JP2002227739A - 燃料噴射ポンプ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 低圧室１６内の燃料温度を低下させて燃料に
よる潤滑性を向上させる技術として、低圧室１６の内圧
上昇を抑える手段は、低圧室１６の燃料をフィードポン
プの吸込側に導く連通路と、それを開くレギュレータバ
ルブが必要になり、コストが上昇する。 【解決手段】ポンプハウジング１２に形成されたスピル
ポート３０には、高圧室１４から低圧室１６に戻される
燃料の流れに乱流を発生させるための乱流発生手段４２
（ギザギザ面）が設けられている。圧縮された高温燃料
がスピルポート３０を通って低圧室１６に戻される際
に、乱流発生手段４２によって燃料の流れに乱流が発生
し、高温燃料の熱がポンプハウジング１２に効率的に伝
わり、低圧室１６に戻される燃料の温度が低下する。低
圧室１６の燃料の温度を低く保つための手段（乱流発生
手段４２）は、スピルポート３０の通路壁面に形成した
ギザギザ面であり、燃料噴射ポンプの部品点数は増え
ず、コストが抑えられる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はディーゼルエンジン
の燃料噴射ポンプに係るものであり、詳しくはフィード
ポンプより吐出された燃料を一旦貯溜する低圧室を有し
た燃料噴射ポンプに関する技術である。

【０００２】

【従来の技術】低圧室に蓄えられる燃料の温度を低下さ
せて、燃料によるプランジャ等の摺動部の潤滑性を向上
させる技術として、特開平７−２２９４５６号公報に開
示された技術が知られている。この技術は、低圧室の内
圧が所定圧力より上昇した際に、低圧室の燃料の一部を
フィードポンプの吸込側に導き、低圧室の内圧を下げて
低圧室内に貯溜する燃料の温度を下げるものである。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上記公報に開示される
技術では、低圧室の内圧上昇を防ぐ手段として、低圧室
の燃料をフィードポンプの吸込側に導く連通路と、低圧
室の内圧が上昇した際に上記の連通路を開くレギュレー
タバルブとが必要になる。このように、従来の燃料噴射
ポンプでは、連通路を燃料噴射ポンプの内部あるいは外
部に引き回すためのコストと、レギュレータバルブを追
加するコストとが必要になるため、燃料噴射ポンプのコ
ストが上昇してしまう。また、レギュレータバルブのよ
うな可動部が必要となるため、低圧室の内圧上昇を防ぐ
手段、つまり低圧室の燃料温度を低く保つための手段が
故障する可能性がある。

【０００４】

【発明の目的】本発明は、上記の事情に鑑みてなされた
ものであり、その目的は、低コストで且つ故障確率を抑
えて低圧室内に貯溜される燃料の温度を下げることので
きる燃料噴射ポンプの提供にある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】〔請求項１の手段〕高圧
室に吸引された燃料は、プランジャの圧縮によって高温
になる。スピル電磁弁が圧送燃料を調節するためにスピ
ルポートを開くと、圧縮された高温燃料の一部が高圧室
からスピルポートを通って低圧室に戻される。この時、
スピルポートに設けられた乱流発生手段によって、スピ
ルポート内の燃料の流れに乱流が発生する。これによっ
て、高温燃料の放熱が促進されることになり、高温燃料
の熱がスピルポートを形成するポンプハウジングに効率
的に伝わり、結果的にスピルポートから低圧室に戻され
る燃料の温度が低下する。

【０００６】このように、高圧室から低圧室に戻される
燃料の温度が低下するため、低圧室に貯溜される燃料の
温度上昇が防がれる。低圧室内の燃料の温度上昇が防が
れることによって、低圧室の燃料の粘性が低下する不具
合がなく、低圧室の燃料によって潤滑される高圧ポンプ
等が潤滑不足になる不具合を防ぐことができる。

