(57)【要約】【課題】加工が容易で部品点数の増加を防止し、排出燃料により発生する騒音を低減し、圧力制御可能な流量範囲の広いプレッシャレギュレータを提供する。【解決手段】プレッシャレギュレータ７０は、燃料ポンプから吐出され燃料フィルタにより異物を除去された燃料から余剰燃料を、燃料ポンプの吐出圧に応じて第１圧力室８５、排出通路８７、第２圧力室８６を通り排出孔８８から排出し、エンジンに供給する燃料圧力を調圧する。排出孔８８の孔径ｄ１は２．０ｍｍ以上２．２ｍｍ以下に設定されている。排出通路８７の通路径ｄ２は２．０ｍｍ以上３．０ｍｍ以下に設定されている。排出孔８８が絞りとなり第２圧力室８６および排出通路８７の圧力が上昇するので、排出通路８７および第２圧力室８６に流入した余剰燃料中に発生するベーパが低減する。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
高圧側の余剰燃料を低圧側に排出することにより高圧側の燃料圧力を調圧するプレッシャレギュレータであって、
高圧側と連通している第１圧力室、低圧側と連通している第２圧力室、ならびに前記第１圧力室の燃料を前記第２圧力室から低圧側に排出する排出孔を有するハウジングと、
前記ハウジング内に収容され、通路径がほぼ同一であり前記第１圧力室と前記第２圧力室とを連通可能な排出通路を有し、前記排出通路の前記第１圧力室側に弁座を有する弁座部材と、
前記弁座に着座することにより前記第１圧力室から前記排出通路への余剰燃料の排出を遮断し、前記弁座から離座することにより前記第１圧力室から前記排出通路への余剰燃料の排出を許容し、前記第１圧力室の圧力が前記弁座から離座する方向に加わる可動体と、
前記弁座に向けて前記可動体を付勢する付勢部材と、
を備え、
前記排出孔の孔径は２．０ｍｍ以上２．２ｍｍ以下であることを特徴とするプレッシャレギュレータ。
【請求項２】
前記排出通路の通路径は２．０ｍｍ以上であることを特徴とする請求項１記載のプレッシャレギュレータ。
【請求項３】
前記排出通路の前記通路径は２．０ｍｍ以上３．０ｍｍ以下であることを特徴とする請求項２記載のプレッシャレギュレータ。
【請求項４】
前記排出孔の前記孔径は前記排出通路の前記通路径よりも小さいことを特徴とする請求項３記載のプレッシャレギュレータ。
【請求項５】
燃料タンク内の燃料を内燃機関に供給する燃料供給装置であって、
電気駆動式の燃料ポンプと、
フィルタケース、ならびに前記フィルタケースに収容され前記燃料ポンプから吐出される燃料中の異物を除去するフィルタエレメントを有する燃料フィルタと、
前記燃料フィルタから流出する燃料圧力を調圧する請求項１から４のいずれか一項記載のプレッシャレギュレータと、
を備えることを特徴とする燃料供給装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、燃料圧力を調圧するプレッシャレギュレータおよびそれを用いた燃料供給装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
高圧側から低圧側に余剰燃料を排出することにより、高圧側の燃料圧力を調圧するプレッシャレギュレータが知られている（例えば、特許文献１）。以下、プレッシャレギュレータが調圧する高圧側の燃料圧力を「制御圧力」という。しかしながら、プレッシャレギュレータから高圧の余剰燃料を低圧側に排出すると、急激な減圧により余剰燃料中にベーパが発生する。ベーパを含む燃料は圧力変動が大きいので、プレッシャレギュレータからベーパを含んだ燃料が噴流となって排出され排出孔近傍の部材または燃料タンクに衝突すると、プレッシャレギュレータの出口近傍の部材または燃料タンクが振動し騒音が発生するという問題がある。ベーパを含んだ燃料が燃料タンク内の燃料に衝突しても、余剰燃料から燃料タンク内の燃料に加えられた圧力変動が燃料タンクに伝搬することにより燃料タンクが振動し騒音が発生する。
