JP4759036B2 - 燃料噴射ポンプの注油機構 - Google Patents

Description

この発明は、ディーゼル機関等の燃料噴射ポンプにおけるプランジャ焼付きや潤滑油汚損やこの潤滑油汚れによるラック固着を防止できる燃料噴射ポンプの注油機構に関する。

ディーゼル機関、とりわけＣ重油燃料等の高粘度の残渣油を焚くディーゼル機関においては、Ｃ重油等の燃料の粘度を機関供給適正粘度(１４cSt)にするために、燃料(Ｃ重油)が１３０℃〜１５０℃に加熱される。そのために、燃料噴射ポンプの温度は、それ自体の発熱も加わって１８０℃に近い高温環境になる。

従来より、燃料噴射ポンプにおけるプランジャとバレルとの下部に一箇所あるいは二箇所の潤滑油供給用の供給油溝を設け、上記プランジャと上記バレルとの隙間の下部に対する燃料油の侵入防止および潤滑を行っている。しかしながら、上記プランジャと上記バレルとの嵌合隙間の潤滑油流量は微量であり、上記供給油溝における潤滑油の滞留時間が長いことから、上記高温環境によって油温が上昇するため、形成される油膜が不足することになる。その結果、上記プランジャの摺動面全体に対する潤滑の確実性がなく、上記潤滑油の一部に燃料油が混入した状態で潤滑が行われる。その結果、上記プランジャ下部の上記バレルとの嵌合隙間から、燃料混合油が漏洩するという問題がある。

以下、具体的に説明する。図３は、上記従来の燃料噴射ポンプ注油機構における上記プランジャと上記バレルとの断面を示す。但し、図３においては、中心線より右側は上記プランジャが前進した状態を示し、左側は上記プランジャが後退した状態を示している。

図３において、１はバレルであり、２はバレル１に挿入されたプランジャである。プランジャ２がストロークＬだけバレル１内で摺動することによって、燃料吸込み室３から高圧室４に吸い込まれた燃料(Ｃ重油)が高圧室４内でプランジャ２によって加圧され、バレル１の一端面に高圧室４に連通して設けられた燃料吐出口５から燃料噴射弁(図示せず)に供給される。

上記バレル１におけるプランジャ２の嵌合面には、環状の燃料漏洩油回収溝６が形成されている。そして、高圧室４からバレル１とプランジャ２の嵌合隙間に漏洩した燃料は、燃料漏洩油回収溝６から、燃料油回収通路穴７を介して燃料吸込み室３に戻される。

また、上記バレル１におけるプランジャ２の嵌合面において、燃料漏洩油回収溝６に対して燃料吐出口５とは反対側には、環状の混合油廃棄溝８が形成されている。さらに、バレル１の外周面に設けられた混合油廃棄口９と混合油廃棄溝８とが、混合油廃棄通路１０によって連通されている。また、バレル１におけるプランジャ２の嵌合面において、燃料吐出口５の形成端とは反対側の端部には、環状の供給油溝１１が形成されている。さらには、バレル１の外周面に設けられた潤滑油供給口１２と供給油溝１１とが、潤滑油供給通路１３によって連通されている。

そして、上記潤滑油供給口１２から供給された潤滑油は、潤滑油供給通路１３を介して供給油溝１１に供給され、プランジャ２の往復動に伴って、バレル１とプランジャ２との嵌合隙間を混合油廃棄溝８に向かって移動しつつ油膜を形成する。こうして、上記油膜によって、バレル１におけるプランジャ２の摺動面の潤滑と燃料の侵入防止とを行い、バレル１の供給油溝１１側の端部から燃料が漏洩するのを防止する。そして、混合油廃棄溝８に至った潤滑油は、燃料漏洩油回収溝６から回収されずに混合油廃棄溝８に至った燃料と混合され、混合油廃棄通路１０を介して混合油廃棄口９からバレル１の外に廃棄される。尚、バレル１の外に廃棄された潤滑油と燃料との混合油は、大気開放の廃油タンクに配管によって導かれる。

以下、本燃料噴射ポンプ注油機構における上記潤滑油の滞留時間の計算事例を示す。ここで、燃料噴射ポンプにおけるバレル１の嵌合部の内径とプランジャ２の外径との差は６μｍ〜９μｍであるとする。また、上記潤滑油(♯４０番オイル)の動粘度は４cSt(１５０℃)であるとする。

