JPH06101650A - ダイヤフラムポンプ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 機関停止後の配管内燃料温度上昇により、燃
料噴射用ダイヤフラムポンプのベーパロックが発生する
ことを防止する。 【構成】 ダイヤフラムポンプ６のポンプ室１２上流側
の燃料蒸気が滞留しやすい部分とフュエルタンク１とを
接続するリターン通路３２を設け、このリターン通路３
２を電磁弁３１で開閉する。機関運転中と停止後は電磁
弁３１を閉弁し、系内の圧力を保持すると共に、機関始
動時には所定時間電磁弁３１を開放して、フィードポン
プ２からリターン通路３２を介してフュエルタンク１に
燃料油を還流させて停止中に発生した蒸気をフュエルタ
ンク１に排出する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、内燃機関の燃料噴射用
液圧式ダイヤフラムポンプに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より燃料を直接気筒内に噴射するこ
とにより燃焼状態を改善して燃費向上とエミッション低
減とを図った筒内燃料噴射式内燃機関が知られている。
これら筒内燃料噴射式内燃機関においては燃料を高圧で
（例えば５〜１０MPa ）筒内に噴射する必要があるた
め、燃料噴射ポンプも高圧を発生できるものを使用する
必要がある。

【０００３】筒内燃料噴射に使用する高圧燃料噴射ポン
プとしては、可撓性のダイヤフラムを隔てて圧力室とポ
ンプ室とを形成し、プランジャで加圧した作動流体を圧
力室側に圧送してダイヤフラムを介してポンプ室側の燃
料油を加圧する形式の液圧式ダイヤフラムポンプが使用
される。この液圧式ダイヤフラムポンプに関しては本願
出願人等による特願平４−９６６７２号に詳細に開示さ
れている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところが、ダイヤフラ
ム式ポンプにおいては、ポンプ吸入側配管等に燃料蒸気
が発生すると、燃料の昇圧ができなくなる、いわゆるベ
ーパロックを生じてしまう問題がある。特に運転後機関
が高温になっている状態で機関を停止したような場合に
は配管内に滞留した燃料油がエンジンルーム内の熱を受
けて高温になり配管内で気化して気泡を生じやすい。

【０００５】このように配管内に気泡が発生した状態で
は停止後短時間で機関を再起動しようとした場合ベーパ
ロックが生じ、燃料噴射が行えず機関始動不能になる場
合がある。この問題を解決するために、ダイヤフラムポ
ンプの吸入側燃料配管の蒸気が滞留しやすい高所と燃料
タンクとを常時連通する戻り配管を設け、常時或る程度
の量の燃料をタンクに循環させるように構成し、機関始
動時に、電動のフィードポンプを作動させて燃料を送り
滞留した燃料蒸気をタンクに戻すようにすることも考え
られる。

【０００６】しかし、燃料配管とタンクとを常時連通す
る戻り配管を設けた場合、機関運転中、エンジンルーム
で加熱されて高温になった燃料が燃料タンクに戻される
ことになりタンク内油温の上昇により燃料蒸気の排出が
増加する恐れがある。また、上記戻り配管を設けた場
合、機関停止後燃料配管内の圧力は急速にタンク内の圧
力まで低下してしまうため、機関停止後に却って燃料配
管内で燃料の気化が生じやすくなってしまう問題があ
る。

【０００７】本発明は上記問題を解決し、機関始動時の
ベーパロックを有効に防止する手段を提供することを目
的としている。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明によれば、内燃機
関の燃料噴射用液圧式ダイヤフラムポンプにおいて、ダ
イヤフラムポンプのポンプ室上流側と燃料タンクとを連
通するリターン通路と、該リターン通路を閉塞する制御
弁手段とを設け、機関始動時に所定時間前記制御弁手段
を開放して前記ポンプ室上部と燃料タンクとを連通させ
ることを特徴とするダイヤフラムポンプが提供される。

【０００９】また、本発明によれば、前記制御弁手段に
加え更に、機関運転中にはダイヤフラムポンプへの燃料
供給圧力を第一の所定圧力に保持すると共に、機関停止
後には燃料供給圧力を前記第一の所定圧力より高い第二
の所定圧力に保持する手段を設けたことを特徴とするダ
イヤフラムポンプが提供される。

【００１０】

【作用】機関始動時に所定時間制御弁手段を開放してポ
ンプ室上流側と燃料タンクとをリターン通路を通じて連
通させることにより、始動時にダイヤフラムポンプに送
られる燃料がリターン配管を通って燃料タンクに還流す
る。このため、燃料配管やポンプ室上部に滞留していた
燃料蒸気は燃料と共にタンクに戻され、燃料供給配管か
ら速やかに除去されてベーパロックが防止される。

