JP2009138597A - 燃料供給装置 - Google Patents

Abstract

【課題】燃料フィルタをフィードポンプの下流に配置した燃料供給装置において、車両への搭載性向上およびコスト低減を図る。
【解決手段】フィードポンプ５と燃料フィルタ１２との間の燃料をプライミングポンプ９とフィードポンプ５との間に戻すリターン通路１４と、リターン通路１４を開閉するリターンバルブ１００とを設ける。リターンバルブ１００は、フィードポンプ５の吐出圧力が第１設定圧に達したときには、スリーブ孔１１１と第１室１１２とを連通させ、フィードポンプ５下流側の燃料の一部をフィードポンプ５上流側へ戻す。また、リターンバルブ１００は、プライミングポンプ９の吐出圧力が第２設定圧以上になったときには、スリーブ孔１１１と連通路１４１とを連通させ、リターン通路１４を開く。これにより、プライミングポンプ９にて圧送された燃料は、フィードポンプ５を迂回して燃料フィルタ１２に流れる。
【選択図】図２

Description

本発明は、内燃機関用の燃料噴射システムに適用される燃料供給装置に関する。

ディーゼルエンジン用の畜圧式燃料噴射システムに適用される燃料供給装置は、畜圧式燃料噴射システムにおいて高圧燃料を蓄えるコモンレールへ高圧燃料を圧送する高圧ポンプ、燃料タンクから高圧ポンプへ燃料を供給するフィードポンプ、燃料を濾過する燃料フィルタ等を備えている。そして、燃料フィルタをフィードポンプの下流に配置することにより、燃料フィルタの前後に大きな差圧を発生させて、濾過材のメッシュサイズ縮小を可能とし、異物補足性を向上させている。

ここで、燃料供給装置をエンジンに組み付けた時や、燃料フィルタの交換時には、エンジンが確実に始動できるようにするために、燃料タンクからフィードポンプまでの燃料配管と燃料フィルタに燃料を充填する必要がある。しかしながら、燃料フィルタをフィードポンプの下流に配置した燃料供給装置では、プライミングポンプで送油する際にフィードポンプが抵抗になってしまい、フィードポンプの下流に配置された燃料フィルタへの燃料充填が困難である。

そこで、本出願人は、特願２００６−３５２２４１にて新規な燃料供給装置（以下、先願の燃料供給装置という）を提案した。その先願の燃料供給装置では、フィードポンプを迂回して燃料フィルタに連絡するバイパス通路を設け、プライミング時にはバイパス通路を介して燃料フィルタへの燃料充填を行うようにしている。また、プライミング後にそのバイパス通路を燃料が逆流しないようにする逆止弁を備えている。

さらに、先願の燃料供給装置は、フィードポンプ下流側かつ燃料フィルタ上流側の燃料をフィードポンプ上流側へ戻すリターン通路を設け、このリターン通路には、リターン通路を通過してフィードポンプ上流側に戻る燃料流量を調整するリターンバルブを設けている。このように、リターン通路を介してフィードポンプ下流側の燃料をフィードポンプ上流側へ戻すことにより、フィードポンプの吸入圧力損失を低減している。

しかしながら、先願の燃料供給装置では、プライミング時にバイパス通路を介して燃料フィルタへ燃料充填を容易に行うことができるが、バイパス通路や逆止弁が必要となるため、車両への搭載性やコスト面で問題があった。

本発明は上記点に鑑みて、燃料フィルタをフィードポンプの下流に配置した燃料供給装置において、車両への搭載性向上およびコスト低減を図ることを目的とする。

上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明では、高圧燃料を蓄えるコモンレール（１）内の高圧燃料を内燃機関の燃焼室内へ噴射するインジェクタ（２）を有する蓄圧式燃料噴射システムに適用され、コモンレール（１）内に高圧燃料を供給する燃料供給装置であって、燃料を加圧してコモンレール（１）へ圧送する高圧ポンプ（６）と、燃料を溜めておく燃料タンク（４）から燃料を汲み上げて高圧ポンプ（６）へ供給するフィードポンプ（５）と、燃料タンク（４）とフィードポンプ（５）との間に配置されて、燃料タンク（４）から燃料を汲み上げて圧送するプライミングポンプ（９）と、フィードポンプ（５）と高圧ポンプ（６）との間に配置されて、フィードポンプ（５）から吐出された燃料を濾過する燃料フィルタ（１２）と、フィードポンプ（５）と燃料フィルタ（１２）との間とプライミングポンプ（９）とフィードポンプ（５）との間を連通させるリターン通路（１４）と、フィードポンプ（５）と燃料フィルタ（１２）との間の燃料圧力であるフィード燃料圧力が第１設定圧以上になったときにリターン通路（１４）を開くとともに、プライミングポンプ（９）にて圧送される燃料の圧力であるプライミング燃料圧力が第２設定圧以上になったときにリターン通路（１４）を開くリターンバルブ（１００）とを備えることを特徴とする。

このように、プライミング燃料圧力が第２設定圧以上になったときにリターン通路（１４）を開く機能をリターンバルブ（１００）に持たせることにより、プライミング時にはリターン通路（１４）を介して燃料フィルタ（１２）への燃料充填を行うことができる。したがって、プライミングのためのバイパス通路や逆止弁が不要となり、車両への搭載性向上およびコスト低減を図ることができる。

