JP2808475B2 - 燃料噴射ポンプ - Google Patents

燃料噴射ポンプ

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JP2808475B2 JP2099773A JP9977390A JP2808475B2 JP 2808475 B2 JP2808475 B2 JP 2808475B2 JP 2099773 A JP2099773 A JP 2099773A JP 9977390 A JP9977390 A JP 9977390A JP 2808475 B2 JP2808475 B2 JP 2808475B2
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    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02BINTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B3/00Engines characterised by air compression and subsequent fuel addition
    • F02B3/06Engines characterised by air compression and subsequent fuel addition with compression ignition

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  • Fuel-Injection Apparatus (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 プランジャ圧送式ディーゼルエンジン用の燃料噴射ポ
ンプに関する。
〔従来の技術〕
第9〜12図を参照し従来形燃料噴射ポンプについて説
明する。第9図はジャーキ式噴射ポンプの外観図及びそ
の断面図を示す。同図ではプランジャに往復動を行わし
めるカム軸はエンジン本体側に設けられており、噴射ポ
ンプ自体にはカム軸を内装せず、同フランジ面によりエ
ンジン本体部位に組み込み取付けが行われた通常カムレ
ズ(PFR型)と呼ばれるジャーキ式噴射ポンプの例であ
る。
1はポンプボディ,2はプランジャバレル,3はプランジ
ャであり、プランジャバレル2には給排油口7が、プラ
ンジャ3にはプランジャメインリード8が設けられてい
る。図示のとおり、プランジャ3の上端が給排油口7を
開口している期間には、燃料がプランジャバレル2内に
流入して供給され、給排油口が閉塞される時点より燃料
の圧送が開始され、やがてプランジャメインリード8が
給排油口に開口する位置に達すると燃料圧送は終了す
る。
燃料噴射ポンプ上部には2分割されたホルダ12が取付
けられ、該ホルダ内にはデリベリバルブ9にバルブシー
ト10とバルブスプリング11が設けられており、これらは
噴射ポンプ以後の噴射管と係合され、前記デリベリバル
ブセットはノズルまでの結合噴射管内の圧縮燃料モード
を制御する。さらに給排油口7とプランジャリード8が
接するのと略同時に発生するいわゆる噴射終り以降のノ
ズルよりの燃料噴射切れを良好とする為、噴射管内の圧
力を急激に低下させる作用効果をもたらす。13はフォロ
スクリューであり、燃料系配管類の接続を行なう為のも
のであり、14はエアベントスクリューであり、燃料系内
の空気抜きを行なうものである。
又燃料圧送量コントロールラック4に圧入又はロー付
された燃料圧送量コントロールラックピン4Aは、第1図
矢印Pの範囲内をスライドすることができる。燃料圧送
量コントロールラックピン4Aをスライドさせるとピニオ
ンスリーブ5が回動する。これによりプランジャ3を回
動せしめるため、プランジャ3の下位部には平面部3Aが
設けられており、該平面部は第10図に示すピニオンスリ
ーブ5の下端部に設けられた二本の爪5Aと係合されてい
る。即ち、ラックピン4Aの移動に対応してプランジャ3
が図示のように回動し、給排油口7に対するプランジャ
