JP2011026971A - High pressure fuel pump and internal combustion engine having the same - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、休止機構の付いた高圧燃料ポンプ及びこれを備える内燃機関に関する。 The present invention relates to a high-pressure fuel pump with a pause mechanism and an internal combustion engine including the same.
従来、燃焼室内に燃料を直接噴射する筒内噴射式の内燃機関が知られている。この筒内噴射式の内燃機関では、筒内圧力が高まる圧縮行程の後半に燃焼室内に燃料を噴射できるように、高圧燃料ポンプを用いて燃料の噴射圧を高くしている。
例えば、特許文献1には、内燃機関のカムシャフトに設けられた回転カムによって駆動されるプランジャと、このプランジャが摺動するシリンダと、シリンダへの燃料の流入のみを許容する第1の逆止弁と、シリンダからの燃料の流出のみを許容する第2の逆止弁と、回転カムとプランジャとの間に介在してプランジャのリフト量を可変にするプランジャ用ロッカアームと、を備える高圧燃料ポンプが記載されている。これによれば、プランジャ用ロッカアームの揺動角度を変更することにより、プランジャのリフト量を変更して燃料の吐出量を変更することができる。
2. Description of the Related Art Conventionally, an in-cylinder internal combustion engine that directly injects fuel into a combustion chamber is known. In this cylinder injection internal combustion engine, the fuel injection pressure is increased using a high-pressure fuel pump so that fuel can be injected into the combustion chamber in the latter half of the compression stroke in which the cylinder pressure increases.
For example,
しかし、特許文献1に記載の高圧燃料ポンプは、プランジャ用ロッカアームの揺動角度を変更する機構を必要とするため、構造や制御が複雑になり、装置の信頼性が低下するおそれがある。また、プランジャのリフト量を大きくして燃料の吐出量を増量させた場合、プランジャ用ロッカアームに作用するリフト荷重(曲げ荷重)が増大するため、プランジャ用ロッカアームの耐久性に懸念がある。そのため、プランジャのリフト量に制約が生じたり、プランジャ用ロッカアームの大型化を招くおそれがある。
However, since the high-pressure fuel pump described in
一方、例えば低負荷運転時やアイドリング時に一部の気筒を休止する気筒休止型の内燃機関においては、高圧燃料ポンプも休止することが望まれていた。しかしながら、特許文献1に記載の高圧燃料ポンプでは、プランジャのリフト量を変更することはできても、プランジャのリフトを休止することはできなかった。
On the other hand, for example, in a cylinder deactivation type internal combustion engine in which some cylinders are deactivated during low-load operation or idling, it has been desired to deactivate the high-pressure fuel pump. However, in the high-pressure fuel pump described in
本発明は、これらの点に鑑みて成されたものであり、簡易な構成で耐久性、信頼性の高い休止機構付の高圧燃料ポンプ及びこれを備える内燃機関を提供することを課題とする。 The present invention has been made in view of these points, and it is an object of the present invention to provide a high-pressure fuel pump with a pause mechanism with a simple configuration and high durability and an internal combustion engine including the same.
本発明は、内燃機関に供給する燃料を加圧する高圧燃料ポンプであって、前記燃料を加圧する加圧室を形成するポンプケースと、前記ポンプケースに進退可能に収容されたプランジャと、前記内燃機関のカムシャフトに形成されたポンプカムと前記プランジャとの間に配置され、前記ポンプカムによって前記プランジャと同軸方向に進退するリフタと、を備え、前記リフタは、前記内燃機関の運転状態に応じて、前記ポンプカムの駆動を前記プランジャに伝達することを遮断する遮断手段を有することを特徴とする。 The present invention is a high-pressure fuel pump for pressurizing fuel supplied to an internal combustion engine, a pump case forming a pressurizing chamber for pressurizing the fuel, a plunger accommodated in the pump case so as to be able to advance and retreat, and the internal combustion engine A lifter disposed between a pump cam formed on a camshaft of the engine and the plunger, and advancing and retreating coaxially with the plunger by the pump cam, the lifter according to an operating state of the internal combustion engine, It has a shut-off means for shutting off transmission of the drive of the pump cam to the plunger.
かかる構成によれば、前記リフタは、前記内燃機関の運転状態に応じて、前記ポンプカムの駆動を前記プランジャに伝達することを遮断する遮断手段を有しているので、遮断手段が作動することにより、ポンプカムの駆動がプランジャに伝達されなくなり、ポンプカムが駆動してもプランジャは進退しないこととなる。そのため、内燃機関の運転状態に応じて、高圧燃料ポンプを休止させることが可能になる。
また、ポンプカムとプランジャとの間に遮断手段を有するリフタを配置したので、リフタの進退方向に荷重が作用するため、リフタ及び遮断機構を大型化することなく耐久性を向上させることができる。また、特許文献1のようなプランジャ用ロッカアームやリフト量を可変とする特殊なスイングアームが不要となるので、装置を簡略化及び軽量化して、信頼性の向上を図ることができる。
According to this configuration, the lifter has the blocking means for blocking the transmission of the drive of the pump cam to the plunger in accordance with the operating state of the internal combustion engine. The drive of the pump cam is not transmitted to the plunger, and the plunger does not advance or retract even if the pump cam is driven. Therefore, the high-pressure fuel pump can be stopped according to the operating state of the internal combustion engine.
