JP2759530B2 - 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］ 本発明は分配型燃料噴射ポンプにかかるもので、とく
に二種のカムプロフィルを切替え式の噴射率可変型の分
配型燃料噴射ポンプに関するものである。

［従来の技術］ 従来から、ディーゼル機関の分配型燃料噴射ポンプに
おいては、カムディスクのカムプロフィル上をカムロー
ラが転動することにより、プランジャが回転・往復運動
をして燃料の噴射を行なうようにしている。この分配型
燃料噴射ポンプの概略構造について、第９図にもとづき
説明する。

第９図は分配型燃料噴射ポンプ１の一部展開縦断面図
であって、そのポンプハウジング２にはディーゼル機関
と連動するドライブシャフト３を配設し、このドライブ
シャフト３によってフィードポンプ４およびカムディス
ク５を駆動する。

すなわち、上記フィードポンプ４はベーン型フィード
ポンプ４であって、これを90°だけ展開した状態で図示
してあり、ドライブシャフト３の回転により燃料タンク
（図示せず）から燃料を吸い上げてポンプ室６内に燃料
を圧送する。なおこのポンプ室６内の燃料圧力の調整は
圧力調整弁７によりこれを行なうものである。

また、上記カムディスク５には機関の気筒数（たとえ
ば４個）と同数のカムプロフィル８を等角度間隔で形成
してあり、プランジャスプリング９の付勢力によりカム
ローラ10にこれを押し付けるとともに、ドライブシャフ
ト３の回転によってプランジャ11を回転・往復動させる
ものである。

このプランジャ11はその回転・往復動によりポンプ室
６から燃料通路12を介して燃料を吸い込み、高圧のプラ
ンジャ室13においてこれを圧縮し、分配通路14およびデ
リバリバルブ15を通して各燃料噴射ノズル（図示せず）
に燃料を噴射する。

このプランジャ11にはコントロールスリーブ16を設
け、燃料の噴射終了時期を制御可能としてある。

さらに、カムローラ10には、機関の回転速度ないしは
ポンプ室６内の圧力に応じて燃料の噴射時期を制御する
ためのタイマー17を連動させている。なお、このタイマ
ー17もフィードポンプ４と同様にこれを90°だけ展開し
た状態で図示してある。

こうした構成において、ドライブシャフト３の駆動に
よりカムディスク５が回転駆動され、これにともなって
プランジャ11が回転往復動する間に燃料の吸入、圧縮、
および吐出を行なうものである。

こうした従来からの分配型燃料噴射ポンプ１における
送油率制御（カムディスク５による圧送効率制御）によ
る噴射率の可変制御は、機械的機構あるいは電磁弁を用
いてカムプロフィル８における使用速度を低速部分と高
速部分とに使い分けカムディスク５ないしはプランジャ
11のプリストロークを可変とすることにより、これを行
なっていた。

また分配型燃料噴射ポンプ１においては、カムディス
ク５として面カムを用いており、一気筒分のカムプロフ
ィル８を形成するための角度範囲は、式「360°／気筒
数」から計算することができる。たとえば四気筒の場合
には90°の範囲であり、六気筒の場合には60°の範囲と
いう制限がある。

しかしながら、タイマー17進角時におけるプランジャ
11での吸入ポーティングの干渉ないしは燃料吸入タイミ
ングのずれを防止すること、カムディスク５におけるカ
ムローラ10の下り行程におけるプランジャ室13への燃料
チャージ時間を伸ばすこと、およびカムディスク５下り
時のバウンシングを予防すること等のために、上記一気
筒分のカムプロフィル８を形成するための角度範囲はあ
る程度の幅を必要とする。

以上のような諸事情から結局、カムディスク５の圧送
部分すなわちカムディスク５のカムプロフィル８の上り
用として使用可能なカム角度範囲は非常に制限されるこ
ととなる。

なお、機関の回転数に応じて噴射率を可変とするため
に特開昭62-142857号のような技術が開示されている
が、カムローラ10を機械的にカムディスク５の直径外周
方向に往復動させる構成であるため、構成が複雑となる
問題がある。

