JP2001020834A - 内燃機関の燃料供給装置の燃料洩れ防止装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】ハウジング内に形成された燃料室からの燃料の
洩れを簡易な構成で回避する。 【解決手段】駆動軸１まわりにオイルシールを２つ設け
る。各オイルシールの間に形成される空間部Ｇから燃料
タンクへ至る燃料逃がし通路２０を形成する。この燃料
逃がし通路２０を、ポンプ吸込み側の余剰燃料を燃料タ
ンクに戻す燃料リターン通路１７の途中に介装されるオ
リフィス１８の下流側近傍に接続する。燃料逃がし通路
２０には、燃料リターン通路１７からの燃料の逆流を防
ぐ逆止弁２２を設ける。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、内燃機関の燃料供
給装置の燃料洩れ防止装置に関する。より詳細には、ハ
ウジング内に形成された燃料室からの燃料の洩れを防止
する内燃機関の燃料供給装置の燃料洩れ防止装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】直接筒内噴射式火花点火機関など燃料を
高圧にして噴射する内燃機関では、その高圧は、内燃機
関の駆動力により作動する燃料供給装置により生成され
る。このような燃料供給装置としては、例えば、回転斜
板式アキシャルプランジャポンプが、構造が簡単で、よ
り高圧の領域での作動が可能であり、かつそのような高
圧下でも高効率を維持できるなどの理由から採用されて
いる。

【０００３】この回転斜板式アキシャルプランジャポン
プは、カムシャフト後端に連結する駆動軸とキー或いは
スプライン結合する回転斜板が回転し、これと当接する
プランジャの往復運動によって燃料を圧縮するものであ
る。ここで、回転斜板がハウジング内に形成された燃料
室内に配置されているため、これとカムシャフトとを連
結する駆動軸がハウジングを貫通することになり、燃料
が燃料室から外部へ洩れるのを防ぐための対策が必要で
ある。

【０００４】そこで、従来より、このように駆動軸がハ
ウジングを貫通して燃料室が外部と連通する構造をなす
燃料供給装置にあっては、前記対策として、駆動軸まわ
りをシールしている（特開平１０−９０７５号公報参
照）。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、内燃機
関の駆動力により作動する燃料供給装置は、内燃機関に
対してコンパクトに搭載する必要から、シリンダヘッド
に直接組み付けられている。このため、機関運転時にお
ける駆動軸からの作用力、内燃機関からの受熱或いは燃
料との接触などによるシールの摩耗や追従性不良といっ
た現象が発生し、これらの現象が極度に進展すると、シ
ールの機能が損なわれて燃料室から燃料が洩れ、延いて
は洩れた燃料が内燃機関内部へ入り込むという問題があ
る。さらに、内燃機関へ入り込んだ燃料は、潤滑油に混
入してこれを希釈するため、内燃機関の摺動部や回転部
における焼付きなどの原因となりうる。

【０００６】本発明は、かかる実情に鑑み、前記のごと
く燃料室から洩れた燃料を排除して、燃料供給装置外部
（特に、内燃機関内部）への燃料の洩れを防止する内燃
機関の燃料供給装置の燃料洩れ防止装置を提供すること
を目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】このため、請求項１に係
る発明は、ハウジング内の燃料室内に配置されるポンプ
部を該ハウジングを貫通する駆動軸により駆動する内燃
機関の燃料供給装置において、前記ハウジングの駆動軸
貫通孔と前記駆動軸との間に、前記駆動軸の軸方向にず
らして、少なくとも２つのシール手段を設け、前記２つ
のシール手段間の空間部から燃料タンクへ燃料を逃がす
燃料逃がし通路を設けたことを特徴としている。

【０００８】かかる構成によれば、摩耗や追従性不良と
いった現象が極度に進展して、燃料室側に近い方のシー
ル手段の機能が損なわれると、燃料室から燃料が洩れ、
洩れた燃料は、前記空間部へ流れ込む。流れ込んだ燃料
は、他方のシール手段によりこの空間部に閉じ込められ
る。閉じ込められた燃料は、前記空間部に開口する燃料
逃がし通路へ流れ込み、この燃料逃がし通路を介して燃
料タンクへ逃がされることとなる。

【０００９】請求項２に係る発明は、前記ポンプ部の吸
込み側の余剰燃料を燃料タンクに戻す燃料リターン通路
の途中にオリフィスを設け、前記燃料逃がし通路を、前
記燃料リターン通路の前記オリフィス下流側近傍に接続
したことを特徴としている。

