JPS5882060A - 燃料噴射ポンプ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明状エンジン始動時の増量、アイドル運転時の燃焼
音の低減および中高速運転時の着火時までの噴射率の低
減によシ、燃焼を効果的に行わせることを図った燃料噴
射ポンプに関するたトエばディーゼルエンジンにおいて
はアイドル運転時の燃焼騒音が大きいという不具合があ
り、この対策としてアイドル運転時の燃料噴射期間を長
□′くすることが有効であることは知られている。とこ
ろで従来の燃料噴射ポンプにおいては、低速、低負荷運
転時にＩンゾ圧送室からアキュムレータ室内に噴射燃料
の一部を逃がすことにより、シランジャによって加圧さ
れる燃料の圧送期間を長くシ、よル長ｉ噴射期間を得る
ようにしていた〇 しかしながら従来にあっては、上記噴射燃料の逃し作動
をある回転数にて設定すると、全回転数領域に亘ってア
キュムレート特性が一義的に決定されるため、他の回転
数領域における最適アキュムレート特性を得ることがで
きず、たとえば中高速回転領域においては燃料噴射期間
が長くなり過ぎる不具合があシ、結果として効率的な燃
焼作動が達成されないという問題があった。

本発明はかかる上述の事情に鑑みなされたもので、燃料
アキュムレート量を自由に調節できるようにし、Ｉング
回転数全域における最適アキュムレート、、特性が得ら
れるようにした燃料噴射ポンプの・提′供を目的とする
。

すなわち本発明は、ハウジングおよびこのハウジングに
挿入したグランジャとの間で一ンデ圧送室を形成するキ
ャップに、シリンダと、このシリンダ内にあって前記ポ
ング圧送室の燃料圧力によシ一方向へ押圧されるピスト
ンおよびこのピストンを他方向へ付勢するスプリングと
を含むアキュムレータを取着、、シ、上記ピストンとシ
リンダで形成された室をこの室に開口し九制御孔を介し
て低圧燃料系に連通するとともに、この制御孔は上記ピ
ストンに形成した螺旋状のを可変にし、この結果アキュ
ムレート特性をデンプ回転数全域に亘って最適に制御す
るようにしたことを特徴とする。

以下本発明の詳細を第１図および第２図に示された分配
型燃料噴射？ンプに適用した第１実施例にもとづき説明
する。

図において１はハウジングであシ、プランジャ２が摺動
自在に挿入されている。プランジャ２は図示しないディ
ーゼルエンジンと同期して回転するドライブシャフト３
に、カップリング４およびフェイスカム５を介して連結
されている。カップリング４社シャフト３の回転を常に
フェイスカム５およびグランジャ２に伝えるとともに、
シャフト３に対してフェイスカム５およびプランツヤ２
の軸方向への移動を許容するようになっている。

グランジャ２に設けたフェイスカム５と該フェイスカム
５に対向して設けたカムローラ６との摺接でグランジャ
２はその１回転中にエンジンの気筒の数に応じた回数だ
け往復運動させられる。その各往復運動におけるプラン
ジャ２が第１図の左方へ動くように運動させられる吸入
行程にある場合、グランジャ２の端面に形成されたＩン
プ圧送室７内には、グランジャ２の先端外周に設けられ
た複数の吸入溝８の１つと、ハウジング１内に延びる吸
入孔９とを介して吸込空間１０、りまシ低圧燃料系から
燃料が吸入される。そしてグランジャ２の回転によシ吸
入溝８と吸入孔９との連通が九たれると同時にグランジ
ャ２が図示右方へ動く圧縮行程が始ｔｂ、ポンプ圧送室
１内にある燃料線グランジャ２内部に設けられた縦孔１
１と、グランジャ２の外周面に設けられた１つの分配溝
１２を介して吐出口ＩＳへ供給され、該吐出口１３を通
じて図示しないエンジンの対応する気筒の燃料噴射弁に
至る。燃料噴射量の調整部材であるスピルリング１４は
、プランジャ２上を移動可能であシ、グランジャ２の圧
縮行程の途中で前記縦孔１１に連通した放射状孔１５を
開き、この放射状孔１５を開くタイミングによって前記
吐出口１３から供給される燃料噴射量を決定する。この
放射状孔１５が開かれるとポンプ圧送室７内の燃料は縦
孔１１およびこの孔１５を経て吸込空間１０へ戻される
ものである。

