(57)【要約】【課題】  ノイズを低減可能なＳＩＤＩエンジン用の自動車燃料ポンプを提供する。【解決手段】  本発明の燃料ポンプは、ポンプチャンバと前記ポンプチャンバに流体接続される入口及び出口とを有するハウジングと、前記ポンプチャンバと前記出口との間に直列に流体流通可能に配置される一方向逆止弁であって、前記逆止弁が開位置にあるときに前記ポンプチャンバから前記出口への流体の流れを許容するように方向付けられる一方向逆止弁４２と、前記ポンプチャンバ及び前記出口と直列に流体接続されるベンチュリ管６０，７０，８０と、を備える。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ポンプチャンバと前記ポンプチャンバに流体接続される入口及び出口とを有するハウジングと、
前記ポンプチャンバと前記出口との間に直列に流体流通可能に配置される一方向逆止弁であって、前記逆止弁が開位置にあるときに前記ポンプチャンバから前記出口への流体の流れを許容するように方向付けられる一方向逆止弁と、
前記ポンプチャンバ及び前記出口と直列に流体接続されるベンチュリ管と、を備える燃料ポンプ。
【請求項２】
請求項１に記載の燃料ポンプであって、
前記ベンチュリ管は、前記逆止弁よりも上流側に流体流通可能に位置する燃料ポンプ。
【請求項３】
請求項１に記載の燃料ポンプであって、
前記ベンチュリ管は、前記逆止弁よりも下流側に流体流通可能に位置する燃料ポンプ。
【請求項４】
請求項１に記載の燃料ポンプであって、
前記ベンチュリ管は、流体流通可能に互いに直列な収束部分、スロート、及び、発散部分を備え、前記収束部分及び前記発散部分は形状が円錐台である燃料ポンプ。
【請求項５】
請求項４に記載の燃料ポンプであって、
前記スロートは形状が円筒状である燃料ポンプ。
【請求項６】
請求項１に記載の燃料ポンプであって、
前記第１のベンチュリ管と直列に流体接続される第２のベンチュリ管を備える燃料ポンプ。
【請求項７】
請求項６に記載の燃料ポンプであって、
前記各ベンチュリ管が収束部分と発散部分とを備え、前記第１の言及されたベンチュリ管の前記発散部分は、前記第２のベンチュリ管の前記収束部分よりも上流側にある燃料ポンプ。
【請求項８】
請求項７に記載の燃料ポンプであって、
前記ベンチュリ管の両方が前記逆止弁よりも下流側に位置する燃料ポンプ。
【請求項９】
請求項８に記載の燃料ポンプであって、
前記各ベンチュリ管は、そのそれぞれの収束部分と発散部分とを接続する円筒状のスロートを備える燃料ポンプ。
【請求項１０】
請求項７に記載の燃料ポンプであって、
前記第１の言及されたベンチュリ管の前記発散部分と前記第２のベンチュリ管の前記収束部分との間に直列に配置される円筒状の通路を備える燃料ポンプ。
【請求項１１】
請求項１に記載の燃料ポンプであって、
前記ベンチュリ管は、一端が前記出口に対して開放する前記ハウジング内の通路として形成される燃料ポンプ。
【請求項１２】
ポンプチャンバと前記ポンプチャンバに流体接続される入口及び出口とを有するハウジングと、
前記入口を通じた前記ポンプチャンバ内への流体の流れが許容される開位置と、前記入口と前記ポンプチャンバとの間の流体の流れが妨げられる閉位置との間で移動できる入口弁であって、前記弁が前記ハウジング内の弁座と協働する弁部材を有する、入口弁と、
前記弁部材に取り付けられて前記弁部材と一体で直線的に移動できるアンカーと、
前記弁を前記開位置と前記閉位置との間で作動させるために前記弁部材及びアンカーを直線的に移動させるアクチュエータとを備え、
前記アクチュエータが固定コアを有し、
前記弁が前記開位置及び前記閉位置のうちの一方にあるときに前記アンカーの表面が前記コアの表面と接触し、
前記コア及び前記アンカーの前記表面は、相補的であるとともに、形状が円錐である、燃料ポンプ。
【請求項１３】
