JP5666331B2 - 燃料供給装置 - Google Patents

Description

本発明は、燃料ポンプにより燃料タンクから内燃機関の燃料噴射弁に供給される燃料の圧力を調整する燃料供給装置に関する。

従来、燃料供給装置として図９に示すものが知られている。この燃料供給装置の全体の概略は図１に示し後記するように、燃料供給装置は、燃料タンクの上壁に取り付けられる取付部材１に燃料ポンプ及び圧力調整弁ユニット２を取り付け、燃料ポンプからの吐出圧力が一定以上になると、圧力調整弁ユニット２の弁体８を開放し、余剰な燃料を燃料タンクに戻すことにより吐出圧力を調整する。

図９により説明すると、取付部材１は、燃料ポンプから内燃機関の燃料噴射弁に燃料を送る燃料供給通路より分岐した燃料戻し通路３を有し、その燃料戻し通路３の下流端にはその下方が燃料タンク内に開口する略円柱状の嵌合孔４を有しており、燃料ポンプからの余剰燃料は、白抜きの矢印で示すように燃料戻し通路３を介して嵌合孔４内に圧入される圧力調整弁ユニット２に送られる。

圧力調整弁ユニット２は、大径の内部空間５を有する弁ハウジング６と、弁ハウジング６の上方に形成される小径の燃料導入孔７と、この燃料導入孔７を開閉する球状の弁体８と、この弁体８を燃料導入孔７の弁座９方向に押圧するスプリング１０と、弁ハウジング６の外周に設けられる環状のシール部材１１を有している。

そして、圧力調整弁ユニット２は、嵌合孔４に下方から圧入され、嵌合孔４の上端内面と弁ハウジング６の上端外面とが当接するような形態、即ち、図９で隙間Ｓがないような形態で固定される（特許文献１参照）。

ところで、このような圧力調整弁ユニット２を嵌合孔４に圧入する場合、嵌合孔４の軸心に圧力調整弁ユニット２の軸心を沿うように圧入することは容易ではなく、また、例え隙間Ｓがないように圧入したとしても、その固定はねじ等に比べて堅固とは言えず、燃料タンクの振動又は燃料戻し通路３側から圧力調整弁ユニット２方向に作用する燃料の圧力により圧力調整弁ユニット２全体が下方に移動し、新たに隙間Ｓが生じる蓋然性が高い。

嵌合孔４の上端内面と弁ハウジング６の上端外面との間に隙間Ｓが生じると、燃料戻し通路３に直交する直交空間１２が生じるとともに、更にその直交空間１２は、環状のシール部材１１が設けられる箇所のシール部材１１を除いた余剰空間１３と合わさり、より大きな空間が形成される。

本発明者は、そのような空間があるとどのような問題が生じるかについて隙間Ｓが０．５ｍｍ及び１ｍｍで実験を行った。実験は、燃料供給装置を液中に入れ、液中マイクで異常音の有無を測定したり、取付部材１上に振動センサを置いて異常振動の有無を測定したり、燃料戻し通路３内に圧力センサを挿入して圧力の脈動の有無を測定した。

その結果、隙間Ｓが０ｍｍのものに比べ、０．５ｍｍ及び１ｍｍのいずれにおいても異常音並びに脈動が発生した。異音並びに脈動が発生する原因は、上記空間で共鳴が発生し、この共鳴により圧力脈動が増大することで弁体８が共振するものと思われる。このように、従来のものは、異音が発生したり、或いは弁体８が脈動することによりシール面の摩耗が発生する恐れを有している。

特開２００８−１３８７８５号公報

本発明の目的は、このような課題を解決することで、燃料戻し通路の端部、又は燃料導入孔の端部に筒状体を設け、この筒状体により燃料戻し通路と燃料導入孔とを連通することにより、例え嵌合孔の上端内面と弁ハウジングの上端外面との間に隙間を有していたり、或いは新たに隙間が発生したとしても異音並びに脈動の発生をなくすことである。

