JP2002266718A

JP2002266718A - 蓄圧式分配型燃料噴射ポンプ

Info

Publication number: JP2002266718A
Application number: JP2001067514A
Authority: JP
Inventors: Kenji Shingu; 健次新宮
Original assignee: Yanmar Diesel Engine Co Ltd
Current assignee: Yanmar Co Ltd
Priority date: 2001-03-09
Filing date: 2001-03-09
Publication date: 2002-09-18

Abstract

(57)【要約】【課題】燃料噴射制御弁の多段噴射（パイロット、メ
イン、ポスト噴射等）と、その噴射率・噴射時期の高精
度化と、耐久性の向上、並びにフェールセーフ機能が求
められている。【解決手段】蓄圧室に蓄圧した高圧燃料を、分配手段
により各気筒へ分配して供給する蓄圧式分配型燃料噴射
ポンプにおいて、パイロット噴射ＰＩ・メイン噴射ＭＡ
・ポスト噴射ＰＯを、それぞれ２つの噴射制御弁仕組２
２・１２２で噴射を制御するように構成した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、蓄圧室に蓄圧した
高圧燃料を、分配手段により各気筒に分配して供給する
電子制御方式の蓄圧式分配型燃料噴射ポンプの構成に関
する。

【０００２】

【従来の技術】従来、蓄圧式分配型燃料噴射ポンプにお
ける燃料噴射の制御（パイロット噴射・メイン噴射・ポ
スト噴射）は、１ブロックの蓄圧室と１つの噴射制御弁
仕組とにより行う構成となっている。このような蓄圧式
分配型燃料噴射ポンプの特徴としては、第一に、回転速
度とは無関係に噴射時期、噴射量、とその噴射率（多段
噴射）を自由に電子制御できることである。第二に、超
高圧噴射が可能なことである。したがって、蓄圧室の圧
力は常時高圧を維持し、噴射制御弁仕組で噴射時に燃焼
に最適な噴射率となる制御が要求される。

【０００３】そして、エンジン始動時や低速アイドリン
グ時においては、蓄圧式分配型燃料噴射ポンプにより、
パイロット噴射を行うことが、始動性と低騒音化に有効
である。また、負荷運転時の排ガス（ＮＯｘ）低減につ
いては、燃焼噴射サイクルの１サイクルを、（１）少量
のパイロット噴射、（２）多量のメイン噴射が有効であ
る。さらに、（３）少量のポスト噴射を行うことで排気
ガスの後処理用触媒、あるいはＤＰＦ（Ｄｉｅｓｅｌ
ＰａｒｔｉｃｕｌａｔｅＦｉｌｔｅｒ）などの再生が
図られるのである。

【０００４】そして、従来は、以上の燃焼噴射サイクル
の１サイクルを、１つの噴射制御弁仕組で行っていた。
具体的には、４気筒エンジンの一つの気筒の噴射ノズル
における噴射の１サイクルを例にとると、図１１に示す
ように、１つの噴射制御弁仕組が、パイロット噴射ＰＩ
・メイン噴射ＭＡ・ポスト噴射ＰＯの毎に高速作動し、
噴射時期、噴射量とその噴射率（多段噴射）の制御を担
っていた。

【０００５】以上のような、パイロット噴射ＰＩ・メイ
ン噴射ＭＡ・ポスト噴射ＰＯを正確に行うためには、高
速・高精度な作動が噴射制御弁仕組には要求される。特
に、小型高速のエンジンについては、各気筒の噴射ノズ
ルに燃料を正確に圧送する必要があるため、噴射制御弁
仕組にはより高速・高精度な作動が必要とされる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかし、従来の蓄圧式
分配型燃料噴射ポンプでは、１つの噴射制御弁仕組を備
える構成としていたので、該噴射制御弁仕組が、高速な
作動の要請に、休むことなく応答しなければならなかっ
た。そして、繰り返される高速の作動により消耗が早く
進行し、噴射の精度が悪くなり、エンジン出力の劣化に
つながってしまうという問題点があった。これは、エン
ジンの回転速度が高く、気筒数が増える程、顕著に現れ
てしまうことである。

【０００７】また、噴射制御弁仕組が１つであるため、
故障した際には代わりとなるものがなく、エンジンの運
転をすることが出来なくなってしまう。

【０００８】本発明は、以上の問題点に鑑み、１つの噴
射制御弁仕組で構成していたことによる問題点を解決す
る噴射制御弁仕組を提供するものである。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明の解決しようとす
る課題は以上の如くであり、次に該課題を解決するため
の手段を説明する。即ち、請求項１においては、蓄圧室
に蓄圧した高圧燃料を、分配手段により各気筒へ分配し
て供給する蓄圧式分配型燃料噴射ポンプにおいて、パイ
ロット噴射・メイン噴射・ポスト噴射を、それぞれ２つ
の噴射制御弁仕組で制御するように構成したことであ
る。

【００１０】請求項２においては、前記噴射制御弁仕組
等の噴射制御機能部材、及び分配手段部材である分配軸
等を、一つのハイドロリックベース内に配設し、前記噴
射制御弁仕組は、カム軸に対して垂直方向にかつ隣接し
て配設したことである。

【００１１】請求項３においては、前記２つの噴射制御
弁仕組の燃料噴射の制御パターンは、パイロット噴射・
メイン噴射・ポスト噴射の頻度に応じて切換え可能とし
たことである。

【００１２】請求項４においては、前記２つの噴射制御
弁仕組において、該噴射制御弁仕組の故障診断を行い、
１つの噴射制御弁仕組が故障の際は、他方の噴射制御弁
仕組にて運転を継続可能とする制御システムとしたこと
である。

【００１３】

【発明の実施の形態】本発明の一実施例である蓄圧式分
配型燃料噴射ポンプ１について、図を用いて説明する。
図１は蓄圧式分配型燃料噴射ポンプのシステム図、図２
は同じく正面断面図、図３は同じく側面断面図、図４は
同じく平面一部断面図、図５は同じく油路を示す平面一
部断面図、図６は２つの噴射制御弁仕組を交互に作動さ
せる制御の形態を示す図、図７は２つの噴射制御弁仕組
で低噴射率・高噴射率を分担させる制御の形態を示す
図、図８は１つの噴射制御弁仕組を低噴射率専用とした
構成した場合の制御の形態を示す図、図９は同じく本制
御での蓄圧式分配型燃料噴射ポンプのシステム図、図１
０は本発明の蓄圧式分配型燃料噴射ポンプを搭載したエ
ンジンシステムを示す図、図１１は従来の噴射制御弁仕
組による噴射制御を示した図である。

