JP2009091956A

JP2009091956A - サプライポンプ

Info

Publication number: JP2009091956A
Application number: JP2007262423A
Authority: JP
Inventors: Susumu Kobayashi; 将小林; Hajime Imanaka; 肇今中; Mitsuyoshi Kawarabayashi; 光義河原林; Hokuto Kusaka; 北斗日下
Original assignee: Yanmar Co Ltd
Current assignee: Yanmar Co Ltd
Priority date: 2007-10-05
Filing date: 2007-10-05
Publication date: 2009-04-30
Anticipated expiration: 2027-10-05
Also published as: WO2009044812A1; JP5020767B2

Abstract

【課題】燃料戻し用通路を設ける加工の工数およびコストの低減を図る。
【解決手段】プランジャバレル３内にプランジャ４を往復動自在に設けて、該プランジャバレル３とプランジャ４との間に加圧室２５を形成し、該プランジャ４の下降行程において加圧室２５に燃料を吸入可能とする第一吸入ポート４１および第二吸入ポート４２と、該プランジャ４の上昇行程において該加圧室２５から燃料を吐出可能とする燃料吐出通路３２とを備えたサプライポンプ１において、前記プランジャ４が下死点に至った位置で、前記プランジャバレル３内に前記プランジャ４の軸心方向に対して略直交する方向に設けられた前記第二吸入ポート４２と、前記プランジャバレル３の内周面に設けた環状溝５１とが、前記加圧室２５と連通する構成とした。
【選択図】図２

Description

本発明は、エンジンに搭載される蓄圧式燃料噴射装置のサプライポンプの構成に関する。

従来、プランジャバレル内にプランジャを往復動自在に設け、該プランジャを往復動させることにより燃料を吸入または吐出するサプライポンプは公知となっている。このようなものの中で、例えば、特許文献１に開示されるようなポンプにおいては、プランジャバレル（ピストンバレル）内を往復動するプランジャ（ピストン）の周方向に環状溝（円周溝）を形成し、プランジャバレルに形成した燃料戻し用通路（リーク孔）などを介して、加圧室（ポンプ室）からプランジャバレルとプランジャとの間を通って下方へ漏れる燃料が燃料吸入通路に還流可能とされていた。そして、前記環状溝が燃料吸入通路の圧力と同等の圧力を受ける構成とされ、該環状溝から漏れ落ちる燃料の低減が図られていた。
特開２００２−５４５３１号公報

しかし、前述のような構成では、加圧室から漏れた燃料を燃料吸入通路側に戻すために燃料戻し用通路を設けていたため、加工工数および加工コストが増大していた。さらに、燃料戻し用通路がピストンの軸心方向に対して略直交する方向に形成されていたため、プランジャバレル及びプランジャを軸心方向に大きくする必要があり、サプライポンプのコンパクト性が損なわれることがあった。

また、サプライポンプのコンパクト性を維持するために、燃料戻し用通路がピストンの軸心方向に対して斜め方向に形成されることもあるが、この場合には燃料戻し用通路の加工が面倒な作業となり、更に加工工数および加工コストが増大していた。

本発明の解決しようとする課題は以上の如くであり、次にこの課題を解決するための手段を説明する。

即ち、請求項１においては、プランジャバレル内にプランジャを往復動自在に設けて、該プランジャバレルとプランジャとの間に加圧室を形成し、該加圧室に燃料を吸入可能とする第一吸入ポートおよび第二吸入ポートと、該加圧室から燃料を吐出可能とする燃料吐出通路とを備えたサプライポンプにおいて、前記プランジャが下死点となる位置で、前記プランジャバレル内に前記プランジャの軸心方向に対して略直交する方向に設けた前記第二吸入ポートと、前記プランジャバレルの内周面に設けた環状溝とが、前記加圧室と連通する構成としたものである。

請求項２においては、前記環状溝を前記第二吸入ポートよりも下方に設けたものである。

請求項３においては、プランジャバレル内にプランジャを往復動自在に設けて、該プランジャバレルとプランジャとの間に加圧室を形成し、該加圧室に燃料を吸入可能とする第一吸入ポートおよび第二吸入ポートと、該加圧室から燃料を吐出可能とする燃料吐出通路とを備えたサプライポンプにおいて、前記プランジャバレル内に前記第二吸入ポートを前記プランジャの軸心方向に対して略直交する方向に設けて、該プランジャが下死点に至るときに当該第二吸入ポートを加圧室と連通させるとともに、前記プランジャの外周面に前記第二吸入ポートと連通可能な環状溝を設けたものである。

