JP2007120417A - 燃料供給システムの配管振動抑制装置 - Google Patents

Abstract

【課題】構造の複雑な機器を付加することなく戻り配管の振動を充分に抑制できるようにして、製造コストの低減と静粛性の両立を図ることのできる燃料供給システムの配管振動抑制装置を提供する。
【解決手段】燃料供給ポンプ８から圧送される燃料を供給配管７を通してデリバリパイプ３に供給する。デリバリパイプ３に、その内部の燃料圧を一定に調圧するプレッシャレギュレータ１０を設け、このプレッシャレギュレータ１０から排出される余剰燃料を戻り配管１１を通して燃料タンク１に戻す。このような燃料供給システムにおいて、開端である戻り配管１１の出口１２にオリフィス１３を設ける。
【選択図】図１

Description

この発明は、車両等の内燃機関の燃料供給システムに用いられ、戻り配管の脈圧による振動を抑制する配管振動抑制装置に関するものである。

内燃機関の燃料供給システムとして、燃料供給ポンプによってデリバリパイプに燃料を圧送し、プレッシャレギュレータによってデリバリパイプ内の燃料圧力を設定圧力に調圧しつつ複数のインジェクタに燃料を供給するものが知られている。このシステムの場合、プレッシャレギュレータはデリバリパイプまたは供給配管の途中に設けられ、余剰燃料を戻り配管を通して燃料タンクに戻すようになっている。
特開昭６１−１４９５６７号公報 特開平９−１９５８７２号公報

しかし、この一般的な燃料供給システムにおいては、戻り配管の長さが長くなると、運転条件によってはプレッシャレギュレータの弁振動が戻り配管内の脈圧振動の固有値に近くなることがあり、このとき弁振動による脈圧を起振力とする戻り配管の共振が発生する畏れがある。

このため、従来では、この対策としてプレッシャレギュレータの近傍にオリフィスやゴム管のような弾性管を設け、これらによって戻り配管の振動を抑制するようにしていた。
しかし、この対策では運転条件等によっては充分な効果が得られないことがあり、その場合には、高価なパルセーションダンパをデリバリパイプ等に付設せざるを得なかった。

そこでこの発明は、高価な機器を付加することなく戻り配管の振動を充分に抑制できるようにして、製造コストの低減と静粛性の両立を図ることのできる燃料供給システムの配管振動抑制装置を提供しようとするものである。

上記目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、燃料供給ポンプ（例えば、後述の実施形態における燃料供給ポンプ８）から供給配管（例えば、後述の実施形態における供給配管７）を通して圧送される燃料タンク（例えば、後述の実施形態における燃料タンク１）内の燃料が、複数のインジェクタ（例えば、後述の実施形態におけるインジェクタ４）に導通するデリバリパイプ（例えば、後述の実施形態におけるデリバリパイプ３）に供給されるとともに、前記デリバリパイプまたは供給配管の途中に、前記デリバリパイプ内を一定圧に調圧するプレッシャレギュレータ（例えば、後述の実施形態におけるプレッシャレギュレータ１０）が設けられ、このプレッシャレギュレータから排出される余剰燃料が戻り配管（例えば、後述の実施形態における戻り配管１１）を通して燃料タンクに戻される燃料供給システムにあって、前記戻り配管の脈圧による振動を抑制する配管振動抑制装置において、前記戻り配管の出口（例えば、後述の実施形態における出口１２）にオリフィス（例えば、後述の実施形態におけるオリフィス１３）を設けるようにした。
この場合、戻り配管内ではプレッシャレギュレータの接続口を閉端、戻り配管の出口を開端とする脈圧振動が生じるが、開端である戻り配管出口での振動反射が配管出口のオリフィスによって減衰される。