上記目的を達成するため、本願発明は以下の構成を採用する。

請求項１に係る発明では、燃料タンク内に収容され、前記燃料タンク内の燃料を燃料供給通路を介して内燃機関に送る燃料ポンプと、前記燃料供給通路から分岐して前記燃料ポンプの吐出燃料の一部を前記燃料タンクに戻す燃料戻し通路と、前記燃料戻し通路に設けられ、前記燃料ポンプからの吐出圧力を調整する圧力調整弁ユニットと、を有する燃料供給装置であって、前記圧力調整弁ユニットは、内部空間を有する弁ハウジングと、前記弁ハウジングに設けられ、前記内部空間に連通する燃料導入孔と、前記内部空間に収容され、前記燃料導入孔を開閉する弁体と、前記弁体を押圧するスプリングとを有し、前記燃料戻し通路の下流端には、前記圧力調整弁ユニットを嵌合するための嵌合孔を有し、前記燃料戻し通路の端部に筒状体が一体に設けられ、前記筒状体は、前記燃料導入孔内に進入し、前記筒状体周りの前記嵌合孔と前記弁ハウジングとの間に隙間を有する形態で前記燃料戻し通路と前記燃料導入孔とを連通する構成。

請求項２に係る発明では、請求項１に係る発明の構成に加えて、前記筒状体は、円筒体である構成。

請求項３に係る発明では、請求項１又は請求項２に係る発明の構成に加えて、前記嵌合孔への前記圧力調整弁ユニットの固定は、スナップフィット係合である構成。

請求項１に係る発明では、燃料戻し通路の端部、又は燃料導入孔の端部に筒状体を一体に設け、筒状体を燃料導入孔内、又は燃料戻し通路内に挿入して燃料戻し通路と燃料導入孔とを連通することにより、例え嵌合孔の上端内面と弁ハウジングの上端外面との間に隙間を有していたり、或いは新たに隙間が発生したとしても異常音の発生並びに脈動による弁体シール面の摩耗を防止することができる。
また、燃料戻し通路の下流端に圧力調整弁ユニットを嵌合するための嵌合孔を有することにより、圧力調整弁ユニットの組み付けを容易にすることができる。

請求項２に係る発明では、筒状体を円筒体にすることにより、請求項１に係る発明の効果に加え、筒状体の形成並びに組み付けを容易にし、更には燃料の流れを滑らかにすることができる。

請求項３に係る発明では、嵌合孔への圧力調整弁ユニットの固定をスナップフィット係合にすることにより、請求項１又は請求項２に係る発明の効果に加え、嵌合孔と圧力調整弁ユニットとの組み付けを圧入に比べ容易且つ確実にすることができる。

本発明の燃料供給装置の全体を示す概略図 本発明の嵌合孔と圧力調整弁ユニットとを組み立てた状態を示す拡大断面図 図２の嵌合孔と圧力調整弁ユニットとを組み立てる前の状態を示す断面図 図３（Ａ）をＡ方向に見た図 本発明の嵌合孔と圧力調整弁ユニットとを組み立てた状態の他の例を示す拡大断面図 図５の圧力調整弁ユニットがない状態をＢ方向に見た図 本発明の嵌合孔と圧力調整弁ユニットとを組み立てた状態の他の例を示す拡大断面図 図７の嵌合孔と圧力調整弁ユニットとを組み立てる前の状態を示す断面図 従来の燃料供給装置の概略断面図

図１に燃料供給装置を有する燃料供給系の概略全体図を示す。燃料供給装置３０は、例えば、燃料タンク３１の燃料を燃料ポンプ３２により内燃機関であるエンジンの燃料噴射弁３３に送る装置であり、燃料噴射弁３３に供給される燃料の圧力を所定値に調整する圧力調整弁を有している。以下、インタンク式のものについて説明する。

