JP5310636B2

JP5310636B2 - 燃料供給装置

Info

Publication number: JP5310636B2
Application number: JP2010093274A
Authority: JP
Inventors: 和行徳田
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2010-04-14
Filing date: 2010-04-14
Publication date: 2013-10-09
Anticipated expiration: 2030-04-14
Also published as: JP2011220306A

Description

本発明は、燃料供給装置に関し、特に、燃料ポンプから内燃機関の燃料噴射弁に供給される燃料が導入されるとともに、この燃料の圧力を調整可能なプレッシャレギュレータを備えた燃料供給装置に関する。

従来、燃料タンク本体に貯留された燃料を燃料ポンプによって燃料噴射弁に供給する燃料供給装置にあっては、燃料ポンプから吐出された燃料の一部を、プレッシャレギュレータを介して燃料タンク本体内に戻すことにより、燃料ポンプと燃料噴射弁との間の燃料供給通路の燃料圧力、すなわち、燃料噴射弁に供給される燃料圧力（以下、燃圧という）を所定圧力に調整している。

そして、燃料噴射弁に供給される燃圧を内燃機関の運転状態に応じて制御することにより、内燃機関の運転状態に応じた最適な燃料供給量で燃料噴射弁から内燃機関に燃料を供給するようにしている。

従来、燃圧を調整可能な燃料供給装置としては、例えば、特許文献１に記載されるようなものが知られている。特許文献１に記載されるものは、高圧側プレッシャレギュレータ、低圧側プレッシャレギュレータおよび低圧側還流通路用制御弁を備えている。

そして、内燃機関の運転状態に基づいて燃料噴射弁に供給される燃圧を高燃圧に調整する場合には、低圧側還流通路用制御弁を切換制御して高圧側プレッシャレギュレータを作動させ、内燃機関の運転状態に基づいて燃料噴射弁に供給される燃圧を低燃圧に調整する場合には、低圧側還流通路用制御弁を切換制御して低圧側プレッシャレギュレータを作動させることにより、燃料ポンプから燃料噴射弁に供給される燃圧を調整できるようにしている。

また、この燃料噴射装置は、高圧側プレッシャレギュレータおよび低圧側プレッシャレギュレータによって燃料噴射弁に供給される燃圧に２段階に調整することにより、低燃圧に調整された運転状態において、燃料ポンプにかかる負荷を低減することができ、燃料ポンプの消費電力を低減することができる。

特開２００８−１２１４５４号公報

しかしながら、このような従来の燃料供給装置あっては、高圧側プレッシャレギュレータおよび低圧側プレッシャレギュレータによって燃料ポンプから燃料噴射弁に供給される燃圧を２段階に調整するようになっているため、燃圧を調整するための部品点数が増大して燃料供給装置の構成が複雑となってしまい、燃料供給装置の製造コストが増大してしまうという問題があった。

本発明は、上述のような従来の問題を解決するためになされたもので、構成が複雑になるのを防止して燃料噴射弁に供給される燃圧を調整することができ、製造コストが増大するのを防止することができる燃料供給装置を提供することを目的とする。

本発明に係る燃料供給装置は、上記目的を達成するため、（１）燃料ポンプから内燃機関の燃料噴射弁に供給される燃料を導入するとともに該燃料の圧力を調整可能なプレッシャレギュレータを備え、前記プレッシャレギュレータが、燃料を導入する燃料導入通路および燃料を排出する燃料排出通路が形成されたハウジングと、前記ハウジングの内部で前記燃料導入通路の燃料圧力に応じて前記燃料導入通路と前記燃料排出通路とを連通および遮断する隔壁状の調圧部材と、前記調圧部材を前記燃料導入通路と前記燃料排出通路とを遮断する方向に付勢する付勢手段とを含んで構成される燃料供給装置であって、前記燃料ポンプから吐出される燃料を前記燃料噴射弁に供給する燃料供給通路と、前記燃料供給通路から分岐され、前記燃料ポンプから前記燃料供給通路に供給される燃料を前記プレッシャレギュレータの前記燃料導入通路に導入する分岐通路と、前記燃料ポンプから吐出される燃料と前記燃料排出通路から排出される燃料とを合流させる合流部を有する燃料合流通路とを備え、前記燃料合流通路が絞り部を有するものから構成されている。

この燃料供給装置は、プレッシャレギュレータの調圧部材が付勢手段によって常時、閉弁方に付勢されているため、燃料供給通路を通して調圧部材に作用する燃料の操作圧が付勢手段の付勢力よりも大きくなると、調圧部材が開弁して燃料排出通路から排出され、燃料噴射弁の燃圧が低圧側に調整される。

また、燃料供給装置は、燃料ポンプから燃料供給通路に供給される燃料を合流部で燃料排出通路から排出される燃料に合流させる燃料合流通路を有し、燃料合流通路が絞り部を有するので、燃料ポンプから燃料合流通路に燃料が供給されると、燃料が絞り部を通過したときに流速が上昇することにより、絞り部の下流側に位置する合流部がベンチュリ作用によって負圧になる。

