JPH0968168A - ベローズ式燃料ポンプ - Google Patents

ベローズ式燃料ポンプ

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JPH0968168A
JPH0968168A JP22428295A JP22428295A JPH0968168A JP H0968168 A JPH0968168 A JP H0968168A JP 22428295 A JP22428295 A JP 22428295A JP 22428295 A JP22428295 A JP 22428295A JP H0968168 A JPH0968168 A JP H0968168A
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JP
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pump
bellows
fuel
casing
pressure
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Application number
JP22428295A
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English (en)
Inventor
Shigeru Kamegaya
茂 亀ケ谷
Atsuhiro Sakamoto
篤弘 坂本
Iwane Inokuchi
岩根 井之口
Shunichi Oshitari
俊一 忍足
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Nissan Motor Co Ltd
Original Assignee
Nissan Motor Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 ベローズ式燃料ポンプにおいて、ベローズか
らの漏れが発生した場合には、燃料が外部に漏れ出るの
を防止することを課題とする。 【解決手段】 ポンプケーシング13内に配設されたベ
ローズ26によりポンプ室29を形成し、ベローズ26
を作動させてポンプ作用を行わせるベローズ式燃料ポン
プにおいて、ケーシング13内と燃料タンク内とを連通
する連通路(65,66)を設け、この連通路にチェッ
ク弁60を介装し、チェック弁60を開く作動圧を、ケ
ーシング13内部と外部との間のシールを行うオイルシ
ール35の耐圧以下に設定した。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、内燃機関の燃料供
給装置等に用いられるベローズ式燃料ポンプに関し、特
に、燃料の漏れを対策する構造に関する。
【0002】
【従来の技術】インジェクタを用いて燃料を噴射供給す
る内燃機関においては、噴射燃料の微粒化や燃料通路内
のベーパ発生防止等を考慮すると、燃料圧が高い方が有
利な場合が多い。比較的高い圧力を容易に得られるポン
プとしては、シリンダ内を摺動するプランジャによって
燃料を加圧するプランジャポンプがあるが、シリンダと
プランジャとの隙間部でシールするようなプランジャポ
ンプでは、例えば燃料として比較的粘度の低いガソリン
を使用した場合には、隙間からの漏れ量が過大になっ
て、消費トルクが増加する可能性がある。
【0003】以上のような問題点を解決する技術とし
て、伸縮自由なベローズやダイヤフラムによって、ポン
プ室を構成する漏れのないポンプを使用することが考え
られる。このような用途での従来のポンプとしては、例
えば特開平4−191461号公報(特にその第1図)
に示されるようなベローズ式ポンプがある。
【0004】これは、図11及び図12に示すように、
ポンプ室を構成するベローズ81を複数設け、これらの
軸線を互いに平行にして直線上に配置する一方、これら
のベローズ81の一端側にカムシャフト82を配置し
て、これに取り付けられた複数のカム83により各ベロ
ーズ81を伸縮させるようにしたものであり、フィード
ポンプにより低圧加圧された燃料を更に加圧して内燃機
関に供給し得るものである。
【0005】この従来例の構成を更に説明すると、前記
