JP2963181B2 - 燃料噴射ポンプのプリストローク制御装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ この発明は、燃料噴射ポンプのプランジャに対するタ
イミングスリーブの軸心方向の位置を変えることによっ
てプリストロークを調節するようにしたプリストローク
制御装置に関するものである。

［従来の技術］ ディーゼルエンジン用燃料噴射ポンプにおいては、実
開昭63−17865号公報に開示されているように、燃料噴
射時期及び燃料噴射率を調節するために、プリストロー
ク（プランジャの往動開始位置から噴射開始位置までの
プランジャの移動寸法）を調節する装置が装備されてい
る。

従来のこの種のプリストローク制御装置では、第１図
に示すように、ポンプ本体１の内部を軸心方向へ往復動
するプランジャ８が、燃料溜まり室６に収容されている
タイミングスリーブ23を摺動自在に貫通し、その先部を
圧力室４に挿入させており、上記タイミングスリーブ23
が、プランジャ８と直交する方向に配したコントロール
ロッド31と係合し、このコントロールロッド31をその軸
心回りに回動させることによって、プランジャ８に対す
るタイミングスリーブ23の軸心方向の位置を変えるよう
に構成されている。

詳述すると、プランジャ８の内部には一端が圧力室に
臨んで開口する燃料流通孔20が形成され、プランジャ８
の外周面であってタイミングスリーブ23に対する摺動面
には、上記燃料流通孔20に連通するスピル溝21が斜めに
形成されている。一方、タイミングスリーブ23には、一
端が上記プランジャ８に対する摺動面に開口し、他端が
燃料溜まり室６に臨んで開口するスピル孔28が形成され
ている。上記プランジャ８のスピル溝21はタイミングス
リーブ23の内周面によって閉塞可能になっており、スピ
ル溝21とタイミングスリーブ23のスピル孔28は、プラン
ジャ８の往復動によって連通遮断可能になっている。

又、タイミングロッド31に取り付けられ径方向外方へ
延出する作動ピン32の先端がタイミングスリーブ23の係
合溝に係合している。そして、タイミングロッド31がそ
の軸心回りに回動すると、タイミングスリーブ23が作動
ピン32に押動されてプランジャ８の軸心方向に沿って移
動し、プリストロークを調節することができるようにな
っている。

上記タイミングロッド31は図示しない電磁アクチュエ
ータ等の駆動装置によって駆動されるようになってい
る。この駆動装置は、エンジンの回転数等の諸データを
基にコンピュータで制御されるようになっていて、その
時の運転条件に最適なプリストロークとなるように動作
せしめられる。即ち、エンジンが高速回転している時に
はプリストロークを小さくして噴射時期を早め、エンジ
ンが低速回転している時にはプリストロークを大きくし
て噴射時期を遅くする。尚、噴射率はプランジャ８を駆
動するカム12の形状によって決まり、プリストロークを
小さくして噴射時期を早くした時には噴射率が低くな
り、プリストロークを大きくして噴射時期を遅くした時
には噴射率が高くなるように、カム形状が設定されてい
る。

［発明が解決しようとする課題］ このように、従来の燃料噴射ポンプのプリストローク
制御装置においては、タイミングスリーブ23を動かすた
めに電磁アクチュエータ等の駆動装置が必要であり、更
にこの駆動装置の動作を電気的に制御する制御装置も必
要であって、装置が複雑化するという欠点があった。
又、コストアップにもつながって不利であった。

この発明は上述従来の技術の問題点に鑑みてなされた
のものであり、その目的とするところは、構造が簡単で
電気的な制御機構を必要としないプリストローク制御装
置を提供しようとするところにある。

