JP2949801B2

JP2949801B2 - 内燃機関用燃料噴射装置

Info

Publication number: JP2949801B2
Application number: JP19500290A
Authority: JP
Inventors: 浩行植本
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 1990-07-25
Filing date: 1990-07-25
Publication date: 1999-09-20
Anticipated expiration: 2014-09-20
Also published as: JPH0481563A

Description

【発明の詳細な説明】［産業上の利用分野］この発明は、燃料噴射ポンプ、特に自動車等のデイー
ゼル機関に用いられる燃料噴射ポンプに関するものであ
る。

［従来の技術］例えば分配型燃料噴射ポンプは、シリンダ内にプラン
ジヤが嵌挿されて成る加圧機構を有し、この加圧機構に
おけるプランジヤがカムデイスクとローラとから成るカ
ム装置を介して駆動軸に連結され、この駆動軸に回転運
動をプランジヤの回転往復に変換するようになつてお
り、このプランジヤの回転往復動に伴つて燃料の分配と
圧送とを行うようになつている。

ところで、デイーゼル機関においては、低速、低負荷
時には噴射率を小さくして穏やかな燃焼としてノツク音
を小さくする一方、高速、高負荷度には噴射率を大きく
して馬力を増大させたいとする要求が従来からあつた。

上記従来例におけるカム装置は、カム回転角に対して
一定割合でカム速度が変化する特性を有しており、燃料
噴射ポンプは、噴射管の管内圧がノズル開弁圧以上に上
昇し、噴射が開始されるためには、プランジャのストロ
ークが所定量必要である。

したがつて、機関が低速であつても高速であつても噴
射開始までのプランジヤのストロークは一定であるか
ら、カム速度が最も高い部分が噴射時に使用されて高噴
射率となり、アイドリング時等の低速、低負荷時のノツ
ク音が大きいという問題点があつた。これを解決するに
は、前段に十分期間の長い低速部分を持つたカムを用い
れば、プランジヤが所定以上ストロークしても上記低速
部分を使つて噴射させることができるが、これでは一つ
のカム山の幅が大きくなりすぎ、多気筒機関では不可能
である。

そこで、特開昭62−68958号公報で開示された発明
は、前記したカム装置に、カム回転角に対して前後に低
速領域が、後段に高速領域があるカム特性を付与すると
共に、前述した送出弁装置に、駆動軸を回転せる機関の
回転数が上昇するのに応じて吸い戻し量を多くするアン
グライヒ機構を設けたことにより、高速、高負荷時の馬
力を確保しつつ低速、低負荷時のノツク音を小さくする
ことができる燃料噴射ポンプを提案している。

［発明が解決しようとする課題］しかしながら、カム回転角に対して前段に低速領域
が、後段に高速領域があるカム特性を有するカムと、送
出弁にアングライヒ形のバルブを設けたものを組合せた
燃料噴射ポンプにあつては、ポンプ回転数Ｎが高速にな
るのにともない、燃料噴射量Ｑが増大する特性となり、
高速領域の制御が難かしく、マツチングを難かしくして
いた。

そこで本発明は、上述した問題を解決する燃料噴射装
置を提供する。

［課題を解決するための手段］本発明の内燃機関用燃料噴射装置にあつては、ハウジ
ングに固装されたシリンダと、該シリンダに摺動自在に
挿入されたプランジヤとを有する加圧機構と、燃料を加
圧するため該加圧機構のプランジヤを往復動駆動するカ
ム装置と、前記シリンダに形成され前記加圧機構により
加圧された燃料の吐出される圧送通路と、該圧送通路に
設けた送出弁装置と、該送出弁装置より送出する燃料を
噴射せしめる噴射ノズルを備えており、前記カム装置
は、カム回転角に対して前段に低速領域を、後段に高速
領域をもつカム特性を備えている。

