JPH1193797A - 燃料噴射ポンプ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 簡単な構成で燃料調圧弁のスプリングの破損
を防止し、燃料加圧手段に所定圧の燃料を供給する燃料
噴射ポンプを提供する。 【解決手段】 ピストン３２が燃料フィードポンプの吐
出圧を受ける方向に、入口ポート３６、リリーフポート
３７、ダンパポート３８がこの順にシリンダ３１に配置
されている。入口ポート３６からピストン３２が受ける
燃料フィードポンプの吐出圧はスプリング３３の付勢力
と反対方向にピストン３２に加わる。リリーフポート３
７がほぼ全開すると、ダンパポート３８が閉じ始め、ピ
ストン３２の移動によりダンパポート３８が閉塞される
とスプリング室３９ａが密封されダンパ室になる。した
がって、燃料フィードポンプの吐出側に変動の大きな圧
力脈動が発生しても、スプリング側へのピストン３２の
移動が規制されるので、過度の圧縮によるスプリング３
３の破損を防止することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、内燃機関用の燃料
噴射ポンプに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来より、特開平６−３３７９９号公報
および実開昭５７−１８４２３０号公報に開示されるよ
うな分配型燃料噴射ポンプにおいて、燃料フィードポン
プから吐出され燃料加圧手段に供給される燃料の圧力を
所定圧に調圧するため、燃料フィードポンプから燃料加
圧手段に至る燃料供給経路中に図６に示すような燃料調
圧弁１００を配設することが一般的である。

【０００３】ピストン１０１は燃料フィードポンプの吐
出側の燃料圧力を入口ポート１０３から受け、スプリン
グ１０２は燃料フィードポンプの吐出圧に抗する方向に
ピストン１０１を付勢している。ピストン１０１は入口
ポート１０３から受ける吐出圧に応じて往復移動し、リ
リーフポート１０４の開口面積を調整して燃料供給経路
の燃料圧力を所定圧に調圧する。リリーフポート１０４
は大気側や燃料フィードポンプの吸入側と連通してい
る。息抜き孔１０５はリリーフポート１０４と同様に大
気側や燃料フィードポンプの吸入側と連通しており、ピ
ストン１０１の往復移動を妨げないように設けられてい
る。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、燃料噴
射装置としてのインジェクタへの圧送燃料の高圧化、ま
たは燃料噴射ポンプの小型化等に伴い、燃料フィードポ
ンプから燃料加圧手段に供給する燃料に変動の大きな脈
動が発生しやすくなっている。燃料フィードポンプの吐
出燃料に変動の大きな脈動が発生すると、図６に示すよ
うな燃料調圧弁１００では、ピストン１０１の移動量が
大きくなりスプリング１０２が大きく圧縮されることに
よりスプリング１０２が破損することがある。

【０００５】本発明の目的は、簡単な構成でスプリング
の破損を防止し、燃料加圧手段に所定圧の燃料を供給す
る燃料噴射ポンプを提供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明の請求項１記載の
燃料噴射ポンプによると、ピストンが燃料フィードポン
プの吐出圧を受ける方向に、燃料フィードポンプの吐出
側と収容孔とを連通する入口ポート、大気側または燃料
フィードポンプの吸入側と収容孔とを連通するリリーフ
ポート、およびリリーフポートよりもポート径の小さい
ダンパポートをこの順でシリンダに配置している。ピス
トンの移動に伴いダンパポートが閉塞されるとスプリン
グ側の収容孔が密封される。燃料フィードポンプの吐出
圧によりピストンがスプリング側に移動する場合、早く
ともリリーフポートが開き始めるときダンパポートは閉
じ始め、遅くともリリーフポートがほぼ全開するときダ
ンパポートは閉じ始める。つまり、リリーフポートの開
口面積を調整し燃料フィードポンプの吐出圧を調圧可能
な範囲でリリーフポートとダンパポートとの距離ができ
るだけ接近している。したがって、燃料フィードポンプ
の吐出側から変動の大きな圧力脈動を受けてピストンが
スプリング側に移動しようとしてもダンパポートが直ぐ
に閉塞されスプリング側の収容孔がダンパ室となるの
で、ピストンがスプリングを過度に圧縮することを防止
し、スプリングの破損を防止することができる。