また、請求項２に記載の発明は、燃料供給ポンプから供給配管を通して圧送される燃料タンク内の燃料が、複数のインジェクタに導通するデリバリパイプに供給されるとともに、前記デリバリパイプまたは供給配管の途中に、前記デリバリパイプ内を一定圧に調圧するプレッシャレギュレータが設けられ、このプレッシャレギュレータから排出される余剰燃料が戻り配管を通して燃料タンクに戻され、さらにこの戻り配管の出口に設けられたジェットポンプ（例えば、後述の実施形態におけるジェットポンプ２０）のポンプ作用によって燃料タンク内の特定位置の燃料を前記燃料タンクの近傍に送給する燃料供給システムにあって、前記戻り配管の脈圧による振動を抑制する配管振動抑制装置において、前記戻り配管のジェットポンプの近傍上流側にオリフィスを設けるようした。
開端である戻り配管の出口にジェットポンプが設けられた燃料供給システムでは、ジェットポンプの絞り部の作用によって開端の振動反射が減衰される傾向にあるが、ジェットポンプ内の絞り部上流側にあるリリーフバルブが不安定に作動する状況下においては、ジェットポンプによる振動反射の減衰作用も不安定になる。戻り配管のジェットポンプの近傍上流側に設けたオリフィスは、開端である戻り配管の該オリフィスの出口で振動反射の減衰作用を発生することに加えて、リリーフバルブの不安定な振動反射減衰作動を安定させるように機能する。

請求項３に記載の発明は、燃料供給ポンプから供給配管を通して圧送される燃料タンク内の燃料が、複数のインジェクタに導通するデリバリパイプに供給されるとともに、前記デリバリパイプまたは供給配管の途中に、前記デリバリパイプ内を一定圧に調圧するプレッシャレギュレータが設けられ、このプレッシャレギュレータから排出される余剰燃料が、主要部が金属管で形成され出口に近い部分が弾性管（例えば、後述の実施形態における弾性管１１ｂ）で形成された戻り配管を通して燃料タンクに戻される燃料供給システムにあって、前記戻り配管の脈圧による振動を抑制する配管振動抑制装置において、前記戻り配管のうちの、金属管と弾性管の境界部（例えば、後述の実施形態における境界部ｍ）から配管出口までの間にオリフィスを設けるようにした。
この場合、戻り配管の弾性管の出口にオリフィスを設けると、脈動に伴ってオリフィス上流の弾性管の周壁部分に伸縮変形が生じ、オリフィス部分での圧力変動が小さくなって充分な振動反射の減衰作用を得られなくなるが、戻り配管のうちの、金属管と弾性管の境界部から配管出口までの間にオリフィスを設けることで、振動反射の減衰作用が改善される。

請求項に記載４の発明は、燃料供給ポンプから供給配管を通して圧送される燃料タンク内の燃料が、複数のインジェクタに導通するデリバリパイプに供給されるとともに、前記デリバリパイプまたは供給配管の途中に、前記デリバリパイプ内を一定圧に調圧するプレッシャレギュレータが設けられ、このプレッシャレギュレータから排出される余剰燃料が、主要部が金属管で形成され出口に近い部分が弾性管で形成された戻り配管を通して燃料タンクに戻され、さらにこの戻り配管の出口に設けられたジェットポンプのポンプ作用によって燃料タンク内の特定位置の燃料を前記燃料タンクの近傍に送給する燃料供給システムにあって、前記戻り配管の脈圧による振動を抑制する配管振動抑制装置において、前記戻り配管のうちの、金属管と弾性管の境界部から前記ジェットポンプまでの間にオリフィスを設けるようにした。
この場合、金属管と弾性管の境界部からジェットポンプまでの間に設けられたオリフィスが弾性管の上流側周壁の弾性変形を少なくすることで、開端である戻り配管の該オリフィス出口での振動反射減衰作用を効果的に得ることができるうえ、ジェットポンプの絞りによる振動反射の減衰作用を安定化することができる。

また、請求項５に記載の発明は、請求項１〜４のいずれかに記載の発明において、前記戻り配管のプレッシャレギュレータの近傍に、第２のオリフィス（例えば、後述の実施形態における第２のオリフィス３０）を設けるようにした。
この場合、戻り配管の出口側のオリフィスやジェットポンプによる振動反射の減衰作用に加え、第２のオリフィスによりプレッシャレギュレータの戻り燃料吐出量の変動が小さくなることで閉端側において起振力となる脈圧の振動抑制作用が働くようになる。