【０００７】一方、スピルポートに乱流発生手段を設け
ることによって、低圧室の燃料温度の上昇が防がれるも
のであるため、従来技術で示したような長い連通路（低
圧室とフィードポンプの上流側を連通させる通路）の追
加がないとともに、連通路を開閉するためのレギュレー
タバルブの追加もない。このため、本発明は、従来技術
に比較して低いコストで低圧室の燃料の温度上昇を防ぐ
ことができる。また、従来技術で示したレギュレータバ
ルブは、可動部が存在するため、詰まりや歪み等によっ
て作動不良を起こす可能性があるが、本発明で用いる乱
流発生手段には可動部が不要であるため、低圧室の燃料
の温度を低く保つための手段（つまり、乱流発生手段）
が故障する可能はなく、高い信頼性を得ることができ
る。

【０００８】〔請求項２の手段〕請求項２の手段を採用
し、スピルポートの通路壁面に乱流発生手段を設けても
良い。スピルポートを加工して乱流発生手段を設けるこ
とにより、部品点数が増えることがないため、コストの
増加および故障の確率を防ぐことができる。

【０００９】〔請求項３の手段〕請求項３の手段を採用
し、スピルポートに鋸歯状のギザギザが繰り返されるギ
ザギザ面を設けて乱流発生手段としても良い。

【００１０】〔請求項４の手段〕請求項４の手段を採用
し、スピルポートに方形波状の凹凸が繰り返される凹凸
面を設けて乱流発生手段としても良い。

【００１１】

【発明の実施の形態】本発明の実施の形態を、実施例お
よび変形例を用いて説明する。 〔第１実施例〕図１〜図５は第１実施例を説明するため
の図面であり、まず燃料噴射ポンプ１の構成を図２、図
３を参照して説明する。デーゼルエンジンの各気筒ごと
に燃料を圧送する燃料噴射ポンプ１には、図示しないデ
ィーゼルエンジンによって回転駆動されるドライブシャ
フト２が設けられており、そのドライブシャフト２の先
端にドライブプーリ３が取り付けられている。ドライブ
シャフト２の途中には、ベーン式の燃料フィードポンプ
４が設けられている。なお、図３で燃料フィードポンプ
４は、９０度だけ展開された形で開示されている。

【００１２】フィードポンプ４は、ドライブシャフト２
の回転に伴って回転駆動される。ドライブシャフト２の
基端側には、円盤状のパルサ５が取り付けられている。
このパルサ５の外周面には、ディーゼルエンジンの気筒
数と同数の、すなわち４気筒であれば４ヵ所の欠歯部が
等角度間隔をもって形成されている。なお、欠歯部は、
歯（突起）が連続して欠けるものであって、１ヵ所の欠
歯部は歯が２つ連続で欠けるものであれば、４気筒であ
れば合計８個分の欠歯が形成されている。また、欠歯と
欠歯との各間には、１４個づつ歯（突起）が等間隔で形
成されているものであり、１つのパルサ５に合計で５６
個の歯が設けられたものである。そして、ドライブシャ
フト２の基端側は、カップリング６を介してカムプレー
ト７に連結されている。

【００１３】パルサ５とカムプレート７との間には、ロ
ーラリング８が設けられている。このローラリング８の
円周方向には、カムプレート７のカム山フェイス７ａに
対向する複数のカムローラ９が取り付けられている。カ
ム山フェイス７ａは、ディーゼルエンジンの気筒数と同
数設けられている。また、カムプレート７は、スプリン
グ１０によってカムローラ９に係合するように付勢され
ている。

【００１４】カムプレート７には、燃料加圧用のプラン
ジャ１１が一体回転可能に取り付けられている。そし
て、それらカムプレート７とプランジャ１１とがドライ
ブシャフト２の回転に伴って一体的に回転駆動される。
すなわち、ドライブシャフト２の回転力がカップリング
６を介してカムプレート７に伝達されることにより、カ
ムプレート７がカムローラ９に係合しながら回転され
る。

【００１５】これにより、カムプレート７が回転されな
がら気筒数と同数だけ図中左右方向に往復駆動され、そ
れに伴ってプランジャ１１が回転しながら同方向へ往復
駆動される。つまり、カム山フェイス７ａがローラリン
グ８のカムローラ９に乗り上げる過程でプランジャ１１
が往動（リフトアップ）され、逆にカム山フェイス７ａ
がローラリング８のカムローラ９を乗り下げる過程でプ
ランジャ１１が復動（リフトダウン）される。

