JPH1077931A - 燃料噴射ポンプの取り付け構造 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 極めて簡単な手段によって、分配型の燃料噴
射ポンプに付設され、電子式制御装置の指令を受けて燃
料の噴射時期を自由に調整するための油圧制御弁のフラ
ンジとケーシングとの接合が万一破損しても、燃料漏れ
を防止するためのフェイルセーフ構造を提供する。 【解決手段】 燃料噴射ポンプ１のポンプハウジング１
７と、ポンプハウジング１７と油圧制御弁２７のケーシ
ング３９の外周間に配設されたＯリング７８とを持った
燃料噴射ポンプ１をエンジンのシリンダーブロック７７
に取り付けるためのステー７６と油圧制御弁２７のステ
ータ２９の頂部との間隔Ｌ１がポンプハウジング１７の
端面とＯリング７８との間隔Ｌ２よりも短く構成してい
るので、極めて簡単な構成で、万一、ケーシング３９と
フランジ３０との接合が破損したときに、油圧制御弁２
７がステー７６に接触して、ポンプハウジング１７から
完全には外れないようにして燃料が外部に漏れるのを防
ぐことができる。

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
ンに使用される燃料噴射ポンプのエンジンへの取り付け
構造に係り、特には、分配型の燃料噴射ポンプに付設さ
れ、電子式制御装置の指令を受けて燃料の噴射時期を自
由に調整するための油圧制御弁のフランジとケーシング
との接合が万一破損しても、燃料漏れを防止するための
フェイルセーフ構造に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】例えば、実開昭６３−１１０６４０号公
報に記載されているように、ディーゼルエンジン用の分
配型燃料噴射ポンプにおいては、燃料噴射時期を制御す
るために、燃料を圧送するプランジャを駆動するカムの
タイミングを変化させるタイマピストンを設けている。
そしてタイマピストンの両側の室の間に設けられた油圧
制御弁のような手段によって、それらの室に作用する油
圧を調整することによってタイマピストンを移動させて
燃料の噴射時期を調整することができるようになってい
る。

【０００３】油圧制御弁をソレノイドコイルによって電
磁的に開閉作動させるようにしたものが、例えば実開昭
５６−１７３７３６号公報に記載されている。このよう
な燃料油圧制御弁としての電磁弁におけるソレノイドコ
イルへの通電又は遮断を電子式制御装置を用いて制御す
ることにより、タイマピストンの両側の室の間に作用す
る油圧を変化させてタイマピストンの位置を調整するよ
うにすれば、燃料噴射ポンプの燃料噴射時期を電子的に
制御することが可能になる。

【０００４】その一例として図７に従来から使用されて
いる油圧制御弁８０を示す。フランジ８２とケーシング
８３は、ろう付けによって一体に接合されている。ここ
で、燃料噴射ポンプの圧送のたびにハウジング室８１の
圧力は高くなり、ケーシング８３は図７において右方向
に力を受ける。そのため、万一、フランジ８２とケーシ
ング８３のろう付け接合が破壊されても、油圧制御弁８
０がポンプハウジング８４からはずれて、燃料が外部に
漏れるという最悪の事態が起きないように、フランジ８
２がケーシング８３にろう付け接合されている部分で
は、ケーシング８３にケーシング８３の外径がポンプハ
ウジング８４側で拡径する形の段差８５が設けてある。
ただし、そのろう付け接合が破壊された場合バルブボデ
ー８６とポンプハウジング８４に設けてある流路の位置
関係はずれて、油圧制御弁８０の機能は損なわれる。

