JP5886104B2 - 燃料噴射ポンプ - Google Patents

Description

本発明は、燃料噴射装置の燃料噴射ポンプに関し、より詳細にはコントロールラックの凍結防止の技術に関する。

従来、ポンプヘッドとポンプポンプハウジングとから形成されるラック室にコントロールラックが配置されたエンジンの燃料噴射ポンプが公知となっている。コントロールラックを操作することにより、燃料噴射ポンプがエンジンに供給する燃料の量を調整することができる。このような燃料噴射ポンプにおいて、常温状態のエンジンを始動する際に供給する燃料の量よりも低温状態のエンジンを始動する際に供給する燃料の量を増加させて、エンジンの始動性を向上させるものがある。例えば、特許文献１に記載の如くである。

特許文献１に記載の燃料噴射ポンプは、エンジンの温度状態に応じてコントロールラックを移動させているリンクのストッパー位置を切り替える。これにより、コントロールラックの移動量を変更させてエンジンの始動性を向上させる。しかし、エンジンから侵入したブローバイガスに含まれる水分が凝縮してコントロールラックに付着している場合、コントロールラックの周囲の温度が氷点よりも下回ると水分がコントロールラック上で凍結する。この結果、コントロールラックが氷滴により動かなくなりエンジンに燃料が供給できなくなる可能性があった。

特開平８−１２８３３５号公報

本発明は、以上の如き状況に鑑みてなされたものであり、コントロールラックに水分が付着し、当該水分が凍結することによるエンジンの始動不良を防止する燃料噴射ポンプの提供を目的とする。

請求項１においては、ポンプヘッドとポンプハウジングの内部に構成されるラック室に燃料噴射量を調整するコントロールラックが配置されるエンジンの燃料噴射ポンプであって、前記ポンプヘッドには、前記ラック室に連通される潤滑油供給孔が形成され、当該潤滑油供給孔を介して潤滑油を供給する潤滑油供給手段が具備され、前記潤滑油供給手段は、シリンダと、前記シリンダに摺動自在に挿入されるピストンと、前記ピストンを付勢する付勢部材とを備え、前記シリンダと前記ピストンから構成される油室は、電磁弁を介して前記潤滑油供給孔に接続されるとともに、逆止弁を介して前記エンジンから前記燃料噴射ポンプに潤滑油を供給する潤滑油通路に接続されるものである。

請求項２においては、前記電磁弁は、前記エンジンの停止後に所定時間だけ開状態となるものである。

本発明の効果として、以下に示すような効果を奏する。

即ち、請求項１に係る発明によれば、ラック室に潤滑油通路を介して潤滑油を供給することで、コントロールラックに潤滑油を塗布することができる。これにより、コントロールラック２０の凍結によるディーゼルエンジンの始動不良が防止される。
また、電磁弁の開閉によりディーゼルエンジンを潤滑している潤滑油をコントロールラックに塗布することができる。これにより、コントロールラックの凍結によるディーゼルエンジンの始動不良が防止される。

請求項２に係る発明によれば、ディーゼルエンジンの運転中に余分な潤滑油が注入されず、コントロールラックに潤滑油を自動的に塗布することができる。これにより、コントロールラック２０の凍結によるディーゼルエンジンの始動不良が防止される。

本発明に係る燃料噴射ポンプの第一実施形態における構成を示した一側面断面図。 本発明に係る燃料噴射ポンプの第一実施形態における構成を示した他側面断面図。 本発明に係る燃料噴射ポンプと潤滑油供給装置３０との構成を示した概略図。 本発明に係るディーゼルエンジンと燃料噴射ポンプとにおける潤滑油の供給経路を示すブロック図。 本発明に係る燃料噴射ポンプの制御態様を表すフローチャートを示す図。

以下では、本発明に係る燃料噴射ポンプにおける第一実施形態である燃料噴射ポンプ１の構成について図１から図３を用いて説明する。なお、本発明には、各実施形態に示す構成を相互に組み合わせた構成も含まれる。

燃料噴射ポンプ１は、燃料をディーゼルエンジン４０（図３参照）の図示しない燃料噴射ノズルに供給するものである。本実施形態の燃料噴射ポンプ１は、ディーゼルエンジン４０の各気筒に燃料を分配して供給する、いわゆる分配型の燃料噴射ポンプ１である。図１および図２に示すように、燃料噴射ポンプ１は、ポンプハウジング２とポンプヘッド３と潤滑油供給手段である潤滑油供給装置３０とから構成される。

