(57)【要約】      （修正有）【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、摺動部を介した燃料の大気側への漏出を確実に回避可能とし、メンテナンスの手間を軽減する。【解決手段】それぞれチェック弁１１，１２を備える吸込側燃料通路５０および吐出側燃料通路との間に配設された燃料加圧室７に燃料を導入しシリンダ４Ａ内を往復摺動するプランジャ５の先端側で燃料加圧室７の容積を変動させることにより燃料をエンジンに圧送する燃料ポンプ１Ａにおいて、シリンダ４Ａの長さ方向中途位置に、シリンダ４Ａとプランジャ５との隙間でシリンダ４Ａ基端方向への圧力を有する漏れ燃料と同圧力に調整したオイルを充填する背圧室１６が、プランジャ５外周面を内壁の一部としてプランジャ５を囲んで設けられており、背圧室１６のオイル圧力が漏れ燃料圧力と均衡することによりシリンダ４Ａ基端側を経由して燃料が漏出することを防止するものとした。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
それぞれ逆止弁を備えた吸込側燃料通路と吐出側燃料通路との間に配置される燃料加圧室の容積をシリンダ内を往復摺動するプランジャの先端側で変動させることにより前記吸込側燃料通路から吸い込んだ燃料を加圧して吐出側燃料通路に吐出させてエンジンに圧送する燃料ポンプにおいて、前記シリンダにおける長さ方向の中間位置に、前記シリンダと前記プランジャの隙間で前記シリンダ基端方向への圧力を有する漏れ燃料と同圧力に調整したオイルを充填する背圧室が、前記プランジャ外周面を内壁の一部として前記プランジャを囲んで設けられており、前記背圧室のオイル圧力と前記漏れ燃料圧力とを均衡させることにより前記シリンダの基端側を経由して燃料が漏出するのを防止することを特徴とする燃料ポンプ。
【請求項２】
前記背圧室は、接続通路を介して前記シリンダの基端側に隣接したカム室と接続され、前記続通路中に配設されたポンプ手段により前記カム室から潤滑油を圧送しながら前記背圧室内に充填して加圧することを特徴とする請求項１に記載した燃料ポンプ。
【請求項３】
前記背圧室内の圧力調整がこの背圧室に接続した調圧室により行われ、前記シリンダの中間で前記背圧室よりも先端側に前記プランジャ外周面を内壁の一部として設けられ前記漏れ燃料を溜める漏れ燃料室が、前記調圧室と所定の弾性膜部材で区画された圧力導入室に接続されており、前記弾性膜部材により前記調圧室と前記圧力導入室との圧力が均衡状態となって、前記漏れ燃料室と前記背圧室との間での差圧が解消されることを特徴とする請求項２に記載した燃料ポンプ。
【請求項４】
前記漏れ燃料室が、接続通路を介して燃料タンクに接続されており、前記漏れ燃料の一部を前記燃料タンク側に戻すことを特徴とする請求項３に記載した燃料ポンプ。
【請求項５】
前記調圧室内に前記弾性膜部材の変位により開閉する弁構造が設けられ、充填された潤滑油の圧力が前記漏れ燃料室内の漏れ燃料の圧力よりも所定圧力以上となった場合に、前記弁構造が開弁して前記調圧室の潤滑油をカム室側に戻すことを特徴とする請求項３または４に記載した燃料ポンプ。
【請求項６】
前記シリンダの長さ方向中間位置に、前記プランジャ外周面に密着して燃料の漏出を防止するためのシール手段が設けられ、このシール手段の基端側に隣接して前記背圧室が設けられており、前記シール手段を挟んで前記シリンダの基端側と先端側との差圧を解消することを特徴とする請求項１，２，３，４または５に記載した燃料ポンプ。
【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ための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普及している。
【０００３】
