JPH027255Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 〔技術分野〕 この考案は分配型燃料噴射ポンプ、詳しくは燃
料加圧量の異なる複数組のプランジヤポンプを有
するものにあつて、該複数組のプランジヤポンプ
の少なくとも１組のクランク角に対する燃料加圧
時期を固定するとともに、他のプランジヤポンプ
のクランク角に対する燃料加圧時期を可変にし、
全体の噴射特性を可変にした分配型燃料噴射ポン
プに関する。

〔従来技術〕

デイーゼルエンジンの燃料噴射ポンプとして、
例えば第１図に示すような分配型のポンプが知ら
れている。（技術解説書「デイーゼルエンジン」
日産自動車(株)昭和53年６月発行参照）この分配型
のポンプでは、インレツトコネクター１に供給さ
れた燃料が、エンジンクランク軸に連結したドラ
イブシヤフト２により駆動されるベーン型のトラ
ンスフアーポンプ３によつて吸い込まれ、ハウジ
ング４内部および高圧側流入ポート５に設けた調
量バルブ６を介してプランジヤポンプ７のロータ
部８へと送られる。

ロータ部８は、トランスフアーポンプ３と同様
ドライブシヤフト２により回転駆動され、回転に
したがい吸入ポート９が前記流入ポート５とつな
がると、導孔１０を介して燃料をその後部半径方
向に形成したシリンダ１１へ導く。

シリンダ１１には、一対のプランジヤ１２が嵌
装されており、ロータ部８の回転に応じてプラン
ジヤ１２が、ロータ１３を介しその外周に配設さ
れたカムリング１４のカム突起に接し、内側に押
し込まれると、シリンダ１１内燃料を加圧する。

そして、このときロータ部８の吐出ポート１５
がヘツドスリーブ１６に形成された分配ポート
（図示しない）と連通することにより、高圧燃料
がデリバリバルブ等を介してエンジン各気筒に対
応する燃料噴射弁ヘと圧送される。

燃料の噴射量は、流入ポート５の調量バルブ６
を回転し、通路面積を大きくすると増量され、通
路面積を小さくし絞ると減量される。この調量バ
ルブ６の軸端部にはメータリングバー１７が固定
されており、その一端にスロツトルレバー１８が
連結され、コントロールロツド１９を介して他端
にドライブシヤフト２に取付けた遠心式ガバナ２
０の揺動アーム２１が係合する。即ち、噴射量は
スロツトルレバー１８開度に応じてコントロール
されると共に、ガバナ２０に応答してエンジン回
転を安定に保つように調量される。

また、燃料の噴射時期は、ハウジング４内燃圧
に応動するタイマーピストン２２によつて、カム
リング１４を回動しカム突起の位置を相対的にず
らすことにより制御され、即ちエンジンの回転が
高くなり燃圧が上昇すると進角し、回転に応じて
燃圧が下がると遅角する。

なお、ハウジング４内燃料によりポンプ内各部
を潤滑し、余剰燃料はリターンポート２３よりオ
ーバーフローして燃料タンク等に戻される。

しかしながら、このような従来の噴射ポンプに
あつては、プランジヤ１２径やカムリング１４の
カムプロフイル等によりプランジヤポンプ７の燃
料加圧量および燃料加圧時期が定まり、また、こ
れらのプランジヤポンプ７の特性にその噴射特性
が依存する構成となつている。このため、例えば
エンジンアイドリング時のような低回転低負荷域
では、この燃料噴射ポンプの噴射する燃料噴射圧
が高すぎて噴射期間が短くなり、燃焼温度が上昇
してNOx（窒素酸化物）の発生を招きやすいとい
う問題があつた。

そして、この逆に高回転高負荷域では、噴射圧
が低すぎて噴射期間が長くなり、このため良好な
燃焼が得られず出力が低下するという問題があつ
た。

〔考案の目的〕

この考案は、上述した問題点を鑑みてなされた
もので、プランジヤポンプを複数設け、少なくと
も１つのプランジヤポンプのクランク角に対する
加圧時期を固定するとともに他のプランジヤポン
プのクランク角に対する加圧時期を可変にし、該
加圧時期の可変なプランジヤポンプを制御するこ
とにより、その噴射特性を機関の運転状況に応じ
て変化させ、機関の出力向上とともに排気ガス中
のNOxの低減等を画ることを目的としている。

