JP2009097505A - 燃料ポンプ - Google Patents

Abstract

【課題】駆動部材に加えられる荷重を減らす燃料ポンプ。
【解決手段】駆動部材２８ａは、カムライダー１４と協働して軸方向駆動力をプランジャ１８ａに伝え、使用時にポンプチャンバ２２ａの容積を減らし、同時に、カムライダーが、駆動部材に対して側方に滑動できるようにしている。ポンピングプランジャは、前進行程と戻り行程を含むポンピングサイクルを実行し、前進行程中には、ポンピングプランジャは、下死点と上死点の間を動き、ポンプチャンバ内の燃料は比較的高圧レベルに加圧され、戻り行程中には、ポンピングプランジャは、上死点と下死点の間を動き、ポンプチャンバに比較的低い圧力で燃料を充填できるようにする。ポンプは、前進行程の駆動部材とカムライダーの間の相対滑動運動速度が最小になる期間に、ポンプチャンバ内の燃料の圧力によって駆動部材に加えられる荷重を減らして、駆動部材の摩耗を減らすための手段３２ａ，３４ａを備えている。
【選択図】図３

Description

本発明は、内燃機関のコモンレール式燃料噴射システムで使用するのに適した型式のポンプに関する。具体的には、本発明は、エンジンのカムシャフトに取り付けられているカムライダーと協働する駆動部材によって駆動される少なくとも１つのポンピングプランジャを有する燃料ポンプに関する。

ＥＰ第１１８４５６８Ａ号に記載されている様な、良く知られているコモンレール式燃料ポンプでは、３つのポンピングプランジャが、エンジン駆動カムの回りに等角度間隔で配置されている。各プランジャは、ポンプハウジング内に設けられているそれぞれのプランジャボアの中に組み込まれており、カムが駆動されると、各プランジャは、そのボア内を往復運動するようになる。プランジャが往復運動すると、各プランジャは、組み込まれているポンプチャンバ内の燃料を加圧する。ポンプチャンバから共通の高圧供給配管への燃料の送出は、各ポンプと関係付けられているそれぞれの送出弁によって制御される。高圧供給配管は、噴射システムの下流の噴射器へ送り出すため、燃料を、コモンレール又は他のアキュムレーター容積部に供給する。

カムには、カムライダーとも呼ばれるカムリングが備えられており、エンジンがカムを動かすと、カムリングはカムの表面上を移動する。各プランジャはタペットの形態をした各駆動部材に連結されていて、各タペットは主ポンプハウジング内に設けられたボア内に組み込まれており、カムが駆動されると、各タペットはそのそれぞれのボア内で往復運動を行い、その結果プランジャが往復運動するように配置されていることは知られている。

タペットがシャフトから半径方向外向きに駆動されると、各プランジャが駆動され、ポンプチャンバの容積が減る。ポンピングサイクルのこの部分は、プランジャの前進行程と呼ばれ、その間に、関係付けられているポンプチャンバ内の燃料は、比較的高圧に加圧される。プランジャは、その戻り行程の間は、プランジャ戻しばねの影響を受けて半径方向内向きに押される。

ライダーは、カム表面の上に載っており、駆動力をタペットにその軸に沿って伝え、そうすると、タペットの基面は、協働するライダーの平坦な表面上で側方並進運動を行う。タペットの基面は、戻り行程中にも、平坦なライダー表面を横切って同様に滑動する。タペットがカムライダーの表面上を滑動すると、２つの表面の間に摩擦力が生成される。タペットの基面とカムライダーの滑動表面の間に比較的薄い流体の膜を設け、過渡流体圧を生成することにより、２つの表面の間に潤滑状態を作り出すことは知られている。タペットがポンピングサイクルを通して駆動される際には、薄い流体膜が滑動表面の間の摩擦を減らす働きをし、流体が表面の間から追い出される際に、過渡流体圧がタペットの戻り荷重を支える。

薄膜の潤滑効果は周知であり、これに基づくメカニズムは摩擦を減らすことが知られている。しかしながら、本発明の発明人は、薄膜潤滑は、タペットとライダー間の摩擦をポンピングサイクル全体に亘って十分に低減するわけではないので、或る期間中に、タペット及び／又はカムライダーに満足できない程度の摩耗が発生することを理解している。これは、燃料を非常に高圧（例えば、２０００バールを越える圧力）で送出しなければならず、従ってタペットに作用するポンピング荷重が大きくなる、今日のコモンレール式燃料ポンプにおける特別な問題である。

本発明の目的は、この問題に取り組む改良型の燃料ポンプを提供することである。
ＥＰ第１１８４５６８Ａ号

本発明によれば、レール圧力の燃料を、燃料噴射システムのコモンレールに送出するための燃料ポンプが提供されており、ポンプは、駆動部材（例えば、タペット）の影響を受けてプランジャボア内を往復して、ポンプチャンバ内の燃料を加圧するポンピングプランジャを備えている。駆動部材はカムライダーと協働して軸方向の駆動力をプランジャに伝え、使用時にポンプチャンバの容積を減じ、同時に、カムライダーが駆動部材に対して側方に滑動できるようにしている。ポンピングプランジャは、前進行程と戻り行程を含むポンピングサイクルを実行し、前進行程中には、ポンピングプランジャは、下死点と上死点の間を動き、ポンプチャンバ内の燃料は、比較的高圧レベルに加圧され、戻り行程中には、ポンピングプランジャは、上死点と下死点の間で動き、ポンプチャンバに比較的低い圧力で燃料を充填できるようにする。ポンプは、更に、前進行程の、駆動部材とカムライダーの間の相対滑動運動速度がほぼ最小になる期間に、ポンプチャンバ内の燃料の圧力によって駆動部材に加えられる荷重を減らすための手段を更に備えている。

