JP2013204501A - 燃料噴射ポンプ - Google Patents

Abstract

【課題】大気圧が所定の値よりも低い場合に、燃料の圧送量を減らすことができる燃料噴射ポンプを提供することを目的としている。
【解決手段】ポート穴Ｐが設けられたプランジャバレル１１２と、前記プランジャバレル１１２に内設されたプランジャ１１１と、を備え、前記プランジャ１１１の摺動運動によって燃料を圧送する燃料噴射ポンプ１００において、前記ポート穴Ｐを開状態又は閉状態に切替可能とする電動アクチュエータ（電磁ソレノイド１３１）と、大気圧を検出する気圧センサＰＳと、を具備し、大気圧が所定の値よりも低い場合に、前記電動アクチュエータ（電磁ソレノイド１３１）が前記ポート穴Ｐを開状態にして燃料の圧送量を減らす、とした。
【選択図】図５

Description

本発明は、燃料噴射ポンプの技術に関する。より詳細には、大気圧が所定の値よりも低い場合に、燃料の圧送量を減らすことができる燃料噴射ポンプの技術に関する。

従来より、ディーゼルエンジンの燃焼室へ燃料を圧送する燃料噴射ポンプが公知となっている（例えば特許文献１及び特許文献２参照）。燃料噴射ポンプは、大気圧が所定の範囲内にある場合に、ディーゼルエンジンが目標とする性能を発揮できるように設計されている。

しかし、大気圧が所定の値よりも低い場合においては、燃料噴射ポンプから圧送される燃料に対して燃焼室内の空気が不足するため、排気に含まれる粒子状物質が増加するという問題を生じていた。つまり、大気圧が所定の値よりも低い場合においては、燃料噴射ポンプによる燃料の圧送量に対して吸入される空気量が少ないために不完全燃焼が発生し、排気に含まれる粒子状物質が増加するという問題を生じていたのである。

特開２００８−３８８４９号公報 特開２００９−２０９８０２号公報

本発明は、大気圧が所定の値よりも低い場合に、燃料の圧送量を減らすことができる燃料噴射ポンプを提供することを目的としている。

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においては、
ポート穴が設けられたプランジャバレルと、
前記プランジャバレルに内設されたプランジャと、を備え、
前記プランジャの摺動運動によって燃料を圧送する燃料噴射ポンプにおいて、
前記ポート穴を開状態又は閉状態に切替可能とする電動アクチュエータと、
大気圧を検出する気圧センサと、を具備し、
大気圧が所定の値よりも低い場合に、前記電動アクチュエータが前記ポート穴を開状態にして燃料の圧送量を減らす、としたものである。

請求項２においては、
ポート穴が設けられたプランジャバレルと、
前記プランジャバレルに内設されたプランジャと、を備え、
前記プランジャの摺動運動によって燃料を圧送する燃料噴射ポンプにおいて、
前記ポート穴を開状態又は閉状態に切替可能とする気圧アクチュエータを具備し、
大気圧が所定の値よりも低い場合に、前記気圧アクチュエータが前記ポート穴を開状態にして燃料の圧送量を減らす、としたものである。

請求項３においては、
複数のポート穴が設けられたプランジャバレルと、
一つ又は複数のリード溝が設けられたプランジャと、を備え、
前記プランジャの摺動運動によって燃料を圧送する燃料噴射ポンプにおいて、
前記リード溝に最初に連通する前記ポート穴を開状態又は閉状態に切替可能とする電動アクチュエータと、
大気圧を検出する気圧センサと、を具備し、
大気圧が所定の値よりも低い場合に、前記電動アクチュエータが前記ポート穴を開状態にして燃料の圧送量を減らす、としたものである。

請求項４においては、
複数のポート穴が設けられたプランジャバレルと、
一つ又は複数のリード溝が設けられたプランジャと、を備え、
前記プランジャの摺動運動によって燃料を圧送する燃料噴射ポンプにおいて、
前記リード溝に最初に連通する前記ポート穴を開状態又は閉状態に切替可能とする気圧アクチュエータを具備し、
大気圧が所定の値よりも低い場合に、前記気圧アクチュエータが前記ポート穴を開状態にして燃料の圧送量を減らす、としたものである。

請求項５においては、請求項１から請求項４のいずれかに記載の燃料噴射ポンプにおいて、
前記ポート穴に連通したピストンバレルと、
前記ピストンバレルに内設されたピストンと、を具備し、
前記電動アクチュエータ又は前記空気アクチュエータが前記ピストンを摺動させて前記ポート穴を開状態又は閉状態に切替る、としたものである。

請求項６においては、
ポート穴が設けられたプランジャバレルと、
前記プランジャバレルに内設されたプランジャと、を備え、
前記プランジャの摺動運動によって燃料を圧送する燃料噴射ポンプにおいて、
前記プランジャの端面に圧電素子と、
大気圧を検出する気圧センサと、を具備し、
大気圧が所定の値よりも低い場合に、前記圧電素子を収縮させて燃料の圧送量を減らす、としたものである。

本発明の効果として、以下に示すような効果を奏する。

請求項１に記載の燃料噴射ポンプは、大気圧が所定の値よりも低い場合に、ポート穴から燃料を逃がして燃料の圧送開始時期を遅らせることができる。これにより、本実施形態に係る燃料噴射ポンプは、大気圧が所定の値よりも低い場合に、燃料の圧送量を減らすことが可能となる。従って、ディーゼルエンジンの排気に含まれる粒子状物質を低減させることが可能となる。

