JP2008267165A

JP2008267165A - 燃料供給装置

Info

Publication number: JP2008267165A
Application number: JP2007107454A
Authority: JP
Inventors: Hitoshi Umemoto; 仁梅本
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2007-04-16
Filing date: 2007-04-16
Publication date: 2008-11-06

Abstract

【課題】燃料タンクより燃料フィルタを介して燃料を吸上げる燃料吸入経路において、燃料中に気体が過大に混入した状態のままで流出するのを抑制することを目的とする。
【解決手段】内燃機関１００に燃料を噴射供給する燃料噴射装置５、６、７に用いられ、燃料タンク２内の燃料を、燃料フィルタ３を介して燃料噴射装置５に供給する燃料供給装置１において、燃料タンク２と燃料噴射装置５の間には、燃料が吸入される燃料吸入通路１１を備え、燃料吸入通路１１において、燃料フィルタ３と燃料噴射装置５の間には、気体と液体を分離するチャンバ８２が設けられている。
【選択図】図１

Description

本発明は、燃料供給装置に関し、例えば内燃機関に燃料を噴射供給する燃料噴射装置としての燃料噴射ポンプへの、燃料タンクより汲み上げた燃料を供給する燃料吸入系に適用して好適なものである。

従来、燃料噴射装置としては、例えば車両用内燃機関に燃料を噴射供給する燃料噴射装置において、内燃機関の各気筒に設けられた燃料噴射弁へ、燃料噴射圧相当の高圧燃料を供給する燃料噴射ポンプが知られている（特許文献１）。

上記燃料噴射圧相当の高圧燃料を吐出するために、この種の燃料噴射ポンプは、燃料タンクの燃料を吸入し、予備加圧する予備加圧部としてのフィードポンプと、フィードポンプより吐出されたいわゆるフィード燃料を更に高圧圧縮する加圧部を備えている。加圧部は、駆動軸の回転とともに回転するカムにより往復移動するプランジャを備えており、プランジャで燃料を高圧圧送するカムが、フィード燃料の余剰燃料の一部で充たされたカム室内に配置されて燃料潤滑されている。

このような燃料噴射ポンプへ燃料を供給する燃料供給装置は、燃料噴射ポンプと燃料タンクの間の燃料吸入経路途中に、燃料中の異物等の除去、および水分離を目的として燃料をろ過する燃料フィルタが設置されている。
特開２０００−２４０５３１号公報

従来技術では、上記燃料噴射ポンプへの燃料吸入経路において、例えば車両の旋回や悪路走行等により燃料タンクが揺動または攪拌されて燃料中に混入した気体や、燃料に溶解した気体が分離したもの、あるいは燃料蒸気からなる気体が混入した状態の燃料が供給されるおそれがある。燃料噴射ポンプに吸入される燃料に気体が過大に混入すると、燃料噴射ポンプから吐出される高圧燃料が上記燃料噴射圧相当に昇圧されず燃料噴射が不安定となったり、加圧部のカムおよびプランジャへの燃料潤滑が不安定となる可能性がある。

さらに、上記異物除去および水分離目的の燃料フィルタの形状やろ過部材の性状によって、細かな気泡（気体）は燃料フィルタ内で凝集して大きな気泡に成長して一気に燃料噴射ポンプに吸入され易いため、上記燃料噴射性能や燃料潤滑性能に影響を及ぼすおそれがある。

本発明は、このような事情を考慮してなされたものであり、燃料タンクより燃料フィルタを介して燃料を吸上げる燃料吸入経路において、燃料中に気体が過大に混入した状態のままで流出するのを抑制することを目的とする。

また、別の目的は、燃料タンクより燃料フィルタを介して燃料を吸上げる燃料吸入経路において、燃料中に気体が過大に混入した状態のままで流出するのを抑制するとともに、気体を燃料から分離した状態で回収する燃料供給装置を提供することにある。

本発明は、上記目的を達成するために以下の技術的手段を備える。

即ち、請求項１乃至２６に記載の発明では、内燃機関に燃料を噴射供給する燃料噴射装置に用いられ、燃料タンク内の燃料を、燃料フィルタを介して燃料噴射装置に供給する燃料供給装置において、燃料タンクと燃料噴射装置の間には、燃料が吸入される燃料吸入通路を備え、燃料吸入通路において、燃料フィルタと燃料噴射装置の間には、気体と液体を分離するチャンバが設けられていることを特徴とする。

これによると、燃料タンクから汲み上げた燃料を燃料噴射装置へ供給する燃料吸入通路にあって、燃料フィルタと、燃料噴射装置の間に、気体と液体を分離するチャンバが設けられているため、例えば燃料タンク内では燃料中に比較的細かな気泡（気体）が混入している状態であったとしても、燃料フィルタで濾過された燃料中においては凝集して比較的大きく成長した気泡となり易いので、上記チャンバで効率的に燃料から気体を分離することができる。したがって、燃料中に気体が過大に混入した状態のままで燃料噴射装置側へ流出するのを抑制することができる。

また、上記チャンバは、請求項２に記載の発明の如く、燃料吸入通路から燃料が流入する燃料入口部と、燃料吸入通路へ燃料が流出する燃料出口部とを備え、燃料入口部と、燃料出口部との間に、仕切り部材が設けられていることが好ましい。

これによると、燃料吸入通路からチャンバへ導かれ、燃料入口部と燃料出口部の間でチャンバ内を流れる燃料の流れは、仕切り部材によって妨げられる。仕切り部材によって燃料の流れが妨げられると、例えば燃料の流れ方向が変えられたり燃料の流速が低下するため、気体が燃料の流れにより持ち去れる力に対して、気体と液体との密度差による重力の影響を高めることができる。したがって、気体が混入した状態の燃料がチャンバに流入した際、仕切り部材によって気体をチャンバ内の鉛直方向上方側に捕集し易くなる。

なお、上記燃料の流れ方向が変えられたり流速が低下すると、燃料入口部と燃料出口部の間を流れる燃料の流れ経路が長くなったり燃料出口部に到達するまでの到達時間が長くなるため、気体と液体との密度差を利用した重力による気体と液体の分離が効果的に行えるからである。

また、上記仕切り部材は、請求項３に記載の発明の如く、チャンバの内壁より伸びる隔壁であることが好ましい。

これによると、仕切り部材は、チャンバの内壁と一体成形される。これにより、例えばチャンバ内に伸びる方向を鉛直方向などにして仕切り部材を固定するための構成を、部品点数を増やすことなく、簡素な構成で実現できる。

また、上記仕切り部材は、請求項４に記載の発明の如く、鉛直方向に伸びていることが好ましい。

これによると、仕切り部材に燃料の流れが衝突する際に、気体と液体との密度差により、燃料の流れを仕切り部材に沿って沈降する方向即ち鉛直方向下方に変えさせ易い。これにより、気体が混入した状態の燃料を、鉛直方向に伸びる仕切り部材によって気体と液体に効率的に分離することができる。

また、上記仕切り部材は、請求項５に記載の発明の如く、燃料入口部と燃料出口部とを内外に配置した筒状体であることが好ましい。

これにより、筒状体の延在方向に沿って、仕切り部材を回避する燃料流れを形成させることが可能である。筒状体からなる仕切り部材をチャンバ内に配置することで、チャンバ内全体の燃料流れを、仕切り部材によって流れ方向を変えられたり、流速を低下したりする燃料流れに変えることができる。したがって、気体と液体との密度差を利用した重力による気体と液体の分離が、チャンバ内全体で効果的に行える。

また、上記仕切り部材は、請求項６に記載の発明の如く、鉛直方向下方に拡径するベルマウス状に形成されていることが好ましい。

一般に、燃料入口部は、上記重力による気体と液体の分離で行なう場合には、チャンバの底部に設けられ、鉛直方向上方に向けて配置される。しかしながら、燃料フィルタ等の車両搭載部品との搭載上の制約から、燃料入口部の配置位置を、底部の鉛直方向上方以外の方向に向けた位置、あるいは底部以外のチャンバの内壁に設定する必要がある場合がある。

これに対して請求項６に記載の発明では、仕切り部材を鉛直方向下方に拡径するベルマウス状に形成するので、搭載上の制約から上記燃料入口部の配置位置に設定される場合であっても、仕切り部材に向かう燃料流れを、ベルマウス状に形成された仕切り部材に沿って鉛直方向上方に向かう流れに変えることができる。

また、請求項７に記載の発明の如く、チャンバは、燃料出口部を囲む内周壁を有する円筒状中空体であって、燃料入口部は、内周壁の接線方向に対して平行に配置されていることが好ましい。

これによると、燃料入口部からチャンバ内に流入する燃料は、円筒状中空体なるチャンバの内周壁に沿った旋回流れが形成される。これにより、気体と液体の分離を上記重力を利用して行なうのに加えて、燃料流れの回転力即ち遠心力を利用して気体と液体とを分離することができる。

