(57)【要約】【課題】  リターンレス燃料供給システムにおいて、インジェクタバルブの気密性が低下した時にエンジンへの燃料の漏洩を防止できる圧力調整装置を得る。【解決手段】  入口部２５に向けて押圧付勢されるダイヤフラム２１に弁体３０を設ける。弁体３０の中央にロッド２９を設ける。ロッド２９を入口部２５に連通する通路２４に挿通する。入口部２５内にロッド２９方向に押圧付勢されるボール弁２７を装置する。弁体３０が入口部２５側の側壁に押圧されると弁体３０は閉弁され、ロッド２９は入口部２５内に延出しボール弁２７を開く。ロッド２９と通路２４の隙間を通る燃料の圧が弁体３０の開弁圧を越えると弁体３０が開弁し、圧力調整室２２内に燃料が供給される。圧力調整室２２内の圧が上限圧に達すると、ダイヤフラム２１に掛かる圧力によりロッド２９が後退され、ボール弁２７が閉弁し、圧力調整室内の圧が下がる。【選択図】        図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
上流側に設けられたポンプからの圧力を調整する圧力調整装置であって、
上流からの圧力が第１圧力に達するまで流れを遮断する第１遮断機構と、
前記上流からの圧力が第２圧力に達すると流れを遮断する第２遮断機構とを備え、
前記第１圧力、前記第２圧力、前記ポンプ停止時に前記上流側に発生する残留圧力、及び前記ポンプの吐出圧との間に、残留圧力＜第１圧力＜第２圧力＜吐出圧の関係が成り立つ
ことを特徴とする圧力調整装置。
【請求項２】
前記圧力調整装置が、前記上流に接続される入口部と、前記入口部に通路を介して接続される圧力調整室とを備え、前記第１遮断機構が前記圧力調整室に設けられたダイヤフラムにより作動されることを特徴とする請求項１に記載の圧力調整装置。
【請求項３】
前記第２遮断機構が、前記ダイヤフラムと、前記通路の入口に設けられたバルブと、前記ダイヤフラムに設けられ前記通路を挿通するロッド部材と、前記ダイヤフラムを前記圧力調整室に向けて押圧する押圧手段とを備え、前記ダイヤフラムが前記圧力調整室に向けて移動するとき、前記ロッド部材が前記バルブに向けて前進され前記バルブが開かれ、前記ダイヤフラムが前記押圧手段に向けて移動するとき、前記ロッド部材が後退して前記バルブが閉じられることを特徴とする請求項２に記載の圧力調整装置。
【請求項４】
前記第１遮断機構が弁体を備え、前記ダイヤフラムが前記圧力調整室に向けて最大限移動されるとき、前記弁体が前記通路から前記圧力調整室への流れを遮断することを特徴とする請求項３に記載の圧力調整装置。
【請求項５】
前記弁体が、前記通路と前記ロッド部材の隙間を通した前記入口部からの圧力を受ける受圧面を有し、前記受圧面の面積が前記ダイヤフラムの有効受圧面積よりも大きいことを特徴とする請求項４に記載の圧力調整装置。
【請求項６】
前記弁体が前記通路と前記圧力調整室の間を気密的に遮断するためのシール部材を備え、前記シール部材が弾性部材からなることを特徴とする請求項４に記載の圧力調整装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ポンプの下流側に設けられる圧力調整装置に関し、特に燃料タンクからポンプを介してインジェクタに液体燃料を供給する燃料供給システムにおいて、ポンプからの燃料圧力を調整するための圧力調整装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、内燃機関ヘ燃料を供給するための燃料供給システムでは、燃料ポンプを介して燃料タンクからインジェクタに燃料を供給する。燃料ポンプとインジェクタとの間には燃料圧力を調整するための圧力調整装置が設けられる。リターンレス式燃料供給システムでは、例えば入口制御式の圧力調整装置が用いられる（特許文献１、２参照）。
【０００３】
入口制御式の圧力調整装置では、圧力変動に応じて作動するダイヤフラムにより、圧力調整装置内の圧力が設定圧力（インジェクタに入力する上限圧力）よりも高くなると圧力調整装置の入口に設けられたバルブが閉じられる。また、インジェクタの燃料噴射にともなって圧力調整装置内の圧力が上記設定圧力よりも下がるとバルブが開かれる。
【０００４】
すなわち、従来の圧力調整装置では、圧力調整装置内の圧力が上記設定圧力よりも低いの場合、入口のバルブは開かれており圧力調整装置の上流側と下流側は流体的に連結されている。したがって、このような場合には、圧力調整装置の上流側の圧力は、下流側にも作用する。