カムシャフト82の回転によってカム83が回転し、こ
れに接する摺動部材84に上下方向の運動を付与する。
摺動部材84にはベローズ81が取り付けられると共
に、ベローズ81内部に設置したスプリング85により
摺動部材84カムシャフト82に対し押しつけている。
このため、カムシャフト82の回転運動はベローズ81
の揺動運動に変換される。ベローズ81内部は、吸入油
路86、吐出油路87が夫々チェック弁88,89を配
置して繋がっているため、ベローズ81の膨張運動によ
って、吸入油路86から燃料が吸入され、圧縮運動によ
って燃料を吐出するポンプ作用を行う。
【0006】尚、吸入油路86には燃料タンクと本燃料
ポンプとの間に加圧ポンプ(フィードポンプ)が設けら
れており、タンクとポンプ間の配管圧力損失分を補って
いる。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな従来のベローズ式燃料ポンプにあっては、ベローズ
81内部に燃料を供給し、圧縮してポンプ作用を行うも
のであるため、仮に、燃料ポンプのベローズ81からの
漏れが発生した場合には、燃料がポンプケーシング内に
噴出する。
【0008】一方、ベローズからなるポンプ室までの燃
料の供給は加圧ポンプで行っているため、噴出した燃料
にはフィード圧が印加され、ポンプのシール部材等を押
し出し、燃料が外部にまで漏れ出す虞がある。そこで、
本発明は以上のような従来の問題点に鑑み、ベローズ式
燃料ポンプにおいて、仮に、ベローズからの漏れが発生
した場合には、燃料が外部に漏れ出るのを防止すること
を課題とする。
【0009】
【課題を解決するための手段】このため、請求項1記載
の発明は、ポンプケーシング内に配設されたベローズに
よりポンプ室を形成し、前記ベローズを作動させてポン
プ作用を行わせるベローズ式燃料ポンプにおいて、前記
ポンプケーシング内と燃料タンク内とを連通する連通路
を設け、前記連通路にチェック弁を介装し、前記チェッ
ク弁を開く作動圧を、前記ポンプケーシング内部と外部
との間のシールを行うシール部材の耐圧以下に設定し
た。
【0010】請求項2記載の発明は、前記チェック弁の
開弁圧で作動する圧力スイッチの作動に基づいて前記チ
ェック弁の開弁を検出する手段と、前記検出手段によ
り、チェック弁の開弁が検出された際に警報を発する警
報手段と、を含んで構成した。
【0011】請求項3記載の発明は、前記圧力スイッチ
を、前記チェック弁内部に内蔵した。請求項4記載の発
明は、前記圧力スイッチを包み込んで燃料から遮断する
遮断部材を設けるようにした。
【0012】
【発明の実施の形態】以下、添付された図面を参照して
本発明の実施の形態を詳述する。先ず、図7に基づい
て、本発明に係る燃料ポンプ(ベローズ式ポンプ)を適
用した内燃機関の燃料噴射システムを説明する。この図
において、燃料タンク1から電動モータ2にて駆動され
るフィードポンプ3で燃料ポンプ4の吸入側に燃料が圧
送される。尚、低圧レギュレータ5にて燃料ポンプ4の
吸入側の圧力は略一定に保持される。
【0013】燃料ポンプ4により高圧化された燃料は高
圧配管を通ってインジェクタ6に圧送され、インジェク
タ6により内燃機関の吸入空気中に噴射される。尚、高
圧レギュレータ7にて燃料ポンプ4の吐出側の高圧配管
内の圧力は略一定に保持される。又、燃料ポンプ4のケ
ーシング内と燃料配管系における燃料タンク1へのリタ
ーン通路(低圧)とは、リターン油路66を介して連通
されており、このリターン油路66にはチェック弁60
が介装連結されている。
【0014】図8は、前記燃料ポンプ4を配置した内燃
機関のシリンダヘッド15を示しており、燃料ポンプ4
の外形は、ポンプヘッド11、ポンプハウジング12及
びケーシング13により定められ、ケーシング13がボ
ルト14にてシリンダヘッド15の外壁に固定される。
そして、燃料ポンプ4の回転軸16は軸方向に自由な継
手部17により吸気側カムシャフト18の端部に結合さ
れ、このカムシャフト18により動力を伝達される。
【0015】尚、図8において、19はカム、20はブ
ラケットである。一方、前記ポンプヘッド11からは吸
入ポートに取り付けられる吸入側継手21と吐出ポート
に取り付けられる吐出側継手22とが突出している。次
に、図1〜図6に基づいて、燃料ポンプ4の構成を詳述