請求項１２に記載の燃料ポンプであって、
前記コア及び前記アンカーの前記表面は、相補的であるとともに、形状が円錐台である燃料ポンプ。
【請求項１４】
請求項１２に記載の燃料ポンプであって、
前記コア表面が外面であり、前記アンカーの前記表面が内面である燃料ポンプ。
【請求項１５】
請求項１２に記載の燃料ポンプであって、
前記コア表面が内面であり、前記アンカーの前記表面が外面である燃料ポンプ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般に燃料ポンプに関し、特に、直接噴射式火花点火エンジンのための燃料ポンプに関する。
【背景技術】
【０００２】
多くの近年の自動車両は、燃焼室への吸気弁よりも上流側ではなく燃焼室内へ直接に燃料が燃料噴射器によって噴射される直接噴射式内燃エンジンを利用する。燃料が直接に燃焼室内へ噴射されるため、直接噴射式エンジンは、他のタイプの内燃エンジンよりも高い効率及び良好な燃費を享受する。
【０００３】
燃料がエンジンシリンダ内又は燃焼室内へ直接に噴射されるため、必然的に、燃焼室の内部に存在する圧力に打ち勝つのに十分高い圧力で燃料供給がなされなければならない。一般に、燃料ポンプは、燃料を燃料タンクなどの燃料源から高圧燃料噴射レールへ供給する。このとき、燃料噴射レールは、エンジンブロックに装着される個々の燃料噴射器に流体接続される。この場合、エンジンのための燃料噴射器のそれぞれにおける開閉タイミングは、車両のための電子制御システムによって制御される。
【０００４】
直接噴射式（ＳＩＤＩ）エンジンによる火花点火のための既に知られた燃料ポンプは、一般に、燃料タンクに接続される流体入口及び燃料噴射レールに接続される出口の両方を有するハウジングを含む。この場合、プランジャが、ハウジングの内部のポンプチャンバ内においてエンジンと同期するカムによって入口と出口との間で往復駆動される。
【０００５】
ポンプ入口から出口への燃料の流れを制御するために、燃料ポンプは、ソレノイドにより開位置と閉位置との間で従来のように駆動される入口弁を含む。この場合、ポンプチャンバから出口を通じた燃料レールへの燃料流れを許容するために一方向逆止弁が出口内に位置する。
【０００６】
動作時、入口弁はソレノイドの通電によって開閉される。プランジャがポンプチャンバから引っ込められると、入口弁がソレノイドによって開放され、それにより、プランジャは、燃料を燃料タンクからポンプチャンバ内へと入れることができる。逆に、プランジャがポンプチャンバ内へと伸長される或いは駆動されると、入口弁が閉じられ、それより、プランジャの内側への移動により加圧される燃料が出口弁を開放し、加圧された燃料が一方向出口弁を通じて圧力レールへと圧送される。
【０００７】
しかしながら、これらの既に知られたＳＩＤＩ燃料ポンプの１つの欠点は、動作時に、特に低いエンジン速度の際に燃料システム全体が非常に騒々しいという点である。燃料システムからのノイズは、車両の搭乗者の快適さにとって望ましくない。
【０００８】
ＳＩＤＩエンジンのための燃料システムには多くのノイズ源が存在するが、エンジンノイズの１つの主要な原因は、燃料システム全体の中で往復動するプランジャにより引き起こされる燃料脈動によってもたらされる。これらの燃料ポンプ脈動は、燃料ポンプにおいてだけでなく、燃料レールを含む燃料システムの残りの部分を通じても起こる。
【０００９】
ＳＩＤＩエンジンにおける第２の主要なノイズ源は、燃料ポンプのための入口弁の開閉によるノイズに起因する。入口弁の開放及び／又は閉鎖により、ソレノイド弁内のアンカーがソレノイド弁内の固定コアに衝突する。アンカーとコアとの間のこの衝突は、低いエンジン速度で特に聞き取れるクリック音を引き起こす。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明は、既に知られた燃料ポンプの既に知られた不都合を克服するＳＩＤＩエンジン用の自動車燃料ポンプを提供する。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
