JP2004316640A - 燃料供給ポンプ - Google Patents

Abstract

【課題】 蓄圧式燃料噴射装置のコモンレールへ高圧燃料を供給する燃料供給ポンプ１において、燃料供給路３７内の過剰燃料を逃すための燃料逃し流路３８の加工が容易な燃料供給ポンプ１を提供することにある。
【解決手段】 燃料供給路３７内の過剰燃料を、摺動部潤滑油経路４５と平行して、ポンプカム室４４に連結されている燃料逃し流路３８から逃す。これにより、燃料供給路３７に近いポンプカム室４４へ過剰燃料を逃すことができるので、燃料逃し流路３８の加工性を改善できる。さらに、この燃料逃し流路３８には絞り３９が設けられ、逃し流量が規制されている。これにより、燃料供給路３７内の燃料が過剰にポンプカム室４４へ流入するのを防止することができるので、加圧室２３への燃料供給量が低下するのを防ぐことができる。
【選択図】 図１

Description

本発明は、内燃機関の燃料供給ポンプに関する。

〔従来の技術〕
従来より、ディーゼルエンジン等の内燃機関の燃料噴射装置には蓄圧式燃料噴射装置が適用されている。蓄圧式燃料噴射装置には、高圧燃料を蓄圧する蓄圧器、この蓄圧器へ高圧燃料を供給する燃料供給ポンプなどが備えられている。そして、蓄圧器内の高圧燃料は、エンジン制御装置（ＥＣＵ）からの指令により所定の期間および時期に、燃料噴射弁を介して内燃機関の各気筒へ噴射供給される。

燃料供給ポンプ１００は、図５に示すごとく、低圧供給ポンプ１０１と、プランジャ１０２などのポンプエレメントと、駆動軸１０３などのプランジャ駆動手段と、調量手段としての調量弁１０７と、逆止弁１０４と、摺動部潤滑油経路１０５を備えている。そして、燃料タンク内の燃料が、低圧供給ポンプ１０１によって、ポンプエレメントにおいて形成されている加圧室１０６へ供給され、プランジャ１０２により高圧化されて蓄圧器（図示せず）へ圧送されている。

低圧供給ポンプ１０１から加圧室１０６へ向かう燃料流路には、調量弁１０７が設けられている。調量弁１０７は、低圧供給ポンプ１０１から加圧室１０６へ供給される燃料の流量を調整することで、蓄圧器への高圧燃料の圧送量を調整している。この圧送量の調整は、蓄圧器内の燃料圧力が所定圧力を維持するように、ＥＣＵからの指令によって行われる。また、調量弁１０７から加圧室１０６へ向かう燃料供給路１０８には、逆止弁１０４が設けられ、加圧室１０６から調量弁１０７への高圧燃料の逆流を防止している。

プランジャ１０２は、プランジャ駆動手段により、ポンプエレメントを構成するシリンダ１０９内を往復運動するように駆動されている。プランジャ駆動手段では、内燃機関により回転駆動される駆動軸１０３の回転運動が、カム１１０により往復運動に変換されてプランジャ１０２へ伝達されている。そして、カム１１０などを収容するポンプカム室１１１には、摺動部の冷却および潤滑のため低圧供給ポンプ１０１より吐出された燃料の一部が、摺動部潤滑油経路１０５を経て供給されている。

ところで、調量弁１０７では、ＥＣＵから燃料の圧送量の低減が指令された場合でも、弁部からの漏れや閉弁遅れなどにより、調量弁１０７から燃料供給路１０８に過剰燃料が流入することがある。このため、燃料供給路１０８から加圧室１０６へ過剰燃料が供給されてしまうことがある。そこで、燃料供給路１０８内の過剰燃料を逃すため、燃料逃し流路１１２が、燃料供給路１０８から分岐され、低圧供給ポンプ１０１の吸入側に連結されている（例えば、特許文献１参照）。

