JPH06159181A - インナカム式分配型燃料噴射ポンプ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 カム室内からの燃料漏れを防止したインナカ
ム式分配型燃料噴射ポンプを提供すること。 【構成】 エンジンの回転に伴い、ベーンフィードポン
プ１からフィードギャラリ５に供給された燃料は、吸入
行程時にプランジャ室９に導入され、次いで圧縮・分配
行程時にプランジャ室９内の燃料が高圧化され、分配ポ
ート１６、分配通路１８から分配通路２３に導入され、
デリバリバルブ２４を経てノズルから噴射される。その
後、電磁溢流弁１９の開放によりプランジャ室９内の高
圧燃料が溢流し、噴射が停止する。この噴射ポンプ１０
の動作に伴い、インナカムリング１４及び分配ヘッド４
により囲まれた部分の燃料の圧力が上昇して、両者の間
隙から燃料が押し出される。インナカムリング１４の外
周部側へ押し出された高圧燃料は、逃がし溝３６に到達
後膨張して低圧化する。このため、高圧燃料がカム室か
ら漏出することはない。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、インナカム式分配型燃
料噴射ポンプに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、ディーゼルエンジンの燃料噴射ポ
ンプは、エンジン性能の向上と排出ガス及びパティキュ
レートの低減の要求から、噴射圧力を高圧化して噴霧を
微粒化し、噴射時間を短縮する方向に進んでいる。従
来、このような燃料噴射ポンプとして、例えば特開平３
−５０３７４号公報に示す溢流調量型式のインナカム式
分配型燃料噴射ポンプが知られていた（図９参照）。

【０００３】これによると、まず、燃料が燃料タンク１
０１からフィードポンプ１０２を介してフィードギャラ
リ１０３に供給される。そして、プランジャ１０４がポ
ンプハウジング１０６に配置されたインナカムリング１
０５のカム面１０５ａに追従して往復動することによ
り、フィードギャラリ１０３内の燃料は、分配ロータ１
０７に設けた吸入ポート１０９からプランジャ室１１１
に吸入され、次いで圧縮されて分配通路１１３からデリ
バリバルブ１２１を介して各気筒へ燃料が圧送分配され
る。この分配ロータ１０７は、分配ヘッド１０８に設け
られたシリンダ１２３内にて回転可能に支持されてい
る。電磁弁１１５は、分配行程中、スピルポート１１９
に連通しているスピル通路１１７とフィードギャラリ１
０３との連通・遮断を行って燃料を溢流調量し、噴射量
制御を行う。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
インナカム式分配型燃料噴射ポンプでは、高速高負荷領
域にて分配ヘッド１０８とポンプハウジング１０６との
接合部よりカム室内燃料が漏れる（図９にて一点鎖線の
矢印により表示）という問題が発生していた。このよう
な燃料漏れは防止することが望まれていたが、この燃料
漏れの発生原因について現在まで全く不明であったた
め、これを防止する適当な手段は知られていなかった。

【０００５】今回、この燃料漏れの発生原因を追究した
ところ、ポンプハウジング１０６内のインナカムリング
１０５が分配ロータ１０７の回転に伴い軸方向に微振動
して分配ヘッド１０８に接近離間を繰り返すことによ
り、インナカムリング１０５及び分配ヘッド１０８に囲
まれた部分の燃料が高圧化して分配ヘッド１０８等の隙
間から外部に漏出することが判明した。

【０００６】そこで、本発明は上記の課題を解消するた
め、カム室内からの燃料漏れを防止したインナカム式分
配型燃料噴射ポンプを提供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、インナカム式分配型燃料噴射ポンプは、内燃機関の
回転に同期して分配ロータが分配ヘッドに設けたシリン
ダ内を回転し、その回転に伴い、前記分配ヘッドに隣接
して配置されたインナカムリングのカム面に追従してプ
ランジャが前記分配ロータの半径方向に往復動し、該プ
ランジャの往復動に伴いフィードポンプから供給される
前記分配ロータ内の燃料を圧縮し、内燃機関の各気筒へ
燃料を分配するインナカム式分配型燃料噴射ポンプにお
いて、前記インナカムリングの外周部のうち前記分配ヘ
ッド側の周縁部、又は、前記分配ヘッドの端面のうち前
記周縁部に対向する位置に、逃がし溝が設けられている
ことを要旨とする。

