JP3341793B2 - 分配型燃料噴射ポンプ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、プランジャの往復運動
とロータの回転運動により燃料を圧送分配する分配型燃
料噴射装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の分配型燃料噴射ポンプでは、燃料
加圧室に燃料を充分に供給できるように、ベーン式フィ
ードポンプの燃料供給圧の相対的に高い時に分配ロータ
の吸入ポートと吸入ギャラリとを連通させるようにして
いる。このような分配型噴射ポンプにおいては、高速回
転域において次噴射に備えて燃料加圧室への燃料の充填
量が不十分になると、噴射量不足、噴射量の不均一等に
よる異常噴射を生じやすいため、このような異常噴射の
発生を防止する必要がある。

【０００３】特開平１−１９３０７５号公報に示される
溢流調量式インナカム式分配型燃料噴射ポンプでは、燃
料加圧室への燃料の充填不良を解消するため、溢流弁か
ら溢流した燃料をアキュムレータの蓄圧室に蓄え、この
蓄圧室内の高圧燃料を利用して、次の圧送すべき燃料の
吸入効率を向上するようにしている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】この種の従来のアキュ
ムレータによると、スプリングの付勢力のみで溢流燃料
の蓄圧ならびに放出を行っているため、高速回転時にお
けるスプリングの戻り遅れが生じ、プランジャ室に十分
な燃料の充填を行うことができなくなるおそれがある。

【０００５】このような従来タイプのアキュムレータの
役割を図７および図８に示す模式図に基づいて説明す
る。プランジャ６、７によるプランジャ室２１の燃料の
圧送終了時、溢流弁３０を閉状態から開状態に切替える
ことにより溢流通路１７と溢流通路５２と溢流ポート５
３を通してアクチュエータ５４の蓄圧室５５に高圧の溢
流燃料を蓄える。プランジャ６、７によるプランジャ室
２１への燃料吸入時、フィードポンプ４からの燃料は吸
入ギャラリ１４から吸入通路１５及び吸入ポート２５を
通してプランジャ室２１に供給される。このフィード圧
が十分高くないとき、アキュムレータ５４の蓄圧室５５
から燃料ポート５８と燃料通路５９を通して燃料が吸入
ギャラリ１４に充填されることにより吸入行程時の燃料
充填不足を補填する。

【０００６】ところが、このような従来のアキュムレー
タの構造では、圧縮コイルスプリング５６の付勢力を利
用して、吸入行程時に燃料加圧室へ蓄圧燃料を供給する
構成であるため、次のような問題点がある。 圧縮コイルスプリング５６の付勢力を強めると、蓄
圧室５５から吸入ギャラリ１４へ燃料を供給する圧力が
高められるが、溢流弁３０からの溢流燃料圧が小さいと
き蓄圧室５５に充分な燃料の圧力を蓄圧することはでき
ない。

【０００７】 低速回転時の吸入行程時に溢流燃料が
蓄圧室５５を経て吸入ギャラリ１４へ適正に還流するよ
うに圧縮コイルスプリング５６の付勢力を設定する場
合、スプリング５６の変位量の戻り時間は一定であるた
め、高速回転時にスプリング５６の変位動作の遅れが生
じることで吸入行程時に燃料の充分な充填供給が行い難
くなるし、反対に、高速回転時に燃料の充填供給を適正
に行えるようにスプリング５６の付勢力を設定する場
合、低速回転時には溢流燃料の蓄圧室５５から吸入ギャ
ラリ１４への還流が早すぎるためプランジャ室２１に燃
料の円滑な吸入が得られない。

【０００８】 吸入行程で燃料充填が適正に行えない
と、噴射圧力が低下するだけでなく、キャビテーション
の発生により不整噴射となり燃料噴射特性が不安定にな
るという問題がある。本発明の目的は、回転速度に同期
して吸入行程で溢流燃料を適正に再生使用し、燃料の充
填効率の向上ならびに良好な噴射率を得るようにしたイ
ンナカム式分配型燃料噴射ポンプを提供することにあ
る。

