JP2019112946A - パルセーションダンパ、及び燃料供給システム - Google Patents

Abstract

【課題】ダイアフラムの共振を好適に抑制できるパルセーションダンパ、及び燃料供給システムを提供する。【解決手段】燃料ポンプ（２０）を備える燃料供給システム（１０）に適用され、燃料ポンプに低圧燃料を供給する供給経路から分岐する連通経路に設けられるパルセーションダンパ（４０）であり、内部空間を有するケーシング（５０）と、内部空間を、連通経路側から第１領域と第２領域と第３領域とに区画する第１ダイアフラム部（６０）及び第２ダイアフラム部（８０）と、を備え、第１ダイアフラム部は、第１ダイアフラム（６２）を含み、第２ダイアフラムは、第２ダイアフラム（８２）を含み、第１ダイアフラム及び第２ダイアフラムに低圧燃料が供給される状態と、第１ダイアフラムに低圧燃料が供給され、第２ダイアフラムに低圧燃料が供給されない状態と、を切り替える状態切替部（７０、１７０）を備える。【選択図】 図２

Description

本発明は、パルセーションダンパを備える燃料供給システムにおいてダイアフラムの共振を抑制可能なパルセーションダンパ、及び燃料供給システムに関する。

従来、プランジャの往復移動により加圧室の容積を変化させ、燃料を周期的に吸入及び吐出する燃料ポンプが知られている。特許文献１に開示された高圧ポンプでは、高圧ポンプに低圧燃料を供給する供給経路に対して分岐して設けられるパルセーションダンパを備える。パルセーションダンパは、ダイアフラムを含み、該ダイアフラムが低圧燃料の圧力変動に応じて変形することにより、低圧燃料の圧力脈動を低減する。

低圧燃料の圧力脈動の周波数がダイアフラムの固有振動数に一致すると、ダイアフラムの振幅が大きくなる現象、すなわち共振が生じる。ダイアフラムの共振が生じると、低圧燃料の圧力脈動の振幅（以下、脈動振幅という）が増大する。特許文献１では、ダイアフラムを構成する２枚の金属板により区画形成される遮蔽空間内に、両方の金属板に接触する弾性部材を設けることにより、ダイアフラムが共振する際における低圧燃料の脈動振幅の増大を抑制している。

特開２０１３−２１３４８８号公報

低圧燃料の供給経路においては、プランジャの往復移動に伴い低圧燃料の吸入が周期的に実施されるのに起因して、低圧燃料の圧力脈動が生じる。そのため、単位時間当たりのプランジャの往復移動回数を示す高圧ポンプの回転速度が、ダイアフラムの固有振動数に対応する固有回転速度となると、ダイアフラムが共振する。上記のパルセーションダンパでは、ダイアフラムの固有振動数が一定であるため、高圧ポンプの回転速度が固有回転速度となることを回避することができないため、ダイアフラムの共振を抑制することができない。

本発明は、上記実情に鑑み、ダイアフラムの共振を好適に抑制できるパルセーションダンパ、及び燃料供給システムを提供することを目的とする。

本発明は、燃料を周期的に吸入及び吐出する燃料ポンプを備える燃料供給システムに適用され、前記燃料ポンプに低圧燃料を供給する供給経路から分岐する連通経路に設けられるパルセーションダンパであって、前記連通経路に連通する内部空間を有するケーシングと、前記内部空間を、前記連通経路側から第１領域と、第２領域と、第３領域と、に区画する第１ダイアフラム部及び第２ダイアフラム部と、を備え、前記第１ダイアフラム部は、第１ダイアフラムを含み、前記第１領域と前記第２領域とを区画し、前記第２ダイアフラム部は、第２ダイアフラムを含み、前記第２領域と前記第３領域とを区画し、前記第１ダイアフラム及び前記第２ダイアフラムに前記低圧燃料が供給される第１状態と、前記第１ダイアフラムに前記低圧燃料が供給され、かつ、前記第２ダイアフラムに前記低圧燃料が供給されない第２状態と、を切り替える状態切替部を備える。

本発明のパルセーションダンパは、第１ダイアフラム及び第２ダイアフラムに低圧燃料が供給される第１状態と、第１ダイアフラムに低圧燃料が供給され、かつ、第２ダイアフラムに低圧燃料が供給されない第２状態とを切り替える状態切替部を備える。そのため、第１ダイアフラム及び第２ダイアフラムに低圧燃料が供給されると、第１ダイアフラムと第２ダイアフラムとが共振する場合には、状態切替部を第２状態に切り替え、第１ダイアフラムのみが変形するように切り替えることで、第１ダイアフラムと第２ダイアフラムとの共振を抑制することができる。また、第１ダイアフラムに低圧燃料が供給され、第２ダイアフラムに低圧燃料が供給されないと、第１ダイアフラムが共振する場合には、状態切替部を第１状態に切り替え、第１ダイアフラムと第２ダイアフラムとが変形するように切り替えることで、第１ダイアフラムの共振を抑制することができる。これにより、第１ダイアフラム及び第２ダイアフラムの共振を好適に抑制することができる。

また、本発明は、上記のパルセーションダンパを含む燃料供給システムを提供する。本発明の燃料供給システムは、燃料を周期的に吸入及び吐出する燃料ポンプと、前記燃料ポンプに低圧燃料を供給する供給経路から分岐する連通経路に設けられ、前記燃料ポンプと一体に、または、前記燃料ポンプと別体に設けられた上記のパルセーションダンパと、を備える。

燃料供給システムを示す概略図。 第１実施形態に係るダンパを示す図。 第１実施形態に係る状態切替部の切替動作を説明する図。 ポンプ回転速度Ｒと圧力ピーク値Ｐとの関係を示すグラフ。 第２実施形態に係るダンパを示す図。 第２実施形態に係る状態切替部の切替動作を説明する図。 第３実施形態に係るダンパを示す図。 第４実施形態に係るダンパを示す図。 他の実施形態に係るダンパを示す図。