Further, since the lifter having the blocking means is disposed between the pump cam and the plunger, a load acts in the advancing and retracting direction of the lifter, so that the durability can be improved without increasing the size of the lifter and the blocking mechanism. Further, since the plunger rocker arm and the special swing arm that makes the lift amount variable as in
なお、前記遮断手段は、前記リフタを、前記ポンプカムの駆動を前記プランジャに伝達可能な伝達状態と、前記ポンプカムの駆動を前記プランジャに伝達不能な非伝達状態と、に切り替える切替手段であってもよい。 The blocking means may be switching means for switching the lifter between a transmission state in which the drive of the pump cam can be transmitted to the plunger and a non-transmission state in which the drive of the pump cam cannot be transmitted to the plunger. Good.
また、前記遮断手段は、前記リフタ内にスライド可能に配置され、前記プランジャのリフタ側の端部に当接する当接部と前記前記プランジャのリフタ側の端部を収容する収容部とを有するスライド部材と、前記スライド部材をスライドさせることで、前記プランジャのリフタ側の端部に対応する位置に、前記当接部と前記収容部とを切り替えて配置するスライド機構と、を備える構成とするのが好ましい。 Further, the blocking means is slidably disposed in the lifter, and has a contact portion that contacts an end portion on the lifter side of the plunger and an accommodating portion that houses an end portion on the lifter side of the plunger. And a slide mechanism that switches and arranges the abutment portion and the accommodating portion at a position corresponding to an end portion on the lifter side of the plunger by sliding the member and the slide member. Is preferred.
かかる構成によれば、プランジャに当接部が当接する位置にスライド部材をスライドさせることにより、ポンプカムの駆動がリフタを介してプランジャに伝達され、プランジャがリフタとともに進退することとなる。一方、プランジャに対応する位置に収容部が配置されるようにスライド部材をスライドさせることで、プランジャがリフタの収容部に収容(挿通)され、プランジャとリフタとの当接が回避される。そのため、リフタが進退しても、ポンプカムの駆動はプランジャに伝達されず、プランジャは休止したままとなる。 According to such a configuration, by sliding the slide member to a position where the contact portion comes into contact with the plunger, the drive of the pump cam is transmitted to the plunger via the lifter, and the plunger moves forward and backward together with the lifter. On the other hand, by sliding the slide member so that the accommodating portion is disposed at a position corresponding to the plunger, the plunger is accommodated (inserted) into the accommodating portion of the lifter, and contact between the plunger and the lifter is avoided. Therefore, even if the lifter moves back and forth, the drive of the pump cam is not transmitted to the plunger, and the plunger remains at rest.
また、本発明は、複数の高圧燃料ポンプを有する内燃機関であって、複数の高圧燃料ポンプのうちの少なくとも一つが前記した遮断手段を備える高圧燃料ポンプで構成され、前記遮断手段は、前記内燃機関の運転状態に応じて作動されることを特徴とする。 Further, the present invention is an internal combustion engine having a plurality of high-pressure fuel pumps, wherein at least one of the plurality of high-pressure fuel pumps includes a high-pressure fuel pump including the above-described cutoff means, and the cutoff means is the internal combustion engine It is operated according to the operating state of the engine.
かかる構成によれば、内燃機関の運転状態に応じて遮断手段を作動させることにより、複数の高圧燃料ポンプのうちで遮断手段を備える高圧燃料ポンプの駆動を休止させることができる。 According to such a configuration, the driving of the high-pressure fuel pump including the cutoff means among the plurality of high-pressure fuel pumps can be stopped by operating the cutoff means according to the operating state of the internal combustion engine.
また、前記内燃機関は、前記内燃機関の運転状態に応じて要求燃料量を算出する要求燃料量算出手段と、前記要求燃料量算出手段で算出した要求燃料量が予め設定した閾値よりも小さい場合に、前記遮断手段を作動させる遮断制御手段と、を有するのが好ましい。 Further, the internal combustion engine includes a required fuel amount calculating unit that calculates a required fuel amount according to an operating state of the internal combustion engine, and a required fuel amount calculated by the required fuel amount calculating unit is smaller than a preset threshold value. In addition, it is preferable to have a shut-off control means for operating the shut-off means.
かかる構成によれば、例えば気筒休止中など要求燃料量が小さいときに、遮断手段を用いて高圧燃料ポンプの駆動を休止することができる。これにより、ポンプの駆動に伴うフリクションが低減し、燃費の向上を図ることができる。また、複数の高圧燃料ポンプに遮断手段を備える構成とした場合には、休止する高圧燃料ポンプを切り替えることで、高圧燃料ポンプの製品寿命を延ばすことができる。
また、高圧燃料ポンプを小型化、軽量化することができるので、内燃機関自体の小型化、軽量化を図ることができる。
According to such a configuration, when the required fuel amount is small, for example, when the cylinder is stopped, the driving of the high-pressure fuel pump can be stopped using the shut-off means. Thereby, the friction accompanying the drive of the pump is reduced, and the fuel efficiency can be improved. Moreover, when it is set as the structure provided with the interruption | blocking means in several high pressure fuel pumps, the product life of a high pressure fuel pump can be extended by switching the high pressure fuel pump to pause.
Moreover, since the high-pressure fuel pump can be reduced in size and weight, the internal combustion engine itself can be reduced in size and weight.
本発明によれば、簡易な構成で耐久性、信頼性の高い休止機構付の高圧燃料ポンプ及びこれを備える内燃機関を提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide a high-pressure fuel pump with a pause mechanism with high durability and reliability with a simple configuration, and an internal combustion engine including the same.
本発明の実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。説明において、同一の要素には同一の番号を付し、重複する説明は省略する。 Embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In the description, the same elements are assigned the same numbers, and duplicate descriptions are omitted.
