(57)【要約】【課題】通常燃圧又は高燃圧のいずれの燃圧に切り替えられた場合でもそれぞれの燃圧で発生する脈動を部品点数の増大及び装置構成の複雑化を招くことなく減衰できる燃料供給装置を提供する。【解決手段】燃料供給装置１は、燃料噴射弁２が接続されたデリパリパイプ３と、デリバリパイプ３内の燃圧を通常燃圧と高燃圧との間で切り替える燃圧切替機構８と、デリバリパイプ３に通じる燃料室１７と背圧室１８とに内部を仕切るダイアフラム１６及び通常燃圧に切り替えられたときにダイアフラム１６が平坦な状態に保持されるようにダイアフラム１６を燃料室１７側へ付勢するコイルスプリング２０を有する減衰装置９と、高燃圧に切り替えられたときにデリバリパイプ８と背圧室１８とを開通させる背圧通路３０と、背圧通路３０に設けられて、背圧室１８の圧力を高燃圧と通常燃圧との差圧に調整するオリフィス３１と、を備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料を噴射する燃料噴射弁が接続されたデリパリパイプと、前記デリバリパイプ内の燃圧を通常燃圧と前記通常燃圧よりも高圧の高燃圧との間で切り替える燃圧切替手段と、前記デリバリパイプに通じる燃料室と背圧室とに内部を仕切る弾性変形可能な仕切部材及び前記燃圧切替手段にて前記通常燃圧に切り替えられたときに前記仕切部材の変形が許容範囲内に収まるように前記仕切部材を前記燃料室側へ付勢する付勢部材を有する減衰装置と、前記燃圧切替手段にて前記デリバリパイプ内の燃圧が前記高燃圧に切り替えられたときに前記デリバリパイプと前記背圧室とを開通させる背圧通路と、前記背圧通路に設けられて、前記背圧室の圧力を前記高燃圧と前記通常燃圧との差圧に調整する背圧調整手段と、を備えることを特徴とする内燃機関の燃料供給装置。
【請求項２】
前記燃圧切替手段として、前記通常燃圧を超えた場合に開弁する低圧レギュレータが設けられた低圧通路と、前記高燃圧を超えた場合に開弁する高圧レギュレータが設けられた高圧通路と、前記デリバリパイプと前記低圧通路とを開通させる低圧状態と前記デリバリパイプと前記高圧通路とを開通させる高圧状態との間で経路を切り替える経路切替部と、が設けられており、
前記背圧通路は、一端が前記背圧室に接続されるとともに、他端が前記切替手段と前記高圧レギュレータとの間の前記高圧通路に接続されている請求項１に記載の燃料供給装置。
【請求項３】
前記背圧調整手段として、前記背圧通路の通路面積を絞る絞り手段が設けられている請求項１又は２に記載の燃料供給装置。
【請求項４】
前記背圧調整手段として、前記背圧通路の圧力が前記差圧を超えた場合に開弁して前記背圧通路の外部へ燃料を逃がす逃がし弁が設けられている請求項１又は２に記載の燃料供給装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃料噴射弁の燃料噴射に伴う脈動を減衰する減衰装置が設けられた内燃機関の燃料供給装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
内燃機関の燃料供給装置として、高圧燃料が導入される燃料室と低圧燃料が導入される背圧室とを仕切る弾性変形可能な仕切部を有し、燃料室と背圧室との差圧に基づいて仕切部を弾性変形させて脈動を減衰する減衰装置が設けられたものが知られている（特許文献１）。また、ダイアフラムで仕切られた減衰装置の背圧室にリターン経路の圧力又は燃料タンクの圧力を導くようにした燃料供給装置も知られている（特許文献２）。
【０００３】
【特許文献１】特開２００６−２５８０６６号公報
【特許文献２】特開２００３−２０９９８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１の燃料供給装置は、燃料室と背圧室との差圧に伴う仕切部自身の弾性変形によって燃料室及び背圧室の容積を変動させることにより脈動を減衰しているが、仕切部の弾性変形はその機械的性質から限界がある。そのため、高圧燃料と低圧燃料との差圧が大きい場合に対応できなくなる可能性がある。また、特許文献２の燃料供給装置は、リターン経路の圧力等を背圧室に導入してダイアフラムにて仕切られる両圧力室間の差圧をほぼ一定に保持することにより、ダイアフラムの過剰な変形を抑制して脈動に応答可能なダイアフラムの動きを確保する。しかしながら、この供給装置を通常燃圧と高燃圧とを意図的に切り替える内燃機関に適用すると、減衰装置を通常燃圧又は高燃圧のいずれか一方の燃圧に設定した場合にはその設定燃圧の脈動に対応できるが、他方の燃圧の場合にはダイヤフラムの変形が過剰となって脈動に対応できない可能性がある。従って、この供給装置を利用して通常燃圧及び高燃圧の両者の圧力変動に対応させるには、通常燃圧用の減衰装置と高燃圧用の減衰装置とを別々に準備し、かつ燃圧の切替に応じて使用すべき減衰装置を切り替えなければならず部品点数の増大や装置構成の複雑化を招く。
