JP2013096255A - 圧力制御装置および燃料供給装置 - Google Patents

Abstract

【課題】従来と比較して燃料圧力変更時の応答性を向上することができるとともに、燃料供給圧力の切替時間の算出精度を向上し、さらには燃費を向上することができる圧力制御装置および燃料供給装置を提供する。
【解決手段】燃圧制御弁５０および燃料切替弁７０を備え、燃料切替弁７０が、燃料流通部８２を形成するボビン７１と、往復動により燃料流通部８２を開閉可能な弁体７３と、ボビン７１に巻きつけられ、弁体７３を開弁位置に吸引する電磁コイル７２と、弁体７３を開弁位置から閉弁位置に付勢する付勢手段７６と、を有する圧力制御装置３２であって、付勢手段７６が、閉弁位置から予め定められた変位位置までの第１変位区間における弁体７３に作用する荷重の変化量に対する弁体７３の変位量が、第１変位区間以降の第２変位区間における弁体７３に作用する荷重の変化量に対する弁体７３の変位量より大きいことを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、圧力制御装置およびこれを備えた燃料供給装置に関するものである。

従来、車両に搭載された内燃機関の燃料供給装置は、燃料タンク内に貯留された燃料を燃料ポンプによって燃料消費部に供給するときに、その燃料消費部に対する燃料供給圧力を調整するための圧力制御装置を備えている。圧力制御装置は、燃料タンク内の燃料を汲み上げる燃料ポンプから、燃料消費部を構成するインジェクタへの燃料供給圧力を調圧するようになっている。

このような圧力制御装置は、一般に、ハウジング内をダイヤフラムによって２室に区画し、そのダイヤフラムの一面側で調圧室内の燃料圧に応じたダイヤフラムの中央部の変位を利用して調圧弁体を開弁方向および閉弁方向に変位させる構成になっている。また、このような圧力制御装置は、ダイヤフラムの他面側ではコイルスプリングによりダイヤフラムの変位を抑制することで、調圧室内の燃料圧が設定圧に達するよう調圧弁体の開弁状態を保持する構成となっている。

この種の圧力制御装置としては、例えばハウジング内を２室に区画するダイヤフラムと、このダイヤフラムの一面側に位置し、燃料ポンプからの加圧燃料が導入される流体導入口および余剰燃料が排出される排出口を有する圧力室と、ダイヤフラムの他面側に位置し、背圧流体が導入される背圧室と、ハウジング内に摺動可能に設けられ、ダイヤフラムと背圧室の間に大気圧に開放される開放室を形成するプランジャと、ダイヤフラムの変位に応じて排出口を開閉するようダイヤフラムに装着された弁部材と、ダイヤフラムとプランジャの間に介在されて弁部材を開弁方向に付勢するスプリングと、プランジャの可動範囲を規定するストッパ手段とを備えたプレッシャレギュレータ、すなわち燃圧制御弁を利用したものが知られている。そして、この燃圧制御弁を備えた圧力制御装置では、背圧流体の供給の有無によってスプリングの設定荷重を２段階に切り替えることで、設定値を低圧値と高圧値に切り替えるようになっている（例えば、特許文献１参照）。

また、従来の燃料供給装置として、背圧室への背圧流体の供給の有無によって調圧室の燃料圧を低圧と高圧に切り替える圧力制御装置を備えたものが知られている（例えば、特許文献２参照）。この燃料供給装置は、燃料タンク内の燃料をエンジンへ供給する燃料ポンプと、可動隔壁により画成された調圧室および背圧室を有し、燃料ポンプにより昇圧された燃料の一部が導入された調圧室内の燃料圧を背圧室内の圧力に応じて調整しかつ調圧室で余剰となった燃料を調圧排出通路から排出するプレッシャレギュレータと、を備え、可動壁部に調圧室と背圧室とを連通する連通路を形成し、背圧室内の燃料を排出する背圧排出通路を設けるとともに、背圧排出通路を開閉する燃料切換弁を設け、燃料切換弁による背圧排出通路の開閉によってインジェクタに供給される燃料圧を可変する構成となっている。

この特許文献２に開示された燃料供給装置は、圧力制御装置の調圧室内に導入された燃料が可動隔壁の連通路を介して背圧室に導入されるから背圧室導入通路に係る配管を省略し、燃料圧の変更時の応答性を向上することができる。

ここで、従来から燃料供給装置に適用される燃料切替弁としては、例えば図１１に示すようなものが知られている。図１１に示す燃料切替弁１００は、ボビン１０１と、電磁コイル１０２と、バルブ１０３と、コイルスプリング１０４と、シールド１０５と、ステータコア１０６とを備えている。

ボビン１０１は、合成樹脂で構成され、ボビン部１１０と、シリンダ部１１１と、燃料管部１１２とを備えている。ボビン部１１０は、外側に電磁コイル１０２が巻きつけられているとともに、内側にコイルスプリング１０４が収容されている。シリンダ部１１１はボビン部１１０に連続して形成され、シリンダ部１１１の内部にはバルブ１０３が往復動可能に収容されている。燃料管部１１２は、シリンダ部１１１の端部に形成されるとともに、燃料が供給される燃料流入管１１２ａと、燃料が排出される燃料流出管１１２ｂと、シリンダ部１１１の内側を向けて開放された燃料流出管１１２ｂの開口端部１１２ｃとを備えている。

バルブ１０３は、略円柱形状の磁性体からなり、一方の端面にシール部１１４が設けられている。バルブ１０３がシリンダ部１１１で移動してシール部１１４が開口端部１１２ｃに押圧されることにより、燃料流入管１１２ａと燃料流出管１１２ｂとの連通が閉塞されるようになっている。コイルスプリング１０４は、バルブ１０３が燃料流入管１１２ａと燃料流出管１１２ｂとの連通を閉塞する方向に付勢している。このコイルスプリング１０４は、円筒状でかつ等間隔のコイルスプリングを使用しており、線形の荷重―撓み特性（以下単にバネ特性ともいう）を有している。

図１１（ａ）に示すように、電磁コイル１０２に通電されていない時は、コイルスプリング１０４の付勢によりバルブ１０３が燃料流入管１１２ａと燃料流出管１１２ｂとの連通を閉塞している。このため、燃料流入管１１２ａに流入された燃料は、図中矢印で示すようにバルブ１０３により止められる。

一方、図１１（ｂ）に示すように、電磁コイル１０２に通電された時は、電磁コイル１０２によりバルブ１０３がコイルスプリング１０４に抗して吸引され、バルブ１０３が燃料流入管１１２ａと燃料流出管１１２ｂとを連通する。このため、燃料流入管１１２ａに流入された燃料は、図中矢印で示すようにシリンダ部１１１を経て燃料流出管１１２ｂから排出される。

また、燃料供給装置を搭載した車両のＥＣＵ（Electronic Control Unit）では、燃料切替弁１００の電磁コイル１０２に電圧を印加した時点から燃料消費部への燃料供給圧力が実際に変更されるまでのタイムラグを算出している。これにより、ＥＣＵは、燃料消費部で所望の燃料供給圧力を得ようとする時よりもタイムラグの分だけ早く電磁コイル１０２に電圧を印加するようになっている。

特開２００９−１４４６８６号公報 特開２０１０−２５５４５８号公報

しかしながら、従来の燃料供給装置にあっては、コイルスプリング１０４の線形荷重―撓み特性と、電磁コイル１０２のインダクタンスによる電磁力の応答の遅れの影響とによって、バルブ１０３の応答性が低下してしまい、バルブ１０３の切り替えが完了するまでに長時間を要するという問題があった。

バルブ１０３の切替時間が長くなると、電磁コイル１０２に電圧を印加した時点から燃料消費部への燃料供給圧力が実際に変更されるまでのタイムラグが長くなってしまい、タイムラグの誤差が大きくなってタイムラグの算出精度が低下してしまうという問題があった。また、このようにタイムラグの算出精度が低下すると、燃料ポンプを駆動する負荷が増大するとともに、燃料消費部への燃料供給圧力の設定精度が低下して本来の設定値と異なる圧力で燃料を供給してしまう可能性があり、これらの理由により燃費の向上が困難であるという問題があった。

