JPH09303161A - ディーゼルエンジンの燃料噴射装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 簡単な構成でエンジンの回転数に応じて燃料
噴射時期を調節する。 【解決手段】 燃料噴射ポンプ１の軸方向に摺動自在に
プランジャ９が内嵌され、プランジャ９の下端部が嵌入
孔１７に突出し、区画壁部材１９と固定されている。区
画壁部材１９は、嵌入孔１７を上部油溜室２４と下部油
溜室２３に区画し、連通孔２６と細孔３２によって２つ
の油溜室が連通され、連通孔２６に逆止弁２７が設けら
れている。エンジンが高速運転時は、細孔３２からの逃
げ量が少なく、下部油溜室２３内の油量が多くなりプラ
ンジャ９の上端面９ａの位置が高くなって噴射タイミン
グが早くなる。低速運転時は細孔３２からの逃げ量が多
くなり、下部油溜室２３内の油量が少なくなり、プラン
ジャ９の上端面ａの位置が低くなって噴射タイミングが
遅くなる。このようにして、エンジンの回転数に応じて
進角制御を複雑な構成とすることなく自動的に行うこと
ができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はディーゼルエンジン
の燃料噴射装置に関し、より詳しくはエンジンが高速運
転状態である場合と、低速運転状態である場合とで燃料
噴射時期を変えることのできる、ディーゼルエンジンの
燃料噴射装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来から、エンジンの回転数に応じて最
適な噴射時期を得るために、噴射ポンプのプランジャが
燃料の圧送を開始する時点のプランジャリフト量、即ち
プレストロークを変えるようにしたものが提案されてい
る。図４はそのような燃料噴射ポンプ５１の構成を示す
概略図であり、噴射ポンプ本体５２の軸方向略中央部に
はスリーブ５３が内嵌され、このスリーブ５３内には軸
方向往復自在にプランジャ５４が内嵌され、スリーブ５
３の周囲位置の噴射ポンプ本体５２には給油室５５が形
成され、スリーブ５３の周側壁には給油室５５に臨む燃
料通過口５６が開口されている。

【０００３】そして、プランジャ５４に周溝５７を設
け、スリーブ５３とプランジャ５４を図示しないコント
ロールピニオンによって相対回動させてプランジャ５４
の有効工程を変えることにより、噴射される燃料の量を
変えるとともに、エンジンの回転数検出センサ５８から
の回転数に基づいて、噴射時期制御コントローラ５９が
アクチュエータ６０を介して操作機構６１によってスリ
ーブ５３を軸方向に変位させることにより、燃料の噴射
時期をエンジン回転数に応じて変化させるように構成し
ている。具体的には、高速回転時には燃料噴射時期を低
速回転時に比べてカム６２の回転角度において早い点で
起こさせるように制御している。

【０００４】このように構成することにより、主に低速
回転時の機械騒音、排気ガスの有害成分の増加を抑制す
ることができる。なお、図４において符号６３は噴射ノ
ズル、符号６４はエンジンの燃焼室、符号６５はエンジ
ンのクランク軸である。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来技術では以下に示すような課題がある。 回転数検出センサ５８、噴射時期制御コントローラ５
９、アクチュエータ６０、操作機構６１が必要になり、
燃料噴射ポンプ５１を用いたエンジンの製造コストが高
くなる。特に、作業機などに用いられる小形の汎用ディ
ーゼルエンジンは、エンジンの単価が安いので、コスト
的に図４に示すような噴射時期制御システムを採用する
ことが難しい。 作業機などに使用される汎用ディーゼルエンジンで
は、自動車などに搭載されるディーゼルエンジンに比べ
てエンジンの運転条件、周囲環境条件などが比較になら
ないほど苛酷になる場合が多い。したがって、図４に示
すような噴射時期制御コントローラ５９を採用した場
合、電気的な故障が増え、エンジンの信頼性が低下する
恐れがある。

