JP4941324B2 - 燃料圧力調整器およびそれを用いた燃料供給装置 - Google Patents

Description

この発明は、車両などの燃料タンク内に装着され、エンジンに燃料を噴射するインジェクタに燃料を加圧して供給する燃料供給装置を構成する部材のうち、燃料圧力を所定の値に調整する燃料圧力調整器に関し、詳しくはこの燃料圧力調整器の内部構造に関するものである。

排ガス規定および燃費改善を図るには、適切な燃料量をインジェクタへ供給するとともに、このインジェクタが燃料を霧状に噴射することが必要となり、そのためには、インジェクタに供給する燃料の圧力を一定に保つことが欠かせない。そこで、燃料ポンプで加圧された燃料を濾過する燃料フィルタの次段に燃料圧力調整器を配設することが広く知られている。

この燃料圧力調整器の構造の一例を示すと、ケーシング内をダイアフラムにて圧力室と背圧室に区画形成するとともに、このダイアフラムに固着させ、両室間を連通する弁孔を備えた可動弁体、圧力室側に具備させた固定弁体、および背圧室に備えられ、可動弁体を固定弁体に着座させるスプリングとで構成されたものがある。この場合、燃料ポンプで加圧された燃料が圧力室に流入することで、この圧力室での燃圧により受ける力と、スプリングの付勢力とが釣り合う位置にダイアフラムが絶えず移動、換言すると、両弁体間での着座および離間を繰り返すことで、背圧室からの燃料排出量を調整し、燃料フィルタからインジェクタに向けて供給される燃料の圧力を一定に保つようにしている。

また、圧力室をさらに、固定弁体を保持する固定弁ガイドによって、燃料入口側とダイアフラム側に仕切るとともに両者を連通させる構造とすることで、小型化がなされており、それ故に、燃料供給装置の一部材として燃料タンク内に収容されることが可能となっている。このため、背面室からの排出燃料、すなわち余剰燃料がダイレクトに燃料タンク内に戻されることで、燃料タンクとエンジンの間に配設される場合と比べ、余剰燃料がエンジンの熱で加熱されることがなく、燃料タンク内での燃料蒸気や気泡の発生を抑制することができる。

ここで、燃料圧力調整器からの余剰燃料を燃料タンク内に排出する際、昇圧された余剰燃料が、狭い流路から大気圧中に放出されるときの大きな流動音が発生し易い。これは、燃料ポンプによって数百キロパスカルに昇圧された燃料を、短い距離の中で一気に大気圧にまで下げることによるものである。そのため、この流動音、すなわち燃料圧力調整器からの余剰燃料排出時の減圧沸騰音による騒音がクローズアップされることになる。

その理由は、最近の技術革新により、エンジンの振動あるいは騒音の低減が顕著であり、これに伴う、車両の静粛性の一段の向上によるところが大きい。つまり、この静粛性が、その車両の感性品質を大きく左右することから、前述した余剰燃料排出時の騒音とて例外ではなく、この騒音が燃料タンクを伝播することによる、感性品質の低下、すなわち、運転者などに不安、不快感を与えることによる、車両の居住性や商品性の低下は避ける必要がある。そこで余剰燃料排出口に、遮音効果をもたらす迷路部材、すなわちサイレンサ（例えば、特許文献１参照）や、燃圧を燃料タンクの圧力まで段階的に低下させる固定絞り弁（例えば、特許文献２参照）を付加し、発生する減圧沸騰音を抑制することが開示されている。

特許第３８５８２７２号公報（第９頁第４９行〜第１０頁第５行、図１２） 特許第３０６７６２６号公報（第３頁左欄第１２行〜第１６行、図２）

減圧沸騰音を低減するには、このように部材の追加を余儀なくされ、特に特許文献１の燃料圧力調整器では、調整器そのものの大型化を招いてしまい、燃料タンク内でのレイアウトの制約など、燃料供給装置としての搭載性が悪化する、という問題点があった。この点、特許文献２の燃料圧力調整器ではやや改善されるものの、固定絞り弁が突出している分、調整圧力作業（調整器組み立て後の、スプリングのバネ荷重調整）のやり難さは否めず、逆に、調整圧力作業後に固定絞り弁を付加すると、この固定絞り弁での流路抵抗によって調整圧力が高まってしまうという弊害を引き起こしてしまう。

そもそも、サイレンサにしろ、固定絞り弁にしろ、減圧沸騰音が起きてしまうからこそ、必要となるのであって、然るに、この発明は、減圧沸騰音の発生そのものを抑制できる燃料圧力調整器を得ることを目的とするものである。

