JPH0518334A - 燃料供給ポンプ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】ポンプの小形化、信頼性の向上を目的とする。 【構成】カムシャフト２３のカム面２４にローラ２７、
５０を回転自在に嵌装し、このカムシャフト２３側のロ
ーラがプランジャ側に設けられたタペット３９に接触す
るようにした。 【作用】カムシャフト側に回転自在に設けたローラがタ
ペットに対して接触するので、カム面の許容面圧を向上
させることができ、しかもタペット側にローラを取り付
けないから、往復運動系の重量を小さくすることがで
き、往復運動系の往復運動慣性を小さくすることができ
る。よってばねの付勢力を小さくすることができるの
で、ポンプの体格を小さくすることができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、エンジンにより回転さ
れるカムシャフトに形成したカム面でプランジャを往復
動させてポンプ室の燃料を圧送する燃料供給ポンプに関
する。

【０００２】

【従来の技術】近年、ディーゼルエンジンに燃料を噴射
する燃料噴射装置として、例えば特開昭６４−７３１６
６号公報に示されているコモンレール式燃料噴射装置が
知られている。

【０００３】この種のコモンレール式燃料噴射装置は、
燃料タンク内の燃料を低圧ポンプによって高圧燃料供給
ポンプに送り、この高圧燃料供給ポンプは導入した燃料
を１００ＭＰａ程度に加圧して高圧蓄圧管（コモンレー
ル）内に送り込むようになっている。コモンレールはエ
ンジンの各気筒に設置したインジェクタにそれぞれ接続
されており、これらインジェクタに設けた電磁弁を開く
ことによりコモンレール内の高圧燃料を、インジェクタ
を介してエンジンの各気筒に噴射するようになってい
る。

【０００４】このようなコモンレール式燃料噴射装置
は、もともとディ−ゼルエンジンの燃料噴射システムと
して開発されたものであるが、最近この種のコモンレー
ル式燃料噴射装置を、ガソリンエンジンの燃料噴射シス
テムに適用する研究が進められている。

【０００５】ガソリンエンジンの場合、求められるコモ
ンレール内の燃料圧力は、ディ−ゼルエンジンの場合に
比べて数分の１の１０〜２０ＭＰａ程度であってよい。
また、一般にガソリンエンジンはディ−ゼルエンジンに
比べて小形であり、使用するインジェクタも直動電磁弁
式であるからディ−ゼルエンジンのインジェクタに比べ
て小さい。このようなことから、コモンレール内に高圧
燃料を供給するポンプの小形化が要請されている。

【０００６】上記ディ−ゼルエンジン用の高圧燃料供給
ポンプは、上記公報にも記載されている通り、ポンプハ
ウジング内にシリンダを設け、このシリンダ内にプラン
ジャを往復摺動自在に嵌挿し、このプランジャの往復移
動により上記シリンダとプランジャとの間に形成したポ
ンプ室の燃料を加圧して送り出すようになっている。プ
ランジャの下端にはタペットが連結されており、このタ
ペットにはローラ軸を介してタペットローラが回転自在
に取り付けられている。

【０００７】このタペットローラは、エンジンにより回
転駆動されるカムシャフトのカム面に接触しており、上
記プランジャを押圧するスプリングによりこのカム面に
押し付けられている。この場合エンジンの１回転につき
カムシャフトは１／２回転するように減速されている。
よって、エンジンの回転に応動してカムシャフトが回転
すると、カム面に追従してタペットが往復移動され、プ
ランジャが往復運動するようになっている。

【０００８】この場合、タペットに回転自在に取り付け
られたタペットローラはカム面に接触して回転するので
これら両者はころがり接触するようになり、すべり接触
する場合に比べてカム面の許容面圧を向上させることが
でき、信頼性が高くなる。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記の構
造においては、プランジャと一体的に往復運動するタペ
ットにローラ軸を介してタペットローラを取り付けてあ
るため、往復運動系の重量が大きくなる。重量の大きな
往復運動系は往復運動の慣性が大きくなるので、カム面
からの浮き上がり（ジャンピング）を防止するためにコ
イルばねの付勢力を大きく設定する必要がある。このた
め、ポンプ全体の体格が大きくなる。

【００１０】したがって、ディ−ゼルエンジンのコモン
レール式燃料噴射装置に用いられている上記高圧燃料供
給ポンプを、ガソリンエンジンのコモンレール式燃料噴
射装置の高圧燃料供給ポンプに適用しようとすると、前
述したポンプの小形化を阻害する欠点がある。

