(57)【要約】【課題】仕切を導入して冷却効率を改善した蒸気セパレータを提供する。【解決手段】燃料噴射燃焼エンジンに使用される燃料ポンプアセンブリは液体で冷却される蒸気セパレータを有し、そのセパレータで処理された燃料は高圧燃料ポンプにより引かれる。蒸気セパレータは内部に熱伝導スリーブを有し、そのスリーブは燃料室又は燃料リザーバを形成する。冷媒室は熱伝導スリーブを囲み燃料ポンプアセンブリの外側ハウジングとその内部スリーブとの間に形成される。好ましくは、仕切がコイル状であり、冷媒室内に配置され、冷媒チャネルを形成し、スリーブの外側の回りに螺旋状に配置される。そのチャネルの第一端は冷媒流路入口に通じ、その反対側第二端はそのハウジングに取りつけられた冷媒流路出口に通じる。その仕切チャネルに冷媒を導入すると、冷媒はその螺旋チャネルに流れて、蒸気セパレータの燃料冷却効率を改善する。【選択図】　　　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃エンジンの燃料ポンプアセンブリのための蒸気セパレータであって、
蒸気出口流路を有する第一キャップと、該第一キャップと離間した第二キャップと、
延設された熱伝導スリーブと、該スリーブは該第一・第二キャップの間に配置され少なくとも選択的に該蒸気出口流路に通じる燃料室を形成し、
フロートバルブ機構と、該機構は該第一キャップに保持され、該燃料室内に配置されて該燃料室の燃料昇降に応じて該蒸気出口流路を開閉するように配置・構成され、
該スリーブを囲み該スリーブから外側に離間したハウジングと、
該ハウジングと該スリーブの間に横方向に延設された細長い仕切と、
該ハウジングと該スリーブとの間に該仕切により縦方向に形成された冷媒チャネルと、該冷媒チャネルは該燃料室とは隔離しており相対する第一端と第二端とを有し、
該冷媒チャネルの該第一端と通じる冷媒入口流路と、
該冷媒チャネルの該第二端と通じる冷媒出口流路とを、
具備したことを特徴とする上記蒸気セパレータ。
【請求項２】
前記仕切は複数巻条からなりコイル状であり、前記冷媒チャネルは螺旋状であり隣り合う該巻条の間に横方向に形成された請求項１記載の蒸気セパレータ。
【請求項３】
前記冷媒チャネルの前記第一端は前記第一キャップの近くに配置され、前記冷媒チャネルの前記第二端は前記第二キャップの近くに配置された、請求項１記載の蒸気セパレータ。
【請求項４】
前記第二キャップはハウジングと一体に一品に形成された請求項１記載の蒸気セパレータ。
【請求項５】
前記コイル状仕切は前記スリ−ブと一体に一品に形成された請求項２記載の蒸気セパレータ。
【請求項６】
前記スリーブと前記仕切は熱伝導性プラスチックを射出成形したものである請求項５記載の蒸気セパレータ。
【請求項７】
前記コイル状仕切は前記ハウジングと一体に一品に形成された請求項２記載の蒸気セパレータ。
【請求項８】
前記コイル状仕切が前記ハウジングと前記スリーブの間に緩着された請求項２記載の蒸気セパレータ。
【請求項９】
前記ハウジングが前記燃料ポンプアセンブリの高圧燃料ポンプと組み付けられた請求項４記載の蒸気セパレータ。
【請求項１０】
前記ハウジングが前記燃料ポンプアセンブリの低圧ダイヤフラム燃料ポンプと組み付けられた請求項９記載の蒸気セパレータ。
【請求項１１】
内燃エンジン用の燃料ポンプアセンブリであって、
ハウジングと、
該ハウジングに保持された電動高圧燃料ポンプと、
該ハウジングに保持された蒸気セパレータとを具備し、
該蒸気セパレータは、
蒸気出口流路を備えた第一キャップと、該ハウジングに形成された反対側の第二キャップと、該ハウジングは該第一・第二キャップの間に軸方向に延設され、
