JP2867387B2 - 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、内燃機関に燃料を噴射して供給する列型の
燃料噴射ポンプに係り、特にプランジャに摺動自在に嵌
挿した制御スリーブを作動させてこれらプランジャと制
御スリーブとの軸方向の相対位置を変えることによりプ
レストロークを調整するようにしたプレストローク可変
形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に燃料を供給するための列型燃料
噴射ポンプは、エンジンの運転状況に応じて燃料噴射量
および燃料噴射時期（タイミング）を制御するようにな
っている。

すなわち、エンジン側で要求する燃料噴射タイミング
特性は、第５図に示されており、始動時の燃料噴射タイ
ミングは進角側にセットされ、アイドル時にはその燃料
噴射タイミングを遅角側に調整し、かつ定格出力時には
燃料噴射タイミングを進角側に調整することが望まれて
いる。

このため、従来の燃料噴射ポンプは、カムの作動で往
復動されるプランジャを燃料噴射量制御部材により軸線
の回りに回動させるようになっているとともに、このプ
ランジャに嵌挿したり制御スリーブをプランジャの軸線
に沿って移動させるようになっている。つまり、カムの
作動でプランジャを往復動させてポンプ室内の燃料を供
給する際、燃料噴射量制御部材によりプランジャを軸線
の回りに回転させると、燃料加圧ストロークが変えられ
て燃料噴射量が調整され、また制御スリーブをプランジ
ャの軸線に沿って移動させると、プレストロークが変わ
り、燃料噴射タイミングが調整されるものである。

ところで、前記第５図に示す噴射タイミングを得るの
には制御スリーブをプランジャの軸線に沿って移動させ
る必要があり、このため従来、特開昭61−118936号公報
に記載されているような手段が提案されている。

このものは、エンジンの運転状況に応じてコンピュー
タが電磁式ロータリアクチュエータを作動させ、この電
磁式ロータリアクチュエータにより制御スリーブを動か
して燃料噴射タイミングを調整するようになっている。

〔発明が解決しようとする課題〕

上記従来の制御手段は、第５図に示す要求タイミング
にマッチした制御を可能にするが、しかしながら、コン
ピュータにより電磁式ロータリアクチュエータを作動さ
せるシステムがきわめて複雑な構造になり、大幅なコス
トアップを招く問題がある。

本発明はこのような事情にもとづきなされたもので、
メカニカルな手段で制御スリーブを作動させて第５図に
示す要求特性を満足することができ、構造が比較的簡単
になって、コスト安となるプレストローク可変形の燃料
噴射ポンプを提供しようとするものである。

〔課題を解決するための手段〕

本発明は、往復動するプランジャに制御スリーブを摺
動自在に嵌挿するとともに、この制御スリーブにコント
ロールロッドを連結し、このコントロールロッドの回動
により上記プランジャと制御スリーブとの軸方向の相対
位置を変えてプレストロークを調整するようにしたプレ
ストローク可変形の燃料噴射ポンプに適用される。

そして、上記目的を達成するために、上記コントロー
ルロッドを回動させる回動軸には、主レバーを回動可能
に設けるとともに、この主レバーに対して相対的に所定
角度範囲で自在に回動可能な補助レバーを固定し、上記
両レバーを互いに同方向に追従して回動させるとともに
上記両レバーを互いに近づく方向に付勢するねじりコイ
ルばねの一端を上記主レバーに引っ掛け他端を上記補助
レバーに引っ掛けて、上記主レバーと補助レバーとにわ
たって上記ねじりコイルばねを設け、上記主レバーはメ
カニカルガバナに連結されており、エンジンが低速状態
のときには、上記メカニカルガバナの作動により上記主
レバーを回動させ、上記ねじりコイルばねを介して前記
補助レバーとともに前記回動軸を一方に回動させること
により前記コントロールロッドを回動して燃料噴射タイ
ミングを遅角側に調整するようにプレストローク調整す
るとともに、エンジン始動に伴って自動的に補助レバー
を一方に回動させる始動操作手段を設け、エンジン始動
時には上記始動操作手段により補助レバーを一方に回動
させることによりコントロールロッドを回動して燃料噴
射タイミングを進角側にセットするようにしたことを特
徴とする。

