JP2003184704A - 燃料噴射ポンプ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 オイルシールの破損を防止し、信頼性の高い
燃料噴射ポンプを提供する。 【解決手段】 駆動軸１５、カム２２およびプランジャ
２０などが収容されているハウジング１０の収容室４０
には、フィードポンプ６０から摺動部の潤滑のための燃
料が供給される。収容室４０で余剰となった燃料は燃料
排出路５７および還流路５８を経由して燃料タンク６へ
還流される。燃料排出路５７または還流路５８が何らか
の原因で閉塞され、収容室４０内の燃料の圧力が上昇す
ると、逆止弁８２が開弁し、収容室４０の燃料は連通路
８１を経由してフィードポンプ６０の入口側へ還流され
る。これにより、収容室４０の圧力の上昇が防止され、
収容室４０の燃料が供給されているオイルシール１７の
破損を防止することができる。

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（以下、
内燃機関を「エンジン」という。）の燃料噴射ポンプに
関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、例えばディーゼルエンジンに適用
されるコモンレール式の燃料噴射システムは、燃料を加
圧してコモンレールへ供給する燃料噴射ポンプを備えて
いる。燃料噴射ポンプは、エンジンのクランクシャフト
に接続されている駆動軸により駆動される。駆動軸の回
転にともなって可動部材としてのプランジャはシリンダ
の内部を往復駆動される。プランジャが往復駆動される
ことにより、燃料は加圧室に吸入され加圧される。燃料
噴射ポンプには、加圧室に燃料を供給するフィードポン
プが一体に構成されている。このフィードポンプもプラ
ンジャと同様に駆動軸の回転によって駆動され、燃料タ
ンクから燃料を吸入し、加圧室へ供給している。

【０００３】上記のような燃料噴射ポンプでは、駆動軸
からプランジャへ駆動力を伝達するカムとプランジャと
の間、あるいはプランジャとハウジングとの間など、ハ
ウジングの内部に複数の摺動部が形成されている。その
ため、フィードポンプから吐出された燃料は、加圧室に
供給されるだけでなく、駆動手段が収容されているハウ
ジング内部の収容室にも供給される。そして、収容室へ
供給された燃料により摺動部の潤滑が図られている。

【０００４】収容室の内部に供給された燃料は、摺動部
をはじめとするハウジングの内部の発熱により温度が上
昇する。そのため、燃料噴射ポンプは収容室とフィード
ポンプの入口側とを連通する還流路を備えており、フィ
ードポンプから吐出された燃料は収容室および還流路を
経由してフィードポンプの入口側へ還流されている。こ
れにより、ハウジング内の各部に形成される摺動部の潤
滑を図ると同時に、ハウジング内の冷却が図られてい
る。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】燃料噴射ポンプを駆動
する駆動軸は、ハウジングに回転可能に支持されてい
る。ハウジングの内部の収容室には上述のようにフィー
ドポンプで加圧された燃料の一部が供給されている。そ
のため、加圧されている収容室の燃料は、駆動軸の外壁
に沿ってハウジングと駆動軸との境界部から燃料噴射ポ
ンプの外部へ漏れ出すおそれがある。そこで、ハウジン
グと駆動軸との間にはオイルシールが設置され、オイル
シールにより燃料の漏れ出しが防止されている。オイル
シールは収容室と連通しており、収容室から供給された
燃料の圧力を利用して駆動軸とハウジングとの間をシー
ルしている。

【０００６】しかしながら、収容室とフィードポンプの
入口側とを連通する還流路が何らかの原因により閉塞さ
れた場合、収容室から燃料が排出されず、収容室の内部
において燃料の圧力が上昇する。その結果、収容室と連
通しているオイルシールにおいても燃料の圧力が上昇
し、オイルシールの破損を招くおそれがある。

