JP2005069036A

JP2005069036A - 燃料噴射ポンプ

Info

Publication number: JP2005069036A
Application number: JP2003296609A
Authority: JP
Inventors: Masamichi Tanaka; 雅道田中
Original assignee: Yanmar Co Ltd
Current assignee: Yanmar Co Ltd
Priority date: 2003-08-20
Filing date: 2003-08-20
Publication date: 2005-03-17

Abstract

【課題】燃料噴射後のキャビテーションの発生に伴う溢流用サブポートの口元等のエロージョンを防止する。
【解決手段】燃料の噴射タイミングを変化させる低温始動進角機構を備えた燃料噴射ポンプであって、燃料圧室３１に設けた溢流用サブポート３６と、燃料ギャラリー４７との連通を分断することにより進角制御を行うものとするとともに、前記燃料ギャラリー４７から溢流用サブポート３６への方向への燃料の移動を規制する逆流防止機構６０を備える構成とする。そして、前記逆流防止機構６０は、低温始動進角機構のピストン３５内に設けた逆止弁６１により、前記溢流用サブポート３６と燃料ギャラリー４７の連通を分断させる構成とする。
【選択図】図２

Description

本発明は、低温始動進角機構を備えるディーゼル機関用の燃料噴射ポンプの制御機構に関するものであり、より詳しくは、燃料噴射終了時に発生するスピル圧力に伴うキャビテーション・エロージョン防止に関するものである。

従来より、プランジャーバレル内にてプランジャーを上下摺動させることで、分配軸に圧送される燃料を、分配軸により複数の吐出弁へ送出し、各吐出弁から燃料噴射ノズルへ圧送する構成とするディーゼル機関用の燃料噴射ポンプが知られている。
また、この燃料噴射ポンプにおいては、前記プランジャーバレルに溢流用サブポートを形成し、進角用アクチュエータを作動させて前記溢流用サブポートの開閉を行うことにより、燃料の噴射タイミングを変化させる低温始動進角機構（以下、「ＣＳＤ」（ＣｏｌｄＳｔａｒｔＤｅｖｉｃｅ）とする）を備えるものが知られており、低温始動時においては、前記サブポートを閉じることにより、噴射時期を進める制御、即ち、進角制御を行うことでエンジンの始動性を向上させている（例えば、特許文献１参照。）。

該ＣＳＤの構成は、例えば、図５に示すごとくの構成であり、プランジャーバレル１３３の側方にＣＳＤ１３０のピストンバレル１３４を設け、該ピストンバレル１３４内のピストン１３５を進角用アクチュエータ１３８にて上下動させる構成とするものである。プランジャーバレル１３３内のプランジャー１３２は、メインポート１３９から供給された燃料ギャラリー１４７内の燃料を、燃料圧室１３１内で圧縮するものであり、該圧縮燃料を吐出ポート１４１より排出するようにしている。
そして、前記プランジャーバレル１３３の燃料圧室１３１の内壁面には溢流用サブポート１３６が形成されており、燃料圧室１３１と燃料ギャラリー１４７とが、ドレン油路１３７ａ、ピストン１３５の周面に形成した油路１３５ａ、ドレン油路１３７ｂを介することにより連通される構成としている。
以上のＣＳＤの構成において、前記進角用アクチュエータ１３８の作動時では、ピストン１３５が上方に移動して、前記ドレン油路１３７ａ等を介しての溢流用サブポート１３６とハイドロリックヘッド１４６の燃料ギャラリー１４７との連通が分断され、噴射時期の進角制御が行われるものである。
一方、前記進角用アクチュエータ１３８の非作動時では、ピストン戻しバネ１４８の作用によりピストン１３５が下方に移動して、前記ドレン油路１３７ａ等を介しての溢流用サブポート１３６とハイドロリックヘッド１４６の燃料ギャラリー１４７とが連通し、プランジャー１３２によって圧縮される燃料の一部を前記燃料ギャラリー１４７に溢流させ、噴射時期の遅角制御が行われるものである。

特開２０００−２３４５７６号公報

近年の燃料の高圧噴射化の流れにおいて、上記構成の燃料噴射ポンプにおいては、噴射終了時において発生するスピル圧力が燃料ギャラリー１４７内へ伝わることにより、安定した燃料噴射に悪影響が及ぼされるといった問題がある。
そして、前記燃料ギャラリー１４７内へ伝わったスピル圧力は、前記ドレン油路１３７ａ等を介して溢流用サブポート１３６まで到達し、該溢流用サブポート１３６の口元においてキャビテーションを発生させてしまい、該キャビテーションにより、溢流用サブポート１３６の口元、及びプランジャー１３２の表面にエロージョンを発生させるといった問題もある。このようなキャビテーションによるエロージョンは、噴射量の減少や、噴射時期の遅れといった不具合を発生し、エンジン性能に悪影響を及ぼすことになる。
本発明は、以上の検討より、前記スピル圧力を前記溢流用サブポート１３６にまで伝達させないようにすることで、キャビテーションの発生に伴うエロージョンを防止する構成を実現することを課題とするものである。

