JPS5915665A - 燃料噴射装置 - 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】 本発明は燃料噴射装置、特には内燃機関の燃料噴射装置
の噴射率の制御機構に関するものである。

従来の燃料噴射装置においては、燃料がプランジャで圧
送された後に噴射ノズルから噴射されるだけという簡単
な構造であったため、回転数、負荷、温度等により最適
な要求噴射率が大巾に異なる内燃機関、特に直噴式ディ
ーゼルエンジンでは、単一の噴射装置で常に最適噴射率
を得ることが困難であった。

このため、運転条件に応じて噴射率を任意に制御可能な
実用的な装置が強く望まれていた。

これまでに、噴射率を比較的簡単に変化させる方法とし
て燃料圧送時に燃料の一部をアキュムレートする方法が
知られているが、この方法の問題点は、燃料圧力が極め
て高いためにアキュムレート量を制御する方法がないこ
とである。

本発明は前記の問題点を解決して運転条件に応じて燃料
噴射率を任意に制御可能な燃料噴射装置を提供すること
を目的とし、プランジャにより高圧になる燃料加圧室の
圧力を制御するアキュムレートピストンのストロークを
、これと機械的あるいは油圧連結室によって油圧的に連
結され、付勢手段、例えばリターンスプリングによって
一方向に押えつけられ、かつ、固定部材であるボデーに
つけられた回動規制部材と２面中を有するｔＭ動面によ
り回動が規制された制御ピストンにより制御することを
特徴としており、制御ピストンのストロークは制御面と
、制御ピストンと嵌合しステップモータにより回動され
るギヤを有する制御シリンダに設けられた制御孔との相
対距離を制御シリンダの回転角θを変化させることによ
り油圧ロック位置を制御して行なうものである。

以下本発明を実施例により説明する。

まず、本発明の代１実施例を第１図ないし第３図に基づ
いて説明する。

第１図は分配型燃料噴射ポンプのハウジング２に噴射期
間制御装置１００を設けた図であり、第２図はその部品
の斜視図であり、第３図は燃料噴射率の変化の梯子を示
した特性図である。図においてプランジャ１はハウジン
グ２に摺動自在に挿入され回転かつ往復運動を行なう。

また、ボデー４とハウジング２はボルト６によって油密
的に固定され、ボデー５とボデー４はボルト９によって
油密的に固定さへれている。また、シリンダ２２はスペ
ーサ３１．プレート１５とともに挿入されていてハウジ
ング２とボデー５によってはさまれ、ハウジング２とシ
リンダ２２の接触面が油密的になるようボルト６、ボル
ト９によって締め上げられている。

アキュムレートピストン１０の左端部はシリンダ２２に
摺動自在にかつ油密的に嵌合されている。

またアキュムレートピストン１０の右側端面には制御ピ
ストン７が一体に結合されており、該制御ピストン７は
制御シリンダ８の２つの内径に対し各々摺動・回動自在
にかつ油密的に嵌合されている。またシリンダ２２と制
御シリンダ８とは回動自在にかつ油密的に嵌合されシリ
ンダ２２と制御シリンダ８の接触面のシリンダ２２側に
は２つの環状溝２２ｂ、２２ｄが切ってあり、シリンダ
２２内に環状溝２２ｂ、２２ｄがポンプ室１０１と連通
ずるように連通孔２２ａが穿設されていて、特に環状１
ｆ１２２ｄとポンプ室１０１の連通経路間にポンプ室１
０１から環状溝２２ｄへの流入のみを許ず逆止弁１３が
設けられている。

制御シリンダ８には環状溝２２ｂと油密室３０が連通ず
るように制御孔８ａをまた環状溝２２ｄと油密室３０が
連通するように吸入孔８Ｃが穿設されている。

制御シリンダ８にはステップモータ１１の回転トルクを
受けるギヤ部８ｂが設けられており、ギヤ２１．ギヤ２
０．ギヤ１９を介してトルクは伝達される。

制御ピストン７の右端部には２面中７ｂが設けられてお
り、プレート１５により制御ピストン７の回動は規制さ
れている。従って、制御ピストン７およびそれと一体に
結合されたアキュムレートピストン１０は回転せずに左
右の往復運動だけが許される。

