JP2513256B2 - 分配型燃料噴射ポンプ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明はインナカム式分配型燃料噴射ポンプに関し、
詳しくはインナカムとロータとが形成するカム室の潤滑
を燃料以外の潤滑油で行う分配型燃料噴射ポンプに関す
る。

［従来の技術］ 従来、省燃費の社会的要求が高まるにつれて、燃料噴
射ポンプの噴射圧力の向上が図られており、ディーゼル
エンジン用の分配型燃料噴射ポンプにあっては、旧来の
フェースカム式の構成に替えて、円周内面をカム面とす
るいわゆるインナカム式のものが提案されている（例え
ば、特開昭61−96168号公報）。こうしたインナカム式
分配型燃料噴射ポンプは、ロータの半径方向に明けられ
た嵌合孔内に摺動自在に設けられたプランジャをインナ
カムのカムプロフィールにより駆動して、このプランジ
ャによる燃料の圧縮により燃料噴射を行う。

こうしたインナカム式分配型燃料噴射ポンプは、燃料
の圧送を行うプランジャを複数にすることができるの
で、噴射圧力の高圧化の面で有利である。

［発明が解決しようとする問題点］ しかしながら、最近、ディーゼルエンジンの燃料とし
て軽油以外にその使用が検討されている灯油・アルコー
ル混合燃料は、燃料噴射ポンプに対して、一層の高圧化
を要求するものであり、耐久性上の問題を招致してい
る。

すなわち、噴射燃料の一層の高圧化は、インナカムと
そのカムプロフィールに沿って移動するプランジャとの
接触圧力を増大させ、インナカム、このインナカムに摺
接するローラ、ローラを回動自在に保持するシュー等の
負荷応力を増大させる。従来、これらの部材を収納する
カム室の潤滑は燃料油によりなされているが、こうした
高負荷での使用の下では潤滑が不十分となり、部材の摩
耗が進んでポンプ特性の劣化や耐久性の低下といった問
題を招致する。

このような問題を解決するために本発明者らは先の出
願にてカム室を燃料より粘度の高い潤滑油によって潤滑
する潤滑機構を設けたものを提案している。

ところが、このようにカム室を燃料以外の潤滑油で潤
滑するタイプの燃料噴射ポンプでは、両室間に設けられ
ている摺動部などから潤滑油がリークして燃料に混入す
るという問題が生じている。例えば、第６図に示す燃料
噴射ポンプのロータ、タイマおよびその周辺部の断面図
を用いて説明すると、インナカム101の内周側には、エ
ンジンにより回転駆動されるロータ103が設けられ、こ
のロータ103の嵌合孔105にプランジャ107が嵌合され、
シュー109に収納したローラ111をインナカム101のカム
フェース101aに沿わせることでプランジャ107を半径方
向へ往復動させてプランジャ室113の燃料を圧送する。
そして、上記インナカム101を回転方向へ移動させて噴
射時期を変える機構としてタイマ120が設けられてい
る。このタイマ120は、タイマピストン121の両側に形成
された圧力室123、125を設け、これらの室の液圧および
ばね127による力の均衡によりタイマピストン121を可動
してピストンピン129を介してインナカム101を回動させ
るものである。ところが、この装置では、カム室131か
らピストンピン129の外周摺動面およびタイマピストン1
21の外周摺動面を通じて潤滑油がリークする。このリー
クした潤滑油は、圧力室等123からリークした燃料を回
収するための燃料回収通路133に混入し易い。このた
め、この燃料回収通路133に連通している燃料フィルタ
（図示省略）を詰まらせるという問題があった。

なお、フェースカムタイプの燃料噴射ポンプにあって
は、プランジャ室とカム室とを分離した圧機構を設けた
ものが、例えば、実開昭61−43952号公報で知られてい
るが、これは両室をシール部材で分離しているため、十
分なシール作用を得るには多くのシール部材を必要とし
て構成が複雑になったり、また摺動部の動きに対して円
滑な動作を妨げるという問題があった。

