DE102011050791A1

DE102011050791A1 - Druckregulierungsvorrichtung

Info

Publication number: DE102011050791A1
Application number: DE201110050791
Authority: DE
Inventors: Hideaki Nishibu; Masaki Akagi
Original assignee: Aisan Industry Co Ltd; Toyota Motor Corp
Current assignee: Aisan Industry Co Ltd; Toyota Motor Corp
Priority date: 2010-06-03
Filing date: 2011-06-01
Publication date: 2011-12-22
Also published as: US20110297253A1; US8517050B2; JP5519415B2; JP2011252460A

Abstract

Eine Druckregulierungsvorrichtung, die einen Druck eines Kraftstoffs, der an einer Kraftstoffverbrauchereinheit (1) zugeführt wird, reguliert, umfassend: ein Gehäuse (21), das einen Kraftstoffeinleitungsdurchlass (37) aufweist, in den der Kraftstoff eingeleitet wird, und einen Kraftstoffableitungsdurchlass (21d), aus dem der Kraftstoff abgeleitet wird, wobei der Kraftstoffableitungsdurchlass (21d) eine Vielzahl von Ableitungsdurchlassabschnitten (31h, 32h) umfasst; ein Druckregulierungselement (22), das derart bereitgestellt ist, dass es das Gehäuse (21) aufteilt, und das übereinstimmend mit einem Druck des Kraftstoffs in dem Gehäuse (21) den Kraftstoffeinleitungsdurchlass (37) mit dem Kraftstoffableitungsdurchlass (21d) in Verbindung setzt, sowie den Kraftstoffeinleitungsdurchlass (37) von dem Kraftstoffableitungsdurchlass (21d) absperrt; einen Vortriebsmechanismus (27), der das Druckregulierungselement (22) in einer Richtung, in welcher der Kraftstoffeinleitungsdurchlass (37) von dem Kraftstoffableitungsdurchlass (21d) abgesperrt wird, vorantreibt; und eine Ableitungsbegrenzungseinrichtung, die in dem Kraftstoffableitungsdurchlass (21d) bereitgestellt ist, um eine Ableitung des Kraftstoffs aus den Ableitungsdurchlassabschnitten (31h, 32h) selektiv zu begrenzen.

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
1. Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft eine Druckregulierungsvorrichtung und insbesondere eine Druckregulierungsvorrichtung, die den Druck eines Kraftstoffs, der einer Kraftstoff verbrauchenden Einheit zugeführt wird, reguliert.
2. Beschreibung der verwandten Technik
Bei einem Kraftstoffzufuhrsystem eines Verbrennungsmotors, der an einem Fahrzeug oder dergleichen verbaut ist, wird im allgemeinen Kraftstoff von einer Kraftstoffpumpe an Kraftstoffinjektoren zugeführt und der Druck des Kraftstoffs in dem Kraftstoffzufuhrdurchlass wird durch einen Druckregler reguliert, der eine Druckregulierungsvorrichtung ist. Der Innenbereich des Druckregulierungsvorrichtungsgehäuses ist durch eine Scheidewand bzw. Membran in eine Druckregulierungskammer und eine Gegendruckkammer unterteilt. In der Druckregulierungsvorrichtung wirken eine Vortriebskraft in der Ventilöffnungsrichtung, die durch einen Kraftstoffdruck innerhalb der Druckregulierungskammer erzeugt wird, und eine Vortriebskraft in der Ventilschließungsrichtung von der Seite der Gegendruckkammer auf die Scheidewand, und daraufhin wird ein Teil des Kraftstoffs innerhalb der Druckregulierungskammer übereinstimmend mit der Verlagerung der Scheidewand abgeleitet. Somit wird der Kraftstoffdruck innerhalb der Druckregulierungskammer basierend auf der Vortriebskraft von der Gegendruckkammer auf einen vorbestimmten eingestellten Druck reguliert.
Es liegt ein Beispiel einer Druckregulierungsvorrichtung dieses Typs vor, das eine erste und eine zweite Scheidewand, die den Innenbereich des Gehäuses in drei Druckkammern unterteilen, einen Ventilkörper, der auf der ersten Scheidewand angebracht ist, um so einen Ableitungsanschluss zum Druckregulieren innerhalb der ersten Druckkammer zwischen dem Gehäuse und der ersten Scheidewand zu öffnen und zu schließen, einen Druckaufnahmekörper, der mit dem Ventilkörper durch eine Verbindungsstange verbunden ist, die in der zweiten Druckkammer zwischen der ersten und zweiten Scheidewand angeordnet und fest an der zweiten Scheidewand angefügt ist, sowie eine Feder, die in der dritten Druckkammer zwischen dem Gehäuse und der zweiten Scheidewand bereitgestellt ist und den Druckaufnahmekörper in der Ventilöffnungsrichtung vorantreibt, umfasst. Bei einer solchen Druckregulierungsvorrichtung wird der zu regulierende Druck durch Steuerung des Drucks, der an der zweiten und dritten Druckkammer zugeführt wird, in eine Vielzahl von Stufen umgeschaltet (siehe z. B. japanische Patentoffenlegungsschrift Nr. 2009-108684 ( JP-A-2009-108684 )).
Ferner liegt ein anderes Beispiel der Druckregulierungsvorrichtung vor, das eine Feder, die einen Gegendruck vermittelt, um einen Gegenoberflächenabschnitt eines Ventilelements an dessen ferner Endseite zu beaufschlagen, und einen Kolben umfasst, der einen nahen Endabschnitt der Feder verlagert, wenn eine unter dem Gegendruck stehende Flüssigkeit zugeführt wird, der einen Gegendruck vermittelt und einen Gegenoberflächenabschnitt eines Ventilelements an einer fernen Endseite beaufschlagt und der an einer nahen Endseite der Feder bereitgestellt ist. Die Druckregulierungsvorrichtung ist dazu ausgestaltet, einen eingestellten Wert des regulierten Drucks zwischen einem Niederdruckwert und einem Hochdruckwert durch Umschalten einer Druckbelastung der Feder umzuschalten (siehe z. B. japanische Offenlegungsschrift Nr. 2009-144686 ( JP-A-2009-144686 )).
Es liegt ebenso ein weiteres Beispiel der Druckregulierungsvorrichtung vor, bei dem ein elektromagnetisches Ventil, das als Absperrventil dient, an der Rückleitung einer Gegendruckkammer angebracht ist, die eine unter einem Gegendruck stehende Flüssigkeit einleitet, und wenn bestimmt ist, dass ein Kraftstoffdampf erzeugt werden kann, wird der Druck an der Seite der Gegendruckkammer angehoben, um den Druck, der den Kraftstoff an dem Injektor zuführt, auf eine Stufe zu erhöhen, bei der die Erzeugung des Kraftstoffdampfs gehemmt ist. Bei der Druckregulierungsvorrichtung wird verhindert, dass die Leerlaufdrehgeschwindigkeit in Folge einer Erzeugung von Kraftstoffdampf instabil wird, wenn der Motor bei einer hohen Temperatur neu gestartet wird (siehe z. B. japanische Offenlegungsschrift Nr. 2007-218222 ( JP-A-2007-218222 )).
Allerdings ist bei der herkömmlichen Druckregulierungsvorrichtung, bei der ein Kolben oder eine zweite Scheidewand an der Seite der Gegendruckkammer bereitgestellt ist, der Innenbereich des Gehäuses in die erste bis dritte Druckkammer unterteilt, die in der Scheidewandverlagerungsrichtung gegenseitig benachbart sind. Daher ist es schwierig eine Abmessung der Druckregulierungsvorrichtung zu verringern und sie ist schwierig zu montieren. Ein anderes Problem besteht darin, dass der Leitungsaufbau äußerst komplex ist, da für jede der ersten bis zur dritten Druckkammer ein Flüssigkeitseinlass und -auslass erforderlich ist.
Ferner wird bei der herkömmlichen Druckregulierungsvorrichtung, bei der ein Flüssigkeitsdruck in die Gegendruckkammer des Gehäuses eingeleitet wird, sogar außerhalb der Druckregulierungskammer der Flüssigkeitsdruck erforderlich, wenn eine Hochdruckregulierung durchgeführt wird. Demzufolge ist die überschüssige Flüssigkeit erforderlich, die Anzahl der Stellen, an denen eine Abdichtung erforderlich ist, ist erhöht und die Kosten sind gesteigert.
Weiterhin wird bei der herkömmlichen Druckregulierungsvorrichtung, bei der ein elektromagnetisches Ventil auf der Rückleitung angebracht ist, um überschüssigen Kraftstoff in den Kraftstofftank zurück zu führen, nachdem der Kraftstoff den Kraftstoffkorridor bzw. die Kraftstoffstrecke durchlaufen hat, der Kraftstoffdurchlassspanne, innerhalb welcher der Kraftstoffdruck ansteigt, wenn der Motor gestartet wird, breit. Das resultierende Problem besteht darin, dass für den gesamten Bereich des Kraftstoffdurchlass eine Dichtung erforderlich ist, die einem hohen Druck standhalten kann und daher sind die Kosten der Druckregulierungsvorrichtung erhöht.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Die Erfindung schafft eine kompakte kostengünstige Druckregulierungsvorrichtung mit einem einfachen Leitungsaufbau, die zum Umschalten eines eingestellten Drucks geeignet ist.
Der erste Aspekt der Erfindung betrifft eine Druckregulierungsvorrichtung, die einen Druck eines Kraftstoffs, der einer Kraftstoff verbrauchenden Einheit bzw. einer Kraftstoffverbrauchereinheit zugeführt wird, reguliert, umfassend: ein Gehäuse, das einen Kraftstoffeinleitungsdurchlass aufweist, in den der Kraftstoff eingeleitet wird und einen Kraftstoffableitungsdurchlass, aus dem der Kraftstoff abgeleitet wird, wobei der Kraftstoffableitungsdurchlass eine Vielzahl von Ableitungsdurchlassabschnitten umfasst, von denen jeder dazu ausgestaltet ist, den Kraftstoff, der in den Kraftstoffeinleitungsdurchlass eingeleitet wird, durchlaufen zu lassen; ein Druckregulierungselement, das derart bereitgestellt ist, dass es das Gehäuse aufteilt, und das übereinstimmend mit einem Druck des in das Gehäuse eingeleiteten Kraftstoffs den Kraftstoffeinleitungsdurchlass und den Kraftstoffableitungsdurchlass miteinander in Verbindung setzt, sowie den Kraftstoffeinleitungsdurchlass und den Kraftstoffableitungsdurchlass voneinander absperrt; einen Vortriebsmechanismus, der das Druckregulierungselement in einer Richtung, in welcher der Kraftstoffeinleitungsdurchlass und der Kraftstoffableitungsdurchlass von einander abgesperrt sind, vorantreibt; und eine Ableitungsbegrenzungseinrichtung, die in dem Kraftstoffableitungsdurchlass bereitgestellt ist, um ein Ableiten des Kraftstoffs aus der Vielzahl von Ableitungsdurchlassabschnitten selektiv zu begrenzen.
Wenn ein Ableiten des Kraftstoffs der Vielzahl von Ableitungsdurchlassabschnitten durch die Ableitungsbegrenzungseinrichtung selektiv begrenzt wird, nimmt bei einem solchen Aufbau die Druckregulierungsvorrichtung, die von dem Vortriebsmechanismus eine Vortriebskraft in der dauerhaften Absperrrichtung (Ventilschließungsrichtung) aufnimmt, den Druck des Kraftstoffs auf, der in der Verbindungsrichtung (Ventilöffnungsrichtung) in den Kraftstoffeinleitungsdurchlass eingeleitet wird, und sie nimmt ebenfalls in der Ventilöffnungsrichtung den Druck des Kraftstoffs in jedem beliebigen der Ableitungsdurchlassabschnitte auf, aus denen die Ableitung begrenzt ist. Infolgedessen wird der Druck des Kraftstoffs in dem Kraftstoffeinleitungsdurchlass, der durch das Druckregulierungselement reguliert wird, verringert. Wenn im Gegensatz dazu eine Ableitung des Kraftstoffs aus der Vielzahl von Ableitungsdurchlassabschnitten nicht durch die Ableitungsbegrenzungseinrichtung begrenzt ist, nimmt die Druckregulierungsvorrichtung, die von dem Vortriebsmechanismus die Vortriebskraft in der dauerhaften Ventilschließungsrichtung aufnimmt, den Druck des Kraftstoffs auf, der in der Ventilöffnungsrichtung in den Kraftstoffeinleitungsdurchlass eingeleitet wird, aber sie nimmt nicht länger in der Ventilöffnungsrichtung den Druck des Kraftstoffs in jedem beliebigen der Ableitungsdurchlassabschnitte auf. Infolgedessen wird der Druck des Kraftstoffs in dem Kraftstoffeinleitungsdurchlass, der durch das Druckregulierungselement reguliert wird, erhöht. Somit kann durch ein selektives Begrenzen einer Kraftstoffableitung aus der Vielzahl von Ableitungsdurchlassabschnitten mit der Ableitungsbegrenzungseinrichtung ein Umschalten eines eingestellten Drucks durchgeführt werden. Daher kann durch ein Einleiten des Kraftstoffs an lediglich einer Oberflächenseite des Druckregulierungselements, ohne ein Einleiten des Kraftstoffs an beiden Oberflächenseiten desselben, der Druck des Kraftstoffs, der in den Kraftstoffeinleitungsdurchlass eingeleitet wird, auf einen hohen oder einen niedrigen Druck umgeschaltet werden, und die Anzahl der Leitungen und Dichtungsstellen kann verringert werden. Demzufolge ist es möglich, eine kompakte und kostengünstige Druckregulierungsvorrichtung mit einem einfachen Leitungsaufbau zu schaffen, die zum Umschalten eines eingestellten Drucks geeignet ist.
Bei der Druckregulierungsvorrichtung mit dem oben beschriebenen Aufbau kann die Ableitungsbegrenzungseinrichtung eine Ableitung des Kraftstoffs aus wenigstens einem Ableitungsdurchlassabschnitt unter der Vielzahl von Ableitungsdurchlassabschnitten durch ein Verändern einer Durchlassquerschnittsfläche des wenigstens einen Ableitungsdurchlassabschnitt begrenzen.
Bei einem solchen Aufbau kann eine kostengünstige Ableitungsbegrenzungseinrichtung durch ein Ventil oder ein variables Drosselelement, das mit jedem beliebigen (wenigstens einem) aus der Vielzahl von Ableitungsdurchlassabschnitten verbunden ist, einfach gebildet werden.
Bei der Druckregulierungsvorrichtung mit dem oben beschriebenen Aufbau kann die Ableitungsbegrenzungseinrichtung durch ein Öffnungs-Schließungs-Ventil, das in dem wenigstens einen Ableitungsdurchlassabschnitt angeordnet ist, gebildet werden. In diesem Fall wird eine kostengünstige Ableitungsbegrenzungseinrichtung erhalten.
Bei der Druckregulierungsvorrichtung mit dem oben beschriebenen Aufbau kann der Ableitungsbegrenzungsmechanismus durch ein Öffnungs-Schließungs-Ventil, das in dem wenigstens einen Ableitungsdurchlassabschnitt angeordnet ist, und ein Ablassventil, das parallel zu dem Öffnungs-Schließungs-Ventil bereitgestellt ist, gebildet werden. In diesem Fall wird unterdrückt, dass der Druck des Kraftstoffs in dem Ableitungsdurchlassabschnitt, welcher der Ableitungsbegrenzung unterliegt, übermäßig hoch wird, und der Druck des Kraftstoffs, der durch das Druckregulierungselement in dem Ableitungsdurchlassabschnitt, welcher der Ableitungsbeschränkung unterliegt, aufgenommen wird, kann durch den eingestellten Druck des Ablassventils reguliert werden.
