JP2006242139A - 燃料供給システム - Google Patents

Abstract

【課題】変位拡大手段３０を備えるインジェクタ２を用いた燃料供給システムにおいて、燃料切れ後のエンジン再始動を、燃料を補填さえすれば簡素な構成で迅速かつ確実に行えるようにする。
【解決手段】少なくともエンジン再始動のためのクランキング動作を行うと、図１および図２における一点鎖線の矢印で示すように、インジェクタ２における高圧通路２２内の高圧燃料がバイパス通路６１を通じて燃料リターン通路９ｃに流入し、インジェクタ２のドレン通路２３、上部燃料溜まり５１から逆止弁５３を通じて変位拡大室３４内に流入される。これにより即座に、変位拡大室３４内の気泡が潰されるか、あるいは変位拡大室３４内の空気が燃料と置換されるので、インジェクタ２からの燃料噴射が可能となり、エンジン始動が可能になる。
【選択図】図２

Description

本発明は、例えばディーゼルエンジン等のエンジンに用いる燃料供給システムに関する。

近年では、ディーゼルエンジンの燃料供給システムとして、コモンレールを使用した蓄圧式燃料噴射システムを用いる傾向にある。

この蓄圧式燃料噴射システムは、サプライポンプにより燃料タンクから燃料を取り出して高圧にしてコモンレール内に蓄積させておき、このコモンレール内の高圧燃料を各インジェクタからエンジンの燃焼室内に噴射させるような構成になっている。

なお、インジェクタに圧送されながら燃焼室へ噴射されなかった燃料は、燃料リターン通路を介して燃料タンクへ戻されるようになっている。

インジェクタは、ノズルニードルをアクチュエータ（動力源）で昇降駆動することにより高圧燃料の噴射を開始または停止するものである。アクチュエータには、例えば圧電素子（または電歪素子）を用いた公知のピエゾアクチュエータ、あるいはソレノイドバルブ等が用いられる。

ピエゾアクチュエータを用いたインジェクタでは、ピエゾアクチュエータの伸縮変位量を拡大してノズルニードルに伝達するニードル駆動装置が必要になる（例えば特許文献１参照。）。

このニードル駆動装置は、ピエゾアクチュエータの伸縮に伴って変位する大径ピストンと、大径ピストンと同軸に並べて配置される小径ピストンと、小径ピストンと大径ピストンとの対向間に設けられかつ燃料が充填されるとともに前記大径ピストンの進退変位量を拡大して小径ピストンに伝達する変位拡大室とを有している。大径ピストンおよび小径ピストンは、インジェクタボディに設けられる異径の段付きシリンダに収納配置されている。

なお、段付きシリンダの上側大径部および下側小径部は、それぞれ燃料リターン通路に連通連結されており、変位拡大室は、大径ピストンと段付きシリンダとの摺動面における僅かなクリアランスおよび小径ピストンと段付きシリンダとの摺動面における僅かなクリアランスを介して前記燃料リターン通路につながっている。そのため、各ピストンの昇降変位動作に伴い変位拡大室内の燃料がリークしたり、燃料リターン通路内の燃料が変位拡大室内に浸入したりするようになっている。

前記インジェクタの動作としては、まず、ピエゾアクチュエータを伸長させると、大径ピストンおよび変位拡大室を介して小径ピストンが下降し、制御バルブを開弁し、ノズルニードルに背圧を与える制御室の圧力が低下し、ノズルニードルが上昇して噴孔から燃料が噴射される。その後、ピエゾアクチュエータを収縮させると、大径ピストンが上昇するのに伴い、小径ピストンが上昇し、制御バルブが閉弁して、燃料噴射が停止される。

このような従来例において、燃料切れが発生すると、インジェクタにおける変位拡大室内に燃料補填が行われなくなって、変位拡大室内に気泡を含む低圧の燃料が流入するため、変位拡大室内に空気が充填されることになる。この状態では、燃料タンクに燃料を補填
しても、変位拡大室内の空気が燃料と置換されるまでの間は、変位拡大室内の空気の存在が原因で大径ピストンから小径ピストンへの動力伝達ができない。そのため、燃料を噴射させるのに必要な動作ができなくなるので、エンジンを再始動できなくなる。つまり、燃料切れを起こすと、燃料を補填しても、直ぐにはエンジンを再始動できない。

