JPH11117823A - 分配型燃料噴射ポンプ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ポンププランジャの要求ストロークを満足
し、燃料噴射量を適正に制御する分配型燃料噴射ポンプ
を提供する。 【解決手段】 ポンププランジャ１の外周に相対回転お
よび相対往復運動可能に設けられる溢流リングは、ガバ
ナ機構と連動するとともに、噴射終了時（減圧時）にポ
ンププランジャ１の溢流ポート３を開口する。加圧時ポ
ンププランジャ１の開口部の凹溝３３近傍の最大外径が
実質上増大しない構造になっているため、ポンププラン
ジャ１とこの外周に嵌合する溢流リングとの間に理論上
機械的抵抗は発生しない。したがって、ポンプ回転速度
およびアクセルレバー開度に応動されるガバナ機構によ
る目標の溢流リング位置が保持され、所望のプランジャ
ストロークが決まり、適正な燃料噴射量制御が行われ
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、内燃機関の各気筒
毎に所定のタイミングで燃料を圧送する分配型燃料噴射
ポンプに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、ディーゼル機関の各気筒に取
り付けられる燃料噴射ノズルに高圧燃料を圧送する分配
型燃料噴射ポンプが知られている。分配型燃料噴射ポン
プとしては、フィードポンプの回転に同期して回転する
とともにフェイスカムを用いて往復動するポンププラン
ジャを備え、吸入ポートと分配ポートと溢流ポートを有
するポンププランジャの機械的運動により対応気筒の噴
射ノズルに所要量および所要タイミングで燃料を供給す
るようになっている。ポンププランジャの径方向に沿っ
て形成される溢流ポートの開口は、溢流リングにより開
閉される。フィードポンプ軸と連係して作動するガバナ
機構によりポンププランジャに対する軸方向位置が決ま
る溢流リングは、プランジャストロークを決めることに
より所望のエンジン運転状態に適合するよう噴射量を調
節する。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところで、ディーゼル
機関の排ガス規制の要請が高まるに従い、噴射圧の高圧
化が進められ、高い噴射圧を分配圧送機構により形成す
るようになっている。ポンププランジャは回転運動と往
復運動をし、このポンププランジャの外周に相対回転可
能かつ相対軸方向往復動可能に取り付けられる溢流リン
グは、基本的にはポンププランジャと溢流リング間に機
械的摩擦が実質上ないものとみなして設計されている。
そして溢流リングはガバナ機構によりポンププランジャ
の溢流ポートの開閉タイミングを運転状態と運転要求に
応じた目標のタイミングでオーバーラップ状態から非オ
ーバーラップ状態に移行するように設定されている。

【０００４】しかし、例えば噴射圧が１０００ｋｇ／cm
² に近い圧力を発生させるようポンププランジャを加圧
すると、ポンプ加圧各部に生じる弾性ひずみを完全に抑
えることは困難となる。このとき、例えばポンププラン
ジャの溢流ポートとこの溢流ポートを開状態または閉状
態に切り換える溢流リングとの間には、圧力の大きさに
応じてポンププランジャと溢流リング間のクリアランス
例えば２〜３μm に対し無視できない程度の変位を生じ
ることもある。

【０００５】例えば図８に示すように、プランジャボデ
ィに対しポンププランジャ１の加圧動作時に燃料ポート
２、溢流ポート３ならびに切欠部４に高圧が作用する
が、このときポンププランジャ１の外周の最大外径が切
欠部４の近傍で実質的に増大する。これは、切欠部４の
プランジャ軸方向に延びる側壁面に矢印方向に圧力が作
用することで図８に示す破線のように弾性変形し、実質
上ΔΗの距離だけ実外径が増大する変位が発生する。こ
のポンププランジャ１の局部的外径増大変化に伴いポン
ププランジャ外周に嵌合する溢流リングの内壁面との摩
擦が大となり、溢流リングの挙動に影響を与える。