Bei der Druckregulierungsvorrichtung mit dem oben beschriebenen Aufbau kann das Druckregulierungselement eine erste Oberfläche, die zwischen dem Gehäuse und der ersten Oberfläche eine Druckregulierungskammer bildet, die mit dem Kraftstoffeinleitungsdurchlass in Verbindung steht, sowie eine zweite Oberfläche, die auf einer gegenüberliegenden Seite der ersten Oberfläche positioniert ist, umfassen; der Vortriebsmechanismus kann die zweite Oberfläche in der Richtung in welcher der Kraftstoffeinleitungsdurchlass und der Kraftstoffableitungsdurchlass voneinander abgesperrt sind, vorantreiben; und das Druckregulierungselement kann sich übereinstimmend mit einem Druck des in die Druckregulierungskammer eingeleiteten Kraftstoffs in die Richtung, in welcher der Kraftstoffeinleitungsdurchlass und der Kraftstoffableitungsdurchlass miteinander in Verbindung gesetzt sind, versetzen.
Weiterhin kann bei der Druckregelungsvorrichtung mit dem eben beschriebenen Aufbau das Druckregulierungselement durch ein ringförmiges Membranelement und ein Plattenelement, das an einer inneren Umfangswandung des ringförmigen Membranelements positioniert ist, gebildet werden; und der Vortriebsmechanismus kann das Plattenelement in der Richtung, in welcher der Kraftstoffeinleitungsdurchlass und der Kraftstoffableitungsdurchlass voneinander abgesperrt sind, vorantreiben. Des weiteren können der Kraftstoffeinleitungsdurchlass und die Vielzahl von Ableitungsdurchlassabschnitten durch eine Vielzahl von ringförmigen Ventilsitzelementen, die in dem Gehäuse bereitgestellt sind, unterteilt sein; und das Druckregulierungselement kann den Kraftstoffeinleitungsdurchlass und den Kraftstoffableitungsdurchlass voneinander absperren, wenn das Plattenelement auf der Vielzahl von ringförmigen Ventilsitzabschnitten sitzt. Mit diesem Aufbau kann ein Druckregulierungselement realisiert werden, das übereinstimmend mit dem Druck des in das Gehäuse eingeleiteten Kraftstoffs den Kraftstoffeinleitungsdurchlass und den Kraftstoffableitungsdurchlass miteinander in Verbindung setzt, sowie den Kraftstoffeinleitungsdurchlass und den Kraftstoffableitungsdurchlass voneinander absperrt.
Bei der Druckregulierungsvorrichtung mit dem oben beschriebenen Aufbau können der Kraftstoffeinleitungsdurchlass und die Vielzahl von Ableitungsdurchlassabschnitten durch eine Vielzahl von ringförmigen Ventilsitzelementen, die in dem Gehäuse bereitgestellt ist, unterteilt sein; und der Ableitungsdurchlassabschnitt, welcher der Kraftstoffableitungsbegrenzung durch die Ableitungsbegrenzungsmechanik unterliegt, kann benachbart zu dem Kraftstoffeinleitungsdurchlass angeordnet sein. Bei einem solchen Aufbau ist es nicht erforderlich einen speziellen Durchlass bereitzustellen, um den Kraftstoff in den Ableitungsdurchlassabschnitt einzuleiten, welcher der Ableitungsbegrenzung unterliegen wird, und der Aufbau ist vereinfacht.
Bei der Druckregulierungsvorrichtung mit dem oben beschriebenen Aufbau kann die Vielzahl von ringförmigen Ventilsitzelementen durch rohrförmige Elemente mit großem Durchmesser und kleinem Durchmesser, die koaxial zueinander in dem Gehäuse bereitgestellt sind, gebildet werden. Demzufolge kann eine Vielzahl von Kraftstoffdurchlässen leicht an einer Oberflächenseite des Druckregulierungselements ausgebildet sein, und es wird eine einfache Druckregulierungsvorrichtung erhalten, die stabil betrieben werden kann.
Bei der Druckregulierungsvorrichtung mit dem oben beschriebenen Aufbau kann, Wenn eine Kraftstoffpumpe, die den unter Druck stehenden Kraftstoff an der Kraftstoffverbrauchereinheit zuführt, gestoppt werden soll, der Ableitungsbegrenzungsmechanismus vor dem Stoppen die Begrenzung aufheben. Mit einem solchen Aufbau kann der Druck des Kraftstoffs auf der Seite des Kraftstoffeinleitungsdurchlasses, welcher der Gegenstand der Druckregulierung ist, auf einer hohen Druckstufe aufrechterhalten werden, wenn die Kraftstoffpumpe gestoppt ist.
Gemäß der Erfindung kann mit der Ableitungsbegrenzungseinrichtung ein Umschalten eines eingestellten Drucks durch ein selektives Begrenzen der Ableitung des Kraftstoffs aus einer Vielzahl von Ableitungsdurchlassabschnitten durchgeführt werden. Daher ist es nicht erforderlich, die Flüssigkeit auf beiden Oberflächenseiten des Druckregulierungselements einzuleiten, und die Anzahl der Leitungen und Dichtungsstellen kann verringert werden. Demzufolge ist es möglich, eine kompakte kostengünstige Druckregulierungsvorrichtung mit einem einfachen Leitungsaufbau zu schaffen, die zum Umschalten eines eingestellten Drucks geeignet ist.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNG
Voranstehende sowie weitere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der Erfindung werden aus der nachfolgenden Beschreibung der beispielgebenden Ausführungsformen mit Bezug auf die begleitende Zeichnung besser verständlich, wobei gleiche Ziffern zur Darstellung gleicher Elemente verwendet werden und es zeigt:
1 ein schematisches Aufbaudiagramm eines wesentlichen Abschnitts der Druckregulierungsvorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform der Erfindung;
2 ein Aufbaudiagramm der gesamten Druckregulierungsvorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform der Erfindung;
3A und 3B erläuternde Zeichnungen, welche die Anordnung des Druckaufnahmebereichs des Druckregulierungselements in der Druckregulierungsvorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform der Erfindung darstellen; 3A stellt einen Druckaufnahmebereich an einer Oberfläche des Druckregulierungselements dar, wenn der eingestellte Druck ein hoch eingestellter Druck ist; 3B ist eine vergrößerte Querschnittsansicht der Umgebung des Druckaufnahmebereichs des Druckregulierungselements;
4 eine erläuternde Zeichnung, die einen Druckaufnahmebereich des Druckregulierungselements darstellt, wenn der eingestellte Druck ein niedrig eingestellter Druck in der Druckregulierungsvorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform der Erfindung ist;
5 ein schematisches Aufbaudiagramm eines wesentlichen Abschnitts der Druckregulierungsvorrichtung gemäß der zweiten Ausführungsform der Erfindung;
6A und 6B erläuternde Zeichnungen, welche die Anordnungen des Druckaufnahmebereichs des Druckregulierungselements in der Druckregulierungsvorrichtung gemäß der zweiten Ausführungsform der Erfindung darstellen; 6A stellt einen Druckaufnahmebereich dar, wenn der eingestellte Druck der hohe eingestellte Druck ist; 6B stellt einen Druckaufnahmebereich dar, wenn der eingestellte Druck der niedrig eingestellte Druck ist;
7 ein schematisches Aufbaudiagramm eines wesentlichen Abschnitts der Druckregulierungsvorrichtung gemäß der dritten Ausführungsform der Erfindung; und
8 ein schematisches Aufbaudiagramm eines wesentlichen Abschnitts der Druckregulierungsvorrichtung gemäß der vierten Ausführungsform der Erfindung.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER AUSFÜHRUNGSFORMEN
Die bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung werden nachstehend mit Bezug auf die angehängte Zeichnung beschrieben.
(Erste Ausführungsform) 1 bis 4 stellen die Druckregulierungsvorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform der Erfindung dar.
Bei der ersten Ausführungsform wird die Erfindung auf eine Druckregulierungsvorrichtung angewendet, die einen Druck eines Kraftstoffs reguliert, der an dem Verbrennungsmotor eines Fahrzeugs zugeführt wird. Die Druckregulierungsvorrichtung bildet einen Teil des sogenannten Im-Tank-Kraftstoffzufuhrsystems. Somit ist bei dieser Ausführungsform die Kraftstofftankkonstruktion (die spezifische Konstruktion ist in der Figur nicht gezeigt) mit einer Kraftstoffpumpe und einem Druckregler versehen, die in einem Unter-Tank, der innerhalb des Kraftstofftanks angeordnet ist, aufgenommen sind und weiterhin ist eine Jetpumpe zum Übertragen des Kraftstoffs in den Unter-Tank bereitgestellt.
Zunächst wird nachstehend der Aufbau der Ausführungsform beschrieben.
Wie in 1 und 2 gezeigt ist, umfasst das Kraftstoffzuführsystem dieser Ausführungsform einen Kraftstofftank 2, der einen Kraftstoff wie z. B. Benzin speichert, der durch einen Motor 1 (Kraftstoffverbrauchereinheit), d. h. einen Verbrennungsmotor, verbraucht wird, einen Kraftstoffpumpenkreislauf 10, der den in dem Kraftstofftank 2 gespeicherten Kraftstoff durch Pumpen in einer Vielzahl von Injektoren 3 (Kraftstoffeinspritzventile; in der Figur ist lediglich eines gezeigt), die an dem Motor 1 montiert sind, zuführt, einen Druckregler 20, der den Kraftstoff, der von dem Kraftstoffpumpenkreislauf 10 an dem Injektor 3 zugeführt wird, einleitet, den eingeleiteten Druck auf einen voreingestellten Systemdruck P1 reguliert und den Systemdruck P1 zwischen einem hoch eingestellten Druck und einem niedrig eingestellten Druck umgeschaltet, d. h. eine variable Steuerung des Systemdrucks P1 durchführt, sowie einen Eingestellten-Druck-Umschaltmechanismus 40, der eine Umschaltsteuerung des eingestellten Drucks des Druckreglers 20 auf einen von beiden eingestellten Drücken aus einem hoch eingestellten Druck und einem niedrig eingestellten Druck durchführt.
Der Motor 1 ist z. B. ein Mehrzylinder-Viertakt-Benzinmotor. Die Injektoren 3 sind entsprechend der Vielzahl von Zylindern des Motors 1 bereitgestellt und die Endabschnitte 3a der Injektoranschlussseite derselben liegen beispielsweise innerhalb von Einlassanschlüssen (in der Figur nicht dargestellt) einer Vielzahl von Zylindern frei. Ferner wird der Kraftstoff von dem Kraftstoffpumpenkreislauf 10 über eine Druckleitung 4 zu jedem Injektor 3 verteilt.
Der Kraftstoffpumpenkreislauf 10 wird durch eine Kraftstoffpumpe 11, die den im Kraftstofftank 2 befindlichen Kraftstoff ansaugt, unter Druck setzt und ableitet, einen Ansaugfilter 12, der an der Einlassanschlussseite des Kraftstofftanks 2 angeordnet ist, und der verhindert, dass Fremdkörper angesaugt werden, einen Kraftstofffilter 13, der Fremdkörper entfernt, die sich auf der Seite des Ableitungsanschlusses der Kraftstoffpumpe 11 in dem abgeleiteten Kraftstoff befinden, und ein Rückschlagventil 14 (Rückfluss verhinderndes Ventil), das von dem Kraftstofffilter 13 stromabwärts angeordnet ist, gebildet.
Die Kraftstoffpumpe 11 (ausführlicher Aufbau derselben ist in der Figur nicht gezeigt) umfasst einen Pumpenbetätigungsabschnitt 11p, der ein Flügelrad zur Pumpenbetätigung sowie einen eingebauten DC-Motor 11m, der den Pumpenbetätigungsabschnitt 11p antreibt, aufweist. Die Kraftstoffpumpe 11 saugt den in dem Kraftstofftank 2 befindlichen Kraftstoff hoch, setzt diesen unter Druck und leitet den Kraftstoff anschließend ab, wie in 1 durch eine virtuelle Linie gezeigt ist. Der Ableitungsbereich der Kraftstoffpumpe 11 pro Zeiteinheit wird durch ein Verändern der Drehgeschwindigkeit (rpm) des eingebauten Motors 11m variabel gesteuert. Das Rückschlagventil 14 ist in der Richtung der Kraftstoffzufuhr von der Kraftstoffpumpe 11 in den Injektor 3 geöffnet und in der Rückflussrichtung von dem Injektor 3 in die Kraftstoffpumpe 11 geschlossen, wodurch der Rückfluss des unter Druck stehenden zugeführten Kraftstoffs verhindert wird.
Die Kraftstoffpumpe 11 betätigt und stoppt durch ein Steuern der Erregung des eingebauten Motors 11m mit der nachstehend beschriebenen elektronischen Steuereinheit (nachstehend als ECU bezeichnet) 41 ebenfalls einen Antrieb und verändert die Kraftstoffableitungsmenge pro Zeiteinheit.
Der Druckregler 20 ist mit einem Gehäuse 21 versehen, das ein Verbindungsloch 21a für die Kraftstoffeinleitung, die zum Einleiten des Kraftstoffs dient, und eine Vielzahl von Verbindungslöchern 21b, 21c für die Kraftstoffableitung, die zum Ableiten des Kraftstoffs dienen, aufweist. Das Gehäuse 21 wird durch ein gemeinsames Abdichten eines Paars von konkaven Gehäuseelementen 18, 19 an den äußeren Umfangsflankenabschnitten 18j, 19j derselben hergestellt. Die Verbindungslöcher 21a können eine Öffnung mit einer beliebigen Form aufweisen und sie können abstandsgetreu in der Umfangsrichtung des Gehäuses 21 bereitgestellt sein, oder es kann zumindest ein solches Verbindungsloch an einer beliebigen Position in der äußeren Umfangsrichtung des Gehäuses 21 bereitgestellt sein. Ferner werden die Gehäuseelement 18, 19 durch ein Pressen von beispielsweise Stahlblechen oder Edelstahlblechen in eine konkave Form erhalten, aber sie können ebenso gegossen werden, um die in der Figur gezeigte Form zu erhalten.
Wie in den 1 und 2 gezeigt ist, ist innerhalb des Gehäuses 21 ein Druckregulierungselement 22 bereitgestellt, das den Innenbereich des Gehäuses 21 in zwei Kammern unterteilt. Das Druckregulierungselement 22 bildet eine Druckregulierungskammer 23, die innerhalb des Gehäuses 21 mit dem Verbindungsloch 21a zwischen einer Oberfläche (erste Oberfläche) und dem Gehäuse 21 in Verbindung steht. Das Druckregulierungselement 22 versetzt sich in einen Öffnungswinkel, der dem in die Druckregulierungskammer 23 eingeleiteten Kraftstoffdruck in der Ventilöffnungsrichtung entspricht, wodurch das Verbindungslochs 21a zur Kraftstoffeinleitung mit den Verbindungslöchern 21b, 21c zur Kraftstoffableitung in Verbindung gesetzt wird. Bei dem Druckregulierungselement 22 ist ein flexibles ringförmiges Membranelement 24 mit einem im Wesentlichen runden Plattenelement 25, das an der inneren Umfangsseite des ringförmigen Membranelements 24 angeordnet ist, integral zusammengefügt. Demzufolge nimmt das ringförmige Membranelement 24 dauerhaft (nachstehend ausführlicher beschrieben) an einer Seite desselben (die Oberfläche an der ersten Oberflächenseite) aus dem Verbindungsloch 21a zur Kraftstoffeinleitung den Druck des in die Druckregulierungskammer 23 eingeleiteten Kraftstoffs auf.