発明者による実験・検証によって、減圧沸騰音の発生源はバルブシートのシール面（前述した固定弁体と可動弁体との接触面）の直下であることを突き止めた。よって、この発明に係る燃料圧力調整器は、燃料ポンプからの燃料入口を有するケースと上記燃料ポンプが配設された燃料タンクへの燃料出口を有するハウジングとで構成されるケーシング、上記ケース内に揺動可能に位置する固定側バルブユニット、上記ケースおよびハウジングが固着される際に固定されることで上記ケーシング内を圧力室および背圧室に区画形成するダイアフラムおよび上記圧力室と背圧室の間を連通する連通孔を設けたバルブシートを備え、上記固定側バルブユニットと接離する可動側バルブユニット、この可動側バルブユニットを上記固定側バルブユニットへ接触せしめるスプリング、とを備え、上記バルブシートの連通孔は、上記圧力室に向けた開口と上記背圧室に向けた開口とではその径が上記圧力室に向けた開口の方が大きく、かつ、上記バルブシートの連通孔における上記圧力室に向けた開口の径から上記背圧室に向けた開口の径への絞り部がエッジ状に形成されたものである。

この発明は以上説明したように、車両の感性品質の向上に大きく貢献できる、安価で小型な燃料圧力調整器を得ることができ、その結果、燃料タンク内における搭載性を高めた燃料供給装置を提供することが可能となる。

実施の形態１．
図１はこの発明の実施の形態１における燃料圧力調整器の外観斜視図、図２は図１における分解斜視図、図３は図１における断面図である。

図１に示すように、燃料圧力調整器（以下、プレッシャーレギュレータと称す）１０１は、その外観面において、ケース１とハウジング２で構成されており、より詳しくは、ケース１の鍔部１ａ（図２参照）をハウジング２の受け部２ａ（図２参照）に圧挿入し、受け部２ａの先端２ａ１を内側に折り曲げカシメすることで、ケース１とハウジング２は固着されケーシング２１として機能する。ケース１には燃料入口１ｂが、また、ハウジング２には燃料出口２ｂ（図３参照）がそれぞれ形成され、然るに、燃料は矢印で示す如く、紙面上、上方向から下方向に向けて流れることになる。なお、燃料は周知の通り、燃料ポンプおよび燃料フィルタ（ともに図示せず）で加圧・濾過されたものが燃料入口１ｂに達し、このプレッシャーレギュレータ１０１にて、インジェクタ（図示せず）に向けて供給される燃料の圧力を所定値に保った結果、余剰となった燃料が燃料出口２ｂから排出される。このとき、このプレッシャーレギュレータ１０１が配設される燃料供給装置が図示しない燃料タンク内に装着されることから、上述した「余剰となった燃料」は直接、燃料タンク内に戻され、再び燃料ポンプにて吸引・加圧されることになる。また、このプレッシャーレギュレータ１０１を、燃料フィルタとインジェクタ間の燃料供給ライン（例えば燃料フィルタケース）に液密に接続させるために、ケース１にＯリング３が具備されている。

図２に示すように、ハウジング２のカップ部２ｃには、燃料出口２ｂと干渉しないように、すなわち、その内径部が燃料流路となるようなスプリング４が、カップ部２ｃの底面に設けた凸部２ｃ１および後述するスプリングガイド５（図３参照）が位置決めとなって備わっている。このスプリング４はスプリングガイド５を介して、ダイアフラム６を紙面上、上方向に付勢しているが、ダイアフラム６の外径は鍔部１ａとほぼ同等であることから、前述したケース１とハウジング２の固着の際に、このダイアフラム６も固着、すなわち、鍔部１ａと受け部２ａの間に介在されることになり、然るに、ケーシング２１はダイアフラム６によって２室に区画形成されている。これら２室は、ダイアフラム６の紙面上、上側、すなわちケース１側を圧力室、下側、すなわちハウジング２側を背圧室と、それぞれ呼んでいる。

図３に示すように、スプリング４の付勢によるスプリングガイド５の移動にダイアフラム６が追従するよう、ダイアフラム６をスプリングガイド５とアーマチュア７とで挟持させ、これら両部材をカシメなどで固着させている。ここで、アーマチュア７には、このアーマチュア７の表面から突出するように、筒状の部材であるバルブシート８が圧入されており、然るに、このバルブシート８の連通孔８ａによって、ダイアフラム６で区画形成された２室を連通、具体的には、圧力室から背圧室に向けて燃料が流れることになる。なお、スプリングガイド５、ダイアフラム６、アーマチュア７、およびバルブシート８による一体構造物、すなわち、特許文献１における可動弁体相当を、ここでは「可動側バルブユニット２２」と呼ぶこととする。

