JP2009197675A - 燃料噴射装置 - Google Patents

Abstract

【課題】主燃料経路からのエアの排出性能を向上させる。
【解決手段】フィードポンプから吐出された燃料を高圧ポンプを介してインジェクタに導く主燃料経路１１１、１１２と、フィードポンプから吐出された燃料の一部を燃料タンクに戻す戻し燃料経路１３０とを備える燃料噴射装置において、主燃料経路のうちフィードポンプと高圧ポンプとの間に分離器３６を配置し、エアが混入した燃料に分離器３６内で旋回運動を与えることにより、エアと燃料を分離させる。その際、エアは燃料よりも比重が小さいため分離器３６内の空間３６０、３６１の径方向中心部付近に集まる。そこで、分離器３６内の空間３６０、３６１の径方向中心部に戻し燃料経路１３０を開口させる。
【選択図】図２

Description

本発明は、内燃機関の燃焼室内へ燃料を噴射する燃料噴射装置に関する。

ディーゼルエンジン用の畜圧式燃料噴射装置は、高圧燃料を蓄えるコモンレール、コモンレールへ高圧燃料を圧送する高圧ポンプ、燃料タンクから高圧ポンプへ燃料を供給するフィードポンプ、コモンレールに蓄えられた高圧燃料を内燃機関の燃焼室内へ噴射するインジェクタ等を備えている（例えば、特許文献１参照）。さらに、特許文献１に開示された燃料噴射装置は、フィードポンプから吐出された燃料の一部を、ハウジングに形成されたカム室を介して燃料タンクに戻すようにしている。
特開２００６−２０７４９９号公報

燃料噴射装置は、フィードポンプから吐出された燃料を高圧ポンプを介してインジェクタに導く主燃料経路中にエアが混入すると、噴射精度が低下したり、あるいはキャビテーションエロージョンにより耐久性が低下するという問題が発生する。そして、特許文献１に開示された燃料噴射装置のように、フィードポンプから吐出された燃料の一部を燃料タンクに戻す場合には、燃料とともに一部のエアが燃料タンクに戻されてエアが主燃料経路から排出されるものの、大部分のエアは主燃料経路から排出されない。

本発明は上記点に鑑みて、主燃料経路からのエアの排出性能を向上させることを目的とする。

上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明では、燃料を溜めておく燃料タンク（３０）と、燃料タンク（３０）から燃料を汲み上げて吐出するフィードポンプ（３２）と、フィードポンプ（３２）から吐出された燃料をさらに加圧して圧送する高圧ポンプ（３３）と、高圧ポンプ（３３）から圧送された燃料を内燃機関の燃焼室内へ噴射するインジェクタ（２）と、フィードポンプ（３２）から吐出された燃料を高圧ポンプ（３３）を介してインジェクタ（２）に導く主燃料経路（１１０〜１１４）と、主燃料経路（１１０〜１１４）のうちフィードポンプ（３２）と高圧ポンプ（３３）との間に配置されるとともに、内部の空間（３６０、３６１）に流入する燃料に旋回運動を与えてエアが混入した燃料をエアと燃料とに分離し、エアを空間（３６０、３６１）の径方向中心部に集め、燃料を空間（３６０、３６１）の外周側に集める分離器（３６）と、空間（３６０、３６１）の軸方向端部で且つ空間（３６０、３６１）の径方向中心部に開口し、空間（３６０、３６１）に流入した燃料の一部を燃料タンク（３０）に戻す戻し燃料経路（１３０、１３２）とを備えることを特徴とする。

これによると、エアが混入した燃料に分離器（３６）内で旋回運動を与えることにより、エアと燃料が分離される。エアは燃料よりも比重が小さいため分離器（３６）内の空間（３６０、３６１）の径方向中心部付近に集まる。したがって、分離器（３６）内の空間（３６０、３６１）の径方向中心部に開口させた戻し燃料経路（１３０、１３２）を介して多くのエアが主燃料経路（１１０〜１１４）外に排出され、主燃料経路（１１０〜１１４）からのエアの排出性能が向上する。

