JPH05263723A - 燃料噴射ポンプ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】噴射率の低減量を自由に設定できるようにす
る。 【構成】プランジャ７に、燃料加圧室８に連なるリーク
ポート２１及び環状溝２２を形成する。バレル４及び取
付ブロック１に、ポンプ室２に連なるリーク通路４１を
形成する。環状溝２２とバレル４のリーク孔２３とを、
プランジャ７の往動途中で対向して連通するように配置
する。リーク通路４１の途中に制御弁２８を設ける。制
御弁２８の弁体３１は電歪アクチュエータ３０によって
リフトされ、そのリフト量は電歪アクチュエータ３０に
印加する電圧の大きさを変えることによって制御可能に
なっている。弁体３１のリフト量を変えることによっ
て、そこを流れる燃料に対する流通抵抗を変えることが
でき、噴射率の低減量を変えることができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は噴射率可変タイプの燃
料噴射ポンプに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】燃料噴射ポンプには、騒音対策や排気ガ
ス対策等を目的として、噴射率を可変にしたものや、特
開昭６３−２０８６３０号公報に開示するようにパイロ
ット噴射を行うようにしたもの等が案出されている。こ
のうち、本出願人は噴射率可変タイプの燃料噴射ポンプ
について、平成３年１月２８日に特願平３−２５０３４
号として特許出願をしている。

【０００３】上記噴射率可変タイプの燃料噴射ポンプで
は、プランジャの往動途中において加圧室の圧力を低下
せしめることができるように加圧室と低圧室とをリーク
通路によって接続し、このリーク通路を電磁開閉弁によ
って開閉可能にしており、電磁開閉弁を開けた時の噴射
率が閉じた時よりも低くなるようになっている。この電
磁開閉弁の開閉は予め運転条件等によって設定されるも
ので、コントロールユニットがマップに基づいてこの運
転条件等を判断し、電磁開閉弁を全開にするか全閉にす
るかという二者択一的な制御を行っている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、噴射率の低
減の程度(低減量)は上記リーク通路に設けた絞りのサイ
ズや電磁開閉弁のサイズ等によって決定される。したが
って、上記絞りのサイズ等は、各運転条件における噴射
率の低減量をトータルバランス的に考えて設定せざるを
得ない。しかしながら、このようにトータルバランスを
考慮して絞りのサイズ等を設定した場合には、ある運転
条件においては噴射率の低減量が最適であっても、他の
運転条件においては噴射率の低減量が若干大き過ぎたり
小さ過ぎたりたりすることがあり、全ての運転条件にお
いて最適な噴射率を得ることが難しかった。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、噴射率を可変にでき、しかも
その可変量を所望に設定することができる燃料噴射ポン
プを提供しようとするところにある。

【０００５】

【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
にプランジャが往復動自在に設けられ、このプランジャ
の復動時に上記シリンダ孔に連通する燃料加圧室に燃料
を導入し、プランジャの往動時に上記燃料加圧室の燃料
を加圧する燃料噴射ポンプにおいて、上記プランジャに
は、一端がプランジャの外周面に開口し他端が上記燃料
加圧室に連通するリークポートが形成され、上記シリン
ダ孔の内周面には低圧室に連なるリーク通路の一端が開
口しており、上記リークポートのプランジャの外周面に
おける開口とリーク通路のシリンダ孔の内周面における
開口とがプランジャの往動途中で連通するようにされ、
而して、上記リーク通路には、電歪アクチュエータによ
って弁体がリフトされるリフト量制御可能な制御弁が設
けられていることを特徴とする燃料噴射ポンプにある。

【０００６】

【作用】制御弁が開いた状態でプランジャの往動途中に
リークポートとリーク通路とが連通すると、燃料加圧室
内で加圧された燃料の一部が低圧室へ流出する。その結
果、燃料加圧室内の圧力が比較的低圧になり、これに対
応して噴射率が低くなる。一方、制御弁が閉じた状態で
は、燃料加圧室内の燃料が低圧室へ流出しないので、燃
料が高圧に加圧され、噴射率も高くなる。

【０００７】又、上記制御弁は、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弁体のリフ
ト量を変えることができ、その結果、流通面積の大きさ
を変えることができる。したがって、開弁時の弁体のリ
フト量を変えることによって噴射率の低減量を変えるこ
とができ、各運転条件に最適な噴射率にすることができ
る。

【０００８】

【実施例】以下、この発明の一実施例を図１の図面に基
づいて説明する。図１はこの発明に係る分配型燃料噴射
ポンプの要部断面図であり、ポンプハウジング(図示せ
ず)には取付ブロック１が固定されている。この取付ブ
ロック１よりも図中左側の部分はポンプハウジング内部
のポンプ室(低圧室)２になっており、ここには燃料が充
満している。取付ブロック１の中央部には、ポンプ室２
に臨む内面から外面に貫通する貫通孔３が形成されてお
り、貫通孔３のポンプ室２側にバレル４が挿入固定さ
れ、外面側に蓋体５がバレル４に突き当てられた状態で
螺合固定されている。

