JPS6128754A - 燃料噴射ポンプ - 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】 ［産業上の利用分野〕 本発明はエンジンに燃料を供給する燃料噴射装置に係わ
り、燃料噴射量および燃料噴射時期を電子制御するのに
好適な燃料噴射ポンプに関するものである。

〔従来の技術〕

従来、燃料噴射ポンプとしては、例えば特開昭５７−５
６６６０に示されるように、ポンプ回転に伴ってＦｆ縮
を受ける圧力室をフリーピストンによって２分割し、一
方の圧力室部分には噴射量に係る燃料を供給し、他方の
圧力室部分には噴射時期に係る燃料を供給する構成、す
なわち液体吸入用の第１開閉手段及び加圧機構に連通し
た第１加圧室と、液体吸入用の第２開閉手段及び液体吐
出用の吐出通路に連通した第２加圧室と、前記第１加圧
室および前記第２加圧室の間に配置され、これら加圧室
相互間に液体伝達可能なフリーピストンとを備え、前記
加圧機構は、回転に応じて拘束的に加圧圧縮する圧縮機
関と、少なくとも一方の加圧室に燃料が供給されるとき
非拘束的に燃料浪人を許す吸入機関とを交互に発生させ
るよ痕こ構成され、前記第１加圧室および前記第２加圧
室へ吸入される液体の量を制御することにより、液体の
吐出時期および吐出量を制御する燃料噴射」ミンブの構
成が知られている。

しかしながら、この構成は、燃料の供給量を制御するの
に第１開閉手段および第２開閉手段の２の開閉手段を必
要とするため、構造が複雑Ｇこなると共に高価になると
いう欠点があった。

また、特開昭５７−１２４０６８に示されるように、ポ
ンプ圧力室と常時連通する液体逃し通路の途中に１個の
開閉手段を配置し、開閉手段の閉弁時期で液体の吐出時
期を決定し、開弁時期で液体の吐出量を決定する燃料噴
射ポンプの構成が知らされている。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかしながら、このポンプは、前記開閉手段が直接ポン
プ圧力室内の圧力によって負荷されているので、前記開
閉手段を高圧の燃料に対して閉弁位置で保持するために
は大きい付勢力を有するばねが必要となると同時に、こ
の付勢力に抗して開閉手段を開弁するために高い磁気力
が必要とされる。従って前記開閉手段の磁石は極めて大
きくしかもポンプ自体中に不都合に収容されなければな
らないという欠点があった。

〔発明の目的〕

本発明は従来知られた前記の燃料噴射ポンプの欠点をな
くして、構造が簡単で安価な電子制御が可能である燃料
噴射ポンプを提供することを目的とする。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明はポンプ回転に伴って圧縮を受ける圧力室を噴射
プランジャを設けて２分割し、一方の圧力室に噴射量に
係わる燃料を供給し、他方の圧力室に噴射時期に係わる
燃料を供給する点においては前記従来の燃料噴射ポンプ
と同様であるが、その２つの燃料供給量を１つの開閉手
段によって制御すると共に各通路を選択的に連通ずるよ
うにしたことを特徴とする。

更に、後述する実施例に付した符号を参考に付して説明
すると１１、第１．第２圧力室（１０，１１）の一方の
圧力室に供給される燃料量と、その他方の圧力室に供給
される燃料量即ち、一旦予備室（４７）に導入された後
、圧力室に供給される燃料量とを１個の開閉手段（１５
）を用いて制御することにより燃料噴射時期および燃料
噴射量を制御するようにしたものである。

つまり、ポンプ回転に伴って圧縮を受ける圧縮室（１０
０）に連通した圧力室を噴射プランジャ（９）によって
２分割して第１圧力室（１０）と第２圧力室（１１）を
形成し、前記第１．第２圧力室（１０，１１）の一方の
圧力室は１個の開閉手段（１５）及び選択的に連通ずる
吸入通路（１７，４２）を介して燃料供給可能ならしめ
、且つ前記開閉手段（１５）から前記第１．第２圧力室
（１０，１１）の他方の圧力室へ至り、且つ選択的に連
通ずる燃料経路（４５゜４３、４４．１３）の途中には
前記開閉手段（１５）により制御される燃料量を前記圧
縮室　（１００）の圧送行程中にて導入供給される予備
室（４７）を設けたことを特徴とする。

