JP4422405B2 - 蓄圧式分配型燃料噴射ポンプ - Google Patents

Description

［技術分野］
本発明は、蓄圧室に蓄圧した高圧燃料を、分配手段により各気筒へ分配して供給する電子制御方式の蓄圧式分配型燃料噴射ポンプの構成に関する。
背景技術
近年、ディーゼルエンジンにおいては、ますます排気エミッション規制が厳しくなる傾向にあって、低燃費で且つＮＯｘとパーティキュレートの低減等が望まれており、これに対応するため、燃焼効率を向上すべく燃料噴射圧の高圧化が進んできている。
そして、燃料噴射圧の高圧化とともに、エンジンの回転速度にかかわらず噴射圧を任意に制御することを可能とする電子制御方式の蓄圧式の燃料噴射ポンプが増加してきている。
この蓄圧式の燃料噴射ポンプは、蓄圧室内に蓄圧した高圧燃料を、各気筒に供給するものであり、例えば、特表平７−５０９０４２に記載の如くである。
このような蓄圧式燃料噴射ポンプにおいては、燃料蓄圧室や、高圧燃料圧送用のプランジャや、燃料噴射制御用の噴射制御弁や、燃料を各気筒に分配する分配手段や、圧力制御弁等の、常時高圧がかかる高圧経路を構成するための機能部材が具備されているが、これらの機能部材は、それぞれ別体に形成されたブロック等のケーシングに分離して収納されていた。
このように、分離構造に構成された各機能部材は、その接続箇所においても常に高圧がかかるため、強度確保が困難であり、油漏れや損傷が発生する等、信頼性が低い場合があり、構造も複雑となっていた。
また、前述の蓄圧式燃料噴射ポンプにおいては、燃料を蓄圧室へ圧送するためのプランジャ部が複数設けられ、複数のプランジャ部がカム軸方向に併設されていたため、該蓄圧式燃料噴射ポンプが大型化するとともに、複雑な構造となっていた。
［発明の開示］
本発明は、１又は複数の蓄圧室に蓄圧した高圧燃料を、分配手段により各気筒へ分配して供給する蓄圧式分配型燃料噴射ポンプにおいて、プランジャや圧力制御用の圧力制御弁や燃料噴射制御用の噴射制御弁や蓄圧室や分配手段等の高圧経路を構成する機能部材を、ハイドロリックベース内に配設するものである。
このことにより、常時高い圧力がかかる、これらの構成部材がハイドロリックベース内に配設されることとなり、高圧経路の強度を十分に確保することができる。また、各構成部材間の接続はハイドロリックベースに形成した、キリ孔等で構成される油路で行うことができ、継手部品等を用いることがないので油漏れや配管の損傷等が発生することもなく、信頼性向上を図ることができる。
また、本発明は、前記分配手段としての分配軸を、カム軸に対して直交方向に配置したものである。このことにより、燃料噴射ポンプのカム軸方向の寸法を小さくすることができ、燃料噴射ポンプを全体的に小型化することが可能となる。さらに、小型エンジンにおいては、吐出弁のホルダーの上方への取り出しにより噴射ノズルに至る噴射管長が短縮される。従って、噴射管内の燃料容積が減少して噴射遅れが少なくなり、広い回転範囲での噴射率及び噴射時期の高精度制御が可能となる。
また、本発明は、前記分配手段としての分配軸を、カム軸により駆動するものである。このことにより、カム軸により駆動されるプランジャ部から、分配軸を通じて吐出弁へ至るまでの燃料通路を短縮化して、該燃料通路内の燃料容積を減少することができ、パイロットバルブや圧力制御弁等の電磁弁による、微量のパイロット噴射やポスト噴射、及び初期噴射率制御等の噴射率制御、並びに噴射時期制御等といった、噴射の高品質化を図ることが可能となる。
また、本発明は、前記蓄圧室へ燃料を蓄圧するためのプランジャ部を１つ設けたものである。このことにより、燃料噴射ポンプを小型化することができるとともに、部品点数を削減することができ、構造容易化及び低コスト化を図ることが可能となる。
また、本発明は、前記プランジャ部のプランジャを駆動するためのカムを、該カムを支持するカム軸とは分割形成したものである。このことにより、燃料噴射ポンプを多気筒用に形成した場合、カムのタペットとの当接面の曲率が小さくなって、該タペットに対する接触面圧が高くなるため、カムとカム軸とを分割形成することで、高圧でタペットに接触するカムを、ＳＫＨやＳＫＤやセラミック等の高面圧材で構成して耐摩耗性を高めながら、カム軸をカム程高強度でない標準的な材質の部材により形成して低コスト化を図ることができる。
また、本発明は、前記蓄圧式分配型燃料噴射ポンプのカム軸に気筒判別用のパルス発生部材を設け、該パルス発生部材を前記カムと一体形成したものである。このことにより、機能部材の複合化を図って部品点数を削減することができ、さらなる低コスト化を図るとともに、燃料噴射ポンプの小型化を図ることが可能となる。
また、本発明は、前記蓄圧室へ燃料を圧送するプランジャを駆動するためのカム軸の回転速度と、該蓄圧式分配型燃料噴射ポンプが装着されるエンジンの回転速度とを同一とし、分配手段の回転速度を該エンジンの回転速度の半分の速度としたものである。このことにより、例えば、４サイクルエンジンの場合、カムに形成される山の数が気筒数の半分の数となり、山の数を削減することができて、カムを小型化することができるとともに、カムの加工工数を低減することができる。また、カムプロフィルも半分の速度に減じることができ、カムの外周面形状も外側に向かって凸となる形状に形成することができるため、カムの外周面を加工する際には径の大きな砥石を用いることができ、加工時における外周面の研磨が容易となり、加工時間も低減することができて、低コスト化を図ることができる。
