(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料ポンプと、
燃料噴射弁と、
前記燃料ポンプと前記燃料噴射弁とを接続する燃料配管と、
前記燃料配管に連通された燃圧レギュレータと、
前記燃圧レギュレータに接続された燃料リターン配管と、
前記燃料リターン配管に設けられた燃料フィルタと、
を有し、
前記燃料フィルタは低圧燃料フィルタであり、前記燃料ポンプと前記燃圧レギュレータと前記燃料リターン配管と前記燃料フィルタが燃料タンクの内部に配置されている、
内燃機関の燃料供給装置。
【請求項２】
燃料ポンプと、
燃料噴射弁と、
前記燃料ポンプと前記燃料噴射弁とを接続する燃料配管と、
前記燃料配管に連通された燃圧レギュレータと、
前記燃圧レギュレータに接続された燃料リターン配管と、
前記燃料リターン配管に設けられた燃料フィルタと、
前記燃料リターン配管の、前記燃圧レギュレータと前記燃料フィルタとの間の部分に対して設けられた、前記燃料フィルタが目ずまりしたときに燃料を前記燃料フィルタをバイパスさせて燃料タンクにリターンさせるバイパス手段と、
を有する内燃機関の燃料供給装置。
【請求項３】
燃料ポンプと、
燃料噴射弁と、
前記燃料ポンプと前記燃料噴射弁とを接続する燃料配管と、
前記燃料配管に連通された燃圧レギュレータと、
前記燃圧レギュレータに接続された燃料リターン配管と、
前記燃料リターン配管に設けられた燃料フィルタと、
前記燃料リターン配管の、前記燃圧レギュレータと前記燃料フィルタとの間の部分に対して設けられたジェットポンプと、
を有し、
前記ジェットポンプはベンチュリー部と吸込み口と排出口を有し、前記ベンチュリー部は前記燃圧レギュレータに接続しており、前記吸込み口は下端が燃料タンク内の燃料の底部分に開口する燃料汲み上げ管に接続しており、前記排出口は前記燃料タンクに連通している、内燃機関の燃料供給装置。
【請求項４】
燃料ポンプと、
燃料噴射弁と、
前記燃料ポンプと前記燃料噴射弁とを接続する燃料配管と、
前記燃料配管に連通された燃圧レギュレータと、
前記燃圧レギュレータに接続された燃料リターン配管と、
前記燃料リターン配管に設けられた燃料フィルタと、
前記燃料リターン配管の、前記燃圧レギュレータと前記燃料フィルタとの間の部分、および前記燃料フィルタのフィルタエレメントより上流側部分、の何れか少なくとも一方に設けられた小孔と、
を有する内燃機関の燃料供給装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、内燃機関の燃料供給装置に関し、とくに燃料フィルタ系統に関する。
【０００２】
【従来の技術】
特開平６−１２９３２５号公報は、従来の内燃機関の燃料供給装置の一例を示しており、それを系統図で示せば図８のようになる。図８の装置では、燃料ポンプ１０２と燃料噴射弁１０４とを接続する燃料配管１０６の途中に燃圧レギュレータ１０８が設けられており、さらに燃圧レギュレータ１０８と燃料噴射弁１０４との間に高圧燃料フィルタ１１６が設けられている。燃圧レギュレータ１０８での余分の燃料はリターン配管１１０により燃料タンク１１４に戻される。燃料ポンプ１０２の吸込み側には低圧サクションフィルタ１１２がとりつけられている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、従来技術には次の問題がある。
（ｉ）燃圧レギュレータと燃料噴射弁との間の高圧配管部分に高圧燃料フィルタがあるので、配管のつなぎ目のシール条件が厳しくなり（フィルタと配管のつなぎ目でのもれは燃料噴射条件に影響するので許されない）、配管コストが高くなる。
（ii）燃圧レギュレータと燃料噴射弁との間に高圧燃料フィルタがあるので、高圧燃料フィルタのつまり、およびそれによる高圧燃料フィルタ部位での圧損の変化が、すぐに燃料噴射に影響してしまう。
（iii ）大部分の燃料が燃圧レギュレータからリターン配管を介して燃料タンクに戻りリターン配管には燃料フィルタが設けられていないので、燃料タンク内の燃料は浄化されない。そのため、サクションフィルタのつまりが生じやすくなり、サクションフィルタの目を粗くしてつまりを抑制すると燃料内に含まれている細かな異物により燃料ポンプ内部の摩耗が生じやすくなる。
