JP2009036174A - Fuel pump drive of internal combustion engine - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、インジェクタに高圧燃料を供給する燃料ポンプを内燃機関の動力を利用して駆動する内燃機関の燃料ポンプ駆動装置に関する。 The present invention relates to a fuel pump drive device for an internal combustion engine that drives a fuel pump that supplies high-pressure fuel to an injector using the power of the internal combustion engine.
例えば、筒内噴射式内燃機関においては、燃焼室内に燃料を噴射するインジェクタに高圧な燃料を供給する高圧燃料ポンプが設けられている。かかる燃料ポンプの駆動方式として、従来では、カム軸に燃料ポンプの駆動軸を直結して駆動する方式が一般的である(例えば、特許文献1参照)。 For example, in a cylinder injection internal combustion engine, a high-pressure fuel pump that supplies high-pressure fuel to an injector that injects fuel into a combustion chamber is provided. As a driving method of such a fuel pump, conventionally, a driving method in which a driving shaft of a fuel pump is directly connected to a cam shaft is generally used (see, for example, Patent Document 1).
特許文献1では、シリンダヘッドの側部とカムキャップの側部にそれぞれ対向して一体に設けたポンプ取付部に燃料ポンプを取り付け、シリンダヘッドのジャーナル軸受部にカムキャップにより回動可能に軸支した動弁機構のカム軸の後端部に、燃料ポンプの駆動軸を直結することにより、カム軸により燃料ポンプを直結駆動している。
しかしながら、従来のようにカム軸に直結して燃料ポンプを駆動する方式の場合、カム軸のクランク軸に対する回転比が1/2という原則により、燃料ポンプのポンプ駆動軸の回転入力範囲が制約され、燃料ポンプの能力を十分に引き出せないという問題点があった。このため、従来では必要燃圧確保のために必要以上の能力を備えた大型ポンプを、余力を残しつつ使用している。 However, in the case of the conventional system in which the fuel pump is driven directly connected to the camshaft, the rotational input range of the pump drive shaft of the fuel pump is limited by the principle that the rotation ratio of the camshaft to the crankshaft is 1/2. There was a problem that the capacity of the fuel pump could not be fully utilized. For this reason, conventionally, a large-sized pump having more than necessary capacity for securing the necessary fuel pressure is used while leaving a surplus.
また、カム軸に関しても、直結用カム軸にかかる負荷が大きいため、直結用カム軸の強度を他のカム軸より高くしようとすれば他のカム軸との材料・加工方法の共有ができず、逆に直結用カム軸と他のカム軸の材料・加工方法を共有しようとすれば直結用カム軸以外の他のカム軸が過剰品質になり、どちらにしても高コスト部品となっていた。更には、カム部品そのものの設計品質に加え、カム軸への負荷低減策としての燃料ポンプの固定位置及び固定方法等多くの問題点をかかえていた。 As for the camshaft, the load applied to the direct camshaft is large, so if the strength of the camshaft for direct coupling is to be higher than that of other camshafts, the materials and processing methods cannot be shared with other camshafts. On the other hand, if you try to share the materials and processing methods of the camshaft for direct connection and other camshafts, other camshafts other than the camshaft for direct connection become excessive quality, and in any case, they were high-cost parts. . Furthermore, in addition to the design quality of the cam parts themselves, there are many problems such as the fixing position and fixing method of the fuel pump as a measure for reducing the load on the cam shaft.
本発明は上記問題点に着目してなされたもので、燃料ポンプの能力を十分引き出すことが可能であると共に、カム軸への負荷低減を図ることができる内燃機関の燃料ポンプ駆動装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made paying attention to the above-mentioned problems, and provides a fuel pump drive device for an internal combustion engine that can fully draw out the performance of the fuel pump and can reduce the load on the camshaft. For the purpose.
