JPS6128046Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 この考案はデイゼルエンジン等の燃料供給装置
に関する。

従来、この種のエンジンの燃料供給装置として
は、主噴射ノズルによりエンジンの燃焼室へ主燃
料を主噴射する他に、副噴射ノズルにより吸気通
路へ燃料を副噴射して、燃料を増量させると共
に、燃料と空気の予混合を行なわせ、燃料の燃焼
を適当な緩慢さで行なわせて、排気ガス中のNO_X
を低減させ、騒音を低減させ、さらに上記副噴射
ノズルと燃料噴射ポンプとの間に噴射制御弁を介
設して、この噴射制御弁をエンジンの出力に応じ
たゼネレータの出力や吸気圧力等によつて制御す
ることにより、燃料の副噴射の実行の有無を制御
するようにしたものが知られている（特開昭52−
61642号）。

しかしながら、上記従来の燃料供給装置は燃料
噴射ポンプと主、副噴射ノズルの他に、別途、複
雑、高価な噴射制御弁を必要とし、さらにその噴
射制御弁のための制御系を必要とするために、全
体構成が複雑高価になるという欠点がある。

そこで、この考案の目的は噴射制御弁を必要と
せずに、一つの燃料噴射ポンプで燃焼室への主噴
射と、吸気通路への副噴射を行なうことができ、
しかも副噴射をエンジンの運転状態に応じて自在
に制御できるエンジンの燃料供給装置を新規に提
供することである。

このため、この考案は、燃焼室に配設された主
噴射ノズルから燃焼室内に燃料を供給すると共
に、吸気通路に配設された副噴射ノズルから吸気
通路内に副燃料を供給するようにしたエンジンの
燃料供給装置において、該燃料供給装置は、主噴
射用のフエイスカムと副噴射用のフエイスカムと
が交互に形成されたカムデイスクと、円筒状のシ
リンダと、内方に該シリンダ内の一端側に形成さ
れる作動室と連通し円筒面に開口するカツトオフ
ポートを設け、シリンダ内を回転しながら往復運
動を行ない一端側へのストロークにより上記作動
室の燃料圧力を高めて燃料を圧送するプランジヤ
と、該プランジヤに嵌装され、そのプランジヤの
カツトオフポートを開閉制御して作動室内の燃料
圧力を制御するとともに、高負荷時は上記一端側
へ、低負荷時は他端側へ移動し、上記カツトオフ
ポートの閉塞期間を制御して燃料噴射量の調整を
行なうコントロールスリーブと、主噴射ノズルに
連通する主噴射用の分配通路と、副噴射ノズルに
連通する副噴射用の分配通路と、上記プランジヤ
が、上記主噴射用フエイスカムにより駆動の時は
上記主噴射用の分配通路へ、上記副噴射用のフエ
イスカムにより駆動の時は上記副噴射用の分配通
路へ上記作動室を連通させる分配機構とを有する
燃料噴射ポンプを備え、上記コントロールスリー
ブの上記一端側の制御端面が気筒数と同数の凹部
を有する凹凸形状とされ、上記プランジヤが他端
側へ最もストロークした時の上記カツトオフポー
トの開口位置が、高負荷時では凹部の底面より他
端側に、低負荷時では凹部の底面と上面の間に位
置し、かつ上記プランジヤを、主噴射用のフエイ
スカムにより駆動の時は凸部に、副噴射用のフエ
イスカムにより駆動の時は凹部に対応するようこ
のコントロールスリーブを配置させ、凹部により
副噴射ノズル用燃料を制御し、凸部により主噴射
ノズル用燃料を制御することにより、一つの燃料
噴射ポンプで、簡単、安価に主噴射と副噴射を行
なうことができる上に、副噴射をエンジンの運転
状態に応じて制御し得るようにしたことを特徴と
している。