熱伝導性円筒スリーブと、該スリーブは該第一・第二キャップの間に軸方向にそれらのキャップに係合し該ハウジングからは径方向内側に離間しており、
該スリーブ内に形成された燃料室と、
コイル状仕切と、該仕切は該ハウジングと該スリーブの間に螺旋状に設けられ縦方向には該第一・第二キャップの間に延設され、該仕切は該蒸気セパレータに関して軸方向に複数巻条を有し、核巻条は該ハウジングと該スリーブの間で径方向に突出しており、
前記ハウジングと前記スリーブと前記仕切と間に形成された螺旋冷媒チャネルと、該冷媒チャネルは該第一キャップ近くに配置された第一端と該第二キャップの近くに配置された反対側の第二端とを備え、
該冷媒室の該第一端と通じる冷媒入口流路と、
該冷媒室の該第二端と通じる冷媒出口流路とを、
有することを特徴とする上記燃料ポンプアセンブリ。
【請求項１２】
内燃エンジン用の燃料ポンプアセンブリであって、
熱伝導性円筒スリーブと、該スリーブは燃料室を形成し、
ハウジングと、該ハウジングは該スリーブを囲み該スリーブから外側横方向に離間しており、
コイル状仕切と、該仕切は該ハウジングと該ハウジングの間に延設され、
冷媒チャネルと、該冷媒チャネルは前記ハウジングと前記スリーブとの間に前記仕切により縦方向に形成され、該冷媒チャネルは該燃料室から隔離され、相対する第一端と第二端とを有し、
該冷媒チャネルの該第一端と通じる冷媒入口流路と、
該冷媒チャネルの該第二端と通じる冷媒出口流路とを、具備し、
該熱伝導スリーブが熱伝導プラスチック製である、ことを特徴とする上記蒸気セパレータ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は一般的には燃料蒸気セパレータに関し、より詳しくは、内燃エンジンの高圧燃料ポンプアセンブリのための燃料蒸気セパレータに関する。
【０００２】
【背景技術】
発明の背景
燃料を燃焼室に供給する燃料噴射システムを有する内燃エンジンは、典型的には、高圧燃料ポンプと蒸気セパレータとを備えた燃料ポンプアセンブリを有する。その蒸気セパレータは燃料リザーバとして機能して、その高圧燃料ポンプに燃料を直接供給する。その燃料ポンプは燃料を閉ループ又は再循環燃料主給管に送り、その主給管から燃料インジェクタに燃料が引かれる。燃料圧力レギュレータがその主給管内の燃料圧を調整する。この燃料圧力レギュレータは戻し又は下流端に設けられ、そこから燃料は蒸気セパレータに戻される。その蒸気セパレータは低圧に略保たれる。
【０００３】
二行程エンジンの用途では、燃料ポンプアセンブリは一般的には、極低圧ダイヤフラム燃料ポンプを有し、そのポンプは運転中エンジンのクランクケースからの圧力パルスにより作動される。その低圧燃料ポンプは燃料を離れた燃料タンクからその蒸気セパレータに送る。その場合、燃料フィルタが蒸気セパレータの直ぐ上流に大抵設けられる。更に、二行程エンジンの用途では、燃料ポンプアセンブリはオイル注入ポンプ（又はポンプ装置）を有して、そのポンプは潤滑用にクランクケース内に調量したオイルを直接送出し、時として、その蒸気セパレータの燃料リザーバ内に送り、燃料インジェクタの清掃・潤滑用とする。油路が燃料ポンプアセンブリに設けられても良く、それによって、オイルをオイルポンプからクランクケース室内に設けられた軸受けに送られる。
【０００４】
