JPH08334078A

JPH08334078A - 流体圧力調整器

Info

Publication number: JPH08334078A
Application number: JP11449796A
Authority: JP
Inventors: Alvin Arthur Powell; アーサーパウエルアルビン; Jr James Witherspoon Mitchell; ウィザースプーンミッチェル，ジュニアジェームズ; Robert Eugene Wattleworth; ユージーンワットルワースロバート
Original assignee: Ford Motor Co
Current assignee: Ford Motor Co
Priority date: 1995-06-05
Filing date: 1996-05-09
Publication date: 1996-12-17
Also published as: US6056009A; EP0747593A3; EP0747593A2

Abstract

(57)【要約】【課題】自動車両用無帰戻燃料システムに於いて、噴
射器を接続する燃料多岐管での燃料圧力を調整するため
の、燃料供給管路と直列の圧力調整器を製造容易、且つ
コスト効果の高い設計にすること。【解決手段】この圧力調整器１０の出口２８に通ずる
室３４の中に、一端が弁座４２の燃料通路４４があり、
その中に溝付ピン４６がある。弁ばね３８によって弁座
の方へ押されている弁ボール４０が、この溝付ピンの一
端を押し、他端がダイヤフラム組立体３２を介して主ば
ね５０によって押されている。室３４内の圧力が所定値
より低いと、ボール４０が弁座４２から離れ、通路４４
が入口２６に通じ、高いと通じなくなる。ピン４６がダ
イヤフラム組立体３２にもボール４０にも機械的に結合
されていないので、高精度の必要がない。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、流体圧力調整器
ないし制御器に関する。

【０００２】

【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】自動車
両からの排気ガス汚染を減らすために続けている努力の
中で、“無帰戻”燃料システムは、そうするために将来
有望な方法であると見られている。従来の燃料システム
には、燃料ポンプを自動車両のエンジンの燃料多岐管に
接続する燃料管がある。この燃料多岐管には、一つ以上
の燃料噴射器が結合されている。第２の燃料管がこの燃
料多岐管から自動車両の燃料タンクへ延びていて、未使
用燃料をこの燃料タンクへ戻す。この燃料タンクへ戻る
燃料は、多くの場合、エンジンの熱によって加熱されて
いる。排気ガス汚染の観点から生ずる一つの難点は、加
熱された燃料が戻るために、燃料タンク内に燃料蒸気が
蓄積することである。

【０００３】無帰戻燃料システムは、燃料多岐管から燃
料タンクへ燃料を戻す燃料管を無くする。実際、この燃
料システムは、適正量の燃料を燃料多岐管へ供給するよ
うに設計されているので、過剰燃料はない。

【０００４】無帰戻燃料システムの燃料多岐管での燃料
圧力を調整するためには、燃料供給管路と直列の圧力調
整器（所謂、“直列通過型”または“要求型”調整器）
が有利であることがある。燃料供給管路と直列であるた
めに、そのような調整器は、より普通の“バイパス”式
での圧力調整はしない。バイパス調整器それ自体は、圧
力を調整する過程で過剰な燃料を燃料タンクへ戻す。

【０００５】直列通過型調整器の設計の一つの提案が、
タッキーの米国特許第５，３９８，６５５号に記載され
ている。この設計は、圧力調整器として有効である可能
性はあるが、他の設計がより作りやすく、安いかも知れ
ない。従って、直列通過型燃料圧力調整器の代替設計が
有利かも知れない。

【０００６】

【課題を解決するための手段】この発明は、柔軟なない
し可撓性のダイヤフラム組立体によって分離された上室
と下室を含む流体圧力調整器を提供する。この流体圧力
調整器は、この下室に通じる第１端と第２端とを有する
流体通路も含む。また、この流体圧力調整器は、この流
体通路内に配置された剛性部材を含み、この剛性部材
は、このダイヤフラム組立体を押す第１端と第２端とを
有し、更にこの流体通路を通る流体が透過できるように
ポーラス（多孔性）である。その上、この流体圧力調整
器は、流体通路の第２端に位置する弁座および剛性部材
の第２端を押す弁ボールを含む。この流体圧力調整器
は、更に、この弁ボールに弁座の方向への力を働かせる
弁ばねを含む。それに加えて、この流体圧力調整器は、
ダイヤフラム組立体が上室の方へ動く運動に抗してこの
ダイヤフラム組立体に力を働かせる主ばねを含む。ま
た、この流体圧力調整器は、弁ボールが弁座から離れて
いるとき、流体通路に通じ、弁ボールが弁座に座置せし
められているとき、流体通路に通じない流体入口を含
む。更に、この流体圧力調整器は、下室に通じている流
体出口を含む。