上記燃料噴射ポンプにおけるプランジャ２の下部からの漏れ量Ｑは、次の式(１)によって求められる。
Ｑ＝(πｄｈ³/１２μ)×(Ｐ/ｌ)×α×６０ …（１）
ここで、
Ｐ：プランジャ２の注油圧力＝５kgf/cm²
ｄ：プランジャ２の外径＝２.８cm
ｈ：バレル１とプランジャ２との半径方向の平均隙間＝４μm
＝０.０００４cm
ｌ：プランジャ２の軸方向下部のシール部長さ＝２.５cm
ν：動粘度＝４cSt＝４mm²/sec＝０.０４cm²/sec
ρ：潤滑油比重量＝９００kgf/ｍ³＝０.０００９kgf/cm³
ｇ：重力加速度＝９８０cm/sec²
μ：粘度＝νρ/ｇ＝(０.０４×０.０００９)/９８０
＝３.６×１０^-8kgfｓ/cm²
ｅ：偏心量(最大)＝ｈ＝０.０００４cm
α：偏心係数＝１＋１.５(ｅ/ｈ)²＝２.５

したがって、上記燃料噴射ポンプにおけるプランジャ２の下部からの漏れ量Ｑは、次のように算出される。
Ｑ＝(π×２.８×０.０００４³/１２×３.６×１０^-8)
×(５/２.５)×２.５×６０
＝０.３９cc/min

一方、上記混合油廃棄溝８からの廃棄量、すなわち混合油廃棄溝８への漏れ量Ｑ₀は、式(１)中におけるプランジャ２の軸方向下部のシール部長さｌを、プランジャ２の軸方向上部(混合油廃棄溝８まで)のシール部長さｌ₀に置き換えると共に、ｌ₀＝３.０cmを用いて、
Ｑ₀＝(π×２.８×０.０００４³/１２×３.６×１０^-8)
×(５/３.０)×２.５×６０
＝０.３２cc/min
と算出される。

その結果、総漏れ量はＱ＋Ｑ₀＝０.３９＋０.３２
＝０.７１cc/min
となる。

ここで、本燃料噴射ポンプにおける上記供給油溝１１の容積は０.８ccである。したがって、上記総漏れ量は、供給油溝１１に供給された上記潤滑油が約１分滞留して置換される漏れ量となる。

以上のごとく、上記従来の燃料噴射ポンプ注油機構によれば、プランジャ２とバレル１との嵌合隙間から流れる潤滑油量は僅かであり、供給油構１１に供給された上記潤滑油の滞留時間が上述したように約１分と長い。そのため、上述したごとく燃料噴射ポンプは１８０℃程度の高温環境になることから、上記潤滑油の温度は１５０℃近くに達する。したがって、♯４０番オイルにおいても動粘度は４cStまで低下して油膜形成不足となる。また、燃料油封止効果の低下が起こる。その結果、プランジャ２の焼付きや固着が発生する場合がある。

すなわち、上記従来の燃料噴射ポンプ注油機構では、潤滑油本来の潤滑機能が、燃料噴射ポンプが高温環境であるため十分に発揮されておらず、燃料噴射ポンプ注油機構としての機能が不十分であるという問題がある。

また、その他の燃料噴射ポンプ注油機構として、特開平４‐２６２０６０公報に開示された重油燃料噴射装置がある。この重油燃料噴射装置によれば、プランジャ側に、軸方向に延在する溝あるいは面取部で成る封止油の排出部を設けて、上記封止油の滞留時間の短縮を図るようにしている。

しかしながら、上記プランジャ側に上記溝や上記面取部を設けるため、元々上記プランジャ側に形成されている漏洩油溝に加えて上記溝や上記面取部を形成する必要がある。しかも、上記封止油の滞留時間の短縮を図ることが可能なように上記溝や上記面取部を形成するためには、排出経路となる上記溝や上記面取部を細く形成する必要がある。そのために、油溝を複数形成する困難さが付きまとい、上記溝や上記面取部の断面積の絞り調整方法にも難点があるという問題がある。
特開平４‐２６２０６０公報

そこで、この発明の課題は、簡単な構成で潤滑油の滞留時間を短くすることによって、潤滑油の粘度の低下を抑え、油膜の形成と燃料の封止とを図り、プランジャの焼付きや固着の発生を防止できる燃料噴射ポンプの注油機構を提供することにある。

上記課題を解決するため、この発明の燃料噴射ポンプの注油機構は、
プランジャと、
上記プランジャを、進退可能なように嵌合するバレルと
を備え、
上記バレルは、
上記プランジャの後退に伴って燃料を吸込むと共に、前進する上記プランジャによって上記吸込まれた燃料が加圧される高圧室と、
上記高圧室に連通すると共に、上記加圧された燃料を吐出する吐出口と、
上記プランジャの嵌合面に形成されると共に、潤滑油供給口から加圧供給された潤滑油を上記プランジャとの嵌合隙間に供給する複数の環状の供給油溝と、
上記潤滑油供給口と上記複数の供給油溝とを連通する潤滑油供給通路と、
上記複数の供給油溝内の潤滑油を排出することによって潤滑油の滞留時間を短くするための１つの潤滑油排出口と、
上記複数の供給油溝と上記潤滑油排出口とを連通する潤滑油排出通路と
を含んでおり、
上記バレルの上記潤滑油排出通路における上記１つの潤滑油排出口に、上記潤滑油排出通路の内径よりも小さい内径の排出口絞り穴を有して、上記滞留時間が短過ぎず且つ上記供給油溝内での潤滑油圧力を保持するように潤滑油量を調整するための潤滑油量調整用絞りねじを螺合した
ことを特徴としている。

