JP4013199B2 - 燃料噴射ポンプ - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、大型船舶や発電機などに利用される燃料噴射ポンプに関し、特に、プランジャの焼き付きを防止すると共にプランジャ摺動部からのリーク燃料を低減する構成を備えた燃料噴射ポンプに関する。
【０００２】
【従来の技術】
プランジャの側壁に形成されたリード部に加圧された燃料が作用すると、プランジャをプランジャバレルに押し付けるいわゆる側圧が発生し、この側圧に起因してプランジャの焼き付きを生じるおそれがある。このため、このようなプランジャに作用する側圧を緩衝し、また、プランジャバレルとの良好な潤滑を確保する点から、プランジャとプランジャバレルとの摺動面間をリークしようとする燃料油を利用することが好ましい。
【０００３】
ところが、摺動面間をリークしようとする燃料を積極的に利用しようとすると、摺動面間を介してカム室へリークする燃料油が多くなり、このようなリーク燃料が多くなると、燃費を悪化させるのみならず、低粘度燃料の場合であれば、カム室の潤滑油がリーク燃料によって希釈化し、また、重油等の低質油であれば、燃料油がポンプ内部の摺動部品に入り込み、ラックの固着化を誘発する等の不都合が生じる。
【０００４】
そこで、従来においては、プランジャバレル内を摺動するプランジャの側壁に、環状のセンタリング溝をリード部の近傍に複数設け、センタリング溝に溜められた高圧油を利用してプランジャのセンタリングを図ると共に積極的に摺動面間に潤滑油膜を形成して焼き付きを防止し、また、センタリング溝の少なくとも１つをプランジャの所定ストローク位置で戻し通路に連通させることで、燃料油を回収してリークする燃料を低減する構成が考えられている（特許文献１参照）。
【０００５】
【特許文献１】
実公昭５６−３２６０８号公報（第３欄、第２図）
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述した構成においては、センタリング溝の少なくとも１つがプランジャの下死点付近で戻し通路に連通されるだけであるので、燃料油の回収能力に限界があり、必ずしも効率よく燃料油を回収できるものではなかった。また、センタリング溝と連通する戻し通路は１つしかないので、センタリング溝の数や形成位置は、この戻し通路の形成箇所との関係で大方決定されてしまい、噴射ポンプの種類や用途などに合わせて任意に設定できる自由度は殆どなかった。
【０００７】
即ち、プランジャの焼き付き防止を優先し、センタリング溝の数を多くしようとすると、プランジャとプランジャバレルとの間に溜められる燃料油も多くなるので、下死点付近でセンタリング溝に連通する戻し通路だけでは、十分な回収能力が得られず、回収しきれずにリークされる燃料油が多くなる不都合がある。逆に、リーク燃料の低減を優先し、センタリング溝の数を少なくすると、プランジャとプランジャバレルとの摺動面間に溜められる燃料油が少なくなり、プランジャのセンタリング効果が小さくなると共に摺動面間に形成される燃料油膜も不十分なものとなり、焼き付きを生じるおそれがでてくる。
【０００８】
そこで、この発明においては、プランジャの設計自由度を高めてプランジャの焼き付きを効果的に防止すると共に、リークしようとする燃料油を効果的に回収し、プランジャの焼き付き防止と燃料油の効果的な回収とを両立させることができる燃料噴射ポンプを提供することを主たる課題としている。また、燃料油と潤滑油との混合を抑え、潤滑油の希釈化による潤滑効果の低下を回避することをも課題としている。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記課題を達成するために、本発明に係る燃料噴射ポンプは、プランジャバレルと、このプランジャバレルに摺動可能に挿入されたプランジャとを有し、前記プランジャの側壁に、燃料調量用のリード部とこのリード部の近傍で環状に形成された複数のセンタリング溝とを設け、前記プランジャバレルに、前記プランジャが下死点から上死点へ移動する過程で前記センタリング溝の全てを通過し、且つ前記プランジャの下死点において、前記複数のセンタリング溝のうち前記リード部に最も近いセンタリング溝に連通する第１の戻し通路と、前記複数のセンタリング溝のうち前記リード部から最も離れたセンタリング溝が前記プランジャの下死点にあって連通する第２の戻し通路とを形成したことを特徴としている（請求項１）。
【００１０】