〔作　用〕

第１、第２圧力室（１０，１１）の一方の圧力室に吸入
通路（１７，４２）を介して供給される燃料量は燃料噴
射量を決定するもので、吸入行程中に開閉手段（１５）
の開弁もしくは閉弁時期を制御することでその供給量が
制御される。

第１．第２圧力室（１０，１１）の他方の圧力室に燃料
経路（４５，４３，４４，１３）　、予備室（４７）を
介して供給される燃料量は燃料噴射時期を決定するもの
で、これは吐出行程中に開閉手段（１５）の閉弁もしく
は開弁時期を制御することで一旦予備室（４７）に導入
された燃料量が次の吸入行程にて予備室（４７）から前
記圧力室に供給される。

このように−個の開閉手段（１５）の開・閉弁時期を制
御することにより、燃料噴射量および燃料噴射時期が制
御される。

〔実施例〕

第１図乃至第６図は本発明の第１実施例に関するもので
あり、第１図はポンプ燃料吸入行程における縦断面図、
第２図は燃料吐出行程における縦断面図、第３図は第２
図のＡ−Ａ線に沿う断面図、第４図は第２図のＢ−Ｂ線
に沿う断面図、第５図はシャフトの外観図、第６図はカ
ムアングルの変化に対する基準信号とカムリフトの変化
、電磁弁の開閉との対応関係を表わす作動特性図を各々
示す。

最初に構造について説明する。

第１図において、エンジンと同期して回転するシャフト
１の半径方向孔に嵌合する少なくとも一対の圧送プラン
ジャ５、および各プランジャの外側に収納されたローラ
シュー３、およびローラ２が設けられ、シャフト１と共
に回転する。

ローラ２の外周には第４図に示すように内面にカム形状
ををするローラリング４がハウジング６に取付けられて
いる。シャフト１はハウジング６に嵌合された軸受３５
と、ハウジング７に取付けられたブツシュ８の内周とで
回転自在に支持されて回転運動を行なう。

シャフト１の内部には、シャツ）１の中心軸方向孔に摺
動自在に嵌合された噴射プランジャ９を有し、圧送プラ
ンジャ５によって圧縮を受ける圧縮室１００と該圧縮室
１００に連通ずると共に噴射プランジャ９の端面に隣接
して形成された第１圧力室１０、および燃料漏れを防止
するため、前記軸方向孔の右端に油密にねじ込み固定さ
れたプラグ１２と噴射プランジャ９との間に形成された
第２圧力室１１が設けられている。

第１図に示す様にシャフト１には、第１圧力室１０と連
通する通路１３がエンジン気筒数と同じ数だけ設けられ
、ブツシュ８に設けた通路４１と圧送プランジャ５の吸
入行程にて選択的に連通ずるようになっている。

また、第２圧力室１１に連通して、シャフト１にはエン
ジン気筒数と同じ数の通路１７　（第１図参照）、及び
１個の通路１８（第３図参照）・が設けられており、圧
縮室１００の吸入行程即ち圧送プランジャ５の吸入行程
にて通路１７の１つがブツシュ８に設けた通路４２と選
択的に連通して燃料吸入通路を形成し、圧縮室１００の
圧送行程即ち圧送プランジャ５の吐出行程にて通路１８
がブツシュ８に設けた通路２４、及びハウジング７に設
けた通路２５と選択的に連通して燃料吐出通路を形成す
るようになっている。

ハウジング７には通路２５と連通し、吸戻し弁２６を内
蔵する、図示しないデリバリパイプを取付けるためのバ
ルブホルダ２７が取付けられている。

シャフト１には噴射プランジャ９がプラグ１２に接触す
る直前において、又は接触時において第１圧力室１０と
連通するスピル孔３４　（第３図参照）が設置されてお
り、スピル孔３４はブツシュ８に設けられた通路３３、
及びハウシング７に設けられた通路３２、及び室２９、
及びハウジング６に設置された通路３１、及び通路３０
と連通している。

