JPH11247742A - プランジャポンプ - Google Patents

プランジャポンプ

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JPH11247742A
JPH11247742A JP10066163A JP6616398A JPH11247742A JP H11247742 A JPH11247742 A JP H11247742A JP 10066163 A JP10066163 A JP 10066163A JP 6616398 A JP6616398 A JP 6616398A JP H11247742 A JPH11247742 A JP H11247742A
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pressure
fuel
pump
plunger
damper
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JP10066163A
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Hideya Kikuchi
英弥 菊地
Etsuro Hozumi
悦郎 穂積
Akinao Minegishi
昭直 峯岸
Susumu Okuyama
将 奥山
Akinori Yamazaki
哲律 山崎
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Bosch Corp
Original Assignee
Zexel Corp
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Publication date
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02MSUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M55/00Fuel-injection apparatus characterised by their fuel conduits or their venting means; Arrangements of conduits between fuel tank and pump F02M37/00
    • F02M55/04Means for damping vibrations or pressure fluctuations in injection pump inlets or outlets
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02MSUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M63/00Other fuel-injection apparatus having pertinent characteristics not provided for in groups F02M39/00 - F02M57/00 or F02M67/00; Details, component parts, or accessories of fuel-injection apparatus, not provided for in, or of interest apart from, the apparatus of groups F02M39/00 - F02M61/00 or F02M67/00; Combination of fuel pump with other devices, e.g. lubricating oil pump
    • F02M63/02Fuel-injection apparatus having several injectors fed by a common pumping element, or having several pumping elements feeding a common injector; Fuel-injection apparatus having provisions for cutting-out pumps, pumping elements, or injectors; Fuel-injection apparatus having provisions for variably interconnecting pumping elements and injectors alternatively
    • F02M63/0225Fuel-injection apparatus having a common rail feeding several injectors ; Means for varying pressure in common rails; Pumps feeding common rails
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04BPOSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