合流部が負圧になると、燃料排出通路を開閉するプレッシャレギュレータの調圧部材が負圧によって閉弁方向に吸引されるため、調圧部材に燃料の操作圧が作用したときに調圧部材が開弁し難くなる。このため、燃料噴射弁の燃圧が高圧側に調整される。

このように燃料合流通路によって合流部に負圧を発生させることにより、燃料供給装置の構成が複雑になるのを防止して、燃料噴射弁に供給される燃圧を調整することができ、燃料噴射装置の製造コストが増大するのを防止することができる。

また、燃料合流通路に燃料を供給しない場合には、合流部に負圧を発生させないようにして燃料噴射弁の燃圧を低圧側に調整することができるため、燃料ポンプにかかる負荷を低減することができ、燃料ポンプの消費電力を低減することができる。

上記（１）に記載の燃料供給装置において、（２）前記分岐通路上に設けられ、前記燃料合流通路を流れる燃料量を可変制御する流量制御弁を有するものから構成されている。
この燃料供給装置は、燃料合流通路上に、燃料合流通路を流れる燃料量を可変制御する流量制御弁を有するので、燃料合流通路を流れる燃料量を可変することにより、燃料合流通路の絞り部を流れる燃料の流速を制御することができる。このため、合流部に発生する負圧の大きさを調整して調圧部材の開弁圧を調整することができ、低圧側において燃料噴射弁の燃圧を調整することができる。

このため、例えば、内燃機関の運転状態がアイドル運転時、また、内燃機関の回転数や負荷の変動が小さい定常運転時等のように内燃機関の燃料消費量が少ない運転領域においては、流量制御弁の開度を調整することで燃料噴射弁の燃圧を任意の低圧に制御することができ、燃料ポンプにかかる負荷を低減して、燃料ポンプの消費電力を低減することができる。

また、内燃機関の回転数や負荷の変動が大きい加速時等のように内燃機関の燃料消費量が多い運転領域においては、流量制御弁の開度を大きくすることで燃料噴射弁の燃圧を高圧に制御することができる。

上記（１）または（２）に記載の燃料供給装置において、（３）前記燃料合流通路が前記燃料供給通路から分岐され、前記燃料ポンプから吐出された燃料が前記燃料供給通路を介して燃料合流通路に供給されるものから構成されている。

この燃料供給装置は、燃料合流通路が燃料ポンプから吐出された燃料を燃料供給通路を介して合流部に供給するので、燃料排出通路から排出された燃料と燃料ポンプから吐出された燃料とを合流部で合流させることができる。

上記（１）または（２）に記載の燃料供給装置において、（４）前記燃料ポンプが、前記燃料供給通路に燃料を吐出する第１の吐出ポートと、前記燃料合流通路に燃料を吐出する第２の吐出ポートとを含んで構成され、前記燃料合流通路が、前記第２の吐出ポートから吐出された燃料を前記合流部に供給するものから構成されている。

この燃料供給装置は、燃料ポンプの第２の吐出ポートから吐出された燃料を合流部に供給するので、燃料排出通路から排出された燃料と燃料ポンプから吐出された燃料とを合流部で合流させることができる。

上記（１）ないし（４）に記載の燃料供給装置において、（５）燃料を貯留する燃料タンク本体に収容されるとともに、内部に前記燃料ポンプおよび前記プレッシャレギュレータを収容するサブカップを有し、前記サブカップが、前記燃料タンク本体と前記合流部とを連通する連通孔を有するものから構成されている。

この燃料供給装置は、サブカップが、燃料タンク本体と合流部とを連通する連通孔を有するので、燃料が絞り部を通過したときに合流部に発生する負圧を利用してサブカップと燃料タンク本体とを連通する連通孔を通して燃料タンク本体からサブカップに燃料を吸い込むことができる。

このため、燃料タンク本体内に設けたサブカップ内の燃料の液面を上昇させることができ、車両の旋回走行や坂道走行等により遠心作用等を受けて燃料タンク本体内の燃料が偏った場合であっても、サブカップ内に貯留された燃料を燃料ポンプによって確実に吸い込むことができる。

また、車両の旋回走行や坂道走行等により遠心作用等を受けてサブカップ内の燃料が合流部の周辺に存在しなくなった場合に、合流部に燃料を積極的に供給する手段がないと、合流部に空気層が形成されてしまう。

特に、合流部を流れる燃料量が少ない低圧側においては、合流部が負圧となった場合に、合流部に空気層が形成され易いため、サブカップ内の燃料が連通孔を通して燃料タンク本体に逆流してしまうおそれがある。

本発明では、燃料タンク本体と合流部とを連通する連通孔を有し、合流部に燃料排出通路から排出される燃料を合流させるようにしたので、合流部に供給される燃料量が少ない状態で合流部が負圧になった場合に、燃料排出通路から合流部に排出された燃料によって合流部を液密にすることができ、合流部に空気層が形成されるのを防止することができる。

