JPH0544538B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、例えばアイドリング時のようなエン
ジンの特定の運転条件下における騒音レベルを低
減するようにした燃料噴射ポンプの噴射率制御装
置に関する。

（従来の技術） デイーゼルエンジンに搭載される燃料噴射ポン
プの燃料噴射率、すなわち単位クランク角に対す
る噴射量は、分配型燃料噴射ポンプの場合、プラ
ンジヤ径とフエイスカムのプロフイルによつて略
決定され、任意の運転条件でこれを変えることは
できない。このため、燃料噴射ポンプからノズル
へ圧送された燃料を燃焼室で噴射し、これを燃焼
させる際、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
レベルが増大するという問題があつた。このよう
な傾向は暖機時のようなアイドリング運転下で顕
著となり、特に冬期においてはエンジン騒音が高
レベルになるため、予てよりその改善が望まれて
いた。

このため、従来においてもエンジンの負荷条件
に応じてプランジヤ内部に吸入された燃料の一部
をポンプ室内に逃がし、燃料噴射率を変えるよう
にした噴射率制御装置が提案されている。すなわ
ち、この従来装置は特開昭59−99060号公報に示
されているように、プランジヤにその内部のセン
タ孔に連通する連通孔を設け、この連通孔に導通
する燃料逃し通路をポンプハウジングに形成し
て、その通路の一端をポンプ室内に連通させる一
方、前記通路の出口側に可変断面オリフイスを設
置し、通路に流出した燃料の送油圧により前記オ
リフイスの開口面積を加減して、運転条件に応じ
て燃料逃し量を調整することにより、運転条件に
応じて噴射率を制御するようにしていた。

（発明が解決しようとする問題点） しかし、この従来装置ではエンジンのアイドリ
ングまたは高負荷高速運転時にはオリフイスの開
口面積が一定になり、その絞り量も不変となつ
て、プランジヤの圧送速度が速くなるにつれて絞
りの効果が相対的に薄れ、噴射率が上昇するとい
う問題があり、また逃し燃料の送油圧力に応じて
オリフイスを精密かつ高速に応答させることが難
しく、制御の安定性と高信頼性を期待し難いうえ
に、オリフイスの加工に際しては高い精度を要求
され、その量産化が難しい等の問題があつた。

本発明はこのような従来の問題点を改善し、エ
ンジンの運転状態に応じて燃料噴射率を確実に制
御できるとともに、その作動の安定性と高信頼性
を確保して、特定の運転条件下での騒音レベルを
低減し、またポンプ室内に滞留する異物や沈殿物
等の吸い込みや侵入を防止して、この種ポンプの
安定した作動と圧力制御弁の円滑な作動を得ら
れ、しかもプランジヤの良好な作動状態を得られ
るようにした燃料噴射ポンプの噴射率制御装置を
提供することを目的とする。

（問題点を解決するための手段） このため、本発明の燃料噴射ポンプの噴射率制
御装置は、ポンプ室と、回転かつ往復動可能なプ
ランジヤと、ハイプレツシヤチヤンバーと、エン
ジンの特定の運転下でポンプ室とハイプレツシヤ
チヤンバーとに連通する排出油路と、エンジンの
特定の運転下でハイプレツシヤチヤンバーに連通
する排出油路に介挿したスプール弁とを備え、上
記油路の所定流域の開口面積をプランジヤと同期
して可変にした燃料噴射ポンプの噴射率制御装置
において、排出油路の上記スプール弁より下流側
の略中流域に、バルブ孔と該バルブ孔より大断面
積の油室とを隣接して設け、これらバルブ孔と油
室との間に圧力制御弁を移動可能に設け、該制御
弁の断面積を下流側の油室に向けて漸増させると
ともに、上記制御弁をプランジヤと同期作動さ
せ、プランジヤの往動時に上記制御弁をバルブ孔
から油室へ移動させて、低圧側に対する開口面積
をプランジヤの往動変位に応じて漸増させること
で、ハイプレツシヤーチヤンバーの圧力上昇に応
じて、その圧力低下率を増大させ、燃料噴射期間
中、略一定レベルの安定した噴射率を得られ、ま
た排出油路を移動する燃料油の圧力低下を促すこ
とで、ポンプ室へ流出する際の異物や沈殿物の舞
い上がりと、その吸い込みや侵入を防止し、この
種ポンプの安定した作動と圧力制御弁の円滑な作
動を得られ、しかも圧力制御弁のオイルダンパ効
果によつて、プランジヤの良好な作動状態を得ら
れるようにしたことを特徴としている。