図３はこのような燃料供給システムに用いる加圧性能に優れた従来の燃料ポンプの一般的な機構を示すものであり、図示しないエンジンのクランクシャフト等から延設された駆動軸３上のカム３０の回転により、シリンダ４Ｃに挿入されたプランジャ５が行う直線往復動作により逆止弁１１，１２の間に介装された燃料加圧室７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逆止弁１２を通ってエンジンに送出されるようになっている。
【０００４】
この方式の燃料ポンプ１Ｃ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や潤滑油等に比べて粘度の低い流体であることから、プランジャ５とシリンダ４Ｃとの隙間を通り、シリンダ４Ｃ基端側を経由して燃料が大気側に漏出しやすいものとなり、これを防止する手段が必要とされる。そのため、シリンダ４Ｃにおける長さ方向の中間位置にプランジャ５を環状に囲むようにロッドシール８を設けたり、駆動軸３の挿入部にオイルシール２８を設けたりして対応している。
【０００５】
ところが、特に、常温・常圧で気体となるＬＰＧなどの液化ガス燃料を用いる場合に燃料を所定圧力以上に維持する必要があるが、このような液化ガス燃料は極めて粘度の低い流体でもあることから一層漏出しやすい状態となる。また、粘度が低いために油膜が形成されにくく摺動部での潤滑性が確保できずに作動効率を低下させ、且つ、摩耗により装置の動作寿命を短縮させてしまう、という問題も生じる。特に、可燃性ガスが大気に漏出すると重大な事故を招く心配もあり、充分且つ適切な燃料の漏洩対策が必要である。
【０００６】
この問題に対し、例えば特開平７−１２０２９号公報や特開平１０−３１８１２３号公報に記載されているように、シリンダのカム室側への開口部にダイヤフラムやベローズ等の弾性膜部材を設け、シリンダ内外を気・液密的に区画してプランジャとシリンダとの間を通過した燃料が大気側に漏出することを回避するようにした燃料ポンプが提示されている。
【０００７】
しかしながら、燃料加圧室側と大気側とを隔てるダイヤフラムやベローズは、比較的大きな圧力がかかるとともに比較的大きな動作を連続して行うことから消耗が早く定期的な交換の必要性があるため、メンテナンスの手間が大きな負担となってしまう。また、これらの弾性膜部材が万一、破れた場合には大量の可燃性ガスが一気に大気中に漏出し、爆発・火災等の深刻な事態を引き起こす心配もある。
【０００８】
殊に、前述の特開平１０−３１８１２３号公報記載の燃料ポンプのように摺動部内に侵入した燃料を回収する機構を有しないものは、常温でも気化しやすいＬＰＧ等の液化ガス燃料を使用する場合には、弾性膜部材内外の圧力差が極めて大きくなるため耐久性が特に問題となる。
【特許文献１】特開２００３−１２０４４３号公報
【特許文献２】特開平７−１２０２９号公報
【特許文献３】特開平１０−３１８１２３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、上記のような問題点を解決しようとするものであり、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、摺動部を介した燃料の大気側への漏出を確実に回避可能とするとともに、メンテナンスの手間を軽減することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
そこで、本発明は、それぞれ逆止弁を備えた吸込側燃料通路と吐出側燃料通路との間に配置される燃料加圧室の容積をシリンダ内を往復摺動するプランジャの先端側で変動させることにより前記吸込側燃料通路から吸い込んだ燃料を加圧して吐出側燃料通路に吐出させてエンジンに圧送する燃料ポンプにおいて、前記シリンダにおける長さ方向の中間位置に、前記シリンダと前記プランジャの隙間で前記シリンダ基端方向への圧力を有する漏れ燃料と同圧力に調整したオイルを充填する背圧室が、前記プランジャ外周面を内壁の一部として前記プランジャを囲んで設けられており、前記背圧室のオイル圧力と前記漏れ燃料圧力とを均衡させることにより前記シリンダの基端側を経由して燃料が漏出するのを防止することとした。