［発明が解決しようとする課題］ 本発明は以上のような諸問題にかんがみなされたもの
で、使用可能なカムディスクの幅を従来に比較して倍増
することにより、送油率の可変量および自由度を大幅に
向上させることにより、機関運転における種々の需要に
応じて燃料噴射率を可変させ、設計の自由度を増すこと
ができるようにした分配型燃料噴射ポンプを提供するこ
とをその課題とする。

［課題を解決するための手段］ すなわち本発明は、ポンプ室を形成したポンプハウジ
ングと、機関と連動するドライブシャフトにより回転駆
動するとともにカムプロフィルを形成したカムディスク
と、このカムディスクのカムプロフィルに当接するカム
ローラと、上記カムディスクにより回転・往復駆動する
プランジャとを有する分配型燃料噴射ポンプであって、
上記カムディスクを、第一のカムプロフィルを有する外
側カムディスクと、この外側カムディスクと同心的でか
つ上記第一のカムプロフィルとは異なる第二のカムプロ
フィルを有する内側カムディスクとに分割するととも
に、これら外側カムディスクおよび内側カムディスクに
またがってピストン孔を形成し、このピストン孔に、上
記ポンプ室の圧力に応じて上記外側カムディスクおよび
内側カムディスクに係脱する油圧ピストンを摺動可能に
挿入したことを特徴とする分配型燃料噴射ポンプであ
る。

なお、ポンプ室圧に連動して油圧ピストンがピストン
孔内を摺動することにより外側カムディスクおよび内側
カムディスクを一体および別体とするものであるが、機
関の回転数に関係なくポンプ室圧を制御するためには、
燃料噴射時期制御装置（タイマー）として電子制御式タ
イマーを用いてそのソレノイドをオン・オフさせること
とするあるいはポンプ室内の圧力調整を行なうリリーフ
バルブ等の圧力調整弁と連動させることとしてもよい。

［作用］ 本発明における分配型燃料噴射ポンプにおいては、面
カムを外側カムディスクと内側カムディスクとに分割し
て、高送油率用のカムディスクと低送油率用のカムディ
スクとに全く別体とし、そのカムプロフィルも別とする
とともに、外側カムディスクと内側カムディスクとを必
要に応じて、つまりポンプ室圧に連動して油圧ピストン
が摺動することにより一体および別体とするという比較
的単純な構造とした。

したがって、機関の回転数に応じてカムローラが転動
するカムプロフィルが全く異なることとなり、高送油率
用カムプロフィルと低送油率用カムプロフィルとを完全
に独立設定可能となり、大幅噴射率制御を可能とし、送
油率可変量を大幅に向上させることができる。

さらには、分配型燃料噴射ポンプ設計上、設定カム角
度を大幅に向上可能である。

［実施例］ つぎに、本発明の一実施例を第１図ないし第８図にも
とづき説明する。ただし、第９図に示したと同一部分に
は同一符号を付しその詳述はこれを省略する。

第１図は、本発明による分配型燃料噴射ポンプ20のカ
ムディスク21部分の要部を示す縦断面図で、このカムデ
ィスク21を外側カムディスク22と、内側カムディスク23
とに分割してある（第３図参照）。なお、内側カムディ
スク23は、プランジャ11と一体にこれを取り付けてあ
る。

また、第２図に示すような弾性材たとえば板ばね24を
用いて要所をスポット溶接25を行なうことにより、外側
カムディスク22および内側カムディスク23を一体的に接
続してある。つまり、外側カムディスク22および内側カ
ムディスク23は同心的であり、内側カムディスク23に突
設した回り止め26（第３図）を外側カムディスク22に形
成したガイド溝27に摺動可能に係合することにより軸線
方向には互いに独立に移動可能であるが、周方向には一
体的に回転するものとする。

この外側カムディスク22および内側カムディスク23側
にカムローラ28（第４図）が転動するものである。この
カムローラ28はカムディスク21と同様に外側カムローラ
29、および内側カムローラ30とに分割してある。

上記外側カムローラ29が外側カムディスク22の第一の
カムプロフィルつまり高速用カムプロフィル22A上を、
内側カムローラ30が内側カムディスク23の第二のカムプ
ロフィルつまり低速用カムプロフィル23A上を転動する
ものとする。