【０００９】本発明の別の目的は、燃料の加圧室への充
填不足による燃料の不整噴射、不均噴射等の異常噴射の
発生を防止することにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明の請求項１に記載
の分配型燃料噴射ポンプは、インナカムのカムプロフィ
ールに沿って径方向に往復動するプランジャとこのプラ
ンジャを往復動可能に支持するとともに回転運動する分
配ロータとによって、燃料の圧送および分配を行うよう
にしたインナカム式分配型燃料噴射ポンプにおいて、分
配ロータを回転可能に支持するとともに、吸入通路、溢
流通路及び分配通路を有するシリンダと、前記分配ロー
タの端部に設けられ、圧力に応じて容積を可変な蓄圧室
と、入口側が前記溢流通路に連通し、出口側が前記シリ
ンダ内の蓄圧室に連通する溢流弁であって、前記プラン
ジャにより圧送された燃料を前記溢流通路から低圧側へ
溢流させることで燃料の分配及び圧送を終了させる溢流
弁と、前記分配ロータの回転駆動力を受けて回転運動を
直線運動に変換するカム機構と、前記シリンダ内を前記
カム機構により往復動可能に駆動され、前記蓄圧室の容
積を可変するアキュムレータピストンと、一端が前記蓄
圧室に連通し、他端が前記吸入通路に連通する燃料通路
とを備え、前記プランジャによる燃料吸入行程と前記ア
キュムレータピストンによる燃料充填行程を同期させた
ことを特徴とする。

【００１１】請求項２記載の分配型燃料噴射ポンプは、
請求項１記載の構成において、前記カム機構がフェイス
カム機構であることを特徴とする。請求項３記載の分配
型燃料噴射ポンプは、請求項２記載の構成において、フ
ェイスカム機構は、前記分配ロータの端部に形成される
フェイスカム面、このフェイスカム面を転勤するロー
ラ、このローラを回転可能に支持する前記アキュムレー
タピストン、前記フェイスカム面に前記ローラを押圧す
る方向へ前記アキュムレータピストンを付勢する付勢手
段とを有する。

【００１２】

【作用および発明の効果】本発明の請求項１記載の分配
型燃料噴射ポンプによると、アキュムレータの蓄圧室に
蓄圧された燃料を機械的なカム機構により吸入行程に同
期して吸入側に供給するようにしたため、分配ロータの
回転に同期した作動により溢流燃料を効率よくプランジ
ャ室に供給することができる。このため、吸入行程にお
いて満足が行く燃料充填を行うことができるので、噴射
圧力を高く保持することができ、キャビテーションの発
生や不整噴射をなくし安定した噴射特性を得ることがで
きる。

【００１３】請求項２記載の分配型燃料噴射ポンプによ
ると、前記カム機構がフェイスカム機構であることか
ら、分配ロータの軸方向端部に小スペースで蓄圧室の容
積を可変にする機構を設けることができる。請求項３記
載の分配型燃料噴射ポンプによると、諸求項２記載の構
成において、従来の圧送分配機構を使用して、分配ロー
タの端部に形成されるフェイスカム面、このフェイスカ
ム面を転勤するローラ、このローラを回転可能に支持す
るアキュムレータピストン、付勢手段等を付加すること
により、小スペースのアキュームレータの設置により、
吸入行程における燃料量の十分な充填を行なうことがで
きる。

【００１４】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明
する。本発明の分配型燃料噴射ポンプの一実施例を図１
〜図３に示す。図２と図３に示すように、図示しないエ
ンジンにより同期して回転駆動される図示しない駆動軸
が分配ロータ１３を回転駆動する。

【００１５】ベーン式フィードポンプ４はこの駆動軸と
一体に回転し、燃料タンク１から燃料を吸入して加圧
し、外部配管９を通して吸入ギャラリ１４に燃料を送出
している。吸入ギャラリ１４は、ポンプハウジングに固
定されたポンプヘッド５の内壁に環状に形成されてい
る。ベーン式フィードポンプ４の燃料吐出側と燃料吸入
側とは、吐出圧力が調節されるように図示しない圧力調
整弁を介して接続されている。

