JP2012052577A - 圧力調整装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】設定圧の切替えが可能でありながらも、コンパクトで配管が簡素化でき、かつ、シール性の良好な低コストの圧力調整装置を提供する。
【解決手段】ハウジング21内に調圧室23を形成し、導入圧力に応じて導入側の外側燃料通路37と排出側の内側燃料通路32hとを連通させる調圧部材22を備えた圧力調整装置であって、ハウジング21には、調圧室23内で燃料通路37,32hを区画するとともに調圧部材22により両通路37,32hに対する連通状態が切り替えられる中間燃料通路31hを形成するよう複数の弁座部31,32が設けられ、調圧部材22が弁座部31,32に当接する複数の弁体面25a,25cを有するとともに、弁座部31,32が弁体面25a,25cに当接可能な弁座面31s,32sを有し、弁体面25a,25cおよび弁座面31s,32sのうち少なくとも1つが、調圧部材22の変位方向に対し非直交の傾斜面となっている。
【選択図】図1
【解決手段】ハウジング21内に調圧室23を形成し、導入圧力に応じて導入側の外側燃料通路37と排出側の内側燃料通路32hとを連通させる調圧部材22を備えた圧力調整装置であって、ハウジング21には、調圧室23内で燃料通路37,32hを区画するとともに調圧部材22により両通路37,32hに対する連通状態が切り替えられる中間燃料通路31hを形成するよう複数の弁座部31,32が設けられ、調圧部材22が弁座部31,32に当接する複数の弁体面25a,25cを有するとともに、弁座部31,32が弁体面25a,25cに当接可能な弁座面31s,32sを有し、弁体面25a,25cおよび弁座面31s,32sのうち少なくとも1つが、調圧部材22の変位方向に対し非直交の傾斜面となっている。
【選択図】図1
Description
本発明は、圧力調整装置に関し、特に内燃機関の燃料を燃料ポンプから燃料噴射弁に供給するときにその燃料圧力を調整するのに好適な圧力調整装置に関する。
車両等に搭載される内燃機関の燃料供給システムにおいては、一般に、燃料ポンプからインジェクタ(燃料噴射弁)に燃料を供給するとともに、その燃料供給通路内の燃料圧力を圧力調整装置であるプレッシャレギュレータにより調整するようになっており、プレッシャレギュレータは、ハウジング内をダイヤフラムによって調圧室と背圧室とに区画するとともに、調圧室内の燃料圧力による開弁方向の付勢力と背圧室側からの閉弁方向の付勢力とをダイヤフラムに作用させ、ダイヤフラムの変位に応じて調圧室内の燃料の一部を排出させることで、調圧室内の燃料圧力を背圧室側からの付勢力に基づく所定の設定圧に調圧する構成となっている。
従来のこの種の圧力調整装置としては、例えばハウジング内を3つの圧力室に区画する第1および第2のダイヤフラムと、ハウジングと第1のダイヤフラムの間の第1の圧力室内で調圧用の排出口を開閉するよう第1のダイヤフラムに装着された弁体と、第1および第2のダイヤフラムの間の第2の圧力室に配された連結杆を介して弁体に連結されるとともに第2ダイヤフラムに固着された受圧体と、ハウジングと第2のダイヤフラムの間の第3の圧力室内に設けられ受圧体を閉弁方向に付勢するスプリングとを具備するものが知られている。この装置では、第2および第3の圧力室内への供給圧力を制御することで、調圧する燃料圧力を複数段階に切り替えることができるようになっている(例えば、特許文献1参照)。
また、燃料導入通路の内端側に円錐凹状の座面を形成する弁座と、燃料導入通路からの燃料圧力を受圧するとともに背圧室側から閉弁方向に付勢されて弁座の円錐凹部に対し係合・離脱する球面部および略平坦な背面部を有する弁体と、弁体の背面部に当接する当接板と、当接板の背面側凹部に傾斜可能に係合する凸部を有し背圧室側からの閉弁方向の付勢力を当接板を介して弁体に伝達する調整部材と、を備え、弁座に対する弁体および当接板の傾斜を調整部材の凸部と当接板の背面側凹部との摺動により吸収できるようにした圧力調整装置も知られている(例えば、特許文献2参照)。
さらに、弁体および弁座が係合時にシール幅の狭い複数の同心の環状シール部分を形成するよう、弁体および弁座のうち少なくとも一方に環状の段付部を設けて、シール性の向上を図ったものが知られている(例えば、特許文献3参照)。
しかしながら、背圧室側にプランジャや第2のダイヤフラムを設ける従来の圧力調整装置にあっては、ハウジング内をダイヤフラムの変位方向に互いに隣り合う第1〜第3の圧力室に区画する構成となっていたため、装置のコンパクト化が困難になり、その搭載上の困難さが生じていた。また、第1〜第3の圧力室のそれぞれについて流体の入口と出口がそれぞれ必要になることから、配管が非常に複雑になっていた。
そればかりか、ハウジング内の背圧室側にも流体圧が導入されるため、高圧調圧時に調圧室以外にも流体圧が必要となり、そのために余計な燃料が必要になったりシール性能の要求される部位が増えたりして、コスト高を招いていた。
また、円錐状の弁座のように座面が傾斜している弁座に弁体を着座させる従来の圧力調整装置にあっては、閉弁時の良好なシール性が得られるものの、弁座に対する弁体の傾斜を吸収するために別部品を設けたり凹凸係合部を増やしたりする必要から、部品点数が増えてしまい、コスト高を招いていた。
さらに、弁体および弁座が係合時にシール幅の狭い複数の同心の環状シール部分を同心に形成するようにした従来の圧力調整装置にあっては、複数の環状シール部分が小径で同心精度の要求されるものとなり、部品加工コストが高くなっていた。
そこで、本発明は、設定圧の切替えが可能でありながらも、コンパクトで配管が簡素化でき、かつ、シール性の良好な低コストの圧力調整装置を提供するものである。
本発明は、上記課題を解決するために、(1)流体導入側の流体通路および流体排出側の流体通路を有するハウジングと、前記ハウジング内に前記流体導入側の流体通路に連通する調圧室を形成するとともに該調圧室内に導入された流体の圧力に応じて前記流体導入側の流体通路と前記流体排出側の流体通路とを連通させるよう変位する調圧部材と、を備え、前記流体導入側の流体通路に導入される流体の圧力を予め設定された設定圧に調整可能な圧力調整装置であって、前記ハウジングには、前記調圧室内で前記流体導入側の流体通路と前記流体排出側の流体通路とを区画するとともに前記調圧室内に前記調圧部材により前記流体導入側の流体通路および前記流体排出側の流体通路に対する連通状態が切り替えられる他の流体通路を形成するよう複数の弁座部が設けられ、前記調圧部材が、前記複数の弁座部に当接する複数の弁体面を有するとともに、前記複数の弁座部が、前記複数の弁体面に当接可能な複数の弁座面を有し、前記複数の弁体面および前記複数の弁座面のうち少なくとも1つが、前記調圧部材の変位方向に対し非直交の傾斜面となっていることを特徴とする。
この構成により、調圧部材が調圧室内の流体の圧力に応じて流体導入側の流体通路と流体排出側の流体通路との連通状態を変化させることで、流体導入側の流体通路に導入される流体の圧力が予め設定された設定圧に調整されることになるが、他の流体通路を流体の導入または/および排出に利用できることから、流体を導入する流体通路を変更したりその流体導入側の流体通路と併せて他の流体通路の内部の流体圧力を変化させたりすることで調圧部材の受圧面積を変化させ、設定圧を高圧側と低圧側に切り替えることが可能になる。しかも、調圧部材の一面側のみで流体の出入りを制御し、複数の設定圧に切り替えることができるので、設定圧の切替えに適し、かつ、コンパクトで配管が簡素化できる低コストの流体圧力調整装置となる。さらに、複数の弁体面および複数の弁座面のうち少なくとも1つが調圧部材の変位方向である調圧変位方向に対して非直交の傾斜面となっていることから、複数の弁座部と調圧部材の複数の弁体面との接触面のうち一部において接触面圧を高めて、閉弁時の良好なシール性を確保することができる。
上記(1)に記載の圧力調整装置においては、(2)前記調圧部材と前記複数の弁座部のうちいずれか1つの弁座部とが、前記流体導入側の流体通路を前記他の流体通路および前記流体排出側の流体通路の双方から遮断可能なメインシール部を構成し、前記複数の弁体面および前記複数の弁座面のうち少なくとも1つが、前記メインシール部で前記非直交の傾斜面となっているのがよい。この構成により、調圧対象の流体が導入される流体導入側の流体通路の内端部に位置する弁座部と調圧部材の接触面圧を高めて、その閉弁時の良好なシール性を確保し、調圧対象の流体圧力の変動を抑えることができる。
上記(1)または(2)に記載の圧力調整装置においては、好ましくは、(3)前記他の流体通路は、前記流体が選択的に加圧されて導入されるパイロット圧通路である。この構成により、パイロット圧の供給時に調圧部材の開弁方向の付勢力が増加し、設定圧を低圧側に切り替えることが可能になる。
上記(1)〜(3)のいずれに記載の圧力調整装置においても、(4)前記調圧部材が前記複数の弁座部に当接するとき、前記調圧部材が、前記複数の弁体面および前記複数の弁座面のうち少なくとも1つの前記傾斜面によって前記複数の弁座部に対し径方向に位置決めされることが好ましい。
この構成により、調圧変位方向と直交する方向での複数の弁座部に対する径方向の位置調整機能、例えば環状傾斜面での接触による調心機能を調圧部材に持たせることができ、
調圧部材と複数の弁座部の安定した当接を可能とし、調圧部材と複数の弁座部とのシール性および耐久性を高めることができる。なお、傾斜面が、対応する弁座面の内周縁部に当接および離隔してもよいし、対応する弁座面の外周縁部に当接および離隔してもよい。
調圧部材と複数の弁座部の安定した当接を可能とし、調圧部材と複数の弁座部とのシール性および耐久性を高めることができる。なお、傾斜面が、対応する弁座面の内周縁部に当接および離隔してもよいし、対応する弁座面の外周縁部に当接および離隔してもよい。
上記(1)〜(4)のいずれに記載の圧力調整装置においても、(5)前記調圧部材が前記複数の弁座部に当接するとき、前記複数の弁体面および前記複数の弁座面のうち前記流体導入側の流体通路を前記流体排出側の流体通路から遮断可能な特定の弁体面および特定の弁座面における接触面圧が、前記複数の弁体面および前記複数の弁座面のうち前記特定の弁体面および前記特定の弁座面以外の他の弁体面および他の弁座面における接触面圧よりも大きくなることが好ましい。
この構成により、特定の弁体面および特定の弁座面における接触面圧を高めて、そのシール性を向上させ、調圧対象となる流体導入側の流体通路内の圧力を設定圧に確実に調圧し、保持することが可能になる。なお、ここにいう特定の弁体面または特定の弁座面は、他より接触面圧が高く設定される面であり、前記メインシール部で前記非直交の傾斜面となる弁体面または/および弁座面が存在する場合にはその傾斜面を含むものであるが、流体導入側の流体通路や他の流体通路が複数形成される場合あるいは前記メインシール部を構成する弁体面または弁座面のいずれもが前記非直交の傾斜面とならない場合(直交面となる場合)には、前記メインシール部で前記非直交の傾斜面となる弁体面または/および弁座面ではなく、それ以外の弁体面または/および弁座面を含み得るものである。
上記(1)ないし(5)のいずれに記載の圧力調整装置においても、(6)前記調圧部材と前記複数の弁座部との接触位置が、互いに同軸に径方向に離間するとともに、前記調圧部材の変位方向における異なる位置に配置されていることが好ましい。
この構成により、調圧部材に容易に凸面または凹面を形成することができる。
また、上記(1)ないし(6)のいずれに記載の圧力調整装置においても、(7)前記複数の弁体面のうち一部の弁体面が、前記傾斜面となっており、前記複数の弁体面のうち前記一部の弁体面以外の他の弁体面が、前記調圧部材の変位方向に対し直交しているものであってもよい。
この構成により、一部の弁体面および一部の弁座面の接触面圧と他の弁体面および他の弁座面との接触面圧を明確に相違させることができるとともに、複数の弁体面のうち一方により、調圧部材の変位方向と直交する方向での複数の弁座部に対する位置調整機能を持たせることができる。
上記(7)に記載の圧力調整装置は、(8)前記複数の弁体面のうち前記一部の弁体面の断面が、前記複数の弁座面のうち一部の弁座面に向かって凸となるよう湾曲しているのがより好ましい。
この構成により、一部の弁体面および一部の弁座面の間の接触圧の作用方向と、他の弁体面および他の弁座面の間の接触圧の作用方向とを、容易に相違させることができ、例えば一部の弁体面および一部の弁座面の間のシール性を有効に高めることができる。
また、上記(1)ないし(6)のいずれに記載の圧力調整装置も、(9)前記複数の弁体面が、全体として前記複数の弁座面に対し凸となる凸状傾斜面を形成しているものであってもよい。
この構成により、複数の弁座面を全体として凹状にし、調圧部材の調心機能を持たせることができるとともに、複数の弁体面の傾斜角比を適宜設定することで、調圧部材と複数の弁座面のそれぞれとの接触面圧の比を容易に設定できる。
上記(1)〜(9)のいずれの圧力調整装置においても、(10)前記複数の弁座面のうち少なくとも一部の弁座面が、前記複数の弁体面のうち少なくとも一部の弁体面に対して、径方向および前記調圧部材の変位方向に離間しつつ略線接触する複数の環状接触部を有しているものであってもよい。
この構成により、複数の環状接触部が比較的大径となっても、それらを同心に加工することが容易化され、部品加工コストを低減させることが可能となる。
上記(1)〜(9)のいずれの圧力調整装置においても、(11)前記複数の弁座面のうち少なくとも1つが前記傾斜面となっていてもよい。
この構成により、調圧部材を加工の容易な形状としながら、特定の弁座部におけるシール性を高めることができる。なお、ここで傾斜面となる弁座面は、面取り程度ではなく、調圧部材の径方向の位置決め・調心に寄与し得る程度に径方向の幅を有するものである。
なお、本発明においては、調圧部材と複数の弁座部との接触位置が、非同軸に例えば平行に離間することや、非平行に離間することも考えられる。また、複数の弁体面のうち一部の弁体面が、複数の弁座面のうち一部の弁座面の内周縁部または外周縁部に当接および離隔するものであってもよい。
本発明の圧力調整装置によれば、調圧部材の一面側のみで流体の出入りを制御して調圧部材の受圧面積を変化させるとともに、流体導入側の流体通路と流体排出側の流体通路とを区画する複数の弁座部と調圧部材の複数の弁体面との接触面の一部が傾斜面となっているので、接触面圧を部分的に高めていずれかの弁座部における良好なシール性および残圧保持性能を確保することができる。その結果、設定圧の切替えが可能でありながらも、コンパクトで配管が簡素化でき、かつ、シール性の良好な低コストの圧力調整装置を提供することができる。
