JPH0343656A - 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ボン、プに関し、特にエンジン
高速回転時０パイロツト噴射を良好に行なうことが可能
な分配型燃料噴射ポンプに関する。

［従来技術］ 分配型燃料噴射ポンプは列壁のものに比して体格を大幅
に小形化できるという利点があり、乗用車ディーゼルエ
ンジンに多用されている。

ところで主噴射に先行してパイロット噴射を行なうこと
により排気エミッションや騒音の低減に効果があること
が知られており、この目的のために、上記燃料噴射ポン
プの噴射経路中に電歪式アクチュエータを組込んで、主
噴射に先だって上記アクチュエータを伸長せしめること
により噴射経路の圧力を一時的に高めてパイロット噴射
を行なうものが提案されている。（特開昭６１−２５９
２５号）。

［発明が解決しようとする課題］ ところで、パイロット制御時期は、第７図に示すごとく
、エンジン回転数が上昇するにつれて進める必要がある
が、この早い段階ではプランジャ先端に形成された高圧
室が低圧の吸入通路と通じているため、上記電歪式アク
チュエータを作動せしめても噴射経路の圧力が上昇せず
、パイロット噴射がなされないという問題があった。こ
れは、いわゆるプレストロークを与えた燃料噴射ポンプ
ではプランジャの作動初期に高圧室と吸入通路が溝部お
よび吸入ポートを介して連通しているからである。

本発明はかかる課題を解決するもので、エンジン高回転
域に至るまでパイロット噴射を良好に行ない得る分配型
燃料噴射ポンプを提供することを目的とする。

なお、特開昭５８〜７９６６０号公報には逆止弁を内設
した燃料噴射ポンプが開示されている。

［課題を解決するための手段］ 本発明の構成を第１図で説明するとと、回転しつつ前後
動するプランジャ５によって燃料を圧縮昇圧する高圧室
１０を設けるとともに、上記プランジャ５には上記高圧
室１０に低圧燃料を供給する吸入ポート９と、昇圧され
た燃料をエンジン各気筒の噴射弁１３に通じる分配通路
１４に供給する分配ポート８とを設けてなる分配型燃料
噴射ポンプは、上記高圧室１０と分配ポート８を連通す
る流路２５中に、分配ポート８側の圧力が高い時に閉鎖
する逆止弁２９を設け、一方、アクチュエータ３４によ
り移動せしめられるピストン３５に面して容積が変更さ
れる可変容積室３８を設けて、該可変容積室３８に通じ
る流路２６を上記分配ポート８に連通せしめたものであ
る。

［作用］ 上記構成の燃料噴射ポンプにおいて、エンジン高速回転
時には、未だ高圧室１０と吸入ポート９が連通している
早い時期にアクチュエータ３４によりピストン３５が移
動せしめられ、可変容積室３８の容積が縮小して、これ
に通じる分配ポート８の圧力が上昇する。上記高圧室１
０は低圧となっているが、分配ポート８の圧力上昇によ
り上記逆止弁２つが閉じて高圧室１０との連通が遮断さ
れることにより、上記分配ポート８の圧力は上記可変容
積室３８の容積縮小に伴なって充分に高くなり、分配通
路■４を経て噴射弁１３によりパイロット噴射がなされ
る。

［第１実施例］ 第）図ないし第５図は本発明の第１実施例に関するもの
で、第１図は本発明を適用した分配型燃拘噴射ポンプの
要部断面図である。第１図において、燃料噴射ポンプ１
に噴射率制御装置２が取付けられている。

まず燃料噴射ポンプ１について説明する。ケーシング７
３のシリンダボア４内に摺動自在に支持されたプランジ
ャ５は、工ンウ゛／回転数の１／２に向期して回転性成
運動を行なう。即ち、エンジンの回転はギヤまたはタイ
ミングベルトを介して駆動軸（図示せず〉に伝達され、
プランジャ５はこの駆動軸により同軸的に回転駆動され
るとともに、プランジャ５と一体的に結合されたフェイ
スカム６がローラ７に係合することにより往復運動する
。

フェイスカム６はバネ（図示せず〉により常時図の左方
に付勢されてローラ７に当接されており、プランジャ５
の往復運動は、軸心周りに回転してフェイスカム６のカ
ム面の形状に従うことにより行なわれる。プランジャ５
はその外周に、１個の分配ポート８とエンジン気筒数と
同数の吸入ボー（・９とが形成され、このプランジャ５
の先端面とシリンダボア４との間には高圧室１０が形成
される。

