JP3477334B2 - 燃料噴射ポンプ及びこれを用いたユニットインジェクタ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はディーゼル機関用燃
料噴射ポンプ及びこれを用いたユニットインジェクタに
関する。

【０００２】

【従来の技術】ディーゼル機関において、高い燃焼性能
を得るには、燃料を高圧でかつ噴射の切れを良好に保っ
て噴射する必要がある。燃料噴射ポンプと燃料噴射弁と
を別個に配置して両者を噴射管で接続する通常のシャー
ク式燃料噴射装置では、かかる要求を充分に満足するこ
とが困難であるため、これを満足する燃料噴射装置とし
て、従来より燃料噴射ポンプと燃料噴射弁とを共通のケ
ース（本体）内に組み込み一体化したユニットインジェ
クタが用いられている。

【０００３】図６にかかるユニットインジェクタ及びそ
の駆動装置の従来の一例を示す。図６において、１００
はユニットインジェクタ、２６はエンジンのクランク軸
に連動されて回転するカム、２１はローラ、２２はロー
ラタペット、２４はプッシュロッド、２３はローラタペ
ットスプリング、２５はロッカアームである。また上記
ユニットインジェクタ１００において、６は本体、１は
該本体に螺着されるキャップナット、２は針弁、３は該
針弁３を押圧する針弁ばね、４は燃料を加圧するプラン
ジャ、５は該プランジャ４が嵌合されるプランジャバレ
ル、９は先端に燃料噴口が設けられたノズル、７はポン
プタペット、８はポンプタペットスプリング、１０１は
燃料調量用のコントロールラックである。

【０００４】かかるユニットインジェクタ及びその駆動
装置の運転時において、カム２６の回転によりローラ２
１、ローラタペット２２及びブッシュロッド２４がタペ
ットスプリング２３の弾力に抗して押し下げられ、ロッ
カアーム２５を揺動させる。該ロッカアーム２５によっ
てポンプタペット７がタペットスプリング８の弾力に抗
して押し下げられると、該タペット７に連結されたプラ
ンジャ４がリフト（下降）し、プランジャ室１２内に供
給されている燃料を高圧に加圧する。

【０００５】この高圧燃料は針弁２を針弁ばね３の弾力
に抗して押し上げ、針弁２が開弁する。該針弁２の開弁
により前記高圧燃料はエンジンの燃焼室（図示せず）内
に噴射される。そして、前記プランジャ４の排油溝は排
油孔に連通すると、上記噴射が終了し、排油がなされ
る。カム２６の回転が進み、該カムのリフトが減少する
と、該プランジャ４はタペットスプリング８の弾力によ
り初期状態に戻される。

【０００６】上記ノズルから９から噴射される燃料の調
量は、前記コントロールラック１０１により、プランジ
ャ４を回転せしめ、その有効行程を変えることによって
行なわれる。即ち、上記燃料の調量、つまり、燃料噴射
量の調整は上記ラック１０１によりプランジャ４を回転
させ、図７に示すように該プランジャ４に設けられた排
油溝１０ａとプランジャバレル５に穿設された給・排油
孔２０との相対位置を変えることにより行なわれる。上
記排油溝１０ａは、排油動作に対して排油通路が絞りと
ならないよう、充分に深く形成される。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】図６〜図７に示される
従来のユニットインジェクタにおいては、ローラタペッ
ト２２、プッシュロッド２４、ロッカアーム２５、ポン
プタペット７等のプランジャ４の駆動機構は、該プラン
ジャ４に作用する高圧の燃料に対処するため、十分に高
い剛性を有するよう設計することが要求される。このた
め、これら駆動機構の質量が増加する。又前記カム２６
の限られたリフトの中で燃料を高圧化するためには、プ
ランジャ４をより速く加速し、燃料の噴出後はこれを速
やかに減速する必要がある。

【０００８】かかる減速時には前記駆動機構の各部材に
減加速度が作用し、ローラ２１とカム２６とが離れよう
とする慣性力が生じる。この慣性力に対応するため、ポ
ンプタペット７にはタペットスプリング８が設けられて
いる。

【０００９】しかしながら、前記のような燃料噴射圧力
の高圧化のため、駆動機構の質量が増加し、また、カム
２６の減加速度によって大きな慣性力が発生し、このた
め、タペットスプリング８には過大な荷重が作用する、
上記スプリング８のばね荷重が上記作用荷重以下になる
と、駆動機構が慣性力によりジャンプし、ローラ２１が
カム２６から離れる。上記減加速度の低下と共に、スプ
リング８の弾力によって前記駆動機構は元に戻るが、か
かる戻りの際、ローラタペット２２とカム２６とが衝突
することがある。かかる衝突による衝撃荷重により、前
記駆動機構の信頼性の低下及び騒音の増大を招く。この
対策のためには、スプリング３の巨大化と、ひいてはエ
ンジン全体のサイズアップが必要となるが、本発明によ
り、スプリングやエンジンの変更なしに、駆動装置の衝
突現象を回避できる。

