JP2615648B2 - インナーカム式分配型燃料噴射ポンプ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は内燃機関用燃料噴射ポンプに関するものであ
り、特には燃料溢流により燃料噴射を終了するインナー
カム式分配型燃料噴射ポンプにおけるプランジャのジャ
ンピング防止対策に関するものである。

〔従来の技術〕

現在市販されている内周内面をカム面として用いるい
わゆるインナーカム式分配型ポンプは入口絞り調量方式
とよばれる噴射量調量方式を採用しているが、これとは
別の方式として制御性の利点から溢流調量方式とよばれ
る噴射量調量方式の採用が検討されている。

ところがこの溢流調量方式においては、圧送行程の途
中にて燃料溢流を行うので、燃料が溢流されるとプラン
ジャを圧送部材であるインナーカムに押しつけておく力
が無くなり、プランジャがインナーカムから離れるいわ
ゆるプランジャのジャンピング現象が発生して燃料噴射
特性の不安定化を招き、またカム面の損傷等の不具合が
発生しやすいという問題がある。

そこで、このプランジャのジャンピング防止対策とし
て実開昭60−45866号公報の第２図に示されるように燃
料溢流後のプランジャ室圧を逆止弁で保持するものが提
案されている。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかしながらこのものにおいてはプランジャジャンピ
ング防止をするために燃料溢流時において、プランジャ
室11内の燃料圧力以外にも吐出ポートと連通する通路内
の燃料圧力も高く保持される。従って、エンジンの要求
性能である噴射終了はできるだけ速やかにHC,CO等の排
気成分を減少するということに関して悪影響があるとい
う問題点がある。この問題を解決する方法として特開昭
59−46361号公報の第１図に示される方法が考えられ
る。これはプランジャ室からスピルポートに連通する連
通路上にプラシジャ室からスピルポートにのみ燃料の流
出を許す逆止弁を設けたものであり、燃料溢流後のプラ
シジャ室の燃料圧力を保持する作用を有するものであ
る。

しかし、上記公報における逆止弁はロータのが外部に
設けられているために、プラシジャ室とスピンポートと
を連通する連通路がロータの摺動部を介しているため、
この摺動部を介して連通路から燃料が流失するため、イ
ンナーカム式分配型燃料噴射ポンプに必要なプラシジャ
室の圧力保持効果が失われるという問題を生じる。

〔課題を解決するための手段〕

以上の問題点を解決するために本発明は、 エンジンにより回転駆動されるロータと、 該ロータの回転に対して半径方向に形成された穴内を
油密に摺動するプラシジャと、 内周に該プラシジャを押圧する前記エンジンの気筒数
の同数のカム面が形成されており、前記プラシジャを前
記ロータの回転に合わせて前記穴内で前記ロータ１回転
あたり前記気筒数回往復移動させることにより、前記ロ
ータ内に形成されたプラシジャ室内に吸入された燃料を
加圧するインナーカムと、 前記ロータに形成され、前記プラシジャ室内の高圧燃
料を該ロータ外部に溢流させるスピルポートと、 前記ロータ内に形成された前記プラシジャ室からスピ
ルポートに連通する連通路に設けられ、前記プラシジャ
室から前記スピルポート側への方向にのみ高圧燃料の流
れを許す逆止弁と、 前記ロータに形成され、前記プラシジャ室内の高圧燃
料を前記逆止弁を介して前記ロータ外部の燃料噴射ノズ
ルから噴射する吐出ポートとを備えるインナーカム式分
配型燃料噴射ポンプを提供するものである。

〔実施例〕

以下、本発明を実施例により説明する。

第１図および第２図は本発明の第１実施例に関するも
のであり、第１図は側面断面図、第２図は第１図のＡ−
Ａ断面図である。

第１図および第２図において、フィードポンプ１によ
りタンク２から汲み上げられた燃料は圧力調節弁３によ
り調圧され、ヘッド４内のギャラリー５に供給される。
ギャラリー５内の燃料はシリンダ６内の通路７、ロータ
８内の通路９、連通路50を介してプランジャ10によって
形成されるプランジャ室11に供給される。ロータ８はシ
リンダ６に対して摺動自在に嵌合させており、軸受33に
保持されてエンジンにより回転駆動される。またこの回
転駆動により、シリンダ６内の通路７とロータ８内の通
路９との周方向の位置関係はプランジャ10がロータ８の
中心軸に対して半径方向に移動する燃料の吸入行程にお
いて連通するように配置されている。