【０００６】

【発明の目的】本発明は上記課題に鑑みてなされたもの
であり、本発明の目的は、簡単な機械的構成でエンジン
の回転数に応じて、燃料噴射時期の調節を自動的に行う
ことのできるディーゼルエンジンの燃料噴射装置を提供
することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記の請求項１の発明
を、例えば、図１を参照して説明すれば、装置本体（ポ
ンプボディ７）の軸方向略中央部にはスリーブ８が内嵌
され、このスリーブ８内には軸方向往復自在にプランジ
ャ９が内嵌され、スリーブ８の上部周囲位置の装置本体
７には給油室１０が設けられ、この給油室１０は燃料供
給路１１を介して燃料供給ポンプに連通しており、スリ
ーブ８の周側壁には給油室１０に臨む燃料通過口１２が
開口され、噴射ポンプカム軸３４のカム２０のリフトに
よってプランジャ９が上昇し、プランジャ９の上端面９
ａが燃料通過口１２を塞ぐことにより燃料の圧送が開始
され、プランジャ９の周溝（斜溝１５）が燃料通過口１
２と連通した時点で燃料の圧送が終了する構成のディー
ゼルエンジンの燃料噴射装置において、上記給油室１０
の下方の装置本体７には軸方向に延びる嵌入孔１７が設
けられ、嵌入孔１７の下端部には上記カム２０が接当す
る従動子（従動ローラ３９）を備えたタペット部２１が
内嵌され、プランジャ９の下端部が嵌入孔１７内に突出
した構成となっており、プランジャ９の下端部は嵌入孔
１７に内嵌された区画壁部材１９に固定され、区画壁部
材１９は、嵌入孔１７内で区画壁部材１９とタペット部
２１との間の空間である下部液体室（下部油溜室２３）
と、嵌入孔１７内において区画壁部材１９より上側の空
間である上部液体室（上部油溜室２４）とに区画し、上
部液体室２４内に区画壁部材１９を下側に付勢する上部
弾性手段（プランジャスプリング２５）が介装され、下
部液体室２３内にも下部弾性手段（支持スプリング２
２）が介装され、区画壁部材１９には下部液体室２３と
上部液体室２４とを連通する連通孔２６と細孔３２とが
設けられ、その連通孔２６に上部液体室２４の液体が下
部液体室２３に流れ込むことを許容するが、下部液体室
２３の液体が上部液体室２４に流れ込むことを防止する
逆止弁２７が設けられていることを特徴とする。

【０００８】上記の請求項２の発明を、例えば、図１を
参照して説明すれば、前記下部液体室２３、上部液体室
２４に溜められる液体が燃料であることを特徴とする。
上記の請求項３の発明を、例えば、図１を参照して説明
すれば、前記上部液体室２４の液体圧力が圧力調整装置
３６によって調整されることを特徴とする。なお、この
明細書において、上側、上部および下側、下部という位
置表現は燃料噴射装置をエンジンにどういう方向で組み
付けるかによって変化するが、図面において理解しやす
くするためにデリバリバルブ３３側を上側、上部という
言葉で記述し、カム２０側を下側、下部という言葉で記
述している。したがって、例えば、カム軸に対して燃料
噴射装置が水平方向に組み付けられたエンジンにおいて
は、上側、下側ということばを、それぞれデリバリバル
ブ側、カム側という表現で置き換えて考えればよい。

【０００９】

【発明の作用および効果】請求項１の発明によれば、噴
射ポンプカム軸のカムが回転することにより、カムのリ
フトによってタペット部が上側に押し上げられ、その押
上力により、下部液体室、区画壁部材を経て、区画壁部
材に固着されているプランジャを上側に押し上げる。カ
ムの基礎円にタペット部の従動子が当接している状態で
は、上部弾性部材により区画壁部材は下側に付勢される
とともに、その位置から下部弾性部材が下部液体室の間
隔を広げるように作用するので、逆止弁が開き、上部液
体室から下部液体室の方へ液体が流れ込む。ここで、カ
ムが回転することにより、カムのリフトによってタペッ
ト部が上側に移動する場合において、逆止弁の存在によ
り液体が連通孔を通って下部液体室から上部液体室に流
れ込むことはないので、下部液体室内の液体の容積は細
孔から上部液体室に流れ出る液体の量だけによって変化
する。

【００１０】エンジンが高速回転で運転されている場合
は、タペット部は速く上昇することになるので、細孔か
ら上部液体室に流れ出る液体の量は少なくなり、結果と
して下部液体室内の容積が大きくなり、プランジャの上
端面が上側に位置し、燃料噴射時期が早くなる。一方、
エンジンが低速回転で運転されている場合は、タペット
部は遅く上昇することになるので、細孔から上部液体室
に流れ出る液体の量は多くなり、結果として下部液体室
内の液体の容積が小さくなり、プランジャの上端面が下
側に位置することになり、燃料噴射時期が遅くなる。こ
の場合、細孔の径、数などを変えて細孔の液体の漏れ量
を適宜調整することにより、所望の進角の程度を設定す
ることができる。したがって、請求項１の発明によれ
ば、自動的にエンジンが高速運転時においては燃料噴射
時期を早くでき、低速運転時においては燃料噴射時期を
遅くすることができるので、燃料噴射時期の制御を特別
な燃料噴射時期コントローラを設けることなく、安価に
構成できる。

