JP2713432B2 - ディーゼルエンジンの燃料噴射ポンプ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） この発明は、ディーゼルエンジンの燃料噴射ポンプに
関する。

（従来の技術） ディーゼルエンジンの燃料噴射ポンプとして、燃料噴
射時期や燃料噴射量等を電子制御するようにした分配型
のポンプがある（参考文献…Society of Automotive En
gineer 860145）。

これを第８図により説明すると、１はポンプハウジン
グ、2,3はドライブシャフト４により駆動される低圧側
フィードポンプと高圧側プランジャポンプで、図示しな
い燃料入口からフィードポンプ２により吸引された燃料
はハウジング１内の低圧室５に供給され、低圧室５に開
口する吸込通路６を介してプランジャポンプ３の加圧室
12に送られる。

プランジャポンプ３のプランジャ７は、先端にエンジ
ンのシリンダと同数の吸込溝８が形成されると共に、同
じく同数のフェイスカムを有するカムディスク９に一体
形成され、カムディスク９はドライブシャフト４ととも
に回転しながらローラリング10に配設されたローラ11を
乗り越えて所定のカムリフトだけ往復運動する。

したがって、プランジャ７は回転往復運動することに
なり、この回転往復運動に伴い吸込溝８から加圧室12に
吸引された燃料が、加圧室12に通じる図示しない分配ポ
ートからデリバリバルブを通って噴射ノズルへと圧送さ
れる。

そして、燃料の噴射時期や噴射量を制御するために、
低圧室５と加圧室12とを連通する戻し通路13が形成さ
れ、戻し通路13の途中に高速型の電磁弁14を介装してい
る。

この電磁弁14は、開弁時に加圧室12を開放するもの
で、図示しない駆動回路からの信号によりエンジンの運
転条件に応じて所定の時期に所定の期間閉じられる。

プランジャ７の圧送行程中に電磁弁14を閉じることで
燃料の噴射が開始され、さらに電磁弁14を開くことで噴
射が終了され、したがって電磁弁14の開弁時期により燃
料の噴射時期が制御され、電磁弁14の開弁期間により噴
射量が制御される。

また、燃料の送油率（噴射率）は、フェイスカムによ
るリフト特性により、プランジャ７の圧送速度が大きい
ときに高く、小さいときに低くなるため、例えばエンジ
ン低負荷域にはプランジャ７の圧送速度が小さいリフト
後期に電磁弁14の閉弁時期を合わせることで、低送油率
に設定できる。なお、15はエンジン停止時等に吸込通路
６を遮断する燃料カットバルブである。

（発明が解決しようとする課題） しかしながら、このように電磁弁14の閉弁と開弁とに
より燃料の噴射を制御する噴射ポンプだと、電磁弁14が
何らかの原因により閉弁したままとなった場合、例えば
電磁弁14の駆動回路が誤作動して電磁弁14に閉信号を送
り続けた場合には、エンジンの運転条件にかからず燃料
がプランジャ７の全圧送行程にわたって噴射されること
になり、このため燃料噴射量が過大となってエンジンオ
ーバラン等の好ましくない事態を招くという問題があっ
た。

なお、電磁弁や駆動回路の異常時に燃料噴射量を所定
値以下に規制する安全装置を設けたものがあるが（特開
昭60−98130号公報等参照）、この場合電気回路により
安全装置を作動するようになっており、したがって電磁
弁の駆動回路と同じように誤動作する心配があり、信頼
性に欠けるという問題があった。

また、電磁弁を用いない通常の機械式噴射ポンプだ
と、前述したようなエンジンオーバラン等の心配は少な
いものの、この場合には運転条件に合わせて送油率を設
定することが難しいという問題があった。

この発明は、駆動回路等の誤動作に対する高い安全性
を確保すると共に、運転条件に応じた送油率を得ること
ができる燃料噴射ポンプの提供を目的としている。

（課題を解決するための手段） この発明は、エンジン回転に同期して回転往復運動す
るプランジャにより、低圧室からプランジャ加圧室に導
入された燃料を各気筒に分配圧送するディーゼルエンジ
ンの燃料噴射ポンプにおいて、前記プランジャ加圧室と
低圧室とを連通する燃料の戻し通路を形成し、この戻し
通路を所定の時期に開閉する電磁弁を設ける一方、前記
プランジャの側部にプランジャ加圧室と低圧室とを連通
する第１、第２のスピル孔を所定の間隔で開口し、この
第１、第２のスピル孔を被覆するリング状のコントロー
ルスリーブをプランジャに嵌装し、このコントロールス
リーブの被覆面の両端部を低負荷域では圧送可能期間が
遅角されかつ短期間となり、高負荷域では圧送可能期間
が進角されかつ長期間となるようにそれぞれプランジャ
軸に対して異る所定の角度で斜交する形状に形成すると
ともに、このコントロールスリーブをアクセルペダルペ
ダルに連動して回動可能に形成する。

