JPH01247760A - 燃料噴射ポンプの等圧弁装置 - 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］ 本発明は燃料噴射ポンプの等圧弁装置にかかるもので、
とくにディーゼル機関の低速運転時における噴射管内の
残圧補正精度を改善した燃料噴射ポンプの等圧弁装置に
関する。

［従来の技術］ 従来から、燃料噴射ポンプと、この燃料噴射ポンプを噴
射ノズルに結合する噴射管との間にデリバリバルブを設
けることにより、燃料圧送時には燃料噴射ポンプと噴射
管とを連通し、燃料圧送終了後には燃料噴射ポンプと噴
射管との間の連通を遮断して所定の残圧を維持し、つぎ
の燃料圧送の際の燃料噴射ポンプの圧送開始と噴射ノズ
ルからの噴射開始との時間的おくれを少なくするように
している。また、上記噴射管内における燃料噴射終了後
の残圧を制御することにより、燃料噴射切れを向上させ
、また後もれや二次噴射などの異常噴射を防止するため
に上記デリバリバルブに燃料の吸戻し機能をもたせ、さ
らにこうした機能を増強するために燃料噴射ポンプには
等圧弁と呼ばれる燃料圧力制御装置を組み込んでいる。

たとえば、特開昭５８−８５９８Ｅｉ号などがある。

しかして、上記燃料噴射ポンプ、噴射管および噴射ノズ
ルを含む現在の噴射系においでは、噴射ノズルにおける
プレッシャスプリングの経時的なへたりによって開弁圧
が経時的に低下し、燃料噴射ポンプのプランジャの有効
ストロークつまり燃料圧送量ないしは圧送圧力が変化し
ないとすると、噴射ノズルの針弁が本来開弁ずべき圧力
に達する前に開弁じかつまた閉弁時期もおくれてしまう
こととなるため燃料噴射量が初期設定値より増加すると
いう問題がある。しかも上記プレッシャスプリングの経
時的なへたりは各気筒間で一様ではないため、上記増加
の割合も各気筒間で異なりディーゼル機関全体でのばら
つきも問題となる。

このような燃料噴射量の増加という問題は、上記等圧弁
装置を装備した燃料噴射ポンプにおいて顕著であり、か
つディーゼル機関の高速運転時には大きな問題とはなら
ないが、アイドリング等の低速運転時には燃焼騒音の問
題、排気ガス中のｃｏ、炭化水素、スモーク等の排出量
の増加、さらにはディーゼルノック等の不安定運転の原
因となり、安定したかつ円滑な運転性能を発揮すること
ができない等の問題がある。

こうした事情を第６図および第７図にもとづき説明する
。

すなわち、第６図は燃料圧送量が多い高速運転時におけ
る噴射ポンプのカム回転角と噴射管内の圧力および噴射
率との関係を示すグラフであって、噴射管内の圧力がも
ともとノズル開弁圧を大きく上まわって噴射量が多くな
っているので、ノズル開弁圧がその初期設定圧値Ｐｏｔ
からある値ＰＯ２に低下しても、この低下によって増加
する噴射量および噴射率の割合は小さいため全体の噴射
量および噴射率の変化に大きな影響を及ぼさない。

一方、第７図は燃料圧送量が少ないアイドリング等低速
運転時におけるカム回転角と噴射管内の圧力および噴射
率との関係を示すグラフであって５この場合には噴射管
内の圧力が上記初期設定圧値Ｐｏｔをやや上まわるだけ
であるので、もともと噴射量が少なく、Ｌ記ノズル開弁
圧がその初期設定圧値Ｐｏｔからある値ＰＯ２に低下す
ると噴射量および噴射率が図中の斜線部で示す分だけ増
加し、この増加分は噴射量および噴射率全体の変化に無
視できない量となるものである。

さらに、前述した従来からのデリバリバルブと等圧弁装
置とでは、上述のようなノズル開弁圧の低下にともなう
燃料噴射量の変化の状況に相違がある。

この状況を説明するために、従来の標準的なデリバリバ
ルブを備えた燃料噴射ポンプ１、および従来の標準的な
等圧弁装置を備えた燃料噴射ポンプ２０について第８図
および第９図にもとづき以下説明する。

