JP2010242603A - 圧力調整装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】搭載される装置の作動中において調整圧力を変更可能である圧力調整装置を提供する。
【解決手段】2個の開弁圧力の異なる弁装置である低圧弁装置20および高圧弁装置30と、低圧弁装置20と外部空間との連通・遮断を切換えるソレノイドバルブ26を備える構成とした。これにより、ソレノイドバルブ26の通電・通電停止を切換えることにより、プレッシャレギュレータ1による調整圧力を高低二段階に切換えることができる。したがって、搭載される装置の作動中において調整圧力を変更可能である圧力調整装置を提供することができる。
【選択図】図3
【解決手段】2個の開弁圧力の異なる弁装置である低圧弁装置20および高圧弁装置30と、低圧弁装置20と外部空間との連通・遮断を切換えるソレノイドバルブ26を備える構成とした。これにより、ソレノイドバルブ26の通電・通電停止を切換えることにより、プレッシャレギュレータ1による調整圧力を高低二段階に切換えることができる。したがって、搭載される装置の作動中において調整圧力を変更可能である圧力調整装置を提供することができる。
【選択図】図3
Description
本発明は、流体の圧力による流体力と弾性部材による付勢力との差によって弁の開閉を行なわせることにより流体の圧力を所定圧力に調整する圧力調整装置に関するものである。
従来の圧力調整装置としては、たとえば、高圧側と連通している第1圧力室、および低圧側と連通している第2圧力室を有するハウジングと、このハウジングに収容され第1圧力室と第2圧力室を連通する流体通路と、流体通路の第1圧力室側に弁座を有する弁座部材と、この弁座に着座することにより第1圧力室と流体通路との連通を遮断し、弁座から離れることにより第1圧力室と流体通路とを連通させ、第1圧力室の圧力が弁座から離れる方向に作用する可動体と、この可動体を弁座に向けて付勢する付勢部材と、を備え、高圧側の燃料を第1圧力室から流体通路を経て低圧側へ流出させることにより高圧側の燃料圧力を調圧するように構成されたものがある(特許文献1参照)。
従来の圧力調整装置を、たとえば、自動車においてエンジンへ供給される燃料の圧力調整用として用いた場合、圧力調整装置は、通常は燃料タンク内の燃料を吸入し加圧して送出するフューエルポンプの吐出口の下流側に配置される。そして、フューエルポンプにより加圧された燃料が圧力調整装置により所定圧力に調圧されてエンジンへ供給される。
エンジンの運転中には、圧力調整装置によって調圧された燃料圧力を一時的に変更したい状況が発生することがある。ところが、従来の圧力調整装置をエンジンへ供給される燃料圧力調圧用に用いる場合、圧力調整装置により調圧された流体圧力は、可動体に作用する付勢部材の付勢力の大きさおよび流体力の大きさの大小関係で一義的に定まる。このため、従来の圧力調整装置では、圧力調整装置の作動中において調圧後の燃料圧力を変更することは非常に困難である。
燃料圧力を一時的に変更する方法として、たとえば、元々の燃料経路とは別に圧力調整装置をバイパスする燃料経路を新しく設け、切換弁により使用する燃料経路を選択するとともに、フューエルポンプの作動状態を変更して燃料圧力を変えることが考えられる。しかし、このような方法では、部品点数が増加しコストの増大を招くという問題がある。
本発明は、このような問題に鑑みなされたものであり、その目的は、部品点数の増加、コスト増大を抑制しつつ、容易な手段の採用により搭載される装置の作動中において調整圧力を変更可能である圧力調整装置を提供することにある。
上述の目的を達成するために、本発明の請求項1に記載の圧力調整装置は、流体を圧送するポンプの吐出口に接続されて流体が導入される調整室と、調整室に設けられ、一端が調整室の内側の空間である内部空間に開口し他端が調整室の外側の空間である外部空間に開口して内部空間と外部空間とを連通する流体通路、該流体通路の調整室側端部周縁に設けられた円環状の弁座、および該弁座の全周に密着および離間自在に移動可能に調整室に保持される弁体を備える弁装置と、を備え、弁体が弁座に密着した状態において内部空間と外部空間とが遮断され、弁体が弁座から離間した状態において内部空間と外部空間とが連通され、弁体は、弁座に密着する方向に弾性部材により付勢されるとともに、内部空間内の流体の圧力により弁座から離れる方向に付勢され、弁体は、弾性部材により弁座に密着する方向に付勢されると同時に流体の圧力が弁体に及ぼす力である流体力により弁座から離れる方向に付勢され、流体力の大きさが弾性部材が弁体に及ぼす力である付勢力の大きさを上回ると弁体が弁座から離れるように構成された圧力調整装置であって、調整室には弁装置が互いに並列に複数個設けられ、複数個の弁装置は、流体力が付勢力を上回り弁体が弁座から離れる瞬間における流体の圧力である開弁圧力がお互いに異なるように設定され、開弁圧力がより低い方の弁装置は、流体通路の連通・遮断を切換える切換え手段を備えることを特徴としている。
