(57)【要約】【課題】  リターンレス式燃料供給装置において、燃料噴射弁の燃料噴射に伴う燃料供給配管の共振による騒音を効果的に低減する。【解決手段】  燃料ポンプ１５およびプレッシャレギュレータ１８を備えたポンプモジュール１４と、燃料噴射弁１２を備えたデリバリパイプ１１とを燃料供給配管１９で接続すると、燃料噴射弁１２の燃料噴射に伴う圧力変動でデリバリパイプ１１および燃料供給配管１９が共振して騒音の原因となるが、燃料供給配管１９にデリバリパイプ１１に接する第１パルセーションダンパー２０とポンプモジュール１４に接する第２パルセーションダンパー２１とを設けたことにより、デリバリパイプ１１の共振による騒音だけでなく燃料供給配管１９の共振による騒音をも効果的に低減することができる。第２パルセーションダンパー２１をポンプモジュール１４に一体化すれば、ポンプモジュール１４および第２パルセーションダンパー２１の組付作業性が向上する。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料タンク（１３）に設けたポンプモジュール（１４）と燃料噴射弁（１２）を備えたデリバリパイプ（１１）とを燃料供給配管（１９）で接続し、ポンプモジュール（１４）は少なくとも燃料ポンプ（１５）と該燃料ポンプ（１５）が吐出した余剰の燃料を燃料タンク（１３）に戻すプレッシャレギュレータ（１８）とを備えたリターンレス式燃料供給装置において、
燃料供給配管（１９）内の燃料圧力の脈動を抑制する第１脈動抑制手段（２０）および第２脈動抑制手段（２１）を備え、第１脈動抑制手段（２０）をデリバリパイプ（１１）に接して設けるとともに、第２脈動抑制手段（２１）をポンプモジュール（１４）に接して設けたことを特徴とするリターンレス式燃料供給装置。
【請求項２】
前記第１、第２脈動抑制手段（２０，２１）が、圧力に応じて容積が変化する圧力吸収室（３１）を有するパルセーションダンパーであることを特徴とする、請求項１に記載のリターンレス式燃料供給装置。
【請求項３】
前記第２脈動抑制手段（２１）をポンプモジュール（１４）に一体化したことを特徴とする、請求項１または請求項２に記載のリターンレス式燃料供給装置。
【請求項４】
燃料タンク（１３）が並列に配置された複数のポンプモジュール（１４）を備え、前記第２脈動抑制手段（２１）を各々のポンプモジュール（１４）に接して設けたことを特徴とする、請求項１に記載のリターンレス式燃料供給装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃料タンクに設けたポンプモジュールと燃料噴射弁を備えたデリバリパイプとを燃料供給配管で接続し、ポンプモジュールは少なくとも燃料ポンプと該燃料ポンプが吐出した余剰の燃料を燃料タンクに戻すプレッシャレギュレータとを備えたリターンレス式燃料供給装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の自動車のエンジンの燃料供給装置は、燃料タンクに設けたポンプモジュールから燃料供給配管を介してエンジンのデリバリパイプに燃料を供給し、デリバリパイプに設けた燃料噴射弁から燃料を噴射した後の余剰燃料を、燃料リターン通路を介して燃料タンクに戻すようになっていた。
【０００３】
それに対して、近年多く採用されているリターンレス式燃料供給装置は前記燃料リターン通路を廃止したもので、そのためにポンプモジュールの出口にプレッシャレギュレータを設け、余剰の燃料を燃料供給配管の手前でプレッシャレギュレータから直接燃料タンクに戻すようになっている。
【０００４】
このようなリターンレス式燃料供給装置では、燃料噴射弁が燃料を噴射するとデリバリパイプ内の燃料圧力が一時的に低下するが、プレッシャレギュレータがデリバリパイプから遠く離れた燃料タンクに設けられているため、デリバリパイプ内の燃料圧力の変動を速やかに収束させることが難しく、エンジン回転数により決まる燃料噴射弁の燃料噴射タイミングとデリバリパイプ内に残存する圧力変動のタイミングとが一致すると、デリバリパイプが共振を起こして騒音の原因となる問題がある。
【０００５】
そこで、デリバリパイプの端部に圧力変動を吸収するパルセーションダンパーを設けることで、デリバリパイプの共振を抑制して騒音の低減を図るものが、下記特許文献１により公知である。