要するに、本発明のＳＩＤＩ燃料ポンプは、ポンプチャンバを有するとともにポンプチャンバに流体接続される入口及び出口を伴うハウジングを含む。一方向逆止弁がポンプチャンバと出口との間に流体流通可能に配置され、また、一方向逆止弁はポンプのための出口弁を形成する。出口弁は、ポンプチャンバから出口弁を通じた燃料レールへの流体の流れを許容するが、その逆の流れを許容しない。
【００１２】
燃料システム内の燃料脈動を抑制するために、燃料ポンプ自体だけでなく、燃料レール、少なくとも１つのベンチュリ管などの燃料システムの他の構成要素も、ポンプチャンバと燃料ポンプ出口との間に直列に流体接続される。このベンチュリ管は、出口弁よりも上流側、出口弁よりも下流側、又は、その両方に位置されてもよい。また、ベンチュリ管は、複数のベンチュリ効果をもたらすためにその長さに沿って複数の縮径ポイントを有してもよい。
【００１３】
実際には、自動車燃料は本質的に圧縮できない（燃料は低い圧縮性を有する）ため、燃料がベンチュリ管内の制限部を通じて圧送されると、制限部又はスロートを通過する燃料の速度が増大し、それにより、燃料流れの運動エネルギーが増大する一方で、圧力が減少する。これは、実際には、ポンプチャンバ内の燃料プランジャの往復動によって引き起こされる振動を抑制するためのチョークとして作用する。
【００１４】
また、本発明のＳＩＤＩ燃料ポンプは、ソレノイドによって開位置と閉位置との間で作動される入口弁も含む。ソレノイドは固定コアを含み、一方、弁部材が長尺なアンカーに装着され、アンカーが弁部材と一体に移動できる。
【００１５】
ソレノイドの作動は、アンカーを弁部材と共に完全伸長位置と完全引き込み位置との間で移動させ、それにより、弁が完全開位置又は完全閉位置のいずれかとなり、或いは、逆もまた同様である。しかしながら、弁部材がその完全引き込み位置にあるときに、アンカーがソレノイドの固定コアに衝突する。しかしながら、既に知られたＳＩＤＩ燃料ポンプとは異なり、アンカー、したがって弁部材がそれらの完全引き込み位置にあると、コアの円錐面がアンカーの相補的な円錐面に衝突する。したがって、既に知られたＳＩＤＩ燃料ポンプとは異なり、衝撃力が径方向で部分的に分散され、それにより、ポンプの入力弁から出力されるノイズが低減される。
【００１６】
以下の詳細な説明を添付図面と併せて読んで参照すると、本発明をより良く理解することができ、図面中、同様の参照数字は、幾つかの図の全体にわたって同様の部分を示す。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】ＳＩＤＩエンジンのための燃料システムを示す概略図である。
【図２】燃料ポンプの断面図である。
【図３】出口弁及びベンチュリ管の断面図である。
【図４Ａ】従来技術の燃料システムにおける圧力脈動を示すグラフである。
【図４Ｂ】燃料システムにおける抑制された圧力脈動を示すグラフである。
【図５】入口弁の一部及び該弁が閉位置にある状態の作動機構を示す断面図である。
【図６】図５と同様であるが、開位置にある弁を示す図である。
【図７】明確にするために他の構成要素が除去された状態のコア及びアンカーの図である。
【図８】図７と同様であるが、その変形を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