【００１０】即ち、前記オリフィスにより流路断面積が
一時的に絞られることで前記オリフィス下流側近傍にお
いて発生する局所的な負圧の作用により前記燃料逃がし
通路内の燃料を前記燃料リターン通路内へ導くべく、前
記燃料逃がし通路を前記オリフィス下流側近傍に接続す
るのである。ここで、前記燃料逃がし通路と前記燃料リ
ターン通路とは、前記オリフィス下流側における燃料の
噴流の収縮部、即ち縮流部に前記燃料逃がし通路からの
燃料が流入するように、接続されているのが好ましい。

【００１１】請求項３に係る発明は、前記燃料逃がし通
路に、燃料逃がし方向の流れのみを許容する逆止弁を設
けたことを特徴としている。かかる構成によれば、燃料
室側に近い方のシール手段が有効に機能して燃料室から
洩れた燃料がないときは、前記逆止弁が常に閉弁して、
燃料が前記燃料逃がし通路を前記空間部方向へ逆流する
のを防ぐ。一方、燃料室から洩れた燃料が前記燃料逃が
し通路内に流れ込み、かつ前記燃料リターン通路を介し
て燃料タンクへ戻される燃料が所定量以上あるときは、
前記逆止弁が常に開弁して、燃料室から洩れた燃料は、
オリフィスを介した余剰燃料とともに燃料タンクへ戻さ
れることとなる。

【００１２】請求項４に係る発明は、前記燃料逃がし通
路を、前記２つのシール手段間の空間部で、天地方向、
下側の位置に開口させたことを特徴としている。ここ
で、前記燃料逃がし通路は、前記空間部の底部において
開口し、該開口部から下方に延設されているのがより好
ましい。

【００１３】請求項５に係る発明は、前記燃料逃がし通
路を、前記２つのシール手段間の空間部で、前記駆動軸
の軸方向に、燃料室側に近い方のシール手段寄りの位置
に開口させたことを特徴としている。ここで、前記燃料
逃がし通路は、前記空間部で、燃料室側に近い方のシー
ル手段に隣接して開口しているのがより好ましい。

【００１４】

【発明の効果】請求項１に係る発明によれば、燃料室側
に近い方のシール手段の機能が損なわれて燃料室から燃
料が洩れても、洩れた燃料を他方のシール手段により空
間部に閉じ込め、燃料逃がし通路を介して燃料タンクへ
戻すことができる。このため、燃料供給装置外部、特に
内燃機関内部への燃料の洩れを防止することができ、燃
料の混入による潤滑油の希釈や、これに伴う機関摺動部
などの焼付きを、簡易な構成により回避することができ
る。

【００１５】請求項２に係る発明によれば、オリフィス
下流側近傍において発生した負圧が作用して燃料逃がし
通路内の燃料が燃料リターン通路内へ積極的に導かれる
ため、燃料室から洩れた燃料を、付加的な装置を必要と
せずに、より円滑に燃料タンクへ逃がすことができる。

【００１６】請求項３に係る発明によれば、燃料室から
洩れた燃料がないときの他、燃料室から洩れた燃料が燃
料逃がし通路内に流れ込んでいても、機関停止時のよう
に燃料リターン通路を介して燃料タンクへ戻される燃料
がない場合など、オリフィス下流側近傍において負圧が
発生しないときに、燃料が燃料逃がし通路を空間部方向
へ逆流するのを防ぐことができる。

【００１７】請求項４に係る発明によれば、燃料室から
洩れて空間部へ流れ込んだ燃料は、重力により空間部の
底部方向へ導かれ、空間部の天地方向下側に開口する燃
料逃がし通路へ積極的に流れ込むため、洩れた燃料が僅
かな量であっても燃料タンクへ逃がすことができる。

【００１８】請求項５に係る発明によれば、空間部へ流
れ込んだ燃料が燃料室側に近い方のシール手段直後にお
いて空間部から排除されるため、洩れた燃料がごく僅か
な量であっても燃料タンクへ逃がすことができる。

【００１９】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して、本発明の
実施の形態について説明する。図１は、本発明の一実施
形態に係る燃料供給装置Ｆを含んで構成される燃料供給
システムを示している。図示のごとく一体構造をなす燃
料供給装置Ｆは、点線で示される内燃機関Ｅのシリンダ
ヘッドに対し、駆動軸１が内燃機関Ｅ内部に挿入される
ように直接組み付けられている。以下、本燃料供給シス
テムの作用について、概略説明する。

