JP2000514153A - 圧力保持装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 自動車の内燃機関（１）に設けられた燃料供給装置のための圧力保持装置では、アキュムレータ（５）が、内燃機関（１）に通じる供給管路（７）に配置されている。このアキュムレータ（５）は圧力室（１３）を有しており、この圧力室（１３）は、圧縮ばね（１９）によってプレロードをかけられた可動壁（１４）によって制限されている。この可動壁（１４）の位置は、移動距離測定装置（１８）によって検出されて、調整装置（１２）へ伝送される。この調整装置（１２）は燃料ポンプ（３）の回転数を、可動壁（１４）の位置に関連して調整する。

Description

【発明の詳細な説明】 圧力保持装置 本発明は、自動車の内燃機関に設けられた燃料供給装置のための圧力保持装置 であって、当該圧力保持装置が、燃料ポンプと内燃機関との間の供給管路に接続 すべき、圧力室を有するアキュムレータを備えており、該アキュムレータが、圧 力室内に存在する燃料の容積を制限するためにプレロードをかけられた可動壁と 、該可動壁の位置を検出するための手段とを有しており、しかも燃料ポンプが、 前記可動壁の位置に関連して調整装置を介して調整可能である形式のものに関す る。 このような形式の燃料供給装置は、既に実験的に自動車において使用されてお り、従って既に公知である。アキュムレータは、燃料の中間蓄えのために働き、 燃料ポンプの間欠的な作動を可能にする。このアキュムレータは、可動壁の行程 を制限する２つのリミットスイッチを有している。圧力室が満たされると、直ち に調整装置が燃料ポンプを遮断する。次いでアキュムレータから内燃機関に燃料 が供給される。圧力室がほぼ完全に空になった後に、燃料ポンプは再び接続され て、内燃機関に燃料を供給する。圧力保持装置は特に、過剰燃料を内燃機関から 燃料タンクへ戻し案内する ために設けられる戻し管路の代わりに使用される。戻し管路を備えた燃料供給装 置に比べて圧力保持装置は、燃料ポンプの電力消費を最大９５％だけ減少させる ことができるという利点を有している。このことは、特に市街地交通において自 動車の燃料消費量の減少をもたらす。 公知の圧力保持装置における欠点は、燃料ポンプが遮断されている状態でアキ ュムレータから内燃機関へ燃料が供給される場合に比べて、燃料ポンプが作動し ている状態では、燃料供給装置内により高い圧力が形成されることである。この ような圧力の差が生じる原因は、可動壁の行程にわたって変化するプレロード力 と、可動壁の運動に及ぼす摩擦力の影響とにある。これにより燃料供給装置内に は圧力変動が生じてしまい、この圧力変動は、圧力調整弁によって補償されなけ ればならない。しかしこの圧力調整弁は故障しやすく、しかも非常にコストのか かる部品である。 本発明の課題は、冒頭で述べた形式の圧力保持装置を改良して、できるだけ廉 価に製作することができ、しかも燃料供給装置内の圧力変動が十分に阻止される ような圧力保持装置を提供することである。 この課題を解決するために本発明では、前記調整装置が、可動壁の所定の中間 位置を形成するために形成されているようにした。 このような構成により、燃料供給装置内の圧力変動 は、圧力調整弁を使用することなく十分に阻止される。それというのは、圧送さ れた燃料が少なすぎる場合又は多すぎる場合に、圧力室がまず短時間に緩衝器と して働くからである。可動壁は、要求に応じた燃料ポンプの調整を行うための調 整装置用のセンサとして働く。この圧力保持装置は、圧力調整弁を節約すること により少数の構成部材から成っているので、特に廉価に製作され得る。本発明に よる圧力保持装置は、噴射装置又は気化器を備えた燃料供給装置において使用す るために適している。 燃料ポンプは、公知の圧力保持装置の場合と同様に、スイッチによって接続・ 遮断することもできるが、しかしそのためには、これらのスイッチが可動壁の中 間位置の近傍に配置されていなければならないので、燃料ポンプの頻繁な切換え をもたらしてしまう。