JP4433043B2 - 燃料供給装置 - Google Patents

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、フィードポンプから高圧ポンプへ供給される燃料の量を調整する調量弁、燃料を濾過する燃料フィルタ等を備えている。この燃料フィルタにおける濾過材のメッシュサイズを細かくすれば、より小さな異物を捕獲することができるが、燃料フィルタの圧力損失が大きくなるという問題が発生する。また、長時間の使用による燃料フィルタの異物目詰まりや、低温時における燃料のワックス化によっても、燃料フィルタの圧力損失が大きくなり、ポンプ性能の劣化や作動不良が発生する。

そこで、特許文献１に開示された燃料供給装置では、燃料フィルタをフィードポンプの下流に配置している。これによると、燃料フィルタをフィードポンプの上流に配置する時よりも大きな差圧を燃料フィルタの前後に発生させることができる。このため、濾過材のメッシュサイズ縮小が可能となり、異物補足性が向上する。また、異物目詰まりや燃料の低温ワックス化時でも、ポンプ性能の劣化や作動不良発生を回避することができる。
特開２００６−２０７４９９号公報

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、次の２つの理由からコストが高くなるという問題があった。

コストが高い１つの理由は、燃料フィルタの前後に二つの弁を配置する必要があるからである。すなわち、調量弁の調量性を良くする為に、燃料フィルタと調量弁間の燃料圧力を安定させる調圧弁を備えている。また、燃料の通過流量が多いと濾過材の破れや目詰まりが早期に進行することが懸念されるため、余剰燃料をフィードポンプの上流に戻して燃料フィルタに供給される燃料の流量を制限するリリーフ弁を備えている。

コストが高いもう一つの理由は、エンジン組付け後のプライミング（燃料充填）に関係する。すなわち、燃料供給装置をエンジンに組み付け後、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、燃料タンクからフィードポンプまでの燃料配管の燃料充填は比較的容易であるものの、フィードポンプ内部では燃料が通過するために充分広い燃料通路がなく、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。そのため、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、プライミング後には、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。このように、バイパス通路や逆止弁が必要となるためコストが高くなる。

さらに、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、上記のように調圧弁、リリーフ弁、バイパス通路、逆止弁を備えているため、燃料供給装置の構成が複雑になるとともに、車両への搭載性が悪いという問題もあった。

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、コスト低減、構成の簡素化、車両への搭載性向上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、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、燃料フィルタ（１２）と高圧ポンプ（６）との間に配置されて、フィードポンプ（５）から高圧ポンプ（６）へ供給される燃料の量を調整する調量弁（７）と、フィードポンプ（５）と燃料フィルタ（１２）との間の燃料をフィードポンプ（５）よりも上流側へ戻すリターン通路（１４）と、燃料フィルタ（１２）と調量弁（７）との間の燃料圧力が第１設定圧以上になったときにリターン通路（１４）を開く制御弁（１００）とを備えることを特徴とする。

これによると、制御弁（１００）は、燃料フィルタ（１２）と調量弁（７）間の燃料圧力を安定させる調圧弁の機能と、燃料フィルタ（１２）への流量を制限するリリーフ弁の機能を発揮するため、弁の数が減少する。したがって、コスト低減、構成の簡素化、車両への搭載性向上を図ることができる。

請求項２に記載の発明のでは、請求項１に記載の燃料供給装置において、制御弁（１００）は、燃料フィルタ（１２）と調量弁（７）との間の燃料圧力を受けて作動し、燃料フィルタ（１２）と調量弁（７）との間の燃料圧力が第１設定圧以上になったときにリターン通路（１４）を開く第１弁体（１４０、１６０）と、フィードポンプ（５）と燃料フィルタ（１２）との間の燃料圧力を受けて作動し、フィードポンプ（５）と燃料フィルタ（１２）との間の燃料圧力が第２設定圧以上になったときにリターン通路（１４）を開く第２弁体（１５０、１７０）とを備えることを特徴とする。