ケーシング３には、低圧室１１とこの低圧室１１をシリ
ンダボア４に連通ずる吸入通路１２Ａおよび吸入通８１
２　Ｂと外部の各噴射弁１３をシリンダボア４に導通可
能な分配通路１４が形成される。分配通路１４はエンジ
ン気筒数と同数設けられるとともに、その途中にはそれ
ぞれデリバリ弁１５が設けられる。デリバリ弁１５はば
ね１６に抗して開口可能であり、逆止弁としての機能お
よび吸戻し弁としての機能を有する。

然してプランジャ５が第１図中において左行して高圧室
１０が膨脂するとき、いずれかの吸入ポート９が吸入通
路１２Ｂに導通して低圧室１１内の燃料が高圧室１０に
吸入される。

さらに、燃料の吸入効率とタイマ（図示せず）の進角特
性を向上させるため、プランジャ５がある定位置に右行
するまで吸入通路１２Ｂと高圧室１０が導通されるよう
に溝部１７を形成している（プレストローク〉。またプ
ランジャ５が第１図中においてさらに右行して高圧電工
０が縮小加圧される時、分配ポート８がいずれかの分配
通Ｂ１４に導通して高圧室１０内の燃料が外部に送出さ
れる。

燃料の送出はプランジャ５が右行を始めた時に交合より
、さらにプランジャ５が右行してスピルポート１８がス
ピルリング１９の右端面より低圧室１１内へと開放され
た時に終る。ここでスピルポート１８はプランジャ５に
設けられて、高圧室ｌＯと低圧室１１とを導通する為の
開口であり、スピルリング１９は、短いシリンダ状であ
って、その内孔をプランジャ５が摺動するものである。

スピルリング１９はレバー２０によってその固定位置を
変えることができ、スピルリング１９の位置によって高
圧室↓○からの燃料の吐出量を変えることができる。レ
バー２０は間接的にアクセルレバ−と連動している。吸
入通路１２Ａと吸入通路１２Ｂとの間に吸入燃料を遮断
する為のソレノイド弁（図示せず〉を設け、エンジン停
止時には常に吸入通路１２Ａを遮断する。

シリンダ２１の右端面には盲栓２２をネジ２３によりネ
ジ込んで三角形状の突起２４により高圧室１０からの圧
力漏洩を防いでいる。

上記プランジャ５には、高圧室１０とスピルポート１８
とを結ぶ中央ポート２５、および該ポート２５に導通す
るポート２６、これに導通する環状溝部２７が形成され
ている。またシリンダ２１にはシリンダボア４に開口す
るポート２８を設けている。さらに、ポート２６と高圧
室１０の途中には逆止弁２９を設けている。逆止弁２９
は圧入部材３０側にばね３１によって押しっけ閉止され
、高圧室１０が一定圧以上になるとげね３１に抗して開
放される。

次に噴射率制御装置２について説明する。

噴射率制御装置２はポンプケーシング３の凹部３２に設
置されている。ケーシング３３の中には第１図において
上から電歪式アクチュエータ３４、ピストン３５が収納
され、ケーシング３３の下端面にパツキン３６が配置さ
れるとともに雄ネジ３７によりポンプケーシング３に固
定されている。

ピストン３５の下端面とポンプケーシング凹部３２の下
端面との間で形成される可変容積室３８内には板バネ３
つを配設して電歪式アクチュエータ３４に常に上向きの
押圧力が加わる様にされている。

電歪式アクチュエータ３４は薄い円盤状（φ１５ｍｍＸ
ｔ０．５ｍｍ＞の電歪素子を約５０積層層して円柱状と
なしたものである。この電歪素子はＰＺＴと呼ばれるセ
ラミック材料製であり、チタン酸ジルコン酸鉛を主成分
としており、その厚み方向に５００Ｖ程度の電圧を印加
すると１μｍ程度伸びる。これを５０枚積層して各々の
素子の厚み方向に５００Ｖ印加すると全体として５０μ
ｍの伸張が得られる。この電圧を解除するか又は若干の
負電圧を印加すれば５０μｍの縮小を起こして元の長さ
に戻る。

電歪式アクチュエータ３４への所定の時期における電圧
の印加、オープン、ショート等の操作はリード線４０を
介して外部の制御回路であるコントローラ２００によっ
て制御される。

電歪式アクチュエータ３４の伸縮作用はピストン３５に
伝えられ、可変容積室３８を拡大・縮小する。可変容積
室３８はポート２８を介して溝部２７と導通している。

また、可変容積室３８の圧力がピストン３５を介して電
歪式アクチュエータ３４測に漏洩しないように、ピスト
ン３５の摺動面とケーシング３３の摺動面とは僅かなり
リアランスを有して油密に形成されている。

