(57)【要約】【課題】  燃料吸込時において、加圧室内圧力と燃料タンク内圧力との圧力均衡を良好なものとして、充分な燃料吸込量を確保しながら加圧室への作動油補充を充分量且つスムースなものとする。【解決手段】  回転するカムで基端側を押圧されて往復摺動する加圧用プランジャ１２Ａで加圧室１３Ａの作動油に圧力変動を加えることによりベローズ１５を介し燃料を加圧してエンジンに送出するものであって、作動油導入口１１ａが加圧用シリンダ１１Ａ内壁に開口している液圧式燃料ポンプ１Ａについて、内部に吸引室１９を形成する吸引用シリンダ１７を設け、燃料吸込時に、吸引室１９が吸引用プランジャ１８の変位で内部圧力が加圧室１３Ａの内部圧力よりも低圧となるとともに所定のタイミングで加圧室１３Ａと連通して、加圧室１３Ａの内部圧力を低下させて作動油導入口１１ａから作動油を吸引するものとした。【選択図】      図３
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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チェック弁を備え、前記両チェック弁間に形成される燃料室に燃料を導入し、前記燃料室と膜部材で隔てられ所定の動力で往復摺動する加圧用シリンダ先端側に前記燃料室と膜部材で隔てられて形成される加圧室に作動油を導入し、前記加圧用シリンダの加圧用プランジャで前記加圧室の作動油に圧力変動を加えることにより前記膜部材を介して燃料を加圧してエンジンに送出する液圧式燃料ポンプにおいて、
前記加圧用シリンダ内壁に作動油を補充するための作動油導入口が開口しているとともに、内部に前記吸引室を形成する吸引用シリンダを備えた吸引用シリンダが前記加圧用シリンダに併設されており、前記加圧用プランジャが燃料吸込時の所定位置に変位したときに挿入された前記吸引用プランジャの変位により前記吸引室の内部圧力が前記加圧室の内部圧力よりも低圧になるとともに所定のタイミングで前記加圧室と連通することにより、前記加圧室の内部圧力を低下させて前記作動油導入口から作動油を吸引することを特徴とする液圧式燃料ポンプ。
【請求項２】
前記吸引用シリンダにより低下した加圧室内圧力が前記燃料タンク内圧力よりも低圧である請求項１に記載の液圧式燃料ポンプ。
【請求項３】
前記加圧用プランジャと前記吸引用プランジャとが、ほぼ同期して直線往復動する請求項１または２に記載の液圧式燃料ポンプ。
【請求項４】
前記加圧用シリンダ内壁に形成された作動油導入口に連通孔を介して作動油リザーブ室が付設されているとともに前記連通孔に前記吸引室の拡開時に閉鎖され縮小時に開放される逆止弁機構が配設されている請求項１，２または３記載の液圧式燃料ポンプ。
【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、クランク軸等の回転力をカム部材を用いて直線往復動に変換し、これでプランジャを作動させて燃料を加圧してエンジンに供給する液圧式燃料ポンプに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、ガソリンなどの液体燃料を加圧して燃料噴射弁から噴射する燃料供給システムにおいて、例えば特開平６−１７７５７号公報や特開平７−１７４０７５号公報に記載されているように、エンジンなどの駆動源を利用して加圧室内の作動流体に脈動を与えることで燃料室の液体燃料を加圧してエンジンに送る液圧式の燃料ポンプが、燃料送出手段として広く利用されている。
【０００３】
このような液圧式燃料ポンプは、例えば図４に示すようにエンジンのクランク軸端等に設けた傾斜板８などのカム部材の回転により加圧用シリンダ１１Ｂに挿入された加圧用プランジャ１２Ｂの基端部を波動的に押圧してこれを直線往復動させ、その先端側が突出する加圧室１３Ｂ内の作動油に脈動を与えることにより、ベローズ１５などの膜部材で加圧室１３Ｂと隔てられチェック弁２８ａ，２８ｂの間に形成された燃料室１４Ｂ内の燃料を加圧または減圧するものとして、そ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、容積を縮小することで高圧化された燃料がチェック弁２８ｂを通ってエンジン側に送出されるようになっている。