請求項２に記載の燃料噴射ポンプは、大気圧が所定の値よりも低い場合に、ポート穴から燃料を逃がして燃料の圧送開始時期を遅らせることができる。これにより、本実施形態に係る燃料噴射ポンプは、大気圧が所定の値よりも低い場合に、燃料の圧送量を減らすことが可能となる。従って、ディーゼルエンジンの排気に含まれる粒子状物質を低減させることが可能となる。また、気圧アクチュエータを用いるために大気圧に応じてポート穴の開度を変更できる。これにより、本実施形態に係る燃料噴射ポンプは、燃料の圧送量を大気圧に応じた最適な値に調節することが可能となる。更に、気圧センサ等が不要となるため簡素な構成で実現できる。

請求項３に記載の燃料噴射ポンプは、大気圧が所定の値よりも低い場合に、ポート穴から燃料を逃がして燃料の圧送終了時期を早めることができる。これにより、本実施形態に係る燃料噴射ポンプは、大気圧が所定の値よりも低い場合に、燃料の圧送量を減らすことが可能となる。従って、ディーゼルエンジンの排気に含まれる粒子状物質を低減させることが可能となる。

請求項４に記載の燃料噴射ポンプは、大気圧が所定の値よりも低い場合に、ポート穴から燃料を逃がして燃料の圧送終了時期を早めることができる。これにより、本実施形態に係る燃料噴射ポンプは、大気圧が所定の値よりも低い場合に、燃料の圧送量を減らすことが可能となる。従って、ディーゼルエンジンの排気に含まれる粒子状物質を低減させることが可能となる。また、気圧アクチュエータを用いるために大気圧に応じてポート穴の開度を変更できる。これにより、本実施形態に係る燃料噴射ポンプは、燃料の圧送量を大気圧に応じた最適な値に調節することが可能となる。更に、気圧センサ等が不要となるため簡素な構成で実現できる。

請求項５に記載の燃料噴射ポンプは、ピストンの摺動によってポート穴を開状態又は閉状態に切替できる。これにより、本実施形態に係る燃料噴射ポンプは、燃料の圧送量を高い精度で調節することが可能となる。

請求項６に記載の燃料噴射ポンプは、大気圧が所定の値よりも低い場合に、ポート穴から燃料を逃がして燃料の圧送開始時期を遅らせることができる。これにより、本実施形態に係る燃料噴射ポンプは、大気圧が所定の値よりも低い場合に、燃料の圧送量を減らすことが可能となる。従って、ディーゼルエンジンの排気に含まれる粒子状物質を低減させることが可能となる。

燃料噴射ポンプの全体構成を示す図。 （Ａ）燃料圧送機構の構造を示す図。（Ｂ）燃料圧送機構を構成するプランジャの動作を示す図。 （Ａ）ガバナ機構によって燃料の圧送量が増える場合の動作を示す図。（Ｂ）ガバナ機構によって燃料の圧送量が減る場合の動作を示す図。 （Ａ）コントロールレバーの操作によって燃料の圧送量を増やす場合の動作を示す図。（Ｂ）コントロールレバーの操作によって燃料の圧送量を減らす場合の動作を示す図。 （Ａ）第一実施形態に係る燃料噴射ポンプの燃料圧送機構の構造を示す図。（Ｂ）ポート穴が閉状態であるときの圧送量変更装置を拡大した図。（Ｃ）ポート穴が開状態であるときの圧送量変更装置を拡大した図。 （Ａ）大気圧が所定の値よりも高い場合における圧送動作を示す図。（Ｂ）大気圧が所定の値よりも低い場合における圧送動作を示す図。 （Ａ）第二実施形態に係る燃料噴射ポンプの燃料圧送機構の構造を示す図。（Ｂ）ポート穴が閉状態であるときの圧送量変更装置を拡大した図。（Ｃ）ポート穴が開状態であるときの圧送量変更装置を拡大した図。 （Ａ）大気圧が所定の値よりも高い場合における圧送動作を示す図。（Ｂ）大気圧が所定の値よりも低い場合における圧送動作を示す図。 （Ａ）第三実施形態に係る燃料噴射ポンプの燃料圧送機構の構造を示す図。（Ｂ）ポート穴が閉状態であるときの圧送量変更装置を拡大した図。（Ｃ）ポート穴が開状態であるときの圧送量変更装置を拡大した図。 （Ａ）大気圧が所定の値よりも高い場合における圧送動作を示す図。（Ｂ）大気圧が所定の値よりも低い場合における圧送動作を示す図。 （Ａ）第四実施形態に係る燃料噴射ポンプの燃料圧送機構の構造を示す図。（Ｂ）圧電素子が伸張しているときの燃料圧送機構を拡大した図。（Ｃ）圧電素子が収縮しているときの燃料圧送機構を拡大した図。 （Ａ）大気圧が所定の値よりも高い場合における圧送動作を示す図。（Ｂ）大気圧が所定の値よりも低い場合における圧送動作を示す図。

まず、従来の燃料噴射ポンプＦＰについて簡単に説明する。

図１は、燃料噴射ポンプＦＰの全体構成を示す図である。燃料噴射ポンプＦＰは、主に圧送装置１と、調速装置２と、で構成されている。なお、燃料噴射ポンプＦＰの上下方向及び前後方向を定義して図中に示す。

圧送装置１は、供給された燃料を圧送する部分である。圧送装置１は、主に燃料圧送機構１１と、カムシャフト１２と、で構成されている。なお、本燃料噴射ポンプＦＰは、直列３気筒エンジンに搭載されるものであるため、三つの燃料圧送機構１１を備えている。燃料圧送機構１１は、ディーゼルエンジンの動力を受けて回転するカムシャフト１２によって駆動される。つまり、カムシャフト１２によって燃料圧送機構１１を構成するプランジャ１１１が摺動される（図２（Ｂ）参照）。

