JP2016142197A - 燃料供給装置 - Google Patents

Abstract

【課題】リーク回収溝内の高温のリーク燃料が確実に排出されるようにする。
【解決手段】燃料ギャラリ１９の燃料を、燃料バイパス通路２４を介してリーク回収溝２１に供給する。また、リーク回収溝２１の燃料を燃料タンク４１に戻す燃料戻し通路１３ｄ、４４に、絞り１３ｅを設ける。絞り１３ｅよりも上流側のリーク回収溝２１の圧力は、燃料ギャラリ１９に供給される燃料の圧力と略等しくなり、絞り１３ｅより下流側の圧力よりも高くなるため、リーク回収溝２１から燃料タンク４１に向かって燃料が確実に流れる。すなわち、リーク回収溝２１内の高温のリーク燃料は、リーク回収溝２１に澱むことなく燃料タンク４１側に確実に排出される。
【選択図】図１

Description

本発明は、燃料を加圧して内燃機関に供給する燃料供給装置に関するものである。

従来、この種の燃料供給装置として、例えば特許文献１に記載されたものがある。この特許文献１に記載された燃料供給装置は、燃料ギャラリに溜められた低圧の燃料をポンプ室に供給し、往復動するプランジャにてポンプ室内の燃料を加圧するようになっている。ポンプ室内で加圧された燃料の一部はシリンダとプランジャとの間の隙間から漏れ、その高温のリーク燃料はリーク回収溝に回収された後、燃料戻し通路を介して燃料タンクに戻される。

また、燃料ギャラリから分岐してポンプ室を経由することなくリーク回収溝に燃料を導く燃料バイパス通路を備え、この燃料バイパス通路には絞りが設けられている。そして、燃料バイパス通路を介してリーク回収溝に供給される低温の燃料により、シリンダやプランジャ等を冷却するようになっている。

特許第５２４０２８４号明細書

しかしながら、従来の燃料供給装置は、リーク回収溝内の圧力が低く（略大気圧）、リーク回収溝の圧力と燃料戻し通路の圧力との圧力差が小さいため、リーク回収溝から高温のリーク燃料が排出されにくく、リーク回収溝内に澱み易い。その結果、シリンダやプランジャ等の温度が上昇してリーク燃料が増加し、燃料吐出量が低下するという問題がある。

また、例えば燃料ギャラリに供給される燃料の圧力を調整する調圧弁のリリーフ燃料が燃料戻し通路を介して燃料タンクに戻される構成の場合、調圧弁のリリーフ燃料により燃料戻し通路内の圧力が変動し、リーク回収溝内の高温のリーク燃料がさらに排出されにくくなり、上記の問題が一層顕著になる。

本発明は上記点に鑑みて、リーク回収溝内の高温のリーク燃料が確実に排出されるようにす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、シリンダ（１３）と、シリンダ内に往復動可能に配設されたプランジャ（１４）と、プランジャの往復動によって容積が変化するポンプ室（１５）と、ポンプ室に供給する燃料を溜める燃料ギャラリ（１９）と、シリンダにおけるプランジャが摺動する摺動面（１３ａ）に形成されてシリンダとプランジャとの間の隙間から漏れた燃料を回収するリーク回収溝（２１）と、燃料ギャラリとリーク回収溝とを連通させる燃料バイパス通路（２４）と、リーク回収溝の燃料を燃料タンクへ戻す燃料戻し通路（１３ｄ、４４）と、リーク回収溝と燃料戻し通路との間に圧力差を発生させる差圧発生手段（１３ｅ、２７）とを備えることを特徴とする。

これによると、リーク回収溝の圧力は、燃料ギャラリに供給される燃料の圧力と略等しくなり、差圧発生手段より下流側の圧力よりも高くなるため、リーク回収溝から燃料タンクに向かって燃料が確実に流れる。すなわち、リーク回収溝内の高温のリーク燃料はリーク回収溝内に澱むことなく確実に排出される。したがって、シリンダやプランジャ等の温度上昇が防止され、燃料吐出量の低下が防止される。