請求項２に記載の発明では、請求項１に記載の燃料噴射装置において、空間（３６０、３６１）は、円柱状の空間（３６０）と、円柱状の空間（３６０）から遠ざかるのに伴って径が小さくなる円錐状の空間（３６１）とを備え、フィードポンプ（３２）から延びる主燃料経路（１１１）は、円柱状の空間（３６０）に開口し、高圧ポンプ（３３）に至る主燃料経路（１１２）は、円錐状の空間（３６１）に開口し、戻し燃料経路（１３０、１３２）は、円柱状の空間（３６０）の軸方向端部で且つ円柱状の空間（３６０）の径方向中心部に開口していることを特徴とする。

これによると、円錐状の空間（３６１）内では、円柱状の空間（３６０）から遠ざかるのに伴って圧力が高くなる。そして、エアは圧力が高い部位には流れにくく、一方、エアは圧力が低い部位、すなわち、円柱状の空間（３６０）側に流れ易いため、円柱状の空間（３６０）の軸方向端部で且つ円柱状の空間（３６０）の径方向中心部に開口させた戻し燃料経路（１３０、１３２）を介してより多くのエアが主燃料経路（１１０〜１１４）外に排出され、主燃料経路（１１０〜１１４）からのエアの排出性能がさらに向上する。

請求項５に記載の発明では、請求項１ないし４のいずれか１つに記載の燃料噴射装置において、主燃料経路（１１０〜１１４）のうちフィードポンプ（３２）と高圧ポンプ（３３）との間から分岐してフィードポンプ（３２）の上流側に接続された調圧燃料経路（１４０）と、調圧燃料経路（１４０）に配置され、主燃料経路（１１０〜１１４）の燃料圧力に応じて調圧燃料経路（１４０）の通路面積を制御して主燃料経路（１１０〜１１４）の燃料圧力を調整する調圧弁（３５）とを備え、分離器（３６）は、調圧燃料経路（１４０）の分岐部よりも上流側に配置されていることを特徴とする。

これによると、分離器（３６）が調圧燃料経路（１４０）の分岐部よりも下流側に配置されている場合よりも分離器（３６）を通過する燃料の流量が多いため、戻し燃料経路（１３０）を介してより多くのエアが主燃料経路（１１０〜１１４）外に排出され、主燃料経路（１１０〜１１４）からのエアの排出性能がさらに向上する。

請求項８に記載の発明では、請求項６または７に記載の燃料噴射装置において、高圧ポンプ（３３）およびフィードポンプ（３２）は、共通の本体ハウジング（３７）に収容されて集合体とされ、燃料フィルタ（３１）は、本体ハウジング（３７）の外部に配置され、分離器（３６）は、燃料フィルタ（３１）に組み込まれていることを特徴とする。

これによると、高圧ポンプ（３３）やフィードポンプ（３２）が収容された本体ハウジング（３７）に分離器（３６）を組み込む場合よりも、分離器（３６）の搭載スペースの確保が容易である。

なお、特許請求の範囲およびこの欄で記載した各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものである。

以下、本発明の実施形態について図に基づいて説明する。なお、以下の各実施形態相互において、互いに同一もしくは均等である部分には、図中、同一符号を付してある。

（第１実施形態）
本発明の第１実施形態について説明する。図１は第１実施形態に係る燃料噴射装置の全体構成図である。

この燃料噴射装置は、高圧燃料を蓄えるコモンレール１、コモンレール１内の高圧燃料を車両用ディーゼルエンジンの各燃焼室に噴射するインジェクタ２、コモンレール１に高圧燃料を供給する燃料供給装置３を備えて構成されている。

コモンレール１は、燃料供給装置３より供給された高圧燃料を目標レール圧に保持して蓄える畜圧手段である。なお、目標レール圧は、例えば、アクセル開度信号、エンジン回転数信号といったディーゼルエンジンの運転状態に基づいて、図示しない制御装置（以下、ＥＣＵという。）によって決定される。

さらに、コモンレール１には、コモンレール１内の燃料圧力が予め定めた上限値を超えたときに開弁してコモンレール１の燃料圧力を逃がすプレッシャリミッタ１ａが取り付けられている。プレッシャリミッタ１ａより流出した燃料は、高圧系戻し燃料経路１００を介して、燃料供給装置３の燃料タンク３０に戻される。

インジェクタ２は、高圧燃料をディーゼルエンジンの燃焼室に噴射する燃料噴射手段である。インジェクタ２には、コモンレール１の高圧燃料が主燃料経路１１０を介して供給され、コモンレール１から供給された燃料のうち噴射されない余剰燃料は、高圧系戻し燃料経路１０１を介して燃料タンク３０へ戻される。なお、このインジェクタ２はＥＣＵに接続されており、ＥＣＵの制御信号によって、燃料の噴射時期および噴射量が制御される。