【０００７】本発明の請求項２記載の燃料噴射ポンプに
よると、ピストンを係止する係止手段をスプリング側に
有することにより、大きな圧力脈動をピストンが受けて
もピストン側へのピストンの移動を確実に止めることが
できる。ここで、燃料フィードポンプから加圧手段に低
圧燃料を供給する燃料供給経路の容量が小さいインナカ
ムリング式の分配型燃料噴射ポンプでは、燃料供給経路
中に発生する圧力脈動の変動が大きくなりやすい。そこ
で本発明の請求項３に記載したようにインナカムリング
式の分配型燃料噴射ポンプに本発明の請求項１または２
記載の燃料噴射ポンプを用いることにより、圧力脈動の
変動が大きくなっても燃料調圧弁の破損を防止すること
ができる。

【０００８】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施例を図面に基
づいて説明する。 （第１実施例）本発明の第１実施例によるディーゼル機
関のインナカムリング式分配型燃料噴射ポンプを図１、
図２および図３に示す。

【０００９】図２に示すように、図示しないエンジンに
より駆動される燃料噴射ポンプ１０の駆動軸１はベアリ
ング２等を介してポンプハウジング１１に回転可能に支
持されている。ベーン式の燃料フィードポンプ３は駆動
軸１とともに回転し、燃料タンク４から図３に示す燃料
入口５を介して吸入ポート３ａに燃料を吸入し、吐出ポ
ート３ｂから加圧した燃料を吐出し、図２に示す燃料配
管６を通ってシリンダ１２の周囲に環状に設けられた燃
料ギャラリ１５に加圧した燃料を送出している。

【００１０】燃料調圧弁３０は燃料フィードポンプ３の
燃料吐出側と燃料吸入側とにそれぞれ接続して配設さ
れ、燃料フィードポンプ３から吐出された燃料の圧力を
駆動軸１の回転速度に比例した所定圧に調圧している。
図１の（Ａ）に示すように、燃料調圧弁３０のピストン
３２はシリンダ３１が形成する収容孔３９に往復移動自
在に収容されている。スプリング３３はピストン３２と
ストッパ３４との間に形成されたスプリング室３９ａに
収容され、ピストン３２を図１の（Ａ）の右方向に付勢
している。ストッパ３４、３５はシリンダ３１の両端部
内壁に取り付けられており、シリンダ３１の一部を構成
している。円筒状に形成されたストッパ３５はピストン
３２の図１の（Ａ）の右方向への移動を規制している。
ストッパ３５内に形成された入口ポート３６からピスト
ン３３が受ける燃料フィードポンプ３の吐出圧はスプリ
ング３３の付勢力と反対方向にピストン３２に加わる。

【００１１】シリンダ３１にはピストン３２が燃料フィ
ードポンプ３の吐出圧を受ける方向に、入口ポート３
６、リリーフポート３７、ダンパポート３８がこの順に
配置されている。入口ポート３６は燃料フィードポンプ
３の燃料吐出側と収容孔３９とを連通し、リリーフポー
ト３７およびダンパポート３８は燃料フィードポンプ３
の燃料吸入側と収容孔３９とを連通可能である。リリー
フポート３７およびダンパポート３８は大気開放されて
いてもよい。ダンパポート３８の径はリリーフポート３
７の径よりも小さく、リリーフポート３７とダンパポー
ト３８との互いの対向端間の距離はピストン３２の軸長
とほぼ等しい。つまり、図１の（Ｂ）および（Ｃ）に示
すように、リリーフポート３７がほぼ全開すると、ダン
パポート３８が閉じ始める。ピストン３２の移動により
ダンパポート３８が閉塞されるとスプリング室３９ａが
密封されダンパ室になる。

【００１２】図２に示すように、燃料噴射ポンプ１０の
ハウジングとしての分配ヘッド１４の内壁にシリンダ１
２が固定され、このシリンダ１２の内壁に分配ロータ１
３が回転可能に支持されている。分配ロータ１３は駆動
軸１と軸方向に連結され、駆動軸１とともに回転する。
分配ロータ１３には分配ロータ１３を径方向に貫通する
一つまたは二つの摺動孔が形成され、各摺動孔を形成す
る分配ロータ１３の内壁に互いに対向するプランジャ２
０が油密状態で摺動可能に支持されている。各プランジ
ャ２０の内端面と各摺動孔を形成する分配ロータ１３の
内壁とにより燃料加圧室２１が画成されている。プラン
ジャ２０および燃料加圧室２１は燃料加圧手段を構成し
ている。