スピルリング１４はサポーティンダレパー１６によって
、フライウエート１１の動きに応動するガ／肴ナスリー
ブ１８に連結されているとともニ、テンションレバー１
９およびメインスクリング２０によってアジヤスティン
ダレパー２１に連結され、車速ないしはアクセルペダル
の踏込みに応じた燃料噴射量制御を行うようになってい
ることはすでに知られている。

吸込空間１０にはドライブシャツ）Ｊ上に設けられ九フ
ィードｌング２５によって加圧された燃料が充満されて
おシ、この燃料圧力は図示しない圧力制御弁によシ公知
の如くエンジン回転数に関連して制御されるので、回転
の上昇につれて該燃料圧は増大するようになっている。

前記−ング圧送室７はハウジング１とｌランジャ２およ
び上記ハウジング１に取着したキャップ２６によって形
成されているが、とのキャップ２６にはアキュムレータ
ＳＯが取シ付けられている。アキュムレータｓｏの詳細
は第２図に示されている。つｔｂ、ハウジング１とキャ
ップ２６の衝合面にはシリンダ３１が嵌合されてお）、
このシリンダ３１とハウジング１との間にはシート３２
が圧接固定されている。これらシリンダ３１およびシー
ト３２内にはピストン３３が油密的にかつ摺動可能に嵌
合されており、このピストン３３はポング圧送室１の燃
料圧がシート３２の受圧孔３４を介して導入されること
によ）軸方向へ移動される。ピストン３３にはプレッシ
ャグレートＳ５が設けられておシ、このプレッシャグレ
ートＳｓは゛がディＳε内に収容したスプリング３１に
よって押圧され、これによりピストン３３はシート３２
に押し付けられる。シリンダ３１とピストンＪ３で囲ま
れ九油書室３８には、シリンダ３１に形成した制御孔ｊ
９が開口されてお）、この制御孔３９は環状通路４０１
ハウジング１内の通路４１を介して吸込空間１０に連通
している。上記制御孔３９１ｄピストン３３の軸方向移
動により開閉されるようになっておル、このためピスト
ン３３には螺旋状の切欠４２が形成されている。この螺
旋状切欠４２は螺旋状のスピルリードを形成するのでこ
のスピルリードがピストン３３の移動に伴って制御孔Ｉ
Ｉ＃を開閉する。なおピストンＪＪが後述する手段によ
って回動されると、上記切欠４２は螺旋状に形成されて
いるのでスピルリードと制御孔３９との軸方向に沿う相
対的距離が変化されるようになっている。

上記油密室Ｓ８には上記制御孔３９とは別個に、この油
密室３８に常時連通する供給孔４３が開口されている。

こめ供給孔４３はシリンダ１１内に形成した吸入弁室４
４に連通している。

該吸入弁室４４内にはスゲリング４５およびチェック弁
体４６が収容されている。そして吸入・弁室４４は通路
４１および前述の褒状通路４０を介して吸込空間１０に
連通している。上記チェック弁体４６は油密室ＪＩＩ側
の燃料圧力が吸込空間１０側よシス！リンダ４ｊの設定
圧に対応して低下すると通路４７を開いて吸込空間１０
内の燃料を油密室３８へ導入するが、逆の場合にはその
流れを阻止するようになっている。

ピストン３３には鋼球５０を介してギアホルダ５１が取
り付けられてシ）、ζ０イアホルダｊ１には平歯車５２
がしｔ〕嵌めされている〇ピストンＪｊは上記鋼球Ｊ＃
によ〕平歯車５２に対しそ軸方向へ摺動自在であるが、
平歯車ｊ２と一体的に回動するようになっている。上記
平歯車５２は駆動側平歯車ＩＩＪ１駆動軸５４およびイ
アｆｉｌ、！ｓ６を介してステップモータ５１に連結さ
れている。したがってステップモータ５１か回転すると
これら各ゼアｓｇ、ｓｉｒ、駆動軸←１″、平歯車ｓｓ
、ａｘを介してピストン３３が回動させられる。このた
め♂ストン５５に形成した螺旋状切欠４２のスピルリー
ドは制御孔３９に対して軸方向へ相対的に変位されるも
のである。なおステップモータ５１はコード５８を介し
て図示しない電子制御回路に接続されており、この電子
制御回路はエンジンの回転速度に応じて指令信号を発し
てステップモータ５１を制御する。