ところで、燃料切れによってエンジンが停止した場合に、燃料を補填した後、電磁式燃料ポンプで燃料導入系に燃料を強制的に供給することによって燃料導入系内の空気をエア抜き管路から燃料タンクへ追い出すことにより、燃料切れ後のエンジンの再始動を可能にしたものがある（例えば、特許文献２参照。）。
特開２００２−２０２０２２号公報 特開平２−６１３６１号公報

上記特許文献２に係る従来例は、燃料導入系に電磁式燃料ポンプおよびエア抜き管路を介装しているので、その設備コストが高くつく他、バッテリ等の蓄電電圧が不十分な場合には電磁式燃料ポンプを駆動することができない等の不便さが指摘される。

しかも、この特許文献２に係る従来例では、インジェクタに、変位拡大室付のニードル駆動装置を備えているとの記載がないので、上記特許文献１に係る従来例における燃料切れに関連した不具合を解消できない。

本発明は、変位拡大室付のニードル駆動装置を備えるインジェクタを用いた燃料供給システムにおいて、燃料切れ後のエンジン再始動を、燃料を補填さえすれば簡素な構成で迅速かつ確実に行えるようにすることを目的としている。

本発明に係る燃料供給システムは、燃料タンクから燃料を取り出して高圧にしてインジェクタからエンジンの燃焼室内に噴射するとともに、前記インジェクタ内の余剰の燃料を燃料リターン通路から燃料タンク側へ戻すよう構成されたものであって、前記インジェクタは、ボディ先端に設けた噴孔を開閉するノズルニードルと、動力発生源としてのアクチュエータと、アクチュエータで発生する動力を利用して前記ノズルニードルを進退変位させるニードル駆動装置と、前記噴孔に高圧燃料を導く高圧通路と、前記燃料リターン通路にインジェクタ内の余剰の燃料を導くドレン通路とを有し、前記ニードル駆動装置は、前記アクチュエータによって進退変位される大径ピストンと、大径ピストンと同軸に並べて配置される小径ピストンと、小径ピストンと大径ピストンとの対向間に設けられかつ燃料が充填されるとともに前記大径ピストンの変位を拡大して小径ピストンに伝達する変位拡大室と、前記小径ピストンの進退変位に伴い前記ノズルニードルの背圧を制御して当該ノズルニードルを進退変位させる背圧制御手段と、前記変位拡大室の圧縮時に前記大径ピストンの摺動面から前記変位拡大室内の燃料がリークすることを考慮して前記変位拡大室の膨張時に前記ドレン通路側の燃料を前記変位拡大室に補填する燃料補填手段とを有し、少なくとも燃料切れ後に燃料補填してからエンジンを再始動させる際に、前記燃料タンクからインジェクタに至る燃料導入路の高圧燃料を、前記ドレン通路を経て前記変位拡大室に供給する始動補助手段が設けられていることを特徴としている。

このような構成によれば、例えば燃料切れ後に燃料を補填してからエンジンを再始動させるとき、燃料導入路に供給される高圧燃料が燃料リターン通路およびインジェクタのドレン通路を経てインジェクタの変位拡大室に流入されることになり、この高圧燃料が変位拡大室内の気泡を潰し、さらに短時間のうちに高圧燃料が流入して気泡を追い出すよう置換されることになる。これにより、燃料切れ後に燃料を補填さえすれば、変位拡大室の内
圧を即座に高めることが可能になるので、大径ピストンの変位を拡大して小径ピストンに伝達することが可能になる。そのため、ノズルニードルによる噴孔の開閉動作が可能になるので、噴孔からの燃料の噴射が可能になって、エンジンの再始動が可能になる。

