JPS61160561A

JPS61160561A - 分配器型燃料噴射ポンプ

Info

Publication number: JPS61160561A
Application number: JP60299643A
Authority: JP
Inventors: マイクル　エム．スケツチヤー
Original assignee: Ford Motor Co
Current assignee: Ford Motor Co
Priority date: 1985-01-07
Filing date: 1985-12-26
Publication date: 1986-07-21
Also published as: GB2169359B; GB2169359A; GB8530776D0; DE3545146A1

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】イ発明の対象と従来技術本発明は、一般的には自動車型燃料噴射ポンプに関し、
更に詳しくは各連続するプランジャ行程中に単一フラン
ジャが異なるエンジンシリンダへ燃料を送出する燃料分
配型の一つに関する。このようにして、一連の行程中に
、プランジャに、多気筒エンジンの全体に燃料を供給す
る。この型式の多くのポンプで、プランジャバレルを異
なる燃料出口と連続的に接続するために必要な分配作用
−は、プランジヤをその縦軸周に連続的に回転すること
によって達成される。

本発明は、プランジャの回転が間欠回であり且つ戻り行
程中にのみ行われる分配器型ポンプ全説明する。どのよ
うなグランシャ回転もそのポンプ行程中には行われない
。それは又、プランジャの往復運動を利用し、それを必
要な間欠回転に変換する、単純でコンパクトな機構を備
えたポンプも説明する。

プランジャのポンプ行程中の回転は、それが全燃料圧縮
及び噴射工程中、プランジャの側面に位置する燃料分配
溝穴をプランジャバレルの側面にある出口と整列したま
まであること全保証するためその溝穴を広げるので、望
ましくない。これは、どの分配器型ポンプに対し又も真
であるが、それ９工、燃料８１°竜と噴射タイミングの
両方がソレノイド弁の活性化及び不活性化のタイミング
を変えることによって制御される、′ＲＬ磁的吐出制御
を備えたポンプに対し特に厘要である。そこでは、プラ
ンジヤの溝穴は、燃料圧稲及び噴射の最大持続時間に噴
射タイミング変化の最大範＠？加えた時間の間、プラン
ジャバレルの出口と整列されたま王でなければならない
。ポンプ行程中のプランジャ回転の除去は、この溝穴の
必要な幅を裸の最小に減する。０れは、プランジャの過
度の横負荷を防ぎ、内部漏れを減じる。

噴射圧力が非常に高い燃料噴射ポンプでは、プランジャ
の横負荷は、たとえプランジヤの溝穴の糧が最小にされ
ても、重大な問題かもしれない。

本発明は又、燃料圧力によるプランジャの横負荷が釣合
側面力の導入によって完全に除去されるポンプを説明す
る。

プランジャの外周に釣合圧力を設けることによってプラ
ンジャ上の側面負荷圧力全除去することは一般に知られ
ている。例えば、ポニーの米国特許第５．７７４，６３
４号は、圧力釣合Ｙ関係の弁を示す。しかし、これは燃
料噴射ポンプシラ／ジャに関連しては示されていない。

グリケンの米国特許第３．３１９，６１６号は、第４図
に三つの等角度に離れた入ロ通路を備えた回転分配器１
１金有する液体燃料ポンプを示す。しかし、このポンプ
は、ここに提案するものよりかなり違った構成である。

電磁ポンプでの非常に高い噴射圧力に関連する他の問題
は、噴射中にンレノイげ弁を閉じたまま維持するために
非常に大きな磁力金要することである。本発明は、吐出
弁を開こうとする流体圧力が弁を閉じたままにしようと
する釣合流体圧力によって打消される、亀磁分配器型ポ
ンプ′ｆ、説明する。これは、必要な磁力全滅じ且つそ
の大きさを燃料噴射圧力のそれと無関係にする。

ワトソン他の米国特許第３，７７９，２２５号は、燃料
圧力を受けず、従って、動かすのに小さい力のソレノイ
ドを使うことができる・４料吐出升を示す。しかし、こ
の弁軸は、燃料圧力が弁の端に作用し且つンレノイド刀
と対抗し、従って釣合さるべき不釣合力を提供する。以
下に説明する本発明とは違つ℃、燃料の流れと直角であ
る。