特許文献１の圧力調整弁では、余剰燃料を排出する排出通路を有する接続管部において下流側の排出通路の通路径を上流側の排出通路の通路径よりも小さくして絞ることにより、排出する余剰燃料の圧力変動を低減しようとしている。
【０００３】
【特許文献１】
特表平１１−５０１３８８号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら排出通路の通路径を変えるためには、接続管部の内壁を切削等により加工する必要があり、加工工数が増加するという問題がある。接続管部に絞りを形成する代わりに、余剰燃料の排出側に絞りを有する別部材を設置してもよいが、部品点数が増加し絞り部材の組付工数が増加するという問題がある。
【０００５】
余剰燃料を排出する出口側の絞り径を小さくすると、絞りの上流側の燃料圧力が上昇しベーパの発生を抑制するので、排出される余剰燃料の圧力変動を低減する効果は向上する。しかし、絞り径が小さくなりすぎると、絞りから排出される燃料の速度が増加し燃料圧力が低下する。すると、絞りから排出される燃料中にベーパが再発生し騒音を発生するという問題がある。
【０００６】
また、絞り径が小さくなりすぎると絞りの上流側の燃料圧力が上昇しすぎることがある。高圧側の燃料流量が増えプレッシャレギュレータから排出する燃料量が増加すると、絞りの上流側の圧力上昇により排出燃料量に対する制御圧力の変化率が大きくなる。排出燃料量に対する制御圧力の変化率が大きくなると、排出する燃料量に応じて制御圧力を所定圧に調圧することが困難になる。
本発明は上記問題を解決するためになされたものであり、加工が容易で部品点数の増加を防止し、排出燃料により発生する騒音を低減し、圧力制御可能な流量範囲の広いプレッシャレギュレータを提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明の請求項１から４記載のプレッシャレギュレータによると、余剰燃料を排出する排出孔の孔径を２．０ｍｍ以上にしているので、排出孔の上流側である第２圧力室および排出通路の燃料圧力を上昇させて排出通路および第２圧力室に発生するベーパを低減できる。さらに、排出孔から排出される燃料の速度上昇を抑制し、排出孔から排出される燃料中のベーパ発生を抑制できる。さらに、高圧側の燃料流量が増加し排出燃料量が増加しても、排出燃料量に対する制御圧力の変化率は小さく、調圧可能な流量の範囲を確保することができる。
【０００８】
また、排出孔の孔径を２．２ｍｍ以下にしてプレッシャレギュレータの出口側を絞ることにより、排出孔の上流側の燃料圧力を排出孔の下流側に位置する低圧側よりも上昇させ、高圧の第１圧力室から第２圧力室に流入する余剰燃料中に発生するベーパを低減できる。したがって、プレッシャレギュレータから排出される余剰燃料により発生する騒音を低減できる。
また、従来よりプレッシャレギュレータを構成するハウジングに形成した排出孔の孔径を設定しているので、部品点数は増えない。さらに、弁座部材の排出通路径はほぼ同一なので、弁座部材の加工が容易である。
【０００９】
本発明の請求項２記載のプレッシャレギュレータによると、排出通路の通路径を排出孔の孔径の最小値である２．０ｍｍ以上にしたことにより、排出通路から排出される燃料の速度を極力低減し、排出通路から排出される燃料中に発生するベーパを抑制できる。さらに、高圧側の燃料流量が上昇し排出する余剰燃料量が増加しても、排出燃料量に対する制御圧力の変化率は小さく、調圧可能な流量の範囲を確保することができる。
【００１０】
本発明の請求項３記載のプレッシャレギュレータによると、排出通路の通路径を３．０ｍｍ以下にしたことにより、可動体のリフト量に対する排出燃料量の変化率を小さくすることができる。したがって排出燃料量が少ないときにも、燃料圧力の調圧が容易である。
本発明の請求項４記載のプレッシャレギュレータによると、排出孔の孔径は排出通路の通路径より小さい。高圧の第１圧力室から排出通路を通り第２圧力室に流入した余剰燃料は、排出通路の通路径よりも孔径の小さい排出孔で絞られることにより第２圧力室で加圧され、かつ減速される。したがって、排出通路および第２圧力室で発生するベーパを低減できる。