（第１実施形態）
以下、第１実施形態に係るパルセーションダンパ（以下、単にダンパという）が適用される燃料供給システム１０について、図面を参照しつつ説明する。燃料供給システム１０は、ディーゼルエンジン（以下、エンジンという）に適用される燃料供給システムである。

図１に示すように、本実施形態に係る燃料供給システム１０は、燃料タンク１１と、低圧ポンプ１２と、低圧配管１３と、燃料フィルタ１４と、接続コネクタ１５と、高圧ポンプ２０と、高圧配管３０と、回収配管３１と、制御装置３２と、を備えている。

低圧ポンプ１２は、電動式のポンプであり、燃料タンク１１の内部に配置されている。低圧ポンプ１２は、燃料タンク１１に蓄えられた燃料（軽油）を吸入し、低圧配管１３に低圧燃料を吐出する。低圧配管１３は、低圧ポンプ１２と高圧ポンプ２０とを接続する金属製の配管であり、低圧ポンプ１２から吐出された低圧燃料を高圧ポンプ２０に供給する供給経路を形成している。燃料フィルタ１４は、低圧配管１３における低圧ポンプ１２と高圧ポンプ２０との中間位置に配置されるフィルタであり、低圧配管１３内を搬送される低圧燃料を濾過する。接続コネクタ１５は、プラスチック製のコネクタであり、高圧ポンプ２０と低圧配管１３とを接続する。接続コネクタ１５は、金属製の低圧配管１３に比べて強度が低く、低圧燃料の圧力における限界のピーク値は、限界圧力Ｐｇ（図４参照）に設定されている。

高圧ポンプ２０は、エンジンの回転により燃料を周期的に吸入及び吐出するポンプである。高圧ポンプ２０は、シリンダボディ２１と、吸入弁２３と、供給弁２４と、プランジャ２５と、バネ２６と、吐出弁２７と、カム２８と、回転軸２９と、ダンパ４０と、を備えている。高圧ポンプ２０は、燃料ポンプの一例である。

シリンダボディ２１には、加圧室２２が形成されている。低圧配管１３により高圧ポンプ２０に供給された低圧燃料は、シリンダボディ２１に形成された供給経路２１ａを介して加圧室２２に供給される。吸入弁２３は、供給経路２１ａを開閉する電磁弁であり、加圧室２２に供給される低圧燃料の量を調整する。供給弁２４は、加圧室２２内に配置された弾性弁であり、加圧室２２から低圧配管１３への低圧燃料の逆流を防止する。

プランジャ２５は、シリンダボディ２１により往復動自在に支持されている。プランジャ２５は、エンジンの回転により回転軸２９周りを回転するカム２８により駆動される。また、プランジャ２５は、プランジャ２５の拡張部２５ａと干渉するバネ２６の弾性力により移動が規制される。プランジャ２５は、カム２８の駆動力とバネ２６の弾性力により、往復動する。プランジャ２５の往復動により、加圧室２２の容積が増加すると、低圧配管１３から加圧室２２内へ低圧燃料が吸入される。また、プランジャ２５の往復動により、加圧室２２の容積が減少すると、加圧室２２内の低圧燃料が加圧される。加圧室２２内で加圧された燃料は、高圧配管３０に吐出され、高圧配管３０を介してエンジンへと供給される。吐出弁２７は、加圧室２２内に配置された弾性弁であり、高圧配管３０から加圧室２２への燃料の逆流を防止する。回収配管３１は、エンジン停止時に低圧配管１３及び加圧室２２に残存する供給経路の残存燃料を、燃料タンク１１に回収するための配管である。

制御装置３２は、高圧ポンプ２０に吸入される低圧燃料の吸入量を制御するＥＣＵ（Electronic Control Unit）であり、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、入出力インターフェース等を含むマイコンにより構成されている。制御装置３２は、カム２８の単位時間当たりの回転数を測定することにより高圧ポンプ２０の回転速度（以下、ポンプ回転速度という）Ｒを取得し、取得したポンプ回転速度Ｒにより吸入弁２３の開閉を制御する。

ダンパ４０は、高圧ポンプ２０に供給される低圧燃料の圧力脈動を低減するものである。ダンパ４０は、供給経路２１ａから分岐する連通経路２１ｂの一端に設けられている。連通経路２１ｂは、シリンダボディ２１に形成されており、吸入弁２３よりも上流側に位置する分岐点Ｂにおいて供給経路２１ａから分岐している。

図２（ａ）に示すように、ダンパ４０は、ケーシング５０と、第１ダイアフラム部６０と、第２ダイアフラム部８０と、を備える。

まず、ケーシング５０について説明する。ケーシング５０は略円柱状をしており、ケーシング５０の内部には、連通経路２１ｂを介して供給経路２１ａに連通する内部空間５１が形成されている。ケーシング５０の軸方向（以下、単に軸方向という）Ｘにおける一方の端面５２には、連通経路２１ｂに連結するための連結部５３が設けられている。連結部５３は、中空の円筒状をしており、端面５２の略中央から軸方向Ｘに延びている。連結部５３には、連通経路２１ｂと連結するためのねじ山（図示されない）が形成されている。

次に、第１ダイアフラム部６０及び第２ダイアフラム部８０について説明する。第１ダイアフラム部６０は、内部空間５１内に設けられており、内部空間５１を、連通経路２１ｂ側、つまり連結部５３側の第１領域Ｒ１と、連通経路２１ｂとは反対側の第２領域Ｒ２及び第３領域Ｒ３と、に区画している。第２ダイアフラム部８０は、内部空間５１内において、第１ダイアフラム部６０に対して連通経路２１ｂとは反対側に設けられており、内部空間５１を、連通経路２１ｂ側の第２領域Ｒ２と、連通経路２１ｂとは反対側の第３領域Ｒ３と、に区画している。つまり、第１ダイアフラム部６０及び第２ダイアフラム部８０は、内部空間５１を、連通経路２１ｂ側から第１領域Ｒ１と、第２領域Ｒ２と、第３領域Ｒ３と、に区画している。