燃料供給装置３は、燃料を溜めておく燃料タンク３０、燃料を濾過する燃料フィルタ３１、燃料タンク３０から燃料を汲み上げるフィードポンプ３２、フィードポンプ３２から供給される燃料を加圧してコモンレール１へ圧送する高圧ポンプ３３、フィードポンプ３２から高圧ポンプ３３へ供給される燃料流量を調整する吸入調量弁３４、フィードポンプ３２から高圧ポンプ３３へ供給される燃料の圧力を調整する調圧弁３５、エアが混入した燃料に旋回運動を与えることによりエアと燃料を分離する分離器３６等を有して構成される。

また、燃料供給装置３は、フィードポンプ３２、高圧ポンプ３３、吸入調量弁３４、調圧弁３５、および分離器３６が、共通の本体ハウジングに収容されて集合体となっている。燃料タンク３０および燃料フィルタ３１は、本体ハウジングの外部に配置されている。

燃料タンク３０とフィードポンプ３２は、吸入燃料経路１２０を介して接続されており、この吸入燃料経路１２０に燃料フィルタ３１が配置されている。

フィードポンプ３２は、吸入燃料経路１２０を介して燃料タンク３０から汲み上げた燃料を高圧ポンプ３３に供給するものである。本実施形態では、フィードポンプ３２として内接歯車ポンプであるトロコイドポンプを採用しており、高圧ポンプ３３のカム軸３３０に連結され、このカム軸３３０から回転駆動力が伝達される。

フィードポンプ３２の下流側には、主燃料経路１１１を介して分離器３６（詳細後述）が接続されている。分離器３６は、２つの出口を有し、一方の出口は戻し燃料経路１３０を介して高圧ポンプ３３のカム室３３１に接続され、このカム室３３１は戻し燃料経路１３１を介して燃料タンク３０に接続されている。分離器３６の他方の出口は主燃料経路１１２を介して吸入調量弁３４に接続されている。

吸入調量弁３４は、弁開度を連続的に変更可能に構成されたリニアソレノイド式の電磁弁であって、ディーゼルエンジンの運転状態に基づいてＥＣＵから出力される制御信号によって弁開度が制御される。

フィードポンプ３２と分離器３６とを接続する主燃料経路１１１から分岐した調圧燃料経路１４０は、フィードポンプ３２の上流側に接続されており、この調圧燃料経路１４０には、調圧弁３５が配置されている。

調圧弁３５は、燃料通路開度を調整する弁体部、弁体部を閉弁させるように付勢するバネ手段等を有して構成され、機械的機構によってフィードポンプ３２と分離器３６間の燃料の圧力を一定圧に制御するものである。

吸入調量弁３４の下流側には、主燃料経路１１３を介して高圧ポンプ３３が接続されている。高圧ポンプ３３は、図１の一点鎖線の枠内に示すように、ディーゼルエンジンに駆動されて回転するカム軸３３０や、シリンダの内部を往復運動して燃料を加圧する加圧手段としてのプランジャ３３２等を有して構成される。

カム軸３３０には、カム軸３３０の回転運動を直線運動に変換してプランジャ３３２に伝達するカム３３３が連結されている。

シリンダの内部には、プランジャ３３２の往復運動に応じて容積変化する加圧室３３４が形成されている。この加圧室３３４には、主燃料経路１１３を介して燃料が供給されるようになっている。主燃料経路１１３には、加圧室３３４に燃料が吸入される際に開弁する吸入弁３３５が配置されている。また、加圧室３３４は、主燃料経路１１４を介してコモンレール１に接続されている。この主燃料経路１１４には、加圧室３３４より燃料が吐出される際に開弁する吐出弁３３６が配置されている。

カム３３３は本体ハウジングに形成されたカム室３３１に配置されており、前述の戻し燃料経路１３０を介してカム室３３１へ導かれる燃料は、カム３３３とプランジャ３３２とが摺動する部位に対して潤滑油として作用する。戻し燃料経路１３０には、カム室３３１へ供給される燃料の流量を適宜に設定するためのオリフィス３３７が配置されている。