図1に示すように、本実施形態に係る内燃機関100は、第1バンク11と第2バンク12の2つのバンクに2つのデリバリパイプ2(第1デリバリパイプ21、第2デリバリパイプ22)が備わる内燃機関本体1、燃料Fuを蓄える燃料タンクT、燃料タンクTから燃料Fuを汲み上げるフィードポンプ5、2つのデリバリパイプ2に燃料Fuを供給する2つの高圧燃料ポンプ4(第1高圧燃料ポンプ41、第2高圧燃料ポンプ42)、及び内燃機関100の各部を制御する制御装置9を含んで構成される。
As shown in FIG. 1, in the internal combustion engine 100 according to the present embodiment, two delivery pipes 2 (a
内燃機関本体1は、主に、シリンダブロック、シリンダヘッド、シリンダヘッドカバーなどから構成されている。内燃機関本体1は、例えば、6つの気筒を備えるV型6気筒エンジンで、第1バンク11と第2バンク12にそれぞれ3つの気筒3が配設されて、1つのデリバリパイプ2の燃料Fuが3つの気筒3に噴射されるように構成される。
なお、内燃機関本体1に備わる気筒3の数は限定されるものではなく、4気筒、8気筒等であってもよい。
The internal
The number of
デリバリパイプ2は、第1デリバリパイプ21と第2デリバリパイプ22を含んでなり、第1デリバリパイプ21は、第1バンク11に配設される3つの気筒3(31a、31b、31c)にそれぞれ燃料Fuを噴射する燃料噴射弁21a、21b、21cに燃料Fuを分配するように構成される。
第2デリバリパイプ22は、第2バンク12に配設される3つの気筒3(32a、32b、32c)にそれぞれ燃料Fuを噴射する燃料噴射弁22a、22b、22cに、燃料Fuを分配するように構成される。
The
The
第1デリバリパイプ21には、第1高圧燃料ポンプ41が接続管52(第1接続管)を介して接続され、第1高圧燃料ポンプ41が吐出する燃料Fuが所定の圧力で第1デリバリパイプ21に供給される。
また、第2デリバリパイプ22には、第2高圧燃料ポンプ42が接続管53(第2接続管)を介して接続され、第2高圧燃料ポンプ42が吐出する燃料Fuが所定の圧力で第2デリバリパイプ22に供給される。以下、燃料Fuの圧力を燃圧と称する場合がある。
A first high-
A second high
さらに、第1デリバリパイプ21、第2デリバリパイプ22には、それぞれ燃圧センサSe1、Se2が備わる。
燃圧センサSe1、Se2は、それぞれ第1デリバリパイプ21、第2デリバリパイプ22の燃圧を計測して計測信号を出力する。燃圧センサSe1、Se2が出力する計測信号は制御装置9に入力され、制御装置9は、燃圧センサSe1、Se2から入力される計測信号で、第1デリバリパイプ21、第2デリバリパイプ22の燃圧を検出できる。
Further, the
The fuel pressure sensors Se1 and Se2 measure the fuel pressures of the
また、本実施形態に係る内燃機関100には、第1デリバリパイプ21と第2デリバリパイプ22を接続する連通管54が配管されて第1デリバリパイプ21と第2デリバリパイプ22を連通し、例えば、第1高圧燃料ポンプ41が吐出する燃料Fuを第2デリバリパイプ22に供給可能に構成される。
なお、連通管54は、接続管52と接続管53を直接接続するように配管されていてもよい。
Further, in the internal combustion engine 100 according to the present embodiment, a
The
制御装置9は、例えば、図示しないCPU(Central Processing Unit)、ROM(Read Only Memory)、RAM(Random Access Memory)などを備えるマイクロコンピュータ及び周辺回路などから構成され、例えば、図示しないROMに格納されるプログラムをCPUが実行して内燃機関100の各部を制御する。
The
次に、第1高圧燃料ポンプ41の構成を説明する。
第1高圧燃料ポンプ41は、プランジャ41aと、このプランジャ41aを進退可能に収容すると共に燃料を加圧する加圧室41eを構成するポンプケース41bと、プランジャ41aと同一方向に進退可能に設置され、プランジャ41aに当接することでプランジャ41aを進退させるリフタ6と、を備えている。
Next, the configuration of the first high-
The first high-
プランジャ41aは、後記するリフタ6の進退(往復動)に伴って加圧室41eの内部を進退(往復動)するように構成されている。プランジャ41aの下端側には、図2に示すように、リテーナ41a1が取り付けられている。ポンプケース41bとリテーナ41a1の間にはインナスプリングSPiが介設されている。インナスプリングSPiは、加圧室41eの容積を拡大する方向に、プランジャ41aを付勢している。
ポンプケース41bは、プランジャ41aの外径と略等しい内径の凹部を有し、この凹部とプランジャ41aとに囲まれた空間が加圧室41eとなる。加圧室41eは、プランジャ41aの往復動によって容積が増減するように形成される。
The
The
リフタ6は、図1に示すように、カムシャフト11aに形成されたポンプカム11bと、プランジャ41aと、の間に介設されている。つまり、プランジャ41aとリフタ6とポンプカム11bは、プランジャ41aの軸線方向(進退する方向)に沿って配置されている。リフタ6は、図2に示すように、例えば内燃機関本体1の所定位置に設けられた支持孔13に摺動自在に設置されており、アウタスプリングSPoによってポンプカム11bに向かって付勢されている。これにより、リフタ6は、リフタ6の底部に接触するポンプカム11bの回転によってプランジャ41aと同一方向に進退するようになっている。
なお、ポンプカム11bは、第1バンク11に配設される3つの気筒3(31a、31b、31c)に備わる図示しないインテークバルブ及びエキゾーストバルブを開閉するバルブカムも兼ねている。
