JPH11280617A - 燃圧制御機能付プレッシャーレギュレータ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 プレッシャーレギュレータにおいて、ダイヤ
フラムの一方側の第１ダイヤフラム室に導入した圧力変
化よりも大きな圧力変化を、ダイヤフラムの他方側の第
２ダイヤフラム室内で取り出すことを課題とする。 【解決手段】 開閉弁41の弁体36がダイヤフラムの他方
側面に弁棒を介して連結され、開閉弁の弁座が下側ハウ
ジングに燃料導入管を介して連結されている。燃料導入
管から弁座を通って流れる燃料の燃料圧力が弁体に作用
し、ダイヤフラムの一方側の受圧面積が弁体の受圧面積
よりも大きくされ、ダイヤフラムの他方側の受圧面に大
気圧が作用し、吸気側圧力の圧力変化よりもダイヤフラ
ムの他方側の燃料圧力の圧力変化の方が大きい。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、内燃機関用の燃料
供給装置に用いられる燃圧制御機能付プレッシャーレギ
ュレータに関する。

【０００２】

【従来の技術】図４は、従来のプレッシャーレギュレー
タ（燃料圧力制御弁）（例えば特開平９−５３５４５号
公報参照）を示す。ダイヤフラム３の外周部が上側ハウ
ジング１と下側ハウジング２とによって挟持され、下側
ハウジング２の筒状部に円筒状の弁座４が挿入配置され
ている。ダイヤフラム３の下面中央に円板状の弁体５が
ダイヤフラム３と一体に形成されており、弁体５と弁座
４により開閉弁６が構成されている。ダイヤフラム３の
上面中央にカップ状の受座７が配設され受座７と上側ハ
ウジング１の上部との間にスプリング８が装着されてい
る。ダイヤフラム上室10は負圧導入管12を介してインテ
ークマニホールドに連通され、ダイヤフラム下室11は燃
料流入管13及びデリバリパイプ47を介してフューエルポ
ンプ48に連通され（図２(b) 参照）、弁座４の内側の通
路は燃料還流管14を介して燃料タンクに連通されてい
る。

【０００３】ダイヤフラム３には、ダイヤフラム上室10
のインテークマニホールド圧力（負圧）による力、ダイ
ヤフラム下室11の燃料圧力による力、スプリング８の閉
弁方向への付勢力が作用し、弁体５はこれらの力が均衡
する位置に変位する。燃料ポンプから燃料レール・燃料
噴射装置へ燃料が供給されるとき、ダイヤフラム下室11
にも燃料が導入される。燃料の圧力に応じて、開閉弁６
の弁開口面積が増減して余剰燃料が燃料タンクにリター
ンされ、ダイヤフラム下室11の燃料圧力は一定に維持さ
れ、燃料レールの圧力も一定に維持される。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】従来のプレッシャーレ
ギュレータでは、ダイヤフラム３の上側のダイヤフラム
上室10（背圧室）に導入されたインテークマニホールド
圧力がダイヤフラム３の上側全面に作用し、ダイヤフラ
ム下室11に導入された燃料圧力はダイヤフラム３の下側
全面に作用するように形成されている。そのため、イン
テークマニホールド圧力のダイヤフラム上室10での圧力
変化量分だけ燃料圧力が変化するに過ぎず、インテーク
マニホールド圧力の圧力変化幅と燃料圧力の圧力変化幅
とが同じであり、インテークマニホールド圧力が有効に
利用されているとはいい難い。しかし、プレッシャーレ
ギュレータのダイヤフラム３の下側では、弁座４の内側
を燃料が通過しており、弁座４の内側の小さな室を利用
し、この小さな室をダイヤフラム上室10に対向させれ
ば、大きな圧力変化幅が得られると考えられる。本発明
は、プレッシャーレギュレータにおいて、ダイヤフラム
の一方側の第１ダイヤフラム室に導入した圧力変化より
も大きな圧力変化を、ダイヤフラムの他方側の第２ダイ
ヤフラム室内で取り出し、こうして得られた大きな圧力
変化を有効に利用することを課題とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明は、ダイヤフラム
の一方側の上側ハウジング内にスプリングの付勢力が作
用しかつ吸気側圧力が導入される第１ダイヤフラム室が
形成され、ダイヤフラムの他方側の下側ハウジングの第
２ダイヤフラム室内にダイヤフラムの変位に応じて開閉
される開閉弁が配設され、開閉弁を通ってエンジンの燃
料が排出されるプレッシャーレギュレータにおいて、開
閉弁の弁体がダイヤフラムの他方側面に弁棒を介して連
結され、開閉弁の弁座が前記下側ハウジングに燃料導入
管を介して連結され、燃料導入管から弁座を通って流れ
る燃料の燃料圧力が弁体に作用し、ダイヤフラムの一方
側の受圧面積が弁体の受圧面積よりも大きくされ、ダイ
ヤフラムの他方側の受圧面に大気圧が作用し、吸気側圧
力の圧力変化よりも燃料圧力の圧力変化の方が大きいこ
とを第１の構成とする。本発明は、第１の構成におい
て、円筒状で先細の弁ハウジングの先端に燃料導入管が
接続され、弁ハウジングの先細の先端が環状の弁座とさ
れ、弁ハウジングの内部に挿通された弁棒の先端の弁体
が弁座と当接可能に配置され、弁ハウジングの中間部の
挿通孔に燃料排出管が接続されたことを第２の構成とす
る。本発明は、第２の構成において、弁ハウジングの開
口部近傍にシール材が装着され、シール材の挿通孔に弁
棒が挿通され、弁体がボール状又は弁棒と同径の円柱状
とされ、燃料導入管及び燃料排出管がそれぞれ下側ハウ
ジングを貫通し下側ハウジングの壁に固定されたことを
第３の構成とする。