これによると、燃料フィルタ（１２）が目詰まりしたような場合においても、第２弁体（１５０、１７０）の作動により、フィードポンプ（５）と燃料フィルタ（１２）との間の燃料圧力が異常高圧になることを確実に防止することができる。

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、第１弁体（１４０）は、両端がリターン通路（１４）に接続された連絡孔（１４２）を備え、第２弁体（１５０）は、第１弁体（１４０）の内部において連絡孔（１４２）の途中に配置されて連絡孔（１４２）を開閉するように構成することができる。

請求項４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、第１弁体（１６０）は、軸方向一端側に形成された第１円柱部（１６１）と、この第１円柱部（１６１）よりも小径で第１円柱部（１６１）から軸方向他端側に向かって延びる第２円柱部（１６２）と、この第２円柱部（１６２）よりも小径で第２円柱部（１６２）から軸方向他端側に向かって延びる第３円柱部（１６３）とを備え、第２弁体（１７０）は、第２円柱部（１６２）よりも大径のリング状に形成されて第３円柱部（１６３）に摺動自在に嵌合され、制御弁（１００）は、第１弁体（１６０）を第２弁体（１７０）側に向かって付勢する第１スプリング（１８１）と、第２弁体（１７０）を第１弁体（１６０）側に向かって付勢する第２スプリング（１８２）とを備え、第１円柱部（１６１）における軸方向一端側の面に燃料フィルタ（１２）と調量弁（７）との間の燃料圧力が作用し、第２弁体（１７０）における軸方向一端側の面にフィードポンプ（５）と燃料フィルタ（１２）との間の燃料圧力が作用し、燃料フィルタ（１２）と調量弁（７）との間の燃料圧力が第１設定圧以上になったときに、第１弁体（１６０）および第２弁体（１７０）が一体的に変位してリターン通路（１４）が開かれ、フィードポンプ（５）と燃料フィルタ（１２）との間の燃料圧力が第２設定圧以上になったときに、第２弁体（１７０）が第１弁体（１６０）に対して相対的に変位してリターン通路（１４）が開かれるように構成することができる。

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、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）を備え、リターン通路（１４）は、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）との間に戻すように構成され、第３円柱部（１６３）および第２弁体（１７０）の少なくとも一方に、両端がリターン通路（１４）に連通可能な連絡通路（１９０）を備え、この連絡通路（１９０）は、第２円柱部（１６２）と第２弁体（１７０）とが当接しているときには閉じられるとともに、第２円柱部（１６２）と第２弁体（１７０）とが離れているときには開かれ、さらに、第２円柱部（１６２）における第２弁体（１７０）と対向する面に、プライミングポンプ（９）にて圧送される燃料の圧力が連絡通路（１９０）を介して作用し、プライミングポンプ（９）にて圧送される燃料の圧力により、第１弁体（１６０）は第２円柱部（１６２）が第２弁体（１７０）から離れる向きに付勢されることを特徴とする。

これによると、プライミングの際には、リターン通路（１４）を介して、すなわちフィードポンプ（５）を迂回して、燃料フィルタ（１２）への燃料充填が行われる。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を用いることなく、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。

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製濾過材を採用できる。

また、吸入配管４ａのうち、プレフィルタ８下流側かつゴーズフィルタ１０上流側には、プライミングポンプ９によって汲み上げられた燃料をフィードポンプ５下流側へ送るためのバイパス通路４ｂが接続されている。また、バイパス通路４ｂには、燃料の逆流を防止する逆止弁１１が設けられている。

一方、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安全弁１３が配置されている。この安全弁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、安全弁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、この安全弁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濾過材を採用できる。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。

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にはゴーズフィルタ１６が設けられている。なお、ゴーズフィルタ１６として、金属メッシュ等の金属製の濾過材を採用できる。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。

燃料通路１２ａのうちゴーズフィルタ１６下流側かつ吸入調量弁７上流側の部位には、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１２ｂ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。

フィードポンプ５下流側かつ燃料フィルタ１２上流側と、フィードポンプ５上流側かつゴーズフィルタ１０下流側との間は、リターン通路１４により接続されている。このリターン通路１４には、リターン通路１４を開閉する制御弁１００が配置されている。