する。図1において、燃料ポンプ4の外形を定めるポン
プヘッド11、ポンプハウジング12及びケーシング1
3は、ボルト23により結合されている。又、ポンプヘ
ッド11とポンプハウジング12との接合面間には、リ
ード弁板24が挟み込まれて固定されている。
【0016】ポンプハウジング12には、その中心軸周
りに3個のベローズ収納孔(シリンダ)25が形成さ
れ、これらのベローズ収納孔25は、ケーシング13側
の端面にて開口している。そして、各ベローズ収納孔2
5には、円筒状のベローズ26が収納され、更に摺動ガ
イド33が摺動自由に嵌合されている。
【0017】ベローズ26の先端(図1では下端)に
は、これを閉止する円板状の端板27が溶接され、基端
(図1では上端)には、フランジ28が溶接されて、ベ
ローズ26の内部にポンプ室29が形成されている。ベ
ローズ26のフランジ28はボス部30を有しており、
このボス部30に連通孔が形成されている。そして、こ
のボス部30とベローズ収納孔25底面の凹部に嵌合
し、この嵌合部にはOリング31が介装されて、ポンプ
室29外部への燃料の漏洩を防止している。
【0018】前記ボス部30の外径はベローズ26の有
効径より小さく構成されており、ポンプ室29の内圧は
フランジ28の上下面に作用するが、下側の受圧面の方
が大きく、ポンプ室29の内圧が全体としては上方に作
用するため、フランジ28はベローズ26自身のばね作
用に加えてポンプ室29の内圧によってポンプハウジン
グ12のベローズ収納孔25に安定的に保持される。
【0019】尚、本燃料噴射システムでは、燃料ポンプ
の上流側にフィードポンプを備えており、運転中はポン
プ室29に常時圧力が印加される。フランジ28はベロ
ーズ26より外側に張り出しており、この張出部32
に、ベローズ26の外径よりも内径の大きい環状の治具
等を作用させることで、ベローズ26に圧縮による過大
な負荷をかけることなく、ベローズ収納孔25にベロー
ズ26を装着可能である。
【0020】摺動ガイド33は、ベローズ26の端部
(端板27)に被さるようにキャップ状に形成されてお
り、外周面にてベローズ収納孔25に摺動自由に嵌合し
ている。そして、先端面は球面状に形成してある。ベロ
ーズ26の端板27は、摺動ガイド33の凹部内に位置
し、その先端面で摺動ガイド33の内面に平面同士で当
接している。
【0021】そして、キャップ状の摺動ガイド33の内
周部とベローズ26の端部(端板27)の外周部との間
には、ベローズ26に対する端板27及びフランジ28
の溶接の位置ずれ等の加工組立上の誤差を吸収する隙間
が設けられている。ケーシング13には、その中心軸上
に、ブッシュメタル34を介して、回転軸16を回転自
在に支持している。
【0022】回転軸16は、その外側の端部にてカムシ
ャフトと結合されて回転するが、内側の端部には鍔部3
6を形成してある。ここで、鍔部36のケーシング13
側の面(図1で下側の面)は、スラストワッシャ37を
介してケーシング13に回転自在に支持させてあり、ポ
ンプハウジング12側の面(図1で上側の面)は傾斜さ
せてある。
【0023】そして、回転軸16の鍔部36の傾斜面上
に、軌道輪37、転動体38及び軌道輪39により構成
されるスラストベアリングの一方の軌道輪37を固定
し、他方の軌道輪39を3個の摺動ガイド33に当接さ
せてある。これにより、回転軸16(鍔部36)が回転
すると、スラストベアリングにより回転を遮断しつつ、
前記他方の軌道輪39を揺動運動、即ち、その各部を軸
方向に前後動させて、摺動ガイド33を介してベローズ
26を伸縮させるようになっている。
【0024】ここで、鍔部36が斜板をなし、軌道輪3
9が斜板に対して相対回転自由に取り付けられたベアリ
ング部材をなすが、このベアリング部材をなす軌道輪3
9が実質的に斜板としての押動作用を行うため、以下で
は軌道輪39を「斜板」と呼称して説明する。即ち、斜
板39には、外周部の2か所に突起40を有し、これら
の突起40はケーシング13に設けられた係止溝41と
嵌合することで斜板39の回転を防止している。従っ
て、突起40及び係止溝41が回り止め手段を構成して
いる。
【0025】又、手段39は、その先端中央に半球状の
突起42を有しており、この突起42はポンプハウジン
