JPH0441225Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 （産業上の利用分野） この考案は、デイ−ゼル機関などの燃料噴射ポ
ンプの噴射率制御装置に関する。

（従来技術） 一般にデイ−ゼル機関においては、燃料噴射
量を機関回転数や要求出力（負荷）に応じて可変
的に制御している。

その制御手段の一例が、第１図に示すような分
配型燃料噴射ポンプで最も広く実用化されている
（日産自動車（株）、昭和53年６月発行1980技術解
説書「デイ−ゼルエンジン」参照。） まず燃料は、ポンプ本体の入口１から機関出力
軸に連結したドライブシヤフト２により駆動され
るフイードポンプ３によって吸引される。

フイ−ドポンプ３からの吐出燃料は、圧力調整
弁４により供給圧を制御されて、ポンプハウジン
グ３１の内部のポンプ室５へと供給される。

ポンプ室５の燃料は、作動部分の潤滑を行なう
と同時に吸入ポ−ト１２を通って高圧プランジヤ
ポンプ６に送られる。

このポンプ６のプランジヤ７は、ドライブシヤ
フト２に連結したカムデイスク８に固定されてお
り、継手２Ａを介して、前記ドライブシヤフト２
により機関回転に同期して駆動される。

また、カムデイスク８は、機関シリンダ数と同
数のフエイスカム９をもち、回転しながらローラ
リング１０に配設されたローラ１１をこのフエイ
スカム９が乗り越えるたびに、所定のカムリフト
だけ往復運動する。

従つて、プランジヤ７は回転しながら往復運動
をし、この往復運動によつて吸入ポート１２から
吸引された燃料が分配ポート１３よりデリバリバ
ルブ１４を通つて図示しない噴射ノズルへと圧送
される。

一方、燃料の噴射量は、プランジヤ７に形成し
たカツトオフポート１５を被覆するコントロール
スリーブ１６の位置により決められる。例えば、
カツトオフポート１５の開口部がプランジヤ７の
右行により、コントロールスリーブ１６の右端部
を越えると、それまで高圧室６Ａ内から分配ポー
ト１３へと圧送されていた燃料がカツトオフポー
ト１５を通つて低圧のポンプ室５へと解放される
ので分配ポート１３への圧送を終了する。

したがつてコントロールスリーブ１６をプラン
ジヤ７に対して右方向に相対的に変位させると、
燃料噴射終了時期が遅くなつて燃料噴射量が増加
し、逆に左方向に変位させると燃料噴射終了時期
が早まつて燃料噴射量が減少するのである。

コントロールスリーブ１６は、図示しないアク
セルポダルと連動するリンクレバー装置１９に支
持され、踏み込み量に応じて変位しする。これと
同時にドライブシヤフト２の回転で駆動されるガ
バナ機構１８は、リンクレバー装置１９を補正制
御して、アクセル開度に対応した機関回転数を常
に一定に保つべく燃料噴射量を増減する。

このリンクレバー装置１９は、コレクタレバー
２１、テンシヨンレバー２２、スタートレバー２
３およびスタートスプリング２４よりなる。

コレクタレバー２１は支点Ｂを中心に回動自在
にポンプハウジング３１に支持され、圧縮スプリ
ング２５によつて、フルロードアジヤストスクリ
ユー２６に押しつけられて静止している。

また、テンシヨンレバー２２とスタートレバー
２３はこのコレクタレバー２１に支点Ａを中心に
回動自在に設けられ、テンシヨンレバー２２には
コントロールレバー２０の回動に伴つてコントロ
ールシヤフト２７を介して増減するテンシヨンス
プリング２８の付勢力が与えられ、この付勢力が
スタートスプリング２４を介してスタートレバー
２３に伝達され、スタートレバー２３を後述する
ガバナ機構１８のガバナスリーブ１８ｆに押し付
けている。

そして、このスタートレバー２３にボールジヨ
イント１８ｇを介して上記コントロールスリーブ
１６が支持される。

したがつて、レバー２０を回動してテンシヨン
スプリング２８の張力を強めれば、テンシヨンレ
バー２２が反時計方向に回動し、スタートスプリ
ング２４を介してスタートレバー２３を押し、支
点Ａを中心にしてコントロールスリーブ１６を右
方へ移動させて燃料噴射量を増量させる。