この制御弁１００には、燃料フィルタ１２と調量弁７との間（より詳細には、燃料フィルタ１２とゴーズフィルタ１６との間）から分岐した燃料通路１２ｃを介して、燃料フィルタ１２と調量弁７との間の燃料圧力が導かれる。そして、制御弁１００は、燃料フィルタ１２と調量弁７との間の燃料圧力が第１設定圧以上になったときにリターン通路１４を開くようになっている。なお、制御弁１００の詳細については後述する。

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１２ｂ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は制御弁１００の閉弁状態を示す断面図、図３は制御弁１００の開弁状態を示す断面図である。この図２、図３に示すように、制御弁１００はハウジングＨに螺合された円筒状のスリーブ１１０を備えている。スリーブ１１０の一端側に円筒状のストッパ１２０が圧入されており、スリーブ１１０の一端側は、ストッパ１２０内の燃料通路１２ｃを介して、燃料フィルタ１２と調量弁７との間の燃料通路１２ａに接続されている。スリーブ１１０の他端側に円柱状のプラグ１３０が圧入されており、このプラグ１３０によりスリーブ１１０の他端側は閉塞されている。

スリーブ１１０の軸方向中間部には、貫通した２つのスリーブ孔１１１、１１２が、スリーブ１１０の軸方向にずらして形成されている。２つのスリーブ孔１１１、１１２のうち、ストッパ１２０側に位置する第１スリーブ孔１１１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つのスリーブ孔１１１、１１２のうち、プラグ１３０側に位置する第２スリーブ孔１１２は、リターン通路１４を介して、フィードポンプ５と燃料タンク４との間の吸入配管４ａに接続されている。

スリーブ１１０の内部には、第１弁体１４０が摺動自在に挿入されるとともに、この第１弁体１４０をストッパ１２０側に向かって付勢するスプリング１４９が挿入されている。第１弁体１４０は、その軸方向中間部が細くなった円柱形状であり、その細くなった部位の逃がし空間１４１は、第１スリーブ孔１１１と常時連通するようになっている。

第１弁体１４０におけるストッパ１２０側の端面には、燃料フィルタ１２と調量弁７との間の燃料圧力が作用している。そして、燃料フィルタ１２と調量弁７との間の燃料圧力が第１設定圧以上になると、図３に示すように、スプリング１４９に抗して第１弁体１４０がプラグ１３０側に向かって移動し、空間１４１が第２スリーブ孔１１２とも連通するようになっている。

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、燃料フィルタ１２を通過する際に濾過されて、燃料通路５ａおよび燃料通路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、燃料フィルタ１２と調量弁７との間の燃料圧力が第１設定圧以上になると、図３に示すように、制御弁１００は、スプリング１４９に抗して第１弁体１４０がプラグ１３０側に向かって移動して、空間１４１が第１スリーブ孔１１１および第２スリーブ孔１１２にともに連通し、リターン通路１４を開いた状態になる。このため、フィードポンプ５と燃料フィルタ１２との間の燃料の一部が、リターン通路１４、第１スリーブ孔１１１、空間１４１、第２スリーブ孔１１２、リターン通路１４の順に流れて、フィードポンプ５上流側にリリーフされる。これにより、フィードポンプ５と燃料フィルタ１２との間の燃料圧力が低下し、ひいては、燃料フィルタ１２と調量弁７との間の燃料圧力が低下する。

このリリーフにより燃料フィルタ１２と調量弁７との間の燃料圧力が低下すると、第１弁体１４０はスプリング１４９に付勢されてストッパ１２０側に移動し、空間１４１と第２スリーブ孔１１２との連通面積が減少して、フィードポンプ５上流側へリリーフされる燃料量が減少する。また、リリーフにより燃料フィルタ１２と調量弁７との間の燃料圧力が第１設定圧未満まで低下した場合は、図２に示すように、空間１４１と第２スリーブ孔１１２との連通が断たれ、フィードポンプ５上流側へのリリーフが停止される。このようなリリーフ燃料量の減少ないしはリリーフ停止により燃料フィルタ１２と調量弁７との間の燃料圧力が上昇する。

