JPH07247932A - インナカム式燃料噴射ポンプ装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 本発明はディーゼル機関の燃料噴射装置とし
て好適なインナカム式燃料噴射ポンプ装置に関し、内燃
機関の運転状態に因らず燃料噴射終了時における燃料切
れのよい燃料噴射制御を実現することを目的とする。 【構成】 ロータ３０にスピル弁６２及び燃料噴射ノズ
ルに連通する燃料通路３２を設ける。燃料通路３２に連
通する加圧室３４内にプランジャ４０ａ，４０ｂを挿入
する。プランジャ４０ａ，４０ｂに当接してローラ４２
ａ，４２ｂを設ける。ローラ４２ａ，４２ｂの外周に、
内周に所定間隔でカムを有するカムリング本体５４と、
ローラ４２ａ，４２ｂのテーパに沿った傾斜を有するロ
ーラガイド５２ａ，５２ｂを設ける。機関の負荷が低い
場合は油圧室５８ａ，５８ｂに油圧を導いてプランジャ
４０ａ，４０ｂのストローク量を減少させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、インナカム式燃料噴射
ポンプ装置に係り、特にディーゼル機関の燃料噴射装置
として好適なインナカム式燃料噴射ポンプ装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】従来より、例えば特開昭５９−１８８０
４６号公報に開示されるように、インナカム式燃料噴射
ポンプと電磁スピル弁とを組み合わせて構成したディー
ゼル機関の燃料噴射系が公知である。

【０００３】ここに、インナカム式燃料噴射ポンプと
は、その半径方向に摺動可能なプランジャを備え、ドラ
イブシャフトと共に回転するロータと、内周面にカムを
備え、ロータの外周に、カム部分がプランジャと対向す
るように配設したカムリングとを主要部とする燃料ポン
プであり、ロータの回転に伴って、カムの作用によりプ
ランジャがストロークすることを利用して、燃料の吸入
・噴射を行うものである。

【０００４】この構成の燃料ポンプは、燃料の吸入・噴
射を司る部材であるプランジャを比較的小型に構成する
ことができることから、そのストロークを大きく確保し
て高い燃料噴射能力を得ることができると共に、高速運
転特性に優れた燃料ポンプを実現することができる。

【０００５】一方、電磁スピル弁は、ディーゼル機関の
燃料噴射時期を高精度に制御する目的で設けられる制御
弁であり、一般に燃料噴射ポンプの燃料噴射口近傍と所
定の低圧室とを連通するスピル通路の導通を制御すべく
配設される。

【０００６】すなわち、例えば上記公報記載の装置にお
いて電磁スピル弁が存在しないと仮定すると、内燃機関
に燃料が噴射されるタイミングは、燃料ポンプの動作タ
イミングによって決定され、ドライブシャフトの回転と
同期した特定のタイミングに固定される。

【０００７】これに対して電磁スピル弁を備える場合
は、電磁スピル弁を開弁している限り燃料ポンプの燃料
噴射口近傍の圧力が昇圧せず、従って燃料噴射がおこな
われない。つまり、電磁スピル弁を備える装置において
は、電磁スピル弁が閉弁している場合に限って燃料噴射
が行われることになり、事実上電磁スピル弁の開弁状態
を制御することにより燃料噴射タイミングを適当に制御
可能となる。

【０００８】この場合、ディーゼル機関に対して、その
運転状態に応じた燃料噴射時期制御を施すことが可能と
なり、出力特性の向上、排出スモークの低減等を有効に
実現することができる。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】ところで、ディーゼル
機関において良好な燃焼性を実現してスモーク排出量の
低減を図るためには、燃料噴射の終了時期を精度良く制
御することが重要であることが従来より知られている。

【００１０】従って、上記従来の装置の如く電磁スピル
弁を用いて燃料噴射時期制御を行う装置については、燃
料噴射を終了させるべく電磁スピル弁を開弁した際に、
十分な燃料がその内部を流通できることが必要である。
この流通量が不十分であると、燃料噴射切れの悪化が生
じ、完全燃焼ぜずに排出される燃料が増加するからであ
る。

【００１１】しかしながら、電磁スピル弁の流通許容量
は、その体格等によって制限を受け、車両への搭載性等
の制約に適合させるためには十分な流通許容量が確保で
きない場合がある。このため、上記従来の装置の如く高
い圧送能力を有するインナカム式燃料噴射ポンプを採用
する構成においては、特に電磁スピル弁の流通許容量不
足が生じ易く、スモークの増加を招くという問題を有し
ていた。

【００１２】本発明は、上述の点に鑑みてなされたもの
であり、インナカム式燃料噴射ポンプの燃料噴射量を決
めるプランジャのストローク量を、内燃機関の運転状態
に応じて適正化することにより、又は電磁スピル弁を備
えるスピル通路に加え、特定の状況下で高圧燃料を低圧
室に開放するスピルポートをプランジャ側に設けること
により、電磁スピル弁の担うべき負荷を低減して上記の
課題を解決するインナカム式燃料噴射ポンプ装置を提供
することを目的とする。

【００１３】

【課題を解決するための手段】上記の目的は、半径方向
に摺動可能に設けられたプランジャと該プランジャの摺
動に応じて容積が変化する加圧室とを備えるロータと、
内周面にカムを備え、前記ロータの外周に、前記カムが
前記プランジャと対向するように配設されるカムリング
とを有し、前記ロータと前記カムリングとの相対的な回
転に伴って前記加圧室の容積が増大する際に燃料を吸入
し、その容積が減少する際に燃料を噴射するインナカム
式燃料噴射ポンプと、該燃料噴射ポンプの前記加圧室に
連通するスピル通路の導通状態を制御するスピル弁とを
備え、所定のタイミングで該スピル弁を開弁又は閉弁し
て内燃機関の燃料噴射時期を制御するインナカム式燃料
噴射ポンプ装置において、内燃機関の負荷状態を検出す
る負荷状態検出手段と、内燃機関の負荷状態に応じて前
記プランジャのストロークを変更すべく前記カムリング
に組み込まれたプランジャストローク変更手段とを備え
るインナカム式燃料噴射ポンプ装置により達成される。