［課題を解決するための手段］ この発明は上記目的を達成するためになされたもの
で、その要旨は、 軸心方向へ往復動する燃料噴射ポンプのプランジャ
が、燃料溜まり室に収容されたタイミングスリーブを摺
動自在に貫通して、その先部を圧力室に挿入させ、上記
プランジャの外周面であって上記タイミングスリーブに
対する摺動面には燃料の通路となるスピル溝が形成さ
れ、このスピル溝がプランジャの内部に設けられた燃料
流通孔を介して上記圧力室に連なっており、上記タイミ
ングスリーブには一端が上記プランジャに対する摺動面
に開口し他端が燃料溜まり室に臨んで開口するスピル孔
が設けられており、而して上記プランジャに対するタイ
ミングスリーブの軸心方向の位置を変えることによりプ
リストロークを調節する燃料噴射ポンプのプリストロー
ク制御装置において、 上記タイミングスリーブがスプリングによってプリス
トロークを大きくする方向へ弾性付勢されており、プリ
ストローク最大時に上記圧力室側に位置するタイミング
スリーブの端面と上記燃料溜まり室の壁面との間に隙間
が形成されるようになっていて、燃料送出終了後、上記
プランジャが更に往動して上記スピル溝がタイミングス
リーブの上記端面から露出して上記隙間に臨み、上記圧
力室の燃料が上記スピル溝から上記隙間を通過して上記
燃料溜まり室に流れるようになっており、上記隙間を通
過する燃料によって、上記タイミングスリーブが上記ス
プリングの付勢力に抗してプリストロークを小くする方
向へ押し動かされることを特徴とする燃料噴射ポンプの
プリストローク制御装置にある。

［作用］ エンジン回転数と燃料噴射ポンプの圧力室の燃料圧力
には一定の相関関係がある。即ち、エンジン回転数が高
くなれば圧力室の燃料圧力は上昇する。

燃料送出終了後に、この圧力室の燃料圧力は、プラン
ジャの燃料流通孔、スピル溝、及びタイミングスリーブ
における圧力室側の端面と燃料溜まり室の壁面との間を
通って燃料溜まり室に逃がされる。その時に、タイミン
グスリーブには上記燃料圧力によってプリストロークを
小さくする方向へ力が加わる。この力は上記燃料圧力の
大きさに比例する。上記力がタイミングスリーブに加わ
えられているスプリングの付勢力に打ち勝つと、タイミ
ングスリーブはプリストロークを小さくする方向へ移動
せしめられ、移動後におけるスプリングの付勢力と平衡
する位置まで移動せしめられる。したがって、エンジン
が高速回転して圧力室の燃料圧力が高圧になった時には
プリストロークを小さくし、エンジンが低速回転して圧
力室の燃料圧力が低圧になった時にはプリストロークを
大きくすることができる。

［実施例］ 以下、この発明の一実施例を第１図を援用し、第２図
から第８図までの図面に基づいて説明する。

第１図は列型の燃料噴射ポンプの縦断面図である。こ
の燃料噴射ポンプのポンプ本体１にはエンジンの気筒数
に対応した縦孔２が形成されており、この縦孔２にプラ
ンジャバレル３がそれぞれ挿入固定されている。ポンプ
本体１の上部には内部に圧力室４を有する弁ハウジング
５が固定されている。ポンプ本体１とプランジャバレル
３と弁ハウジング５とに囲まれた部分は燃料溜まり室６
になっており、圧力室４は燃料溜まり室６に連なってい
る。各縦孔２の燃料溜まり室６は縦孔２に対して直交す
る方向に延びる横孔７を介して互いに接続されている。

上記各プランジャバレル３にはプランジャ８がその軸
心方向に往復動可能で且つ軸心回りに回動可能に挿入さ
れている。プランジャ８は燃料溜まり室６を通ってその
先端を圧力室４に挿入させている。圧力室４内の燃料は
プランジャ８の上昇により圧縮され、燃料の圧力によっ
て送出弁９が開くとここを通って燃料出口10から圧送さ
れるようになっている。プランジャ８の下端は、カム軸
11に設けられたカム12に当接するタペット13の上に載置
されており、カム軸11はエンジンに連動して回転し、ス
プリング14と協働してプランジャ８をカム12の輪郭に沿
って上下に往復動させるようになっている。更に、プラ
ンジャ８の下部には係合部15が形成されており、この係
合部15にコントロールスリーブ16が相対回動不能に係合
している。このコントロールスリーブ16は突起17を介し
てコントロールロッド18に係合しており、コントロール
ロッド18を第１図において紙面に垂直に動かすことによ
りコントロールスリーブ16を回動し、プランジャ８を回
動せしめることができるようになっている。尚、このプ
ランジャ８を回動することにより燃料噴射量を変えるこ
とができる。