Ferner ist in dem Druckregulierungselement 22 zwischen der anderen Oberfläche (zweite Oberfläche) des Druckregulierungselements 22 und dem Gehäuse 21 eine Gegendruckkammer 26 ausgebildet. Eine Schraubendruckfeder 27 (elastisches Element), die als ein Vortriebsmechanismus dient, der ein Plattenelement 25 des Druckregulierungselements 22 in der Ventilöffnungsrichtung vorantreibt, ist innerhalb der Gegendruckkammer 26 bereitgestellt. Ferner ist wenigstens ein atmosphärischer Lufteinleitungsanschluss 19a in einem Gehäuseelement 19 ausgebildet, der zusammen mit dem Druckregulierungselement 22 die Gegendruckkammer 26 ausbildet.
Genauer genommen wird das ringförmige Membranelement 24 des Druckregulierungselements 22 durch ein flexibles Diaphragma gebildet, das beispielsweise durch eine integrale Bindung einer Gummischicht (z. B. ein hydrierter Nitril-Kautschuk oder ein Fluor-Kautschuk), bei dem eine Beeinträchtigung unter der Einwirkung von Kraftstoff unwahrscheinlich ist, an einer Basisstoffmaterialschicht (z. B. Polyamidsynthetikfasern) erhalten wird. Das plattenförmige Element 25 des Druckregulierungselements 22 wird beispielsweise durch eine im wesentliche kreisscheibenförmige Platte, die aus einem Metall (beispielsweise Werkzeugstahl oder Edelstahl) gefertigt ist und die in dem mittleren Abschnitt des ringförmigen Membranelements 24 gehalten ist, gebildet.
Ein äußerer ringförmiger Ventilsitzabschnitt 31 und ein innerer ringförmiger Ventilsitzabschnitt 32 sind im Wesentlichen konzentrisch innerhalb des Gehäuses 21 angeordnet. Die ringförmigen Ventilsitzabschnitte 31, 32 und das Plattenelement 25 bilden einen Druckregulierungsventilmechanismus, der durch die relative Verlagerung des äußeren ringförmigen Ventilsitzabschnitts 31, dem inneren ringförmigen Ventilsitzabschnitts 32 und dem Plattenelement 25 geöffnet und geschlossen wird. Der äußere ringförmige Ventilsitzabschnitt 31 und der innere ringförmige Ventilsitzabschnitt 32 sind Beispiele für eine Vielzahl von ringförmigen Ventilsitzelementen, die dem Plattenelement 25 des Druckregulierungselements 22 innerhalb der Druckregulierungskammer 23 entgegenstehen.
Genauer genommen werden der äußere ringförmige Ventilsitzabschnitt 31 und der innere ringförmige Ventilsitzabschnitt 32 durch ein äußeres rohrförmiges Element 35 mit einem großen Durchmesser und ein inneres rohrförmiges Element 36 mit einem kleinen Durchmesser gebildet, die gegenseitig verschiedene Durchmesser aufweisen und innerhalb des Gehäuses 21 konzentrisch angeordnet sind. Ferner ist an der inneren Umfangsseite des äußeren rohrförmigen Elements 35, das dem ringförmigen Ventilsitzabschnitt 31 entspricht, ein rohrförmiger mittlerer Kraftstoffdurchlass 31h (erster Ableitungsdurchlassabschnitt), der mit dem Verbindungsloch 21b zur Kraftstoffableitung in Verbindung steht, zwischen dem äußeren rohrförmigen Element 35 und dem inneren rohrförmigen Element 36 ausgebildet, wobei an der äußeren Umfangsseite des äußeren rohrförmigen Elements 35 ein ringförmiger äußerer Kraftstoffdurchlass 37 (Kraftstoffeinleitungsdurchlass), der mit dem Verbindungsloch 21a zur Kraftstoffeinleitung in Verbindung steht, zwischen dem Gehäuse 21 und dem Druckregulierungselement 22 ausgebildet.
An der inneren Umfangsseite des inneren rohrförmigen Elements 36, das dem inneren ringförmigen Ventilsitzabschnitt 32 entspricht, ist ein runder säulenförmiger innerer Kraftstoffdurchlass 32h (zweiter Ableitungsdurchlassabschnitt), der mit dem Verbindungsloch 21c in Verbindung steht, an der Innenseite in der diametralen Richtung des mittleren Kraftstoffdurchlasses 31h ausgebildet. Der innere Kraftstoffdurchlass 32h ist innerhalb des Kraftstofftanks 2 dauerhaft durch das Verbindungsloch 21c geöffnet und bildet einen Kraftstoffableitungsdurchlass 21d, durch den, ebenso wie durch den mittleren Kraftstoffdurchlass 31h, der innerhalb der Druckregulierungskammer 23 befindliche Kraftstoff zur Außenseite des Gehäuses 21 abgeleitet wird.
Wenn sich das Plattenelement 25 in Bezug zu dem äußeren ringförmigen Ventilsitzabschnitt 31 und dem inneren ringförmigen Ventilsitzabschnitt 32 versetzt, verändert sich der Öffnungsgrad des mittleren Kraftstoffdurchlasses 31h und des inneren Kraftstoffdurchlasses 32h an der jeweils inneren Endseite, die zu der Innenseite der Druckregulierungskammer 23 geöffnet ist, übereinstimmend mit dem Verlagerungsbetrag. Die inneren und äußeren Umfangskantenabschnitte des äußeren ringförmigen Ventilsitzabschnitts 31 und des inneren ringförmigen Ventilsitzabschnitts 32 sind abgeschrägt.
Somit werden der ringförmige äußere Kraftstoffdurchlass 37, der mittlere Kraftstoffdurchlass 31h und der innere Kraftstoffdurchlass 32h durch eine Vielzahl von ringförmigen Ventilsitzabschnitten 31, 32, die in dem Gehäuse 21 bereitgestellt sind, diametral unterteilt. Ferner sind der mittlere Kraftstoffdurchlass 31h (Ableitungsdurchlassabschnitt, in dem die Ableitung des Kraftstoffs begrenzt ist) und der ringförmige äußere Kraftstoffdurchlass 37 benachbart angeordnet, sodass der ringförmige Ventilsitzabschnitt 31 zwischen diesen eingefügt ist.
Bei der Ausführungsform befüllt der Kraftstoff, der in den mittleren Kraftstoffdurchlass 31h und den inneren Kraftstoffdurchlass 32h abgeleitet wird, diese Kraftstoffableitungsdurchlässe 31h, 32h übereinstimmend mit einer Anordnungsposition und der Anordnungsstellung des Druckreglers 20 in einem Niedrigdruckzustand, der dem Atmosphärendruck oder einem Druck innerhalb des Kraftstofftanks 2 entspricht.
Wie in 3A gezeigt ist, weist das Druckregulierungselement 22 einen Druckaufnahmeoberflächenabschnitt 22a, der den Druck des in den äußeren Kraftstoffdurchlass 37 eingeleiteten Kraftstoffs aufnimmt, sowie einen Durchlassschließungsoberflächenabschnitt 22c auf. Der Durchlassschließungsoberflächenabschnitt 22c schließt den inneren Endabschnitt des mittleren Kraftstoffdurchlasses 31h und des inneren Kraftstoffdurchlasses 32h, wenn die Oberfläche des Plattenelements 25 auf der ersten Oberflächenseite, die als eine Ventiloberfläche dient, auf dem ringförmigen Ventilsitzabschnitt 31 sitzt. Andererseits öffnet der Durchlassschließungsoberflächenabschnitt 22c den inneren Endabschnitt des mittleren Kraftstoffdurchlasses 31h und des inneren Kraftstoffdurchlasses 32h in der Ventilöffnungsrichtung auf einen Öffnungsgrad, der dem Verlagerungssbetrag des Plattenelements 25 des Druckregulierungselements 22 in der Ventilöffnungsrichtung entspricht.
Somit nimmt das Druckregulierungselement 22 basierend auf dem Druck des in die Druckregulierungskammer 23 eingeleiteten Kraftstoffs innerhalb des Gehäuses 21 und der Vortriebskraft von der Schraubendruckfeder 27 in der Ventilschließungsrichtung (Richtung, in der die Verbindung des äußeren Kraftstoffdurchlasses 37 mit dem Kraftstoffableitungsdurchlässen 21d abgesperrt ist) die Vortriebskraft in der Ventilöffnungsrichtung auf (Richtung, in welcher der äußere Kraftstoffdurchlass 37 mit den Kraftstoffableitungsdurchlässen 21d in Verbindung gesetzt ist). Das Druckregulierungselement 22 setzt den äußeren Kraftstoffdurchlass 37 zur Kraftstoffeinleitung mit dem mittleren Kraftstoffdurchlass 31h und dem inneren Kraftstoffdurchlass 32h zur Kraftstoffableitung, d. h. mit dem Kraftstoffableitungsabschnitten 21d, in Verbindung, und sperrt übereinstimmend mit der Vortriebskraft in der Ventilöffnungsrichtung und der Vortriebskraft in der Ventilschließungsrichtung den äußeren Kraftstoffdurchlass 37 und die Kraftstoffableitungsdurchlässe 21d voneinander ab.
Der Druckaufnahmeoberflächenabschnitt 22a des Druckregulierungselements 22 ist um das Plattenelement 25 herum durch ein ringförmiges Membranelement 24 ausgebildet, das flüssigkeitsdicht (gasdicht) mit dem äußeren Umfangsabschnitt des Plattenelements 25 zusammengeführt und an dem Gehäuse 21 gestützt ist. Der Druckaufnahmeoberflächenabschnitt 22a nimmt dauerhaft den Druck des Kraftstoffs innerhalb des ringförmigen äußeren Kraftstoffdurchlasses 37 in einem Bereich der Druckaufnahmeoberflächenfläche A1, die in 3A durch Schraffierung gezeigt ist, auf.
Ferner nimmt ein ringförmiger Druckaufnahmeoberflächenabschnitt 22c1, der Teil des Durchlassschießungsoberflächenabschnitts 22c des Druckregulierungselements 22 ist und den mittleren Kraftstoffdurchlass 31h abschließt, den Druck des Kraftstoffs innerhalb des mittleren Kraftstoffdurchlasses 31h auf. Ein zentraler runder Druckaufnahmeoberflächenabschnitt 22c2, der Teil des Durchlassschließungsoberflächenabschnitts 22c des Druckregulierungselements 22 ist und den inneren Kraftstoffdurchlass 32h abschließt, nimmt den Druck des Kraftstoffs innerhalb des inneren Kraftstoffdurchlasses 32h auf. Da jedoch der innere Kraftstoffdurchlass 32h innerhalb des Kraftstofftanks 2 dauerhaft geöffnet ist, nimmt der zentrale runde Druckaufnahmeoberflächenabschnitt 22c2 denjenigen Druck auf, der dem inneren Druck (z. B. Atmosphärendruck) des Tanks 2 entspricht, und steht im wesentlichen nicht unter Druck.
Wie in den 1 und 2 gezeigt ist, ist ein normales geschlossenes Absperrventil 45 als Ableitungsbegrenzungseinrichtung (ein Ableitungsbegrenzungsmechanismus) zum Begrenzen der Ableitung des Kraftstoffs aus dem mittleren Kraftstoffdurchlass 31h in den Kraftstofftank 2 stromabwärts an dem mittleren Kraftstoffdurchlass 31h (irgendwo stromabwärts von dem mittleren Kraftstoffdurchlass 31h oder irgendwo in dem mittleren Kraftstoffdurchlass 31h) bereitgestellt.
Wenn das Absperrventil 45 geschlossen ist, ist der Durchlass stromabwärts von dem mittleren Kraftstoffdurchlass 31h geschlossen, und wenn das Ventil offen ist, ist der Durchlass stromabwärts von dem mittleren Kraftstoffdurchlass 31h innerhalb des Kraftstofftanks 2 geöffnet. Das Öffnen und Schließen des Ventils wird durch Steuerungssignale von der ECU 41 gesteuert.
Wie in 2 gezeigt ist, weist das Absperrventil 45 einen ersten Anschluss 45a, der über das Verbindungsloch 21b zur Kraftstoffableitung mit dem mittleren Kraftstoffdurchlass 31h verbunden ist, einen zweiten Anschluss 45b, der mit dem Kraftstoffableitungsdurchlass 16 stromabwärts verbunden ist, sowie einen elektromagnetischen Betriebsabschnitt 45c, der den Verbindungszustand zwischen diesem ersten und zweiten Abschnitt 45a, 45b umschaltend betätigt, auf. Ferner setzt der elektromagnetische Betriebsabschnitt 45c in Abhängigkeit davon, ob der EIN-Zustand des Betriebsignals eingenommen ist oder nicht, in dem EIN-Zustand des Betriebssignals den zweiten Anschluss 45b mit dem ersten Anschluss 45a in Verbindung, und er sperrt in dem AUS-Zustand des Betriebssignals den zweiten Anschluss 45b von dem ersten Anschluss 45a ab. Wenn sich das Betriebssignal in dem EIN-Zustand befindet, wird der Erregungsansteuerungsstrom von der Seite der ECU 41 an dem elektromagnetischen Betriebsabschnitt 45c zugeführt. Wenn sich das Betriebssignal in dem AUS-Zustand befindet, wird der Erregungsansteuerungsstrom nicht von der Seite der ECU 41 an dem elektromagnetischen Betriebsabschnitt 45c zugeführt. Daher entsprechen der erste Anschluss 45a und der zweite Anschluss 45b des Absperrventils 45 dem Einlassanschluss und dem Auslassanschluss des Öffnungs-Schließungs-Ventils, das stromabwärts von dem mittleren Kraftstoffdurchlass 31h geöffnet und geschlossen wird.
Wenn das Absperrventil 45 den Durchlass stromabwärts von dem mittleren Kraftstoffdurchlass 31h schließt, steht der Kraftstoff innerhalb des mittleren Kraftstoffdurchlasses 31h durch den abgeleiteten Kraftstoff aus dem äußeren Kraftstoffdurchlass 37 unter Druck. Somit nimmt der ringförmige Druckaufnahmeoberflächenabschnitt 22c1 des Durchlassschließungsoberflächenabschnitts 22c des Druckregulierungselements 22, der dem mittleren Kraftstoffdurchlass 31h entspricht, den Druck des Kraftstoffs auf, der innerhalb des mittleren Kraftstoffdurchlasses 31h unter Druck steht, wenn der Durchlass stromabwärts von dem mittleren Kraftstoffdurchlass 31h durch das Absperrventil 45 geschlossen ist. In diesem Fall besteht die wesentliche Druckaufnahmeoberflächen-Fläche des Druckregulierungselements 22 nicht nur aus der Druckaufnahmeoberflächenfläche A1 des Druckaufnahmeoberflächenabschnitts 22a, sondern sie ist um die Oberflächen-Fläche A2 des ringförmigen Druckaufnahmeoberflächenabschnitts 22c1 vergrößert (siehe die schraffierte Druckaufnahmeoberflächen-Fläche A1 + A2 in 4).
