JPH06272631A - 燃料ポンプマニホルド - Google Patents

燃料ポンプマニホルド

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JPH06272631A
JPH06272631A JP6012424A JP1242494A JPH06272631A JP H06272631 A JPH06272631 A JP H06272631A JP 6012424 A JP6012424 A JP 6012424A JP 1242494 A JP1242494 A JP 1242494A JP H06272631 A JPH06272631 A JP H06272631A
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pressure
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 本発明は、燃料ポンプマニホルドに関するも
のである。 【構成】 少なくとも一つの燃料噴射装置28と、可変
圧力型燃料ポンプ40を有する自動車エンジンのノーリ
ターン燃料システム用燃料ポンプマニホルド22であっ
て、燃料ポンプ40の出口側に連結する燃料入口通路6
4と、燃料入口通路64と連絡する燃料出口通路68
と、燃料出口通路68に配置され、燃料出口通路68に
おける燃料圧力が燃料入口通路64における燃料圧力よ
り大きくなった場合に閉じる逆止弁72と、通常は閉じ
られ、燃料ポンプ出口の燃料圧力が低下することによ
り、燃料出口通路68の燃料圧力が燃料入口通路64の
燃料圧力よりも少なくとも所定の最小値以上高くなった
ときに開くベントバルブ120で構成されることを特徴
とする燃料ポンプマニホルド22。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、自動車エンジン燃料シ
ステム、特に戻りラインのない燃料システムの燃料ポン
プマニホルドに関する。
【0002】
【従来の技術】米国特許5,044,344は、燃料ポ
ンプモジュールを有する自動車の内燃機関の燃料システ
ムを開示し、この燃料ポンプモジュールは、タンクの中
に納められ、燃料レール及び燃料噴射装置への燃料送り
出しラインにのみ連結されている。燃料噴射装置に供給
される燃料の量を自動的に補正しながら、燃料噴射装置
での燃料圧力を一定に維持するため、燃料ポンプ用電動
モータの回転速度は電子回路により可変である。この燃
料システムでは、燃料レールまたは燃料噴射装置からタ
ンクまでの燃料戻りラインが設けられていないため、ノ
ーリターン燃料システムと呼ばれることが多い。この燃
料ポンプのマニホルドには、エンジン及びポンプが停止
した場合に燃料レール及び燃料噴射装置における燃料圧
力を維持するための逆止弁、及び燃料レール及び燃料噴
射装置の圧力が上昇し基準値を越えた場合に燃料をタン
クに戻すためのリリーフバルブが設けられている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】エンジンによっては、
運転状態の変化に応じて燃料圧力を可変にすることが好
ましい場合がある。スロットルバルブが全開の場合の方
がアイドリング時に比較し、燃料噴射装置の燃料圧力が
十分大きいことが望ましい。当該エンジンにおいてスロ
ットルバルブが全開の状態から、アインドリング状態に
急速に移行する場合、混合気の燃料濃度が高くなり過ぎ
るのを防止するため、燃料噴射装置の燃料圧力を即座に
下げるべきである。そうしなければ、エンジンの性能が
低下するとともに、排ガス量が過剰となるからである。
【0004】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決すため、
本発明に係る燃料ポンプマニホルドは、少なくとも一つ
の燃料噴射装置と、可変圧力型燃料ポンプを有する自動
車エンジンのノーリターン燃料システム用燃料ポンプマ
ニホルドであって、前記燃料ポンプの出口側に連結する
燃料流入口を有するハウジングの中に設けられた燃料入
