JP2009144663A - 圧力調整弁 - Google Patents
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Abstract
【課題】燃料ポンプへ供給される燃料の圧力を適正に保ちつつ、燃料中に含まれる気泡を除去することができる圧力調整弁を提供する。
【解決手段】圧力調整弁6は、フィードポンプ4と噴射ポンプ7との間の燃料供給配管8に設けられ、燃料圧力を調整し噴射ポンプ7に供給する。圧力調整弁6は、燃料タンク2と連通するポート部材232が設けられる。その入口ポート233は弁部材24によって開閉される。圧力調整弁6のハウジング10内の圧力が所定圧力を超えるとポート部材232の入口ポート233が開放され、余剰圧力燃料が燃料タンク2に排出される。圧力調整弁6の流出燃料配管22の入口ポート221には、燃料中の気泡を捕捉するフィルタ部材28が設けられている。ハウジング10内には気泡が溜められる。気泡は、ハウジング10内が所定圧力を超えて入口ポート233が開放されるときに余剰圧力燃料とともに燃料タンク2に排出される。
【選択図】図2
【解決手段】圧力調整弁6は、フィードポンプ4と噴射ポンプ7との間の燃料供給配管8に設けられ、燃料圧力を調整し噴射ポンプ7に供給する。圧力調整弁6は、燃料タンク2と連通するポート部材232が設けられる。その入口ポート233は弁部材24によって開閉される。圧力調整弁6のハウジング10内の圧力が所定圧力を超えるとポート部材232の入口ポート233が開放され、余剰圧力燃料が燃料タンク2に排出される。圧力調整弁6の流出燃料配管22の入口ポート221には、燃料中の気泡を捕捉するフィルタ部材28が設けられている。ハウジング10内には気泡が溜められる。気泡は、ハウジング10内が所定圧力を超えて入口ポート233が開放されるときに余剰圧力燃料とともに燃料タンク2に排出される。
【選択図】図2
Description
本発明は、燃料ポンプへ供給する燃料の圧力を調整する圧力調整弁に関する。
燃料残量が少ない状態で悪路走行などすると、燃料の液面が激しく揺れるため、燃料中に気泡が混ざる。気泡が混合された燃料が、内燃機関へ燃料を供給する燃料ポンプへ送られると、燃料ポンプの吐出量が安定せず、ひいては内燃機関への燃料噴射が不安定となる。
この問題に対して、例えば特許文献1に記載の装置が知られている。この特許文献1では、燃料タンクの燃料を汲み上げるフィードポンプとフィードポンプが汲み上げた燃料を加圧する燃料噴射ポンプとを接続する通路に燃料噴射ポンプの低圧側と連通するホロスクリューを備え、フィードポンプから送られる燃料をこのホロスクリューに衝突させ、燃料と気泡とを分離する。
そして、分離した気泡は、通路から分岐するエア溜まり室に溜められる。エア溜まり室は、噴射ポンプからの余剰燃料を燃料タンクに戻すオーバーフロー通路と絞り部を介して接続されている。このため、エア溜まり室に溜められた気泡は、絞り部を通じて燃料タンクに排出される。
特開平9−177631号公報
特許文献1では、絞り部の通路径は、粘性の低い空気は比較的容易に通し、粘性の高い燃料は抵抗となりオーバーフロー通路に排出されないように調整されている。
しかしながら、燃料が絞り部を介して燃料タンクに排出されるのを極力防止しようと、絞り部の通路径を小さくすると、空気の通過流量が少なくなるので気泡の排出性能が低下する。反対に、空気の通過流量を向上させるべく、絞り部の通路径を大きくすると、燃料噴射ポンプに供給されるべき燃料が絞り部から排出されてしまい、燃料噴射ポンプへの供給圧力が低下してしまうという問題が発生する。
本発明の目的は、燃料ポンプへ供給される燃料の圧力を適正に保ちつつ、燃料中に含まれる気泡を除去することができる圧力調整弁を提供することにある。
請求項1に記載された発明は、燃料タンクの燃料を吸引して圧送する燃料ポンプの上流側に設けられ、燃料ポンプへ供給される燃料の圧力を調整する圧力調整弁において、
ハウジングと、ハウジング内に燃料を流入する流入通路と、ハウジング内の燃料を燃料ポンプへ流出する流出通路と、余剰圧力燃料を燃料タンクへ戻す戻り通路と、戻り通路の入口ポートを開閉する弁体であって、ハウジング内が所定圧力以上となった場合に入口ポートを開放する弁体と、を備える圧力調整弁であって、