〔考案の構成〕

この考案は、機関に同期回転するロータへ半径
方向の往復動自在に嵌入して高圧室を画成するプ
ランジヤが、前記ロータの放射外方に配設された
カムリングのカム面へ前記ロータの回転にともな
い摺接して前記高圧室を拡縮し、該高圧室内の燃
料を加圧するプランジヤポンプと、該プランジヤ
ポンプの加圧した燃料を前記ロータの回転にとも
ない機関の各気筒へ分配する分配機構と、を備え
た分配型燃料噴射ポンプにおいて、前記プランジ
ヤポンプを前記ロータの軸線方向に複数組設け
て、少なくとも１組のプランジヤポンプのカムリ
ングを静置するとともに、他のプランジヤポンプ
のカムリングを前記ロータと略同軸に回動可能に
配置し、前記静置されたプランジヤポンプのプラ
ンジヤ径又はプランジヤ数又はカムリフト量の少
なくとも何れか１つが、他のプランジヤポンプの
それよりも小さいか又は少なく設定し、前記複数
組のプランジヤポンプにより機関に燃料を圧送し
ている。したがつて、この分配型燃料噴射ポンプ
においては、上記他のプランジヤポンプのカムリ
ングを回動させることによりクランク角に対する
燃料加圧時期すなわち噴射特性を機関の運転状況
等に応じて変化させることが可能である。また、
複数組のプランジヤポンプのカムリングの全てを
回動させないため、カムリングを駆動するアクチ
ユエータを複数のプランジヤポンプ全てに設ける
必要も無く、その小型化が画れる。

〔実施例〕

以下、この考案を図面に基づいて説明する。

第２図および第３図ａ、ｂは、この考案の一実
施例を示す図である。

まず、構成を説明すると、３１は内部にポンプ
室３２を画成するポンプハウジング、３３はポン
プハウジング３１に支持され図外のクランクシヤ
フトに同期して回転するドライブシヤフト、３４
はポンプハウジング３１内に収納されたフユーエ
ルフイードポンプであり、ドライブシヤフト３３
は、フユーエルフイードポンプ３４および後述す
るロータ３５へ同軸的に連結している。

フユーエルフイードポンプは３４は、周知のベ
ーンタイプポンプが用いられ、図外のリザーバ内
燃料を図示しないレギユレーテイングバルブを介
してポンプ室３２に吐出する。レギユレーテイン
グバルブは、フユーエルフイードポンプ３４の吐
出する燃料を調圧する。

ロータ３５は、ドライブシヤフト３３と一体回
転するよう結合するとともに、ポンプハウジング
３１へ嵌挿された略円筒状のハイドロリツクヘツ
ド３６に回転自在に支持されている。このロータ
３５には、軸方向に延在する高圧通路３７が略軸
芯部に形成されるとともに、第１シリンダ孔３
８、該第１シリンダ孔３８より小径の第２シリン
ダ孔３８′、制御孔３９、分配孔４０および吸入
孔４１が半径方向に形成されている。これら第１
シリンダ孔３８、第２シリンダ孔３８′、制御孔
３９、分配孔４０および吸入孔４１は、径方向内
方端が高圧通路３７に連通して、外方端がロータ
３５の外周面に開口している。

ハイドロリツクヘツド３６にはその内周面と外
周面とを貫通する送出孔４２および流入孔４３が
半径方向に形成されている。送出孔４２は、ロー
タ３５の分配孔４０と対応する軸方向位置に機関
の気筒数と同数を形成されている。この送出孔４
２は、内方端がロータ３５の回転にともない分配
孔４０へ連通可能で、外方端がポンプハウジング
３１に形成された噴射通路４４に開口している。
同様に、流入孔４３は、ロータ３５の吸入孔４１
と対応する軸方向位置に形成されて、内方端がロ
ータ３５の回転にともない吸入孔４１へ連通可能
で、また、外方端がポンプハウジング３１に形成
されてポンプ室３２に連通した供給通路４５に連
通している。なお、噴射通路４４は、ポンプハウ
ジング３１に螺着するデリバリバルブ（図示せ
ず）を介して機関の各気筒に設けられた噴射ノズ
ルへ接続されている。なお、ハイドロリツクヘツ
ド３６の送出孔４２は、前述のロータ３５の分配
孔４０とともに、後述する第１、第２プランジヤ
ポンプ４７，４７′が加圧した燃料を機関の各気
筒へ分配する分配機構６６を構成する。