【００１４】また、上記の構成においては、前記プラン
ジャと前記インナカムとの間にローラが介在し、前記プ
ランジャストローク変更手段は、前記インナカム式燃料
噴射ポンプに燃料を供給するフィードポンプから、前記
負荷状態検出手段の検出結果に応じた油圧の提供を受け
る油圧室と、前記ローラを前記インナカム側から支持す
る部材であって、前記油圧室の圧力に応じて前記インナ
カムの最大有効内径を変化させるローラガイドとからな
るインナカム式燃料噴射ポンプも有効である。

【００１５】更に、上記の目的は、半径方向に摺動可能
に設けられたプランジャと該プランジャの摺動に応じて
容積が変化する加圧室とを備えるロータと、内周面にカ
ムを備え、前記ロータの外周に、前記カムが前記プラン
ジャと対向するように配設されるカムリングとを有し、
前記ロータと前記カムリングとの相対的な回転に伴って
前記加圧室の容積が増大する際に燃料を吸入し、その容
積が減少する際に燃料を噴射するインナカム式燃料噴射
ポンプと、該燃料噴射ポンプの燃料噴射口近傍に連通す
るスピル通路の導通状態を制御するスピル弁とを備え、
所定のタイミングで該スピル弁を開弁又は閉弁して内燃
機関の燃料噴射時期を制御するインナカム式燃料噴射ポ
ンプ装置において、前記プランジャに、所定のストロー
ク位置で前記加圧室を所定の低圧室に連通するスピルポ
ートを設けたインナカム式燃料噴射ポンプ装置によって
も達成される。

【００１６】

【作用】本発明に係るインナカム式燃料噴射ポンプ装置
の第１の態様において、前記プランジャストローク変更
手段は、前記負荷状態検出手段の検出結果に基づいて、
前記プランジャのストローク量を変化させる。

【００１７】前記プランジャのストローク量が変化する
と、前記カムリングと前記ロータとの相対的回動に伴う
前記加圧室の容積変化量が変動する。従って、前記イン
ナカム式燃料ポンプから噴射される燃料の量が、前記負
荷状態検出手段の検出結果、すなわち内燃機関の負荷状
態に応じて変化する。

【００１８】その結果、内燃機関の負荷状態が変化し、
それに伴って消費される燃料の量が変化するにも関わら
ず、燃料噴射終了時期において前記スピル弁を流通させ
るべき燃料の量は、常に適正な量に抑制される。

【００１９】また、本発明に係るインナカム式燃料噴射
ポンプ装置の第２の態様において、前記プランジャは、
前記ローラを介して前記カムリングの内壁に当接する。
また、前記カムリングの内壁には、前記カムに加え、前
記ローラガイドが形成されている。

【００２０】従って、前記ローラは、前記カムにより形
成される有効内径が前記ローラガイドにより形成される
最大有効内径に比べて小さい領域では前記カムに当接
し、前記カムにより形成される有効内径が前記ローラガ
イドにより形成される最大有効内径に比べて大きい領域
では前記ローラガイドに当接する。

【００２１】つまり、前記プランジャのストロークは、
前記ローラガイドの最大有効内径と前記カムの最小有効
内径との差分となり、前記油圧室の圧力変化に伴って前
記ローラガイドの最大有効内径が変化すると、それに伴
ってそのストローク長が変化する。

【００２２】この際、前記油圧室には、前記フィードポ
ンプから所定の油圧が供給されるため、新たな油圧発生
源が不要であると共に、前記ローラと前記ローラガイド
とが当接する際に生ずる衝撃は、前記油圧室内の油液に
吸収される。

【００２３】また、本発明に係るインナカム式燃料噴射
ポンプ装置の第３の態様において、前記プランジャが所
定のストローク位置に達すると、前記加圧室が前記スピ
ルポートによって所定の低圧室に連通される。従って、
当該タイミングにおいて前記加圧室に高圧の燃料が存在
する場合、その燃料は前記スピル弁を介さずに前記加圧
室から低圧室へ開放される。

【００２４】

【実施例】図１は、本発明に係るインナカム式燃料噴射
ポンプ装置（以下、単にポンプ装置と称す）の全体構成
図を示す。また図２は、その要部であるインナカム式燃
料噴射ポンプの斜視透視概観図を示す。以下、各図を参
照して本実施例のポンプ装置の構成について説明する。
尚、本実施例のポンプ装置は、４気筒式ディーゼル機関
の燃料噴射系を構成する装置である。

【００２５】図１に示すインナカム式燃料噴射ポンプ１
０は、本実施例のポンプ装置の要部であり、ハウジング
１２に固定されにシリンダ２０、このシリンダ２０内に
回動自在に挿入されたロータ３０、ロータ３０と共に回
動するプランジャ４０ａ，４０ｂ及びその周辺部材、プ
ランジャ４０ａ，４０ｂの外周を取り巻いて設けられた
カムリング５０により構成される。

【００２６】シリンダ２０には、フィードポンプ６０に
連通する燃料吸入口２２、スピル弁６２に連通する燃料
スピル口２４、及び図示しない燃料噴射ノズルに連通す
る燃料噴射口２６が設けられている。

【００２７】フィードポンプ６０は、図示しない燃料タ
ンクから燃料を汲み上げてインナカム式燃料噴射ポンプ
１０に供給すべく設けられたポンプである。また、スピ
ル弁６２は、内蔵する電磁ソレノイドへの通電を制御す
ることにより開閉弁する電磁弁であり、燃料スピル口２
４を、フィードポンプ６０の燃料噴射口側に連通、又は
遮断する。

