JPH03267566A - 燃料噴射ポンプの噴射量制御装置 - 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、燃料のメイン噴射に先立ち少量のパイロット
噴射を行う燃料噴射ポンプの噴射量制御装置に関する。

［従来の技術］ 近年、ディーゼル機関では、排気規制強化への対応、ま
たは騒音低減の要求に答えるため、燃料のメイン噴射に
先立って少量のパイロット噴射を行う噴射量制御装置の
開発が進められている。

例えば、特開昭６１−２７７８６５号公報に開示された
噴射量制御装置は、ピエゾ素子の高応答性を利用して、
ブランジャカ室と低圧力室との連通路の開閉作動を１圧
送行程中に２回行うことにより、１つのアクチュエータ
によるパイロットおよびメイン噴射の制御を実現してい
る。

［発明が解決しようとする課題］ しかるに、従来の噴射量制御装置は、高圧力室の燃料を
スピルさせることでパイロット噴射の終了を実施してい
るため、スピル開始時の圧力状態や燃料の粘性などによ
りスピル量が変動する。その結果、パイロット噴射量の
バラツキや次回のメイン噴射量のバラツキを生じる課題
を有していた。

また、パイロット噴射とメイン噴射のための加圧をカム
にて行うため、カムの圧送期間を長く設定する必要があ
り、カムの体格が大きくなる欠点を有していた。

本発明は上記事情に基づいてなされたもので、その目的
は、パイロット噴射量のバラツキやメイン噴射量のバラ
ツキを抑えるとともに、燃料噴射ポンプのカム体格を小
さくすることのできる燃料噴射ポンプの噴射量制御装置
を提供することにある。

［課題を解決するための手段］ 本発明は上記目的を達成するために、以下の技術的手段
を採用する。

前記燃料噴射ポンプのプランジャ室より低圧室へ燃料を
溢流させるためのスピル通路を遮断可能に配設された弁
体と、印加電圧に応じて伸縮する電歪素子と、この電歪
素子の伸縮に応じて往復動するピストンと、このピスト
ンと前記弁体との間に形成された圧力室と、この圧力室
と前記弁体より前記プランジャ室側の前記スピル通路と
を連通ずる連通路と、前記圧力室の圧力が所定値以上に
上昇した際に、前記連通路を開く連通路開閉手段とを備
える。

し作用］ 上記構成よりなる本発明は以下の作用を有する。

電歪素子への通電を開始することで電歪素子が伸長する
。その結果、圧力室の圧力が上昇して、弁体がスピル通
路を遮断する。

次に、電歪素子への電圧を更に高く印加することにより
、電歪素子が更に伸長する。このとき、圧力室の圧力が
所定値以上に上昇することで、圧力室とスピル通路とを
連通ずる連通路が、連通路開閉手段によって開かれる。

この結果、圧力室の圧力がプランジャ室に導入されて、
プランジャ室の圧力が上昇し、パイロット噴射が行われ
る。

その後、メイン噴射が始まり、所定のメイン噴射量に達
した時点で、電歪素子への通電を停止する。その結果、
電歪素子が収縮して、圧力室の圧力が低下するため、弁
体がリフトしてスピル通路を開き、プランジャ室の高圧
燃料がスピル通路を介してスピルし、メイン噴射が終了
する。

［発明の効果コ 上記作用を有する本発明は、電歪素子の伸長による定容
積圧送によってパイロット噴射を実施する構成であるた
め、パイロット噴射量のバラツキやメイン噴射量のバラ
ツキを抑え各ことができる。

また、メイン噴射のみをカムの作動によって実施するこ
とから、カムの圧送期間を従来より短く設定することが
でき、その結果、カムの体格を小さくすることができる
。

さらには、弁体の作動回数が減少することに伴って、装
置の信頼性を向上させることができるとともに、弁体へ
の高応答性が要求されないため、コストの低減を図るこ
とができる。

［実施例］ 次に、本発明の燃料噴射ポンプの噴射量制御装置を図面
に示す一実施例に基づき説明する。

第１図は燃料噴射ポンプの断面図、第２図は噴射量制御
装置の拡大断面図である。

本実施例の燃料噴射ポンプ１は、エンジン（図示しない
）の回転に同期して回転するドライブシャフト２が、燃
料噴射ポンプ１のハウジング３に挿通され、一対のブツ
シュ４．５を介して回転可能に支持されている。