上記燃料供給システムにおいて、前記燃料補填手段は、前記大径ピストンの近傍に設けられて前記ドレン通路と連通する燃料溜まりと、前記大径ピストンに前記変位拡大室から前記燃料溜まりへ連なるよう設けられる燃料補填通路と、燃料補填通路に設けられて前記燃料溜まりから前記変位拡大室への燃料流通のみを許容する逆止弁とで構成されたものとすることができる。

この構成では、前記大径ピストンの進退変位に伴い変位拡大室内の燃料が大径ピストンの摺動面を経て前記燃料溜まりへリークしても、燃料溜まりから変位拡大室への燃料の補填が速やかに行えるようになるので、変位拡大室の内圧を安定に保つうえで有利となる。

上記燃料供給システムにおいて、前記始動補助手段は、前記燃料リターン通路と前記燃料導入路とを連通連結して短絡するバイパス路と、このバイパス路を開通または閉塞する状態切り替え弁とで構成することができる。

この構成によれば、従来例のように特別なポンプを追加する場合に比べて、構成が簡素で設備コストを抑制するうえで有利となる。

上記燃料供給システムにおいて、燃料噴射の開始および停止を制御する制御ユニットを有し、この制御ユニットは、少なくとも燃料切れ後に燃料を補填してからエンジンを再始動させるためのクランキング動作を行う際に、前記始動補助手段のバイパス路を所定時間開通させる処理を実行するものとすることができる。

なお、燃料切れの有無に関係なく、上記処理を実行させるようにしてもよい。

この構成によれば、クランキング動作に伴いインジェクタの変位拡大室内が速やかに高圧となるから、インジェクタからの燃料噴射を素早く行えるようになり、エンジンの始動性が良好となる。

本発明によれば、簡素な構成でありながら、燃料切れが発生しても燃料を補填さえすればエンジン再始動を迅速かつ確実に行うことができる。

以下、本発明の一実施形態を図１から図３に示して説明する。ここでは、本発明に係る燃料供給システムを、例えばディーゼルエンジンのコモンレールを使用した蓄圧式燃料噴射システムとした例を挙げている。

図１において、燃料タンク１からインジェクタ２までの燃料導入路３には、フィルタ４、サプライポンプ５、コモンレール６が設けられている。

この燃料供給システムは、サプライポンプ５により燃料タンク１から燃料を取り出して高圧にしてコモンレール６内に蓄積させておき、このコモンレール６内の高圧燃料を各インジェクタ２からエンジンの燃焼室（図示省略）内に噴射させるような構成になっている。

この一連の動作は、制御ユニット７および駆動ユニット８により制御される。制御ユニ
ット７は、少なくともインジェクタ２による燃料噴射の開始、停止のタイミング信号を駆動ユニット８に与え、駆動ユニット８は、前記タイミング信号に基づいて少なくともインジェクタ２のアクチュエータ１７に駆動電圧を印加する。

インジェクタ２の数は、燃焼室の数と同数、つまり、４気筒エンジンの場合には四個、６気筒エンジンの場合には六個となる。図１においては、インジェクタ２を一個のみ記載して、その他の記載を省略している。

なお、サプライポンプ５に送られながらコモンレール６に圧送されなかった燃料は、燃料リターン通路９ａを介して、また、コモンレール６に送られながらインジェクタ２へ圧送されなかった燃料は、燃料リターン通路９ｂを介して、さらに、インジェクタ２に圧送されながら燃焼室へ噴射されずに余った燃料は、それぞれ燃料リターン通路９ｃを介して、それぞれ燃料タンク１へ戻されるようになっている。

このインジェクタ２からの燃料リターン通路９ｃは、チェック弁１０を介してコモンレール６からの燃料リターン通路９ｂに接続されている。チェック弁１０は、圧力の低い燃料リターン通路９ｃに所定の圧力を付与することによって気泡発生を防止するために設けられている。

