JP2007315342A - 圧力変動制限手段と圧力変動制限手段を備えた燃料供給システム - Google Patents

Abstract

【課題】確実に燃料脈動を減衰する燃料供給システムを提供する。
【解決手段】本発明は、燃料を噴射するインジェクタ４と、インジェクタに連通して設けられ、各インジェクタに燃料を供給する燃料分配管５と、前記燃料分配管に燃料を供給する燃料配管２と、を備えたエンジンの燃料供給システムにおいて、作用する圧力に応じて開口面積が変化する弁部を備えた圧力変動制限手段８を前記燃料配管に設け、前記弁部９ｂは、可撓性の材料からなり、前記燃料脈動による圧力作用時に開口状態を維持することを特徴とする燃料供給システムである。
【選択図】図１

Description

本発明は、燃料供給システム、特に燃料噴射時に発生する圧力脈動を抑制する圧力変動制限手段を備えた燃料供給システムに関するものである。

従来の燃料供給システムとして特許文献１に記載の技術がある。この技術は、。

電子制御式燃料噴射インジェクタを備えたエンジンを搭載した車両の燃料タンクからエンジンまでを繋ぐ燃料配管は、複数のコネクタを用いて前面パネルやボデー床下等に支持されている。

エンジンに取付けられ、各シリンダに燃料を供給するインジェクタを備えた燃料分配管は、燃料通路に接続して、燃料を貯留する連通管から複数個の円筒状ソケットを介してインジェクタに燃料を送り、余った燃料を燃料タンクに戻す燃料配管を持たない、いわゆるリターンレス配管が主流である。リターンレス配管が主流になるに伴って、インジェクタのスプールの往復運動に起因する脈動圧によって、燃料配管や関連部品が振動し、この振動がコネクタを通じて前面パネルやボデー床に伝播されてこれらを振動させ、運転者に耳ざわりな異音を伝えてしまうという問題がある。

このような振動を防止するために、容器内をダイアフラムで区画して、一方に燃料を供給し、他方は空気室として形成し、燃料の脈動をダイアフラムが空気室内の空気を収縮、膨張することで減衰する燃料ダンパ（パルセーションダンパ）を備えたものがある（特許文献１参照）。

また、燃料タンクに続く燃料配管と燃料分配管との接続部や、インジェクタに続く燃料配管と燃料分配管との接続部にオリフィスを設けて流路断面を絞り、燃料脈動の伝播を抑制する技術がある（特許文献２参照）。
特開平０８−２００１７８号公報 特開平０９−１７０５１４号公報

しかしながら、特許文献１の従来技術では、燃料脈動を減衰しきれない場合に燃料ダンパを増加させる必要があり、コストアップやレイアウトの問題が生じる恐れがある。

また、特許文献２の技術では、オリフィス径により燃料流量が制限されてしまうため、特に必要燃料流量が多い場合に、必要流量を供給することができない恐れがある。

したがって、本発明の目的は、このような課題を解決しつつ、燃料脈動を減衰する燃料供給システムを提供することである。

本発明は、燃料を噴射するインジェクタと、各インジェクタに連通して設けられ、インジェクタに燃料を供給する燃料分配管と、前記燃料分配管に燃料を供給する燃料配管と、を備えたエンジンの燃料供給システムにおいて、作用する圧力に応じて開口面積が変化する弁部を備えた圧力変動制限手段を前記燃料配管に設け、前記弁部は、可撓性の材料からなり、前記燃料脈動による圧力作用時に開口状態を維持することを特徴とする燃料供給システムである。

本発明では、脈動発生時でも弁部は開口状態を維持するため、燃料配管への脈動の影響を制限するとともに、弁部で制限された燃料脈動は脈動抑制手段により効率良く減衰することができる。また、燃料脈動による圧力が作用しても弁部は開口状態を維持するため、燃料供給は可能であり、燃料供給量に制限を加える必要がない。

図１、図２は、本発明を適用したエンジンの燃料供給システムの構成図である。図１は、直列４気筒エンジンの燃料供給システムを示し、図２は、Ｖ型６気筒エンジンの燃料供給システムを示す。

１は燃料タンクであり、燃料タンク１内の燃料は、図示しないポンプにより燃料フィルタ１ａを通過して燃料配管２に送られる。燃料配管２は、ゴム材や樹脂材からなる、防振性を備えたコネクタ３により車両の床下面等に固定される床下配管２ａと、エンジンルーム内に配設されるエンコン配管２ｂとに大別される。エンコン配管２ｂは、シリンダ内に燃料を噴射するインジェクタ４に燃料を供給する燃料分配管５に接続する。

