JP4700708B2 - 燃料噴射ポンプ - Google Patents

Description

本発明は、プランジャバレル内のプランジャをカムにて上下動させる構成の燃料噴射ポンプに関するものであり、特に、タペット内へ浸入した潤滑油をギヤケースに戻す技術に関する。

従来、エンジンのハウジング（クランクケースまたはギヤケースまたはポンプハウジング等）に軸受支持されるカムシャフトをクランク軸からギヤ等を介して駆動し、前記カムシャフトに設けたカムの回転によってプランジャを往復動させ、該プランジャの往復動により燃料油を高圧化する燃料噴射ポンプは公知となっている（例えば、特許文献１参照）。

前記プランジャは、プランジャバレルにて上下摺動自在に支持されており、前記カムによりタペットを介してプランジャの下部が上方に押圧されると、プランジャが上方へ移動し、プランジャの上方に形成される燃料圧室内の燃料油が圧縮されるようになっている。
また、前記プランジャバレル下方のポンプハウジングにおいては、上下方向に筒状の摺動孔が形成されてタペット室を構成し、該タペット室内にタペットが上下摺動自在に配設される。そして、該タペットの上方の空間（タペットの内側）に、プランジャを下方に付勢するプランジャスプリングや、プランジャを回転させて噴射量を制御するためのコントロールスリーブ等が配設されている。

この従来構成では、ハウジングに形成されるカム室内に潤滑油が供給され、該潤滑油によって、前記カムや、ギヤ等の駆動系部品が潤滑されるようになっている。このカム室内やギヤケース内や弁腕室内の潤滑油は、循環路を通ってクランクケース内に戻り、潤滑油ポンプにより潤滑経路に圧送されて循環されるようになっている。

また、前記タペット室内に浸入した潤滑油が、プランジャの摺動面を伝って燃料油に混入するのを防止するために、前記ポンプハウジングに、タペット室と、前記ギヤケース内とを連通させる連通路を設けるとともに、前記タペットの内側空間と前記連通路とを連通させる連通路を設ける構成の燃料噴射ポンプは公知となっている（例えば、特許文献２参照）。

また、前記タペット室内に浸入した潤滑油が、プランジャの摺動面を伝って燃料油に混入するのを防止するために、前記ポンプハウジングに、タペットの内側の空間とカム室の内部空間との間に連通路を設ける構成の燃料噴射ポンプも公知となっている。しかし、タペットの内側の空間とカム室の内部空間との間に連通路を設けるには、ハウジングに孔開け加工を施す必要があり、コストが高くなるとともに、その連通路を設けるためのスペースが必要となり燃料噴射ポンプが大きくなっていた。
そこで、タペットの往復動によりタペットの内側の圧力が高くなり、潤滑油が燃料油に混入したり油漏れしたりするのを防止するためにタペットに気抜き孔を設ける技術が公知となっている。
特開２００３−２５４１８６号公報 特開２００５−１４６９８４号公報

しかし、従来の燃料噴射ポンプにおいて、タペットに気抜き孔を設けた場合には、カム室から跳ね上げられる潤滑油の飛沫が前記気抜き孔よりタペットの内側の空間に浸入し、前記タペット室内に浸入した潤滑油がタペットの上昇により飛散し、前記プランジャの摺動面を伝って燃料油に混入するおそれがあった。

また、前記タペット室内に浸入した潤滑油は気抜き孔からカム室内へと回収されるが、前記潤滑油が自然に落下することに頼っており、潤滑油の充分な回収が行えない場合があった。

そこで、本発明はかかる課題に鑑み、タペットの内側に溜まった潤滑油を強制的にギヤケースへと回収する燃料噴射ポンプを提供する。

本発明の解決しようとする課題は以上の如くであり、次にこの課題を解決するための手段を説明する。

即ち、請求項１においては、プランジャの下部にタペットを取り付け、該タペットの下面にカムが当接するように配置し、該カムを回転させることにより前記プランジャを往復動させて燃料油を圧送する燃料噴射ポンプにおいて、前記タペットを収納するタペット室と、該タペット室が設けられるポンプハウジングの外部とを連通する連通孔を設け、前記連通孔に吸引手段を接続したものである。