以下、本発明の好ましい実施形態について、図面を参照しつつ説明する。
(第1実施形態)
図1〜図4は、本発明の第1実施形態に係る圧力調整装置を示している。
図1〜図4は、本発明の第1実施形態に係る圧力調整装置を示している。
本実施形態は、本発明を車両用の内燃機関の燃料の圧力を調整する圧力調整装置に適用したものであり、いわゆるインタンク式の燃料供給システムとして構成されている。具体的なタンク構造は図示しないが、本実施形態の燃料供給システムは、燃料タンク内のサブタンクに収納されたプレッシャレギュレータを具備しており、エンジンで遂次消費される燃料消費量分の燃料を例えばジェットポンプによりサブタンク内に移送するようになっている。
まず、本実施形態の構成について説明する。
図1および図2に示すように、本実施形態の燃料供給システムは、内燃機関であるエンジン1で消費される燃料(流体)、例えばガソリンを貯留する燃料タンク2と、その燃料タンク2内に貯留された燃料をエンジン1に装備される複数のインジェクタ3(燃料噴射弁;図2中に1つのみ図示している)に圧送・供給する燃料圧送回路10と、この燃料圧送回路10からインジェクタ3に供給される燃料を導入して予め設定されたインジェクタ3への燃料供給圧(システム圧)である燃料圧力P1に調圧するとともに、その燃料圧力P1を高圧側の設定圧と低圧側の設定圧とのうち任意の一方に切り替える、すなわち可変制御することができるプレッシャレギュレータ20と、プレッシャレギュレータ20の設定圧を高圧側と低圧側とのうち任意の一方側の設定圧に切替え制御することができる設定圧切替機構40と、を備えている。
エンジン1は、例えば多気筒の4サイクルガソリンエンジンであり、このエンジン1の複数の気筒に対応して設けられたインジェクタ3は、その噴孔側端部3aを複数の気筒の吸気ポート(図示せず)内に露出している。また、燃料圧送回路10からの燃料は、デリバリーパイプ4を介して各インジェクタ3に分配されるようになっている。
燃料圧送回路10は、燃料タンク2内の燃料を汲み上げるとともに加圧して吐出する燃料ポンプ11と、燃料ポンプ11の吸入口側で異物の吸入を阻止するサクションフィルタ12と、燃料ポンプ11の吐出口側で吐出燃料中の異物を除去する燃料フィルタ13(図2にのみ図示する)と、燃料ポンプ11の吐出燃料の逆流を阻止するチェック弁14(逆止弁)と、を含んで構成されている。
燃料ポンプ11は、詳細を図示しないが、ポンプ作動用の羽根車を有するポンプ作動部分11pとそのポンプ作動部分を駆動する直流の内蔵モータ11mとを有しており、燃料タンク2内から燃料を図2中に仮想線で示すように汲み上げて加圧し、吐出することができる。この燃料ポンプ11は、内蔵モータの回転速度[rpm]を変化させることで、その単位時間当りの吐出量を可変制御することができるようになっている。また、チェック弁14は、燃料ポンプ11からインジェクタ3側への燃料供給方向に開弁する一方、インジェクタ3側から燃料ポンプ11側への燃料の逆流方向には閉弁することで、加圧された供給燃料の逆流を阻止するようになっている。
また、燃料ポンプ11は、後述する電子制御ユニット(以下、ECUという)41により内蔵モータ11mへの通電を制御されることで、駆動および停止されるとともに、単位時間当りの燃料吐出量を変化させるようになっている。
プレッシャレギュレータ20は、燃料が導入される外側の連通孔21aおよびその燃料が排出される内側の連通孔21cと半径方向でこれらの間に位置する中間の連通孔21bとを有するハウジング21を備えており、このハウジング21は、図2に示すように、一対の凹状のハウジング部材18,19をそれらの外周フランジ部18j,19jでかしめ結合したものである。なお、連通孔21a,21bは、例えばそれぞれハウジング21の円周方向に等間隔に離間しているが、それぞれハウジング21の円周方向のいずれかの位置に少なくとも1つ形成すればよく、それぞれの開口形状は任意である。また、ハウジング部材18,19は、例えば鋼板やステンレス鋼板を凹状にプレス加工したものであるが、図示する形状に成型したものであってもよい。
図1および図2に示すように、ハウジング21の内部には、ハウジング21の内部を2室に区画する隔壁状の調圧部材22が設けられており、調圧部材22は、ハウジング21の内部にあってこのハウジング21との間に連通孔21a〜21cに連通する調圧室23を形成している。
この調圧部材22は、可撓性の環状膜部材24とその環状膜部材24の内周側に位置する略円板状の板状部材25(板状の可動弁体部)とを一体的に組み付けて構成され、その一面側で内側の連通孔21cから調圧室23内に導入される燃料の圧力を常時受圧するようになっている(詳細は後述する)。また、調圧部材22は、その他面側でハウジング21との間に背圧室26を形成しており、この背圧室26内には、調圧部材22の板状部材25を閉弁方向に付勢する付勢機構としての圧縮コイルばね27(弾性部材)が設けられている。また、調圧部材22と共に背圧室26を形成する一方のハウジング部材19には、少なくとも1つの大気圧導入穴19aが形成されている。そして、調圧部材22は、調圧室23内に導入される燃料圧力に応じ、圧縮コイルばね27からの閉弁方向の付勢力に抗して内側の連通孔21cを外側の連通孔21aに連通させる開弁方向に変位する。
調圧部材22の環状膜部材24は、具体的には、例えば基布材料層(例えば、ポリアミド合成繊維等)に燃料に対し劣化し難いゴム層(例えば、水素添加ニトリルゴムやフッ素ゴム等)を一体的に接着した可撓性のダイヤフラムで構成されており、調圧部材22の板状部材25は、環状膜部材24の中央部に支持された例えば金属(例えば、工具鋼、ステンレス鋼等)製の略円板状のプレートで構成されている。
また、ハウジング21の内部には、調圧室23の内部で調圧部材22の板状部材25の一面側に対向する大径の外側環状弁座部31(第1弁座部)および小径の内側環状弁座部32(第2弁座部)が略同心に配置されており、外側環状弁座部31および内側環状弁座部32と板状部材25とは、相対変位により開閉する調圧バルブ機構を構成している。
具体的には、外側環状弁座部31および内側環状弁座部32は、互いに径が異なりハウジング21の内部に同軸に配置された外側筒状部材35および内側筒状部材36によって構成され、外側筒状部材35および内側筒状部材36の軸方向に段差h(図1中の拡大図参照)をなしている。また、外側環状弁座部31に対応する外側筒状部材35は、その内周側では内側筒状部材36との間に中間の連通孔21bに連通する中間燃料通路31hを形成し、一方、その外周側ではハウジング21および調圧部材22との間に外側の連通孔21aに連通する環状の外側燃料通路37(流体排出側の流体通路)を形成している。また、内側環状弁座部32の内周側には内側燃料通路32h(流体導入側の流体通路)が形成されており、この内側燃料通路32hは、燃料圧送回路10のチェック弁14より下流側の回路部分である燃料通路15の第1の分岐通路15a(供給側分岐通路)に接続され、燃料通路15からデリバリーパイプ4に供給されるシステム圧P1の燃料を調圧対象として導入するようになっている。なお、外側燃料通路37は、外側の連通孔21aを通して燃料タンク2内に開放されている。すなわち、外側環状弁座部31および内側環状弁座部32は、調圧室23内で流体排出側の流体通路である外側燃料通路37と流体導入側の流体通路である内側燃料通路32hとを区画するとともに、調圧室23内に、調圧部材22により外側燃料通路37および内側燃料通路32hに対する連通状態が切り替えられる中間燃料通路31h(他の流体通路、パイロット圧通路)を形成している。
中間燃料通路31hについて、調圧部材22により内側燃料通路32hおよび外側燃料通路37に対する連通状態が切り替えられるとは、中間燃料通路31hが調圧部材22により内側燃料通路32hに対して連通する状態と遮断される状態とに切り替えられ、かつ、中間燃料通路31hが調圧部材22により外側燃料通路37に対して連通する状態と連通が実質的に遮断される程度に制限された状態とに切り替えられることを意味する。
図2に示すように、中間燃料通路31hに連通する中間の連通孔21bは、燃料圧送回路10のチェック弁14より上流側の回路部分である第2の分岐通路15fに接続されている。また、燃料通路15の第1の分岐通路15aは、より具体的には、デリバリーパイプ4とチェック弁14の間の燃料配管路部分を構成するとともに、例えばサクションフィルタ12および燃料フィルタ13のフィルタエレメント(図示せず)を燃料ポンプ11と共に収納するフィルタケースの一部17(図2に一部のみ図示)に形成された分岐部分15bの内部で、内側の連通孔21cに接続されている。フィルタケースの一部17とハウジング21との間には、環状通路部分16aが形成されており、外側の連通孔21aはこの環状通路部分16aを介して燃料タンク2内に開放されている。また、第2の分岐通路15fは、燃料ポンプ11から圧送された燃料をチェック弁14より上流側からパイロット圧として中間燃料通路31h内に導入するための燃料配管路であり、この分岐通路15fの他端側が、中間の連通孔21bを通して中間燃料通路31hに連通している。
また、調圧部材22の板状部材25は、外側環状弁座部31に着座するときに外側燃料通路37と中間燃料通路31hとの連通を略遮断するバルブ面部25a(特定の弁体面以外の他の弁体面)と、このバルブ面部25aから内側環状弁座部32側に突出した略円形の突出部25bと有しており、突出部25bには、中心部に近付くほどバルブ面部25aから板厚方向に離隔するとともにバルブ面部25aに対する傾斜角度が小さくなる略凸球面状の湾曲傾斜面部25c(傾斜面、特定の弁体面)が設けられている。
この板状部材25の突出部25bは、板状部材25のバルブ面部25aに対し平行に形成された内側環状弁座部32の弁座面32sの内周縁部32iに湾曲傾斜面部25cを環状に略線接触(略エッジ接触)させるとき、少なくとも外側環状弁座部31の弁座面31sと板状部材25のバルブ面部25aとの接触面圧と同程度の接触面圧で、好ましくは外側環状弁座部31の弁座面31sと板状部材25のバルブ面部25aとの接触面圧より大きい接触面圧で、中間燃料通路31hと内側燃料通路32hとの連通を実質的に遮断することができるようになっている。
すなわち、本実施形態においては、板状部材25のバルブ面部25aおよび湾曲傾斜面部25cは、外側環状弁座部31および内側環状弁座部32に当接する複数の弁体面となっており、外側環状弁座部31および内側環状弁座部32の弁座面31s,32sは、板状部材25のバルブ面部25aおよび湾曲傾斜面部25cが当接可能な複数の弁座面となっている。そして、これら複数の弁体面および複数の弁座面のうち少なくとも1つ、例えばこれらの一部である板状部材25の湾曲傾斜面部25cは、調圧部材22の板状部材25の変位方向(図1中の上下方向)に対して非直交の環状の傾斜面をなしている。ここにいう非直交とは、板状部材25のバルブ面部25aのように板状部材25の変位方向に対し直交する面上から外れるように傾斜または湾曲していることを意味しており、錐面状に傾斜する場合にはその傾斜の方向は任意である。また、ここにいう傾斜面は、面取り程度ではなく板状部材25の変位方向に対し直交する面より幅広で、その弁体面または弁座面の主要部をなすものであり、好ましくは調圧部材22の径方向の位置決め・調心に寄与し得る程度に大きな径方向の幅と傾斜角度を有するものである。複数の弁体面である板状部材25のバルブ面部25aおよび湾曲傾斜面部25cのうち一部の弁体面である湾曲傾斜面部25c以外の他の弁体面、例えば板状部材25のバルブ面部25aは、調圧部材22の変位方向に対し直交している。
また、調圧部材22は、板状部材25のバルブ面部25aおよび湾曲傾斜面部25cを外側環状弁座部31および内側環状弁座部32に当接させるとき、板状部材25のバルブ面部25aによってバルブ開閉方向である変位方向に略位置決め(傾き規制等)されるとともに、板状部材25の湾曲傾斜面部25cとこれに係合する内側環状弁座部32の弁座面32sの内周縁部32iとによって、外側環状弁座部31および内側環状弁座部32に対し板状部材25の径方向およびバルブ開閉方向である変位方向に位置決めされるようになっている。
さらに、本実施形態においては、調圧部材22が外側環状弁座部31および内側環状弁座部32に当接するとき、板状部材25のバルブ面部25aおよび湾曲傾斜面部25cと外側環状弁座部31および内側環状弁座部32の弁座面31s,32sとのうち、流体導入側の内側燃料通路32hを流体排出側の外側燃料通路37から遮断可能な特定の弁体面および弁座面、例えば板状部材25の湾曲傾斜面部25cおよび内側環状弁座部32の弁座面32sの内周縁部32iにおける接触面圧は、板状部材25のバルブ面部25aおよび湾曲傾斜面部25cと外側環状弁座部31および内側環状弁座部32の弁座面31s,32sとのうち特定の弁体面および弁座面以外の他の弁体面および弁座面、例えば板状部材25のバルブ面部25aおよび外側環状弁座部31の弁座面31sにおける接触面圧よりもわずかに大きくなるように設定されている。
勿論、板状部材25のバルブ面部25aおよび外側環状弁座部31の弁座面31sにおける接触面圧を、流体導入側の外側燃料通路37を流体排出側の内側燃料通路32hから遮断可能な板状部材25の湾曲傾斜面部25cおよび内側環状弁座部32の弁座面32sの内周縁部32iにおける接触面圧よりもわずかに大きく設定することもできる。また、外側燃料通路37を流体導入側の通路とし、内側燃料通路32hを流体排出側の通路とするような場合には、板状部材25のバルブ面部25aおよび外側環状弁座部31の弁座面31sにおける接触面圧を、板状部材25の湾曲傾斜面部25cおよび内側環状弁座部32の弁座面32sの内周縁部32iにおける接触面圧よりも十分に大きく設定することもできる。
板状部材25のバルブ面部25aと外側環状弁座部31の弁座面31sとの接触位置は、板状部材25の湾曲傾斜面部25cと内側環状弁座部32の弁座面32sの内周縁部32iとの接触位置に対して、同軸に径方向に離間するとともに、調圧部材22の変位方向である外側筒状部材35および内側筒状部材36の軸方向における異なる位置に配置されている。また、板状部材25の一部の弁体面である湾曲傾斜面部25cの断面は、外側環状弁座部31および内側環状弁座部32の弁座面31s,32sのうち一部の弁座面である弁座面32sに向かって凸となるよう湾曲している。
