JP3861842B2 - 燃料噴射ポンプ - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、プランジャバレルに形成される燃料の吸排孔としてメインポートとサブポートを有する燃料噴射ポンプに関する。
【０００２】
【従来の技術】
先に出願された先願技術として、特許文献１に記載された燃料噴射ポンプがある。
この燃料噴射ポンプは、図７に示す様に、メインポート100 とサブポート110 が形成されたプランジャバレル120 と、このプランジャバレル120 の外周に嵌合してサブポート110 を開閉する可動スリーブ130 と、この可動スリーブ130 を図示上方へ付勢する第１のスプリング140 と、可動スリーブ130 を図示下方へ付勢する第２のスプリング150 等を備え、燃料温度が所定温度より低い時は、サブポート110 を閉じる位置（図７に示す位置）に可動スリーブ130 を駆動し、燃料温度が所定温度以上の時は、サブポート110 を開く位置に可動スリーブ130 を駆動する様に、第１のスプリング140 と第２のスプリング150 との何方か一方が形状記憶合金によって製造されている。
【０００３】
上記の構成によれば、燃料温度が所定温度以上の時（常温時）は、可動スリーブ130 がサブポート110 を開くことにより、プランジャ160 の上昇行程でサブポート110 が閉鎖されるまで噴射タイミングを遅らせることができ、窒素酸化物（NOx ）を低減できる効果がある。
また、燃料温度が所定温度より低い時（低温時）は、図７に示す様に、可動スリーブ130 がサブポート110 を閉じることにより、サブポート110 の機能が発揮されることはなく、サブポート110 による噴射タイミングの遅れが生じないので、白煙の発生を低減できる。
【０００４】
【特許文献１】
特願2003-8077 号（特開2004-218563号）
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、上記の先願技術では、プランジャバレル120 に形成されたメインポート100 及びサブポート110 の外側（可動スリーブ130 の外周）に第１のスプリング140 が配置されているため、以下の問題が生じる。
プランジャ160 がプランジャバレル120 の内部を上昇する燃料の圧送行程で、メインポート100 及びサブポート110 を閉じる際に高エネルギを有する圧力波が発生する。この圧力波が、メインポート100 及びサブポート110 の外側に配置されている第１のスプリング140 に作用するため、第１のスプリング140 にエロージョンが発生して折損に至る虞があった。
本発明は、上記事情に基づいて成されたもので、その目的は、第１のスプリングに対する圧力波の影響を低減して、第１のスプリングの折損を防止できる燃料噴射ポンプを提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
（請求項１の発明）
本発明の燃料噴射ポンプは、プランジャがプランジャバレルの内部を上昇する方向に可動スリーブを付勢する第１のスプリングを有し、燃料の圧送行程でプランジャがメインポート及びサブポートを閉じる際に発生する圧力波をスピル波と呼ぶ時に、メインポート及びサブポートが開口するプランジャバレルの外周にスピル波の拡散を抑制するスピル室が形成され、且つスピル室と第１のスプリングとの間に、第１のスプリングに対するスピル波の影響を軽減する張り出し壁が設けられていることを特徴とする。
【０００７】
上記の構成によれば、プランジャバレルの外周に形成されたスピル室によりスピル波の拡散が抑制され、更にスピル室と第１のスプリングとの間に設けられた張り出し壁によって第１のスプリングに対するスピル波の影響を軽減できる。
これにより、スピル波の高エネルギが第１のスプリングに到達することはなく、第１のスプリングにエロージョンが発生することを防止できるので、第１のスプリングが折損に至ることもなく、信頼性を確保できる。
【０００８】
（請求項２の発明）
請求項１に記載した燃料噴射ポンプにおいて、
張り出し壁は、可動スリーブの外周面に近接して全周に設けられていることを特徴とする。
これにより、スピル波の高エネルギがスピル室の外側（特に第１のスプリング側）へ拡散することを効果的に抑制できるので、第１のスプリングに対するスピル波の影響を防止できる。
【０００９】
（請求項３の発明）
請求項１または２に記載した燃料噴射ポンプにおいて、
第１のスプリングは、反可動スリーブ側の端部が、張り出し壁の反スピル室側端面を座面として支持されていることを特徴とする。