【０００５】
そこで、本発明は、通常燃圧又は高燃圧のいずれの燃圧に切り替えられた場合でもそれぞれの燃圧で発生する脈動を、部品点数の増大及び装置構成の複雑化を招くことなく減衰できる燃料供給装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の燃料供給装置は、燃料を噴射する燃料噴射弁が接続されたデリパリパイプと、前記デリバリパイプ内の燃圧を通常燃圧と前記通常燃圧よりも高圧の高燃圧との間で切り替える燃圧切替手段と、前記デリバリパイプに通じる燃料室と背圧室とに内部を仕切る弾性変形可能な仕切部材及び前記燃圧切替手段にて前記通常燃圧に切り替えられたときに前記仕切部材の変形が許容範囲内に収まるように前記仕切部材を前記燃料室側へ付勢する付勢部材を有する減衰装置と、前記燃圧切替手段にて前記デリバリパイプ内の燃圧が前記高燃圧に切り替えられたときに前記デリバリパイプと前記背圧室とを開通させる背圧通路と、前記背圧通路に設けられて、前記背圧室の圧力を前記高燃圧と前記通常燃圧との差圧に調整する背圧調整手段と、を備えることにより、上述した課題を解決する（請求項１）。
【０００７】
この燃料供給装置によれば、燃圧切替手段にてデリバリパイプ内の燃圧が通常燃圧に切り替えられた際には、減衰装置の付勢部材によって仕切部材が燃料室側に付勢されるため仕切部材の変形が許容範囲内に収められる。これにより、通常燃圧の際に発生する脈動に応じて仕切部材が動くことができるため、その脈動を減衰装置にて減衰することができる。一方、燃圧切替手段にて高燃圧に切り替えられた際には、背圧通路にてデリバリパイプと背圧室とが開通し、背圧通路に設けられた背圧調整手段によって背圧室の圧力が高燃圧と通常燃圧との差圧に調整される。これにより、減衰装置が持っている燃料室内の高燃圧に対して付勢部材の付勢力と背圧室の圧力とによって対抗できる。このため、仕切部材の変形を許容範囲内に収めることができる。従って、高燃圧の際に発生する脈動に応じて仕切部材が動くことができるため、その脈動を減衰装置にて減衰することができる。このように、この燃料供給装置によれば、通常燃圧用の減衰装置と高燃圧用の減衰装置とを別々に準備しなくても、通常燃圧及び高燃圧のそれぞれの燃圧で仕切部材の機能を確保できる。従って、通常燃圧又は高燃圧のいずれの燃圧に切り替えられた場合でもそれぞれの燃圧で発生する脈動を、部品点数の増大及び装置構成の複雑化を招くことなく減衰することができる。
【０００８】
本発明においては、燃圧切替手段の構成に特段の制限はない。例えば、背圧を少なくとも高低二つの圧力に切り替えることができる単一のレギュレータをデリバリパイプに設け、そのレギュレータの背圧を切り替えることにより通常燃圧と高燃圧との切り替えを行うこともできる。また、別の構成としては、前記燃圧切替手段として、前記通常燃圧を超えた場合に開弁する低圧レギュレータが設けられた低圧通路と、前記高燃圧を超えた場合に開弁する高圧レギュレータが設けられた高圧通路と、前記デリバリパイプと前記低圧通路とを開通させる低圧状態と前記デリバリパイプと前記高圧通路とを開通させる高圧状態との間で経路を切り替える経路切替部と、が設けられており、前記背圧通路は、一端が前記背圧室に接続されるとともに、他端が前記切替手段と前記高圧レギュレータとの間の前記高圧通路に接続されていてもよい（請求項２）。この態様によれば、経路切替部を低圧状態に切り替えることにより、低圧レギュレータによってデリバリパイプ内を通常燃圧に、経路切替部を高圧状態に切り替えることにより、高圧レギュレータによってデリバリパイプ内を高燃圧にそれぞれ切り替えることができる。背圧通路は高燃圧に切り替えられた際に開通する高圧通路に接続されているので、背圧調整手段にて調整された差圧を背圧室に速やかに導入することができる。
