JP4991359B2 - 燃料洗浄ピストン - Google Patents

Description

本発明は、特に、船舶エンジン用の燃焼機関のコモンレール燃料噴射システムで用いられる燃料洗浄ピストンポンプに関する。

コモンレールシステムで使用される高圧ポンプが従来技術から公知となっている。これらのポンプは通常、ピストンポンプまたはストローク変位装置であって、ポンプシリンダとポンプピストンとの間の溝が封止されているために漏れ損失が低いという特徴を有するものである。ポンプピストン運動は、カムギヤ、たとえばポンプピストンまたはピストンロッドに具備されたカム駆動装置によって作り出される。

従来技術から公知となっているポンプを地上車に使用する場合、ポンプシリンダとポンプピストンとの間にわずかな漏れ損失があっても例外なく良好であると評価される。ただし、このようにわずかな漏れ損失があると、たとえば船舶エンジン構造の場合のように、重油（ＨＦＯ）によって燃焼機関を運転する場合には、ポンプシリンダおよびポンプピストン間の案内面上に、この案内面を通ってポンプシリンダとポンプピストンとの間に漏れ燃料として入り込んだ送出すべき燃料が沈積する。案内面上に重油の沈積物が形成されることをスラッジ堆積（Ｖｅｒｌａｃｋｕｎｇ）と呼ぶ。

したがって、本発明の課題は、使用される燃料によって引き起こされる、ポンプシリンダとポンプピストンとの間のスラッジ堆積が防止されたピストンポンプを提供することである。

上記課題は、本発明の請求項１によって解決される。従属請求項は本発明の好適な構成である。

本発明によると、ピストンポンプが提供される。このピストンポンプは、ポンプケーシングを有し、このポンプケーシング内にはポンプシリンダが形成されている。ポンプシリンダ内では、ポンプピストンが軸方向に往復動する。ポンプピストンは、カムギヤまたはカムディスク、たとえば偏心支持されているディスクまたはカム等によって駆動される。ポンプピストンとポンプシリンダとの間には、いわゆる作業空間（Ａｒｂｅｉｔｓｒａｕｍ）またはストローク容積という空間が形成されている。本発明によるポンプは、１つ以上のピストンを有する径方向ピストンポンプまたは軸方向ピストンポンプであり得る。ポンプシリンダとポンプピストンとの間には、少なくとも１つの切り欠き部が設けられている。この切り欠き部では、燃料が軸方向に送出される。

ポンプシリンダとポンプピストンとの間に切り欠き部を設けることによって、ポンプシリンダとポンプピストンとの間の案内面または案内領域は、燃料によって洗浄される。ポンプピストンは、ポンプシリンダとポンプピストンとの間の中間スペース内の燃料を、軸方向すなわちポンプピストンの移動方向に沿って導くことができる。案内面を重油等の燃料で洗浄することによって、案内面の領域で沈積物が生じるおそれがなくなり、スラッジ堆積が効果的に防止される。洗浄に用いられる燃料の送出方向は、ピストンポンプのストローク容積からポンプピストンロッドに至るまでの間であることが好ましい。本発明によると、ピストンポンプは、ポンプピストンとポンプシリンダとの間の間隙内で沈殿する傾向があるすべての燃料に適している。

本発明の好適な一構成によると、ピストンポンプから送出される燃料が、案内面を洗浄するためにまたはポンプピストンの周囲を洗浄するために使用されるのではなく、隔離されている燃料が、供給開口部を介して洗浄のために提供される。この場合、隔離されている燃料は、流過開口部を介してポンプシリンダとポンプピストンとの間の領域から排出され得る。流入開口部および流過開口部はそれぞれ、ポンプシリンダ内の環状溝およびポンプケーシング内の孔から成る。さらに、流過開口部を介して排出されない燃料は、収容開口部を介して導出される。収容開口部は、洗浄用に使用される燃料の流れ方向において流過開口部の後方に設けられていることが好ましく、この場合も、ポンプシリンダ内の環状溝およびポンプケーシング内の孔から成る。

