(57)【要約】【課題】軽油の一部がワックス化してサクションフィルタが目詰まりしてもエンジンの正常な運転を阻害しない燃料供給装置を低コストで提供する。【解決手段】燃料供給装置は、サクションフィルタ３をバイパスするバイパス通路８と、「バネ力」と「リターン燃料の流体圧力」の差によってバイパス通路８の切替えを行なうバイパス切替弁９とを備える。目詰まりのない正常時は、リターン燃料の流体圧力によりバイパス通路８が閉じられて、サクションフィルタ３を通過した軽油が吸い上げられる。しかるに、燃料タンク１内の一部の軽油がワックス化してサクションフィルタ３が目詰まりした場合は、リターン燃料の低下によりバイパス通路８が開かれて、サクションフィルタ３をバイパスした軽油が吸い上げられ、エンジンの正常な運転が阻害されない。バイパス切替弁９は、機械的な通路切替弁であるため、コストを抑えることができる。【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（１）内の軽油をディーゼルエンジンに供給する燃料供給通路（２）と、
前記燃料タンク（１）内に配置され、前記燃料供給通路（２）に吸い込まれる軽油を濾過するサクションフィルタ（３）と、
高圧ポンプ（４）、コモンレール（５）、インジェクタ（６）等で発生した溢流燃料をリターン燃料として前記燃料タンク（１）へ戻すリターン通路（７）と、
を備える燃料供給装置において、
この燃料供給装置は、
前記サクションフィルタ（３）をバイパスして前記燃料タンク（１）内の燃料を前記燃料供給通路（２）へ導くバイパス通路（８）と、
このバイパス通路（８）を開閉するバイパス切替弁（９）とを備え、
このバイパス切替弁（９）は、
前記バイパス通路（８）を開閉可能な可動弁体（１１）と、
バネの復元力によって、バイパス通路（８）を開く方向へ前記可動弁体（１１）を付勢するバネ手段（１２）と、
リターン燃料の流体圧力、あるいはリターン燃料の流量によって、前記バイパス通路（８）を閉じる方向へ前記可動弁体（１１）を押圧するリターン燃料付与手段（１３）と、を有することを特徴とする燃料供給装置。
【請求項２】
請求項１に記載の燃料供給装置において、
前記バイパス切替弁（９）は、前記燃料タンク（１）の内部に配置されることを特徴とする燃料供給装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃料タンク内の軽油をディーゼルエンジンに供給する燃料供給装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ディーゼルエンジンの燃料となる軽油は、低温環境下でワックス化（固化）することが知られている。
このため、低温環境下においてエンジンの運転を行なう場合に、ワックス化した軽油が、燃料供給通路の途中に配置された燃料フィルタを目詰まりさせてしまう。その結果、エンジンへの燃料供給が阻害され、エンジンの正常な運転が阻害されてしまう。
【０００３】
この問題点を解決する手段として、特許文献１および特許文献２の技術が知られている。
特許文献１は、軽油がワックス化する条件が成立した場合に、高圧ポンプ、コモンレール、インジェクタ等で発生した溢流燃料（作動により温度上昇した燃料：燃料タンクへ戻されるリターン燃料）を、燃料タンクに戻る前に再び燃料フィルタの上流側へ還流させる技術であり、温度上昇したリターン燃料を燃料フィルタへ戻すことで、燃料フィルタにおいてワックス化した燃料を溶かし、目詰まりを防ぐものである。
【０００４】
一方、特許文献２は、軽油がワックス化する条件が成立した場合に、高圧ポンプ、コモンレール、インジェクタ等で発生した溢流燃料を、燃料タンクに戻る前に燃料フィルタをバイパスして燃料フィルタの下流側へ直接還流させる技術であり、リターン燃料が燃料フィルタをバイパスすることで、エンジンへの燃料供給不良を回避するものである。