【０００９】
また、本発明の背圧調整手段にも特段の制限はない。例えば、前記背圧調整手段として、前記背圧通路の通路面積を絞る絞り手段が設けられていてもよい（請求項３）。この場合には、絞り手段によって圧力損失が発生するため、通路面積の絞り具合を適宜設定することで背圧室の圧力を高燃圧と通常燃圧との差圧に調整することが可能である。この絞り手段の構成には特段の制限はない。例えば、絞り手段として周知のオリフィスを設けることもできるし、背圧通路自身を通路面積を絞るように構成して絞り手段としてもよい。また背圧調整手段の他の態様としては、例えば前記背圧調整手段として、前記背圧通路の圧力が前記差圧を超えた場合に開弁して前記背圧通路の外部へ燃料を逃がす逃がし弁が設けられていてもよい（請求項４）。この場合には、背圧通路の圧力が差圧を超えた場合には燃料が外部に逃がされるため、背圧室の圧力を差圧に調整することができる。逃がし弁によって外部に逃がされた燃料は所定の戻し通路を通じて燃料タンクに戻すことができる。
【発明の効果】
【００１０】
以上説明したように、本発明によれば、通常燃圧に切り替えられた際には減衰装置の付勢部材によって仕切部材の変形が許容範囲内に収められるから、通常燃圧の際に発生する脈動を減衰装置にて減衰することができる。そして、高燃圧に切り替えられた際には背圧通路にてデリバリパイプと背圧室とが開通し、背圧通路に設けられた背圧調整手段によって背圧室の圧力が高燃圧と通常燃圧との差圧に調整されるため、仕切部材の変形が許容範囲内に収めることができる。これにより、高燃圧の際に発生する脈動を減衰装置にて減衰することができる。このように、通常燃圧用の減衰装置と高燃圧用の減衰装置とを別々に準備しなくても、通常燃圧及び高燃圧のそれぞれの圧力変動に応じて仕切部材の機能を確保できる。従って、通常燃圧又は高燃圧のいずれの燃圧に切り替えられた場合でもそれぞれの燃圧で発生する脈動を、部品点数の増大及び装置構成の複雑化を招くことなく減衰することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
図１は本発明の一形態に係る燃料供給装置の全体の構成を模式的に示している。燃料供給装置１はＶ型６気筒の内燃機関に組み込まれて実施される。燃料供給装置１は内燃機関の気筒毎に一つずつ設けられた６つ（図では一つのみ図示した）の燃料噴射弁２と、これらの燃料噴射弁２が接続されてバンク毎に設けられた二つのデリバリパイプ３とを備えている。各デリバリパイプ３には燃料噴射弁２が３つずつ接続されている。各デリバリパイプ３は接続通路４を介して相互に接続されている。燃料供給装置１はデリバリパイプ３に燃料を供給するため、デリバリパイプ３と燃料タンク５とを結ぶ供給通路６と、供給燃料を加圧するための燃料ポンプ７とを備えている。更に、燃料供給装置１は、デリバリパイプ３内の燃圧を通常燃圧とこの通常燃圧よりも高圧の高燃圧との間で切り替えるための燃圧切替機構８と、燃料噴射弁２による燃料噴射に伴って発生する脈動を減衰するため減衰装置９とを備えている。
【００１２】
燃圧切替機構８は、通常燃圧に対応した低圧レギュレータ１１が設けられた低圧通路１０と、高燃圧に対応した高圧レギュレータ１３が設けられた高圧通路１２と、これらの通路１０、１２とデリバリパイプ３とを選択的に開通させる経路切替部としての電磁弁１５とを備えている。低圧レギュレータ１１は通常燃圧を超えた場合に開弁するように構成されており、高圧レギュレータ１３は高燃圧を超えた場合に開弁するように構成されている。低圧通路１０及び高圧通路１２のそれぞれは、低圧レギュレータ１１及び高圧レギュレータ１３の下流側において、燃料タンク５に燃料を戻すための戻し通路１４に接続されている。電磁弁１５は低圧通路１０とデリバリパイプ３とを開通させる低圧状態と高圧通路１２とデリバリパイプ３とを開通させる高圧状態とを切り替えることができる。
【００１３】
図２は減衰装置９の内部構造を説明する説明図である。図示するように、減衰装置９はその内部が仕切部材としてのダイアフラム１６によって燃料室１７と背圧室１８とに仕切られている。これらの室１７、１８はケース１９内に設けられており、そのケース１９は気密性を保つことができるように構成されている。燃料室１７は右バンク用のデリバリパイプ３の一端に接続されていて、燃料室１７には通常燃圧又は高燃圧の燃料が導かれる。