請求項２に記載の発明のように、請求項１に記載の燃料供給装置において、リターンバルブ（１００）は、一端側にフィード燃料圧力を受けて他端側に向かって付勢され、フィード燃料圧力が第１設定圧に達したときに所定位置に移動してリターン通路（１４）を開くとともに、両端がリターン通路（１４）に接続される連通路（１４２、１４２ａ）が内部に形成された第１弁体（１４０）と、プライミング燃料圧力が第２設定圧以上になったときに連通路（１４２、１４２ａ）を開く第２弁体（１６０）とを備えて構成することができる。

請求項３に記載の発明のように、請求項２に記載の燃料供給装置において、リターンバルブ（１００）は、第１弁体（１４０）がリターン通路（１４）を閉じる向きに第１弁体（１４０）を付勢する第１スプリング（１７１）と、第２弁体（１６０）が連通路（１４２、１４２ａ）を閉じる向きに第２弁体（１６０）を付勢する第２スプリング（１７２）とを備えて構成することができる。

請求項４に記載の発明では、請求項３に記載の燃料供給装置において、第２スプリング（１７２）は、第１弁体（１４０）と第２弁体（１６０）とによって挟持されていることを特徴とする。

これによると、第２スプリング（１７２）のバネ力は第１弁体（１４０）の作動に影響しないため、第１弁体（１４０）の開弁圧のばらつきを小さくすることができる。

請求項５に記載の発明では、請求項４に記載の燃料供給装置において、第２弁体（１６０）および第２スプリング（１７２）は連通路（１４２、１４２ａ）に配置され、連通路（１４２、１４２ａ）の途中に弁座面（１４３）が形成され、第２弁体（１６０）が弁座面（１４３）と接離することにより連通路（１４２、１４２ａ）が開閉されることを特徴とする。

これによると、第２弁体（１６０）および第２スプリング（１７２）は第１弁体（１４０）内に収容されるため、リターンバルブ（１００）を小型にすることができる。

請求項６に記載の発明では、請求項５に記載の燃料供給装置において、弁座面（１４３）は円錐状であり、第２弁体（１６０）は球状であることを特徴とする。これによると、良好なシール性能を得ることができる。

請求項７に記載の発明では、請求項１に記載の燃料供給装置において、リターンバルブ（１００）は、燃料圧力を受けて作動する第１弁体（１４０）を備え、第１弁体（１４０）は、一端側にフィード燃料圧力を受けて他端側に向かって付勢され、フィード燃料圧力が第１設定圧に達したときに第１所定位置に移動してリターン通路（１４）を開くとともに、他端側にプライミング燃料圧力を受けて一端側に向かって付勢され、プライミング燃料圧力が第２設定圧に達したときに第２所定位置に移動してリターン通路（１４）を開くことを特徴とする。

これによると、リターンバルブ（１００）が第１弁体（１４０）と第２弁体（１６０）とを備える場合よりも、リターンバルブ（１００）の構成を簡素にすることができる。

請求項８に記載の発明のように、請求項７に記載の燃料供給装置において、第１弁体（１４０）は、一端がリターン通路（１４）に常時接続されるとともに他端がリターン通路（１４）に選択的に接続される連通路（１４１）が内部に形成され、第２所定位置に移動したときに連通路（１４１）の他端がリターン通路（１４）に接続される構成とすることができる。

請求項９に記載の発明のように、請求項１ないし８のいずれか１つに記載の燃料供給装置において、リターンバルブ（１００）は、筒状のスリーブ（１１０）を備え、スリーブ（１１０）は、その軸方向中間部にスリーブ孔（１１１）を備え、スリーブ孔（１１１）はリターン通路（１４）を介してプライミングポンプ（９）とフィードポンプ（５）との間に接続され、スリーブ（１１０）の内部に第１弁体（１４０）が摺動自在に挿入され、第１弁体（１４０）によってスリーブ（１１０）内の空間が第１室（１１２）と第２室（１１３）に分離され、第１室（１１２）はリターン通路（１４）を介してフィードポンプ（５）と燃料フィルタ（１２）との間に接続され、第２室（１１３）はリターン通路（１４）を介してプライミングポンプ（９）とフィードポンプ（５）との間に接続され、フィード燃料圧力が第１設定圧未満のときには、第１弁体（１４０）によってスリーブ孔（１１１）が塞がれてスリーブ孔（１１１）と第１室（１１２）との間が遮断され、フィード燃料圧力が第１設定圧以上になったときに、第１弁体（１４０）がスリーブ孔（１１１）を開放する位置に移動してスリーブ孔（１１１）と第１室（１１２）との間が直接連通されるようにすることができる。

なお、特許請求の範囲およびこの欄で記載した各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものである。

（第１実施形態）
本発明の第１実施形態について説明する。図１は第１実施形態に係る燃料供給装置３を適用した車両用ディーゼルエンジンの畜圧式燃料噴射システムの全体構成図である。

この蓄圧式燃料噴射システムは、４気筒のディーゼルエンジンに使用されており、高圧燃料を蓄えるコモンレール１、コモンレール１内の高圧燃料をディーゼルエンジンの各燃焼室に噴射するインジェクタ２、コモンレール１に高圧燃料を供給する燃料供給装置３を備えて構成されている。