また、ロータ８にはプランジャ室11を中心にして複数
のプランジャ10がロータ８内の半径方向にあけられた円
筒穴を油密で摺動自在に移動できるよう嵌合されてお
り、プランジャ10の半径方向外側端部にはローラシュー
12がローラ13を回転自在に保持して配設される。

また、ローラ13の外側には、その内面にカム山が形成
されたインナーカム14が配置されており、従って、ロー
タ８の回転によりローラ13がインナーカム14の内周内面
に形成されたカム面に摺動するとローラ13はカム面に基
づきラジアル方向に往復運動をし、このローラ13の運動
はローラシュー12を通じてプランジャ10に伝達される。
ここで、プランジャ10がロータ８の半径方向外側に向か
う行程が吸収行程であり、内側に向かう行程が吐出行程
となる。

ロータ８には、プランジャ室11と連通路50にて連通す
るスピルポート15、吐出ポート16が設けてあり、吐出行
程時においてシリンダ６に設けた通路17,18と各々連通
する。

通路17の先には電磁弁19が配置され、通路17とギャラ
リー５との連通、遮断が行われる。電磁弁19はエンジン
の運転状態を示す信号、たとえばアクセル開度20、回転
角21等の信号を基にしてECU22により駆動される。

シリンダ６内の通路18はヘッド４内の通路23を介して
デリバリバルブ24に連通し、エンジンに搭載されている
ノズルにパイプで連結される。

インナーカム14はスライドピン25を介してタイマピス
トン26と連結され、タイマピストン26が動くことにより
インナーカム14は回転する。タイマピストン26の一端に
圧力室27が形成され、圧力室27とギャラリー５とは通路
28により連通している。

タイマピストン26の他端には低圧室29が形成され、タ
イマピストン26を圧力室27側に押圧付勢するスプリング
30が配置されている。

また、低圧差29はタイマピストン26に設けた連通穴31
により、インナーカム14が収納されているカム室32と連
通する。

従って、タイマピストン26は、圧力室27内圧力により
タイマピストン26の受ける力と低圧室29内圧力によりタ
イマピストン26の受ける力の差とスプリング30との釣り
合いにより位置が制御される。

次にカム室32内に潤滑に関連した構成および作動につ
いて説明する。

各プランジャ10が摺動するロータ８の摺動面にはリー
ク燃料回収用溝として機能する環状溝34が形成されてお
り、プランジャ室11内の高圧燃料が環状溝34で回収され
ることにより、カム室32内に漏れ出て潤滑油を薄めるこ
とを防止している。

またロータ８が摺動するシリンダ６の摺動面で、吸入
ポート９とカム室32との間にも、リーク燃料回収用溝と
して同様に機能する環状溝35が形成されている。

更にタイマピストン26の摺動面で圧力室27側にも、リ
ーク燃料回収用溝として同様に機能する環状溝36が形成
されている。

そしてこれらのリーク燃料回収用溝として機能する環
状溝34,35,36は燃料通路37,38,39,40によりフィ−ドポ
ンプ１の燃料吸入側と連通されている。

カム室32には絞り41を介して図示しないエンジンから
潤滑オイルが供給される。潤滑オイルの一部はロータ８
を支持する２個の軸受33の間にも導入され、ロータ８と
軸受33の間を流れ出たオイルは直接カム室32に、あるい
は通路42を介してカム室32に回収される。

カム室32の上部にはオイル出口43がインナーカム14を
挟んで絞り41とは反対側に設けてあり、オイル入口431
から絞り41を経て流入する潤滑オイルは、インナーカム
14、ローラ13、シュー12を潤滑するとともに、これらを
冷却して摩擦熱を奪ったのち、オイル出口432から図示
しないエンジンへ流出する。

噴射時、プランジャ室11内は高圧になるため、プラン
ジャ室11からカム室32に向かって、プランジャ10とロー
タ８との微少隙間を燃料の一部がリークしていく。

同様のことだが、ロータ８とシリンダ６との微少隙間
についても生じる。従来用いられている構造の分配型燃
料噴射ポンプにおいてはカム室32内も燃料により潤滑さ
れていたので燃料リークが生じても問題は無かったが、
潤滑を良くするためカム室32内をオイル潤滑する場合に
は、従来の構造をそのまま用いた場合には燃料が漏れ出
し、そのリーク燃料により潤滑オイルが希釈されて潤滑
オイルの劣化が生じる。

