(57)【要約】【課題】内燃機関の全回転速度域にわたり必要量の燃料を過不足なく燃料噴射弁に供給する。【解決手段】燃料タンク１２と燃料噴射弁１３とを繋ぐ燃料流路１４に低圧ポンプ１５及び高圧ポンプ１６を直列に設けた燃料供給装置１１において、低圧ポンプ１５を迂回して燃料流路１４に並列に接続された第１バイパス流路１７と、高圧ポンプ１６を迂回して燃料流路１４に並列に接続された第２バイパス流路１８とを設ける。さらに、エンジン１０の始動時には、燃料タンク１２内の燃料が第１バイパス流路１７及び高圧ポンプ１６を経由して燃料噴射弁１３に供給されるとともに、低圧ポンプ１５及び第２バイパス流路１８を経由して燃料噴射弁１３に供給され、始動後には、燃料が低圧ポンプ１５及び高圧ポンプ１６を順に経由して燃料噴射弁１３に供給されるように、始動時と始動後とで燃料の流路を切替える。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料タンクと内燃機関の燃料噴射弁とを繋ぐ燃料流路に低圧ポンプ及び高圧ポンプを直列に設けた内燃機関の燃料供給装置において、
前記低圧ポンプを迂回して前記燃料流路に並列に接続された第１バイパス流路と、
前記高圧ポンプを迂回して前記燃料流路に並列に接続された第２バイパス流路と、
機関始動時には、前記燃料タンク内の燃料が前記第１バイパス流路及び前記高圧ポンプを経由して前記燃料噴射弁に供給されるとともに、前記低圧ポンプ及び前記第２バイパス流路を経由して前記燃料噴射弁に供給される一方、機関始動後には、前記燃料が前記低圧ポンプ及び前記高圧ポンプを順に経由して前記燃料噴射弁に供給されるように、機関始動時と機関始動後とで燃料の流路を切替える切替え手段と
を備えることを特徴とする内燃機関の燃料供給装置。
【請求項２】
前記第１バイパス流路の上流端は前記低圧ポンプよりも上流で前記燃料流路に接続され、下流端は同低圧ポンプ及び前記高圧ポンプ間で同燃料流路に接続されており、
前記第２バイパス流路の上流端は前記第１バイパス流路の下流端と前記低圧ポンプとの間で前記燃料流路に接続され、下流端は前記高圧ポンプよりも下流で前記燃料流路に接続されており、
前記切替え手段は、
前記第１バイパス流路に設けられ、機関始動時にのみ開弁する第１開閉弁と、
前記燃料流路について、前記第２バイパス流路の上流端及び前記第１バイパス流路の下流端間に設けられ、かつ機関始動時にのみ閉弁する第２開閉弁と、
機関始動時にのみ開弁して、燃料が前記第２バイパス流路の上流から下流へ向けて流れるのを許容する第３開閉弁と
を備える請求項１に記載の内燃機関の燃料供給装置。
【請求項３】
前記燃料流路について、前記第２開閉弁と前記高圧ポンプとの間には、燃料の通過を制限するとともに、その制限の度合いを変更することにより、高圧ポンプに吸入される燃料の量を調整する吸入調量弁が設けられている請求項２に記載の内燃機関の燃料供給装置。
【請求項４】
前記吸入調量弁は、前記第１バイパス流路の下流端よりも上流側に設けられている請求項３に記載の内燃機関の燃料供給装置。
【請求項５】
前記吸入調量弁は前記燃料流路の断面積を可変とする絞り弁からなる請求項３又は４に記載の内燃機関の燃料供給装置。
【請求項６】
前記第１開閉弁、前記第２開閉弁及び前記吸入調量弁は、前記燃料流路に対する前記第１バイパス流路の下流端の合流部に設けられている請求項３〜５のいずれか１つに記載の内燃機関の燃料供給装置。
【請求項７】
前記第１開閉弁及び前記第２開閉弁は共通の主弁体を備え、同主弁体を往復動させることにより、前記第１バイパス流路の下流端を前記燃料流路に対し連通又は遮断させるとともに、前記吸入調量弁の上流で前記燃料流路を開閉させるものである請求項６に記載の内燃機関の燃料供給装置。
【請求項８】
前記主弁体は、
前記吸入調量弁の上流で前記燃料流路を閉鎖し、かつ前記第１バイパス流路の下流端を前記燃料流路に対し連通させる第１開閉位置と、
前記第１バイパス流路の下流端を前記燃料流路に対し遮断させ、かつ前記吸入調量弁の上流で前記燃料流路を開放する第２開閉位置と
の間に往復動可能に設けられている請求項７に記載の内燃機関の燃料供給装置。
【請求項９】
前記主弁体は連通孔を有する筒状体からなり、同主弁体の内部空間及び前記連通孔を前記燃料流路の一部とするものであり、
前記吸入調量弁は、前記主弁体内に相対移動可能に設けられた副弁体を備え、同副弁体に設けた連通孔を前記相対移動に伴い変位させ、両連通孔の重なり量を調整することで燃料の調量を行うものである請求項８に記載の内燃機関の燃料供給装置。
【請求項１０】
前記第１開閉弁は主弁体を備え、同主弁体を往復動させることにより、前記第１バイパス流路の下流端を前記燃料流路に対し連通又は遮断させるものであり、
前記第２開閉弁及び前記吸入調量弁は、前記主弁体に加え、同主弁体内に相対移動可能に設けられた副弁体と、前記主弁体及び前記副弁体にそれぞれ設けられた連通孔とを備え、
前記第２開閉弁は、前記両連通孔の重なりの有無により、前記吸入調量弁の上流で前記燃料流路を開閉させ、
前記吸入調量弁は、前記両連通孔の重なり量を調整することで燃料の調量を行うものである請求項６に記載の内燃機関の燃料供給装置。
【請求項１１】
前記両連通孔は、前記主弁体及び前記副弁体について、前記第１バイパス流路の下流端が前記燃料流路に対し連通されている状態では互いに重ならず、遮断されている状態で前記副弁体が前記主弁体に対し相対移動することで互いに重なる箇所に設けられている請求項１０に記載の内燃機関の燃料供給装置。
【請求項１２】
前記第１バイパス流路の下流端を前記燃料流路に対し連通させる方向へ前記主弁体を付勢する第１付勢部材と、
前記主弁体及び前記副弁体間に設けられて、同主弁体を前記第１付勢部材とは逆方向へ付勢する第２付勢部材と
をさらに備える請求項１１に記載の内燃機関の燃料供給装置。
【請求項１３】
前記第２付勢部材の付勢力は前記第１付勢部材の付勢力よりも大きく設定されている請求項１２に記載の内燃機関の燃料供給装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃料タンク内の燃料を低圧ポンプ（フィードポンプ）によって汲み上げ、これを高圧ポンプによって必要な圧力（燃圧）まで昇圧して燃料噴射弁に送出するようにした内燃機関の燃料供給装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
燃料を筒内に直接噴射するディーゼルエンジンにおいては、噴射燃料を微粒化するために噴射圧力を高圧にする必要がある。そこで、ディーゼルエンジンにより駆動される一般的な燃料供給装置では、燃料タンクと燃料噴射弁とを繋ぐ燃料の流路に低圧ポンプ（フィードポンプ）、吸入調量弁、高圧ポンプが順に直列に配置された構成が採用されている。この燃料供給装置では、燃料タンク内の燃料がフィードポンプ（低圧ポンプ）によって汲み上げられ、吸入調量弁によって所定の量に調量されて高圧ポンプに送られる。高圧ポンプでは、上記のようにして吸入された調量後の燃料が必要な圧力（燃圧）まで昇圧されて吐出される。吐出された高圧の燃料は、高圧燃料配管（コモンレール）を介して燃料噴射弁に圧送される。
【０００３】
ところで、ディーゼルエンジンの運転に必要な単位時間当りの燃料量（正確にはその最大値）は、図１０において特性線Ｌ１で示すように、エンジン始動時の極低回転速度域を除きエンジン回転速度の上昇に伴い増加する。エンジン始動時の極低回転速度域では、着火性の確保等を目的として必要燃料量が多くなる。
【０００４】
これに対し、燃料供給装置の単位時間当りの吐出量は、本来は（計算上は）特性線Ｌ２で示すように、回転速度が低いときには少なく、回転速度の上昇に伴い比例して増加する。しかし、実際には、可動部分から燃料が少なからず漏れ出るため、回転速度に対する吐出量の特性は、特性線Ｌ３で示すように、計算値よりも少なくなって、両者の間にずれ（容積効率の低下）が生ずる。この容積効率の低下分は、回転速度が低くなるほど多くなる。回転速度が低いほど燃料の漏れ出る時間が長くなるからである。
【０００５】
そこで、エンジン始動時の極低回転速度域から高回転速度域までの全回転速度域で必要燃料量を確保するために、通常は、燃料供給装置における燃料の吐出量が最も少なくなる極低回転速度域を基準として、燃料供給装置の吐出特性が設定される。すなわち、極低回転速度域において、必要燃料量よりも若干多くの燃料が吐出されるように、燃料供給装置の吐出特性が設定される（特性線Ｌ３参照）。