コモンレール１は、燃料供給装置３より供給された高圧燃料を目標レール圧に保持して蓄える畜圧手段である。なお、目標レール圧は、例えば、アクセル開度信号、エンジン回転数信号といったディーゼルエンジンの運転状態に基づいて、図示しない制御装置（以下、ＥＣＵという。）によって決定される。

さらに、コモンレール１には、コモンレール１内の燃料圧力が予め定めた上限値を超えたときに開弁してコモンレール１の燃料圧力を逃がすプレッシャリミッタ１ａが取り付けられている。プレッシャリミッタ１ａより流出した燃料は、燃料配管１ｂを介して、後述する燃料供給装置３の燃料タンク４に戻される。

インジェクタ２は、高圧燃料をディーゼルエンジンの燃焼室に噴射する燃料噴射手段である。インジェクタ２には、高圧配管２ａを介してコモンレール１の高圧燃料が供給され、コモンレール１から供給された燃料のうち噴射されない余剰燃料は、燃料配管２ｂを介して、燃料タンク４へ戻される。なお、このインジェクタ２はＥＣＵに接続されており、ＥＣＵの制御信号によって、燃料の噴射時期および噴射量が制御される。

次に、燃料供給装置３は、燃料を溜めておく燃料タンク４、燃料タンク４から燃料を汲み上げるフィードポンプ５、フィードポンプ５から供給される燃料を加圧してコモンレール１へ圧送する高圧ポンプ６、フィードポンプ５から高圧ポンプ６へ供給される燃料流量を調整する吸入調量弁７等を有して構成される。

フィードポンプ５は、吸入配管４ａを介して、燃料タンク４から汲み上げた燃料を高圧ポンプ６に供給するものである。本実施形態では、フィードポンプ５として内接歯車ポンプであるトロコイドポンプを採用しており、後述する高圧ポンプ６のカム軸６１に連結され、このカム軸６１から回転駆動力が伝達される。

吸入配管４ａには、燃料タンク４より吸入された燃料を濾過して異物を除去するプレフィルタ８、および、車両の組立時等に配管内のエア抜きを行うために手動操作により燃料タンク４から燃料を汲み上げて圧送するプライミングポンプ９が配置されている。さらに、吸入配管４ａのうちフィードポンプ５入口側には、プレフィルタ８以降の配管内で燃料に混入した異物を除去するゴーズフィルタ１０が設けられている。なお、プレフィルタ８およびゴーズフィルタ１０として、具体的に金属メッシュ等の金属フィルタを採用できる。

フィードポンプ５下流側には、燃料通路５ａを介して、燃料フィルタ１２が接続されている。この燃料フィルタ１２により、フィードポンプ５から吐出される燃料が濾過される。燃料フィルタ１２には、燃料フィルタ１２に作用する燃料圧力が予め定めた値以上になったときに燃料フィルタ１２に作用する燃料圧力を逃がすリリーフ弁１３が配置されている。このリリーフ弁１３が開弁すると、フィードポンプ５より吐出された燃料の一部が、燃料配管１３ａを介して、燃料タンク４へ戻される。

なお、本実施形態では、リリーフ弁１３が開弁する予め定めた値として、燃料フィルタ１２の耐圧許容上限値以下の値で、かつ、ディーゼルエンジンのアイドリング時に発生するフィードポンプ５の吐出圧より高い値を採用している。従って、このリリーフ弁１３の作用によって、フィードポンプ５からの過大な燃料圧力が燃料フィルタ１２に作用することを防止できる。

また、燃料フィルタ１２には、フィードポンプ５からの吐出圧力を作用させることができるので、燃料フィルタ１２は、プレフィルタ８およびゴーズフィルタ１０に対して、目の細かい濾過性能の高いフィルタを採用できる。従って、燃料フィルタ１２は、プレフィルタ８やゴーズフィルタ１０で除去できない小さな異物や水分等を取り除くことができる。

さらに、フィードポンプ５と燃料フィルタ１２との間と、プライミングポンプとフィードポンプ５との間は、リターン通路１４にて接続されている。このリターン通路１４には、フィードポンプ５の作動時にはリターン通路１４を通過してフィードポンプ５上流側に戻る燃料流量を調整するとともに、プライミングポンプ９の作動時にはリターン通路１４を開いて燃料フィルタ１２への燃料充填を可能にするリターンバルブ１００（詳細後述）が配置されている。

燃料フィルタ１２下流側には、燃料通路１２ａを介して、吸入調量弁７が接続されている。さらに、燃料通路１２ａにはオリフィス１６が配置されている。吸入調量弁７は、弁開度を連続的に変更可能に構成されたリニアソレノイド式の電磁弁であって、ディーゼルエンジンの運転状態に基づいてＥＣＵから出力される制御信号によって弁開度が制御される。

オリフィス１６は、燃料フィルタ１２から吸入調量弁７へ至る燃料通路１２ａの通路径を絞って、燃料フィルタ１２を通過する燃料流量を制限する流量制限手段である。また、燃料通路１２ａのうちオリフィス１６下流側かつ吸入調量弁７上流側の部位は、燃料通路１２ｂを介して、ゴーズフィルタ１０下流側かつフィードポンプ５上流側に接続されており、燃料通路１２ｂには、レギュレートバルブ１７が配置されている。

