JP2000054933A - 内燃機関の燃料ポンプ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 比較的多数のプランジャを有し、全長を比較
的短く、カム回転軸回りの取り付け面積が比較的小さい
内燃機関の燃料ポンプを提供することである。 【解決手段】 カム回転軸１と、カム回転軸に配置され
た複数のカム２と、比較的多数のプランジャ３と、各プ
ランジャ毎に設けられたポンプ室５と、各ポンプ室から
延在する高圧燃料通路１０とを具備し、各カムは、それ
ぞれ、少なくとも二つのプランジャを作動させ、プラン
ジャの全ては、カム回転軸の中心線を通り延在する平面
Ｑに対して一方の側に位置している。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、内燃機関の燃料ポ
ンプに関する。

【０００２】

【従来の技術】機関本体により駆動されて燃料を圧送す
るための燃料ポンプが公知である。燃料ポンプによって
圧送された燃料は、蓄圧室を介して又は直接的に燃料噴
射弁から内燃機関へ噴射されるようになっている。燃料
ポンプは、一般的に、カム及びバネにより往復運動させ
られるプランジャを有し、このプランジャによってポン
プ室内の燃料が圧送されるようになっている。プランジ
ャの数が気筒数よりかなり少ない場合には、一つのプラ
ンジャにより圧送される燃料量は、複数の気筒へ噴射さ
れる燃料量に相当するものとされるが、蓄圧室を介して
も又は直接的であっても、先に噴射される気筒における
燃料噴射圧力に比較して、後に噴射される気筒における
燃料噴射圧力はかなり低くなり、これら二つの気筒にお
いて同様な可燃混合気を形成することが困難となる。

【０００３】それにより、燃料ポンプにおいて、比較的
多数のプランジャを設け、プランジャ数と気筒数とを一
致させることが提案されている。しかしながら、比較多
数のプランジャを直列的に設けると、プランジャ数に相
当する数のカムが必要になるだけでなく、燃料ポンプの
全長が長くなり、車両搭載性が悪化する。

【０００４】特開平６−２４９１３４号公報には、カム
回転軸回りに等角度間隔で配置された三つのプランジャ
（ピストン）を有するラジアルピストンポンプが開示さ
れている。このラジアルピストンポンプは、比較的多数
のプランジャを一つのカムによって駆動することを可能
とし、全長が長くなることを防止している。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】燃料ポンプは、前述し
たように、機関本体により駆動されるために、複雑な動
力伝達機構を使用しない限り、車両搭載に際して、機関
クランクシャフトと直列的又は並列的に配置しなければ
ならない。直列的な配置は、縦置きエンジンに対してエ
ンジンルームの全長を増大させ、又は、横置きエンジン
に対してエンジンルームの全幅を増大させるために好ま
しくなく、一般的には、並列配置が選択される。しかし
ながら、前述のラジアルピストンポンプは、カム回転軸
回りに等角度間隔で配置された三つのプランジャによっ
てカム回転軸回りに非常に大きな取り付け面積を必要と
するために、燃料ポンプとして機関本体回りに並列配置
することが困難である。

【０００６】従って、本発明の目的は、比較的多数のプ
ランジャを有し、全長を比較的短く、カム回転軸回りの
取り付け面積が比較的小さい内燃機関の燃料ポンプを提
供することである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明による請求項１に
記載の内燃機関の燃料ポンプは、カム回転軸と、前記カ
ム回転軸に配置された複数のカムと、比較的多数のプラ
ンジャと、各前記プランジャ毎に設けられたポンプ室
と、各前記ポンプ室から延在する高圧燃料通路とを具備
し、各前記カムは、それぞれ、少なくとも二つの前記プ
ランジャを作動させ、前記プランジャの全ては、前記カ
ム回転軸の中心線を通り延在する平面に対して一方の側
に位置していることを特徴とする。