【００１１】また、上記の場合、コイルばねの大きな付
勢力に抗してプランジャを押し上げる必要があるので、
タペットローラとカム面との接触圧が大きくなり、接触
応力が大きくなり、寿命等の信頼性に劣る不具合もあ
る。

【００１２】さらに、往復運動系の重量が大きくて運動
慣性が大きくなるので、早い回転数で往復駆動させると
ジャンピングを生じる不具合があり、このためエンジン
の２回転につきカムシャフトは１回転するように制限さ
れており、しかしながらカム面には２山のカム山を形成
してある。

【００１３】本発明はこのような事情にもとづきなされ
たもので、その目的とするところは、ポンプの小形化を
可能にし、信頼性が向上する燃料供給ポンプを提供しよ
うとするものである。

【００１４】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記課題を解
決するため、カムシャフトの回転によりプランジャを往
復運動させるようにした燃料供給ポンプにおいて、タペ
ット側にローラを取り付けるのを止めて、カムシャフト
のカム面側にローラを回転自在に嵌装し、このカムシャ
フト側のローラとタペットが接触するようにしたことを
特徴とする。

【００１５】

【作用】本発明によれば、カムシャフト側に回転自在に
設けたローラがタペットに対してころがり接触するの
で、タペット側にローラを取り付けた従来の場合と同様
に、カム面の許容面圧を向上させることができる。しか
も、タペット側にローラを取り付けていないので、往復
運動系の重量を小さくすることができ、往復運動系の往
復運動慣性を小さくすることができ、コイルばねの付勢
力を小さくすることができるので、ポンプの体格を小さ
くすることができる。

【００１６】

【実施例】以下本発明について、図１ないし図３に示す
一実施例にもとづき説明する。図３はガソリンエンジン
に高圧燃料を噴射するシステムとしてのコモンレール式
燃料噴射装置の構成図であり、これについて説明する。

【００１７】図において１は燃料タンクであり、ガソリ
ン燃料を収容してある。この燃料タンク１の燃料は低圧
燃料供給ポンプ２により数１００ＫＰａに加圧され、フ
ィルタ３を経て本発明に該当する高圧燃料供給ポンプ２
０に送られる。

【００１８】高圧燃料供給ポンプ２０は上記燃料を数Ｍ
Ｐａ〜数１０ＭＰａに加圧してコモンレール４へ圧送す
る。コモンレール４はそれぞれ分岐通路５を介してイン
ジェクタ６に接続されており、これらインジェクタ６は
各気筒７に設置されている。、これら各インジェクタ６
は図示しない噴射制御用電磁弁を備えており、この噴射
制御用電磁弁が開いている間に、上記コモンレール４内
の燃料を気筒７に噴射する。

【００１９】インジェクタ６の噴射制御用電磁弁は、電
子制御ユニットＥＣＵ８により開閉制御されるようにな
っている。ＥＣＵ８は、例えばエンジン回転数センサや
負荷センサよりエンジンの回転数や負荷状態の情報を入
力され、これらの信号により判断されるエンジン状態に
応じて最適噴射時期および噴射量を演算して上記インジ
ェクタ６の噴射制御用電磁弁に制御信号を発する。

【００２０】また、ＥＣＵ８は高圧燃料供給ポンプ２０
の吐出量を制御する。つまり、コモンレール４にはコモ
ンレール４内の燃料圧力を検出する圧力センサ９が設け
られており、このセンサ９からの信号によりＥＣＵ８
は、コモンレール４内の燃料圧力を予め上記エンジンの
回転数や負荷に応じて設定した最適値となるように、上
記高圧燃料供給ポンプ２０の吐出量を制御するようにな
っている。

【００２１】なお、図３において１０は、エンジンオイ
ルポンプであり、潤滑のためのエンジンオイルをエンジ
ンや高圧燃料供給ポンプ２０に供給する。また、１１は
気筒７内のピストンで、コネクティングロッド１２を介
してクランク軸１３に連結されている。クランク軸１３
の回転はベルト１４などを介して高圧燃料供給ポンプ２
０に伝えられるようになっており、高圧燃料供給ポンプ
２０の後述するカムシャフトを回転駆動する。このよう
なガソリンエンジンの高圧燃料噴射システムに適用され
る上記高圧燃料供給ポンプ２０の構成を、図１および図
２にもとづき説明する。

【００２２】２１はポンプハウジングであり、下端にカ
ム室２２を形成してある。カム室２２には、上記エンジ
ンのクランク軸１３によって回転されるカムシャフト２
３が挿通されている。