【０００６】上述した摩擦が発生すると、溢流リングと
ポンププランジャ１の軸方向距離に誤差が発生し、所望
の時期に溢流ポートを開状態に切り換えられないことが
発生する。すると、プランジャストロークが目標ストロ
ークからずれを生じ、燃料噴射量の制御が精密に行えな
いという問題が発生する。また、ポンププランジャまた
は溢流リングの異常磨耗や焼付の発生などの問題が発生
する原因となる。

【０００７】本発明はこのような問題を解決するために
なされたもので、高圧噴射化に伴いポンププランジャ内
部の溢流ポートの燃料圧力が上昇しても、機械的なポン
ププランジャの外径の実質的増大の発生しない形状ない
しは構造をもつように工夫した分配型燃料噴射ポンプを
提供することを目的とする。本発明の別の目的は、高圧
噴射化に伴い燃料圧が高圧になったときに溢流リングと
ポンププランジャとの各位置が目標相対位置関係を保持
するよう制御される分配型燃料噴射ポンプを提供するこ
とにある。

【０００８】本発明のさらに別の目的は、ポンププラン
ジャの要求ストロークを満足する分配型燃料噴射ポンプ
を提供することにある。本発明のさらにまた別の目的
は、燃料噴射量を適正に制御する分配型燃料噴射ポンプ
を提供することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明の請求項１記載の
分配型燃料噴射ポンプによると、ポンププランジャの往
復運動および回転運動に伴いポンププランジャにより加
圧された燃料が所定のタイミングで所定の分配通路から
燃料を圧送し、所望タイミングに溢流ポートからポンプ
室に燃料を溢流することにより噴射を終了する。このと
き、溢流ポートの出口側のポンププランジャ外周部の外
径が実質的に増大しない構造であるから、 ポンププラ
ンジャと溢流リングとの間に摩擦が実質的に発生するこ
となしにポンププランジャの目標ストロークと実ストロ
ークとが一致し、噴射量が適正に制御される。

【００１０】本発明の請求項２記載の分配型燃料噴射ポ
ンプによると、ポンププランジャの溢流ポートの開口部
に形成される凹部のプランジャ軸方向に沿って延びる側
壁面が実質的に径方向に沿って傾斜しているため、ポン
ププランジャの内部通路の内圧上昇時に上記側壁面の最
外端近傍の最大外径が加圧前と加圧後とで実質的に不変
である。したがって、ポンププランジャと溢流リングと
の間に摩擦が実質的に発生することなしに、ポンププラ
ンジャの目標ストロークと実ストロークとが一致し、噴
射量が適正に制御される。

【００１１】本発明の請求項３記載の分配型燃料噴射ポ
ンプによると、ポンププランジャの溢流ポートの開口部
に形成される凹部のプランジャ軸方向に沿って延びる側
壁面の外端に面取部が形成されているため、ポンププラ
ンジャの内部通路の内圧上昇時に上記側壁面の最外端近
傍の最大外径が加圧前と加圧後とで実質的に不変であ
る。したがって、ポンププランジャと溢流リングとの間
に摩擦が実質的に発生することなしにポンププランジャ
の目標ストロークと実ストロークとが一致し、噴射量が
適正に制御される。

【００１２】本発明の請求項４記載の分配型燃料噴射ポ
ンプによると、 ポンププランジャの外周に相対回転お
よび相対往復運動可能に設けられる溢流リングは、ガバ
ナ機構と連動するとともに、噴射終了時（減圧時）にポ
ンププランジャの溢流ポートを開口する。ポンププラン
ジャの開口部の凹部近傍の最大外径が実質上増大しない
構造になっているため、理論上ポンププランジャとこの
ポンププランジャの外周に嵌合する溢流リングとの間に
径方向の機械的抵抗は発生しない。したがってポンププ
ランジャと溢流リングとは実質的に無抵抗状態の相対関
係であるから、ポンプ回転速度およびアクセルレバー開
度に応動されるガバナ機構による目標の溢流リング位置
が保持され、所望のプランジャストロークが決まり、適
正な燃料噴射量制御が行われる。したがって、分配型燃
料噴射ポンプによる高圧化に伴う噴射量制御性能を損な
わないという効果がある。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を示す
実施例を図面に基づいて説明する。本発明を適用した分
配型燃料噴射ポンプの一実施例を図２に示す。まずこの
図２に示す分配型燃料噴射ポンプの概略について説明す
る。ディーゼル機関の駆動軸と連係してその１／２の速
度により回転されるドライブシャフト８の左側に設けら
れる図示しないフィードポンプにより一回転当たり一定
量の燃料が吸い上げられ、この燃料はプレシャレギュレ
ーティングバルブを経由してポンプカバー９の内部のポ
ンプ室１０に供給される。