【００１４】まず、蓄圧式分配型燃料噴射ポンプ１内の
各装置を、燃料（軽油）の流れる経路に沿って説明す
る。燃料タンク２内の燃料は、圧送部１０３、蓄圧部１
０４、噴射制御部１０５、分配部１０６を順に通過し
て、噴射ノズル２９へと送られる。以下、図１及び図１
０を用いて各部の構成について順に説明する。

【００１５】圧送部１０３は、プランジャユニット１
７、圧力制御弁２７等から構成される。燃料タンク２内
に溜められている燃料は、フィードポンプ６により燃料
ギャラリ１３を介して圧力制御弁２７へ向けて圧送され
る。燃料ギャラリ１３には調圧弁４０が設けられてお
り、燃料ギャラリ１３での燃料の圧力が一定に保たれる
ようにしている。また、燃料ギャラリ１３と圧力制御弁
２７との間にはアキュムレータ４１が設けられており、
フィードポンプ６による燃料の脈動等を抑制して、回路
圧を安定させるようにしている。

【００１６】圧力制御弁２７はソレノイドを備えた電磁
弁に構成され、電子制御装置２０と接続されている。そ
して該電子制御装置２０による制御により、圧力制御弁
２７はオン・オフ状態が切換えられる。また、圧力制御
弁２７のアウトポート側には、プランジャユニット１７
が設けられている。該プランジャユニット１７には、圧
送プランジャ７、プランジャバレル８、スプリング１６
等が備えられており、圧送プランジャ７はプランジャバ
レル８に上下摺動可能に挿通されると共に、スプリング
１６により下方に付勢されている。また、圧送プランジ
ャ７の上方で、該圧送プランジャ７とプランジャバレル
８との間にプランジャ室７ａが形成されている。そし
て、圧力制御弁２７がオン状態のときには、燃料ギャラ
リ１３とプランジャ室７ａとが分断し、圧力制御弁２７
がオフ状態のときには、燃料ギャラリ１３とプランジャ
室７ａとが連通されるようにしている。

【００１７】圧送プランジャ７は、カム軸４に形成され
るカム５により、タペット１１を介して上下摺動駆動さ
れ、プランジャ室７ａ内に供給された燃料を圧縮するよ
うにしている。また、図１０に示すごとく、カム軸４に
は、一体的に回転する気筒判別用パルサ６１が設けられ
ており、該気筒判別用パルサ６１により気筒を判別する
ための気筒判別用センサ６２が接続されている。気筒判
別用センサ６２は電子制御装置２０に接続されており、
検出値が電子制御装置２０へ伝達されるようにしてい
る。

【００１８】図１に示すごとく、プランジャバレル８に
は、ポート８ａが形成されている。そして、ポート８ａ
から、プランジャ室７ａにおいて圧縮された燃料が圧出
される。ポート８ａから圧出された燃料は、逆止弁２８
を介して、プランジャ室７ａから蓄圧室３１へ圧送され
る構成とし、一旦蓄圧室３１に圧送された燃料が、プラ
ンジャ室７ａへ逆流しないようにしている。以上のよう
にして、プランジャユニット１７から、燃料が蓄圧室３
１へ供給され、該蓄圧室３１にて適宜蓄圧されるように
構成している。

【００１９】蓄圧部１０４は、蓄圧室３１、圧力センサ
３０、及び安全弁２４等から構成されている。蓄圧室３
１には、圧力センサ３０が設けられており、蓄圧室３１
内の燃料の圧力が検出（センシング）されるようにして
いる。そして、圧力センサ３０は電子制御装置２０と接
続されており、検出値が電子制御装置２０へ伝達される
ようにしている。また、蓄圧室３１には、安全弁２４が
設けられており、蓄圧室内の圧力が一定圧以上となった
場合には、圧力をドレン回路１００へ逃すようにしてい
る。なお、ドレン回路１００は燃料タンク２と接続され
ており、安全弁２４等より排出された余剰の燃料が、再
び燃料タンク２へ戻るようにしている。

【００２０】噴射制御部１０５は、噴射制御弁２６・１
２６、該噴射制御弁２６・１２６の開閉の制御を行うパ
イロットバルブ２５・１２５等により構成されている。
そして、該噴射制御弁２６・１２６とパイロットバルブ
２５・１２５とから、噴射制御弁仕組２２・１２２を構
成する。即ち、２つの噴射制御弁仕組２２・１２２が、
噴射制御部１０５内に構成されているのである。そし
て、各噴射制御弁仕組２２・１２２は、それぞれ蓄圧室
３１と接続されている。

【００２１】次に、噴射制御弁仕組２２・１２２の構成
について説明する。尚、２つの噴射制御弁仕組２２・１
２２は、同様の構成とするものである。また、噴射制御
弁２６・１２６及びパイロットバルブ２５・１２５に構
成される各部位名・符号については、共通のものを使用
するものとし、説明の便宜のため、噴射制御弁仕組２２
を例にとって説明する。噴射制御弁２６は、燃料導入口
２６ａ、燃料導出口２６ｂ、ドレンポート２６ｃ、パイ
ロットポート２６ｄのポートを備えており、内部にはピ
ストン３６ｄおよび上部バルブ３６ｃ、下部バルブ３６
ａとが摺動自在に備えられている。また、下部バルブ３
６ａは、スプリング３６ｂにより燃料導入口２６ａ側に
付勢されている。そして、下部バルブ３６ａが燃料導入
口２６ａを塞ぐように構成されている。

【００２２】蓄圧室３１の燃料送り下流側には、噴射制
御弁２６とパイロットバルブ２５とが設けられている。
そして、蓄圧室３１と噴射制御弁２６とが、燃料導入口
２６ａを通過する主通路３２ａを介して、連通可能に接
続されている。主通路３２ａにはバイパス路３３が形成
されている。そして、該バイパス路３３を、パイロット
ポート２６ｄに接続することで、蓄圧室３１と、噴射制
御弁２６とを、連通可能に接続をしている。また、バイ
パス路３３上には、絞り３３ａが設けられており、主通
路３２ａ（３２ｂ）よりバイパス路３３を通過する燃料
のほうが少量となるようにしている。