また、本発明は、前記分配手段を、傘歯車を介してカム軸により駆動し、該分配手段側の傘歯車の歯数を、カム軸側の傘歯車の歯数の２倍としたものである。このことにより、簡単な構成且つ低コストで、分配手段の回転速度をカム軸の回転速度の半分の速度とすることができる。
また、本発明は、前記カム軸の両端部をハウジングにより支持し、該カム軸の反プランジャ側周面を支持する軸受を、ハウジングによる支持部より中央側のカム近傍に配設したものである。このことにより、カム軸がプランジャ等から受ける荷重を該軸受によって受けることができ、カム軸の撓みを抑えて振動や騒音の低減を図ることができる。また、傘歯車を小さく形成することができて、燃料噴射ポンプを全体的に小型化することが可能となる。
また、本発明は、制御系機能部材である、前記プランジャ部の蓄圧用圧力制御弁及び噴射制御弁を、それぞれカム軸に対して垂直方向に配設したものである。このことにより、燃料噴射ポンプのカム軸方向の寸法を小さくすることができ、燃料噴射ポンプを全体的に小型化することが可能となる。また、カム軸を水平に配置した場合、蓄圧用圧力制御弁及び噴射制御弁の軸心が垂直となるため、該制御弁の摺動部が偏摩耗することを防止することができる。
また、本発明は、制御系機能部材である、前記プランジャ部の蓄圧用圧力制御弁、分配手段、及び噴射制御弁を、それぞれカム軸に対して垂直方向に配設したものである。このことにより、燃料噴射ポンプのカム軸方向の寸法を小さくすることができ、燃料噴射ポンプを全体的に小型化することが可能となる。また、カム軸を水平に配置した場合、蓄圧用圧力制御弁、分配手段、及び噴射制御弁の軸心が垂直となるため、該制御弁や分配軸部分の摺動部が偏摩耗することを防止することができる。
また、本発明は、前記制御系機能部材を、プランジャ部、分配手段、及び噴射制御弁の順に、カム軸方向に配置したものである。このことにより、燃料噴射ポンプのカム軸方向の寸法を小さくすることができ、燃料噴射ポンプを全体的に小型化することが可能となる。
また、本発明は、蓄圧用の前記プランジャ部、分配手段、及び噴射制御弁を、直列配置したものである。このことにより、燃料噴射ポンプのカム軸方向の寸法を小さくすることができ、燃料噴射ポンプを全体的に小型化することが可能となる。
また、本発明は、前記プランジャ部の蓄圧室圧力制御用電磁弁、及び噴射制御弁の制御用電磁弁を、それぞれプランジャの端部及び噴射制御弁の端部に配置したものである。このことにより、燃料噴射ポンプのカム軸方向の寸法を小さくすることができ、燃料噴射ポンプを全体的に小型化することが可能となっている。
また、本発明は、前記制御用電磁弁の摺動部材の摺動方向を、カム軸に対して垂直方向としたものである。このことにより、以下の効果を奏する。即ち、これらの制御用電磁弁は気筒数にかかわりなく一つだけ設けられているので、カム軸が１回転する毎に気筒数分の回数だけ動作する必要があり、非常に高速で作動し、且つ多数回の作動が必要となる。
さらに、該制御用電磁弁は、噴射量や噴射時期を高精度に制御するために、高精度の過酷な作動を維持する必要があるが、該制御用電磁弁を、該制御用電磁弁の摺動部材である弁体がカム軸の軸方向と略直交する方向に摺動するように配置することで、高速作動や多数回の作動によっても摺動部に偏摩耗が発生することを防止することができ、耐久性・信頼性の向上を図ることができる。
また、本発明は、前記蓄圧室を複数形成し、該複数の蓄圧室を互いに並列配置するものである。このことにより、蓄圧室と、プランジャにより圧送される燃料が滞留するプランジャ室との間を連結する油路を短く形成することができ、燃料通路の無駄な容積を減少することができて、燃料圧送時間の短縮化及び馬力ロスの減少を図ることが可能となる。
［発明を実施するための最良の形態］
本発明をより詳細に説述するために、添付の図面に従ってこれを説明する。
まず、本発明の蓄圧式分配型燃料噴射ポンプの概略構成について説明する。
図１、図２、及び図３乃至図５に示すように、蓄圧式分配型燃料噴射ポンプに構成される燃料噴射ポンプ１は、高圧燃料が蓄圧される蓄圧室３１、該蓄圧室３１へ燃料を圧送するプランジャ７、蓄圧室３１から圧送される燃料を各気筒の噴射ノズル２９へ分配して供給する分配軸９等を具備している。
プランジャ７は、カム軸４に形成されるカム５により、タペット１１を介して上下摺動駆動され、該プランジャ７の上方に形成されるプランジャ室７ａは、逆止弁２８を介して蓄圧室３１と接続されている。
また、プランジャ室７ａは、圧力制御弁２７を介して低圧側回路３２と接続されている。
そして、圧力制御弁２７がオン状態のときにはプランジャ室７ａと低圧側回路３２とが分断され、オフ状態のときにはプランジャ室７ａと低圧側回路３２とが連通するように構成している。
蓄圧室３１と分配軸９とは、噴射制御弁２６を介して接続されており、該分配軸９は、噴射ノズル２９と接続される各気筒の吐出弁１８と、連通可能に構成されている。また、蓄圧室３１には、該蓄圧室３１内の圧力を検出する圧力センサ３０が付設されている。さらに、蓄圧室３１には安全弁２４が接続されており、該蓄圧室３１内の圧力が一定圧以上となった場合には、該圧力を低圧側回路３２へ逃がすようにしている。