【０００８】本発明による請求項２に記載の内燃機関の
燃料ポンプは、請求項１に記載の内燃機関の燃料ポンプ
において、前記平面に対して前記プランジャの全てが位
置する側には、各前記カムがそれぞれに作動させる二つ
の前記プランジャの間において前記カム回転軸と略平行
に延在する蓄圧室が設けられ、前記蓄圧室には、各前記
高圧燃料通路が接続され、各前記高圧燃料通路と各前記
ポンプ室との間には、各前記ポンプ室から各前記高圧燃
料通路への燃料流れのみを許容する逆止弁が介在されて
いることを特徴とする。

【０００９】本発明による請求項３に記載の内燃機関の
燃料ポンプは、請求項１又は２に記載の内燃機関の燃料
ポンプにおいて、前記プランジャの数は、機関気筒数と
同じであり、各前記高圧燃料通路は、それぞれ、気筒毎
の燃料噴射弁に接続されていることを特徴とする。

【００１０】

【発明の実施の形態】図１、図２、及び図３は、本発明
による内燃機関の燃料ポンプの実施形態を示している。
本実施形態の燃料ポンプは、四気筒内燃機関のためのも
のである。図１はカム回転軸に垂直でプランジャ部を通
る平面で切断した断面図であり、図２は図１のＡ−Ａ断
面図であり、図３は図１のＢ−Ｂ断面図である。図２に
おいて、中心線より上側半分はプランジャ部の断面を示
しており、中心線より下側半分は蓄圧室部の断面を示し
ている。

【００１１】これらの図において、１は機関本体により
駆動されるカム回転軸であり、２はカム回転軸１に配置
された二つのカム部材である。各カム部材２は、円形断
面を有し、最も外側の当接部材を含めて三層構造とされ
ている。３は四つのプランジャであり、一つのカム部材
２に対して二つを一組として配置されている。各組にお
ける二つのプランジャ３は、それぞれ、プランジャ中心
線がカム回転軸１の中心線を通るように、カム回転軸１
の中心線を通る垂直平面Ｐに対して、例えば４５°等の
鋭角で振り分け配置されている。こうして、本実施形態
において、比較的多数のプランジャ３の全てが、カム回
転軸１の中心線を通る水平平面Ｑの一方の側に位置して
いる。

【００１２】二つのカム部材２は、カム回転軸１に対し
て互いに反対方向に同じだけ偏心され、ケース４の内部
空間４ａ内を接触することなく回転可能となっている。
各プランジャ３は、前述した位置においてケース４に形
成された各シリンダ内を摺動可能とされ、各シリンダ先
端部のポンプ室５の容積を変化させる。各プランジャ３
は、ケース４の各シリンダ回りに形成された各筒状空洞
内を摺動可能なキャップ状の各リフタ６を介して、対応
するカム部材２に当接している。各筒状空洞内にはバネ
部材７が配置され、各バネ部材７は各プランジャ３に取
り付けられたリング部材を介してプランジャ３をカム部
材２側に付勢している。

【００１３】このような構成によって、各プランジャ３
は、対応するカム部材２の摺動面に沿って移動し、ポン
プ室５の容積を最も減少させる第一位置からカム回転軸
１の１８０°角度回転によってポンプ室５の容積を最も
増加させる第二位置へと移動し、カム回転軸１の９０°
角度回転毎に異なるプランジャ３が第一位置となる。

【００１４】ケース４内の内部空間４ａは、燃料タンク
（図示せず）と連通され、燃料によって満たされてい
る。それにより、各カム部材２と各リフタ６との摺動に
際して発生する摩擦力は低減されると共に、この摩擦に
より発生する熱は良好に冷却され、各カム部材２及び各
リフタ６の磨耗及び熱変形を防止することができる。