このため、合流部内の燃料の粘性を利用してサブカップ内の燃料が燃料タンク本体に逆流するのを阻止することができるとともに、燃料タンク本体から連通孔を通して燃料をサブカップ内に確実に吸い込むことができ、サブカップ内の燃料の液面を上昇させることができる。この結果、燃料ポンプから燃料噴射弁に燃料を安定して供給することができる。

本発明によれば、構成が複雑になるのを防止して燃料噴射弁に供給される燃圧を調整することができ、製造コストが増大するのを防止することができる燃料供給装置を提供することができる。

本発明に係る燃料供給装置の第１の実施の形態を示す図であり、燃料タンク本体と燃料供給装置の概略構成図である。本発明に係る燃料供給装置の第１の実施の形態を示す図であり、燃料供給装置の概略構成図である。本発明に係る燃料供給装置の第１の実施の形態を示す図であり、プレッシャレギュレータの閉弁状態における断面図である。本発明に係る燃料供給装置の第１の実施の形態を示す図であり、プレッシャレギュレータの開弁状態における断面図である。本発明に係る燃料供給装置の第２の実施の形態を示す図であり、燃料供給装置の概略構成図である。

（第１の実施の形態）
以下、本発明に係る燃料供給装置の実施の形態について、図面を用いて説明する。
図１〜図４は、本発明に係る燃料供給装置の第１の実施の形態を示す図である。
まず、構成を説明する。

図１、図２において、燃料供給装置１は、内燃機関としてのエンジン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本体３と、燃料タンク本体３に収容されたサブカップ４と、サブカップ４に収容され、サブカップ４内に貯留された燃料をエンジン２の複数のインジェクタ５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５に供給される燃圧を調整するプレッシャレギュレータ２０とを備えている。

なお、プレッシャレギュレータ２０は、燃料ポンプ１１と共にサブカップ４内に収容されている。また、インジェクタ５は、本発明の燃料噴射弁を構成しており、図１、図２においては１つのみ図示されている。

エンジン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であり、このエンジン２の複数の気筒に対応して設けられたインジェクタ５は、例えばその噴孔側の端部５ａ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６を介して各インジェクタ５に分配されるようになっている。

サブカップ４は、燃料タンク本体３の天井部に一端部が取付けられた支持部材７の他端部によって支持されており、支持部材７によって燃料タンク本体３の底面と一定の間隔が画成されるようにして燃料タンク本体３に取付けられている。

なお、支持部材７は、サブカップ４の円周方向に一定の間隔で設けられており、燃料タンク本体３内の燃料は、支持部材７の間からサブカップ４の上端を通してサブカップ４内に導入されるとともに、後述する合流部を通してサブカップ４の下方からサブカップ４内に吸い込まれるようになっている。

燃料圧送回路１０は、燃料タンク本体３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と、燃料フィルタ１３より上流側に位置する逆止弁１４とを含んで構成されている。

燃料ポンプ１１は、例えば、ポンプ作動用の羽根車を有するポンプ作動部分とそのポンプ作動部分を駆動する直流の内蔵モータとを有しており、燃料タンク本体３内から燃料を汲み上げ加圧して吐出することができるとともに、その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、逆止弁１４は、燃料ポンプ１１からインジェクタ５側に燃料を供給する方向に開弁する一方、インジェクタ５側から燃料ポンプ１１側に燃料が逆流する方向には閉弁し、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。

また、燃料ポンプ１１は、その内蔵モータへの通電の有無を後述する電子制御ユニット（以下、ＥＣＵという）８により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その内蔵モータへの通電を制御されるようになっている。なお、燃料ポンプ１１は、一定の吐出量で燃料を吐出する駆動状態と非駆動状態との２つの状態のみをとるポンプにより構成されていてもよい。

プレッシャレギュレータ２０は、燃料ポンプ１１から吐出された燃料のうちの一部が導入される燃料導入口２１ａおよびその燃料が排出される燃料排出口２１ｂ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、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でかしめ結合して形成されている。
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、溶融材料から図示の形状に成型したものであってもよい。

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が設けられている。この調圧部材２２は、ハウジング２１との間に燃料導入口２１ａに連通する調圧室２３を画成する隔壁部２４と、調圧室２３内の燃圧に応じた開度で調圧室２３を燃料排出口２１ｂに連通させる開弁方向に変位する可動弁体部２５とを一体化したものであり、隔壁部２４はその一面側で調圧室２３内の作動圧（燃圧）を常時受圧するようになっている。

調圧部材２２の隔壁部２４は、また、その他面側でハウジング２１との間に調圧室２３に背圧を付与する背圧室２６を形成しており、その背圧室２６内には、調圧部材２２の可動弁体部２５を閉弁方向に付勢する圧縮コイルばね２７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。ここで、圧縮コイルばね２７は、付勢手段を構成している。

より具体的には、調圧部材２２の隔壁部２４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の可動弁体部２５は、隔壁部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）製の円板状の弁体プレートで構成されている。なお、この可動弁体部２５と隔壁部２４とは、例えば前記ゴム層の加硫接着により固着されている。