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    • F04B11/0008Equalisation of pulses, e.g. by use of air vessels; Counteracting cavitation using accumulators
    • F04B11/0033Equalisation of pulses, e.g. by use of air vessels; Counteracting cavitation using accumulators with a mechanical spring
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02BINTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
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    • F02B75/12Other methods of operation
    • F02B2075/125Direct injection in the combustion chamber for spark ignition engines, i.e. not in pre-combustion chamber
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05CINDEXING SCHEME RELATING TO MATERIALS, MATERIAL PROPERTIES OR MATERIAL CHARACTERISTICS FOR MACHINES, ENGINES OR PUMPS OTHER THAN NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES
    • F05C2201/00Metals
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    • F05C2201/046Stainless steel or inox, e.g. 18-8
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
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  • Reciprocating Pumps (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 騒音や振動を低減し、信頼性が高く且つ装置
の小型化を図ることができるプランジャポンプを提供す
る。 【構成】 本発明にかかるプランジャポンプ2は、プラ
ンジャ21の往復動により燃料を吐出し、燃料入口側と
燃料出口側とのそれぞれに、燃料の圧力脈動を低減する
金属ダイヤフラム式ダンパ17、19を備え、各金属ダ
イヤフラム式ダンパは、燃料圧力を受ける受圧室33、
39と、ガスを封入した背圧室59、65と、受圧室と
背圧室とを規定する金属ダイヤフラム61、67とを備
えている。燃料の入口側と出口側とのそれぞれに金属ダ
イヤフラム式ダンパを備えているので、入口側と出口側
とでそれぞれ圧力脈動による騒音や振動を低減する。ま
た、隔膜として金属ダイヤフラムを用いているので、燃
料の液体や背圧ガスの気体に対する劣化が少なく、装置
の信頼性が高く、寿命も長い。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、プランジャの往復
動により、燃料を吐出するプランジャポンプに関し、特
に、エンジンのコモンレールに燃料を供給する単筒式プ
ランジャポンプに関する。
【0002】
【従来の技術】一般に、内燃機関の燃焼室内に燃料を直
接噴射する燃料噴射装置において、燃料の圧力脈動を低
減するダンパを備えた構成が公知である。
【0003】この種の燃料噴射装置では、一般に、低圧
ポンプから供給された低圧燃料を高圧ポンプで加圧して
高圧燃料をコモンレールに圧送しており、圧送する燃料
の圧力脈動を低減するため、装置内に圧力脈動を低減す
るダンパを備えた構成が公知である。
【0004】例えば、特開平7−83137号公報に
は、高圧ポンプの吐出側(燃料出口側)にアキュムレー
タ(ダンパ)を設けた構成が開示されており、このアキ
ュムレータでは隔壁が受けた燃料の圧力を背圧側に設け
たバネにより低減している。また、特開平9−1776
34号公報には、高圧ポンプの吸入側(燃料入口側)に
バネ式のアキュムレータリザバー(ダンパ)を設けた構
成が開示されている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、プラン
ジャの往復動により燃料を加圧する単筒式プランジャポ
ンプでは、プランジャの往復動に伴い燃料の吸入側と、
燃料の吐出側との両方で圧力脈動が生じるので、燃料の
吸入側や吐出側のいずれか一方のみにダンパを配置した
のでは、脈動による騒音や振動が充分に低減できないと
いう問題点がある。この場合、燃料の吸入側と吐出側と
の両方に圧力脈動低減用のダンパを備えることが考えら
れる。
【0006】かかる場合に、上述した公報に開示されて
いるようなバネ式のダンパを燃料入口側と燃料出口側と
に設けることが考えられるが、ダンパの背圧側にバネを
用いた構成では、隔壁としてゴムを用いているので、か
かるゴム製の隔壁は燃料による劣化が生じ易いため、信