まず、従来の圧力調整装置の作動、つまり圧力調整メカニズムについて説明する。調整室内の流体圧力が弁体に及ぼす開弁方向の力が弾性部材が弁体に及ぼす閉弁方向の力である付勢力を上回り弁体が弁座から離れると、調整室内と流体通路が連通する。また、調整室内の流体圧力は、流体通路内および外部空間の流体圧力よりも高いので、調整室内と流体通路が連通すると、調整室内から流体通路へ流体が流出する。同時に、弁体が弁座から離れると、弁体の移動量に比例して付勢力は増大する。調整室内から流体通路へ流体が流出すると、調整室内の流体圧力が低下し、弁体に作用する流体力が減少するので弁体は閉弁方向に動く。弁体が閉弁方向に動くと弾性部材による付勢力は減少する。弁体が閉弁方向に動くと、調整室内から流体通路へ流出する流体の流量が減少し、調整室内の流体圧力の低下が抑制される。このようにして、弁体は、弁座から離れ、且つ開弁方向に作用する流体力と閉弁方向に作用する弾性部材の付勢力とが均衡するような位置で停止する。これにより、調整室内の流体の圧力は、調整目標圧力である標準圧力に維持される。この状態から、調整室へ流入する流体の圧力が高くなると、弁体は更に弁座から離れる方向に移動し、調整室内から流体通路へ流出する流体の流量が増加して調整室内の流体圧力を目標圧力まで低下させ、その位置が弁体の新たな均衡位置となる。一方、調整室へ流入する流体の圧力が低くなると、弁体は弁座へ近づく方向に移動し、調整室内から流体通路へ流出する流体の流量が減少して調整室内の流体圧力を目標圧力まで高上させ、その位置が弁体の新たな均衡位置となる。すなわち、従来の圧力調整装置では、弁体および弁座間に形成される隙間が絞り、つまりオリフィスの役目を果たしており、調整室へ流入する流体の圧力に応じて弁体の移動方向における弁体と弁座との距離であるリフトを変化させてオリフィス面積を加減することで、調整室内の流体圧力を常に目標圧力に維持している。
ところで、従来の圧力調整装置では、弁体が弁座に密着した状態である閉弁時において弾性部材が弁体に及ぼす閉弁方向の付勢力の大きさは、弾性部材形状、弾性部材の諸特性、弾性部材が装着される部位の形状等から一義的に定まる。さらに、弁体が弁座から離れると、弁体の弁座に対する移動量、すなわちリフトに対応した弾性部材の付勢力の変化量も、リフトに応じて一義的に定まる。すなわち、従来の圧力調整装置では、調整される流体圧力は、弁体の受圧面積や弾性部材の諸特性(ばね定数、セット力等)により一義的に定まるため、圧力調整装置の作動中において調整圧力を変化させることは困難である。
そこで、圧力調整装置の作動中において調整圧力を変化させることを可能とするために、本発明の請求項1に記載の圧力調整装置では、流体通路、弁座および弁体を備える弁装置を互いに並列に複数組設けている。そして、複数個の弁装置は、流体力が付勢力を上回り弁体が弁座から離れる瞬間における流体の圧力である開弁圧力がお互いに異なるように設定されている。さらに、開弁圧力がより低い方の弁装置は、流体通路の連通・遮断を切換える切換え手段を備えている。
上述した構成の本発明の請求項1に記載の圧力調整装置の作動について説明する。
先ず、切換え手段により開弁圧力がより低い方の弁装置の流体通路が連通状態になっている場合を考える。このとき、調整室に流入した流体圧力が各弁装置の弁体に同時に作用する。開弁圧力がより低い方の弁装置の弁体が流体圧力を受けて弁座から離れる方向に移動し、調整室内から流体が外部空間へ流出し、調整室内の流体圧力が低下し且つ一定に維持される。一方、開弁圧力がより高いほうの弁装置の弁体は、流体圧力が開弁圧力に達しないので動かない。したがって、複数の弁装置が全て調整室内空間と外部空間とを連通可能状態にあるときには、圧力調整装置により調整される流体圧力は、開弁圧力がより低い方の弁装置の特性、具体的には弁体の受圧面積や弾性部材の諸特性(ばね定数、セット力等)により一義的に定まる流体圧力に維持される。
次に、切換え手段により開弁圧力がより低い方の弁装置の流体通路が遮断されている場合を考える。このとき、調整室に流入した流体圧力が各弁装置の弁体に同時に作用する。開弁圧力がより低い方の弁装置の弁体が流体圧力を受けて弁座から離れる方向に移動するが、切換え手段により流体通路が遮断されているため、低い方の弁装置を介して調整室内から外部空間へ流体が流出することはない。一方、調整室内の流体圧力が開弁圧力がより高いほうの弁装置の開弁圧力に達すると、その弁体が流体圧力を受けて弁座から離れる方向に移動し、調整室内から流体が外部空間へ流出し、調整室内の流体圧力が低下し且つ一定に維持される。したがって、切換え手段により開弁圧力がより低い方の弁装置の流体通路が遮断され且つ開弁圧力がより高いほうの弁装置の流体通路が連通している状態、言い換えると開弁圧力がより高いほうの弁装置のみが調整室内空間と外部空間とを連通可能状態にあるときには、圧力調整装置により調整される流体圧力は、開弁圧力がより高いほうの弁装置の特性、すなわち弁体の受圧面積や弾性部材の諸特性(ばね定数、セット力等)により一義的に定まる流体圧力、すなわち、開弁圧力がより低い弁装置により維持される流体圧力よりも高い流体圧力に維持される。
以上説明した内容をまとめると、本発明の請求項1に記載の圧力調整装置の作動時において、切換え手段により流体通路が連通状態にされているときに圧力調整装置により調整される流体圧力は、切換え手段により流体通路が遮断状態にされているときに圧力調整装置により調整される流体圧力よりも低くなる。言い換えると、切換え手段を駆動して開弁圧力がより低い方の弁装置の流体通路の遮断・連通を切換えることにより、圧力調整装置によって調整される流体圧力の高低を切換えることができる。
本発明の請求項1に記載の圧力調整装置において、弁装置自体の構成は従来から用いられているものと同等である。また切換え手段も、各種汎用の切換え弁が利用可能である。したがって、本発明の請求項1に記載の圧力調整装置は、部品点数増加、コスト上昇を最小限度に抑制しつつ製作可能である。これにより、部品点数の増加、コスト増大を抑制しつつ、容易な手段の採用により作動中において調整圧力を変更可能である圧力調整装置を提供することができる。