第８図は従来の標準的なデリバリバルブ機構を備えた燃
料噴射ポンプ１のデリバリバルブホルダ２部分を示す縦
断面図で、このデリバリバルブホルダ２は、その上端に
燃料出口３を有し、噴射管４を介して噴射ノズル５に接
続しである。

」二記デリバリバルブホルダ２は、燃料噴射ポンプ本体
６にこれを取り付け、デリバリチャンバ７から圧送され
る燃料を上記燃料出口３から噴射ノズル５に吐出、圧送
するものである。

上記デリバリバルブホルダ２の下部には、デリバリバル
ブシート８を固定し、このデリバリバルブシート８内に
デリバリバルブ９を上下往復動可能に収納しである。こ
のデリバリバルブ９は、ロッド部１０と、シート部１１
と、リリーフバルブ部１２とを有している。上記ロー２
ド部１０には複数の羽根部１３を放射状に突設すること
によりデリバリバルブシート８との間に燃料吐出用通路
１４を形成しである。この燃料吐出用通路１４は上記デ
リバリチャンバ７と連通している。

Ｌ記デリバリバルブ９とスプリングストッパ１５との間
にはデリバリバルブセットスプリング１６を設けること
によって、デリバリバルブ９のシート部１１をデリバリ
バルブシート８のシート部１７に常時押し付けている。

また、デリバリバルブ９のリリーフバルブ部ｌ２には、
アングライヒカット１８を形成し、このアングライヒカ
ット１８部分とデリバリバルブシート８の内壁との間に
形成されるオリフィスにより流路面積を絞ることができ
るようになっている。

上述のような構成の従来からの標準的な燃料噴射ポンプ
１において、プランジャ（図示路）の往復によりデリバ
リチャンバ７から圧送される燃料はデリバリバルブセッ
トスプリング１６の付勢力に抗してデリバリバルブ９を
シート面１７からリフトさせ燃料出口３から噴射管４を
経て噴射ノズル５に燃料を吐出するとともに、燃料吐出
終了後はリリーフバルブ部１２の下降により所定量の燃
料を吸い戻すようになっている。

しかして、ディーゼル機関のとくにアイドリング等低速
運転時においては、デリバリバルブ９のリリーフバルブ
部１２が完全なリフト状態になくアングライヒカット１
８によるオリフィスによりこの部分の流路面積を絞りな
がら燃料の圧送およびカットオフを行なっているため、
第１Ｏ図に破線で示すようにノズル開弁圧の低下に応じ
て噴射管４内の残圧も低下する。したがって、第１１図
に破線で示すように、ノズル開弁圧が低下してもその低
下に応じて燃料噴射量も低下し、ノズル開弁圧低下によ
るとくに低速運転時の燃料噴射量の増加の割合は少ない
。

つぎに、第９図は従来からの等圧弁装置を組み込んだ燃
料噴射ポンプ２０を示す断面図で、第８図と同様な部分
には同一符号を付しである。この燃料噴射ポンプ２０に
おいては、前記デリバリバルブ９の下方に等圧弁２１を
設けである。

すなわち、このデリバリバルブ９にオリフィス２２およ
び燃料吸戻し用通路２３を形成し、この燃料吸戻し用通
路２３を開閉するように等圧弁２１のバルブボディとし
てチエツクポール２４を配設する。前記デリバリバルブ
シート８内に固定した円筒状のスプリング受け２５とボ
ールシート部材２６との間に介装した等圧弁セットスプ
リング２７によりチエツクポール２４をデリバリバルブ
９に下方から付勢しである。なお、スプリング受け２５
の下部は前記デリバリチャンバ７に開口し、スプリング
受け２５には燃料通過用の切欠き２８を形成しである。