【００１３】各プランジャ２０の外側端部にはシュー２
２に回転自在に保持されたローラ２３が配設されてい
る。ローラ２３の外側には内周面にエンジン気筒数に応
じた複数のカム山を有するカム面の形成されたインナカ
ムリング２４が配置されており、分配ロータ１３の回転
に基づいてローラ２３がインナカムリング２４内周面の
カム面に摺動することにより、ローラ２３はカム面に沿
ってインナカムリング２４の径方向に往復移動し、この
往復移動がシュー２２を介してプランジャ２０に伝達さ
れる。そしてプランジャ２０が分配ロータ１３の径方向
外側に移動することにより燃料加圧室２１の容積が増加
し、プランジャ室２１に燃料が吸入される。プランジャ
２０が分配ロータ１３の径方向内側に移動することによ
りプランジャ室２１の容積が減少し、燃料が加圧され
る。

【００１４】分配ロータ１３には、燃料加圧室２１に連
通する吸入通路１６が形成されるとともに、吸入通路１
６の燃料加圧室２１と反対側から分岐する分配通路１７
が形成されている。吸入通路１６と分配通路１７との連
通部を通って分配ロータ１３の外周壁に環状通路１８が
形成されている。分配通路１７の反環状通路側は分配ポ
ートを形成しており、分配ロータ１３の回転に伴いシリ
ンダ１２にエンジンの気筒数分だけ設けられた分配通路
２５と連通可能である。分配通路２５は分配ヘッド１４
に設けられた分配通路２６と常に連通しており、分配通
路２６から図示しないデリバリバルブを通って高圧燃料
が図示しない燃料噴射装置としてのインジェクタに供給
される。

【００１５】シリンダ１２および分配ヘッド１４とに渡
って形成された高圧燃料通路２７は環状通路１８と連通
している。電磁弁４０が開弁しているとき、燃料ギャラ
リ１５は高圧燃料通路２７を介して環状通路１８と連通
する。電磁弁４０は、ソレノイド４４への通電オフ時、
スプリング４２の付勢力により弁部材４１が弁座４３か
ら離座し、燃料ギャラリ１５と高圧燃料通路２７とが連
通する。ソレノイド４４への通電をオンすると、ソレノ
イド４４に発生する磁力によりアーマチャ４５が吸引さ
れ、弁部材４１が弁座４３に着座する。すると、燃料ギ
ャラリ１５と高圧燃料通路２７との連通が遮断される。

【００１６】以下、燃料噴射ポンプ１０の作動について
説明する。 (1) 吸入行程 電磁弁４０のソレノイド４４への通電がオフされている
場合、スプリング４２の付勢力により弁部材４１が弁座
４３から離座している。すなわち、電磁弁４０は開弁状
態にあり、燃料ギャラリ１５と高圧燃料通路２７とは連
通している。このとき、分配ロータ１３の回転に伴いプ
ランジャ２０が分配ロータ１３の径方向外側に移動する
ことにより燃料加圧室２１の容積が増大する。すると、
燃料ギャラリ１５に充填されていた燃料が弁部材４１と
弁座４３との間隙を通り、さらに高圧燃料通路２７を経
て、環状通路１８、吸入通路１６から燃料加圧室２１に
吸入される。このとき、分配通路２５は分配ロータ１３
の外周壁により閉塞されている。

【００１７】(2) 圧送行程 分配ロータ１３がさらに回転し、所定のタイミングで電
磁弁４０のソレノイド４４への通電がオンされると、ソ
レノイド４４で発生する磁力により、弁部材４１はスプ
リング４２の付勢力に抗して弁座４３に着座する。する
と、燃料ギャラリ１５と高圧燃料通路２７との連通が遮
断されるので、燃料ギャラリ１５から燃料加圧室２１に
燃料が吸入されない。分配ロータ１３がさらに回転し、
ローラ２３がインナカムリング２４のカム山に乗り上
げ、プランジャ２０が径方向内側に移動し始めると、燃
料加圧室２１内の燃料が加圧される。燃料加圧室２１で
加圧された燃料が一定圧以上になり分配通路１７と分配
通路２５とが連通すると、燃料加圧室２１内の高圧燃料
が吸入通路１６、分配通路１７、分配通路２５、分配通
路２６を経てデリバリバルブからインジェクタに供給さ
れる。

【００１８】(3) 溢流行程 圧送行程中に電磁弁４０のソレノイド４４への通電がオ
フされると、スプリング４２の付勢力により弁部材４１
が弁座４３から離座し、燃料ギャラリ１５と高圧燃料通
路２７とが連通する。すると、燃料加圧室２１内の高圧
燃料が、吸入通路１６、環状通路１８、高圧燃料通路２
７、弁部材４１と弁座４３との間隙から燃料ギャラリ１
５に溢流される。つまり燃料の溢流経路は、吸入行程で
述べた吸入経路を兼用していることになる。