本発明は、上記従来の技術の問題点を解消するために
なされたもので、カム室内の潤滑油が燃料回収通路を介
して燃料中に混入することを防止できて燃料フィルタの
目詰まりをなくすインナカム式分配型燃料噴射ポンプを
提供することを目的とする。

［問題点を解決するための手段］ 本発明の分配型燃料噴射ポンプは、 内周をカム面とするインナカムと、該インナカムの内
側に配設され駆動軸の回転により上記インナカムに対し
て相対的に回転するロータとを備え、上記ロータの半径
方向にあけられた嵌合孔内を油密に摺動する少なくとも
２個以上のプランジャの端面を、上記カム面上に形成さ
れたカムプロフィルに沿って移動させることによりプラ
ンジャを往復動させてプランジャ室から燃料を圧送する
分配型燃料噴射ポンプにおいて、 上記インナカムおよびその周辺部はカム室内で燃料以
外の潤滑油により油密状態で潤滑され、 プランジャ室から圧送される燃料経路と別の経路にて
上記プランジャ室およびその周辺装置の摺動部から漏れ
た燃料を回収する燃料回収通路が設けられ、 この燃料回収通路あるいは上記カム室に連通した通路
に、両通路の液圧を等しいか、または燃料回収通路の燃
料圧をわずかに高くする圧力制御弁を設けたことを特徴
とするものである。

［作用］ 本発明の分配型燃料噴射ポンプでは、ロータが駆動軸
の回転によりインナカムに対して相対的に回転し、この
回転に伴ってインナカムのカムプロフィルに沿ってプラ
ンジャが嵌合孔内を半径方向に摺動して燃料の圧送を行
う。しかも、本発明の分配型燃料噴射ポンプでは、潤滑
機構により、燃料以外の潤滑油によって、インナカムと
ロータとを含むカム室内の潤滑がなされる。従って、高
圧化の図られた分配型燃料噴射ポンプのインナカムとロ
ータとの潤滑は、燃料以外の潤滑油、例えば燃料より粘
度の高い潤滑油により十分に確保される。

また、プランジャ室等から漏出した燃料は、燃料回収
通路を介して回収される。

さらに、本ポンプは、燃料回収通路とカム室に連通す
る通路との間に圧力制御弁を備えているから、燃料回収
通路とカム室内の液圧とが等しくなるか、あるいは燃料
回収通路の圧力の方が高くなる。したがって、カム室と
燃料回収通路間における摺動部分等から潤滑油が燃料回
収通路に漏出して燃料に潤滑油が混じり合うことがなく
なる。

［実施例］ 以上説明した本発明の構成・作用を一層明らかにする
ために、以下本発明のインナカム式分配型燃料噴射ポン
プの好適な実施例について説明する。第１図はディーゼ
ルエンジン用の燃料噴射ポンプの側面断面図、第２図は
第１図のＡ−Ａ断面図である。

図示するように、フィードポンプ１を備えた本実施例
のインナカム式分配型燃料噴射ポンプは、電磁スピル調
量方式のものである。その構成を燃料の流れに沿って、
以下簡略に説明する。

フィードポンプ１は、タンク２から燃料フィルタＡ、
および燃料フィルタ1Aの損失燃料圧を補う燃料ポンプ1B
を介して燃料を汲み上げるものであり、汲み上げられた
燃料は圧力調整弁３により調圧され、ヘッド４内のギャ
ラリ５に供給される。ギャラリ５内の燃料はシリンダ６
内の通路6a、ロータ７内の通路7aを介してプランジャ８
によって形成されるプランジャ室９に導入される。ロー
タ７はシリンダ６に対して摺動自在に嵌合されており、
軸受10に保持されてエンジンにより回転駆動される。

