JP5827061B2 - Fuel supply device - Google Patents
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Description
本発明は、圧力制御装置を備えた燃料供給装置に関するものである。 The present invention relates to a fuel supply device including a pressure control device.
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、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。この圧力制御装置は、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。 2. Description of the Related Art Conventionally, a fuel supply device for an internal combustion engine mounted on a vehicle has a pressure control for adjusting the fuel supply pressure to the fuel consumption unit when the fuel stored in the fuel tank is supplied to the fuel consumption unit by a fuel pump. Equipment. This pressure control device regulates the fuel supply pressure from the fuel pump that pumps up the fuel in the fuel tank to the injector that constitutes the fuel consumption unit.
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圧縮コイルばね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。このような圧力制御装置が、燃料ポンプとともに燃料タンク内に配置されていることが多い。 Such a pressure control device generally divides the inside of a housing into two chambers by a diaphragm, and uses the displacement of the central portion of the diaphragm in accordance with the fuel pressure in the pressure adjusting chamber on one surface side of the diaphragm. The valve is displaced in the valve opening direction and the valve closing direction. In addition, such a pressure control device maintains the valve opening state of the pressure regulating valve body so that the fuel pressure in the pressure regulating chamber reaches the set pressure by suppressing the displacement of the diaphragm by a compression coil spring on the other surface side of the diaphragm. It is the composition to do. Such a pressure control device is often disposed in a fuel tank together with a fuel pump.
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。 As this type of pressure control device, for example, a diaphragm that divides the inside of the housing into two chambers, a fluid introduction port that is located on one surface side of the diaphragm and into which pressurized fuel from a fuel pump is introduced, and excess fuel are discharged. A pressure chamber having a discharge port, a back pressure chamber located on the other surface side of the diaphragm, into which a back pressure fluid is introduced, and slidably provided in the housing, and an atmospheric pressure between the diaphragm and the back pressure chamber. A plunger that forms an open chamber, a valve member that is attached to the diaphragm so as to open and close the discharge port according to the displacement of the diaphragm, and a valve member that is interposed between the diaphragm and the plunger in the valve opening direction. 2. Description of the Related Art There is known a pressure regulator having a spring to be energized and a stopper means for defining a movable range of a plunger, that is, a fuel pressure control valve.
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)。ここで、燃圧制御弁および燃料ポンプは燃料タンク内に配置されていることから、燃料タンクの熱膨張や熱収縮による寸法の変化に伴って、燃圧制御弁と燃料ポンプとの相対位置が変化することがある。このため、燃圧制御弁と燃料ポンプとの相対位置の変化を吸収するために、燃圧制御弁と燃料ポンプとを連結する燃料供給管は、可撓性を有する例えばゴム管などから構成されている。 And in the pressure control apparatus provided with this fuel pressure control valve, the set value is switched between the low pressure value and the high pressure value by switching the set load of the spring in two stages depending on whether or not the back pressure fluid is supplied ( For example, see Patent Document 1). Here, since the fuel pressure control valve and the fuel pump are disposed in the fuel tank, the relative position between the fuel pressure control valve and the fuel pump changes with changes in dimensions due to thermal expansion and contraction of the fuel tank. Sometimes. For this reason, in order to absorb the change in the relative position between the fuel pressure control valve and the fuel pump, the fuel supply pipe connecting the fuel pressure control valve and the fuel pump is made of, for example, a flexible rubber pipe. .
また、特許文献1に開示された燃料供給装置では、エンジンの振動によって、エンジンと燃料タンクとの相対位置が変化することがある。このため、エンジンと燃料タンクとの相対位置の変化を吸収するために、エンジンと燃料タンクとを連結する燃料供給管の一部は、可撓性を有する例えばゴム管などから構成されている。 In the fuel supply device disclosed in Patent Document 1, the relative position between the engine and the fuel tank may change due to engine vibration. For this reason, in order to absorb the change of the relative position of an engine and a fuel tank, a part of fuel supply pipe which connects an engine and a fuel tank is comprised from the flexible rubber pipe etc., for example.
また、従来から、燃料供給通路上に2つの圧力制御装置を備えた燃料供給装置が知られている(例えば、特許文献2参照)。この燃料供給装置は、燃料ポンプによって燃料タンクから燃料供給通路を介して圧送された燃料の圧力と基準圧力との差圧が所定値以上であるときに、燃料を燃料タンクに戻すリターン通路を開いて、前述した差圧を一定に調整する燃圧制御弁を備えている。そして、この燃料供給装置は、燃圧制御弁により所定圧力に調整された燃料を、間欠的に開駆動制御される燃料噴射弁によって機関に噴射供給する構成となっている。 Conventionally, a fuel supply device including two pressure control devices on a fuel supply passage is known (see, for example, Patent Document 2). This fuel supply device opens a return passage for returning the fuel to the fuel tank when the pressure difference between the pressure of the fuel pumped from the fuel tank via the fuel supply passage by the fuel pump and the reference pressure is a predetermined value or more. The fuel pressure control valve for adjusting the above-described differential pressure to a constant value is provided. The fuel supply apparatus is configured to inject and supply the fuel adjusted to a predetermined pressure by the fuel pressure control valve to the engine by a fuel injection valve that is intermittently opened and controlled.