本発明は、このような問題を解決するためになされたもので、従来と比較して燃料圧力変更時の応答性を向上することができるとともに、燃料供給圧力の切替時間の算出精度を向上し、さらには燃費を向上することができる圧力制御装置および燃料供給装置を提供することを目的とする。

本発明に係る圧力制御装置は、上記目的達成のため、（１）操作圧燃料の圧力切替により制御対象燃料の圧力を制御する燃圧制御弁と、前記操作圧燃料の圧力を切り替える燃料切替弁と、を備えるとともに、前記燃料切替弁は、前記操作圧燃料が流通する燃料流通部を形成するボビンと、前記ボビンに往復動可能に収容されて往復動により前記燃料流通部を開閉可能な弁体と、前記ボビンに巻きつけられ、前記弁体を吸引位置に吸引する電磁コイルと、前記ボビン内部に収容され、前記弁体を吸引位置から復帰位置に復帰させる付勢手段と、を有する圧力制御装置であって、前記付勢手段は、前記復帰位置から予め定められた変位位置までの第１変位区間における前記弁体に作用する荷重の変化量に対する前記弁体の変位量が、前記第１変位区間以降の第２変位区間における前記弁体に作用する荷重の変化量に対する前記弁体の変位量より大きい非線形特性を有することを特徴とする。

この構成により、電磁コイルによって復帰位置から吸引位置に弁体を移動させる場合に、少なくとも第１変位区間において従来に比較して弁体に作用する荷重の変化量に対する弁体の変位量が大きくなるので、弁体の移動速度を向上させることができる。

弁体の応答性が向上することにより、電磁コイルに電圧を印加した時点から燃料消費部への燃料供給圧力が実際に変更されるまでのタイムラグが短くなり、タイムラグの誤差が小さくなってタイムラグの算出精度を向上することができる。

また、弁体の応答性が向上することにより、制御対象燃料の燃料圧を例えば低圧から高圧に切り替える速度も速くなる。このため、ポンプ圧を低圧から高圧に迅速に増加することができるので、燃費を向上することができる。

上記（１）に記載の圧力制御装置においては、（２）前記付勢手段に対して直列に配置され、前記弁体を前記吸引位置から前記復帰位置に復帰させるもう一つの付勢手段をさらに備え、前記もう一つの付勢手段は、前記第２変位区間以降の第３変位区間における前記弁体に作用する荷重の変化量に対する前記弁体の変位量が、前記第２変位区間における前記弁体に作用する荷重の変化量に対する前記弁体の変位量より大きいことを特徴とする。

この構成により、吸引位置から復帰位置に弁体が移動するときに、少なくとも第３変位区間において従来に比較して弁体に作用する荷重の変化量に対する弁体の変位量が大きくなるので、弁体の移動速度を向上させることができる。したがって、吸引位置から復帰位置に弁体が移動するときに、その移動時間を短縮することができる。

このように、弁体の応答性が向上することにより、電磁コイルに電圧を印加しなくなった時点から燃料消費部への燃料供給圧力が実際に変更されるまでのタイムラグが短くなり、タイムラグの誤差が小さくなってタイムラグの算出精度を向上することができる。

また、弁体の応答性が向上することにより、制御対象燃料の燃料圧を例えば高圧から低圧に切り替える速度も速くなる。このため、ポンプ圧を高圧から低圧に迅速に低減することができるので、燃費を向上することができる。

上記（２）に記載の圧力制御装置においては、（３）前記ボビンの放射内方に突出するフランジと、前記フランジと前記もう一つの付勢手段との間に設けられたワッシャと、前記フランジと対向する側で前記もう一つの付勢手段を位置決めする前記ボビンを構成する側面部と、を有し、前記もう一つの付勢手段が予め定められた初期荷重となるよう前記ボビン内部に収容されたことを特徴とする。

このような構成により、付勢手段およびもう一つの付勢手段を簡単な構成で組合せができるとともに、それぞれの初期荷重を設定することができる。

上記（１）から（３）に記載の圧力制御装置においては、（４）前記燃圧制御弁は、前記制御対象燃料が導入される流体導入口、前記制御対象燃料が排出される流体排出口および前記操作圧燃料が導入される操作圧燃料導入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口に連通するとともに前記操作圧燃料導入通路を備える調圧室を形成するとともに、前記調圧室内の燃料圧力に応じ前記流体導入口と前記流体排出口とを連通させる隔壁状の調圧部材と、を備え、前記燃圧制御弁は、前記操作圧燃料導入通路に前記操作圧燃料が導入されることにより、前記調圧部材が一面側で燃料圧力を受ける受圧領域の面積が変更され、前記受圧領域の面積に応じて前記調圧室内の燃料圧力を調整するものであり、前記燃料切替弁は、前記弁体が復帰位置で前記操作圧燃料導入通路に前記操作圧燃料を封入し、前記弁体が復帰位置から吸引位置に移動することにより前記操作圧燃料導入通路から前記操作圧燃料を開放させることが好ましい。

この構成により、調圧部材が燃料圧を受ける面積を可変とすることにより燃料圧が２段階に調圧される。したがって、可変燃料圧調整弁の内部を３室にしたりすることなく燃料消費部に供給される燃料圧を２段階に制御することができる。このため、燃料供給装置を小型化することができる。

また、弁体を復帰位置および吸引位置の何れか一方の位置から他方に移動させることで、燃料切替弁は、操作圧燃料導入通路に操作圧燃料が導入されるか否かを切り替えることが可能となり、調圧部材の受圧領域の面積を容易に変化させることができる。よって、燃圧制御弁による制御対象燃料の圧力を容易に制御することができる。

また、本発明に係る内燃機関の燃料供給装置は、上記（１）ないし（４）のいずれか一項に記載された圧力制御装置を備え、（５）燃料消費部に供給される前記制御対象燃料の圧力を前記圧力制御装置により調圧することを特徴とする。

この構成により、燃料消費部に供給される制御対象燃料の燃料圧を高圧または低圧に切り替える速度を短くすることができる。特に、ポンプ圧を高圧または低圧に迅速に切り替えることができるので、燃費を向上することができる。

上記（５）に記載の燃料供給装置においては、（６）前記燃料消費部は、内燃機関の燃料噴射部であることを特徴とする。この構成により、燃料噴射部に供給される制御対象燃料の燃料圧を高圧と低圧に切り替える時間を短くすることができる。

本発明によれば、従来と比較して燃料圧力変更時の応答性を向上することができるとともに、燃料供給圧力の切替時間の算出精度を向上し、さらには燃費を向上することができる圧力制御装置および燃料供給装置を提供することができる。

本発明の第１の実施の形態に係る燃料供給装置を示す概略図である。 本発明の第１の実施の形態に係る圧力制御装置の燃料切替弁が閉塞している状態を示す図であり、（ａ）は概略図、（ｂ）はその受圧領域を示す模式図である。 本発明の第１の実施の形態に係る圧力制御装置の燃料切替弁が開放している状態を示す図であり、（ａ）は概略図、（ｂ）はその受圧領域を示す模式図である。 本発明の第１の実施の形態に係る付勢手段であって、（ａ）が第１スプリングの側面図で、（ｂ）が第２スプリングの側面図である。 本発明の第１の実施の形態に係る第１スプリングおよび第２スプリングの荷重に対するバルブストロークを示す特性図である。 本発明の第１の実施の形態に係る燃料切替弁を示す断面図であり、（ａ）は下死点で閉塞の状態、（ｂ）および（ｃ）は閉塞と開放の間の状態、（ｄ）は上死点で開放の状態である。 本発明の第１の実施の形態に係る燃料供給装置の動作を示すタイムチャートである。 本発明の第１の実施の形態に係る燃料供給装置の動作を示すタイムチャートであり、（ａ）は電圧、（ｂ）は電流、（ｃ）はバルブの位置、（ｄ）は燃料圧を示す。 本発明の第２の実施の形態に係る燃料切替弁の概略図であり、閉弁している状態を示す。 本発明の第２の実施の形態に係る第１スプリングおよび第２スプリングの荷重に対するバルブストロークを示す特性図である。 従来の燃料切替弁を示す概略図であり、（ａ）は閉塞の状態、（ｂ）は開放の状態を示す。