【００２８】ロータ３０には、所定の回転位置において
それぞれ燃料吸入口２２、燃料スピル口２４、及び燃料
噴射口２６に開口する分岐を有する燃料通路３２が設け
られている。ここで、本実施例のポンプ装置は、上記し
たように４気筒式内燃機関に対応して設けられたもので
あり、インナカム式燃料噴射ポンプ１０は、４つの気筒
それぞれに配設された燃料噴射ノズルに対して燃料を供
給すべく構成されている。

【００２９】すなわち、上記した燃料スピル口２４、及
び燃料噴射口２６は、図２に示すようにシリンダ２０の
４か所に開口して設けられている。また、ロータ３０に
設けられた燃料通路３２は、燃料吸入口２２に対して順
次開口する４本の分岐３２ｉ、４か所の燃料スピル通路
２４に対して順次開口する一の分岐３２ｓ、及び４か所
の燃料噴射通路２６に対して順次開口する一の分岐３２
ｏを有している。

【００３０】ここで、ロータ３０には、図１に示すよう
に内燃機関の運転と同期して回転するドライブシャフト
６４が連結されており、内燃機関運転中は、その運転に
同期してロータ３０が回転する。

【００３１】この際、ロータ３０に設けられた燃料通路
３２の分岐３２ｉと、シリンダ２０に設けられた燃料吸
入口２２とは、何れかの気筒において吸気工程が実行さ
れる直前に、図２（Ａ）に示す如く導通状態となるよう
に形成されている。

【００３２】また、ロータ３０が有する分岐３２ｓ，３
２ｏと、燃料スピル口２４，燃料噴射口２６とは、その
後何れかの気筒で吸気工程が開始される際に、図２
（Ｂ）に示す如く、対応する燃料スピル口２４及び燃料
噴射口２６が連通されるように構成されている。

【００３３】従って、内燃機関の運転中は、ロータ３０
の回転に伴って図２（Ａ）に示す状態が形成されるとフ
ィードポンプ６０から燃料通路３２内に燃料が流入し、
その後図２（Ｂ）に示す状態に移行すると、特定の気筒
に対する燃料スピル口２４、及び燃料噴射口２６に、燃
料が供給されることになる。

【００３４】図１に示すように、プランジャ４０ａ，４
０ｂは、ロータ３０にその半径方向に摺動可能に挿入さ
れている。プランジャ４０ａ，４０ｂの間には、燃料通
路３２に連通する加圧室３４が形成されている。この加
圧室３４は、プランジャ４０ａ，４０ｂの摺動に伴って
容積の変化する空間であり、プランジャ４０ａ，４０ｂ
にロータ３０の中心方向へ向かう外力が印加された場
合、その外力に応じて内圧を昇圧させる。

【００３５】プランジャ４０ａ，４０ｂの外周側端部に
は、ローラ４２ａ，４２ｂを把持するシュー４４ａ，４
４ｂが当接している。ローラ４２ａ，４２ｂは、その両
端にテーパ部を備えており、一方シュー４４ａ，４４ｂ
は、図２に示すようにローラ４２ａ，４２ｂを把持する
窪みを備えている。

【００３６】更に、ローラ４２ａ，４２ｂ及びシュー４
４ａ，４４ｂは、図１に示す如くロータ３０に固定され
た保持プレート４６ａ，４６ｂによって摺動可能に保持
されている。従って、ローラ４２ａ，４２ｂ及びシュー
４４ａ，４４ｂは、ロータ３０の半径方向に変位するこ
とができ、またローラ４２ａ，４２ｂは、シュー４４
ａ，４４ｂの窪み内で安定に回動することができる。

【００３７】図１に示すように、ローラ４２ａ，４２ｂ
の外周には、カムリング５０が配設されている。このカ
ムリング５０は、２つのローラガイド５２ａ，５２ｂと
その中央に配設されるカムリング本体５４、及びローラ
ガイド５２ａ，５２ｂとカムリング本体５４との間に配
設されるスプリング５６ａ，５６ｂとから構成される。

【００３８】ローラガイド５２ａ，５２ｂは、ローラ４
２ａ，４２ｂを、その両端のテーパ部に沿って当接する
ように内周に傾斜が形成された一定内径のリング状部材
であり、ハウジング１２及び１４内に設けられた所定の
搭載位置に組み込まれている。カムリング本体５４は、
その内周面所定の位置にカムとして機能するうねり（以
下、単にカムと称す）を有し、場所によって内径が変化
するリング状部材である。

【００３９】ローラガイド５２ａとハウジング１４との
間、及びローラガイド５２ｂとハウジング１２との間に
は、それぞれローラガイド５２ａ，５２ｂに対して図中
左右方向の推力を与えるべく所定の油圧が供給される油
圧室５８ａ，５８ｂが形成されている。

【００４０】これらの油圧室５８ａ，５８ｂは、共に油
圧制御弁６６、６８に連通しており、油圧制御弁６６が
開弁し、かつ油圧制御弁６８が閉弁している場合には、
フィードポンプ６０の燃料噴射口側に連通した状態とな
り、油圧制御弁６６が閉弁し、かつ油圧制御弁６８が開
弁している場合には、フィードポンプ６０の燃料吸入口
側に連通した状態となる。

【００４１】油圧制御弁６６、６８は、上記したスピル
弁６２と同様に、電子制御装置（ＥＣＵ）７０によって
駆動される。ここで、本実施例においては、ＥＣＵ７０
には内燃機関のスロットル開度を検出するスロットル開
度センサ７２、及び内燃機関の回転角に応じたパルス信
号を発するカム角パルスセンサ７４が接続されている。