このため、本発明の内燃機関の燃料ポンプ駆動装置は、2つのスプロケットを有する中間スプロケット部を設け、クランク軸に固定したクランクスプロケットと前記中間スプロケット部の一方のスプロケットとを第1タイミングチェーンで連結し、前記中間スプロケット部の他方のスプロケットと吸排気弁を駆動するカム軸に固定したカムスプロケットとを第2タイミングチェーンで連結し、前記中間スプロケット部を前記カム軸より高回転数で回転させる構成とし、インジェクタに高圧燃料を供給する燃料ポンプのポンプ駆動軸を前記中間スプロケット部に連結してポンプ駆動軸を回転駆動する構成としたことを特徴とする。 For this reason, the fuel pump drive device for an internal combustion engine according to the present invention is provided with an intermediate sprocket portion having two sprockets, and the crank sprocket fixed to the crankshaft and one of the intermediate sprocket portions are connected by a first timing chain. The other sprocket of the intermediate sprocket part and the cam sprocket fixed to the camshaft driving the intake / exhaust valve are connected by a second timing chain, and the intermediate sprocket part is rotated at a higher rotational speed than the camshaft. The pump drive shaft of a fuel pump that supplies high-pressure fuel to the injector is connected to the intermediate sprocket portion to rotate the pump drive shaft.
本発明によれば、中間スプロケット部のスプロケットの歯数は自由に設定可能なので、燃料ポンプの能力を最大限に引き出すための最適回転でポンプ駆動軸を駆動することができる。また、カム軸は燃料ポンプ駆動の負荷から開放され、直結用カムの設定が不要となるため、カム部品の設計仕様、材料、加工方法が均一化されコスト低減が可能となる。 According to the present invention, since the number of teeth of the sprocket of the intermediate sprocket portion can be set freely, the pump drive shaft can be driven with the optimum rotation for maximizing the performance of the fuel pump. Further, since the camshaft is released from the fuel pump drive load and the setting of the direct coupling cam is not required, the design specifications, materials, and processing method of the cam parts are made uniform, and the cost can be reduced.
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
図1は、本発明に係る内燃機関の燃料ポンプ駆動装置の第1実施形態の要部外観略図で、V型6気筒内燃機関に適用した例である。図2は燃料ポンプと中間スプロケット部の連結部断面図、図3は燃料ポンプと中間スプロケットの連結部分解斜視図である。尚、図1ではシリンダヘッド部分については図示省略してある。 FIG. 1 is a schematic external view of a main part of a first embodiment of a fuel pump driving apparatus for an internal combustion engine according to the present invention, which is an example applied to a V-type 6-cylinder internal combustion engine. FIG. 2 is a cross-sectional view of the connecting portion between the fuel pump and the intermediate sprocket, and FIG. 3 is an exploded perspective view of the connecting portion between the fuel pump and the intermediate sprocket. In FIG. 1, the cylinder head portion is not shown.
図1において、このV型内燃機関1は、図示しないがシリンダブロック2に第1、第2シリンダヘッドを載置すると共に、これら第1、第2シリンダヘッドにそれぞれ吸気弁及び排気弁駆動用の2本のカム軸を配設する。各シリンダヘッドの吸気弁駆動用カム軸と排気弁駆動用カム軸は、それぞれに取付けたカムスプロケット3a、3aと3b、3bが各カムチェーン4、4により連結されて連動する。尚、各カム軸は、シリンダヘッドのジャーナル軸受部にカムキャップにより回動可能に軸支されている。また、各吸気弁駆動用カム軸のカムスプロケットは2つあり、一方のスプロケットにカムチェーン4、4が連結し、他のスプロケットには後述する第2タイミングチェーン8bが連結する。
In FIG. 1, the V-type