【００１４】
ダイアフラム１６はその中央部が保持板１６ａにて補強された円板状の弾性変形可能な部材として構成されている。ダイアフラム１６の外周部はケース１９に設けられた固定部１９ａにて固定されている。背圧室１８にはケース１９とダイアフラム１６との間に介在してダイアフラム１６を燃料室１７側へ付勢する付勢部材としてのコイルスプリング２０が設けられている。コイルスプリング２０は圧縮された状態でその一端がケース１９に、他端がダイアフラム１６の保持板１６ａにそれぞれ取付けられている。
【００１５】
背圧室１８には、燃料室１７側へのダイアフラム１６の移動を制限する移動制限機構２１が設けられている。移動制限機構２１はダイアフラム１６の保持板１６ａに固定されて板厚方向に雌ねじが形成された固定部２２と、ケース１９に形成された貫通孔１９ｂに挿入され、かつ頭部をケース１９の外部に露出させた状態で固定部２２の雌ねじにねじ込まれる調整ねじ２３とを有している。調整ねじ２３の頭部の外径は貫通孔１９ｂの内径よりも大きいためコイルスプリング２０の圧縮力により調整ねじ２３の頭部がケース１９に突き当たり、これによりダイアフラム１６の移動が制限される。また、移動制限機構２１は調整ねじ２３のねじ込み量を調整することにより、コイルスプリング２０の初期圧縮量を調整することもできる。この形態においては、燃料室１７に通常燃圧が作用したときに、移動制限機構２１によるダイアフラム１６の移動制限が解除され、かつダイアフラム１６の変形が許容範囲に収まる平坦な状態に保持されるように、調整ねじ２３のねじ込み量とコイルスプリング２０のばね定数や自然長等のばね条件とがそれぞれ設定されている。
【００１６】
図１に戻り、燃圧切替機構８の電磁弁１５の操作は内燃機関の運転状態を制御するコンピュータであるエンジンコントロールユニット（ＥＣＵ）２５にて行われる。例えば、ＥＣＵ２５は運転状態に適した燃料噴射量や噴射時期が得られるように燃料噴射弁２の動作を制御する。また、ＥＣＵ２５は燃圧切替機構８の電磁弁１５を操作するための所定のプログラムを保持しており、そのプログラムを適時に読み出して実行する。例えば、燃料供給装置１をガソリンやアルコール混合燃料等の複数種類の燃料に対応可能な内燃機関に適用する場合、ＥＣＵ２５は使用燃料の検出結果に応じてその使用燃料に適した燃圧が通常燃圧及び高燃圧のなかから選択されるように電磁弁１５を操作する。
【００１７】
ＥＣＵ２５にて電磁弁１５が低圧状態に切り替えられた場合は、低圧通路１０とデリバリパイプ３とが開通し、デリバリパイプ３内の燃圧が低圧レギュレータ１１にて通常燃圧に調整される。他方、ＥＣＵ２５にて電磁弁１５が高圧状態に切り替えられた場合は、高圧通路１２とデリバリパイプ３とが開通し、デリバリパイプ３内の燃圧が高圧レギュレータ１３にて高燃圧に調整される。このように、本形態では燃圧切替機構８をＥＣＵ２５が操作することにより、デリバリパイプ３内の燃圧を通常燃圧と高燃圧との間で切り替えるため、燃圧切替機構８とＥＣＵ２５との組み合わせにより本発明に係る燃圧切替手段が構成される。
【００１８】
燃料供給装置１は、燃圧切替機構８にて高燃圧に切り替えられた際に、減衰装置９の背圧室１８に所定圧力を作用させるため、背圧室１８と高圧通路１２とを結ぶ背圧通路３０と、背圧通路３０に設けられてその通路面積を絞る絞り手段としてのオリフィス３１とを更に備えている。背圧通路３０の一端は背圧室１８に接続されており、背圧通路３０の他端は電磁弁１５と高圧レギュレータ１３との間の高圧通路１２に接続されている。オリフィス３１は、燃圧切替機構８にてデリバリパイプ３と高圧通路１２とが開通したときに背圧室１８の圧力が高燃圧と通常燃圧との差圧となるように、孔径が設定されている。そのため、高圧通路１２が開通したときにオリフィス３１にて圧力損失が発生し、オリフィス３１の下流側が上記の差圧に調整される。従って、オリフィス３１は背圧室１８の圧力を上記の差圧に調整する本発明に係る背圧調整手段としても機能する。
【００１９】