【特許文献１】特開平９−１９５８８５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、リターンレス式燃料供給装置に発生する騒音はデリバリパイプの共振によるものだけでなく、ポンプモジュールとデリバリパイプとを接続する燃料供給配管の共振によるものもあり、特許文献１に記載されたものでは燃料供給配管の共振による騒音を充分に低減することが困難であった。
【０００７】
本発明は前述の事情に鑑みてなされたもので、リターンレス式燃料供給装置において、燃料噴射弁の燃料噴射に伴う燃料供給配管の共振による騒音を効果的に低減することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するために、請求項１に記載された発明によれば、燃料タンクに設けたポンプモジュールと燃料噴射弁を備えたデリバリパイプとを燃料供給配管で接続し、ポンプモジュールは少なくとも燃料ポンプと該燃料ポンプが吐出した余剰の燃料を燃料タンクに戻すプレッシャレギュレータとを備えたリターンレス式燃料供給装置において、燃料供給配管内の燃料圧力の脈動を抑制する第１脈動抑制手段および第２脈動抑制手段を備え、第１脈動抑制手段をデリバリパイプに接して設けるとともに、第２脈動抑制手段をポンプモジュールに接して設けたことを特徴とするリターンレス式燃料供給装置が提案される。      
【０００９】
また請求項２に記載された発明によれば、請求項１の構成に加えて、前記第１、第２脈動抑制手段が、圧力に応じて容積が変化する圧力吸収室を有するパルセーションダンパーであることを特徴とするリターンレス式燃料供給装置が提案される。
【００１０】
また請求項３に記載された発明によれば、請求項１または請求項２の構成に加えて、前記第２脈動抑制手段をポンプモジュールに一体化したことを特徴とするリターンレス式燃料供給装置が提案される。
【００１１】
また請求項４に記載された発明によれば、請求項１の構成に加えて、燃料タンクが並列に配置された複数のポンプモジュールを備え、前記第２脈動抑制手段を各々のポンプモジュールに接して設けたことを特徴とするリターンレス式燃料供給装置が提案される。
【００１２】
尚、実施例の第１、第２パルセーションダンパー２０，２１はそれぞれ本発明の第１、第２脈動抑制手段に対応する。
【発明の効果】
【００１３】
請求項１の構成によれば、燃料ポンプおよびプレッシャレギュレータを備えたポンプモジュールと、燃料噴射弁を備えたデリバリパイプとを燃料供給配管で接続すると、燃料噴射弁の燃料噴射に伴う圧力変動でデリバリパイプおよび燃料供給配管が共振して騒音の原因となるが、燃料供給配管にデリバリパイプに接する第１脈動抑制手段とポンプモジュールに接する第１脈動抑制手段とを設けたことにより、デリバリパイプの共振による騒音だけでなく、燃料供給配管の共振による騒音をも効果的に低減することができる。
【００１４】
請求項２の構成によれば、圧力に応じて容積が変化する圧力吸収室を有するパルセーションダンパーで第１、第２脈動抑制手段を構成したので、デリバリパイプと燃料供給配管の圧力変動を効果的に吸収して共振の発生を抑制することができる。
【００１５】
請求項３の構成によれば、第２脈動抑制手段をポンプモジュールに一体化したので、ポンプモジュールを燃料タンクに組み付ける際に第２脈動抑制手段を同時に組み付けることが可能になって作業性が向上する。
【００１６】
請求項４の構成によれば、燃料タンクに複数のポンプモジュールを設けたので、大容量のポンプモジュールを開発することなく、既存の小容量のポンプモジュールでエンジンの必要燃料供給量を賄うことができ、しかもエンジンへの燃料供給量に応じて複数のポンプモジュールの一部だけを駆動して電力消費量を節減することができる。また複数のポンプモジュールに接してそれぞれ第２脈動抑制手段を設けたので、燃料供給通路の共振による騒音だけでなく、複数のポンプモジュールどうしを接続する配管部分の共振による騒音をも低減することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、本発明の実施の形態を、添付の図面に示した本発明の実施例に基づいて説明する。