最初に図１及び図２を参照すると、ＳＩＤＩエンジン（図示せず）のための燃料システム２０の線図が概略的に示される。燃料システムは、例えば燃料タンクなどの燃料源２５に流体接続される入口２４及びハウジング２３を有する燃料ポンプ２２を含む。このとき、燃料ポンプ２２からの出口２８は、燃料供給ライン３０によって１つ以上の燃料レール３２に接続される。この場合、燃料レール３２は、燃料をエンジンのための燃焼室内へ直接に噴射する複数の燃料噴射器３４に流体接続される。一般に、１つの燃料噴射器３４が各燃焼室と関連付けられる。
【００１９】
ここで、図２を参照すると、そこには燃料ポンプ２２が更に詳しく示されており、該燃料ポンプ２２は、スチールなどの任意の従来の硬質材料から形成されるハウジング３６を含む。流体通路３８が、入口２４と出口２６との間でハウジング３６を貫通して延びるとともに、その長さに沿ってポンプチャンバ４０を含む。
【００２０】
依然として図２を参照すると、一方向出口逆止弁４２がポンプチャンバ４０と出口２６との間で流体通路３８と直列に流体接続される。図３に更に良く示されるこの出口弁４２は、スプリング４８によってその弁座４６に当て付く閉位置へ向けて付勢される弁部材４４を含む。その結果、ポンプチャンバ４０内の圧力がスプリング４８の力に打ち勝つのに十分な所定の閾値を超えると、出口弁４２は、スプリング４８が圧縮されて弁部材４４がその弁座４６から離れるように移動される開位置へと移動する。この位置では、流体がポンプチャンバ４０から出口２６へと流れることができる。
【００２１】
逆に、ポンプチャンバ内の圧力が所定の閾値を下回ると、スプリング４８は、弁部材４４を移動させて弁座４６に当て付け、したがって、出口弁４２を閉位置へ移動させる。その閉位置において、出口弁４２は、出口２６からポンプチャンバ４０内へ戻る流体の流れを防止する。
【００２２】
再び図２を参照すると、ポンプチャンバ４０内で加圧燃料を生み出すために、長尺なプランジャ５０がハウジング３６内に往復動可能に装着されるとともにカム５２により往復駆動され、また、カム５２は、エンジンにより駆動され、したがってエンジンと同期して駆動される。また、カム５２の回転時、カム５２は、ポンプチャンバ４０内でピストン５０をプランジャスプリング５４の力に抗して往復駆動させる。
【００２３】
依然として図２を参照すると、ポンプ入口２４からポンプチャンバ４０内への流体の流れは、入口弁５６によって制御される。以下で更に詳しく説明される入口弁５６は、ソレノイド５８によって開位置と閉位置との間で移動できる。入口弁５６は、その開位置において、燃料が燃料源２５及び燃料入口２４からポンプチャンバ４０内へと自由に流れることができるようにする。逆に、入口弁５６がその閉位置にあると、ポンプチャンバ４０から入口２４へと戻る流体の流れが妨げられる。
【００２４】
動作時、プランジャ５０がスプリング５４の力によってポンプチャンバ４０から引っ込められると、入口弁５６が開位置になり、それにより、プランジャ５０は、燃料源２５からの燃料を燃料入口２４を通じてポンプチャンバ４０内へ入れることができる。逆に、その後にプランジャが回転するカム５２によってポンプチャンバ４０内へと延ばされる或いは駆動されると、入口弁５６は、ポンプチャンバ４０内へのプランジャ５０の内側への移動がポンプチャンバ４０内の燃料圧力を増大させるように、その閉位置へ移動される。この増大された燃料圧力は、出口弁スプリング４８の力に打ち勝ち、それにより出口弁４２が開放する。出口弁４２の開放時、流体は、ポンプチャンバ４０から弁４２を通じて流れて出口２６から流出する。
【００２５】
その結果、カム５２のそれぞれの回転中にカム５２のそれぞれのローブごとに１回プランジャ５０の往復動が起こる。ＳＩＤＩエンジンのための燃料システム２０（図１）から主要なノイズ源を生じさせるのは燃料ポンプ２２のこれらの圧力脈動である。
【００２６】
ここで特に図３を参照すると、燃料システム２０全体における圧力脈動を減らすために、ベンチュリ管６０がハウジング３６を通じて燃料通路３８と直列に流体接続される。このベンチュリ管６０は、互いに直列な、収束部分６２と、縮径スロート６４と、発散部分６６とを含む。発散部分６６は、出口弁４２のための弁座４６により形成される流体ポート６８で終端する。