〔従来技術の不具合〕
しかし、調量弁１０７と低圧供給ポンプ１０１の吸入側とは著しく離れているため、燃料逃し流路１１２は長くなってしまう。また、ポンプエレメントなどを迂回するため流路の曲がりなども多くなり、形状が複雑になってしまう。このため、燃料逃し流路１１２の加工性は極めて悪い。
特開平１１−３１５７６７号公報（第４−６頁、図１）

本発明の目的は、燃料供給路から過剰燃料を逃すための燃料逃し流路の加工が容易な燃料供給ポンプを提供することにある。

〔請求項１の手段〕
請求項１に記載の発明によれば、燃料供給ポンプは、低圧供給ポンプより吐出された燃料の一部を、プランジャとプランジャ駆動手段との摺動部へ供給する摺動部潤滑油経路を備え、燃料供給路内の過剰燃料は、摺動部潤滑油経路と略平行に配設されて、ポンプカム室（摺動部）と連通している燃料逃し流路から逃される。
これにより、燃料供給路内の過剰燃料を逃すため、燃料供給路とこれに近いポンプカム室とを連通させるので、燃料逃し流路の加工性を改善できる。

〔請求項２の手段〕
請求項２に記載の発明によれば、摺動部潤滑油経路と平行して、ポンプカム室と連通している燃料逃し流路に絞りが設けられ、逃し流量が規制される。
これにより、燃料供給路内の燃料が過剰にポンプカム室へ流入するのを防止することができるので、加圧室への燃料供給量が低下するのを防ぐことができる。

〔請求項３の手段〕
請求項３に記載の発明によれば、燃料供給ポンプは、低圧供給ポンプより吐出された燃料の一部を、プランジャとプランジャ駆動手段との摺動部へ供給する摺動部潤滑油経路と、この摺動部潤滑油経路に設けられて、摺動部へ向かう燃料の流量を規制する絞りを備え、燃料供給路内の過剰燃料は、燃料供給路と、絞りの下流側の摺動部潤滑油経路とを連結している燃料逃し流路から逃される。
これにより、燃料供給路内の過剰燃料を逃すため、燃料供給路とこれに近い摺動部潤滑油経路とを連通させるので、燃料逃し流路の加工性を改善できる。さらに、燃料逃し流路を、直接、ポンプカム室と連通させずに、絞りの下流側の負圧によって過剰燃料を吸引するので、燃料噴射弁からの背圧の影響を抑えることができる。

〔請求項４の手段〕
請求項４に記載の発明によれば、燃料供給路と、摺動部潤滑油の流量を規制する絞りの下流側の摺動部潤滑油経路とを連結している燃料逃し流路に絞りが設けられ、逃し流量が規制される。
これにより、燃料供給路内の燃料が過剰に吸引されて摺動部潤滑油経路へ流入するのを防止することができるので、加圧室への燃料供給量が低下するのを防ぐことができる。

最良の形態１の燃料供給ポンプは、加圧室が形成されるとともに低圧供給ポンプにより燃料タンクから加圧室に供給された燃料を高圧化するプランジャを有するポンプエレメントと、内燃機関により回転駆動される駆動軸を有し駆動軸の回転に伴ってプランジャを往復運動させるプランジャ駆動手段と、低圧供給ポンプから加圧室に供給される燃料の流量を調整する調量手段と、調量手段から加圧室に燃料を供給する燃料供給路に設けられて加圧室から調量手段への燃料の逆流を防止する逆止弁と、低圧供給ポンプより吐出された燃料の一部をプランジャとプランジャ駆動手段との摺動部へ供給する摺動部潤滑油経路と、摺動部潤滑油経路と略平行に配設されて燃料供給路の燃料を摺動部へ流入させる燃料逃し流路とを備える。また、燃料逃し流路には、絞りが設けられている。

