JPH0320575B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は燃料噴射ポンプの噴射率制御装置に関
する。

一般に内燃機関は燃料噴射の仕方によつて性能
が大きく変化し、直接噴射式デイーゼルエンジン
の場合には燃料噴射ポンプから噴射ノズルを通じ
て噴射される噴射率が燃焼に直接影響を及ぼす。

たとえばデイーゼルエンジンはアイドリング運
転時の燃焼騒音が大きいという問題をもつている
が、これに対してアイドリング運転時は燃料噴射
時間を長くすると有効であることが知られてい
る。また中、高速回転領域においては、着火時ま
での噴射率を低減して着火時に急激に噴射率を上
げると効率のよい燃焼を行わせることが可能とな
る。

このように、エンジンの運転状況に応じて噴射
率の要求特性は変化するものであるが、従来にお
いてはある運転条件で噴射率を設定すると、この
噴射率特性が他の運転状態にもそのまま適用さ
れ、運転状況の変化に対応して噴射率を変化でき
ない不具合があつた。

本発明はこのような事情にもとづきなされたも
ので、エンジンの運転状況に応じて燃料アキユム
レート量を変化させることにより、エンジンの全
運転域に亘つて最適な噴射率が得られる燃料噴射
ポンプの噴射率制御装置を提供しようとするもの
である。

すなわち本発明はポンププランジヤによつて加
圧された燃料の一部が逃がすことができるアキユ
ムレートピストンに軸方向に対し周方向に沿つて
高さを異ならせた制御面を形成し、この制御面と
上記アキユムレートピストンを摺動自在に嵌入し
たシリンダとの間に油密室を設け、上記シリンダ
には上記油密室に開口されかつ上記制御面によつ
て開閉される制御孔を形成し、かつ上記アキユム
レートピストンにはこれと一体的に回動される制
御ベーンを連結し、この制御ベーンに運転状況に
応じた作動流体の圧力を伝えて制御ベーンおよび
アキユムレートピストンを回動変位させ、これに
より制御面と制御孔の相対的位置を調整すること
により燃料アキユムレート量を変化させるように
したものである。

以下本発明の詳細を第１図ないし第４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加
圧室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とを介してポンプ室１０内の燃料
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、ポンプ加圧室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１２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１
４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
たスピルポート１５を開き、このスピルポート１
５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。このスピルポ
ート１５が開かれるとポンプ加圧室７内の燃料は
縦孔１１および上記スピルポート１５を経てポン
プ室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。

ポンプ室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、回転の上昇に応じてポン
プ室１０の燃料圧力が増大するようになつてい
る。

前記ポンプ加圧室７にはアキユムレータ３０が
取り付けられている。つまりポンプ加圧室７はハ
ウジング１とプランジヤ２およびアキユムレータ
３０によつて囲まれた空間により実質的に構成さ
れたものである。アキユムレータ３０は第２図お
よび第３図に示されている。すなわち、３１はア
キユムレータのシリンダであり、ハウジング１に
ねじ部３２を介して螺着されている。シリンダ３
１とハウジング１の間にはシールプレート３３が
挟持されており、上記シリンダ３１を上記ねじ部
３２によりハウジング１に締着することによりシ
ールプレート３３は油密を保つている。シールプ
レート３３にはポンプ加圧室７に連なるアキユム
レート孔３４が形成されており、このアキユムレ
ート孔３４には受圧ピストン３５が摺動自在に嵌
挿されている。受圧ピストン３５にはアキユムレ
ートピストン３６の一端が当接されており、これ
ら受圧ピストン３５とアキユムレートピストン３
６は軸方向へ一体的に移動するようになつてい
る。アキユムレートピストン３６は上記受圧ピス
トン３５の反対側に位置する面に制御面３７を形
成してある。この制御面３７は軸方向に対し周方
向に沿つて高さが異なるように形成されており、
たとえば軸対称の螺旋形状面をなしている。

上記制御面３７とシリンダ３１とで囲まれた空
間には油密室３８を形成してある。この油密室３
８には、シリンダ３１に設けた制御孔３９が開口
されている。制御孔３９は上記アキユムレートピ
ストン３６の制御面３７によつて開閉されるよう
になつている。制御孔３９はシリンダ３１に形成
した燃料通路４０、環状溝４１およびハウジング
１に形成した連通路４２を介してポンプ室１０に
導通されている。