上記プランジャ８は、一端をプランジャ８の外周面に
開口させ他端を中心部に延ばす燃料吸排孔（燃料流通
孔）19と、一端をプランジャ８の上端面に開口させ他端
を上記燃料吸排孔19の他端に連ねた連通孔（燃料流通
孔）20と、プランジャ８の外周面に形成され母線に対し
て傾斜して延びる傾斜溝（スピル溝）21と、プランジャ
８の外周面に母線に沿って形成され上記傾斜溝21の上端
部と燃料吸排孔19の開口部とを連通する縦溝（スピル
溝）22とを有している。

燃料溜まり室６にはタイミングスリーブ23が配置され
ており、上記プランジャ８はこのタイミングスリーブ23
を摺動可能に貫通している。タイミングスリーブ23は、
第２図に示すように、軸心に沿って上下に貫通する貫通
孔24を有しており、この貫通孔24にプランジャ８が挿通
されている。タイミングスリーブ23の外周面の一側には
上下方向に延びる案内溝25が形成され、案内溝25に対し
て周方向の反対側には横方向に延びる係合溝26が形成さ
れている。案内溝25には、前記プランジャバレル３に固
定された案内ピン27が係合しており、タイミングスリー
ブ23を回動不能にしている。係合溝26には後述するタイ
ミングロッド31の作動ピン32が係合している。又、タイ
ミングスリーブ23の外周面において、上記案内溝25から
周方向に約90゜ずれた位置には径方向に貫通するスピル
孔28が形成されている。即ち、スピル孔28は一端が貫通
孔24に開口し、他端が燃料溜まり室６に臨むように開口
している。更に、タイミングスリーブ23の上端部には幅
の狭い突起29,29が形成されており、突起29を除いた部
分は逃がし溝30,30にされている。このようにタイミン
グスリーブ23に突起29を設けたので、第４図から第６図
に示すように、プリストロークが最大でタイミングスリ
ーブ23の突起29が弁ハウジング５の下面5a（燃料溜まり
室の壁面）に当接した場合にも、この下面5aと逃がし溝
30との間に隙間が確保され、圧力室４内の燃料の圧力を
逃がし溝30に作用せしめることができるようになる。

各縦孔２に配備されたタイミングスリーブ23は、ポン
プ本体１の前記横孔７に挿通されたタイミングロッド31
によって互いに連繋されている。タイミングロッド31は
軸受を介してポンプ本体１に回動自在に支持されてい
る。タイミングロッド31には各縦孔２と対応する位置に
作動ピン32が取り付けられており、各作動ピン32は先端
をタイミングロッド31の径方向外方へ延ばし、その先端
の係合部33を対応するタイミングスリーブ23の係合溝26
に係合させている。このタイミングロッド31及び作動ピ
ン32によって、各タイミングスリーブ23は連動するよう
になっている。又、第３図に示すように、タイミングロ
ッド31の一端はポンプ本体１を貫通して外方に突出して
おり、その突出端にはレバー34が取り付けられている。
レバー34とポンプ本体１との間には、タイミングロッド
31を第１図及び第３図において時計回り方向に付勢する
スプリング35が架け渡されており、これによって、各縦
孔２のタイミングスリーブ23はプリストロークを大きく
する方向（第１図及び第３図において上方）に弾性付勢
されている。したがって、エンジンが停止していて燃料
噴射ポンプが運転されていない時には、全てのタイミン
グスリーブ23は、突起29を弁ハウジング５の下面5aに当
接させて、プリストローク最大の状態に位置することと
なる。

次に、上述構成の燃料噴射ポンプにおけるプリストロ
ーク制御装置の作用について、第１図及び第４図から第
６図の図面を参照して説明する。尚、これらの図面はプ
リストロークが最大の状態を示している。

今、第１図のように、プランジャ８が下死点にある時
には、プランジャ８の燃料吸排孔19はタイミングスリー
ブ23よりも下側に位置して燃料溜まり室６に開口してい
る。したがって、圧力室４と燃料溜まり室６は連通孔20
及び燃料吸排孔19を介して連通し、圧力室４内の燃料の
圧力は上昇せず、送出弁９は閉状態を維持し続ける。

この状態からカム軸11が反時計回り方向に回転し、カ
ム12に押動されてプランジャ８が上昇して、第４図に示
すように燃料吸排孔19がタイミングスリーブ23の下面よ
りも上方に位置すると、燃料吸排孔19と傾斜溝21と縦溝
22がタイミングスリーブ23の内周面によって塞がれ、そ
の結果、圧力室４の燃料の圧力が上昇して送出弁９を押
し上げて開放し、燃料出口10から燃料が送出される。燃
料吸排孔19が塞がれた時が燃料の噴射開始となる。

