JPH04191461A - ガソリン加圧ポンプ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明はガソリン加圧ポンプに関する。

〔従来の技術〕

ハウジング内に配置されたダイアフラムの全周縁部をハ
ウジング内壁面上に密封的に固着させ、ダイアフラムお
よびハウジング内壁面により燃料加圧室を形成し、ダイ
アフラムに関して燃料加圧室と反対側に位置するハウジ
ング部分内にロッカーアームを揺動自在に枢支せしめ、
このロッカーアームの一端をダイアフラムに固定された
プルロッ１に連結すると共にロッカーアームの他端をポ
ンプ駆動用カムと係合せしめ、ポンプ駆動用カムの回転
に応じてロッカーアームが揺動することによりダイアフ
ラムを搏動せしめて、燃料加圧室内に供給された燃料を
ダイアフラムにより加圧するようにした燃料加圧ポンプ
が公知である（実開昭５９−１４１１５５号公報参照）
。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかしながら上述のダイアフラム式燃料加圧ポンプでは
ダイアフラムの搏動のストローク量を太き（とれないた
めに、燃料加圧室内に供給された燃料を高圧まで加圧す
ることが困難であり、またポンプ作用の１サイクル当り
の燃料吐出量を大きくすることも困難であるという問題
がある。このようなダイアフラム式燃料加圧ポンプにお
いて燃料の吐出圧を高めたり燃料の吐出量を大きくする
ためにはダイアフラムの直径寸法を非常に大きくしなけ
ればならず、その結果、燃料加圧ポンプ全体の寸法が大
きくなってしまうと共に、ダイアフラムを駆動するため
の駆動仕事が増大するので燃料加圧ポンプの駆動効率が
低下してしまい、さらにはダイアフラムを良好に駆動で
きない場合さえもありうる。

一方、シリンダ内において往復駆動せしめられるピスト
ンを具備し、ピストン頂面とピストン頂面に対向するシ
リンダ内端面間に燃料加圧室を形成し、燃料加圧室内に
供給された燃料をピストンにより加圧するようにした所
謂プランジャ式の燃料加圧ポンプの場合には、ピストン
のストローク量を容易に大きくとることができるので、
低駆動力で燃料を高圧まで加圧することができると共に
燃料吐出量も大きい小型の燃料加圧ポンプを形成するこ
とができる。しかしながら、このようなプランジャ式の
燃料加圧ポンプをガソリン加圧ポンプに通用しようとす
ると次のような問題を生ずる。

即ち、プランジャ式の燃料加圧ポンプではシリンダ内に
おいてピストンを滑らかに往復動させるためにピスト、
ン外周面とシリンダ内周壁面間に潤滑油膜を形成するこ
とが必要である。ところがガソリンの粘度は低いので、
燃料加圧室内に供給されたガソリンがピストン外周面と
シリンダ内周壁面−間に形成された潤滑油膜内に混入し
、これによって潤滑油がガソリンにより稀釈されて潤滑
油の粘度が過度に低下し、その結果上述の潤滑油膜が消
失してしまう。その結果ピストン外周面とシリンダ内周
壁面とが焼き付いてしまうという問題を生ずる。更に、
ガソリン加圧ポンプ内で加圧されたガソリンが何らかの
原因で過度に高温を呈する場合には、ガソリン加圧ポン
プから吐出されたガソリンがガソリン噴射弁へと進むに
つれて機関本体等の熱を受けて更に昇温セしめられ、そ
の結果ガソリン噴射弁内等においてガソリンが気化して
気泡が発生し、斯くしてガソリン噴射量の制御が正確に
行えなくなるという問題を生ずる。

〔課題を解決するための手段〕

上記問題点を解決するために本発明によればシリンダ内
において往復駆動せしめられるピストンを具備し、シリ
ンダ内にピストン頂面からピストン頂面に対向するシリ
ンダ内端面までシリンダ内周壁面に沿って延びる伸縮自
在な筒状のシール部材を配置してシール部材の一端をピ
ストン頂面上に密封的に固着させると共にシール部材の
他端をシリンダ内端面上に密封的に固着させ、シール部
材外周壁面とシリンダ内周壁面間の全体を潤滑油で満た
し、シール部材内に供給されたガソリンをピストンによ
り加圧するようにしている。

