JPH06123285A - ダイヤフラムポンプ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 フィードポンプの異常時におけるダイヤフラ
ムの過剰変形及び破損を防止する。 【構成】 ポンプボデー２７内がダイヤフラム９によっ
てオイル室６とポンプ室１０とに区画される。オイル室
６のシリンダ２にプランジャ１が往復動可能に挿入され
る。ポンプ室１０に吸入側配管１４及び吐出側配管１８
が連通される。吸入側配管１４にフィードポンプ１３が
設けられる。オイル室６にオイル補充路が連通される。
ポンプ室１０にアキュームレータ１７をもつ蓄圧用配管
が連通される。蓄圧用配管に制御弁１１が設けられる。
またフィードポンプ１３に作動検出センサ２１が設けら
れる。制御装置２３は作動検出センサ２１からの検知信
号に基づいてフィードポンプ異常を判断して制御弁１１
に開弁信号を出力する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、例えばエンジンの高圧
燃料噴射システム用燃料ポンプとして使用されるもの
で、油圧によってダイヤフラムを往復動させることによ
り流体（燃料）を圧送する油圧駆動式のダイヤフラムポ
ンプに関する。

【０００２】

【従来の技術】例えば、ガソリンエンジンの燃料噴射シ
ステムにおいては、燃料の高圧化が検討されている。こ
の噴射システム用燃料ポンプとして、燃料を高圧で圧送
可能な油圧駆動式のダイヤフラムポンプが提案される。
なお一般的なダイヤフラムポンプとしては、例えば実開
昭５５−８８０８８号がある。従来、ダイヤフラムポン
プの充填効率を上げるために流体の吸入側配管にフィー
ドポンプを設け、またオイル室からのオイル洩れによる
オイル不足を防止するためにオイル室にオイルを補充す
るオイル補充路を連通させたものが存在している。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】前記したフィードポン
プ及びオイル補充路を備えるダイヤフラムポンプの場
合、その作動中においてフィードポンプの不調及び故障
やガス欠等の発生等異常によりフィード圧が低下するこ
とがある。すると、ポンプ室内の圧力が低下するため、
吸入行程終了時にダイヤフラムが正常変形位置までたわ
ませられないので、その正常変形位置に達する前にオイ
ル切れとなり、オイル室に過剰にオイルが補充されるこ
とになる。そして、この状態で吐出行程に転ずると、オ
イル室の昇圧によって、ダイヤフラムが弾性域を超えて
過剰変形されてしまい破損するおそれがある。

【０００４】そこで本発明は、前記した問題点を解決す
るためになされたものであり、その目的はフィードポン
プの異常時におけるダイヤフラムの過剰変形及び破損を
防止することのできるダイヤフラムポンプを提供するこ
とにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】前記課題を解決する本発
明のダイヤフラムポンプは、ポンプボデー内の空間部が
ダイヤフラムによってオイルを満たすオイル室と流体を
満たすポンプ室とに区画され、オイル室の壁部に連設し
たシリンダにプランジャが往復動可能に挿入され、ポン
プ室に流体の吸入側配管及び吐出側配管が連通されてい
るとともにその吸入側配管に流体を送給するフィードポ
ンプが設けられ、また前記オイル室にオイルを補充する
オイル補充路が連通されているダイヤフラムポンプにお
いて、前記ポンプ室にはアキュームレータをもつ蓄圧用
配管が連通され、かつその蓄圧用配管に制御装置によっ
て開閉する制御弁が設けられ、また前記フィードポンプ
にはその作動状態を検知してその検知信号を前記制御装
置に出力する作動検出センサが設けられ、前記制御装置
はその作動検出センサからの検知信号に基づいてフィー
ドポンプ異常を判断して前記制御弁に開弁信号を出力す
るものである。

【０００６】

【作用】ポンプ作動中において、フィードポンプにフィ
ード圧を低下させる異常が発生すると、制御装置が作動
検出センサからの検知信号に基づいてフィードポンプ異
常を判断して制御弁に開弁信号を出力することで制御弁
が開弁させられる。このため、吐出行程時にはポンプ室
内圧力が蓄圧用配管を通じてアキュームレータに蓄圧さ
れ、また吸入行程時には前記蓄圧された流体圧が蓄圧用
配管を通じてポンプ室のダイヤフラムに作用し、ダイヤ
フラムが正常変形位置にたわませられる。

