JPH01134066A - 燃料噴射ポンプ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、内燃機関用の燃料噴射ポンプに関するもので
ある。

（従来技術及びその問題点） 一般にディーゼル機関においては、低速運転時には燃料
噴霧の着火遅れ機関が高速運転時に比べて長く、このた
め、低速運転時においては着火後、燃焼が急激に行われ
、気筒内の圧力上昇率が大きくなり、これにより大きな
燃焼騒音が発生するという問題がある。

このような燃焼騒音を抑制するには、その発生原因から
考えて、燃焼に伴う気筒内の圧力上昇率を抑えること、
換言すれば気筒内における混合気の燃焼を緩慢に行なわ
せることが有効であり、これを実現するものとして、例
えば実開昭５９−３０５５５号公報に開示される如く２
段噴射方式を採用した技術が知られている。

また、アイドリング時等の特に燃焼騒音が問題になる低
負荷運転時にだけ燃料を２段噴射し、中高負荷運転時に
は高出力が可能な１段噴射に戻すようにした特願昭６１
−１１８９６２号を、本件出願人が既に出願している。

ところで、最近、中高負荷運転の任意の運転域で燃料を
２段噴射することが要望されているが、斯かる２段噴射
が可能な燃料噴射ポンプは未だ知られていない。

（発明の目的） 本発明は、中高負荷運転の任意の運転域で燃料を２段噴
射できる燃料噴射ポンプを提供することを目的としてい
る。

（発明の構成） （１）技術的手段 本発明は、バレル内でプランジャを往復動させることに
より燃料を加圧、圧送可能とする一方、前記プランジャ
の頭部の外周面に、プランジャ頂面に連通ずる斜溝状の
リードを形成し、前記プランジャとバレルとを適宜に相
対回動させて該リードと前記バレルに形成したバレルポ
ートとの連通タイミングを調整することにより燃料噴射
量を調量するようにした燃料噴射ポンプにおいて、前記
バレルのバレルポートを、横方向に長い溝状のスリット
ポートに形成し、前記プランジャ頂面とリードを連通ず
る燃料逃し通路を形成し、プランジャの頭部外周面に、
前記バレル及びプランジャの相対回動範囲で前記スリッ
トポートと連通可能な平行溝を形成し、この平行溝と前
記燃料逃し通路が連通ずる燃料リーク部最小断面積Ａ　
ｍ１ｎ、を調整可能に設定し、前記プランジャ頭部がス
リットポートを閉塞し、且つ平行溝がスリットポートと
連通しない状態でプランジャが摺動する１次噴射ストロ
ークＳ１を調整可能に設定し、この１次噴射ストローク
Ｓｌ及び燃料リーク部最小断面積Ａｍ１ｎ、を任意に調
整することによって、２段燃料噴射を任意の運転域で得
るようにしたことを特徴とする燃料噴射ポンプである。

（２）作用 １次噴射ストロークＳ１及び燃料リーク部最小断面積Ａ
　ｍｉｎ、を調整することによって、２段噴射する中負
荷運転時の運転域を任意に調整する。

（実施例） （１）第１実施例 第１図には本発明の第１実施例に係るディーゼル機関用
燃料噴射ポンプが示されており、第１図において符号１
０は取付フランジ一体形のポンプ本体、１１はポンプ本
体ｌｏ内に嵌挿固定されたバレルであり、該バレル１１
の一方の側面、即ち図中の左側面にはその円周方向に延
びる横長矩形状のスリットポート１２（バレルポート）
が形成されている。

このバレル１１の軸心部には前記スリットポート１２に
連通ずるようにしてプランジャ挿入孔１３が形成されて
いる。プランジャ挿入孔１３内には、プランジャ１４が
相対回動範囲且っ摺動自在に嵌挿されており、該プラン
ジャ１４をプランジャスプリング１５のばね力と燃料カ
ム１６のカム作用とによって軸方向に往復動させること
により、頂面１７上に形成される高圧室１８内に吸入し
た燃料を加圧し、これをデリベリバルブ２ｏを介してエ
ンジン（図示せず）の各気筒に設けられたインジェクタ
ー（図示せず）に圧送するようになっている。