請求項４においては、前記環状溝は、前記プランジャが下死点となるときには前記第二吸入ポートよりも下方に位置し、該プランジャが該第二吸入ポートを閉じた後から上死点に至るまでの間には該第二吸入ポートと対向するように位置して連通する構成としたものである。

本発明の効果として、以下に示すような効果を奏する。

請求項１においては、エンジン始動時などのエンジン回転数の低回転時に第二吸入ポートを加圧室へ燃料を吸入させるために用いるだけでなく、加圧室から漏れた燃料を燃料供給側に戻すために用いることも可能となり、別途燃料戻し用通路を設ける必要がなくなるため、サプライポンプのコンパクト性を維持しながら、加工工数および加工コストの低減を図ることができる。さらに、プランジャに加わる側圧を周方向に略均一とすることが可能となり、耐焼付性を向上させることができる。

請求項２においては、プランジャのプリストロークを環状溝ではなく、第二吸入ポートの位置で決めることになり、プリストロークの精度を高めることができる。

請求項３においては、第二吸入ポートを加圧室へ燃料を吸入させるために用いるだけでなく、加圧室から漏れた燃料を燃料供給側に戻すために用いることも可能となり、別途燃料戻し用通路を設ける必要がなくなるため、サプライポンプのコンパクト性を維持しながら、加工工数および加工コストの低減を図ることができる。さらに、プランジャに加わる側圧を周方向に略均一とすることが可能となり、耐焼付性を向上させることができる。

請求項４においては、燃料の吐出行程が終了するまで環状溝の圧力を燃料供給側の圧力と同等に保持することが可能となり、燃料が環状溝よりも下方へ漏れることを抑制することができる。

次に、発明の実施の形態を説明する。

図１は本発明の一実施例に係るサプライポンプの全体的な構成を示した側面断面図、図２は第一実施例に係るプランジャが下死点に位置する場合のプランジャバレル及びプランジャ部の拡大断面図、図３は第一実施例に係るプランジャが上死点に位置する場合のプランジャバレル及びプランジャ部の拡大断面図、図４は第二実施例に係るプランジャが下死点に位置する場合のプランジャバレル及びプランジャ部の拡大断面図、図５は第二実施例に係るプランジャが上死点に位置する場合のプランジャバレル及びプランジャ部の拡大断面図である。

本発明の一実施例に係るサプライポンプ１においては、図１に示すように、サプライポンプ本体２の上部に複数のプランジャバレル３が挿嵌されている。各プランジャバレル３の下部内にはプランジャ４が上下方向に往復動自在に設けられ、その下部が当該プランジャバレル３の下端部から下方へ突出されている。そして、これらのプランジャバレル３及びプランジャ４の下方にスプリング受け５が配置されている。

スプリング受け５はプランジャバレル３から下方へ突出するプランジャ４の下端部と係合されて、該プランジャ４とともに上下方向に往復動可能とされている。このスプリング受け５とプランジャバレル３の下端部との間には、スプリング６がプランジャ４の軸心方向、つまり上下方向に伸縮するように介装され、該スプリング６の付勢力によりプランジャ４がスプリング受け５を介して下方へ付勢されている。

さらに、プランジャバレル３の下方にタペット７がプランジャ４と同一軸心上に配置され、サプライポンプ本体２に上下方向に往復動自在に設けられている。このタペット７は有底筒形状のタペットガイド７ａと、タペットローラ７ｂとを有し、該タペットローラ７ｂをその下部が下方へ突出するようにタペットガイド７ａの底部内に回転自在に支持して構成されている。

タペット７のタペットガイド７ａの上部内には前記スプリング受け５が嵌設されて、該タペット７がスプリング受け５を介してプランジャ４とともにスプリング６の付勢力により下方へ付勢されている。このスプリング６による付勢によって、タペット７のタペットローラ７ｂがその下方に設けられたカム軸１１上のカム１２に圧接されている。

