JPH03199663A - 分配型燃料噴射ポンプ - 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］ 本発明は分配型燃料噴射ポンプにかかわるもので、とく
に機関の回転数ないしは負荷に応じて燃料の噴射率を可
変とすることができる分配型燃料噴射ポンプに関するも
のである。

〔従来の技術〕

従来、ディーゼル機関においてはとくに低回転数運転時
ないしは低負荷運転時に機関の振動、騒音、窒素酸化物
の問題があるため、こうした運転時に燃料噴射率を低下
することにより問題解決を図っている。

この解−決方法として、プランジャに形成したオリフィ
スから燃料をポンプ室にリークさせることしたものがあ
る、たとえば、プランジャの有効行程中においてポンプ
室内と連通ずるリークオリフィスをプランジャに形成し
、低速回転時ないしは低負荷運転時にこのリークオリフ
ィスから燃料をリークさせることによって燃料噴射率を
低下させるとともに、高速回転時ないしは高負荷運転時
にはり一りオリフィスの絞り効果（または燃料の慣性）
により燃料リーク効果を減殺ないしは実質的に解除しよ
うとする方法である（たとえば実開昭Ｅｉ　１−５９８
Ｈ号、実開昭８１−５１４７２号など）、また、上記リ
ークオリフィスをマニュアル式あるいは電磁弁などによ
り開閉しようとする方法もある（たとえば特開昭８４−
１２０８５号など）。

しかしながら、前者の方法においては、低速高速時ない
しは低負荷高負荷時ともにリークオリフィスが開口して
いることに変わりはなく、プランジャ速度による絞り効
果によりリークオリフィスからのリーク量を制御してい
るため、たとえば高い噴射率を得たいような低回転・高
負荷時にもリーク効果が発生してしまって、機関出力の
低下を招くという問題がある。

また、後者の場合には、構造が複雑になるとともに、大
幅にコストが上昇し、燃料噴射ポンプとしての商品力に
問題がある。

［発明が解決しようとする課題］ 本発明は以上のような諸問題にかんがみてなされたもの
で、単純な構造で、低回転・高負荷時にもリーク期間が
長くならない、リーク制御方式の燃料噴射率可変機構を
備えた分配型燃料噴射ポンプを提供することを課題とす
る。

［課題を解決するための手段］ すなわち本発明は、ポンプハウジングと、このポンプハ
ウジングに取り付けるとともに燃料の吸入ポートおよび
分配ポートを有するプランジャバレルと、このプランジ
ャバレル内を回動往復することにより燃料を吸入、圧送
、および分配するプランジャと、このプランジャのカッ
トオフポートを開閉するコントロールスリーブとを有す
る分配型燃料噴射ポンプであって、上記プランジャに上
記カットオフポートに連通ずるプランジャ噴射率制御ポ
ートを形成し、上記コントロールスリーブにコントロー
ルスリーブ噴射率制御ポートを形成するとともに、上記
プランジャの有効ストローク制御時に生ずる上記コント
ロールスリーブの回動運動等、上記コントロールスリー
ブの操作により上記プランジャ噴射率制御ポートと上記
コントロールスリーブ噴射率制御ポートとを連通可能と
して燃料をポンプ室にリーク可能としたことを特徴とす
る分配型燃料噴射ポンプである。

なお、本発明におけるコートロールスリーブを操作する
手段としては、エレクトリックガバナのロータリアクチ
ュエータ等による電子制御式のものが好適である。

［作用コ 本発明による分配型燃料噴射ポンプにおいては、プラン
ジャに形成したプランジャ噴射率制御ポートと、コント
ロールスリーブに形成したコントロールスリーブ噴射率
制御ポートとが連通したときのみに燃料がリークして低
噴射率を実現することができる。

すなわち、上記コントロールスリーブはプランジャの有
効ストロークを制御するときにカットオフポートに対し
て移動することとなるが、この移動操作に連動してプラ
ンジャ噴射率制御ポートとコントロールスリーブ噴射率
制御ポートとを連通させるので、標準的な構造にこれら
のポートを追加工するだけでよく、単純な構造である上
に低源かつ簡単に製造可能である。しかも、機関の回転
数ないしは負荷に応じた連動状態とすることにより必要
なリーク特性を設計し、機関の要請に適した噴射率を得
ることができる。