本発明のさらなる構成によると、切り欠き部がポンプピストン内に設けられており、それにより、製造コストを可能な限り低くするようになっている。この構成では切り欠き部がポンプピストン内に設けられているが、本発明によると、ポンプピストンおよびポンプシリンダ内の切り欠き部を組み合わせることができる。この切り欠き部は、ピストン上に様々な形態で設けられてもよいし、組み合わせられてもよい。たとえば、長手方向溝、横断方向溝または螺旋形状溝がポンプピストンの長手方向に設けられ得る。さらに、ポンプピストン上に形成されている凹部によって送出段部を構成することができる。この送出段部は、案内面に沿って燃料を送出するものである。

本発明を図面に基づいてさらに説明する。

図１は、本発明に係るピストンポンプの第１の実施形態を示す。この実施形態においては、ポンプピストンのカバー面には長手方向溝が形成されている。カム形状のカムギヤ、本例では楕円形状のカムによって、ピストンケーシング１内で、すなわちポンプシリンダ１２内で、ポンプピストン２が上下動する。その際、ポンプシリンダ１２およびポンプピストン２によって、ポンプケーシング１内にストローク容積１３が形成される。供給孔１４を介して、ポンプシリンダ内に環状に構成されている供給環状溝３に対して燃料が供給される。切り欠き部５ａを介して、供給された燃料が流過環状溝６に到達する。その後、燃料は、この流過環状溝を介して、ポンプケーシング１内に形成されている流過孔８内に到達する。流入流れおよび戻り流れには、圧力差があることが好ましい。その後、燃料は、流過孔８を介して、燃料としてさらに使用されるか、またはポンプピストンの周囲を洗浄するために、容器内に導かれる。燃料を別体の容器内に収容せずにさらに直接使用することも考えられ得る。ポンプピストンの周囲を洗浄するために、ポンプで送出される重油等の燃料の代わりに、ポンプピストンとポンプシリンダとの間のスラッジ堆積を確実に防止する限り、他の適切な液体であればどれでも使用することができる、ということを指摘しておく。

流過環状溝６下方には、収容環状溝７が形成されている。この収容環状溝は、収容孔９と流体連通状態にある。流過開口部６、８を介して流出されない余分な燃料は、この収容開口部７、９によって収容され得るので、潤滑油領域には到達しない。

図２は、本発明の第２の実施形態を示す。この第２の実施形態は、図１の実施形態に概ね相当するので、以下では相違点のみを説明する。本発明の第２の実施形態では、供給環状溝３と流過環状溝６との間の距離が広くなっているため、第１の実施形態と比べてポンプピストン２とポンプシリンダ１２との間の案内面のより広い領域が洗浄されるようになっている。さらに、螺旋状の環状溝５ｂの形態の切り欠き部が、ポンプピストン２周りに形成されている。このように環状溝５ｂが螺旋状に構成されていることによって、燃料が軸方向に送出される。その理由は、環状溝が横断方向に延在している場合であっても、上下動によって燃料が軸方向に送出されるからである。

本発明の第３の実施形態が図３に示されている。第３の実施形態は、ポンプピストン内に切り欠き部としての幅広の環状溝５ｃを示している。さらに、流過孔８および流過孔９が、ポンプシリンダ１２内の流過環状溝７を介して互いに接続されているため、シリンダケーシング内を貫通する孔はさらに１つだけが必要となる。符号１４は、供給環状溝の下方縁部から幅広の環状溝５ｃの上方縁部までの距離を示している。この距離は、幅広の環状溝５ｃが流過開口部６、８、７、９と流体連通状態にある場合、供給環状溝３の反対側に形成される封止面の働きをしている。

本発明の第４の実施形態が図４に示されている。図４は、第３の実施形態とは以下の点で異なる。すなわち、切り欠き部が長手方向溝５ａおよび横断方向溝５ｃを組み合わせた形態から成るという点である。さらに、第４の実施形態は、第１および第２の実施形態と同様に、収容開口部７、９を有する。収容開口部７、９は、収容環状溝７および収容孔９から成る。