クランク軸5の上方には、中間スプロケット部6を配置し、この中間スプロケット部6を、2つのシリンダヘッド間のVバンク位置に対応するチェーンケース15のリアケース15a部分に図2に示すように取付けてある。中間スプロケット部6は、図3に示すように2つのスプロケット6a、6bを有し、前側のスプロケット6aをクランク軸5に取付けたクランクスプロケット7と第1タイミングチェーン8aで連結し、後側のスプロケット6bを両側の吸気弁駆動用カム軸の他のカムスプロケット3a、3aと第1タイミングチェーン8aと同ピッチの第2タイミングチェーン8bで連結する。これにより、クランク軸5の回転を第1及び第2タイミングチェーン8a、8bを介して1/2に減速して吸気弁駆動用カム軸に伝達され、各カムチェーン4、4を介して各排気弁駆動用カム軸に伝達される。
An
前記中間スプロケット部6は、高圧燃料ポンプ9に連結されており、本実施形態の連結構造を図2及び図3を参照して説明する。
The
図2及び図3において、中間スプロケット部6は、ブッシュ11を備えたスプロケットシャフト12に取付けられ、スプロケットシャフト12をワッシャ13を介在させてスプロケットボルト14によりチェーンケース15のリアケース15a側に締結する。これにより、中間スプロケット部6がスプロケットシャフト12を介してチェーンケース15内に回動可能に軸支される。中間スプロケット部6の前端には、連結部材としてのオルダムカップリング16の中間スプロケット部を結合する第1カップリング部材16Aと係合するための係合溝17が形成されており、前記係合溝17に前記第1カップリング部材16Aの突起16aを係合させて中間スプロケット部6を第1カップリング部材16Aに結合する。オルダムカップリング16のポンプ駆動軸9Aを結合する第2カップリング部材16Bは、ナット18により燃料ポンプ9のポンプ駆動軸9Aに結合され、この第2カップリング部材16Bには中間スプロケット部6の係合溝17と90度角度をずらした位置に係合溝19が形成されている。この係合溝19と第1カップリング部材16Aの突起16bを係合させて第1と第2カップリング部材16A、16Bを互いに結合することにより、中間スプロケット部6とポンプ駆動軸9Aがオルダムカップリング16を介して結合され、燃料ポンプ9に駆動力が伝達される。燃料ポンプ9は、チェーンケース15のフロントケース15bに内燃機関1前方側から差込み、ボルト20により締結される。
2 and 3, the
前記第1カップリング部材16Aには、中間スプロケット部結合側からポンプ駆動軸結合側へチェーンケース15内の潤滑オイルを導入可能な潤滑オイル供給用油路としての連通孔21が形成されており、この連通孔21によって、チェーンケース15内の潤滑オイルをオルダムカップリング16部分に導入できる。このとき、燃料ポンプ9とチェーンケース15との間は、Oリング22によりシールされ、潤滑オイルの漏れを防止している。
The
図4に、本実施形態によるクランク軸からカム軸までの駆動力伝達の概略図を示す。 FIG. 4 shows a schematic diagram of driving force transmission from the crankshaft to the camshaft according to the present embodiment.
クランク軸5の回転は第1タイミングチェーン8aにより中間スプロケット部6に伝達され、中間スプロケット部6の回転は第1タイミングチェーン8aと同ピッチの第2タイミングチェーン8bを介して各吸気弁駆動用カム軸3A、3Aに伝達され、各カム軸3A、3Aの回転は各カムチェーン4、4を介して排気弁駆動用カム軸3B、3Bに伝達される。
The rotation of the
かかる本実施形態の構成では、中間スプロケット部6の各スプロケット6a、6bの直径DXは、クランク軸5とカム軸3のギア比(1/2)で決まるクランクスプロケットの直径D1とカムスプロケットの直径D2に影響を与えずに任意に設定可能である。言い換えれば、クランク軸5とカム軸3Aのギア比に影響を与えずに、中間スプロケット部6のスプロケットの歯数を任意に設定することができ、中間スプロケット部6に結合する燃料ポンプ9のポンプ駆動軸9Aの回転数をカム軸の回転数より高回転に設定できるので、ポンプ駆動軸9Aの回転数を最適に設定して燃料ポンプ9の能力を最大限に引き出すことが可能となる。
In the configuration of this embodiment, the diameter DX of each of the
これに対して従来のカム軸直結構成の場合は、図5に示すように、クランク軸5の回転は第1タイミングチェーン8により各吸気弁駆動用カム軸3A、3Aに伝達され、各カム軸3A、3Aの回転は各カムチェーン4、4を介して排気弁駆動用カム軸3B、3Bに伝達される。この場合、クランク軸5の回転を1/2に減速してカム軸3Aに伝達する必要があり、燃料ポンプをカム軸で駆動する構成では、燃料ポンプ回転数はクランク軸とカム軸のギア比によって決まり、燃料ポンプの駆動が制約されて燃料ポンプ9の能力を最大限に引き出すことができない。尚、図中のD3は、排気弁駆動用カム軸のカムスプロケットの直径である。
On the other hand, in the conventional camshaft direct connection configuration, as shown in FIG. 5, the rotation of the
また、本実施形態のように内燃機関1の前方側から中間スプロケット6に連結する構成とすれば、燃料ポンプ9の脱着作業性が向上すると共に、現状の内燃機関1のフロント周りの補機及び補機ベルトレイアウトを含む部品構成をそのまま容易に設計変更が可能であるという利点がある。
Further, if the configuration is such that the fuel pump 9 is connected to the
また、オルダムカップリング16の第1カップリング部材16Aに連通孔21を設けたことにより、チェーンケース15内の潤滑用オイルを各部品伝いにカップリング機構へ十分に供給することが可能となる。
Further, by providing the
次に、本発明の第2実施形態について説明する。 Next, a second embodiment of the present invention will be described.