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。本実施の形態は、本発明を車両用の内燃機関に燃料を供給する燃料供給装置に適用したものである。

（第１の実施の形態）
まず、その燃料供給装置を搭載した車両の構成について説明する。

図１に示すように、車両１は、内燃機関２と、燃料供給装置３と、ＥＣＵ（Electronic Control Unit；電子制御ユニット）４とを備えている。

内燃機関２は、自動車に搭載される多気筒の内燃機関、例えば４サイクルガソリンエンジン（以下、エンジン２という）としている。エンジン２は、複数の気筒２０と、各気筒２０に対応する吸気ポート２１および燃料消費部としてのインジェクタ２２と、デリバリーパイプ２３とを備えている。インジェクタ２２は、例えばその噴孔側の端部２２ａを各気筒２０に対応する吸気ポート２１内に露出して設けられている。また、デリバリーパイプ２３は、各インジェクタ２２に連結されている。これにより、デリバリーパイプ２３は、燃料供給装置３からの燃料を各インジェクタ２２に分配するようになっている。

燃料供給装置３は、エンジン２の複数のインジェクタ２２に燃料を圧送および供給するものであり、燃料タンク３０と、燃料圧送機構３１と、圧力制御装置３２とを備えている。

燃料タンク３０は、エンジン２で消費される燃料、例えばガソリンを貯留する。燃料タンク３０は、内部にサブタンク３０ａを備えている。サブタンク３０ａ内には、燃料圧送機構３１の一部が配設されている。ここで、本明細書中で燃料タンク３０とは、サブタンク３０ａをも含んだ総括的な意味で用い、例えば、燃料タンク３０に貯留された燃料とはサブタンク３０ａに貯留された燃料をも含む意味とする。さらに、燃料タンク３０は、エンジン２で遂次消費される燃料消費量分だけサブタンク３０ａ内に燃料を導入する公知の図示しないジェットポンプを有している。

燃料圧送機構３１は、燃料ポンプユニット４０と、サクションフィルタ４１と、燃料フィルタ４２と、チェック弁４３と、これらを連結する燃料管４４と、燃料ポンプコントローラ（ＦＰＣ）４５とを備えている。燃料圧送機構３１は、燃料タンク３０に貯留された燃料をエンジン２の複数のインジェクタ２２に圧送および供給するようになっている。

燃料ポンプユニット４０は、例えばポンプ作動用の羽根車を有する燃料ポンプ４０ａと、その燃料ポンプ４０ａを回転駆動する内蔵直流モータであるポンプ駆動モータ４０ｂとを有している。燃料ポンプユニット４０は、そのポンプ駆動モータ４０ｂへの通電を燃料ポンプコントローラ４５を介してＥＣＵ４により制御されることで駆動および停止されるようになっている。

燃料ポンプユニット４０は、ポンプ駆動モータ４０ｂの駆動により、燃料タンク３０内から燃料を汲み上げ加圧して吐出することができるようになっている。また、燃料ポンプユニット４０は、同一の供給電圧に対しそのポンプ駆動モータ４０ｂの回転速度［ｒｐｍ］を負荷トルクに応じて変化させたり、供給電圧の変化に対応してポンプ駆動モータ４０ｂの回転速度を変化させたりすることができる。これにより、燃料ポンプユニット４０は、単位時間当りの吐出量や吐出圧を変化させることができるようになっている。

サクションフィルタ４１は、燃料ポンプユニット４０の吸入口に設けられ、異物の吸入を阻止するようになっている。燃料フィルタ１３は、燃料ポンプユニット４０の吐出口に設けられ、吐出燃料中の異物を除去するようになっている。

チェック弁４３は、燃料フィルタ１３の上流側または下流側に設けられる逆止弁からなる。チェック弁４３は、燃料ポンプユニット４０からインジェクタ２２側への燃料供給方向に開弁する一方、インジェクタ２２側から燃料ポンプユニット４０側への燃料の逆流方向には閉弁し、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。

燃料ポンプコントローラ４５は、燃料タンク３０の上部に設けられている。燃料ポンプコントローラ４５は、ＥＣＵ４からのポンプ制御信号と、ポンプ駆動モータ４０ｂの端子電圧を検出する図示しない電圧検出部の検出信号との偏差に応じて、燃料ポンプユニット４０のポンプ駆動モータ４０ｂに印加する電圧を制御するようになっている。

圧力制御装置３２は、燃圧制御弁５０および燃料切替弁７０を備えている。

図２（ａ）に示すように、燃圧制御弁５０は、ハウジング５１と、調圧部材５２と、コイルスプリング５３と、外側筒状部材５４と、内側筒状部材５５とを備えている。燃圧制御弁５０は、操作圧燃料の圧力切替により制御対象燃料（以下、単に燃料ともいう）の圧力を制御するようになっている。制御対象燃料は、燃料タンク３０から供給されてインジェクタ２２から噴射される燃料としている。ハウジング５１は、一対の凹状の第１のハウジング部材５６および第２のハウジング部材５７をそれらの外周部でかしめ結合して形成されている。

第１のハウジング部材５６は、燃料が導入される流体導入口５１ａと、その燃料が排出される流体排出口５１ｂと、操作圧燃料が導入される操作圧導入孔５１ｃと、操作圧導入孔５１ｃに連通して操作圧燃料が導入される操作圧燃料導入通路６５とを有している。第１のハウジング部材５６の内部の空間は、調圧部材５２に仕切られることにより、調圧室５８を形成する。このため、調圧室５８は、流体導入口５１ａに連通するとともに、操作圧燃料導入通路６５を備えたものとなる。

第２のハウジング部材５７は、少なくとも１つの大気圧導入穴５７ａを有している。第２のハウジング部材５７の内部の空間は、調圧部材５２に仕切られることにより、背圧室５９を形成する。このため、流体導入口５１ａと、流体排出口５１ｂと、操作圧導入孔５１ｃとは、調圧部材５２に対して調圧室５８側に配置されている。調圧部材５２は、調圧室５８内の燃料圧力に応じ流体導入口５１ａと流体排出口５１ｂとを連通させる。

調圧部材５２は、隔壁状で、第１のハウジング部材５６および第２のハウジング部材５７に挟持されて支持されるとともに、ハウジング５１の内部を調圧室５８と背圧室５９との２室に区画している。調圧部材５２は、第１のハウジング５６との間に流体導入口５１ａに連通する調圧室５８を形成する隔壁部６０と、調圧室５８内の燃料圧に応じた開度で調圧室５８を流体排出口５１ｂに連通させる開弁方向に変位する可動弁体部６１とを一体化して形成されている。

隔壁部６０は、第１のハウジング部材５６側で調圧室５８内の燃料圧を常時受圧するようになっている。隔壁部６０は、例えば燃料に対して劣化し難いゴム層を基布材料層として、これに他のゴム層を積層して一体的に接着してなる可撓性のダイヤフラムで構成されている。可動弁体部６１は、隔壁部６０の中央部に支持された例えば金属製の円板状の弁体プレートで構成されている。

コイルスプリング５３は、背圧室５９内に、可動弁体部６１を調圧室５８側、すなわち閉弁方向に付勢するように設けられている。

外側筒状部材５４および内側筒状部材５５は、調圧室５８内に設けられている。外側筒状部材５４および内側筒状部材５５は、径を異にするとともに、可動弁体部６１の移動方向を軸方向として同心に配置されている。内側筒状部材５５の可動弁体部６１側の端部は、第１弁座部６２とされている。外側筒状部材５４の可動弁体部６１側の端部は、第２弁座部６３とされている。