【００１６】ポンプヘッド５の内壁にシリンダ８が固定
され、このシリンダ８の内壁に分配ロータ１３が回転可
能に支持されている。分配ロータ１３は前記駆動軸と軸
方向に連結され、この駆動軸と一体に回転する。シリン
ダ８には吸入ギャラリ１４に連通する複数の吸入通路１
５、エンジンの各気筒に燃料を供給するための複数の分
配通路１６および複数の溢流通路１７が形成されてお
り、各分配通路１６はポンプヘッド５に設けた分配通路
１８と図示しないデリバリバルブを介してエンジンの各
気筒に対応する燃料噴射弁に接続されている。

【００１７】分配ロータ１３にはロータ直径方向に摺動
孔２が形成され、摺動孔２を形成する分配ロータ１３の
内壁に一対のプランジャ６、７が油密状態で摺動可能に
支持されており、各プランジャ６、７の内側端面と摺動
孔２を形成する内壁により燃料加圧室としてのプランジ
ャ室２１が画成されている。各プランジャ６、７の外側
端面にはシュー１１、１２が配設され、各シュー１１、
１２にローラ１８、１９が回転自在に保持されている。
ローラ１８、１９の外側には内周面に複数のカム山を有
するカム面の形成されたインナーカムリング２４が配置
されており、分配ロータ１３の回転に基づいてローラ１
８、１９がインナーカムリング２４の内周カム面を転動
することにより、ローラ１８、１９はカム面に沿ってイ
ンナーカムリング２４の半径方向に往復動し、この往復
運動がシュー１１、１２を介して前記プランジャ６、７
に伝達される。そしてプランジャ６、７が分配ロータ１
３の半径方向外側に移動する行程が吸入行程であり、半
径方向内側に移動する行程が圧送および分配行程とな
る。

【００１８】また、分配ロータ１３にはプランジャ室２
１に連通する吸入ポート２５、分配ポート２６および溢
流ポート２７が形成されており、これらの吸入ポート２
５、分配ポート２６および溢流ポート２７は、分配ロー
タ１３の回転に基づきそれぞれ対応する吸入通路１５、
各分配通路１６および各溢流通路１７に所定のタイミン
グにより連通または遮断するようになっている。

【００１９】溢流弁３０は、溢流通路１７の先端に配設
され、バルブボディ３１、弁体３３、この弁体３３を閉
方向に付勢する図示しない付勢手段、励磁コイル等の励
磁部３４等からなる。溢流弁３０は、燃料の分配行程時
において溢流通路１７と溢流通路５２との連通または遮
断を行なって加圧された燃料を溢流させ、噴射終了時を
制御するようになっている。励磁部３４の励磁電流を遮
断(OFF) すると、弁体３３がスプリングの付勢力及び溢
流圧力によって図２で上方にリフトすることにより溢流
弁３０を開く。溢流弁３０を開いたときの燃料の経路
は、溢流通路１７、溢流通路５２、溢流ポート５３、蓄
圧室５５、燃料ポート５８、充填通路５７、吸入ギャラ
リ１４である。このため、溢流弁３０を経て溢流した燃
料は溢流通路５２を経て吸入ギャラリ１４に再吸入可能
になっている。また溢流通路５２は図示しないオーバー
フローバルブに接続されており、常に溢流通路５２の圧
力が所定値以下になるように調節されている。

【００２０】そして、分配ロータ１３のプランジャ側と
反対側の端面にフェイスカム６３が形成されている。こ
のフェイスカム６３は分配ロータ１３と一体に回転する
もので、カムプロフィール面には、エンジン気筒数に対
応する個数のカム山が形成されている。このフェイスカ
ム６３に押圧するように圧縮コイルスプリング５６によ
りアキュムレータピストン５７が付勢されている。

【００２１】アキュムレータピストン５７の一方の端部
５７ａにはシュウ６５を介してローラ６２がこのシュウ
６５に回転可能に支持されている。アキュムレータピス
トン５７の他方の端部５７ｂには圧縮コイルスプリング
５６の一端が当接している。アキュムレータ５４の蓄圧
室５５は、シリンダ８の内周壁とアキュムレータピスト
ン５７の可動端面６６と固定部材６４の固定端面６７と
により区画形成されている。したがって分配ロータ１３
の回転に応じてフェイスカム６３に当接するローラ６２
を介してロータ軸方向にアキュムレータピストン５７を
往復直線運動させると、蓄圧室５５の容積が変化する。