また、ロータ７の外周には、嵌合孔7Aがロータ７の半
径方向に複数個あけられており、この円筒孔7A内には、
プランジャ８が摺動自在に嵌合されている。プランジャ
８の半径方向外側端部には、シュー12がローラ13を回転
自在に保持して配設されている。ロータ７の外側には、
内面にカム山が形成されたインナカム14が配置されてい
る。プランジャ８は燃料の圧力により外周方向に付勢さ
れているから、プランジャ８端部のローラ13は常時イン
ナカム14のカムプロフィールに当接されている。従っ
て、ロータ７の回転によりローラ13がインナカム14の内
周内面に形成されたカムプロフィールに沿って移動する
と、ローラ13はカム面に基づき半径方向に往復運動を行
い、このローラ13の運動はシュー12を通じてプランジャ
８に伝達される。ここで、プランジャ８がロータ７の半
径方向外側に向かう行程が吸入行程であり、内側に向か
う行程が吐出行程となる。

既述したシリンダ６内の通路6aとロータ７内の通路7a
との周方向の位置関係は、ロータ７の回転によるプラン
ジャ８の内周方向への移動による燃料の吸入行程におい
て両通路が連通し、圧縮行程において閉じるように配置
されている。さらに、ロータ７には、プランジャ室９と
連通するスピルポート15および吐出ポート16が設けてあ
り、吐出行程時においてシリンダ６に設けた通路17、18
とそれぞれ連通する。通路17の先には電磁スピル弁19が
配置され、通路17とギャラリ５との連通・遮断が行われ
る。電磁スピル弁19はエンジンの運転状態を示す信号、
例えばアクセル開度センサ20からの信号や、回転角セン
サ21からの信号等を基にしてECU22により駆動される。
尚、シリンダ６内の通路18はヘッド４内の通路23を介し
てデリバリバルブ24に連通し、エンジンに搭載されてい
るノズルにパイプで連通される。

以上の構成により、エンジンの回転によってロータ７
が回転すると、プランジャ８はギャラリ５を介して燃料
を吸入する吸入行程と、デリバリバルブ24を介して燃料
を燃料噴射弁に送出する圧縮行程とを繰り返し、これに
同期して電磁スピル弁19による溢流時期の調整、すなわ
ち燃料噴射量の制御がなされる。

こうしてなされる燃料噴射のタイミングの調整が第２
図に明示するようにタイマによって行われる。すなわ
ち、インナカム14はスライドピン25を介してタイマピス
トン26と連結され、タイマピストン26が動くことにより
インナカム14が回転・変位する構成とされている。すな
わち、タイマは、タイマピストン26の一端面に圧力室27
が形成され、圧力室27とギャラリ５とは通路28により連
通している。タイマピストン26の他端面には低圧室29が
形成され、タイマピストン26を圧力室27側に押圧付勢す
るスプリング30が配置されている。また、低圧室29はタ
イマピストン26に設けた連通穴31により、インナカム14
が収納されているカム室32と連通する。

従って、タイマピストン26は、圧力室27内圧力により
タイマピストン26の受ける力と低圧室29内圧力およびス
プリング30の付勢力によりタイマピストン26の受ける力
との釣合によりその位置が制御される。タイマの圧力室
27は、ギャラリ５と連通しており、圧力調節弁３により
調圧された燃料が導入されている。圧力調節弁３は、回
転数の上昇に伴い高い圧力を発生するから、回転数の上
昇と共にタイマピストン26は低圧室29側に変位される。

次にプランジャ室９およびタイマ等からリークした燃
料の回収手段およびカム室32内の潤滑に関連した機構に
ついて、さらに本実施例の特徴的な構成として燃料と潤
滑油の混合を防止する機構について説明する。