本発明の請求項2に記載の圧力調整装置は、流体はエンジンへ供給される燃料であり、ポンプは燃料タンク内の燃料を圧送するためのフューエルポンプであり、エンジン始動時には切換え手段を駆動して開弁圧力がより低い方の弁装置の流体通路を遮断し、エンジン始動後は切換え手段を駆動して開弁圧力がより低い方の弁装置の流体通路を連通することを特徴としている。
エンジンの始動時においては、エンジンの始動性を良好にするために、噴射一回あたりの燃料噴射量を増加することが要求されている。一般に、エンジンにおける燃料噴射量は、燃料噴射弁であるインジェクタの開弁時間の長さにより調節されている。また、インジェクタからの燃料噴射量は、インジェクタへ供給される燃料圧力およびインジェクタの開弁時間により決まる。このため、インジェクタの開弁時間が同一であればインジェクタへ供給される燃料圧力が高いほど噴射量が増加する。そこで、本発明による圧力調整装置をエンジンへ供給される燃料の圧力調整用途に用いて、エンジン始動時に、開弁圧力がより低いほうの弁装置の流体通路を切換え手段を作動させて遮断すれば、開弁圧力がより高いほうの弁装置のみが圧力調整に係わることになり、圧力調整装置により調整されエンジンへ供給される燃料圧力を従来よりも高められるので、容易に燃料噴射量を増量することができる。さらに、エンジン始動後は、切換え手段を作動させて開弁圧力がより低いほうの弁装置の流体通路を連通させるので、通常運転時においてはエンジンへ供給される燃料圧力が正規圧力へ復帰されて燃料噴射量が正規状態となる。これにより、エンジンにおける燃焼条件、たとえば空燃比等を正規状態に維持して、エンジンのトルク・排出ガスを適正状態とすることができる。
以下、本発明による圧力調整装置の一実施形態を、自動車の燃料タンク内に設置されて燃料タンク内の燃料を加圧してエンジン(図示せず)へ供給するためのポンプモジュール10に取り付けられる圧力調整装置であるプレッシャレギュレータ1に適用した場合を例に、図面に基づいて説明する。
ポンプモジュール10は、図1に示すように、フューエルポンプ12および燃料フィルタ13をハウジング11内に一体的に保持して形成されている。フューエルポンプ12は、たとえば、電動機(図示せず)により回転駆動されるインペラにより燃料を圧送する遠心式電動ポンプとして形成されている。フューエルポンプ12は、図示しない外部の電気配線に接続されて電動機(図示せず)に電力を供給するためのリード12cを備えている。フューエルポンプ12の吸込み口12bには、図1に示すように、サクションフィルタ14が取り付けられている。サクションフィルタ14は、燃料中の比較的大きい異物、つまりフューエルポンプ12の作動を阻害する可能性のある異物、を除去するためのものである。一方、フューエルポンプ12の吐出口12aの下流側には燃料フィルタ13が配置されている。燃料フィルタ13は、フューエルポンプ12から吐出された燃料中に含まれる微細な異物、つまりエンジン側のインジェクタ(図示せず)の作動を阻害する可能性のある異物を除去するためのものである。ハウジング11は、たとえば樹脂材料により形成されている。ハウジング11には、図1に示すように、供給管15が一体的に形成されている。供給管15のポンプモジュール10と反対側の端部には、図示しない燃料配管が接続され、ポンプモジュール10から送出された燃料をエンジン(図示せず)へ導いている。圧力調整装置としてのプレッシャレギュレータ1は、この供給管15の途中に設置されている。フューエルポンプ12により加圧され吐出口12aから流出し燃料フィルタ13中を通過した燃料は、供給管15を経て、プレッシャレギュレータ1へ流入し、そこで所望の圧力に調節された後、供給管15からエンジン(図示せず)へ送られる。プレッシャレギュレータ1は、流入した燃料の一部を燃料タンク(図示せず)内、すなわち供給管15内の燃料圧力よりも低圧の外部空間へ流出させることにより、プレッシャレギュレータ1の入り口における燃料圧力よりも低い所望の燃料圧力へ調整している。以下に、本発明の一実施形態によるプレッシャレギュレータ1の構成について説明する。
プレッシャレギュレータ1は、大きくは、図2、図3に示すように、複数個の弁装置、本実施形態では2個の弁装置である低圧弁装置20および高圧弁装置30を備えている。低圧弁装置20および高圧弁装置30は、図3に示すように、供給管15の途中に設けられている調整室16の内側空間である内部空間に臨んで設置されている。低圧弁装置20および高圧弁装置30は、調整室16に対しては互いに並列に配置されている。低圧弁装置20および高圧弁装置30は、その基本的構造は以下の点を除いて同一である。すなわち、低圧弁装置20と高圧弁装置30との相違点は、開弁圧力が異なること、具体的には弾性部材であるコイルスプリング25およびコイルスプリング35の仕様であるセット力およびばね定数が異なる点と、低圧弁装置20はソレノイドバルブ26を備えるとともに高圧弁装置30はそれを備えていない点の二点である。
以下に、低圧弁装置20および高圧弁装置30の構成について説明する。両者の構成はほぼ同一であるので、低圧弁装置20を中心に説明し、対応する高圧弁装置30における構成部位の符号をかっこ付きで記してある。図4に低圧弁装置20の断面図を、図5に高圧弁装置30の断面図を、それぞれ示している。