【０００５】ところが、近年の納入先のメーカーからの
コストダウン要求から、生産量が多いガソリンエンジン
において、吸気管に燃料を噴射するために使用される図
８に示す燃料噴射弁１００の部品の一部を用いることに
よって、タイマ用の油圧制御弁のコストダウンを図るこ
とが必要になった。燃料噴射弁１００の部品の一部を用
いることによって油圧制御弁を構成した一例を図４に示
す。図８に示す燃料噴射弁１００のケーシング９９にＯ
リング７８を装着するための溝を加工して図４に示す油
圧制御弁２７のケーシング３９にＯリング７８を装着し
た場合、万一、フランジ３０とケーシング３９のろう付
け接合が破壊した時に備えて、油圧制御弁２７がポンプ
ハウジング１７からはずれるのを防止するための段差を
設けることができない。そのため、新たなフェールセー
フを考え出す必要が生じた。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】本発明は前記のような
従来技術の問題点に鑑み、極めて簡単な手段によって、
分配型の燃料噴射ポンプに付設され、電子式制御装置の
指令を受けて燃料の噴射時期を自由に調整するための油
圧制御弁のフランジとケーシングとの接合が万一破損し
ても、燃料漏れを防止するためのフェイルセーフ構造を
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】本発明は前記課題を解決
するために請求項１に示す構成を採用する。請求項１に
よれば、燃料噴射ポンプのポンプハウジングと、ポンプ
ハウジングと油圧制御弁のケーシングの外周間に配設さ
れたＯリングとを持った燃料噴射ポンプをエンジンのシ
リンダーブロックに取り付けるためのステーと油圧制御
弁の頂部との間隔Ｌ１がポンプハウジングの端面とＯリ
ングとの間隔Ｌ２よりも短く構成しているので、極めて
簡単な構成で、万一、ケーシングとフランジとの接合が
破損したときに、油圧制御弁がステーに接触して、ポン
プハウジングから完全には外れないようにして燃料が外
部に漏れるのを防ぐことができるという効果がある。

【０００８】

【発明の実施の形態】図１ないし図５は本発明の第１の
実施形態に関するものであり、図１は第１の実施形態に
用いられる分配型燃料噴射ポンプのシステム図、図２は
燃料噴射ポンプ１をエンジンのシリンダブロック７７に
ステー７６を用いて固定した状態を示す取り付け図、図
３は油圧制御弁２７のケーシング３９と接合されて一体
になったフランジ３０の接合が破損して、油圧制御弁２
７がステー７６に当接して、それ以上ポンプハウジング
１７から外れるのが防止されている状態を示す作動図、
図４は図２に示す燃料噴射ポンプの一部分を別の角度か
ら見た要部断面図、図５は弁ニードル４３の先端部の構
造を示す要部断面図である。

【０００９】はじめに燃料噴射ポンプのシステムについ
て説明する。まず、本発明の第１の実施形態として図１
に示された分配型燃料噴射ポンプ１の構造を説明する。
ドライブシャフト２は図示しないエンジンによって、エ
ンジン回転数の２分の１の回転数と同期して回転駆動さ
れる。ドライブシャフト２にはシグナルロータ３が同軸
的に取り付けられており、その外周には凸状の歯が複数
個形成されている。４は回転角センサであってシグナル
ロータ３の外周に対向しており、シグナルロータ３の凸
状歯の電磁誘導によって機関回転数に応じたパルス信号
を発生して、電子式制御装置５へ出力する。ここで電子
式制御装置５はスピル弁１８と油圧制御弁２７を駆動す
る駆動回路を含んでいる。ドライブシャフト２には燃料
を圧送するプランジャ６を駆動するフェイスカム７と、
燃料のフィードポンプであるベーン式のポンプ８が連結
されている。フェイスカム７はプランジャ６と一体とな
ってスプリング９によってローラリング１０に設けられ
たローラ１１に押し付けられる。

【００１０】従って、フェイスカム７がドライブシャフ
ト２によって回転駆動されることにより、フェイスカム
７の凸部がローラ１１に乗り上げて、フェイスカム７自
体とそれに一体化されたプランジャ６が、回転運動を伴
うプランジャ６の軸線方向の往復運動をすることにな
る。プランジャ６はポンプシリンダ１２のシリンダボア
１２ａ内に挿入されて、その先端に圧力室１３を形成し
ているので、プランジャ６の往復運動の成分によって圧
力室１３の容積が拡縮し、それと同時に回転運動の成分
によって圧力室１３にはそれに開口する吸入側と吐出側
のポートが切換えられて連通する。フィードポンプ８か
ら吐出される約１０気圧に加圧された燃料は燃料室１５
に貯溜されているが、その燃料が圧力室１３に吸入さ
れ、高圧に加圧されて所定のタイミングに燃料噴射弁１
６へ圧送され、図示しない機関の燃焼室内へ噴射される
ことになる。燃料噴射ポンプ１のディスヘッド５０には
圧力室１３の圧力を解放するスピル弁１８が設けられて
おり、スピル弁１８を電子式制御装置５によって開閉す
ることによって、燃料の噴射開始時期や噴射量、噴射率
を制御することができる。