リフタ6の構成については、後に詳しく説明する。
As shown in FIG. 1, the
The
The configuration of the
第1高圧燃料ポンプ41の加圧室41eは、送油管51によってフィードポンプ5と接続され、フィードポンプ5が燃料タンクTから汲み上げた燃料Fuは加圧室41eに供給される。
さらに、加圧室41eは、接続管52によって第1デリバリパイプ21と接続され、加圧室41eで加圧されて燃圧が上昇した燃料Fuは、第1高圧燃料ポンプ41から吐出されて第1デリバリパイプ21に供給される。
The pressurizing
Further, the pressurizing
また、第1高圧燃料ポンプ41には、開閉動作によって加圧室41eと送油管51を連通・遮断するソレノイドバルブ41cと、ソレノイドバルブ41cを駆動する電磁ソレノイド41dからなるスピル弁41fが備わっている。
スピル弁41fは、第1高圧燃料ポンプ41への燃料Fuの取り込みを制御する機能を有する電磁弁である。
Further, the first high-
The
スピル弁41fの電磁ソレノイド41dには、スピル弁駆動回路40が接続される。スピル弁駆動回路40は、電磁ソレノイド41dを励磁する励磁電流の供給及び停止によって電磁ソレノイド41dの状態(励磁・消磁)を制御してスピル弁41fの開閉を制御する。
そして、スピル弁駆動回路40は、制御装置9と接続され、制御装置9が出力する制御信号に応じて、スピル弁41fの開閉を制御する。
A spill
The spill
制御装置9は、加圧室41eの容積が減少する方向にプランジャ41aが移動するときにスピル弁41fを閉弁する制御信号をスピル弁駆動回路40に入力してスピル弁41fを閉弁し、加圧室41eと送油管51を遮断する。
スピル弁41fが閉弁すると、加圧室41e内の燃料Fuは、加圧室41eの容積の減少に伴って圧縮されて燃圧が上昇する。
そして、加圧室41eで燃圧が上昇した燃料Fuが第1デリバリパイプ21に供給される。
The
When the
Then, the fuel Fu whose fuel pressure has increased in the pressurizing
次に、第2高圧燃料ポンプ42の構成を説明する。
第2高圧燃料ポンプ42は、第1高圧燃料ポンプ41とほぼ同等に構成され、第1高圧燃料ポンプ41と同じ構成要素については簡単に説明する。
第2高圧燃料ポンプ42は、リフタ6を備えておらず、プランジャ42aにポンプカム12bが直接当接している点が、第1高圧燃料ポンプ41と異なっている。
Next, the configuration of the second high
The second high-
The second high-
第2高圧燃料ポンプ42のポンプケース42bに収容されるプランジャ42aは、第2バンク12に配設される3つの気筒3(32a、32b、32c)に備わる図示しないインテークバルブ及びエキゾーストバルブを開閉するカムシャフト12aに形成されたポンプカム12bの回転によって加圧室42eの内部を往復動し、加圧室42eは、プランジャ42aの往復動によって容積が増減するように形成される。
The
送油管51と接続管53が接続される加圧室42eには、フィードポンプ5が燃料タンクTから汲み上げた燃料Fuが供給され、加圧室42eで燃圧が上昇した燃料Fuが第2デリバリパイプ22に供給される。
The fuel Fu pumped from the fuel tank T by the
また、第2高圧燃料ポンプ42には、開閉動作によって加圧室42eと送油管51を連通・遮断するソレノイドバルブ42cと、ソレノイドバルブ42cを駆動する電磁ソレノイド42dからなるスピル弁42fが備わっている。
スピル弁42fは、第2高圧燃料ポンプ42への燃料Fuの取り込みを制御する機能を有する電磁弁である。
Further, the second high-
The
スピル弁42fには、スピル弁駆動回路40が接続される。スピル弁駆動回路40は、電磁ソレノイド42dを励磁する励磁電流の供給、及び停止によってソレノイドバルブ42cの動作を制御してスピル弁42fの開閉を制御する。
A spill
制御装置9は、加圧室42eの容積が減少する方向にプランジャ42aが移動するときにスピル弁42fを閉弁する制御信号をスピル弁駆動回路40に入力してスピル弁42fを閉弁し、加圧室42eと送油管51を遮断する。
スピル弁42fが閉弁すると、加圧室42e内の燃料Fuは、加圧室42eの容積の減少に伴って圧縮されて燃圧が上昇する。
そして、加圧室42eで燃圧が上昇した燃料Fuが第2デリバリパイプ22に供給される。
The
When the
Then, the fuel Fu whose fuel pressure has increased in the pressurizing
次に、第1高圧燃料ポンプ41に設けられたリフタ6の構成について図2乃至図6を参照して詳細に説明する。
Next, the configuration of the
図2に示すように、リフタ6は、一端側が開口した有底円筒状のリフタケース61と、リフタケース61に摺動可能に嵌合されるピンホルダ62と、リフタケース61の内面との間に油圧室66を形成してピンホルダ62に摺動可能に嵌合されるスライド部材たるスライドピン63と、油圧室66の容積を縮小する方向にスライドピン63を付勢するばね力を発揮してスライドピン63及びピンホルダ62間に設けられる戻しばね64と、スライドピン63の軸線まわりの回転を阻止してピンホルダ62及びスライドピン63間に設けられるストッパピン65とを備えている。
なお、リフタ6を構成するリフタケース61、ピンホルダ62、スライドピン63、戻しばね64、ストッパピン65、油圧室66、などによって、特許請求の範囲にいう「遮断手段」が構成されている。
As shown in FIG. 2, the
The
