JP2023175312A - 燃料噴射ポンプ - Google Patents

Abstract

【課題】プランジャとバレルとの隙間にリークする燃料油を効率よくバレル外へ回収する。【解決手段】プランジャ及びバレルを含むディーゼル機関用の燃料噴射ポンプを、プランジャの外周側面に形成された複数のプランジャ溝と、プランジャとバレルとの隙間にリークする燃料油をバレルから回収するためにバレルに形成された回収通路と、回収通路と連通してバレルの内周側面に形成された回収溝とを有する構造として、回収溝は、上下に往復動するプランジャが下死点にあるときの複数のプランジャ溝よりも下方の位置に形成する。【選択図】図２

Description

本開示は、ディーゼル機関で使用される燃料噴射ポンプに関する。

ディーゼル機関で使用されている燃料噴射ポンプは、バレルと、バレル内を往復動するプランジャとを含む。特許文献１には、バレルとの摺動面を形成する側壁に複数のセンタリング溝が形成されたプランジャが開示されている。プランジャ上端のリード部からプランジャとバレルとの隙間にリークした燃料油がセンタリング溝に溜まることによって、バレルに対してプランジャをセンタリングする効果が得られる。

プランジャとバレルの摺動面には潤滑油が供給される。潤滑油は、プランジャとバレルとの隙間を下方へ移動して外部に排出される。センタリング溝からプランジャ下方へとリークする燃料油の量が増えると、潤滑油が燃料油によって希釈されて本来の潤滑性能を発揮できなくなる可能性がある。このため、バレルには、燃料油を回収するための２つの戻し溝が形成されている。第１の戻し溝で回収しきれなかった燃料油を回収するため、第２の戻し溝は、第１の戻し溝よりも下方の位置に設けられている。プランジャが下死点にあるときに、複数のセンタリング溝のうち、一番上にある溝が第１の戻し溝と連通し、一番下にある溝が第２の戻し溝と連通する。第１の戻し溝から回収された燃料油は、第１の戻し通路から燃料油の給排口へ戻されて再利用される。第２の戻し溝から回収された燃料油は、第２の戻し通路からバレル外へ回収される。

特許第４０１３１９９号公報

しかしながら、上記従来技術を利用した燃料噴射ポンプにおいても、プランジャとバレルとの隙間にリークする燃料油を回収しきれず、一部の燃料油がプランジャよりも下方へリークしてしまう。プランジャとバレルとの隙間から燃料油を効率よく回収して、プランジャよりも下方へリークする燃料油の量を減らすことが望ましい。

本開示は、上記課題を含む従来技術を鑑みてなされたもので、その目的の１つは、プランジャとバレルとの隙間にリークする燃料油を効率よく回収することができる燃料噴射ポンプを提供することにある。

本開示に係る燃料噴射ポンプは、プランジャ及びバレルを含むディーゼル機関用の燃料噴射ポンプであって、前記プランジャの外周側面に形成された複数のプランジャ溝と、前記プランジャと前記バレルとの隙間にリークする燃料油を前記バレルから回収するために前記バレルに形成された回収通路と、前記回収通路と連通して前記バレルの内周側面に形成された回収溝とを有し、前記回収溝は、上下に往復動する前記プランジャが下死点にあるときの前記複数のプランジャ溝よりも下方の位置に形成されている。

上記構成において、前記プランジャと前記バレルの摺動面に潤滑油を供給するために前記バレルに形成された供給通路と、前記供給通路と連通して前記バレルの内周側面に形成された供給溝とをさらに有し、前記供給溝は、前記回収溝よりも下方の位置に形成されていてもよい。

上記構成において、前記プランジャと前記バレルとの隙間にリークする燃料油を、前記バレルの燃料吸込室に戻すために前記バレルに形成された戻し通路と、前記戻し通路と連通して前記バレルの内周側面に形成された戻し溝とをさらに有し、前記戻し溝は、前記回収溝よりも上方の位置に形成されていてもよい。

上記構成において、前記戻し溝は、前記プランジャが下死点にあるときの前記複数のプランジャ溝のうち一番上にあるプランジャ溝よりも下方の位置に形成されていてもよい。

本開示に係る燃料噴射ポンプによれば、プランジャとバレルとの隙間にリークした燃料油を効率よくバレル外へ回収して、プランジャ下方への燃料油のリーク量を減らすことができる。