請求項６に記載の発明は、請求項１〜５のいずれかに記載の発明において、前記戻り配管のプレッシャレギュレータの近傍に弾性管、若しくは、蛇腹管（例えば、後述の実施形態における蛇腹管３１）を設けるようにした。
この場合、戻り配管の出口側のオリフィスやジェットポンプによる振動反射の減衰作用に加え、プレッシャレギュレータの近傍の弾性管や蛇腹管による閉端側の起振力抑制作用が働く。また、高温時にはプレッシャレギュレータの直下で減圧沸騰が生じ易くなるが、戻り配管の出口側のオリフィスが戻り配管内の背圧を高めることにより、減圧沸騰を抑制する。

請求項１に記載の発明によれば、開端である戻り配管出口での振動反射をオリフィスによって減衰することができるため、極めて簡単な構造でありながら、戻り配管の共振を効果的に抑制することができる。

請求項２に記載の発明によれば、戻り配管のジェットポンプの近傍上流側に設けたオリフィスによってジェットポンプ内のリリーフバルブの不安定な作動を低減することができるため、極めて簡単な構造でありながら、ジェットポンプ内の絞り部、及びオリフィス自体によって戻り配管内の脈圧を効果的に低減することが可能である。

請求項３に記載の発明によれば、戻り配管のうちの、金属管と弾性管の境界部から配管出口までの間にオリフィスを設けるようにしたため、弾性管の周壁部分の伸縮変形の影響がオリフィスに作用し難くなり、極めて簡単な構造でありながら戻り配管内の脈圧を効果的に低減することができる。

請求項４に記載の発明によれば、戻り配管のうちの、金属管と弾性管の境界部からジェットポンプまでの間にオリフィスを設けるようにしたため、オリフィスの上流側周壁の弾性変形が少なくなったことで、オリフィスによる振動反射の減衰作用が効果的になり、ジェットポンプの絞りによる振動反射の減衰作用を安定して得られるようになり、極めて簡単な構造でありながら戻り配管の共振を効果的に抑制することができる。

請求項５に記載の発明によれば、戻り配管の出口側のオリフィスやジェットポンプによる振動反射の減衰作用に加え、第２のオリフィスによる閉端側の起振力抑制作用が働くため、これらの相乗的な働きによって戻り配管の共振をより効果的に抑制することができる。

請求項６に記載の発明によれば、戻り配管の出口側のオリフィスやジェットポンプによる振動反射の減衰作用に加えて、プレッシャレギュレータの近傍の弾性管や蛇腹管による起振力抑制作用が働くため、これらの相乗的な働きによって戻り配管の共振をより効果的に抑制することができる。
また、戻り配管の出口側のオリフィスが戻り配管内の背圧を高めるように機能するため、製造コストの高騰を招くことなく、高温時におけるプレッシャレギュレータ直下の減圧沸騰を抑制し、減圧沸騰に起因する燃料流動音の発生を未然に防止することができる。

以下、この発明の各実施形態を図面に基づいて説明する。なお、各実施形態の図面には、同一部分に同一符号を付すものとする。
最初に、図１に示す第１の実施形態について説明する。この実施形態は請求項１にかかる発明の実施形態であり、図１は、車両用内燃機関に用いられる燃料供給システムの概略構成を示すものである。
図１において、１は、燃料タンクであり、２は、デリバリパイプ３と複数のインジェクタ４を備えた内燃機関の燃料噴射装置、５は、バッテリ、６は、コントロールユニット（ＥＣＵ）である。燃料タンク１には、燃料タンク１内の燃料を、供給配管７を通してデリバリパイプ３に供給するための燃料供給ポンプ８が設置されている。燃料供給ポンプ８は電源リレー９に接続され、電源の投入によって始動するようになっている。また、デリバリパイプ３には、燃料供給ポンプ８から圧送された燃料を設定圧力に調圧するためのプレッシャレギュレータ１０が設けられ、このプレッシャレギュレータ１０から排出された余剰燃料を戻り配管１１を通して燃料タンク１内に戻すようになっている。なお、この実施形態では、プレッシャレギュレータ１０はデリバリパイプ３に設けられているが、プレッシャレギュレータ１０は供給配管７の途中に設けることも可能である。