次に、分離器３６について説明する。図２（ａ）は分離器３６を模式的に示す正面図、図２（ｂ）は図２（ａ）の左側面図である。

図２に示すように、分離器３６は、円柱状の第１空間３６０と、円錐状の第２空間３６１とを備えている。第１空間３６０と第２空間３６１は、同軸に配置されている。また、第１空間３６０と第２空間３６１は、隣接して配置されており、その際、第２空間３６１は、第１空間３６０から遠ざかるのに伴って径が小さくなるようにして配置されている。

フィードポンプ３２（図１参照）から延びる主燃料経路１１１は、第１空間３６０の外周側で、且つ反第２空間側の端部に近い位置に開口している。この主燃料経路１１１における第１空間３６０に開口する部位の向きは、第１空間３６０の軸から径方向にずれており、これにより主燃料経路１１１から第１空間３６０に流入する燃料に旋回運動を与えるようになっている。

吸入調量弁３４（図１参照）に至る主燃料経路１１２は、第２空間３６１の外周側で、且つ反第１空間側の端部に近い位置に開口している。この主燃料経路１１２における第２空間３６１に開口する部位の向きは、第２空間３６１の軸から径方向にずれている。

高圧ポンプ３３のカム室３３１（図１参照）に至る戻し燃料経路１３０は、第１空間３６０における反第２空間側の端部で、且つ第１空間３６０の径方向中心部に開口している。

図３は分離器３６の具体的な構成を示す断面図である。図３に示すように、分離器３６は、本体ハウジング３７に形成された円柱状の孔３７１内にプラグ３６２が挿入されて構成されている。プラグ３６２は、本体ハウジング３７に対して圧入または螺合されている。因みに、本体ハウジング３７には、図１に示すフィードポンプ３２、高圧ポンプ３３、吸入調量弁３４、および調圧弁３５も収容されている。

円柱状の孔３７１のうち、プラグ３６２が侵入していない部位が第１空間３６０となっている。第２空間３６１はプラグ３６２内に形成されている。プラグ３６２には、第２空間３６１とプラグ３６２の外周部とを連通する連通孔３６３が形成されており、第２空間３６１は連通孔３６３を介して、吸入調量弁３４（図１参照）に至る主燃料経路１１２に接続されている。なお、連通孔３６３は、吸入調量弁３４に至る主燃料経路１１２の一部をなしている。

次に、上記構成になる本実施形態装置の作動を説明する。まず、ディーゼルエンジンの作動に伴って高圧ポンプ３３のカム軸３３０が回転する。前述の如く、カム軸３３０にはフィードポンプ３２が連結されているので、カム軸３３０からフィードポンプ３２へ回転駆動力が伝達される。

この駆動力によってフィードポンプ３２が駆動され、フィードポンプ３２は、吸入燃料経路１２０を介して燃料タンク３０から燃料を汲み上げる。そして、フィードポンプ３２から圧送された燃料は、主燃料経路１１１、１１２を介して吸入調量弁３４へ流入する。

吸入調量弁３４の弁開度は、ＥＣＵから出力された制御信号によって制御されているので、ディーゼルエンジンの作動に必要十分な流量の燃料が、主燃料経路１１３を介して高圧ポンプ３３へ流入する。

さらに、カム軸３３０とともにカム３３３が回転すると、高圧ポンプ３３のプランジャ３３２が往復運動する。この往復運動によってプランジャ３３２がシリンダの内部をカム軸３３０側へ移動すると、加圧室３３４の容積が拡大して加圧室３３４の圧力が低下する。これにより、吸入弁３３５が開弁して吸入調量弁３４下流側の燃料が加圧室３３４に吸入される。

また、プランジャ３３２がシリンダの内部を反カム軸側へ移動すると、加圧室３３４の容積が縮小して加圧室３３４に吸入された燃料が加圧される。加圧された燃料の圧力が吐出弁３３６の開弁圧を超えると、吐出弁３３６が開弁して、加圧室３３４の燃料が主燃料経路１１４を介してコモンレール１へ圧送される。

これにより、コモンレール１に高圧燃料が蓄えられる。そして、コモンレール１に蓄えられた高圧燃料は、ＥＣＵの制御信号によって駆動されるインジェクタ２からディーゼルエンジンの各燃焼室に噴射される。