【００２０】燃料タンク３１内に収容されている燃料
は、電動モータ３２により駆動されるフィードポンプ３
３により加圧（例えば、３５０ｋPa）され、低圧燃料配
管３４から燃料供給装置Ｆに送られる。低圧燃料配管３
４の途中に介装された燃料フィルタ３５は、燃料中に含
まれる混入物を濾過し、燃料を清浄化する。また、フィ
ードポンプ３３により加圧された燃料は、低圧燃料配管
３４の途中に配設された低圧用プレッシャレギュレータ
３６により、規定圧力に調圧される。規定圧力を超える
分の余剰燃料は、低圧用プレッシャレギュレータ３６を
通過して、後述する燃料リターン通路の途中に送り込ま
れて燃料タンク３１に戻されるか、或いは直接燃料タン
ク３１に戻される。

【００２１】燃料供給装置Ｆに送られた燃料は、吸込用
チェック弁２を通過してポンプ部Ｐにより圧縮され、圧
縮後の高圧燃料（例えば、９ＭPa）が吐出用チェック弁
３を通過して図中の太線で示す高圧燃料配管４１から内
燃機関Ｅの各燃焼室に臨むインジェクタ５１ａ〜５１ｆ
へ送られる。各インジェクタ５１ａ〜５１ｆは、図示し
ない電子制御ユニット（ＥＣＵ）からの指令信号に従っ
て、燃料噴霧を各燃焼室内に直接噴射する。

【００２２】ここで、ポンプ部Ｐにより圧縮された高圧
燃料は、高圧燃料配管４１と低圧燃料配管３４との間に
介装された高圧用プレッシャレギュレータ４２により、
規定圧力に調圧されるとともに、規定圧力を超える分の
余剰燃料が低圧燃料配管３４に戻される。

【００２３】また、逆止弁４３は、高圧燃料配管４１か
ら低圧燃料配管３４へ向かう流れを許容するが、これ
は、高圧用プレッシャレギュレータ４２が故障した場合
など高圧燃料配管４１内の燃料圧力が極度に上昇したと
き（例えば、１２ＭPa）に開弁する安全弁を構成してい
る。

【００２４】尚、低圧燃料配管３４から高圧燃料配管４
１へ向かう流れを許容する逆止弁４４は、機関始動直後
にのみ開弁するものであり、内燃機関Ｅの駆動力により
作動する燃料供給装置Ｐの立ち上がり遅れを補完してい
る。即ち、機関始動直後においてフィードポンプ３３に
より加圧された燃料は、ポンプ部Ｐによらず、低圧燃料
配管３４から逆止弁４４を通過して高圧燃料配管４１へ
送られる。

【００２５】次に、図２を参照して、燃料供給装置Ｆの
構造について説明する。図２は、燃料供給装置Ｆとして
の回転斜板式アキシャルプランジャポンプの構造を概略
示す断面図である。

【００２６】低圧燃料配管３４から燃料供給装置Ｆへ送
り込まれた燃料は、リアブロックＲに固定されたシリン
ダブロックＣを貫通する吸込口Ｆinから燃料室４内へ導
入される。燃料室４は、リアブロックＲに固定されたハ
ウジングＨの凹部を形成する内壁面と、シリンダブロッ
クＣとの間に形成される。導入された燃料は、燃料室４
を満たし、燃料室４内に配置されるポンプ部Ｐにより圧
縮される。ここに、ポンプ部Ｐは、回転斜板５、揺動板
６及びプランジャ７を含んで構成される。以下、ポンプ
部Ｐの作用について説明する。

【００２７】回転斜板５は、ハウジングＨを装置外部か
ら燃料室４へ向けて貫通する駆動軸貫通孔８に挿入され
る駆動軸１とキー或いはスプラインにより結合してい
る。結合した回転斜板５と駆動軸１とは、駆動軸１に作
用するアキシャル荷重をハウジングＨと回転斜板５との
間で受けるスラスト軸受け９と、駆動軸１に作用するラ
ジアル荷重をハウジングＨと駆動軸１との間で受けるラ
ジアル軸受け１０とによりハウジングＨに対して回動自
在に支持されている。

【００２８】駆動軸１は、連結部１ａにおいて内燃機関
のカムシャフト後端に連結されており、内燃機関の駆動
力により回転する。駆動軸１の回転運動は、回転斜板５
に伝達されてこれを回転駆動し、回転斜板５の傾斜面に
スラスト軸受け１１を介して取り付けられた揺動板６を
揺動運動させる。