しかし、本発明の有利な構成では、可動壁の位置が、調整 装置に接続された電気的な移動距離測定装置によって検出可能であり、燃料ポン プの圧送出力が、調整装置によって調整可能であるので、圧力保持装置は燃料ポ ンプの頻繁な切換を必要としなくなる。これにより、本発明による燃料供給装置 では、燃料ポンプが必要に応じてのみ切り換えられるように調整され、アキュム レータは、例えば内燃機関の負荷交番により惹起される圧力変動を補償するため に働く。 本発明の別の有利な構成では、燃料ポンプの回転数 が調整装置によって可変であるので、燃料ポンプの圧送出力を簡単に調整するこ とができる。この場合、燃料ポンプがなだらかなポンプ特性線（ｐ＝一定の場合 、Ｑ＝ｆ_(u)）を有していると有利である。 アキュムレータの圧力室は、例えば分岐管路を介して、燃料ポンプと内燃機関 との間に配置された供給管路に接続することができる。しかしこれにより燃料供 給装置は、分岐管路内に存在する燃料が原因で、燃料供給装置内の圧力変動に対 する反応が極めて鈍くなる。しかし、圧力室が、この圧力室を燃料ポンプに接続 するための流入口と、内燃機関に接続するための流出口とを有していると、圧力 保持装置は特に迅速に圧力変動に反応するようになる。これにより圧力室は、燃 料ポンプの作動時に常に燃料によって貫流される。しかもこのことは、燃料ポン プが所定のタイミングで間欠的に作動される場合でも、燃料供給装置内に小さな 圧力変動しか生ぜしめない。更に、分岐管路を無くすことにより、圧力保持装置 の組付けも一層簡単になる。 可動壁は、例えば圧力室の上部領域を仕切っていて、その自重によって圧力室 内に規定の圧力を形成することができる。これに対して択一的に、可動壁はフロ ートとして形成されていてもよい。その場合、燃料供給装置内において規定され た圧力は、燃料柱によって形成される。しかしこの場合には、作動装置が振動の 影響を著しく受ける。また、規定の圧力を、アキュムレータ内に位置するエアク ッションを用いて形成することも考えられる。しかしこのようなエアクッション は、温度依存性であり且つ大きな寸法のアキュムレータを必要とするという欠点 を有している。そこで、本発明の更に別の有利な構成では、可動壁がばねエレメ ントによってプレロードをかけられており、これにより圧力保持装置は特にコン パクトに形成される。この場合、振動は可動壁に対して僅かな影響しか及ぼさな いので、ばねエレメントによって可動壁の中間位置で、特に一定の圧力が形成さ れる。可動壁の行程にわたって圧力室内にできるだけ一定の圧力を形成するため に、本発明の更に別の有利な構成では、ばねエレメントが特になだらかなばね特 性線を有している。 本発明の更に別の有利な構成では、可動壁が圧力室の底部領域に配置されてい るので、圧力室内に存在する燃料柱が、ばね力に抗して作用する。 本発明の更に別の有利な構成では、可動壁が圧力室の側方領域に配置されてい るので、圧力室内に存在する燃料柱は、燃料供給装置内に形成された圧力に影響 を及ぼさない。 本発明の更に別の有利な構成では、可動壁がピストンを有しているので、可動 壁は特に廉価に製作可能となる。 本発明の更に別の有利な構成では、可動壁がダイヤ フラムを介して圧力室に接続されているので、可動壁の傍らを通って流れる燃料 漏れを確実に阻止し得る。 本発明の更に別の有利な構成では、ダイヤフラムが、補強されたゴム製ダイヤ フラムであるので、このダイヤフラムは特に高い強度を有している。 本発明の更に別の有利な構成では、ダイヤフラムがベローズ状に成形された薄 板から製作されているので、このダイヤフラムは、付加的に組み込むべきばねエ レメントを使用することなく、圧力室内に規定の圧力を形成することができる。 内燃機関の燃料節約型運転を得るためには、吸気管と、該吸気管に突入してい る噴射ノズル内の燃料との間に、一定の相対圧力が生じることが必要である。