（実施例） 以下、本発明を分配型燃料噴射ポンプに適用し
た図示の実施例により説明すると、第１図および
第２図において１はポンプハウジング２のハイド
リツクヘツドで、その内部には中空筒状のプラン
ジヤバレル３が固定されており、その周面にはポ
ンプ室４側から、バイパスポート５とデイストリ
ピユータポート６およびインテークポート７が開
口されている。８はプランジヤバレル３の内部に
回転かつ摺動可能に収容されたプランジヤで、そ
の周面にはポンプ室４側から、カツトオフポート
９と均圧スリツト（図示略）、環状のバイパスス
リツト１０とデイストリビユータスリツト１１お
よびインテークスリツト１２が形成され、その内
部には前記ポート９，１０，１１に連通するセン
ター孔１３が形成されていて、その一方の開口部
がハイプレツシヤチヤンバー１４に連通してい
る。

１５，１６はポンプハウジング２内部の上下位
置に互いに離間して形成された第１および第２バ
ルブ孔で、それらの一端はポンプ室４に開口して
おり、このうち第１バルブ孔１５は斜状の導通孔
１７を介して前記バイパスポート５と連通し、更
に連絡孔１８を介して第２バルブ孔１６に連通し
ている。

一方、第２バルブ孔１６は後述する排出油路の
略中流域に設けられ、その奥部に開口した逃げ路
１９を介して、ポンプ室４に連通している。

上記逃げ路１９は、前記バイパスポート５、導
通孔１７、連絡孔１８等とともに燃料油の排出油
路を構成している。

２０は第１バルブ孔１５の奥部に一端を開口し
た通路で、その他端は低圧側に連通している。

２１は第１バルブ孔１５内に摺動自在に収容さ
れたスプール弁で、その外端面とバルブ孔１５の
奥壁との間に介挿したスプリング２２によつて、
ポンプ室４側に付勢され、ポンプ室４内に供給さ
れる燃料の送油圧力に応じて外方への移動を可能
にされている。すなわち、スプール弁２１はポン
プ室４内の油圧により外方へ変位し、その際周面
に形成した環状のコントロールポート２３を介し
て、導通孔１７および連絡孔１８との導通を可能
にしている。実施例の場合エンジンの特定の運転
条件、例えばアイドリング時におけるポンプ室４
内の送油圧力によつて、コントロールポート２３
を導通孔１７および連絡孔１８の開口部位置に位
置付け、それらの導通を可能にする一方、前記以
外の運転条件下では、それらの導通が不可能なよ
うに構成されている。

２４は第２バルブ孔１６に沿つて移動可能に収
容された圧力制御弁で、外側に向かつて断面積が
漸増する円錐台形状に形成され、その最大断面積
は第２バルブ孔１６の断面積と略合致している。
この圧力制御弁２４はバルブシヤフト２６の先端
に一体的に構成され、かつ前記バルブシヤフト２
６は後述のようにプランジヤ８と同期して往復動
可能にされていて、プランジヤ８の作動に同期し
て、第２バルブ孔１６の終端部と油室２５との間
を往復動し、その際バルブ孔１６と油室２５の境
界部、すなわち絞り部における開口面積を可変と
することによつて、弁作用を機能するようにされ
ている。

バルブシヤフト２６は実施例の場合、プランジ
ヤスプリングシヤフトと一体に構成され、圧力制
御弁２４の近接位置にバルブガイド２４ａを配設
する一方、その基端部をプランジヤ８に装着した
アーム２７の先端に固定している。その他、図中
２８はバルブシヤフト２６に装着されたプランジ
ヤスプリング、２９はカムデイスク、３０はフエ
イスカム、３１はギヤ、３２はフイードポンプ、
３３はドライブシヤフト、３４はデリバリバル
ブ、３５はデイストリビユータスリツト６とデリ
バリバルブ３４に連通するアウトレツトパツセー
ジ、３６はフユーエルカツトソレノイド、３７は
ポンプ室４とインテークポート７に連通する燃料
通路である。

第３図および第４図はスプール弁２１の他の実
施例を示し、前述の実施例と対応する構成部分に
は同一の符号を用いている。このうち、第３図に
示す実施例では第１バルブ孔１５の奥部に、スプ
ール弁２１を吸着可能な環状のマグネツトコイル
３８を収容し、このマグネツトコイル３８にエン
ジンの特定の運転条件下、例えばアイドリング時
に通電して、スプール弁２１を吸着変位させ、コ
ントロールポート２３を介して導通孔１７と連絡
孔１８を連通させるようにしている。この場合、
マグネツトコイル３８に対する入力信号は、エン
ジンの回転数、負荷、コントロールレバー位置等
の条件を適宜選定して設定する。図中、３９はス
プール弁２１の内部に形成された貫通孔で、スプ
ール弁２１により仕切られた第１バルブ孔１５の
内外室を連通させ、その等圧状態を形成させるよ
うにしている。