本発明の目的は、配管コストを低減でき、たとえ燃料フィルタが目づまりを生じても燃料噴射に影響することが少なく（たとえば、燃圧をほとんど上昇させない）、燃料タンク内の大量の燃料を浄化できる内燃機関の燃料供給装置を提供することにある。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するための本発明の装置は次の通りである。
（１）  燃料ポンプと、
燃料噴射弁と、
前記燃料ポンプと前記燃料噴射弁とを接続する燃料配管と、
前記燃料配管に連通された燃圧レギュレータと、
前記燃圧レギュレータに接続された燃料リターン配管と、
前記燃料リターン配管に設けられた燃料フィルタと、
を有し、
前記燃料フィルタは低圧燃料フィルタであり、前記燃料ポンプと前記燃圧レギュレータと前記燃料リターン配管と前記燃料フィルタが燃料タンクの内部に配置されている、
内燃機関の燃料供給装置。
（２）  燃料ポンプと、
燃料噴射弁と、
前記燃料ポンプと前記燃料噴射弁とを接続する燃料配管と、
前記燃料配管に連通された燃圧レギュレータと、
前記燃圧レギュレータに接続された燃料リターン配管と、
前記燃料リターン配管に設けられた燃料フィルタと、
前記燃料リターン配管の、前記燃圧レギュレータと前記燃料フィルタとの間の部分に対して設けられた、前記燃料フィルタが目ずまりしたときに燃料を前記燃料フィルタをバイパスさせて燃料タンクにリターンさせるバイパス手段と、
を有する内燃機関の燃料供給装置。
（３）  燃料ポンプと、
燃料噴射弁と、
前記燃料ポンプと前記燃料噴射弁とを接続する燃料配管と、
前記燃料配管に連通された燃圧レギュレータと、
前記燃圧レギュレータに接続された燃料リターン配管と、
前記燃料リターン配管に設けられた燃料フィルタと、
前記燃料リターン配管の、前記燃圧レギュレータと前記燃料フィルタとの間の部分に対して設けられたジェットポンプと、
を有し、
前記ジェットポンプはベンチュリー部と吸込み口と排出口を有し、前記ベンチュリー部は前記燃圧レギュレータに接続しており、前記吸込み口は下端が燃料タンク内の燃料の底部分に開口する燃料汲み上げ管に接続しており、前記排出口は前記燃料タンクに連通している、内燃機関の燃料供給装置。
（４）  燃料ポンプと、
燃料噴射弁と、
前記燃料ポンプと前記燃料噴射弁とを接続する燃料配管と、
前記燃料配管に連通された燃圧レギュレータと、
前記燃圧レギュレータに接続された燃料リターン配管と、
前記燃料リターン配管に設けられた燃料フィルタと、
前記燃料リターン配管の、前記燃圧レギュレータと前記燃料フィルタとの間の部分、および前記燃料フィルタのフィルタエレメントより上流側部分、の何れか少なくとも一方に設けられた小孔と、
を有する内燃機関の燃料供給装置。
【０００５】
【作用】
上記（１）の装置では、燃圧レギュレータの燃料リターン配管、すなわち圧力が実質的にかからない配管に燃料フィルタが設けられているので、燃料フィルタと配管とのつなぎ目等に高性能のシールが必要でなく、燃料フィルタ自身も低圧フィルタでよく、配管コストが低下する。また、燃料噴射弁にかかる燃圧は燃圧レギュレータで決定されるので、低圧燃料フィルタに目づまりが生じて燃圧レギュレータの燃料リターン配管の圧力が変化しても、燃料リターン配管圧力が燃料配管圧力より小さい間は、燃圧レギュレータよりも高圧側配管に与える圧力の影響は小であり、したがって燃料噴射に与える影響は小さい。また、燃料ポンプで圧送される燃料の大部分の燃料は燃圧レギュレータの燃料リターン配管を流れて燃料タンクに戻るので、燃料リターン配管に燃料フィルタを置くことにより効果的に燃料タンク内の燃料が浄化される。
上記（２）の装置では、上記（１）の装置の作用に加え、次の作用がある。すなわち、燃料フィルタに目づまりが生じて燃料リターン配管圧力が燃料配管圧力に近い圧力にまで上昇すると、燃料配管内の燃圧が上って燃料噴射量が増加し、空燃比がオーバリッチとなるが、（２）の装置ではバイパス手段が設けられているので、燃料フィルタに目づまりが生じても燃料はバイパス手段によって燃料フィルタを通らないで燃料タンクに戻され、燃料リターン配管圧力が過大に上昇することはなく、オーバリッチも生じない。