本実施形態においては、外側燃料通路37、中間燃料通路31hおよび内側燃料通路32hがそれぞれ調圧部材22の一面側に配置されており、調圧部材22は、ハウジング21の内部で内側燃料通路32hに導入される燃料の圧力に基づく、さらには中間燃料通路31hに選択的に導入されるパイロット圧に基づく開弁方向(内側燃料通路32hと中間燃料通路31hおよび外側燃料通路37とを連通させる方向)の付勢力と、圧縮コイルばね27からの閉弁方向(内側燃料通路32hと中間燃料通路31hおよび外側燃料通路37との連通を遮断する方向)の付勢力とに応じて、内側燃料通路32hと中間燃料通路31hおよび外側燃料通路37とを連通および遮断するようになっている。
一方、図3(a)に示すように、調圧部材22は、外側燃料通路37に導入される流体の圧力を受ける外側環状面部22aと、中間燃料通路31hに選択的に導入される流体の圧力を受ける中間環状面部22bと、内側燃料通路32hの内端部に対向する円形中央面部22cと、を有している。
調圧部材22の外側環状面部22aは、板状部材25の外周部およびそこに液密(気密的)に結合するとともにハウジング21に支持された環状膜部材24によって形成されており、環状の外側燃料通路37内で燃料タンク2の内圧(例えば大気圧)相当の圧力を受けることで、実質的に加圧されないようになっている。また、調圧部材22の中間環状面部22bは、調圧室23に面する板状部材25の一面側のバルブ面部25aと円形中央面部22cの外周側部分とによって形成され、中間燃料通路31hの内部の圧力を受けるようになっている。円形中央面部22cは、その中央部で内側燃料通路32hの内部の燃料の圧力を常時受けるようになっている。また、調圧部材22の外側環状面部22aと中間環状面部22bは、外側環状弁座部31に対向する境界部分(符号無し)を挟んで半径方向に隣り合っており、中間環状面部22bと円形中央面部22cとは、内側環状弁座部32に対向する境界部分(符号無し)を挟んで半径方向に隣り合っている。
そして、調圧部材22の円形中央面部22cに対し燃料ポンプ11からの加圧燃料の圧力が作用するとき、調圧部材22は、内側燃料通路32hと中間燃料通路31hおよび外側燃料通路37とを連通および遮断することで、内側燃料通路32h内に導入される供給側の燃料の圧力を設定圧に調整する。
また、調圧部材22の中間環状面部22bには、燃料ポンプ11からの加圧燃料の圧力が選択的にパイロット圧として作用するようになっており、調圧部材22は、その中間環状面部22bに作用する中間燃料通路31h内の燃料の圧力(パイロット圧)に応じて設定圧を切り替えるようになっている。
図2および図3(b)に示すように、ハウジング21の他の一方のハウジング部材18は、具体的には、径方向内方側ほど深くなるよう複数段の段付凹状に形成されており、外側環状弁座部31および内側環状弁座部32を構成する外側筒状部材35および内側筒状部材36は、そのハウジング部材18に異なる半径位置で固定されている。また、ハウジング21のハウジング部材18は、より具体的には、外側筒状部材35に対し径方向の外側に離間する第1環状壁部18aと、外側筒状部材35を支持する第2環状壁部18bと、内側筒状部材36を支持する第3環状壁部18cとを有し、さらに、第1環状壁部18aおよび第2環状壁部18bを連結する第1段付壁部18dと、第2環状壁部18bおよび第3環状壁部18cを連結する第2段付壁部18eと、第3環状壁部18cの外端部に連結された第3段付壁部18fとを有している。
ハウジング21に形成される外側の連通孔21aは、外側筒状部材35の外周面側(径方向外側)でハウジング部材18の第1段付壁部18dに開口しており、ハウジング21に形成されるパイロット圧燃料導入用の中間の連通孔21bは、外側筒状部材35の内周面側(径方向内側)で第2段付壁部18eに開口している。
外側燃料通路37は、ハウジング部材18、調圧部材22の環状膜部材24および外側筒状部材35によって形成され、外側の連通孔21aから導入する圧力を外側環状面部22aに受圧させるようになっている。また、中間燃料通路31hは、外側筒状部材35と内側筒状部材36の間に略円筒状に形成されるとともに、ハウジング21の中間の連通孔21bに連通している。さらに、内側燃料通路32hは、内側筒状部材36の内方に略円柱状に形成されており、ハウジング部材18の第3段付壁部18fには、内側燃料通路32hに連通する内側の連通孔21cが形成されている。
一方、燃料通路15の上流側の回路部分である第2の分岐通路15fには、少なくともその分岐通路15fの開閉が可能な設定圧切替弁としての電磁弁45が設けられている。
図1では略示するが、この電磁弁45は、中間燃料通路31hの上流側で中間燃料通路31hへの加圧燃料(パイロット圧燃料)の導入を規制することができる通路開閉弁の機能と、この通路開閉弁が中間燃料通路31hへの燃料の導入を規制するよう閉弁するときにその通路開閉弁より中間燃料通路31h側を燃料タンク2の内部空間に開放して中間燃料通路31h内の圧力を解放する圧力解放弁の機能とを併有する三方弁(図2参照)で構成されている。そして、電磁弁45の開閉状態に応じて中間燃料通路31hへの加圧燃料の流入が選択的に規制されることで、調圧部材22に加圧燃料の圧力の作用する領域が、図4(a)に示すように円形中央面部22cのみになるか、あるいは図4(b)に示すように円形中央面部22cおよび中間環状面部22bの双方になるかが、切り替えられるようになっている。
図2に示すように、電磁弁45は、燃料通路15の第2の分岐通路15fのうち上流側部分に接続された第1ポート45aと、燃料通路15の第2の分岐通路15fのうち下流部分に接続された第2ポート45bと、燃料タンク2の内部空間に開放された第3ポート45cと、これら3つのポート45a〜45cの間の連通状態を切替え操作する電磁操作部45dとを有している。なお、他の図で略示する電磁弁45も図2に示す構成と同様であるが、三方弁でなくともよい。
電磁操作部45dは、ECU41側から励磁駆動電流が供給される操作信号ON状態になるか否かに応じて、そのON状態では第2ポート45bを第1ポート45aから遮断しつつ第3ポート45cに連通させ、ECU41側から励磁駆動電流が供給されない操作信号OFF状態では第2ポート45bを第3ポート45cから遮断しつつ第1ポート45aに連通させるようになっている。したがって、電磁弁45の第1ポート45aおよび第2ポート45bは、前述の通路開閉弁の入口ポートおよび出口ポートに相当し、電磁弁45の第2ポート45bおよび第3ポート45cは、前述の圧力解放弁の入口ポートおよび出口ポートに相当する。また、電磁弁45の操作信号ON状態で、前記通路開閉弁としては閉弁状態となり、前記圧力解放弁としては開弁状態となる。
この電磁弁45は、ECU41と共に、プレッシャレギュレータ20の設定圧の切替え制御を実行する設定圧切替機構40を構成している。
電磁弁45が通路開閉として開弁し、内側燃料通路32hに燃料ポンプ11からの加圧燃料が供給されるとともに、中間燃料通路31hにも燃料ポンプ11からの加圧燃料が供給されるときには、調圧部材22に燃料圧力の作用する領域は、円形中央面部22cおよび中間環状面部22bの双方になる。この状態から、例えば電磁弁45が通路開閉として閉弁し、燃料ポンプ11からの加圧燃料が中間燃料通路31hに導入されることが規制されるときには、内側燃料通路32hにのみ燃料ポンプ11からの加圧燃料が供給されることから、調圧部材22に加圧された燃料圧力が作用する領域は、円形中央面部22cのみとなる。このように、調圧部材22は、円形中央面部22cおよび中間環状面部22bにおいて液圧付勢力を受け、その付勢力によって開弁方向に付勢される。また、調圧部材22は、その板状部材25を外側環状弁座部31および内側環状弁座部32に押し付けるように付勢機構である圧縮コイルばね27(弾性部材)から常に閉弁方向に付勢されているので、それら開弁方向および閉弁方向の付勢力の大小関係により外側燃料通路37を内側燃料通路32hに連通させる開弁方向に、あるいは外側燃料通路37を内側燃料通路32hから遮断する閉弁方向に板状部材25を変位させることができる。
このように、電磁弁45は、中間燃料通路31hへのパイロット圧燃料の流入(導入)を選択的に規制することで、調圧部材22の中間環状面部22bに作用する中間燃料通路31h内の燃料の圧力を変化させ、調圧部材22に加圧燃料の圧力の作用する領域を、受圧面積A3の円形中央面部22cのみにするか、あるいは、受圧面積A3の円形中央面部22cおよび受圧面積A2の中間環状面部22bの双方にするかを切り替えるようになっている。すなわち、電磁弁45は、調圧部材22の実質的な受圧面積を変化させることで、プレッシャレギュレータ20の設定圧(調圧すべき燃料圧力の設定値)を高圧側の設定圧および低圧側の設定圧のうちいずれかに切り替えるようになっている。
ここで、プレッシャレギュレータ20の高圧側の設定圧および低圧側の設定圧は、調圧部材22の受圧領域が円形中央面部22cのみとなるときの受圧面積比A3と、受圧面積A3の円形中央面部22cおよび受圧面積A2の中間環状面部22bの双方になるときの受圧面積(A3+A2)との面積比に応じた圧力比を持っており、低圧側の設定圧と高圧側の設定圧の比は、円形中央面部22cの受圧面積A3と両環状面部22a,22bの受圧面積の和(A3+A2)との比(A3/(A2+A3))に相当するものとなる。
また、プレッシャレギュレータ20は、例えばエンジン1の通常運転時の燃料供給圧に相当する低圧側の設定圧と、この低圧側の設定圧より高圧で、エンジン1の停止中、例えばアイドリングストップ時に後述する残圧保持区間内に保持される燃料圧力に相当する高圧側の設定圧とに切り替わるように構成されている。
ここにいう残圧保持区間とは、燃料ポンプ11が停止するときに、燃料通路15のうちインジェクタ3の上流側であってチェック弁14より下流側に形成され、内側燃料通路32hに連通しつつ調圧部材22を介した圧縮コイルばね27からの付勢力によって燃料圧力を保持する通路区間である。また、高圧側の設定圧は、調圧部材22に燃料圧力の作用する領域が内側燃料通路32hに対応する円形中央面部22cのみとなるときの設定圧であり、本実施形態ではエンジン1および燃料ポンプ11の停止中にチェック弁14からインジェクタ3までの下流側通路区間内の燃料圧力を円形中央面部22cに受圧させるときの設定圧であり、さらに、エンジン1の始動のために燃料ポンプ11からインジェクタ3への燃料供給が開始されるときや高負荷運転時に残圧保持区間内に高圧を生じさせるときの設定圧である。
なお、高圧側の設定圧は、例えば400[kPa](ゲージ圧;以下、同様)であり、エンジン停止直後等にデリバリーパイプ4内の燃料温度が高温になっても、燃料ベーパが生じ難い燃料圧力(通常、324kPa以上)の設定値となっている。また、低圧側の設定圧は、例えば240[kPa]であり、走行中にデリバリーパイプ4内の燃料温度が比較的低温になっても、燃料ベーパが生じ難い燃料圧力設定値となっている。
ECU41は、例えばCPU(Central Processing Unit)、ROM(Read Only Memory)、RAM(Random Access Memory)、不揮発性メモリからなるバックアップメモリに加えて、入力インターフェース回路および出力インターフェース回路等を含んで構成されており、このECU41には車両のイグニッションスイッチのON/OFF信号が取り込まれるとともに、バッテリからの電源供給がなされるようになっている。さらに、ECU41の入力インターフェース回路には、各種センサ群が接続されており、これらセンサ群からのセンサ情報がA/D変換器等を含む入力インターフェース回路を通してECU41に取り込まれるようになっている。ECU41の出力インターフェース回路には、インジェクタ3、燃料ポンプ11および電磁弁45等のアクチュエータ類を制御するため、リレースイッチやスイッチング素子、駆動回路等が設けられている。
また、ECU41は、ROM内に格納された制御プログラムを実行することで、各種センサ群からのセンサ情報およびROMやバックアップメモリに予め格納された設定値やマップ情報に基づいて、エンジン1の始動のために燃料供給を開始する直前やエンジン1の停止直前に電磁弁45をON状態に切り替え、燃料ポンプ11からの燃料を調圧室23内で高圧側の設定圧に調圧させるようになっている。また、ECU41は、エンジン1の運転中にその負荷状態を繰返し判定し、始動後の運転状態の大半を占める部分負荷の運転、すなわち始動後であって高負荷運転でない通常運転の領域においては、電磁弁45をOFF状態に切り替え、燃料ポンプ11からインジェクタ3への供給燃料圧を調圧室23内で低圧側の設定圧に調圧させるようになっている。そのため、ECU41のROMおよびバックアップメモリに格納される設定値には、燃料圧力の高圧側の設定値および低圧側の設定値がそれぞれ含まれ、ROMやバックアップメモリに格納されるマップ情報には、運転負荷の判定とその判定結果に応じた燃料圧力の切替え制御のための運転領域判定マップ等が含まれている。
ここにいう始動時とは、具体的には、例えばイグニッションキーがスタート位置に操作されてイグニッションONの要求が発生するとき、公知のアイドリングストップを実行する車両でエンジン1を一時停止させた後に再始動させるとき、あるいは、ハイブリッド方式のパワーユニットを搭載する車両でそのパワーユニットの効率を高めるためにエンジン1を一時停止させた後に再始動するとき等に、その始動のためのイグニッションON要求が発生したときである。
上述のように、本実施形態においては、内側環状弁座部32(複数の弁座部のうちいずれか1つの弁座部)は、調圧部材22と共に、前記残圧保持区間に接続する流体導入側の内側燃料通路32hを流体排出側の外側燃料通路37および他の流体通路である中間燃料通路31hの双方から遮断可能なメインシール部を構成している。そして、複数の弁体面である板状部材25のバルブ面部25aおよび湾曲傾斜面部25cと複数の弁座面である外側環状弁座部31および内側環状弁座部32の弁座面31s,32sとのうち少なくとも1つの面、例えば湾曲傾斜面部25cは、そのメインシール部で板状部材25の変位方向に対し直交する面上から外れるように傾斜および湾曲しており、板状部材25の変位方向に対する非直交の傾斜面となっている。また、他の流体通路である中間燃料通路31hは、燃料ポンプ11からの加圧燃料が調圧部材22に開弁方向の操作圧として作用するように燃料通路15の第2の分岐通路15fを通して選択的に導入されるパイロット圧通路となっている。
次に、本実施形態における燃料圧力の制御方法について説明する。
