JPH01167456A - 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８１
−１１８９６２号を、本件出願人が既に出願している。

ところで、最近、筒内最高圧力を抑制するために中高負
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、１段目噴射率（初期噴射
率）が可変で、且つ所謂ロードタイマ機能と回転タイマ
機能を備えたこの種の燃料噴射ポンプも知られていない
。

（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、且つ１段目の初期噴射率が可変でロードタイマ
機能と回転タイマ機能を備えた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
下部リードを形成し、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を、負荷に応じて１次噴射
ストロークＳ１を増減するように傾斜した溝状の斜めス
リットポートに形成し、前記プランジャの外周面を上下
に切り欠いてプランジャ頂面と下部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斜めスリッ
トポートと連通可能で、且つ斜めスリットポートと略平
行に傾斜した傾斜溝を形成し、この傾斜溝の傾斜角度を
θＭ、前記下部リードの傾斜角度をθＬとすると、 θＬ〉６Ｍ の関係を満足するように設定し、前記傾斜溝と前記燃料
逃し通路が連通ずる燃料リーク部最小断面積Ａｍ１ｎ、
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、且つ傾斜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、前記１次噴射ストロークＳ１及び
燃料リーク部最小断面積Ａ　ｗｉｎ、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とと
もに、前記斜めスリットポートで１次噴射ストロークＳ
ｌを可変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
ｍ１ｎ、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。

上部逆リードでロードタイマ機能と回転タイマ機能を発
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その円周方向に延
びる横長矩形状で、且つ第２図中で左下りに傾斜した斜
めスリットポート１２（バレルポート）が形成されてい
る。

このバレル１１の軸心部には前記斜めスリットポート１
２に連通す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１
４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が略その半周に亘って形成されている。

なお、第１図中の２８は斜めスリットポート１２へ燃料
を流通する供給パイプである。

プランジャ１４には、外周面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斜めスリットポート１２に連通する
ように図中の右端部に配置されている。燃料逃し縦溝４
２は傾斜溝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’Ａｍ１ｎ、は、 Ａ　ｍｉｎ、−Ｂ　Ｘ　Ｅ　　　−（１）になる。また
、連通部４６の部分で低ラック位置において、斜めスリ
ットポート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す。

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の斜めスリットポート１２との相対的な連通
タイミングを変化させ、該斜めスリットポート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。

このような斜めスリットポート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にはスリットポー
ト１２と略水平な傾斜溝３５が外周面２５（第３図）か
ら２１だけ切込まれている。この傾斜溝３５は頂面１７
からＹの寸法だけ下がった位置にＢの高さ（幅）で、且
つ左下りにθＨの傾斜角度で斜めに形成されている。

次に、傾斜溝３５と前記斜めスリットポート１２の位置
関係は、斜めスリットポート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。斜め゛スリットポート１２の大きさは幅
ｂ１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ＳＬは、頂面１７と斜めスリットポート１２の
上縁との距離になり、プランジャ１４の回動によって１
次噴射ストロークＳＬは増減する。即ち、低負荷時に斜
めスリットポート１２が中心線０１上を昇降する時には
、１次噴射ストロークＳ１は短いが、中心線０２上を斜
めスリットポート１２が昇降する高負荷時には、長い１
次噴射ストロークＳ１°になる。この１次噴射ストロー
クに比例して初期噴射率（１次噴射量）が増減する。

なお、斜めスリットポート１２は図示の長方形断面の矩
形に限らず、第３ａ図の左右両端部が円弧状の小判形長
孔状や、第３ｂ図の複数の小径孔を斜めに配列した構造
でもよい。

以上の燃料リーク部最小断面積Ａ　ｌｌ１ｉｎ、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Ａｌ１１ｎ、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
なかった中高負荷運転時にも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から切込まれている。この下部リード角度θＬと
傾斜溝３５の傾斜角θｈとの関係は、 θＬ＞θＭ　・・・（２） の関係に設定してある。

次に作用を説明する。前記斜めスリットポート１２付き
のバレル１１と傾斜溝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）の状態では
プランジャ１４の頂面１７と斜めスリットポート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と斜めスリットポート１２の上縁が一致
すると、斜めスリットポート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θ
ｌから１次噴射１１が始まる。この１次噴射Ｉ１は傾斜
溝３５が斜めスリットポート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、（ｅ）で傾斜溝３
５の上縁と斜めスリットポート１２の下縁が一致すると
、燃料逃し穴２７、連通部４６を通じて斜めスリットポ
ート１２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Ｉｆが終
了する。

（ｄ）の状態では、傾斜溝３５と燃料逃し穴２７を通じ
て斜めスリットポート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）で傾斜溝３５の下縁と斜めスリット
ポート１２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は前記Ｓ２の区間に亘って続き、（ｆ’）で
下部リード２６と斜めスリットポート１２の下縁が一致
し、下部リード２６、連通孔３７（第２図）を経て斜め
スリットポート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Δθ及びΔθ°は、Δθ網ＳＬ　
＋ａ＋Ｂ　　・・・（３）△θ’　−ａ＋Ｂ　　・・・
（４） になる。なお、上式中の角度Δθ、θ°は右辺の各寸法
に対応するカムリフト特性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Ｓｌ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Ａｍ１ｎ、が小さく
ても連通部４６を通じて燃料を流通させて、斜めスリッ
トポート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Ａｉｌｎ、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
■２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　ｗｉｎ、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　１ｎ、を適宜に調整することで、第１
１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Ｃ６は燃料噴射
ｆｆ１Ｑが多い高負荷時を示している。