ここで、燃料タンク３０等から燃料中にエアが混入した場合、以下のようにしてエアが主燃料経路１１０〜１１４外に排出される。

すなわち、フィードポンプ３２から吐出された燃料は、分離器３６の第１空間３６０に流入する際に旋回運動が与えられ、エアと燃料が分離される。この際、エアよりも比重が大きい燃料は、分離器３６内の空間の外周側に集まり、燃料よりも比重が小さいエアは、分離器３６内の空間の径方向中心部付近に集まる。また、第２空間３６１内では、第１空間３６０から遠ざかるのに伴って圧力が高くなるため、エアは圧力が低い第１空間３６０側に集まる。したがって、第１空間３６０の径方向中心部付近にエアが集まりやすい。

そして、第１空間３６０の径方向中心部付近に集まったエア混入率の高い燃料は、戻し燃料経路１３０、１３１を介して燃料タンク３０に戻され、多くのエアが主燃料経路１１０〜１１４外に排出される。

一方、第２空間３６１側に流れたエア混入率の低い燃料は、主燃料経路１１２を介して吸入調量弁３４に供給される。このように、主燃料経路１１０〜１１４にはエア混入率の低い燃料が供給されるため、噴射精度の低下や、キャビテーションエロージョンによる耐久性の低下が、防止ないしは抑制される。

（第１実施形態の変形例）
上記実施形態において、図４に示す第１変形例のように、分離器３６を、調圧燃料経路１４０の分岐部よりも上流側に配置してもよい。これによると、分離器３６が調圧燃料経路１４０の分岐部よりも下流側に配置されている場合よりも分離器３６を通過する燃料の流量が多いため、戻し燃料経路１３０、１３１を介してより多くのエアが主燃料経路１１０〜１１４外に排出され、主燃料経路１１０〜１１４からのエアの排出性能がさらに向上する。

また、図５に示す第２変形例では、戻し燃料経路１３０の一部をなすパイプ３６４を本体ハウジング３７に圧入し、パイプ３６４の開口端部を第１空間３６０内に位置させている。より詳細には、パイプ３６４の開口端部を、第１空間３６０内においてエアが集まりやすい部位に位置させている。これによると、戻し燃料経路１３０、１３１を介してより多くのエアが主燃料経路１１０〜１１４外に排出され、主燃料経路１１０〜１１４からのエアの排出性能がさらに向上する。

また、図６に示す第３変形例では、分離器３６内において、フィードポンプ３２（図１参照）から延びる主燃料経路１１１の開口部と、プラグ３６２の連通孔３６３との間に、フィルタ３６５を配置している。これによると、連通孔３６３側へのエアの移動がフィルタ３６５によって阻止されるため、吸入調量弁３４（図１参照）に供給される燃料のエア混入率がさらに低くなる。

また、図７に示す第４変形例では、第１空間３６０および第２空間３６１をプラグ３６２内に形成している。プラグ３６２には、第１空間３６０とプラグ３６２の外周部とを連通する連通孔３６６が形成されており、第１空間３６０は連通孔３６６を介して、フィードポンプ３２から延びる主燃料経路１１１に接続されている。なお、連通孔３６６は、フィードポンプ３２（図１参照）から延びる主燃料経路１１１の一部をなしている。この場合、フィードポンプ３２から延びる主燃料経路１１１の向きは、本体ハウジング３７の孔３７１の軸に直交させることができるため、その主燃料経路１１１における孔３７１に開口する部位に、バリが発生しにくい。

（第２実施形態）
本発明の第２実施形態について説明する。図８は第２実施形態に係る燃料噴射装置の全体構成図、図９は燃料フィルタ３１の要部の構成を示す断面図である。本実施形態は、燃料供給装置３の構成、および分離器３６の配置位置が、第１実施形態と異なっている。

図８に示すように、吸入燃料経路１２０には、燃料タンク３０より吸入された燃料を濾過して異物を除去するプレフィルタ３８、および、車両の組立時等に燃料経路内のエア抜きを行うために手動操作により燃料タンク３０から燃料を汲み上げて圧送するプライミングポンプ３９が配置されている。さらに、吸入燃料経路１２０のうちフィードポンプ３２の入口側には、プレフィルタ３８以降の燃料経路内で燃料に混入した異物を除去するゴーズフィルタ４０が設けられている。