この特許文献2に開示された燃料供給装置は、燃圧制御弁が燃料供給通路の下流側及び上流側にそれぞれ配設されており、上流側の燃圧制御弁のリターン通路を介して燃料タンクに燃料を戻すか否かによって、上流側および下流側のいずれか一方の燃圧制御弁を機能させるようになっている。さらに、特許文献2に開示された燃料供給装置では、いずれか一方の燃圧制御弁を機能させるために、電磁弁からなる燃料切替弁の切り替えが行われるようになっている。
In the fuel supply device disclosed in
また、特許文献2に開示された燃料供給装置は、2つの燃圧制御弁のいずれか一方を選択的に機能させる燃料切替弁と、2つの燃圧制御弁の切替条件を検出するスタートスイッチと、このスタートスイッチによって切替条件が検出された後の燃料噴射弁の噴射終了時期に同期させて燃料切替弁を制御して燃圧制御弁の切り替えを行わせる切替制御手段とを備えている。このような構成により、切替時に燃料圧に乱れが生じても、燃料圧の乱れによって噴射量の精度が悪化することが回避することができ、噴射精度を向上することができる。
Further, the fuel supply device disclosed in
また、従来から、内燃機関が要求する燃料圧力に変更する際の応答性を向上させることができる燃料供給装置が提案されている(例えば、特許文献3参照)。この特許文献3に開示された燃料供給装置は、前述したような圧力制御装置を備えた構成ではなく、インジェクタから供給される燃料の圧力をセンサで検出し、この燃料圧力を目標燃料圧力に一致させるように、燃料ポンプの圧力を制御するようになっている。 Conventionally, there has been proposed a fuel supply device capable of improving the responsiveness when changing to the fuel pressure required by the internal combustion engine (see, for example, Patent Document 3). The fuel supply device disclosed in Patent Document 3 does not have the above-described pressure control device, but detects the pressure of the fuel supplied from the injector with a sensor, and matches this fuel pressure with the target fuel pressure. Thus, the pressure of the fuel pump is controlled.
特許文献3に開示された燃料供給装置では、燃料ポンプが燃料供給管を通じて内燃機関へ燃料を供給するようになっている。また、この燃料供給装置は、燃料供給管を内燃機関に接続する第1接続管と、燃料供給管を燃料ポンプに接続する第2接続管とを備えている。さらに、この燃料供給装置では、燃料供給管がステンレス管を用いて構成されるとともに、第1接続管および第2接続管が非膨張体で可撓性のあるナイロン管を用いて構成されている。このような構成により、第1接続管および第2接続管と、燃料供給管とのいずれもが膨張しなくなり、燃料ポンプの出力変化に対するインジェクタでの燃料圧の変化の応答に遅れがなくなり、燃料圧の変更の応答性が向上する。また、第1接続管および第2接続管に可撓性のあるナイロン管を用いたので、第1接続管および第2接続管によりエンジンの振動を吸収することができる。 In the fuel supply device disclosed in Patent Document 3, a fuel pump supplies fuel to an internal combustion engine through a fuel supply pipe. In addition, the fuel supply device includes a first connection pipe that connects the fuel supply pipe to the internal combustion engine, and a second connection pipe that connects the fuel supply pipe to the fuel pump. Further, in this fuel supply apparatus, the fuel supply pipe is configured using a stainless steel pipe, and the first connection pipe and the second connection pipe are configured using a non-inflatable and flexible nylon pipe. . With such a configuration, none of the first connection pipe, the second connection pipe, and the fuel supply pipe expands, and there is no delay in the response of the change in the fuel pressure at the injector to the output change of the fuel pump. Responsiveness of pressure change is improved. Further, since flexible nylon pipes are used for the first connection pipe and the second connection pipe, vibrations of the engine can be absorbed by the first connection pipe and the second connection pipe.
しかしながら、従来の特許文献1に開示された燃料供給装置にあっては、燃圧制御弁と燃料ポンプとを連結する燃料供給管は可撓性を有する例えばゴム管などから構成されている。このため、この燃料供給装置では、燃圧制御弁の背圧流体を供給する圧力を切り替えようとするときに、背圧流体の燃料圧の変化がゴム管の壁部で弾性的に吸収されて緩やかな変化になってしまう。 However, in the conventional fuel supply apparatus disclosed in Patent Document 1, the fuel supply pipe that connects the fuel pressure control valve and the fuel pump is made of, for example, a flexible rubber pipe. For this reason, in this fuel supply device, when the pressure for supplying the back pressure fluid of the fuel pressure control valve is switched, the change in the fuel pressure of the back pressure fluid is elastically absorbed by the wall portion of the rubber tube, and the fuel pressure control valve gradually changes. It will be a change.
これにより、図5(d)および図5(e)に二点鎖線で示すように、燃料制御弁により制御される燃料の圧力の切り替えまでもが緩やかになり、燃料圧切替における高い応答性を確保することが困難になるという問題があった。さらに、燃料圧切替における高い応答性を確保することが困難になると、例えば燃料圧を高圧から低圧に変更する場合に、変更時間が長くなり、燃料ポンプの高圧駆動の時間が長くなって燃料ポンプを駆動する負荷が増大し、燃費の向上が困難であるという問題があった。しかも、燃料圧切替における高い応答性を確保することが困難になると、燃料消費部へ供給する燃料の圧力の設定精度が低下し、本来の設定値と異なる圧力の燃料を燃料消費部に供給してしまう可能性があり、これにより燃費の向上を図ることができないという問題があった。このように、特許文献1に開示された燃料供給装置にあっては、燃料圧切替における高い応答性を確保するための構成については考慮されていない。 As a result, as shown by the two-dot chain line in FIGS. 5 (d) and 5 (e), the fuel pressure controlled by the fuel control valve is gradually switched, and high response in fuel pressure switching is achieved. There was a problem that it was difficult to secure. Furthermore, when it becomes difficult to ensure high responsiveness in fuel pressure switching, for example, when the fuel pressure is changed from high pressure to low pressure, the change time becomes long, and the time for high pressure driving of the fuel pump becomes long. There is a problem that the load for driving the vehicle increases and it is difficult to improve the fuel consumption. In addition, if it becomes difficult to ensure high responsiveness in fuel pressure switching, the accuracy of setting the pressure of the fuel supplied to the fuel consumption unit decreases, and fuel with a pressure different from the original set value is supplied to the fuel consumption unit. As a result, there is a problem that fuel consumption cannot be improved. Thus, in the fuel supply device disclosed in Patent Document 1, no consideration is given to a configuration for ensuring high responsiveness in fuel pressure switching.