しかしながら、本実施例によればリーク燃料は環状溝
34,35により回収されるので、カム室32への漏れ燃料の
流出を防止することができる。

環状溝34,35はフィードポンプ１の吸入側と連通して
おり、カム室32との圧力差がほとんど無いため、環状溝
34,35からカム室32に流出する燃料はほとんど無い。

タイマ圧力室27はギャラリー５と連通しており、圧力
調節弁３により調圧された燃料が導入される。

圧力調節弁３は回転数上昇に伴い高い圧力を発生し、
従ってタイマピストン26は回転数とともに低圧室29側に
変位する。この圧力調節弁３により発生する圧力はカム
室32内の圧力より高い。

その結果、タイマピストン26とハウジング400の微少
隙間をタイマ圧力室27からカム室32に向かって燃料リー
クが発生する。

ハウジング400に設けた環状溝36はこのリーク燃料を
回収し、カム室32への燃料リークを防止する。

以上説明したように、環状溝34,35,36によって燃料系
と潤滑オイル系とを完全に分離することができ、その結
果カム室内のオイル潤滑が実用上問題なく達成される。

また、本実施例では更にカム室内のオイル潤滑性能を
上げる為に、オイル入口41と出口432とをインナーカム1
4をはさんで反対側に設けてある。

これにより、インナーカム14には常にオイルの流れが
形成され、新しいオイルの導入、冷却効率の向上がはか
れるという利点がある。

また、オイル導入口を２つの軸受33の間にも設置した
ため、軸受33とロータ８との間にもオイルが流れるよう
になり軸受33の潤滑性が向上するという利点もある。

次に逆止弁44に関連した構成および作動について説明
する。

ロータ８内の連通路50上で、かつロータ８の回転の中
心軸上には逆止弁44が内蔵され、逆止弁44とプランジャ
室11との間に吸入ポート９、逆止弁44の後流側に吐出ポ
ート16、スピルポート15が形成されるように配置され
る。逆止弁44は、プランジャ室11から吐出ポート16方向
に流れる場合には開弁、反対方向の場合には閉弁とな
る。

吸入行程において吸入ポート９より連通路50を介して
プランジャ室11に供給された燃料は、次の吐出行程時に
おいてインナーカム14に沿ったプランジャ10の内向きの
運動により圧縮加圧される。そして逆止弁44を押し開
き、連通路50、吐出ポート16、通路18,23を介してデリ
バリバルブ24を押し開き、図示しない燃料噴射ノズルよ
り噴射される。噴射の途中において電磁弁19がECU22に
より開弁すると、燃料はスピルポート15を介してフィー
ドポンプ１の吐出側へ溢流されるので、燃料圧が低下し
噴射が終了する。このため電磁弁19の開弁時期により噴
射量が制御できる。

電磁弁19の開弁により燃料が溢流しプランジャ室11内
の圧力が低下するが、逆止弁44はプランジャ室11とスピ
ンポート15との間に設けられているので、溢流時におい
てもプランジャ室内の燃料圧力を溢流圧力よりも更に逆
止弁の開弁圧だけ高い圧力に保持される。

一方、エンジン側ノズルに連通する吐出ポート16部の
燃料圧力は逆止弁44の影響を受けることがないので良好
な圧力の低下が行われノズルからの燃料噴射が速やかに
終了する。従って、プランジャ10のジャンピングを防止
するとともにノズルからの燃料噴射の切れを良くすると
いう効果が両立する。

プランジャのジャンピング現象は、吐出行程の途中で
プランジャ室圧力をリリーフするとカムプロフィルによ
る負のカムリフト加速度領域ではプランジャをインナー
カム面に押圧付勢する力は、プランジャおよびローラ等
の回転による遠心力だけとなり、特に高送油率型のカム
プロフィルでは負の加速度が大きくなるので、プランジ
ャのジャンピング現象が発生しやすくなる。

この防止策としては、プランジャ室圧力のリリーフ時
にプランジャ室内をある程度高い値に保持し、プランジ
ャ室圧力とカム室圧力との差圧でプランジャの遠心力と
共にプランジャをインナーカムに付勢する方法がある。

