(57)【要約】燃料供給装置（１）において、低圧ポンプ（３）からの供給燃料圧力を所定の圧力に調整するため低圧ポンプ（３）の燃料出口側に設けられた燃料調圧弁（１１）が、弾発付勢機構（３３）によりピストン（３２）が受圧ポート（１１Ａ）に向けて弾発付勢されるようにしてシリンダ（３１）内に収容されて成り、受圧ポート（１１Ａ）に与えられる燃料圧にピストン（３２）が応動してシリンダ（３１）の側壁部に設けられたオーバーフローポート（１１Ｂ）を開閉することにより燃料出口側の燃料の圧力が調整されるように構成されており、シリンダ（３１）の側壁部であってオーバーフローポート（１１Ｂ）よりも受圧ポート（１１Ａ）に近い位置に潤滑用燃料取り出し用の取出しポート（１１Ｃ）が設けられており、調圧動作の開始に先立って潤滑用燃料の取り出しが行われる。【特許請求の範囲】
【請求項１】
供給燃料を加圧供給するためのポンプと、該ポンプから供給される燃料の圧力を所定の圧力に調整するため該ポンプの燃料出口側に設けられた燃料調圧弁とを備えて成る燃料供給装置において、
前記燃料調圧弁がピストンが収容されているシリンダを有し、該ピストンが弾発付勢機構により前記シリンダの受圧ポートに向けて弾発付勢されており、前記ピストンが前記受圧ポートの燃料圧力に応動して前記シリンダの側壁部に設けられたオーバーフローポートを開閉することにより燃料の圧力が調整されるように構成されており、前記シリンダの前記側壁部であって前記オーバーフローポートよりも前記受圧ポートに近い位置に潤滑用燃料取り出し用の取出しポートが設けられていることを特徴とする燃料供給装置。
【請求項２】
前記弾発付勢機構が、単一の弾発付勢部材を具えて成る請求の範囲第１項記載の燃料供給装置。
【請求項３】
前記弾発付勢機構が、直列に配設されたばね定数の異なる複数の弾発付勢部材を具えて成り、異なる複数のピストンストローク特性部分を有するピストンストローク特性を備えている請求の範囲第１項記載の燃料供給装置。
【請求項４】
前記シリンダの側壁部に前記ピストンの背圧を燃料低圧側に逃すための逃し孔が設けられている請求の範囲第１項、第２項又は第３項記載の燃料供給装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】  本発明は、内燃機関に燃料を供給するための燃料供給装置に関する。
【背景技術】  内燃機関に燃料を供給するための燃料供給装置として、コモンレール式の燃料供給装置が近年実用化されている。コモンレール式の燃料供給装置は、燃料タンク内の燃料をフィードポンプ等の低圧燃料ポンプで汲み上げ、その燃料を高圧燃料ポンプにより高圧にしてコモンレール内に蓄え、該コモンレール内の高圧燃料を燃料噴射弁を用いて内燃機関の気筒内へ噴射供給する構成となっている。
このような目的で用いられる高圧燃料ポンプの駆動軸は内燃機関の大きな動力で駆動され、これにより燃料の高圧化が図られるようになっている。高圧燃料ポンプの円滑な動作を確保するため、特開２００２−３２２９６８号公報には、高圧系の燃料ポンプの作動用潤滑油に使用するための燃料を取り入れる通路を備えた燃料室調圧弁を設けた低圧燃料ポンプが開示されている。この開示された構成によれば、燃料室調圧弁が燃料室の圧力を適切な値に保たせるための圧力調整弁として働くとともに、始動時において噴射に十分な圧力が燃料室に生じるまでは潤滑油ラインに燃料が供給されないようにするので、良好な始動性を確保できる。
しかし、この開示された燃料供給装置によると、何等かの理由によって潤滑油ラインの圧力が上昇すると燃料室調圧のピストンに背圧が生じ、これにより該ピストンの動きが阻害されて燃料の調圧動作が予定通り行われず、高圧燃料ポンプへ送給される燃料の圧力が過大になってしまうという問題点を有している。
本発明の目的は、従来技術における上述の問題点を解決することができる燃料供給装置を提供することにある。
本発明の他の目的は、潤滑油のラインに背圧が生じても燃料調圧動作を支障なく行うことができるようにした燃料供給装置を提供することにある。
【発明の開示】
