JP4264363B2 - 燃料圧力調整弁 - Google Patents

Description

本発明は、例えば燃料供給システムに配置されて燃料供給通路の圧力を調整する燃料圧力調整弁等に好適な圧力調整弁に関する。

自動車や二輪車等の燃料供給配管は、燃料タンクの貯留燃料を圧送する燃料ポンプと、燃焼室に燃料を供給する燃料噴射弁とを連結する配管である。この配管の途中には、供給する燃料の圧力が所定値を超える場合に、燃料の一部を逃がして燃料タンク内に戻すための燃料圧力調整弁が配置されている。

このような圧力調整弁として、例えば下記特許文献１には、燃料ポンプと燃料噴射弁との間の燃料供給通路に接続され、余剰燃料を燃料タンクに戻すことにより該燃料供給通路に連通する高圧室と、該燃料タンクに連通する低圧室と、を区画するハウジングと、該高圧室と該低圧室とを連通する放圧通路を持つブッシュと、該ブッシュの上流端に離接可能に配置された弁部材と、を備える燃料圧力調整弁であって、該ブッシュは、該放圧通路を遮断するとともに、遮断上流側と遮断下流側とを分岐して連通させる複数の連通路が区画された等圧化隔壁部を持つ燃料圧力調整弁が開示されている。

しかしながら、このような従来の燃料圧力調整弁においては、機関雰囲気温度が大きく上昇した熱間再始動時（機関を一定時間運転して停止し、その後に再び機関を始動させる状態）に、燃料流入路及び燃料ポンプのポンプ部及びケーシング内等の燃料が暖められてベーパーが発生し、このベーパーによって、燃料流入路、ポンプ部、ケーシング内等において燃料ロック現象を生じ、安定した燃料の供給ができなくなることがあった。

このため、下記特許文献２には、機関に連なる吸気管内に、燃料ポンプにて昇圧された燃料が燃料噴射弁を介して供給される二輪車用燃料噴射装置において、内部に燃料分配路が形成されるとともに燃料噴射弁が装着された燃料分配管と、燃料タンクの重力方向における下方位置に配置されるとともに前記燃料分配管の重力方向における上方位置に一体的に形成された燃料室と、前記燃料室内に配置され、燃料室内の燃料を昇圧して吐出する燃料ポンプと、前記燃料分配管内の燃料圧力を一定圧力に調圧するとともに燃料分配管又は燃料室に一体的に装着された圧力調整弁と、前記燃料タンク内の燃料を燃料室内へ供給する燃料流入路と、前記圧力調整弁と前記燃料室とを連絡する燃料リターン通路と、前記燃料ポンプの吐出路と燃料分配路とを連絡する燃料吐出路と、前記燃料室と燃料タンクとを連絡するベーパー抜き通路とを備えたことを特徴とする二輪車用燃料噴射装置が開示されている。この装置によれば、燃料室内で発生したベーパーがベーパー抜き通路を介して燃料タンク内へ戻されるので、熱間再始動時等における燃料供給を安定して行うことができるとされている。
特開２００３−２７８６１８号公報 特開平１１−１４１４３８号公報

しかしながら、上記特許文献２記載の技術においては、燃料タンク内の燃料を燃料流入路を介して燃料流入室内に供給し、燃料室内から燃料吐出路を介して燃料分配路に燃料を供給し、この燃料室内にベーパー抜き通路を設けてベーパーを燃料タンク内へ戻す必要があるため、構造が複雑化するという問題点があった。

したがって、本発明の目的は、流体の供給圧力を一定に維持することができると共に、流体内で発生したベーパーを逃がすこともできるようにした燃料圧力調整弁を提供することにある。

上記目的を達成するため、本発明の第１は、流体圧力を感知して開閉する燃料圧力調整弁において、圧力を調整すべき流体流路に連通して取付けられた弁ハウジングと、前記流体流路から前記弁ハウジング内を通過する流路を開閉するように前記弁ハウジング内に配置された弁体とを備え、前記弁体として、第１の圧力で前記連通部を開く小径の弁体と、それよりも大きい第２の圧力で前記連通部を開く大径の弁体とを有し、前記弁ハウジング内を通過する流路は、前記流体流路側に設けられた小径部と、この小径部よりも内方にあって拡径した大径部とを有し、前記大径の弁体は、大径スプリングを介して、その先端部が前記弁ハウジング内を通過する流路の大径部に圧接されて該大径部をシールするように配置され、前記小径の弁体は、前記大径の弁体内を貫通する通路内に小径スプリングを介して、その先端部が前記弁ハウジング内を通過する流路の小径部に圧接して該小径部をシールするように配置されていることを特徴とする燃料圧力調整弁を提供するものである。