（作用） プランジャの圧送行程中に第１のスピル孔はコントロ
ールスリーブに入り込むことで閉じ、第２のスピル孔は
コントロールスリーブから抜け出ることで開くと共に、
第１のスピル孔が閉じてから第２のスピル孔が開くまで
の間が燃料の圧送可能期間（噴射可能期間）となる。そ
して、この圧送可能期間中に電磁弁を閉じることで燃料
が噴射されるが、アクセルペダルによりコントロールス
リーブを回動可能とすると共に、コントロールスリーブ
の被覆面の両端部をそれぞれ所定の斜交形状としたた
め、アクセルペダルに応じて第１のスピル孔の閉時期と
第２のスピル孔の開時期が可変、即ち低負荷域には圧送
可能期間の時期が遅くされ、期間長さが短くされる一
方、高負荷域には圧送可能期間の時期が早くされ、期間
長さが長くされる。

これにより、低負荷域にはプランジャの圧送速度が遅
いリフト後期に燃料が噴射されるため、低送油率が得ら
れ、高負荷域にはプランジャの圧送速度が早いリフト期
間に燃料が噴射されるため、高送油率が得られる。

他方、アクセルペダルにより圧送可能期間が規制され
るため、例えば、電磁弁の駆動回路等が誤動作して電磁
弁が閉じたままとなった場合でも、圧送可能期間以上に
燃料が噴射されることはなく、この場合アクセルペダル
より圧送可能期間を短くすることで、燃料噴射量を減少
でき、コントロールできる。

（実施例） 第１図、第２図は本発明の実施例を示すもので、21は
カムディスク22を介して回転往復運動するプランジャポ
ンプ20のプランジャ、23は図示しないフィードポンプか
ら燃料が供給される低圧室、24は低圧室23からの燃料を
プランジャポンプ20の加圧室25に導く吸込通路である。

加圧室25と吸込通路24の上流側とを連通する戻し通路
26が形成され、戻し通路26の途中に電磁弁27が介装され
る。

電磁弁27は、戻し通路26を開閉するポペット型の弁体
28と、弁体28を開弁方向に付勢するスプリング29と、弁
体28をアーマチュア30を介して引きよせ閉弁させるコイ
ル31とから構成され、加圧室25の燃料圧が弁体28の閉弁
方向に作用するように配設される。

そして、電磁弁27は、エンジン（図示しない）の回転
数を検出する回転センサ32と、アクセルペダル（図示し
ない）の開度を検出するアクセル開度センサ33からの信
号が入力される駆動回路34により、運転条件に応じてプ
ランジャ21の圧送行程中（後述する圧送可能期間中）の
所定の時期に閉弁するように駆動制御される。

一方、プランジャ21を貫通して加圧室25に通じるスピ
ル通路35と、スピル通路35をプランジャ21の側部にて軸
方向に所定の間隔で低圧室23に開口する第１、第２のス
ピル孔36、37とが形成され、第１、第２のスピル孔36、
37を開閉するリング状のコントロールスリーブ38がプラ
ンジャ21に軸方向に摺動自由に嵌装される。

第１、第２のスピル孔36,37は、コントロールスリー
ブ38の被覆面39内に入り込むと閉じ、被覆面39から抜け
出ると開くと共に、コントロールスリーブ38の被覆面39
の両端部40、41の形状は、第３図に示すようにプランジ
ャ21の軸に対してそれぞれ所定の角度で斜交する形状に
形成される。この場合、被覆面39の第１のスピル孔36の
開閉側の端部40は、その第２のスピル孔37の開閉側の端
部41よりも大きな角度で斜交するように形成されると共
に、これらの端部40、41は気筒数に対応して、被覆面39
の周方向に均等に形成される。

そして、コントロールスリーブ38は、外周部に形成し
た溝42に係合するピボット43と、ハウジング44を貫通し
ピボット43を先端に偏心して突設したシャフト45と、シ
ャフト45に取付けた回動レバー46および図示しないケー
ブル等を介してアクセルペダルに連結される。