参考までに、図１および図２において、燃料の導入経路を実線の矢印で示し、燃料のリターン経路を二点鎖線の矢印で示している。

次に、インジェクタ２の構成を詳細に説明する。

インジェクタ２は、ボディ１５内に、ノズルニードル１６と、アクチュエータ１７と、ニードル駆動装置１８とを設けた構成であるので、これらを具体的に説明する。

このインジェクタ２は、要するに、アクチュエータ１７およびニードル駆動装置１８でもってノズルニードル１６を上昇させると、ボディ１５の先端に設けた噴孔２１が開放されて高圧燃料を外部に噴射する一方、ノズルニードル１６を下降させると、噴孔２１が閉塞されて高圧燃料の噴射を停止するようになっている。

まず、ボディ１５には、燃料導入用の高圧通路２２と、燃料戻し用のドレン通路２３とが設けられている。高圧通路２２は、コモンレール６からの高圧燃料を噴孔２１に導くものであり、ドレン通路２３は、インジェクタ２内部の余剰の燃料を燃料リターン通路９ｃに導くものである。

ノズルニードル１６は、ボディ１５のニードルシリンダ２４内に上下昇降可能に収納されている。

このノズルニードル１６は、ニードルシリンダ２４上方の制御室４１内の圧力が高い場合にコイルスプリング２６の伸張復元力も加味されて下降されることによってボディ１５の先端座面２４ａに押し付けられて噴孔２１を閉塞するが、制御室４１内の圧力が低い場合にコイルスプリング２６の弾発付勢力に抗して上昇されることによってニードルシリンダ２４の上端座面２４ｂに押し付けられて噴孔２１を開放する。ニードルシリンダ２４の上下方向途中には、高圧通路２２と連通連結されて高圧燃料を貯留する下部燃料溜まり２７が設けられている。

アクチュエータ１７は、ノズルニードル１６を昇降駆動するための動力を発生する動力源であり、ボディ１５の上部に配置されている。この実施形態では、アクチュエータ１７
として、電荷の注入によって伸長する一方で電荷の放出によって収縮する圧電体（または電歪素子）を積層した構成のピエゾアクチュエータを用いている。

ニードル駆動装置１８は、ボディ１５の長手方向中間に配置されて、アクチュエータ１７で発生する動力をノズルニードル１６に伝達してノズルニードル１６を昇降駆動させるものである。

このニードル駆動装置１８は、変位拡大手段３０と、背圧制御手段４０と、燃料補填手段５０とを有しているので、これらを具体的に説明する。

変位拡大手段３０は、ボディ１５の大小二段の段付きシリンダ３１内に大径ピストン３２と小径ピストン３３とを同軸上に上下に並べて配置した状態で摺動可能に収納して、両ピストン３２，３３の対向間に所定容量の燃料を貯留する変位拡大室３４を設けた構成になっている。

段付きシリンダ３１の上側大径部および下側小径部は、それぞれドレン通路２３を介して燃料リターン通路９ｃに連通連結されている。

大径ピストン３２は、アクチュエータ１７の下端部１７ａに連結されている。この下端部１７ａは、コイルスプリング３５により常時上向きに弾発付勢されており、これにより、アクチュエータ１７の下端部１７ａと大径ピストン３２とがアクチュエータ１７の伸縮に応じて一体に上下昇降するようになる。

小径ピストン３３の下端部は、下記する制御弁４２の弁体４４の上面に当接されている。なお、小径ピストン３３の上方への移動を規制するために、段付きシリンダ３１における小径部側に鍔状のストッパ（図示省略）を設けてもよい。

変位拡大室３４は、アクチュエータ１７の伸縮変位を液圧変換し、大径ピストン３２と小径ピストン３３との外径差に応じて拡大して小径ピストン３３に伝達する。この変位拡大室３４には、コイルスプリング３６が配置されており、このコイルスプリング３６の伸張復元力によって小径ピストン３３と大径ピストン３２との間のがたを吸収するようになっている。