図２に示すように、ハウジング２１の内部には、調圧室２３の内部で調圧部材２２の可動弁体部２５に対向するように中空部材２８が配置されている。中空部材２８は、燃料排出口２１ｂに連通する排出穴２８ａを有しており、排出穴２８ａは調圧室２３の内部に開口する内端側で可動弁体部２５の変位に応じて開度を変化させるようになっている。

また、調圧部材２２の可動弁体部２５は、中空部材２８に対向する平坦面２５ａを有しており、中空部材２８は、調圧部材２２の可動弁体部２５に対して同一方向（図１中の上向き）に対向するとともに、平坦面２５ａと同一平面上に位置する弁座面２８ｂを有している。

このため、圧縮コイルばね２７によって可動弁体部２５が中空部材２８を閉止したときに、中空部材２８の弁座面２８ｂと可動弁体部２５の平坦面２５ａとが密着して調圧室２３から排出穴２８ａに燃料を排出しないようにすることができる。

中空部材２８は、筒状部材から構成されており、中空部材２８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たハウジング部材１８に固定されている。また、ハウジング２１のハウジング部材１８は、中空部材２８に対して径方向の外側に離間する第１の環状壁部１８ａと、第１の環状壁部１８ａに対して径方向の内方に位置し、燃料導入口２１ａが形成された第２の環状壁部１８ｂと、第２の環状壁部１８ｂに対して径方向内方に位置し、中空部材２８を支持する第３の環状壁部１８ｃとを有している。

このように本実施の形態は、ハウジング部材１８の第２の環状壁部１８ｂに形成された燃料導入口２１ａを通して調圧室２３に燃料が導入されるようになっており、燃料導入口２１ａおよび調圧室２３が燃料導入通路を構成している。

また、調圧部材２２は、調圧室２３に導入された燃圧に応じて可動弁体部２５が中空部材２８に対して当接および離隔することにより、調圧室２３と中空部材２８の排出穴２８ａとを連通および遮断するようになっている。また、圧縮コイルばね２７は、調圧部材２２の可動弁体部２５を付勢することにより、可動弁体部２５を中空部材２８の弁座面２８ｂに当接させるようになっている。

このため、調圧室２３に導入された作動圧を受けて調圧部材２２の可動弁体部２５が圧縮コイルばね２７の付勢力に抗して中空部材２８の弁座面２８ｂから上方に移動したときに、排出穴２８ａが解放されることにより、排出穴２８ａおよび燃料排出口２１ｂを通して燃料が排出されるようになっている。本実施の形態では、排出穴２８ａおよび燃料排出口２１ｂが燃料排出通路を構成している。

一方、プレッシャレギュレータ２０の燃料導入口２１ａは、燃料圧送回路１０の逆止弁１４より下流側の回路部分である燃料供給通路３１に分岐通路３２を介して接続されている。

ここで、燃料供給通路３１の分岐通路３２は、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と共に収容するフィルタケースの一部１７によって形成された分岐部分３２ａを有している。

このため、燃料ポンプ１１から吐出された燃料の一部は、燃料供給通路３１から分岐通路３２に分岐された後、分岐通路３２から燃料導入口２１ａを介して調圧室２３に導入される。

また、燃料排出口２１ｂは、燃料圧送回路１０の逆止弁１４より下流側の回路部分である燃料供給通路３１に分岐通路３３を介して接続されている。

すなわち、分岐通路３３は、燃料供給通路３１から分岐されて燃料排出口２１ｂまで延在しており、燃料供給通路３１から分岐された燃料と燃料排出口２１ｂから排出される燃料を合流させる合流部３４を有している。なお、本実施の形態では、分岐通路３３が燃料合流通路を構成している。

また、分岐通路３３は、フィルタケースの一部１７によって形成された分岐部分３３ａを有しており、分岐通路３３の下流部には絞り部３５が形成されている。この絞り部３５は、分岐部分３３ａの内周面から分岐部分３３ａの下流側に向かって先細り形状に形成されており、分岐通路３３は、絞り部３５の下流に合流部３４が形成されている。すなわち、分岐通路３３は、合流部３４の上流側に絞り部３５が形成されている。

また、分岐通路３３には流量制御弁３７が設けられており、この流量制御弁３７は、ＥＣＵ８からの指令信号に基づいて分岐通路３３の開度を可変することにより、分岐通路３３を流れる燃料量を可変するようになっている。

ＥＣＵ８は、例えばＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）、ＥＥＰＲＯＭ（Electrically Erasable and Programmable Read Only Memory、登録商標）等の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ＥＣＵ８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、バッテリからの電力供給がなされるようになっている。

また、ＥＣＵ８の入力インターフェース回路には、排気ガスの空燃比を検出する空燃比センサ４１およびエンジン２の回転数を検出するエンジン回転数センサ４２等の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ＥＣＵ８に取り込まれるようになっている。

ＥＣＵ８の出力インターフェース回路には、インジェクタ５、燃料ポンプ１１、流量制御弁３７、あるいは、燃料ポンプ１１の電流を可変制御するためのスイッチング素子等が接続されている。