【００１６】ポンプハウジング１２には、プランジャ１
１が挿入した状態で配置されるシリンダ１３が設けられ
ている。そして、プランジャ１１の先端面とシリンダ１
３の底面を形成するヘッドプラグ１３ａ（図２参照）と
の間が高圧室１４となっている。プランジャ１１の先端
側の外周面には、気筒数と同数の吸入溝１５ａが形成さ
れている。この吸入溝１５ａは、プランジャ１１が復動
して高圧室１４が減圧される時に、ポンプハウジング１
２に形成された吸入ポート１５ｂを介して後述する低圧
室１６に連通して、その低圧室１６の燃料を高圧室１４
に導くためのものである。また、プランジャ１１の先端
側の内部には、圧縮された燃料をポンプハウジング１２
に形成された吐出ポート１７に導くための分配ポート１
８が形成されている。吐出ポート１７は、ディーゼルエ
ンジンの気筒数だけ等間隔にシリンダ１３内に開口する
ものである。

【００１７】吐出ポート１７の出口部分には、デリバリ
バルブ２０が配置されている。このデリバリバルブ２０
は、吐出ポート１７から燃料配管へ圧送される燃料の逆
流を防ぐためのものであり、ある一定の燃料圧力に達し
た際に開弁して、吐出ポート１７に圧送された高圧燃料
を燃料吐出配管２１へ導くものである。

【００１８】また、ポンプハウジング１２には、燃料タ
ンクＴに連通されたインレット２２が取り付けられてい
る。このインレット２２は、フィードポンプ４の吸入側
と導入ポート２３を介して連通する。なお、この導入ポ
ート２３は、後述するタイマ装置２４の内圧室２５にも
連通されている。

【００１９】ポンプハウジング１２の内部には、フィー
ドポンプ４の導出ポート２６から燃料の供給を受ける低
圧室１６が形成されている。この低圧室１６は、上述し
た高圧室１４が吸引する燃料を蓄えるとともに、プラン
ジャ１１とシリンダ１３からなる高圧ポンプ２７を含む
機械的な摺動部に燃料を満たすものである。

【００２０】導入ポート２３の途中におけるフィードポ
ンプ４の入口付近には、フィルタ２８が配置されてい
る。そして、ドライブシャフト２が回転されてフィード
ポンプ４が駆動されることにより、燃料は燃料タンクＴ
からインレット２２を経て導入ポート２３に導入され、
フィードポンプ４へ吸い込まれる。この時、燃料中に含
まれる不純物がフィルタ２８によって濾過される。そし
て、フィードポンプ４に吸い込まれた燃料は導出ポート
２６に圧送されて低圧室１６に供給される。

【００２１】ここで、プランジャ１１が復動されて高圧
室１４が減圧される吸入行程では、プランジャ１１の先
端外周に形成された吸入溝１５ａの１つが吸入ポート１
５ｂを介して低圧室１６に連通して、低圧室１６の燃料
が高圧室１４に吸入される。一方、プランジャ１１が往
動して高圧室１４が加圧される圧縮行程では、高圧室１
４で加圧された高圧の燃料が、吐出ポート１７、デリバ
リバルブ２０、燃料吐出配管２１を経て図示しない燃料
噴射弁に圧送され、その燃料噴射弁が燃料を噴射する。

【００２２】ポンプハウジング１２には、上述した吸入
ポート１５ｂの他に、高圧室１４の高圧燃料を低圧室１
６に溢流（スピル）するスピルポート３０が形成されて
いる。このスピルポート３０の途中には、スピルポート
３０を開くことによって高圧室１４で圧縮される燃料の
一部を低圧室１６に逃がして、高圧室１４から吐出ポー
ト１７に圧送される燃料の圧送量を調節するためのスピ
ル電磁弁３１が設けられている。