駆動部材とカムライダーの間の相対速度が最小になるポンピングサイクルの期間の間、２つの表面の間の薄膜潤滑が最小になることは分かっており、従って、サイクルのこの期間は、駆動部材とカムライダーは、プランジャを通して働く高いポンピング荷重のために最も摩耗し易い。本発明の発明者は、ポンピングサイクルのこの段階におけるポンピング荷重を減らすための手段を提供することによって、駆動部材の摩耗を減らして、ポンプのサービス寿命を長くできることを発見した。

第１の実施形態では、ポンプチャンバ内の燃料の圧力によってプランジャに加えられる荷重を減らすための手段は、プランジャボアに設けられた逃し穴である。逃し穴は、前進行程の途中で（即ち、前進行程の最初の部分が過ぎた後）プランジャによって覆われ、加圧開始を、少なくとも、前進行程中の、駆動部材とカムライダーの間の相対滑動運動速度がほぼ最小となる時点まで遅らせるように配置されている。逃し穴が覆われていなければ、プランジャが上死点に向かって移動すると、燃料は、ポンプチャンバから開いた口を通して排出される。逃し口が、移動しているプランジャによって覆われると、ポンプチャンバ内の燃料の圧力が上昇し始める。

通常は、例えば、逃し口は、プランジャボア内に、ポンピングプランジャが下死点後少なくとも８５度にあるときにポンピングプランジャによって覆われるように配置されている。１つの好適な実施形態では、逃し口は、プランジャボア内に、ポンピングプランジャが下死点後少なくとも９０度にあるときにポンピングプランジャによって覆われるように配置されている。

逃し口の位置を、ポンピングが始まるのは最小点（即ち、駆動部材とカムライダーの間の相対滑動速度が最小になるとき）付近又はその後になるように、注意深く選択することによって、駆動部材に働くポンピング荷重は、サイクル中の、駆動部材が最も摩耗し易い期間には、実質的に存在しなくなる。

実際には、逃し口の位置は、約９０度の臨界角で駆動部材から荷重を取り除くことと、ポンプ容量を増すため行程の有用な部分（即ち、燃料のポンピング）を最大にすることの折衷案を提供できるように選択される。例えば、臨界期に駆動部材から荷重を取り除くことの利点を完全に実現するには、角度が９０度を越えて或る十分な角度（例えば、少なくとも１１０度）になるまで、逃し口の閉鎖を遅らせるのが有用となる場合もある。

代わりに、燃料加圧の開始を、前進行程内の駆動部材とカムライダーの間の相対滑動速度が最小になる点の直前まで遅らせるように、逃し口の位置を決めてもよい。これは、ポンピングを実施する最小点の前の数度を利用することにより、ポンプ容量を増す働きをする。

別の実施形態では、燃料ポンプは、少なくとも、前進行程中の、駆動部材とカムライダーの間の相対滑動運動速度がほぼ最小になる点まで、ポンプチャンバ内の燃料の加圧をレール圧力より低い中間圧力レベルに制限するように作用する弁手段を更に含んでいる。

先に述べた様に、最小点の直前（例えば、下死点後約８５度）まで、又は最小点（即ち、下死点後９０度）まで、又は最小点の直後（即ち、下死点後少なくとも９０度）まで、加圧は、中間レベルに制限される。

弁手段を設けると、前進行程の最初の期間に燃料を加圧することができるが、燃料の圧力が中間レベルに達すると、弁手段が開かれ、前進行程を続けている移動中のプランジャによって逃し口が再び覆われるまで、圧力は中間レベルに維持される。ポンプチャンバには、最小点で（即ち、駆動部材とカムライダーの間の相対滑動速度が最小になるとき）、中間圧力レベルに対して燃料が注入され、この圧力レベルは比較的低いので、ポンピングプランジャ、従って駆動部材に働くポンピング荷重は、駆動部材が最も摩耗し易いときに比較的低いということになる。

別の実施形態では、ポンピングプランジャには、逃し口と整列して、駆動部材とカムライダーの間の相対滑動運動速度がほぼ最小となる点を含む前進行程の中間部分の間に、燃料が逃し口を通ってポンプチャンバから流出できるようにする機構が設けられている。この実施形態は、前進行程の最初と最後の部分の両方でポンピングが起こるので、ポンプ容量を増す。

この実施形態では、ポンピング行程の中間部分は、下死点後、７０度から１１０度の間にある。中間部分が約７０度で始まると、９０度の臨界角前の最初のポンピング事象の逃し位相の間に、ポンプチャンバ内の圧力を十分に下げることができるだけの時間（即ち、角度）がある。先に述べた様に、臨界期間に駆動部材をから荷重を取り除く利点を完全に実現するには、９０度の後或る有意な角度で逃し口を閉鎖するのが有用である。