また、第１図中で符号２１はプランジャ１４に対して円
周方向に係合可能に取付けられたプランジャ回動輪であ
り、該プランジャ１４は、調量操作子２２により該回動
輪２１に噛合するラックギヤ２３を適宜に押引操作する
ことによりバレル１１内において相対回動せしめられ、
所定の調量作用を行うようになっている。即ち、プラン
ジャ１４の頭部２４の外周面２５には、第２図、第３図
に示すように、その頂面１７から適宜離間して斜溝状の
下部リード２６（リード）が略その半周に亘って形成さ
れている。また、この下部リード２６は、プランジャ軸
方向に延びる燃料逃し穴２７を介して該プランジャ１４
の頂面１７に連通せしめられている。なお、第１図中の
２８はスリットボート１２へ燃料を流通する供給バイブ
である。

したがって、プランジャ挿入孔１３をバレル１１に対し
て相対回動させて該プランジャ１４の下部リード２６と
バレル１１のスリットボート１２との相対的な連通タイ
ミングを変化させ、該スリットボート１２の閉塞期間を
調整することにより燃料の噴射量が調整される。

前記デリベリバルブ２０は第４図、第５図に示すように
、弁体３０、弁座３１からなり、デリベリスプリング３
２（第１図）で弁体３０を弁座３１に付勢して開閉する
ようになっている、弁体３０には第６図に示すように環
状のカラー３３が一体に形成されており、デリベリバル
ブ２０の閉弁時（燃料噴射終了時期）に第４図中で吸い
戻しストロークΩ１分だけ燃料を吸い戻す機能を備えて
いる。なお、この実施例のカラー３３には従来から周知
のアングライヒカットは設けられていない。

このようなスリットボート１２とこれに重合連通する下
部リード２６との組合せよりなる調量機構は従来から公
知のものであるが、この実施例においてはこれに止まら
ず、更にこの調量機構部分に、中負荷運転時において２
段噴射特性を発揮する運転域を任意に調整し得る機能を
も備えている。

第２図で、プランジャ１４の頭部２４には略水平な平行
溝３５が外周面２５（第３図）から２だけ切込まれてい
る。この平行溝３５は頂面１７からＹの寸法だけ下がっ
た位置にＢの高さで形成されている。また、平行溝３５
の中央部には絞り通路３６がＥ（第３図）に亘って開口
しており、絞り通路３６の燃料リーク部最小断面積Ａｍ
１ｎ、は、Ａ　ｉｉｎ、−Ｂ　ｘ　Ｅ　　・＝　（１）
になる。

次に、平行溝３５と前記スリブ：・ボート１２の位置関
係は、頂面１７とスリットボート１２の上縁が一致した
状態で詳しくは後述する１次噴射ストロークＳ１を隔て
、プランジャ１４が上昇した状態で２次噴射ストローク
Ｓ２を隔てている。スリットボート１２の大きさは幅ｂ
、高さａに設定されている。したがって、１次噴射スト
ロークＳ１は、 ３ｌ−Ｙ−ａ　　・・・（２） になる。なお、スリットボート１２は図示の長方形断面
の矩形に限らず、左右両端部が円弧状の小判形長孔状で
もよい。

以上の（１）式及び（２）式に示す燃料リーク部最小断
面積Ａ　ｍｌｎ、と１次噴射ストロークＳ１は一旦設定
した後には、可変ではないが、エンジンの要求する燃料
噴射特性に合わせて任意の値に設定することが可能で、
詳しくは後述するように燃料リーク部最小断面積Ａ　ｌ
１ｉｎ、と１次噴射ストロークＳ１の値を変更すること
で、従来２段噴射を得られなかった中負荷運転時にも２
段噴射特性を発揮し得る。

前記下部リード２６は頂面１７からＸだけ下がった位置
にθＬの角度で傾斜し、ｚｌ　　（第３図）の深さで外
周面２５から切込まれており、燃料逃し穴２７と下部リ
ード２６は連通孔３７で連通している。

更に、プランジャ１４の頂面１７には斜め切欠き状の燃
料カットリード３８が形成されており、燃料カットリー
ド３８で前記バレル１１が低燃料噴射量位置（低ラック
位置）になった時に、１段目燃料噴射量を減らすように
なっている。

なお、デリベリバルブ２０に前述のアングライヒカット
を設けていない本実施例の場合に、ブランジャ１４の燃
料逃し通路は第２図の穴状の燃料逃し穴２７に限らず、
プランジャ１４の外周面２５に縦溝状の燃料逃し通路を
設けてもよい。

以上の構成では、デリベリバルブ２０に前述のアングラ
イヒカットが形成されていないので、第７図に示すよう
に回転数Ｎの上昇にしたがって動的噴射時期Ｔｉが無負
荷時の特性ＣＩのように所定の遅れ角度で次第に動的噴
射時期Ｔ１が遅くなる（第７図の上方で動的噴射時期Ｔ
ｒａが早い）。