請求項２においては、前記連通孔と吸引手段とを繋ぐ吸引通路に開閉弁を設け、該開閉弁とエンジン回転検知手段を制御手段と接続し、前記エンジン回転検知手段により前記カムの位相を検出し、設定した位相で前記開閉弁を開閉するように制御したものである。

請求項３においては、前記開閉弁は、前記位相がプランジャの上昇行程時であって、前記カムのカム速度が設定値以上のときに開くように制御したものである。

請求項４においては、前記吸引手段の吐出側に接続した戻し通路の他端を、前記ポンプハウジングに連設したギヤケースに接続したものである。

請求項５においては、前記戻し通路の他端の接続位置は、前記ギヤケース内に収容したギヤの上方としたものである。

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においては、吸引手段により、前記タペット室内に浸入した潤滑油のうち、タペット室内を浮遊する潤滑油の飛沫や余分な潤滑油を吸引して、強制的に排出することが可能となり、潤滑油がプランジャに付着して、プランジャとプランジャバレルとの隙間を通って燃料油に混入することを防止することができる。その結果、排気ガスに含まれる硫化物等を減少させることができる。

請求項２においては、吸引手段による潤滑油の吸引を、設定した位相の時にできるので、潤滑油の飛沫が多く発生する時に効率よく吸引でき、潤滑油の過剰な吸引を防止して焼きつきを防止できる。

請求項３においては、プランジャの上昇時かつ、カム速度が所定値以上の時のみ吸引するので、潤滑油の燃料圧室側への混入を減少でき、始動時や低速回転時には開閉弁を閉じて、過剰な潤滑油の吸引を防止してプランジャの焼きつきが起こるのを防止することができる。これにより燃料噴射ポンプの安定した運転が可能となり、燃料噴射ポンプの耐久性が向上する。

請求項４においては、吸引した潤滑油をギヤケースに戻すことで、エンジンのハウジング内の潤滑油の全体量を一定に保つことが可能となる。また、タペット室側を常時負圧にすることがなく、エンジンのハウジング内部の内部圧力も均等に保つことができる。

請求項５においては、ギヤケース内に収容された潤滑油の油面よりも上方に位置するギヤに潤滑油を供給することが可能となり、吸引した潤滑油の有効利用が可能となる。

次に、発明の実施の形態を説明する。
図１は本発明の一実施例に係る燃料噴射ポンプの全体的な構成を示した側面断面図、図２はプランジャ及びタペットの側面断面図、図３は燃料噴射ポンプのコントローラを示すブロック図、図４はカム位相角とカム速度との関係を示すグラフ図である。なお、本発明では図１の左右方向を燃料噴射ポンプ１の前後方向とし、図１の紙面上下方向を燃料噴射ポンプ１の上下方向とする。

図１、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とハイドロリックヘッド３を上下に接合して構成されている。ポンプハウジング２の前側（図１における左側）には、エンジンの燃料噴射量を電気的に制御する電子ガバナ装置４が配設されており、ポンプハウジング２の後側には、ギヤケース６７が配設されている。

前記ハイドロリックヘッド３には、プランジャバレル８が挿嵌されており、該プランジャバレル８内にプランジャ７が上下摺動自在に内装され、カムシャフト５に形成したカム６の回転により、タペット１２を介してプランジャ７が上下摺動するように構成されている。
また、プランジャ７上方のプランジャバレル８内の空間には、燃料ギャラリ１４より流入される燃料油をプランジャ７により圧縮する燃料圧室１９が形成されている。

また、ポンプハウジング２において、カムシャフト５に形成されるカム６の上方、プランジャバレル８の下方には、上下方向に摺動孔１５ａが形成されており、該摺動孔１５ａ内にタペット１２とプランジャ７の下部とプランジャスプリング３４と上部スプリング受け３３とを収納し、該タペット１２とプランジャバレル８との間、言い換えれば、タペット１２の内側の空間をタペット室１５として構成している。また、前記カム６は、ポンプハウジング２に形成されたカム室１３に配設されている。該カム室１３はタペット１２の下方の外側の空間である。

図１及び図２に示すように、前記タペット１２は、タペット本体３５とタペットピン３７とタペットローラ１１と下部スプリング受け３１等を備える。前記タペット本体３５は上方を開放した椀型に構成され、タペット本体３５の底部内にタペットピン３７を横架し、該タペットピン３７にタペットローラ１１が回転自在に軸支されている。該タペットローラ１１が前記カム６の外周面に当接するように配設される。但し、タペット１２はタペットローラ１１及びタペットピン３７を備えない構成とすることもできる。