或る特定の実施形態では、燃料ポンプは、更に、１つ又は複数の別のポンプチャンバを備えており、前記又はそれぞれの別のポンプチャンバも、前進行程と戻り行程を含むポンピングサイクルを実行するための別のポンピングプランジャを有しており、前進行程中には、別のポンピングプランジャは下死点と上死点の間を動き、別のポンプチャンバ内の燃料は比較的高圧レベルに加圧され、戻り行程中には、別のポンピングプランジャは上死点と下死点の間を動いて、別のポンプチャンバに比較的低い圧力で燃料を充填することができるようにする。別のポンピングプランジャは、それぞれ、関係付けられている駆動部材を有しており、駆動部材は、カムライダーと協働して、使用時に、軸方向の駆動力を別のポンピングプランジャに伝えて、別のポンプチャンバの容積を減らし、同時に、カムライダーが、関係付けられている駆動部材に対して側方滑動運動をできるようにしている。別のポンピングプランジャには、それぞれ、前進行程の、その関係付けられている駆動部材とカムライダーの間の相対滑動運動速度がほぼ最小となる期間に、ポンプチャンバ内の燃料の圧力によって、その関係付けられている駆動部材に加えられる荷重を減らすための、関係付けられた手段が設けられている。

１つの好適な実施形態では、１つ又は複数の別のポンプチャンバには、それぞれ、前進行程の最初の期間の間に、燃料が別のポンプチャンバから流出できるようにすることによって、燃料加圧の開始を遅らせる、それぞれの逃し口が設けられている。前記又は各逃し口は、ポンプの他のポンプチャンバの１つと連通して、関係付けられている戻り行程の間に、その充填を支援するのが望ましい。

本発明の第１の実施形態の好適な及び／又は随意の特徴を、本発明の第２及び第３の実施形態と組み合わせることも、またその逆を行うこともできるものと理解されたい。

本発明について、図面を参照しながら、例を挙げて説明する。
本発明の燃料ポンプの好都合な特徴を更に良く理解するために、図１に一部分を示している既知の燃料ポンプについて以下説明する。この燃料ポンプは、位相サイクル運動で駆動される２つの相対するプランジャを有する型式のポンプである。プランジャを駆動する方法は、既知の単一プランジャ、又は３つ以上のプランジャを有する多重プランジャポンプにも適用可能である。以下の作動に関する説明は、特に指定がなければ、フル充填状態（即ち、ポンプチャンバが最大容積に充填されている）にある。

燃料ポンプは、軸方向に伸張する開口部が設けられた主ポンプハウジング（図示せず）を含んでおり、関係付けられたエンジンにアッセンブリを装着するときには、この開口部を貫通してカム駆動シャフト（中心１０）が伸張する。駆動シャフトは、概ね円形の内側断面を有するカムリング又はライダー１４が載っている、偏心して取り付けられているカム１２を含む駆動装置と協働する。２つのポンプヘッド１６ａ、１６ｂは、カム１２の回りに、互いに直径方向反対側に取り付けられている。各ポンプヘッド１６ａ、１６ｂは、それぞれプランジャ１８ａ、１８ｂを含んでいる。両ポンプヘッド１６ａ、１６ｂは、互いに同じなので、１つについてだけ詳細に説明する。添付図面では、第１ポンプヘッド１６ａに適用する参照番号は添字「ａ」を含み、第２ポンプヘッド１６ｂに適用する参照番号は添字「ｂ」を含んでいる。

第１ポンプヘッド１６ａのプランジャ１８ａは、ポンプヘッド１６ａ内に設けられたプランジャボア２０ａ内で往復運動し、プランジャボア２０ａの行き止まり端部に画定されているポンプチャンバ２２ａ内の燃料を加圧する。ポンプチャンバ２２ａには、ばね付勢式入口弁（図示せず）が設けられており、弁は、弁を跨ぐ圧力差が第１所定レベルを超えると、開いて燃料がポンプチャンバ２２ａに流入できるようにする。ポンプチャンバ２２ａには、出口弁（図示せず）も備えられており、弁は、弁を跨ぐ圧力差が第２所定レベルを超えると、開いて加圧された燃料がポンプチャンバ２２ａから流出できるようにする。

燃料は、入口計量弁（図示せず）の制御の下で、入口弁が設けられている入口供給通路２４ａを通してポンプチャンバ２２ａに充填される。ポンプチャンバ２２ａ内の燃料は、プランジャ１８ａが駆動され、下死点（ＢＤＣ）と上死点（ＴＤＣ）の間の前進行程と、上死点（ＴＤＣ）と下死点（ＢＤＣ）の間の戻り行程を含むポンピングサイクルが実行されると、噴射に適した高圧レベルに加圧される。前進行程の間に、加圧された燃料は、ポンプチャンバ２２ａから、出口弁が設けられている出口通路２６ａを通して、下流のコモンレールへ送られる。戻り行程の間は、ポンプチャンバ２２ａには、低圧の燃料が充填され、次のポンピングサイクルに備えている。