第４図に示す実施例ではスプール弁２１に連結
杆４０を突設し、この連結杆４０の先端部に例え
ばコントロールレバー、ガバナレバー等のレバー
４１の一端を固定し、エンジンの特定の運転下で
レバー４１を介し直接スプール弁２１を変位さ
せ、導通孔１７と連結孔１８とを連通させるよう
にしている。

（作用） このように構成した噴射率制御装置において、
エンジンの停止時、すなわち燃料噴射ポンプの停
止時には、フイードポンプ３２からポンプ室４内
に燃料が圧送されないから、ポンプ室４の圧力は
略零圧状態を維持している。したがつて、第１バ
ルブ孔１５の内部ではスプリング２２の復元力が
ポンプ室４の圧力に打ち勝つて、スプール弁２１
を内方へ移動させ、導通孔１７および連絡孔１８
の各開口部を閉塞するため、これらの孔１７，１
８は第２図ａに示すように連通していない。ま
た、燃料噴射ポンプの停止時には、プランジヤ８
は作動を停止しているから、このプランジヤ８と
同期作動するバルブシヤフト２６も作動を停止
し、該シヤフト２６と一体の圧力制御弁２４は例
えば第２図ａの停止位置を維持している。

次にエンジンを始動し、燃料噴射ポンプを駆動
させて、フイードポンプ３２からポンプ室４内に
燃料を圧送すると、ポンプ室４内の圧力は次第に
加圧され、その圧力がスプール弁２１の内端面に
作用する。したがつて、スプール弁２１はスプリ
ング２２の復元力に抗しつつ、ポンプ室４の圧力
に応じて第２図ａ上右方へ移動する。そして、ポ
ンプ室４の圧力がアイドリング時における所定の
圧力に達すると、スプール弁２１のコントロール
ポート２３が導通孔１７および連絡孔１８の各開
口部位置で移動を停止し、第２図ｂに示すように
コントロールポート２３と導通孔１７および連絡
孔１８が連通する。

したがつて、このようなアイドリング時におい
て、ポンプ室４から燃料通路３７を経てインテー
クポート７およびインテークスリツト１２に導か
れ、ハイプレツシヤチヤンバー１４およびセンタ
ー孔１３に吸入された燃料は、プランジヤ８の噴
射行程時にデイストリビユータスリツト１１から
デイストリビユータポート６、アウトレツトパツ
セージ３５を経てデリバリバルブ３４に導かれ、
該バルブ３４のスプリングを押し上げ、ノズルを
経た後エンジンの燃料室内で噴射される。一方、
噴射行程において加圧された高圧燃料の一部は、
センター孔１３およびバイパススリツト１０を経
て、バイパスポート５から導通孔１７に導かれ、
コントロールポート２３に流入する。

コントロールポート２３は前述のように既に連
絡孔１８と連通しているから、コントロールポー
ト２３に流入した高圧燃料は第２バルブ孔１６内
に流入する。この場合、圧力制御弁２４の断面積
を排出油路の下流側に向けて漸増させたから、こ
れを逆に構成したものに比べて、上記弁２４とバ
ルブガイド２４ａとの間のスペースが大きくな
り、その分上記流入燃料の圧力低下を図れる。

一方、圧力制御弁２４はプランジヤ８と同期作
動可能であり、プランジヤ８の復動時における吸
入行程の終期においては、第２図ａに示すように
圧力制御弁２４の最大断面部が絞り部に位置し
て、第２バルブ孔１６の奥部を閉塞し、閉弁状態
を維持している。そこで、プランジヤ８が往動を
開始し、その噴射行程に移行すると、アーム２７
に固定されたバルブシヤフト２６がプランジヤ８
と同期作動して、第２図ａ上右方へ移動する。こ
のため、圧力制御弁２４の最大断面部が絞り部か
ら避退して第２バルブ孔１６の奥部が開放され、
油室２５を介して第２バルブ孔１６と逃し路１９
が連通する。したがつて、第２バルブ孔１６内に
流入した高圧燃料は、油室２５を経て逃げ路１９
よりポンプ室４に流出する。