【００４２】ＥＣＵ７０は、これらスロットル開度セン
サ７２、及びカム角パルスセンサ７４の出力値に基づい
て内燃機関の負荷状態を検出し、その検出結果に応じて
油圧制御弁６６，６８を駆動する。この意味で、本実施
例においてはスロットル開度センサ７２、及びカム角パ
ルスセンサ７４が前記した負荷状態検出手段に相当して
いる。

【００４３】本実施例に示すインナカム式燃料噴射ポン
プ１０においては、ロータ３０の回転に伴って燃料通路
３２内への燃料の吸入と、燃料スピル口２４及び燃料噴
射口２６への燃料供給とが順次実行されることは前記し
た通りであるが、かかる燃料の吸入・供給は、プランジ
ャ４０ａ，４０ｂの摺動と同期して行われる。

【００４４】すなわち、ローラガイド５２ａ，５２ｂの
内径は常に一定であるのに対して、カムリング本体５４
の内径は、所定位置に形成されたカムのために一定では
ない。このため、本実施例のカムリング５０とローラ４
２ａ，４２ｂとの関係においては、ローラガイド５２
ａ，５２ｂの有効内径がカムリング本体５４の有効内径
に比べて小さい場合、ローラ４２ａ，４２ｂはローラガ
イド５２ａ，５２ｂに沿って同一の円周内を移動する。

【００４５】一方、ローラガイド５２ａ，５２ｂの有効
内径がカムリング本体５４の有効内径に比べて大きい場
合、ローラ４２ａ，４２ｂの位置はカムリング５４の内
径に規制されることになり、その結果ローラ４２ａ，４
２ｂはロータ３０の中心方向に向かって変位を示す。

【００４６】この場合、ローラ４２ａ，４２ｂの変位
は、プランジャ４０ａ，４０ｂの変位を伴い、従って加
圧室３４の容積変化を引き起こす。そして、本実施例に
おいては、かかる加圧室３４の容積変化が、各気筒へ燃
料を噴射すべきタイミングで生ずるように、カムリング
本体５４内周のカムを形成している。

【００４７】このため、本実施例のインナカム式燃料噴
射ポンプ１０によれば、個々の気筒で吸気工程が行われ
る際には、図２（Ｂ）に示すように燃料通路３２の分岐
３２ｓ，３２ｏが適当な燃料スピル口２４，燃料噴射口
２６にそれぞれ連通すると共に、それら燃料スピル口２
４、燃料噴射口２６に対して昇圧された燃料が供給され
ることになる。

【００４８】また、カムリング本体５４内周のカムは、
燃料吸入口２２が燃料通路３２の分岐３２ｉと連通する
際に、そのカムの高さが減少するように形成されてい
る。このため、図２（Ａ）に示すように燃料通路３２が
燃料吸入口２２に連通し、フィードポンプ６０が発する
油圧が加圧室３４に供給されると、その油圧がプランジ
ャ４０ａ，４０ｂに作用して、加圧室３４の容積を増大
させつつ燃料の吸入が行われる。

【００４９】ところで、インナカム式燃料噴射ポンプ１
０が上記の如く動作すると、燃料噴射口２６にはカムリ
ング本体５４のカム位置に応じたタイミングで燃料が圧
送される。従って、単に燃料噴射口２６に供給される燃
料を各気筒に配設された燃料噴射ノズルに供給する構成
では、燃料噴射時期に制御を施す自由度がなく、内燃機
関の運転状態に応じた最適な燃料噴射時期を実現するこ
とが困難である。

【００５０】本実施例のインナカム式燃料噴射ポンプ１
０は、カムリング本体５４に所望の回転を与えて噴射時
期を調整すべくタイマスライドピン７６を備えている
が、このタイマスライドピン７６を制御するだけでは燃
料噴射の開始時期、及び終了時期を高精度に制御するこ
とができないことは同様である。

【００５１】上記したスピル弁６２は、かかる点に着目
して内燃機関の運転状態に応じた適切な燃料噴射時期を
実現すべく設けられたものである。この場合、プランジ
ャ４０ａ，４０ｂの摺動に伴って燃料が圧送されても、
スピル弁６２が開弁している限り燃料噴射口２６付近の
圧力が昇圧されることがなく、事実上スピル弁６２を閉
弁させている間だけが燃料噴射期間となる。

【００５２】従って、ＥＣＵ７０が内燃機関の運転状態
に応じて適切に燃料噴射時期を設定し、その時期に応じ
てスピル弁６２を駆動すれば、理論的には高精度な燃料
噴射時期制御を実現することができる。

【００５３】ところで、かかる燃料噴射時期制御を実行
するに当たっては、スピル弁６２開弁時における流通許
容量を十分に確保して燃料噴射終了時における燃料切れ
の悪化を防止する必要のあることは前記した通りであ
る。ここで、本実施例のポンプ装置は、比較的流通許容
量の少ないスピル弁６２により常に上記の要求を満たす
べく機能する点に特徴を有している。

【００５４】以下、図３〜図６を参照して、本実施例の
ポンプ装置に特有の動作について説明する。

【００５５】図３は、インナカム式燃料噴射ポンプ１０
において、油圧制御弁６６を閉弁し、かつ油圧制御弁６
８を開弁した状態を示す。尚、図３（Ｂ）は、図３
（Ａ）中のＢ−Ｂ断面を示す。

【００５６】同図に示す状態においては、油圧室５８
ａ，５８ｂにはフィードポンプ６０からの油圧が供給さ
れない。従って、ローラガイド５２ａ，５２ｂにはスプ
リング５６ａ，５６ｂの付勢力のみが作用し、その結果
ローラガイド５２ａ，５２ｂは共に両変位端に位置す
る。この場合、ローラガイド５２ａ，５２ｂの内周には
傾斜が設けられていることから、ローラ４２ａ，４２ｂ
に対するローラガイド５２ａ，５２ｂの有効内径は最大
の状態となる。