一方、エンジン側の要求として、噴射終了はできるだ
け速やかにしてHC,CO等の排気成分の減少を図る必要が
ある。

この為には、プランジャ室圧力はできるだけ低くなる
ように燃料をリリーフすることが望ましい。

従って、プランジャジャンピング防止対策と燃料噴射
の切り向上の両立は、プランジャ室圧力にとって相反す
る要求となる。本発明によって逆止弁44を設置すること
により、この相反する要求が両立される。

次にタイマピストン26の圧力室27および低圧室29への
圧力媒体の導入に関連した構成および作動について説明
する。

第１実施例においては、圧力室27内には燃料を、低圧
室29内には潤滑オイルを各々導入する構成となってい
る。タイマピストン26の位置は主に圧力室27内圧の変化
によって制御されることになるので、圧力室27には潤滑
オイルよりも粘性が低く、制御性の良い燃料を導入する
のが良い。また圧力調整弁３により調圧されたギャラリ
ー５内の圧力を圧力室27に導入することにより、ポンプ
回転数の変化に対応した圧力を直ちに圧力室27に伝達す
ることが可能となる。

一方、低圧室29内には燃料又は潤滑オイルのいずれか
を導入する２通りの方式が考えられるが、この第１実施
例では潤滑オイルを導入している。この場合の利点は、
タイマピストン26に穴31を設けるだけで良いため、構造
が極めて簡単になること、および低圧室29からカム室32
への燃料リークは無いことである。

しかしながら、欠点としては、寒冷地等において低温
により、オイル粘度が非常に大きくなった場合に、タイ
マピストン26の摺動抵抗が大きくなり制御性が悪化する
ことである。

第３図は本発明の第２実施例に関するものであり、第
１図のＡ−Ａ断面に対応する箇所の断面図である。

第２実施例は上記第１実施例の欠点をなくするために
低圧室29内に、低温時においても潤滑オイルのように粘
度が高くならないように燃料を導入するようにしたもの
である。

第１実施例との相違点を中心にして説明すると、ま
ず、第１実施例における連通穴31をなくしてカム室32と
低圧室29とを分離している。また、タイマピストン26の
外周に環状に設けられた環状溝45、環状溝45とタイマ低
圧室29とを連通するようにあけられた通路46が設けられ
ている。そしてタイマ低圧室29は通路46、環状溝45、環
状溝36、燃料通路39を介してフィードポンプ１の吸入側
と連通されることにより、タイマ低圧室29内には燃料が
導入されている。

第２実施例においては、低温時においても潤滑オイル
に比べて粘度がそれほど高くならない燃料をタイマ低圧
室29内に導入しているので、寒冷地等の低温環境下にお
いてもタイマピストン26の摺動抵抗はそれほど大きくな
らないので、低温環境下においても良好な制御性が得ら
れるものである。

〔発明の効果〕

以上説明したように本発明は、プランジャ室の燃料圧
力を保持するための逆止弁をロータ内に設けることによ
り、プランジャ室の燃料圧力の保持および気筒間の圧送
特性のばらつき防止を簡易な構成で実現できる。

【図面の簡単な説明】

第１図および第２図は本発明の第１実施例に関するもの
であり、第１図は側面断面図、第２図は第１図のＡ−Ａ
断面図である。 第３図は本発明の第２実施例に関するものであり、第１
図のＡ−Ａ断面に対応する箇所の断面図である。 ８……ロータ,10……プランジャ,11……プランジャ室,1
5……スピルポート,44……逆止弁。

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】エンジンにより回転駆動されるロータと、 該ロータの回転に対して半径方向に形成された穴内を油
   密に摺動するプラシジャと、 内周に該プラシジャを押圧する前記エンジンの気筒数と
   同数のカム面が形成されており、前記プラシジャを前記
   ロータの回転に合わせて前記穴内で前記ロータ１回転あ
   たり前記気筒数回往復移動させることにより、前記ロー
   タ内に形成されたプラシジャ室内に吸入された燃料を加
   圧するインナーカムと、 前記ロータに形成され、前記プラシジャ室内の高圧燃料
   を該ロータ外部に溢流させるスピルポートと、 前記ロータ内に形成された前記プラシジャ室からスピル
   ポートに連通する連通路に設けられ、前記プラシジャ室
   から前記スピルポート側への方向にのみ高圧燃料の流れ
   を許す逆止弁と、 前記ロータに形成され、前記プラシジャ室内の高圧燃料
   を前記逆止弁を介して前記ロータ外部の燃料噴射ノズル
   から噴射する吐出ポートとを備えるインナーカム式分配
   型燃料噴射ポンプ。