制御シリンダ８にボルト６、ボルト９の締め付は力が影
響しないように制御シリ、ンダ８の両端にクリアランス
をもうけるたいめのスペーサ３１が設けられている。制
御ピストン７の右端部の一部はプレッシャプレート１６
の内部に挿入されていて、プレッシャプレート１６はス
プリング１２によって左方に付勢され制御ピストン７を
左方に押圧付勢している。

次に作動について説明する。

プランジャｌは図示しないディーゼルエンジンと同期し
て回転運動を行ない、また同時に図示しないフェイスカ
ムによって図１の左右方向への往復運動を行なう。その
往復運動において、プランジャ１が図の左方に動く吸入
行程にある時は、プランジャ１に切られた吸入溝１ａと
ハウジング２中に延びる吸入孔２ａが連通し、ポンプ室
１０１内の燃料を加圧室３に導入する。またプランジャ
１が図の右方に動く吐出行程にある時は、プランジャｌ
の中心に設けられた図示しない孔を介して加圧室３と連
通ずる吐出溝１ｂと／１ウジング２中に延びる吐出孔２
ｂが連通し加圧室３内の燃料を吐出孔２ｂから図示しな
いノズルへと導入する。

吐出行程の際、加圧室３内の圧力が上昇し、該加圧室３
内の圧力によるアキュムレートピストン１０への右方向
への付勢力がスプリング１２による左方向への付勢力に
勝った時、アキュムレートピストン１０は右方向に移動
し、加圧室３内からの圧力による付勢力とスプリング１
２の付勢力とが釣り合う位置に到達゛する。この時、油
密室３０内に満たされていた燃料の一部は制御孔８ａを
通ってポンプ室１０１にもどされる。

さらに加圧室３内の圧力が上昇すると、アキュムレート
ピストン１０はさらに右方に移動し、制御ピストン７の
制御面７ａが制御孔８ａを塞ぐ位置にて油密室３０内の
燃料は逃げ場を失い油圧ロック状態となる為、制御ピス
トン７およびそれと一体に結合されたアキュムレートピ
ストン１０はこの位置にて停止する。

従って、上記アキュムレートピストン１０が移動した分
だけ、加圧室３内の燃料がアキュムレーＩ・ピストン１
０の先端にできた空間に逃げるため、この逃げた分量だ
け吐出孔２ｂか、ら流出する燃料の量が減じられること
になる。

一方、燃料の圧送が終り、プランジャｌが吸入行程に至
ると、ポンプ加圧送３内の燃料圧が減少するので制御ピ
ストン７およびそれと一体のアキュムレートピストン１
０はスプリング１２の押圧力によりピストン２２に当る
まで左方へ移動させられる。この過程で油密室３０内の
燃料圧が下がるので、逆止弁１３がポンプ室１０１の燃
料圧によって押し開かれ、ポンプ室１０１内の燃料を連
通孔２２ａを経て油密室３０へ導入する。そして制御ピ
ストン７がさらに左方へ移動されて制御面７ａが制御孔
８ａを開くとポンプ室１０１内の燃料はこの制御孔８ａ
を通じても油密室３０内に流入してくる。油密室３０低
の燃料圧がポンプ室１０１の燃料圧と同じになると逆止
弁１３はスプリングに押されて通路を閉じる。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、アキュムレートピ
ストン１０の移動量は燃料噴射量を決定し、しかもこの
アキュムレートピストン１０の移動距離は制御孔８ａと
アキュムレートピストン１０と一体に結合した制御ピス
トン７の制御面７ａと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１１を起動させ
、該起動トルクでギヤ１９を介して制御シリンダ８を回
動させると、制御面７ａは傾斜しているため、制御面７
ａに対する制御孔８ａ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制御ピストン７の移動量が調整
されるため、それと一体のアキュムレートピストン１０
の移動量も調整され、この結果燃料噴射量が制御される
ことになる。