一方、ガバナ機構１８は、噴射ポンプ本体の上
層部に内蔵され、ギヤ１８ａと一体的に構成され
たフライウエイトホルダ１８ｂにはフライウエイ
ト１８ｃが接合点１８ｄを中心に回動自在にとり
つけられている。フライウエイトホルダ１８ｂ
が、ギヤ１８ａを介して伝えられるドライブシヤ
フト２の回転に従つてガバナシヤフト１８ｅを中
心に摺動回転すると、フライウエイト１８ｃも回
動し接合点１８ｄを中心に回転遠心力をうけ拡が
る。例えば、アクセル開度が変わらないのに回転
数が上昇したとすると、ガバナシヤフト１８ｅに
嵌合し、かつフライウエイト１８ｃに係合するガ
バスリーブ１８ｆは、フライウエイト１８ｃにお
されて前進する、このガバナスリーブ１８ｆの前
進に伴つて、スタートレバー２３が、スタートス
プリング２４の押圧力に抗して支点Ａを中心に回
動し、コントロールスリーブ１６を図中左方へ移
動させて燃料噴射量を減少させる。このため回転
数が下降してアクセル開度に対応した機関回転数
に収束するのである。

また、燃料の噴射時期はローラリング１０を回
動させることにより制御される。

具体的にはカムデイスク８のフエイスカム９が
ローラ１１に乗り上げたときに燃料が噴射される
ので、例えばカムデイスク８の回転方向と逆方向
にローラリング１０を回動させると、フエイスカ
ム９のローラ１１に乗り上げる時期がそれだけ早
くなるため、燃料の機関クランク角に対する噴射
時期が早まる。

そのために、ローラリング１０はタイマスライ
ドピン２９を介してタイマピストン３０に回動自
在に嵌合されている。

シリンダ３０Ａの中で摺動するタイマピストン
３０の端面の高圧室３２には、通路３３を経てポ
ンプ室５の燃圧が導かれ、また反対側の低圧室３
４はフイードポンプ３の吸込側に連通して負圧に
近い状態になるが、スプリング３５の弾性力でタ
イマピストン３０を押し戻している。なお、第１
図はタイマピストン３０の軸線を90度回転させた
状態を示しており、実際にはローラリング１０の
回転接戦方向に一致する。同様に説明の便宜上か
らフイードポンプ３の軸線も90度回転させたもの
が同一面中に図示してある。

ポンプ室５の燃圧はフイードポンプ３の回転数
に比例して上昇するので、タイマピストン３０は
機関回転数の上昇に伴つて、左方へと押され、こ
れによりカムデイスク８の回転と逆方向へローラ
リング１０を回動し、噴射時期を相対的に早める
ように作用する。

ところで、この装置では噴射率（単位クランク
角に対する噴射量）がプランジヤ径とフエイスカ
ム９のプロフイルによつて定まるプランジヤ速度
によつて一義的に決まつており運転条件に合わせ
て噴射率を変化させることが出来なかつた。この
ため、例えば高速回転域に噴射率をマツチングす
ると、低速回転域で初期噴射率が高くなり一時的
に混合気が濃くなつて燃焼初期の熱発生率を高
め、騒音レベル並びにNO_Xエミツシヨンレベル
が増大したり、逆に低速回転域にマツチングする
と、高速回転域ではスモークが増大するという問
題点があつた。

このため、従来からカムデイスク８のフエイス
カム９のプロフイルを変えることなく、噴射率を
機関運転状態に応じて可変制御するようにした装
置が、特開昭57−65857号、特開昭57−44744号及
び特開昭57−41462号として種々提案されている。

また、上述した対策としてメイン噴射に先立つ
てある程度の燃料を予備噴射するいわゆるパイロ
ツト噴射装置が、所定の噴射率を確保して機関の
出力特性を維持しつつ筒内最高圧力を低くできる
点で大いに注目され、しかも特開昭57−65852号
として提案されている。

ところが、上記従来例はすべてプランジヤポン
プにおける吐出油または吸込油を制御することに
よつて所期の目的を達成することから、プランジ
ヤポンプ回りの通路構造が繁雑となり、加工数増
大などによつてコスト高になると共に装置に対す
る信頼性も低くなり、さらにはそれほど的確な噴
射率やパイロツト噴射が得られないという問題が
あつた。

（考案の目的） この考案は、簡単な構造で機関の運転状態に応
じた最適なパイロツト噴射ならびに的確な噴射率
の可変制御を実現することを目的としている。

（考案の構成および作用） この考案は、プランジヤが回転しながら往復運
動を行ないポンプ室から高圧室に吸引した燃料を
各気筒に圧送分配するデイーゼル機関の燃料噴射
ポンプにおいて、前記高圧室をポンプ室等の低圧
部分に連通するリーク通路を形成し、このリーク
通路の途中にシリンダを形成し、このシリンダに
高圧室の燃料に応動して後退することにより前後
のリーク通路を所定の時期に連通、遮断する弁手
段を設け、さらにこの弁手段と直列に機関の運転
状態に応じてリーク通路を開閉する電磁弁が設け
られる。