上述のように構成された本実施形態では、エンジン1が長時間停止している停止中においては、燃料圧送回路10の燃料ポンプ11は燃料供給停止状態で、調圧対象であるその吐出側燃料圧力は0[kPa(gauge)]であり、電磁弁45は電磁操作部45dに通電されないOFF状態にある。
このとき、電磁弁45は、第1ポート45aおよび第2ポート45bを連通させる燃料導入位置にあるが、燃料ポンプ11が燃料供給停止状態であるから、プレッシャレギュレータ20の中間燃料通路31hには加圧燃料が供給されない。したがって、調圧部材22が開弁方向に加圧燃料の圧力を受ける実質的な受圧領域は、内側燃料通路32h内の燃料圧力を受ける円形中央面部22cのみとなるから、インジェクタ3への燃料供給圧であるチェック弁14からインジェクタ3までの残圧保持区間の燃料圧力P1は、内側燃料通路32h内の燃料圧力に等しい。
また、調圧部材22は圧縮コイルばね27により板状部材25を外側環状弁座部31に着座させるとともに内側環状弁座部32に近接させているから、外側燃料通路37内の燃料圧力Pは、内側燃料通路32h側から調圧部材22に作用する開弁方向の付勢力P1×円形中央面部22cの受圧面積A3に相当する開弁方向の付勢力が、圧縮コイルばね27からの閉弁方向の付勢力と釣り合うかそれより小さい付勢力となっている(P1≦H)。ただし、後述するように、エンジン1の停止に際して燃料ポンプ11の停止直前に高圧側の設定圧Hに切り替えられることから、エンジン1の運転停止中の燃料圧力P1は、低圧側の設定圧Lより高く、高圧側の設定圧H以下の値となる(L≦P1≦H)。なお、エンジン1を停止させるときおよびその停止直後の動作については、後述する。
エンジン1が始動されるときには、その始動に先立って、ECU41により、最初に電磁弁45への通電がなされる。すなわち、燃料ポンプ11による燃料供給が開始されてその吐出圧が立ち上がるより前に、電磁弁45が一旦ON状態に切り替えられる。
この時点では、電磁弁45は、第2ポート45bを第1ポート45aから遮断させる閉弁状態に切り替わる。一方、燃料ポンプ11は未だ燃料供給停止状態である。
また、このとき、チェック弁14からインジェクタ3までの残圧保持区間の燃料圧力P1は、それまでと略同様に、低圧側の設定圧L以上で高圧側の設定圧H以下となる燃料圧力に保持される(L≦P1≦H)。
次いで、燃料ポンプ11が起動されると、残圧保持区間内に燃料ポンプ11からの燃料が供給され、このとき、電磁弁45は閉弁状態であるから、内側燃料通路32h内の燃料圧力が即座に高圧側の設定圧Hに達する。
すなわち、内側燃料通路32h側から調圧部材22に作用する開弁方向の付勢力が、圧縮コイルばね27からの閉弁方向の付勢力である高圧側の設定圧H×円形中央面部22cの面積A3に相当する付勢力に達するまで、内側燃料通路32hの内部の燃料圧力が即座に上昇し、余剰の加圧燃料は中間燃料通路31hに排出される。
次いで、エンジン1が始動される。このとき、インジェクタ3には、高圧側の設定圧Hまで昇圧された高圧燃料が供給されることから、インジェクタ3からエンジン1の燃焼室内に噴射される燃料の霧化が助長される。なお、エンジン1の再始動においても上述と同様な始動時の制御が実施可能であることはいうまでもない。
エンジン1の始動後の運転状態は、高燃料圧力が要求される特定の運転状態、例えば高負荷運転の要求時を除いて、通常は、専ら部分負荷運転状態となり、その通常運転時にはエンジン1の燃費や燃料ポンプ11の信頼性の面から、低圧側の設定圧が要求される。
この通常運転時においては、ECU41から電磁弁45への通電が停止されるとともに、燃料ポンプ11の運転が継続される。したがって、エンジン1が始動後、通常運転に移行するときには、電磁弁45がOFF状態に切り替えられる。
このとき、内側燃料通路32hおよび中間燃料通路31hの双方に燃料ポンプ11からの燃料が供給されることで、調圧部材22の加圧燃料の受圧領域が、受圧面積A3の円形中央面部22cおよび受圧面積A2の中間環状面部22bの双方になる。
したがって、調圧部材22は圧縮コイルばね27からの閉弁方向の付勢力H×A3を受ける一方、内側燃料通路32h内の燃料圧力P(=P1)が作用する円形中央面部22cにおける開弁方向の付勢力P1×A3と、中間燃料通路31h内の燃料圧力P2(=P1)が作用する中間環状面部22bにおける開弁方向の付勢力P1×A2とを受け、これらの付勢力P1(A3+A2)が閉弁方向の付勢力H×A3と釣り合うように調圧がなされる。
よって、このときの燃料圧力P1は、P1=H×A3/(A2+A3)=低圧側の設定圧Lとなる。したがって、高圧側の設定圧Hが400[kPa]で、円形中央面部22cと中間環状面部22bとの面積比を便宜的にA3/A2=1とすると、このときの燃料圧力P1は、200[kPa]の低圧側の設定圧Lとなる。
エンジン1の運転中、ECU41は、各種センサ情報から得られるエンジン1の回転速度や車両の車速等の運転状態、運転者のアクセルペダル操作量等に基づいて、エンジン1に要求される運転状態が予めマップ情報として保持している運転領域のどれに該当するかを判定し、要求される運転状態に適した燃料圧力になるように、電磁弁45への通電を制御するとともに燃料ポンプ11への通電を制御する。
エンジン1の通常運転時には、プレッシャレギュレータ20の外側燃料通路37および中間燃料通路31hの双方に燃料ポンプ11からの加圧燃料が供給され、低圧側の設定圧Lとなる。
車両を運転するドライバからの操作入力や車両の走行環境の変化によってエンジン1に要求される運転状態が高負荷運転領域に入るときには、ECU41により、電磁弁45がON状態に切り替えられるとともに、燃料ポンプ11の運転が継続される。
この切替え直後に、上述のエンジン1の始動時と同様に、電磁弁45の閉弁により中間燃料通路31hへの加圧燃料の導入が停止され、中間燃料通路31h内の燃料圧力が低下する。
一方、燃料ポンプ11の運転は継続されるので、プレッシャレギュレータ20の内側燃料通路32hには加圧燃料が供給され続け、システム圧である燃料圧力P1は即座に高圧側の設定圧Hに上昇する。したがって、高負荷要求に応え得る十分な燃料噴射量が確保できることになる。
エンジン1を停止させるときには、ECU41は、エンジン1を停止させるのに先立って電磁弁45をON状態にする。例えばドライバによりイグニッションキーがイグニッションOFF側に操作され、エンジン1を停止させるイグニッションOFFの要求が発生すると、まず、電磁弁45への通電がなされて電磁弁45がON状態になり、プレッシャレギュレータ20内の調圧部材22がON状態の姿勢で安定するのに十分な時間が経過したとき、エンジン1を停止させるのに必要な処理が実行される。
エンジン1の停止直後には、冷却水や冷却風によるエンジン1の冷却が停止されることで、燃料供給経路中のチェック弁14からインジェクタ3までの残圧保持区間における燃料の温度が高くなる。このとき、この残圧保持区間の燃料圧力P1はプレッシャレギュレータ20の内側燃料通路32h内の燃料圧力Pに等しく、その内側燃料通路32h内の燃料圧力Pは、高圧側の設定圧Hに到達するまで上昇し得るよう円形中央面部22cで調圧部材22により加圧される状態にある。したがって、チェック弁14からインジェクタ3までの残圧保持区間における燃料の温度が高くなるとき、その温度上昇に伴って残圧保持区間内の燃料の蒸気圧が高くなるとともに、気液平衡を保つように燃料圧力P1が上昇する。したがって、エンジン停止直後等にデリバリーパイプ4内の燃料温度が高温になっても、燃料ベーパが生じ難い残圧が有効に確保され、良好な高温再始動等が可能になる。
次に、本実施形態の作用について説明する。
上述のような本実施形態の圧力調整装置においては、圧縮コイルばね27から常時閉弁方向の付勢力を受ける調圧部材22が、調圧室23内で開弁方向に作用する流体圧力に応じて外側燃料通路37と内側燃料通路32hとの連通状態を変化させることで、内側燃料通路32hに導入される燃料の圧力が予め設定された設定圧に調整されることになるが、中間燃料通路31hは燃料の導入にあるいは排出に利用できることから、燃料を導入する燃料通路を内外の異なる位置に変更したり、その流体導入側の燃料通路と併せて中間燃料通路31hの内部の燃料圧力を変化させたりすることができ、調圧部材22の受圧面積(加圧面積)を変化させることで、プレッシャレギュレータ20の設定圧を高圧側と低圧側に切り替えることが可能になる。
しかも、プレッシャレギュレータ20は、その調圧部材22の一面側のみで流体の出入りを制御し、高圧および低圧の複数の設定圧に切り替えることができるので、設定圧の切替えに適し、かつ、コンパクトで配管が簡素化できる低コストのものとなる。
また、板状部材25の湾曲傾斜面部25cが、調圧部材22の変位方向に対して非直交の傾斜面となっていることから、調圧変位方向と直交する方向での外側環状弁座部31および内側環状弁座部32に対する位置調整機能、例えば環状傾斜面での接触による調心機能を調圧部材22に持たせることができる。すなわち、板状部材25のバルブ面部25aおよび湾曲傾斜面部25cが外側環状弁座部31および内側環状弁座部32に当接するときに、板状部材25がそのバルブ面部25aによってバルブ開閉方向である変位方向に略位置決めされるとともに傾斜を規制されるのに加えて、調圧部材22が板状部材25の湾曲傾斜面部25cとこれに係合する内側環状弁座部32の弁座面32sの内周縁部32iとによって、外側環状弁座部31および内側環状弁座部32に対し径方向に位置決めされ、調心される。
さらに、調圧部材22の板状部材25が外側環状弁座部31および内側環状弁座部32に当接するとき、板状部材25のバルブ面部25aおよび外側環状弁座部31の弁座面31sにおける接触面圧に対して、特定の弁体面および弁座面である板状部材25の湾曲傾斜面部25cと内側環状弁座部32の弁座面32sの内周縁部32iにおける接触面圧の方が大きくなるので、内側燃料通路32hと中間燃料通路31hとを区画する内側環状弁座部32における所要のシール性能を安定確保することができ、残圧保持区間の残圧保持等に有効な閉弁時の良好なシール性を確保することができる。
すなわち、本実施形態では、内側環状弁座部32が調圧部材22と共にメインシール部を構成し、そのメインシール部で板状部材25の湾曲傾斜面部25cが調圧部材22の変位方向である調圧変位方向に対し非直交の傾斜面となっているので、調圧対象の燃料が導入される内側燃料通路32hの内端側の内側環状弁座部32と調圧部材22との接触面圧を高めることができ、その閉弁時の良好なシール性を確保するとともに安定した燃料圧力調整とその調圧値の保持を行うことができる。しかも、中間燃料通路31hは加圧燃料が選択的に導入されるパイロット圧通路となっているので、パイロット圧の供給時に調圧部材22の開弁方向の付勢力を増加させて、プレッシャレギュレータ20の設定圧を確実に低圧側に切り替えることができる。
加えて、調圧部材22の板状部材25が外側環状弁座部31および内側環状弁座部32に当接するとき、調圧部材22が、板状部材25のバルブ面部25aおよび湾曲傾斜面部25cと外側環状弁座部31および内側環状弁座部32の弁座面31s,32sとのうち少なくとも1つの傾斜面によって外側環状弁座部31および内側環状弁座部32に対し径方向に位置決めされることから、調圧部材22と外側環状弁座部31および内側環状弁座部32との安定した当接を可能とし、調圧部材22の弁体面と外側環状弁座部31および内側環状弁座部32の弁座面31s,32sとにおけるシール性および耐久性を高めることができる。
また、調圧部材22と外側環状弁座部31および内側環状弁座部32との接触位置が、互いに同軸に径方向に離間するとともに、調圧部材22の変位方向における異なる位置に配置されているので、調圧部材22に容易に略凸球面状の湾曲傾斜面部25cを形成することができる。
さらに、板状部材25のバルブ面部25aおよび湾曲傾斜面部25cのうち一部の弁体面である湾曲傾斜面部25cが傾斜面となっており、バルブ面部25aおよび湾曲傾斜面部25cのうち他の弁体面であるバルブ面部25aが調圧部材22の変位方向に対し直交しているので、バルブ面部25aおよび外側環状弁座部31の弁座面31sの間の接触面圧と、湾曲傾斜面部25cおよび内側環状弁座部32の弁座面32sの間の接触面圧とを容易に明確に相違させることができるとともに、湾曲傾斜面部25cに、調圧部材22の変位方向と直交する方向での位置および傾きの調整機能を持たせることができる。
しかも、板状部材25の湾曲傾斜面部25cの断面が、外側環状弁座部31および内側環状弁座部32の弁座面31s,32sのうち一部の弁座面32sに向かって凸となるように湾曲しているので、湾曲傾斜面部25cおよび内側環状弁座部32の弁座面32sの間の接触面圧の作用方向と、バルブ面部25aおよび外側環状弁座部31の弁座面31sの間の接触面圧の作用方向とを、容易に相違させることができ、例えば湾曲傾斜面部25cおよび内側環状弁座部32の弁座面32sに調圧部材22の調心位置決め機能を持たせながらも、そのシール性を有効に高めることができる。
このように、本実施形態の圧力調整装置によれば、調圧部材22の一面側のみで燃料の出入りを制御して調圧部材22の受圧面積を変化させるとともに、燃料導入側の燃料通路と燃料排出側の燃料通路とを区画する外側環状弁座部31および内側環状弁座部32と調圧部材22のバルブ面部25aおよび湾曲傾斜面部25cとの接触面の一部が、調圧部材22の変位方向に対し非直交の傾斜面となっているので、調圧部材22と外側環状弁座部31および内側環状弁座部32との接触面圧を部分的に高めていずれかの弁座部31または32における良好なシール性および残圧保持性能を確保することができるとともに、調圧部材22の変位方向と直交する方向での外側環状弁座部31および内側環状弁座部32に対する調圧部材22の径方向位置の調整機能を調圧部材22に持たせることができる。その結果、設定圧の切替えが可能でありながらも、コンパクトで配管が簡素化でき、かつ、シール性の良好な低コストの圧力調整装置を提供することができる。
(第2実施形態)
図5および図6は、本発明の第2実施形態に係る圧力調整装置を示している。
図5および図6は、本発明の第2実施形態に係る圧力調整装置を示している。
なお、以下に説明する各実施形態の圧力調整装置とそれを備えた燃料供給システムは、上述の第1実施形態と類似する構成を有しているので、その要部のみを図示し、上述の第1実施形態と同一または類似の構成要素については図1〜図4に示した対応する構成要素と同一の符号を用いながら、上述の第1実施形態との相違点について以下に説明する。