プランジャ１８ａには、タペット２８ａの形態をした駆動部材が関係付けられている。タペット２８ａは、断面が略Ｕ字形又はチャネル形のバケツ形タペットであり、底部と、第１及び第２側壁を含んでいる。タペットの底部の上面には、プランジャと同軸に取り付けられていて、プランジャの戻り行程を駆動する働きをするプランジャの戻しばね（図示せず）の一端を配置するための窪み（図示せず）が設けられている。プランジャに嵌め込まれている止め輪又はばね座（図示せず）が、戻しばねをプランジャの下端部に連結している。タペット２８ａとプランジャ１８ａは、互いに物理的に連結されてはいないので、両者は互いに相対的軸方向運動を行うことができ、戻しばねは、運動している間、タペットとプランジャの接触を維持しようとする。

タペット底部の下面は、カムライダー１４の平坦面領域（平坦部）３０ａと協働する。カムライダー１４には、２つの平坦部３０ａ、３０ｂが設けられており、それらはライダー回りに直径方向に互いに反対側に配置されているので、それぞれが、２つのタペット２８ａ、２８ｂそれぞれの底部と協働する。各タペット２８ａ、２８ｂとライダー１４の相対する面は、それらの間に非常に小さい間隙を画定し、その間隙は薄膜状の潤滑流体を維持する。

第１ポンプヘッド１６ａの作動について考えると、駆動シャフトが回転するときライダー１４はカム１２の表面の上に載っているので、軸方向駆動力が、タペット２８ａに、次いでプランジャ１８ａに伝えられ、プランジャ１８ａがボア２０ａ内で往復運動することになる。ＢＤＣとＴＤＣの間では、タペット２８ａとプランジャ１８ａは、シャフトから半径方向外向きに駆動されて前進行程（即ち、図１では垂直方向に上向き）を実行し、ポンプチャンバ２２ａの容積を減らす。ＴＤＣとＢＤＣの間では、タペット２８ａとプランジャ１８ａは、半径方向内向きに押されて戻り行程（即ち、図１では垂直方向に下向き）を実行し、ポンプチャンバ２２ａの容積を増す。

図２を見ると分かるように、プランジャ１８ａが外向きに駆動されてポンプチャンバ２２ａの容積を減らす（ＢＤＣと約４０℃の間）と、出口弁が開かれるまでの間、ポンプチャンバ２２ａ内に圧縮が起こる。次いで、ポンプは、送出位相（約４０度から１８０度の間）に入り、加圧された燃料が、出口弁を通してコモンレールに送出される。プランジャ１８ａがＴＤＣに達し、続いて戻り行程が始まると、ポンプチャンバ２２ａ内に拡張が起こり（ＴＤＣから約２２０度までの間）、低圧の燃料が、次の前進行程に備えてポンプチャンバ２２ａに引き込まれることになる。

第２ポンプヘッド１６ｂの作動は第１ポンプヘッド１６ａの作動と同じであるが、第１ポンプヘッド１６ａとは、位相が１８０度ずれている。
タペット２８ａが前進行程を実行し、駆動力がプランジャ１８ａに軸方向に伝えられるとき、タペット２８ａの或る程度の側方又は滑動運動が、平坦なライダー表面３０ａを横切って前後方向に生じる。戻り行程の間も、タペット２８ａは、平坦なライダー表面３０ａを横切って同様に滑動する。表面２８ａ、３０ａが互いに対して側方に変位する際に、両者の間に画定されている容積は、潤滑流体が、周期的に充填され、押し出される。滑動表面２８ａと３０ａの間の薄い流体の膜は、両者の間の摩擦を減らす働きをして、両表面の間の流体が押し出されるとき、過渡流体圧が、タペットの戻り荷重を支える。

しかしながら、従来型ポンプの薄膜潤滑は、ポンピングサイクル全体を通してタペットとライダーの間の摩擦を十分に低減するわけではないので、満足できるレベルにないタペットの摩耗が生じていることが分かっている。このことは、燃料が１６００バールを超える非常に高いレベルまで加圧され、且つポンピング荷重が非常に高い現在の高圧ポンプでは、大きな問題である。

更に言えば、図２のＡ線から分かる様に、ポンピング荷重は、エンジン回転が約４０度から１８０度の間で最大である。図２のＢ線は、タペット２８ａと平坦なライダー表面３０ａの間の相対滑動速度が９０度で最小であることを示している。本発明の発明者は、タペット２８ａとライダー表面３０ａの間の相対滑動速度がゼロのときは、薄膜潤滑は実質的に存在せず、従って、表面２８ａと３０ａの間の摩擦を低減する効果は殆ど無いことを理解している。相対滑動速度の最小になる点が、ポンピング荷重の最大になる点と一致しているので、タペット２８ａの望ましくない程度の摩耗が９０度で発生することが分かっており、これはポンプの信頼性を危うくするものである。

本発明の燃料ポンプは、サイクルの、薄膜効果が最小であるか又は存在しない部分（即ち、９０度辺り）に対して、プランジャ１８ａに、従ってタペット２８ａに掛かるポンピング荷重を減らすための手段を提供することによって、この問題を克服している。図３は、本発明の第１の実施形態（設計「ａ」）を示しており、図１に関して示し説明したのと同様の部分は、同様の参照番号で表している。