不都合なことには、燃料主給管から蒸気セパレータの燃料室に入る燃料はしばしば過熱されて、留意しないと、高圧燃料ポンプのポンプ効率を下げて、過度の燃料蒸気を発生して、燃料主給管又はインジュクタ内でベーパロックをおこして、エンジン回転を乱したり、失速させたりする。運転中の二又は四行程エンジンの隣接するエンジンブロックから放射される熱により、又、運転中のインジュクタの電磁弁から生じる熱により、電動高圧燃料ポンプにより生じるエネルギーの熱により、特に、燃料ポンプが蒸気セパレータ２４Ｖ又は４８Ｖが定格の場合に、燃料主給管が晒されて内部燃料が加熱される。加圧された熱い燃料が、略大気圧のかなり低圧の蒸気セパレータに突出されると、燃料蒸気に発生は明らかである。その蒸気は、蒸気セパレータに保持された蒸気出口流路を通って開放され、蒸気セパレータ内の液体燃料は液体冷媒により冷却される。その蒸気出口流路はフロート機構により開閉される。そのフロート機構は、蒸気セパレータの燃料室内の低・高燃料レベルにより作動する。高圧燃料により燃料が蒸気セパレータから送出される時に、低圧ダイヤフラム燃料ポンプが補給燃料をその燃料室に送り、燃料レベルを安定させる。
【０００５】
冷媒は燃料室を囲むジャケット又は環状冷媒室を通って流れる。その冷媒室はスリーブと外側ホウジングの間に径方向に形成されている。そのスリーブは熱伝導金属製であり、隔壁構造となり、燃料と冷却水を分離して、熱い燃料からより冷たい冷媒への熱伝導を促進する。個人的又はプレジャーボートや船上エンジン等の舶用エンジン用途では、冷媒は一般的には水である。舟艇が浮かぶ水面から直接水を引く場合には、蒸気セパレータの冷媒室が清水又は海水に直接晒される。何れの場合でも、海水は種々の金属を腐食するが、熱伝導を促進し、しかも腐食を減らすためにスリーブは高価なステンレス鋼製又は耐食被覆したアルミニューム製である。
【０００６】
冷却又は冷媒室は環状なので、滞留部がその室内にできて、熱い部分が生じて燃料室から冷媒室への熱伝導を悪くする。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
この発明の目的には、仕切を導入して冷却効率を著しく改善した蒸気セパレータを提供することを含んでいる。この発明は、既存の燃料ポンプアセンブリのデザインに容易に組み込まれ得て、高圧燃料ポンプの効率を改善し、燃料装置内でのベーパロックの可能性を減らす。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
発明の概要
燃料噴射燃焼エンジンに使用される燃料ポンプアセンブリは液体で冷却される蒸気セパレータを有し、そのセパレータで処理された燃料は高圧燃料ポンプにより引かれる。蒸気セパレータは内部に熱伝導スリーブを有し、そのスリーブは燃料室又は燃料リザーバを形成する。冷媒室は熱伝導スリーブを囲み燃料ポンプアセンブリの外側ハウジングとその内部スリーブの間に形成される。仕切が、好ましくは、コイル状であり、冷媒室内に配置され、冷媒チャネルを形成し、スリーブの外側の回りに螺旋状に配置される。そのチャネルの第一端は冷媒流路入口に通じ、その反対側第二端はそのハウジングに取りつけられた冷媒流路出口に通じる。その仕切チャネルに冷媒を導入すると、冷媒はその螺旋チャネルに流れて、蒸気セパレータの燃料冷却効率を改善する。仕切は滞留又は流れ停止域により生じる熱い部分を無くす。
【０００９】
好ましくは、そのハウジングは、燃料ポンプアセンブリに統合されて、高圧ポンプを、燃料フィルタや低圧ダイヤフラム燃料ポンプ等の多くの他の構成品と共に、支持する。そのスリーブはその蒸気セパレータの上側キャップと相対する下側キャップの間に軸方向に延設されている。その上側キャップにある蒸気出口流路は、その燃料室内に設置されたフロート機構により。リザーバ燃料の低レベルで開き、燃料高レベルで閉じる。下側キャップは好ましくは、ハウジングと一体である。
【００１０】
