(57)【要約】【課題】燃料ベーパの生成を能動的に抑制しまた生成されたベーパを能動的に排除でき、集成式燃料供給装置の構造を簡素化すること。【解決手段】集成式燃料供給装置として、往復運動を提供する駆動装置(20)と、駆動されるプランジャーポンプ装置(30)と、燃料噴出装置(90)と、燃料の取入れ部(13)とリターン部(14)と、取入れ部(13)とリターン部(14)との間に何時も開通されているリターン通路(15)とを具備する。リターン通路(15)中の部分燃料がプランジャーポンプ装置(30)の作動により燃料噴出装置(90)から噴出され、駆動装置(20)がコイル(25)と、スリーブ(27)と、運動部(10)を具備して、往復運動がリターン通路(15)中に燃料流量差を造ることにより取入れ部(13)からリターン部(14)へ燃料のリターン流れを作り出す。
2008523289.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
往復運動を提供する駆動装置(20)と、
駆動されるプランジャーポンプ装置(30)と、
燃料噴出装置(90)と、
燃料の取入れ部(13)とリターン部(14)と、
前記取入れ部(13)とリターン部(14)との間に何時も開通されているリターン通路(15)とを具備し、
リターン通路(15)中の部分燃料が前記プランジャーポンプ装置(30)の作動により前記燃料噴出装置(90)から噴出され、
前記駆動装置(20)がコイル(25)と、スリーブ(27)と、前記コイル(25)などによるソレノイドの作用でスリーブ(27)の中で往復運動する運動部(10)を具備して、
前記往復運動が前記リターン通路(15)中に燃料流量差を造ることにより前記取入れ部(13)から前記リターン部(14)へ燃料のリターン流れを作り出すことを特徴とする集成式燃料供給装置。
【請求項２】
前記運動部(10)が可動鉄芯21を具備することを特徴とする請求項1記載の集成式燃料供給装置。
【請求項３】
前記可動鉄心(21)の中に前記リターン通路(15)と直列につながっている可動鉄心通路(22)が設けられることを特徴とする請求項2記載の集成式燃料供給装置。
【請求項４】
前記可動鉄心通路(22)は、リターン流れ方向での入口(22a)の通路面積が出口(22b)より大きいまたは等しいことを特徴とする請求項3記載の集成式燃料供給装置。
【請求項５】
前記可動鉄心通路(22)は、可動鉄心(21)の中心を貫通することを特徴とする請求項4記載の集成式燃料供給装置。
【請求項６】
前記可動鉄心(21)の先端に可動鉄心通路の燃料入口を横断するアーチ状の力伝達ピース(24)を設け、可動鉄心(21)が前記プランジャーポンプ装置(30)を駆動する時燃料のリターン流れに影響を与えないことを特徴とする請求項5記載の集成式燃料供給装置。
【請求項７】
前記可動鉄心(21)のリターン運動が前記燃料のリターン部(14)により制限され、前記可動鉄心(21)の可動鉄心通路の出口(22b)の周りにある突出した階段(23)と、前記燃料のリターン部(14)にこの階段(23)の形状に合わせてまたその運動を避けるステップ孔(29)が設けられることを特徴とする請求項6記載の集成式燃料供給装置。
【請求項８】
前記リターン部(14)にはリターン通路15に直列につながっているリターン通路12と整流部51とをもち、燃料が両方向から整流部51を通るときリターン方向へはより大きい流量係数を持つことを特徴とする請求項1記載の集成式燃料供給装置。
【請求項９】
前記可動鉄心通路は、可動鉄心(21)とスリーブ(27)との間に設けられることを特徴とする請求項3記載の集成式燃料供給装置。
【請求項１０】
前記運動部(10)が可動鉄心(21)とシンクロ的に運動するリターン駆動ピース(52)が設けられ、リターン駆動ピース(52)にはリターン通路(15)と直列につながる動リターン通路(53)が設けられ、またリターン駆動ピース(52)がリターン部(14)と可動鉄心(21)との間に位置することを特徴とする請求項2記載の集成式燃料供給装置。
【請求項１１】
前記プランジャーポンプ装置(30)は、プランジャー(31)と、プランジャーに合わせて燃料を圧送する圧力室(32)とを具備し、圧力室(32)と前記リターン通路(15)の間に吸入吐出通路(33)が設けられ、プランジャー(31)が運動部(10)に駆動され、往復運動により燃料の吸入/圧送がおかなわれ、プランジャーがリターンされる (燃料吸入運動) 時、燃料が前記吸入吐出通路(33)を通って前記圧力室(32)に入り、またプランジャーが圧送運動の初期では圧力室(32)中の部分燃料若しくは燃料ベーパが前記吸入吐出通路(33)を通って圧力室から排出され、一旦前記吸入吐出通路(33)がプランジャー(31)により閉じられたら圧力室中の燃料が有効的に圧送され始めることを特徴とする請求項1から請求項10までのどれかに記載の集成式燃料供給装置。
【請求項１２】
前記圧力室(32)と前記リターン通路(15)の間に吸入チェックバルブ(40)が設けられ、プランジャー(31)の燃料吸入運動時、燃料がまず吸入チェックバルブ(40)から、そのあと前記吸入吐出通路(33)から前記圧力室(32)に入り、またプランジャー(31)が圧送運動の初期では圧力室(32)中の部分燃料若しくは燃料ベーパが前記吸入吐出通路(33)を通って排出され、一旦前記吸入吐出通路(33)がプランジャー(31)により閉じられたら圧力室中の燃料が有効的に圧送され始めることを特徴とする請求項11記載の集成式燃料供給装置。
【請求項１３】