【特許文献１】特開２００１−２８９３４１号公報
【特許文献２】特開平０７−２１７５１７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、圧力調整装置の下流側に設けられるインジェクタは、一般に非作動時に流れを気密的に遮断するための機能を有し、燃料ポンプ停止時には燃料ポンプとインジェクタ間の残圧を保持することが可能である。しかし、気密性は常に十分とは限らず、バルブの劣化や異物の噛み込み等によって、気密性が低下している場合がある。このような場合、インジェクタは残圧を保持することができない。
【０００６】
特に、圧力調整装置を通して燃料タンクの内圧や圧力水頭がインジェクタに掛かる場合には、燃料がエンジン側に漏洩する可能性がある。このような問題を解決する一つの方法として、燃料ポンプと燃料ポンプの間に燃料コックを設けることも可能であるが、部品点数が多くなるとともに、空間利用上、操作上等においても不利である。
【０００７】
本願発明は、インジェクタバルブの気密性が低下した時にエンジンへの燃料の漏洩を防止することができる圧力調整装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の圧力調整装置は、上流側に設けられたポンプからの圧力を調整する圧力調整装置であって、上流からの圧力が第１圧力に達するまで流れを遮断する第１遮断機構と、上流からの圧力が第２圧力に達すると流れを遮断する第２遮断機構とを備え、第１圧力、第２圧力、ポンプ停止時に上流側に発生する残留圧力、及びポンプの吐出圧との間に、残留圧力＜第１圧力＜第２圧力＜吐出圧の関係が成り立つことを特徴としている。
【０００９】
圧力調整装置は、上流に接続される入口部と、入口部に通路を介して接続される圧力調整室とを備え、第１遮断機構は圧力調整室に設けられたダイヤフラムにより作動される。このとき第２遮断機構は、ダイヤフラムと、通路の入口に設けられたバルブと、ダイヤフラムに設けられ通路を挿通するロッド部材と、ダイヤフラムを圧力調整室に向けて押圧する押圧手段とを備え、ダイヤフラムが圧力調整室に向けて移動するとき、ロッド部材がバルブに向けて前進されてバルブが開かれ、ダイヤフラムが押圧手段に向けて移動するとき、ロッド部材が後退してバルブが閉じられる。
【００１０】
また第１遮断機構は弁体を備え、ダイヤフラムが圧力調整室に向けて最大限移動されるとき、弁体が通路から圧力調整室への流れを遮断する。このとき弁体は、通路とロッド部材の隙間を通した入口部からの圧力を受ける受圧面を有し、受圧面の面積はダイヤフラムの有効受圧面積よりも大きい。また弁体は、通路と圧力調整室との間を気密的に遮断するためのシール部材を備え、シール部材が弾性部材からなることが好ましい。
【発明の効果】
【００１１】
以上のように、本発明によれば、インジェクタバルブの気密性が低下した時にエンジンへの燃料の漏洩を防止することができる圧力調整装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、本発明の実施の形態を、図面を参照して説明する。
図１は、本発明の一実施形態である圧力調整装置を用いた燃料供給システムの概要を示す模式図である。
【００１３】
燃料供給システム１０は、主に燃料タンク１１、燃料ポンプ１２、圧力調整装置１３、インジェクタ１４から構成される。燃料タンク１１に貯留された液体燃料Ｆは、管１５を通して燃料ポンプ１２に導かれる。燃料Ｆはその後、所定の吐出圧力Ｐｄで管１６を介して圧力調整装置１３に供給される。
【００１４】
圧力調整装置１３では、後述する方法で燃料圧力が調整され、燃料Ｆは管１７を介してインジェクタ１４に供給される。燃料Ｆはインジェクタ１４から所定のタイミングでエンジン（図示せず）の吸気管１８に噴出され、これにより、燃料Ｆはエアクリーナ（図示せず）を介して吸入された空気と混合される。
【００１５】
図２は、本実施形態の圧力調整装置１３の模式的な断面図である。図２を参照して本実施形態の圧力調整装置１３の構造について説明する。
【００１６】
圧力調整装置１３のケーシング２０内は、ダイヤフラム２１によって圧力調整室２２とダイヤフラム室２３とに気密的に分割される。圧力調整室２２の側壁には、ダイヤフラム２１の中心軸Ｘと同軸的な円筒状の通路２４が形成される。通路２４は、管１６に接続される入口部２５と圧力調整室２２とを相互に連絡する。入口部２５は、通路２４と同軸的な円筒形をなし、入口部２５の内径は通路２４の内径よりも僅かに大きく、入口部２５と通路２４の接続部２６はテーパ状に成形される。