したがって、プランジャが上昇し、圧送行程に入ると、プランジャとプランジャバレルとによって画成された空間、及びリード部内の燃料圧が上昇し、プランジャに側圧がかかると共にプランジャとプランジャバレルとの摺動面間から高圧燃料がリークしようとするが、この摺動面間を移動するリーク油は、プランジャに設けられたセンタリング溝に導入されて一時的に溜められ、プランジャをプランジャバレルの中心に一致させるように側圧を緩衝し、また、プランジャバレルとの摺動面間に潤滑油膜を形成して潤滑を促進する。
【００１１】
そして、それぞれのセンタリング溝は、プランジャの往復運動の過程で第１の戻し通路に連通されるので、センタリング溝に導入された燃料油は、第１の戻し通路を介して回収されることになる。このうち僅かなリーク油は、第１の戻し通路から回収しきれず、摺動面間をプランジャバレルの開口端側へ向ってリークしようとするが、プランジャバレルには、プランジャの下死点付近においてセンタリング溝のリード部から最も離れたセンタリング溝と連通する第２の戻し通路が形成されているので、この第２の戻し通路を介して更に回収される機会を得ることとなる。
【００１２】
このため、プランジャとプランジャバレルとの摺動面間を伝ってリークしようとする燃料油は、第１の戻し通路と第２の戻し通路とを介して回収されるので、回収しきれずにリークされる燃料油を大幅に低減することが可能となる。また、２つの戻し通路を介して燃料油の回収を図ることができるので、センタリング溝の数や位置を任意に設定しても燃料油の回収能力を損なうことがない。
【００１３】
また、第１の戻し通路をリード部と連通可能に形成された給排口に連通し、第１の戻し通路を介して回収された燃料を再利用するとよい（請求項２）。
【００１４】
さらに、プランジャバレルに、センタリング溝が摺動する領域よりもプランジャを挿入する開口端側において連通する潤滑油供給通路を設け、この潤滑油供給通路を介してプランジャとの間の摺動面間に潤滑油を供給する場合には、第２の戻し通路を摺動面間の第１の戻し通路が連通する部分と潤滑油供給通路が連通する部分との間に連通することが好ましい（請求項３）。
【００１５】
このような構成によれば、摺動面に供給される潤滑油に燃料油が混入して希釈化することが低減され、また、摺動面間を浸透して第２の戻し通路に至った潤滑油を燃料油と共にこの戻し通路を介して回収することができるので、第２の戻し通路を越えて潤滑油が摺動面間に浸透することがなくなり、潤滑効果の低下を避けることが可能となる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施の態様を図面に基づいて説明する。図１及び図２において、燃料噴射ポンプ１は、プランジャバレル２とこのプランジャバレル２に摺動可能に挿入されたプランジャ３とを備えているもので、プランジャ３の頭部には、該プランジャの中心軸に対して対称的に形成された２つの正リードから成るリード部４が形成されている。
【００１７】
また、プランジャ３の側壁には、リード部４の近傍から遠ざかる方向に所定のピッチで順次ずらして形成された環状のセンタリング溝５が複数形成され、この一群のセンタリング溝５から離してシール溝６が形成されている。この例においてセンタリング溝は５つ（５ａ〜５ｅ）形成されている。
【００１８】
これに対して、プランジャバレル２のプランジャ３との摺動面には、前記プランジャ３のリード部４と連通可能に形成された燃料の給排を司る給排口７が開口され、さらに環状の第１及び第２の戻し溝８，９と、環状の潤滑油供給溝１０が形成されている。
【００１９】
給排口７は、プランジャ３のランド部１１によって開閉されるもので、プランジャ３が下死点から上死点へ移動する過程においてランド部１１によって閉塞される状態とランド部１１が外れてリード部４と連通する状態とが形成される。
【００２０】
第１の戻し溝８は、プランジャバレル２に穿設された第１の戻し通路１２を介して給排口７に連通しており、プランジャ３が下死点から上死点まで移動する間にセンタリング溝５の全てを通過するような位置に形成されている。この例においては、第１の戻し溝８は、プランジャ３の下死点において、複数のセンタリング溝５（５ａ〜５ｅ）のうちリード部４に最も近いセンタリング溝５ａと連通する位置に形成されている。
【００２１】