前記吸入吐出通路(33)の上に前記リターン通路(15)へ向かう吐出チェックバルブが設けられ、燃料が前記吸入チェックバルブ(40)からのみ前記圧力室(32)に入ることを特徴とする請求項12記載の集成式燃料供給装置。
【請求項１４】
吸入吐出通路(33)を通ってリターン通路(15)へ向かう吐出チェックバルブ(100)と、入口がリターン通路(15)に、吸入吐出通路(33)を通って圧力室(32)につながる吸入チェックバルブ(110)とが設けられることを特徴とする請求項11記載の集成式燃料供給装置。
【請求項１５】
圧力室(32)とリターン通路(15)との間に、オリフィス(81)と調整ネジ(82)からなる燃料流量微調整装置(80)が設けられ、オリフィス(81)が圧力室(32)とリターン通路(15)とをつながっていて、調整ネジ(82)によりオリフィス(81)を通る燃料流量が切断まで調整できることを特徴とする請求項12記載の集成式燃料供給装置。
【請求項１６】
前述吸入チェックバルブ(40)或は(110)の入口周りに、ベーパ或は燃料中の雑物が圧力室(32)に入ることを防ぐためのフィルタ装置(44)が設けられることを特徴とする請求項12から請求項15までのどれかに記載の集成式燃料供給装置。
【請求項１７】
前記燃料噴出装置(90)が燃料噴出孔(74)であることを特徴とする請求項1から請求項16までのどれかに記載の集成式燃料供給装置。
【請求項１８】
前記燃料噴出装置(90)が吐出弁(70)と噴射ノズル(60)からなるなることを特徴とする請求項1から請求項16までのどれかに記載の集成式燃料供給装置。
【請求項１９】
前記燃料吐出弁(70)が弁本体(71)と弁座(72)及びスプリング(73)からなり、弁本体(71)が球状体で弁座(72)が軸対称曲面であり、或は弁本体(71)が平面薄板で弁座(72)が弾性物質からできるものであることを特徴とする請求項18記載の集成式燃料供給装置。
【請求項２０】
噴射ノズル(60)がノズル本体(62)と、ステム(61)とスプリング(65)とからなるもので、ステム(61)の錐形体或は球状の先端部(69a)がノズル弁の本体となり、ノズル本体(62)上の錐形面(69b)がノズル弁の弁座となり、ノズル本体(62)に燃料入口(68)が設けられ、ステム(61)の後端にスプリング座(66)があり、それとノズル本体(62)との間にできた隙間がステム(61)の最大リフトを形成することを特徴とする請求項19記載の集成式燃料供給装置。
【請求項２１】
噴射ノズル(60)に流れ案内キャップ(63)が設けられ、案内キャップ(63)に一つ若しくは一つ以上の噴射口(64)が設けられることを特徴とする請求項20記載の集成式燃料供給装置。
【請求項２２】
ステム61が開く時の最大流動面積が前記プランジャー(31)の横断面積との比は0.025以内にされることを特徴とする請求項20又は21記載の集成式燃料供給装置。
【請求項２３】
請求項1から請求項22のいずれか一項に記載の集成式燃料供給装置を使い、前記集成式燃料供給装置から燃料が吸気ポート或はシリンダー内に噴射される内燃機関。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はエンジンの電子コントロール燃料噴射(EFI)技術に関し、特に小型エンジンの電子コントロール燃料噴射装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
いわゆるBOSCH式EFIシステムには、燃料が燃料タンク内に設けた回転式ポンプによって圧縮供給され、高圧チューブをへて、レギュレータによって圧力調整された後、噴射ノズルに到達する。電子コントロルユニット(ECU)が噴射ノズルの開閉をコントロルして燃料を定量定間隔で吸気ポートへ噴射する。このEFIシステムを二輪車エンジンのような小型高速エンジンに適用する場合、コストや安全性及び吸気圧力脈動などが問題になる。
【０００３】
中国特許CN1133810C『電動燃料噴射装置』によって、ある種のパルス式電磁石駆動の燃料噴射装置がしめされ、それは、燃料吸入装置、燃料駆動装置と燃料噴出装置からなり、可動鉄心とプランジャーを燃料駆動装置の作動コイル及び復帰コイルから形成される磁気回路により駆動し、燃料を往復的に吸入噴射するものである。この発明の集成式燃料供給装置では低圧燃料チューブにより直接燃料タンクから燃料が取り入れられる。
【０００４】
集成式燃料供給装置を使うとき次の問題が発生する場合がある；搭載方法に制限あること。エンジンを長期間あるいはホット状態で放置した後、長期間アイドリングまた高温大荷重連続運転中に装置内の燃料通路に集成されるベーパが正常の燃料供給を乱すことなど。そのためベーパの生成を抑制するとともに、ベーパをすみやかに排除できるより完全な手段が必要になる。
【０００５】
中国特許CN11474910A『電子制御燃料噴射装置』で以上のベーパ問題を特に強調している。そのため、燃料入り口からリターン燃料の出口へコイルとスリーブの間に一つのバイパスリターン通路を設け、ベーパを燃料タンクへ取り戻そうとする。しかし、このバイパスリターン通路の中の流体を流す動力が乏しく、比較的留まることが多く、その正常な作用を妨害し、搭載方法に過敏で、徹底的にベーパを排除できるとはかぎらない。もう一つの改善が中国特許CN1458403Aに公開され、それには、以上のバイパスリターン通路の出口に一つのチェックバルブを設け、ベーパの圧送室への進入を阻止しようとする。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上述のように従来の技術はベーパの生成を能動的に抑制する、また生成されたベーパを能動的に排除する仕組みがなく、従って装置の搭載方法に制限あり、実用上ベーパロック問題が完全に解決されたとはいえない。