第７図のように、デリベリバルブ２０のカラー３３にア
ングライヒカット４０を形成した場合には、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ｊｌｌ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。

第１１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ｆｆ１Ｑが小さな領域
、即ち領域Ｄｘで２段噴射特性が発生する。

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量Ｑ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Ｎ１燃料噴射ｆｆ１Ｑの両者が小さな運
転域では前述の管内残圧が発生せず、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Ｓ
ｔと燃料リーク部最小断面積Ａ　ｌｌ１ｉｎ、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
中高負荷時で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
。

更に、１次噴射ストロークＳＬは第２図に示すように低
負荷時には短く、高負荷時には長くなるように連続して
変化するので、負荷に応じて初期噴射率を制御し、燃焼
音を一層静粛にする。第１１図中で低速高負荷の領域Ｄ
ｙでも２段噴射特性が発生する。

（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に形成された上部逆リード５０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。

第１３図、第１４図のように、プランジャ１４の頂面に
は左下りに切り欠いた上部逆リード５０が範囲Ｐにわた
って形成してある。この上部逆リード５０の傾斜角度は
βである。更に、傾斜角度βは、θＬ　＞θＭ　〉β　
　　・・・（５）の関係に設定してある。

上部逆リード５０は、詳しくは後述するように負荷の増
減に応じて、噴射時期を制御するロードタイマ機能と回
転数の変化に応じて噴射時期を制御する回転タイマ機能
を備えている。

以上の構成では、第１３図に図示するように、プランジ
ャ１４の上部逆リード５０は、中心線０上を斜めスリッ
トポート１２が昇降する状態では、斜めスリットポート
１２の上縁が上部逆リード５０で閉塞され、且つ斜めス
リットポート１２の下縁が傾斜溝３５の上縁で閉塞され
ている間だけ１次噴射ストロークＳ１になる。

高回転時では、プランジャ１４の単位ストローク当りの
噴射効率が上るので、高回転時にはプランジャ１４が回
動して中心線Ｏ１上を斜めスリットポート１２が昇降す
ることになり、斜めスリットポート１２の上縁が上部逆
リード５０で閉塞され始める時期が早くなり、この分だ
け１次噴射時期が進角する（回転タイマ機能）。

負荷が増大するとプランジャ１４は、斜めスリットポー
ト１２が中心線０２上を昇降するようにプランジャ１４
が回動し、斜めスリットポート１２の上縁が上部逆リー
ド５０で閉塞され始める時期、すなわち１次噴射時期が
ｈだけ遅れて、この分だけ１次噴射時期がリタードする
。

更に、前記（５）式のように両リード２６．４０及び傾
斜溝３５の傾斜角を設定してあるので、負荷が小さい時
は両噴射ストロークＳｌ、Ｓ２が短く、両噴射量も少な
い。負荷が大きくなると、両噴射ストロークＳ１．Ｓ２
が長くなり、両噴射量は負荷に応じてバランスしながら
増える。

したがって、第１５図に示すように低負荷時にも高負荷
時にも負荷に応じた適正な特性で２段噴射し、燃焼音が
一層低減する。

（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。

また、斜めスリットポート１２を設けているので、斜め
スリットポート１２の傾斜角度θＭによって、１次噴射
ストロークＳ１を負荷の変動に比例して増減することが
でき、負荷に応じた適性な１次噴射量に制御できる。

特に上部逆リード５０を形成した場合には、上部逆リー
ド５０のロードタイマ機能及び回転タイマ機能によって
、１次噴射時期を制御することができ、負荷及び回転数
に応じて２段噴射特性を一層適正化できる。

【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、第３ｂ図はそれぞれバレルポートの別の実施例を
示す構造略図、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図はアングライヒカットを示す縦
断面図、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図は第
２実施例のプランジャの側面図、第１４図は第１３図の
ａ矢視図、第１５図は第２実施例の回転数−燃料噴射量
のグラフである。１０・・・ポンプ本体、１１・・・バ
レル、１２・・・斜めスリットポート、１４・・・プラ
ンジャ、２０・・・デリベリバルブ、２６・・・下部リ
ード、３５・・・傾斜溝、４２・・・燃料逃し縦溝、５
０・・・上部逆リード特許出願人　ヤンマーディーゼル
株式会社代理人　弁理士　大森忠孝　−・］：ｉ・２．
！ １．１１ 第４図 第７図 第１２図 第１＋−図　　　　　第１５図

Claims (1)

【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下部
   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を、負荷に応じて１次噴射スト
   ロークＳ１を増減するように傾斜した溝状の斜めスリッ
   トポートに形成し、前記プランジャの外周面を上下に切
   り欠いてプランジャ頂面と下部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斜めスリットポ
   ートと連通可能で、且つ斜めスリットポートと略平行に
   傾斜した傾斜溝を形成し、この傾斜溝の傾斜角度をθＭ
   、前記下部リードの傾斜角度をθＬとするとθＬ＞θＭ の関係を満足するように設定し、前記傾斜溝と前記燃料
   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、且つ傾斜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前記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とともに
   、前記斜めスリットポートで１次噴射ストロークＳ１を
   可変にしたことを特徴とする燃料噴射ポンプ（２）前記
   プランジャの傾斜溝上方の頂面には負荷が増加するに連
   れて１次噴射時期を遅らせるロードタイマ機能と、回転
   数が上昇するに連れて１次噴射時期を進角する回転タイ
   マ機能とを発揮するように傾斜した上部逆リードを形成
   し、この上部逆リードの傾斜角度をβとすると、 θＬ＞θＭ＞β に設定してある特許請求の範囲第１項記載の燃料噴射ポ
   ンプ。