低圧弁装置20は、図4に示すようにケーシング21(31)、排出管24(34)、バルブ23(33)、コイルスプリング25(35)、ソレノイドバルブ26を備えている。
ケーシング21(31)は、略有底円筒状の第1ケース21A(31A)および略円筒状の第2ケース21B(31B)からなり、両者の開口端部同士を巻きがしめにより接合して一体化している。第1ケース21A(31A)と第2ケース21B(31B)との接合部には、ゴム製のダイヤフラム23d(33d)の外周縁が挟持されている。第2ケース21B(31B)のダイヤフラム23d(33d)と反対側の端部には、円筒状の排出管24(34)が固定されている。第2ケース21B(31B)には、連通孔22(32)が複数個(本発明の一実施形態によるプレッシャレギュレータ1では4個)設けられている。これらの連通孔22(32)を介して、第2ケース21B(31B)の内部、つまりダイヤフラム23d(33d)、第2ケース21B(31B)、および排出管24(34)により囲まれる空間が、調整室16と連通している。円筒状の排出管24(34)の内側が、調整室16の内部空間と調整室16の外側の空間である外部空間とを連通する流体通路24a(34a)を形成している。排出管24(34)の調整室16側端面、つまり流体通路24a(34a)の調整室16側の開口の周縁部が円環状の弁座24b(34b)を形成している。
ダイヤフラム23d(33d)の中央部には、図4に示すように、バルブ23(33)が固定されている。バルブ23(33)は、弁体としてのバルブシート23a(33a)、ボール23c(33c)を介してバルブシート23a(33a)を保持しているバルブホルダ23b(33b)を備えている。バルブホルダ23b(33b)がダイヤフラム23d(33d)に固定されているので、バルブ23(33)は、ダイヤフラム23d(33d)と一体的に変位することができる。バルブシート23a(33a)は、排出管24(34)の弁座24b(34b)に密着可能である。バルブシート23a(33a)とバルブホルダ23b(33b)との間にボール23c(33c)が介在しているため、バルブシート23a(33a)はバルブホルダ23b(33b)に対していくらか傾斜することができる。これにより、バルブホルダ23b(33b)が変位する際に排出管24(34)に対して傾斜しても、バルブシート23a(33a)を確実に弁座24b(34b)へ密着させることができる。第1ケース21A(31A)のダイヤフラム23d(33d)と対向する端部およびバルブホルダ23b(33b)間には、図4に示すように、弾性部材としてのコイルスプリング25(35)が圧縮状態で装着されている。したがって、バルブホルダ23b(33b)がコイルスプリング25(35)の弾性力により付勢されることで、バルブホルダ23b(33b)がダイヤフラム23d(33d)とともに変位し、バルブシート23a(33a)は弁座24b(34b)に押圧され密着している。
ここで、コイルスプリング25(35)の仕様について説明する。バルブシート23a(33a)が弁座24b(34b)に押圧密着しているとき、すなわち閉弁時におけるコイルスプリング25(35)の付勢力であるセット力は、低圧弁装置20のコイルスプリング25と高圧弁装置30のコイルスプリング35とでは異なっている。すなわち、コイルスプリング25のセット力はコイルスプリング35のセット力よりも小さく設定されている。したがって、低圧弁装置20においては、高圧弁装置30に比べてより低い燃料圧力を受けてバルブシート23aがリフトする、つまり弁座24bから離れて開弁する。
排出管24(34)は、調整室16と反対側端部に、図4に示すように出口孔24c(34c)を備えている。出口孔24c(34c)は、元々が流体通路24a(34a)の調整室16と反対側の開口、つまり外部空間側開口である。供給管15には、図4に示すように、出口孔24c(34c)に対応して連通孔17が設けられている。これにより、排出管24(34)の出口孔24c(34c)は、供給管15の外側空間、つまり燃料タンク(図示せず)内空間と連通している。
低圧弁装置20においては、流体通路24aの調整室16と反対側端部、すなわち出口孔24cに対向して、流体通路24aの連通・遮断を切換える切換え手段であるソレノイドバルブ26が設置されている。このソレノイドバルブ26は、高圧弁装置30には設けられていない。ソレノイドバルブ26は、図4に示すように、コイル26a、界磁を形成するヨーク26b、ヨーク26bに設けられたガイド孔26c内にガイド孔26cに沿って移動可能に配置される可動コア26e、可動コア26eに固定されて可動コア26eと一体的に変位するバルブ26g、ガイド孔26c内に配置され可動コア26eをガイド孔26cの底面26dへ向かって付勢するコイルスプリング26fを備えている。可動コア26eの移動方向、言い換えるとガイド孔26cの軸方向は、図4に示すように、流体通路24aの軸方向と同軸上に設定されている。コイル26aが非通電状態にあるときは、可動コア26eは、図4に示すように、コイルスプリング26fの付勢力を受けて底面26dに当接している。このとき、バルブ26gは、流体通路24a、つまり出口孔24cからは十分離れている。したがって、コイル26aが非通電状態にあるときには、流体通路24aは連通状態となり、調整室16と外部空間である供給管15の外側空間、つまり燃料タンク(図示せず)内空間とは連通している。一方、コイル26aが通電状態にあるときは、可動コア26eは、コイル26aの電磁力の作用により、コイルスプリング26fの付勢力に打ち勝って排出管24へ向かって移動し、それにより、バルブ26gが、図6に示すように、排出管24の端面に密着して出口孔24cが閉塞される。これにより、流体通路24aは遮断されるので、調整室16と外部空間である供給管15の外側空間、つまり燃料タンク(図示せず)内空間とは遮断されている。