【００１１】ローラリング１０はドライブシャフト２の
軸線を中心として所定の角度範囲内で回動することが出
来る。その回動によって円筒状の外周面１０ａとローラ
１１の位置が回転方向に移動するので、フェイスカム７
の凸部がローラ１１に乗り上げる時期が変化し、それに
よって燃料噴射時期を変化させることができる。ローラ
リング１０を回動させるために、スライドピン１９がロ
ーラリング１０から図１の下方へ伸びており、その下端
がポンプハウジング１７内に形成されたタイマシリンダ
２０内で図１の紙面に対して垂直方向に往復摺動するこ
とができるように嵌合しているタイマピストン２１に係
合している。

【００１２】次に、本発明の第１の実施形態のタイマ要
部について示した図４を用いて説明する。図４及び図１
においてタイマピストン２１の上側のタイマ高圧室２２
はタイマピストン２１内に設けられた絞り２３、逆止弁
５３を介して燃料室１５に連通していて、フィードポン
プ８によって加圧された燃料を受け入れている。その油
圧がタイマピストン２１を下方へ押すことになるが、そ
れに対抗してタイマピストン２１の下側のタイマ低圧室
２４内にはタイマスプリング２５が装着されている。タ
イマ低圧室２４は、フィードポンプ８の吸入ポートに連
通していて、作動中は常に低圧になっている。タイマ高
圧室２２に作用している燃料の油圧即ち供給圧は、機関
回転数、従ってドライブシャフト２の回転数に関連して
大小に変化するので、その油圧による付勢力とタイマス
プリング２５の付勢力とが釣り合う位置へタイマピスト
ン２１が移動し、スライドピン１９を介してローラリン
グ１０が回動調節されることによって、燃料の噴射時期
が機関回転数に応じて変化することになる。また、プラ
ンジャ６の圧送行程時には、タイマピストン２１は、フ
ェイスカム７が受ける圧送反力によって、スライドピン
１９を介して図４中上方向に圧送圧力を受けるので、タ
イマ高圧室２２は一時的に高圧となる。

【００１３】タイマ高圧室２２とタイマ低圧室２４との
間に電磁弁からなる油圧制御弁２７が挿入されており、
油圧制御弁２７を電子式制御装置５に電気的に連結して
開閉制御することによって、タイマ高圧室２２内の油圧
を部分的にタイマ低圧室２４側へ逃がして調整し、タイ
マピストン２１の位置とローラリング１０の回転方向の
位置を変化させ、それによって燃料の噴射時期を制御し
ている。

【００１４】このように、図１に示されたフェイスカム
圧送式の分配型燃料噴射ポンプ１のためのタイマ装置
（噴射時期制御装置）２８は、タイマシリンダ２０とタ
イマピストン２１、及びタイマピストン２１に連動する
ローラリング１０、タイマピストン２１の位置を制御す
る油圧制御弁２７等からなっている。回転数センサ４
は、ローラリング１０の外周面１０ａ上に担持されてお
り、その出力信号が電子式制御装置５に入力されている
が、電子式制御装置５にはその他にも図１に示すように
機関からＴＤＣ信号として示す上死点信号や、機関の負
荷の大きさを示すアクセル開度信号、冷却水温を検出す
る水温センサからの出力信号等が入力される。

【００１５】次に、油圧制御弁２７について、図４を用
いて説明する。図４は、図２に示す燃料噴射ポンプの一
部分を別の角度から見た断面図である。油圧制御弁２７
はフランジ３０とボルト３１によってハウジング１７に
固定されている。バルブボデー４０の中心には弁ニード
ル４３が摺動し得るバルブシリンダ４４が形成されてお
り、その側面に環状に開口する流路６０と、左端に弁座
３７として開口する流路６１が形成されている。バルブ
ボデー４０とポンプハウジング１７は嵌合されており、
流路６０は流路３２と流路４１を介してタイマ高圧室２
２に、また流路６１は流路３３と流路４２を介してタイ
マ低圧室２４にそれぞれ連通している。