【００１１】
本発明の請求項５記載の燃料供給装置によると、請求項１から４のいずれか一項記載のプレッシャレギュレータにより燃料フィルタから流出する燃料圧力を調圧する。プレッシャレギュレータから排出する余剰燃料中に発生するベーパを低減し、騒音を低減できる。また、燃料ポンプの吐出量が増加しても、排出燃料量に対する制御圧力の変化率は小さく、調圧可能な流量の範囲を確保することができる。したがって、エンジンの高出力化に対応できる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施形態を図に基づいて説明する。
本発明の一実施形態による燃料供給装置を図２に示す。燃料供給装置１０はサブタンクに収容された状態で燃料タンク内に収容される所謂インタンク式の燃料供給装置である。燃料タンク内の燃料はジェットポンプによりサブタンク内に供給される。燃料供給装置１０は、燃料ポンプ２０、サクションフィルタ２６、燃料フィルタ４０、およびプレッシャレギュレータ７０等を有している。
燃料ポンプ２０は、円筒状のフィルタケース４２内の空間１００に収容されている。スナップリング２８は、ケース本体４４の下方開口部に嵌合して燃料ポンプ２０を係止し、フィルタケース４２から燃料ポンプ２０が脱落することを防止している。
【００１３】
燃料ポンプ２０は、内部に図示しない電気駆動部としてのモータを有し、モータとともに回転する回転部材、例えば外周縁に羽根片を有するインペラの回転により燃料吸引力を発生する。燃料ポンプ２０はサクションフィルタ２６を通してサブタンク内の燃料を吸入する。燃料ポンプ２０がサブタンクから吸入し加圧した燃料は、吐出部２２から吐出される。サクションフィルタ２６は、燃料ポンプ２０がサブタンク内から吸入する燃料に含まれる比較的大きな異物を捕集する。
燃料ポンプ２０の受電コネクタ２４は、燃料ポンプ２０の上面から突出するように形成されている。受電コネクタ２４内に、燃料ポンプ２０のモータと電気的に接続している受電端子２５が露出している。
【００１４】
給電コネクタ３０は受電コネクタ２４に嵌合しており、給電コネクタ３０の給電端子３１は受電端子２５と電気的に接続している。給電線３２、給電端子３１、受電端子２５を通り燃料ポンプ２０のモータに電力が供給される。受電コネクタ２４と給電コネクタ３０とはフィルタケース４２内の空間１００において嵌合している。
【００１５】
燃料フィルタ４０は、フィルタケース４２およびフィルタエレメント５２を有している。フィルタケース４２は、ケース本体４４および蓋部５０を有しており、円筒状に形成されている。フィルタケース４２は、中央部に形成されている円柱状の空間１００に燃料ポンプ２０を収容している。ケース本体４４は、燃料ポンプ２０の外周を覆い燃料ポンプ２０と接触している内筒４５と、内筒の外周側に設置されている外筒４６とを有している。ケース本体４４は樹脂で一体成形されている。ケース本体４４の上方は、蓋部５０が内筒４５および外筒４６と結合することにより密封されている。
【００１６】
内筒４５は燃料ポンプ２０の全周を覆っており、外筒４６は内筒４５の外周側に設置され内筒４５の全周を覆っている。内筒４５と外筒４６との底部は結合している。燃料流入部４８は円筒状に形成され内筒４５と樹脂で一体成形されている。燃料流入部４８内に逆止弁５４が設置されている。逆止弁５４は、燃料ポンプ２０から吐出された燃料が燃料ポンプ２０に戻ることを防止する。
【００１７】
フィルタエレメント５２は、例えばハニカム状あるいは菊花状に形成されているろ紙であり、フィルタケース４２に収容されている。フィルタエレメント５２は、燃料ポンプ２０から吐出される燃料に含まれる比較的小さな異物を捕集する。
水抜き通路１０２は、内筒４５または燃料ポンプ２０の外周壁に形成した溝により形成されている。空間１００に進入した水は水抜き通路１０２を通りサブタンク内に排出される。
【００１８】