なお、コートロールスリーブを操作する手段としてエレ
クトリックガバナのロータリーアクチュエータ等による
電子制御式手段を採用した場合には、このロータリーア
クチュエータのシャフトが偏心ビン−を有しており、コ
ートロールスリーブはこの偏心ビンによりプランジャの
軸線方向に移動させられ、かつこの移動にともなって回
動することとなる。この回動にともなう相互の位置関係
によりプランジャ噴射率制御ポートとコントロールスリ
ーブ噴射率制御ポートとが連通、非連通状態となるので
、それぞれの形成位置により機関の回転数ないしは負荷
状態に応じて燃料噴射率を可変とすることができる。

［実施例］ つぎに、本発明の一実施例による分配型燃料噴射ポンプ
１．ｔ−第１図ないし第１０図にもとづき説明する。

第１図は上記分配型燃料噴射ポンプｌの要部縦断面図で
あって、そのポンプハウジング２には７’ランジヤバレ
ル３を固定する。このプランジャバレル３内をプランジ
ャ４が回転および往復動することにより燃料の吸入、圧
送、および分配を行なう、すなわち、プランジャ４の左
動によりプランジャバレル３の吸入ポート５から吸入グ
ループ６を介して燃料圧室７に燃料を吸入し、右動によ
り圧縮してセンタ孔８および分配グループ９から分配ボ
ー）１０を介して各燃料噴射ノズル（図示せず）に燃料
を圧送する。

燃料の圧送終了時期はコントロールスリーブ１１がカッ
トオフポート１２を開放したときにより規定する。

しかして、機関の回転数ないしは負荷の状態に応じてコ
ントロールスリーブ１１とプランジャ４のカー／　）オ
フポート１２との相対位置を変化させることによりプラ
ンジャ４の有効ストロークを変化させ燃料噴射量を可変
としている。

このコントロールスリーブ１１を操作する手段として、
たとえばエレクトリックガバナのロータリーアクチュエ
ータ１３を配設しである。ロータリーアクチュエータ１
３は電磁コイル１４と、コア１５と、電磁コイル１４の
励磁により回動するロータ１６と、このロータ１６と一
体回動するシャフト１７とを有する。

具体的−な電子制御においては、車両の走行状態、機関
への負荷・回転数および燃温補正により適正な燃料噴射
量を瞬時に決定し、所定の制御信号により電磁コイル１
４を励磁し、シャツ）１７を回動させ、その先端の偏心
ビン１８を回動させることにより、コントロールスリー
ブ１１とプランジャ４との軸線方向相対位置を設定する
。すなわちコントロールスリーブ１１のピン係合部１９
に係合している偏心ピン１８が所定半径内を回動するこ
とにより、第１図点線で示すようにコントロールスリー
ブｌｌをプランジャ４の軸線方向に移動させる。

しかして、コントロールスリーブ１１はプランジャ４の
軸線方向への往復動とともに、偏心ビン１８の偏心運動
によりプランジャ４の周方向への回動運動をも行なうも
ので、本発明はこの回転運動を利用して燃料リークを実
現し、燃料噴射率を可変としている。

こうした構成について第２図以下にもとづき説明する。

第２図はプランジャ４およびコントロールスリーブ１１
部分の軸線に平行な面で切断した断面図であって、プラ
ンジャ４には、センタ孔８ないしカットオフポート１２
に連通ずるプランジャ噴射率制御ポート（リークオリフ
ィス）２０をその直径方向に形成する。プランジャ噴射
率制御ポート２０は機関の気筒数（たとえば４個）と同
数だけ等角度間隔（たとえば９０度）でこれを形成する
。また、コントロールスリーブ１１にはこのプランジャ
噴射率制御ポート２０に連通可能、および相対位置によ
り非連通状態となるようなコントロールスリーブ噴射率
制御ポート２１をその直径方向に形成する。

第３図ないし第５図は機関の低負荷時の圧送始めの状態
を示すもので、コントロールスリーブ１１の端面からカ
ットオフボー）１２までの間隔つまりプランジャ４の有
効ストロークＳＬは小さい、またこの位置にコントロー
ルスリーブ１１を設定するために、ロータリーアクチュ
エータ１３のシャフト１７が所定回動角度位置にある（
第４図参照）。−この位置においては第５図に示すよう
に、プランジャ噴射率制御ポート２０とコントロ−ルス
リーブ噴射率制御ポート２１とは一致して瓦いに連通可
能である。