フィードポンプ３２の下流側には、主燃料経路１１１を介して分離器３６が接続されている。さらに、分離器３６の下流側に燃料フィルタ３１が配置されている。燃料フィルタ３１は、主燃料経路１１２を介して吸入調量弁３４に接続されている。また、燃料フィルタ３１は、戻し燃料経路１３２を介して燃料タンク３０に接続されている。

この戻し燃料経路１３２には、主燃料経路の燃料圧力（より詳細には、燃料フィルタ３１に作用する燃料圧力）が所定圧以上になったときに戻し燃料経路１３２を開くリリーフ弁４１が配置されている。このリリーフ弁４１が開弁すると、フィードポンプ３２より吐出された燃料の一部が、戻し燃料経路１３２を介して燃料タンク３０へ戻される。

なお、本実施形態では、リリーフ弁４１が開弁する予め定めた値として、エンジン始動時におけるフィードポンプ３２の吐出圧以上で、且つエンジンのアイドリング時におけるフィードポンプ３２の吐出圧未満の値を設定している。これにより、リリーフ弁４１はエンジン始動後には常時開弁してエア抜きが行われる。

また、燃料フィルタ３１には、フィードポンプ３２からの吐出圧力を作用させることができるので、燃料フィルタ３１は、プレフィルタ３８およびゴーズフィルタ４０よりも目の細かい濾過性能の高いフィルタを採用できる。従って、燃料フィルタ３１は、プレフィルタ３８やゴーズフィルタ４０で除去できない小さな異物や水分等を取り除くことができる。

さらに、フィードポンプ３２と燃料フィルタ３１との間と、プライミングポンプとフィードポンプ３２との間は、リターン燃料経路１５０にて接続されている。このリターン燃料経路１５０には、リターン燃料経路１５０を通過してフィードポンプ３２上流側に戻る燃料流量を調整するリターン弁４２が配置されている。

リターン弁４２は、燃料通路開度を調整する弁体部、弁体部を閉弁させるように付勢するバネ手段等を有して構成され、機械的機構によってフィードポンプ３２の下流側の燃料圧力が予め定めた値になるように調整する圧力制御弁である。そして、このリターン弁４２の作用によって、フィードポンプ３２からの過大な燃料圧力が燃料フィルタ３１に作用することを防止できる。

燃料フィルタ３１から吸入調量弁３４へ至る主燃料経路１１２には、燃料フィルタ３１を通過する燃料の流量を適宜に設定するためのオリフィス４３が配置されている。

燃料フィルタ３１から吸入調量弁３４へ至る主燃料経路１１２のうち、オリフィス４３の下流側かつ吸入調量弁３４の上流側の部位から、調圧燃料経路１４０が分岐されている。そして、調圧燃料経路１４０に調圧弁３５が配置されている。

調圧燃料経路１４０のうち、主燃料経路１１２と調圧弁３５との間から、戻し燃料経路１３０が分岐されている。そして、この戻し燃料経路１３０は高圧ポンプ３３のカム室３３１に接続されている。

吸入調量弁３４から高圧ポンプ３３に至る主燃料経路１１３から、余剰燃料戻し経路１６０が分岐されている。この余剰燃料戻し経路１６０は、吸入燃料経路１２０のうちプレフィルタ３８の下流側かつゴーズフィルタ４０の上流側の部位に、接続されている。そして、例えば吸入調量弁３４が閉弁状態のときに、吸入調量弁３４の下流側の余剰燃料を余剰燃料戻し経路１６０を介してフィードポンプ３２上流側へ戻すことができる。この余剰燃料戻し経路１６０には、余剰燃料戻し経路１６０を通過する燃料の流量を適宜に設定するためのオリフィス４４が配置されている。

高圧ポンプ３３は、プランジャ３３２、吸入弁３３５、および吐出弁３３６が、それぞれ２個設けられている。具体的には、２個のプランジャ３３２がカム軸３３１の径方向に対向して配置され、燃料の吸入および圧送を交互に行うようになっている。

吸入燃料経路１２０のうち、プレフィルタ３８の下流側かつゴーズフィルタ４０の上流側には、プライミングポンプ３９によって汲み上げられた燃料をフィードポンプ３２の下流側へ送るためのバイパス燃料経路１７０が接続されている。このバイパス燃料経路１７０には、燃料の逆流を防止する逆止弁４５が配置されている。