【００１４】燃料の分配圧送機構を構成するポンププラ
ンジャ１１は、ドライブシャフト８にカップリングで接
続されたカムプレート１２によって駆動され、プランジ
ャスプリング１５によりカムプレート１２に押し付けら
れている。このカムプレート１２はディーゼル機関の気
筒数と同数のカム山をもつフェイスカム１３を有し、ド
ライブシャフト８により回転させられる固定されたロー
ラ１４上を規定のカムリフトだけ往復動する。したがっ
てカムプレート１３に接続されたポンププランジャ１１
は、回転運動するとともに往復運動し、吸入通路１７か
ら吸入ポート２７を経て加圧室２９に燃料を吸入し加圧
し、分配ポート２８から所望の分配通路１８を経て吐出
弁１９から対応する所望の気筒の燃料噴射ノズル２０に
燃料を分配圧送する。燃料の圧送はポンププランジャ１
１が図２で右行し始めたときに開始され、さらにポンプ
プランジャ１１が右行し溢流ポート３が溢流リング３１
の図２で右端よりポンプ室１０の内部へ開放されたとき
に燃料噴射を終了する。

【００１５】燃料の噴射量調節機構を構成する遠心力式
ガバナ機構４１は、ポンプカバー１０の上部に内蔵され
ている。ガバナ機構４１は、溢流ポート３を塞いでいる
溢流リング３１を図２で左右に移動させて燃料噴射量を
制御する。基本的には、ドライブシャフト８に歯車機構
を介して連動されるロータ４８の回転数が上昇すると遠
心力によりフライウェイト４６が拡開し、この拡開に伴
い図２で右方向に移動するスリーブ４３コントロールレ
バー４９を支点４５を中心として時計方向に回転し、溢
流リング３１を図２で左方向に移動する。すなわち回転
数が上昇するに従い基本的には圧送ストロークを小さく
することによりエンジンの過回転を防止している。ま
た、運転者の意思に応じて駆動されるアクセルレバー４
７がエンジン負荷増大方向に回動されると、ガバナレバ
ー４４が支点４５を中心としてプランジャストローク増
量方向に溢流リング３１を右行する。

【００１６】噴射時期進角機構は、ポンプ下部に内蔵さ
れている油圧式タイマ５１により制御される。このタイ
マはポンプ室１０の燃料圧によって作動し、タイマピス
トン５２がローラリング５３を動かすことによって進角
させ、噴射タイミングを制御する。そして、ポンププラ
ンジャ１と溢流リング３１の詳細な関係は図１、図３お
よび図４に示すようになっている。この図４に示すポン
ププランジャ１は最も左位置にある状態を示す。

【００１７】ポンププランジャ１の軸方向に延びる燃料
通路２の端部に連通して径方向に溢流ポート３が貫通さ
れ、この溢流ポート３の出口側に矩形状の凹溝３３が形
成される。この凹溝３３は、図３に示すように、溢流ポ
ート３の中心軸からプランジャ軸方向加圧室２４側にシ
フトして形成されている。この凹溝３３の図３に示す平
面上での開口面積は溢流ポート３の有効開口面積よりも
十分に大きい。またこの凹溝３３は平面図で基本形が矩
形状である。この凹溝３３の側面は、横断面に平行なほ
ぼ垂直な側壁面３４、３５と、これに垂直な方向に面取
りされる斜面３６、３７とからなる。斜面３６、３７
は、プランジャ軸方向に延び、その傾斜方向がほぼプラ
ンジャ径方向に向いている。この斜面３６、３７の傾斜
により、溢流ポート３の内部の圧力が高圧になっても斜
面上端３６１、３７１の最大外径は実質上変化しない。
すなわち図８に示すようなΔΗのような変位は基本的に
は発生しない。凹溝３３の横断面上の図３において凹溝
３３の長さＬは、大きいほど燃料噴射終了時のシャープ
カット（噴射切れ）の効果が大となる。