高負荷時には特性Ｃ２になり、この実施例ではデリベリ
バルブ２０（第１図）にアングライヒカットが設けられ
ていないので、負荷が増えるに連れて動的噴射時期Ｔｌ
ｌ１を遅らせる（リタード動作）ロードタイマ機能はな
い。

前記スリットポート１２付きのバレル１１と平行溝３５
付きのプランジャ１４による２段噴射工程を示す第８図
において、（ａ）の状態ではプランジャ１４の頂面１７
とスリットポート１２の下縁が一致しており、この状態
ではプランジャ１４が上昇しても、高圧室１８内の燃料
を圧縮しない。

次に、（ｂ）で頂面１７とスリットボート１２の上縁が
一致すると、スリットボート１２はプランジャ１４で閉
塞され、プランジャ１４の上昇にともなって高圧室１８
の燃料が圧縮され始め、噴射パターンを示す（Ｘ）のθ
１から１次噴射１１が始まる。この１次噴射１１は平行
溝３５がスリットボート１２と連通する迄の前記１次噴
射ストロークＳ１の間で噴射し、（ｃ）で平行溝３５の
上縁とスリットボート１２の下縁が一致すると、燃料逃
し穴２７、絞り通路３６を通じてスリットボート１２と
高圧室１８が連通し、高圧室１８の燃料の圧縮工程が一
旦終了し、（Ｘ）のθ２で１次噴射１１が終了する。

（ｄ）の状態では、平行溝３５と燃料逃し穴２７を通じ
てスリットボート１２と高圧室１８が連通しているので
、プランジャ１４が上昇しても高圧室１８の燃料は圧縮
されず、（Ｘ）のΔθ゛の区間で燃料噴射が停止する。

やがて、（ｅ）で平行溝３５の下縁とスリットボート１
２の上縁が一致すると、再び、高圧室１８は密閉され、
（Ｘ）のθ３で２次噴射Ｉ２が始まる。この２次噴射Ｉ
２は前記Ｓ２の区間に亘って続き、（ｆ）で下部リード
２６とスリットボート１２の下縁が一致し、下部り一ド
２６、連通孔３７（第２図）を経てスリットボート１２
と高圧室１８が連通ずる時点、即ち（Ｘ）の０４で２次
噴射Ｉ２が終了する。

したがって、（Ｘ）の△θ及び△θ゛は、△θ−ＳＬ　
＋ａ＋Ｂ　　・・・（３）△θ’　−ａ＋Ｂ　　・・・
（４） になる。

以上のように、１次噴射ストロークＳ１によって１次噴
射１１が発生し、（Ｘ）の２段噴射特性が生じ始める回
転数Ｎｃが第９図の特性Ｃ３のように変化する。

また、低回転状態ではプランジャ１４の摺動速度も遅い
ので、前記燃料リーク部最小断面積Ａｌｌ１ｉｎ、が小
さくても絞り通路３６を通じて燃料を流通させて、スリ
ットボート１２と高圧室１８を連通ずることが可能であ
るが、エンジンの回転数の上昇にともなってプランジャ
１４の摺動速度が速くなり、小さな燃料リーク部最小断
面積Ａ　ｍｉｎ、では絞り作用があるので、粘性のある
燃料を極短時間の内に流通させることが出来なくなり、
第８図（Ｘ）の△θ°が無くなり、１次、噴射■１と２
次噴射Ｉ２が連続して行われ、２段噴射から１段噴射に
変わる。この２段噴射から１段噴射に遷移する回転数Ｎ
ｒは第１０図のように燃料リーク部最小断面積Ａ　ａｋ
ｉｎ、に応じて特性Ｃ４のように変化する。

したがって、この１次噴射ストロークＳ１と燃料リーク
部最小断面積Ａ　ｍｉｎ、を適宜に調整することで、第
１１図の回転数Ｎｃと回転数Ｎｒを任意に制御すること
が可能である。第１１図中で下段の特性Ｃ５は燃料噴射
量Ｑが少ない低負荷時を示し、上段の特性ＣＢは燃料噴
射量Ｑが多い高負荷時を示している。