調速装置２は、燃料の圧送量を調節する部分である。調速装置２は、主にガバナ機構２１と、リンク機構２２と、で構成されている。ガバナ機構２１は、カムシャフト１２の回転速度に基づいてリンク機構２２を駆動する。リンク機構２２は、ガバナ機構２１からの入力やオペレータからの指示に基づいて燃料圧送機構１１を駆動する。つまり、ガバナ機構２１やリンク機構２２によって燃料圧送機構１１を構成するプランジャ１１１が回転される（図２（Ｂ）参照）。

次に、燃料圧送機構１１の構造と作動態様について説明する。

図２（Ａ）は、燃料圧送機構１１の構造を示す図である。図２（Ｂ）は、燃料圧送機構１１を構成するプランジャ１１１の動作を示す図である。なお、図中の矢印は、プランジャ１１１の動作方向を示している。

図２（Ａ）に示すように、燃料圧送機構１１は、主にプランジャ１１１と、プランジャバレル１１２と、デリベリバルブ１１３と、コントロールスリーブ１１４と、スプリング１１５と、で構成されている。

プランジャ１１１は、プランジャバレル１１２に摺動可能に内設されている。プランジャ１１１は、スプリング１１５によってカムシャフト１２側へ付勢されており、該カムシャフト１２の回転によって摺動される。プランジャ１１１の上下方向の中途部には、該プランジャ１１１と一体となって回転するコントロールスリーブ１１４が外嵌されている。そして、コントロールスリーブ１１４の外周に設けられたピニオンギヤは、リンク機構２２を構成するコントロールラック２２４のラックギヤと歯合されている。

燃料の圧送は、プランジャ１１１がプランジャバレル１１２のポート穴Ｐを塞ぐことで開始される。詳細に説明すると、プランジャ１１１が上方向へ摺動してポート穴Ｐを塞ぐと、燃料室Ｆｃ内の圧力が上昇する。そして、燃料室Ｆｃ内の圧力が所定の値を超えると、デリベリバルブ１１３が開弁して燃料の圧送が開始される。

また、燃料の圧送は、プランジャ１１１に設けられたリード溝Ｒとプランジャバレル１１２のポート穴Ｐが連通することで終了する。詳細に説明すると、プランジャ１１１が上方向へ摺動してリード溝Ｒとポート穴Ｐが連通すると、燃料がポート穴Ｐから逃げて燃料室Ｆｃ内の圧力が低下する。そして、燃料室Ｆｃ内の圧力が所定の値よりも下がると、デリベリバルブ１１３が閉弁して燃料の圧送が終了する。

なお、燃料の圧送量の調節は、「プランジャ１１１がポート穴Ｐを塞ぐ時期」を変更することで実現される。詳細に説明すると、プランジャ１１１の上端面には、上下方向に対して所定の角度となるように傾斜面Ｓｐが設けられている。従って、プランジャ１１１を回転させることで「プランジャ１１１がポート穴Ｐを塞ぐ時期」を変更できる。また、燃料の圧送量の調節は、「リード溝Ｒとポート穴Ｐが連通する時期」を変更することでも実現できる。リード溝Ｒは、プランジャ１１１の上下方向に対して所定の角度となるように該プランジャ１１１の中途部に設けられている。従って、プランジャ１１１を回転させることで「リード溝Ｒとポート穴が連通する時期」を変更できる。こうすることで、デリベリバルブ１１３の開弁時期と閉弁時期を変化させて、燃料の圧送量を調節しているのである。

次に、ガバナ機構２１及びリンク機構２２の構造と作動態様について説明する。

図３（Ａ）は、ガバナ機構２１によって燃料の圧送量が増える場合の動作を示す図である。図３（Ｂ）は、ガバナ機構２１によって燃料の圧送量が減る場合の動作を示す図である。なお、図中の矢印は、ガバナ機構２１及びリンク機構２２を構成する各部材の動作方向を示している。

また、図４（Ａ）は、コントロールレバー２２１の操作によって燃料の圧送量を増やす場合の動作を示す図である。図４（Ｂ）は、コントロールレバー２２１の操作によって燃料の圧送量を減らす場合の動作を示す図である。なお、図中の矢印は、リンク機構２２を構成する各部材の動作方向を示している。

図３、図４に示すように、ガバナ機構２１は、主にガバナスリーブ２１１と、ガバナウエイト２１２と、で構成されている。また、リンク機構２２は、主にコントロールレバー２２１と、テンションレバー２２２と、ガバナレバー２２３と、コントロールラック２２４と、で構成されている。

ガバナスリーブ２１１は、カムシャフト１２に摺動可能に外嵌されている。ガバナスリーブ２１１は、爪部がガバナウエイト２１２の凹部に掛けられているため、該ガバナウエイト２１２が回動することによってカムシャフト１２の軸方向へ摺動される。なお、ガバナレバー２２３は、ガバナスリーブ２１１の一端部と当接しているため、該ガバナスリーブ２１１が摺動することによって回動軸ＳＨ２を中心に回動される。

コントロールレバー２２１は、回動軸ＳＨ１を中心として回動自在に支持されている。コントロールレバー２２１は、オペレータによって操作されるコントロールワイヤによって回動される。テンションレバー２２２は、回動軸ＳＨ２を中心として回動自在に支持されている。テンションレバー２２２は、スプリングを介してコントロールレバー２２１と連結されており、該コントロールレバー２２１によって回動される。ガバナレバー２２３は、同じく回動軸ＳＨ２を中心として回動自在に支持されている。ガバナレバー２２３は、テンションレバー２２２と連結されており、該テンションレバー２２２によって回動される。そして、ガバナレバー２２３の一端部には、ガバナリンクを介してコントロールラック２２４が取り付けられている。

