JP2017002800A - 燃料噴射装置 - Google Patents

Abstract

【課題】供給ラインの掃気のための部品点数を少なくし、供給ラインの掃気の効率の向上を図ることができる燃料噴射装置を提供すること。【解決手段】燃料噴射装置１は、ディーゼルエンジンに用いられるものである。燃料噴射装置１は、蓄圧室２と燃料噴射弁３と燃料タンク４と供給ライン５とインタンクポンプ６とインラインポンプ５１と昇圧ポンプ５２と掃気ライン７とを有する。供給ライン５は、燃料タンク４と蓄圧室２とを接続する。インタンクポンプ６は、燃料タンク４内に配され、燃料タンク４内の燃料を供給ライン５へ圧送する。インラインポンプ５１は、供給ライン５の一部を構成し、インタンクポンプ６から供給された燃料を蓄圧室２側へ圧送する。また、インラインポンプ５１は非容積式である。掃気ライン７は、供給ライン５におけるインラインポンプ５１と昇圧ポンプ５２との間に一端が接続され、供給ライン５内に溜まった空気を抜く。【選択図】図１

Description

本発明は、インタンクポンプと非容積式のインラインポンプとを有する燃料噴射装置に関する。

ディーゼルエンジンに用いられる燃料噴射装置として、特許文献１には、燃料を高圧状態にて蓄える蓄圧容器と、燃料を低圧状態にて蓄える燃料タンクと、これらを接続する供給ラインとを有するものが開示されている。供給ラインは、燃料タンク内の燃料を供給ラインに導入するためのポンプとして、供給ライン内に配置されたいわゆるインラインポンプを有する。また、該インラインポンプは、容積式（具体的にはトロコイド式）である。

特開２０１４−２０２０７５号公報

しかしながら、特許文献１に記載の燃料噴射装置には、以下の課題がある。
一般的に、燃料噴射装置は、その組み付け後や燃料タンクの燃料切れ発生後等に供給ライン内の空気を抜く、掃気を行う必要がある。特許文献１に記載の燃料噴射装置のように、供給ライン内に燃料を供給するためのポンプとしてインラインポンプのみを有するものにおいて、供給ラインの掃気は、次のようにして行う。すなわち、上記燃料噴射装置においては、供給ラインに燃料タンク側の端部から燃料を充填していき、供給ライン内の空気を外部に押し出すことにより掃気が行われる。しかし、上記燃料噴射装置は、供給ライン内に燃料を供給するためのポンプとしてインラインポンプしか有さない。そのため、供給ラインを掃気するときに、供給ラインに別途ハンドポンプ等を接続して燃料を導入させる必要がある。

また、上記低圧ポンプは燃料の吸入部と吐出部とが連通していない容積式であるため、低圧ポンプの上流側の配管から下流側の配管まで燃料を充填させることが困難である。それゆえ、上記燃料噴射装置においては、供給ラインに、掃気時の燃料を充填させるためのバイパス経路を低圧ポンプと並列に別途接続する必要がある。さらに、上記のようにバイパス経路を接続したとしても、インラインポンプ内の掃気はできない。

本発明は、かかる背景に鑑みてなされたものであり、供給ラインの掃気のための部品点数を少なくし、供給ラインの掃気の効率の向上を図ることができる燃料噴射装置を提供しようとするものである。

本発明の一態様は、ディーゼルエンジンに用いられる燃料噴射装置であって、
燃料を高圧状態にて蓄える蓄圧室と、
該蓄圧室に蓄えられた燃料を噴射する燃料噴射弁と、
燃料を低圧状態にて蓄える燃料タンクと、
該燃料タンクと上記蓄圧室とを接続する供給ラインと、
上記燃料タンク内に配され、該燃料タンク内の燃料を上記供給ラインへ圧送するインタンクポンプと、
上記供給ラインの一部を構成し、上記インタンクポンプから供給された燃料を上記蓄圧室側へ圧送する非容積式のインラインポンプと、
上記供給ラインの一部を構成し、上記インラインポンプから供給された燃料を上記高圧状態に加圧するとともに上記蓄圧室へ圧送する昇圧ポンプと、
上記供給ラインにおける上記インラインポンプと上記昇圧ポンプとの間に一端が接続され、上記供給ライン内に溜まった空気を抜く掃気ラインと、を有することを特徴とする燃料噴射装置にある。