第５図に示すように、シャフト１の外周には環状溝４３
およびエンジン気筒数と同じ数の縦ｓ４４が設けられ、
環状溝４３はブツシュ８に設けた通路４５　（第１図参
照）と常時連通しており、縦溝４４は圧送プランジャ５
の吐出行程にてブツシュ８に設けた前記通路４１と連通
ずる。

ブツシュ８には摺動自在に嵌合された計量シャトル４６
が配置され、前記通路４１に連通ずると共に計量シャト
ル４６の端面に隣接して形成された予備室即ち計量室４
７が設けられる。また計量シャトル４６の反端側には、
計量シャトル４６を通路４１側に付勢するスプリング４
８を収納するスプリング室４９が設けられて、通路５０
と連通している。

ハウジング７には第２圧力室１１及び計量室４７に吸入
される燃料の吸入時期を制御する電磁弁１５が設置され
ており、電磁弁１５はブツシュ８に設けられた通路４２
，４５、及びハウジング７に設けられた通路１６と連通
している。

シャフト１にはパルサ２０が固定され、その回転数を回
転数センサ２１で検出する。

第４図において示されるように、燃料噴射ポンプはシャ
フト１の右回転によって燃料の吸入を行なう吸入期間θ
２と圧縮吐出を行なう圧送期間θ吸とを有する。

なお、第４図は４気筒エンジン用燃料噴射ポンプを例に
とって示したため、ローラリング４の内周の４等分位置
に対応する４個のカム形状を有する構造となっている。

次に作動について説明する。

第１図において、圧送プランジャ５の吸入行程では、通
路１７と通路４２、及び通路１３と通路４１が連通する
。

燃料は図示せぬ燃料タンク、燃料フィルタ、セジメンタ
及びプレッシャレギュレータを経て、通路１６から電磁
弁１５、通路４２、及び通路１７を通って第２の圧力室
１１に供給され、また、後述する方法にて供給された計
量室４７内の燃料がスプリング４８の付勢力により通路
４１及び通路１３を通って第１圧力室１０に供給される
。

噴射プランジャ９は第２圧力室１１への燃料供給量分だ
け図中左方へ移動することになる。

また圧送プランジャ５は第２圧力室１１への燃料供給量
と第１圧力室１０への燃料供給量分半径方向外側へ移動
することになる。

圧送プランジャ５の圧送行程においては、シャフト１の
回転により、通路１７と通路４２、及び通路１３と通路
４１の連通は遮断されるので電磁弁１５には燃料圧力が
かからない構成である。

また、第３図において、通路１８と通路２４とが連通ず
ると共に、スピル孔３４と通路３３とが連通ずる。

そして、更にシャフト１が回転し、ローラ２がローラリ
ング４のカム面に接触すると圧送プランジャ５が半径方
向内側に移動を開始し、第１の圧力室１０内の圧力が上
昇し、噴射プランジャ９は図中右方へ移動し、それに伴
って第２圧力室１１内の圧力も上昇する。

このため、第２の圧力室１１内の燃料は通路１８、通路
２４、通路２５、吸戻しバルブ２６、バルブホルダ２７
を経て、図示せぬデリバリバイブを通って、図示せぬノ
ズルから噴射される。

噴射プランジャ９がプラグ１２に接触する直前、又は接
触時にスピル孔３４が第１の圧力室１０と連通ずるので
第１の圧力室１０内の圧力が急激に低下し、噴射が終了
する。

以上の作動説明から理解されるように、第２の圧力室１
１内の燃料が圧送開始から終了迄の噴射プランジャ９の
移動ストローク分だけ噴射されるので、燃料噴射量は圧
送開始時の第２の圧力室１１の容積、つまり、電磁弁１
５、通路４２、通路１７を通って第２の圧力室１１に供
給される燃料量を制御すれば、噴射量を制御できる。

また、燃料噴射時期は、ローラ２がローラリング４のカ
ム面に接触する時期で決定され、その接触する時期は圧
送プランジャ５の半径方向の位置にて決定される。圧送
プランジャ５の半径方向位置は、圧送開始時の第１の圧
力室１０および第２の圧力室１１の容積にて決定される
ので、つまり第１の圧力室１０に供給される燃料量、換
言すれば、計量室４７に供給される燃料量を制御すれば
噴射時期を制御できる。