【０００５】
しかしながら、燃料供給装置は、上記燃料フィルタとは別に、燃料タンク内に配置されて、燃料供給通路に吸い込まれる軽油を濾過するサクションフィルタを搭載している。
このため、低温環境下では、燃料タンク内において、軽油の大部分が液体状態であっても、少量がワックス化する場合がある。
その場合、燃料タンク内に液体状態の軽油が大量にあるにも関わらず、ワックス化した軽油によってサクションフィルタが目詰まりする可能性がある。
【０００６】
そして、燃料タンク内に液体状態の軽油が大量にあるにも関わらず、ワックス化した軽油によってサクションフィルタが目詰まりすると、燃料タンクからの燃料の吸い上げが抑制されるため、エンジンの正常な運転が阻害される可能性がある。
また、上記特許文献１、２の技術は、軽油がワックス化する条件が成立した場合に、リターン燃料を燃料供給通路へ導く手段として「電磁弁」の切り替えを用いるものであったため、コスト上昇の要因になっていた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】実開昭５８−１３６６６２号公報
【特許文献２】特開平０５−２１５０２９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は、上記の事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、燃料タンク内の軽油の一部がワックス化してサクションフィルタを目詰まりさせてもエンジンの正常な運転を阻害しない燃料供給装置を低コストで提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
〔請求項１の手段〕
請求項１の手段を採用する燃料供給装置は、次の作動を奏する。
（ｉ）可動弁体に作用するリターン燃料の流体圧力が大きくなると（あるいは流量が多くなると）、リターン燃料の流体圧力の増加（あるいは流量の増加）によって可動弁体がバイパス通路を閉じる。
（ｉｉ）逆に、可動弁体に作用するリターン燃料の流体圧力が低下すると（あるいは流量が少なくなると）、バネ手段の付勢力によって可動弁体がバイパス通路を開く。
【００１０】
このため、目詰まりなく軽油が吸い上げられている状態であれば、リターン燃料の流体圧力が大きいため（あるいは流量が多いため）、上記（ｉ）の状態に設定されて、サクションフィルタを通過した軽油が燃料供給通路に吸い上げられる。
一方、目詰まりが発生して、軽油の吸い上げが抑制される状態であれば、リターン燃料の流体圧力が小さいため（あるいは流量が少ないため）、上記（ｉｉ）の状態に設定されて、サクションフィルタをバイパスした軽油が燃料供給通路に吸い上げられる。
【００１１】
このように、燃料タンク内の軽油の一部がワックス化してサクションフィルタが目詰まりしても、液体状態の軽油が多量にある状態であれば、サクションフィルタをバイパスした軽油が燃料供給通路に吸い上げられることで、エンジンの正常な運転が阻害されない。
また、バイパス切替弁は、「バネ手段」と「リターン燃料の流体圧力（あるいは、リターン燃料の流量）」を用いた機械的な通路切替弁であるため、電磁弁などの電動バルブに比較して部品点数を少なくでき、コストを抑えることができる。
【００１２】
〔請求項２の手段〕
請求項２の手段のバイパス切替弁は、燃料タンクの内部に配置される。
このため、バイパス切替弁の各部のシール性を下げることができ、シールリング等の削減によってコストを下げることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】コモンレール式燃料噴射装置の概略図である（実施例１）。
【図２】バイパス切替弁の作動説明図である（実施例１）。