この実施形態では、戻り配管１１はプレッシャレギュレータ１０との接続部の近傍の一部を除いて基本的に金属配管によって形成されており、燃料タンク１内に臨む出口１２側の端部には設定径のオリフィス１３が設けられている。なお、図中７ａ，１１ａはゴム管等の弾性管部分を示す。また、図中２６は、燃料供給ポンプ８の吸入部に接続されたフィルターを示し、２３は、燃料供給ポンプ８の吸入部と戻り配管１１の出口１２の周囲を囲繞するように燃料タンク１内に設けられたチャンバを示す。

この燃料供給システムは、電源が投入されると、燃料供給ポンプ８が始動して燃料タンク１内の燃料が供給配管７を通してデリバリパイプ３に圧送され、プレッシャレギュレータ１０で設定圧に調圧された燃料がデリバリパイプ３からインジェクタ４に供給される。このとき、プレッシャレギュレータ１０では余剰分の燃料が戻り配管１１を通して燃料タンク１内に戻される。

この戻り配管１１を通した燃料の流れは、プレッシャレギュレータ１０の弁振動に伴う戻り燃料吐出量変動により発生した脈圧を起振力として戻り配管１１の共振を生じさせようとする。しかし、この燃料供給システムでは、主要部が金属管で形成された戻り配管１１の出口１２部分にオリフィス１３が設けられているため、開端である出口１２部分での振動反射がオリフィス１３によって効果的に減衰され、その結果、管内での共振が大きく抑制される。

図７中のグラフのＡは、戻り配管中に特別にオリフィスを設けなかった場合の圧力変動の様子を示し、同図中ａは、戻り配管の入口側のみにオリフィスを設けた場合（従来技術のものの場合）の圧力変動の様子、ｂは、戻り配管１１の出口１２にオリフィス１３を設けた場合（この実施形態のものの場合）の圧力変動の様子を夫々示すものである。このグラフから明らかなように戻り配管１１の出口１２にオリフィス１３を設けた場合には、オリフィスを全く設けない場合Ａに比較して共振ピークの振幅をほぼ５０％も減少させることができる。

以下、請求項２〜６に対応する各実施形態（第２〜第６の実施形態）を第１の実施形態との相違点を中心にしてつづけて説明する。

図２に示す第２の実施形態は、戻り配管１１から戻される燃料の流速を利用して燃料タンク１内のチャンバー２３の外側の燃料を燃料供給ポンプ８の近傍に移送するジェットポンプ２０が戻り配管１１の出口１２部分に設けられ、戻り配管１１のうちのジェットポンプ２０の近傍上流位置にオリフィス１３が設けられている。ジェットポンプ２０は、負圧発生用の絞りと燃料の吐出口（図示省略）を備えた本体部２２がチャンバー２３内に配置され、本体部２２の吸引口に接続された燃料移送管２５の端部がフィルター２４を介してチャンバー２３の外側に配置されている。

この実施形態では、ジェットポンプ２０の近傍上流に配置されたオリフィス１３が出口１２の近傍を絞り、ジェットポンプ２０内のリリーフバルブ２１の作動を常時安定化させる。このため、戻り配管１１の出口１２にあるジェットポンプ２０の絞りが安定して機能し、また、オリフィス１３自体も振動反射を減衰するので、管端での振動反射を効率良く減衰する。この結果、戻り配管１１の共振が大きく抑制される。図７中のｃは、戻り配管１１のジェットポンプ２０の近傍上流にオリフィス１３を設けた場合（この実施形態のものの場合）の圧力変動の様子を示すものであり、このグラフから明らかなようにオリフィスを全く設けない場合Ａに比較して共振ピークの振幅をほぼ４０％も減少させることができる。

図３に示す第３の実施形態は、戻り配管１１の出口１２に近い部分がゴム等の弾性管１１ｂで形成されている点と、オリフィス１３が金属管１１ｃと弾性管１１ｂの境界部ｍから出口１２までの間に設けられている点が第１の実施形態のものと異なっている。

この実施形態では、戻り配管１１の出口１２にオリフィス１３を設けた場合に、弾性管１１ｂの周壁の伸縮作用によって圧力変動がオリフィス１３に作用しにくくなって、オリフィス１３による安定した絞り効果が得られなくなるのを改善するために、オリフィス１３の配置を前記のように設定するようにしている。即ち、この実施形態は、弾性管１１ｂの出口１２から金属管１１ｃと弾性管１１ｂの境界部ｍ側にオリフィス１３の配置を移すことにより、弾性管１１ｂの伸縮によるオリフィス１３の絞り効果の減少をより少なくしたものである。