〔作　用〕

シール部材内に供給されたガソリンはシール部材の外部
に漏洩することがない。従って、ピストン外周面とシリ
ンダ内周壁面間に形成された潤滑油膜やシール部材外周
壁面とシリンダ内周壁面間の全体に満たされた潤滑油に
対してガソリンが混入することが防止される。また、シ
ール部材外周壁面とシリンダ内周壁面間の全体が潤滑油
で満たされているので、ピストンの往復動に応したシー
ル部材の伸縮作動が良好に潤滑せしめられる。また、シ
ール部材内のガソリンが高温のときには、ガソリンがシ
ール部材を介して潤滑油によって冷却せしめられる。

〔実施例〕

第６図は本発明によるガソリン加圧ポンプ２を適用した
４気筒内燃機関用ガソリン噴射装置を示す。

第６図を参照すると、８０はガソリンタンク、８１はガ
ソリン供給ポンプ、８２はガソリン分配管、８３は各気
筒用のガソリン噴射弁、８４は圧力調整弁を夫々示す。

ガソリン供給ポンプ８１は量産型の電動式ポンプである
。ガソリンタンク８０から導管８６を介してガソリン供
給ポンプ８１内に供給されたガソリンは、ガソリン供給
ポンプ８１によって予め定められた圧力ＰＩ、例えば２
．５気圧に昇圧され、圧力Ｐ、に昇圧されたガソリンが
ガソリン供給管８７を介してガソリン加圧ポンプ２の吸
入側に供給される。このときガソリン加圧ポンプ２内に
吸入されなかった余分なガソリンはガソリン返戻管８８
を介してガソリンタンク８０内に返戻される。ガソリン
加圧ポンプ２内に吸入されたガソリンはガソリン加圧ポ
ンプ２によって更に昇圧され、この更に昇圧されたガソ
リンがガソリン吐出管８９およびガソリン分配管８２を
介して各ガソリン噴射弁８３内に圧送される。ガソリン
分配管８２の後端には圧力調整弁８４が配置される。ガ
ソリン分配管Ｓ２内のガソリンの圧力が予め定められた
一定圧Ｐ　３　、例えば１００気圧を越えると圧力調整
弁８４が開弁して余分なガソリンがガソリン返戻管８８
を介してガソリンタンク８０内に返戻される。従って、
圧力調整弁８４はガソリン分配管８２内およびガソリン
吐出管８９内のガソリン圧を予め定められた一定圧Ｐ３
に維持する役目を果たす、　　　　　　　− 次に第１図から第５図を参照してガソリン加圧ポンプ２
の実施例について説明する・０本実施例ではガソリン加
圧ポンプ２は二つのポンプ１から構成されている。

第１図から第４図を参照すると、３はハウジング、４は
ポルト５によってハウジング３上に固定された上方カバ
ー、７はボルト８によってハウジング３上に固定された
側方カバーを夫々示す、ハウジング３にはガソリン加圧
ポンプ２を例えば内燃機関本体に取付けるためのフラン
ジ部１０が形成されている。このフランジ部１０には図
示しない取付は用ボルトが貫通する２個の取付穴１１が
形成されている。

各ポンプ１はハウジング３内に形成された円筒状をなす
シリンダ１５を具備し、各シリンダ１５内にはピストン
１７が往復動可能に挿入される。ピストン１７にはピス
トンピン１８が固定され、このピストンピン１８上には
ピストンピン１８に対して回転自在にローラ１９が取付
けられる。各ピストン１７はカム軸２１上に形成された
カム２２ａおよびカム２２ｂによって夫々ローラ１９を
介して駆動され、カム軸２１の回転につれてピストン１
７がシリンダ１５内において往復動せしめられる。なお
りム軸２１はハウジング３内に取付けられた一対の軸受
２４　、２５内に回転自在に支承されている。ハウジン
グ３の外部に突出したカム軸２１部分上にはプーリ２７
が固定され、このブーＩＪ２７は図示しないベルトを介
して例えば内燃機関本体のクランクシャフト上に取付け
られた駆動プーリに連結される。プーリ２７をこのよう
に連結することにより、ピストン１７を内燃機関行程に
同期させて往復駆動せしめることもできる。また、一対
のカム２２ａおよび２２ｂは互いに位相が１８０°異な
った同一形状をなし、従って一対のピストン１７の往復
動により一対のポンプ１から交互にガソリンが吐出され
るように構成されている。

