JP5227831B2

JP5227831B2 - 燃料噴射装置

Info

Publication number: JP5227831B2
Application number: JP2009036955A
Authority: JP
Inventors: 一裕北川
Original assignee: Yanmar Co Ltd
Current assignee: Yanmar Co Ltd
Priority date: 2009-02-19
Filing date: 2009-02-19
Publication date: 2013-07-03
Anticipated expiration: 2029-02-19
Also published as: JP2010190156A; WO2010095567A1; TW201040384A

Description

本発明は、ディーゼルエンジンに搭載される燃料噴射装置の技術に関する。詳しくは供給燃料の脈動を防止する燃料噴射装置に関する。

一般に、燃料噴射装置は、燃料を気筒内に噴射する燃料噴射ノズルと、燃料噴射ノズルに高圧燃料を送給する燃料噴射ポンプと、燃料噴射ポンプに燃料タンク内の燃料を低圧で送給するフィードポンプとから構成される。また、大型の多気筒エンジンの場合、各気筒に燃料噴射ポンプが具備され、フィードポンプから供給管を通じて複数の燃料噴射ポンプに燃料が送給され、余剰燃料は排出管を通じて燃料タンクへ排出される。各燃料噴射ポンプは、フィードポンプから送給される燃料を加圧し、所定量の高圧燃料を燃料噴射ノズルに送給するが、各燃料噴射ポンプは、一本の供給管および一本の排出管によって接続されているため、一の燃料噴射ポンプが燃料を加圧または排出する際に発生する燃料圧力の脈動が供給管および排出管を介して他の燃料噴射ポンプに伝わり、燃料噴射ポンプの作動を不安定なものにする不具合があった。

そこで、供給管にアキュムレータ等の脈動低減手段を設け、一の燃料噴射ポンプの作動による燃料圧力の脈動を緩和させる燃料噴射装置や、燃料噴射ポンプの吐出口に等圧弁を設け、燃料噴射ノズルへの燃料圧力の脈動を抑制する燃料噴射装置の技術は公知である。例えば公知文献１の如くである。

しかし、上述した特許文献に開示された構成では、別途アキュムレータ等の脈動低減手段を設ける必要がある上に、脈動を減衰させるために行うアキュムレータの調整が難しい。また、等圧弁を設けることで燃料噴射ノズルの制御性が低下する。よって、製造コストの上昇や燃料噴射装置の性能低下の要因となる問題点があった。

特開平１１−３５１０８９号公報

本発明は、上記の如き課題を鑑みてなされたものであり、燃料噴射ポンプの性能を低下することなく容易に燃料圧力の脈動による燃料噴射ポンプへの影響を低減することができる燃料噴射装置の提供を目的とする。

請求項１においては、多気筒エンジンの各気筒に設けられ、高圧燃料を送給する燃料噴射ポンプと、燃料タンクから前記燃料噴射ポンプに燃料を送給するフィードポンプと、前記フィードポンプと各前記燃料噴射ポンプとを連通する供給管と前記燃料噴射ポンプと前記燃料タンクとを連通する排出管とを備える燃料噴射装置であって、前記供給管は、途中部より複数に分岐し、分岐した各前記供給管に供給管逆止弁を備えるとともに、前記供給管逆止弁の下流側に噴射順序が連続しない複数の前記燃料噴射ポンプが接続され、前記排出管は、途中部より複数に分岐し、分岐した各前記排出管に排出管逆止弁を備えるとともに、前記排出管逆止弁の上流側に噴射順序が連続しない複数の前記燃料噴射ポンプが接続されることを特徴とするものである。

本発明の効果として、以下に示すような効果を奏する。

請求項１の如く構成したので、噴射順序が連続しない燃料噴射ポンプ同士が供給管によって連通されるとともに、供給管および排出管に設けられる逆止弁によって燃料噴射ポンプの作動による燃料圧力の脈動が次に作動する燃料噴射ポンプに伝達しない。これにより、燃料噴射ポンプの性能を低下することなく容易に燃料圧力の脈動による燃料噴射ポンプへの影響を低減することができる。