また外側カムローラ29および内側カムローラ30は、共
通軸シャフト31に回転自在にこれを支持するとともに、
カムローラホルダ32にこれを支持してある。

とくに第５図に示すように、高速用カムプロフィル22
Aおよび低速用カムプロフィル23Aは、カムローラ28が下
った位置においてその高さを一致させてあり、かつ高速
用カムプロフィル22Aの方が低速用カムプロフィル23Aの
方より高くなるように形成してある。

なお、外側カムディスク22あるいは内側カムディスク
23のいずれに高速用カムプロフィル22Aあるいは低速用
カムプロフィル23Aを形成するかは必要に応じて選択す
るものとする。

第６図に示すように、外側カムディスク22および内側
カムディスク23に互いにまたがってピストン孔23を形成
してある。このピストン孔33は同内径の外側ピストン孔
34および内側ピストン孔35からこれを構成する。このピ
ストン孔33に、油圧ピストン36を摺動可能に挿通する。
すなわち、油圧ピストン36を外側油圧ピストン37および
内側油圧ピストン38から構成し、外側ピストン孔34およ
び内側ピストン孔35にそれぞれ外側油圧ピストン37およ
び内側油圧ピストン38を摺動可能に挿通するとともに、
戻しスプリング39により外方に付勢する。

上記外側油圧ピストン37が前記ポンプ室６の圧力Ptを
受けることとなり、このポンプ室圧Ptに応じて外側油圧
ピストン37および内側油圧ピストン38が外側ピストン孔
34および内側ピストン孔35内を摺動するものである。な
お、外側油圧ピストン37が外方に抜け出ることがないよ
うにストッパーとしてスナップリング40を固定してあ
る。

上記外側ピストン孔34および内側ピストン孔35には低
圧側通路41を連通する。第７図に示すように、この低圧
側通路41を前記ドライブシャフト３内に形成した連通路
42を介して前記フィードポンプ４側に連通させてある。

なお、ポンプ室圧に連動して油圧ピストンがピストン
孔内を摺動することにより外側カムディスクおよび内側
カムディスクを一体および別体とするものであるが、機
関の負荷状態に対応してその回転数に関係なくポンプ室
圧を制御するためには、第８図に示すようにポンプ回転
数Ｎに対してポンプ室圧Ptが複数の曲線上に乗るように
制御可能とすることができる。

たとえば第４図に仮想線で示すように、燃料噴射時期
制御装置（タイマー）として電子制御式タイマー（ソレ
ノイドタイマー）43を用いる。この電子制御式タイマー
43のソレノイド44をカムローラホルダ32のレバー45を作
動可能に連動させこの電子制御式タイマー43をオン・オ
フさせることとする、あるいはポンプ室圧Ptからのオー
バーフロー量を二段階切り替えを行なう装置、たとえば
ポンプ室６内の圧力調整を行なうリリーフバルブ等の前
記圧力調整弁７と連動させることとしてもよい。

すなわち、上述の構成の分配型燃料噴射ポンプ１にお
いて、ポンプ室圧Ptを電子制御式タイマー43のオン・オ
フにより第８図に示すように二段階に切り替えるものと
する。

機関の低速ないしアイドリング時には、電子制御式タ
イマー43をオフとし、これ以上の回転域においては電子
制御式タイマー43をオンとする。なお、電子制御式タイ
マー43は通常そのオン時でこれをマッチングさせている
ものとする。

低速ないしアイドリング時には、外側油圧ピストン37
および内側油圧ピストン38は第６図に示した状態であ
り、したがってカムローラ28は、その内側カムローラ30
が内側カムディスク23の低速用カムプロフィル23A上を
転動し、低送油率の特性を有することとなる。なお、外
側カムローラ29も当然外側カムディスク22の高速用カム
プロフィル22A上を転動しようとするが、外側カムディ
スク22は上記内側カムディスク23と別体状態であるの
で、板ばね24が弾性変形することにより外側カムローラ
29が外側カムディスク22の高速用カムプロフィル22A上
を転動する状態は実現されることがない。