【００１８】次に作動について説明する。 吸入工程 ポンププランジャ１が加圧工程でポンププランジャ先端
の吸入ポート２７が吸入通路１７と会ったとき、燃料は
吸入ポート２７から加圧室２９に吸入される。ポンププ
ランジャ１が回転すると、吸入ポート２７が閉じられ、
分配ポート２８が一つの分配通路に１８に開放される。
さらにポンププランジャ１が回転すると、フェイスカム
１３がローラ１４に乗り上げポンププランジャ１１が右
行し、燃料の圧送が開始される 噴射終了 ポンププランジャ１がカムプレート１２によりさらに右
行すると、ポンププランジャ１の溢流ポート３がポンプ
室１０の内部に開放され、ポンププランジャ１の内部の
燃料ポート２の高圧燃料は溢流ポート３よりポンプ室１
０内に押し戻されて燃料が低下し、燃料の圧送が終了す
る。

【００１９】 均圧工程 ポンププランジャ１がさらに１８０゜回転すると、均圧
グルーブが分配通路と会い、分配通路内の燃料圧をポン
プ室１０の燃料圧と等しくする。この均圧工程により不
整噴射を防止する。本実施例によると、ポンププランジ
ャ１の径方向への外径を増大するような弾性変形が抑制
される構造になっているから、ポンププランジャ１と溢
流リング３１のクリアランスに影響するようなポンププ
ランジャ１の変形は実質的に発生しないため、ポンププ
ランジャ１の径方向への外径を増大するような弾性変形
が抑制される構造になっているから、ポンププランジャ
１と溢流リング３１との摩擦抵抗が増大することはな
く、噴射量制御に異常な影響は与えない。したがって、
高い噴射圧に耐えるポンププランジャ１となる。

【００２０】（第２実施例）本発明の第２実施例を図５
に示す。ポンププランジャ１の溢流ポート３の出口側に
凹溝６３が形成される。この凹溝６３は、ポンププラン
ジャ１の内部の空間部に充満する燃料の圧力が増大して
も最大外径が増大しない構造になっている。すなわち弾
性変形による最大外径が増大しない形状になっている。
凹溝６３のポンププランジャ軸方向に沿う面が底面６
４、から曲面６５ないし直状面６６と連なっている。直
状面６６はほぼ径方向に沿って形成されている。直状面
６６の最外端の角部６３１、６３２の近傍で径方向に沿
う側壁面となっている。これにより、高い噴射圧になっ
ても溢流リング３１の往復移動位置がポンププランジャ
１の変形による規制を受けないため、溢流リング３１の
ストローク調整による所望の燃料噴射量が得られる。

【００２１】（第３実施例）本発明の第２実施例を図６
に示す。図６に示す第３実施例は、凹溝７３のポンププ
ランジャ軸方向に沿う側壁面７３１が底面７３２からほ
ぼ垂直方向に立ち上がり、この側壁面７３１の最外端に
切欠面７３３が形成される。この第３実施例によると、
ポンププランジャ内部の圧力が増大しても切欠面７３３
により溢流ポート近傍のポンププランジャ１の最大外径
部の弾性変形が抑制される。このためポンププランジャ
１の切欠面７３３近傍の最大外径は局部的に増大するこ
とはない。したがって溢流リング３１とポンププランジ
ャ１との間の摩擦抵抗が過度に増大することはないの
で、ガバナ機構４１による適正な噴射量調整が確保され
る。