背圧制御手段４０は、ニードルシリンダ２４上方に設けられる制御室４１と、小径ピストン３３の下方に設けられる制御弁４２とを有している。

制御弁４２は、制御室４１内の圧力を高低制御する三方弁とされており、弁室４３と、弁体４４とを有している。

弁室４３は、ボディ１５の段付きシリンダ３１の下端に連通連結される低圧ポート４５と、制御室４１に連通連結されるドレンポート４６と、高圧通路２２に連通連結される高圧ポート４７とを有している。この弁室４３には、小径ピストン３３と段付きシリンダ３１との摺動面における僅かなクリアランスＢおよび低圧ポート４５を介して変位拡大室３４が連通している。

なお、弁室４３における低圧ポート４５の開口側にはフラット形状の座面が設けられ、弁室４３における高圧ポート４７の開口側には円錐形状の座面が設けられている。

弁体４４は、弁室４３内で昇降可能となっており、下降させられて高圧ポート４７を閉塞した場合にドレンポート４６を低圧ポート４５を介してドレン通路２３に連通する第１
状態となる一方、上昇させられて低圧ポート４５を閉塞した場合にドレンポート４６を高圧ポート４７を介して高圧通路２２に連通する第２状態となる。

通常、弁室４３の圧力はドレンポート４６の圧力より高くなっているので、通常は前記第２状態が成立している。前記第１状態が成立するのは、弁体４４を下降させたときのみである。また、弁体４４の下端には、弁体４４の動きを円滑にするとともに振動を吸収するダンパ室４８、コイルスプリング４９が設けられている。

前記第１状態では、制御室４１内の燃料がドレンポート４６を介してドレン通路２３に流出されるので、制御室４１内の圧力が低くなる。

前記第２状態では、高圧通路２２から弁室４３およびドレンポート４６に高圧燃料が充填されるので、制御室４１からの燃料流出が停止され、しかも、この状態では高圧通路２２から制御室４１に高圧燃料が導入されるので、制御室４１内の圧力が高くなる。

そして、ドレンポート４６において制御室４１への連通部分は、前記第１状態において制御室４１からの燃料流出量を適量に管理するためのオリフィス４６ａとなっている。このオリフィス４６ａをアウト側のオリフィスという。

また、高圧通路２２において制御室４１への連通部分についても、前記第２状態において制御室４１への燃料導入量を適量に管理するためのオリフィス２２ａとなっている。このオリフィス２２ａをイン側のオリフィスという。

このイン側のオリフィス２２ａは、燃料噴射開始時には制御室４１の圧力低下を緩和してノズルニードル１６を緩やかに開弁させる一方で、噴射終了時には制御室４１の圧力上昇を促進してノズルニードル１６を速やかに閉弁させる作用がある。

燃料補填手段５０は、大径ピストン３２の下降に伴う変位拡大室３４の圧縮時に大径ピストン３２の摺動面におけるクリアランスＡから変位拡大室３４内の燃料がリークすることを考慮して、大径ピストン３２の上昇に伴う変位拡大室３４の膨張時に上部燃料溜まり５１側の燃料を変位拡大室３４に補填するものである。

この燃料補填手段５０は、具体的に、アクチュエータ１７の外周に設けられてドレン通路２３と連通する上部燃料溜まり５１と、大径ピストン３２に変位拡大室３４から上部燃料溜まり５１へ連なるよう設けられる燃料補填通路５２と、燃料補填通路５２に設けられて上部燃料溜まり５１から変位拡大室３４への燃料流通のみを許容する逆止弁５３とで構成されている。

上部燃料溜まり５１は、変位拡大手段３０の段付きシリンダ３１と連通連結された空間であり、ドレン通路２３を通じて燃料リターン通路９ｃに連通連結されている。この上部燃料溜まり５１には、大径ピストン３２と段付きシリンダ３１との摺動面の僅かなクリアランスＡを介して変位拡大室３４が連通している。

燃料補填通路５２は、大径ピストン３２の中心に軸方向に沿って設けられている。この燃料補填通路５２の下部は大径とされて、その下端が大径ピストン３２の下端面に開口して変位拡大室３４に連通されている。