【００１７】
また、入口部２５内には、ボール弁２７が組み込まれ、付勢手段であるスプリング２８により通路２４側に向けて付勢される。ボール弁２７の外径は、ボール弁２７と入口部２５の内壁との間の隙間を通して液体燃料Ｆが流通可能な大きさとされる。すなわち、ボール弁２７が、スプリング２８からの付勢力により軸Ｘに沿って接続部２６方向に移動し、接続部２６に当接すると、入口部２５と通路２４との連絡は気密的に遮断される。なお、スプリング２８は図示しない構成により入口部２５に支持されている。
【００１８】
また、ボール弁２７は、ロッド２９の先端よって、スプリング２８とは逆向きから支持される。ロッド２９は、通路２４を挿通し、軸Ｘに沿って配置される。ロッド２９の他端は、ダイヤフラム２１に支持された弁体３０に接続され、弁体３０と一体的に運動する。なお、ロッド２９の外径は、通路２４の内径よりも一回り小さくロッド２９と通路２４との間には、液体燃料Ｆが流通可能な隙間が形成される。
【００１９】
本実施形態において、弁体３０は例えばカップ状に形成され、ロッド２９はカップ状の弁体３０の内側中心部からカップの開口部を越えて延出する。カップ状の弁体３０は、通路２４が形成された圧力調整室２２の側壁に、その開口が対面するように配置され、それによってロッド２９は通路２４に挿通される。すなわち、弁体３０は軸Ｘに同軸的に配置される。
【００２０】
弁体３０の底面に設けられた高台部３１は、例えば括れ部３２を備え、ダイヤフラム２１の中央開口部がシール部材３３を介して気密的に装着される。すなわち、高台部３１の底面３４は、ダイヤフラム２１の中央開口部を通して、ダイヤフラム室２３内に配置され、ダイヤフラム室２３内に設けられた付勢手段であるスプリング３５に係合される。なお、ダイヤフラム室２３を囲む壁面にはダイヤフラム室２３内の圧力を調整するためのベント３８が設けられる。
【００２１】
スプリング３５は、弁体３０を軸Ｘに沿って入口部２５側に向けて押圧し、弁体３０を保持するダイヤフラム２１の外周縁部はケーシング２０に気密的に取り付けられる。また、カップ状の弁体３０において開口部の周縁部には、例えばゴム状の弾性部材からなるシール部材３６が装着される。
【００２２】
以上の構成により、弁体３０とロッド２９は、軸Ｘに沿って一体的に移動することができる。なお、圧力調整室２２には、通路２４を通して流入した液体燃料Ｆをインジェクタ１４に供給するための出口部３７が設けられ、出口部３７は管１７に連結される。
【００２３】
次に図１〜４を参照して、圧力調整装置１３の動作について説明する。
図２は、通路２４が形成された側壁に弁体３０が押圧され状態を示しており、弁体３０は入口部２５側に最大限移動された位置にある。すなわち、弁体３０の周縁に設けられたシール部材３６は側壁に密着し、弁体３０の内側と外側を気密的に遮断している。また、ロッド２９の先端部は、スプリング２８に抗してボール弁２７を押圧し、接続部２６から離間させている。
【００２４】
ここで、ボール弁２７は開弁されているので、入口部２５の上流側の燃料圧力は通路２４を介して弁体３０内に伝達される。一方、弁体３０の内側と外側とはシール部材３６により気密的に隔てられているので、燃料Ｆは圧力調整室２２に漏洩しない。
【００２５】
弁体３０内の液体燃料Ｆは、ボール弁２７が開弁していることから、弁体３０の内壁面に入口部２５の上流側からの圧力を与える。したがって、燃料圧力が一定の開弁圧力（第１圧力）に達し、弁体３０の受圧面が受ける力が、弁体３０が閉じた位置でのスプリング３５のバネ力（開弁力）よりも大きくなると、弁体３０はスプリング３５を圧縮しながら図右方向に、バネ力と釣り合うまで移動される。すなわち、弁体３０は、上流側圧力が開弁圧力に達するまで流れを遮断している。なお、このときロッド２９は、入口部２５から後退されボール弁２７は、通路２４との接続部２６に向けて移動する。図３に、弁体３０が僅かに開かれた状態が示される。
【００２６】
図３においては、弁体３０は側壁から僅かに離間して開弁されており、ボール弁２７はまだ閉じられていない。したがって、液体燃料Ｆは通路２４とロッド２９の隙間から弁体３０内に流入し、更に圧力調整室２２へと流出可能となる。これにより、圧力調整室２２内の圧力は、入口部２５の上流側と略等しい圧力となる。すなわち、ダイヤフラム２１の受圧面には、入口部２５の上流側と略等しい圧力が作用する。