上述の先行技術はどれも、軸方向運動中、と次にポンプ
の戻り又を工吸込行程中にだけ間欠的に回転するプラン
ジャ型の燃料噴射ポンプを示さす：史に、それは口の特
定の４励を達成するための燃料ポンプ組立体の中のラチ
ェット機構を示していないｉ口発明の目的従って、本発明の第一の目的は、各連続するプランジャ
行程中に異なるエンジンシリンダへ燃料を送出するプラ
ンジャの間欠回転によって複数のエンジンシリンダへ燃
料を供給する単一プランジャ型の燃料噴射ポンプ全提供
することである。

本発明の他の百円、特徴及び利点は、次に続くその詳細
な説明を参照すれば明白になろう。

ハ実施例と作用さて、図面を翻照すると、第１図は、４％筒エンジン用
分配器型電磁制御燃料噴射ポンプを示もカム輪１０は、
ポンプハクジング１２の中に回転可能に取付けられてい
る。このカム軸１０は、単一平面に９００離れて恒量す
る四つの同じカム突出部１４を有する。このカム突出部
１４は、ローラ１８、ビン２０、案内２２及びタペット
２４を含むローラ・タペット組立体を介してプランジャ
１６を駆動する。戻りばね２６は、プランジヤとローラ
・タペット組立体の両方がカム輪郭に追従することを保
証する。

プランジャ１６の上部は、ポンプヘッド３０の中に機械
加工されたプランジャバレル２８に、わずかな隙間で案
内されている。故でエンジンのシリンダ数に対応し、且
つ等間隔に９０°離れている四つの出口３２は、このプ
ランジャバレル２８を四つの送出弁３４に接続し、この
送出弁に、四つのエンジンシリンダに通じる噴射管路ヲ
啜続することができる。

このプランジャバレル２８の上部（工、ンレノイド弁組
立体３６によって閉じられ、そめ弁ハ第５図に拡大して
示されている。それは、吐出口３８、吐出流路４０、及
び吐出弁４２を含む。この吐出弁４２が開い℃いる限り
、プランジャバレル２８を工、吐出口３８及び吐出流路
４０に介して低圧燃料供給システムと接続されるだろう
。プランジャバレル２８の側壁にある燃料供給口４４は
、後者を１プランジヤ１６がこの供給口４４の下にある
ときはいつでも、低圧燃料供給システム（図示せず）に
接続する。

中央通路４６、横孔４８、及び溝穴５０は、プランジャ
バレル２８を、このプランジャの相当の部分のポンプ行
程中に、出口３２の−っと接続すり。己のグランシャの
戻り下り行程中に、吐出口３８は開かれ、プランジャバ
レル２８は、吐出口３８と供給口４４の両刃を通して燃
料で満されるたろう。上方ポンプ行程の初期に、プラン
ジャは、供給口４４を閉鎖するだろう。この時のすぐ後
に、プランジャバレルを工、出口３２の一つに接続され
るようになる。吐出弁４２が開いている限り、プランジ
ャ１６によって排除された燃料は、開いた吐出口３８を
通して供給システムの低圧側に戻流し絖ける。ンレノイ
ドが活性化すると、吐出弁４２は、吐出口３８を閉じる
。プランジャバレル２８の中の圧力上昇に、送出弁３４
を開き、プランジャ１６Ｖｃよつ℃排除された燃料は、
エンジンシリンダの一つに通じる送出弁３４に接続され
た噴射管路の中へ流れるだろう。ンレノイドが非活性に
なると、吐出弁４２は開き、送出弁３４は閉じ、そして
シリンダへの燃料の送出を１終るだろう。