また、従来の特許文献2に開示された燃料供給装置にあっては、2つの燃圧制御弁を有するとともに、いずれか一方の燃圧制御弁を機能させるために、燃料切替弁の切り替えが行われるようになっているが、燃料圧切替における高い応答性を確保するための構成は考慮されていない。
In addition, the conventional fuel supply device disclosed in
また、従来の特許文献3に開示された燃料供給装置にあっては、圧力制御装置を備えていないため、燃料圧切替を行う場合は、急な圧力変動を抑制することができないという問題があった。 In addition, the conventional fuel supply device disclosed in Patent Document 3 does not include a pressure control device, and therefore there is a problem that sudden pressure fluctuations cannot be suppressed when fuel pressure switching is performed. It was.
また、従来の特許文献1および特許文献2に開示された燃料供給装置のように圧力制御装置と燃料切替弁とを備えた構成の場合、仮に、燃料ポンプとインジェクタとを接続する配管を、従来の特許文献3に開示された非膨張体で可撓性のある接続管にすることが考えられる。しかしながら、この場合でも、圧力制御装置と燃料切替弁との間で燃料圧切替の応答性の遅れが生じてしまうので、燃料圧切替の応答性の向上を期待することはできないという問題があった。
Further, in the case of a configuration including a pressure control device and a fuel switching valve as in the conventional fuel supply devices disclosed in Patent Document 1 and
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燃料供給装置を提供することができる。 The present invention has been made to solve such a problem, and can improve the responsiveness at the time of changing the fuel pressure as compared with the prior art and improve the calculation accuracy of the switching time of the fuel supply pressure. Furthermore, it is possible to provide a fuel supply device that can improve fuel consumption.
本発明に係る燃料供給装置は、上記目的達成のため、(1)燃料消費部に向けて燃料を吐出する燃料ポンプと、前記燃料消費部と前記燃料ポンプとを連結するとともに、前記燃料ポンプから前記燃料消費部に前記燃料を供給する第1の配管と、前記第1の配管に連結されるとともに、操作圧燃料の圧力切替により前記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、前記燃圧制御弁と前記燃料切替弁とを連結するとともに、前記操作圧燃料を流通可能にする第2の配管とを備える燃料供給装置であって、前記第2の配管は、非膨張体の材質からなるようにしている。 In order to achieve the above object, a fuel supply device according to the present invention includes (1) a fuel pump that discharges fuel toward a fuel consuming unit, and connects the fuel consuming unit and the fuel pump together with the fuel pump. A first pipe that supplies the fuel to the fuel consumption unit; a fuel pressure control valve that is connected to the first pipe and controls the pressure of the fuel by pressure switching of the operating pressure fuel; and the operating pressure fuel A fuel supply device comprising: a fuel switching valve that switches the pressure of the fuel; and a second pipe that connects the fuel pressure control valve and the fuel switching valve and allows the operating pressure fuel to flow. These pipes are made of a non-inflatable material.
ここで、本明細書中で「非膨張体の材質」とは、第2の配管内を流通する燃料に対して、第2の配管自体の軟らかさに起因する燃料圧変化の応答遅れなどを無視できる程度の高い剛性を有する材質を意味する。 Here, in this specification, “the material of the non-inflatable body” means a response delay of a change in fuel pressure caused by the softness of the second pipe itself with respect to the fuel flowing through the second pipe. It means a material with high rigidity that can be ignored.
この構成により、燃圧制御弁と燃料切替弁との間で燃料を供給するときの第2の配管の容積の変化を抑制することができる。これにより、燃料切替弁により操作圧燃料の圧力を切り替えるときの変化を、従来のような緩やかな変化ではなく急な線形の変化にして応答性を向上できるとともに、燃圧制御弁により燃料の圧力を制御するときの応答性を向上できる。 With this configuration, it is possible to suppress a change in the volume of the second pipe when fuel is supplied between the fuel pressure control valve and the fuel switching valve. This makes it possible to improve the responsiveness by making the change when the pressure of the operating pressure fuel is switched by the fuel switching valve not a gradual change as in the past, but a linear change, and the fuel pressure is controlled by the fuel pressure control valve. Responsiveness when controlling can be improved.
また、燃圧制御弁の応答性が向上することにより、燃料圧を高圧から低圧に切り替える時間が短くなる。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。 In addition, since the responsiveness of the fuel pressure control valve is improved, the time for switching the fuel pressure from high pressure to low pressure is shortened. For this reason, since the pump pressure can be quickly reduced from a high pressure to a low pressure, fuel consumption can be improved.
上記(1)に記載の燃料供給装置においては、(2)前記第1の配管は、少なくとも一部に剛性基準部を有するとともに、前記第2の配管の剛性は、前記剛性基準部の剛性よりも高いことが好ましい。この構成により、第2の配管の剛性の高さを確保することができる。 In the fuel supply device described in (1) above, (2) the first pipe has a rigidity reference portion at least partially, and the rigidity of the second pipe is higher than the rigidity of the rigidity reference portion. Is preferably high. With this configuration, it is possible to ensure the high rigidity of the second pipe.
上記(2)に記載の燃料供給装置においては、(3)前記燃料を貯留するとともに、前記燃料ポンプを内蔵する燃料タンクを備え、前記第2の配管および前記剛性基準部は前記燃料タンク内に位置することが好ましい。ここで、従来は燃料タンク内の管は、使用環境が同一であるため同一材料で設計されていた。これに対し、本発明の構成により、第2の配管および剛性基準部は燃料タンク内という同一の使用環境下で使用されるものであっても、第2の配管の剛性は剛性基準部の剛性よりも高くなるようにできる。よって、第2の配管および剛性基準部は燃料タンク内という同一の使用環境下で使用されるものであっても、燃圧制御弁と燃料切替弁との間で燃料を供給するときの第2の配管の容積の変化を抑制することができる。 In the fuel supply device described in (2) above, (3) the fuel is stored and the fuel tank including the fuel pump is provided, and the second pipe and the rigidity reference portion are provided in the fuel tank. Preferably it is located. Here, conventionally, the pipes in the fuel tank are designed with the same material because the use environment is the same. On the other hand, according to the configuration of the present invention, even if the second pipe and the rigidity reference part are used in the same usage environment in the fuel tank, the rigidity of the second pipe is the rigidity of the rigidity reference part. Can be higher. Therefore, even if the second pipe and the rigidity reference portion are used in the same usage environment in the fuel tank, the second pipe when the fuel is supplied between the fuel pressure control valve and the fuel switching valve. A change in the volume of the pipe can be suppressed.