【０００７】
本発明の目的は、上記従来の課題に鑑み、燃料ベーパの生成を能動的に抑制しまた生成されたベーパを能動的に排除でき、また構造簡素化され、信頼性ある集成式燃料供給装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
前記目的を達成するために、本発明の集成式燃料供給装置は、往復運動を提供する駆動装置と、駆動されるプランジャーポンプ装置と、燃料噴出装置と、燃料の取入れ部とリターン部と、前記取入れ部とリターン部との間に常に開通されているリターン通路とを具備し、リターン通路中の部分燃料が前記プランジャーポンプ装置の作動により前記燃料噴出装置から噴出され、前記駆動装置がコイルとスリーブおよび前記コイルなどによるソレノイドの作用でスリーブの中で往復運動する運動部を具備し、この往復運動が前記リターン通路中に燃料流量差を造ることにより前記取入れ部から前記リターン部へ燃料のリターン流れを作り出す点に特徴がある。
【０００９】
本発明は運動部のリターン通路中での往復運動に伴う燃料の動きを利用して取入れ部からリターン部へ燃料のリターン流れを作り出す。このリターン通路中での燃料の動きは正負方向に脈動する特徴があり、平均的に燃料流量差(流れのネット効果)はつぎの三種の結果になる； その一、何時も取入れ部からリターン部へリターン流れがある；その二、何時もリターン部から取入れ部へ逆リターン流れがある；その三、時にはリターン流れあり、時には逆リターン流れある。本発明は前記運動部の構造および運動方式を規定することにより、前述第一種の燃料流量差を、即ち何時も取入れ部からリターン部へリターン流れを作り出そうとする。
【００１０】
リターン流れに影響する要因は、運動部の構造と、リターン通路の形状と、往復運動の速度比等があげられる。運動部の幾何形状の影響で運動部がリターン方向へ動く時より大きい抵抗を受ける場合、リターン流れが増加される傾向になる；リターン通路の形状はリターン流れの方向で流量係数をより大きくさせる場合、リターン流れが増加される傾向になる；運動部はリターン流れの方向への運動速度がより大きければリターン流れが増加される傾向になる；運動部のリターン運動につれて燃料流れ通路の有効流通面積が減少する場合、リターン流れが増加される傾向になる。
【００１１】
前記コイルはPWM電圧がかけられることにより磁力を発生し前記運動部を駆動する。前記磁力は一つ若しくは二つのソレノイドにより発生され、二つの場合正負方向での駆動磁力が生じられ、一つの場合には、駆動磁力が正方向のみで生じられ、負方向でのリターン力がばね若しくは油圧などの別の力による必要がある。
【００１２】
本発明の運動部は、簡単な構造として一つの可動鉄心からなる。前記可動鉄心の中に前記リターン通路と直列につながっている可動鉄心通路が設けられ、装置の簡素化に有利で、更にこれにより可動鉄心の運動抵抗も減少される。
【００１３】
前記可動鉄心通路の一つの改善案として、リターン流れ方向に沿って通路面積が減少しつつあり、可動鉄心がリターン流れ方向へ動くとき受けられる流体抵抗が逆方向へ動くときより大きくなる。
【００１４】
前記可動鉄心通路の更なる改善案として、可動鉄心通路が鉄心の中間部にあり、それにより電磁界の分配が合理的になり、また機械加工も簡単になる。
【００１５】
上述の上に、前記可動鉄心のプランジャーと接触する端に可動鉄心通路の燃料入口を横断するアーチ状の力伝達ピースを設け、可動鉄心がプランジャーを駆動すると同時に流体抵抗が減少できる。前記力伝達ピースはU字型でもいいし、放射状でもよく、可動鉄心かプランジャーかに固定されてもいいし、またフリーのままでも良い。
【００１６】
本発明の可動鉄心のリターン運動が前記燃料のリターン部により制限され、前記可動鉄心の前記可動鉄心通路の出口の周りにある突出した階段が設けられ、前記燃料のリターン部にこの階段の形状に合わせてまたその運動を避けるステップ孔が設けられる。前述機構によりリターン方向へ可動鉄心が動く時流体抵抗が増大され、また可動鉄心が止まる時の衝撃ノイズも減少される。同じ原理で前述突出した階段はリターン部に、またステップ孔は可動鉄心に設けられることもできる。
【００１７】
本発明の燃料リターン部に前記リターン通路の一部としてリターン通路が設けられ、前記リターン通路が整流部をもち、燃料がそれを通るときリターン方向へはより大きい流量係数を持つ。
【００１８】
本発明の可動鉄心通路が可動鉄心とスリーブの間に設けられることもできる。この場合、可動鉄心とプランジャーとの間の力伝達機構が簡単になる。
【００１９】
本発明の運動部には可動鉄心とシンクロ的に運動するリターン駆動ピースを設けられることもできる。前記リターン駆動ピースはリターン部と可動鉄心の間に位置し、前記リターン通路と連絡している動リターン通路をもち、前述可動鉄心通路の設計に似てリターン方向へ動くときより大きい流体抵抗を受けるようにする。
【００２０】
本発明のプランジャーポンプ装置はプランジャーと、プランジャーにあわせて燃料を圧送する圧力室とを具備し、圧力室と前記リターン通路の間に吸入吐出通路が設けられ、プランジャーの往復運動により燃料の吸入/吐出が行われ、プランジャーがリターンされる(燃料吸入運動)時、燃料が前記吸入吐出通路を通って前記圧力室に入り、またプランジャーが圧送運動される(燃料圧送運動)時、初期では圧力室中の部分燃料若しくは燃料ベーパが前記吸入吐出通路を通って圧力室から排出され、一旦前記吸入吐出通路がプランジャーにより閉じられたら圧力室中の燃料が有効的に圧送され始める。
