JPH01151769A - 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
噴霧の希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。

ところで、最近１、筒内最高圧力の抑制のため中高負荷
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。

更に、中高負荷時に２段噴射するとともに、低負荷時に
も２段噴射して例えばアイドル時の燃焼音を低減するこ
とが可能な燃料噴射ポンプも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、更
に、低負荷時にも２段噴射を発揮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って燃料噴
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と略対向するような位置に副バ
レルポートを形成し、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副
□バレル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を連通ずる絞り通路の燃料リーク
部最小断面積Ａｍｉｎ．を調整可能に設定し、前記プラ
ンジャ頭部がバレルポートを閉塞し、且つ平行溝が副バ
レル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Ｓｌ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Ａ　ｗ
ｉｎ、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Ｓｌ及び燃料リーク部最小断面積Ａ
　１ｌｉｎ、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設定する。−旦、運転域を
設定した後には、可変ではないが、機関の要求特性に応
じて２段噴射する運転域を設定可能である。

デリベリバルブのアングライヒカットで発生する残圧上
昇によって低負荷時にも２段噴射特性を発揮する。

（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１０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、貫通孔状のバレ
ルポート１２（主ボート）が形成されている。このバレ
ルポート２と対向するようにバレル１１の右側面には、
小径の貫通孔状をなす副バレルポート１２ａが形成され
ている。両ボート１２．１２ａはバレル１１と本体１０
との間の環状の通路１９で連通している。

このバレル１１の軸心部には前記バレルポート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
対回動自在且つ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２０を介してエン
ジン（図示せず）の各気筒に設けられた噴射ノズルまた
はインジェクター（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（燃料逃し通路）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はバレルポート１２及び副バレル
ポート１２ａへ燃料を流通する供給パイプである。

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のバレルポート１２との相対的な連通タイミ
ングを変化させ、該バレルポート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９１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。

このようなバレルポート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読口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。この調整可能な２段噴射運転域は一旦設定
した後には可変ではないが、機関の要求する特性に応じ
て任意に設定可能である。

第２図、第３ａ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、横方向に同一高さ、同
一幅で形成されている。

また、平行溝３５の中央部には絞り通路３６が開口して
おり、絞り通路３６の燃料リーク部最小断面積Ａｏ＋ｉ
ｎ、は、絞り通路３６の直径をＭ１副バレルポート１２
ａの直径をｄとすると、 ｄ＞Ｍの時　Ａａ＋ｉｎ、−π／４　・Ｍ２ｄ＜Ｍの時
　Ａ　ｍｉｎ、−ｙｔ　／　４　・ｄ　２−（１）にな
る。

プランジャ１４は前述のように第３図中の中心線ＣＩ、
ＩからＣＩ、２の範囲で回動し、両ポート１２゜１２ａ
はボート移動角θｐの角度で相対的に移動し、最大噴射
量になる中心線ＣＬ２近傍では平行溝３５と副バレルポ
ート１２ａは連通しないようになっている。

次に、平行溝３５と前記バレルポート１２の位置関係は
、頂面１７とバレルポート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Ｓｌを隔てている
。バレルポート１２の直径はＤに設定されている。した
がって、１次噴射ストロークＳ１は、 ＳＬ　−Ｙ−ｄ　　・・・（２） になる。

以上の（１）式及び（２）式に示す燃料リーク部最小断
面積Ａ　ｗｉｎ、と１次噴射ストロークＳ１は一口。

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す−り部最小断面積Ａ
１ｎ、と１次噴射ストロークＳｌ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Ｆ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。

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ＴｒＲ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Ｔ１１が遅くなる（第７図の上方で動的噴射時
期ＴＩＩ＋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Ｔｉ
を遅らせる（リタード動作）ロードタイマ機能はない。

前記副バレルポート１２ａ付きのバレル１１と・β行溝
３５付きのプランジャ１４による２段噴射行程を示す第
８図において、（ａ）の状態に達する以前の段階ではプ
ランジャ１４の頂面１７がバレルポート１２に開口して
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、（ａ）で頂面１７
とバレルポート１２の上縁が一致すると、バレルポート
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θ１から１次噴射■ｌが始まる
。この１次噴射Ｉｔは平行溝３５がバレルポート１２と
連通ずる迄の前記１次噴射ストロークＳｌの間で噴射し
、（ｂ）で平行溝３５の上縁と副バレルポート１２ａの
下縁が一致すると、燃料逃し穴２７、絞り通路３６（第
２図、第３ａ図）を通じて副バレルポート１２ａと高圧
室１８が連通し、高圧室１８の燃料の圧縮行程が一旦終
了し、（ｘ）のθ２で１次噴射１１が終了する。