なお、第１図において左側のポンプ１はピストン１７が
上死点にある状態を示しており、右側のポンプ１はピス
トン１７が下死点にある状態を示している。本実施例に
おけるカム２２ａおよび２２ｂのリフト置は０．９閣で
ある。また上述のようにピストン１７が、ピストンピン
１８に対して回転自在に取付けられたローラ１９を介し
てカム２２ａまたはカム２２ｂによって駆動せしめられ
るので、カム２２ａまたはカム２２ｂとローラ１９間に
作用する摩擦力が低減せしめられる。

また、第１図に示されるように各シリンダ１５内にはピ
ストン１７の上方にベローズ組体３０が配置される。こ
のベローズ組体３０は、ピストン１７頂面と係合する下
板３１と、シリンダ１５の上方の内端面を画定する上板
３２と、下板３１頂面から上板３２底面までシリンダ１
５内周壁面に沿って延びる伸縮自在な筒状のベローズ３
３と、下板３１頂面から上板３２底面までベローズ３３
内周壁面に沿って延びるピストン１７押圧用の圧縮ばね
３４とを具備する。ベローズ３３は綱などの金属からな
り、ベローズ３３の一端は下板３１頂面上に密封的に溶
接され、一方ベローズ３３の他端は上板３２底面上に密
封的に溶接される。従って、ベローズ３３内周壁面と下
板３１頂面と上板３２底面とにより、ベローズ３３外部
に対して密封されたガソリン加圧室３５が形成される。

なお本実施例においてベローズ３３が、特許請求の範囲
に記載した「シール部材」に対応している。また、上板
３２と上方カバー４間には位置決め用ピン３７が嵌入せ
しめられ、この位置決め用ピン３７によってベローズ組
体３０がシリンダ１５軸線に関して円周方向の予め定め
られた位置に位置決めされる。更に、下板３１底面上に
は第１図および第５図に示すようにほぼ矩形をなす凸部
３１ａが形成されており、この凸部３１ａがピストン１
７頂面上に形成され且つ凸部３１ａと相補的な形状をな
す凹部１７ａ内に嵌合せしめられる。これによりピスト
ン１７がベローズ組体３０に対してシリンダ１５軸線回
りに回転しないように連結される。即ち、位置決め用ピ
ン３７、下板３１底面上に形成された凸部３１ａ、およ
びピストン１７頂面上に形成された凹部１７ａによって
、ローラ１９の軸線が第１図に示されるようにカム軸２
１の軸線に対して平行に維持されるようにピストン１７
の円周方向の位置決めがなされる。また、シリンダ１５
内周壁面とベローズ３３との間隙が、ベローズ３３が半
径方向外方に撓んだときにシリンダ１５内周壁面がベロ
ーズ３３と接触してベローズ３３の撓み作用を阻止しう
る間隙に設定されると共に、圧縮ばね３４とベローズ３
３との間隙が、ベローズ３３が半径方向内方に撓んだと
きに圧縮ばね３４がへローズ３３と接触してベローズ３
３の撓み作用を阻止しうる間隙に設定されている。従っ
て、ベローズ３３がピストン１７の往復動につれて滑ら
かかつ確実に伸縮せしめられる。

またガソリン加圧ポンプ２内には第１図に示されるよう
に潤滑油４０が密封される。第１図および第４回を参照
すると、４１は潤滑油補充口、４２はレベルゲージ、４
３は潤滑油溜め、４４　、４５は潤滑油通路、４６は潤
滑油４０を交換するときに用いられるドレーンを夫々示
す。潤滑油４０は油面４８の高さが第１図に示されるよ
うにシリンダ１５の上方内端面よりも高い位置にくるよ
うに潤滑油補充口４１から供給される。従って油面４８
より下方に位置するガソリン加圧ポンプ２の駆動部がほ
ぼ全部潤滑油４０に浸される。即ち、カム軸２１周り、
ピストン１７外周面とシリンダ１５内周壁面間、ベロー
ズ３３外周壁面とシリンダ１５内周壁面間などが潤滑油
４０によって潤滑せしめられる。なお、潤滑油通路４４
　、４５がシリンダ１５の上部に連通しているので、ガ
ソリン加圧ポンプ２内に潤滑油４０を供給する時にガソ
リン加圧ポンプ２内の空気、特にベローズ３３外周壁面
とシリンダ１５内周壁面間の空気が良好に抜ける。