そして、以上のように制御弁１００により燃料フィルタ１２と調量弁７との間の燃料圧力に基づくリリーフ燃料量の制御が行われることにより、燃料フィルタ１２と調量弁７との間の燃料圧力は第１設定圧に制御される。また、制御弁１００の開弁によりフィードポンプ５と燃料フィルタ１２との間の燃料をリリーフするため、燃料フィルタ１２に流れ込む燃料の量が抑制される。

このように、制御弁１００は、燃料フィルタ１２と調量弁７間の燃料圧力を安定させる調圧弁の機能と、燃料フィルタ１２への流量を制限するリリーフ弁の機能を発揮するため、弁の数が減少する。したがって、コスト低減、構成の簡素化、車両への搭載性向上を図ることができる。

（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４は第２実施形態に係る燃料供給装置における制御弁１００の構成を示す断面図である。本実施形態は、フィードポンプ５と燃料フィルタ１２との間の燃料圧力が第２設定圧以上になったときにリターン通路１４を開く機能を追加したものである。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４に示すように、制御弁１００の第１弁体１４０の内部には、両端がリターン通路１４に接続される連絡孔１４２が形成されている。より詳細には、この連絡孔１４２の一端は、空間１４１に連通しており、空間１４１および第１スリーブ孔１１１を介してリターン通路１４に接続されている。また、連絡孔１４２の他端は、第１弁体１４０におけるプラグ１３０側の端面に開口しており、第２スリーブ孔１１２を介してリターン通路１４に接続されている。

連絡孔１４２の途中には、連絡孔１４２の途中に形成された弁座面１４３と接離して連絡孔１４２を開閉する球状の第２弁体１５０と、この第２弁体１５０を弁座面１４３に向かって（すなわち、閉弁向きに）付勢するスプリング１５１と、第１弁体１４０に圧入されてスプリング１５１を支持するバネ受け１５２が配置されている。

第２弁体１５０は、フィードポンプ５と燃料フィルタ１２との間の燃料圧力が作用し、その圧力により開弁向きに付勢される。そして、フィードポンプ５と燃料フィルタ１２との間の燃料圧力が第２設定圧以上になると、第２弁体１５０はスプリング１５１に抗して移動して弁座面１４３から離れて、連絡孔１４２を開く（すなわち、リターン通路１４を開く）ようになっている。なお、第２設定圧は、第１設定圧よりも高く設定されている。

燃料フィルタ１２が目詰まりした場合、燃料フィルタ１２で圧力損失が大きくなり、燃料フィルタ１２と調量弁７間の燃料圧力が低下し、第１弁体１４０が作動しなくなるため、第１弁体１４０は燃料フィルタ１２への流量を制限するリリーフ弁の機能を果さなくなる。

その場合、フィードポンプ５と燃料フィルタ１２との間の燃料圧力が第２設定圧以上になると、第２弁２００は連絡孔１４２を開いた開弁状態になる。このため、フィードポンプ５と燃料フィルタ１２との間の燃料の一部が、リターン通路１４、第１スリーブ孔１１１、空間１４１、連絡孔１４２、第２スリーブ孔１１２、リターン通路１４の順に流れて、フィードポンプ５上流側にリリーフされる。これにより、フィードポンプ５と燃料フィルタ１２との間の燃料圧力が低下し、その燃料圧力が異常高圧になることを防止することができる。

（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５は第３実施形態に係る燃料供給装置における制御弁１００の構成を示す断面図、図６は制御弁１００の他の作動状態を示す断面図、図７は制御弁１００のさらに他の作動状態を示す断面図である。本実施形態は、フィードポンプ５と燃料フィルタ１２との間の燃料圧力が第２設定圧以上になったときにリターン通路１４を開く機能を追加したものである。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〜図７に示すように、制御弁１００は円柱状の第１弁体１６０を備えており、この第１弁体１６０は、軸方向一端側（本実施形態ではストッパ１２０側）に形成された第１円柱部１６１と、この第１円柱部１６１よりも小径で第１円柱部１６１から軸方向他端側（本実施形態ではプラグ１３０側）に向かって延びる第２円柱部１６２と、この第２円柱部１６２よりも小径で第２円柱部１６２から軸方向他端側に向かって延びる第３円柱部１６３とを備えている。そして、第１円柱部１６１における軸方向一端側の面には、燃料フィルタ１２と調量弁７との間の燃料圧力が作用している。第２円柱部１６２の外周側の逃がし空間１６４は、第１スリーブ孔１１１と常時連通するようになっている。