【０００７】この発明は、第２の流体圧力調整器も提供
する。この流体圧力調整器は、柔軟なダイヤフラム組立
体によって分離された上室と下室、およびこの下室に通
じる第１端と第２端とを有る流体通路を含む。この流体
圧力調整器は、この流体通路内に配置された剛性部材も
含み、この剛性部材は、ダイヤフラム組立体を押す第１
端と第２端とを有し、更にこの流体通路を通る流体が透
過できるようにポーラスである。また、この流体圧力調
整器は、流体通路の第２端に位置する弁座および剛性部
材の第２端を押す弁ストッパを含む。更に、この流体圧
力調整器は、この弁ストッパに弁座の方向への力を働か
せる弁ばね、およびダイヤフラム組立体が上室の方へ動
く運動に抗してこのダイヤフラム組立体に力を働かせる
主ばねを含む。その上、この流体圧力調整器は、弁スト
ッパが弁座から離れているとき、流体通路に通じ、弁ス
トッパが弁座に座置せしめられているとき、流体通路に
通じない流体入口を含む。この流体圧力調整器は、下室
に通じている流体出口も含む。この調整器で、剛性部材
は、ダイヤフラム組立体にも弁ストッパにも機械的に結
合されていない。

【０００８】この発明は、非常に製造しやすく、コスト
効果の高い設計で、“直列通過型”流体圧力調整装置を
提供する。そうすることに於いて、この発明は、代替設
計以上の利点をもたらす。

【０００９】

【発明の実施の形態】図１を参照して、自動車両用無帰
戻燃料システムを示す。圧力調整器１０は、“直列通
過”型の圧力調整器である。即ち、圧力調整器１０は、
燃料管路で直列に使って、この調整器から下流の燃料圧
力を調整するのが好ましい。そのような“直列通過（ｓ
ｅｒｉｅｓ−ｐａｓｓ）”型燃料調整器は、所謂“無帰
戻（ｒｅｔｕｒｎｌｅｓｓ）”燃料システムで特に有利
である。

【００１０】図１の燃料システムには、燃料タンク１
２、燃料ポンプ１４、燃料管１６、直列燃料フィルタ１
７、圧力調整器１０、燃料多岐管２０および一つ以上の
燃料噴射器２２がある。圧力調整器１０は、中間管路な
しに、燃料多岐管２０に直接接続するのが好ましい。こ
の“無帰戻”燃料システムの顕著な特徴は、未使用燃料
を燃料多岐管２０から燃料タンク１２へ戻す燃料管がな
いことである。

【００１１】更に、バイパス型燃料圧力調整器２３を使
って、直列通過調整器１０のために燃料管１６の中の燃
料圧力を調整できる。バイパス調整器２３は、この技術
分野で知られている既知の設計のどれでも良い。そのよ
うなバイパス調整器の設計のいくつかの例が、タカダ外
の米国特許第５，１６３，４７２号；モスビーの米国特
許第５，１９３，５７６号；およびコジマ外の米国特許
第４，９６３，３４２号に見られる。バイパス調整器２
３は、その入力２３Ａでの圧力を調整し、燃料ポンプ１
４からの過剰な燃料を出口２３Ｂを通して燃料タンク１
２へ戻す。そのようなバイパス調整器２３を使うこと
は、燃料圧力調整が優れているので、単純な圧力逃し弁
を使う代替策より好ましい。バイパス調整器２３は、そ
の入力２３Ａでの圧力を調整して、圧力調整器１０が作
動するに十分高い圧力を供給するように設計されてい
る。

【００１２】その上、燃料ポンプ１４を止めたときの燃
料管１６の中の圧力を保持するために、逆止弁２５を設
けることができる。逆止弁２５は、バイパス調整器２３
を通って漏れる圧力が心配であれば、バイパス調整器２
３の入口２３Ａの下流に、図示のように配置することが
できる。そのような漏れは、例えば、バイパス調整器２
３に燃料汚染物質が詰って、燃料ポンプ１４が止った後
もバイパス調整器２３を半開きのままにすることによっ
て起り得る。逆止弁２５を、図示のようにバイパス調整
器２３の下流に設けて、圧力逃し弁２７も使うのが好ま
しい。以下に詳しく説明するように、圧力逃し弁２７
は、燃料多岐管２０内の過圧状態を容易に軽減する。逆
止弁２５と圧力逃し弁２７は、共に単純なボールとばね
から成る種類であるのが好ましい。また、逆止弁２５と
圧力逃し弁２７は、単一組立体に組込むことができる。
そのような組立体は、１９９４年８月８日出願の共に出
願中の米国特許出願第０８／２８７，０３４号に開示さ
れていて、その開示をここに参考までに援用する。