前記タペット本体３５の上部には下部スプリング受け３１とリング３６が収納される。該下部スプリング受け３１は円板の中央に突部３１ｂを上方に突出して形成され、該突部３１ｂに前記プランジャ７の下端部が係止される。該下部スプリング受け３１の突部３１ｂ周囲にプランジャスプリング３４の下端部が嵌合されてタペット本体３５の上方より挿入される。なお、タペット本体３５と下部スプリング受け３１は一体的に構成することも可能である。
前記リング３６はタペットローラ１１の上面が下部スプリング受け３１に当接しないようにして、タペットローラ１１がスムースに回転するようにするとともに、後述する気抜き孔３２から潤滑油が容易に排出されるようにするためのものである。リング３６は、タペット本体３５でその底部と下部スプリング受け３１との間に介在され、タペットローラ１１と下部スプリング受け３１との間に空間を形成する構成としている。

また、タペット１２の上方に上部スプリング受け３３が配設される。該上部スプリング受け３３は筒状に形成され、その上端部でハイドロリックヘッド３に貫設されるとともに、前記プランジャバレル８の下部に外嵌される。前記上部スプリング受け３３とプランジャバレル８の下部との間には、コントロールスリーブ４１が回転自在に介在されている。

前記上部スプリング受け３３の下端部では、内周部に下側が大径となる環状の段部が形成され、該段部にプランジャスプリング３４の上端部が嵌入される。このような上部スプリング受け３３と下部スプリング受け３１との間にプランジャスプリング３４が介装され、該プランジャスプリング３４の付勢力により下部スプリング受け３１が下方へ付勢され、ひいてはプランジャ７及びタペット１２が下方へ付勢されている。
こうして、カム６が回転されることによりタペット１２が摺動孔１５ａ内を上下摺動し、同時にプランジャ７が上下動することになり、上方の燃料圧室１９内に供給された燃料油が圧送されることになる。

次に、タペット１２の下部スプリング受け３１の構造について説明する。
前記下部スプリング受け３１にはタペット１２の内側と外側、つまり、タペット１２を構成する下部スプリング受け３１にはタペット室１５とカム室１３とを連通する気抜き孔３２が設けられ、該気抜き孔３２はプランジャスプリング３４やプランジャ７等により塞がれない位置に配置される。該気抜き孔３２は、タペット１２が上下摺動する際に、タペット室１５内とカム室１３内の圧力差をなくすとともに、タペット室１５内に溜まった潤滑油を抜くために設けられる孔である。

次に前記タペット室１５内の潤滑油を吸引するための構成について説明する。
前記タペット室１５とポンプハウジング２外部とを連通するための連通孔５１が穿設されている。言い換えれば、ポンプハウジング２の外側からタペット室１５に向かって連通孔５１が穿設されている。該連通孔５１の外側端にはジョイント５６を介して吸引手段となるバキュームポンプ５２の吸入側と接続するための吸引通路５３が設けられている。前記バキュームポンプ５２は、例えば真空ポンプで構成されており、クランク軸から動力が伝達され、または、エンジン外部に設けられたモーター等のアクチュエータにより駆動され、前記タペット室１５内の潤滑油を吸引するものである。

また、前記吸引通路５３の中途部には、電磁弁により構成された開閉弁６０が設けられている。図１及び図３に示すように、前記開閉弁６０のソレノイドは制御手段となるコントローラ６１と接続され、該コントローラ６１によって開閉弁６０が開閉制御されており、バキュームポンプ５２による吸引の入切を行うことが可能となっている。また、前記コントローラ６１には、エンジン回転検知手段として、前記カムシャフト５の位相角を検知するための角度センサ６５が接続されている。該角度センサ６５は回転数センサも兼ねており、カムシャフト５の前側に配置している。該カムシャフト５は歯車等を介して図示せぬクランク軸と連動連結されており、前記角度センサ６５は、前記カムシャフト５の位相角も同時に検知することができ、カム６の現在の位置を検知できるものである。これにより、タペット１２の昇降位置を検知することが可能となっている。また、前記角度センサ６５の検出値より前記カムシャフト５の回転数及びカム速度を演算することが可能であり、これにより、タペット１２の上昇速度を知ることが可能となっている。なお、角度センサと回転数センサは別々に設けてそれぞれコントローラ６１と接続することも可能である。