【００２９】揺動板６上を摺動するシュー（shoe）１２
は、シリンダブロックＣに複数個設けられたプランジャ
孔１３のそれぞれに挿入されたプランジャ７の球面端７
ａを抱いて揺動板６の揺動運動をプランジャ７に伝達
し、プランジャ７を往復運動させる。このプランジャ７
の往復運動に伴い、燃料室４内に導入された燃料がプラ
ンジャ７内に吸い込まれ、また吐き出される。即ち、吸
込行程においてプランジャの球面端７ａに開口する小穴
７ｂから吸込用チェック弁２を通過してプランジャ７内
部に形成された燃料空間７ｃに吸い込まれた燃料は、吐
出行程において圧縮され、連通孔１５から吐出用チェッ
ク弁３を通過して、リアボディＲの中央に凹部を形成す
る内壁面とシリンダブロックＣとの間に形成される高圧
燃料室１４に押し出される。押し出された燃料は、高圧
燃料室１４からリアブロックＲ外部へ開口する吐出口Ｆ
exより高圧燃料配管４１へ送り込まれる。

【００３０】ここで、揺動板６、シュー１２及びプラン
ジャ７は、プランジャ７に対して吐出用チェック弁３側
から吸込用チェック弁２側へ向けてプランジャ７を付勢
するリターンスプリング１６により互いに押し付けら
れ、吸込行程においても接触を保つように構成されてい
る。

【００３１】このように燃料供給装置Ｆは、燃料室４内
に送り込まれた燃料をポンプ部Ｐにより高圧燃料配管４
１へ送り込むように構成されているが、一方でポンプ部
Ｐの吸込み側の余剰燃料を燃料タンク３１へ戻す燃料リ
ターン通路１７を備えており、ポンプ部Ｐの吸込み側に
おける燃料温度の過度な上昇を回避している。

【００３２】燃料リターン通路１７のリアボディＲにお
ける出口端１７exには、オリフィス１８が埋設されてい
る。オリフィス１８は、燃料タンク３１へ戻される余剰
燃料の流量を適切に規制している。オリフィス１８の開
口面積としては、ポンプ部Ｐの吸込み側における燃料温
度の過度な上昇を防ぎ、かつ燃料タンク３１内における
燃料温度の上昇による燃料蒸気の発生をも防げる程度の
ものを選択している。

【００３３】次に、燃料供給装置Ｆの燃料洩れ防止装置
の構成について説明する。本燃料洩れ防止装置は、シー
ル手段としてのオイルシール１９ａ及び１９ｂと、燃料
逃がし通路２０とを含んで構成される。

【００３４】オイルシール１９ａ及び１９ｂは、駆動軸
貫通孔８を燃料室４側から拡径して設けた拡径部８ａ内
に挿入される。オイルシール１９ａは、拡径部８ａの内
壁面と駆動軸１との間に、その一側面が燃料室４に臨む
ように配置されており、燃料室４からの燃料の洩れを防
止している。一方、オイルシール１９ｂは、拡径部８ａ
の内壁面と駆動軸１との間に、オイルシール１９ａから
駆動軸１の軸方向に内燃機関側へ（連結部１ａ側へ）ず
らして配置され、燃料の洩れを防止するとともに、内燃
機関からの潤滑油の混入を防止している。ここに、２つ
のオイルシール１９ａ及び１９ｂと拡径部８ａの内壁面
との間に空間部Ｇが形成される。

【００３５】空間部Ｇは、オイルシール１９ａの機能が
燃料との接触或いは内燃機関からの受熱などにより損な
われたときに、燃料室４から洩れた燃料を閉じ込め、燃
料逃がし通路２０の開口部へと導く。拡径部８ａは、本
実施形態に示すように均一に拡径して設けてもよいが、
空間部Ｇにおいて内壁面をテーパ状に形成したり、或い
は内径を変化させて段を形成することで、前記の洩れた
燃料をより積極的に開口部へと導き、オイルシール１９
ｂを燃料との接触から保護してもよい。

【００３６】燃料逃がし通路２０は、空間部Ｇに臨んで
開口するようにハウジングＨに形成され、空間部Ｇに閉
じ込められた燃料を燃料タンク３１へ戻す。図示のごと
く空間部Ｇの底部においてオイルシール１９ａに隣接し
て開口する燃料逃がし通路２０は、開口部２０inから下
方へ延伸し、その後屈折して、ハウジングＨの外表面に
おける出口端２０exにおいてリアボディＲに接続してい
る。出口端２０exと燃料リターン通路１７との間には、
出口端２０exの下側領域とオリフィス１８の下流側近傍
とを連通する細管状の燃料絞り通路２１が形成されてお
り、出口端２０exには、燃料逃がし方向の流れのみを許
容する逆止弁２２が、燃料絞り通路２１の上流側に設け
られている。