【０００６】
なお、本発明にかかる先行技術文献としては、例えば以下の特許文献１が挙げられる。
【特許文献１】特開平９−２５０４２６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところが、上記のように吐出特性を設定すると、必要燃料量の多いエンジン始動時（極低回転速度域）ではその要求を満たす量の燃料を吐出することができる反面、それ以外の回転速度域では必要燃料量よりも多くの燃料が吐出される。この必要燃料量と実際に吐出される燃料量とのずれ分が余剰燃料となり、また、その分の燃料供給装置の吐出動作が無駄になる。特に、極低回転速度域では前述した容積効率の低下代が大きいことから余剰燃料が一層多くなり、上記の不具合がより顕著となる。
【０００８】
なお、上記特許文献１は、吸入調量弁及び高圧ポンプを迂回するバイパス流路を燃料流路に並列に接続し、このバイパス流路途中の開閉弁を、デリバリパイプ内の燃圧がフィード圧よりも低いときに開弁させることにより、エンジン始動時に燃圧をフィード圧まで直ちに昇圧させて昇圧時間の短縮を図ろうとするものである。
【０００９】
本発明はこのような実情に鑑みてなされたものであって、その目的は、内燃機関の全回転速度域にわたり必要量の燃料を過不足なく燃料噴射弁に供給することのできる内燃機関の燃料供給装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
以下、上記目的を達成するための手段及びその作用効果について記載する。
請求項１に記載の発明では、燃料タンクと内燃機関の燃料噴射弁とを繋ぐ燃料流路に低圧ポンプ及び高圧ポンプを直列に設けた内燃機関の燃料供給装置において、前記低圧ポンプを迂回して前記燃料流路に並列に接続された第１バイパス流路と、前記高圧ポンプを迂回して前記燃料流路に並列に接続された第２バイパス流路と、機関始動時には、前記燃料タンク内の燃料が前記第１バイパス流路及び前記高圧ポンプを経由して前記燃料噴射弁に供給されるとともに、前記低圧ポンプ及び前記第２バイパス流路を経由して前記燃料噴射弁に供給される一方、機関始動後には、前記燃料が前記低圧ポンプ及び前記高圧ポンプを順に経由して前記燃料噴射弁に供給されるように、機関始動時と機関始動後とで燃料の流路を切替える切替え手段とを備えている。
【００１１】
上記の構成によれば、機関始動時には、切替え手段による流路の切替えに応じ、燃料タンク内の燃料の一部が高圧ポンプの作動によって直接吸引される。この吸引により、燃料は燃料流路を流れる過程において、低圧ポンプよりも上流で同燃料流路から別れて第１バイパス流路に流入する。燃料は、第１バイパス流路を通過した後、低圧ポンプ及び高圧ポンプ間で燃料流路に合流する。そして、燃料は高圧ポンプに吸入されて昇圧された後に吐出される。高圧ポンプから吐出される燃料の量は、低圧ポンプ及び高圧ポンプを順に経た場合よりも少ない。また、高圧ポンプから吐出される燃料の圧力は、低圧ポンプ及び高圧ポンプを順に経た場合よりも低い。高圧ポンプから吐出された燃料は燃料流路を通って燃料噴射弁に送られる。
【００１２】
また、上記切替えに応じ、燃料タンク内の燃料の一部が低圧ポンプの作動によって吸引される。この吸引により、燃料は燃料流路を通って低圧ポンプに吸入され、昇圧された後に吐出される。低圧ポンプから吐出される燃料の量は、低圧ポンプ及び高圧ポンプを順に経た場合よりも多い。また、低圧ポンプから吐出される燃料の圧力は、低圧ポンプ及び高圧ポンプを順に経た場合よりも低い。低圧ポンプから吐出された燃料は、低圧ポンプ及び高圧ポンプ間で燃料流路から別れて第２バイパス流路に流入する。この燃料は第２バイパス流路を通過した後、高圧ポンプよりも下流で燃料流路に合流し、前述した第１バイパス流路及び高圧ポンプを順に通過した燃料と一緒になって燃料噴射弁に送られる。
【００１３】
その結果、機関始動時に、高圧ポンプ、低圧ポンプそれぞれが単独で吐出した量の合計は、低圧ポンプ及び高圧ポンプを順に経た場合よりも多い。また、機関始動時には、低圧ポンプ及び高圧ポンプを順に経た場合よりも燃圧の低い燃料が燃料噴射弁に供給される。従って、機関始動時の極低回転速度域では、低圧ポンプ及び高圧ポンプを順に経た場合よりも多くの燃料が必要となるが、この要求を満たすことができる。また、機関始動時には、低圧ポンプ及び高圧ポンプを順に経た場合ほど高くはないものの、燃料の着火のために中程度の燃圧が必要となるが、この要求を満たすことができる。
【００１４】
また、機関始動後には、切替え手段による流路の切替えに応じ、燃料タンク内の燃料が低圧ポンプによって吸引される。この吸引により、燃料は第１バイパス流路及び第２バイパス流路を流れることなく燃料流路のみを流れる。すなわち、燃料タンク内の燃料は低圧ポンプによって吸入され、昇圧される。低圧ポンプからは、高圧ポンプ単独の場合よりも低い燃圧ではあるが多い量の燃料が吐出される。こうして吐出された燃料は、高圧ポンプによって吸引され、昇圧される。高圧ポンプからは、上記低圧ポンプを経た時点よりも燃圧が高く少ない量の燃料が吐出され、燃料噴射弁に送られる。従って、機関始動後の機関回転速度域では、機関始動時（極低回転速度域）よりも高い燃圧で少ない量の燃料が必要となるが、この要求を満たすことができる。
【００１５】
このようにして、請求項１に記載の発明によれば、内燃機関の全回転速度域にわたり必要量の燃料を燃料噴射弁に過不足なく供給することができる。
請求項２に記載の発明では、請求項１に記載の発明において、前記第１バイパス流路の上流端は前記低圧ポンプよりも上流で前記燃料流路に接続され、下流端は同低圧ポンプ及び前記高圧ポンプ間で同燃料流路に接続されており、前記第２バイパス流路の上流端は前記第１バイパス流路の下流端と前記低圧ポンプとの間で前記燃料流路に接続され、下流端は前記高圧ポンプよりも下流で前記燃料流路に接続されており、前記切替え手段は、前記第１バイパス流路に設けられ、機関始動時にのみ開弁する第１開閉弁と、前記燃料流路について、前記第２バイパス流路の上流端及び前記第１バイパス流路の下流端間に設けられ、かつ機関始動時にのみ閉弁する第２開閉弁と、機関始動時にのみ開弁して、燃料が前記第２バイパス流路の上流から下流へ向けて流れるのを許容する第３開閉弁とを備えるとする。
【００１６】
上記の構成によれば、機関始動時には第１開閉弁が開弁され、第２開閉弁が閉弁される。また、第３開閉弁が開弁されて、燃料が第２バイパス流路の上流から下流へ向けて流れることが許容される。
【００１７】
第１開閉弁の開弁により第１バイパス流路が開かれ、同第１バイパス流路での燃料の流通が可能になる。そのため、高圧ポンプの作動により、燃料タンク内の燃料の一部は、燃料流路を流れる途中で第１バイパス流路に流入し、同第１バイパス流路を通過した後、第２開閉弁よりも下流で燃料流路に合流する。この燃料は高圧ポンプに吸入されて昇圧された後に吐出される。高圧ポンプから吐出される燃料の量は、低圧ポンプ及び高圧ポンプを順に経た場合よりも少ない。また、高圧ポンプから吐出される燃料の圧力は、低圧ポンプ及び高圧ポンプを順に経た場合よりも低い。高圧ポンプから吐出された燃料は燃料流路を通って燃料噴射弁に送られる。なお、第２開閉弁が閉弁されていることから、第１バイパス流路の下流端から燃料流路に合流した燃料は、上流側（第２開閉弁側）へは流れない。
【００１８】
また、機関始動時には低圧ポンプの作動により、燃料タンク内の燃料の一部が、燃料流路を通って同低圧ポンプに吸入され、昇圧された後に吐出される。低圧ポンプから吐出される燃料の量は、低圧ポンプ及び高圧ポンプを順に経た場合よりも多い。また、低圧ポンプから吐出される燃料の圧力は、低圧ポンプ及び高圧ポンプを順に経た場合よりも低い。低圧ポンプから吐出された燃料は、燃料流路を下流側へ向けて流れるが、第２開閉弁が閉弁され、第３開閉弁が開弁されていることから、その第２開閉弁よりも上流で第２バイパス流路に流入する。燃料は、第２バイパス流路及び第３開閉弁を順に通過した後に燃料流路に合流し、前述した第１バイパス流路及び高圧ポンプを順に通過した燃料と一緒になって燃料噴射弁に送られる。
【００１９】
その結果、機関始動時には、低圧ポンプ及び高圧ポンプを順に経た場合よりも量が多く、低い圧力の燃料が燃料噴射弁に供給される。