前記カム軸１１はプランジャ４の軸心方向に対して直交する方向に配置され、サプライポンプ本体２の下部に回転自在に支持されている。カム軸１１の両端部はサプライポンプ本体２から側方へ突出されており、その一端側にフィードポンプ１５が設けられ、他端側に駆動ギヤ１３が固設されている。この駆動ギヤ１３を介してカム軸１１にエンジンのクランク軸から動力が伝達されて、該カム軸１１が回転されるようになっている。

サプライポンプ本体２内では、カム軸１１の各タペット７に対向する位置にカム１２がそれぞれ互いに適切な位相差をもって並列に設けられ、カム軸１１の回転に伴って一体的に回転するようになっている。このカム１２の回転は、前述のように、タペット７のタペットローラ７ｂが当該カム１２に圧接した状態で行われるようになっている。

また、各プランジャバレル３の上部内には吸入側逆止弁２１と、吐出側逆止弁２２と、継手２３とがプランジャ４と同一軸心上に配置され、該プランジャ４側から順に上方に向かって設けられている。これらの部材のうち上側に位置する継手２３はプランジャバレル３から上方へ突出され、配管などと接続可能とされている。

一方、下側に位置する吸入側逆止弁２１の下方では、プランジャバレル３とプランジャ４との間に加圧室２５が形成されている。この加圧室２５は、サプライポンプ本体２やプランジャバレル３等に形成された燃料吸入通路３１を通じて図示しない燃料タンクに連通され、且つ、継手２３やこれに接続された配管などで形成された燃料吐出通路３２を通じて図示しない蓄圧室に連通されている。

燃料吸入通路３１にはフィードポンプ１５と吸入側逆止弁２１とが設けられ、該フィードポンプ１５により燃料タンクから圧送される燃料が吸入側逆止弁２１を介して第一吸入ポート４１から加圧室２５に吸入可能とされている。燃料吐出通路３２には吐出側逆止弁２２が設けられ、加圧室２５で高圧化された燃料が当該加圧室２５から吐出側逆止弁２２を介して吐出され、蓄圧室に圧送可能とされている。

こうして、カム軸１１が回転されることで、フィードポンプ１５が駆動されるとともに、該カム軸１１上のカム１２が回転されて、該カム１２にてタペット７を介してスプリング６で下方へ付勢されたプランジャ４がプランジャバレル３内を上下方向に往復動され、これにより加圧室２５への燃料の吸入と、加圧室２５からの燃料の吐出とが交互に行われるようになっている。

すなわち、プランジャ４がスプリング６の付勢力にて下方へ付勢され、プランジャバレル３内で上死点から下降することで、燃料の吸入行程が開始され、フィードポンプ１５により燃料タンクから燃料吸入通路３１を通じて圧送される燃料が吸入側逆止弁２１を介して第一吸入ポート４１から加圧室２５に吸入されるようになっている。

一方、プランジャ４がスプリング６の付勢力に抗してカム１２に押し上げられ、下死点から上昇することで、燃料の吐出行程が開始され、加圧室２５に吸入された燃料が加圧されて、高圧化した燃料が吐出側逆止弁２２を介して吐出され、燃料吐出通路３２を通じて蓄圧室へ圧送されるようになっている。

このような構成のサプライポンプ１において、プランジャバレル３には前記第一吸入ポート４１とは別に加圧室２５へ燃料を吸入可能とする第二吸入ポート４２が設けられている。この第二吸入ポート４２はプランジャ４の軸心方向に対して略直交する方向、つまり径方向に配置され、プランジャバレル３の上下中途部にその外周面から内周面を貫通するように形成されている。

前記第二吸入ポート４２はプランジャバレル３の外周側で燃料吸入通路３１に通じる燃料バイパス通路４５と連通されている。一方、第二吸入ポート４２はプランジャバレル３の内周側で、上下方向に往復動するプランジャ４が下死点に至ったとき、該プランジャ４の外周部上端位置よりも上方に位置して、加圧室２５と連通されるようになっている。そして、この第二吸入ポート４２は、プランジャ４が下死点からプリストローク上昇したとき、該プランジャ４の上端部外周よりも下方に位置して、該プランジャ４の外周面にて閉塞されるようになっている。

ここでのプリストロークとは、サプライポンプ１において、プランジャバレル３内で上下方向に往復動することにより燃料を吸入または吐出するプランジャ４の下死点から燃料の昇圧開始までのストロークである。