本発明の解決しようとする課題は以上のごとくであり、次にこの課題を解決するための手段を説明する。

即ち、請求項１に記載のごとく、燃料の噴射タイミングを変化させる低温始動進角機構を備えた燃料噴射ポンプであって、前記低温始動進角機構は、燃料圧室に設けた溢流用サブポートと、燃料ギャラリーとの連通を分断することにより進角制御を行うものとするとともに、前記燃料ギャラリーから溢流用サブポートへの方向への燃料の移動を規制する逆流防止機構を備えることである。

また、請求項２に記載のごとく、前記逆流防止機構は、低温始動進角機構のピストン内に設けた逆止弁により、前記溢流用サブポートと燃料ギャラリーの連通を分断させる構成とすることである。

また、請求項３に記載のごとく、前記ピストン内には、前記逆止弁の移動範囲を規制するストッパーが設けられることである。

本発明の効果として、以下に示すような効果を奏する。

即ち、請求項１に記載のごとく、燃料の噴射タイミングを変化させる低温始動進角機構を備えた燃料噴射ポンプであって、前記低温始動進角機構は、燃料圧室に設けた溢流用サブポートと、燃料ギャラリーとの連通を分断することにより進角制御を行うものとするとともに、前記燃料ギャラリーから溢流用サブポートへの方向への燃料の移動を規制する逆流防止機構を備えるので、燃料噴射後のスピル圧力に伴う燃料ギャラリーから燃料圧室への燃料の逆流が防止されるため、前記溢流用サブポートの口元においてキャビテーションが発生することもなく、該キャビテーションの発生に伴う、溢流用サブポートの口元、及びプランジャーの表面のエロージョンの発生を防止することができる。そして、該エロージョンの防止により、エンジン性能が維持され、信頼性を向上することができる。

また、請求項２に記載のごとく、前記逆流防止機構は、低温始動進角機構のピストン内に設けた逆止弁により、前記溢流用サブポートと燃料ギャラリーの連通を分断させる構成とするので、従来の低温始動進角機構の構成にそのまま適用可能であり、他にスペースが必要とされることもないという利点を有する。

また、請求項３に記載のごとく、前記ピストン内には、前記逆止弁の移動範囲を規制するストッパーが設けられるので、前記逆止弁をより早く閉じることができるようになる。これにより、燃料の逆流を極力少なくすることができ、上述したエロージョンの発生を確実に防止することができる。

燃料噴射後のキャビテーションの発生に伴う溢流用サブポートの口元等のエロージョンを防止するという目的を、前記燃料ギャラリーから溢流用サブポートへの方向への燃料の移動を規制することで達成する。

次に、本発明の実施の形態を、図面に基づいて説明する。
図１は本発明を適用する燃料噴射ポンプの構成を示す側面断面図、図２はＣＳＤの構成を示す側面一部断面図、図３は本発明に係る制御装置に関する構成を示すブロック図、図４はプランジャカムの角度に対応する各部の圧力を示す図、図５は従来のＣＳＤの構成を示す側面一部断面図である。

図１に示すごとく、該燃料噴射ポンプ１は、ポンプハウジング４５とハイドロリックヘッド４６の部分を上下に接合して構成されている。ポンプハウジング４５の部分の前側面には、電子制御ガバナ装置７のケーシング８が付設され、該ケーシング８の左側よりラックアクチュエータ４０が挿嵌固定されている。
前記ラックアクチュエータ４０は、摺動軸３を前後方向に進退させるものであり、該摺動軸３の先端部は、リンクレバー２３の中途部に枢結されている。
該リンクレバー２３は、その下部において基部ピン２４を中心に回動自在に配される一方、上端部にはコントロールレバー６が枢結されており、前記摺動軸３が前後方向に進退すると、リンクレバー２３は、基部ピン２４を回動中心として前後方向に回動し、これにより、コントロールレバー６が前後方向に移動して、プランジャー３２を回動させる図示せぬ調量ラックが操作される、即ち、燃料噴射量の増量・減量の制御が行われるものである。
また、前記ケーシング８の下部には、前記ポンプカム軸２の回転数を検知するための回転センサー２２が取付けられている。