図４に示す第４の実施形態は、戻り配管１１の出口１２に近い部分がゴム等の弾性管１１ｂで形成されている点と、オリフィス１３が金属管１１ｃと弾性管１１ｂの境界部ｍからジェットポンプ２０までの間に設けられている点が第２の実施形態のものと異なっている。

この実施形態は、第３の実施形態と同様に弾性管１１ｂの出口１２から金属管１１ｃと弾性管１１ｂの境界部ｍ側にオリフィス１３の配置を移すことにより、弾性管１１ｂの伸縮によるオリフィス１３の絞り効果の減少をより少なくし、それによってジェットポンプ２０の絞りとオリフィス１３による振動反射の減衰作用がより確実に得られるようにしたものである。

図５に示す第５の実施形態は、第４の実施形態の燃料供給システムに対し、さらに戻り配管１１のプレッシャレギュレータ１０の出口近傍（戻り配管１１の入口の近傍）に第２のオリフィス３０を設けたものである。この実施形態においては、戻り配管１１の弾性管１１ｂのうちの、ジェットポンプ２０の近傍上流側にオリフィス１３を設けたことによる開端側での振動反射の減衰効果と、戻り配管１１の入口側に第２のオリフィス３０を設けたことによる閉端側での起振力抑制効果を相乗的に享受することができる。
勿論、第１〜第３の実施形態の場合にも、プレッシャレギュレータ１０の出口近傍に第２のオリフィス３０を設けることにより、同様の相乗効果を得ることができる。図８中のｄは、第１の実施形態のシステムにさらにプレッシャレギュレータ１０の出口近傍に第２のオリフィス３０を設けた場合の圧力変動の様子を示したものであり、このグラフから明らかなように戻り配管１１の出口側とプレッシャレギュレータ１０の出口近傍に（戻り配管１１の入口の近傍）にオリフィス１３，３０を夫々単独で設けた場合（同図中のａ，ｂ）に比較して共振ピークの振幅を大幅に減少（ａに対してほぼ８７％減少）させることができる。

図６に示す第６の実施形態は、第５の実施形態の燃料供給システムに対し、さらに戻り配管１１のうちの、プレッシャレギュレータ１０の近傍部分（第２のオリフィス３０の直下部分）に蛇腹管３１を設けたものである。この実施形態においては、第５の実施形態の効果に蛇腹管３１による減衰効果がさらに相乗的に働き、戻り配管１１の共振をさらに効果的に減少させることができる。
また、この燃料供給システムにおいては、戻り配管１１の出口側にオリフィス１３が配置されていて、戻り配管１１の入口側の背圧が高まるため、高温時にプレッシャレギュレータ１０の直下で生じ易くなる減圧沸騰をこの背圧によって確実に抑制することができる。したがって、製造コストの高騰を招くことなく、減圧沸騰に起因する燃料流動音の発生をも未然に防止することができる。

ところで、図９は、戻り配管１１の出口１２の絞り直径（オリフィス１３の直径）を変化させたときの、戻り配管１１内の脈動振幅の特性を示すものであり、同図中（Ａ）は、戻り配管１１の出口１２にオリフィス１３を単独で配置した場合の脈動特性を示し、同図中（Ｂ）は、戻り配管１１の出口１２と入口に夫々オリフィス１３，３０を配置した場合の脈動特性を示している。また、同図中のｍは、その値よりも小さい範囲で振動・騒音の抑制が容易になる圧力振幅の閾値である。
この図から明らかなように、戻り配管１１の出口１２にオリフィス１３を単独で設けた場合に比較して、戻り配管１１の出口１２と入口にオリフィス１３，３０を設けた場合には、出口１２側の絞り直径（オリフィス１３の径）を大きくすることができる。