【００１８】
図１〜図４は本発明の一実施例を示すもので、図１は自動車用エンジンのリターンレス式燃料供給装置の構成を示す図、図２は図１の２部拡大断面図、図３は本実施例による騒音低減効果を示すグラフ、図４はポンプモジュールおよびパルセーションダンパー間の距離がプレッシャレギュレータのダイヤフラムリフトに与える影響を示すグラフである。
【００１９】
図１に示すように、自動車の直列四気筒エンジンのシリンダ列に沿って配置されたデリバリパイプ１１に、４個のシリンダにそれぞれ燃料を噴射する４個の燃料噴射弁１２…が設けられる。一方、燃料タンク１３に設けられたポンプモジュール１４は、燃料タンク１３内の燃料を汲み上げる燃料ポンプ１５と、燃料ポンプ１５の下流側に設けられた燃料フィルタ１６と、燃料フィルタ１６の下流側から分岐する分岐通路１７に設けられたプレッシャレギュレータ１８とを備える。ポンプモジュール１４の下流端とデリバリパイプ１１の中間部とは燃料供給配管１９で接続されており、燃料供給配管１９がデリバリパイプ１１に接続される部分に第１パルセーションダンパー２０が設けられるとともに、燃料供給配管１９がポンプモジュール１４に接続される部分に第２パルセーションダンパー２１が設けられる。
【００２０】
第１、第２パルセーションダンパー２０，２１は同じ構造を有するもので、図２に示すように、その一方の第１パルセーションダンパー２０は、デリバリパイプ１１の上面に固定した取付部材２２に下端を螺合したパイプ部材２３と、パイプ部材２３の外周に嵌合する継ぎ手２４と、継ぎ手２４の上端に螺合したケーシング２５とを備える。ケーシン２５の内部がダイヤフラム２６により圧力吸収室３１およびばね室３２に区画されており、ばね室３２に収納されたスプリング３３の弾発力で、圧力吸収室３１の容積が減少する方向にダイヤフラム２６が付勢される。燃料供給配管１９に連なる継ぎ手２４の内部は、通孔３４を介して圧力吸収室３１に連通する。
【００２１】
次に、上記構成を備えた第１実施例の作用を説明する。
【００２２】
エンジンの運転中にポンプモジュール１４の燃料ポンプ１５が駆動され、燃料ポンプ１５が燃料タンク１３から汲み上げた燃料を燃料フィルタ１６で濾過して燃料供給配管１９に供給する。燃料供給配管１９からデリバリパイプ１１に供給された燃料は複数の燃料噴射弁１２…から対応するシリンダ内に噴射される。このとき、燃料ポンプ１５は燃料噴射弁１２…から噴射される燃料よりも多量の燃料を汲み上げており、余剰となった燃料を分岐通路１７に設けたプレッシャレギュレータ１８から燃料タンク１３に戻すことにより、デリバリパイプ１１内の燃料圧力を所定値に保っている。
【００２３】
ところで、四気筒エンジンではクランクシャフトが２回転する間に４個の燃料噴射弁１２…が１回ずつ燃料を噴射するため、クランクアングルの１８０°毎にデリバリパイプ１１内の圧力が一時的に低減する。その結果発生した圧力波はデリバリパイプ１１の内部や燃料供給配管１９の内部を伝播し、デリバリパイプ１１の閉塞端やポンプモジュール１４において反射するため、その反射波がデリバリパイプ１１の内部や燃料供給配管１９の内部を逆方向に伝播する。このとき、デリバリパイプ１１の長さや燃料供給配管１９の長さに応じて決まる共振周波数と燃料噴射の周波数とが一致すると、デリバリパイプ１１や燃料供給配管１９が共振して大きな騒音を発生する可能性がある。
【００２４】
しかしながら本実施例では、デリバリパイプ１１や燃料供給配管１９の圧力変化を第１、第２パルセーションダンパー２０，２１のダイヤフラム２６の変位による圧力吸収室３１の容積変化で吸収し、デリバリパイプ１１や燃料供給配管１９の共振を抑制して騒音を低減することができる。
【００２５】
図３のグラフにおいて、実線および破線はデリバリパイプ１１の一方の端部（図１のａ点参照）における圧力脈動の振幅を示すもので、破線は燃料供給配管１９のデリバリパイプ１１側の端部に第１パルセーションダンパー２０だけを設けた従来例（図８参照）に対応し、実線は燃料供給配管１９のデリバリパイプ１１側およびポンプモジュール１４側の両端部に第１、第２パルセーションダンパー２０，２１を設けた本実施例に対応している。両者を比較すると明らかなように、何れの場合も圧力脈動の振幅は小さく抑えられているが、本実施例で第２パルセーションダンパー２１を付加したことにより、デリバリパイプ１１の共振を抑制する効果は特が特に阻害されることはない。