口通路と、前記ハウジングの中に設けられ、前記燃料流
入口の下手において前記燃料入口通路と連絡する燃料出
口通路と、前記燃料出口通路に配置され、前記燃料出口
通路における燃料圧力が前記燃料入口通路における燃料
圧力より大きくなった場合に閉じる逆止弁と、前記逆止
弁の下手の前記燃料出口通路、及び前記燃料流入口の下
手で前記逆止弁の上手の前記燃料入口通路のみに通ずる
ベント通路と、前記ベント通路に配置され、通常は閉じ
られ、燃料ポンプ出口の燃料圧力が低下することによ
り、前記燃料出口通路の燃料圧力が前記燃料入口通路の
燃料圧力よりも少なくとも所定の最小値以上高くなった
ときに開くベントバルブで構成されることを特徴とす
る。
【0005】
【作用】エンジンの状態に応じて噴射装置における燃料
圧力を下げるため、エンジンに供給される燃料の逆流を
防止するための逆止弁を有する燃料ポンプマニホルドに
は、燃料ポンプの出口側へ燃料を戻すバイパスベントバ
ルブが設けられ、エンジンに供給される燃料の圧力を下
げることができる。これによって、負荷運転時における
燃料の派生的な損失(parasitic loss)及びシステム効
率の低下を避けることができる。また、過剰な圧力が生
じた場合を考慮して、マニホルドにもリリーフバルブを
設けることが好適である。これによって、燃料を直接タ
ンクに排出することができ、システムの圧力を低下させ
ることができる。
【0006】
【実施例】本発明を添付図面を参照して以下に詳述す
る。図1に、本発明の一実施例における燃料ポンプマニ
ホルド22を有する燃料ポンプモジュール20を示す。
この燃料ポンプマニホルド22は、燃料ライン24によ
って、内燃機関30の燃料レール26及び燃料噴射装置
28に連結されている。この内燃機関30には、空気取
入れマニホルド32及び排気マニホルド34が設けら
れ、自動車等に使用される。前記ポンプモジュール20
は、組立状態で、燃料タンク内に納められるとともに、
タンク内には、さらに燃料レベルセンサ38及び燃料ポ
ンプ40が設けられている。この燃料ポンプ40の出口
は前記マニホルド22に連結し、入口は燃料フィルタ4
2を介してタンクの底部に連絡している。このポンプ4
0は電動モータによって駆動され、当該ポンプ40から
エンジンに送出される燃料の圧力を制御できるように回
転速度は可変である。この燃料システムには、エンジン
からタンクへの燃料戻りラインが全く設けられておら
ず、ノーリターンシステムと呼ばれることが多い。
【0007】図1及び図2に示すように、マニホルド2
2は、好適には合成樹脂成形されたハウジング46を有
し、当該ハウジング46の中には、圧力変換器組立体4
8及びプリント回路板50が外部カバー52によって囲
まれた状態で設けられる。この回路板50には、電動モ
ータ44の速度を可変制御するための電子回路が設けら
れ、これによって、燃料ポンプ40の出力を燃料圧力変
換器48からの信号、及び典型的な例として、エンジン
の運転を制御するための中央演算ユニットを含むエンジ
ン制御モジュールからの各種信号によって制御してい
る。電気信号及び運転動力は、結合部組立体54を介し
て前記回路板50に供給され、モータに電流が流れ、電
気コネクタ組立体56を介してレベルセンサからの信号
が入力される。また、このマニホルド22の周囲を、ア
セチルなどの合成樹脂材料を射出成形して形成されたポ
ンプモジュール用カバー又は上部キャップ58により包
み込むことが好適である。
【0008】前記圧力変換器には、本願の同時係属出願
(出願番号07/984,896、1992年12月2
日出願)に開示されるとともに、特許請求の範囲に記載
されている形式の容量式変換器が好適である。さらに、
センサ及び制御回路には、やはり本願の同時係属出願
(1993年2月8日出願)に開示されるとともに、特
許請求の範囲に記載されている形式のものが好適であ
る。これらの出願に開示されている構成要素は、本願の
実施例にも記載されているため、詳細な説明は省略す
る。
【0009】図2及び図3に示すように、ハウジング4
6には燃料ポンプ40の出口側に組み込まれた燃料流入
通路64及び結合部66が設けられている。また、マニ