特に、上記遠心力を利用した気体と液体の分離を行なうチャンバの燃料入口部は、請求項８に記載の発明の如く、鉛直方向に対して上方に傾けて配置されていることが好ましい。

これにより、上記チャンバの内周壁に沿う旋回流れは、旋回が繰り返えされる結果、鉛直上方に向けて流れる燃料流れが形成される。したがって、上記重力および遠心力を積極的に利用して、気体と液体の分離が効果的にできる。

また、上記遠心力を利用した気体と液体の分離を行なうチャンバの燃料入口部は、請求項９に記載の発明の如く、燃料出口部より鉛直方向上側に配置されていることが好ましい。

これより、燃料入口部からチャンバ内に流入して旋回流となる燃料流れが、燃料出口部に直接流れ込んでしまうことはない。

また、上記チャンバに設けられる燃料入口部と燃料出口部は、請求項１０に記載の発明の如く、鉛直方向にラップして配置されていることが好ましい。

これによると、燃料入口部と燃料出口部の間をチャンバ内を流れる燃料の流れにおいて、チャンバ内の流体の深度方向に燃料流入流れと燃料流出流れとがラップするので、チャンバ内の燃料全体を利用して、重力による気体と液体の分離が効果的に行なえる。したがって、例えばチャンバの容積の小型化が可能である。

ここで、一般に、チャンバで気体と液体とに分離し続けると、チャンバ内での気体の容積比率が過大になってしまって、その分離能力が低下するおそれがある。例えば気体の容積比率を検出し、所定比率に到達すると、運転者等の車両乗員に報知する機能を燃料供給装置に具備させることが考えられる。しかしながら、車両乗員への報知にも係わらず、チャンバのメンテナンスがなされないおそれもある。

これに対して、請求項１１に記載の発明の如く、燃料タンクと燃料噴射装置の間には、燃料吸入通路より燃料噴射装置へ供給された燃料のうち、燃料噴射装置で余剰となった余剰燃料を燃料タンクへ戻す燃料回収路と、燃料回収路とチャンバを連通する連通路とを備え、連通路に燃料回収路側とチャンバ側の間の流体流れを許容および遮断する弁装置が設けられていることが好ましい。

これによると、燃料噴射装置で余剰となった余剰燃料を燃料タンクへ戻す燃料回収路と、チャンバを連通する連通路を有し、この連通路に、燃料回収路側とチャンバ側の間の流体流れを許容および遮断する弁装置を設けているので、チャンバ内に溜まった気体を、弁装置の上記燃料回収路側とチャンバ側の間の流体流れを許容する動作により、連通路を通じて燃料回収路側へ排出させることができる。

しかも、チャンバから気体を排出することにより生じるチャンバ内の液体充填不足分は、燃料回収路内の余剰燃料で補うことができる。

したがって、上記チャンバで気体と液体とに継続的に分離し、気体と液体とに分離する能力が低下するのを抑制することができる。

また、上記弁装置は、請求項１２に記載の発明の如く、燃料回収路内の圧力とチャンバ内の圧力との差圧で開閉するチェック弁を有していることが好ましい。

一般に、内燃機関の運転状態には、チャンバ内の圧力は負圧となり、燃料回収路は正圧または大気圧となるため、チャンバ側と燃料回収路側の間で差圧が生じている。一方、内燃機関の停止状態には、チャンバ内の圧力および燃料回収路の圧力は、ほぼ燃料タンク内の圧力と同じであり、チャンバ側と燃料回収路側の間で差圧は生じない。

これに対して請求項１２に記載の発明では、上記弁装置として、燃料回収路内の圧力とチャンバ内の圧力との差圧で開閉するチェック弁を有しているので、燃料中に気体が過大に混入した状態のままで燃料噴射装置へ流出するのを抑制するとともに、気体を燃料から分離した状態で回収することが可能である。

また、上記弁装置は、請求項１３に記載の発明の如く、燃料回収路側と前記チャンバ側を流通および遮断する電磁弁とを含む構成とすることができる。

特に、上記弁装置は、請求項１４に記載の発明の如く、内燃機関が停止しているとき、燃料回収路側とチャンバ側を流通させていることが好ましい。これによると、内燃機関の停止状態では、燃料回収路側の余剰燃料およびチャンバ側の吸入燃料の燃料流れは停止しているので、内燃機関の運転状態の如く、攪拌力を有する燃料流れは存在しない。このような内燃機関の停止状態において、弁装置によって燃料回収路側の余剰燃料とチャンバ側の気体が連絡路を通じて置換されるだけである。したがって、チャンバ側の気体は、気体と燃料が攪拌されることなく、気体を燃料から分離した状態で、燃料回収路側に回収される。

また、請求項１５に記載の発明の如く、上記弁装置は、チャンバ内の圧力をＰ１、燃料回収路内の圧力をＰ２とすると、Ｐ１＜Ｐ２であるとき、燃料回収路側とチャンバ側の間の流体流れを遮断していることを特徴とする。

これによると、上記弁装置は、チャンバ内の圧力をＰ１、燃料回収路内の圧力をＰ２とすると、Ｐ１＜Ｐ２であるとき、即ち内燃機関の運転状態においては、連通路を上記弁装置で閉塞させ、燃料噴射装置の例えば燃料噴射ポンプにおいて摺動部および圧送部からの受熱で昇温した余剰燃料が、チャンバから燃料噴射ポンプの吸入側へ還流するのを防止する。それ故に、余剰燃料が燃料噴射ポンプ５に還流することによりポンプ温度が過大に昇温して噴射性能や信頼性を損なうのを回避することができる。

また、上記内燃機関運転中の燃料回収路側の攪拌力を有する余剰燃料が、チャンバ内へ流入するのを防止することにより、燃料吸入通路内の気体が混入した状態の燃料が、上記チャンバで気体と液体とに安定して分離されるように燃料吸入通路と燃料回収路を分離した回路に構成することができる。

また、請求項１６に記載の発明の如く、上記弁装置は、Ｐ１＝Ｐ２であるとき、燃料回収路側とチャンバ側の間の流体流れを許容していることを特徴とする。

これによると、Ｐ１＝Ｐ２であるとき、即ち内燃機関の停止状態においては、連通路を開放し、燃料回収路側の攪拌力を有していない余剰燃料と、チャンバ内の気体とが連絡通路を通じて相互に流通可能にしている。これにより、燃料回収路側の余剰燃料とチャンバ側の気体が攪拌されることなく置換されるとともに、チャンバ側で分離・貯留された気体を、燃料から分離した状態のままで、燃料回収路側に回収することができる。

また、請求項１７に記載の発明の如く、上記弁装置は、Ｐ１＞Ｐ２であるとき、燃料回収路側とチャンバ側の間の流体流れを遮断していることが好ましい。

一般に、車両工場等にて上記燃料供給装置を組み立てるときや、市場でメンテナンス等のために燃料フィルタを交換した場合において、燃料タンク、燃料フィルタ、チャンバ、および燃料噴射装置を繋ぐ燃料吸入通路には、燃料が充填されていない。このため、例えば燃料フィルタに内蔵の手動式ポンプいわゆるプライマリポンプ等で加圧圧送させて、燃料吸入通路内を燃料で充填させる必要がある。

これに対して請求項１７に記載の発明では、Ｐ１＞Ｐ２であるとき、即ち燃料を加圧圧送することで燃料吸入通路内を燃料で充填させる際においては、連通路を閉塞するので、燃料吸入通路内を加圧された燃料で速やかに充填させることができる。

また、上記弁装置にチェック弁を用いる場合において、請求項１８に記載の発明の如く、チェック弁は、連通路内を移動可能な弁体と、連通路の内壁に形成され、弁体を挟んで流体流れ方向に配置される二つの弁座と、弁体を、二つの弁座から離間した状態で付勢する付勢部材とを備えていることが好ましい。

これによると、上記チェック弁は、上記内燃機関の停止状態にあるときには連通路を解放するとともに、上記内燃機関の運転状態、および上記加圧圧送により燃料吸入通路へ燃料充填させる場合には、連通路を閉塞することができる。

また、上記チェック弁は、請求項１９に記載の発明の如く、弾性材で形成され、一端側で連通路を閉塞可能な平板状の弁体と、連通路の内壁に形成され、弁体を挟んで流体流れ方向に配置される二つの弁座とを備え、弁体は、前記二つの弁座から離間した状態で配置されていることが好ましい。

このような構成を有するチェック弁であっても、上記内燃機関の停止状態にあるときには連通路を解放するとともに、上記内燃機関の運転状態、および上記加圧圧送により燃料吸入通路へ燃料充填させる場合には、連通路を閉塞することができる。さらに、弁体を弾性材で形成しているので、弁体を付勢する付勢部材を必要としないので簡素化が図れる。

ここで、一般に、燃料噴射装置、例えば燃料噴射ポンプ等から余剰燃料を回収するリーク配管などの燃料回収路において、燃料噴射ポンプから燃料タンクまでの配管長さは車両の種類によって異なる。また、その配管の内径も車両の種類によって異なる場合もある。即ち、燃料回収路内の余剰燃料量が車両の種類によって異なるおそれがある。