Somit wird die Druckaufnahmeoberflächenfläche an der Oberfläche (erste Oberfläche), die der Oberfläche (zweite Oberfläche) des Druckregulierungselements 22 gegenüberliegt, die durch die Schraubendruckfeder 27 in der dauerhaften Ventilschließungsrichtung vorangetrieben wird, zwischen der Druckaufnahmeoberflächen-Fläche A1 im geöffneten Zustand des Absperrventils 45 und der Druckaufnahmeoberflächen-Fläche A1 + A2 in dem geschlossenen Zustand des Absperrventils 45 umgeschaltet. Demzufolge wird ein Druck des Kraftstoffs innerhalb des äußeren Kraftstoffdurchlasses 37, der durch die Schraubendruckfeder 27 über das Druckregulierungselement 22 unter Druck steht, derart eingestellt, dass der Kraftstoffdruck in dem geschlossenen Zustand des Absperrventils 45 um ein Verhältnis von A1/(A1 + A2) niedriger als der Kraftstoffdruck in dem geöffneten Zustand des Absperrventils ist. Wenn der eingestellte Druck an der Niedrigdruckseite (der niedrig eingestellte Druck) des Druckreglers 20 durch L bezeichnet und der eingestellte Druck an der Hochdruckseite (der hoch eingestellte Druck) durch H bezeichnet wird, wird somit das Verhältnis L/H des eingestellten Drucks auf das Druckaufnahmeoberflächen-Flächenverhältnis A1/(A1 + A2) eingestellt, das ein variables Verhältnis der Druckaufnahmeoberflächen-Flächen in dem geöffneten und geschlossenen Zuständen des Absperrventils 45 ist.
Somit umfasst bei der Ausführungsform der Kraftstoffableitungsdurchlass 21d zum Ableiten des innerhalb des Gehäuses 21 befindlichen Kraftstoffs zu der Außenseite den mittleren Kraftstoffdurchlass 31h und den inneren Kraftstoffdurchlass 32h, der als eine Vielzahl von Ableitungsdurchlassabschnitten dient, die dazu ausgestaltet sind, den Kraftstoff durchlaufen zu lassen, der in den äußeren Kraftstoffdurchlass 37 eingeleitet wird. Weiterhin ist das Absperrventil 45 (Ableitungsbegrenzungseinrichtung, Öffnungs-Schließungs-Ventil), welches die Ableitung des Kraftstoffs aus einem der zwei Kraftstoffdurchlässe 31h, 32h (wenigstens einem von diesen) begrenzt, beispielsweise dem mittleren Kraftstoffdurchlass 31h, der ein Ableitungsdurchlassabschnitt ist, stromabwärts von dem mittleren Kraftstoffdurchlass 31h bereitgestellt. Das Absperrventil 45 verändert die interne Querschnittsfläche desselben von einem Maximum in den offenen Ventilzustand zu einem Minimum in dem geschlossenen Ventilzustand, wodurch sich die Querschnittsfläche der zwei Kraftstoffdurchlässe 31h, 32h relativ zu einander verändert. Infolgedessen kann die Ableitung von Kraftstoff aus den zwei Kraftstoffdurchlässen 31h, 32h selektiv auf einen Zustand begrenzt werden, in dem der Kraftstoff lediglich aus dem inneren Kraftstoffdurchlass 32h abgeleitet wird.
Im Rückbezug auf 2 ist ein Gehäuseelement 18 des Gehäuses 21 in einer vielfach abgestuften konkaven Form ausgebildet, sodass dieses in der radialen nach innen gerichteten Richtung tiefer wird, und das äußere rohrförmige Element 35 und das innere rohrförmige Element 36, die den äußeren ringförmigen Ventilsitzabschnitt 31 und den inneren ringförmigen Ventilsitzabschnitt 32 bilden, sind an verschiedenen radialen Positionen an dem Gehäuseelement 18 fixiert. Das Gehäuseelement 18 des Gehäuses 21 weist einen ersten ringförmigen Wandaschnitt 18a, der an der diametralen Außenseite vor dem äußeren rohrförmigen Element 35 zurückgezogen ist, einen zweiten ringförmigen Wandabschnitt 18b, der das äußere rohrförmige Element 35 stützt und den dritten ringförmigen Wandaschnitt 18c, der das innere rohrförmige Element 36 stützt, auf. Das Gehäuseelement 18 weist ebenso einen ersten abgestuften Wandabschnitt 18d, der den ersten ringförmigen Wandabschnitt 18a mit dem zweiten ringförmigen Wandabschnitt 18b verbindet, einen zweiten abgestuften Wandabschnitt 18e, der den zweiten ringförmigen Wandabschnitt 18b mit dem dritten ringförmigen Wandabschnitt 18c verbindet und einen dritten abgestuften Wandabschnitt 18f, der mit dem äußeren Endabschnitt des dritten ringförmigen Wandabschnitts 18c verbunden ist, auf.
Das Verbindungsloch 21a zur Kraftstoffeinleitung, das in dem Gehäuse 21 ausgebildet ist, ist an dem ersten abgestuften Wandabschnitt 18d des Gehäuseelements 18 zu der äußeren Umfangsoberflächenseite (diametrale Außenseite) des äußeren rohrförmigen Elements 35 geöffnet. Das Verbindungsloch 21b zur Kraftstoffableitung, das in dem Gehäuse 21 ausgebildet ist, ist an dem zweiten abgestuften Wandabschnitt 18e zu der inneren Umfangsoberflächenseite (diametrale Innenseite) des äußeren rohrförmigen Elements 35 geöffnet. Weiterhin wird der äußere Kraftstoffdurchlass 37 durch das Gehäuseelement 18, das Druckregulierungselement 23 und das äußere rohrförmige Element 35 gebildet. Der äußere Kraftstoffdurchlass 37 lässt den Kraftstoff von dem Verbindungsloch 21a zur Kraftstoffeinleitung ein, und nimmt den Druck des Kraftstoffs durch den Druckaufnahmeoberflächenabschnitt 22a auf. Der mittlere Kraftstoffdurchlass 31h ist in einer im Wesentlichen zylindrischen Form zwischen dem äußeren rohrförmigen Element 35 und dem inneren rohrförmigen Element 36 ausgebildet und steht mit dem Verbindungsloch 21b zur Kraftstoffableitung des Gehäuses 21 in Verbindung. Der innere Kraftstoffdurchlass 32h ist in einer im Wesentlichen runden Säulenform innerhalb des inneren rohrförmigen Elements 36 ausgebildet. Das zentrale Verbindungsloch 21c, das mit denn inneren Kraftstoffdurchlass 32h des ringförmigen Ventilsitzabschnitts 32 in Verbindung steht, ist in dem dritten abgestuften Wandabschnitt 18f des Gehäuseelements 18 ausgebildet.
Das Verbindungsloch 21a für die Kraftstoffeinleitungsseite ist mit dem abgezweigten Durchlass 15a (abgezweigter Durchlass an der Zufuhrseite) des Kraftstoffdurchlasses 15 verbunden, der ein Kreislaufabschnitt stromabwärts von dem Rückschlagventil 14 des Kraftstoffpumpenkreislaufs 10 ist. Der abgezweigte Durchlass 15a des Kraftstoffdurchlasses 15 bildet einen Kraftstoffleitungswegabschnitt zwischen der Versorgungsleitung 4 und dem Rückschlagventil 14. Der abgezweigte Durchlass 15a weist beispielsweise einen abgezweigten Abschnitt 15b, der an einem Abschnitt 17 (von dem nur ein Teil in 2 gezeigt ist) des Filterkastens ausgebildet ist, der das Filterelement (in der Figur nicht dargestellt) des Ansaugfilters 12 und den Kraftstofffilter 13 zusammen mit der Kraftstoffpumpe 11 aufnimmt, sowie einen ringförmigen Durchlassabschnitt 15c, der zwischen dem Abschnitt 17 des Filterkasten und dem Gehäuse 21 ausgebildet ist, auf. Der stromabwärts gelegene Ableitungsdurchlass 16 ist mit dem zentralen Verbindungsloch 21c des Gehäuses 21 verbunden, das mit dem inneren Kraftstoffdurchlass 32h in Verbindung steht.
Wie jedoch obenstehend beschrieben ist, wird der eingestellte Druck des Druckreglers 20 (eingestellter Wert des Kraftstoffdrucks, der zu regulieren ist) zwischen dem niedrig eingestellten Druck und dem hoch eingestellten Druck umgeschaltet. Der niedrig eingestellte Druck entspricht beispielsweise einem Kraftstoffzufuhrdruck während eines normalen Betriebs des Motors 1. Der hoch eingestellte Druck des Druckreglers 20 ist höher als der niedrig eingestellte Druck und entspricht einem Kraftstoffdruck, der innerhalb der nachstehend beschriebenen verbleibenden Druckhaltezone aufrechterhalten wird, wenn der Motor 1 gestoppt ist, z. B. während eines Leerlaufstopps, oder einem Kraftstoffzufuhrdruck, der erforderlich ist, wenn eine Last hoch ist. Die verbleibende Druckhaltezone, wie sie hier bezeichnet wird, ist eine Durchlasszone, die innerhalb des Kraftstoffdurchlasses 15 stromaufwärts von dem Injektor 3 und stromabwärts von dem Rückschlagventil 14 ausgebildet, und wenn die Kraftstoffpumpe 11 gestoppt ist, hält sie den Kraftstoffdruck durch eine Vortriebskraft von der Schraubendruckfeder 27 über das Druckregulierungselement 22 während sie mit dem äußeren Kraftstoffdurchlass 37 in Verbindung steht.
Der hoch eingestellte Druck beträgt beispielsweise 400 kPa (Manometerdruck; derselbe wie nachstehend) und ist auf einen Kraftstoffdruck (normalerweise gleich groß oder höher als 324 kPa) eingestellt, bei dem ein Erzeugen eines Kraftstoffdampfs selbst dann unwahrscheinlich ist, wenn die Kraftstofftemperatur innerhalb der Versorgungsleitung 4 direkt nachdem der Motor gestoppt worden ist, hoch ist. Die niedrig eingestellte Temperatur beträgt beispielsweise 200 kPa und ist auf einen Kraftstoffdruck eingestellt, bei dem ein Erzeugen eines Kraftstoffdampfs selbst dann unwahrscheinlich ist, wenn die Kraftstofftemperatur innerhalb der Versorgungsleitung 4 vergleichsweise niedrig ist, wenn das Fahrzeug unterwegs ist.
Die ECU 41 wird beispielsweise durch eine zentrale Verarbeitungseinheit (CPU), einem Festwertspeicher (ROM), einem Arbeitsspeicher (RAM), einem Sicherungsspeicher einschließlich eines nicht flüchtigen Speichers und ebenfalls durch eine Eingabe-Schnittstellenschaltung und eine Ausgabe-Schnittstellenschaltung gebildet. EIN/AUS-Signale des Zündungsschalters des Fahrzeugs werden zu der ECU 41 herbeigeholt und Leistung wird von der Batterie zu dieser zugeführt. Eine Gruppe von Sensoren ist mit der Eingangsschnittstellenschaltung der ECU 41 verbunden und die Sensorinformationen von den Sensoren werden über die Eingangsschnittstellenschaltung einschließlich eines A/D-Wandler und dergleichen zu der ECU 41 herbeigeholt. Ein Relaisschalter, ein Schaltungselement und eine Ansteuerungsschaltung sind in der Ausgangsschnittstellenschaltung der ECU 41 bereitgestellt, um Stellglieder, wie beispielsweise den Injektor 3, die Kraftstoffpumpe 11 und das Absperrventil 45 zu steuern.
Durch Ausführen eines Steuerungsprogramms, das in dem ROM gespeichert ist, schaltet die ECU 41, unmittelbar bevor die Zufuhr des Kraftstoffs zum Starten des Motors 1 veranlasst wird oder unmittelbar bevor der Motor 1 gestoppt wird, das Absperrventil 45 in den EIN-Zustand (offener Ventilzustand) und sie reguliert den Kraftstoff aus der Kraftstoffpumpe 11 basierend auf der Sensorinformation von den Sensoren, eingestellten Werten, die vorab in dem ROM oder dem Sicherungsspeicher gespeichert worden sind, sowie Karteninformationen auf den hoch eingestellten Druck in der Druckregulierungskammer 23. Ferner bestimmt die ECU 41 wiederholt einen Lastzustand des Motors 1 während des Motorbetriebs und schaltet das Absperrventil 45 in den AUS-Zustand und reguliert in dem Bereich eines Betriebs unter einer Teillast, der den größten Teil des Betriebszustands einnimmt, nachdem der Motor gestartet worden ist, d. h. in dem Bereich eines normalen Betriebs, der kein Hochlastbetrieb ist, nachdem der Motor gestartet worden ist, den Druck des Kraftstoffs, der von der Kraftstoffpumpe 11 an dem Injektor 3 zugeführt wird, innerhalb der Druckregulierungskammer 23 auf den niedrig eingestellten Druck. Zu diesem Zweck ist der eingestellte Druck an der Hochdruckseite und der eingestellte Druck an der Niedrigdruckseite des Kraftstoffdrucks in den eingestellten Werten enthalten, die in dem ROM und dem Sicherungsspeicher der ECU 41 gespeichert sind, und eine Betriebsbereich-Bestimmungskarte zum Bestimmen der Betriebslast und zum Durchführen einer Schaltungssteuerung des Kraftstoffdrucks, die dem Bestimmungsergebnis entspricht, ist in der Karteninformation enthalten, die in dem ROM und dem Sicherungsspeicher gespeichert ist.
Die Startzeit, auf die hierbei Bezug genommen wird, ist beispielsweise ein Zeitpunkt, an dem eine EIN-Anforderung zum Starten des Motors erzeugt wird, wie zum Beispiel ein Zeitpunkt, zu dem der Zündschlüssel in eine Startposition betätigt wird und eine EIN-Anforderung erzeugt wird, ein Zeitpunkt, an dem in einem Fahrzeug, das einen herkömmlichen Leerlaufstopp ausführt, der Motor 1 zeitweise gestoppt und anschließend neu gestartet wird, oder ein Zeitpunkt, an dem der Motor 1 zeitweise gestoppt und anschließend neu gestartet wird, um die Effizienz einer Hybridleistungseinheit in einem Fahrzeug, das mit einer solchen Einheit ausgestattet ist, zu erhöhen.
Nachstehend wird ein Verfahren zur Steuerung des Kraftstoffdrucks in dem Druckregler der Ausführungsform ausführlicher beschrieben.
Wenn der Motor 1 für eine längere Zeit gestoppt worden ist, befindet sich bei dem Druckregler der Ausführungsform mit dem oben beschriebenen Aufbau die Kraftstoffpumpe 11 des Kraftstoffpumpenkreislaufs 10, die Gegenstand der Druckregulierung ist, in dem Kraftstoffzufuhrstopp-Zustand, der abgeleitete Kraftstoffdruck derselben ist 0 kPa (Manometer) und das Absperrventil 45 ist in dem AUS-Zustand. In dem AUS-Zustand ist der elektromagnetische Betriebsabschnitt 45c des Absperrventils 45 nicht erregt.
