JP6806769B2 - 燃料ポンプアセンブリ - Google Patents

Description

本発明は、燃料を内燃機関、特に圧縮着火型内燃機関に圧送するために使用することに適した燃料ポンプアセンブリに関する。

圧縮着火型内燃機関のための既知の燃料ポンプアセンブリ１０が、図１に示されている。ポンプアセンブリはより大きいポンプアセンブリ（図示略）の一部を形成し、より大きいアセンブリは、ポンプのための共通の駆動シャフトにより駆動されるように構成された複数の類似のポンプヘッドを含み得る。

各ポンプヘッドは、駆動シャフトに装着されたカム（図示略）を用いて駆動されるポンププランジャ１２を含んでいる。ポンププランジャ１２は、ポンプヘッド１８内に設けられたボア１４内を往復し、ボア１４の一端に形成されたポンプチャンバ１６内の燃料を加圧する。入口バルブ２０はポンプチャンバ内に延びており、ボア１４の最上端部に形成された入口バルブシートに向かって、およびそこから離れるように移動するように動作可能であり、これにより加圧前にポンプチャンバ１６内への低圧燃料の流れを制御する。入口バルブ２０が、プランジャ戻り行程（すなわちプランジャがプランジャボア１４内を下向きに移動する場合）の際に、入口バルブシート２２から離れるように移動した場合、低圧燃料は入口バルブ２０を通ってポンプチャンバ１６内に引き込まれ、続くプランジャ１２の圧送行程の際の加圧のための準備が完了する。入口バルブ２０が、プランジャ圧送行程の際に入口バルブシート２２に接触して位置した場合、ポンプチャンバ１６内の燃料は加圧され、出口バルブ（図示略）を通じて燃料噴射器の下流の部品へと供給される。

出口バルブは、プランジャ１２へと接線方向に延びており、同じくポンププランジャ１２へと接線方向に延びた、加圧燃料のための供給経路を提供している。したがって、ポンプチャンバ１６への入口経路およびポンプチャンバ１６からの供給経路は、互いに接線方向に配置されている。

ポンプヘッド１８はハウジング部に鍛造成形されており、その内部にプランジャボア１４が穴加工されている。ポンプヘッド１８は略平坦な水平構造体１８ａの形状とされ、この構造体は、水平構造体の下側から下向きに延びた、垂直に延びたノーズ部１８ｂを備えている。プランジャボア１４の大部分は、水平構造体１８ａの内部の中央に位置したポンプチャンバ１６を備えたノーズ部１８ｂ内に配置されている。

いくつかのポンプアセンブリにおいては、ポンプチャンバ１６内で加圧されるものは燃料であり、一方で中間駆動部品および駆動シャフトはエンジンオイルにより潤滑され、このオイルは、比較的長い長さのプランジャシールが使用されている場合を除いて、燃料との相互汚染を生じる。しかしながら、このことは問題を生じ、それはプランジャボア１４の上端部に形成された入口バルブシート２２が、ノーズ部１８ｂの全長に延びたプランジャ１２のための長いシール長さを必要とするため、比較的アクセス困難となるためである。したがって、入口バルブシート２２の機械加工は困難であり、正確な機械加工が特に困難である。

本発明の目的は、前述の問題の解決策を提供した燃料ポンプアセンブリを提供することである。

したがって、本発明の目的は、内燃機関のための燃料ポンプアセンブリを提供することであり、この燃料ポンプアセンブリは、燃料のためのポンプチャンバと、駆動手段を用いて駆動されて、これによりポンプチャンバ内の燃料を加圧するプランジャと、凹部が設けられ、凹部の上側領域にはポンプチャンバを形成し、且つ凹部の下側領域には細長い第２ハウジング部を受容した第１ハウジング部と、を含んでいる。第２ハウジング部は、プランジャを受容するためのプランジャボアを形成し、且つ凹部から突出しており、これにより凹部から延びた第２ハウジング部は、凹部内に受容された第２ハウジング部よりも大きい比率である。

本発明の燃料ポンプアセンブリは、加圧の前にポンプチャンバ内への燃料の流れを制御するための手段である入口バルブのバルブシートが、より容易に機械加工され得ることを、プランジャのための２つの部品の性質は意味する点において特に有利である。このことは、入口バルブシートが凹部を通じてアクセス可能である一方で、既知の燃料ポンプアセンブリにおいては、入口バルブシートが、長い長さおよび限定された直径を必要とするプランジャボアを通じてのみアクセス可能であることによるものである。

