JP4320969B2 - 圧力調整システム - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、圧力流体の脈動を抑制し流体圧を一定に調整する圧力調整システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
圧力調整システムは、例えば自動車の燃料供給装置の燃料タンクと燃料噴射弁とをつなぐ燃料通路に配設されている。そして燃料通路内を流れる燃料の脈動を、プレッシャレギュレータにより所定の圧力に調整している。従来の圧力調整システムを図４に示す。図に示すように従来の圧力調整システム１００は、燃料通路１０１と高圧用プレッシャレギュレータ１０２と低圧用プレッシャレギュレータ１０３と電磁式三方弁１０４とを有する。
【０００３】
燃料通路１０１は、燃料ポンプ１０５とデリバリパイプとの間に設けられている。そして燃料ポンプ１０５により加圧された燃料をデリバリパイプに圧送している。
【０００４】
この燃料通路１０１には十字路状に、高圧用通路１０６と低圧用通路１０７とが接続されている。そして十字路部分には、電磁式三方弁１０４が配設されている。すなわち電磁式三方弁１０４を介して、燃料通路１０１と高圧用通路１０６とが、または燃料通路１０１と低圧用通路１０７とが、それぞれ三叉路状に切り替え可能に接続されている。
【０００５】
高圧用通路１０６は高圧用プレッシャレギュレータ１０２に接続されている。この高圧用プレッシャレギュレータ１０２は、第一ケース１３０と第二ケース１４０とを有する。第一ケース１３０はカップ状を呈している。そして開口部を上に向けて配置されている。この第一ケース１３０の内部には円筒状の隔壁１１３が立設されている。そして隔壁１１３の外周側には、高圧用通路１０６と接続される受圧室１０８が配置されている。一方隔壁１１３の内周側には、放圧室１０９が配置されている。この放圧室１０９の下面には、外部につながる放圧管１１５が接続されている。
【０００６】
隔壁１１３は、内周側上端に同じく円筒状のシート部１１４を備えている。そしてこのシート部１１４の上方にはダイヤフラム１１１が配設されている。またダイヤフラム１１１のさらに上方には、カップ状の第二ケース１４０が開口部を下に向けて設置されている。第二ケース１４０の内部には背圧室１１０が配置されている。この背圧室１１０の上端面には、ダイヤフラム１１１を下方に付勢するスプリング１１２が配設されている。また背圧室１１０の側面には、外部につながる背圧管１１６が接続されている。
【０００７】
一方低圧用通路１０７は、低圧用プレッシャレギュレータ１０３に接続されている。この低圧用プレッシャレギュレータ１０３の構成は、高圧用プレッシャレギュレータ１０２と同じである。ただしスプリングの付勢力は、高圧用プレッシャレギュレータ１０２の方が、低圧用プレッシャレギュレータ１０３よりも大きく設定されている。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
従来の圧力調整システムでは、プレッシャレギュレータの背圧室とつながる背圧管は、燃料タンク内や吸気マニホールド内などに接続されていた。そしてスプリング（付勢手段）単体で、燃料（圧力流体）の圧力を調整していた。このためプレッシャレギュレータの設定圧力値は、付勢手段の種類により所定の値に決定されていた。例えば付勢手段としてスプリングを用いる場合は、プレッシャレギュレータの設定圧力値は、スプリングのばね定数により決定されていた。したがって設定圧力値を高くするには、付勢部材あるいはプレッシャレギュレータ自体を交換する必要があった。
【０００９】