図３（Ａ）に示すように、カムシャフト１２の回転速度が減速した場合には、ガバナウエイト２１２にはたらく遠心力が低下するため、該ガバナウエイト２１２は互いに近接する閉方向に回動する。すると、ガバナスリーブ２１１は、ガバナウエイト２１２の回動によって一方向に摺動するため、ガバナレバー２２３が回動されてコントロールラック２２４を引くのである。そして、コントロールラック２２４によってプランジャ１１１が回転すると、燃料の圧送量が増えることになる（図２（Ｂ）参照）。

一方、図３（Ｂ）に示すように、カムシャフト１２の回転速度が増速した場合には、ガバナウエイト２１２にはたらく遠心力が増加するため、該ガバナウエイト２１２は互いに離間する開方向に回動する。すると、ガバナスリーブ２１１は、ガバナウエイト２１２の回動によって他方向に摺動するため、ガバナレバー２２３が回動されてコントロールラック２２４を押すのである。そして、コントロールラック２２４によってプランジャ１１１が回転すると、燃料の圧送量が減ることになる（図２（Ｂ）参照）。

このような構成により、燃料噴射ポンプＦＰは、ディーゼルエンジンにかかる負荷の変化、即ち、カムシャフト１２の回転速度の変化に応じて燃料の圧送量を調節でき、ディーゼルエンジンの運転状態を安定させることを可能としている。

また、図４（Ａ）に示すように、オペレータがコントロールレバー２２１を一方向に回動した場合には、該コントロールレバー２２１によってテンションレバー２２２が回動される。すると、ガバナレバー２２３は、テンションレバー２２２に連結されているため、該テンションレバー２２２とともに回動されてコントロールラック２２４を引くのである。そして、コントロールラック２２４によってプランジャ１１１が回転すると、燃料の圧送量が増えることになる（図２（Ｂ）参照）。

一方、図４（Ｂ）に示すように、オペレータがコントロールレバー２２１を他方向に回動した場合には、該コントロールレバー２２１によってテンションレバー２２２が回動される。すると、ガバナレバー２２３は、テンションレバー２２２に連結されているため、該テンションレバー２２２とともに回動されてコントロールラック２２４を押すのである。そして、コントロールラック２２４によってプランジャ１１１が回転すると、燃料の圧送量が減ることになる（図２（Ｂ）参照）。

このような構成により、燃料噴射ポンプＦＰは、オペレータの要求に応じて燃料の圧送量を調節でき、ディーゼルエンジンの運転状態を変更することを可能としている。

次に、本発明の第一実施形態に係る燃料噴射ポンプ１００について説明する。但し、上述した燃料噴射ポンプＦＰと同じ部分については説明を省き、異なる部分を中心に説明する。

図５（Ａ）は、第一実施形態に係る燃料噴射ポンプ１００の燃料圧送機構１１の構造を示す図である。図５（Ｂ）は、ポート穴Ｐが閉状態であるときの圧送量変更装置１３を拡大した図である。図５（Ｃ）は、ポート穴Ｐが開状態であるときの圧送量変更装置１３を拡大した図である。

また、図６（Ａ）は、大気圧が所定の値よりも高い場合における圧送動作を示す図である。図６（Ｂ）は、大気圧が所定の値よりも低い場合における圧送動作を示す図である。なお、図中の矢印は、燃料の流れ方向を示している。

本燃料噴射ポンプ１００は、従来の燃料噴射ポンプＦＰと比較して、圧送量変更装置１３を備える点で相違する。圧送量変更装置１３は、ポート穴Ｐを開状態又は閉状態に切替可能とする電動アクチュエータを備える。圧送量変更装置１３は、電動アクチュエータである電磁ソレノイド１３１のほか、ピストン１３２と、ピストンバレル１３３と、スプリング１３４と、で構成されている。なお、電動アクチュエータは、例えば電動モータ等であっても良い。

ピストン１３２は、ピストンバレル１３３に摺動可能に内設されている。ピストン１３２は、スプリング１３４によって電磁ソレノイド１３１側へ付勢されており、該電磁ソレノイド１３１の作動によって摺動される。このため、電磁ソレノイド１３１が作動していない状態では、該電磁ソレノイド１３１側へ付勢された状態のピストン１３２によってポート穴Ｐが塞がれる。一方、電磁ソレノイド１３１が作動している状態では、該電磁ソレノイド１３１によって摺動されたピストン１３２の通路を介してポート穴Ｐが連通される。つまり、電磁ソレノイド１３１は、ピストン１３２を摺動させることによってポート穴Ｐを開状態又は閉状態に切替可能とする。

また、電磁ソレノイド１３１は、制御装置ＥＣＵと接続されている。制御装置ＥＣＵは、気圧センサＰＳから検出信号を受信するとともに、検出信号に応じた制御信号を作成して電磁ソレノイド１３１を制御する。具体的に説明すると、制御装置ＥＣＵは、気圧センサＰＳからの検出信号に基づいて大気圧を把握する。そして、制御装置ＥＣＵは、大気圧の値が予め定められている閾値よりも低い場合に電磁ソレノイド１３１を作動させる。従って、本燃料噴射ポンプ１００は、大気圧が所定の値よりも高い場合にポート穴Ｐを閉状態とし（図５（Ｂ）参照）、大気圧が所定の値よりも低い場合にポート穴Ｐを開状態とする（図５（Ｃ）参照）。