【０００７】

【実施例】本発明のダイヤフラムポンプの実施例を図面
にしたがって説明する。図１にダイヤフラムポンプの下
死点状態が断面図で示され、図２にその上死点状態が断
面図で示されている。図１において、ポンプボデー２７
は、一側面が開放されたボックス形をなすボデー本体２
８と、その本体２８の開放端面に取り付けられたシリン
ダ部材７と、そのシリンダ部材７に金属製ダイヤフラム
９及びバックアッププレート８を挟み付けた状態で取り
付けられたカバー１２とを備えている。ボデー本体２８
とシリンダ部材７とで形成される空間部は、オイルが溜
められたオイル収容室２９となっている。

【０００８】ダイヤフラム９は、バックアッププレート
８とカバー１２との間にあり、カバー１２とシリンダ部
材７とで形成される空間部をオイル室６とポンプ室１０
とに区画している。オイル室６にはオイルが充満され、
またポンプ室１０は搬送する流体である燃料で充満され
ている。バックアッププレート８には多数のオイル通路
穴８ａが貫通されている。なおバックアッププレート８
のダイヤフラム接触側の面は、下死点時のダイヤフラム
９の設計上の変形形状に対応する形状をなしている。

【０００９】シリンダ部材７は、オイル室６の壁部を形
成しており、その中央部にオイル収容室側に突出する円
筒状のシリンダ２が連設されている。このシリンダ２に
は、プランジャ１が気密状にして図示左右方向に往復動
可能に挿入されている。プランジャ１には、前記オイル
収容室２９に組み込まれている図示しないプランジャ駆
動機構によって往復運動が与えられる。プランジャ駆動
機構は、例えばプランジャ１を往復させるカムと、この
カムを回転させるカムシャフトとで構成されており、そ
のカムシャフトを回転させる駆動源としてエンジンの回
転力が利用され、また前記オイル収容室２９内のオイル
を潤滑油としている。

【００１０】カバー１２には、ポンプ室１０に連通する
燃料の吸入側配管１４及び吐出側配管１８が接続されて
いる。吸入側配管１４は、逆止弁からなる吸入弁１５を
備えているとともに、燃料タンク２０内のインタンク式
フィードポンプ１３の吐出口に連通されている。このフ
ィードポンプ１３は、ダイヤフラムポンプの最大吐出量
以上の吐出流量をもち、かつ所定のフィード圧を有す
る。なおフィードポンプ１３の吐出口には、チェックバ
ルブ２２が取り付けられている。吐出側配管１８は、逆
止弁からなる吐出弁１９を備えているとともに、図示し
ないエンジンのインジェクタを取り付けたデリバリパイ
プに連通されている。なお吐出弁１９の開弁圧は、フィ
ードポンプ１３のフィード圧以上に設定されている。

【００１１】前記オイル室６に通じるシリンダ２内に
は、ポンプボデー外部に設けたオイルタンク４のオイル
を供給するオイル補充管５が連通されている。このオイ
ル補充管５が本発明でいうオイル室６にオイルを補充す
るオイル補充路に相当する。オイル補充管５のシリンダ
内壁の開口（これをオイルポートという）３は、前記プ
ランジャ１の往復動によって開閉させられるもので、プ
ランジャ１の下死点時に開口される。なおオイルタンク
４は大気開放となっている。

【００１２】前記フィードポンプ１３には、そのポンプ
の作動状態を検知してその検知信号を電子制御ユニット
（ＥＣＵという）からなる制御装置２３に出力する作動
検出センサ２１が取り付けられている。なお作動検出セ
ンサ２１には、例えばポンプのインペラの回転音を検出
するセンサが採用される。

【００１３】前記吸入側配管１４には、前記フィードポ
ンプ１３と吸入弁１５との間に位置して蓄圧作用をする
アキュームレータ１７が設けられている。前記吸入側配
管１４には、アキュームレータ１７と吸入弁１５との間
から分岐しかつ前記カバー１２を通じてポンプ室１０に
連通するバイパス配管２５が接続されている。なお本例
では、バイパス配管２５及びその配管からアキュームレ
ータ１７に通じる吸入側配管１４の一部を、ポンプ室１
０からアキュームレータ１７に通じる蓄圧用配管として
いる。

