JP2009257200A - 燃料供給装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】小型で、低コストの燃料供給装置を提供すること。
【解決手段】燃料タンク２からの燃料Ｆをフィードポンプ３によって加圧して出力するように構成された燃料供給装置１において、フィードポンプ３に、燃料出口側ポート３Ｂに接続された第１ポート３０Ａと燃料入口側ポート３Ａに接続された第２及び第３ポート３０Ｂ，３０Ｃとを具えたシリンダ本体３１を有する弁装置３０を併設し、シリンダ本体３１内に設けられたピストン弁部材３２とばね部材３３とによって、第１ポート３０Ａの燃料圧力に応じて第２ポート３０Ｂを開閉して燃料出口側ポート３Ｂの圧力調整を行い、ピストン弁部材３２内に設けられた逆止弁機構３４によって第３ポート３０Ｃの燃料圧力が第１ポート３０Ａの燃料圧力より大きくなった場合に第３ポート３０Ｃの燃料圧力を第１ポート３０Ａに逃すようにした。
【選択図】図２

Description

本発明は、燃料噴射装置のための燃料供給装置に関する。
例えば、内燃機関用のコモンレール式燃料噴射装置は、燃料タンク内の燃料をフィードポンプによって高圧ポンプに圧送するための燃料供給装置を備えている。このような目的で用いられている燃料供給装置のフィードポンプには、例えば特許文献１、２に記載されているように、通常、圧送側に許容外の高圧が生じた際インテーク側に燃料を戻す安全弁を配設すると共に、プライミングポンプ等により燃料が供給された際この燃料がフィードポンプを迂回するようにするためのバイパス弁を配設している。
特開平１１−８２２１３号公報 特開平１１−２８０６０４号公報
燃料供給装置のフィードポンプにこれらの弁装置を設けようとすると、上述した従来技術では、これらの弁装置は各々フィードポンプのインテーク側とアウトレット側とを結ぶ通路に設置される必要があるため、製品の寸法、形状面で設計上の制約を受けることとなり、設計の自由度が小さくなってコストの低減を阻害する一要因となっていた。
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。
上記課題を解決するための本発明の特徴は、燃料タンクからの燃料をフィードポンプによって加圧して出力するように構成された燃料供給装置において、前記フィードポンプの燃料入口側ポートと燃料出口側ポートとに接続されている弁装置を備えており、該弁装置が、前記燃料出口側ポートに接続された第１ポートと前記燃料入口側ポートに接続された第２及び第３ポートとを有するシリンダ本体と、該シリンダ本体内に前記第１ポートの燃料圧を受圧すると共に前記第２ポートを開閉できるように収容されたピストン弁部材と、該ピストン弁部材が前記第１ポートの燃料圧力に応じて前記第２ポートを開閉できるよう該ピストン弁部材をばね付勢するためのばね部材と、前記第３ポートの燃料圧力が前記第１ポートの燃料圧力より大きくなった場合に前記第３ポートの燃料圧力を前記第１ポートに逃すため前記ピストン弁部材内に設けられた逆止弁機構とを備えて成っている点にある。
本発明によれば、弁装置の単体化が図られるので、小型化が現実でき、コストも低減できる。
以下、本発明による燃料供給装置の実施の形態の一例を図面を参照して説明する。
図１は、本発明による燃料供給装置の実施の形態の一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ための高圧ポンプ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を加圧して高圧ポンプ１０２側へ出力するための低圧ポンプ（フィードポンプ）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でゴミ等が除去された燃料が燃料供給路５を通って低圧ポンプ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、この空気を除去するために手動で燃料を送り込むために使用される手動ポンプ（プライミングポンプ）である。
低圧ポンプ３の燃料出口側ポート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から供給される比較的低圧の供給燃料を高圧ポンプ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に供給する供給燃料の流量を制御するために比例電磁弁を用いて構成された制御弁９が設けられており、制御弁９により流量制御された供給燃料が逆止弁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内に供給される構成となっている。制御弁９は図示しない制御ユニットにより制御され、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低圧燃料の流量が制御される。