図３のポンプヘッド１６ａでは、逃し口３２ａが、プランジャボア２０ａに沿って途中に追加配置されており、逃し口は、ポンプヘッド１６ａ内に設けられた補給通路３４ａと連通している。逃し口３２ａは、プランジャ１８ａがポンピングサイクルを通して前後に動く際に、プランジャ１８ａによって開閉され、前進行程の或る期間の間、ポンピング荷重を減らすための手段を提供しており、それについて、図４と図５を参照しながら説明する。

図４は、図３の燃料ポンプの油圧回路を示しており、各ポンプヘッド１６ａ、１６ｂには、入口弁２６ａ、３６ｂと出口弁３８ａ、３８ｂが配置されている。プランジャの内の第１プランジャ１８ａのプランジャボア２０ａの逃し口３２ａは、補給通路３４ａと連通しており、補給通路は、共通の供給通路４０と連通している。共通の供給通路４０は、第２ポンプヘッド１６ｂに設けられた第２逃し口３２ｂへの補給通路３４ｂとも連通している。低圧の燃料は、低圧ポンプ４２によって、共通の供給通路４０へ供給される燃料の量を制御する入口計量弁４４送られる。

図３と図４の燃料ポンプは、図１の従来型の燃料ポンプと同様の方式で作動する。プランジャ１８ａ、１８ｂは、前進行程と戻り行程で構成されたポンピングサイクルを実行し、前進行程の間に、燃料は、各出口弁３８ａ、３８ｂを通して送出するために、各ポンプチャンバ２２ａ、２２ｂ内で加圧され、戻り行程の間に、プランジャ１８ａ、１８ｂは、そのプランジャボア２０ａ、２０ｂから外向きに動かされ、次のポンピングサイクルに備えて、ポンプチャンバ２２ａ、２２ｂが充填されることになる。加圧された燃料は、各ポンプヘッド１６ａ、１６ｂの出口弁３８ａ、３８ｂを通して共通の出口通路４６に供給され、そこから下流のコモンレールへ供給される。

ポンピングが、図１での様に前進行程全体ではなく前進行程の或る期間だけに起こるのは、図３と図４の燃料ポンプの特徴である。第１プランジャ１８ａが前進行程を始めるときに、ＢＤＣから始まってＴＤＣに向かって動く際には、プランジャボア２０ａ内の逃し口３２ａは覆われていないので、前進行程の最初の期間は、ポンプチャンバ２２ａ内の燃料は、開いている逃し口３２ａを通して補給通路３４ａに押し出され、共通の供給通路４０に戻される。前進行程の途中の約９０度付近で、プランジャ１８ａの端部は、プランジャボア２０ａ内の逃し口３２ａを通過して、補給通路３４ａとの接続を遮る。この点で、前進行程のポンピング部分が始まり、ポンプチャンバ２２ａの取り囲まれた容積部内の燃料が加圧される。燃料の圧力が出口弁３８ａを開くほどに上がると、高圧の燃料が、出口通路２６ａを通して共通の出口通路４６に送り出される。

逃し口は、約９０度の臨界角でタペット２８ａから荷重を取り除くことと、行程の有用な部分を最大にしてポンプ容量を増すことの折衷案を提供するように位置が決められる。幾つかの用途では、臨界期にタペットから荷重を取り除くことの利点を完全に実現するため、９０度の後、或る有意の角度まで逃し口の閉鎖を遅らせるのが好都合である。別の用途では、最小点（即ち、タペット２８ａとライダー表面３０ａの間の相対滑動速度が最小になる点）で荷重が僅かに増えることを犠牲にして、ポンプ容量を増す方が有用であり、その場合、逃し口３２ａは、最小点の数度前で覆われるように位置が決められる。この場合、最小点でタペットに掛かる荷重が完全に取り除かれるわけではないが、それでも利点を提供できるほどには低減される。

プランジャ１８ａがＴＤＣに達し、戻り行程を開始すると、ポンプチャンバ２２ａ内で拡張が起こり、低圧の燃料が、入口弁３６ａを通してポンプチャンバ２２ａに引き込まれる。プランジャ１８ａが戻り行程で逃し口３２ａを開いた点で、ポンプチャンバ２２ａの充填は、燃料が共通の入口通路４０及び補給通路３４ａを通して引き込まれるので、開いた逃し口３２ａを通しても行われることになる。更に、前進行程の、逃し口３２ａが覆われていない期間は、第１ポンプヘッド１６ａのポンプチャンバ２２ａ内の燃料が、補給通路３４ａと共通の入口通路４０を通して押し出され、第２ポンプヘッド１６ｂのポンプチャンバ２２ｂを、その補給通路３４ｂを通して充填するのを支援する。

同様に、第１ポンプヘッド１６ａのポンプチャンバ２２ａの充填は、第２ポンプヘッド１６ｂのプランジャ１８ｂの前進行程の最初の期間の、第１ポンプヘッド１６内の補給通路３４ａを通る、燃料の戻りの流れによって支援される。

実際には、入口弁３６ａは、弁開放圧力を設定しているばねが在るため、第１ポンプヘッド１６ａの逃し口３２ａが開いたすぐ後で、閉じる。これは、入口計量弁４４が制御している燃料の送出にとって問題にはならない。しかしながら、別の実施形態では、入口弁３６ａに働くばねは、逃し口３２ａが覆われていなくても弁が開いたままに留まって、流れが入口弁３６ａの通路を通ってポンプチャンバ２２ａに入ることができるように、設定されている。