燃料分配管５は、有蓋円筒形状を有し、各インジェクタ４に連通して設けられ、Ｖ型エンジンの場合には各バンクに設けられる。また、燃料分配管５には、インジェクタ４の燃料噴射に伴って生じる燃料脈動を減衰する脈動抑制手段が備えられる。脈動抑制手段として、例えば、図１には、燃料分配管５に部分的に薄肉化した構成とすることで脈動を減衰する脈動低減チューブ６を設けた構成を示し、図２の場合には、各燃料分配管５に前述の燃料ダンパ７を設けた構成を示す。

さらに燃料分配管５近傍のエンコン配管２ｂに、本発明の特徴である圧力制限弁８を設置する。図３は、圧力制限弁８のエンコン配管２ｂ中の配置図を示し、図４は、圧力制限弁８を構成する本体部９の詳細図であり、図５は、本体部９を内側からサポートするスリーブ１０の詳細図を示す。

圧力制限弁８は、図３に示すようにエンコン配管２ｂの内面の所定位置に固定され、例えばエンコン配管２ｂの内面に形成された段部２ｃにより位置決めされる。圧力制限弁８は、前述のように本体部９とスリーブ１０とから構成され、本体部９は、エンコン配管２ｂの内面に嵌合、固定される円筒状の嵌合部９ａと、インジェクタ４の燃料噴射時の燃料の流れ方向下流に向かって徐々に縮径する円筒状の弁部９ｂとから構成される。

本体部９は、可撓性の材料、例えばゴム材から構成され、嵌合部９ａの内部に環状の鋼材を設け、エンコン配管２ｂとの嵌合を確実にしても良い。弁部９ｂは、先端部ほど肉厚が薄く構成され、外圧により変形しやすく、燃料が流通する弁部９ｂの開口径（面積）が変化するように構成される。つまり、燃料分配管５に燃料が供給される場合には、弁部９ｂの開口径は拡径し、燃料噴射に伴って生じる脈動圧が弁部９ｂに作用する場合には、開口径が縮径する。

ただし、弁部９ｂは脈動圧が作用しても常に所定の開口径を維持するように形成され、エンコン配管２ｂを閉止することはない。一方、燃料の流れに伴う圧力が弁部９ｂに作用すると、弁部９ｂの開口径は拡径して、より多くの燃料を流すことができる。ここで、弁部９ｂは、脈動圧作用時にも常に開口するように形成されるため、燃料供給時には弁部９ｂの開口径を大きく設定でき、所望の燃料流量を確保することができる。

スリーブ１０は、本体部９に比して剛性が高い材料、例えば樹脂やバネ鋼等により構成され、本体部９の内面を支持するように、円筒部１０ａと弁部１０ｂとを形成し、さらに円筒部１０ａ上流端から外径方向に形成された鍔部１０ｃとから構成される。鍔部１０ｃは、エンコン配管２ｂの段部２ｃと本体部９の嵌合部９ａとに挟持され、スリーブ１０の位置決めを行う。弁部１０ｂは、燃料の流れ方向から見て十字にスリット１０ｄが形成され、弁部１０ｂの剛性が調整される。スリーブ１０は、本体部９の内側に接して配置されるため、本体部９の弁部９ｂが脈動により振動することを抑制し、脈動の伝播を防止することができる。

このように構成された圧力制限弁８は、図６に示すように、燃料が燃料分配管５内に導入される際に燃料の運動エネルギにより弁部９ｂ、１０ｂが拡径する方向に変位し、所望の燃料流量を確保することができる。一方、図７に示すように、インジェクタ４による燃料噴射に伴う燃料脈動が弁部９ｂ、１０ｂに作用すると、弁部９ｂ、１０ｂは縮径方向に変位する。ここで、弁部９ｂ、１０ｂの縮径量は、弁部９ｂに形成されたスリット１０ｄの幅により規制される。つまり、スリット１０ｄがなくなるまで縮径し、それ以上は縮径しない。

したがって、脈動により圧力制限弁８が燃料配管２内を閉止することはなく、脈動の圧力波の一部はさらに上流側（燃料タンク１側）に伝播するが、残りは、燃料分配管５内に留まることになり、燃料分配管５に備えられた脈動抑制手段６、７により効率的に減衰される。上流側に達する脈動圧は、その大きさが弁部９ｂ、１０ｂの開口径により制限されるため、他の構成部品を振動するようなことはない。また、脈動が発生しても弁部９ｂが閉止されないため、燃料の供給を継続することができる。

なお、これまでの実施形態の説明において、圧力制限弁８の構成を可曉性材料からなる本体部９と、本体部９より剛性の高い材料からなるスリーブ１０とで構成されるとして説明してきたが、本体部９のみからなる構成としてもよい。