頼性が低いという問題点がある。また、背圧の付与にバ
ネを用いると、このバネを収納する空間を必要とするの
で、装置が大型になるという問題がある。
【0007】そこで、本発明は、騒音や振動を低減し、
信頼性が高く且つ装置の小型化を図ることができるプラ
ンジャポンプの提供を目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
に、請求項1に記載の発明は、プランジャの往復動によ
り、燃料を吐出するプランジャポンプにおいて、燃料入
口側と燃料出口側とのそれぞれに、燃料の圧力脈動を低
減する金属ダイヤフラム式ダンパを備え、各金属ダイヤ
フラム式ダンパは、燃料圧力を受ける受圧室と、ガスを
封入した背圧室と、受圧室と背圧室とを規定する金属ダ
イヤフラムとを備え、ダイヤフラムの変形により燃料の
圧力脈動を低減することを特徴とする。
【0009】この請求項1に記載の発明によれば、プラ
ンジャポンプにおいて、燃料入口側(吸入側)と燃料出
口側(吐出側)とのそれぞれに金属ダイヤフラム式ダン
パを備えているので、燃料入口側と燃料出口側とでそれ
ぞれ圧力脈動を低減し、プランジャポンプにおける騒音
や振動を低減する。駆動時には、燃料入口側と燃料出口
側とにそれぞれ設けた金属ダイヤフラム式ダンパにおい
て、各受圧室で受けた圧力変動を背圧室のガス圧により
緩和する。背圧室にはガスを用いており、バネを収納す
る必要がないので、背圧室を小さくでき、プランジャポ
ンプ全体を小型にすることができる。また、受圧室と背
圧室とを規定する隔膜として金属ダイヤフラムを用いて
いるので、燃料や背圧ガスに対する劣化が少なく、装置
の信頼性が高く、寿命も長い。
【0010】
【発明の実施の形態】以下に、添付図面の図1乃至図4
を参照して、本発明の実施の形態を詳細に説明する。図
4は、本発明にかかる高圧ポンプ(プランジャポンプ)
2を搭載した燃料噴射装置1の回路図である。この燃料
噴射装置1は、ガソリンエンジンの燃焼室(気筒)にガ
ソリンを直接噴射するもので、いわゆる直接噴射式ガソ
リンに用いられるものである。この燃料噴射装置1は、
概して、燃料タンク3と、燃料タンク3内に配置された
低圧ポンプ5、低圧ポンプ5から燃料が供給される高圧
ポンプ2、高圧ポンプ2から圧送された燃料を蓄圧する
蓄圧器としてのコモンレール11を接続して構成されて
いる。
【0011】高圧ポンプ2は、低圧ポンプ5から供給さ
れた燃料を高圧に加圧するものであり、エンジンによっ
て駆動され、燃料を高圧に加圧してコモンレール11に
圧送する。高圧ポンプ2には、低圧ポンプ5からの燃料
供給側にフィルタ10が介在され、プランジャ式のポン
プ部9及びコモンレール11の間には、逆止弁16が設
けられており、コモンレール11から高圧ポンプ9への
燃料の逆流が防止されている。コモンレール11には、
複数のインジェクタ15が接続されており、コモンレー
ル11で高圧に蓄圧された燃料を各インジェクタ15か
らそれぞれエンジンの気筒内に噴射するようになってい
る。
【0012】ポンプ部9の燃料入口側(吸入側)には低
圧ダンパ17、燃料出口側(吐出側)には高圧ダンパ1
9が設けられており、ポンプ部9の燃料入口側と燃料吐
出側とでそれぞれ燃料の脈動を低減する構成になってい
る。これらの低圧ダンパ17と高圧ダンパ19とについ
ては後述する。
【0013】逆止弁16とコモンレール11との間と、
低圧ダンパ17とフィルタ10との間には逆止弁18を
介して流路20が接続されており、コモンレール11の
圧力が充分に高まっていない機関の始動時等に低圧ポン
プ5からの燃料をコモンレール11に直接供給できるよ
うになっている。
【0014】図1は高圧ポンプ2の断面図であり、図2
は吐出側の圧力変動を、従来と比較して示すグラフ図で
あり、図3は吸入側の圧力変動を従来と比較して示すグ
ラフ図である。この高圧ポンプ2は、単筒式プランジャ
ポンプであり、プランジャー21を収納したポンプハウ
ジング23と、このプランジャー21を駆動するカム2
5を収納した下本体部27とを備えている。カム25
は、図示しないエンジンによって駆動され、エンジンの
駆動によりカム25が回転し、プランジャ21の下端に
設けたシュー29に周接してプランジャ21を往復動す
る構成になっている。
【0015】ポンプハウジング23には、低圧ポンプ5
からの低圧燃料が供給される吸入ポート(図示せず)
と、プランジャ21により加圧された燃料を吐出する吐
出ポート31とが設けられている。
【0016】吸入ポートは、図示していないが、ポンプ
ハウジング23に設けられた低圧ダンパ17の受圧室3
3に連通されており、低圧ダンパ17の受圧室33は、
更に、ポンプ室35に連通されている。一方、吐出ポー
ト31は、燃料吐出通路37aを介して高圧ダンパ19
の受圧室39に連通されており、この受圧室39は、燃
料吐出通路37bを介してポンプ室35に連通されてい
る。
【0017】ポンプハウジング23に形成された大径孔
40には、固装部材41がねじ噛合されており、この固
装部材41の内側にプランジャ21の摺動を案内するバ
レル43が固定されている。固装部材41の内側にはベ
ローズ45が、その軸線をプランジャ21の軸線と略一
致させて配置されている。ベローズ45の上端はポンプ
ハウジング23に組み付けられた固装部材41に固定さ
れており、ベローズ45の下端は、プランジャ21の下
端に当接する支持部材47aに固定されている。このベ
ローズ45はプランジャ21の往復動に連動して伸縮