本発明の第一実施形態に係る燃料噴射ポンプを示す断面図。本発明の第一実施形態に係る図１におけるＡ−Ａ断面図。本発明の第一実施形態に係る燃料配管図。

次に、図１、図２および図３を用いて本発明に係る燃料噴射装置の第一実施形態である燃料噴射装置１について説明する。

燃料噴射装置１は、図３に示すように、６気筒４サイクルディーゼルエンジンとする多気筒エンジン（以下、単に「エンジン」という）１００において、燃料を高圧に加圧し、図示しない燃料噴射ノズルへ送給して各気筒内へ燃料を噴射するものである。燃料噴射装置１は、フィードポンプ２と、供給管３と、６個の燃料噴射ポンプ４ａ・４ｂ・４ｃ・４ｄ・４ｅ・４ｆと、排出管５と、図示しない複数の燃料噴射ノズルとから構成される。ここで、燃料噴射ポンプ４ａ・４ｂ・４ｃ・４ｄ・４ｅ・４ｆは、燃料噴射ポンプ４ａ、燃料噴射ポンプ４ｄ、燃料噴射ポンプ４ｂ、燃料噴射ポンプ４ｆ・燃料噴射ポンプ４ｃ・燃料噴射ポンプ４ｅの順に燃料を噴射するように構成される。なお、エンジン１００におけるエンジンの種類、気筒数は、本実施形態に限定するものではない。

フィードポンプ２は、トロコイドポンプ等で構成され、燃料を送給するものである。フィードポンプ２は、吸入側が燃料タンク６と接続され、吐出側が供給管３を介して燃料噴射ポンプ４ａ・４ｂ・４ｃ・４ｄ・４ｅ・４ｆと接続される。フィードポンプ２は、燃料タンク６内に貯蔵される燃料を各燃料噴射ポンプ４ａ・４ｂ・４ｃ・４ｄ・４ｅ・４ｆへ送給する。

供給管３は、フィードポンプ２と燃料噴射ポンプ４ａ・４ｂ・４ｃ・４ｄ・４ｅ・４ｆとを連通するものである。供給管３は、一側（上流側）がフィードポンプ２と接続され、他側（下流側）が途中部から二股に分岐して供給管３ａと供給管３ｂとが形成される。供給管３ａには、供給管逆止弁３ｃが備えられ、供給管逆止弁３ｃの下流側に噴射順序が連続しない燃料噴射ポンプ４ａ・４ｂ・４ｃが接続される。同様に、供給管３ｂには、供給管逆止弁３ｃが備えられ、供給管逆止弁３ｃの下流側に噴射順序が連続しない燃料噴射ポンプ４ｄ・４ｅ・４ｆが接続される。供給管３ａと供給管３ｂとは、各供給管逆止弁３ｃにより一側から他側方向にのみ燃料が送給されるよう構成される。燃料タンク６内の燃料は、フィードポンプ２により供給管３を通じて燃料噴射ポンプ４ａ・４ｂ・４ｃ・４ｄ・４ｅ・４ｆに送給される。

燃料噴射ポンプ４ａ・４ｂ・４ｃ・４ｄ・４ｅ・４ｆは、図１に示すように、フィードポンプ２と供給管３および供給管３ａまたは供給管３ｂを介して連結され、フィードポンプ２から送給される燃料を加圧して図示しない燃料噴射ノズルへ供給するものである。燃料噴射ポンプ４ａ・４ｂ・４ｃ・４ｄ・４ｅ・４ｆは、各気筒に設けられ、主にポンプ本体部１０と、吐出弁部２０とから構成される。

ポンプ本体部１０は、燃料噴射ポンプ４ａ・４ｂ・４ｃ・４ｄ・４ｅ・４ｆを構成する主な構造体である。ポンプ本体部１０は、主にポンプ本体１１と、バレル１２と、デフレクタ１３・１３と、プランジャ１４と、プランジャばね１５と、タペット１６と、図示しないカム等を具備する。

ポンプ本体１１は、ポンプ本体部１０を構成する主な構造体である。ポンプ本体１１は、略円筒状に形成される。ポンプ本体１１は、軸心部の一側（反吐出口２１ａ側、図１下側）にプランジャばね１５およびタペット１６等を内装するプランジャばね室１１ａが一側端部を開放して形成され、軸心部の他側（吐出口２１ａ側）にバレル１２を保持するバレル保持孔１１ｂがプランジャばね室１１ａと連通するとともに他側端部を開放して形成される。また、ポンプ本体１１は、内周面であるバレル保持孔１１ｂに円環状の燃料給排室１１ｃが形成され、外周面にフィードポンプ２と供給管３を介して接続される燃料供給ポート１１ｄと、燃料タンク６と排出管５を介して接続される燃料排出ポート１１ｅとが形成される。ポンプ本体１１は、燃料給排室１１ｃと、燃料供給ポート１１ｄおよび燃料排出ポート１１ｅとが連通される。