なお、符号２９はデリバリバルブホルダ２とデリバリバ
ルブシート８との間に設けたＯリングを示す。

上述のような構成の従来からの標準的な燃料噴射ポンプ
２０において、燃料吐出終了後に等圧弁２１の等圧弁セ
ットスプリング２７のセット力に応じて噴射管４内の残
圧を制御可能となっているものである。

しかして、上記等圧弁２１はもともと燃料の吸戻し量を
可変とし、上記残圧を一定に保持するためにこれを設け
であるもので、このため噴射ノズル５からの燃料噴射の
高圧化、二次噴射等異常噴射の防止、キャビテーション
エロージマンの防止、燃焼室（図示路）からの燃料ガス
の逆流防止等々の利点がある反面、とくにディーゼル機
開始動時および低速運転時の燃料噴射量の不安定性、低
速運転時のサイクル再現性の変動幅が大きいこと等々の
欠点も否定できず、これらの欠点の大部分はアイドリン
グ等低速運転時における残圧補正機能がないことに起因
している。

すなわち第１０図に実線で示すように、等圧弁２１を装
備した燃料噴射ポンプ２０の場合にはノズル開弁圧が低
下したときであっても残圧はほとんど一定に保たれる。

なお、実際にはノズル開弁圧が高い場合には、チエツク
ポール２４のオーバーシュートにより残圧は多少低下す
ることとなる、つまりノズル開弁圧が低下すると残圧は
ほぼ一定ながら多少上昇する。したがって、第１１図に
実線で示すようにノズル開弁圧が低下したときに、第８
図に示したデリバリバルブ９を装備した燃料噴射ポンプ
ｌに比較して燃料噴射量がより多く増加してしまうこと
となる。

以上述べたように、等圧弁２１を装備した燃料噴射ポン
プ２０は多くの長所がある反面、ノズル開弁圧が低下し
たときに燃料噴射量が増加する結果、とくにフィトリン
グ等低速運転時においてディーゼル機関の性能に悪影響
を及ぼすという問題があった。

なお、電子制御手段を用いて燃料噴射量を運転状態に応
じて制御することによりこうした問題を解決することも
可能であるが、コスト高となるという他の問題がある。

［発明が解決しようとする課８１ 本発明は以上のような諸問題にかんがみなされたもので
、等圧弁を備えた燃料噴射ポンプにおいて、高速運転時
等定常的な運転時には等圧弁の長所を発揮できるように
等圧弁の機能を付与するとともに、アイドリング等低速
運転時には従来からの標準的なデリバリバルブを装備し
た燃料噴射ポンプとしての機能を発揮できるようにする
ことにより、とくに低速運転時の残圧をノズル開弁圧の
低下に応じてこれと同等量低下させ、当該低速運転時に
おいても燃料の噴射量が増加しないようにしてその性能
向上を図った燃料噴射ポンプの等圧弁装置を提供しよう
とするものである。

［課題を解決するための手段］ すなわち本発明は、燃料噴射ポンプから噴射管に向う燃
料出口を開閉するデリバリバルブに設ける等圧弁装置で
あって、ディーゼル機関の低速運転時において、燃料の
吸戻し方向に設けた絞りの流路面積を可変とすることに
より低速運転時の残圧補正機能を付与するとともに、該
ディーゼル機関の上記低速運転時以外の他の運転時には
、燃料の吸戻し量を可変として上記噴射管内の残圧を一
定にするように等圧弁のバルブボディを付勢するセット
スプリングの圧力を設定したことを特徴とする燃料噴射
ポンプの等圧弁装置である。

より具体的な本発明の一実施例としては、等圧弁装置の
燃料吸戻し用通路を開閉する第一のバルブボディと、こ
の第一のバルブボディに当接するとともにアングライヒ
カットを形成した第二のバルブボディと、この第二のバ
ルブボディを摺動可能に収容するとともに前記デリバリ
バルブシート内に摺動可能とした第三のバルブボディと
、前記第二のバルブボディをその閉弁方向に付勢する低
速運転時用スプリングと、前記第三のバルブボディをそ
の閉弁方向に付勢する高速運転時用スプリングと設けた
ことを特徴とする燃料噴射ポンプの等圧弁装置である。