し、プランジャー21の周囲における燃料の液密を図る
ものであり、金属製の蛇腹形状をなしている。
【0018】ベローズ45の内側には、プランジャ21
の摺動を案内する上述のバレル43が固装されており、
プランジャ21はこのバレル43に沿って上下に摺動さ
れる。プランジャ21には、上端が開放された中空を形
成しており、このプランジャ21の中空部にはスプリン
グ49の下端部が当接されている。スプリング49は、
プランジャ21を常時下方に付勢するものであり、スプ
リング49の上端は固定部材51の下面に支持されてい
る。そして、固定部材51の下面とプランジャ21との
間に燃料を加圧するポンプ室35を形成している。
【0019】低圧ダンパ17は、燃料圧力を受ける受圧
室33と、低圧ガスを封入した背圧室59と、受圧室3
3と背圧室59とを規定する金属ダイヤフラム61とを
備えており、ダイヤフラム61の変形により受圧室33
が受けた燃料の圧力脈動を低減する。具体的には、凹部
53が形成されたハーフボディ55と、ポンプハウジン
グ23に形成された受圧室部57と、金属ダイヤフラム
61とを組み付けている。
【0020】背圧室59には、例えば、3kgf/cm2
低圧ガスが封入されており、従来のように、スプリング
が収納されていないので低圧ダンパ17を簡易且つ小型
にできる。また、本実施例では背圧室59にガスを封入
済みのものをポンプハウジング23の受圧部57に固定
するだけであるからポンプハウジング23への組み付け
も容易である。
【0021】金属ダイヤフラム61は、特に厚みや材質
に制限はないが、例えば、厚みが約0.1mmのスチー
ル(SUS304)を用いている。高圧ダンパ19は、
上述した低圧ダンパ17と略同様な構成であり、燃料圧
力を受ける受圧室39と、高圧ガスを封入した背圧室6
5と、受圧室39と背圧室65とを規定する金属ダイヤ
フラム67とから構成されており、金属ダイヤフラム6
7の変形により受圧室39が受けた燃料の圧力脈動を低
減する。この高圧ダンパ19は、具体的には、凹部71
が形成されたハーフボディ69と、ポンプハウジング2
3に形成された受圧室部73と、金属ダイヤフラム67
とを組み付けている。
【0022】背圧室65には、更に、金属ダイヤフラム
67の変形を規制する規制部材75が設けられており、
金属ダイヤフラム67が過剰に変形したり変位するのを
防止している。この背圧室65には、例えば、40kgf
/cm2の高圧ガスが封入されている。金属ダイヤフラ
ム67は、特に厚みや材質に制限はないが、例えば、厚
みが約0.2mmのスチール(SUS304)を用いて
いる。尚、ハーフボディ69の後端部に形成されている
のは、背圧室65に高圧ガスを封入する封入口77であ
り、この封入口77には封止栓79が嵌め込まれてい
る。また、ハーフボディ69は、ボルト81によりポン
プハウジング23に固装されている。
【0023】上述した低圧ダンパ17及び高圧ダンパ1
9では、各受圧室部57、73を別途製造することな
く、ポンプハウジング23が兼ねる構成となっている。
従って、部品点数の削減とポンプの小型化が図られてい
る。
【0024】次に、本実施の形態の作用について説明す
る。カム25が回転すると、シュー29を介してプラン
ジャ21が往復動し、これによって、ポンプ室35内の
燃料が加圧され、吐出通路37b、高圧ダンパ19、吐
出通路37aを経て、吐出ポート31から高圧燃料が吐
出される。高圧ダンパ19では、受圧室39で受けた脈
動は、背圧室65の高圧ガスにより支持されている金属
ダイヤフラム67の変形により低減される。これによ
り、高圧側の圧力脈動によって生じる騒音や振動が低減
される。
【0025】一方、吸入側では、低圧ポンプ5から供給
された低圧燃料が、吸入ポートから低圧ダンパ17を介
してポンプ室35に導入される。低圧ダンパ17では、
受圧室33が低圧燃料の圧力を受けると金属ダイヤフラ
ム61の変形や変位により、脈動を低減する。従って、
低圧ダンパ17によって、低圧側の脈動が低減されるの
で、低圧側においても騒音や振動が抑制できる。
【0026】このように、本実施の形態にかかる高圧ポ
ンプ2では、燃料入口側と燃料出口側とのそれぞれに金
属ダイヤフラム式ダンパを備えているので、燃料入口側
と燃料出口側とでそれぞれ圧力脈動を低減し、高圧ポン
プ2における騒音や振動を低減する。また、各低圧ダン
パ17と高圧ダンパ19の各背圧室59、65にはガス
を封入しており、バネを収納する必要がないので、背圧
室59、65を小さくでき、高圧ポンプ2全体を小型に
することができる。また、隔膜として金属ダイヤフラム
61、67を用いているので、燃料の液体や背圧ガスの
気体に対する劣化が少なく、装置の信頼性が高く、寿命
も長い。
【0027】ここで、図2及び図3を参照して、本実施
の形態の効果について詳しく説明する。図2は、燃料の
吐出側(高圧側)における圧力脈動を示しており、縦軸
に圧力Pを取り、横軸に時間Tを取ったものであり、図
2(a)は本実施の形態にかかる高圧ダンパ19を搭載
した場合であり、図2(b)は高圧ダンパを搭載しない
従来の高圧ポンプにおける圧力変化を示したものであ
る。この図2から明らかなように、プランジャ21の往
復動によるポンプの吸入、吐出工程において、(b)に
示す従来では圧力脈動aが生じており、この従来の圧力
脈動aは約30kgf/cm2であったが、(a)に示す本
実施の形態では、圧力脈動Aは約5kgf/cm2であっ