最良の形態２の燃料供給ポンプは、加圧室が形成されるとともに低圧供給ポンプにより燃料タンクから加圧室に供給された燃料を高圧化するプランジャを有するポンプエレメントと、内燃機関により回転駆動される駆動軸を有し駆動軸の回転に伴ってプランジャを往復運動させるプランジャ駆動手段と、低圧供給ポンプから加圧室に供給される燃料の流量を調整する調量手段と、調量手段から加圧室に燃料を供給する燃料供給路に設けられて加圧室から調量手段への燃料の逆流を防止する逆止弁と、低圧供給ポンプより吐出された燃料の一部をプランジャとプランジャ駆動手段との摺動部へ供給する摺動部潤滑油経路と、摺動部潤滑油経路に設けられて摺動部へ向かう燃料の流量を規制する絞りと、絞りの下流側へ燃料供給路の燃料を流入させる燃料逃し流路とを備える。また、燃料逃し流路には、絞りが設けられている。

〔実施例１の構成〕
本発明の実施例１を、図１および図２に基づいて説明する。実施例１の燃料供給ポンプ（以後、サプライポンプと呼ぶ）１は、例えば蓄圧式燃料噴射装置に適用される。本発明に係るサプライポンプ１が適用される蓄圧式燃料噴射装置は、高圧燃料を蓄圧する蓄圧器（以後、コモンレールと呼ぶ：図示せず）を備える。そして、コモンレール内の高圧燃料は、ＥＣＵ（図示せず）からの指令により所定の期間および時期に、電磁式の燃料噴射弁（以後、インジェクタと呼ぶ）１１を介してディーゼルエンジン等の内燃機関の各気筒へ噴射供給される。

サプライポンプ１は、図１に示すごとく、燃料タンク１２内の燃料を高圧化してコモンレールへ供給する高圧供給ポンプであり、蓄圧式燃料噴射装置の一部をなす。サプライポンプ１は、燃料を高圧化してコモンレールへ圧送するポンプエレメント２と、このポンプエレメント２へ供給される燃料の流量を調整する調量手段としての調量弁３と、燃料タンク１２から燃料を汲み上げ、調量弁３を介してポンプエレメント２へ供給する低圧供給ポンプ（以後、フィードポンプと呼ぶ）１３とを備える。
なお、フィードポンプ１３は、サプライポンプ１に一体的に取り付けられていてもよく、サプライポンプ１とは別体であって燃料タンク１２または燃料タンク１２から調量弁３に至る燃料流路のいずれかに付設されていてもよい。さらに、フィードポンプ１３は、内燃機関により回転駆動されてもよく、内燃機関とは別の電気モータや油圧装置により回転駆動されてもよい。

ポンプエレメント２は、プランジャ２１とこのプランジャ２１を収容するシリンダ２２とからなる。調量弁３を介してフィードポンプ１３により汲み上げられた燃料は、プランジャ２１の端面およびシリンダ２２の内周面などから形成される加圧室２３に供給される。そして、加圧室２３内の燃料は、プランジャ２１により高圧化され、加圧室２３の出口側の逆止弁２４を経てコモンレールへ圧送される。一方、加圧室２３の入口側にも逆止弁２５が設けられ、加圧室２３から調量弁３への高圧燃料の逆流を防止している。プランジャ２１は、プランジャ駆動手段４により、シリンダ２２内を往復運動するように駆動される。また、プランジャ２１は、加圧室２３と反対側に、プランジャ駆動手段４側摺動面と面接するプランジャヘッド２６を備える。そして、このプランジャヘッド２６は、スプリング２７によって、プランジャ駆動手段４側摺動面に面接するように、常時、付勢されている。