上記油密室３８には上記制御孔３９とは別個
に、供給孔４６が連通されている。供給孔４６は
アキユムレートピストン３６が軸方向のいかなる
位置にあつても油密室３８と連通されており、こ
の供給孔４６はシリンダ３１内に形成した吸入逆
止弁室４７に連通している。吸入逆止弁室４７に
は、スプリング４８によつて押圧付勢されたチエ
ツク弁４９が収容されている。そして吸入逆止弁
室４７は吸入通路５０を介して前記環状溝４１に
通じており、したがつてポンプ室１０に導通され
ている。上記チエツク弁４９は、油密室３８内の
燃料圧力が所定値以下になると、吸入通路５０を
開いてポンプ室１０から燃料を油密室３８に向け
て導入するが、油密室３８内の燃料が所定値以上
の場合には吸入通路５０を閉止して逆流を阻止す
る。

シリンダ３１内には互に軸方向へ離間して仕切
板５１，５２が設けられており、これら仕切板５
１，５２間にベーン収容室を構成するためのスリ
ーブ５３が挟持されている。アキユムレートピス
トン３６に突設したピストンロツド５４は、上記
仕切板５１，５２を摺動自在に貫通している。そ
してこのピストンロツド５４は第３図に断面して
示されるように、互に背向する２面が平坦面５４
ａ，５４ａとなつており、この部分に制御ベーン
５５を連結してある。制御ベーン５５は上記ピス
トンロツド５４の平坦面５４ａ，５４ａと嵌合さ
れることによつて、アキユムレートピストン３６
と一体的に回動できるようになつている。ただし
ピストンロツド５４は制御ベーン５５に対しては
軸方向へ摺動できるようになつている。制御ベー
ン５５は上記他方の仕切板５２との間にねじりコ
イルスプリング５６を架け渡してあり、このねじ
りコイルスプリング５６によつて第３図中反時計
方向へ回動付勢されている。

制御ベーン５５は前記スリーブ５３の内周面に
摺接して回動できるようになつているが、ベーン
５５とスリーブ５３との間には、第３図に示すよ
うに、周方向に区割された作動流体導入室５７，
５７および低圧開放室５８，５８を形成してあ
る。すなわち、上記スリーブ５３の内面には、第
３図に示す通り、周方向に離間して一対の仕切り
壁５３ａ，５３ｂが形成されており、これに対し
て制御ベーン５５の周面には周方向に離間して一
対のベーン壁５５ａ，５５ｂが形成されている。
上記制御ベーン５５の周面は上記スリーブ５３の
仕切り壁５３ａ，５３ｂの内端面に摺接するとと
もに、ベーン壁５５ａ，５５ｂの外端面はスリー
ブ５３の内面に摺接する。したがつて、上記仕切
り壁５３ａ，５３ｂおよびベーン壁５５ａ，５５
ｂは周方向に対向されており、これら仕切り壁５
３ａとベーン壁５５ａの間および仕切り壁５３ｂ
とベーン壁５５ｂの間に上記作動流体導入室５
７，５７が形成されているとともに、仕切り壁５
３ａとベーン壁５５ｂと間および仕切り壁５３ｂ
とベーン壁５５ａとの間に上記低圧開放室５８，
５８が形成されている。作動流体導入室５７，５
７は一方の仕切板５１に形成した圧力導入孔５
９，５９および環状溝６０を介して前記燃料通路
４０に通じている。この燃料通路４０は前述した
通り、燃料噴射ポンプのポンプ室１０に通じてお
り、このポンプ室１０が本発明の作動流体圧力制
御手段をなしている。また低圧開放室５８，５８
は他方の仕切板５２に形成した逃し孔６１を介し
てキヤツプ６２内に通じている。

キヤツプ６２はシリンダ３１の開口端にねじ部
６３を介して螺着されており、このキヤツプ６２
は上記仕切板５１，５２およびスリーブ５３を押
さえている。また前記ピストンロツド５４の端部
はこのキヤツプ６２内に導入されており、ピスト
ンロツド５４の先端に回動自在に被冠したばね受
け６４とキヤツプ６２の間にスプリング６５を架
け渡してある。このスプリング６５はアキユムレ
ートピストン３６をポンプ加圧室７に向けて押圧
付勢している。キヤツプ６２には透孔６６が形成
されており、この透孔６６は図示しないホース等
を介して燃料タンクなどの低圧燃料室に連通され
る。したがつて前述した低圧開放室５８，５８内
はほぼ大気圧に保たれる。なお６７，６７はＯリ
ングを示す。

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れてポンプ加
圧室７内の燃料を加圧し始めると、受圧ピストン
３５は左側端面に燃料圧力を受けるのでアキユム
レートピストン３６とともに、スプリング６５の
押圧力に抗して右方へ移動させられる。油密室３
８内の燃料はアキユムレートとピストン３６の制
御面３７によつて加圧されるから、アキユムレー
トピストン３６の移動量に相当した分だけ制御孔
３９からポンプ室１０へ逃がされる。上記制御面
３７が制御孔３９を塞ぐ位置に達すると、油密室
３８内の燃料の逃げ場がなくなるのでアキユムレ
ートピストン３６の移動が止まる。したがつてポ
ンプ加圧室７の燃料は、上記アキユムレートピス
トン３６が移動した分だけアキユムレート孔３４
に逃がされるので、この逃げた分量だけ吐出口１
３から図示しない燃料噴射ノズルを通じてエンジ
ンの燃焼室へ送り込まれる燃料量が減じられる。