前記燃料バイパス通路４５は、サプライポンプ本体２と、これに嵌設されたプランジャバレル３との間に形成された環状溝状の空間で構成され、吸入側逆止弁２１よりも上流側で燃料吸入通路３１と連通されている。

こうして、フィードポンプ１５により燃料タンクから燃料吸入通路３１を通じて圧送される燃料が、前述のように吸入側逆止弁２１を介して第一吸入ポート４１から加圧室２５に吸入可能とされるとともに、燃料バイパス通路４５を介して第二吸入ポート４２から加圧室２５に直接的に吸入可能とされている。

ここで例えば、第二吸入ポート４２がなければ、エンジン回転数が低回転となるエンジンの始動時には、フィードポンプ１５からの燃料の供給圧力が低いため、燃料吸入通路３１の圧力が吸入側逆止弁２１に備えられるスプリング２７の付勢力に抗することができず、フィードポンプ１５からの燃料が第一吸入ポート４１を通じて加圧室２５に吸入されなくなることがあった。そのため、燃料が蓄圧室に適切に圧送されず、エンジンの始動性が不安定となっていた。

そこで、第二吸入ポート４２が始動用吸入ポートとして設けられ、フィードポンプ１５からの燃料が吸入側逆止弁２１を介して第一吸入ポート４１から加圧室２５に吸入されない場合でも、該第二吸入ポート４２によって燃料の一部が加圧室２５に吸入可能とされている。このようにして、エンジンの始動時であっても、燃料が蓄圧室に適切に圧送される構成とされ、安定した始動性の確保が図られている。

そして本発明では、前記第二吸入ポート４２を、加圧室２５からプランジャバレル３とプランジャ４との間を通って下方へ漏れる燃料を燃料吸入通路３１に戻すための燃料戻し用通路として兼用するために、次のようにプランジャバレル３およびプランジャ４が構成されている。

本実施の形態においては、図２および図３に示すように、第二吸入ポート４２と上下位置があうように、環状溝５１がプランジャバレル３の上下中途部の内周面に周方向に形成されている。具体的には、環状溝５１はその上端位置が第二吸入ポート４２の上端位置よりも下方に位置し、その下端位置が第二吸入ポート４２の下端位置よりも下方に位置するように設けられている。つまり、環状溝５１が第二吸入ポート４２よりも下方に設けられている。こうして、プランジャ４が下死点に至ったときに、環状溝５１がプランジャ４の外周部上端位置と同等の上下位置となるように構成されている。

そして、環状溝５１がプランジャバレル３内を上下方向に往復動するプランジャ４の外周面と対向するように配置されて、該環状溝５１に加圧室２５からプランジャバレル３とプランジャ４との間隙を通って漏れ落ちた燃料が溜められるようになっている。また、環状溝５１はプランジャ４に対して反対側で第二吸入ポート４２と連通されている。

ここで、第二吸入ポート４２が燃料吸入通路３１と吸入側逆止弁２１の上流側で燃料バイパス通路４５を介して連通されていることから、該第二吸入ポート４２の圧力は燃料吸入通路３１の圧力と同等に保持されている。そのため、第二吸入ポート４２と連通する環状溝５１の圧力も燃料吸入通路３１の圧力と同等に保持されている。

したがって、エンジン回転数が低回転である状態から増加し、プランジャバレル３内でプランジャ４が、図２に示すように、下死点に位置する状態からプリストローク上昇して、図３に示すように、上死点に至るまでの吐出行程で、加圧室２５に吸入された燃料の加圧が行われるときに、この燃料の一部が加圧室２５からプランジャバレル３とプランジャ４との間を通って下方へ漏れ落ちた場合、この燃料が環状溝５１に溜められるようになっている。

そして、環状溝５１の圧力が燃料吸入通路３１の圧力と同等に保持されていることから、該環状溝５１に溜められた燃料は増量すれば、該環状溝５１に連通された第二吸入ポート４２から燃料バイパス通路４５を介して燃料吸入通路３１に戻されるようになっている。こうして、第二吸入ポート４２が燃料戻し用通路として利用され、環状溝５１よりも下方へ漏れる燃料の低減が図られている。