【００１６】次に、図５を用いて弁ニードル４３の先端
部の構造について説明する。なお、図５は開弁状態を示
す図であり、図４は閉弁時を示す図である。バルブボデ
ー４０の内部には、弁ニードル４３を取り囲むように流
路６０が形成されていると共に、弁ニードル４３の下流
側には流路６１が設けられており、流路６０と６１の間
は弁座３７と弁ニードル４３により連通または遮断され
る。弁ニードル４３は弁径ｄ₁ が５．０ｍｍ、弁ニード
ル先端の円錐面３４の傾斜角θ₁ ＝９３°としてあり、
流路側の弁座３７の円錐面は、右端径ｄ₂ が５．１ｍ
ｍ、傾斜角θ₂ が９０°としてある。

【００１７】弁ニードル４３の先端部の構造は以上のよ
うになっているため、閉弁時には円錐面３４のシールエ
ッジ３５が弁座３７の面に密着して流路６０、６１間が
遮断される。そのため、閉弁時には流路６０すなわちタ
イマ高圧室２２の圧力によって図中左右方向の力を弁ニ
ードル４３は受けることは無く、安定した作動が得られ
る。

【００１８】なお、本第１の実施形態では、シールエッ
ジ３５の直径が弁ニードル４３の直径と等しくしてある
が、弁ニードル４３の直径よりも作動不良が起きない程
度に僅かに小さくしてもよい。再び、図４に戻って説明
する。バルブボデー４０の中心のバルブシリンダ４４内
には、左右方向に移動可能な弁ニードル４３が配設され
て摺動自在となっている。弁ニードル４３の図中右側に
はアーマチャ５２が圧入によって固定されており、アー
マチャ５２はステータ２９と間隔（エアギャップ）をも
って対向している。また、ステータ２９の内部には、ス
プリング室６２が設けられ、スプリング５７が設けられ
ている。アーマチャ５２はスプリング５７の弾力により
常時図中左方向に付勢されている。従って、コイル５４
に通電を行っていない時は、弁ニードル４３の先端が弁
座３７に密着して、図４に示すように油圧制御弁２７は
閉弁しており、タイマ高圧室２２とタイマ低圧室２４の
間の連通を遮断している。

【００１９】コイル５４に通電を行うと、アーマチャ５
２はステータ２９に吸引されてスプリング５７のバネ力
に抗して図中右方向に動き、アーマチャ５２と一体とな
っている弁ニードル４３の先端は弁座３７から離れて、
油圧制御弁２７は開弁状態となり、タイマ高圧室２２と
タイマ低圧室２４は連通する。ここで、コイル５４が破
損した場合は、燃料噴射時期が最も進角した方が、最も
遅角するよりも良いため、前述のように、油圧制御弁２
７はノーマリクローズ（常閉）となるように構成されて
いる。

【００２０】次に、図１ないし図５を用いて全体の作動
を説明する。電子式制御装置５によって電磁スピル弁１
８のコイルへの通電が開始されると、電磁スピル弁１８
は閉弁する。ドライブシャフト２の回転に伴ってプラン
ジャ６基端のフェイスカム７がローラ１１に乗り上げて
プランジャ６が前進作動して燃料を圧縮し、圧力室１３
の圧力は高くなり、燃料噴射弁１６に燃料が圧送され
て、図示しない気筒内への燃料噴射が開始される。燃料
の圧送中は圧力室１３の圧力は高く、その間、プランジ
ャ６からローラ１１、ローラリング１０、スライドピン
１９、タイマピストン２１へとトルク反力が働き、タイ
マ高圧室２２の圧力も高圧になる。タイマ高圧室２２の
圧力が高圧になると、図４に示すように逆止弁５３は閉
弁して、タイマ高圧室２２から燃料室１５に燃料が逆流
するのを防止する。また、タイマ高圧室２２の圧力が高
くなると、それと連通している流路４１、３２、６０の
圧力も高くなるが、前述のように弁ニードル４３が閉弁
しているときには、弁ニードル４３には、流路６０の圧
力によって図中左右方向の力を受けない構成になってい
るため、弁ニードル４３の安定した動作が得られる。一
方、ポンプハウジング１７とバルブボデー４０とは嵌合
されておりその隙間は約１０μｍである。タイマ高圧室
２２は圧送のたびに高圧となるが、前記約１０μｍの隙
間からの高圧燃料の漏れによってポンプハウジング室７
９の圧力はタイマ高圧室２２のピーク圧力の約１／３の
高圧となる。そのため、油圧制御弁２７は圧送のたびに
図４中右方向に力を受ける。その力は、近年の排気ガス
規制強化に伴う高噴射圧化のため益々大きくなってい
る。