【０００８】

【作用】従来のインナカム式分配型燃料噴射ポンプにお
いて、カム室内の燃料漏れが発生する原因を追究したと
ころ、インナカムリングがフィードポンプの回転に伴
い、軸方向に毎秒数〜数十ｃｍの速度で分配ヘッドに接
近すること、インナカムリングと分配ヘッドの間隙
は、通常数十μｍであること等から、以下のメカニズム
によりカム室内の燃料が外部に漏出することが判明し
た。即ち、インナカムリングが分配ヘッドに向かって接
近すると、周知のスクイーズ効果により、インナカムリ
ング及び分配ヘッドに囲まれた部分の燃料はその間隙か
ら押し出される際流体摩擦を生じて高圧化し、両者の接
近を妨げようとする。その結果、このインナカムリング
及び分配ヘッドに囲まれた部分の燃料のうち、一部はイ
ンナカムリングの内周部側（カム面側）に押し出され容
積の大きなカム室に到達後低圧化するため、燃料漏出の
原因とはならない。一方、他の一部はインナカムリング
の外周部側に押し出され高圧の状態が保持されるため、
分配ヘッド等の隙間から外部へ漏出する。

【０００９】一方、上記構成を有する本発明のインナカ
ム式分配型燃料噴射ポンプでは、インナカムリングの外
周部側に押し出された高圧燃料を逃がし溝に到達させて
低圧化する。このため、高圧燃料が分配ヘッド等の隙間
に入り込むことが解消され、外部に燃料が漏出しない。

【００１０】

【実施例】以下、この発明を具体化した実施例を図面に
基づいて説明する。図１は第一実施例の断面図であり、
図２は図１のＡ−Ａ断面図である。第一実施例のインナ
カム式分配型燃料噴射ポンプ（以下「噴射ポンプ」とい
う）１０は、主として分配ロータ７、分配ヘッド４、ベ
ーンフィードポンプ１及びインナカムリング１４から構
成されている。

【００１１】ポンプハウジング１１には内燃機関として
のディーゼルエンジンの回転に同期して回転する回転軸
２が挿通され、軸受３３を介して回転可能に支持されて
いる。この回転軸２には分配ロータ７が形成され、その
分配ロータ７は分配ヘッド４に設けたシリンダ６内に回
転可能に収納されている。

【００１２】分配ロータ７の外端部（図１において右
側）には、噴射ポンプ１０の外部に備えた燃料タンクＴ
より燃料を吸い上げるベーンフィードポンプ１（図１に
おいて９０゜展開して表示）が設けられている。このベ
ーンフィードポンプ１はプレッシャチャンバ１ａ内にロ
ータ１ｂを回転自在に支持し、このロータ１ｂの外周に
四枚のブレード１ｃを備えている。エンジンの駆動力を
受けてロータ１ｂが回転すると、遠心力及びフィードポ
ンプ吐出圧によってブレード１ｃはプレッシャチャンバ
１ａの内壁へ押し付けられる。また、ロータ１ｂの中心
は、プレッシャチャンバ１ａの内周面中心に対して偏心
しているので、吸入口１ｄから吸入された燃料は、ブレ
ード１ｃ間に供給された後に、吐出口１ｅより吐出し圧
力調整弁３により調圧され、後述するフィードギャラリ
５へ圧送・供給される。

【００１３】図２に示すように、分配ロータ７には互い
に直交する一対の円筒孔７ｂが形成され、各円筒孔７ｂ
内にはそれぞれ一対のプランジャ８が油密状態で摺動可
能に収納されており、各プランジャ８により囲まれた部
分がプランジャ室９を形成している。前記各プランジャ
８の外側端部にはシュー１２が配設され、このシュー１
２にはローラ１３が回転自在に保持されている。また、
ローラ１３の外側には、環状のインナカムリング１４が
配置されている。インナカムリング１４の外周面は、ポ
ンプハウジング１１と分配ヘッド４とにより形成された
カム室３２の内壁に摺動可能に接触している。また、ポ
ンプハウジング１１と分配ヘッド４との接合部はオイル
シール３４により油密化されている。