【００１５】特に図２に示すように、カム回転軸１の駆
動側とは反対側の端部には低圧ポンプ８が接続されてい
る。各カム部材２には、対向する両側面に開口して中心
を通る貫通穴２ａが形成され、各貫通穴２ａはカム回転
軸１の中心穴１ａに連通している。この中心穴１ａは低
圧ポンプ８の吸入側に接続され、低圧ポンプ８の吐出側
はケース４に形成された燃料供給通路４ｂに接続されて
いる。燃料供給通路４ｂは、各ポンプ室５の側部へ逆止
弁９を介して連通している。この逆止弁９は、燃料供給
通路４ｂから各ポンプ室５への燃料流れのみを許容する
ものである。

【００１６】このような構成によって、ケース４の内部
空間４ａ内の燃料は、低圧ポンプ８によって、各カム部
材２の貫通穴２ａと、カム回転軸１の中心穴１ａと、燃
料供給通路４ｂとを介して、各ポンプ室５へ低圧で圧送
され、プランジャ３が第一位置から第二位置への移動中
である吸入行程のポンプ室５内へ吸入される。プランジ
ャ３が第二位置から第一位置への移動中である吐出行程
のポンプ室５は、それ内の燃料圧力が高いために燃料供
給通路４ｂから燃料が流入することはない。

【００１７】各ポンプ室５は、それぞれ、各高圧燃料通
路１０に各逆止弁１１を介して接続されている。各逆止
弁１１は、各ポンプ室５から各高圧燃料通路１０への燃
料流れのみを許容するものである。１２は、各組の二つ
のプランジャ３の間をカム回転軸１と略平行に延在する
蓄圧室である。各高圧燃料通路１０は、一方で各第一連
通路１３によって蓄圧室１２へ接続され、他方で各第二
連通路１４によって各気筒毎の燃料噴射弁（図示せず）
へ接続されている。

【００１８】蓄圧室１２は、所望の高燃料圧力で開弁す
る逃がし弁１５を介してケース４内の内部空間４ａに接
続されている。また、蓄圧室１２内の燃料圧力を監視す
るための圧力センサ１６が設けられている。

【００１９】前述した各プランジャ３の動作によって、
いずれかのポンプ室５が、カム回転軸１の９０°角度回
転毎に燃料吐出を開始し、カム回転軸１の１８０°角度
回転の間において燃料を吐出し続ける。こうして、蓄圧
室１２には、常にいずれかのポンプ室５から高圧燃料通
路１０及び第一連通路１３を介して燃料が圧送される。
一方、各燃料噴射弁は７２０°クランク角度毎に機関運
転状態に応じた必要量の燃料を噴射するための要求時間
だけ開弁される。すなわち、１８０°クランク角度毎に
いずれかの燃料噴射弁が燃料を噴射することとなる。

【００２０】各燃料噴射弁の燃料噴射期間において、対
応する第二連通路１４及び高圧燃料通路１０によって連
通されたポンプ室５が吐出行程とならないようにされて
おり、各燃料噴射弁は、蓄圧室１２内の燃料を、対応す
る第一連通路１３及び高圧燃料通路１０及び第二連通路
１４を介して噴射するようにされている。蓄圧室１２内
の燃料圧力は、前述したように、常に、いずれかのポン
プ室５から燃料が吐出されるために、所望の高燃料圧力
を下回ることはなく、また、所望の高燃料圧力を上回る
場合には逃がし弁１５が開弁されるために、いずれかの
燃料噴射弁により燃料が噴射されている時にも常に所望
の高燃料圧力に維持される。

【００２１】こうして、各気筒毎で燃料噴射圧力が変化
することはなく、各気筒内には、ピストン位置に対して
同時期に噴射された同量の燃料により、同様な混合気が
形成され、気筒間のトルク変動を防止することができ
る。もちろん、蓄圧室１２内の燃料圧力は、圧力センサ
１６により監視されており、圧力センサ１６の出力に基
づき各燃料噴射弁の要求開弁時間を補正すれば、さらに
良好な燃料噴射制御を実現することができる。本実施形
態において、ポンプ室５の数、すなわち、プランジャ３
の数は、気筒数に一致させているが、これは、本発明を
限定するものではなく、通常機関の１／２回転でポンプ
を駆動しているのに対し、例えば、六気筒の機関なら３
／４回転で駆動するように増速することで対応できる。
しかしながら、この場合には、プランジャは非常に高速
で駆動されるために、カム及びプランジャの耐久性等に
おいて好ましくない場合がある。