一方、機関始動後には第１開閉弁及び第３開閉弁がともに閉弁され、第２開閉弁が開弁される。第１開閉弁の閉弁により第１バイパス流路が閉じられ、同第１バイパス流路での燃料の流通が不能となる。そのため、低圧ポンプの作動により、燃料タンク内の燃料は第１バイパス流路へ流入することなく、燃料流路を通って同低圧ポンプに吸入され、昇圧される。低圧ポンプからは、高圧ポンプ単独の場合よりも低圧ではあるが多い量の燃料が吐出される。また、第３開閉弁の閉弁により第２バイパス流路が閉じられ、同第２バイパス流路での燃料の流通が不能となる。そのため、低圧ポンプから吐出された燃料は第２バイパス流路へ流入することなく燃料流路を流れて高圧ポンプに吸入され、昇圧される。高圧ポンプからは、低圧ポンプから吐出されたときよりも高圧の燃料が吐出される。
【００２０】
その結果、機関始動後の機関回転速度域では、機関始動時（極低回転速度域）よりも高い燃圧で少ない量の燃料を燃料噴射弁に供給することが可能となる。
請求項３に記載の発明では、請求項２に記載の発明において、前記燃料流路について、前記第２開閉弁と前記高圧ポンプとの間には、燃料の通過を制限するとともに、その制限の度合いを変更することにより、高圧ポンプに吸入される燃料の量を調整する吸入調量弁が設けられているとする。
【００２１】
上記の構成によれば、機関始動後において、低圧ポンプから吐出された燃料は、第２開閉弁及び吸入調量弁を通って高圧ポンプに吸入される。燃料が吸入調量弁を通過する際、その燃料の通過が同吸入調量弁によって制限されるとともに、その制限の度合いが変更される。この変更により、高圧ポンプに吸入される燃料の量が調整される。
【００２２】
請求項４に記載の発明では、請求項３に記載の発明において、前記吸入調量弁は、前記第１バイパス流路の下流端よりも上流側に設けられているとする。
上記の構成によれば、機関始動時に、燃料流路から別れて第１バイパス流路に流入した燃料は、吸入調量弁よりも下流で燃料流路に合流する。燃料は、吸入調量弁を通らずに、すなわち通過の制限を受けることなく高圧ポンプに吸入される。従って、吸入調量弁を通過する場合よりも多くの燃料が高圧ポンプに吸入され、もって、より多くの燃料が効率よく燃料噴射弁に供給される。
【００２３】
請求項５に記載の発明では、請求項３又は４に記載の発明において、前記吸入調量弁は前記燃料流路の断面積を可変とする絞り弁からなるとする。
上記の構成によれば、低圧ポンプから吐出された燃料が第２開閉弁を経て吸入調量弁を通過する際に、燃料流路の断面積が絞り弁によって変更されることで、その燃料の通過が制限されるとともに、制限の度合いが変更される。
【００２４】
請求項６に記載の発明では、請求項３〜５のいずれか１つに記載の発明において、前記第１開閉弁、前記第２開閉弁及び前記吸入調量弁は、前記燃料流路に対する前記第１バイパス流路の下流端の合流部に設けられているとする。
【００２５】
上記の構成によれば、第１開閉弁、第２開閉弁及び吸入調量弁が、燃料流路に対する第１バイパス流路の合流部に集められた状態で配置される。そのため、部品の共通化を図ることが可能となり、各弁が別々の箇所に離れて配置される場合に比べて、燃料供給装置の小型化を図ることが可能となる。
【００２６】
請求項７に記載の発明では、請求項６に記載の発明において、前記第１開閉弁及び前記第２開閉弁は共通の主弁体を備え、同主弁体を往復動させることにより、前記第１バイパス流路の下流端を前記燃料流路に対し連通又は遮断させるとともに、前記吸入調量弁の上流で前記燃料流路を開閉させるものであるとする。
【００２７】
上記の構成によれば、主弁体が往復動することで、第１バイパス流路の下流端が燃料流路に対し連通又は遮断されるとともに、吸入調量弁の上流で燃料流路が開閉される。このように、主弁体が往復動することで第１バイパス流路及び燃料流路がそれぞれ開閉されるため、各開閉のためにそれぞれ弁体を設ける場合に比べて、部品点数を少なくすることが可能となる。
【００２８】
請求項８に記載の発明では、請求項７に記載の発明において、前記主弁体は、前記吸入調量弁の上流で前記燃料流路を閉鎖し、かつ前記第１バイパス流路の下流端を前記燃料流路に対し連通させる第１開閉位置と、前記第１バイパス流路の下流端を前記燃料流路に対し遮断させ、かつ前記吸入調量弁の上流で前記燃料流路を開放する第２開閉位置との間に往復動可能に設けられているとする。
【００２９】
上記の構成によれば、往復動により主弁体が第１開閉位置へ移動すると、吸入調量弁の上流で燃料流路が閉鎖され、第１バイパス流路の下流端が燃料流路に対し連通される。また、主弁体が第２開閉位置へ移動すると、第１バイパス流路の下流端が燃料流路に対し遮断され、吸入調量弁の上流で燃料流路が開放される。このように、主弁体が第１開閉位置及び第２開閉位置で往復動することで、第１バイパス流路及び燃料流路の各開閉が行われることとなり、上記請求項７に記載の発明の効果が確実に得られる。
【００３０】
請求項９に記載の発明では、請求項８に記載の発明において、前記主弁体は連通孔を有する筒状体からなり、同主弁体の内部空間及び前記連通孔を前記燃料流路の一部とするものであり、前記吸入調量弁は、前記主弁体内に相対移動可能に設けられた副弁体を備え、同副弁体に設けた連通孔を前記相対移動に伴い変位させ、両連通孔の重なり量を調整することで燃料の調量を行うものであるとする。
【００３１】
上記の構成によれば、主弁体が第２開閉位置へ移動したときには、燃料はその主弁体の内部空間と、主弁体及び副弁体の各連通孔を燃料流路として流れる。この際、吸入調量弁では、副弁体が主弁体に対し相対移動して両連通孔の重なり量が調整されることで、燃料の調量が行われる。
【００３２】
請求項１０に記載の発明では、請求項６に記載の発明において、前記第１開閉弁は主弁体を備え、同主弁体を往復動させることにより、前記第１バイパス流路の下流端を前記燃料流路に対し連通又は遮断させるものであり、前記第２開閉弁及び前記吸入調量弁は、前記主弁体に加え、同主弁体内に相対移動可能に設けられた副弁体と、前記主弁体及び前記副弁体にそれぞれ設けられた連通孔とを備え、前記第２開閉弁は、前記両連通孔の重なりの有無により、前記吸入調量弁の上流で前記燃料流路を開閉させ、前記吸入調量弁は、前記両連通孔の重なり量を調整することで燃料の調量を行うものであるとする。
【００３３】
上記の構成によれば、第１開閉弁では、主弁体が往復動されることにより、第１バイパス流路の下流端が燃料流路に対し連通又は遮断される。
一方、第２開閉弁では、主弁体内で副弁体が相対移動されることにより、それら主・副両弁体の各連通孔の位置関係が変化する。両連通孔が重なると、吸入調量弁の上流で燃料流路が開放され、重なりがなくなると閉鎖される。
【００３４】
また、吸入調量弁では、主弁体内で副弁体が相対移動して両連通孔の重なり量が調整されることで燃料の調量が行われる。
このように、主弁体を往復動させ、副弁体を主弁体に対し相対移動させることにより、第１開閉弁、第２開閉弁及び吸入調量弁に、それぞれの機能を発揮させることが可能となる。
【００３５】
請求項１１に記載の発明では、請求項１０に記載の発明において、前記両連通孔は、前記主弁体及び前記副弁体について、前記第１バイパス流路の下流端が前記燃料流路に対し連通されている状態では互いに重ならず、遮断されている状態で前記副弁体が前記主弁体に対し相対移動することで互いに重なる箇所に設けられているとする。
【００３６】
上記条件を満たす箇所に両連通孔が設けられることで、主弁体により、第１バイパス流路の下流端が燃料流路に対し連通されると、両連通孔が互いに重ならず、吸入調量弁の上流で燃料流路が閉鎖される。また、主弁体により、第１バイパス流路の下流端の燃料流路に対する連通が遮断され、この状態で副弁体が主弁体に対し相対移動すると、両連通孔が互いに重なり合い、吸入調量弁の上流で燃料流路が開放される。さらに、副弁体の相対移動量に応じて両連通孔の重なり量が変化し、燃料の調量が行われる。
【００３７】
このように、主弁体が移動し、副弁体が主弁体に対し相対移動することで、吸入調量弁の上流での燃料流路の開閉と、燃料の調量とが行われる。
請求項１２に記載の発明では、請求項１１に記載の発明において、前記第１バイパス流路の下流端を前記燃料流路に対し連通させる方向へ前記主弁体を付勢する第１付勢部材と、前記主弁体及び前記副弁体間に設けられて、同主弁体を前記第１付勢部材とは逆方向へ付勢する第２付勢部材とをさらに備えるとする。
【００３８】