上記燃料噴射装置は、インタンクポンプとインラインポンプとを有する。それゆえ、供給ラインの掃気時には、インラインポンプの駆動を停止すると共にインタンクポンプを駆動することにより、供給ラインに燃料を充填させて容易に掃気を行うことができる。そのため、供給ラインの掃気の際に、ハンドポンプ等を供給ラインに接続する必要がない。それゆえ、掃気の作業効率を向上させることができる。

また、上記燃料噴射装置は、非容積式のインラインポンプを有する。すなわち、インラインポンプは燃料の吸入部と吐出部とが連通している。そのため、供給ラインの掃気時には、インラインポンプの上流側の配管から下流側の配管まで燃料を充填させることが容易である。それゆえ、インラインポンプを介して供給ラインの掃気を行うことができる。その結果、供給ラインにおいてインラインポンプと並列に、掃気のためのバイパス経路を別途接続する必要がないと共に、インラインポンプ内の掃気の効率を向上させることができる。

以上のごとく、本発明によれば、供給ラインの掃気のための部品点数を少なくし、供給ラインの掃気の効率の向上を図ることができる燃料噴射装置を提供することができる。

実施形態１における、燃料噴射装置の構成を示す説明図。 実施形態１における、インタンクポンプの構成を示す断面図。 実施形態１における、インラインポンプの構成を示す断面図。

（実施形態１）
燃料噴射装置の実施形態につき、図１〜図３を用いて説明する。
本実施形態の燃料噴射装置１は、ディーゼルエンジンに用いられるものである。燃料噴射装置１は、図１に示すごとく、蓄圧室２と燃料噴射弁３と燃料タンク４と供給ライン５とインタンクポンプ６とインラインポンプ５１と昇圧ポンプ５２と掃気ライン７とを有する。

蓄圧室２は、燃料を高圧状態にて蓄える。燃料噴射弁３は、蓄圧室２に蓄えられた燃料を噴射する。燃料タンク４は、燃料を低圧状態にて蓄える。供給ライン５は、燃料タンク４と蓄圧室２とを接続する。インタンクポンプ６は、燃料タンク４内に配され、燃料タンク４内の燃料を供給ライン５へ圧送する。インラインポンプ５１は、供給ライン５の一部を構成し、インタンクポンプ６から供給された燃料を蓄圧室２側へ圧送する。また、インラインポンプ５１は非容積式である。昇圧ポンプ５２は、供給ライン５の一部を構成し、インラインポンプ５１から供給された燃料を高圧状態に加圧するとともに蓄圧室２へ圧送する。掃気ライン７は、供給ライン５におけるインラインポンプ５１と昇圧ポンプ５２との間に一端が接続され、供給ライン５内に溜まった空気を抜く。

燃料噴射装置１は、ディーゼルエンジンの各気筒に燃料噴射弁３により燃料（軽油）を噴射するための装置である。燃料噴射弁３により噴射される燃料は、燃料タンク４から、供給ライン５を介して蓄圧室２に圧送され、蓄圧室２から燃料噴射弁３に供給される。

燃料タンク４は、燃料を貯めておくためのタンクである。燃料タンク４内の圧力は、大気圧である。燃料タンク４内の燃料は、インタンクポンプ６の駆動により、供給ライン５に圧送される。

インタンクポンプ６は容積式である。本実施形態において、図２に示すごとく、インタンクポンプ６は、容積式のポンプの一種であるトロコイド式のポンプである。すなわち、インタンクポンプ６は、内周部に複数の歯６１１が形成されたアウタロ―タ６１と、アウタロ―タ６１の内周側に収容され、アウタロ―タ６１よりも一つ少ない数の歯６２１が外周側に形成されたインナロータ６２とをトロコイドケース６０内に収容してなる。インタンクポンプ６は、アウタロ―タ６１及びインナロータ６２を、互いに相対的に回転させると共に、トロコイドケース６０に対しても回転させる。そして、回転に伴い、アウタロータ６１の歯６１１とインナロータ６２の歯６２１との間に形成された隙間の体積を増減させ、燃料を、トロコイドケース６０に形成した吸入開口部６０１から吸入したり、吐出開口部６０２から吐出したりする。

図１に示すごとく、インタンクポンプ６によって燃料タンク４から供給ライン５内に供給された燃料は、燃料フィルタ１１を介してインラインポンプ５１に圧送される。燃料が燃料フィルタ１１を通過することにより、燃料が濾過される。