噴射制御弁２６内には下部バルブ３６ａ、上部バルブ３６ｃ、及びピストン３６ｄが摺動自在に収納されており、下部バルブ３６ａはスプリング３７により蓄圧室３１側に付勢されている。
また、噴射制御弁２６は三方弁に構成されており、下部バルブ３６ａが反蓄圧室３１側に摺動した状態では、蓄圧室３１は、分配軸９を経て逆止弁１８を介して噴射ノズル２９に連通し、逆に下部バルブ３６ａが蓄圧室３１側に摺動した状態では、分配軸９を経て吐出弁１８に至る油路ｒ７と低圧側回路３２とのみが連通するように構成されている。
噴射制御弁２６の反蓄圧室３１側端部は、接続路３４によりパイロットバルブ２５と接続されており、該接続路３４はバイパス回路３３を介して蓄圧室３１と接続されている。
パイロットバルブ２５は、接続路３４と低圧側回路３２との連通を断接するものであり、該パイロットバルブ２５がオン状態のときに接続路３４と低圧側回路３２とが連通し、オフ状態のときに接続路３４と低圧側回路３２とが分断されるように構成している。
また、前記パイロットバルブ２５、圧力制御弁２７、及び圧力センサ３０は、電子制御装置（以下「ＥＣＵ」と記載する）２０と接続されている。
このように構成される燃料噴射ポンプ１においては、プランジャ室７ａ内に燃料タンクから燃料が供給されており、蓄圧時には図１に示す如く、ＥＣＵ２０の制御により圧力制御弁２７がオン状態となってプランジャ室７ａと低圧側回路３２とが分断されており、カム５によって上方摺動するプランジャ７によりプランジャ室７ａ内の燃料が圧縮されて蓄圧室３１へ圧送される。
蓄圧室３１へ圧送された燃料は逆止弁２８により逆流が防止されており、該蓄圧室３１内は適宜圧力に蓄圧されている。
一方、蓄圧を要しないときは図２に示す如く、圧力制御弁２７がオフ状態となってプランジャ室７ａと低圧回路３２とが連通し、プランジャ室７ａの燃料は低圧側回路へドレンされる。
バイパス回路３３により蓄圧室３１と接続される前記接続路３４には、該蓄圧室３１から絞り３３ａを介して燃料が供給されている。燃料噴射時には、ＥＣＵ２０の制御により噴射制御弁２６のパイロットバルブ２５はオンされて接続路３４と低圧側回路３２とが連通されると、接続路３４の圧力が低下するので、噴射制御弁２６のピストン３６ｄの蓄圧室３１方向への押圧が解除される。
従って、該下部バルブ３６ａは、蓄圧室３１の圧力により反蓄圧室３１側に付勢されて反蓄圧室３１側に摺動し、蓄圧室３１と分配軸９とが連通する。
これにより、蓄圧室３１内の燃料が分配軸９へ圧送されて、各気筒へ分配され吐出弁１８を経て、噴射ノズル２９から噴射されることとなる。
一方、燃料無噴射は、図２に示す如く、ＥＣＵ２０の制御により噴射制御弁のパイロットバルブ２５がオフされ、蓄圧室３１から絞り３３ａを介して燃料が供給される前記接続路３４と低圧側回路３２とが分断されるため、供給された燃料により該接続路３４内の圧力が上昇して、噴射制御弁２６のピストン３６ｄが蓄圧室３１側へ押圧される。
これにより、上部バルブ３６ｃを介して下部バルブ３６ａが蓄圧室３１側に摺動し、下部バルブ３６ａがシート３６ｅに着座するとともに、噴射制御弁２６から吐出弁１８までの間の油路ｒ６・ｒ７と低圧側回路３２とが連通して、ドレン圧となり噴射が終了する。
尚、スプリング３６ｂは、下部バルブ３６ａを蓄圧室３１側に付勢しており、起動時の蓄圧室３１の圧力上昇用のバネである。
次に、前記プランジャ７、蓄圧室３１、分配軸９、圧力制御弁２７、及びパイロットバルブ２５等の、燃料噴射ポンプ１の各構成部材の配置構成等について説明する。
図３乃至図５に示すように、燃料噴射ポンプ１の下部には、カム５が固設されるカム軸４が横設され、該カム軸４の一端部は、カム軸受１２を介してカム軸ハウジング（Ｈ）に回転自在に軸支されている。
カム軸ハウジングＨの上方には、プランジャ７、蓄圧室３１、及び分配軸９等の各構成部材のハウジングである、ブロック状部材のハイドロリックベースＨｂが連設されている。
カム５の上方には、カム軸４の軸方向と略直交する方向にプランジャ７が配設されている。該プランジャ７は、ハイドロリックベースＨｂに嵌装されるプランジャバレル８に上下摺動自在に嵌挿されている。該プランジャ７の下端にはタペット１１が付設されている。
プランジャ７及びタペット１１はスプリング１６等の付勢手段により下方へ付勢され、該タペット１１がカム５に当接しており、該カム５の回転によりプランジャ７が上下往復動するように構成している。
これらの、プランジャ７、プランジャ７の上方に形成されるプランジャ室７ａ圧力制御弁２７、タペット１１、及びカム５等で構成される、蓄圧室３１へ燃料を圧送して蓄圧するためのプランジャ部は、本燃料噴射ポンプ１においては、一つだけ設けられている。
このように、プランジャ部を一つだけ設けることで、燃料噴射ポンプ１を小型化することができるとともに、部品点数を削減することができ、構造容易化及び低コスト化を図ることを可能としている。
また、プランジャ７の上端部には、該プランジャ７による燃料圧送の制御用電磁弁である前記圧力制御弁２７が配設されており、該圧力制御弁２７は、例えば図３に示すように、弁体２７ａがカム軸４の軸方向と略直交する方向、即ち上下方向に摺動するように配置されている。しかし、この圧力制御弁２７の配置方向は略直交する方向には限定しない。
