JP2003301760A - 燃料噴射ポンプ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 エンジンのＮＯｘ低減を図る。 【解決手段】 プランジャバレル１内を往復摺動するプ
ランジャ２の上端リード３で給排油孔５を閉じてから下
端リード４で給排油孔５を開くまでの間に、プランジャ
室６内の燃料を高圧に加圧して燃料噴射弁に送るジャー
ク式の燃料噴射ポンプにおいて、前記給排油孔５を閉じ
る上端リード３から下端リード４までの範囲のプランジ
ャ２の外周に、上端リード３で給排油孔５を閉じてから
の所定期間だけプランジャ室６の燃料を給排油孔５に微
量逃がして、それにより最大噴射圧力までの圧力上昇過
程において圧力上昇勾配の緩やかな棚期間を形成する初
期圧逃がし溝２０を形成した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ディーゼルエンジ
ン用のジャーク式燃料噴射ポンプに関する。

【０００２】

【従来の技術】ディーゼルエンジンの燃料噴射ポンプ
は、プランジャによって燃料を高圧に圧縮し、燃料噴射
管、燃料噴射弁を介してエンジンの燃焼室内へ燃料を噴
射させるものである。図５はジャーク式の燃料噴射ポン
プの要部を概略的に示している。図において、１はプラ
ンジャバレル、２はプランジャバレル１内に往復摺動自
在に収容されたプランジャ、３はプランジャ２の上端縁
で構成される上端リード、４は切欠溝で構成される下端
リード、５は図示略の燃料タンクにつながる給排油孔、
６はプランジャ２の上端面とプランジャバレル１間に形
成されるプランジャ室である。

【０００３】プランジャ２が下降した状態で、給排油孔
５からプランジャ室６に燃料が供給される。図示略のエ
ンジンのクランク軸に連動する燃料カムの回転によっ
て、プランジャ２が上昇を開始し、同プランジャ２の上
端リード３が給排油孔５を塞ぐ時点から圧縮が開始さ
れ、プランジャ室６の圧力が上昇して、逆止弁１１を開
いて燃料噴射管１０を通って燃料噴射弁１２に圧送さ
れ、噴射ノズルからエンジンの燃焼室内へ噴射される。
その後、プランジャ２がさらに上昇し、プランジャ２の
下端側リード４が給排油孔５に達すると、プランジャ室
６内に閉じ込められていた燃料は給排油孔５を通って低
圧部に連通して圧力が低下し、燃料の圧送が終了する。

【０００４】燃料噴射量を調整する場合は、図示しない
ラックによりプランジャ２をその軸心廻りに一定の範囲
で回転させる。そうすると、プランジャ２の回転によっ
て、給排油孔５に対向する位置が変わることにより、上
端リード３と下端リード４との間の長さで決まる有効ス
トロークが変化して噴射量が調整される。

【０００５】図６は燃料カムの角度に応じた燃料噴射ポ
ンプの噴射圧力の変化を示す。図に示すように、従来の
燃料噴射ポンプでは、給排油孔５がプランジャ２で塞が
れてプランジャ室６の圧力が上昇し始めてからの噴射圧
力の上昇率がほぼ一定となっている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ところで、最近では、
環境重視の観点から排ガス中に含まれるＮＯｘの問題が
大きくクローズアップされてきており、できる限りの対
策が望まれている。本発明らが鋭意研究した結果、ディ
ーゼルエンジンの場合、初期の燃料噴射率を下げること
が、ＮＯｘ低減に有効であることが分かった。

【０００７】本発明は、上記事情を考慮し、具体的で簡
易な対策を盛り込むことで、ディーゼルエンジンのＮＯ
ｘ低減に貢献することのできる燃料噴射ポンプを提供す
ることを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】請求項１の発明は、プラ
ンジャバレル内を往復摺動するプランジャの上端リード
で給排油孔を閉じてから下端リードで給排油孔を開くま
での間に、プランジャ室内の燃料を高圧に加圧して燃料
噴射弁に送るジャーク式の燃料噴射ポンプにおいて、前
記給排油孔を閉じる上端リードから下端リードまでの範
囲のプランジャ外周に、前記上端リードで給排油孔を閉
じてからの所定期間だけプランジャ室の燃料を給排油孔
に微量逃がして、それにより、最大噴射圧力までの圧力
上昇過程において圧力上昇勾配の緩やかな棚期間を形成
する初期圧逃がし溝を形成したことを特徴とする。