【０００７】そこで、本発明の目的は、オイルシールの
破損を防止し、信頼性の高い燃料噴射ポンプを提供する
ことにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明の請求項１記載の
燃料噴射ポンプによると、還流手段は収容室とフィード
ポンプの入口側とを連通する連通路に逆止弁を有してい
る。逆止弁は、収容室の燃料の圧力が所定の圧力よりも
高くなると開弁し、収容室からフィードポンプの入口側
への燃料の流れを許容する。そのため、例えば収容室の
燃料を排出するための還流路が目詰まりなどにより閉塞
され、収容室内の燃料の圧力が上昇すると、逆止弁は開
弁し、収容室内の燃料はフィードポンプの入口側へ還流
される。したがって、収容室内における燃料の圧力の上
昇が抑制されるため、オイルシールの破損が防止され、
信頼性を高めることができる。本発明の請求項２記載の
燃料噴射ポンプによると、収容室には収容室内の燃料の
温度を検出する温度センサが設置されている。そのた
め、収容室内の燃料の温度が上昇した場合、例えば燃料
噴射ポンプの運転を停止することができる。

【０００９】本発明の請求項３記載の燃料噴射ポンプに
よると、温度センサにより検出された収容室内の燃料の
温度が所定値より高くなると、運転が停止される。例え
ば収容室の燃料を排出する還流路が閉塞されると、収容
室の燃料は還流手段を経由してフィードポンプの入口側
に還流される。これにより、燃料はフィードポンプ、収
容室および還流手段を循環し、駆動部分の発熱により燃
料の温度は上昇する。すなわち、収容室内の燃料の温度
が所定値より高くなると、燃料噴射ポンプによる燃料の
供給が停止され、エンジンの運転が停止される。本発明
の請求項４記載の燃料噴射ポンプによると、還流手段は
ハウジングに設けられている。そのため、ハウジングの
外部に燃料が流れる流路が露出することがない。したが
って、流路の破損あるいは閉塞を防止することができ
る。

【００１０】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を示す
一実施例を図面に基づいて説明する。本発明の一実施例
による燃料噴射ポンプを図１および図２に示す。燃料噴
射ポンプは、図１に示すコモンレール式の燃料噴射シス
テム１に適用される。図２に示すように、燃料噴射ポン
プ２のハウジング１０は、ハウジング本体１１とシリン
ダヘッド１２とを有する。図１に示す場合、二点鎖線で
囲まれた部分が燃料噴射ポンプ２に該当し、破線で囲ま
れた部分がハウジング１０に該当する。

【００１１】ハウジング本体１１はアルミ製である。シ
リンダヘッド１２、１３は鉄製であり、内部に形成され
ているシリンダ１２ａ、１３ａに可動部材としてのプラ
ンジャ２０を往復移動可能に支持している。シリンダヘ
ッド１２、１３の内周面と、逆止弁１４の端面と、プラ
ンジャ２０の端面とにより加圧室３０が形成されてい
る。本実施例では、シリンダヘッド１２とシリンダヘッ
ド１３とはほぼ同一形状に形成されているものの、ねじ
穴や燃料通路などの形成位置が異なっている。これに対
し、ねじ穴や燃料通路などの形成位置を同一にし、シリ
ンダヘッド１２およびシリンダヘッド１３の形状を同一
にすることも可能である。

【００１２】駆動軸１５はジャーナル１６を介してハウ
ジング１０に回転可能に支持されている。ハウジング１
０と駆動軸１５との間はオイルシール１７によりシール
されている。図３に示すように、断面が円形状のカム２
１は駆動軸１５に対して偏心して一体に形成されてい
る。駆動軸１５を挟んで１８０°反対側に図２に示すよ
うにプランジャ２０が配置されている。図３に示すよう
に、カムリング２２は外形が四角形状に形成されてお
り、カムリング２２とカム２１との間にカムリング２２
およびカム２１に摺動可能なブッシュ２３が介在してい
る。プランジャ２０と対向するカムリング２２の外周面
とプランジャ２０の端面とは平面状に形成され互いに接
触している。