このように、プランジャ７の上端部に前記圧力制御弁２７を設置することで、燃料噴射ポンプ１のカム軸４の軸方向の寸法を小さくすることができ、燃料噴射ポンプ１を全体的に小型化することが可能となっている。
また、圧力制御弁２７は気筒数にかかわりなく一つだけ設けられるので、カム軸４が１回転する毎に気筒数分の回数だけ動作する必要があり、非常に高速で作動し、且つ多数回の作動が必要となる。
さらに、圧力制御弁２７は、蓄圧室３１の圧力を高精度に制御するために、高精度の過酷な作動を維持する必要があるが、本例のように、圧力制御弁２７を、弁体２７ａがカム軸４の軸方向と略直交する方向に摺動するように配置することで、高速作動や多数回の作動によっても摺動部に偏摩耗が発生することを防止することができ、耐久性・信頼性の向上を図っている。
また、プランジャ７の側方には、分配軸９が該プランジャ７と軸心を平行に配設されており、該分配軸９は、ハイドロリックベースＨｂに嵌装される分配軸スリーブ１０に回転自在に嵌挿されるとともに、該分配軸９の下端部に連結した分配駆動軸３９により回転駆動される。
該分配駆動軸３９及び分配軸９はカム軸４の軸方向と略直交する方向に配置されており、分配駆動軸３９とカム軸４とを傘歯車１９により接続している。これにより、分配軸９を傘歯車１９を介してカム軸４により回転駆動可能としている。
このような配置・構成とすることで、カム軸４により駆動されるプランジャ７等のプランジャ部から、分配軸９を通じて吐出弁１８へ至るまでの燃料通路（後述の油路ｒ６・ｒ７等）を短縮化して、該燃料通路内の燃料容積を減少することができ、パイロットバルブ２５や圧力制御弁２７等の電磁弁による、微量のパイロット噴射やポスト噴射、及び初期噴射率制御等の噴射率制御、並びに噴射時期制御等といった、噴射の高品質化を図ることが可能となる。
尚、ハイドロリックベースＨｂにおける分配軸９の周囲には、気筒数分の吐出弁１８が嵌装されている。
また、カム軸４と分配軸９とは、直交方向に配置されていなくても、ある程度の角度をもって配置されていれば、上述の効果を奏することが可能である。
ハイドロリックベースＨｂにおける、分配軸９の反プランジャ７側の側方部分には、前記噴射制御弁２６が嵌装され、カム軸４の軸方向と略直交する方向に配置されている。即ち、噴射制御弁２６は、上下バルブ３６ｃ・３６ａがカム軸４の軸方向と略直交する方向に摺動するように配置されている。
該噴射制御弁２６の上端部には前記パイロットバルブ２５が配設されており、該パイロットバルブ２５は、弁体２５ａがカム軸４の軸方向と略直交する方向、即ち上下方向に摺動するように配置されている。
このように、噴射制御弁２６の上端部にパイロットバルブ２５を設置することで、燃料噴射ポンプ１のカム軸４の軸方向の寸法を小さくすることができ、燃料噴射ポンプ１を全体的に小型化することが可能となっている。
また、噴射制御弁２６及び制御用電磁弁であるパイロットバルブ２５は気筒数にかかわりなく一つだけ設けられるので、前述の圧力制御弁２７と同様に、高速作動や多数回の作動によっても摺動部に偏摩耗が発生することを防止することができ、耐久性・信頼性の向上を図ることができる。
燃料噴射ポンプ１の制御系機能部材である、前記プランジャ７、分配軸９、及び噴射制御弁２６は、カム軸４の軸方向に、ハイドロリックベースＨｂの一端部側からプランジャ７、分配軸９、及び噴射制御弁２６の順に、直列配置されている。
このように、分配軸９を中央部に配置して、プランジャ７、分配軸９、及び噴射制御弁２６を直列配置することで、燃料噴射ポンプ１のカム軸４の軸方向の寸法を小さくすることができ、燃料噴射ポンプ１を全体的に小型化することが可能となっている。
尚、蓄圧室３１内の圧力を検出する圧力センサ３０はハイドロリックベースＨｂの一側面に取り付けられている。
また、プランジャ７、分配軸９、及び噴射制御弁２６は、完全な直列配置とされていなくても、例えばプランジャ７、分配軸９、及び噴射制御弁２６の何れか一つが直列位置からずれていたとしても、また、プランジャ７、分配軸９、及び噴射制御弁２６が略直列状態で配置されていればよい。
また、ハイドロリックベースＨｂには、カム軸４の軸方向と略平行に、軸方向に長い穴が穿設され、蓄圧室３１を構成している。該蓄圧室３１は、１又は複数構成され、互いにハイドロリックベースＨｂに形成される油路によって連通されている。
蓄圧室３１を構成するハイドロリックベースＨｂの穴の一端部は外部に開口しており、この開口部は、プラグ３５又は前記安全弁２４により閉塞されている。例えば、複数の蓄圧室３１の内、一つの蓄圧室３１を構成する穴の開口部を安全弁２４により閉塞し、他の蓄圧室３１を構成する穴の開口部をプラグ３５により閉塞している。
該複数の蓄圧室３１は、互いに並列配置され、前記プランジャ７、分配軸９、及び噴射制御弁２６等の制御系機能部材の近傍に配置されている。
このように、複数の蓄圧室３１を併設するとともに、制御系機能部材の近傍に配置することで、該蓄圧室３１とプランジャ室７ａとの間を連結する油路（後述の油路ｒ３・ｒ４）を短く形成することができ、燃料通路の無駄な容積を減少することができて、燃料圧送時間の短縮化及び馬力ロスの減少を図ることが可能となっている。