なお、この欄および特許請求の範囲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。

本発明の一実施形態に係る燃料供給装置を示す模式的な断面図である。 一実施形態に係る燃料供給装置の変形例を示す模式的な断面図である。

本発明の一実施形態について説明する。本実施形態に係る燃料供給装置は、軽油等の燃料を高圧化して、圧縮着火式内燃機関（以下、単に内燃機関と称する。）に供給するものである。

図１に示すように、ハウジング１０には、その下端側に位置するカム室１０ａと、このカム室１０ａからハウジング１０の上方に向かって延びる円柱状空間のハウジング貫通孔１０ｂとが形成されている。このカム室１０ａおよびハウジング貫通孔１０ｂ内の空間には、後述するカム１２、摺動子１７、カムローラ１８等の潤滑を行うための潤滑油が充填されている。

カム室１０ａには、図示しない内燃機関にて駆動されるカム軸１１が配置され、このカム軸１１はハウジング１０に回転自在に支持されている。また、カム軸１１にはカム１２が形成されている。

ハウジング貫通孔１０ｂには、ハウジング貫通孔１０ｂの上端側を塞ぐようにして、シリンダ１３が挿入されている。

このシリンダ１３には、円柱状空間のプランジャ挿入孔１３ａが形成されており、このプランジャ挿入孔１３ａに、円柱状のプランジャ１４が往復動自在に挿入されている。そして、このプランジャ１４の上端面とシリンダ１３の内周面とによりポンプ室１５が区画形成され、プランジャ１４の往復動によってポンプ室１５の容積が変化するようになっている。

プランジャ１４の下端にシート１４ａが連結されており、このシート１４ａを介してスプリング１６によってプランジャ１４が摺動子１７に押し付けられている。

摺動子１７は、円筒状に形成されており、ハウジング貫通孔１０ｂに往復動自在に挿入されている。また、摺動子１７にはカムローラ１８が回転自在に取り付けられており、このカムローラ１８はカム１２に当接している。そして、カム軸１１の回転によりカム１２が回転すると、シート１４ａ、摺動子１７およびカムローラ１８とともに、プランジャ１４が往復駆動されるようになっている。

シリンダ１３内には、ポンプ室１５に供給する燃料を溜める環状の燃料ギャラリ１９が形成されている。この燃料ギャラリ１９は、シリンダ１３に形成された低圧通路孔１３ｂ、および低圧燃料配管４０を介して、燃料タンク４１に接続されている。低圧燃料配管４０中には、燃料タンク４１に溜められた燃料を吸入し低圧にて吐出するフィードポンプ４２が配置されており、燃料ギャラリ１９にはフィードポンプ４２によって燃料が圧送される。なお、低圧通路孔１３ｂおよび低圧燃料配管４０は、低圧燃料通路を構成する。

燃料ギャラリ１９は、後述する電磁弁３０内の連通孔３１ａを介して、ポンプ室１５に連通されている。

シリンダ１３には、ポンプ室１５に常時連通する高圧通路孔１３ｃが形成されている。そして、ポンプ室１５は、この高圧通路孔１３ｃ、吐出弁２０、および高圧燃料配管４５を介してコモンレール４３に接続されている。なお、高圧通路孔１３ｃおよび高圧燃料配管４５は、高圧燃料通路を構成する。

吐出弁２０は、高圧燃料通路を開閉する弁体２０ａと、この弁体２０ａを閉弁向きに付勢するスプリング２０ｂとを備えている。そして、ポンプ室１５で加圧された高圧燃料は、スプリング２０ｂの付勢力に抗して弁体２０ａを開弁向きに移動させ、コモンレール４３に圧送されるようになっている。