【００２２】本実施形態において、各燃料噴射弁の燃料
噴射期間は、対応するポンプ室が吐出行程とならないよ
うにされているが、これは、本発明を限定するものでは
ない。各燃料噴射弁の燃料噴射期間において、対応する
ポンプ室５が吐出行程となっている場合には、ポンプ室
５から吐出された燃料が、高圧燃料通路１０及び第二連
通路１４を介して、直接的に、燃料噴射弁から噴射され
ることとなる。この場合において、仮に、ポンプ室５の
吐出行程末期において燃料吐出圧力が低下したとして
も、高圧燃料通路１０は第一連通路１３を介して蓄圧室
１２に連通されているために、この時には蓄圧室１２内
の燃料が燃料噴射弁に提供され、所望の高燃料圧力を下
回る燃料噴射が実施されることはない。

【００２３】また、本実施形態において、蓄圧室１２は
特に必要なものではない。蓄圧室１２が省略された場合
は、気筒数と、ポンプ室の数、すなわち、プランジャの
数とを一致させ、ポンプ室５から吐出された燃料を直接
的に燃料噴射弁から噴射するようにされる。この場合に
おいても、各気筒間での燃料噴射圧力は一定となり、各
気筒間でのトルク変動を防止することができる。ただ
し、この場合には、各ポンプ室から吐出される必要以上
の燃料をケース４の内部空間４ａへ戻すためのスピル通
路が必要となるが、各ポンプ室５への逆流防止のための
逆止弁１１は不要となる。

【００２４】

【発明の効果】このように、本発明による請求項１に記
載の内燃機関の燃料ポンプによれば、カム回転軸と、カ
ム回転軸に配置された複数のカムと、比較的多数のプラ
ンジャと、各プランジャ毎に設けられたポンプ室と、各
ポンプ室から延在する高圧燃料通路とを具備するため
に、比較的多数のプランジャによって圧送される燃料に
より各気筒間での燃料噴射圧力差を低減し、各気筒で同
様な混合気が形成し易くなる。各カムは、それぞれ、少
なくとも二つのプランジャを作動させ、プランジャの全
ては、カム回転軸の中心線を通り延在する平面に対して
一方の側に位置しているために、本燃料ポンプは、全長
を比較的短くすることができ、カム回転軸回りの取り付
け面積を比較的小さいすることができる。

【００２５】また、本発明による請求項２に記載の内燃
機関の燃料ポンプによれば、請求項１に記載の内燃機関
の燃料ポンプにおいて、前述の平面に対してプランジャ
の全てが位置する側には、各カムがそれぞれに作動させ
る二つのプランジャの間においてカム回転軸と略平行に
延在する蓄圧室が設けられ、蓄圧室には、各高圧燃料通
路が接続され、各高圧燃料通路と各ポンプ室との間に
は、各前記ポンプ室から各前記高圧燃料通路への燃料流
れのみを許容する逆止弁が介在されているために、前述
の効果に加えて、蓄圧室により各気筒での燃料噴射中の
燃料噴射圧力を一定にすることができ、燃料噴射弁の開
弁時間制御を簡素化することができる。また、蓄圧室
は、前述の平面に対してプランジャの全てが位置する側
で、各カムがそれぞれに作動させる二つのプランジャの
間においてカム回転軸と略平行に延在しているために、
各高圧燃料通路との接続が容易であるだけでなく、請求
項１に記載の燃料ポンプに比較して、本燃料ポンプのカ
ム回転軸回りの取り付け面積を増加させることはない。