レギュレートバルブ１７は、燃料通路開度を調整する弁体部、弁体部を閉弁させるように付勢するバネ手段等を有して構成され、機械的機構によってオリフィス１６下流側の燃料圧力を一定以下に制御するものである。また、燃料通路１２ｂには、レギュレートバルブ１７上流側から後述する高圧ポンプ６のカム室６４へ燃料を導く燃料通路１２ｃが接続されている。

吸入調量弁７下流側には、燃料通路７ａを介して、高圧ポンプ６が接続される。さらに、この燃料通路７ａには、オリフィス１８を介して、ゴーズフィルタ１０上流側へ燃料を戻す燃料通路７ｂが設けられており、例えば、吸入調量弁７が閉弁状態のときに、吸入調量弁７下流側の余剰燃料をフィードポンプ５上流側へ戻すことができる。

高圧ポンプ６は、図１の一点鎖線の枠内に示すように、ディーゼルエンジンによって回転するカム軸６１、カム軸６１から駆動力が伝達されてシリンダの内部を往復運動するプランジャ６２等を有して構成される。なお、本実施形態の高圧ポンプ６では、プランジャ６２がカム軸６１の径方向に対向して２個設けられており、２個のプランジャ６２を交互に作動させて燃料の吸入および圧送を行う構成になっている。

カム軸６１には、カム軸６１の回転運動を直線運動に変換してプランジャ６２に伝達するカム６３が連結されており、カム６３はポンプハウジングに形成されるカム室６４に配置される。従って、前述の燃料通路１２ｃを介してカム室６４へ導かれる燃料は、カム室６４において、カム６３からプランジャ６２へ駆動力が伝達される際の潤滑油として作用する。

なお、燃料通路１２ｃには、オリフィス１９が配置されており、このオリフィス１９の作用によってカム室６４へ供給される燃料（潤滑油）の流量が適切な値となる。また、カム室６４からオーバフローした余剰燃料は、燃料通路６ａを介して、燃料タンク４へ戻される。

シリンダの内部には、プランジャ６２の往復運動に応じて容積変化する加圧室６５が形成されている。この加圧室６５には、燃料通路７ａを介して加圧室６５へ供給される燃料が通過する吸入通路６５ａ、および、加圧室６５からコモンレール１側へ吐出される燃料が通過する吐出通路６５ｂが接続されている。

また、吸入通路６５ａには、加圧室６５に燃料が吸入される際に開弁する吸入弁６６が配置され、吐出通路６５ｂには、加圧室６５より燃料が吐出される際に開弁する吐出弁６７が配置されている。そして、吐出通路６５ｂは、燃料通路１ｃを介して、コモンレール１へ接続される。

図２はリターンバルブ１００の閉弁状態を示す断面図、図３はフィードポンプ５の作動時におけるリターンバルブ１００の開弁状態を示す断面図、図４はプライミングポンプ９の作動時におけるリターンバルブ１００の開弁状態を示す断面図である。

この図２〜図４に示すように、リターンバルブ１００は、円筒状のスリーブ１１０を備え、このスリーブ１１０の軸方向中間部には、貫通したスリーブ孔１１１が形成されている。このスリーブ孔１１１は、リターン通路１４を介して、吸入配管４ａにおけるプレフィルタ８とフィードポンプ５との間に接続されている。スリーブ１１０の一端側に円筒状のストッパ１２０が圧入して固定されており、スリーブ１１０の他端側に円盤状のプラグ１３０が固定されている。

スリーブ１１０の内部には、円柱状の第１弁体１４０が摺動自在に挿入され、この第１弁体１４０によってスリーブ１１０内の空間が２つの室１１２、１１３に分離されている。２つの室１１２、１１３のうち、ストッパ１２０側に位置する第１室１１２は、リターン通路１４を介して、フィードポンプ５と燃料フィルタ１２との間の燃料通路５ａに接続されている。２つの室１１２、１１３のうち、プラグ１３０側に位置する第２室１１３は、リターン通路１４を介して、吸入配管４ａにおけるプレフィルタ８とフィードポンプ５との間に接続されている。

第１弁体１４０の内部には、一端が第１室１１２側の端面に開口するとともに、他端が外周面に開口する連通路１４１が形成されている。この連通路１４１の一端は、第１室１１２に常時連通し、第１室１１２を介してリターン通路１４に常時接続されている。連通路１４１の他端は、第１弁体１４０が所定位置に移動したときにスリーブ孔１１１と連通し、スリーブ孔１１１を介してリターン通路１４に接続されるようになっている。

第１室１１２には、第１弁体１４０を第２室１１３側に向かって付勢するスプリング１５１が挿入されている。第２室１１３には、第１弁体１４０を第１室１１２側に向かって付勢するスプリング１５２が挿入されている。

次に、上記構成における本実施形態の作動を説明する。まず、車両用ディーゼルエンジンの作動に伴って、高圧ポンプ６のカム軸６１が回転する。前述の如く、カム軸６１にはフィードポンプ５が連結されているので、カム軸６１からフィードポンプ５へ回転駆動力が伝達される。

この駆動力によって、フィードポンプ５は、吸入配管４ａを介して、燃料タンク４から燃料を汲み上げる。この際、燃料はプレフィルタ８→ゴーズフィルタ１０の順に通過して濾過される。さらに、フィードポンプ５から圧送された燃料は、燃料通路５ａを介して燃料フィルタ１２へ流入し、燃料フィルタ１２を通過する際に濾過され、さらに、燃料通路１２ａを介して吸入調量弁７へ流入する。