ロータ３５の第１、第２シリンダ孔３８，３
８′には、それぞれ一対のプランジヤ４６ａ，４
６ｂ，４６a′，４６b′が往復動自在に嵌挿して２
つの第１、第２プランジヤポンプ４７，４７′を
構成している。なお、以下の説明においては、こ
れら第１、第２プランジヤポンプ４７，４７′は
同一構成であるため第１プランジヤポンプ４７の
みを説明し、また、必要な場合および図面におい
ては、第２プランジヤポンプ４７′の構成要素を
示す符号には同一符号に′記号を付して区別する。

プランジヤポンプ４７は、プランジヤ４６ａ，
４６ｂがその往復動にともない拡縮する高圧室４
８を画成している。これらのプランジヤ４６ａ，
４６ｂはそれぞれの径方向の外方端にローラ４９
ａ，４９ｂを設けられたローラシユー５０ａ，５
０ｂが係合し、各ローラ４９ａ，４９ｂが断面略
環状のカムリング５１の内周面に形成されたカム
面へ転動可能に係合している。このカムリング５
１のカム面は、内燃機関の気筒数と同数のカム突
起を有している。このようなプランジヤポンプ４
７は、ロータ３５の回転にともない、各プランジ
ヤ４６ａ，４６ｂに設けられたローラ４９ａ，４
９ｂがカムリング５１のカム面上を転動して、プ
ランジヤ４６ａ，４６ｂがシリンダ孔３８内を往
復動して高圧室４８内容積を増減し、ポンプ室３
２から供給通路４５、吸入孔４１および高圧通路
３７を経てシリンダ室３８へ燃料を吸入し、これ
を加圧して吐出する。なお、第１プランジヤポン
プ４７は、そのシリンダ孔３８が第２プランジヤ
ポンプ４７′のシリンダ孔３８′よりも大径に構成
されている。このため、第１プランジヤポンプ４
７の高圧室４８容積は第２プランジヤポンプ４
７′の高圧室４８′容積よりも大きく、第１プラン
ジヤポンプ４７の燃料加圧量は、第２プランジヤ
ポンプ４７′に比較して大きい。

第１プランジヤポンプ４７のカムリング５１
は、ポンプハウジング３１と相対回動変位可能に
係合して、ポンプハウジング３１に設けられたタ
イマピストン５２により駆動されて回動する。ま
た、第２プランジヤポンプ４７′のカムリング５
１′は、ハウジング３１を貫通した固定具５３に
よりポンプハウジング３１へ固定されている。

タイマピストン（アクチユエータ）５２は、ポ
ンプハウジング３１内に形成された孔５４へピス
トン５５を嵌入して、該ピストン５５とカムリン
グ５１とがアーム５６を介してピン結合してい
る。ピストン５５は、孔５４内へ導入されるポン
プ室３２内燃料圧力等の機関の運転状態に対応し
た流体圧力に応動して、孔５４内を移動し、アー
ム５６を介してカムリング５１を駆動する。

さらに、ロータ３５には、プランジヤポンプ４
７，４７′とハイドロリツクヘツド３６との間に、
噴射量制御機構５７が構成されている。噴射量制
御機構５７は、ロータ３５を外挿して、該ロータ
３５に対するる軸方向相対変位が可能なコントロ
ールスリーブ５８と、ハウジング３１に固定され
たカバー５９内に収納されたモータ６０と、該モ
ータ６０の回転軸６０ａに固着されたコントロー
ルスリーブ５８に形成されたフランジ部５８ａへ
係合した偏心カム６１と、コントロールスリーブ
５８のフランジ部５８ａとハウジング３１との間
に縮設されてコントロールスリーブ５８を偏心カ
ム６１へ弾圧するスプリング６２と、を有してい
る。コントロールスリーブ５８には、前述したロ
ータ３５の制御孔３９と対応する軸方向位置に放
出孔６３が半径方向に形成されている。この放出
孔６３は、その内方端がロータ３５の回転にとも
ない制御孔３９へ連通可能で、外方端がポンプ室
３２へ開口している。また、ロータ３５に形成さ
れた制御孔３９の放出孔６３側端部には、第３図
ａ，ｂに示すように、ロータ３５の軸線に対し所
定の傾角を有してロータ３５の外周部に延在する
カツトオフポート３９ａが形成されている。