このように、プランジャバレル３内にプランジャ４を往復動自在に設けて、該プランジャバレル３とプランジャ４との間に加圧室２５を形成し、該プランジャ４の下降行程において加圧室２５に燃料を吸入可能とする第一吸入ポート４１および第二吸入ポート４２と、該プランジャ４の上昇行程において該加圧室２５から燃料を吐出可能とする燃料吐出通路３２とを備えたサプライポンプ１において、前記プランジャ４が下死点に至った位置で、前記プランジャバレル３内に前記プランジャ４の軸心方向に対して略直交する方向に設けられた前記第二吸入ポート４２と、前記プランジャバレル３の内周面に設けた環状溝５１とが、前記加圧室２５と連通する構成としたことから、エンジン始動時などのエンジン回転数の低回転時に該第二吸入ポート４２を加圧室２５へ燃料を吸入させるために用いるだけでなく、加圧室２５から漏れた燃料を燃料吸入通路３１に戻すために用いることも可能となり、別途燃料戻し用通路を設ける必要がなくなるため、サプライポンプ１のコンパクト性を維持しながら、加工工数および加工コストの低減を図ることができる。さらに、プランジャ４に加わる側圧を周方向に略均一とすることが可能となり、耐焼付性を向上させることができる。

また、前記サプライポンプ１において、前記環状溝５１を前記第二吸入ポート４２よりも下方に設けることから、プランジャ４のプリストロークを環状溝５１ではなく、第二吸入ポート４２の位置で決めることになり、プリストロークの精度を高めることができる。

本実施の形態においては、図４および図５に示すように、プランジャ４上部の外周面に周方向に環状溝６１が形成されている。この環状溝６１は、プランジャ４が下死点に位置するとき、その上端位置が第二吸入ポート４２の下端位置よりも下方に位置し、プランジャ４が上死点に位置するとき、その下端位置が第二吸入ポート４２の上端位置よりも下方に位置するように設けられている。つまり、環状溝６１は、プランジャ４が下死点に至ったときに、第二吸入ポート４２の下方に位置してこれと連通せず、プランジャ４が上死点に至るまでの間には、第二吸入ポート４２と対向するように位置してこれと連通するように設けられている。

そして、環状溝６１がプランジャバレル３の内周面と対向するように配置されて、該環状溝６１に加圧室２５からプランジャバレル３とプランジャ４との間隙を通って漏れ落ちた燃料が溜められるようになっている。また、環状溝６１は、図４に示すように、プランジャ４が下死点に位置するときには第二吸入ポート４２と連通されず、プランジャ４がプリストローク上昇した後、図５に示すように、上死点に至るまでの間には第二吸入ポート４２と連通されるようになっている。

さらに、プランジャ４の外周部上端位置と環状溝６１の上端位置との間の上下幅は、第二吸入ポート４２の上下方向の開口幅よりも長く設定され、プランジャ４が上昇するときに、加圧室２５と第二吸入ポート４２と環状溝６１とが同時に連通しないように構成されて、吐出効率の低下が防止されている。

ここで、第二吸入ポート４２が燃料吸入通路３１と吸入側逆止弁２１の上流側で燃料バイパス通路４５を介して連通されていることから、該第二吸入ポート４２の圧力は燃料吸入通路３１の圧力と同等に保持されている。そのため、燃料の吐出行程において、環状溝６１が第二吸入ポート４２と連通されている間は、環状溝６１の圧力も燃料吸入通路３１の圧力と同等に保持されている。

したがって、エンジン回転数が低回転である状態から増加し、プランジャバレル３内でプランジャ４が、図４に示すように、下死点に位置する状態からプリストローク上昇して、図５に示すように、上死点に至るまでの吐出行程で、加圧室２５に吸入された燃料の加圧が行われるときに、この燃料の一部が加圧室２５からプランジャバレル３とプランジャ４との間を通って下方へ漏れ落ちた場合、この燃料が環状溝６１に溜められるようになっている。

そして、環状溝６１の圧力が燃料吸入通路３１の圧力と同等に保持されていることから、該環状溝６１に溜められた燃料は増量すれば、該環状溝６１に連通された第二吸入ポート４２から燃料バイパス通路４５を介して燃料吸入通路３１に戻されるようになっている。こうして、第二吸入ポート４２が燃料戻し用通路として利用され、環状溝６１よりも下方へ漏れる燃料の低減が図られている。