第１弁座部６２は、その内周側に流体排出口５１ｂに連通する排出通路６４を形成している。排出通路６４は、ハウジング５１の流体排出口５１ｂに連通している。第２弁座部６３は、その内周側で第１弁座部６２との間に操作圧燃料導入通路６５を形成している。操作圧燃料導入通路６５は、ハウジング５１の操作圧導入孔５１ｃに連通している。また、操作圧燃料導入通路６５から燃料切替弁７０までに流通する燃料を操作圧燃料としている。

第１のハウジング部材５６と、調圧部材５２と、外側筒状部材５４とは、環状の導入側通路６６を形成している。導入側通路６６は、燃料ポンプユニット４０から吐出された燃料を流体導入口５１ａから導入して、隔壁部６０にその燃料圧を受圧させるようになっている。

ハウジング５１の流体導入口５１ａは、燃料圧送機構３１のチェック弁４３より下流側の回路部分である燃料管４４に分岐管４４ａを介して接続されている。ハウジング５１の操作圧導入孔５１ｃは、燃料切替弁７０に接続されている。

ここで、図２（ａ）に示すように、燃料切替弁７０が閉塞状態の時は、操作圧燃料導入通路６５が閉塞されるので、操作圧燃料導入通路６５の操作圧燃料の圧力は導入側通路６６と同等になる。この場合、図２（ｂ）に示すように、調圧部材５２の受圧領域は、調圧部材５２の導入側通路６６に対向する環状受圧面５２ａおよび操作圧燃料導入通路６５に対向する環状受圧面５２ｂとを合わせた領域となる。

一方、図３（ａ）に示すように、燃料切替弁７０が開放状態の時は、操作圧燃料導入通路６５が燃料タンク３０内に開放されるので、操作圧燃料導入通路６５の操作圧燃料の圧力は大気圧もしくは燃料タンク３０内の燃料と同等になる。この場合、図３（ｂ）に示すように、調圧部材５２の受圧領域は、調圧部材５２の導入側通路６６に対向する環状受圧面５２ａのみになる。

このため、操作圧燃料導入通路６５が閉塞されるか開放されるかによって調圧部材５２の受圧領域の面積が変化する。そして、調圧部材５２の受圧領域の面積が増大すると、コイルスプリング５３の付勢力に対抗して調圧部材５２を開弁させる燃料圧が小さくて済むので、環状の導入側通路６６内の燃料の調圧レベルが低下する。逆に、操作圧燃料導入通路６５が燃料タンク３０内に開放され、調圧部材５２の受圧領域の面積が縮小されると、コイルスプリング５３の付勢力に対抗して調圧部材５２を開弁させるために大きな燃料圧が必要になる。このため、環状の導入側通路６６内の燃料の調圧レベルが上昇するようになっている。

このように、燃圧制御弁５０は、操作圧燃料導入通路６５に操作圧燃料が導入されることにより、調圧部材５２が一面側で燃料圧力を受ける受圧領域の面積が変更され、受圧領域の面積に応じて調圧室５８内の燃料圧力を調整するものとなっている。

燃圧制御弁５０の高圧側の設定圧は、暖機時や高燃温時などにデリバリーパイプ２３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（通常、ゲージ圧で３２４ｋＰａ以上）の設定値となっている。また、燃圧制御弁５０の低圧側の設定圧は、例えばゲージ圧で２００ｋＰａであり、走行中にデリバリーパイプ２３内の燃料温度が比較的低温になったとき、燃料ベーパが生じ難い燃料圧設定値となっている。

図２に示すように、燃料切替弁７０は、ボビン７１と、電磁コイル７２と、バルブ７３と、第１スプリング７６と、第２スプリング７８と、シールド７５と、ステータコア７７と、ワッシャ７９と、を備え、操作圧燃料の圧力を切り替えるようになっている。

ボビン７１は、合成樹脂から構成され、ボビン部８０と、シリンダ部８１と、燃料流通部としての燃料管部８２とを備えている。ボビン部８０は、外側に電磁コイル７２が巻きつけられているとともに、内側に第１スプリング７６および第２スプリング７８が収容されている。なお、第１スプリング７６は本発明に係る付勢手段を構成しており、第２スプリング７８は本発明に係るもう一つの付勢手段を構成している。シリンダ部８１はボビン部８０に連続して形成され、シリンダ部８１の内部にはバルブ７３が往復動可能に収容されている。燃料管部８２は、シリンダ部８１の端部に形成されるとともに、燃料が供給される燃料流入管８２ａと、燃料が排出される燃料流出管８２ｂと、シリンダ部８１の内側を向けて開放された燃料流出管８２ｂの開口端部８２ｃと、を備えている。

バルブ７３は、略円筒形状の磁性体からなるアーマチャ部８３と、シール部８４と、を備えている。シール部８４は、円筒状の例えば金属製で、アーマチャ部８３に圧入により一体化されており、アーマチャ部８３と一体的に往復動可能になっている。

第１スプリング７６および第２スプリング７８は、ボビン７１の内部にワッシャ７９を介して直列に配置されており、バルブ７３を吸引位置から復帰位置に復帰させるようになっている。具体的には、第１スプリング７６および第２スプリング７８は、バルブ７３が燃料流入管８２ａと燃料流出管８２ｂとの連通を閉塞する方向、すなわちシール部８４を閉弁する方向にアーマチャ部８３を移動するように付勢している。

図４（ａ）に示すように、第１スプリング７６は、円筒状かつ不等ピッチの単一のコイルスプリングにより構成されている。第１スプリング７６は、巻経が均一で、巻きピッチが大きい部分７６ａと、小さい部分７６ｂと、を有している。つまり、巻きピッチＰ１を有する部分７６ａは、バネ定数が大きく、巻きピッチＰ２を有する部分７６ｂは、バネ定数が小さくなっている。本実施の形態では、第１スプリング７６は、前述のものに限らず、巻きピッチが変化することで、非線形特性を有するスプリングであればよいし、組合せバネでもよい。

図４（ｂ）に示すように、第２スプリング７８は、円筒状かつ等間隔の単一のコイルスプリングによって構成されている。第１スプリング７６は、巻き経が均一で、その巻き経が第１スプリング７６と比較して大きく設定されている。しかも、第２スプリング７８には、第１スプリング７６と比較してバネ用線材径が大きい鋼線を用いている。

図５に示すように、第１スプリング７６は、スプリング特性９５で示すように、変曲点９７を境に折れ線的な２つのバネ特性を有している。第１スプリング７６は、バルブ７３が閉弁位置にある状態をバネストロークゼロとすると、その位置からストロークＳ１までの第１区間Ａにおける荷重変化に対するバルブ７３の変位量が、ストロークＳ１からストロークＳ２までの第２区間Ｂにおける荷重変化に対するバルブ７３の変位量より大きくなっている。

一方、第２スプリング７８は、スプリング特性９６で示すように、線形的なバネ特性を有している。第２スプリング７８は、荷重変化に対するバルブ７３の変位量が、第１スプリング７６の第２区間Ｂにおける荷重変化に対するバルブ７３の変位量より、大きくなっている。また、第２スプリング７８は、点９８に対応する荷重でバルブ７３のストロークが開始されるように、初期設定荷重が設定されている。このため、ストロークＳ２からストロークＳ３までの第３区間Ｃにおいて伸縮するようなっている。なお、第２スプリング７８は、点９９に対応するバルブ荷重がかかると、バルブ７３のストロークＳ３で後述する上死点（ストロークエンド）となる。