【００１３】スプリング２４はカムリング２２方向へプ
ランジャ２０を付勢している。カムリング２２は、カム
２１の回転にともないカム２１と摺動しながら自転する
ことなく公転する。これにより、摺動部を形成するカム
リング２２とプランジャ２０とは、図３の左右方向へ往
復移動しながら摺動する。駆動軸１５、カム２１、カム
リング２２およびスプリング２４によりプランジャ２０
を駆動する駆動手段が構成されている。プランジャ２０
は、駆動軸１５の回転にともないカムリング２２を介し
てカム２１により往復駆動され、燃料流入通路３１から
逆止弁１４を通り加圧室３０に吸入した燃料を加圧す
る。逆止弁１４は、加圧室３０から燃料流入通路３１へ
燃料が逆流することを防止する。

【００１４】プランジャ２０、ならびに駆動手段を構成
する駆動軸１５、カム２１およびカムリング２２は、ハ
ウジング本体１１、シリンダヘッド１２およびシリンダ
ヘッド１３から形成される収容室４０に収容されてい
る。収容室４０は燃料である軽油により満たされてい
る。収容室４０には、図１に示すように収容室４０内の
燃料の温度を検出する温度センサ４１が設置されてい
る。温度センサ４１はＥＣＵ３に接続されており、温度
センサ４１は検出した温度を対応する電気信号としてＥ
ＣＵ３に出力する。ＥＣＵ３には温度センサ４１だけで
なく、エンジンの回転数、アクセルの開度および冷却水
温などエンジンの各部から種々の情報が入力される。Ｅ
ＣＵ３は、入力された種々の情報からエンジンの運転状
態を判断する。そして、判断されたエンジンの運転状態
に基づいて、ＥＣＵ３は燃料噴射ポンプ２をはじめ燃料
噴射システム全体の制御を行う。

【００１５】燃料吐出通路３２は、シリンダヘッド１２
およびシリンダヘッド１３にそれぞれ直線状に形成され
ており、加圧室３０と連通している。シリンダヘッド１
２に形成した燃料吐出通路３２の下流側には燃料吐出通
路３２よりも通路面積の大きな長孔状の燃料室３３が形
成されており、燃料室３３に逆止弁３４が収容されてい
る。燃料室３３の燃料下流側に燃料室３３よりも通路面
積の大きな収容孔３５が形成されている。収容孔３５は
シリンダヘッド１２の外周壁に開口し燃料出口を形成し
ている。図１に示す燃料配管５１を接続するための接続
部材３６は収容孔３５にねじ止めなどにより収容されて
いる。接続部材３６の内部に燃料通路３７が形成されて
おり、燃料通路３７は燃料室３３を経由して燃料吐出通
路３２と連通している。

【００１６】シリンダヘッド１２の燃料吐出通路３２の
燃料下流側に配設されている逆止弁３４は、逆止弁３４
の燃料下流側である燃料室３３および燃料通路３７から
燃料吐出通路３２を経由して加圧室３０に燃料が逆流す
ることを防止する。接続部材３６は、図１に示す燃料配
管５１によりコモンレール４と接続されており、燃料噴
射ポンプ２で加圧された燃料は接続部材３６に形成され
ている燃料通路３７および燃料配管５１を経由してコモ
ンレール４へ供給される。コモンレール４では、燃料噴
射ポンプ２から吐出された燃料が蓄圧状態で蓄えられ
る。コモンレール４には図示しないエンジンの各気筒に
設置されているインジェクタ５が接続されており、コモ
ンレール４に蓄えられている高圧の燃料はインジェクタ
５へ供給される。インジェクタ５はＥＣＵ３からの指令
にしたがって、所定の時期に所定の期間、コモンレール
４から供給された燃料をエンジンの各気筒へ噴射する。
シリンダヘッド１３はハウジング本体１１の図２におい
て下方に配設されている。シリンダヘッド１３にもシリ
ンダヘッド１２と同様に燃料吐出通路３２および収容孔
３５などが形成され、逆止弁３４および接続部材３６な
どが収容されている。