本発明の一実施形態においては、第２ハウジング部の少なくとも３分の２の長さは、凹部から延びている。

本発明の別の実施形態においては、第２ハウジング部の少なくとも４分の３の長さは、凹部から延びている。

燃料ポンプアセンブリは、ポンプチャンバ内のプランジャの端面の上に垂直に配置された入口バルブを含み得る。入口バルブは、加圧の前にポンプチャンバ内の燃料の供給を制御するように動作可能とし得る。入口バルブは、ポンプチャンバへの入口ポートに形成された入口バルブシートと協働可能とし得る。

本発明の利点の１つは、入口バルブシートが、アセンブリのハウジングの二部品構造のために、非常に容易に機械加工されることである。

一般的に、入口バルブシートは、第１ハウジング部内に形成され得る。

燃料ポンプアセンブリは、第１ハウジング部内に配置されて、ポンプチャンバから接線方向に延びた出口バルブを含み得る。入口バルブは、ポンプチャンバからの加圧された燃料の供給を制御するように動作可能とし得る。

第２ハウジング部は、スリーブを含み得る。スリーブは、プランジャボアの上部を形成し得る。

スリーブは、第２ハウジング部に固定され得る。

スリーブは、第１ハウジング部内の凹部と共に、燃料のための間隙を形成し得る。燃料のための間隙は、スリーブの外側の周りに燃料が流れることを可能にし得る。

第２ハウジング部内のプランジャボアには、プランジャボア内に漏れた燃料を収集するための環状凹部が設けられている。この環状凹部および漏れた燃料の収集は、燃料損失を制御している。

燃料ポンプアセンブリは、プランジャの戻り行程を達成するためのプランジャ戻りばね含み得る。プランジャの戻り行程の際に、プランジャはポンプチャンバから退避され、燃料がポンプチャンバ内に引き込まれることを可能にする。

プランジャ戻りばねは、凹部から延びた、より大きい比率の第２ハウジング部を受容している。

本発明は、添付の図を参照するとともに例示のみによりここに記載されている。

すでに記載された、先行技術による既知の燃料ポンプアセンブリの断面を示した図である。 本発明の実施形態の燃料ポンプアセンブリの断面を示した図である。

本願の以下の記載における例えば上、下、より高い、より低い、左、右、垂直、および水平との参照は、限定されることを意図するものではなく、単に図示された向きに関連して使用されていることが理解されるだろう。

図２を参照すると、本発明に実施形態の燃料ポンプアセンブリ３０はポンププランジャ３２を含み、このプランジャは、エンジン駆動シャフト（図示略）に装着されたカムの影響下にある中間駆動手段（図示略）を用いて駆動される。カムはポンププランジャ３２と協働して、プランジャ３２をプランジャボア３４内で往復移動させる。一般的に、中間駆動手段は、プランジャ３２に連結されたタペットを含んでいる。カムが駆動シャフトと共に回転した場合、タペットはカムとの協働を通じて駆動され、プランジャ３２はプランジャボア３４内で移動させられて、プランジャボア３４の端部に形成されたポンプチャンバ３６内の燃料を加圧する。

ポンプチャンバ３６は、ポンプアセンブリの第１の上側ハウジング部４０内に設けられた凹部内に形成されている。第１ハウジング部４０は、比較的平坦なディスク形状に形成されたハウジングであり、比較的大きい幅寸法を有し、凹部は中央に配置されている。凹部は段付き形状であり、ポンプチャンバ３６を形成した比較的小さい直径の上側領域３８ａと、比較的大きい直径の下側領域３８ｂと、を形成している。比較的大きい幅寸法は、第１ハウジング部４０の材料の適切な体積が存在することを確実にし、その内部においてポンプを出る高圧燃料のための供給通路４２を形成しており、それは後にさらに詳細に記載されている。

凹部３８ｂの下側領域は、自身の上端部に配置されたスリーブ４６を備えた細長いハウジング部の形状の第２の下側ハウジング部４４を受容している。細長いハウジング部４４にはボアが設けられ、このボアはプランジャのためのプランジャボア３４の長さの大部分を形成し、プランジャボア３４の上端部を形成したスリーブ４６を備えている。細長いハウジング部４４の外径は段付きであり、これにより第１ハウジング部４０の凹部３８ａ、３８ｂの段付き径に適合している。細長いハウジング部４４は、ろう付けもしくは溶接等の任意の適切な手段により第１ハウジング部４０に結合されているか、または締りばめにより結合され得る。