バレル１２は、プランジャ１４を摺動自在に内装するものである。バレル１２は、略円筒状で一側（反吐出口２１ａ側、図１下側）をバレル保持孔１１ｂに隙間なく挿入できる程度の外径に形成され、他側（吐出口２１ａ側）端部にフランジを有する。バレル１２は、バレル保持孔１１ｂに挿入されフランジを介してポンプ本体１１の他側端部にボルト等で固設され、外周部が燃料給排室１１ｃの一部を構成する。バレル１２は、軸心部にプランジャ１４を内装するプランジャ孔１２ａが一側端部を開放して形成される。バレル１２は、他側端面とプランジャ孔１２ａとがバレル燃料供給路１２ｂによって連通される。また、バレル１２は、燃料給排室１１ｃとプランジャ孔１２ａとが連通するように燃料給排孔１２ｃ・１２ｃが形成される。

デフレクタ１３は、図２に示すように、排出される高速、高圧の燃料を衝突させるものであり、略円柱状に形成される。一対のデフレクタ１３・１３は、一側端面が燃料給排室１１ｃ内において各燃料給排孔１２ｃと対向するようにポンプ本体１１に螺合される。

プランジャ１４は、燃料を加圧するものである。プランジャ１４は、略円柱状でプランジャ孔１２ａに隙間なく挿入でき、かつ摺動自在な程度の外径に形成され、バレル１２に内装される。プランジャ１４は、一側（反吐出口２１ａ側、図１下側）端部にプランジャばね１５が掛止され、他側（吐出口２１ａ側）端部とプランジャ孔１２ａとで加圧室１７を形成する。プランジャ１４の他側には、燃料の噴射量を決定するリード１４ａが形成される。

プランジャばね１５は、圧縮ばねでありプランジャ１４を一側（反吐出口２１ａ側、図１下側）に付勢するものである。プランジャばね１５は、一側端部をプランジャばね受け１５ａを介してプランジャ１４に掛止され、他側端部をプランジャばね受け１５ｂを介してポンプ本体１１に掛止される。プランジャばね１５は、プランジャ１４が最も一側に移動した位置においても、一側に付勢するように構成される。

タペット１６は、図示しないカムからの付勢力をプランジャ１４に伝えるものである。タペット１６は、一側（反吐出口２１ａ側、図１下側）端部を閉口した略円筒状でプランジャばね室１１ａに隙間なく挿入でき、かつ摺動自在な程度の外径に形成され、内径にプランジャ１４に掛止されたプランジャばね１５を内装している。また、タペット１６は、プランジャばね１５の付勢力によって図示しないカムに図示しないローラ等を介して当接している。図示しないカムは、図示しないディーゼルエンジンのクランク軸からの動力によって回動され、プランジャ１４を往復運動させる。なお、タペット１６の一側端部にローラを回動自在に支持する構成とすることも可能である。

吐出弁部２０は、吐出弁本体２１と、吐出弁２２とを具備する。また、吐出弁部２０は、高圧管継手２３が接続される。

吐出弁本体２１は、吐出弁部２０を構成する主な構造体である。吐出弁本体２１は、一側（反吐出口２１ａ側）端面をバレル１２の他側端面と密着させてボルト等で固設され、他側の中心位置に高圧管継手２３を締結するための雌ねじ部２１ｂが形成される。また、吐出弁本体２１は、バレル燃料供給路１２ｂと重複する位置に吐出弁ばね室２１ｃがバレル燃料供給路１２ｂの内径より大きい内径で形成され、雌ねじ部２１ｂと吐出弁ばね室２１ｃとが吐出口２１ａによって連通される。

吐出弁２２は、吐出口２１ａから燃料を吐出するものである。吐出弁２２は、吐出弁体２２ａおよび吐出弁ばね２２ｂから構成される。吐出弁体２２ａは、略円筒状で吐出弁ばね室２１ｃに高圧燃料が通過可能な隙間ができる程度の外径に形成され、吐出弁ばね室２１ｃに内装される。吐出弁体２２ａは、一側（反吐出口２１ａ側）端面をバレル１２の他側端面に着座して、他側端面を吐出弁ばね室２１ｃに内装される吐出弁ばね２２ｂによって一側方向に付勢されている。また、吐出弁体２２ａは、一側端面と他側端面とが吐出弁通路２２ｃによって連通される。