【００２３】このスピル電磁弁３１は、常開型バルブで
あり、コイル３２が無通電（OFF ）の状態では弁体３３
によりスピルポート３０が開放され、高圧室１４で圧縮
された燃料がスピルポート３０を通って低圧室１６にス
ピルする。一方、コイル３２が通電（ON）されることに
より、弁体３３がスピルポート３０を閉塞して、高圧室
１４から低圧室１６への燃料のスピルが遮断される。

【００２４】従って、スピル電磁弁３１がON-OFF制御さ
れることによって、スピルポート３０が開閉制御され、
高圧室１４から低圧室１６へのスピル量が制御される。
そして、プランジャ１１の圧縮行程中にスピル電磁弁３
１が開弁されることにより、高圧室１４内が減圧されて
燃料噴射が停止される。つまり、プランジャ１１が往動
してもスピル電磁弁３１が開弁されている間は高圧室１
４の内圧が上昇せず、燃料噴射が行われない。また、プ
ランジャ１１の往動中にスピル電磁弁３１の開弁時期が
制御されることにより、燃料噴射時期が制御されること
となり、気筒への燃料噴射量が制御される。

【００２５】ポンプハウジング１２の下側には、燃料噴
射時期を機械的に進角側あるいは遅角側へ制御するため
のタイマ装置２４が設けられている。このタイマ装置２
４は、ドライブシャフト２の回転方向に対するローラリ
ング８の回転位置を変更させることにより、カム山フェ
イス７ａがカムローラ９に乗り上げる時期、すなわちプ
ランジャ１１が往復動される時期を変更させるものであ
る。

【００２６】このタイマ装置２４は、油圧によって駆動
されるものであり、図３において９０度展開して開示さ
れるものである。タイマ装置２４は、タイマハウジング
３４と、その内部に嵌め込まれたタイマピストン３５と
を備える。このタイマピストン３５は、スライドピン３
６を介してローラリング８に連結されている。タイマハ
ウジング３４の一端は、導入ポート２３に連通する内圧
室２５となっており、タイマハウジング３４の他端は加
圧室３７となっている。

【００２７】タイマ装置２４の内圧室２５には、タイマ
ピストン３５を加圧室３７側に付勢するタイマスプリン
グ３８が配置されている。一方、加圧室３７には、フィ
ードポンプ４によって加圧された燃料が導入される。そ
して、その導入された燃料圧力とタイマスプリング３８
の付勢力との釣合いによってタイマピストン３５の位置
が決定される。このようにタイマピストン３５の位置が
決定されることにより、ローラリング８の位置が決定さ
れ、プランジャ１１が往復動される進角時期が決定され
る。

【００２８】タイマ装置２４の油圧制御としては、低圧
室１６の燃料圧力が用いられている。そして、その燃料
圧力を調節するために、タイマ装置２４にはタイマ制御
弁（ＴＣＶ）３９が設けられている。このＴＣＶ３９
は、加圧室３７と内圧室２５との圧力差を制御するもの
であり、加圧室３７と内圧室２５とを連通する連通路４
０を開閉制御するものである。ＴＣＶ３９は、デューテ
ィ制御された電気信号により開閉して加圧室３７と内圧
室２５との圧力差を制御してタイマピストン３５を駆動
し、プランジャ１１の往復動時期を進角側あるいは遅角
側への制御するものである。

【００２９】ローラリング８の上部には、電磁ピックア
ップコイルよりなる回転数センサ４１がパルサ５の外周
面に対向して取り付けられている。この回転数センサ４
１は、パルサ５の突起（歯）が横切る際の磁界変化を利
用してパルス信号を出力するものである。すなわち、回
転数センサ４１は、一定のクランク角毎のエンジン回転
パルス信号を出力する。あわせて、回転数センサ４１
は、パルサ５の歯欠による一定クランク角度に相当する
エンジン回転パルス信号を基準位置信号として出力す
る。さらに、回転数センサ４１は、一連のエンジン回転
パルス信号を、エンジン回転数を求めるための信号とし
て出力する。なお、この回転数センサ４１は、ローラリ
ング８と一体であるため、タイマ装置２４の作動に関係
なくプランジャ１１の往復動に対応したタイミングで基
準信号となるパルス信号を出力する。

