JP4175516B2 - 燃料圧力調整装置 - Google Patents

Description

本発明は、燃料ポンプにより燃料タンクから内燃機関のインジェクタに供給される燃料の圧力を調整する燃料圧力調整装置に関する。

従来、燃料圧力調整装置として図８に示すものが知られている。この燃料圧力調整装置１は、ケーシング２内をダイヤフラム３により大気室４と燃料室５とに区画するとともに、ダイヤフラム３に弁体６を設けてなる。

そして、燃料導入口８より燃料室５内に導入される燃料の圧力が所定以上になると、ダイヤフラム３がスプリング７の付勢力に抗して押し上げられ、弁体６が開放される。弁体６が開放されると、燃料室５の燃料が矢印で示すように燃料吐出口９を介して図示しない燃料タンクに戻され、その結果、内燃機関のインジェクタに供給される燃料の圧力が所定値に調整される（特許文献１参照）。

ところが、このような燃料圧力調整装置は、ダイヤフラムという部品が必要であるとともに、大気室４と燃料室５という２つの室が必要になり、その結果、部品点数が増え、全体が大型化するという問題を有していた。また、この燃料圧力調整装置１は、開弁時に燃料が燃料吐出口９に流出する際、縮流され、燃料の圧力が低下し、ベーパが発生するという問題も有していた。

このような問題を解決するものとして、本出願人の一部ではあるが、図６、図７に示す燃料圧力調整装置をすでに出願している。

この燃料圧力調整装置は、ケーシング１０と、筒状部材１１と、弁体１２と、付勢手段としての板ばね１３とからなる。前記ケーシング１０は、燃料導入口１４及び燃料吐出口１５を有し、その燃料導入口１４側には連通路１７を有する筒状部材１１を固定し、燃料吐出口１５には複数の通口１８を有する板ばね１３をかしめ接合する。そして、ケーシング１０に筒状部材１１及び板ばね１３を固定するに際し、前記弁体１２を、筒状部材１１と板ばね１３との間で、弁体１２の一端部が筒状部材１１の端部に形成される弁座１６に当接し、他端部が板ばね１３に当接する形態で挟持する。

この燃料圧力調整装置は、このような構成からなり、前記筒状部材１１の連通路１７には、図示しない燃料ポンプからの燃料が供給され、弁体１２に対し常時下向きの力を付与し、前記板ばね１３は、弁体１２に対し、常時上向きの力を付与しており、燃料の圧力が所定値以下の時、弁体１２は、筒状部材１１の弁座１６に当接され、筒状部材１１の連通路１７を閉鎖している。

そして、燃料の圧力が所定値以上になると、弁体１２が押し下げられ、連通路１７の燃料は、板ばね１３に形成される通口１８から図示しない燃料タンクに戻される。なお、図６に示すものは、弁体１２が板ばね１３の平坦面に当接する例であり、図７に示すものは、弁体１２が板ばね１３の中央に設けられる中央開口部１９に嵌合する例である。

この燃料圧力調整装置は、従来の燃料圧力調整装置に比べ、ダイヤフラム並びに大気室が不要になるため、低コストで小型化できる。更に、弁体１２の開弁時、燃料は弁体１２の表面に沿って流れるため、ベーパの発生を低減することができるという利点を有している。

しかしながら、この燃料圧力調整装置においても次のような欠点がある。図６のものは、弁体１２が当接する板ばね１３の面は平坦であるため、弁体１２の閉弁時、自動調心作用により、弁体１２の軸心と弁座１６の軸心とは一致するように閉弁され、偏心したままの閉弁に起因する燃料の漏れは防止される。

ところが、開弁時、燃料が板ばね１３に衝突するまでの高さは、弁体１２の径と等しくなるため、弁体１２の下端部において燃料流れが不安定になり、弁体１２が振動し、騒音が発生する問題が発生した。

図７に示すものは、弁体１２が板ばね１３の中央に設けられている中央開口部１９に嵌合するものであり、弁体１２は固定状態にあり、燃料が板ばね１３に衝突するまでの高さは、弁体１２の径より小さくなり、弁体１２の下端部領域で燃料流れが不安定になる前に弁体１２より流れが剥離するため、弁体１２の振動は低減される。

しかしながら、弁体１２は中央開口部１９で固定状態にされるため、閉弁時に、弁体１２の軸心と中央開口部１９の軸心とを一致させるためには、製作及び組み付け精度を高める必要があるが、手間並びコストの面から容易ではない。