その結果、ベローズ３３外周壁面とシリンダ１５内周壁
面間のほぼ全体が潤滑油４０で満たされる。斯くして、
カム軸２１が回転するにつれて各ポンプ１のピストン１
７が円滑に往復動セしめられると共にベローズ３３が円
滑に伸縮せしめられる。なお潤滑油４０が漏洩しないよ
うに潤滑油シール用の０リング５０、シール５１、およ
びシール５２　、５３が設けられている。

次に第１図から第３図を参照して、本実施例におけるガ
ンリンの流れについて説明する。

上述のようにガソリン供給ポンプ８１（第６図参照）に
よって予め定められた一定圧Ｐ＋（例えば２．５気圧）
に加圧されたガソリンがガソリン供給管８７およびガソ
リン吸入コネクタ５６を介してガソリン加圧ポンプ２内
に吸入される。ガソリン吸入コネクタ５６はガソリン吸
入通路５７に連結され、このガソリン吸入通路５７は第
３図に示されるように途中で二つに分岐され、二つに分
岐された各ガソリン吸入通路５７が逆止弁５Ｂを介して
各ポンプ１のガソリン加圧室３５に連結される。逆止弁
５８は、弁体５９と、弁座６０と、弁体５９を常時弁座
６０に向けて付勢する圧縮ばね６１とを具備する。ガソ
リン加圧室３５内の圧力Ｐ２がガソリン吸入通路５７内
の圧力Ｐ１よりも高いときには逆止弁５８が閉弁してい
る。

一方、圧力Ｐ２が圧力Ｐ１よりも低くなると弁体５９が
圧縮ばね６１のばね力に抗して弁座６０から離脱するよ
うに移動して逆止弁５８が開弁し、その結果ガソリン吸
入通路５７内のガソリンがガソリン加圧室３５内に流入
する。また、各ガソリン加圧室３５は逆止弁６３を介し
てガソリン吐出通路６４に連結され、これらのガソリン
吐出通路６４は第１図に示されるように互いに連結され
、１本に連結されたガソリン吐出通路６４がガソリン吐
出コネクタ６５に接続される。ガソリン吐出コネクタ６
５から吐出されたガソリンは第６図に示されるようにガ
ソリン吐出管８９を介してガソリン分配管８２内に圧送
され゛る。なお上述のようにガソリン分配管８２の後端
に配置された圧力調整弁８４によって、ガソリン分配管
８２内、ガソリン吐出管８９内およびガソリン吐出通路
６４内のガソリン圧が予め定められた一定圧Ｐ３（例え
ば１００気圧）に維持されている。逆止弁６３は、弁体
６７と、弁座６８と、弁体６７を常時弁座６８に向けて
付勢する圧縮ばね６９とを具備する。ガソリン加圧室３
５内の圧力Ｐ２がガソリン吐出通路６４内の圧力Ｐ３よ
りも低いときには逆止弁６３が閉弁している。−方、圧
力Ｐ２が圧力Ｐ３よりも高くなると弁体６７が圧縮ばね
６９のばね力に抗して弁座６８から離脱するように移動
して逆止弁６３が開弁し、その結果ガソリン加圧室３５
内のガソリンがガソリン吐出通路６４内に吐出せしめら
れる。なお第１図に示されるようにガソリンシール用の
Ｏリング７１が設けられている。

上述のようにガソリン加圧ポンプ２内のガソリンが潤滑
油４０に対して完全に密封されており、ガソリンが潤滑
油４０に混入することがない。従って、潤滑油４０がガ
ソリンによって稀釈されて駆動部における潤滑油膜が消
失することがない。斯くしてカム２２ａおよび２２ｂの
滑らかな回転と、ピストン１７の滑らかな往復動と、ベ
ローズ３３の滑らかな伸縮運動とが確保される。