上記(2)または(3)に記載の燃料供給装置においては、(4)前記剛性基準部はナイロンで構成されるとともに、前記第2の配管は金属で構成されることが好ましい。この構成により、第2の配管の剛性の高さを確保することができる。 In the fuel supply device according to (2) or (3), it is preferable that (4) the rigidity reference portion is made of nylon and the second pipe is made of metal. With this configuration, it is possible to ensure the high rigidity of the second pipe.
上記(1)から(4)に記載の圧力制御装置においては、(5)前記燃圧制御弁の一部の部材と、前記燃料切替弁の一部の部材と、前記第2の配管とは、一体化されたものであることが好ましい。この構成により、燃料供給装置全体として小型化を図ることができる。 In the pressure control device according to (1) to (4) above, (5) a part of the fuel pressure control valve, a part of the fuel switching valve, and the second pipe are: It is preferable that they are integrated. With this configuration, the fuel supply device as a whole can be reduced in size.
上記(1)から(5)に記載の圧力制御装置においては、(6)前記燃圧制御弁は、前記制御対象燃料が導入される燃料導入口、前記制御対象燃料が排出される燃料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燃料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燃料導入口と前記燃料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、前記調圧部材が前記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、閉弁により前記操作圧燃料導入通路に前記操作圧燃料を封入し、開弁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。 In the pressure control device according to (1) to (5) above, (6) the fuel pressure control valve includes a fuel introduction port through which the control target fuel is introduced, a fuel discharge port through which the control target fuel is discharged, and A housing having an operation pressure fuel introduction passage into which the operation pressure fuel is introduced; a pressure regulation chamber that communicates with the fuel introduction port and includes the operation pressure fuel introduction passage in the housing; A partition-shaped pressure regulating member that communicates the fuel inlet and the fuel outlet according to the fuel pressure of the fuel, and the fuel pressure control valve introduces the operating pressure fuel into the operating pressure fuel introduction passage Thus, the area of the pressure receiving region where the pressure adjusting member receives the fuel pressure on the one surface side is changed, and the fuel pressure in the pressure adjusting chamber is adjusted according to the area of the pressure receiving region, and the fuel switching valve Is The operation fuel to the operating pressure fuel inlet passage is sealed by closing, it is preferable to open the operating fuel from the operating fuel inlet passage by the opening.
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、可変燃料圧調整弁を2つ設け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。 With this configuration, the fuel pressure is regulated in two stages by making the area where the pressure regulating member receives the fuel pressure variable. Therefore, the fuel pressure supplied to the fuel consumption unit can be controlled in two stages without providing the variable fuel pressure adjusting valve with three chambers or providing two variable fuel pressure adjusting valves. For this reason, a fuel supply apparatus can be reduced in size.
また、燃料切替弁を開閉させることで、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。 Further, by opening and closing the fuel switching valve, it is possible to switch whether or not the operating pressure fuel is introduced into the operating pressure fuel introduction passage, and the area of the pressure receiving region of the pressure regulating member can be easily changed. . Therefore, the pressure of the fuel to be controlled by the fuel pressure control valve can be easily controlled.
上記(1)から(6)に記載の圧力制御装置においては、(7)前記燃料消費部は、内燃機関の燃料噴射部であることが好ましい。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。 In the pressure control device according to (1) to (6) above, (7) the fuel consuming part is preferably a fuel injection part of an internal combustion engine. With this configuration, it is possible to shorten the time for switching the fuel pressure of the control target fuel supplied to the fuel injection unit between the high pressure and the low pressure.
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燃料供給装置を提供することができる。 According to the present invention, it is possible to improve the responsiveness when changing the fuel pressure as compared with the conventional case, improve the calculation accuracy of the switching time of the fuel supply pressure, and further improve the fuel consumption. An apparatus can be provided.
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。 Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In the present embodiment, the present invention is applied to a fuel supply device that supplies fuel to an internal combustion engine for a vehicle.
(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。
(First embodiment)
First, the configuration of a vehicle equipped with the fuel supply device will be described.