吸入調量弁７の弁開度は、ＥＣＵから出力された制御信号によって制御されているので、車両用ディーゼルエンジンの作動に必要十分な流量の燃料が、燃料通路７ａを通過して高圧ポンプ６へ流入する。

さらに、カム軸６１とともにカム６３が回転すると、高圧ポンプ６１のプランジャ６２が往復運動する。この往復運動によってプランジャ６２がシリンダの内部をカム軸６１側へ移動すると、加圧室６５の容積が拡大して加圧室６５の圧力が低下する。これにより、吸入弁６６が開弁して吸入調量弁７下流側の燃料が燃料通路７ａ→吸入通路６５ａの順に流れ加圧室６５に吸入される。

また、プランジャ６２がシリンダの内部を反カム軸側へ移動すると、加圧室６５の容積が縮小して加圧室６５に吸入された燃料が加圧される。加圧された燃料圧力が吐出弁６７の開弁圧を超えると、吐出弁６７が開弁して、加圧室６５の燃料が吐出通路６５ｂ→燃料通路１ｃを通過してコモンレール１へ圧送される。

これにより、コモンレール１に高圧燃料が蓄えられる。そして、コモンレール１に蓄えられた高圧燃料は、ＥＣＵの制御信号によって駆動されるインジェクタ２からディーゼルエンジンの各燃焼室に噴射される。

ここで、フィードポンプ５が作動している際には、第１弁体１４０における第１室１１２側の端面に、フィードポンプ５と燃料フィルタ１２との間の燃料圧力（以下、この燃料圧力をフィード燃料圧力という）が作用し、第１弁体１４０はこのフィード燃料圧力により第２室１１３側に向かって付勢され、第１弁体１４０はフィード燃料圧力の上昇に伴ってスプリング１５２に抗して第２室１１３側に向かって移動する。

そして、フィード燃料圧力が第１設定圧未満のときには、図２に示すように、第１弁体１４０はスリーブ孔１１１を塞ぐ位置にあって、スリーブ孔１１１と第１室１１２との間を遮断し、リターン通路１４が閉じられた状態になる。フィード燃料圧力が第１設定圧に達したときには、図３に示すように、第１弁体１４０はスリーブ孔１１１を開放してスリーブ孔１１１と第１室１１２とが直接連通する第１所定位置に移動し、リターン通路１４が開かれた状態になる。これにより、フィードポンプ５下流側の燃料の一部がフィードポンプ５上流側へ戻され、フィードポンプ５の吸入圧力損失が低減される。

なお、第１設定圧は、リリーフ弁１３の開弁圧に近い値であって、かつ、リリーフ弁１３の開弁圧よりも低い値に設定してある。従って、リリーフ弁１３が開弁する前に、リターンバルブ１００が開弁して、フィードポンプ５下流側の燃料がフィードポンプ５上流側に戻される。さらに、リターンバルブ１００が開弁していても、フィードポンプ５下流側の燃料圧力が上昇してしまうような場合に、リリーフ弁１３が開弁する。

一方、例えば燃料供給装置３をエンジンに組み付けた後のプライミング時、すなわち、プライミングポンプ９の作動時には、第１弁体１４０における第２室１１３側の端面に、プライミングポンプ９にて圧送する燃料の圧力（以下、この燃料の圧力をプライミング燃料圧力という）が作用し、第１弁体１４０はこのプライミング燃料圧力によって第１室１１２側に向かって付勢され、第１弁体１４０はプライミング燃料圧力の上昇に伴ってスプリング１５１に抗して第１室１１２側に向かって移動する。

そして、プライミング燃料圧力が第２設定圧に達したときには、図４に示すように、第１弁体１４０はスリーブ孔１１１と連通路１４１とが連通する第２所定位置に移動し、これによりスリーブ孔１１１と第１室１１２とが連通路１４１を介して連通して、リターン通路１４が開かれた状態になる。したがって、プライミングポンプ９にて圧送された燃料は、吸入配管４ａ→リターン通路１４→スリーブ孔１１１→連通路１４１→第１室１１２→リターン通路１４→燃料通路５ａ→燃料フィルタ１２の順に流れる。換言すると、プライミングポンプ９にて圧送された燃料は、フィードポンプ５を迂回して燃料フィルタ１２に流れる。したがって、燃料フィルタ１２への燃料充填を容易に行うことができる。

（第２実施形態）
本発明の第２実施形態について説明する。図５は第２実施形態に係る燃料供給装置におけるリターンバルブ１００の構成を示す断面図である。本実施形態は、プライミング燃料圧力が第２設定圧に達したときにリターン通路１４を開く機能を、第２弁体１６０に持たせたものである。なお、第１実施形態と同一もしくは均等部分には同一の符号を付し、その説明を省略する。

図５に示すように、リターンバルブ１００の第１弁体１４０の内部には、一端が第１室１１２側の端面に開口するとともに、他端が第２室１１３側の端面に開口する連通路１４２が形成されている。この連通路１４２の一端は、第２弁体１６０が開弁位置にあるときには第１室１１２に連通し、第１室１１２を介してリターン通路１４に接続されるようになっている。連通路１４２の他端は、第２室１１３と常時連通し、第２室１１３を介してリターン通路１４に接続されている。