本発明の圧力調整システムは上記課題に鑑みて完成されたものである。つまり本発明は、付勢部材あるいはプレッシャレギュレータを交換しないで設定圧力値を高圧化することができる圧力調整システムを提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため本発明の圧力調整システムは、圧力流体が流れ分岐通路を備える圧力通路と、分岐通路とつながり圧力流体が流入する受圧室と隔壁により受圧室と区画される放圧室とを持つ第一ケースと、ダイヤフラムにより受圧室および放圧室と遮断される背圧室を持つ第二ケースと、背圧室に設置されダイヤフラムを隔壁方向に付勢する付勢手段と、からなり、付勢手段の付勢力と受圧室内の圧力流体の圧力との釣り合いによりダイヤフラムの隔壁からのリフト量を変化させ、受圧室と放圧室との連通程度を変えることで圧力流体の圧力を設定圧力値に調整するプレッシャレギュレータと、を有する圧力調整システムであって、背圧室に助成圧力値に調整された流体を流入させることにより付勢手段の付勢力を助成し設定圧力値を高くする圧力助成システムを有し、圧力助成システムは、プレッシャレギュレータの放圧室と背圧室とを接続する助成圧力通路と、助成圧力通路に接続される助成分岐通路と、助成分岐通路とつながり放圧室から圧力流体が流入する助成受圧室と隔壁により助成受圧室と区画される助成放圧室とを持つ第一ケースと、ダイヤフラムにより助成受圧室および助成放圧室と遮断される助成背圧室を持つ第二ケースと、助成背圧室に設置されダイヤフラムを隔壁方向に付勢する付勢手段と、からなり、付勢手段の付勢力と助成受圧室内の圧力流体の圧力との釣り合いによりダイヤフラムの隔壁からのリフト量を変化させ、助成受圧室と助成放圧室との連通程度を変えることで圧力流体の圧力を助成圧力値に調整する助成プレッシャレギュレータと、を有することを特徴とする。
【００１１】
つまり本発明の圧力調整システムは圧力助成システムを有するものである。そして、この圧力助成システムで予め調圧された流体をプレッシャレギュレータの背圧室に導入することにより、付勢手段の付勢力を助成するものであって、圧力助成システムに圧力調整対象である圧力流体を流入させるものである。そしてこの圧力流体の圧力を助成プレッシャレギュレータにより助成圧力値に調整し、プレッシャレギュレータの背圧室に圧送するものである。
【００１２】
例えば付勢手段の付勢力つまりプレッシャレギュレータの初期の設定圧力値をＰ０とおき、圧力助成システムで調圧された流体の助成圧力値をＰ１とおく。この場合、助成後の設定圧力値Ｐ２はＰ０＋Ｐ１となる。このように本発明の圧力調整システムによると、プレッシャレギュレータの付勢手段あるいはプレッシャレギュレータ自体を交換せずに、設定圧力値を高圧化することができる。また、本発明によると、圧力流体の一部が圧力助成システム用の流体として利用される。したがって、圧力流体用の加圧手段が圧力助成システム用として併用されることになる。このため圧力助成システム用の加圧手段を別途設ける必要がない。なお助成プレッシャレギュレータの付勢手段としては、コイルスプリング、Ｕ字ばねなどを用いることができる。またこの点については前記プレッシャレギュレータの付勢手段も同様である。
【００１３】
【発明の実施の形態】
圧力助成システムにおける流体としては、空気や不活性ガスなどの気体、水やガソリンや軽油などの液体を用いることができる。また圧力助成システムにおける流体の加圧手段としては、例えばポンプ、コンプレッサ、ブロワなどを用いることができる。さらにこれらの加圧手段のみで流体の圧力値を助成圧力値に調整できない場合は、調圧手段としてプレッシャレギュレータなどを用いてもよい。また圧力助成システムの助成圧力値は単一値でなくてもよい。例えば各々加圧手段と調圧手段とを備えかつ助成圧力値の異なる助成手段を複数系列設け、これらの系列を切り換えることにより、複数の助成圧力値を持つ構成としてもよい。
【００１７】
好ましくは、上記構成を、助成圧力通路の下流側に設けられる流量制御手段と、助成圧力通路において一端が流量制御手段の上流側に接続され他端が外部に開放され途中に絞り手段を備える上流開放通路と、助成圧力通路において一端が流量制御手段の下流側に接続され他端が外部に開放され途中に絞り手段を備える下流開放通路と、をさらに有し、流量制御手段を開くことにより設定圧力値を高圧化させ、流量制御手段を閉じることにより設定圧力値を低圧化させる構成とする方がよい。