部分的に充填された状態では、各ポンプヘッド１６ａ、１６ｂの戻り行程中に、ポンプチャンバ２２ａ、２２ｂの間に流れが無いことも有り得るが、その場合、入口弁３６ａ、３６ｂは全く開かない。この場合、１つのポンプヘッドのポンプチャンバの充填は、後退中のプランジャが逃し口を覆わなくなる点に達すると、開いている逃し口３２ａ又は３２ｂを通してだけ起こる。

図５は、図３と図４の燃料ポンプのポンピング荷重特性を示している。従来型の燃料ポンプの特性と比べると、図５から分かるように、ポンピングサイクル中の、タペット２８ａとライダー表面３０ａの間の相対滑動速度が最小になる点では、逃し口３２ａが開いていて、ポンプチャンバ２２ａ内の燃料の加圧が始まっていないので、ポンピング荷重はその最小値にある。これは、サイクル中の、薄膜効果が存在していない点では、タペット２８ａに加えられるポンピング荷重が低いか又は実質的に存在していないので、タペット２８ａの摩耗が限られたものになることを保証している。ポンピング荷重が最初にタペット２８ａに加えられるとき（即ち、９０度の直後）に、プランジャ１８ａがプランジャボア２０ａ内により深く係合されていることは、更なる利点である。より深く係合されたプランジャは、プランジャ１８ａの摩耗を減らす働きをし、プランジャ／ボア間の間隙を通る漏れ損失も少なくなる。

この作動モードは、前進行程の後半の部分だけが燃料の加圧に用いられるので、ポンプ容量を減らすことになるが、これは、第１ポンプヘッド１６ａの前進行程の最初の期間の間に開いている逃し口３２ａを通って燃料が押し出されることによって、他方のポンプヘッド１６ｂのポンプチャンバ２２ｂの充填が支援される、或いはその逆が起こる、という利点によって、相殺される。更に、ポンプ容量の低下を補償するために、カムオフセット（又はカムの「行程距離」）を長くし、長くなった行程を収納できるだけプランジャボアの長さを長くすることによって、プランジャ１８ａの行程を長くしてもよい。これにより、同じポンプ速度で、ライダー表面３０ａとタペット２８ａの間の相対滑動速度が上がるという追加の利点が生じる。

図６は、燃料ポンプの第２の実施形態（設計「ｂ」）を示しており、図４に示しているのと同様の部分は、同じ参照番号で示している。燃料ポンプは、各ポンプヘッド１６ａ、１６ｂのプランジャボア２０ａ、２０ｂに逃し口３２ａ、３２ｂが設けられている点は第１実施形態と同様であるが、それに加えて、各逃し口３２ａ、３２ｂには、それぞれ、圧力制限弁４８ａ、４８ｂの形態をした弁手段が設けられている。

図５に示す線Ｃは、前進行程の最初の部分の約３０度から約９０度の間に、第１ポンプヘッド１６ａのポンプチャンバ２２ａには、圧力制限弁４８ａで決まる中間圧力まで燃料が注入されることを示している。前進行程のこの最初の部分で、ポンプチャンバ２２ａ内の燃料圧力が中間圧力に達すると、圧力制限弁４８ａが開き、ポンプチャンバ２２ａ内の圧力は、この中間圧力に維持される。しかしながら、ＢＤＣ後の少なくとも９０度になって、プランジャ１８ａが、その前進行程において、逃し口３２ａを覆い圧力制限弁４８ａが閉じるところに移動するまでは、完全な加圧は起こらない。

この実施形態では、第２ポンプチャンバ２２ｂの充填も、第１プランジャ１８ａの前進行程の最初の部分に、第１ポンプヘッド１６ｂの逃し口３２ａ及びその開いている圧力制限弁４８ａを通して押し出される燃料によって支援される。

理解頂けるように、図６に示している実施形態では、充填されているポンプチャンバは、圧力制限弁４８ａ、４８ｂが在るために、その逃し口３２ａ、３２ｂを介して充填されるのではなく、その入口弁３６ａ又は３６ｂを介してのみ充填される。

第１の実施形態について述べた様に、タペット２８ａとライダー表面３０ａの間の相対速度が最小になり、流体力学的潤滑が存在しない前進行程の期間は、タペット２８ａに掛かるポンピング荷重が従来型のポンプと比べて比較的低い圧力レベル（即ち、中間圧力レベル）にあるので、タペット２８ａの摩耗は、普通は最も損傷を受け易い時間に、少なくなる。

本発明の第３の実施形態を、図７（ａ）と図７（ｂ）に示している。この実施形態でも、逃し口３２ａがポンプヘッド１６ａに設けられているが、図６の圧力制限弁４８ａは備えられていない。代わりに、プランジャ１８ａには、プランジャ１８ａの或る位置でポンプチャンバ２２ａと逃し口３２ａの間に連通通路を画定する、穿孔５０ａが設けられている。穿孔５０ａは、軸方向部分と半径方向部分を含んでおり、軸方向部分の開口端はポンプチャンバ２２ａと連通し、半径方向部分の開口端は逃し口３２ａと連通している。