上記の構成によれば、副弁体が移動すると、その動きが第２付勢部材を介して主弁体に伝達される。そして、第１付勢部材の付勢力と第２付勢部材の付勢力とが釣合う方向へ主弁体が変位する。主弁体の変位により、第１バイパス流路の下流端の燃料流路に対する連通又は遮断が行われる。副弁体の変位により、吸入調量弁の上流で燃料流路が開閉されるとともに、燃料の調量が行われる。
【００３９】
請求項１３に記載の発明では、請求項１２に記載の発明において、前記第２付勢部材の付勢力は前記第１付勢部材の付勢力よりも大きく設定されているとする。
上記の構成によれば、第１バイパス流路の下流端が燃料流路に対し連通されているときには、両連通孔が互いに重ならず、吸入調量弁の上流で燃料流路が閉鎖される。この状態から、副弁体が、上記第１バイパス流路の下流端と燃料流路との連通を遮断する方向へ変位すると、第２付勢部材の付勢力が第１付勢部材の付勢力よりも大きいことから、主弁体が上記副弁体の変位に伴って同方向へ変位する。そして、主弁体によって上記連通が遮断されて同主弁体の変位が止まると、副弁体のみが変位する。このようにして第１バイパス流路の下流端の燃料流路に対する連通が遮断されると、それから若干遅れて副弁体が主弁体に対し相対移動する。そして、この相対移動に伴い両連通孔の位置関係が変化し、両連通孔が重なり合って、吸入調量弁及び高圧ポンプへの燃料の送出が可能となる。そのため、吸入調量弁を通過した後の燃料が第１バイパス流路側へ漏れ出るのを抑制し、同燃料を高圧ポンプへ早期に送って、必要な燃圧まで速やかに昇圧させることが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４０】
（第１実施形態）
以下、本発明をディーゼルエンジン用の燃料供給装置に具体化した第１実施形態について、図１、図２及び図１０を参照して説明する。
【００４１】
図１に示すように、燃料供給装置１１は、燃料タンク１２とディーゼルエンジン（以下、単にエンジンという）１０の燃料噴射弁１３とを繋ぐ燃料流路１４に低圧ポンプ（フィードポンプ）１５及び高圧ポンプ１６を備えて構成されている。低圧ポンプ１５及び高圧ポンプ１６は、燃料タンク１２から燃料噴射弁１３に向けてこの順で直列に配置されており、ともにエンジン１０によって駆動される。燃料流路１４には、第１バイパス流路１７が低圧ポンプ１５を迂回して並列に接続されている。第１バイパス流路１７の上流端は低圧ポンプ１５よりも上流で燃料流路１４に接続され、下流端は低圧ポンプ１５及び高圧ポンプ１６間で燃料流路１４に接続されている。また、燃料流路１４には、第２バイパス流路１８が高圧ポンプ１６を迂回して並列に接続されている。第２バイパス流路１８の上流端は第１バイパス流路１７の下流端と低圧ポンプ１５との間で燃料流路１４に接続され、下流端は高圧ポンプ１６よりも下流で燃料流路１４に接続されている。
【００４２】
また、燃料供給装置１１には、エンジン１０の始動時と始動後とで燃料の流路を切替える切替え手段が設けられている。この切替え手段によるエンジン１０の始動時の流路は、図１において太線で示すように、燃料を、第１バイパス流路１７及び高圧ポンプ１６を経由して燃料噴射弁１３に供給するとともに、低圧ポンプ１５及び第２バイパス流路１８を経由して燃料噴射弁１３に供給する流路である。また、エンジン１０の始動後の流路は、図２において太線で示すように、燃料タンク１２内の燃料を低圧ポンプ１５及び高圧ポンプ１６を順に経由して燃料噴射弁１３に供給する流路である。
【００４３】
切替え手段は、第１開閉弁２１、第２開閉弁２２及び第３開閉弁２３と、エンジン１０の運転状態に応じて第１開閉弁２１、第２開閉弁２２等を制御する電子制御装置２４とを備える。電子制御装置２４には、エンジン１０の運転状態に係る信号として、イグニション（ＩＧ）スイッチ２９の状態（オン・オフ）に関する信号が入力される。イグニションスイッチ２９はエンジン１０の始動又は停止のために運転者によって操作されるスイッチであり、始動のためにオン操作され、停止のためにオフ操作される。エンジン停止時にはイグニションスイッチ２９はオフ状態となっている。また、電子制御装置２４には、エンジン１０等に設けられた各種センサ３０の検出信号が入力される。これらのセンサとしては、例えば、エンジン１０の吸気通路に設けられたスロットルバルブの開き具合（スロットル開度）を検出するスロットルセンサ、運転者によるアクセルペダルの踏込み量を検出するアクセルセンサ、吸気通路の圧力（吸気圧）を検出する吸気圧センサ等が挙げられる。これらのセンサの検出値は、例えば電子制御装置２４においてエンジン負荷等の算出に用いられる。
【００４４】
第１開閉弁２１は第１バイパス流路１７に設けられ、電子制御装置２４によりエンジン１０の始動時にのみ開弁される。第２開閉弁２２は、燃料流路１４において、第２バイパス流路１８の上流端及び第１バイパス流路１７の下流端間に設けられ、電子制御装置２４によりエンジン１０の始動時にのみ閉弁される。  第３開閉弁２３は、エンジン１０の始動時にのみ開弁して、燃料が第２バイパス流路１８の上流から下流へ向けて流れるのを許容する弁である。第３開閉弁２３は、弁座２５と、弁座２５の下流側に配置された弁体２６と、弁体２６の下流側に配置されたばね２７とを備える。第３開閉弁２３では、弁体２６が弁座２５に接触することにより第２バイパス流路１８が閉鎖され、弁体２６が弁座２５から離間することにより第２バイパス流路１８が開放される。ばね２７は弁体２６を常に上流側、すなわち第２バイパス流路１８を閉鎖する側へ付勢している。こうした構成の第３開閉弁２３では、第２バイパス流路１８において、同第３開閉弁２３よりも上流側の燃圧が、下流側の燃圧とばね２７の付勢力とに打勝った場合にのみ開弁する。こうした状況が起るのはエンジン１０の始動時のみである。
【００４５】
燃料流路１４について、第２開閉弁２２と高圧ポンプ１６との間であって、第１バイパス流路１７の下流端よりも上流側には、上記電子制御装置２４によって制御される吸入調量弁２８が設けられている。吸入調量弁２８は、燃料の通過を制限するとともに、その制限の度合いを変更することにより、高圧ポンプ１６に吸入される燃料の量を調整するためのものであり、燃料流路１４の断面積を可変とする絞り弁によって構成されている。
【００４６】
次に、前記のように構成された燃料供給装置１１の作用について、エンジン１０の始動時と始動後とに分けて説明する。
＜エンジン１０の始動時＞
エンジン１０が停止している状態から、エンジン１０の始動のために運転者によってイグニションスイッチ２９がオン操作されると、図１に示すように、電子制御装置２４によって第１開閉弁２１が開弁され、第２開閉弁２２が閉弁される。
【００４７】
第１開閉弁２１の開弁により第１バイパス流路１７が開かれ、同第１バイパス流路１７での燃料の流通が可能になる。燃料タンク１２内の燃料の一部が高圧ポンプ１６の作動によって吸引される。この吸引により燃料の一部は、図１において太線で示すように、燃料流路１４を流れる過程において、低圧ポンプ１５よりも上流で同燃料流路１４から別れて第１バイパス流路１７に流入する。燃料は、第１バイパス流路１７を通過した後、吸入調量弁２８よりも下流で燃料流路１４に合流する。燃料は、吸入調量弁２８を通らずに、すなわち通過の制限を受けることなく高圧ポンプ１６に吸入される。吸入される燃料の量は、第１バイパス流路１７の下流端が吸入調量弁２８よりも上流で燃料流路１４に接続されて、同燃料が吸入調量弁２８を通過する場合よりも多い。そして、吸入された燃料は高圧ポンプ１６で昇圧された後に吐出される。高圧ポンプ１６から吐出される燃料の量は低圧ポンプ１５及び高圧ポンプ１６を順に経た場合よりも少ない。また、高圧ポンプ１６から吐出される燃料の圧力は低圧ポンプ１５及び高圧ポンプ１６を順に経た場合よりも低い。高圧ポンプ１６から吐出された燃料は燃料流路１４を通って燃料噴射弁１３に送られる。このようにして、吸入調量弁２８を通過する場合よりも多くの燃料が効率よく燃料噴射弁１３に供給される。
【００４８】
なお、第２開閉弁２２が閉弁されていることから、第１バイパス流路１７の下流端から燃料流路１４に合流した燃料は、上流側（第２開閉弁２２側）へは流れない。
また、エンジン１０の始動時には、燃料タンク１２内の燃料の一部が低圧ポンプ１５によって吸引される。この吸引により、燃料は燃料流路１４を通って低圧ポンプ１５に吸入され、昇圧された後に吐出される。低圧ポンプ１５から吐出される燃料の量は低圧ポンプ１５及び高圧ポンプ１６を順に経た場合よりも多い。また、低圧ポンプ１５から吐出される燃料の圧力は低圧ポンプ１５及び高圧ポンプ１６を順に経た場合よりも低い。低圧ポンプ１５から吐出された燃料は、燃料流路１４を下流側へ向けて流れる。