ケース本体４４の外筒４６の下方に、フィルタエレメント５２を通過した燃料が流出する出口開口１１０が形成されている。流出部材６０は外筒４６と樹脂で一体成形されている。流出部材６０は、ケース本体４４の外周側方の下方側に設置されている。流出部材６０に形成されている連通路１１２は出口開口１１０と連通している。連通路１１２は流出通路１１４と連通している。プレッシャレギュレータ７０から排出される余剰燃料は、流出孔１２０からサブタンクに戻される。
【００１９】
プレッシャレギュレータ７０は流出部材６０に嵌合している。プレッシャレギュレータ７０は、フィルタエレメント５２により異物を除去され出口開口１１０から流出部材６０内に流入した燃料の制御圧力をエンジン側で要求される所定のシステム圧に調圧する。調圧された燃料は、連通路１１２を通り流出通路１１４からエンジン側に供給される。
【００２０】
プレッシャレギュレータ７０は、第１ケース７１、ハウジングとしての第２ケース７２、ダイヤフラム７３、スプリング座７４、弁ガイド７５、ボール７６、係止板７７、弁部材７８、スプリング７９、弁座部材８２を有している。ダイヤフラム７３、スプリング座７４、弁ガイド７５、ボール７６および弁部材７８は一体となって変位する可動体８０である。
【００２１】
流出部材６０の内周面と第１ケース７１との間はＯリング９０によりシールされている。したがって、Ｏリング９０は、高圧の出口開口１１０および連通路１１２と低圧のサブタンク内との間をシールしている。流出部材６０の内側面と第２ケース７２との間はＯリング９２によりシールされている。
【００２２】
第１ケース７１と第２ケース７２との間にゴム製のダイヤフラム７３の外周縁が挟持されている。ダイヤフラム７３の内周縁はスプリング座７４と弁ガイド７５とにより挟持されている。ボール７６は、係止板７７により弁ガイド７５に押し付けられている。板状の弁部材７８はボール７６とともに移動する。スプリング室８４は可動体８０の第１ケース７１側に形成されている。スプリング７９はスプリング室８４に収容されており、弁座部材８２の弁座８３に弁部材７８が着座する方向に可動体８０を付勢している。
【００２３】
弁座部材８２は、円筒状に形成されており、第２ケース７２に圧入されている。この圧入箇所により、第２ケース７２が形成する空間は第１圧力室８５と第２圧力室８６とに仕切られている。弁座部材８２は、軸方向に貫通するほぼ同一径の排出通路８７を有している。排出通路８７は第１圧力室８５と第２圧力室８６とを連通可能である。弁座８３は排出通路８７の第１圧力室８５側に形成されている。弁部材７８が弁座８３に着座すると第１圧力室８５と第２圧力室８６との連通は遮断され、弁部材７８が弁座８３から離座すると第１圧力室８５と第２圧力室８６とは連通する。
【００２４】
スプリング室８４は第１ケース７１に形成された連通孔７１ａによりサブタンク内と連通している。スプリング室８４の圧力はほぼ大気圧である。スプリング室８４の圧力は弁部材７８が弁座８３に着座する方向に可動体８０に加わる。第１圧力室８５は、第２ケース７２に形成された連通孔７２ａにより連通路１１２と連通している。第１圧力室８５の圧力は燃料ポンプ２０の吐出圧であり、弁部材７８が弁座８３から離座する方向に可動体８０に加わる。第２ケース７２は流出部材６０に嵌合しており、第１ケース７１と反対側に余剰燃料を排出する排出孔８８を形成している。
【００２５】
次に、燃料供給装置１０の作動について説明する。
サブタンク内の燃料はサクションフィルタ２６により比較的大きな異物を除去されて燃料ポンプ２０に吸入される。燃料ポンプ２０は吸入した燃料を加圧して吐出部２２から吐出する。燃料フィルタ４０は燃料ポンプ２０が吐出した燃料中から比較的小さな異物を除去して出口開口１１０から流出する。プレッシャレギュレータ７０は、燃料ポンプ２０の吐出圧に応じて余剰燃料を排出孔８８から排出することにより、燃料フィルタ４０から連通路１１２に流出した燃料の制御圧力をシステム圧に調圧する。システム圧に調圧された燃料は流出部材６０からエンジン側に供給される。
【００２６】