燃料タンク３１内には、取付部材３７から垂下する形態で図示しないモータ及びポンプを有する燃料ポンプ３２、燃料フィルタ３４及びサクションフィルタ３５が設けられる。燃料ポンプ３２及び燃料フィルタ３４は、例えば１部材又は複数部材からなる略容器状のポンプケーシング３６に収容され、更にポンプケーシング３６は、燃料タンク３１の上壁に固定される取付部材３７にネジ止め等の手段により取り付けられる。

取付部材３７には、ポンプケーシング３６の内外を連通する燃料供給通路３８が設けられており、燃料ポンプ３２が駆動されると、燃料ポンプ３２は、黒塗りの矢印で示すように燃料タンク３１の底部に配置されるサクションフィルタ３５より燃料を吸引し、昇圧する。昇圧された燃料は燃料フィルタ３４により濾過され、同じく黒塗りの矢印で示すように燃料供給通路３８より燃料噴射弁３３に送られる。なお、燃料供給通路３８は、燃料タンク３１に取り付けられるものとは別体のパイプ３８ａ、即ち、燃料タンク３１に取り付けられる燃料供給通路３８にその一端が連結され、その他端が下流側の部材、例えば燃料噴射弁３３に連結されるパイプ３８ａを含んでもよい。

前記取付部材３７には、燃料供給通路３８より分岐する燃料戻し通路３９が設けられ、この燃料戻し通路３９の下流側である他端には、大径で下方が開口した嵌合孔４０が設けられる。なお、この燃料戻し通路３９は、必ずしもその全てが取付部材３７に設けられる必要はなく、例えば一部のみが設けられるものであってもよく、或いは全く取付部材３７を通らないように設けられるものでもよい。更に、嵌合孔４０も必ずしも取付部材３７に設けられる必要はなく、例えばポンプケーシング３６の上部の横幅を大きくしてその部分に設けるようにしてもよく、又は取付部材３７及びポンプケーシング３６とは別体の部材を燃料タンク３１に設け、その部材に設けてもよい。

また、嵌合孔４０の下端部には、２個の突出部材４１、４１が設けられる。この突出部材４１は、正面視縦長の矩形状で、且つ断面円弧状の部材であり、それぞれの下方には図４に示すように、後記の係止片５３が係合する１個の矩形状の係止溝４２を有している。なお、突出部材４１は、２個に限らず、３個、４個等、複数個でもよく、後記の係止片５３も突出部材４１と同数が用いられることになる。

前記嵌合孔４０には、圧力調整弁でもある圧力調整弁ユニット４５が係合される。圧力調整弁ユニット４５は、弁ハウジング４６、弁体４７、スプリング４８、スプリング支持部材４９及びシール部材５０を有する。

前記弁ハウジング４６は、一体に形成される円筒状の上部小径部４６ａと円筒状の下部大径部４６ｂを有する。上部小径部４６ａは、弁ハウジング４６の上部略１／４の肉厚部の部分であり、その中央には上下方向に開口する燃料導入孔５１が設けられ、燃料導入孔５１の下端部は若干テーパ状にされて弁座４６ｃとされる。また、弁ハウジング４６の外周には、環状のシール部材５０が配設される。

下部大径部４６ｂは、弁ハウジング４６の下部略３／４の肉薄部の部分であり、その中央には円柱状の内部空間５２が形成され、その下方の外周面には、上記２個の係止溝４２に係合する２個の係止片５３が１８０度離れて対向して配設される。

そして、下部大径部４６ｂの内部空間５２には、弁体４７が設けられる。弁体４７は、球状弁、ポペット弁或いは円錐弁等からなるもので、その下方をスプリング４８の上端部により常時上方へ押圧され、その上方を弁座４６ｃに当接する形態で設けられる。

そして、弁ハウジング４６の下端の開口底部には略皿状で、その中央に開口部４９ａを有するスプリング支持部材４９が圧入され、前記スプリング４８の下端部はスプリング支持部材４９上に支持される。

スプリング４８は、燃料ポンプ３２より吐出される燃料の圧力を調整する機能を有するもので、設定圧に適合したばね力を有しており、弁体４７を常時弁座４６ｃに押圧し、弁体４７を押し下げる力が所定以上になると押し下げられる機能を有している。