【００１３】燃料タンク１２の外側の燃料配管を最少に
するために、バイパス調整器２３、逆止弁２５および圧
力逃し弁２７を燃料タンク１２内に配置するのが好まし
い。勿論、そのように配置してガソリンに浸漬するな
ら、これらの部品は、そのような浸漬に耐えられる材料
で作らねばならない。

【００１４】逆止弁２５は、もし、バイパス調整器２３
を通る燃料圧力漏れがかなりありそうでないなら、その
代りに燃料ポンプ１４に組込むことができる。その場
合、圧力逃し弁２７を除くことができる。

【００１５】当業者は、燃料フィルタ１７を図１に示す
ように配置することは、燃料フィルタ１７が、エンジン
による消費のために圧力調整器１０に達する燃料だけを
濾過する結果となることが分るだろう。即ち、他の燃料
は、バイパス調整器２３によって燃料タンク１２へ戻さ
れるのである。それで、燃料フィルタ１７の寿命は、シ
ステムのポンプが汲み揚げる全ての燃料を濾過する燃料
供給システムより長くなる。

【００１６】更に図２を参照して、燃料圧力調整器１０
を詳しく説明する。圧力調整器１０には、ハウジング２
４があり、それから燃料入口２６および燃料出口２８が
伸びている。ダイヤフラム組立体３２の周辺とかしめリ
ング３５がハウジング２４にかしめられている。カバー
３０も、適当なガスケット材料を含んで、ハウジング２
４にかしめられていて、このかしめ継目からの漏れを防
ぐ。ダイヤフラム組立体３２は、圧力調整器１０内に下
室３４と上室３６を区切る。ダイヤフラム組立体３２
は、柔軟なダイヤフラム３３を含んでいる。

【００１７】燃料入口２６の下流に、弁ばね３８があ
る。弁ばね３８は、圧縮ばねであって、図２で見て上方
に力を働かせる。弁ばね３８は、弁ボール４０を押しつ
けている。弁ボール４０は、弁座４２に対向して配設さ
れている。

【００１８】弁座４２は、燃料通路４４の一端（図２で
見て下端）に配置されている。図２で分るように、弁ボ
ール４０が上方に動いて弁座４２にはまると、燃料通路
４４は、燃料入口２６からの燃料流に対して密閉され
る。

【００１９】燃料通路４４の中に、溝付ピン４６が配置
されている。溝付ピン４６を、図３も参照して詳しく示
す。この発明のこの実施例では、溝付ピン４６には、四
つの突出部４７と四つの軸方向溝４９がある。溝付ピン
４６は、剛性で、好ましくは金属から作るように設計さ
れている。

【００２０】溝付ピン４６の突出部４７を横切る外径
は、燃料通路の直径よりわずかに小さいだけである。そ
の結果、溝付ピン４６が燃料通路４４によって横から支
持される。この横からの支持が、圧力調整器１０の動作
の反復性を高める。溝４９は、燃料通路４４を流れる燃
料が溝付ピン４６を透過できるようにする。従って、弁
ボール４０が弁座４２にはまっていないと、燃料が溝付
ピン４６を通って上方に流れ、圧力調整器１０の下室３
４に流れ込むようにできる。

【００２１】ダイヤフラム組立体３２には、本体４８が
あり、その下側が溝付ピン４６の上端を圧迫する。主ば
ね５０が座５１に着いて、ダイヤフラム組立体３２の上
側を押す。主ばね５０は、圧力調整器１０の上室３６の
中にある。主ばね５０は、圧縮されていて、それでダイ
ヤフラム組立体３２の上方運動に抗する力を働かせてい
る。

【００２２】この発明の好適実施例では、溝付ピン４６
は、ダイヤフラム組立体３２にも弁ボール４０にも、機
械的に結合されていない。溝付ピン４６は、これらの部
品の各々を押しているだけである。そのような構成は、
圧力調整器１０を作る際に精密な公差を維持する必要が
無いという利点を有する。もし、溝付ピン４６をダイヤ
フラム組立体３２か弁ボール４０に取付けていたなら、
溝付ピン４６が燃料通路４４の中で曲るのを防ぐため
に、これらの部品の精密な整列が重要となろう。そのよ
うに曲った結果の一つは、摩擦が増加して溝付ピン４６
が自由に上下に動けなくなることだろう。