グ12の端面に相対している。よって、組み付け時等に
回転軸16及び斜板39がベローズ26側に押されて
も、ベローズ26が過大に圧縮されないようになってい
る。次に、燃料ポンプの吸入部及び吐出部の構造につい
て説明する。
【0026】図2は、ポンプヘッド側から見た平面図、
図3は図2のX−X矢視断面図(ポンプヘッドの要部断
面図)、図4はポンプハウジングの平面図、図5は図4
のY−Y矢視断面図(ポンプハウジングの要部断面図)
である。図1〜図5を同時に参照し、ポンプハウジング
12の上面(ポンプヘッド11との接合面)には隣合う
ベローズ収納孔25間に位置させて3つの凹部を形成
し、これらを吸入側リード弁動作空間43としてある。
【0027】又、ポンプヘッド11の下面(ポンプハウ
ジング12との接合面)には、ポンプハウジング12側
の各ベローズ収納孔25の略直上に位置させて3つの凹
部を形成し、これらを吐出側リード弁動作空間44とし
てある。一方、ポンプヘッド11の上面には吸入ポート
45と吐出ポート46とが形成されている。
【0028】ポンプヘッド11内には吸入ポート45に
連なって3つに分岐する油路47が形成され、これらの
油路47はポンプヘッド11下面にてポンプハウジング
12上面の各吸入側リード弁動作空間43に向かって開
口している。そして、ポンプハウジング12内には各吸
入側リード弁動作空間43から斜め方向に延び、フラン
ジ・ボス部30内の連通孔を介してベローズ26内のポ
ンプ室29に連通する油路48が形成されている。
【0029】又、ベローズ26内のポンプ室29にフラ
ンジ・ボス部30内の連通孔を介して連通して上方に延
びる油路49が設けられ、これらの油路49はポンプハ
ウジング12上面にてポンプヘッド11下面の各吐出側
リード弁動作空間44に向かって開口している。そし
て、ポンプヘッド11の下面には各吐出側リード弁動作
空間44から中心に向かって合流する3つの油溝50が
形成され、合流後は油路51により吐出ポート46に連
通している。
【0030】ここで、ポンプヘッド11とポンプハウジ
ング12との接合面間にはリード弁板24が挟み込まれ
るが、次にこれについて説明する。図6はリード弁板2
4の平面図である。この図において、リード弁板24は
1枚の金属板にて構成され、前記各吸入側リード弁動作
空間43及び各吐出側リード弁動作空間44の夫々に対
応させて、複数の馬蹄形状の切込みが入れられ、これに
より吸入側リード弁52(52−1〜52−3)と吐出
側リード弁53(53−1〜53−3)とがベローズ2
6配置方向(略円周方向)に互い違いに形成される。こ
のような配置とすることで、ポンプ径が増大するのを極
力抑えている。
【0031】ここで、吸入側リード弁52は、ポンプヘ
ッド11側の各油路47の開口端とポンプハウジング1
0側の各吸入側リード弁動作空間43との間にあって、
吐出時は各油路47の開口端を閉止し、吸入時には各動
作空間43側に変形して、各油路47の開口端を開くよ
うになっている。又、吐出側リード弁53は、ポンプヘ
ッド11側の各吐出側リード弁動作空間44とポンプハ
ウジング12側の各油路49の開口端との間にあって、
吸入時は各油路49の開口端を閉止し、吐出時には各動
作空間44側に変形して、各油路49の開口端を開くよ
うになっている。
【0032】尚、ケーシング13内は潤滑油で満たされ
ており、潤滑油により各摺動部の摺動抵抗や摩耗の進行
度合いを低減している。又、ケーシング13はボルト1
4により、内燃機関のシリンダヘッド15に固定される
が、接合面にはOリング54を介在してある。更に、回
転軸16外周面と該軸16を支持するケーシング13内
周面との間に介装されて、ポンプ室29内部と外部との
間をシールするシール部材としてのオイルシール35が
設けられている。
【0033】次に、図7において述べたチェック弁60
の構成を図1に基づいて説明する。チェック弁60は、
ハウジング67と、弁保持体64と、弁体61と、スプ
リング62とを含んで構成される。前記ハウジング67
には、筒部67Aが形成されており、該筒部67A内側
に前記弁体61が摺動自由に配設される。前記スプリン
グ62は、弁体61とハウジング67の筒部67A内底
面との間に介装され、弁体61を常時は前記弁保持体6