プランジャ駆動手段４は、駆動軸４１、カム４２、カムリング４３などからなる。駆動軸４１は、クランク軸に連結されて、内燃機関により回転駆動される。カム４２は、この駆動軸４１に偏心して取り付けられ、駆動軸４１の回転により駆動軸４１を中心として公転する。カムリング４３は、メタルブッシュ（図示せず）を介してカム４２を収容し、カム４２の公転により駆動軸４１を中心として公転する。また、プランジャヘッド２６側摺動面と面接する摺動面（プランジャ駆動手段４側摺動面）を有する。そして、カムリング４３の公転とスプリング２７のプランジャヘッド２６への付勢とにより、プランジャ２１はシリンダ２２内を往復運動する。同時に、プランジャヘッド２６が、カムリング４３の摺動面（プランジャ駆動手段４側摺動面）上を相対的に往復運動する。

このようにプランジャ駆動手段４では、内燃機関により回転駆動される駆動軸４１の回転運動が、カム４２により往復運動に変換されてプランジャ２１へ伝達されている。そして、カム４２、カムリング４３などを収容するポンプカム室４４には、カムリング４３とプランジャヘッド２６との摺動部、メタルブッシュとカム４２との摺動部、および駆動軸４１の軸受部などの冷却および潤滑のためフィードポンプ１３より吐出された燃料の一部が、摺動部潤滑油として供給されている。この摺動部潤滑油をポンプカム室４４へと導く摺動部潤滑油経路４５は、フィードポンプ１３の吐出側で調量弁３へと向かう燃料流路から分岐し、ポンプカム室４４に連結している。なお、摺動部潤滑油経路４５には、摺動部潤滑油の流量を規制する絞り４６が設けられている。また、摺動部潤滑油として使用されたポンプカム室４４内の燃料はオーバーフロー流路４７を経て、インジェクタ１１からの過剰燃料の戻りと合流し、燃料還流路１４を経て燃料タンク１２に戻る。

調量弁３は、フィードポンプ１３から加圧室２３へ向かう燃料流路に設けられフィードポンプ１３から加圧室２３へ供給される燃料の流量を制御する。この流量制御は、ＥＣＵからの指令によりコモンレール内の燃料圧力が所定圧力を維持するように、弁開度を電子制御することによって行われる。これにより、調量弁３は、ポンプエレメント２からコモンレールへの高圧燃料の圧送量を調整している。

調量弁３は、図２（ａ）に示すごとく、弁体をなすニードル３１、このニードル３１を収容するハウジング３２、ニードル３１を開弁方向に付勢するスプリング３３、起磁力によってニードル３１を閉弁方向に付勢するコイル３４などからなる。ハウジング３２は、フィードポンプ１３から供給された燃料を吸入する吸入口３５と、この吸入口３５から吸入された燃料を加圧室２３へ向けて吐出する吐出口３６とを有する。吸入口３５は、常時、開放されている。そして、ＥＣＵからの指令によってコイル３４への通電が停止されると、ニードル３１は、スプリング３３の弾性力によって付勢され吐出口３６を完全に開放する。これにより、調量弁３は、コイル３４への通電が停止されているときは全開になっている。ＥＣＵからの指令によってコイル３４に通電がなされると電流値に応じた起磁力が発生して、図２（ｂ）に示すごとく、ニードル３１が吐出口３６を閉鎖する方向に付勢される。これにより、調量弁３は電流値に応じた弁開度に調整される。

吐出口３６から加圧室２３への入口側逆止弁２５に至る燃料流路（以後、この部分の燃料流路を燃料供給路３７と呼ぶ）からは、図１に示すごとく、燃料逃し流路３８が分岐している。燃料逃し流路３８は、摺動部潤滑油経路４５と略平行に配設されて、ポンプカム室４４へ連結されている。そして、燃料供給路３７内の燃料は、燃料逃し流路３８を通ってポンプカム室４４へ流入する。なお、燃料逃し流路３８には、燃料の逃し流量を規制する絞り３９が設けられている。