低速ないしアイドリング以外のときには、電子制御式
タイマー43をオンとすることにより回転数に応じてΔPt
だけ高まったポンプ室圧Ptを外側油圧ピストン37が受
け、戻しスプリング39の付勢力に抗して第６図中右動
し、外側ピストン孔34および内側ピストン孔35にまたが
って位置することとなる。したがって、外側カムディス
ク22と内側カムディスク23とが一体化する。かくしてカ
ムローラ28はカムディスク21の高速用カムプロフィル22
A側を転動することとなり、その高さは低速用カムプロ
フィル23Aよりも高いので、プランジャ11のストローク
が大となり、高送油率の特性となる。

したがって、低速ないしアイドリング時用と高速時用
とでカムディスク21を切り替えることができ、余裕のあ
る広いカムプロフィル22Aおよび23A上で燃料噴射率を可
変とすることができる。

［発明の効果］ 以上説明したように本発明によれば、それぞれの回転
域に応じたカムプロフィルを形成した外側カムディスク
および内側カムディスクを必要時に別体あるいは一体と
するように構成したので、簡単な構成であるとともに、
送油率可変の制御を自由度をもって設計することが可能
である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例による分配型燃料噴射ポンプ
20のカムディスク21部分の要部拡大縦断面図、 第２図は同、板ばね24の平面図、 第３図は同、カムディスク21のドライブシャフト３側か
ら見た底面図、 第４図は同、カムローラホルダ32およびカムローラ28の
ドライブシャフト３側から見た底面図、 第５図は同、高速用カムプロフィル22Aおよび低速用カ
ムプロフィル23Aの説明図、 第６図は同、外側油圧ピストン37および内側油圧ピスト
ン38部分の横断面図、 第７図は同、ドライビングシャフト３部分に形成した連
通路42の説明図、 第８図は同、ポンプ回転数Ｎに対するポンプ室圧Ptの関
係を示すグラフ、 第９図は従来からのVE型分配型燃料噴射ポンプ１の一部
展開縦断面図である。 １……分配型燃料噴射ポンプ ２……ポンプハウジング ３……ドライブシャフト ４……フィードポンプ ５……カムディスク ６……ポンプ室 ７……圧力調整弁 ８……カムプロフィル ９……プランジャスプリング 10……カムローラ 11……プランジャ 12……燃料通路 13……プランジャ室 14……分配通路 15……デリバリバルブ 16……コントロールスリーブ 17……タイマー 20……分配型燃料噴射ポンプ 21……カムディスク 22……外側カムディスク 22A……高速用カムプロフィル（第一のカムプロフィ
ル） 23……内側カムディスク 23A……低速用カムプロフィル（第二のカムプロフィ
ル） 24……板ばね 25……スポット溶接 26……回り止め 27……ガイド溝 28……カムローラ 29……外側カムローラ 30……内側カムローラ 31……共通軸シャフト 32……カムローラホルダ 33……ピストン孔 34……外側ピストン孔 35……内側ピストン孔 36……油圧ピストン 37……外側油圧ピストン 38……内側油圧ピストン 39……戻しスプリング 40……スナップリング 41……低圧側通路 42……連通路 43……電子制御式タイマー 44……ソレノイド 45……レバー Ｎ……ポンプ回転数 Pt……ポンプ室圧

フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) F02M 41/12 360 F02M 41/12 370 F02D 1/02 301

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】ポンプ室を形成したポンプハウジングと、 機関と連動するドライブシャフトにより回転駆動すると
   ともにカムプロフィルを形成したカムディスクと、 このカムディスクのカムプロフィルに当接するカムロー
   ラと、 前記カムディスクにより回転・往復駆動するプランジャ
   とを有する分配型燃料噴射ポンプであって、 前記カムディスクを、第一のカムプロフィルを有する外
   側カムディスクと、この外側カムディスクと同心的でか
   つ前記第一のカムプロフィルとは異なる第二のカムプロ
   フィルを有する内側カムディスクとに分割するととも
   に、 これら外側カムディスクおよび内側カムディスクにまた
   がってピストン孔を形成し、このピストン孔に、前記ポ
   ンプ室の圧力に応じて前記外側カムディスクおよび内側
   カムディスクに係脱する油圧ピストンを摺動可能に挿入
   したことを特徴とする分配型燃料噴射ポンプ。