具体的には、アイドリング運転などのような低速運転域
においては、制御シリンダ８をステップモータ１１で回
動せしめて制御孔８ａと制御面７ａとの距離を大きく設
定すれば、これに応じて燃料噴射量は第３図ｆｂ）のよ
うに大きく減少する（減少量第３図（ｂｌの面積Ａ）。

この場合噴射量減少分を補うためにアイドリング時の図
示しないアジヤスティングレバの位置を調整して、アイ
ドリング時の噴射期間を中、高速運転時より長くなるよ
うに図示しないスピルリングの位置を設定する。つまり
第３図（Ｃ１の面積Ａ＝面積Ｂとする。これによりアイ
ドリング時の噴射量を従来のものより変えることなく第
３図（Ｃ１のように噴射期間を長くする′ことができる
。なお、第３図は噴射率波形を示し、この波形の積分値
は噴射量を示す。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・ノブモータ１１により＠御シリ
ンダ８を回動させて制御丸８ａと制御面７ａとの軸方向
距離を小さくし、アキュムレートピストン１０の移動量
を小さくする。

このことによりプランジャ１の圧送行程の比較的初期に
おいて制御面７ａが制御孔８ａを塞いでしまうのでアキ
ュムレートピストンＩＯの移動が停止され、第３図（Ｃ
）のように噴射量の減少は行われず噴射率が急激に大き
くなる。したがって各ポンプ回転数に応じてステップモ
ータ１１への電源供給を制御すれば制御ピストン８の回
動量が変更され、制御孔８ａと制御面７ａとのアキュム
レートピストン軸方向に沿う相対距離を調整することが
でき、この結果噴射期間を延ばし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わゼることが
可能となる。

な暑エンジンの始動時においては制御孔８ａと制御面７
ａの相対距離をさらに減少させて、プランジャ１の圧送
行程初めから制御孔８ａが塞がれるように設定する。こ
のことによりアキュムレートピストン 料噴射量の減少はな（、噴射時期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。

本発明の制御シリンダ８の回動制御方式の利点は以下の
点である。

制御シリンダ８を固定し、アキュムレートピストン１０
を回動制御を行なっても同様な機能をはたずことができ
るが、アキュムレー　トビストン１。

にはスプリング１２の荷重がかがっているため、回動抵
抗が大きくなり制御性が悪くなる。その点制御ピストン
８にはほとんど他がら荷重がかからないため、回動抵抗
は極めて微少ズあり、制御性の向上を図ることができる
。

次に本発明の第２実施例について第４図および第５図に
基づいて説明する。

前述の第１実施例においてはアキュムレートピストンＩ
Ｏの一部に制御面１０ａを用け、その制御面の周囲に制
御シリンダ８を設置したが、本実施例ではアキュムレー
トピストン、１０をアキュムレートピストン機能に必要
な部分（アキュムレートヒストン１０′）と、制御面を
有する制御ピストン７に分離し、油圧連結室１４の油圧
によって各々を連結した例であり、第４図は分配型燃料
噴射ポンプのハウジング２に噴射期間制御装置！１００
を設けた図であり、第５図はその部品の斜視図である。

加圧室３内の圧力が上昇し、アキゴムレートビストンｌ
Ｏ′が右方に移動すると、油圧連結室１４内の容積がア
キュムレートピストン１０’の移動量だけ減少しようと
するが、油圧連結室１４内には流体が満たされているた
め、容積減少分だけの流体が制御ピストン７の左端部に
流入し、制御ピストン７を右方向に移動させて、制御面
７ａが制御孔８ａを閉じる位置にて、油密室３０が油圧
ロック状態となる為に制御ピストン７が停止する。