In diesem Fall befindet sich das Absperrventil 45 in dem geschlossenen Ventilzustand, bei dem der erste Anschluss 45a und der zweite Anschluss 45b abgesperrt sind, allerdings besteht der wesentliche Druckaufnahmebereich, in dem der Druckregler 22 den Kraftstoffdruck in der Ventilöffnungsrichtung aufnimmt, lediglich aus dem Druckaufnahmeoberflächenabschnitt 22a, der den Kraftstoffdruck innerhalb des ringförmigen äußeren Kraftstoffdurchlasses 37 aufnimmt, da sich die Kraftstoffpumpe 11 in dem Kraftstoffzufuhrstopp-Zustand befindet. Ferner ist der Kraftstoffdruck P1 in der verbleibenden Druckhaltezone von dem Rückschlagventil 14 bis zu dem Injektor 3, das heißt der Druck der Kraftstoffzufuhr zu dem Injektor 3, gleich groß wie der Kraftstoffdruck innerhalb des äußeren Kraftstoffdurchlasses 37.
Nachdem sich das Plattenelement 25 des Druckregulierungselements 22 unter der Einwirkung der Vortriebskraft der Schraubendruckfeder 27 auf den äußeren ringförmigen Ventilsitzabschnitt 31 und den inneren ringförmigen Ventilsitzabschnitt 32 gesetzt hat, ist der Kraftstoffdruck P1 innerhalb des äußeren Kraftstoffdurchlasses 37 ein Druck, bei dem die Vortriebskraft in der Ventilöffnungsrichtung, die einem Produkt aus dem Kraftstoffdruck P1, der von der Seite des äußeren Kraftstoffdurchlasses 37 auf das Druckregulierungselement 22 wirkt, mit der Druckaufnahmeoberflächen-Fläche A1 des Druckaufnahmeoberflächenabschnitts 22a entspricht, gleich groß oder kleiner als die Vortriebskraft in der Ventilschließungsrichtung ist, die von der Schraubendruckfeder 27 aufgebracht wird (P1 ≤ H). Allerdings nimmt der Kraftstoffdruck P1, unmittelbar bevor der Betrieb des Motors 1 gestoppt ist, einen Wert ein, der höher als der niedrig eingestellte Druck L ist und gleich groß oder niedriger als der hoch eingestellte Druck H ist (L ≤ P1 ≤ H), da dies, unmittelbar bevor der Motor 1 gestoppt ist, ein Zustand ist nachdem der EIN-Zustand zeitweise eingenommen wurde, wie nachstehend beschrieben wird. Die Betriebsweisen, die durchgeführt werden, wenn der Motor 1 gestoppt ist und unmittelbar nach dem Stopp, werden nachstehend beschrieben.
Wenn der Motor 1 gestartet wird, wird das Absperrventil 45 vor dem Start durch die ECU 41 anfänglich erregt. Somit wird das Absperrventil 45 zeitweise in den EIN-Zustand geschaltet, bevor die Kraftstoffzufuhr durch die Kraftstoffpumpe 11 gestartet wird und der Ableitungsdruck derselben ansteigt.
Zu diesem Zeitpunkt setzt das Absperrventil 45 den zweiten Anschluss 45b mit dem ersten Anschluss 45a in Verbindung. Die Kraftstoffpumpe 11 befindet sich immer noch in dem Kraftstoffzufuhrstopp-Zustand.
In diesem Zustand wird der Kraftstoffdruck innerhalb des mittleren Kraftstoffdurchlasses 31h abgelassen (P = 0 kPa) und das Druckregulierungselement 22 nimmt einen Zustand ein, in dem es mit dem ringförmigen Ventilsitzabschnitt 31, 32 in Kontakt steht. Deshalb wird der Kraftstoffdruck P1 in der verbleibenden Druckhaltezone von dem Rückschlagventil 14 bis zu dem Injektor 3 auf der vorhergehenden Druckstufe gehalten, d. h. derjenige Kraftstoffdruck, der gleich groß oder höher als der niedrig eingestellte Druck L ist und gleich groß oder niedriger als der hoch eingestellte Druck H ist (L ≤ P1 ≤ H).
Wenn die Kraftstoffpumpe 11 anschließend gestartet ist, wird der Kraftstoff von der Kraftstoffpumpe 11 in die verbleibende Kraftstoffhaltezone zugeführt, und der Kraftstoffdruck innerhalb des äußeren Kraftstoffdurchlasses 37 erreicht kurzerhand den hoch eingestellten Druck H.
Somit steigt noch bevor die Vortriebskraft in der Ventilöffnungsrichtung, die von der Seite des äußeren Kraftstoffdurchlasses 37 auf das Druckregulierungselement 22 wirkt, die Vortriebskraft von der Schraubendruckfeder 27 in der Ventilschließungsrichtung erreicht, der Kraftstoffdruck innerhalb des äußeren Kraftstoffdurchlasses 37 kurzerhand an und der überschüssige, unter Druck stehende Kraftstoff wird in den mittleren Kraftstoffdurchlass 31h abgeleitet. Die Vortriebskraft von der Schraubendruckfeder 27 in der Ventilschließungsrichtung entspricht dem Produkt aus dem hoch eingestellten Druck H mit der Druckaufnahmeoberflächen-Fläche A1 des ersten Druckaufnahmeoberflächenabschnitts 22a.
Anschließend ist der Motor 1 gestartet. Zu diesem Zeitpunkt wird der unter Hochdruck stehende Kraftstoff, der auf den hoch eingestellten Druck H unter Druck gesetzt worden ist, an dem Injektor 3 zugeführt, wodurch das Zerstäuben des Kraftstoffs verbessert wird, der von dem Injektor 3 in die Kraftstoffkammer des Motors 1 eingesprüht wird. Es versteht sich von selbst, dass die Steuerung, ähnlich wie bei der oben beschriebenen Steuerung, die durchgeführt wird, wenn der Motor gestartet ist, ebenso dann umgesetzt werden kann, wenn der Motor 1 neu gestartet ist.
Der Betriebszustand nachdem der Motor 1 gestartet worden ist, ist normalerweise hauptsächlich ein Teillast-Betriebszustand, mit Ausnahme eines besonderen Betriebszustands, bei dem ein hoher Kraftstoffdruck erforderlich ist, wie z. B. ein Zustand, wenn eine Anforderung für einen Hochlastbetrieb erteilt wird. Während eines solchen normalen Betriebs ist ein niedrig eingestellter Druck erforderlich, um einen niedrigen Kraftstoffverbrauch des Motors 1 und die Zuverlässigkeit der Kraftstoffpumpe 11 sicherzustellen.
Während dem normalen Betrieb wird die Erregung des Absperrventils 45 durch die ECU 41 gestoppt und der Betrieb der Kraftstoffpumpe 11 wird fortgeführt. Daher wird das Absperrventil 45 in den AUS-Zustand geschaltet, wenn der Motor 1 nach dem Starten in den normalen Betrieb übergeht.
Während dem Betrieb des Motors 1 bestimmt die ECU 41 basierend auf dem Gaspedalbetätigungsbetrag, der durch den Fahrer eingegeben wird, und dem Betriebszustand wie beispielsweise der Fahrzeuggeschwindigkeit oder der Drehgeschwindigkeit des Motors 1, die durch die Sensorinformationen erhalten werden, welcher Betriebsbereich, der vorab in der Karteninformation gespeichert worden ist, dem erforderlichen Betriebszustand für den Motor 1 entspricht. Anschließend steuert die ECU 41 die Erregung des Absperrventils 45 und die Erregung der Kraftstoffpumpe 11, um so den Kraftstoffdruck zu erhalten, der an den erforderlichen Betriebszustand angepasst ist.
Während eines normalen Betriebs des Motors 1 befindet sich das Absperrventil 45 in dem AUS-Zustand (geschlossener Ventilzustand). Daher wird der unter Druck stehende Kraftstoff von der Kraftstoffpumpe 11 in den äußeren Kraftstoffdurchlass 37 eingeleitet, und der überschüssige Kraftstoff wird in den mittleren Kraftstoffdurchlass 31h, welcher der erste Ableitungskraftstoffabschnitt ist, abgeleitet, wodurch der Kraftstoffdruck innerhalb von beiden, dem äußeren Kraftstoffdurchlass 37 und dem mittleren Kraftstoffdurchlass 31h, ansteigt. Zu diesem Zeitpunkt nimmt das Druckregulierungselement 22 von der Schraubendruckfeder 27 eine Vortriebskraft H × A1 in der Ventilschließungsrichtung auf, doch es nimmt ebenso an dem Druckaufnahmeoberflächenabschnitt 22a eine Vortriebskraft P1 × A1 in der Ventilöffnungsrichtung, die durch den Kraftstoffdruck P (= P1) innerhalb des äußeren Kraftstoffdurchlasses 37 einwirkt, sowie an dem ringförmigen Druckaufnahmeoberflächenabschnitt 22c1 des Durchlassschließungsoberflächenabschnitts 22c eine Vortriebskraft P1 × A2 in der Ventilöffnungsrichtung, die durch den Kraftstoffdruck P1 innerhalb des mittleren Kraftstoffdurchlasses 31h einwirkt, auf. Demzufolge wird der Kraftstoffdruck reguliert, um die Vortriebskraft H × A1 in der Ventilschließungsrichtung und die Vortriebskraft Kraft P1 (A1 + A2) in der Ventilöffnungsrichtung auszugleichen.
Infolgedessen wird der zugeführte Kraftstoffdruck P1 zu diesem Zeitpunkt P1 = H × A1/(A1 + A2) in der Ventilschließungsrichtung, d. h. der niedrig eingestellte Druck L. Wenn somit der hoch eingestellte Druck H 400 kPa ist und für die Druckaufnahmeoberflächen-Flächen ein Verhältnis A1/A2 von 1 angenommen wird, wird der zugeführte Kraftstoffdruck P1 zu diesem Zeitpunkt der eingestellte Druck L von 200 kPa sein.
Wenn der erforderliche Betriebszustand für den Motor 1 aufgrund von Veränderungen in der Fahrzeugbewegungsumgebung oder einer optionalen Eingabe des Fahrers, der das Fahrzeug betätigt, in einen Hochlast-Betriebsbereich eintritt, schaltet die ECU 41 das Absperrventil 45 in den EIN-Zustand (offener Ventilzustand) und hält ebenfalls den Betrieb der Kraftstoffpumpe 11 aufrecht.
Zu diesem Zeitpunkt ist der mittlere Kraftstoffdurchlass 31h geöffnet und der Kraftstoffdruck innerhalb des mittleren Kraftstoffdurchlasses 31h wird in der gleichen Weise abgelassen, als wenn der Motor 1 gestartet wird, wie obenstehend beschrieben ist.
Da der Betrieb der Kraftstoffpumpe 11 aufrechterhalten wird, steigt der Kraftstoffdruck P1 innerhalb des äußeren Kraftstoffdurchlasses 37 des Druckreglers 20 kurzerhand auf den hoch eingestellten Druck H an. Dadurch wird eine Kraftstoffeinspritzmenge sichergestellt, die ausreicht, um die Hochlast-Erfordernisse zu erfüllen.
Wenn der Motor 1 gestoppt wird, schaltet die ECU 41 unmittelbar bevor der Motor 1 gestoppt ist das Absperrventil 45 zeitweise in den EIN-Zustand und lässt den Kraftstoffdruck innerhalb des mittleren Kraftstoffdurchlasses 31h ab. Wenn z. B. der Fahrer den Zündschlüssel in die Zündungs-AUS-Position betätigt und eine Zündungs-AUS-Anforderung erzeugt wird, die ein Stoppen des Motors 1 erfordert, wird das Absperrventil 45 anfänglich erregt und das Absperrventil 45 nimmt den EIN-Zustand an. Im Anschluss nachdem ein Zeitintervall abläuft, das für das Druckregulierungsventil 22, das innerhalb des Druckreglers 20 angeordnet ist, ausreichend ist, um sich in der EIN-Zustand-Stellung zu stabilisieren, wird der erforderliche Ablauf zum Stoppen des Motors 1 ausgeführt.
Unmittelbar nachdem der Motor 1 gestoppt worden ist, wird die Kühlung des Motors 1 durch Kühlwasser oder Luftkühlung gestoppt, wodurch die Temperatur des Kraftstoffs in der verbleibenden Kraftstoffhaltezone von dem Rückschlagventil 14 in dem Kraftstoffzufuhrweg bis zu dem Injektor 3 ansteigt. Zu diesem Zeitpunkt ist der Kraftstoffdruck P1 in der verbleibenden Druckhaltezone gleich groß wie der Kraftstoffdruck P in dem äußeren Kraftstoffdurchlass 37 des Druckreglers 20, Der Kraftstoffdruck P in dem äußeren Kraftstoffdurchlass 37 befindet sich in dem Zustand, in dem die elastische Druckbeaufschlagung durch das flexible ringförmige Membranelement 24 des Druckregulierungselements 22 an dem Druckaufnahmeoberflächenabschnitt 22a wirkt, sodass dieser Druck ansteigt, um den hoch eingestellten Druck H zu erreichen. Wenn die Temperatur des Kraftstoffs in der verbleibenden Kraftstoffhaltezone von dem Rückschlagventil 14 bis zu dem Injektor 3 ansteigt, steigt demzufolge ebenso der Dampfdruck des Kraftstoffs in der verbleibenden Druckhaltezone an, der diesem Anstieg der Temperatur folgt, und der Kraftstoffdruck P1 steigt an, um das Gas-Flüssigkeits-Gleichgewicht aufrechtzuerhalten. Dadurch ist der verbleibende Druck, der die Erzeugung von Kraftstoffdampf effektiv unterdrückt, sichergestellt und ein guter Hochtemperatur-Neustart wird selbst dann ermöglicht, wenn die Kraftstofftemperatur innerhalb der Versorgungsleitung 4 unmittelbar nachdem der Motor gestoppt worden ist hoch ist.
Nachstehend wird der Betrieb der Druckregulierungsvorrichtung der Ausführungsform beschrieben.
Bei der oben beschriebenen Druckregulierungsvorrichtung dieser Ausführungsform verändert das Druckregulierungselement 22, das von der Schraubendruckfeder 27 eine Vortriebskraft in der dauerhaften Absperrrichtung aufnimmt, übereinstimmend mit dem Druck des in die Druckregulierungskammer 23 eingeleiteten Kraftstoffs den Verbindungszustand des äußeren Kraftstoffdurchlasses 37 mit dem mittleren Kraftstoffdurchlass 31h und dem inneren Kraftstoffdurchlass 32h. Ferner wird in Abhängigkeit davon, ob der abgeleitete Kraftstoff von dem mittleren Kraftstoffdurchlass 31h durch das Absperrventil 45 begrenzt wird oder nicht, der Druck des in den äußeren Kraftstoffdurchlass 37 eingeleiteten Kraftstoffs, auf einen unterschiedlich eingestellten Druck reguliert. Somit kann der eingestellte Druck des Druckreglers 20 durch ein Begrenzen der Ableitung des Kraftstoffs aus dem mittleren Kraftstoffdurchlass 31h, der wenigstens ein Ableitungsdurchlassabschnitt unter dem mittleren Kraftstoffdurchlass 31h und dem inneren Kraftstoffdurchlass 32h ist, mittels des Absperrventils 45 umgeschaltet werden. Dadurch kann der Druck des Kraftstoffs, der in den äußeren Kraftstoffdurchlass 37 eingeleitet wird, an lediglich einer Oberfläche des Druckregulierungselements 22 auf einen hohen Druck und einen niedrigen Druck umgeschaltet werden, ohne den Kraftstoff an beiden Oberflächen des Druckregulierungselements 22 einzuleiten, und die Anzahl der Leitungen und Dichtungsstellen in dem Druckregler 20 kann verringert werden. Demzufolge wird eine kompakte kostengünstige Druckregulierungsvorrichtung mit einem einfachen Leitungsaufbau erhalten, die zum Umschalten eines eingestellten Drucks geeignet ist.