【００１１】また、機関始動時以外は前記リターン通路
は制御弁手段により遮断されているため、機関運転中に
高温の燃料油がタンクに還流したり、機関停止後に燃料
供給配管内の圧力が急速に低下して蒸気が発生しやすく
なることがない。更に、上記制御弁手段に加え、機関運
転中にはダイヤフラムポンプへの燃料供給圧力を第一の
所定圧力に保持すると共に、機関停止後には燃料供給圧
力を前記第一の所定圧力より高い第二の所定圧力に保持
する手段を設ければ、機関停止後、燃料供給配管内の圧
力は機関運転時より高い圧力に保持されるので、機関停
止中に燃料供給配管中での燃料蒸気の発生が防止され
る。

【００１２】

【実施例】以下、添付図面を用いて本発明の実施例を説
明する。図１は本発明の第一の実施例を説明する図であ
る。図１において１はフュエルタンク、６は燃料噴射用
ダイヤフラムポンプ、１５はエンジン１６に取付けられ
た筒内噴射弁である。

【００１３】燃料油はフィードポンプ２により供給配管
２１を介してダイヤフラムポンプに供給される。供給配
管２１には燃料油中の異物除去のためのフュエルフィル
タ３と燃料供給圧力調整のためのプレッシャレギュレー
タ４とが設けられている。燃料供給圧力が所定値以上に
上昇した場合にはプレッシャレギュレータ４により戻り
配管２２を介して余剰燃料がフュエルタンク１に戻さ
れ、供給配管２１内の圧力（以下「一次圧」という）は
略一定に保たれる。

【００１４】ダイヤフラムポンプ６はハウジング内に可
撓性ダイヤフラム１１を隔てて形成された圧力室１０と
ポンプ室１２とを有しており、圧力室１０にはエンジン
からカム７を介して駆動されるプランジャ８の往復動作
に応じて作動油が流入、流出するようになっている。９
は、プランジャ８に作動油を供給する作動油流入ポート
である。

【００１５】また、ポンプ室１２側には供給配管２１か
らポンプ室１２への燃料供給口を開閉する調量弁１３が
設けられている。また、ポンプ室１２は高圧配管２３を
通じて筒内噴射弁１５に接続されている。１４は高圧配
管２３に設けられた逆止弁でありポンプ室１２内圧力が
所定値以上に上昇した場合に開弁し、ポンプ室１２から
筒内噴射弁１５側へ燃料吐出を生じさせる。調量弁１３
は、ソレノイド５により開閉駆動される。すなわち、ソ
レノイド５に通電すると調量弁１３が開弁し、供給配管
２１から燃料油がポンプ室１２に流入する。次いでカム
７によりプランジャ８が押し上げられ、作動油が圧力室
１０内に流入する。この状態でソレノイド５が除電さ
れ、調量弁１３が閉弁するとポンプ室１２内の燃料油が
ダイヤフラム１１を介して作動油により昇圧され、逆止
弁１４を通って筒内噴射弁１５への高圧配管２３に流入
する。なお、高圧配管２３内の圧力を検出して調量弁１
３の閉弁時期をフィードバック制御することにより燃料
噴射圧の制御が行われる。

【００１６】本実施例では、ダイヤフラムポンプ内の一
次圧が加わる部分で燃料蒸気が滞留し易い場所（図１で
は、ダイヤフラムポンプのソレノイド室上部）とフュエ
ルタンク１とを接続するリターン配管３２が設けられ、
リターン配管３２には電磁弁３１が配置されている。電
磁弁３１は、請求項１の制御弁手段に相当するものであ
り、機関運転中と機関停止中には閉弁され、リターン配
管３２を閉塞している。

【００１７】このため、機関停止後も燃料の一次圧が加
わる部分は電磁弁３１、プレッシャレギュレータ４、逆
止弁１４により閉鎖状態になり一次圧が保持されるので
燃料蒸気が発生し難くなる。一方、エンジン始動時には
電磁弁３１はエンジン始動信号の入力により予め定めら
れた時間だけ開弁する。フィードポンプ２に電動ポンプ
が使用されている場合には上記始動信号の入力によりフ
ィードポンプ２も作動するため、供給配管２１からダイ
ヤフラムポンプ６、電磁弁３１、リターン配管３２を通
りフュエルタンク１に還流する燃料油の流れが生じ、ダ
イヤフラムポンプ上部に滞留した燃料蒸気は燃料油と共
にフュエルタンク１に排出される。このため、所定時間
経過後電磁弁３１が閉弁した状態では燃料系統から蒸気
が完全に除去されるので始動時のベーパロックが生じな
い。