【００２３】噴射制御弁２６は、接続路３４を介して、
パイロットバルブ２５と連通可能に接続されている。該
接続路３４には、バイパス路３３が接続されている。ま
た、パイロットバルブ２５は、アウトポート２５ｂ側か
ら調圧弁４６を介して、前記ドレン回路１００に接続さ
れている。

【００２４】パイロットバルブ２５はソレノイドを備え
た電磁弁に構成され、電子制御装置２０と接続されてい
る。そして該電子制御装置２０による制御により、パイ
ロットバルブ２５はオン・オフ状態が切換えられる。

【００２５】パイロットバルブ２５がオン状態のときに
は、弁体２５ａが開弁し、パイロットポート２６ｄとア
ウトポート２５ｂとが連通する。そして、接続路３４か
らバイパス路３３の燃料が絞り３３ａを通過し、パイロ
ットバルブ２５を介して、ドレン回路１００へ逃される
ようにしている。このとき、バイパス路３３に設けた絞
り３３ａの影響で、接続路３４の油圧が主通路３２に比
べて低下する。それにより、噴射制御弁２６の下部バル
ブ３６ａが開弁し、更に上部へ移動するのに伴い上部バ
ルブ３６ｃがシートに着座し、ドレンポート２６ｃへの
燃料流出が止まり、燃料が燃料導入口２６ａから燃料導
出口２６ｂより出るようになる。燃料導出口２６ｂを出
た燃料は、逆止弁４７を介して分配軸９へ供給される。
また、パイロットバルブ２５がオフ状態のときには、弁
体２５ａがパイロットバルブ２５に内蔵のスプリング２
５ｃの付勢力によりシートに着座し、接続路３４とドレ
ン回路１００とが分断される。このとき、油圧は、接続
路３４側のピストン３６ｄ室と燃料導出口２６ｂ室とが
同じ圧力となる。このため、ピストン３６ｄは燃料導入
口２６ａ側に付勢されて移動し、噴射制御弁２６内部の
上部バルブ３６ｃと下部バルブ３６ａもピストン３６ｄ
に押されて移動して、上部バルブ３６ｃが開弁しドレン
回路１００と連通する。そして、分配軸９側への燃料供
給が停止される。さらに、ピストン３６ｄが燃料導入口
２６ａ側に移動すると、下部バルブ３６ａがシートに着
座してドレン回路１００への燃料流出が止まる。

【００２６】前記分配部１０６は、分配軸９等により構
成されている。該分配軸９は、エンジンの各気筒へ燃料
を分配して供給する分配手段である。噴射制御弁２６・
１２６により、それぞれ決められたタイミングと噴射率
で、各気筒の噴射ノズル２９より燃料が噴射されるよう
に、燃料は逆止弁４７・４７を介して分配軸９に供給さ
れる。そして分配軸９より、各気筒毎に設けられる噴射
ノズル２９・２９・・・へ、吐出弁１８・１８・・・を
介して分配して供給される。そして各気筒内において、
噴射ノズル２９より燃料が噴射されることになる。

【００２７】以下に、２つの噴射制御弁仕組を作動させ
てのパイロット噴射・メイン噴射・ポスト噴射の制御の
実施例を、４気筒エンジンで使用される燃料噴射ポンプ
１を例にとって説明する。尚、図６乃至図８において
は、各気筒に備える噴射ノズル２９ａ・２９ｂ・２９ｃ
・２９ｄにおけるカム５の回転角度に対応する噴射量状
態を示すものである。

【００２８】（１）２つの噴射制御弁仕組を交互に作動
させる制御本制御の実施例においては、電子制御装置２０により、
図６に示すごとく、２つの噴射制御弁仕組２２・１２２
を交互に作動させて、噴射の１サイクルであるパイロッ
ト噴射ＰＩ・メイン噴射ＭＡ・ポスト噴射ＰＯを行う。
具体的には、噴射ノズル２９ａにおける噴射の１サイク
ルを、噴射制御弁仕組２２によるパイロット噴射ＰＩ→
噴射制御弁仕組１２２によるメイン噴射ＭＡ→噴射制御
弁仕組２２によるポスト噴射ＰＯ、とする。そして、こ
の次の噴射ノズル２９ｂにおける噴射の１サイクルを、
噴射制御弁仕組１２２によるパイロット噴射ＰＩ→噴射
制御弁仕組２２によるメイン噴射ＭＡ→噴射制御弁仕組
１２２によるポスト噴射ＰＯ、とする。また、噴射ノズ
ル２９ｃ及び噴射ノズル２９ｄにおいても同様である。
以上の繰り返しにより、２つの噴射制御弁仕組２２・１
２２は、同回数のパイロット噴射ＰＩ・メイン噴射ＭＡ
・ポスト噴射ＰＯを行うことになる。

【００２９】このようにして、従来は１つの噴射制御弁
仕組で負担していたパイロット噴射・メイン噴射・ポス
ト噴射を、２つの噴射制御弁仕組２２・１２２で分担し
て行うことにより、各噴射制御弁仕組２２・１２２の作
動回数が半減する。該作動回数の半減により、噴射制御
弁仕組２２・１２２のメンテナンスの間隔を長くするこ
とが可能となる。理論的には、従来のメンテナンスの間
隔を二倍にすることが可能となる。また、作動回数の低
減により、故障発生の頻度を少なくすることができ、高
精度の安定した燃料噴射が長期間に渡って可能となる。

【００３０】（２）２つの噴射制御弁仕組で低噴射率・
高噴射率を分担させる制御本制御の実施例においては、図７に示すごとく、電子制
御装置２０により、２つの噴射制御弁仕組２２・１２２
に、低噴射率であるパイロット噴射ＰＩ・ポスト噴射Ｐ
Ｏと、高噴射率であるメイン噴射ＭＡとに分担させて行
う。具体的には、噴射ノズル２９ａ（２９ｂ・２９ｃ・
２９ｄ）における噴射の１サイクルを、噴射制御弁仕組
２２によるパイロット噴射ＰＩ→噴射制御弁仕組１２２
によるメイン噴射ＭＡ→噴射制御弁仕組２２によるポス
ト噴射ＰＯ、とする。このように、２つの噴射制御弁仕
組２２・１２２は、低噴射率と高噴射率を分担して行
う。