図5に示す本実施形態の圧力調整装置は、プレッシャレギュレータ50を備えている。このプレッシャレギュレータ50は、燃料ポンプ11の作動中に常時この燃料ポンプ11からの加圧燃料が導入される内側の連通孔21cと、調圧室23内に導入された燃料が排出される外側の連通孔21aと、電磁弁45を介して燃料ポンプ11からの加圧燃料がパイロット圧として選択的に導入される中間の連通孔21bとを有するハウジング21を備えており、上述の第1実施形態と略同様に、このハウジング21と隔壁状の調圧部材52とによって調圧室23が形成されている。ここで、調圧部材52は、可撓性の環状膜部材24とその環状膜部材24の内周側に位置する略円板状の板状部材55(板状の可動弁体部)とを一体的に組み付けて構成されている。
調圧室23の内部には、調圧部材52の板状部材55の一面側に対向する大径の外側環状弁座部61および小径の内側環状弁座部62が略同心に配置されており、外側環状弁座部61および内側環状弁座部62と調圧部材52とは、相対変位により開閉する調圧バルブ機構を構成している。
外側環状弁座部61および内側環状弁座部62は、調圧室23内で流体導入側の流体通路である内側燃料通路62hと流体排出側の流体通路である外側燃料通路67とを区画するとともに、調圧室23内に、互いの間に調圧部材52により内側燃料通路62hおよび外側燃料通路67に対する連通状態が切り替えられる中間燃料通路61h(他の流体通路)を形成している。すなわち、外側環状弁座部61は、ハウジング21との間に流体排出側の流体通路である外側燃料通路67を形成するとともに、内側環状弁座部62との間に中間燃料通路61hを形成しており、内側環状弁座部62は、流体導入側の流体通路である内側燃料通路62hを形成するとともに、この内側燃料通路62hと外側環状弁座部61および中間燃料通路61hとを区画している。
具体的には、外側環状弁座部61および内側環状弁座部62は、互いに径が異なりハウジング21の内部に同軸に配置された外側筒状部材65および内側筒状部材66によって構成されており、外側筒状部材65と内側筒状部材66との間に中間の連通孔21bに連通する中間燃料通路61hが形成され、外側筒状部材65とハウジング21と調圧部材52との間に燃料排出側の連通孔21aに連通する環状の外側燃料通路67が形成されている。また、内側燃料通路62hは内側環状弁座部62の内周側に形成されており、この内側燃料通路62hが燃料圧送回路10のチェック弁14より下流側の回路部分である燃料通路15の第1の分岐通路15aに接続されている。さらに、外側燃料通路67は、外側の連通孔21aを通して燃料タンク2内に開放されており、中間燃料通路61hは、中間の連通孔21bを通して電磁弁45の第2ポート45bに接続されている。
調圧部材52の板状部材55は、外側環状弁座部61に着座するときに燃料排出側の外側燃料通路67とパイロット圧導入通路である中間燃料通路61hとの連通を遮断するバルブ面部55a(一面側部分)と、このバルブ面部55aから内側環状弁座部62側に突出した略円錐台形状の突出部55bと有しており、突出部55bには、中心部に近付くほどバルブ面部55aから離隔するよう傾斜した略円錐面状の傾斜面部55cが設けられている。
板状部材55のバルブ面部55aおよび傾斜面部55cは、外側環状弁座部61および内側環状弁座部62に当接する複数の弁体面となっており、外側環状弁座部61および内側環状弁座部62の弁座面61s,62sは、板状部材55のバルブ面部55aおよび傾斜面部55cが当接可能な複数の弁座面となっている。そして、これら複数の弁体面および複数の弁座面のうち少なくとも1つ、例えばこれらの一部である板状部材55の傾斜面部55cは、調圧部材52の板状部材55の変位方向(図5中の上下方向)に対して非直交の環状の傾斜面をなしている。また、複数の弁体面である板状部材55のバルブ面部55aおよび傾斜面部55cのうち傾斜面部55c以外の他の弁体面、例えば板状部材55のバルブ面部55aは、調圧部材52の変位方向に対し直交している。
板状部材55の突出部55bは、板状部材55のバルブ面部55aに対し平行に形成された内側環状弁座部62の弁座面62sの内周縁部62iに傾斜面部55cを環状に略線接触させるとき、燃料導入側の内側燃料通路62hを中間燃料通路61hおよび燃料排出側の外側燃料通路67から遮断できるようになっている。
また、調圧部材52は、板状部材55のバルブ面部55aおよび傾斜面部55cを外側環状弁座部61および内側環状弁座部62に当接させるとき、板状部材55のバルブ面部55aによってバルブ開閉方向である変位方向に位置決めされるとともに、板状部材55の傾斜面部55cとこれに係合する内側環状弁座部62の弁座面62sの内周縁部62iとにより、外側環状弁座部61および内側環状弁座部62に対し径方向に位置決めされ、調心されるようになっている。
さらに、板状部材55のバルブ面部55aおよび傾斜面部55cと外側環状弁座部61および内側環状弁座部62の弁座面61s,62sとのうち、流体導入側の内側燃料通路62hを流体排出側の外側燃料通路67から遮断可能な特定の弁体面および弁座面、例えば板状部材55の傾斜面部55cおよび内側環状弁座部62の内周縁部62iの間における接触面圧は、これら以外の他の弁体面および弁座面、例えば板状部材55のバルブ面部55aおよび外側環状弁座部61の弁座面61sの間における接触面圧よりも十分に大きい接触面圧に設定されており、燃料導入側の内側燃料通路62hを中間燃料通路61hおよび燃料排出側の外側燃料通路67から確実に遮断できるようになっている。
図6(a)および図6(b)に示すように、調圧部材52は、外側燃料通路67の内端部を閉止可能な外側環状面部52aと、中間燃料通路61hの内端部を閉止可能な中間環状面部52bと、内側燃料通路62hの内端部を閉止可能な円形中央面部52cと、を有している。
調圧部材52の外側環状面部52aは、板状部材55の外周部に液密(気密的)に結合するとともにハウジング21に支持された環状膜部材24および板状部材55の外周部によって、板状部材55の周囲に形成されており、環状の外側燃料通路67の内部で燃料タンク2の内圧(例えば大気圧)相当の圧力を受け、実質的に加圧されないようになっている。また、調圧部材52の中間環状面部52bは、主に調圧室23に面する板状部材55の一面側のバルブ面部55aによって形成され、中間燃料通路61hの内部の圧力を受けるようになっている。円形中央面部52cは、主に板状部材55の突出部55bの先端面で形成され、内側燃料通路62hに導入される調圧対象の燃料の圧力を常時受けるようになっている。また、調圧部材52の外側環状面部52aと中間環状面部52bは、外側環状弁座部61に対向する境界部分(符号無し)を挟んで半径方向に隣り合っており、中間環状面部52bと円形中央面部52cとは、内側環状弁座部62に対向する境界部分(符号無し)を挟んで半径方向に隣り合っている。
そして、調圧部材52の円形中央面部52cに対し燃料ポンプ11からの加圧燃料の圧力が作用するとき、調圧部材52は、内側燃料通路62hと中間燃料通路61hおよび外側燃料通路67とを連通および遮断することで、内側燃料通路62h内に導入される供給側の燃料の圧力を設定圧に調整することができる。
また、調圧部材52の中間環状面部52bには、燃料ポンプ11から中間燃料通路61hに導入されるとき、加圧燃料の圧力がパイロット圧として作用するようになっており、電磁弁45の開閉状態に応じて中間燃料通路61hへのパイロット圧燃料の導入が選択的に規制されるようになっている。
そして、電磁弁45がON状態であるときには、図6(a)に示すように、内側燃料通路62hおよび中間燃料通路61hのうち内側燃料通路62hにのみ燃料ポンプ11からの燃料が供給されることで、調圧部材52の加圧燃料の受圧領域が、受圧面積A3の円形中央面部52cのみとなる。したがって、高圧側の設定圧をH[kPa]とすると、調圧部材52は圧縮コイルばね27からの閉弁方向の付勢力H×A3を受ける一方、内側燃料通路62h内の燃料圧力P1が作用する円形中央面部52cにおける開弁方向の付勢力P1×A3を受け、圧縮コイルばね27からの閉弁方向の付勢力H×A3と調圧室23内の燃料圧力に基づく開弁方向の付勢力P1×A3とが釣り合うように調圧がなされる。よって、このときの燃料圧力P1は、高圧側の設定圧Hとなる。
一方、電磁弁45がOFF状態(開弁状態)であるときには、図6(b)に示すように、内側燃料通路62hおよび中間燃料通路61hの双方に燃料ポンプ11からの燃料が供給されることで、調圧部材52の加圧燃料の受圧領域が、受圧面積A3の円形中央面部52cおよび受圧面積A2の中間環状面部52bの双方になる。したがって、高圧側の設定圧をH[kPa]とするとき、調圧部材52は圧縮コイルばね27からの閉弁方向の付勢力H×A3を受ける一方、内側燃料通路62h内の燃料圧力P1が作用する円形中央面部52cにおける開弁方向の付勢力P1×A3と、中間燃料通路61hの内の燃料圧力P2(=P1)が作用する中間環状面部52bにおける開弁方向の付勢力P1×A2とを受け、圧縮コイルばね27からの閉弁方向の付勢力H×A3と調圧室23内の燃料圧力に基づく開弁方向の付勢力P1(A3+A2)とが釣り合うように調圧がなされる。よって、このときの燃料圧力P1は、P1=H×A3/(A3+A2)=低圧側の設定圧Lとなる。
したがって、高圧側の設定圧Hが400[kPa]で、円形中央面部22cと中間環状面部22bとの面積比を便宜的にA3/A2=1とすると、電磁弁45がOFF状態であるときの燃料圧力P1は、200[kPa]の低圧側の設定圧Lとなる。
本実施形態においては、内側環状弁座部62が調圧部材52と共にメインシール部を構成し、そのメインシール部で板状部材55の傾斜面部55cが調圧部材52の変位方向である調圧変位方向に対し非直交の傾斜面となっているので、調圧対象の燃料が導入される内側燃料通路62hの内端側の内側環状弁座部62と調圧部材52との接触面圧が高められることになる。また、中間燃料通路61hは加圧燃料が選択的に導入されるパイロット圧通路となっているので、パイロット圧の供給時に調圧部材52の開弁方向の付勢力が増加することになる。
本実施形態においても、上述の第1実施形態と同様に、調圧部材52の一面側のみで燃料の出入りを制御して調圧部材52の受圧面積を変化させるとともに、燃料導入側の燃料通路と燃料排出側の燃料通路とを区画する外側環状弁座部61および内側環状弁座部62と調圧部材52のバルブ面部55aおよび傾斜面部55cとの接触面の一部が、調圧部材52の変位方向に対し非直交の傾斜面となっているので、調圧部材52と外側環状弁座部61および内側環状弁座部62との接触面圧を部分的に高めていずれかの弁座部61または62における良好なシール性および残圧保持性能を確保することができるとともに、調圧部材52の変位方向と直交する方向での外側環状弁座部61および内側環状弁座部62に対する調圧部材52の径方向位置の調整機能を調圧部材52に持たせることができる。その結果、設定圧の切替えが可能でありながらも、コンパクトで配管が簡素化でき、かつ、シール性の良好な低コストの圧力調整装置を提供することができる。
(第3実施形態)
図7および図8は、本発明の第3実施形態に係る圧力調整装置を示している。
図7および図8は、本発明の第3実施形態に係る圧力調整装置を示している。
図7に示す本実施形態の圧力調整装置は、プレッシャレギュレータ70を備えている。このプレッシャレギュレータ70は、燃料ポンプ11の作動中に常時この燃料ポンプ11からの加圧燃料が導入される外側の連通孔21aと、調圧室23内に導入された燃料が排出される内側の連通孔21cと、電磁弁45を介して燃料ポンプ11からの加圧燃料が選択的に導入される中間の連通孔21bとを有するハウジング21を備えており、上述の第1実施形態と略同様に、このハウジング21と隔壁状の調圧部材72とによって調圧室23および背圧室26が形成されている。
また、調圧部材72は、可撓性の環状膜部材24とその環状膜部材24の内周側に位置する略円板状の板状部材75(板状の可動弁体部)とを一体的に組み付けて構成されており、環状膜部材24はその一面側で外側の連通孔21aから外側燃料通路37内に導入される燃料の圧力を常時受圧するようになっている。
一方、調圧室23の内部には、調圧部材72の板状部材75の一面側に対向するよう、大径の外側環状弁座部31および小径の内側環状弁座部32が略同心に配置されており、外側環状弁座部31および内側環状弁座部32と調圧部材72とは、相対変位により開閉する調圧バルブ機構を構成している。また、外側環状弁座部31および内側環状弁座部32の弁座面31s,32sは、互いに径が異なり同軸に配置された外側筒状部材35および内側筒状部材36の軸方向に段差hを隔てている。
板状部材75は、外側環状弁座部31の弁座面31sの内周縁部31iに接触するとき燃料導入側の外側燃料通路37を中間燃料通路31hおよび内側燃料通路32hから遮断することができる第1傾斜面部75aと、内側環状弁座部32の弁座面32sの内周縁部32iに接触するとき燃料導入側の外側燃料通路37および中間燃料通路31hを燃料排出側の内側燃料通路32hから実質的に遮断することができる第2傾斜面部75cと、これら第1傾斜面部75aおよび第2傾斜面部75c(複数の弁体面)が全体として外側環状弁座部31および内側環状弁座部32の弁座面31s,32sに対し凸となる凸状傾斜面を形成するよう、外側環状弁座部31および内側環状弁座部32の弁座面31s,32sに向かって凸状をなす略凸球面状の突出部75bと、圧縮コイルばね27からの閉弁方向の付勢力を受ける背面部75d(拡大図参照)と、を有している。
ここで、板状部材75の第1傾斜面部75aおよび第2傾斜面部75cは、板状部材75の変位方向に対して同一方向に傾斜するとともに断面が緩やかに湾曲した環状傾斜面となっており、第1傾斜面部75aが外側環状弁座部31の弁座面31sに対してなす角度は、第2傾斜面部75cが内側環状弁座部32の弁座面32sに対してなす角度より大きくなっている。外側環状弁座部31および内側環状弁座部32の弁座面31s,32sが互いに平行であることは、上述の通りである。
また、調圧部材72は、図8(a)および図8(b)に示すように、外側燃料通路37に導入される流体の圧力を受ける外側環状面部72aと、中間燃料通路31hに選択的に導入されるパイロット圧燃料の圧力を受ける中間環状面部72bと、内側燃料通路32hの内端部に対向する円形中央面部72cと、を有している。