【００２１】
前述プランジャーポンプ装置の改善案として、圧力室と前記リターン通路の間に吸入チェックバルブを設け、プランジャーの燃料吸入運動時、燃料がまず吸入チェックバルブから、そのあと前記吸入吐出通路から前記圧力室に入り、またプランジャーが圧送運動される時、初期では圧力室中の部分燃料若しくは燃料ベーパが前記吸入吐出通路を通って圧力室から排出され、一旦前記吸入吐出通路がプランジャーにより閉じられたら圧力室中の燃料が有効的に圧送され始める。
【００２２】
前述プランジャーポンプ装置の更なる改善案では、前記吸入吐出通路の上に前記リターン通路へ向かう吐出チェックバルブを設け、燃料が前記吸入チェックバルブからのみ前記圧力室に入ることになる。
【００２３】
本発明は、プランジャーポンプ装置のもう一つの案では、吸入吐出通路を通ってリターン通路へ向かう吐出チェックバルブと、入口がリターン通路に設けられ、吸入吐出通路を通って圧力室につながる吸入チェックバルブとが設けられる点に特徴ある。
【００２４】
本発明のプランジャーポンプ装置のもう一つの案においては、前記圧力室とリターン通路との間に、オリフィスと調整ネジからなる燃料流量微調整装置が設けられ、調整ネジによりオリフィスを通る燃料流量が切断まで調整できる点に特徴ある。
【００２５】
本発明は、前述プランジャーポンプ装置の吸入チェックバルブの入口周りに、ベーパ或は燃料中の雑物が圧力室に入ることを防ぐためのフィルタ装置が設けられることもできる。
【００２６】
本発明は、前記燃料噴出装置がただ燃料の噴出口でもいいし、また燃料の微粒化を促進するために吐出弁と噴射ノズルとからなるものでもいい。
【００２７】
前記吐出弁が弁本体と、弁座とスプリングとからなるもので、前記弁本体がボール状で弁座が軸対称曲面であり、或は前記弁本体が平面薄板で弁座が弾性物質からできるものである。
【００２８】
前記噴射ノズルがノズル本体と、ステムとスプリングとからなるもので、前記ステムの錐形或は球状の先端部がノズル弁の本体となり、ノズル本体上の錐形面がノズル弁の弁座となり、ノズル本体上に燃料入口が設けられ、ステムの後端にスプリング座があり、それとノズル本体との間にできた隙間がステムの最大リフトを形成して、またノズルの入口周りにフィルタメッシを設けることができ、ステムの動きづまりを防ぐことにする。
【００２９】
本発明は、前記噴射ノズルに流れ案内キャップが設けられ、一つ若しくは一つ以上の噴射口がその流れ案内キャップに設けられる。
【００３０】
前記噴射ノズルのノズル弁が開く時の最大流動面積と前記プランジャーの横断面積との比は0.025以内にされる。
【発明の効果】
【００３１】
以上の説明から明らかな通り、本発明によれば、集成式燃料供給装置は、燃料ベーパの生成を能動的に抑制しまた生成されたベーパを能動的に排除でき、また構造簡素化され、信頼性も向上される。本発明の集成式燃料供給装置を使って燃料をエンジンの吸気ポート若しくはシリンダー内に噴射することにより、ポート噴射若しくは筒内直接噴射システムが実現できる。
【００３２】
本発明の集成式燃料供給装置の適用範囲は小型内燃機関であり、次のものに限らず適する；自動車、二輪車、電気ジェネレーター、汎用機械、小型飛行機、小型水上機械、またガソリンエンジン、ディーゼルエンジン、或は代替燃料エンジンのポート噴射、若しくは筒内直接噴射燃焼システムに適用できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３３】
つぎに図面を参照して本発明を更に具体的に説明する。
【実施例】
【００３４】
実施例1；図1に示されるように、本発明の集成式燃料供給装置は、往復運動を提供する駆動装置20と、駆動されるプランジャーポンプ装置30と、燃料噴出装置90と、燃料の取入れ部13とリターン部14とを具備する。
【００３５】
前記取入れ部13とリターン部14との間に通常時に開通されているリターン通路15とを具備し、リターン通路15中の部分燃料が前記プランジャーポンプ装置30の作動により前記燃料噴出装置90から噴出され、残りの燃料が駆動装置20によりリターン通路15を通ってリターン部14まで輸送される。
【００３６】
前記駆動装置20がコイル25と、スリーブ27と、ソレノイド26およびソレノイドギャップ28と、前記コイル25などによるソレノイドの作用でスリーブ27の中で往復運動する運動部10を具備する。
【００３７】
前記リターン部14はリターン通路12と、リターン部本体50と整流部51とをもち、整流部51はリターン通路15及び通路12に直列につながっている。整流部51がステップ状の通路として、燃料がそれを通るときリターン方向へはより大きい流量係数を持つ。リターン部14が低圧のリターン燃料チューブに接続する。
【００３８】
運動部10が円柱状の可動鉄心21をもち、スリーブ27の円柱状空間のなかに往復直線運動する。前記円柱状空間は、側面に磁化できるスリーブ27及び磁化できないソレノイドギャップ28により画定され、一端は前記リターン部14で、他端はプランジャーポンプ装置30で画定されている。可動鉄心21とスリーブ27の間に適当な隙間あり、可動鉄心21が前記円柱状空間内に滑らかに往復直線運動できる。可動鉄心21の初期位置、つまりサイクルの開始時の位置は、その先端がソレノイドギャップ28の中に位置するところである。
【００３９】