第１２図のように、この実施例の場合は前記デリベリバ
ルブ２０（第１図）に低負荷時の燃料噴射ｆｆ１Ｑを増
加させる機能を果たすアングライヒカットが設けられて
いないので、回転数Ｎ、燃料噴射量Ｑの両者が小さな運
転域では詳しくは次の第２実施例で説明する残圧が発生
せず、１次噴射Ｉｌも発生しない。一方、中負荷時では
、１次噴射ストロークＳ１と燃料リーク部最小断面積Ａ
ｍ１ｎ、を任意に設定することによって第１２図の（ａ
）〜（ｄ）の領域Ｄａ−Ｄｄのように２段噴射特性を発
揮する運転域を任意に調整し得る。

【−たがって、従来では２段噴射特性を発揮出来なかっ
た中負荷時で２段噴射特性を発揮して、エンジンの筒内
圧の急激な上昇を緩和し、エンジンの燃焼音を低減する
。

（２）第２実施例 この第２実施例では、第１実施例と比べて、主としてプ
ランジャ１４に形成された燃料逃し通路の形状及び配置
と、デリベリバルブ２０（第１図）に前記アングライヒ
カットを設けた点が異なるだけであるので、以■相違点
だけを説明し、同−又は相当部分には同一符号を付して
図示する。

まず第１３図で、カラー３３にはアングライヒカント４
０を切り欠いである。したがって、第４図の弁体３０が
閉弁する際に、このアングライヒカット４０部分から燃
料が流れ、吸い戻しストＤりΩ１による燃料吸い戻し量
をアングライヒ力・ソト４０からの燃料漏れ量だけ低減
するようになっている。燃料吸い戻し量が減ると、その
分だけデリベリバルブ２０からインジェクターまでの管
内の残圧が高くなり、結果的に残圧上昇分に応して燃料
噴射量が増える。

次に第１４図、第１５図で、プランジャ１４の構造を説
明する。この第２実施例のプランジャ１４では、第２図
の燃料逃し穴２７の代わりに外周筒２５を上下に切り欠
いた燃料逃し縦溝４２を設けである。この燃料逃し縦溝
４２は低ラック位置で前記スリットポート１２に連通ず
るように図中の右端部に配置されている。燃料逃し縦溝
４２は平行溝３５とＥに亘って連通し、この場合には燃
料リーク部最小断面積Ａ　ｍｉｎ、は、 Ａｌｎ、−ＢｘＥ　　−（５） になる。また、連通部４６の部分で低ラック位置におい
て、スリットボート１２と高圧室１８が連通し、低ラッ
ク位置での１次噴射量を減少させる機能を果たし、第２
図のような燃料カットリード３８を形成する必要はない
。

更に、平行溝３５の代わりに第１６図のようにプランジ
ャ１４の全周に連続した環状溝４４にした場合には、燃
料逃し縦溝４２と環状溝４４は、燃料逃し縦溝４２の両
端で連続するので、燃料リーク部最小断面積Ａ　ｒＢ！
ｎ、は、 Ａｍ１ｎ、＝２ＸＢＸＥ　　　−１ｅ）になる。当然に
両方の場合とも燃料リーク部最小断面積Ａｍ１ｎ、は１
ンジンの要求特性に対応して第１実施例と同様に設定自
在である。

なお、デリベリバルブ２０にアングライヒカット４０（
第１７図）を設けた本実施例の場合に、プランジャ１４
の燃料逃し通路は縦溝状の燃料逃し縦溝４２に限らず、
第２図の穴状の燃料逃し穴２７のように形成してもよい
。

以北の第２実施例では、第１７図に示すようにデリベリ
バルブ２０のアングライヒカット４０による管内残圧付
加で無負荷時には、特性Ｃ７に動的噴射時期Ｔ＋ｎが進
角し、高負荷時には特性Ｃ８にアングライヒカット４０
によるロードタイマ機能で動的噴射時期Ｔｌ１１が遅れ
る。

第１８図に示すように、アングライヒカット４０の残圧
付加によって回転数Ｎ、燃料噴射ｍＱが小さな領域、即
ち領域Ｄｘで２段噴射特性が発生する。したがって、こ
の第２実施例では１次噴射ストロークＳｔ及び燃料リー
ク部最小断面積Ａｍ１ｎ、の調整で、第１８図の（ａ）
　〜（ｄ）の領域Ｄａ〜Ｄｄで２段噴射特性を得る。

（別の実施例） （］、）　　本発明は以上の２実施例に限定されず、第
１９図に示すように、ポンプ本体１０とバレル１］を一
体化して燃料噴射ポンプを一層小型化することもできる
。