ソレノイドバルブ26の作動をまとめると、コイル26aが非通電状態にあるときは、流体通路24aは、出口孔24cを介してプレッシャレギュレータ1の外部空間と連通している。ここで、バルブシート23aが弁座24bから離れている場合には、調整室16内空間が出口孔24cを介してプレッシャレギュレータ1の外部空間と連通している。これに対して、コイル26aが通電状態にあるときは、流体通路24aの出口孔24cが閉塞されるため、調整室16内空間は、プレッシャレギュレータ1の外部空間から遮断されている。言い換えると、コイル26aの非通電状態・通電状態を切換えることにより、調整室16の内部空間とプレッシャレギュレータ1の外部空間との連通・遮断を切換えることができる。
次に、本発明の一実施形態によるプレッシャレギュレータ1の作動について説明する。
先ず、エンジンの通常運転中について説明する。このとき、ソレノイドバルブ26のコイル26aは通電されていない。したがって、ソレノイドバルブ26の可動コア26eおよびバルブ26gは図4に示す位置にある。すなわち、バルブ26gが排出管24の端部から離れて流体通路24aの出口孔24cは開放され、流体通路24aは、プレッシャレギュレータ1の外部空間である燃料タンク(図示せず)内空間と連通している。
燃料タンク(図示せず)内の燃料は、フューエルポンプ12により加圧されて燃料フィルタ13を通過した後、供給管15へ流出しプレッシャレギュレータ1へ流入する。つまり、調整室16内へ流入する。
調整室16内に流入した燃料の圧力が、低圧弁装置20および高圧弁装置30に同時に作用する。燃料圧力による力は、バルブシート23aに対して弁座24bから離れる方向に作用するのと同時に、バルブシート33aに対して弁座34bから離れる方向に作用する。ここで、両バルブシート23a、33aに対して開弁方向に作用する燃料圧力による力は同等である。一方、両コイルスプリング25、35の付勢力は、バルブシート23a、33aに対して弁座24b、34bに押圧する方向に作用している。
ここで、低圧弁装置20および高圧弁装置30の作動について詳しく説明する。
先ず、低圧弁装置20において、燃料圧力によりバルブシート23aに対してその開弁方向に作用する力がコイルスプリング25の付勢力を上回り、バルブシート23aが移動して弁座24bから離れ、バルブシート23aおよび弁座24b間に隙間が発生し、調整室16内空間と流体通路24aとが連通する。言い換えると、調整室16内空間とプレッシャレギュレータ1の外部空間である燃料タンク(図示せず)内空間とが連通する。
ところで、先に説明したように、低圧弁装置20のコイルスプリング25のセット力が、高圧弁装置30のコイルスプリング35のセット力よりも小さく設定されている。したがって、低圧弁装置20のバルブシート23aが開弁したときに、高圧弁装置30においては、燃料圧力によりバルブシート33aに対してその開弁方向に作用する力が未だコイルスプリング35の付勢力を上回らない。このため、低圧弁装置20のバルブシート23aが開弁したときにおいても、高圧弁装置30のバルブシート33aは已然として閉弁したままである。
低圧弁装置20が開弁状態となると、つまりバルブシート23aが移動して弁座24bから離れ、バルブシート23aおよび弁座24b間に隙間が発生すると、この隙間を通って燃料が調整室16から流体通路24aへ流出し、さらに流体通路24aの出口孔24cから外部空間である燃料タンク(図示せず)内空間へ流出していく。すると、調整室16内の燃料圧力が低下し、バルブシート23aに対して開弁方向に作用する力が減少するのでバルブシート23aはコイルスプリング25の付勢力により弁座24b側へ動く。そうすると、バルブシート23aおよび弁座24b間隙間が減少し、この隙間を通って流出する燃料流量が減少し、調整室16内の燃料圧力低下が緩和され、バルブシート23aの閉弁方向の動きが抑制される。最終的には、バルブシート23aおよび弁座24b間の隙間からの燃料流出中に生成される調整室16内の燃料圧力によりバルブシート23aに対して開弁方向に作用する力と、バルブシート23aの開弁位置においてバルブシート23a対して閉弁方向に作用するコイルスプリング25(35)の付勢力とが釣り合った位置でバルブシート23aが停止する。これにより、調整室16内の燃料圧力は、フューエルポンプ12の吐出口12aから吐出される燃料圧力よりも低い所望の圧力に安定して維持される。このようにして、プレッシャレギュレータ1により所望の圧力に調整された燃料が、調整室16から供給管15を経てエンジンへ導かれる。
以上により、ソレノイドバルブ26が非通電状態であって、低圧弁装置20の流体通路24aが燃料タンク(図示せず)内空間と連通しているときは、プレッシャレギュレータ1により調節される燃料圧力は、低圧弁装置20のみの作動により調節される圧力となる。
次に、ソレノイドバルブ26が通電状態にある場合のプレッシャレギュレータ1の作動について説明する。この場合、ソレノイドバルブ26のコイル26aに電圧が印加されると、図6に示すように、コイル26aの電磁力の作用により可動コア26eがコイルスプリング26fの付勢力に打ち勝って排出管24へ向かって移動し、それにより、バルブ26gが排出管24の端面に設けられた弁座24dに密着して出口孔24cが閉塞される。このため、流体通路24aは外部空間である燃料タンク(図示せず)内空間とは遮断されている。