燃料供給装置３は、フィードポンプ３２、高圧ポンプ３３、吸入調量弁３４、調圧弁３５、ゴーズフィルタ４０、リターン弁４２、およびオリフィス４３、４４が、共通の本体ハウジングに収容されて集合体となっている。

また、燃料供給装置３のうち、燃料タンク３０、燃料フィルタ３１、分離器３６、プレフィルタ３８、プライミングポンプ３９、リリーフ弁４１、および逆止弁４５は、本体ハウジングの外部に配置されている。

さらに、分離器３６およびリリーフ弁４１は、燃料フィルタ３１に組み込まれている。すなわち、図９に示すように、分離器３６は、燃料フィルタ３１のハウジング３１０に形成された円柱状の孔３１１内にプラグ３６２が挿入されて構成されている。プラグ３６２は、フィルタハウジング３１０に対して圧入または螺合されている。

リリーフ弁４１は、フィルタハウジング３１０に形成された円柱状の孔３１２内に有底円筒状のスリーブ４１０が挿入されている。スリーブ４１０は、フィルタハウジング３１０に対して圧入または螺合されている。スリーブ４１０内には、戻し燃料経路１３２を開閉する弁体４１１と、この弁体４１１を閉弁向きに付勢するばね４１２が配置されている。

本実施形態の装置では、フィードポンプ３２から吐出された燃料は、分離器３６の第１空間３６０に流入する際に旋回運動が与えられ、エアと燃料が分離される。この際、燃料は分離器３６内の空間の外周側に集まりやすく、エアは第１空間３６０の径方向中心部付近に集まりやすい。

そして、第１空間３６０の径方向中心部付近に集まったエア混入率の高い燃料は、リリーフ弁４１の開弁時に戻し燃料経路１３２を介して燃料タンク３０に戻され、多くのエアが主燃料経路１１０〜１１４外に排出される。

一方、第２空間３６１側に流れたエア混入率の低い燃料は、主燃料経路１１２を介して、燃料フィルタ３１内におけるフィルタエレメントが収容された室に流入し、フィルタエレメントにて濾過された後に吸入調量弁３４に供給される。

本実施形態の燃料供給装置３のように、分離器３６を燃料フィルタ３１に組み込む場合は、フィードポンプ３２や高圧ポンプ３３等が収容された本体ハウジングに分離器３６を組み込む場合よりも、分離器３６の搭載スペースの確保が容易である。

なお、本実施形態では、分離器３６の下流側に燃料フィルタ３１を配置したが、図１０に示す変形例のように、燃料フィルタ３１は、フィードポンプ３２と分離器３６との間に配置してもよい。

（他の実施形態）
上記各実施形態では、分離器３６として、円柱状の第１空間３６０と円錐状の第２空間３６１とを備えるものを用いたが、円柱状の空間のみを備える分離器を用いてもよいし、円錐状の空間のみを備える分離器を用いてもよい。

本発明の第１実施形態に係る燃料噴射装置の全体構成図である。 （ａ）は図１の分離器３６を模式的に示す正面図、（ｂ）は（ａ）の左側面図である。 図１の分離器３６の具体的な構成を示す断面図である。 第１実施形態の第１変形例を示す燃料噴射装置の全体構成図である。 第１実施形態の第２変形例を示す分離器３６の断面図である。 第１実施形態の第３変形例を示す分離器３６の断面図である。 第１実施形態の第４変形例を示す分離器３６の断面図である。 本発明の第２実施形態に係る燃料噴射装置の全体構成図である。 図８の燃料フィルタ３１の要部の構成を示す断面図である。 第２実施形態に係る燃料噴射装置の変形例を示す全体構成図である。

符号の説明

２ インジェクタ
３０ 燃料タンク
３２ フィードポンプ
３６ 分離器
１１０〜１１４ 主燃料経路
１３０〜１３２ 戻し燃料経路
３６０ 円柱状の空間
３６１ 円錐状の空間

Claims (8)

