(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ハウジング内の燃料室内に配置されるポンプ部を該ハウジングを貫通する駆動軸により駆動する内燃機関の燃料供給装置において、
前記ハウジングの駆動軸貫通孔と前記駆動軸との間に、前記駆動軸の軸方向にずらして、少なくとも２つのシール手段を設けるとともに、
前記ポンプ部の吸込み側の余剰燃料を燃料タンクに戻す燃料リターン通路において、流路断面積を縮小して燃料の縮流部を形成し、
前記２つのシール手段間の空間部から燃料タンクへ燃料を逃がす燃料逃がし通路を設け、該燃料逃がし通路を前記燃料リターン通路に接続し、前記縮流部に向けて開口させたことを特徴とする内燃機関の燃料供給装置の燃料洩れ防止装置。
【請求項２】
前記燃料リターン通路の途中に流路断面積を縮小するオリフィスを設け、前記燃料逃がし通路を、前記燃料リターン通路の前記オリフィス下流側近傍に接続したことを特徴とする請求項１記載の内燃機関の燃料供給装置の燃料洩れ防止装置。
【請求項３】
前記燃料逃がし通路に、燃料逃がし方向の流れのみを許容する逆止弁を設けたことを特徴とする請求項１又は請求項２記載の内燃機関の燃料供給装置の燃料洩れ防止装置。
【請求項４】
前記燃料逃がし通路を、前記２つのシール手段間の空間部で、天地方向、下側の位置に開口させたことを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれか１つに記載の内燃機関の燃料供給装置の燃料洩れ防止装置。
【請求項５】
前記燃料逃がし通路を、前記２つのシール手段間の空間部で、前記駆動軸の軸方向に、燃料室側に近い方のシール手段寄りの位置に開口させたことを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれか１つに記載の内燃機関の燃料供給装置の燃料洩れ防止装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、内燃機関の燃料供給装置の燃料洩れ防止装置に関する。より詳細には、ハウジング内に形成された燃料室からの燃料の洩れを防止する内燃機関の燃料供給装置の燃料洩れ防止装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
直接筒内噴射式火花点火機関など燃料を高圧にして噴射する内燃機関では、その高圧は、内燃機関の駆動力により作動する燃料供給装置により生成される。このような燃料供給装置としては、例えば、回転斜板式アキシャルプランジャポンプが、構造が簡単で、より高圧の領域での作動が可能であり、かつそのような高圧下でも高効率を維持できるなどの理由から採用されている。
【０００３】
この回転斜板式アキシャルプランジャポンプは、カムシャフト後端に連結する駆動軸とキー或いはスプライン結合する回転斜板が回転し、これと当接するプランジャの往復運動によって燃料を圧縮するものである。ここで、回転斜板がハウジング内に形成された燃料室内に配置されているため、これとカムシャフトとを連結する駆動軸がハウジングを貫通することになり、燃料が燃料室から外部へ洩れるのを防ぐための対策が必要である。
【０００４】
そこで、従来より、このように駆動軸がハウジングを貫通して燃料室が外部と連通する構造をなす燃料供給装置にあっては、前記対策として、駆動軸まわりをシールしている（特開平１０−９０７５号公報参照）。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、内燃機関の駆動力により作動する燃料供給装置は、内燃機関に対してコンパクトに搭載する必要から、シリンダヘッドに直接組み付けられている。このため、機関運転時における駆動軸からの作用力、内燃機関からの受熱或いは燃料との接触などによるシールの摩耗や追従性不良といった現象が発生し、これらの現象が極度に進展すると、シールの機能が損なわれて燃料室から燃料が洩れ、延いては洩れた燃料が内燃機関内部へ入り込むという問題がある。さらに、内燃機関へ入り込んだ燃料は、潤滑油に混入してこれを希釈するため、内燃機関の摺動部や回転部における焼付きなどの原因となりうる。