【００２６】
また図３のグラフの一点鎖線および二点鎖線は燃料供給配管１９の途中（図１のｂ点参照）における圧力脈動の振幅を示すもので、二点鎖線は燃料供給配管１９のデリバリパイプ１１側の端部に第１パルセーションダンパー２０だけを設けた従来例（図８参照）に対応し、一点鎖線は燃料供給配管１９のデリバリパイプ１１側およびポンプモジュール１４側の両端部に第１、第２パルセーションダンパー２０，２１を設けた本実施例に対応している。両者を比較すると明らかなように、本実施例（一点鎖線参照）の方が従来例（二点鎖線参照）に比べて燃料供給配管１９の共振を抑制する効果が大幅に改善されていることが分かる。
【００２７】
このように、燃料供給配管１９の両端に第１、第２パルセーションダンパー２０，２１を設けることにより、燃料供給配管１９のデリバリパイプ１１側の端部に第１パルセーションダンパー２０だけを設ける場合に比べて、燃料供給配管１９の共振を効果的に抑制して騒音を大幅に低減することができる。
【００２８】
図４（Ａ）のグラフの太線は、ポンプモジュール１４の燃料ポンプ１５と第２パルセーションダンパー２１との距離を６０ｃｍに設定したときの、プレッシャレギュレータ１８のダイヤフラムのリフト量の変動特性を示しており、細線は第２パルセーションダンパー２１を持たない場合のダイヤフラムのリフト量の変動特性を示している。このように、ポンプモジュール１４の燃料ポンプ１５と第２パルセーションダンパー２１との距離を大きく（６０ｃｍ）に設定すると、第２パルセーションダンパー２１を設けたにも関わらずにプレッシャレギュレータ１８のダイヤフラムのリフト量が大きく変動し、燃料の供給圧の安定効果やポンプモジュール１４の騒音抑制効果が発揮されなくなる。
【００２９】
それに対し、図４（Ｂ）のグラフの太線は、ポンプモジュール１４の燃料ポンプ１５と第２パルセーションダンパー２１との距離を２ｃｍに設定したときの、プレッシャレギュレータ１８のダイヤフラムのリフト量の変動特性を示しており、細線は第２パルセーションダンパー２１を持たない場合のダイヤフラムのリフト量の変動特性を示している。このように、燃料ポンプ１５と第２パルセーションダンパー２１との距離を小さく（２ｃｍ）設定すると、第２パルセーションダンパー２１の作用によりプレッシャレギュレータ１８のダイヤフラムのリフト量およびその変動周期が大幅に低減し、燃料の供給圧の安定効果やポンプモジュール１４の騒音抑制効果が有効に発揮されることが分かる。
【００３０】
次に、図５に基づいて本発明の第２実施例を説明する。
【００３１】
第１実施例のエンジンは直列四気筒であるが、第２実施例のエンジンはＶ型６気筒であり、各々のバンクに各３個の燃料噴射弁１２…を備えたデリバリパイプ１１，１１が設けられる。一対のデリバリパイプ１１，１１の端部は二股になった燃料供給配管１９によって接続されており、燃料供給配管１９の合流部に第１パルセーションダンパー２０が設けられる。第１パルセーションダンパー２０の位置は、一対のデリバリパイプ１１，１１の端部にできるだけ接近させることが望ましい。
【００３２】
しかして、この第２実施例によっても、上述した第１実施例と同様の作用効果を達成することができる。
【００３３】
次に、図６に基づいて本発明の第３実施例を説明する。
【００３４】
第３実施例は第２実施例の変形であって、第２実施例は二股になった燃料供給配管１９の合流部に１個の第１パルセーションダンパー２０が設けられているのに対し、第３実施例は一対のデリバリパイプ１１，１１の端部に一対の第１パルセーションダンパー２０，２０が直接設けられている点で相違している。                                            
【００３５】
しかして、この第３実施例によっても、上述した第２実施例と同様の作用効果を達成することができる。
【００３６】
次に、図７に基づいて本発明の第４実施例を説明する。
【００３７】