第１ダイアフラム部６０は、第１ベースプレート６１と第１ダイアフラム６２とを備える。第１ベースプレート６１は、円形をした金属製の平板であり、軸方向Ｘに直交する向きに配置されている。第１ベースプレート６１の外縁部６１ａは、全周に亘ってケーシング５０に固定されている。

第１ダイアフラム６２は、第１ベースプレート６１の連通経路２１ｂ側、つまり第１領域Ｒ１側に配置されている。第１ダイアフラム６２は金属製の薄板であり、その中央部６２ａが連通経路２１ｂ側に突出した皿状をしている。第１ダイアフラム６２の外縁部６２ｂは、全周に亘って第１ベースプレート６１に固定されている。これにより、第１ダイアフラム部６０には、内部空間５１に対し隔離された遮蔽空間６３が区画形成される。なお、遮蔽空間６３には、所定圧の不活性ガスが封入されている。

第１ダイアフラム６２の中央部６２ａと外縁部６２ｂと間には、中央部６２ａと外縁部６２ｂとを接続する傾斜部６２ｃが設けられている。傾斜部６２ｃは、ケーシング５０の径方向に拡径するのに伴って連通経路２１ｂとは反対側に傾斜している。

第１ダイアフラム６２は、軸方向Ｘ視で第１ベースプレート６１の略中央に配置されている。第１ベースプレート６１の第１ダイアフラム６２の外側に位置する外周部６１ｂには、複数の貫通孔６４が形成されている。貫通孔６４は、第１領域Ｒ１と第２領域Ｒ２とを連通しており、ケーシング５０の周方向において等間隔に配置されている。なお、第１ダイアフラム部６０には、ダイアフラムとして第１ダイアフラム６２のみが含まれており、他のダイアフラムは含まれていない。

第２ダイアフラム部８０は、第２ベースプレート８１と第２ダイアフラム８２とを備える。なお、第２ダイアフラム部８０は、第１ダイアフラム部６０と略同一の構造をしているため、第１ダイアフラム部６０の符号に「２０」を加えた符号を伏して、その説明を省略する。なお、第２ダイアフラム部８０には、ダイアフラムとして第２ダイアフラム８２のみが含まれており、他のダイアフラムは含まれていない。

図３に示すように、第１ダイアフラム６２は、第１領域Ｒ１の圧力に応じて弾性変形（以下、単に変形という）可能であり、第２ダイアフラム８２は、第２領域Ｒ２の圧力に応じて変形可能である。例えば、図３（ｃ）に示すように、第１領域Ｒ１の圧力が遮蔽空間６３の不活性ガスの圧力よりも大きくなると、第１ダイアフラム６２の中央部６２ａは第１ベースプレート６１側に変形する。同様に、第２領域Ｒ２の圧力が遮蔽空間８３の不活性ガスの圧力よりも大きくなると、第２ダイアフラム８２の中央部８２ａは第２ベースプレート８１側に変形する。これにより遮蔽空間６３、８３の容積が小さくなると、内部空間５１に収容可能な低圧燃料の容積が大きくなり、低圧燃料の圧力の上昇が抑制される。

また、図３（ａ）、（ｂ）に示すように、第１領域Ｒ１の圧力が遮蔽空間６３の不活性ガスの圧力よりも小さくなると、第１ダイアフラム６２の中央部６２ａは第１ベースプレート６１とは反対側に変形する。同様に、第２領域Ｒ２の圧力が遮蔽空間８３の不活性ガスの圧力よりも小さくなると、第２ダイアフラム８２の中央部８２ａは第２ベースプレート８１とは反対側に変形する。これにより遮蔽空間６３、８３の容積が大きくなると、内部空間５１に収容可能な低圧燃料の容積が小さくなり、低圧燃料の圧力の低下が抑制される。これにより、低圧燃料の圧力脈動が低減される。

一方、第１ダイアフラム６２と第２ダイアフラム８２とはそれぞれ別々の固有振動数を有している。また、第１ダイアフラム６２と第２ダイアフラム８２とが同時に使用される場合には、各固有振動数とは異なる合成固有振動数を有する。第１ダイアフラム６２と第２ダイアフラム８２とが同時に使用される場合に、低圧燃料の圧力脈動の周波数が第１ダイアフラム６２と第２ダイアフラム８２との合成固有振動数（以下、単に合成固有振動数という）に一致すると、第１ダイアフラム６２と第２ダイアフラム８２との振動の幅が大きくなる現象、すなわち共振が生じる。

低圧燃料の供給経路２１ａにおいては、プランジャ２５の往復動に伴い高圧ポンプ２０への低圧燃料の吸入が周期的に実施されるのに起因して、低圧燃料の圧力脈動が生じる。そのため、ポンプ回転速度Ｒが合成固有振動数に対応する合成固有回転速度Ｒｃ（図４参照）と等しくなると、第１ダイアフラム６２と第２ダイアフラム８２とが共振する。第１ダイアフラム６２と第２ダイアフラム８２との共振が生じると、低圧燃料の脈動振幅が増大する。これにより、低圧配管１３の圧力のピーク値（以下、圧力ピーク値という）Ｐが接続コネクタ１５の限界圧力Ｐｇを超えた場合、接続コネクタ１５に不具合が生じることが懸念される。

