JP4237273B2 - 沈殿抑制特性を有する燃料噴射ポンプ - Google Patents

Description

本発明の技術分野
本発明は、一般的に潤滑油ポンプに関する。より詳細には、本発明は、沈殿抑制特性を有する重ディーゼル燃料噴射ポンプに関する。
本発明の背景
一つの種類の液体ポンプにおいて、ポンプ本体は、プランジャが装置の各ポンピング行程と共に往復運動するプランジャボアを備える。プランジャが動かなくなったり、焼き付きを防ぐために、潤滑油のような潤滑剤が利用されることが多い。重ディーゼル燃料噴射ポンプのような場合、潤滑剤そのものが、重ディーゼル燃料と接触する場合の沈殿物の生成のために、プランジャの故障と焼き付きの原因となることがある。このような沈殿物の一つは、重ディーゼル燃料がプランジャの側部に移動し、潤滑油と接触すると、プランジャ内の炭酸カルシウムの蓄積を含む。
本発明は、潤滑ポンプ、特に重ディーゼル燃料噴射器ポンプ内の沈殿物の生成に関連したこれら及び別の問題を解決することである。
本発明の開示
１実施例において、沈殿抑制特性を有するポンプは、プランジャボアに対し開く、フラッシング流体入口とフラッシング流体出口とを形成するポンプ本体を含む。プランジャがプランジャボア引き込み位置と前進位置との間を可動である。プランジャは、側面によって第２の端部から分離された第１の端部を有する。プランジャの側面の一部とプランジャボアが、プランジャの引き込み位置と前進位置との動作の一部にわたり、フラッシング入口をフラッシング流体出口に接続するフラッシング接続通路を形成する。
本発明の別の実施例において、沈殿抑制特性を有する燃料噴射ポンプは、プランジャボアの中に開くフラッシング流体入口とフラッシング流体出口を形成するポンプ本体を含む。プランジャは、プランジャボアの中に配置されており、引き込まれた位置と前進位置との間を可動である。プランジャは、側面により第２の端部から分離した第１の端部を有する。ブランジャ側面とプランジャボアの一部が、プランジャの一部が引き込み位置と前進位置との間を動作している間、フラッシング流体入口をフラッシング流体出口に接続するフラッシング接続通路を備える。プランジャの側面の別の部分が、引き込み位置と前進位置との間を可動している間、フラッシング流体入口をフラッシング流体出口からブロックする。プランジャボアの一部と、第１端部に隣接するプランジャの一部が、燃料加圧室を形成する。プランジャの第１端部がタペットに取付けられている。
さらに別の実施例において、沈殿抑制特性を有する燃料噴射ポンプは、プランジャボアに対し開くフラッシング流体入口と、フラッシング流体出口を形成するポンプ本体を含む。プランジャは、プランジャボアに配置されており、引き込み位置と前進位置との間を可動である。プランジャは、重ディーゼル燃料に曝される第２の端部から側面によって分離される潤滑油に曝される第１端部を有する。側面の一部とプランジャボアが、プランジャの一部が引き込み位置と前進位置との間を動作している間、フラッシング流体入口をフラッシング流体出口に接続するフラッシング接続通路を備える。プランジャの側面の別の部分は、プランジャの引き込み位置と前進位置との間の異なる動作の間、フラッシング流体入口をフラッシング流体出口からブロックする。フラッシング流体入口が、潤滑油と重ディーゼル燃料とは異なるフラッシング流体に接続されている。
【図面の簡単な説明】
図１は、本発明に関連する重ディーゼル燃料噴射器の断面側面図である。
図２は、断面線b-bに沿ってみられた図１の燃料噴射器の上部断面図である。
図3a-dは、本発明の沈殿抑制特性を利用するポンプの１つのポンプサイクルの概略的シーケンスである。
本発明を実施するのに最良の形態
