JPS5918536B2

JPS5918536B2 - 燃料噴射ポンプ装置

Info

Publication number: JPS5918536B2
Application number: JP50013913A
Authority: JP
Inventors: ト−マスジヨンスキナ− ロバ−ト; ジヤンアントニソスナウスキ− スタニスロ−
Original assignee: CAV Ltd
Current assignee: CAV Ltd
Priority date: 1974-02-01
Filing date: 1975-02-01
Publication date: 1984-04-27
Also published as: DE2504289A1; AR208902A1; CA1015624A; IN144253B; BR7500637A; ZA75547B; FR2259997B1; GB1488670A; ES434380A1; US4014305A; FR2259997A1; IT1029422B; JPS50113627A

Description

【発明の詳細な説明】本発明は、内燃機関に燃料を供給するための燃料噴射ポ
ンプ装置、特に、関連の機関に時限的に燃料を供給する
噴射ポンプと、前記機関に燃料を配給するタイミングを
制御するためのサーボ弁素子と、前記噴射ポンプの注入
行程中この噴射ポンプに燃料を供給するための供給ポン
プと、前記供給ポンプの出力側圧力を制御して、Ｎは噴
射ポンプ駆動の速度を表わし、Ｋは定数を表わすとした
場合（Ｎ２＋Ｋ）にほぼ従って変化するようにした逃し
升と、前記供給ポンプによって前記噴射ポンプに供給す
る燃料の量を制御する調整弁とを具える燃料噴射ポンプ
装置に関するものである。

従来の燃料噴射ポンプ装置においては、機関に燃料を配
給するタイミング即ち噴射時期を制御するためのサーボ
弁素子を動作するサーボ弁の制御は、簡単な構成では機
関の作動状態に適合したきめ細かな制御を行うことがで
きなかった。

従って、本発明の目的は、簡単かつ安価な構成により、
燃料噴射を機関の作動状態に適合した時期に行うことが
できる燃料噴射ポンプ装置を得るにある。

この目的を達成するため本発明燃料噴射ポンプ装置は前
記調整弁の上流域に配置し、前記供給ポンプから前記噴
射ポンプに燃料を通過させるオリフィスと、このオリフ
ィスと前記調整弁との中間から分岐する通路に配置した
他のオリフィスと、この他オリフィスの下流域に配置し
、前記噴射ポンプを駆動する速度の２乗に従って圧力が
変化するよう前記他のオリフィスの下流域の燃料圧力を
制御する弁素子と、および前記オリフィスに並列に接続
した可変オリフィスを有する弁手段とを具え、この弁手
段を前記供給ポンプの出力側圧力に応答しうるようにし
、また前記供給ポンプの出力側圧力が増加するにつれて
前記可変オリフィスの有効寸法が減少するよう構成し、
前記可変オリフィスを前記２個のオリフィス間に接続す
るとともに、前記両オリフィス間の圧力をサーボ弁素子
の制御圧力としてサーボ弁素子に供給することを特徴と
する。

本発明のこの構成によれば、単に、固定のオリフィスと
、このオリフィスに並列に接続した可変オリフィスを有
する弁手段とにより簡単にサーボ弁素子を機器の作動状
態に応じて最適制御することができる。

この可変オリフィスを有する弁手段は機関速度に応答す
る圧力によって制御される。

図面につき本発明を説明する。

第１図において回転円筒形分配器部材１０（便宜的に図
示する）を支承する本体を設けた設置を示し、この分配
器部材を７個の部分に分割する。

この分配器部材を機関と時間的関係を有して駆動しうる
ようにし、この機関にこの装置を関連させ、また分配器
の１点において横方向に延在する孔１１を形成し、この
孔に１対の往復運動しうるポンププランジャ１２を取付
ける。

この点にお（・て環状カムリング１３により分配器を包
囲し、この環状カムリングの内周縁に複数対の直径方向
に配置するカム突起を設ける。

コーラを媒体としてこのカム突起を分配器の回転に作用
させ、これによってポンププランジャ１２を内方に移動
して横方向の孔１１に含まれる燃料を排出する。

この横方向孔１１を通路１６に連通し、この通路１６を
分配器部材内に延在させ、また一点においてこの通路を
外方に延在する分配通路１４に連通し、順次に分配器が
回転するにつれて本体に形成した複数個の出口孔１５に
この分配通路を孔の位置が一致しうるようにする。