【０００４】
この液圧式燃料ポンプ１Ｂは、加圧用シリンダ１１Ｂの加圧室１３Ｂ内に充填された作動油を加圧用プランジャ１２Ｂで圧縮することでベローズ１５を介して燃料を昇圧する機構であることから、燃料の漏れを完全に回避することが可能となり、気体・液体を問わず様々な流体に使用することができる。しかし、作動油は加圧用プランジャ１２Ｂと加圧用シリンダ１１Ｂ間にある微細な隙間から漏洩するため、常に作動油を補充しないと加圧用シリンダ１１Ｂ内に空隙が発生して次第に昇圧代が低下する、という問題が生じる。
【０００５】
そのため、加圧用シリンダ１１Ｂ内周面に開口する作動油導入口１１ｂを設けて作動油補充路２ｃから作動油を常に補充することで対応している。ところが、加圧用プランジャ１２Ｂの下端が作動油導入口１１ｂよりも上死点側に変位して加圧室１３Ｂ内に露出している短時間の間に作動油を補充す必要があり、特に、気密性が高く潤滑性に優れポンプの耐久性を確保しやすい高粘度の作動油を用いた場合には補充が困難となりやすい。そこで、別途に設けた作動油送出手段により作動油を圧送して加圧室１３Ｂ内に補充すること等で対応している。
【０００６】
しかしながら、作動油を圧縮して加圧用シリンダ１１Ｂの加圧室１３Ｂ内に補充すると、その圧力が燃料室１４Ｂ内圧力よりも高くなりやすいことから両者の圧力均衡が崩れて、加圧用プランジャ１２Ｂが上死点付近の位置になっても膜部材(ベローズ)１５が燃料室１４Ｂ側に拡大したままとなり、燃料吸込側のチェック弁２８ａを開弁させることができない、というトラブルを生じる。そのため、専用のフィードポンプを用いて燃料を圧送してチェック弁２８ａを強制的に開弁させる必要が生じる。
【特許文献１】特開平６−１７７５７号公報
【特許文献２】特開平７−１７４０７５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、上述の問題点を解決しようとするものであり、燃料吸込時において、加圧室内圧力と燃料タンク内圧力との圧力均衡を良好なものとして、充分な燃料吸込量を確保しながら充分量且つスムースに加圧室へ作動油を補充することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
そこで、本発明は、燃料通路の吸込側および吐出側にそれぞれチェック弁を備え、前記両チェック弁間に形成される燃料室に燃料を導入し、前記燃料室と膜部材で隔てられ所定の動力で往復摺動する加圧用シリンダ先端側に前記燃料室と膜部材で隔てられて形成される加圧室に作動油を導入し、前記加圧用シリンダの加圧用プランジャで前記加圧室の作動油に圧力変動を加えることにより前記膜部材を介して燃料を加圧してエンジンに送出する液圧式燃料ポンプにおいて、
前記加圧用シリンダ内壁に作動油を補充するための作動油導入口が開口しているとともに、内部に前記吸引室を形成する吸引用シリンダを備えた吸引用シリンダが前記加圧用シリンダに併設されており、前記加圧用プランジャが燃料吸込時の所定位置に変位したときに挿入された前記吸引用プランジャの変位により前記吸引室の内部圧力が前記加圧室の内部圧力よりも低圧になるとともに所定のタイミングで前記加圧室と連通することにより、前記加圧室の内部圧力を低下させて前記作動油導入口から作動油を吸引することを特徴とするものとした。        
【０００９】
このように、加圧用シリンダに併設して作動油を加圧室内に吸引して補充するための吸引用シリンダを備えたことで、作動油を送出手段で加圧室内に送出する必要もなく充分に補充されるとともに、燃料吸込時の加圧室内圧力を所定圧力まで下げることができるため、必要な燃料吸込量を確保しやすいものとなる。
【００１０】
また、この吸引用シリンダにより低下した加圧室内圧力は燃料タンク内圧力よりも低圧であるものとすれば、フィードポンプなどの燃料送出手段を要さずに十分な燃料吸込量を実現するものとなる。
【００１１】
さらに、上述した液圧式燃料ポンプにおいて、加圧用プランジャと吸引用プランジャとを、ほぼ同期して直線往復動するものとすれば、加圧用プランジャの上死点付近に一致して作動油の吸引力が最大となるため、その補充が効率的なものとなる。
【００１２】