（ｃ）の状態では、平行溝３５と燃料逃し穴２７を通じ
て副バレルポート１２ａ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、（ｄ）で平行溝３５の下縁と副バレルポート
１２ａの上縁が一致すると、再び、高圧室１８は密閉さ
れ、（Ｘ）の０３で２次噴射Ｉ２が始まる。この２次噴
射Ｉ２は両ポート１２．１２ａがプランジャ１４で閉塞
され、下部リード２６が主バレルポート１２と連通ずる
間の２次噴射ストロークＳ２の区間に亘って続く。

（０）で下部リード２６とバレルポート１２の下縁が一
致し、下部リード２６、連通孔３７（第２図）を経てバ
レルポート１２と高圧室１８が連通ずる時点、即ち（Ｘ
）のθ４で２次噴射Ｉ２が終了する。

したがって、（Ｘ）のΔθ及びΔθ°は、Δθ−３ｔ　
＋ｄ＋Ｂ　　・・・（３）Δθ’　−ｄ＋Ｂ　　・・・
（４） になる。この角度Δθ、θ′は上式各右辺の寸法に対す
る燃料カムリフト特性により得られる角度である。

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Ａｍｉｎ．が小さく
ても絞り通路３６を通じて燃料を流通させて、副バレル
ポート１２ａ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１
４の摺動速度が速くなり、小さな燃料リーク部最小断面
積Ａｓ１ｎ、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Δθ°が無くなり、１次噴射１１と２次噴射
１２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Ｎｒは第
１０図のように燃料リーク部最小断面積Ａ　１ｎ、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”ローフｓｌ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、
燃料噴射両Ｑ−ポンプ回転数ｎのグラフである第１１図
の２段噴射が始まる回転数Ｎｃと１段噴射に移行する回
転数Ｎ「を任意に制御することが可能である。　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２
０（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ｆｆ１Ｑの両者が小さな運転
域では詳しくは次の第２実樵例で説明する残圧が発生せ
ず、１次噴射１１も発生しない。一方、中負荷時では、
１次噴射ストロークＳｌと燃料リーク部最小断面積Ａ　
Ｉ！ｌｉｎ、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。

したがって、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、以下相違点
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ット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、吸い戻しストロークｇ１による燃料吸い戻し
量をアングライヒカット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じて燃料
噴射量が増える。

以上の第２実施例では、第１４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Ｔｍが進角
し、高負Ｃ１時にＣよ特性Ｃ１ｌこ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Ｔｍが遅れ
ることになり、燃焼音を低減する。

第１５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Ｎ１燃料噴射ＩｉＱが小さな領域、
即ち領域Ｄｘで２段噴射特性力（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Ｓ１及び燃料
リーク部最小断面積Ａｗｉｎ、の調整で、第１５図の（
ａ）　〜（ｄ）の領域Ｄａ〜Ｄｄで２段噴射特性を得る
。

（別の実施例） （１）　本発明は以上の２実施例に限定されず、第１６
図に示すように、ポンプ本体１０とノくレル１１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
　ｎ＋Ｉｎ、をエンジンの要求特性に応じてｒ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し、筒内最高圧力を抑制することが
できる。

特に、デリベリバルブ２０にアングライヒカット４０を
形成した場合には、チングライヒ力・ント４０によるデ
リベリバルブ２０と噴射ノズル間の通路の残圧上昇で低
負荷時にも２段噴射を発揮することができ、例えばアイ
ドル時等の燃焼音をも低減することができる。

【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３
ａ図は第３図のａ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１
２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
施例の回転数−動的噴射時期のグラフ、第１５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１
８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・・・バレルポ
ート、１２ａ・・・副バレルポート、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、４０・・・アングライヒカット 特許出願人　ヤンマーディーゼル株式会社第１図 第３図 第４図 第１３図 ’；’！’ｊ　７７は（ センア回転数Ｎ（ｒｐｍ〕 第ｑ目１　　第１０図 ＮＣ−一−Ｎｒ−一− 第７図 回　章ム）ろｒ、Ｎ（ｒｐｍ） 回転数Ｎ（ｒｐｍ）−

Claims (2)

【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、デリベリバルブを介して加圧、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
   ることによって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と略対向
   するような位置に副バレルポートを形成し、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副バレル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を連通する絞
   り通路の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バレルポートを閉塞し
   、且つ平行溝が副バレル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。
2. （２）デリベリバルブに、アングライヒカットを形成し
   、このアングライヒカットによるデリベリバルブと噴射
   ノズル間の通路の残圧上昇で低負荷時にも２段噴射する
   ようにした特許請求の範囲第１項記載の燃料噴射ポンプ
   。