メインリード8の位置が相対的に変動し、燃料圧送量が
コントロールされることになっている。
なお第9図でラック位置に関して、R0はラックピンの
右側方向の最右端であり、R1は圧送開始点であり、R0
R1の間は圧送量零区間である。Rmaxは負荷運転時の最大
圧送量位置であり、RSはエンジン始動時のみにセットさ
れる特に圧送量を多くした位置である。ラックピン4Aが
RSにセットされる事により、始動に最適な燃料圧送量と
最適な静的噴射時期ΔTSが得られるようプランジャ3の
頭部に切欠が設けている。又エンジン始動後はラックピ
ン4Aの移動可能範囲はR0〜Rmaxに制約することにより負
荷運転時における圧送燃料を、Rmax位置に対応した量に
規制するように図示しないストッパ等が設けられ、過多
の燃料が送出され黒煙を発生するのを防止している。6
はプランジャバレル2の外面に付設された溝と係合する
ピンであり、プランジャバレル2の位置決めを行なうも
のである。
第10図はプランジャ3のメインリード8と給排油口径
φd0の相対関係をプランジャ3の展開図で示したもので
あり、第11図は各ラックピン4Aの位置と燃料圧送量Qと
静的噴射時期(SIT)を図式表示したものである。第10
図において、5Aは前記ピニオンスリーブ5の下部先端に
設けた爪を示し、該爪5Aの間にはプランジャ下部の平面
部3Aが嵌合されており、ラックピン4Aの回転につれてプ
ランジャ3が回動し、給排油口7の位置とプランジャメ
インリード8の相対位置関係を示す。プランジャ3の頭
部は平面であり、該頭部平面はプランジャ3が下死点の
とき給排油口7の上縁よりPS分だけ下方向に位置して組
立てられている。次にプランジャ3が下死点より駆動カ
ムによりPSだけ上昇すると、給排油口7はプランジャ3
の外周壁により閉塞され、圧送が開始される。このPS
プレストロークと称されるものであり、さらにプランジ
ャ3が上昇し、給排油口7がメインリード8の上部に掛
かるまでの間が燃料を圧送する有効ストロークとなる。
この従来例の燃料噴射ポンプでは始動時に最適の燃料
圧送量Qと最適なる圧送タイミングを得るため、第10図
に示すようにスタートリード8Aを設けると共に、プラン
ジャ3上部にさらに始動時にタイミングをPCだけ遅角せ
しめ始動性の向上を図るため、プランジャ3の上部を切
欠いた始動リード8Bを設けている。従って始動時ラック
ピン4Aの位置をRSにセットする事により静的噴射時期は
エンジンの上死点位置よりPS+PCとなり、R1〜Rmaxの区
間がPS一定に保たれているのとは相違している。メイン
リード8及びスタートリード8Aはプランジャ3の中心燃
料戻し穴φDiに連通する深さまで切り込まれており、プ
ランジャバレル2内の燃焼は燃料通過穴φDiを通じて8,
8Aより給排油口7に戻されることになる。第10図右側の
プランジャ外表面展開図において二点鎖線で示した斜線
表示部のストロークが各ラックピン4Aの保持位置におけ
る有効ストロークとなる。
第11図は上記説明内容を示したもので、横軸に燃料圧
送量コントロークラックピン位置、縦軸に上部は圧送タ
イミング即ち静的噴射時期SIT(Static injection timi
ng)を示し、下半分に燃料圧送量Qを示している。ラッ
クピン位置を始動位置RSに保持することにより、静的噴
射時期SITはエンジン圧縮上死点(TDC)前ΔTS、燃料圧
送量QはQSとなる。Rmax〜R1区間におけるSITはTDC前Δ
Tとなり常に一定に保たれており、RmaxではQ=Qmax
あり、R1点でQ=0となり、ラックピン4Aを該区間に保
持することによりエンジン停止を行なうものである。
最大負荷運転においてはラックピン4AはRmaxとなって
いるので最大燃料量Qmaxが供給され、その静的噴射時期
は常に一定のΔTに保持固定されている。即ち過負荷が
掛りエンジンの回転速度が低下してきてもSIT=ΔT,Q=
Qmaxは一定にて運転されることになる。
第12図は前述の始動リタードリード8B以外にラックピ
ン4Aの位置と共に(燃料圧送量の変化と共に)静的噴射
時期を変更させるリタードリード8Cをプランジャ3の頂
