JPH022455B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はエンジン始動時の増量、アイドル運転
時の燃焼音の低減および中高速運転時の着火時ま
での噴射率の低減により、燃焼を効果的に行わせ
ることを図つた燃料噴射ポンプに関する。

たとえばデイーゼルエンジンにおいてはアイド
ル運転時の燃焼騒音が大きいという不具合があ
り、この対策としてアイドル運転時の燃料噴射期
間を長くすることが有効であることは知られてい
る。ところで従来の燃料噴射ポンプにおいては、
低速、低負荷運転時にポンプ圧送室からアキユム
レータ室内に噴射燃料の一部を逃がすことによ
り、プランジヤによつて加圧される燃料の圧送期
間を長くし、より長い噴射期間を得るようにして
いた。

しかしながら従来にあつては、上記噴射燃料の
逃し作動をある回転数にて設定すると、全回転数
領域に亘つてアキユムレータ特性が一義的に決定
されるため、他の回転数領域における最適アキユ
ムレータ特性を得ることができず、たとえば中高
速回転領域においては燃料噴射期間が長くなり過
ぎる不具合があり、結果として効率的な燃焼作動
が達成されないという問題があつた。

本発明はかかる上述の事情に鑑みなされたもの
で、燃料アキユムレータ量を自由に調節できるよ
うにし、ポンプ回転数の全域に亘りそれぞれ最適
なアキユムレート特性が得られるようにした燃料
噴射ポンプの提供を目的とする。

すなわち本発明は、ハウジングおよびこのハウ
ジングに挿入したプランジヤとの間でポンプ圧送
室を形成するキヤツプに、シリンダと、このシリ
ンダ内にあつて前記ポンプ圧送室の燃料圧力によ
り一方向へ押圧されるピストンおよびこのピスト
ンを他方向へ付勢するスプリングとを含むアキユ
ムレータを取着し、上記アキユムレータのシリン
ダに、燃料が満たされるとともに上記ピストンの
一方向への移動によりその容積が減少される油密
室を形成するとともに、この油密室の燃料を低圧
燃料系に逃がす制御孔を形成し、上記ピストンに
はこのピストンの移動中に上記制御孔を開閉する
螺旋状切欠を形成し、このピストンの移動中に上
記螺旋状切欠で前記制御孔を閉じることにより前
記油密室内の燃料を密封して前記ピストンの移動
を停止するとともに、エンジンの運転状況に応じ
て上記ピストンを回動させる駆動装置を設け、こ
の駆動装置により前記ピストンを回動して上記制
御孔と螺旋状切欠の相対的位置を調整することに
よりピストンの移動量を制御するようにし、この
結果アキユムレータ特性をポンプ回転数全域に亘
つて最適に制御するようにしたことを特徴とす
る。

以下本発明の詳細を第１図および第２図に示さ
れた分配型燃料噴射ポンプに適用した第１実施例
にもとづき説明する。

図において１はハウジングであり、プランジヤ
２が摺動自在に挿入されている。プランジヤ２は
図示しないデイーゼルエンジンと同期して回転す
るドライブシヤフト３に、カツプリング４および
フエイスカム５を介して連結されている。カツプ
リング４はシヤフト３の回転を常にフエイスカム
５およびプランジヤ２に伝えるとともに、シヤフ
ト３に対してフエイスカム５およびプランジヤ２
の軸方向への移動を許容するようになつている。

プランジヤ２に設けたフエイスカム５と該フエ
イスカム５に対向して設けたカムローラ６との摺
接でプランジヤ２はその１回転中にエンジンの気
筒の数に応じた回数だけ往復運動させられる。そ
の各往復運動におけるプランジヤ２が第１図の左
方へ動くように運動させられる吸入行程にある場
合、プランジヤ２の端面に形成されたポンプ圧送
室７内には、プランジヤ２の先端外周に設けられ
た複数の吸入溝８の１つと、ハウジング１内に延
びる吸入孔９とを介して吸込空間１０、つまり低
圧燃料系から燃料が吸入される。そしてプランジ
ヤ２の回転により吸入溝８と吸入孔９との連通が
たたれると同時にプランジヤ２が図示右方へ動く
圧縮行程が始まり、ポンプ圧送室７内にある燃料
はプランジヤ２内部に設けられた縦孔１１と、プ
ランジヤ２の外周面に設けられた１つの分配溝１
２を介して吐出口１３へ供給され、該吐出口１３
を通じて図示しないエンジンの対応する気筒の燃
料噴射弁に至る。燃料噴射量の調整部材であるス
ピルリング１４は、プランジヤ２上を移動可能で
あり、プランジヤ２の圧縮行程の途中で前記縦孔
１１に連通した放射状孔１５を開き、この放射状
孔１５を開くタイミングによつて前記吐出口１３
から供給される燃料噴射量を決定する。この放射
状孔１５が開かれるとポンプ圧送室７内の燃料は
縦孔１１およびこの孔１５を経て吸込空間１０へ
戻されるものである。