【０００６】
本発明は、かかる実情に鑑み、前記のごとく燃料室から洩れた燃料を排除して、燃料供給装置外部（特に、内燃機関内部）への燃料の洩れを防止する内燃機関の燃料供給装置の燃料洩れ防止装置を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
このため、請求項１に係る発明は、ハウジング内の燃料室内に配置されるポンプ部を該ハウジングを貫通する駆動軸により駆動する内燃機関の燃料供給装置において、前記ハウジングの駆動軸貫通孔と前記駆動軸との間に、前記駆動軸の軸方向にずらして、少なくとも２つのシール手段を設けるとともに、前記ポンプ部の吸込み側の余剰燃料を燃料タンクに戻す燃料リターン通路において、流路断面積を縮小して燃料の縮流部を形成し、前記２つのシール手段間の空間部から燃料タンクへ燃料を逃がす燃料逃がし通路を設け、該燃料逃がし通路を前記燃料リターン通路に接続し、前記縮流部に向けて開口させたことを特徴としている。
【０００８】
かかる構成によれば、摩耗や追従性不良といった現象が極度に進展して、燃料室側に近い方のシール手段の機能が損なわれると、燃料室から燃料が洩れ、洩れた燃料は、前記空間部へ流れ込む。流れ込んだ燃料は、他方のシール手段によりこの空間部に閉じ込められる。閉じ込められた燃料は、前記空間部に開口する燃料逃がし通路へ流れ込み、さらにこの燃料逃がし通路から、燃料リターン通路内に形成された燃料の縮流部へ流れ込み、燃料リターン通路を介して燃料タンクへ逃がされることとなる。
【０００９】
請求項２に係る発明は、前記燃料リターン通路の途中に流路断面積を縮小するオリフィスを設け、前記燃料逃がし通路を、前記燃料リターン通路の前記オリフィス下流側近傍に接続したことを特徴としている。
【００１０】
即ち、前記オリフィスにより流路断面積が一時的に絞られることで前記オリフィス下流側近傍において発生する局所的な負圧の作用により前記燃料逃がし通路内の燃料を前記燃料リターン通路内へ導くべく、前記燃料逃がし通路を前記オリフィス下流側近傍に接続するのである。ここで、前記燃料逃がし通路と前記燃料リターン通路とは、前記オリフィス下流側における燃料の噴流の収縮部、即ち縮流部に前記燃料逃がし通路からの燃料が流入するように、接続される。
【００１１】
請求項３に係る発明は、前記燃料逃がし通路に、燃料逃がし方向の流れのみを許容する逆止弁を設けたことを特徴としている。
かかる構成によれば、燃料室側に近い方のシール手段が有効に機能して燃料室から洩れた燃料がないときは、前記逆止弁が常に閉弁して、燃料が前記燃料逃がし通路を前記空間部方向へ逆流するのを防ぐ。一方、燃料室から洩れた燃料が前記燃料逃がし通路内に流れ込み、かつ前記燃料リターン通路を介して燃料タンクへ戻される燃料が所定量以上あるときは、前記逆止弁が常に開弁して、燃料室から洩れた燃料は、オリフィスを介した余剰燃料とともに燃料タンクへ戻されることとなる。
【００１２】
請求項４に係る発明は、前記燃料逃がし通路を、前記２つのシール手段間の空間部で、天地方向、下側の位置に開口させたことを特徴としている。ここで、前記燃料逃がし通路は、前記空間部の底部において開口し、該開口部から下方に延設されているのがより好ましい。
【００１３】
請求項５に係る発明は、前記燃料逃がし通路を、前記２つのシール手段間の空間部で、前記駆動軸の軸方向に、燃料室側に近い方のシール手段寄りの位置に開口させたことを特徴としている。ここで、前記燃料逃がし通路は、前記空間部で、燃料室側に近い方のシール手段に隣接して開口しているのがより好ましい。
【００１４】
【発明の効果】
請求項１に係る発明によれば、燃料室側に近い方のシール手段の機能が損なわれて燃料室から燃料が洩れても、洩れた燃料を他方のシール手段により空間部に閉じ込め、燃料逃がし通路及び燃料リターン通路を介して燃料タンクへ戻すことができる。このため、燃料供給装置外部、特に内燃機関内部への燃料の洩れを防止することができ、燃料の混入による潤滑油の希釈や、これに伴う機関摺動部などの焼付きを、簡易な構成により回避することができる。また、縮流部に発生した負圧が作用して、燃料逃がし通路内の燃料を燃料リターン通路内へ積極的に導くことができる。