尚、蓄圧室３１は、カム軸４の軸方向に対して略直交方向に配置することも可能であり、また、直線状に形成するだけでなく途中部で屈曲させてもよい。
また、平行配置される複数の蓄圧室３１は、完全な平行状態に配置されていなくても、ある一方向からみて平行であればよく、他の方向からみた場合には、互いにある程度角度をもって配置されていればよい。さらに、ある一方向からみた場合の平行状態も、完全な平行でなくても略平行であればよい。
前記カム軸ハウジングＨの一端面には、カム軸４の回転により駆動され燃料を圧送するためのフィードポンプであるトロコイドポンプ６が付設されている。
該トロコイドポンプ６により燃料タンクに貯溜される燃料が、カム軸ハウジングＨに穿設形成される油路ｒ１及びハイドロリックベースＨｂに穿設形成される油路ｒ２を通じて、燃料供給室２７ｂからプランジャ室７ａへ圧送される。
即ち、トロコイドポンプ６の吐出口６ａから燃料供給室２７ｂに至り、さらに圧力制御弁２７の弁体２７ａを結ぶプランジャ部のプランジャ室７ａまでが、油路ｒ１及び油路ｒ２により連通されている。
そして、プランジャ室７ａへ圧送された燃料は、油路ｒ３を通じて逆止弁２８へ導入され、該逆止弁２８から油路ｒ４を通じて蓄圧室３１へ導出される。
このように、トロコイドポンプ６をカム軸ハウジングＨの一端面に装着して、カム軸４により駆動可能とすることで、トロコイドポンプ６を駆動するための駆動軸を別個に設ける必要がなくなり、部品点数を削減して、構造の簡易化及び低コスト化を図ることができ、燃料噴射ポンプ１を全体的に小型化することもできる。
また、トロコイドポンプ６の吐出口６ａからプランジャ部のプランジャ室７ａまでを、油路ｒ１及び油路ｒ２により連通することで、該トロコイドポンプ６からパイプ部材を用いることなくプランジャ部まで燃料を圧送することが可能となり、構造の簡易化及び低コスト化を図るとともに、パイプの破損や燃料漏れ等を防止することができる。
尚、燃料圧送用のフィードポンプは、トロコイドポンプ６以外の回転形式の歯車ポンプやベーンポンプ等としてもよい。
逆止弁２８は、ハイドロリックベースＨｂに形成される嵌装孔ｈｄに嵌装されており、該逆止弁２８の下方における嵌装孔ｈｄには燃料通路片５１が嵌装されている。
該燃料通路片５１には前記油路ｒ３及び油路ｒ４が形成されている。燃料通路片５１に形成される油路ｒ３の一端部は、ハイドロリックベースＨｂに形成される油路ｒ３と接続され、他端部は、逆止弁２８の燃料導入口２８ａに接続されている。また、燃料通路片５１に形成される油路ｒ４の一端部は、逆止弁２８の燃料導出口２８ｂに接続され、他端部は、ハイドロリックベースＨｂに形成される油路ｒ４と接続されている。
即ち、逆止弁２８は、ハイドロリックベースＨｂに形成される油路ｒ３及びｒ４と、それぞれ燃料通路片５１に形成される油路ｒ３及び油路ｒ４を介して接続されている。
このように、ハイドロリックベースＨｂ内に設けられる逆止弁２８の燃料導入口２８ａと接続される油路ｒ３、及び燃料導出口２８ｂと接続される油路ｒ４を、ハイドロリックベースＨｂとは別体に形成される燃料通路片５１に形成している。
これにより、高圧燃料が通過する油路ｒ３及び油路ｒ４を、ハイドロリックベースＨｂとは別体の燃料通路片５１単体に加工・形成することが可能なり、該油路ｒ３・ｒ４の加工を容易にして加工工数の低減を図ることができる。
また、燃料通路片５１単体に加工を行う場合は、複雑な形状且つ大型の部材であるハイドロリックベースＨｂよりも高精度な加工を施すことができるため、燃料通路片５１における、逆止弁２８の燃料導入口２８ａ及び燃料導出口２８ｂの形成面との合わせ面も、高精度且つ容易に加工することができ、高圧燃料が通過する油路ｒ３・ｒ４と燃料導入出口２８ａ・２８ｂとの接続部のシールを確実に行うことができて、燃料漏れ等を防止することができる。
蓄圧室３１内へ送出され蓄圧された高圧燃料は、パイロットバルブ２５の制御状態によっては（パイロットバルブ２５がオンされているときには）、油路ｒ５を通じて噴射制御弁２６へ導入され、該噴射制御弁２６から油路ｒ６を通じて分配軸９へ導出される。
噴射制御弁２６は、ハイドロリックベースＨｂに形成される嵌装孔ｈｃに嵌装されており、該噴射制御弁２６の下方における嵌装孔ｈｃには燃料通路片５２が嵌装されている。
該燃料通路片５２には前記油路ｒ５及び油路ｒ６が形成されている。燃料通路片５２に形成される油路ｒ５の一端部は、ハイドロリックベースＨｂに形成される油路ｒ５と接続され、他端部は、噴射制御弁２６の燃料導入口２６ａに接続されている。また、燃料通路片５２に形成される油路ｒ６の一端部は、噴射制御弁２６の燃料導出口２６ｂに接続され、他端部は、ハイドロリックベースＨｂに形成される油路ｒ６と接続されている。
即ち、噴射制御弁２６は、ハイドロリックベースＨｂに形成される油路ｒ５及び油路ｒ６と、それぞれ燃料通路片５２に形成される油路ｒ５及び油路ｒ６を介して接続されている。
このように、ハイドロリックベースＨｂ内に設けられる噴射制御弁２６の燃料導入口２６ａと接続される油路ｒ５、及び燃料導出口２６ｂと接続される油路ｒ６を、ハイドロリックベースＨｂとは別体に形成される燃料通路片５２に形成している。