図６（Ａ）に示すように、大気圧が所定の値よりも高い場合は、ポート穴Ｐが閉状態となっているため、該ポート穴Ｐから燃料は逃げない。このため、燃料の圧送は、プランジャ１１１が上方向へ摺動することで、燃料室Ｆｃ内の圧力が所定の値を超えると開始されることとなる。この場合、プランジャ１１１がポート穴Ｐを塞ぐ時期よりも早い時点で燃料の圧送が開始される（図（Ａ−１）参照）。そして、燃料の圧送は、プランジャ１１１の摺動が停止して燃料室Ｆｃ内の圧力が所定の値よりも下がると終了される（図（Ａ−３）参照）。また、別途のポート穴とリード溝Ｒが連通して燃料室Ｆｃ内の圧力が所定の値よりも下がると終了するとしても良い。

なお、図中のＬ１は、燃料の圧送開始時期から圧送終了時期までのプランジャ１１１の摺動距離（有効ストローク）を示している。本燃料噴射ポンプ１００では、有効ストロークを上述した燃料噴射ポンプＦＰの有効ストロークと略同一とすることで同じ圧送特性を確保している。

一方、図６（Ｂ）に示すように、大気圧が所定の値よりも低い場合は、ポート穴Ｐが開状態となっているため、該ポート穴Ｐから燃料が逃げる。このため、燃料の圧送は、プランジャ１１１が上方向へ摺動してポート穴Ｐを塞いた後に、燃料室Ｆｃ内の圧力が所定の値を超えると開始されることとなる。この場合、プランジャ１１１がポート穴Ｐを塞ぐ時期よりも遅い時点で燃料の圧送が開始される（図（Ｂ−２）参照）。そして、燃料の圧送は、プランジャ１１１の摺動が停止して燃料室Ｆｃ内の圧力が所定の値よりも下がると終了される（図（Ｂ−３）参照）。また、別途のポート穴とリード溝Ｒが連通して燃料室Ｆｃ内の圧力が所定の値よりも下がると終了するとしても良い。

なお、図中のＬ２は、燃料の圧送開始時期から圧送終了時期までのプランジャ１１１の摺動距離（有効ストローク）を示している。

このように、本実施形態に係る燃料噴射ポンプ１００は、大気圧が所定の値よりも低い場合に、ポート穴Ｐから燃料を逃がして燃料の圧送開始時期を遅らせることができる。即ち、本燃料噴射ポンプ１００は、大気圧が所定の値よりも低い場合に、有効ストロークを短縮させることができる（Ｌ１＞Ｌ２）。これにより、燃料噴射ポンプ１００は、大気圧が所定の値よりも低い場合に、燃料の圧送量を減らすことが可能となる。従って、ディーゼルエンジンの排気に含まれる粒子状物質を低減させることが可能となる。

次に、本発明の第二実施形態に係る燃料噴射ポンプ２００について説明する。但し、上述した燃料噴射ポンプＦＰ及び燃料噴射ポンプ１００と同じ部分については説明を省き、異なる部分を中心に説明する。

図７（Ａ）は、第二実施形態に係る燃料噴射ポンプ２００の燃料圧送機構１１の構造を示す図である。図７（Ｂ）は、ポート穴Ｐが閉状態であるときの圧送量変更装置１３を拡大した図である。図７（Ｃ）は、ポート穴Ｐが開状態であるときの圧送量変更装置１３を拡大した図である。

また、図８（Ａ）は、大気圧が所定の値よりも高い場合における圧送動作を示す図である。図８（Ｂ）は、大気圧が所定の値よりも低い場合における圧送動作を示す図である。なお、図中の矢印は、燃料の流れ方向を示している。

本燃料噴射ポンプ２００は、第一実施形態に係る燃料噴射ポンプ１００と比較して、プランジャバレル１１２に二つのポート穴Ｐ（第一ポート穴Ｐ１・第二ポート穴Ｐ２）が設けられ、プランジャ１１１に二つのリード溝Ｒ（第一リード溝Ｒ１・第二リード溝Ｒ２）が設けられている点で相違する。第一ポート穴Ｐ１は、プランジャ１１１の摺動によって第一リード溝Ｒ１と連通する。また、第二ポート穴Ｐ２は、プランジャ１１１の摺動によって第二リード溝Ｒ２と連通する。なお、第一ポート穴Ｐ１と第一リード溝Ｒ１が連通する時期は、第二ポート穴Ｐ２と第二リード溝Ｒ２が連通する時期よりも早いとされる。そして、圧送量変更装置１３は、第一ポート穴Ｐ１を開状態又は閉状態に切替可能とする電磁ソレノイド１３１を備える。

図８（Ａ）に示すように、大気圧が所定の値よりも高い場合は、第一ポート穴Ｐ１が閉状態となっているため、該第一ポート穴Ｐ１から燃料は逃げず、第二ポート穴Ｐ２のみから逃げる。このため、燃料の圧送は、プランジャ１１１が上方向へ摺動して第二ポート穴Ｐ２を塞いた後に、燃料室Ｆｃ内の圧力が所定の値を超えると開始されることとなる（図（Ａ−１）参照）。そして、燃料の圧送は、プランジャ１１１が上方向へ摺動して第二ポート穴Ｐ２と第二リード溝Ｒ２が連通し、燃料室Ｆｃ内の圧力が所定の値よりも下がると終了される。この場合、第一ポート穴Ｐ１と第一リード溝Ｒ１が連通する時期よりも遅い時点で燃料の圧送が終了される（図（Ａ−３）参照）。

なお、図中のＬ１は、燃料の圧送開始時期から圧送終了時期までのプランジャ１１１の摺動距離（有効ストローク）を示している。本燃料噴射ポンプ２００では、有効ストロークを上述した燃料噴射ポンプＦＰの有効ストロークと略同一とすることで同じ圧送特性を確保している。