第２室１１３内には、第１弁体１４０を第１室１１２側に向かって付勢する第１スプリング１７１が配置されている。換言すると、第１スプリング１７１は、第１弁体１４０がリターン通路１４を閉じる向きに第１弁体１４０を付勢している。

第１弁体１４０における第１室１１２側の端面には、第２弁体１６０が接離する平坦な弁座面１４３が形成されている。第１室１１２内には、弁座面１４３と接離して連通路１４２を開閉する円板状の第２弁体１６０と、この第２弁体１６０を弁座面１４３に向かって（すなわち、閉弁向きに）付勢する第２スプリング１７２が配置されている。換言すると、第２スプリング１７２は、第２弁体１６０がリターン通路１４を閉じる向きに第２弁体１６０を付勢している。

本実施形態では、フィードポンプ５が作動している際には、第１弁体１４０における第１室１１２側の端面に作用するフィード燃料圧力の上昇に伴って、第１弁体１４０は第１スプリング１７１に抗して図示位置から第２室１１３側に向かって移動する。そして、フィード燃料圧力が第１設定圧に達したときには、第１弁体１４０はスリーブ孔１１１と第１室１１２とが直接連通する所定位置に移動し、これにより、フィードポンプ５下流側の燃料の一部がフィードポンプ５上流側へ戻される。

一方、プライミングポンプ９の作動時には、プライミング燃料圧力が第２室１１３や連通路１４２を介して第２弁体１６０に作用し、プライミング燃料圧力が第２設定圧に達したときには、第２弁体１６０は第２スプリング１７２に抗して弁座面１４３から離れる向きに移動し、第１室１１２と第２室１１３が連通路１４２を介して連通して、リターン通路１４が開かれた状態になる。したがって、プライミングポンプ９にて圧送された燃料は、吸入配管４ａ→リターン通路１４→第２室１１３→連通路１４２→第１室１１２→リターン通路１４→燃料通路５ａ→燃料フィルタ１２の順に流れる。換言すると、プライミングポンプ９にて圧送された燃料は、フィードポンプ５を迂回して燃料フィルタ１２に流れる。

（第３実施形態）
本発明の第３実施形態について説明する。図６は第３実施形態に係る燃料供給装置におけるリターンバルブ１００の構成を示す断面図である。本実施形態は、第２実施形態における第２弁体１６０および第２スプリング１７２を第１弁体１４０に内蔵させたものである。なお、上記各実施形態と同一もしくは均等部分には同一の符号を付し、その説明を省略する。

図６に示すように、第１弁体１４０の連通路１４２の途中に円錐状の弁座面１４３が形成され、球状の第２弁体１６０および第２スプリング１７２が連通路１４２に配置されている。換言すると、第２弁体１６０および第２スプリング１７２は、第１弁体１４０内に収容されている。また、第１弁体１４０の連通路１４２の端部に、第２スプリング１７２の一端を支持する円筒状のバネ受け１４４が圧入して固定されている。バネ受け１４４は第１弁体１４０の一部をなすものであり、したがって、第２スプリング１７２は、第１弁体１４０と第２弁体１６０とによって挟持されている。

本実施形態では、フィードポンプ５が作動している際には、第２実施形態と同様に作動して、フィードポンプ５下流側の燃料の一部がフィードポンプ５上流側へ戻される。

一方、プライミングポンプ９の作動時には、プライミング燃料圧力が第２室１１３や連通路１４２を介して第２弁体１６０に作用し、プライミング燃料圧力が第２設定圧に達したときには、第２弁体１６０は第２スプリング１７２に抗して弁座面１４３から離れる向きに移動し、第１室１１２と第２室１１３が連通路１４２を介して連通して、リターン通路１４が開かれた状態になる。したがって、プライミングポンプ９にて圧送された燃料は、フィードポンプ５を迂回して燃料フィルタ１２に流れる。

また、第２スプリング１７２は第１弁体１４０と第２弁体１６０とによって挟持されていて、第２スプリング１７２のバネ力は第１弁体１４０の作動に影響しないため、第１弁体１４０の開弁圧のばらつきを小さくすることができる。

さらに、円錐状の弁座面１４３と球状の第２弁体１６０とにより、良好なシール性能を得ることができる。

さらにまた、第２弁体１６０および第２スプリング１７２は、第１弁体１４０内に収容されているため、リターンバルブ１００を小型にすることができる。

なお、図７に示す変形例のように、弁座面１４３を平坦にし、円板状の第２弁体１６０を用いてもよい。この場合、弁座面１４３および第２弁体１６０はともに平面であるため、その加工が容易である。

（第４実施形態）
本発明の第４実施形態について説明する。図８は第４実施形態に係る燃料供給装置におけるリターンバルブ１００の構成を示す断面図である。本実施形態は、第２実施形態における第２弁体１６０および第２スプリング１７２を第１弁体１４０に内蔵させたものである。なお、上記各実施形態と同一もしくは均等部分には同一の符号を付し、その説明を省略する。

図８に示すように、第１弁体１４０は、略カップ状の第１部材１４５と、略円筒状の第２部材１４６とからなり、第１部材１４５と第２部材１４６は圧入または螺合により一体化されている。第２部材１４６は、スリーブ１１０に対して気密的に且つ摺動自在に挿入されている。一方、第１部材１４５の外周面は、スリーブ１１０と接触しないようになっている。