面に設けた例であり、Rmax〜R3においては静的噴射始め
SIT=ΔTと一定であり、R2においてはΔT2に遅角さ
れ、さらにR1ではΔT1となる。即ち各々保持点における
燃料圧送量,静的噴射時期はそれぞれRmax点ではQmax:
ΔT,R3点ではQ3:ΔT,R2点ではQ2:ΔT2,R1点ではQ=0:
ΔT1,RS点ではQS:ΔTSとなる。
〔発明が解決しようとする課題〕
ところで従来装置では燃料コントロールラックピン4A
を一定位置で運転する場合即ちRmax位置又はRmax〜R1
任意の位置で運転を行なう場合、静的噴射時期SITはプ
ランジャバレル2の給排油口がプランジャ3の上端面又
はリタードリード8Cにより閉塞される静的噴射タイミン
グSITにより一義的に決定される。即ち燃料圧送量によ
りその静的噴射時期はエンジンの回転速度に無関係に一
義的に決定されることになる。
通常ディーゼルエンジンでは高温高圧に圧縮された空
気中に微細粉霧化燃料が噴射され、これが高温となって
自己着火して爆発燃焼を行なうことは周知のことであ
る。噴霧微細化燃料粒子が温度上昇して自己着火し、爆
発燃焼に至る為にはエンジンの回転速度に無関係に所定
の絶対時間Tを必要とする。一般にディーゼルエンジン
を最高の燃焼効率で運転するためには、燃焼室内に噴射
された微細化燃料の着火時期は上死点直前が最良とされ
ている。これを得るためあるエンジンでの設定エンジン
回転速度例えば3,000rpmに最も適した静的噴射時期が上
死点(BTC)前のΔT=23゜に設定されているとする
と、このエンジンは全負荷性能曲線上における静的噴射
時期は全回転域において一定のΔT=23゜で運転され
る。その結果定格点NR(=3000rpm)においては最適タ
イミングとなっているが、定格回転速度以下の回転速度
においては静的噴射始めが早くなり過ぎた状態で運転さ
れることになる。
即ち従来例では、エンジンの回転速度に関係なく設定
された静的噴射時期で燃料噴射が行われる故に、定格点
回転速度以下の範囲では、噴射時期が早過ぎることにな
る。これを回避する手段として、燃料噴射ポンプのカム
軸駆動用歯車に、遠心重錘の遠心力を利用した機械式タ
イマを組み込む手法が一般に行われているが、機械式タ
イマは高価でかつその寸法が大で採用が困難な場合が多
い。
本発明の目的は前記従来装置の問題点を解消し、燃料
噴射ポンプ自体にプレストローク(燃料給入口をプラン
ジャ周側壁が閉塞するまでの下死点よりのストローク)
をエンジンの回転速度に対応して可変とする機能を付与
することにより、静的噴射時期を変動せしめ、常に回転
数に応じて最適の噴射時期が得られる燃料噴射ポンプを
提供するにある。
〔課題を解決するための手段〕
本発明の要旨は、プランジャがバレル内を往復摺動す
ることにより燃料を圧送し、該プランジャを回動するこ
とにより、前記バレルに穿設された燃料給油口及び排油
口とプランジャの外表面に設けられたリードとの相対的
関係を変更して燃料圧送量を制御するものにおいて、前
記バレルを上下移動可能に構成するとともに、該バレル
の下端面に傾斜カム面を形成し、該傾斜カム面をプレス
トロークコントロールラックの移動に対応して回動する
ピニオンギヤの上端面に設けられた突部に当接可能に構
成し、前記ピニオンギヤの回動により前記バレルが上下
移動を行なうことによりプレストロークを変化させて静
的噴射時期を変更可能としたことを特徴とする燃料噴射
ポンプにある。
〔作 用〕
前記のとおり構成されているので、プレストロークラ
ック20をスライドさせると、ピニオンギヤ21が回転し、
該ピニオギヤの回動によりピニオンギヤ上端面の突部と
傾斜カム面を有する前記摺動バレルが当接して作動し、
前記摺動バレルが上下方向のみに移動するのでプレスト
ロークが可変となり噴射タイミングを調整することがで
きる。
〔実施例〕
以下第1〜8図を参照し本発明の一実施例について説
明する。
図において1はポンプボディ、22は摺動バレル、3は
プランジャ、4は燃料圧送量コントロールラック、5は
ピニオンスリーブ、6はピン、8はプランジャメインリ
ード、9はデリベリバルブ、10はバルブシート、11はバ