これにより、高圧燃料が通過する油路ｒ５及び油路ｒ６を、ハイドロリックベースＨｂとは別体の燃料通路片５２単体に加工・形成することが可能なり、該油路ｒ５・ｒ６の加工を容易にして加工工数の低減を図ることができる。
また、燃料通路片５２単体に加工を行う場合は、複雑な形状且つ大型の部材であるハイドロリックベースＨｂよりも高精度な加工を施すことができるため、燃料通路片５２における、噴射制御弁２６の燃料導入口２６ａ及び燃料導出口２６ｂの形成面との合わせ面も、高精度且つ容易に加工することができ、高圧燃料が通過する油路ｒ５・ｒ６と燃料導入出口２６ａ・２６ｂとの接続部のシールを確実に行うことができて、燃料漏れ等を防止することができる。
分配軸９へ送出された燃料は、各気筒に対応する油路ｒ７を通じて吐出弁１８へ案内され、各気筒の噴射ノズル２９から噴射される。
以上のように、本燃料噴射ポンプ１における燃料の高圧経路を構成する、プランジャ７、分配軸９、圧力制御弁２７、逆止弁２８、噴射制御弁２６、圧力センサ３０、安全弁２４、吐出弁１８、パイロットバルブ、及び蓄圧室３１等といった機能部材は全て、一つのブロック状部材にて構成されるハイドロリックベースＨｂに纏めて配設されている。
このように構成することで、常時高い圧力がかかるこれらの構成部材が一つのブロック状部材内に配設されることとなり、高圧経路の強度を十分に確保することができる。また、各構成部材間の接続はハイドロリックベースＨｂに形成したキリ孔等で構成される油路ｒ１・ｒ２・・・で行うことができ、継手部品等を用いることがないので油漏れや配管の損傷等が発生することもなく、信頼性向上を図ることができる。
尚、機能部材（プランジャバレル８、分配軸スリーブ１０）及び燃料通路片５１・５２等は高圧通路を形成しており、ハイドロリックベースＨｂに焼き嵌めや冷し嵌め等によって油密に嵌合している。
また、噴射制御弁２６及び分配軸９の下方における、ハイドロリックベースＨｂとカム軸ハウジングＨとの境界部には、低圧室１５が形成されている。
該低圧室１５は、主にハイドロリックベースＨｂに形成されるキリ孔で構成された低圧側回路３２に接続されており、蓄圧室３１へ燃料を圧送するプランジャ７とプランジャバレル８との嵌合隙間から漏れ出る燃料や、ハイドロリックベースＨｂに形成される嵌装孔ｈｂに嵌装される分配軸スリーブ１０と分配軸９との間から漏れ出る燃料等を、該低圧室１５に回収し、低圧側ドレン回路１００を通じて燃料タンクへ戻すように構成している。
尚、プランジャバレル８の外周部は、ハイドロリックベースＨｂに形成されるリーク戻し孔ｒ１２により低圧室１５と連通されている。
このように、プランジャ７部分や分配軸９部分等の高圧経路側から低圧側へ漏れ出す燃料の回収室として低圧室１５を、燃料噴射ポンプ１のハウジングであるハイドロリックベースＨｂ及びカム軸ハウジングＨに設けることで、燃料噴射ポンプ１の噴射圧が超高圧化して、高圧経路側から発生するリーク燃料を確実に回収して燃料タンクへ戻すことが可能となる。
これにより、リーク燃料が、カム軸ハウジングＨ内やエンジンの潤滑油に混入して、該潤滑油が希釈されてしまうことを防止することができる。
また、蓄圧室３１に設けられる前記安全弁２４のドレンポート２４ａは、ハイドロリックベースＨｂに形成されたキリ孔で構成される連通路ｒ１１により低圧側ドレン回路１００と接続されており、蓄圧質３１から安全弁２４を通じて排出される燃料を燃料タンクへ戻すようにしている。
このように、安全弁２４と低圧側ドレン回路１００とを、ハイドロリックベースＨｂに形成されたキリ孔で構成される連通路ｒ１１接続することにより、配管部材をなくすことができて、燃料の漏れ防止や、低コスト化を図ることが可能となっている。また、蓄圧室３１の開口部を閉塞するプラグ３５の代わりに、安全弁２４にて該開口部を閉塞して、該安全弁２４にプラグ３５の機能をも具備させることで、部品点数の削減を図っている。
尚、低圧室１５をトロコイドポンプ６の吸入側ポートと接続して、該低圧室１５で回収した燃料をトロコイドポンプ６へ供給するように構成することもできる。
次に、多気筒用、例えば６気筒用に構成した燃料噴射ポンプについて、カム５部分の構成を中心に説明する。
図６、図７に示す、６気筒用に構成された燃料噴射ポンプ１０１においては、カム８５は６山に形成されており、該カム８５はカム軸８４と別体に形成されて分割状態にあるものを、該カム軸８４に挿着して一体的に回転可能とされている。また、カム８５には、気筒判別用の気筒判別用パルサー８１が一体的に形成されている。
このように、多気筒用に形成されたカム８５の場合、タペット１１との当接面の曲率が小さくなって、該タペット１１に対する接触面圧が高くなる。
従って、多気筒用に構成される本燃料噴射ポンプ１０１の場合は、カム８５とカム軸８４とを分割形成し、高圧でタペット１１に接触するカム８５は、ＳＫＨやＳＫＤやセラミック等の高面圧材で構成して耐摩耗性を高め、カム軸８４は、カム８５程高強度でない標準的な材質の部材により形成して低コスト化を図っている。
また、高面圧材であるカム８５は、焼結やＭＩＭ等の後工法により形成して低コスト化を図っているが、該カム８５に前記気筒判別用パルサー８１を一体的に形成して機能部材の複合化を図り、さらなる低コスト化を図るとともに、燃料噴射ポンプ１０１の小型化を図っている。
