JPS6062657A - 電子制御噴射ポンプ - 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】 〔発明の利用分野〕 本発明は分配型噴射ポンプに係シ、特に電子制御によシ
噴射量および噴射時期の制御を行う電子制御燃料噴射ポ
ンプに関する。

〔発明の背景〕

内燃機関への高圧燃料供給は特にディーゼル機関にとっ
ては不可欠であシ、この場合に噴射量の制御および噴射
開始時期の制御が機関性能に大きな影響を及ばずことは
周知である。このため、これらを高精度、高応答で制御
する目的から電子制御技術の応用を行うに各種の試みが
行われている。

この場合、各種の検出器および制御装置でめられた噴射
量および噴射時期の必要情報量を実際に燃料の噴射量お
よび噴射時期へと変換するためには伺らかの電子−機械
変換機構を持つ必要があシ、これをいかに簡単に、制御
し易く、安価に実現するかという点が最大の問題事とな
る。

そこで、特開昭５７−５６６６０号公報によれば、２つ
の加圧室の圧力をフリーピストンによシ伝達し片方の加
圧室には噴射される燃料を、他の加圧室には噴射時期を
制御する燃料をそれぞれの量において制御し、噴射の進
行と共に移動するフリーピスト／が溢流口を開いたとき
に噴噴を終了させる電子制御噴射ポンプが提案されてい
る。

しかるに、このフリーピストンの溢流口開口は噴射弁へ
と続く部分の反圧によって阻害され、終了時に実質的に
は噴射開弁圧に近い値に保たれるため２次噴射が生ずる
という問題があった。

更に、電磁弁開弁時間によって噴射量が制御されるため
、当然小さな噴射量を制御する場合には小さな開弁時間
が必要とな９、電磁弁が充分応答し切れない領域での使
用も必要となるため、噴射量のバラツキを生ずるという
問題があった。

〔発明の目的〕

本発明の目的は、噴射終了を急激にして２次噴射を防止
することにある。更に他の目的は、制御用電磁弁の応答
不足による噴射量バラツキを解消することにある。

〔発明の概要〕

このような目的を達成するために、本発明は、回転体中
に噴射量にかかわる燃料および噴射時期にかかわる燃料
を閉じ込めて、前記回転体の外周部に設けられたカムに
よｐｕ回転体含まれるプランジャを半径内方向に圧縮し
、前記噴射量および噴射時期にかかわる燃料の間に弁体
を介在させ同時に圧縮力を受けて、回転体に含まれる吐
出部から順次に接続される吐出通路に燃料を供給させる
噴射ポンプにおいて、第１次的には燃料噴射部の燃料を
低圧部に排出し、第２次的には噴射時期制御燃料中の余
剰燃料を排出させる作用を有する弁体を用いたものであ
る。

〔発明の実施例〕

以下、実施例を用いて本発明の詳細な説明する。

第１図ないし第４図は本発明による電子制御噴射ポンプ
の一実施例を示す構成図である。まず、第１図（ａ）、
（ｂ）において、噴射ポンプはエンジン等と同期的に回
転する駆動シャフト（図示せず）によシ駆動されるロー
タ１を有し該ロータ１の一端部には半径方向孔に嵌合す
る一対のプランジャ２、並びに各プランジャの外側に収
容されたローラシュー８およびローラ９が配置されてい
る。これらプランジャ２．ローラシュー８およびローラ
９はロータ１とともに回転するようになっている。ロー
タ９の外周には内面に凹凸カム形状３Ａを有するカムリ
ング３がハウジング１０にと９つけられている。また前
記ロータ１は、ハウジング１ｏに固定されたスリーブホ
ルダ４１にとシっけられているスリーブ４２の内周で回
転運動を行うようになっている。

ロータ１の内部には図中左方の半径方向孔内に相対向し
て摺動可能に挿入された２個のプランジャ２および第１
の軸方向孔４ａとで構成された第１加圧室４と、第２の
軸方向孔内に嵌合されたパルプ体５の図中右端部および
燃料洩れを防ぎ、パルプ体５の図中右方への運動を規制
するストツノくによって形成された第２加圧室６と、第
２の軸方向孔内でパルプ体５の図中左端によって形成さ
れる中継室６２とが設けられている。前記グランジャ２
．ローラシュー８．ローラ９およびカムリング３は加圧
機構を構成している。該加圧機構は前記第１加圧室４に
連通している。また、前記加圧室６はロータ１の半径方
向に形成された吐出通路２３に連通している。前記ロー
タ１に組込まれた加圧機構は、第２図に示すように、回
転によって燃料の吸入を行う吸入期間θ１および燃料の
圧縮吐出を行う圧縮期間θ２とを有する。第２図は、た
とえば６気筒エンジン用噴射ポンプの場合を示しておシ
、カムリング３の内周において段差によるカム形状３Ａ
にて６等分された各位置が各気筒に対応している。これ
ら吸入期間θｌおよび圧縮期間θ２は後述するように、
カムリング３のカム形状３Ａおよび第１加圧室への吸入
液体量（燃料の量）によって定まるようになっている。