【００１１】請求項２の発明によれば、下部液体室、上
部液体室に溜められる液体が燃料噴射装置から噴射され
る燃料とすることにより、燃料の以外の油等の液体を下
部液体室、上部液体室に充填することに比べて、構成を
簡単にすることができ、装置のコストを低減することが
できる。上記の請求項３の発明によれば、前記上部液体
室の液体が圧力調整装置によって調整されているので、
タペット部、区画壁部材の往復動作に伴う圧力変動によ
り、嵌入孔から液体が漏れるなどの不都合を防止するこ
とができる。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下、本発明を添付図面によって
詳細に説明する。図１（Ａ）は本発明に係るディーゼル
エンジンの燃料噴射装置の第１実施形態を示す燃料噴射
ポンプの縦断正面図、図１（Ｂ）は図１（Ａ）のＢ円内
拡大図である。

【００１３】図１（Ａ）においてディーゼルエンジンに
は燃料噴射ポンプ１のポンプ収容ケース２が設けられ、
ポンプ収容ケース２のケース壁３にはポンプ収容差し込
み口４が開口され、このポンプ収容差し込み口４からポ
ンプ収容ケース２内に燃料噴射ポンプ１を差し込むよう
になっている。また、燃料噴射ポンプ１のフランジ部５
がポンプ差し込み口４の開口縁部６に着座されて組み付
けられている。図１（Ａ）に示すように、燃料噴射ポン
プ１のポンプボディ７の軸方向略中央部にはスリーブ８
が内嵌され、このスリーブ８内には軸方向に往復動自在
にプランジャ９が内嵌されている。

【００１４】スリーブ８の上部周囲位置のポンプボディ
７には給油室１０が設けられ、この給油室１０は燃料供
給路１１を介して図示しない燃料供給ポンプに連通して
いる。スリーブ８の周側壁には給油室１０に臨む燃料通
過口１２が開口されている。プランジャ９の周側面には
燃料噴射量を調節する斜溝１５が刻設されるとともに、
プランジャ９の軸方向にはプランジャ上端面９ａと斜溝
１５を連通する逃し穴１６が設けられている。なお、上
記給油室１０の下方のポンプボディ７には円柱状の嵌入
孔１７が洞設され、プランジャ９の下端部がその嵌入孔
１７に突出した構成になっている。

【００１５】プランジャ９の下端部は嵌入孔１７内にお
いて固定具１８により区画壁部材１９と固着されてい
る。区画壁部材１９は、嵌入孔１７を上部油溜室２４、
下部油溜室２３の２つの油溜室に区画するもので、上下
昇降できるように嵌入孔１７に挿嵌されている。ポンプ
ボディ７に設けられた嵌入孔１７の下部位置にはタベッ
ト部２１が内嵌され、噴射ポンプカム軸３４のカム２０
からタペット部２１、下部油溜室２３、区画壁部材１９
を介してプランジャ９が昇降駆動されるように構成され
ている。区画壁部材１９とタペット部２１との間は、支
持スプリング２２によりその間隔が保持され、区画壁部
材１９とタペット部２１との間の嵌入孔領域が下部油溜
室２３となっている。区画壁部材１９より上側の嵌入孔
領域が上部油溜室２４となっており、上記固定部１８と
嵌入孔１７の上端との間に区画壁部材１９を下方に付勢
するプランジャスプリング２５が介装されている。

【００１６】上部油溜室２３と下部油溜室２４とは区画
壁部材１９に開けられた連通孔２６により連通され、そ
の連通孔２６に上部油溜室２４の油が下部油溜室２３に
流れ込むことを許容するが、下部油溜室２３の油が上部
油溜室２４に流れ込むことを防止する逆止弁２７が設け
られている。図１（Ａ）に示す逆止弁２７は、タペット
部２１の上壁２１ａに固着された弱い押圧スプリング２
８に弁体２９が取り付けられた構成をしており、弁体２
９を連通孔２６に押し付けることにより、連通孔２６を
閉じるようになっている。区画壁部材１９には連通孔２
６の他に上部油溜室２４と下部油溜室２３とを連通する
細孔３２が挿通孔２６回りに少なくとも１つ設けられて
いる。なお、上部油溜室２４の周壁に臨む所定位置には
上部油溜室２４の油の圧力を一定範囲に調整する調圧弁
３７と油ポンプ３５を備えた調圧装置３６が設けられて
いる。