各プランジャ８の摺動面には、リーク燃料回収用溝と
して機能する環状溝34が形成されている。また、ロータ
７が摺動するシリンダ６の摺動面にも、リーク燃料回収
用溝として同様に機能する環状溝35が形成されている。
さらに、タイマピストン26の摺動面で圧力室27側にも、
リーク燃料回収用溝として同様に機能する環状溝36が形
成されている。これらのリーク燃料回収用の環状溝34、
35、36は燃料通路37、38、39、40を介してフィードポン
プ１の燃料吸入側、すなわち低圧側に連通されている。
したがって、このようなリーク燃料回収用の環状溝34、
35、36により、燃料噴射時に、プランジャ８とロータ７
との微小隙間やタイマピストン26の外周部を燃料の一部
がリークしても、これらを回収して燃料タンク２に帰還
させることができる。

つぎに、カム室32の潤滑について説明すると、カム室
32には、絞り41を介して図示しないエンジンの潤滑系か
ら潤滑油が供給されている。潤滑油の一部は、ロータ７
を支持する２個の軸受10の間にも導入され、ロータ７と
軸受10との間を流れ出た潤滑油は、直接カム室32に、あ
るいは通路42を介してカム室32に流入する。

カム室32の図示下部には、潤滑油出口43outが設けて
あり、潤滑油入口43inから絞り41を経て流入する潤滑油
は、インナカム14、ローラ13、シュー12を潤滑すると共
に、これらを冷却して摩擦熱を奪った後、潤滑油出口43
outから、図示しないエンジンの潤滑系へと流出する。

また、本実施例の特徴的な構成として、潤滑油が燃料
に混合するのを防止する機構として、燃料通路40と、潤
滑油出口43outの接続された潤滑油通路49には圧力制御
弁50が接続されている。この圧力制御弁50は、第３図に
拡大して示すように、弁本体51内にスプール53が摺動自
在に嵌合されており、そのスプール53の両側には、それ
ぞれ液室55、57が形成されている。そして、一方の液室
55は、燃料通路40に接続されている燃料ポート59が形成
され、他方の液室57は、潤滑油通路49に接続されている
潤滑油ポート61が形成されている。そして、弁本体51の
側部には、通路40aを介してタンク２に接続された燃料
排出ポート63が、そして、通路49aを介してオイルパン6
4に接続された潤滑油排出ポート65がそれぞれ形成され
ている。

次に圧力制御弁50の動作について説明すると、いま、
圧力制御弁50のスプール53が図示のように中立位置にあ
るときには、スプール53の両側に加わる液圧は等しく、
スプール53の側面により燃料排出ポート59および潤滑油
排出ポート65を閉じている。これにより、カム室32およ
び燃料通路40は大気側に対して遮断されていることにな
る。

この状態から、例えば、カム室32側の潤滑油の液圧が
燃料通路40側より高くなったとすると、圧力制御弁50の
スプール53が図示上方へ移動して、潤滑油通路49と潤滑
油排出ポート65とを連通させてオイルパン64に通路49a
介して連通する。これにより、潤滑油はオイルパン64へ
回収され、カム室32の液圧が低下する。そのため、液室
57に対して液室55の方の液圧が高くなり、スプール53が
図示下方へ移動する。そして、このスプール53の動作
は、液室55と液室57との液圧が等しくなったときに停止
する。よって、カム室32の潤滑油圧が燃料通路40側の液
圧に等しくなる。したがって、両液室55、57を介してカ
ム室32と燃料回収溝としての環状溝36等の液圧は等しく
なるから、カム室32からピストンピン25とハウジング44
との間隙を通じて潤滑油が環状溝36へリークすることが
なくなる。したがって、潤滑油の燃料への混入が生じな
いから、燃料に混入した潤滑油により燃料フィルタ1Aが
詰まることがない。

次に、他の実施例について第４図により説明すると、
燃料回収するための燃料通路40Aには、逆止弁70が設け
られてこの逆止弁70から流れ出た燃料がタンク２にリタ
ーンされる。一方、カム室32からの潤滑油を排出するた
めの燃料通路49Aは、直接オイルパン64に接続されてい
る。したがって、上記燃料通路40Aおよび通路49Aは、と
もに大気解放されているから、その出口ではほぼ同一の
圧力となっているが、通路40Aの方だけに逆止弁70が設
けられているから、逆止弁70のばねによる力の分だけ環
状溝等の回収通路の燃料圧がカム室32の潤滑油圧より高
くなる。したがって、上記実施例と同様に潤滑油から燃
料への混入を防止することができる。