図１と図２を参照すると、重ディーゼル燃料噴射器10がプランジャボア12を形成するポンプ本体11を含む。フラッシング流体入口13a-cがポンプ本体11の外側の一端で開き、他端ではプランジャボア12に対し開いている。同様に、フラッシング流体出口14a-cがポンプ本体11の外側の一端で開き、他端では、プランジャボア12内に開く。エンジンに設置される場合、フラッシング流体入口部分13cは、わずかに加圧されたフラッシング流体源26に接続されると、フラッシング流体出口部分14cが低圧収集コンテナ27に接続される。このように、わずかな圧力勾配は、フラッシング流体入口13からフラッシング流体出口14にわたるまで存在し、相互に流体連通するように配置されるとこれらの２つの間を流体が流れるようになっている。好ましい実施例において、フラッシング流体は、軽ディーゼル燃料のような稀釈油、石油、噴射燃料等であるのが好ましい。フラッシング流体は、所定の潤滑特性を有しており、エンジン潤滑油及び重ディーゼル燃料双方の溶剤であるのが好ましい。フラッシング流体は、フラッシング流体が一度だけ通って、再循環されないような開いた回路で構成されているのが好ましい。場合によっては、エンジンの次の噴射及び燃焼のために重ディーゼル燃料と、使用されたフラッシング流体とを混合することが望まれる場合がある。
噴射ポンプ本体11は、重ディーゼル燃料源28とノズル出口16に接続された重ディーゼル燃料入口15も備える。プランジャ30は、プランジャボア12のなかに配置されており、図示する様な引き込み位置と、燃料噴射器10の各ポンピングサイクルに関し前進した位置との間を可動である。プランジャ30が側面33により第２の端部32から分離された第１の端部31を含む。プランジャ30は、プランジャ中心線34に沿って動き、ほぼ円筒形の形状を有する。第２の端部32に隣接するプランジャ30の一部とプランジャボア12の一部がノズル接続通路41を介しノズルチャンバ42と流体連通する燃料加圧室40を形成する。ニードルバルブ部材50は、ポンプ本体11に配置されており、ノズルチャンバ42がノズル出口16に対し開く噴射位置と、ノズルチャンバ42がノズル出口に対しブロックされる閉位置との間を可動である。ニードルバルブ部材50は、ニードル戻りばね51によって、閉位置に付勢される。従来の燃料噴射器において、プランジャ30が戻り上方行程を行っているとき、所定量の燃料がポンプ本体11に入り、所定の燃料が、プランジャ30の各下方ポンプ行程と共に、ノズル出口16から押し出される。
プランジャ30の各ポンピング行程に関するノズル出口16に残余する燃料量は燃料スピル通路19に関し、螺旋状の燃料スピルスロット36の配向によって求められる。この角度配向は、従来の手段で、燃料メータリングラックアンドピニオン装置60により制御される。
プランジャ30の第１端部31は、タペット21に取り付けられている。タペット21は、潤滑油24のソースに接続されて潤滑油入口17を形成するロッカーアーム接触面を含む。プランジャ30を適切に潤滑させたままにするために、エンジン潤滑油が潤滑油入口17で入り、プランジャ30の第１端部31の周りを循環し、最終的に、潤滑油出口18を通ってポンプ本体11から漏れて、従来の方法で、エンジン潤滑油サンプ25に最終的に戻る。タペット21とプランジャ30の双方ともが、タペット戻りばね23によって噴射事象の間に引き込まれる。
別の特徴から見ると、プランジャ30は、ポンピングサイクルあたり２回、すなわち一回はプランジャ30の下方行程中であり、一回はプランジャ30の上方行程中に、フラッシング流体入口部分13aをフラッシング流体出口部分14aに接続するフラッシング接続環状部35を含む。フラッシング流体入口部分13aとフラッシング流体出口部分14bとは、プランジャ中心線34と交差する共通中心線39を共有することが好ましい。この向きで、環状部35の１側部のプランジャ30周りの流体通路は、プランジャの別の側部の周りの流体流れ通路にほぼ等しい。これは、プランジャ30の両側部は、フラッシング接続環状部35がフラッシング流体入口23をフラッシング流体出口14と接続するたびに、適切にフラッシングされることを確実にする。
産業上の利用分野
図3aからｄを参照すると、各噴射事象は、タペット21が下方に駆動されると共に開始される。プランジャ30が図3aに図示するように下方に駆動されると、燃料圧が燃料加圧室40において急速に上昇する。プランジャ30とプランジャボア12との間には比較的密な間隙があるが、限界的な燃料圧によって少量の重ディーゼル燃料がプランジャの側面に沿ってプランジャボアを上昇させることになる。ことのとき、フラッシング流体入口13がプランジャ30によってフラッシング流体出口14に対しブロックされる。少量の移動する重ディーゼル燃料が、途中でフラッシング流体入口13とフラッシング流体出口14とを見つけるが、これのほとんどは、フラッシング接続環状部35に収集されると考えられる。