〔作用〕

本発明によれば、エンジンの運転時にはメカニカルガ
バナにより主レバーが作動されてコントロールロッドを
回動させるので、アイドル運転および定格出力運転時に
必要とされる進角特性を得ることができる。そして、エ
ンジン始動時に運転者が主レバーを高速側にセットして
始動すれば燃料噴射タイミングは進角側となるから要求
特性を満足するが、運転者が主レバーを低速側にセット
して始動すれば燃料噴射タイミングは遅角側となって要
求特性の逆になってしまう。この時、本発明では、エン
ジン始動時に、例えばキースイッチに連動して始動操作
手段が作動し、補助レバーを強制的に回動させてコント
ロールロッドを高速側に回動し、燃料噴射タイミングを
進角側にセットするようになり、したがって要求特性を
満足することができる。

したがって、コンピュータにより制御される複雑な構
造の電磁式ロータリアクチュエータは不要となり、簡単
な構成の安価なメカニカルガバナの使用が可能になる。

〔実施例〕

以下本発明について、第１図ないし第５図に示す第１
の実施例にもとづき説明する。

図において１はポンプハウジングを示し、このポンプ
ハウジング１内には第４図に断面して示すように、プラ
ンジャバレル２が嵌挿されており、このプランジャバレ
ル２にはポンプ室３が形成されている。

上記プランジャバレル２の上端には吐出口体４が取付
けられており、この吐出口体４はパイプを介して図示し
ないエンジン側の燃料噴射弁に接続されている。吐出口
体４内には吐出弁５が収容されており、この吐出弁５は
スプリング６に押されて上記ポンプ室３を閉じている。
ポンプ室３内の燃料圧力が上記スプリング６にて設定さ
れる開弁圧以上になると吐出弁５がリフトされ、これに
よりポンプ室３で加圧された高圧燃料が吐出口体４か
ら、エンジンの燃料噴射弁へ圧送される。

上記プランジャバレル２にはプランジャ７の一端が摺
動自在に嵌挿されており、このプランジャ７の一端はポ
ンプ室３に臨んでいる。

プランジャ７の他端はポンプハウジング１の下部に導
かれ、この下端にはばね座８が連結されている。このば
ね座８には復帰用スプリング９の下端が当接されてい
る。復帰用スプリング９の上端はハウジング１に設けた
他のばね座10に当接しており、したがってプランジャ７
は復帰用スプリング９の付勢力を受けて常に下向きに押
されている。

プランジャ７の下端に連結されたばね座８はタペット
11に連結されており、このタペット11はカムローラ12を
回転自在に支持している。カムローラ12はカム13に当接
している。

カム13はエンジンのクランク軸により回転され、した
がって、エンジンの回転に同期してカム13が一体に回転
するから、カムローラ12を介してプランジャ７が押し上
げられ、上死点を過ぎるとプランジャ７は復帰用スプリ
ング９の付勢力を受けて押し上げられ、よって往復移動
される。

このプランジャ７には、一端がプランジャ７の上端に
開口して上記ポンプ室３に連通し、他端がこのプランジ
ャ７の側面に開口された燃料導入通路14が形成されてい
る。また、このプランジャ７の側面には燃料導入通路14
に導通して横孔14aが開口されている。

プランジャ７の外周には、制御スリーブ15が摺動自在
に嵌挿されている。この制御スリーブ15はガイドロッド
16により軸方向のみに移動可能となるように案内されて
いる。

この制御スリーブ15の下端面はリード面15aとなって
いるとともに、この上側には他のリード面15bが形成さ
れており、これらリード面15a、15bが上記プランジャ７
の側面に開口された横孔14aを開閉する。

制御スリーブ15の側面には係止溝17が形成されてお
り、この係止溝17には駆動ピン18が係合している。この
駆動ピン18はコントロールロッド19に突出して固定され
ている。したがって、コントロールロッド19が第４図
中、時計回りまたは反時計回りに回動されると、制御ス
リーブ15がプランジャ７の軸方向に沿って摺動移動され
る。これにより、制御スリーブ15の下端面のリード面15
aが上記プランジャ７の側面に開口された横孔14aを開閉
するタイミングが調節される。

上記コントロールロッド19はポンプハウジング１に回
動可能に取付けられており、一端が第２図に示すように
ポンプハウジング１の一端に突出されている。

このコントロールロッド19の一端には図２及び図３に
示されるように連結０がボルト止めされ、この連結駒20
には回転軸21が交差して連結されている。すなわち、回
動軸21の下端にはアーム21aが取付けられており、この
アーム21aの先端部、つまり、回動軸21の軸線に対して
偏心した位置には偏心ピン22が突設されており、この偏
心ピン22は上記連結駒20に形成した詳図しない孔に嵌ま
り合って係合している。そのため、回動軸21がその軸線
回りに回動されると、この回動方向側に位置される前記
孔の内面を偏心ピン22が滑りを伴いながら押圧するの
で、この押圧力によって上記コントロールロッド19が第
３図中、時計回りまたは反時計回りに回動されるように
なっている。

