JPH05263664A - 燃料噴射時期制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】燃料噴射時期制御装置から生ずる騒音を低減す
る。 【構成】シリンダ孔１１にタイマピストン３０を摺動自
在に設け、タイマピストン３０の両側に高圧室４０と低
圧室４１を形成する。高圧室４０にはポンプ室内の燃料
を供給する。低圧室４１をフィードポンプのサクション
側に連通する。高圧室４０と低圧室４１を連通路７０に
よって接続する。連通路７０の途中に流量制御弁６０を
設ける。流量制御弁６０の弁体６３を電歪アクチュエー
タ６２によってリフトするようにする。電歪アクチュエ
ータ６２に対する印加電圧の大きさを変えることにより
弁体６３のリフト量が変わり、高圧室４０内の燃料圧力
の大きさが変わる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、燃料噴射ポンプの分
配型燃料噴射ポンプ等に使用される燃料噴射時期制御装
置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】周知のように、分配型燃料噴射ポンプ
は、フィードポンプによって加圧した燃料をポンプ室に
送出し、更にポンプ室の燃料をプランジャの往復動によ
り高圧に加圧して、噴射ノズルに高圧燃料を供給してい
る。上記フィードポンプを回転駆動するドライブシャフ
トはエンジンによって回転駆動される。したがって、ポ
ンプ室内の燃料圧力はポンプ回転数に比例する。

【０００３】上記ドライブシャフトはクロスカップリン
グを介してカムディスクに連結され、このカムディスク
がプランジャに連結されている。これによって、ドライ
ブシャフトの回転がプランジャに伝達される。上記カム
ディスクはフェイスカムを有しており、フェイスカムを
ローラ(作動子)に突き当てながら回転することによっ
て、カムディスクは回転と同時に往復動するようにな
り、プランジャも回転往復動するようになっている。つ
まり、上記ローラがプランジャの往復動のタイミングを
決定する。上記ローラは、クロスカップリングの外側に
配置されたローラホルダに取り付けられており、このロ
ーラホルダを回動し周方向の位置を変えることによっ
て、噴射時期を早めたり遅くしたりしている。

【０００４】ところで、特開昭５６−１２６６３０号公
報等に開示される電子制御式燃料噴射ポンプにおいて
は、燃料噴射時期制御装置によって上記ローラホルダの
位置制御がされている。

【０００５】燃料噴射時期制御装置は一般に次のような
構造になっている。ポンプハウジングに設けたシリンダ
孔にはタイマピストンが摺動自在に設けられており、こ
のタイマピストンによってシリンダ孔の内部が高圧室と
低圧室に離隔されている。高圧室と低圧室とは連通路に
よって連通されており、この連通路の途中に流量制御弁
が設けられている。高圧室には前記ポンプ室内の燃料が
供給されており、燃料は連通路を通って低圧室に流出
し、更に低圧室から前記フィードポンプのサクション側
に戻るようになっている。又、タイマピストンはスプリ
ングによって高圧室に接近する方向へ付勢されている。
そして、タイマピストンは、このスプリングの力と、上
記高圧室内の燃料圧力と低圧室内の燃料圧力との差圧に
よる力とが平衡する位置に移動する。タイマピストンは
前記ローラホルダに連繋されており、タイマピストンの
往復運動がローラホルダの回動運動に変換される。