ンレノイドの活性化及び非ｒｉ！３注化のタイミング金
制御することは、シリンダの中への燃料噴射の量及び噴
射タイミングを制御する。

互いに重ねられた直線及び５ず巻スプライン５２及び５
４は、プランジャ１６の中間部に機械加工されている。

二つの一方向ラチェット５６及び５８は、５６が嵌め合
さるめす直接スプラインを１５８が妖め合さるめす５ず
巻スプラインを備え、プランジャの直線スプライン部６
０と係合する。少なくとも二つのロックビン６２が、ば
ね６４（第１図）の力を受けて二つのラチェットの各々
の外歯と係合する。このラチェット５６及び５８は、ポ
ンプヘッド３０と座金６６の間に挾まれ、それで軸方向
に動くことができず、一方向にだけ回転できる。これら
のラチェットとロックビンの作用及びそれらのプランジ
ャの回転位置に対する効果は、第２図及び第６図を参照
すれば、最も良く理解できる。ラチェット５６は、直線
スプラインｔｉする。ラチェット５８は、うず巻スプラ
インを有する。ロックピン６２は、両刀のラチェットの
時計方向回転を防ぐ。このうず巻スプラインのねじれ角
は次の式によって決まる：但し、 θ＝ねじれ角旦＝ノランゾヤ行程ａ＝５ず巻スプラインのピッチ円直径そのような幾何学的配置の結果、ラチェット５８とプラ
ンジャ１６は、各プランジャ行程中に互いに対して９０
°　回転しなければならない。このねじれの方向は、ポ
ンプ行程中、ラチェット５８が非回転プランジャに対し
て反時計方向に回転し且つプランジャ１６を時計方向に
回転させようとし、それがラチェット５６とロックピン
６２によって妨げられるように選ばれ℃いる。従って、
ラチェット５８は、反時計方向に回転する。戻り行程中
、プランジャ１６は、このラチェット５８を時計方向に
回転させようとし、それはロックぎン６２によって妨げ
られ、ラチェット５８を静止状態に保持する：従って、
プランジヤ１６とラチェット５６は、非回転ラチェット
５８に対して反時計方向に回転する。それで、プランジ
ャの回転は間欠的で戻り行程中にのみ起きる。

上の式は、四気筒エンジンにだけあてはまることに注意
すべきである。より一般Ｅｒ］な場合に対し、ねじれ角
の式は次の通りである：Ｔａｎθ＝□ πｄ但し：Ｎ＝エンジンの気筒数各戻り行程中、プランジャは６６０°／Ｎ回転するだろ
う。このポンプは、Ｎ個の等間隔ｖｃ議れた出口を有し
、ラチェツト５８＆工Ｎ個の外歯を有し、そしてカム軸
は、単一面に６６０°／Ｎのカム角度だけ離れて位置す
るＮ個の同じカム突出部を有するだろう。

このプランジヤ回転機構の高速での簀定な動作を容易に
するため、ロックビン６２の軸は、ばね６４の力がプラ
ンジャの反時計方向回転に対抗する偶力を形成するよう
に、プランジャ回転の軸に対して片寄っている。これは
、第２図に示されている。プランジャの減速中に慣性力
によるプランジャの回転しすぎを防ぐため、ばね６４の
最小力は次の＝５であるべきである。

但し：Ｆ＝ばねカニ＝プランジャ及びラチェツト５８の慣性モーメント Σ＝ニブランシャ最大角減速度 μ；摩擦係数ａ及びｂは幾何学的係数である。

第４図は、ポンプ行程中のプランジャ１６とプランジャ
バレル２８の出口３２０面でのｗｒ面を示す。溝穴５０
は、出口３２の一つと整列され、それで後者全横孔４８
を介して、プランジャ室６８に通じる中央通路４６と接
続する。出口と整列していない追加の溝穴７０も、横孔
７２を介して中央通路４６に接続されている。この溝穴
７０の面積及び幾何学的位置は、全ての溝穴でこのプラ
ンジャに作用する圧力が互いに消去するように、選ばれ
ている。それで、このプランジャは、一つの送出弁にだ
け接続された圧力による横負荷を受けない口第５図は、ソレノイド組立体３６の詳細を示す。

上方に突出するスリーブ部７５全備えた弁ハウジング７
４は、吐出弁４２′ｆ！：滑動可能に囲う。このソレノ
イドの鉄心に、全て軟質磁注俸で作られた、内スリーブ
７６、スペーサ７８、外心８０、及び反磁性体で作られ
た中間スリーブ８２から成る。