ホルド22にも、前記流入通路及び出口側結合部70と
連通する燃料出口通路68が設けられている。この出口
側結合部70は燃料排出ライン24に連通している。エ
ンジン及び燃料ポンプが停止した場合、出口通路68及
び送出ライン24おける燃料圧力は、通常は閉状態にあ
り、燃料ポンプが稼働して、出口通路に燃料を供給する
と開く逆止弁組立体72によって維持されている。
【0010】この逆止弁組立体72は、好適にはハウジ
ングの中に成形される弁座74を有するとともに、摺動
可能に前記通路68に設けられ、該通路68に圧接する
星型座金80によって保持されるバネによって付勢変位
することにより閉じられる弁体76を有する。シールの
目的で、Oリング82が弁体76の球根状のスタッド8
4に取付けられ、弁体76上のディスク部88に据えら
れる。弁体76にはまた、軸方向に延設され、放射状に
突出する4本のリブ90が設けられ、このリブは、弁体
76の周囲方向に等しい空隙を有し、ほぼ十字型の断面
となるように配置される。弁が閉じている場合、Oリン
グ82は弁座74を付勢し、シール効果を発揮する。ま
た、弁が開いている場合、燃料は前記リブの間の空間9
2を通って、Oリング82及びディスク部88のまわり
を流れる。圧力が最小燃料噴射装置作動圧力(通常は2
0psig乃至40psigの範囲にある。)より十分低くなっ
たときに(通常は2psig乃至5psig。)前記弁72が開
くように、前記バネ78による予荷重及びバネ係数を決
定する。
【0011】過剰圧力から燃料システムを保護するた
め、通常は閉じているリリーフバルブ組立体94が、逆
止弁72の下手側の前記出口通路68、及び燃料モジュ
ール20に連絡するとともに、そこからハウジング46
の外側の空間を通じて燃料タンク30と連絡する通路9
6に配置されている。当該リリーフバルブ組立体94に
は、半球状の弁頭100を有する弁体98が備えられ、
この弁頭100は圧縮バネ102によって付勢変位する
ことにより、好適には球面状にハウジング46内に成形
された補助弁座104と係合しシール効果を発揮する。
前記弁頭100を弁座104に案内し、両者の軸線を一
致させるため、前記弁体98は穴部108の中に、座ぐ
り部114に圧接するリテーナキャップ112の軸部1
10を介して摺動可能に受け入れられる弁棒106を有
する。前記穴部108を介して燃料を排出するため、こ
の穴部108は連通口116を介してハウジング内の座
ぐり部118に連通している。前記バネ102を安定さ
せるとともに、弁94が開閉する際にこのバネ102が
軸線から側面方向に変形することができる範囲を制限す
るため、前記軸部110はバネ102の中に突出すると
ともに、バネ102の内径よりわずかに小さい外径を有
することが好適である。軸部110の自由端と当接する
弁体76によって、弁94の開度が制限される。
【0012】弁体76の弁棒106は黄銅製が好適であ
り、また半球弁頭100は、ガソリン、アルコール、デ
ィーゼル燃料及び通常それらを汚染する物質による浸食
及び劣化に対して抵抗性を有する樹脂等で成形されたも
のが好適である。そして、リリーフバルブ94は通常は
閉じられ、燃料システムの最大通常作動圧力(通常は約
40psig乃至60psig。)より、通常は10psi 乃至1
5psi 大きい圧力で開くようにバネ102による予荷重
及びバネ係数を決定する。ポンプ40が最大圧力で連続
的に運転するような誤動作が発生した場合、又はエンジ
ン運転中又は停止中に発生する、燃料に加えられた熱に
よって燃料の温度、従って圧力が所望の最大作動圧力よ
り大きくなるいわゆる「ホットソーク(hot soaking
)」の間、燃料システムはこのリリーフバルブ94に
よって保護される。車両によっては、燃料システムに誤
動作があった場合、当該車両が徐行でき、又は誤動作を
解消すべく作業場まで導くため、燃料ポンプを最大圧力
で運転するようにエンジン制御モジュールをプログラム
したものがある。
【0013】エンジンによっては、噴射装置間の差圧を
ほぼ一定に保持するため、エンジンのマニホルドの圧力
に応答して燃料噴射装置における燃料圧力を変化させる