上記（３）の装置では、上記（１）、（２）の装置の作用に加えて、次の作用がある。すなわち、（３）の装置ではジェットポンプが設けられているので、常時は燃料はジェットポンプの燃料汲み上げ管を通してジェットッポンプの部位に汲み上げられそこから燃料フィルタを通って燃料タンクへと循環され、燃料フィルタに目づまりが生じると、燃料はジェットッポンプから燃料汲み上げ管を通して燃料タンクへと戻され、燃料リターン配管圧力が過大に上昇することはなく、オーバリッチも生じない。
上記（４）の装置では、上記（１）、（２）の装置の作用に加えて、次の作用がある。すなわち、（４）の装置では小孔が設けられているので、燃料フィルタに目づまりが生じると、燃料は小孔を通して燃料タンクへと流れるので、リターン配管圧力が過大に上昇することはなく、オーバリッチも生じない。
【０００６】
【実施例】
図１、図２、図３は本発明の第１、第２、第３実施例をそれぞれ示しており、図４〜図６はそれらの実施例で用いられる燃料フィルタの一例を示している。全実施例にわたって共通する構成部分には、全実施例にわたって同じ符号を付してある。
まず、全実施例にわたって共通する構成を、たとえば図１を参照して、説明する。
内燃機関の燃料供給装置は、燃料ポンプ２と、燃料噴射弁４と、燃料ポンプ２と燃料噴射弁４とを接続する燃料配管（高圧燃料配管）６と、燃料配管６に連通された燃圧レギュレータ８と、燃圧レギュレータ８からの燃料リターン配管１０と、燃料ポンプ２の吸込み側に接続されたサクションフィルタ１２と、燃料タンク１４と、を有する。燃料ポンプ２、サクションフィルタ１２は燃料タンク１４内に設けられ、燃料ポンプ２は燃料タンク１４内の燃料をサクションフィルタ１２を介して汲み上げる。燃圧レギュレータ８からの戻り燃料は燃料リターン配管１０を通って燃料タンク１４に戻される。
【０００７】
内燃機関の燃料供給装置は、さらに、燃圧レギュレータ８の燃料リターン配管１０に設けられた燃料フィルタ１６を有する。燃料リターン配管１０は低圧配管であり、燃料フィルタ１６は低圧燃料フィルタからなる。
燃料ポンプ２のレリーフ圧は約５００〜６００ＫＰａ（５〜６ｋｇ／ｃｍ２  ）であり、その圧力迄燃圧を上げる能力を有しているが、燃圧レギュレータ８の設定圧が約３００ＫＰａ（３ｋｇ／ｃｍ２  ）なので、燃料配管６の圧力は燃圧レギュレータ８の設定圧に調圧される。燃料リターン配管１０の圧力は燃料タンク１４内圧力より燃料フィルタ１６の圧損分だけ高いが、いずれにしても低圧であり、１００ＫＰａ（１ｋｇ／ｃｍ２  ）以下である。燃料ポンプ２から吐出される燃料は、アイドリング時、軽、中負荷時には大部分が燃圧レギュレータ８、燃料リターン配管１０、燃料フィルタ１６を通って燃料タンク１４に戻される。たとえば、アイドリング時には、燃料噴射弁４へと向う燃料の量が１に対し、燃料リターン配管１０を通して燃料タンク１４に戻される燃料の量が１０といった具合である。高圧燃料配管６の途中には、燃圧レギュレータ８への分岐部と燃料噴射弁４との間に、高圧燃料フィルタ１８が設けられるかもしれない。ただし、燃料リターン配管１０に低圧燃料フィルタ１６を設けたことによって、燃料タンク１４内の燃料が十分に清浄になる場合は、高圧燃料フィルタ１８を設ける必要はない。したがって、高圧燃料フィルタ１８は必須のものではない。
【０００８】
低圧燃料フィルタ１６には、たとえば図４に示すようなフィルタを用いることができる。フィルタエレメント２０はたとえば図６に示すような波状と非波状の濾紙を重ねて巻いたものを用いることができる。フィルタエレメント２０は、軸方向の一端のみで、金属ケース２２に固定され（エレメントの他端はケースに覆われていなくてもよい）、ケース２２に設けた燃料流入口２４から燃料が流入してフィルタエレメント２０を通るときに燃料が濾過される。燃料流入口２４は燃料リターン配管１０に低圧締結される。
一方、高圧燃料フィルタ１８は、図５に示すように、フィルタエレメント２０（図６に示したものと同じものを用いることができる）全体を金属ケース２６内に収納したものからなる。燃料はフィルタエレメント２０を通るときに濾過される。燃料流入口２８は高圧燃料配管６に高圧締結される。
【０００９】
