(57)【要約】【課題】  燃料を加圧してエンジンに送出する燃料ポンプについて、摺動部における燃料の漏れ量を低減させながらポンプの作動性・耐久性を確保することに加え、ポンプ連続駆動中に流量制御を容易に行えるようにする。【解決手段】  燃料室２５Ａと膜部材（ベローズ）３２で隔てられた加圧室３０Ａに燃料よりも高粘度の作動油を導入し、この作動油に往復摺動するプランジャ２４Ａで圧力変動を加えることにより燃料を加圧してエンジンに送出する燃料ポンプとし、この加圧室３０Ａに、作動油を送出する作動油用ポンプ２６が配設された送出路２９ａおよび作動油圧力を上流側燃料送出路の燃料圧力と略等しく調整するための背圧弁３６が配設されたリターン路２９ｂを接続し、且つ、リターン路２９ｂの背圧弁３６上流側にアンロード弁３５を配設して、ポンプ連続駆動中にアンロード弁３５を開閉することで燃料送出量を制御するものとした。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料通路の吸込側および吐出側にそれぞれ設けたチェック弁間に燃料を導入する燃料室を形成するとともに、前記燃料室と膜部材で隔てられた加圧室に燃料よりも高粘度の作動油を導入し、この作動油に所定の動力で往復摺動されるプランジャで圧力変動を加えることにより前記膜部材を作動させて燃料を加圧しエンジンに送出する燃料ポンプにおいて、
前記加圧室に、作動油を所定圧力で送出する作動油用ポンプが配設された送出路および前記加圧室の作動油圧力を上流側燃料送出路の燃料圧力と略等しく調整するための背圧弁が配設された調圧路が接続され、該調圧路の前記背圧弁上流側にはアンロード弁が配設されており、ポンプ連続駆動中に前記アンロード弁を開閉することで燃料送出量を制御することを特徴とするエンジンの燃料ポンプ。
【請求項２】
前記調圧路に送出された前記作動油の余剰分を前記作動油用ポンプ上流側に戻すリターン路が配置されている請求項１記載のエンジンの燃料ポンプ。
【請求項３】
前記送出路に逆流防止用のチェック弁が配設されており、前記膜部材が破損したときに前記アンロード弁を閉鎖して前記加圧室に流入した燃料を前記チェック弁との間に封入するものとされている、ことを特徴とする請求項１または２に記載したエンジンの燃料ポンプ。
【請求項４】
前記送出路に設けた前記チェック弁と前記作動油用ポンプとの間に、上流側燃料送出路の燃料圧力を背圧にして該燃料圧力よりも所定圧力高く作動油圧力を調整する背圧弁が配設されていることを特徴とする請求項３記載のエンジンの燃料ポンプ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はエンジンの燃料供給システムに配置される燃料ポンプに関し、殊に比較的粘度の低い燃料を加圧して燃料噴射弁に送りエンジンに供給する燃料ポンプに関する。
【背景技術】
【０００２】
ガソリンなどの液体燃料を燃料ポンプで加圧して燃料噴射弁から噴射する燃料供給システムは周知であるが、例えば特開２００３−１２０４４３号公報に記載されているように、ＬＰＧやＤＭＥなどの液化ガス燃料を高圧燃料ポンプで加圧して液体のまま燃料噴射弁からエンジンの吸気管路に噴射する燃料供給システムも広く実施されている。
【０００３】
このような燃料供給装置に用いる加圧性能に優れた燃料ポンプは、一般に図３に示すような機構を採用している。即ち、エンジンのクランクシャフト等に設けたカム１５の回転により、加圧部２０Ｂのシリンダ２３Ｂに挿入されたプランジャ２４Ｂが直線往復動作を行うプランジャ方式であり、プランジャ２４Ｂの動作によりチェック弁２８ｂ，２８ａの間に形成された燃料室２５Ｂの容積を拡大することで燃料タンク側から燃料を導入し、縮小することで高圧化された燃料がチェック弁２８ａを通ってエンジン側に送出されるようになっている。
【０００４】
ところが、斯かるプランジャ方式の燃料ポンプ３Ｂで燃料をエンジンに供給する場合、エンジン駆動用の燃料は一般に作動油などに比べて粘度が低い流体であることからプランジャ２４Ｂとシリンダ２３Ｂとの隙間を通って大気側に漏出しやすい。また、低粘度であることから油膜が形成されにくいため摺動部で潤滑性を発揮しにくく、作動効率が低下するとともに摩耗により装置の動作寿命を短縮してしまう、という問題がある。