上記構成によれば、プランジャの進退によって、高圧室に吸い込まれた燃料を上記プランジャによって加圧して吐出口から吐出するに際して、潤滑油供給口から潤滑油供給通路を介して複数の環状の供給油溝に供給された潤滑油が、バレルと上記プランジャとの嵌合隙間に供給され、上記プランジャの往復動に伴って、上記バレルと上記プランジャとの嵌合隙間に油膜が形成される。こうして、上記油膜によって、上記バレルにおける上記プランジャの摺動面の潤滑と燃料の侵入防止とが行われる。

さらに、上記複数の環状の供給油溝に供給された潤滑油は、上記バレルと上記プランジャとの嵌合隙間よりも広い潤滑油排出通路を介して潤滑油排出口から外に排出される。こうして、上記潤滑油供給口から加圧供給された上記潤滑油の多くを上記潤滑油排出口から排出する所謂強制給油を行うことによって、上記潤滑油の上記供給油溝での滞留時間を、上記潤滑油排出口を設けない場合よりも短縮することができる。

したがって、燃料噴射ポンプが高温環境下にあっても、上記潤滑油の温度上昇を抑制して上記潤滑油の粘度を適性粘度に保つことができ、上記バレルと上記プランジャとの嵌合隙間に上記潤滑油の正常な油膜を形成することができる。

さらに、上記潤滑油排出通路の上記潤滑油排出口における上記潤滑油の排出量が、上記潤滑油量調整用絞りねじの上記排出口絞り穴の内径によって設定される。したがって、上記潤滑油の上記供給油溝での圧力と滞留時間を、上記排出口絞り穴の内径によって最適に設定することができる。さらに、種々の直径の排出口絞り穴を有する潤滑油量調整絞りねじを用意して取り換えることによって、上記潤滑油排出通路からの上記潤滑油の排出量を変更・調整することができる。

さらに、上記潤滑油供給通路,上記供給油溝および上記潤滑油排出通路の内径を、上記潤滑油の上記供給油溝での圧力と滞留時間を設定するために特定の値に形成する必要が無く、上記潤滑油供給通路,上記供給油溝および上記潤滑油排出通路の形成が容易になる。

また、１実施の形態の燃料噴射ポンプの注油機構では、
上記バレルにおける上記プランジャの嵌合面に形成された複数の供給油溝の間隔は、上記プランジャの進退ストローク長よりも短い長さである。

この実施の形態によれば、上記個々の供給油溝から供給された上記潤滑油が、上記プランジャの往復動に起因して上記バレルと上記プランジャとの嵌合隙間に広がる領域をオーバーラップさせることができる。したがって、上記バレルと上記プランジャとの嵌合隙間を上記潤滑油による一続きの油膜によって確実にシールすることができる。

また、１実施の形態の燃料噴射ポンプの注油機構では、
上記バレルにおける上記プランジャの摺動面に形成された複数の供給油溝の間隔は、上記プランジャの進退ストローク長の５０％以上且つ９０％以下の長さである。

この実施の形態によれば、上記各供給油溝の間隔は上記プランジャの進退ストローク長の９０％以下の長さである。したがって、上記個々の供給油溝から供給された上記潤滑油が上記バレルと上記プランジャとの嵌合隙間に広がる領域を確実にオーバーラップさせることができる。さらに、上記各供給油溝の間隔は上記プランジャの進退ストローク長の５０％以上の長さである。したがって、上記バレルと上記プランジャとの嵌合隙間に漏れる燃料を十分にシール可能な範囲の上記潤滑油の油膜を形成することができる。

すなわち、この実施の形態によれば、上記高圧室から上記バレルと上記プランジャとの嵌合隙間に漏洩した上記燃料が、上記プランジャの挿入端側に侵入するのを防止し、プランジャ２２の下部から燃料が漏洩するのを確実に防止することができるのである。

以上より明らかなように、この発明の燃料噴射ポンプの注油機構は、潤滑油供給口から複数の環状の供給油溝に潤滑油を供給してバレルとプランジャとの嵌合隙間に油膜を形成するに際して、上記供給油溝に供給された潤滑油を、上記バレルと上記プランジャとの嵌合隙間よりも広い潤滑油排出通路を介して潤滑油排出口から外に排出するので、潤滑油供給口から加圧供給された上記潤滑油の多くを上記潤滑油排出口から排出する所謂強制給油を行って、上記潤滑油の上記供給油溝での滞留時間を、上記潤滑油排出口を設けない場合よりも短縮することができる。