【００３０】一方、図１に示すように、スピルポート３
０には、高圧室１４から低圧室１６に戻される燃料の流
れに乱流を発生させるための乱流発生手段４２が設けら
れている。この乱流発生手段４２は、スピルポート３０
の通路壁面に形成されたものであり、この実施例の乱流
発生手段４２は、鋸歯状のギザギザが繰り返されるギザ
ギザ面である。なお、乱流発生手段４２を成すギザギザ
面は、図４に示すようなタッピングスクリュー等の刃具
４３によって、スピルポート３０の通路壁面を切削形成
したり、通路壁面を偏心形成したものである。

【００３１】〔実施例の作動〕本発明にかかる特徴的な
作動を説明する。高圧室１４に吸引された燃料は、プラ
ンジャ１１の圧縮によって加圧されて高温になる。スピ
ル電磁弁３１が圧送燃料を調節するためにスピルポート
３０が開かれると、圧縮された高温燃料の一部が高圧室
１４からスピルポート３０を通って低圧室１６に戻され
る。この時、スピルポート３０の通路壁面に形成された
乱流発生手段４２によって、スピルポート３０内の燃料
の流れに乱流が発生する。これによって、高温燃料の放
熱が促進されることになり、高温燃料の熱がスピルポー
ト３０を形成するポンプハウジング１２に効率的に伝わ
り、結果的にスピルポート３０から低圧室１６に戻され
る燃料の温度が低下する。

【００３２】このことを示す具体的なデータを図５のグ
ラフを参照して説明する。スピルポート３０に乱流発生
手段４２を設けない場合は、スピルポート３０の下流端
（低圧室１６側）における燃料の温度が図中黒点Ａに示
すように約９５℃であった。これに対し、スピルポート
３０に乱流発生手段４２を設けた場合は、スピルポート
３０の下流端における燃料の温度が図中白点Ｂに示すよ
うに約８５℃に低下している。

【００３３】〔実施例の効果〕上記の作動で示したよう
に、高圧室１４から低圧室１６に戻される燃料の温度が
低下するため、低圧室１６に貯溜される燃料の温度上昇
が防がれる。低圧室１６内の燃料の温度上昇が防がれる
ことによって、低圧室１６の燃料の粘性が低下する不具
合がなく、低圧室１６に貯溜される燃料によって潤滑さ
れる高圧ポンプ２７等の機械的な摺動部が潤滑不足にな
る不具合が防がれる。

【００３４】一方、スピルポート３０に乱流発生手段４
２を設けることによって、低圧室１６の燃料の温度上昇
が防がれるものであるため、従来技術で示したような長
い連通路（低圧室１６とフィードポンプ４の入口側を連
通させる通路）の追加が必要なく、また連通路を開閉す
るためのレギュレータバルブの追加もない。

【００３５】このため、この実施例に示される燃料噴射
ポンプ１は従来技術に比較して低いコストで低圧室１６
の燃料の温度上昇を防ぐことができる。また、従来技術
で示したレギュレータバルブには可動部が存在するた
め、詰まりや歪み等によって作動不良を起こす可能性が
あるが、乱流発生手段４２には可動部が不要であるた
め、低圧室１６の燃料の温度を低く保つための手段（つ
まり、乱流発生手段４２）が故障する可能がなく、高い
信頼性を得ることができる。

【００３６】特に、この実施例のように、スピルポート
３０の通路壁面に乱流発生手段４２を形成することによ
り、燃料噴射ポンプ１の部品点数が増えないため、コス
トの増加および故障の確率を防ぐことができる。

【００３７】〔第２実施例〕図６、図７を参照して第２
実施例を説明する。上記第１実施例の乱流発生手段４２
は、図６（ｂ）に示すようなギザギザ面であった。これ
に対して、この第２実施例の乱流発生手段４２は、図６
（ａ）に示すよう方形波状の凹凸が繰り返される凹凸面
である。乱流発生手段４２を成す凹凸面は、図７
（ａ）、（ｂ）に示すような方形波状の刃を備えた刃具
４３を用いて形成されたものであり、このような刃具４
３を用いてスピルポート３０の通路壁面を切削形成した
り、通路壁面を偏心形成したものである。