【００１５】
請求項２に係る発明によれば、オリフィス下流側近傍において発生した負圧が作用して燃料逃がし通路内の燃料が燃料リターン通路内へ積極的に導かれるため、燃料室から洩れた燃料を、付加的な装置を必要とせずに、より円滑に燃料タンクへ逃がすことができる。
【００１６】
請求項３に係る発明によれば、燃料室から洩れた燃料がないときの他、燃料室から洩れた燃料が燃料逃がし通路内に流れ込んでいても、機関停止時のように燃料リターン通路を介して燃料タンクへ戻される燃料がない場合など、オリフィス下流側近傍において負圧が発生しないときに、燃料が燃料逃がし通路を空間部方向へ逆流するのを防ぐことができる。
【００１７】
請求項４に係る発明によれば、燃料室から洩れて空間部へ流れ込んだ燃料は、重力により空間部の底部方向へ導かれ、空間部の天地方向下側に開口する燃料逃がし通路へ積極的に流れ込むため、洩れた燃料が僅かな量であっても燃料タンクへ逃がすことができる。
【００１８】
請求項５に係る発明によれば、空間部へ流れ込んだ燃料が燃料室側に近い方のシール手段直後において空間部から排除されるため、洩れた燃料がごく僅かな量であっても燃料タンクへ逃がすことができる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して、本発明の実施の形態について説明する。
図１は、本発明の一実施形態に係る燃料供給装置Ｆを含んで構成される燃料供給システムを示している。図示のごとく一体構造をなす燃料供給装置Ｆは、点線で示される内燃機関Ｅのシリンダヘッドに対し、駆動軸１が内燃機関Ｅ内部に挿入されるように直接組み付けられている。以下、本燃料供給システムの作用について、概略説明する。
【００２０】
燃料タンク３１内に収容されている燃料は、電動モータ３２により駆動されるフィードポンプ３３により加圧（例えば、３５０ｋＰａ）され、低圧燃料配管３４から燃料供給装置Ｆに送られる。低圧燃料配管３４の途中に介装された燃料フィルタ３５は、燃料中に含まれる混入物を濾過し、燃料を清浄化する。また、フィードポンプ３３により加圧された燃料は、低圧燃料配管３４の途中に配設された低圧用プレッシャレギュレータ３６により、規定圧力に調圧される。規定圧力を超える分の余剰燃料は、低圧用プレッシャレギュレータ３６を通過して、後述する燃料リターン通路の途中に送り込まれて燃料タンク３１に戻されるか、或いは直接燃料タンク３１に戻される。
【００２１】
燃料供給装置Ｆに送られた燃料は、吸込用チェック弁２を通過してポンプ部Ｐにより圧縮され、圧縮後の高圧燃料（例えば、９ＭＰａ）が吐出用チェック弁３を通過して図中の太線で示す高圧燃料配管４１から内燃機関Ｅの各燃焼室に臨むインジェクタ５１ａ〜５１ｆへ送られる。各インジェクタ５１ａ〜５１ｆは、図示しない電子制御ユニット（ＥＣＵ）からの指令信号に従って、燃料噴霧を各燃焼室内に直接噴射する。
【００２２】
ここで、ポンプ部Ｐにより圧縮された高圧燃料は、高圧燃料配管４１と低圧燃料配管３４との間に介装された高圧用プレッシャレギュレータ４２により、規定圧力に調圧されるとともに、規定圧力を超える分の余剰燃料が低圧燃料配管３４に戻される。
【００２３】
また、逆止弁４３は、高圧燃料配管４１から低圧燃料配管３４へ向かう流れを許容するが、これは、高圧用プレッシャレギュレータ４２が故障した場合など高圧燃料配管４１内の燃料圧力が極度に上昇したとき（例えば、１２ＭＰａ）に開弁する安全弁を構成している。
【００２４】
尚、低圧燃料配管３４から高圧燃料配管４１へ向かう流れを許容する逆止弁４４は、機関始動直後にのみ開弁するものであり、内燃機関Ｅの駆動力により作動する燃料供給装置Ｐの立ち上がり遅れを補完している。即ち、機関始動直後においてフィードポンプ３３により加圧された燃料は、ポンプ部Ｐによらず、低圧燃料配管３４から逆止弁４４を通過して高圧燃料配管４１へ送られる。
【００２５】