したがって、燃料噴射ポンプが高温環境下にあっても、上記潤滑油の温度上昇を抑制して上記潤滑油の粘度を適性粘度に保つことができ、上記バレルと上記プランジャとの嵌合隙間に上記潤滑油の正常な油膜を形成することができる。

すなわち、この発明によれば、上記プランジャの摺動面の潤滑性を高めることができると共に、高圧室から上記バレルと上記プランジャとの嵌合隙間に漏洩した燃料が、上記バレルにおける上記プランジャの挿入口から漏れ出ないように確実にシールすることができる。したがって、上記プランジャの摺動部の油膜形成不足に起因するプランジャ焼付きを防止することができる。また、上記プランジャの挿入口からの高粘度の燃料と潤滑油との混合油の漏洩に起因する潤滑油汚損や、この潤滑油汚れによるラック固着等の発生を防止できる。

さらに、上記バレルの上記潤滑油排出通路における上記潤滑油排出口に、上記潤滑油排出通路の内径よりも小さい内径の排出口絞り穴を有する潤滑油量調整絞りねじを螺合するので、上記潤滑油の上記供給油溝での圧力と滞留時間を、上記排出口絞り穴の内径によって最適に設定することができる。したがって、上記潤滑油供給通路,上記供給油溝および上記潤滑油排出通路の内径を、上記潤滑油の上記供給油溝での圧力と滞留時間を設定するために特定の値に形成する必要が無く、上記潤滑油供給通路,上記供給油溝および上記潤滑油排出通路の形成が容易になる。

さらに、種々の直径の排出口絞り穴を有する潤滑油量調整絞りねじを用意して取り換えることによって、上記潤滑油排出通路からの上記潤滑油の排出量を変更・調整することができる。

以下、この発明を図示の実施の形態により詳細に説明する。図１は、本実施の形態の燃料噴射ポンプの注油機構におけるプランジャとバレルとの断面を示す。但し、図１においては、中心線より右側は上記プランジャが前進した状態を示し、左側は上記プランジャが後退した状態を示している。

図１において、バレル２１,プランジャ２２,燃料吸込み室２３,高圧室２４,燃料吐出口２５,燃料漏洩油回収溝２６,燃料油回収通路穴２７,混合油廃棄溝２８,混合油廃棄口２９,混合油廃棄通路３０および潤滑油供給口３２は、図３に示す上記従来の燃料噴射ポンプ注油機構におけるバレル１,プランジャ２,燃料吸込み室３,高圧室４,燃料吐出口５,燃料漏洩油回収溝６,燃料油回収通路穴７,混合油廃棄溝８,混合油廃棄口９,混合油廃棄通路１０および潤滑油供給口１２と同じ構造を有して同様に動作する。したがって、詳細な説明は省略する。

本実施の形態においては、上記バレル２１におけるプランジャ２２の嵌合面において、燃料吐出口２５の形成端とは反対側の端部には、プランジャ２２の軸方向に等間隔ｌ₁で３本の環状の供給油溝３３,３４,３５が形成されている。さらに、バレル２１には、バレル２１の外周面に設けられた潤滑油供給口３２と各供給油溝３３,３４,３５とを連通する潤滑油供給通路３６が、中心軸の延在方向に穿設されている。

ここで、上記各供給油溝３３,３４,３５の配列間隔ｌ₁は、プランジャ２２のストロークＬよりも小さい値(ストロークＬの５０％〜９０％)に設定されている。

また、上記バレル２１における潤滑油供給通路３６の穿設位置とは中心軸に対して反対側には、バレル２１における燃料吐出口２５の形成端とは反対側の端面３７に設けられた潤滑油排出口３８と各供給油溝３３,３４,３５とを連通する潤滑油排出通路３９が、中心軸の延在方向に穿設されている。

そして、図２に示すように、上記バレル２１の端面３７に設けられた潤滑油排出口３８近傍の潤滑油排出通路３９には雌ねじが形成され、排出口絞り穴４０を有する潤滑油量調整用絞りねじ４１が螺合されている。こうして、排出口絞り穴４０の内径を潤滑油排出通路３９の内径よりも小さくして、絞り効果によって潤滑油の排出量を調整(抑制)するのである。したがって、種々の直径の排出口絞り穴４０を有する潤滑油量調整用絞りねじ４１を用意して取り換えることによって、排出口絞り穴４０からの上記潤滑油の排出量を変更・調整することができる。尚、その際における潤滑油供給口３２(潤滑油供給通路３６)に対する排出口絞り穴４０の絞り比は、２５〜５０％が適当である。