最初、プランジャ１８ａがＢＤＣにあるとき、逃し口３２ａは覆われているので、前進行程の最初の部分では、ポンプチャンバ２２ａ内の燃料の圧力は、プランジャ１８ａがＴＤＣに向かって動くにつれて上がる。プランジャ１８ａがＴＤＣ前９０度（図７（ａ）の位置）に達すると、プランジャ１８ａ内の穿孔５０ａの開口端が逃し口３２ａと連通するようになるので、ポンプチャンバ２２ａ内の燃料は、穿孔５０ａを通り、逃し口３２ａを出て、共通の入口通路４０を介して、他方のポンプヘッド（図示せず）のポンプチャンバへ流れ込むことになる。ＴＤＣに向かって動き続けるプランジャ１８ａによって逃し口３２ａが閉じられ、燃料の加圧を再び開始できるようになるまで、短い時間（約８０度から９０度の間）、燃料は、ポンプチャンバ２２ａから漏れ、逃し口３２ａを通って流れ続ける。プランジャ１８ａに穿孔５０ａを設けているのは、前進行程の最初と最後の部分だけがポンピングに使用され、中間部分は、燃料を、逃し口３２ａを通して他方のポンプヘッドに流すのに用いられることを意味する。

図５は、この本発明の第３の実施形態の、ポンピング荷重をエンジン位置の関数として示しており、Ｄ線から分かるように、タペット２８ａとライダー平坦部３０ａの間の相対滑動速度が最小になる９０度付近の期間に、ポンピング荷重がゼロに下がる。相対滑動速度が最小になる期間にポンピング荷重が実質的に存在しないので、この期間に薄膜潤滑が存在しないことが、従来のポンプの様にタペットの摩耗が増大することには繋がらない。

理解頂けるように、本発明は、単一又は多重のプランジャポンプに適用可能であり、添付図面に示している２つのプランジャポンプに限定されるものではない。

一対の相対するプランジャを含む既知の燃料ポンプの一部分の断面である。 図１の既知の燃料ポンプにおける、ポンピング荷重と、タペットとカムライダーの間の相対滑動速度を示すグラフである。 本発明の第１の実施形態の燃料ポンプの一部分の断面である。 図３の燃料ポンプの油圧回路を示す概略図である。 図２と同様のグラフであり、本発明の実施形態における、ポンピング荷重と、タペットとカムライダーの間の相対滑動速度を示している。 図４と同様の概略図であるが、燃料ポンプが各プランジャに関係付けられている圧力制限弁を含んでいる、本発明の第２の実施形態に対応している。 図７（ａ）と図７（ｂ）は、本発明の第３の実施形態の燃料ポンプの一部分の断面であり、図７（ａ）は上死点（ＴＤＣ）前９０度を、図７（ｂ）は上死点（ＴＤＣ）を示している。 図４及び図６と同様の概略図であるが、図７（ａ）と図７（ｂ）の本発明の第３の実施形態に対応している。

符号の説明

１４ カムライダー
１８ ポンピングプランジャ
２０ プランジャボア
２２ ポンプチャンバ
２８ 駆動部材
３２ 逃し口
３２ａ、３４ａ；３２ａ、３４ａ、４８ａ；３４ａ、５０ａ 駆動部材に掛かる荷重を減らすための手段

Claims (14)