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。図１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超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が、略所定の一定圧力に維持され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を有しており、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ず、他の部位の潤滑油として適宜に供給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、所定の圧力に調圧された比較的低圧の供給燃料が調量されて高圧ポンプ１０２に送給される。そして、シリンダ室１０２Ｂ内でこの供給燃料が加圧され、これにより生じた高圧燃料は、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。
上述した構成において、低圧ポンプ３の圧送側（出口側）に許容レベルを超える高圧燃料が生じた際にこの高圧燃料を圧送側からそのインテーク側（入口側）に戻すことができるようにすると共に、手動ポンプ６により燃料の供給があった場合にはその送給燃料を低圧ポンプ３を迂回して低圧ポンプ３の圧送側に送ることができるようにするため、弁装置３０が設けられている。
弁装置３０は、低圧ポンプ３の燃料入口側ポート３Ａと燃料出口側ポート３Ｂとに接続されて、低圧ポンプ３に並設されている。弁装置３０には第１ポート３０Ａ、第２ポート３０Ｂ及び、第３ポート３０Ｃが設けられており、第１ポート３０Ａは燃料出口側ポート３Ｂに接続され、第２ポート３０Ｂ及び第３ポート３０Ｃは燃料入口側ポート３Ａに接続されている。
弁装置３０は、燃料出口側ポート３Ｂにおける燃料圧が予め設定されている所与の許容圧力を超えた場合、低圧ポンプ３の燃料高圧側の燃料を弁装置３０の第２ポート３０Ｂから低圧ポンプ３の燃料低圧側に戻し、且つ、手動ポンプ６により低圧ポンプ３の燃料低圧側に燃料が供給された場合には、この手動送給による燃料圧力の上昇に応答してその手動送給燃料を第３ポート３０Ｃから第１ポート３０Ａに流し、これにより手動送給燃料を低圧ポンプ３を迂回して燃料供給路７に送り込むことができるように構成されている。
図２には、弁装置３０の断面図が拡大して示されている。以下、図２を参照して弁装置３０の構成について説明する。
弁装置３０は、シリンダ本体３１を具えている。シリンダ本体３１は一端のみが開口されている円筒状の部材であり、その一端開口部に第１ポート３０Ａが設けられている。シリンダ本体３１の周壁部には、さらに、第２ポート３０Ｂ及び第３ポート３０Ｃが設けられている。シリンダ本体３１は、その中空内部に細径中空部３１Ａと太径中空部３１Ｂとが形成されており、第１ポート３０Ａ側に設けられた細径中空部３１Ａの周壁部に第２ポート３０Ｂが設けられ、シリンダ本体３１の閉塞端３１Ｘ側に設けられた太径中空部３１Ｂの周壁部に第３ポートが設けられている。
なお、図１では第２ポート３０Ｂ及び第３ポート３０Ｃはそれぞれ１つのみを示したが、実際には、図２に示されるように、それぞれ２つづつ設けられている。しかし、これらのポートの形成個数は１つ以上任意の数であってよい。
以上のように構成されているシリンダ本体３１内には、第１ポート３０Ａからの燃料圧を受圧すると共に第２ポート３０Ｂを開閉するピストン弁部材３２が収容されている。ピストン弁部材３２が第１ポート３０Ａの燃料圧力に応じて第２ポート３０Ｂを開閉できるようにするため、ピストン弁部材３２はばね部材３３によってばね付勢されている。
図示の実施例では、ばね部材３３はコイルばねとなっており、ピストン弁部材３２は細径中空部３１Ａに案内されて軸方向に細径中空部３１Ａの内周面と油密状態を保って滑動するように設けられている。ピストン弁部材３２の太径中空部３１Ｂ側端部にはストッパ部材３２Ａが設けられており、太径中空部３１Ｂ内に収容されているばね部材３３によってピストン弁部材３２は第１ポート３０Ａに向けてばね付勢されている。
なお、ピストン弁部材３２内には、後述する逆止弁機構が組み込まれており、第１ポート３０Ａに与えられた燃料圧はこの逆止弁機構を閉弁する方向に作用するので、結局、第１ポート３０Ａに与えられた燃料圧はピストン弁部材３２をばね部材３３方向に向けて押しやるように作用する構成となっている。
この結果、第１ポート３０Ａの燃料圧がばね部材３３の力より充分に小さいと、ピストン弁部材３２は、ストッパ部材３２Ａが細径中空部３１Ａと太径中空部３１Ｂとにより形成される段部３１Ｃに係止するまで第１ポート３０Ａに向けて押しやられ、図２に示されている状態となる。このとき、第２ポート３０Ｂはピストン弁部材３２によって塞がれるので、第１ポート３０Ａの燃料圧が第２ポート３０Ｂから逃げることはない。
ここで、ばね部材３３のばね力は、第１ポート３０Ａの燃料圧が上昇して所定の許容レベルを超えたときに、ピストン弁部材３２がばね部材３３に向けて後退してピストン弁部材３２が第２ポート３０Ｂを開放するように設定されている。