上記駆動軸５４は回転摩擦抵抗を軽減してステップモー
タ５１の起動トルクを減少するために、ｌディ３６に対
してすベシ軸受６０．６０で保持されている。またｌデ
ィ３６とキャンプ２６の衝合面にはストツノ母グレート
６１が設ケられておシ、スプリング３７で押されるプレ
ッシャグレート３５をこのメトツバプレート６１で支承
することにより、ピストン３３にスラスト荷重が過大に
発生しないようにストッパ機能を果している。ｔたピス
トン３３が右方へ移動し九場合にスゲリング３１と＆−
ｊイ３６との間の摩擦抵抗を軽減してステップモータ５
１の起動トルクを減少すべくスラストベアリング６２が
設けられている。

ストツノ母プレート６１にはビン６３が設けられておシ
、ギアホルダ５１に設けたストッパ６３ａに当って回動
方向の位置決めをなす。ステップモータ５１への供給電
源が停止された場合、うす巻きばね６４の復帰力によっ
てギアホルダ５１が回転復帰されるが、この復帰位置を
ピン６３で規制し、ピストン３Ｊの回転開始位置を決め
る。

ゲディ３６内にはギャップセンサ６１５がＩｎられてお
シ、このギャップセンサ６５は！レフシャグレート３５
との離間距離をａｌｌ定する。このギャップセンサ６５
の測定信号はコード６６を介して図示しないアンプを経
て前述の電子制御回路に連絡されるようになっておシ、
この信号によってステッグモータｊＦ１ｉ７４−ドパツ
ク制御する。なおブレラシャグレートＪ５がギャップセ
ンサ６５に衝突しないように、ストツノ臂６１がス／り
ング３１を包囲して設けられている。

このような構成にもとづ＜＠１実施例の作用について説
明する。

プランジャ２が図示右方へ移動させられてデンジ圧送室
７内の燃料を加圧し始めると、ピストン３３は左側端面
に噴射圧を受けるのでスプリング３７の荷重に抗して右
方へ移動させられる。油密室３８内の燃料はピストン３
３に押されるから、制御孔３９を介してピストン３３の
移動量に和尚した分だけ吸入空間１０へ逃がされる。ピ
ストン３３の螺旋状切欠４２によるスピルリードが制御
孔３９を塞ぐ位置に達すると油密室３８内の燃料の逃げ
道がなくなるのでピストン３３の移動が止まる。したが
って上記ピストン３３が移動した分だけデンジ圧送室７
内の燃料が受圧孔３４内に逃げるため、この逃げ九分量
だけ吐出口１３から噴射される燃料の量が減じられるこ
とになる。

一方、燃料の圧送が終シ、グランジャ２が吸入行程に至
ると、デンジ圧送室７内の燃料圧が減少するのでピスト
ン３３はスプリング３１の押圧力によ〕シート３２に当
るまで左方へ移動させられる。この過程で油密室３８内
の燃料圧が下がるので、吸入弁室４４のチェック弁体４
＃が吸込空間１０の燃料圧によって押し開かれ、吸込空
間１０内の燃料を供給孔４３を経て油密室３８へ導入す
る。そしてピストン３３がさらに左方へ移動されて螺旋
状切欠４２が制御孔３９を開くと吸込空間１０内の燃料
はこの制御孔３９を通じても油密室３８内に流入してく
る。油密室３８内の燃料圧が吸込空間１０の燃料圧と同
じになるとチェック弁体４６はスプリング４５に押され
て通路４７を閉じる。このことによって次の燃料噴射に
備えるものである。

しかして上述の作動から判るように、ピストン３３の移
動量は燃料噴射量を決定し、しかもこのピストン３３の
移動距離は制御孔Ｓ９と螺旋状切欠４２の軸方向に沿う
相対距離によって決められる。したがってステップモー
タ５７を起動させ、該起動トルクで平歯車５２を介して
ピストン３３を回動させると、切欠４ｘＫよるスピルリ
ードは螺旋状に形成されているため、制御孔３９に対す
るスピルリードの軸方向距離が変化される。したがって
この距離に応じてピストン３３の移動量が調整され、こ
の結果燃料噴射量が制御されることになる。