ドライブシャフト２の先端側（第１図右側）には、燃料
の吸入および圧送を行うための分配ロータ６が設けられ
ている。

この分配ロータ６は、ハウジング３とともにポンプ１の
外殻を成す分配ヘッド７に組み込まれたスリーブ８内に
回転可能に収容されている。

分配ヘッド７には、燃料タンク９より燃料を汲み上げる
ベーン式フィードポンプ１０が設けられている。

このフィードポンプ１０は、ゲージング１０ａと、分配
ロータ６に取付けられたポンプロータ１０ｂとを備え、
そのポンプロータ１０ｂには、複数のベーン１０ｃが摺
動可能に嵌合されている。そして、ポンプロータ１０ｂ
が分配ロータ６の回転に同期して回転されると、吸入口
１０ｄを介して燃料タンク９より汲み上げられた燃料が
吐出口１０ｅより吐出され、圧力調整弁１１によって調
圧された後、通路１２を介して、分配ヘッド７に形成さ
れた環状の燃料ギヤラリ１３に供給される。

スリーブ８には、燃料ギヤラリ１３に連通ずる複数の吸
入通路１４、エンジンの各気筒に燃料を供給するための
複数の分配通路１５、吸入行程の際に、分配ロータ６に
形成された通路１６を介して吸入通路１４と連通する通
路１７、および本発明のスピル通路の一部を成す溢流路
１８が形成されている。

分配ロータ６には、半径方向に複数の円筒穴６ａが形成
され、各円筒穴〇ａ内には、それぞれプランジャ１９が
油密状態で摺動可能に嵌装され、半径方向の中央部にプ
ランジャ室２０を形成している。

プランジャ１９の半径方向外側端部には、ローラ２１を
回転自在に保持するローラシュー２２が配設されている
。

プランジャ１９が嵌装された分配ロータ６の外側には、
ハウジング３と分配ヘッド７との間に形成されるカム室
内において、内周面をカム面とするカムリング２３が配
置されている。

プランジャ１９は、プランジャ室２０内の燃料圧力によ
り外周方向に付勢されているため、プランジャ１９先端
部のローラ２１は、カムリング２３のカム面に当接され
ている。従って、分配ロータ６の回転により、ローラ２
１がカム面に沿って相対移動すると、ローラ２１は、カ
ム面のカムプロフィールに基づいてラジアル方向に往復
運動を行う。そして、このローラ２１の運動が、ローラ
シュー２２を介してプランジャ１９に伝達される。

プランジャ１９は、半径方向外側に向かう行程が、プラ
ンジャ室２０内に燃料を吸入する吸入行程であり、半径
方向内側に向かう行程が、プランジャ室２０内で高圧化
された燃料を吐出する吐出行程となる。

分配ロータ６には、上記した通路１６の他に、分配ロー
タ６の中央を通る燃料通路２４を介してプランジャ室２
０と連通ずる吸入ボート２５、分配ボート２６、および
溢流路１８とともにスピル通路の一部を成すスピルボー
ト２７が形成されている。なお、吸入ボート２５は、分
配ロータ６の回転に基づいて、燃料の吸入行程の際に、
スリーブ８に形成された吸入通路１４と連通し、吐出行
程の際に閉じるように配置されている。分配ボート２６
およびスピルボート２７は、吐出行程の際に、スリーブ
８に形成された分配通路１５および溢流路１８と連通す
るように設けられている。

分配ヘッド７には、溢流路１８と燃料ギヤラリ１３との
連通、および遮断を行う噴射量制御装置２８が組み付け
られている。

噴射量制御装置２８は、第２図にも示すように、ケーシ
ング２９内に収納されたピエゾ素子（電歪素子）３０と
、このピエゾ素子３０の伸縮に応じてケーシング２９内
を往復動するピストン３１と、スピル通路を遮断可能に
配設された弁体３２と、ピストン３１と弁体３２どの間
に形成されて、内部に燃料が充満された圧力室３３と、
弁体３２を収容する弁本体３４に形成されて、弁体３２
よりプランジャ室２０側のスピル通路と圧力室３３とを
連通ずる連通路３５と、圧力室３３の圧力が所定値以上
に上昇した際に連通路３５を開くバルブ機１１Ｉ（連通
路開閉手段）３６等から構成される。