スピルリング１４はサポーテイングレバー１６
によつて、フライウエート１７の動きに応動する
ガバナスリーブ１８に連結されているとともに、
テンシヨンレバー１９およびメインスプリング２
０によつてアジヤステイングレバー２１に連結さ
れ、車速ないしはアクセルペダルの踏込みに応じ
た燃料噴射量制御を行うようになつていることは
すでに知られている。

吸込空間１０にはドライブシヤフト３上に設け
られたフイードポンプ２５によつて加圧された燃
料が充満されており、この燃料圧力は図示しない
圧力制御弁により公知の如くエンジン回転数に関
連して制御されるので、回転の上昇につれて該燃
料圧は増大するようになつている。

前記ポンプ圧送室７はハウジング１とプランジ
ヤ２および上記ハウジング１に取着したキヤツプ
２６によつて形成されているが、このキヤツプ２
６にはアキユムレータ３０が取り付けられてい
る。アキユムレータ３０の詳細は第２図に示され
ている。つまり、ハウジング１とキヤツプ２６の
衝合面にはシリンダ３１が嵌合されており、この
シリンダ３１とハウジング１との間にはシート３
２が圧接固定されている。これらシリンダ３１お
よびシート３２内にはピストン３３が油密的にか
つ見動可能に嵌合されており、このピストン３３
はポンプ圧送室７の燃料室がシート３２の受圧孔
３４を介して導入されることにより軸方向へ移動
される。ピストン３３にはプレツシヤプレート３
５が設けられており、このプレツシヤプレート３
５はボデイ３６内に収容したスプリング３７によ
つて押圧され、これによりピストン３３はシート
３２に押し付けられる。シリンダ３１とピストン
３３で囲まれた油密室３８には、シリンダ３１に
形成した制御孔３９が開口されており、この制御
孔３９は環状通路４０、ハウジング１内の通路４
１を介して吸込空間１０に連通している。上記制
御孔３９はピストン３３の軸方向移動により開閉
されるようになつており、このためピストン３３
には螺旋状の切欠４２が形成されている。この螺
旋状切欠４２は螺旋状のスピルリードを形成する
のでこのスピルリードがピストン３３の移動に伴
つて制御孔３９を開閉する。なおピストン３３が
後述する手段によつて回動されると、上記切欠４
２は螺旋状に形成されているのでスピルリードと
制御孔３９との軸方向に沿う相対的距離が変化さ
れるようになつている。

上記油密室３８には上記制御孔３９とは別個
に、この油密室３８に常時連通する供給孔４３が
開口されている。この供給孔４３はシリンダ３１
内に形成した吸入弁室４４に連通している。該吸
入弁室４４内にはスプリング４５およびチエツク
弁体４６が収容されている。そして吸入弁室４４
は通路４７および前述の環状通路４０を介して吸
込空間１０に連通している。上記チエツク弁体４
６は油密室３８側の燃料圧力が吸込空間１０側よ
りスプリング４５の設定圧に対応して低下すると
通路４７を開いて吸込空間１０内の燃料を油密室
３８へ導入するが、逆の場合にはその流れを阻止
するようになつている。

ピストン３３には鋼球５０を介してギアホルダ
５１が取り付けられており、このギアホルダ５１
には平歯車５２がしまり嵌めされている。ピスト
ン３３は上記鋼球５０により平歯車５２に対して
軸方向へ摺動自在であるが、平歯車５２と一体的
に回動するようになつている。上記平歯車５２は
駆動側平歯車５３、駆動軸５４およびギア５５，
５６を介してステツプモータ５７に連結されてい
る。したがつてステツプモータ５７が回転すると
これら各ギア５６，５５、駆動軸５４、平歯車５
３，５２を介してピストン３３が回動させられ
る。このためピストン３３に形成した螺旋状切欠
４２のスピルリードは制御孔３９に対して軸方向
へ相対的に変位されるものである。なおステツプ
モータ５７はコード５８を介して図示しない電子
制御回路に接続されており、この電子制御回路は
エンジンの回転速度に応じて指令信号を発してス
テツプモータ５７を制御する。