図８と図９は、圧力制限弁８の本体部９形状のバリエーションを示す構成図である。図８は、図４に示す圧力制限弁８に対して、本体部１１の弁部１１ｂにスリーブ１０と同様のスリット１１ａを形成した構成である。スリット１１ａを設けることにより弁部１１ｂの剛性を低下させることができる。一方、図９に示す構成は、弁部９ｂの剛性を高める構成で、図４に示す圧力制限弁８に対して、圧力制限弁１２の弁部９ｂの先端部に燃料流れ方向に延出する環状の鍔部１２ａを追加した構成である。この構成では、弁部９ｂの肉厚を厚くすることなく、本体部の剛性を確保して、脈動による圧力が弁部９ｂに作用しても所望の開口径を確保することができる。

したがって、本発明は、燃料を噴射するインジェクタと、各インジェクタに連通して設けられ、インジェクタに燃料を供給する燃料分配管と、前記燃料分配管に燃料を供給する燃料配管と、を備えたエンジンの燃料供給システムにおいて、作用する圧力に応じて開口面積が変化する弁部を備えた圧力変動制限手段を前記燃料配管に設け、前記弁部は、可撓性の材料からなり、前記燃料脈動による圧力作用時に開口状態を維持することを特徴とする燃料供給システムであり、開口面積を可変とする圧力制限弁により燃料配管に作用する燃料脈動を制限し、脈動減衰手段による脈動減衰の効率を高めることができる。さらに弁部が、作用する圧力に応じて変形することで、開口面積が大きくなり、必要な燃料流量を確保することができる。圧力制限弁は、簡便な構成であるため、燃料供給システムのコストアップやレイアウト問題を生じることもない。

以上説明した実施形態に限定されることなく、その技術的思想の範囲内において種々の変形や変更が可能であり、それらも本発明と均等であることは明白である。

本発明を適用する燃料供給システムの構成図である。 本発明を適用する他の燃料供給システムの構成図である。 圧力制限弁のエンコン配管中の配置図である。 圧力制限弁の本体部の詳細図である。 圧力制限弁のスリーブの詳細図である。 圧力制限弁の形状変化を説明する図である（燃料供給時）。 圧力制限弁の形状変化を説明する図である（脈動圧作用時）。 圧力制限弁の本体部の他の詳細図である。 圧力制限弁の本体部の他の詳細図である。

符号の説明

１：燃料タンク
２：燃料配管
２ａ：床下配管
２ｂ：エンコン配管
３：コネクタ
４：インジェクタ
５：燃料分配管
６：脈動低減チューブ
７：燃料ダンパ
８、１１、１２：圧力制限弁
９：本体部
９ａ：嵌合部
９ｂ：弁部
１０：スリーブ
１０ａ：円筒部
１０ｂ：弁部
１０ｃ：鍔部
１０ｄ：スリット

Claims (8)

1. 燃料を噴射するインジェクタと、
   各インジェクタに連通して設けられ、インジェクタに燃料を供給する燃料分配管と、
   前記燃料分配管に燃料を供給する燃料配管と、
   を備えたエンジンの燃料供給システムにおいて、
   作用する圧力に応じて開口面積が変化する弁部を備えた圧力変動制限手段を前記燃料配管に設け、前記弁部は、可撓性の材料からなり、前記燃料脈動による圧力作用時に開口状態を維持することを特徴とする燃料供給システム。
2. 前記弁部は、円筒状に形成され、燃料流れ方向下流側ほど縮径することを特徴とする請求項１に記載の燃料供給システム。
3. 前記弁部の内面に沿って設置され、前記弁部より剛性の大きい材料からなるスリーブを設け、このスリーブは前記燃料脈動による圧力による前記弁部の変形を規制することを特徴とする請求項１または２に記載の燃料供給システム。
4. 前記弁部は、前記燃料分配管への燃料供給時に作用する燃料圧力により開口面積を拡径し、前記インジェクタの燃料噴射時の燃料脈動による圧力により開口面積を縮径することを特徴とする請求項１から３のいずれか一つに記載の燃料供給システム。
5. 前記圧力変動制限手段は、前記燃料分配管に近傍の前記燃料配管に設けられることを特徴とする請求項１に記載の燃料供給システム。
6. 燃料を噴射するインジェクタに接続されて内燃機関に燃料を供給する燃料配管の内側に配設される圧力変動制限手段において、
   前記圧力変動制限手段は、燃料配管内に配設された状態でその上流側と下流側とを連通する開口部を有した可撓性材料からなる弁部を有し、
   前記弁部は、インジェクタの燃料噴射で生じる燃料脈動によって圧力が作用したときに、開口部の開口面積が変化するとともに、少なくとも所定の開口面積以上の開口状態を維持することを特徴とする圧力変動制限手段。
7. 前記弁部は、円筒状に形成され、燃料流れ方向下流側ほど縮径することを特徴とする請求項６に記載の圧力変動制限手段。
8. 前記弁部の開口部は、燃料の上流側から下流側への流れがあるときは拡径し、インジェクタの燃料噴射で生じる燃料脈動によって下流側から圧力が作用するときは縮径することを特徴とする請求項６または７に記載の圧力変動制限手段。

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