逆止弁５３は、変位拡大室３４側から燃料補填通路５２の上端開口への燃料流出を阻止する一方で、上部燃料溜まり５１側から変位拡大室３４側への燃料流入を許容するものであり、燃料補填通路５２の大径部５２ａ内に配置されるボール弁５４と、燃料補填通路５
２の大径部開口に装着されてボール弁５４を軸方向に僅かな遊びを持つ状態に抜け止めする蓋５５とを有している。蓋５５には、その厚み方向に貫通して燃料補填通路５２と変位拡大室３４とを連通する通孔５６が複数設けられている。

この逆止弁５３の動作としては、変位拡大室３４内の圧力が低下すると、ボール弁５４が僅かに下がって円錐形座面５７との間に隙間が生じるので、上部燃料溜まり５１内の燃料が蓋５５の通孔５６を通じて変位拡大室３４内へ流入する。

次に、上述した構成のインジェクタ２の動作を説明する。

まず、燃料噴射の開始に当たっては、アクチュエータ１７に駆動ユニット８から駆動電圧（例えば１００〜１５０Ｖ）が印加される。アクチュエータ１７は、電圧に比例した変位（例えば４０μｍ）を生じて、下端部１７ａおよびそれと一体の大径ピストン３２を同じ変位量だけ下方に移動させ、変位拡大室３４を圧縮させる。

この変位拡大室３４の圧縮に伴う内圧上昇によって小径ピストン３３が下降し、制御弁４２の弁体４４を押し下げて高圧ポート４７を閉塞することにより制御弁４２が第１状態となる。このとき、弁体４４のリフト量は、アクチュエータ１７の変位に対して大径ピストン３２と小径ピストン３３との面積比に応じて拡大される。

これにより弁室４３の内圧が低下するので、制御室４１内の燃料がアウト側オリフィス４６ａを通じて弁室４３側へ流出し、制御室４１の内圧が低下する。この燃料流入量は、アウト側オリフィス４６ａによって適宜管理される。この制御室４１の内圧低下に伴い、下部燃料溜まり２７内の高圧燃料によりノズルニードル１６を押し上げようとする力が、制御室４１の内圧およびコイルスプリング２６によりノズルニードル１６を押し下げようとする力より強くなると、ノズルニードル１６が上昇して噴孔２１が開放されるので、燃料の噴射が開始されることになる。

そして、燃料噴射を停止させるには、アクチュエータ１７への電圧印加を停止して電荷を放出させるようにすればよい。つまり、この電化が放出される間に、アクチュエータ１７は、電圧印加時の変位量だけ収縮して元の長さに戻り、下端部１７ａがコイルスプリング３５の伸張復元に伴う弾発付勢力によって上昇する。

この下端部１７ａの上昇と共に大径ピストン３２も上昇するので、変位拡大室３４の内圧が低下する。この変位拡大室３４の内圧が制御弁４２の弁体４４に作用する高圧ポート４７からの高圧燃料の圧力より低くなると、弁体４４および小径ピストン３３が上昇されることになり、弁体４４が低圧ポート４５を閉塞することにより制御弁４２が第２状態となる。

これにより、弁室４３からドレンポート４６までが高圧となる一方で、高圧通路２２内の高圧燃料がイン側オリフィス２２ａを通じて制御室４１へ流入される。この燃料流入量は、イン側オリフィス２２ａによって適宜管理される。

このようにして制御室４１の内圧が回復し、制御室４１の内圧が下部燃料溜まり２７内の高圧燃料の圧力より高くなると、ノズルニードル１６が下降して噴孔２１を閉塞し、燃料噴射を停止する。このとき、変位拡大室３４内の燃料は、燃料噴射の開始動作に伴いクリアランスＡからの微小リークによって減少するが、逆止弁５３により上部燃料溜まり５１内の燃料が変位拡大室３４に吸入補填されるので、変位拡大室３４の内圧は略一定に保たれる。