一方、図８（Ｂ）に示すように、大気圧が所定の値よりも低い場合は、第一ポート穴Ｐ１が開状態となっているため、該第一ポート穴Ｐ１と第二ポート穴Ｐ２から燃料が逃げる。このため、燃料の圧送は、プランジャ１１１が上方向へ摺動して第一ポート穴Ｐ１と第二ポート穴Ｐ２を塞いた後に、燃料室Ｆｃ内の圧力が所定の値を超えると開始されることとなる（図（Ｂ−１）参照）。そして、燃料の圧送は、プランジャ１１１が上方向へ摺動して第一ポート穴Ｐ１と第一リード溝Ｒ１が連通し、燃料室Ｆｃ内の圧力が所定の値よりも下がると終了される。この場合、第二ポート穴Ｐ２と第二リード溝Ｒ２が連通する時期よりも早い時点で燃料の圧送が終了される（図（Ｂ−２）参照）。

なお、図中のＬ２は、燃料の圧送開始時期から圧送終了時期までのプランジャ１１１の摺動距離（有効ストローク）を示している。

このように、本実施形態に係る燃料噴射ポンプ２００は、大気圧が所定の値よりも低い場合に、第一ポート穴Ｐ１から燃料を逃がして燃料の圧送終了時期を早めることができる。即ち、本燃料噴射ポンプ２００は、大気圧が所定の値よりも低い場合に、有効ストロークを短縮させることができる（Ｌ１＞Ｌ２）。これにより、燃料噴射ポンプ２００は、大気圧が所定の値よりも低い場合に、燃料の圧送量を減らすことが可能となる。従って、ディーゼルエンジンの排気に含まれる粒子状物質を低減させることが可能となる。

次に、本発明の第三実施形態に係る燃料噴射ポンプ３００について説明する。但し、上述した燃料噴射ポンプＦＰ、燃料噴射ポンプ１００及び燃料噴射ポンプ２００と同じ部分については説明を省き、異なる部分を中心に説明する。

図９（Ａ）は、第三実施形態に係る燃料噴射ポンプ３００の燃料圧送機構１１の構造を示す図である。図９（Ｂ）は、ポート穴Ｐが閉状態であるときの圧送量変更装置１３を拡大した図である。図９（Ｃ）は、ポート穴Ｐが開状態であるときの圧送量変更装置１３を拡大した図である。

また、図１０（Ａ）は、大気圧が所定の値よりも高い場合における圧送動作を示す図である。図１０（Ｂ）は、大気圧が所定の値よりも低い場合における圧送動作を示す図である。なお、図中の矢印は、燃料の流れ方向を示している。

本燃料噴射ポンプ３００は、第二実施形態に係る燃料噴射ポンプ２００と比較して、プランジャ１１１に一つのリード溝Ｒが設けられている点で相違する。第一ポート穴Ｐ１は、プランジャ１１１の摺動によってリード溝Ｒと連通する。また、第二ポート穴Ｐ２も、プランジャ１１１の摺動によってリード溝Ｒと連通する。なお、第一ポート穴Ｐ１と第一リード溝Ｒ１が連通する時期は、第二ポート穴Ｐ２と第二リード溝Ｒ２が連通する時期よりも早いとされる。そして、圧送量変更装置１３は、第一ポート穴Ｐ１を開状態又は閉状態に切替可能とする電磁ソレノイド１３１を備える。

図１０（Ａ）に示すように、大気圧が所定の値よりも高い場合は、第一ポート穴Ｐ１が閉状態となっているため、該第一ポート穴Ｐ１から燃料は逃げず、第二ポート穴Ｐ２のみから逃げる。このため、燃料の圧送は、プランジャ１１１が上方向へ摺動して第二ポート穴Ｐ２を塞いた後に、燃料室Ｆｃ内の圧力が所定の値を超えると開始されることとなる（図（Ａ−１）参照）。そして、燃料の圧送は、プランジャ１１１が上方向へ摺動して第二ポート穴Ｐ２とリード溝Ｒが連通し、燃料室Ｆｃ内の圧力が所定の値よりも下がると終了される。この場合、第一ポート穴Ｐ１とリード溝Ｒが連通する時期よりも遅い時点で燃料の圧送が終了される（図（Ａ−３）参照）。

なお、図中のＬ１は、燃料の圧送開始時期から圧送終了時期までのプランジャ１１１の摺動距離（有効ストローク）を示している。本燃料噴射ポンプ３００では、有効ストロークを上述した燃料噴射ポンプＦＰの有効ストロークと略同一とすることで同じ圧送特性を確保している。

一方、図１０（Ｂ）に示すように、大気圧が所定の値よりも低い場合は、第一ポート穴Ｐ１が開状態となっているため、該第一ポート穴Ｐ１と第二ポート穴Ｐ２から燃料が逃げる。このため、燃料の圧送は、プランジャ１１１が上方向へ摺動して第一ポート穴Ｐ１と第二ポート穴Ｐ２を塞いた後に、燃料室Ｆｃ内の圧力が所定の値を超えると開始されることとなる（図（Ｂ−１）参照）。そして、燃料の圧送は、プランジャ１１１が上方向へ摺動して第一ポート穴Ｐ１とリード溝Ｒが連通し、燃料室Ｆｃ内の圧力が所定の値よりも下がると終了される。この場合、第二ポート穴Ｐ２とリード溝Ｒが連通する時期よりも早い時点で燃料の圧送が終了される（図（Ｂ−２）参照）。