この結果、低圧ポンプ３の燃料出口側ポート３Ｂから吐出される吐出燃料圧が所与の許容レベルを超えるまでは第２ポート３０Ｂからこの吐出燃料圧が逃げることはないが、この吐出燃料圧が所与の許容レベルを超えると、ピストン弁部材３２の後退により第２ポート３０Ｂが開放されて第１ポート３０Ａと連通し、吐出燃料圧が第１ポート３０Ａから第２ポート３０Ｂを通って低圧ポンプ３の燃料低圧側に逃がされ、これにより、低圧ポンプ３の燃料出口側ポート３Ｂからの吐出燃料圧が所与の許容レベルを超えることがないようにするための燃料圧力調整動作が行われる。
弁装置３０においては、さらに、第３ポート３０Ｃの燃料圧力が第１ポート３０Ａの燃料圧力より大きくなった場合に第３ポート３０Ｃの燃料圧力を第１ポート３０Ａに逃すため、ピストン弁部材３２内には逆止弁機構３４が設けられている。
逆止弁機構３４は、弾発ばね３４Ａと、球状弁体３４Ｂと、弁座３４Ｃとを有しており、これらの部材がピストン弁部材３２の中空部内に組み立てられて収容されて成っている。弾発ばね３４Ａは、多孔板として形成されておりピストン弁部材３２の内壁に固定されているばね受け部材３４Ｄと球状弁体３４Ｂとの間に配設されている。
したがって、第１ポート３０Ａの燃料圧が第３ポート３０Ｃの燃料圧力よりも高い場合には、第１ポート３０Ａの燃料圧により球状弁体３４Ｂが弁座３４Ｃに着座せしめられ、逆止弁機構３４は閉状態となっている。第３ポート３０Ｃの燃料圧が上昇して第１ポート３０Ａの燃料圧を超えると、球状弁体３４Ｂが弁座３４Ｃから離され、逆止弁機構３４が開状態となり、第３ポート３０Ｃの燃料圧は第１ポート３０Ａに逃される。
手動ポンプ６は、燃料経路、配管経路内の空気抜きを行うために設けられたものである。本実施の形態にあっては、手動ポンプ６は低圧ポンプ３のインテーク側（入口側）に設けられているが、手動ポンプ６は、低圧ポンプの燃料出口側ポート３Ｂとフィルタ８との中間に構成することもある。このように構成された場合、手動ポンプ６により燃料の手動吸い込みが行われ、第３ポート３０Ｃの燃料圧力が第１ポート３０Ａの燃料圧力より高くなり、低圧ポンプを迂回して燃料を供給することが可能となる。手動ポンプ６により燃料の手動送り込みが行われ、第３ポート３０Ｃの燃料圧が第１ポート３０Ａの燃料圧より高くなると、手動ポンプ６により送り込まれた燃料は第３ポート３０Ｃから逆止弁機構３４を通って第１ポート３０Ａに送られる。すなわち、燃料タンク２内の燃料Ｆを低圧ポンプ３を迂回して燃料送給路７に送ることができる。
弁装置３０は以上のように構成されているので、単体の装置でありながら、低圧ポンプ３の圧送側（出口側）に許容レベルを超える高圧が生じた際にこの高圧燃料を圧送側からそのインテーク側（入口側）に戻す動作に加えて、手動ポンプ６により燃料の供給があった場合にはその送給燃料を低圧ポンプ３を迂回して低圧ポンプ３の圧送側に送ることができる。したがって、弁装置の単体化が図られるので、小型化が現実でき、コストも低減できる。
本発明の一実施形態の一例を示す構成図。 図１に示した弁装置の拡大断面図。
符号の説明
１ 燃料供給装置
２ 燃料タンク
３ 低圧ポンプ
３Ａ 燃料入口側ポート
３Ｂ 燃料出口側ポート
４、８ フィルタ
５ 燃料供給路
６ 手動ポンプ
７ 燃料送給路
９ 制御弁
１０、１９ 逆止弁
１１ 燃料調圧弁
１１Ａ 受圧ポート
１１Ｂ オーバーフローポート
１１Ｃ 取出しポート
１２ 配管
１３ ドレイン配管
１４、１６ オリフィス
１５ 潤滑油ライン
１７ バイパス油路
１８ 油路
２０ 高圧配管
３０ 弁装置
３０Ａ 第１ポート
３０Ｂ 第２ポート
３０Ｃ 第３ポート
３１ シリンダ本体
３１Ａ 細径中空部
３１Ｂ 太径中空部
３１Ｃ 段部
３１Ｘ 閉塞端
３２ ピストン弁部材
３２Ａ ストッパ部材
３３ ばね部材
３４ 逆止弁機構
３４Ａ 弾発ばね
３４Ｂ 球状弁体
３４Ｃ 弁座
３４Ｄ ばね受け部材

Claims (1)

  1. 燃料タンクからの燃料をフィードポンプによって加圧して出力するように構成された燃料供給装置において、
    前記フィードポンプの燃料入口側ポートと燃料出口側ポートとに接続されている弁装置を備えており、
    該弁装置が、
    前記燃料出口側ポートに接続された第１ポートと前記燃料入口側ポートに接続された第２及び第３ポートとを有するシリンダ本体と、
    該シリンダ本体内に前記第１ポートの燃料圧を受圧すると共に前記第２ポートを開閉できるように収容されたピストン弁部材と、
    該ピストン弁部材が前記第１ポートの燃料圧力に応じて前記第２ポートを開閉できるよう該ピストン弁部材をばね付勢するためのばね部材と、
    前記第３ポートの燃料圧力が前記第１ポートの燃料圧力より大きくなった場合に前記第３ポートの燃料圧力を前記第１ポートに逃すため前記ピストン弁部材内に設けられた逆止弁機構と
    を備えて成っていることを特徴とする燃料供給装置。
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