【００３８】なお、図７（ａ）に示すような刃具４３を
用いてスピルポート３０内に連続した凹凸面を形成した
場合は、高圧室１４に流れる燃料が低流速でも乱流が発
生しやすいためにスピルポート３０による燃料の吸入効
率が低下する懸念がある。そこで、図７（ｂ）に示すよ
うに、方形波状の刃がネジ状に設けられた刃具４３を用
いて、スピルポート３０の通路壁面に螺旋状の乱流発生
手段４２を形成することにより、低流速での乱流の発生
を抑えてスピルポート３０による燃料の吸入効率の低下
を防ぐように設けても良い。

【００３９】〔変形例〕上記の実施例では、図１に示し
たように、スピルポート３０の上流から下流に亘る広い
範囲に乱流発生手段４２を設けた例を示したが、例えば
スピルポート３０の上流側のみに乱流発生手段４２を設
けるなど、部分的に乱流発生手段４２を設けても良い。
上記の実施例では、スピルポート３０の通路壁面に乱流
発生手段４２（ギザギザ面や凹凸面）を直接的に形成し
た例を示したが、スピルポート３０の途中に乱流を発生
させるための部材を乱流発生手段４２として追加搭載し
ても良い。

【図面の簡単な説明】

【図１】スピルポートに形成された乱流発生手段を説明
するための燃料噴射ポンプの要部断面図である（第１実
施例）。

【図２】燃料噴射ポンプの断面図である（第１実施
例）。

【図３】燃料噴射ポンプの構造を説明するための断面図
である（第１実施例）。

【図４】スピルポートの通路壁面に乱流発生手段を形成
するための刃具を示す図である（第１実施例）。

【図５】スピルポートの出口部分（低圧室側）の温度を
示すグラフである（第１実施例）。

【図６】スピルポートの通路壁面の概略断面図である
（第２実施例）。

【図７】スピルポートの通路壁面に乱流発生手段を形成
するための刃具を示す図である（第２実施例）。

【符号の説明】

１ 燃料噴射ポンプ １１ プランジャ １２ ポンプハウジング １３ シリンダ １４ 高圧室 １６ 低圧室 １７ 吐出ポート ２７ 高圧ポンプ ３０ スピルポート ３１ スピル電磁弁 ４２ 乱流発生手段

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】シリンダ内でプランジャが往復移動するこ
   とによって、前記シリンダと前記プランジャとの間に形
   成される高圧室の内部に燃料を吸引するとともに、燃料
   を圧縮し、圧縮燃料を吐出ポートから吐出させる高圧ポ
   ンプと、 前記高圧室に供給する燃料が貯溜される低圧室を形成す
   るポンプハウジングと、 前記低圧室と前記高圧室とを連通するスピルポートと、 このスピルポートを開くことによって前記高圧室で圧縮
   される燃料の一部を前記低圧室に逃がして、前記高圧室
   から前記吐出ポートに圧送される燃料の圧送量を調節す
   るためのスピル電磁弁とを具備し、 前記低圧室に貯溜する燃料によって前記高圧ポンプの潤
   滑を行う燃料噴射ポンプであって、 前記スピルポートには、前記高圧室から前記低圧室に戻
   される燃料の流れに乱流を発生させるための乱流発生手
   段が設けられていることを特徴とする燃料噴射ポンプ。
2. 【請求項２】請求項１の燃料噴射ポンプにおいて、 前記乱流発生手段は、前記スピルポートの通路壁面に形
   成されたものであることを特徴とする燃料噴射ポンプ。
3. 【請求項３】請求項２の燃料噴射ポンプにおいて、 前記乱流発生手段は、鋸歯状のギザギザが繰り返される
   ギザギザ面であることを特徴とする燃料噴射ポンプ。
4. 【請求項４】請求項２の燃料噴射ポンプにおいて、 前記乱流発生手段は、方形波状の凹凸が繰り返される凹
   凸面であることを特徴とする燃料噴射ポンプ。