使用にあたりこの出口孔を関連する機関のそれぞれの噴
射ノズルに接続する。

通路１６を逆止弁１γを経て通路１８に連通し、この通
路１８を回転弁２０を経て摺動しうるシャンドル１９を
有するシリンダの一端に連通しうるようにする。

これと同時に後に説明するように上述のシリンダの一端
を回転弁２２を経て供給通路２１に連通する位置をとり
うるようにする。

シャンドル１９を有するこのシリンダの他端を回転弁２
３を経て成る供給圧力で燃料源に連通ずることができる
ように、または回転弁２４を経て低圧で燃料源に連通ず
ることができるようにする。

弁２０，２２，２３および２４を分配器部材１０に形成
し、また機関に対して時間的関係を有して駆動する。

更に分配器部材に翼型の供給ポンプ２５を取付け、この
ポンプ２５に入口２６と出口２γとを設ける。

入口２６を１対のフィルタユニン）２８．２９を介して
燃料供給源２７ａに連通し、また汲上ポンプ３０を設け
て燃料供給源から供給ポンプへの連通を確実にする。

供給ポンプ２５の出力側圧力を逃し升３１により制御し
、この逃し升３１は供給ポンプの入口と出口との間に燃
料を逃がす。

供給ポンプ２５の出口２γを常開弁３２と、後に詳細に
説明する調整弁３３と、および制限オリフィス５８とを
経て供給通路２１に連通ずる。

更に供給ポンプの出力側圧力を利用して回転＊２３を経
てシャンドル１９を有するシリンダに供給することがで
きる高圧を生せしめる。

上述の装置の作用は次の通りである。

第１図に示す装置の部分に関して燃料は升２３を経て供
給ポンプの出口からシリンダの他端に流入し、またシャ
ンドル１９はシリンダの一端に向って移動する。

このようにして燃料はシリンダのこの一端から回転弁２
０および逆止弁１γを経て通路１６、特に孔１１に流入
する。

このことによってプランジャ１２を成る量だけ外方に移
動し、この量はシャンドル１９により排出された燃料の
量に依存する。

分配器部材の回転の継続中通路１４は、出口通路１５に
合致し、またこの間プランジャ１２は内方に移動し、燃
料を孔１１を経て適切な機関シリンダに排出する。

更にこの間回転弁２０，２３は閉鎖し、また回転弁２２
，２４は開放してシャンドル１９を有するシリンダの一
端に燃料を流入させ、またこのシャツトルをシリンダの
他端に移動する。

シリンダに供給する燃料の量を調整弁３３により制御し
、この調整弁３３は各噴射行程において機関に供給する
燃料の量を決定する。

分配器の回転の継続中上述の行程を線図し、また順次に
燃料を機関シリンダに供給する。

シャンドル１９は各噴射行程において装置により供給さ
れる燃料の最大量を決定する。

機関の排気口から煙を出さずに機関に供給することがで
きる燃料の最大量は速度により変化するため、シャツト
ルの最大行程を機関の速度に従って変化させねばならな
い。

この目的のためシャンドル１９に突出端部な設け、この
突出端部をばね負荷ピストン３５に形成したカム表面３
４に共働しうるようにする。

加圧下で通路３６を経てシリンダの一端に供給された燃
料によってばねの作用に抗してこのピストンを動きうる
ようにする。

このピストン３５に加わる圧力は、後に説明するように
噴射ポンプ駆動の回転速度Ｎの２乗に従って増加する。

従って速度が増加するにつれてばねの作用に抗してピス
トン３５は移動する。

ピストン３５に形成したカム表面３４はシャツトル１９
に対する止表面として作用する。

このシャツトル１９は調整弁の設定とは無関係に機関に
供給することができる燃料の最大量を制御するためのも
のである。

図示の実施例においては、機関速度が増加するにつれて
ピストン３５は左方に移動し、これによりシャツトルの
移動行程は増加して機関に供給することができる燃料の
最大量が増大する。

しかし、実際に機関に供給される燃料の量は調整弁の設
定に比例する、従って調整弁の開度が慮かな設定の場合
最大速度であってもシャツトル１９は止表面に接触する
ことがない。

調整弁の設定が全開である場合にのみ機関に供給される
燃料の量を制限するようシャツトル１９の移動を止表面
によって制限する。

更にサーボピストン３９を設け、このサーボピストンは
栓を介してカムリング１３に連結する。

このサーボピストンに孔を設け、この孔にばね負荷サー
ボ弁素子３８を取付け、またこの孔によシピストン３９
を有するシリンダの端部から加圧燃料を流入または流出
させる。