ところで、燃料戻し通路３９の下端には、図２及び図３（Ａ）に示すように、断面円形で薄肉の筒状体６０が燃料戻し通路３９の下流端から垂下する形態で一体に形成されており、その内部も連続する燃料戻し通路３９にしている。

筒状体６０は、円筒体で且つ同径の部材であり、その外径は燃料導入孔５１の内径より若干小さくされており、組み立て時に燃料導入孔５１内に進入する。なお、この筒状体６０は、断面が楕円又は多角形等であってもよいし、同径でなくてもよい。例えば、燃料の流れが滑らかになるように、その厚さが徐々に零になるようにハ字状に上方から下方に向かって広がるように傾斜していてもよい。

組み立ては以下のように行われる。まず、圧力調整弁ユニット４５であるが、弁ハウジング４６を逆向きにし、弁体４７を弁座４６ｃの上に置き、弁体４７の上にスプリング４８を置き、スプリング４８の上にスプリング支持部材４９を圧入固定する。その結果、図３（Ｂ）に示すような圧力調整弁ユニット４５が完成する。

次いで、弁ハウジング４６上部小径部４６ａの外周上にシール部材５０を嵌めて圧力調整弁ユニット４５を図３（Ａ）で矢印で示すように示す嵌合孔４０内嵌合する。圧力調整弁ユニット４５の外径は、嵌合孔４０の内径より若干小さくされており、その挿入は容易である。

圧力調整弁ユニット４５を嵌合孔４０内に押し込む際、シール部材５０が抵抗になる。構わず押し込むと、弁ハウジング４６の係止片５３の外周が突出部材４１の内周に当接する。構わず押し込むと、筒状体６０の先端が燃料導入孔５１内に進入する。構わず押し込むと、係止片５３が突出部材４１の係止溝４２内に嵌りこむとともに、筒状体６０が燃料導入孔５１内に入り込む。その結果、図２に示すように圧力調整弁ユニット４５は、嵌合孔４０内に係合固定される。このような係止片５３と係止溝４２との係合は、所謂スナップフィット係合と呼ばれるもので、このようなスナップフィット係合を用いることにより、圧力調整弁ユニット４５の固定を容易に行うことができる。なお、このようなスナップフィット係合に変え、係止片５３を突出部材４１の内側に設け、係止溝４２を弁ハウジング４６に設けるスナップフィット係合であってもよい。

上記のように、燃料戻し通路３９と圧力調整弁ユニット４５の燃料導入孔５１とは筒状体６０により直接連通するため、燃料供給通路３８より図２の白抜きの矢印で示すように燃料戻し通路３９に流れる燃料は、嵌合孔４０の隙間Ｓ内に流れ込むことが防止され、隙間Ｓに起因した圧力脈動等がない正常な状態での圧力調整が行われることになる。

図５及び図６に圧力調整弁ユニット４５を取り付ける変形例を示す。なお、共通の番号は上述したとおりのものであり、その説明は省略する。図に示すものは、突出部材４１の下端部に内側に向きお互い対向する係止部材６１を設け、この係止部材６１で圧力調整弁ユニット４５の下端部を係止するものである。このような係止部材６１においても図２のものと同様の効果が得られる。また、図２のものは係止片５３と係止溝４２との位置をあわせて組み立てる必要があるが、この例のものは圧力調整弁ユニット４５がどの位置であっても係合できるため、それだけ組み立てが容易になる。

図２及び図５に示すような係合は、例えシール部材５０を押圧しながらの挿入ではあるが、上記従来例の圧入に比べ、組み立てが容易であり、圧力調整弁ユニット４５の外径の精度を高める必要がないためそれだけ生産コストを低減することができる反面、嵌合孔４０の上端内面と弁ハウジング４６の上端外面との間に隙間Ｓが生じ易く、隙間Ｓが生じると異音並びに脈動が発生することになる。