【００１７】また、ポンプボディ７の上部にはデリバリ
ーバルブ３３が設けられている。ポンプボディ７の軸方
向中間部にはスリーブ８をプランジャ９に対して相対的
に回動させることにより、プランジャの有効工程を変化
させる噴射量調整機構３０（例えば、コントロールラッ
クとピニオン）が設けられ、燃料の噴射量を変えること
ができるように構成している。なお、本実施形態では、
上部油溜室２４、下部油溜室２３の油は燃料の液体を一
部利用している。この燃料噴射ポンプ１によれば、噴射
ポンプカム軸２４のカム２０のリフトによってプランジ
ャ９が上昇し、プランジャ９が下死点から燃料通過口１
２を塞ぐまでのプレストロークＬ（図１（Ｂ）参照）が
終了した時点で燃料噴射が開始され、プランジャ９の斜
溝１５が燃料通過口１２と連通した時点で燃料噴射が終
了する。

【００１８】上記構成の燃料噴射ポンプの動作について
説明する。なお、図２はエンジンが高速で回転している
時の燃料噴射ポンプの縦断面図、図３はエンジンが低速
で回転している時の燃料噴射ポンプの縦断面図である。
図１（Ａ）において図示していない送油ポンプによって
燃料は給油室１０に送られ、さらに燃料供給路１１、燃
料通過口１２を通ってプランジャ室３８に入る。カム２
０の回転にともなって、プランジャ９はタペット部２
１、下部油溜室２３、区画壁部材１９を介して上昇し、
プランジャ９の上端面９ａが燃料通過口１２を閉じると
プランジャ室３８内の燃料はプランジャ９の上昇にとも
なって圧縮され、デリバリーバルブ３３を開いて、図示
していない噴射管を通ってノズルからエンジンのシリン
ダ内に噴射され、この噴射はプランジャ９の斜溝１５が
燃料通過口１２と連通するまで継続する。

【００１９】この燃料噴射ポンプの動作において、図１
（Ａ）に示すようにタペット部２１の従動ローラ３９が
カム２０の基礎円４０に当接している状態では、タペッ
ト部２１はプランジャスプリング２５により押し下げら
れ、その押し下げられた位置から支持スプリング２２の
押し広げ力によりタペット部２１が下方に押し下げられ
る。この支持スプリング２２の押し広げ力により逆止弁
２７が開いた状態になり、上部油溜室２４から下部油溜
室２３内へ油が流入する。油流入量は図１（Ａ）の状態
で説明すれば、プランジャスプリング２５により区画壁
部材１９が押し下げられる基準位置から、支持スプリン
グ２２の押し広げる力によりタペット部２１がその基準
位置からカム２０の基礎円４０の当接位置まで移動でき
る長さによって決まる。移動できる長さが大きければ、
油流入量は多くなり、移動できる長さが小さければ、油
流入量は少なくなる。

【００２０】一方、図２および図３に示すようにタペッ
ト部２１の従動ローラ３９がカム２０のリフトに当接し
ている状態では、タペット部２１はリフトにより押し上
げられる。この状態では連通孔２６は逆止弁２７により
塞がれるので、下部油溜室２３内の油は細孔３２を経て
上部油溜室２４へ流出するだけになる。ここで、図２に
示すようにエンジンの回転数が高回転数の場合は、タペ
ット部２１が高速に上昇するので、細孔３２からの逃げ
量が少なく、下部油溜室２３内の油量が多くなり、プラ
ンジャ９の上端面９ａの位置が高くなって、噴射タイミ
ングが早くなる。一方、図３に示すようにエンジンが低
回転数の場合はタペット部２１がゆっくり上昇するの
で、細孔３２からの逃げ量が多くなり、下部油溜室２３
内の油量が少なくなり、プランジャ９の上端面９ａの位
置が低くなって、噴射タイミングが遅くなる。図２およ
び図３で説明すれば、高速回転時における噴射開始時の
カム回転角度θは、低速回転時のカム回転角度φに比べ
て小さくなる。このようにして、エンジンの回転数に応
じて進角制御を複雑な構成とすることなく自動的に行う
ことができる。