1. レール圧力の燃料を、燃料噴射システムのコモンレールに送出するための燃料ポンプにおいて、
   駆動部材（２８ａ）の影響を受けてプランジャボア（２０ａ）内を往復して、ポンプチャンバ（２２ａ）内の燃料を加圧するポンピングプランジャ（１８ａ）であって、前記駆動部材（２８ａ）は、カムライダー（１４）と協働して軸方向の駆動力を前記プランジャ（１８ａ）に伝え、使用時に前記ポンプチャンバ（２２ａ）の容積を減らし、同時に、前記カムライダー（１４）が前記駆動部材（２８ａ）に対して側方に滑動できるようにしており、前記ポンピングプランジャ（１８ａ）は、前進行程と戻り行程を含むポンピングサイクルを実行し、前記前進行程中には、前記ポンピングプランジャ（１８ａ）は、下死点と上死点の間を動き、前記ポンプチャンバ（２２ａ）内の燃料は、比較的高圧レベルに加圧され、前記戻り行程中には、前記ポンピングプランジャ（１８ａ）は、上死点と下死点の間を動き、前記ポンプチャンバ（２２ａ）に比較的低い圧力で燃料を充填できるようにする、ポンピングプランジャを備えており、
   前記ポンプは、更に、前記前進行程の、前記駆動部材（２８ａ）と前記カムライダー（１４）の間の相対滑動運動速度がほぼ最小になる期間に、前記ポンプチャンバ（２２ａ）内の燃料の圧力によって前記駆動部材（２８ａ）に加えられる荷重を減らすための手段（３２ａ、３４ａ；３２ａ、３４ａ、４８ａ；３２ａ、３４ａ、５０ａ）を更に備えている、燃料ポンプ。
2. 前記ポンプチャンバ（２２ａ）内の燃料の圧力によって前記ポンピングプランジャ（１８ａ）に加えられる荷重を減らすための前記手段は、前記プランジャボア（２０ａ）に設けられた逃し穴（３２ａ）を含んでいる、請求項１に記載の燃料ポンプ。
3. 前記逃し穴（３２ａ）は、前記前進行程の途中で前記ポンピングプランジャ（１８ａ）によって覆われ、燃料の加圧開始を、少なくとも、前記前進行程中の、前記駆動部材（２８ａ）と前記カムライダー（１４）の間の相対滑動運動速度がほぼ最小となる点まで遅らせるように配置されている、請求項２に記載の燃料ポンプ。
4. 前進行程の、前記駆動部材（２８ａ）と前記カムライダー（１４）の間の相対滑動運動速度がほぼ最小となる期間は、前記ポンプチャンバ（２２ａ）内の燃料の加圧を、レール圧力より低い中間の圧力レベルに制限するように作用する弁手段（４８ａ）を更に含んでいる、請求項３に記載の燃料ポンプ。
5. 前記逃し口（３２ａ）は、前記プランジャボア（２０ａ）内に、前記ポンピングプランジャ（１８ａ）が下死点後少なくとも９０度にあるときに前記ポンピングプランジャ（１８ａ）によって覆われるように配置されている、請求項３又は４に記載の燃料ポンプ。
6. 前記逃し口（３２ａ）は、前記プランジャボア（２０ａ）内に、前記ポンピングプランジャ（１８ａ）が下死点後少なくとも１１０度にあるときに前記ポンピングプランジャ（１８ａ）によって覆われるように配置されている、請求項５に記載の燃料ポンプ。
7. 前記逃し口（３２ａ）は、前記前進行程の途中で前記ポンピングプランジャ（１８ａ）によって覆われ、燃料加圧の開始を、前進行程の、前記駆動部材（２８ａ）と前記カムライダー（１４）の間の相対滑動運動速度が最小になる点の直前まで遅らせるように配置されている、請求項２に記載の燃料ポンプ。
8. 前記逃し口（３２ａ）は、前記プランジャボア（２０ａ）内に、前記ポンピングプランジャ（１８ａ）が下死点後約８５度にあるときに前記ポンピングプランジャ（１８ａ）によって覆われるように配置されている、請求項７に記載の燃料ポンプ。
9. 前記ポンピングプランジャ（１８ａ）には、前記逃し口（３２ａ）と整列して、前記駆動部材（２８ａ）と前記カムライダー（１４）の間の相対滑動運動速度がほぼ最小となる期間を含む前進行程の中間部分の間に、燃料が前記逃し口（３２ａ）を通って前記ポンプチャンバ（２２ａ）から流出できるようにする機構（５０ａ）が設けられている、請求項２に記載の燃料ポンプ。
10. 前進行程の前記中間部分は、下死点後約７０度から１１０度の間にある、請求項９に記載の燃料ポンプ。
11. 前進行程の前記中間部分は、下死点後約８０度から１００度の間にある、請求項１０に記載の燃料ポンプ。
12. 前進行程の前記中間部分は、下死点後約９０度を含んでいる、請求項１１に記載の燃料ポンプ。
13. １つ又は複数の別のポンプチャンバ（２２ｂ）を更に備えており、前記又はそれぞれの別のポンプチャンバ（２２ａ、２２ｂ）は、前進行程と戻り行程を含むポンピングサイクルを実行するための別のポンピングプランジャ（１８ｂ）を有しており、前記前進行程中には、前記別のポンピングプランジャ（１８ｂ）は下死点と上死点の間を動き、前記別のポンプチャンバ（２２ｂ）内の燃料は、比較的高圧レベルに加圧され、前記戻り行程中には、前記別のポンピングプランジャ（１８ｂ）は上死点と下死点の間を動いて、前記別のポンプチャンバ（２２ａ）に比較的低い圧力で燃料を充填することができるようにし、前記別のポンピングプランジャ（１８ｂ）は、それぞれ、関係付けられている駆動部材（２８ｂ）を有しており、前記駆動部材（２８ｂ）は、前記カムライダー（１４）と協働して、使用時に、軸方向の駆動力を前記別のポンピングプランジャ（１８ｂ）に伝えて、前記別のポンプチャンバ（２２ｂ）の容積を減らし、同時に、前記カムライダー（１４）が、前記関係付けられている駆動部材（２８ｂ）に対して側方滑動運動をできるようにしており、前記別のポンピングプランジャ（１８ｂ）には、それぞれ、前進行程の、その前記関係付けられている駆動部材（２８ｂ）と前記カムライダー（１４）の間の相対滑動運動速度がほぼ最小となる期間に、前記ポンプチャンバ（２２ｂ）内の燃料の圧力によって前記関係付けられている駆動部材（２８ｂ）に加えられる荷重を減らすための、関係付けられた手段が設けられている、請求項２から１２の何れかに記載の燃料ポンプ。
14. 前記１つ又は複数の別のポンプチャンバ（２２ｂ）には、前記ポンプの他のポンプチャンバ（２２ａ）の１つと連通し、関係付けられている戻り行程中に、その充填を支援するそれぞれの逃し口（３２ｂ）が設けられている、請求項１３に記載の燃料ポンプ。

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