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

内燃機関の燃料供給装置の燃料洩れ防止装置

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JP2001020834A JP11189510A JP18951099A JP2001020834A JP 2001020834 A JP2001020834 A JP 2001020834A JP 11189510 A JP11189510 A JP 11189510A JP 18951099 A JP18951099 A JP 18951099A JP 2001020834 A JP2001020834 A JP 2001020834A
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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。
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1355059A3 (en) * 2002-04-19 2005-06-15 Nissan Motor Co., Ltd. Fuel pump
JP2015190407A (ja) * 2014-03-28 2015-11-02 ヤンマー株式会社 燃料噴射ポンプ
JP2016130465A (ja) * 2015-01-13 2016-07-21 株式会社デンソー 燃料供給装置
JP2016217164A (ja) * 2015-05-14 2016-12-22 ボッシュ株式会社 燃料供給ポンプ

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