上記発明によれば、流体流路内の圧力が上昇する際に、比較的小さい第１の圧力を超えると、最初に小径の弁体が開き、更に圧力が上昇して、それよりも大きい第２の圧力を超えると、大径の弁体が開く。このため、流体内に発生したベーパーは、その流動抵抗が小さいため、小径の弁体が開いたときにその大部分弁ハウジング内を通過して流体流路内から逃がすことができる。そして、流体流路内の圧力が第２の圧力を超えた場合には、大径の弁体が開くので、流体を大量に弁ハウジング内を通過させて流体流路内から逃がすことができるので、流体流路を通過して供給される流体圧を一定に保つことができる。なお、第１の圧力と第２の圧力との間にある状態では、ベーパーと共に流体の一部が小径の弁体の開口部を通して逃げることになるが、小径の弁体の開口部は比較的小さいので、供給される流体の圧力が大きく変動することはない。

したがって、圧力調整弁を設けるだけで、ベーパーを逃がすための別の装置を設けることなく、流路内で発生したベーパーを逃がして流体を所定の圧力で供給することが可能となる。このため、例えば燃料圧力調節弁に適用した場合には、熱間再始動時等における燃料供給を安定して行うことができる。

そして、ハウジング内の通路に小径部と大径部とを設けることにより、小径の弁体と、大径の弁体とを同じ通路上に配置することが可能となり、弁体をコンパクトにすることができると共に、小径の弁体とハウジングの小径部との当接面だけにシール性の高いゴム等の材料を使用するだけで、流体の圧力が第１の圧力よりも低い場合のシール性を高めることができる。

本発明の第２は、前記第１の発明において、前記小径の弁体にのみ、ゴム製のシールキャップが装着されている燃料圧力調整弁を提供するものである。

本発明によれば、比較的小さい第１の圧力を超えると、最初に小径の弁体が開き、更に圧力が上昇して、それよりも大きい第２の圧力を超えると、大径の弁体が開くため、ベーパーを逃がすための別の装置を設けることなく、流路内で発生したベーパーを逃がして流体を所定の圧力で供給することが可能となる。このため、例えば燃料圧力調節弁に適用した場合には、熱間再始動時等における燃料供給を安定して行うことができる。

図１〜１１には、本発明による燃料圧力調整弁の一実施形態が示されている。

図１に示すように、この燃料圧力調整弁１０は、弁ハウジング１１と、この弁ハウジング１１を後述する流体流路に接続するコネクタ１２とを有している。

図２に示すように、弁ハウジング１１は、円筒部１３と、その一方の端面外周に形成されたフランジ部１４と、このフランジ部１４の一側に形成された膨出部１５とを有している。円筒部１３は、フランジ部１４側の端面に連通孔１６が形成され、この連通孔１６の内方は、やや拡径した部分１６ａと、テーパ部１６ｂとを介して、円筒部１３の内周面に至っている。連通孔１６と反対側の端面は、後述する弁体等を挿入する開口部１７をなしている。また、円筒部１３の内周には、雌ネジ１８が形成されている。更に、前記膨出部１５の端面には、開口部１９が形成されており、この開口部１９は、通路２０を介して、円筒部１３の内部空間２１に連通している。フランジ部１４は、対向する一対の方向に突出した形状をなし、その突出した部分に、前記コネクタ１２に締結されるボルト２２の挿通孔２３が形成されている。フランジ部１４の端面には、前記連通孔１６及び開口部１９を囲むようにひょうたん形をなすシールリング溝３０が形成され、このシールリング溝３０にシールリング３１が装着されるようになっている。