細長いハウジング部４４は第１ハウジング部４０と比較して比較的長い長さであり、凹部３８ｂから突出した細長いハウジング部４４の比率は、凹部内に受け入れられている部分よりも大きい。図２に示された例においては、細長いハウジング部４４の約３分の２の長さが凹部３８ａ、３８ｂの下に延びており、細長いハウジング部の約３分の１は凹部３８ａ、３８ｂ内に存在している。結果として、プランジャボア３４の比率は、第１ハウジング部４０内に実際に形成された部分よりも第１ハウジング部４０の外側に形成された部分のほうが大きい。駆動手段が一般的に潤滑用エンジンオイル内に浸漬されるので、ポンプチャンバ３６が噴射可能な燃料により満たされた場合、異なった流体間の相互汚染を減少させる補助をするので、プランジャボア３４の長い長さは有利である。潤滑油が噴射可能な燃料を汚染し得ることが、特に懸念される。流体間の相互汚染の危険性をさらに減少するために、細長いハウジング部内のプランジャボア３４には環帯（図示略）が設けられ、（プランジャシール長さとして形成された）プランジャボア３４から漏れ落ちた燃料を収集する。環帯に収集された過剰な燃料は、燃料を低圧排出部へ搬送する穴（図示略）を通じて環帯から排出され得る。

ポンプチャンバ３６は、プランジャボア３４の端部（図の上端部）に設けられ、入口バルブ５０の制御の下に入口ポート４８を通じて比較的低圧で燃料を供給される。入口ポート４８は、プランジャ３２の上端面の上の中央に垂直に配置されている。入口バルブのためのシート（符号略）は、ポート４８内に形成されている。入口バルブ５０は、第１ハウジング部４０内に設けられた入口バルブ通路５４内に配置され、入口バルブ通路５４は入口穴５６と連通している。入口穴５６は所定の角度において入口バルブ通路５４と交わっており、比較的低圧の燃料供給部（図示略）からの燃料を受容する。入口ポート４８の近傍の、入口バルブ通路５４とポンプチャンバ３６との間の交差領域において、入口バルブシートの良好な面仕上げを達成することが重要である。

ポンプチャンバ３６には出口ポート５８も設けられ、そこを通じて加圧された燃料は、出口バルブ６０の制御の下で、第１ハウジング部４０内に形成された供給通路４２へと、および燃料噴射システムの下流部品へと前方へ供給される。供給通路４２はプランジャ３２へと接線方向に延び、その側壁を通じてポンプチャンバ３６と連通している。出口バルブ６０はボールバルブの形式であり、供給通路４２内に配置され、出口バルブばね６２を用いて閉位置へと付勢されており、閉位置において、バルブは出口バルブシート（符号略）に接触して位置し、且つ閉位置において、ポンプチャンバ３６と供給通路４２との間の連通は閉鎖されている。出口ポート５８の近傍の、供給通路４２とポンプチャンバ３６との間の領域において、交差部の応力を最小化するように良好な面仕上げを達成することが重要である。

入口バルブ５０は、入口バルブばね６４を用いて閉位置に向かって付勢されており、閉位置において、燃料はポンプチャンバ３６内に流れることが不可能である。入口バルブ５０は、アクチュエータ（図示略）を用いて、ばね６４の力に対抗して入口バルブシートから離れるように移動可能である。アクチュエータは従来型の電磁アクチュエータであってもよく、電磁力の下で移動可能な、入口バルブ５０に連結された電機子を含んでいてもよい。

使用において、プランジャ３２は、圧送行程および戻り行程を含んだ圧送サイクルを実行する。圧送行程の際、プランジャ３２はプランジャボア３４内を内向きに駆動され、ポンプチャンバ３６の容積は減少されて、ポンプチャンバ３６内の燃料は加圧される。プランジャ３２の戻り行程の際に、プランジャ３２はボア３４から後退し、ポンプチャンバ３６の容積が増大して、比較的低圧の燃料が、開いた入口バルブ５０を通じて引き込まれる。プランジャ戻り行程は、細長いハウジング部４４が通じて延びたプランジャ戻りばね７０を用いて達成されている。ばね７０の下端部は、中央開口部を備えたシルクハット形状部７２の形状のリテーナに取り付けられており、その開口部を通じてプランジャ３２の下端部は突出している。プランジャ３２は、プランジャ３２に圧入されたカラー７４を担持している。カラー７４は、リテーナ７２の開口部を通過することが不可能な、且つプランジャがばね７０の下端部に間接的に固定されるサイズとされている。