本実施形態のダンパ４０は、上記問題を解決するために、状態切替部７０を備える。状態切替部７０は、第１ダイアフラム６２及び第２ダイアフラム８２に低圧燃料が供給される第１状態と、第１ダイアフラム６２に低圧燃料が供給され、かつ、第２ダイアフラム８２に低圧燃料が供給されない第２状態と、を切り替える。本実施形態のダンパ４０では、状態切替部７０が第１状態と第２状態とを切り替えることで、低圧燃料の脈動低減に用いられるダイアフラムの数を切り替える。これにより、低圧燃料の脈動低減に用いられるダイアフラムの固有振動数が切り替わり、圧力ピーク値Ｐが接続コネクタ１５の限界圧力Ｐｇを超えないように制御している。以下に、その原理を説明する。

図４には、第１ダイアフラム６２のみを用いる状態におけるポンプ回転速度Ｒと圧力ピーク値Ｐとの関係を示すグラフＦ１（破線）と、第１ダイアフラム６２と第２ダイアフラム８２とを用いる状態におけるポンプ回転速度Ｒと圧力ピーク値Ｐとの関係を示すグラフＦ２（一点鎖線）と、が示されている。グラフＦ１とグラフＦ２とは、交点Ｍにより交差している。以下、交点Ｍにおける圧力ピーク値Ｐを基準圧力値Ｐｍと呼び、交点Ｍにおけるポンプ回転速度Ｒを基準回転速度Ｒｍと呼ぶ。また、ポンプ回転速度Ｒが基準回転速度Ｒｍ以下の領域を低回転速度領域Ｒｄと呼び、ポンプ回転速度Ｒが基準回転速度Ｒｍ以上の領域を高回転速度領域Ｒｕと呼ぶ。なお、本実施形態では、基準回転速度Ｒｍは約１５００ｒｐｍである。そのため、低回転速度領域Ｒｄはアイドリング時の回転速度領域に相当し、高回転速度領域Ｒｕは走行時の回転速度領域に相当する。

第１ダイアフラム６２のみを用いる状態におけるグラフＦ１では、ポンプ回転速度Ｒが第１ダイアフラム６２の固有振動数に対応する単独固有回転速度Ｒｆと等しくなると、第１ダイアフラム６２が共振し、圧力ピーク値Ｐが限界圧力Ｐｇを超える。一方、第１ダイアフラム６２と第２ダイアフラム８２との両方を用いる状態におけるグラフＦ２では、ポンプ回転速度Ｒが合成固有回転速度Ｒｃと等しくなると、第１ダイアフラム６２と第２ダイアフラム８２とが共振し、圧力ピーク値Ｐが限界圧力Ｐｇを超える。

本発明者は、単独固有回転速度Ｒｆと合成固有回転速度Ｒｃとが互いに異なる領域に存在することに気が付いた。状態切替部７０は、この知見に基づいて、第１ダイアフラム６２のみを用いる状態と、第１ダイアフラム６２と第２ダイアフラム８２との両方を用いる状態と、を切り替えて用い、圧力ピーク値Ｐが限界圧力Ｐｇを超えることを抑制するための構成である。

具体的には、状態切替部７０は、第１ダイアフラム６２と第２ダイアフラム８２との両方を用いる状態を、第１ダイアフラム６２及び第２ダイアフラム８２に低圧燃料が供給される第１状態により実現する。また、状態切替部７０は、第１ダイアフラム６２のみを用いる状態を、第１ダイアフラム６２に低圧燃料が供給され、かつ、第２ダイアフラム８２に低圧燃料が供給されない第２状態により実現する。そして、第１状態と第２状態とを切り替え可能とすることで、ポンプ回転速度Ｒによらず圧力ピーク値Ｐが限界圧力Ｐｇを超えることを抑制することが可能となった。

次に、状態切替部７０について説明する。図２に示すように、状態切替部７０は、連通部材７１と第１ダイアフラム６２とを備える。つまり、第１ダイアフラム６２は、第１ダイアフラム部６０の一部を構成するとともに、状態切替部７０の一部を構成する。

連通部材７１は、円環状をなす金属製の平板であり、第１ベースプレート６１の連通経路２１ｂ側に、軸方向Ｘに直交する向きに配置されている。連通部材７１の板厚は、第１ダイアフラム６２の板厚よりも厚く、第１領域Ｒ１の圧力に応じて変形することが抑制されている。連通部材７１の外縁部７１ａは、全周に亘ってケーシング５０に固定されている。連通部材７１には、第１領域Ｒ１と第２領域Ｒ２とを連通する貫通孔７３が形成されている。

貫通孔７３は、連通部材７１の略中央に配置されており、連通経路２１ｂに対向する位置に配置されている。また、貫通孔７３は、第１ダイアフラム６２の中央部６２ａと傾斜部６２ｃとに対向する。そのため、第１ダイアフラム６２の中央部６２ａと傾斜部６２ｃとは、貫通孔７３を介して、連通経路２１ｂに対向する位置に配置されている。貫通孔７３の径は、中央部６２ａの外径よりも大きく、中央部６２ａは貫通孔７３を挿通可能に設けられている。

上述したように、第１ダイアフラム６２は、第１領域Ｒ１の圧力により変形可能であり、貫通孔７３は、第１ダイアフラム６２の変形により開閉される。例えば、図３（ｃ）に示すように、第１領域Ｒ１の圧力が遮蔽空間６３の不活性ガスの圧力よりも大きくなると、第１ダイアフラム６２の中央部６２ａが第１ベースプレート６１側に変形する。第１領域Ｒ１の圧力が後述する所定圧力以上となると、第１ダイアフラム６２は連通部材７１から離間した状態となる。これにより、貫通孔７３が開放されて第１領域Ｒ１と第２領域Ｒ２とが連通し、第１ダイアフラム６２と第２ダイアフラム８２とに低圧燃料が供給される第１状態が実現される。