上記駆動軸５４は回転摩擦抵抗を軽減してステ
ツプモータ５７の起動トルクを減少するために、
ボデイ３６に対してすべり軸受６０，６０で保持
されている。またボデイ３６とキヤツプ２６の衝
合面にはストツパプレート６１が設けられてお
り、スプリング３７で押されるプレツシヤプレー
ト３５をこのストツパプレート６１で支承するこ
とにより、ピストン３３にスラスト荷重が過大に
発生しないようにストツパ機能を果している。ま
たピストン３３が右方へ移動した場合にスプリン
グ３７とボデイ３６との間の摩擦抵抗を軽減して
ステツプモータ５７の起動トルクを減少すべくス
ラストベアリング６２が設けられている。

ストツパプレート６１にはピン６３が設けられ
ており、ギアホルダ５１に設けたストツパ６３ａ
に当つて回動方向の位置決めをなす。ステツプモ
ータ５７への供給電源が停止された場合、うず巻
きばね６４の復帰力によつてギアホルダ５１が回
転復帰されるが、この復帰位置をピン６３で規制
し、ピストン３３の回転開始位置を決める。

ボデイ３６内にはギヤツプセンサ６５が設けら
れており、このギヤツプセンサ６５はプレツシヤ
プレート３５との離間距離を測定する。このギヤ
ツプセンサ６５の測定信号はコード６６を介して
図示しないアンプを経て前述の電子制御回路に連
絡されるようになつており、この信号によつてス
テツプモータ５７をフイードバツク制御する。な
おプレツシヤプレート３５がギヤツプセンサ６５
に衝突しないように、ストツパ６７がスプリング
３７を包囲して設けられている。

このような構成にもとづく第１実施例の作用に
ついて説明する。

プランジヤ２が図示右方へ移動させられてポン
プ圧送室７内の燃料を加圧し始めると、ピストン
３３は左側端面に噴射圧を受けるのでスプリング
３７の荷重に抗して右方へ移動させられる。油密
室３８内の燃料はピストン３３に押されるから、
制御孔３９を介してピストン３３の移動量に相当
した分だけ吸入空間１０へ逃がされる。ピストン
３３の螺旋状切欠４２によるスピルリードが制御
孔３９を塞ぐ位置に達すると油密室３８内の燃料
の逃げ道がなくなるのでピストン３３の移動が止
まる。したがつて上記ピストン３３が移動した分
だけポンプ圧送室７内の燃料が受圧孔３４内に逃
げるため、この逃げた分量だけ吐出口１３から噴
射される燃料の量が減じられることになる。

一方、燃料の圧送が終り、プランジヤ２が吸入
行程に至ると、ポンプ圧送室７内の燃料圧が減少
するのでピストン３３はスプリング３７の押圧力
によりシート３２に当るまで左方へ移動させられ
る。この過程で油密室３８内の燃料圧が下がるの
で、吸入弁室４４のチエツク弁体４６が吸込空間
１０の燃料圧によつて押し開かれ、吸込空間１０
内の燃料を供給孔４３を経て油密室３８へ導入す
る。そしてピストン３３がさらに左方へ移動され
て螺旋状切欠４２が制御孔３９を開くと吸込空間
１０内の燃料はこの制御孔３９を通じても油密室
３８内に流入している。油密室３８内の燃料圧が
吸込空間１０の燃料圧と同じになるチエツク弁体
４６はスプリング４５に押されて通路４７を閉じ
る。このことによつて次の燃料噴射に備えるもの
である。

しかして上述の作動から判るように、ピストン
３３の移動量は燃料噴射量を決定し、しかもこの
ピストン３３の移動距離は制御孔３９と螺旋状切
欠４２の軸方向に沿う相対距離によつて決められ
る。したがつてステツプモータ５７を起動させ、
該起動トルクで平歯車５２を介してピストン３３
を回動させると、切欠４２によるスピルリードは
螺旋状に形成されているため、制御孔３９に対す
るスピルリードの軸方向距離が変化される。した
がつてこの距離に応じてピストン３３の移動量が
調整され、この結果燃料噴射量が制御されること
になる。