【００４９】
ここで、第２開閉弁２２が閉弁されていることに加え、第２バイパス流路１８において、第３開閉弁２３よりも上流側の燃圧が、下流側の燃圧とばね２７の付勢力とに打勝って第３開閉弁２３が開弁する。この開弁により、燃料が第２バイパス流路１８の上流から下流へ向けて流れることが許容される。そのため、燃料は、第２開閉弁２２よりも上流で燃料流路１４から別れて第２バイパス流路１８に流入する。この燃料は第２バイパス流路１８及び第３開閉弁２３を通過した後に、高圧ポンプ１６よりも下流で燃料流路１４に合流し、上述した第１バイパス流路１７及び高圧ポンプ１６を順に通過した燃料と一緒になって燃料噴射弁１３に送られる。
【００５０】
その結果、エンジン１０の始動時には、低圧ポンプ１５及び高圧ポンプ１６を順に経た場合よりも量が多く、また燃圧の低い燃料が燃料噴射弁１３に供給される。図１０に示すように、エンジン１０の始動時の極低回転速度域では多くの燃料が必要となるが、この要求が満たされる。また、同始動時には、低圧ポンプ１５及び高圧ポンプ１６を順に経た場合ほど高くはないものの、燃料の着火のために中程度の燃圧が必要となるが、この要求も満たされる。
【００５１】
＜エンジン１０の始動後＞
エンジン１０の始動後には、図２に示すように、電子制御装置２４により、第１開閉弁２１が閉弁され、第２開閉弁２２が開弁される。第１開閉弁２１の閉弁により第１バイパス流路１７が閉じられ、同第１バイパス流路１７での燃料の流通が不能となる。そのため、燃料タンク１２内の燃料が低圧ポンプ１５によって吸引される。この吸引により、燃料は図２において太線で示すように、第１バイパス流路１７に流入することなく燃料流路１４を流れる。すなわち、燃料タンク１２内の燃料は低圧ポンプ１５に吸入され、昇圧される。低圧ポンプ１５からは、高圧ポンプ１６単独の場合よりも低い燃圧ではあるが多い量の燃料が吐出される。
【００５２】
低圧ポンプ１５から吐出された燃料は高圧ポンプ１６によって吸引される。この吸引により、燃料は第２開閉弁２２及び吸入調量弁２８を順に通る。この際、燃料の通過が吸入調量弁２８によって制限される。また、燃料流路１４の断面積が吸入調量弁２８を構成する絞り弁によって変更されることで、上記制限の度合いが変更される。この変更により、高圧ポンプ１６に吸入される燃料の量が調整される。そして、このように調量された燃料は高圧ポンプ１６に吸入されて昇圧される。高圧ポンプ１６からは、上記低圧ポンプ１５を経た時点よりも燃圧が高く少ない量の燃料が吐出され、燃料噴射弁１３に送られる。
【００５３】
なお、高圧ポンプ１６の吐出圧が低圧ポンプ１５の吐出圧よりも高いことから、第３開閉弁２３が閉弁される。この閉弁により第２バイパス流路１８が閉じられ、燃料は同第２バイパス流路１８を流通しない。
【００５４】
このようにして、エンジン１０の始動後のエンジン回転速度域、すなわちエンジン１０の始動時の極低回速度転域を除く回転速度域では、エンジン１０の始動時（極低回転速度域）よりも高い燃圧で少ない量の燃料が燃料噴射弁１３に供給される。図１０に示すように、エンジン１０の始動後のエンジン回転速度域では、エンジン１０の始動時（極低回転速度域）よりも高い燃圧で少ない量の燃料が必要となるが、この要求が満たされる。
【００５５】
以上詳述した第１実施形態によれば、次の効果が得られる。
（１）低圧ポンプ１５を迂回する第１バイパス流路１７を燃料流路１４に並列に接続し、高圧ポンプ１６を迂回する第２バイパス流路１８を燃料流路１４に並列に接続し、エンジン１０の始動時と始動後とで燃料の流路を切替えるようにしている。この切替えにより、エンジン１０の始動時には、燃料を、第１バイパス流路１７及び高圧ポンプ１６を経由して燃料噴射弁１３に供給するとともに、低圧ポンプ１５及び第２バイパス流路１８を経由して燃料噴射弁１３に供給するようにしている。また、上記切替えにより、エンジン１０の始動後には、燃料を、低圧ポンプ１５及び高圧ポンプ１６を順に経由させて燃料噴射弁１３に供給するようにしている。
【００５６】
このため、エンジン１０の始動時にも始動後にも燃料を、低圧ポンプ１５、吸入調量弁２８及び高圧ポンプ１６の順に通過させる場合（背景技術に相当）とは異なり、図１０において特性線Ｌ４で示すように、エンジン１０の始動時の極低回転速度域では、非極低回転速度域よりも低い燃圧で多量の燃料を燃料噴射弁１３に送ることができる。また、エンジン１０の始動後のエンジン回転速度域では、エンジン１０の始動時（極低回転速度域）よりも高い燃圧で少ない量の燃料を燃料噴射弁１３に送ることができる。このようにして、内燃機関の全回転速度域にわたり必要量の燃料を過不足なく燃料噴射弁１３に供給することができる。燃料供給装置１１の余剰能力を抑えることができ、背景技術に比べ、燃料供給装置１１の小型化、及び駆動エネルギーの低減を図ることができる。
【００５７】
（２）一般的な燃料供給装置１１では、容積効率を上げるために、高圧ポンプ１６としてプランジャ式のポンプが用いられている。しかし、この方式のポンプは高効率である反面、構造が複雑であり、しかも、燃圧脈動を回避するために多くのプランジャが使用され、部品点数が多くコストの高いものとなっている。
【００５８】
この点、第１実施形態では、エンジン１０の始動時に必要とされる多くの燃料を確保することが容易になるため、高圧ポンプ１６を、プランジャ式よりも低廉な回転式に変更することが可能となり、燃料供給装置１１のコスト低減を図ることができる。
【００５９】
（３）第１バイパス流路１７の上流端を低圧ポンプ１５よりも上流で燃料流路１４に接続し、下流端を低圧ポンプ１５及び高圧ポンプ１６間で燃料流路１４に接続している。また、第２バイパス流路１８の上流端を第１バイパス流路１７の下流端と低圧ポンプ１５との間で燃料流路１４に接続し、下流端を高圧ポンプ１６よりも下流で燃料流路１４に接続している。さらに、エンジン１０の始動時と始動後とで燃料の流路を切替えるために、エンジン１０の始動時にのみ開弁する第１開閉弁２１を第１バイパス流路１７に設け、エンジン１０の始動時にのみ閉弁する第２開閉弁２２を、第２バイパス流路１８の上流端及び第１バイパス流路１７の下流端間に設けている。また、エンジン１０の始動時にのみ開弁して、燃料が第２バイパス流路１８の上流から下流へ向けて流れるのを許容する第３開閉弁２３を設けている。
【００６０】
このような構成を採用することにより、エンジン１０の始動時の極低回転速度域では、燃焼に必要な燃圧を確保しつつ多量の燃料を燃料噴射弁１３に供給することができ、エンジン１０の始動後のエンジン回転速度域では、エンジン１０の始動時（極低回転速度域）よりも燃圧が高く少ない量の燃料を確実に燃料噴射弁１３に供給することができる。
【００６１】
（４）吸入調量弁２８を第１バイパス流路１７の下流端よりも上流側に設けている。このため、第１バイパス流路１７の下流端よりも下流側に設けることで、吸入調量弁２８を通過させる場合よりも多くの燃料を高圧ポンプ１６に吸入させ、もって、エンジン始動時により多くの燃料を効率よく燃料噴射弁１３に供給することができる。
【００６２】
（第２実施形態）
次に、本発明を具体化した第２実施形態について、図３〜図７を参照して説明する。
第２実施形態は、第１開閉弁２１、第２開閉弁２２及び吸入調量弁２８が、図３及び図４に示すように、燃料流路１４に対する第１バイパス流路１７の下流端の合流部３１に設けられている点において、第１実施形態と大きく異なっている。以下に、この相違点を中心に第２実施形態について説明する。なお、第１実施形態と同様の部材、箇所等には同一の符号を付して説明を省略する。
【００６３】
図５は上記合流部３１の内部構造を示している。この合流部３１では、燃料が２つのポート（ポートＰｂ、ポートＰｃ）から流入し、１つのポート（ポートＰａ）から流出する構成が採用されている。吸入調量弁２８の直下流が「ポートＰａ」に相当し、同吸入調量弁２８の直上流が「ポートＰｂ」に相当し、第１バイパス流路１７の下流端が「ポートＰｃ」に相当する。ポートＰｂ及びポートＰｃは合流部３１において互いに対向する箇所（図５の上下）に位置している。
【００６４】