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。
As shown in FIG. 1, the vehicle 1 includes an
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。
The
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。
The fuel supply device 3 pumps and supplies fuel to the plurality of
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と、フランジ30bとを備えている。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。
The
フランジ30bは、燃料タンク30の上部に形成された開口部30cに対し図示しないパッキン部材などを介して取り付けられるとともに、開口部30cを閉塞している。また、フランジ30bは、燃料圧送機構31の一部を燃料タンク30の内部に吊り下げて支持している。
The
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、第1の配管としての燃料管44と、分岐管45と、燃料ポンプコントローラ(FPC)46とを備えている。
The
燃料管44は、燃料ポンプユニット40とデリバリーパイプ23とを連結している。燃料管44は、上流側可撓部44aと、剛性基準部としての下流側可撓部44bと、エンジン側可撓部44cと、これら以外の金属パイプ部44dとを備えている。金属パイプ部44dを構成する金属パイプは、例えばヤング率200[GPa]程度としている。
The
上流側可撓部44aは、ナイロンで構成された蛇腹からなり、燃料ポンプユニット40から分岐管45まで、燃料フィルタ42およびチェック弁43を介して連結されている。下流側可撓部44bは、ナイロン構成された蛇腹からなり、分岐管45からエンジン側可撓部44cまで連結されている。上流側可撓部44aおよび下流側可撓部44bを構成するナイロンは、例えばヤング率3[GPa]程度としている。エンジン側可撓部44cは、ゴムで構成された管からなり、エンジン2の近傍に配置されるとともにデリバリーパイプ23に連結されている。エンジン側可撓部44cを構成するゴムは、例えばヤング率0.01[GPa]程度としている。
The upstream flexible portion 44 a is made of a bellows made of nylon, and is connected from the
これにより、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。分岐管45は、燃料管44の上流側可撓部44aおよび下流側可撓部44bの間から分岐して、圧力制御装置32に連結されている。
As a result, the
また、燃料タンク30内に上流側可撓部44aおよび下流側可撓部44bを備えることにより、燃料タンク30の熱膨張や熱収縮による燃料ポンプユニット40などの位置の変動を吸収するようになっている。さらに、エンジン2の近傍にエンジン側可撓部44cが設けられているので、エンジン2の振動による燃料管44への応力発生を吸収するようになっている。
Further, the upstream flexible portion 44 a and the downstream
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46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。
The
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。
The
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。
The
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。
The
燃料ポンプコントローラ46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46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。
The
圧力制御装置32は、燃圧制御弁50および燃料切替弁70と、第2の配管としての連結管100とを備えている。
The
連結管100は、非膨張体の材質からなり、本実施の形態では金属パイプからなる。この金属パイプは、例えばヤング率200[GPa]程度としている。ここで、図5(d)および図5(e)に示すように、連結管100の剛性は、操作圧燃料の燃料圧の切り替えが略線形になる大きさにしている。また、連結管100の剛性は、下流側可撓部44bの剛性よりも高くなっている。
The connecting
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、圧縮コイルばね53(背圧付勢部材)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、制御対象の燃料の圧力を制御するようになっている。制御対象の燃料は、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。
As shown in FIG. 2A, the fuel
第1のハウジング部材56は、燃料が導入される燃料導入口51aと、その燃料が排出される燃料排出口51bと、後述する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(操作圧燃料通路)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、燃料導入口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。
The
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、燃料導入口51aと、燃料排出口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燃料導入口51aと燃料排出口51bとを連通させる。
The
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のハウジング部材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を燃料排出口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。
The
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。
The
圧縮コイルばね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。
The
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(第1環状弁座)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(第2環状弁座)とされている。
The outer
第1弁座部62は、その内周側に燃料排出口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の燃料排出口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から連結管100を経て燃料切替弁70までに流通する燃料を操作圧燃料としている。
The first valve seat portion 62 has a
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。
The
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45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。
The
ここで、図2(a)に示すように、燃料切替弁70によって操作圧燃料導入通路65が閉塞されているとき、操作圧燃料導入通路65の燃料の圧力は導入側通路66と同等になり得る。この場合、図2(b)に示すように、調圧部材52が燃料の圧力を受圧する受圧領域は、調圧部材52の導入側通路66に対向する環状受圧面52a(燃料導入口側の受圧可能領域)および操作圧燃料導入通路65に対向する環状受圧面52b(操作圧燃料通路側の受圧可能領域)とを合わせた領域となる。
Here, as shown in FIG. 2 (a), when the operation
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(燃料導入口側の受圧可能領域)のみになる。
On the other hand, as shown in FIG. 3A, when the
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が燃料の圧力を受圧する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、圧縮コイルばね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後述する低圧側の設定圧に低下する。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、圧縮コイルばね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後述する高圧側の設定圧に上昇するようになっている。
For this reason, the area of the pressure receiving region where the
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。
As described above, the fuel
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324[kPa]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200[kPa]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。
The set pressure on the high pressure side of the fuel
燃料切替弁70は、ボビン71と、電磁コイル72と、バルブ73と、付勢手段としての圧縮コイルばね74と、シールド75と、ステータコア76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。
The
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が巻き付けられているとともに、内側に圧縮コイルばね74が収容されている。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。燃料流入管82aは、連結管100を介して燃圧制御弁50の操作圧導入孔51cに連結されている。
The
バルブ73は、磁性体からなるとともに、アーマチャ部83と、弁体としてのシール部84とを備えている。アーマチャ部83は略円柱形状で、開口端部82c側の端面に円柱形状のシール部84を備えている。
The
シール部84の端面は、開口端部82cに当接可能になっている。シール部84の端面が開口端部82cに当接して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。
The end surface of the
電磁コイル72は、シール部84を開弁する方向にアーマチャ部83を移動する。また、圧縮コイルばね74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。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。
The
図2(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が圧縮コイルばね74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、この状態を下死点とする。
As shown in FIG. 2A, when no voltage is applied to the
一方、図3(a)に示すように、電磁コイル72に電圧が印加されている時は、バルブ73が電磁コイル72に吸引されて開口端部82cから離隔している。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。バルブ73が最も吸引された状態を上死点とする。
On the other hand, as shown in FIG. 3A, when a voltage is applied to the
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。
Thereby, the
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メモリからなるバックアップメモリと、A/D変替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。 As shown in FIG. 1, the ECU 4 includes a CPU (Central Processing Unit), a ROM (Read Only Memory) that stores fixed data, a RAM (Random Access Memory) that temporarily stores data, and a write A backup memory including a replaceable nonvolatile memory, an input interface circuit having an A / D converter and a buffer, and an output interface circuit having a drive circuit and the like are provided. The ECU 4 receives an ON / OFF signal of an ignition switch of the vehicle and is supplied with power from a battery (not shown).