図2乃至図4に示すように、ピンホルダ62は、リフタケース61内に摺動自在に嵌合されるリング部62aと、該リング部62aの一直径線に沿ってリング部62aの内周間を結ぶ架橋部62bとを一体に備えるものである。リング部62aの内周及び架橋部62bの両側面間は、軽量化を図るために肉抜きされている。このようなピンホルダ62は、鉄もしくはアルミニウム合金のロストワックス鋳造もしくは鍛造によるか、合成樹脂により形成されるものであり、金属製であるピンホルダ62の外周面すなわちリング部62aの外周面と、リフタケース61の内周面とには浸炭処理が施される。
As shown in FIGS. 2 to 4, the
ピンホルダ62の外周すなわちリング部62aの外周には環状溝69が設けられている。また、架橋部62bには、リング部62aの一直径線に沿う軸線すなわちリフタケース61の軸線と直交する軸線を有する有底筒状の摺動孔70が設けられている。摺動孔70の一端は、環状溝69に開口しており、摺動孔70の他端は閉塞している。また、架橋部62bの中央上部には、プランジャ41aの下端部を挿通するための挿通孔71が形成されている。挿通孔71は、摺動孔70に連通している。また、架橋部62bの中央下部には、前記挿通孔71との間に摺動孔70を挟む延長孔72が、プランジャ41aの下端部を収容可能として挿通孔71と同軸に設けられている。
An
ピンホルダ62の架橋部62bの上部には、リフタ6をポンプカム11bに向かって付勢するアウタスプリングSPoの下端部を、プランジャ41aの軸線に直交する方向で位置決めする円弧状の突起85、85が一体に突出形成されている。
またリフタケース61の閉塞端に対向する部分でピンホルダ62の架橋部62bには、延長孔72の軸線と同軸である円筒状の収容筒部73が一体に設けられている。収容筒部73には、リフタケース61の閉塞端側で延長孔72の端部を塞ぐ円盤状のシム74の一部が嵌合されている。リフタケース61の閉塞端内面中央部には、前記シム74に当接する突部75が一体に設けられている。
Arc-shaped
In addition, a cylindrical
ピンホルダ62の摺動孔70にはスライド部材たるスライドピン63が摺動自在に嵌合されている。スライドピン63は、図5に示すように、金属あるいは合成樹脂からなる円柱状の部材に切削加工などを施して形成されている。なお、ピンホルダ62が合成樹脂から成るものであるときには、スライドピン63との摺接部のみ金属製としてもよい。
A
スライドピン63の一端とリフタケース61の内面との間には、環状溝69に通じる油圧室66が形成され、スライドピン63の他端と摺動孔70の閉塞端との間に形成されるばね室76内には戻しばね64が収容される。
A
図2及び図5に示すように、スライドピン63の軸方向中間部には、プランジャ41aの下端部を収容可能な収容孔77が設けられている。収容孔77は、油圧室66が高圧になることによって戻しばね64のばね力に抗してスライドピン63がばね室76側にスライドしたときに、前記挿通孔71及び延長孔72と同軸になる位置に形成されている。
収容孔77の挿通孔71側の端部は、挿通孔71に対向してスライドピン63の上部外側面に形成される平坦な当接面78に開口されている。当接面78はスライドピン63の軸線方向に沿って比較的長く形成されるものであり、収容孔77は、当接面78の油圧室66側の部分に開口されている。
スライドピン63の一端側(摺動孔70の開口端側)には、スリット81が軸線方向に沿って延設されている。また、スライドピン63の他端側(ばね室76側)には、戻しばね64が嵌着される凹部82が設けられている。
As shown in FIGS. 2 and 5, an
The end of the
On one end side of the slide pin 63 (opening end side of the slide hole 70), a
ここで、リフタ6のスライド機構について説明する。
スライドピン63は、油圧室66の油圧が低圧であるときには、図2に示すように、収容孔77を挿通孔71及び延長孔72の軸線からずらしてプランジャ41aの下端部を当接面78に当接させるように図2の左側に移動するようになっている。また、スライドピン63は、図6に示すように、油圧室66の油圧が高圧であるときには、挿通孔71に挿通されているプランジャ41aの下端部を収容孔77及び延長孔72に収容せしめるように図6の右側に移動するようになっている。
なお、収容孔77と延長孔72を合わせた収容部の深さ寸法は、ポンプカム11bがリフタ6を最も押し上げた場合に、シム74がプランジャ41aに当接しない寸法に形成されている。
Here, the slide mechanism of the
When the hydraulic pressure in the
In addition, the depth dimension of the accommodating part combining the
スライドピン63がその当接面78にプランジャ41aの下端部を当接させる位置に移動したときには、ポンプカム11bから作用する押圧力によってリフタケース61が摺動するのに応じたピンホルダ62及びスライドピン63のプランジャ41a側への移動に伴いプランジャ41aに押圧力が作用するので、ポンプカム11bの回転に応じてプランジャ41aが往復作動する。すなわち、リフタ6は、ポンプカム11bの回転をプランジャ41aに伝達可能な伝達状態となる。
また、スライドピン63がその収容孔77を挿通孔71及び延長孔72に同軸に連ならせる位置に移動したときには、ポンプカム11bから作用する押圧力によってリフタ6は移動するが、プランジャ41aの下端部が収容孔77及び延長孔72に収容されるだけでリフタ6からプランジャ41aに開弁方向の押圧力が作用することはなく、プランジャ41aは休止したままとなる。すなわち、リフタ6は、ポンプカム11bの回転をプランジャ41aに伝達不能な非伝達状態となる。
When the
When the