ポンプハウジング２は、燃料噴射ポンプ１の下半部を成す構造体である。ポンプハウジング２の上面には、略直方体形状に下方に凹んだ窪みが形成される。ポンプハウジング２の下部には、カム室４が形成される。カム室４は、後述のカム軸６が配置されるとともにポンプハウジング２の内部を潤滑した潤滑油が貯留可能に構成される。ポンプハウジング２には、ガバナ装置２２を取り付けるためのガバナフランジ２ａがポンプハウジング２と一体的に形成される。ポンプハウジング２には、カム軸６、タペット８、伝達軸１１等が組み付けられる。

ポンプヘッド３は、燃料噴射ポンプ１の上半部を成す構造体である。ポンプヘッド３はポンプハウジング２の上に固定される。ポンプハウジング２の上面のうち前記窪みを形成している部分と、ポンプヘッド３の下面と、によって取り囲まれる空間は、ラック室５を成している。ラック室５はカム室４の上方に配置される。ポンプヘッド３には、プランジャ１２、プランジャバレル１３、スプリング１４、分配軸１５、スリーブ１７、および調量機構１８（図２参照）等が組み付けられるとともに、ラック室５に潤滑油供給孔１０が形成される。

カム軸６はカム室４に水平に架け渡される長い略円柱形状の部材である。カム軸６は、ベアリング等を介してポンプハウジング２に回転可能に支持される。カム軸６の途中部には、後述のプランジャ１２を駆動させるカム６ａが固定される。カム軸６の一側端部はガバナフランジ２ａよりも突出している。カム軸６の他側端部にはカムギヤ７が固定される。カムギヤ７はディーゼルエンジン４０のギヤケース４３の内部の図示しない各種ギヤと連動連結される。これにより、カム軸６は、ディーゼルエンジン４０の図示しないクランク軸の回転動力がギヤケース４３に収容される各種ギヤを介して伝達される。

タペット８は下端部を閉塞した略円筒形状の部材である。タペット８は、ポンプハウジング２に形成されたタペット孔２ｂに摺動可能に嵌装される。タペット孔２ｂは、カム室４とラック室５とを上下方向に連通するように形成された孔であり、タペット８により概ね塞がれている。タペット８は、その軸線方向がカム軸６に垂直な方向となるように、カム軸６の上方に配置される。タペット８の下端部には、ローラ９がカム６ａ上を転動可能に設けられる。

潤滑油供給孔１０は、潤滑油をラック室５に供給するための孔である。潤滑油供給孔１０は、ポンプハウジング２のラック室５と燃料噴射ポンプ１の外部とを連通するようにポンプヘッド３に形成される。

伝達軸１１は、ポンプハウジング２に支持される略円柱形状の部材である。伝達軸１１はその軸線方向がカム軸６に垂直な方向となるように、カム軸６の上方に配置される。伝達軸１１はポンプハウジング２に形成された伝達軸孔２ｃに回転可能に嵌装される。伝達軸孔２ｃはカム室４とラック室５とを上下方向に連通するように形成された孔であり、伝達軸１１により概ね塞がれている。伝達軸１１は、ベベルギヤ６ｂ・６ｃを介してカム軸６と連動連結される。

プランジャ１２は、燃料を加圧するものである、プランジャ１２は、略円柱形状の部材であり、ポンプヘッド３に固定されたプランジャバレル１３に嵌装される。プランジャ１２の上面とプランジャバレル１３の内周面とで取り囲まれる空間は加圧室１３ａを構成している。プランジャ１２は、その軸線方向がカム軸６に垂直な方向となるようにカム６ａの上方に配置される。プランジャ１２はプランジャバレル１３の内周面に沿って軸線方向に摺動可能、かつ、周方向に回転可能に構成される。

プランジャ１２の下端部には、タペット８が係止される。さらに、プランジャ１２の下端部には、圧縮コイルバネであるスプリング１４が嵌装される。スプリング１４の上端部はバネ受け１６を介してポンプヘッド３に当接され、スプリング１４の下端部はタペット８底部に当接される。これにより、タペット８は、スプリング１４の付勢力により下方に付勢され、ローラ９を介してカム６ａに常に当接される。

分配軸１５はポンプヘッド３に支持される略円柱形状の部材である。分配軸１５はポンプヘッド３に固定されたスリーブ１７に回転可能に嵌装される。分配軸１５は、その軸線方向がカム軸６に垂直な方向となるように伝達軸１１の上方に配置される。分配軸１５は、伝達軸１１と連動連結される。

図２に示すように、調量機構１８は、燃料噴射ポンプ１からディーゼルエンジン４０の各気筒に供給する燃料の量を調整するための機構である。調量機構１８は、ラックガイド１９、コントロールラック２０、コントロールスリーブ２１を具備する。