回動軸21はポンプハウジング１に回動自在に取付けら
れており、この回動軸21の上端部には主レバー23が相対
的に回動自在となって取付けられている。

主レバー23の一端には、第１図に示すように、リンク
ロッド24が連結され、このリンクロッド24の他端にはガ
バナレバー25が連結されており、このガバナレバー25は
メカニカルガバナ26に取付けられている。メカニカルガ
バナ26はエンジンの運転状況に応じて作動され、これに
より上記ガバナレバー25を回動させるようになってい
る。

すなわち、エンジンの回転速度が高速の場合は、メカ
ニカルガバナ26がガバナレバー25を第１図の実線のよう
に回動させ、またエンジンの回転速度が低速やアイドリ
ングの場合は、メカニカルガバナ26がガバナレバー25を
第１図の想像線のように回動させるようになっている。

なお、主レバー23の他端には、第１図に示すように、
円弧形のガイド孔27が形成され、このガイド孔27にはガ
イドねじ28が挿通されており、したがって主レバー23
は、これらガイド孔27とガイドねじ28の案内作用に沿っ
て回動可能となっている。

一方、上記回動軸21の上端には補助レバー30がナット
29により一体に回動するように固定されている。

そして、この補助レバー30と主レバー23の間には、上
記回動軸21に巻装されたねじりコイルばね31が架け渡さ
れている。

すなわち、ねじりコイルばね31の一端31aは主レバー2
3の一側面に引掛けられているとともに、他端31bは補助
レバー30の他側面に係止されており、このため主レバー
23は第１図中反時計回りに、また補助レバー30は第１図
中時計回りに回動するように、つまり互いに近ずくよう
に付勢されている。

そして、補助レバー30にはストッパピン32が突設され
ており、このストッパピン32には主レバー23の他側面が
接離可能に当接するようになっている。すなわち、前記
メカニカルガバナ26の作動によりガバナレバー25および
リンクロッド24が第１図の実線の方向に回動されると、
主レバー23が反時計回りに回動され、このため主レバー
23の他側面がストッパピン32に当接する。そして、この
ように主レバー23がストッパピン32に当接すると補助レ
バー30を一体的に押し、これにより回動軸21を回動させ
るようになっている。

上記補助レバー30の一側面に対向して、ポンプハウジ
ング１または車両のボディ等には、始動操作手段として
のソレノイド35が配置されている。このソレノイド35
は、例えばエンジンの始動用キースイッチに応動するよ
うになっており、始動用キースイッチをオンした場合に
通電され、電磁力でプランジャロッド36を突出させるよ
うになっている。このプランジャロッド36の先端が補助
レバー30の一側面に対向しており、プランジャロッド36
が突出された場合に補助レバー30を押し、回動軸21が噴
射タイミングが進角側となるように回動させるようにな
っている。

なお、第４図に示すように、制御スリーブ15が配置さ
れているプランジャ７の回りは、プランジャバレル２内
に位置して燃料室40が形成され、この燃料室40には燃料
供給口41より図示しない燃料供給ポンプから燃料が供給
される。

プランジャ７の下端部には平坦面42が形成され、この
平坦面42にはプランジャ７の下部に被嵌したコントロー
ルスリーブ43がプランジャ７の軸回りに一体的に回動す
るように係合されている。

このコントロールスリーブ43の上端はコントロールラ
ック44に係合されており、コントロールラック44は図示
しない燃料噴射量制御用ガバナに連結されている。

したがって、エンジンの運転状況に応じて上記燃料噴
射量制御用ガバナが作動するとコントロールラック44が
第１図の紙面と直交する方向に移動され、これによりコ
ントロールスリーブ43が回動される。したがってプラン
ジャ７が軸回りに回動されるようになっている。

このような構成の第１の実施例について作用を説明す
る。

エンジンにより回転されるカム13のカム面に追従して
プランジャ７が下降する際、このプランジャ７に形成し
た横孔14aが制御スリーブ15の下端面のリード面15aより
も下がり、燃料室40内の燃料を燃料導入通路14を通じて
ポンプ室３に導入する。