流出通路の入口ポートには、燃料中に含まれる気泡をハウジング側に捕捉する気液分離手段が設けられ、戻り通路の入口ポートは、気液分離手段よりも上方に配置されていることを特徴としている。
ハウジングと、ハウジング内に燃料を流入する流入通路と、ハウジング内の燃料を燃料ポンプへ流出する流出通路と、余剰圧力燃料を燃料タンクへ戻す戻り通路と、戻り通路の入口ポートを開閉する弁体であって、ハウジング内が所定圧力以上となった場合に入口ポートを開放する弁体と、を備える圧力調整弁であって、
流出通路の入口ポートには、燃料中に含まれる気泡をハウジング側に捕捉する気液分離手段が設けられ、戻り通路の入口ポートは、気液分離手段よりも上方に配置されていることを特徴としている。
この構成によれば、ハウジング内に設けられる流出通路の入口ポートには、燃料中に含まれる気泡をハウジング側に捕捉する気液分離手段が設けられている。これにより、気液分離手段にて捕捉された気泡は、比重が燃料よりも非常に小さいため、ハウジングの上方に溜まる。また、弁体にて開閉される入口ポートを有する戻り通路は、気液分離手段よりも上方に配置されている。
このように構成されている圧力調整弁は、ハウジング内が所定圧力以上となり弁体が入口ポートを開放したときに余剰圧力燃料とともにハウジングの上方に溜まった気泡を戻り通路を通じて燃料タンクに排出する。つまり、ハウジング内に溜まった気泡は、戻り通路が開放されたときのみ排出されることとなる。また、戻り通路は、ハウジング内が所定圧力以上となったときのみ開放される構造となっているため、燃料ポンプへ供給される燃料の圧力を適正に保つことができる。戻り通路には、従来技術のように絞り部を設ける必要がなくなるため、気泡の排出性能が低下することがなく、素早く気泡を燃料タンクに排出することができる。
請求項2に記載された発明は、気液分離手段は、微細孔を有するシート状に形成されたフィルタ部材であることを特徴としている。この構成によれば、簡単な構造にて気液分離手段を形成することができる。
請求項3に記載された発明は、フィルタ部材の上流側には、燃料中に含まれる異物を捕捉する燃料フィルタが設けられ、フィルタ部材の孔径は、燃料フィルタの孔径よりも小さいことを特徴としている。
この構成によれば、燃料フィルタにて捕らえられなかった気泡をフィルタ部材にて捕捉することができる。また、燃料フィルタがフィルタ部材の上流側に設けられているので、フィルタ部材の目詰まりを抑制することができる。
請求項4に記載された発明は、フィルタ部材は、コーン状に形成さていることを特徴としている。この構成によれば、平板状のものに比べ、燃料との接触面積を大きくすることができるので、より多くの気泡を捕捉することができる。
請求項5に記載された発明は、フィルタ部材は、下流に向かうに従い、先端が細くなるように形成されていることを特徴としている。この構成によれば、燃料の流れによってフィルタ部材が流出通路の通路壁に向かって撓むので、流出通路の流通抵抗が増加するのを抑制することができる。
以下、本発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。
(一実施形態)
本発明の一実施形態による圧力調整弁を用いた燃料供給システムを図1に示す。図2は、本発明の一実施形態による圧力調整弁の断面図である。
本発明の一実施形態による圧力調整弁を用いた燃料供給システムを図1に示す。図2は、本発明の一実施形態による圧力調整弁の断面図である。
燃料供給システム1は、燃料タンク2内の燃料を内燃機関3(例えば、ディーゼルエンジン)に供給するシステムである。燃料供給システム1は、フィードポンプ4、燃料フィルタ5、圧力調整弁6および噴射ポンプ7等によって構成されている。
フィードポンプ4は、燃料タンク2内に収容されるインタンク式のポンプである。フィードポンプ4は、電動式のポンプであって、燃料タンク2内の燃料を汲み上げ、燃料供給配管8を通じて燃料タンク2の外部に圧送する。
燃料フィルタ5は、燃料供給配管8の途中に設けられ、フィードポンプ4が汲み上げた燃料中に含まれる比較的大きな異物を捕捉するフィルタである。燃料フィルタ5は、例えば、ろ紙や不織布等から構成されている。