これに対して、請求項２０に記載の発明の如く、連通路において、燃料回収路と弁装置の間には、前記チャンバ（いわゆる気液分離チャンバ）としての第１チャンバ内に溜まった気体を燃料で置換するための容積を有する第２チャンバが設けられていることが好ましい。これにより、気体と置換するための上記余剰燃料量を、燃料回収路側の仕様に関係なく、予め第２チャンバに確実に溜めておくことができる。

特に、上記第１チャンバ、弁装置、および第２チャンバを有する燃料供給装置において、請求項２１に記載の発明の如く、連通路を形成するハウジングを備え、第１チャンバ、弁装置、および第２チャンバは、ハウジングで一体的に連結された気液分離モジュールであることが好ましい。

これにより、種類の異なる車両に対して燃料供給装置を適用する場合であっても、一つの気液分離モジュールで対応することが可能であるので、生産性に優れた燃料供給装置を提供することができる。

また、請求項２２に記載の発明の如く、第２チャンバ、連通路、および第１チャンバが鉛直方向に配置されていることが好ましい。これにより、燃料回収路側の余剰燃料とチャンバ側の気体とをスムースに置換することができる。

また、請求項２３に記載の発明如く、燃料噴射装置は、内燃機関の気筒に設けられ、燃料を噴射する燃料噴射弁と、内燃機関の回転力を得て、燃料を吸入し、予備加圧する予備圧送部、および予備圧送部より吐出される燃料を吸入および高圧に圧縮するプランジャを具備する加圧部を有する燃料噴射ポンプと、加圧部と燃料噴射弁の間に配置され、内燃機関の気筒に設けられた燃料噴射弁に分配するコモンレールとを備え、燃料吸入通路を、燃料噴射ポンプの予備圧送部の吸入側に接続することができる。

また、請求項２４に記載の発明の如く、上記加圧部は、内燃機関の回転力を得て、プランジャを往復移動するカムと予備圧送部より吐出する燃料の一部が供給され、カムを燃料潤滑するカム室とを備え、チャンバ内に溜まった気体と置換する燃料は、カム室よりオーバーフローする余剰燃料を使用することができる。

また、上記チャンバ内に溜まった気体と置換する燃料として、請求項２５に記載の発明の如く、燃料噴射ポンプ、燃料噴射弁、およびコモンレールのうちの少なくともいずれかの余剰燃料を使用することができる。

また、請求項１から請求項２５のいずれか一項に記載の燃料供給装置において、請求項２６に記載の如く、前記チャンバ（いわゆる気液分離チャンバ）としての第１チャンバで分離された気体を、燃料噴射装置からの余剰燃料の流れに伴なわせて燃料タンクへ還流して、燃料吸入通路の通路外である燃料タンク内大気へ放出することを特徴とする。

分離された気体を、燃料吸入通路以外の外部へ還流または放出する方法としては、その気体を、内燃機関において空気を吸入する吸入通路内へ供給し、空気と燃料とを燃焼させて消費する方法などが考えられる。

これに対し請求項２６に記載の発明では、上記分離された気体を燃料噴射装置からの余剰燃料の流れに伴なわせて燃料タンクに還流するので、分離された気体を燃料吸入通路以外の外部へ戻す構成が簡素に構成できる。

以下、本発明の燃料供給装置を、蓄圧式燃料噴射装置に適用して具体化した実施形態を図面に従って説明する。

（第１の実施形態）
図１は、本実施形態の燃料供給装置を示す構成図である。図２は、図１中の燃料噴射ポンプと燃料フィルタの間に設けた気液分離モジュールを示す断面図である。図３は、図２中の弁装置の弁動作と内燃機関の状態との関係を説明する図であって、図３（ａ）は内燃機関の停止状態、図３（ｂ）は内燃機関の運転状態、図３（ｃ）は車両工場等で燃料供給装置を組付けた後や、例えば市場で燃料フィルタを交換した後に、燃料フィルタに内蔵されたプライミングポンプを作動させることによって、燃料噴射ポンプまでの燃料吸入通路に燃料を加圧充填する状態での弁動作を示す部分断面図である。

なお、図４は、図１中の燃料フィルタの一例を示す部分的断面図である。図５は、図１中の燃料噴射ポンプを含む燃料噴射装置の構成の一例を示す模式図である。図６は、図５中の燃料噴射ポンプの燃料経路を示す模式的構成図である。

図１および図５に示すように、蓄圧式燃料噴射装置４は、燃料噴射圧相当（以下、コモンレール圧）の高圧燃料を蓄圧する蓄圧器としてのコモンレール６と、ディーゼルエンジン（以下、エンジン）１００の各気筒に設けられ、その気筒に、コモンレール６より分配される高圧燃料を噴射する燃料噴射弁７と、エンジン１００の回転力を得て、燃料を吸入・圧送することで高圧燃料をコモンレール６に供給する燃料噴射ポンプ５と、燃料噴射ポンプ５および燃料噴射弁７を駆動制御する制御装置（図示せず）とを備えている。

制御装置は、エンジン状態に応じた最適な噴射時期、噴射量（噴射期間）を決定し、各燃料噴射弁７を駆動する。また、制御装置は、コモンレール７に設けた圧力検出手段としての圧力センサ（図示せず）からの検出信号に基づいてコモンレール６への吐出量を決定し、燃料噴射ポンプ５に制御信号を出力し、コモンレール圧を制御する。

コモンレール６に蓄圧される高圧燃料は、燃料噴射ポンプ５から高圧燃料配管を介して供給されている。また、燃料噴射ポンプ５により吐出され、コモンレール６および燃料噴射弁７に供給された高圧燃料のうちの余剰燃料は、燃料回収路１２や図示しない燃料回収配管等を介して低圧燃料配管系の燃料タンク２へ戻される。

コモンレール６は、上記燃料回収配管への燃料流路を開閉する減圧弁（図示せず）を有しており、例えば減速時等に速やかにコモンレール圧を減圧可能としている。また、上記高圧燃料配管の途中には、プレッシャリミッタ（図示せず）が設けられている。このプレッシャリミッタは圧力安全弁であり、コモンレール６内の燃料圧が限界設定圧を超える場合に開弁するように構成され、コモンレール６内の燃料圧が限界設定圧以下に抑えられている。

次に、燃料供給装置１を説明する。燃料供給装置１は、燃料タンク２内の燃料が、燃料噴射ポンプ５を含む燃料噴射装置４に供給される低圧燃料供給系である。この燃料供給装置１は、図１に示すように、燃料タンク２と燃料噴射ポンプ５の間に設けられ、燃料が吸入される燃料吸入通路１１と、燃料吸入通路１１に配置される燃料フィルタ３と、燃料フィルタ３と燃料噴射ポンプ５の間に配置され、燃料を気体と液体に分離して気体を除去する気液分離モジュール８とを備えている。

燃料吸入通路１１（例えば、配管１１ａ、１１ｂ、１１ｃ）は、金属等の硬質配管に必要に応じてゴムあるいは樹脂等の可撓性を有する配管部材を組み合わせて用いられ、燃料タンク２、燃料フィルタ３、気液分離モジュール８、および燃料噴射ポンプ３の燃料吸入側の燃料経路を気密に接続するものである。

燃料フィルタ３は、図１の燃料回路において、図４に示す構造のものであって、燃料タンク２より汲み上げられる燃料中に含まれる異物を除去するために、燃料をろ過する周知の燃料ろ過装置である。燃料フィルタ３内は、一般に、燃料をろ過するためのろ過材料（図示せず）が設けられており、燃料をろ過する際に、ろ過材料による燃料流通抵抗によって燃料フィルタ３より燃料下流側で、吸入燃料が負圧になる。吸入燃料の負圧が過大になる場合には、燃料フィルタのフィルタエレメント３８より下流側部分および下流側の燃料吸入通路１１ｂ、１１ｃにおいて、燃料中に気泡が発生する。

具体的には、図４に示す如く、燃料フィルタ３は、上記ろ過材料からなるフィルタエレメント３８と、燃料中に存在する水分を分離するための水集合室としてのセジメンタ３４と、燃料圧送手段としてのプライミングポンプ３１とを備えている。これらのプライミングポンプ３１、セジメンタ３４、およびフィルタエレメント３８はハウジング３９に収容されており、ハウジング３９のうちの上部ハウジング３９ｂにプライミングポンプ３１が設けられ、下部ハウジング３９ａ内にセジメンタ３４およびフィルタエレメント３８が収容されている。

プライミングポンプ３１は、図４に示すように、ダイヤフラム３１１と、ダイヤフラム３１１を上下方向に揺動させるためのノブ３１２と備えており、ノブ３１１を把持して手動で揺動させることにより、吸入ポート３１３内の燃料を、吐出ポート３１４へ圧送する周知構造の手動式圧送ポンプである。

図４に示すように、燃料フィルタ３内を流れる燃料の燃料流通経路３２は、燃料フィルタ３の上部側から底部側にあるセジメンタ３４へ鉛直下方に向かって流入するとともに、燃料流れを反転させ、フィルタエレメント３８を鉛直上方に向かって通過する燃料流れを形成している。即ち、燃料流通経路３２は、燃料下流側に向かって順に、燃料タンク２から導かれた燃料が導入される導入配管３２１と、プライミングポンプ３１内に形成された吸入ポート３１３および排出ポート３１４と、フィルタエレメント３８を迂回して鉛直下方にあるセジメンタ３４側へ導く燃料を内部通路３２２、３２３と、フィルタエレメント３８でろ過された燃料が上方に導く内部通路３２８と、気液分離モジュール８側への燃料が導出される導出配管３２９で構成されている。