第１図（ａ）はロータ１中心軸の上半分において、前記
圧縮期間完了後または吸入期間を示しておシロータ中心
軸の下部では圧縮期間にロータ１に設けた半径穴と連通
ずる固定側通路を含む断面を示したものである。この状
態ではバルブ体５が相当量図中左側へ移動しておシ、シ
たがってロータ１の半径方向に形成された溢流口２９は
パルプ体５の側面で閉じられている。

吸入期間を示す状態において、第１加圧室４に連通ずる
第１軸方向通路４ａから、第３図に示すように、放射状
にエンジン気筒数（６気筒）と同数設けられた第１放射
通路１１のうちの１個がスリーブ４２に形成された第１
固定通路１３と連通し、同様に第２加圧室６から、放射
状にエンジン気筒数と同数設けられた第２放射通路１２
のうちの１個がスリーブ４２に形成された第２固定通路
１４と連通されている。図示していないが、中継室６２
から延びる第３放射通路（６個）６１と第３固定通路６
３との関係も同様となっている。前記第１固定通路１３
および第２固定通路１４の端部はそれぞれ第１電磁弁１
５および第２電磁弁１６のアマチュア１７によってそれ
ぞれ開閉されるようになっている。

電磁弁１５および電磁弁１６はそれぞれ実質上同じ構造
を有し、それぞれのケース１８内でアマチュア１７が図
面中上下方向に移動できるようにされている。アマチュ
ア１７の上下動は各電磁弁１５．１６をオン、オフする
ことによって行われる。各電磁弁１５．１６はコイル１
９、固定磁極２０ならびに該固定磁極２０とアマチュア
１７内に設けられたバネ２１を有し、常態（電磁弁メー
ク時）ではアマチュア１７はノくネ２１によって図中下
方に押しつけられ閉弁状態にある。各電磁弁１５．１６
において、端子２２よりコイル１９を励磁すると、固定
磁極２０、ケース１８、アマチュア１７を通る磁路が形
成されノくネ２１の付勢力にうち勝ってアマチュア１７
が上方に移して開弁するようになっている。この開弁に
よって第１図に示す固定通路１３あるいは第２固定通路
１４の端部は解放される。この開弁によシ図示しないフ
ィードポンプによシ適当に加圧された燃料が前記固定通
路と連通する回転位置にある第１放射通路１１および第
２放射通路１２を介してそれぞれ第１加圧室４および第
２加圧室６に供給されるようになっている。

前記溢流口２９はスリーブ４２に形成された溢流通路３
０およびスリーブホルダ４１に形成された排出通路３１
．３２を介してポンプ内の低圧部へ通じている。同様に
第３固定通路６３は排出通路６４を介してポンプ低圧部
へ通じている。

一方、−一り１に形成された前記吐出通路２３は、第４
図に示すように、スリーブ４２に形成された出力通路２
４（図示例では気筒数に対応した６個が放射状に形成さ
れている。）に合致したときこれと連通し、さらにスリ
ーブホルダ４１に形成された接続口２５へ連通するよう
になっている。

各接続口２５には場合によシ周知の吸戻弁を介して配管
（いずれも図示せず）によってエンジンの各気筒の噴射
弁に通じている。

なお、前記電磁弁１５．１６の上流側には燃料供給口４
３に連通し、各電磁弁の開弁時に所定圧力に調圧された
燃料を前記第１固定通路１３および前記第２固定通路１
４から第１加圧室４および第２加圧室６へ供給するよう
になっている。

前記ロータ１の右端部にはパルサ２６が取シ付けられて
おシ、該ロータと共に回転するようになっている。該パ
ルサ２６の外周部には、検出器２７が固定的に設けられ
、前記パルサ２６と共働するようになっている。