【００１４】インナカムリング１４の内周面に形成され
たカム面１４ａは、ローラ１３の外面と接触している。
そして、分配ロータ７の回転に基づいてローラ１３がカ
ム面１４ａに摺動することによりローラ１３はカム面１
４ａに追従してインナカムリング１４の半径方向に往復
動し、この往復動がシュー１２を介して前記プランジャ
８に伝達される。このとき、プランジャ８が分配ロータ
７の半径方向外側に移動する行程が吸入行程となり、半
径方向内側に移動する行程が圧縮・分配行程となる。

【００１５】ここで、インナカムリング１４について図
３に基づいて説明する。図３（Ａ）はインナカムリング
１４の正面図であり、図３（Ｂ）は図３（Ａ）のＢ−Ｂ
断面図である。環状のインナカムリング１４は、その内
周面に複数のカム山を備えたカム面１４ａが形成されて
いる。一方、インナカムリング１４の外周部のうち分配
ヘッド４と対向する周縁部１４ｂには、全周にわたって
段部２７が形成され、更にこの段部２７から半径内方向
に向かってインナカムリング１４の内部へ通じる径方向
溝２８が設けられている。このインナカムリング１４が
噴射ポンプ１０に組み付けられたとき、インナカムリン
グ１４の周縁部１４ｂに設けた段部２７とポンプハウジ
ング１１とが隣接することにより逃がし溝３６を形成す
る（図１参照）。

【００１６】図１において、シリンダ６には、エンジン
の各気筒に燃料を供給するための吐出通路１８及び溢流
調量のためのスピル通路１７が形成されている。一方、
分配ロータ７にはプランジャ室９及び吐出通路１８に連
通可能な吐出ポート１６、並びにプランジャ室９及びス
ピル通路１７に連通可能なスピルポート１５が形成され
ている。

【００１７】分配ロータ７に設けた吸入ポート７ａとシ
リンダ６に設けた吸入通路６ａとの周方向の位置関係
は、分配ロータ７の回転によりプランジャ８が半径方向
の外側へ移動する燃料の吸入行程において両者が連通
し、プランジャ８が半径方向の内側へ移動する圧縮・分
配行程において遮断するように配置されている。また、
分配ロータ７のスピルポート１５及び吐出ポート１６
は、圧縮・分配行程時においてシリンダ６に設けたスピ
ル通路１７及び吐出通路１８とそれぞれ連通する。スピ
ル通路１７の先には電磁溢流弁１９が配置され、スピル
通路１７とフィードギャラリ５との連通・遮断が行われ
る。この電磁溢流弁１９は、エンジンの運転状態を示す
信号、例えばアクセル開度センサ２０からの信号や回転
角センサ２１からの信号等に基づいてＥＣＵ２２により
制御されている。一方、シリンダ６に設けた吐出通路１
８は分配ヘッド４に設けた分配通路２３を介してデリバ
リバルブ２４に連通し、エンジンに搭載されている図示
しないノズルに連通されている。

【００１８】また、燃料噴射のタイミングの調整は、タ
イマ機構によって行われる。すなわち、タイマ機構は、
インナカムリング１４にスライドピン２５を介して連結
されたタイマピストン２６を有し、このタイマピストン
２６の移動によりインナカムリング１４を回転・変位し
て、燃料噴射時期を調節するものである。