シリンダ１３におけるプランジャ１４が摺動する摺動面を構成するプランジャ挿入孔１３ａの内壁には、プランジャ１４とシリンダ１３との間から漏れる燃料を回収するリーク回収溝２１が形成されている。このリーク回収溝２１は、シリンダ１３のプランジャ挿入孔１３ａの内壁を拡径した環状の溝で構成されている。また、リーク回収溝２１の下方側開口部は、カバー２２にて塞がれている。

リーク回収溝２１には、プランジャ１４の外周側を通ってポンプ室１５からハウジング貫通孔１０ｂ内の空間やカム室１０ａへ伝う燃料の漏れ、及び、ハウジング貫通孔１０ｂ内の空間やカム室１０ａからポンプ室１５へ伝う潤滑油の漏れを防止するプランジャシール部材２３が配置されている。

リーク回収溝２１は、シリンダ１３に形成された燃料バイパス通路２４を介して、燃料ギャラリ１９に接続されている。これにより、フィードポンプ４２によって圧送された燃料がリーク回収溝２１に供給されるようになっている。

また、リーク回収溝２１は、シリンダ１３に形成された戻し通路孔１３ｄ、および戻し燃料配管４４を介して、燃料タンク４１に接続されている。これにより、リーク回収溝２１に流入した燃料が燃料タンク４１に戻されるようになっている。なお、戻し通路孔１３ｄおよび戻し燃料配管４４は、本発明の燃料戻し通路を構成する。

戻し通路孔１３ｄの途中には、差圧発生手段としての絞り１３ｅが形成されている。そして、この絞り１３ｅにより、リーク回収溝２１と、絞り１３ｅよりも下流側の戻し通路孔１３ｄおよび戻し燃料配管４４との間に、圧力差を発生させるようになっている。

低圧通路孔１３ｂは、シリンダ１３に形成されたリリーフ通路孔１３ｆを介して、絞り１３ｅよりも下流側の戻し通路孔１３ｄに接続されている。換言すると、リリーフ通路孔１３ｆは、フィードポンプ４２によって圧送された燃料の一部をリーク回収溝２１を経由せずに燃料を燃料タンク４１へ戻すものであり、本発明の他の燃料戻し通路に相当する。

リリーフ通路孔１３ｆの途中には、燃料ギャラリ１９内の最大圧力を規定する調圧弁２５が配置されている。

この調圧弁２５は、リリーフ通路孔１３ｆを開閉する弁体２５ａと、この弁体２５ａを閉弁向きに付勢するスプリング２５ｂとを備えている。そして、燃料ギャラリ１９内の圧力が基準圧力（例えば、０．５ＭＰａ）以上となった場合には、スプリング２５ｂに抗して弁体２５ａが開弁向きに移動してリリーフ通路孔１３ｆが開かれ、燃料ギャラリ１９や低圧通路孔１３ｂ側の燃料が燃料タンク４１に戻されるようになっている。

電磁弁３０は、プランジャ１４の上端面に対向した位置において、ポンプ室１５を閉塞するようにしてシリンダ１３に螺合されている。

電磁弁３０はボディ３１を備えており、このボディ３１には、一端がポンプ室１５に連通し他端が燃料ギャラリ１９に連通する連通孔３１ａが形成されている。

また、この電磁弁３０は、通電時に磁界を発生するコイル３２、コイル３２に通電された時に吸引力を発生するステータコア３３、コイル３２に通電された時にステータコア３３に吸引されるアーマチャ３４、アーマチャ３３と一体に移動して連通孔３１ａとポンプ室１５との間を開閉する弁体３５、アーマチャ３４および弁体３５を反吸引側に向かって付勢するスプリング３６とを有している。

上記構成の燃料供給装置の作動を説明する。先ず、電磁弁３０のコイル３２に通電されていないときには、電磁弁３０の弁体３５はスプリング３６の付勢力により開弁位置に移動されて、連通孔３１ａとポンプ室１５とが連通状態になっている。