また、第１スプリング７６および第２スプリング７８は、第１変位区間Ａおよび第３変位区間Ｃにおいて従来のものと比較して荷重の変化量に対する変位量が大きくなる（第３の変位区間Ｃにおいて組合せバネ定数が小さくなる）ので、バルブ７３の移動速度を向上させることができる。したがって、電磁コイル７２によって閉弁位置から開弁位置にバルブ７３を移動させる場合だけでなく、開弁位置から閉弁位置にバルブ７３が移動する場合もバルブ７３の移動速度を向上させることができる。具体的には、特に、第３変位区間Ｃにおいて、荷重低下に対する変位量が大きく、バルブ７３が閉弁位置に移動するまでの時間を短縮することができる。

また、図２に示すように、第１スプリング７６は、巻きピッチＰ１の部分７６ａがバルブ７３側で、巻きピッチＰ２の部分７６ｂがステータコア７７側となるように、第２スプリング７８およびワッシャ７９とともに、所定の組み付け荷重でボビン７１の内部に収容されている。第１スプリング７６の組み付け荷重は、前述した第１スプリング７６の初期設定荷重に対応し、この初期設定荷重は、操作圧燃料を操作圧燃料導入通路６５に封入した状態で、圧力制御装置３２が低圧状態を保持するようバルブ７３を閉弁位置に保持することができる荷重となっている。

ボビン７１は、その円周方向で放射内方に向かって突出するストッパ部材８０ａを有しており、このストッパ部材８０ａは、ワッシャ７９を介して第２スプリング７８のバルブ７３方向への伸びを規制するようになっている。第２スプリング７８の組み付け荷重は、第２スプリングの初期設定荷重に対応しており、この初期設定荷重から撓みが開始される設定されている。本実施の形態におけるストッパ部材８０ａは、本発明におけるフランジに対応している。

また、第２スプリング７８は、ステータコア７７とともに、ボビン７１の内部に収容するために、ボビン部８０の側面部８０ｂおよびシールド７５の側面部７５ａの取り外しが可能になっている。また、第１スプリング７６、第２スプリング７８およびステータコア７７は、挿入した後、側面部８０ｂおよび側面部７５ａを圧入して、これらにより位置決めされる。

このように、第１スプリング７６および第２スプリング７８を簡単な構成で組合せができるとともに、第１スプリング７６および第２スプリング７８の初期荷重を設定することができる。

また、シール部８４は、開口端部８２ｃに当接可能になっており、アーマチャ部８３を介して第１スプリング７６および第２スプリング７８により押圧されることにより、開口端部８２ｃが閉塞され、燃料流入管８２ａと燃料流出管８２ｂとの連通が閉塞されるようになっている。

図６（ａ）〜図６（ｄ）に示すように、電磁コイル７２は、通電時に磁束がアーマチャ部８３を高密度に通過するので、シール部８４を開弁する方向にアーマチャ部８３を移動させることが可能となっている。また、シールド７５は、金属製で、電磁コイル７２の周囲を覆うように設けられている。シールド７５は、電磁コイル７２から外部に漏れる磁束を遮蔽している。

図６（ａ）に示すように、電磁コイル７２に電圧が印加されていない時は、バルブ７３が第１スプリング７６および第２スプリング７８により開口端部８２ｃに押圧されている。これにより、燃料流入管８２ａと燃料流出管８２ｂとの連通が閉塞されるようになっている。すなわち、この燃料切替弁７０は、ノーマリーオフ型となっている。また、このように、バルブ７３が閉弁位置にある状態を下死点とする。

次に、図６（ｂ）に示すように、電磁コイル７２に電圧の印加が開始されると、バルブ７３が電磁コイル７２に吸引されて開口端部８２ｃから離隔し、巻きピッチＰ２の部分７６ｂが撓む。これにより、燃料流入管８２ａと燃料流出管８２ｂとが連通するようになっている。

次に、図６（ｃ）に示すように、バルブ７３が電磁コイル７２に吸引されて開口端部８２ｃからさらに離隔し、第１スプリング７６の巻きピッチＰ１の部分７６ａが撓む。そして、図６（ｄ）に示すように、バルブ７３が電磁コイル７２に吸引されて開口端部８２ｃからさらに離隔し、第２スプリング７８が撓む。バルブ７３が最も吸引された状態、すなわち、バルブ７３が開弁位置にある状態を上死点とする。

これにより、燃料切替弁７０は、閉弁により操作圧燃料導入通路６５に操作圧燃料を封入するとともに、開弁により操作圧燃料導入通路６５から操作圧燃料を開放させるようになっている。

本実施の形態においては、下死点に対応するバルブ７３の位置、すなわち、閉弁位置が復帰位置を意味し、一方、上死点に対応するバルブ７３の位置、すなわち、開弁位置が吸引位置を意味する。したがって、これに限定されず、開弁位置に対応する位置が復帰位置で、閉弁位置に対応する位置が吸引位置となっていてもよい。しかも、燃料切替弁７０は、ノーマリーオフ型となっているが、これに限定されず、ノーマリーオン型となっていてもよい。

図１に示すように、ＥＣＵ４は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）と、固定されたデータの記憶を行うＲＯＭ（Read Only Memory）と、一時的にデータを記憶するＲＡＭ（Random Access Memory）と、書き替え可能な不揮発性のバックアップメモリと、Ａ／Ｄ変換器やバッファなどを有する入力インターフェース回路と、駆動回路などを有する出力インターフェース回路とを備えている。ＥＣＵ４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、図示しない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、ＥＣＵ４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変換器などを含む入力インターフェース回路を通してＥＣＵ４に取り込まれるようになっている。ＥＣＵ４の出力インターフェース回路には、インジェクタ２２や燃料ポンプユニット４０、燃料切替弁７０などのアクチュエータ類を制御するためのリレースイッチや、燃料ポンプユニット４０の駆動電流を可変制御するためのスイッチング素子などが接続されている。

ＥＣＵ４は、ＲＯＭ内に格納された制御プログラムを実行することで、公知の電子スロットル制御、燃料噴射量制御、点火時期制御、燃料カット制御、可変バルブタイミング制御などを実行することができる。例えば、ＥＣＵ４は、エアフローメータにより検出される吸入空気量とクランク角センサにより検出されるエンジン回転数とに基づいて燃焼毎に必要な基本噴射量を算出し、さらにエンジン２の運転状態に応じた各種補正や空燃比フィードバック補正などを施した燃料噴射量を算出し、その燃料噴射量に対応する燃料噴射時間だけ対応するインジェクタ２２を開弁駆動する。なお、ここでの燃料噴射時間は、インジェクタ２２に供給される燃料圧の設定値に応じて理論空燃比を保つよう設定される。

また、ＥＣＵ４は、エンジン２の運転に要求される燃料噴射量に応じて燃料ポンプユニット４０の吐出量を最適値にするようその吐出量に対応するポンプ駆動モータ４０ｂの駆動電圧のコマンド値を生成し、燃料ポンプコントローラ４５と共にポンプ駆動モータ４０ｂの駆動電圧をフィードバック制御する機能を有している。

さらに、ＥＣＵ４は、各種センサ群からのセンサ情報およびＲＯＭ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２の運転中にその負荷状態を繰返し判定する。そして、例えば、エンジン２の始動の暖機時や高燃温時には、燃料切替弁７０の電磁コイル７２に通電して、燃料ポンプユニット４０からの燃料の燃料圧を高圧側の設定圧に切り替えるようになっている（図７参照）。また、例えば、エンジン２の暖機後や高燃温時でない通常の運転時は、燃料切替弁７０の電磁コイル７２の通電を停止して、燃料ポンプユニット４０からの燃料の燃料圧を低圧側の設定圧に切り替えるようになっている（図７参照）。

ＥＣＵ４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ている。また、ＲＯＭおよび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の切替制御のためのマップなどが含まれている。