圧力調整弁6は、燃料供給配管8の途中に、かつ燃料フィルタ5よりも下流側に設けられる。圧力調整弁6は、噴射ポンプ7へ供給される燃料の圧力を調整する調整弁である。圧力調整弁6には、燃料圧力を調整する際に発生する余剰圧力燃料を燃料タンク2に排出するための戻り配管9が接続されている。圧力調整弁6についての詳細な説明は後ほどする。
噴射ポンプ7には、燃料供給配管8の端部が接続されている。噴射ポンプ7は、圧力調整弁6にて圧力が調整された燃料をさらに加圧し、内燃機関3に供給する。ここで、内燃機関3には、図示しない噴射ポンプ7にて加圧した燃料を蓄圧するコモンレールや、気筒毎に設けられ、コモンレールに蓄圧された燃料を気筒毎に噴射する複数のインジェクタ等が設けられている。それぞれのインジェクタは、図示しない制御装置にて制御されており、所定のタイミングで所定の燃料量を各気筒に噴射する。
噴射ポンプ7は、内燃機関3のクランクシャフトまたはカムシャフトの回転力を動力源とするポンプである。噴射ポンプ7は、図示しないシリンダと、図示しないカム機構によりシリンダ内を往復移動するプランジャと、シリンダとプランジャとにより形成される加圧室と、を備える。
圧力調整弁6にて圧力が調整された燃料は、加圧室に供給される。加圧室に供給された燃料は、プランジャの往復移動により圧縮され加圧される。その後、加圧された燃料は、内燃機関3に設けられるコモンレールに供給される。
次に、圧力調整弁6の構造を図2に基づいて説明する。
圧力調整弁6は、ハウジング10、流入燃料配管21、流出燃料配管22、戻り燃料配管23および弁部材24等から構成されている。
ハウジング10は、金属より略円筒状に形成されている。ハウジング10の側壁11には、流入燃料配管21がハウジング10内に開口するように設けられている。そして、流入燃料配管21が設けられている側とは反対側の側壁11には、流出燃料配管22がハウジング10内に開口するように設けられている。また、底部12には、戻り燃料配管23がハウジング10内に開口するように設けられている。流入燃料配管21および流出燃料配管22は、図1に図示する燃料供給配管にそれぞれ接続されている。また、戻り燃料配管23は、図1に図示する戻り配管9に接続されている。なお、上述の流入燃料配管21は請求項に記載の流入通路に相当し、流出燃料配管22は請求項に記載の流出通路に相当する。
戻り燃料配管23の一端部は、ハウジング10内に突き出ており、その突き出た部分に円筒部材231が挿入されている。そして、円筒部材231の上方には、円筒部材231の内壁にて支持されるポート部材232が挿入されている。ポート部材232の上側の端部は、入口ポート233となっており、弁部材24が離着座可能となっている。なお、入口ポート233は、少なくとも流出燃料配管22の入口ポート221よりも高い位置に設けられている。
弁部材24が入口ポート233から離座すると、ハウジング10内の燃料はポート部材232、円筒部材231、戻り燃料配管23を通じて燃料タンク2に排出される。弁部材24が入口ポート233に着座している状態では、ハウジング10内の燃料は燃料タンク2には排出されない。
なお、上述の戻り燃料配管23、円筒部材231、ポート部材232は、請求項に記載の戻り通路に相当し、ポート部材232の入口ポート233は、請求項に記載の戻り通路の入口ポートに相当する。
ハウジング10の上端部13には、弁部材24を支持するダイヤフラム25が設けられる。ダイヤフラム25はゴムや金属から形成される板状の部材であって、中央部に弁部材24の一部を挿入する孔部251が形成されている。弁部材24は、弁部材24の段差部241とスプリング座26との間にダイヤフラム25の孔部251の周縁部を挟み込むことによりダイヤフラム25に固定される。
ダイヤフラム25の外周縁部252は、ハウジング10の上端部13の周縁部を図2に示すように折り曲げることにより形成される折り曲げ部14に挟み込まれて支持されている。これにより、ダイヤフラム25によってハウジング10の上端部13が閉塞される。