プランジャ30が下方行程を続ける短時間の間、フラッシング接続通路35は、フラッシング流体入口13をフラッシング流体出口14と接続し、入口と出口との間に存在する圧力勾配によって、フラッシング接続環状部35内に蓄積された所定量の流体が左側に動きフラッシング流体出口14に入る。同時に、少量の新しいフラッシング流体がフラッシング接続環状部35に入る。
噴射事象が終了し、プランジャが行程の低部に達した後に、タペット戻りばね23の作用を受けて上方に動く。これは、引続く噴射事象のために所定量の燃料をき出すために、燃料加圧室40の圧力を負にする。この負圧によって、少量のプランジャ30の上における潤滑油が、プランジャの側面に沿って下方に動く。次いで、この移動する少量の潤滑油がフラッシング接続環状部35に入る道を見つけ出す。プランジャ30が、上方の戻り行程を続けるので、フラッシング接続環状部35は、再びフラッシング流体入口13をフラッシング流体出口14と接続し、別の少量の新鮮なフラッシング流体が環状部にもたらされ、潤滑油と重ディーゼル燃料とで汚れた少量のフラッシング流体が、搬送されてフラッシング流体出口14に入る。このように、フラッシング接続環状部35は、上側の潤滑油と下側の重ディーゼル燃料の間のバリヤーとして作用するだけでなく、２つの流体の間のインターフェイスが、常時フラッシングされる手段として利用され、停止及び焼き付けの原因となる沈殿が、プランジャ30とプランジャボア12との間の間隙領域に形成されないようになる。比較的少量の汚れた流体のみが、有害な沈殿生成を防ぎ、適切な潤滑を維持するために、各サイクルごとにフラッシングされなければならない。
本分野の当業者であれば、２つの異なる液体が存在するいかなるタイプのポンプにおいても使用できる可能性があり、２つの流体は、これらが接触すると必ず発生する好ましくない沈殿物を生成する可能性を有することがわかるであろう。本発明は、第３の流体をポンピングシステムに、２つの別の流体の間のバリヤーとなる位置において導入することが好ましい。第３の流体は、別の２つの流体の溶剤であるのが好ましいが、必ずしも必要ではなく、沈殿物の生成を回避するためにバリヤー領域を介し周期的にフラッシングされなければならず、そうでない場合には、ポンププランジャにおいて停止及び焼き付けが発生することになる。本発明は、重ディーゼル燃料噴射器の場合にも適用できることが好ましい。なぜならば、炭酸カルシウムは、重ディーゼル燃料がエンジン潤滑油と接触するときに形成されることが知られているからである。このようなポンプは、潤滑材なしでは適切に作動できず、潤滑油と重ディーゼル燃料との間の所定の接触が発生するために、本発明は、フラッシングしなければ発生するであろうプランジャの停止と焼き付けを防ぐために、２つの流体が接触し沈殿物を生成する領域をフラッシングする。
本発明は、プランジャの中心線と交差する共通の中心線を共有するフラッシング入口と出口を含むものとして、そして、入口と出口の間の接続通路が、プランジャの側面に形成された環状部であるものとして図示してきたが、本分野の当業者であれば、多くの別の通路の構造も、本発明により作られた重要なフラッシング作用を変更することなくなされることがわかるであろう。所定の場合には、２つか３つ以上の環状部がプランジャの側面にあることが望まれる場合もある。更に、多くの別の作動可能であるが、困難である機械通路の組み合わせも、本発明の性能を変更することなく利用できる。
本分野の当業者であれば、上述の記載は、単に図示にすぎず、本発明の範囲をを制限するものではないことがわかるであろう。例えば、本発明の概念を、以下に記載の請求の範囲によって定義される本発明の意図する精神と範囲から逸脱することなく、広い様々なタイプのポンプに組み入れることができる。

Claims (17)