ストッパピン65は、摺動孔70を跨ぐようにして、ピンホルダ62の架橋部62bに取り付けられている。ストッパピン65の両端部は、架橋部62bに同軸に設けられた装着孔79、80にそれぞれ装着されている。ストッパピン65は、摺動孔70に設置されたスライドピン63のスリット81を貫通している。これにより、ストッパピン65は、スライドピン63の軸線方向の移動を許容しつつ、スライドピン63の軸線まわりの回転を阻止している。また、ストッパピン65は、スリット81の内端閉塞部にストッパピン65が当接することによりスライドピン63の油圧室66側への移動端も規制している。
The
スライドピン63には、該スライドピン63の軸方向移動によるばね室76の加減圧を防止すべく該ばね室76を収容孔77に通じさせる連通孔83が設けられている。また、ピンホルダ62には、ピンホルダ62及びリフタケース61間の空間の圧力が温度変化により変化することを防止すべく前記空間をばね室76に通じさせる連通孔84が設けられている。
The
内燃機関本体1にはリフタケース61を摺動自在に支承すべく該リフタケース61を嵌合せしめる支持孔13が設けられており、この支持孔13の内面には、リフタケース61を囲繞する環状凹部14が設けられる。また、内燃機関本体1には、環状凹部14に通じる潤滑油供給通路15が設けられている。なお、内燃機関本体1において支持孔13を形成する位置は、第1高圧燃料ポンプ41の設置位置に応じて適宜選択すればよく、例えばシリンダヘッドでもよいし、シリンダヘッドカバーでもよい。
The internal
リフタケース61には、該リフタケース61の支持孔13内での摺動にかかわらず環状凹部14をピンホルダ62の環状溝69に連通させる連通孔61aが設けられている。すなわち、潤滑油供給通路15から供給される潤滑油は、環状凹部14、連通路61a、環状溝69をこの順番に通って、油圧室66に供給されることになる。
また、リフタケース61には、リフタケース61内に潤滑油を供給するための解放孔61bが設けられている。この解放孔61bは、リフタケース61が図2で示すように最下方位置に移動したときには、環状凹部14をピンホルダ62よりも上方でリフタケース61内に通じさせるが、リフタケース61が最下方位置から上方に移動するのに伴って環状凹部14との連通が遮断される位置でリフタケース61に設けられている。
The
The
図1に示すように、潤滑油供給通路15には、図示しない油圧ポンプからリフタ6への潤滑油の供給を遮断する遮断弁92が設けられている。また、潤滑油供給通路15には、潤滑油を外部へ排出するためのパージ弁93が、遮断弁92よりも下流側(リフタ6側)に設けられている。
As shown in FIG. 1, the lubricating
制御装置9には、例えば、内燃機関100が搭載された自動車のアクセル開度を検出するアクセル開度検出装置91が接続されている。また、図示は省略するが、制御装置9には、クランクアームのクランク角度を検出するクランク角センサや、内燃機関100に流入する吸入空気量を検出する吸入空気量センサなどが接続されている。
制御装置9は、アクセル開度検出装置91が検出したアクセル開度に基づいて、内燃機関100の要求燃料量Qを算出する要求燃料量算出部95と、要求燃料量算出部95で算出した要求燃料量Qが予め設定した閾値よりも小さい場合に、ポンプカム11bの駆動がプランジャ41aに伝達するのを遮断する遮断制御部96と、を有している。
遮断制御部96は、遮断弁92及びパージ弁93に作動信号を送信可能に接続されている。
For example, an accelerator
Based on the accelerator opening detected by the accelerator
The shut-off
制御装置9は、遮断制御部96の判断基準となる閾値を図示しないメモリ装置に記憶している。閾値は、例えば、第1高圧燃料ポンプ41又は第2高圧燃料ポンプ42の最大吐出量を基準にして設定することができる。なお、閾値は、前記最大吐出量よりも小さい値に設定するのが好ましい。第1高圧燃料ポンプが休止した場合における第2高圧燃料ポンプ42の負担を軽減するためである。
The
次に、図7(適宜図1乃至図6)を参照して、本実施形態に係る第1高圧燃料ポンプ41の動作について説明する。
Next, the operation of the first high-
初めに、本実施形態に係る内燃機関100を搭載した自動車の運転が開始されると、アクセル開度検出装置91は、自動車のアクセル開度を検出し(ステップS1)、制御装置9にアクセル開度を含むアクセル開度信号を送信する。
First, when the operation of the automobile equipped with the internal combustion engine 100 according to the present embodiment is started, the accelerator
次に、要求燃料量算出部95は、アクセル開度検出装置91から送信されたアクセル開度に基づいて、第1バンク11における要求燃料量Qを算出する(ステップS2)。
例えば、加速時などでは、アクセル開度はアイドリング時などに比較して大きく、要求燃料量Qも相対的に大きな値となる。一方、アイドリング状態や高速巡航状態では、アクセル開度は加速時などに比較して小さく、要求燃料量Qも相対的に小さい値となる。
Next, the required fuel
For example, at the time of acceleration or the like, the accelerator opening is larger than that at idling or the like, and the required fuel amount Q is also a relatively large value. On the other hand, in the idling state and the high-speed cruise state, the accelerator opening is smaller than that during acceleration and the required fuel amount Q is also a relatively small value.