［作用］ 本発明における等圧弁装置においてはディーゼル機関の
フィトリング等低速運転時に燃料の吸戻し方向に設けた
絞りの流路面積を可変としであるので、当該低速運転時
に噴射管内のノズル開弁圧の変化に応じて残圧を変化さ
せることが可能ととなり、また低速運転時以外の運転時
には従来からの等圧弁の機能を保持するようにしたため
、等圧弁の長所を保持しつつ、ノズル開弁圧が低下して
もとくに低速運転時の燃料噴射量を増加させることなく
安定したディーゼル機関の運転を保証することができる
。

［実施例］ つぎに、本発明の一実施例を第１図ないし第５図にもと
づき説明する。

第１図は、本発明による燃料噴射ポンプ３０の等圧弁３
１部分を示す縦断面図で、他の構成は第９図に示した従
来からの燃料噴射ポンプ２０と同様である。

上記等圧弁３１はポールバルブ式としてこれを構成した
ものであり、第一のバルブボディとしてのチエツクポー
ル３２と、第二のバルブボディとしてのポールシート部
材３３と、第三のバルブボディとしての下部デリバリバ
ルブ３４とを有している。

上記チエツクポール３２は上記ポールシート部材３３の
頂部にこれを載置するもので、前記デリバリバルブ９の
燃料吸戻し用通路２３を開閉するようにポールシート部
材３３を介して低速運転時用スプリング３５によって該
燃料吸戻し用通路２３を閉鎖するようにデリバリバルブ
９のテーバ面状のシート面９Ａに付勢しである。

また上記ポールシート部材３３は、上記下部デリバリバ
ルブ３４の中央に形成した穴部に油密状態で上下摺動可
能にこれを設けるもので、第２図に示すようにその周面
の長さ方向にアングライヒカット３６を形成することに
より、下部デリバリバルブ３４との間に流路面積を絞る
ためのオリフィスを形成している。

上記下部デリバリバルブ３４はチエツクポール３２が上
下動可能なように垂直面３４Ａおよびこの垂直面３４Ａ
につづくテーパ面３４Ｂを有し高速運転時用スプリング
３７によりデリバリバルブ９の底部に所定圧力でこれを
付勢しである。なお、第２図に示すようにこの下部デリ
バリバルブ３４にはデリバリバルブ９と同様に複数の羽
根部３８を放射状に突設することによりデリバリバルブ
シート８との間に燃料吐出用通路３９を形成しである。

この燃料吐出用通路３９は前記燃料吐出用通路１４およ
びデリバリチャンバ７と連通している。

なお、第２図に示したポールシート部材３３の断面積に
対する低速運転時用スプリング３５のばね力は、下部デ
リバリバルブ３４の断面積に対する高速運転時用スプリ
ング３７のばね力よりも小さく構成するものとする。

このような構成の燃料噴射ポンプ３０において、燃料の
吐出作用および吸戻し作用そのものは第９図に示した従
来の燃料噴射ポンプ２０と基本的には同様であるので、
とくに等圧弁３１における機能および作用について述べ
る。

すなわち、第３図はチエツクポール３２のリフト距離に
対する等圧弁３１の吸戻し方向の絞りの流路面積の関係
を示したグラフであり、この第３図および第１図を参照
しながら等圧弁３１の作用を以下説明すると、まず燃料
の吐出時には等圧弁３１は第１図に図示のままの状態を
維持し、デリバリバルブ９のリフトにともなって燃料吐
出用通路３９および燃料吐出用通路１４を通って燃料が
吐出される。

燃料吐出終了後に噴射管４内からの反射圧力によってチ
エツクポール３２はデリバリバルブ９のシート面９Ａか
らリフトする（図中下方に移動する）、このシート面９
Ａがテーパ面となっているので、第３図に示すように流
路面積はチエツクポール３２のリフトに応じて上昇しく
第３図中のＡ点からＢ点）、このチエツクポール３２が
下部デリバリバルブ３４の垂直面３４Ａに対向するほぼ
中央位置までリフトしたときに流路面積はアングライヒ
カット３６によるアングライヒカット面積となる（Ｂ点
から０点）。