第２弁体１７０は、リング状に形成され、第３円柱部１６３に摺動自在に嵌合されている。第２弁体１７０は、第２円柱部１６２よりも大径であり、より詳細には第１円柱部１６１と同径である。そして、第２弁体１７０における軸方向一端側の面にフィードポンプ５と燃料フィルタ１２との間の燃料圧力が作用している。

ストッパ１２０と第１円柱部１６１との間に第１スプリング１８１が配置されており、この第１スプリング１８１は第１弁体１６０を第２弁体１７０側に向かって付勢している。プラグ１３０と第２弁体１７０との間に第２スプリング１８２が配置されており、この第２スプリング１８２は第２弁体１７０を第１弁体１６０側に向かって付勢している。

本実施形態に係る燃料供給装置は、燃料フィルタ１２と調量弁７との間の燃料圧力が第１設定圧以上になると、図６に示すように、第２スプリング１８２に抗して第１弁体１６０および第２弁体１７０がプラグ１３０側に向かって一体的に変位し、空間１６４が第１スリーブ孔１１１および第２スリーブ孔１１２にともに連通し、リターン通路１４を開いた状態になる。このため、フィードポンプ５と燃料フィルタ１２との間の燃料の一部が、フィードポンプ５上流側にリリーフされる。

このリリーフにより燃料フィルタ１２と調量弁７との間の燃料圧力が低下すると、第１弁体１６０および第２弁体１７０が第２スプリング１８２に付勢されてストッパ１２０側に移動し、空間１６４と第２スリーブ孔１１２との連通面積が減少して、フィードポンプ５上流側へリリーフされる燃料量が減少する。また、リリーフにより燃料フィルタ１２と調量弁７との間の燃料圧力が第１設定圧未満まで低下した場合は、図５に示すように、空間１６４と第２スリーブ孔１１２との連通が断たれ、フィードポンプ５上流側へのリリーフが停止される。このようなリリーフ燃料量の減少ないしはリリーフ停止により燃料フィルタ１２と調量弁７との間の燃料圧力が上昇する。

そして、以上のような燃料フィルタ１２と調量弁７との間の燃料圧力に基づくリリーフ燃料量の制御が行われることにより、燃料フィルタ１２と調量弁７との間の燃料圧力は第１設定圧に制御される。

また、燃料フィルタ１２の目詰まり等によりフィードポンプ５と燃料フィルタ１２との間の燃料圧力が上昇した場合、フィードポンプ５と燃料フィルタ１２との間の燃料圧力が第２設定圧以上になると、図７に示すように、第２スプリング１８２に抗して第２弁体１７０が第１弁体１６０に対して相対的に変位し、空間１６４が第１スリーブ孔１１１および第２スリーブ孔１１２にともに連通し、リターン通路１４を開いた状態になる。このため、フィードポンプ５と燃料フィルタ１２との間の燃料の一部が、フィードポンプ５上流側にリリーフされる。これにより、フィードポンプ５と燃料フィルタ１２との間の燃料圧力が低下し、その燃料圧力が異常高圧になることを防止することができる。

（第４実施形態）
本発明の第４実施形態について説明する。本実施形態は、プライミングのためのバイパス通路４ｂ（図１参照）や逆止弁１１（図１参照）を不要にしたものである。なお、第３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は第４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８に示すように、リターン通路１４は、一端がフィードポンプ５と燃料フィルタ１２との間に接続され、他端がプライミングポンプ９とフィードポンプ５との間に接続されている。また、バイパス通路４ｂおよび逆止弁１１が廃止されている。