そして、この電磁弁は機関の高負荷、高回転域
等で閉じ、低負荷、低回転域で開かれる。

即ち、電磁弁が閉じた状態では、弁手段の作動
が固定されると共に、リーク通路が常閉となる。
これにより、高負荷高回転域等で所定の高噴射率
が維持される。

一方、電磁弁が開いた状態では、高圧室の燃料
圧力に応動する弁手段によりリーク通路が開閉さ
れ、リーク通路の開いている期間、高圧燃料の一
部がポンプ室等へ逃がされる。したがつて、この
リーク通路の開く期間を噴射初期に設定した場合
に、低負荷、低回転域において初期噴射量の小さ
い最適な噴射率が得られ、また、噴射中期に設定
した場合に、良好なパイロツト噴射が行なわれる
のである。

（実施例） 第２図はこの考案の実施例を示す要部断面図
で、高圧プランジヤポンプ６のプランジヤ７の先
端に画成された高圧室６Ａと、図外の低圧側であ
るポンプ室５（第１図参照）とが、高圧室６Ａの
前端に開口し吸入ポート１２の上流部に接続する
リーク通路３７により連通される。

そして、このリーク通路３７には、高圧室６Ａ
の燃料圧力に応動して該通路３７を開閉する弁手
段３８と、この弁手段３８と直列に同じく該通路
３７を開閉する電磁弁３９とが配設される。

この弁手段３８は、リーク通路３７に形成され
た前記プランジヤ７より小径のシリンダ４０内
に、プランジヤ７の軸方向に摺動するピストン４
１と、このピストン４１を高圧室６Ａの開口部４
２側に付勢するスプリング４３とが介装されると
共に、このピストン４１の前端に、ピストン４１
の外周に形成したグループ（環状溝）４４に連通
するリーク孔４５が形成され、シリンダ４０に、
グループ４４に対向してピストン４１後室側に連
通する所定小径のリークポート４６が開設され
る。

このピストン４１の前端には、高圧室６Ａの燃
料圧力がかかり、したがつてこの圧力がスプリン
グ４３のバネ力以上になると、ピストン４１が図
中右方向に後退し、この後退に伴つてグループ４
４とリークポート４６とが連通ならびに遮断され
る。

これにより、リーク通路３７が開閉され、この
場合ピストン４１の後退途中の所定時期にのみ、
グループ４４とリークポート４６とが連通するよ
うに各位置が定められる。

なお、スプリング４３のバネ力は、図示しない
噴射ノズル開弁圧とほぼ同圧でピストン４１が後
退し始めるように設定される。また、４７はスト
ツパで、ピストン４１が最後退位置のときに、リ
ーク通路３７を確実に閉じる。

一方、前記電磁弁３９は、リーク通路３７およ
びシリンダ４０の一部を形成したヘツドプラグ４
８に一体的に組込まれ、プランジヤバレル６Ｂの
端面に当接しポンプハウジング３１に固定される
このヘツドプラグ４８を介して、前記弁手段３８
と直列かつ独立に設置される。

この電磁弁３９としては、例えば第３図に示す
ようなものが用いられ、コイル４９に通電される
と弁体５０が前進してリーク通路３７を閉じ、開
放されるとスプリング５１により弁体５０が後退
してリーク通路３７が開かれる。

そして、この電磁弁３９の開閉駆動は、図示し
ない制御回路からの信号により制御され、機関の
運転状態に応じて例えば第４図に示すように、電
磁弁３９は所定の高負荷、高回転域等で閉じ、所
定の低負荷、低回転域で開かれる。

ただし、電磁弁３９に長時間連続して通電する
と発熱等の問題が生じるので、この場合第５図に
示すような制御回路５２を用い、高負荷、高回転
域では、前記プランジヤ７の圧縮行程中にのみ電
磁弁３９を閉じるようにしても良い。