【００１１】
このように、高圧の燃料加圧室側から漏出する燃料の圧力と同等の圧力をシリンダ途中で与える背圧室を設けることにより、この部分で漏れ燃料とオイルの圧力が均衡して漏れ燃料の移動を停止させることができるため、消耗部品である弾性膜部材等を用いなくとも、燃料がシリンダ基端側を通って漏出することを確実に防止できる。
【００１２】
また、前記背圧室は接続通路でシリンダ基端側に隣接したカム室と接続され、この接続通路中に配設したポンプ手段でカム室側から潤滑油を圧送しながら背圧室内に充填して加圧するものとすれば、背圧室内の潤滑油が減少しても確実に補充される。
【００１３】
更に、前記潤滑油を充填した背圧室の圧力調整が、背圧室に接続した調圧室により行われ、シリンダの中間で背圧室よりも先端側にプランジャ外周面を内壁の一部として設けられ漏れ燃料を溜める漏れ燃料室が、調圧室と所定の弾性膜部材で区画された圧力導入室に接続されたものとして、この弾性膜部材により調圧室と圧力導入室とが圧力均衡状態とされて、漏れ燃料室と背圧室との間で差圧が解消されるものとすれば、比較的簡易な構成で漏れ燃料と潤滑油の差圧の解消が確実に行われる。
【００１４】
更にまた、この調圧室を備えた燃料ポンプにおいて、その漏れ燃料室が接続通路で燃料タンク側に接続されたものとし、漏れ燃料の一部を燃料タンク側に戻すものとすれば、漏れ燃料室の燃料タンク内圧力を超える圧力部分が解消されやすくなって圧力調整が一層確実なものとなる。
【００１５】
加えて、上述した調圧室を備えた燃料ポンプにおいて、調圧室内に弾性膜部材の変位により開閉する弁構造が設けられ、充填された潤滑油の圧力が漏れ燃料室内の漏れ燃料圧力を所定圧力以上勝った場合に、この弁構造が開弁して調圧室の潤滑油をカム室側に戻すものとすれば、弾性膜部材の耐久性を確保しやすいとともに調圧室による圧力調整がよりスムースなものとなる。
【００１６】
更に加えて上述した燃料ポンプにおいて、シリンダにおける長さ方向の中間位置に、プランジャ外周面に密着して燃料の漏出を防止するためのシール手段を設け、このシール手段の基端側に隣接して背圧室が設けられたものとして、このシール手段を挟んでシリンダの基端側と先端側との差圧を解消するものとすれば、燃料の漏出防止作用が一層確実なものとなる。
【発明の効果】
【００１７】
摺動部途中で漏れ燃料と同等の圧力を有する背圧室を設けた本発明では、摺動部を介した燃料の大気側への漏出が確実に回避できるようになり、またこれにより、装置の耐久性を損なう部品の使用を不要として、メンテナンスの手間を大きく軽減できるものとした。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下に、図面を参照しながら本発明を実施するための最良の形態を説明する。
【００１９】
図１は本発明をＬＰＧなどの液化ガス燃料を高圧化して液体のままエンジンに供給する場合についての実施の形態についての一例についてのエンジンの燃料供給システムの配置図を示すものであり、燃料ポンプ１Ａ（拡大した縦断面図で示す）は、燃料タンク４０に充填した液化ガス燃料を吸込側燃料通路５０を経て燃料ポンプ１Ａ内に導入し、燃料加圧室７で燃料をさらに加圧して図示しない吐出側燃料通路を経て燃料噴射弁に送出しエンジンに供給するものである。
【００２０】
燃料ポンプ１Ａは、図示しないエンジンのクランクシャフトから延設された駆動軸３上のカム３０の回転による押圧力と戻しバネ９の反発力により、シリンダ４Ａに挿入されたプランジャ５が直線往復動作を行うものであり、フランジャ５先端側が突出して逆止弁１１，１２の間に形成された燃料加圧室７の容積を拡大することで燃料を導入し、フランジャ５先端側が後退して容積を縮小することで高圧化された燃料が逆止弁１２を通ってエンジンに送出される。
【００２１】
本体ボディ２Ａ内部において、プランジャ５基端側がシリンダ４Ａ基端側開口部から突出する空間であるカム室２０には、プランジャ５の軸線と直角方向に挿設された駆動軸３がベアリング２７，２７で回動自在に軸支され、本体ボディ２Ａの駆動実３挿入部にオイルシール２８が設けられ、カム室２０内部と大気側との気・液密状態を維持している。