ものがある。これによって、エンジンの負荷要素が変化
するときに、燃料ライン圧力及び燃料ポンプの圧力が大
気圧に対して相対的に変化する。例えば、スロットルバ
ルブが全開の状態からアイドリング状態までの間、燃料
ライン圧力は40psigから30psigまで変化し得る。上
記エンジンがスロットルバルブが全開の状態からアイド
リング状態まで急激に移行した場合、過剰な燃料が混合
気に供給されるのを避けるため、即座にエンジンに供給
される燃料の圧力をほぼ最低通常燃料圧力(例えば30
psig)まで下げることが望ましい。この動作は、逆止弁
72の下手の燃料出口に通じる通路122及び燃料ポン
プの下手の燃料入口に配置されたベントバルブ組立体1
20によって達成される。
【0014】前記ベントバルブ組立体120は半球の弁
頭126を有する弁体124を備える。この弁頭126
は、圧縮バネ128によって付勢変位され、好適には球
面状で、ハウジング46内に成形された補助弁座130
と係合することによりシール効果を発揮する。弁頭12
6を弁座130に案内し、両者の軸線を一致させるた
め、弁体にはハウジングの中の座ぐり部140に圧接さ
れたキャップ138の軸部136の中の盲穴134に摺
動可能に受け入れられる弁棒132が設けられている。
軸部136の中の穴部134はリリーフポート142を
介して通路122に連絡している。バルブ開度は軸部1
36の自由端に配置された軸受によって制限される。弁
の開閉時にバネ128を安定化するとともに、バネ12
8が側面方向に変形する範囲を制限するため。当該バネ
128は、好適にはこのバネ128の内径よりわずかに
大きな外形を有する軸部136の上に摺動可能に配置さ
れる。弁棒132は黄銅製とし、弁頭126は燃料の浸
食に対して大きな抵抗性を有するフッ化ケイ素樹脂等の
合成樹脂で成形するのが好適である。
【0015】弁120は、通常は閉じており、ポンプ4
0の燃料圧力が出口燃料ラインの圧力より十分低くなっ
たのに応答して燃料を入口通路64に流す場合に開く。
典型的な例としては、エンジンの負荷がアイドリング状
態まで低下したときに、この弁120は開き、出口68
の燃料圧力を通常の燃料圧力範囲の下端値又はエンジン
のアイドリング時における好適な燃料圧力値まで低下さ
せる。例えば、通常のエンジンの運転状態における燃料
圧力が約30psigから40psigの範囲にあれば、当該圧
力を30psigに下げるためスロットルバルブをアイドリ
ング時の状態の開度まで閉じるため、当該弁120が開
かれる。バネ128の予荷重及びバネ係数を適正に設定
することにより、弁120が30psigの差圧によって開
くように弁120及びバネ128を設計することによっ
て上記事項が達成できる。エンジンの負荷運転時におけ
る弁120の閉状態の維持を確実なものとするため、弁
120の入口通路側の作用面積を出口通路側より広くす
ることが好ましい。通常は、入口側の当該面積は出口側
より2倍乃至10倍、好適には3倍乃至5倍広くされ
る。
【0016】出口側通路68からの燃料の流れを遮断す
べく、このベントバルブ組立体120の閉状態を維持す
ることにより、エンジンの負荷運転時における派生的な
損失を避けることができる。さらに、入口通路及びポン
プ40を通して燃料を流し、弁120を閉状態にしたと
き、入口通路64及びポンプ室を燃料で確実に充満させ
ることができるため、エンジンに再び負荷がかかったと
きに燃料が供給されなくなるのを防止できる。手動変速
装置において変速動作が行われている車両では、スロッ
トルは負荷運転時の開度からアイドル時の開度へ、ま
た、アイドル時の開度から負荷運転時の開度へすばやく
変化する。
【0017】弁組立体74及び120の構造及び配置
は、同じ予荷重圧力(ドリフトが約10psigのディスク
弁に比較して)の下で繰返し開き、1時間当りの燃料消
費量が120リットルと大きな流量を賄うため、何回も
実験的にサイクルを繰り返すことにより決定される。当
該弁組立体74、120では、弁座が約0.153イン
チの流体通路を有し、球面の曲率半径は約0.020イ
ンチである。また、このマニホルドは比較的小さい。一