【０００９】上記バレル４の中央部には、貫通孔３と同
心のシリンダ孔６が形成されており、シリンダ孔６には
プランジャ７が軸線方向へ往復動自在に且つ回転自在に
挿入されている。このプランジャ７と蓋体５によって区
画されるシリンダ孔６の内部が燃料加圧室８にされてい
る。尚、蓋体５には燃料加圧室８に臨んで開口するねじ
孔９が設けられており、このねじ孔９に螺合された調節
ボルト１０を進退調節することによって燃料加圧室８の
内部容積を適宜調節することができるようになってい
る。

【００１０】上記プランジャ７の左端部にはカムディス
ク(図示せず)が一体的に設けられている。周知のよう
に、このカムディスクは、ローラホルダ(図示せず)に押
圧接触せしめられるとともに、エンジンに連なる駆動軸
(図示せず)によって回転駆動せしめられるようになって
いる。したがって、カムディスクは回転駆動されると往
復動することとなり、これによってプランジャ７が回転
往復動せしめられるようになっている。

【００１１】又、プランジャ７の右端部外周面にはエン
ジンの気筒数と同数のインレットスリット１１が周方向
等間隔に形成されている。各インレットスリット１１
は、バレル４に形成されたインレットポート１２に対し
プランジャ７の復動時(図中左方向への移動時)にその回
転に伴って順次対向するように配置されている。尚、イ
ンレットポート１２は取付ブロック１に形成された吸入
通路１３を介してポンプ室２に接続されており、吸入通
路１３はマグネットバルブ１４によって開閉されるよう
になっている。

【００１２】プランジャ７の中間部外周面にはアウトレ
ットスリット１５が一つ形成されている。アウトレット
スリット１５は縦孔１６及び横孔１７を介して燃料加圧
室８に連通している。一方、上記バレル４にはエンジン
の気筒数と同数のアウトレットポート１８が形成されて
いる。各アウトレットポート１８の一端はシリンダ孔６
の内周面に開口しており、この各開口部はシリンダ孔６
の周方向等間隔に配置されている。そして、プランジャ
７の往動時には、いずれかのアウトレットポート１８が
アウトレットスリット１５と対向するようになってい
る。各アウトレットポート１８の他端はデリバリバルブ
(図示せず)を介して燃料噴射ノズル(図示せず)に接続さ
れている。

【００１３】プランジャ７においてポンプ室２に吐出し
た端部にはカットオフポート１９が形成されている。カ
ットオフポート１９の一端はプランジャ７の外周面に開
口し、他端は横孔１７を介して燃料加圧室８に連通して
いる。又、プランジャ７の上記端部外側には、カットオ
フポート１９を遮蔽するコントロールスリーブ２０が相
対回転自在に且つ相対往復動自在に装着されている。

【００１４】上述構成において、プランジャ７が往動
(図中右方向への移動)すると、燃料加圧室８内の燃料が
加圧される。加圧された燃料は、横孔１７、縦孔１６、
及びアウトレットスリット１５を通っていずれかのアウ
トレットポート１８に圧送され、更にそこから燃料噴射
ノズルに圧送されて、エンジンの燃焼室に噴射される。
そして、プランジャ７の往動途中に、カットオフポート
１９がコントロールスリーブ２０から抜け出してポンプ
室２に露出すると、加圧された燃料はカットオフポート
１９からポンプ室２に流出するようになり、これによっ
て燃料噴射が終了する。

【００１５】尚、周知のように、燃料噴射量は、コント
ロールスリーブ２０を図中右方向へ移動させると増大
し、左方向へ移動させると減少する。コントロールスリ
ーブ２０の位置は、ガバナ(図示せず)によりエンジンの
回転数及び負荷に応じて適宜に調節されるようになって
いる。

【００１６】一方、プランジャ７が復動すると、ポンプ
室２内の燃料が吸入通路１３、インレットポート１２、
及びいずれかのインレットスリット１１を通って燃料加
圧室８内に吸引導入される。

【００１７】以上の構成については従来の分配型燃料噴
射ポンプと同様であるが、この分配型燃料噴射ポンプの
場合は更に次のような構成を有している。即ち、プラン
ジャ７の中間部でインレットスリット１１とアウトレッ
トスリット１５との間にリークポート２１が形成されて
いる。このリークポート２１の一端は横孔１７を介して
燃料加圧室８に連通しており、他端はプランジャ７の外
周面に形成された環状溝２２に連なっている。尚、リー
クポート２１については、シリンダ孔６の内周面と対向
するプランジャ７の外周面に開口させる限り、この実施
例と異なる部位に形成してもよい。