【００１９】燃料が燃料ギャラリ１５に溢流されると、
燃料加圧室２１および分配通路２６の燃料圧力が低下し
てデリバリバルブが閉弁し、それによりインジェクタへ
の燃料供給が終了する。すなわち、燃料噴射が終了す
る。前記、(1) 吸入行程、(2) 圧送行程、(3) 溢流行程
を繰り返すことにより、燃料噴射量および燃料噴射時期
を精度良く制御することができる。

【００２０】前述した各行程を繰り返す燃料噴射ポンプ
１０の稼働中において、燃料フィードポンプ３から吐出
され燃料ギャラリ１５に供給される燃料に脈動が発生す
る。ピストン３２が入口ポート３６からこのような圧力
脈動を受けると、圧力脈動から受ける力とスプリング３
３の付勢力とのバランスによりピストン３２は収容孔３
９内を往復移動する。そして、ピストン３２が圧力脈動
の大きさに応じてリリーフポート３７の開口面積を調整
することにより、燃料フィードポンプ３の吐出側の燃料
圧力を所定圧に調圧する。

【００２１】第１実施例では、ダンパポート３８の径は
リリーフポート３７の径よりも小さいので、ダンパポー
ト３８が閉塞される前の状態において燃料フィードポン
プ３の吐出圧によりピストン３２がスプリング側に移動
するとき、ダンパポート３８が絞りとなりピストン３２
のスプリング側への移動速度を緩めている。したがっ
て、スプリング側へ移動するピストン３２の慣性力が小
さいので、ピストン３２がスプリング側に移動する際に
ダンパポート３８を大きく通りすぎることが抑制され
る。

【００２２】燃料フィードポンプ３の吐出圧によりスプ
リング側にピストン３３が移動し、リリーフポート３７
がほぼ全開するとダンパポート３８が閉じ始め、スプリ
ング室３９ａが密封されダンパ室となる。したがって、
変動の大きな圧力脈動が発生しダンパポート３８が閉塞
された状態でさらにピストン３２をスプリング側に押し
込もうとすると、図４の（Ｂ）に示すようにスプリング
室３９ａの圧力Ｐ_S が上昇し、図４の（Ａ）に示すよう
にピストン３２のスプリング側への移動を規制する。さ
らに、ダンパポート３８が閉塞されスプリング室３９ａ
がダンパ室になった状態でも吐出圧に応じてピストン３
２は移動できるので、図４の（Ｂ）に示すように燃料フ
ィードポンプ３の吐出側の燃料圧力Ｐ_F0のピークが低く
なっている。

【００２３】一方、ダンパポートを設けず、ピストンの
往復移動を妨げないようにスプリング側に息抜き孔を設
けた従来の燃料調圧弁では、変動の大きな圧力脈動が発
生しピストンがスプリング側に大きく移動しても図４の
（Ｂ）に示すようにスプリング室の圧力Ｐ_S が殆ど変化
しない。したがって、ピストンはスプリングの圧縮限界
位置まで移動することがある。ピストンがスプリングの
圧縮限界位置まで移動すると、スプリングが破損する恐
れがある。

【００２４】また、ピストンがスプリングの圧縮限界位
置まで移動した状態でさらに脈動圧力が上昇すると、ピ
ストンはスプリングに押しつけられた状態で移動できず
調圧機能を失っているので、燃料フィードポンプの吐出
側の燃料圧力Ｐ_F0のピークが図４の（Ａ）に示すように
上昇する。このようなダンパポートを設けない従来の燃
料調圧弁に対し第１実施例では、ダンパポート３８が閉
塞されスプリング室３９ａが密封されることにより、ス
プリング側へのピストン３２の移動を規制している。し
たがって、燃料フィードポンプ３の吐出側に変動の大き
な圧力脈動が発生しても、スプリング３３の破損を防止
するとともに、燃料圧力を所定圧に調圧できる。

【００２５】（第２実施例）本発明の第２実施例を図５
に示す。第１実施例と実質的に同一構成部分には同一符
号を付す。第２実施例では、ピストン３２のスプリング
側への動きを規制するストッパ５０が設けられている。
ストッパ５０は、ピストン３２がダンパポート３８を閉
塞した後僅かにピストン側に移動した位置でピストン３
２を係止する。したがって、ダンパポート３８を閉塞す
ることによるダンパ作用でもピストン３２のスプリング
側への移動を規制しきれない大きな変動を有する圧力脈
動が発生しても、ピストン３２のスプリング側への動き
を確実に止め、スプリング３３の破損を防止することが
できる。