インラインポンプ５１は、インタンクポンプ６側から供給された燃料を加圧して昇圧ポンプ５２側に圧送するように構成されている。図３に示すごとく、インラインポンプ５１は、非容積型のポンプの一種であるカスケードポンプである。すなわち、インラインポンプ５１は、複数の羽根部５１１を有すると共に回転可能に配置されたインペラ５１２と、インペラ５１２を収容するカスケードケース５１３とを有する。カスケードケース５１３内におけるインペラ５１２の外周側の領域には、燃料を通過させるための略円環状の燃料通過領域５１４が形成されている。また、カスケードケース５１３には、燃料通過領域５１４に燃料を導入するための導入口５１５と、燃料通過領域５１４から燃料を吐出するための吐出口５１６とが形成されている。カスケードケース５１３の導入口５１５と吐出口５１６とは、燃料通過領域５１４を介して連通している。また、燃料通過領域５１４における導入口５１５と吐出口５１６との間には、導入口５１５から燃料通過領域５１４に導入された燃料が、再度導入口５１５側に向かわないようにするための隔壁５１８が形成されている。

インラインポンプ５１は、ディーゼルエンジンが備えるクランク軸（図示略）によって駆動するよう構成されている。本実施形態においては、インラインポンプ５１のインペラ５１２の回転軸５１７が、クランク軸に連結されており、クランク軸の回転と連動して回転する。例えば、クランク軸が１回転するごとに、インペラ５１２は半回転又は１回転する等のように駆動されている。インラインポンプ５１のインペラ５１２を回転させることにより、導入口５１５からカスケードケース５１３内の燃料通過領域５１４に燃料を導入し、導入した燃料にインペラ５１２の回転方向に沿った流れを発生させ、吐出口５１６から昇圧ポンプ５２側に吐出する。

インラインポンプ５１から吐出された燃料は、昇圧ポンプ５２側に圧送される。このとき、インラインポンプ５１から吐出される燃料の圧力は、レギュレータバルブ１２により所定圧力以下に調整される。レギュレータバルブ１２は、インラインポンプ５１から吐出される燃料の圧力が所定以上となる場合に、インラインポンプ５１の吐出側と吸入側とを連通させるものである。

また、インラインポンプ５１から吐出された燃料は、吸入調整弁１３を介して、昇圧ポンプ５２に圧送される。吸入調整弁１３は、インラインポンプ５１から昇圧ポンプ５２へ圧送される燃料の量を調整するものである。吸入調整弁１３の開閉により、インラインポンプ５１から昇圧ポンプ５２へ圧送される燃料の量を調整している。つまり、吸入調整弁１３は、開弁時間を制御することにより、インラインポンプ５１から昇圧ポンプ５２へ圧送される燃料の量を調整できるようになっている。

昇圧ポンプ５２は、インラインポンプ５１側から供給された燃料を高圧状態に加圧して、蓄圧室２に圧送するように構成されている。昇圧ポンプ５２は、いわゆるプランジャポンプである。昇圧ポンプ５２は、回転可能なカム軸５２１と、カム軸５２１の中心軸に対して偏心して設けられると共に、カム軸５２１と一体的に回転するカム５２２と、カム５２２の外周面に対して摺動可能に配され、カム５２２の回転運動に伴ってシリンダ５２６内にて往復運動するプランジャ５２３とを有する。カム５２２によって、カム軸５２１の回転運動をプランジャ５２３の往復運動に変換している。カム５２２及び、カム５２２とプランジャ５２３との間の摺動部は、カム室５２４に収容されている。シリンダ５２６内部には、プランジャ５２３の往復運動によって容積が変化する加圧室５２５が形成されている。

加圧室５２５のインラインポンプ５１側には、加圧室５２５とインラインポンプ５１とを連通又は遮断する吸入側逆止弁５２７が設けられており、蓄圧室２側には、加圧室５２５と蓄圧室２とを連通又は遮断する吐出側逆止弁５２８が設けられている。プランジャ５２３が加圧室５２５の容積を大きくする向きに動くとき、吸入側逆止弁５２７が開くとともに吐出側逆止弁５２８が閉じ、燃料が吸入側逆止弁５２７を介して加圧室５２５に導入される。そして、プランジャ５２３が、加圧室５２５の容積が最大となる位置において静止し、加圧室５２５の容積を小さくする向きに動き始めると、吸入側逆止弁５２７も閉じる。そして、加圧室５２５に導入された燃料は、吸入側逆止弁５２７及び吐出側逆止弁５２８の双方が閉じた状態にて、プランジャ５２３が加圧室５２５の容積を小さくする向きに動き続けることにより、加圧される。そして、加圧室５２５内の燃料の圧力が、一定以上となると、吐出側逆止弁５２８のみが開き、燃料が蓄圧室２に圧送される。