以下、この考案を図示の実施例について詳細に
説明する。

第１図は燃料噴射ポンプＰの要部を示し、１は
本体、２は本体１に嵌着したシリンダ３内に回転
ならびに軸方向に摺動自在に嵌め込んだプランジ
ヤ、５はエンジンのクランク軸の１回転につき1/
２回転の割合で回転するドライブシヤフト、６は
本体１内に形成したカム室７内にドライブシヤフ
ト５とプランジヤ２との間に位置するように設け
てドライブシヤフト５の駆動力をプランジヤ２に
伝達するカムデイスクである。

上記ドライブシヤフト５はフイードポンプの一
例としてのベーンポンプ８を回転駆動して、第１
図中矢印Ｘに示す如く燃料をフイードポンプ８か
らカム室７内へ吐出させると共に、ギヤ９を回転
駆動して図示しない遠心力式ガバナを作動させる
ようにしている。さらに上記ドライブシヤフト５
には継手としてのドライブデイスク１１を介して
カムデイスク６を連結して、カムデイスク６をド
ライブシヤフト５と共に回転させると共に、ドラ
イブシヤフト５に対して軸方向に自在に進退移動
させ得るようにしている。

上記カムデイスク６のギヤ９側の面の外周部に
は、エンジンの気筒数の２倍の数（たとえば４気
筒とすれば８個）のフエイスカム１２ａ，１２
ｂ，１２ａ…を形成している。このフエイスカム
１２ａ，１２ｂ…は第２図に展開して示すよう
に、一つおきに勾配を急にしている。勾配の緩や
かなフエイスカム１２ａは後記する主燃料の噴射
用のもので、勾配の急なフエイスカム１２ｂは副
燃料の噴射用のものである。またこのフエイスカ
ム１２ａ，１２ｂ，…は第１、第３図に示す如く
リング状のローラホルダ１５に等間隔に保持させ
た４個のローラ１６，１６，１６，１６に向けて
プランジヤスプリング１７のバネ力により、バネ
座１８およびそれに当接したプランジヤ２の鍔部
１９を介して付勢しており、カムデイスク６をそ
のフエイスカム１２ａ，１２ｂ，…をローラ１６
に接触させて軸方向に進退移動させるようにして
いる。したがつて、カムデイスク６はドライブシ
ヤフト５と共に回転して、その一回転につき、フ
エイスカム１２ａ，１２ｂ，…の数と同数の、つ
まり気筒数の２倍の往復運動を繰り返すようにな
つている。また上記プランジヤ２はプランジヤス
プリング１７によりカムデイスク６の中心に向け
て押圧して連結しており、このため、プランジヤ
２はカムデイスク６と共に回転し、かつ軸方向に
往復運動するようになつている。

上記プランジヤ２のヘツド部外周には、一定間
隔をあけて、フエイスカム１２ａ，１２ｂ，…と
同数のインレツトポートとしての軸方向に延びる
スリツト２１，２１，２１…を設け、本体１およ
びシリンダ３に形成した吸込通路２２とインレツ
トポート２１とが一致して連通した際に、カム室
７内の燃料を吸込通路２２を介して、プランジヤ
２のヘツド面とシリンダ３との間の作動室２３に
導びくようにしている。

上記プランジヤ２の軸心には作動室２３に開口
する燃料通路２４を設け、この燃料通路２４にプ
ランジヤ２の軸方向中間部外周に形成したアウト
レツトポートとしての軸方向のスリツト２５を連
通させると共にプランジヤ２の後部外周にカム室
７に開口し得るように設けたカツトオフポート２
６を連通させている。

上記アウトレツトポート２５は、プランジヤ２
が前進して圧送行程にある状態で、シリンダ３お
よび本体１に形成した分配通路２７ａ，２７ｂ，
…のいずれかに連通し、かつインレツトポート２
１はシリンダ３の内周面で閉鎖するようになつて
いて、作動室２３内の燃料を燃料通路２４、アウ
トレツトポート２５を通して、分配通路２７ａ，
２７ｂ，…に向けて圧送し得るようになつてい
る。