ところで、上述したような構成の燃料供給システムにおいては、従来例の項目で説明したように、エンジン稼動中に燃料タンク１内の燃料が空、つまり燃料切れになると、インジェクタ２における変位拡大室３４内に燃料補填が行われなくなるので、変位拡大室３４内に気泡が混入することになって、燃料補填してからでも直ぐにエンジン再始動をできなくなる。

そこで、この実施形態では、上述したような燃料切れが発生した場合でも、燃料補填後にエンジンの再始動を迅速かつ確実に行えるように始動補助手段６０を設けているので、以下で詳細に説明する。

始動補助手段６０は、バイパス通路６１と、状態切り替え弁６２とを有している。

バイパス通路６１は、燃料リターン通路９ｃにおいてインジェクタ２からチェック弁１０に至るまでの低圧領域と、燃料導入路３においてサプライポンプ５からインジェクタ２に至る高圧領域とに接続されて、それらを短絡するものである。

状態切り替え弁６２は、バイパス通路６１の途中に設けられて、バイパス通路６１を開通または遮断するものである。

この状態切り替え弁６２は、バイパス通路６１の開閉を行う開閉弁や、通路の流量を調整する流量調整弁と呼ばれるものなど何でもよいが、例えばソレノイドバルブとされる。このソレノイドバルブからなる状態切り替え弁６２は、定常時において閉塞するノーマリークローズタイプとされており、通電により開放される。

なお、バイパス通路６１の上流は、燃料導入路３においてサプライポンプ５からコモンレール６に至るまでの高圧領域に接続されている。一方、バイパス通路６１の低圧領域側端部は、例えば図４に示すように、チェック弁１０のボディ１０ａに取り付けることができる。

このチェック弁１０は、大径通路１０ｂと小径通路１０ｃとの間にボール弁１０ｄを設けた構造であり、このボール弁１０ｄより大径通路１０ｂ側に設けられる通路１０ｅに燃料リターン通路９ｃの下流側を接続し、ボール弁１０ｄより小径通路１０ｃ側に設けられる通路１０ｆにバイパス通路６１を接続するようになっている。このようにすれば、バイパス通路６１を燃料リターン通路９ｃに接続する際の手間が簡単になり、好ましい。但し、バイパス通路６１をチェック弁１０に接続せずに、燃料リターン通路９ｃに接続するようにしたものも本発明に含まれる。

このような始動補助手段６０を設けたうえで、制御ユニット７については、エンジンを始動するときの状況にかかわらず、常に、エンジン始動のためのクランキング動作に連係して状態切り替え弁６２を所定時間開放させるような処理を実行するように構成している。

このような構成によれば、エンジン始動のためのクランキング動作に伴い状態切り替え弁６２を開放させると、図１および図２における一点鎖線の矢印で示すように、高圧通路２２内の高圧燃料がバイパス通路６１を通じて燃料リターン通路９ｃに流入し、インジェクタ２のドレン通路２３、上部燃料溜まり５１から逆止弁５３を通じて変位拡大室３４内に流入される。

つまり、燃料切れが発生することにより、変位拡大室３４内に気泡が混入した場合でも、燃料補填後のエンジン再始動によって、上述したように、即座に、変位拡大室３４内の
気泡が潰されるか、あるいは変位拡大室３４内の空気が燃料と置換されることになる。

ちなみに、高圧通路２２の圧力は、燃料切れ後に燃料補填してから再始動時に、例えば１秒以内に４０ＭＰａ程度に昇圧されるので、燃料補填後のクランキングに同期してごく短時間だけ状態切り替え弁６２を開放させれば、上述したように変位拡大室３４を即座に昇圧または燃料補填できるようになり、迅速かつ確実にエンジンを再始動できるようになる。このように、始動補助手段６０を動作させるときには、設定圧力が数百ＫＰａ程度のチェック弁１０に４０ＭＰａもの高圧が付与されるが、短時間であるのでコモンレール６の昇圧速度にほとんど影響しない。但し、バイパス通路６１においてチェック弁１０との接続部までに適宜の絞りを付けて、チェック弁１０に対し高圧が付与されないようにすることが好ましい。