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変替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。
Furthermore, various sensor groups are connected to the input interface circuit of the ECU 4, and sensor information from these sensor groups is taken into the ECU 4 through an input interface circuit including an A / D converter and the like. The output interface circuit of the ECU 4 includes a relay switch for controlling actuators such as the
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。
The ECU 4 can execute known electronic throttle control, fuel injection amount control, ignition timing control, fuel cut control, variable valve timing control, and the like by executing a control program stored in the ROM. For example, the ECU 4 calculates the basic injection amount required for each combustion based on the intake air amount detected by the air flow meter and the engine speed detected by the crank angle sensor, and further according to the operating state of the
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46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。
Further, the ECU 4 generates a command value for the drive voltage of the
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4参照)。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4参照)。
Further, the ECU 4 repeatedly determines the load state during operation of the
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。 The set values stored in the ROM and the backup memory of the ECU 4 include a set value on the high pressure side and a set value on the low pressure side of the fuel pressure, respectively. The map information stored in the ROM and the backup memory includes a map for determining the operating load and switching control of the fuel pressure according to the determination result.
次に、作用について説明する。 Next, the operation will be described.
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2(a)に示すように、バルブ73が圧縮コイルばね74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。
In the fuel supply device 3 of the present embodiment configured as described above, energization of the
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を介してデリバリーパイプ23に流入される。燃料管44を流通する燃料は分岐管45にも流入され、燃圧制御弁50に入り込む。
When the
また、図4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5(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7(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。
As shown in FIG. 4, when the
そして、電流値が所定値90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圧縮コイルばね74の抗力を上回り、図5(c)に示すように、バルブ73が下死点から移動し始める。これにより、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。さらに、図3(a)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。
When the current value exceeds the
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、燃料導入口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。
The fuel supplied from the
これにより、圧縮コイルばね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45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400[kPa]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。
Accordingly, a large fuel pressure is required to open the
図5(c)〜図5(e)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、操作圧燃料の燃料圧が下がり、デリバリーパイプ23への供給燃料の燃料圧が上昇し始める。
As shown in FIGS. 5 (c) to 5 (e), at the same time as the
ここで、連結管100の剛性は、操作圧燃料の燃料圧の切り替えが略線形になる大きさにしている。このため、図5(d)に二点鎖線で示すように、従来の低剛性の連結管ではグラフの直線の立ち下がりが緩くなるのに対し、図5(d)に実線で示すように、本実施の形態の高剛性の連結管100ではグラフの直線の立ち下がりが急な線形になる。
Here, the rigidity of the connecting
さらに、デリバリーパイプ23への供給燃料の燃料圧については、図5(e)に二点鎖線で示すように、従来の低剛性の連結管ではグラフの直線の立ち上がりが緩くなるのに対し、図5(e)に実線で示すように、本実施の形態の高剛性の連結管100ではグラフの直線の立ち上がりが急な線形になる。これにより、燃料圧切替の応答性を向上することができる。
Further, regarding the fuel pressure of the fuel supplied to the
そして、図5(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5(e)に示すように、高圧の燃料噴射が維持される。
And as shown to Fig.5 (a), ECU4 maintains the application of a voltage with respect to the
次に、図4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。
Next, as shown in FIG. 4, when the warm-up operation is completed, the ECU 4 switches the fuel pressure of the fuel from the
そこで、図5(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5(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。
Therefore, as shown in FIG. 5A, the ECU 4 stops applying voltage to the
電流値が所定値91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圧縮コイルばね74の付勢力より小さくなり、図5(c)に示すように、バルブ73が圧縮コイルばね74の付勢力によって上死点から移動し始める。これにより、バルブ73が開口端部82cに近づき、さらに、図2(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。
When the current value falls below the
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、燃料導入口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。
The fuel supplied from the
これにより、圧縮コイルばね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7(c)〜図7(e)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、操作圧燃料の燃料圧が上がり、デリバリーパイプ23への供給燃料の燃料圧が下降し始める。よって、分岐管45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200[kPa]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。
Accordingly, a small fuel pressure is sufficient to open the
操作圧燃料の燃料圧については、図5(d)に二点鎖線で示すように、従来の低剛性の連結管ではグラフの直線の立ち上がりが緩くなるのに対し、図5(d)に実線で示すように、本実施の形態の高剛性の連結管100ではグラフの直線の立ち上がりが急な線形になる。デリバリーパイプ23への供給燃料の燃料圧については、図5(e)に二点鎖線で示すように、従来の低剛性の連結管ではグラフの直線の立ち下がりが緩くなるのに対し、図5(e)に実線で示すように、本実施の形態の高剛性の連結管100ではグラフの直線の立ち下がりが急な線形になる。これにより、燃料圧切替の応答性を向上することができる。
With respect to the fuel pressure of the operating pressure fuel, as shown by a two-dot chain line in FIG. 5 (d), the rise of the straight line in the graph is slow in the conventional low-rigidity connecting pipe, whereas the solid line in FIG. 5 (d). As shown by the graph, in the highly rigid connecting
また、図5(a)〜図5(e)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終わるまでの時間T1は、従来の連結管を備えた燃料供給装置による時間T2に比べて大幅に短くなる。 Further, as shown in FIGS. 5A to 5E, the time T 1 from when the voltage application is stopped according to the present embodiment to when the fuel pressure has actually finished dropping is provided with a conventional connecting pipe. Compared with the time T 2 by the fuel supply device, the time is significantly shortened.