【００２６】以上説明した本発明の実施の形態を示す上
記複数の実施例では、従来ピストンの往復移動を円滑に
するために設けられた息抜き孔の形成位置をリリーフポ
ートに近づけ、息抜き孔をダンパポートとして用いてい
る。これにより、ピストン３２がスプリング側に押し込
まれると直ぐにダンパポート３８が閉塞され、ピストン
３２のスプリング側への移動を規制している。これによ
り、本実施例のインナカムリング式分配型燃料噴射ポン
プのように、燃料ギャラリ１５を含む燃料供給経路の容
量が小さいポンプにおいて大きな変動を伴う圧力脈動が
発生してもスプリング３３が過度に圧縮されることを防
止できるので、スプリング３３の破損を防止できる。

【００２７】上記複数の本実施例では、ピストン３２の
スプリング側への移動に伴い、リリーフポート３７が開
き始めるときダンパポート３８が閉じ始めるように構成
したが、早くともリリーフポート３７が開き始めるとき
ダンパポート３８が閉じ始め、遅くともリリーフポート
３７がほぼ全開するときダンパポート３８が閉じ始める
範囲内でダンパポート３８を形成することにより、ピス
トン３２のスプリング側への移動を規制することができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】（Ａ）は本発明の第１実施例による分配型燃料
噴射ポンプの燃料調圧弁を示す断面図であり、（Ｂ）お
よび（Ｃ）はピストンとリリーフポートおよびダンパポ
ートとの位置関係を示す説明図である。

【図２】第１実施例による分配型燃料噴射ポンプを示す
部分断面図である。

【図３】第１実施例による燃料調圧弁の周囲を示す横断
面図である。

【図４】（Ａ）は第１実施例および従来例のピストン変
位の時間変化を示す特性図であり、（Ｂ）は第１実施例
および従来例のスプリング室圧Ｐ_S および吐出圧Ｐ_F0の
時間変化を示す特性図である。

【図５】本発明の第２実施例による分配型燃料噴射ポン
プの燃料調圧弁を示す断面図である。

【図６】従来例による燃料調圧弁を示す断面図である。

【符号の説明】

３ 燃料フィードポンプ １０ 分配型燃料噴射ポンプ（燃料噴射ポンプ） １２ シリンダ １３ 分配ロータ １５ 燃料ギャラリ １６ 吸入通路 １７ 分配通路 ２０ プランジャ（燃料加圧手段） ２１ 燃料加圧室（燃料加圧手段） ３０ 燃料調圧弁 ３１ シリンダ ３２ ピストン ３３ スプリング ３６ 入口ポート ３７ リリーフポート ３８ ダンパポート ３９ 収容孔 ３９ａ スプリング室 ５０ ストッパ（係止手段）

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 燃料加圧手段で加圧した高圧燃料を内燃
   機関の燃料噴射装置に供給する燃料噴射ポンプであっ
   て、 燃料フィードポンプから吐出され前記燃料加圧手段に供
   給される燃料の圧力を調圧する燃料調圧弁を備え、 前記燃料調圧弁は、シリンダ、このシリンダの収容孔に
   往復移動自在に収容されるピストン、ならびに前記ピス
   トンを一方向に付勢するスプリングを有し、前記ピスト
   ンは前記スプリングの付勢方向と反対方向に前記燃料フ
   ィードポンプの吐出圧を受け、この吐出圧を受ける方向
   に、前記燃料フィードポンプの吐出側と前記収容孔とを
   連通する入口ポート、大気側または前記燃料フィードポ
   ンプの吸入側と前記収容孔とを連通するリリーフポー
   ト、および前記リリーフポートよりもポート径の小さい
   ダンパポートをこの順で前記シリンダに配置し、 前記ピストンの前記スプリング側への移動に伴い、早く
   とも前記リリーフポートが開き始めるとき前記ダンパポ
   ートは閉じ始め、遅くとも前記リリーフポートがほぼ全
   開するとき前記ダンパポートは閉じ始め、前記ダンパポ
   ートが閉塞されると前記ピストンの前記スプリング側の
   前記収容孔は密封されることを特徴とする燃料噴射ポン
   プ。
2. 【請求項２】 前記ピストンを係止する係止手段を前記
   スプリング側に有することを特徴とする請求項１記載の
   燃料噴射ポンプ。
3. 【請求項３】 インナカムリング式の分配型燃料噴射ポ
   ンプに用いることを特徴とする請求項１または２記載の
   燃料噴射ポンプ。