【００１０】本発明は前記従来技術の課題に鑑み、燃料
噴射ポンプの駆動機構の慣性力による該駆動機構の構成
部材間のジャンピングによる衝突の発生を防止して、振
動、騒音の低下と装置の小型化とを実現し得る燃料噴射
ポンプ及びこれを用いたユニットインジェクタを提供す
ることを目的とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明はかかる課題を解
決するために、給油孔及び排油孔が穿設されたプランジ
ャバレルの内周に、カムからタペットを介して往復駆動
されるプランジャが摺動自在に嵌合され、該プランジャ
に形成された排油溝が前記プランジャバレルの排油孔と
連通した時、プランジャ室内の高圧燃料が該排油溝によ
り形成される通路から前記排油孔へ排出されるように構
成された燃料噴射ポンプにおいて、前記プランジャに
は、前記排油溝の後ストローク側に該排油溝よりも通路
面積が小さく形成された小排油溝が１段あるいは複数段
連設されると共に、該排油溝から小排油溝へと連続的に
前記排油孔と連通され、前記プランジャ室内の燃料が前
記排油溝からの排油に次いで、前記小排油溝により形成
される通路を経て、前記排油孔に排出されるように構成
するとともに、 前記排油溝と小排油溝とがプランジャ軸
線に対し直交する面内で連設するごとく形成され、前記
排油溝は、絞り作用をなさないように通路面積を大きく
設定し、一方小排油溝は、プランジャ下降時の、ジャン
ピングを起こす方向に慣性力が作用している減速期間に
前記排油孔と連通して負の加速度が生じるように、通路
面積が小さく、排油通路が絞られて構成されていること
を特徴とする燃料噴射ポンプを提案する。 この場合、図
２及び図４に示すように、前記排油溝と小排油溝とを段
差部を介して連接してもよく、又図５に示すように、前
記排油溝とこれに隣接して深さが略直線的に浅くなる小
排油溝を設けてもよい。

【００１２】そして、前記燃料噴射ポンプは、該噴射ポ
ンプと、これによって圧送された燃料を燃焼室内に噴射
するノズルとをキャップナットにて一体に組み付けてな
るユニットインジェクタに用いるのが最も好適である。

【００１３】かかる発明によれば、負の加速度が作用
し、前記排油溝のリード部が排油孔を開き前記プランジ
ャ室内の燃料が前記排油溝から排油されることにより、
ジャンピングを起こす方向に慣性力が作用している減速
期間に、大排油溝に次いで、小排油溝がプランジャバレ
ルの排油孔に連通されると、該小排油溝によって排油通
路が絞られているので、プランジャ室内の圧力が上昇
し、この圧力が前記慣性力と逆向きの力として作用す
る。

【００１４】かかる逆向きの力によって負の慣性力が相
殺され、ジャンピングの発生が回避され、該ジャンピン
グによるプランジャの駆動機構各部材間の衝突の発生、
及びこれによりひき起こされる振動、騒音の発生が防止
される。

【００１５】また、前記のように排油時にも、プランジ
ャ室にある程度の圧力が生じているので、プランジャの
リフトは設計とおりとなり、オーバーシュートすること
がなく、駆動機構に該オーバーシュートを見込んだ間隙
を設けることを要しない。これによって、燃料噴射ポン
プが小型化される。

【００１６】さらに、前記のようにジャンピングの発生
が阻止されるので、従来の技術のようにジャンピングを
見込んでタペットスプリングのスプリング荷重を大きく
することを要さず、該スプリングが小型化される。これ
によって燃料噴射ポンプを小型化することができる。

【００１７】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の好
適な実施例を例示的に詳しく説明する。但し、この実施
例に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その
相対的配置等は特に特定的な記載がないかぎりは、この
発明の範囲をそれに限定する趣旨ではなく、単なる説明
例にすぎない。

【００１８】図１は本発明の実施形態に係るディーゼル
機関用ユニットインジェクタのプランジャ軸心線に沿う
断面図、図２は排油溝部の拡大断面図、図３はカムのリ
フト線図である。

【００１９】図１において、６はユニットインジェクタ
１００の本体、５はプランジャバレル、４は該プランジ
ャバレル５の内周に往復摺動自在に嵌合されたプランジ
ャ、７は該プランジャ４の上部に連結され、ロッカアー
ム２５（図６参照）により押圧されるポンプタペット、
８は該ポンプタペット７と本体６との間に架設されたプ
ランジャ４戻し用のタペットスプリングである。