そして、連通孔３１ａとポンプ室１５とが連通している状態で、且つプランジャ１４が下降する吸入工程では、フィードポンプ４２から吐出される低圧の燃料が、低圧燃料配管４０、低圧通路孔１３ｂ、燃料ギャラリ１９、および連通孔３１ａを介して、ポンプ室１５に供給される。

次いで、プランジャ１４が上昇する吐出工程では、プランジャ１４はポンプ室１５内の燃料を加圧しようとする。しかし、プランジャ１４の上昇開始初期においては、コイル３２に通電されておらず、連通孔３１ａとポンプ室１５とが連通しているため、ポンプ室１５内の燃料は、連通孔３１ａを介して燃料ギャラリ１９側に溢流し、加圧されない。

このポンプ室１５内の燃料の溢流中にコイル３２に通電されると、アーマチャ３４および弁体３５はスプリング３６に抗してステータコア３３に吸引されて閉弁位置に移動され、連通孔３１ａとポンプ室１５との間が遮断される。

これにより、燃料ギャラリ１９側への燃料の溢流が停止されて、プランジャ１４によるポンプ室１５内の燃料の加圧が開始される。そして、ポンプ室１５内の燃料圧力により吐出弁２０が開弁され、高圧の燃料がコモンレール４３に圧送される。

ポンプ室１５内の燃料が加圧される圧送工程では、ポンプ室１５内の燃料がプランジャ１４とプランジャ挿入孔１３ａとの隙間から漏れて、リーク回収溝２１に回収される。また、リーク回収溝２１に流入したリーク燃料は、戻し通路孔１３ｄおよび戻し燃料配管４４を介して燃料タンク４１に戻される。

一方、燃料ギャラリ１９の燃料は、燃料バイパス通路２４を介してリーク回収溝２１に供給される。また、リーク回収溝２１に供給されたその燃料は、戻し通路孔１３ｄおよび戻し燃料配管４４を介して燃料タンク４１に戻される。

ここで、絞り１３ｅよりも上流側の戻し通路孔１３ｄおよびリーク回収溝２１の圧力は、燃料ギャラリ１９に供給される燃料の圧力と略等しくなり、絞り１３ｅよりも下流側の戻し通路孔１３ｄおよび戻し燃料配管４４の圧力は略大気圧（数十ｋＰａ程度）になる。換言すると、リーク回収溝２１の圧力は絞り１３ｅより下流側の圧力よりも高くなるため、リーク回収溝２１から燃料タンク４１に向かって燃料が確実に流れる。すなわち、リーク回収溝２１内の高温のリーク燃料は、リーク回収溝２１に澱むことなく燃料タンク４１側に確実に排出される。したがって、シリンダ１３やプランジャ１４等の温度上昇が防止され、燃料吐出量の低下が防止される。

また、調圧弁２５が開弁した際のリリーフ燃料により絞り１３ｅより下流側の圧力が変動しても、リーク回収溝２１の圧力は絞り１３ｅより下流側の圧力よりも高い状態が確実に維持されるため、リーク回収溝２１内の高温のリーク燃料は燃料タンク４１側に確実に排出される。

なお、上記実施形態においては、リーク回収溝２１にプランジャシール部材２３を配置したが、図２に示す変形例のように、リーク回収溝２１とは別にシール部材室２６を設けて、このシール部材室２６にプランジャシール部材２３を配置するようにしてもよい。

また、上記実施形態においては、絞り１３ｅにて圧力差を発生させるようにしたが、図２に示す変形例のように、絞り１３ｅの代わりに、リーク回収溝２１から燃料タンク４１への燃料の流れを許容する差圧発生手段としての逆止弁２７を設けて、その逆止弁２７にて圧力差を発生させるようにしてもよい。

また、上記実施形態においては、リリーフ通路孔１３ｆを戻し通路孔１３ｄに接続したが、リリーフ通路孔１３ｆは、戻し通路孔１３ｄや戻し燃料配管４４を介さずに燃料タンク４１に接続してもよい。