【００２２】
また、シリンダ４Ａとプランジャ５とで形成される摺動部により隔てられた燃料加圧室７側とカム室２０側とは、シリンダ４Ａの長さ方向中途に設けられプランジャ５を囲む環状のオイルシール８，８で気・液密状態を確保されている。尚、この構成は上述した図３に示す従来の燃料ポンプ１Ｃとほぼ同様であり、周知のものである。
【００２３】
ところで、本実施の形態は、上述したように、使用する燃料がＬＰＧなどの比較的粘性の低い燃料を使用する場合にその摺動部を介して燃料が外部に漏出したり、摺動部の潤滑性が不充分となったりするという問題があった。そこで、本実施の形態ではシリンダ４Ａ中途位置に設けた２つの環状のロッドシール８，８間で形成される隙間を、プランジャ５の外周面を内壁の一部とするドーナツ板状の背圧室１６とし、ここにカム室２０から潤滑油を導入してこの部分に摺動部を介して漏れる燃料の圧力と同等の圧力を与えるものとし、燃料加圧室７側からシリンダ４Ａ基端側に向かう圧力を有する漏れ燃料とカム室２０側から導入した潤滑油との圧力を均衡させるようにしたことを特徴としている。
【００２４】
即ち、潤滑油を保持するカム室２０と背圧室１６とは接続通路１６ａで接続されており、この接続通路１６ａの途中にポンプ手段であるオイルポンプ２５を設け、このオイルポンプ２５でカム室２０に溜まっている潤滑油を圧送して背圧室１６に導入し、内部を所定圧力に維持するようになっている。そして、オイルポンプ２５は、その導入側および吐出側にそれぞれ逆止弁２５ｃ、２５ｄを備え、カム３０の回転により基端側を押圧されたプランジャ２５ｂが往復摺動することにより、駆動してポンプ室２５ａ内に導入した潤滑油を所定圧力で送出するものである。
【００２５】
また、燃料加圧室７側からの漏れ燃料圧力とカム室側からの潤滑油圧力とを均衡させるために調圧部１８を備えている。即ち、背圧室１６よりもシリンダ４Ａの先端寄りにプランジャ５の外周面を内壁の一部としてロッドシール８に隣接して形成された略ドーナツ板状の空間であって摺動部を通過した燃料を一時的に溜める漏れ燃料室１５を設け、調圧部１８に漏れ燃料室１５から接続通路１５ａで圧力を導入するとともに背圧室１６から接続通路１６ａで圧力を導入して、これらが互いに同一の圧力となるように調整するようになっている。
【００２６】
調圧部１８は、接続通路１６ａを介してカム室２０及び背圧室１６に接続されて潤滑油が充填される調圧室１８ｃと、これと弾性膜部材であるダイヤフラム１８ｄで区画され接続通路１５ａを介して漏れ燃料室１５に接続されて漏れ燃料が充填される圧力導入室１８ｂとを有しており、このダイヤフラム１８ｄの変位により調圧室１８ｃと圧力導入室１８ｂとの間で圧力が同一になるように調整する。
【００２７】
更に、この潤滑油を充填する調圧室１８ｃとカム室２０側とを接続しその先端側がダイヤフラム１８ｄと弁構造を形成するパイプ１８ａが挿設されており、調圧室１８ｃの潤滑油圧力が漏れ燃料圧力よりも所定レベル以上勝った場合に、この弁構造が開弁して調圧室１８ｃ内の潤滑油をカム室２０内に戻すもので、オイルポンプ２５で圧送された潤滑油がカム室２０との間で循環する。
【００２８】
一方、漏れ燃料室１５は、調圧部１８の圧力導入室１８ｂに接続されていることに加え、接続通路１５ｂで燃料タンク４０の上部側（気相部分）に接続されており、漏れ燃料圧力が燃料タンク４０内圧力に勝る部分が燃料タンク４０内に戻される。
【００２９】
次に、図１を参照しながら本実施の形態の作用・効果について詳細に説明する。
【００３０】
駆動軸３が回転しカム３０が回転してオイルポンプ２５のプランジャ２５ｂが戻しバネ２５ｅの作用で後退すると、カム室２０内の潤滑油が逆止弁２５ｃを通過し、ポンプ室２５ａ内に導入される。さらにカム３０が回転すると、プランジャ２５ｂがポンプ室２５ａ内の潤滑油を圧縮し、所定圧力以上になることで逆止弁２５ｄを通過し、潤滑油は調圧部１８の調圧室１８ｃに向かって押し出される。