【０００５】
殊に、常温・常圧で気体となるＬＰＧやＤＭＥなどの液化ガス燃料を用いる場合には所定圧力以上に昇圧させる必要があるが、これらは極めて粘度の低い流体であることから、斯かる可燃性ガスが大気に漏出する危険を回避するため燃料回収用の機構が必要となってコストの高騰が問題となってしまう。
【０００６】
そこで、このような問題を解決す手段が例えば特開平６−１７３８１１号公報に記載されており、図４に示すように燃料ポンプ３Ｃを、プランジャ２４Ｃで低粘度の燃料を直接加圧するのではなく、これよりも粘度の高い作動油を一旦加圧し、加圧された作動油が膜部材であるダイヤフラム（膜部材）３１で燃料室と仕切られた加圧室３０Ｃに圧出され、このダイヤフラム（膜部材）３１を介して燃料を加圧して送出するものとしている。
【０００７】
従って、低粘度の燃料がフランジャ２４Ｃとシリンダ２３Ｃとの隙間から漏れることを回避できるとともに、ポンプ摺動部の潤滑性を確保できるようになる。一方、図５に示すように燃料室２５Ｄからベローズ３２を突設させ、カム１５で外側からベローズ３２内に形成された加圧室３０Ｄ内の燃料を加圧するものとした燃料ポンプ３Ｄも従来から知られており、同様に燃料の漏出を回避することができる。
【０００８】
しかしながら、上述した燃料ポンプではポンプ連続駆動中に流量制御を行うことは容易ではない。即ち、図４に示す燃料ポンプ３Ｃの場合、流量制御を行うには一旦燃料ポンプの作動を停止してプランジャ２４Ｃ又はダイヤフラム（膜部材）３１のストロークを調整するか、或いはカム１５の回転速度を増減させることが必要となってしまう。また、燃料室２５Ｃと加圧室３０Ｃとを隔てるダイヤフラム（膜部材）３１が破損した場合、燃料が作動油側に流入し大気中に漏出するというトラブルを招いてしまう。また、図５に示す燃料ポンプ３Ｄの場合は、さらにベローズ３２内外の圧力差が大きくなることからその耐久性が問題となり、安全性を考慮すると実用性は低いものといわざるを得ない。
【特許文献１】特開２００３−１２０４４３号公報
【特許文献２】特開平６−１７３８１１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明は、前記問題点を解決するためになされたものであり、比較的粘度の低い燃料を加圧して燃料噴射弁に送りエンジンに供給する燃料ポンプについて、摺動部における燃料の漏出量を低減させながらポンプの作動性・耐久性を確保することに加え、ポンプ連続駆動中に流量制御を容易に行えるようにすることを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
前記課題を解決するためになされた本発明は、燃料通路の吸込側および吐出側にそれぞれ設けたチェック弁間に燃料を導入する燃料室を形成するとともに、前記燃料室と膜部材で隔てられた加圧室に燃料よりも高粘度の作動油を導入し、この作動油に所定の動力で往復摺動されるプランジャで圧力変動を加えることにより前記膜部材を作動させて燃料を加圧しエンジンに送出する燃料ポンプについて、前記加圧室に、作動油を所定圧力で送出する作動油用ポンプが配設された送出路および前記加圧室の作動油圧力を上流側燃料送出路の燃料圧力と略等しく調整するための背圧弁が配設された調圧路が接続され、該調圧路の前記背圧弁上流側にはアンロード弁が配設されており、ポンプ連続駆動中に前記アンロード弁を開閉することで燃料送出量を制御するものとした。
【００１１】
プランジャで圧力変動を加える作動流体を、燃料とは別の流体であって燃料よりも高粘度の作動油を用いたことで、プランジャとシリンダの隙間から燃料が漏れることを回避しながらポンプの潤滑性および耐久性を確保できるものとなるが、これに加えて、加圧室に接続した調圧路の背圧弁上流側にアンロード弁を設けたことにより、ポンプ連続駆動中に制御装置で開閉することで燃料室側の燃料に与える圧力変動量を容易に調整することができるため、燃料送出量を正確に制御することができる。
【００１２】
また、この調圧路を、送出された作動油の余剰分を作動油用ポンプ上流側に戻すリターン路とし、作動油が循環するものとすれば、作動油の圧力制御が容易且つ確実なものとなる。
【００１３】