上記分配通路２７ａ，２７ｂ，…は第４図に示
すようにシリンダ３の内周面に等間隔８個所に開
口させている。分配通路２７ａは主燃料用のもの
で、分配通路２７ｂは副燃料用のもので、主燃料
用の分配通路２７ａと副燃料用の分配通路２７ｂ
とはシリンダ３の内周面に交互に開口している。
作動室２３に通じる燃料通路２４とアウトレツト
ポート２５を有するプランジヤ２と、プランジヤ
２と一体のカムデイスク６と、一定の位相角で配
置された上記分配通路２７ａ，２７ｂによつて分
配機構が構成される。この分配機構によつて上記
プランジヤ２が、上記主噴射用のフエイスカム１
２ａにより駆動の時は上記主噴射用の分配通路２
７ａへ、上記副噴射用のフエイスカム１２ｂによ
り駆動の時は上記副噴射用の分配通路２７ｂへ上
記作動室２３が連通される。

上記主燃料用の各分配通路２７ａは、第５図
（一気筒のみを示している。）に示しているよう
に、エンジンＥのシリンダヘツド６０に設けた主
噴射ノズル６１に接続して、燃焼室６２に燃料を
噴射する一方、副燃料用の各分配通路２７ｂは各
気筒の吸気通路６３に設けた副噴射ノズル６５に
接続している。この副噴射ノズル６５は吸気通路
６３の上流側に向けて燃料を噴射するように配設
して、吸気の動圧を利用して、噴射燃料の微粒
化、霧化の促進を図つている。

上記副噴射ノズル６５は第６図に示すように、
ボデイ７１の下部に、底部に突出部７２ａを有す
る凹形状のセラミツク部材７２をケース７３でカ
バーして固定し、そのケース７３の下部の孔７３
ａから上記突出部７２ａを突出させている。

上記凹形状のセラミツク部材７２の内部空間７
４には、ボデイ７１に設けた通路７５を通して燃
料を導き燃料圧力によりニードル７７をリフトさ
せ、上記突出部７２ａに設けた小径の噴孔７６，
７６から燃料を噴射させるようにしている。

上記噴孔７６，７６はセラミツク部材７２に設
けているため、小径に構成でき、したがつて、複
雑、高価な装置（たとえば超音波振動子）を用い
なくても、燃料の微粒化、霧化を促進でき、燃焼
室６２への燃料の到達性は良好で、燃料の混合お
よび燃焼性は良好になつている。

なお、上記各分配通路２７ａ，２７ｂ，…に
は、第１図に示すように夫々、分配通路２７ａ，
２７ｂ内の燃料圧力が一定圧力以上になると開放
するデリバリバルブ２８を設けて、燃料圧力が一
定値以上になると、燃料を主または副噴射ノズル
６１，６５に導びくようにしている。

一方、第１，７図に示すように、プランジヤ２
の後部には、コントロールスリーブ３１を摺動自
在に嵌め込み、カツトオフポート２６をプランジ
ヤ２の軸方向の移動により、コントロールスリー
ブ３１の内周面で開閉し得るようにして、プラン
ジヤ２が前進している圧送行程において、カツト
オフポート２６をコントロールスリーブ３１で閉
鎖している際には、作動室２３からアウトレツト
ポート２５への燃料の圧送を行なう一方、カツト
オフポート２６を開放している際には、作動室２
３の燃料を燃料通路２４およびカツトオフポート
２６を通して、カム室７に戻して燃料の圧送を停
止するようにしている。

上記コントロールスリーブ３１の制御端面とし
てのシリンダ３側の端面には、第７，８図に示す
ように、等間隔に気筒数と同数の凹部３２ｂ，３
２ｂ，…を形成して凹凸形状に形成している。こ
の実施例では、４気筒であるので、凹部３２ｂと
３２ｂとの間の位相は90度であり、隣接する凹部
３２ｂと凸部３２ａとの間の位相は45度になつて
いる。