また、図１及び図２に示すごとく、前記ハイドロリックヘッド４６には、プランジャーバレル３３が挿嵌されており、該プランジャーバレル３３内にプランジャー３２が上下摺動自在に内装され、ポンプカム軸２に形設したカム４の回転により、タペットローラー１１（図１）及びタペット１２を介して、プランジャー３２が上下移動するように構成されており、プランジャーバレル３３のメインポート３９より圧縮燃料を分配軸９（図１）に供給するようにしている。
また、ハイドロリックヘッド４６におけるプランジャーバレル３３の側方には、低温始動進角機構（以下、「ＣＳＤ３０」とする）のピストンバレル３４が挿嵌されており、該ピストンバレル３４内のピストン３５を進角用アクチュエータ３８にて上下摺動させる構成としている。
そして、前記プランジャーバレル３３に形設した溢流用サブポート３６は、燃料ギャラリー４７とドレン油路３７ａを介して通じており、前記進角用アクチュエータ３８の作動時では、ピストン３５が上方に移動して、前記ドレン油路３７ａを介しての溢流用サブポート３６とハイドロリックヘッド４６の燃料ギャラリー４７との連通が分断され、噴射時期の進角制御が行われるものである。
一方、前記進角用アクチュエータ３８の非作動時では、ピストン３５が下方に移動して、前記ドレン油路３７ａを介しての溢流用サブポート３６とハイドロリックヘッド４６の燃料ギャラリー４７とが連通し、プランジャー３２によって圧縮される燃料の一部を前記燃料ギャラリー４７に溢流させ、噴射時期の遅角制御が行われるものである。

そして、図３に示すごとく、前記電子制御ガバナ装置７のラックアクチュエータ４０、及びＣＳＤ３０の進角用アクチュエータ３８は、コントローラー２０に接続されている。また、ポンプカム軸２の回転数を検知するための回転センサー２２、及びエンジンの冷却水温を検知するための水温センサー２５が、コントローラー２０に接続されている。

次に、ＣＳＤ３０の構成について説明する。
図２に示すごとく、本発明に係るＣＳＤ３０は、燃料の噴射タイミングを変化させる低温始動進角機構であり、燃料圧室３１に設けた溢流用サブポート３６と、燃料ギャラリー４７との連通を分断することにより進角制御を行うものとするとともに、前記燃料ギャラリー４７から溢流用サブポート３６への方向への燃料の移動を規制する逆流防止機構６０を備える構成としている。
そして、前記逆流防止機構６０は、ＣＳＤ３０のピストン３５内に設けた逆止弁６１により、前記溢流用サブポート３６と燃料ギャラリー４７の連通を分断させる構成とするものである。

前記ピストン３５には、その下降時（ＣＳＤＯＦＦ時）には、前記溢流用サブポート３６と燃料ギャラリー４７を連通させる一方、上昇時（ＣＳＤＯＮ時）には、前記溢流用サブポート３６と燃料ギャラリー４７を分断させる油路７１が形成されている。
該油路７１は、側面断面視において略「コ」字状に形成されるものであり、ＣＳＤ３０がＯＦＦである通常運転時では、該油路７１の上側横方向の油路７１ａを前記ドレン油路３７ａと連通させる一方、該油路７１の下側の横方向の油路７１ｂを前記ドレン油路３７ｂと連通させるようにしている。そして、該油路７１ａ・７１ｂは、上下方向の油路７１ｃと、該油路７１ｃよりも下側であって、該油路７１ｃよりも内径を大とする油室７２を介して連通されている。
一方、ＣＳＤがＯＮである低温始動時では、進角用アクチュエータ３８を作動させてピストン３５を上昇させることにより、前記油路７１ａとドレン油路３７ａの連通、及び、前記油路７１ｂとドレン油路３７ｂの連通をそれぞれ分断するようにしている。
また、前記油室７２には、逆止弁６１が上下方向移動自在に配されており、油室７２の上面を弁座とし、該逆止弁６１が上昇した際には油路７１ｃが閉じられる構成となっている。
また、該逆止弁６１は、油室７２内に設けられたスプリング６２により上方へ移動する方向、即ち、油路７１ｃを閉じる方向に付勢されている。

以上の構成において、ＣＳＤ３０がＯＦＦである通常運転時では、前記油路７１ａがドレン油路３７ａと通じ、燃料圧室３１の高圧燃料が油路７１ｃへ流れ、スプリング６２の付勢力に抗して逆止弁６１を下方に押圧する。これにより、油路７１ｃと油室７２とが連通し、高圧燃料は、該油室７２から油路７１ｂ、ドレン油路３７ｂを介して燃料ギャラリー４７へ溢流される。
このように、通常運転時では、燃料圧室３１内の高圧燃料を逆止弁６１を介して燃料ギャラリー４７へ溢流させることにより、噴射時期の遅角制御が行われるようにしている。
一方、ＣＳＤ３０がＯＮである低温始動時では、前記油路７１ａとドレン油路３７ａの連通、及び、前記油路７１ｂとドレン油路３７ｂの連通をそれぞれ分断し、燃料圧室３１から燃料ギャラリー４７への高圧燃料の溢流を無くすことにより、噴射時期の進角制御が行われるようにしている。