【００２１】そのため、フランジ３０とケーシング３９
は繰り返し荷重を受け、万一フランジ３０とケーシング
３９との間の接合（ろう付けまたはレーザー溶接）が破
壊された時のためのフェールセーフが必要である。そこ
で、本発明では図２、図４に示すように燃料噴射ポンプ
１をエンジンのシリンダーブロック７７に取り付け固定
するためのステー７６を利用し、ステー７６を油圧制御
弁２７の背面付近に設けることによって、万一フランジ
３０とケーシング３９の接合が破壊された場合において
も、燃料漏れという最悪事態を防いでいる。

【００２２】燃料噴射ポンプ１のポンプハウジング１７
は、図示しないボルトによって、タイミングギアケース
７３に固定され、更に燃料噴射ポンプ１のディスヘッド
５０は、エンジンのシリンダブロック７７に、ステー７
６、ボルト７４、７５によって固定されている。油圧制
御弁２７の頂部すなわち、ステータ２９の頂部とステー
７６の間隔Ｌ１は、ポンプハウジング１７の図４におけ
る右端部からＯリング７８までの間隔Ｌ２より充分短く
なっている。そのため、万一、フランジ３０とケーシン
グ３９との間の接合が破壊された場合、油圧制御弁２７
はハウジング室７９の油圧を受けて、ポンプハウジング
１７からはずれようとするが、図３に示すように油圧制
御弁２７のステータ２９の頂部がステー７６と接触して
これ以上は油圧制御弁２７がポンプハウジング１７から
抜けることはない。よって、Ｏリング７８によって、燃
料漏れを防止することができる。

【００２３】次に、図６に本発明の第２の実施形態を示
す。油圧制御弁２７の弁ニードル４３とバルブボデー４
０間に異物がかみ込み作動不良を起こすのを防止するた
めに、流路６０より上流側にフィルター６３を設けてあ
る。フィルター６３はバルブボデー４０をとり囲むよう
に配設してあり異物が流路３２、流路６０に侵入するの
を防ぐ。このようにフィルタ６３を配設した場合、ハウ
ジング室６４はタイマ高圧室２２からタイマ低圧室２４
に至る流路の一部であり、流路６５を介してタイマ高圧
室２２に連通しているため、ハウジング室６４の圧力は
タイマ高圧室２２の圧力と同じである。そのため、圧送
のたびにハウジング室６４の圧力は大きくなるが、図４
に示した第１の実施形態のハウジング室７９よりも、第
２の実施形態のハウジング室６４の圧力ははるかに大き
く、油圧制御弁２７が図中右方向に受ける力も大きい。
そのため、本発明は図６に示すようなフィルター６３を
設けた場合はさらに有効である。

【００２４】次に、第１の実施形態及び第２の実施形態
のタイマ装置の作用を説明する。電子式制御装置５によ
ってコイル５４への通電が行われると、弁ニードル４３
は開弁位置へ移動し、油圧制御弁２７が開弁する。それ
によってタイマ高圧室２２の油（燃料）がタイマ低圧室
２４に流れるので、タイマ高圧室２２の圧力は低下し、
スプリング２５によってタイマピストン２１は図中上方
へ移動し、噴射時期は遅角方向に変化する。電子式制御
装置５によってコイル５４への通電が停止されると、ス
プリング５７の付勢力により弁ニードル４３は閉弁位置
へ移動し、油圧制御弁２７は閉弁して、タイマ高圧室２
２とタイマ低圧室２４との間の連通は遮断される。その
結果、タイマ高圧室２２の油圧が燃料室１５の圧力まで
上昇して、タイマピストン２１は図４、図６において下
行し、噴射時期は進角方向に変化する。