さらに、上述した燃料ポンプにおいて、加圧室への送出路に逆流防止用のチェック弁を配設し、膜部材が破れた場合にアンロード弁を閉鎖してチェック弁との間に加圧室に流入した燃料を封入するものとすれば、可燃性の燃料が大気側に漏出する危険を確実に回避できるものとなる。
【００１４】
さらにまた、この送出路のチェック弁と作動油用ポンプとの間に、上流側燃料送出路の燃料圧力を背圧にしてこれよりも所定圧力高く作動油圧力を調整する背圧弁が配設されたものとすれば、加圧室内圧力をより安定的なものとすることもできる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明は、加圧室に接続された調圧路にアンロード弁を配設したので、摺動部における燃料の漏出量を極めて少ないものとしながらその潤滑性を確保して、ポンプ作動性および耐久性を良好にすることに加え、アンロード弁を開閉することでポンプ連続駆動中に燃料の流量制御を容易に行える。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
次に、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。図１は本発明のアンロード弁３５を有する燃料ポンプ３Ａを配置したエンジンの燃料供給システムの配置図を示したもので、燃料ポンプ３Ａは縦断面図で示している。本燃料供給システムは燃料タンク１に充填したＬＰＧなどの比較的粘度の低い液化ガス燃料を低圧ポンプ１ａで送出し、燃料送出管２を経て燃料ポンプ３Ａに導入し、燃料ポンプ３Ａで液化ガス燃料をさらに加圧して、図示しない燃料噴射弁に送出しエンジンに供給するものである。
【００１７】
燃料タンク１から延出された燃料送出管２は、燃料ポンプ３Ａ内の燃料通路入口側と出口側に配設されたチェック弁２８ａ，２８ｂとの間で形成される燃料室２５Ａに接続され、燃料室２５Ａとは柔軟な膜部材（ベローズ）３２で隔てられた加圧室３０Ａ内の圧力変動により、燃料室２５Ａ内の燃料を加圧するようになっている。
【００１８】
加圧室３０Ａは、液化ガス燃料よりも高粘度で潤滑性の高いエンジン用潤滑オイルなどからなる作動油が充填されており、カム室３０内でカム１６の回転により基端側を押されたプランジャ２４Ａがシリンダ２３Ａ内で往復摺動することで、先端側が加圧室３０Ａ内で突出・没入して作動油に圧力変動を与えるようになっている。
【００１９】
また、加圧室３０Ａにはカム室３０内に配設された作動油用ポンプ２６から続く作動油を導入するための送出路２９ａが接続され、カム室３０内に溜まった作動油を加圧室３０Ａ内に送出するようになっている。また、送出路２９ａの加圧室３０Ａ入口側にはチェック弁２８ｃが配設され、加圧室３０Ａ側からの作動油の逆流を阻止するようになっている。さらに、チェック弁２８ｃと作動油用ポンプ２６との間には、送出される作動油が燃料通路２側圧力よりも所定圧力だけ高い圧力となるように調整する第一の背圧弁（リリーフ弁）３４が配設され、余剰分の作動油をカム室３０内に戻すようになっている。
【００２０】
そして、加圧室３０Ａには余剰分の作動油をカム室３０内に戻すリターン路を兼ねる調整路２９ｂが接続されており、その経路中に加圧室３０Ａの作動油を燃料供給路２側とほぼ等しい圧力に調整する第二の背圧弁３６が配設されており、余剰分の作動油だけを通過させる調圧路としての機能も備えている。このように作動油用ポンプ２６で送出された作動油は循環するようになっており、加圧室３０Ａの前後に背圧弁３４，３６を設けたことで作動油を常に適度な圧力に調整できるようになっている。
【００２１】
そして、この調整路（リターン路）２９ｂにおいて、背圧弁３６の上流側にアンロード弁３５を配設した点が本発明の特徴で部分である。即ち、アンロード弁３５は電子制御ユニット１０により駆動制御される駆動部３５ｂにより弁体３５ａが開閉されるようになっており、この開閉を制御することで加圧室３０Ａ内作動油の圧力変動量を自在に調整することができ、燃料送出量を制御することができるようになっている。
【００２２】
以下に、本実施の形態の作用について図２（Ａ），（Ｂ）を用いて説明する。図２（Ａ）において、カム室３０に溜まった液化ガス燃料よりも高粘度で高潤滑性を有する作動油は作動油用ポンプ２６で送出路２９ａに送出され、背圧弁３４で燃料圧力よりも所定圧力だけ高圧にして加圧室に導入され、さらにリターン路２９ｂの背圧弁３６により燃料圧力とほぼ同圧力になるように調整されてカム室３０に戻るように循環している。