次に制御回路であるコントローラ２００について説明す
る。

第２図は第１図中のコントローラ２００の詳細を示す回
路図である。１０１は例えば１２Ｖの車載用バッテリで
、このバッテリ１０１からの供給電源が例えば珪素鋼板
を多数枚積層してなる鉄心トランス（変圧器）２０１の
１次コイル２０２に接続されている。１次コイル２０２
の他端はＩ・うンジスタ２０３のコレクタに接続されて
おり、トランジスタ２０３のオン・オフにより１次コイ
ル２０２に流れる電流をスイッチする。トランス２０１
には２次コイル２０４が巻回されている。上次コイル２
０２と２次コイル２０４の巻数比は２次測の発生電圧、
２次電圧の立上がり時間等を考慮して決められており、
１次側の約４倍の巻数となっている。

２次コイル２０４の一端に電歪式アクチュエータ３４が
接続されており、他端はダイオード２０５のカソードお
よびトランジスタ２０６のコレクタに接続されている。

よって電歪式アクチュエータ３４をショートするときは
、トランジスタ２０６をオンし、電歪式アクチュエータ
３４．２次コイル２０４、トランジスタ２０６と回路が
構成される。トランジスタ２０３、トランジスタ２０６
のオン・オフ制御は信号コントローラ３００によって行
なわれる。信号コントローラ３００は、エンジン位相信
号、エンジン基準信号を入力し最適なパイロット波形に
なるように信号ＳＬ、８２を出力する。

次に第１実施例の作用を説明する。

第３図はプランジャ５（またはフェイスカム６）の回転
角を横軸にとり、高回転時における各部の状態変化を示
した作動説明図であり、（Ａ）はプランジャ５（または
フェイスカム６）のリフト、（Ｂ）は電歪式アクチュエ
ータ３４の端子間の電圧変化、（Ｃ）はピストン３５の
変位、（Ｄ＞は逆止弁２９の下流の圧力変化、（Ｅ）は
噴射弁■３からの燃料の噴射率変化を各々示したもので
ある。ここで図中の破線は従来構造における例を示す。

第４図は第３図中に示す（１）〜（５〉の各回転角にお
ける各ポートの連通・非連通状態、電歪式アクチュエー
タ３４および逆止弁２９の動きを示したものであり、（
１）は吸入工程、（２〉は圧送工程初期、（３〉はパイ
ロット噴射、（４〉はパイロット噴射と主噴射間の無噴
射、（５〉は主噴射における状態を各々示したものであ
る。

既述の如く、最適パイロット制御時期はエンジン回転数
の上昇とともに進角するため、高回転測（Ｎｅ＝２００
０ｒｐｍ以上〉では第３図に示すように最適のパイロッ
ト制御時期はプランジャ５がプレストローク分だけリフ
トする前になる。そのため、従来技術では図の破線に示
すように電歪式アクチュエータ３４が伸張しても高圧室
上０の圧力がパイロット噴射を行なうのに充分なだけ上
昇しないためパイロット噴射ができない。本発明は逆止
弁２つにより高回転測でもパイロット噴射を可能とした
ものである。

第３図および第４図の（１）に示す吸入工程においては
、吸入通路１２Ｂと吸入ポート９は導通しており高圧室
１０に燃料が吸入される。この時、分配ポート８と分配
通８１４は非導通であり１、逆止弁２９は閉じている。

第３図および第４図の（２〉に示す圧送工程初期におい
ては、分配ポート８と分配通路１４は導通され、吸入通
路１２Ｂと吸入ポート９は非導通となるが、溝部１７は
吸入通路１２Ｂと導通している。溝部１７の絞り効果に
より高圧室１０の圧力は少し上昇する。また、逆止弁２
９はある一定圧力、例えば１０　ｋｇ／　ｃｘＫ以上に
なった時に開く。

第３図および第４図の（３）のパイロット噴射を説明す
る。電歪アクチュエータ３４はコントローラ２００によ
って電圧を印加されると伸張し可変容積室３８の容積は
縮小して圧力が上昇するが、その圧力はポート２８、溝
部２７、ポート２６を介して中央ポート２５に伝えられ
逆止弁２９が閉じる。さらにその圧力は分配ポート８、
分配通路１４へと伝わりパイロット噴射が行なわれる。

その後、第３図および第４図の（４）に示すように電歪
式アクチュエータ３４はコントローラ２００によってシ
ョートされることにより縮小して、可変容積室３８の容
積は大きくなり圧力が低下して噴射が一時停止される。

さらに、プランジャ５は第３図および第４図の（５）に
示すように右行して溝部１７と吸入通路１２Ｂは非導通
となり高圧室１０の圧力は上昇して逆止弁２９は開いて
主噴射が行なわれる。この時電歪式アクチュエータ３４
の端子間電圧が可変容積室３８の圧力に基づいて発生す
る。その後、前述したようにスピルポート１８がスピル
リング１９の右端面より低圧室１１へと開放され主噴射
が終了する。