〔実施例１の作用〕
実施例１では、調量弁３の弁部からの漏れや閉弁遅れなどにより燃料供給路３７に溜まる過剰燃料は、燃料逃し流路３８からポンプカム室４４へ逃される。すなわち、調量弁３は、ＥＣＵからの指令による開度調整後も、ニードル３１とハウジング３２との微小なクリアランスから燃料が漏れるため、燃料供給路３７に過剰に燃料が供給されることがある。また、ＥＣＵからの指令に対するニードル３１の変位の時間的遅れによっても、燃料供給路３７に過剰に燃料が供給されることがある。このような燃料供給路３７内の過剰燃料が、燃料逃し流路３８を通ってポンプカム室４４へ逃される。なお、絞り３９によって、この逃し流量が規制されるので、過剰燃料に相当する燃料のみがポンプカム室４４へ逃される。

〔実施例１の効果〕
以上のように、燃料供給路３７内の過剰燃料を、摺動部潤滑油経路４５と略平行に配設されて、ポンプカム室４４に連結されている燃料逃し流路３８から逃す。これにより、燃料供給路３７に近いポンプカム室４４へ過剰燃料を逃すことができるので、燃料逃し流路３８の加工性を改善できる。
さらに、この燃料逃し流路３８には絞り３９が設けられ、逃し流量を規制している。これにより、燃料供給路３７内の燃料が過剰にポンプカム室４４へ流入するのを防止することができるので、加圧室２３への燃料供給量が低下するのを防ぐことができる。

〔実施例２の構成〕
実施例２では、図３に示すごとく、燃料逃し流路３８は、燃料供給路３７から分岐して、摺動部潤滑油経路４５に設けられた絞り４６の下流側に連結されている。なお、この燃料逃し流路３８にも、燃料の逃し流量を規制する絞り３９が設けられている。

〔実施例２の作用〕
実施例２では、燃料逃し流路３８が絞り４６の下流側に連結されているため、図４に示すごとく絞り４６の下流側に発生する負圧によって、燃料供給路３７内の過剰燃料が、燃料逃し流路３８を通って吸引される。これにより、燃料供給路３７内の過剰燃料は、摺動部潤滑油経路４５を経てポンプカム室４４へ逃される。なお、絞り３９によって、この逃し流量が規制されるので、過剰燃料に相当する燃料のみが、絞り４６の下流側負圧によって吸引されポンプカム室４４へ逃される。

〔実施例２の効果〕
以上のように、燃料供給路３７内の過剰燃料を、燃料供給路３７と、摺動部潤滑油の流量を規制する絞り４６の下流側の摺動部潤滑油経路４５とを連結している燃料逃し流路３８から逃す。
これにより、燃料供給路３７に近い摺動部潤滑油経路４５へ過剰燃料を逃すことができるので、燃料逃し流路３８の加工性を改善できる。さらに、燃料逃し流路３８を、直接、ポンプカム室４４と連通させずに、絞り４６の下流側負圧によって過剰燃料を吸引するので、インジェクタ１１からの背圧の影響を抑えることができる。

すなわち、インジェクタ１１では余剰燃料の戻りによる背圧が発生するが、ポンプカム室４４内の摺動部潤滑油圧力は、オーバーフロー流路４７を介してこの背圧の影響を受ける。しかし、絞り４６の上流側におけるフィードポンプ１３による吐出圧力は、インジェクタ１１からの背圧よりもはるかに大きい。これにより、摺動部潤滑油経路４５ではフィードポンプ１３からポンプカム室４４へ向かって摺動部潤滑油が常時流れているため、絞り４６の下流側では常に負圧が発生している。このため、インジェクタ１１からの背圧の影響をほとんど受けずに、燃料供給路３７内の過剰燃料を吸引してポンプカム室４４へ逃すことができる。

さらに、この燃料逃し流路３８には絞り３９が設けられ、逃し流量が規制されている。これにより、燃料供給路３７内の燃料が過剰に吸引されてポンプカム室４４へ流入するのを防止することができるので、加圧室２３への燃料供給量が低下するのを防ぐことができる。