そして、前記開閉弁６０は、前記カム６が上昇行程にあるとき、すなわち図４のカムシャフト５の位相角がθ０からθＴＯＰまでの間であって、かつ、カム６のカム速度が設定値となる設定速度Ｖ以上である場合にのみ開き、前記カムシャフト５の位相角がその他の位置及び設定速度Ｖ以下では閉じる構成とする。このように構成することにより、前記カム６が上昇行程にあり、かつ、例えば、図４の実線で示す定格運転時のように、カム６のカム速度が設定速度Ｖ以上の場合には、特に図示せぬ潤滑油ポンプからカム室１３への潤滑油の吐出量が多くなり、潤滑油の飛沫も発生し易くなるため、タペット室１５内に多く潤滑油が浸入することになるが、この浸入した潤滑油を前記バキュームポンプ５２で発生する吸引力によって吸引することで、プランジャ７（燃料圧室１９）側への混入が減少することになる。また、カム６が下降行程にあるときは燃料圧室１９側へ潤滑油が混入することはなく、また、例えば図４の一点鎖線で示すアイドリング時のようにカム６のカム速度が設定速度Ｖ未満の時には、潤滑油ポンプからカム室１３への潤滑油の吐出量が少なく、潤滑油がタペット室１５内にあまり浸入しないので、前記開閉弁６０を閉じることによって、バキュームポンプ５２への吸引を停止する。このように構成することにより、常時吸引すると摺動孔１５ａへの潤滑油供給量が減少しすぎるので、潤滑油の過度の吸引を防止し、適度に潤滑してプランジャ７などの焼きつきを防止することができる。

前記コントローラ６１は電子ガバナ装置４の制御に供するコントローラと同一のコントローラを共用する構成とすることも可能である。このように構成することにより、コントローラを新たに付加する必要がなく、コストの削減を図ることができる。

前記バキュームポンプ５２によって吸引された潤滑油は、前記バキュームポンプ５２の吐出側に連設した戻し通路５４を通ってギヤケース６７内に排出される。つまり、前記戻し通路５４の一端は、バキュームポンプ５２の吐出側に接続され、他端は、前記ポンプハウジング２の外側に連設したギヤケース６７の上部に形成したギヤケース側連通孔６７ａとジョイント５７を介して接続している。これにより、前記戻し通路５４を通って排出された潤滑油は、前記ギヤケース側連通孔６７ａを通りギヤケース６７内に排出され、前記ギヤケース６７から前記ポンプハウジング２内または図示せぬクランクケース内へと循環することとなる。また、ポンプハウジング２内またはクランクケース内が過度に負圧となることがない。

また、前記ギヤケース側連通孔６７ａはギヤケース６７内に配置したギヤ６８の上方に設けている。複数のギヤが存在する場合には最も上部に位置するギヤ６８の上方にギヤケース側連通孔６７ａを配置している。このように構成することにより、前記潤滑油がギヤケース６７内に回収される際に、ギヤ６８上に落ちることとなり、該ギヤ６８に噛み合うギヤトレインを潤滑することができる。前記ギヤ６８は潤滑油を充填したクランクケース内の油面よりも上方に位置するため、潤滑油を供給することが困難であった。そこで、前記ギヤケース側連通孔６７ａをギヤ６８の上方に設けることにより、前記ギヤ６８への潤滑油の供給を容易にしたものである。

以上のように、前記燃料噴射ポンプ１は、プランジャ７の下部にタペット１２を取り付け、該タペット１２の下面にカム６を当接するように配置し、該カム６を回転させることにより前記プランジャ７を往復動させて燃料油を圧送する燃料噴射ポンプ１において、前記タペット１２を収納するタペット室１５と、該タペット室１５が設けられるポンプハウジング２の外部とを連通する連通孔５１を設け、前記連通孔５１にバキュームポンプ５２を接続したものである。このように構成することにより、バキュームポンプ５２により、前記タペット室１５内に浸入した潤滑油のうち、タペット室１５内を浮遊する潤滑油の飛沫や余分な潤滑油を吸引して、強制的に排出することが可能となり、潤滑油がプランジャ７に付着して、プランジャ７とプランジャバレル８との隙間を通って燃料油に混入することを防止することができる。その結果、排気ガスに含まれる硫化物等を減少させることができる。