この加圧燃料を供給ポンプ２５の出口２１から取得し、
またサーボ弁素子３８に制御圧力を加える。

この制御圧力の出所は後に説明する。

この制御圧力が上昇するにつれてサーボ弁素子はばねの
作用に抗して第１図で見て左方向に移動し、またサーボ
ピストン３９はこの運動に追従してカムリング１３を角
運動させ機関への燃料噴射のタイミングを変化させる。

次に調整弁３３について説明する。

この調整弁にスリーブ４０を設け、このスリーブをこの
装置の本体に固着する。

このスリーブに軸線方向に摺動しうるロッド部材４１を
取付け、このロッド部材の一端にヘッド４２を設け、こ
のヘッド４２に１対の調速機おもり４３の先端部を圧着
させる。

このおもシを枠部材４５に取付け、この枠部材を分配器
部材１０からの歯車（図示せず）によって駆動し、おも
りの回転速度を装置駆動の速度に直接比例するようにす
る。

ロッド部材の軸線方向に盲孔４６を延在させ、この盲孔
なロッド部材のおもりから離間する端部に開口させる。

ロッド部材の周縁に形成した周縁溝４１にこの孔４６を
常に完全に連通させ、この溝を通路３６に開放連通する
。

またこの孔４６をオリフィス４９を介して他の周縁溝４
８に制限連通させる。

この溝４Ｂをオリフィス５８を経て供給ポンプの出口に
連通し、またスリーブ４０に形成した通口５０に変化し
うるように連通ずる。

この通口５０を供給通路２１に連通ずる。

孔４６の開口端により流出通口５１を構成し、この流出
通口を弁素子５２により閉鎖しうるようにし、この弁素
子５２を１対の調整ばね５３゜５４によって通口を閉鎖
するよう押圧する。

これらのばねの一部を中空の摺動可能な衝合部５５に収
容し、この衝合部の位置を操作者によって調節しうるカ
ム５６によって制御する。

この２個のばねの中間に止部材５１を設け、この止部材
５γにより比較的ゆるいばね５４の片寄りを制限するよ
う作用させる。

使用にあたりロッド部材４１の軸線方向の位置およびそ
れに伴う溝４８および通口５０の調節の度合はおもりに
よってロッドの一端に作用する力とばねによって生ずる
これに対向する力とによって決定する。

安定した速度を得るためこれらの力の均衡を維持し、ま
た速度を変化すべき場合ロンドを軸線方向に移動して機
関に供給する燃料の量を増加または減少させるよう溝お
よび通口の調節を増加または減少させる。

このようにしておもりおよびばねをロンド部材、溝４８
および通口５０と共に機械的調速機として作用させる。

ばねによって生ずる力を変化させることによって操作者
は機関速度を制御することができる。

孔４６の加圧燃料をロンド部材４１と弁素子５２との間
に作用させ、これらを分離させる。

増加した力はロンド部材を介して伝達された力即ちおも
りまたは調速機ばねにより発生した力を受ける。

弁素子がロンド部材から離間するにつれて燃料は孔４６
から流出し、またオリフィス４９によりロンド部材の圧
力は平衡位置に達するまで減少する。

速度が変化する場合圧力は速度の変化に従って上昇した
り減少したりし、またおもりにより上昇する力が速度の
２乗に従うという事実から孔の燃料圧力は速度の２乗に
従う。

平素作動中ゆるいばね５４は完全に圧縮され、また機関
をから運転させる時このばね５４は調速機ばねとして作
動する。

操作者が機関に供給すべき燃料の量を大幅に増加するよ
うカム３６を動かす場合、ばね５３により弁素子５２は
軸線方向に第１図で見て左方向に移動し、この結果更に
ロンド部材４１を左方向に菫かに移動させる。

このロンド部材４１の移動は、弁素子５２がスリーブ４
０の端部に衝合することによって制限される。

このロンド部材４１の制限された範囲の移動は噴射ポン
プに最大量の燃料を供給するのに充分である、即ち溝４
８と通口５０との連通開度を全開にする。

この全開になった瞬間は燃料圧力は大幅に変化しない。

しかし最大の燃料の供給を受けて機関の回転が上昇する
につれておもり４３に対して回転速度の２乗に比例する
遠心力が作用し、この遠心力がおもり４３の重心を回転
軸線から遠去る方向に移動するよう作用し、この結果、
おもり４３は枠部材４５との枢着点の周りに回動してロ
ンド部材４１のヘンド４２に対してばね５３゜５４の力
に対向する方向に軸線方向の力を発生する。

この結果孔４６内の燃料圧力は回転速度Ｎの２乗に従っ
て増加する。

供給ポンプの出力側圧力を（Ｎ２＋Ｋ）に従って変化す
るよう構成し、またこの目的のため逃し升３１の弁素子
に圧力を供給し、この圧力は装置を駆動する速度の２乗
に従って変化する。