次に、作用について説明する。

上述のように構成された本実施の形態の燃料供給装置３では、エンジン２の停止中、燃料ポンプユニット４０のポンプ駆動モータ４０ｂおよび燃料切替弁７０の電磁コイル７２への通電はそれぞれ停止されている状態にある。燃料切替弁７０においては、図６（ａ）に示すように、バルブ７３が第１スプリング７６および第２スプリング７８により開口端部８２ｃに押圧され、燃料流入管８２ａと燃料流出管８２ｂとの連通が閉塞されている。

エンジン２が始動されると、ＥＣＵ４はインジェクタ２２や燃料ポンプユニット４０を作動させる。図１に示すように、燃料ポンプユニット４０から吐出された燃料は、チェック弁４３および燃料フィルタ４２を介して燃料管４４に流入される。燃料管４４からの燃料は分岐管４４ａにも流入され、燃圧制御弁５０に入り込む。

また、図７に示すように、エンジン２が始動されると、ＥＣＵ４は燃料ポンプユニット４０からの燃料の燃料圧を高圧側の設定圧に切り替える。このため、図８（ａ）に示すように、ＥＣＵ４は、燃料切替弁７０の電磁コイル７２に対して、電圧の印加を開始する。図８（ｂ）に示すように、電圧の印加により、電流が緩やかに上昇する。

そして、電流値が所定値９１を超えた時点で、電磁コイル７２からバルブ７３に作用する吸引力が第１スプリング７６の抗力を上回り、図８（ｃ）に実線で示すように、バルブ７３が下死点から移動し始める。このとき、第１スプリング７６の巻きピッチＰ１の部分７６ａが撓むこととなる。これにより、図６（ｂ）に示すように、バルブ７３が開口端部８２ｃから離隔して、燃料流入管８２ａと燃料流出管８２ｂとが連通する。そして、図６（ｃ）に示すように、電磁コイル７２からバルブ７３に作用する吸引力がさらに第１スプリング７６の抗力を上回り、バルブ７３が上死点に向けて移動する。このとき、第１スプリング７６の巻きピッチＰ２の部分７６ｂが撓むこととなる。さらに、図６（ｄ）に示すように、バルブ７３が最も移動することにより上死点に達する。よって、燃料切替弁７０は開放される。

これにより、電磁コイル７２からバルブ７３に作用する吸引力が小さい第１変位区間Ａにおける開弁初期段階では、荷重の変化量に対する変位量が大きい第１スプリング７６の巻きピッチＰ１の部分７６ａを撓ませることができる。一方、第２変位区間Ｂでは、電磁コイル７２からバルブ７３に作用する吸引力が第１変位区間Ａの初期段階より十分高いので、荷重の変化量に対する変位量が第１スプリング７６の巻きピッチＰ１の部分７６ａより小さい第１スプリング７６の巻きピッチＰ２の部分７６ｂを十分に撓ませることができる。その結果、図８（ｃ）に二点鎖線で示すように、従来の燃料切替弁ではグラフの直線の立ち上がりが緩くなるのに対し、図８（ｃ）に実線で示すように、本実施の形態のバルブ７３ではグラフの直線の立ち上がりが急傾斜になる。このため、バルブ７３の移動速度を速めることができるので、下死点から上死点への移動時間を短縮することができる。なお、図６（ａ）〜図６（ｄ）に示すように、バルブ７３が下死点から上死点に移動する際には、バルブ７３の第１スプリング７６側の燃料は、アーマチャ部８３からバルブ７３の燃料管部８２側に排出される。

このように、図８（ｃ）に示すように、本実施の形態のバルブ７３による下死点から上死点への移動時間Ｓ１を、従来の線形特性を有するスプリングを備えた燃料切替弁による下死点から上死点への移動時間Ｓ２よりも大幅に短くすることができる。これにより、燃料切替弁７０の閉塞から開放への切替時間を短縮することができる。

また、図８（ａ）〜（ｄ）に示すように、本実施の形態の燃料切替弁７０は、従来のものと比較してバルブ７３の応答性が向上しているので、電圧の印加から実際に燃料圧が上昇し終えるまでの時間Ｔ１が、従来の線形特性を有するスプリングを備えた燃料切替弁による時間Ｔ２に比べて大幅に短くなる。また、本実施の形態の燃料切替弁７０は、図８（ｄ）に二点鎖線で示すように、従来の燃料切替弁ではグラフの直線の立ち上がりが緩くなるのに対し、図８（ｄ）に実線で示すように、本実施の形態のバルブ７３ではグラフの直線の立ち上がりが急傾斜になる。この結果、従来のものと比較して低圧から高圧に切り替える速度も速くなる。

このように、本実施の形態の燃料切替弁７０は、従来のものと比較してバルブ７３の応答性が向上しているので、電磁力の応答遅れが生じてもその影響が少ない。また、本実施の形態の燃料切替弁７０は、従来のものと比較してバルブ７３の応答性が向上しているので、図５で示した第１スプリング７６の初期設定荷重をスプリング７６のばらつきを考慮して従来のものよりも高めに設定しても、時間Ｔ１が時間Ｔ２に比べて短くできるとともに、低圧から高圧に切り替える速度も速くできる。

そして、上述した燃料ポンプユニット４０から燃圧制御弁５０に供給された燃料は、図３（ａ）に示すように、流体導入口５１ａから調圧室５８に入り込む。ここで、燃料切替弁７０が開放状態であるので、操作圧燃料導入通路６５が燃料タンク３０内に開放されている。このため、図３（ｂ）に示すように、調圧部材５２の受圧領域は、調圧部材５２の環状受圧面５２ａのみになる。

これにより、コイルスプリング５３の付勢力に対抗して調圧部材５２を開弁させるために大きな燃料圧が必要になり、環状の導入側通路６６内の燃料の調圧レベルが上昇する。分岐管４４ａおよび燃料管４４の燃料圧も上昇して、速やかに高圧側の設定圧、例えば４００ｋＰａに達し、燃料通路１５を通し高燃料圧の燃料がデリバリーパイプ２３に供給される。これにより、暖機時にインジェクタ２２からの燃料噴射を高圧で行うことにより、噴霧の微粒化を図ることができ、暖機時の未燃炭化水素の発生を抑えることができる。

図８（ｃ）および図８（ｄ）に示すように、燃料切替弁７０のバルブ７３が少しでも動き始めると同時に、燃料圧が上昇し始める。そして、図８（ａ）に示すように、暖機運転中は、ＥＣＵ４は燃料切替弁７０の電磁コイル７２に対して電圧の印加を維持する。これにより、図８（ｄ）に示すように、高圧の燃料噴射が維持される。

次に、図７に示すように、暖機運転が終了すると、ＥＣＵ４は燃料ポンプユニット４０からの燃料の燃料圧を低圧側の設定圧に切り替える。

そこで、図８（ａ）に示すように、ＥＣＵ４は、燃料切替弁７０の電磁コイル７２に対して、電圧の印加を停止する。図８（ｂ）に示すように、電圧の印加の停止により、電流が緩やかに下降する。

電流値が所定値９２を下回った時点で、電磁コイル７２からバルブ７３に作用する吸引力が第２スプリング７８の付勢力より小さくなり、図８（ｃ）に示すように、バルブ７３が第２スプリング７８の付勢力によって上死点から移動し始める。これにより、図６（ｃ）に示すように、バルブ７３が開口端部８２ｃに近づき始める。

そして、電磁コイル７２からバルブ７３に作用する吸引力が第１スプリング７６の付勢力よりさらに小さくなり、図８（ｃ）に示すように、バルブ７３が第１スプリング７６の付勢力によって下死点に向かってさらに移動する。このとき、図６（ｃ）に示すように、第１スプリング７６の巻きピッチＰ２の部分７６ｂが伸びることとなる。

さらに、電磁コイル７２からバルブ７３に作用する吸引力が第１スプリング７６の付勢力よりさらに小さくなり、図８（ｃ）に示すように、バルブ７３が第１スプリング７６の付勢力によって開口端部８２ｃに向かってさらに移動する。このとき、図６（ｂ）に示すように、第１スプリング７６の巻きピッチＰ１の部分７６ａが伸びることとなる。これにより、図６（ａ）に示すように、バルブ７３が開口端部８２ｃに当接して押圧することにより下死点に達する。よって、燃料切替弁７０は閉塞される。