この噴射量制御機構５７は、モータ６０が機関
のクランクシヤフト回転数、アクセルペダル踏み
込み量あるいは内燃機関の負圧状態等に対応して
回転軸６０ａを回動すると、コントロールスリー
ブ５８がロータ３５に対して軸方向に相対移動を
行い、カツトオフポート３９ａすなわち制御孔３
９と放出孔６３との連通時期が制御される。すな
わち、第４図に模式的に示すように、カツトオフ
ポート３９ａはロータ３５の回転にともない図中
矢印Ｂで示す方向に相対的に移動し、また、放出
孔６３はコントロールスリーブ５８とともにロー
タ３５の軸方向（図中矢印Ｃ）に移動する。この
ため、放出孔６３が図中実線で示した位置にある
場合と図中破線で示した位置にある場合とでは、
図中Ｄで示す距離に対応した連通時期の遅れが生
じる。したがつて、コントロールスリーブ５８を
移動させて、その放出孔６３を実線で示す位置を
破線で示す位置との間の所定の位置に設定すれ
ば、その連通時期は上述の範囲Ｄ内において制御
することが可能である。

なお、第２図において、６４はロータ３５に固
着されたバネ受、６５はバネ受６４ハウジング３
１との間に縮設されたスプリングである。

次に、作用を説明する。

このような燃料噴射ポンプは、フユーエルフイ
ードポンプ３４がリザーバ内の燃料をポンプ室３
２へ吐出し、機関のクランクシヤフトに同期して
駆動される第１、第２プランジヤポンプ４７，４
７′が、それぞれクランク角に対して異なる位相
でポンプ室３２内燃料を加圧して各気筒へ噴射す
る。

この燃料噴射ポンプは、その吸込行程におい
て、ロータ３５が吸込行程所定の位置まで、回転
すると、吸入孔４１が流入孔４３に連通して、ポ
ンプ室３２内の燃料が供給通路４５、流入孔４
３、吸入孔４１および高圧通路３７を経て第１、
第２プランジヤポンプ４７，４７′の各高圧室４
８，４８′に流入する。このため、第１、第２プ
ランジヤポンプ４７，４７′の各プランジヤ４６
ａ，４６ｂ，４６a′，４６b′は、高圧室４８，４
８′内燃料圧力によりシリンダ孔３８，３８′内を
外方へ摺動して高圧室４８，４８′容積を増大し、
該高圧室４８，４８′にはポンプ室３２からの燃
料が充填される。

続いて、ロータ３５が回転して噴射行程に移行
すると、吸入孔４１と流入孔４３とが遮断された
後、分配孔４０が送出孔４２に連通する。これに
ともない、第１、第２プランジヤポンプ４７，４
７′は、そのローラ４９ａ，４９ｂ，４９a′，４
９b′が各カムリング５１，５１′のカム突起に係
合し、各プランジヤ４６ａ，４６ｂ，４６a′，４
６b′は、ローラ４９ａ，４９ｂ，４９a′，４９
b′がカムリング５１，５１′のカム突起上を転動
するのにともない内方に移動し、高圧室４８，４
８′容積を減少せさて、高圧室４８，４８′内燃料
を加圧し高圧通路３７に圧送する。この加圧され
た燃料は、分配孔４０、送出孔４２およびデリバ
リバルブ等を経て噴射ノズルから各気筒へ噴射さ
れる。

次に、ロータ３５がさらに回転して放出孔６３
と制御孔３９とが連通すると、上記噴射行程は終
了する。すなわち、放出孔６３と制御孔３９とが
連通すると、高圧通路３７すなわち各高圧室４
８，４８′が放出孔６３および制御孔３９を経て
ポンプ室３２に連通するため、加圧された燃料は
ポンプ室３２に還流して燃料噴射は終了する。