プレッシャレギュレータ７０の弁部材７８の位置は、スプリング室８４の燃料圧力から弁部材７８が弁座８３に着座する方向に可動体８０が受ける力と、第１圧力室８５の燃料圧力から弁部材７８が弁座８３から離座する方向に可動体８０が受ける力と、弁部材７８が弁座８３に着座する方向に付勢部材としてのスプリング７９から可動体８０が受ける付勢力との釣り合う位置に設定される。スプリング室８４の燃料圧力はサブタンク内の圧力であり、ほぼ一定である。
【００２７】
第１圧力室８５、つまり燃料ポンプ２０の吐出圧が高くなると、弁部材７８が弁座８３から離座する方向に可動体８０が受ける力は大きくなり、弁部材７８は弁座８３から離座する。弁部材７８が弁座８３から離座すると、第１圧力室８５から排出通路８７、第２圧力室８６を通り排出孔８８から余剰燃料が排出される。第１圧力室８５の圧力に応じて弁部材７８と弁座８３との開口面積は変化し、排出孔８８から排出される燃料量が調整される。これにより、第１圧力室８５、出口開口１１０および連通路１１２の制御圧力はシステム圧に調圧される。排出孔８８から排出された余剰燃料は、流出孔１２０からサブタンク内に排出される。
【００２８】
プレッシャレギュレータ７０から排出される余剰燃料中に発生するベーパ量が増加すると、余剰燃料の圧力変動が大きくなるので、余剰燃料がサブタンクまたはサブタンク内の燃料と衝突するときにサブタンクまたはサブタンク内の燃料に生じる振動が大きくなる。したがって、図４に示すように、ベーパ量が増加すると燃料タンクから発生する音が大きくなる。図４に示す騒音は、燃料タンクの上部で測定した０から１０００ＨｚのＯＡ値である。
【００２９】
次に、排出孔８８の孔径ｄ１（図３参照）と排出通路８７の通路径ｄ２（図３参照）とについて説明する。
排出孔８８の孔径ｄ１が小さいほど、図５に示すように排出燃料量に対する第２圧力室８６の圧力は上昇する。すると、高圧の第１圧力室８５から弁座８３を通り低圧の排出通路８７を通り低圧の排出通路８７に流入した余剰燃料の圧力低下率が減少するので、排出通路８７および第２圧力室８６に流入した余剰燃料中に発生するベーパ量は減少する。しかし、排出孔８８の孔径ｄ１が小さくなり過ぎると、排出孔８８から排出される余剰燃料の速度が上昇し、余剰燃料の圧力が低下するので、排出孔８８から排出された燃料中にベーパが再発生する。したがって、排出孔８８の孔径ｄ１が小さくなりすぎると、図６に示すように騒音が大きくなる。図６に示す騒音は、０から１０００ＨｚのＯＡ値を示している。
【００３０】
さらに、排出孔８８の孔径ｄ１が小さくなり排出孔８８の絞り効果が大きくなると、図５に示すように、排出孔８８から排出する燃料量に対し第２圧力室８６の圧力がより高くなる。第２圧力室８６の圧力が高くなりすぎると、排出孔８８から排出する燃料量に対しプレッシャレギュレータ７０の調圧する連通路１１２側の制御圧力の変化率が大きくなり、プレッシャレギュレータ７０による調圧が困難になる。図７および図８に示すように、孔径ｄ１が１．８ｍｍの場合、プレッシャレギュレータ７０から排出する燃料量が２００Ｌ／ｈを越えると、排出量に対する制御圧力の変化率が大きくなり、プレッシャレギュレータ７０による制御圧力の制御が困難である。したがって、騒音の低減および制御圧力の制御可能性を考慮し、排出孔８８の孔径ｄ１を２．０ｍｍ以上に設定する。
【００３１】
排出孔８８の孔径ｄ１が大きくなると、排出孔８８が絞りとして働く効果が低下し、第２圧力室８６および排出通路８７の圧力が低下するので、第１圧力室８５から弁座８３を通り排出通路８７および第２圧力室８６に流入した余剰燃料にベーパが発生しやすくなる。図６に示すように、排出孔８８の孔径ｄ１が２．２ｍｍを越えると、プレッシャレギュレータ７０から排出される余剰燃料により発生する騒音が大きくなる。したがって、排出孔８８の孔径ｄ１を２．０ｍｍ以上２．２ｍｍ以下に設定する。
【００３２】