弁体３２を収容する弁本体３４には、連通路３５の他に
、燃料ギヤラリ１３および溢流路１８に連通してスピル
通路の一部を形成する通路３７、およびスリーブ８に形
成された通路１７と圧力室３３とを連通させる通路３８
が形成されている。

弁体３２は、スプリング３９によってスピル通路を閉じ
る方向に付勢されている。

ピエゾ素子３０は、厚さ約０．５ｍｍの円盤状の素子を
約８０枚積層して円筒状としたものであり、例えば、チ
タン酸ジルコン酸鉛を主成分としたセラミックから形成
され、約５００Ｖの電圧を印加すると、約４０μ伸長す
るものである。

このピエゾ素子３０の伸長により、ピストン３１を介し
て加圧された圧力室３３の液圧が２ピストン３１より受
圧面積の小さい弁体３２の端面に加わり、ピストン３１
より大きな移動量となる弁体３２の運動として伝達され
る。

また、圧力室３３は、吸入行程の際に、分配ロータ６に
形成された通路１６を介して、スリーブ８に形成された
吸入通路１４と通路１７とが連通ずることで燃料ギヤラ
リ１３と連絡され、燃料キャラ１月３より燃料が供給さ
れる。

バルブ機構３６は、連通路３５の圧力室３３側にシート
部を有するボール弁３６ａと、このボール弁３６ａを付
勢するスプリング３６ｂから構成されている。

この噴射量制御装置２８は、エンジンの運転状態を示す
信号、例えば、アクセル開度センサ４０や回転角センサ
４１等の検出信号に基づいて、電子制御装置（エンジン
コントロールコンピュータ）４２よりピエゾ素子３０に
制御信号が出力されることによって駆動される。

次に、本実施例の作動について、第３図に示すタイムチ
ャートとともに説明する。

エンジン駆動されるフィードポンプ１０により燃料タン
ク９から汲み上げられた燃料は、圧力調整弁１１によっ
て調圧され、燃料通路２４を介して燃料ギヤラリ１３に
常時供給される。

吸入行程に入ると、スリーブ８の吸入通路１４と分配ロ
ータ６の吸入ボート２５とが連通するため、燃料ギヤラ
リ１３は、プランジャ室２０に連通ずる。

そして、プランジャ１９が半径方向外側へ移動すること
により、燃料ギヤラリ１３から、吸入通路１４、吸入ボ
ート２５、および燃料通路２４を介してプランジャ室２
０に燃料が供給される。

このとき、分配ロータ６の外周部に形成された通路１６
を介して、スリーブ８に形成された吸入通路１４と通路
１７とが連通するため、燃料ギヤラリ１３から圧力室３
３へ燃料が補充される。これにより、圧力室３３の初期
圧力の安定化が行われ、次の吐出行程、噴射行程に備え
る。

噴射量制御装置２８は、吸入行程の際に、ピエゾ素子３
０への通電が行われる（第３図Ａ点）。この結果、ピエ
ゾ素子３０が伸長して圧力室３３の液圧が上昇するため
、弁体３２は、通路３７を塞ぐ方向に付勢される。

次に、吸入行程から吐出行程へ移行する際（第３図Ｂ点
）に、ピエゾ素子３０へ印加される電圧を更に高くする
。その結果、ピエゾ素子３０が更に伸長し、圧力室３３
の液圧が所定値以上に上昇することで、スプリング３６
ｂに付勢されていたボール弁３６ａが連通路３５を開く
ため、圧力室３３内の燃料が、連通路３５、通路３７、
溢流路１８、スピルポート２７、および燃料通路２４を
介してプランジャ室２０に導入される。

プランジャ室２０は、弁体３２が通路３７を閉じている
ことで密閉状態となっているため、圧力室３３内の燃料
が導入されることで、プランジャ室２０内の圧力が上昇
する。その結果、パイロット噴射が行われる。このパイ
ロット噴射の時期および噴射量は、第３図のＢ点におけ
る電圧印加時期、印加電圧値により制御される。