【００１９】続いて、以上の構成からなる第一実施例の
噴射ポンプ１０の作用について、以下に説明する。エン
ジンの回転に伴い、回転軸２が回転すると共にベーンフ
ィードポンプ１が駆動して、燃料タンクＴから燃料がベ
ーンフィードポンプ１の吸入口１ｄに吸入され、吐出口
１ｅから吐出される。吐出後の燃料は、フィードギャラ
リ５に供給される。フィードギャラリ５内の燃料は、分
配ロータ７内のプランジャ８の吸入行程により、シリン
ダ６に設けた吸入通路６ａ及び分配ロータ７に設けた吸
入ポート７ａを経由してプランジャ室９に導入される。
続いて、プランジャ８の圧縮・分配行程により、プラン
ジャ室９内の燃料は高圧化され、分配ロータ７に設けた
分配ポート１６及びシリンダ６に設けた吐出通路１８を
経由して、分配ヘッド４に設けた分配通路２３に導入さ
れ、デリバリバルブ２４を経てノズルから噴射される。
その後、ＥＣＵ２２が電磁溢流弁１９を開弁してスピル
通路１７をフィードギャラリ５に連通させると、プラン
ジャ室９内の高圧燃料が溢流し、これによりノズルから
の燃料噴射が停止する。溢流した高圧燃料は、フィード
ギャラリ５内に導入され、プランジャ８の吸入行程によ
り再びプランジャ室９に吸入されて再利用されるか、又
は戻り通路３５を経て再びベーンフィードポンプ１の吸
入口１ｄから吸入されて再利用される。噴射ポンプ１０
は以上のように溢流調量により噴射量を制御する。

【００２０】ここで、分配ロータ７の回転に伴い、イン
ナカムリング１４が軸方向に移動して分配ヘッド４に対
して接近離間を繰り返す。一方、分配ロータ７の回転数
は、エンジンの回転数に比例して上昇する。そこで、こ
のインナカムリング１４の接近速度とポンプの回転数の
関係を実測したところ、図４に示したグラフが得られ
た。図４のグラフから明らかなように、接近速度はポン
プの回転数に対して指数関数的に上昇することが判明し
た。このときの接近速度は、毎秒数〜数十ｃｍ程度であ
った。

【００２１】一方、周知のスクイーズ効果により、イン
ナカムリング１４が分配ヘッド４に向かって接近した場
合、両者に囲まれた部分の燃料はその間隙から押し出さ
れる際流体摩擦を生じて高圧化し、両者の接近を妨げよ
うとする。このとき、インナカムリング１４及び分配ヘ
ッド４により囲まれた部分の燃料の圧力は、インナカム
リング１４の接近速度に比例することが知られている。

【００２２】以上の結果から、エンジン回転数が上昇す
るに従って両者に囲まれた部分の燃料は高圧化すること
が判明した。この高圧化により、インナカムリング１４
及び分配ヘッド４により囲まれた部分の燃料の一部は、
インナカムリング１４の内周部側（カム面１４ａ側）に
押し出され、容積の大きなカム室３２に到達後膨張して
低圧化するため、燃料漏出の原因とはならない。一方、
他の一部はインナカムリング１４の外周部側に押し出さ
れる。この燃料は、インナカムリング１４の段部２７と
ポンプハウジング１１とにより形成された逃がし溝３６
に到達するまで圧力が上昇するが、到達後は容積膨張に
より低圧化する。また、径方向溝２８により、逃がし溝
３６に到達した燃料はインナカムリング１４の内周部側
へと積極的に導かれる。

【００２３】以上詳述した第一実施例は、以下に掲げる
効果を有する。 (1) インナカムリング１４の段部２７とポンプハウジン
グ１１とにより形成された逃がし溝３６は、インナカム
リング１４及び分配ヘッド４により囲まれた部分の燃料
のうちインナカムリング１４の外周部側に押し出された
高圧燃料の圧力を低圧化する。その結果、高圧燃料が噴
射ポンプ１０の分配ヘッド４及びポンプハウジング１１
の隙間から外部へ漏出することはない。 (2) インナカムリング１４に設けた径方向溝２８は、逃
がし溝３６に到達した燃料をインナカムリング１４の内
周部側へと積極的に導くため、逃がし溝３６内の燃料の
滞留による圧力上昇を防止することができる。その結
果、(1) の効果を持続して得ることができる。