ラックガイド１９は、コントロールラック２０を支持する部材である。本実施形態のラックガイド１９は、ラック室５の内部であるポンプヘッド３の下面に固定される。ラックガイド１９には、コントロールラック２０を貫装するための貫装孔が形成される。

コントロールラック２０は棒状の部材である。コントロールラック２０はラックガイド１９の貫装孔に貫装される。コントロールラック２０はラックガイド１９の貫装孔内を摺動可能である。コントロールラック２０の一側端部はコントロールスリーブ２１に接続され、コントロールラック２０の中途部はピン等を介して後述するガバナ装置２２のリンク２８に接続される。

コントロールスリーブ２１は略円筒形状の部材である。コントロールスリーブ２１は、プランジャ１２とバネ受け１６との間に挟まれた状態でプランジャ１２に嵌装される。コントロールスリーブ２１は、バネ受け１６の内周面に沿って周方向に回転可能である。このときプランジャ１２は、コントロールスリーブ２１の回転にともなってコントロールスリーブ２１と一体的に回転する。

次に、燃料噴射ポンプ１に取り付けられるガバナ装置２２について、図１および図２を参照して説明する。

ガバナ装置２２は調量機構１８を作動させるための装置である。ガバナ装置２２は、支持部材２３、複数の遠心錘２４・２４・・・・、スライド体２５、ガバナアーム２６、リンク２８および、ガバナハウジング２７等を備える。これらの部材を収容したガバナハウジング２７がボルト等を用いてガバナフランジ２ａに取り付けられる。

支持部材２３は、遠心錘２４・２４・・を支持する部材である。支持部材２３は、カム軸６上のガバナフランジ２ａの内側となる位置に固定される。支持部材２３はカム軸６の回転にともなってカム軸６と一体的に回転する。支持部材２３には、複数の遠心錘２４・２４・・が支持される。

遠心錘２４・２４・・は、スライド体２５を摺動させる錘である。複数の遠心錘２４・２４・・は、その一端がカム軸６の軸心から離間可能に支持部材２３に支持される。複数の遠心錘２４・２４・・の他端は、カム軸６の先端部に嵌装されるスライド体２５の一端に当接される。スライド体２５は、遠心錘２４・２４・・の一端がカム軸６から離間する方向に移動すると、遠心錘２４・２４・・の他端によって軸方向に押し出される。

スライド体２５は、ガバナアーム２６を押し出す部材である。スライド体２５は、ガバナハウジング２７に回転自在に支持されるガバナアーム２６の一側に当接される。ガバナアーム２６の他側には、リンク２８が接続される。リンク２８は、ガバナフランジ２ａに形成されたガバナ連通孔２ｄを介してコントロールラック２０に接続される。

図３に示すように、潤滑油供給装置３０は、ラック室５の内部に潤滑油を供給する。潤滑油供給装置３０は、ディーゼルエンジン４０の近傍に配置される。潤滑油供給装置３０は、シリンダ３１とピストン３２と付勢部材である圧縮ばね３４と電磁弁３８、およびこれらを制御する制御装置３９とから構成される。

潤滑油供給装置３０は、有底円筒状のシリンダ３１にピストン３２が摺動自在に挿入されて構成される。潤滑油供給装置３０は、シリンダ３１とピストン３２とから油室３３が構成される。また、ピストン３２は、圧縮ばね３４によってシリンダ３１の底部に向かって付勢されている。つまり、潤滑油供給装置３０は、圧縮ばね３４によって油室３３の容積が縮小するように付勢されている。潤滑油供給装置３０の油室３３は、ディーゼルエンジン４０のオイルパン４１から燃料噴射ポンプ１の潤滑油が供給される潤滑油通路３５ａに逆止弁３６を介して接続される。さらに、潤滑油供給装置３０の油室３３は、潤滑油通路３５ｂによってノズル３７を介して燃料噴射ポンプ１の潤滑油供給孔１０に接続される。潤滑油通路３５ｂの途中部には閉状態（ポジションＡ）と開状態（ポジションＢ）とに切り換え可能な電磁弁３８が設けられる。

制御装置３９は、潤滑油供給装置３０の制御を行う。制御装置３９は、潤滑油供給装置３０の制御を行うための種々のプログラムやデータが格納される。制御装置３９は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、ＨＤＤ等がバスで接続される構成であってもよく、あるいはワンチップのＬＳＩ等からなる構成であってもよい。