なお、図中のＬ２は、燃料の圧送開始時期から圧送終了時期までのプランジャ１１１の摺動距離（有効ストローク）を示している。

このように、本実施形態に係る燃料噴射ポンプ３００は、大気圧が所定の値よりも低い場合に、第一ポート穴Ｐ１から燃料を逃がして燃料の圧送終了時期を早めることができる。即ち、本燃料噴射ポンプ３００は、大気圧が所定の値よりも低い場合に、有効ストロークを短縮させることができる（Ｌ１＞Ｌ２）。これにより、燃料噴射ポンプ３００は、大気圧が所定の値よりも低い場合に、燃料の圧送量を減らすことが可能となる。従って、ディーゼルエンジンの排気に含まれる粒子状物質を低減させることが可能となる。

また、本発明に係る燃料噴射ポンプ１００・２００・３００は、電磁ソレノイド１３１に代えて気圧アクチュエータを備えた構成であっても良い。気圧アクチュエータは、大気圧によって真空容器が膨張又は収縮する原理（アネロイド気圧計等に用いられる原理）を利用したものが予定される。

このような構成により、燃料噴射ポンプ１００・２００・３００は、大気圧に応じてポート穴Ｐ（第一ポート穴Ｐ１）の開度を変更できる。これにより、燃料噴射ポンプ１００・２００・３００は、燃料の圧送量を大気圧に応じた最適な値に調節することが可能となる。また、気圧センサＰＳ等が不要となるため簡素な構成で実現できる。

更に、上述したように、本発明に係る燃料噴射ポンプ１００・２００・３００は、ピストン１３２を摺動させることによってポート穴Ｐを開状態又は閉状態に切替可能としている。このような構造を採用したのは、燃料の圧送量を高い精度で調節可能とするためである。

次に、本発明の第四実施形態に係る燃料噴射ポンプ４００について説明する。但し、上述した燃料噴射ポンプＦＰと同じ部分については説明を省き、異なる部分を中心に説明する。

図１１（Ａ）は、第四実施形態に係る燃料噴射ポンプ４００の燃料圧送機構１１の構造を示す図である。図１１（Ｂ）は、圧電素子１１６が伸張しているときの燃料圧送機構１１を拡大した図である。図１１（Ｃ）は、圧電素子１１６が収縮しているときの燃料圧送機構１１を拡大した図である。

また、図１２（Ａ）は、大気圧が所定の値よりも高い場合における圧送動作を示す図である。図１２（Ｂ）は、大気圧が所定の値よりも低い場合における圧送動作を示す図である。なお、図中の矢印は、燃料の流れ方向を示している。

本燃料噴射ポンプ４００は、従来の燃料噴射ポンプＦＰと比較して、圧電素子１１６を備える点で相違する。圧電素子１１６は、電圧をかけると変形する、いわゆる圧電効果を発揮する。なお、圧電素子１１６は、ピエゾ素子ともいわれる。

圧電素子１１６は、プランジャ１１１の端面に取り付けられている。このため、圧電素子１１６に電圧がかけられている状態では、該圧電素子１１６が伸張してプランジャ１１１の寸法が長くなったのと同様の効果を奏する。一方、圧電素子１１６に電圧がかけられていない状態では、該圧電素子１１６が収縮してプランジャ１１１の寸法が短くなったのと同様の効果を奏する。

また、圧電素子１１６は、制御装置ＥＣＵと接続されている。制御装置ＥＣＵは、気圧センサＰＳから検出信号を受信するとともに、検出信号に応じた制御信号を作成して圧電素子１１６を制御する。具体的に説明すると、制御装置ＥＣＵは、気圧センサＰＳからの検出信号に基づいて大気圧を把握する。そして、制御装置ＥＣＵは、大気圧の値が予め定められている閾値よりも低い場合に圧電素子１１６にかけていた電圧を停止する。従って、本燃料噴射ポンプ４００は、大気圧が所定の値よりも高い場合にプランジャ１１１の寸法が長くなり（図１１（Ｂ）参照）、大気圧が所定の値よりも低い場合にプランジャ１１１の寸法が短くなる（図１１（Ｃ）参照）。

図１２（Ａ）に示すように、大気圧が所定の値よりも高い場合は、プランジャ１１１の寸法が長くなっているため、比較的に早い時期にプランジャ１１１がポート穴Ｐを塞ぐことができる。このため、燃料の圧送は、プランジャ１１１がポート穴Ｐを塞いだ後に、燃料室Ｆｃ内の圧力が所定の値を超えると開始されることとなる。この場合、圧電素子１１６が収縮している状態のプランジャ１１１によってポート穴Ｐが塞がれる時期よりも早い時点で燃料の圧送が開始される（図（Ａ−１）参照）。そして、燃料の圧送は、プランジャ１１１の摺動が停止して燃料室Ｆｃ内の圧力が所定の値よりも下がると終了される（図（Ａ−３）参照）。また、別途のポート穴とリード溝Ｒが連通して燃料室Ｆｃ内の圧力が所定の値よりも下がると終了するとしても良い。

なお、図中のＬ１は、燃料の圧送開始時期から圧送終了時期までのプランジャ１１１の摺動距離（有効ストローク）を示している。本燃料噴射ポンプ４００では、有効ストロークを上述した燃料噴射ポンプＦＰの有効ストロークと略同一とすることで同じ圧送特性を確保している。