可動鉄心21の中心に可動鉄心通路22は貫通し、通路22の入口22aでの通路面積が通路22の最小面積より大きく、より優れた変形例にリターン流れ方向に沿って通路面積が減少しつつあり、つまり通路面積が通路22の入口22aで最大となり、出口22bで最小となる。こうすると可動鉄心がリターン流れ方向へ動くとき受けられる流体抵抗が逆方向へ動くときより大きくなる。可動鉄心21がプランジャー31を通って燃料を圧送する動きは電磁力によるもので、そのリターン動きはスピング36また36aとによる。
【００４０】
可動鉄心21の後端に通路22の出口の周りに突出した階段23が設けられ、リターン部本体50の整流部51の入口に階段23の運動を避けるステップ孔29が設けられる。ステップ孔29の深さと直径が階段23より小さくならないようにされる。可動鉄心21はリターン動きでリターン部本体50に接近する時、可動鉄心21の後端とリターン部本体50の間に閉じる傾向になる空間が形成され、その中に閉じ込まれる燃料の圧力が上昇して、可動鉄心21のリターン部本体50への衝撃が緩和される。また前記階段−ステップ孔機構がリターン方向への流量差生成に有利である。
【００４１】
プランジャーポンプ装置30はプランジャー31と、ポンプ本体49と、圧力室32と、圧力室32の中に位置してプランジャー31をリターンさせるリターンスプリング36を持つ。リターンスプリング36が一つ若しくは一つ以上ある。
【００４２】
プランジャー31は円柱体であり、可動鉄心21と同軸でポンプ本体49の中の空間に運動する。可動鉄心21がアーチ状の力伝達ピース24を通ってプランジャー31を駆動する。力伝達ピース24が可動鉄心通路22の燃料入口縁に設け、可動鉄心通路22を横断するか可動鉄心21より突出したものでよい。力伝達ピース24が放射状ものにしてプランジャー31に固定されてもいいし、また可動鉄心21とプランジャー31と一体にされてもいい。しかしリターン通路15中の燃料が速やかに可動鉄心通路22まで流れることが前提である。
【００４３】
ポンプ本体49と可動鉄心21の間にスプリング36aが設けられ、一端が可動鉄心21の肩に、一端がポンプ本体49の端に位置する。スプリング36aが可動鉄心21のリターン速度を増加でき、燃料のリターンに有利であり、リターン流量を増やすと同時に、圧力室の体積を減らして燃料供給装置を小形化させる。スプリング36と36aの作用で、運動部10が充分なリターン速度をもち、リターン通路15中にリターン方向への流量差を生み出し、燃料の取入れ部13からリターン部14までのリターン流れを維持できる。
【００４４】
ポンプ本体49の上にリターン通路15の一部として縦方向に孔或は溝が開通される。ポンプ本体49とプランジャー31がプランジャー31の往復運動空間を形成し、ポンプ本体49の内部空間側面が一部プランジャー31と滑り摩擦する滑らかな壁面32aで一部非接触壁面32bである。圧力室32とリターン通路15をつなげる吸入吐出通路33が滑べり壁面32aに設けられ、壁面32aとプランジャー31とのはめあいが一般のプランジャー式ポンプと同等に要求される。圧力室32はポンプ本体49の内部空間とプランジャー31により形成される。
【００４５】
プランジャー31の圧送行程の初期に、吸入吐出通路33と圧力室32とリターン通路15とがつながっていて、可動鉄心21がプランジャー31を駆動し圧力室32へ動いて、圧力室32の中の部分燃料若しくは燃料ベーパが吸入吐出通路33から排出される。一旦吸入吐出通路33がプランジャー31により閉じられたら圧力室中の燃料が有効的に圧縮され始め、圧力が一定の値を越えると、圧送行程の末まで燃料噴出装置90へ流れ込む。その後、リターンスプリング36の作用でプランジャー31がリターン行程に入り、再び吸入吐出通路33が開かれると、燃料が吸入吐出通路33から圧力室へ流れる。この時、可動鉄心21がリターン行程の末期にあり、運動部10のリターン運動によりリターン通路15に存在可能な燃料ベーパが吸入吐出通路33の入口部から排除されて、フレシュな燃料が燃料ベーパより圧力室へ流れやすい。
【００４６】
燃料噴出装置90は燃料入口が圧力室32の非接触壁面32b上に設けられ、吐出弁70と噴射ノズル60とをもち、吐出弁70が弁本体71と弁座72及びスプリングからなり、弁本体70が球体で弁座が軸対称曲面であり、或は弁本体71が平面薄板で弁座が弾性物質からできるものである。
【００４７】
噴射ノズル60がノズル本体62と、ステム61とスプリング65とからなるもので、ステム61の錐形体或は球状の先端部69aがノズル弁の本体となり、ノズル本体62上の錐形面69bがノズル弁の弁座となり、スプリング65の圧縮力によりステム61が錐形面69bに着座され噴射ノズル60が閉じる状態にある。ノズル本体62に燃料入口68が設けられ、ステムの後端にスプリング座66があり、それとノズル本体62との間にできた隙間がステム61の最大リフトを形成する。
【００４８】
燃料噴出孔74が吐出弁70の出口でもあり、燃料入口68と噴出孔74の間にフィルタメッシュ67が設けられ、燃料入口68からステム61とノズル本体62間のはめあい隙間までの雑物進入を防ぐためである。
【００４９】
圧力室32内の圧力はある一定の値に達すると、燃料が燃料噴出装置90の中入り、フィルタメッシュ67を通って燃料入口68からノズル弁座のところに到達し、その圧力がスプリング65の圧縮力より大きくなると、ステム61が外向け開き、燃料が噴出される。
【００５０】
燃料噴出装置90の軸線がプランジャー31の動き方向に平行または垂直になるように設計でき、また任意の角度になり最適な噴射方向にすることもできる。