以上の燃料供給装置１によれば、燃圧切替機構８にてデリバリパイプ内の燃圧が通常燃圧に切り替えられた際には、減衰装置９のコイルスプリング２０によってダイアフラム１６が燃料室側に付勢されてダイアフラム１６が平坦な状態に保持される。これにより、通常燃圧の際に燃料噴射弁２の動作に伴って発生する脈動に応じてダイアフラム１６が動くことができるため、その脈動を減衰装置９にて減衰することができる。
【００２０】
一方、燃圧切替機構８にて高燃圧に切り替えられた際には、背圧通路３０にてデリバリパイプ３と背圧室１８とが開通し、背圧通路３０に設けられたオリフィス３１によって背圧室１８の圧力が高燃圧と通常燃圧との差圧に調整される。これにより、燃料室１７内の高燃圧に対してコイルスプリング２０の付勢力と背圧室１８に供給された差圧とによって対抗できる。このため、ダイアフラム１６の変形を許容範囲内に収めることができる、つまりダイアフラム１６を通常燃圧時と同様に平坦な状態に保持できる。従って、高燃圧の際に燃料噴射弁２の動作に伴って発生する脈動に応じてダイアフラム１６が動くことができるため、その脈動を減衰装置９にて減衰することができる。
【００２１】
このように、燃料供給装置１によれば、通常燃圧用の減衰装置と高燃圧用の減衰装置とを別々に準備しなくても、通常燃圧及び高燃圧のそれぞれでダイアフラム１６の機能を確保できる。従って、通常燃圧又は高燃圧のいずれの燃圧に切り替えられた場合でもそれぞれの燃圧で発生する脈動を、部品点数の増大及び装置構成の複雑化を招くことなく減衰することができる。また、背圧通路３０は高燃圧に切り替えられた際に開通する高圧通路１２に接続されているので、オリフィス３１にて調整された差圧を背圧室１８に速やかに導入することができる。
【００２２】
本発明は、以上の形態に限定されず、本発明の要旨の範囲内で種々の形態で実施できる。本発明に係る燃料供給装置の適用対象となる内燃機関は通常燃圧と高燃圧との間で燃圧を意図的に切り替えることが要求されるものであればよく、その形式としては上述のＶ型機関に限らず、直列型機関や水平対向型機関でもよい。また、本発明の燃料供給装置は火花点火型の内燃機関への適用に適しているが、必ずしも自己着火型の内燃機関への本発明の適用を排除するものではない。
【００２３】
燃圧切替手段は上述した図示の形態に限らず、例えば、背圧を少なくとも高低二つの圧力に切り替えることができる単一のレギュレータをデリバリパイプに設け、そのレギュレータの背圧を切り替えることにより通常燃圧と高燃圧との切り替えを行ってもよい。
【００２４】
背圧調整手段として機能させる絞り手段は上述した図示の形態に限らず、例えば、オリフィス３１の代りに、背圧通路３０自身を通路面積を絞るように構成してもよい。また図３に示すように、絞り手段の代りに、逃がし弁を利用して背圧室の圧力を調整することもできる。図３は背圧調整手段を変更した他の形態を示している。なお、図３において図１の形態と同一の構成には同一の参照符号が付されている。図示するように、この形態の背圧通路３０には、上述した高燃圧と通常燃圧との差圧を超えた場合に開弁する逃がし弁３２が設けられており、逃がし弁３２の開弁により背圧通路３０の外部へ逃がされた燃料は戻し通路１４に導かれて燃料タンク５に戻される。図３の形態においても、燃圧切替機構８にて高燃圧に切り替えられた際に背圧室１８の圧力を上記の差圧に調整することができる。従って、逃がし弁３は本発明に係る背圧調整手段として機能する。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明の一形態に係る燃料供給装置の全体の構成を模式的に示した図。
【図２】減衰装置の内部構造を説明する説明図。
【図３】背圧調整手段を変更した他の形態を示した図。
【符号の説明】
【００２６】
１  燃料供給装置
２  燃料噴射弁
３  デリバリパイプ
８  燃圧切替機構（燃圧切替手段）
９  減衰装置
１０  低圧通路
１１  低圧レギュレータ
１２  高圧通路
１３  高圧レギュレータ
１５  電磁弁（経路切替部）
１６  ダイアフラム（仕切部材）
１７  燃料室
１８  背圧室
２０  コイルスプリング（付勢部材）
２５  ＥＣＵ（燃圧切替手段）
３０  背圧通路
３１  オリフィス（背圧調整手段、絞り手段）
３２  逃がし弁（背圧調整手段）
【図１】
2009133250.tif 000003
【図２】
2009133250.tif 000004
【図３】
2009133250.tif 000005