第２の戻し溝９は、プランジャバレル２に穿設された第２の戻し通路１３を介して図示しない回収タンクに連通しており、プランジャ３の下死点付近でセンタリング溝５の少なくとも１つに連通するように形成されている。この例においては、第２の戻し溝９は、プランジャ３の下死点において、複数のセンタリング溝５（５ａ〜５ｅ）のうちリード部４から最も離れたセンタリング溝５ｅと連通する位置に形成されている。
【００２２】
潤滑油供給溝１０は、プランジャ３との摺動面のうちセンタリング溝５が摺動する領域Ａよりもプランジャバレル２のプランジャ３を挿入する開口端１４側に形成されているもので、プランジャバレル２に穿設された潤滑油供給通路１５を介して潤滑油が導入され、プランジャ３とプランジャバレル１との摺動面間に潤滑油を供給するようにしている。
【００２３】
また、シール溝６は、プランジャ３の側壁のうち、潤滑油供給通路１５介して潤滑油が供給される部位、即ち、潤滑油供給溝１０が摺動する範囲よりもプランジャバレル２の開口端１４側に位置し、且つ、プランジャ３の下死点においてプランジャバレル２の開口端１４から外部へ表出しないような位置に環状に形成されている。そして、シール溝６の内部には環状のシール部材２０が収容されてプランジャ３とプランジャバレル２との間をシールしている。
【００２４】
この例において、シール部材２０は、図３に示されるように、プランジャ３の外周に形成されたシール溝６に配設されたオーリング２０ａと、このオーリング２０ａの外周に配されて該オーリング２０ａよりも硬度の高いリング部材２０ｂとによって構成され、磨耗しやすいオーリング２０ａが直接プランジャバレル２に当接しないようになっている。ここで、リング部材２０ｂは、耐磨耗性の素材であるテフロン（登録商標）や金属などによって構成するとよい。
【００２５】
以上の構成において、プランジャ３がそのランド部１１によってプランジャバレル２に設けられた給排口７を閉塞してリフトし、圧送行程に入ると、プランジャ３とプランジャバレル２とによって画成された作動室２１、及び、リード部４内の燃料圧が上昇し、図示しない送出弁を介して燃料が圧送されることになるが、このような場合には、圧縮された高圧燃料がプランジャ３とプランジャバレル２との摺動面間を介して図示しないカム室へリークしようとする。
【００２６】
この際、プランジャ３とプランジャバレル２との摺動面間を移動する燃料油は、プランジャに設けられたセンタリング溝に導入されて一時的に溜められ、プランジャをプランジャバレルの中心に一致させるようにすると共に、プランジャバレルとの摺動面間に潤沢な潤滑油膜を積極的に形成してプランジャの焼き付きを防ぐこととなる。また、全てのセンタリング溝５はプランジャ３が下死点から上死点まで移動する過程で第１の戻し通路１２に連通されるので、プランジャ３とプランジャバレル２との摺動面間に流入する燃料は、プランジャ３のセンタリング溝５に導入された後に第１の戻し通路１２を介して回収されることとなる。
【００２７】
このうち僅かなリーク油は、第１の戻し通路１２によって回収し切れず、プランジャ３とプランジャバレル２との摺動面間を開口端１４側に向ってリークしようとするが、プランジャ３の下死点において第２の戻し溝９はリード部４から最も離れたセンタリング溝５ｅに連通されているので、第１の戻し通路１３を介して回収し切れなかった燃料は、この第２の戻し溝９を介して第２の戻し通路１３から更に回収される機会を得ることとなる。
【００２８】
即ち、上述の構成においては、プランジャ３の１回の往動まはた復動につき、センタリング溝５ａ〜５ｄにあっては第１の戻し溝８と１回づつ連通し、センタリング溝５ｅにあっては第１の戻し溝８と第２の戻し溝９とに連通する機会があるので、作動室２１からプランジャ３とプランジャバレル２との摺動面間をリークしようとする燃料油は、第１の戻し通路１２と第２の戻し通路１３とを介して回収される機会を有することとなり、回収能力を高めて燃料油のリークを大幅に低減することが可能となる。
【００２９】
尚、プランジャが所定量リフトし、給排口７のランド部１１による閉塞状態が解かれると、給排口７とリード部４とが連通し、作動室２１及びリード部４内の燃料圧が一気に開放されて圧送行程が終了することとなる。
【００３０】
また、上述の構成においては、潤滑油供給通路１５から潤滑油供給溝１０を介してプランジャ３とプランジャバレル２との摺動面間に導入される潤滑油は、プランジャ３の往復動に伴いプランジャバレル２の開口端１４と第２の戻し溝９へ向って浸透することとなるが、第２の戻し溝９に至った潤滑油は、作動室２１側からリークする燃料油と共に第２の戻し通路１３を介して回収されるので、第２の戻し溝９を越えて浸透することがなくなり、第２の戻し溝９を境にこれより給排口側の摺動面間を燃料油で潤滑し、プランジャバレルの開口端側を潤滑油で潤滑することが可能となる。このため、潤滑油が不必要に拡散して潤滑不良を起すことがなくなり、また、第２の戻し溝９より開口端１４側が潤滑油で満たされるので、燃料油が第２の戻し溝９を越えて開口端１４側へリークされにくくなる。