本発明の特徴は、潤滑油のラインを燃料調圧弁のピストンの受圧側に設置することにより、潤滑油のラインに圧力が生じてもピストンの燃料調圧動作に支障を生じさせることがないようにした点にある。燃料調圧弁で必要となる高いピストンのストロークと調圧特性とを満足するスプリング仕様の選択を両立させるため、２種類のスプリングを直列に設置し、二段階のピストンストローク特性をもたせ、これにより潤滑油のラインに生じる圧力によってピストンの燃料調圧のための動作に支障が生じないようにすることができる。
供給燃料を加圧供給するためのポンプと、該ポンプからの供給燃料圧力を所定の圧力に調整するため該ポンプの燃料出口側に設けられた燃料調圧弁とを備えて成る燃料供給装置において、前記燃料調圧弁が、弾発付勢構成によりピストンが受圧ポートに向けて弾発付勢されるようにしてシリンダ内に収容され、前記受圧ポートに与えられる前記燃料出口側の燃料の圧力に前記ピストンが応動して前記シリンダの側壁部に設けられたオーバーフローポートを開閉することにより前記燃料出口側の燃料の圧力が調整されるように構成されている燃料供給装置において、前記シリンダの前記側壁部であって前記オーバーフローポートよりも前記受圧ポートに近い位置に潤滑用燃料取り出し用の取出しポートを設けるようにすることができる。
本発明によれば、ポンプから供給される燃料の調圧動作に支障を生じさせることなしに、潤滑のための燃料を取り出すことができる。
【図面の簡単な説明】  第１図は本発明による燃料供給装置の一実施例を示す構成図である。
第２図は第１図に示した燃料調圧弁の拡大断面図である。
第３図は第２図の燃料調圧弁における燃料圧力とピストンのリフト量との関係を示すグラフである。
第４図は第２図の燃料調圧弁における燃料圧力と各ポートの燃料の流量との間の関係を示すグラフである。
第５図は第２図に示した燃料調圧弁の変形例を示す断面図である。
【発明を実施するための最良の形態】  本発明をより詳細に説述するために、添付の図面に従ってこれを説明する。
第１図は、本発明による燃料供給装置の一実施例を示す構成図である。燃料供給装置１は、コモンレール１０１に高圧燃料を供給する高圧ポンプ１０２に比較的低圧の燃料を供給するための装置であり、燃料タンク２と、燃料タンク２内の燃料Ｆを加圧する低圧ポンプ３とを備えている。
低圧ポンプ３の燃料入口側ポート３Ａと燃料タンク２との間にはフィルタ４を備えた燃料供給路５が設けられており、フィルタ４によってゴミ等が除去された燃料が燃料供給路５を通って燃料タンク２から低圧ポンプ３に送られる構成となっている。符号６で示されるのは、フィルタ交換などにより低圧系のラインに空気が入ってしまった場合に、低圧ポンプ３内に手動で燃料を送り込むために使用される手動ポンプである。
低圧ポンプ３の燃料出口である出口ポート３Ｂと高圧ポンプ１０２の吸入ポート１０２Ａとの間には、低圧ポンプ３から供給される低圧燃料を高圧ポンプ１０２に送給するための燃料送給路７が配設されている。燃料送給路７には、低圧ポンプ３から送り出された燃料中のゴミを除去するためのフィルタ８、及び高圧ポンプ１０２に供給する低圧燃料の流量を制御するため比例電磁弁を用いて構成されている制御弁９が設けられている。制御弁９により流量制御された低圧燃料は、逆止弁１０を介して高圧ポンプ１０２の吸入ポート１０２Ａからそのシリンダ室１０２Ｂ内に供給される。制御弁９は、図示しない電気的制御ユニットにより電気的に制御されて流量を制御する。この結果、コモンレール１０１内のレール圧が所与の目標レール圧となるよう制御される。
制御弁９の燃料入口側の低圧燃料の圧力を所定の値に維持する目的で、燃料送給路７には燃料調圧弁１１が接続されている。第１図に示した燃料供給装置１では、フィルタ８と制御弁９との間の燃料送給路７に、燃料調圧弁１１の受圧ポート１１Ａが配管１２によって接続されている。燃料調圧弁１１は、受圧ポート１１Ａの低圧燃料の圧力が所定レベルを越えた場合にそのオーバーフローポート１１Ｂから低圧燃料をオーバーフローさせ、これにより制御弁９の入口側の低圧燃料の圧力を、略所定の一定圧力に維持させるように動作する構成となっている。オーバーフローポート１１Ｂからのオーバーフロー低圧燃料は、ドレイン配管１３を通って燃料タンク２内に戻される。
燃料調圧弁１１は、さらに、低圧ポンプ３から送られてくる燃料を潤滑油として取り出すための取出しポート１１Ｃを有している。取出しポート１１Ｃから取り出された燃料は、オリフィス１４を備えた潤滑油ライン１５を通って高圧ポンプ１０２のカム室１０２Ｃ内に送られ、この燃料が潤滑油として働くようになっている。なお、潤滑油ライン１５を介して高圧ポンプ１０２に送られる燃料は、カム室１０２Ｃ内の各部材の潤滑油として用いられるのに限定されない。この燃料が他の部位の潤滑油として適宜に供給される構成としてもよいことは勿論である。