【００１８】
つまりこの構成は、プレッシャレギュレータの背圧室に流入させる圧力流体の流量を流量制御手段により制御するものである。また背圧室の圧力を上流開放通路と下流開放通路とに設けられる絞り手段により維持するものである。
【００１９】
再びプレッシャレギュレータの初期の設定圧力値をＰ０とおき、圧力助成システムで調圧された流体の助成圧力値をＰ１とおく。また最終的な設定圧力値をＰ２とおく。ここで流量制御手段を閉じると背圧室に圧力流体が流量しなくなる。すなわち圧力の助成はなくなる。したがって設定圧力値Ｐ２はＰ０のままである。一方流量制御手段を開くと背圧室に圧力流体が流量する。すなわち圧力助成される。したがって設定圧力値Ｐ２はＰ０にＰ１を加算した値となる。この構成によると、プレッシャレギュレータの設定圧力値をＰ０からＰ２まで切り替えることができる。
【００２０】
ところで、従来から燃料供給装置においては、例えば自動車を短時間駐車する場合など、一旦エンジンを停止して高温のまま再始動すると燃料通路にベーパが発生することが問題となっていた。このベーパの発生を回避するためにはエンジンの高温再始動時に燃料の圧力を高圧化すればよい。
【００２１】
そこで、従来から図４に示すように、低圧用と高圧用の二つのプレッシャレギュレータを並列に配設した圧力調整システムが開発されていた。しかし従来の圧力調整システム１００では、電磁式三方弁１０４により高圧用通路１０６側と低圧用通路１０７側とに燃料の全量を切り換えていた。このため燃料通路１０１に流す燃料の流量を大きくする場合、以下の問題を有していた。
【００２２】
まず第一に、燃料の流量を大きくする場合は、電磁式三方弁１０４の弁口径の大径化や磁気吸引力の強化が必須である。したがって電磁式三方弁１０４、ひいては圧力調整システム１００全体が大型化また高コスト化する。
【００２３】
第二に、燃料の流量を大きくすると電磁式三方弁１０４に絞り損失が生じやすくなる。このため絞り損失分だけ圧力調整システム１００の調圧精度が低下する。またこの調圧精度の低下により、エンジンへの燃料噴射量が制御目標値からずれる。そして最終的に排気エミッションが悪化する。
【００２４】
この従来の圧力調整システムに対し、本構成によると、上述したようにプレッシャレギュレータの設定圧力値をＰ０からＰ２まで切り替えることができる。このため低圧用と高圧用という二つのプレッシャレギュレータを並列する必要がない。すなわち電磁式三方弁１０４を設置する必要がない。また流量制御手段は圧力助成用であるため、燃料流量が大きくても大型化する必要がない。このため圧力調整システム全体を小型化することができる。また調圧精度を向上させることができる。
【００２５】
ここで上流開放通路および下流開放通路に設けられる絞り手段としては、背圧室の圧力を維持できるだけの圧損を有するものであればよい。例えばオリフィス、ノズル、ベンチュリなどを用いることができる。
【００２６】
また流量制御手段としては、汎用の仕切り弁、玉形弁、アングル弁などを用いることができる。なお流量制御手段の駆動方式としては電磁式、空気式、油圧式などを用いることができる。
【００２７】
好ましくは流量制御手段を比例制御弁とする構成がよい。この構成によると上流開放通路および下流開放通路に設けられる絞り手段の圧損割合を自在に制御することができる。このためプレッシャレギュレータの設定圧力値をＰ０からＰ２までスロープ状に自在に切り替えることができる。
【００２８】
また好ましくは、圧力調整システムを自動車の燃料タンク内に配設し、圧力通路を燃料タンクと燃料噴射弁とをつなぐ燃料通路とする構成がよい。この構成によると高温であるエンジンから圧力調整システムを離間して設置することができる。このため燃料中のベーパの発生を、より効果的に抑制することができる。