噴射量の制御方法について説明する。

第２圧力室１１への燃料供給は通路１６から電磁弁１５
、通路４２、通路１７を通って供給されるので、電磁弁
１５の開弁期間を制御することにより第２圧力室１１へ
の燃料供給量を制御できる。

第６図において、エンジンのピストン又はカムの位置、
または噴射ポンプのカムの位置を検出する図示せぬ基準
位置センサの出力を基準信号として、この基準信号から
の時間ｔ２を図示せぬコンピュータにより計算し、その
計算結果に基づいて電磁弁１５に閉弁信号を与えると、
通路１７と通路４２が連通してから電磁弁１５が閉弁す
るまでの期間、第２圧力室１１への燃料供給が行われる
。

電磁弁１５の閉弁時期を早めてｔ２ａの位置で行なえば
第２圧力室１１への燃料供給期間が短くなり、供給量が
少なくなって燃料噴射量は減少する。

逆に、閉弁時期を遅らせてｔ２ｂの位置で行なえば、燃
料供給期間が長くなり燃料噴射量は増加する。

以上の説明かられかるように電磁弁１５の閉弁時期を制
御することにより燃料噴射量を制御することが可能とな
る。

次に燃料噴射時期の制御方法について説明する。

第２図に示すように、圧送プランジャ５の圧送行程にお
いて、計量室４７は、通路４１、シャフト１に設けられ
た縦溝４４、環状溝４３、ブツシュ８に設けられた通路
４５を介して通路１６にある電磁弁１５と連通している
。

すなわち、圧送行程における電磁弁１５の開弁期間によ
り計量室４７に供給される燃料量が制御されることにな
る。

第６図において示されるように、基準信号からの時間ｔ
ｌを図示せぬコンピュータにより計算し電磁弁１５を開
弁させると、電磁弁１５の開弁から通路４４と通路４１
が遮断されるまでの期間、計量室４７への燃料供給が行
われる。ここでスプリング４８はきわめて弱い付勢力を
有しており計量室４７への燃料供給を妨げることは無い
ようになっている。

電磁弁１５の開弁時期を早めてｔｅａの位置で行なえば
計量室４７への燃料供給期間が長くなり、供給量が多く
なる。そして次の吸入行程にて第１の圧力室１０への燃
料供給量が多くなり、圧送プランジャ５の半径方向外側
への移動距離が大きくなって燃料噴射時期は早まる。

逆に、開弁時期を遅らせてｔ、ｂの位置で行えば、燃料
供給量が少なくなって燃料噴射時期は遅れる。

以上の説明かられかるように電磁弁１５の開弁時期を制
御することにより燃料噴射時期を制御することが可能と
なる。

次に本発明の第２実施例について説明する。

第７図は第２実施例のポンプ吸入行程における縦断面図
、第８図は第２実施例のポンプ吐出行程における縦断面
図を示すものである。

第１実施例との相違点は、第２の圧力室１１に供給ささ
る燃料を計量シャトル４１にて行ない、第１の圧力室１
０に供給される燃料を直接電磁弁１５にて行なうように
した点であり、その他の構成は同じである。

この場合、電磁弁１５の開弁時期を制御することにより
燃料噴射量を制御することができ、閉弁時期を制御する
ことにより燃料噴射時期を制御することできるようにな
る。

また、第１実施例及び第２実施例において、電磁弁１５
の作動をポンプ吐出行程にて開弁、ポンプ吸入行程にて
閉弁させたが、作動を逆にし、ポンプ吐出行程にて閉弁
、ポンプ吸入行程にて開弁さゼでも同様な燃料噴射量及
び燃料噴射時期の制御を行なうことが可能である。

第９図にカムアングルの変化に対する基準信号とカムリ
フトの変化、電磁弁の開閉との対応関係を表わす作動特
性図を示し、第１実施例の場合について説明する。

初めに噴射量制御について説明する。

ポンプ吸入行程において基準信号よりｔ２の時期にて電
磁弁１５を開弁させると、第２圧力室１１への燃料供給
期間は電磁弁１５の開弁から通路１７と通路４２が遮断
されるまでになる。