次に、遮断制御部96は、メモリ装置に予め記憶された閾値と要求燃料量Qとを比較する(ステップS3)。なお、ここでは、第2高圧燃料ポンプ42の最大吐出量の90%程度に閾値を設定したものとする。
要求燃料量Qが閾値よりも大きい場合には(ステップS3,Yes)、第2高圧燃料ポンプ42だけでは第1バンク11及び第2バンク12における燃料を賄いきれないから、遮断制御部96は、第1高圧燃料ポンプ41を休止しないと判断し、遮断弁92に閉弁信号を送信するとともに、パージ弁93に開弁信号を送信する。
Next, the
When the required fuel amount Q is larger than the threshold value (step S3, Yes), the second high
遮断弁92が閉弁し、パージ弁93が開弁した状態になると(ステップS4)、リフタ6の油圧室66が低圧状態となり、戻しばね64によってスライドピン63が油圧室66側にスライドし、当接面78がプランジャ41aの下端部に当接する。これにより、ポンプカム11bの駆動がリフタ6を介してプランジャ41aに伝達され、第1高圧燃料ポンプ41が稼動することになる(ステップS5)。
When the shut-off
一方、要求燃料量Qが閾値以下である場合には(ステップS3,No)、第2高圧燃料ポンプ42だけで第1バンク11及び第2バンク12における燃料を賄うことができるから、遮断制御部96は、第1高圧燃料ポンプ41を休止すると判断し、遮断弁92に開弁信号を送信するとともに、パージ弁93に閉弁信号を送信する。
On the other hand, when the required fuel amount Q is equal to or less than the threshold (No in step S3), the cutoff control unit can cover the fuel in the
遮断弁92が閉弁し、パージ弁93が開弁した状態になると(ステップS6)、リフタ6の油圧室66が高圧状態となり、戻しばね64のばね力に抗してスライドピン63がばね室76側にスライドし、プランジャ41aの下端部に収容孔77が配置された状態となる。
When the shut-off
この状態で、ポンプカム11bから作用する押圧力によってリフタ6がプランジャ41a側に移動しても、プランジャ41aの下端部は、挿通孔71、収容孔77及び延長孔72に収容されるので、リフタ6からプランジャ41aに押圧力が作用しない。そのため、プランジャ41aは休止した状態となり、ひいては第1高圧燃料ポンプ41が休止することとなる(ステップS7)。
なお、第2高圧燃料ポンプ42から第2デリバリパイプ22に供給された燃料Fuは、連通管54を通って第1デリバリパイプ21にも供給される。
In this state, even if the
The fuel Fu supplied from the second high-
以上のように構成された第1高圧燃料ポンプ41によれば、遮断機構を構成するリフタ6が、プランジャ41aの軸線方向に配置されており、かつ、プランジャ41aと同一方向に進退するように構成されている。リフタ6を構成するスライドピン63などの部材は、一般に、曲げ強度(剛性)よりも圧縮強度(剛性)の方が大きいので、部材断面を大型化することなく大きなリフト荷重(軸方向荷重)に耐えることができる。そのため、第1高圧燃料ポンプ41の小型化・軽量化を図ることができ、かつ、耐久性、信頼性を向上させることができる。
また、複雑になりがちなプランジャ用ロッカアームや特殊なスイングアームを用いることなく、休止機構を構成することができるので、装置の簡略化、部材点数の削減、信頼性の向上などを図ることができる。
According to the first high-
In addition, since the pausing mechanism can be configured without using a plunger rocker arm or a special swing arm that tends to be complicated, the apparatus can be simplified, the number of members can be reduced, and the reliability can be improved. .
また、休止機構の付いた第1高圧燃料ポンプ41を備える内燃機関100によれば、要求燃料量Qが少ない場合に、第1高圧燃料ポンプ41を休止させることができるので、ポンプ駆動によるフリクションを低減することができ、燃費の向上を図ることができる。
Further, according to the internal combustion engine 100 including the first high-
また、内燃機関本体1に、リフタ6の油圧室66に潤滑油を供給する潤滑油供給通路15が形成されているので、動弁機構のレイアウトを大きく変更する必要がなく、リフタ6を含む第1高圧燃料ポンプ1の構成を簡素なものにすることができる。
Further, since the lubricating
以上、本発明の実施形態について図面を参照して詳細に説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、発明の主旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。 As mentioned above, although embodiment of this invention was described in detail with reference to drawings, this invention is not limited to this, In the range which does not deviate from the main point of invention, it can change suitably.