【００２９】
以上本発明の圧力調整システムの実施の形態について説明した。しかしながら実施の形態は上記形態に限定されるものではない。当業者が行いうる種々の変形的応用的形態で行うこともできる。
【００３０】
【実施例】
以下に本発明の圧力調整システムを実施例により具体的に説明する。本実施例の圧力調整システムは自動車の燃料供給装置の燃料タンクと燃料噴射弁とをつなぐ燃料通路に配設されている。
【００３１】
（１）まず本実施例の圧力調整システムの構成について説明する。図１に本実施例の圧力調整システムの概要図を示す。図に示すように本実施例の圧力調整システム１は燃料タンク２００の上方に設置されている。この圧力調整システム１は、燃料通路２とプレッシャレギュレータ３と圧力助成システム４とを有する。
【００３２】
燃料通路２は、燃料ポンプ３００とデリバリパイプとの間に設けられている。また燃料通路２は、この燃料通路２から三叉路状に分岐する分岐通路２０を有する。
【００３３】
プレッシャレギュレータ３は、この分岐通路２０に接続されている。このプレッシャレギュレータ３は、第一ケース３０と第二ケース３１とを有する。第一ケース３０は上方に開口するカップ状を呈している。この第一ケース３０の内部には円筒状の隔壁３２が上方に延びて立設されている。そして隔壁３２の外周側には、分岐通路２０と接続される円筒状の受圧室３３が配置されている。一方隔壁３２の内周側には、円柱状の放圧室３４が配置されている。また隔壁３２は、内周側上端に同じく円筒状のシート部３２０を備えている。
【００３４】
第一ケース３０の上方には、下方に開口するカップ状の第二ケース３１が設置されている。そして、第一ケース３０の開口と第二ケース３１の開口とに周縁を挟持されて、薄膜円板状のダイヤフラム３６が配設されている。ダイヤフラム３６の中央部下方には、弁部３６０が配置されている。一方ダイヤフラム３６の中央部上方には、スプリング受け３６１が配置されている。なおこれらダイヤフラム３６と弁部３６０とスプリング受け３６１とは一体的に上下動する。
【００３５】
第二ケース３１の内部には背圧室３８が配置されている。また背圧室３８の上面とスプリング受け３６１との間にはスプリング３７が介装されている。そしてこのスプリング３７によりダイヤフラム３６は下方に付勢されている。
【００３６】
圧力助成システム４は、助成圧力通路４０と助成分岐通路４１と助成プレッシャレギュレータ５とを有する。また助成圧力通路４０には、さらに電磁式カットオフ弁４３と上流開放通路４４と下流開放通路４５とが配設されている。
【００３７】
助成圧力通路４０は、プレッシャレギュレータ３の放圧室３４と背圧室３８とを接続している。この助成圧力通路４０には、放圧室３４側、すなわち上流側から、上流開放通路４４および助成分岐通路４１と、電磁式カットオフ弁４３と、下流開放通路４５と、が接続されている。すなわち上流開放通路４４および助成分岐通路４１とは助成圧力通路４０から十字路状に分岐している。また下流開放通路４５は助成圧力通路４０から三叉路状に分岐している
上流開放通路４４にはオリフィス４６が配設されている。また上流開放通路４４の助成圧力通路４０側とは反対側の端は、燃料タンク２００内に開放されている。
【００３８】
これと同様に、下流開放通路４５にもオリフィス４７が配設されている。また下流開放通路４５の助成圧力通路４０側とは反対側の端も、燃料タンク２００内に開放されている。
【００３９】