また、上記プランジヤ２とカツトオフポート２
６とコントロールスリーブ３１との間の位置関係
は、勾配の急な副噴射用フエイスカム１２ｂの作
用によりプランジヤ２が急激な往復運動を行なう
際には、カツトオフポート２６がコントロールス
リーブ３１の内周面に摺接しながら凹部３２ｂを
横切り、また勾配の緩やかな主噴射用フエイスカ
ム１２ａの作用によりプランジヤ２が緩やかな往
復運動を行なう際には、カツトオフポート２６が
コントロールスリーブ３１の内周面に摺接しなが
ら凸部を横切るように設定している。

また、上記カツトオフポート２６が凹部３２ｂ
を横切る圧送行程においては、アウトレツトポー
ト２５を副噴射用分配通路２７ｂに連通させて、
副噴射を行なわせる一方、カツトオフポート２６
が凸部３２ａを横切る圧送行程においては、アウ
トレツトポート２５を主噴射用分配通路２７ａに
連通させて主噴射を行なわせるようにしている。

また、上記コントロールスリーブ３１には溝３
３を設け、その溝３３に、図示しない周知のスロ
ツトルバルブおよび遠心力式ガバナにより作動す
る噴射量調節機構のボールヘツドピン３４を挿入
して、このボールヘツドピン３４でコントロール
スリーブ３１を軸方向に進退移動させるようにし
ている。

したがつて、プランジヤ２の圧送行程時に、カ
ツトオフポート２６がコントロールスリーブ３１
の内周面に摺接する距離およびその内周面から離
れてカム室７に連通するタイミングはエンジン回
転数およびスロツトル開接に応じてコントロール
スリーブ３１を軸方向に移動させて制御するよう
になつており、これにより燃料噴射量を制御する
ようになつている。

また、燃料噴射時期を制御するタイマ機構３５
は、第１，３図に示すように、タイマシリンダ３
６内にタイマピストン３７を摺動自在に嵌め込
み、タイマピストン３７の一側に形成したバネ室
３８にコイルスプリング３９を縮装する一方、タ
イマピストン３７の他側の室４０に通路４１を介
してカム室７の燃料圧力を導いて、タイマピスト
ン３７をカム室７の燃料圧力に応動させると共
に、ローラホルダ１５に固定した操作ロツド４３
の先端をタイマピストン３７に円筒状のスライダ
４４を介して嵌め込んで、ピストン３７の移動に
より操作ロツド４３を介してカムホルダ１５をド
ライブシヤフト５の回りに正逆自在に回転させ得
るようにしている。

したがつて、上記ドライブシヤフト５の回転数
が高くて、フイードポンプ８の回転速度が高いと
すると、フイードポンプ８の吐出圧力が上昇し
て、タイマピストン３７がスプリング３９のバネ
力に打ち勝つて、第３図中左方に移動して、ロー
ラホルダ１５をドライブシヤフト５の第２図中矢
印Ｙで示す回転方向とは逆方向に回転させて、カ
ムデイスク６のリフト時期を早めて、噴射時期を
早めるようになつている。なお、上記一側の室３
８はタンクに連通している。

また、タイマピストン３７はエンジンの回転速
度のみならず負荷に応じても作動するようになつ
ていて、負荷が一定値以下になると図示しない機
構によりカム室７をタンクに連通させて、カム室
７の圧力を低下させ、タイマピストン３７をコイ
ルスプリング３９で第３図中右方に移動させ、カ
ムホルダ１５をドライブシヤフト５の回転方向に
回転させて、カムデイスク６のリフト時期を遅ら
せて、燃料噴射時期を遅らせるようになつてい
る。

上記構成の燃料供給装置は次のように動作す
る。

いま、エンジンＥが高負荷運転をしていて、ボ
ールヘツドピン３４がコントロールスリーブ３１
をシリンダ３側に前進させて、プランジヤ２が前
進する圧送行程において、カツトオフポート２６
が第８図中のラインS₀から右方に移動するとす
る。