次に本実施例におけるポンプ作用について説明する。ピ
ストン１７が下降してガソリン加圧室３５内の圧力Ｐ２
がガソリン吸入通路５７内の圧力Ｐ、（２，５気圧）よ
りも低くなると逆止弁５８が開弁して、ガソリン吸入通
路５７内のガソリンがガソリン加圧室３５内に流入する
。なお、圧縮ばね３４によって下板３１がピストン１７
に押圧されると共にローラ１９がカム２２ａまたはカム
２２ｂに押圧されているので、ピストン１７の下降時に
おいても下板３１底面がピストン１７頂面から離れるこ
とが防止されると共にローラ１９がカム２２ａまたはカ
ム２２ｂから離れることが防止される。次いでピストン
１７が下死点を過ぎて上昇してくるとガソリン加圧室３
５内のガソリンが圧縮され、その結果ガソリン加圧室３
５内の圧力Ｐ２がガソリン吸入通路５７内の圧力Ｐ＋よ
りも高くなると逆止弁５８が再び閉弁される。次いでピ
ストン１７が更に上昇するにつれてガソリン加圧室３５
内のガソリンが圧縮され、圧力Ｐ２がガソリン吐出通路
６４内の圧力Ｐ３（１００気圧）よりも高くなると逆止
弁６３が開弁して、ガソリン加圧室３５内のガソリンが
ガソリン吐出通路６４内に吐出せしめられる。

ところでガソリンは大気圧から１００気圧（Ｐ３）に加
圧されると約１．５％縮む。本実施例の場合には上述の
ようにピストン１７のストローク量が０．９　ｍｎであ
るが、ピストン１７が下死点から約０．６ｍ上昇したと
きにガソリン加圧室３５内のガソリン圧Ｐ２が１００気
圧に達する。従って、ピストン１７が下死点から約０．
６　ｗｒ上昇するまでの期間にはガソリン加圧室３５内
のガソリンは単に圧縮され、次いでピストン１７が上死
点まで上昇する期間においてガソリンがガソリン吐出通
路６４内に吐出される。次いで、ピストン１７が上死点
を過ぎて下降し始めると逆止弁６３が再び閉弁される。

なお、上述のようにカム２２ａおよびカム２２ｂは互い
に位相が１８０°異なるように配置されているので、二
つのポンプ１から交互にガソリンが吐出される。従って
、ガソリン吐出コネクタ６５を介してガ；ノリンがより
連続的に吐出されるようになっている。