Weiterhin kann bei der Ausführungsform eine Ableitungsbegrenzungseinrichtung zum Begrenzen der Ableitung des Kraftstoffs aus dem mittleren Kraftstoffdurchlass 31h kostengünstig durch das Absperrventil 45 gebildet werden, das die interne Durchlassquerschnittsfläche desselben stromabwärts von dem mittleren Kraftstoffdurchlass 31h verringert. Da zudem das Absperrventil 45 ein Öffnungs-Schließungs-Ventil ist, das einfache Öffnungs-Schließungs-Vorgänge durchführt, kann eine Ableitungsbegrenzungseinrichtung noch kostengünstiger erhalten werden.
Ferner sind der äußere Kraftstoffdurchlass 37, der mittlere Kraftstoffdurchlass 31h und der innere Kraftstoffdurchlass 32h durch eine Vielzahl von ringförmigen Ventilsitzabschnitten 31, 32 unterteilt, die in dem Gehäuse 21 bereitgestellt sind, und der äußere Kraftstoffdurchlass 37 und der mittlere Kraftstoffdurchlass 31h, die ein Ableitungsdurchlassabschnitt sind, in dem eine Kraftstoffableitung begrenzt ist, sind benachbart angeordnet, sodass der äußere ringförmige Ventilsitzabschnitt 31 (ringförmiges Ventilsitzelement) zwischen diesen eingefügt ist. Daher ist es nicht erforderlich einen gesonderten Durchlass zum Einleiten des Kraftstoffs in den mittleren Kraftstoffdurchlass 31h bereitzustellen, und es kann eine Druckregulierungsvorrichtung mit einem einfachen Aufbau erhalten werden.
Zudem werden der äußere ringförmige Ventilsitzabschnitt 31 und der innere ringförmige Ventilsitzabschnitt 32 durch ein rohrförmiges Element 35, 36 mit einem großen Durchmesser und einem kleinen Durchmesser gebildet, die koaxial zueinander in dem Gehäuse 21 bereitgestellt sind. Dadurch kann eine Vielzahl von Kraftstoffdurchlässen 37, 31h, 32h auf einfache Weise an einer Oberflächenseite des Druckregulierungselements 22 ausgebildet werden. Weiterhin weist der Druckregler 20 einen einfachen Aufbau und einen Betrieb mit guter Stabilität auf.
Wenn weiterhin bei dieser Ausführungsform die Kraftstoffpumpe 11 gestoppt wird wenn der Motor 1 gestoppt ist, wird unmittelbar bevor die Kraftstoffpumpe 11 gestoppt ist (vor dem Stopp), das Absperrventil 45 zeitweise in den EIN-Zustand gesteuert und die Begrenzung der Ableitung aus dem mittleren Kraftstoffdurchlass 31h wird aufgehoben. Obwohl die Kraftstoffpumpe 11 anschließend gestoppt ist, kann dadurch der Druck des Kraftstoffs auf der Seite des äußeren Kraftstoffdurchlasses 37, der Gegenstand der Druckregulierung ist, auf einer hohen Stufe aufrechterhalten werden, und die Durchführung des Neustarts des Motors 1 wird verbessert.
Somit kann mit der Druckregulierungsvorrichtung dieser Ausführungsform ein Umschalten eines eingestellten Drucks des Druckreglers 20 durch Begrenzen der Kraftstoffableitung aus wenigstens einem von dem mittleren Kraftstoffdurchlass 31h und dem inneren Kraftstoffdurchlass 32h, z. B. dem mittleren Kraftstoffdurchlass 31h, mittels dem Absperrventil 45, das als Ableitungsbegrenzungsmittel dient, durchgeführt werden. Daher ist es nicht erforderlich, die Flüssigkeit an beiden Oberflächenseiten des Druckregulierungselements 22 einzuleiten und die Anzahl der Leitungen und Dichtungsstellen kann verringert werden. Demzufolge ist es möglich, eine kompakte, kostengünstige Druckregulierungsvorrichtung mit einem einfachen Leitungsaufbau zu schaffen, die zum Umschalten eines eingestellten Drucks geeignet ist.
(Zweite Ausführungsform) 5 und 6 stellen die Druckregulierungsvorrichtung gemäß der zweiten Ausführungsform der Erfindung dar.
Die Vorrichtung gemäß der Ausführungsform weist einen Aufbau auf, der ähnlich mit demjenigen der Vorrichtung gemäß der oben beschriebenen ersten Ausführungsform ist. Daher wird nachstehend der Unterschied zu der oben beschriebenen ersten Ausführungsform beschrieben, während den einzelnen Elementen, die mit denjenigen aus der oben beschriebenen ersten Ausführungsform identisch sind, Bezugszeichen und Symbole zugeordnet sind, die mit denjenigen der entsprechenden einzelnen Elemente identisch sind, die in den 1 bis 4 gezeigt sind.
Bei der Druckregulierungsvorrichtung der Ausführungsform unterscheidet sich die Verbindungsart des Kraftstoffdurchlasses 15 und des Absperrventils 45 zu dem Druckregler 20 von derjenigen der ersten Ausführungsform, wie sie in 5 gezeigt ist. Somit wird der überschüssige Kraftstoff von dem äußersten Verbindungsloch 21a und dem innersten Verbindungsloch 21c des Druckreglers 20 abgeleitet, und der Kraftstoff, der Gegenstand der Druckregulierung ist, wird von dem Verbindungsloch 21w, das radial zwischen der Vielzahl der Verbindungslöcher 21a, 21c angeordnet ist, in den Druckregler 20 eingeleitet.
Ferner schaltet das Druckregulierungselement 22 in die Ventilöffnungsrichtung, in der das Verbindungsloch 21b zur Kraftstoffeinleitung mit den Verbindungslöchern 21a, 21c zur Kraftstoffableitung in Verbindung gesetzt ist, um so einen Öffnungsgrad zu erhalten, der dem Druck des in die Druckregulierungskammer 23 eingeleiteten Kraftstoffs entspricht. Ferner nimmt das Plattenelement 25 des Druckregulierungselements 22 dauerhaft den Druck des Kraftstoffs auf, der von dem Verbindungsloch 21b zur Kraftstoffeinleitung an einer ersten Oberfläche (Oberfläche an der ersten Oberflächenseite) in die Druckregulierungskammer 23 eingeleitet wird.
Somit ist bei dieser Ausführungsform der Druckregler 20 mit dem Gehäuse 21 versehen, welches das Verbindungsloch 21b zur Kraftstoffeinleitung, in das der Kraftstoff eingeleitet wird, und die Verbindungslöcher 21a, 21c zur Kraftstoffableitung, aus denen der Kraftstoff abgeleitet wird, aufweist. Ferner ist der innere Kraftstoffdurchlass 32h, der ein Ableitungsdurchlassabschnitt ist, in dem die Kraftstoffableitung begrenzt ist, benachbart zu der Innenseite des im Wesentlichen zylindrischen mittleren Kraftstoffdurchlasses 31h (Kraftstoffeinleitungsdurchlass) angeordnet, in den der Kraftstoff von dem Verbindungsloch 21b zur Kraftstoffeinleitung eingeleitet wird, wobei das innere rohrförmige Element 36 zwischen dem inneren Kraftstoffdurchlass und dem mittleren Kraftstoffdurchlass eingefügt ist. Zudem ist der äußere Kraftstoffdurchlass 37, in dem die Kraftstoffableitung nicht begrenzt ist, benachbart zu der äußeren Seite des mittleren Kraftstoffdurchlasses angeordnet, wobei das äußere rohrförmige Element 35 dazwischen eingefügt ist.
Somit bildet das äußere rohrförmige Element 35, das dem äußeren ringförmigen Ventilsitzabschnitt 31 entspricht, an der inneren Umfangsseite desselben zusammen mit dem inneren rohrförmigen Element 36 den rohrförmigen mittleren Kraftstoffdurchlass 31h, der dazwischen angeordnet ist und mit dem Verbindungsloch 21b zur Kraftstoffeinleitung in Verbindung steht. Das äußere rohrförmige Element 35 bildet ebenso an der äußeren Umfangsseite desselben den ringförmigen äußeren Kraftstoffdurchlass 37 (Ableitungsdurchlassabschnitt), der zwischen dem Gehäuse 21 und dem Druckregulierungselement 22 angeordnet ist und mit dem Verbindungsloch 21a zur Kraftstoffableitung in Verbindung steht. Der äußere Kraftstoffdurchlass 37 ist über das Verbindungsloch 27a zur Kraftstoffableitung dauerhaft innerhalb des Kraftstofftanks 2 geöffnet. Ferner ist ein runder säulenförmiger innerer Kraftstoffdurchlass 32h (Ableitungsdurchlassabschnitt), der mit dem Verbindungsloch 21c zur Kraftstoffableitung in Verbindung steht, entsprechend dem inneren ringförmigen Ventilsitzabschnitt 32 auf der inneren Seite des mittleren Kraftstoffdurchlasses 31h in der diametralen Richtung und an der inneren Umfangsseite des inneren rohrförmigen Elements 36 ausgebildet. Der innere Kraftstoffdurchlass 32h ist über das Verbindungsloch 21c zur Kraftstoffableitung mit dem ersten Anschluss 45a des Anschlussventils 45 verbunden. In diesem Fall bildet der innere Kraftstoffdurchlass 32h zusammen mit dem äußeren Kraftstoffdurchlass 37 einen Kraftstoffableitungsdurchlass 21e zum Ableiten des Kraftstoffs, der sich innerhalb der Druckregulierungskammer 23 befindet, zu der Außenseite des Gehäuses 21.
Wie in 6A gezeigt ist, weist das Druckregulierungselement 22 den Durchlassschließungsoberflächenabschnitt 22c auf. Der Durchlassschließungsoberflächenabschnitt 22c schließt den inneren Endabschnitt des mittleren Kraftstoffdurchlasses 31h und des inneren Kraftstoffdurchlasses 32h ab, wenn der Abschnitt an der Seite der ersten Oberfläche, das heißt der Ventiloberfläche des Plattenelements 25, auf dem äußeren ringförmigen Ventilsitzabschnitt 31 und dem inneren ringförmigen Ventilsitzabschnitt 32 sitzt. Andererseits öffnet der Durchlassschließungsoberflächenabschnitt 22c die inneren Endabschnitte des mittleren Kraftstoffdurchlasses 31h und des inneren Kraftstoffdurchlasses 32h um einen Öffnungsgrad, der dem Verlagerungsbetrag des Plattenelements 25 des Druckregulierungselements 22 in der Ventilöffnungsrichtung entspricht.
Ferner nimmt das Druckregulierungselement 22 die Vortriebskraft in der Ventilöffnungsrichtung (Richtung, in welcher der mittlere Kraftstoffdurchlass 31h mit dem Kraftstoffableitungsdurchlass 21e in Verbindung gesetzt ist) basierend auf dem Druck des Kraftstoffs, der innerhalb des Gehäuses 21 in den mittleren Kraftstoffdurchlass 31h eingeleitet wird, und der Vortriebskraft von der Schraubendruckfeder 27 in der Ventilschließungsrichtung (Richtung, in der die Verbindung des mittleren Kraftstoffdurchlasses 31h mit dem Kraftstoffableitungsdurchlass 21e abgesperrt ist) auf. Das Druckregulierungselement 22 setzt den mittleren Kraftstoffdurchlass 31h zur Kraftstoffeinleitung mit dem äußeren Kraftstoffdurchlass 37 und dem inneren Kraftstoffdurchlass 32h zur Kraftstoffableitung, d. h. mit dem Kraftstoffableitungsdurchlass 21e, in Verbindung und sperrt übereinstimmend mit der Vortriebskraft in der Ventilöffnungsrichtung und der Vortriebskraft in der Ventilschließungsrichtung den mittleren Kraftstoffdurchlass und den Kraftstoffableitungsdurchlass voneinander ab.
Ferner nimmt der ringförmige Druckaufnahmeoberflächenabschnitt 22c1, der Teil des Durchlassschließungsoberflächenabschnitts 22c des Druckregulierungselements 22 ist und den mittleren Kraftstoffdurchlass 31h abschließt, dauerhaft den Druck des in den mittleren Kraftstoffdurchlass 31h eingeleiteten Kraftstoffs auf. Der zentrale runde Druckaufnahmeoberflächenabschnitt 22c2, der Teil des Durchlassschließungsoberflächenabschnitts 22c des Druckregulierungselements 22 ist und den inneren Kraftstoffdurchlass 32h abschließt, nimmt den Druck des Kraftstoffs innerhalb des inneren Kraftstoffdurchlasses 32h auf, wenn sich das Absperrventil 45 in dem AUS-Zustand (geschlossener Ventilzustand) befindet. Da der äußere Kraftstoffdurchlass 37 innerhalb des Kraftstofftanks 2 dauerhaft geöffnet ist, nimmt eine ringförmige Oberfläche 22a', die dem Druckaufnahmeoberflächenabschnitt 22a gemäß der ersten Ausführungsform entspricht, denjenigen Druck auf, der dem internen Druck (beispielsweise atmosphärischer Druck) des Kraftstofftanks 2 entspricht, und steht im Wesentlichen nicht unter Druck.
Das normalerweise geschlossene Absperrventil 45, das stromabwärts von dem inneren Kraftstoffdurchlass 32h (oder irgendwo in dem inneren Kraftstoffdurchlass 32h) bereitgestellt ist, dient als eine Ableitungsbegrenzungseinrichtung zum Begrenzen der Ableitung des Kraftstoffs von dem inneren Kraftstoffdurchlass 32h in den Kraftstofftank 2. Wenn das Absperrventil 45 geschlossen ist, schließt das Absperrventil 45 den inneren Durchlass desselben stromabwärts von dem inneren Kraftstoffdurchlass 32h ab, der wenigstens einer aus der Vielzahl von Ableitungsdurchlassabschnitten des Kraftstoffableitungsdurchlasses 21e ist. Wenn das Ventil geöffnet ist, ist der Durchlass stromabwärts von dem inneren Kraftstoffdurchlass 32h innerhalb des Kraftstofftanks 2 geöffnet. Das Öffnen und Schließen des Absperrventils 45 wird von der ECU 41 durch Steuersignale gesteuert.
Das Absperrventil 45 weist den ersten Anschluss 45a, der über das Verbindungsloch 21c zur Kraftstoffableitung mit dem inneren Kraftstoffdurchlass 32h in Verbindung steht, den zweiten Anschluss 45b, der innerhalb des Kraftstofftanks 2 geöffnet ist, sowie den elektromagnetischen Betriebsabschnitt 45c, der den Verbindungszustand zwischen diesen ersten und zweiten Anschlüssen 45a, 45b umschaltend betätigt, auf. Dieser Aufbau ist insofern mit demjenigen der oben beschriebenen ersten Ausführungsform ähnlich, dass in Abhängigkeit davon, ob sich der elektromagnetische Betriebsabschnitt 45c in dem EIN-Zustand befindet oder nicht, in dem EIN-Zustand der zweite Anschluss 45b mit dem ersten Anschluss 45a in Verbindung gesetzt ist und in dem AUS-Zustand der zweite Anschluss 45b von dem ersten Anschluss 45a abgesperrt ist.