図９は図８の制御弁１００の構成を示す断面図、図１０（ａ）は図９の第１弁体１６０および第２弁体１７０の正面断面図、図１０（ｂ）は図１０（ａ）の下面図、図１１は制御弁１００の他の作動状態を示す断面図である。

図９〜図１１に示すように、本実施形態の制御弁１００は、第３実施形態の制御弁１００における第２弁体１７０に、両端がリターン通路１４に連通可能な連絡通路１９０を設けている。より詳細には、この連絡通路１９０は、第２弁体１７０の内周面に設けられた溝であり、軸方向一端側から他端側まで延びている。また、連絡通路１９０は、一端が空間１６４と連通可能であり、他端が第２スリーブ孔１１２と常時連通している。そして、第２円柱部１６２と第２弁体１７０とが当接しているときには、連絡通路１９０と空間１６４との間は第２円柱部１６２の端面によって遮断されている。一方、第２円柱部１６２と第２弁体１７０とが離れているときには、連絡通路１９０と空間１６４との間が連通する。

本実施形態に係る燃料供給装置は、プライミングポンプ９によって汲み上げられた燃料の圧力が、吸入配管４ａ、リターン通路１４、第２スリーブ孔１１２、および連絡通路１９０を介して、第２円柱部１６２と第２弁体１７０との当接部に作用する。そして、図１１に示すように、その圧力により、第１弁体１６０は第１スプリング１８１に抗して第２円柱部１６２が第２弁体１７０から離れる向きに移動する。これにより、第２円柱部１６２と第２弁体１７０とが離れて、連絡通路１９０と空間１６４との間が連通する。

したがって、プライミングポンプ９によって汲み上げられた燃料は、吸入配管４ａ、リターン通路１４、第２スリーブ孔１１２、連絡通路１９０、空間１６４、第１スリーブ孔１１１、リターン通路１４の順に流れて、燃料フィルタ１２に供給される。すなわちフィードポンプ５を迂回して、燃料フィルタ１２への燃料充填が行われる。したがって、プライミングのためのバイパス通路４ｂや逆止弁１１を用いることなく、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。

（他の実施形態）
上記第４実施形態では、第２弁体１７０に設けた連絡通路１９０は溝であったが、図１２に示すように、連絡通路１９０は第２弁体１７０の軸方向に貫通する穴であってもよい。

また、上記第４実施形態では、第２弁体１７０に連絡通路１９０を設けたが、図１３に示すように、連絡通路１９０は第１弁体１６０における第３円柱部１６３の外周面に設けてもよい。その際、第３円柱部１６３に設ける連絡通路１９０は、図１３に示すような溝であってもよいし、あるいは図１４に示すような、第３円柱部１６３の外周面を断面弓形に削除したものでもよい。

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の制御弁１００の閉弁状態を示す断面図である。 図１の制御弁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制御弁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制御弁１００の構成を示す断面図である。 図５の制御弁１００の他の作動状態を示す断面図である。 図５の制御弁１００のさらに他の作動状態を示す断面図である。 図８は第４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８の制御弁１００の構成を示す断面図である。 （ａ）は図９の第１弁体１６０および第２弁体１７０の正面断面図、（ｂ）は（ａ）の下面図である。 図９の制御弁１００の他の作動状態を示す断面図である。 （ａ）は第４実施形態の変形例を示す第１弁体１６０および第２弁体１７０の正面断面図、（ｂ）は（ａ）の下面図である。 （ａ）は第４実施形態の他の変形例を示す第１弁体１６０および第２弁体１７０の正面断面図、（ｂ）は（ａ）の下面図である。 （ａ）は第４実施形態のさらに他の変形例を示す第１弁体１６０および第２弁体１７０の正面断面図、（ｂ）は（ａ）の下面図である。

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、７…調量弁、１２…燃料フィルタ、１４…リターン通路、１００…制御弁。

Claims (5)