蓄圧室２は、燃料を高圧状態にて蓄えておくためのものである。蓄圧室２内の燃料の圧力が、燃料噴射弁３から燃料を噴射する際の圧力となる。

次に、掃気ライン７について説明する。
掃気ライン７の一端は、供給ライン５におけるインラインポンプ５１と吸入調整弁１３との間に接続されている。これにより、供給ライン５の掃気時においては、吸入調整弁１３を閉じた状態にしておくことによって、燃料を供給ライン５から掃気ライン７に供給することが可能となる。すなわち、燃料噴射装置１は、供給ライン５における掃気ライン７との接続部５３と昇圧ポンプ５２との間に配置された開閉可能な開閉弁を有する。本実施形態において、当該開閉弁は吸入調整弁１３である。なお、通常運転時において、吸入調整弁１３が開いているときは、インラインポンプ５１から吐出された燃料は昇圧ポンプ５２の加圧室５２５に送られると共に、掃気ライン７にも燃料の一部が送られる。また、吸入調整弁１３が閉じているときは、インラインポンプ５１から吐出された燃料は、掃気ライン７に送られる。

掃気ライン７における供給ライン５と反対側の端部は、燃料タンク４内に配されている。つまり、掃気ライン７は、供給ライン５の接続部５３と燃料タンク４とを連通させている。これにより、本実施形態において、供給ライン５の掃気は、供給ライン５に燃料タンク４内の燃料を充填していき、掃気ライン７から燃料タンク４内に燃料を排出して燃料タンク４に空気を押し出すことにより行われることとなる。

掃気ライン７は、昇圧ポンプ５２のカム室５２４を介して、供給ライン５の接続部５３と燃料タンク４とを連通させている。つまり、昇圧ポンプ５２の駆動部（カム５２２）は、掃気ライン７の一部に配される。これにより、供給ライン５から掃気ライン７に送られてくる燃料がカム室５２４に充填される。そして、カム室５２４に充填された燃料によって、昇圧ポンプ５２の駆動部であるカム５２２とプランジャ５２３との間の摺動部を潤滑させることができる。なお、接続部５３とカム室５２４との間には、掃気ライン７に送られる燃料の流量を調整するための絞り７１が設けられている。

掃気ライン７は、燃料噴射弁３及び蓄圧室２とも戻しライン８を介して接続されている。これにより、蓄圧室２及び燃料噴射弁３から漏出する燃料を、戻しライン８及び掃気ライン７を介して燃料タンク４に戻すことができる。すなわち、蓄圧室２から燃料タンク４に戻る燃料は、蓄圧室２内の燃料圧力が所定圧力以上となったときに、蓄圧室２内の圧力を調整するために蓄圧室２から漏出される燃料である。また、燃料噴射弁３から燃料タンク４に戻る燃料は、蓄圧室２から燃料噴射弁３へ供給された燃料のうち燃料噴射弁３によって噴射されない燃料である。

次に、本実施形態における、供給ライン５内の空気を抜く掃気の仕方について説明する。
燃料噴射装置１は、その組み付け後や燃料タンク４の燃料切れ発生後等に、供給ライン５内の掃気を、掃気ライン７を介して行う。掃気は、インラインポンプ５１の駆動を停止し、吸入調整弁１３を閉じた状態にて、インタンクポンプ６を駆動させて行う。インタンクポンプ６を駆動させることにより、燃料タンク４内の燃料を、上流側から供給ライン５及び掃気ライン７に充填させる。このとき、駆動を停止した状態のインタンクポンプ６内にも、燃料が充填される。これにより、供給ライン５内の空気を、掃気ライン７を介して燃料タンク４に押し出す。以上により、供給ライン５内の空気を、燃料タンク４から外部に排出することができる。

次に、本実施形態の作用効果につき説明する。
燃料噴射装置１は、インタンクポンプ６とインラインポンプ５１とを有する。それゆえ、供給ライン５の掃気時には、インラインポンプ５１の駆動を停止すると共にインタンクポンプ６を駆動することにより、供給ライン５に燃料を充填させて容易に掃気を行うことができる。そのため、供給ライン５の掃気の際に、ハンドポンプ等を供給ライン５に接続する必要がない。それゆえ、掃気の作業効率を向上させることができる。

また、燃料噴射装置１は、非容積式のインラインポンプ５１を有する。すなわち、インラインポンプ５１は燃料の吸入部（導入口５１５）と吐出部（吐出口５１６）とが連通している。そのため、供給ライン５の掃気時には、インラインポンプ５１の上流側の配管から下流側の配管まで燃料を充填させることが容易である。それゆえ、インラインポンプ５１を介して供給ライン５の掃気を行うことができる。その結果、供給ライン５においてインラインポンプ５１と並列に、掃気のためのバイパス経路を別途接続する必要がないと共に、インラインポンプ５１内の掃気の効率を向上させることができる。