【００１４】前記カバー１２には、バイパス配管２５の
開閉を行う制御弁１１が設けられている。制御弁１１
は、スピル弁と呼ばれるもので、図３に拡大して示され
るようにバイパス配管２５と連通する通路３２を形成す
るバルブボデー３１と、バルブボデー３１内に収容され
かつ電磁コイル３４を巻装したコア３３と、電磁コイル
３４への通電によって引き込まれる磁性バルブ３５と、
このバルブ３５を突出方向（図示下方）へ付勢するバル
ブスプリング３６と、前記バルブ３５のバルブ部３５ａ
の当接によって閉じまた離反によって開かれるバルブシ
ール３７とを備えている。なお制御弁１１は、図示しな
いバッテリを含む電気回路に組み込まれている。

【００１５】前記制御弁１１は、電磁コイル３４への通
電がないときには、バルブ３５がバルブスプリング３６
の弾性によってバイパス通路の正流方向（燃料タンク側
からポンプ室方への流れ方向）に付勢されることによ
り、バルブ３５のバルブ部３５ａがバルブシール３７か
ら離反して開弁する（図示実線参照）。このときバルブ
３５の突片部３８がバルブボデー３１のストッパ部３１
ａに当接する。なおストッパ部３１ａには、流体流通用
溝部３９が形成されている。

【００１６】電磁コイル３４が通電されると、磁性体で
あるコア３３及びバルブ３５に磁束が流れることによ
り、バルブ３５がバルブスプリング３６の弾性に抗して
引き込まれ、バルブ３５のバルブ部３５ａがバルブシー
ル３７に当接して閉弁する（図示二点鎖線参照）。また
制御弁１１の電磁コイル３４への通電は、前記制御装置
２３からの通電信号が入力されることによって制御され
る。また制御装置２３は、前記作動検出センサ２１から
の検知信号に基づいてフィードポンプ異常を判断したと
きに制御弁１１に開弁信号を出力する。

【００１７】次に、ダイヤフラムポンプの作動について
説明する。まず制御弁１１が閉弁状態にあるときの作動
から述べる。プランジャ１がプランジャ駆動機構の駆動
によって下死点と上死点との間を往復動させられること
により、ダイヤフラム９が往復方向にたわませられ、こ
れによって次に述べるようにポンプ作用がなされる。

【００１８】すなわち、プランジャ駆動機構によってプ
ランジャ１が下死点から図１で右方への移動を開始して
吐出行程に入ると、まずオイル補充管５のオイルポート
３がプランジャ１によって閉じられる。プランジャ１の
移動にしたがってオイル室６内のオイルが昇圧されてい
くことにより、ダイヤフラム９がカバー側に変位され、
ポンプ室１０内の燃料が昇圧される。これにより、ポン
プ室１０内の圧力がフィードポンプ１３のフィード圧以
上に上昇して吐出弁１９が開かれることで、燃料がポン
プ室１０から吐出側配管１８へ吐出される。なお、この
吐出行程中においてオイル室６内のオイルがプランジャ
１とシリンダ２との間隙を通ってオイル収容室２９へ微
量ではあるが洩れる。その後、プランジャ１は図１に二
点鎖線でまた図２に実線で示される上死点に達する。

【００１９】プランジャ１が上死点から図１で左方へ移
動して吸入行程に転ずると、オイル室６内の圧力が減少
し、それに伴ってポンプ室１０内の圧力が低下して吐出
弁１９が閉じられる。ポンプ室１０内の圧力が更に低下
してフィードポンプ１３のフィード圧以下になると吸入
弁１５が開くことで、フィードポンプ１３によって圧送
される燃料がポンプ室１０内に吸入される。このフィー
ドポンプ１３のフィード圧とオイル室内圧力との圧力差
によりダイヤフラム９がバックアッププレート８側に移
動する。プランジャ１が下死点に近づき、オイル補充管
５のオイルポート３が開かれることにより、オイルタン
ク４のオイルがオイル補充管５を通じてオイル室６に補
充される。なお、この補充分のオイルは前記吐出行程中
においてオイル室６から洩れた量にほぼ等しい。

【００２０】またプランジャ１が下死点にあるとき、オ
イル補充管５のオイルポート３が開かれるので、オイル
室内圧力は大気圧とほぼ等しくなり、ポンプ室１０内圧
力はフィードポンプ１３のフィード圧と等しくなる。こ
のときポンプ室内圧力とオイル室内圧力との圧力差によ
り、ダイヤフラム９が図１に実線で示すようにバックア
ッププレート８に密着するように押しつけられる。従っ
て、フィードポンプ１３のフィード圧によりダイヤフラ
ム９に加わる余分な応力がバックアッププレート８によ
り受け止められるため、ダイヤフラム９の過剰な変形が
防止されひいてはその変形による破壊が防止される。