【００２７】
更に圧力調整室２２内の圧力が高くなると、ダイヤフラム２１の受圧面が受ける圧力により、弁体３０及びロッド２９は更に右方向に移動され、スプリング３５を圧縮する。図４に示されるように、圧力が所定の制御圧（例えばインジェクタが過負荷とならない上限圧力）に達すると、ロッド２９の先端が入口部２５から通路２４内にまで略完全に後退される。
【００２８】
ロッド２９の先端が通路２４内にまで略完全に後退されると、ボール弁２７が接続部２６に当接し、入口部２５と通路２４との間の連絡は遮断される。これにより、燃料ポンプ１２からの燃料Ｆの供給はボール弁２７により遮断される。すなわち、ボール弁２７は、上流側からの圧力が上限圧力に達すると流れを遮断する。なお、圧力調整室２２内の圧力は、圧力調整室２２からインジェクタ１４へ燃料Ｆが送出されるにしたがって下降する。
【００２９】
圧力調整室２２内の圧力が上限圧力を下回ると、弁体３０及びロッド２９は、スプリング３５のバネ力により、図左側へ移動される。これにより、ボール弁２７が再びロッド２９により開かれ、入口部２５と圧力調整室２２とが連通される。したがって、圧力調整室２２内の圧力は再び上昇し、ダイヤフラム２１はボール弁２７が閉じられるまで再びスプリング３５を圧縮する。
【００３０】
以上の動作は、燃料ポンプ１２及びインジェクタ１４が作動されている間繰り返され、圧力調整室２２（すなわち、圧力調整装置１３の下流側）の圧力は、上記所定の制御圧を上限に一定の範囲に維持される。
【００３１】
一方、エンジンが停止され、燃料ポンプ１２の作動が停止されると、燃料ポンプ１２からの燃料圧力が低下するため、ボール弁２７が開いていても圧力調整室２２内の圧力は回復せずに更に低下する。ダイヤフラム２１が受ける圧力が開弁圧力を下回ると、弁体３０は再び側壁に当接され、入口部２５と圧力調整室２２との連絡は、弁体３０により遮断される。
【００３２】
以上のことから、本実施形態によれば、燃料ポンプ１２が停止されたとき、弁体３０が燃料Ｆの圧力調整装置１３への流入を遮断するため、インジェクタ１４のシール機能が低下した場合にも、弁体３０が燃料Ｆのエンジンへの漏れを防止することができる。
【００３３】
したがって、弁体３０の開弁圧力は、燃料ポンプ停止時（エンジン停止時）において、上流側に掛かる圧力（燃料タンクの内圧や圧力水頭など）よりも高い必要がある。例えば、上流側圧力が４０ｋＰａ、燃料ポンプの吐出圧が４００ｋＰａ、スプリング３５の開弁力が６ｋｇ重の条件のもとで、開弁圧力を例えば約１００ｋＰａに設定する場合、弁体３０の受圧面の径は例えば約２８ｍｍ弱とされる。なお、ここでは、弁体３０の受圧面積はダイヤフラム２１の有効受圧面積よりも大きく設定される（弁体３０の径Ｄ1＞ダイヤフラム２１の有効径Ｄ2）。ただし、有効受圧面積とは、ダイヤフラムに掛かる圧力Ｐ、ダイヤフラムに掛かるバネ力Ｆとしたときの面積Ｓ＝Ｆ／Ｐに対応し、有効径Ｄ2は、Ｓ＝π（Ｄ2／２）2を満たす値に対応する。なお、このとき、ボール弁２７が閉弁する上限圧力（制御圧）は、当然のことながら、吐出圧（４００ｋＰａ）よりも低く、開弁圧（１００ｋＰａ）よりも高い。
【００３４】
なお、本実施形態では、弁体の周縁に弾性体からなるシール部材が設けられていることから、気密性が高められるとともに、弁体が開閉を繰り返す際に発生する騒音を低減することもできる。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】本発明の一実施形態である圧力調整装置を用いた燃料供給システムの概要を示すブロック図である
【図２】本実施形態の圧力調整装置の模式的な断面図である
【図３】弁体が僅かに開いた状態の圧力調整装置を示す。
【図４】弁体が完全に開き、ボール弁が閉弁された状態の圧力調整装置を示す。
【符号の説明】
【００３６】
１０  燃料供給システム
１２  燃料ポンプ
１３  圧力調整装置
１４  インジェクタ
２１  ダイヤフラム
２２  圧力調整室
２３  ダイヤフラム室
２４  通路
２５  入口部
２７  ボール弁
２８  スプリング
２９  ロッド
３０  弁体
３５  スプリング
３６  シール部材
３７  出口部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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