冷媒は海水の場合があり、海水は腐食性があり、そのスリーブは、燃料室から熱を冷媒室に移すだけでなく耐食性を要する。それ故、スリーブは好ましくはステンレス鋼などの金属、又は、耐食性被覆を有するアルミニューム製である。仕切がスリ−ブと一体に形成される場合には、スリーブは好ましくは射出成形熱伝導プラスチックである。
【００１１】
この発明の目的・特徴・優位性には、仕切を導入して冷却効率を著しく改善した蒸気セパレータを提供することを含んでいる。この発明は、既存の燃料ポンプアセンブリのデザインに容易に組み込まれ得て、高圧燃料ポンプの効率を改善し、燃料装置内でのベーパロックの可能性を減らし、比較的簡明なデザインであり、経済的に製作・組立ができ、使用有効寿命が著しく延びる。
【００１２】
この発明のこれら及び他の目的・特徴・優位性は、以下の好適実施例・最適実施様態、請求項の記載、添付図により明らかになる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
図１、２を説明すると、この発明の実施例である燃料ポンプアセンブリ（たモジュール）２０が、高圧燃料を、電動高圧燃料ポンプ２２により、燃料噴射内燃エンジン（図示せず）に供給する。燃料流方向は図１に矢印により示されている。高圧燃料は閉ループの燃料噴射主給管（図示せず）に入り、一連の燃料インジェクタに送られてエンジンの各燃焼室に送られる。排出されない、即ち、燃料インジェクタより燃焼室に流れない過剰燃料は、一般的には、燃料圧力レギュレータ２３を通って戻されて、燃料ポンプアセンブリ２０の蒸気セパレータ２４に戻る。蒸気セパレータ２４から高圧燃料ポンプ２２に入る燃料は、ポンプキャビテイションを防ぐように処理される必要があり、ポンプの最高効率を達成し、燃料主給管及び／又はインジュクタ内に燃料蒸気が無いようにして、ベーパロック、荒いエンジン回転状態、及び／又はエンジンの失速を防ぐ。加圧戻り燃料は、一般的には加熱されており、圧力レギュレータの前後で圧力が降下して、蒸気セパレータ２４内に燃料蒸気が発生し易いので、セパレータは熱移行により燃料を冷却し、更に、燃料蒸気を逃すことにより燃料内の蓄積エネルギーを減少する。燃料主給管に燃料を供給すると、燃料のエネルギーと高圧燃料ポンプ２２の電気モータから放射される熱により、燃料は最初は加熱される。これは、蒸気セパレータが２４Ｖ又は４８Ｖ仕様の燃料ポンプ電動モータが使用されるとき顕著である。燃料が閉ループの燃料主給管内を流れるので、エンジンブロックから発散される熱と、電磁駆動の燃料インジェクタにより生じる熱は更に燃料温度を上昇させて、燃料が燃料主給管圧力レギュレータを出て蒸気セパレータ２４の燃料入口流路２６を通って流れる時に、燃料は熱くなる。
【００１４】
燃料ポンプアセンブリ２０は、低圧燃料ポンプ２８を通常有し、特に二行程エンジンの用途では、そのエンジンクランクケースからの圧力パルスにより、燃料フィルタ３０を通って燃料を汲み上げる。燃料フィルタ３０から、補給燃料が、入口流路３２を通って蒸気セパレータ２４内に流れる。その流路３２は燃料入口流路２６に連結されている。二行程エンジンに使用される場合には、燃料ポンプアセンブリ２０はオイルポンプ３４を有し、蒸気セパレータ２４において、又はそこに入る直前で、オイルポンプ３４は、ガソリンなどの低圧用燃料に適量の潤滑油を添加する。油路３５がオイルポンプ３４により潤滑油をクランクケース内に送り、二行程エンジンの軸受けを潤滑する。油路３５は燃料ポンプアセンブリ２０に通常設けられている。高圧燃料ポンプ２２、蒸気セパレータ２４、燃料フィルタ３０、燃料圧力レギュレータ２３、低圧燃料ポンプ２８、油路３５は、モジュールに形成され、好ましくは、一体の射出成形プラスチックハウジング３６により保持される。