【００２１】上記した正常作動時にあっては、ダイヤフ
ラム９は吐出行程及び吸入行程の各終了時においてその
弾性域を超えない変形位置でもって反対方向へのたわみ
に転ずる。しかし、ポンプ作動中において、フィードポ
ンプ１３が異常で所定のフィード圧をポンプ室１０に供
給できなくなると、ポンプ室内圧力が不足するため、下
死点時にダイヤフラム９をバックアッププレート８に押
さえつけることができなくなる。仮に、この状態のまま
プランジャ１が吐出行程に転ずると、プランジャ１の動
かすオイルによって、ダイヤフラム９は図２の実線位置
を超えて過剰変形し、場合によっては弾性域を超えて破
損に至る可能性がある。

【００２２】このとき本ダイヤフラムポンプでは、作動
検出センサ２１からの検出信号に基づいてフィードポン
プ１３の作動の異常（回転数の低下）を検知した制御装
置２３が制御弁１１を開弁させ、その制御弁１１を常に
全開状態とする。これにより吸入行程時には、アキュー
ムレータ１７がフィード圧相当の圧力を蓄圧用配管を経
てポンプ室１０へ供給し、ダイヤフラム９をバックアッ
ププレート８に押しつけることができる。また吐出行程
時には、ポンプ室内圧力は蓄圧用配管を経てアキューム
レータ１７に蓄圧され、ポンプ室内圧力はほとんど上昇
しない。なお、このため吐出用配管の吐出弁１９は開か
れない。従って、フィードポンプ１３に異常があって
も、ダイヤフラム９の正常変形形態を継続することがで
き、これによってダイヤフラム９の過剰変形及び破損を
防ぐことができる。

【００２３】また前記ダイヤフラムポンプにおいて、制
御装置２３により吐出行程の開始前に制御弁１１を開い
ておき、プランジャ１の吐出行程時の移動位置に応じた
タイミングで制御弁１１を閉じると、その閉じた時点か
らポンプ室１０内の燃料の加圧が始まるため、その制御
弁１１を閉じるタイミングに応じて吐出流量を制御する
ことが可能である。

【００２４】なお本例では、吸入側配管１４にアキュー
ムレータ１７を設けてその配管１４の一部を蓄圧用配管
の一部に流用したが、これに代え、専用のアキュームレ
ータをもつ蓄圧用配管を設けてもよい。

【００２５】

【発明の効果】本発明によれば、フィードポンプの異常
時にはアキュームレータを含む蓄圧用配管が開かれるこ
とにより、ダイヤフラムの正常な変形形態を継続するこ
とができ、これによってダイヤフラムの過剰変形及び破
損を防止することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】ダイヤフラムポンプを下死点状態で示す断面図
である。

【図２】ダイヤフラムポンプを上死点状態で示す断面図
である。

【図３】制御弁を示す断面図である。

【符号の説明】

１ プランジャ ２ シリンダ ５ オイル補充管（オイル補充路） ６ オイル室 ９ ダイヤフラム １０ ポンプ室 １１ 制御弁 １３ フィードポンプ １４ 吸入側配管 １７ アキュームレータ １８ 吐出側配管 ２１ 作動検出センサ ２３ 制御装置 ２７ ポンプボデー

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ポンプボデー内の空間部がダイヤフラム
   によってオイルを満たすオイル室と流体を満たすポンプ
   室とに区画され、オイル室の壁部に連設したシリンダに
   プランジャが往復動可能に挿入され、ポンプ室に流体の
   吸入側配管及び吐出側配管が連通されているとともにそ
   の吸入側配管に流体を送給するフィードポンプが設けら
   れ、また前記オイル室にオイルを補充するオイル補充路
   が連通されているダイヤフラムポンプにおいて、前記ポ
   ンプ室にはアキュームレータをもつ蓄圧用配管が連通さ
   れ、かつその蓄圧用配管に制御装置によって開閉する制
   御弁が設けられ、また前記フィードポンプにはその作動
   状態を検知してその検知信号を前記制御装置に出力する
   作動検出センサが設けられ、前記制御装置はその作動検
   出センサからの検知信号に基づいてフィードポンプ異常
   を判断して前記制御弁に開弁信号を出力することを特徴
   とするダイヤフラムポンプ。