この目的のため分岐通路５９を通路３６から設け、また
ばね６０を有する室にこの分岐通路５９を連通し、この
ばね６０は逃し弁素子を閉鎖位置に押圧する。

従って流体圧力はばね６０により生ずる力の補助をし、
弁素子を動かして供給ポンプの出口と入口との間の連通
を阻止する。

この作用により供給ポンプの出口圧力は（Ｎ２＋Ｋ）に
従って変化する。

更に弁手段６０ａを設け、この弁手段をオリフィス５８
に並列に作用接続する。

弁手段６０ａにばね負荷弁素子６１を設け、シリンダ内
で摺動しうるようにする。

この弁素子６１に横方向に延在する孔６２を設け、この
孔６２を供給ポンプの出口に一定に連通ずる。

更にこの弁素子６１に供給ポンプの出口圧力を加え、こ
のことにより弁素子をばね６３の作用に抗して移動させ
る。

この弁素子を収容するシリンダの壁部に溝６４を形成し
、オリフィス５８の下流域の通路２１に一定に連通ずる
。

通口６２およびオリフィス６４により可変オリフィスを
構成し、この可変オリフィスをオリフィス５Ｂに並列に
作用接続し、またこの可変オリフィスの寸法を、機関を
駆動する速度に依存させる。

機関が低速の場合オリフィス５Ｂが作用的にバイパスし
て伺の効果も生じないよう通口６２と溝６４とを合致さ
せる。

しかし機関の速度が増加するにつれて弁素子６１はばね
の作用に抗して移動し、通口６２と溝６４とにより構成
するオリフィスの作用寸法を減少する。

この結果オリフィス５Ｂの作用寸法は減少し、オリフィ
スを横切って圧力低下が増大する。

このことはサーボ弁素子３８に供給する圧力にも反映す
る。

更にオリフィス５８を横切る圧力低下は調整弁３３の調
節にも影響され、機関に供給する燃料の量を増加するよ
う調整弁３３を設定した場合には、オリフィス５８を横
切る圧力低下量は増大すること明らかであろう。

次に、この構成の作用について第４図を参照して説明す
る。

機関の負荷が低負荷で機関に供給されている燃料の量が
低い場合、例えば機関がアイドリンク速度の場合、黒煙
発生を防止するため噴射時間を早める、従って進角の度
合を高めることが望ましい。

この場合、オリフィス５Ｂをバイパスする経路が開いて
いるため（弁手段６０ａの通口６２と溝６４とが合致し
ている）、オリフィス５８を横切る圧力低下は少なく、
従ってオリフィス５８の下流域からサーボ弁素子３８に
供給される制御圧力も圧力低下はなく、サーボピストン
３９は進角の度合が高い位置に維持される。

しかし調整弁３３を経る燃料供給量を増大するよう調整
弁を設定する場合、燃料供給量の増大に伴って機関速度
が増加するにつれて、所定速度に達するまでは、通口６
２と溝６４とにより構成されるオリフィスの作用寸法を
減少する方向に弁素子６１を移動する。

即ちばね６３の力に対向する圧力が弁素子６１の受圧面
に作用するためである。

この結果オリフィス５８を横切る圧力低下を生じ、従っ
てサーボ弁素子３８に加わる制御圧力も低下し、サーボ
弁素子３８はばねの作用によりサーボピストン３９内で
移動し、サーボピストンの図面における右端の空間への
通口が開口してサーボピストン３９は図面で見て左方に
移動し、進角の度合は減少する。

このことは騒音およびＮＯｘ濃度を低下する上で必要な
ことである。

弁素子６１の移動が完了したとき、従って上述の所定機
関速度以上の機関速度では、サーボ弁素子に供給される
制御圧力は機関に供給される燃料の量に比例する。

即ち、低圧供給ポンプ２５の出力側における圧力が増加
することによってサーボ弁素子３８に供給される圧力は
増加し始める。

これによりサーボピストン３９はサーボ弁素子に供給さ
れる制御圧力の増大に伴って進角の度合は増加していく
。

このことは所定機関速度以上の機関速度での燃費および
トルクの増大に好ましいことである。

一方、オリフィス５８を横切る圧力低下は供給される燃
料の量によって増大するため、機関の負荷が高いときの
方が機関の負荷が低い場合よりもサーボ弁素子３８に供
給される制御圧力の低十は大きく、従って進角の度合は
小さくなる。