一方、図１２（Ｂ）に示すように、大気圧が所定の値よりも低い場合は、プランジャ１１１の寸法が短くなっているため、比較的に遅い時期にプランジャ１１１がポート穴Ｐを塞ぐことができる。このため、燃料の圧送は、プランジャ１１１がポート穴Ｐを塞いだ後に、燃料室Ｆｃ内の圧力が所定の値を超えると開始されることとなる。この場合、圧電素子１１６が伸張している状態のプランジャ１１１によってポート穴Ｐが塞がれる時期よりも遅い時点で燃料の圧送が開始される（図（Ｂ−２）参照）。そして、燃料の圧送は、プランジャ１１１の摺動が停止して燃料室Ｆｃ内の圧力が所定の値よりも下がると終了される（図（Ｂ−３）参照）。また、別途のポート穴とリード溝Ｒが連通して燃料室Ｆｃ内の圧力が所定の値よりも下がると終了するとしても良い。

なお、図中のＬ２は、燃料の圧送開始時期から圧送終了時期までのプランジャ１１１の摺動距離（有効ストローク）を示している。

このように、本実施形態に係る燃料噴射ポンプ４００は、大気圧が所定の値よりも低い場合に、ポート穴Ｐから燃料を逃がして燃料の圧送開始時期を遅らせることができる。即ち、本燃料噴射ポンプ４００は、大気圧が所定の値よりも低い場合に、有効ストロークを短縮させることができる（Ｌ１＞Ｌ２）。これにより、燃料噴射ポンプ４００は、大気圧が所定の値よりも低い場合に、燃料の圧送量を減らすことが可能となる。従って、ディーゼルエンジンの排気に含まれる粒子状物質を低減させることが可能となる。

１００ 燃料噴射ポンプ
２００ 燃料噴射ポンプ
３００ 燃料噴射ポンプ
４００ 燃料噴射ポンプ
１ 圧送装置
１１ 燃料圧送機構
１１１ プランジャ
１１２ プランジャバレル
１１３ デリベリバルブ
１１４ コントロールスリーブ
１１５ スプリング
１１６ 圧電素子
１２ カムシャフト
１３ 圧送量変更装置
１３１ 電動アクチュエータ（電磁ソレノイド）
１３２ ピストン
１３３ ピストンバレル
１３４ スプリング
２ 調速装置
２１ ガバナ機構
２１１ ガバナスリーブ
２１２ ガバナウエイト
２２ リンク機構
２２１ コントロールレバー
２２２ テンションレバー
２２３ ガバナレバー
２２４ コントロールラック
ＥＣＵ 制御装置
ＰＳ 気圧センサ
Ｐ ポート穴
Ｐ１ 第一ポート穴
Ｐ２ 第二ポート穴
Ｒ リード溝
Ｒ１ 第一リード溝
Ｒ２ 第二リード溝
Ｌ１ 有効ストローク
Ｌ２ 有効ストローク

Claims (6)

1. ポート穴が設けられたプランジャバレルと、
   前記プランジャバレルに内設されたプランジャと、を備え、
   前記プランジャの摺動運動によって燃料を圧送する燃料噴射ポンプにおいて、
   前記ポート穴を開状態又は閉状態に切替可能とする電動アクチュエータと、
   大気圧を検出する気圧センサと、を具備し、
   大気圧が所定の値よりも低い場合に、前記電動アクチュエータが前記ポート穴を開状態にして燃料の圧送量を減らす、ことを特徴とする燃料噴射ポンプ。
2. ポート穴が設けられたプランジャバレルと、
   前記プランジャバレルに内設されたプランジャと、を備え、
   前記プランジャの摺動運動によって燃料を圧送する燃料噴射ポンプにおいて、
   前記ポート穴を開状態又は閉状態に切替可能とする気圧アクチュエータを具備し、
   大気圧が所定の値よりも低い場合に、前記気圧アクチュエータが前記ポート穴を開状態にして燃料の圧送量を減らす、ことを特徴とする燃料噴射ポンプ。
3. 複数のポート穴が設けられたプランジャバレルと、
   一つ又は複数のリード溝が設けられたプランジャと、を備え、
   前記プランジャの摺動運動によって燃料を圧送する燃料噴射ポンプにおいて、
   前記リード溝に最初に連通する前記ポート穴を開状態又は閉状態に切替可能とする電動アクチュエータと、
   大気圧を検出する気圧センサと、を具備し、
   大気圧が所定の値よりも低い場合に、前記電動アクチュエータが前記ポート穴を開状態にして燃料の圧送量を減らす、ことを特徴とする燃料噴射ポンプ。
4. 複数のポート穴が設けられたプランジャバレルと、
   一つ又は複数のリード溝が設けられたプランジャと、を備え、
   前記プランジャの摺動運動によって燃料を圧送する燃料噴射ポンプにおいて、
   前記リード溝に最初に連通する前記ポート穴を開状態又は閉状態に切替可能とする気圧アクチュエータを具備し、
   大気圧が所定の値よりも低い場合に、前記気圧アクチュエータが前記ポート穴を開状態にして燃料の圧送量を減らす、ことを特徴とする燃料噴射ポンプ。
5. 前記ポート穴に連通したピストンバレルと、
   前記ピストンバレルに内設されたピストンと、を具備し、
   前記電動アクチュエータ又は前記空気アクチュエータが前記ピストンを摺動させて前記ポート穴を開状態又は閉状態に切替る、ことを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の燃料噴射ポンプ。
6. ポート穴が設けられたプランジャバレルと、
   前記プランジャバレルに内設されたプランジャと、を備え、
   前記プランジャの摺動運動によって燃料を圧送する燃料噴射ポンプにおいて、
   前記プランジャの端面に圧電素子と、
   大気圧を検出する気圧センサと、を具備し、
   大気圧が所定の値よりも低い場合に、前記圧電素子を収縮させて燃料の圧送量を減らす、ことを特徴とする燃料噴射ポンプ。

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