第１開閉弁２１及び第２開閉弁２２は共通の主弁体３２を備えている。主弁体３２は、一端（図５の上端）を開放した筒状体からなる。主弁体３２の開放端外周には、他の箇所よりも径の大きな大径部３３が形成されており、この大径部３３において主弁体３２がポートＰｂの内壁面に対し液密（シール）状態で摺動可能に嵌合されている。主弁体３２の周壁部３２Ａにおいて、ポートＰａに対応する箇所（図５の右側）には、その主弁体３２の内部空間とポートＰａとを連通させる連通孔３４があけられている。
【００６５】
主弁体３２は、図５に示す第１開閉位置と、図６（Ａ），（Ｂ）に示す第２開閉位置との間で往復動可能である。第１開閉位置では、主弁体３２は、ポートＰｂ及びポートＰａ間を遮断し、ポートＰｃ及びポートＰａ間を連通させる。そのため、吸入調量弁２８の上流で燃料流路１４が閉鎖され、第１バイパス流路１７の下流端が燃料流路１４に対し連通される。第２開閉位置では、主弁体３２は、ポートＰｂ及びポートＰａ間を連通させ、ポートＰｃ及びポートＰａ間を遮断する。そのため、第１バイパス流路１７の下流端が燃料流路１４に対し遮断され、吸入調量弁２８の上流で燃料流路１４が開放される。このように、主弁体３２が第１開閉位置と第２開閉位置との間で往復動することにより、第１バイパス流路１７の下流端が燃料流路１４に対し連通又は遮断されるとともに、吸入調量弁２８の上流で燃料流路１４が開閉される。
【００６６】
図５に示すように、合流部３１内には、主弁体３２を常にポートＰｂ側へ付勢する第１付勢部材としての外ばね３５が設けられている。外ばね３５の付勢方向は、第１バイパス流路１７の下流端を燃料流路１４に対し連通させる方向（図５の上方）である。
【００６７】
吸入調量弁２８は、主弁体３２内に配置された副弁体３６を備えている。副弁体３６は、一端（図５の下端）を開放した筒状体からなり、主弁体３２の内壁面に対し液密（シール）状態で摺動可能に嵌合されている。副弁体３６は電磁アクチュエータ３７に連結されており、上記電子制御装置２４（図１及び図２参照）により電磁アクチュエータ３７のソレノイド３８への通電が制御されることで往復駆動される。主弁体３２の底部３２Ｂと副弁体３６の天井部３６Ｂとの間には、第２付勢部材としての内ばね３９が設けられており、この内ばね３９によって主弁体３２が外ばね３５とは逆方向（図５の下方）へ付勢されている。
【００６８】
副弁体３６の天井部３６Ｂには、ポートＰｂと副弁体３６の内部空間とを連通させる連通孔４１があけられている。また、副弁体３６の周壁部３６Ａにおいて、ポートＰａに対応する箇所（図５の右側）には連通孔４２があけられている。この連通孔４２と主弁体３２の連通孔３４との位置関係は、副弁体３６が主弁体３２に対し上下方向へ相対移動することにより変化する。これに伴い、両連通孔４２，３４の重なり量も変化し、燃料の流路の断面積が変化して、ポートＰｂからポートＰａへ流れる燃料が調量される。
【００６９】
前記のように構成された第２実施形態の燃料供給装置１１では、イグニションスイッチ２９の状態（オン・オフ）及びエンジン負荷（低負荷・高負荷）に応じ、電子制御装置２４によって電磁アクチュエータ３７への通電が制御される。この制御により、燃料供給装置１１は図７に示すように動作する。
【００７０】
＜エンジン１０の停止時＞
エンジン１０の停止時（ＩＧ：オフ）に、電子制御装置２４が燃料供給装置１１に要求する吐出圧（要求吐出圧）は「０」であり、吐出量（要求吐出量）は「０」である。合流部３１では、図５に示すように、電磁アクチュエータ３７への通電が停止され、副弁体３６が可動範囲の最上位置で停止している。また、外ばね３５により上方へ付勢された主弁体３２が第１開閉位置で停止している。
【００７１】
これらの主弁体３２及び副弁体３６により、吸入調量弁２８（両連通孔３４，４２）の上方で燃料流路１４が閉鎖されて、ポートＰｂ及びポートＰａ間が遮断される。また、ポートＰｃ及びポートＰａ間が連通される。表現を変えると、ポートＰａ及びポートＰｃがともに開かれ、ポートＰｂが閉じられる。エンジン１０の停止に伴い低圧ポンプ１５及び高圧ポンプ１６も停止されていることから、燃料が合流部３１を流れない（吐出量：０）。ポートＰａ、ポートＰｂ及びポートＰｃでの燃圧はいずれも「０」であり、上記要求吐出圧及び要求吐出量がともに満たされる。
【００７２】
＜エンジン１０の始動時（ＩＧ：オン時）＞
エンジン１０の始動時（ＩＧ：オン時）には「中」程度の吐出圧と多くの吐出量とが要求される。このときには、電磁アクチュエータ３７への通電が停止され続け、合流部３１における各部の状態は上記エンジン１０の停止時と同じである。合流部３１では、ポートＰｂ及びポートＰａ間が遮断され、ポートＰｃ及びポートＰａ間が連通されている。ポートＰａ及びポートＰｃがともに開かれ、ポートＰｂが閉じられている。
【００７３】
ポートＰｃ及びポートＰａ間の連通により第１バイパス流路１７が開かれ、同第１バイパス流路１７での燃料の流通が可能になる。燃料タンク１２内の燃料の一部が高圧ポンプ１６の作動によって吸引される。この吸引により、燃料タンク１２内の燃料の一部は、図３に示すように、燃料流路１４を流れる過程において、低圧ポンプ１５よりも上流で同燃料流路１４から別れて第１バイパス流路１７に流入する。燃料は、第１バイパス流路１７を通過した後、低圧ポンプ１５及び高圧ポンプ１６間であって吸入調量弁２８よりも下流で燃料流路１４（合流部３１）に流入する。燃料は、吸入調量弁２８を通らずに、従って通過の制限を受けることなく、高圧ポンプ１６に吸入される。このため、ポートＰｃ及びポートＰａの燃圧はともに低い。高圧ポンプ１６から吐出される燃料の量は、低圧ポンプ１５及び高圧ポンプ１６を順に経た場合よりも少ない。また、高圧ポンプ１６から吐出される燃料の圧力は、低圧ポンプ１５及び高圧ポンプ１６を順に経た場合よりも低い。高圧ポンプ１６から吐出された燃料は燃料流路１４を通って燃料噴射弁１３に送られる。
【００７４】
なお、ポートＰｂ及びポートＰａ間が遮断されていることから、第１バイパス流路１７の下流端から燃料流路１４（合流部３１）に流流した燃料は、上流側、すなわち主弁体３２の内部空間、副弁体３６の内部空間、ひいてはポートＰｂ側へ流れることはない。ポートＰｂ及びポートＰａ間が遮断されている状態で、低圧ポンプ１５から吐出された燃料がポートＰｂへ流入することから、ポートＰｂでの燃圧は「低」から「中」に上昇する。
【００７５】
また、エンジン１０の始動時には、燃料タンク１２内の燃料の一部が低圧ポンプ１５によって吸引される。この吸引により、燃料は燃料流路１４を通って低圧ポンプ１５に吸入され、昇圧された後に吐出される。低圧ポンプ１５から吐出される燃料の量は、低圧ポンプ１５及び高圧ポンプ１６を順に経た場合よりも多い。また、低圧ポンプ１５から吐出される燃料の圧力は、低圧ポンプ１５及び高圧ポンプ１６を順に経た場合よりも低い。低圧ポンプ１５から吐出された燃料は、燃料流路１４を下流側へ向けて流れるが、ポートＰｂが閉じられていることに加え、同ポートＰｂでの燃圧が「中」であり第３開閉弁２３が開弁されることから、燃料が第２バイパス流路１８の上流から下流へ向けて流れることが許容される。そのため、低圧ポンプ１５から吐出された燃料は第２開閉弁２２（ポートＰｂ）よりも上流、すなわち、低圧ポンプ１５及び高圧ポンプ１６間で燃料流路１４から別れて第２バイパス流路１８に流入する。この燃料は第２バイパス流路１８及び第３開閉弁２３を通過した後に、高圧ポンプ１６よりも下流で燃料流路１４に合流し、上述した第１バイパス流路１７及び高圧ポンプ１６を順に通過した燃料と一緒になって燃料噴射弁１３に送られる。
【００７６】
このようにして、エンジン１０が始動される際の、エンジン回転速度の極めて低い領域（極低回転速度域）では、低圧ポンプ１５及び高圧ポンプ１６を順に経た場合よりも量が多く、かつ燃圧の低い燃料が燃料噴射弁１３に供給される。従って、同始動時の極低回転速度域では、低圧ポンプ１５及び高圧ポンプ１６を順に経た場合よりも多くの燃料が必要となるが、この要求が満たされる。また、同始動時には、低圧ポンプ１５及び高圧ポンプ１６を順に経た場合ほど高くはないものの、燃料の着火のために中程度の燃圧が必要となるが、この要求も満たされる。
【００７７】
＜エンジン１０の始動直後（初爆時）＞