【００２３】
作動油用ポンプ２６とプランジャ２４Ａは常に駆動しているが、プランジャ２４Ａが変位した容積分は、アンロード弁３５を開放している限り常に背圧弁３６で調圧された後、調整路（リターン路）２９ｂからカム室３０に戻される作動油の容積分と一致するため、加圧室３０Ａ内圧力は上昇することなく背圧弁３６で設定された圧力に調整される。
【００２４】
図２（Ｂ）を参照して、背圧弁３６上流に設けたアンロード弁３５を閉じると圧力室３０Ａ下流側が閉鎖されてプランジャ２４Ａの突出で内部圧力が上昇するが、送出路２９ａ中に設けた燃料供給路２側圧力と常にバランスする背圧弁３４により燃料吸込圧力プラス数Ｐａに達した送出路２９ａ内の作動油圧力を一定に保ちながら余剰分を開放する。
【００２５】
また、アンロード弁３５を閉鎖したことにより、プランジャ２４Ａ上死点までの有効ストローク量と横断面積との積で求められる容積分だけベローズ３２が変位することになるため、燃料室２５Ａ内の燃料に圧力変動が与えられ送出される燃料の噴射圧力を大幅に上昇させる。
【００２６】
このアンロード弁３５の開閉は、燃料送出量とアンロード弁３５の閉鎖時間および閉鎖タイミングとの相関を記憶した電子制御ユニット１０が、所定の計算方法を実行して閉鎖タイミングおよび閉鎖時間を算出して制御するものであり、燃料ポンプ３Ａ駆動中であってもこれを止めることなく容易且つ確実に燃料送出量を制御できるものである。
【００２７】
このように、燃料ポンプにおいて加圧される流体を送出する燃料とは別の作動油とするとともに燃料よりも高粘度のものとしたことにより、摺動部を介して燃料が漏出したり摩耗により耐久性・作動性が低下したりすることを有効に回避することができる。従って、例えば従来のガソリン直噴システムにおけるように、シリンダもしくはプランジャに多段シールを設けたり、摺動部の加工精度を極めて高いものとしたりする必要のないものとなる。ダううなっている、る。るそして、これに加え作動油の圧力変動量をアンロード弁で制御するようにしたことで、プランジャを駆動させたまま回転速度に影響されることなく、常に安定した燃料の流量制御を行える。
【００２８】
さらに、本実施の形態においては、膜部材（ベローズ）３２が破損して燃料が加圧室３０Ａ内に流入した場合に、電子制御ユニット１０がこれを感知してアンロード弁３５を閉鎖するようになっている。そして、作動油の加圧室３０Ａへの送出路２９ａにチェック弁２８ｃが配設してあるとともにシリンダ２３Ａの中間にＯ―リングが配設してあることから、燃料室３０Ａ内に流入した可燃性の燃料が大気側に漏出する量を最小限とするようになっており、高い安全性が確保できるようになっている。
【００２９】
尚、本実施の形態では燃料にＬＰＧやＤＭＥなどの液化ガス燃料を用いた場合を説明したが、本発明はガソリンや軽油などシリンダとプランジャの隙間から漏出することが問題となりやすい比較的低粘度の燃料において、総て適用することができ、優れた効果が気体できるものである。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明の実施の形態を示す配置図、一部縦断面図。
【図２】（Ａ），（Ｂ）は図１の燃料ポンプの作用を説明するための縦断面図
【図３】従来例を示す縦断面図。
【図４】従来例を示す縦断面図。
【図５】従来例を示す縦断面図。
【符号の説明】
【００３１】
２  燃料供給路、３Ａ  燃料ポンプ、１０  電子制御ユニット、１６  カム、２０Ａ  加圧部、２３Ａ  シリンダ、２４Ａ  プランジャ、２５Ａ  燃料室、２８ａ，２８ｂ，２８ｃ  チェック弁、２６  作動油用ポンプ、２９ａ  送出路、２９ｂ  調整路（リターン路）、３０  カム室、３０Ａ  加圧室、３２  膜部材（ベローズ）、３４，３６  背圧弁、３５  アンロード弁、３５ａ  弁体、３５ｂ  駆動部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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