（発明の効果） 以上説明したように本発明による燃料噴射ポンプでは、
１次噴射ストロークＳ１及び燃料リーク部最小断面積Ａ
　ｍｉｎ、をエンジンの要求特性に応じて予め任意に調
整できるようにしたので、第１２図のように２段噴射す
る運転域を領域Ｄａ−Ｄｄのように任意に設定すること
ができ、従来では低減することができなかった中負荷時
の燃焼音を静粛化することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１実施例を示す縦断面図、第２図は
プランジャの側面図、第３図は第２図の■矢視図、第４
図はデリベリバルブの縦断面図、第５図はデリベリバル
ブの弁体の側面図、第６図は第５図のＡ−Ａ断面図、第
７図は回転数−動的噴射時期のグラフ、第８図は２段噴
射の行程図、第９図は２段噴射が生じ始める回転数−１
次噴射ストロークのグラフ、第１０図は遷移回転数−燃
料リーク部最小断面積のグラフ、第１１図は回転数−燃
料噴射量のグラフ、第１２図は１次噴射ストローク及び
燃料リーク部最小断面積を調整した場合の回転数−燃料
噴射量のグラフ、第１３図はアングライヒカットの構造
略図、第１４図は第２実施例のプランジャの側面図、第
１５図は第１４図のＡ矢視図、第１６図は平行溝の別の
実施例を示す構造略図、第１７図は第２実施例の回転数
−動的噴射時期のグラフ、第１８図は第２実施例の１次
噴射ストローク及び燃料リーク部最小断面積を調整した
場合の回転数−燃料噴射量のグラフ、第１９図は更に別
の実施例を示す縦断面図である。１０・・・ポンプ本体
、１１・・・バレル、１２・・・スリットポート、１４
・・・プランジャ、２０・・・デリベリバルブ、２６・
・・下部リード、２７・・・燃料逃し穴、３５・・・平
行溝、３６・・・絞り通路、４２・・・燃料逃し縦溝 特許出願人　ヤンマーディーゼル株式会社図面の、争９
に・、百：二″′：頁なし）第１図 第７７図 第ｑ図　　　　第１Ｏ図 ／ＶＣ−□　　　　　　　　　　　　　　　Ｎｒ　−−
←−ε ；Ｓ？；雷蒜 ４−　やかダーＷ−電τ　ミ ・―◆−愉閾碑　ト、 第７２図 第７５図 第７４しき１ 第１３図 （ａ） 手続補正書く方式） 昭和６３年２月２６日

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）バレル内でプランジャを往復動させることにより
   燃料を加圧、圧送可能とする一方、前記プランジャの頭
   部の外周面に、プランジャ頂面に連通する斜溝状のリー
   ドを形成し、前記プランジャとバレルとを適宜に相対回
   動させて該リードと前記バレルに形成したバレルポート
   との連通タイミングを調整することに燃料噴射量を調量
   するようにした燃料噴射ポンプにおいて、前記バレルの
   バレルポートを、横方向に長い溝状のスリットポートに
   形成し、前記プランジャ頂面とリードを連通する燃料逃
   し通路を形成し、プランジャの頭部外周面に、前記バレ
   ル及びプランジャの相対回動範囲で前記スリットポート
   と連通可能な平行溝を形成し、この平行溝と前記燃料逃
   し通路が連通する燃料リーク部最小断面積Ａｍｉｎ．を
   調整可能に設定し、前記プランジャ頭部がスリットポー
   トを閉塞し、且つ平行溝がスリットポートと連通しない
   状態でプランジャが摺動する１次噴射ストロークＳ１を
   調整可能に設定し、この１次噴射ストロークＳ１及び燃
   料リーク部最小断面積Ａｍｉｎ．を任意に調整すること
   によって、２段燃料噴射を任意に運転域で得るようにし
   たことを特徴とする燃料噴射ポンプ。
2. （２）燃料噴射量増量用のアングライヒカットをデリベ
   リバルブに設けずに、燃料逃し通路をプランジャに形成
   し、プランジャ頂面に斜め切欠き状の燃料カットリード
   を形成し、低ラック位置での１次噴射量を制御している
   特許請求の範囲第１項記載の燃料噴射ポンプ。
3. （３）　燃料噴射量増量用のアングライヒカットをデリ
   ベリバルブに設け、燃料逃し通路をプランジャに形成し
   、プランジャ頂面に斜め切欠き状の燃料カットリードを
   形成せず、低ラック位置での１次噴射量を前記燃料逃し
   通路で制御している特許請求の範囲第１項記載の燃料噴
   射ポンプ。