【００５７】ここでローラ４２ａ，４２ｂは、ローラガ
イド５２ａ，５２ｂの内径、及びカムリング本体５４の
内径に沿って移動し、その内径変化に応じてロータ３０
の半径方向にストロークすることから、図３に示す如く
ローラガイド５２ａ，５２ｂの有効内径が最大となれ
ば、ローラ４２ａ，４２ｂのストローク量も最大とな
る。

【００５８】一方、図４は、油圧制御弁６６を開弁し、
かつ油圧制御弁６８を閉弁した状態を示す。尚、図４
（Ｂ）は、図４（Ａ）中Ｂ−Ｂ断面を示す。

【００５９】この場合、油圧室５８ａ，５８ｂには、フ
ィードポンプ６０の油圧が供給され、その結果ローラガ
イド５２ａ，５２ｂには、スプリング５６ａ，５６ｂの
付勢力に抗う抗力が伝達される。このため、２つのロー
ラガイド５２ａ，５２ｂは、共にカムリング本体５４側
に変位することになり、ローラ４２ａ，４２ｂに対する
有効内径が小径化する。

【００６０】このため、図４（Ｂ）に示すように、ロー
ラ４２ａ，４２ｂは、カムリング本体５４の内周にカム
が存在しない領域においてはカムリング５４の内周から
離間することになり、ロータ３０の回転に伴うローラ４
２ａ，４２ｂのストローク、すなわちプランジャ４０
ａ，４０ｂのストロークが、実質的に減少することにな
る。

【００６１】このように、本実施例のインナカム式燃料
噴射ポンプ１０においては、油圧制御弁６６、６８の開
弁状態の制御を通じてローラガイド５２ａ，５２ｂの位
置を制御することにより、プランジャ５８ａ，５８ｂの
ストロークを所定の範囲内で任意に変更することができ
る。尚、この意味で、本実施例の油圧室４０ａ，４０ｂ
及びローラガイド５２ａ，５２ｂは前記したプランジャ
ストローク変更手段に相当する。

【００６２】そして、このようにプランジャ４０ａ，４
０ｂのストローク量が変化する場合、それに伴ってロー
タ３０の回転に伴って加圧室３４に生ずる容積変化量、
すなわちインナカム式燃料噴射ポンプ１０の燃料噴射能
力に変化が生じ、インナカム式燃料噴射ポンプ１０によ
り噴射量可変の燃料ポンプが実現されることになる。

【００６３】従って、油圧制御弁６６，６８を駆動する
ＥＣＵ７０が内燃機関の負荷状態に応じてその燃料噴射
量を適切に変更設定することとすれば、負荷状態に応じ
て内燃機関で消費される燃料の量が変化するにもかかわ
らず、スピル弁６２を介してフィードポンプ６０側へ開
放すべき燃料（以下、スピル燃料と称す）の量を常にほ
ぼ一定量とすることができる。

【００６４】また、そのようにスピル燃料の量をほぼ一
定とすることができれば、内燃機関において多量の燃料
が消費される高負荷時を基準にスピル弁６２の流通許容
量を設定すれば足りることから、スピル弁６２に対して
多大な能力が要求されることがなく、言い換えれば比較
的小型のスピル弁６２によって内燃機関の全運転領域に
おいて優れた燃料切れを示す燃料噴射時期制御を実現す
ることができる。

【００６５】図５は、上記の機能を実現すべくＥＣＵ７
０が実行する油圧制御弁駆動ルーチンの一例のフローチ
ャートを示したものである。

【００６６】すなわち、同図に示すルーチンが起動する
と、先ずステップ１００においてスロットル開度センサ
７２の出力信号を読み込む。次いで、ステップ１０２で
は、カム角パルスセンサ７４の出力信号を読み込み、そ
のパルス周期に基づいて機関回転数を演算する。

【００６７】次にステップ１０４では、上記の如く読み
込み、又は演算したスロットル開度及び機関回転数に基
づいて、内燃機関の負荷状態を推定し、その後ステップ
１０６では、推定された負荷状態に応じた燃料供給を行
い得る値としてプランジャ４０ａ，４０ｂのストローク
を演算する。

【００６８】尚、スロットル開度と機関回転数に基づい
て負荷を推定する方法は、公知の手法、例えば予め当該
内燃機関について設定したマップを参照する手法等によ
り実現することができる。また、負荷状態からプランジ
ャ４０ａ，４０ｂのストロークを求める場合も、内燃機
関の負荷が高いほど長いストロークが設定されるように
予めマップを設定しておくことで容易に実現することが
できる。

【００６９】そして、ステップ１０８において、上記の
如く演算したプランジャストロークを実現すべく油圧制
御弁６６，６８を駆動して今回の処理を終了する。

【００７０】図６は、ＥＣＵ７０が、内燃機関の高負荷
時、中負荷時、及び低負荷時において上記の処理を実行
した際の状況を示すタイムチャートである。同図に示す
ように、高負荷時には吸入ストローク、及び圧送ストロ
ークが共に長期に渡って確保され、低負荷時にはそれら
が共に短期に設定されることになる。

【００７１】この場合、スピル弁６２の能力は内燃機関
の全運転領域において十分に保証されることになり、如
何なる負荷状態であっても、特に内燃機関において消費
される燃料が少量である低負荷時においても、燃料噴射
終了時において優れた燃料切れが実現でき、スモーク排
出量を有効に抑制することができる。

【００７２】尚、図６（Ｂ）に示すスピル弁駆動パルス
の発生時期は、同図（Ｃ）に示すカム角パルスを基準と
して設定するのが通常であるが、カム角パルスが離散信
号であることから、そのパルスのエッジのみを捕らえた
のではパルスの発生周期以下の精度を実現できない。