【０００６】

【発明の実施の形態】図１〜図３は、本発明の実施の形
態を示す。図１に示すとおり、ダイヤフラム23の外周部
が上側ハウジング21と下側ハウジング22のフランジ部に
よって挟持され、上側ハウジング21とダイヤフラム23と
の間の室が第１ダイヤフラム室30となっている。下側ハ
ウジング22には大気孔32が形成されているので、下側ハ
ウジング22とダイヤフラム23との間の第２ダイヤフラム
室31は大気圧に維持され、第２ダイヤフラム室31内に弁
ハウジング28が配設されている。弁ハウジング28は大部
分が円筒状で下部が先細状に形成され、先細状の下端の
環状部分に燃料導入管25が接続され、弁ハウジング28の
先細状の下端の環状部分が弁座34となっている。燃料導
入管25は下側ハウジング22の底部を貫通し、燃料導入管
25の中間部が下側ハウジング22の底壁に固定されてい
る。弁ハウジング28の中間部の挿通孔に燃料排出管26の
基部が接続され、燃料排出管26は下側ハウジング22の側
部を貫通し、燃料排出管26の中間部が下側ハウジング22
の側壁に固定されている。

【０００７】ダイヤフラム23の中央部は上側シェル37と
下側シェル38とにより挟持され、上側シェル37と上側ハ
ウジング21の上面との間にスプリング39が装着されてい
る。下側シェル38の下面中央には弁棒35の基部が固定さ
れ、弁棒35は下側シェル38の下面と略垂直方向に延びて
いる。弁棒35の先端（下端）にはボール状の弁体36が固
定され、弁体36は弁座34に当接可能位置に配置されてい
る。弁体36と弁座34により開閉弁41が構成され、弁座34
の内径は弁体36の外径よりごく僅かに小さい。弁ハウジ
ング28の上端部にはガイド兼用のシール42が配設されて
おり、弁棒35はシール42の挿通孔に挿通され、シール42
により弁棒35とシール42との間、及びシール42と弁ハウ
ジング28の内面との間が密封されている。第１ダイヤフ
ラム室30は負圧導入管43を介して吸気側（インテークマ
ニホールド、吸気管等）に連通され、燃料導入管25はデ
リバリパイプ47を介してフューエルポンプ48に連通さ
れ、燃料排出管26は燃料タンクに連通されている。

【０００８】図１及び図２(a) に示すように、ダイヤフ
ラム23の上面には、ダイヤフラム23の上側（一方側）の
受圧面積Ａに第１ダイヤフラム室30の吸気側圧力（負
圧）による力が作用し、かつスプリング39の下方への付
勢力が作用している。そして、ダイヤフラム23の下側に
は、弁棒35の断面積を除く部分に大気圧（一定圧力）が
作用し、弁体36の受圧面積ａに燃料圧力による力が作用
する。ただし、弁体36が弁座34に接触しているときは、
弁座34の内側の通路面積が弁体36の受圧面積（面積ａよ
り僅かに小さい）となり、弁体36が弁座34から離れたと
きは弁体36の下面受圧面積ａ全体に燃料圧力が作用す
る。なお、ボール状の弁体36には、弁体36の上側に下向
きの力も作用するが、その場合の圧力は極めて小さいの
で、ここでは省略することとする。このように、ダイヤ
フラム23に上下方向の力が作用し、弁体36はダイヤフラ
ム23の上下に作用する力が均衡する位置に変位する。

【０００９】プレッシャーレギュレータのダイヤフラム
23に作用する受圧面積は、第１ダイヤフラム室30の方
（受圧面積Ａ）が弁体36の受圧面積ａに比べ相当に大き
い。そのため第１ダイヤフラム室30の圧力変化（幅）よ
りも大きな圧力変化（幅）を開閉弁41の入口側（弁座34
の内側及び燃料導入管25内）で取り出すことができる。
そして、第１ダイヤフラム室30にはエンジンの吸気側圧
力（インテークマニホールド圧力、吸気管圧力等）を導
入し、開閉弁41の入口側には燃料圧力を導入し調整させ
ている。従って、エンジン運転状態や負荷により燃料圧
力を可変に制御することができる。なお、図２(b) に示
すように、従来例ではダイヤフラム上室10の受圧面積Ａ
とダイヤフラム下室11の受圧面積ａ' とが同一であり、
圧力変化も同一である。