図6は本発明の第2実施形態の要部外観略図であり、図7は燃料ポンプと中間スプロケット部の連結部断面図、図8は燃料ポンプと中間スプロケットの連結部分解斜視図である。尚、第1実施形態と同一要素には同一符号を付して説明を省略する。 FIG. 6 is a schematic external view of the main part of the second embodiment of the present invention, FIG. 7 is a sectional view of the connecting portion between the fuel pump and the intermediate sprocket, and FIG. 8 is an exploded perspective view of the connecting portion between the fuel pump and the intermediate sprocket. In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the same element as 1st Embodiment, and description is abbreviate | omitted.
本実施形態は、図6に示すように、燃料ポンプ9をV型内燃機関1のVバンク間に配置して内燃機関1後方側から中間スプロケット部6に連結する構成である。
In the present embodiment, as shown in FIG. 6, the fuel pump 9 is arranged between the V banks of the V-type
第2実施形態における中間スプロケット部6と燃料ポンプ9の連結構造を図7及び図8を参照して説明する。
A connection structure between the
図7及び図8において、中間スプロケット部6とブッシュ11を備えたスプロケットシャフト12とでチェーンケース15のリアケース15aを挟み込み、中間スプロケット部6を、ワッシャ13を介在させてスプロケットボルト14によりスプロケットシャフト12に締結する。これにより、スプロケットシャフト12がリアケース15aにブッシュ11を介して回転可能に支持され、中間スプロケット部6はスプロケットシャフト12を軸部としてリアケース15aに回転可能に軸支される。
7 and 8, the
スプロケットシャフト12の後端には、オルダムカップリング16の第1カップリング部材16Aと係合するための係合溝12aが形成されており、前記係合溝12aに第1カップリング部材16Aの突起16aを係合させてスプロケットシャフト12を介して中間スプロケット部6を第1カップリング部材16Aに結合する。
An engaging
ナット18によりポンプ駆動軸9Aに結合されるオルダムカップリング16の第2カップリング部材16Bには、スプロケットシャフト12の係合溝12aと90度角度をずらした位置に係合溝19が形成されており、この係合溝19と第1カップリング部材16Aの突起16bを係合させて第1と第2カップリング部材16A、16Bを互いに結合する。これにより、中間スプロケット部6とポンプ駆動軸9Aが、スプロケットシャフト12及びオルダムカップリング16を介して結合され、燃料ポンプ9に駆動力が伝達される。燃料ポンプ9は、ボルト31で固定したアダプタ32を介してボルト33によってチェーンケース15のリアケース15aに内燃機関1の後方側から取付ける。チェーンケース15とアダプタ32及び燃料ポンプ9との間は、潤滑オイルの漏れを防止するOリング34、22によりシールされている。
An
チェーンケース15のリアケース15aには、チェーンケース15内部から摺動するブッシュ11部分に潤滑オイルを導く潤滑オイル導入用油路として油孔35が形成されると共に、オルダムカップリング16の収納空間からチェーンケース15内部へ潤滑オイルを戻す潤滑オイル戻し用油路としての油孔36が形成されている。
The
かかる第2実施形態も第1実施形態と同様で、クランク軸5とカム軸3Aのギア比に影響を与えずに、中間スプロケット部6のスプロケットの歯数を任意に設定することができ、中間スプロケット部6に結合する燃料ポンプ9のポンプ駆動軸9Aの回転数を任意に設定できるので、ポンプ駆動軸9Aの回転数を最適に設定して燃料ポンプ9の能力を最大限に引き出すことが可能となる。
The second embodiment is also similar to the first embodiment, and the number of sprocket teeth of the
また、本実施形態のように内燃機関1のVバンク空間に燃料ポンプ9を配置すれば、Vバンク空間を有効活用して内燃機関1のコンパクトレイアウトが可能となる。横置き内燃機関の場合、内燃機関1の車載方法によってはレイアウト上のメリットはさらに増す。
Further, if the fuel pump 9 is arranged in the V bank space of the
更に、チェーンケース15のリアケース15aに油孔35,36を形成したことにより、リアケース15aに軸支されるスプロケットシャフト12及びブッシュ11の摺動部分へ十分な潤滑オイルを供給できると共に、供給した潤滑オイルをチェーンケース15内へ回収することができる。
Further, since the oil holes 35 and 36 are formed in the