【図３】バイパス切替弁の作動説明図である（実施例２）。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
図面を参照して「発明を実施するための形態」を説明する。
燃料供給装置は、
燃料タンク１内の軽油をディーゼルエンジンに供給する燃料供給通路２と、
燃料タンク１内に配置され、燃料供給通路２に吸い込まれる軽油を濾過するサクションフィルタ３と、
高圧ポンプ４、コモンレール５、インジェクタ６等で発生した溢流燃料をリターン燃料として燃料タンク１へ戻すリターン通路７とを備える。
【００１５】
この燃料供給装置は、サクションフィルタ３をバイパスして燃料タンク１内の燃料を燃料供給通路２へ導くバイパス通路８を備えるとともに、このバイパス通路８を開閉するバイパス切替弁９を備える。
このバイパス切替弁９は、
バイパス通路８を開閉可能な可動弁体１１と、
バネの復元力によって、バイパス通路８を開く方向へ可動弁体１１を付勢するバネ手段１２と、
リターン燃料の流体圧力（あるいは流量）によって、バイパス通路８を閉じる方向へ可動弁体１１を押圧するリターン燃料付与手段１３とを有する。
【実施例１】
【００１６】
燃料供給装置の具体的な一例を、図１、図２を参照して説明する。なお、以下の実施例において、上記［発明を実施するための形態］と同一符号は、同一機能物を示すものである。
〔燃料供給装置の概略説明〕
図１は、コモンレール式燃料噴射装置の概略構成図を示す。
燃料供給装置は、コモンレール式燃料噴射装置において軽油を加圧してディーゼルエンジンのインジェクタ６に供給するものであり、燃料タンク１内の軽油をインジェクタ６に供給する燃料供給通路２を備える。
この燃料供給通路２の途中には、燃料タンク１側（上流側）からインジェクタ６側（下流側）に向かって、電動ポンプ１４、燃料フィルタ１５、高圧ポンプ４、コモンレール５が配置されている。
【００１７】
電動ポンプ１４は、電動モータとポンプを組み合わせた周知の低圧ポンプであり、図１に示す例では燃料タンク１の内部に配置されて、燃料タンク１内に蓄えられた軽油を高圧ポンプ４へ向けて圧送する。
燃料フィルタ１５は、高圧ポンプ４に供給される燃料を濾過する濾過フィルタである。
【００１８】
高圧ポンプ４は、燃料フィルタ１５を介して電動ポンプ１４から圧送された燃料を加圧してコモンレール５に圧送するポンプであり、コモンレール５に供給する燃料圧力は、図示しないＥＣＵ（エンジン・コントロール・ユニットの略）により、エンジンの運転状態に応じて制御される。
コモンレール５は、インジェクタ６に供給する高圧燃料を蓄圧する容器である。
インジェクタ６は、エンジンの各気筒毎に搭載されるものであり、開弁タイミングおよび開弁時間がＥＣＵによって制御されて、コモンレール５に蓄圧された高圧燃料を各気筒毎に噴射供給する。
【００１９】
燃料供給装置は、上述した燃料供給通路２とは別に、高圧ポンプ４、コモンレール５、インジェクタ６等で発生した溢流燃料をリターン燃料として燃料タンク１へ戻すリターン通路７を備える。
リターン燃料について説明する。
高圧ポンプ４は、加圧前の燃料圧力を所定圧力に保つレギュレータを備えており、所定圧力を保つために燃料の一部を溢流させてリターン燃料としてリターン通路７を介して燃料タンク１へ戻すように設けられている。
【００２０】
コモンレール５は、エンジンの運転状態の変化に応じて燃料圧力を下げる減圧バルブ（あるいは、燃料圧力が所定圧力以上に上昇した際に開弁するプレッシャリミッタ）が搭載されており、減圧バルブ（あるいは、プレッシャリミッタ）が開弁した際に生じる溢流燃料をリターン燃料としてリターン通路７を介して燃料タンク１へ戻すように設けられている。
インジェクタ６は、内部に高圧部と低圧部を有しており、高圧部から低圧部へ溢流した燃料をリターン燃料としてリターン通路７を介して燃料タンク１へ戻すように設けられている。