【００２６】また、本発明による請求項３に記載の内燃
機関の燃料ポンプによれば、請求項１又は２に記載の内
燃機関の燃料ポンプにおいて、プランジャの数は、機関
気筒数と同じであり、各高圧燃料通路は、それぞれ、気
筒毎の燃料噴射弁に接続されているために、各燃料噴射
弁は、それぞれ対応するプランジャによって圧送された
燃料を噴射し、各気筒間での燃料噴射圧力差を無くし、
各気筒で同様な混合気を形成することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による内燃機関の燃料噴射ポンプの実施
形態を示し、カム回転軸に垂直でプランジャ部を通る平
面で切断した断面図である。

【図２】図２は図１のＡ−Ａ断面図であり、中心線より
上側半分はプランジャ部の断面を示しており、中心線よ
り下側半分は蓄圧室部の断面を示している。

【図３】図３は図１のＢ−Ｂ断面図である。

【符号の説明】

１…カム回転軸 ２…カム部材 ３…プランジャ ４…ケース ５…ポンプ室 １０…高圧燃料通路 １１…逆止弁 １２…蓄圧室

─────────────────────────────────────────────────────

【手続補正書】

【提出日】平成１１年５月１７日（１９９９．５．１
７）

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】特許請求の範囲

【補正方法】変更

【補正内容】

【特許請求の範囲】

【手続補正２】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】０００３

【補正方法】変更

【補正内容】

【０００３】それにより、燃料ポンプにおいて、比較的
多数のプランジャを設け、プランジャ数と気筒数とを一
致させることが提案されている。しかしながら、比較的
多数のプランジャを直列的に設けると、プランジャ数に
相当する数のカムが必要になるだけでなく、燃料ポンプ
の全長が長くなり、車両搭載性が悪化する。

【手続補正３】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】０００６

【補正方法】変更

【補正内容】

【０００６】従って、本発明の目的は、複数のプランジ
ャを有し、全長を比較的短く、カム回転軸回りの取り付
け面積が比較的小さい内燃機関の燃料ポンプを提供する
ことである。

【手続補正４】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】０００７

【補正方法】変更

【補正内容】

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明による請求項１に
記載の内燃機関の燃料ポンプは、カム回転軸と、前記カ
ム回転軸に配置された複数のカムと、複数のプランジャ
と、各前記プランジャ毎に設けられたポンプ室と、各前
記ポンプ室から延在する高圧燃料通路とを具備し、各前
記カムは、それぞれ、少なくとも二つの前記プランジャ
を作動させ、前記プランジャの全ては、前記カム回転軸
の中心線を通り延在する平面に対して一方の側に位置し
ており、前記平面に対して前記プランジャの全てが位置
する側には、各前記カムがそれぞれに作動させる二つの
前記プランジャの間において前記カム回転軸と略平行に
延在する蓄圧室が設けられ、前記蓄圧室には、各前記高
圧燃料通路が接続され、各前記高圧燃料通路と各前記ポ
ンプ室との間には、各前記ポンプ室から各前記高圧燃料
通路への燃料流れのみを許容する逆止弁が介在されてい
ることを特徴とする。

【手続補正５】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】０００８

【補正方法】削除

【手続補正６】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】０００９

【補正方法】変更

【補正内容】

【０００９】本発明による請求項２に記載の内燃機関の
燃料ポンプは、請求項１に記載の内燃機関の燃料ポンプ
において、前記プランジャの数は、機関気筒数と同じで
あり、各前記高圧燃料通路は、それぞれ、気筒毎の燃料
噴射弁に接続されていることを特徴とする。