これらパルサ２６および検出器２７は例えは、火花点火
式エンジンの無接点点火装置の回転位置検出器と同様の
もので、本実施例では例えばポンプロータ１が燃料供給
開始時期（各電磁弁１５゜１６が開き燃料を供給し始め
る時期）になったとき電気信号を検出端子２８に出力す
るためのものである。スリーブ４２にはロータに設けら
れた前記第１放射通路１１と選択的に連通ずる半径方向
通路６５と、ロータ１に設けられた前記第３放射通路６
１と選択的に連通ずる半径通路６６とがスリープ４２の
外表面まで延び、両者は溝６７によづてスリーブ４２の
外表面で連通し、スリーブ４１の内表面によって他から
隔絶されている。

バルブ体５の外゛周部には溢流溝５４と内表面に袋部５
３とが設けられ穴５６によって連通している。パルプ体
５の内部には、第１図（ｂ）にその詳細を示すように、
バルブ５１が軸方向に移動可能に収容され、パルプ体５
と例えば圧入によって係止される係止具５８との間に収
容されるバネ５９によってシート５２に押しつけられて
いる。

このような構成において第２図に示す吸入期間θ１にお
ける吸入量の制御作動について以下説明する。図示しな
い電子式制御装置は吸入期間の開始時期になった信号を
検出端子２８から受け、ただちにあるいは適当の遅延期
間を経た後に第１電磁弁１５および第２電磁弁１６を同
時にあるいは異ったタイミングで開弁させる。第１電磁
弁１５が開弁すると適当な圧力をもった燃料が燃料供給
口４３から第１固定通路１３、第１放射通路１１を経て
第１加圧室４へ流入する。この時点におけるカムリング
３の内周形状は、ローラ９およびローラシュー８の動き
を拘束しない形状（第２図中の吸入期間θｌ　）をして
おシ、２個のプランジャ２はその半径方向への移動を許
されている。したがって、第１電磁弁の開弁時間、通路
の寸法、燃料供給口４３の圧力と第１加圧室４の圧力差
等で定まる燃料が第１加圧室４内に流入する。すなわち
、燃料供給口４３の部分における圧力がポンプ回転速度
によらず一定であるかあるいは回転速度に依存して変化
する特性かによるが、実質的には第１電磁弁１５の開弁
時間のみで第１加圧室４への流入量を制御することがで
きる。同様に、第２電磁弁１６を開弁することによって
第２加圧室６に流入する燃料の量を制御することができ
る。第２加圧室６に流入した燃料はパルプ体５を第１図
中左方に移動させ、中継室６２の燃料は第３放射通路６
１．第３固定通路６３．排出通路６４を介して低圧部へ
と排出される。なお弁体５が左方に移動すると後述する
ように溢流口２９を閉じるように構成されている。こう
して、第２加圧室６に供給された量に応じて弁体５が左
方に移動させられる。このとき弁体５内のバルブ５１に
対してはバネ５８と同方向の圧力が作用するので、シー
ト５２は閉じたまま、弁体５の全体が移動することにな
る。

さらに第１加圧室４に供給された燃料の量にみあってプ
ランジャ２が外方に移動させられることになる。

次に第２図中の圧縮期間０２における吐出量制御の作動
について説明する。

圧縮期間においては、第２図に示すごとく、ロー２９が
カム形状３Ａに接触して内方へ押圧されるので、各プラ
ンジャ２が半径方向内方に押圧される。また前記吸入期
間で合致していた第１放射通路１１と第１固定通路１３
との連通、第２放射通路１２と第２固定通路１４との連
通、ならびに、第３放射通路６１と第３固定通路６３と
の連通はこの圧縮期間中においてそれぞれ遮断される。

同時に、第２加圧室６から導かれる１個の吐出通路２３
は出力通路２４（気筒敷設けられた出力通路のうちの１
個）と連通ずる位置にくる。

なお圧縮期間中においては前記溢流口２９は弁体５の側
面によって閉じられているが、他端は溢流通路３０と連
通し、同時に第３放射通路６１は半径通路６６と、第１
放射通路１１は半径通路６５とそれぞれ連通している。

すなわち、この状態では第１加圧室４と中継室６２とは
半径通路６５．６７および溝６６によって連通、される
。

このような通路構成でロータ１が回転すると、前記カム
形状３Ａによる前記プランジャ２の半径方向内方への移
動によシ、第１加圧室４内に吸入された燃料は圧縮され
、圧力が上昇する。