【０００９】この燃料噴射ポンプでは、上端リードが給
排油孔を塞いで燃料の圧縮が始まった時点で、初期圧逃
がし溝の作用により、微量の燃料がプランジャ室から給
排油孔側に逃げる。従って、この初期圧逃がし溝が給排
油孔と連通している間は、プランジャ室内の燃料の圧力
は上昇するものの、その変化は緩やかなものとなる。こ
の期間が噴射圧力の上昇率の緩やかな棚期間であり、こ
の棚期間が存在することにより、エンジンへの初期噴射
率が抑えられて、エンジンの排ガス中のＮＯｘが低減さ
れる。前記棚期間を長く設定すると、初期の燃料噴射率
を制限する期間が長くなるので、ＮＯｘ低減効果は高ま
るが、あまり長く設定すると、燃費が悪化する。そこ
で、最適な棚期間を設定することにより、燃費をあまり
落とさずに、高いＮＯｘ低減効果を得ることができる。
もちろん、棚期間は、エンジンとの相性を考慮して決定
するのがよい。この棚期間の長短は、前記初期圧逃がし
溝のプランジャ軸方向の長さによって決まるが、その逃
がし溝の長さは、概ねプランジャの有効ストローク（＝
上端リードから下端リードまでの長さ）の１／２程度に
設定するのがよい。

【００１０】請求項２の発明は、請求項１に記載の燃料
噴射ポンプにおいて、前記初期圧逃がし溝の深さを、プ
ランジャ半径の０.３〜２.２％に設定したことを特徴と
する。

【００１１】初期圧逃がし溝の深さを小さくすると、前
記棚期間の噴射圧（本明細書では、これを「棚圧」と呼
ぶ）が高くなり、初期圧逃がし溝の深さを大きくする
と、棚圧が低くなる傾向がある。棚圧は、棚期間と同じ
く、ＮＯｘ低減効果と燃費に影響を及ぼす因子であり、
本請求項２の発明では、初期圧逃がし溝の深さを、プラ
ンジャ半径の０.３〜２.２％に設定することで、棚圧の
大きさをある範囲に限定している。こうすることによ
り、燃費をあまり落とさずに、高いＮＯｘ低減効果を得
ることができる。また、初期圧逃がし溝のプランジャ周
方向の幅は任意に設定してよいが、給排油孔が周方向に
１８０°間隔で２個設けられている場合は、給排油孔の
孔径〜プランジャの１／２周程度の範囲で設定すること
になる。ただし、プランジャの下端リードにつながる切
欠溝と干渉しないように設定する必要がある。

【００１２】請求項３の発明は、請求項１または２に記
載の燃料噴射ポンプにおいて、前記初期圧逃がし溝の下
端縁に、前記下端リードと同じ向きの傾斜を付けたこと
を特徴とする。

【００１３】プランジャの下端リードの傾斜は、プラン
ジャの有効ストロークを可変とするために設けたもので
あり、本請求項３の発明では、その傾斜と同じ向きの傾
斜を初期逃がし溝の下端縁に設けている。こうすること
により、プランジャの有効ストロークの調整に同期させ
て棚期間の調整ができるようになる。つまり、プランジ
ャをその軸廻りに回転させることで、給排油孔と初期逃
がし溝の連通する期間を調整することができ、結果的に
棚期間を調整することができることになる。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を図面に
基づいて説明する。図１（ａ）は実施形態のジャーク式
燃料噴射ポンプの要部を概略的に示した側面図、（ｂ）
は同斜視図であり、図において、１はプランジャバレ
ル、２はプランジャ、３は上端リード、４は下端リー
ド、５は給排油孔、６はプランジャ室である。これら
は、図５において示した従来の燃料噴射ポンプの要素と
同じものである。また、図２は本発明と従来の燃料噴射
ポンプの噴射圧力特性を示す図である。

【００１５】従来の燃料噴射ポンプと異なる点は、給排
油孔５を閉じる上端リード３から下端リード４までの範
囲のプランジャ２外周に、上端リード３で給排油孔５を
閉じてからの所定期間だけプランジャ室６の燃料を給排
油孔５に微量逃がして、それにより、図２に示すよう
に、最大噴射圧力までの圧力上昇過程において圧力上昇
勾配の緩やかな棚期間を形成する初期圧逃がし溝２０を
形成したことにある。初期圧逃がし溝２０は、プランジ
ャバレル１の内周に対するプランジャ２の摺動面より微
小量だけ低く切り欠いた凹み部分として形成してある。

【００１６】初期圧逃がし溝２０の深さＦは、プランジ
ャ２の半径の０.３〜２.２％に設定してある。また、初
期圧逃がし溝のプランジャ周方向の幅は任意に設定して
よいが、本例のように給排油孔５が周方向に１８０°間
隔で２個設けられている場合は、給排油孔５の孔径〜プ
ランジャ２の１／２周程度の範囲で設定することにな
る。もちろん、プランジャ２の下端リード４につながる
切欠溝と干渉しない範囲に形成する必要がある。また、
初期圧逃がし溝２０の下端縁には、プランジャ２の下端
リード４と同じ向きの傾斜を付けてある。