次に、図２を参照して、燃料供給装置Ｆの構造について説明する。
図２は、燃料供給装置Ｆとしての回転斜板式アキシャルプランジャポンプの構造を概略示す断面図である。
【００２６】
低圧燃料配管３４から燃料供給装置Ｆへ送り込まれた燃料は、リアブロックＲに固定されたシリンダブロックＣを貫通する吸込口Ｆｉｎから燃料室４内へ導入される。燃料室４は、リアブロックＲに固定されたハウジングＨの凹部を形成する内壁面と、シリンダブロックＣとの間に形成される。導入された燃料は、燃料室４を満たし、燃料室４内に配置されるポンプ部Ｐにより圧縮される。ここに、ポンプ部Ｐは、回転斜板５、揺動板６及びプランジャ７を含んで構成される。以下、ポンプ部Ｐの作用について説明する。
【００２７】
回転斜板５は、ハウジングＨを装置外部から燃料室４へ向けて貫通する駆動軸貫通孔８に挿入される駆動軸１とキー或いはスプラインにより結合している。結合した回転斜板５と駆動軸１とは、駆動軸１に作用するアキシャル荷重をハウジングＨと回転斜板５との間で受けるスラスト軸受け９と、駆動軸１に作用するラジアル荷重をハウジングＨと駆動軸１との間で受けるラジアル軸受け１０とによりハウジングＨに対して回動自在に支持されている。
【００２８】
駆動軸１は、連結部１ａにおいて内燃機関のカムシャフト後端に連結されており、内燃機関の駆動力により回転する。駆動軸１の回転運動は、回転斜板５に伝達されてこれを回転駆動し、回転斜板５の傾斜面にスラスト軸受け１１を介して取り付けられた揺動板６を揺動運動させる。
【００２９】
揺動板６上を摺動するシュー（ｓｈｏｅ）１２は、シリンダブロックＣに複数個設けられたプランジャ孔１３のそれぞれに挿入されたプランジャ７の球面端７ａを抱いて揺動板６の揺動運動をプランジャ７に伝達し、プランジャ７を往復運動させる。このプランジャ７の往復運動に伴い、燃料室４内に導入された燃料がプランジャ７内に吸い込まれ、また吐き出される。即ち、吸込行程においてプランジャの球面端７ａに開口する小穴７ｂから吸込用チェック弁２を通過してプランジャ７内部に形成された燃料空間７ｃに吸い込まれた燃料は、吐出行程において圧縮され、連通孔１５から吐出用チェック弁３を通過して、リアボディＲの中央に凹部を形成する内壁面とシリンダブロックＣとの間に形成される高圧燃料室１４に押し出される。押し出された燃料は、高圧燃料室１４からリアブロックＲ外部へ開口する吐出口Ｆｅｘより高圧燃料配管４１へ送り込まれる。
【００３０】
ここで、揺動板６、シュー１２及びプランジャ７は、プランジャ７に対して吐出用チェック弁３側から吸込用チェック弁２側へ向けてプランジャ７を付勢するリターンスプリング１６により互いに押し付けられ、吸込行程においても接触を保つように構成されている。
【００３１】
このように燃料供給装置Ｆは、燃料室４内に送り込まれた燃料をポンプ部Ｐにより高圧燃料配管４１へ送り込むように構成されているが、一方でポンプ部Ｐの吸込み側の余剰燃料を燃料タンク３１へ戻す燃料リターン通路１７を備えており、ポンプ部Ｐの吸込み側における燃料温度の過度な上昇を回避している。
【００３２】
燃料リターン通路１７のリアボディＲにおける出口端１７ｅｘには、オリフィス１８が埋設されている。オリフィス１８は、燃料タンク３１へ戻される余剰燃料の流量を適切に規制している。オリフィス１８の開口面積としては、ポンプ部Ｐの吸込み側における燃料温度の過度な上昇を防ぎ、かつ燃料タンク３１内における燃料温度の上昇による燃料蒸気の発生をも防げる程度のものを選択している。
【００３３】
次に、燃料供給装置Ｆの燃料洩れ防止装置の構成について説明する。本燃料洩れ防止装置は、シール手段としてのオイルシール１９ａ及び１９ｂと、燃料逃がし通路２０と、オリフィス１８とを含んで構成される。
【００３４】
オイルシール１９ａ及び１９ｂは、駆動軸貫通孔８を燃料室４側から拡径して設けた拡径部８ａ内に挿入される。オイルシール１９ａは、拡径部８ａの内壁面と駆動軸１との間に、その一側面が燃料室４に臨むように配置されており、燃料室４からの燃料の洩れを防止している。一方、オイルシール１９ｂは、拡径部８ａの内壁面と駆動軸１との間に、オイルシール１９ａから駆動軸１の軸方向に内燃機関側へ（連結部１ａ側へ）ずらして配置され、燃料の洩れを防止するとともに、内燃機関からの潤滑油の混入を防止している。ここに、２つのオイルシール１９ａ及び１９ｂと拡径部８ａの内壁面との間に空間部Ｇが形成される。