さらにチエツクポール３２がリフトすれば、チエツクポ
ール３２は下部デリバリバルブ３４のテーパ面３４Ｂに
接近することとなるので、絞りの面積はチエツクポール
３２とテーパ面３４Ｂとの間の間隙による面積となる。

そして、チエツクポール３２がテーパ面３４Ｂにシート
したときに絞りの面積は最低となる（０点からＤ点）。

反射圧力がさらに作用すれば、チエツクポール３２は低
速運転時用スプリング３５および高速運転時用スプリン
グ３７の合力による付勢力に抗してポールシート部材３
３とともに下部デリバリバルブ３４を図中下方に移動さ
せ、デリバリバルブ９の下面と下部デリバリバルブ３４
の上面とが開放され、吸戻しされる燃料はこの間隙およ
び燃料吐出用通路３９を通ってデリバリチャンバ７に吸
い戻される。したがって、このときには第３図に示すよ
うに絞りの流路面積は上昇しくＤ点からＥ点）、チエツ
クポール３２が所定距離までリフトした段階でデリバリ
バルブ９のオリフィス２２のよる絞りが有効に作用する
ようになりその流路面積はオリフィス面積となる（Ｅ点
からＦ点）。

なお、このＦ点に至るポールリフトは低速運転時用スプ
リング３５および高速運転時用スプリング３７の使用限
界、すなわちスプリングのへたりあるいは破損の安全率
を維持することができるリフトの限界である。

このように、等圧弁３１には二段のオリフィスおよび等
圧弁セットスプリングのセット圧力を設けることができ
るようにするとともに、低速運転時に使用する小さい方
のオリフィスによる流路面積を可変としである。

以上のような作用を有する構成を第４図および第５図に
模式的に示す、第４図はアイドリング時における従来の
等圧弁２１および本発明による等正方３１の吐出および
吸戻し時の絞り状態を示した説明図、また第５図は回じ
〈高速運転時等他の運転時における説明図である。

これら第４図および第５図に示すように、従来の等正方
２１においては吸戻し時のオリフィス２２の流路面積は
不変であるのに対し、本発明の等正方３１においてはオ
リフィス２２に対応するオリフィス部分がチエツクポー
ル３２とデリバリバルブ９のシート面９Ａとの間、ポー
ルシート部材３３のアングライヒカット３６、およびチ
エツクポール３２と下部デリバリバルブ３４の垂直面３
４Ａとの間というように、チエツクポール３２のリフト
にしたがって絞りの流路面積を可変とすることができる
ため、従来の等正方２１とは異なり、第８図に示した従
来の燃料噴射ポンプ１のデリバリバルブ９と同様に、ノ
ズル開弁圧が低下してもアイドリング等低速運転時に噴
射管４内の残圧が低下するようにこれを補正することが
可能となる。

したがって、本実施例による燃料噴射ポンプ３０おいて
はノズル開弁圧が低下しても第１０図に破線で示すよう
に従来の燃料噴射ポンプ１と同様に残圧を低下させるこ
とができるため、第１１図に破線で示すように従来の燃
料噴射ポンプ１と同様にノズル開弁圧が低下しても燃料
噴射量をその低下に応じて低下させることができること
となる。

また、第５図に示すように、低速運転時以外たとえば高
速運転時においては、等正方３１におけるチエツクポー
ル３２．ポールシート部材３３および下部デリバリバル
ブ３４はそれぞれそのオリフィス機能を果すことなく、
燃料吸戻し用通路２３のみが開放されるので、従来の等
正方２１と同様な機能、すなわち燃料の吸戻し量を可変
として噴射管４内の残圧を一定にする機能を発揮するこ
ととなる。

