(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
低圧通路と高圧通路との間に設けられる作動室を加圧するプランジャと、
上記高圧通路と作動室との間に設けられ、上記高圧通路から作動室への燃料の逆流を防止する第１逆止弁と、
上記低圧通路と作動室との連通・遮断を切り換える制御弁と、
この制御弁の動作を制御する制御部と、を有する内燃機関の燃料供給装置において、
上記高圧通路から低圧通路へ燃料を戻すバイパス通路と、
上記作動室内の圧力に応じて上記バイパス通路を開閉する第２逆止弁と、
を有することを特徴とする内燃機関の燃料供給装置。
【請求項２】
上記第２逆止弁は、上記作動室に面する受圧面積がバイパス通路に面する受圧面積よりも大きいことを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の燃料供給装置。
【請求項３】
上記制御部は、上記作動室内の高圧燃料を高圧通路へ供給する燃料供給時には、上記プランジャが作動室内を昇圧する作動室昇圧時に制御弁を閉じ、上記バイパス通路を通して高圧通路から低圧通路へ燃料を戻す減圧時には、上記プランジャが作動室内を減圧する作動室減圧時に制御弁を閉じることを特徴とする請求項１又は２に記載の内燃機関の燃料供給装置。
【請求項４】
上記第２逆止弁を閉弁方向へ付勢する付勢部材を有し、少なくとも上記燃料供給時には第２逆止弁を閉弁状態に維持するように、上記付勢部材の付勢力が設定されていることを特徴とする請求項３に記載の内燃機関の燃料供給装置。
【請求項５】
上記制御弁の開弁方向先端部と上記スプリングの閉弁方向基端部との間に、スプリングを圧縮状態で介装したことを特徴とする請求項１〜３のいずれか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、例えばコモンレールなどの燃料蓄圧部を利用した内燃機関の燃料供給装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
周知のように、ディーゼル内燃機関や筒内直噴式のガソリン内燃機関では、インジェクタから高圧噴射を行うために、燃料蓄圧部（コモンレール，フューエルレール）を備えた高圧型の燃料供給装置が用いられている。このような燃料供給装置では、一般的に、フィードポンプに接続する低圧通路と燃料蓄圧部に接続する高圧通路との間に設けられる作動室を加圧するプランジャを備えるとともに、低圧通路と作動室との間に制御弁、作動室と高圧通路との間に逆止弁を設け、プランジャの加圧動作（上昇動作）に応じて制御弁を開くことによって、作動室内を加圧し、この加圧された燃料を逆止弁を介して高圧通路へ供給するようになっている。
【０００３】
ここで、通常のリターン方式のものでは、燃料蓄圧部から燃料タンクへの戻り通路に減圧弁を設け、機関の減速運転時のように燃料蓄圧部を高圧に維持する必要のない減圧時には、減圧弁を開いて燃料戻し通路を通して燃料蓄圧部側の燃料を燃料タング側へ戻すようになっている。また、上記特許文献１では、上記高圧通路と作動室との間に設けられる逆止弁を双方向弁とし、上記減圧時には双方向弁を開いて高圧通路内の燃料を作動室を介して低圧通路側へ戻すようになっている。
【特許文献１】特開平１０−３１８０６０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
前者の通常のリターン方式のものでは、低圧通路や高圧通路とは別に燃料蓄圧部から燃料タンクへ延びる戻り通路を設けるとともに、戻り通路に設けられる減圧弁を制御弁とは別に切換制御する必要があり、部品点数増加や制御系を含めた構造の複雑化，大型化や重量増加などの問題があった。
【０００５】
上記特許文献１のように、双方向弁を用いた構成では、上記リターン方式の減圧弁や戻り通路が不要となる反面、双方向弁を高圧通路と作動室との差圧に抗してアクチュエータにより作動させる必要があり、アクチュエータやその制御処理が必要となる分、やはり部品点数増加，大型化，重量増加などの問題がある。また、双方向弁に作用する上記の差圧や圧力変動も大きいことから、アクチュエータの駆動力だけで確実に作動させるのは非常に困難である。
【０００６】
本発明は、このような課題に鑑みてなされたものであり、低圧通路と作動室との間に設けられる制御弁を利用した簡素な構造でありながら、高圧通路側の減圧を安定して行い得る新規な内燃機関の燃料供給装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