これにより、電磁コイル７２からバルブ７３に作用する吸引力が大きい閉弁初期段階では、荷重の変化量に対する変位量が第１スプリング７６の巻きピッチＰ２の部分７６ｂより大きい第２スプリング７８により、バルブ７３が閉弁位置の方向に短時間で移動することができる。この結果、図８（ｃ）に二点鎖線で示すように、従来の燃料切替弁ではグラフの直線の立ち下がりが緩いのに対し、図８（ｃ）に実線で示すように、本実施の形態のバルブ７３ではグラフの直線の立ち下がりが急傾斜になる。このため、バルブ７３の移動速度を速めることができるので、上死点から下死点への移動時間を短縮することができる。なお、図６（ｄ）〜図６（ａ）に示すように、バルブ７３が上死点から下死点に移動する際には、バルブ７３の開口端部８２ｃ側の燃料は、アーマチャ部８３からバルブ７３の第１スプリング７６側に排出される。

このように、図８（ｃ）に示すように、本実施の形態によるバルブ７３による上死点から下死点への移動時間Ｓ３を、従来の線形特性を有するスプリングを備えた燃料切替弁による上死点から下死点への移動時間Ｓ４よりも大幅に短くすることができる。これにより、燃料切替弁７０の開放から閉塞への切替時間を短縮することができる。

そして、上述した燃料ポンプユニット４０から燃圧制御弁５０に供給された燃料は、図２（ａ）に示すように、流体導入口５１ａから調圧室５８に入り込む。ここで、燃料切替弁７０が閉塞状態になった後は、操作圧燃料導入通路６５が閉塞されている。このため、図２（ｂ）に示すように、調圧部材５２の受圧領域は、調圧部材５２の環状受圧面５２ａおよび環状受圧面５２ｂとなる。

これにより、コイルスプリング５３の付勢力に対抗して調圧部材５２を開弁させるために小さい燃料圧で足りることになり、環状の導入側通路６６内の燃料の調圧レベルが低下する。そして、図８（ｃ）および図８（ｄ）に示すように、燃料切替弁７０のバルブ７３が完全に閉塞すると同時に、燃料圧が下降し始める。よって、分岐管４４ａおよび燃料管４４の燃料圧も低下して、速やかに低圧側の設定圧、例えば２００ｋＰａに達し、燃料通路１５を通し低燃料圧の燃料がデリバリーパイプ２３に供給される。これにより、ポンプユニット４０を低圧作動させることにより、燃費を向上することができる。

また、図８（ａ）〜図８（ｄ）に示すように、本実施の形態による電圧の印加の停止から実際に燃料圧が下降し始めるまでの時間Ｔ３は、従来の線形特性を有するスプリングを備えた燃料切替弁による時間Ｔ４に比べて大幅に短くなる。

また、エンジン２の始動から一定時間が経過した後は、通常の運転状態、例えば部分負荷運転時には、燃費や燃料ポンプユニット４０の信頼性の面から低圧側の設定圧が要求される。一方、高燃温時には、ベーパの発生を抑制するために高圧側の設定圧が要求される。

以上のように、本実施の形態に係る燃料供給装置３によれば、電磁コイルによって復帰位置から吸引位置にバルブ７３を移動させる場合に、少なくとも第１変位区間Ａにおいて従来に比較して弁体に作用する荷重の変化量に対する弁体の変位量が大きくなるので、バルブ７３の移動速度を向上させることができる。

また、バルブ７３の応答性が向上することにより、電磁コイルに電圧を印加した時点から燃料消費部への燃料供給圧力が実際に変更されるまでのタイムラグが短くなり、タイムラグの誤差が小さくなってタイムラグの算出精度を向上することができる。

また、バルブ７３の応答性が向上することにより、制御対象燃料の燃料圧を例えば低圧から高圧に切り替える速度も速くなる。このため、ポンプ圧を低圧から高圧に迅速に増加することができるので、燃費を向上することができる。

また、本実施の形態に係る燃料供給装置３によれば、開弁位置から閉弁位置にバルブ７３が移動するとき、第３変位区間Ｃにおいて従来に比較して弁体に作用する荷重の変化量に対する弁体の変位量が大きくなるので、バルブ７３の移動速度を向上させることができる。しかも、開弁位置から閉弁位置にバルブ７３が移動するとき、荷重低下に対する変位量が大きく、バルブ７３が閉弁位置に移動するまでの時間を短縮することができる。

このように、バルブ７３の応答性が向上することにより、電磁コイル７２に電圧を印加しなくなった時点からインジェクタ２２への燃料供給圧力が実際に変更されるまでのタイムラグが短くなり、タイムラグの誤差が小さくなってタイムラグの算出精度を向上することができる。

また、バルブ７３の応答性が向上することにより、制御対象燃料の燃料圧を例えば高圧から低圧に切り替える速度も速くなる。このため、ポンプ圧を高圧から低圧に迅速に低減することができるので、燃費を向上することができる。

また、バルブ７３を閉弁位置および開弁位置の何れか一方の位置から他方に移動させることで、燃料切替弁７０は、燃圧制御弁５０の操作圧燃料導入通路６５に操作圧燃料が導入されるか否かを切り替えることが可能となる。操作圧燃料導入通路６５に操作圧燃料が導入されるか否かにより、調圧部材５２の受圧領域の面積を容易に変化させることができるので、燃圧制御弁５０による制御対象燃料の圧力を容易に制御することができる。

また、本実施の形態に係る燃料供給装置３によれば、燃圧制御弁５０の流体導入口５１ａと、流体排出口５１ｂと、操作圧導入孔５１ｃとは、調圧部材５２に対して調圧室５８側に配置されている。このため、背圧室５９に操作圧燃料を導入する必要がなく、燃圧制御弁５０の調圧室５８側のみに燃料および操作圧燃料の配管を設ければよい。このため、コンパクトで簡素な配管が可能な燃圧制御弁５０を提供することができる。また、本実施の形態に係る燃料供給装置３によれば、ハウジング５１内を３室にすることや、燃圧制御弁を２つ設けることなしに、２段階に燃料圧を調整することができる。

上述した本実施の形態の燃料供給装置３においては、燃圧制御弁５０は操作圧導入孔５１ｃを調圧室５８側に配置したものとしている。しかしながら、本発明に係る燃料供給装置においては、これに限られず、燃圧制御弁５０は操作圧導入孔５１ｃを背圧室５９側に配置したものとしてもよい。

（第２の実施の形態）
本実施の形態は、上述の第１の実施の形態と略同様の全体構成を有している。本実施の形態に係る燃料供給装置においては、燃料切替弁７０の第１スプリングの構成が異なっているが、他の構成は同様に構成されている。したがって、同一の構成については、図１〜７に示した第１の実施の形態と同一の符号を用いて説明し、特に相違点についてのみ詳述する。

図９に示すように、第１スプリング７４は、円筒状かつ等ピッチの単一のコイルスプリングにより構成されている。このため、第１スプリング７４は、上述した第１スプリング７６と同様に巻経が均一であるが、第１スプリング７６と異なり巻きピッチが等しくなっている。一方、第２スプリング７８は、第１の実施の形態におけるものと同一のもので、第１スプリング７４と組合せバネを構成している。

図１０に示すように、第１スプリング７４は、スプリング特性９３で示すように、従来のスプリングと比較してバネ定数の低く線形的なバネ特性を有している。第１スプリング７６は、バルブ７３が閉弁位置にある状態をゼロとすると、その位置からストロークＳ１までの第１区間Ａにおける荷重変化に対するバルブ７３の変位量が、従来のバネ特性と比較して、大きくなっている。