ここで、コントロールスリーブ５８は、アクセ
ルペダルの踏み込み量等に基づきモータ６０によ
り偏心カム６１を介して駆動され、ロータ３５に
対して相対変位を行い、その放出孔６３と制御孔
３９との軸方向位置を変化する。また、第３図
ａ，ｂおよび第４図に示すように、ロータ３５の
外周部には、制御孔３９に連通してロータ３５の
軸芯に対し所定の傾きを有したカツトオフポート
３９ａが形成されている。したがつて、前述した
ように、コントロールスリーブ５８の移動量に応
じて、放出孔６３と制御孔３９との連通時期すな
わち燃料噴射期間が決定され、これにより、各気
筒へ供給される燃料量が決定される。換言すれ
ば、コントロールスリーブ５８の移動量をモータ
６０により制御することで、各気筒への燃料噴射
量が制御される。なお、この後においては、放出
孔６３と制御孔３９とが遮断され、さらに、前述
した吸入行程を繰り返す。

一方、例えば、デイーゼル機関においては、前
述の機関の出力向上および排気ガス中のNOxの
低減等を図るためには、機関の低速低負荷時には
第５図に示す特性で、高速高負荷時には第６図に
示す特性で燃料を噴射することが要求される。ま
た、この考案に係る燃料噴射ポンプは、前述のよ
うに、第２プランジヤポンプ４７′の燃料加圧時
期を固定して、第１プランジヤポンプ４７の燃料
加圧時期が機関のクランクシヤフト回転数等に対
応して制御されている。したがつて、その噴射行
程においては、第１プランジヤポンプ４７が機関
の運転状態に対応して、その燃料の加圧時期を変
更する。

今、機関が低速低負荷運転にある場合、第１プ
ランジヤポンプ４７の燃料加圧時期は、第２プラ
ンジヤポンプ４７′の燃料加圧時期より遅れた位
置に設定される。すなわち、タイマピストン５２
が、第１プランジヤポンプ４７のカムリング５１
をロータ３５の回転方向に回動させ、そのカム突
起の位置を変更する。したがつて、この燃料噴射
ポンプにおいては、第７図に示すように、第２プ
ランジヤポンプ４７′が所定の時期に燃料を加圧
するため、この時期に予備的に噴射（低噴射率噴
射イ）を行い、この後、第１プランジヤポンプ４
７の加圧した燃料が機関の運転状況に対応した時
期に噴射される（主噴射ロ）。このため、この燃
料噴射ポンプは、その全体の噴射特性ハが、上記
予備噴射イおよび主噴射ロを合成した特性とな
り、前述した第５図の特性に近似する。したがつ
て、機関が低速低負荷運転をしている場合、燃焼
温度が過度に上昇することも無く、排気ガス中の
NOx（窒素酸化物）が発生することも無い。

また、機関が高速高負荷運転をしている場合、
第１プランジヤポンプ４７の燃料加圧時期を、第
２プランジヤポンプ４７′の燃料加圧時期に近づ
けて設定する。したがつて、第８図に示すように
前述した第２プランジヤポンプ４７′の加圧時期
に対応した低噴射率噴射イと第１プランジヤポン
プ４７による主噴射ロとが連続して行われ、これ
ら低噴射率噴射イおよび主噴射ロを合成した全体
の噴射特性ハが、第６図の特性に近似する。この
ため、この高速高負荷運転時における機関は、良
好な燃料状態を維持し、その出力は低下すること
も無い。

なお、機関が高速高負荷運転をしている場合、
この燃料噴射ポンプは、第９図に示すような特性
ハに設定することも可能である。この特性ハは、
第２プランジヤポンプ４７′の燃料加圧時期を第
１プランジヤポンプ４７の燃料加圧時期よりも早
い時期に設定したものである。これにより、燃料
噴射開始時期から着火されるまでの間の着火遅れ
期間中に燃焼室内に噴射される燃料量を低減する
ことが可能で、デイーゼルノツクを防止できる。

また、この燃料噴射ポンプによれば、その噴射
特性を第１０図に示す特性に設定することも可能
である。これは、第２プランジヤポンプ４７′の
燃料加圧時期をクランク角の上死点以前の早い時
期に設定し、この第２プランジヤポンプ４７′に
よる低噴射率噴射イをパイロツト噴射として、主
噴射ロに先行して行うものである。このような噴
射特性にて燃料を噴射すれば、主噴射ロによる燃
料の着火遅れ期間が短縮され、排気ガス中の窒素
酸化物等が低減されるとともにデイーゼルノツク
が防止される。