以下、本発明の他の実施形態を説明する。

（１）上記インジェクタ２において、アクチュエータ１７はピエゾアクチュエータの他に、通電により変位を発生するものであればよく、例えば、ソレノイドや、磁歪効果を利用したアクチュエータでもよい。

（２）上記インジェクタ２において、制御弁４２は、２方弁の組み合わせによって三方通路の連通状態を切り替えるように構成したものとすることができる。

本発明に係る燃料供給システムの一実施形態を模式的に示す構成図である。 図１中のインジェクタを拡大して示す断面図である。 図２中のニードル駆動装置を拡大して示す断面図である。 図１中のチェック弁の上半分を断面にして示す図である。

符号の説明

１ 燃料タンク
２ インジェクタ
３ 燃料導入路
７ 制御ユニット
８ 駆動ユニット
９ｃ インジェクタからの燃料リターン通路
１５ ボディ
１６ ノズルニードル
１７ アクチュエータ
１８ ニードル駆動装置
２１ 噴孔
２２ 高圧通路
２３ ドレン通路
３０ 変位拡大手段
３２ 大径ピストン
３３ 小径ピストン
３４ 変位拡大室
４０ 背圧調整手段
５０ 燃料補填手段
６０ 始動補助手段

Claims (4)

1. 燃料タンクから燃料を取り出して高圧にしてインジェクタからエンジンの燃焼室内に噴射するとともに、前記インジェクタ内の余剰の燃料を燃料リターン通路から燃料タンク側へ戻すよう構成された燃料供給システムであって、
   前記インジェクタは、ボディ先端に設けた噴孔を開閉するノズルニードルと、動力発生源としてのアクチュエータと、アクチュエータで発生する動力を利用して前記ノズルニードルを進退変位させるニードル駆動装置と、前記噴孔に高圧燃料を導く高圧通路と、前記燃料リターン通路にインジェクタ内の余剰の燃料を導くドレン通路とを有し、
   前記ニードル駆動装置は、前記アクチュエータによって進退変位される大径ピストンと、大径ピストンと同軸に並べて配置される小径ピストンと、小径ピストンと大径ピストンとの対向間に設けられかつ燃料が充填されるとともに前記大径ピストンの変位を拡大して小径ピストンに伝達する変位拡大室と、前記小径ピストンの進退変位に伴い前記ノズルニードルの背圧を制御して当該ノズルニードルを進退変位させる背圧制御手段と、前記変位拡大室の圧縮時に前記大径ピストンの摺動面から前記変位拡大室内の燃料がリークすることを考慮して前記変位拡大室の膨張時に前記ドレン通路側の燃料を前記変位拡大室に補填する燃料補填手段とを有し、
   少なくとも燃料切れ後に燃料補填してからエンジンを再始動させる際に、前記燃料タンクからインジェクタに至る燃料導入路の高圧燃料を、前記ドレン通路を経て前記変位拡大室に供給する始動補助手段が設けられていることを特徴とする燃料供給システム。
2. 前記燃料補填手段は、前記大径ピストンの近傍に設けられて前記ドレン通路と連通する燃料溜まりと、前記大径ピストンに前記変位拡大室から前記燃料溜まりへ連なるよう設けられる燃料補填通路と、燃料補填通路に設けられて前記燃料溜まりから前記変位拡大室への燃料流通のみを許容する逆止弁とで構成されていることを特徴とする請求項１に記載の燃料供給システム。
3. 前記始動補助手段は、前記燃料リターン通路と前記燃料導入路とを連通連結して短絡するバイパス路と、このバイパス路を開通または閉塞する状態切り替え弁とで構成されていることを特徴とする請求項１または２に記載の燃料供給システム。
4. 燃料噴射の開始および停止を制御する制御ユニットを有し、この制御ユニットは、少なくとも燃料切れ後に燃料を補填してからエンジンを再始動させるためのクランキング動作を行う際に、前記始動補助手段のバイパス路を所定時間開通させる処理を実行することを特徴とする請求項３に記載の燃料供給システム。

Images