また、図３（ａ）、（ｂ）に示すように、第１領域Ｒ１の圧力が所定圧力よりも小さくなると、第１ダイアフラム６２は第１ダイアフラム６２の中央部６２ａが連通部材７１側に変形する。この結果、第１ダイアフラム６２の中央部６２ａは、連通部材７１よりも連通経路２１ｂ側に突出し、第１ダイアフラム６２の傾斜部６２ｃが連通部材７１の貫通孔７３周りの側面と接触する。これにより、貫通孔７３が閉鎖されて第１領域Ｒ１と第２領域Ｒ２とが遮断され、貫通孔７３が閉鎖された状態となり、第１ダイアフラム６２に低圧燃料が供給され、かつ、第２ダイアフラム８２に低圧燃料が供給されない第２状態が実現される。

つまり、第１ダイアフラム６２は、第１領域Ｒ１の圧力により変形し、状態切替部７０は、第１ダイアフラム６２の変形により第１状態と第２状態とを切り替える。本実施形態の状態切替部７０では、第１状態と第２状態とを切り替える所定圧力が、基準圧力値Ｐｍ（図４参照）と等しくなるように設定されている。従って、第１ダイアフラム６２は、ポンプ回転速度Ｒが基準回転速度Ｒｍ以上となり、圧力ピーク値Ｐが基準圧力値Ｐｍ以上となると、第１状態となる。第１状態では、第１ダイアフラム６２と第２ダイアフラム８２とが低圧燃料の脈動低減に用いられ、その固有振動数が合成固有回転速度Ｒｃとなる。図４に示すように、合成固有回転速度Ｒｃは基準回転速度Ｒｍよりも小さなポンプ回転速度Ｒに設定されている。そのため、高回転速度領域Ｒｕにおいて圧力ピーク値Ｐが限界圧力Ｐｇを超えることを抑制することができる。

また、第１ダイアフラム６２は、ポンプ回転速度Ｒが基準回転速度Ｒｍよりも小さく、圧力ピーク値Ｐが基準圧力値Ｐｍよりも小さくなると、第２状態となる。第２状態では、第１ダイアフラム６２のみが低圧燃料の脈動低減に用いられ、その固有振動数が単独固有回転速度Ｒｆとなる。図４に示すように、単独固有回転速度Ｒｆは基準回転速度Ｒｍ以上のポンプ回転速度Ｒに設定されている。そのため、低回転速度領域Ｒｄにおいて圧力ピーク値Ｐが限界圧力Ｐｇを超えることを抑制することができる。

すなわち、本実施形態のダンパ４０によれば、すべてのポンプ回転速度Ｒにおいて、圧力ピーク値Ｐが限界圧力Ｐｇを超えることを抑制することができる。なお、第１状態と第２状態とを切り替える所定圧力は、貫通孔７３の開口面積や第１ダイアフラム６２の材質を含む複数のパラメータによって、基準圧力値Ｐｍと等しくなるように調整される。

以上説明した本実施形態によれば、以下の効果を奏する。

ダンパ４０は、第１状態と第２状態とを切り替える状態切替部７０を備える。そのため、第１ダイアフラム６２及び第２ダイアフラム８２に低圧燃料が供給されると、第１ダイアフラム６２と第２ダイアフラム８２とが共振する場合には、状態切替部７０を第２状態に切り替え、第１ダイアフラム６２のみが変形するように切り替える。これにより、第１ダイアフラム６２と第２ダイアフラム８２との共振を抑制することができる。また、第１ダイアフラム６２に低圧燃料が供給され、第２ダイアフラム８２に低圧燃料が供給されないと、第１ダイアフラム６２が共振する場合には、状態切替部７０を第１状態に切り替える。これにより、第１ダイアフラム６２と第２ダイアフラム８２とが変形するように切り替えることで、第１ダイアフラム６２の共振を抑制することができる。このダンパ４０によれば、第１ダイアフラム６２及び第２ダイアフラム８２の共振を好適に抑制することができる。これにより、低圧燃料の脈動振幅が増大することを好適に抑制することができる。

状態切替部７０は、第１ダイアフラム部６０の第１ダイアフラム６２の変形により第１状態と第２状態とを切り替える。そのため、状態切替部７０は、第１ダイアフラム６２とは別に第１状態と第２状態とを切り替えるための部材を有する必要がなく、ダンパ４０の構成を簡略化することができる。

第１ダイアフラム部６０では、第１ベースプレート６１の第１領域Ｒ１側に第１ダイアフラム６２が設けられ、第１ベースプレート６１と第１ダイアフラム６２との間に遮蔽空間６３が形成されている。そのため、遮蔽空間６３が形成されていない構成に比べて、第１領域Ｒ１圧力に対する第１ダイアフラム６２の変形感度が低下するものとなっている。従って、第１領域Ｒ１において、周期的に実施される高圧ポンプ２０への低圧燃料の吸入に応じた状態切替が生じにくくなり、過度に状態切替が生じることを抑制することができる。

第１ダイアフラム６２は、第１領域Ｒ１の圧力により変形する。そのため、第１状態と第２状態とを切り替えるためのアクチュエータを備える必要がなく、ダンパ４０の構成を簡略化することができる。

具体的には、第１ダイアフラム６２は、第１領域Ｒ１の圧力が基準圧力値Ｐｍ以上となり、それに伴って、高圧ポンプ２０のポンプ回転速度Ｒが基準回転速度Ｒｍ以上となる場合に、連通部材７１から離間し、貫通孔７３を開放する。また、第１ダイアフラム６２は、第３領域Ｒ３の圧力が基準圧力値Ｐｍよりも小さく、それに伴って、高圧ポンプ２０のポンプ回転速度Ｒが基準回転速度Ｒｍよりも小さい場合に、連通部材７１と接触し、貫通孔７３を閉鎖する。