ＥＣＵ８は、空燃比センサ４１およびエンジン回転数センサ４２等に基づいて車両の運転状態を判断し、車両の運手状態に応じて流量制御弁３７を可変制御することにより、分岐通路３２に供給される燃料量を制御するようになっている。

一方、サブカップ４には連通孔４ａが形成されており、この連通孔４ａは、分岐部分３３ａに形成された連通孔３３ｂを通して燃料タンク本体３と合流部３４とを連通している。

本実施の形態では、燃料供給通路３１から分岐通路３３に燃料が供給されると、この燃料は、絞り部３５を通過するときに流速が上昇することにより、絞り部３５の下流の合流部３４がベンチュリ作用によって負圧になる。

そして、サブカップ４の上端が燃料タンク本体３に貯留される燃料の液面よりも高くなると、すなわち、サブカップ４の上端から燃料タンク本体３に燃料が補充されない場合には、合流部３４に発生した負圧により燃料タンク本体３内の燃料か連通孔４ａを通してサブカップ４に吸い込まれることにより、サブカップ４の燃料の液面が上昇することになる。

また、合流部３４に発生する負圧により中空部材２８の排出穴２８ａを通して調圧部材２２の可動弁体部２５が閉弁方向に吸引されることにより、調圧部材２２に操作圧が作用しても調圧部材２２の可動弁体部２５が開弁方向に移動し難くなり、逆止弁１４よりも下流側の燃圧が高圧に維持される。このように本実施の形態の分岐通路３３の合流部３４は、ジェットポンプとして機能する。

次に、作用を説明する。
上述のように構成された本実施の形態の燃料供給装置１では、エンジン２の運転中においては、ＥＣＵ８により燃料ポンプ１１が駆動するよう制御される。このため、燃料ポンプ１１から燃料供給通路３１を介してインジェクタ５に燃料が供給される。

また、燃料供給通路３１から分岐通路３２に供給された燃料は、燃料導入口２１ａから調圧室２３に導入される。調圧室２３に導入される燃料は、操作圧Ｐとして調圧部材２２の隔壁部２４および可動弁体部２５に作用する（図３参照）。

流量制御弁３７は、分岐通路３３の開度を可変することにより、分岐通路３３を流れる燃料量を可変するものであり、ＥＣＵ８は、エンジン２の運転状態に応じて流量制御弁３７を可変することで、プレッシャレギュレータ２０の設定圧を可変するようになっている。

具体的には、ＥＣＵ８は、空燃比センサ４１およびエンジン回転数センサ４２からの検出情報に基づいて、エンジン２の回転数や負荷の変動が大きい加速時等のようにエンジン２の燃料消費量が多い運転領域であるものと判断した場合には、流量制御弁３７を大開度に制御することにより、分岐通路３３を流れる燃料量を多くする。

分岐通路３３に供給される燃料は、図３の符号ａで示すように絞り部３５を通過することにより流速が上昇するため、絞り部３５の下流の合流部３４がベンチュリ作用によって負圧になる。この合流部３４に発生する負圧により中空部材２８の排出穴２８ａを通して調圧部材２２の可動弁体部２５が閉弁方向に吸引される。

流量制御弁３７が大開度に制御されると、絞り部３５を通過する燃料量が多くなるため、合流部３４で発生する負圧が大きくなり、調圧部材２２の可動弁体部２５を閉弁方向に吸引するための吸引力が大きくなる。このため、可動弁体部２５の開弁圧が大きくなり、可動弁体部２５が開弁され難くなる。

このため、調圧室２３内の燃料および逆止弁１４とインジェクタ５との間の燃圧は、高圧側に設定される。このとき、合流部３４に発生する負圧によって、図３に矢印ｂで示すように連通孔４ａを通して燃料タンク本体３内の燃料がサブカップ４内に吸い込まれる。プレッシャレギュレータ２０が高圧側に設定される場合には、合流部３４に発生する負圧が大きくなるため、連通孔４ａ、３３ｂを通して燃料タンク本体３内に吸い込まれる燃料の単位時間当たりの燃料量が多くなる。

したがって、サブカップ４内の燃料がエンジン２によって多く消費される場合に、サブカップ４内の燃料の液面を上昇させることができる。

一方、ＥＣＵ８は、空燃比センサ４１およびエンジン回転数センサ４２からの検出情報に基づいて、エンジン２の運転状態がアイドル運転時、また、エンジン２の回転数や負荷の変動が小さい定常運転時等のエンジン２の燃料消費量が少ない運転領域であるものと判断した場合には、流量制御弁３７を小開度に制御し、分岐通路３３を流れる燃料量を少なくする。

このとき、図４に矢印ａで示すように、絞り部３５を通過する燃料量が少なくなるため、合流部３４で発生する負圧が小さくなり、調圧部材２２の可動弁体部２５を閉弁方向に吸引するための吸引力が小さくなる。このため、可動弁体部２５の開弁圧が小さくなり、可動弁体部２５が燃料の作動圧Ｐにって開弁されることになる。このため、中空部材２８の排出穴２８ａを通して調圧室２３から燃料（図４に矢印ｃで示す）が排出される。