さらにまた、上述した液圧式燃料ポンプにおいて補充用の作動油が貯留される作動油リザーブ室を付設し、吸引用プランジャに吸引室と作動油リザーブ室とを連通孔により連通させるとともにこの連通孔に吸引室の拡開時に閉鎖され縮小時に開放される逆止弁機構を配設下場合には、吸引用プランジャが吸引室の縮小時において吸引室内の作動油が作動油リザーブ室側に移動して抵抗とならないため、吸引用プランジャがポンプ機能を阻害しにくいものとなる。また、作動油が加圧室と作動油リザーブ室との間でスムースに循環するものとなって、加圧室内で発生した気泡や不純物などを確実に取り除くこともできる。
【発明の効果】
【００１３】
加圧用シリンダに吸引用シリンダを併設した本発明により、燃料吸込時において、加圧室内圧力と燃料タンク内圧力との圧力均衡を良好に保つことが可能となって充分な燃料吸込量を確保できるとともに、作動油の加圧室内への補充を充分量且つスムースなものとすることができるものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下に、図面を参照して本発明の実施の形態を詳細に説明する。
【００１５】
図１は本発明の好ましい実施の形態の一例を示すものであり、液圧式燃料ポンプ１Ａは、図示しない燃料タンクから延出された燃料送出管が液圧式燃料ポンプ１Ａ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１４Ａに接続され、柔軟な膜部材からなる膜部材（ベローズ）１５で燃料室１４Ａと隔てられた加圧室１３Ａ内の圧力変動により、燃料室１４Ａ内の燃料を加圧してエンジンに送出するようになっている。
【００１６】
加圧室１３Ａは、液化ガス燃料やガソリンよりも高粘度で潤滑性の高いエンジン用潤滑オイル等からなる作動油が充填されており、エンジンのクランク軸端などに固定された傾斜板８の回転により基端側を押されたプランジャ１２Ａがシリンダ１１Ａ内で直線的に往復摺動し、その先端側が加圧室１３Ａ内で突出・没入することで作動油に圧力変動を与えるようになっている。
【００１７】
また、加圧室１３Ａを形成するシリンダ１１Ａ内壁には、液圧式燃料ポンプ１Ａ上部に併設された作動油リザーブ室２ａから作動油を導入して補充するための作動油補充路２ｂが接続されて作動油導入口１１ａが開口しており、これが燃料吸込時に加圧用プランジャ１２Ａが所定高さ以上（上死点側）に上昇している間に加圧室１３Ａ内に露出して作動油が補充されるようになっている。
【００１８】
本実施の形態においては、使用する作動油が比較的高粘度のものであるため、図４に示す従来の液圧式燃料ポンプにおいて作動油導入口１１ｂが開口している僅かの時間では充分に補充されにくいという問題を有していたところ、本実施の形態は以下に述べるように作動油を積極的に吸引するための吸引用シリンダ１７を配設することにより充分量の補充を確実に行うことができるものとなった。
【００１９】
吸引用シリンダ１７は、傾斜板８の下方において加圧用シリンダ１１Ａの遠心側に配設されており、挿入された吸引用プランジャ１８のストロークが加圧用プランジャ１２Ａのストロークよりも大きいとともに、傾斜板８の回転により両者はほぼ同期して直線往復動するようになっている。また、吸引用シリンダ１７において、吸引用プランジャ１８下方側で加圧室１３Ａの作動油を吸引するためにこれよりも低圧となる吸引室１９が形成され、吸引用プランジャ１８がバネ１６ｂにより吸引室１９を拡開する方向に付勢されている。
【００２０】
吸引用プランジャ１８は、その先端面から作動油リザーブ室２ａ内に露出する側面に作動油戻し路１８ａが穿設されて貫通しており、作動油戻し路１８ａ内には吸引用プランジャ１８が吸引室１９の拡開方向に動くとき閉弁し、吸引室１９の縮小方向に動くとき開弁する逆止弁機構としてのチェック弁１８ｂが設けられている。
【００２１】
そして、吸引用シリンダ１８と加圧用シリンダ１２Ａが上死点付近の位置において、この吸引室１９を加圧室１３Ａとを連通させる連通孔２ｄが設けられており、拡開することで燃料タンク内圧力よりも低圧となる吸引室１９に加圧室１３Ａの作動油を吸引し、これにより加圧室１３Ａ内に開口した作動油導入口１１ａから作動油を導入するようになっている。
【００２２】
次に、本実施の形態である液圧式燃料ポンプ１Ａの動作について図面を参照しながら説明する。
【００２３】