【００７３】このため、パルスエッジが検出された後、
所定時間が経過した際にスピル弁駆動パルスを発生、又
は遮断するいわゆる余り角制御が従来行われているが、
本実施例においては、スピル弁駆動パルスの立ち下がり
時期をパルス周期に同期させ、余り角制御をスピル弁駆
動パルスの立ち上がり時にのみ行うこととしている。

【００７４】この結果、カムリフト量が大きく、単位時
間当たりに圧送される燃料が多量である噴射終了時期を
精度良く所望の時期とすることができ、噴射終了時期に
おいて余り角制御を行う場合に比べて高精度な燃料噴射
量制御が実現されている。

【００７５】ところで、本実施例のポンプ装置において
は、機関回転数が低い領域では負荷が小さいとして油圧
制御弁６６が開弁、かつ油圧制御弁６８が閉弁された状
態となる。従って、内燃機関の始動時にも同様の状況が
形成され、例えばアイドリング時には、インナカム式燃
料ポンプ１０の噴射能力が低く設定される。

【００７６】ところで、内燃機関の始動直後において
は、フィードポンプ６０から供給される油圧が低圧であ
るため、油圧制御弁６６，６８の状態に関わらず油圧室
５８ａ，５８ｂは低圧となり、プランジャ４０ａ，４０
ｂには大きなストロークが与えられることになる。

【００７７】このことは、内燃機関の始動時において
は、燃料が増量噴射されることを意味するが、その結
果、当該ポンプ装置を備える内燃機関においては、冷間
時においても良好な始動性を確保することができ、かつ
その後機関回転数の上昇に伴って適正な燃料噴射量を実
現できることになる。

【００７８】また、かかる構成においては、内燃機関を
緊急停止させる必要がある場合には、油圧制御弁６６，
６８を制御して燃料噴射量を低減させ、それと同時にス
ピル弁６２を開弁すれば、即座に燃料噴射ノズルへの燃
料供給を停止することができ、ディーゼル機関を速やか
に停止させることができるという効果をも併せ持ってい
る。

【００７９】図７は、本実施例のポンプ装置に好適なカ
ムリングの第２の実施例の断面構成図を示す。尚、同図
において上記図１と同一の構成部分については、同一の
符号を付してその説明を省略する。

【００８０】すなわち、図７に示すカムリング８０は、
カムリング本体８１とローラガイド８２ａ，８２ｂとの
間に油圧室８３ａ，８３ｂを設け、ローラガイド８２
ａ，８２ｂをカムリング本体８１側に付勢すべくスプリ
ング８４ａ，８４ｂを配設した構成である。

【００８１】この場合、油圧制御弁６６を開弁し、かつ
油圧制御弁６８を閉弁すると燃料噴射量が増大し、油圧
制御弁６６を閉弁し、かつ油圧制御弁６８を開弁すると
燃料噴射量が減少する。すなわち上記図１に示す実施例
と逆の動作を示すものである。

【００８２】このため、本実施例の構成によっても、上
記図１に示すカムリング５０と同様の機能を実現するこ
とができ、内燃機関の全運転領域において優れた燃料切
れを伴う燃料噴射時期制御を実現することができる。

【００８３】尚、この構成は、内燃機関始動当初からイ
ンナカム式燃料ポンプ１０の燃料噴射能力を低下させて
おくことが可能であり、始動性の面では上記図１に示す
実施例に劣るものの、始動当初のスモーク量抑制に効果
的である。また、緊急時においディーゼル機関を速やか
に停止に導くことができる点は、上記図１に示す実施例
と同様である。

【００８４】図８は、本実施例のポンプ装置に好適なカ
ムリングの第３の実施例の断面構成図を示す。尚、同図
において上記図１と同一の構成部分については、同一の
符号を付してその説明を省略する。

【００８５】すなわち、図８に示すカムリング９０は、
カムリング本体９１とローラガイド９２ａ，９２ｂとの
間に、油圧制御弁６８に連通する油圧室９３ａ，９３ｂ
を設けると共に、ローラガイド９２ａ，９２ｂとハウジ
ング１４，１２との間に油圧制御弁６６に連通する油圧
室９４ａ，９４ｂを設け、更に油圧室９３ａ，９３ｂ内
にスプリング９５ａ，９５ｂを、油圧室９４ａ，９４ｂ
内にスプリング９６ａ，９６ｂを配設した構成である。

【００８６】そして、油圧室９３ａ，９３ｂにはフィー
ドポンプ６０に通じるオリフィス９７を、油圧室９４
ａ，９４ｂにはフィードポンプ６０に通じるオリフィス
９８が、それぞれ連通している。

【００８７】この場合、油圧制御弁６６を開弁し、かつ
油圧制御弁６８を閉弁すると、オリフィス９８の流通抵
抗により油圧室９４ａ，９４ｂの内圧が上昇してローラ
ガイド９２ａ，９２ｂの間隔が接近し、従ってインナカ
ム式燃料噴射ポンプ１０の燃料噴射能力が低下する。

【００８８】一方、油圧制御弁６６を閉弁し、かつ油圧
制御弁６８を開弁すると、オリフィス９７の流通抵抗に
より油圧室９３ａ，９３ｂの内圧が上昇してローラガイ
ド９２ａ，９２ｂの間隔が離間し、従ってインナカム式
燃料噴射ポンプ１０の燃料噴射能力が向上する。

【００８９】このため、本実施例の構成によっても、上
記図１に示すカムリング５０と同様の機能を実現するこ
とができ、内燃機関の全運転領域において優れた燃料切
れを伴う燃料噴射時期制御を実現することができる。

【００９０】尚、本実施例の構成によれば、内燃機関始
動当初においてインナカム式燃料ポンプ１０に適当な燃
料噴射能力を与えておくことが可能であり、始動性及び
始動当初のスモーク量抑制に共に効果的である。また、
緊急時においディーゼル機関を速やかに停止に導くこと
ができる点は、上記図１に示す実施例と同様である。