【００２２】蓄圧室５５内には、溢流弁３０の開のとき
溢流通路５２と溢流ポート５３を通して燃料が流入し、
アキュムレータピストン５７の軸方向往復運動に応じて
フェイスカム６３のカム山にローラ６２が乗り上げると
き蓄圧室５５の燃料を燃料ポート５８と燃料通路５９を
通して吸入ギャラリ１４に供給する。次に、蓄圧室５５
の内圧の変化を説明する。蓄圧室５５の内圧と、吸入ポ
ート開口面積、フェイスカムリフト量、吐出ポート開口
面積、インナカムリフト量、溢流弁のオンオフとの関係
を図４に示す。

【００２３】(1) 吸入行程の開始時、プランジャ６、７
がインナカムリング２４のカム山を降下し始める。この
とき、溢流弁３０は開状態にあり、蓄圧室５５の圧力が
上昇する。その後、吸入通路１５と吸入ポート２５を連
通し、吸入ギャラリ１４から吸入通路１５と吸入ポート
２５を通してプランジャ室２１に燃料を吸入する。この
吸入開始後、分配ロータ１３が所定角度回転すると、吐
出ポート２６と吐出通路１６が遮断される。

【００２４】(2) 吸入行程の中間時、フェイスカム６３
によるアキュムレータピストン５７の機械的圧縮作用に
より吸入ポート開口期間中に蓄圧室５５内の燃料が燃料
ポート５８および燃料通路５９を通して吸入ギャラリ１
４に供給される。このとき蓄圧室５５の内圧は最高圧力
に到達する。このため、ポンプフィード圧に加えてアキ
ュムレータピストン５７による圧縮作用により吸入ギャ
ラリ１４の圧力が上昇し、この高圧作用により吸入ギャ
ラリ１４内の燃料が吸入通路１５と吸入ポート２５を通
してプランジャ室２１に充填供給される。

【００２５】(3) 吸入行程の終了時、溢流弁３０が開状
態から閉状態に切替り、吐出ポートが閉状態から開状態
に切替わる。 (4) 圧送行程の開始時、プランジャ６、７によるプラン
ジャ室２１の圧縮作用により燃料の分配と圧送を開始す
る。このプランジャ６、７による圧送はプランジャ６、
７のインナカムリフト量が最大になるまで行われる。

【００２６】(5) 圧送行程の終了時は、溢流弁３０が閉
状態から開状態になった時であり、圧送終了は溢流弁３
０の通電OFF 時期で制御するため、任意に設定可能であ
る。これにより分配ポート２６と分配通路１６への加圧
が終了するため、デリバリバルブ４０への燃料の分配圧
送がが終了するとともに、溢流弁３０から溢流した燃料
は、溢流通路５２と溢流ポート５３を通して蓄圧室５５
に流入する。このとき、フェイスカム６３の谷の位置に
ローラ６２があるため、蓄圧室５５の容積は大の状態に
ある。次いで前記(1) の吸入行程に戻り、以上(1) 〜
(5) のサイクルを繰り返す。

【００２７】図４に示す本実施例による蓄圧室の圧力変
化と比較例による蓄圧室の圧力変化とを対比すると、比
較例に比べて本実施例では、吸入行程の終了時、蓄圧室
５５の圧力上昇が顕著で、これにより吸入ポート２５か
らプランジャ室２１に燃料が充分に充填供給される。こ
のため、次の圧送行程において、燃料の噴射率が向上し
そのときの噴射波形は従来のものと比較すると図５に示
すようになる。本実施例によると、分配ロータ１３の回
転に同期したフェイスカム機構の機械的作動が行なわれ
るので、溢流弁３０から蓄圧室５５に溜められた蓄圧燃
料を効率よく所定のタイミングでプランジャ室２１に供
給することができる。したがって、燃料吸入時の充填不
足の問題が解消される。

【００２８】比較例では、吸入行程の特に終了時におけ
る燃料の充填が不十分であるため、その後にプランジャ
室２１でプランジャ６、７により圧送された燃料が分配
ポート２６から分配通路１６を通して噴射される噴射波
形は図５に示すようにキャビテーションエロージョンが
発生する場合もあり、この場合には適正な噴射波形が得
られないことがあった。