具体的には、前記送出弁装置は、前記ハウシングに螺
着されたホルダと、該ホルダにより前記ハウジングに固
着され前記圧送通路と連通する貫通穴を有するシリンダ
状の弁座体と、前記弁座体の貫通穴に挿入される案内部
と前記弁座体の噴射ノズル側の開口端に形成した弁座面
に当接着座するシート面を有する前記弁座体の貫通穴の
内径よりも外径の大なるシート部とを有する弁体と、前
記送出弁装置の内部に設けられ該弁体のシート面を前記
弁座体の弁座面に向けて着座せしめる方向に前記シート
部に作用し押圧する弁スプリングとから成り、前記弁体
は、前記シート部と前記案内部との間に、前記シート面
の細径部に連続して前記弁座体の貫通穴の内径よりも小
径の第１の細径部と、該第１の細径部に連続して前記弁
座体の貫通穴の内壁に摺動する筒状の外周部を有する第
１のランド部と、該第１ランド部に連続して前記弁座体
の貫通穴の内径よりも小径の第２の細径部と、該第２の
細径部に連続して前記弁座体の貫通穴の内壁に摺動する
筒状の外周部を有する第２のランド部と、該第２のラン
ド部と前記案内部との間に前記弁座体の貫通穴の内径よ
りも小径の第３の細径部とを形成するともに、前記第２
のランド部に形成した前記弁座体の貫通穴の内壁に摺動
する筒状の外周部には、該外周部の１部に切欠き部を形
成したものである。

［作用］本発明の送出弁装置は、噴射ノズル31と連通する貫通
穴62を有するシリンダ状の弁座体60と、該弁座体60の貫
通穴62に挿入される案内部120と該弁座体60の弁座面に
当接着座するシート面103を有するシート部102とを有す
る弁体100と、該弁体100のシート面103を前記弁座面に
着座せしめる弁スプリング80とから成り、前記弁体100
は、シート面103と案内部120との間に第１の細径部104
を隔てて筒状の第１のランド部106を構成し、該第１の
ランド部106から第２の細径部108を隔てて筒状の第２の
ランド部110を設け、前記第１のランド部106を前記弁座
体60の貫通孔62の内壁に摺動せしめ、前記第２のランド
部110に摺動する筒状の外周部には、該外周部の１部に
欠き部112を設けたものであるから、プランジヤ８の吐
出行程時には、弁座体60の弁座面に弁体100のシート面1
03が着座した状態から弁体100の第１のランド部106が前
記弁座体60の弁座面を離れるまでのストローク（これを
ストロークD₂という）の間は燃料を送出しないが、これ
を過ぎると燃料を送出する。前記プランジヤ８の吸入行
程時には、弁体100の第１のランド部106が弁座体60の弁
座面を閉じると燃料の吸戻し作用が行なわれ、原則的に
は、第１のランド部106が弁座体60の弁座面を閉じてか
ら該弁座面に弁体100のシート面103が着座するストロー
クD₂の間は、吸戻し作用が強く行われる。

本発明では、中・低速域では、絞り弁として作用する
第２のランド部110の切欠き部112で絞り効果が発揮され
ず、第１のランド部106からの吸い戻しストロークD₂に
て、動的吸い戻し量が規定されている。

一方高速域では、燃料噴射時（燃料圧送時）、絞り弁
として作用する第２のランド部110の切欠き部112で絞り
効果が発揮されて、切欠き部112の上下流にて圧力差が
生じ、弁体100のリフト量が低・中速度に比べて大きく
なる。そして燃料噴射後、弁体100が着座するときにお
いて、切欠き部112での絞り効果によって、見かけ上の
吸い戻しストロークが第２のランド部110からとなり、
第１のランド部106からの吸い戻しスロークD₂よりも大
きくなる。

従って低・中速域に比べて、弁体100のリフト量が大
きく、さらに見かけ上の吸い戻しストロークも大きくな
ることから、高速時において動的吸い戻し量が増大す
る。

一方、カム装置は、カム回転角に対して前後に低速領
域を、後段に高速領域をもつカム特性を備えているもの
であるから、低速時には噴射率を低く、高速時には噴射
率を高く出来るとともに、上記弁体の作用により、機関
回転数が中速領域から高速領域に上昇するに応じて吸い
戻し量を増大する絞り弁特性を得ることが出来る。この
ことより、ポンプ回転数に対する燃料噴射量の関係は、
ポンプ回転数の増加に応じて燃料噴射量が減少する特性
を得ることができる。

［実施例］第１図は本発明を実施する燃料噴射装置を示し、全体
を符号１で示す燃料噴射ポンプは例えば分配型で、吸い
込み空間２を構成するハウジング３を有し、このハウジ
ング３には駆動軸４が挿入され、この駆動軸４にフイー
ドポンプ５が装着され、このフイードポンプ５の駆動に
より吸い込み空間２に燃料が供給されるようになつてい
る。