【００１８】なお、燃料蒸気の排出は極めて短時間で完
了するため、フィードポンプ２がエンジンクランク軸か
ら駆動される形式であっても始動時のクランキング初期
段階で蒸気排出が完了し、電磁弁３１を閉弁できるため
エンジン始動に要する時間が大幅に増加することはな
い。また、本実施例ではリターン配管３２をダイヤフラ
ムポンプ６のソレノイド５上部に接続しているが、これ
は一例にすぎず、ダイヤフラムポンプ６の配置、取付方
向（縦方向取付、横方向取付等）に応じて、蒸気がトラ
ップされやすい場所にリターン配管を接続することが有
効であることはいうまでもない。

【００１９】次に本発明の第二の実施例について説明す
る。前述の実施例では、機関始動時に電磁弁３１を開放
して燃料蒸気を排出すると共に、機関停止時には電磁弁
３１を閉弁して系内の一次圧を保持することにより蒸気
の発生を低減していたが、本実施例では上記に加え、機
関停止時に系内の圧力を一次圧より高い圧力に上昇させ
て燃料系統での蒸気発生を更に低減することを特徴とし
ている。

【００２０】図２は燃料油に蒸気が発生する温度と圧力
条件の一例を示したグラフである。図２の縦軸は燃料油
温度を、横軸は燃料油圧力を示し、図の斜線部分が蒸気
発生領域である。図に示すように、燃料蒸気は温度が高
い程発生しやすく又、燃料油圧力が低い程発生しやす
い。従って、例えば系内一次圧が１５０KPa とした場合
には、前述の実施例のように機関停止後系内に一次圧を
保持していた場合であっても、エンジンルーム内の熱に
より燃料油が加熱され、燃料油温度が６０℃以上になる
と燃料蒸気の気泡が発生してしまうことになる。しか
し、系内一次圧力を４００KPa 或いはそれ以上に設定で
きれば燃料油温度が１００℃付近になっても燃料蒸気は
ほとんど発生しない。ところが、燃料系一次圧をあまり
に高い圧力に設定するとフィードポンプの消費動力が大
きくなるため燃費が悪化する等の問題が生じる。

【００２１】そこで、本実施例では、図１の実施例の電
磁弁３１に加え、プレッシャレギュレータ４の設定圧力
を機関運転時と機関停止時とで変えることにより、機関
運転時には系内一次圧を従来と同等に維持し、機関停止
時にのみ系内一次圧を上昇させて燃料蒸気発生を防止す
るようにしている。図３は本実施例に用いるプレッシャ
レギュレータ４の構造の一例を示す略示図である。

【００２２】図３において４５は供給配管２１に接続さ
れる入口ポート、４６は戻り配管２２に接続される出口
ポート、４７はダイヤフラム、４８はダイヤフラム４７
に取付けられ、入口ポート４５を開閉する弁体を示す。
また、図に４９で示すのはプレッシャレギュレータ４の
設定圧力を変更するための制御部材、５０で示すのは制
御部材４９の上下方向位置を変更するためのソレノイ
ド、５１は制御部材４９を下方に押圧するスプリング、
５２は弁体４８と制御部材４９との間に介装された圧縮
スプリングである。

【００２３】ソレノイド５０に通電された状態では、制
御部材４９はソレノイド５０に吸引されスプリング５１
に抗して上方に移動して制御部材の下端４９ａがストッ
パ５３に当接する第一の位置をとる。このとき入口ポー
ト４５内の圧力が制御部材４９の上記第一の位置にある
場合の圧縮スプリング５２の押圧力に相当する第一の圧
力以上になると弁体４８が上方に移動し、入口ポート４
５と出口ポート４６が連通する。

【００２４】また、ソレノイド５０が除電された状態で
は、制御部材４９はスプリング５１に押動され下方に移
動し、その上端４９ｂがストッパ５３に当接する第二の
位置をとる。この状態では、圧縮スプリング５２の圧縮
量が増加するため弁体４８は入口ポート４５の圧力が前
記第一の圧力より高い第二の圧力になったときに上方に
移動し、入口ポート４５と出口ポート４６とを連通させ
る。従ってソレノイド５０の通電と除電とにより弁体４
８の開弁設定圧力を変更することができる。

【００２５】本実施例では機関運転中にはソレノイド５
０を通電し、制御部材４９を第一の位置に保持する。ま
た、この状態での弁体４８の開弁圧力（第一の圧力）
は、従来の燃料系一次圧力と同等（例えば１５０KPa ）
に設定される。一方、機関停止時には、停止信号の入力
と共にソレノイド５０は除電され、制御部材は前記第二
の位置に移動する。この状態では、弁体４８開弁圧力は
前記第二の圧力まで増加するため、フィードポンプ２が
停止するまでに燃料系内の圧力は前記第二の圧力まで上
昇する。本実施例では前記第二の圧力は、停止中に燃料
油温度が上昇しても燃料蒸気の発生を防止できる圧力
（例えば５００KPa 程度）に設定される。