ルブスプリング、12はホルダ、13はフォロスクリュー、
14は空気抜きのエアベントスクリューであり、これらは
従来例と同一部品である。
第1図(b)に示すように燃料圧送量コントロールラ
ック4と独立に設けたプレストロークコントロールラッ
ク20及び同ラックピン20Aは図中NR〜NS間を矢印Qのよ
うに自在にスライドする。同ラックピン20Aをスライド
させることによりピニオンギヤ(以下ピニオンという)
21が回動し、その回動に従い同上に設置された円筒状の
摺動バレル22を上下に移動可能としている。即ち摺動バ
レル22には、外表面にガイド溝6Aが上下方向に削設され
その溝に挿入されたピン(ポンプ本体に固定)6と係合
し、上下移動のみが可能となっている。又さらに該摺動
バレルはその上部位に設けられた押えばね27により常に
下方に付勢されている。
第2図はピニオン21の回動により摺動バレル22が上下
動する機構を説明するもので、ピニオン21の上面には頂
部が滑らかな突部21Aが設けられ、一方摺動バレル22の
下端部には傾斜カム22Aが設けられている。第2図−2
に示す如くラックピン20Aを第1図のNS(低速)方向に
スライドさせると、ピニオン21の図示の左方向に回転
し、摺動バルブ22が図示のδ(第2図,第4図)だけ
上昇する。これにより任意回転NL時の初期設定のプレス
トロークPSと摺動バルブ22の上昇に伴なうプレストロー
ク増加分δが加算されることにより、ラックピン21A
のスライド後のプレストロークはPS+δとなる。
第3図は燃料圧送量をコントロールする状況説明図
で、その内容は従来例で記載のとおりである。但し第2
〜3図摺動バレル22に燃料給油口及び排油口を略対称位
置に各々分離穿設した例であり、図示左側穴が給油口右
側穴が排油口であり、それぞれの穴径をφDIN,φDout
表示している。又プランジャ3の軸芯にφDiなる燃料通
路となる深い穴が穿設されている。
第4図は第2〜3図のプランジャ3の展開図及び給油
口,排油口をモデルとしたものであり、第5図は第4図
例のエンジン回転速度に対する燃料圧送量及び静的噴射
時期を図示表示したものである。第4図においてプラン
ジャ外表面に給油リード23,メインリード8,スタートリ
ード8Aが設けられており、各々のリード深さはプランジ
ャ軸芯に設けられた燃料通穴φDiに連通される深さとな
っている。
最大噴射量位置にラックピン4Aが保持された場合の給
油口φDIN,排油口φDout位置を第4図中Rmaxにて表示す
る。尚このときのピニオン上部の突部21Aの位置は第1
図中のNRであり、摺動バレル22を実線で表示している。
図中PS1で示すものは、プランジャ3の下死点より給油
口を塞ぐまでの上方へのストローク分でプレストローク
であり、プランジャが下死点よりPS1分上昇することに
より燃料給油口が閉塞され、この時点より燃料の圧送が
開始される。さらにプランジャ3が上昇することにより
やがて排油穴φDoutがメインリート8に接点する時点で
プランジャ3による圧送は中止される。なお前述のとお
りPS1はプレストロークであるから図中でHRが燃料圧送
有効ストロークとなる。
次に燃料圧送量コントロールラックピン4Aを最大噴射
量位置Rmaxに保持した状態で過負荷運転となり、エンジ
ンの回転速度が任意のNLに低下したときラックピン20A
の位置をNRよりNLにスライドさせると傾斜カム22Aによ
り1点鎖線に示すとおりδSL分摺動バレル22が上昇す
る。これによって燃料給油口閉塞までのプレストローク
はPS1+δSLとなり静的噴射時期が遅角される。一方燃
料圧送量コントロールラック4はRmaxに保持しておけ
ば、燃料圧送量はQmaxを一定にしておいて、静的噴射時
期をエンジンの回転速度に応じて変動せしめることがで
きる。云うまでもなく燃料圧送量に係わるコントロール
ラック4Aの保持位置をR1〜Rmaxのいずれの位置において
も同一の効果が得られ、設定燃料圧送量に関係なく、独
立してエンジン回転速度の変動に伴ない静的噴射時期を
変動せしめることが可能となる。
又エンジンの始動を行なうのに最適の静的噴射時期及