こ の相対圧力は、本発明の更に別の有利な構成では、アキュムレータが可動壁の、 圧力室とは反対の側に、圧力補償ボックスを有していて、この圧力補償ボックス が、内燃機関の吸気管との接続部を有していることによって容易に形成される。 本発明の更に別の有利な構成では、移動距離測定装置がポテンショメータを有 しているので、移動距離測定装置は構造的に特に単純に形成される。このような 構成に対して択一的に、移動距離測定装置は、可動壁の位置に関連して変化する インダクタンス又はキャパシタンスを有していてもよい。適当な移動距離測定装 置の選択は、使用される調整装置に関連して行われる 。 本発明の更に別の有利な構成では、可動壁の位置が光学的なセンサエレメント によって検出可能であるので、可動壁の位置は無接触式に検出され得る。これに より、この移動距離測定装置は摩耗なく作動する。 本発明の更に別の有利な構成では、移動距離測定装置が、ばねエレメント又は ダイヤフラムに配置された抵抗線ひずみゲージを有しているので、ダイヤフラム の位置が特に廉価に検出され得る。 燃料ポンプの調整動作や、可動壁の行程にわたって変化する、ばねエレメント のばね力は、噴射装置の噴射レール（Ｅｉｎｓｐｒｉｔｚｌｅｉｓｔｅ）におい て圧力変動を生ぜしめる恐れがある。本発明の更に別の有利な構成では、内燃機 関の噴射ノズルの噴射時間が、中央電子制御装置によって移動距離測定装置の信 号に関連して制御可能であるので、このような圧力変動が噴射ノズルにおける噴 射量を変化させることが阻止される。 本発明の更に別の有利な構成では、燃料フィルタが圧力室内に配置されている ので、燃料フィルタを備えた燃料供給装置が特に少数の構成部材から成っている 。 燃料ポンプが所定のタイミングで間欠的に作動させられる場合には、圧力室の 流入口に、燃料ポンプの遮断時に閉じる逆止弁が配置されていることによって、 圧力室から燃料タンク内への燃料の逆流が容易に阻止される。 本発明は、多数の実施態様を可能にする。本発明の基本原理を分かりやすく説 明するために、これらの実施態様のうちのいくつかを図面に示し、以下に詳しく 説明する。 第１図は、本発明による圧力保持装置を備えた燃料供給装置の概略図であり； 第２図及び第３図は、アキュムレータの２つの実施例を示している。 第１図には、内燃機関１に燃料タンク２から燃料を供給する燃料ポンプ３を備 えた、燃料供給装置に配置された圧力保持装置が示されている。燃料ポンプ３は 、スプラッシュポット４内に配置されていて、燃料をまずアキュムレータ５へ圧 送する。このアキュムレータ５は、内燃機関１に設けられた噴射レール６に通じ た供給管路７に配置されている。噴射レール６から燃料は、吸気管８内に配置さ れた噴射ノズル９に流入する。吸気管８は、アキュムレータ５との接続部１０を 有している。噴射ノズル９は、中央電子制御装置１１によって制御される。アキ ュムレータ５に並んで、燃料ポンプ３を調整する調整装置１２が配置されている 。 アキュムレータ５は、可動壁１４によって仕切られている圧力室１３を有して いる。図示の可動壁１４は 、中間位置に位置している。燃料は、燃料ポンプ３から流入口１５を介して圧力 室１３に流入する。この燃料は、圧力室１３から流出口１６を介して噴射レール ６に向かって流出する。可動壁１４はダイヤフラム１７を有しており、このダイ ヤフラム１７は、例えば補強されたゴム製ダイヤフラムである。このダイヤフラ ム１７の位置、ひいては圧力室１３の容積は、移動距離測定装置１８によって検 出され、中央電子制御装置１１と調整装置１２とに報知される。ダイヤフラム１ ７は、圧縮ばね１９によって圧力室１３に向かってプレロードをかけられている 。圧力室１３内には燃料フィルタ２０が配置されている。アキュムレータ５の、 圧力室１３とは反対の側の領域は、圧力補償ボックス２１として形成されており 、この圧力補償ボックス２１には、吸気管８に通じる接続部１０が接続されてい る。 内燃機関１の運転中に、燃料ポンプ３は燃料を、圧力室１３を介して噴射レー ル６へ圧送する。可動壁１４に設けられた圧縮ばね１９は、供給管路７内に規定 された圧力が得られるように設計されている。