上記カム13の作用によりプランジャ７が上昇される過
程で、横孔14aが制御スリーブ15にて閉塞された場合
に、ポンプ室３内の燃料は逃げ場が無くなり、したがっ
てポンプ室３内の燃料はプランジャ７により加圧され、
吐出弁５の開弁圧以上になると、ポンプ室３の高圧燃料
が吐出口体４から、エンジンの燃料噴射弁へ圧送され
る。

プランジャ７の上死点を過ぎるとカム13のカム面に追
従して下降し、下死点まで下がる。この間に、横孔14a
が制御スリーブ15の下端リード面15aより下がると燃料
室40内の燃料が横孔14aおよび燃料導入通路14を通じて
ポンプ室３に導入される。

以下、上記の作動を繰り返す。

そして、燃料噴射量を制御するには、エンジンの運転
状況に応じて燃料噴射量制御用ガバナを作動させ、これ
によりコントロールラック44を第４図の紙面と直交する
方向に移動させてコントロールスリーブ43を回動させ
る。このためプランジャ７が軸回りに回動される。

このようなプランジャ７の回動は横孔14aも一体に回
動させるので、プランジャ７のストローク中で横孔14a
が制御スリーブ15の上側のリード面15bにて開閉される
タイミングが変わり、すなわちポンプ室３内の燃料を加
圧するストロークが変わるので、燃料噴射量の増減を制
御することができる。

一方、燃料噴射タイミングを制御するには、エンジン
の運転状況に応じてメカニカルガバナ26が作動され、こ
の動きが回動軸21を通じてコントロールロッド19に伝え
られ、このため制御スリーブ15を軸方向に変位させる。

すなわち、エンジンの回転速度が高速の場合は、メカ
ニカルガバナ26がガバナレバー25を第１図の実線のよう
に回動させ、このためリンクロッド24が図示右側に引か
れて主レバー23を反時計方向に回動させる。この主レバ
ー23の回動により主レバー23はストッパピン32に当接
し、補助レバー30を一体的に押すので回動軸21を回動さ
せる。この回動軸21のアーム21aの回動に伴い、コント
ロールロッド19に連結された連結駒20が、その図示しな
い孔に係合された前記アーム21aの偏心ピン22によりア
ーム21aの回動方向に押されるので、連結駒20と一体に
コントロールロッド19が第３図中反時計回りに、すなわ
ち第４図中では時計回りに回動される。このため、回動
軸21の反時計回りの回動は制御スリーブ15をプランジャ
７に沿って引下げる方向に移動させる。

したがって、プランジャ７のストローク中で横孔14a
が制御スリーブ15の下側リード面15aにて閉じられるタ
イミングが早くなり、すなわちポンプ室３内の燃料を加
圧するタイミングが早くなるので、燃料噴射タイミング
が進角側に調整されることになる。

逆に、エンジンの回転速度が低速やアイドリングの場
合は、メカニカルガバナ26がガバナレバー25を第１図の
想像線のように回動させ、このためリンクロッド24が図
示左側に押されて主レバー23を時計方向に回動させる。
この主レバー23の回動により、ねじりコイルばね31を介
して連結されている補助レバー30も同方向に回動され
る。そうすると回動軸21が時計方向に回動されるから、
この回動軸21のアーム21aの回動に伴い、コントロール
ロッド19に連結された連結駒20が、その図示しない孔に
係合された前記アーム21aの偏心ピン22によりアーム21a
の回動方向に押されるので、連結駒20と一体にコントロ
ールロッド19が第３図中時計回りに、すなわち第４図中
では反時計回りに回動される。このため、回動軸21の時
計回りの回動は制御スリーブ15をプランジャ７に沿って
引上げる方向に移動させる。

したがって、燃料噴射タイミングが遅角側に制御され
ることになる。

このような作動は、第５図に示す要求タイミング特性
におけるアイドル時や定格出力時の要求を満足すること
ができる。

ところで、エンジンの始動時においては燃料噴射タイ
ミングを進角側に制御したい要求がある。

この場合、運転者が主レバー23を高速側にセットして
始動すれば燃料噴射タイミングは進角側となるから要求
特性を満足するが、運転者が主レバー23を低速側にセッ
トしたままで始動すれば燃料噴射タイミングは遅角側と
なって要求特性の逆になってしまう。

これに対し本実施例では、エンジン始動時に始動用キ
ースイッチをオンにすれば、始動操作手段としてのソレ
ノイド35に通電され、電磁力でプランジャロッド36を突
出する。このプランジャロッド36の先端は補助レバー30
の一側面を押し、回動軸21を第１図の反時計回り、すな
わち噴射タイミングが進角側となるように回動させる。