び燃料圧送量を得るためには、ラックピン2A,4Aを各々N
S,RS位置に保持することにより目的を達成することは容
易である。第4図の図示例でPS2はコントロールラック
ピン4AをRSに保持した場合のプレストロークであり、HS
が有効ストロークとなる。さらにラックピン20AをNS
保持することによりδSS分だけ摺動バレル22が上昇する
故この時の静的噴射時期はPS2+δSSとなる。上述の内
容を第5図について再度説明すると、燃料圧送量コント
ロールラック4Aの位置(R1〜Rmaxの間)の如何に係ら
ず、ラックピン20Aによりエンジンの回転速度に応じて
静的噴射時期を独立に有効に変動せしめることができ
る。
第6図は第2実施例で第9図に示す従来構造に示す如
く燃料給油口,排油口を兼用の1ケの吸排油口とした実
施例であり、摺動バレル22Aの下端面の傾斜カム方向,
給油リード23,メインリード8,スタートリード8Aの付設
位置関係が相違するのみで作動効果は前述と同一であ
る。
〔発明の効果〕
本発明は前記のとおり構成したので、エンジン回転速
度に対応してプレストロークを可変とすることにより静
的噴射時期を変更せしめ、実噴射時期を各エンジン回転
速度に最もマッチングした実噴射時期とすることが可能
となり、エンジン回転速度の全域で燃焼の改善が実現で
きる燃料噴射ポンプを提供することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
第1〜8図は本発明に係わるもので、第1〜5図は第1
実施例を示した。第1図(a)は外観図、第1図(b)
は断面図、第2図はピニオン21の回動により摺動バレル
22を上下動させ噴射タイミングを変更する機構の作用説
明図、第3図は燃料圧送量をコントロールする説明図、
第4図は第2〜3図のプランジャ3の展開図及び給油
口,排油口をモデル表示した図、第5図は第4図例のエ
ンジン回転速度に対する燃料圧送量及び静的噴射時期の
表示図、第6〜8図は第2実施例で第6図は給油口,排
油口を一元化して同一穴とした第2図応当図、第7図は
第4図応当図、第8図は第5図応当図、第9〜11図は従
来例で、第9図は第1図応当図、第10図は第4図応当
図、第11図は第5図応当図、第12図は第7図応当図であ
る。 3……プランジャ、8……リード、20……プレストロー
クコントロールラック、21……ピニオンギヤ、21A……
突部、22……(摺動)バレル、22A……同下端面の傾斜
カム面、24……燃料給油口、25……同排油口、26……給
排油口。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) F02M 59/20 F02M 59/26 320 F02M 59/26 330 F02M 59/28

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】プランジャがバレル内を往復摺動すること
    により燃料を圧送し、該プランジャを回動することによ
    り、前記バレルに穿設された燃料給油口及び排油口とプ
    ランジャの外表面に設けられたリードとの相対的関係を
    変更して燃料圧送量を制御するものにおいて、前記バレ
    ルを上下移動可能に構成するとともに、該バレルの下端
    面に傾斜カム面を形成し、該傾斜カム面をプレストロー
    クコントロールラックの移動に対応して回動するピニオ
    ンギヤの上端面に設けられた突部に当接可能に構成し、
    前記ピニオンギヤの回動により前記バレルが上下移動を
    行なうことによりプレストロークを変化させて静的噴射
    時期を変更可能としたことを特徴とする燃料噴射ポン
    プ。
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CN107762697B (zh) * 2017-10-11 2020-04-24 中船动力有限公司 柴油机可变喷油正时调节装置

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