【００２４】次に、第二実施例について図５及び図６に
基づいて説明する。図５は第二実施例の断面図であり、
図６（Ａ）はインナカムリング５４の正面図、図６
（Ｂ）は図６（Ａ）のＣ−Ｃ断面図である。図５に示す
ように、第二実施例の噴射ポンプ５０はインナカムリン
グ５４の形状を除き、第一実施例の噴射ポンプ１０と同
様である。

【００２５】図６に示すように、インナカムリング５４
は環状に形成され、その内周面には複数のカム山を備え
たカム面５４ａが形成されている。一方、インナカムリ
ング５４の外周部のうち分配ヘッド４と対向する周縁部
５４ｂには、全周にわたって面取りされた面取り部５７
が設けられ、更にこの面取り部５７から半径内方向に向
かってインナカムリング５４の内部へ通じる四つの径方
向溝５８が設けられている。インナカムリング５４が噴
射ポンプ５０に組み付けられたとき、インナカムリング
５４の周縁部５４ｂに設けた面取り部５７とポンプハウ
ジング１１とが隣接することにより逃がし溝５６を形成
する（図５参照）。

【００２６】第二実施例のその他の構成要素は、第一実
施例と同様であるため、図５に示すように同一部材に関
しては同一符号を符した。また、それらの説明に関して
は第一実施例に既に記載したものであるため、省略す
る。以上の第二実施例の作用・効果は第一実施例と同様
である。

【００２７】次に、第三実施例について図７及び図８に
基づいて説明する。図７は第三実施例の断面図であり、
図８は図７のＤ−Ｄ断面図である。図７に示すように、
第三実施例の噴射ポンプ７０は、分配ヘッド７４の端面
のうちインナカムリング８４に対向する側の形状及びイ
ンナカムリング８４の形状を除き、第一実施例の噴射ポ
ンプ１０と同様である。

【００２８】図７及び図８に示すように、分配ヘッド７
４の端面のうち、第一実施例において段部２７が設けら
れたインナカムリング１４の周縁部１４ｂに対向する位
置に、本発明の逃がし溝としての円周溝７７が形成され
ている。更に、この円周溝７７から該溝７７の半径内方
向に向かってインナカムリング８４の内部へ通じる四つ
の径方向溝７８が設けられている。一方、環状のインナ
カムリング８４は、その外周部に段部及び径方向溝が設
けられていないことを除き、第一実施例のインナカムリ
ング１４と同様の構成である。

【００２９】第三実施例のその他の構成要素は、第一実
施例と同様であるため、図５に示すように同一部材に関
しては同一符号を符した。また、それらの説明に関して
は第一実施例に既に記載したものであるため、省略す
る。次に、第三実施例の作用について説明する。

【００３０】第一実施例と同様、エンジン回転数が上昇
するに従ってインナカムリング８４及び分配ヘッド７４
により囲まれた部分の燃料は高圧化する。この部分の燃
料の一部は、インナカムリング８４の内周部側（カム面
８４ａ側）に押し出され、容積の大きなカム室３２に到
達後膨張して低圧化する。このため燃料漏出の原因とな
らない。一方、他の一部はインナカムリング８４の外周
部側に押し出される。この燃料は、分配ヘッド７４に設
けた円周溝７７に到達するまで圧力が上昇するが、到達
後は容積膨張により低圧化する。また、径方向溝７８に
より、円周溝７７に到達した燃料はインナカムリング８
４の内周部側へと積極的に導かれる。

【００３１】以上の第三実施例は、以下に掲げる効果を
有する。 (1) 分配ヘッド７４に設けられた円周溝７７は、インナ
カムリング８４及び分配ヘッド７４により囲まれた部分
の燃料のうちインナカムリング８４の外周部側に押し出
された高圧燃料の圧力を低圧化する。その結果、高圧燃
料が噴射ポンプ７０の分配ヘッド７４及びポンプハウジ
ング１１の隙間から外部へ漏出することはない。 (2) 分配ヘッド７４に設けた径方向溝７８は、円周溝７
７に到達した燃料をインナカムリング８４の内周部側へ
と積極的に導くため、円周溝７７内の燃料の滞留による
圧力上昇を防止することができる。そのため、(1) の効
果は持続して得ることができる。