【００５１】
燃料の取入れ部13が取入れ通路11をもち、外部とは低圧燃料チューブでつながっている。取入れ通路11がプランジャーポンプ30の中の燃料リターン通路15につながっている。
【００５２】
本発明による集成式燃料供給装置の作動過程は次のようになる：
毎サイクルの始まる時刻に、可動鉄芯21の先端部がソレノイドギャップ28の中に位置して、コイル25はかけられたPWM電圧により磁力を発生し可動鉄芯21を駆動して先へ動かせる。可動鉄芯21がアーチ状の力伝達ピース24を通ってプランジャー31を下方向へ移動し、スプリング36aと36が圧縮され、圧送行程が始められる。
【００５３】
圧送行程の初期に、吸入吐出通路33と圧力室32とリターン通路15とがつながっていて、圧力室32の中の部分燃料若しくは燃料ベーパが吸入吐出通路33からリターン通路へ排出される。
【００５４】
プランジャー31が更に下降するにつれて吸入吐出通路33が閉じられ、これから圧力室中の燃料が圧縮され始め、圧力が一定の値を越えると、吐出弁70が開き、燃料が高圧通路を経て燃料噴出装置90の燃料溜り室へ流れ込む。その燃料はフィルタメッシュ67により雑物がフィルタリングされ、圧力がスプリング65の圧縮力より大きくなると、ステム61が外向け開き、燃料が噴出され始める。ノズル本体の中の圧力がステム61に与える力がスプリング65の圧縮力より低くなると、ステム61が着座し始め、ノズルが閉じられる。
【００５５】
コイル25への通電パルスがストップすると、リターンスプリング36の作用でプランジャー31がリターン行程に入り、フレシュな燃料が取入れ通路11からリターン通路15に入り、再び吸入吐出通路33が開かれると、燃料が吸入吐出通路33から圧力室32へ吸い込まれる。これと同時に、可動鉄心21のリターン動きでリターン通路15の中の燃料が可動鉄心通路22を通ってリターン部14へ排出され、装置の冷却とベーパ排出に有効である。可動鉄芯21がリターン部本体50のステップ孔29の先端部までリターンすると、初期位置に戻り、可動鉄芯21の先端部もソレノイドギャップ28の中に戻り、次のサイクルを待つことになる。
【００５６】
可動鉄心通路22の幾何形状がリターン部本体50との関係から、また充分なリターンスプリング力のため、可動鉄心21の往復運動が充分なリターン燃料流量を生成でき、装置が有効的に冷却され、またベーパも有効的に排出されることにより、本発明の集成式燃料供給装置の燃料噴射は安定されている。
【００５７】
実施例2：図2に示されるように、本発明の運動部の可動鉄芯21が、一段の錐形通路22cをもち、それにより可動鉄芯21の往復運動中にリターン方向での抵抗がより大きくリターン方向への流量差生成に有利である。
【００５８】
可動鉄心21の後端に通路22の出口の周りに突出した階段23が設けられ、リターン部14に階段23の運動を避けるステップ孔29が設けられる。ステップ孔29の深さと直径が階段23のより小さくならないようにされる。可動鉄心21はリターン動きでリターン部14に接近する時、可動鉄心21の後端とリターン部14の間に閉じる傾向になる空間が形成され、その中に閉じ込まれる燃料の圧力が上昇して、可動鉄心21のリターン部14への衝撃が緩和される。また前記階段−ステップ孔機構がリターン方向への流量差生成に有利である。
【００５９】
プランジャーポンプ装置30の改善案として、圧力室32とリターン通路15との間に吸入チェックバルブ40を設け、その出口が圧力室32の非接触壁面に設けられ、プランジャーのリターン運動抵抗またベーパの圧力室への入る可能性を減少しようとするものである。吸入チェックバルブ40の入口にフィルタ装置44が設けられ、それが普通のメッシュでよい。
【００６０】
吸入チェックバルブ40がバルブ体41と、スプリング43およびバルブシート42とをもち、バルブ体41が球状体で、バルブシート42が軸対称曲面でよい。
【００６１】
加圧の時、吸入チェックバルブ40が閉まり、燃料吸入の初期に、吸入吐出通路33が閉じられ、圧力室32の中の圧力が低く、吸入チェックバルブ40が開かれ、リターン通路15中の燃料が吸入チェックバルブ40から圧力室32に入り、プランジャーがさらに上昇すれば吸入吐出通路33も開かれ、燃料が吸入チェックバルブ40と吸入吐出通路33両方から圧力室32に入ることになる。
【００６２】
圧送運動される時、初期では圧力室中の部分燃料若しくは燃料ベーパが前記吸入吐出通路を通って圧力室から排出され、一旦前記吸入吐出通路がプランジャーにより閉じられたら圧力室中の燃料が有効的に圧送され始める。
【００６３】
また、圧力室32とリターン通路15との間に、オリフィス81と調整ネジ82からなる燃料流量微調整装置80が設けられ、調整ネジ82によりオリフィス81を通る燃料流量が切断まで調整できる。燃料流量微調整装置80が設けられる目的は燃料流量の一致性を改善することである。
【００６４】
本実施例には、燃料噴出装置90の改善として、前記噴射ノズル60に流れ案内キャップ63が設けられ、案内キャップ63とステム61とノズル本体62の先端部とから、一つの溜め部63aが形成され、一つ若しくは一つ以上の噴射口がその流れ案内キャップに設けられ、案内キャップ63からの噴射角と方向が自由に設計できる。
【００６５】
燃料圧力がステム61へ与える力はスプリング65の圧縮力をこえると、ステム61が溜め部63aへ動き、ノズルが開き、燃料が、流れ案内キャップ63上の少なくとも一つの噴射口から、噴出される。
【００６６】
それ以外は実施例1と同じである。
【００６７】