そこで本発明は、低圧通路と高圧通路との間に設けられる作動室を加圧するプランジャと、上記高圧通路と作動室との間に設けられ、上記高圧通路から作動室への燃料の逆流を防止する第１逆止弁と、上記低圧通路と作動室との連通・遮断を切り換える制御弁と、この制御弁の動作を制御する制御部と、を有する内燃機関の燃料供給装置において、上記高圧通路から低圧通路へ燃料を戻すバイパス通路と、上記作動室内の圧力に応じて上記バイパス通路を開閉する第２逆止弁と、を有することを特徴としている。
【０００８】
上記の構成により、高圧通路側へ高圧燃料を供給する燃料供給時には、プランジャによる作動室の作動室昇圧時に制御弁を閉じることで、作動室内の加圧された高圧燃料を高圧通路へ供給させることができる。そして減圧時には、プランジャによる作動室減圧時に制御弁を閉じることで、作動室内の負圧を利用して第２逆止弁を開弁させ、バイパス通路を通して高圧通路から低圧通路へ燃料を戻すことができる。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、既存の制御弁の他、高圧通路や低圧通路を戻り通路として利用した簡素な構成で高圧通路側の減圧を安定して行うことができ、上述した従来例のように追加のアクチュエータ等を必要とせず、構造が簡素化されるとともに、大幅な小型化・軽量化及び制御系の簡素化などを図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、本発明の好ましい実施の形態を図面を参照して説明する。図１は、本発明の第１実施例に係る内燃機関の燃料供給装置を示す概略構成図である。この燃料供給装置１は、フィードポンプ２により所定のフィード圧に調圧された低圧の燃料が燃料タンク３より低圧通路４を通して供給され、この燃料を加圧して高圧化し、高圧通路５へ供給するものである。この高圧燃料は高圧通路５を通してコモンレール・フューエルレールとも呼ばれる燃料蓄圧部６へ供給され、この燃料蓄圧部６に接続する各インジェクタ７より適宜な噴射時期に高圧燃料が噴射される。
【００１１】
燃料供給装置１は、低圧通路４の一部をなす低圧室１１と、高圧通路５の一部をなす高圧室１２と、両者１１，１２の間に設けられる作動室１３と、がシリンダブロックのハウジング１０内に設けられるとともに、作動室１３内の燃料を加圧するプランジャ１４と、高圧室１２から作動室１３への燃料の逆流を防止する第１逆止弁１５と、低圧室１１と作動室１３との連通・遮断を切り換える制御弁１７と、を備えている。プランジャ１４は、図示せぬクランクシャフトの回転動力によりポンプ用カムを介して往復駆動される。第１逆止弁１５は、開弁方向の荷重（作動室１３から荷重）が閉弁方向の荷重（高圧室１２からの荷重と第１スプリング１６のバネ力による荷重との和）を上回ると開弁し、これにより作動室１３内の加圧された高圧燃料が高圧室１２へ供給される。制御弁１７は、ソレノイド１８の通電状態に応じて開閉するソレノイドバルブであり、その動作つまりソレノイド１８の通電状態は制御部２０により制御される。
【００１２】
そして本実施例では、高圧通路５の高圧室１２から低圧通路４の低圧室１１へ燃料を戻すバイパス通路２１を設けるとともに、作動室１３内の圧力に応じてバイパス通路２１を開閉する第２逆止弁２２を設けている。この第２逆止弁２２は、ハウジング１の筒状部１Ａに摺動可能に配設される有底筒状の大径部２３と、この大径部２３から同軸状に延びる小径のニードル弁２４と、により構成され、付勢部材としての第２スプリング２５のバネ力（付勢力）により閉弁方向へ常時付勢されている。また、第２逆止弁２２は、ニードル弁２４の先端が低圧室１１側よりバイパス通路２１の開口縁部に着座することでバイパス通路２１を閉じるもので、低圧室１１からバイパス通路２１への流れを禁止する構成となっている。なお、大径部２３により低圧室１１と作動室１３とは液密に画成されているが、シール性を高めるために、大径部２３筒状部１Ａとの間にシールリングを介装しても良い。
【００１３】
図２は制御弁１７の開閉時期などを示すタイムチャートであり、（Ａ）は機関の定常運転時つまり燃料蓄圧部６へ高圧燃料を供給する燃料供給時、（Ｂ）は機関の減速運転時つまり燃料蓄圧部６の減圧時の動作を示している。また、図３は、高圧室側の燃圧が最も高い高燃圧時と高圧室側の燃圧が最も低い低燃圧時に第２逆止弁２２へ作用する荷重を示している。
【００１４】
燃料供給時には、図２（Ａ）に示すように、プランジャ１４が作動室１３側へ上昇する上昇行程つまり作動室１３の昇圧時に制御弁１７を閉じる。これによって、プランジャ１４の上昇に応じて作動室１３内が昇圧され、作動室１３内の開弁方向の荷重が閉弁方向の荷重（高圧室側の荷重と第１スプリング１６の荷重との和）を上回ると、第１逆止弁１５が開弁し、作動室１３内の高圧燃料が高圧通路５の高圧室１２側へ供給される。また、図２の符号３１に示すように上昇行程内で制御部２０の閉時期を調整することで、燃料供給量を適宜調整することができる。
【００１５】