この時点では溢流口２５は弁体５の側面で閉鎖されてい
るので、高圧は弁体を介して第２加圧室６へと伝達され
る。弁体５内のノくルプ５１には図中左方から圧力が加
わるが、弁体５の左端面にも同じ圧力がかかつているの
で、ノ（ネ５９による押圧力が、ロータ１の内径部を弁
体５の外径部との間に生ずる摩擦力よシ大きければ、シ
ート５２は閉じられたまま弁体５が左方に移動しつつ第
２加圧室６の圧力を上昇させることになる。この昇圧さ
れた第２加圧室６内の燃料は吐出通路２４および接続口
２５を介し、また、場合によっては周知の吸戻し弁およ
び配管を介してくいずれも図示せず）噴射弁から噴射さ
れる。

以下が本発明の核心である弁体５の動作に深く関連する
。

燃料の第２加圧室６からの吐出にともなって、弁体５が
右方に移動を進めると、ついには弁体５外表面の溢流溝
端５７が溢流口２９に達し、連通が開始される。この状
態で、第２加圧室６内の燃料はパルプ５１の内部穴およ
びバルブ穴５５、袋部５３、穴５６を介して溢流口２９
に連通ずる。

一方、プランジャ２は更に圧縮を続けているので、第２
加圧室６内の燃料は急速に排出され、弁体５の右方への
移動を助長する。この状態でも前に述べたと同様パルプ
５１に左側からの圧縮力を受けるが、弁５の左端にも同
圧力を受けているので弁体５のロータ１内における運動
抵抗力（摩擦力）よシも強いガでバネ５９が働いていれ
ば、シート５２は閉じたまま右方へ移動することになる
。このとき溢流口２９から先の通路はポンプ内部の低圧
部へと通じているので、接続口２５から先に接続された
配管部の高圧燃料が逆流して急速に圧力の低下が行われ
噴射が終了し、終には、ポンプ内低圧部の圧力と等しく
なる。尚周知の吸戻し弁が用いられている場合には、適
当量の燃料量が戻った後吸戻弁が閉鎖されるので、吸戻
弁から先の配管・噴射弁部の圧力は適当な大きさに保た
れる。

前述したように第１電磁弁の囲弁によって第１加圧室に
流入した燃料はプランジャ２を半径方向に拡大し、その
量は供給燃料量によって定まる。

カム形状３Ａは圧縮期間において、プランジャ２の半径
方向拡大量が大きい程早期に圧縮を開始するようにされ
るので、第１電磁弁から供給された燃料は、噴射開始時
期を決定することになる。なお、この部分の燃料を介し
て前記の噴射が行われるので、噴射される燃料量よシも
少くとも等しいかよシ大きい必要がある。すなわち、噴
射量に等しい量が供給された場合には等量分だけプラン
ジャ２が拡大し、噴射終了時にはカム先端部に達して、
以後の加圧が行われない。噴射量よシも多量に第１電磁
弁から燃料が供給された場合には、噴射終了時（前述の
溢流開始時）においてローラはカム先端部に達しておら
ず、更に余分の燃料を含んでおシ、これを支障なく排出
する必要がある。

この場合の支障とは第１に２次噴射が生じ易い状態にな
ることでおる。従来では弁体５は単なる円柱体であって
その左端面で溢流口２９への連通を制御するものであっ
たがこの場合、右端部からの反圧力をうけて、バランス
した開口面積しか得られないために接続部２５から先の
圧力が噴射弁開弁圧に近い圧力となって２次噴射が生じ
易い状態となっていた。本実施例では前述したように、
一旦溢流口２９が開き出すとその連通がますます助長さ
れて、噴射弁部の圧力が急漱に低下するのは前述の通り
である。第２加圧室６内の燃料の排出が進むと、弁体５
の右端部はストッパ７の左端部に突当ってそれ以上の右
進ができなくなる。この状態で第１加圧室４内に更に余
分な燃料が存在すると、プランジャの加圧は続行し、中
継室６２も加圧されることになる。

この部分の圧力は弁体５内のパルプ５１に伝わシ、弁体
５が右進できないので、バネ５９が発する力よシ大きく
なったとき、シート５２が開く。

この状態では、中継室の燃料は弁体５の左方中央穴、袋
部５３．穴５６．溝５４を介して溢流口２９へ連通する
。バネ５９の反力を選ぶことにより、このときの圧力を
適当な大きさに決定することができ、この状態において
第２加圧室の圧力もバルブ穴５５を介して同圧となる。