【００３５】
空間部Ｇは、オイルシール１９ａの機能が燃料との接触或いは内燃機関からの受熱などにより損なわれたときに、燃料室４から洩れた燃料を閉じ込め、燃料逃がし通路２０の開口部へと導く。拡径部８ａは、本実施形態に示すように均一に拡径して設けてもよいが、空間部Ｇにおいて内壁面をテーパ状に形成したり、或いは内径を変化させて段を形成することで、前記の洩れた燃料をより積極的に開口部へと導き、オイルシール１９ｂを燃料との接触から保護してもよい。
【００３６】
燃料逃がし通路２０は、空間部Ｇに臨んで開口するようにハウジングＨに形成され、空間部Ｇに閉じ込められた燃料を燃料タンク３１へ戻す。図示のごとく空間部Ｇの底部においてオイルシール１９ａに隣接して開口する燃料逃がし通路２０は、開口部２０ｉｎから下方へ延伸し、その後屈折して、ハウジングＨの外表面における出口端２０ｅｘにおいてリアボディＲに接続している。出口端２０ｅｘと燃料リターン通路１７との間には、出口端２０ｅｘの下側領域とオリフィス１８の下流側近傍とを連通する細管状の燃料絞り通路２１が形成されており、出口端２０ｅｘには、燃料逃がし方向の流れのみを許容する逆止弁２２が、燃料絞り通路２１の上流側に設けられている。
【００３７】
また、燃料絞り通路２１は、オリフィス１８の下流側における燃料の噴流の縮流部Ｊに出口端２０ｅｘからの燃料が流れ込むように、形成されている。縮流部Ｊにおいて負圧が発生すると、燃料室４から洩れて出口端２０ｅｘに収容された燃料は、燃料絞り通路２１内へ加速して流れ込み、燃料リターン通路１７内へ積極的に導かれることとなる。
【００３８】
このように、本燃料洩れ防止装置は、燃料リターン通路１７の途中で流路断面積を一時的に縮小して噴流を生成することにより、燃料タンク３１へ戻される燃料の流量を規制しつつ、生成された噴流によって発生する局所的な負圧の作用を利用して、出口端２０ｅｘからの燃料を積極的に吸い出す効果を得るものである。従って、オリフィス１８の他、ノズルにより噴流を生成して前記の効果を得ることもできる。
【００３９】
このように、本燃料洩れ防止装置によれば、燃料室４側に近い方のオイルシール１９ａの機能が損なわれて燃料室４から燃料が洩れても、洩れた燃料は、燃料逃がし通路２０を介して燃料タンク３１に戻る。このため、内燃機関Ｅ内部への燃料の洩れを防止することができ、燃料の混入による潤滑油の希釈や、これに伴う機関摺動部などの焼付きを、簡易な構成により回避することができる。
【００４０】
以上の説明では、燃料供給装置Ｆとして回転斜板式アキシャルプランジャポンプを使用した例を示したが、本発明は、シリンダブロックと駆動軸とが結合した斜板式アキシャルプランジャポンプ、ラジアルプランジャポンプ、ピストンポンプ、ベーンポンプ、或いは歯車ポンプ、延いては燃料室内の燃料が駆動軸貫通孔を介して外部に洩れうるあらゆる燃料供給装置に適用することも可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係る内燃機関の燃料供給システムの構成図
【図２】同上燃料供給システムの燃料供給装置の構造を示す断面図
【符号の説明】
Ｆ  燃料供給装置
Ｈ  ハウジング
Ｇ  空間部
Ｐ  ポンプ部
Ｅ  内燃機関
１  駆動軸
４  燃料室
５  回転斜板
６  揺動板
７  プランジャ
８  駆動軸貫通孔
１７  燃料リターン通路
１８  オリフィス
１９  オイルシール
２０  燃料逃がし通路
３１  燃料タンク
３３  フィードポンプ
３４  低圧燃料配管
３６  低圧用プレッシャレギュレータ
４１  高圧燃料配管
４２  高圧用プレッシャレギュレータ
５１  インジェクタ
【図１】
0003603678.tif 000002
【図２】
0003603678.tif 000003