【００２１】
〔実施例１の背景技術〕
燃料供給装置は、燃料タンク１内の下部（底付近）に配置されて、燃料供給通路２に吸い込まれる軽油を濾過するサクションフィルタ３を搭載している。
このサクションフィルタ３は、燃料供給通路２の吸込口に設けられるプレフィルタの役割を果たすものであり、一般的に上述した燃料フィルタ１５よりも目の粗い濾過器で、例えば樹脂あるいは金属製のメッシュ等によって設けられている。
【００２２】
一方、ディーゼルエンジンの燃料となる軽油は、低温環境下でワックス化する。
このため、低温環境下では、燃料タンク１内の軽油の大部分が液体状態であるにもかかわらず、少量がワックス化する場合がある。すると、サクションフィルタ３がワックス化した軽油によって目詰まりを起こす可能性がある。
このように、燃料タンク１内に液体状態の軽油が大量にあるにも関わらず、ワックス化した軽油によってサクションフィルタ３が目詰まりすると、燃料タンク１からの燃料の吸い上げが困難になり、エンジンの正常な運転が阻害される可能性がある。
【００２３】
〔実施例１の特徴技術〕
この実施例１の燃料供給装置は、上記の不具合を回避する技術として、図１に示すように、サクションフィルタ３をバイパスして燃料タンク１内の燃料を燃料供給通路２へ導くバイパス通路８と、このバイパス通路８を開閉する機械的なバイパス切替弁９とを搭載している。
【００２４】
バイパス通路８は、燃料タンク１内の下部（底付近）と、電動ポンプ１４の上流側の燃料供給通路２とを連通する燃料通路であり、配管（パイプ）およびバイパス切替弁９の内部に形成された燃料通路によって構成されている。
なお、バイパス通路８における燃料の吸込口（燃料タンク１の下部の開口部）には、フィルタが設けられておらず、燃料タンク１内の軽油が直接的にバイパス通路８内に流入できるように設けられている。
【００２５】
バイパス切替弁９は、図１に示すように、燃料タンク１の内部に配置されるものである。具体的に、バイパス切替弁９は、サクションフィルタ３および電動ポンプ１４とともにユニット化された状態で、燃料タンク１の内部に配置されるものである。
バイパス切替弁９を、図２を参照して説明する。
バイパス切替弁９は、燃料タンク１の内部に配置されるバルブハウジング１６を備える。このバルブハウジング１６には、上述したリターン通路７の一部、およびバイパス通路８の一部が形成されている。このため、バルブハウジング１６の内部を、リターン燃料が通過するとともに、サクションフィルタ３をバイパスする燃料（バイパス燃料）が通過可能に設けられている。
【００２６】
バイパス切替弁９は、上述したバルブハウジング１６の他に、
バイパス通路８を開閉可能な可動弁体１１と、
バネの復元力によって、可動弁体１１を、バイパス通路８が開く方向へ付勢するバネ手段１２と、
リターン燃料の流体圧力によって、可動弁体１１を、バイパス通路８が閉じる方向へ押圧するリターン燃料付与手段１３とを有する。
【００２７】
可動弁体１１は、バルブハウジング１６内において図２の左右方向のみへ移動可能に支持されている。
バルブハウジング１６は、図２（ａ）に示すように、可動弁体１１が図示左側へ移動した際に、可動弁体１１と当接してバイパス通路８を閉塞するように設けられている。
そして、図２（ｂ）に示すように、可動弁体１１が図示右側へ移動することでバイパス通路８が開かれる。
【００２８】
バネ手段１２は、可動弁体１１を図２の右側（開弁方向）へ向けて付勢するコイルバネであり、可動弁体１１の図２の右側に形成された大径部１１ａと、この大径部１１ａより図２の左側のバルブハウジング１６との間に配置されている。このバネ手段１２は、大径部１１ａが図２の左側（閉弁方向）へ移動すると圧縮される。そして、圧縮されたコイルバネの復元力で大径部１１ａを図２の右側（開弁方向）へ付勢するものである。