つぎに、本発明の各実施例に特有の構成を説明する。
本発明の第１実施例では、図１に示すように、燃料ポンプ２、燃圧レギュレータ８、低圧燃料フィルタ１６、燃料リターン配管１０、および燃料高圧配管６のうち燃料ポンプ２と燃圧レギュレータ８との間の部分は、燃料タンク１４内に配置されている。そして、たとえ、つなぎ目で燃料が洩れても、燃料タンク１４内の燃料にリターンするだけの構造となっている。
【００１０】
本発明の第２実施例では、図２に示すように、燃圧レギュレータ８の燃料リターン配管１０の、燃圧レギュレータ８と低圧燃料フィルタ１６との間の部分に対して、燃料フィルタ１６が目づまりしたときに燃料を燃料フィルタ１６をバイパスさせて燃料タンク１４にリターンさせるバイパス手段が設けられている。このバイパス手段は、本発明の第２実施例では、ジェットポンプ３０からなる。ジェットポンプ３０は、図７に示すように、ベンチュリー部３２と、吸込み口３４、排出口３６を有し、ベンチュリー部３２は燃圧レギュレータ８に接続しており、吸込み口３４は燃料汲み上げ管３８に接続しており、排出口３６は燃料タンク１４に連通している。燃圧レギュレータ８からの燃料がベンチュリー部３２を通るときに流速が上げられ、ベンチュリー部３２を出たところの静圧を下げ、燃料汲み上げ管３８からの燃料を吸込み、その合計の量の燃料が排出口３６から燃料タンク１４に戻る。燃料汲み上げ管３８の下端は燃料タンク１４内の燃料の底部分に開口している。これによって、燃圧レギュレータ８からの戻り燃料のエネルギを利用して、燃料汲み上げ管３８から燃料を汲み上げ排出口３６を通して燃料タンク１４内に戻して燃料を循環させることができ、燃圧レギュレータ８からの戻りの燃料のみならず、汲み上げた燃料まで、低圧燃料フィルタ１６を通過せしめ、大量の燃料を浄化する。
燃料フィルタ１６が目づまりした場合は、ジェットポンプ３０は本来のポンプ機能を失い、ジェットポンプ３０内全体の燃料が静圧になって、燃料は吸込み口３４から燃料汲み上げ管３８へと逆流し、燃料タンク１４内に戻る。したがって、ジェットポンプ３０は、低圧燃料フィルタ１６が目づまりした時は、低圧燃料フィルタ１６をバイパスさせて燃料を燃料タンク１４に戻すバイパス手段として機能する。
【００１１】
本発明の第３実施例では、図３に示すように、燃料リターン配管１０の、燃圧レギュレータ８と低圧燃料フィルタ１６との間の部分、および低圧燃料フィルタ１６のフィルタエレメント２０より上流側部分（たとえば、ケース２２）、の何れか少なくとも一方に小孔４０が設けられている。この小孔４０は、低圧燃料フィルタ１６が目づまりしたときに燃料を燃料フィルタ１６をバイパスさせて燃料タンク１４内にリターンさせるバイパス手段として機能する。
【００１２】
つぎに、作用を説明する。
まず、本発明の全実施例に共通な作用を説明する。
タンク内燃料はサクションフィルタ１２を通過し燃料ポンプ２で昇圧された後２分され、燃圧レギュレータ８で調圧され、エンジン消費分のみ燃料噴射弁４に供給される。燃圧レギュレータ８でのポンプ吐出過剰分は、燃料リターン配管１０に排出されて、燃料タンク１４に戻る。
燃料リターン配管１０にもしも低圧燃料フィルタ１６がなければ、サクションフィルタ１２がつまりやすく、燃料ポンプ２による燃料汲み上げ時にベーパロックが生じることが心配される。この対策としてサクションフィルタ１２の容量を大きくすることが考えられるが、搭載が困難になる。したがって、サクション側以外の燃料循環経路にフィルタを設置する必要がある。本発明では、配管コストの安い燃料リターン配管１０に燃料フィルタ１６をとりつけることで、安価に、燃料ポンプ２の機能を保護している。
さらに詳しくは、燃圧レギュレータ８の燃料リターン配管１０は、低圧（１００ＫＰａ以下）のため、低圧燃料フィルタ１６と燃料リターン配管１０とのつなぎ目は高精度のシールを要求されず、かつ低圧燃料フィルタ１６自体の構造もほとんど耐圧を要求されない。したがって、配管コスト（フィルタコストを含む）が安価になる。
また、燃圧レギュレータ８の燃料リターン配管１０の圧力が変動しても、燃料リターン配管圧力が高圧配管圧力にほぼ等しくなる迄は、燃圧レギュレータ８の高圧側圧力に影響をほとんど与えない。したがって、低圧燃料フィルタ１６が目づまりして、燃料リターン配管圧力が上昇しても、高圧配管圧力に近づく迄は、燃料噴射圧力、燃料噴射量にほとんど影響せず、空燃比がオーバリッチになることはない。