制御装置３９は、ディーゼルエンジン４０の各種装置やセンサーに接続される。具体的には、制御装置３９は、ディーゼルエンジン４０の電源スイッチ４４に接続され、電源スイッチ４４の入り信号を取得することができる。制御装置３９は、潤滑油供給装置３０の電磁弁３８に接続され、電磁弁３８の開閉を制御することができる。

このように、潤滑油供給装置３０は、逆止弁３６の作用により逆流することなく潤滑油通路から油室３３の内部に潤滑油が供給可能に構成される。また、潤滑油供給装置３０は、制御装置３９による電磁弁３８の開閉により油室３３内の潤滑油を燃料噴射ポンプ１のラック室５の内部に供給可能に構成される。なお、潤滑油供給装置３０は、本実施形態に限定されるものではない。例えば、作業者がスポイト等によってポンプヘッド３の潤滑油供給孔１０から潤滑油を供給するものでもよい。

以下では、このように構成される燃料噴射ポンプ１の動作態様について説明する。

カム軸６が回転すると、カム６ａに当接しているタペット８がタペット孔２ｂ内を上下方向に往復運動する。これにともなって、プランジャ１２がプランジャバレル１３内を上下方向に往復運動する。これにより、燃料は、加圧室１３ａ内に吸入および加圧された後に分配軸１５に供給される。

分配軸１５は、カム軸６が回転することにより、ベベルギヤ６ｂ・６ｃおよび伝達軸１１を介して回転する。分配軸１５に供給された燃料は、分配軸１５の回転によりよりデリバリバルブ２９に供給される。よりデリバリバルブ２９に供給された燃料は図示しない噴射管を通って各気筒の燃料噴射ノズルから噴射される。

ガバナ装置２２において、カム軸６と一体的に回転する遠心錘２４・２４・・は、発生する遠心力の大きさに応じてスライド体２５を移動させる。スライド体２５の移動によってガバナアーム２６が支持軸回りに回転される。ガバナアーム２６の回転によってリンク２８が移動される。リンク２８の移動によってコントロールラック２０がラックガイド１９の貫装孔内を移動される。コントロールラック２０の移動によってコントロールスリーブ２１およびプランジャ１２が周方向に回転される。これにより、燃料噴射ポンプ１から各気筒に供給する燃料の量を調整することを可能としている。

次に、潤滑油の循環について、図４を参照して説明する。

図４に示すように、ディーゼルエンジン４０および燃料噴射ポンプ１の潤滑油は、オイルパン４１に貯留される。オイルパン４１に貯留されている潤滑油は、潤滑油ポンプ４２によって吸い上げられ、図示しないオイルフィルタ等を介してディーゼルエンジン４０に供給される。ディーゼルエンジン４０に供給された潤滑油は、ディーゼルエンジン４０に形成される図示しない潤滑油通路を介してディーゼルエンジン４０の各部に供給される。ディーゼルエンジン４０の各部を潤滑した潤滑油は、オイルパン４１に戻される。

また、ディーゼルエンジン４０に供給された潤滑油の一部は、潤滑油通路３５ａを介して燃料噴射ポンプ１に供給される。燃料噴射ポンプ１に供給された潤滑油は、ポンプハウジング２の内部にある調量機構１８やカム軸６を潤滑した後にディーゼルエンジン４０のギヤケース４３に排出される。ギヤケース４３に排出された潤滑油は、オイルパン４１に戻される。

さらに、ディーゼルエンジン４０に供給された潤滑油の一部は、潤滑油通路を介して潤滑油供給装置３０に供給される。潤滑油供給装置３０に供給される潤滑油は、潤滑油ポンプ４２の吐出圧と圧縮ばね３４の付勢力による油室３３の内圧とが等しくなるまで油室３３に貯留される。そして、油室３３の潤滑油は、潤滑油供給装置３０の電磁弁３８が閉状態（ポジションＡ）から開状態（ポジションＢ）になると圧縮ばね３４の付勢力によって燃料噴射ポンプ１のラック室５に潤滑油供給孔１０を介して供給される（図２白矢印参照）。

潤滑油供給装置３０によって供給される潤滑油によって、ラック室５の内部に配置されるコントロールラック２０に付着している水分が除去される。つまり、燃料噴射ポンプ１のラック室５の温度がブローバイガスの露点温度以下になっても、ラック室５の内部に配置されるコントロールラック２０に水分が付着することがない。同時に、ラック室５の温度が氷点下になっても、コントロールラック２０の凍結によるエンジンの始動不良が発生することがない。

次に、図３および図５を用いて上述の如く構成される燃料噴射ポンプ１における制御装置３９の動作態様について説明する。

図３に示すように、制御装置３９は、電源スイッチ４４からの切り信号を取得すると、潤滑油供給装置３０の電磁弁３８を開状態とする。制御装置３９は、所定時間経過後に電磁弁３８を閉状態とする。