【０００６】上記流量制御弁は連通路を流れる燃料の流
量を変えることによって、高圧室内の燃料圧力の大きさ
を調整するものである。この流量制御弁は基本的に電磁
開閉弁と同様の構造をなしており、流量制御弁をデュー
ティ比制御することによって流量制御を行っている。そ
して、個々の運転条件に応じた最適な噴射時期となるよ
うに、換言すればタイマピストンが最適位置となるよう
に、流量制御弁をデューティ比制御して高圧室内の燃料
圧力が最適値になるように制御している。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】ところで、近時におけ
る内燃機関の燃焼系の技術進歩には目覚ましいものがあ
り、アイドリング時や低中速、低中負荷時の燃焼音に対
する静粛性もかなり改善されている。一方、上記流量制
御弁はデューティ比制御を行っているため、全開状態
(デューティ比＝０％)の時と全閉状態(デューティ比＝
１００％)の時は別として、他のデューティ比の時に
は、弁体が全開位置と全閉位置とを往復動する結果、弁
体がフルリフトストッパやシート部に衝突して衝突音が
生ずる。上述のように燃焼音の静粛性が改善された近時
においては、この流量制御弁から生ずる衝突音が騒音と
して問題となった。この発明は上述従来の技術の問題点
に鑑みてなされたものであり、その目的とするところ
は、静粛性に富む燃料噴射時期制御装置を提供しようと
するところにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】この発明は上述目的を達
成するためになされたもので、その要旨は、シリンダ孔
にタイマピストンが軸線方向へ摺動自在に設けられ、こ
のタイマピストンを間に挟んでシリンダ孔の両端部に、
燃料噴射ポンプのフィードポンプによって加圧した燃料
が導入される高圧室と、燃料の低圧側に連なる低圧室と
が形成され、これら高圧室と低圧室とが流量制御弁を有
する連通路によって接続されており、上記タイマピスト
ンは弾性部材によって高圧室に接近する方向へ付勢され
ていて、この弾性部材の弾性力と、高圧室内の燃料圧力
と低圧室内の燃料圧力との差圧による力との平衡によっ
て上記タイマピストンの位置制御がなされ、これによっ
てこのタイマピストンに連繋された燃料噴射ポンプにお
けるプランジャの往復動タイミングを決定する作動子を
位置制御する燃料噴射時期制御装置において、上記流量
制御弁の弁体が電歪アクチュエータによってリフトされ
ることを特徴とする燃料噴射時期制御装置にある。

【０００９】

【作用】電歪アクチュエータに印加する電圧の大きさを
変えることによって、流量制御弁の弁体のリフト量を変
え、高圧室から低圧室へ流れる燃料の流量を制御するこ
とができ、高圧室内の燃料圧力を所望の大きさに変える
ことができる。即ち、高圧室内の燃料圧力の大きさを制
御するためには、電歪アクチュエータに印加する電圧の
大きさを制御すればよく、流量制御弁をデューティ比制
御する必要がない。したがって、流量制御弁を全閉にす
る場合を除いて、流量制御弁から衝突音が生ずることは
ない。

【００１０】

【実施例】以下、この発明の一実施例を図１に基づいて
説明する。図１はこの発明に係る燃料噴射時期制御装置
の断面図である。この燃料噴射時期制御装置は分配型燃
料噴射ポンプに組み込まれており、燃料噴射ポンプのポ
ンプハウジングの下部に燃料噴射時期制御装置のケーシ
ング部１０が形成されている。ケーシング部１０にはシ
リンダ孔１１が貫通形成されており、その両端は蓋体２
０，２１によって閉塞されている。

【００１１】上記シリンダ孔１１の内部には円筒状のタ
イマピストン３０がその軸線方向へ摺動自在に設けられ
ている。タイマピストン３０の中央部には球凹部３１が
形成されている。球凹部３１には球状の関節体(図示せ
ず)が回動自在に収容され、この関節体はリンク(図示せ
ず)を介して燃料噴射ポンプのローラホルダに連繋され
ている。これによって、タイマピストン３０の直線運動
がローラホルダの回転運動に変換され、ローラホルダと
ともにローラ(作動子)の位置を変えて、噴射時期を変え
ることができるようになっている。

【００１２】又、タイマピストン３０にはその外周面か
ら球凹部３１に連なる孔３２が形成されている。タイマ
ピストン３０の図中左側端面からは横孔３３が軸線方向
に沿って上記孔３２の手前まで延びており、孔３２と横
孔３３はオリフィス孔３４によって連なっている。ケー
シング部１０におけるシリンダ孔１１の内周面には、孔
３２のストローク域に亙って、凹部１２が形成されてい
る。タイマピストン３０の外周面と凹部１２とで囲まれ
た空間１３は図示しない通路を介して燃料噴射ポンプの
ポンプ室(図示せず)に連なっている。シリンダ孔１１の
内周面とタイマピストン３０の左側端面と蓋体２０とで
区画された空間と、タイマピストン３０の横孔３３によ
って高圧室４０が構成され、この高圧室４０にポンプ室
の燃料が空間１３、孔３２、及びオリフィス孔３４を介
して供給される。