1. プランジャボア（12）を有するポンプ本体（11）と、
   前記プランジャボア（12）内に位置され、引き込み位置と前進位置との間を可動であり、側面（33）により第２の端部（32）から分離された第１の端部（31）を有するプランジャ（30）と
   を備える燃料噴射ポンプであって、
   前記ポンプ本体（１１）には、軸線方向のほぼ同一位置において周方向に離れた位置で前記プランジャボア（１２）に対し開くフラッシング流体入口（13a-c）とフラッシング流体出口（14a-c）とが形成され、
   前記フラッシング流体入口（13a-c）は加圧されたフラッシング流体を供給するフラッシング流体源（２６）に接続され、前記フラッシング流体出口（14a-c）はフラッシング流体用低圧コンテナ（２７）に接続され、
   前記プランジャ（３０）の前記側面（33）には、該プランジャ（３０）が前記引き込み位置と前記前進位置との間を移動する間に前記ポンプ本体（１１）の前記フラッシング流体入口（13a-c）と前記フラッシング流体出口（14a-c）とに連通するようになる軸方向位置に環状溝部（３５）が形成されており、前記プランジャ（３０）が前記引き込み位置と前記前進位置との間を一往復する間に２回、前記環状溝部（３５）が前記フラッシング流体入口（13a-c）と前記フラッシング流体出口（14a-c）とに連通し、フラッシング流体が該環状溝部（３５）に流通することにより、前記環状溝部（３５）内に捕捉された流体がフラッシング流体により洗い流されるようになったことを特徴とするポンプ。
2. 前記第１端部（31）が潤滑油にさらされており、
   前記第２端部（32）が重ディーゼル燃料にさらされていることを特徴とする請求項１に記載のポンプ。
3. 前記フラッシング流体は、潤滑油及び重ディーゼル燃料とは異なることを特徴とする請求項１又は２に記載のポンプ。
4. 前記フラッシング流体は希釈油であることを特徴とする請求項３に記載のポンプ。
5. 前記プランジャ（30）の前記側面は、前記プランジャ（30）の前記引き込み位置から前記前進位置までの動作のほとんどにわたり、前記フラッシング流体入口（13a-c）を前記フラッシング流体出口（14a-c）からブロックすることを特徴とする請求項１から請求項４までのいずれか１項に記載のポンプ。
6. 前記プランジャボア（12）の一部と前記第２端部（32）に隣接する前記プランジャ（30）の一部とが、燃料加圧室（40）を形成し、
   前記プランジャ（30）の前記第１端部（31）がタペット（21）に取付けられていることを特徴とする請求項１から請求項５までのいずれか１項に記載のポンプ。
7. 前記ポンプ本体（11）には、前記燃料加圧室（40）と流体連通する燃料出口（16）が形成されていることを特徴とする請求項６に記載のポンプ。
8. 前記燃料出口はノズル（16）であり、
   ニードルバルブ部材（50）が前記ポンプ本体（11）に配置されており、前記ノズル（16）が開いている噴射位置と、前記ノズル（16）がブロックされていると位置との間を可動であることを特徴とする請求項７に記載のポンプ。
9. 前記フラッシング流体入口（13a-c）と前記フラッシング流体出口（14a-c）とが、前記プランジャ（30）の前記側面（33）に形成された前記環状溝部（35）に連通したときフラッシング接続通路を構成することを特徴とする請求項１から請求項８までのいずれか１項に記載のポンプ。
10. 前記プランジャ（30）の前記側面（33）には、単一の前記環状溝部（35）が形成されていることを特徴とする請求項１から請求項９までのいずれか１項に記載のポンプ。
11. 前記フラッシング流体入口（13a-c）と前記フラッシング流体出口（14a-c）とは、前記プランジャボア（12）の中心軸線（３４）に対して交差する共通中心線（３９）上の位置で前記プランジャボア（12）に対し開いていることを特徴とする請求項１から請求項１０までのいずれか１項に記載のポンプ。
12. プランジャボア（12）を有するポンプ本体（11）と、引き込み位置と前進位置との間を可動に前記プランジャボア（12）内に配置され、側面（33）により第２の端部（32）から分離された第１の端部（31）を有するプランジャ（30）とを備える燃料噴射ポンプ（10）であって、