なお、この発明は上記実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々の設計変更が可能である。

この発明の第１の実施形態を示す概略構成図。 この発明の第２の実施形態を示す概略構成図。 この発明の第３の実施形態を示す概略構成図。 この発明の第４の実施形態を示す概略構成図。 この発明の第５の実施形態を示す概略構成図。 この発明の第６の実施形態を示す概略構成図。 オリフィスの設置位置に応じた燃料圧力振幅とエンジン速度の関係図。 オリフィスの設置位置に応じた燃料圧力振幅とエンジン速度の関係図。 戻り配管の出口側だけにオリフィスを設けたときと、戻り配管の出口側と入口側の両方にオリフィスを設けたときの、出口側絞り直径と脈動振幅の関係図。

符号の説明

１…燃料タンク
３…デリバリパイプ
４…インジェクタ
７…供給配管
８…燃料供給ポンプ
１０…プレッシャレギュレータ
１１…戻り配管
１３…オリフィス
３０…第２のオリフィス
３１…蛇腹管

Claims (6)

1. 燃料供給ポンプから供給配管を通して圧送される燃料タンク内の燃料が、複数のインジェクタに導通するデリバリパイプに供給されるとともに、前記デリバリパイプまたは供給配管の途中に、前記デリバリパイプ内を一定圧に調圧するプレッシャレギュレータが設けられ、このプレッシャレギュレータから排出される余剰燃料が戻り配管を通して燃料タンクに戻される燃料供給システムにあって、前記戻り配管の脈圧による振動を抑制する配管振動抑制装置において、
   前記戻り配管の出口にオリフィスを設けたことを特徴とする燃料供給システムの配管振動抑制装置。
2. 燃料供給ポンプから供給配管を通して圧送される燃料タンク内の燃料が、複数のインジェクタに導通するデリバリパイプに供給されるとともに、前記デリバリパイプまたは供給配管の途中に、前記デリバリパイプ内を一定圧に調圧するプレッシャレギュレータが設けられ、このプレッシャレギュレータから排出される余剰燃料が戻り配管を通して燃料タンクに戻され、さらにこの戻り配管の出口に設けられたジェットポンプのポンプ作用によって燃料タンク内の特定位置の燃料を前記燃料タンクの近傍に送給する燃料供給システムにあって、前記戻り配管の脈圧による振動を抑制する配管振動抑制装置において、
   前記戻り配管のジェットポンプの近傍上流側にオリフィスを設けたことを特徴とする燃料供給システムの配管振動抑制装置。
3. 燃料供給ポンプから供給配管を通して圧送される燃料タンク内の燃料が、複数のインジェクタに導通するデリバリパイプに供給されるとともに、前記デリバリパイプまたは供給配管の途中に、前記デリバリパイプ内を一定圧に調圧するプレッシャレギュレータが設けられ、このプレッシャレギュレータから排出される余剰燃料が、主要部が金属管で形成され出口に近い部分が弾性管で形成された戻り配管を通して燃料タンクに戻される燃料供給システムにあって、前記戻り配管の脈圧による振動を抑制する配管振動抑制装置において、
   前記戻り配管のうちの、金属管と弾性管の境界部から配管出口までの間にオリフィスを設けたことを特徴とする燃料供給システムの配管振動抑制装置。
4. 燃料供給ポンプから供給配管を通して圧送される燃料タンク内の燃料が、複数のインジェクタに導通するデリバリパイプに供給されるとともに、前記デリバリパイプまたは供給配管の途中に、前記デリバリパイプ内を一定圧に調圧するプレッシャレギュレータが設けられ、このプレッシャレギュレータから排出される余剰燃料が、主要部が金属管で形成され出口に近い部分が弾性管で形成された戻り配管を通して燃料タンクに戻され、さらにこの戻り配管の出口に設けられたジェットポンプのポンプ作用によって燃料タンク内の特定位置の燃料を前記燃料タンクの近傍に送給する燃料供給システムにあって、前記戻り配管の脈圧による振動を抑制する配管振動抑制装置において、
   前記戻り配管のうちの、金属管と弾性管の境界部から前記ジェットポンプまでの間にオリフィスを設けたことを特徴とする燃料供給システムの配管振動抑制装置。
5. 前記戻り配管のプレッシャレギュレータの近傍に、第２のオリフィスを設けたことを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の燃料供給システムの配管振動抑制装置。
6. 前記戻り配管のプレッシャレギュレータの近傍に弾性管、若しくは、蛇腹管を設けたことを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の燃料供給システムの配管振動抑制装置。
   
   

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