また、ハウジング３には加圧機構６が設けられてお
り、この加圧機構６は、ハウジング３に固装されたシリ
ンダ７と、このシリンダ７に摺動自在に挿入されたプラ
ンジヤ８とから構成され、シリンダ７とプランジヤ８と
により高圧室９が画成されている。プランジヤ８は、カ
ム装置18を介して駆動軸４に連結され、回転往復動する
ようになつている。このプランジヤ８の先端周縁には、
エンジンの気筒数に対応した数の吸入グルーブ10が高圧
室９に接続されるように形成されている。また、ハウジ
ング３とシリンダ７とには、一端が前述した吸い込み空
間２に開口し、他端がシリンダ７内に開口する吸入通路
11が形成され、この吸入グルーブ10は、プランジヤ８が
吸入行程時に整合し、吸い込み空間２から吸入通路11を
介して高圧室９に燃料を吸入するようになつている。

また、ハウジング３とシリンダ７とには、気筒数に対
応した数の圧送通路12が形成され、この圧送通路12の一
端がシリンダ７内に開口している。一方、プランジヤ８
の外周面には分配ポート13が一つ形成されている。この
分配ポート13は、プランジヤ８に形成された縦孔14と横
孔15とを介して高圧室９と連通しており、プランジヤ８
の吐出行程時には高圧室９で加圧された燃料が分配され
て圧送通路12から吐出される。

尚、プランジヤ８は、縦孔14の反高圧室側端と吸い込
み空間２とを連通するためのスピルポート16が半径方向
に形成されていると共に、該スピルポート16を形成した
部位に制御スリーブ17が外嵌され、この制御スリーブ17
の軸方向位置を調節して噴射終わりの時期を制御できる
ようになつている。

カム装置18は、プランジヤ８の左端に嵌合固定された
カムデイスク19を有し、このカムデイスク19と駆動軸４
とが図示しない十字カツプリングを介して軸方向の移動
を許すように連結されている。カムデイスク19の左面周
縁にはカム面が気筒数に対応して形成されている。この
カム面にはローラ21が当接し、このローラ21はローラホ
ルダ22に支承されている。また、カムデイスク19は、プ
ランジヤ８と共に戻しスプリング23により左方向へ押圧
されており、カムデイスク19がローラ21に押付けられな
がら回転するようになつている。第５図は、上記カム装
置18のカム特性を示すもので、横軸にカム回転角θを、
縦軸にカムリフトＬとカム速度Ｖをとつたものであり、
N₁はアイドル時の、N₂は高速時の回転領域を示す。カム
回転角θに対して前段部分の略一定速V₁（例えば0.25m/
sec）とする低速領域と、後段部分に最高速度がV₂（例
えば0.75m/sec）とする山型の高速領域とに分れたカム
特性をもつている。

尚、ローラホルダ22は例えば電子制御式のタイマ24に
連結され、このタイマ24により進角制御を行うことがで
きるようにしてある。

上記構成において、デイーゼル機関からの駆動力を受
けて駆動軸４が回転すると、カム装置18を介してその回
転運動がプランジヤ８の回転往復動に変換され、プラン
ジヤ８は回転しながらシリンダ７内を往復動する。プラ
ンジヤ８が後退する吸入行程時にはいずれか一つの吸入
グルーブ10と吸入通路11とが整合して吸い込み空間２か
ら燃料が吸入通路11と吸入グルーブ10を介して高圧室９
に吸入され、この後吸入グルーブ10と吸入通路11との連
通が遮断される。そして、次にプランジヤ８が前進する
吐出行程時にはプランジヤ８のストロークが大きくなる
のに従つて高圧室９の容積が減少して高圧室９の燃料の
圧力が上昇すると共に、分配ポート13といずれか一つの
圧送通路12とが整合し、そのため、送出弁装置50の弁体
100が開き、噴射管30内の燃料の圧力が上昇し、その圧
力がノズル31の開弁圧以上になるとノズル31が開いて燃
料が噴射される。さらにプランジヤ８のストロークが大
きくなると、ついにはスピルボート16が制御スリーブ17
から外れて吸い込み空間２に開口し、高圧室９内の燃料
がプランジヤ８の縦孔14及びスピルボート16を介して吸
い込み空間２へ還流し、高圧室９の燃料の圧力が急激に
低下し、これによりノズル31が閉じて噴射が終了すると
共に、送出弁装置50の弁体100が弁座体60に着座し、次
の噴射の準備を行なうようになる。

全体を符号50で示す送出弁装置は、前述した圧送通路
12の出口端に設けられてハウジング３にねじ止めされた
ホルダ52と、このホルダ52によりハウジング３に固定さ
れた弁座体60と、この弁座体60に着座する弁体100と、
ホルダ52内に配置されて弁体100を弁座体60に押圧する
弁スプリング80とから構成されている。ホルダ52は、噴
射管30を介してノズル31に接続されるようになつてい
る。