つまり、ダンパ４０は、高圧ポンプ２０のポンプ回転速度Ｒが基準回転速度Ｒｍ以上となる場合に第１状態となる。基準回転速度Ｒｍは、第１ダイアフラム６２の単独固有回転速度Ｒｆよりも小さなポンプ回転速度Ｒに設定されている。そのため、ポンプ回転速度Ｒが単独固有回転速度Ｒｆと等しい場合に第１状態となるため、第１ダイアフラム６２が共振することを抑制することができる。

また、ダンパ４０は、高圧ポンプ２０のポンプ回転速度Ｒが基準回転速度Ｒｍよりも小さい場合に第２状態となる。基準回転速度Ｒｍは、第１ダイアフラム６２と、第２ダイアフラム８２と、の合成固有回転速度Ｒｃよりも大きなポンプ回転速度Ｒに設定されている。そのため、ポンプ回転速度Ｒが合成固有回転速度Ｒｃと等しい場合に第２状態となるため、第１ダイアフラム６２と第２ダイアフラム８２とが共振することを抑制することができる。

第１ダイアフラム部６０と第２ダイアフラム部８０とは、それぞれ１つのダイアフラムを含む。そのため、第１ダイアフラム部６０と第２ダイアフラム部８０との少なくとも一方が、複数のダイアフラムを含む場合に比べて、ダンパ４０の構成を簡略化することができる。

（第２実施形態）
次に第２実施形態に係るダンパ１４０について図５、６を用いて説明する。第２実施形態に係るダンパ１４０は、第１実施形態に係るダンパ４０と比べて、状態切替部の構成が異なる。そのため、以下では、第２実施形態に係るダンパ１４０の状態切替部１７０について説明する。なお図５、６において、先の図２に示した構成と同一の構成については、便宜上、同一の符号を付して説明を省略する。

状態切替部１７０が、第１実施形態の状態切替部７０と異なる点は、状態切替のための切替ダイアフラム１７２を、第１ダイアフラム６２及び第２ダイアフラム８２とは別個に備えている点である。図５に示すように、状態切替部１７０は、第２領域Ｒ２内に設けられており、第２領域Ｒ２を、第１領域Ｒ１側の第４領域Ｒ４と、第３領域Ｒ３側の第５領域Ｒ５と、に区画している。状態切替部１７０は、中間ダイアフラム部の一例である。

状態切替部１７０は、連通部材１７１と切替ダイアフラム１７２とを備える。図５（ａ）、（ｂ）に示すように、連通部材１７１は、円環状をなす金属製の平板であり、軸方向Ｘに直交する向きに配置されている。連通部材１７１の板厚は、第１ダイアフラム６２の板厚よりも厚く、第４領域Ｒ４の圧力に応じて変形することが抑制されている。連通部材１７１の外縁部１７１ａは、全周に亘ってケーシング５０に固定されている。連通部材１７１には、第４領域Ｒ４と第５領域Ｒ５とを連通する貫通孔１７３が形成されている。貫通孔１７３は、連通部材１７１の略中央に配置されている。

図５（ａ）、（ｃ）に示すように、切替ダイアフラム１７２は、円形をした金属製の薄板であり、その中央部１７２ａが連通部材１７１側に突出した皿状をしている。中央部１７２ａは、軸方向Ｘに直交する向きに配置されており、円形をしている。中央部１７２ａの外径は、貫通孔１７３の径よりも小さく、中央部１７２ａは貫通孔１７３を挿通可能な大きさに設けられている。中央部１７２ａの周りには、ケーシング５０の径方向に拡径するのに伴って、連通部材１７１とは反対側に傾斜する傾斜部１７２ｂが設けられている。また、傾斜部１７２ｂの周りには、軸方向Ｘに直交する向きに配置された外周部１７２ｃが設けられている。なお、状態切替部１７０は、ベースプレートを備えておらず、切替ダイアフラム１７２は、ベースプレートとの間に遮蔽空間を区画形成していない。

切替ダイアフラム１７２の中央部１７２ａと傾斜部１７２ｂとは、貫通孔１７３に対向する位置に配置されている。また、切替ダイアフラム１７２の中央部１７２ａと傾斜部１７２ｂとは、外周部１７２ｃに比べて連通部材１７１側、つまり連通経路２１ｂ側に突出している。外周部１７２ｃの外縁部１７２ｄは、連通部材１７１よりも第２ダイアフラム部８０側において、全周に亘ってケーシング５０に固定されている。切替ダイアフラム１７２の外周部１７２ｃには、複数の貫通孔１７４が形成されている。貫通孔１７４は、ケーシング５０の周方向において等間隔に配置されており、第４領域Ｒ４と第５領域Ｒ５とを連通している。

図６に示すように、切替ダイアフラム１７２は、第４領域Ｒ４の圧力により変形可能であり、貫通孔１７３は、切替ダイアフラム１７２の変形により開閉される。例えば、図６（ｃ）に示すように、第４領域Ｒ４の圧力が基準圧力値Ｐｍ以上となると、切替ダイアフラム１７２の中央部１７２ａは連通部材１７１とは反対側に変形する。これにより、切替ダイアフラム１７２は、連通部材１７１から離間した開放状態となる。切替ダイアフラム１７２が開放状態になることで、第４領域Ｒ４と第５領域Ｒ５とが連通し、第１ダイアフラム６２と第２ダイアフラム８２とに低圧燃料が供給される第１状態が実現される。

また、図６（ａ）、（ｂ）に示すように、第４領域Ｒ４の圧力が基準圧力値Ｐｍよりも小さくなると、切替ダイアフラム１７２の中央部１７２ａは連通部材１７１側に変形する。この結果、切替ダイアフラム１７２の中央部１７２ａは、連通部材１７１よりも連通経路２１ｂ側に突出するとともに、切替ダイアフラム１７２の傾斜部１７２ｂが連通部材１７１の貫通孔１７３周りの側面と接触し、中央部１７２ａと傾斜部１７２ｂとにより貫通孔１７３が閉鎖される。つまり、切替ダイアフラム１７２は、連通部材１７１に接触して貫通孔１７３を閉鎖する閉鎖状態となる。切替ダイアフラム１７２が閉鎖状態になることで、第３領域Ｒ３と第４領域Ｒ４とが遮断され、第１ダイアフラム６２に低圧燃料が供給されない第２状態が実現される。