【００１０】図３(a) に破線で示すように、従来のプレ
ッシャーレギュレータでは、吸気側圧力が変化しても、
燃料圧力（燃圧）Ｐｆは一定である。ここに、燃料圧力
（燃圧）Ｐｆは、「デリバリパイプ内燃圧」−「吸気管
内圧力」をいう。これに対して、本発明では、吸気側圧
力（負圧）が上昇すると開閉弁41の入口側圧力Ｐａ、従
って燃圧Ｐｆが下がり、吸気側圧力（負圧）が下降する
と入口側圧力Ｐａ・燃圧Ｐｆが高くなる。言い換えれ
ば、図３(b) に示すように、スロットル開度を大きくす
ると、吸気側圧力（正圧力）が上昇し、吸気側圧力に応
じて燃圧も上昇する。燃圧の上昇の割合は、従来のもの
に比べ、本発明のものの方が大幅に高く、燃圧の上昇に
よりインジェクタから噴射される噴射燃料の微粒化が促
進されるという効果がある。

【００１１】

【発明の効果】本発明は、燃圧制御機能付プレッシャー
レギュレータであって、開閉弁の弁体がダイヤフラムの
他方側面に弁棒を介して連結され、開閉弁の弁座が前記
下側ハウジングに燃料導入管を介して連結され、燃料導
入管から弁座を通って流れる燃料の燃料圧力が弁体に作
用し、ダイヤフラムの一方側の受圧面積が弁体の受圧面
積よりも大きくされ、ダイヤフラムの他方側の受圧面に
大気圧が作用している。従って、ダイヤフラムの一方側
の第１ダイヤフラム室に導入した吸気側圧力の圧力変化
よりもダイヤフラムの他方側の第２ダイヤフラム室内で
取り出せる燃料圧力の圧力変化の方が大きい。そして、
スロットル開度が大きく、吸気側圧力（正圧）が高いと
きに燃料圧力が従来例よりも高くなり、インジェクタか
ら噴射される燃料の微粒化が促進される。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の燃圧制御機能付プレッシャーレギュレ
ータの実施の形態の断面図である。

【図２】図２(a) は本発明の実施の形態の受圧面積の説
明図であり、図２(b) は従来のプレッシャーレギュレー
タの受圧面積の説明図である。

【図３】図３(a) は吸気側圧力と燃料圧力の関係を示す
グラフであり、図３(b) はスロットル開度と燃料圧力・
吸気管圧力との関係を示すグラフである。

【図４】従来のプレッシャーレギュレータの断面図であ
る。

【符号の説明】 22 下側ハウジング 23 ダイヤフラム 25 燃料導入管 26 燃料排出管 28 弁ハウジング 30 第１ダイヤフラム室 31 第２ダイヤフラム室 34 弁座 35 弁棒 36 弁体 39 スプリング 41 開閉弁 Ａ ダイヤフラムの一方側の受圧面積 ａ 弁体の受圧面積

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ダイヤフラムの一方側の上側ハウジング
   内にスプリングの付勢力が作用しかつ吸気側圧力が導入
   される第１ダイヤフラム室が形成され、ダイヤフラムの
   他方側の下側ハウジングの第２ダイヤフラム室内にダイ
   ヤフラムの変位に応じて開閉される開閉弁が配設され、
   開閉弁を通ってエンジンの燃料が排出されるプレッシャ
   ーレギュレータにおいて、開閉弁の弁体がダイヤフラム
   の他方側面に弁棒を介して連結され、開閉弁の弁座が前
   記下側ハウジングに燃料導入管を介して連結され、燃料
   導入管から弁座を通って流れる燃料の燃料圧力が弁体に
   作用し、ダイヤフラムの一方側の受圧面積が弁体の受圧
   面積よりも大きくされ、ダイヤフラムの他方側の受圧面
   に大気圧が作用し、吸気側圧力の圧力変化よりも燃料圧
   力の圧力変化の方が大きいことを特徴とする燃圧制御機
   能付プレッシャーレギュレータ。
2. 【請求項２】 円筒状で先細の弁ハウジングの先端に燃
   料導入管が接続され、弁ハウジングの先細の先端が環状
   の弁座とされ、弁ハウジングの内部に挿通された弁棒の
   先端の弁体が弁座と当接可能に配置され、弁ハウジング
   の中間部の挿通孔に燃料排出管が接続された請求項１記
   載の燃圧制御機能付プレッシャーレギュレータ。
3. 【請求項３】 弁ハウジングの開口部近傍にシール材が
   装着され、シール材の挿通孔に弁棒が挿通され、弁体が
   ボール状又は弁棒と同径の円柱状とされ、燃料導入管及
   び燃料排出管がそれぞれ下側ハウジングを貫通し下側ハ
   ウジングの壁に固定された請求項２記載の燃圧制御機能
   付プレッシャーレギュレータ。