可動壁１４は、例えば供給管路７ 内の圧力上昇時に、図面で見て左側に向かって運動して、圧力室１３の容積を拡 大する。この場合、移動距離測定装置１８は、可動壁１４の位置に関連して電気 信号を発生させ、この信号を調整装置１２と中央電子制御装置１１とに伝送する 。次いで調整装置１２は、可動壁１４が再び中間位置へ戻るまで、燃料ポンプ３ の回転数を減少させる。燃料供給装置内部に生じる恐れのある圧力変動は、中央 電子制御装置１１により噴射ノズル９において、例えば噴射時間にわたって補償 される。 第２図には、本発明の別の実施例に基づくアキュムレータ２２が示されている 。この実施例では、アキュムレータ２２の可動壁２３が、圧縮ばね２４によりプ レロードをかけられたピストン２５を有している。このピストン２５は、アキュ ムレータ２２内に摺動可能に配置されていて、これにより圧力室２６の容積を変 化させることができる。アキュムレータ２２の、圧力室２６からピストン２５に よって仕切られた領域は、通気孔２７を有している。ピストン２５の位置は、ポ テンショメータ２９を備えた移動距離測定装置２８によって検出される。 第３図に示した更に別の実施例によるアキュムレータ３０では、可動壁３１が 、ベローズ状に成形された薄板から成るダイヤフラム３２を有している。これに よって、このダイヤフラム３２はそれ自体ばね弾性的に形成されているので、ア キュムレータ３０の圧力室３３内に規定の圧力を形成するために別個のばね部材 を必要としない。移動距離測定装置３４は、ダイヤフラム３２に抵抗線ひずみゲ ージ３５を有しており、この抵抗線ひずみゲージ３５は、ダイヤフラム３２の形 状、ひいては圧力室３３の容積に関連して、調整装置３６に電気信号を伝送する 。圧力室３３の流入口１５には、逆止弁３７が配置されており、この逆止弁３７ は、燃料ポンプの遮断された状態で、第１図に示した燃料タンク２への燃料の逆 流を阻止する。

【手続補正書】特許法第１８４条の８第１項 【提出日】平成１０年７月１６日（１９９８．７．１６） 【補正内容】 明細書 圧力保持装置 本発明は、自動車の内燃機関に設けられた燃料供給装置のための圧力保持装置 であって、当該圧力保持装置が、燃料ポンプと内燃機関との間の供給管路に接続 すべき、圧力室を有するアキュムレータを備えており、該アキュムレータが、圧 力室内に存在する燃料の容積を制限するためにプレロードをかけられた可動壁と 、該可動壁の位置を検出するための手段とを有しており、しかも燃料ポンプが、 前記可動壁の位置に関連して調整装置を介して調整可能である形式のものに関す る。 圧力調整器を燃料供給システムにおいて使用し、この圧力調整器のダイヤフラ ムの位置に関連して燃料ポンプを調整することは公知である（米国特許第３８２ ４９７４号明細書；米国特許第１８３７５０４号明細書；米国特許第４７２８２ ６４号明細書）。このような公知の装置の欠点は、燃料ポンプの調整が行われる にもかかわらず、内外の影響に基づいて燃料供給システム内に圧力変動が生じて しまうことである。 このような形式の燃料供給装置は、既に実験的に自動車において使用されてお り、従って既に公知である。アキュムレータは、燃料の中間蓄えのために働き、 燃料ポンプの間欠的な作動を可能にする。このアキュムレータは、可動壁の行程 を制限する２つのリミットスイッチを有している。圧力室が満たされると、直ち に調整装置が燃料ポンプを遮断する。次いでアキュムレータから内燃機関に燃料 が供給される。圧力室がほぼ完仝に空になった後に、燃料ポンプは再び接続され て、内燃機関に燃料を供給する。圧力保持装置は特に、過剰燃料を内燃機関から 燃料タンクへ戻し案内するために設けられる戻し管路の代わりに使用される。戻 し管路を備えた燃料供給装置に比べて圧力保持装置は、燃料ポンプの電力消費を 最大９５％だけ減少させることができるという利点を有している。このことは、 特に市街地交通において自動車の燃料消費量の減少をもたらす。