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、
   前記燃料フィルタ（１２）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）から前記高圧ポンプ（６）へ供給される燃料の量を調整する調量弁（７）と、
   前記フィードポンプ（５）と前記燃料フィルタ（１２）との間の燃料を前記フィードポンプ（５）よりも上流側へ戻すリターン通路（１４）と、
   前記燃料フィルタ（１２）と前記調量弁（７）との間の燃料圧力が第１設定圧以上になったときに前記リターン通路（１４）を開く制御弁（１００）とを備えることを特徴とする燃料供給装置。
2. 前記制御弁（１００）は、前記燃料フィルタ（１２）と前記調量弁（７）との間の燃料圧力を受けて作動し、前記燃料フィルタ（１２）と前記調量弁（７）との間の燃料圧力が第１設定圧以上になったときに前記リターン通路（１４）を開く第１弁体（１４０、１６０）と、前記フィードポンプ（５）と前記燃料フィルタ（１２）との間の燃料圧力を受けて作動し、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）を開く第２弁体（１５０、１７０）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. 前記第１弁体（１４０）は、両端が前記リターン通路（１４）に接続された連絡孔（１４２）を備え、
   前記第２弁体（１５０）は、前記第１弁体（１４０）の内部において前記連絡孔（１４２）の途中に配置されて前記連絡孔（１４２）を開閉す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１弁体（１６０）は、軸方向一端側に形成された第１円柱部（１６１）と、この第１円柱部（１６１）よりも小径で前記第１円柱部（１６１）から軸方向他端側に向かって延びる第２円柱部（１６２）と、この第２円柱部（１６２）よりも小径で前記第２円柱部（１６２）から軸方向他端側に向かって延びる第３円柱部（１６３）とを備え、
   前記第２弁体（１７０）は、前記第２円柱部（１６２）よりも大径のリング状に形成されて前記第３円柱部（１６３）に摺動自在に嵌合され、
   前記制御弁（１００）は、前記第１弁体（１６０）を前記第２弁体（１７０）側に向かって付勢する第１スプリング（１８１）と、前記第２弁体（１７０）を前記第１弁体（１６０）側に向かって付勢する第２スプリング（１８２）とを備え、
   前記第１円柱部（１６１）における軸方向一端側の面に前記燃料フィルタ（１２）と前記調量弁（７）との間の燃料圧力が作用し、
   前記第２弁体（１７０）における軸方向一端側の面に前記フィードポンプ（５）と前記燃料フィルタ（１２）との間の燃料圧力が作用し、
   前記燃料フィルタ（１２）と前記調量弁（７）との間の燃料圧力が第１設定圧以上になったときに、前記第１弁体（１６０）および前記第２弁体（１７０）が一体的に変位して前記リターン通路（１４）が開かれ、
   前記フィードポンプ（５）と前記燃料フィルタ（１２）との間の燃料圧力が第２設定圧以上になったときに、前記第２弁体（１７０）が前記第１弁体（１６０）に対して相対的に変位して前記リターン通路（１４）が開かれるように構成されていることを特徴とする請求項２に記載の燃料供給装置。
5. 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）を備え、
   前記リターン通路（１４）は、前記フィードポンプ（５）と前記燃料フィルタ（１２）との間の燃料を、前記プライミングポンプ（９）と前記フィードポンプ（５）との間に戻すように構成され、
   前記第３円柱部（１６３）および前記第２弁体（１７０）の少なくとも一方に、両端が前記リターン通路（１４）に連通可能な連絡通路（１９０）を備え、
   この連絡通路（１９０）は、前記第２円柱部（１６２）と前記第２弁体（１７０）とが当接しているときには閉じられるとともに、前記第２円柱部（１６２）と前記第２弁体（１７０）とが離れているときには開かれ、
   さらに、前記第２円柱部（１６２）における前記第２弁体（１７０）と対向する面に、前記プライミングポンプ（９）にて圧送される燃料の圧力が前記連絡通路（１９０）を介して作用し、前記プライミングポンプ（９）にて圧送される燃料の圧力により、前記第１弁体（１６０）は前記第２円柱部（１６２）が前記第２弁体（１７０）から離れる向きに付勢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。

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