そのため、閉弁時、弁体１２の軸心と中央開口部１９の軸心とがわずかに偏心する場合が生じるが、そのような場合、燃料が漏れたり、当接部に偏摩耗が生じたりする問題が発生する。また、両者がわずかでも偏心するような場合、開弁時に弁体１２の左右で開口面積に差が生じ、流出する燃料量が左右で相違することになる。そのため、開弁時、図６のものと同様に、弁体１２が振動し、異音を発生するという問題が発生した。

また、弁体１２の軸心と中央開口部１９の軸心とが偏心する場合、開弁時、図５の黒塗り三角及び黒塗り四角で示すように低流量時の制御圧力特性の落ち込み、即ち、所定圧力以下で燃料が流れ出すという問題も生じた。
特開２０００−４５８９７

本発明の目的は、このような課題を解決することで、付勢手段である板ばねに、弁体を保持する凹部を弁体との間に若干の隙間を有して形成することにより、弁体と弁座との偏心をなくすことができるようにした燃料圧力調整装置を提供することである。

上記目的を達成するため、本願発明は以下の構成を採用する。

請求項１に係る発明では、燃料タンク内の燃料を燃料ポンプにより内燃機関に供給する燃料通路に連通され、前記燃料の圧力を調整する燃料圧力調整装置であって、
前記燃料通路に連通する燃料導入口と前記燃料タンクに連通する燃料吐出口とを有するケーシングと、前記ケーシングに収納され、内部に前記燃料導入口と前記燃料吐出口とを連通する連通路を有し、且つ端部に弁座を有する筒状部材と、前記ケーシング内の前記弁座より前記燃料吐出口側に配置され、前記弁座に着座することにより前記連通路を閉鎖する弁体と、前記燃料吐出口に設けられ、前記弁体を前記弁座に着座させる方向に付勢する付勢手段とを備え、
前記付勢手段は、前記弁体を支持する凹部を前記弁体との間に若干の隙間を有して形成してなり、
前記付勢手段は、平板状の板ばねでありその外縁部は前記ケーシングに固定される構成。

請求項２に係る発明では、前記弁体は、球状体である構成。

請求項３に係る発明では、前記凹部の深さは、前記弁体の径の１／２以下である構成。

請求項４に係る発明では、前記付勢手段は、通口を有する構成。

請求項５に係る発明では、前記付勢手段は、前記ケーシングにかしめ接合される構成。

請求項１に係る発明では、付勢手段に、弁体を支持する凹部を弁体との間に若干の隙間を有して形成することにより、弁体の軸心と弁座の軸心が例えわずか偏心していたとしても、自動調心が行われるため、閉弁時の燃料の漏れ、ないし偏摩耗を防止することができる。また、開弁時においても、弁体の下端部領域で燃料流れが不安定になる前に弁体より流れが剥離するため、弁体の不安定性に起因した異音の発生を防止することができるとともに、低流量時の制御圧力特性の落ち込みをも防止することができる。更に、燃料圧力調整装置をより小型化することができる。

請求項２に係る発明では、弁体を球状体にすることにより、請求項１に係る発明の効果に加え、その構造を簡単且つ小型化できるとともに、燃料の流出を良好にすることができる。

請求項３に係る発明では、凹部の深さを弁体の径の１／２以下にすることにより、請求項２に係る発明の効果に加え、凹部の形成を容易に行うことができ、且つ、凹部内に燃料が流れ込むことによる弁体の変動を防止することができる。

請求項４に係る発明では、付勢手段に通口を形成することにより、請求項１〜３に係る発明の効果に加え、格別の通路手段を設ける必要がないため、生産コストを低減することができる。

請求項５に係る発明では、付勢手段をケーシングにかしめ接合することにより、請求項１〜４に係る発明の効果に加え、組み付けが簡単になるため、生産コストを低減することができる。

図１に燃料圧力調整装置を有する燃料供給系の概略全体図を示し、図２に燃料圧力調整装置の閉弁時の断面図を示し、図３に燃料圧力調整装置の開弁時の断面図を示し、図４に板ばねの平面図を示し、図５に燃料流量に対する制御圧力特性の関係を示す。

本発明の燃料圧力調整装置３０は、例えば、車両の燃料タンク３１からの燃料を燃料ポンプ３２により内燃機関であるエンジンのインジェクタ３３に供給する燃料通路３６に連通して設けられ、インジェクタ３３に供給される燃料の圧力を所定値に調整する装置である。以下、インタンク式のものについて説明する。