細長いハウジング部４４の上端部のスリーブ４６は、細長いハウジング部４４の主本体と一体に形成されており、ハウジング部４４の恒久的な部分を形成し、且つプランジャボア３４の上部を形成している。スリーブ４６は凹部３８ａの上側領域内に配置され、その外径は、凹部３８ａの内壁と共に外側環状間隙を形成するように選択されている。外側環状間隙は、図の寸法の範囲内では不可視であるが、そのポンプチャンバ３６との連通のために高圧燃料を受容し、ポンプチャンバ３６内の燃料が、スリーブ４６の周りを流れ、且つ外側環状間隙と連通した出口ポート５８を通じてポンプチャンバ３６を出ていくことを可能にすることを確実にすることが必要である。

スリーブ４６の内径は、プランジャ３２と共に内側環状間隙を形成するように選択されている。ポンプチャンバ３６内の燃料は内側環状間隙を満たすことも可能であり、これはスリーブ４６に径方向外向きの力を加え、この力は外側環状間隙内の燃料による径方向内向きの力にほぼ等しい。凹部３８ａの上端部にいくらかの膨張が生じるが、スリーブ４６の形成は膨張効果を減少させている。この膨張効果は、図１の先行技術のデザインにおいてはプランジャボア３４を通じた漏れを生じさせるが、本発明においては、ハウジングは２つの部品４０、４４から形成されて、所定の位置にスリーブを備えており、膨張の衝撃を減少させることが可能であり、これにより、より高い圧力レベルが過度の損失なく達成可能である。

ハウジングを２つの部品（第１ハウジング部４０および細長いハウジング部４４）から形成することのさらなる利点は、入口ポート４８の領域内の入口バルブシートへのアクセスが、より直線的になることである。それに加えて、出口バルブ５８へのアクセスおよび凹部３８ａ、３８ｂへの遷移が改善されている。この改善されたアクセスは、電解加工（ＥＣＭ）技術、およびショットピーニングのような有利な技術が、シート形成のために使用されて、シート接触を改善することを可能にしている。

使用において、プランジャ３２は、カムが回転してタペットを駆動した場合に駆動され、プランジャ３２は、圧送サイクルを通じてプランジャボア３４の内部を往復させられる。プランジャ３２の戻り行程の際に、プランジャ３２は戻りばね７０の影響下でプランジャボア３４から引かれ、入口バルブ５０は開くように作動されて、比較的低圧の燃料がポンプチャンバ３６内に流れることを可能にする。圧送サイクルのこの段階の間に、ポンプチャンバ３６内の燃料圧力が比較的低圧であるので、出口バルブ６０は出口バルブばね６２の影響下で閉じている。

引き続きのプランジャ行程において、入口バルブ５０は入口バルブばね６４の力により閉じられ、カムのノーズを乗り越えた場合に、プランジャ３２はプランジャボア３４内を内向きに駆動される。ポンプチャンバ３６の容積が減少した場合、ポンプチャンバ３６内の燃料圧力による力が、出口バルブばね６２による力を克服して、出口バルブ６０がそのシートから離れるように持ち上げられるまで、ポンプチャンバ３６内の燃料の圧力は上昇する。そのとき、ポンプチャンバ３６内の加圧された燃料は、開いた出口バルブ６０を通過し、供給通路４２を通じて燃料噴射システムの下流の部品へと流れることが可能である。

ポンプチャンバ３６内の高圧燃料の膨張効果は、細長いハウジング部４０の上端部のスリーブ４６の存在により軽減され、プランジャボア３４を通じた燃料の漏れ損失を含むことなく、燃料をより高いレベルへと加圧することを可能にしている。このことは、燃料と、駆動部品の潤滑に使用されるエンジン潤滑オイルと、の相互連通の危険性を減少咲いている。