4先端面の弁座に圧接する方向に弾性付勢している。前
記弁保持体64は、ハウジング67の筒部67A内側に
圧入されている。この弁保持体64には中心孔64Aが
形成され、該中心孔64Aは、ケーシング13に形成さ
れた油路65を介して該ケーシング13内部に連通され
ている。
【0034】前記ハウジング67の筒部67Aの周壁に
は連通孔67aが形成されており、該連通孔67aは筒
部67A周壁外面に形成された環状凹部67bを介して
ケーシング13に形成された、図1にて説明したリター
ン油路66に連通されている。かかるチェック弁60
は、Oリング63にてシール性を確保した上でケーシン
グ13に形成された取付孔13Aにねじ嵌合により取り
付られている。
【0035】ここで、チェック弁60を開く作動圧は、
ケーシング13内部と外部との間のシールを行うオイル
シール35の耐圧以下に設定される。即ち、弁体61の
スプリング62による弁座への押し付け力は、オイルシ
ール35の耐圧以下で、弁体が弁座から離れるように設
定される。次に、かかる構成の作用について説明する。
【0036】内燃機関のカムシャフトにより継手部を介
して、回転軸16が回転すると、斜板39は回転軸16
に対して傾斜して支持されているため、斜板39は揺動
運動を行い、キャップ状の摺動ガイド33を介して、ベ
ローズ26を伸縮させる。ここで、あるベローズ26に
対し、斜板39が摺動ガイド33から離れる方向に移動
するときは、ポンプ室29の容積がベローズ26自体の
バネ力により拡大し、ポンプ室29内の圧力が低下す
る。これに伴い、燃料が吸入ポート45から油路47を
介して導かれ、吸入側リード弁52を押し開いて、吸入
側リード弁動作空間43及び油路48を介してポート室
29に吸入される。
【0037】又、斜板39が摺動ガイド33側に移動し
てこれを押すと、ベローズ26が圧縮れて、ポンプ室2
9の容積が縮小され、ポンプ室29内の圧力が上昇す
る。これに伴い、燃料が油路49を介して吐出側リード
弁53に作用し、これを押し開いて、吐出側リード弁動
作空間44、油溝50及び油路51を介して吐出ポート
46に至り、吐出される。
【0038】ここで、本発明特有の作用・効果について
説明する。少なくとも1か所のベローズ26に漏れが発
生すると、燃料はポンプ室29に作用しているフィード
ポンプによるフィード圧によりケーシング13内部に漏
れ出し、ケーシング13内部に満たされる。このとき、
ケーシング13内部の燃料にはフィード圧が印加されて
いるため、オイルシール35を通じて、ケーシング内部
の燃料がオイルシール35を通じてシリンダヘッド15
内に流れ出し、燃料が機関内部に充満することが懸念さ
れる。
【0039】しかし、本発明の構成においては、チェッ
ク弁60がオイルシール35のシール耐圧以下で開弁
し、ケーシング13内部に漏れ出した燃料が油路65、
弁保持体64の中心孔64A、連通孔67aを介してリ
ターン油路66に至り、このリターン油路66から燃料
タンク1に戻されることになり、前述したようにケーシ
ング13内部の燃料がオイルシール35を通じてシリン
ダヘッド15内に流れ出すことがなく、燃料が機関内部
に充満することが虞を解消できる。
【0040】図9には、他の実施例を示す。この実施例
は、チェック弁60内部に内蔵され、チェック弁60の
開弁圧で作動する圧力スイッチの作動に基づいてチェッ
ク弁60の開弁を検出する手段と、この検出手段によ
り、チェック弁60の開弁が検出された際に警報を発す
る警報手段とを設けたものである。
【0041】即ち、図において、チェック弁60のハウ
ジング67の筒部67A内底部には、スプリング62の
座部材70と、後述する皿ばね72の座部材71とが離
間して配設される。両座部材70,71は金属等の導電
部材からなり、両座部材70,71間には、皿ばね72
が介装される。この場合、皿ばね72は、座部材71に
絶縁部材76を介して支持される。
【0042】又、座部材70と座部材71の相対向面に
は、夫々突起部73,74が設けられており、両突起部
73,74は、常時は皿ばね72の弾性力により座部材
70,71相互が離間する方向に弾性付勢されることに
より、離間される。そして、両座部材70,71は、こ
れれに設けた突起部73,74が警告灯75と電源75