Wenn das Absperrventil 45 den Durchlass stromabwärts von dem inneren Kraftstoffdurchlass 32h abschließt, wird die Ableitung des Kraftstoffs aus dem inneren Kraftstoffdurchlass 32h und dem äußeren Kraftstoffdurchlass 37, welche die Vielzahl von Ableitungsdurchlassabschnitten des Kraftstoffableitungsdurchlasses 21e sind, lediglich durch den äußeren Kraftstoffdurchlass 37 selektiv begrenzt. Infolgedessen wird der Kraftstoff innerhalb des inneren Kraftstoffdurchlasses 32h durch den Kraftstoff, der aus dem mittleren Kraftstoffdurchlasses 31h abgeleitet wird, unter Druck gesetzt. Wenn der Durchlass stromabwärts von dem inneren Kraftstoffdurchlass 32h durch das Absperrventil 45 geschlossen ist, nimmt somit der zentrale runde Druckaufnahmeoberflächenabschnitt 22c2 des Durchlassschließungsoberflächenabschnitts 22c des Druckregulierungselements 22, das dem inneren Kraftstoffdurchlass 32h entspricht, den Druck des Kraftstoffs auf, der innerhalb des inneren Kraftstoffdurchlasses 32h unter Druck steht. Zu diesem Zeitpunkt wird ein Zustand eingenommen, bei dem die wesentliche Druckaufnahmeoberflächen-Fläche des Druckregulierungselements 22 nicht nur die Druckaufnahmeoberflächen-Fläche A1 des ringförmigen Druckaufnahmeoberflächenabschnitts 22c1 ist, die dem mittleren Kraftstoffdurchlass 31h entspricht, sondern sie ist um die Druckaufnahmeoberflächen-Fläche A2 auf den zentralen runden Druckaufnahmeoberflächenabschnitt 22c2 vergrößert, der dem inneren Kraftstoffdurchlass 32h entspricht (siehe die schraffierte Druckaufnahmeoberflächen-Fläche A1 + A2 in 6B).
Ferner wird die Druckaufnahmeoberflächen-Fläche an der Oberfläche, die der Oberfläche des Druckregulierungselements 22 gegenüberliegt, die durch die Schraubendruckfeder 27 dauerhaft in der Ventilschließungsrichtung vorangetrieben wird, zwischen der Druckaufnahmeoberflächen-Fläche A1 in dem geöffneten Zustand des Absperrventils 45 und der Druckaufnahmeoberflächen-Fläche A1 + A2 in dem geschlossenen Zustand des Absperrventils 45 umgeschaltet. Infolgedessen wird der Druck des Kraftstoffs innerhalb des mittleren Kraftstoffdurchlasses 31h, der durch die Schraubendruckfeder 27 über das Druckregulierungselement 22 mit dem Gegendruck unter Druck gesetzt wird, derart eingestellt, dass der Kraftstoffdruck in dem geschlossenen Zustand des Absperrventils 45 um das Verhältnis A1/(A1 + A2) niedriger als der Kraftstoffdruck in dem offenen Zustand des Absperrventils ist. Wenn der eingestellte Druck auf der Niedrigdruckseite (niedrig eingestellter Druck) des Druckreglers 20 mit L bezeichnet wird, und der eingestellte Druck auf der Hochdruckseite (hoch eingestellter Druck) mit H bezeichnet wird, wird das Verhältnis L/H des eingestellten Drucks somit auf das Druckaufnahmeoberflächen-Flächenverhältnis A1/(A1 + A2) eingestellt, das ein variables Verhältnis von Druckaufnahmeoberflächen-Flächen in dem offenen und geschlossenen Zustand des Absperrventils 45 ist.
Somit umfasst bei dieser Ausführungsform der Kraftstoffableitungsdurchlass 21e zum Ableiten des innerhalb des Gehäuses 21 befindlichen Kraftstoffs zu der Außenseite den äußeren Kraftstoffdurchlass 37 und den inneren Kraftstoffdurchlass 32h, die als eine Vielzahl von Ableitungsdurchlassabschnitten dienen, die dazu ausgestaltet sind, den in den mittleren Kraftstoffdurchlass 31h eingeleiteten Kraftstoff durchlaufen zu lassen. Ferner ist das Absperrventil 45 (Ableitungsbegrenzungseinrichtung, Öffnungs-Schließungs-Ventil), das die Ableitung des Kraftstoffs aus wenigstens einem Ableitungsdurchlassabschnitt wie beispielsweise dem inneren Kraftstoffdurchlass 32h begrenzt, stromabwärts von den zwei Kraftstoffdurchlässen 37, 32h bereitgestellt (ggf. in einigen Zwischenabschnitten der beiden Kraftstoffdurchlässe 37, 32h). Das Absperrventil 45 verändert stromabwärts des inneren Kraftstoffdurchlasses 32h die interne Querschnittsfläche desselben von einem Maximum in dem offenen Ventilzustand zu einem Minimum in dem geschlossenen Ventilzustand, wodurch die Querschnittsflächen der zwei Kraftstoffdurchlässe 32h, 37 relativ zueinander verändert werden. Demzufolge wird die Ableitung des Kraftstoffs von den zwei Kraftstoffdurchlässen 37, 32h lediglich zu dem äußeren Kraftstoffdurchlass 37 selektiv begrenzt.
Bei der Ausführungsform verändert das Druckregulierungselement 22, das von der Schraubendruckfeder 27 die Vortriebskraft in der dauerhaften Absperrrichtung aufnimmt, übereinstimmend mit dem Druck des in die Druckregulierungskammer 23 eingeleiteten Kraftstoffs den Verbindungszustand des mittleren Kraftstoffdurchlasses 31h zur Kraftstoffeinleitung mit dem inneren Kraftstoffdurchlass 32h und dem äußeren Kraftstoffdurchlass 37 zur Kraftstoffableitung. Ferner wird in Abhängigkeit davon, ob die Ableitung des Kraftstoffs aus dem inneren Kraftstoffdurchlass 32h durch das Absperrventil 45 begrenzt ist oder nicht, der Druck des in den mittleren Kraftstoffdurchlass 31h eingeleiteten Kraftstoffs, auf einen unterschiedlich eingestellten Druck angepasst. Somit kann ein Umschalten des eingestellten Drucks des Druckreglers 20 durch ein Begrenzen der Ableitung des Kraftstoffs mittels des Absperrventils 45 aus dem inneren Kraftstoffdurchlass 32h von dem äußeren Kraftstoffdurchlass 37 und dem inneren Kraftstoffdurchlass 32h durchgeführt werden. Dadurch kann der Druck des Kraftstoffs, der in den mittleren Kraftstoffdurchlass 31h eingeleitet ist, an lediglich einer Oberfläche des Druckregulierungselements 22 auf einen hohen Druck und einen niedrigen Druck umgeschaltet werden, ohne den Kraftstoff an beiden Seiten des Druckregulierungselements 22 einzuleiten, und die Anzahl der Leitungen und Dichtungsstellen des Druckreglers 20 kann verringert werden. Demzufolge ist es ähnlich wie bei der oben beschriebenen ersten Ausführungsform möglich, eine kompakte kostengünstige Druckregulierungsvorrichtung mit einem einfachen Leitungsaufbau zu schaffen, die zum Umschalten eines eingestellten Drucks geeignet ist.
(Dritte Ausführungsform) 7 stellt eine Druckregulierungsvorrichtung gemäß der dritten Ausführungsform der Erfindung dar.
Wie in der Figur gezeigt ist, ist bei dieser Ausführungsform ein Ablassventil, das parallel zu dem Absperrventil 45 angeordnet ist, zusätzlich zu dem mit der oben beschriebenen ersten Ausführungsform identischen Aufbau bereitgestellt. Demzufolge wird den einzelnen Elementen, die mit denjenigen der obenstehend beschriebenen ersten Ausführungsform identisch sind, Bezugszeichen zugeordnet, die mit denjenigen der entsprechenden einzelnen Elemente identisch sind, die in den 1 bis 4 gezeigt sind.
Wie in 7 gezeigt ist, wird eine Ableitungsbegrenzungseinrichtung durch das Absperrventil 45 und ein Ablassventil 46 gebildet. Das Absperrventil 45 ist ein Öffnungs-Schließungs-Ventil, das stromabwärts von dem mittleren Flussdurchlass 31h, d. h. demjenigen Ableitungsdurchlassabschnitt, in dem die Ableitung des Kraftstoffs begrenzt ist, angeordnet ist. Das Ablassventil 46 ist parallel zu dem Absperrventil 45 bereitgestellt und es ist geöffnet, wenn der Druck des Kraftstoffs innerhalb des mittleren Flussdurchlasses 31h einen eingestellten Druck erreicht.
Die Wirkung, die mit dieser Ausführungsform erhalten wird, ist ähnlich mit derjenigen, die mit der ersten Ausführungsform erhalten wird.
Ferner wird bei dieser Ausführungsform die Zunahme des Drucks des Kraftstoffs in dem mittleren Flussdurchlass 31h durch das Absperrventil 45 und das Ablassventil 46 begrenzt, und dadurch wird verhindert, dass der Kraftstoffdruck innerhalb des mittleren Flussdurchlasses 31h zu hoch wird. Weiterhin kann der Druck des Kraftstoffs, der durch das Druckregulierungselement 22 in dem mittleren Flussdurchlass 31h aufgenommen wird, durch den eingestellten Druck des Ablassventils 46 reguliert werden.
(Vierte Ausführungsform) 8 stellt eine Druckregulierungsvorrichtung gemäß der vierten Ausführungsform der Erfindung dar.
Wie in 8 gezeigt ist, sind bei dieser Ausführungsform innerhalb der Druckregulierungskammer drei konzentrisch gestapelten Ventilsitze angeordnet. Der Aufbau ist mit Ausnahme von dem Innenbereich der Druckregulierungskammer und der Ableitungsbegrenzungseinrichtung mit dem der oben beschriebenen ersten Ausführungsform ähnlich. Demzufolge sind den einzelnen Elementen, die mit denjenigen der oben beschriebenen ersten Ausführungsform identisch sind, Bezugszeichen zugeordnet, die mit denjenigen der entsprechenden einzelnen Elemente, identisch sind, die in den 1 bis 4 gezeigt sind.
Wie in 8 gezeigt ist, weist bei der Druckregulierungsvorrichtung dieser Ausführungsform das Gehäuse 21 das Verbindungsloch 21a zur Kraftstoffeinleitung, das mit einem abgezweigten Durchlass 15a des Kraftstoffdurchlasses 15 verbunden ist und zum Einleiten des Kraftstoffs dient, sowie eine Vielzahl von Verbindungslöchern 21b1, 21b2, 21c zur Kraftstoffableitung, durch die der Kraftstoff von der Innenseite der Kraftstoffregulierungskammer 23 abgeleitet wird, auf. Ferner sind ein äußerer ringförmiger Ventilsitzabschnitt 31, ein innerer ringförmiger Ventilsitzabschnitt 32 und ein mittlerer ringförmiger Ventilsitzabschnitt 33, der zwischen dem äußeren und dem inneren ringförmigen Ventilsitzabschnitt 31, 32 angeordnet ist, im Wesentlichen konzentrisch in dem Gehäuse 21 angeordnet. Die ringförmigen Ventilsitzabschnitt 31 bis 33 und das Plattenelement 25 bilden einen Druckregulierungsventilmechanismus, der durch eine relative Verlagerung der Bauteile desselben geöffnet und geschlossen wird. Der äußere ringförmige Ventilsitzabschnitt 31, ein innerer ringförmiger Ventilsitzabschnitt 32 und ein mittlerer ringförmiger Ventilsitzabschnitt 32 sind eine Vielzahl von ringförmigen Ventilsitzelementen, die dem Plattenelement 25 des Druckregulierungselements 22 innerhalb der Druckregulierungskammer 23 entgegenstehen.
Genauer genommen werden die ringförmigen Ventilsitzabschnitte 31 bis 33 durch ein äußeres rohrförmiges Element 35, ein inneres rohrförmiges Element 36 und ein mittleres rohrförmiges Element 34 gebildet, die gegenseitig verschiedene Durchmesser aufweisen und innerhalb des Gehäuses 21 konzentrisch angeordnet sind.
Bei diesem Aufbau ist der ringförmige äußere Kraftstoffdurchlass 37, der mit dem Verbindungsloch 21a zur Kraftstoffableitung zwischen dem Gehäuse 21 und dem Druckregulierungselement 22 in Verbindung steht, an einer äußeren Umfangsseite des äußeren rohrförmigen Elements 35 ausgebildet, das dem äußeren ringförmigen Ventilsitzabschnitt 31 entspricht. Der runde säulenförmige innere Kraftstoffdurchlass 32h (Ableitungsdurchlassabschnitt), der mit dem zentralen Verbindungsloch 21c zur Kraftstoffableitung in Verbindung steht, ist an der inneren Umfangsseite des inneren rohrförmigen Elements 36 ausgebildet, das dem inneren ringförmigen Ventilsitzabschnitt 32 entspricht. Der innere Kraftstoffdurchlass 32h ist über das mittlere Verbindungsloch 21c dauerhaft innerhalb des Kraftstofftanks 2 geöffnet.
Ferner ist ein rohrförmiger mittlerer Kraftstoffdurchlass 33h (Ableitungsdurchlassabschnitt), der mit dem Verbindungsloch 21b2 zur Kraftstoffableitung in Verbindung steht, zwischen dem inneren rohrförmigen Element 36 und dem mittleren rohrförmigen Element 34, das an der Außenseite desselben angeordnet ist, ausgebildet. Der rohrförmige mittlere Kraftstoffdurchlass 31h (Ableitungsdurchlassabschnitt), der mit dem Verbindungsloch 21b1 zur Kraftstoffableitung in Verbindung steht, ist zwischen dem mittleren rohrförmigen Element 34 und dem äußeren rohrförmigen Element 35, das an der Außenseite desselben angeordnet ist, ausgebildet.
Der innere Kraftstoffdurchlass 32h und die Vielzahl (innere und äußere) von mittleren Kraftstoffdurchlässen 31h, 33h bilden als Ganzes einen Kraftstoffableitungsdurchlass 21f, durch den der innerhalb der Druckregulierungskammer 23 befindliche Kraftstoff zur Außenseite des Gehäuses 21 abgeleitet wird.
Ein mittlerer Kraftstoffdurchlass 31h ist über das Verbindungsloch 21b1 zur Kraftstoffableitung mit dem ersten Anschluss 45a des Absperrventils 45 verbunden. Der Kraftstoff, der sich innerhalb dieses Durchlasses befindet, wird außerhalb des Gehäuses 21 in den Kraftstofftank 2 abgeleitet, wenn das Absperrventil 45 geöffnet ist. Der andere mittlere Kraftstoffdurchlass 33h ist über das Verbindungsloch 23b2 zur Kraftstoffableitung mit einem ersten Anschluss 47a eines Absperrventils 47 verbunden. Der in diesem Durchlass befindliche Kraftstoff wird außerhalb des Gehäuses 21 in den Kraftstofftank 2 abgeleitet, wenn das Absperrventil 47 geöffnet ist.