上述の燃料噴射装置の作動を可能にするコントローラ２
００の作動を第５図を参照しつつ以下に説明する。

信号コントローラ３００の８１出力はパイロット噴射を
行なう前に「１」レベルとなり、パイロット噴射を行な
う時に「Ｏ」レベルとなる。その時、電歪式アクチュエ
ータ３４に電荷が蓄えられ、電歪式アクチュエータ３４
が伸張してパイクツ１〜噴射が開始される。その後１２
秒後に信号コントローラＳ２出力は「１」レベルとなり
電歪式アクチュエータ３４はショートされ、電歪式アク
チュエータ３４が縮小してパイロット噴射は終了する。

ここで、図中の時間ｔ１、ｔ２、ｔ３はパイロット噴射
が最適となるように信号コントローラ３００により制御
され、ｔｌにより電歪式アクチュエータ３４に印加され
る電圧、ｔ２により高電圧保持時間、ｔ３によりショー
ト時間が決まる。

以上の説明は、パイロット噴射がプレストロークより前
に終了する場合であるが、パイロット噴射の途中でプレ
ストロークが終る時、パイロット噴射がプレストローク
後に行なわれる時も可能であることは明白である。また
、プレストロークを持たない燃料噴射制御装置において
も逆止弁２つを設けることにより高圧室１０のデッドボ
リュムを低減せしめることができ、パイロット噴射がよ
り一層容易となる。なお、本発明は電歪式アクチュエー
タ３４以外のアクチュエータ例えばソレノイド式アクチ
ュエータ等を用いてもよい。

［第２実施例］ 第６図は本発明の第２実施例の構成を示す要部断面図で
ある。

第１実施例においては逆止弁２つをプランジャ５の中に
設けたが、本実施例ではシリンダ５１の中に設けた。こ
の位置に設置することにより逆止弁５２がプランジャ５
３とともに往復回転運動することが避けられ、安定性が
よくなるという利点がある。

逆止弁５２は圧入部材５４側にばね５５によって押えら
れ、ばね５５に抗して開口可能である。

逆止弁５５の上流はポート５６を介して高圧電工０に導
通している。また、逆止弁５５の下流はポート５７を介
して溝部２７に導通している。

スピルポート１８とポート２６は中央ポート５８で結ば
れ、中央ポート５８の右回には圧入部材５９が挿入され
ている。

かかる構成によっても、上記第１実施例と同様の効果が
得られる。

［発明の効果］ 以上の如く、本発明の燃料噴射ポンプは、高圧室と分配
ポートを連通する流路中に逆止弁を設ける構成としたこ
とにより、プランジャがリフトして吸入通路と高圧室が
遮断されるよりも早い時期のパイロット噴射を可能とし
たものでである。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第５図は本発明の第１実施例を示し、第１
図は燃料噴射ポンプの要部断面図、第２図はコントロー
ラの回路図、第３図は燃料噴射ポンプの作動を示すタイ
ムチャート、第４図は燃料噴射ポンプの作動を示す要部
断面図、第５図はコントローラの作動を示すタイムチャ
ート、第６図は本発明の第２実施例を示す燃料噴射ポン
プの要部断面図、第７図はエンジン回転数と最適パイロ
ット噴射時期の関係を示す図である。 工・・・・・・燃料噴射ポンプ ５・・・・・・プランジャ ８・・・・・・分配ポート ９・・・・・・吸入ポート １０・・・・・・高圧室 １３・・・・・・噴射弁 １４・・・・・・分配通路 ２５・・・・・・中央ポート（流路） ２６・・・・・・ポート（流路〉 ２９・・・・・・逆止弁 ３４・・・・・・アクチュエータ ３５・・・・・・ピストン ３８・・・・・・可変容積室 第１図 第４図 １４ ２′／ 第４図 第４図 第６図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 回転しつつ前後動するプランジャによって燃料を圧縮昇
   圧する高圧室を設けるとともに、上記プランジャには上
   記高圧室に低圧燃料を供給する吸入ポートと、昇圧され
   た燃料をエンジン各気筒の噴射弁に通じる分配通路に供
   給する分配ポートとを設けてなる分配型燃料噴射ポンプ
   において、上記高圧室と分配ポートを連通する流路中に
   、分配ポート側の圧力が高い時に閉鎖する逆止弁を設け
   、一方アクチュエータにより移動せしめられるピストン
   に面して容積が変更される可変容積室を設けて、該可変
   容積室に通じる流路を上記分配ポートに連通せしめたこ
   とを特徴とする分配型燃料噴射ポンプ。