以上説明したように、燃料供給装置１によって所定の圧力に調節され、調量された低圧燃料が、高圧ポンプ１０２に送給される。そして、高圧ポンプ１０２のシリンダ室１０２Ｂ内で低圧燃料を加圧して生じた高圧燃料は、高圧ポンプ１０２の吐出ポート１０２Ｄから逆止弁１９及び高圧配管２０を介してコモンレール１０１に送られる。
第２図は、第１図に示した燃料調圧弁１１の拡大断面図である。燃料調圧弁１１はシリンダ３１を有し、シリンダ３１内にはピストン３２が滑動自在に収容されている。シリンダ３１の一端開口部は受圧ポート１１Ａとなっており、受圧ポート１１Ａは配管１２を介して燃料送給路７に接続されている（第１図参照）。ピストン３２は中実の円柱状部材であり、ピストン３２の外周面３２Ａとシリンダ３１の内周面３１Ａとの間は油密状態となっている。シリンダ３１とピストン３２とによって区劃される室３７には、ピストン３２を受圧ポート１１Ａに向けて弾発付勢させるための弾発付勢機構３３が設けられている。
弾発付勢機構３３はばね定数Ｋ１の第１ばね３３Ａとばね定数Ｋ２（＜Ｋ１）の第２ばね３３Ｂとを直列に設けた構成となっている。ここでは、第１ばね３３Ａ、第２ばね３３Ｂとして共にコイルばねが用いられており、第１ばね３３Ａと第２ばね３３Ｂとの間にはスプリングシート３３Ｃが設けられている。
第１ばね３３Ａはピストン３２の内側端面３２Ｂとスプリングシート３３Ｃの一端面３３Ｃａとの間に配設され、スプリングシート３３Ｃを内端面３２Ｂから離反するように弾発付勢している。一方、第２ばね３３Ｂはシリンダ３１の内端面３１Ｂとスプリングシート３３Ｃの他端面３３Ｃｂとの間に配設され、スプリングシート３３Ｃを内側端面３１Ｂから離反するように弾発付勢している。
この結果、ピストン３２は、第１ばね３３Ａと第２ばね３３Ｂとにより受圧ポート１１Ａに向けて弾発付勢されている。受圧ポート１１Ａの近傍にはストッパリング３４が設けられており、受圧ポート１１Ａに与えられる燃料圧が所定値以下の場合には、ピストン３２の受圧面３２Ｃがストッパリング３４に当接しており、ピストン３２は第２図に示す位置に位置決めされる。
弾発付勢機構３３は以上のように構成されているので、ピストン３２は、その受圧面３２Ｃに作用する燃料圧力と弾発付勢機構３３の第１ばね３３Ａ及び第２ばね３３Ｂによるばね力とがつり合った位置に位置決めされる。ばね定数Ｋ１、Ｋ２がＫ１＞Ｋ２となっているので、燃料圧力が増加するにつれ、先ず、主として第２ばね３３Ｂが収縮し、スプリングシート３３Ｃが内端面３１Ｂに設けられているストッパ３５に当接した後、第１ばね３３Ａが収縮することになる。
したがって、受圧ポート１１Ａにおける燃料圧力をＰ、ピストン３２の第２図に示す位置からのリフト量をＬとすると、これらの間の関係は第３図に示されているようになる。スプリングシート３３Ｃがストッパ３５に当接するまでの間は、合成ばね定数がＫ１×Ｋ２／（Ｋ１＋Ｋ２）の特性線（イ）に従い、スプリングシート３３Ｃがストッパ３５に当接した後はばね定数Ｋ２の特性線（ロ）に従い、ピストン３２が動作する。
ピストン３２が受圧ポート１１Ａに与えられる燃料圧力に応じてシリンダ３１内で位置決めされることを利用して制御弁９の燃料入口側の燃料圧の調整及び潤滑油として使用される燃料の取り出しを行うため、シリンダ３１の側壁部には２つのポートが設けられている。一方は、燃料圧の調整のために燃料をオーバーフローさせるためのオーバーフローポート（第１ポート）１１Ｂ、他方は燃料圧が所定レベルに達したならば、少量の燃料を潤滑油ライン１５に取り出すための取出しポート（第２ポート）１１Ｃである。
オーバーフローポート１１Ｂは、受圧ポート１１Ａの燃料圧が所要の調圧すべき目標の値に達したときに配管１２をドレイン配管１３に連通させることができる位置に設けられている。一方、取出しポート１１Ｃは、オーバーフローポート１１Ｂよりも受圧ポート１１Ａ側に設けられており、その位置は、始動後受圧ポート１１Ａの燃料圧力が噴射に充分な圧力となった後、配管１２を潤滑油ライン１５に連通させることができる位置となっている。