【００２７】
動作時、自動車燃料は本質的に圧縮できない（燃料が低い圧縮性を有する）ため、ベンチュリ管６０を通じた燃料の流れは、縮径スロート６４を通じて燃料流れの速度を増大させる。これは、ひいては、燃料流れの運動エネルギーを効果的に増大させると同時に、流れがベンチュリ管６０を通じて出る際に圧力を減少させる。流体圧力を減少させることにより、燃料システム２０における流体圧力脈動、したがって、それらの圧力脈動に起因して起こる任意のノイズが抑制される。
【００２８】
依然として図３を参照すると、ベンチュリ管６０に加えて、或いは、ベンチュリ管６０の代わりに、出口弁４２の直ぐ下流側に第１の出口ベンチュリ７０がハウジング３６に形成され或いはハウジング３６に取り付けられる。このベンチュリ管７０は、収束部分７２と、縮径スロート７４と、発散部分７６とを含む。第１のベンチュリ管６０と同じ態様で、出口ベンチュリ管７０は、ポンプ出口２６を通過する流体流れの運動エネルギーを増大させると同時に、圧力を減少させ、それにより、燃料システム２０内の圧力脈動を減少させる。
【００２９】
随意的に、第２の出口ベンチュリ管８０も第１の出口ベンチュリ管７０と直列に接続される。第２の出口ベンチュリ管８０も、収束部分８２と、縮径スロート８４と、発散部分８６とを含む。第２の出口ベンチュリ管８０の第１の収束部分８２への入口は、短い円筒部分８８によって第１の出口ベンチュリ７０の発散部分７６からの出口に接続される。
【００３０】
第２の出口ベンチュリ８０は、第１の出口ベンチュリ７０と同じ態様で動作する。すなわち、第２の出口ベンチュリ８０は、ポンプ出口２６を通じて出る燃料流れの運動エネルギーを増大させると同時に圧力を減少させる。圧力を減少させることによって、燃料システム２０の全体にわたる圧力脈動が減少される。
【００３１】
図４Ａは、ベンチュリ管を何ら伴わないＳＩＤＩポンプに関する２つのポンピングサイクルにおける出口２６での圧力を表す。図示のように、複数の圧力脈動９２がそれぞれのポンピングストローク９０の後に続き、燃料システムノイズをもたらすのがこれらの脈動９２である。
【００３２】
図４Ｂは、ベンチュリ管６０，７０，８０のうちの１つ以上を伴うＳＩＤＩポンプに関する２つのポンピングサイクルにおける出口２６での圧力を表す。図示のように、それぞれのポンピングストローク９６の後の任意の圧力脈動９８が実質的に抑制され、したがって、燃料システムノイズが減少される。
【００３３】
ここで図５を参照すると、本発明のＳＩＤＩポンプ２２の更なる一層の改良は、入口弁５６の形態とその作動機構とにある。入口弁５６は、長尺なアンカー１０２に取り付けられる弁部材１００を含む。アンカー１０２は、弁と共に、図５に示される閉位置と図６に示される開位置との間で移動できる。弁部材１００は、その閉位置では、その弁座１０４と協働し、それにより、ポンプチャンバから燃料入口２４を閉じる。入口弁５６は、例えば、プランジャ５０のポンピング中又は内側へのストローク中に閉じられる（図２）。
【００３４】
逆に、弁部材１００は、その開位置では、その弁座１０４から離れるように移動され、それにより、入口ポートを開く。入口ポートが開いた状態では、燃料をポンプ入口２４を通じてポンプチャンバ４０内へ入れることができる。入口弁５６は、プランジャ５０の引き込み又はプランジャ５０の吸引サイクルの少なくとも一部にわたって開いている。
【００３５】
依然として図５及び図６を参照すると、アンカー１０２をその取り付けられた弁部材１００と共にその開位置と閉位置との間で移動させるためにソレノイド１０６が作動され或いは通電される。ソレノイド１０６は、アンカー１０２をその取り付けられた弁部材１００と共に磁気的に移動させるために必要な磁束を発生させるために磁気コア１０８と協働するソレノイドコイル１０７を含む。