第１部材１４５と第２部材１４６とによってバネ室１４７が形成され、このバネ室１４７は、第２スプリング１７２が配置されるとともに、第１部材１４５に形成された連通穴１４８を介して第２室１１３に連通している。第１部材１４５は、径方向外側に突出する鍔部１４９を備え、この鍔部１４９は、スリーブ１１０に形成された段付部１１４に当接可能になっている。

第２部材１４６には、一端が第１室１１２側の端面に開口するとともに、他端が外周面に開口する連通路１４２ａが形成されている。この連通路１４２ａの途中に円錐状の弁座面１４３が形成されている。

第２弁体１６０は、円柱状に形成され、第２部材１４６に対して気密的に且つ摺動自在に挿入されている。第２弁体１６０における第１室１１２側の端部には、円錐状の弁座面１６１が形成され、この弁座面１６１が第２部材１４６の弁座面１４３と接離することにより、連通路１４２ａが開閉される。第２弁体１６０におけるバネ室１４７の端部には、第２弁体１６０の一部をなすリング１６２が装着され、このリング１６２と第２部材１４６とによって第２スプリング１７２が挟持されている。そして、第２弁体１６０は、第２弁体１６０の弁座面１６１が第２部材１４６の弁座面１４３に当接する向きに、第２スプリング１７２により付勢されている。

次に、上記構成における本実施形態の作動を説明する。まず、フィードポンプ５およびプライミングポンプ９がともに非作動のときには、図８に示すように、第１弁体１４０は、第１スプリング１７１に付勢されて鍔部１４９がスリーブ１１０の段付部１１４に当接する位置まで移動し、スリーブ孔１１１を塞いでいる。また、第２弁体１６０は、第２スプリング１７２に付勢されて第２弁体１６０の弁座面１６１が第２部材１４６の弁座面１４３に当接し、連通路１４２ａを閉じている。

フィードポンプ５が作動している際には、第１弁体１４０における第１室１１２側の端面、および第２弁体１６０における第１室１１２側の端面に、フィード燃料圧力が作用し、第１弁体１４０はこのフィード燃料圧力により第２室１１３側に向かって付勢され、第１弁体１４０はフィード燃料圧力の上昇に伴って第１スプリング１７１に抗して第２室１１３側に向かって移動する。

そして、フィード燃料圧力が第１設定圧に達したときには、第１弁体１４０における第１室１１２側の端部がスリーブ孔１１１の部位まで移動する。すなわち、第１弁体１４０はスリーブ孔１１１と第１室１１２とが直接連通する所定位置に移動し、これにより、フィードポンプ５下流側の燃料の一部がフィードポンプ５上流側へ戻される。

プライミングポンプ９の作動時には、プライミング燃料圧力がスリーブ孔１１１や連通路１４２ａを介して第２弁体１６０に作用するとともに、プライミング燃料圧力が第２室１１３や連通穴１４８を介して第２弁体１６０に作用する。そして、プライミング燃料圧力が第２設定圧に達したときには、第２弁体１６０は、第２スプリング１７２に抗して第２弁体１６０の弁座面１６１が第２部材１４６の弁座面１４３から離れる向きに移動し、連通路１４２ａを開く。したがって、プライミングポンプ９にて圧送された燃料は、フィードポンプ５を迂回して燃料フィルタ１２に流れる。

本実施形態では、第２スプリング１７２は第１弁体１４０と第２弁体１６０とによって挟持されていて、第２スプリング１７２のバネ力は第１弁体１４０の作動に影響しないため、第１弁体１４０の開弁圧のばらつきを小さくすることができる。

また、第２弁体１６０の弁座面１６１および第２部材１４６の弁座面１４３はともに円錐面であるため、極めて良好なシール性能を得ることができる。

本発明の第１実施形態に係る燃料供給装置３を適用した車両用ディーゼルエンジンの畜圧式燃料噴射システムの全体構成図である。 図１のリターンバルブ１００の閉弁状態を示す断面図である。 図１のフィードポンプ５の作動時におけるリターンバルブ１００の開弁状態を示す断面図である。 図１プライミングポンプ９の作動時におけるリターンバルブ１００の開弁状態を示す断面図である。 本発明の第２実施形態に係る燃料供給装置におけるリターンバルブ１００の構成を示す断面図である。 本発明の第３実施形態に係る燃料供給装置におけるリターンバルブ１００の構成を示す断面図である。 第３実施形態の変形例を示すリターンバルブ１００の断面図である。 本発明の第４実施形態に係る燃料供給装置におけるリターンバルブ１００の構成を示す断面図である。

符号の説明

１ コモンレール
２ インジェクタ
４ 燃料タンク
５ フィードポンプ
６ 高圧ポンプ
９ プライミングポンプ
１２ 燃料フィルタ
１４ リターン通路
１００ リターンバルブ

Claims (9)