スプリング座26の上方には、弁部材24を閉弁方向に付勢するスプリング27が設けられる。スプリング27の一方の端部は、スプリング座26に支持され、他方の端部は、ハウジング10の上方に設けられるカバー29によって支持される。カバー29は、下方にフランジ部291を有している。フランジ部291は、前述した折り曲げ部14にダイヤフラム25と共に挟み込まれている。カバー29の上方には開口部292が設けられておりスプリング27が収容されている空間は大気開放されている。
ハウジング10内の燃料圧力が所定の圧力に至るまでは、弁部材24はスプリング27の付勢力により入口ポート233に着座し、入口ポート233を閉塞する。このため、ハウジング10内の燃料は、流出燃料配管22より流出される。
ハウジング10内の燃料圧力が所定の圧力を超えると、弁部材24およびダイヤフラム25は燃料圧力を受け、弁部材24はスプリング27の付勢力に抗して入口ポート233から離座し、入口ポート233を開放する。これにより、ハウジング10内の燃料の一部がポート部材232、円筒部材231、戻り燃料配管23を介して燃料タンク2に排出される。これにより、ハウジング10内の燃料圧力が所定の圧力に保たれる。
流出燃料配管22の入口ポート221には、請求項に記載の気液分離手段としてのフィルタ部材28が設けられている。フィルタ部材28は、フィルタエレメント281と、枠部材282とから構成されている。
フィルタエレメント281は、シート状のろ紙や不織布や金属メッシュ等から構成されている。フィルタエレメント281には、微細な孔が形成されている。この微細な孔の径はハウジング10内に流入する燃料中に含まれる気泡よりも小さい。このため、フィルタエレメント281は、燃料中に含まれる気泡を捕捉することができる。フィルタエレメント281よりも下流側には気泡が除去された燃料が流出する。なお、フィルタエレメント281の孔径は、圧力調整弁6の上流側に設けられる燃料フィルタ5内のフィルタエレメントの孔径よりも小さい。これにより、燃料フィルタ5を通過してきた気泡をこのフィルタエレメント281にて捕捉することができる。
枠部材282は、フィルタエレメント281を支える部材であって、樹脂または金属により、コーン状に形成されている。コーン状に形成された枠部材282には、開口部が設けられており、フィルタエレメント281はその開口部を内周側から覆うようにして枠部材282に設けられる。
フィルタ部材28は、コーンの先端側を燃料の流れの下流側に向けて流出燃料配管22の入口ポート221に設けられる。これにより、フィルタエレメント281が燃料の流れによって撓んだとしても、フィルタエレメント281は、流出燃料配管22の内壁に向かって撓むので、流出燃料配管22の流通抵抗が増加するのを抑制することができる。
フィルタ部材28にて、気泡を捕捉すると、気泡はハウジング10側に溜められる。気泡は燃料よりも比重が小さいのでハウジング10の上方、つまりポート部材232の入口ポート233付近に溜まる。
次に、圧力調整弁6の作動について説明する。
ハウジング10には、流入燃料配管21を介してフィードポンプ4にて汲み上げた燃料が流入する。ハウジング10内の燃料圧力が所定の圧力に至るまでは、弁部材24は入口ポート233を開放していないので、ハウジング10内の燃料は、流出燃料配管22より流出される。
フィードポンプ4からの燃料圧力が所定の圧力を超えると、弁部材24はその圧力を受け、入口ポート233から離座する。これにより、入口ポート233は開放され、ハウジング10内の燃料の一部(余剰圧力燃料)がポート部材232、円筒部材231、戻り燃料配管23を介して燃料タンク2に排出される。このとき、ハウジング10の上方に溜められた気泡は、排出される余剰圧力燃料とともに燃料タンク2へ排出される。
この実施形態では、一旦圧力調整弁6のハウジング10に溜めた気泡を圧力調整弁6が余剰圧力燃料を排出するタイミングにて燃料タンク2に排出するようにしている。言い換えると、気泡は入口ポート233が開放されたときのみ排出される。
この実施形態によれば、気泡の排出する通路が常に燃料タンクに通じる通路と接続されている従来技術のものとは異なり、ハウジング10内の圧力が所定の圧力を超えるまでは、気泡も燃料も排出されずにハウジング10内にとどめることができる。このため、フィードポンプ4から噴射ポンプ7へ供給する燃料の圧力を適正に保つことができる。