調圧部材72の外側環状面部72aおよび中間環状面部72bのうち少なくとも外側環状面部72aに対して燃料ポンプ11からの加圧燃料の圧力が作用するとき、調圧部材72が外側燃料通路37と中間燃料通路31hおよび内側燃料通路32hとを連通および遮断することで、プレッシャレギュレータ50は外側燃料通路37内に導入される供給側の燃料の圧力を設定圧に調整することができる。そして、電磁弁45の開閉状態に応じて中間燃料通路31hへの加圧燃料の流入が選択的に規制されることで、調圧部材72に加圧燃料の圧力の作用する領域が、図8(a)に示すように受圧面積A1の外側環状面部72aのみになるか、あるいは、図8(b)に示すように受圧面積A1の外側環状面部72aおよび受圧面積A2の中間環状面部72bの双方になるかが、切り替えられるようになっている。
本実施形態においては、外側環状弁座部31が調圧部材72と共にメインシール部を構成し、そのメインシール部で板状部材75の第1傾斜面部75aが、調圧部材72の変位方向である調圧変位方向に対し非直交の傾斜面であって第2傾斜面部75cより傾斜角の大きい傾斜面となっているので、調圧対象の燃料が導入される外側燃料通路37の内端側の外側環状弁座部31と調圧部材72との接触面圧が高められることになる。また、中間燃料通路31hは加圧燃料が選択的に導入されるパイロット圧通路となっているので、パイロット圧の供給時に調圧部材72の開弁方向の付勢力が増加することになる。
本実施形態においても、上述の第1実施形態と同様に、調圧部材72の一面側のみで燃料の出入りを制御して調圧部材72の受圧面積を変化させるとともに、燃料導入側の燃料通路と燃料排出側の燃料通路とを区画する外側環状弁座部31および内側環状弁座部32と調圧部材72の第1傾斜面部75aおよび第2傾斜面部75cとの接触面の一部である第1傾斜面部75aおよび第2傾斜面部75cが、それぞれ調圧部材72の変位方向に対し非直交の傾斜面となっているとともに互いに傾斜角度が異なっているので、調圧部材72と外側環状弁座部31および内側環状弁座部32との接触面圧を部分的に高めていずれかの弁座部31または32、例えば燃料導入側の外側燃料通路37を中間燃料通路31hおよび内側燃料通路32hから遮断する弁座部31における良好なシール性および残圧保持性能を確保することができるとともに、調圧部材72の変位方向と直交する方向での外側環状弁座部31および内側環状弁座部32に対する調圧部材72の径方向位置の調整機能を調圧部材72に持たせることができる。その結果、設定圧の切替えが可能でありながらも、コンパクトで配管が簡素化でき、かつ、シール性の良好な低コストの圧力調整装置を提供することができる。
しかも、本実施形態では、調圧部材72の第1傾斜面部75aおよび第2傾斜面部75c(複数の弁体面)が、全体として複数の弁座面31s,32sに対し凸となる凸状傾斜面を形成しているので、複数の弁座面31s,32sを全体として凹状になるよう段差を付けて配置し、調圧部材72の調心機能を持たせることができるとともに、複数の弁座面31s,32sに対する第1傾斜面部75aおよび第2傾斜面部75cの傾斜角比を適宜設定することで、調圧部材72と複数の弁座面31s,32sのそれぞれとの接触面圧の比や調圧機能の分担の割合を容易に設定できる。
(第4実施形態)
図9および図10は、本発明の第4実施形態に係る圧力調整装置を示している。
図9および図10は、本発明の第4実施形態に係る圧力調整装置を示している。
図9に示す本実施形態の圧力調整装置は、プレッシャレギュレータ90を備えている。このプレッシャレギュレータ90は、燃料ポンプ11の作動中に常時この燃料ポンプ11からの加圧燃料が導入される外側の連通孔21aと、調圧室23内に導入された燃料が排出される内側の連通孔21cと、電磁弁45を介して燃料ポンプ11からの加圧燃料が選択的に導入される中間の連通孔21bとを有するハウジング21を備えており、上述の第3実施形態と略同様に、このハウジング21と隔壁状の調圧部材92とによって調圧室23および背圧室26が形成されている。
また、調圧部材92は、可撓性の環状膜部材24とその環状膜部材24の内周側に位置する略円板状の板状部材95(板状の可動弁体部)とを一体的に組み付けて構成されており、その一面側で外側の連通孔21aから内側燃料通路62h内に導入される燃料の圧力を常時受圧するようになっている。
一方、調圧室23の内部には、調圧部材92の板状部材95の一面側に対向するよう、大径の外側環状弁座部61および小径の内側環状弁座部62が略同心に配置されており、外側環状弁座部61および内側環状弁座部62と調圧部材92とは、相対変位により開閉する調圧バルブ機構を構成している。また、外側環状弁座部61および内側環状弁座部62の弁座面61s,62sは、互いに径が異なり同軸に配置された外側筒状部材65および内側筒状部材66の軸方向に段差hを隔てている。
板状部材95は、外側環状弁座部61の弁座面61sの内周縁部61iに略線接触するときに燃料導入側の内側燃料通路62hおよび中間燃料通路61hを燃料排出側の外側燃料通路67から遮断することができる略円弧断面の環状の傾斜面部95aと、内側環状弁座部62の弁座面62sに接触するとき燃料導入側の内側燃料通路62hを燃料排出側の外側燃料通路67および中間燃料通路61hから略遮断することができる略平坦なバルブ面部95cと、これら傾斜面部95aおよびバルブ面部95c(複数の弁体面)が全体として外側環状弁座部61および内側環状弁座部62の弁座面61s,62sに対し凸状をなすよう、外側環状弁座部61および内側環状弁座部62の弁座面61s,62sに向かって突出する略円形の突出部95bと、圧縮コイルばね27からの閉弁方向の付勢力を受ける背面部95dと、を有している。
ここで、板状部材95の傾斜面部95aは、外側環状弁座部61と内側環状弁座部62との間で、板状部材95の中心部に近付くほどバルブ面部95cに近付くとともに背面部95dからは離隔するように湾曲しており、板状部材95のバルブ面部95cは、傾斜面部95aの内周縁に連続して略平坦に形成されている。
調圧部材92は、図10(a)および図10(b)に示すように、外側燃料通路67の内端部を閉止可能な外側環状面部92aと、中間燃料通路61hの内端部を実質的に閉止可能な中間環状面部92bと、内側燃料通路62hの内端部を実質的に閉止可能な円形中央面部92cと、を有している。
調圧部材92の外側環状面部92aおよび中間環状面部92bのうち少なくとも外側環状面部92aに対して燃料ポンプ11からの加圧燃料の圧力が作用するとき、調圧部材92が外側燃料通路67と中間燃料通路61hおよび内側燃料通路62hとを連通および遮断することで、プレッシャレギュレータ90は外側燃料通路67内に導入される供給側の燃料の圧力を設定圧に調整することができる。そして、電磁弁45の開閉状態に応じて中間燃料通路61hへの加圧燃料の流入が選択的に規制されることで、調圧部材92に加圧燃料の圧力の作用する領域が、図10(a)に示すように受圧面積A1の外側環状面部92aのみになるか、あるいは、図10(b)に示すように受圧面積A1の外側環状面部92aおよび受圧面積A2の中間環状面部92bの双方になるかが、切り替えられるようになっている。
本実施形態においては、外側環状弁座部61が調圧部材92と共にメインシール部を構成し、そのメインシール部で板状部材95の環状の傾斜面部95aが調圧部材92の変位方向である調圧変位方向に対し非直交の傾斜面となっているので、調圧対象の燃料が導入される外側燃料通路67の内端側の外側環状弁座部61と調圧部材92との接触面圧が高められることになる。また、中間燃料通路61hは加圧燃料が選択的に導入されるパイロット圧通路となっているので、パイロット圧の供給時に調圧部材92の開弁方向の付勢力が増加することになる。
本実施形態においても、上述の第2実施形態と同様に、調圧部材92の一面側のみで燃料の出入りを制御して調圧部材92の受圧面積を変化させるとともに、燃料導入側の燃料通路と燃料排出側の燃料通路とを区画する外側環状弁座部61および内側環状弁座部62と調圧部材92の傾斜面部95aおよびバルブ面部95cとの接触面の一部である傾斜面部95aが、調圧部材92の変位方向に対し非直交の傾斜面となっているので、調圧部材92と外側環状弁座部61および内側環状弁座部62との接触面圧を部分的に高めていずれかの弁座部61または62、例えば燃料導入側の内側燃料通路62hを中間燃料通路61hおよび外側燃料通路67から遮断する内側環状弁座部62における良好なシール性および残圧保持性能を確保することができるとともに、調圧部材92の変位方向と直交する方向での外側環状弁座部61および内側環状弁座部62に対する調圧部材92の径方向位置の調整機能を調圧部材92に持たせることができる。その結果、設定圧の切替えが可能でありながらも、コンパクトで配管が簡素化でき、かつ、シール性の良好な低コストの圧力調整装置を提供することができる。
(第5実施形態)
図11は、本発明の第5実施形態に係る圧力調整装置を示している。
図11は、本発明の第5実施形態に係る圧力調整装置を示している。
図11に示す本実施形態の圧力調整装置は、プレッシャレギュレータ100を備えている。このプレッシャレギュレータ100は、電磁弁45を介して燃料ポンプ11からの加圧燃料が選択的にパイロット圧として導入される外側の連通孔21aと、燃料ポンプ11の作動中に常時この燃料ポンプ11からの加圧燃料が導入される内側の連通孔21cと、調圧室23内に導入された燃料が排出される中間の連通孔21bとを有するハウジング21を備えており、このハウジング21と隔壁状の調圧部材102とによって調圧室23および背圧室26が形成されている。
また、調圧部材102は、可撓性の環状膜部材24とその環状膜部材24の内周側に位置する略円板状の板状部材105(板状の可動弁体部)とを一体的に組み付けて構成されており、その一面側で内側の連通孔21cから内側燃料通路32h内に導入される燃料の圧力を常時受圧するようになっている。
一方、調圧室23の内部には、調圧部材102の板状部材105の一面側に対向するよう、大径の外側環状弁座部31および小径の内側環状弁座部32が略同心に配置されており、外側環状弁座部31および内側環状弁座部32と調圧部材102とは、相対変位により開閉する調圧バルブ機構を構成している。
板状部材105は、外側環状弁座部31の弁座面31sに接触するときパイロット圧燃料導入側の内側燃料通路32hを燃料排出側の中間燃料通路31hから実質的に遮断することができるバルブ面部105aと、内側環状弁座部32の弁座面32sの外周縁部32eに接触するとき燃料導入側の外側燃料通路37を燃料排出側の中間燃料通路31hから遮断することができる略円弧断面の環状の傾斜面部105cと、この傾斜面部105cを内周縁側に有するとともに外側環状弁座部31および内側環状弁座部32の弁座面31s,32sに向かって突出する略環状の突出部105bと、圧縮コイルばね27からの閉弁方向の付勢力を受ける背面部105d(拡大図参照)と、を有している。
ここで、板状部材105の傾斜面部105cは、外側環状弁座部31と内側環状弁座部32との間で、板状部材105の中心部に近付くほどバルブ面部105aに近付くように湾曲しており、板状部材105のバルブ面部105aは、傾斜面部105cの内側環状弁座部32の外周縁部32eとの接触位置から段差hだけ離間する略平坦な面に形成されている。
図示はしないが、この調圧部材102も、外側燃料通路37の内端部を実質的に閉止可能な外側環状面部と、中間燃料通路31hの内端部を実質的に閉止可能な中間環状面部と、内側燃料通路32hの内端部を閉止可能な円形中央面部と、を有している。そして、調圧部材102の外側環状面部および中間環状面部のうち少なくとも円形中央面部に対して燃料ポンプ11からの加圧燃料の圧力が作用するとき、調圧部材102が内側燃料通路32hと中間燃料通路31hおよび外側燃料通路37とを連通および遮断することで、プレッシャレギュレータ100は内側燃料通路32h内に導入される供給側の燃料の圧力を設定圧に調整することができる。そして、電磁弁45の開閉状態に応じて中間燃料通路31hへの加圧燃料の導入が選択的に規制されることで、調圧部材102に加圧燃料の圧力の作用する領域が、受圧面積A3の円形中央面部のみになるか、あるいは、受圧面積A1の外側環状面部および受圧面積A3の円形中央面部の双方になるかが、切り替えられるようになっている。
本実施形態においては、内側環状弁座部32が調圧部材102と共にメインシール部を構成し、そのメインシール部で板状部材105の傾斜面部105cが調圧部材102の変位方向である調圧変位方向に対し非直交の傾斜面となっているので、調圧対象の燃料が導入される内側燃料通路32hの内端側の内側環状弁座部32と調圧部材102との接触面圧が高められることになる。また、外側燃料通路37は加圧燃料が選択的に導入されるパイロット圧通路となっているので、パイロット圧の供給時に調圧部材102の開弁方向の付勢力が増加することになる。
本実施形態においても、上述の各実施形態と同様に、調圧部材102の一面側のみで燃料の出入りを制御して調圧部材102の受圧面積を変化させるとともに、燃料導入側の燃料通路と燃料排出側の燃料通路とを区画する外側環状弁座部31および内側環状弁座部32と調圧部材102のバルブ面部105aおよび傾斜面部105cとの接触面の一部である傾斜面部105cが、調圧部材102の変位方向に対し非直交の傾斜面となっているので、調圧部材102と外側環状弁座部31および内側環状弁座部32との接触面圧を部分的に高めていずれかの弁座部31または32、例えば燃料導入側の内側燃料通路32hを燃料排出側の中間燃料通路31hから遮断する内側環状弁座部32における良好なシール性および残圧保持性能を確保することができるとともに、調圧部材102の変位方向と直交する方向での外側環状弁座部31および内側環状弁座部32に対する調圧部材102の径方向位置の調整機能を調圧部材102に持たせることができる。その結果、設定圧の切替えが可能でありながらも、コンパクトで配管が簡素化でき、かつ、シール性の良好な低コストの圧力調整装置を提供することができる。
(第6実施形態)
図12は、本発明の第6実施形態に係る圧力調整装置を示している。
図12は、本発明の第6実施形態に係る圧力調整装置を示している。
図12に示す本実施形態の圧力調整装置は、プレッシャレギュレータ110を備えている。このプレッシャレギュレータ110は、燃料ポンプ11の作動中に常時この燃料ポンプ11からの加圧燃料が導入される内側の連通孔21cと、電磁弁45を介して燃料ポンプ11からの加圧燃料がパイロット圧として選択的に導入される外側の連通孔21aと、調圧室23内に導入された燃料が排出される中間の連通孔21bとを有するハウジング21を備えており、このハウジング21と隔壁状の調圧部材112とによって調圧室23および背圧室26が形成されている。ここで、調圧部材112は、可撓性の環状膜部材24とその環状膜部材24の内周側に位置する略円板状の板状部材115(板状の可動弁体部)とを一体的に組み付けて構成されており、板状部材115はその一面側で内側の連通孔21cから内側燃料通路32h内に導入される調圧対象の燃料圧力を常時受圧するようになっている。また、外側環状弁座部31および内側環状弁座部32と調圧部材112とは、相対変位により開閉する調圧バルブ機構を構成している。