図３に示すように、コネクタ１２は、後述する流体流路に接続される導入管部２４と、この導入管部２４を中心にして対向する一対の方向に突出するアーム部２５と、導入管部２４に対して直交する方向に伸びる排出管部２６とを有している。導入管部２４の外周には雄ネジが形成されており、後述する流体流路を構成する配管部にネジ結合されるようになっている。アーム部２５の両端部には、前記ボルト２２が螺着されるネジ孔２７が形成されている。したがって、弁ハウジング１１のフランジ部１４の端面と、コネクタ１２のアーム部２５の端面とを、シールリング３１を介して互いに接合し、ボルト２２をフランジ部１４の孔２３を通して、上記ネジ孔２７に締付け固定することにより、弁ハウジング１１とコネクタ１２とが気密的に接合されるようになっている。導入管部２４内には、前記弁ハウジング１１の連通孔１６に連通する導入孔２８が形成されている。また、排出管部２６内には、一端が排出管部２６の端面に開口し、他端が前記弁ハウジング１１の開口部１９に連通するリターン通路２９が形成されている。

弁ハウジング１１の円筒部１３内には、開口部１７を通して、小径弁体３２と、小径スプリング３３と、大径弁体３４と、大径スプリング３５と、ねじ込みキャップ３７とが挿入されるようになっている。

図４に示すように、大径弁体３４は、小径円筒部３８と、拡径円筒部３９と、それらを連結する放射状の連結壁４０と、この連結壁４０の外端から軸方向に伸びる分割壁部４１と、連結壁４０及び分割壁部４１どうしの間に形成されたスリット４２と、分割壁部４１の後端部において、前記拡径円筒部３９の端面を形成するように環状に連結された筒端部３９ａとを有している。小径円筒部３８の前端外周には、テーパ状のシール面４３が形成されており、このシール面４３が、弁ハウジング１１のテーパ部１６ｂ（図２（ｃ）参照）に接離して、弁の開閉がなされるようになっている。小径円筒部３８の後端面は、底壁４４によって閉塞されており、底壁４４の内周中央には、膨出壁で形成されたボス部４５が形成され、このボス部４５の中心に小孔４６が形成されている。

小径弁体３２は、弁本体４７と、この弁本体４７の前端面に装着されるゴム製のシールキャップ４８とで構成されている。図５に示すように、弁本体４７は、大径弁体３４の拡径円筒部３９内周に適合する外径の円筒部４９と、この円筒部４９の前端面を閉塞し、円筒部４９よりも小径で突出した突部５０と、突部５０の外周に形成された環状リブ５１とを有している。図６に示すように、シールキャップ４８は、上記突部５０の外周に被せられる形状をなし、その内周に上記環状リブ５１が嵌合する環状溝５２を有している。また、シールキャップ４８の前端面外周には、弁ハウジング１１の連通孔１６とやや拡径した部分１６ａとの角部内周に接離するテーパ状のシール面５３が形成されている。

図７に示すように、ねじ込みキャップ３７は、弁ハウジング１３の雌ネジ１８に螺合する雄ネジ５４を外周に有している。また、前端面には、大径スプリング３５の後端部が挿入される環状凹部５５が形成されている。更に、後端面には、マイナスドライバー等を挿入して回転させるためのスリット状の溝５６が形成されている。更に、後端外周には、シールリング３６（図１参照）が装着されるシールリング溝５７が形成されている。

図１、８を併せて参照すると、小径弁体３２は、小径スプリング３３を介して、その後端部を大径弁体３４の小径円筒部３８内周に挿入されるようになっている。この場合、小径スプリング３３の後端は、ボス部４５外周に嵌合する。小径弁体３２は、大径弁体３４内に収容されてはいるが、そのシール面５３は、弁ハウジング１１の連通孔１６内周に直接接離して連通孔１６を開閉するようになっている。

大径弁体３４は、その内周に上記小径弁体３２を収容しながら、弁ハウジング１１の内部空間２１に挿入されている。そして、大径弁体３４の後端部に配置された大径スプリング３５は、その後端部をねじ込みキャップ３７で押圧されて、大径弁体３４のシール面４３を所定の押圧力で弁ハウジング１１のテーパ部１６ｂに圧接させるようになっている。そして、ねじ込みキャップ３７のねじ込み量を調整することにより、大径弁体３４が開く流体圧力を正確に設定できるようになっている。

次に、この圧力調整弁１０の作用について、図８〜１１を参照して説明する。
図８に示すように、圧力調整弁１０は、例えば自動車、二輪自動車等の燃料供給配管６０の途中に形成された雌ネジ孔６２に、コネクタ１２の導入管部２４の雄ネジを螺着させて、燃料供給配管６０に接続される。その結果、燃料供給配管６０の流路６１が、コネクタ１２の導入孔２８を通して、弁ハウジング１１の連通孔１６に連通する。圧力調整弁１０の排出管部２６は、図示しない燃料タンクへのリターン配管に接続される。