上記構成を有する燃料噴射ポンプの注油機構を備えた燃料噴射ポンプは、以下のように動作する。すなわち、プランジャ２２がストロークＬだけバレル２１内で摺動することによって、燃料吸込み室２３から高圧室２４に吸い込まれた燃料(Ｃ重油)が高圧室２４内でプランジャ２２によって加圧され、バレル２１の一端面に高圧室２４に連通して設けられた燃料吐出口２５から燃料噴射弁(図示せず)に供給される。その際に、高圧室２４からバレル２１とプランジャ２２との嵌合隙間に漏洩した燃料は、バレル２１におけるプランジャ２２の嵌合面に形成された環状の燃料漏洩油回収溝２６から、燃料油回収通路穴２７を介して燃料吸込み室２３に戻される。

一方、上記バレル２１の外周面に設けられた潤滑油供給口３２からは、潤滑油が供給される。そして、潤滑油供給口３２から供給された潤滑油は、潤滑油供給通路３６を介して環状の供給油溝３３,３４,３５に供給され、プランジャ２２の往復動に伴って、バレル２１とプランジャ２２との嵌合隙間を混合油廃棄溝２８に向かって加圧供給された封止油により油膜を形成する。こうして、上記油膜によって、バレル２１におけるプランジャ２２の摺動面の潤滑と燃料の侵入防止とを行い、バレル２１の端面３７から燃料が漏洩するのを防止する。そして、混合油廃棄溝２８に至った潤滑油は、燃料漏洩油回収溝２６から回収されずに混合油廃棄溝２８に至った燃料と混合されて、混合油廃棄通路３０を介して混合油廃棄口２９からバレル２１の外に廃棄される。そして、バレル２１の外に廃棄された潤滑油と燃料との混合油は、配管によって大気開放の廃油タンクに導かれる。

以上の動作および機能は、図３に示す上記従来の燃料噴射ポンプ注油機構を備えた燃料噴射ポンプと同様である。

本実施の形態における上記燃料噴射ポンプの注油機構においては、上記環状の供給油溝３３,３４,３５は、さらに潤滑油排出通路３９によって、バレル２１の端面３７に設けられた潤滑油排出口３８に連通されている。したがって、潤滑油供給口３２から供給された潤滑油は、バレル２１とプランジャ２２との嵌合隙間よりも広い潤滑油排出通路３９側を通って潤滑油排出口３８に至り、潤滑油量調整用絞りねじ４１の排出口絞り穴４０から外に排出されるのである。

このように、本実施の形態においては、上記潤滑油供給口３２から供給された潤滑油の多くを排出口絞り穴４０から排出する強制給油を行うようにしている。したがって、潤滑油供給口３２から供給された潤滑油の環状の供給油溝３３,３４,３５での圧力と滞留時間を、潤滑油排出通路３９を設けない上記従来の燃料噴射ポンプ注油機構の場合よりも短縮することができるのである。

以下、本実施の形態の燃料噴射ポンプの注油機構における上記潤滑油の滞留時間の計算事例を示す。尚、この場合、潤滑油(♯４０番オイル)の温度は、潤滑油供給口３２では５０℃であり、プランジャ２２では６０℃(平均温度)である。その結果、動粘度は６５cStとなる。

本実施の形態の上記燃料噴射ポンプからの漏れ量Ｑは、上記従来の燃料噴射ポンプ注油機構の場合と同様に、上記式(１)によって求められる。

すなわち、上記燃料噴射ポンプにおける上記バレル２１とプランジャ２２下部との嵌合隙間からの漏れ量Ｑは、
Ｐ：プランジャ２２の注油圧力＝５kgf/cm²
ｄ：プランジャ２２の外径＝２.８cm
ｈ：バレル２１とプランジャ２２との半径方向の平均隙間＝４μm
＝０.０００４cm
ｌ：プランジャ２２の軸方向下部のシール部長さ＝１.３cm
ν：動粘度＝６５cSt＝６５mm²/sec＝０.６５cm²/sec
ρ：潤滑油比重量＝９００kgf/ｍ³＝０.０００９kgf/cm³
ｇ：重力加速度＝９８０cm/sec²
μ：粘度＝νρ/ｇ＝(０.６５×０.０００９)/９８０
＝５９.６×１０^-8kgfｓ/cm²
ｅ：偏心量(最大)＝ｈ＝０.０００４cm
α：偏心係数＝１＋１.５(ｅ/ｈ)²＝２.５
であるから、次のように算出される。
Ｑ＝(πｄｈ³/１２μ)×(Ｐ/ｌ)×α×６０
＝(π×２.８×０.０００４³/１２×５９.６×１０^-8)
×(５/１.３)×２.５×６０
＝０.０５cc/min