なお、本発明においてはチエツクポール３２およびポー
ルシート部材３３はこれらを一体に構成することもでき
る。

［発明の効果］ 以上説明したごとく本発明によれば、燃料噴射ポンプの
デリバリバルブに設ける等正置装置に燃料の吸戻し方向
の絞りの流路面積を可変とする機構を組み込むことによ
り、当該低速運転時における残圧を補正精度を改善する
ことによって、ノズル開弁圧の低下量に応じて残圧の低
下量を調整することができ１等圧弁の長所をいかし、か
つその欠点を補って全運転領域にわたって安定した性能
を発揮することのできる燃料噴射ポンプとすることがで
きる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例による燃料噴射ポンプ３０の
等正方３工の要部縦断面図、第２図は第１図のＩＩ　−
ＩＩ線断面図、第３図はチエツクポール３２のポールリ
フトに対する絞りの流路面積の関係を示すグラフ、第４
図はアイドリング時における従来の等正方２１および本
発明による等正方３１の模式的な説明図、第５図は同、
高速運転時における説明図、第６図は一般の燃料噴射ポ
ンプの高速運転時におけるカム回転角に対する噴射管４
内の圧力および噴射率のグラフ、第７図は同、低速運転
０時のグラフ、第８図は従来のデリバリバルブ９を有す
る燃料噴射ポンプｌの縦断面図、第９図は従来の等正方
２１を有する燃料噴射ポンプ２０の縦断面図、第１０図
はノズル開弁圧に対する残圧のグラフ、第１１図はノズ
ル開弁圧に対する噴射量のグラフである。 １、、、、燃料噴射ポンプ ２、、、、デリバリバルブホルダ ３、、、、燃料出口 ４、、、、噴射管 ５、、、、噴射ノズル ６、、、、燃料噴射ポンプ本体 ７、、、、デリバリチャンバ ８、、、、デリバリバルブシート ９、、、、デリバリバルブ ９Ａ、、、デリバリバルブのシート面 １０、、、、デリバリバルブ９のロッド部１１．．．．
デリバリバルブ９のシート部１２８．デリバリパルプ９
のリリーフバルブ部１３、、、デリバリバルブ９の羽根
部 １４、、、、燃料吐出用通路 １５、、、、スプリングストッパ １６、、、、デリバリバルブセットスプリング１７、、
、、デリバリバルブシートのシート面１８、、、、アン
グライヒカット ２０、、、、燃料噴射ポンプ ２１、、、、等圧弁 ２２、、、、オリフィス ２３、、、、燃料吸戻し用通路 ２４、、、、チエツクポール ２５、、、、スプリング受け ２６、、、、ポールシート部材 ２７、、、、等圧弁セットスプリング ２８、、、、切欠き ２９、、、、Ｏリング ３０、、、、燃料噴射ポンプ ３１、、、、等圧弁 ３２、、、、チエツクポール ３３、、、、ポールシート部材 ３４、、、、下部デリバリバルブ ３４Ａ、、下部デリバリバルブ３４の垂直面３４Ｂ、、
下部デリバリバルブ３４のテーバ面３５、、、、低速運
転時用スプリング ３６、、、、アングライヒカット ３７、、、、高速運転時用スプリング ３８、、、、下部デリバリバルブ３４の羽根部３９、、
、、燃料吐出用通路 Ｐｏｔ、、、ノズルの開弁圧の初期設定値ＰＯ２，、、
ノズルの開弁圧の低下したある値特許出願人　　ヂーゼ
ル機器株式会社

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 　ディーゼル機関における燃料噴射ポンプから噴射管に
   向かう燃料出口を開閉するデリバリバルブに設ける等圧
   弁装置であって、 前記ディーゼル機関の低速運転時において、燃料の吸戻
   し方向に設けた絞りの流路面積を可変とするとともに、
   該ディーゼル機関の上記低速運転時以外の他の運転時に
   は、燃料の吸戻し量を可変として前記噴射管内の残圧を
   一定にするように等圧弁のバルブボディを付勢するセッ
   トスプリングの圧力を設定したことを特徴とする燃料噴
   射ポンプの等圧弁装置。