以上の如くして、まず噴射燃料圧の低下が行われ、続い
て余剰燃料の排出が望ましい形で行われるため、２次噴
射の防止が達成される。

更に、本発明の第２の効果を生ずる作動について説明す
る。前記した排出が終了した状態では、弁体５は右端部
に位置しておシ凋゛度燃料供給の状態となったとき第２
電磁弁１６から供給された燃料流入に応じて、左進を行
う。この場合左進によって弁体５の溝端部５７が溢流口
２９を閉鎖するまでに供給された燃料は前述した様に全
て排出されるので閉鎖後に供給された燃料が実質に燃料
噴射量になる。ここで一般の電磁弁のパルス幅と１回の
流量特性を示すと第５図に示すように、小パルス幅のと
ころに不安定領域が存在する。これは、電磁弁の開弁時
における過渡状態で、プランジャが移動中に通電励磁を
やめると開弁動作が徐々に止み、続いて閉弁に移るとこ
ろで不安定が生ずることによるものである。この不安定
は、毎回の開弁における流量のバラツキとなって表われ
、本ポンプの場合には噴射量のバラツキとなって表われ
る。

この不安定領域を越えた長いパルス幅の通電を行うと、
毎回の噴射量が安定して制御できる。

前に述べた、弁体５の溝端５７が溢流口２９を閉じるま
でに供給された燃料は全て排出されるために噴射量はこ
の分を見込んで余分に供給することが必要とな９、電磁
弁不安定領域の使用をなくすことになって、毎回の噴射
の安定を増す効果を生ずる。尚パルス幅によって実質的
に噴射される燃料量が減する問題は、電磁弁の計量部寸
法を大きくすることによって解決され、この場合の不安
定領域の拡大は実質的に小さいものであることが知られ
ている。

〔発明の効果〕 以上説明したことから明らかなように、本発明による電
子制御噴射ポンプによれば、噴射終了を急激にして２次
噴射を防止でき、また、制御用電磁弁の応答不足による
噴射量バラツキを解消することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の噴射ポンプの一実施例を示す縦断面図
、第２図は第１図中のＩＩ−Ｉ断面に沿った横断面図、
第３図は第１図中の■−■線に沿った横断面図、第４図
は第１図中の■−■に沿った横断面図、第５図は電磁弁
の特性を示す図である。 １・・・ロータ、２・・・プランジャ、３・・・カムリ
ング、４・・・第１加圧室、５・・・弁体、６・・・第
２加圧室、１０・・・ハウジング、１５・・・第１電磁
弁、１６・・・第２電磁弁、２３・・・吐出通路、２９
・・・溢流口、４２・・・スリーブ、４３・・・燃料供
給口、θｌ・・・吸入期間、θ２・・・圧縮期間。 代理人　弁理士　鵜沼辰之 ８１　図 め２図 ＄３図 第４図 め５霞

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、回転体中に噴射量にかかわる燃料および噴射時期に
   かかわる燃料を閉じ込めて、前記回転体の外周部に設け
   られたカムによシ回転体に含まれるプランジャを半径内
   方向に圧縮し、前記噴射量および噴射時期にかかわる燃
   料の間に弁体を介在させ同時に圧縮力を受けて、回転体
   に含まれる吐出部から順次に接続される吐出通路に燃料
   を供給させる噴射ポンプにおいて、第１次的には燃料噴
   射部の燃料を低圧部に排出し、第２次的には噴射時期制
   御燃料中の余剰燃料を排出させる作用を有する弁体を用
   いたことを特徴とする電子制御噴射ポンプ。 ２、前記弁体中は中空部を有し、該中空部にパルプ体を
   含み、該パルプ体はバネ力によって弁体シート部に押し
   付けられ、第１次段階では、前記パルプ体を含む側の燃
   料が、弁体外部と流通し、第２次段階にはパルプ体を含
   まない側の燃料が、弁体外部と流通されるように構成し
   、第１次から第２次への切替えは弁体の移動が拘束され
   、パルプ体に作用する圧力によってなされるようにした
   特許請求の範囲第１項記載の電子制御噴射ポンプ。 ３、燃料供給時における供給量の内一定量が、噴射終了
   時に排出される制御弁を用いた特許請求の範囲第１項゛
   記載の電子制御噴射ポンプ。