【００１５】
図２〜５を説明すると、蒸気セパレータ２４の燃料室３７が、径方向に冷却ジャケット又はスリ−ブ３８により形成され、スリーブ３８は、ステンレス鋼のような耐食性及び熱伝導性材料、又は耐食被覆のアルミニューム製である。燃料室３７は第一又は上側キャップ４０と第二または下側キャップ４２の間に軸方向に形成され、図２に図示したように、ハウジング３６に一体に一品として形成される。上側キャップ４０は又、高圧燃料ポンプ２２の上側キャップを兼ねる。燃料室３７はリザーバとして機能し、補給燃料を高圧燃料ポンプ２２に供給する。そのリザーバ内の燃料レベルは、即ち、液体燃料面より上に形成される燃料蒸気の量は、図２、８、９に明瞭に示したように、フロートバルブ機構４４により制御される。フロートバルブ機構４４は上側キャップ４０に取りつけられて、中空プラスチックフロート４６を有する。フロート４６は、プラスチック鋳造ボディ５０に保持された金属ヒンジピン４８の回りに枢動する。ボディ５０はシート５１と蒸気ベントを有し、その蒸気ベントは流路５２をとおって通じ、その流路５２は燃料室３７に開いて通じて、上側キャップ４０により保持された蒸気出口流路５４に通じる。ボディ５０は上側キャップ４０により保持される。弁頭又はニードル５５は、その一端がフロート４６に係合し、シート５１に当接するように位置されて、フロート４６が燃料の高レベル状態で上側に枢動して蒸気出口流路５４を閉じまたは遮り、燃料の低レベルでシート５１から離れて蒸気出口流路５４を開く。蒸気出口流路５４が開くと、燃料蒸気が燃料室３７から排出され、燃料室３７内の圧力が、それにより減少して、フロートバルブ機構４４により再び閉じられるまで、低圧燃料ポンプ２８により補給燃料が燃料室３７に入るの許容する。
【００１６】
冷媒チャンバ５６は円周方向に燃料室３７を囲み、径方向に、外側ハウジング３６とスリーブ３８との間に形成される。図４に明瞭に示したように、ハウジング３６と同様に、冷媒チャンバ５６は軸方向に上側・下側キャップ４０、４２の間に形成される。冷媒液体入口流路５８はハウジング３６により保持され、冷媒入口孔６０を有し、その入口は冷媒チャンバ５６に通じ、上側キャップ４０の近くに配置される。
【００１７】
冷媒チャンバ５６内の冷媒の滞留部を無くして冷却効率を改善するために、コイル状仕切６２が、図３〜５に明瞭に示すように、冷媒チャンバ５６内で、ハウジング３６とスリーブ３８との間に緩着される。コイル状仕切６２は、スリーブ３８の周りに巻かれる複数の巻条又はコイル６４を有する。組み立てられると、図１、２に仮想線で図示したように、コイル状仕切６２は螺旋冷媒チャネル６６を形成し、その第一又は上端６８が冷媒入口孔６０と通じ、その第二又は下側端７０が一体の下側キャップ４２により保持された冷媒液体出口路７２に通じる。冷媒の流れは冷媒チャンバ５６の頂部から入り、スリーブ３８又は燃料室３７の周りの冷媒チャネル６６を通って螺旋状にながれて、冷媒チャンバ５６の底で、冷媒液体出口路７２を通って冷媒チャンバ５６を出る。これにより、対向冷媒流を形成して、冷却効率を最大にする。
【００１８】
各巻条６４は、略矩形の横断面を有し、その径方向外側縁７４はハウジング３６に面し、その径方向内側縁７６は、スリーブ３８に面して、冷媒チャネル６６を通る螺旋水路を構成する。組み立てを容易にするために、コイル状仕切６２の外側縁７４、内側縁７６は各隣接面に密着せず、近接して保持される。コイル状仕切６２は、プラスチック又はステンレス鋼等の耐食材製である。
【００１９】