【００２９】
リターン燃料付与手段１３は、リターン燃料の流体圧力を可動弁体１１の大径部１１ａに付与して、リターン燃料の流体圧力によって可動弁体１１を図２の左側（閉弁方向）へ押圧するものである。
具体的に、可動弁体１１における大径部１１ａおよびバネ手段１２（コイルバネ）を収容する円筒状のシリンダ室１７は、図２の左右方向へ伸びるものであり、シリンダ室１７の図２の右側がリターン通路７に連通する。
【００３０】
一方、略円板形状を呈する大径部１１ａの外径と、円筒状のシリンダ室１７の内径は、小さなクリアランスを介するものであり、リターン燃料の流体圧力が大径部１１ａに作用して、リターン燃料の流体圧力が上昇するに従い、バネ手段１２の付勢力に抗して、可動弁体１１を図２の左側（閉弁方向）へ移動させるものである。
【００３１】
なお、バネ手段１２（コイルバネ）を収容するバネ室（大径部１１ａより図２の左側のシリンダ室１７の内部空間）は、バイパス通路８と微少クリアランス（可動弁体１１の摺動クリアランス）を介して連通しており、大径部１１ａに作用するリターン燃料の流体圧力が上昇することで、バネ室よりも大径部１１ａの図２の右側のシリンダ室１７内の圧力が上昇して、可動弁体１１を図２の左側へ移動させるものである。
また、バルブハウジング１６におけるリターン通路７の下流側（図２の下側）には、大径部１１ａに作用するリターン燃料の流体圧力を高めるための絞り１８が形成されている。
【００３２】
上記構成を採用するバイパス切替弁９の作動を説明する。
（ｉ）可動弁体１１に作用するリターン燃料の流体圧力が大きくなると、図２（ａ）に示すように、リターン燃料の流体圧力によって可動弁体１１がバイパス通路８を閉じる。
（ｉｉ）逆に、可動弁体１１に作用するリターン燃料の流体圧力が低下すると、図２（ｂ）に示すように、バネ手段１２の付勢力（復元力）によって可動弁体１１がバイパス通路８を開く。
【００３３】
なお、可動弁体１１を開弁方向へ付勢するバネ手段１２の復元力と、可動弁体１１を閉弁方向へ押圧するリターン燃料付与手段１３のリターン燃料の流体圧力との関係は、
（ａ）リターン燃料の流量が正常時（燃料供給装置が目詰まりなく運転している時）に可動弁体１１がバイパス通路８を閉じ、                                              （ｂ）燃料供給装置に目詰まりが生じた運転時に可動弁体１１がバイパス通路８を開くように設定されている。
【００３４】
〔実施例１の効果〕
実施例１の燃料供給装置は、上記の構成を採用することにより、次の作用効果を奏する。
エンジンが運転されて、燃料供給装置が目詰まりなく軽油を吸い上げている状態であれば（正常時）、リターン燃料の流体圧力の上昇により、上記（ｉ）の状態（バイパス通路８が閉じられる状態）に設定されて、サクションフィルタ３を通過した軽油が燃料供給通路２に吸い上げられる。
【００３５】
一方、燃料タンク１の内部に液体状の軽油が多量にあるにも関わらず、燃料タンク１内において一部の軽油がワックス化し、そのワックス化した燃料によりサクションフィルタ３が目詰まりを発生して、軽油の吸い上げが抑制される状態になると、リターン燃料の流体圧力が低下するため、上記（ｉｉ）の状態（バイパス通路８が開かれる状態）に設定されて、サクションフィルタ３をバイパスした軽油が燃料供給通路２に吸い上げられる。
【００３６】
このように、燃料タンク１内の軽油の一部がワックス化してサクションフィルタ３が目詰まりしても、燃料タンク１内に液体状態の軽油が多量にある状態であれば、サクションフィルタ３をバイパスした軽油が燃料供給通路２に吸い上げられることで、エンジンの正常な運転が阻害されない。
【００３７】