第４実施例は第３実施例の変形であって、第３実施例は燃料タンク１３に１個のポンプモジュール１４が設けられているのに対し、第４実施例は複数個（実施例では２個）のポンプモジュール１４，１４が並列に設けられている点で相違している。各々のポンプモジュール１４には第２パルセーションダンパー２１が一体化されており、これによりポンプモジュール１４および第２パルセーションダンパー２１を燃料タンク１３に同時に組み付けることが可能になって組付性が向上する。一対のポンプモジュール１４，１４は燃料供給配管１９の連通部分１９ａで接続されており、各々のポンプモジュール１４は燃料ポンプ１５および燃料フィルタ１６間にチェックバルブ２８を備えている。
【００３８】
一対の燃料ポンプ１５，１５はバッテリ２９にリレー３０，３０を介して接続されており、これらのリレー３０，３０はエンジン回転数Ｎｅ、吸気負圧ＰＢ、大気温ＴＡ（あるいは水温ＴＷ）、空気吸入量Ｇａｉｒ，スロットル開度θｔｈ等が入力される電子制御ユニットＵにより制御される。
【００３９】
しかして、この第４実施例によれば、電子制御ユニットＵがエンジンの運転状態に応じて演算した燃料噴射量が閾値未満のときは一方のリレー３０だけをオンして一方の燃料ポンプ１５を駆動し、前記燃料噴射量が閾値以上のときは両方のリレー３０，３０がオンして両方の燃料ポンプ１５，１５を駆動することで、必要な燃料供給量を確保しながら、燃料ポンプ１５，１５を駆動するための消費電力を最小限に抑えることができる。尚、一方の燃料ポンプ１５だけを駆動したときに、その吐出燃料が他方の燃料ポンプ１５に逆流するのを、チェックバルブ２８により阻止することができる。
【００４０】
一対の第１パルセーションダンパー２０，２０および一対の第２パルセーションダンパー２１，２１で燃料供給配管１９の共振を抑制できる効果は第３実施例と同じであり、更に燃料供給配管１９の連通部分１９ａの両端に一対の第２パルセーションダンパー２１，２１が配置されていることで、その連通部分１９ａの共振も効果的に抑制することができる。
【００４１】
以上、本発明の実施例を説明したが、本発明はその要旨を逸脱しない範囲で種々の設計変更を行うことが可能である。
【００４２】
例えば、実施例では脈動抑制手段としてパルセーションダンパー２０，２１を例示したが、脈動抑制手段としてアキュムレータ、ワンウエイバルブやツーウエイバルブのような流量管制弁、ゴムホースのような弾性ホースを採用することができる。特に、図７に示す第４実施例において、燃料供給配管１９の連通部分１９ａを弾性ホースで構成すれば、それに脈動抑制手段の機能を発揮させて図中左側の第２パルセーションダンパー２１を廃止することができる。この場合、弾性ホースで構成した連通部分１９ａはＨＣの透過量が比較的に大きいので、左右のポンプモジュール１４，１４は燃料タンク１３の内部で接続することが望ましい。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】第１実施例に係る自動車用エンジンのリターンレス式燃料供給装置の構成を示す図
【図２】図１の２部拡大断面図
【図３】本実施例による騒音低減効果を示すグラフ
【図４】ポンプモジュールおよびパルセーションダンパー間の距離がプレッシャレギュレータのダイヤフラムリフトに与える影響を示すグラフ
【図５】第２実施例に係る自動車用エンジンのリターンレス式燃料供給装置の構成を示す図
【図６】第３実施例に係る自動車用エンジンのリターンレス式燃料供給装置の構成を示す図
【図７】第４実施例に係る自動車用エンジンのリターンレス式燃料供給装置の構成を示す図
【図８】図１の第１実施例に対応する従来例を示す図
【符号の説明】
【００４４】
１１        デリバリパイプ
１２        燃料噴射弁
１３        燃料タンク
１４        ポンプモジュール
１５        燃料ポンプ
１８        プレッシャレギュレータ
１９        燃料供給配管
２０        第１脈動抑制手段（第１パルセーションダンパー）
２１        第２脈動抑制手段（第２パルセーションダンパー）
３１        圧力吸収室
【図１】
2006105080.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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