【００２３】カムシャフト２３はクランク軸１３の回転
に対して１：１の関係で回転されるようになっている。
このカムシャフト２３には、図２にも示すように、軸方
向に離間して２個の偏心円形のカム面２４、２４が形成
されており、これら２個のカム面２４、２４でそれぞれ
隣接して配置したポンプ２０、２０を駆動するようにな
っている。なお、本実施例では１台のポンプ２０につい
て説明する。

【００２４】上記偏心円形のカム面２４には、ニードル
ベアリング２５が嵌合されている。図１に示す通り、ニ
ードルベアリング２５の各ニードル２６はカム面２４に
ころがり接触し、これらニードル２６とアウターレ−ス
２７もころがり接触している。そして、このアウターレ
−ス２７が本発明のローラに該当している。

【００２５】ポンプハウジング２１にはシリンダ２８が
取付けられており、このシリンダ２８内にはプランジャ
２９が往復移動自在にかつ摺動自在に嵌挿されている。
プランジャ２９の上端面とシリンダ２８の内周面とによ
りポンプ室３０が形成されている。

【００２６】また、ポンプハウジング２１とシリンダ２
８との間には、燃料溜り３１が形成されており、この燃
料溜り３１には導入管３２を介して前記低圧燃料供給ポ
ンプ２から低圧燃料が導入される。

【００２７】シリンダ２８には吐出弁３３が取付けられ
ており、この吐出弁３３は吐出孔３４を介してポンプ室
３０に連通している。ポンプ室３０で加圧された燃料は
上記吐出弁３３の弁３５を復帰用スプリング３６の付勢
力に抗して押し開き、これにより加圧された高圧燃料は
前記コモンレール４に圧送される。シリンダ２８には、
プランジャ２９の上端面に対向した位置に調量電磁弁
（ＥＭＶ）４０が設けられている。

【００２８】電磁弁ＥＭＶ４０は、一端がポンプ室３０
に開口し他端がギャラリ４１および連通路４２を介して
上記燃料溜り３１に連通した低圧通路４３を形成したボ
ディ４４と、リード線４５への通電時にソレノイド４６
の磁力によりスプリング４７の付勢力に抗して図中上方
へ吸引されるア−マチュア４８と、このア−マチュア４
８と一体に移動してポンプ室３０への開口部に形成され
たシート部４９に離着することにより上記低圧通路４３
を開閉する弁体５０を有している。

【００２９】プランジャ２９が上昇される過程の所定の
タイミングでソレノイド４６に通電すると、ア−マチュ
ア４８および弁体５０が上昇し、弁体５０がシート部４
９に密着することにより低圧通路４３を閉じる。これに
よりポンプ室３０の燃料が加圧され、コモンレ−ル４に
燃料を供給する。

【００３０】つまり、電磁弁ＥＭＶ４０への通電時間を
制御することにより、加圧開始時期をコントロールし、
これによりコモンレ−ル４への燃料吐出量を変化させる
ことができるようになっている。プランジャ２９の下端
には弁座３７が連結されており、この弁座３７は復帰用
スプリング３８によりタペット３９に押し付けられてい
る。このタペット３９は、前記カムシャフト２３のカム
面２４に嵌挿したニードルベアリング２５のアウターレ
−ス２７に押付けられている。

【００３１】カムシャフト２３が回転すると、タペット
３９および弁座３７を通じてプランジャ２９が往復駆動
される。このプランジャ２９の往復ストロークは偏心円
形カム面２４に嵌挿したニードルベアリング２５のアウ
ターレ−ス２７の高低差により決定される。このような
実施例について、作用を説明する。

【００３２】カムシャフト２３が回転されると、カム面
２４に嵌挿したニードルベアリング２５のアウターレ−
ス２７が偏心運動するので、タペット３９および弁座３
７を通じてプランジャ２９が往復駆動される。

【００３３】プランジャ２９の下降行程で電磁弁ＥＭＶ
４０を開にしておくと、燃料溜り３１から連通路４２お
よびギャラリ４１を通じて低圧通路４３からポンプ室３
０に燃料が充填される。

【００３４】プランジャ２９が上昇される過程の所定の
タイミングに、ＥＣＵ８からの信号でレノイド４６に通
電すると、ア−マチュア４８および弁体５０が上昇さ
れ、弁体５０がシート部４９に密着する。このため低圧
通路４３を閉じ、ポンプ室３０の燃料が加圧されるの
で、この加圧燃料の圧力が復帰用スプリング３６の付勢
力に抗して弁体３５を押し開くと、加圧燃料がコモンレ
ール４へ圧送される。