そして、エンジンの正常な運転が阻害されずに継続することで、高圧ポンプ４、コモンレール５、インジェクタ６を溢流した「温度の高いリターン燃料」が燃料タンク１へ継続して戻される。これにより、燃料タンク１内の燃料の温度が上昇し、ワックス化していた軽油が液体状態に戻され、サクションフィルタ３の目詰まりを回避することができる。
このようにサクションフィルタ３の目詰まりが回避されることで、正常時に戻る。即ち、リターン燃料の流体圧力の上昇により、上記（ｉ）の状態に設定されて、サクションフィルタ３を通過した軽油が燃料供給通路２に吸い上げられる。
【００３８】
また、実施例１の燃料供給装置で用いるバイパス切替弁９は、「バネ手段１２」と「リターン燃料の流体圧力」を用いた機械的な通路切替弁であるため、「電磁弁などの電動バルブ」に比較して部品点数を少なくでき、コストを抑えることができる。
【００３９】
さらに、バイパス切替弁９が燃料タンク１の内部に配置されるため、バイパス切替弁９の各部のシール性を下げることができる。即ち、「バイパス通路８を成す配管」と「バルブハウジング１６」との接続部分のシール性を下げることができるとともに、「リターン通路７を成す配管」と「バルブハウジング１６」との接続部分のシール性を下げることができる。これによって、シールリング等の削減により、コストを下げることができる。
【実施例２】
【００４０】
実施例２を図３を参照して説明する。なお、実施例２において、上記実施例１と同一符号は、同一機能物を示すものである。
上記実施例１のリターン燃料付与手段１３は、「リターン燃料の流体圧力」の変化を利用して可動弁体１１を作動させるものであった。
これに対し、この実施例２のリターン燃料付与手段１３は、「リターン燃料の流量」の変化を利用して可動弁体１１を作動させるものである。
【００４１】
具体的に、実施例２のバネ手段１２は、一端がバルブハウジング１６に固定されたネジリコイルバネであり、その他端（自由端側）に可動弁体１１が取り付けられている。
また、実施例２の可動弁体１１は、ボール弁であり、バネ手段１２（ネジリコイルバネ）が無負荷（フリー）の状態では、バネ手段１２の復元力によって、図３（ｂ）に示すように、バイパス通路８を開くように設けられている。
【００４２】
一方、バルブハウジング１６には、リターン燃料の一部を可動弁体１１に「ぶつける（衝突させる）」ように流す流速付与通路１９が形成されている。そして、この流速付与通路１９を通過した燃料が可動弁体１１にぶつかることで、可動弁体１１に対してバイパス通路８を閉じる力を与える。そして、リターン燃料の流量が増えることで、図３（ａ）に示すように、可動弁体１１がバイパス通路８を閉じる。
【００４３】
ここで、可動弁体１１を開弁方向へ付勢するバネ手段１２の復元力と、可動弁体１１を閉弁方向へ押圧するリターン燃料の流量（流速付与通路１９を通過するリターン燃料の流量）との関係は、
（ａ）リターン燃料の流量が正常時（燃料供給装置が目詰まりなく運転している時）に可動弁体１１がバイパス通路８を閉じ、
（ｂ）燃料供給装置に目詰まりが生じた運転時に可動弁体１１がバイパス通路８を開くように設定されている。
【００４４】
なお、バルブハウジング１６におけるリターン通路７の下流側（図３の下側）には、流速付与通路１９を通過するリターン燃料の流量の増加を図るための絞り１８が形成されている。
この実施例２に示すように設けても、実施例１と同様の効果を得ることができる。
【符号の説明】
【００４５】
１  燃料タンク
２  燃料供給通路
３  サクションフィルタ
４  高圧ポンプ
５  コモンレール
６  インジェクタ
７  リターン通路
８  バイパス通路
９  バイパス切替弁
１１  可動弁体
１２  バネ手段
１３  リターン燃料付与手段
【図１】
2011220202.tif 000003
【図２】
2011220202.tif 000004
【図３】
2011220202.tif 000005