アクセルペダルが踏込まれると、その踏込みに応じて
回動レバー46、シャフト45とともにピボット43が回動
し、このピボット43の回動に応じてコントロールスリー
ブ38が初期位置からプランジャ21上を所定方向に回動さ
れる。また、アクセルペダルを離していくと、図示しな
いリターンスプリングにより回動レバー46、シャフト4
5、ピボット43を介してコントロールスリーブ38が、初
期位置側へ戻される。

この場合、コントロールスリーブ38は、アクセルペダ
ルの踏込みに応じて第３図のＡの位置からＢの方向に所
定の範囲で回動され、即ち低負荷域ではプランジャ21の
圧送行程中の移動に対して、第１、第２のスピル孔36、
37がコントロールスリーブ38の被覆面39の幅の狭い領域
を通過すると共に、被覆面端部40、41の形状により第１
のスピル孔36の閉時期および第２のスピル孔37の開時期
が遅く、高負荷域では第１、第２のスピル孔36、37が被
覆面39の幅の広い領域を通過すると共に、被覆面端部4
0、41の形状により第１のスピル孔36の閉時期および第
２のスピル孔37の開時期が早くなっている。

なお、コントロールスリーブ38は、図示しないがコン
トロールスリーブ38の両側に配設されるカラーとスプリ
ングにより、軸方向には動かないようにしている。

このような構成により、プランジャ21が圧送行程に入
ると、プランジャ21の移動に伴い第１のスピル孔36が
開、第２のスピル孔37が閉状態から第１のスピル孔36が
コントロールスリーブ38に入り込んで両スピル孔36、37
とも閉状態となり、この状態で戻し通路26の電磁弁27が
閉じられることにより、低圧室23から吸込通路24を介し
て加圧室25に導入された燃料が加圧室25に通じる分配ポ
ート47からデリバリバルブ48を介して各気筒の噴射ノズ
ルへと圧送され、さらにプランジャ21の移動に伴い第２
のスピル孔37がコントロールスリーブ38から抜け出るこ
とにより、加圧室25の燃料が低圧室23に開放される。

即ち、第１のスピル孔36が閉じてから第２のスピル孔
37が開くまでの間が燃料の圧送可能期間となり、この期
間中に電磁弁27を閉じることで燃料の噴射が開始され、
この期間の終了とともに燃料の噴射が終了される。

そして、この圧送可能期間は、アクセルペダルにより
コントロールスリーブ38を回動することで、その時期お
よび期間長さが可変制御される。

アクセルペダルの踏込みの小さい低負荷域には、コン
トロールスリーブ38は第４図（ａ）〜（ｃ）の位置とな
り、プランジャ21の移動に対して第１、第２のスピル孔
36、37がコントロールスリーブ38の被覆面39の幅の狭い
領域を通過すると共に、第１のスピル孔36の閉時期およ
び第２のスピル孔37の開時期が遅くなる。即ち、低負荷
域では、第５図に示すように圧送可能期間が短くなると
共に、その時期がプランジャ21の圧送行程後期（リフト
後期）となり、この圧送可能期間中の電磁弁27の閉弁に
よりプランジャ21のリフト後期に燃料が噴射される。

また、アクセルペダルの踏込みの大きい高負荷域には
コントロールスリーブ38は第６図（ａ）〜（ｃ）の位置
に回動され、このときプランジャ21の移動に対して、第
１、第２のスピル孔36、37がコントロールスリーブ38の
被覆面39の幅の広い領域を通過すると共に、第１のスピ
ル36の閉時期および第２のスピル37の開時期が早まる。
即ち、高負荷域では、第７図に示すように、圧送可能期
間が長くなると共に、その時期がプランジャ21の圧送行
程初期からとなり、この圧送可能期間中の電磁弁27の閉
弁によりプランジャ21のリフト初期から燃料が噴射され
る。

これにより、低負荷域にはプランジャ21の圧送速度が
遅いリフト後期を利用して、燃料が噴射されるため、低
送油率が得られ、高負荷域には、プランジャ21の圧送速
度が早いリフト期間に燃料が噴射されるため、高送油率
が得られるのである。

他方、圧送可能期間はコントロールスリーブ38を回動
するアクセルペダルにより制御されると共に、圧送可能
期間外では第１または第２のスピル孔36、37が開状態と
なるため、例えば電磁弁27の駆動回路34が何等かの原因
により閉じたままとなった場合でも、アクセルペダルに
よる圧送可能期間以上に燃料が噴射されることはなく、
しかもこの場合アクセルペダルの踏込みを相対的に減じ
て圧送可能期間を短くすることで、燃料噴射量を制御で
き、アクセルペダルの開度に応じた燃料噴射量が確保さ
れる。