このような燃料流通経路３２で燃料がろ過されるとき、細かな気泡（気体）は表面張力によってそのろ過材料の表面で凝集されて比較的大きな気泡に成長し易い。

フィルタエレメント３８は、燃料を鉛直上方に向かって流すことで、燃料との比重差を利用して底部側にあるセジメンタ３４へ水を沈降分離させている。水以外の燃料は鉛直上方にろ過されるので、燃料中の水分は効率的に除去されてセジメンタ３４内に集められる。また、セジメンタ３４には、水面センサ３４１、および不要な水分を排出するためのドレインコック３４２を備えている。

なお、燃料フィルタ３と燃料噴射ポンプ５の間に配置された気液分離モジュール８については後述する。

燃料噴射ポンプ５は、図５および図６に示すように、予備加圧部としての低圧ポンプ５６と、加圧部としての高圧ポンプ５３と、駆動源としてのエンジン１００の回転力を得て低圧ポンプ５６と高圧ポンプ５３を駆動する駆動軸５２と、低圧ポンプ５６の出口より吐出されるフィード燃料を所定圧（以下、フィード圧）に調整する圧力調整装置としてのレギュレートバルブ５７と、低圧ポンプ５６より吐出されるフィード燃料の一部が減圧されて供給されるカム室５３１と、これらを収容するハウジング５１とを備えている。

駆動軸５２は、軸受けを介してハウジング５１に回転可能に支持されている。ハウジング５１と駆動軸との間には、図示しないオイルシールがハウジング５１に保持されており、このオイルシールでハウジング５１と駆動軸２１との間をシールしている。断面円形状のカム５３２は駆動軸５２に対して偏心して一体形成されている。

駆動軸５２は、低圧ポンプ５６を一体的に駆動可能に、低圧ポンプ５６の駆動軸を兼ねている。駆動軸５２は、低圧ポンプ５６の駆動軸を兼ねる構成に限らず、低圧ポンプ５６の駆動軸と連結する構成であってもよい。

低圧ポンプ５６は、図示しないインナギアおよびアウタギアを有し、インナギアを駆動軸５６の回転により駆動するトロコイド式ポンプが用いられている。低圧ポンプ５６は、トロコイド式ポンプに限らず、ベーン式ポンプ等のいずれのポンプ構造であってもよい。

低圧ポンプ５６は吸い込み側で、エンジンの回転力を得て駆動軸５２とともにインナギアが回転することによりポンプ側吸入燃料配管５４を経由し、燃料フィルタ３でろ過された燃料を吸上げ、吸上げた燃料を加圧する。加圧された燃料は、低圧ポンプ５６の吐出側で以下の３つのフィード燃料回路に分岐する。

第１フィード燃料回路は、燃料加圧室５３６にフィード燃料を供給する回路であって、燃料経路（以下、第１フィード燃料経路）５９ａから吸入調量弁５８および燃料経路（以下、第１フィード燃料）５９ｂを経て、燃料加圧室５３６に至る。

第２フィード燃料回路は、カム室３５に燃料を潤滑用として供給する回路であって、その燃料経路（以下、（以下、第２フィード燃料経路）５９ｃは途中に流量制限目的の潤滑用絞り（図示せず）が設けられており、この潤滑用絞りにより正圧の燃料をカム室５３１内に供給している。

第３フィード燃料回路は、低圧ポンプ５６の吐出圧を一定にするためのレギュレートバルブ５７と結ばれた回路であって、低圧ポンプ５６の吐出側はレギュレートバルブ５７のピストン側に導かれて、吐出圧所定圧以上になると開弁して余剰燃料は低圧ポンプ５６の吸入側に戻される。

第１フィード燃料経路５９ａ、５９ｂの途中に設けられた吸入調量弁５８は、燃料加圧室５３６に流れる燃料量をエンジンの運転状態に応じて調量するものであって、燃料経路５９ａと燃料経路５９ｂの間で通油断面積を連続的に変化させるものである。また、第１フィード燃料経路５９ｂの下流側には、燃料加圧室入口通路５３７を経由して、燃料加圧室５３６の上流側に近傍に、吸入弁（図示せず）が設けられており、この吸入弁は、低圧ポンプ５６から燃料加圧室５３６に向かう燃料の流れを順方向とする逆止弁である。

高圧ポンプ５３は、燃料加圧室５３６と、カム５３２と、複数（本実施例では２個）のプランジャ５３４とを備え、低圧ポンプ５６より吐出されるフィード燃料を高圧に圧送する。

プランジャ５３４は、ハウジング５１の摺動孔内に往復移動可能であり、プランジャ５３４の一端面（図中の上端面）には、燃料加圧室５３６が設けられており、他端面（図中の下端面）には、シュー５３３などを介してカム５３２とお互い接触しており、カム５３２の回転により摺動孔内を往復移動する。シュー５３３は、カム５３２の回転に伴いプランジャ５３４の中心軸に対する相対角度を変えることなく公転可能で、プランジャ５３４に対向するシューの外周面が平面状に形成されている。

燃料加圧室５３６の吐出側には、燃料加圧室出口通路５３８を介して吐出弁５３９が設けられている。この吐出弁５３９は、燃料加圧室５３６へ逆流するのを防止するものである。

上記カム室５３１に供給された正圧の燃料は、図１および図５に示すように、オーバーフローした余剰燃料がポンプ側リターン燃料配管５５から、燃料回収路１２を経由し、燃料タンク２に戻される。

燃料回収通路１２（例えば、配管１２ａ、１２ｂ）は、金属等の硬質配管に必要に応じてゴムあるいは樹脂等の可撓性を有する配管部材を組み合わせて用いられ、燃料噴射ポンプ３の余剰燃料出口側、気液分離モジュール８、および燃料タンク２の燃料経路を気密に接続するものである。

次に、気液分離モジュール８を、図１から図３に従って説明する。気液分離モジュール８は、図２に示すように、燃料を気体と液体に分離するチャンバ（以下、第１チャンバ）８２と、チャンバ８２内の流体と燃料回収路１２内の燃料を流通可能にする連通部８５とを有している。連通部８５は、第１チャンバ８２内の貯留室（以下、第１貯留室）８２ａ内に溜まった気体を燃料回収路１２側へ排出する流体通路である。

また、連通部８５は、第１チャンバ８２側の気体と燃料回収路１２側の燃料との流体流れを許容および遮断する弁装置としてのチェック弁８３と、燃料回収路１２側の燃料を溜めるための第２貯留室８４ａを有する第２チャンバ８４とを備えている。連通部８５即ち第２チャンバ８４の燃料回収路１２側の端部には、燃料回収路１２の各配管１２ａ、１２ｂに接続され、配管１２ａからの余剰燃料を配管１２ｂへ導く流入部８６、および流出部８７が設けられている。なお、流入部８６及び流出部８７は、第２チャンバ８４またはチェック弁８３に連通する連通路とも呼ぶ。

第１チャンバ８２および連通部８５は、第１貯留室８２ａ、チェック弁８３、および第２貯留室８４ａを収容するハウジング８９に備えられており、ハウジング８９で一体的に連結されたモジュールである。ハウジング８９は、内壁８９ａ、内壁８９ｂ、内壁８９ｃ、および内壁８９ｄから構成されている。

まず、第１チャンバ８２は、上記第１貯留室８２ａと、第１貯留室８２ａへ燃料吸入通路１１内の燃料を流入する燃料入口部８０と、第１貯留室８２ａ内の燃料を燃料吸入通路１１へ流出する燃料出口部８１と、第１貯留室８２ａ内に設けられ、燃料入口部８０と燃料出口部８１の間に配置される仕切り部材８８とを備えている。

第１チャンバ８２は、燃料フィルタ３でろ過され、気抱等の気体を含有する燃料を、比較的小さい開口面積を有する燃料入口部８０の第１貯留室側開口（以下、第１開口）８０ａに比べて、十分に容積が大きく、即ち流路面積が比較的大きい貯留室８２ａに導入するものである。

また、第１チャンバ８２の底部には、燃料入口部８０の第１開口８０ａと燃料出口部８１の第２開口８１ａを配置しており、第１開口８０ａと第２開口８１ａの間隔を十分に離すことで、第１開口８０ａから流入した燃料が、貯留室８２ａ内を迂回することなく、直接に第２開口８１ａへ流出するのを防止している。

これにより、第１チャンバ８２内に流入した燃料は、燃料流れの向きが変えられたり、流路面積拡大による流速の低下が生じるため、気体が燃料の流れにより持ち去れる力に対して、気体と液体との密度差による重力の影響を高めることが可能である。即ち、上記燃料の流れ方向が変えられたり流速が低下すると、燃料入口部８０と燃料出口部８１の間を流れる燃料の流れ経路が長くなったり燃料出口部８１に到達するまでの到達時間が長くなるため、気体と液体との密度差を利用した重力による気体と液体の分離が効果的に行える。