【００３１】このようにして、従来は１つの噴射制御弁
仕組で負担していたパイロット噴射・メイン噴射・ポス
ト噴射を、パイロット噴射・メイン噴射・ポスト噴射の
頻度に応じて切換え、２つの噴射制御弁仕組２２・１２
２で分担して行うことにより、各噴射制御弁仕組２２・
１２２の負担が軽減される。該作動回数の低減により、
噴射制御弁仕組２２・１２２のメンテナンスの間隔を長
くすることが可能となる。また、作動回数の低減によ
り、故障発生の頻度を少なくすることが出来ることか
ら、高精度の安定した燃料噴射が長期間に渡って可能と
なる。

【００３２】尚、低噴射率を担う噴射制御弁仕組２２に
は、高噴射率を担う噴射制御弁仕組１２２と比較して、
より高速な応答が必要とされる。この理由は、低噴射率
においては、パイロットバルブ２５の開弁時間を短くし
て、分配軸９への燃料圧送を少なくする必要があるから
である。このことから、低噴射率を行う噴射制御弁仕組
２２には、より高速な応答が強いられることとなり、パ
イロットバルブ２５を高速動作させなければならないと
いう負担がかかることとなる。そこで、以上のような低
噴射率・高噴射率を分担させる制御を行う場合は、電子
制御装置２０により、各噴射制御弁仕組２２・１２２の
噴射の累積回数をカウントし、両噴射制御弁仕組２２・
１２２の負担が均一となる（平準化する）ように、図７
に示すごとく、一定期間毎に、噴射制御弁仕組２２・１
２２の低噴射率・高噴射率の分担を切換える（図７に示
す「切換え制御Ｃ」）ことが望ましい。

【００３３】（３）１つの噴射制御弁仕組を低噴射率専
用とした構成した場合の制御本制御を適用する蓄圧式分配型燃料噴射ポンプ１には、
図９に示すごとく、噴射制御弁仕組２２へ燃料を供給す
る主通路３２ａに、絞り弁３８を備えることにより、噴
射制御弁仕組２２への燃料の供給量を減少させる。こう
して、噴射制御弁２６内の燃料の圧力を減少させ、噴射
制御弁仕組２２からの燃料圧送量のコントロールを行い
易くし、より高精度な燃料の供給を行うのである。これ
は、圧力が低ければ、パイロットバルブ２５の弁体２５
ａの作動に要する時間に余裕を持たせることが出来るか
らである。そして、図８に示すごとく、該噴射制御弁仕
組２２から分配軸９への燃料の圧送を少量とすること
で、噴射ノズル２９ａ（２９ｂ・２９ｃ・２９ｄ）にて
低圧噴射であるパイロット噴射ＰＩ・ポスト噴射ＰＯを
行わせるのである。他方の噴射制御弁仕組１２２へ燃料
を供給する主通路３２ｂには、絞り弁を備えることな
く、蓄圧室３１と噴射制御弁仕組１２２を直接に連通さ
せ、噴射ノズル２９ａ（２９ｂ・２９ｃ・２９ｄ）にて
高圧噴射であるメイン噴射ＭＡを行わせるのである。

【００３４】こうして、２つの噴射制御弁仕組２２・１
２２の内、１つの噴射制御弁仕組２２を、低圧燃料を圧
送させる構成とする。即ち、低噴射率専用とすることに
より、絞り弁３８を備えない場合と比較して、さらに高
精度の噴射量・噴射圧噴射時間・噴射期間等の制御が可
能となる。たとえば、該制御においては、パイロット噴
射・ポスト噴射が高精度に行われるため、より高いレベ
ルでの騒音の低減、排気ガス中のＮＯｘの低減及びＤＰ
Ｆ等の再生が可能となるのである。

【００３５】（４）フェールセーフ機能を持たせた制御本制御は、２つの噴射制御弁仕組２２・１２２の内、一
方が故障した場合に、故障していない側の噴射制御弁仕
組２２・１２２のみで、燃料噴射をさせる制御（制御シ
ステム）である。即ち、２仕組に構成しているので、一
方が故障した場合でも、正常時とは同等ではないが、機
械の最低限の動作性能が確保されるといった、フェール
セーフ機能を持たせることが可能となる。例えば、電子
制御装置２０により噴射制御弁仕組２２・１２２の故障
を診断し、噴射制御弁仕組２２が故障したと診断した際
には、正常に機能する側の噴射制御弁仕組１２２に、燃
料噴射を行わせるのである。こうして、２つのうちの１
つが故障した場合においても、他方が該故障を補って、
噴射ノズル２９ａ・２９ｂ・２９ｃ・２９ｄでの燃料噴
射が可能となる。

【００３６】次に、上述した回路・部材を適用する蓄圧
式分配型燃料噴射ポンプ１の各構成部材の配置・構造に
ついて、図２乃至図５を用いて説明する。尚、以下の説
明において、噴射制御系機能部材とは、圧力制御弁２
７、噴射制御弁仕組２２・１２２等をいうものとする。
蓄圧式分配型燃料噴射ポンプ１の下部には、カム５が固
設されるカム軸４が横設され、該カム軸４の一端部は、
カム軸受１２を介してカム軸ハウジングＨに回転自在に
軸支されている。カム軸ハウジングＨの上方には、圧送
プランジャ７、蓄圧室３１・３１、分配軸９等の各構成
部材のハウジングである、ブロック状部材のハイドロリ
ックベースＨｂが設けられている。

【００３７】カム５の上方には、カム軸４の軸方向と略
直交する方向にプランジャユニット１７が配設されてい
る。プランジャユニット１７の圧送プランジャ７は、ハ
イドロリックベースＨｂに嵌め込んで設けられるプラン
ジャバレル８に、上下摺動自在に嵌め込まれている。該
圧送プランジャ７の下端にはタペット１１が付設されて
いる。圧送プランジャ７及びタペット１１はスプリング
１６等の付勢手段により下方へ付勢され、該タペット１
１がカム５に当接しており、該カム５の回転により圧送
プランジャ７が上下往復動するように構成している。