第６図及び第７図はアングライヒ機構を有する弁体を
備えた従来の送出弁装置を示すもので、弁体70の先端側
に前述した弁スプリング80を受けるスプリング受け面と
弁座体60の弁座面に当接するシート面とを有するシート
部72が形成されていると共に、後端側に弁座体60の内壁
に沿って摺動する羽根状の案内部76が形成されている。
そして、このシート部72と案内部76との間に吸い戻しカ
ラー74が形成されているのであるが、この吸い戻しカラ
ー74は、周縁に切欠き78が形成され、該切欠き78により
アングライヒ機構が構成されるようになつている。弁体
70は弁座体60との間で距離D₁の吸い戻しストロークを形
成する。機関の回転数が低い場合には、ゆつくりと弁体
70が弁座体60に着座するので、切欠き78と弁座体60との
間から吸い戻された燃料が噴射管側へ逃げて吸い戻し量
が少ないが、機関の回転数が高くなると、弁体70が高速
で弁座体60に着座するため、あたかも切欠き78が形成さ
れていないように作用し、通常と同じ程度の吸い戻しと
するものである。

第３図は、横軸にポンプ回転数Ｎを、縦軸に燃料噴射
量Ｑをとつたときのグラフであつて、弁体70を使用した
場合には、両者の関係は実線で示すカーブC₁のように変
化する。

第４図は、横軸にポンプ回転数Ｎを、縦軸に燃料の動
的吸い戻し量Ｒをとつたときのグラフであつて、弁体70
を使用した場合には、両者の関係はカーブC₁₀のように
変化する。第４図のN₁はアイドル時の低回転数を示し、
N₂は最高回転数を示す。

従来のアングライヒ機構を備えた弁体70を供用したと
きには、第３図のカーブC₁は、ポンプ回転数N₁に対して
水平か、むしろ右上りのカーブになることが実験により
確かめられている。

そこで本発明は、アングライヒ形の弁体70にかえて絞
り弁形の弁体を装備することにより、高速時の燃料噴射
特性を向上するものである。

第２図は本発明の弁体を示すもので、全体を符号100
で示す弁体は、弁座体60に当接するテーパ状のシート面
103を形成したシート部102を備える。シート部102は、
スプリング80の受け部を兼ね、弁体100は弁座体60に対
して常時押圧されている。

弁対100のシート面103の細径部に連続する部分は、弁
座体60の貫通穴62の内壁に対して十分な間隙を有して挿
入される。

テーパ状のシート面103の先端部は、第１の細径部104
を介して第１のランド106に連続する。第１の細径部104
は、弁座体60の貫通穴62の内壁に対して充分な間隙を有
し、第１のランド部106は貫通穴106に対して摺動自在に
嵌合する筒状に形成される。

第１のランド部106は、第２の細径部108を介して第２
のランド部110に連続する。第２のランド部110も弁座体
60の貫通穴62の内壁に嵌合する筒状を呈するが、筒状の
第２のランド部110の外周部の一部に切欠き部112を形成
してある。

第２のランド部110の先端部は第３の細径部116を介し
て案内部120に連結する。羽根状の案内部120の外周部は
貫通穴60の内壁に摺動自在に嵌合する。

本弁体100は、弁座体60に対して距離D₁で示す吸い戻
しスクロークを有するが、第２のランド部110に形成し
た切欠き部112は絞り弁の作用を発揮する。

本発明の弁体100を用いると、ポンプ回転数Ｎと動的
吸い戻し量Ｒの関係は、第４図の破線で示すカーブC₁₁
のように変化する。すなわち、従来のアングライヒ機構
を有する弁体の場合には、カーブC₁₀で示すように、動
的吸い戻し量はポンプ回転数Ｎが中速までに急速に増大
してしまい、それ以上の高速域では余り増大しない。一
方、本発明の絞り弁機構をもつ弁体にあつては、高速域
近傍で吸い戻し量が増大する。

この作用によつて、本発明の弁体によれば、ポンプ回
転数Ｎと燃料噴射量Ｑとの関係は、第３図に破線で示す
カーブC₂のように変化し、高速域で右下がりの特性を得
ることができる。