イグニションスイッチ２９のオン操作に応じた最初の燃焼時（初爆時）には、吐出圧が「中」から「高」に切り替り、吐出量が「多」から「少」に切り替ることが要求される。このときには、図６（Ａ）に示すように、電磁アクチュエータ３７への通電により副弁体３６がポートＰｃ側へ変位し、この変位が内ばね３９を介して主弁体３２に伝達される。外ばね３５が圧縮され、上記副弁体３６に連動して主弁体３２がポートＰｃ側へ変位する。閉鎖されていたポートＰｂが上記変位により開放され、ポートＰｂから主・副両弁体３２，３６の内部空間への燃料の流入が可能となる。このときには、両連通孔４２，３４が幾分か重なり合っており、すなわち「少開」となっており、主・副両弁体３２，３６の内部空間内の燃料は両連通孔４２，３４を通じてポートＰａへ流出可能である。このようにして、ポートＰｂの燃料が吸入調量弁２８（両連通孔４２，３４）を通してポートＰａへ流れることが可能となる。
【００７８】
また、ポートＰｃ及びポートＰａ間が遮断され、ポートＰｃすなわち第１バイパス流路１７からポートＰａへの燃料の流入が不能となる。このようにして、開いていたポートＰｃが閉じられて、第１バイパス流路１７での燃料の流通が不能となる。高圧ポンプ１６の吸引力がポートＰｃに及ばず、同ポートＰｃでの燃圧は低い。
【００７９】
このため、燃料タンク１２内の燃料は図４に示すように低圧ポンプ１５に吸入され、昇圧される。低圧ポンプ１５からは、高圧ポンプ１６単独の場合よりも低い燃圧ではあるが多い量の燃料が吐出される。ポートＰｂでの燃圧は上記エンジン１０の始動時（ＩＧ：オン時）と同様「中」である。低圧ポンプ１５から吐出された燃料は高圧ポンプ１６によって吸引される。この吸引により、燃料は第２開閉弁２２（ポートＰｂ）及び吸入調量弁２８（両連通孔４２，３４）を順に通る。この際、燃料の通過が吸入調量弁２８によって制限され、ポートＰａでの燃圧は「低」から上昇して「中」になる。燃料は高圧ポンプ１６に吸入されて昇圧される。高圧ポンプ１６からは、上記低圧ポンプ１５及び吸入調量弁２８を経た時点よりも高い燃圧（高圧）の燃料が吐出され、燃料噴射弁１３に送られる。
【００８０】
なお、高圧ポンプ１６から吐出された燃料の燃圧が、低圧ポンプ１５から吐出された燃料の圧力よりも高いことから、第３開閉弁２３が閉弁される。この閉弁により、第２バイパス流路１８が閉じられ、同第２バイパス流路１８での燃料の流通が不能となる。
【００８１】
このようにして、エンジン１０の始動時（初爆時）には、エンジン１０の始動時（ＩＧ：オン時）の極低回転速度域よりも高い燃圧で少ない量の燃料が燃料噴射弁１３に供給される。従って、上述した要求吐出圧（中→高）、及び要求吐出量（多→少）がともに満たされる。
【００８２】
＜始動後（低負荷時）＞
エンジン１０の低負荷時は高い吐出圧と少ない吐出量とが要求される。そのため、各ポートＰａ，Ｐｂ，Ｐｃについての開閉状態及び燃圧は、上述したエンジン１０の始動直後（初爆時）と同様である。すなわち、ポートＰａがわずかに開かれ、ポートＰｂが開かれ、ポートＰｃが閉じられる。また、ポートＰａ及びポートＰｂでの各燃圧は中程度であり、ポートＰｃの燃圧は低い。
【００８３】
＜始動後（高負荷時）＞
エンジン１０の高負荷時には高い吐出圧と中程度の吐出量とが要求される。このときには、各部の状態は基本的には上述した低負荷時と同様である。異なる点は、低負荷時の状態から、さらに図６（Ｂ）に示すように電磁アクチュエータ３７が内ばね３９を圧縮させながら副弁体３６をさらにポートＰｃ側へ変位させることである。この変位により、副弁体３６が主弁体３２に対し相対移動し、両連通孔４２，３４の重なり量が増加する。吸入調量弁２８による絞り作用が弱まり、ポートＰａが大きく開放される。ポートＰｂから吸入調量弁２８（両連通孔４２，３４）を通じてポートＰａへ流入する燃料量が増加し、上記吐出量についての要求（要求吐出量：中）が満たされる。
【００８４】
＜イグニションスイッチ２９のオフ操作時＞
エンジン１０の停止のために、運転者によってイグニションスイッチ２９がオフ操作されると、吐出圧が「高」から「０」に切り替り、吐出量が「少（低負荷時）」又は「中（高負荷時）」から「０」に切り替ることが要求される。上記オフ操作に応じ、合流部３１では、図５に示すように、電磁アクチュエータ３７への通電が停止されて副弁体３６が可動範囲の最上位置へ変位する。また、外ばね３５の付勢力により主弁体３２が第２開閉位置から第１開閉位置へ変位する。
【００８５】
これらの主弁体３２及び副弁体３６の変位により、ポートＰｂ及びポートＰａ間が遮断され、ポートＰｃ及びポートＰａ間が連通される。表現を変えると、ポートＰａ及びポートＰｃがともに開かれ、ポートＰｂが閉じられる。エンジン１０の停止に伴い低圧ポンプ１５及び高圧ポンプ１６が停止されることから、燃料が合流部３１を流れない。ポートＰａ、ポートＰｂ及びポートＰｃでの燃圧はいずれも低下して「０」になり、上記要求吐出圧（高→０）及び要求吐出量（０）がともに満たされる。
【００８６】
従って、第２実施形態によれば、上述した（１）〜（４）に加え、次の効果が得られる。
（５）第１開閉弁２１、第２開閉弁２２及び吸入調量弁２８を、燃料流路１４に対する第１バイパス流路１７の下流端の合流部３１に設けることにより、これら３つの弁２１，２２，２８を１箇所に集めた状態で配置している。そのため、部品の共通化を図ることが可能となり、各弁２１，２２，２８を別々の箇所に離れて配置する場合に比べて、燃料供給装置１１の小型化を図ることが可能となる。
【００８７】
（６）第１開閉弁２１及び第２開閉弁２２に共通の主弁体３２を設け、この主弁体３２を往復動させることにより、ポートＰｂ及びポートＰａ間を連通又は遮断させるとともに、ポートＰｃ及びポートＰａ間を連通又は遮断させるようにしている。表現を変えると、吸入調量弁２８の上流で燃料流路１４を開閉させるとともに、第１バイパス流路１７の下流端を燃料流路１４に対し連通又は遮断させるようにしている。このように、共通の主弁体３２を往復動させることで燃料流路１４及び第１バイパス流路１７をそれぞれ開閉させることから、各開閉のためにそれぞれ弁体を設ける場合に比べて、部品点数を少なくすることができる。
【００８８】
（７）第１開閉位置と第２開閉位置とを設定し、両開閉位置によって挟まれた範囲を主弁体３２の可動範囲としている。そして、第１開閉位置では、吸入調量弁２８の上流で燃料流路１４を閉鎖し、かつ第１バイパス流路１７の下流端を燃料流路１４に対し連通させる一方で、第２開閉位置では、第１バイパス流路１７の下流端を燃料流路１４に対し遮断させ、吸入調量弁２８の上流で燃料流路１４を開放させるようにしている。このように、主弁体３２を第１開閉位置及び第２開閉位置間で往復動させることで、第１バイパス流路１７及び燃料流路１４の各開閉を行うことができ、上記（６）の効果が確実に得られる。
【００８９】
（８）主弁体３２を筒状に形成するとともに、その周壁部３２Ａに連通孔３４を設け、主弁体３２の内部空間及び連通孔３４を燃料流路１４の一部としている。また、吸入調量弁２８の一部として、主弁体３２内で往復動する副弁体３６を設けるとともに、その周壁部３６Ａに連通孔４２を設けている。このため、主弁体３２内で副弁体３６を相対移動させて両連通孔４２，３４の重なり量を調整することで高圧ポンプ１６へ供給される燃料の調量を行うことができる。
【００９０】
（９）背景技術において一般的に用いられている吸入調量弁の構成は、図５において、ポートＰｃ及び外ばね３５を省略し、主弁体３２を移動不能としたものと同様である。この吸入調量弁は、電磁アクチュエータ３７によって副弁体３６を主弁体３２内で変位させ、その変位に伴い両連通孔４２，３４の重なり量を調整することで高圧ポンプ１６に供給される燃料を調量しようとするものである。
【００９１】
第２実施形態では、この背景技術における吸入調量弁２８の基本構造を流用し、主弁体３２を往復動可能とし、ポートＰｃ及び外ばね３５を追加している。このため、電磁アクチュエータ３７におけるソレノイド３８の吸引力を増やすに従い、合流部３１での燃料の流路（ポートＰｂ→ポートＰａ、ポートＰｃ→ポートＰａ）の切替えと、両連通孔４２，３４での可変絞りとを行うことができ、背景技術における調量制御を踏襲することが容易である。
【００９２】
（第３実施形態）
次に、本発明を具体化した第３実施形態について、図８及び図９を参照し、第２実施形態との相違点を中心に説明する。
【００９３】
第３実施形態では、主弁体３２の可動範囲の下限は第２実施形態と同様、第２開閉位置である（図９（Ａ），（Ｂ）参照）が、上限は特に設定されていない。従って、主弁体３２自体は、第１バイパス流路１７の下流端を燃料流路１４に対し連通又は遮断させる機能（ポートＰｃ及びポートＰａ間を連通又は遮断させる機能）を有するものの、吸入調量弁２８の上流で燃料流路１４を開閉させる機能（ポートＰｂ及びポートＰａ間を連通又は遮断させる機能）は有していない。