【００１７】燃料噴射ポンプ２は、図２に示すように駆
動軸１５の端部にフィードポンプ６０を備えている。フ
ィードポンプ６０は、駆動軸１５により駆動されるトロ
コイドポンプである。フィードポンプ６０は、燃料噴射
ポンプ２のハウジング１０に一体に設置されている。フ
ィードポンプ６０はインナロータ６１およびアウタロー
タ６２を有しており、インナロータ６１は駆動軸１５に
取り付けられている。駆動軸１５の回転にともなって、
インナロータ６１とアウタロータ６２とが相対的に回転
することにより、フィードポンプ６０は燃料タンク６に
蓄えられた常圧の燃料を加圧し加圧室３０へ供給する。

【００１８】図１に示すように、フィードポンプ６０か
ら吐出された燃料は燃料供給路５２を経由して調量弁７
０へ供給される。調量弁７０は例えばＥＣＵ３から供給
される電力によって燃料通路の開口面積が変化するスプ
ール弁を有しており、フィードポンプ６０から加圧室３
０へ供給される燃料の流量を調整する。調量弁７０によ
り加圧室３０へ供給される燃料の流量を調整することに
より、燃料噴射ポンプ２からコモンレール４へ吐出され
る燃料の流量が調整され、コモンレール４内の燃料の圧
力が一定に保持される。

【００１９】フィードポンプ６０の燃料出口側は二方に
分岐しており、一方は燃料供給路５２に連通し、他方は
燃料通路５３に連通している。燃料通路５３からは、さ
らにリターン流路５４が分岐している。リターン流路５
４には逆止弁５５が設置されており、燃料供給路５２内
の燃料の圧力が所定の圧力よりも高くなると、逆止弁５
５が開弁し余剰の燃料はフィードポンプ６０の入口側へ
還流される。

【００２０】燃料通路５３はフィードポンプ６０の燃料
出口側と収容室４０とを連通している。これにより、フ
ィードポンプ６０から吐出された燃料は加圧室３０だけ
でなく燃料通路５３を経由して収容室４０へ供給され
る。燃料通路５４の途中にはオリフィス５６が設置され
ており、オリフィス５６によりフィードポンプ６０から
収容室４０へ流れる燃料の流量は制限される。上記の燃
料供給路５２、燃料通路５３およびリターン流路５４は
ハウジング１０の内部を貫いて形成されている。

【００２１】図２に示すように、ハウジング１０には燃
料通路１８が形成されている。燃料通路１８は収容室４
０とオイルシール１７とを連通している。燃料通路１８
はハウジング１０の内部を貫いて形成され、収容室４０
に蓄えられている燃料の一部をオイルシール１７へ供給
する。オイルシール１７は、収容室４０から供給された
燃料の圧力により駆動軸１５と当接し、駆動軸１５の外
壁に沿って燃料噴射ポンプ２の外部へ流れる燃料をシー
ルしている。

【００２２】図１に示すように、収容室４０には燃料排
出路５７が連通している。燃料排出路５７は、収容室４
０で余剰となった燃料を排出する。燃料排出路５７の反
収容室側の端部は、還流路５８に連通している。還流路
５８には燃料排出路５７だけでなくコモンレール４およ
びインジェクタ５などが連通しており、燃料噴射システ
ム１の各部で余剰となった燃料は還流路５８へ排出され
る。還流路５８はハウジング１０の外部を経由して燃料
タンク６に連通しており、燃料噴射システム１の各部で
余剰となった燃料は燃料タンク６へ還流される。したが
って、燃料噴射ポンプ２のフィードポンプ６０および加
圧室３０で加圧された燃料のうち余剰となった燃料は、
還流路５８から燃料タンク６へ排出され大気圧に開放さ
れる。

【００２３】次に、還流手段について説明する。図１に
示すように、還流手段はハウジング１０に設けられてい
る。還流手段は、収容室４０とフィードポンプ６０の入
口側とを連通する連通路８１と、連通路８１の途中に設
置されている逆止弁８２を有している。連通路８１は、
ハウジング１０を貫いて形成されている。

【００２４】逆止弁８２は、収容室４０からフィードポ
ンプ６０の入口側への燃料の流れのみを許容する。逆止
弁８２は、通常閉弁しており、収容室４０内の圧力が所
定の圧力より大きくなると開弁する。逆止弁８２が開弁
することにより、収容室４０内の燃料はフィードポンプ
６０の入口側へ還流される。