上述の第1及び第2実施形態では、中間スプロケット6の2つのスプロケット6a、6bは同一の歯数であるが、本発明の第3実施形態として図9に示すようにスプロケット6a、6bの歯数が異なる構成としてもよい。第1タイミングチェーン8aによりクランク軸5側に連結するスプロケット6a(直径DX)に対して、第2タイミングチェーン8bによりカム軸3A側に連結するスプロケット6b(直径D2−1)の歯数を少なく設定する。このように、クランク軸5の回転をカム軸3Aへ2段減速して伝達することにより、吸気弁駆動用カム軸3Aのカムスプロケット3aの直径D2−2を従来より小さくできるので、カムスプロケット3aをコンパクト化でき、内燃機関1のコンパクトレイアウトが可能となる。
In the first and second embodiments described above, the two
また、本発明の第4実施形態として、中間スプロケット6とポンプ駆動軸9aとの間に変速手段として例えば電制ギアを介在させ、ポンプ駆動軸9Aの回転を、機関回転数の低回転域では増速し機関回転数の高回転域では減速する構成とするとよい。
Further, as a fourth embodiment of the present invention, for example, an electric control gear is interposed as a speed change means between the
かかる構成では、図10に示すように中間スプロケット6の回転数を基準とし、電制ギアによる変速操作により、図中の点線で示すように機関低回転域では燃料ポンプ回転数を増速し、機関高回転域では燃料ポンプ回転数を減速する。これにより、図の太い実線で示す従来のポンプ回転数特性と点線で示す本実施形態のポンプ回転数制御特性とで囲まれる回転数領域Rが使用可能となり、常に燃料ポンプを最適動作状態に制御可能となり、燃料ポンプの能力をより一層引き出すことが可能となり、燃料ポンプの小型化によりレイアウトの自由度が増すことにより、内燃機関1のコンパクト化にも繋がる。
In such a configuration, the rotational speed of the
1 内燃機関
3A、3B カム軸
3a、3b カムスプロケット
4 カムチェーン
5 クランク軸
6 中間スプロケット部
6a、6b スプロケット
7 クランクスプロケット
8a 第1タイミングチェーン
8b 第2タイミングチェーン
9 燃料ポンプ
9A ポンプ駆動軸
12 スプロケットシャフト
15 チェーンケース
16 オルダムカップリング
21 連通孔
35、36 油孔
DESCRIPTION OF
Claims (7)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2007203340A JP2009036174A (en) | 2007-08-03 | 2007-08-03 | Fuel pump drive of internal combustion engine |
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JP2007203340A JP2009036174A (en) | 2007-08-03 | 2007-08-03 | Fuel pump drive of internal combustion engine |
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Publication Number | Publication Date |
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JP2009036174A true JP2009036174A (en) | 2009-02-19 |
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Family Applications (1)
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JP2007203340A Pending JP2009036174A (en) | 2007-08-03 | 2007-08-03 | Fuel pump drive of internal combustion engine |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2009036174A (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2010255529A (en) * | 2009-04-24 | 2010-11-11 | Honda Motor Co Ltd | Drive device for fuel pump |
JP2011220254A (en) * | 2010-04-12 | 2011-11-04 | Hyundai Motor Co Ltd | Device for reducing timing chain noise of diesel engine |
-
2007
- 2007-08-03 JP JP2007203340A patent/JP2009036174A/en active Pending
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JP2011220254A (en) * | 2010-04-12 | 2011-11-04 | Hyundai Motor Co Ltd | Device for reducing timing chain noise of diesel engine |
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