また、燃圧レギュレータ８の燃料リターン配管１０には、燃料噴射弁４側よりも大量の燃料が循環するので、燃料リターン配管１０に燃料フィルタ１６を設置することによって、燃料タンク内の燃料全体を効率よく浄化できる。このため、場合によっては（燃料タンク内燃料が十分に浄化される場合には）、高圧燃料配管６に高圧燃料フィルタ１８を設けなくて済む。また、サクションフィルタ１２の目づまりも生じにくくなり、燃料中の異物による燃料ポンプ２の摩耗も抑制される。
【００１３】
つぎに、本発明の各実施例の作用について説明する。
本発明の第１実施例では、燃圧レギュレータ８、燃料リターン配管１０、低圧燃料フィルタ１６を燃料タンク１４内に配置してあるので、燃料が配管とフィルタ等とのつぎ目で洩れても燃料タンク１４内に戻るだけであり、問題を生じない。そのため、接続部のシールに必要以上に気を使わないで済み、配管コストがさらに安価になる。
本発明の第２実施例では、バイパス手段をジェットポンプ３０としたので、たとえ低圧燃料フィルタ１６が目づまりしても、ジェットポンプ３０の吸込み口３４を通して燃料を燃料タンク１４にリターンでき、燃料リターン配管圧力が過大になることを防止でき、空燃比がオーバリッチになることを防止できる。また、低圧燃料フィルタ１６が目づまりしない正常時には、リターン燃料を利用して燃料タンク内燃料を吸い上げ循環させることができ、より多くの燃料を低圧燃料フィルタ１６に通すことができ、燃料タンク内燃料を清浄に保つことに寄与できる。
本発明の第３実施例では、バイパス手段を小孔４０としたので、低圧燃料フィルタ１６が目づまりすると、燃料は小孔４０を通して流れ、燃料リターン配管圧力が過大になることを防止し、空燃比がオーバリッチになることを防止する。
【００１４】
【発明の効果】
請求項１の装置によれば、燃圧レギュレータの燃料リターン配管に燃料フィルタを設けたので、配管コストを低下でき、燃料フィルタの目づまりによって燃料リターン配管圧力が上昇しても燃料噴射への影響を小さくでき、燃料フィルタに大量の燃料が流れて効率よく燃料を浄化できる。
請求項２の装置によれば、請求項１の効果に加え、バイパス手段を設けたので、燃料フィルタが目づまりしても燃料リターン配管圧力の過大な上昇を防止できる。
請求項３の装置によれば、請求項１の効果に加え、ジェットポンプを設けたので、より多くの燃料を燃料フィルタに通すことができ、より効果的に燃料を浄化できる。
請求項４の装置によれば、請求項１の効果に加え、小孔を設けたので、小孔という簡便な手段で燃料リターン配管の圧力上昇を防止できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施例に係る内燃機関の燃料供給装置の系統図である。
【図２】本発明の第２実施例に係る内燃機関の燃料供給装置の系統図である。
【図３】本発明の第３実施例に係る内燃機関の燃料供給装置の系統図である。
【図４】本発明に使用できる低圧燃料フィルタの断面図である。
【図５】本発明に使用できる高圧燃料フィルタの断面図である。
【図６】燃料フィルタのフィルタエレメントの斜視図である。
【図７】ジェットポンプの断面図である。
【図８】従来の内燃機関の燃料供給装置の系統図である。
【符号の説明】
２  燃料ポンプ
４  燃料噴射弁
６  （高圧）燃料配管
８  燃圧レギュレータ
１０  燃料リターン配管
１２  サクションフィルタ
１４  燃料タンク
１６  （低圧）燃料フィルタ
１８  （高圧）燃料フィルタ
３０  ジェットポンプ
４０  小孔
【図１】
0003556983.tif 000002
【図２】
0003556983.tif 000003
【図３】
0003556983.tif 000004
【図４】
0003556983.tif 000005
【図５】
0003556983.tif 000006
【図６】
0003556983.tif 000007
【図７】
0003556983.tif 000008
【図８】
0003556983.tif 000009