1. 燃料を溜めておく燃料タンク（３０）と、
   前記燃料タンク（３０）から燃料を汲み上げて吐出するフィードポンプ（３２）と、
   前記フィードポンプ（３２）から吐出された燃料をさらに加圧して圧送する高圧ポンプ（３３）と、
   前記高圧ポンプ（３３）から圧送された燃料を内燃機関の燃焼室内へ噴射するインジェクタ（２）と、
   前記フィードポンプ（３２）から吐出された燃料を前記高圧ポンプ（３３）を介して前記インジェクタ（２）に導く主燃料経路（１１０〜１１４）と、
   前記主燃料経路（１１０〜１１４）のうち前記フィードポンプ（３２）と前記高圧ポンプ（３３）との間に配置されるとともに、内部の空間（３６０、３６１）に流入する燃料に旋回運動を与えてエアが混入した燃料をエアと燃料とに分離し、エアを前記空間（３６０、３６１）の径方向中心部に集め、燃料を前記空間（３６０、３６１）の外周側に集める分離器（３６）と、
   前記空間（３６０、３６１）の軸方向端部で且つ前記空間（３６０、３６１）の径方向中心部に開口し、前記空間（３６０、３６１）に流入した燃料の一部を前記燃料タンク（３０）に戻す戻し燃料経路（１３０、１３２）とを備えることを特徴とする燃料噴射装置。
2. 前記空間（３６０、３６１）は、円柱状の空間（３６０）と、前記円柱状の空間（３６０）から遠ざかるのに伴って径が小さくなる円錐状の空間（３６１）とを備え、
   前記フィードポンプ（３２）から延びる前記主燃料経路（１１１）は、前記円柱状の空間（３６０）に開口し、
   前記高圧ポンプ（３３）に至る前記主燃料経路（１１２）は、前記円錐状の空間（３６１）に開口し、
   前記戻し燃料経路（１３０、１３２）は、前記円柱状の空間（３６０）の軸方向端部で且つ前記円柱状の空間（３６０）の径方向中心部に開口していることを特徴とする請求項１に記載の燃料噴射装置。
3. 前記高圧ポンプ（３３）を収容する本体ハウジング（３７）を備え、
   前記高圧ポンプ（３３）は、燃料を加圧する加圧手段（３３２）と、前記内燃機関に駆動されるカム軸（３３０）と、前記カム軸（３３０）の回転に伴って前記加圧手段（３３２）を駆動するカム（３３３）とを備え、
   前記本体ハウジング（３７）には、前記カム（３３３）を収容するカム室（３３１）が形成され、
   前記戻し燃料経路（１３０）は、前記カム室（３３１）を経由して前記燃料タンク（３０）に接続されていることを特徴とする請求項１または２に記載の燃料噴射装置。
4. 前記分離器（３６）は、前記本体ハウジング（３７）に組み込まれていることを特徴とする請求項３に記載の燃料噴射装置。
5. 前記主燃料経路（１１０〜１１４）のうち前記フィードポンプ（３２）と前記高圧ポンプ（３３）との間から分岐して前記フィードポンプ（３２）の上流側に接続された調圧燃料経路（１４０）と、
   前記調圧燃料経路（１４０）に配置され、前記主燃料経路（１１０〜１１４）の燃料圧力に応じて前記調圧燃料経路（１４０）の通路面積を制御して前記主燃料経路（１１０〜１１４）の燃料圧力を調整する調圧弁（３５）とを備え、
   前記分離器（３６）は、前記調圧燃料経路（１４０）の分岐部よりも上流側に配置されていることを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１つに記載の燃料噴射装置。
6. 燃料を濾過する燃料フィルタ（３１）を備え、
   前記燃料フィルタ（３１）は、前記主燃料経路（１１０〜１１４）のうち前記フィードポンプ（３２）から前記高圧ポンプ（３３）に至る間に配置され、
   前記戻し燃料経路（１３２）は前記燃料タンク（３０）に接続されていることを特徴とする請求項１または２に記載の燃料噴射装置。
7. 前記戻し燃料経路（１３２）に配置されて、前記主燃料経路（１１０〜１１４）の燃料圧力が所定圧以上になったときに前記戻し燃料経路（１３２）を開くリリーフ弁（４１）を備えることを特徴とする請求項６に記載の燃料供給装置。
8. 前記高圧ポンプ（３３）および前記フィードポンプ（３２）は、共通の本体ハウジング（３７）に収容されて集合体とされ、
   前記燃料フィルタ（３１）は、前記本体ハウジング（３７）の外部に配置され、
   前記分離器（３６）は、前記燃料フィルタ（３１）に組み込まれていることを特徴とする請求項６または７に記載の燃料噴射装置。

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