図８に示す状態では、燃料供給配管６０内の流体圧が第１の圧力Ａ（図１１参照、この実施形態では１２０ＫＰａ）以下となっており、大径スプリング３５によって大径弁体３４のシール面４３は、弁ハウジング１１のテーパ部１６ｂに圧接され、小径スプリング３３によって小径弁体３２のシール面５３は、弁ハウジング１１の連通孔１６内周に圧接されている。このため、燃料供給配管６０内の流体が弁ハウジング１１内に流れ込むことはない。このとき小径弁体３２は、ゴム製のシールキャップ４８によって連通孔１６をシールしているので、シール性が良好であり、燃料の通過を完全に遮断することができる。また、ゴム製のシールキャップ４８は、比較的小さいものでよいため、材料コストを低減することができる。

図９に示す状態では、燃料供給配管６０内の流体圧が第１の圧力Ａを超えているが、第２の圧力Ｂ（図１１参照、この実施形態では２１０ＫＰａ）以下となっており、大径スプリング３５によって圧接された大径弁体３４は開かないが、小径スプリング３３によって圧接された小径弁体３２が開く。このため、燃料供給配管６０内の燃料の一部が連通孔１６を通り、小径弁体３２と大径弁体３４の小径円筒部３８内周との隙間７２を通り、更に小孔４６を通り、大径弁体３４内に流入し、スリット４２を通り、通路２０、リターン通路２９を通って、図示しないリターン配管を介して燃料タンクに戻される。しかし、小径弁体３２が開いても、それによって形成される上記通路は比較的狭いため、燃料が大量に燃料タンク内に戻されてしまうことはない。しかし、熱間再始動時等において、燃料供給配管６０内で発生した燃料ベーパーは、その流動抵抗が小さいため、上記小径弁体３２が開いたときに形成される狭い通路を通して、その大部分が放出されて燃料タンクへ逃がすことができる。その結果、熱間再始動時等における燃料供給を安定して行うことができる。

また、この状態では、燃料は小孔４６を通って燃料タンクに戻されることになるため、小孔４６の大きさを変えることにより、比較的精度良く図１１のＡ−Ｂ間の勾配を設定することができる。

図１０に示す状態では、燃料供給配管６０内の流体圧が第２の圧力Ｂ（図１１参照、この実施形態では２１０ＫＰａ）を超えており、大径スプリング３５によって圧接された大径弁体３４も開いている。このため、燃料供給配管６０内の燃料の一部が連通孔１６と、その拡径した部分１６ａと、弁ハウジング１１の内部空間２１と、通路２０、リターン通路２９を通って、図示しないリターン配管を介して燃料タンクに戻される。このときに形成される上記通路は、比較的広いため、大径弁体３４の開き量に応じて、言い換えると燃料供給配管６０内の流体圧に応じて、余剰の燃料を迅速に燃料タンクへ逃がすことが可能となる。したがって、エンジンの稼動時には、例えば図１１の領域Ｃの範囲で安定した燃料供給をすることができる。なお、エンジンの稼動時の燃料圧Ｄは、例えば２２０〜２４０ＫＰａに設定される。

大径弁体３４のシール面４３は、ゴム製ではなく、プラスチックの成形面となっているが、大径弁体３４が開くときには、小径弁体３２は既に開いており、大径弁体３４も小径弁体３２も閉じているときには、小径弁体３２によって前述したように気密的にシールされるので、シール性の点で支障が生じることはない。その結果、ゴム等の高価なシール材料の使用量を低減させて、コスト低減を図ることができる。

図１２には、本発明による燃料圧力調整弁の参考例が示されている。なお、前記実施形態と実質的に同一部分には同符号を付してその説明を省略することにする。

前記実施形態においては、小径弁体３２は、大径弁体３４内に収容されているが、そのシール面５３は、弁ハウジング１１の連通孔１６内周に直接接離して連通孔１６を開閉する構成を採用している。