また、上記第１チャンバ８２は、図２に示す如く、第１貯留室８２ａ内に向けて仕切り部材８８を設けていることが好ましい。これにより、燃料入口部８０と燃料出口部８１の間で第１チャンバ８２内を流れる燃料の流れは、仕切り部材８８によって妨げられる。仕切り部材８８によって燃料の流れが妨げられると、効果的に、燃料の流れ方向が変えられたり燃料の流速が低下する。このため、上記気体が燃料の流れにより持ち去れる力に対して、上記気体と液体の分離のための重力の影響が確実に高められる。したがって、気体が混入した状態の燃料が第１チャンバ８２に流入した際、仕切り部材８８によって気体を第１貯留室８２ａの鉛直方向上方側に捕集し易くなる。

上記仕切り部材８８は、図２に示す如く、第１チャンバ８２の内壁８９ｂから延びる隔壁であることがことが好ましい。これによると、仕切り部材８８は、第１チャンバ８９の内壁８９ｂを形成するハウジング８９と一体成形または別部材として内壁８９ｂに結合される。これにより、第１チャンバ８２内に伸びる方向を例えば鉛直方向などにして仕切り部材８８を固定するための構成を、部品点数を増やすことなく、簡素な構成で実現できる。

また、上記仕切り部材８８は、図２に示す如く、鉛直方向に伸びていることが好ましい。これにより、仕切り部材８８に燃料が衝突する際に、気体と液体との密度差により、燃料の流れを仕切り部材８８に沿って沈降する方向即ち鉛直方向下方に変えさせ易い。したがって、気体が混入した状態の燃料を、鉛直方向に伸びる仕切り部材８８によって気体と液体に効率的に分離することができる。

また、燃料の流れ方向を変える方法として、単に第１貯留室８２ａに仕切り部材８８を配置するものに限らず、図２に示す如く、仕切り部材８８に複数の連通孔８８ａを設けるものであってもよい。この場合、仕切り部材８８に燃料が衝突する際に、その燃料は、、仕切り部材８８の鉛直方向に延在する表面に沿って流れた後に、連通孔８８ａを通過するため、上記重力を利用した気体と液体の液体の分離が効果的に行なえる。

また、上記燃料入口部８０の第１開口８０ａと燃料出口部８１の第２開口８１ａは、仕切り部材８８を間に置いて鉛直方向上方に向けられていることが好ましい。これにより、上記燃料入口部８０からチャンバ内に流入する燃料流れが、燃料出口部８１に直接流れ込んでしまうのを確実に防止できる。

しかも、上記燃料入口部８０の第１開口８０ａは鉛直方向にラップして配置されているので、燃料入口部８０と燃料出口部８１の間を第１チャンバ８２内を流れる燃料の流れにおいて、第１開口８０ａからの燃料流入流れと第２開口８１ａへの燃料流出流れが第１チャンバ内の流体の深度方向にラップする。これにより、第１チャンバ８２内の燃料全体を利用して、上記重力を利用した気体と液体の液体の分離が効果的に行なえる。このため、第１チャンバ８２内の第１貯留室８２ａの容積を小型化することが可能である。

なお、ここで、図２に示すように上記燃料入口部８０の第１開口８０ａにおいて、第１チャンバ８２内へ流入する燃料の流れを案内する案内壁８９ａｈが内壁８９ｂに設けられていることが好ましい。これにより、燃料入口部８０の第１開口８０ａから第１チャンバ８２内に流入する燃料流れを、鉛直方向上方に向かう流れが形成し易くなる。

次に、チェック弁８３は、図２に示すように、弁体８３１と、弁座８３２、８３３とを備え、弁体８３１に作用する差圧で開閉する弁である。具体的には、このチェック弁８３は、燃料回収路１２内の燃料の圧力と、第１チャンバ８２内の気体と液体に分離された流体の圧力との差圧で開閉する。

図２に示すように、弁体８３１は、連通路８５ａ内に移動可能な球体に形成されている。弁座８３２、８３３は、第１弁座８３２と第２弁座８３３を有し、弁体８３１を挟んで流体流れ方向に配置されている。弁体８３１には、弁体８３１の球面８３１ａを付勢するスプリングなどのの付勢部材８３４、８３５が設けられており、付勢部材８３４、８３５は、弁体８３１を二つの弁座８３２、８３３から離間した状態で配置している。二つの付勢部材８３４、８３５は、弁体８３１を挟み込んで、第１弁座８３２が形成される内壁８９ｂと、第２弁座８３３が形成されている内壁８９ｄとの間に配置されている。

また、第２チャンバ８４は、燃料回収路１２側を流れる燃料は、燃料噴射ポンプ５の余剰燃料であるため、余剰燃料を所定貯留量に溜める容積を有するものである。

一般に、燃料噴射ポンプ５から余剰燃料を回収する燃料配管などの燃料回収路１２において、燃料噴射ポンプ５から燃料タンク２までの配管長さは車両の種類によって異なる。また、その配管の内径も車両の種類によって異なる場合もある。即ち、燃料回収路１２内の余剰燃料量が車両の種類によって異なるおそれがある。

これに対して、燃料回収路１２と第１チャンバ８２の間を繋ぐ連通路８５ａにおいて、第１チャンバ８２内に溜まった気体を置換するための上記余剰燃料を、燃料回収路１２側の車両等による仕様に関係なく、予め第２チャンバ８４に溜めておくことができる。

また、上記気液分離モジュール８は、第２チャンバ８４を有するモジュールであるので、種類の異なる車両に対して燃料供給装置１を適用する場合であっても、一つの気液分離モジュール８で対応することが可能であるので、生産性に優れた燃料供給装置を提供することができる。

また、図２に示す如く、第２チャンバ８４、連通路８５ａ、および第１チャンバ８２が鉛直方向に配置されていることが好ましい。これにより、燃料回収路１２側の余剰燃料と第１チャンバ８２側の気体とをスムースに置換することができる。

次に、上述の構成を有する燃料供給装置１の作動を説明する。チェック弁８３の作動を説明する図３において、図３（ａ）はエンジン１００および燃料噴射ポンプ５の停止状態、図３（ｂ）はエンジン１００および燃料噴射ポンプ３の運転状態、図３（ｃ）は車両工場で燃料供給装置１を組付けた後、あるいは市場でのメンテナンス等のため市場で燃料フィルタ３を組み替えた後に、燃料フィルタ３に内蔵されたプライミングポンプ３１を作動させることによって、燃料吸入通路１１において燃料噴射ポンプ５側燃料配管５４まで燃料を充填するように圧送している状態を示す。

（１）エンジン１００の運転時
図３（ｂ）のエンジン１００および燃料噴射ポンプ３の運転状態（以下、エンジンの運転状態）では、燃料噴射ポンプ５の運転によって、燃料吸入通路１１の燃料圧力Ｐ１は、燃料フィルタ３の燃料下流側では負圧となる。即ち、第１チャンバ８２内は、気体と液体に分離した流体圧力であっても、圧力Ｐ１となっている。一方、燃料噴射ポンプの運転により余剰燃料が発生するため、燃料回収路１２の燃料圧力Ｐ２は正圧となるので、エンジンの運転状態では、常に、Ｐ２＞Ｐ１となっている。これにより、チェック弁８３は弁体８３１と、第１チャンバ８２側の第１弁座８３２で連通路８５ａを閉塞する。これにより、上記エンジンの運転状態にあるときには、燃料回収路１２から燃料吸入通路１１への流体の流入が防止される。

即ち、Ｐ２＞Ｐ１となるエンジンの運転状態においては、連通路８５ａを閉塞させて、燃料噴射ポンプ５の摺動部及び圧送部からの受熱で昇温した余剰燃料がそのままチャンバ８３、８４から燃料噴射ポンプ５の吸入側へ還流することを防止することによって、余剰燃料が燃料噴射ポンプ５に還流することによりポンプ温度が過大に昇温して噴射性能や信頼性を損なうことがないようにしている。また、エンジン運転中の燃料回収路１２側の攪拌力を有する余剰燃料が、第１チャンバ８２内へ流入するのを防止することで、燃料吸入通路１１において、気体が混入した状態の燃料が、第１チャンバ８２内で気体と液体とに安定して分離され易い。

図１および２に示すように、燃料フィルタ３でろ過され、気泡などの気体が混入した状態の燃料は、燃料入口部８０より第１チャンバ８２内に流入され、燃料の流れ方向や流速が減速されて、重力を利用した気体と液体との分離が行なわれる。さらに、第１チャンバ８２内には仕切り部材８８を設置していることで、燃料出口部８１へ直接向かう気泡の流れを妨げられ、気液分離効率を高めることができる。

こうして分離した気体は、第１チャンバ８２の第１貯留室８２ａの上部側に集められ捕捉される。したがって、燃料噴射ポンプ５へ供給する燃料が流出する燃料出口部８１には、気体が除去された燃料のみが供給される。