燃料調圧弁１１は以上のように構成されているので、始動後、受圧ポート１１Ａにおける燃料圧が上昇することによって、ピストン３２が弾発付勢機構３３の方向に向かって移動し、噴射に充分な圧力に達した後は、ピストン３２の外周面３２Ａにより塞がれていた取出しポート１１Ｃが解放され配管１２から潤滑油ライン１５に燃料が流れはじめる。これが、第４図のＰ＝Ｐ１のタイミングである。取出しポート１１Ｃはオリフィスとして形成されているので、その後、燃料圧が上昇しても、取出しポート１１Ｃを通過する燃料の流量ＱＡは、第４図に示されるように小さな傾きをもって増大するだけである。この結果、Ｐ＞Ｐ１において、潤滑油としての燃料供給量は比較的小さな値に保たれる。
一方、受圧ポート１１Ａの燃料圧力が所定値を超えることによって、ピストン３２の外周面３２Ａにより塞がれていたオーバーフローポート１１Ｂが解放され、配管１２からの燃料をドレイン配管１３に逃がし、受圧ポート１１Ａの燃料圧を低下させる。このようにして燃料圧が低下するとオーバーフローポート１１Ｂは再びピストン３２の外周面３２Ａにより塞がれ、燃料圧が上昇する。このように、ピストン３２が受圧ポート１１Ａの燃料圧力に応動して位置決めされ、オーバーフローポート１１Ｂを開閉することにより、受圧ポート１１Ａの燃料圧が所定レベルになるよう調圧される。なお、室３７内の圧力が、内周面３１Ａと外周面３２Ａとの間の隙間を通って適宜にオーバーフローポート１１Ｂから逃げることができるように両者間の油密状態が設定されているので、ピストン３２に大きな背圧が生じて、その調圧動作に不具合を生じさせることはない。
燃料調圧弁１１は以上のように動作するので、潤滑油ライン１５に何等かの理由で圧力上昇が生じても、受圧ポート１１Ａの燃料圧力の調圧のためのピストン３２の動作には全く影響がなく、低圧ポンプ３から供給される燃料の調圧動作に支障を生じさせることなしに、潤滑のための燃料を取り出すことができる。この結果、燃料調圧弁１１は、潤滑油ライン１５に背圧かかった場合においても制御弁９の燃料入口側の燃料圧の調圧特性に変化を生じさせることがなく、制御弁９において安定した流量制御が実現される。
上記実施例では、燃料調圧弁１１に設けられる弾発付勢機構３３は２つのコイルばねを用いて構成されている。しかし、弾発付勢機構３３はこの構成に限定されるものではなく、弾発付勢機構３３を１つのコイルばねを用いて構成してもよい。
第５図には、１つのコイルばねを用いて弾発付勢機構を構成した燃料調圧弁の構成が示されている。この燃料調圧弁１１１は弾発付勢機構１３３が１つのコイルばね１３３Ａを用いて構成されている点においてのみ第２図に示されている燃料調圧弁１１と異なっており、燃料調圧弁１１１のその他の構成は燃料調圧弁１１と同様である。したがって、燃料調圧弁１１１の各部のうち燃料調圧弁１１の各部に対応する部分には同一の符号を付し、それらの説明を重複して行うことを省略する。
燃料調圧弁１１１においては、ピストン１３２は中空となっており、ピストン１３２の外周壁にあけられた複数の透孔１３２Ａがオーバーフローポート１１Ｂと対向したときに配管１２内の燃料圧がオーバーフローポート１１Ｂから逃げて調圧動作が行われる。また、シリンダ３１の室３７には、ピストン１３２の外周径より太径で逃し孔１１Ｄが設けられている太径部室３７Ａが形成されており、太径部室３７Ａの内周壁とピストン１３２の外周壁との間には常に空間が形成される構成となっている。このため、ピストン１３２の外周壁がその動作中に逃し孔１１Ｄを塞ぐことがなく、室３７内の圧力を逃し孔１１Ｄを介して常に燃料低圧部に逃すことができ、ピストン１３２にその動作を邪魔する背圧が作用することがない。符号１３５で示されるのはシリンダ３１の一端を塞ぐためのボール部材である。
【産業上の利用可能性】  本発明によれば、燃料の調圧と潤滑燃料の取出しとを円滑に行うことができ、燃料供給装置の改善に役立つ。
【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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【国際調査報告】
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