燃料タンク３１内には、燃料ポンプ３２、燃料フィルタ３４及びサクションフィルタ３５が配置され、燃料ポンプ３２が駆動されると、燃料タンク３１の底部に配置されるサクションフィルタ３５より燃料が吸引され、燃料ポンプ３２により昇圧され、昇圧された燃料は燃料フィルタ３４により濾過され、燃料通路３６よりインジェクタ３３に供給される。

前記燃料タンク３１内には、分岐通路３７を介して燃料通路３６と連通される燃料圧力調整装置３０が配置される。該燃料圧力調整装置３０は、燃料通路３６内の燃料の圧力が所定値以上になると開弁され、燃料通路３６内の燃料を所定値に維持するためのもので、ケーシング４０と、筒状部材５０と、弁体６０と、付勢手段としての板ばね７０とからなる。

前記ケーシング４０は、上端部に燃料導入口４１を、下端部に燃料吐出口４２を有し、上端部直下の側壁部にＯリング４３を設けてなる筒形状の部材であり、その外周壁には分岐通路３７のパイプが嵌入される。なお、Ｏリング４３は、筒状部材５０の外周上に設けることもできる。

前記筒状部材５０は、その中央部に前記分岐通路３７に連通される連通路５１が形成され、その下端部に環状の弁座５２が形成される筒形状の部材であり、前記ケーシング４０の上端部に圧入固定される。

前記板ばね７０は、断面円形で、且つ平板状のばね部材であり、図４にその平面形状を示す。 板ばね７０は、同心円状に配列された５つの環状部７３ａ、７３ｂ、７３ｃ、７３ｄ、７３ｅと、隣り合う２つの環状部７３ａと７３ｂ、７３ｂと７３ｃ、７３ｃと７３ｄ、７３ｄと７３ｅを接続する４つの接続部７４ａ、７４ｂ、７４ｃ、７４ｄとを備えるとともに、５つの環状部７３ａ、７３ｂ、７３ｃ、７３ｄ、７３ｅ間に同心円状に４つのＣ字状の開口部７５ａ、７５ｂ、７５ｃ、７５ｄ、即ち、通口７１に相当するものを形成してなる。

また、中央の環状部７３ｅに深さＨの凹部７２が形成され、その外縁部である環状部７３ａは、前記ケーシング４０の下端部にかしめ接合される。また、前記凹部７２の深さＨは、あまり深くなるとその成形が難しくなり、且つ、凹部７２内に燃料が流れ込むことにより弁体６０が変動する恐れがあるため、弁体６０の径の１／２以下にするのが好ましい。

凹部７２の上方開放端の大きさは、弁体６０を凹部７２内に配置した状態で、弁体６０との間の隙間Ｓ（図２参照）は偏心許容可能な大きさにする。但し、隙間Ｓがあまり大きくなると弁体６０が不安定な状態になり、異音が発生するようになる。

板ばね７０は、その環状部７３ａが固定端となり、中央の凹部７２が自由端となり、凹部７２が上下動する。この場合、板ばね７０を上記のような形状にすることにより、板ばね７０の凹部７２をほぼ垂直方向に変動させることができ、その結果、弁体６０は、偏心することなくほぼ垂直方向に上下動させることができる。なお、板ばね７０の他にコイルスプリングを用いることもできる。

前記弁体６０は、球状体であり、板ばね７０がケーシング４０の下端部にかしめ接合される際、弁体６０は、筒状部材５０と板ばね７０との間で、弁体６０の一端部が筒状部材５０の端部に形成される弁座５２に当接し、他端部が板ばね７０の凹部７２の底面に当接する形態で挟持される。

次いで、燃料圧力調整装置３０の動作について説明する。燃料ポンプ３２により昇圧され、エンジンのインジェクタ３３に供給される燃料通路３６内の燃料の圧力は、筒状部材５０の連通路５１を介して弁体６０の上部に作用しており、弁体６０に対し、常時下向きの力を付与する。それに対し板ばね７０は、弁体６０に対し、常時上向きの力を付与し、燃料の圧力が所定値以下の時、弁体６０は、図２に示すように筒状部材５０の弁座５２に当接され、筒状部材５０の連通路５１を閉鎖する。

この場合、製作及び組み付け時に弁体６０の軸心と弁座５２の軸心とがわずかに偏心していたとしても、凹部７２には、その偏心量を吸収することができる隙間Ｓが形成されており、閉弁時には、自動調心作用により、弁体６０の軸心と弁座５２の軸心とは一致されるため、燃料の漏れないし偏摩耗が防止される。