【００３６】
ここで図７を参照すると、アンカー１０２がその完全引き込み位置にあるときにアンカー１０２とコア１０８とが互いに当接する。アンカーがその完全引き込み位置にある状態では、入口弁５６は、その完全開位置又は完全閉位置のいずれかにある。
【００３７】
しかしながら、既に知られたアンカー及びコアとは異なり、アンカー１０２は、コア１０８の内側円錐面又は内側円錐台面１１２と当接する外側円錐面又は外側円錐台面１１０を含む。その結果、アンカー表面１１０がコア表面１１２に対して衝突する際に、衝撃力が径方向で少なくとも部分的に分散されると同時に、衝撃のエネルギーの一部が消耗されるとともに、コア１０８が僅かに径方向に広げられる。しかしながら、アンカー１０２とコア１０８と間の接触のエネルギーの少なくとも一部をコアの径方向の拡張へと散逸することにより、アンカー表面１１０とコア表面１１２との衝突により引き起こされる任意の音が抑制される。
【００３８】
ここで図８を参照すると、変更されたアンカー１０６’及び変更されたコア１０８’が示され、この場合、外側円錐面１１２’がアンカー１０６’ではなくコア１０８’に形成され、一方、内側円錐面１１０’がコア１０８’ではなくアンカー１０６’に形成される。この場合、アンカー表面１１０’がコア表面１１２’に接触すると、コア１０８’ではなくアンカー１０６’が径方向に僅かに拡張し、それにより、前述したように、エネルギーが吸収されて音が減少する。
【００３９】
以上の説明から、本発明が全体の燃料システム２０内の圧力脈動及び他のノイズを効果的に減少させる改良されたＳＩＤＩポンプ構造を提供することが分かる。我々の発明を説明してきたが、添付の特許請求の範囲により規定される発明の思想から逸脱することなく、本発明に対する多くの変更は、この発明が関連する技術における当業者に明らかとなる。
【符号の説明】
【００４０】
２０  燃料システム
２２  燃料ポンプ
２３  ハウジング
２４  入口
２５  燃料源
２６  出口
２８  出口
３０  燃料供給ライン
３２  燃料レール
３４  燃料噴射器
３６  ハウジング
３８  流体通路
４０  ポンプチャンバ
４２  出口弁
４４  弁部材
４６  弁座
４８  スプリング
５０  プランジャ
５２  カム
５４  プランジャスプリング
５６  入口弁
５８  ソレノイド
６０  ベンチュリ管
６２  収束部分
６４  縮径スロート
６６  発散部分
６８  流体ポート
７０  第１の出口ベンチュリ管
７２  収束部分
７４  縮径スロート
７６  発散部分
８０  第２の出口ベンチュリ管
８２  収束部分
８４  縮径スロート
８６  発散部分
８８  円筒部分
９０  ポンピングストローク
９２  圧力脈動
９６  ポンピングストローク
９８  圧力脈動
１００  弁部材
１０２  アンカー
１０４  弁座
１０６  ソレノイド
１０６’  アンカー
１０７  ソレノイドコイル
１０８  磁気コア
１０８’  コア
１１０  外側円錐台面（アンカー表面）
１１０’  内側円錐面（アンカー表面）
１１２  内側円錐台面（コア表面）
１１２’  外側円錐面（コア表面）
【図１】
2016205375.tif 000003
【図２】
2016205375.tif 000004
【図３】
2016205375.tif 000005
【図４Ａ】
2016205375.tif 000006
【図４Ｂ】
2016205375.tif 000007
【図５】
2016205375.tif 000008
【図６】
2016205375.tif 000009
【図７】
2016205375.tif 000010
【図８】
2016205375.tif 000011