また、多気筒仕様の燃料噴射ポンプとしては、図８、図９に示すように構成することもできる。
図８、図９に示す燃料噴射ポンプ２０１において、前記分配軸９は、傘歯車１９’を介してカム軸９４により駆動されており、カム軸９４にはカム軸側歯車１９ａ’が固設され、分配軸９側の分配駆動軸３９には分配軸側歯車１９ｂ’が固設されて、該カム軸側歯車１９ａ’と分配軸側歯車１９ｂ’とが噛合している。
そして、本例における分配軸側歯車１９ｂ’は、カム軸側歯車１９ａ’に対して２倍の歯数を有している。
また、カム軸９４は、燃料噴射ポンプ２０１が装着されるエンジンの回転数と同じ回転数で駆動されている。従って、カム軸側歯車１９ａ’と、該カム軸側歯車１９ａ’の２倍の歯数を有する分配軸側歯車１９ｂ’とを介して、カム軸９４により駆動される分配軸９は、カム軸９４の回転数の半分の回転数で駆動されることとなる。
ここで、多気筒用の本燃料噴射ポンプ２０１は、例えば６気筒用に構成されており、４サイクルエンジンの場合、カム軸４が２回転する間に、分配軸９が１回転して６つの気筒へそれぞれ１回ずつ燃料を分配供給し、プランジャ７は６回燃料を蓄圧室３１へ圧送するように構成されており、カム９５は３山形成されている。
即ち、この場合、カム９５に形成される山の数は気筒数の半分の数となる。
このように、４サイクルエンジンの場合、カム９５に形成される山の数が気筒数の半分の数となるので、山の数を削減することができて、カム９５を小型化することができるとともに、カム９５の加工工数を低減することができる。
また、カムプロフィルも半分の速度に減じることができ、カム９５の外周面形状も外側に向かって凸となる形状に形成することができるため、カム９５の外周面を加工する際には径の大きな砥石を用いることができ、加工時における外周面の研磨が容易となり、加工時間も低減することができて、低コスト化を図ることができる。
また、分配軸９とカム軸９４とは傘歯車１９’により接続されているので、簡単な構成且つ低コストで、分配軸９の回転速度をカム軸９４の回転速度の半分の速度とすることができる。
また、分配軸側歯車１９ｂ’はカム軸側歯車１９ａ’に対して２倍の歯数を有しており、該分配軸側歯車１９ｂ’の外径はカム軸側歯車１９ａ’の外径よりも大きくなるため、燃料噴射ポンプ２０１を小型化するためには、カム軸側歯車１９ａ’の外径を小さくする必要がある。
カム軸側歯車１９ａ’の外径を小さく形成するとカム軸９４が小径となるが、本燃料噴射ポンプ２０１の高圧噴射化によりカム軸９４がプランジャ７等から受ける荷重が大きくなって、該カム軸９４を両端部で支持するのみでは、カム軸９４に撓みが発生する恐れがある。
そこで、本例の燃料噴射ポンプ２０１においては、カム軸９４に対向した反プランジャ７側周面（図３においては下側）を支持する半割状の軸受７１を、カム軸９４両端の支持部より中央側のカム５近傍に配設している。
これにより、カム軸９４がプランジャ７等から受ける荷重を軸受７１によって受けることができ、カム軸９４の撓みを抑えて振動や騒音の低減を図ることができる。また、傘歯車１９’を小さく形成することができて、燃料噴射ポンプ２０１を全体的に小型化することが可能となる。
次に、前記燃料噴射ポンプ１を搭載したエンジンシステムについて概説する。図１０に示すように、燃料噴射ポンプ１はエンジンＥに装着されている。
該システムにおける前記ＥＣＵ２０には、前述の圧力センサ３０、パイロットバルブ２５、及び圧力制御弁２７の他に、燃料噴射ポンプ１に付設される燃料温度センサ６８や、カム軸４と一体的に回転する気筒判別用パルサー６１により気筒を判別するための気筒判別用センサ６２が接続されている。
また、ＥＣＵ２０には、エンジンＥの冷却水温度を検出する水温センサ６６や、クランク軸と一体的に回転する回転検出用パルサ６３によりエンジン回転数を検出する回転数センサ６４が接続され、各気筒の噴射ノズル２９のリフト量を検出するリフトセンサ６５も接続されている。
さらに、ＥＣＵ２０には、アクセルセンサ６７や、その他のブースト圧や吸気流量や吸気温度等を検出するセンサ群６９が接続されている。
そして、アクセルセンサ６７によるアクセル開度の検出値や、回転数センサ６４によるエンジン回転数の検出値や、圧力センサ３０による蓄圧室３１内の圧力の検出値等に基づいて、ＥＣＵ２０によりパイロットバルブ２５や圧力制御弁２７等の作動を電気的に制御して、適切な噴射量や噴射時期等で噴射ノズル２９から燃料を噴射するようにしている。
この際、気筒判別用センサ６２により燃料噴射をおこなうべき噴射ノズル２９を判別し、その他の燃料温度センサ６８、水温センサ６６、リフトセンサ６５、及びセンサ群６９による検出値により、燃料噴射条件を適宜調節している。
さらに、ＥＣＵ２０においては、各種センサの検出値等に異常があった場合に、エンジンＥや燃料噴射ポンプ１に故障が発生したかどうかの判断を行う故障診断機能も備えられている。
尚、前記気筒判別用パルサー６１の代わりに、傘歯車１９等のカム軸４と連動する歯車等を用いて気筒の判別を行うことも可能である。
産業上の利用可能性
本発明の蓄圧式分配型燃料噴射ポンプは、ディーゼルエンジンの燃料噴射ポンプに適用可能であり、特に、低燃費且つ排気エミッション規制に対応可能な、低公害エンジン用の燃料噴射ポンプとして適している。