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。
In addition, after a certain time has elapsed since the
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、連結管100の剛性を高めることができるので、燃圧制御弁50と燃料切替弁70との間で燃料を供給するときの連結管100の容積の変化を抑制することができる。これにより、燃料切替弁70により操作圧燃料の圧力を切り替えるときの変化を、従来のような緩やかな変化ではなく線形の変化にして応答性を向上できるとともに、燃圧制御弁50により燃料の圧力を制御するときの応答性を向上できる。これにより、インジェクタ22に供給する燃料制御における指示から実際に圧力が変化するまでのタイムラグの算出精度を向上することができる。
As described above, according to the fuel supply device 3 according to the present embodiment, the rigidity of the connecting
また、燃圧制御弁50の応答性が向上することにより、燃料圧を高圧から低圧に切り替える時間も短くなる。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。
In addition, since the responsiveness of the fuel
また、本実施の形態に係る燃料供給装置3によれば、連結管100は、燃料タンク30内に位置する下流側可撓部44bより剛性を高くしている。このため、連結管100および下流側可撓部44bは燃料タンク30内という同一の使用環境下で使用されるものであっても、燃圧制御弁50と燃料切替弁70との間で燃料を供給するときの連結管100の容積の変化を、より確実に抑制することができる。
Further, according to the fuel supply device 3 according to the present embodiment, the connecting
また、本実施の形態に係る燃料供給装置3によれば、燃料切替弁70を開閉させることで、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による燃料の圧力を容易に制御することができる。
Further, according to the fuel supply device 3 according to the present embodiment, whether or not the operation pressure fuel is introduced into the operation pressure
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の燃料導入口51aと、燃料排出口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。
Further, according to the fuel supply device 3 according to the present embodiment, the
上述した本実施の形態の燃料供給装置3においては、下流側可撓部44bを剛性基準部としている。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、例えば、上流側可撓部44aを剛性基準部としてもよい。あるいは、本実施の形態の燃料供給装置3においては、剛性基準部を燃料タンク30内に有しているが、本発明に係る燃料供給装置においては、これに限られず、剛性基準部を燃料タンク30外に有してもよい。この場合、例えば、エンジン側可撓部44cや金属パイプ部を剛性基準部としてもよい。
In the fuel supply device 3 of the present embodiment described above, the downstream
また、本実施の形態の燃料供給装置3においては、剛性基準部である下流側可撓部44bはナイロンで構成されるとともに、連結管100は金属パイプで構成されている。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、例えば、下流側可撓部44bはナイロンで構成されるとともに、連結管100は下流側可撓部44bより剛性の高い合成樹脂で構成されるようにしてもよい。あるいは、下流側可撓部44bはゴムで構成されるとともに、連結管100は下流側可撓部44bより剛性の高いナイロンで構成されるようにしてもよい。
In the fuel supply device 3 of the present embodiment, the downstream
また、本実施の形態の燃料供給装置3においては、下流側可撓部44bと連結管100との材質が異なるようにしている。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、例えば、下流側可撓部44bと連結管100とのいずれもナイロン製にするとともに、連結管100の壁厚を下流側可撓部44bの壁厚よりも厚くすることで、連結管100の剛性を下流側可撓部44bの剛性より高くするようにしてもよい。
Further, in the fuel supply device 3 of the present embodiment, the downstream
また、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。
Further, in the fuel supply device 3 of the present embodiment, the fuel
(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、特に圧力制御装置132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〜図3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。
(Second Embodiment)
The present embodiment has an overall configuration substantially similar to that of the first embodiment described above. In the fuel supply device according to the present embodiment, the configuration of the
図6に示すように、本実施の形態の圧力制御装置132は、燃圧制御弁150および燃料切替弁170を備えている。
As shown in FIG. 6, the
燃料切替弁170のボビン171は、合成樹脂で構成され、ボビン部180と、シリンダ部181と、燃料管部182と、燃圧制御弁支持部185と、第2の配管としての連結管部200とを備えている。燃料管部182の燃料流入管182aは、シリンダ部181の側部に設けられている。燃圧制御弁支持部185は、燃圧制御弁150のハウジング151を保持している。ここで、図6中ではボビン171は一体成形品として示しているが、実際には適宜な部材同士を組み合わせて一体的に構成されるものとしている。すなわち、燃圧制御弁150の一部の部材と、燃料切替弁170の一部の部材と、連結管部200とが組み合わされて一体化されている。あるいは、燃圧制御弁150の一部の部材と、燃料切替弁170の一部の部材と、連結管部200とが一体成形されたものとしてもよい。
The
燃圧制御弁150の第1のハウジング部材156は、燃料が導入される燃料導入口151aと、その燃料が排出される燃料排出口151bと、操作圧燃料が導入される操作圧導入孔151cとを有している。燃料導入口151aは、排出通路64の上流側に連通するように第1のハウジング部材156の周側部に形成されるとともに、燃料導入管167が取り付けられている。操作圧導入孔151cは、操作圧燃料導入通路65の下流側に連通するように第1のハウジング部材156の周側部に形成されている。
The
連結管部200は、第1のハウジング部材156の操作圧導入孔151cの形成された部位と燃料流入管182aとを連結している。また、第1のハウジング部材156と燃圧制御弁支持部185とは密着している。これにより、連結管部200から操作圧燃料が第1のハウジング部材156と燃圧制御弁支持部185との隙間に漏れ出ることは防止される。
The connecting
本実施の形態に係る燃料供給装置3によれば、連結管部200は合成樹脂製であり剛性を高めることができるので、燃圧制御弁150と燃料切替弁170との間で燃料を供給するときの連結管部200の容積の変化を抑制することができる。
According to the fuel supply device 3 according to the present embodiment, the connecting
また、本実施の形態の圧力制御装置132によれば、燃圧制御弁150と、燃料切替弁170と、連結管200とが一体化されているので、燃料供給装置3全体として小型化を図ることができる。
Further, according to the
以上のように、本発明に係る燃料供給装置は、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、圧力制御装置を備えた燃料供給装置に有用である。 As described above, the fuel supply device according to the present invention can improve the responsiveness at the time of changing the fuel pressure, improve the calculation accuracy of the switching time of the fuel supply pressure, and further improve the fuel efficiency. And is useful for a fuel supply device including a pressure control device.