このため、調圧室２３内の燃料および逆止弁１４とインジェクタ５との間の燃圧は、低圧側に設定される。このとき、合流部３４に発生する負圧によって連通孔４ａを通して燃料タンク本体３内の燃料がサブカップ４内に吸い込まれる。

また、燃圧を低圧側に設定した場合において、空燃比センサ４１およびエンジン回転数センサ４２からの検出情報に基づいて流量制御弁３７の開度を可変制御することにより、分岐通路３３を流れる燃料量を可変することができるため、低圧側において任意の燃圧に設定することができる。

すなわち、低圧側では、負圧による可動弁体部２５の吸引力が可動弁体部２５の開弁圧となるため、この可動弁体部２５の吸引力をエンジン２の運転状態に応じて可変することにより、低圧側において任意の燃圧を設定することができる。

また、プレッシャレギュレータ２０がエンジン２の燃料消費量が少ない低圧側に設定された場合にあっては、合流部３４に発生する負圧によって連通孔４ａを通して燃料タンク本体３内からサブカップ４内に吸い込まれる燃料の量は、合流部３４の負圧の大きさに比例して多くなる。

このため、低圧側では、燃料ポンプ１１からインジェクタ５に供給されるサブカップ４内の燃料の単位時間当たりの量が少ないため、サブカップ４内の燃料の単位時間当たりの減少量も少ない。

この場合は、燃料タンク本体３から連通孔４ａを介してサブカップ４に吸い込まれる燃料も少ないため、サブカップ４内の燃料の減少量に応じた燃料分だけサブカップ４に燃料を補充することができる。

また、プレッシャレギュレータ２０がエンジン２の燃料消費量が多い高圧側に設定された場合には、燃料ポンプ１１からインジェクタ５に供給されるサブカップ４内の燃料の単位時間当たりの量が多くなるため、サブカップ４内の燃料の単位時間当たりの減少量が多くなるが、上述したように、燃料タンク本体３から連通孔４ａを介してサブカップ４に吸い込まれる燃料も多くなるため、サブカップ４内の燃料の減少量に応じた燃料分だけサブカップ４に燃料を補充することができる。
この結果、サブカップ４の液面は、常に上昇することになり、燃料ポンプ１１からインジェクタ５に燃料を安定して供給することができる。

このように本実施の形態は、燃料ポンプ１１から燃料供給通路３１に供給される燃料を合流部３４で中空部材２８の排出穴２８ａおよび燃料排出口２１ｂから排出される燃料に合流させる分岐通路３２を設けるとともに、合流部３４よりも上流側の分岐通路３２上に絞り部３５を設け、さらに、分岐通路３３上に分岐通路３３を流れる燃料量を可変制御する流量制御弁３７を設けたので、燃料供給通路３１から分岐通路３２に供給された燃料が絞り部３５を通過したときに燃料の流速を上昇させることにより、合流部３４をベンチュリ作用によって負圧にすることができる。また、分岐通路３３を流れる燃料量を流量制御弁３７によって可変することにより、合流部３４に発生する負圧の大きさを調整することができる。

このため、中空部材２８の排出穴２８ａを開閉する調圧部材２２の可動弁体部２５を中空部材２８の排出穴２８ａに作用する負圧によって閉弁方向に吸引することができる。そして、この負圧の大きさを調整することにより、可動弁体部２５の開弁圧を調整することにより、逆止弁１４よりも下流側の燃圧を所定の低圧または高圧に設定することができる。

このように分岐通路３３に絞り部３５を設けて合流部３４に負圧を発生させることにより、燃料供給装置１の構成が複雑になるのを防止して、逆止弁１４よりも下流側の燃圧を調整することができ、燃料供給装置１の製造コストが増大するのを防止することができる。

また、流量制御弁３７によって分岐通路３３に流れる燃料量を調整して合流部３４に発生する負圧を小さくすることにより、逆止弁１４よりも下流側の燃圧を低圧にすることができるため、燃料ポンプ１１にかかる負荷を低減することができ、燃料ポンプ１１の消費電力を低減することができる。

また、本実施の形態の燃料供給装置１は、燃料を貯留する燃料タンク本体３に収容されるとともに、内部に燃料ポンプ１１およびプレッシャレギュレータ２０を収容するサブカップ４を有し、サブカップ４に燃料タンク本体３と合流部３４とを連通する連通孔４ａを形成したので、合流部３４に発生する負圧に利用して連通孔４ａを通して燃料タンク本体３からサブカップに燃料を吸い込むことができる。

このため、燃料タンク本体３内に位置するサブカップ４内の燃料の液面を上昇させることができ、車両の旋回走行や坂道走行等により遠心作用等を受けて燃料タンク本体３内の燃料が偏ってもサブカップ４内に貯留された燃料を燃料ポンプ１１によって確実に吸い込むことができる。

また、車両の旋回走行や坂道走行等により遠心作用等を受けてサブカップ４内の燃料が合流部３４の周辺に存在しなくなった場合に、合流部３４を流れる燃料量が少ない低圧側においては、合流部３４が負圧となった場合に、合流部３４に空気層が形成され易いため、サブカップ４内の燃料が連通孔４ａ、３３ｂを通して燃料タンク本体３に逆流してしまうおそれがある。