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、ポンプ加圧室７内の燃料圧力が減
少するので受圧ピストン３５およびアキユムレー
トピストン３６はスプリング６５の押圧力を受け
て左方へ復帰移動される。この過程で油密室３８
内の燃料圧力が下がるので、吸入逆止弁室４７内
のチエツク弁４９が吸入通路５０を開き、ポンプ
室１０内の燃料を油密室３８内に導入する。そし
てアキユムレートピストン３６がさらに左方へ移
動すると制御弁３７が制御孔３９を開くので、こ
の制御孔３９を通じてポンプ室１０内の燃料を油
密室３８内に導びく。油密室３８内の燃料圧力が
ポンプ室１０の燃料圧力と同等に近くなると、チ
エツク弁４９は吸入通路５０を閉止する。

しかして上述の作動から判るように、アキユム
レートピストン３６の移動量は燃料噴射量を決定
する。そしてこのアキユムレートピストン３６の
移動距離は制御面３７と制御孔３９の軸方向に沿
う相対的距離に影響される。制御面３７は本実施
例において螺旋状に形成されているからアキユム
レートピストン３６を回動させると、制御面３７
と制御孔３９の距離を変えることができる。

アキユムレートピストン３６の回動は、制御ベ
ーン５５の作動流体導入室５７，５７に流体圧力
を導入することにより可能である。作動流体とし
てはエンジンオイル圧力、その他エンジンの運転
状況に応じて制御される圧力であれば使用できる
が、本実施例においてはポンプ室１０内の燃料圧
力を利用している。ポンプ室１０内の燃料圧力は
ポンプ室回転数、すなわちエンジンの回転数に応
じて上昇する。

具体的に説明すれば、エンジンのアイドリング
運転時などのような低回転運転域にあつては、ポ
ンプ室１０内の燃料圧力は低いので、燃料通路４
０、環状溝６０圧力導入孔５９，５９を介して作
動流体導入室５７，５７内に導入される燃料の圧
力も低い。このため、制御ベーン５５はねじりコ
イルスプリング６５の付勢力を受けて第３図の反
時計方向へ回動付勢された状態を保つており、上
記導入室５７，５７の圧力とねじりコイルスプリ
ング６５の力が釣合つた位置で停止されている。
この状態で制御面３７と制御孔３９の軸方向距離
を大きく設定しておけば、噴射ノズルから噴射さ
れる燃料量が大きく減じられる。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の位帯を調整してアイドリン
グ時の噴射時間を長くするようにスピルリング１
４の位置を設定しておく。これによりアイドリン
グ運転時の噴射量を減じることなく噴射時間を長
くすることができ、アイドリング運転時の燃焼騒
音を低減することができる。このような噴射率特
性は第４図において破線Ａで示した特性となる。

エンジンの回転が上昇された中、高速回転運転
域においては、ポンプ室１０内の燃料圧力は高く
なり、作動流体導入室５７，５７内に導びかれた
燃料の圧力も高くなるため、制御ベーン５５はね
じりコイルばね５６の付勢力に抗して第３図中時
計方向へ回動された位置となる。制御ベーン５５
の回動はアキユムレートピストン３６を一体的に
回動させるため、螺旋状の制御面３７が変位し、
制御孔３９との距離が短くなる。このためアキユ
ムレートピストン３６の移動量が小さく押えられ
る。

このことによりプランジヤ２の圧送行程の比較
的初期においてアキユムレートピストン３６の制
御面３７が制御孔３９を塞いでしまうので、アキ
ユムレートピストン３６の移動が停止され、噴射
量の減少分が少くなる。つまり噴射率は急激に増
大して第４図の特性Ｂで示したようになり、着火
時までの噴射率低減を図ることができて、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、制御面３７
と制御孔３９の相対距離が最小となるように構成
し、プランジヤ２の圧送行程開始から制御孔３９
が閉止されるように設定しておけば、アキユムレ
ートピストン３６の移動量が実質的に零となつ
て、燃料噴射量が減少せず、噴射時間をアイドリ
ング運転時の時間と同等に設定しておくと、始動
時の燃料増量を可能にし、円滑な始動が行える。

また圧力導入孔５９，５９の開口径を小さくし
ておけば、絞り効果によつて燃料通路４０内の圧
力変動を作動流体導入室５７，５７内に影響させ
ないようにすることができる。