第５図中５３はエンジンの基準クランク角を検
出するクランク角センサ、５４はエンジン回転数
を検出する回転センサ、５５はアクセルの踏角を
検出するアクセルセンサで、５６は燃料噴射量の
演算回路、５７は前記電磁弁３９の駆動条件判定
回路、５８はプランジヤ７の圧縮行程に対応する
期間、パルス信号を出力するパルス信号発生回路
である。機関の低負荷、低回転域では、駆動条件
判定回路５７がスイツチング回路５９を開いてト
ランジスタ６０を遮断し、電磁弁３９を開状態に
保つ。他方、高負荷、高回転域等では、駆動条件
判定回路５７がスイツチング回路５９を切換えて
パルス信号発生回路５８からのパルス信号により
トランジスタ６０を継続し、プランジヤ７の圧縮
行程中に電磁弁３９を閉じる。なお、電磁弁３９
には、スプール型のものを用いても良い。

このような構成により、機関の高負荷、高回転
域等では、リーク通路３７が遮断され、弁手段３
８の作動が固定される。このため、高圧室６Ａの
燃料圧力は、プランジヤ７の圧縮動作に伴つて従
来例と同様に上昇し、所定の高噴射率が維持され
る。

これに対して低負荷、低回転域では、高圧室６
Ａの燃料圧力に応動して弁手段３８が燃料の噴射
途中の所定時期にリーク通路３７を開く。したが
つて、噴射途中でいつたん燃料の一部がリークさ
れ、これにより第６図に示すようにメイン噴射に
先立つて的確にパイロツト噴射が行なわれるので
ある。

このため、メイン噴射だけの場合と較べて燃焼
が急激に行なわれることはなく、第７図に示すよ
うに燃焼による筒内圧力のピークが緩和され、そ
の結果低負荷低回転域での騒音や排気中のNOx
等を十分に低減することができる。

次に第８図は本考案の他の実施例を示す要部断
面図で、低負荷、低回転域において噴射初期の噴
射率を下げるようにしたものである。

この場合、弁手段６１のピストン６２のグルー
プ６３とシリンダ６４のリークポート６５とは、
ピストン６２の最前位置（図示位置）で連通し、
ピストン６２がいくらか後退すると遮断されるよ
うに相対位置が定められる。

したがつて、プランジヤ７の圧縮初期には、高
圧室６Ａの燃料がリークポート６５から少しずつ
リークする一方、その圧縮に伴つて燃料圧力が上
昇してくると、ピストン６２が後退し始めリーク
ポート６５が閉じられる。ただし、リークポート
６５の口径は高圧室６Ａの燃料圧力の立上がりを
所定値だけ緩めるように設定される。

これによれば、低負荷、低回転域において、第
９図、第１０図に示すように初期噴射圧が低く、
初期噴射量の少ない良好な噴射率を得ることがで
き、前記実施例と同様に筒内ピーク圧力を緩和し
て騒音やNO_X等の低減が充分に図れる。

なお、高負荷、高回転域では電磁弁３９により
リーク通路３７が閉じられ、高噴射率が維持され
る。

（考案の効果） 高圧室の燃料圧力に応動する弁手段と電磁弁と
の簡単な構成により、パイロツト噴射ならびに低
噴射率の設定を的確に実現することができ、機関
の運転状態に応じた最適な燃料の噴射制御が可能
となり、特に低負荷、低回転域での機関性能の大
幅な向上が図れるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来例の全体断面図、第２図は本考案
の実施例を示す要部断面図、第３図は本考案の電
磁弁の１例を示す断面図、第４図はその電磁弁の
開閉領域を示すグラフ、第５図は本考案の制御回
路の１例を示すブロツク図、第６図、第７図は本
考案の作用説明図、第８図は本考案の他の実施例
を示す要部断面図、第９図、第１０図はその作用
説明図である。 ５……ポンプ室、６Ａ……高圧室、７……プラ
ンジヤ、３７……リーク通路、３８……弁手段、
３９……電磁弁、４０……シリンダ、４１……ピ
ストン、４３……スプリング、４４……グルー
プ、４６……リークポート、６１……弁手段、６
２……ピストン、６４……シリンダ。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. プランジヤが機関回転に同期して回転しながら
   往復運動を行ないポンプ室から高圧室に吸引した
   燃料を各気筒に圧送分配するデイーゼル機関の燃
   料噴射ポンプにおいて、前記高圧室をポンプ室等
   の低圧部分に連通するリーク通路を形成し、この
   リーク通路の途中にシリンダを形成し、このシリ
   ンダに高圧室の燃料圧力に応動して後退すること
   により前後のリーク通路を所定の時期に連通、遮
   断する弁手段を設け、さらにこの弁手段と直列に
   機関の運転状態に応じて前記リーク通路を開閉す
   る電磁弁を備えたことを特徴とする燃料噴射ポン
   プの噴射率制御装置。