一方、上記混合油廃棄溝２８からの廃棄量、すなわち混合油廃棄溝２８への漏れ量Ｑ₀は、式(１)中におけるプランジャ２２の軸方向下部のシール部長さｌを、プランジャ２２の軸方向上部(混合油廃棄溝２８まで)のシール部長さｌ₀に置き換えると共に、ｌ₀＝０.８cmを用いて、
Ｑ₀＝(π×２.８×０.０００４³/１２×５９.６×１０^-8)
×(５/０.８)×２.５×６０
＝０.０７cc/min
と算出される。

さらに、本実施の形態においては、上記潤滑油供給口３２から供給された潤滑油は、バレル２１の端面３７の潤滑油排出口３８に取り付けられた潤滑油量調整用絞りねじ４１の排出口絞り穴４０からも排出される。以下、この排出口絞り穴４０からの排出量Ｑ₁の算出について説明する。

上記排出口絞り穴４０からの排出量Ｑ₁は、排出口絞り穴４０の断面積Ａ₂と排出口絞り穴４０での流速Ｖ₂との積で表され、排出口絞り穴４０の直径ｄ₂を用いて式(２)のごとく変形できる。
Ｑ₁＝Ａ₂Ｖ₂＝(π/４)ｄ₂ ²Ｖ₂ …（２）

また、上記潤滑油供給通路３６と排出口絞り穴４０とに関して、連続の法則より、
Ａ₁Ｖ₁＝Ａ₂Ｖ₂ …（３）
ここで、Ａ₁：潤滑油供給通路３６の断面積
Ｖ₁：潤滑油供給通路３６での流速
が成立する。そして、上記式(３)より、式(４)に示すように、排出口絞り穴４０での流速Ｖ₂を潤滑油供給通路３６での流速Ｖ₁で表すことができる。
Ｖ₂＝Ａ₁Ｖ₁/Ａ₂＝(ｄ₁/ｄ₂)²Ｖ₁＝４Ｖ₁ …（４）
ここで、ｄ₁：潤滑油供給通路３６の直径＝２mm＝０.２cm
ｄ₂：排出口絞り穴４０の直径＝１mm＝０.１cm

一方、潤滑油管の圧損式(“Blasius”の実験式)から、油通路圧損Ｈ₀が次式(５)によって算出できる。
Ｈ₀＝６４ｌＶν/２ｄ²ｇ …（５）
ここで、ｌ：油通路長さ
Ｖ：流速
ν：動粘度
ｄ：油通路直径
ｇ：重力加速度

したがって、上記潤滑油が潤滑油供給口３２から供給されて排出口絞り穴４０から排出される間における油通路圧損Ｈは、次式(６)で表すことができる。さらに、式(４)を用いて次式(７)に変形できる。

Ｈ＝６４ｌ₁Ｖ₁ν/２ｄ₁ ²ｇ＋６４ｌ₂Ｖ₂ν/２ｄ₂ ²ｇ＋Ｖ₂ ²/２ｇ…（６）
＝(Ｖ₁/２ｇ)(６４ｌ₁ν/ｄ₁ ²＋６４ｌ₂４ν/ｄ₂ ²＋１６Ｖ₁) …（７）
ここで、ｌ₁：注油通路相当長さ＝２００mm＝２０cm
ｌ₂：排出口絞り穴４０の長さ＝５mm＝０.５cm
ν：動粘度＝６５cSt＝６５mm²/sec＝０.６５cm²/sec
尚、上記注油通路相当長さｌ₁とは、上記潤滑油供給口３２から排出口絞り穴４０までに至る潤滑油供給通路３６,供給油溝３３,３４,３５および潤滑油排出通路３９の合計長さである。

したがって、油通路圧損Ｈは、次のように算出される。
Ｈ＝(Ｖ₁/２×９８０)×(６４×２０×０.６５/０.２²
＋６４×０.５×４×０.６５/０.１²＋１６Ｖ₁)
＝１４.８５７Ｖ₁＋０.００８１６Ｖ₁ ²

また、上記油通路圧損Ｈは、上記プランジャ２２の潤滑油供給口３２からの注油圧力Ｐに相当する。そして、上述したように、
プランジャ２２の注油圧力Ｐ＝５kgf/cm²＝５０ｍ＝５０００cm
であるから、次式(８)が成立する。
０.００８１６Ｖ₁ ²＋１４.８５７Ｖ₁＝５０００ …（８）
この二次方程式を解くことによって、潤滑油供給通路３６での流速Ｖ₁が次のように得られる。
Ｖ₁＝２９０cm/sec
そこで、この潤滑油供給通路３６での流速Ｖ₁の値を、上記式(４)に代入することによって、排出口絞り穴４０での流速Ｖ₂が次のように算出される。
Ｖ₂＝４Ｖ₁＝４×２９０＝１１６０cm/sec