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)
30 燃料タンク
40a 燃料ポンプ
44 燃料管(第1の配管)
44b 下流側可撓部(剛性基準部)
50 燃圧制御弁
51 ハウジング
51a 燃料導入口
51b 燃料排出口
51c 操作圧導入孔
52 調圧部材
52a,52b 環状受圧面(複数の領域、受圧可能領域)
53 圧縮コイルばね(背圧付勢部材)
58 調圧室
62 第1弁座部(第1環状弁座)
63 第2弁座部(第2環状弁座)
64 排出通路(燃料排出口)
65 操作圧燃料導入通路(操作圧燃料通路)
66 導入側通路(調圧室のうち燃料導入口側)
70 燃料切替弁
100 連結管(第2の配管)
200 連結管部(第2の配管)
2 Engine (Internal combustion engine)
3
30
44b Downstream flexible part (rigidity reference part)
50 Fuel
51c Operation
52a, 52b annular pressure receiving surface (multiple areas, pressure receiving area)
53 Compression coil spring (back pressure biasing member)
58 Pressure regulator
62 First valve seat (first annular valve seat)
63 Second valve seat (second annular valve seat)
64 Discharge passage (fuel outlet)
65 Operation pressure fuel introduction passage (operation pressure fuel passage)
66 Inlet passage (fuel inlet side of the pressure control chamber)
70
200 Connecting pipe (second pipe)
Claims (6)
前記燃料消費部と前記燃料ポンプとを連結するとともに、前記燃料ポンプから前記燃料消費部に前記燃料を供給する第1の配管と、
前記燃料消費部に供給される制御対象の燃料を導入するよう前記第1の配管に接続され、前記制御対象の燃料の圧力を設定圧に制御するとともに、前記設定圧が高圧側と低圧側とに切り替え可能な燃圧制御弁と、
前記燃圧制御弁の前記操作圧を前記高圧側と前記低圧側とに切り替え操作するための操作圧を前記燃料により切り替える燃料切替弁と、
前記燃圧制御弁と前記燃料切替弁とを連結するとともに、前記操作圧燃料を流通可能にする第2の配管とを備える燃料供給装置であって、
前記第1の配管は、前記燃圧制御弁に接続される分岐接続位置を含む特定の配管区間に剛性基準部を有しており、
前記燃圧制御弁は、前記燃料が導入される燃料導入口、前記燃料が排出される燃料排出口および前記燃料により前記操作圧を発生させる操作圧燃料通路を有するハウジングと、前記ハウジング内を背圧が導入される背圧室と前記燃料導入口に連通する調圧室とに区画するとともに、前記背圧室および前記調圧室内の圧力に応じて開弁方向および閉弁方向に変位する隔壁状の調圧部材と、前記調圧部材を閉弁方向に付勢する背圧付勢部材と、前記調圧室および前記燃料排出口の間に配置され、前記調圧部材の開弁方向への変位に応じて前記調圧室を前記燃料排出口に連通させる第1環状弁座と、前記調圧室を前記燃料導入口側と前記操作圧燃料通路側とに区画するよう前記第1環状弁座に対し同心的に配置され、前記調圧部材の開弁方向への変位に応じて前記調圧室の前記燃料導入口側と前記操作圧燃料通路側とを連通させる第2環状弁座と、を含み、前記調圧部材の前記調圧室側の受圧可能領域が、前記第1環状弁座および前記第2環状弁座によって複数の領域に区画されるように構成されており、
前記第2の配管は、前記燃圧制御弁の前記操作圧燃料通路を前記燃料切替弁に接続するとともに、前記剛性基準部より剛性が高い材質からなることを特徴とする燃料供給装置。 A fuel pump that discharges fuel toward the fuel consumption unit;
A first pipe for connecting the fuel consuming unit and the fuel pump and supplying the fuel from the fuel pump to the fuel consuming unit;
The control pipe is connected to the first pipe so as to introduce the fuel to be controlled supplied to the fuel consumption unit, and the pressure of the fuel to be controlled is controlled to a set pressure. A fuel pressure control valve that can be switched to
A fuel switching valve for switching an operation pressure for switching the operation pressure of the fuel pressure control valve between the high pressure side and the low pressure side with the fuel ;
A fuel supply device comprising: a second pipe that connects the fuel pressure control valve and the fuel switching valve and allows the operation pressure fuel to flow;
The first pipe has a rigidity reference portion in a specific pipe section including a branch connection position connected to the fuel pressure control valve,
The fuel pressure control valve includes a fuel introduction port through which the fuel is introduced, a fuel discharge port through which the fuel is discharged, an operation pressure fuel passage that generates the operation pressure by the fuel, and a back pressure inside the housing Partitioning into a back pressure chamber into which fuel is introduced and a pressure regulating chamber communicating with the fuel introduction port, and being displaced in a valve opening direction and a valve closing direction in accordance with the pressure in the back pressure chamber and the pressure regulating chamber The pressure regulating member, a back pressure urging member that urges the pressure regulating member in a valve closing direction, and the pressure regulating chamber and the fuel discharge port are disposed between the pressure regulating member and the valve opening direction. A first annular valve seat for communicating the pressure regulating chamber with the fuel discharge port according to displacement, and the first annular valve for dividing the pressure regulating chamber into the fuel introduction port side and the operation pressure fuel passage side. It is arranged concentrically with the seat, and the pressure regulating member changes in the valve opening direction. And a second annular valve seat that communicates the fuel introduction port side of the pressure regulating chamber and the operation pressure fuel passage side according to the pressure regulating member, and the pressure receiving area on the pressure regulating chamber side of the pressure regulating member includes: The first annular valve seat and the second annular valve seat are configured to be partitioned into a plurality of regions,
The fuel supply device, wherein the second pipe is made of a material having higher rigidity than the rigidity reference portion while connecting the operation pressure fuel passage of the fuel pressure control valve to the fuel switching valve .
前記第2の配管および前記剛性基準部は前記燃料タンク内に位置することを特徴とする請求項2に記載の燃料供給装置。 A fuel tank that stores the fuel and incorporates the fuel pump,
The fuel supply apparatus according to claim 2, wherein the second pipe and the rigidity reference portion are located in the fuel tank.
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