つまり、切替ダイアフラム１７２は、第４領域Ｒ４の圧力により変形し、状態切替部１７０は、切替ダイアフラム１７２の変形により第１状態と第２状態とを切り替える。本実施形態のダンパ１４０によれば、すべてのポンプ回転速度Ｒにおいて、圧力ピーク値Ｐが限界圧力Ｐｇを超えることを抑制することができる。

以上説明した本実施形態によれば、状態切替部１７０は、切替ダイアフラム１７２の変形により第１状態と第２状態とを切り替える。切替ダイアフラム１７２は、第１ダイアフラム６２及び第２ダイアフラム８２とは別個に設けられている。そのため、例えば、第１ダイアフラム６２が切替ダイアフラムを兼ねる場合のように、第１ダイアフラム６２に求められる性能により、切替ダイアフラムの形状が複雑化することがない。従って、状態切替部１７０の構成を簡略化することができる。

状態切替部１７０には、ベースプレートが備えられておらず、切替ダイアフラム１７２とベースプレートとの間に遮蔽空間が区画形成されていない。そのため、遮蔽空間が形成されている構成に比べて、第４領域Ｒ４の圧力に対する切替ダイアフラム１７２の変形感度を向上させることができる。

状態切替部１７０は、第２領域Ｒ２に配置されている。第２領域Ｒ２に流入する低圧燃料は、第１ダイアフラム６２により、高圧ポンプ２０への低圧燃料の吸入の影響が抑制されている。そのため、切替ダイアフラム１７２の変形感度を向上させた場合でも、周期的に実施される高圧ポンプ２０への低圧燃料の吸入に応じた状態切替が生じにくく、過度に状態切替が生じることを抑制することができる。

切替ダイアフラム１７２は、第４領域Ｒ４の圧力により開放状態と閉鎖状態とで切り替わる。そのため、切替ダイアフラム１７２の状態を切り替えるためのアクチュエータを備える必要がなく、ダンパ１４０の構成を簡略化することができる。

（第３実施形態）
次に第３実施形態に係るダンパ２４０について図７を用いて説明する。第３実施形態に係るダンパ２４０は、第２実施形態に係るダンパ１４０と比べて、状態切替部１７０の構成が異なる。なお図７において、先の図５に示した構成と同一の構成については、便宜上、同一の符号を付して説明を省略する。

図７に示すように、状態切替部１７０は、連通部材２７１と、切替ベースプレート２６１と、切替ダイアフラム２６２と、を備える。なお、連通部材２７１は、連通部材７１と略同一の構造をしているため、連通部材７１の符号に「２００」を加えた符号を伏して、その説明を省略する。また、切替ベースプレート２６１及び切替ダイアフラム２６２は、第１ベースプレート６１及び第１ダイアフラム６２と略同一の構造をしているため、第１ベースプレート６１及び第１ダイアフラム６２の符号に「２００」を加えた符号を伏して、その説明を省略する。

本実施形態のダンパ２４０では、切替ベースプレート２６１及び切替ダイアフラム２６２は、第１ベースプレート６１及び第１ダイアフラム６２と略同一の構造をしている。そのため、異なる構造とされている場合に比べて、ダンパ２４０の構成を簡略化することができる。

（第４実施形態）
次に第４実施形態に係るダンパ３４０について図８を用いて説明する。第４実施形態に係るダンパ３４０は、第２実施形態に係るダンパ１４０と比べて、第１ダイアフラム部６０が第３ベースプレート３６１及び第３ダイアフラム３６２を備え、第２ダイアフラム部８０が第４ベースプレート３８１及び第４ダイアフラム３８２を備える点で異なる。なお図８において、先の図５に示した構成と同一の構成については、便宜上、同一の符号を付して説明を省略する。

図８に示すように、第３ベースプレート３６１及び第３ダイアフラム３６２は、第１ベースプレート６１及び第１ダイアフラム６２よりも連通経路２１ｂ側に設けられている。また、第４ベースプレート３８１及び第４ダイアフラム３８２は、第２ベースプレート８１及び第２ダイアフラム８２よりも連通経路２１ｂとは反対側に設けられている。なお、第３ベースプレート３６１及び第３ダイアフラム３６２は、第１ベースプレート６１及び第１ダイアフラム６２と略同一の構造をしているため、第１ベースプレート６１及び第１ダイアフラム６２の符号に「３００」を加えた符号を伏して、その説明を省略する。また、なお、第４ベースプレート３８１及び第４ダイアフラム３８２は、第２ベースプレート８１及び第２ダイアフラム８２と略同一の構造をしているため、第２ベースプレート８１及び第２ダイアフラム８２の符号に「３００」を加えた符号を伏して、その説明を省略する。

本実施形態のダンパ３４０では、第１ダイアフラム部６０が、２つのダイアフラムを含む。そのため、単独固有回転速度Ｒｆは、第１ダイアフラム６２の固有振動数と、第３ダイアフラム３６２の固有振動数と、の合成固有振動数に対応する回転速度となる。したがって、１つのダイアフラムのみを含む場合に比べて、単独固有回転速度Ｒｆを容易に調整することができる。

また、本実施形態のダンパ３４０では、第１ダイアフラム部６０及び第２ダイアフラム部８０が、それぞれ２つのダイアフラムを含む。そのため、第１ダイアフラム部６０と第２ダイアフラム部８０との少なくとも一方が、１つのダイアフラムのみを含む場合に比べて、合成固有回転速度Ｒｃを容易に調整することができる。