したがって、こうして算出された排出口絞り穴４０での流速Ｖ₂の値と上記排出口絞り穴４０の直径ｄ₂(＝０.１cm)とを、上記式(２)に代入することによって、排出口絞り穴４０からの排出量Ｑ₁が、次のように算出される。
Ｑ₁＝(π/４)ｄ₂ ²Ｖ₂＝π×０.１²×１１６０/４
＝９.１１cc/sec＝５４６cc/min

その結果、総漏れ量はＱ＋Ｑ₀＋Ｑ₁＝０.０５＋０.０７＋５４６
＝５４６.１２cc/min
となる。

ここで、本実施の形態の燃料噴射ポンプにおける上記供給油溝３３,３４,３５の容積は２.４ccである。したがって、上記総漏れ量は、供給油溝３３,３４,３５に供給された上記潤滑油が約０.２６秒滞留して置換される漏れ量となる。その結果、供給油溝３３,３４,３５に供給された上記潤滑油は、供給油溝３３,３４,３５で殆ど滞留することなく排出口絞り穴４０から排出されることになる。この場合の供給油溝３３,３４,３５内の圧力は約４kgf/cm²である。

また、本実施の形態においては、上記潤滑油のプランジャ２２での平均温度が６０℃まで低下するため動粘度が６５cStと高くなる。その結果、上述の計算事例ように、混合油廃棄溝２８への漏れ量Ｑ₀は少なくなる。したがって、上記従来の燃料噴射ポンプ注油機構では、６気筒エンジンで１日約２.８ｌの潤滑油を廃棄することになるが、本実施の形態の燃料噴射ポンプの注油機構では、上記潤滑油の廃棄量が約１/５に減ることになり、経済的効果を奏することができるのである。

以上のごとく、本実施の形態によれば、上記バレル２１の潤滑油供給口３２から供給された上記潤滑油を、供給油溝３３,３４,３５で殆ど滞留することなく排出口絞り穴４０から排出することができる。したがって、上記潤滑油の温度上昇を抑制して、上記潤滑油の粘度を適性粘度に保つことができ、バレル２１とプランジャ２２との嵌合隙間に上記潤滑油の油膜を形成することができる。すなわち、本実施の形態によれば、プランジャ２２における摺動面の潤滑性を高めることができるのである。

その際に、上述したように上記強制給油を行っているため、潤滑油供給口３２から供給される潤滑油の量は、潤滑油排出通路３９を設けない上記従来の燃料噴射ポンプ注油機構の場合よりも増加することになる。しかしながら、上記強制給油によって量が多くなった分の潤滑油は、上述のように、潤滑油排出通路３９側を通って排出口絞り穴４０から排出され、然も排出口絞り穴４０から排出される潤滑油には燃料が混合されていない。そのため、排出口絞り穴４０からの潤滑油は汚損されてはおらず、機関オイルパン(図示せず)に戻して再利用可能になる。

さらに、本実施の形態においては、上記各供給油溝３３,３４,３５の配列間隔ｌ₁を、プランジャ２２のストロークＬよりも短く設定している。したがって、上記個々の供給油溝３３,３４,３５から供給された上記潤滑油が、プランジャ２２の往復動に起因してバレル２１とプランジャ２２との嵌合隙間に広がる領域をオーバーラップさせることができ、バレル２１とプランジャ２２との嵌合隙間を上記潤滑油による一続きの油膜によって確実にシールすることが可能になる。

その際に、上記各供給油溝３３,３４,３５の間隔ｌ₁は、プランジャ２２のストロークＬの９０％以下の長さである。したがって、個々の供給油溝３３,３４,３５から供給された上記潤滑油がバレル２１とプランジャ２２との嵌合隙間に広がる領域を確実にオーバーラップさせることができる。さらに、各供給油溝３３,３４,３５の間隔ｌ₁は、プランジャ２２のストロークＬの５０％以上の長さである。したがって、バレル２１とプランジャ２２との嵌合隙間に漏れる燃料を十分にシール可能な範囲の上記潤滑油の油膜を形成することができる。

すなわち、本実施の形態によれば、上記バレル２１における略混合油廃棄溝２８から端面３７近傍までをシールすることが可能になる。その結果、高圧室２４からバレル２１とプランジャ２２との嵌合隙間に漏洩した燃料が混合油廃棄溝２８よりも下部に侵入するのを防止し、バレル２１の端面３７から燃料が漏洩するのを確実に防止することができるのである。