【図面の簡単な説明】
図１は、本発明の燃料噴射ポンプにおける燃料噴射時の状態を示す概略図であり、図２は、同じく燃料噴射ポンプにおける燃料無噴射時の状態を示す概略図であり、図３は、燃料噴射ポンプを示す側面断面図であり、図４は、同じく正面断面図であり、図５は、同じく平面部断面図であり、図６は、燃料噴射ポンプの第二の実施例を示す側面断面図であり、図７は、同じく第二の実施例を示す正面断面図であり、図８は、燃料噴射ポンプの第三の実施例を示す側面断面図であり、図９は、同じく第三の実施例を示す正面断面図であり、図１０は、燃料噴射ポンプを搭載したエンジンシステムを示す概略図である。

Claims (11)

1. １又は複数の蓄圧室（３１）に蓄圧した高圧燃料を、分配手段である分配軸（９）により各気筒へ分配して供給する蓄圧式分配型燃料噴射ポンプ（１・１０１・２０１）を、下部のカム軸ハウジング（Ｈ）と上部のハイドロリックベース（Ｈｂ）の内部に構成し、カム軸（４）のカム（５）により駆動されるプランジャ（７）と、燃料噴射制御用の噴射制御弁（２６）と、蓄圧室（３１）と、同じくカム軸（４）により駆動される分配軸（９）等の、燃料噴射ポンプ（１・１０１・２０１）の高圧経路を構成する制御系機能部材を、前記ハイドロリックベース（Ｈｂ）内に配設し、該プランジャ（７）部と、分配軸（９）と、噴射制御弁（２６）は、前記カム軸（４）に対して、各々を垂直方向に配置し、該ハイドロリックベース（Ｈｂ）の上面平面視において、前記プランジャ（７）部と、分配軸（９）と、噴射制御弁（２６）部は、該カム軸（４）の軸心方向の上方で、該ハイドロリックベース（Ｈｂ）の上面の一端部側から他端部側へ順に、直列して配置し、該ハイドロリックベース（Ｈｂ）内には、前記カム軸（４）の軸心方向と略平行に、軸心方向に長い穴を穿設して蓄圧室（３１）を構成し、該蓄圧室（３１）は、前記プランジャ（７）と分配軸（９）と噴射制御弁（２６）の列の近傍に、該プランジャ（７）と分配軸（９）と噴射制御弁（２６）の列に対して、並列して配置したことを特徴とする蓄圧式分配型燃料噴射ポンプ。
2. 請求項１記載の蓄圧式分配型燃料噴射ポンプにおいて、前記蓄圧室（３１）へ燃料を蓄圧するためのプランジャ（７）部を１本だけ設けたことを特徴とする蓄圧式分配型燃料噴射ポンプ。
3. 請求項１記載の蓄圧式分配型燃料噴射ポンプにおいて、前記蓄圧室（３１）は複数本を穿設形成し、該複数の蓄圧室（３１）は互いに並列配置されることを特徴とする蓄圧式分配型燃料噴射ポンプ。
4. 請求項１記載の蓄圧式分配型燃料噴射ポンプにおいて、前記プランジャ（７）の圧力を制御する圧力制御弁（２７）を、該プランジャ（７）の上端部に配置したことを特徴とする蓄圧式分配型燃料噴射ポンプ。
5. 請求項４記載の蓄圧式分配型燃料噴射ポンプにおいて、前記圧力制御弁（２７）を電磁弁により構成し、該電磁弁の摺動部材の摺動方向を、該カム軸（４）に対して垂直方向としたことを特徴とする蓄圧式分配型燃料噴射ポンプ。
6. 請求項１記載の蓄圧式分配型燃料噴射ポンプにおいて、前記噴射制御弁（２６）のパイロットバルブ（２５）を、噴射制御弁（２６）の上端部に配置したことを特徴とする蓄圧式分配型燃料噴射ポンプ。
7. 請求項６記載の蓄圧式分配型燃料噴射ポンプにおいて、前記パイロットバルブ（２５）を電磁弁により構成し、該電磁弁の摺動部材の摺動方向を、該カム軸（４）に対して垂直方向としたことを特徴とする蓄圧式分配型燃料噴射ポンプ。
8. 請求項１記載の蓄圧式分配型燃料噴射ポンプにおいて、前記蓄圧式分配型燃料噴射ポンプ（１０１）のプランジャ（７）を駆動するためのカム（８５）と、該カム（８５）を支持するカム軸（８４）とは分割形成したことを特徴とする蓄圧式分配型燃料噴射ポンプ。
9. 請求項８記載の蓄圧式分配型燃料噴射ポンプにおいて、前記蓄圧式分配型燃料噴射ポンプ（１０１）のカム軸（８４）には気筒判別用の気筒判別用パルサー（８１）が設けられ、該気筒判別用パルサー（８１）を前記カム（８５）と一体形成したことを特徴とする蓄圧式分配型燃料噴射ポンプ。
10. 請求項１記載の蓄圧式分配型燃料噴射ポンプにおいて、前記蓄圧式分配型燃料噴射ポンプ（２０１）の蓄圧室（３１）へ燃料を圧送するプランジャ（７）を駆動するためのカム軸（９４）の回転速度と、該蓄圧式分配型燃料噴射ポンプ（２０１）が装着されるエンジンの回転速度とを同一とし、該カム軸（９４）と分配軸（９）との駆動部に傘歯車（１９’）を介装し、該分配軸（９）側の傘歯車（１９ｂ’）の歯数を、カム軸側の傘歯車（１９ａ’）の歯数の２倍とし、前記分配軸（９）の回転速度を該エンジンの回転速度の半分の速度としたことを特徴とする蓄圧式分配型燃料噴射ポンプ。
11. 請求項１記載の蓄圧式分配型燃料噴射ポンプにおいて、前記蓄圧式分配型燃料噴射ポンプ（２０１）のカム軸（９４）は、その両端部をカム軸ハウジング（Ｈ）により支持され、該カム軸（９４）のプランジャ（７）の反対側周面を支持する軸受（７１）を、カム軸ハウジング（Ｈ）による支持部より、中央側のカム（９５）の近傍に配設したことを特徴とする蓄圧式分配型燃料噴射ポンプ。

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