Die Absperrventile 45, 47 sind z. B. ähnlich zueinander ausgestaltet. Die Absperrventile 45, 47 weisen die ersten Anschlüsse 45a, 47a, die über die entsprechenden Verbindungslöcher 21b1, 21b2 zur Kraftstoffableitung mit den mittleren Kraftstoffdurchlässen 31h, 33h verbunden sind, zweite Anschlüsse 45b, 47b, die innerhalb des Kraftstofftanks 2 geöffnet sind, sowie elektromagnetische Betriebsabschnitte 45c, 47c, die den Verbindungszustand zwischen diesen ersten Anschlüssen 45a, 47a und den zweiten Anschlüssen 45b, 47b umschaltend betätigen, auf. In Abhängigkeit davon, ob der EIN-Zustand des Betriebssignals eingenommen ist oder nicht, setzen ferner die elektromagnetischen Betriebsabschnitte 45c, 47c in dem EIN-Zustand des Betriebssignals die zweiten Anschlüsse 45b, 47b mit den ersten Anschlüssen 45a, 47a in Verbindung und sperren in dem AUS-Zustand des Betriebssignals die zweiten Anschlüsse 45b, 47b von den ersten Anschlüssen 45a, 47a ab. Wenn sich das Betriebssignal in dem EIN-Zustand befindet, wird der Erregungs-Ansteuer-Strom von der Seite der ECU 41 an dem elektromagnetischen Betriebsabschnitt 45c, 47c zugeführt. Wenn sich das Betriebssignal in dem AUS-Zustand befindet, wird der Erregungs-Ansteuer-Strom nicht von der Seite der ECU 41 an dem elektromagnetischen Betriebsabschnitt 45c, 47c zugeführt. Daher entsprechen die ersten Anschlüsse 45a, 47a und die zweiten Anschlüsse 45b, 47b der Absperrventile 45, 47 den Einlassanschlüssen und Auslassanschlüssen der zwei Öffnungs-Schließungs-Ventile, die stromabwärts von den mittleren Kraftstoffdurchlässen 31h, 33h geöffnet und geschlossen werden.
Die Absperrventile 45, 47 verändern die interne Querschnittsfläche desselben stromabwärts von den mittleren Kraftstoffdurchlässen 31h, 33h (ggf. in einigen mittleren Abschnitten der zwei Kraftstoffdurchlässe 31h, 33h) von einem Maximum in dem offenen Ventilzustand zu einem Minimum in dem geschlossenen Ventilzustand. Demzufolge wird die Ableitung des Kraftstoffs aus dem inneren Kraftstoffdurchlass 32h und den mittleren Kraftstoffdurchlässen 31h, 33h, die eine Vielzahl von Ableitungsdurchlassabschnitten des Kraftstoffableitungsdurchlasses 21f sind, selektiv begrenzt auf einen Zustand, in dem der Kraftstoff mit Ausnahme des mittleren Kraftstoffdurchlasses 31h aus den Durchlässen abgeleitet wird, einen Zustand, in dem der Kraftstoff mit Ausnahme des mittleren Kraftstoffdurchlasses 33h aus den Durchlässen abgeleitet wird, sowie einen Zustand, in dem der Kraftstoff lediglich durch den inneren Kraftstoffdurchlass 32h abgeleitet wird.
Bei der Ausführungsform kann das Umschalten des eingestellten Drucks des Druckreglers 20 ebenso durch ein Begrenzen der Absperrventile 45, 47, welche die Ableitungsbegrenzungseinrichtungen sind, durchgeführt werden, wobei die Ableitung des Kraftstoffs aus wenigstens einem der mittleren Kraftstoffdurchlässe 31h, 33h und dem inneren Kraftstoffdurchlass 32h, beispielsweise aus den inneren Kraftstoffdurchlässen 31h, 33h, erfolgt. Daher ist es ähnlich wie bei der ersten Ausführungsform nicht erforderlich, die Flüssigkeit an beiden Oberflächenseiten des Druckregulierungselements 22 einzuleiten, und die Anzahl der Leitungen und Dichtungsstellen kann verringert werden. Infolgedessen ist es möglich, eine kompakte, kostengünstige Druckregulierungsvorrichtung mit einem einfachen Leitungsaufbau zu schaffen, die zum Umschalten eines eingestellten Drucks geeignet ist.
Weiterhin wird bei der Ausführungsform die Druckaufnahmeoberflächen-Fläche des Druckregulierungselements 22 jeweils verändert, wenn die Ableitung des Kraftstoffs von einem der beiden mittleren Kraftstoffdurchlässe 31h, 33h begrenzt wird, wenn die Ableitung des Kraftstoffs von dem anderen der zwei mittleren Kraftstoffdurchlässe 31h, 33h begrenzt wird, und wenn die Ableitung des Kraftstoffs von beiden mittleren Kraftstoffdurchlässen 31h, 33h begrenzt wird. Daher kann der eingestellte Druck (Druckregulierungswert) des Druckreglers 20 auf viele Stufen umgeschaltet werden.
Bei jedem der oben beschriebenen Ausführungsformen ist der Kraftstoffeinleitungsdurchlass nicht auf den inneren Kraftstoffdurchlass 32h eingestellt, sondern ein beliebiger Flüssigkeitsdurchlass unter der Vielzahl von Kraftstoffdurchlässen innerhalb der Kraftstoffkammer 23 kann als Kraftstoffeinleitungsdurchlass eingestellt sein. Ferner wird in jedem der oben beschriebenen Ausführungsformen lediglich ein Kraftstoffeinleitungsdurchlass verwendet, allerdings können zwei oder mehrere Kraftstoffeinleitungsdurchlässe bereitgestellt sein. Ein variables Drosselelement, wie beispielsweise ein Ventil, das einen Drosseldurchlass bildet wenn es geschlossen ist, kann an Stelle des Absperrventils 45 und dergleichen als die Ableitungsbegrenzungseinrichtung verwendet werden, und es kann ebenso jedes Ventil verwendet werden, das den Öffnungsgrad desselben in Reaktion auf ein Befehlssignal verändern kann.
Bei der oben beschriebenen ersten Ausführungsform ist das Druckregulierungselement 22 mit dem flexiblen, ringförmigen Membranelement 24 und dem Plattenelement 25 ausgestaltet, allerdings kann das ringförmige Membranelement 24 die Form eines Kolbens aufweisen, der verschiebbar innerhalb des Gehäuses 21 gehalten ist und die hintere Oberfläche des Plattenelements 25 stützen kann.
Ferner wird bei den oben beschriebenen Ausführungsformen ein Kraftstoffzuführsystem innerhalb eines Tanks betrachtet, allerdings kann der Druckregler ebenso in der Umgebung der Versorgungsleitung angeordnet sein. Ferner werden das äußere rohrförmige Element 35, das innere rohrförmige Element 36 und das mittlere rohrförmige Element 34 getrennt von dem Gehäuse 21 hergestellt und an dem Gehäuse 21 fixiert, allerdings versteht sich von selbst, dass das äußere rohrförmige Element 35 und das innere rohrförmige Element 36 einteilig mit dem Gehäuse 21 ausgebildet sein können.
Zudem ist bei der ersten Ausführungsform die Kraftstoffverbrauchereinheit ein Benzinmotor für ein Fahrzeug, der Benzin verbraucht, allerdings kann die Erfindung ebenso auf Motoren angewendet werden, die andere Kraftstoffe verwenden. Ferner kann die Erfindung ebenso in einem Fall verwendet werden, bei dem ein Umschalten eines hohen/niedrigen Drucks des Kraftstoffdrucks in verschiedenen Kraftstoffverbrauchereinheit durchgeführt werden, die Kraftstoffe zur Abgabe einer beliebigen Leistung verbrauchen.
Wie obenstehend beschrieben ist, kann übereinstimmend mit der Erfindung das Umschalten des eingestellten Drucks durch ein Begrenzen der Ableitung des Kraftstoffs mittels einer Ableitungsbegrenzungseinrichtung aus wenigstens einem aus einer Vielzahl von Ableitungsdurchlassabschnitten durchgeführt werden. Daher ist es nicht erforderlich den Kraftstoff an beiden Oberflächenseiten des Druckregulierungselements einzuleiten und die Anzahl der Leitungen und Dichtungsstellen kann verringert werden. Die erzielte Wirkung ist diejenige, dass eine kompakte kostengünstige Druckregulierungsvorrichtung mit einem einfachen Leitungsaufbau geschaffen wird, die zum Umschalten eines eingestellten Drucks geeignet ist. Die Erfindung kann in allen Druckregulierungsvorrichtungen verwendet werden, die den Kraftstoffdruck regulieren, wenn der Kraftstoff an der Kraftstoffverbrauchereinheit zugeführt wird.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

JP 2009-108684 A [0003]
JP 2009-144686 A [0004]
JP 2007-218222 A [0005]

Claims

Druckregulierungsvorrichtung, die einen Druck eines Kraftstoffs, der einer Kraftstoff verbrauchenden Einheit (1) zugeführt wird, reguliert, gekennzeichnet mit: einem Gehäuse (21), das einen Kraftstoffeinleitungsdurchlass (37; 31h; 37), in den der Kraftstoff eingeleitet wird, und einen Kraftstoffableitungsdurchlass (21d; 21e; 21f), aus dem der Kraftstoff abgeleitet wird, aufweist, wobei der Kraftstoffableitungsdurchlass (21d; 21e; 21f) eine Vielzahl von Ableitungsdurchlassabschnitten (31h, 32h; 32h, 37; 31h, 32h, 33h) umfasst, von denen jeder dazu ausgestaltet ist, den Kraftstoff, der in den Kraftstoffeinleitungsdurchlass (37; 31h; 37) eingeleitet wird, durchlaufen zu lassen; einem Druckregulierungselement (22), das derart bereitgestellt ist, dass es das Gehäuse aufteilt, und das übereinstimmend mit einem Druck des in das Gehäuse (21) eingeleiteten Kraftstoffs den Kraftstoffeinleitungsdurchlass (37; 31h; 37) und den Kraftstoffableitungsdurchlass (21d; 21e; 21f) miteinander in Verbindung setzt, sowie den Kraftstoffeinleitungsdurchlass (37; 31h; 37) und den Kraftstoffableitungsdurchlass (21d; 21e; 21f) voneinander absperrt; einem Vortriebsmechanismus (27), der das Druckregulierungselement (22) in einer Richtung, in welcher der Kraftstoffeinleitungsdurchlass (37; 31h; 37) und der Kraftstoffableitungsdurchlass (21d; 21e; 21f) voneinander abgesperrt sind, vorantreibt; und einer Ableitungsbegrenzungseinrichtung, die in dem Kraftstoffableitungsdurchlass (21d; 21e; 21f) bereitgestellt ist, um eine Ableitung des Kraftstoffs aus der Vielzahl von Ableitungsdurchlassabschnitten (31h, 32h; 32h, 37; 31h, 32h, 33h) selektiv zu begrenzen.
Druckregulierungsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Ableitungsbegrenzungseinrichtung eine Ableitung des Kraftstoffs aus wenigstens einem Ableitungsdurchlassabschnitt (31h; 32h; 31h, 33h) unter der Vielzahl von Ableitungsdurchlassabschnitten (31h, 32h; 32h, 37; 31h, 32h, 33h) durch ein Verändern einer Durchlassquerschnittsfläche des wenigstens einen Ableitungsdurchlassabschnitt (31h; 32h; 31h, 33h) begrenzt.
Druckregulierungsvorrichtung nach Anspruch 2, wobei die Ableitungsbegrenzungseinrichtung durch ein Öffnungs-Schließungs-Ventil (45; 45; 45, 47), das in dem wenigstens einen Ableitungsdurchlassabschnitt (31h; 32h; 31h, 33h) angeordnet ist, gebildet wird.
Druckregulierungsvorrichtung nach Anspruch 2, wobei die Ableitungsbegrenzungseinrichtung durch ein Öffnungs-Schließungs-Ventil (45), das in dem wenigstens einen Ableitungsdurchlassabschnitt (31h) angeordnet ist, und ein Ablassventil (46), das parallel zu dem Öffnungs-Schließungs-Ventil (45) bereitgestellt ist, gebildet wird.
Druckregulierungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei das Druckregulierungselement (22) eine erste Oberfläche, die zwischen dem Gehäuse (21) und der ersten Oberfläche eine Druckregulierungskammer (23) bildet, die mit dem Kraftstoffeinleitungsdurchlass (37; 31h; 37) in Verbindung steht, sowie eine zweite Oberfläche, die auf einer gegenüberliegenden Seite der ersten Oberfläche positioniert ist, umfasst; der Vortriebsmechanismus (27) die zweite Oberfläche in der Richtung, in welcher der Kraftstoffeinleitungsdurchlass (37; 31h; 37) und der Kraftstoffableitungsdurchlass (21d; 21e; 21f) voneinander abgesperrt sind, vorantreibt; und sich das Druckregulierungselement (22) übereinstimmend mit einem Druck des in die Druckregulierungskammer (23) eingeleiteten Kraftstoffs in die Richtung, in welcher der Kraftstoffeinleitungsdurchlass (37; 31h; 37) und der Kraftstoffableitungsdurchlass (21d; 21e; 21f) miteinander in Verbindung gesetzt sind, versetzt.
Druckregulierungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei das Druckregulierungselement (22) durch ein ringförmiges Membranelement (24) und ein Plattenelement (25), das an einer inneren Umfangswandung des ringförmigen Membranelements (24) positioniert ist, gebildet wird; und der Vortriebsmechanismus (27) das Plattenelement (25) in der Richtung, in welcher der Kraftstoffeinleitungsdurchlass (37; 31h; 37) und der Kraftstoffableitungsdurchlass (21d; 21e; 21f) voneinander abgesperrt sind, vorantreibt.
Druckregulierungsvorrichtung nach Anspruch 6, wobei der Kraftstoffeinleitungsdurchlass (37; 31h; 37) und die Vielzahl vom Ableitungsdurchlassabschnitten (31h, 32h; 32h, 37; 31h, 32h, 33h) durch eine Vielzahl von ringförmigen Ventilsitzelementen (31, 32; 31, 32, 33), die in dem Gehäuse (21) bereitgestellt ist, unterteilt sind; und das Druckregulierungselement (22) den Kraftstoffeinleitungsdurchlass (37; 31h; 37) und den Kraftstoffableitungsdurchlass (21d; 21e; 21f) voneinander absperrt, wenn das Plattenelement (25) auf der Vielzahl von ringförmigen Ventilsitzabschnitten (31, 32) sitzt.
Druckregulierungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei der Kraftstoffeinleitungsdurchlass (37; 31h) und die Vielzahl von Ableitungsdurchlassabschnitten (31h, 32h; 32h, 37) durch eine Vielzahl von ringförmigen Ventilsitzelementen (31, 32), die in dem Gehäuse (21) bereitgestellt ist, unterteilt sind; und der Ableitungsdurchlassabschnitt (31h, 32h), welcher der Kraftstoffableitungsbegrenzung durch die Ableitungsbegrenzungseinrichtung unterliegt, benachbart zu dem Kraftstoffeinleitungsdurchlass (37; 31h) angeordnet ist.
Druckregulierungsvorrichtung nach Anspruch 7 oder Anspruch 8, wobei die Vielzahl von ringförmigen Ventilsitzelementen (31, 32) durch rohrförmige Elemente (35, 36) mit großem Durchmesser und kleinem Durchmesser, die koaxial zu einander in dem Gehäuse (21) bereitgestellt sind, gebildet wird.
Druckregulierungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei, wenn eine Kraftstoffpumpe (11), die den unter Druck stehenden Kraftstoff der Kraftstoff verbrauchenden Einheit (1) zuführt, gestoppt werden soll, die Ableitungsbegrenzungseinrichtung vor dem Stoppen die Begrenzung aufhebt.