実施例では、ハウジングを越えて突出している入口導管
及び出口導管を除いて、ハウジング深さは1フィート、
幅1.25フィート、高さ1.5フィートである。
【0018】使用の際には、入口64における燃料圧
力、すなわちポンプ40によって供給される燃料の圧力
は容量式変換器48によって検知され、燃料圧力を指示
するとともに、燃料圧力の変化に応じて変化する信号が
当該変換器により発せられる。この変換器48の出力信
号は、プリント配線板50上の回路で処理され、エンジ
ン制御モジュールからの他の信号とともに、燃料ポンプ
40を運転する電動モータ44の回転速度、従って、エ
ンジン負荷及び他のエンジンの運転状態に応答して、マ
ニホルド22を通ってエンジンに供給される燃料の圧力
を変化させるのに使用される。
【0019】エンジンの運転状態によっては、例えば最
高負荷運転からアイドル状態に急速に移行した場合等
に、燃料圧力はエンジンに供給される燃料の所望の圧力
より瞬間的に高くなることがあるが、この場合は、圧力
ベントバルブ120が開き、エンジンへ供給される燃料
の圧力を所定の値まで低下させる。燃料ポンプ40の速
度が十分に低くなるとこのバルブ120は開くので、入
口通路64内の燃料圧力は、出口通路68と入口通路6
4の差圧がバルブに備えられたバネ128による予荷重
を超える値まで低下する。例えば、出口圧力が40psig
で弁120が30psigで開くように予荷重が与えられて
いる場合、燃料ポンプによって通路64の入口圧力が1
0psigになったときに弁は開く。この差圧によって、逆
止弁72は閉じるとともに、ベントバルブ120は開
く。燃料ポンプ40の速度が増加すると、入口燃料圧力
が上昇し、上記差圧を急速に小さくする方向に働き、最
終的には差圧をなくしてしまう。これによって、ベント
バルブが閉じられ、入口圧力が出口圧力より大きくなる
と、逆止弁72が開き、出口通路68を介して、燃料を
燃料ライン24、燃料レール26及び噴射装置28へ供
給する。
【0020】燃料システムにおいて、エンジンに供給さ
れる燃料の圧力が過度に高くなるような誤動作、例え
ば、最高圧力で連続的にポンプが運転するようなエンジ
ン制御モジュール又は電子回路の誤動作が発生すると、
圧力リリーフバルブ94が開き、過剰な燃料を燃料タン
クへ戻す。これによって、誤動作にも拘らず、燃料シス
テムが損傷せずに、燃料が確実にエンジンに供給される
ため、誤動作を解消すべく車両を作業場まで運転するこ
とができる。また、いわゆるホットソーク状態では、過
剰な熱が燃料に与えられ過剰圧力が発生するが、圧力リ
リーフバルブ94を開くことで、燃料がタンクに戻され
過剰圧力が解消する。ホットソーク状態は、エンジン運
転中において、大気の温度が高い状態でアイドリング状
態を長く続けた場合、あるいは、エンジンの停止中に燃
料が高温のエンジンの噴射装置及び燃料レールから熱を
吸収した場合に発生することがある。エンジン及びポン
プ40が停止しているときでも、この過剰圧力はベント
バルブ120によって解消できる。
【0021】運転中、逆止弁72は通常開いており、エ
ンジンが停止すると、次のエンジンの始動に備えて、燃
料を通常のアイドリング圧力で出口通路68及びエンジ
ンへの燃料供給システムに保持するため閉じられる。
【0022】
【発明の効果】この発明の目的及び特徴は、ノーリター
ン燃料システムにおける燃料ポンプマニホルドに関する
ものであり、エンジンの運転状態に応じて燃料噴射装置
に供給される燃料圧力を低下させることができ、特定の
エンジンの運転状況における過剰の燃料の供給を回避で
きる。そして、エンジンの排ガス量を低減することがで
き、また、強固で頑丈で保守費用のかからない燃料ポン
プマニホルドを提供することができる。さらに、本装置
は、構造が比較的単純であり、製造、組立の費用が少な
くてすみ、寿命も長い。
【0023】
【図面の簡単な説明】
【図1】自動車用内燃機関の燃料タンク内に設けられ、
燃料レール及びエゼクタに連結する、本発明の実施例に
おけるマニホルドを有する燃料ポンプモジュールの概念
図である。
【図2】燃料ポンプモジュールのカバー内に設けた、本