例えば、本実施形態では、第1高圧燃料ポンプ41のみにリフタ6を設ける構成としたが、第2高圧燃料ポンプ42にもリフタ6を設けてもよい。かかる構成によれば、例えば、第1高圧燃料ポンプ41と第2高圧燃料ポンプ42を交互に休止させることにより、高圧燃料ポンプの製品寿命を延ばすことができる。
For example, in the present embodiment, the
また、例えば、第1バンク11に、図示しない公知の気筒休止機構を備える構成にして、アイドリング時や高速巡航時に気筒31aへの燃料の供給及びバルブの開閉を休止するとともに、第1高圧燃料ポンプ41も休止する構成としてもよい。この場合、連通管54は不要となる。
Further, for example, the
また、本実施形態では、油圧によってスライドピン63をスライドさせる構成としたが、本発明はこれに限られるものではなく、エアや水などの他の流体を用いてもよいし、リフタ6の内部に電磁ソレノイドなどを設けて、電磁的手段によってスライドさせる構成にしてもよい。
In this embodiment, the
また、本実施形態では、リフタ6のスライドピン63にプランジャ41aの下端部を収容する収容孔77を設けることで、リフタ6にプランジャ41aが当接することを回避する構成としたが、本発明は、ポンプカム11bの駆動をプランジャに伝達することを遮断できる構成であれば、これに限定されるものではない。
例えば、図示は省略するが、リフタ6に、ポンプカム11bに当接する当接部と、ポンプカム11bを収容する収容部とを切り替え可能に設け、内燃機関の状態に応じて両者を切り替えるようにしてもよい。このようにすれば、第1高圧燃料ポンプ41の休止時に、リフタ6とポンプカム11bとの当接を回避してリフタ6を休止させることができる。
Moreover, in this embodiment, it was set as the structure which avoids that the
For example, although not shown in the figure, the
また、本実施形態では、内燃機関100の運転状態に応じて変化する要求燃料量Qに基づいて遮断手段を作動させることとしたが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、内燃機関100のエンジン回転数やスロットル開度にて設定される所定の低負荷運転領域において遮断手段を作動させるように構成してもよい。また、気筒休止機構を有する内燃機関においては、気筒休止信号に基づいて遮断手段を作動させてもよい。 In the present embodiment, the shut-off means is operated based on the required fuel amount Q that changes according to the operating state of the internal combustion engine 100, but the present invention is not limited to this. For example, the shut-off means may be configured to operate in a predetermined low load operation region set by the engine speed of the internal combustion engine 100 and the throttle opening. In an internal combustion engine having a cylinder deactivation mechanism, the shut-off means may be operated based on a cylinder deactivation signal.
1 内燃機関本体
11 第1バンク
11a カムシャフト
11b ポンプカム
12 第2バンク
4 高圧燃料ポンプ
41 第1高圧燃料ポンプ
41a プランジャ
41b ポンプケース
41e 加圧室
42 第2高圧燃料ポンプ
6 リフタ
61 リフタケース
62 ピンホルダ
63 スライドピン
65 ストッパピン
66 油圧室
70 摺動孔
71 挿通孔
72 延長孔
76 ばね室
77 収容孔
78 当接面
81 スリット
9 制御装置
91 アクセル開度検出装置
92 遮断弁
93 パージ弁
95 要求燃料量算出部
96 遮断制御部
100 内燃機関
DESCRIPTION OF
Claims (4)
前記燃料を加圧する加圧室を形成するポンプケースと、
前記ポンプケースに進退可能に収容されたプランジャと、
前記内燃機関のカムシャフトに形成されたポンプカムと前記プランジャとの間に配置され、前記ポンプカムによって前記プランジャと同軸方向に進退するリフタと、を備え、
前記リフタは、前記内燃機関の運転状態に応じて、前記ポンプカムの駆動を前記プランジャに伝達することを遮断する遮断手段を有することを特徴とする高圧燃料ポンプ。 A high-pressure fuel pump that pressurizes fuel supplied to an internal combustion engine,
A pump case forming a pressurizing chamber for pressurizing the fuel;
A plunger accommodated in the pump case so as to be able to advance and retreat;
A lifter disposed between a pump cam formed on the camshaft of the internal combustion engine and the plunger, and advanced and retracted coaxially with the plunger by the pump cam;
The high-pressure fuel pump according to claim 1, wherein the lifter includes a blocking unit that blocks transmission of the drive of the pump cam to the plunger according to an operating state of the internal combustion engine.
前記リフタ内にスライド可能に配置され、前記プランジャのリフタ側の端部に当接する当接部と前記前記プランジャのリフタ側の端部を収容する収容部とを有するスライド部材と、
前記スライド部材をスライドさせることで、前記プランジャのリフタ側の端部に対応する位置に、前記当接部と前記収容部とを切り替えて配置するスライド機構と、
を備えることを特徴とする請求項1に記載の高圧燃料ポンプ。 The blocking means is
A slide member that is slidably disposed in the lifter, and has a contact portion that contacts an end portion on the lifter side of the plunger and an accommodating portion that houses an end portion on the lifter side of the plunger;
A slide mechanism that switches and arranges the contact portion and the accommodating portion at a position corresponding to an end portion on the lifter side of the plunger by sliding the slide member;
The high-pressure fuel pump according to claim 1, comprising:
複数の高圧燃料ポンプのうちの少なくとも一つが請求項1又は請求項2に記載の高圧燃料ポンプで構成され、
前記遮断手段は、前記内燃機関の運転状態に応じて作動されることを特徴とする内燃機関。 An internal combustion engine having a plurality of high-pressure fuel pumps,
At least one of the plurality of high-pressure fuel pumps is constituted by the high-pressure fuel pump according to claim 1 or claim 2,
The internal combustion engine, wherein the shut-off means is operated according to an operating state of the internal combustion engine.
前記内燃機関の運転状態に応じて要求燃料量を算出する要求燃料量算出手段と、
前記要求燃料量算出手段で算出した要求燃料量が予め設定した閾値よりも小さい場合に、前記遮断手段を作動させる遮断制御手段と、を有することを特徴とする内燃機関。 An internal combustion engine according to claim 3,
A required fuel amount calculating means for calculating a required fuel amount according to an operating state of the internal combustion engine;
An internal combustion engine comprising: a cutoff control unit that activates the cutoff unit when the required fuel amount calculated by the required fuel amount calculation unit is smaller than a preset threshold value.
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