【００２１】この発明は上記実施形態に限定されるもの
ではなく、この発明の要旨を変更しない範囲内において
種々の設計変更を施すことが可能である。以下、そのよ
うな実施形態を説明する。 （１）前記実施形態ではタペット部２１とは別の下部油
溜室２３と区画壁部材１９とによって、エンジン回転数
によってプランジャ９の上端面９ａが変化するように構
成したが、タペット部２１内に下部油溜室２３と区画壁
部材１９の相当部を設け、タペット部２１の上壁に直接
にプランジャ９の下端部９ａを固着してもよい。 （２）前記実施形態では上部油溜室２４と下部油溜室２
３の油を、給油室１０に油を供給する燃料供給路１１と
別系統で構成したが、燃料供給路１１から嵌入孔１７に
連通する送油路をポンプボディ７に軸方向に設け、その
送油路に連結して調圧装置３６を設けてもよい。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１（Ａ）は本発明に係るディーゼルエンジン
の燃料噴射装置の第１実施形態を示す燃料噴射ポンプの
縦断正面図、図１（Ｂ）は図１（Ａ）のＢ円内拡大図で
ある。

【図２】エンジンが高速回転している時の動作の状態を
示す燃料噴射ポンプの部分縦断正面図である。

【図３】エンジンが低速回転している時の動作の状態を
示す燃料噴射ポンプの部分縦断正面図である。

【図４】従来の進角制御機構を備えた燃料噴射ポンプの
構成を示す概略図である。

【符号の説明】

７…ボンプボディ、８…スリーブ、９…プランジャ、９
ａ…上端面、１０…給油室、１１…燃料供給路、１２…
燃料通過口、１５…斜溝、１７…嵌入孔、１９…区画壁
部材、２０…カム、２１…タペット部、２２…支持スプ
リング、２３…下部液体室、２４…上部液体室、２５…
プランジャスプリング、２６…連通孔、２７…逆止弁、
３２…細孔、３４…噴射ポンプカム軸、３６…圧力調整
装置、３９…従動ローラ。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 装置本体（７）の軸方向略中央部にはス
   リーブ（８）が内嵌され、このスリーブ（８）内には軸
   方向往復自在にプランジャ（９）が内嵌され、スリーブ
   （８）の上部周囲位置の装置本体（７）には給油室（１
   ０）が設けられ、この給油室（１０）は燃料供給路（１
   １）を介して燃料供給ポンプに連通しており、スリーブ
   （８）の周側壁には給油室（１０）に臨む燃料通過口
   （１２）が開口され、 噴射ポンプカム軸（３４）のカム（２０）のリフトによ
   ってプランジャ（９）が上昇し、プランジャ（９）の上
   端面（９ａ）が燃料通過口（１２）を塞ぐことにより燃
   料の圧送が開始され、プランジャ（９）の周溝（１５）
   が燃料通過口（１２）と連通した時点で燃料の圧送が終
   了する構成のディーゼルエンジンの燃料噴射装置におい
   て、 上記給油室（１０）の下方の装置本体（７）には軸方向
   に延びる嵌入孔（１７）が設けられ、嵌入孔（１７）の
   下端部には上記カム（２０）が接当する従動子（３９）
   を備えたタペット部（２１）が内嵌され、プランジャ
   （９）の下端部が嵌入孔（１７）内に突出した構成とな
   っており、プランジャ（９）の下端部は嵌入孔（１７）
   に内嵌された区画壁部材（１９）に固定され、区画壁部
   材（１９）は、嵌入孔（１７）内で区画壁部材（１９）
   とタペット部（２１）との間の空間である下部液体室
   （２３）と、嵌入孔（１７）内において区画壁部材（１
   ９）より上側の空間である上部液体室（２４）とに区画
   し、 上部液体室（２４）内に区画壁部材（１９）を下側に付
   勢する上部弾性手段（２５）が介装され、下部液体室
   （２３）内にも下部弾性手段（２２）が介装され、 区画壁部材（１９）には下部液体室（２３）と上部液体
   室（２４）とを連通する連通孔（２６）と細孔（３２）
   とが設けられ、その連通孔（２６）に上部液体室（２
   ４）の液体が下部液体室（２３）に流れ込むことを許容
   するが、下部液体室（２３）の液体が上部液体室（２
   ４）に流れ込むことを防止する逆止弁（２７）が設けら
   れていることを特徴とする、ディーゼルエンジンの燃料
   噴射装置。
2. 【請求項２】 下部液体室（２３）、上部液体室（２
   ４）に溜められる液体が燃料である請求項１に記載のデ
   ィーゼルエンジンの燃料噴射装置。
3. 【請求項３】 上部液体室（２４）の液体が圧力調整装
   置（３６）によって調整されている請求項１に記載のデ
   ィーゼルエンジンの燃料噴射装置。