このため、運転者が主レバー23を低速側にセットした
ままで始動操作しても、必ずソレノイド35が補助レバー
30を強制的に回動させて燃料噴射タイミングを進角側に
セットするようになり、したがって要求特性を満足する
ことができる。

このような実施例であれば、従来のようなコンピュー
タにより制御される複雑な構造の電磁式ロータリアクチ
ュエータは不要となり、簡単な構成の安価なメカニカル
ガバナの使用が可能になる。

なお、本発明は上記第１の実施例に制約されるもので
はない。

すなわち、第４図に示すコントロールロッド19は、紙
面と直交する方向に延在されている場合を示したが、第
６図に示す第２の実施例のように、コントロールロッド
50は紙面の左右方向に伸びるように設置した構造のもの
であってもよい。

この場合、制御スリーブ15に突設した係合ピン51がコ
ントロールロッド50の端面に偏心して形成した係止溝52
に係合し、コントロールロッド50が回動されると制御ス
リーブ15が上下動されるものである。

また、上記第１の実施例では、補助レバー30にストッ
パピン32を突設したが、第７図に示す第３の実施例のよ
うに、ストッパピン32は主レバー23に突出して設けるよ
うにしてもよい。

また、第８図に示す第４の実施例のように補助レバー
30あるいは主レバー23を一体に曲げ成形するなどの手段
でストッパ60を形成してもよい。

さらに、本発明は、始動操作手段としてソレノイド35
に制約されるものではなく、要するに始動時に補助レバ
ー30を進角側に作動させるものであれば、手動式のレバ
ーやリンク、その他の手段であってもよい。

〔発明の効果〕

以上説明したように本発明によれば、構造が比較的簡
単なメカニカルな手段で制御スリーブを作動させること
により第５図に示す要求特性を満足することができ、コ
スト安となる。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第５図は本発明の第１の実施例を示し、第
１図は燃料噴射ポンプの平面図、第２図は正面、第３図
は側面図、第４図は断面図、第５図は燃料噴射タイミン
グの要求特性を示す図、第６図は本発明の第２の実施例
を示す断面図、第７図および第８図はそれぞれ本発明の
第３および第４の実施例を示す主レバーと補助レバーと
の連結構造の説明図である。 １……ハウジング、２……プランジャバレル、３……ポ
ンプ室、７……プランジャ、13……カム、14……燃料導
入通路、14a……横孔、15……制御スリーブ、15a……下
側リード面、15b……上側リード面、19,50……コントロ
ールロッド、21……回動軸、23……主レバー、24……リ
ンクロッド、25……ガバナレバー、26……メカニカルガ
バナ、30……補助レバー、31……ばね、32……ストッパ
ピン、35……ソレノイド、36……プランジャロッド。

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】往復動するプランジャに制御スリーブを摺
   動自在に嵌挿するとともに、この制御スリーブにコント
   ロールロッドを連結し、このコントロールロッドの回動
   により上記プランジャと制御スリーブとの軸方向の相対
   位置を変えてプレストロークを調整するようにしたプレ
   ストローク可変形の燃料噴射ポンプにおいて、 上記コントロールロッドを回動させる回動軸には、主レ
   バーを回動可能に設けるとともに、この主レバーに対し
   て相対的に所定角度範囲で自在に回動可能な補助レバー
   を固定し、 上記両レバーを互いに同方向に追従して回動させるとと
   もに上記両レバーを互いに近づく方向に付勢するねじり
   コイルばねの一端を上記主レバーに引っ掛け他端を上記
   補助レバーに引っ掛けて、上記主レバーと補助レバーと
   にわたって上記ねじりコイルばねを設け、 上記主レバーはメカニカルガバナに連結されており、エ
   ンジンが低速状態のときには、上記メカニカルガバナの
   作動により上記主レバーを回動させ、上記ねじりコイル
   ばねを介して前記補助レバーとともに前記回動軸を一方
   に回動させることにより前記コントロールロッドを回動
   して燃料噴射タイミングを遅角側に調整するようにプレ
   ストローク調整するとともに、 エンジン始動に伴って自動的に上記補助レバーを一方に
   回動させる始動操作手段を設け、エンジン始動時には上
   記始動操作手段により補助レバーを一方に回動させるこ
   とによりコントロールロッドを回動して燃料噴射タイミ
   ングを進角側にセットするようにしたことを特徴とする
   燃料噴射ポンプ。