【００１８】又、バレル４には、その外周面からシリン
ダ孔６の内周面に貫通するリーク孔２３が形成されてい
る。このリーク孔２３は、燃料に対する流通抵抗が殆ど
無視できる程度に小さくなるよう、比較的大きな直径を
有するストレートな孔とされている。このリーク孔２３
のシリンダ孔６の内周面における開口は、プランジャ７
の往動途中において環状溝２２と対向するように配置さ
れている。又、リーク孔２３が開口するバレル４の外周
面には凹部２４が形成されている。

【００１９】ここで、プランジャ７が往動を開始してか
らリーク孔２３と環状溝２２とが対向し始めるまでのプ
ランジャ７の往動距離をＬ₁とし、カットオフポート１
９がコントロールスリーブ２０から露出するまでのプラ
ンジャ７の往動距離、換言すれば噴射率がピークに達す
るときの往動距離をＬ₂とすると、 ０＜Ｌ₁＜Ｌ₂ に定められる。通常、往動距離Ｌ₁は、噴射率がピーク
時の噴射率の半分になるときの往動距離とされ、この実
施例では、Ｌ₁≒Ｌ₂／２に設定しているが、この割合に
限られるものではない。

【００２０】尚、噴射率がピークに達するまでのプラン
ジャ７の往動距離Ｌ₁は、コントロールスリーブ２０の
位置、換言すればエンジンの回転数及び負荷によって変
化する。したがって、往動距離Ｌ₁はいずれの回転数ま
たは負荷を対象とするかによって適宜決定することとな
るが、この実施例では中速回転時を対象としてＬ₁を決
定している。

【００２１】取付ブロック１の図中上端部には、その上
端面から下方に向かって順に、弁取付孔２５、収納孔２
６、及び凹部２４に連通する連通孔２７が互いに同心に
形成されている。

【００２２】上記弁取付孔２５には制御弁２８が固定さ
れている。制御弁２８は、弁取付孔２５に螺合固定され
たホルダ部２９と、ホルダ部２９に取り付けられた電歪
アクチュエータ３０と、電歪アクチュエータ３０の先部
に取り付けられた弁体３１、とを主要構成としている。

【００２３】電歪アクチュエータ３０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３０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。

【００２４】上記制御弁２８はこの電歪アクチュエータ
３０を弁体３１のリフト機構としたものであり、電歪ア
クチュエータ３０に印加する電圧の大きさを変えること
によって、弁体３１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３０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３０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。

【００２５】一方、収納孔２６の底面には連通孔２７よ
り大きな中心孔を有するガスケット３２を介して座板３
３が配置されている。この座板３３の中央部には、オリ
フィス３４が形成されている。このオリフィス３４が開
口する座板３３の上端面中央部には突出部３５が形成さ
れている。又、収納孔２６には円筒状のスリーブ３６が
螺合されており、このスリーブ３６によって座板３３が
収納孔２６の底面に押圧固定されている。

【００２６】上記スリーブ３６の内側に制御弁２８の弁
体３１が図中上下方向へ摺動可能に挿入されている。弁
体３１の下端面中央部には突出部３７が形成されてお
り、弁体３１の最大リフト時にこの突出部３７が座板３
３の突出部３５に突き当たり、オリフィス３４を塞い
で、制御弁２８が閉状態となるようにされている。そし
て、この閉状態のときよりも電歪アクチュエータ３０に
対する印加電圧を小さくすると、弁体３１のリフト量が
小さくなって、弁体３１の突出部３７が座板３３の突出
部３５から離間し、制御弁２８が開状態となるようにさ
れている。尚、弁体３１の外周面の中間部には、弁体３
１の外周面とスリーブ３６の内周面との間をシールする
シールリング３８が装着されている。

【００２７】弁体３１の突出部３７が座板３３の突出部
３５に突き当たった状態においては、弁体３１と座板３
３との間の外周部に隙間が形成される。この隙間と対向
するスリーブ３６の下端部には、切り欠き３９が形成さ
れている。切り欠き３９は、取付ブロック１に形成され
た孔４０を介してポンプ室２に連通している。したがっ
て、制御弁２８が開状態の場合には、リーク孔２３及び
凹部２４が、連通孔２７、オリフィス３４、弁体３１と
座板３３との間の隙間、切り欠き３９、及び孔４０を介
してポンプ室２に連通する。これから明らかなように、
この実施例においては、上記リーク孔２３から孔４０ま
での流路によってリーク通路４１が構成されている。