一方、ケース１には、剛球９とバルブ１０との例えば溶接によって得られる、特許文献１における固定弁体相当である固定側バルブユニット２３が、バルブスプリング１１によって紙面上、下方向に付勢されるように備えられている。つまり、可動側・固定側両バルブユニット２２、２３は相対向するように配設、詳述すると、ケーシング２１内において、バルブシート８とバルブ１０の互いの表面が対面するように位置している。したがって、特許文献１と同様、エンジンの始動とともに、燃料が圧力室に流入し、この圧力室での燃圧により受ける力と、背圧室におけるスプリング４の付勢力が釣り合う位置にダイアフラム６が絶えず移動することで、それまでバルブ１０に着座（閉弁）していたバルブシート８が離間（開弁）し、この開弁時にバルブシート８を通じて、燃料が背圧室に流れ込み、燃料出口２ｂより余剰燃料として排出されることにより、インジェクタに向けて供給される燃料の圧力が一定に保たれることになる。

以下、本発明の要部であるバルブシート８について説明する。このバルブシート８の連通孔８ａによって、圧力室と背圧室の間を連通することは前述した通りであり、しかもこれは特許文献１と同様であるが、本発明では、この連通孔８ａの形状に工夫を凝らした。すなわち、その径は一定ではなく、圧力室に向けた開口、つまりバルブ１０とのシール面の径を、背圧室に向けた開口、つまり燃料出口２ｂに向けた排出口の径より大きくしている。言い換えると、バルブシート８そのものに絞り機能を付加させ、大気圧までに達する距離を短くした。こうすることで、径縮小部８ａ１より手前側（紙面上、上側）に背圧がかかって圧力が全体に高くなり、これに伴う燃料飽和蒸気圧以下の圧力分布域が上昇することで、減圧沸騰が起こる領域が減少し、減圧沸騰音の発生そのものを抑制することができる。

このように、減圧沸騰音を固定絞り弁（特許文献２）によって、長い距離を要して減じていくのではなく、前述したように、減圧沸騰音がバルブとのシール面直下で発生していることに着目し、この減圧沸騰音そのものの抑制に成功した。この結果、特許文献２と同様、小型でしかも燃料供給装置としてみた場合、搭載性に優れたプレッシャーレギュレータでありながら、その調整圧力作業を飛躍的に向上させることが可能となり、製品自体のコストダウンが期待できる。

また、径縮小部８ａ１はエッジ状に形成しておく方が、より抑制効果が高く好ましい。なお、前述したようにバルブシート８に絞り機能を付加したことから、バルブシート８の排出口が燃料出口２ｂにより近づいている。このため、バルブシート８の外径も排出口に向けて小さくなるよう形成した。こうすることで、仮に可動側バルブユニット２２が斜めに持ち上がったとしても、バルブシート８とスプリング４が干渉することはなく、安定した調圧性能を得ることができる。

この発明の実施の形態１におけるプレッシャーレギュレータの外観斜視図である。 図１における分解斜視図である。 図１における断面図である。

符号の説明

１ ケース、１ｂ 燃料入口、２ ハウジング、２ｂ 燃料出口、
４ スプリング、６ ダイアフラム、８ バルブシート、８ａ 連通孔、
８ａ１ 径縮小部、１０ バルブ、２１ ケーシング、
２２ 可動側バルブユニット、２３ 固定側バルブユニット、
１０１ 燃料圧力調整器（プレッシャーレギュレータ）。

Claims (2)

1. 燃料ポンプからの燃料入口を有するケースと上記燃料ポンプが配設された燃料タンクへの燃料出口を有するハウジングとで構成されるケーシング、上記ケース内に揺動可能に位置する固定側バルブユニット、上記ケースおよびハウジングが固着される際に固定されることで上記ケーシング内を圧力室および背圧室に区画形成するダイアフラムおよび上記圧力室と背圧室の間を連通する連通孔を設けたバルブシートを備え、上記固定側バルブユニットと接離する可動側バルブユニット、この可動側バルブユニットを上記固定側バルブユニットへ接触せしめるスプリング、とを備えた燃料圧力調整器において、
   上記バルブシートの連通孔は、上記圧力室に向けた開口と上記背圧室に向けた開口とではその径が上記圧力室に向けた開口の方が大きく、かつ、上記バルブシートの連通孔における上記圧力室に向けた開口の径から上記背圧室に向けた開口の径への絞り部がエッジ状に形成されていることを特徴とする燃料圧力調整器。
2. 燃料タンク内の燃料を吐出パイプを介してエンジンのインジェクタへ圧送する燃料ポンプと、この燃料ポンプから吐出された燃料を濾過する燃料フィルタと、上記燃料ポンプから吐出された燃料の圧力を所定の圧力に調整する請求項１に記載の燃料圧力調整器とを備えた燃料供給装置。

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