図５に示すように、制御装置３９は、以下のステップで電磁弁３８の入り切りを制御する。

まず、ステップＳ１０１において、制御装置３９は、制御装置３９に接続されている電源スイッチ４４からの切り信号を取得する。

ステップＳ１０２において、制御装置３９は、電磁弁３８を開状態（ポジションＢ）にする。すなわち、制御装置３９は、潤滑油供給装置３０によって燃料噴射ポンプ１のラック室５に潤滑油を供給させる。その後、制御装置３９は、ステップをステップＳ１０３に移行させる。

ステップＳ１０３において、制御装置３９は、電磁弁３８の開状態の時間が所定時間経過したか判定する。その結果、電磁弁３８の開状態の時間が所定時間経過したと判定した場合、制御装置３９は、ステップをステップＳ１０４に移行させる。一方、電磁弁３８の開状態の時間が所定時間経過していないと判定した場合、制御装置３９は、ステップをステップＳ１０３に戻す。

ステップＳ１０４において、制御装置３９は、電磁弁３８を閉状態（ポジションＡ）にする。

以上が本実施形態に係る燃料噴射ポンプ１の動作態様についての説明である。なお、本発明の技術的思想は、上述したディーゼルエンジン４０および燃料噴射ポンプ１への適用に限るものではなく、その他の構成のエンジンおよび燃料噴射ポンプ１に適用することが可能である。

以上の如く、本発明の第一実施形態に係る燃料噴射ポンプ１は、ポンプヘッド３とポンプハウジング２の内部に構成されるラック室５に燃料噴射量を調整するコントロールラック２０が配置されるエンジンの一種であるディーゼルエンジン４０の燃料噴射ポンプであって、ポンプヘッド３には、ラック室５に連通される潤滑油供給孔１０が形成され、潤滑油供給孔１０を介して潤滑油を供給する潤滑油供給手段である潤滑油供給装置３０が具備されるものである。このように構成することにより、ラック室５に潤滑油通路３５ｂを介して潤滑油を供給することで、コントロールラックに潤滑油を塗布することができる。これにより、コントロールラック２０の凍結によるディーゼルエンジン４０の始動不良が防止される。

また、潤滑油供給装置３０は、シリンダ３１と、シリンダ３１に摺動自在に挿入されるピストン３２と、ピストン３２を付勢する付勢部材である圧縮ばね３４と、から構成され、シリンダ３１とピストン３２とから構成される油室３３は、電磁弁３８を介して潤滑油供給孔１０に接続されるとともに、逆止弁３６を介してディーゼルエンジン４０から燃料噴射ポンプ１に潤滑油を供給する潤滑油通路３５ａに接続されるものである。このように構成することにより、電磁弁３８の開閉によりディーゼルエンジン４０を潤滑している潤滑油をコントロールラック２０に塗布することができる。これにより、コントロールラック２０の凍結によるディーゼルエンジン４０の始動不良が防止される。

また、電磁弁３８は、ディーゼルエンジン４０の停止後に所定時間だけ開状態（ポジションＢ）となるものである。このように構成することにより、ディーゼルエンジン４０の運転中に余分な潤滑油が注入されず、コントロールラック２０に潤滑油を自動的に塗布することができる。これにより、コントロールラック２０の凍結によるディーゼルエンジン４０の始動不良が防止される。

１ 燃料噴射ポンプ
２ ポンプハウジング
３ ポンプヘッド
５ ラック室
１０ 潤滑油供給孔

Claims (2)

1. ポンプヘッドとポンプハウジングの内部に構成されるラック室に燃料噴射量を調整するコントロールラックが配置されるエンジンの燃料噴射ポンプであって、
   前記ポンプヘッドには、前記ラック室に連通される潤滑油供給孔が形成され、当該潤滑油供給孔を介して潤滑油を供給する潤滑油供給手段が具備され、
   前記潤滑油供給手段は、シリンダと、前記シリンダに摺動自在に挿入されるピストンと、前記ピストンを付勢する付勢部材とを備え、
   前記シリンダと前記ピストンから構成される油室は、電磁弁を介して前記潤滑油供給孔に接続されるとともに、逆止弁を介して前記エンジンから前記燃料噴射ポンプに潤滑油を供給する潤滑油通路に接続される
   ことを特徴とする燃料噴射ポンプ。
2. 前記電磁弁は、前記エンジンの停止後に所定時間だけ開状態となる請求項１に記載の燃料噴射ポンプ。

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