パイロット噴射が終了すると、次に、カムリング２３の
カムプロフィルに基づいて、プランジャ１９による燃料
加圧が開始されて、メイン噴射が始まる。

所定のメイン噴射量に達した時点（第３図Ｃ点）で、ピ
エゾ素子３０への通電を停止すると、ピエゾ素子３０は
収縮し、圧力室３３の液圧が低下する。その結果、弁体
３２がリフトして通路を開き、プランジャ室２０の高圧
燃料がスピル通路よりスピルしてメイン噴射が終了する
。

このように、本実施例では、ピエゾ素子３０の伸長によ
る定容積圧送によってパイロット噴射を実施する構成で
あるため、パイロット噴射量のバラツキやメイン噴射量
のバラツキを抑えることができる。

また、メイン噴射のみをカムリング２３の作動によって
実施することから、カムリング２３の圧送期間を従来よ
り短く設定することができ、その結果、カムリング２３
の体格（径方向の大きさ）を小さくすることができる。

さらには、弁体３２の作動回数が減少することに伴って
、噴射量制御装置２８の信頼性を向上させることができ
るとともに、弁体３２に対して高応答性が要求されない
ため、コストの低減を図ることができる。

なお、上記実施例では、噴射量制御装Ｗ２８を、インナ
カム式の燃料噴射ポンプ１に適用したが、フェイスカム
式の燃料噴射ポンプに適用しても良い。

第４図に本発明の第２実施例を示す。

本実施例の噴射量制御装置２８は、第４図に示すように
、連通路３５を弁体３２の内部に形成し、その連通路３
５内にボール弁３６ａとスプリング３６ｂとを配設した
構造を有する。

第５図に本発明の第３実施例を示す。

本実施例の噴射量制御装置２８は、通路３γおよび連通
路３５を第５図に示すように形成し、弁体３２を付勢す
るスプリング３９を弁体３２の先端側に配置した構造を
有する。

第６図に本発明の第４実施例を示す。

本実施例の噴射量制御装置２８は、通路３７を第６図に
示すように形成するとともに、連通路３５を弁体３２の
内部に形成し、その連通路３５内にボール弁３６ａとス
プリング３６ｂとを配設した構造を有する。

弁体３２を付勢するスプリング３９は、上記第３実施例
と同様に、弁体３２の先端側に配置される。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第３図は本発明の第１実施例を示すもので
、第１図は燃料噴射ポンプの断面図、第２図は噴射量制
御装置の拡大断面図、第３図は、実施例の行程を示すタ
イムチャートである。 第４図は本発明の第２実施例を示すもので、噴射量制御
装置の拡大断面図である。 第５図は本発明の第３実施例を示すもので、噴射量制御
装置の拡大断面図である。 第６図は本発明の第４実施例を示すもので、噴射量制御
装置の拡大断面図である。 図中　１・・・燃料噴射ポンプ　１３・・・燃料ギヤラ
リ（低圧室）１８・・・溢流路（スピル通路）　　２０
・・・プランジャ室　２７・・・スピルボート（スピル
通路）２８・・・噴射量制御装置　３０・・・ピエゾ素
子（電歪素子）３１・・・ピストン　３２・・・弁体　
３３・・・圧力室　３５・・・連通路　３６・・・バル
ブ機構（連通路開閉手段）３７・・・通路（スピル通路
）

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）（ａ）燃料噴射ポンプのプランジャ室燃料を溢流さ
   せるためのスピル通路を遮断可能に配設された弁体と、 （ｂ）印加電圧に応じて伸縮する電歪素子と、（ｃ）こ
   の電歪素子の伸縮に応じて往復動するピストンと、 （ｄ）このピストンと前記弁体との間に形成された圧力
   室と、 （ｅ）この圧力室と前記弁体より前記プランジャ室側の
   前記スピル通路とを連通する連通路と、（ｆ）前記圧力
   室の圧力が所定値以上に上昇した際に、前記連通路を開
   く連通路開閉手段と を備えた燃料噴射ポンプの噴射量制御装置。