    前記ポンプ本体（１１）には、前記プランジャボア（１２）に対して開くフラッシング流体入口（13a-c）とフラッシング流体出口（14a-c）とが周方向に離れて形成されており、
    前記プランジャ（３０）の前記側面（３３）には、該プランジャ（３０）が前記引き込み位置と前記前進位置との間を移動する間に前記ポンプ本体（１１）の前記フラッシング流体入口（13a-c）と前記フラッシング流体出口（14a-c）とに同時に連通するようになる軸方向位置に環状溝部（３５）が形成されており、
    前記プランジャ（３０）が前記引き込み位置と前記前進位置との間を一往復する間に、前記環状溝部（３５）が前記フラッシング流体入口（13a-c）と前記フラッシング流体出口（14a-c）とに同時に連通して、フラッシング接続通路（35）を形成し、前記プランジャ（30）の前記側面(33）の別の部分が、前記プランジャ（30)の前記引き込み位置と前記前進位置との間の動作中に、前記フラッシング流体入口（13a-c）を前記フラッシング流体出口（14a-c）からブロックするようになっており、
    前記プランジャボア（12）の一部と、前記第２端部（32）に隣接する前記プランジャ（30）の一部とで、燃料加圧室が形成され、
    前記プランジャ（30）の前記第１端部（31）はタペットに取り付けられたことを特徴とする燃料噴射ポンプ（10）。
13. 前記第１端部（31）は潤滑油に曝され、
    前記第２端部（32）は重ディーゼル燃料に曝され、
    前記フラッシング流体入口（13a-c）は、前記潤滑油及び重ディーゼル燃料とは異なるフラッシング流体源に接続されていることを特徴とする請求項１２に記載の燃料噴射ポンプ（10）。
14. 前記フラッシング接続通路は、前記プランジャ（30）の前記側面（33）に形成された単一の前記環状溝部（35）を含むことを特徴とする請求項１２又は１３に記載の燃料噴射ポンプ（10）。
15. フラッシング流体は稀釈油であることを特徴とする請求項１２から請求項１４までのいずれか１項に記載の燃料噴射ポンプ（10）。
16. 前記フラッシング流体入口（13a-c）と前記フラッシング流体出口（14a-c）とが、前記プランジャボア（12）に対し開いているところで、
    前記プランジャボア（12）の中心線（34）と交差する共通線(39)上に形成されたことを特徴とする請求項１２から請求項１５までのいずれか１項に記載の燃料噴射ポンプ（10）。
17. プランジャボア（12）を有するポンプ本体（11）と、引き込み位置と前進位置との間を可動に前記プランジャボア（12）内に配置されたプランジャ(30)とを備え、前記プランジャ（30)は、重ディーゼル燃料に曝される第２の端部（32）と該第２の端部（32）から側面（33）により分離され、潤滑油に曝される第１の端部（31）とを有するように構成された燃料噴射ポンプ(10)であって、
    前記ポンプ本体（１１）には、前記プランジャボア（12）に対し開くフラッシング流体入口（13a-c）とフラッシング流体出口（14a-c）とが周方向に間隔をもってて形成され、
    前記プランジャ（30）には、該プランジャ（30）が前記引き込み位置と前記前進位置との間で動く動作の一部において、前記フラッシング流体入口（13a-c）を前記フラッシング流体出口（14a-c）に接続する環状溝部（３５）が形成され、前記フラッシング流体入口（13a-c）と前記フラッシング流体出口（14a-c）と前記環状溝部（３５）がフラッシング接続通路を形成し、前記プランジャ（30）の前記側面（33）の別の部分が、前記プランジャ（30）の前記引き込み位置と前記前進位置との間の動作中に、前記フラッシング流体入口（13a-c）を前記フラッシング流体出口（14a-c）からブロックするようになっており、
    前記フラッシング流体入口（13a-c）は、前記潤滑油と前記重ディーゼル燃料とは異なるフラッシング流体の源に接続されている
    ことを特徴とする燃料噴射ポンプ（10）。

Images