具体的に線、アイドリンク運転などのような低速運転域
においては、ピストン３３をステップモータ５７で回動
せしめて制御孔３９と螺旋状切欠４２のスピルリードの
距離を大きく設定すれば、これに応じて燃料噴射量は大
きく減少する。この場合噴射量減少分を補うためにフィ
トリング時のアジヤスティングレバ２１の位置を調整し
て、アイドリンク時の噴射期間を中、高速運転時よ）長
くなるようにスピルリング１５の位置を設定する。これ
にょシアイド９ング時の噴射量を従来のものよシ変える
ことなく噴射期間を長くすることができ、アイドリンク
運転時の騒音を低減することができる。

エンジンの回転が上昇した中・高速運転域においては、
ステップモータ５７にょ〕ピストン３Ｓを回動させて螺
旋状切欠４２のスピルリ−ドを軸方向に移動せしめ、ピ
ストンＳＳＯ移動量を小さくする。このことによりグラ
ンシャ２の圧送行程の比較的初期においてピストンｊ３
が制御孔３９を寒いでしまうので♂ストン３ｓの移動が
停止され、噴射量の減少は行われず噴射率が急激に大き
くなる。したがって各ｄｌｙｆ回転数に応じてステップ
モータ５１への電源供給を制御すればピストンＪ３の回
動量が変更され、制御孔３９と螺旋状切欠４２のスピル
ｙ−ドとのピストン軸方向に沿う相対距離を調整するこ
とができ、この結果着火時までの噴射率低減を図ること
ができ、効率のよい燃焼を行セせることか可能となる。

なおエンジンの始動時にお−ては制御孔３９と螺旋状切
欠４２の相対距離をさらに減小させて、グランジャ２の
圧送行程初めから制御孔３９が塞がれるように設定する
。このことによシピストン３３の移動量は実質的に零と
なシ、燃料噴射量の減少はなく、噴射期間をアイドリン
グ運転時と同じく設定しておくと始動時の増量を行うこ
とができ、円滑な始動が可能になる。

なお上記実施例においては、ステップモータ６７の基準
回転位置を決めるため、エンジンの停止時にはうず巻Ｉ
ｔｉ′ね６４およびぜン６３によってピストン３３が自
動的に定位置に回動復帰されるようになっているので、
定位置をアイドリンク運転時の位置に設定すれば振動等
によるステップモータ５７の過度回転がアイドリンク運
転毎にリセットできる。またギャップセンサ６５によっ
てピストン３３の軸方向位置を測定しているので、この
位置検出をステップモータ５１のフィードバック制御に
使用して高精度な制御が可能になる。なおギャップセン
サ６５を用いると、必ずしもうず巻きばね６４およびピ
ン６３は必要でなくなシ、場合によってはこれらを省略
して構造の簡素化を図ることもできる。さらに、ステッ
プモータ５７のステップ数を計算する仁とによシピスト
ン３３の回転角および移動量を制御できるからギャップ
センサ６５を省略してもよい。

次に本発明の第２実施例について第３図訃よび第４図に
もとづき説明する。

前述の第１実施例においては、ステップモータ５１の回
転をギア５ｆ；、６８．駆動軸５４および平歯車５３．
５２を介してピストン３３に伝達するように構成したが
、本実施例では特に第４図から判る通シウオームイア３
０１、ウオームホイル３０２を用いである。すなわちス
テップモータ５７側にウオームイア３０１を連結すると
ともにピストン３３−にウオームホイルｓｏ２を連結し
である。

このものによるとウオームイア３０１のトルクがウオー
ムホイル３０２で増大されるため、ステップモータ５１
の起動トルク社小さくてすみ、ステップモータ５１を小
形化できる。またウオームホイル３０２０回動制御つま
りピストン３３の回動制御の１ステッグ当りの精度を向
上することができ、換言すればステップモータ５ｙの回
転１ｔがピストン３３に対して減Ｉ」−シて伝えられる
からピストン３Ｓの回動角を高精度に制御できる利点が
ある。