【００２９】これに対し、本実施例では、吸入行程時に
特にフィードポンプ４からのフィード圧供給により燃料
のプランジャ室２１への充填が十分に追い付かないとき
などに吸入行程終了直前において蓄圧室５５からの燃料
が充填供給されるため、プランジャ室２１に十分な燃料
が供給されて充填不足が解消されるため、この十分にプ
ランジャ室２１に蓄えられた燃料が次のプランジャ６、
７により圧送行程において分配ポート２６から分配通路
１６、１８を通して対応する気筒に噴射される噴射波形
が図５に示すように適正な噴射波形を描くことになる。

【００３０】本実施例では、とかく吸入行程時の燃料の
充填作用が不充分になりやすい高速回転時において、分
配ロータ１３に同期回転するフェイスカム６３によるア
キュムレータピストン５７の往復直線運動により蓄圧室
５５からプランジャ室２１への燃料の充填供給がタイミ
ングよく行われるため、圧送行程で燃料量の不足を伴う
ことなく燃料の圧送分配が適正に行なわれるという効果
がある。

【００３１】次に、フェイスカムのカム山位置と有効吸
入行程の関係を図４に基づいて詳細に説明する。まずこ
の例では、４気筒ポンプの場合であるが、有効吸入行程
が始まるインナカム角度θ１はインナカムのカム上死点
を示し、θ２はフェイスカムの圧送開始を示し、θ３は
フェイスカムによる圧送終了を示している。θ４はイン
ナカム上死点を示す。

【００３２】θ３−θ４−θ１−θ２においてはフェイ
スカムはカム下死点の位置にあり、θ２−θ３におい
て、θ２でフェイスカムの圧送開始、θ３でフェイスカ
ムの圧送終了である。このような分配ロータの一方の端
部側に形成されるフェイスカム形状によって機械的にア
キュムレータの蓄圧室内の燃料を吸入行程時に効率よく
供給し、フィード圧によるフィードポンプからの燃料供
給の不足を補填することになる。

【００３３】したがって、プランジャ室に吸入行程時に
十分な燃料吸入が行なわれるため、燃料のキャビテーシ
ョン発生が防止され、圧送が十分に行なわれて、噴射波
形も十分に良好なものとなるという効果がある。また、
本実施例の分配型燃料噴射ポンプによると、吸入ギャラ
リ１４と燃料通路５９、５８により連通する蓄圧室５５
を設け、吸入ギャラリ１４の圧力が上昇すると蓄圧室５
５の容積を増加させることにより吸入ギャラリ１４の圧
力の上昇を抑止し、吸入ギャラリ１４の圧力が下降する
と蓄圧室５５の容積を減少させることにより吸入ギャラ
リ１４の圧力の下降を抑止している。このため、吸入ギ
ャラリ１４内の圧力の脈動が制限されるとともに燃料噴
射終了から次噴射に備えて十分な燃料を吸入ギャラリ１
４および蓄圧室５５に蓄えておけるので、燃料吸入行程
におけるプランジャ室２１への燃料の充填量の不足が原
因となる燃料の異常噴射を防止できる。

【００３４】さらに本実施例の分配型燃料噴射ポンプに
よると、分配ロータ１３側の端部軸線上にアキュムレー
タ５４を設けることにより噴射ポンプの構造上デリバリ
バルブ４０に囲まれたヘッドリヤエンドの空きペースを
有効に使用できるので噴射ポンプの体格を大きくするこ
となくプランジャ室２１への燃料充填量の不足を防止で
きる。

【００３５】さらにまた本実施例の分配型燃料噴射ポン
プによると、駆動軸側に燃料ポンプを設けることによ
り、例えば分配ロータ１３の端部という空間的余裕スペ
ース内にアキュムレータ５４を設置可能となるので噴射
ポンプの体格を大きくすることなくプランジャ室２１へ
の燃料充填量の不足を防止できる。 （第２実施例）本発明の第２実施例を図６に示す。

【００３６】図６に示す第２実施例では、溢流弁３０の
出口と吸入ギャラリ１４とを直接的に連通する第２の溢
流通路７２を形成した例である。この例では、燃料噴射
終了時、溢流弁３０が閉状態から開状態に移行すると
き、この溢流燃料は、第２の溢流通路７２を通して吸入
ギャラリ１４に導かれるとともに、第１の溢流通路５２
および溢流ポート５３を通してアキュムレータ５４の蓄
圧室５５に供給される。