【００１３】タイマピストン３０の図中右側端面からは
スプリング収納孔３５が軸線方向に沿って球凹部３１の
手前まで延びている。又、スプリング収納孔３５には蓋
体２１との間に設けられたスプリング(弾性部材)５０が
収容されており、このスプリング５０によってタイマピ
ストン３０は高圧室４０に接近する方向へ付勢されてい
る。シリンダ孔１１の内周面と蓋体２１とタイマピスト
ン３０とで区画された空間は低圧室４１を構成し、低圧
室４１は図示しない通路を介して燃料噴射ポンプにおけ
るフィードポンプのサクション側に連なっている。

【００１４】一方、ケーシング部１０の図中上部には、
その上端面からシリンダ孔１１に接近する方向に向かっ
て順に、弁取付孔１４、収納孔１５、小径孔１６が互い
に同心に形成されている。

【００１５】上記弁取付孔１４には流量制御弁６０が固
定されている。流量制御弁６０は、弁取付孔１４に螺合
固定されたホルダ部６１と、ホルダ部６１に取り付けら
れた電歪アクチュエータ６２と、電歪アクチュエータ６
２の先部に取り付けられた弁体６３と、弁体６３に対す
るシート部となる座板６４とを主要構成としている。

【００１６】電歪アクチュエータ６２は、円板状の電歪
素子を電極板と交互に積層して構成されたもので、電歪
素子に電圧を加えると伸びたり縮んだりする性質を利用
してアクチュエータとしたものであることは、周知のと
おりである。この電歪アクチュエータ６２は応答性が極
めてよいことでも知られている。又、電歪素子の伸縮量
は印加された電圧の大きさによって変わる。

【００１７】上記流量制御弁６０はこの電歪アクチュエ
ータ６２を弁体６３のリフト機構としたものであり、電
歪アクチュエータ６２に印加する電圧の大きさを変える
ことによって、弁体６３のリフト量を変えることができ
るようになっている。尚、この実施例においては、印加
電圧の大きさと電歪素子の歪み量(伸縮量)とがほぼ一次
関数の変化域となる部分を、電歪アクチュエータ６２の
制御域として用いている。又、この実施例における電歪
アクチュエータ６２は、一枚の厚さが0.5mmの電歪素子
を50枚積層して構成されており、500Vの電圧を印加した
ときに電歪素子1枚につき1μm伸長し、50枚で50μm伸長
する特性を有するものが使用されている。

【００１８】収納孔１５の底面には小径孔１６とほぼ同
径の中心孔を有するガスケット６５を介して座板６４が
配置されている。座板６４の中央部にはオリフィス孔６
４ａが形成されており、このオリフィス孔６４ａが開口
する座板６４の上端面中央部には突出部６４ｂが形成さ
れている。これらガスケット６５と座板６４は、収納孔
１５に螺合された円筒状のスリーブ６６によって、収納
孔１５の底面に押圧固定されている。

【００１９】上記スリーブ６６の内側に弁体６３が図中
上下方向へ摺動可能に挿入されている。弁体６３の下端
面中央部には突出部６３ａが形成されており、弁体６３
の最大リフト時にこの突出部６３ａが座板６４の突出部
６４ｂに突き当たり、オリフィス孔６４ａを塞いで、流
量制御弁６０が閉状態となるようになっている。そし
て、この閉状態のときよりも電歪アクチュエータ６２に
対する印加電圧を小さくすると、弁体６３のリフト量が
小さくなって、弁体６３の突出部６３ａが座板６４の突
出部６４ｂから離間し、流量制御弁６０が開状態となる
ようにされている。尚、弁体６３の外周面の中間部に
は、弁体６３の外周面とスリーブ６６の内周面との間を
シールするシールリング６７が装着されている。

【００２０】弁体６３の突出部６３ａが座板６４の突出
部６４ｂに突き当たった状態においては、弁体６３と座
板６４との間に環状の隙間が形成される。この隙間と対
向するスリーブ６６の下端部には切り欠き６６ａが形成
されている。この切り欠き６６ａは、ケーシング部１０
の外周面から収納孔１５に貫通する横孔１７に連なって
いる。横孔１７においてケーシング部１０の外周面側の
開口端部にはキャップ２２が螺合固定されている。ケー
シング部１０には、一端を上記横孔１７の内周面に開口
させ他端をシリンダ孔１１の内周面左側端部に開口させ
た通路１８が形成されている。この通路１８によって横
孔１７と高圧室４０とが連通されている。又、ケーシン
グ部１０には、一端を小径孔１６に開口させ他端をシリ
ンダ孔１１の内周面右側端部に開口させた通路１９が形
成されている。