【００２５】例えば、燃料排出路５７あるいは還流路５
８が折れ曲がったり燃料排出路５７あるいは還流路５８
に異物が滞留することにより、燃料排出路５７あるいは
還流路５８が目詰まりし閉塞されるおそれがある。燃料
排出路５７あるいは還流路５８が閉塞されると、フィー
ドポンプ６０から収容室４０へ供給された燃料は収容室
４０から排出されない。一方、フィードポンプ６０は加
圧された燃料を収容室４０へ供給するため、収容室４０
内の燃料の圧力は上昇する。そのため、燃料通路１８を
経由して収容室４０に連通しているオイルシール１７に
は圧力が上昇した収容室４０の燃料が供給され、オイル
シール１７内の燃料の圧力が上昇する。その結果、燃料
の圧力がオイルシール１７の耐圧能力を超えると、オイ
ルシール１７が破損するおそれがある。

【００２６】そこで、逆止弁８２が開弁圧をオイルシー
ル１７の耐圧能力よりも小さく設定すると、オイルシー
ル１７へ供給される燃料の圧力がオイルシール１７の耐
圧能力を超える前に逆止弁８２が開弁する。逆止弁８２
が開弁することにより、収容室４０の燃料は連通路８１
を経由してフィードポンプ６０の入口側へ還流される。
そのため、収容室４０内の燃料の圧力上昇、ならびにオ
イルシール１７の破損が防止される。

【００２７】一方、逆止弁８２が開弁すると、フィード
ポンプ６０から吐出された燃料の一部は燃料通路５３、
収容室４０および連通路８１を経由してフィードポンプ
６０の入口側へ還流される。そのため、逆止弁８２が開
弁する期間が継続すると、燃料の一部はフィードポンプ
６０と収容室４０との間を循環する。上述のようにプラ
ンジャ２０とカムリング２２との間などハウジング１０
の内部に複数形成されている摺動部からは燃料噴射ポン
プ２の作動にともない発熱する。そのため、燃料がフィ
ードポンプ６０と収容室４０との間を燃料が循環するこ
とにより、燃料の温度は上昇し、摺動部の焼き付きを招
くおそれがある。

【００２８】そこで、温度センサ４１が検出した収容室
４０内の燃料の温度が所定値より高くなると、ＥＣＵ３
は燃料噴射ポンプ２の運転を停止する。例えば、調量弁
７０を閉弁しフィードポンプ６０から加圧室３０への燃
料の供給を停止する。これにより、コモンレール４への
燃料の供給、ならびにエンジンの燃焼室への燃料の噴射
が停止されるため、エンジンの運転が停止される。

【００２９】次に、本発明の一実施例による燃料噴射ポ
ンプ２の作動について説明する。駆動軸１５の回転にと
もなってカム２１が回転し、カム２１の回転にともなっ
てカムリング２２が自転することなく公転する。このカ
ムリング２２の公転にともなってカムリング２２とプラ
ンジャ２０とが摺動し、プランジャ２０がシリンダ１２
ａ、１３ａ内で往復駆動される。

【００３０】カムリング２２の公転にともなって上死点
にあるプランジャ２０が駆動軸１５方向へ下降すると、
フィードポンプ６０から吐出され調量弁７０によって流
量が調整された燃料が燃料流入通路３１から逆止弁１４
を経由して加圧室３０へ吸入される。下死点に達したプ
ランジャ２０が再び上死点へ向けて上昇すると、逆止弁
１４が閉塞され加圧室３０の燃料の圧力が上昇する。加
圧室３０の燃料の圧力が燃料通路３７の燃料の圧力より
も大きくなると、逆止弁３４が開弁し加圧室３０で加圧
された燃料が燃料通路３７へ吐出される。