本発明の第１の実施形態に係るピストンポンプの概略図である。 本発明の第２の実施形態に係るピストンポンプの概略図である。 本発明の第３の実施形態に係るピストンポンプの概略図である。 本発明のピストンポンプの第４の実施形態の概略図である。

符号の説明

１ ポンプケーシング
２ ポンプピストン
３ 供給環状溝
４ 供給孔
５ａ 長手方向溝としての切り欠き部
５ｂ 螺旋状の環状溝としての切り欠き部
５ｃ 横断方向溝としての切り欠き部
６ 流過環状溝
７ 収容環状溝
８ 流過孔
９ 収容孔
１０ 流過孔
１１ 流過環状溝
１２ ポンプシリンダ
１３ ストローク容積
１４ 供給環状溝の下方縁部から横断方向切り欠き溝の上方縁部までの距離

Claims (11)

1. システム内の燃料を送出するための燃焼機関の燃料噴射装置用のピストンポンプであって、
   共通の圧力供給線を備え、該圧力供給線はポンプケーシング（１）を有し、該ポンプケーシング内には、少なくとも１つのポンプシリンダ（１２）が形成され、該ポンプシリンダ内にはポンプピストン（２）が設けられており、該ポンプピストンは、案内領域に沿って軸方向に移動可能であるとともに、当該ポンプピストン（２）のシリンダ側の端部において前記ポンプシリンダ（１２）とともにストローク容積（１３）を形成している、燃料噴射装置用のピストンポンプにおいて、
   前記ポンプシリンダ（１２）と前記ポンプピストン（２）との間の案内領域には、少なくとも１つの切り欠き部（５ａ、５ｂ、５ｃ）が設けられており、該切り欠き部では燃料が軸方向に送出されており、
   前記ポンプシリンダ（１２）内の供給開口部（３、４）を介して、前記切り欠き部（５ａ、５ｂ、５ｃ）に対して燃料が供給されていることを特徴とする、燃料噴射装置用のピストンポンプ。
2. 燃料は、軸方向かつ前記ストローク容積（１３）から離間する方向に送出されていることを特徴とする、請求項１に記載の燃料噴射装置用のピストンポンプ。
3. 前記ポンプシリンダ（１２）内の流過開口部（６、８、１０、１１）を介して、前記切り欠き部（５ａ、５ｂ、５ｃ）から流入する燃料が排出されるようになっていることを特徴とする、請求項１〜２のいずれか１項に記載の燃料噴射装置用のピストンポンプ。
4. 前記ポンプシリンダ（１２）の、前記ストローク容積（１３）とは反対側に、収容開口部（７、９）が設けられており、該収容開口部を介して余分な燃料が導出されていることを特徴とする、請求項１〜３のいずれか１項に記載の燃料噴射装置用のピストンポンプ。
5. 前記切り欠き部（５ａ、５ｂ、５ｃ）が、前記ポンプピストン（２）および／または前記ポンプシリンダ（１２）内に設けられていることを特徴とする、請求項１〜４のいずれか１項に記載の燃料噴射装置用のピストンポンプ。
6. 前記切り欠き部（５ａ）は、少なくとも部分的に長手方向溝（５ａ）の形態で設けられていることを特徴とする、請求項５に記載の燃料噴射装置用のピストンポンプ。
7. 前記切り欠き部（５ｂ）は、少なくとも部分的に周方向溝（５ｂ）の形態で設けられていることを特徴とする、請求項５または６に記載の燃料噴射装置用のピストンポンプ。
8. 前記切り欠き部（５ｃ）は、少なくとも部分的に螺旋状溝（５ｃ）の形態で設けられていることを特徴とする、請求項５、６、または７に記載の燃料噴射装置用のピストンポンプ。
9. 前記ピストンポンプは、高圧範囲で用いるための径方向または軸方向ピストンポンプであることを特徴とする、請求項１〜８のいずれか１項に記載の燃料噴射装置用のピストンポンプ。
10. 燃焼機関は、重油によって運転される船舶エンジンであることを特徴とする、請求項１〜９のいずれか１項に記載の燃料噴射装置用のピストンポンプ。
11. 請求項１〜１０のいずれか１項に記載のピストンポンプを備えている燃焼機関。

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