［発明の効果］本発明は以上のように、圧送通路に設けた送出弁装置
の弁座体は、加圧された燃料が導入される貫通穴を有す
るシリンダ状の弁座体と、前記弁座体の貫通穴に挿入さ
れる案内部と前記弁座体の噴射ノズル側の開口端に形成
した弁座面に当接着座するシート面を有する前記弁座体
の貫通穴の内径よりも外径の大なるシート部とを有する
弁体と、前記送出弁装置の内部に設けられ該弁体のシー
ト面を前記弁座体の弁座面に向けて着座せしめる方向に
前記シート部に作用し押圧する弁スプリングとから成
り、前記弁体は、前記シート部と前記案内部との間に、
前記シート面の細径部に連続して前記弁座体の貫通穴の
内径よりも小径の第１の細径部と、該第１の細径部に連
続して前記弁座体の貫通穴の内壁に摺動する筒状の外周
部を有する第１のランド部と、該第１のランド部に連続
して前記弁座体の貫通穴の内径よりも小径の第２の細径
部と、該第２の細径部に連続して前記弁座体の貫通穴の
内壁に摺動する筒状の第２のランド部と、該第２のラン
ド部と前記案内部との間に前記弁座体の貫通穴の内径よ
りも小径の第３の細径部とを形成するともに、前記第２
のランド部の外周部の前記弁座体の貫通穴の内壁に摺動
する筒状の外周部には、該外周部の１部に切欠き部を形
成したものであるから、第２のランド部の外周部に切り
欠き部を設けるという簡単な構成により、機関回転数が
中速領域から高速領域に上昇するに応じて吸い戻し量を
増大する絞り弁特性を得ることが出来る。

また、高速領域で吸い戻し量を増大させる特性とする
ことにより、噴射率の制御が容易と成る効果がある。即
ち、高速領域で吸い戻し戻し量が少ないと、噴射ノズル
における噴射燃料の流れが高速と噴射率の制御が困難と
成る。

従って、高速領域での吸い戻し量を増大させること
で、噴射ノズルでの燃料流れを抑制できるようになり、
噴射率の制御の最適化が図れ、結果として噴射ノズルと
のマッチングを容易とすることが出来る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例を示す断面図、第２図は送出弁装置の要部を示す断面図、第３図は本発明の作用を示すグラフ、第４図は本発明の作用を示す他のグラフ、第５図は本発明に使用するカム装置のカム線図、第６図は従来の送出弁装置を示す断面図、第７図は同上の弁体を示す斜視図である。１……燃料噴射ポンプ、４……駆動軸、６……加圧機構、７……シリンダ、８……プランジヤ、 18……カム装置、50……送出弁装置、 60……弁座体、100……弁体。

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】ハウジングに固装されたシリンダと、該シ
リンダに摺動自在に挿入されたプランジヤとを有する加
圧機構と、燃料を加圧するため該加圧機構のプランジヤ
を往復動駆動するカム装置と、前記シリンダに形成され
前記加圧機構により加圧された燃料の吐出される圧送通
路と、該圧送通路に設けた送出弁装置と、該送出弁装置
より送出する燃料を噴射せしめる噴射ノズルを備えた内
燃機関用燃料噴射装置において、前記カム装置は、カム回転角に対して前段に低速領域
を、後段に高速領域をもつカム特性を備え、前記送出弁装置は、前記ハウシングに螺着されたホルダ
と、該ホルダにより前記ハウジングに固着され前記圧送
通路と連通する貫通穴を有するシリンダ状の弁座体と、
前記弁座体の貫通穴に挿入される案内部と前記弁座体の
噴射ノズル側の開口端に形成した弁座面に当接着座する
シート面を有する前記弁座体の貫通穴の内径よりも外径
の大なるシート部とを有する弁体と、前記送出弁装置の
内部に設けられ該弁体のシート面を前記弁座体の弁座面
に向けて着座せしめる方向に前記シート部に作用し押圧
する弁スプリングとから成り、前記弁体は、前記シート部と前記案内部との間に、前記
シート面の細径部に連続して前記弁座体の貫通穴の内径
よりも小径の第１の細径部と、該第１の細径部に連続し
て前記弁座体の貫通穴の内壁に摺動する筒状の外周部を
有する第１のランド部と、該第１ランド部に連続して前
記弁座体の貫通穴の内径よりも小径の第２の細径部と、
該第２の細径部に連続して前記弁座体の貫通穴の内壁に
摺動する筒状の第２のランド部と、該第２のランド部と
前記案内部との間に前記弁座体の貫通穴の内径よりも小
径の第３の細径部とを形成するともに、前記第１のラン
ド部と前記第２部のランド部のうち、前記第２のランド
部に形成した前記弁座体の貫通穴の内壁に摺動する筒状
の外周部には、該外周部の１部に切欠き部を形成したこ
とを特徴とする内燃機関用燃料噴射装置。