具体的にはは、アイドリング運転などのような
低速運転域においては、ピストン３３をステツプ
モータ５７で回動せしめて制御孔３９と螺旋状切
欠４２のスピルリードの距離を大きく設定すれ
ば、これに応じて燃料噴射量は大きく減少する。
この場合噴射量減少分を補うためにアイドリング
時のアジヤステイングレバー２１の位置を調整し
て、アイドリング時の噴射期間を中、高速運転時
より長くなるようにスピルリング１５の位置を設
定する。これによりアイドリング時の噴射量を従
来のものより変えることなく噴射期間を長くする
ことができ、アイドリング運転時の騒音を低減す
ることができる。

エンジンの回転が上昇した中・高速運転域にお
いては、ステツプモータ５７によりピストン３３
を回動させて螺旋状切欠４２のスピルリードを軸
方向に移動せしめ、ピストン３３の移動量を小さ
くする。このことによりプランジヤ２の圧送行程
の比較的初期においてピストン３３が制御孔３９
を塞いでしまうのでピストン３３の移動が停止さ
れ、噴射量の減少は行われず噴射率が急激に大き
くなる。したがつて各ポンプ回転数に応じてステ
ツプモータ５７への電源供給を制御すればピスト
ン３３の回動量が変更され、制御孔３９と螺旋状
切欠４２のスピルリードとのピストン軸方向に沿
う相対距離を調整することができ、この結果着火
時までの噴射率低減を図ることができ、効率のよ
い燃焼を行わせることが可能となる。

なおエンジンの始動時においては制御孔３９と
螺旋状切欠４２の相対距離をさらに減小させて、
プランジヤ２の圧送行程初めから制御孔３９が塞
がれるように設定する。このことによりピストン
３３の移動量は実質的に零となり、燃料噴射量の
減少はなく、噴射期間をアイドリング運転時と同
じく設定しておくと始動時の増量を行うことがで
き、円滑な始動が可能になる。

なお上記実施例においては、ステツプモータ５
７の基準回転位置を決めるため、エンジンの停止
時にはうず巻きばね６４およびピン６３によつて
ピストン３３が自動的に定位置に回動復帰される
ようになつているので、定位置をアイドリング運
転時の位置に設定すれば振動等によるステツプモ
ータ５７の過度回転がアイドリング運転毎にセツ
トできる。またギヤツプセンサ６５によつてピス
トン３３の軸方向位置を測定しているので、この
位置検出をステツプモータ５７のフイードバツク
制御に使用して高精度な制御が可能になる。なお
ギヤツプセンサ６５を用いると、必ずしもうず巻
きばね６４およびピン６３は必要でなくなり、場
合によつてはこれらを省略して構造の簡素化を図
ることもできる。さらに、ステツプモータ５７の
ステツプ数を計算することによにりピストン３３
の回転角および移動量を制御できるからギヤツプ
センサ６５を省略してもよい。

次に本発明の第２実施例について第３図および
第４図にもとづき説明する。

前述の第１実施例においては、ステツプモータ
５７の回転をギア５６，５５、駆動軸５４および
平歯車５３，５２を介してピストン３３に伝達す
るように構成したが、本実施例では特に第４図か
ら判る通りウオームギア３０１、ウオームホイー
ル３０２を用いてある。すなわちステツプモータ
５７側にウオームギア３０１を連結するとともに
ピストン３３側にウオームホイール３０２を連結
してある。

このものによるとウオームギア３０１のトルク
がウオームホイール３０２で増大されるため、ス
テツプモータ５７の起動トルクは小さくてすみ、
ステツプモータ５７を小形化できる。またウオー
ムホイール３０２の回動制御つまりピストン３３
の回動制御の１ステツプ当りの精度を向上するこ
とができ、換言すればステツプモータ５７の回転
数がピストン３３に対して減小して伝えられるか
らピストン３３の回動角を高精度に制御できる利
点がある。

第５図は本発明の第３実施例を示し、ピストン
３３に連結したピニオンギア５０１をラツク５０
２とリニヤソレノイド５０３を用いて回動させる
ようにしたものである。

第６図Ａ，Ｂないし第８図Ａ，Ｂはピストン３
３に設けられる螺旋状切欠４２の形状を例示する
ものである。第６図ＡおよびＢのものは、前述の
第１実施例および第２実施例に適用した１条のス
ピルリード面を１ピツチ分だけ螺旋状に形成した
ものである。第７図ＡおよびＢは螺旋状切欠７０
１，７０１を半ピツチ分づつ合計２条形成したも
のである。さらに第８図ＡおよびＢのものは溝状
の切欠８０１を形成したもので、加工が容易な形
状となつている。