た。即ち、本実施の形態では高圧ポンプ2の吐出側(高
圧側)での圧力脈動を著しく低減できた。更に、本実施
の形態では、吐出期間に高圧ダンパ19に蓄えたエネル
ギーが吸入期間に放出されるので、全体として圧力変動
が小さくなり、これにより、コモンレール11に供給さ
れる燃料の圧力変動を小さくできる。
【0028】図3は、燃料の吸入側(低圧側)における
圧力脈動を示しており、図2と同様に縦軸に圧力Pを取
り、横軸に時間Tを取ったものであり、図3(a)は本
実施の形態かかる低圧ダンパ17を搭載した場合であ
り、図3(b)は低圧ダンパを搭載しない従来の高圧ポ
ンプにおける圧力変化を示したものである。
【0029】この図3から明らかなように、低圧側にお
いても(b)に示す従来では圧力脈動bが生じており、
この従来の圧力脈動bは約3kgf/cm2であったが、
(a)に示す本実施の形態では、圧力脈動Bは約0.2
kgf/cm2であった。即ち、本実施の形態では高圧ポン
プ2の吸入側(低圧側)での圧力脈動を著しく低減でき
た。
【0030】このように、本実施の形態では、高圧ポン
プ2は、吸入側及び吐出側で圧力脈動を低減し、燃料入
口側及び燃料出口側の全体で振動や騒音を低減できる。
また、吸入による圧力降下や吸入弁の急閉による急激な
圧力上昇が緩和され、ポンプ室35に供給される燃料圧
力が平均化でき、高圧ポンプ2の駆動が滑らかになる。
【0031】次に、図5を参照して、本発明の他の実施
の形態を説明するが、以下の説明において、上述した実
施の形態と同一部分には同一の符号を付することによっ
て、その部分の詳細な説明を省略する。図5は、他の実
施の形態にかかる低圧ダンパ17を示しており、この低
圧ダンパ17では、ポンプハウジング23に形成した嵌
合凹部82に低圧ダンパ17をを嵌め込む構成となって
おり、低圧ダンパ17がポンプハウジング23から突設
されていないので、高圧ポンプ2全体をコンパクトにで
きる。また、ハーフボディ55の後端部には、封入口8
3から背圧室59に低圧ガスを封入し、封止栓85を嵌
め込んで封をしている。この実施の形態においても、上
述した実施の形態と同様な作用を奏することができる。
【0032】
【発明の効果】請求項1に記載の発明によれば、プラン
ジャポンプにおいて、燃料入口側と燃料出口側とのそれ
ぞれに金属ダイヤフラム式ダンパを備えているので、燃
料入口側と燃料出口側とでそれぞれ圧力脈動を低減し、
プランジャポンプにおける騒音や振動を低減できる。背
圧室にはガスを用いているので、背圧室を小さくでき、
プランジャポンプ全体を小型にすることができる。ま
た、隔膜として金属ダイヤフラムを用いているので、燃
料の液体や背圧ガスの気体に対する劣化が少なく、装置
の信頼性が高く、寿命も長い。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態にかかる高圧ポンプの断面
図である。
【図2】燃料吐出側における圧力脈動を示すグラフ図で
ある。
【図3】燃料入口側における圧力脈動を示すグラフ図で
ある。
【図4】燃料噴射装置の回路図である。
【図5】他の実施の形態にかかる低圧ダンパの取り付け
状態を示す断面図である。
【符号の説明】
2 高圧ポンプ(プランジャポンプ) 17 低圧ダンパ 19 高圧ダンパ 21 プランジャ 33 受圧室(低圧ダンパの受圧室) 39 受圧室(高圧ダンパの受圧室) 59 背圧室(低圧ダンパの背圧室) 61 金属ダイヤフラム(低圧ダンパの金属ダイヤフラ
ム) 65 背圧室(高圧ダンパの背圧室) 67 金属ダイヤフラム(高圧ダンパの金属ダイヤフラ
ム)
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成10年3月9日
【手続補正1】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図1
【補正方法】変更
【補正内容】
【図1】
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 奥山 将 埼玉県東松山市箭弓町3丁目13番26号 株 式会社ゼクセル東松山工場内 (72)発明者 山崎 哲律 埼玉県東松山市箭弓町3丁目13番26号 株 式会社ゼクセル東松山工場内

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 プランジャの往復動により、燃料を吐出
    するプランジャポンプにおいて、 燃料入口側と燃料出口側とのそれぞれに、燃料の圧力脈
    動を低減する金属ダイヤフラム式ダンパを備え、各金属
    ダイヤフラム式ダンパは、燃料圧力を受ける受圧室と、
    ガスを封入した背圧室と、受圧室と背圧室とを規定する
    金属ダイヤフラムとを備え、ダイヤフラムの変形により
    燃料の圧力脈動を低減することを特徴とするプランジャ
    ポンプ。
JP10066163A 1998-03-02 1998-03-02 プランジャポンプ Pending JPH11247742A (ja)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP10066163A JPH11247742A (ja) 1998-03-02 1998-03-02 プランジャポンプ
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