燃料の圧力が所定値以上になると、弁体６０は、図３に示すように下動され、連通路５１を燃料吐出口４２に連通する。そのため、連通路５１内の燃料は、矢印で示すように通口７１を介して流出し、燃料通路３６内の燃料を所定値になるように調節する。

この場合、弁体６０は、その軸心と弁座５２の軸心とが一致した状態で下動されるため、左右方向での偏流がなくなり、その結果、低流量時の制御圧力特性の落ち込みをも防止することができる。また、燃料が板ばね７０に衝突するまでの高さは、弁体６０の径より小さくなり、弁体６０の下端部領域で燃料流れが不安定になる前に弁体６０より流れが剥離するため、弁体６０の振動は低減される。

なお、図５にその実験データを示す。図の黒塗り三角及び黒塗り四角で示すように、弁体６０の軸心と弁座５２の軸心との偏心量が大きくなるにつれ低流量時の制御圧力特性の落ち込みが大きくなるのに対し、本発明では、低流量時の制御圧力特性の落ち込みが小さくなる。

また、弁体６０の軸心と弁座５２の軸心とが一致した状態で下動したとしても、左右方向に流出する燃料は完全に対象になるわけではなく、弁体６０は変動しようとするが、凹部７２の側壁面により弁体６０の所定以上の変動は防止されるため、異音の発生が防止される。

このように本発明は、上記構成により、図６及び図７に示す従来例の弊害をなくすとともに、両者の有利の効果を同時に奏することができる。なお、前記実施例の構成に限定されるものではなく、発明の要旨を逸脱しない範囲において適宜設計変更可能である。

本発明の燃料圧力調整装置の全体を示す概略図 本発明の燃料圧力調整装置の閉弁状態を示す断面図 本発明の燃料圧力調整装置の開弁状態を示す断面図 本発明の燃料圧力調整装置の板ばねを示す平面図 本発明の燃料圧力調整装置の燃料流量−制御圧力特性図 従来の燃料圧力調整装置の断面図 従来の他の燃料圧力調整装置の概略断面図 従来の更に他の燃料圧力調整装置の断面図

符号の説明

３０ 燃料圧力調整装置
３１ 燃料タンク
３２ 燃料ポンプ
３３ インジェクタ
３４ 燃料フィルタ
３５ サクションフィルタ
３６ 燃料通路
３７ 分岐通路
４０ ケーシング
４１ 燃料導入口
４２ 燃料吐出口
４３ Ｏリング
５０ 筒状部材
５１ 連通路
５２ 弁座
６０ 弁体
７０ 板ばね
７１ 通口
７２ 凹部
７３ａ、７３ｂ、７３ｃ、７３ｄ、７３ｅ 環状部
７４ａ、７４ｂ、７４ｃ、７４ｄ 接続部
７５ａ、７５ｂ、７５ｃ、７５ｄ 開口部

Claims (5)

1. 燃料タンク内の燃料を燃料ポンプにより内燃機関に供給する燃料通路に連通され、前記燃料の圧力を調整する燃料圧力調整装置であって、
   前記燃料通路に連通する燃料導入口と前記燃料タンクに連通する燃料吐出口とを有するケーシングと、前記ケーシングに収納され、内部に前記燃料導入口と前記燃料吐出口とを連通する連通路を有し、且つ端部に弁座を有する筒状部材と、前記ケーシング内の前記弁座より前記燃料吐出口側に配置され、前記弁座に着座することにより前記連通路を閉鎖する弁体と、前記燃料吐出口に設けられ、前記弁体を前記弁座に着座させる方向に付勢する付勢手段とを備え、
   前記付勢手段は、前記弁体を支持する凹部を前記弁体との間に若干の隙間を有して形成してなり、
   前記付勢手段は、平板状の板ばねでありその外縁部は前記ケーシングに固定されることを特徴とする燃料圧力調整装置。
2. 前記弁体は、球状体であることを特徴とする請求項１に記載の燃料圧力調整装置。
3. 前記凹部の深さは、前記弁体の径の１／２以下であることを特徴とする請求項２に記載の燃料圧力調整装置。
4. 前記付勢手段は、通口を有することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の燃料圧力調整装置。
5. 前記付勢手段は、前記ケーシングにかしめ接合されることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載の燃料圧力調整装置。

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