図１は、本実施形態に係る燃料噴射ポンプを示す断面模式図である。 図２は、燃料油及び潤滑油の移動を説明するための模式図である。

以下、添付図面を参照しながら、本開示に係る燃料噴射ポンプの実施の形態について説明する。図１は、本実施形態に係る燃料噴射ポンプを示す断面模式図である。図１（ａ）は上死点にあるプランジャ２を示し、図１（ｂ）は下死点にあるプランジャ２を示している。図１に示すプランジャ２の移動方向を上下方向、バレル１の高圧室４側を上方として説明を続ける。

プランジャ２は、バレル１内で、図１に示すストロークＬの上死点と下死点との間を上下方向に往復動する。プランジャ２の往復動に伴って燃料吸込室３から高圧室４に吸い込まれた燃料油が、高圧室４内でプランジャ２によって加圧され、高圧室４とつながるバレル１上端の燃料吐出口１２から燃料噴射弁に供給される。このような燃料噴射ポンプの構成及び動作は従来知られているため詳細な説明は省略する。

バレル１の内周側面には環形状の３つの溝が形成されている。具体的には、上から順に燃料油戻し溝６、混合油回収溝８及び潤滑油供給溝１０が形成されている。

バレル１に形成された３つの環状溝のうち、一番上にある燃料油戻し溝６は、燃料油戻し通路７を介して燃料吸込室３につながっている。高圧室４から、バレル１の内周側面とプランジャ２の外周側面との隙間にリークした燃料油は、燃料油戻し溝６から回収されて、燃料油戻し通路７を介して燃料吸込室３に戻される。

バレル１に形成された３つの環状溝のうち、一番下にある潤滑油供給溝１０は、潤滑油供給通路１１から送出される潤滑油をバレル１内に供給する。バレル１内に供給された潤滑油は、プランジャ２とバレル１の摺動面に油膜を形成する。具体的には、潤滑油の一部は、プランジャ２の往復動に伴って、プランジャ２とバレル１との隙間を混合油回収溝８に向かって上方へ移動しつつ油膜を形成する。この油膜によって、プランジャ２とバレル１の摺動面の潤滑効果と、バレル１下方への燃料油の移動を防止するシール効果とを得ることができる。潤滑油の一部は、プランジャ２の往復動に伴って、プランジャ２とバレル１との隙間に油膜を形成しながら下方へ移動する。プランジャ２よりも下方へリークした潤滑油は外部へ排出される。

バレル１に形成された３つの環状溝のうち中央にある、すなわち燃料油戻し溝６と潤滑油供給溝１０との間にある混合油回収溝８は、混合油回収通路９を介して、バレル１の外部につながっている。混合油回収通路９及び燃料油戻し通路７は、潤滑油供給通路１１に対して、バレル１の反対側に形成されている。図１左側の潤滑油供給溝１０からバレル１内に供給された潤滑油の一部が、右側の混合油回収溝８からバレル１外へ回収される。燃料油戻し溝６で回収されずに混合油回収溝８へ達した燃料油も混合油回収溝８からバレル１外へ回収される。

具体的には、燃料油戻し溝６で回収されずに下方へ移動して混合油回収溝８に至った燃料油が、潤滑油供給溝１０から供給されて上方へ移動し、混合油回収溝８に至った潤滑油と混合されて混合油となり、混合油回収溝８からバレル１の外へ回収される。バレル１から回収された潤滑油と燃料油との混合油は、例えば、大気開放の廃油タンクに廃棄される。

バレル１に摺動可能に挿入されたプランジャ２の外周側面には、環形状の複数のプランジャ溝５（５ａ～５ｅ）が形成されている。図１に示す例では、同一の環形状を有する、第１プランジャ溝５ａ、第２プランジャ溝５ｂ、第３プランジャ溝５ｃ、第４プランジャ溝５ｄ、第５プランジャ溝５ｅの５つのプランジャ溝５が、上下方向に所定ピッチで形成されている。ただし、プランジャ溝５の数は特に限定されず４つ以下であってもよいし６つ以上であってもよい。一部のプランジャ溝５が、他のプランジャ溝５と異なるピッチで形成されていてもよいし、異なる形状を有していてもよい。

図１（ａ）に示すように、プランジャ２が上死点にあるときに、５つのプランジャ溝５全てが、燃料油戻し溝６よりも上方の位置となる。図１（ｂ）に示すように、プランジャ２が下死点にあるときに、第２プランジャ溝５ｂが、燃料油戻し溝６と連通する。言い換えれば、燃料油戻し溝６は、プランジャ２が下死点にあるときに、第２プランジャ溝５ｂと連通する位置に形成されている。燃料油戻し溝６は、プランジャ２が下死点にあるときに、第２プランジャ溝５ｂのみと連通し、第２プランジャ溝５ｂに隣接して形成された第１プランジャ溝５ａ及び第３プランジャ溝５ｃとは連通しない位置に形成されている。なお、本実施形態で言う連通とは、上下方向において、プランジャ２の外周側面に形成された溝の少なくとも一部が、バレル１の内周側面に形成された溝の少なくとも一部と重なる位置となって、プランジャ２の溝が、バレル１の溝を介して、バレル１に形成された通路とつながることを言う。