【００３５】上記電磁弁ＥＭＶ４０への通電時間を制御
することにより、加圧開始時期をコントロールし、これ
によりコモンレ−ル４への燃料吐出量を変化させること
ができる。

【００３６】このような構成の高圧燃料供給ポンプ２０
においては、カムシャフト２３の回転によりプランジャ
２９を往復駆動する場合、カムシャフト２３のカム面２
４にニードルベアリング２５を嵌合したので、このニー
ドルベアリング２５のアウターレ−ス２７がタペット３
９と接触する。すなわち、カム面２４とニードルベアリ
ング２５のニードル２６はころがり接触し、これらニー
ドル２６とアウターレ−ス２７もころがり接触する。そ
して、このアウターレ−ス２７とタペット３９もころが
り接触する。

【００３７】このため、カム面２４とタペット３９との
間に大きな摺動抵抗が生じなく、接触面圧を数１００〜
数１０００ＭＰａに抑えることができ、接触応力を小さ
くすることができる。

【００３８】そして、ローラに相当するアウターレ−ス
２７がカムシャフト２３に設けられているので、プラン
ジャ２９およびタペット３９を含む往復駆動系の重量を
低減することができ、往復慣性が小さくなるのでジャン
ピングを防止することができ、復帰用スプリング３８の
付勢力を小さくすることもできる。この結果、往復駆動
系の体格を小さくすることができ、高圧燃料供給ポンプ
２０の小形化を可能にする。よって、ガソリンエンジン
用コモンレール式燃料噴射システムのポンプに適用した
場合は、この噴射システム全体の小形化に有効となる。
なお、本発明は上記実施例に制約されるものではない。
すなわち、図４には本発明の第２の実施例を示し、高圧
燃料供給ポンプ２０のカム部分の図面である。本実施例
の場合、カムシャフト２３のカム面２４にリング形のロ
ーラ５０を回転自在に嵌合したものである。この場合
は、カム面２４とローラ５０はすべり接触となるが、ロ
ーラ５０とタペット３９の間はころがり接触する。そし
て、カム面２４とローラ５０の接触面積が大きいので、
接触応力を小さくすることができる。さらに、本発明は
ガソリンエンジン用コモンレール式燃料噴射システムの
高圧燃料供給ポンプ２０に限らない。

【００３９】つまり、ガソリンエンジン用であっても、
ディーゼルエンジン用であってもよいばかりでなく、高
圧燃料供給ポンプに限らず、公知の列型燃料噴射ポンプ
もカムシャフトの回転によりプランジャを往復移動させ
る構造となっているので、このような列型燃料噴射ポン
プにも実施可能である。

【００４０】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、カ
ムシャフトに回転自在に設けたローラがカムシャフトと
ころがり接触するので、タペット側にローラを取り付け
た従来の場合と同様に、カム面の許容面圧を向上させる
ことができる。しかも、タペット側にローラを取り付け
ていないので、往復運動系の重量を小さくすることがで
き、往復運動系の往復運動慣性を小さくすることができ
る。この結果、復帰用スプリングの付勢力を小さくする
ことができるので、ポンプの体格を小さくすることがで
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例を示し、高圧燃料供給ポ
ンプの構成を示す断面図。

【図２】同実施例のカムシャフトの平面図。

【図３】同実施例のガソリンエンジン用コモンレール式
燃料噴射システムの構成図。

【図４】本発明の第２の実施例を示し、高圧燃料供給ポ
ンプのカム部分の断面図。

【符号の説明】

１…燃料タンク、２…低圧燃料ポンプ、４…コモンレ−
ル、６…インジェクタ、８…制御回路、２０…高圧燃料
供給ポンプ、２１…ポンプハウジング、２３…カムシャ
フト、２４…カム面、２５…ニードルベアリング、２６
…ニードル、２７…アウターレ−ス、２８…シリンダ、
２９…プランジャ、３０…ポンプ室、３３…吐出弁、３
７…弁座、３８…復帰用スプリング、３９タペット、４
０…電磁弁ＥＭＶ、５０…ローラ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 【請求項１】 シリンダと、 このシリンダ内に形成されたポンプ室に往復摺動自在に
   嵌挿されたプランジャと、 上記プランジャの端部に設けられたタペットと、 エンジンにより回転され偏心円形のカム面を有するカム
   シャフトと、 上記タペットを上記カム面に向けて押圧付勢するばね
   と、 上記カムシャフトのカム面に回転自在に嵌装され上記タ
   ペットに対して接触するローラと、 を具備したことを特徴とする燃料供給ポンプ。