さらに、本実施の形態によれば、上述したように、上記プランジャ２２における摺動面の潤滑性を高めることができ、バレル２１における略混合油廃棄溝２８から端面３７までをシールすることができる。したがって、プランジャ２２の摺動部の油膜形成不足に起因するプランジャ焼付きを防止することができる。また、プランジャ２２下部とバレル２１下部との嵌合隙間からの高粘度の燃料と潤滑油との混合油の漏洩に起因する潤滑油汚損やこの潤滑油汚れによるラック固着等の発生を防止することができるのである。

また、上記式(２)から分かるように、上記排出口絞り穴４０からの排出量Ｑ₁は排出口絞り穴４０の直径ｄ₂の関数になっている。したがって、上述したように、潤滑油量調整用絞りねじ４１を取り換えて排出口絞り穴４０の直径を変えることによって、排出口絞り穴４０からの上記潤滑油の排出量、延いては上記潤滑油の供給油溝３３,３４,３５での圧力と滞留時間を変更・調整することができるのである。

尚、本実施の形態においては、上記潤滑油排出口３８近傍の潤滑油排出通路３９には、上記潤滑油量調整部材としての潤滑油量調整用絞りねじ４１を螺合させて潤滑油の排出量を調整するようにしているが、オリフィスに置き換えることも可能である。

また、本実施の形態においては、上記供給油溝３３,３４,３５と潤滑油供給通路３６と潤滑油排出通路３９とをバレル２１側に形成すると共に、上記潤滑油量調整用絞りねじ４１によって、排出口絞り穴４０からの潤滑油の排出量を調整するようにしている。したがって、供給油溝３３,３４,３５と潤滑油供給通路３６と潤滑油排出通路３９とを、特に、上記潤滑油の滞留時間の短縮を図るために細く形成する必要はなく、上記特許文献１のごとく、上記溝や通路をプランジャ２２側に形成する場合に比して、供給油溝３３,３４,３５と潤滑油供給通路３６と潤滑油排出通路３９とを容易に形成することが可能になる。

尚、上記実施の形態においては、上記燃料吸込み室２３から吸い込まれる燃料をＣ重油として説明しているが、Ｃ重油に限らず、燃料全般に適用可能であることは言うまでもない。

この発明の燃料噴射ポンプの注油機構におけるプランジャとバレルとの断面を示す図である。 図１における潤滑油量調整用絞りねじの断面図である。 従来の燃料噴射ポンプ注油機構におけるプランジャとバレルとの断面を示す図である。

２１…バレル、
２２…プランジャ、
２３…燃料吸込み室、
２４…高圧室、
２５…燃料吐出口、
２６…燃料漏洩油回収溝、
２７…燃料油回収通路穴、
２８…混合油廃棄溝、
２９…混合油廃棄口、
３０…混合油廃棄通路、
３２…潤滑油供給口、
３３,３４,３５…供給油溝、
３６…潤滑油供給通路、
３７…バレルの端面、
３８…潤滑油排出口、
３９…潤滑油排出通路、
４０…排出口絞り穴、
４１…潤滑油量調整用絞りねじ。

Claims (3)

1. プランジャと、
   上記プランジャを、進退可能なように嵌合するバレルと
   を備え、
   上記バレルは、
   上記プランジャの後退に伴って燃料を吸込むと共に、前進する上記プランジャによって上記吸込まれた燃料が加圧される高圧室と、
   上記高圧室に連通すると共に、上記加圧された燃料を吐出する吐出口と、
   上記プランジャの嵌合面に形成されると共に、潤滑油供給口から加圧供給された潤滑油を上記プランジャとの嵌合隙間に供給する複数の環状の供給油溝と、
   上記潤滑油供給口と上記複数の供給油溝とを連通する潤滑油供給通路と、
   上記複数の供給油溝内の潤滑油を排出することによって潤滑油の滞留時間を短くするための１つの潤滑油排出口と、
   上記複数の供給油溝と上記潤滑油排出口とを連通する潤滑油排出通路と
   を含んでおり、
   上記バレルの上記潤滑油排出通路における上記１つの潤滑油排出口に、上記潤滑油排出通路の内径よりも小さい内径の排出口絞り穴を有して、上記滞留時間が短過ぎず且つ上記供給油溝内での潤滑油圧力を保持するように潤滑油量を調整するための潤滑油量調整用絞りねじを螺合した
   ことを特徴とする燃料噴射ポンプの注油機構。
2. 請求項１に記載の燃料噴射ポンプの注油機構において、
   上記バレルにおける上記プランジャの嵌合面に形成された複数の供給油溝の間隔は、上記プランジャの進退ストローク長よりも短い長さである
   ことを特徴とする燃料噴射ポンプの注油機構。
3. 請求項２に記載の燃料噴射ポンプの注油機構において、
   上記バレルにおける上記プランジャの摺動面に形成された複数の供給油溝の間隔は、上記プランジャの進退ストローク長の５０％以上且つ９０％以下の長さである
   ことを特徴とする燃料噴射ポンプの注油機構。

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