図１（ｂ）に示すように、プランジャ２が下死点にあるときに、第３プランジャ溝５ｃ、第４プランジャ溝５ｄ及び第５プランジャ溝５ｅは、燃料油戻し溝６よりも下方かつ混合油回収溝８よりも上方の位置にある。プランジャ２が上死点と下死点との間を往復動する際に、第３プランジャ溝５ｃ、第４プランジャ溝５ｄ及び第５プランジャ溝５ｅは、燃料油戻し溝６を通過する。すなわち、プランジャ２が往復動することにより、第３プランジャ溝５ｃ、第４プランジャ溝５ｄ及び第５プランジャ溝５ｅが燃料油戻し溝６と連通する。

図１（ｂ）に示すように、第１プランジャ溝５ａは、プランジャ２が下死点にあるときにも燃料油戻し溝６よりも上方の位置にある。第１プランジャ溝５ａは、上下に往復動するプランジャ２の位置によらず、常に、バレル１に形成された燃料油戻し溝６よりも上方の位置にあって、燃料油戻し溝６と連通することはない。すなわち、第１プランジャ溝５ａは、バレル１の内周側面に形成されたいずれの溝とも連通することはない。バレル１に形成された溝部分では、プランジャ２とバレル１との隙間が拡大するが、第１プランジャ溝５ａは、この拡大による影響を受けることなく上下動することができる。なお、プランジャ２が下死点にあるときに、複数のプランジャ溝５のうち２つ以上のプランジャ溝５が、燃料油戻し溝６よりも上方の位置に形成される態様であってもよい。

図１（ｂ）に示すように、プランジャ２が下死点にあるときに、全てのプランジャ溝５よりも下方の位置に混合油回収溝８がある。言い換えれば、下死点にあるプランジャ２の外周側面で一番下に形成されている第５プランジャ溝５ｅよりも、さらに下方となる位置に、混合油回収溝８が形成されている。混合油回収溝８は、上下に往復動するプランジャ２の位置によらず、常に、全てのプランジャ溝５よりも下方の位置にあって、プランジャ溝５と連通することはない。バレル１に形成された溝部分をプランジャ溝５が通過する際には、バレル１とプランジャ２との隙間がプランジャ溝５の分だけ変化するが、混合油回収溝８は、この変化による影響を受けることはない。

図２は、燃料油及び潤滑油の移動を説明するための模式図である。図２は、下死点にあるプランジャ２を示している。図２の実線矢印は燃料油の移動を示し、破線矢印は潤滑油の移動を示している。ただし、これらの矢印は燃料油及び潤滑油の主な移動経路を説明するためのもので、燃料油及び潤滑油の移動を限定するものではない。

図２左側に示すように、潤滑油供給通路１１から送出された潤滑油が、潤滑油供給溝１０からバレル１内に供給される。潤滑油の一部は上方へと移動してプランジャ２とバレル１の摺動面に油膜を形成する。また、潤滑油の一部は下方へと移動して外部へ排出される。

プランジャ２が下死点から上死点へと上方へ移動して、高圧室４に吸い込んだ燃料油を上端の燃料吐出口１２から吐出する際に、圧縮された燃料油の一部がプランジャ２の外周側面とバレル１の内周側面との隙間から下方に、すなわちプランジャ２とバレル１の摺動面にリークする。リークした燃料油がプランジャ溝５に進入して、プランジャ２の径方向中心を、バレル１の径方向中心に一致させるセンタリングの効果が得られる。また、リークした燃料油が、プランジャ２とバレル１との摺動面に油膜を形成することにより潤滑の効果を得ることができる。

プランジャ２が上死点と下死点との間を往復動する間に、４つのプランジャ溝５ｂ～５ｅが、燃料油戻し溝６と連通する。プランジャ２とバレル１との隙間にリークしてプランジャ溝５ｂ～５ｅに溜まった燃料油は、図２右側に示すように、燃料油戻し溝６から回収される。燃料油は、燃料油戻し通路７から、バレル１内の燃料吸込室３へ戻される。