具体的には、内側環状弁座部32の内方に形成された内側燃料通路32hは、燃料圧送回路10のチェック弁14より下流側の回路部分である燃料通路15の第1の分岐通路15aに接続されている。また、中間燃料通路31hは、中間の連通孔21bを通して燃料タンク2内に開放されており、外側燃料通路37は、外側の連通孔21aを通して電磁弁45の第2ポート45bに接続されている。
調圧部材112の板状部材115は、外側環状弁座部31に着座するときにパイロット圧導入通路である外側燃料通路37と燃料排出側の中間燃料通路31hとの連通を実質的に遮断する第1のバルブ面部115a(拡大図参照)と、このバルブ面部115aから内側環状弁座部32側に突出した略円錐台形状の突出部115bと、突出部115bの先端に位置する平坦な第2のバルブ面部115cと、略円錐台形状の突出部115bの外周に位置する傾斜面部115dとを有している。
板状部材115の第1のバルブ面部115aおよび第2のバルブ面部115cは、外側環状弁座部31および内側環状弁座部32に当接する複数の弁体面となっており、外側環状弁座部31および内側環状弁座部32の弁座面31s,32sは、板状部材115の第1のバルブ面部115aおよび第2のバルブ面部115cが当接可能な複数の弁座面となっている。そして、これら複数の弁体面および複数の弁座面のうち少なくとも1つ、例えばこれらの一部である外側環状弁座部31および内側環状弁座部32の弁座面31s,32sは、調圧部材112の板状部材115と略線接触するよう、その接触位置の内外の少なくとも一方側で板状部材115の変位方向に対して非直交の略円弧断面の環状の傾斜面をなしている。
すなわち、本実施形態においては、複数の弁体面である板状部材115の第1のバルブ面部115aおよび第2のバルブ面部115cは、それぞれ調圧部材112の変位方向に対し直交するとともに互いに平行となっており、外側環状弁座部31および内側環状弁座部32の弁座面31s,32sは、外側筒状部材35および内側筒状部材36の内端側にそれぞれ円弧断面をなすように形成されることで、板状部材115の第1のバルブ面部115aおよび第2のバルブ面部115cに略線接触するとともに、その接触位置に対し半径方向の内方側および外方側で、それぞれ外側筒状部材35および内側筒状部材36の軸方向に対して直交する面から外れるようにその断面が湾曲した環状の傾斜面を形成している。
板状部材115の突出部115bは、第2のバルブ面部115cを内側環状弁座部32の弁座面32sに環状に略線接触させて、燃料導入側の内側燃料通路32hを中間燃料通路31hおよび燃料排出側の外側燃料通路37から遮断するとき、外周側の傾斜面部115dを外側環状弁座部31の弁座面31sの内周側部分(半径方向内方側の部分(符号なし))に接触させるかまたは近接させる径寸法に設定されている。
また、調圧部材112は、板状部材115の第2のバルブ面部115cを内側環状弁座部32の弁座面32sに環状に略線接触させて、燃料導入側の内側燃料通路32hを中間燃料通路31hおよび燃料排出側の外側燃料通路37から遮断するとき、バルブ開閉方向である変位方向に位置決めされるとともに、板状部材115の突出部115bの外周側の傾斜面部115dを外側環状弁座部31の弁座面31sの内周側部分に接触させるかまたは近接させることで、外側環状弁座部31および内側環状弁座部32に対し径方向に概略位置決めされ、調心されるようになっている。
さらに、板状部材115の第1のバルブ面部115aおよび第2のバルブ面部115cと外側環状弁座部31および内側環状弁座部32の弁座面31s,32sとのうち、流体導入側の内側燃料通路32hを流体排出側の中間燃料通路31hから遮断可能な特定の弁体面および弁座面、例えば板状部材115の第1のバルブ面部115cおよび内側環状弁座部32の弁座面32sの間における接触面圧は、これら以外の他の弁体面および弁座面、例えば板状部材115の第1のバルブ面部115aおよび外側環状弁座部31の弁座面31sの間における接触面圧よりも大きい接触面圧に設定されており、燃料導入側の内側燃料通路32hを中間燃料通路31hおよび燃料排出側の外側燃料通路37から遮断できるようになっている。
詳細は図示しないが、本実施形態においても、調圧部材112は、外側燃料通路37の内端部を略閉止可能な外側環状面部と、中間燃料通路31hの内端部を略閉止可能な中間環状面部と、内側燃料通路32hの内端部を閉止可能な円形中央面部と、を有している。
調圧部材112の外側環状面部は、板状部材115の外周部に液密(気密的)に結合するとともにハウジング21に支持された環状膜部材24によって構成されており、環状の外側燃料通路37の内部の燃料の圧力を受圧するようになっている。また、調圧部材112の中間環状面部は、主に調圧室23に面する板状部材115の一面側によって構成され、中間燃料通路31hの内部の圧力(燃料タンク2の内圧(例えば大気圧))を受けるようになっている。調圧部材112の円形中央面部は、板状部材115の第2のバルブ面部115cによって構成され、内側燃料通路32hに導入される調圧対象の燃料の圧力を常時受けるようになっている。
そして、調圧部材112の円形中央面部に対し燃料ポンプ11からの加圧燃料の圧力が作用するとき、調圧部材112は、内側燃料通路32hと中間燃料通路31hとを連通および遮断することで、内側燃料通路32h内に導入される供給側の燃料の圧力を設定圧に調整することができる。また、燃料ポンプ11から外側燃料通路37に選択的にパイロット圧燃料を導入させる電磁弁45の開閉状態に応じて、調圧部材112の加圧燃料の受圧領域が、受圧面積A3の円形中央面部のみとなるか、受圧面積A3の円形中央面部および受圧面積A1の外側環状面部の双方となるかが切り替えられ、プレッシャレギュレータ110の設定圧が高圧側と低圧側とに切り替えられるようになっている。
本実施形態においても、上述の第1実施形態と同様に、調圧部材112の一面側のみで燃料の出入りを制御して調圧部材112の受圧面積を変化させるとともに、燃料導入側の燃料通路と燃料排出側の燃料通路とを区画する外側環状弁座部31および内側環状弁座部32と調圧部材112の第1のバルブ面部115aおよび第2のバルブ面部115cとの接触面の一部が、調圧部材112の変位方向に対し非直交の傾斜面となっているので、調圧部材112と外側環状弁座部31および内側環状弁座部32との接触面圧を部分的に高めて、いずれかの弁座部31または32、例えば燃料導入側の内側燃料通路32hを燃料排出側の中間燃料通路31hから遮断可能な内側環状弁座部32における良好なシール性および残圧保持性能を確保することができるとともに、調圧部材112の変位方向と直交する方向での外側環状弁座部31および内側環状弁座部32に対する調圧部材112の径方向位置の調整機能を調圧部材112に持たせることができる。その結果、設定圧の切替えが可能でありながらも、コンパクトで配管が簡素化でき、かつ、シール性の良好な低コストの圧力調整装置を提供することができる。
さらに、本実施形態においては、外側環状弁座部31および内側環状弁座部32の弁座面31s,32sのうち少なくとも1つが傾斜面となっているので、調圧部材22を加工の容易な形状としながら、メインシール部となる内側環状弁座部32(特定の弁座部)におけるシール性を高めることができる。
(第7実施形態)
図13は、本発明の第7実施形態に係る圧力調整装置を示している。
図13は、本発明の第7実施形態に係る圧力調整装置を示している。
図13に示す本実施形態の圧力調整装置は、プレッシャレギュレータ120を備えている。このプレッシャレギュレータ120は、燃料ポンプ11の作動中に常時この燃料ポンプ11からの加圧燃料が導入される外側の連通孔21aと、電磁弁45を介して燃料ポンプ11からの加圧燃料が選択的にパイロット圧として導入される内側の連通孔21cと、調圧室23内に導入された燃料が排出される中間の連通孔21bとを有するハウジング21を備えており、このハウジング21と隔壁状の調圧部材122とによって調圧室23および背圧室26が形成されている。
また、調圧部材122は、可撓性の環状膜部材24とその環状膜部材24の内周側に位置する略円板状の板状部材125(板状の可動弁体部)とを一体的に組み付けて構成されており、その一面側で外側の連通孔21aから外側燃料通路37内に導入される燃料の圧力を常時受圧するようになっている。
一方、調圧室23の内部には、調圧部材122の板状部材125の一面側に対向するよう、大径の外側環状弁座部31および小径の内側環状弁座部32が略同心に配置されており、外側環状弁座部31および内側環状弁座部32と調圧部材122とは、相対変位により開閉する調圧バルブ機構を構成している。
外側環状弁座部31とハウジング21の間の外側燃料通路37は、燃料圧送回路10のチェック弁14より下流側の回路部分である燃料通路15の第1の分岐通路15aに接続されている。また、外側環状弁座部31および内側環状弁座部32の間の中間燃料通路31hは、中間の連通孔21bを通して燃料タンク2内に開放されており、内側環状弁座部32の内方に形成された内側燃料通路32hは、内側の連通孔21cを通して電磁弁45の第2ポート45bに接続されている。
調圧部材122の板状部材125は、調圧室23側に凸状となり背圧室26側に凹状となる段付きの錐台形状をなしており、この板状部材125は、外側環状弁座部31に着座するときに燃料導入側の外側燃料通路37と燃料排出側の中間燃料通路31hとの連通を遮断する円錐面状の第1傾斜面部125aと、この第1傾斜面部125aより径方向の内方側に位置して内側環状弁座部32側に突出した略円錐面状の第2傾斜面部125bと、調圧部材122の変位方向(図13の上下方向)に対し直交するストッパ面125cと、圧縮コイルばね27からの閉弁方向の付勢力を受ける背面凹部125dとを有している。
板状部材125の第1傾斜面部125aおよび第2傾斜面部125bは、外側環状弁座部31および内側環状弁座部32に当接する複数の弁体面となっており、外側環状弁座部31および内側環状弁座部32の弁座面31s,32sは、板状部材125の第1傾斜面部125aおよび第2傾斜面部125bが当接可能な複数の円錐凹面状の弁座面となっている。そして、これら複数の弁体面および複数の弁座面のうち少なくとも1つ、例えば板状部材125の第1傾斜面部125aおよび第2傾斜面部125bは、それぞれ調圧部材122の板状部材125に対し半径方向及び軸方向(弁体変位方向)に離間する複数箇所で略線接触するよう、それら接触位置の内外の少なくとも一方側で板状部材125の変位方向に対して非直交の略円錐面状の傾斜面をなしている。
すなわち、本実施形態においては、複数の弁体面である板状部材125の第1傾斜面部125aおよび第2傾斜面部125bは、それぞれ調圧部材122の変位方向に対し直交する面からはずれるように傾斜している。
一方、外側環状弁座部31および内側環状弁座部32の弁座面31s,32sのうち少なくとも一部の弁座面、例えば外側環状弁座部31および内側環状弁座部32の双方の弁座面31s,32sは、板状部材125の第1傾斜面部125aおよび第2傾斜面部125bのうち少なくとも一部、例えば双方の弁体面である第1傾斜面部125aおよび第2傾斜面部125bに対して、径方向および調圧部材122の変位方向に離間しつつ略線接触するそれぞれ複数の環状接触部31ia,31ibおよび32ia,32ibを有している。
ここで、複数の環状接触部31ia,31ibは、それぞれ板状部材125の第1傾斜面部125aに対応する同一の仮想円錐凹面上に位置し、全体として板状部材125の第1傾斜面部125aに対応する大径の円錐凹面状の弁座として機能するとともに、板状部材125の第1傾斜面部125aに対する接触面積が十分に小さくなっている。また、複数の環状接触部32ia,32ibは、それぞれ板状部材125の第2傾斜面部125bに対応する同一の仮想円錐凹面上に位置し、全体として板状部材125の第2傾斜面部125bに対応する小径の円錐凹面状の弁座として機能するとともに、所要の接触面圧が得られるように板状部材125の第2傾斜面部125bに対する接触面積が十分に小さくなっている。
さらに、外側環状弁座部31は、複数の環状接触部31ia,31ibが板状部材125の第1傾斜面部125aに当接するとき、両環状接触部31ia,31ibの間において、板状部材125の第1傾斜面部125aとの間に略三角形断面(略半円形断面でもよい)の環状隙間31cを形成するようになっている。また、内側環状弁座部32は、複数の環状接触部32ia,32ibが板状部材125の第2傾斜面部125bに当接するとき、両環状接触部32ia,32ibの間において、板状部材125の第2傾斜面部125bとの間に略三角形断面の環状隙間32cを形成するようになっている。
調圧部材122の板状部材125は、第1傾斜面部125aおよび第2傾斜面部125bを外側環状弁座部31および内側環状弁座部32の弁座面31s,32sに接近させるとき、第1傾斜面部125aを外側環状弁座部31の弁座面31sに複数箇所で環状に略線接触させて、燃料導入側の外側燃料通路37を燃料排出側の中間燃料通路31hから遮断するとともに、第2傾斜面部125bを内側環状弁座部32の弁座面32sに複数箇所で環状に略線接触させて、パイロット圧燃料導入側の内側燃料通路32hを燃料排出側の中間燃料通路31hから実質的に遮断することができるようになっている。
さらに、調圧部材122の板状部材125が第1傾斜面部125aおよび第2傾斜面部125bを外側環状弁座部31および内側環状弁座部32の弁座面31s,32sに接近させるとき、調圧部材122が外側環状弁座部31の径方向に略位置決めされ、調心されるようになっている。また、調圧部材122は、板状部材125のストッパ面125cが外側環状弁座部31の内端部に突き当たるまでの間にあるいは突き当たるとき、外側環状弁座部31および内側環状弁座部32に対してバルブ開閉方向である変位方向に位置決めされるようになっている。