【００３８】また、圧送プランジャ７の上端部には、該
圧送プランジャ７による燃料圧送の制御用電磁弁である
前記圧力制御弁２７が配設されている。該圧力制御弁２
７は、弁体２７ａがカム軸４の軸方向と略直交する方
向、即ち上下方向に摺動するように配置されている。こ
のように、圧送プランジャ７の上端部に前記圧力制御弁
２７を設置することで、蓄圧式分配型燃料噴射ポンプ１
のカム軸４の軸方向の寸法を小さくすることができ、蓄
圧式分配型燃料噴射ポンプ１を全体的に小型化すること
が可能となっている。なお、圧力制御弁２７を、弁体２
７ａがカム軸４の軸方向と略直交する方向に摺動するよ
うに配置することで、高速作動や多数回の作動によって
も摺動部に偏摩耗が発生することを防止でき、耐久性・
信頼性の向上を図ることができる。

【００３９】また、圧送プランジャ７の側方には、分配
軸９が該圧送プランジャ７と軸心を平行に配設されてい
る。該分配軸９は、分配軸スリーブ１０に回転自在に嵌
め込まれており、該分配軸スリーブ１０はハイドロリッ
クベースＨｂに嵌め込んで設けられている。そして分配
軸９は、該分配軸９の下端部に連結した分配駆動軸３９
により回転駆動される。分配駆動軸３９及び分配軸９
は、カム軸４の軸方向と略直交する方向に配置されてお
り、分配駆動軸３９とカム軸４とを傘歯車１９により接
続している。これにより、分配軸９を傘歯車１９を介し
てカム軸４により回転駆動可能としている。このような
配置・構成とすることで、カム軸４により駆動される圧
送プランジャ７等のプランジャユニット１７から、分配
軸９を通じて吐出弁１８へ至るまでの燃料通路（後述の
油路ｒ７・ｒ８等）を短縮化して、該燃料通路内の燃料
容積を減少することができ、パイロットバルブ２５や圧
力制御弁２７等の電磁弁による、微量のパイロット噴射
やポスト噴射、及び初期噴射率制御等の噴射率制御、並
びに噴射時期制御等といった、噴射の高性能で且つ高精
度化を図ることが可能となる。なお、ハイドロリックベ
ースＨｂにおける分配軸９の周囲には、気筒数分の吐出
弁１８が嵌め込んで設けられている。また、カム軸４と
分配軸９とは、直交方向に配置されていなくても、ある
程度の角度をもって配置されていれば、前述の効果を奏
することが可能である。

【００４０】分配軸９の反圧送プランジャ７側の側方部
分には、前記２つの噴射制御弁仕組２２・１２２がそれ
ぞれ、ハイドロリックベースＨｂに嵌め込んで設けられ
ている。噴射制御弁仕組２２・１２２は、カム軸４の軸
方向と略直交する方向に配置されており、噴射制御弁仕
組２２・１２２同士は隣接して配置されている。噴射制
御弁仕組２２は、下部に噴射制御弁２６が配置され、上
部にパイロットバルブ２５が配置されている。そして、
噴射制御弁２６のピストン３６ｄおよび下部バルブ３６
ａが上下に摺動するようにしている。また、パイロット
バルブ２５の弁体２５ａが、上下方向に摺動するように
している。

【００４１】このように、噴射制御弁２６（噴射制御弁
１２６）の上端部にパイロットバルブ２５（パイロット
バルブ１２５）を配置して噴射制御弁仕組２２（噴射制
御弁仕組１２２）を構成し、噴射制御弁仕組２２・１２
２同士を隣接して配置することで、蓄圧式分配型燃料噴
射ポンプ１内の回路の無駄容積を減少させることができ
る。このため、燃料の通過する経路が短縮され、燃料の
粘性による圧力低下等の影響を小さくすることができ、
燃料噴射の制御精度を向上させることができる。

【００４２】また、噴射制御弁２６（１２６）及びパイ
ロットバルブ２５（１２５）は、前述の圧力制御弁２７
と同様に、内部のピストン３６ｄ、下部バルブ３６ａ、
弁体２５ａ等が上下に摺動するように構成されているの
で、高速作動や多数回の作動によっても摺動部に偏摩耗
が発生することを防止して、耐久性・信頼性の向上を図
ることができる。

【００４３】また、蓄圧式分配型燃料噴射ポンプ１の制
御系機能部材である、前記圧送プランジャ７、分配軸
９、及び噴射制御弁２６は、カム軸４の軸方向に、ハイ
ドロリックベースＨｂの一端部側から圧送プランジャ
７、分配軸９、及び噴射制御弁２６の順に、直列配置さ
れている。そして、蓄圧室３１内の圧力を検出する圧力
センサ３０は、ハイドロリックベースＨｂの一側面に取
り付けられている。また、圧送プランジャ７、分配軸
９、及び噴射制御弁２６は、完全な直列配置とされてい
なくてもよい。例えば圧送プランジャ７、分配軸９、及
び噴射制御弁２６の何れか一つが直列位置からずれてい
たとしても、それらの機能部材が略直列状態で配置され
ていればよい。

【００４４】また、ハイドロリックベースＨｂには、カ
ム軸４の長手方向（軸方向）と略平行に、軸方向に長い
穴が穿設され、蓄圧室３１・３１を構成している。ま
た、これらの蓄圧室は、前記噴射制御弁仕組２２・１２
２の両側に配置されている。これらの蓄圧室は、１又は
複数構成され、互いにハイドロリックベースＨｂに形成
される油路によって連通されている。これらの蓄圧室を
構成するハイドロリックベースＨｂの穴の一端部は外部
に開口しており、この開口部は、プラグ３５又は前記安
全弁２４により閉塞されている。例えば、複数の蓄圧室
３１・３１・・・の内、一つの蓄圧室を構成する穴の開
口部は安全弁２４により閉塞し、残りの蓄圧室を構成す
る穴の開口部は、１又は複数のプラグ３５により閉塞し
ている。これら複数の蓄圧室は、互いに並列配置され、
前記圧送プランジャ７、分配軸９、及び噴射制御弁２６
等の制御系機能部材の近傍に配置されている。