この場合、張り出し壁を利用して第１のスプリングを支持できるので、新たに第１のスプリングの端部（反可動スリーブ側の端部）を支持するスプリング受け部を設ける必要がなく、構造を簡単にできる。
【００１０】
（請求項４の発明）
請求項１〜３に記載した何れかの燃料噴射ポンプにおいて、
第１のスプリングは、可動スリーブの径方向外側に配置され、第２のスプリングは、可動スリーブの径方向内側に配置されていることを特徴とする。
この構成では、第１のスプリングと第２のスプリングとをプランジャの動作方向に対向配置する必要がないので、本発明をよりコンパクトに構成でき、製品の大型化を防止または抑制できる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
（第１実施形態）
図１は燃料噴射ポンプ１の断面図である。
本実施形態の燃料噴射ポンプ１は、ポンプハウジング２に嵌挿された筒状のプランジャバレル３と、このプランジャバレル３の内部に往復動可能及び回動可能に挿入されるプランジャ４、プランジャバレル３の上部に配置されるデリバリバルブ５、プランジャバレル３の上部外周に嵌合する円筒形状の可動スリーブ６、及び燃料温度に応じて、可動スリーブ６をプランジャ４の移動方向（図１の上下方向）に動かすスリーブ作動手段（後述する）等より構成される。
【００１２】
プランジャバレル３は、図２及び図３に示す様に、肉厚を厚く形成した上部円筒部３ａと、肉厚を薄く形成した下部円筒部３ｂとを有し、ポンプハウジング２に対して、上部円筒部３ａと下部円筒部３ｂとの段差部がポンプハウジング２に設けられた小径部上端面２ａに当接して位置決めされている。
プランジャバレル３の上部円筒部３ａには、燃料の吸入及び排出を行う吸排孔として、内径が大きいメインポート７と内径が小さいサブポート８とが形成されている。このメインポート７とサブポート８は、上部円筒部３ａの外周に形成される環状の燃料室９と、上部円筒部３ａの内側に形成される圧力室１０とを連通可能に設けられている。
【００１３】
燃料室９には、ポンプハウジング２に形成された燃料通路（図示せず）を介してフィードポンプ（図示せず）から燃料が供給される。この燃料室９には、燃料の圧送行程でプランジャ４がメインポート７及びサブポート８を閉じる際に発生するスピル波（高エネルギを有する圧力波）の拡散を抑制するためのスピル室１１が形成されている。このスピル室１１は、プランジャバレル３の上部円筒部３ａの周囲に形成され、ポンプハウジング２の内壁に突設された張り出し壁１２によって区画されている。
【００１４】
張り出し壁１２は、サブポート８より図示上部側の位置でポンプハウジング２の内壁面全周に設けられ、その内径側端面が可動スリーブ６の外周面に近接している。これにより、スピル室１１は、張り出し壁１２よって図示上部側（張り出し壁１２より上部側）の燃料室９と区画され、メインポート７及びサブポート８に連通する略独立した環状空間を形成している。
圧力室１０は、プランジャバレル３の内側でプランジャ４の上端面とデリバリバルブ５との間に形成され、プランジャ４の移動に応じて容積を可変する。
【００１５】
プランジャ４は、図示しないカム軸の回転により、タペット１３を介してプランジャバレル３の内部を往復運動（上下運動）することにより、燃料の吸入及び圧送を行う。つまり、プランジャ４がプランジャバレル３の内部を下降する（図１にて下方へ移動する）ことにより、燃料室９からメインポート７あるいはサブポート８を介して圧力室１０に燃料が吸入される。一方、プランジャ４がプランジャバレル３の内部を上昇する（図１にて上方へ移動する）ことにより、圧力室１０に吸入された燃料が圧縮されてデリバリバルブ５を開き、図示しない燃料噴射ノズルへ圧送される。
【００１６】
このプランジャ４には、燃料の圧送終了に係わる傾斜リード４ａが形成されると共に、プランジャ４の上端面にサブリード４ｂ（図２参照）が形成されている。このサブリード４ｂは、プランジャ４がメインポート７を閉じた状態でも、サブポート８に通じて燃料室９と圧力室１０とを連通することができる。なお、傾斜リード４ａは、プランジャ４の中央部に穿設された縦孔（図示せず）に連通している。
【００１７】
上記のプランジャ４は、自身の下部にドライビングフェイス１４が設けられ、このドライビングフェイス１４に嵌合するコントロールスリーブ１５を介して回動操作され、その回動位置に応じて有効ストロークが得られる。
コントロールスリーブ１５は、ピニオン１６が一体に組み付けられ、このピニオン１６に噛み合うラック１７の前後操作によって回動する。
デリバリバルブ５は、バルブシート５Ａとバルブ５Ｂとで構成され、バルブホルダ１８に保持されて、そのバルブホルダ１８がポンプハウジング２に組み付けられている。
【００１８】