この鉄心の内’Ａｌｌに囲われているのはソレノイドコ
イル８４で、この組立体全体は、ボルト８８によってこ
のソレノイド弁ハウジング８６にボルト締めされている
。スペーサ９０は、心８０とハウジング８６の間に挾ま
れている。反磁性体で作られているハウジング８６は、
角に四つのボルト孔（図示せず）を備えた矩形断面を有
する。このボルト孔は、このソレノイド組立体全体をこ
のポンプにボルト締めするために役立つ。軟質磁性体で
作られたソレノイド電機子９２と反磁性体で作られたハ
ブ９４は、吐出弁４２に永久的に取付けられている。こ
の反磁性中間スリーブ８２が外心８０きスリーブ７６か
ら分離するので、磁束は、外心８０と電機子９２の間の
外空隙９６を通り、次に′電機子９２とスリーブγ６の
間の内空隙９８全通って戻らなけれはならない。

二つのばねがハブ９４に作用し、はね１００は、ハブ９
４と弁ハウジング突出部の上端７５との間に座し、そし
℃ばね１０２はハブ９４とキャップ１０４の間に座す。

このキャップは、吐出弁４２の上部にｒけ動するように
設置され℃いる。磁気力かない限り、正味はね力がキャ
ンプ１０４をストッパ１０６に押しつけて吐出弁４２を
開位置に保つように、ばね１００の設置予備荷重（工、
ばね１０２のそれより高い。ソレノイドが活性化すると
、磁気力がばね力に打ち勝ち、吐出弁４２が吐出口３８
を閉じる。スペーサ７８の厚さを制御することは、弁閉
位置でのソレノイド空隙を制御する。スペーサ９０の厚
さは、弁開位置でのソレノイド空隙を制御する。

ソレノイドがＴ古注化すると、磁気けん引力は′覗磯千
９２をンレノイＰ鉄心の万に引き、吐出弁４２が吐出口
３８を閉じる。その結果、ポンプ行程で燃料を吐出口か
ら排出していたプランジャは、今度は室６８内の圧力を
それが接続されている送出弁３４ｔｌ−開きそして燃料
をエンジンシリンダの中へ噴射するに十分なレベルに上
げさせるだろう。

この噴射は、吐出口を開くンレノイ１の不活性化がされ
るまで続くだろう。ソレノイド（圧パルスの持続時間及
びタイミング全制御することは、燃料送出及び噴射タイ
ミング全制御する。

ソレノイド弁組立体の吐出弁は、それに作用する噴射圧
力がバランスしていて、それでこの吐出弁を閉位置に保
つためには小さなンレノイドカしか必要ないように設計
されている。第５図は、吐出口３８をキャンプ１０４の
内側と接続する軸方向孔１０８を備えた吐出弁４２を示
す。ソンノイドが活性化すると、吐出弁４２は、吐出口
３８を閉じ、キャップ１０４は、ストッパ１０６に押シ
つけられたままだろう。噴射中、吐出弁４２は、吐出口
３Ｂから上方に作用する圧力とキャップ１０４の内側か
らこの吐出弁の上端１１０に下方に作用する釣合圧力を
受ける。中央孔１０８の両端での燃料圧力は同じである
から、もし上端１１０の直径を適正に選べば、二つの力
は互にバランスすることができる。通常、このバランス
は、この上端直径が吐出弁ｒ−ジ直径と等しいときに達
成される。燃料圧力が普通キャンプ１０４を所定の位置
に保持するだろうから、多くの場合ばね１０２はなく℃
もよいことに注意すべきである。

噴射燃料のｊｌを決める吐出弁の閉鎖時間は、ソレノイ
ド電圧パルス持続時間、σＩくンレノイド弁活牲化遅延
、足すンレノイド弁不活性化遅延に等しい。活性化及び
不活性化遅延のンレノイド毎の避けられないばらつきの
ために、性能を等しくする対策をとらなければ、同じ設
計ではあるがわずかに違ったンレノイドを持ったポンプ
は、わずかに違った燃料送出特性を持つであろうことは
朗らかである。