制御ピストン７が停止すると、油圧連結室１４内も油圧
ロック状態となる為、アキュムレートヒストン１０′の
右一方向移動は停止し、この時のアキュムレートピスト
ン１０’の移動量だけ加圧室３内の燃料がアキュムレー
トされる。本実施例では精度を必要とする嵌合箇所を分
離できるため、加工が容易となる利点と、油圧連結室１
４の断面積に比べ制御ピストン７の左端面の断面積を小
さくとることにより制御ピストン７の左端面に加えられ
る荷重を低減できるため、油圧ロック状態の油密室３０
内の圧力を低減し、油密性の向上を図ることができる。

次に本発明の第３実施例について第６図に基づき説明す
る。

前述の第１．第２実施例においては本考案の噴射期間制
御袋Ｗ１００を分配型燃料噴射ポンプに装着した例であ
るが、本実施例は、噴射期間制御機構を列型燃料噴射ポ
ンプに装着した例である。

本実施例は第２実施例のような油圧連結機構を用いた例
であり、制御シリンダ８の回動制御は、第１，第２実施
例のようにステップモータを利用するかわりに、ランク
ギヤ５０を用いた。制御シリンダ８の回動制御方法に関
しては、ステップモータを用いてもよいし、ラックギヤ
をスライド制御してもよいし、また、制御圧力を利用し
てロータリーベーンを用いた回動制御を行なってもよい
。

要は制御シリンダ８を回動制御できる手段であれば何で
もよい。また制御面１０ａは傾斜面としたが螺旋形状で
もよいし、要は、円周方向に対し、制御面１０ａの外周
リード部の軸方向座標が変化する形状であればよい。

また、第１ないし第３実施例において逆止弁１３を用い
たが、ポンプ室ｌｏｔ内のフィード圧がキャビチーシリ
ンの気泡を消滅させるのに十分な圧力であれば油密室３
０にキャビチーシリンが発生したとしてもすぐに消滅で
きるので、逆止弁１３と周囲の孔など（第１図における
１３．２２ｄ。

８０等）はなくしてもよい。

以上詳細に説明したように、本発明の燃料噴射装置にお
いては、プランジャにより加圧された高い燃料圧力によ
って直線運動を行なう運動が微妙なアキュムレートピス
トンまたは、制御ピストンを直接回動制御するのではな
く、これらと嵌合した制御シリンダを回動制御すること
であり、この結果、高圧による微妙な不拘合力を受けに
くくなり、小さな力で効率良（制御できるという効果が
ある。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第３図は本発明の第１実施例に関するもの
であり、第１図は本発明の第１実施例の断面図、第２図
は要部の斜視図、第３図は特性図である。 第４図および第５図は本発明の第２実施例に関するもの
であり、第４図は第２実施例の断面図、第５図は要部の
斜視図である。 第６図は本発明の第３実施例の断面図である。 ■・・・プランジャ、２・・・ハウジング、３・・・加
圧室、７・・・制御ピストン、７２・・・制御面、８・
・・制御シリンダ、８ａ・・・制御孔、１０・・・アキ
ュムレートピストン、１２・・・付勢手段（スプリング
）、１３・・・逆止弁、１４・・・油圧連結室、２２・
・・シリンダ、３０・・・油密室、、ｉｏｏ・・・噴射
期間制御装置、１０１・・・ポンプ室。 代理人弁理士　岡　部　　　隆

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. プランジャ（１）を往復動させて燃料を圧送する燃料噴
   射ポンプにおいて、アキュムレートピストン（１０）と
   、該アキュムレートピストン（１ｏ）と前記プランジ中
   （１）の先端部との間に形成される加圧室（３）と、ア
   キュムレートピストン（１０）を押圧する付勢手段（１
   ２）と、端面に制御面（７ａ）を有する制御ピストン（
   ７）と、内周壁面に低圧部と導通する制御孔（８ａ）を
   有する制御シリンダ（８）と、該制御シリンダ（８）の
   内面と前記制御ピストン（７）の制御面（７ａ）とで形
   成される油密室（３ｏ）とを備え、アキュムレートピス
   トン（１０）と制御ピストン（７）とを機械的あるいは
   油圧的に連結すると共に、制御孔（８ａ）と制御面（７
   ａ）との軸方向の相対的距離を変えることを特徴とする
   燃料噴射装置。