Aとを介装した警報回路のスイッチ接点となるように、
該警報回路に接続される。
【0043】かかる構成によると、チェック弁60が開
弁すると、座部材70がスプリング62による押圧力を
受け、該座部材70は皿ばね72の弾性力に打ち勝って
移動する。これにより、突起部73,74同士が接触
し、警報回路が閉成されるため、警告灯75に通電がな
されて、該警告灯75が点灯する。即ち、チェック弁6
0の開弁時、即ち、ケーシング13内に燃料が漏れ出し
た状態であるとして、運転者に燃料ポンプの異常を報知
することができる。
【0044】尚、皿ばね72を使用したことにより、一
度突起部73,74同士が接触して、警報回路が閉成さ
れた後は、チェック弁60が閉弁しても、警報が保持さ
れるようになっている。図10には、更に他の実施例を
示す。この実施例は、警報回路のスイッチ部を構成する
突起部73,74、皿ばね72等を、座部材70,71
夫々の外周面に両端部が装着される遮断部材としての筒
状の弾性部材80で包み込むようにして、スイッチ部を
燃料から遮断すると共に、組み付け性を更に向上したも
のである。
【0045】
【発明の効果】以上説明したように、請求項1記載の発
明によれば、ベローズ式燃料ポンプにおいて、ベローズ
からの漏れが発生した場合には、燃料が外部に漏れ出る
のを防止することができる。請求項2記載の発明によれ
ば、チェック弁の開弁時、即ち、ケーシング内に燃料が
漏れ出した状態であるとして、運転者に燃料ポンプの異
常を報知することができる。
【0046】請求項3記載の発明によれば、圧力スイッ
チの組み付け性が向上する。請求項4記載の発明によれ
ば、圧力スイッチを燃料から遮断できると共に、組み付
け性を更に向上できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の一実施形態を示す燃料ポンプの正面
縦断面図
【図2】 ポンプヘッド側から見た平面図
【図3】 図2のX−X矢視断面図
【図4】 ポンプハウジングの平面図
【図5】 図4のY−Y矢視断面図
【図6】 リード弁板の平面図
【図7】 内燃機関の燃料噴射システムを示す図
【図8】 内燃機関のシリンダヘッドの一部を示す図
【図9】 本発明の他の実施形態を示す燃料ポンプの正
面縦断面図
【図10】 本発明の更に他の実施形態を示す燃料ポンプ
の正面縦断面図
【図11】 従来のベローズ式燃料ポンプの正面断面図
【図12】 同上の燃料ポンプの側面断面図
【符号の説明】
4 燃料ポンプ 13 ケーシング 16 回転軸 26 ベローズ 29 ポンプ室 35 オイルシール 60 チェック弁 75 警告灯 80 弾性部材
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 忍足 俊一 神奈川県横浜市神奈川区宝町2番地 日産 自動車株式会社内

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】ポンプケーシング内に配設されたベローズ
    によりポンプ室を形成し、前記ベローズを作動させてポ
    ンプ作用を行わせるベローズ式燃料ポンプにおいて、 前記ポンプケーシング内と燃料タンク内とを連通する連
    通路を設け、 前記連通路にチェック弁を介装し、 前記チェック弁を開く作動圧を、前記ポンプケーシング
    内部と外部との間のシールを行うシール部材の耐圧以下
    に設定したことを特徴とするベローズ式燃料ポンプ。
  2. 【請求項2】前記チェック弁の開弁圧で作動する圧力ス
    イッチの作動に基づいて前記チェック弁の開弁を検出す
    る手段と、 前記検出手段により、チェック弁の開弁が検出された際
    に警報を発する警報手段と、 を含んで構成されたことを特徴とする請求項1記載のベ
    ローズ式燃料ポンプ。
  3. 【請求項3】前記圧力スイッチは、前記チェック弁内部
    に内蔵されたことを特徴とする請求項2記載のベローズ
    式燃料ポンプ。
  4. 【請求項4】前記圧力スイッチを包み込んで燃料から遮
    断する遮断部材を設けたことを特徴とする請求項2又は
    3記載のベローズ式燃料ポンプ。
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