この問題を扱う一つの方法は、スペーサＴ８及び９０の
厚さを各ンレノイド弁組立体用に個々に選ぶことである
。活性化及び不活性化遅延は、吐出弁の両極端位置での
ンレノイド空隙の大きさに影響されるので、スペーサ７
８及び９０の適正な選定は、性能のポンプ毎の過度のば
らつきを防ぐことができる。

燃料送出のポンプ毎のばらつきを指定範囲内に保つため
の他の方法ハ、ソレノイドコイル電気回路に可変抵抗器
をとり入れ、使用することである。

活性化及び不活性化遅延は、ンレノイドコイル電流ノ大
きさによって影響される；従って、回路の抵抗を制御す
ることは、燃料送出特性えるだろう。

第７図は、可変抵抗器をコイルと直列に入れたソレノイ
ドコイル回路の単純化した図である。抵抗の増加は、コ
イルを通る電圧を減じ、それはソレノイドコイル電流の
減少とその結果の燃料送出の減少につながる。第８図は
、可変抵抗器をソレノイドコイルと並列に入れた類似の
図を示す。この可変抵抗器の抵抗の増加は、ソレノイド
コイルの電流を増し、それは燃料送出の増加につながる
。

どちらの場合も、可変抵抗器の調整は、個々のポンプの
燃料を指定された生産公差内へａ調整することを可能に
し、このようにしてエンジン毎の性能の差を最小圧する
。

上記から、本発明は、多気筒エンジンの全てのシリンダ
への燃料供給を制御する、単一グランシャ及び単一ンレ
ノイドで作動される吐出制御弁を備え、そのプランジャ
が間欠囚に且つ戻り行程中にだけ回転される燃料噴射ポ
ンプを提供することがわかるだろう。