そして、更にプランジャ８が上昇して、第５図に示す
ように傾斜溝21がタイミングスリーブ23のスピル孔28に
達すると、圧力室４と燃料溜まり室６とが連通孔20、燃
料吸排孔19、縦溝22、傾斜溝21、及びスピル孔28を介し
て連通するため、圧力室４内の圧力は燃料溜まり室６に
逃がされ、その結果、送出弁６が閉じられて燃料の送出
が終了する。

更に、この後、燃料送出終了後もプランジャ８は上昇
を続け、プランジャ８の傾斜溝21がスピル孔28を通過し
て、スピル孔28が再びタイミングスリーブ23の内周面に
よって塞がれるようになるが、この時には第６図に示す
ように、縦溝22の上端部がタイミングスリーブ23の逃が
し溝30よりも上方に突き出るようになっており、その結
果、圧力室４と燃料溜まり室６とは連通孔20、燃料吸排
孔19、縦溝22、及び逃がし溝30を介して連通され、圧力
室４内の圧力は引き続き燃料溜まり室６に逃がされる。
而して、この時に、逃がし溝30を通過する燃料の圧力と
燃料溜まり室６内の燃料の圧力との差圧によって、タイ
ミングスリーブ23にはこれを下方へ押し下げる力が作用
する。この燃料によるタイミングスリーブ23を押し下げ
る力が、スプリング35によるタイミングスリーブ23を押
し上げる力よりも大きくなると、タイミングスリーブ23
は下方へ移動せしめられる。そして、上記両方の力が平
衡する位置でタイミングスリーブ23は停止する。

ところで、エンジンの回転数Ｎと燃料噴射ポンプの圧
力室４の燃料圧力との間には一定の関係があり、エンジ
ンの回転数Ｎが高くなると圧力室４の燃料圧力は上昇す
る。したがって、エンジンの回転数が高くなると上記逃
がし溝30を通過する燃料の圧力が高くなって、この燃料
がタイミングスリーブ23を下方へ押し下げる力Ｆが大き
くなる（第７図参照）。

その結果、第８図に示すように、エンジンの回転数Ｎ
が所定回転数以上になって上記力Ｆがスプリング35のセ
ット力を上回るようになった以降は、エンジンの回転数
Ｎが高くなるにつれて、タイミングスリーブ23は弁ハウ
ジング５の下面5aからより遠くへ離間するようになり、
プリストロークＰを小さくすることができる。逆に、エ
ンジンの回転数Ｎが下がってくると、タイミングスリー
ブ23は弁ハウジング５に接近するようになり、プリスト
ロークＰを大きくすることができる。したがって、エン
ジンを高速回転させた時には噴射時期を早め、低速回転
させた時には噴射時期を遅くすることができる。尚、噴
射時期については、上述実施例の場合にも、噴射時期を
早くした時に噴射率が低くなり、噴射時期を遅くした時
に噴射率が高くなるように、カム12の形状が設定されて
いる。

多気筒エンジンの場合には、複数あるプランジャ８が
互いに位相をずらして駆動するので、各タイミングスリ
ーブ23に上記力Ｆが加わるタイミングにも位相差があ
り、常にいずれかのタイミングスリーブ23には力Ｆが作
用するようになっている。そこで、この実施例のように
各タイミングスリーブ23をタイミングロッド31及び作動
ピン32によって連繋し連動するようにすると、あるプラ
ンジャ８が下降行程に入りそのプランジャ８のタイミン
グスリーブ23に燃料による力Ｆが直接作用しなくなった
時にも、他のタイミングスリーブ23に作用する力Ｆが作
用するようになり、これによって下降行程に入ったプラ
ンジャ８のタイミングスリーブ23を弁ハウジング５側に
スプリングバックさせないようにすることができる。こ
れは即ち、エンジンの回転数が一定である限り各プラン
ジャ８のプリストロークを不変にすることができるとと
もに、タイミングスリーブ23が振動するのを防止するこ
とができることに外ならない。

尚、スプリング35のばね定数を適宜選定することによ
り、あるいはスプリング35を二段スプリングにしたり、
形状記憶合金から構成することによって第８図に示すよ
うにプリストローク特性を所望に変えることができる。