【００２６】なお、本実施例ではフィードポンプ２に電
動ポンプを使用する場合には、機関停止後も所定時間フ
ィードポンプ２の運転を継続し、系内の圧力を前記第二
の圧力まで上昇させる。また、本実施例では、機関運転
中は常にプレッシャレギュレータ４から戻り配管２２を
通ってフュエルタンク１に還流する燃料の流れが生じる
が、プレッシャレギュレータ４供給配管２１への接続位
置はエンジンルーム内の熱により燃料油が加熱される前
の低温部分に設定できるため還流する燃料によるフュエ
ルタンク内の温度上昇は生じない。

【００２７】また、高速走行後の機関停止時等で燃料油
温度が大幅に上昇し、前記第二の圧力でも燃料蒸気が発
生するような場合が有り得ることを考慮して、本実施例
においても機関再始動時には、前述の実施例と同様に電
磁弁３１が開弁される。これにより、機関始動時のベー
パロックを完全に防止することができる。なお、本実施
例ではプレッシャレギュレータ４はソレノイド５０を用
いて制御部材４９を駆動しているが、ソレノイド以外の
アクチュエータを用いて制御部材４９を駆動することも
可能であり、例えば、ソレノイド５０の代わりに負圧に
より作動する負圧アクチュエータを設け、機関停止時に
負圧タンクからの負圧をアクチュエータに供給すること
により制御部材４９を前記第二の位置に移動させるもの
であっても良い。

【００２８】

【発明の効果】本発明は、上述のように構成したことに
より、機関始動時のベーパロックを確実に防止すること
ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第一の実施例を示す図である。

【図２】燃料油の蒸気発生条件を説明する図である。

【図３】本発明の第二の実施例のプレッシャレギュレー
タ構造例を示す図である。

【符号の説明】

１…フュエルタンク ２…フィードポンプ ４…プレッシャレギュレータ ５…ソレノイド ６…ダイヤフラムポンプ ８…プランジャ １０…圧力室 １１…ダイヤフラム １２…ポンプ室 １３…調量弁 １４…逆止弁 １５…筒内噴射弁 ２１…燃料供給配管 ２２…戻り配管 ２３…高圧燃料配管 ３１…電磁弁 ３２…リターン配管 ４５…入口ポート ４６…出口ポート ４７…ダイヤフラム ４８…弁体 ４９…制御部材 ５０…ソレノイド ５１，５２…スプリング

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【手続補正書】

【提出日】平成４年１１月６日

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００１５

【補正方法】変更

【補正内容】

【００１５】また、ポンプ室１２側には供給配管２１か
らポンプ室１２への燃料供給口を開閉する調量弁１３が
設けられている。また、ポンプ室１２は高圧配管２３を
通じて筒内噴射弁１５に接続されている。１４は高圧配
管２３に設けられた逆止弁でありポンプ室１２内圧力が
所定値以上に上昇した場合に開弁し、ポンプ室１２から
筒内噴射弁１５側へ燃料吐出を生じさせる。調量弁１３
は、ソレノイド５により開閉駆動される。すなわち、ソ
レノイド５を除電すると燃料油によって調量弁１３が開
弁し、供給配管２１から燃料油がポンプ室１２に流入す
る。次いでカム７によりプランジャ８が押し上げられ、
作動油が圧力室１０内に流入する。この状態でソレノイ
ド５が通電され、調量弁１３が閉弁するとポンプ室１２
内の燃料油がダイヤフラム１１を介して作動油により昇
圧され、逆止弁１４を通って筒内噴射弁１５への高圧配
管２３に流入する。なお、高圧配管２３内の圧力を検出
して調量弁１３の閉弁時期をフィードバック制御するこ
とにより燃料噴射圧の制御が行われる。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 内燃機関の燃料噴射用液圧式ダイヤフラ
   ムポンプにおいて、ダイヤフラムポンプのポンプ室上流
   側と燃料タンクとを連通するリターン通路と、該リター
   ン通路を閉塞する制御弁手段とを設け、機関始動時に所
   定時間前記制御弁手段を開放して前記ポンプ室上流側と
   燃料タンクとを連通させることを特徴とするダイヤフラ
   ムポンプ。
2. 【請求項２】 請求項１記載のダイヤフラムポンプにお
   いて、更に、機関運転中にはダイヤフラムポンプへの燃
   料供給圧力を第一の所定圧力に保持すると共に、機関停
   止後には燃料供給圧力を前記第一の所定圧力より高い第
   二の所定圧力に保持する手段を設けたことを特徴とする
   ダイヤフラムポンプ。