そうすると、プランジヤ２は回転しながら往復
運動して、燃料を作動室２３に吸い込んで、燃料
通路２４、アウトレツトポート２５を通して次の
ように圧送する。すなわちプランジヤ２の前進時
において、アウトレツトポート２５を副分配通路
２７ｂに連通させている際には、カツトオフポー
ト２６は第８図中ラインS₀から、凹部３２ｂを通
るラインS₁の間（ストロークＶで示す。）におい
てコントロールスリーブ３１の内周面により閉鎖
されているため、作動室２３の燃料は燃料通路２
４アウトレツトポート２５から副分配通路２７ｂ
に圧送されて、副噴射ノズル６５から吸気通路６
３へ噴出する。

このとき、プランジヤ２が勾配の急なフエイス
カム１２ｂにより急激な前進圧送を行なうため
と、前述のセラミツク部材７４の小径噴口７６と
吸気動圧のためとにより、燃粒は微粒化して、空
気との混合性、到達性が良好になつている。

次いで、アウトレツトポート２６がカム室７に
連通すると、作動室２３の燃料を燃料通路２４を
介してカム室７に戻して、燃料のアウトレツトポ
ート２５への圧送を停止する。

次に、プランジヤ２のカツトオフポート２６が
回転しながら、凸部３２ａを横切つて往復動す
る。カツトオフポート２６が凸部３２ａを横切つ
て、第８図中左方に移動している際には、カム室
７の燃料を吸込通路２２、インレツトポート２１
を通して作動室２３に導びき、一方、カツトオフ
ポート２６が第８図中ラインS₀から右方に移動し
ている際には、インレツトポート２１はシリンダ
３の内周面で閉鎖され、アウトレツトポート２５
は主分配通路２７ａに連通し、アウトレツトポー
ト２６は凸部３２ａの第８図中右側に移動するま
で、つまりストロークＷの間、コントロールスリ
ーブ３１の内周面で閉鎖される。このため、作動
室２３の燃料は燃料通路２４、アウトレツトポー
ト２５、主分配通路２７ａを通つて、主噴射ノズ
ル６１に圧送されて、燃焼室６２に噴射される。
プランジヤ２の前進により、カツトオフポート２
６が凸部３２ａを横切り、カム室７に連通する
と、燃料の噴射を停止する。このようなサイクル
を、プランジヤ２の回転に伴もなつて、各気筒に
ついて行なう。

このように、エンジンの高負荷運転時には、吸
気には、吸気通路６３に副燃料を副噴射すると共
に、燃焼室６２に主燃料を主噴射しているので、
燃料と空気との混合性を良くし、燃焼を緩慢に行
なわせることができ、したがつて、排気ガス中の
NO_Xを低減し、騒音を低減することができる。

一方、エンジンＥが低負荷運転をしていて、ボ
ールヘツドピン３４がコントロールスリーブ３１
を後退させて、カツトオフポート２６が第８図中
凹部３２ｂよりも左方に移動することがなくて、
コントロールスリーブ３１の内周面により閉鎖さ
れることがないようにしているとする。

このとき、プランジヤ２の圧送行程において、
アウトレツトポート２５が副分配通路に連通して
いる際には、前述の如く、カツトオフポート２６
が開放されてカム室７に連通しているため、作動
室２３の燃料はカム室７に戻され、副噴射ノズル
６５からは燃料は噴射されない。次いで、プラン
ジヤ２の回転往復動により、アウトレツトポート
２５が主分配通路２７ａに連通し、カツトオフポ
ート２６が凸部３２ａを横切るとする。そうする
と、プランジヤ２の圧送行程において、カツトオ
フポート２６がコントロールスリーブ３１の内周
面で閉鎖されるので、作動室２３の燃料は燃料通
路２４、アウトレツトポート２５、主分配通路２
７ａを通つて、主噴射ノズル６１から燃焼室６２
に噴出する。

このように、この燃料供給装置は、１つの燃料
噴射ポンプＰで燃焼室６２への主噴射と吸気通路
６３への副噴射を行なうと共に、副噴射の有無を
エンジンＥの作動状態に応じて制御し、しかも副
噴射ノズル６５から噴射する燃料を吸気動圧、セ
ラミツク部材７２の小径噴孔７６および急勾配の
フエイスカム１２ｂの作用によつて、微粒化して
いるのである。