【００３１】
仮に、燃料油が第１及び第２の戻し通路１２，１３を介して回収し切れず、プランジャ３とプランジャバレル２との摺動面間をさらに開口端１４側へリークした場合でも、開口端１４の手前には、シール部材２０が設けられているので、このシール部材２０によってこれ以上の移動が阻止され、図示しないカム室へ燃料油がリークすることがなくなる。
【００３２】
尚、第２の戻し通路１３を介して回収された燃料と潤滑油は、図示しない回収タンクに回収するものであっても、遠心分離器など用いて分離したのちに再利用するものであってもよい。
【００３３】
【発明の効果】
以上述べたように、この発明によれば、前記プランジャバレルに、前記プランジャが下死点から上死点へ移動する過程で前記センタリング溝の全てを通過し、且つ前記プランジャの下死点において、前記複数のセンタリング溝のうち前記リード部に最も近いセンタリング溝に連通する第１の戻し通路と、前記複数のセンタリング溝のうち前記リード部から最も離れたセンタリング溝が前記プランジャの下死点にあって連通する第２の戻し通路とを形成したので、噴射ポンプの種類や用途などに合わせてセンタリング溝の数や位置を任意に設定することが可能となり、プランジャの焼き付きを効果的に防止すると共に、２つの戻し通路を介してセンタリング溝に導入された燃料油を回収することが可能になるので、リークしようとする燃料油を効果的に回収することが可能となる。また、リークする燃料油が低減することから、潤滑油の希釈化による潤滑効果の低下を回避することが可能となる。
【００３４】
また、プランジャバレルに、センタリング溝が摺動する領域よりも開口端側と連通する潤滑油供給通路を設けた場合には、第２の戻し通路を、プランジャとの摺動面間の第１の戻し通路が連通する部分と潤滑油供給通路が連通する部分との間に連通させることで、リークしようとする燃料油と潤滑油との混合を極力防ぐことが可能となり、潤滑効果の低下を回避することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 図１は、この発明に係る燃料噴射ポンプの１実施例を示す断面図である。
【図２】 図２は、図１に用いられる燃料噴射ポンプのプランジャを示す図である。
【図３】 図３は、プランジャとプランジャバレルとの間に介在されるシール部材の構成例を示す図である。
【符号の説明】
１ 燃料供給ポンプ
２ プランジャバレル
３ プランジャ
４ リード部
５ センタリング溝
１２ 第１の戻し通路
１３ 第２の戻し通路
１５ 潤滑油供給通路
２０ シール部材
２０ａ オーリング
２０ｂ リング部材

Claims (3)

1. プランジャバレルと、このプランジャバレルに摺動可能に挿入されたプランジャとを有し、
   前記プランジャの側壁に、燃料調量用のリード部とこのリード部の近傍で環状に形成された複数のセンタリング溝とを設け、
   前記プランジャバレルに、前記プランジャが下死点から上死点へ移動する過程で前記センタリング溝の全てを通過し、且つ前記プランジャの下死点において、前記複数のセンタリング溝のうち前記リード部に最も近いセンタリング溝に連通する第１の戻し通路と、前記複数のセンタリング溝のうち前記リード部から最も離れたセンタリング溝が前記プランジャの下死点にあって連通する第２の戻し通路とを形成したことを特徴とする燃料噴射ポンプ。
2. 前記第１の戻し通路は、前記リード部と連通可能に形成された給排口に連通するものであることを特徴とする請求項１記載の燃料噴射ポンプ。
3. 前記プランジャバレルには、前記センタリング溝が摺動する領域よりも前記プランジャを挿入する開口端側に連通し、前記プランジャとの間の摺動面間に対して潤滑油を供給する潤滑油供給通路が設けられており、
   前記第２の戻し通路は、前記摺動面間の前記第１の戻し通路が連通する部分と前記潤滑油供給通路が連通する部分との間に連通するように形成されていることを特徴とする請求項１記載の燃料噴射ポンプ。

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