可動スリーブ６は、図１の上下方向に所定の可動範囲Ｌだけスライド可能に設けられている。具体的には、可動スリーブ６の上端がバルブホルダ１８に設けられた段差面１８ａに当接する上限位置（本発明の閉位置：図２参照）と、可動スリーブ６の下端がポンプハウジング２の小径部上端面２ａに当接する下限位置（本発明の開位置：図３参照）との間でスライド可能である。
【００１９】
この可動スリーブ６は、サブポート８と周方向の同位置に開口部６ａが形成され、可動スリーブ６の上下移動に伴って開口部６ａとサブポート８との相対位置が変化することにより、サブポート８を開閉することができる。つまり、図２に示す様に、可動スリーブ６が上限位置に移動すると、開口部６ａより図示下側の壁面がサブポート８に対向することでサブポート８を閉塞し、サブポート８による燃料室９と圧力室１０との連通が遮断される。
【００２０】
また、図３に示す様に、可動スリーブ６が下限位置に移動すると、開口部６ａがサブポート８と対向することでサブポート８を開くことができ、そのサブポート８を通じて燃料室９と圧力室１０とが連通する。なお、メインポート７は、可動スリーブ６の位置に関係なく、常時開いている。つまり、メインポート７は、可動スリーブ６によって閉じられることはなく、メインポート７を通じて燃料室９と圧力室１０との連通が遮断されることはない。
【００２１】
スリーブ作動手段は、可動スリーブ６の径方向外側に配置される第１のスプリング１９と、可動スリーブ６の径方向内側に配置される第２のスプリング２０とで構成される。
第１のスプリング１９は、一端がポンプハウジング２に設けられた張り出し壁１２に支持され、他端が可動スリーブ６に設けられた第１のスプリング受け部６ｂ（図２参照）に支持されて、可動スリーブ６を図示上方へ付勢している。
【００２２】
第２のスプリング２０は、一端がバルブホルダ１８の段差面１８ａに支持され、他端が可動スリーブ６に設けられた第２のスプリング受け部６ｃ（図２参照）に支持されて、可動スリーブ６を図示下方へ付勢している。この第２のスプリング２０は、形状記憶合金によって製造され、燃料温度が所定温度（形状記憶合金の変態点）以上の領域では、第２のスプリング２０の荷重が第１のスプリング１９の荷重より大きく、且つ可動スリーブ６を下限位置（図３に示す位置）に押し止めることができるだけのスプリング荷重を有している。
【００２３】
次に、本実施形態の作動及び効果を説明する。
ａ）低温時の作動
燃料温度が所定温度より低い低温時には、形状記憶合金によって製造されている第２のスプリング２０が第１のスプリング１９の荷重に打ち負けて押し縮められるため、図２に示す様に、可動スリーブ６が上限位置まで移動する。
これにより、プランジャバレル３の外周面に開口するサブポート８が可動スリーブ６の壁面によって閉塞されるため、プランジャ４に形成された傾斜リード４ａがメインポート７に通じた時点で燃料の圧送が終了する。その結果、低温時には、サブポート８の機能が発揮されることはなく、噴射タイミングの遅れが無くなるので、白煙の発生を低減できる。
【００２４】
ｂ）常温時の作動
燃料温度が所定温度以上になる常温時には、第２のスプリング２０が第１のスプリング１９の荷重に打ち勝って元の形状を回復する（伸びる）ため、図３に示す様に、可動スリーブ６が下限位置まで移動する。
これにより、プランジャバレル３の外周面に開口するサブポート８が可動スリーブ６の開口部６ａによって開放されるため、メインポート７がプランジャ４の上端縁によって閉鎖されても、サブポート８がサブリード４ｂの上端縁によって閉鎖されるまで噴射タイミングを遅らせることができる。
【００２５】
（第１実施形態の効果）
上記の燃料噴射ポンプ１は、プランジャバレル３の上部円筒部３ａの周囲にスピル室１１が形成され、且つポンプハウジング２の内壁に突設された張り出し壁１２によってスピル室１１が略独立した環状空間に区画されている。これにより、燃料の圧送行程でプランジャ４がメインポート７及びサブポート８を閉じる際に発生するスピル波は、スピル室１１から外側（張り出し壁１２より上部側の燃料室９）に拡散することが抑制される。
【００２６】
また、第１のスプリング１９は、張り出し壁１２の反スピル室側に配置されているため、スピル波の高エネルギが第１のスプリング１９にまで到達することは殆どない。この結果、スピル波によって第１のスプリング１９にエロージョンが発生することはなく、折損に至ることもないので、信頼性の低下を防止できる。なお、第２のスプリング２０は、元々、メインポート７及びサブポート８から離れた位置に配設されているので、スピル波の影響を受けることはなく、エロージョン対策を行う必要もない。
【００２７】
（第２実施形態）
図４及び図５は燃料噴射ポンプ１の作動説明図である。