このように、この燃料噴射ポンプにおいては、
複数のプランジヤポンプ４７，４７′の全てを制
御していないため、その制御が簡便であり、その
小型化が図れるものである。なお、上述した実施
例においては、第１、第２プランジヤポンプ４
７，４７′の特性を異ならせるため、そのシリン
ダ孔３８，３８′の径を変更しているが、カムリ
ング５１，５１′のカムリフトを異ならしめるこ
とによつても異なつた特性が得られ、また、シリ
ンダ孔３８，３８′の数を異ならせることによつ
て異なつた特性が得られる。

〔考案の効果〕

以上説明してきたように、この考案の分配型燃
料噴射ポンプによれば、複数のプランジヤポンプ
の少なくとも１組の燃料加圧時期を固定するとと
もに、他のプランジヤポンプの燃料加圧時期を可
変としているため、機関の運転状態に応じた特性
で燃料噴射を行うことが可能になるという効果が
得られる。特に、静置されたプランジヤポンプの
プランジヤ径又はプランジヤ数又はカムリフト量
の少なくとも何れか１つが他のプランジヤポンプ
のプランジヤ径又はプランジヤ数又はカムリフト
量よりも小さいか又は少なくしているため、プラ
ンジヤの一行程当りの送油量を大きく変えること
が可能になり、NOxと騒音を大幅に低減できる。
また、この考案の分配型燃料噴射ポンプによれ
ば、全てのプランジヤポンプに燃料加圧時期を変
更するためのアクチユエータ等を設ける必要が無
く、さらに、複数のプランジヤポンプのいくつか
の燃料加圧時期を制御することで噴射特性を変更
できるため、その小型化が画れるとともに制御が
容易になる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の分配型燃料噴射ポンプを示す断
面図、第２図から第１０図はこの考案の一実施例
に係る分配型燃料噴射ポンプを示す図であり、第
２図は全体断面図、第３図ａは第２図のＡ矢視
図、第３図ｂは第３図ａの−線断面図、第４
図はロータとスプールの動きを示す模式図、第５
図は機関の低速低負荷運転時に要求される理想噴
射特性図、第６図は機関の高速高負荷運転時に要
求される理想噴射特性図、第７図はこの考案の分
配型燃料噴射ポンプによつて得られる機関の低速
低負荷運転時における噴射特性の一例を示す図、
第８図はこの考案の分配型燃料噴射ポンプによつ
て得られる機関の高速高負荷運転時における噴射
特性の一例を示す図、第９図はこの考案の分配型
燃料噴射ポンプによつて得られる機関の高速高負
荷運転時における噴射特性の他の例を示す図、第
１０図はこの考案の分配型燃料噴射ポンプによつ
て得られる噴射特性の他の例を示す図である。 ３５……ロータ、４６ａ，４６ｂ，４６a′，４
６b′……プランジヤ、４７，４７′……プランジ
ヤポンプ、４８，４８′……高圧室、５１，５
１′……カムリング、６６……分配機構。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 機関に同期回転するロータへ半径方向に往復動
   自在に嵌入して高圧室を画成するプランジヤが、
   前記ロータの放射外方に配設されたカムリングの
   カム面へ前記ロータの回転にともない摺接して前
   記高圧室を拡縮し、該高圧室へ流入する燃料を加
   圧するプランジヤポンプと、該プランジヤポンプ
   の加圧した燃料を前記ロータの回転にともない機
   関の各気筒へ分配する分配機構と、を備えた分配
   型燃料噴射ポンプにおいて、前記プランジヤポン
   プを前記ロータの軸線方向に複数組設けるととも
   に、少なくとも１組のプランジヤポンプのカムリ
   ングを静置し、他のプランジヤポンプのカムリン
   グを前記ロータと略同軸に回動可能に配設し、前
   記静置されたプランジヤポンプのプランジヤ径又
   はプランジヤ数又はカムリフト量の少なくとも何
   れか１つが、他のプランジヤポンプのそれよりも
   小さいか又は少なく設定し、前記複数組のプラン
   ジヤポンプにより機関に燃料を圧送することを特
   徴とする分配型燃料噴射ポンプ。