【００４５】また、ハイドロリックベースＨｂには、カ
ム軸４の軸方向と略平行に、軸方向に長い穴が穿設さ
れ、蓄圧室３１を構成している。該蓄圧室３１は、１又
は複数構成され、互いにハイドロリックベースＨｂに形
成される油路によって連通されている。蓄圧室３１を構
成するハイドロリックベースＨｂの穴の一端部は外部に
開口しており、この開口部は、プラグ３５又は前記安全
弁２４により閉塞されている。例えば、複数の蓄圧室３
１の内、一つの蓄圧室３１を構成する穴の開口部を安全
弁２４により閉塞し、他の蓄圧室３１を構成する穴の開
口部をプラグ３５により閉塞している。該複数の蓄圧室
３１は、互いに並列配置され、前記圧送プランジャ７、
分配軸９、及び噴射制御弁仕組２２・１２２等の制御系
機能部材の近傍に配置されている。

【００４６】このように、複数の蓄圧室３１を併設する
とともに、制御系機能部材の近傍に配置することで、該
蓄圧室３１とプランジャ室７ａとの間を連結する油路
（後述の油路ｒ３・ｒ４）を短く形成することができ、
燃料通路の無駄な容積を減少することができて、燃料圧
送時間の短縮化及び馬力ロスの減少を図ることが可能と
なっている。尚、蓄圧室３１は、カム軸４の軸方向に対
して略直交方向に配置することも可能であり、また、直
線状に形成するだけでなく途中部で屈曲させてもよい。
また、平行配置される複数の蓄圧室３１は、完全な平行
状態に配置されていなくても、ある一方向からみて平行
であればよく、他の方向からみた場合には、互いにある
程度角度をもって配置されていればよい。さらに、ある
一方向からみた場合の平行状態も、完全な平行でなくて
も略平行であればよい。

【００４７】前記カム軸ハウジングＨの一端面には、カ
ム軸４の回転により駆動され燃料を圧送するためのフィ
ードポンプ６が付設されている。該フィードポンプ６
は、本実施例ではトロコイドポンプである。フィードポ
ンプ６により燃料タンク２に貯溜される燃料が、カム軸
ハウジングＨに穿設形成される油路ｒ１及びハイドロリ
ックベースＨｂに穿設形成される油路ｒ２を通じて、燃
料供給室２７ｂからプランジャ室７ａへ圧送される。即
ち、フィードポンプ６の吐出口６ａから燃料供給室２７
ｂに至り、さらに圧力制御弁２７の弁体２７ａを結ぶプ
ランジャユニット１７のプランジャ室７ａまでが、油路
ｒ１及び油路ｒ２により連通されている。そして、プラ
ンジャ室７ａへ圧送された燃料は、油路ｒ３を通じて逆
止弁２８へ導入され、該逆止弁２８から油路ｒ４を通じ
てそれぞれ、蓄圧室３１へ導出される。

【００４８】このように、フィードポンプ６をカム軸ハ
ウジングＨの一端面に装着して、カム軸４により駆動可
能とすることで、フィードポンプ６を駆動するための駆
動軸を別個に設ける必要がなくなり、部品点数を削減し
て、構造の簡易化及び低コスト化を図ることができ、蓄
圧式分配型燃料噴射ポンプ１を全体的に小型化すること
もできる。また、フィードポンプ６の吐出口６ａからプ
ランジャユニット１７のプランジャ室７ａまでを、油路
ｒ１及び油路ｒ２により連通することで、該フィードポ
ンプ６からパイプ部材を用いることなくプランジャユニ
ット１７まで燃料を圧送することが可能となり、構造の
簡易化及び低コスト化を図るとともに、パイプの破損や
燃料漏れ等を防止することができる。なお、燃料圧送用
のフィードポンプ６は、トロコイドポンプ以外の回転形
式の歯車ポンプやベーンポンプ等としてもよい。

【００４９】逆止弁２８は、ハイドロリックベースＨｂ
に形成される嵌装孔ｈａに嵌め込んで設けられている。
両側の嵌装孔ｈａにおいて、該嵌装孔ｈａ内の該逆止弁
２８の下方には、燃料通路片５１が嵌め込まれている。
燃料通路片５１には、前記油路ｒ３及び油路ｒ４が形成
されている。燃料通路片５１に形成される油路ｒ３の一
端部は、ハイドロリックベースＨｂに形成される油路ｒ
３と接続され、他端部は、逆止弁２８の燃料導入口２８
ａに接続されている。また、燃料通路片５１に形成され
る油路ｒ４の一端部は、逆止弁２８の燃料導出口２８ｂ
に接続され、他端部は、ハイドロリックベースＨｂに形
成される油路ｒ４と接続されている。即ち、逆止弁２８
は、ハイドロリックベースＨｂに形成される油路ｒ３及
びｒ４と、それぞれ燃料通路片５１に形成される油路ｒ
３及び油路ｒ４を介して接続されている。

【００５０】このように、ハイドロリックベースＨｂ内
に設けられる逆止弁２８の燃料導入口２８ａと接続され
る油路ｒ３、及び燃料導出口２８ｂと接続される油路ｒ
４を、ハイドロリックベースＨｂとは別体に形成される
燃料通路片５１に形成している。これにより、高圧燃料
が通過する油路ｒ３及び油路ｒ４を、ハイドロリックベ
ースＨｂとは別体の燃料通路片５１単体に加工・形成す
ることが可能なり、該油路ｒ３・ｒ４の加工を容易にし
て加工工数の低減を図ることができる。また、燃料通路
片５１単体に加工を行う場合は、複雑な形状且つ大型の
部材であるハイドロリックベースＨｂよりも高精度な加
工を施すことができるため、燃料通路片５１における、
逆止弁２８の燃料導入口２８ａ及び燃料導出口２８ｂの
形成面との合わせ面も、高精度且つ容易に加工すること
ができ、高圧燃料が通過する油路ｒ３・ｒ４と燃料導入
口２８ａ、燃料導出口２８ｂとの接続部のシールを確実
に行うことができて、燃料漏れ等を防止することができ
る。

【００５１】蓄圧室３１内へ送出され蓄圧された高圧燃
料は、パイロットバルブ２５の制御状態によっては（パ
イロットバルブ２５がオンされているときには）、油路
ｒ５・ｒ５０を通じて噴射制御弁２６・１２６導入さ
れ、該噴射制御弁２６・１２６から油路ｒ６・ｒ６０、
そしてハイドロリックベースＨｂに構成する油路ｒ７を
通じて分配軸９へ導出される。