【００２０】９は先端に燃料の噴口９１が設けられたノ
ズル、２は該ノズル９内に往復摺動可能に嵌合された針
弁、３は該針弁２をノズル９のシート部に押し付ける針
弁ばね、１９は該針弁ばね３を収納するスプリングケー
スである。前記ノズル９、スプリングケース１９及びプ
ランジャバレル５は、キャップナット３１を本体６にね
じ込むことによって、該本体に固着される。

【００２１】１２は前記プランジャ４の先端部が臨んで
形成されるプランジャ室、２０，２０は前記プランジャ
バレル５に穿設された給油孔と排油孔とが共通の給・排
油孔である。この２つの給・排油孔２０，２０は、この
実施形態では同一高さにかつ給・排油孔を共通に設けら
れているが、プランジャ４のリードの形状とあいまっ
て、給油孔と排油孔とを異なる高さに設けることも可能
である。

【００２２】１５は前記ノズル９の先端に形成された燃
料溜り、１４は前記プランジャ室１２と該燃料溜り１５
とを接続する燃料通路である。また、１３は前記プラン
ジャ４の上部に、相対回転不能にかつ軸心方向には相対
移動可能に嵌合されたピニオン、１０１は該ピニオン１
３の歯に噛み合うラックである。

【００２３】図２において、１０ａ、１０ｂは前記該プ
ランジャ４の先端近くの外周に環状に形成された排油溝
で、該プランジャ４の先端側に深さの深い大排油溝１０
ａが、該大排油溝１０ａの後ストローク側（反プランジ
ャ室１２側）に隣接して、前記大排油溝１０ａよりも深
さが浅い、即ち通路面積が小さい小排油溝１０ｂが設け
られている。上記大排油溝１０ａ及び小排油溝１０ｂは
プランジャ４の内部に設けられた連通路（図示せず）を
介してプランジャ室１２に連通されている。

【００２４】かかる実施形態によれば、カム２６がリフ
トし、ローラ２１、ローラタペット２２、プッシュロッ
ド２４及びロッカアーム２５（何れも図６参照）を介し
てポンプタペット７がタペットスプリング８の弾力に抗
して押し下げられ、これとともにプランジャ４も下方に
押し下げられる。この状態が図２及び図３に（状態Ａ）
にて示す加速期間である。

【００２５】そして、該プランジャ４の噴射始め制御リ
ードである上縁４ａが給・排油孔２０を閉じるとプラン
ジャ室１２内の燃料の圧縮が始まり、高圧に加圧された
プランジャ室１２内の燃料は燃料通路１４を通って燃料
溜り１５に入り、針弁２を押し上げて噴口９１から燃焼
室（図示せず）内に噴射される。この状態が図２〜図３
に（状態Ｂ）にて示す有効噴射期間である。

【００２６】前記プランジャ４がさらに下降し、該プラ
ンジャ４の大排油溝１０ａのリード部０１０がプランジ
ャバレル５の給・排油孔２０を開き、該大排油溝１０ａ
が前記給・排油孔２０と連通されると、プランジャ室１
２内の高圧燃料は、大排油溝１０ａから給・排油孔２０
に排出される。この状態が図２〜図３に（状態Ｃ）にて
示す排油期間である。かかる排油期間においては、前記
大排油溝１０ａの通路面積が大きく絞り作用をなさない
ので、排油は迅速になされ、プランジャ室１２の圧力は
下降する。

【００２７】さらに、前記プランジャ４が押し下げられ
ると、前記小排油溝１０ｂが給・排油孔２０に連通され
る。この際においては小排油溝１０ｂの通路面積が小さ
く、排油通路が絞られており、この状態でプランジャ４
が下降しつつプランジャ室１２の容積を縮小せしめてい
るので、プランジャ室１２内の圧力が上昇する。

【００２８】この状態が図２〜図３に（状態Ｄ）で示す
減速期間であるが、この期間は図２に示すように負の加
速度であり、前記駆動機構とカムとの間にジャンピング
を生起せしめる慣性力が該駆動機構に作用している。

【００２９】然るに、前記のように、かかる（状態Ｄ）
においてはプランジャ室１２内の圧力が上昇しているの
で、この圧力が前記慣性力に対して、逆向きの力として
プランジャ４に作用し、前記ジャンピングが阻止され
る。これにより、ユニットインジェクタの駆動機構のジ
ャンピングによる駆動機構構成部材間の衝突の発生及び
これによる振動、騒音の発生が防止される。

【００３０】図４及び図５は本発明の第２及び第３実施
形態に係るユニットインジェクタのプランジャ排油溝近
傍の拡大図を示す。

【００３１】図４に示すユニットインジェクタにおいて
は、プランジャ４に大排油溝１０ａの後ストローク側に
隣接して、該大排溝１０ａよりも深さが浅い小排油溝１
０ｂと、該小排油溝１０ｂよりもさらに浅い小排油溝１
０ｃを連設している。なお、前記小排油溝１０ｂあるい
は１０ｃを複数段連設しても良い。