本実施形態においては、板状部材125の第1傾斜面部125aおよび第2傾斜面部125bと外側環状弁座部31および内側環状弁座部32の弁座面31s,32sとのうち、流体導入側の外側燃料通路37を流体排出側の中間燃料通路31hから遮断可能な特定の弁体面および弁座面、例えば板状部材125の第1傾斜面部125aおよび外側環状弁座部31の弁座面31sの間における接触面圧は、これら以外の他の弁体面および弁座面、例えば板状部材125の第2傾斜面部125bおよび内側環状弁座部32の弁座面32sの間における接触面圧よりもわずかに大きい接触面圧に設定されており、燃料導入側の外側燃料通路37を燃料排出側の中間燃料通路31hから確実に遮断できるようになっている。
詳細は図示しないが、本実施形態においても、調圧部材122は、外側燃料通路37の内端部を閉止可能な外側環状面部と、中間燃料通路31hの内端部を閉止可能な中間環状面部と、内側燃料通路32hの内端部を閉止可能な円形中央面部と、を有している。
調圧部材122の外側環状面部は、板状部材125の外周部に液密(気密的)に結合するとともにハウジング21に支持された環状膜部材24によって構成されており、環状の外側燃料通路37の内部の燃料の圧力を受圧するようになっている。また、調圧部材122の中間環状面部は、主に調圧室23に面する板状部材125の一面側によって構成され、中間燃料通路31hの内部の圧力を受けるようになっている。調圧部材122の円形中央面部は、板状部材125の第2傾斜面部125bによって構成され、内側燃料通路32hに導入される調圧対象の燃料の圧力を常時受けるようになっている。
そして、調圧部材122の円形中央面部に対し燃料ポンプ11からの加圧燃料の圧力が作用するとき、調圧部材122は、外側燃料通路37と中間燃料通路31hとを連通および遮断することで、外側燃料通路37内に導入される供給側の燃料の圧力を設定圧に調整することができる。また、燃料ポンプ11から内側燃料通路32hに選択的にパイロット圧燃料を導入させる電磁弁45の開閉状態に応じて、調圧部材122の加圧燃料の受圧領域が、受圧面積A1の外側環状面部のみとなるか、受圧面積A1の外側環状面部および受圧面積A3の円形中央面部の双方となるかが切り替えられ、プレッシャレギュレータ110の設定圧が高圧側と低圧側とに切り替えられるようになっている。
本実施形態においても、上述の各実施形態と同様に、調圧部材122の一面側のみで燃料の出入りを制御して調圧部材122の受圧面積を変化させるとともに、燃料導入側の燃料通路と燃料排出側の燃料通路とを区画する外側環状弁座部31および内側環状弁座部32と調圧部材122の第1傾斜面部125aおよび第2傾斜面部125bとの接触面の一部が、調圧部材122の変位方向に対し非直交の傾斜面となっているので、調圧部材122と外側環状弁座部31および内側環状弁座部32との接触面圧を部分的に高めて、いずれかの弁座部31または32、例えば燃料導入側の外側燃料通路37を燃料排出側の中間燃料通路31hから遮断可能な外側環状弁座部31における良好なシール性および残圧保持性能を確保することができるとともに、調圧部材122の変位方向と直交する方向での外側環状弁座部31および内側環状弁座部32に対する調圧部材122の径方向位置の調整機能を調圧部材122に持たせることができる。その結果、設定圧の切替えが可能でありながらも、コンパクトで配管が簡素化でき、かつ、シール性の良好な低コストの圧力調整装置を提供することができる。
しかも、本実施形態では、外側環状弁座部31および内側環状弁座部32の弁座面31s,32s(少なくとも一部の弁座面)が、調圧部材122の第1傾斜面部125aおよび第2傾斜面部125bに対して、径方向および調圧部材22の変位方向に離間しつつ略線接触する複数の環状接触部31ia,31ibおよび32ia,32ibを有しているので、複数の環状接触部が比較的大径となっても、それらを所要の加工精度で同心に加工したり面取り加工したりすることが容易化され、部品加工コストを低減させることが可能となる。
なお、上述の第1実施形態においては、調圧部材22と外側環状弁座部31および内側環状弁座部32との接触部位が同軸に(線接触位置が同心に)配置されていたが、非同軸に例えば平行に離間することや、非平行に離間することも考えられる。また、板状部材25の複数の弁体面のうち一部の弁体面が、外側環状弁座部31および内側環状弁座部32の弁座面31s,32sのうち一部の弁座面に当接および離隔するものであってもよい。また、傾斜面であるその一部の弁体面が、対応する弁座面の内周縁部に当接および離隔してもよいし、対応する弁座面の外周縁部に当接および離隔してもよい。
また、第1実施形態では、複数の弁座部31,32により調圧室23を3つの燃料通路(流体通路)に区画したが、本発明においては、多数の弁座部により3つ以上の燃料通路を設けるとともに、それらに対応する3つ以上の受圧面部を調圧部材に設けるようにすることも考えられる。すなわち、本発明において、複数の弁座部は2つ以上の弁座部を、複数の弁座面は2つ以上の弁座面をそれぞれ意味しており、複数の弁体面は調圧部材の弁体部分に形成される2つ以上の弁体面を意味している。
本発明にいう特定の弁体面および特定の弁座面は、メインシール部で調圧部材の変位方向に対し非直交の傾斜面となる弁体面および弁座面を含むものであるが、流体導入側の流体通路や他の流体通路が複数形成される場合、あるいはメインシール部における弁体面および弁座面が前記非直交の傾斜面とならない場合には、メインシール部で調圧部材の変位方向に対し非直交の傾斜面となる弁体面および弁座面以外の弁体面および弁座面を含み得ることは勿論である。
さらに、上述の第1実施形態においては、インタンク式の圧力調整装置としていたが、デリバリーパイプの近傍に配置されるものであってもよいことはいうまでもない。また、外側筒状部材35および内側筒状部材36は、ハウジング21と別体に作製されてハウジング21に固定されたものとしていたが、これら外側筒状部材35および内側筒状部材36をハウジング21と一体に成型してもよいことはいうまでもない。
また、上述の第1実施形態では、背圧室26側を燃料タンク2内に開放されたものとしたが、ハウジング21内の調圧部材22の他面側に閉じた背圧室を形成し、その閉じた背圧室に他の負圧または正圧の圧縮性流体(例えば空気)を封入したり、専用の背圧供給回路によって背圧付与のための流体をその閉じた背圧室に供給・排出させたりすることも勿論可能である。
上述の第1実施形態においては、車両用のガソリンエンジンであったが、本発明の圧力調整装置は、他の燃料を用いるエンジンにも使用できることは勿論であり、車両用以外のエンジンにも適用可能である。また、流体を消費して何らかの出力をなす各種の流体消費部において、流体圧力の高圧/低圧切替えがなされる場合にも、本発明を適用することができる。
以上説明したように、本発明は、調圧部材の一面側のみで流体の出入りを制御して調圧部材の受圧面積を変化させるとともに、流体導入側の流体通路と流体排出側の流体通路とを区画する複数の弁座部と調圧部材の複数の弁体面との接触面の一部が傾斜面となっているので、接触面圧を部分的に高めていずれかの弁座部における良好なシール性および残圧保持性能を確保することができ、その結果、設定圧の切替えが可能でありながらも、コンパクトで配管が簡素化でき、かつ、シール性の良好な低コストの圧力調整装置を提供することができるという効果を奏するものであり、内燃機関の燃料を燃料ポンプから燃料噴射弁に供給するときにその燃料圧力を調整するのに好適な圧力調整装置全般に有用である。
20;50;70;90;100;110;120 プレッシャレギュレータ
21 ハウジング
21a,21b,21c 連通孔
22;52;72;92;102;112;122 調圧部材
22a;52a;72a;92a 外側環状面部
22b;52b;72b;92b 中間環状面部
22c;52c;72c;92c 円形中央面部
23 調圧室
24 環状膜部材
25;55;75;95;105;115;125 板状部材
25a;55a;95c;105a;115a,115c バルブ面部(弁体面)
25b;55b;75b;95b;125d 突出部
25c 湾曲傾斜面部(特定の弁体面、傾斜面)
31;61 外側環状弁座部
31h;61h 中間燃料通路(他の流体通路;流体排出側の流体通路)
31i,32i;61i,62i 内周縁部
31ia,31ib,32ia,32ib 環状接触部
31s,32s;61s,62s 弁座面
32;62 内側環状弁座部
32e 外周縁部
32h;62h 内側燃料通路(流体排出側の流体通路;流体導入側の流体通路;他の流体通路)
37;67 外側燃料通路(流体導入側の流体通路;流体排出側の流体通路;他の流体通路)
55c;95a;105c 傾斜面部(特定の弁体面、傾斜面)
75a;125a 第1傾斜面部(特定の弁体面、傾斜面)
75b;95b;105b;115b 突出部
75c;125b 第2傾斜面部(弁体面、傾斜面)
75d;95d;105d 背面部
21 ハウジング
21a,21b,21c 連通孔
22;52;72;92;102;112;122 調圧部材
22a;52a;72a;92a 外側環状面部
22b;52b;72b;92b 中間環状面部
22c;52c;72c;92c 円形中央面部
23 調圧室
24 環状膜部材
25;55;75;95;105;115;125 板状部材
25a;55a;95c;105a;115a,115c バルブ面部(弁体面)
25b;55b;75b;95b;125d 突出部
25c 湾曲傾斜面部(特定の弁体面、傾斜面)
31;61 外側環状弁座部
31h;61h 中間燃料通路(他の流体通路;流体排出側の流体通路)
31i,32i;61i,62i 内周縁部
31ia,31ib,32ia,32ib 環状接触部
31s,32s;61s,62s 弁座面
32;62 内側環状弁座部
32e 外周縁部
32h;62h 内側燃料通路(流体排出側の流体通路;流体導入側の流体通路;他の流体通路)
37;67 外側燃料通路(流体導入側の流体通路;流体排出側の流体通路;他の流体通路)
55c;95a;105c 傾斜面部(特定の弁体面、傾斜面)
75a;125a 第1傾斜面部(特定の弁体面、傾斜面)
75b;95b;105b;115b 突出部
75c;125b 第2傾斜面部(弁体面、傾斜面)
75d;95d;105d 背面部
Claims (11)
- 流体導入側の流体通路および流体排出側の流体通路を有するハウジングと、前記ハウジング内に前記流体導入側の流体通路に連通する調圧室を形成するとともに該調圧室内に導入された流体の圧力に応じて前記流体導入側の流体通路と前記流体排出側の流体通路とを連通させるよう変位する調圧部材と、を備え、前記流体導入側の流体通路に導入される流体の圧力を予め設定された設定圧に調整可能な圧力調整装置であって、
前記ハウジングには、前記調圧室内で前記流体導入側の流体通路と前記流体排出側の流体通路とを区画するとともに前記調圧室内に前記調圧部材により前記流体導入側の流体通路および前記流体排出側の流体通路に対する連通状態が切り替えられる他の流体通路を形成するよう複数の弁座部が設けられ、
前記調圧部材が、前記複数の弁座部に当接する複数の弁体面を有するとともに、
前記複数の弁座部が、前記複数の弁体面に当接可能な複数の弁座面を有し、
前記複数の弁体面および前記複数の弁座面のうち少なくとも1つが、前記調圧部材の変位方向に対し非直交の傾斜面となっていることを特徴とする圧力調整装置。 - 前記調圧部材と前記複数の弁座部のうちいずれか1つの弁座部とが、前記流体導入側の流体通路を前記他の流体通路および前記流体排出側の流体通路の双方から遮断可能なメインシール部を構成し、
前記複数の弁体面および前記複数の弁座面のうち少なくとも1つが、前記メインシール部で前記非直交の傾斜面となっていることを特徴とする請求項1に記載の圧力調整装置。 - 前記他の流体通路は、前記流体が選択的に加圧されて導入されるパイロット圧通路であることを特徴とする請求項1または請求項2に記載の圧力調整装置。
- 前記調圧部材が前記複数の弁座部に当接するとき、前記調圧部材が、前記複数の弁体面および前記複数の弁座面のうち少なくとも1つの前記傾斜面によって前記複数の弁座部に対し径方向に位置決めされることを特徴とする請求項1ないし請求項3のうちいずれか1の請求項に記載の圧力調整装置。
- 前記調圧部材が前記複数の弁座部に当接するとき、前記複数の弁体面および前記複数の弁座面のうち前記流体導入側の流体通路を前記流体排出側の流体通路から遮断可能な特定の弁体面および特定の弁座面における接触面圧が、前記複数の弁体面および前記複数の弁座面のうち前記特定の弁体面および前記特定の弁座面以外の他の弁体面および他の弁座面における接触面圧よりも大きくなることを特徴とする請求項1ないし請求項4のうちいずれか1の請求項に記載の圧力調整装置。
- 前記調圧部材と前記複数の弁座部との接触位置が、互いに同軸に径方向に離間するとともに、前記調圧部材の変位方向における異なる位置に配置されていることを特徴とする請求項1ないし請求項5のうちいずれか1の請求項に記載の圧力調整装置。
- 前記複数の弁体面のうち一部の弁体面が、前記傾斜面となっており、
前記複数の弁体面のうち前記一部の弁体面以外の他の弁体面が、前記調圧部材の変位方向に対し直交していることを特徴とする請求項1ないし請求項6のうちいずれか1の請求項に記載の圧力調整装置。 - 前記複数の弁体面のうち前記一部の弁体面の断面が、前記複数の弁座面のうち一部の弁座面に向かって凸となるよう湾曲していることを特徴とする請求項7に記載の圧力調整装置。
- 前記複数の弁体面が、全体として前記複数の弁座面に対し凸となる凸状傾斜面を形成していることを特徴とする請求項1ないし請求項6のうちいずれか1の請求項に記載の圧力調整装置。
- 前記複数の弁座面のうち少なくとも一部の弁座面が、前記複数の弁体面のうち少なくとも一部の弁体面に対して、径方向および前記調圧部材の変位方向に離間しつつ略線接触する複数の環状接触部を有していることを特徴とする請求項1または請求項9に記載の圧力調整装置。
- 前記複数の弁座面のうち少なくとも1つが前記傾斜面となっていることを特徴とする請求項1または請求項9に記載の圧力調整装置。
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JP2020193631A (ja) * | 2019-05-24 | 2020-12-03 | 三菱重工機械システム株式会社 | 安全弁及び超伝導加速器 |
-
2010
- 2010-08-31 JP JP2010193988A patent/JP2012052577A/ja active Pending
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