再度図１を参照して、加圧用プランジャ１２Ａは、上死点から下死点に向かって変位して下降することにより、加圧用シリンダ１１Ａ内壁に開口し加圧室１３Ａ内に露出していた作動油補充口１１ａをその側面で塞ぎ、さらに変位することで加圧室１３Ａ内の作動油を圧縮し、ベローズ１５を介して燃料室１４Ａの燃料を圧縮し、エンジンに向かって送出する。
【００２４】
このとき、吸引用プランジャ１８も同様に下降するものであるが、その作動油戻し路１８ａ内のチェック弁１８ｂは開弁して吸引室１９内の作動油は作動油リザーブ室２ａに流入するため、吸引用プランジャ１８が下降するのに抵抗とならないことから、燃料送出時における抵抗になりにくいものである。
【００２５】
図２に示すように、加圧用プランジャ１２Ａが下死点から上死点に向かい、その下端部が加圧用シリンダ１１Ａの作動油補充口１１ａよりも僅かに上死点側に変位することで加圧室１３Ａ内圧力は燃料タンク内圧力とほぼ同じ圧力となる。このとき、連通孔２ｄはまだ塞がれており作動油補充口１１ａは開口しているが補充する作動油の粘性が高いため加圧室１３Ａに補充される量は少ない。
【００２６】
更に、図３に示すように、加圧用プランジャ１２Ａがさらに変位して上死点付近になると、燃料タンク内圧力よりも圧力が低下した吸引室１９が連通孔２ｄにより加圧室１３Ａに連通し、加圧室１３Ａ内圧力も燃料タンク内圧力よりも低下して、加圧室１３Ａ内に開口した作動油補充口１１ａから作動油が吸引・補充される。そして、補充された作動油は連通孔２ｄを経由して吸引室１９にも流入する。
【００２７】
このとき、吸引用プランジャ１８は加圧用プランジャ１２Ｂよりもストロークが大きいため、両者がほぼ同径であるにも関わらず吸引室１９内圧力の低下幅は加圧室１３Ａ内圧力の低下幅よりも大きく、しかも吸引用プランジャ１８内に穿設された作動油戻し路１８ａのチェック弁１８ｂが吸引用プランジャ１８の上昇時に閉弁されるため、上死点付近において吸引室１９内の圧力は加圧室１３Ａよりも大きく低下するものとなって、作動油の吸引がスムースなものとなる。また、上述したように、吸引室１９内に移動した作動油は燃料送出時において作動油リザーブ室２ａに流入することから、作動油がスムースに循環し加圧室１３Ａ内に生じた気泡や不純物も確実に除去されるため、ポンプ効率が低下しにくいものとなる。
【００２８】
以上述べたように、補充用の作動油を能動的に吸引するものとした本実施の形態により、漏出量が少なく潤滑性に優れた高粘度の作動油を用いる場合であっても、加圧室に作動油をスムースに補充できるようになる。また、加圧室内の圧力を減圧して作動油を補充するようにしたことで、吐出行程以外は加圧室内圧力を燃料ポンプ内圧力よりも常に低圧に保つことができるため、燃料をポンプに充填するためのフィードポンプが必要ないものとなる。
【００２９】
尚、本実施の形態においてカム部材として一枚の斜板を用いたが、カム部材はこれに限るものではなく回転軸に設けた２つのカムとしてもよい。また、膜部材にベローズを用いたが、ダイヤフラムのような平面的なものでもよい。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明における実施の形態の液圧式燃料ポンプの構成および燃料送出時の状態を示す縦断面図。
【図２】図１の液圧式燃料ポンプが、上死点に向かう途中の状態を示す縦断面図。
【図３】図１の液圧式燃料ポンプが上死点付近になった状態を示す縦断面図。
【図４】従来例を示す縦断面図。
【符号の説明】
【００３１】
１Ａ  液圧式燃料ポンプ、  ２ａ  作動油リザーブ室、  ２ｂ，２ｃ  作動油補充路、  ２ｄ  連通孔、  ８  斜板、  １１ａ  作動油補充口、  １１Ａ  加圧用シリンダ、  １２Ａ  加圧用プランジャ、  １３Ａ  加圧室、  １４Ａ  燃料室、  １５  ベローズ、  １６ａ，１６ｂ  バネ、  １７  吸引用シリンダ、  １８  吸引用プランジャ、  １８ａ  作動油戻し路、  １８ｂ，２８ａ，２８ｂ  チェック弁、  １９  吸引室
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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