しかしながら、本発明は、例え上記隙間Ｓが生じたとしても、燃料戻し通路３９と燃料導入孔５１とが抵抗がない状態で直接筒状体６０により連通されるため、隙間Ｓに起因した上記悪影響をなくすことができる。

図７及び図８に筒状体の変形例を示す。なお、共通の番号は上述したとおりのものであり、その説明は省略する。図に示すものは、筒状体７０を弁ハウジング４６の上端部に設けるものである。

即ち、弁ハウジング４６の上部小径部４６ａの上端部には、図７及び図８（Ｂ）に示すように、断面円形で薄肉の筒状体７０が燃料導入孔５１の上端から立設する形態で一体に形成されており、その内部も連続する燃料導入孔５１としている。

筒状体７０は、円筒体で且つ同径の部材であり、その外径は燃料戻し通路３９の内径より若干小さくされており、組み立て時に燃料戻し通路３９内に進入する。なお、この筒状体７０は、断面が楕円又は多角形であってもよいし、同径でなくてもよい。例えば、燃料の流れが滑らかになるように、その厚さが零から徐々に厚くなるように逆ハ字状に上方から下方に向かって狭まるように傾斜していてもよい。

このように、燃料導入孔５１と燃料戻し通路３９とをいずれかに一体形成した筒状体６０、７０で連通することにより、隙間Ｓに起因した上記悪影響をなくすことができるとともに、筒状体であるため、別言すれば、筒状体内に燃料の流れを乱すものがないため、新たな脈動を生じることもない。

なお、本発明は、前記実施例の構成に限定されるものではなく、発明の要旨を逸脱しない範囲において適宜設計変更可能であり、例えば、嵌合孔４０内への挿入は圧入であってもよく、圧入する場合は突出部材４１、係止溝４２及び係止片５３は不要になる。

３０…燃料供給装置 ３１…燃料タンク
３２…燃料ポンプ ３３…燃料噴射弁
３４…燃料フィルタ ３５…サクションフィルタ
３６…ポンプケーシング ３７…取付部材
３８…燃料供給通路 ３８ａ…パイプ
３９…燃料戻し通路 ４０…嵌合孔
４１…突出部材 ４２…係止溝
４５…圧力調整弁ユニット ４６…弁ハウジング
４６ａ…上部小径部 ４６ｂ…下部大径部
４６ｃ…弁座 ４７…弁体
４８…スプリング ４９…スプリング支持部材
４９ａ…開口部 ５０…シール部材
５１…燃料導入孔 ５２…内部空間
５３…係止片 ６０…筒状体
６１…係止部材 ７０…筒状体

Claims (3)

1. 燃料タンク内に収容され、前記燃料タンク内の燃料を燃料供給通路を介して内燃機関に送る燃料ポンプと、
   前記燃料供給通路から分岐して前記燃料ポンプの吐出燃料の一部を前記燃料タンクに戻す燃料戻し通路と、
   前記燃料戻し通路に設けられ、前記燃料ポンプからの吐出圧力を調整する圧力調整弁ユニットと、を有する燃料供給装置であって、
   前記圧力調整弁ユニットは、内部空間を有する弁ハウジングと、前記弁ハウジングに設けられ、前記内部空間に連通する燃料導入孔と、前記内部空間に収容され、前記燃料導入孔を開閉する弁体と、前記弁体を押圧するスプリングとを有し、
   前記燃料戻し通路の下流端には、前記圧力調整弁ユニットを嵌合するための嵌合孔を有し、
   前記燃料戻し通路の端部に筒状体が一体に設けられ、
   前記筒状体は、前記燃料導入孔内に進入し、前記筒状体周りの前記嵌合孔と前記弁ハウジングとの間に隙間を有する形態で前記燃料戻し通路と前記燃料導入孔とを連通することを特徴とする燃料供給装置。
2. 前記筒状体は、円筒体であることを特徴とする請求項１に記載の燃料供給装置。
3. 前記嵌合孔への前記圧力調整弁ユニットの固定は、スナップフィット係合であることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の燃料供給装置。

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