次に、ガソリン加圧室３５内に供給されたガソリンが高
温のときにおける潤滑油４０によるガソリンの冷却作用
について説明する。

外気温が高く、機関高回転高負荷運転後に機関低回転低
負荷運転（第７図において破線で示す機関運転領域Ｈ）
に移行した場合にガソリンの温度が特に高温になりやす
い。即ち、まず機関高回転高負荷運転時において機関本
体の温度が高温になる。次いで機関低回転低負荷運転に
移行すると、ガソリン噴射弁８３から噴射されるガソリ
ンの噴射量が少くなる。一方ガソリン加圧ポンプ２から
は機関負荷に拘らずに１サイクル当り一定量のガソリン
が吐出される。従って機関低回転低負荷運転時には、ガ
ソリン加圧ポンプ２から吐出されたガソリンの多くの部
分がガソリン噴射弁８３から噴射されずに圧力調整弁８
４を介してガソリンタンク８゜内へ返戻される。即ち、
多くのガソリンがガソリンタンク８０からガソリン供給
ポンプ８１、ガソリン加圧ポンプ２、ガソリン分配管８
２、圧力調整弁８４を通って再びガソリンタンク８０内
へと循環されることとなる。このようにガソリンが循環
するときには、循環するガソリンが電動式のガソリン供
給ポンプ８１内でガソリン供給ポンプ８１から発生され
る熱を受け、更に、機関本体に近い位置に配置されたガ
ソリン分配管８２内等で機関本体からの熱を受け、その
結果ガソリンは循環している間に次第に昇温せしめられ
る。更に、ガソリン加圧ポンプ２内で圧縮仕事を受けた
ガソリンは温度が上昇すると共に圧力が上昇する。更に
、この圧縮仕事を受けたガソリンが圧力調整弁８４で急
激に開放されるとガソリンが圧力のエネルギとしてもっ
ていたエネルギ分の逃げ場がなくなり、その結果これに
よってもガソリンの温度が上昇せしめられる。もし圧縮
仕事により与えられたガソリンのエネルギがすべてガソ
リンの温度上昇に変換されるとすれば、本実施例の場合
１回のガソリン加圧ポンプ２による昇圧および圧力調整
弁８４による開放によって約３０℃程度の温度上昇がガ
ソリンにもたらされる。また、このように循環中に加熱
されたガソリンがガソリン噴射弁８３内に入ると、ガソ
リンはガソリン噴射弁８３内で機関本体からの熱を受け
て更に加熱せしめられる。ガソリン噴射弁８３内に供給
されたガソリンが過度に高温になった場合には、ガソリ
ンがガソリン噴射弁８３内に配置された絞り部を通りガ
ソリンの圧力が成る程度低下したときにガソリンが気化
して気泡が発生し、その結果ガソリン噴射量の制御が正
確に行えなくなる。しかしながら本実施例では上述のよ
うにベローズ３３外周壁面とシリンダ１５内周壁面間の
ほぼ全体に潤滑油４０が満たされているので、循環する
ガソリンが高温になった場合、ガソリン加圧室３５内に
供給されたガソリンがベローズ３３を介して潤滑油４０
によって冷却せしめられる。このときベローズ３３はそ
の表面積が非常に大きいので、潤滑油４０によるガソリ
ンの冷却作用が大きい。斯くしてガソリンが過度に高温
になることが阻止されるので、ガソリン噴射弁８３内に
おいてガソリンが気化して気泡が発生することを阻止で
きる。

なお、上述の実施例ではガソリンを潤滑油４０に対して
密封せしめるシール部材としてベローズ３３を用いてい
るが、ベローズ３３の代りに任意の伸縮自在な筒状のシ
ール部材を用いることが可能である。

〔発明の効果〕

シール部材内に供給されたガソリンがシール部材の外部
に漏洩することがないので、ピストン外周面とシリンダ
内周壁面間に形成された潤滑油膜やシール部材外周壁面
とシリンダ内周壁面間の全体に満たされた潤滑油がガソ
リンによって稀釈されることが阻止される。従ってピス
トンの円滑な往復動とシール部材の円滑な伸縮運動とが
確保される。また、シール部材内に供給されたガソリン
が高温のときにはガソリンがシール部材を介して潤滑油
によって冷却せしめられ、斯くしてガソリンが気化して
気泡が発生することが阻止される。

【図面の簡単な説明】

第１図はガソリン加圧ポンプの断面正面図、第２図は第
１図の■−■線に沿ってみた一部断面図、第３図は第１
図の■−■線に沿ってみた一部断面図、第４図は第１図
の矢印■に沿ってみた側面図、第５図はベローズ組体の
底面図、第６図はガソリン加圧ポンプを適用した４気筒
内燃機関用ガソリン噴射装置の構成図、第７図はガソリ
ンが高温になる機関運転領域を示すための線図である。 １・・・ポンプ、　　　　　２・・・ガソリン加圧ポン
プ、１５・・・シリンダ、　　　　１７・・・ピストン
、３０・・・ベローズ組体、　３１・・・下板、３２・
・・上板、３３・・・ベローズ、３４・・・圧縮ばね、
　　　４０・・・潤滑油。 第２図 第３図 六ち４ｆ２１ ３５図 へ３６氏 弔　７　図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　シリンダ内において往復駆動せしめられるピストンを
   具備し、該シリンダ内に該ピストン頂面からピストン頂
   面に対向するシリンダ内端面までシリンダ内周壁面に沿
   って延びる伸縮自在な筒状のシール部材を配置して該シ
   ール部材の一端をピストン頂面上に密封的に固着させる
   と共に該シール部材の他端を該シリンダ内端面上に密封
   的に固着させ、シール部材外周壁面とシリンダ内周壁面
   間の全体を潤滑油で満たし、該シール部材内に供給され
   たガソリンを該ピストンにより加圧するようにしたガソ
   リン加圧ポンプ。