ここで図３の符号３２，３３に示すように、第２逆止弁２２を閉弁方向へ付勢する第２スプリング２５のバネ力によるスプリング荷重（セット荷重）は、高燃圧時と低燃圧時とにかかわらず、開弁方向の荷重、つまりは高圧室側から受ける荷重（厳密にはバイパス通路２１からの荷重と低圧室１１からの荷重との和）と、この燃料供給時に作動室１３に作用する最大負圧時の荷重と、の和よりも十分に大きく設定されている（符号３２，３３参照）。従って、燃料供給時に第２逆止弁２２は閉弁状態に維持され、不用意に開くことはない。
【００１６】
減圧時には、図２（Ｂ）に示すように、プランジャ１４の下降行程つまり作動室減圧時に制御弁１７を閉じる。これによって、プランジャ１４の下降に伴って作動室１３内の圧力が低下して負圧が強くなり、図３に示すように、第２逆止弁２２の閉弁方向の荷重（第２スプリング２５のスプリング荷重）に対し、作動室１３内の負圧による荷重（減圧時の最大負圧時荷重）を加味した開弁方向の荷重が大きく上回る形となり、第２逆止弁２２を確実に開弁させることができる。ここで、作動室１３内の負圧の強化により第１逆止弁１５は閉弁状態に確実に維持される。このように第２逆止弁２２が開くことで、高圧通路５から低圧通路４へ燃料が戻されて、燃料蓄圧部６の圧力が減圧される。また、制御弁１７の閉時期を調整することで、燃料の戻し量、すなわち減圧の度合いを適宜調整することができる（符号３４参照）。
【００１７】
このように本実施例によれば、燃料供給時にはプランジャ１４の上昇行程で閉じられる既存の制御弁１７を利用し、減圧時にはプランジャ１４の下降行程で制御弁１７を閉じることで、作動室１３内の負圧を強めて第２逆止弁２２を開弁させ、作動室１３を介することなくバイパス通路２１を通して高圧室１２側から低圧室１１側、つまり燃料蓄圧部６から燃料ポンプ３側へ燃料を戻すことができる。上述した従来例のように追加のアクチュエータ等を必要とせず、既存の制御弁１７の他、高圧通路５や低圧通路４を戻り通路として利用しているために、構造が簡素化されるとともに、大幅な小型化・軽量化及び制御系の簡素化などを図ることができる。
【００１８】
また、第２逆止弁２２は、作動室１３に面する大径部２３の裏面側の受圧面積が、高圧通路５に連通するバイパス通路２１に面する第２逆止弁２２のニードル弁２４の受圧面積よりも遥かに大きく設定されている。このため、作動室１３内の圧力（負圧）を第２逆止弁２２に大きく作用させることができ、減圧時に高圧通路５側の圧力にかかわらず安定して第２逆止弁２２を開弁させることができる。
【００１９】
図４は本発明の第２実施例に係る内燃機関の燃料供給装置を示している。なお、上記第１実施例と同様の構成には同じ参照符号を付して重複する説明を適宜省略し、第１実施例と異なる部分について主に説明する。この第２実施例においては、制御弁１７Ａの開弁方向先端部３５と第２逆止弁２２Ａの大径部２３の閉弁方向基端部３６との間に、第２逆止弁２２Ａを閉弁方向（図４の右方向）へ付勢する第２スプリング２５Ａを同軸上に圧縮状態で介装している。この第２実施例によれば、図５にも示すように、燃料供給時には、制御弁１７が開弁方向（図４の右方向）へリフトすると、そのバルブリフトの分、第２スプリング２５Ａ及び第２逆止弁２２Ａがその閉弁方向（図４の右方向）へ押し出され、第２スプリング２５Ａのセット荷重が増加する形となり、第２逆止弁２２Ａを更に安定して確実に閉弁状態に維持することができる。一方、減圧時には、制御弁１７Ａが閉じている状態、つまり第２スプリング２５Ａ及び第２逆止弁２２Ａが最も開弁方向（図４の左方向）に位置している状態で、この第２逆止弁２２Ａが開くこととなるので、上述したバルブリフトによるセット荷重が作用することはなく、第２逆止弁２２Ａの開弁動作に悪影響を及ぼすことはない。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【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を示す断面図。
【図２】上記第１実施例の燃料供給時（Ａ）及び減圧時（Ｂ）の制御弁の開閉動作などを示すタイミングチャート。
【図３】上記第１実施例の第２逆止弁に作用する荷重を示す説明図。
【図４】本発明の第２実施例に係る内燃機関の燃料供給装置を示す断面図。
【図５】上記第２実施例の第２逆止弁に作用する荷重を示す説明図。
【符号の説明】
【００２１】
１…燃料供給装置
４…低圧通路
５…高圧通路
６…燃料蓄圧部
１３…作動室
１４…プランジャ
１５…第１逆止弁
１７，１７Ａ…制御弁
２０…制御部
２１…バイパス通路
２２，２２Ａ…第２逆止弁
２５，２５Ａ…第２スプリング（付勢部材）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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