また、インタンクポンプ６は容積式である。それゆえ、掃気を効率よく行うことができる。すなわち、供給ライン５の掃気時に駆動させるインタンクポンプ６については、比較的、燃料に強い圧力を与えることができる容積式のポンプにすることにより、掃気の効率を向上させることができる。
また、ディーゼルエンジンの場合、低温状態において燃料の粘度が比較的高くなりやすい。そこで、燃料タンク４がインラインポンプ５１に加えてインタンクポンプ６をも有し、さらに、インタンクポンプ６を容積式にすることにより、通常運転時においても、燃料タンク４から蓄圧室２への燃料の圧送を効率的に行うことができる。

また、インラインポンプ５１は、ディーゼルエンジンが備えるクランク軸によって駆動するよう構成されている。それゆえ、インラインポンプ５１を電動式にした場合と比べて、エネルギー効率を高くすることができる。

また、掃気ライン７における供給ライン５と反対側の端部は、燃料タンク４内に配されている。それゆえ、掃気ライン７を通過させた燃料を燃料タンク４に容易に循環させることができる。

また、供給ライン５における掃気ライン７との接続部５３と昇圧ポンプ５２との間に配置された開閉可能な開閉弁（吸入調整弁１３）を有する。それゆえ、供給ライン５の掃気時には開閉弁を閉じることにより、供給ライン５から掃気ライン７に燃料を送ることができる。そのため、供給ライン５の掃気を容易に行うことができる。

また、昇圧ポンプ５２の駆動部は、掃気ライン７の一部に配されている。それゆえ、通常運転時においては、掃気ライン７に充填される燃料を、昇圧ポンプ５２の駆動部を潤滑させる潤滑油として用いることができる。

以上のごとく、本実施形態によれば、供給ラインの掃気のための部品点数を少なくし、供給ラインの掃気の効率の向上を図ることができる燃料噴射装置を提供することができる。

１ 燃料噴射装置
２ 蓄圧室
３ 燃料噴射弁
４ 燃料タンク
５ 供給ライン
５１ インラインポンプ
５２ 昇圧ポンプ
６ インタンクポンプ
７ 掃気ライン

Claims (6)

1. ディーゼルエンジンに用いられる燃料噴射装置（１）であって、
   燃料を高圧状態にて蓄える蓄圧室（２）と、
   該蓄圧室（２）に蓄えられた燃料を噴射する燃料噴射弁（３）と、
   燃料を低圧状態にて蓄える燃料タンク（４）と、
   該燃料タンク（４）と上記蓄圧室（２）とを接続する供給ライン（５）と、
   上記燃料タンク（４）内に配され、該燃料タンク（４）内の燃料を上記供給ライン（５）へ圧送するインタンクポンプ（６）と、
   上記供給ライン（５）の一部を構成し、上記インタンクポンプ（６）から供給された燃料を上記蓄圧室（２）側へ圧送する非容積式のインラインポンプ（５１）と、
   上記供給ライン（５）の一部を構成し、上記インラインポンプ（５１）から供給された燃料を上記高圧状態に加圧するとともに上記蓄圧室（２）へ圧送する昇圧ポンプ（５２）と、
   上記供給ライン（５）における上記インラインポンプ（５１）と上記昇圧ポンプ（５２）との間に一端が接続され、上記供給ライン（５）内に溜まった空気を抜く掃気ライン（７）と、を有することを特徴とする燃料噴射装置（１）。
2. 上記インタンクポンプ（６）は容積式であることを特徴とする請求項１に記載の燃料噴射装置（１）。
3. 上記インラインポンプ（５１）は、上記ディーゼルエンジンが備えるクランク軸によって駆動するよう構成されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の燃料噴射装置（１）。
4. 上記掃気ライン（７）における上記供給ライン（５）と反対側の端部は、上記燃料タンク（４）内に配されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の燃料噴射装置（１）。
5. 上記供給ライン（５）における上記掃気ライン（７）との接続部（５３）と上記昇圧ポンプ（５２）との間に配置された開閉可能な開閉弁を有することを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の燃料噴射装置（１）。
6. 上記昇圧ポンプ（５２）の駆動部は、上記掃気ライン（７）の一部に配されていることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載の燃料噴射装置（１）。

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