以下に、低圧弁装置20および高圧弁装置30の作動について詳しく説明する。
フューエルポンプ12により加圧された燃料が調整室16へ流入すると、低圧弁装置20において、燃料圧力によりバルブシート23aに対してその開弁方向に作用する力がコイルスプリング25の付勢力を上回り、バルブシート23aが移動して弁座24bから離れ、バルブシート23aおよび弁座24b間に隙間が発生し、調整室16内空間と流体通路24aとが連通する。しかし、流体通路24cの出口孔24cが閉塞されているため、調整室16内の燃料が流体通路24cを介して外部空間へ流出することはない。つまり、調整室16内の燃料圧力は低下せず、フューエルポンプ12の吐出圧を受けて調整室16内燃料圧力が上昇する。それにより、高圧弁装置30において、燃料圧力によりバルブシート33aに対してその開弁方向に作用する力がコイルスプリング35の付勢力を上回り、バルブシート33aが移動して弁座34bから離れ、バルブシート33aおよび弁座34b間に隙間が発生し、高圧弁装置30が開弁状態となって調整室16内空間と流体通路34aとが連通する。
高圧弁装置30が開弁状態となると、燃料が調整室16から流体通路34aへ流出し、さらに流体通路34aの出口孔34cから外部空間である燃料タンク(図示せず)内空間へ流出していく。すると、調整室16内の燃料圧力が低下し、バルブシート33aに対して開弁方向に作用する力が減少するのでバルブシート33aはコイルスプリング35の付勢力により弁座34b側へ動く。そうすると、バルブシート33aおよび弁座34b間隙間が減少し、この隙間を通って流出する燃料流量が減少し、調整室16内の燃料圧力低下が緩和され、バルブシート33aの閉弁方向の動きが抑制される。最終的には、バルブシート33aおよび弁座34b間の隙間からの燃料流出中に生成される調整室16内の燃料圧力によりバルブシート33aに対して開弁方向に作用する力と、バルブシート33aの開弁位置においてバルブシート33a対して閉弁方向に作用するコイルスプリング35の付勢力とが釣り合った位置でバルブシート33aが停止する。これにより、調整室16内の燃料圧力は所望の圧力に安定して維持される。このようにして、プレッシャレギュレータ1により所望の圧力に調整された燃料が、調整室16から供給管15を経てエンジンへ導かれる。
ところで、先に説明したように、低圧弁装置20のコイルスプリング25のセット力が、高圧弁装置30のコイルスプリング35のセット力よりも小さく設定されている。したがって、高圧弁装置30のみが作動して調節される調整室16内の燃料圧力は、上述したソレノイドバルブ26が非通電状態のとき、つまり低圧弁装置20のみが作動するときにおける調整室16内の燃料圧力よりも高くなる。
以上をまとめると、プレッシャレギュレータ1により調節される燃料圧力は、ソレノイドバルブ26に通電されるときと通電されないときとで異なり、通電時における調整室16内の燃料圧力は、非通電時における調整室16内の燃料圧力よりも高くなる。すなわち、プレッシャレギュレータ1によれば、ソレノイドバルブ26の通電・非通電を切換えることにより、調整室16内の燃料圧力、つまりエンジンへ供給される燃料圧力の高低を切換えることができる。したがって、本発明の一実施形態によるプレッシャレギュレータ1によれば、エンジンの運転中において、調整圧力を切換えることが可能となる。
また、本発明の一実施形態によるプレッシャレギュレータ1において調整圧力の切換えに用いられる構成は、2個の開弁圧力の異なる弁装置である低圧弁装置20および高圧弁装置30、および低圧弁装置20と外部空間との連通・遮断を切換えるためのソレノイドバルブ26を備えることである。弁装置自体の構造は従来のプレッシャレギュレータに用いられているものであり、また、ソレノイドバルブ26も、構造が単純であり、且つ体格もプレッシャレギュレータ1のケーシング11に比べて小さい。さらに、その作動は、コイル26aへの通電状態に対応した可動コア26eの直線運動のみという単純な動きである。したがって、従来のプレッシャレギュレータに対して、コスト上昇を抑制しつつ、エンジンの作動中において、エンジンへ供給される燃料圧力を確実に変更可能なプレッシャレギュレータ1を実現することができる。
次に、以上説明した本発明の一実施形態によるプレッシャレギュレータ1を実際にエンジンに搭載したときにおける、プレッシャレギュレータ1の作動について説明する。
本発明の一実施形態によるプレッシャレギュレータ1が搭載されたエンジンにおいては、イグニッションスイッチ(図示せず)がONされてから所定時間だけ、プレッシャレギュレータ1のソレノイドバルブ26のコイル26aに通電している。この場合、ソレノイドバルブ26の制御は、たとえば、エンジンの運転を制御しているエンジンECU(Electronic Control Unit)によって実行される。エンジンECUは、マイクロコンピュータ等から構成されている。以下に、エンジンに搭載された状態におけるプレッシャレギュレータ1の作動について、図7(a)〜(d)の各タイミングチャートに基づいて説明する。