本実施の形態では、燃料タンク本体３と合流部３４とを連通する連通孔４ａ、３３ｂを有し、合流部３４に中空部材２８の排出穴２８ａから排出される燃料を合流させるようにしたので、合流部３４に供給される燃料量が少ない状態で合流部が負圧になった場合に、中空部材２８の排出穴２８ａから合流部３４に排出された燃料によって合流部３４を液密にすることができ、合流部３４に空気層が形成されるのを防止することができる。

このため、合流部３４内の燃料の粘性を利用してサブカップ４内の燃料が燃料タンク本体３に逆流するのを阻止することができるとともに、燃料タンク本体３から連通孔４ａ、３３ｂを通して燃料をサブカップ４内に確実に吸い込むことができ、サブカップ４内の燃料の液面を上昇させることができる。この結果、燃料ポンプ１１からインジェクタ５に燃料を安定して供給することができる。

（第２の実施の形態）
図５は、本発明に係る燃料供給装置の第２の実施の形態を示す図であり、第１の実施の形態と同一の構成には同一番号を付して説明を省略する。
図５において、燃料圧送回路１０は、燃料ポンプ１１に代えて燃料ポンプ５１を備えており、この燃料ポンプ５１は、燃料を吐出する第１の吐出ポート５１ａおよび第２の吐出ポート５１ｂを有している。

第１の吐出ポート５１ａは、燃料供給通路３１に燃料を吐出するようになっており、第２の吐出ポート５１ｂは、燃料合流通路５３に燃料を吐出するようになっている。また、第２の吐出ポート５１ｂの下流側には燃料フィルタ５２が設けられており、この燃料フィルタ５２は、第２の吐出ポート５１ｂから燃料合流通路５３に吐出される燃料中の異物を除去するようになっている。

燃料合流通路５３は、燃料ポンプ５１の第２の吐出ポート５１ｂから吐出される燃料と燃料排出口２１ｂから排出される燃料を合流させる合流部３４を有し、この合流部３４の上流側に絞り部３５が形成されている。本実施の形態では、燃料合流通路５３が燃料供給通路３１に対して独立して設けられている。

以上のように、本実施の形態では、燃料ポンプ５１の第２の吐出ポート５１ｂから燃料合流通路５３に供給される燃料を合流部３４で中空部材２８の排出穴２８ａおよび燃料排出口２１ｂから排出される燃料に合流させるとともに、合流部３４よりも上流側の燃料合流通路５３上に絞り部３５を設け、さらに、燃料合流通路５３上に燃料合流通路５３を流れる燃料量を可変制御する流量制御弁３７を設けた。

このため、燃料合流通路５３に供給された燃料が絞り部３５を通過したときに燃料の流速を上昇させることにより、合流部３４をベンチュリ作用によって負圧にすることができる。また、燃料合流通路５３を流れる燃料量を流量制御弁３７によって可変することにより、合流部３４に発生する負圧の大きさを調整することができる。

このように燃料供給通路３１と独立して設けられた燃料合流通路５３に絞り部３５を設けて合流部３４に負圧を発生させることにより、燃料供給装置１の構成が複雑になるのを防止して、逆止弁１４よりも下流側の燃圧を調整することができ、燃料供給装置１の製造コストが増大するのを防止することができる。その他の効果は、第１の実施の形態と同一である。

なお、上記各実施の形態では、分岐通路３３を流れる燃料量を可変する流量制御弁３７を設けているが、流量制御弁３７に代えて分岐通路３３を開閉する制御弁３７を設けてもよい（この場合には、図１〜図５において、符号３７で示す流量制御弁を制御弁３７とする）。

すなわち、ＥＣＵ８は、空燃比センサ４１およびエンジン回転数センサ４２からの検出情報に基づいて、エンジン２の運転状態がアイドル運転時、また、エンジン２の回転数や負荷の変動が小さい定常運転時等のエンジン２の燃料消費量が少ない運転領域であるものと判断した場合には、制御弁３７を閉状態にして分岐通路３３や燃料合流通路５３に燃料が流れないようにする。

このとき、合流部３４に負圧が発生しないため、可動弁体部２５に作用する作動圧Ｐが圧縮コイルばね２７の付勢力よりも大きくなると、可動弁体部２５が開弁される。この場合、圧縮コイルばね２７の付勢力を低圧に設定することにより、調圧室２３内の燃料および逆止弁１４とインジェクタ５との間の燃圧が低圧側に設定される。

また、ＥＣＵ８は、空燃比センサ４１およびエンジン回転数センサ４２からの検出情報に基づいて、エンジン２の回転数や負荷の変動が大きい加速時等のようにエンジン２の燃料消費量が多い運転領域であるものと判断した場合には、制御弁３７を開弁して燃料供給通路３１から分岐通路３３に燃料を供給したり、第２の吐出ポート５１ｂから燃料合流通路５３に燃料を供給する。