本実施形態は、第１のスプリング１９を形状記憶合金にて製造した場合の一例である。この場合、可動スリーブ６に形成される開口部６ａの位置が、第１実施形態とは異なり、図４及び図５に示す様に、可動スリーブ６の下端側に形成される。
【００２８】
これにより、燃料温度が所定温度より低い低温時には、第１のスプリング１９が第２のスプリング２０の荷重に打ち負けて押し縮められるため、図４に示す様に、可動スリーブ６が下限位置まで移動する。その結果、プランジャバレル３の外周面に開口するサブポート８が可動スリーブ６の壁面によって閉塞されるため、サブポート８の機能が発揮されることはなく、噴射タイミングの遅れが無くなるので、白煙の発生を低減できる。
【００２９】
一方、燃料温度が所定温度以上になる常温時には、第１のスプリング１９が第２のスプリング２０の荷重に打ち勝って元の形状を回復する（伸びる）ため、図５に示す様に、可動スリーブ６が上限位置まで移動する。その結果、サブポート８が可動スリーブ６の開口部６ａによって開放されるため、メインポート７がプランジャ４の上端縁によって閉鎖されても、サブポート８がサブリード４ｂの上端縁によって閉鎖されるまで噴射タイミングを遅らせることができる。
【００３０】
（変形例）
可動スリーブ６は、図６に示す様に、第１のスプリング１９が付勢する第１のスリーブ６Ａと、第２のスプリング２０が付勢する第２のスリーブ６Ｂとに分割しても良い。
【図面の簡単な説明】
【図１】燃料噴射ポンプの断面図である（第１実施形態）。
【図２】燃料噴射ポンプの作動説明図（低温時）である（第１実施形態）。
【図３】燃料噴射ポンプの作動説明図（常温時）である（第１実施形態）。
【図４】燃料噴射ポンプの作動説明図（低温時）である（第２実施形態）。
【図５】燃料噴射ポンプの作動説明図（常温時）である（第２実施形態）。
【図６】燃料噴射ポンプの要部断面図（常温時）である（変形例）。
【図７】燃料噴射ポンプの要部断面図である（先願技術の説明）。
【符号の説明】
１ 燃料噴射ポンプ
３ プランジャバレル
４ プランジャ
６ 可動スリーブ
７ メインポート
８ サブポート
１１ スピル室
１２ 張り出し壁
１９ 第１のスプリング
２０ 第２のスプリング

Claims (4)

1. 燃料の吸入及び排出を行う吸排孔として、内径が大きいメインポートと内径が小さいサブポートとを有する筒状のプランジャバレルと、
   このプランジャバレルの内部に往復動可能に挿入されて、前記プランジャバレルの内部を下降する際に燃料を吸入し、前記プランジャバレルの内部を上昇する際に燃料を圧送するプランジャと、
   前記プランジャバレルの外周に嵌合する円筒形状を有し、前記プランジャバレルの外周面に開口する前記サブポートを閉じる閉位置と前記サブポートを開く開位置との間でスライド可能に設けられた可動スリーブと、
   前記プランジャが前記プランジャバレルの内部を上昇する方向に前記可動スリーブを付勢する第１のスプリングと、
   前記プランジャが前記プランジャバレルの内部を下降する方向に前記可動スリーブを付勢する第２のスプリングとを有し、
   燃料温度が所定温度より低い時は、前記可動スリーブを前記閉位置に駆動し、燃料温度が前記所定温度以上の時は、前記可動スリーブを前記開位置に駆動する様に、前記第１のスプリングと前記第２のスプリングとの何方か一方が形状記憶合金によって製造されている燃料噴射ポンプであって、
   燃料の圧送行程で前記プランジャが前記メインポート及び前記サブポートを閉じる際に発生する圧力波をスピル波と呼ぶ時に、前記メインポート及び前記サブポートが開口する前記プランジャバレルの外周に前記スピル波の拡散を抑制するスピル室が形成され、且つ前記スピル室と前記第１のスプリングとの間に、前記第１のスプリングに対する前記スピル波の影響を軽減する張り出し壁が設けられていることを特徴とする燃料噴射ポンプ。
2. 請求項１に記載した燃料噴射ポンプにおいて、
   前記張り出し壁は、前記可動スリーブの外周面に近接して全周に設けられていることを特徴とする燃料噴射ポンプ。
3. 請求項１または２に記載した燃料噴射ポンプにおいて、
   前記第１のスプリングは、反可動スリーブ側の端部が、前記張り出し壁の反スピル室側端面を座面として支持されていることを特徴とする燃料噴射ポンプ。
4. 請求項１〜３に記載した何れかの燃料噴射ポンプにおいて、
   前記第１のスプリングは、前記可動スリーブの径方向外側に配置され、
   前記第２のスプリングは、前記可動スリーブの径方向内側に配置されていることを特徴とする燃料噴射ポンプ。

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