このため、駆動回路34や電磁弁27等の電気系統の誤動
作に起因するエンジンオーバラン等を確実に防止でき、
高い安全性が得られると共に、駆動回路34や電磁弁27の
故障時にも通常運転を行なうことができ、安全性ならび
に信頼性が一層向上する。

また、電磁弁27は圧送可能期間中に閉弁されるが、こ
の場合加圧室25の高圧の燃料圧が電磁弁27の閉弁方向に
作用するため、電磁弁27として小さな電磁力のもので良
く、電磁弁27の消費電力が大幅に低減される。しかも、
閉弁後は電磁弁27は加圧室25の高圧の燃料圧により閉弁
保持されるため、開弁作動させるときのみ電磁弁27に通
電すれば良く、消費電力が一層低減され、オルタネータ
等に負担となることはない。なお、加圧室25の燃料圧が
開放されると、電磁弁27はスプリング29により自動的に
開弁する。

（発明の効果） 以上のように本発明によれば、エンジン回転に同期し
て回転往復運動するプランジャにより、低圧室からプラ
ンジャ加圧室に導入された燃料を各気筒に分配圧送する
ディーゼルエンジンの燃料噴射ポンプにおいて、前記プ
ランジャ加圧室と低圧室とを連通する燃料の戻し通路を
形成し、この戻し通路を所定の時期に開閉する電磁弁を
設ける一方、前記プランジャの側部にプランジャ加圧室
と低圧室とを連通する第１、第２のスピル孔を所定の間
隔で開口し、この第１、第２のスピル孔を被覆するリン
グ状のコントロールスリーブをプランジャに嵌装し、こ
のコントロールスリーブの被覆面の両端部を低負荷域で
は圧送可能期間が遅角されかつ短期間となり、高負荷域
では圧送可能期間が進角されかつ長期間となるようにそ
れぞれプランジャ軸に対して異る所定の角度で斜交する
形状に形成するとともに、このコントロールスリーブを
アクセルペダルペダルに連動して回動可能に形成したの
で、運転条件に応じた送油率が得られると共に、電磁弁
やその駆動回路等の誤動作時や故障時にもアクセルペダ
ルにより燃料噴射量をコントロールでき、安全性、信頼
性が大幅に向上する。

【図面の簡単な説明】

第１図、第２図は本発明の実施例を示す要部構成断面図
とそのＸ−Ｘ線断面図、第３図はコントロールスリーブ
の被覆面の形状を示す詳細図、第４図（ａ）〜（ｃ）、
第６図（ａ）〜（ｃ）は作動説明図、第５図、第７図は
タイミングチャート、第８図は従来例の断面図である。 21……プランジャ、23……低圧室、25……加圧室、26…
…戻し通路、27……電磁弁、32……回転センサ、33……
アクセル開度センサ、34……駆動回路、36……第１のス
ピル孔、37……第２のスピル孔、38……コントロールス
リーブ、39……被覆面、40、41……端部。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 相吉澤 英二 神奈川県横浜市神奈川区宝町２番地 日 産自動車株式会社内 (56)参考文献 特開 昭54−126828（ＪＰ，Ａ) 実開 昭61−187959（ＪＰ，Ｕ) 実公 昭62−45076（ＪＰ，Ｙ２)

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】エンジン回転に同期して回転往復運動する
   プランジャにより、低圧室からプランジャ加圧室に導入
   された燃料を各気筒に分配圧送するディーゼルエンジン
   の燃料噴射ポンプにおいて、前記プランジャ加圧室と低
   圧室とを連通する燃料の戻し通路を形成し、この戻し通
   路を所定の時期に開閉する電磁弁を設ける一方、前記プ
   ランジャの側部にプランジャ加圧室と低圧室とを連通す
   る第１、第２のスピル孔を所定の間隔で開口し、この第
   １、第２のスピル孔を被覆するリング状のコントロール
   スリーブをプランジャに嵌装し、このコントロールスリ
   ーブの被覆面の両端部を低負荷域では圧送可能期間が遅
   角されかつ短期間となり、高負荷域では圧送可能期間が
   進角されかつ長期間となるようにそれぞれプランジャ軸
   に対して異る所定の角度で斜交する形状に形成するとと
   もに、このコントロールスリーブをアクセルペダルペダ
   ルに連動して回動可能に形成したことを特徴とするディ
   ーゼルエンジンの燃料噴射ポンプ。