【００１７】次に作用を説明する。プランジャ２が下降
した状態で、給排油孔５からプランジャ室６に燃料が供
給される。図示略のエンジンのクランク軸に連動する燃
料カムの回転によって、プランジャ２が上昇を開始し、
同プランジャ２の上端リード３が給排油孔５を塞ぐ時点
から圧縮が開始され、プランジャ室６の圧力が上昇し
て、逆止弁１１を開いて燃料噴射管１０を通って燃料噴
射弁１２に圧送され、噴射ノズルからエンジンの燃焼室
内へ噴射される。その際、この燃料噴射ポンプでは、上
端リード３が給排油孔５を塞いで燃料の圧縮が始まった
時点で、初期圧逃がし溝２０の作用により、矢印で示す
ように微量の燃料がプランジャ室６から給排油孔５側に
逃げることになる。従って、この初期圧逃がし溝２０が
給排油孔５と連通している間は、図２の特性図に示すよ
うに、プランジャ室６内の燃料の圧力は上昇するもの
の、その変化は緩やかなものとなる。この期間が噴射圧
力の上昇率の緩やかな棚期間であり、この棚期間が存在
することにより、エンジンへの初期噴射率が抑えられる
ことになり、その結果、エンジンの排ガス中のＮＯｘが
低減される。

【００１８】その後、プランジャ２がさらに上昇し、プ
ランジャ２の下端側リード４が給排油孔５に達すると、
プランジャ室６内に閉じ込められていた燃料は給排油孔
５を通って低圧部に連通して圧力が低下し、燃料の圧送
が終了する。

【００１９】図３は棚期間の長さとＮＯｘ及び燃費の関
係を示す特性図である。この図から分かるように、棚期
間を長く設定すると、初期の燃料噴射率を制限する期間
が長くなるので、ＮＯｘ低減効果は高まる。しかし、棚
期間があまり長くなると、燃費が悪化する。

【００２０】図４は棚圧の大きさとＮＯｘ及び燃費の関
係を示す特性図である。前述した初期圧逃がし溝２０
は、その深さを小さくすると、棚圧（棚期間の噴射圧）
を高くすることができ、深さを大きくすると、棚圧を低
くすることができる。図４から分かるように、棚圧は、
棚期間と同じく、ＮＯｘ低減効果と燃費に影響を及ぼす
因子であると言える。本燃料噴射ポンプでは、初期圧逃
がし溝２０の深さを特定の範囲に設定することにより、
棚圧の大きさをある範囲に限定している。こうすること
により、燃費をあまり落とさずに、高いＮＯｘ低減効果
を得ることができる。

【００２１】また、本燃料噴射ポンプでは、プランジャ
２の下端リード４の傾斜と同じ向きの傾斜を初期逃がし
溝２０の下端縁に設けている。従って、プランジャ２の
有効ストロークの調整に同期させて棚期間の調整を行う
ことができる。

【００２２】

【発明の効果】以上説明したように、請求項１の発明に
よれば、プランジャの上部外周に初期逃がし溝を設ける
という簡単な構成で、エンジンの排ガス中のＮＯｘ低減
効果を得ることができる。

【００２３】請求項２の発明によれば、前記初期圧逃が
し溝の深さを、プランジャ半径の０.３〜２.２％に設定
したので、燃費をあまり落とさずに、高いＮＯｘ低減効
果を得ることができる。

【００２４】請求項３の発明によれば、前記初期圧逃が
し溝の下端縁に、プランジャの下端リードと同じ向きの
傾斜を設けたので、プランジャをその軸廻りに回転させ
ることで、棚期間を調整することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の実施形態の燃料噴射ポンプの要部を
概念的に示す側面図（ａ）と斜視図（ｂ）である。

【図２】 同燃料噴射ポンプにおける噴射圧力変化を示
す特性図である。

【図３】 本発明の逃がし溝により設定される棚期間と
燃費及びＮＯｘとの関係を示す特性図である。

【図４】 本発明の逃がし溝により設定される棚圧と燃
費及びＮＯｘとの関係を示す特性図である。

【図５】 従来の燃料噴射ポンプの要部を概念的に示す
側面図である。

【図６】 従来の燃料噴射ポンプにおける噴射圧力変化
を示す特性図である。

【符号の説明】

１ プランジャバレル ２ プランジャ ３ 上端リード ４ 下端リード ５ 給排油孔 ６ プランジャ室

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 プランジャバレル内を往復摺動するプラ
   ンジャの上端リードで給排油孔を閉じてから下端リード
   で給排油孔を開くまでの間に、プランジャ室内の燃料を
   高圧に加圧して燃料噴射弁に送るジャーク式の燃料噴射
   ポンプにおいて、 前記給排油孔を閉じる上端リードから下端リードまでの
   範囲のプランジャ外周に、前記上端リードで給排油孔を
   閉じてからの所定期間だけプランジャ室の燃料を給排油
   孔に微量逃がして、それにより最大噴射圧力までの圧力
   上昇過程において圧力上昇勾配の緩やかな棚期間を形成
   する初期圧逃がし溝を形成したことを特徴とする燃料噴
   射ポンプ。
2. 【請求項２】 前記初期圧逃がし溝の深さを、プランジ
   ャ半径の０.３〜２.２％に設定したことを特徴とする請
   求項１に記載の燃料噴射ポンプ。
3. 【請求項３】 前記初期圧逃がし溝の下端縁に、前記下
   端リードと同じ向きの傾斜を付けたことを特徴とする請
   求項１または２に記載の燃料噴射ポンプ。