1. 高圧燃料を蓄えるコモンレール（１）内の高圧燃料を内燃機関の燃焼室内へ噴射するインジェクタ（２）を有する蓄圧式燃料噴射システムに適用され、前記コモンレール（１）内に高圧燃料を供給する燃料供給装置であって、
   燃料を加圧して前記コモンレール（１）へ圧送する高圧ポンプ（６）と、
   燃料を溜めておく燃料タンク（４）から燃料を汲み上げて前記高圧ポンプ（６）へ供給するフィードポンプ（５）と、
   前記燃料タンク（４）と前記フィードポンプ（５）との間に配置されて、前記燃料タンク（４）から燃料を汲み上げて圧送するプライミングポンプ（９）と、
   前記フィードポンプ（５）と前記高圧ポンプ（６）との間に配置されて、前記フィードポンプ（５）から吐出された燃料を濾過する燃料フィルタ（１２）と、
   前記フィードポンプ（５）と前記燃料フィルタ（１２）との間と前記プライミングポンプ（９）と前記フィードポンプ（５）との間を連通させるリターン通路（１４）と、
   前記フィードポンプ（５）と前記燃料フィルタ（１２）との間の燃料圧力であるフィード燃料圧力が第１設定圧以上になったときに前記リターン通路（１４）を開くとともに、前記プライミングポンプ（９）にて圧送される燃料の圧力であるプライミング燃料圧力が第２設定圧以上になったときに前記リターン通路（１４）を開くリターンバルブ（１００）とを備えることを特徴とする燃料供給装置。
2. 前記リターンバルブ（１００）は、一端側に前記フィード燃料圧力を受けて他端側に向かって付勢され、前記フィード燃料圧力が前記第１設定圧に達したときに所定位置に移動して前記リターン通路（１４）を開くとともに、両端が前記リターン通路（１４）に接続される連通路（１４２、１４２ａ）が内部に形成された第１弁体（１４０）と、前記プライミング燃料圧力が前記第２設定圧以上になったときに前記連通路（１４２、１４２ａ）を開く第２弁体（１６０）とを備えることを特徴とする請求項１に記載の燃料供給装置。
3. 前記リターンバルブ（１００）は、前記第１弁体（１４０）が前記リターン通路（１４）を閉じる向きに前記第１弁体（１４０）を付勢する第１スプリング（１７１）と、前記第２弁体（１６０）が前記連通路（１４２、１４２ａ）を閉じる向きに前記第２弁体（１６０）を付勢する第２スプリング（１７２）とを備えることを特徴とする請求項２に記載の燃料供給装置。
4. 前記第２スプリング（１７２）は、前記第１弁体（１４０）と前記第２弁体（１６０）とによって挟持されていることを特徴とする請求項３に記載の燃料供給装置。
5. 前記第２弁体（１６０）および前記第２スプリング（１７２）は前記連通路（１４２、１４２ａ）に配置され、
   前記連通路（１４２、１４２ａ）の途中に弁座面（１４３）が形成され、
   前記第２弁体（１６０）が前記弁座面（１４３）と接離することにより前記連通路（１４２、１４２ａ）が開閉されることを特徴とする請求項４に記載の燃料供給装置。
6. 前記弁座面（１４３）は円錐状であり、前記第２弁体（１６０）は球状であることを特徴とする請求項５に記載の燃料供給装置。
7. 前記リターンバルブ（１００）は、燃料圧力を受けて作動する第１弁体（１４０）を備え、
   前記第１弁体（１４０）は、一端側に前記フィード燃料圧力を受けて他端側に向かって付勢され、前記フィード燃料圧力が前記第１設定圧に達したときに第１所定位置に移動して前記リターン通路（１４）を開くとともに、他端側に前記プライミング燃料圧力を受けて一端側に向かって付勢され、前記プライミング燃料圧力が前記第２設定圧に達したときに第２所定位置に移動して前記リターン通路（１４）を開くことを特徴とする請求項１に記載の燃料供給装置。
8. 前記第１弁体（１４０）は、一端が前記リターン通路（１４）に常時接続されるとともに他端が前記リターン通路（１４）に選択的に接続される連通路（１４１）が内部に形成され、前記第２所定位置に移動したときに前記連通路（１４１）の他端が前記リターン通路（１４）に接続されることを特徴とする請求項７に記載の燃料供給装置。
9. 前記リターンバルブ（１００）は、筒状のスリーブ（１１０）を備え、
   前記スリーブ（１１０）は、その軸方向中間部にスリーブ孔（１１１）を備え、
   前記スリーブ孔（１１１）は前記リターン通路（１４）を介して前記プライミングポンプ（９）と前記フィードポンプ（５）との間に接続され、
   前記スリーブ（１１０）の内部に前記第１弁体（１４０）が摺動自在に挿入され、
   前記第１弁体（１４０）によって前記スリーブ（１１０）内の空間が第１室（１１２）と第２室（１１３）に分離され、
   前記第１室（１１２）は前記リターン通路（１４）を介して前記フィードポンプ（５）と前記燃料フィルタ（１２）との間に接続され、
   前記第２室（１１３）は前記リターン通路（１４）を介して前記プライミングポンプ（９）と前記フィードポンプ（５）との間に接続され、
   前記フィード燃料圧力が第１設定圧未満のときには、前記第１弁体（１４０）によって前記スリーブ孔（１１１）が塞がれて前記スリーブ孔（１１１）と前記第１室（１１２）との間が遮断され、
   前記フィード燃料圧力が第１設定圧以上になったときに、前記第１弁体（１４０）が前記スリーブ孔（１１１）を開放する位置に移動して前記スリーブ孔（１１１）と前記第１室（１１２）との間が直接連通されることを特徴とする請求項１ないし８のいずれか１つに記載の燃料供給装置。

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