これに対して、この参考例においては、小径弁体３２を、小径スプリング３３を介して完全に大径弁体３４内に収容し、大径弁体３４に設けた連通孔７０に接離して、大径弁体３４の連通孔７０を開閉するように構成している。そして、弁ハウジング１１の連通孔１６に対する直接的な開閉は、大径弁体３４だけで行うようにしている。なお、大径弁体３４のシール面にゴム等のシール性の良好なシール材７１が装着されている。また、この実施形態では、小径弁体３２にもゴム等のシール性の良好な材料からなるシールキャップ４８が装着されているが、このシールキャップ４８を用いずに、小径弁体３２の本体が直接当接してシールするようにしてもよい。

この燃料圧力調整弁においても、燃料供給配管６０内の流体圧が第１の圧力Ａを超えているが、第２の圧力Ｂ以下となっているときには、大径スプリング３５によって圧接された大径弁体３４は開かないが、小径スプリング３３によって圧接された小径弁体３２が開く。また、燃料供給配管６０内の流体圧が第２の圧力Ｂを超えると、大径スプリング３５によって圧接された大径弁体３４も開く。したがって、前記実施形態と同様な作用、効果を得ることができる。また、この実施形態では、小径弁体３２と大径弁体３４とを予め組付けて一体化しておくことができるので、組み立て作業が容易となるという利点が得られる。

本発明は、流体の供給経路に配置され、流体圧を調整して供給するシステムに利用することができ、例えば燃料供給システムに配置されて燃料供給通路の圧力を調整する燃料圧力調整弁等に好適に利用できる。

本発明の圧力調整弁の一実施形態を示す分解斜視図である。 同圧力調整弁の弁ハウジングを示し、（ａ）は正面図、（ｂ）は底面図、（ｃ）は側断面図である。 同圧力調整弁のコネクタを示し、（ａ）は平面図、（ｂ）は正面図、（ｃ）は側断面図である。 同圧力調整弁の大径弁体を示し、（ａ）は正面図、（ｂ）は側面図、（ｃ）はＡ−Ａ矢視線に沿った断面図である。 同圧力調整弁の小径弁体の弁本体を示し、（ａ）は側面図、（ｂ）は側断面図である。 同圧力調整弁の小径弁体のシールキャップを示し、（ａ）は側面図、（ｂ）は側断面図である。 同圧力調整弁のねじ込みキャップを示し、（ａ）は正面図、（ｂ）は側断面図である。 同圧力調整弁における第１の圧力以下の作動状態を示す説明図である。 同圧力調整弁における第１の圧力以上で第２の圧力以下の作動状態を示す説明図である。 同圧力調整弁における第２の圧力以上の作動状態を示す説明図である。 同圧力調整弁における流体圧と流体流量との関係を示す図表である。 本発明による燃料圧力調整弁の他の実施形態を示す説明図である。

符号の説明

１０ 圧力調整弁
１１ 弁ハウジング
１２ コネクタ
１６ 連通孔
２０ 通路
２１ 内部空間
２４ 接続管部
２８ 導入孔
３２ 小径弁体
３３ 小径スプリング
３４ 大径弁体
３５ 大径スプリング
３７ ねじ込みキャップ
３８ 小径円筒部
３９ 大径円筒部
４２ スリット
４３ シール面
４６ 小孔
４７ 弁本体
４８ シールキャップ
５３ シール面
７０ 連通孔
７１ シール材
Ａ 第１の圧力
Ｂ 第２の圧力

Claims (2)

1. 流体圧力を感知して開閉する燃料圧力調整弁において、
   圧力を調整すべき流体流路に連通して取付けられた弁ハウジングと、前記流体流路から前記弁ハウジング内を通過する流路を開閉するように前記弁ハウジング内に配置された弁体とを備え、
   前記弁体として、第１の圧力で前記連通部を開く小径の弁体と、それよりも大きい第２の圧力で前記連通部を開く大径の弁体とを有し、
   前記弁ハウジング内を通過する流路は、前記流体流路側に設けられた小径部と、この小径部よりも内方にあって拡径した大径部とを有し、
   前記大径の弁体は、大径スプリングを介して、その先端部が前記弁ハウジング内を通過する流路の大径部に圧接されて該大径部をシールするように配置され、
   前記小径の弁体は、前記大径の弁体内を貫通する通路内に小径スプリングを介して、その先端部が前記弁ハウジング内を通過する流路の小径部に圧接して該小径部をシールするように配置されていることを特徴とする燃料圧力調整弁。
2. 前記小径の弁体にのみ、ゴム製のシールキャップが装着されている請求項１記載の燃料圧力調整弁。

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