電磁弁１５の開弁時期を早めてｔ２ａの時期で行なえば
第２圧力室１１への燃料供給時期は長くなり、供給量が
多くなって燃料噴射量は増加する。

逆に、開弁時期を遅らせてｔ２ｂの時期で行なえば、燃
料供給期間が短くなり燃料噴射量は減少する。

次に噴射時期制御について説明する。

ポンプ吐出行程において基準信号より１．の時期にて電
磁弁１５を閉弁させると、計量室４７への燃料供給期間
は、通路４４と通路４１が連通してから電磁弁１５が閉
弁されるまでになる。

電磁弁１５の閉弁時期を早めてｔｌａの時期で行なえば
計量室４７への燃料供給期間が短くなり、供給量が少な
りなって燃料噴射時期は遅くなる。

逆に、閉弁時期を遅らせてｔｌｂの時期で行なえば、燃
料供給時期が長くなり燃料噴射時期は早くなる。

第２実施例の場合についても同様に制御可能であること
が理解されよう。

以上述べた実施例では、開閉手段をシート弁型電磁弁で
構成したが、スプール弁型電磁弁を用いても何らさしつ
かえない。また、上述実施例は燃料圧縮機構をインナー
カム方式にて構成したが、他の圧縮方式、例えば、フェ
イスカム方式、あるいはアウターカム方式でも構成可能
なことは、当業者において容易に理解できよう。

〔発明の効果〕

以上詳細に説明したように、本発明によれば、１個の電
磁弁のみを用いることにより、その開弁時期（あるいは
閉弁時期）で噴射量を、その閉弁時期（あるいは開弁時
期）で噴射時ル］を制御でき、かつ、電磁弁には直接ポ
ンプ圧力室内の高い圧力は負荷されない構造となってお
り、構造が簡単で安価な燃料噴射ポンプが得られるとい
う優れた効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図乃至第６図は本発明の第１実施例に関するもので
あり、第１図はポンプ燃料吸入行程における縦断面図、
第２図は燃料吐出行程における縦断面図、第３図は第２
図のＡ−Ａ線に沿う断面図、第４図は第２図のＢ−Ｂ線
に沿う断面図、第５図はシャフトの外観図、第６図はカ
ムアングルの変化に対する基準信号とカムリフトの変化
、以上弁の開閉との対応関係を表わす作動特性、第７図
Ｂ乃至第８図は本発明の第２実施例に関するせのであり
、第７図はポンプ燃料吸入行程における縦断面図、第８
図は吐出行程における縦断面図、第９図は、電磁弁作動
特性に関する他の実施例を各々示す。 ９・・・噴射プランジャ、１０・・・第１圧力室、１１
・・・第２圧力室、１５・・・開閉手段をなす電磁弁、
４６・・・計量シャトル、１００・・・圧縮室。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １　ポンプ回転に伴って圧縮を受ける圧縮室（１００）
   に連通した圧力室を該圧力室内に摺動自在に嵌合した噴
   射プランジャ（９）によって２分割して前記圧縮室に連
   通する第１圧力室（１０）と前記圧縮室（１００）に連
   通しない第２圧力室（１１）とを形成した燃料噴射ポン
   プにおいて、前記第１，第２圧力室（１０，１１）の一
   方の圧力室は１個の開閉手段（１５）及び選択的に連通
   する吸入通路（１７，４２）を介して燃料供給可能なら
   しめ、且つ前記開閉手段（１５）から前記第１，第２圧
   力室（１０，１１）の他方の圧力室へ至り、且つ選択的
   に連通する燃料経路（４５，４３，４４，１３）の途中
   には前記開閉手段（１５）により制御される燃料量を前
   記圧縮室（１００）の圧送行程中にて導入供給される予
   備室（４７）を設けたことを特徴とする燃料噴射ポンプ
   。 ２　前記予備室（４７）は、前記圧縮室（１００）の圧
   送行程において前記開閉手段（１５）と燃料経路（４５
   ，４３，４４）を介して選択的に連通可能ならしめ、前
   記圧縮室（１００）の吸入行程において前記第１，第２
   圧力室（１０，１１）の前記他方の圧力室と燃料経路（
   １３）を介して選択的に連通可能ならしめた特許請求の
   範囲第１項記載の燃料噴射ポンプ。