【００３２】以上本実施例について詳述したが、本発明
はこの実施例に何等限定されることなく、本発明の趣旨
を逸脱しない範囲において種々の態様で実施できること
はいうまでもない。例えば、第一実施例の逃がし溝はイ
ンナカムリングの周縁部に連続した溝として形成した
が、断続的な溝として形成してもよい。

【００３３】また、第一〜第三実施例では、径方向溝を
設けることにより、逃がし溝に到達した燃料をインナカ
ムリングの内周部側へ積極的に導いたが、この径方向溝
は特に設けなくても、カム室内の燃料漏れを十分防止す
ることができる。というのは、逃がし溝内の燃料は、イ
ンナカムリングが分配ヘッドから離間する際両者の間隙
を通ってインナカムリングの内周部側へ移動するため、
逃がし溝内の燃料の滞留による圧力上昇を防止すること
ができ、逃がし溝の効果を上記各実施例ほどではないに
しろ持続的に得ることができるからである。

【００３４】

【発明の効果】以上詳述したように、本発明のインナカ
ム式分配型燃料噴射ポンプによれば、現在まで原因不明
のため防止することのできなかったカム室内からの燃料
漏れを確実に防止するインナカム式分配型燃料噴射ポン
プの提供が可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 第一実施例のインナカム式分配型燃料噴射ポ
ンプの断面図である。

【図２】 図１のＡ−Ａ断面図である。

【図３】 第一実施例のインナカムリングを表す説明図
であり、（Ａ）は正面図、（Ｂ）はＢ−Ｂ断面図であ
る。

【図４】 ポンプの回転数とインナカムリングのカム軸
方向の速度との関係を表すグラフである。

【図５】 第二実施例のインナカム式分配型燃料噴射ポ
ンプの断面図である。

【図６】 第二実施例のインナカムリングを表す説明図
であり、（Ａ）は正面図、（Ｂ）はＣ−Ｃ断面図であ
る。

【図７】 第三実施例のインナカム式分配型燃料噴射ポ
ンプの断面図である。

【図８】 図７のＤ−Ｄ断面図である。

【図９】 従来のインナカム式分配型燃料噴射ポンプの
断面図である。

【符号の説明】

１・・・ベーンフィードポンプ、 ４・・・分
配ヘッド、６・・・シリンダ、
７・・・分配ロータ、８・・・プランジャ、
９・・・プランジャ室、１０・・・噴射ポン
プ、 １１・・・ポンプハウジング、
１４・・・インナカムリング、 １４ｂ・・
・周縁部、２７・・・段部、
２８・・・径方向溝、３６・・・逃がし溝、
５０・・・噴射ポンプ、５４・・・インナカ
ムリング、 ５４ａ・・・カム面、５４ｂ・
・・周縁部、 ５６・・・逃がし
溝、５７・・・面取り部、 ５８・
・・径方向溝、７０・・・噴射ポンプ、
７４・・・分配ヘッド、７７・・・円周溝、
７８・・・径方向溝、８４・・・イン
ナカムリング、

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 内燃機関の回転に同期して分配ロータが
   分配ヘッドに設けたシリンダ内を回転し、その回転に伴
   い、前記分配ヘッドに隣接して配置されたインナカムリ
   ングのカム面に追従してプランジャが前記分配ロータの
   半径方向に往復動し、該プランジャの往復動に伴いフィ
   ードポンプから供給される前記分配ロータ内の燃料を圧
   縮し、内燃機関の各気筒へ燃料を分配するインナカム式
   分配型燃料噴射ポンプにおいて、 前記インナカムリングの外周部のうち前記分配ヘッド側
   の周縁部、又は、前記分配ヘッドの端面のうち前記周縁
   部に対向する位置に、逃がし溝が設けられていることを
   特徴とするインナカム式分配型燃料噴射ポンプ。