また、前記燃料噴射ポンプ１は、前記連通孔５１とバキュームポンプ５２とを繋ぐ吸引通路５３に開閉弁６０を設け、該開閉弁６０と角度センサ６５をコントローラ６１と接続し、前記角度センサ６５により前記カムの位相を検出し、設定した位相で前記開閉弁６０を開閉するように制御したものである。このように構成することにより、バキュームポンプ５２による潤滑油の吸引を、設定した位相の時にできるので、潤滑油の飛沫が多く発生する時に効率よく吸引でき、潤滑油の過剰な吸引を防止して焼きつきを防止できる。

また、前記開閉弁６０は、前記位相がプランジャ７の上昇行程時であって、前記カム６のカム速度が設定速度Ｖ以上のときに開くように制御したものである。このように構成することにより、プランジャ７の上昇時かつ、カム速度が設定速度Ｖ以上の時のみ吸引するので、潤滑油の燃料圧室１９側への混入を減少でき、始動時や低速回転時には開閉弁６０を閉じて、過剰な潤滑油の吸引を防止してプランジャ７の焼きつきが起こるのを防止することができる。これにより燃料噴射ポンプ１の安定した運転が可能となり、燃料噴射ポンプ１の耐久性が向上する。

また、前記燃料噴射ポンプ１は、前記バキュームポンプ５２の吐出側に接続した戻し通路５４の他端を、前記ポンプハウジング２に連設したギヤケース６７に接続したものである。このように構成することにより、吸引した潤滑油をギヤケース６７に戻すことで、エンジンのハウジング内の潤滑油の全体量を一定に保つことが可能となる。また、タペット室１５側を常時負圧にすることがなく、エンジンのハウジングの内部圧力も均等に保つことができる。

また、前記戻し通路５４の他端の接続位置は、前記ギヤケース６７内に収容したギヤ６８の上方としたものである。このように構成することにより、ギヤケース６７内に収容された潤滑油の油面よりも上方に位置するギヤ６８に潤滑油を供給することが可能となり、吸引した潤滑油の有効利用が可能となる。

本発明の一実施例に係る燃料噴射ポンプの全体的な構成を示した側面断面図。 プランジャ及びタペットの側面断面図。 燃料噴射ポンプのコントローラを示すブロック図。 カム位相角とカム速度との関係を示すグラフ図。

符号の説明

１ 燃料噴射ポンプ
２ ポンプハウジング
６ カム
７ プランジャ
１２ タペット
１３ カム室
１５ タペット室
３１ 下部スプリング受け
３２ 気抜き孔
５１ 連通孔
５２ バキュームポンプ

Claims (5)

1. プランジャの下部にタペットを取り付け、該タペットの下面にカムが当接するように配置し、該カムを回転させることにより前記プランジャを往復動させて燃料油を圧送する燃料噴射ポンプにおいて、
   前記タペットを収納するタペット室と、該タペット室が設けられるポンプハウジングの外部とを連通する連通孔を設け、前記連通孔に吸引手段を接続した、
   ことを特徴とする燃料噴射ポンプ。
2. 前記連通孔と吸引手段とを繋ぐ吸引通路に開閉弁を設け、該開閉弁とエンジン回転検知手段を制御手段と接続し、前記エンジン回転検知手段により前記カムの位相を検出し、設定した位相で前記開閉弁を開閉するように制御した、
   ことを特徴とする請求項１に記載の燃料噴射ポンプ。
3. 前記開閉弁は、前記位相がプランジャの上昇行程時であって、前記カムのカム速度が設定値以上のときに開くように制御した、
   ことを特徴とする請求項２に記載の燃料噴射ポンプ。
4. 前記吸引手段の吐出側に接続した戻し通路の他端を、前記ポンプハウジングに連設したギヤケースに接続した、
   ことを特徴とする請求項１に記載の燃料噴射ポンプ。
5. 前記戻し通路の他端の接続位置は、前記ギヤケース内に収容したギヤの上方とした、
   ことを特徴とする請求項４に記載の燃料噴射ポンプ。
   

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