このとき、絞り部３５を燃料が通過するため、合流部３４で負圧が発生し、調圧部材２２の可動弁体部２５が閉弁方向に吸引される。このため、可動弁体部２５の開弁圧が大きくなり、可動弁体部２５が開弁され難くなる。

このため、調圧室２３内の燃料および逆止弁１４とインジェクタ５との間の燃圧は、高圧側に設定される。このとき、合流部３４に発生する負圧によって連通孔４ａを通して燃料タンク本体３内の燃料がサブカップ４内に吸い込まれる。

このようにしても合流部に発生する負圧を利用して逆止弁１４よりも下流側の燃圧を低圧または高圧に設定することができ、燃料供給装置１の構成が複雑になるのを防止して燃料供給装置１の製造コストが増大するのを防止することができる。

なお、図５に示す燃料供給装置１にあっては、制御弁３７を閉状態にしたときに、燃料合流通路５３内が高圧になって燃料ポンプ５１の負荷が増大するのを防止するために、第２の吐出ポート５１ｂの下流側の燃料合流通路５３上に逆止弁を設けてもよい。
また、上記各実施の形態では、燃料供給装置１をサブカップ４内に収容しているが、燃料タンク本体３に収容してもよい。
また、本実施の形態では、合流部３４よりも上流側の分岐通路３２上に絞り部３５を設けているが、合流部３４に負圧を発生させることができればよいので、絞り部３５は、合流部３４内や合流部３４よりも下流側に設けられていてもよい。

また、今回開示された実施の形態は、全ての点で例示であってこの実施の形態に制限されるものではない。本発明の範囲は、上記した実施の形態のみの説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内での全ての変更が含まれることが意図される。

以上のように、本発明に係る燃料供給装置は、構成が複雑になるのを防止して燃料噴射弁に供給される燃圧を調整することができ、製造コストが増大するのを防止することができるという効果を有し、燃料ポンプから内燃機関の燃料噴射弁に供給される燃料が導入されるとともに、この燃料の圧力を調整可能なプレッシャレギュレータを備えた燃料供給装置等として有用である。

１燃料供給装置
２エンジン（内燃機関）
３燃料タンク本体
４サブカップ
４ａ連通孔
５インジェクタ（燃料噴射弁）
１１、５１燃料ポンプ
２０プレッシャレギュレータ
２１ハウジング
２１ａ燃料導入口（燃料導入通路）
２１ｂ燃料排出口（燃料排出通路）
２２調圧部材
２３調圧室（燃料導入通路）
２７圧縮コイルばね（付勢手段）
２８ａ排出穴（燃料排出通路）
３１燃料供給通路
３２分岐通路（分岐通路）
３３分岐通路（燃料合流通路）
３４合流部
３５絞り部
３７流量制御弁
５１ａ第１の吐出ポート
５１ｂ第２の吐出ポート
５３燃料合流通路

Claims

燃料ポンプから内燃機関の燃料噴射弁に供給される燃料を導入するとともに該燃料の圧力を調整可能なプレッシャレギュレータを備え、
前記プレッシャレギュレータが、燃料を導入する燃料導入通路および燃料を排出する燃料排出通路が形成されたハウジングと、前記ハウジングの内部で前記燃料導入通路の燃料圧力に応じて前記燃料導入通路と前記燃料排出通路とを連通および遮断する隔壁状の調圧部材と、前記調圧部材を前記燃料導入通路と前記燃料排出通路とを遮断する方向に付勢する付勢手段とを含んで構成される燃料供給装置であって、
前記燃料ポンプから吐出される燃料を前記燃料噴射弁に供給する燃料供給通路と、
前記燃料供給通路から分岐され、前記燃料ポンプから前記燃料供給通路に供給される燃料を前記プレッシャレギュレータの前記燃料導入通路に導入する分岐通路と、
前記燃料ポンプから吐出される燃料と前記燃料排出通路から排出される燃料とを合流させる合流部を有する燃料合流通路とを備え、
前記燃料合流通路が絞り部を有することを特徴とする燃料供給装置。
前記燃料合流通路上に設けられ、前記燃料合流通路を流れる燃料量を可変制御する流量制御弁を有することを特徴とする請求項１に記載の燃料供給装置。
前記燃料合流通路が前記燃料供給通路から分岐され、前記燃料ポンプから吐出された燃料が前記燃料供給通路を介して燃料合流通路に供給されることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の燃料供給装置。
前記燃料ポンプが、前記燃料供給通路に燃料を吐出する第１の吐出ポートと、前記燃料合流通路に燃料を吐出する第２の吐出ポートとを含んで構成され、前記燃料合流通路が、前記第２の吐出ポートから吐出された燃料を前記合流部に供給することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の燃料供給装置。
燃料を貯留する燃料タンク本体に収容されるとともに、内部に前記燃料ポンプおよび前記プレッシャレギュレータを収容するサブカップを有し、
前記サブカップが、前記燃料タンク本体と前記合流部とを連通する連通孔を有することを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれか１の請求項に記載の燃料供給装置。