時刻t0において、図7(a)に示すように、運転者の操作によりイグニッションスイッチがONされる。すると、エンジンECUはそれを検知して、図7(b)に示すように、フューエルポンプ12に電圧を印加してフューエルポンプ12を駆動し燃料圧送を開始する。同時にエンジンECUは、図7(c)に示すように、ソレノイドバルブ26のコイル26aに通電を開始する。これによりコイル26aが電磁力を発生し、この電磁力を受けて可動コア26eが流体通路24aの出口孔24c側へ向かって移動する。すると、可動コア26eと一体のバルブ26gがプレッシャレギュレータ1の低圧弁装置20の流体通路24aの出口孔24cに当接して出口孔24cを閉塞するので、流体通路24aは、図6に示すように、燃料タンク内空間とは遮断される。すなわち、低圧弁装置20は、調整室16内の燃料圧力調整に寄与しなくなり、プレッシャレギュレータ1においては、高圧弁装置30のみが調整室16内の燃料圧力調整に係ることになる。したがって、プレッシャレギュレータ1により調節される燃料圧力は、図7(d)に示すように、高圧弁装置30の作動により生成される圧力P2となる。さらに、エンジンECUは、ソレノイドバルブ26のコイル26aへの通電開始と同時に計時を開始する。
時刻t0に開始されたエンジンECUによる計時時間が所定時間T1に達した時刻t1において、エンジンECUは、計時時間が所定時間T1に達したことを検知して、図7(c)に示すように、ソレノイドバルブ26のコイル26aへの通電を停止する。すると、ソレノイドバルブ26の可動コア26eがコイルスプリング26fの付勢力により弁座24dから離れる方向に移動し、流体通路24aの出口孔24cが開放され、流体通路24aは、図4に示すように、外部空間である燃料タンク内空間と連通する。これにより、低圧弁装置20が作動を開始し、調整室16内の燃料圧力は、図7(d)に示すように、圧力P2から低下して圧力P1で安定する。このとき、燃料圧力が低下とともに高圧弁装置30のバルブシート33aが弁座34bに着座して閉弁状態となり、高圧弁装置30の圧力調節作動は停止する。
以上説明したように、本発明の一実施形態によるプレッシャレギュレータ1が搭載されたエンジンにおいては、始動時において、プレッシャレギュレータ1のソレノイドバルブ26を作動させることにより、エンジンへ供給される燃料圧力を、通常運転時における燃料圧力P1よりも高い燃料圧力P2とすることができる。エンジンに供給される燃料の圧力が高くなると、インジェクタ(図示せず)から噴射される燃料が増加し、より確実に着火するようになる。これにより、エンジンの始動性、つまりエンジンの掛かり具合を向上すること、具体的には、自動車のイグニッションスイッチ(図示せず)がONされてからエンジンが安定して着火運転できるまでの時間を短縮すること、ができる。また、所定時間T1経過後は、プレッシャレギュレータ1によって調整されエンジンへ供給される燃料の圧力は燃料圧力P1となり、エンジンの通常運転に適した空燃費が得られる。
ここで、ソレノイドバルブ26のコイル26aへ電圧が印加される期間である所定時間T1は、たとえば、エンジンの回転が安定して運転できるようになる必要最小限度の時間として設定されている。
なお、上述した実施形態は、本発明による圧力調整装置を、自動車の燃料タンク内に設置されて燃料ポンプから吐出された燃料の圧力を調整するプレッシャレギュレータ1に適用したものであるが、適用対象流体を自動車用燃料に限定する必要はなく、他の種類の流体を扱う装置に適用してもよい。
1 プレッシャレギュレータ(圧力調整装置)
20 低圧弁装置(弁装置)
21 ケーシング
21A 第1ケース
21B 第2ケース
22 連通孔
23 バルブ
23a バルブシート(弁体)
23b バルブホルダ
23c ボール
23d ダイヤフラム
24 排出管
24a 流体通路
24b 弁座
24c 出口孔
24d 弁座
25 コイルスプリング(弾性部材)
26 ソレノイドバルブ(切換え手段)
26a コイル
26b ヨーク
26c ガイド孔
26d 底面
26e 可動コア
26f コイルスプリング
26g バルブ
30 高圧弁装置(弁装置)
31 ケーシング
31A 第1ケース
31B 第2ケース
32 連通孔
33 バルブ
33a バルブシート(弁体)
33b バルブホルダ
33c ボール
33d ダイヤフラム
34 排出管
34a 流体通路
34b 弁座
34c 出口孔
34d 弁座
35 コイルスプリング(弾性部材)
10 ポンプモジュール
11 ハウジング
12 フューエルポンプ
12a 吐出口
12b 吸込み口
12c リード線
13 燃料フィルタ
14 サクションフィルタ
15 供給管
16 調整室
17 連通孔
20 低圧弁装置(弁装置)
21 ケーシング
21A 第1ケース
21B 第2ケース
22 連通孔
23 バルブ
23a バルブシート(弁体)
23b バルブホルダ
23c ボール
23d ダイヤフラム
24 排出管
24a 流体通路
24b 弁座
24c 出口孔
24d 弁座
25 コイルスプリング(弾性部材)
26 ソレノイドバルブ(切換え手段)
26a コイル
26b ヨーク
26c ガイド孔
26d 底面
26e 可動コア
26f コイルスプリング
26g バルブ
30 高圧弁装置(弁装置)
31 ケーシング
31A 第1ケース
31B 第2ケース
32 連通孔
33 バルブ
33a バルブシート(弁体)
33b バルブホルダ
33c ボール
33d ダイヤフラム
34 排出管
34a 流体通路
34b 弁座
34c 出口孔
34d 弁座
35 コイルスプリング(弾性部材)
10 ポンプモジュール
11 ハウジング