〔変形例〕
本実施例では、コモンレールを用いた蓄圧式燃料噴射装置に、本発明に係るサプライポンプ１を適用したが、サプライポンプ１により圧送された高圧燃料を、直接、インジェクタ１１を介して内燃機関の各気筒へ噴射するジャーク式燃料噴射装置に適用してもよい。
本実施例では、燃料逃し流路３８の流量を規制するために絞り３９が設けられていたが、不要であれば設けなくてもよい。また、各絞り３９、４６はオリフィスでもチョークでもよい。

サプライポンプを示す説明図である（実施例１）。 調量弁の作動状態を示す説明図である（実施例１および実施例２）。 サプライポンプを示す説明図である（実施例２）。 燃料供給路内の過剰燃料の逃し原理を示す説明図である（実施例２）。 サプライポンプを示す説明図である（従来例）。

符号の説明

１ 燃料供給ポンプ（サプライポンプ）
１１ 燃料噴射弁（インジェクタ）
１２ 燃料タンク
１３ 低圧供給ポンプ（フィードポンプ）
１４ 燃料還流路
２ ポンプエレメント
２１ プランジャ
２２ シリンダ
２３ 加圧室
２４ 逆止弁（加圧室出口側）
２５ 逆止弁（加圧室入口側）
２６ プランジャヘッド
２７ スプリング
３ 調量弁（調量手段）
３１ ニードル
３２ ハウジング
３３ スプリング
３４ コイル
３５ 吸入口
３６ 吐出口
３７ 燃料供給路
３８ 燃料逃し流路
３９ 絞り
４ プランジャ駆動手段
４１ 駆動軸
４２ カム
４３ カムリング
４４ ポンプカム室
４５ 摺動部潤滑油経路
４６ 絞り
４７ オーバーフロー流路

Claims (4)

1. 加圧室が形成されるとともに、低圧供給ポンプにより燃料タンクから前記加圧室に供給された燃料を高圧化するプランジャを有するポンプエレメントと、
   内燃機関により回転駆動される駆動軸を有し、前記駆動軸の回転に伴って前記プランジャを往復運動させるプランジャ駆動手段と、
   前記低圧供給ポンプから前記加圧室に供給される燃料の流量を調整する調量手段と、
   この調量手段から前記加圧室に燃料を供給する燃料供給路に設けられて、前記加圧室から前記調量手段への燃料の逆流を防止する逆止弁と、
   前記低圧供給ポンプより吐出された燃料の一部を、前記プランジャと前記プランジャ駆動手段との摺動部へ供給する摺動部潤滑油経路と、
   この摺動部潤滑油経路と略平行に配設されて、前記燃料供給路の燃料を前記摺動部へ流入させる燃料逃し流路と
   を備えた燃料供給ポンプ。
2. 請求項１に記載の燃料供給ポンプにおいて、
   前記燃料逃し流路には、絞りが設けられていることを特徴とする燃料供給ポンプ。
3. 加圧室が形成されるとともに、低圧供給ポンプにより燃料タンクから前記加圧室に供給された燃料を高圧化するプランジャを有するポンプエレメントと、
   内燃機関により回転駆動される駆動軸を有し、前記駆動軸の回転に伴って前記プランジャを往復運動させるプランジャ駆動手段と、
   前記低圧供給ポンプから前記加圧室に供給される燃料の流量を調整する調量手段と、
   この調量手段から前記加圧室に燃料を供給する燃料供給路に設けられて、前記加圧室から前記調量手段への燃料の逆流を防止する逆止弁と、
   前記低圧供給ポンプより吐出された燃料の一部を、前記プランジャと前記プランジャ駆動手段との摺動部へ供給する摺動部潤滑油経路と、
   この摺動部潤滑油経路に設けられて、前記摺動部へ向かう燃料の流量を規制する絞りと、
   この絞りの下流側へ前記燃料供給路の燃料を流入させる燃料逃し流路と
   を備えた燃料供給ポンプ。
4. 請求項３に記載の燃料供給ポンプにおいて、
   前記燃料逃し流路には、絞りが設けられていることを特徴とする燃料供給ポンプ。

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