（２）エンジン１００の停止時
図３（ａ）のエンジン１００および燃料噴射ポンプ５の停止状態（以下、エンジンの停止状態）では、上記燃料吸入通路１１側の燃料圧力Ｐ１、および燃料回収路１２側の燃料圧力Ｐ２ともに、停止状態により変化を生じないので、燃料タンク２内の燃料圧力にほぼ等しい。即ち、上記燃料圧力Ｐ１、Ｐ２間で差圧が生じず、第１チャンバ８２内の圧力も、Ｐ１＝Ｐ２の圧力と同じである。これにより、チェック弁８３は、連通路８５ａを開放し、燃料回収路１２側の燃料と、第１チャンバ８２内の気体との相互の流通可能となる。このとき、エンジンの停止により燃料噴射ポンプ５から余剰燃料を生じなくなっているので、余剰燃料は燃料回収路１２側の残留燃料は、攪拌力を有していない。これにより、燃料回収路１２側の余剰燃料によって第１チャンバ８２内に分離・貯留された気体が、攪拌されることなく置換されるとともに、第１チャンバ８２側の気体を、燃料から分離した状態のままで、第２チャンバ８４側に排出し、燃料回収路１２側に回収することができる。

（３）エンンジ１００の再始動時
再びエンジン１００の運転が開始されると、第２チャンバ８４側へ排出されて連通路８６、８７の間にある気体は、燃料噴射ポンプ５から生じる余剰燃料の流れと共に、燃料タンク２へ排出される。このように、吸入燃料中の気泡（気体）はエンジン運転中に第１チャンバ８２で液体から分離・除去され、エンジン停止中に第２チャンバ８４に貯留された気体は、次の始動ごとに燃料タンク２へ排出される。

（４）燃料フィルタ３のプライミングポンプ作動時
図３（ｃ）の車両工場で燃料供給装置１を組付けた状態、あるいは市場でのメンテナンス等のため燃料フィルタ３などを組み替えた場合では、燃料噴射ポンプ５の燃料吸入側までの燃料吸入通路１１内に、燃料を充填する必要がある。燃料フィルタ３のプライミングポンプ３１を作動させる場合には、燃料吸入通路１１において、プライミングポンプ３１の燃料下流側から燃料噴射ポンプ５の低圧ポンプ５６までの燃料経路の燃料圧力Ｐ１が、正圧となる。このとき、エンジン１００は停止しているため、燃料回収路１２の燃料圧力Ｐ２は変化せず、燃料タンク２内の圧力と同じであるので、Ｐ１＞Ｐ２となる。

これにより、チェック弁８３は弁体８３１と、燃料回収回路１２側の第２弁座８３３で連通路８５ａを閉塞する。これにより、上記プライミングポンプ３１作動状態にあるときには、プライミングポンプで送油された燃料が、燃料回収路１２への流出するのを防止される。これにより、燃料吸入通路１１ｂ、１１ｃおよび燃料噴射ポンプ５側燃料配管５４内を加圧された燃料で速やかに充填させることができる。

以上説明した本実施形態では、燃料フィルタ３と、燃料噴射ポンプ５の間に、気体と液体を分離する第１チャンバ８２が設けられているため、例えば燃料タンク２内では燃料中に比較的細かな気体が混入している状態であったとしても、燃料フィルタ３で濾過された燃料中においては凝集して比較的大きく成長した気体となり易いので、上記第１チャンバ８２で効率的に燃料から気体を分離することができる。したがって、燃料中に気体が過大に混入した状態のままで燃料噴射ポンプ５側へ流出するのを抑制することができる。

ここで、一般に、第１チャンバ８２で気体と液体とに分離し続けると、第１チャンバ８２内での気体の容積比率が過大になってしまって、その分離能力が低下するおそれがある。例えば気体の容積比率を検出し、所定比率に到達すると、運転者等の車両乗員に報知する機能を燃料供給装置に具備させることが考えられる。しかしながら、車両乗員への報知にも係わらず、チャンバのメンテナンスがなされないおそれもある。

これに対して、本実施形態では、燃料噴射ポンプ５で余剰となった余剰燃料を燃料タンクへ戻す燃料回収路１２を有し、燃料回収路１２と第１チャンバ８２を連通する連通路８５ａとを備え、連通路８５ａに、燃料回収路１２側と第１チャンバ８２側の間の流体流れを許容および遮断するチェック弁８３が設けられていることが好ましい。

これにより、第１チャンバ８２内に溜まった気体を、チェック弁８３の上記燃料回収路１２側と第１チャンバ８２側の間の流体流れを許容する動作により、連通路８５ａを通じて燃料回収路１２側へ排出させることができる。しかも、第１チャンバ８２から気体を排出することにより生じる第１チャンバ８２内の液体充填不足分は、燃料回収路１２内の余剰燃料で補うことができる。

このように、上記第１チャンバ８２で気体と液体とに継続的に分離し、気体と液体とに分離する能力が低下するのを抑制することができる。

（第２の実施形態）
以下、本発明を適用した他の実施形態を説明する。なお、以下の実施形態においては、第１の実施形態と同じもしくは均等の構成には同一の符号を付し、説明を繰返さない。

第２の実施形態を図７に示す。第２の実施形態では、気液分離モジュール１０８において、連通部のチェック弁８３および第２チャンバ８４から、第２チャンバ８４を廃止した一例を示す。図７は、本実施形態の燃料供給装置を示す構成図である。

図７中の燃料回収路１２において、第１チャンバ８２で分離された気体を余剰燃料の流れに伴なって燃料タンク２へ戻す前提条件として、第１チャンバ８２から置換排出される気体容積以上の燃料容積を有する燃料回収路部分が、チェック弁８３より上方に位置している。

このように、燃料回収回路１２のレイアウトによって、第１チャンバ８２から置換排出される気体容積以上の燃料容積を、チェック弁８３より上方に位置する部分に設けることができる燃料回収回路である場合には、図７に示す燃料回収回路１２内の燃料自体を、上記第２チャンバ８４に溜める余剰燃料の代わりに気体置換のための燃料に使用できるので、第２チャンバ８４を持たない構成とすることができる。

（第３の実施形態）
第３の実施形態を図８に示す。第３の実施形態では、気液分離モジュール２０８において、第１チャンバ８２内に設置する仕切り部材２８８を、筒状に形成した一例を示す。図８は、本実施形態に係わる気液分離モジュールを示す断面図であって、図８（ａ）は縦断面図、図８（ｂ）は燃料入口部の周辺を示す模式的横断面である。

図８（ａ）に示すように、仕切り部材２８８は、燃料入口部２８０の開口２８０ａと燃料出口部２８１の開口２８１ａとを内外に配置した筒状体である。これにより、筒状体の延在方向に沿って、仕切り部材２８８を回避する燃料流れを形成させることが可能である。筒状体からなる仕切り部材２８８を第１チャンバ８２内に配置することで、第１チャンバ８２内全体の燃料流れを、仕切り部材２８８によって流れ方向を変えられたり、流速を低下したりする燃料流れに変えることができる。したがって、気体と液体との密度差を利用した重力による気体と液体の分離が、第１チャンバ８２内全体で効果的に行える。

また、図８（ｂ）に示す如く、上記第１チャンバ８２は、円筒状中空体として形成されると共に、燃料入口部２８０の開口２８０ａは、第１チャンバ８２の内壁８９ａ側の円周壁８９ｈの接線方向に対して平行に配置することが好ましい。

これにより、燃料入口部２８０から第１チャンバ８２内に流入する燃料は、図８（ａ）に示す如く、円筒状中空体なる第１チャンバ８２の内周壁８９ｈに沿った旋回流れが形成される。これにより、気体と液体の分離を上記重力を利用して行なうのに加えて、燃料流れの回転力即ち遠心力を利用して気体と液体とを分離することができる。

上記燃料入口部２８０の開口２８０ａは、鉛直方向に対して上方に傾けて配置されていることが好ましい。これにより、第１チャンバ８２の内周壁８９ｈに沿う旋回流れは、旋回が繰り返えされる結果、鉛直上方に向けて流れる燃料流れが形成される。したがって、上記重力および遠心力を積極的に利用して、気体と液体の分離が効果的にできる。

なお、これに限らず、上記燃料入口部の開口は、燃料出口部の開口より鉛直方向上側に配置されていることが好ましい。これより、燃料入口部の開口から第１チャンバ内に流入して旋回流となる燃料流れが、燃料出口部の開口に直接流れ込んでしまうことはない。

（第４の実施形態）
第４の実施形態を図９に示す。第４の実施形態では、気液分離モジュール３０８において、第１チャンバ８２内に設置する仕切り部材３８８を、ベルマウス状に形成した一例を示す。図９は、本実施形態に係わる気液分離モジュールを示す断面図である。

図９に示すように、仕切り部材３８８は、鉛直方向下方に拡径するベルマウス状に形成されている。

一般に、第１チャンバの燃料入口部は、上記重力による気体と液体の分離で行なう場合には、第１チャンバの底部に設けられ、鉛直方向上方に向けて配置される。しかしながら、燃料フィルタ等の車両搭載部品との搭載上の制約から、燃料入口部の配置位置を、底部の鉛直方向上方以外の方向に向けた位置、あるいは底部以外のチャンバの内壁に設定する必要がある場合がある。