第４図に実線で機関が高負荷の場合を示し、点線で機関
が低負荷の場合を示す。

機関が高負荷のとき低負荷のときより進角の度合が小さ
くなることは騒音およびＮＯｘ濃度を減少する上で好ま
しい。

このようにして本発明によれば、簡単な構成で機関の作
動状態に応じて、サーボ弁素子に対する、従って噴射時
期に関するきめ細かな制御を行うことができる。

第３図に示す構成は第２および１図に示す構成とほぼ同
一である。

しかしこの場合弁素子６１に形成したオリフィス６５を
オリフィス５８の代りに使用している。

このオリフィス６５を弁素子６１の調整に無関係に溝６
４に一定連通する。

第３図において弁素子６１の他の通口γ０を示し、この
弁素子かばね６９０作用に抗して最大の行程を移動する
時この通口γ０を開放させる。

この通口１０により高速に特有の負荷／速度信号を変化
させる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明燃料噴射ポンプ装置の実施例の線図、第
２図は第１図に示す装置の燃料回路の主要部の線図、第
３図は第１および２図に示す実施例の変更例、第４図は
機関速度と進角の関係を示すグラフである。１０・・・分配器部材、１１・・・分配器部材の孔、１
２・・・ポンププランジャ、１３・・・環状カムリング
、１４・・・分配通路、１５・・・出口孔、１６．１Ｂ
。２Ｌ３６・・・通路、１１・・・逆止弁、１９・・・シ
ャツトル、２０，２２，２３，２４・・・回転弁、２５
・・・供給ポンプ、２６・・・入口、２γ・・・出口、
２８゜２９・・・フィルタユニット、２γａ・・・燃料
供給源、３０・・・汲上ポンプ、３１・・・逃し弁、３
２・・・常開弁、３３・・・調整弁、３４・・・カム表
面、３５，６６・・・ピストン、３８・・・サーボ弁素
子、３９・・・サーボビストノ、４０・・・調整弁スリ
ーブ、４１・・・調整弁ロンド部材、４２・・・ロンド
部材ヘッド、４３・・・調速機おもり、４５・・・調速
機枠部材、４６・・・ロンド部材盲孔、４γ、４８・・
・ロンド部材周縁溝、４９゜６５・・・・・・オリフィ
ス、５０・・・ロンド部材通口、５１・・・ロンド部材
流出通口、５２・・・調速機枠部材、５３．５４・・・
調速ばね、５５・・・ばね衝合部、５６・・・調節カム
、５１・・・止部材、５８・・・制御オリフィス、５９
・・・分岐通路、６０・・・逃し升ばね、６０ａ・・・
弁手段、６１・・・ばね負荷弁素子、６２・・・弁孔、
６３．６９・・・ばね、６４・・・溝、γ０・・・通口
。

Claims

【特許請求の範囲】

１関連の機関に時限的に燃料を供給する噴射ポンプと
、前記機関に燃料を配給するタイミングを制御するため
のサーボ弁素子３８と、前記噴射ポンプの注入行程中こ
の噴射ポンプに燃料を供給するための供給ポンプ２５と
、前記供給ポンプの出力側圧力を制御して、Ｎは噴射ポ
ンプ駆動の速度を表わし、Ｋは定数を表わすとした場合
（Ｎ２＋Ｋ）にほぼ従って変化するようにした逃し升３
１と、前記供給ポンプによって前記噴射ポンプに供給す
る燃料の量を制御する調整弁３３とを具える燃料噴射ポ
ンプ装置において、前記調整弁の上流域に配置し、前記
供給ポンプから前記噴射ポンプに燃料を通過させるオリ
フィス５８と、このオリフィス５８と前記調、整弁３３
との中間から分岐する通路に配置したオリフィス４９と
、このオリフィス４９の下流域に配置し、前記噴射ポン
プを駆動する速度の２乗に従って圧力が変化するよう前
記オリフィス４９の下流域の燃料圧力を制御する弁素子
５２と、および前記オリフィス５８に並列に接続した可
変オリフィス６２，６４を有する弁手段６０ａとを具え
、この弁手段６０ａを前記供給ポンプの出力側圧力に応
答しうるようにし、また前記供給ポンプの出力側圧力が
増加するにつれて前記可変オリフィスの有効寸法が減少
するよう構成し、前記可変オリフィスをオリフィス５８
とオリフィス４９との間に接続するとともに、オリフィ
ス５８とオリフィス４９との間の圧力を前記サーボ弁素
子３８の制御圧力としてサーボ弁素子３８に供給するこ
とを特徴とする内燃機関に燃料を供給するための燃料噴
射ポンプ装置。