【００３１】加圧室３０から吐出された燃料は、燃料吐
出通路３２、逆止弁３４および燃料室３３を通って燃料
通路３７へ送出される。燃料通路３７へ送出された燃料
は燃料配管５１を経由してコモンレール４へ供給され
る。コモンレール４では燃料噴射ポンプ２から吐出され
た圧力変動のある燃料が蓄圧され一定圧に保持される。
コモンレール４に蓄えられている燃料は、インジェクタ
５へ供給される。インジェクタ５はＥＣＵ３からの指示
により開閉され、燃料をエンジンの燃焼室へ噴射する。

【００３２】以上、説明したように、本発明の一実施例
による燃料噴射ポンプ２によると、収容室４０内の燃料
の圧力が上昇すると、逆止弁８２が開弁し、収容室４０
内の燃料がフィードポンプ６０の入口側へ還流される。
そのため、収容室４０内における燃料の圧力上昇、なら
びにこれにともなうオイルシール１７の破損を防止する
ことができる。したがって、燃料噴射ポンプ２からの燃
料の漏出が防止され、信頼性を向上することができる。

【００３３】また、燃料がフィードポンプ６０と収容室
４０との間を循環することにより、収容室４０内の燃料
の温度が上昇した場合、燃料噴射ポンプ２の運転は停止
される。そのため、エンジンの運転が停止され、収容室
４０内の燃料の温度上昇にともなう各摺動部の焼き付き
ならびに摺動部の焼き付きにともなう燃料噴射ポンプ２
の破損などを未然に防止することができる。

【００３４】以上、説明した本発明の一実施例では、循
環手段の連通路および逆止弁をハウジングに設ける例に
ついて説明したが、それらをハウジングの外部に設けて
もよい。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例による燃料噴射ポンプを適用
したコモンレール式の燃料噴射システムを示す模式図で
ある。

【図２】本発明の一実施例による燃料噴射ポンプを示す
模式的な断面図である。

【図３】図２のIII−III線で切断した図であって、プラ
ンジャと駆動軸の周辺を示す図である。

【符号の説明】

２ 燃料噴射ポンプ １０ ハウジング １１ ハウジング本体（ハウジング） １２、１３ シリンダヘッド（ハウジング） １２ａ、１３ａ シリンダ １５ 駆動軸（駆動手段） ２０ プランジャ（可動部材） ２１ カム（駆動手段） ２２ カムリング（駆動手段） ２４ スプリング（駆動手段） ３０ 加圧室 ４０ 収容室 ４１ 温度センサ ６０ フィードポンプ ８１ 連通路（還流手段） ８２ 逆止弁（還流手段）

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｆ０２Ｍ 59/44 Ｆ０２Ｍ 59/44 Ｕ Ｖ

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 加圧室に吸入された燃料を加圧する可動
   部材と、 駆動軸を有し、前記可動部材を駆動する駆動手段と、 前記可動部材とともに前記加圧室を形成し前記可動部材
   を往復移動可能に支持するシリンダ、ならびに前記可動
   部材および前記駆動手段が収容されている収容室を有す
   るハウジングと、 前記駆動軸により駆動され、前記加圧室および前記収容
   室に燃料を供給するフィードポンプと、 前記収容室と前記フィードポンプの入口側とを連通する
   連通路、ならびに前記連通路において前記収容室から前
   記フィードポンプの入口側への燃料の流れを許容する逆
   止弁を有し、前記収容室の燃料の圧力が所定の圧力より
   も高くなると前記逆止弁が開弁し前記収容室の燃料を前
   記フィードポンプの入口側へ還流する還流手段と、 を備えることを特徴とする燃料噴射ポンプ。
2. 【請求項２】 前記収容室には、前記収容室内の燃料の
   温度を検出する温度センサが設置されていることを特徴
   とする請求項１記載の燃料噴射ポンプ。
3. 【請求項３】 前記温度センサが検出した前記収容室内
   の燃料の温度が所定値より高くなると、運転が停止され
   ることを特徴とする請求項２記載の燃料噴射ポンプ。
4. 【請求項４】 前記還流手段は、前記ハウジングに設け
   られていることを特徴とする請求項１、２または３記載
   の燃料噴射ポンプ。