ここで上記シャツ）１７の回動にともなう偏心ビン１８
の偏心運動によるコントロールスリーブ１１のプランジ
ャ４の軸線方向の直線運動、およびその直径方向の回動
運動について述べる。当該シャフト１７の中心１７Ｃと
偏心ビン１８の中心１８Ｇとの間の距離が偏心ビン１８
の回動半径Ｒとなる。第４図の状態から偏心ビン１８が
最大角度Ａ（直角）だけ回動すると、コントロールスリ
ーブ１１は上記回動半径Ｈの距離分だけプランジャ４の
軸線方向に移動するとともに、この回動半径Ｒの距離を
円周とする角度Ｂ（第５図）だけ回動することとなる。

さて第５図に示したプランジャ噴射率制御ボー）２０と
コントロールスリーブ噴射率制御ポート２１とが一致し
て互いに連通した状態では、プランジャ４の圧送状態に
あっても、プランジャ噴射率制御ボー）２０とコントロ
ールスリーブ噴射率制御ポート２１との連通により燃料
がリークし噴射率は低下する。

さらにプランジャ４が圧送をすすめてプランジャ噴射率
制御ポート２０とコントロールスリーブ噴射率制御ポー
ト２１との連通状態が解除されると、通常の圧送状態に
入る。第６図はこうした関係（カム角に対する噴射率の
関係）を示すグラフである。

つぎに、第７図ないし第９図は機関の高負荷時を示し、
プランジャ４の有効ストロークＳ２は前記有効ストロー
クＳｌより大きくなっている。

また、第８図に示すように偏心ビン１８の位置は第４図
とは異なった位置に移動している。

したがって第９図に示すように、プランジャ噴射率制御
ポート２０とコントロールスリーブ噴射率制御ポート２
１とは連通状態になく、完全な燃料圧送状態を実現可能
である。

かくして第１Ｏ図に示すように、燃料のリークがない状
態で燃料噴射を実現することができるので、低速・高負
荷においても単純な機構でリーク制御解除が可能になり
、高負荷時の必要な燃料噴射率を確保することができる
。

このように高負荷域においては、プランジャ噴射率制御
ポート２１を閉鎖する機能を有するため、プランジャ噴
射率制御ポート２ｏの大小にょリアイドリング、低負荷
域の最大噴射率を設定可能である。

なおまた、高速・低負荷域ではプランジャ噴射率制御ボ
ー）２０とコントロールスリーブ噴射率制御ボー）２１
とが連通状態にあるが、高速であるため絞り効果があり
、リーク期間が伸びることがない。

以上のように、プランジャ４の有効ストローク制御時に
生じるコントロールスリーブ１１の回転運動をプランジ
ャ噴射率制御ボー）２０の開閉に用いたので、標準的な
構造にこれらのポートを追加工するだけでよく、単純な
構造である上に低源かつ簡単に製造可能である。さらに
２ステージカムと組み合わせることにより、互いポート
の自由度がさらに向上可能である。

また、プランジャ４のプランジャ噴射率制御ボー）２０
の開孔期間は、このプランジャ噴射率制御ポート２０の
形状およびコントロールスリーブ噴射率制御ポート２１
との相対位置関係を適宜設定することにより、アイドリ
ング時、軽負荷時において圧送期間全域あるいは一部の
いずれも可能である。たとえば標準的な山型の噴射率波
形のもの（第１０図）、全域でプランジャ噴射率制御ボ
ー）２０を開孔した台形状のもの（第１１図）また一部
間孔することによるニー状のもの（第６図）などである
、つまり、プランジャ噴射率制御ポート２０の位置ない
しは位相参により噴射波形をチューニングするための最
適リーク特性を得ることができる。

なお、プランジャ噴射率制御ポート２０とコントロール
スリーブ噴射率制御ポート２１の連通部のそれぞれの開
孔端形状は大型以外の各型などに加工し、リーク特性の
チューニングをすることも可能である。