（他の実施形態）
外周部１７２ｃに形成される貫通孔１７４を図５（ｃ）に例示したが、貫通孔７３の形状や個数はこれに限定されない。

第１ダイアフラム６２の形状を図２に例示したが、これに限定されず、公知の形状のダイアフラムに適用することができる。他のダイアフラムやケーシング５０の形状についても同様である。

第１ダイアフラム部６０及び第２ダイアフラム部８０は、１つ以上のダイアフラムを含んでいればよく、その個数は限定されない。例えば、図９に例示されるダンパ４４０のように、第１ダイアフラム部６０が１つのダイアフラムを含み、第２ダイアフラム部８０が複数のダイアフラムを含んでいてもよい。

ダンパ４０が高圧ポンプ２０との内部に配置され、高圧ポンプ２０と一体に形成されている形態を例示したが、これに限定されず、ダンパ４０が高圧ポンプ２０の外部に配置され、高圧ポンプ２０と別体に形成されていてもよい。

１０…燃料供給システム、２１ａ…供給経路、２１ｂ…連通経路、２３…吸入弁、３２…制御装置、４０…ダンパ、５０…ケーシング、５１…内部空間、６０…第１ダイアフラム部、６２…第１ダイアフラム、６４…貫通孔、７０…状態切替部、７１…連通部材、７３…貫通孔、８０…第２ダイアフラム部、８２…第２ダイアフラム、１７０…状態切替部、１７１…連通部材、１７２…切替ダイアフラム、１７３…貫通孔、１７４…貫通孔、Ｐ…圧力ピーク値、Ｐｇ…限界圧力、Ｐｍ…基準圧力値、Ｒ…ポンプ回転速度、Ｒｃ…合成固有回転速度、Ｒｆ…単独固有回転速度、Ｒｍ…基準回転速度。

Claims (10)

1. 燃料を周期的に吸入及び吐出する燃料ポンプ（２０）を備える燃料供給システム（１０）に適用され、前記燃料ポンプに低圧燃料を供給する供給経路から分岐する連通経路に設けられるパルセーションダンパ（４０）であって、
   前記連通経路に連通する内部空間を有するケーシング（５０）と、
   前記内部空間を、前記連通経路側から第１領域と、第２領域と、第３領域と、に区画する第１ダイアフラム部（６０）及び第２ダイアフラム部（８０）と、を備え、
   前記第１ダイアフラム部は、第１ダイアフラム（６２）を含み、前記第１領域と前記第２領域とを区画し、
   前記第２ダイアフラム部は、第２ダイアフラム（８２）を含み、前記第２領域と前記第３領域とを区画し、
   前記第１ダイアフラム及び前記第２ダイアフラムに前記低圧燃料が供給される第１状態と、前記第１ダイアフラムに前記低圧燃料が供給され、かつ、前記第２ダイアフラムに前記低圧燃料が供給されない第２状態と、を切り替える状態切替部（７０、１７０）を備えるパルセーションダンパ。
2. 前記第１ダイアフラム部は、前記ケーシングに固定されたベースプレート（６１）を含み、
   前記第１ダイアフラム（６２）は、前記ベースプレートの前記第１領域側に設けられ、前記ベースプレートとの間に遮蔽空間を形成し、
   前記状態切替部は、前記第１ダイアフラムを含み、前記第１ダイアフラムの弾性変形により、前記第１状態と前記第２状態とを切り替える請求項１に記載のパルセーションダンパ。
3. 前記第１ダイアフラムは、前記第１領域の圧力により弾性変形する請求項２に記載のパルセーションダンパ。
4. 前記第２領域に、前記状態切替部として、切替ダイアフラム（１７２、２６２）を含む中間ダイアフラム部（１７０）が設けられており、
   前記切替ダイアフラムの弾性変形により、前記第１状態と前記第２状態とを切り替える請求項１に記載のパルセーションダンパ。
5. 前記中間ダイアフラム部は、前記第２領域を前記第１領域側の第４領域と前記第３領域側の第５領域とに区画し、
   前記切替ダイアフラムは、前記第４領域の圧力により弾性変形する請求項４に記載のパルセーションダンパ。
6. 前記第１ダイアフラム部及び前記第２ダイアフラム部は、１つ、或いは複数のダイアフラムを含み、
   前記第１ダイアフラムと前記第２ダイアフラムとの少なくとも一方は、１つのダイアフラムのみを含む請求項１から請求項５までのいずれか一項に記載のパルセーションダンパ。
7. 前記第１ダイアフラムと前記第２ダイアフラムとは、１つのダイアフラムのみを含む請求項６に記載のパルセーションダンパ。
8. 前記第１ダイアフラム部及び前記第２ダイアフラム部は、１つ、或いは複数のダイアフラムを含み、
   前記第１ダイアフラムと前記第２ダイアフラムとは、複数のダイアフラムを含む請求項１から請求項７までのいずれか一項に記載のパルセーションダンパ。
9. 燃料を周期的に吸入及び吐出する燃料ポンプ（２０）と、
   前記燃料ポンプに低圧燃料を供給する供給経路から分岐する連通経路に設けられ、前記燃料ポンプと一体に、または、前記燃料ポンプと別体に設けられた請求項１から請求項８までのいずれか一項に記載のパルセーションダンパ（４０）と、
   を備える燃料供給システム。
10. 前記状態切替部（７０、１７０）は、前記燃料ポンプの回転速度が所定の基準回転速度（Ｒｍ）以上の場合に前記第１状態となり、前記燃料ポンプの回転速度が前記基準回転速度よりも小さい場合に前記第２状態となり、
    前記基準回転速度は、前記第１ダイアフラムと前記第２ダイアフラムとの合成固有振動数に対応する合成固有回転速度（Ｒｃ）よりも大きく、かつ、前記第１ダイアフラムの固有振動数に対応する単独固有回転速度（Ｒｆ）よりも小さな回転速度に設定されている請求項９に記載の燃料供給システム。

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