【００５２】噴射制御弁２６・１２６は、ハイドロリッ
クベースＨｂに形成される嵌装孔ｈｂ・ｈｂにそれぞれ
嵌め込まれている。そして、嵌装孔ｈｂ内の噴射制御弁
２６・１２６の下方には、燃料通路片５２・５２０が嵌
装されている。燃料通路片５２・５２０には、それぞれ
前記油路ｒ５・ｒ５０及び油路ｒ６・ｒ６０が形成され
ている。燃料通路片５２・５２０に形成される油路ｒ５
・ｒ５０の一端部は、ハイドロリックベースＨｂに形成
される油路ｒ５１・ｒ５１０と接続され、他端部はそれ
ぞれ、噴射制御弁２６・１２６の燃料導入口２６ａ・２
６ａに接続されている。また、燃料通路片５２・５２０
に形成される油路ｒ６・ｒ６０の一端部は、噴射制御弁
２６・１２６の燃料導出口２６ｂ・２６ｂに接続され、
他端部は、ハイドロリックベースＨｂに形成される油路
ｒ７と接続されている。以上構成は、どちらの噴射制御
弁２６・１２６においても同様である。即ち、噴射制御
弁２６・１２６はいずれも、ハイドロリックベースＨｂ
に形成される油路ｒ５及びｒ７と、それぞれ燃料通路片
５２・５２０に形成される油路ｒ５及び油路ｒ６・ｒ６
０を介して接続されている。

【００５３】このように、ハイドロリックベースＨｂ内
に設けられる噴射制御弁２６・１２６の燃料導入口２６
ａ・２６ａと接続される油路ｒ５・ｒ５０、及び燃料導
出口２６ｂ・２６ｂと接続される油路ｒ６・ｒ６０を、
ハイドロリックベースＨｂとは別体に形成される燃料通
路片５２・５２０に形成している。これにより、高圧燃
料が通過する油路ｒ５・ｒ５０及び油路ｒ６・ｒ６０
を、ハイドロリックベースＨｂとは別体の燃料通路片５
２・５２０単体に加工・形成することが可能となり、該
油路ｒ５・ｒ５０・ｒ６・ｒ６０の加工を容易にして加
工工数の低減を図ることができる。また、燃料通路片５
２・５２０単体に加工を行う場合は、複雑な形状且つ大
型の部材であるハイドロリックベースＨｂよりも高精度
な加工を施すことができるため、燃料通路片５２・５２
０における、噴射制御弁２６・１２６の燃料導入口２６
ａ及び燃料導出口２６ｂの形成面との合わせ面も、高精
度且つ容易に加工することができ、高圧燃料が通過する
油路ｒ５・ｒ５０・ｒ６・ｒ６０と燃料導入出口（燃料
導入口２６ａ・燃料導出口２６ｂ）との接続部のシール
を確実に行うことができて、燃料漏れ等を防止すること
ができる。

【００５４】そして、分配軸９へ送出された燃料は、各
気筒に対応する油路ｒ８・ｒ８・・・を通じて吐出弁１
８・１８・・・へ案内され、各気筒の噴射ノズル２９・
２９・・・から噴射される。

【００５５】以上のように、本蓄圧式分配型燃料噴射ポ
ンプ１における燃料の高圧経路を構成する、圧送プラン
ジャ７、分配軸９、圧力制御弁２７、逆止弁２８、噴射
制御弁２６・１２６、圧力センサ３０、安全弁２４、吐
出弁１８、パイロットバルブ２５・１２５、及び蓄圧室
３１・３１・・・等といった機能部材は全て、一つのブ
ロック状部材にて構成されるハイドロリックベースＨｂ
に纏めて配設されている。このように構成することで、
常時高い圧力がかかるこれらの構成部材が一つのブロッ
ク状部材内に配設されることとなり、高圧経路の強度を
十分に確保することができる。また、各構成部材間の接
続はハイドロリックベースＨｂに形成したキリ孔等で構
成される油路ｒ１・ｒ２・・・で行うことができ、継手
部品等を用いることがないので油漏れや配管の損傷等が
発生することもなく、信頼性向上を図ることができる。
なお、機能部材（プランジャバレル８、分配軸スリーブ
１０）及び燃料通路片５１・５２・５２０等は高圧通路
を形成しており、ハイドロリックベースＨｂに焼き嵌め
や冷し嵌め等によって油密に嵌合している。

【００５６】次に、本蓄圧式分配型燃料噴射ポンプ１を
搭載したエンジンシステムについて概説する。図１０に
示すように、蓄圧式分配型燃料噴射ポンプ１はエンジン
Ｅに装着されている。該システムにおける前記電子制御
装置２０には、前述の圧力センサ３０、噴射制御弁仕組
２２・１２２（図示しない）のパイロットバルブ２５・
１２５、及び圧力制御弁２７の他に、前記気筒判別用セ
ンサ６２が接続されている。また、電子制御装置２０に
は、エンジンＥの冷却水温度を検出する水温センサ６６
や、クランク軸と一体的に回転する回転検出用パルサ６
３によりエンジン回転数を検出する回転数センサ６４が
接続され、各気筒の噴射ノズル２９のリフト量を検出す
るリフトセンサ６５も接続されている。さらに、電子制
御装置２０には、アクセルセンサ６７や、その他のブー
スト圧や吸気流量や吸気温度等を検出するセンサ群６９
が接続されている。

【００５７】そして、アクセルセンサ６７によるアクセ
ル開度の検出値や、回転数センサ６４によるエンジン回
転数の検出値や、圧力センサ３０による蓄圧室３１（図
示しない）内の圧力の検出値等に基づいて、電子制御装
置２０によりパイロットバルブ２５・１２５や圧力制御
弁２７等の作動を電気的に制御して、適切な噴射量や噴
射時期等で噴射ノズル２９から燃料を噴射するようにし
ている。前述したように、高圧側と低圧側の燃料を必要
に応じて使い分けたり、混合比を変更して混合したりで
きるため、蓄圧式分配型燃料噴射ポンプ１では、高精度
の噴射制御を行うことができる。この際、気筒判別用セ
ンサ６２により燃料噴射をおこなうべき噴射ノズル２９
を判別し、その他の燃料温度センサ６８、水温センサ６
６、リフトセンサ６５、及びセンサ群６９による検出値
により、燃料噴射条件を適宜調節している。さらに、電
子制御装置２０においては、各種センサの検出値等に異
常があった場合に、エンジンＥや蓄圧式分配型燃料噴射
ポンプ１に故障が発生したかどうかの判断を行う故障診
断機能も備えられている。なお、前記気筒判別用パルサ
６１の代わりに、傘歯車１９等のカム軸４と連動する歯
車等を用いて気筒の判別を行うことも可能である。