弁座部材８２に形成された排出通路８７の通路径ｄ２も２．０ｍｍより小さくなると、排出通路８７から排出される余剰燃料の速度が速くなり圧力が低下するのでベーパが発生しやすくなる。さらに、排出通路８７による絞り効果が大きくなりすぎるので、制御圧力の制御が困難になる。したがって、排出通路８７の通路径ｄ２は２．０ｍｍ以上であることが望ましい。
【００３３】
また、排出通路８７の通路径ｄ２が大きくなると、弁部材の７８のリフト量に対し弁部材７８と弁座８３との間に形成される開口面積の変化率が大きくなる。すると、第１圧力室８５から排出通路８７を通り排出される余剰燃料量が少ないとき、弁部材７８のリフト量に応じて排出する燃料量を調整し、制御圧力を調圧することが困難になる。したがって、排出通路８７の通路径ｄ２は３．０ｍｍ以下であることが望ましい。
【００３４】
また、排出する燃料流れをプレッシャレギュレータ７０の出口側で絞った方が第２圧力室８６の圧力上昇によるベーパ低減効果が大きい。したがって、排出孔８８の孔径ｄ１は排出通路８７の通路径ｄ２よりも小さいことが望ましい。
本実施形態では、排出孔８の孔径ｄ１を２．０ｍｍ以上２．２ｍｍ以下、排出通路８７の通路径ｄ２を２．０ｍｍ以上３．０ｍｍ以下に設定することにより、最大排出流量が２２０Ｌ／ｈの範囲内で制御圧力を制御可能である。
【００３５】
本実施形態では、従来からプレッシャレギュレータ７０を構成する第２ケース７２に形成した排出孔８８の孔径ｄ１、および弁座部材８２の通路径ｄ２を最適値に設定しているので、部品点数が増加しない。また、弁座部材８２の排出通路８７の通路径は同一であるので、弁座部材８２の加工が容易である。
【００３６】
本実施形態では、インタンク式の燃料供給装置がエンジンに供給する燃料圧力を調圧するために本発明のプレッシャレギュレータを用いたが、燃料圧力を調圧するのであればエンジン以外にも他の装置に供給する燃料圧力を本発明のプレッシャレギュレータで調圧してもよい。
また本実施形態では、燃料タンク内に設置されたサブタンク内に燃料供給装置が収容される例について説明した。これ以外に、燃料供給装置を直接燃料タンク内に収容してもよい。また、燃料供給装置は燃料タンクの外に設置されるものでもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態による燃料供給装置のプレッシャレギュレータの周囲を示す断面図である。
【図２】本実施形態による燃料供給装置を示す断面図である。
【図３】本実施形態によるプレッシャレギュレータの排出通路径および排出孔径を示す説明図である。
【図４】排出される余剰燃料中のベーパ発生量と燃料タンクから発生する騒音との関係を示す特性図である。
【図５】排出燃料量と第２圧力室の圧力との関係を示す特性図である。
【図６】排出孔径と排出通路径と排出燃料により発生する騒音との関係を示す特性図である。
【図７】排出通路径が２．０ｍｍのときの排出燃料量と制御圧力との関係を示す特性図である。
【図８】排出通路径が３．０ｍｍのときの排出燃料量と制御圧力との関係を示す特性図である。
【符号の説明】
１０    燃料供給装置、
２０    燃料ポンプ
４０    燃料フィルタ
４２    フィルタケース
５２    フィルタエレメント
７０    プレッシャレギュレータ
７１    第１ケース
７２    第２ケース（ハウジング）
８０    可動体
８２    弁座部材
８３    弁座
８５    第１圧力室
８６    第２圧力室
８７    排出通路
８８    排出孔
【図１】
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【図２】
2004278393.tif 000004
【図３】
2004278393.tif 000005
【図４】
2004278393.tif 000006
【図５】
2004278393.tif 000007
【図６】
2004278393.tif 000008
【図７】
2004278393.tif 000009
【図８】
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