この場合、油室２５は第２バルブ孔１６の断面
積よりも大きいから、前記連通時に排出燃料の圧
力低下を助長し、この後排出燃料が排出油路の下
流側を逃げ路１９に沿つて移動する際、圧力損失
を受けることで、更に圧力低下してポンプ室４に
流出する。

このように、本発明では排出燃料の圧力を低下
させて、ポンプ室４へ排出しているから、該室４
内に滞留する異物や沈殿物等の舞い上がりを抑制
し、それらの燃料通路３７からの吸い込みや、逃
げ路１９からの侵入を防止し得るから、この種ポ
ンプの安定した作動と、圧力制御弁２４およびバ
ルブガイド２４ａの良好な作動状態を得られる。

しかも、圧力制御弁２４はプランジヤ８の往動
に同期して、排出油路に滞留する燃料を押し除け
て高圧燃料を排出し、当該動作を繰り返し行なう
から、上記油路の下流側に異物等が滞留し或いは
侵入しても、これらをポンプ室４へ排出し、代わ
りに排出油路内を混入物の少ない燃料で満たし
て、圧力制御弁２４およびバルブガイド２４ａの
良好な作動状態を維持する。

更に圧力制御弁２４の往動作動によつて、オイ
ルダンパ効果を得られるから、プランジヤ８の往
動終期の減速と振動吸収を図れ、プランジヤ８の
いわゆるジヤンピングを防止できる。

この場合、アイドリング時においてはスプール
弁２１が第１バルブ孔１５内において定位置を保
持し、一定量の高圧燃料が第２バルブ孔１６内に
流入される一方、絞り部における第２バルブ孔１
６の開口面積は、プランジヤ８の往動変位に伴な
つて増加し、その往動終期において最大になり、
この後プランジヤ８が復動を開始すると次第に減
少する山形の特性を呈する。このような特性は第
５図ａに示すように、カムデイスク２９のカムリ
フトと概ね近似した傾向となる。

このようにアイドリング時においては、ハイプ
レツシヤーチヤンバー１４およびセンター孔１３
が究極においてボンプ室４に連通して、噴射時の
高圧燃料の圧力が低下し、その低下状態はハイプ
レツシヤーチヤンバー１４の圧力上昇に呼応して
増大するから、圧力低下率が相対的に増大し、燃
料噴射期間中、後述のように略一定レベルの安定
した燃料噴射率が得られる。

それゆえ、第５図ｂに示すようにこの種の制御
装置を有しないものが実線のような急峻な山形の
圧力特性を有しているのに比べ、破線で示した本
発明のそれは噴射行程の広域に亘つて平坦な低圧
状態を形成している。したがつて、噴射率、すな
わち単位クランク角に対する噴射量は第５図ｃに
示すように、この種の制御装置を有しないものが
実線のように急峻な山形特性を有しているのに対
し、破線で示した本発明のそれは全体的に緩やか
な山形を呈しており、その噴射率が低率で安定し
ていることを示ししている。

したがつて、燃焼室内における混合気濃度の上
昇を抑制し、熱発生率が低減されるから、騒音レ
ベルが低下することとなる。アイドリング時にお
けるこのような状況は、前述のような暖機運転時
に限らず、後述のように高負荷高速回転からアイ
ドリングへ移行した場合にも同様に形成されるか
ら、高頻度に行なわれるアイドリングの際の騒音
対策に有効となる。

次にアイドリングからエンジンを高負荷高速回
転させると、フイードポンプ３２からアイドリン
グ時より高圧の燃料がポンプ室４内に圧送され、
ポンプ室４内の圧力が昇圧されて、この圧力がス
プール弁２１に作用する。このため、スプール弁
２１がスプリング２２の復元力に抗して第２図ｂ
上右方へ移動し、導通孔１７と連絡孔１８の各開
口部を閉塞して、第２図ｃに示すように閉弁状態
を形成する。したがつて、このような状態におい
てはプランジヤ８の噴射行程の際、高圧燃料の一
部が導通孔１７に導かれても、これが連絡孔１
８、逃し路１９を経てポンプ室４内に流出するこ
とはない。すなわち、エンジンの高負荷高速回転
時には、高圧燃料の全量がノズルを経て燃焼室内
で噴射されるから、噴射率は高率に維持され、所
定の出力を発生する。したがつて、このようなエ
ンジンの運転状態において、プランジヤ８と共に
バルブシヤフト２６が往動して、圧力制御弁２４
が開弁しても、導通孔１７内の高圧燃料がポンプ
室４に流出することはない。

