JP2010242603A - 圧力調整装置 - Google Patents

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

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。

特開２００４−２７８３９３号公報

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。

本発明の一実施形態によるプレッシャレギュレータ１が装着されたポンプモジュール１０の断面図である。 図１中のＩＩ矢視図である。 図２中のＩＩＩ−ＩＩＩ線断面図である。 低圧弁装置２０の断面図である。 高圧弁装置３０の断面図である。 低圧弁装置２０の断面図であり、ソレノイドバルブ２６に通電されている状態を示す。 （ａ）は、イグニッションスイッチの操作位置の時間推移を、（ｂ）は、フューエルポンプ１２へ印加される電圧の時間推移を、（ｃ）は、コイル２６ａへ印加される電圧の時間推移を、（ｄ）は、プレッシャレギュレータ１の下流側における燃料圧力の時間推移をそれぞれ示すタイミングチャートである。

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

Claims (2)

1. 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。
2. 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。

Images