これに対して本実施形態では、仕切り部材３８８を鉛直方向下方に拡径するベルマウス状に形成するので、搭載上の制約から燃料入口部２８０を上記配置位置に設定される場合であっても、仕切り部材３８８に向かう燃料流れを、ベルマウス状に形成形成された仕切り部材３８８に沿って鉛直方向上方に向かう流れに変えることができる。

しかも、上記燃料入口部２８０は、開口２８０ａは、鉛直方向に対して上方に傾けて配置されていることで、第１チャンバ８２の内周壁８９ｈに沿う旋回流れを、効果的に、鉛直上方に向けて流れる燃料流れに形成することもできる。

（第５、第６、第７の実施形態）
第５、第６、第７の実施形態を、図１０、図１１、図１２に示す。第５、第６、第７の実施形態では、チェック弁８３において、弁体の形状を、球体以外の形状にした一例を示す。図１０、図１１、および図１２は、本実施形態に係わる弁装置の一例を示す部分断面図である。

第５の実施形態では、図１０に示すように、弁体１８３１の縦断面は、略楕円状に形成され、付勢部材８３４、８３５に突き当てる部位に、段差部１８３１ｂを設けている。これにより、二つの付勢部材８３４、８３５に支持される弁体８３２は、各段差部１８３１ｂで付勢部材８３４、８３５の姿勢をガイドしている。なお、弁座８３２、８３３には、弁体１８３１の側面１８３１ａにおいて球面部分またはテーパ面部分で離座および着座する。このような段差部１８３１ｂおよび上記球面部分またはテーパ面部分が同軸に形成され、付勢部材８３４、８３５および弁座８３２、８３３に同軸に配置されている。

第６の実施形態では、図１１に示すように、弁体２８３１は、略円筒状に樹脂形成され、二つの付勢部材８３４、８３５を、弁体２８３１から軸方向に突出した突出部２８３１ｃでガイドするように構成した。突出部２８３１ｃは円筒状本体の両端部２８３１ｂより付勢部材８３４、８３５に同軸に突出しており、これらと同軸に形成された側面２８３１ａにおいて球面部分またはテーパ面部分が弁座８３２、８３３に離座および着座する。

第７の実施形態では、図１２（ａ）に示すように、弁体３８３１は、ゴム材または樹脂材で形成され、平板状とした。この弁体３８３１は、平板状本体の両端面３８３１ｂで弁座８３２、８３３に離座および着座する。突出部３８３１ｃは平板状本体の両端面３８３１ｂより付勢部材８３４、８３５に同軸に突出しており、突出部３８３１ｃで二つの付勢部材８３４、８３５をガイドするように構成されている。

ここで、上記弁体３８３１において、図１２（ｂ）に示すように、更にその外周部に、例えば花弁状の複数（本実施例では、４個）の切欠き部３８３１ｋを設けることによって燃料流路を確保した調芯ガイド３８３１ａを設けてもよい。

以上説明した弁体１８３１の段差部１８３１ｂ、弁体２８３１の突出部２８３１ｂ、および弁体３８３１の突出部３８３１ｂは、付勢部材８３４、８３５の姿勢をガイドするガイド部材に相当し、姿勢をガイドするガイド機能を有している。

ここで、一般に、付勢部材を弁体の球面に当接させることで弁体を支持する場合において、スプリングなどの付勢部材と弁体とが同軸に配置されないおそれがある。場合によっては弁体と弁座との同軸度精度も低下し、シール性が低下する可能性がある。また、上記球面に付勢部材を付勢するだけでは、弁体と付勢部材との位置固定がなされないので、弁体と付勢部材とが不安定な組付け状態になるおそれがあるため、組付け作業性等の生産性が必ずしもよいとはいえない。

これに対し、いずれの実施形態も、段差部１８３１ｂまたは突出部２８３１ｂ、３８３１ｂのガイド機能により良好な調芯作用を有するので、シール性および組付け性等の優れた生産性を提供することができる。

（第８の実施形態）
第８の実施形態を図１３に示す。第８の実施形態では、気液分離モジュール８に設ける弁装置を、リード弁４８３にした一例を示す。図１３は、本実施形態に係わる気液分離モジュールを示す断面図である。

図１３に示すように、リード弁４８３は、弾性材で形成され、一端側で連通路８５ａを閉塞可能な平板状の弁体４８３１と、連通路８５ａの内壁８９ｂに形成された弁座４８３２、４８３２を有しており、弁体４８３１と弁座４８３２、４８３２を二組設けている。

このような構成であっても、上記エンジンの停止状態にあるときには連通路８５ａを解放するとともに、上記エンジンの運転状態、および上記加圧圧送により燃料吸入通路１１へ燃料充填させる場合には、連通路８５ａを閉塞することができる。

さらに、弁体４８３１を弾性材で形成しているので、弁体４８３１を付勢する付勢部材を必要としないので簡素化が図れる。

（第９の実施形態）
第９の実施形態を図１４に示す。第９の実施形態では、気液分離モジュール８に設ける弁装置を、リード弁５８３にした他の一例を示す。図１４は、本実施形態に係わる気液分離モジュールを示す断面図である。

図１４に示すように、リード弁５８３は、弾性材で形成され、一端側で連通路８５ａを閉塞可能な平板状の弁体４８３１と、連通路８５ａの内壁８９ｂ、５８９ｄに形成され、弁体４８３１を挟んで流体流れ方向に配置される二つの弁座５８３２、５８３３とを備えている。そして、弁体は、二つの弁座５８３２、５８３３から離間した状態で配置されている。

このような構成であっても、上記エンジンの停止状態にあるときには連通路８５ａを解放するとともに、上記エンジンの運転状態、および上記加圧圧送により燃料吸入通路１１へ燃料充填させる場合には、連通路８５ａを閉塞することができる。さらに、弁体４８３１を弾性材で形成しているので、弁体４８３１を付勢する付勢部材を必要としないので簡素化が図れる。

しかも、上記リード弁５８３は、一つの弁体４８３１で上記弁動作を行えるので、更に簡素化が図れる。

（第１０の実施形態）
第１０の実施形態を図１５に示す。第１０の実施形態では、気液分離モジュール８に設ける弁装置を、電磁弁５８３にした他の一例を示す。図１５は、本実施形態に係わる気液分離モジュールを示す断面図である。

図１５に示すように、電磁弁５８３は、例えばイグニッションオン（ＩＧ−ＯＮ）時に閉弁させる周知構造の電磁駆動式弁装置である。

（他の実施形態）
（１）以上説明した本実施形態では、燃料回収路１２に使用する余剰燃料を、燃料噴射ポンプ５からの余剰燃料とした。燃料回収路１２に使用する余剰燃料は、これに限らず、燃料噴射装置４を構成し、余剰燃料を供給可能なものであれば、燃料噴射ポンプ５、燃料噴射弁７、およびコモンレール６のいずれの余剰燃料であってもよい。

（２）また、上記燃料回収路は、上記いずれかの余剰燃料を用い、気液分離モジュール８、１０８で分離された気体（気抱）をその余剰燃料の流れに伴なわせて燃料タンク２に還流することが好ましい。これにより、燃料吸入通路１１の通路外（管路外）の燃料タンク２内の大気へ、上記分離した気体（気抱）を放出させられる。

気液分離モジュールで分離された気体を、燃料吸入通路以外の外部へ還流または放出する方法としては、その気体を、空気（以下、吸気）を吸入する吸入通路（吸気管）内へ供給し、エンジンにおいて吸気と燃料とを燃焼させて消費する方法などが考えられる。

これに対し本実施形態では、上記分離した気体を燃料回収路の余剰燃料の流れに伴なわせて燃料タンク２に還流するので、分離した気体を燃料吸入通路以外の外部へ戻す構成が簡素に構成できる。

しかも、分離した気体（以下、分離気体）は、燃料タンク２に戻すことで、燃料タンク２内の大気に放出されるので、燃料タンク２内の燃料が燃料噴射ポンプ５により吸上げられても、上記分離気体が燃料吸入通路１１に吸入されるのを回避することができる。

（３）以上説明した第１実施形態では、第１チャンバ８２には、燃料入口部８０の第１開口８０ａにおいて、第１チャンバ８２内へ流入する燃料の流れを案内する案内壁８９ａｈを設けた。このように案内壁８９ａｈを設けるものであっても、案内壁８９ａｈを設けないものでもよい。