一方、第２スプリング７８は、スプリング特性９６で示すように、線形的なバネ特性を有している。第２スプリング７８は、ストロークＳ１からストロークＳ２までの第２区間Ｂにおいて荷重変化に対するバルブ７３の変位量が、従来のバネ特性と比較して、大きくなっている。

第２スプリング７８は、点９８に対応する荷重でバルブ７３のストロークが開始されるように、初期設定荷重が設定されている。このため、ストロークＳ１からストロークＳ２までの第２区間Ｂにおいて伸縮するようなっている。なお、第２スプリング７８は、点９９に対応するバルブ荷重がかかると、バルブ７３のストロークＳ３で後述する上死点となる。

また、図１０に示すように、バルブ７３は、点９４に対応する荷重から点９８に対応する荷重までは、変位しないことになるが、ストロークＳ１で封入された操作圧導入通路６５内の操作圧燃料を十分に排出することができる。

また、第１スプリング７４は、第２スプリング７８およびワッシャ７９とともに、所定の組み付け荷重でボビン７１の内部に収容されている。第１スプリング７４の組み付け荷重は、第１スプリング７４の初期設定荷重に対応し、操作圧燃料を操作圧燃料導入通路６５に封入した状態で、バルブ７３を閉弁位置に保持する荷重より大きい値に設定されている。

第２スプリング７８は、第１スプリング７４よりもバネ鋼線が太くかつ巻経が大きくなっている。さらに、ボビン７１は、その円周方向で放射内方に向かって突出するストッパ部材８０ａを有しており、ワッシャ７９を介して第２スプリング７８のバルブ７３方向への伸びを規制するようになっている。第２スプリング７８の組み付け荷重は、第２スプリング７８の初期設定荷重に対応しており、この初期設定荷重から撓みが開始されるようになっている。

以上のように、本実施の形態に係る燃料供給装置３によれば、電磁コイルによって復帰位置から吸引位置にバルブ７３を移動させる場合に、少なくとも第１変位区間Ａにおいて従来に比較して荷重の変化量に対する変位量が大きくなるので、バルブ７３の移動速度を向上させることができる。

また、バルブ７３の応答性が向上することにより、電磁コイルに電圧を印加した時点から燃料消費部への燃料供給圧力が実際に変更されるまでのタイムラグが短くなり、タイムラグの誤差が小さくなってタイムラグの算出精度を向上することができる。

また、バルブ７３の応答性が向上することにより、制御対象燃料の燃料圧を例えば低圧から高圧に切り替える速度も速くなる。このため、ポンプ圧を低圧から高圧に迅速に増加することができるので、燃費を向上することができる。

また、本実施の形態に係る燃料供給装置３によれば、電磁コイル７２によって開弁位置から閉弁位置にバルブ７３を移動させる場合に、第２変位区間Ｂにおいて従来に比較して荷重の変化量に対する弁体の変位量が大きくなるので、バルブ７３の移動速度を向上させることができる。しかも、電磁コイル７２によって開弁位置から閉弁位置にバルブ７３を移動させる場合にも、除荷重に対する変位量が大きく、バルブ７３が閉弁位置に移動するまでの時間を短縮することができる。

このように、バルブ７３の応答性が向上することにより、電磁コイル７２に電圧を印加しなくなった時点からインジェクタ２２への燃料供給圧力が実際に変更されるまでのタイムラグが短くなり、タイムラグの誤差が小さくなってタイムラグの算出精度を向上することができる。

また、バルブ７３の応答性が向上することにより、制御対象燃料の燃料圧を例えば高圧から低圧に切り替える速度も速くなる。このため、ポンプ圧を高圧から低圧に迅速に低減することができるので、燃費を向上することができる。

以上のように、本発明に係る圧力制御装置およびこれを備えた燃料供給装置は、従来と比較して燃料圧力変更時の応答性を向上することができるとともに、燃料供給圧力の切替時間の算出精度を向上し、さらには燃費を向上することができるという効果を奏するものであり、圧力制御装置およびこれを備えた燃料供給装置に有用である。

２ エンジン（内燃機関）
３ 燃料供給装置
２２ インジェクタ（燃料消費部）
３２ 圧力制御装置
５０ 燃圧制御弁
５２ 調圧部材
６５ 操作圧燃料導入通路
７０ 燃料切替弁
７１ ボビン
７２ 電磁コイル
７３ バルブ（弁体）
７６ 第１スプリング（付勢手段）
７８ 第２スプリング（もう一つの付勢手段）
７９ ワッシャ
８０ ボビン部
８０ａ ストッパ部材（フランジ）
８０ｂ 側面部
８１ シリンダ部
８２ 燃料管部（燃料流通部）
８３ アーマチャ部
８４ シール部

Claims (6)

1. 操作圧燃料の圧力切替により制御対象燃料の圧力を制御する燃圧制御弁と、前記操作圧燃料の圧力を切り替える燃料切替弁と、を備えるとともに、
   前記燃料切替弁は、前記操作圧燃料が流通する燃料流通部を形成するボビンと、
   前記ボビンに往復動可能に収容されて往復動により前記燃料流通部を開閉可能な弁体と、
   前記ボビンに巻きつけられ、前記弁体を吸引位置に吸引する電磁コイルと、
   前記ボビン内部に収容され、前記弁体を吸引位置から復帰位置に復帰させる付勢手段と、を有する圧力制御装置であって、
   前記付勢手段は、前記復帰位置から予め定められた変位位置までの第１変位区間における前記弁体に作用する荷重の変化量に対する前記弁体の変位量が、前記第１変位区間以降の第２変位区間における前記弁体に作用する荷重の変化量に対する前記弁体の変位量より大きい非線形特性を有することを特徴とする圧力制御装置。
2. 前記付勢手段に対して直列に配置され、前記弁体を前記吸引位置から前記復帰位置に復帰させるもう一つの付勢手段をさらに備え、
   前記もう一つの付勢手段は、前記第２変位区間以降の第３変位区間における前記弁体に作用する荷重の変化量に対する前記弁体の変位量が、前記第２変位区間における前記弁体に作用する荷重の変化量に対する前記弁体の変位量より大きいことを特徴とする請求項１に記載の圧力制御装置。
3. 前記ボビンの放射内方に突出するフランジと、前記フランジと前記もう一つの付勢手段との間に設けられたワッシャと、前記フランジと対向する側で前記もう一つの付勢手段を位置決めする前記ボビンを構成する側面部と、を有し、前記もう一つの付勢手段が予め定められた初期荷重となるよう前記ボビン内部に収容されたことを特徴とする請求項２に記載の圧力制御装置。
4. 前記燃圧制御弁は、前記制御対象燃料が導入される流体導入口、前記制御対象燃料が排出される流体排出口および前記操作圧燃料が導入される操作圧燃料導入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口に連通するとともに前記操作圧燃料導入通路を備える調圧室を形成するとともに、前記調圧室内の燃料圧力に応じ前記流体導入口と前記流体排出口とを連通させる隔壁状の調圧部材と、を備え、
   前記燃圧制御弁は、前記操作圧燃料導入通路に前記操作圧燃料が導入されることにより、前記調圧部材が一面側で燃料圧力を受ける受圧領域の面積が変更され、前記受圧領域の面積に応じて前記調圧室内の燃料圧力を調整するものであり、
   前記燃料切替弁は、前記弁体が復帰位置で前記操作圧燃料導入通路に前記操作圧燃料を封入し、前記弁体が復帰位置から吸引位置に移動することにより前記操作圧燃料導入通路から前記操作圧燃料を開放させることを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか１の請求項に記載の圧力制御装置。
5. 請求項１ないし請求項４のいずれか１の請求項に記載された圧力制御装置を備え、
   燃料消費部に供給される前記制御対象燃料の圧力を前記圧力制御装置により調圧することを特徴とする燃料供給装置。
6. 前記燃料消費部は、内燃機関の燃料噴射部であることを特徴とする請求項５に記載の燃料供給装置。

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