【００２２】（第４実施例）本発明の第４実施例を図７
に示す。図７に示す第４実施例は、図６に示す第３実施
例の切欠面７３３に代えて丸状の曲面８３１に形成した
例である。図６に示す部分と実質的に同一の部分につい
ては同一符号を付す。

【００２３】凹溝８３は、底面７３２を有し、この底面
７３２から立ち上がるポンププランジャ軸方向に延びる
側壁面７３１の最外端に曲面８３１が形成される。曲面
８３１は、製作時、ポンププランジャの余肉部を削り取
ることにより形成される。この曲面８３１は凹溝８３の
プランジャ軸方向の端部から端部まで均一に形成されて
いる。

【００２４】この第４実施例によると、ポンププランジ
ャ１の内部の燃料の圧力が高圧化しても、この圧力増大
に伴う凹溝８３付近の肉が最大外径を超えることは実質
的に発生しない。したがって、この第４実施例において
も、ポンププランジャ１と溢流リング３１との間のクリ
アランスに影響が及ぼされない。したがって、ガバナ機
構４１による燃料噴射終了時期の溢流リング位置が所望
の位置に制御されるため、ポンプポンププランジャ１の
溢流ポート３が所望時期に圧送を終了しポンプ室に燃料
を溢流することにより、所望の燃料噴射量が分配圧送さ
れる性能を確保する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例のポンププランジャを示す
もので図２に示すＩ−Ｉ線のポンププランジャ断面図で
ある。

【図２】本発明の第１実施例を適用した分配型燃料噴射
ポンプの概略断面図である。

【図３】図１に示すIII 方向矢視拡大図である。

【図４】本発明の第１実施例によるポンププランジャと
溢流リングとの関係を示す概略断面図である。

【図５】本発明の第２実施例によるポンププランジャを
示すもので、図１に対応する断面図である。

【図６】本発明の第３実施例によるポンププランジャの
部分横断面図である。

【図７】本発明の第４実施例によるポンププランジャの
部分横断面図である。

【図８】従来例のポンププランジャの弾性変形を示す部
分横断面図である。

【符号の説明】

１ ポンププランジャ ２ 燃料ポート（内部通路） ３ 溢流ポート（内部通路） ８ ドライブシャフト １０ ポンプ室 １１ ポンププランジャ １３ フェイスカム １７ 吸入通路 １８ 分配通路 ２０ 噴射ノズル ２７ 吸入ポート ２８ 分配ポート ２９ 加圧室 ３１ 溢流リング ３３ 凹溝（凹部） ３４、３５ 側面 ３６、３７ 斜面（側壁面） ４１ ガバナ機構 ３６１、３７１ 角部

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ポンププランジャの往復運動または回転
   運動により燃料の分配と圧送とを行う分配型燃料噴射ポ
   ンプであって、 ポンププランジャの内部通路の内圧上昇時にポンププラ
   ンジャの溢流ポートの開口部の実質外径が加圧前と加圧
   後とで実質的に不変である構造を有することを特徴とす
   る分配型噴射ポンプ。
2. 【請求項２】 ポンププランジャの溢流ポートの開口部
   に凹部を形成し、この凹部のプランジャ軸方向に沿って
   延びる側壁面が実質的に径方向に沿って傾斜しているこ
   とを特徴とする請求項１記載の分配型燃料噴射ポンプ。
3. 【請求項３】 ポンププランジャの溢流ポートの開口部
   に凹部を形成し、この凹部のプランジャ軸方向に沿って
   延びる側壁面の外端に面取部が形成されていることを特
   徴とする請求項１記載の分配型燃料噴射ポンプ。
4. 【請求項４】 ポンプシリンダと、 このポンプシリンダ内を往復運動または回転運動するこ
   とにより燃料の分配と圧送とを行うポンププランジャ
   と、 ポンププランジャの外周に相対回転および相対往復運動
   可能に設けられ、ガバナ機構と連動するとともに、噴射
   終了時にポンププランジャの前記溢流ポートを開口する
   溢流リングとを備えたことを特徴とする請求項２または
   ３記載の分配型燃料噴射ポンプ。