【００３７】この実施例では、アキュムレータ５４の蓄
圧室５５の燃料入口と燃料出口とが一つの溢流ポート５
３で兼用する構造である。この一つの入口出口の通路で
ある溢流ポート５３のみをもって蓄圧室５５の燃料の吸
入および吐出をする構成であるから、燃料通路の構造が
簡単になるという効果がある。前記第１、２実施例で
は、分配ロータ側にフェイスカムを形成したが、本発明
では、アキュムレータピストン側にフェイスカムを形成
してもよい。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例によるインナカム式分配型
噴射装置のアキュムレータを示す模式的説明図である。

【図２】本発明の第１実施例によるインナカム式分配型
噴射装置の模式的断面図である。

【図３】図２に示すIII-III 断面図である。

【図４】本発明の第１実施例によるインナカム式分配型
噴射ポンプの各部の作動状態を示すタイムチャートであ
る。

【図５】本発明の実施例による噴射波形と比較例による
噴射波形の一例を対比した特性図である。

【図６】本発明の第２実施例によるインナカム式分配型
噴射装置の模式的断面図ある。

【図７】従来のインナカム式分配型燃料噴射装置の模式
的断面図である。

【図８】従来のインナカム式分配型噴射装置のアキュム
レータを示す模式的説明図である。

【符号の説明】

４ フィードポンプ ６、７ プランジャ １０ 噴射ポンプ １３ 分配ロータ １４ 吸入ギャラリ １５ 吸入通路 １６ 分配通路 １７ 溢流通路 ２１ プランジャ室 ２４ インナカムリング ２５ 吸入ポート ２６ 分配ポート ２７ 溢流ポート ３０ 溢流弁 ５２ 溢流通路 ５３ 溢流ポート ５４ アキュムレータ ５５ 蓄圧室 ５６ 圧縮コイルスプリング（付勢手段） ５７ アキュムレータピストン ５８ 燃料ポート（燃料通路） ６０ 燃料通路 ６２ ローラ ６３ フェイスカム（カム機構） ６５ シュウ

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 インナカムのカムプロフィールに沿って
   径方向に往復動するプランジャとこのプランジャを往復
   動可能に支持するとともに回転運動する分配ロータとに
   よって、燃料の圧送および分配を行うようにした分配型
   燃料噴射ポンプにおいて、 分配ロータを回転可能に支持するとともに、吸入通路、
   溢流通路及び分配通路を有するシリンダと、 前記分配ロータの端部に設けられ、圧力に応じて容積を
   可変な蓄圧室と、 入口側が前記溢流通路に連通し、出口側が前記シリンダ
   内の蓄圧室に連通する溢流弁であって、前記プランジャ
   により圧送された燃料を前記溢流通路から低圧側へ溢流
   させることで燃料の分配及び圧送を終了させる溢流弁
   と、 前記分配ロータの回転駆動力を受けて回転運動を直線運
   動に変換するカム機構と、 前記シリンダ内を前記カム機構により往復動可能に駆動
   され、前記蓄圧室の容積を可変するアキュムレータピス
   トンと、 一端が前記蓄圧室に連通し、他端が前記吸入通路に連通
   する燃料通路とを備え、 前記プランジャによる燃料吸入行程と前記アキュムレー
   タピストンによる燃料充填行程を同期させたことを特徴
   とする分配型燃料噴射ポンプ。
2. 【請求項２】 前記カム機構は、フェイスカム機構であ
   ることを特徴とする請求項１記載の分配型燃料噴射ポン
   プ。
3. 【請求項３】 前記フェイスカム機構は、前記分配ロー
   タの端部に形成されるフェイスカム面、このフェイスカ
   ム面を転動するローラ、このローラを回転可能に支持す
   る前記アキュムレータピストン、前記フェイスカム面に
   前記ローラを押圧する方向へ前記アキュムレータピスト
   ンを付勢する付勢手段とを有することを特徴とする請求
   項２記載の分配型燃料噴射ポンプ。