実施例3：図3に示されるように、本発明の運動部10が可動鉄芯21とシンクロ的に運動するリターン駆動ピース52をもち、リターン部本体50と可動鉄心21の間に設けられる。リターン駆動ピース52がリターン通路15と連絡している動リターン通路53をもち、また側面に動リターン通路53から滑べり壁面への通路18を持つ。動リターン通路53が入口がより大きい円錐状の通路であり、動リターン通路53を流れるリターン方向への流量係数がその逆方向より大きい。
【００６８】
リターン駆動ピース52がその先端に設けられるスプリング36bにより可動鉄芯21と同期運動し、またスプリング36bの作用で可動鉄芯21の動きがリターン流量差を大きくするように往復運動する。リターン駆動ピース52が可動鉄芯21に固定されるか、独立したもので可動鉄芯21に突き当たるように、また両者が同軸でも非同軸でもよく設けられる。可動鉄芯21に一つ或はそれ以上の内部通路22dを設けることができ、スリーブ27の筒体外側とコイル25の間にバイパス通路16が設けられ、スリーブ27の可動鉄芯21の両端に近い筒体外側にサイド通路17と17aが設けられ、そららの長さが軸方向で可動鉄芯21の両端の運動範囲を被うことにより、どんな時期でも燃料がリターン通路15からサイド通路17aを経ってバイパス通路16に入ることができ、さらにサイド通路17から通路18に、最後動リターン通路53に入る。このように、リターン通路15とバイパス通路16とサイド通路17と通路18と動リターン通路53とから常時も継っている燃料通路が存在し、可動鉄芯通路22dがない或は流通面積が小さすぎる場合でも、リターン駆動ピース52及び可動鉄芯21の往復運動により、燃料のリターン流れを造ることができる。
【００６９】
サイド通路17aの一部が空間的にソレノイドギャップ28と重なることができる。ソレノイドギャップ28が磁化できない材料、例えば銅によりつくられる。
【００７０】
リターン駆動ピース52とリターン部14の間に、前述の階段-ステップ孔機構を設けることにより衝撃が緩和でき、またリターン方向への流量差生成にも有利になる。リターン部14上に円錐形のステップ状の整流部51を設けることにより燃料リターン能力を増やすことができる。
【００７１】
それ以外は実施例1と同じである。
【００７２】
実施例4：図4に示される本発明の四番目の実施例には、本発明の実施例3の改善案として、可動鉄芯通路22eが可動鉄芯21の側面に加工された縦方向の孔或は溝である。可動鉄芯通路22が可動鉄芯21の重さと運動抵抗を減少でき、可動鉄芯21の高速性能の改善に有利である。可動鉄芯通路22eがリターン通路15と直列につながっている。
【００７３】
リターン部14の上に可動鉄芯21へリターン燃料溜り室54が設けられる。リターン燃料溜り室54が単にリターン通路12につながっている孔でもよく、それの大きさが可動鉄芯通路22eに適合し、可動鉄芯21がリターン部14に当たる時でも、可動鉄芯通路22eとリターン燃料溜り室54とがつながることを維持でき、つまりリターン燃料溜り室54の開口が可動鉄芯通路22eと重なる部分がある。可動鉄芯21がリターン部14に接近していく時、可動鉄芯通路22eの流れ面積が減少して、流れ抵抗が増え、リターン方向への流量差生成に有利になる。リターン方向への流量差生成が装置内の熱と燃料ベーパの排出に有利である。
【００７４】
それ以外は実施例2と同じである。
【００７５】
実施例5：図5に示される本発明の五番目の実施例には、リターン部14が、通路55とそれにつながっている環状溝56とからなるリターン通路をもち、可動鉄芯21に可動鉄芯通路22と可動鉄芯通路22につながっているサイド孔19が設けられる。可動鉄芯21がリターン運動でリターン部14に接近する時、環状溝56が可動鉄芯21の側面にカバーされつつあり、可動鉄芯21の端がリターン部14の端に当たると、環状溝56がサイド孔19を通してのみ可動鉄芯通路22につながることができる。この過程で、可動鉄芯21のリターン運動が、可動鉄芯通路22の流れ面積を減少して、流れ抵抗が増え、リターン方向への流量差生成に有利になる。
【００７６】
本実施例が高速作動できる機構を提供する。駆動装置20が一つの作動コイル25aと一つのリターンコイル25、及びソレノイドギャップ28aと28をもち、作動コイル25aとリターンコイル25が同軸設けられ、それぞれ独立したPWM回路により制御され、交替的に変化する磁界を作り出す。作動コイル25aにできた磁界が可動鉄芯21を正方向へ駆動し、リターンコイル25にできた磁界が可動鉄芯21をリターンさせる。これにより、可動鉄芯21のリターン速度が増加でき、リターン燃料流量が大きくなるだけでなく、装置の最大作動周波数も増加される。
【００７７】
それ以外は実施例1と同じである。
【００７８】
実施例6：図6に示される本発明の六番目の実施例には、実施例5との違いは、可動鉄芯通路22とリターン通路12の間にチェックバルブ50が設けられることにある。チェックバルブ50がバルブ体58と、スプリング591およびバルブシート59とをもち、バルブ体58が球状体、バルブシート59が軸対称曲面であるか、バルブ体58が平面薄板、バルブシート59がOリングでよい。チェックバルブ50の入口が可動鉄芯通路22とつながり、出口がリターン通路12の上に設けられる。
【００７９】
チェックバルブ50が通路55と並列し、通路15の貫通を維持できる。チェックバルブ50の存在でリターン通路を流れるリターン方向への流量係数がその逆方向より大きくなり、リターン燃料流量が大きくなる。
【００８０】