【００２３】弁ボール４０を使うことの更なる利点は、
それが代替策の弁−ストッパ機構に比べて非常に安いこ
とである。

【００２４】圧力調整器１０の下室３４に、前述の燃料
出口２８が通じている。

【００２５】口５２は、圧力調整器１０の上室３６に通
じている。口５２は、開いたままにすることができ、そ
れで、もし、圧力調整器１０が燃料多岐管２０の中の圧
力を一定に調整することを望むなら、上室３６を大気圧
に曝す。もし、そうではなくて、燃料多岐管２０の中の
圧力がマニホルド真空と共に変り、それによって燃料噴
射器２２全体の燃料圧力が一定になることを望むなら、
口５２をマニホルド真空源に結合することができる。

【００２６】燃料調整器１０は、次のように作動する。
全燃料システムが加圧されていないと、主ばね５０の力
が弁ばね３８の力に勝る。それで、弁ボール４０が溝付
ピン４６によって押下げられ、燃料入口２６から燃料出
口２８への燃料の流れが生ずる（即ち、弁ボール４０お
よび弁座４２を含む弁が完全に開いている）。燃料ポン
プ１４が燃料を汲み揚げ始めると、その燃料は、従って
圧力調整器１０を通って燃料多岐管２０へ流れる。ダイ
ヤフラム組立体３２の本体４８は、その最下位置でで
も、燃料通路４４の上部を密閉しないことに注意すべき
である。

【００２７】一旦、下室３４内の燃料圧力が圧力調整器
の設計調整圧力に近づくと、この下室３４内の圧力は、
ダイヤフラム組立体３２を上方にそらせる。こうなる
と、弁ばね３８が弁ボール４０を弁座４２の方に押す。
これが燃料通路４４を通る燃料流を減少し、それによっ
て下室３４内の圧力を減少する。もし、急激な減速等の
ために燃料噴射器２２が閉じたことによって、下室３４
内の燃料圧力が十分高い圧力に達すると、弁ボール４０
は、弁座４２を完全に閉じるかも知れない。

【００２８】下室３４内の燃料圧力が圧力調整器の設計
調整圧力以下に下がると、ダイヤフラム組立体３２は、
再び上方に動くことができる。こうなると、溝付ピン４
６が弁ボール４０を弁座４２から押し離して、燃料入口
２６から燃料出口２８へ多くの燃料が流れるようにし、
下室３４内の圧力を増す。

【００２９】溝付ピン４６と弁ボール４０が必要に応じ
て上方および下方に動くという方法を継続することによ
って、燃料出口２８での燃料圧力を調整状態に維持す
る。この燃料システムが設置されているエンジンを止め
たとき、燃料多岐管２０内の圧力が上昇する。この上昇
は、燃料噴射器２２を突然切るために起る。この燃料多
岐管２０内の圧力上昇は、下室３４内にもある。それで
ダイヤフラム組立体３２を上方に押し、弁ボール４０お
よび弁座４２を含む弁を閉じる。圧力調整器１０は、こ
のようにして、エンジン停止後の燃料多岐管２０内の圧
力を保持するように作用する。

【００３０】このとき（即ち、エンジンを止め、弁ボー
ル４０および弁座４２を含む弁を閉じてから）使うよう
になるかも知れない、燃料圧力調整器１０の付加的特徴
は、過圧軽減機能である。燃料多岐管２０内の過圧は、
ボンネット下の温度が高ければ（所謂、“高温浸け”状
態）、問題になり得る。

【００３１】そのような過圧状態を軽減できるようにす
るため、弁ばね３８は、必要に応じて下記の過圧軽減機
能が起るような大きさになっている。下室３４内の圧力
が、通路４４から弁ボール４０に作用する。（このと
き、本体４８は、多分、溝付ピン４６と接触していない
ことに注意すべきである。弁ボール４０が既にその最上
位置にあり、それで下室３４内の圧力が、この高温浸け
状態のために更に増加している。）もし、この下室３４
内の圧力が及す力が、弁ばね３８と燃料入口２６内の燃
料圧力とが及す力より大きければ、弁ボール４０は、少
しだけ下方に動くだろう。このようにして、燃料多岐管
内の過圧が軽減され、もし、燃料管１６内の圧力が十分
上がれば、圧力逃し弁２７も開く。弁ばね３８は、下室
３４内の圧力が燃料入口２６での圧力より約０．３５ｋ
ｇ／ｃｍ²（５ポンド／平方インチ）高いときに過圧軽
減機能が起るような大きさになっているのが好ましい。