本発明は、その好ましい実施例で図示し且つ説明したが
、当該技術の分野の通常の知識を有する者には、本発明
の範囲から逸脱することなく多くの変更や修整ができる
ことは明らかだろう。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明を具体化した燃料噴射ポンプを有する
内燃機関の一部の断面図である。第２図、第６図及び第４図は、それぞれ第１図のｕ−ｎ
、ｉ−ｉ及びＩＶ　−ＩＶで示す面による矢印の方向に
見た、第１図の詳細の拡大断面図である。第５図Ｇ工、第１図の詳細の拡大図である。第６図は、第５図の一部の拡大図である。第７図及び第８図は、第１図から第５図に示す構成に関
連して使用することができるｔ気回路図を模式的に示す
。１０・・・カム軸、１６・・・プランジャ、２８・・・
プランジャバレル、３２・・・排出通路、３４・・・送
出弁、３８・−・燃料吐出口、４２・・・吐出口弁、４
６・・・内部通路、５６・・・第１ラチエツト、５８・
・・第２ラチエツト、６２・・・ロックビン、６８・・
・燃料吐出充満室。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）　多気筒エンジンに使用するための単一プランジ
ャ燃料分配吐出口型燃料噴射ポンプであつて、エンジン
で駆動されるカム軸（１０）によつて、ポンプ行程中は
一方向にそして燃料吸込行程中は反対に、往復運動する
ようにプランジャバレル（２８）の中に滑動可能に取付
けられたプランジャ（１６）、このバレルのカム軸とは
反対の端にあり、燃料吐出口（３８）に及び低圧燃料供
給システムに結合された燃料吐出充満室（６８）、この
吐出口をふさぐための通常開いている吐出口弁（４２）
、並びにこの吐出弁を閉じるように動かすための電磁的
手段、を含み、このバレルがそれに接続された、数でエ
ンジンの気筒数に対応する複数の円周方向に離れた燃料
排出通路（３２）を有し、このプランジャがこのプラン
ジャの回転で充満／吐出室を一時に排出口のただ１個に
接続する内部通路（４６）を有し、そしてこのポンプが
更に、このプランジャの内部通路を排出口の各々と一時
に一つ逐次整列させるためプランジャを段階的方法で間
欠的に回転させるための手段を含み、この燃料送出体積
がこの電磁的手段の付勢時間によつて制御される燃料ポ
ンプ。
（２）　多気筒エンジンに使用するための単一プランジ
ャ燃料分配吐出型燃料噴射ポンプであつて、エンジンで
駆動されるカム軸（１０）によつて、ポンプ行程中は一
方向にそして燃料吸込戻り行程中は反対に、往復運動す
るようにプランジャバレル（２８）の中に滑動可能に取
付けられたプランジャ（１６）、このバレルのカム軸と
は反対の端にあつて燃料吐出口（３８）を形成し、低圧
燃料供給システムの吸込側、及びこの吐出口とプランジ
ャの端の間の燃料可圧供給室（６８）に接続された燃料
吐出口組立体、この室を低圧供給システムに燃料をそこ
からこの室に吸込むために接続し及び開いているときは
吐出口も通して吸込む手段（４４）、並びに、この吐出
口をふさぎ且つ開くため電磁的に制御される吐出口弁手
段（４２）を含み、このバレルがそこに接続された、数
でエンジンの気筒数に対応する複数の円周方向に離れた
燃料排出通路（３２）を有し、このプランジヤがこのプ
ランジヤの回転でこの室を一時に排出口のただ１個に接
続する内部通路（４６）を有し、そしてこのポンプが更
に、これらの内部通路を排出口の一つと遂次整列させる
ためプランジヤの選ばれた回転位相中にプランジヤを間
欠的に回転させるための手段を含む燃料ポンプ。
（３）　特許請求の範囲第１項又は第２項記載の燃料ポ
ンプに於いて、プランジヤを間欠的に回転させるための
手段が、プランジヤの一つの作動行程中のみ作動し、他
の作動行程中はプランジヤが回転できない燃料ポンプ。
（４）　特許請求の範囲第２項記載の燃料ポンプに於い
て、このプランジヤがプランジヤの燃料吸込戻り行程中
にのみ回転され、プランジヤの内部通路がプランジヤの
ポンプ行程中は静止したままで該排出通路の一つと整列
され、これらの排出通路が各々、所定の燃料圧レベル以
下でそこを通る燃料の送出を防止する燃料送出弁（３４
）をそこに有する燃料ポンプ。
（５）　特許請求の範囲第２項記載の燃料ポンプであつ
て、個々のエンジンシリンダに燃料を送出するため個々
の燃料通路が内部通路と整列されたとき燃料室内の燃料
圧力が所定のレベル以上で各々開き得る燃料送出弁（３
４）を排出通路の各々に含む燃料ポンプ。
（６）　特許請求の範囲第６項記載のポンプに於いてそ
の手段が一方向だけの回転を可能にするようにプランジ
ヤに取付けられた一方向ラチエツト装置を含むポンプ。
（７）　特許請求の範囲第２項記載のポンプに於いてそ
の手段がプランジヤの一方向だけの回転を妨げる一対の
一方向ラチエツト装置を含み、そのプランジヤとラチエ
ツト装置がプランジヤの一運動方向だけの回転を可能に
するスプライン装置によつて相互連結されているポンプ
。
（８）　特許請求の範囲第７項記載のポンプに於いてそ
のラチエツト装置がプランジヤと直線スプライン結合を
有する第１ラチエツト（５６）、及びプランジヤとうず
巻スプライン結合を有する第２ラチエツト（５８）を含
み、その第１ラチエツトがプランジヤのポンプ行程中プ
ランジヤの回転を妨げ、一方第２ラチエツトはプランジ
ヤに対して回転し、プランジヤと第１ラチエツトを強制
的に回転させるプランジヤの戻り燃料吸込行程中この第
２ラチエツトは回転しないように保持されるポンプ。
（９）　特許請求の範囲第７項記載のポンプに於いて、
そのラチエツト装置が四つの円周方向に離れた段部とこ
のラチエツト装置の一方向の回転を妨げるためこれらの
段部と係合できるロツクピン装置（６２）を有するポン
プ。