設けることが必要である。
第４図および第５図において、参照番号50は、ポンプ10の制御モジュールを示しており、そのモジュールが図面に示されている。
圧力センサ30の定格圧力は、エキスパンダ型調整器40からの出口に必要とされる使用圧力よりも大きい。
供給管16内に必要とされる圧力に相当する、圧力センサ30の定格圧力は、エキスパンダ型調整器40の定格圧力に相当する、使用部位14に必要とされる圧力よりも、好ましくは少なくとも200ｍバール大きい。
従来の様式において、装置は好ましくは、供給管16上にフィルタ13を備えている。フィルタ13は、第４図に示したように圧力センサ30から下流に位置していても、または第５図に示したように圧力センサ30の上流に位置してもよく、それによって、エキスパンダ型調整器40が適切に作動するのに必要とされる圧力差を増大させずに、フィルタ13内の可能性のある様々な頭損失（目詰まりによる）を埋め合わせることができる。
フィルタ13を通過する燃料が純粋に消費されるものである限り、フィルタ13は既知の従来の配置されたものよりもサイズが小さくても差支えない。
このことによって、特に、第５図に示したように、タンク12の内側に、またはタンク12の壁に固定された基部に、フィルタ13を備えることが容易になる。
圧力センサ30および／またはフィルタ13の各々を、タンク12の内側か、またはタンク12の外側か、むしろその壁のいずれかに配置しても差支えない。
エキスパンダ型調整器40は好ましくは、使用部位、すなわち、インジェクタの列に位置している。
使用部位14に近接して位置しているエキスパンダ型調整器40が使用圧力を直接規定している限りは、可能性のある頭損失による有害な影響を恐れることなく、従来の装置よりも小さい断面の供給管16を使用することができる。
本発明において、ポンプ10はまた、純粋な消費される燃料のみを送り出すのが分かる。その結果、ポンプが消費する電気は少ないままである。さらに、ポンプの寿命は、供給管16への分岐継手を備えた従来の配置と比較して長くなる。
圧力センサは好ましくは、圧力しきい値に対して校正されたオン／オフ情報を、ポンプ10を制御する動力ステージに直接送る。この圧力しきい値は、前述したように、エンジンが燃料を使用する圧力よりもやや大きいように選択されている。
エキスパンダ型調整器40の定格スプリング45を収容するチャンバ42は、第７図に示したように閉じたチャンバであっても、あるいは、参照圧力、例えば、大気圧または吸入マニホールドの圧力にチャンバ42を配置できるように開いたチャンバであってもよい。
従来の様式において、ポンプ10を含む燃料汲上げユニットに燃料測定装置を取り付けても差支えない。
本発明はまた、上述した供給装置が取り付けられたタンクに関するものである。
本発明の好ましい特徴によると、圧力しきい値に対して校正され、圧力センサ30から送られるオン／オフ情報は、第４図および第５図に示したように、エンジン制御コンピュータ60に適用される。
上述したポンプ制御モジュール50をコンピュータ60内に組み込んでもよい。
このように、コンピュータ60は、センサ30からの情報を用いて、燃料供給装置の状況分析を行なっても差支えない。
状況分析は、燃料回路内の圧力をモニタする方策を適用することにより行なう（スイッチをオンにした後の圧力上昇時間、エンジンが停止した後に維持される燃料圧力、一定かまたは所定の範囲内に維持される圧力をモニタする）。
この状況分析機能をそれ自体として用いても差支えない。しかしながら、圧力センサ30から送られる燃料回路圧力に関する情報を、燃料ポンプ10を駆動するために用いて、上述したように、電気を節約してもよい。この構成により、使用するセンサの数を節約できるだけでなく、燃料ポンプ10を駆動する機能をエンジン制御装置60内に組み込むことにより、装置全体（単一の制御電子装置60、単一の情報源）のコストが減少し、より完全な制御方策（新しい情報のために追加補正が可能である）が得られ、状況分析がより単純になる（ポンプ駆動機能からの要求に続いて認識される反応）。
圧力センサ30からの情報を使用することにより、エンジン制御装置が燃料供給装置の状況分析をすることができる（インジェクタ部材14による漏れ、この部材野適切な作動）。
このような情報を使用することにより、放出された汚染物に関する、ますます厳しくなっている新しい汚染回避基準を満たすことができ、混合物を調製する際に関係する要因の全てを状況分析することができる。

Claims (13)

1. 内燃機関の燃料供給装置であって、タンクから燃料を汲み上げるように設計されたポンプと、該ポンプの出口に接続されてそのポンプの作動を制御するように適用された、非分岐供給管内にある圧力接触片型の感圧性要素と、燃料の使用部位より上流で、前記ポンプの出口に接続された前記非分岐供給管に直列に配置されたエキスパンダ型の調整器とを有してなり、前記感圧性要素が、前記調整器の定格圧力に相当する、使用部位に必要とされる圧力よりも大きい切換しきい値を有し、前記調整器が使用部位に近接して位置していることを特徴とする装置。
2. 前記圧力接触片が、圧力しきい値に対して校正されたオンオフ電気信号を電気ポンプの動力ステージに送ることを特徴とする請求の範囲第１項記載の装置。
3. 前記感圧性要素の切換しきい値が、燃料を使用するのに必要とされる圧力よりも少なくとも200ｍバール大きいことを特徴とする請求の範囲第１項または第２項記載の装置。
4. 前記感圧性要素が、一方の側で定格スプリングに、他方の側で前記供給管内の圧力にさらされる膜により２つのチャンバに区切られるハウジングを有してなる圧力接触片により構成されると共にその相互接続状態が前記膜に加えられる燃料圧力に依存する２つの電気接点を備えていることを特徴とする請求の範囲第１項から第３項いずれか１項記載の装置。
5. 前記圧力接触片が、定格しきい値より低い入口燃料圧力に対して閉じる電気スイッチを形成することを特徴とする請求の範囲第４項記載の装置。
6. 前記エキスパンダ型の調整器が、感圧性膜により２つのチャンバに区切られるハウジングを有してなり、一方のチャンバが少なくとも、弁により制御される入口および出口を有することを特徴とする請求の範囲第１項から第５項いずれか１項記載の装置。
7. 前記エキスパンダ型の調整器が、定格スプリングを収容する閉じたチャンバを有することを特徴とする請求の範囲第６項記載の装置。
8. 前記エキスパンダ型の調整器が、定格スプリングを収容し、参照圧力、例えば、大気圧または吸入マニホールドの圧力に接続する開口部を備えたチャンバを有することを特徴とする請求の範囲第６項記載の装置。
9. 前記ポンプの出口に接続された前記供給管上の前記感圧性要素より上流に位置するフィルタを備えていることを特徴とする請求の範囲第１項から第８項いずれか１項記載の装置。
10. 前記感圧性要素からの情報が、燃料供給装置の状況分析をする目的のために、エンジン制御コンピュータに送られることを特徴とする請求の範囲第１項から第９項いずれか１項記載の装置。
11. 前記ポンプの制御モジュールが前記エンジン制御コンピュータ内に組み込まれていることを特徴とする請求の範囲第10項記載の装置。
12. 前記エンジン制御コンピュータが、前記感圧性要素からの情報に基づいて、そして、スイッチを入れた後の圧力上昇時間、エンジンが停止した後に維持される燃料圧力、および一定かまたは所定の範囲内に維持される圧力から成るパラメータのうちの少なくとも１つに基づいて、状況分析を行なうことを特徴とする請求の範囲第10項または第11項記載の装置。
13. 請求の範囲第１項から第12項いずれか１項記載の供給装置を備えたタンク。

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