【００３７】また、燃料絞り通路２１は、オリフィス１
８の下流側における燃料の噴流の縮流部Ｊに出口端２０
exからの燃料が流れ込むように、形成されている。縮流
部Ｊにおいて負圧が発生すると、燃料室４から洩れて出
口端２０exに収容された燃料は、燃料絞り通路２１内へ
加速して流れ込み、燃料リターン通路１７内へ積極的に
導かれることとなる。

【００３８】このように、本燃料洩れ防止装置は、燃料
リターン通路１７の途中で流路断面積を一時的に縮小し
て噴流を生成することにより、燃料タンク３１へ戻され
る燃料の流量を規制しつつ、生成された噴流によって発
生する局所的な負圧の作用を利用して、出口端２０exか
らの燃料を積極的に吸い出す効果を得るものである。従
って、オリフィス１８の他、ノズルにより噴流を生成し
て前記の効果を得ることもできる。

【００３９】このように、本燃料洩れ防止装置によれ
ば、燃料室４側に近い方のオイルシール１９ａの機能が
損なわれて燃料室４から燃料が洩れても、洩れた燃料
は、燃料逃がし通路２０を介して燃料タンク３１に戻
る。このため、内燃機関Ｅ内部への燃料の洩れを防止す
ることができ、燃料の混入による潤滑油の希釈や、これ
に伴う機関摺動部などの焼付きを、簡易な構成により回
避することができる。

【００４０】以上の説明では、燃料供給装置Ｆとして回
転斜板式アキシャルプランジャポンプを使用した例を示
したが、本発明は、シリンダブロックと駆動軸とが結合
した斜板式アキシャルプランジャポンプ、ラジアルプラ
ンジャポンプ、ピストンポンプ、ベーンポンプ、或いは
歯車ポンプ、延いては燃料室内の燃料が駆動軸貫通孔を
介して外部に洩れうるあらゆる燃料供給装置に適用する
ことも可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態に係る内燃機関の燃料供給
システムの構成図

【図２】同上燃料供給システムの燃料供給装置の構造を
示す断面図

【符号の説明】

Ｆ 燃料供給装置 Ｈ ハウジング Ｇ 空間部 Ｐ ポンプ部 Ｅ 内燃機関 １ 駆動軸 ４ 燃料室 ５ 回転斜板 ６ 揺動板 ７ プランジャ ８ 駆動軸貫通孔 １７ 燃料リターン通路 １８ オリフィス １９ オイルシール ２０ 燃料逃がし通路 ３１ 燃料タンク ３３ フィードポンプ ３４ 低圧燃料配管 ３６ 低圧用プレッシャレギュレータ ４１ 高圧燃料配管 ４２ 高圧用プレッシャレギュレータ ５１ インジェクタ

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】ハウジング内の燃料室内に配置されるポン
   プ部を該ハウジングを貫通する駆動軸により駆動する内
   燃機関の燃料供給装置において、 前記ハウジングの駆動軸貫通孔と前記駆動軸との間に、
   前記駆動軸の軸方向にずらして、少なくとも２つのシー
   ル手段を設ける一方、 前記２つのシール手段間の空間部から燃料タンクへ燃料
   を逃がす燃料逃がし通路を設けたことを特徴とする内燃
   機関の燃料供給装置の燃料洩れ防止装置。
2. 【請求項２】前記ポンプ部の吸込み側の余剰燃料を燃料
   タンクに戻す燃料リターン通路の途中にオリフィスを設
   け、前記燃料逃がし通路を、前記燃料リターン通路の前
   記オリフィス下流側近傍に接続したことを特徴とする請
   求項１記載の内燃機関の燃料供給装置の燃料洩れ防止装
   置。
3. 【請求項３】前記燃料逃がし通路に、燃料逃がし方向の
   流れのみを許容する逆止弁を設けたことを特徴とする請
   求項１又は請求項２記載の内燃機関の燃料供給装置の燃
   料洩れ防止装置。
4. 【請求項４】前記燃料逃がし通路を、前記２つのシール
   手段間の空間部で、天地方向、下側の位置に開口させた
   ことを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれか１つに
   記載の内燃機関の燃料供給装置の燃料洩れ防止装置。
5. 【請求項５】前記燃料逃がし通路を、前記２つのシール
   手段間の空間部で、前記駆動軸の軸方向に、燃料室側に
   近い方のシール手段寄りの位置に開口させたことを特徴
   とする請求項１〜請求項４のいずれか１つに記載の内燃
   機関の燃料供給装置の燃料洩れ防止装置。