【００２８】上述構成の分配型燃料噴射ポンプにおいて
は、プランジャ７が往動を開始すると燃料加圧室８内の
燃料が加圧されて噴射される。この場合、プランジャ７
の往動当初は環状溝２２とリーク孔２３とが離間し、リ
ークポート２１とリーク孔２３との間が遮断されている
ので、その時の噴射率は制御弁２８が開弁状態と閉弁状
態とで同一である。しかしながら、プランジャ７の往動
途中において環状溝２２とリーク孔２３とが対向しリー
クポート２１とリーク孔２３とが連通した後において
は、制御弁２８の開閉状態で噴射率が異なる。

【００２９】即ち、制御弁２８を閉じている場合には、
リーク通路４１が遮断されているので、環状溝２２とリ
ーク孔２３とが対向してリークポート２１とリーク孔２
３とが連通した後においても、噴射率はプランジャ７の
往動に伴って上昇する。したがって、高噴射率が得られ
る。

【００３０】一方、制御弁２８を開けている場合には、
リークポート２１とリーク孔２３とが連通すると、燃料
加圧室８内の燃料がリーク通路４１を通ってポンプ室２
に流出する。ただし、燃料の流出量はオリフィス３４、
及び弁体３１と座板３３との間の隙間によって制限され
ているので、その流出によって燃料噴射が終了すること
はなく、プランジャ７の往動に伴って燃料噴射が続行さ
れる。しかし、燃料の流出により、プランジャ７の往動
に伴う燃料加圧室８内の圧力上昇が抑えられ、その結
果、燃料の噴射率は制御弁２８を閉じている場合に比べ
て低くなる。

【００３１】しかも、この分配型燃料噴射ポンプにおい
ては、制御弁２８の電歪アクチュエータ３０に印加する
電圧の大きさを変えることによって弁体３１のリフト量
を変えることができ、これによって、弁体３１と座板３
３との間の流路開口面積を変えることができる。その結
果、弁体３１と座板３３との間を流通する燃料に対する
流通抵抗を変えることができるので、上記噴射率の低減
量を所望に設定することができる。

【００３２】したがって、予め実験等によって、各運転
条件毎に噴射率の最適低減量を求め、これに対応する弁
体３１のリフト量、即ち電歪アクチュエータ３０に対す
る印加電圧を求めておき、これをコンピュータにプログ
ラミングしておいて、コントロールユニットがマップに
基づいて制御弁２８の開閉、及び開弁時のリフト量を制
御するようにすると、個々の運転条件に応じた最適な噴
射率を得ることができるようになる。これによって、エ
ンジン性能をより高めることができるとともに、エミッ
ションを低減することができる。尚、この噴射率制御を
行うにあたっては、噴射率を変えたことによって噴射量
に変動が生じないように、コントロールスリーブの位置
制御を同時に行ってこれをカバーする。

【００３３】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、上記実施例ではポンプ
室を低圧室として使用しているが、ポンプ室とは別に、
例えば取付ブロックとバレルとの間に独立した低圧室を
設けるようにしてもよい。又、上記実施例はこの発明を
分配型燃料噴射ポンプに適用したものであるが、この発
明は列型燃料噴射ポンプ等他のタイプの燃料噴射ポンプ
にも適用可能である。

【００３４】

【発明の効果】以上説明したように、この発明によれ
ば、燃料加圧室と低圧室とをリーク通路を介して接続
し、このリーク通路に、電歪アクチュエータによって弁
体のリフト量が制御可能な制御弁を設けたことによっ
て、噴射率の低減量を変えることができ、その結果、個
々の運転条件に最適な噴射率を得ることができるという
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ポンプの一実施例にお
ける要部断面図である。

【符号の説明】

２ ポンプ室(低圧室) ６ シリンダ孔 ７ プランジャ ８ 燃料加圧室 ２１ リークポート ２２ 環状溝 ２８ 制御弁 ３０ 電歪アクチュエータ ３１ 弁体 ４１ リーク通路

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 シリンダ孔にプランジャが往復動自在に
   設けられ、このプランジャの復動時に上記シリンダ孔に
   連通する燃料加圧室に燃料を導入し、プランジャの往動
   時に上記燃料加圧室の燃料を加圧する燃料噴射ポンプに
   おいて、上記プランジャには、一端がプランジャの外周
   面に開口し他端が上記燃料加圧室に連通するリークポー
   トが形成され、上記シリンダ孔の内周面には低圧室に連
   なるリーク通路の一端が開口しており、上記リークポー
   トのプランジャの外周面における開口とリーク通路のシ
   リンダ孔の内周面における開口とがプランジャの往動途
   中で連通するようにされ、而して、上記リーク通路に
   は、電歪アクチュエータによって弁体がリフトされるリ
   フト量制御可能な制御弁が設けられていることを特徴と
   する燃料噴射ポンプ。