【００２５】また、本発明はフェイスカム圧送式分配型
燃料噴射ポンプに適用することができるばかりでなく、
それ自体は周知のインナーカム圧送式の分配型燃料噴射
ポンプにも適用することができる。更に、サーボ式のタ
イマ装置を用いた分配型燃料噴射ポンプにも提供するこ
とができる。

【００２６】なお、本発明はタイマ高圧室の圧力を油圧
制御弁で制御するタイマ高圧室制御方式の分配型燃料噴
射ポンプだけでなく、タイマ低圧室の圧力を油圧制御弁
で制御するタイマ低圧室制御方式の分配型燃料噴射ポン
プにも適用できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施形態に関するものであり、
第１の実施形態に用いられる分配型燃料噴射ポンプのシ
ステム図を示す。

【図２】本発明の第１の実施形態に関するものであり、
燃料噴射ポンプ１をエンジンのシリンダブロック７７に
ステー７６を用いて固定した状態を示す取り付け図であ
る。

【図３】本発明の第１の実施形態に関するものであり、
油圧制御弁２７のケーシング３９と接合されて一体にな
ったフランジ３０の接合が破損して、油圧制御弁２７が
ステー７６に当接して、それ以上ポンプハウジング１７
から外れるのが防止されている状態を示す作動図であ
る。

【図４】本発明の第１の実施形態に関するものであり、
図２に示す燃料噴射ポンプの一部分を別の角度から見た
要部断面図である。

【図５】本発明の第１の実施形態に関するものであり、
弁ニードル４３の先端部の構造を示す要部断面図であ
る。

【図６】本発明の第２の実施形態に関するものであり、
図４と同様な位置における要部断面図である。

【図７】従来から使用されている油圧制御弁８０の取り
付け構造を示すものであり、図４と同様な位置における
要部断面図である。

【図８】本発明の実施形態の油圧制御弁２７に用いられ
るガソリンエンジン用燃料噴射弁１００の横断面図であ
る。

【符号の説明】

１ 燃料噴射ポンプ ６ プランジャ １６ 燃料噴射弁 １７ ポンプハウジング ２０ タイマシリンダ ２１ タイマピストン ２２ タイマ高圧室 ２４ タイマ低圧室 ２７ 油圧制御弁 ２９ ステータ ３０ フランジ ３９ ケーシング ７６ ステー ７７ シリンダーブロック ７８ Ｏリング

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 燃料を燃料噴射弁へ圧送するためのプラ
   ンジャと、タイマシリンダと、該タイマシリンダの両端
   に形成されたタイマ高圧室及びタイマ低圧室と、前記タ
   イマシリンダ内に摺動自在に挿入されて前記タイマ高圧
   室及び前記タイマ低圧室の差圧に応じて移動して燃料の
   噴射時期を調整するタイマピストンとを持った内燃機関
   用の燃料噴射ポンプに付設され、前記タイマ高圧室及び
   前記タイマ低圧室の少なくとも一方の圧力を変化させる
   油圧制御弁と、該油圧制御弁のケーシングと、該ケーシ
   ングと接合されて一体になったフランジと、前記燃料噴
   射ポンプをシリンダーブロックに固定するためのステー
   と、燃料噴射ポンプのポンプハウジングと、該ポンプハ
   ウジングと前記油圧制御弁の前記ケーシングの外周間に
   配設されたＯリングとを持った前記燃料噴射ポンプを前
   記エンジンの前記シリンダーブロックに取り付けるため
   の前記ステーと前記油圧制御弁の頂部との間隔Ｌ１が前
   記ポンプハウジングの端面と前記Ｏリングとの間隔Ｌ２
   よりも短く構成したことを特徴とする燃料噴射ポンプの
   取り付け構造。