【００３２】圧力調整器１０の更なる特徴は、ダイヤフ
ラム組立体３２と主ばね５０にあって、この燃料システ
ムが作動しているときに燃料多岐管２０内に起る圧力ス
パイクを減衰する蓄圧器として作用する。即ち、そのよ
うな圧力スパイクが起きた場合、ダイヤフラム組立体３
２が上方に動くことができる。この運動は、ダイヤフラ
ム組立体３２、溝付ピン４６および弁ボール４０の間が
機械的に結合されていないために、容易にできる。

【００３３】種々のその他の修正や変更が、この発明に
関連する当業者に思いつくことは疑いなかろう。一般的
に、そのような変形は、この開示が技術を発展させた教
示に依存し、この発明の範囲に入ると考えるのが妥当で
ある。それで、この開示は、限定ではなくて、例示と考
えるべきであり；その代りに、この発明の範囲を前記の
請求項によって定義する。

【図面の簡単な説明】

【図１】自動車両の無帰戻燃料システムを示す模式図で
ある。

【図２】図１の燃料圧力調整器１０の断面図である。

【図３】図２の溝付ピン４６の透視図である。

【符号の説明】

１０流体圧力調整器２６流体入口２８流体出口３２ダイヤフラム組立体３４下室３６上室３８弁ばね４０弁ボール、弁ストッパ４２弁座４４流体通路４６剛性部材、溝付ピン４９溝５０主ばね

フロントページの続き (72)発明者ロバートユージーンワットルワースアメリカ合衆国ミシガン州カントン，エンバシードライブ 7798

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】流体圧力調整器であって：柔軟なダイヤ
フラム組立体によって分離された上室と下室；第１端と
第２端を有し、上記第１端が上記下室に通じている流体
通路；上記流体通路内に配置され、上記ダイヤフラム組
立体を押す第１端と第２端とを有し、更に上記流体通路
を通る流体が透過できるように多孔性である剛性部材；
上記流体通路の上記第２端に位置する弁座；上記剛性部
材の上記第２端を押す弁ボール；上記弁ボールに上記弁
座の方向への力を加える弁ばね；上記ダイヤフラム組立
体が上記上室の方へ動く運動に抗するような力を上記ダ
イヤフラム組立体に加える主ばね；上記弁ボールが上記
弁座から離れているとき、上記流体通路に通じ、上記弁
ボールが上記弁座に座置せしめられているとき、上記流
体通路への連通が断たれている流体入口；および上記下
室に通じている流体出口；を含み、上記剛性部材が上記
ダイヤフラム組立体にも上記弁ボールにも機械的に結合
されておらず、上記剛性部材が軸方向の溝を有するピン
であり、上記溝がなければ、上記ピンが上記流体通路を
通る流体の流れを実質的に阻止し、上記ばねは、上記下
室内の流体圧力が上記上室内の圧力に比べて所定値より
低いと、上記弁ボールを上記弁座から離すように構成さ
れている流体圧力調整器。
【請求項２】流体圧力調整器であって：柔軟なダイヤ
フラム組立体によって分離された上室と下室；第１端と
第２端を有し、上記第１端が上記下室に通じている流体
通路；上記流体通路内に配置され、上記ダイヤフラム組
立体を押す第１端と第２端とを有し、更に上記流体通路
を通る流体が透過できるように多孔性である剛性部材；
上記流体通路の上記第２端に位置する弁座；上記剛性部
材の上記第２端を押す弁ストッパ；上記弁ストッパに上
記弁座の方向への力を加える弁ばね；上記ダイヤフラム
組立体が上記上室の方へ動く運動に抗するような力を上
記ダイヤフラム組立体に加える主ばね；上記弁ストッパ
が上記弁座から離れているとき、上記流体通路に通じ、
上記弁ストッパが上記弁座に座置せしめられていると
き、上記流体通路への連通が断たれている流体入口；お
よび上記下室に通じている流体出口；を含み、上記剛性
部材が上記ダイヤフラム組立体にも上記弁ストッパにも
機械的に結合されておらず、上記ばねは、上記下室内の
流体圧力が上記上室内の圧力に比べて所定値より低い
と、上記弁ストッパを上記弁座から離すように構成され
ている流体圧力調整器。