この発明は上述実施例に制約されず種々の態様が採用
可能である。

例えば、スプリングを個々のタイミングスリーブの下
部とプランジャバレルとの間にそれぞれ配置し、各プラ
ンジャの外側を取り巻くように位置せしめるようにして
もよい。尚、この場合にも多気筒エンジン用の場合に
は、各タイミングスリーブをタイミングロッドと作動ピ
ンによって連繋するのが好ましい。

又、上述実施例においてはタイミングスリーブの端面
に突起を設けることにより、プリストローク最大時にも
タイミングスリーブの端面と燃料溜まり室の壁面との間
に隙間が生ずるようにしているが、タイミングスリーブ
の端面に突起を設ける代わりに、燃料溜まり室の壁面に
突起を設けて両者間に隙間を形成するようにしてもよ
い。

［発明の効果］ 以上説明したように、この発明によれば、エンジン回
転数の上昇に伴って圧力室の燃料圧力が上昇するのを利
用し、この燃料圧力をタイミングスリーブに作用せし
め、燃料圧力による力をスプリングの付勢力に対抗させ
ることができるようになり、その結果、プランジャに対
するタイミングスリーブの位置を燃料圧力の大きさに応
じて変えることができ、したがって、エンジンを高速回
転させた時にはプリストロークを小さくし、エンジンを
低速回転させた時にはプリストロークを大きくすること
ができるようになるという優れた効果が奏される。

又、この発明のプリストローク制御装置では、従来必
要とされていた、タイミングスリーブを駆動するための
駆動装置と、この駆動装置の動作を電気的に制御するた
めの制御装置とが不要となり、プリストローク制御装置
を極めて簡単な構造にすることができるという優れた効
果が奏される。又、これによってコストダウンを図るこ
ともできて極めて有利である。

【図面の簡単な説明】

第１図から第８図までの図面はこの発明の一実施例を示
すものであり、第１図は燃料噴射ポンプの縦断面図、第
２図はタイミングスリーブの外観斜視図、第３図はタイ
ミングスリーブ付勢機構の正面図、第４図から第６図は
燃料圧送状態を示す要部断面図、第７図はエンジン回転
数と燃料圧力に基づくタイミングスリーブに作用する力
との関係を示す線図、第８図はエンジン回転数とプリス
トロークの大きさとの関係を示す線図である。 ４……圧力室、 5a……弁ハウジングの下面（燃料溜まり室の壁面）、 ６……燃料溜まり室、８……プランジャ、 19……燃料吸排孔（燃料流通孔）、 20……連通孔（燃料流通孔）、 21……傾斜溝（スピル溝）、 22……縦孔（スピル溝）、 23……タイミングスリーブ、28……スピル孔、 30……逃がし溝（タイミングスリーブの端面）、 35……スプリング。

フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) 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】軸心方向へ往復動する燃料噴射ポンプのプ
   ランジャが、燃料溜まり室に収容されたタイミングスリ
   ーブを摺動自在に貫通して、その先部を圧力室に挿入さ
   せ、上記プランジャの外周面であって上記タイミングス
   リーブに対する摺動面には燃料通路となるスピル溝が形
   成され、このスピル溝がプランジャの内部に設けられた
   燃料流通孔を介して上記圧力室に連なっており、上記タ
   イミングスリーブには一端が上記プランジャに対する摺
   動面に開口し他端が燃料溜まり室に臨んで開口するスピ
   ル孔が設けられており、而して上記プランジャに対する
   タイミングスリーブの軸心方向の位置を変えることによ
   りプリストロークを調節する燃料噴射ポンプのプリスト
   ローク制御装置において、 上記タイミングスリーブがスプリングによってプリスト
   ロークを大きくする方向へ弾性付勢されており、プリス
   トローク最大時に上記圧力室側に位置するタイミングス
   リーブの端面と上記燃料溜まり室の壁面との間に隙間が
   形成されるようになっていて、燃料送出終了後、上記プ
   ランジャが更に往動して上記スピル溝がタイミングスリ
   ーブの上記端面から露出して上記隙間に臨み、上記圧力
   室の燃料が上記スピル溝から上記隙間を通過して上記燃
   料溜まり室に流れるようになっており、上記隙間を通過
   する燃料によって、上記タイミングスリーブが上記スプ
   リングの付勢力に抗してプリストロークを小さくする方
   向へ押し動かされることを特徴とする燃料噴射ポンプの
   プリストローク制御装置。