【００３２】図５に示すユニットインジェクタにおいて
は、プランジャ４に大排油溝１０ａとこれに隣接して深
さが徐々に浅くなる（略直線的に浅くなる）小排油溝１
０ｂを設けている。

【００３３】かかる第２、第３実施形態においては、小
排油溝１０ｂあるいは１０ｃが段階的に（第２実施形
態）あるいは略直線的に（第３実施形態）変化するの
で、該小排油溝１０ｂ、１０ｃによる絞り効果を制御す
ることが可能となる。

【００３４】なお、以上の実施形態はユニットインジェ
クタに燃料噴射ポンプについて記載したが、本発明は列
型燃料噴射ポンプ等のシャーク式燃料噴射ポンプにも適
用することができる。

【００３５】

【発明の効果】以上の記載のごとく、本発明によれば、
排油時における小排油溝による絞り効果によってプラン
ジャ室内に負の慣性力と逆向きの圧力が発生し、慣性力
を相殺してジャンピングの発生が防止される。これによ
って、プランジャ駆動機構の構成部材間の衝突、及びこ
れにより引き起こされる振動、騒音の発生を防止するこ
とができる。

【００３６】また、前記ジャンピングの発生が防止され
ることによって、タペットスプリング荷重が小さくな
り、該タペットスプリングを小型化できる。さらに、プ
ランジャのオーバーシュートの発生が防止されることに
より、プランジャの駆動機構にオーバーシュートを見込
んだ余分な間隙が不要となる。これらによって燃料噴射
ポンプ及びこれを用いたユニットインジェクタを小型化
することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１〜第３実施形態に係るユニットイ
ンジェクタの縦断面図である。

【図２】第１実施形態に係る排油溝部の拡大断面図（作
用説明図）である。

【図３】上記第１〜第３実施形態における燃料噴射ポン
プのリフト線図である。

【図４】第２実施形態に係る排油溝部の拡大断面図であ
る。

【図５】第３実施形態に係る排油溝部の拡大断面図であ
る。

【図６】ユニットインジェクタ及び駆動装置の構造図で
ある。

【図７】従来のユニットインジェクタにおける排油溝部
の拡大断面図である。

【符号の説明】

２ 針弁 ４ プランジャ ５ プランジャバレル ６ 本体 ７ ポンプタペット ８ タペットスプリング ９ ノズル １０ａ 大排油溝 １０ｂ、１０ｃ 小排油溝 １２ プランジャ室 ２０ 給・排油孔 ２６ カム ３１ キャップナット

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 給油孔及び排油孔が穿設されたプランジ
   ャバレルの内周に、カムからタペットを介して往復駆動
   されるプランジャが摺動自在に嵌合され、該プランジャ
   に形成された排油溝が前記プランジャバレルの排油孔と
   連通した時、プランジャ室内の高圧燃料が該排油溝によ
   り形成される通路から前記排油孔へ排出されるように構
   成された燃料噴射ポンプにおいて、 前記プランジャには、前記排油溝の後ストローク側に該
   排油溝よりも通路面積が小さく形成された小排油溝が１
   段あるいは複数段連設されると共に、該排油溝から小排
   油溝へと連続的に前記排油孔と連通され、前記プランジ
   ャ室内の燃料が前記排油溝からの排油に次いで、前記小
   排油溝により形成される通路を経て、前記排油孔に排出
   されるように構成するとともに、 前記排油溝と小排油溝とがプランジャ軸線に対し直交す
   る面内で連設するごとく形成され、前記排油溝は、絞り
   作用をなさないように通路面積を大きく設定し、一方小
   排油溝は、プランジャ下降時の、ジャンピングを起こす
   方向に慣性力が作用している減速期間に前記排油孔と連
   通して負の加速度が生じるように、通路面積が小さく、
   排油通路が絞られて構成されている ことを特徴とする燃
   料噴射ポンプ。
2. 【請求項２】 前記排油溝と小排油溝とが段差部を介し
   て連接されていることを特徴とする請求項１記載の燃料
   噴射ポンプ。
3. 【請求項３】 前記排油溝とこれに隣接して深さが略直
   線的に浅くなる小排油溝を設けていることを特徴とする
   請求項１記載の燃料噴射ポンプ。
4. 【請求項４】 請求項１、２若しくは３記載の燃料噴射
   ポンプと該噴射ポンプから圧送された燃料を燃焼室内に
   噴射するノズルとをキャップナットにて一体に組み付け
   てなるユニットインジェクタ。