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．自動車の内燃機関に設けられた燃料供給装置のための圧力保持装置であっ て、当該圧力保持装置が、燃料ポンプと内燃機関との間の供給管路に接続すべき 、圧力室を有するアキュムレータを備えており、該アキュムレータが、圧力室内 に存在する燃料の容積を制限するためにプレロードをかけられた可動壁と、該可 動壁の位置を検出するための手段とを有しており、しかも燃料ポンプが、前記可 動壁の位置に関連して調整装置を介して調整可能である形式のものにおいて、前 記調整装置（１２，３６）が、可動壁（１４，２３，３１）の所定の中間位置を 形成するために形成されていることを特徴とする、圧力保持装置。 ２．可動壁（１４，２３，３１）の位置が、前記調整装置（１２，３６）に接 続された、電気的な移動距離測定装置（１８，２８，３４）によって検出可能で あり、燃料ポンプ（３）の圧送出力が、前記調整装置（１２，３６）によって調 整可能である、請求項１記載の圧力保持装置。 ３．燃料ポンプ（３）の回転数が、前記調整装置（１２，３６）によって可変 である、請求項１又は２記載の圧力保持装置。 ４．圧力室（１３，２６，３３）が、該圧力室を燃料ポンプ（３）に接続する ための流入口（１５）と、 該圧力室を内燃機関（１）に接続するための流出口（１６）とを有している、請 求項１から３までのいずれか１項記載の圧力保持装置。 ５．可動壁（１４，２３，３１）が、ばねエレメント（圧縮ばね１９，２４； ダイヤフラム３２）によってプレロードをかけられている、請求項１から４まで のいずれか１項記載の圧力保持装置。 ６．可動壁（１４，２３，３１）が、圧力室（１３，２６，３３）の底部領域 に配置されている、請求項５記載の圧力保持装置。 ７．可動壁（１４，２３，３１）が、圧力室（１３，２６，３３）の側方領域 に配置されている、請求項１から６までのいずれか１項記載の圧力保持装置。 ８．可動壁（２３）がピストン（２５）を有している、請求項１から７までの いずれか１項記載の圧力保持装置。 ９．可動壁（１４，３１）が、ダイヤフラム（１７，３２）を介して圧力室（ １３，３３）に接続されている、請求項１から８までのいずれか１項記載の圧力 保持装置。 10．ダイヤフラム（１７）が、補強されたゴム製ダイヤフラムである、請求項 １から９までのいずれか１項記載の圧力保持装置。 11．ダイヤフラム（３２）が、ベローズ状に成形された薄板から製作されてい る、請求項１から１０まで のいずれか１項記載の圧力保持装置。 12．アキュムレータ（５，２２，３０）が、可動壁（１４，２３，３１）の、 圧力室（１３，２６，３３）とは反対の側に圧力補償ボックス（２１）を有して おり、該圧力補償ボックス（２１）が、内燃機関（１）の吸気管（８）との接続 部（１０）を有している、請求項１から１１までのいずれか１項記載の圧力保持 装置。 13．移動距離測定装置（２８）が、ポテンショメータ（２９）を有している、 請求項１から１２までのいずれか１項記載の圧力保持装置。 14．可動壁（１４，２３，３１）の位置が、光学的なセンサエレメントによっ て検出可能である、請求項１から１３までのいずれか１項記載の圧力保持装置。 15．移動距離測定装置（３４）が、ばねエレメント又はダイヤフラム（３２） に配置された抵抗線ひずみゲージ（３５）を有している、請求項１から１４まで のいずれか１項記載の圧力保持装置。 16．内燃機関（１）に設けられた噴射ノズル（９）の噴射時間が、中央電子制 御装置（１１）によって、移動距離測定装置（１８，２８，３４）の信号に関連 して制御可能である、請求項１から１５までのいずれか１項記載の圧力保持装置 。 17．燃料フィルタ（２０）が圧力室（１３，２６，３３）内に配置されている 、請求項１から１６までの いずれか１項記載の圧力保持装置。 18．圧力室（３３）の流入口（１５）内に、燃料ポンプ（３）の遮断時に閉じ る逆止弁（３７）が配置されている、請求項１から１７までのいずれか１項記載 の圧力保持装置。