高圧管継手２３は、高圧燃料を図示しない燃料噴射ノズルへ供給するものである。高圧管継手２３は、パイプ状部材の一側（吐出口２１ａ側）に円柱状の雄ねじ部２３ａが形成される。高圧管継手２３は、雄ねじ部２３ａの中心位置と他側（反吐出口２１ａ側）端部とが高圧管燃料供給路２３ｂで連通される。高圧管継手２３は、雄ねじ部２３ａの端面と吐出弁本体２１の他側端面とを密着させて、雄ねじ部２３ａが吐出弁本体２１の雌ねじ部２１ｂに脱着自在に螺合される。

また、燃料噴射ポンプ４ａ・４ｂ・４ｃ・４ｄ・４ｅ・４ｆは、図３に示すように、噴射順序が連続しない燃料噴射ポンプ４ａ・４ｂ・４ｃが供給管３ａに接続され、噴射順序が連続しない燃料噴射ポンプ４ｄ・４ｅ・４ｆが供給管３ｂに接続される。

排出管５は、各燃料噴射ポンプ４と燃料タンク６とを連通するものである。排出管５は、一側（上流側）が途中部から二股に分岐して排出管５ａと排出管５ｂとが形成され、他側（下流側）が燃料タンク６と接続される。排出管５ａには、排出管逆止弁５ｃが備えられ、排出管逆止弁５ｃの上流側に噴射順序が連続しない燃料噴射ポンプ４ａ・４ｂ・４ｃが接続される。同様に、排出管５ｂには、排出管逆止弁５ｃが備えられ、排出管逆止弁５ｃの上流側に噴射順序が連続しない燃料噴射ポンプ４ｄ・４ｅ・４ｆが接続される。排出管５ａと排出管５ｂとは、各排出管逆止弁５ｃにより一側から他側方向にのみ燃料が送給されるよう構成される。燃料噴射ポンプ４ａ・４ｂ・４ｃ・４ｄ・４ｅ・４ｆから排出される燃料は、フィードポンプ２により排出管５を通じて燃料タンク６内に排出される。

このような構成により、燃料タンク６内の燃料は、フィードポンプ２により供給管３から供給管３ａまたは供給管３ｂを通じて燃料噴射ポンプ４ａ・４ｂ・４ｃ・４ｄ・４ｅ・４ｆへ送給される。燃料は、各燃料噴射ポンプの燃料供給ポート１１ｄから燃料給排室１１ｃへ送給され、燃料排出ポート１１ｅから排出管５ａまたは排出管５ｂから排出管５を通じて燃料タンク６へ排出される。

燃料噴射ポンプ４ａが燃料を吐出する場合、燃料給排室１１ｃの燃料は、燃料給排孔１２ｃから加圧室１７内に送給される。加圧室１７およびバレル燃料供給路１２ｂ内の燃料は、プランジャ１４が図示しないカムによって他側方向に移動されると、プランジャ１４が燃料給排孔１２ｃを遮蔽する位置に到達するまで燃料給排孔１２ｃから排出され、プランジャ１４が燃料給排孔１２ｃを遮蔽すると高圧に加圧される。燃料噴射ポンプ４ａは、燃料圧力によって吐出弁体２２ａに加わる力が、吐出弁体２２ａを一側方向に付勢している吐出弁ばね２２ｂの付勢力より大きくなると、吐出弁体２２ａが他側方向に移動して開弁する。その結果、高圧燃料は、吐出弁２２を通過して吐出口２１ａから高圧管燃料供給路２３ｂへ吐出される。

燃料噴射ポンプ４ａが燃料の吐出を停止する場合、図示しないカムによってプランジャ１４が他側方向にさらに移動されリード１４ａが燃料給排孔１２ｃに到達すると、加圧室１７内の高圧燃料は、リード１４ａを通じて燃料給排孔１２ｃから排出される。この際、燃料給排孔１２ｃから排出される燃料により燃料給排室１１ｃ内の燃料圧力に脈動が発生する。燃料圧力の脈動は、燃料噴射ポンプ４ａの燃料給排室１１ｃと連通している供給管３ａおよび排出管５ａへ伝達される。供給管３ａおよび排出管５ａに接続される燃料噴射ポンプ４ｂ・４ｃは、燃料噴射ポンプ４ａと噴射順序が連続しないため、燃料噴射ポンプ４ａから伝達された燃料圧力の脈動は、燃料噴射ポンプ４ｂ・４ｃの燃料噴射時期までに減衰する。また、燃料噴射ポンプ４ａから発生する燃料圧力の脈動は、供給管逆止弁３ｃおよび供給管逆止弁５ｃが閉弁することにより供給管３ｂおよび排出管５ｂに伝達されない。よって、供給管３ｂおよび排出管５ｂに接続される燃料噴射ポンプ４ｄは、燃料噴射ポンプ４ａと噴射順序が連続するが燃料圧力の脈動の影響を受けない。燃料噴射ポンプ４ａは、燃料圧力の放圧により吐出弁体２２ａに加わる力が、吐出弁体２２ａを一側方向に付勢している吐出弁ばね２２ｂの付勢力より小さくなると、吐出弁体２２ａは吐出弁ばね２２ｂの付勢力によって急激に閉弁する。その結果、高圧燃料は、吐出弁体２２ａを通過して吐出口２１ａから高圧管燃料供給路２３ｂへ吐出されない。