【００３１】
上述したように、潤滑油が充填された調圧室１８ｃは、調圧部１８内のダイヤフラム１８ｄを介して戻し燃料が充填された圧力導入室１８ｂと圧力的に接しているとともに、プランジャ５を環状に囲む背圧室１６にも導通している。そのため、調圧室１８ｃは、弾性的に変位するダイヤフラム１８ｄの作用で圧力導入室１８ｂと同等の圧力となり圧力の均衡状態が維持され、背圧室１６も漏れ燃料室１５と同等の圧力を有するものとなる。従って、漏れ燃料室１５側と背圧室１６側との差圧がゼロになり、燃料がシリンダ４Ａ基端側を通ってカム室２０側に漏出することが確実に回避される。
【００３２】
そして、更に、駆動軸３が回転することでオイルポンプ２５も作動し続け、調圧室１８ｃ内の潤滑油が増量する。すると、ダイヤフラム１８ｄは圧力導入室１８ａ側に変位するが、潤滑油圧力が戻し燃料の圧力を所定圧力以上勝った段階で、このダイヤフラム１８ｄとパイプ１８ａ先端側で形成される弁構造が開弁してパイプ１８ａを介し調圧室１８ｃ内の潤滑油がカム室２０内に戻されるため、圧力の均衡状態は確保される。一方、漏れ燃料室１５に溜められた漏れ燃料が過剰に増加した場合は、接続通路１５ｂを介して燃料タンク４０に戻されることになるため、調圧部１８による調圧作用は安定して発揮される。
【００３３】
一方、燃料タンク４０内の圧力が変動した場合、背圧室１６、漏れ燃料室１５、調圧部１８の絶対的な圧力は変動するが、上述した構成によりこれら相互間の差圧は依然としてゼロを維持するように作用するため、燃料の漏出は依然として回避可能である。
【００３４】
尚、上述の説明において、使用する燃料がＬＰＧなど通常の状態で気相となる燃料の場合について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、図２に示すように、ガソリン等の燃料をフィードポンプ６０を用いて高圧ポンプである燃料ポンプ２Ａに圧送するような場合においても、燃料送出管５０をフィードポンプ６０下流側で分岐させた分岐管１５ｃを漏れ燃料室１５に接続する等して、上述と同様に適用することができ、上述と同様の作用・効果を得ることが可能である。
【００３５】
以上、述べたように、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、本発明により摺動部を介した燃料の大気側への漏出を確実に回避できるようになった。また、このことにより、大きな圧力がかかり大きな動作を伴う部分にベローズやダイヤフラム等の消耗部品を用いる必要がなくなるため、耐久性を確保しやすいものとなって、メンテナンスの手間を大幅に軽減できるものとなった。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【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】図１の燃料ポンプの応用例を示す配置図、一部縦断面図。
【図３】従来例を示す縦断面図。
【符号の説明】
【００３７】
１Ａ，２Ａ  燃料ポンプ、２Ａ  本体ボディ、３  駆動軸、４Ａ  シリンダ、５，２５ｂ  プランジャ、７  燃料加圧室、８  ロッドシール、９，２５ｅ  戻しバネ、１１，１２，２５ｃ，２５ｄ  逆止弁、１５  漏れ燃料室、１５ａ，１５ｂ，１６ａ  接続通路、１６  背圧室、１８  調圧部、１８ａ  パイプ、１８ｂ  圧力導入室、１８ｃ  調圧室、１８ｄ  ダイヤフラム、２０  カム室、２５  オイルポンプ、２５ａ  ポンプ室、２７  ベアリング、２８  オイルシール、３０  カム、４０  燃料タンク、５０  吸込側燃料通路、６０  フィードポンプ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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