それ以外は実施例5と同じである。
【００８１】
実施例7：図7に示される本発明の七番目の実施例には、実施例1のプランジャーポンプ装置30の改善として、圧力室32とリターン通路15との間に吸い込みチェックバルブ40が設けられ、その出口が圧力室32の非接触壁面にあり、吸入吐出通路33にリターン通路15へ向かう吐出チェックバルブ46が設けられ、その出口がリターン通路15にある。吸い込みチェックバルブ40がバルブ体41と、スプリング43およびバルブシート42とをもち、その入口に燃料フィルタリング装置44が設けられる。
【００８２】
吐出チェックバルブ46がバルブ体47と、スプリング149およびバルブシート48とを持ち、もしバルブ体47が自重力で着座できれば、スプリング149が省略できる。
【００８３】
燃料の吸い込み過程では、吸入吐出通路33が吐出チェックバルブ46に閉じられ、圧力室32への燃料が全部吸い込みチェックバルブ40から取られ、リターン通路15の中のベーパが遮断され、吸入吐出通路33を通してベーパを圧力室32への吸い込みを更に避けることができる。
【００８４】
実施例8：図8に示される本発明の八番目の実施例には、実施例1のプランジャーポンプ装置30の更なる改善として、吸入吐出通路33が吐出チェックバルブ100を通してリターン通路15へ貫通し、吸い込みチェックバルブ110が吸入吐出通路33を通してリターン通路15と圧力室32とを貫通する。吸い込みチェックバルブ110の入口がリターン通路15の上にある。
【００８５】
吐出チェックバルブ100がバルブ体102と、スプリング101およびバルブシート103とをもち、もしバルブ体102が自重力で着座できれば、スプリング101が省略できる。吸い込みチェックバルブ110がバルブ体111と、スプリング113およびバルブシート112とからなる一般のチェックバルブである。
【００８６】
プランジャー31の運動初期に、圧力室31にある一部の燃料及びベーパが吸入吐出通路33から吐出チェックバルブ100を経りリターン通路15まで排出され、プランジャー31が下降につれて吸入吐出通路33が閉まり、圧力室32中の燃料が圧縮され始め、圧力が一定の値を越えると、燃料が噴出装置90から噴出される。
【００８７】
コイルの通電が終ると、リターンスプリング36の作用でプランジャー31がリターン運動を開始し、燃料の吸い込み行程に入り、燃料が取入れ通路11からリターン通路15に入り、吸い込みチェックバルブ110を経り、吸入吐出通路33から圧力室へながれる。この時、吐出チェックバルブ100が閉まっており、残留の燃料ベーパが圧力室への吸い込みが避けられる。
【００８８】
この機構が装置を簡素化し、本発明の集成式燃料供給装置を小型させられる。
【００８９】
それ以外は実施例1と同じである。
【００９０】
実施例９：図9に本発明の集成式燃料供給装置をエンジンに実用される例を示している。
【００９１】
燃料がタンク6からフィルタ4aとタンク通路241b及びフィルタ4とを経ってベーパセパレーター7の内室7aに入る。フィルタ4がオプションであり、またレザーブ燃料通路もオプションであり、それがレザーブフィルタ4bと、レザーブ燃料タンク通路241bと燃料コック9とからなり、燃料液面6aがフィルタ4aの入口より低くなれば、燃料コック9を開くことによりレザーブ燃料通路から燃料が供給される。内室7aにある燃料が吸入管3を通して本発明の集成式燃料供給装置1の取入れ部13に到達し、その一部が噴射装置90によりエンジン2の吸気ポート若しくはシリンダーに噴射され、一部がリターン部14から排出され、リターン燃料チューブ5を経ってベーパセパレーター7の内室7aに戻る。
【００９２】
本発明の集成式燃料供給装置1の燃料ベーパがリターン燃料流れと一緒にベーパセパレーター7の内室7aに戻され、そこからベーパ排出管路8を経って燃料がタンク6の液面6aの上まで排出される。ベーパ排出管路8の入口が内室7aの上方にあり、出口が液面6aの上またはその近くに設けられる。
【図面の簡単な説明】
【００９３】
【図１】は本発明の集成式燃料供給装置の第１の実施形体例の機構図である。
【図２】は本発明の集成式燃料供給装置の第2の実施形体例の機構図である。
【図３】は本発明の集成式燃料供給装置の第3の実施形体例の機構図である。
【図４】は本発明の集成式燃料供給装置の第4の実施形体例の機構図である。
【図５】は本発明の集成式燃料供給装置の第５の実施形体例の機構図である。
【図６】は本発明の集成式燃料供給装置の第６の実施形体例の機構図である。
【図７】は本発明の集成式燃料供給装置の第７の実施形体例の機構図である。
【図８】は本発明の集成式燃料供給装置の第８の実施形体例の機構図である。
【図９】は本発明の集成式燃料供給装置をエンジンの燃料システムに適用される例の構成図である。
【図１】
2008523289.tif 000003
【図２】
2008523289.tif 000004
【図３】
2008523289.tif 000005
【図４】
2008523289.tif 000006
【図５】
2008523289.tif 000007
【図６】
2008523289.tif 000008
【図７】
2008523289.tif 000009
【図８】
2008523289.tif 000010
【図９】
2008523289.tif 000011
【国際調査報告】
2008523289.tif 000012
2008523289.tif 000013
2008523289.tif 000014
2008523289.tif 000015