本発明が、添付の請求項の範囲から逸脱することなく、ここに記載された形態とは異なった多くの形態をとるために改良され得ることは、当業者により理解されるだろう。

１０ ・・・既知の燃料ポンプアセンブリ
１２ ・・・ポンププランジャ
１４ ・・・ボア
１６ ・・・ポンプチャンバ
１８ ・・・ポンプヘッド
２０ ・・・入口バルブ
２２ ・・・入口バルブシート
３０ ・・・燃料ポンプアセンブリ
３２ ・・・ポンププランジャ
３４ ・・・プランジャボア
３６ ・・・ポンプチャンバ
３８ａ ・・・上側領域
３８ｂ ・・・下側領域
４０ ・・・第１ハウジング部
４２ ・・・供給通路
４４ ・・・第２ハウジング部
４６ ・・・スリーブ
４８ ・・・入口ポート
５０ ・・・入口バルブ
５４ ・・・入口バルブ通路
５６ ・・・入口穴
５８ ・・・出口ポート
６０ ・・・出口バルブ
６２ ・・・出口バルブばね
６４ ・・・入口バルブばね
７０ ・・・プランジャ戻りばね
７２ ・・・リテーナ
７４ ・・・カラー

Claims (8)

1. 内燃機関のための燃料ポンプアセンブリであって、該燃料ポンプアセンブリは、
   燃料のためのポンプチャンバ（３６）と、
   駆動手段を用いて駆動されて、これにより前記ポンプチャンバ（３６）内の燃料を加圧するプランジャ（３２）と、
   凹部（３８ａ、３８ｂ）が設けられ、該凹部の上側領域には前記ポンプチャンバ（３６）を形成し、且つ前記凹部の下側領域には細長い第２ハウジング部（４４）を受容した第１ハウジング部（４０）であって、前記細長い第２ハウジング部（４４）は、前記プランジャ（３２）を受容するためのプランジャボア（３４）の少なくとも一部を形成した、第１ハウジング部（４０）と、を含み、
   前記細長い第２ハウジング部（４４）は前記凹部（３８ａ、３８ｂ）から突出して、これにより前記凹部（３８ａ、３８ｂ）から延びた前記第２ハウジング部（４４）は、前記凹部（３８ａ、３８ｂ）内に受容された第２ハウジング部よりも大きい比率であり、
   前記燃料ポンプアセンブリは入口バルブ（５０）を含み、該入口バルブは、前記ポンプチャンバ（３６）内の前記プランジャ（３２）の端面上に垂直に配置され、加圧の前に前記ポンプチャンバ（３６）内への燃料の供給を制御するように動作可能であり、前記入口バルブ（５０）は、前記ポンプチャンバ（３６）への入口ポート（４８）に形成された入口バルブシートと協働することが可能であり、
   前記細長い第２ハウジング部（４４）は、前記プランジャボア（３４）の上部を形成したスリーブ（４６）を含んでおり、
   前記スリーブ（４６）は、前記細長い第２ハウジング部（４４）に固定されており、
   前記スリーブ（４６）は、前記第１ハウジング部（４０）内の凹部（３８ａ）と共に、前記スリーブ（４６）の外側の周りに燃料が流れることを可能にした、燃料のための間隙を形成している、燃料ポンプアセンブリ。
2. 前記細長い第２ハウジング部（４４）の少なくとも３分の２の長さは、前記凹部（３８ａ、３８ｂ）から延びている、請求項１に記載の燃料ポンプアセンブリ。
3. 前記細長い第２ハウジング部（４４）の少なくとも４分の３の長さは、前記凹部（３８ａ、３８ｂ）から延びている、請求項２に記載の燃料ポンプアセンブリ。
4. 前記入口バルブシートは、前記第１ハウジング部（４０）内に形成されている、請求項１に記載の燃料ポンプアセンブリ。
5. 前記第１ハウジング部（４０）内に配置されて、前記ポンプチャンバ（３６）から接線方向に延び、前記ポンプチャンバ（３６）からの加圧された燃料の供給を制御するように動作可能な出口バルブ（６０）を含んでいる、請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の燃料ポンプアセンブリ。
6. 前記細長い第２ハウジング部（４４）内のプランジャボア（３４）には環状凹部が設けられ、前記プランジャボア（３４）内に漏れた燃料を収集している、請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の燃料ポンプアセンブリ。
7. 前記プランジャ（３２）が前記ポンプチャンバ（３６）から退避される際に、燃料が前記ポンプチャンバ（３６）内に引き込まれることを可能にする、前記プランジャ（３２）の戻り行程を達成するためのプランジャ戻りばね（７０）を含んでいる、請求項１から請求項６のいずれか一項に記載の燃料ポンプアセンブリ。
8. 前記プランジャ戻りばね（７０）は、前記凹部（３８ａ、３８ｂ）から延びた前記細長い第２ハウジング部（４４）のより大きい比率を受容している、請求項７に記載の燃料ポンプアセンブリ。

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