第５図は本発明の第３実施例を示し、ピストン３３に連
結したピニオンギア５０１をラック５０２とリニャソレ
ノイｙｓｏｓを用いて回動させるようにし°たものでお
る。

第６図（Ａ）（Ｂ）ないし第８図（ト）（９）はピスト
ン３３に設けられる螺旋状切欠４２の形状を例示するも
のである。第６図（４）および（Ｂ）のものは、前述の
′第１実施例および第２実゛施例に適用した１条のスピ
ルリード面を１ピッチ分だけ螺旋状に形成したものであ
る。第７図（ト）および（Ｂ）　ａ螺旋状切欠１０１Ｔ
７０１’に半ピッチ分づつ合計２条形成したものでおる
。さらに第８図（４）および（Ｂ）のものは溝状の切欠
８０１を形成したもので、加工が容易な形状となってい
る。

これら第６図（４）（２）ないし第８図（Ａ）　（Ｂ）
によって明らかなように、本発明の切欠はピストン３３
が回動された場合に制御孔３９までの距離が変化される
ようにピストン３３の円周方向および軸方向へともに変
化される形状であれば実施できる。

なお本発明は分配型／　ｙ　７”に制約されるものでは
ない。

以上詳述した通シ本発明によれば、ピストンを回動制御
することによりこのぜストンに形成した螺旋状切欠とシ
リンダ内に設けた室に開口された制御孔との相対的距離
が変わるので、ピストンの移動量が可変となり、ポンプ
圧送室から吐出される燃料供給量が変化される。このた
めピストンの回動を制御するだけでアキエムレート特性
を４ンプ回転数全域に亘りて最適に制御することができ
、最適噴射期間が得られることになる。したがってアイ
ドリンク運転時の噴射期間の増大はもとより始動時の増
量、中高速運転時の着火時までの噴射率低減を図〕、効
率よい燃焼を行わせることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図および第２図は本発明の第１実施例を示し、第１
図は分配型燃料噴射Ｉンゾの断面図、第２図はその要部
の断面図、第３図および第４図は本発明の第２実施例を
示し、第３図は要部の断面図、第４図はピストンの回動
駆動動力系統を示す斜視図、第５図はさらに本発明の第
３実施例を示しピストンの回動駆動動力系統を一部切欠
して示す斜視図である。第６図（Ａ）　（Ｂ）ないし第
８図■（Ｂ）はそれぞれピストンに形成した切欠を例示
するもので、それぞれ（ト）は斜視図、（Ｂ）は側面図
でおる。 １・・・ハウジング、２・・・プランジャ、７・・・ポ
ンプ圧送室、２６・・・キャッジ、３０・・・アキュム
レータ、３１・・・シリンダ、３３・・・ピストン、３
６・・・スプリング、３８・・・油密室、３９・・・制
御孔、１０・・・吸込空間（低圧燃料系）、４２，７０
１゜８０１・・・螺旋状切欠、４４・・・吸入弁室、４
６・・・チェック弁体、５１・・・ステップモータ、５
０３・・・リニヤソレノイド。 出願人代理人　　弁理士　鈴　江　武　彦第６図　　（
Ａ） １１７１！！Ｉ（Ａ） 第８図　　（Ａ） （Ｂ） （Ｂ） （Ｂ）

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. ハウジングおよびこのハウジングに挿入したシランジャ
   ならびに上記ハウジングに取シ付けたキャップによシ形
   成した？ンプ圧送室内の燃料を、上記プランジャを往復
   動させて圧送する燃料噴射−ンプにおいて、上記キャラ
   ｌに、シリンダと、このシリンダ内にあって前記−ング
   圧送室の燃料圧力によシ一方向へ抑圧移動されるピスト
   ンおよびこのピストンを他方向へ付勢するスプリングと
   を含むアキュムレータを取シ付け、上記ピストンとシリ
   ンダで形成された室をこの室に開口した制御孔を介して
   低圧燃料系に連通ずるとともに、この制御孔は上記ピス
   トンに形設した螺旋状切欠によシ開閉されるようにし、
   このビス）ンを回動制御することにより上記制御孔と螺
   旋状切欠の相対的位置を、調′整してピストンの移動量
   を可変にしたことを特徴とする燃料噴射ポンプ。