図６を説明すると、蒸気セパレータ２４’の第二実施例が図示されていて、スリーブ３８’の一部として一体に形成されたコイル状仕切６２’を有する。コイル状仕切６２’とはスリーブ３８’は熱伝導プラスチック材から一品として射出成形される。その両方が、プラスチック製のハウジング３６’内に挿入される。その熱伝導プラスチックの一例は、米国ジョージア州アトランタにあるクールポリマー社（Ｃｏｏｌ　Ｐｏｌｙｍｅｒｓ　Ｉｎｃ．）製のＣｏｏｌＰｏｌｙ　ＲＳ００７、又は、ＣｏｏｌＰｏｌｙ　ＲＢ０２０である。そのＣｏｏｌＰｏｌｙプラスチックの熱伝導性は、アルミニュームと略同じであり、耐食被覆を必要とせず、重量で、約４０％軽い。熱伝導材の別の入手先は、米国ミネソタ州ウイノーナ（Ｗｉｎｏｎａ）にあるＲＴＰ社である。
【００２０】
図７を説明すると、蒸気セパレータ２４”の第三実施例が図示されていて、そのセパレータはコイル状仕切６２”を有する。コイル状仕切６２”はハウジング３６”の一部として一体に形成され、スリーブ３８”に径方向内側に突出している。コイル状仕切６２”とハウジング３６”は射出成形プラスチック製であり、熱伝導性は不要である。スリーブ３８”はステンレス鋼のような耐食材料製である。
【００２１】
ここに開示した発明の様態は、現在好適な実施例を示しており、多くの他の実施例が可能である。ここではこの発明の全ての同等様態又は分岐例を述べることは意図していない。更に、ここで使用した術語は説明のためであり、この発明を限定するものではなく、請求項で記載したこの発明の範囲内で種々の変化例が可能であることは明らかである。
【００２２】
【発明の効果】
この発明により、仕切を導入して冷却効率を著しく改善した蒸気セパレータを提供することができる。この発明は、既存の燃料ポンプアセンブリのデザインに容易に組み込まれ得て、高圧燃料ポンプの効率を改善し、燃料装置内でのベーパロックの可能性を減らす。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の燃料ポンプアセンブリの斜視図である。
【図２】この燃料ポンプアセンブリの分解図である。
【図３】この燃料ポンプアセンブリの蒸気セパレータのコイル状仕切を示す斜視図である。
【図４】図１の線４−４に沿って見た横断面図である。
【図５】図４の線５−５に沿って見た蒸気セパレータの部分縦断面図である。
【図６】図５と同様に見た、蒸気セパレータの第二実施例の部分縦断面図である。
【図７】図５と同様に見た、蒸気セパレータの第三実施例の部分縦断面図である。
【図８】その蒸気セパレータのフロート機構の分解斜視図である。
【図９】その蒸気セパレータのフロート機構の斜視図である。
【符号の説明】
２０　燃料ポンプアセンブリ
２２　高圧燃料ポンプ
２３　燃料圧力レギュレータ
２４　蒸気セパレータ
２６　燃料入口流路
２８　低圧燃料ポンプ
３０　燃料フィルタ
３２　燃料入口流路
３４　オイルポンプ
３５　油路
３６　ハウジング
３７　燃料室
３８　スリーブ
４０　上側キャップ
４２　下側キャップ
４４　フロートバルブ機構
４６　フロート
４８　ヒンジピン
５１　シート
５２　流路
５２　蒸気出口流路
５５　ニードル
５６　冷媒チャンバ
５８　冷媒液体入口流路
６０　冷媒入口孔
６２　仕切
６４　巻条
６６　冷媒チャネル
７２　冷媒液体出口路
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2004028091.tif 000009
【図８】
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【図９】
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