助成プレッシャレギュレータ５は、助成分岐通路４１と接続されている。この助成プレッシャレギュレータ５の構成は、上記プレッシャレギュレータ３の構成と同じである。略説すると、助成プレッシャレギュレータ５は、第一ケース５０と第二ケース５１とを有する。第一ケース５０の内部には隔壁５２が立設されている。この隔壁５２の外周側には、助成分岐通路４１と接続される助成受圧室５３が配置されている。一方隔壁５２の内周側には助成放圧室５４が配置されている。また隔壁５２は内周側上端にシート部５２０を備えている。第一ケース５０の上方には第二ケース５１が設置されている。そして、第一ケース５０と第二ケース５１との間にはダイヤフラム５６が配設されている。ダイヤフラム５６の中央部下方には弁部５６０が配置されている。また上方にはスプリング受け５６１が配置されている。第二ケース５１の内部には助成背圧室５８が配置されている。また助成背圧室５８の上面とスプリング受け５６１との間にはスプリング５７が介装されている。そしてこのスプリング５７によりダイヤフラム５６は下方に付勢されている。なお助成放圧室５４の下方に接続される放圧通路５９は、下方開放通路４５と接続されており燃料タンク２００内に開放されている。
【００４０】
（２）次に本実施例の圧力調整システム１の設定圧力値を高圧値とする場合について説明する。なお説明の便宜上、プレッシャレギュレータ３のスプリング３７だけによる初期の設定圧力値をＰ０とおく。また助成プレッシャレギュレータ５の助成圧力値をＰ１とおく。またプレッシャレギュレータ３の最終的な設定圧力値、すなわち高圧値をＰ２とおく。
【００４１】
設定圧力値を高圧値Ｐ２とする場合は、電子制御装置（図略）からの制御信号により電磁式カットオフ弁を開く。図２に電磁式カットオフ弁を開いた場合の等価回路図を示す。なお図１と対応する部材については同じ記号で示す。図２に示すように、プレッシャレギュレータ３の背圧室３８にはスプリング３７が設置されている。このスプリング３７により決定されるプレッシャレギュレータ３の初期の設定圧力値はＰ０である。電磁式カットオフ弁を開くとプレッシャレギュレータ３の放圧室３４と背圧室３８とが助成圧力通路４０によりつながる。そして放圧室３４から流出する燃料が、助成プレッシャレギュレータ５の受圧室５３に流入する。ここで助成プレッシャレギュレータ４２の助成圧力値はＰ１である。このため燃料の圧力値もＰ１となる。
【００４２】
なお助成圧力通路４０には、燃料タンク内に開口する上流開放通路４４と下流開放通路４５とが接続されている。しかしながら燃料タンク内はほぼ大気圧である。このため燃料の圧力値Ｐ１が低下するおそれがある。そこでこの圧力低下を抑制するため、上流開放通路４４と下流開放通路４５とには、それぞれオリフィス４６とオリフィス４７とが配設されている。こうして燃料の圧力値がＰ１に保たれている。
【００４３】
この圧力値Ｐ１の燃料が背圧室３８に流入することにより、初期の設定圧力値Ｐ０が助成され設定圧力値は高圧値Ｐ２となる。すなわち高圧値Ｐ２は初期設定圧力値Ｐ０と助成圧力値Ｐ１との和となる。
【００４４】
（３）次に本実施例の圧力調整システム１の設定圧力値を低圧値とする場合について説明する。なお説明の便宜上、プレッシャレギュレータ３のスプリング３７だけによる設定圧力値をＰ０とおく。またプレッシャレギュレータ３の最終的な設定圧力値、すなわち低圧値をＰ３とおく。
【００４５】
設定圧力値を低圧値Ｐ３とする場合は、電子制御装置（図略）からの制御信号により電磁式カットオフ弁を閉める。図３に電磁式カットオフ弁を閉めた場合の等価回路図を示す。なお図１と対応する部材については同じ記号で示す。図３に示すように、電磁式カットオフ弁を閉めるとプレッシャレギュレータ３の放圧室３４と背圧室３８とが遮断される。このため助成プレッシャレギュレータ５による圧力助成は受けられなくなる。そして放圧室３４は上流開放通路４４を介して燃料タンク内に接続される。また背圧室３８も下流開放通路４５を介して燃料タンク内に接続される。したがってプレッシャレギュレータ３の低圧値Ｐ３は、初期設定圧力値Ｐ０となる。
【００４６】
（４）以上説明したように、本実施例によると高圧値Ｐ２と低圧値Ｐ３との二段階に燃料の圧力を切り替えることができる。なお本実施例においては、上流開放通路４４と助成分岐通路４１とを十字路状に分岐して配置したが、一方を上流側に他方を下流側に配置してもよい。ただし双方とも電磁式カットオフ弁４３の上流側に配置する必要はある。