これら第６図Ａ，Ｂないし第８図Ａ，Ｂによつ
て明らかなように、本発明の切欠はピストン３３
が回動された場合に制御孔３９までの距離が変化
されるようにピストン３３の円周方向および軸方
向へともに変化される形状であれば実施できる。

なお本発明は分配型ポンプに制約されるもので
はない。

以上詳述した通り本発明によれば、ピストンを
回動制御することによりこのピストンに形成した
螺旋状切欠とシリンダ内に設けた室に開口された
制御孔との相対的距離が変わるので、ピストンの
移動量が可変となり、ポンプ圧送室から吐出され
る燃料供給量が変化される。このためピストンの
回動を制御するだけでアキユムレート特性をポン
プ回転数全域に亘つて最適に制御することがで
き、最適噴射期間が得られることになる。したが
つてアイドリング運転時の噴射期間の増大はもと
より始動時の増量、中高速運転時の着火時までの
噴射率低減を図り、効率よい燃焼を行わせること
ができる。

しかも本発明の場合、上記ピストンの移動中に
螺旋状切欠で制御孔を閉じることにより油密室内
の燃料を密封して上記ピストンの移動を停止する
から、ピストンは油圧ロツクで停止されることに
なり、これに対しピストンのストローク調節はこ
のピストンの回動により行うものであるから、ピ
ストンを回動させる時には上記油密室の燃料圧力
が高くても回動抵抗が小さくてすむ。したがつ
て、ピストン回動用駆動装置としては負荷トルク
が小さいので駆動トルクの小さいものでよく、コ
スト安になる。また、ピストンの回動量は小さく
てよいから、制御に要する時間が短くてすみ、制
御の応答性が高くなる。

【図面の簡単な説明】

第１図および第２図は本発明の第１実施例を示
し、第１図は分配型燃料噴射ポンプの断面図、第
２図はその要部の断面図、第３図および第４図は
本発明の第２実施例を示し、第３図は要部の断面
図、第４図はピストンの回動駆動動力系統を示す
斜視図、第５図はさらに本発明の第３実施例を示
しピストンの回動駆動動力系統を一部切欠して示
す斜視図である。第６図Ａ，Ｂないし第８図Ａ，
Ｂはそれぞれピストンに形成した切欠を例示する
もので、それぞれＡは斜視図、Ｂは側面図であ
る。 １…ハウジング、２…プランジヤ、７…ポンプ
圧送室、２６…キヤツプ、３０…アキユムレー
タ、３１…シリンダ、３３…ピストン、３６…ス
プリング、３８…油密室、３９…制御孔、１０…
吸込空間（低圧燃料系）、４２，７０１，８０１
…螺旋状切欠、４４…吸入弁室、４６…チエツク
弁体、５７…ステツプモータ、５０３…リニヤソ
レノイド。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ ハウジングおよびこのハウジングに挿入した
   プランジヤならびに上記ハウジングに取り付けた
   キヤツプにより囲まれて形成されたポンプ圧送室
   に燃料を導入し、この燃料を上記プランジヤの往
   復動により加圧して送り出すようにした燃料噴射
   ポンプであつて、上記キヤツプに、上記ポンプ圧
   送室に連なるシリンダおよびこのシリンダに収容
   され前記ポンプ圧送室の燃料圧力により一方向へ
   押圧移動されるピストンならびにこのピストンを
   他方向へ押圧付勢するスプリングを備えたアキユ
   ムレータを取り付けた燃料噴射ポンプにおいて、 上記アキユムレータのシリンダに、燃料が満た
   されるとともに上記ピストンの一方向への移動に
   よりその容積が減少される油密室を形成するとと
   もに、この油密室の燃料を低圧燃料系に逃がす制
   御孔を形成し、上記ピストンにはこのピストンの
   移動中に上記制御孔を開閉する螺旋状切欠を形成
   し、このピストンの移動中に上記螺旋状切欠で前
   記制御孔を閉じることにより前記油密室内の燃料
   を密封して前記ピストンの移動を停止するととも
   に、エンジンの運転状況に応じて上記ピストンを
   回動させる駆動装置を設け、この駆動装置によつ
   て前記ピストンを回動することにより上記制御孔
   と螺旋状切欠の相対的位置を調整してピストンの
   移動量を制御するようにしたことを特徴とする燃
   料噴射ポンプ。