一方、このような高負荷高速回転からエンジン
をアイドリング運転に移行させると、フイードポ
ンプ３２からポンプ室４内に圧送される燃料は圧
力低下し、ポンプ室４内の圧力は前述のアイドリ
ング時と同様の圧力に達し、この圧力がスプール
弁２１に作用する。このため、スプール弁２１が
スプリング２２の復元力によつて第２図ｃ上左方
へ移動し、第２図ｂに示すようにポンプ室４の圧
力とスプリング２２の復元力が均衡した位置で、
その移動を停止する。したがつて、この場合には
スプール弁２１のコントロールポート２３を介し
て、導通孔１７と連絡孔１８が連通するから、プ
ランジヤ８の噴射行程の際、高圧燃料の一部が前
述の流路を経て、ポンプ室４内に流出する。その
結果、前述と同様に噴射率が低下して、アイドリ
ング時での騒音レベルが低減される。この場合、
圧力制御弁２４の断面積の変化を更に大きくし
て、その開口面積の変化特性を急峻な山形特性と
し、高圧燃料のポンプ室４への流出を噴射行程の
初期に行なうようにすれば、噴射開始時期を更に
遅らせることができ、その分噴射時間が削減され
るから、騒音レベルを一層低減し得ることとな
る。

（発明の効果） 本発明の燃料噴射ポンプの噴射率制御装置は以
上のように、排出油路に配設したスプール弁より
下流側の略中流域に、バルブ孔と該バルブ孔より
大断面積の油室とを隣接して設け、これらバルブ
孔と油室との間に圧力制御弁を移動可能に設け、
該制御弁の断面積を下流側の油室に向けて漸増さ
せたから、排出油路を移動する排出燃料の圧力低
下を促して、これがポンプ室へ流出する際の異物
や沈殿物の舞い上がりを抑制し、その吸い込みや
排出油路への侵入を防止して、この種ポンプの安
定した作動と、圧力制御弁の円滑な作動を確保す
ることができる。

また、本発明では圧力制御弁をプランジヤと同
期作動させ、プランジヤの往動時に上記制御弁を
バルブ孔から油室へ移動させて、低圧側に対する
開口面積をプランジヤの往動変位に応じて漸増さ
せたから、ハイプレツシヤーチヤンバーの圧力上
昇に応じて、その圧力低下率を増大させ、燃料噴
射期間中、略一定レベルの安定した噴射率を得ら
れる効果がある。

更に本発明は、圧力制御弁をプランジヤと同期
作動させたから、プランジヤの往動時に圧力制御
弁によるオイルダンパ効果が得られ、該効果によ
つてプランジヤの往動終期における減速や振動吸
収を図れて、プランジヤのいわゆるジヤンピング
を防止でき、プランジヤの良好な作動状態を得ら
れる等の効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す断面図で、ガ
バナ機構を省略図示しており、第２図ａ，ｂ，ｃ
は本発明の要部の作動状態を示す断面図、第３図
および第４図は本発明の他の実施例の要部を示す
断面図、第５図ａ，ｂ，ｃは本発明の作動特性を
示す特性図である。 ２……ポンプハウジング、４……ポンプ室、１
４……ハイプレツシヤチヤンバー、１５……第１
バルブ孔、１６……第２バルブ孔、１９……逃し
路、２１……スプール弁、２４……圧力制御弁。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ ポンプ室と、回転かつ往復動可能なプランジ
   ヤと、ハイプレツシヤチヤンバーと、エンジンの
   特定の運転下でポンプ室とハイプレツシヤチヤン
   バーとに連通する排出油路と、エンジンの特定の
   運転下でハイプレツシヤチヤンバーに連通する排
   出油路に介挿したスプール弁とを備え、上記油路
   の所定流域の開口面積をプランジヤと同期して可
   変にした燃料噴射ポンプの噴射率制御装置におい
   て、排出油路の上記スプール弁より下流側の略中
   流域に、バルブ孔と該バルブ孔より大断面積の油
   室とを隣接して設け、これらバルブ孔と油室との
   間に圧力制御弁を移動可能に設け、該制御弁の断
   面積を下流側の油室に向けて漸増させるととも
   に、上記制御弁をプランジヤと同期作動させ、プ
   ランジヤの往動時に上記制御弁をバルブ孔から油
   室へ移動させて、低圧側に対する開口面積をプラ
   ンジヤの往動変位に応じて漸増させたことを特徴
   とする燃料噴射ポンプの噴射率制御装置。