【００９４】
第３実施形態では、この後者の機能を、主弁体３２自体に代え、連通孔３４，４２によって行わせるようにしている。そのために、両連通孔３４，４２が、主弁体３２の周壁部３２Ａ及び副弁体３６の周壁部３６Ａにおいて、次の（ｉ），（ii）の条件を満たす箇所に設けられている。
【００９５】
条件（ｉ）：第１バイパス流路１７の下流端が燃料流路１４に対し連通されている状態では、両連通孔４２，３４が互いに重ならないこと（図８参照）。
条件（ii）：第１バイパス流路１７の下流端が燃料流路１４に対し遮断されている状態で副弁体３６が主弁体３２に対し相対移動することで両連通孔４２，３４が互いに重なり合うこと（図９（Ｂ）参照）。
【００９６】
さらに、第３実施形態では、内ばね３９として、外ばね３５よりも付勢力（セット荷重）の大きなものが用いられている。第３実施形態は上記点において第２実施形態と異なっている。なお、第２実施形態と同様の部材、箇所等には同一の符号を付して説明を省略する。
【００９７】
前記のように構成された燃料供給装置１１の作用は、基本的には第２実施形態と同様である。相違するのは、次に説明するように、イグニションスイッチ２９のオン操作に応じた初爆時（始動直後）の作用である。
【００９８】
＜エンジン１０の始動直後（初爆時）＞
このときには、吐出圧が「中」から「高」に切り替り、吐出量が「多」から「少」に切り替ることが要求される。この要求に応えるためには、合流部３１での主・副両弁体３２，３６の変位に伴いポートＰａでの燃圧が低下するのを回避することで、吐出圧を速やかに増圧させることが重要である。
【００９９】
この点、第３実施形態では、図８に示す状態から、電磁アクチュエータ３７への通電により副弁体３６がポートＰｃ側へ変位しようとすると、内ばね３９の付勢力が外ばね３５の付勢力よりも大きいことから、外ばね３５を圧縮させながら副弁体３６、内ばね３９及び主弁体３２が一体となってポートＰｃ側へ変位する。この状態では、両連通孔４２，３４は互いに重なり合っていない。そのため、ポートＰｃからポートＰａへの燃料の流通は可能であるが、ポートＰｂからポートＰａへの燃料の流通は不能である。
【０１００】
上記の変位により、図９（Ａ）に示すように主弁体３２がポートＰｃの弁座に接触すると、ポートＰｃ及びポートＰａ間が遮断され、ポートＰｃからポートＰａへの燃料の流通が不能となる。この状態では、未だ両連通孔４２，３４は互いに重なり合っていない。そのため、ポートＰｂからポートＰａへの燃料の流通は依然として不能である。
【０１０１】
上記の接触により、主弁体３２がそれ以上ポートＰｃ側へ変位することが規制されるため、図９（Ｂ）に示すように、副弁体３６は内ばね３９を圧縮させながら同ポートＰｃ側へ変位する。この変位に伴い副弁体３６の連通孔４２が主弁体３２の連通孔３４に近づく。そして、上記ポートＰｃ及びポートＰａ間の遮断（図９（Ａ）参照）から若干遅れて両連通孔４２，３４が重なり合い、主・副両弁体３２，３６の内部空間の燃料が両連通孔４２，３４を通じてポートＰａへ流入することが可能となる。すなわち、ポートＰｂ及びポートＰａ間が連通され、ポートＰｂからポートＰａへの燃料の流通が可能となる。このときには、上記したように上記ポートＰｃ及びポートＰａ間が遮断されていることから、両連通孔４２，３４を通じてポートＰａに流入した燃料がポートＰｃ側へ漏れ出ることが抑制される。このように、主弁体３２によってポートＰｃ及びポートＰａ間が確実に遮断され、その後に両連通孔４２，３４が重なり合ってポートＰｂからポートＰａに燃料が流入することで、ポートＰａでの燃圧低下が回避され、高圧ポンプ１６の吐出圧が速やかに増圧される。上述した要求吐出圧（中→高）が満たされる。
【０１０２】
従って、第３実施形態によれば、上記（１）〜（５），（８），（９）に加え、次の効果が得られる。
（１０）連通孔３４を有する主弁体３２を往復動可能に設け、この主弁体３２内に、連通孔４２を有する副弁体３６を往復動可能に設けている。このため、主弁体３２を往復動させることにより、第１バイパス流路１７の下流端を燃料流路１４に対し連通又は遮断させることができる。主弁体３２内で副弁体３６を相対移動させて両連通孔４２，３４の位置関係を変化させることにより、吸入調量弁２８の上流で燃料流路１４を開閉させることができる。さらに、主弁体３２内で副弁体３６を相対移動させて両連通孔４２，３４の重なり量を調整することで燃料の調量を行うことができる。このように、主弁体３２を往復動させ、副弁体３６を主弁体３２に対し相対移動させることにより、第１開閉弁２１、第２開閉弁２２及び吸入調量弁２８に、それぞれの機能を発揮させることができる。
【０１０３】
（１１）両連通孔３４，４２を、主弁体３２及び副弁体３６について、第１バイパス流路１７の下流端が燃料流路１４に対し連通されている状態では互いに重ならず、遮断されている状態で副弁体３６が主弁体３２に対し相対移動することで互いに重なる箇所に設けている。このため、主弁体３２を往復動させ、副弁体３６を主弁体３２に対し相対移動させることで、吸入調量弁２８の上流での燃料流路１４の開閉と、燃料の調量とを確実に行うことができる。
【０１０４】
（１２）内ばね３９として、外ばね３５よりも付勢力の大きなものを用いることで、エンジン１０の初爆時において、まず主弁体３２をポートＰｃの弁座に接触させてポートＰｃ及びポートＰａ間の連通を遮断させる。そのうえで両連通孔４２，３４を互いに重ね合わせて、燃料のポートＰｂからポートＰａへの流入を可能にしている。そのため、ポートＰａでの燃圧低下を回避し、高圧ポンプ１６の吐出圧を速やかに増圧させることができる。
【０１０５】
なお、本発明は次に示す別の実施形態に具体化することができる。
・上記各実施形態における低圧ポンプ１５として、エンジン１０によって駆動されるポンプに代えて、電動式のポンプを用いてもよい。
【０１０６】
・本発明は、ディーゼルエンジンに限らずガソリンエンジン用の燃料供給装置にも適用することができる。
・第２及び第３実施形態において、合流部３１に対するポートＰｃの接続部分の弁座をテーパ状に形成するとともに、主弁体３２の底部３２Ｂの外周面をテーパ状に形成し、このテーパ状の箇所同士を接触させることで、ポートＰｃ及びポートＰａ間を遮断させてもよい。
【０１０７】
・第３開閉弁２３として、上記各実施形態で説明したものに代えて、通電により開閉するものを用いてもよい。この場合、第３開閉弁をエンジン１０の始動時にのみ開弁させる。
【図面の簡単な説明】
【０１０８】
【図１】第１実施形態にかかる燃料供給装置について、エンジン始動時における燃料の流路を示す略図。
【図２】エンジン始動後における燃料の流路を示す略図。
【図３】第２実施形態にかかる燃料供給装置について、エンジン始動時における燃料の流路を示す略図。
【図４】エンジン始動後における燃料の流路を示す略図。
【図５】第１バイパス流路下流端の燃料流路に対する合流部の内部構造を示す概略断面図。
【図６】（Ａ），（Ｂ）は合流部内の各部の動作を説明する概略断面図。
【図７】合流部での各部の状態を説明する説明図。
【図８】第３実施形態にかかる燃料供給装置について、第１バイパス流路下流端の燃料流路に対する合流部の内部構造を示す概略断面図。
【図９】（Ａ），（Ｂ）は合流部内の各部の動作を説明する概略断面図。
【図１０】燃料供給装置における回転速度と吐出量との関係を示す特性図。
【符号の説明】
【０１０９】
１０…ディーゼルエンジン（内燃機関）、１１…燃料供給装置、１２…燃料タンク、１３…燃料噴射弁、１４…燃料流路、１５…低圧ポンプ、１６…高圧ポンプ、１７…第１バイパス流路、１８…第２バイパス流路、２１…第１開閉弁、２２…第２開閉弁、２３…第３開閉弁、２４…電子制御装置、  ２８…吸入調量弁、３１…合流部、３２…主弁体、３４，４１，４２…連通孔、３５…外ばね（第１付勢部材）、３６…副弁体、３９…内ばね（第２付勢部材）。
【図１】
2006002671.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
2006002671.tif 000008
【図７】
2006002671.tif 000009
【図８】
2006002671.tif 000010
【図９】
2006002671.tif 000011
【図１０】
2006002671.tif 000012