【００４７】
【発明の効果】
本発明の圧力調整システムによると設定圧力値を高圧化可能な圧力調整システムを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 実施例の圧力調整システムの概要図である。
【図２】 設定圧力値を高圧値とする場合の等価回路図である。
【図３】 設定圧力値を低圧値とする場合の等価回路図である。
【図４】 従来の圧力調整システムの概要図である。
【符号の説明】
１：圧力調整システム ２：燃料通路 ２０：分岐通路
３：プレッシャレギュレータ ３０：第一ケース ３１：第二ケース
３２：隔壁 ３２０：シート部 ３３：受圧室 ３４：放圧室
３６：ダイヤフラム ３６０：弁部 ３６１：スプリング受け
３７：スプリング ３８：背圧室 ４：圧力助成システム
４０：助成圧力通路 ４１：助成分岐通路 ４３：電磁式カットオフ弁
４４：上流開放通路 ４５：下流開放通路 ４６：オリフィス
４７：オリフィス ５：助成プレッシャレギュレータ ５０：第一ケース
５１：第二ケース ５２：隔壁 ５３：助成受圧室 ５４：助成放圧室
５２０：シート部 ５６：ダイヤフラム ５６０：弁部
５６１：スプリング受け ５７：スプリング ５８：助成背圧室
５９：放圧通路 ２００：燃料タンク ３００：燃料ポンプ

Claims (4)

1. 圧力流体が流れ分岐通路を備える圧力通路と、
   該分岐通路とつながり該圧力流体が流入する受圧室と隔壁により該受圧室と区画される放圧室とを持つ第一ケースと、ダイヤフラムにより該受圧室および該放圧室と遮断される背圧室を持つ第二ケースと、該背圧室に設置され該ダイヤフラムを該隔壁方向に付勢する付勢手段と、からなり、該付勢手段の付勢力と該受圧室内の該圧力流体の圧力との釣り合いにより該ダイヤフラムの該隔壁からのリフト量を変化させ、該受圧室と該放圧室との連通程度を変えることで該圧力流体の圧力を設定圧力値に調整するプレッシャレギュレータと、
   を有する圧力調整システムであって、
   該背圧室に助成圧力値に調整された流体を流入させることにより該付勢手段の付勢力を助成し該設定圧力値を高くする圧力助成システムを有し、
   前記圧力助成システムは、前記プレッシャレギュレータの前記放圧室と前記背圧室とを接続する助成圧力通路と、
   該助成圧力通路に接続される助成分岐通路と、
   該助成分岐通路とつながり該放圧室から前記圧力流体が流入する助成受圧室と隔壁により該助成受圧室と区画される助成放圧室とを持つ第一ケースと、ダイヤフラムにより該助成受圧室および該助成放圧室と遮断される助成背圧室を持つ第二ケースと、該助成背圧室に設置され該ダイヤフラムを該隔壁方向に付勢する付勢手段と、からなり、該付勢手段の付勢力と該助成受圧室内の該圧力流体の圧力との釣り合いにより該ダイヤフラムの該隔壁からのリフト量を変化させ、該助成受圧室と該助成放圧室との連通程度を変えることで該圧力流体の圧力を前記助成圧力値に調整する助成プレッシャレギュレータと、
   を有することを特徴とする圧力調整システム。
2. 前記助成圧力通路の下流側に設けられる流量制御手段と、該助成圧力通路において一端が該流量制御手段の上流側に接続され他端が外部に開放され途中に絞り手段を備える上流開放通路と、
   該助成圧力通路において一端が該流量制御手段の下流側に接続され他端が外部に開放され途中に絞り手段を備える下流開放通路と、をさらに有し、
   該流量制御手段を開くことにより前記設定圧力値を高圧化させ、該流量制御手段を閉じることにより前記設定圧力値を低圧化させる請求項１に記載の圧力調整システム。
3. 前記流量制御手段は、比例制御弁である請求項２に記載の圧力調整システム。
4. 自動車の燃料タンク内に配設され、前記圧力通路は該燃料タンクと燃料噴射弁とをつなぐ燃料通路である請求項１に記載の圧力調整システム。

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