以上本発明の実施例について説明したが、本発明はこ
うした実施例に何等限定されるものではなく、以下の変
形例であってもよい。

第３図の圧力制御弁50の代わりに、第５図に示すよ
うに圧力制御弁50Aの液室55A、57A内にばね力の等しい
ばね80、82を設けてスプール53の移動を安定させてもよ
い。

第５図の圧力制御弁50Aの燃料通路に連通した側の
液室のばねを用いなくて、他方の液室のばねだけを用い
ることにより、第４図に示した逆止弁と同様な機能を果
たすように構成してもよい。

また、圧力制御弁のスプールの燃料通路に連通する
側の受圧面積を他方より小さくすることにより上記と
同様な逆止弁の機能を奏すようにしてもよい。

［発明の効果］ 以上詳述したように、本発明のインナカム式分配型燃
料噴射ポンプによれば、カム室内の潤滑油が燃料回収通
路を介して燃料中に混入することを防止できて燃料フィ
ルタの目詰まりをなくすことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明一実施例としてのインナカム式分配型燃
料噴射ポンプの概略構成図、第２図は同じくそのＡ−Ａ
断面図、第３図は同実施例の圧力制御弁を示す断面図、
第４図は他の実施例によるインナカム式分配型燃料噴射
ポンプの概略構成図、第５図は圧力制御弁の変形例を示
す断面図、第６図は従来技術を説明するための分配型燃
料噴射ポンプの要部の断面図である。 １……フィードポンプ 1A……燃料フィルタ ２……タンク ３……圧力調整弁 ６……シリンダ、７……ロータ ８……プランジャ ９……プランジャ室 12……シュー 13……ローラ 14……インナカム 19……電磁スピル弁 22……ECU 26……タイマピストン 32……カム室 34ないし36……燃料回収用の環状溝（通路） 45……環状溝 49……潤滑油通路 50、50A……圧力制御弁 64……オイルパン

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 宮田 幸典 愛知県刈谷市昭和町１丁目１番地 日本 電装株式会社内 (56)参考文献 実開 昭61−140171（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭61−43952（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭55−176479（ＪＰ，Ｕ)

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】内周をカム面とするインナカムと、該イン
   ナカムの内側に配設され駆動軸の回転により上記インナ
   カムに対して相対的に回転するロータとを備え、上記ロ
   ータの半径方向にあけられた嵌合孔内を油密に摺動する
   少なくとも２個以上のプランジャの端面を、上記カム面
   上に形成されたカムプロフィルに沿って移動させること
   によりプランジャを往復動させてプランジャ室から燃料
   を圧送する分配型燃料噴射ポンプにおいて、 上記インナカムおよびその周辺部はカム室内で燃料以外
   の潤滑油により油密状態で潤滑され、 プランジャ室から圧送される燃料経路と別の経路にて、
   上記プランジャ室およびその周辺装置の摺動部から漏れ
   た燃料を回収する燃料回収通路が設けられ、 この燃料回収通路あるいは上記カム室に連通した通路
   に、両通路の液圧を等しいかまたは燃料回収通路の燃料
   圧をわずかに高くする圧力制御弁を設けたことを特徴と
   する分配型燃料噴射ポンプ。
2. 【請求項２】上記圧力制御弁は、上記燃料回収通路と上
   記カム室に連通した通路とを接続する通路に設けられた
   両通路間の液圧を等しくするスプール弁であることを特
   徴とする特許請求の範囲第１項記載の分配型燃料噴射ポ
   ンプ。
3. 【請求項３】上記圧力制御弁は、上記燃料回収通路内に
   設けられ、燃料低圧側への流れのみを認める逆止弁であ
   ることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の分配型
   燃料噴射ポンプ。