また、この実施形態によれば、従来技術のような絞り部を設ける必要がなくなるため、気泡を燃料タンク2に排出させる際、大量の気泡を一度に排出することができるため、気泡の排出性能を抑制することができる。
本実施形態では、燃料が供給される内燃機関3はディーゼルエンジンであるとして説明したが、内燃機関3は直噴式のガソリンエンジンであっても良い。
1 燃料供給システム、2 燃料タンク、3 内燃機関、4 フィードポンプ、5 燃料フィルタ、6 圧力調整弁、7 噴射ポンプ(燃料ポンプ)、8 燃料供給配管、9 戻り配管、10 ハウジング、21 流入燃料配管(流入通路)、22 流出燃料配管(流出通路)、221 入口ポート(流出通路の入口ポート)、23 戻り燃料配管(戻り通路)、231 円筒部材(戻り通路)、232 ポート部材(戻り通路)、233 入口ポート(戻り通路の入口ポート)、24 弁部材(弁体)、25 ダイヤフラム、27 スプリング、28 フィルタ部材(気液分離手段)、281 フィルタエレメント、282 枠部材、29 カバー
Claims (5)
- 燃料タンクの燃料を吸引して圧送する燃料ポンプの上流側に設けられ、前記燃料ポンプへ供給される燃料の圧力を調整する圧力調整弁において、
ハウジングと、
前記ハウジング内に燃料を流入する流入通路と、
前記ハウジング内の燃料を前記燃料ポンプへ流出する流出通路と、
余剰圧力燃料を前記燃料タンクへ戻す戻り通路と、
前記戻り通路の入口ポートを開閉する弁体であって、前記ハウジング内が所定圧力以上となった場合に前記入口ポートを開放する弁体と、を備える圧力調整弁であって、
前記流出通路の入口ポートには、燃料中に含まれる気泡を前記ハウジング側に捕捉する気液分離手段が設けられ、前記戻り通路の前記入口ポートは、前記気液分離手段よりも上方に配置されていることを特徴とする圧力調整弁。 - 前記気液分離手段は、微細孔を有するシート状に形成されたフィルタ部材であることを特徴とする請求項1に記載の圧力調整弁。
- 前記フィルタ部材の上流側には、燃料中に含まれる異物を捕捉する燃料フィルタが設けられ、
前記フィルタ部材の孔径は、前記燃料フィルタの孔径よりも小さいことを特徴とする請求項3に記載の圧力調整弁。 - 前記フィルタ部材は、コーン状に形成さていることを特徴とする請求項1から3のいずれか一項に記載の圧力調整弁。
- 前記フィルタ部材は、下流に向かうに従い、先端が細くなるように形成されていることを特徴とする請求項4に記載の圧力調整弁。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2007325170A JP2009144663A (ja) | 2007-12-17 | 2007-12-17 | 圧力調整弁 |
Applications Claiming Priority (1)
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---|---|---|---|
JP2007325170A JP2009144663A (ja) | 2007-12-17 | 2007-12-17 | 圧力調整弁 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2009144663A true JP2009144663A (ja) | 2009-07-02 |
Family
ID=40915530
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2007325170A Pending JP2009144663A (ja) | 2007-12-17 | 2007-12-17 | 圧力調整弁 |
Country Status (1)
Country | Link |
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JP (1) | JP2009144663A (ja) |
-
2007
- 2007-12-17 JP JP2007325170A patent/JP2009144663A/ja active Pending
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