上述の一実施例ではコントロールスリーブ１１を操作す
る手段として、エレクトリックガバナのロータリーアク
チュエータ１３を用いた例を示したが、本発明において
は機関の要請するリーク特性を実現可能であれば、メカ
ニカルガバナを用いることもできる。

たとえば、前記ピン係合部１９をコントロールスリーブ
１１の周方向においてらせん状の溝に形成し、シャフト
１７をプランジャ４の軸方向に移動したときにコントロ
ールスリーブ１１がこの軸方向移動とともに回動運動を
行なうようにすればよい、すなわち、コントロールスリ
ーブ１１の軸方向移動とともにこれを回動させ、この回
動にともなって前記プランジャ噴射率制御ポートとコン
トロールスリーブ噴射率制御ポートとの連通を可能とす
るように構成すればよいものである。

［発明の効果１ 以上説明したように本発明によれば、燃料のリークを行
なうためのプランジャ噴射率制御ポートとコントロール
スリーブ噴射率制御ポートとの連通状態を、コントロー
ルスリーブの通常の操作制御の運動に連動させたので、
簡単な構造で、燃料噴射率を可変させることができる。

【図面の簡単な説明】

各図は本発明の一実施例による分配型燃料噴射ポンプ１
を説明するためのもので、 第１図は、分配型燃料噴射ポンプｌの要部断面図、 第２図は、プランジャ４およびコントロールスリーブ１
１部分の断面図、 第３図は、低負荷時のプランジャ４およびコントロール
スリーブ１１部分の断面図、第４図は、低負荷時のコン
トロールスリーブ１１と偏心ピン１８との関係を示す平
面図、第５図は、低負荷時のコントロールスリーブ１１
およびプランジャ４の軸線に直角な方向の断面図、 第６図は、低負荷時のカム角に対する噴射率の関係を示
すグラフ、 第７図は、高負荷時のプランジャ４およびコントロール
スリーブ１１部分の断面図、第８図は、高負荷時のコン
トロールスリーブ１１と偏心ピン１８との関係を示す平
面図、第９図は、高負荷時のコントロールスリーブ１１
およびプランジャ４の軸線に直角な方向の断面図、 第１０図は高負荷時のカム角に対する噴射率の関係を示
すグラフ、 第１１図は任意のリーク特性によるカム角に対する噴射
率の関係を示すグラフである。 ２０１分配型燃料噴射ポンプ ８４．ポンプハウジング 、プランジャバレル 、プランジャ 、吸入ポート ・・・吸入グループ 、燃料圧室 、センタ孔 ・・・分配グループ ２１　。 Ｓｔ。 Ｓ２゜ 、分配ポート ０．コントロールスリーブ 、カットオフポート 、エレクトリックガバナの ロータリーアクチュエータ 、電磁コイル 、コア 、ロータ 、シャフト 、偏心ピン 、ビン係合部 ８０．プランジャ噴射率制御ポート （リークオリフィス） 、コントロールスリーブ噴射率 制御ポート 、低負荷時の プランジャ４の有効ストローク ００．高負荷時の プランジャ４の有効ストローク ０９．シャフト１７の中心１７Ｃと 偏心ビン１８の中心１８Ｃとの間の距離（偏心ビン１８
の回動半径） 、偏心ビン１８が回動する 最大角度（直角） 、回動半径Ｒの距離を円周とする コントロールスリーブ１１の回動角度

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 ポンプハウジングと、 このポンプハウジングに取り付けるとともに燃料の吸入
   ポートおよび分配ポートを有するプランジャバレルと、 このプランジャバレル内を回動往復することにより燃料
   を吸入、圧送、および分配するプランジャと、 このプランジャのカットオフポートを開閉するコントロ
   ールスリーブとを有する分配型燃料噴射ポンプであって
   、 前記プランジャに前記カットオフポートに連通するプラ
   ンジャ噴射率制御ポートを形成し、前記コントロールス
   リーブにコントロールスリーブ噴射率制御ポートを形成
   するとともに、 前記コントロールスリーブの操作により前記プランジャ
   噴射率制御ポートと前記コントロールスリーブ噴射率制
   御ポートとを連通可能としたことを特徴とする分配型燃
   料噴射ポンプ。