【００９１】図９は、本実施例のポンプ装置に好適なカ
ムリングの第４の実施例の断面構成図を示す。尚、同図
において上記図１と同一の構成部分については、同一の
符号を付してその説明を省略する。

【００９２】すなわち、図９に示すカムリング１００
は、カムリング本体１０１とローラガイド１０２ａ，１
０２ｂとの間に油圧室１０３ａ，１０３ｂを設け、その
油圧室１０３ａ，１０３ｂ内にスプリング１０４ａ，１
０４ｂを配設すると共に、ローラガイド１０２ａ，１０
２ｂとハウジング１４，１２との間に油圧室１０５ａ，
１０５ｂを設けた構成である。

【００９３】油圧室１０５ａ，１０５ｂには、フィード
ポンプ６０の燃料噴射口側に通じるオリフィス１０６が
連通しており、また油圧室１０３ａ，１０３ｂには、油
圧制御弁６８と、フィードポンプ６０の燃料吸入口側に
通じるオリフィス１０７とが連通している。

【００９４】この場合、油圧制御弁６８が開弁している
場合は、オリフィス１０７の流通抵抗により油圧室１０
３ａ，１０３ｂの内圧が上昇し、インナカム式燃料噴射
ポンプ１０に高い燃料噴射能力が設定され、油圧制御弁
６８を閉弁すると、オリフィス１０６を介して油圧室１
０５ａ，１０５ｂに油圧が供給されて燃料噴射能力が低
下される。

【００９５】従って、内燃機関の運転状態に応じて油圧
制御弁６８を制御すれば、上記図１に示す実施例と同様
の機能を実現することができる。尚、始動時において油
圧制御弁６８を閉弁することとすれば、優れた始動性と
始動後のスモーク抑制とが両立される点、油圧制御弁６
８を閉弁してスピル弁６２を開弁すれば速やかにディー
ゼル機関を停止に導くことができる点では、上記図１に
示す実施例と同様である。一方、本実施例のカムリング
１００は、単一の油圧制御弁実現でき、構成が簡単であ
るため、低コスト化に有利であるという利点を備えてい
る。

【００９６】ところで、上記した各実施例は、内燃機関
の運転状態を検出し、その検出結果に基づいてインナカ
ム式燃料噴射ポンプ１０の燃料噴射能力を適宜調整して
所望の特性を得る構成である。

【００９７】これに対して図１０に示すポンプ装置は、
燃料噴射終了時期においてスピルすべき燃料を、スピル
弁の他にプランジャ内に設けたスピル通路をも介して開
放することにより、スピル弁の負荷軽減を図るものであ
る。尚、図１０中、上記図１と同一の構成部分について
は、同一の符号を付してその説明を省略する。

【００９８】すなわち、図１０においてロータ１１０
は、内部に燃料通路３２を備えると共に、所定の回転角
でシリンダ１１２の燃料吸入口２２に連通するスピル通
路１１４を備えている。このスピル通路１１４は、プラ
ンジャ１１６に所定のストロークが与えられると、図１
０（Ｃ）に示すようにプランジャ１１６内部に設けられ
たスピルポート１１８と連通して加圧室３４を燃料吸入
口２２に開口する。

【００９９】従って、本実施例によれば、図１１に示す
ようにカムリフト量が所定のストロークに達するまでは
加圧室３４の内圧が昇圧されるが、カムストロークが所
定量を越える領域（図１１中に斜線で示す領域）におい
ては、もはや加圧室３４の内圧が昇圧することはなく、
仮に燃料噴射終了時において、スピル弁６２の能力不足
により加圧室３４内に高圧燃料が残留している場合で
も、その燃料がスピルポート１１８及びスピル通路１１
４を介して燃料吸入通路２２側へ開放され、燃料切れの
よい燃料噴射制御が実現されることになる。

【０１００】尚、上記図１１に示す実施例は、プランジ
ャ１１６のストローク量が所定量を越える領域において
機械的に燃料をスピルさせる構成であるが、図１２に示
す如くロータ１２０の所定位置にスピル通路１２２を設
け、またプランジャ１２４に、所定ストロークが生ずる
まで上記のスピル通路１２２に開口する溝１２６と、こ
の溝１２６と加圧室３４とを連通するスピルポート１２
８とを設ける構成によれば、所定ストロークに達するま
での間燃料をスピルさせる機能を実現することができ
る。

【０１０１】すなわち、かかる構成によれば、プランジ
ャ１２４に対していわゆるプレストロークを与えること
ができ、プランジャ１２４が安定した速度で変位する領
域のみを燃料の圧送工程として利用することが可能とな
る。

【０１０２】尚、上記した各実施例においては、ロータ
３０内に２つのプランジャ４０ａ，４０ｂを配設する構
成に限定しているが、これに限るものではなくその数は
任意に設定可能である。

【０１０３】

【発明の効果】上述の如く、請求項１記載の発明によれ
ば、インナカム式燃料噴射ポンプの燃料噴射能力を、内
燃機関の負荷状態に応じて適正に変化させ、常に過不足
のない燃料噴射能力を維持することができる。このた
め、内燃機関の運転状態に因らず燃料噴射終了時期にお
いて多量の燃料をスピル弁に流通させる必要がなく、小
型のスピル弁により相対的に十分な能力を確保すること
ができる。

【０１０４】従って、本発明に係るインナカム式燃料噴
射ポンプ装置によれば、従来の装置の如く特定の運転状
態下で燃料切れの悪化によるスモークの増加を引き起こ
すことがなく、優れた排気特性を実現することができる
という特長を有している。

【０１０５】請求項２記載の発明によれば、インナカム
式燃料噴射ポンプに対して燃料を供給する燃料フィード
ポンプを駆動源としてプランジャストローク変更手段を
実現することができ、簡易な構成で、安価に所望の機能
を実現することができる。