また、上記実施形態においては、カム室１０ａおよびハウジング貫通孔１０ｂ内の空間に、カム１２等の潤滑を行うための潤滑油を充填したが、カム室１０ａおよびハウジング貫通孔１０ｂ内の空間に燃料を流通させて、その燃料にてカム１２等の潤滑を行うようにしてもよい。

（他の実施形態）
なお、本発明は上記した実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載した範囲内において適宜変更が可能である。

また、上記実施形態において、実施形態を構成する要素は、特に必須であると明示した場合および原理的に明らかに必須であると考えられる場合等を除き、必ずしも必須のものではないことは言うまでもない。

また、上記実施形態において、実施形態の構成要素の個数、数値、量、範囲等の数値が言及されている場合、特に必須であると明示した場合および原理的に明らかに特定の数に限定される場合等を除き、その特定の数に限定されるものではない。

また、上記実施形態において、構成要素等の形状、位置関係等に言及するときは、特に明示した場合および原理的に特定の形状、位置関係等に限定される場合等を除き、その形状、位置関係等に限定されるものではない。

１３ シリンダ
１４ プランジャ
１５ ポンプ室
１９ 燃料ギャラリ
２１ リーク回収溝
２４ 燃料バイパス通路
２７ 逆止弁（差圧発生手段）
４４ 戻し燃料配管（燃料戻し通路）
１３ａ プランジャ挿入孔（摺動面）
１３ｄ 戻し通路孔（燃料戻し通路）
１３ｅ 絞り（差圧発生手段）

Claims (6)

1. シリンダ（１３）と、
   前記シリンダ内に往復動可能に配設されたプランジャ（１４）と、
   前記プランジャの往復動によって容積が変化するポンプ室（１５）と、
   前記ポンプ室に供給する燃料を溜める燃料ギャラリ（１９）と、
   前記シリンダにおける前記プランジャが摺動する摺動面（１３ａ）に形成されて前記シリンダと前記プランジャとの間の隙間から漏れた燃料を回収するリーク回収溝（２１）と、
   前記燃料ギャラリと前記リーク回収溝とを連通させる燃料バイパス通路（２４）と、
   前記リーク回収溝の燃料を燃料タンクへ戻す燃料戻し通路（１３ｄ、４４）と、
   前記リーク回収溝と前記燃料戻し通路との間に圧力差を発生させる差圧発生手段（１３ｅ、２７）とを備えることを特徴とする燃料供給装置。
2. 前記差圧発生手段は、絞り（１３ｅ）であることを特徴とする請求項１に記載の燃料供給装置。
3. 前記差圧発生手段は、前記リーク回収溝から前記燃料タンクへの燃料の流れを許容する逆止弁（２７）であることを特徴とする請求項１に記載の燃料供給装置。
4. 前記プランジャを往復動させるカム（１２）と、
   前記カムが配置されるとともに潤滑油が充填されたカム室（１０ａ）と、
   前記リーク回収溝内に配置されて前記リーク回収溝と前記カム室との間での燃料および潤滑油の流通を防止するプランジャシール部材（２３）とを備えることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１つに記載の燃料供給装置。
5. 前記プランジャを往復動させるカム（１２）と、
   前記カムが配置されるとともに潤滑油が充填されたカム室（１０ａ）と、
   前記リーク回収溝と前記カム室との間での燃料および潤滑油の流通を防止するプランジャシール部材（２３）と、
   前記リーク回収溝から分離して形成されて前記プランジャシール部材が配置されるシール部材室（２６）とを備えることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１つに記載の燃料供給装置。
6. 前記リーク回収溝を経由せずに燃料を燃料タンクへ戻す他の燃料戻し通路（１３ｆ）を備え、
   前記他の燃料戻し通路は、前記燃料戻し通路における前記差圧発生手段よりも前記燃料タンク側にて接続されていることを特徴とする請求項１ないし５のいずれか１つに記載の燃料供給装置。

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