【００２１】したがって、流量制御弁６０が開状態の場
合には、高圧室４０と低圧室４１とが、通路１８、横孔
１７、切り欠き６６ａ、弁体６３と座板６４との間の隙
間、小径孔１６、及び通路１９を介して連通する。これ
から明らかなように、この実施例においては、通路１８
から通路１９に至るまでの上記流路によって連通路７０
が構成されている。

【００２２】次に、上記燃料噴射時期制御装置の作用に
ついて説明する。流量制御弁６０が閉状態の時には連通
路７０が遮断されるため、高圧室４０内の燃料は低圧室
４１に流出することはない。したがって、高圧室４０内
の燃料圧力はポンプ室内の燃料圧力と同じ大きさにな
る。

【００２３】流量制御弁６０を開状態にすると、連通路
７０を介して高圧室４０と低圧室４１が連通するので、
高圧室４０内の燃料は連通路７０及び座板６４のオリフ
ィス孔６４ａを通って低圧室４１に流出し、更に低圧室
４１からフィードポンプのサクション側へ流出する。こ
の燃料の流出によって、高圧室４０内の燃料圧力が低下
する。すると、タイマピストン３０は、高圧室４０内の
燃料圧力と低圧室４１内の燃料圧力との差圧による力
と、スプリング５０の弾発力とが平衡する位置まで移動
する。

【００２４】そして、高圧室４０から低圧室４１への燃
料の流出量を変えることによって、高圧室４０内の燃料
圧力の大きさを変え、タイマピストン３０の位置を変え
て、燃料噴射時期を変える。

【００２５】上記燃料の流出量は、流量制御弁６０の弁
体６３のリフト量を変えることによって所望に変えるこ
とができる。このリフト量の制御は、電歪アクチュエー
タ６２に対する印加電圧の大きさを連続的に変化させる
ことにより行う。そのようにすると、流量制御弁６０を
全閉状態にした時に弁体６３が座板６４に衝突する場合
を除いて、弁体６３のリフト動作に起因する衝突音は発
生しない。したがって、燃料噴射時期制御装置はその作
動中も極めて静かである。尚、電歪アクチュエータ６２
に対する印加電圧の大きさは、エンジン回転数や負荷の
大きさ等に基づいて、コントロールユニットにより最適
値が決定される。

【００２６】この発明は上述実施例に制約されず種々の
態様が採用可能である。例えば、上述実施例では低圧室
をフィードポンプのサクション側に連通させているが、
これに限るものではなく、低圧室を燃料タンクに接続す
るようにしてもよい。

【００２７】

【発明の効果】以上説明したように、この発明によれ
ば、流量制御弁の弁体を電歪アクチュエータによってリ
フトせしめるようにしたことにより、電歪アクチュエー
タに対する印加電圧を変えることによって高圧室内の燃
料圧力の大きさを変えることができるようになる。した
がって、流量制御弁をデューティ比制御しないで済むの
で、衝突音がなくなり、動作時の静粛性が極めて向上す
るという優れた効果が奏される。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明に係る燃料噴射時期制御装置の断面図
である。

【符号の説明】

１１ シリンダ孔 ３０ タイマピストン ４０ 高圧室 ４１ 低圧室 ５０ スプリング(弾性部材) ６０ 流量制御弁 ６２ 電歪アクチュエータ ６３ 弁体 ７０ 連通路

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 シリンダ孔にタイマピストンが軸線方向
   へ摺動自在に設けられ、このタイマピストンを間に挟ん
   でシリンダ孔の両端部に、燃料噴射ポンプのフィードポ
   ンプによって加圧した燃料が導入される高圧室と、燃料
   の低圧側に連なる低圧室とが形成され、これら高圧室と
   低圧室とが流量制御弁を有する連通路によって接続され
   ており、上記タイマピストンは弾性部材によって高圧室
   に接近する方向へ付勢されていて、この弾性部材の弾性
   力と、高圧室内の燃料圧力と低圧室内の燃料圧力との差
   圧による力との平衡によって上記タイマピストンの位置
   制御がなされ、これによってこのタイマピストンに連繋
   された燃料噴射ポンプにおけるプランジャの往復動タイ
   ミングを決定する作動子を位置制御する燃料噴射時期制
   御装置において、 上記流量制御弁の弁体が電歪アクチュエータによってリ
   フトされることを特徴とする燃料噴射時期制御装置。