【０１０６】また、本発明に係るインナカム式燃料噴射
ポンプにおいては、ローラがカムと当接している状況か
らローラガイドに当接する状況に移行する際に、移行に
伴う衝撃を生ずるが、その衝撃が油圧室により吸収され
るため、大きな衝撃音の発生が抑制でき、また優れた耐
久性を維持できる等の特長をも有している。

【０１０７】そして、請求項３記載の発明によれば、プ
ランジャに所定のストロークが与えられると、前記加圧
室が所定の低圧室に開放される。従って、プランジャに
所定のストロークが与えられた際に、インナカム式燃料
ポンプの燃料噴射能力がスピル弁の流通許容量に対して
過剰となった場合は、加圧室から低圧室へ燃料が高圧燃
料が開放されて加圧室の圧力は急激に低下する。

【０１０８】このように、本発明に係るインナカム式燃
料噴射ポンプ装置によれば、燃料噴射終了時期において
スピル弁が担うべき燃料流通量を低下させることがで
き、比較的流通許容量の少ないスピル弁を用いて燃料切
れの悪化を伴うことのない燃料供給系を実現することが
できるという特長を有している。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係るインナカム式燃料噴射ポンプ装置
の一実施例の全体構成図である。

【図２】本実施例のインナカム式燃料噴射ポンプの要部
構成を表す斜視透視図である。

【図３】本実施例のインナカム式燃料噴射ポンプの動作
を説明するための図（その１）である。

【図４】本実施例のインナカム式燃料噴射ポンプの動作
を説明するための図（その２）である。

【図５】本実施例において実行するルーチンの一例のフ
ローチャートである。

【図６】本実施例のインナカム式燃料噴射ポンプの動作
を説明するためのタイムチャートである。

【図７】本実施例のインナカム式燃料噴射ポンプに好適
なカムリングの第２の実施例である。

【図８】本実施例のインナカム式燃料噴射ポンプに好適
なカムリングの第３の実施例である。

【図９】本実施例のインナカム式燃料噴射ポンプに好適
なカムリングの第４の実施例である。

【図１０】本実施例のインナカム式燃料噴射ポンプ装置
の第２の実施例の要部構成図である。

【図１１】第２の実施例の動作を説明するためのタイム
チャート図である。

【図１２】本実施例のインナカム式燃料噴射ポンプ装置
の第３の実施例の要部構成図である。

【符号の説明】

１０ インナカム式燃料噴射ポンプ ２０ シリンダ ３０ ロータ ４０ａ，４０ｂ プランジャ ４２ａ，４２ｂ ローラ ５０ カムリング ５２ａ，５２ｂ ローラガイド ５４ カムリング本体 ５６ａ，５６ｂ スプリング ６０ フィードポンプ ６２ スピル弁 ６６，６８ 油圧制御弁 ７０ 電子制御装置（ＥＣＵ） ７２ スロットル開度センサ ７４ カム角パルスセンサ

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 半径方向に摺動可能に設けられたプラン
   ジャと該プランジャの摺動に応じて容積が変化する加圧
   室とを備えるロータと、内周面にカムを備え、前記ロー
   タの外周に、前記カムが前記プランジャと対向するよう
   に配設されるカムリングとを有し、前記ロータと前記カ
   ムリングとの相対的な回転に伴って前記加圧室の容積が
   増大する際に燃料を吸入し、その容積が減少する際に燃
   料を噴射するインナカム式燃料噴射ポンプと、 該燃料噴射ポンプの前記加圧室に連通するスピル通路の
   導通状態を制御するスピル弁とを備え、所定のタイミン
   グで該スピル弁を開弁又は閉弁して内燃機関の燃料噴射
   時期を制御するインナカム式燃料噴射ポンプ装置におい
   て、 内燃機関の負荷状態を検出する負荷状態検出手段と、 内燃機関の負荷状態に応じて前記プランジャのストロー
   クを変更すべく前記カムリングに組み込まれたプランジ
   ャストローク変更手段とを備えることを特徴とするイン
   ナカム式燃料噴射ポンプ装置。
2. 【請求項２】 請求項１記載のインナカム式燃料噴射ポ
   ンプ装置において、 前記プランジャと前記インナカムとの間にローラが介在
   し、 前記プランジャストローク変更手段は、前記インナカム
   式燃料噴射ポンプに燃料を供給するフィードポンプか
   ら、前記負荷状態検出手段の検出結果に応じた油圧の提
   供を受ける油圧室と、前記ローラを前記インナカム側か
   ら支持する部材であって、前記油圧室の圧力に応じて前
   記インナカムの最大有効内径を変化させるローラガイド
   とからなることを特徴とするインナカム式燃料噴射ポン
   プ。
3. 【請求項３】 半径方向に摺動可能に設けられたプラン
   ジャと該プランジャの摺動に応じて容積が変化する加圧
   室とを備えるロータと、内周面にカムを備え、前記ロー
   タの外周に、前記カムが前記プランジャと対向するよう
   に配設されるカムリングとを有し、前記ロータと前記カ
   ムリングとの相対的な回転に伴って前記加圧室の容積が
   増大する際に燃料を吸入し、その容積が減少する際に燃
   料を噴射するインナカム式燃料噴射ポンプと、 該燃料噴射ポンプの燃料噴射口近傍に連通するスピル通
   路の導通状態を制御するスピル弁とを備え、所定のタイ
   ミングで該スピル弁を開弁又は閉弁して内燃機関の燃料
   噴射時期を制御するインナカム式燃料噴射ポンプ装置に
   おいて、 前記プランジャに、所定のストローク位置で前記加圧室
   を所定の低圧室に連通するスピルポートを設けたことを
   特徴とするインナカム式燃料噴射ポンプ装置。