【００５８】

【発明の効果】請求項１記載の如く、蓄圧室に蓄圧した
高圧燃料を、分配手段により各気筒へ分配して供給する
蓄圧式分配型燃料噴射ポンプにおいて、パイロット噴射
・メイン噴射・ポスト噴射を、それぞれ２つの噴射制御
弁仕組で制御するように構成したので、パイロット噴射
・メイン噴射・ポスト噴射を、２つの噴射制御弁仕組で
分担させて行うことが可能となり、作動回数の低減によ
り、噴射制御弁仕組のメンテナンスの間隔を長くするこ
とが可能となる。また、作動回数の低減により、噴射制
御弁仕組の構成部材の消耗が少なくなり、故障発生の頻
度を少なくすることが出来ることから、高精度の安定し
た燃料噴射が長期間に渡って可能となる。特に、気筒数
の多いエンジンについては、各気筒の噴射ノズルに燃料
を正確に圧送することが可能となることから、大きな効
果を得ることが出来る。

【００５９】請求項２記載の如く、前記噴射制御弁仕組
等の噴射制御機能部材、及び分配手段部材である分配軸
等を、一つのハイドロリックベース内に配設し、前記噴
射制御弁仕組は、カム軸に対して垂直方向にかつ隣接し
て配設したので、常時高い圧力が加わる機能部材や分配
手段等の各構成部材が一つのブロック部材であるハイド
ロリックベース内に配設されることとなり、高圧経路の
強度を十分に確保することができる。また、２つの噴射
制御弁仕組を、カム軸に対して垂直方向に、且つ隣接し
て配設したので、蓄圧式分配型燃料噴射ポンプ内の回路
の無駄容積を減少させることができる。このことから、
燃料の通過する経路が短縮され、燃料の粘性による圧力
低下等の影響を小さくすることができ、燃料噴射の制御
精度を向上させることができる。

【００６０】請求項３記載の如く、前記２つの噴射制御
弁仕組の燃料噴射の制御パターンは、パイロット噴射・
メイン噴射・ポスト噴射の頻度に応じて切換え可能とし
たので、２つの噴射制御弁仕組の間で作動回数が平準化
さることから、制御精度の向上を図ることが出来る。

【００６１】請求項４記載の如く、前記２つの噴射制御
弁仕組において、該噴射制御弁仕組の故障診断を行い、
１つの噴射制御弁仕組が故障の際は、他方の噴射制御弁
仕組にて運転を継続可能とする制御システムとしたの
で、１つの噴射制御弁仕組が故障した際にも、他方の噴
射制御弁仕組にてエンジンの運転が可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】蓄圧式分配型燃料噴射ポンプのシステム図であ
る。

【図２】同じく正面断面図である。

【図３】同じく側面断面図である。

【図４】同じく平面一部断面図である。

【図５】同じく油路を示す平面一部断面図である。

【図６】２つの噴射制御弁仕組を交互に作動させる制御
の形態を示す図である。

【図７】２つの噴射制御弁仕組で低噴射率・高噴射率を
分担させる制御の形態を示す図である。

【図８】１つの噴射制御弁仕組を低噴射率専用とした構
成した場合の制御の形態を示す図である。

【図９】同じく本制御での蓄圧式分配型燃料噴射ポンプ
のシステム図である。

【図１０】本発明の蓄圧式分配型燃料噴射ポンプを搭載
したエンジンシステムを示す図である。

【図１１】従来の噴射制御弁仕組による噴射制御を示し
た図である。

【符号の説明】

１蓄圧式分配型燃料噴射ポンプ２４噴射制御弁仕組１２４噴射制御弁仕組ＰＩパイロット噴射ＭＡメイン噴射ＰＯポスト噴射

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｆ０２Ｍ 47/00 Ｆ０２Ｍ 47/00 Ｅ 65/00 ３０５ 65/00 ３０５ＺＦターム(参考） 3G066 AA07 AB02 AC02 AC09 AD12 BA13 BA19 BA22 BA24 BA25 BA29 BA46 BA51 BA55 BA61 BA67 BA69 CA01S CA04U CA08 CA09 CA29 CA32U CA38 CB07U CC01 CD26 CE02 CE22 DA08 DA09 DC03 DC05 DC09 DC18 3G301 HA02 HA04 HA06 JA03 JA15 JA24 JA25 JB08 JB09 LB11 LB13 LC01 MA11 MA23 MA27 PB08Z PE01Z PE03Z

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】蓄圧室に蓄圧した高圧燃料を、分配手段
により各気筒へ分配して供給する蓄圧式分配型燃料噴射
ポンプにおいて、パイロット噴射・メイン噴射・ポスト
噴射を、それぞれ２つの噴射制御弁仕組で制御するよう
に構成したことを特徴とする蓄圧式分配型燃料噴射ポン
プ。
【請求項２】前記噴射制御弁仕組等の噴射制御機能部
材、及び分配手段部材である分配軸等を、一つのハイド
ロリックベース内に配設し、前記噴射制御弁仕組は、カ
ム軸に対して垂直方向にかつ隣接して配設したことを特
徴とする請求項１に記載の蓄圧式分配型燃料噴射ポン
プ。
【請求項３】前記２つの噴射制御弁仕組の燃料噴射の
制御パターンは、パイロット噴射・メイン噴射・ポスト
噴射の頻度に応じて切換え可能としたことを特徴とする
請求項１又は請求項２に記載の蓄圧式分配型燃料噴射ポ
ンプ。
【請求項４】前記２つの噴射制御弁仕組において、該
噴射制御弁仕組の故障診断を行い、１つの噴射制御弁仕
組が故障の際は、他方の噴射制御弁仕組にて運転を継続
可能とする制御システムとしたことを特徴とする請求項
１から請求項３のいずれかに記載の蓄圧式分配型燃料噴
射ポンプ。