12 フューエルポンプ
12a 吐出口
12b 吸込み口
12c リード線
13 燃料フィルタ
14 サクションフィルタ
15 供給管
16 調整室
17 連通孔
Claims (2)
- 流体を圧送するポンプの吐出口に接続されて前記流体が導入される調整室と、
前記調整室に設けられ、一端が前記調整室の内側の空間である内部空間に開口し他端が前記調整室の外側の空間である外部空間に開口して前記内部空間と前記外部空間とを連通する流体通路、該流体通路の前記調整室側端部周縁に設けられた円環状の弁座、および該弁座の全周に密着および離間自在に移動可能に前記調整室に保持される弁体を備える弁装置と、を備え、
前記弁体が前記弁座に密着した状態において前記内部空間と前記外部空間とが遮断され、前記弁体が前記弁座から離間した状態において前記内部空間と前記外部空間とが連通され、
前記弁体は、前記弁座に密着する方向に弾性部材により付勢されるとともに、前記内部空間内の前記流体の圧力により前記弁座から離れる方向に付勢され、
前記弁体は、弾性部材により前記弁座に密着する方向に付勢されると同時に前記流体の圧力が前記弁体に及ぼす力である流体力により前記弁座から離れる方向に付勢され、前記流体力の大きさが前記弾性部材が前記弁体に及ぼす力である付勢力の大きさを上回ると前記弁体が前記弁座から離れるように構成された圧力調整装置であって、
前記調整室には前記弁装置が互いに並列に複数個設けられ、
複数個の前記弁装置は、前記流体力が前記付勢力を上回り前記弁体が前記弁座から離れる瞬間における前記流体の圧力である開弁圧力がお互いに異なるように設定され、
開弁圧力がより低い方の前記弁装置は、前記流体通路の連通・遮断を切換える切換え手段を備えることを特徴とする圧力調整装置。 - 前記流体はエンジンへ供給される燃料であり、
前記ポンプは燃料タンク内の前記燃料を圧送するためのフューエルポンプであり、
エンジン始動時には前記切換え手段を駆動して開弁圧力がより低い方の前記弁装置の前記流体通路を遮断し、エンジン始動後は前記切換え手段を駆動して開弁圧力がより低い方の前記弁装置の前記流体通路を連通することを特徴とする請求項1に記載の圧力調整装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2009091336A JP2010242603A (ja) | 2009-04-03 | 2009-04-03 | 圧力調整装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2009091336A JP2010242603A (ja) | 2009-04-03 | 2009-04-03 | 圧力調整装置 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2010242603A true JP2010242603A (ja) | 2010-10-28 |
Family
ID=43095867
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2009091336A Pending JP2010242603A (ja) | 2009-04-03 | 2009-04-03 | 圧力調整装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2010242603A (ja) |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2013032719A (ja) * | 2011-08-01 | 2013-02-14 | Toyota Motor Corp | 圧力制御装置および燃料供給装置 |
JP2013032720A (ja) * | 2011-08-01 | 2013-02-14 | Toyota Motor Corp | 燃料供給装置 |
WO2015068374A1 (ja) * | 2013-11-05 | 2015-05-14 | 株式会社デンソー | 燃料供給装置 |
JP2015110940A (ja) * | 2013-11-05 | 2015-06-18 | 株式会社デンソー | 燃料供給装置 |
-
2009
- 2009-04-03 JP JP2009091336A patent/JP2010242603A/ja active Pending
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2013032719A (ja) * | 2011-08-01 | 2013-02-14 | Toyota Motor Corp | 圧力制御装置および燃料供給装置 |
JP2013032720A (ja) * | 2011-08-01 | 2013-02-14 | Toyota Motor Corp | 燃料供給装置 |
WO2015068374A1 (ja) * | 2013-11-05 | 2015-05-14 | 株式会社デンソー | 燃料供給装置 |
JP2015110938A (ja) * | 2013-11-05 | 2015-06-18 | 株式会社デンソー | 燃料供給装置 |
JP2015110940A (ja) * | 2013-11-05 | 2015-06-18 | 株式会社デンソー | 燃料供給装置 |
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