上記実施例では、主燃料を燃焼室に噴射するよ
うにしているが、副燃焼室に主燃料を噴射するよ
うにしてもよい。

以上の説明で明らかな如く、この考案は燃料噴
射ポンプのプランジヤに設けたカツトオフポート
を開閉制御するコントロールスリーブの制御端面
を気筒数と同数の凹部を有する凹凸形成状に形成
し、上記コントロールスリーブの凹部でカツトオ
フポートを開閉制御して、吸気通路の副噴射ノズ
ルのための副燃料を制御する一方、上記コントロ
ールスリーブの凸部でカツトオフポートを開閉制
御して、燃焼室の主噴射ノズルのための主燃料を
制御しているので、一つの燃料噴射ポンプで、簡
単、安価に主噴射と副噴射を行なうことができ、
NO_X、騒音が低減できる上に、コントロールスリ
ーブを軸方向に移動させて、副噴射の有無をエン
ジンの作動状態に応じて制御することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの考案の一実施例の要部の断面図、
第２図はフエイスカムの展開図、第３図はローラ
ホルダの正面図、第４図はシリンダの分配通路が
通る部分の断面図、第５図は上記実施例の全体説
明図、第６図は副噴射ノズルの断面図、第７図は
コントロールスリーブの斜視図、第８図はコント
ロールスリーブの展開図である。 ２……プランジヤ、３……シリンダ、２６……
カツトオフポート、２７ａ，２７ｂ……分配通
路、３１……コントロールスリーブ、３２ａ……
凸部、３２ｂ……凹部、６１……主噴射ノズル、
６２……燃焼室、６３……吸気通路、６５……副
噴射ノズル。

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 燃焼室に配設された主噴射ノズルから燃焼室内
   に燃料を供給すると共に、吸気通路に配設された
   副噴射ノズルから吸気通路内に副燃料を供給する
   ようにしたエンジンの燃料供給装置において、 該燃料供給装置は、主噴射用のフエイスカムと
   副噴射用のフエイスカムとが交互に形成されたカ
   ムデイスクと、円筒状のシリンダと、内方に該シ
   リンダ内の一端側に形成される作動室と連通し円
   筒面に開口するカツトオフポートを設け、シリン
   ダ内を回転しながら往復運動を行ない一端側への
   ストロークにより上記作動室の燃料圧力を高めて
   燃料を圧送するプランジヤと、該プランジヤに嵌
   装され、そのプランジヤのカツトオフポートを開
   閉制御して作動室内の燃料圧力を制御するととも
   に、高負荷時は上記一端側へ、低負荷時は他端側
   へ移動し、上記カツトオフポートの閉塞期間を制
   御して燃料噴射量の調整を行なうコントロールス
   リーブと、主噴射ノズルに連通する主噴射用の分
   配通路と、副噴射ノズルに連通する副噴射用の分
   配通路と、上記プランジヤが、上記主噴射用フエ
   イスカムにより駆動の時は上記主噴射用の分配通
   路へ、上記副噴射用のフエイスカムにより駆動の
   時は上記副噴射用の分配通路へ上記作動室を連通
   させる分配機構とを有する燃料噴射ポンプを備
   え、 上記コントロールスリーブの上記一端側の制御
   端面が気筒数と同数の凹部を有する凹凸形状とさ
   れ、上記プランジヤが他端側へ最もストロークし
   た時の上記カツトオフポートの開口位置が、高負
   荷時では凹部の底面より他端側に、低負荷時では
   凹部の底面と上面の間に位置し、かつ上記プラン
   ジヤを、主噴射用のフエイスカムにより駆動の時
   は凸部に、副噴射用のフエイスカムにより駆動の
   時は凹部に対応するようこのコントロールスリー
   ブを配置させ、凹部により副噴射ノズル用燃料を
   制御し、凸部により主噴射ノズル用燃料を制御す
   る構成としてなることを特徴とするエンジンの燃
   料供給装置。