発明の実施例におけるマニホルドの側面図である。
【図3】本発明の実施例におけるマニホルドの燃料通路
及びバルブを示す部分断面図である。
【符号の説明】
20 ポンプモジュール 22 燃料ポンプマニホルド 24 燃料ライン 26 燃料レール 28 燃料噴射装置 30 内燃機関 40 燃料ポンプ 44 電動モータ 46 ハウジング 48 圧力変換器組立体 50 プリント回路板 64 燃料入口通路 68 燃料出口通路 72 逆止弁組立体 94 リーフバルブ組立体 120 ベントバルブ組立体
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ジョージ エッチ・ ブッチ アメリカ合衆国 コネティカット 06084、 トーランド、マウンテン スプリング ロ ード 240 (72)発明者 ローレンス イー・ エグル アメリカ合衆国 コネティカット 06424、 イー・ハンプトン、クラーク ヒル ロー ド 47

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】少なくとも一つの燃料噴射装置と、可変圧
    力型燃料ポンプを有する自動車エンジンのノーリターン
    燃料システム用燃料ポンプマニホルドであって、 前記燃料ポンプの出口側に連結する燃料流入口を有する
    ハウジングの中に設けられた燃料入口通路と、 前記ハウジングの中に設けられ、前記燃料流入口の下手
    において前記燃料入口通路と連絡する燃料出口通路と、 前記燃料出口通路に配置され、前記燃料出口通路におけ
    る燃料圧力が前記燃料入口通路における燃料圧力より大
    きくなった場合に閉じる逆止弁と、 前記逆止弁の下手の前記燃料出口通路、及び前記燃料流
    入口の下手で前記逆止弁の上手の前記燃料入口通路のみ
    に通ずるベント通路と、 前記ベント通路に配置され、通常は閉じられ、燃料ポン
    プ出口の燃料圧力が低下することにより、前記燃料出口
    通路の燃料圧力が前記燃料入口通路の燃料圧力よりも少
    なくとも所定の最小値以上高くなったときに開くベント
    バルブで構成されることを特徴とする燃料ポンプマニホ
    ルド。
  2. 【請求項2】前記ベントバルブは、エンジンのアイドリ
    ング状態における所望の最小出口燃料圧力とほぼ等しい
    前記所定の最小値の圧力を提供する予荷重によって閉状
    態に付勢変位される逆止弁で構成されていることを特徴
    とする請求項1記載の燃料ポンプマニホルド。
  3. 【請求項3】前記ベントバルブはさらに前記予荷重を提
    供するためのバネを含むことを特徴とする請求項2記載
    の燃料ポンプマニホルド。
  4. 【請求項4】前記ベントバルブは出口通路側作用面積の
    2倍乃至10倍の入口通路側作用面積を有することを特
    徴とする請求項3記載の燃料ポンプマニホルド。
  5. 【請求項5】前記ハウジングの中に設けられるととも
    に、該ハウジングの外側及び前記逆止弁の下手の前記出
    口通路に連絡するリリーフ通路と、前記リリーフ通路に
    設けられ、通常は閉じられ、前記出口通路の燃料圧力が
    前記出口通路燃料の通常最大運転圧力より大きい所定の
    値以上になったときに開く圧力リリーフバルブが設けら
    れていることを特徴とする請求項1記載の燃料ポンプマ
    ニホルド。
  6. 【請求項6】前記圧力リリーフバルブは、前記出口通路
    における燃料圧力が当該通路における通常最大運転燃料
    圧力よりも5psi 乃至15psi 高くなったときに開くこ
    とを特徴とする請求項5記載の燃料ポンプマニホルド。
  7. 【請求項7】前記圧力リリーフバルブは、該圧力リリー
    フバルブが開いている状態における前記出口通路の燃料
    圧力の前記所定値を制御する予荷重で、該リリーフバル
    ブを通常の閉状態に付勢変位させるバネを含むことを特
    徴とする請求項5記載の燃料ポンプマニホルド。
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