このように、プランジャバレル３内にプランジャ４を往復動自在に設けて、該プランジャバレル３とプランジャ４との間に加圧室２５を形成し、該プランジャ４の下降行程において加圧室２５に燃料を吸入可能とする第一吸入ポート４１および第二吸入ポート４２と、該プランジャ４の上昇行程において該加圧室２５から燃料を吐出可能とする燃料吐出通路３２とを備えたサプライポンプ１において、前記プランジャバレル３内に前記第二吸入ポート４２を前記プランジャ４の軸心方向に対して略直交する方向に設けて、該プランジャ４が下死点に至るときに当該第二吸入ポート４２を加圧室２５と連通させるとともに、前記プランジャ４の外周面に前記第二吸入ポート４２と連通可能な環状溝６１を設けたことから、第二吸入ポート４２を加圧室２５へ燃料を吸入させるために用いるだけでなく、加圧室２５から漏れた燃料を燃料吸入通路３１に戻すために用いることも可能となり、別途燃料戻し用通路を設ける必要がなくなるため、サプライポンプ１のコンパクト性を維持しながら、加工工数および加工コストの低減を図ることができる。さらに、プランジャ４に加わる側圧を周方向に略均一とすることが可能となり、耐焼付性を向上させることができる。

また、前記サプライポンプ１において、前記環状溝６１は、前記プランジャ４が下死点となるときには前記第二吸入ポート４２よりも下方に位置し、該プランジャ４がプリストローク上昇して第二吸入ポート４２を閉じた後から上死点に至るまでの間には該第二吸入ポート４２と対向するように位置して連通する構成としたことから、燃料の吐出行程が終了するまで環状溝６１の圧力を燃料吸入通路３１の圧力と同等に保持することが可能となり、燃料が環状溝６１よりも下方へ漏れることを抑制することができる。

本発明の一実施例に係るサプライポンプの全体的な構成を示した側面断面図。第一実施例に係るプランジャが下死点に位置する場合のプランジャバレル及びプランジャ部の拡大断面図。第一実施例に係るプランジャが上死点に位置する場合のプランジャバレル及びプランジャ部の拡大断面図。第二実施例に係るプランジャが下死点に位置する場合のプランジャバレル及びプランジャ部の拡大断面図。第二実施例に係るプランジャが上死点に位置する場合のプランジャバレル及びプランジャ部の拡大断面図。

符号の説明

１サプライポンプ
３プランジャバレル
４プランジャ
２５加圧室
４１第一吸入ポート
４２第二吸入ポート
５１環状溝
６１環状溝

Claims

プランジャバレル内にプランジャを往復動自在に設けて、該プランジャバレルとプランジャとの間に加圧室を形成し、該加圧室に燃料を吸入可能とする第一吸入ポートおよび第二吸入ポートと、該加圧室から燃料を吐出可能とする燃料吐出通路とを備えたサプライポンプにおいて、前記プランジャが下死点となる位置で、前記プランジャバレル内に前記プランジャの軸心方向に対して略直交する方向に設けた前記第二吸入ポートと、前記プランジャバレルの内周面に設けた環状溝とが、前記加圧室と連通する構成としたことを特徴とするサプライポンプ。
前記環状溝を前記第二吸入ポートよりも下方に設けたことを特徴とする請求項１に記載のサプライポンプ。
プランジャバレル内にプランジャを往復動自在に設けて、該プランジャバレルとプランジャとの間に加圧室を形成し、該加圧室に燃料を吸入可能とする第一吸入ポートおよび第二吸入ポートと、該加圧室から燃料を吐出可能とする燃料吐出通路とを備えたサプライポンプにおいて、前記プランジャバレル内に前記第二吸入ポートを前記プランジャの軸心方向に対して略直交する方向に設けて、該プランジャが下死点に至るときに当該第二吸入ポートを加圧室と連通させるとともに、前記プランジャの外周面に前記第二吸入ポートと連通可能な環状溝を設けたことを特徴とするサプライポンプ。
前記環状溝は、前記プランジャが下死点となるときには前記第二吸入ポートよりも下方に位置し、該プランジャが該第二吸入ポートを閉じた後から上死点に至るまでの間には該第二吸入ポートと対向するように位置して連通する構成としたことを特徴とする請求項３に記載のサプライポンプ。