他の燃料噴射ポンプ４ｂ・４ｃ・４ｄ・４ｅ・４ｆについても、同様に燃料の吐出および吐出の停止が行われる。

以上の如く、多気筒エンジン１００の各気筒に設けられ、高圧燃料を送給する燃料噴射ポンプ４ａ・４ｂ・４ｃ・４ｄ・４ｅ・４ｆと、燃料タンク６から燃料噴射ポンプ１に燃料を送給するフィードポンプ２と、フィードポンプ２と燃料噴射ポンプ４ａ・４ｂ・４ｃ・４ｄ・４ｅ・４ｆとを連通する供給管３と燃料噴射ポンプ４ａ・４ｂ・４ｃ・４ｄ・４ｅ・４ｆと燃料タンク６とを連通する排出管５とを備える燃料噴射装置１であって、供給管３は、途中部より複数に分岐し、分岐した各供給管３ａ・３ｂに供給管逆止弁３ｃを備えるとともに、供給管逆止弁３ｃの下流側に噴射順序が連続しない複数の燃料噴射ポンプ４ａ・４ｂ・４ｃと燃料噴射ポンプ４ｄ・４ｅ・４ｆが接続され、排出管５は、途中部より複数に分岐し、分岐した各排出管５ａ・５ｂに排出管逆止弁５ｃを備えるとともに、排出管逆止弁５ｃの上流側に噴射順序が連続しない複数の燃料噴射ポンプ４ａ・４ｂ・４ｃと燃料噴射ポンプ４ｄ・４ｅ・４ｆが接続されることを特徴とするものである。
このように構成することで、噴射順序が連続しない燃料噴射ポンプ４ａ・４ｂ・４ｃ同士および燃料噴射ポンプ４ｄ・４ｅ・４ｆ同士が供給管３ａ・３ｂによって連通されるとともに、供給管３ａ・３ｂに設けられる供給管逆止弁３ｃおよび排出管５ａ・５ｂに設けられる排出管逆止弁５ｃによって燃料噴射ポンプ４ａ・４ｂ・４ｃ・４ｄ・４ｅ・４ｆの作動による燃料の脈動が次に作動する燃料噴射ポンプに伝達しない。これにより、燃料噴射ポンプ４ａ・４ｂ・４ｃ・４ｄ・４ｅ・４ｆの性能を低下することなく容易に燃料圧力の脈動の影響を防止することができる。

１燃料噴射ポンプ
２フィードポンプ
３供給管
３ａ供給管
３ｃ供給管逆止弁
４ａ燃料噴射ポンプ
５供給管
５ａ供給管
５ｃ排出管逆止弁
６燃料タンク
１００エンジン

Claims

多気筒エンジンの各気筒に設けられ、高圧燃料を送給する燃料噴射ポンプと、
燃料タンクから前記燃料噴射ポンプに燃料を送給するフィードポンプと、
前記フィードポンプと各前記燃料噴射ポンプとを連通する供給管と
前記燃料噴射ポンプと前記燃料タンクとを連通する排出管と
を備える燃料噴射装置であって、
前記供給管は、途中部より複数に分岐し、分岐した各前記供給管に供給管逆止弁を備えるとともに、前記供給管逆止弁の下流側に噴射順序が連続しない複数の前記燃料噴射ポンプが接続され、
前記排出管は、途中部より複数に分岐し、分岐した各前記排出管に排出管逆止弁を備えるとともに、前記排出管逆止弁の上流側に噴射順序が連続しない複数の前記燃料噴射ポンプが接続されることを特徴とする燃料供給装置。