アキユムレートピストン３６の回動時にスプリ
ング６５の付勢力が加わつていると円滑な回動を
阻害するが、アキユムレートピストン３６が回動
するのは図示左方へ移動されているときであり、
この状態ではばね受け６４が他方の仕切板５２に
当接することにより、スプリング６５の付勢力が
アキユムレートピストン３６に加わらないように
なつている。

上記の実施例では分配型燃料噴射ポンプについ
て説明したが本発明は列型噴射ポンプにおいても
実施可能である。

また、ポンプ室１０内の燃料圧力がキヤビテー
シヨンによつて発生された気泡を消滅できるだけ
の圧力であればチエツク弁４９は使用しなくても
よい。

さらにまた、すでに述べたように制御ベーン５
５を作動させるための流体は、燃料に制約される
ものではなく、エンジンオイルの圧力など、エン
ジンの運転状況に応じて制御される流体を用いて
もよい。

そしてまた、制御面３７の形状は螺旋形には限
らず、たとえば第５図に示されるような階段形で
あつてもよい。

アキユムレートピストン３６と受圧ピストン３
５は一体に形成しておいても実施可能である。

さらにシリンダ３１は、噴射ノズルとポンプ加
圧室７を結ぶ通路の途中に設置して燃料を逃がす
ようにしてもよいものである。

以上詳述したように本発明によればエンジンの
運転状況に応じて作動流体の圧力により制御ベー
ンを回動させるため、制御面と制御孔との相対距
離が変化し、よつてアキユムレートピストンの移
動量が変化される。この結果ポンプ加圧室で加圧
された燃料の逃げ量が変化するので、噴射率がエ
ンジン運転状況に応じて制御され、エンジン側で
要求する噴射率を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第４図は本発明の第１の実施例を
示し、第１図は分配型燃料噴射ポンプの断面図、
第２図は噴射率制御装置としてのアキユムレータ
を示す断面図、第３図は第２図中−線に沿う
断面図、第４図は特性図である。また第５図はア
キユムレートピストンの変形例を示す側面図であ
る。 １……ハウジング、２……プランジヤ、７……
ポンプ加圧室、１０……ポンプ室、３０……アキ
ユムレータ、３１……シリンダ、３６……アキユ
ムレートピストン、３７……制御面、３８……油
密室、３９……制御孔、５５……制御ベーン、５
６……ねじりコイルスプリング、５７，５７……
作動流体導入室、６５……スプリング。

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
   プランジヤにより形成されたポンプ加圧室内の燃
   料を、上記プランジヤの往復運動により加圧して
   この加圧された燃料を圧送通路を通じて送り出す
   燃料噴射ポンプと、 上記ポンプ加圧室もしくは圧送通路に連通して
   設けられたシリンダと、 このシリンダに収容され上記加圧燃料の圧力に
   よつて軸方向に沿う一方向へ押圧作動されこの移
   動により上記圧送通路を通じて送り出される噴射
   燃料量を減じるアキユムレートピストンと、 このアキユムレートピストンを軸方向の他方向
   へ押圧付勢する軸方向スプリングと、 上記アキユムレートピストンにおける上記加圧
   燃料の圧力を受ける面の反対側の面に形成され軸
   方向に対して周方向に沿つて高さが異なる形状を
   もつ制御面と、 上記シリンダ内に形成され上記制御面に臨んで
   燃料が充満される油密室と、 上記シリンダに、上記燃料噴射ポンプの低圧側
   に連通して設けられ、上記油密室に開口されると
   ともに上記アキユムレートピストンの制御面によ
   つて開閉され、閉止された場合に上記油密室内の
   燃料圧力を保持することにより上記アキユムレー
   トピストンの軸方向移動を阻止する制御孔と、 上記シリンダの油密室と区画して形成されたベ
   ーン収容室と、 このベーン収容室に収容され上記アキユムレー
   トピストンと一体的に回動するように連結した制
   御ベーンと、 この制御ベーンを一方向へ回動付勢する回動ス
   プリングと、 上記ベーン収容室に形成され上記制御ベーンを
   上記回動スプリングに抗して回動する方向に作動
   流体の圧力を作用せしめる作動流体導入室と、 この作動流体導入室に導入する作動流体の圧力
   を制御し、この制御圧力により上記制御ベーンの
   回動量を変え、これにより上記アキユムレートピ
   ストンを回動させて上記制御面と制御孔との相対
   的位置を調整せしめる作動流体圧力制御手段と、 を具備したことを特徴とする燃料噴射ポンプの噴
   射率制御装置。 ２ 上記作動流体圧力制御手段は上記作動流体導
   入室に連結された燃料噴射ポンプのポンプ室であ
   ることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の
   燃料噴射ポンプの噴射率制御装置。