【手続補正７】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００２４

【補正方法】変更

【補正内容】

【００２４】

【発明の効果】このように、本発明による請求項１に記
載の内燃機関の燃料ポンプによれば、カム回転軸と、カ
ム回転軸に配置された複数のカムと、複数のプランジャ
と、各プランジャ毎に設けられたポンプ室と、各ポンプ
室から延在する高圧燃料通路とを具備するために、複数
のプランジャによって圧送される燃料により各気筒間で
の燃料噴射圧力差を低減し、各気筒で同様な混合気が形
成し易くなる。各カムは、それぞれ、少なくとも二つの
プランジャを作動させ、プランジャの全ては、カム回転
軸の中心線を通り延在する平面に対して一方の側に位置
しているために、本燃料ポンプは、全長を比較的短くす
ることができ、カム回転軸回りの取り付け面積を比較的
小さいすることができる。

【手続補正８】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００２５

【補正方法】変更

【補正内容】

【００２５】さらに、前述の平面に対してプランジャの
全てが位置する側には、各カムがそれぞれに作動させる
二つのプランジャの間においてカム回転軸と略平行に延
在する蓄圧室が設けられ、蓄圧室には、各高圧燃料通路
が接続され、各高圧燃料通路と各ポンプ室との間には、
各前記ポンプ室から各前記高圧燃料通路への燃料流れの
みを許容する逆止弁が介在されているために、蓄圧室に
より各気筒での燃料噴射中の燃料噴射圧力を一定にする
ことができ、燃料噴射弁の開弁時間制御を簡素化するこ
とができる。また、蓄圧室は、前述の平面に対してプラ
ンジャの全てが位置する側で、各カムがそれぞれに作動
させる二つのプランジャの間においてカム回転軸と略平
行に延在しているために、カム回転軸回りの取り付け面
積を増加させることなく、各高圧燃料通路との接続が容
易である。

【手続補正９】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００２６

【補正方法】変更

【補正内容】

【００２６】また、本発明による請求項２に記載の内燃
機関の燃料ポンプによれば、請求項１に記載の内燃機関
の燃料ポンプにおいて、プランジャの数は、機関気筒数
と同じであり、各高圧燃料通路は、それぞれ、気筒毎の
燃料噴射弁に接続されているために、各燃料噴射弁は、
それぞれ対応するプランジャによって圧送された燃料を
噴射し、各気筒間での燃料噴射圧力差を無くし、各気筒
で同様な混合気を形成することが可能となる。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 3G066 AA07 AB02 AC01 AC09 AD12 BA21 BA67 CA01S CA04T CA09 CA22T CA38 CB00 CB07Z CB12 CE13 DC18 3H070 AA02 BB03 BB11 BB22 BB23 CC19 CC34 DD14 DD17 DD33 DD35 DD43 DD87 3H075 AA03 BB03 BB20 CC30 CC34 DA09 DA10 DB04 DB26 EE03

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 カム回転軸と、前記カム回転軸に配置さ
   れた複数のカムと、比較的多数のプランジャと、各前記
   プランジャ毎に設けられたポンプ室と、各前記ポンプ室
   から延在する高圧燃料通路とを具備し、各前記カムは、
   それぞれ、少なくとも二つの前記プランジャを作動さ
   せ、前記プランジャの全ては、前記カム回転軸の中心線
   を通り延在する平面に対して一方の側に位置しているこ
   とを特徴とする内燃機関の燃料ポンプ。
2. 【請求項２】 前記平面に対して前記プランジャの全て
   が位置する側には、各前記カムがそれぞれに作動させる
   二つの前記プランジャの間において前記カム回転軸と略
   平行に延在する蓄圧室が設けられ、前記蓄圧室には、各
   前記高圧燃料通路が接続され、各前記高圧燃料通路と各
   前記ポンプ室との間には、各前記ポンプ室から各前記高
   圧燃料通路への燃料流れのみを許容する逆止弁が介在さ
   れていることを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の
   燃料ポンプ。
3. 【請求項３】 前記プランジャの数は、機関気筒数と同
   じであり、各前記高圧燃料通路は、それぞれ、気筒毎の
   燃料噴射弁に接続されていることを特徴とする請求項１
   又は２に記載の内燃機関の燃料ポンプ。