燃料油戻し溝６から回収されなかった一部の燃料油は、プランジャ２とバレル１との隙間をさらに下方へ移動するが、下方からは、潤滑油供給溝１０から供給された潤滑油が上方へと移動してくる。このため、上方から移動してきた燃料油と、下方から移動してきた潤滑油とが混ざり合って混合油となり、図２右側に示すように、混合油回収溝８から回収される。混合油は、混合油回収通路９から、バレル１の外へ回収される。

プランジャ２の上方からプランジャ２とバレル１との隙間にリークした燃料油は、プランジャ溝５及び燃料油戻し溝６によってプランジャ２とバレル１との隙間が変化する領域を、混合油回収溝８が形成された下方まで移動してくる。一方、潤滑油供給溝１０からプランジャ２とバレル１との隙間に供給された潤滑油は、プランジャ２が上下動する間もプランジャ２とバレル１との隙間が変化しない領域を、混合油回収溝８が形成された上方まで移動してくる。

潤滑油供給溝１０から混合油回収溝８へ至る経路は、プランジャ２とバレル１との隙間が略一定の安定した経路となる。このため、プランジャ溝５が混合油回収溝８を通過したり混合油回収溝８と連通したりする場合に比べて、混合油回収溝８からバレル１外へ回収される潤滑油の量が増加する。混合油回収溝８から回収される潤滑油の増加が、混合油回収溝８よりも下方への燃料油の移動を防止する潤滑油のシール効果の向上へとつながり、プランジャ２下方へリークする燃料油の量を減少させることができる。

上述したように、本実施形態に係る燃料噴射ポンプのプランジャ外周側面には、環形状を有する複数の溝が形成され、バレル内周側面にも環形状を有する複数の溝が形成されている。プランジャとバレルとの隙間にリークした燃料油の一部は、バレルの燃料油戻し溝から回収されて再利用される。また、燃料油戻し溝よりも下方へリークした燃料油は、潤滑油供給溝から上方へと移動してきた潤滑油と共に、混合油回収溝からバレル外へ回収される。混合油回収溝は、プランジャが上下に往復動する間、常に全てのプランジャ溝よりも下方となる位置に設けられている。このため、プランジャ溝が混合油回収溝を通過したり混合油回収溝と連通したりする場合に比べて、混合油回収溝から回収される潤滑油の量が増えて、混合油回収溝よりもさらに下方へとリークする燃料油の量を減らすことができる。

以上のように、本開示に係る燃料噴射ポンプは、プランジャとバレルとの隙間にリークする燃料油を効率よくバレル外へ回収するために有用である。

１ バレル
２ プランジャ
３ 燃料吸込室
４ 高圧室
５（５ａ～５ｅ） プランジャ溝
６ 燃料油戻し溝
７ 燃料油戻し通路
８ 混合油回収溝
９ 混合油回収通路
１０ 潤滑油供給溝
１１ 潤滑油供給通路
１２ 燃料吐出口

Claims (4)

1. プランジャ及びバレルを含むディーゼル機関用の燃料噴射ポンプであって、
   前記プランジャの外周側面に形成された複数のプランジャ溝と、
   前記プランジャと前記バレルとの隙間にリークする燃料油を前記バレルから回収するために前記バレルに形成された回収通路と、
   前記回収通路と連通して前記バレルの内周側面に形成された回収溝と
   を有し、
   前記回収溝は、上下に往復動する前記プランジャが下死点にあるときの前記複数のプランジャ溝よりも下方の位置に形成されている
   ことを特徴とする燃料噴射ポンプ。
2. 前記プランジャと前記バレルの摺動面に潤滑油を供給するために前記バレルに形成された供給通路と、
   前記供給通路と連通して前記バレルの内周側面に形成された供給溝と
   をさらに有し、
   前記供給溝は、前記回収溝よりも下方の位置に形成されている
   ことを特徴とする請求項１に記載の燃料噴射ポンプ。
3. 前記プランジャと前記バレルとの隙間にリークする燃料油を、前記バレルの燃料吸込室に戻すために前記バレルに形成された戻し通路と、
   前記戻し通路と連通して前記バレルの内周側面に形成された戻し溝と
   をさらに有し、
   前記戻し溝は、前記回収溝よりも上方の位置に形成されている
   ことを特徴とする請求項１又は２に記載の燃料噴射ポンプ。
4. 前記戻し溝は、前記プランジャが下死点にあるときの前記複数のプランジャ溝のうち一番上にあるプランジャ溝よりも下方の位置に形成されていることを特徴とする請求項３に記載の燃料噴射ポンプ。

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