本発明の第１の実施形態の燃料供給装置を示す構成図である。図１中の燃料噴射ポンプと燃料フィルタの間に設けた気液分離モジュールを示す断面図である。図２中の弁装置の弁動作と内燃機関の状態との関係を説明する図であって、図３（ａ）は内燃機関の停止状態、図３（ｂ）は内燃機関の運転状態、図３（ｃ）は車両工場等で燃料供給装置を組付けた後等において燃料吸入通路に燃料を加圧充填する状態での弁動作を示す部分断面図である。図１中の燃料フィルタの一例を示す部分的断面図である。図１中の燃料噴射ポンプを含む燃料噴射装置の構成の一例を示す模式図である。図５中の燃料噴射ポンプの燃料経路を示す模式的構成図である。第２の実施形態の燃料供給装置を示す構成図である。第３の実施形態に係わる気液分離モジュールを示す断面図であって、図８（ａ）は縦断面図、図８（ｂ）は燃料入口部の周辺を示す模式的横断面である。第４の実施形態に係わる気液分離モジュールを示す断面図である。第５の実施形態に係わる弁装置の一例を示す部分断面図である。第６の実施形態に係わる弁装置の一例を示す部分断面図である。第７の実施形態に係わる弁装置の一例を示す部分断面図であって、図１２（ａ）は縦断面図、図１２（ｂ）は図１２（ａ）中のＢからみた横断面図である。第８の実施形態に係わる気液分離モジュールを示す断面図である。第９の実施形態に係わる気液分離モジュールを示す断面図である。第１０の実施形態に係わる気液分離モジュールを示す断面図である。

符号の説明

１燃料供給装置
２燃料タンク
３燃料フィルタ
４蓄圧式燃料噴射装置（燃料噴射装置）
５燃料噴射ポンプ
５２駆動軸
５３高圧ポンプ
５６低圧ポンプ
６コモンレール（蓄圧器）
７燃料噴射弁
８気液分離モジュール
１１燃料吸入通路
１２燃料回収路
８０燃料入口部
８０ａ第１開口
８１燃料出口部
８１ａ第２開口
８２第１チャンバ
８２ａ第１貯留室
８３チェック弁（弁装置）
８３１弁体
８３２第１弁座
８３３第２弁座
８３４、８３５付勢部材
８４第２チャンバ
８４ａ第２貯留室
８５連通部
８５ａ連通路
８８仕切り部材
８８ａ連通孔
８９ハウジング
１００エンジン

Claims

内燃機関に燃料を噴射供給する燃料噴射装置に用いられ、
燃料タンク内の燃料を、燃料フィルタを介して前記燃料噴射装置に供給する燃料供給装置において、
前記燃料タンクと前記燃料噴射装置の間には、燃料が吸入される燃料吸入通路を備え、
前記燃料吸入通路において、前記燃料フィルタと前記燃料噴射装置の間には、気体と液体を分離するチャンバが設けられていることを特徴とする燃料供給装置。
前記チャンバは、
前記燃料吸入通路から燃料が流入する燃料入口部と、
前記燃料吸入通路へ燃料が流出する燃料出口部とを備え、
前記燃料入口部と、前記燃料出口部との間に、仕切り部材が設けられていることを特徴とする請求項１に記載の燃料供給装置。
前記仕切り部材は、前記チャンバの内壁より伸びる隔壁であることを特徴とする請求項２に記載の燃料供給装置。
前記仕切り部材は、鉛直方向に伸びていることを特徴とする請求項２または請求項３に記載の燃料供給装置。
前記仕切り部材は、前記燃料入口部と前記燃料出口部とを内外に配置した筒状体であることを特徴とする請求項２から請求項４のいずれか一項に記載の燃料供給装置。
前記仕切り部材は、鉛直方向下方に拡径するベルマウス状に形成されていることを特徴とする請求項２から請求項４のいずれか一項に記載の燃料供給装置。
前記チャンバは、前記燃料出口部を囲む内周壁を有する円筒状中空体であって、
前記燃料入口部は、前記内周壁の接線方向に対して平行に配置されていることを特徴とする請求項２から請求項６のいずれか一項に記載の燃料供給装置。
前記燃料入口部は、鉛直方向に対して上方に傾けて配置されていることを特徴とする請求項７に記載の燃料供給装置。
前記燃料入口部は、前記燃料出口部より鉛直方向上側に配置されていることを特徴とする請求項７または請求項８に記載の燃料供給装置。
前記燃料入口部と前記燃料出口部は、鉛直方向にラップして配置されていることを特徴とする請求項２から請求項６のいずれか一項に記載の燃料供給装置。
前記燃料タンクと前記燃料噴射装置の間には、
前記燃料吸入通路より前記燃料噴射装置へ供給された燃料のうち、前記燃料噴射装置で余剰となった余剰燃料を前記燃料タンクへ戻す燃料回収路と、
前記燃料回収路と前記チャンバを連通する連通路とを備え、
前記連通路に、前記燃料回収路側と前記チャンバ側の間の流体流れを許容および遮断する弁装置が設けられていることを特徴とする請求項１から請求項１０のいずれか一項に記載の燃料供給装置。
前記弁装置は、前記燃料回収路内の圧力と前記チャンバ内の圧力との差圧で開閉するチェック弁を有していることを特徴とする請求項１１に記載の燃料供給装置。
前記弁装置は、前記燃料回収路側と前記チャンバ側を流通および遮断する電磁弁を有していることを特徴とする請求項１１に記載の燃料供給装置。
前記弁装置は、前記内燃機関が停止しているとき、前記燃料回収路側と前記チャンバ側を流通させていることを特徴とする請求項１１から請求項１３のいずれか一項に記載の燃料供給装置。
前記弁装置は、前記チャンバ内の圧力をＰ１、前記燃料回収路内の圧力をＰ２とすると、
Ｐ１＜Ｐ２であるとき、前記燃料回収路側と前記チャンバ側の間の流体流れを遮断していることを特徴とする請求項１１から請求項１４のいずれか一項に記載の燃料供給装置。
前記弁装置は、
Ｐ１＝Ｐ２であるとき、前記燃料回収路側と前記チャンバ側の間の流体流れを許容していることを特徴とする請求項１５に記載の燃料供給装置。
前記弁装置は、
Ｐ１＞Ｐ２であるとき、前記燃料回収路側と前記チャンバ側の間の流体流れを遮断していることを特徴とする請求項１５または請求項１６に記載の燃料供給装置。
前記チェック弁は、
前記連通路内を移動可能な弁体と、
前記連通路の内壁に形成され、前記弁体を挟んで流体流れ方向に配置される二つの弁座と、
前記弁体を、前記二つの弁座から離間した状態で付勢する付勢部材とを備えていることを特徴とする請求項１２に記載の燃料供給装置。
前記チェック弁は、
弾性材で形成され、一端側で前記連通路を閉塞可能な平板状の弁体と、
前記連通路の内壁に形成され、前記弁体を挟んで流体流れ方向に配置される二つの弁座とを備え、
前記弁体は、前記二つの弁座から離間した状態で配置されていることを特徴とする請求項１２に記載の燃料供給装置。
前記連通路において、
前記燃料回収路と前記弁装置の間には、前記チャンバとしての第１チャンバ内に溜まった気体を燃料で置換するための容積を有する第２チャンバが設けられていることを特徴とする請求項１１から請求項１９のいずれか一項に記載の燃料供給装置。
請求項２０に記載の燃料供給装置において、
前記連通路を形成するハウジングを備え、
前記第１チャンバ、前記弁装置、および前記第２チャンバは、前記ハウジングで一体的に連結された気液分離モジュールであることを特徴とする燃料供給装置。
前記第２チャンバ、前記連通路、および前記第１チャンバが鉛直方向に配置されていることを特徴とする請求項２０または請求項２１に記載の燃料供給装置。
請求項１から請求項２２のいずれか一項に記載の燃料供給装置において、
前記燃料噴射装置は、
前記内燃機関の気筒に設けられ、燃料を噴射する燃料噴射弁と、
前記内燃機関の回転力を得て、燃料を吸入し、予備加圧する予備圧送部、および前記予備圧送部より吐出される燃料を吸入および高圧に圧縮するプランジャを具備する加圧部を有する燃料噴射ポンプと、
前記加圧部と前記燃料噴射弁の間に配置され、前記内燃機関の気筒に設けられた前記燃料噴射弁に分配するコモンレールと、
を備え、
前記燃料吸入通路は、前記燃料噴射ポンプの前記予備圧送部の吸入側に接続していることを特徴とする燃料供給装置。
前記加圧部は、
前記内燃機関の回転力を得て、前記プランジャを往復移動するカムと
前記予備圧送部より吐出する燃料の一部が供給され、前記カムを燃料潤滑するカム室とを備え、
前記チャンバ内に溜まった気体と置換する燃料は、前記カム室よりオーバーフローする余剰燃料を使用することを特徴とする請求項２３に記載の燃料供給装置。
前記チャンバ内に溜まった気体と置換する燃料は、前記燃料噴射ポンプ、前記燃料噴射弁、および前記コモンレールのうちの少なくともいずれかの余剰燃料を使用することを特徴とする請求項２３に記載の燃料供給装置。
請求項１から請求項２５のいずれか一項に記載の燃料供給装置において、
前記チャンバとしての第１チャンバで前記分離された気体を、前記燃料噴射装置からの余剰燃料の流れに伴なわせて前記燃料タンクへ還流して、前記燃料吸入通路の通路外である前記燃料タンク内大気へ放出することを特徴とする燃料供給装置。