そして、ＣＳＤ３０がＯＦＦである通常運転時において、燃料噴射後に発生するスピル圧力により燃料ギャラリー４７内に伝わった場合には、燃料ギャラリー４７から燃料圧室３１側へ燃料が逆流しようとすることになるが、前記逆流防止機構６０の逆止弁６１の作用によって、燃料の逆流が阻止される。即ち、燃料噴射後は、燃料圧室３１内は燃料ギャラリー４７よりも低圧となるため、燃料ギャラリー４７内の燃料は、ドレン油路３７ｂ、油路７１ｂを通って油室７２に流入し、さらに、油路７１ｃに流れようとするが、該燃料が逆止弁６１を上方に移動させるため、これにより、油路７１ｃと油室７２の連通が分断されるものである。
以上のようにして、燃料噴射後において、燃料ギャラリー４７に伝わったスピル圧力が燃料圧室３１へ伝わることが防止される、つまりは、燃料ギャラリー４７から燃料圧室３１への燃料の逆流が防止されるため、前記溢流用サブポート３６の口元においてキャビテーションが発生することもなく、該キャビテーションの発生に伴う、溢流用サブポート３６の口元、及びプランジャー３２の表面のエロージョンの発生を防止することができる。
図４では、前記プランジャー３２を上下動させるカム４（図４参照）の角度に対応する各部の圧力を示すものであり、本発明の逆流防止機構６０により、噴射終了時において発生するスピル圧力を吸収し、溢流用サブポート３６の圧力の変動が抑えられるようになっていることを示している。

上述した逆止弁６１においては、燃料の逆流を極力少なくするべく、逆流開始後は瞬時に閉じることが望ましい。
そこで、図２に示すごとく、前記ピストン３５内には、前記逆止弁６１の移動範囲を規制するストッパー６３を設けることとしている。
具体的には、前記油室７２内において、スプリング６２の内側に上下方向に長い棒状のストッパー６３を配し、該ストッパー６３の台座６３ａと、逆止弁６１の間に前記スプリング６２を挟装し、逆止弁６１が油室７２の上面に当着した状態において、逆止弁６１とストッパー６３との間に所定の間隔が形成されるように構成するものである。尚、前記台座６３ａは、ピストン３５に対し嵌着等により固定されるものである。
以上の構成により、逆止弁６１の移動が許容される範囲を、所定の間隔に抑えることができ、ストッパー６３を設けない場合と比較して、逆止弁６１をより早く閉じることができるようになる。これにより、燃料の逆流を極力少なくすることができ、上述したエロージョンの発生を確実に防止することができる。尚、ここでいう所定の間隔とは、通常運転時の燃料溢流を妨げないようにすべく、逆止弁６１の下方向への十分な移動を許容する間隔をいうものである。

また、以上の逆止弁６１、スプリング６２、ストッパー６３等から構成される前記逆流防止機構６０は、前記溢流用サブポート３６と、燃料ギャラリー４７とを連通又は分断させるピストン３５内に設けられるものであり、従来のＣＳＤ３０の構成にそのまま適用可能であり、他にスペースが必要とされることもないという利点を有する。

本発明は、上記構成のＣＳＤを備えるあらゆる燃料噴射ポンプに適用可能である。

本発明を適用する燃料噴射ポンプの構成を示す側面断面図である。ＣＳＤの構成を示す側面一部断面図である。本発明に係る制御装置に関する構成を示すブロック図である。プランジャカムの角度に対応する各部の圧力を示す図である。従来のＣＳＤの構成を示す側面一部断面図である。

符号の説明

３１燃料圧室
３５ピストン
３６溢流用サブポート
４７燃料ギャラリー
６０逆流防止機構
６１逆止弁

Claims

燃料の噴射タイミングを変化させる低温始動進角機構を備えた燃料噴射ポンプであって、
前記低温始動進角機構は、燃料圧室に設けた溢流用サブポートと、燃料ギャラリーとの連通を分断することにより進角制御を行うものとするとともに、前記燃料ギャラリーから溢流用サブポートへの方向への燃料の移動を規制する逆流防止機構を備えることとした、燃料噴射ポンプ。
前記逆流防止機構は、低温始動進角機構のピストン内に設けた逆止弁により、前記溢流用サブポートと燃料ギャラリーの連通を分断させる構成とする、ことを特徴とする請求項１に記載の燃料噴射ポンプ。
前記ピストン内には、前記逆止弁の移動範囲を規制するストッパーが設けられる、ことを特徴とする請求項２に記載の燃料噴射ポンプ。