JPS6246850Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 〈技術分野〉 本考案は燃料噴射式内燃機関に使用される燃料
噴射ポンプに関し、特に回転遠心力とインターナ
ルカムリングとによりプランジヤを往復動して燃
料を吸入・圧送するプランジヤポンプを備えた燃
料噴射ポンプに関する。

〈背景技術〉 機関に同期して回転するロータリシヤフトにプ
ランジヤを半径方向摺動自由に設け、該プランジ
ヤがインターナルカムリングに従動して往復動す
ることにより燃料を吸入・圧送するプランジヤポ
ンプを備えた燃料噴射ポンプは、インターナルカ
ムにおけるカムリフトの負の加速度に対してプラ
ンジヤがカムフエイスからジヤンピングする現象
が生じ易い。この点につき第１図に基づいて従来
の燃料噴射ポンプを説明する（昭和53年６月日産
自動車株式会社発行技術解説書「デイーゼルエン
ジン」参照）。

このものは分配型の燃料噴射ポンプの例であ
る。即ち、導入口１に供給された燃料は、機関ク
ランク軸に連結したドライブシヤフト２により駆
動されるベーンポンプ３に吸込まれ、ポンプハウ
ジング４内のポンプ室４Ａに圧送されると共に、
流入ポート５に設けた調量バルブ６を介してプラ
ンジヤポンプ７のロータリシヤフト８へと送られ
る。

ロータリシヤフト８は、ベーンポンプ３と同様
にドライブシヤフト２により回転駆動され、回転
にしたがい吸入ポート９が前記流入ポート５につ
ながると、高圧通路１０を介して燃料をプランジ
ヤポンプ７のプランジヤ室１１へと導く。

プランジヤ室１１はロータリシヤフト８の半径
方向に延びる孔に移動自由に嵌挿した一対のプラ
ンジヤ１２間に形成されており、プランジヤ１２
の求心方向への移動により圧縮されるようになつ
ている。

プランジヤ１２の外周にはローラ１３を介して
インターナルカムリング１４が配設されており、
ロータリシヤフト８の回転によりプランジヤ１２
が遠心方向に付勢されると共にインターナルカム
リング１４のカム面に従動してプランジヤ１２が
求心方向に移動されプランジヤ室１１内の燃料を
加圧する。

このときロータリシヤフト８の周面に開口する
吐出ポート１５がヘツドスリーブ１６に形成され
た図示しない分配ポート（噴射ノズルの数に応じ
て周囲に複数個等配形成されている）と連通する
ことにより、高圧燃料がデリバリバルブ等を介し
て機関各気筒に対応する噴射ノズルへと圧送され
る。

燃料の噴射量は流入ポート５の調量バルブ６に
よつて計量されたプランジヤ室１１内への導入燃
料量によつて制御される。即ち、プランジヤ吸入
行程においてプランジヤ室１１内に導入される燃
料量によりプランジヤ１２の遠心方向位置が特定
されるから、インターナルカムリング１４のカム
面が実質的にプランジヤ１２に当接して押圧しプ
ランジヤ室１１を加圧し始める時期即ち圧送（噴
射）開始時期が決定される。また圧送（噴射）終
了時期はプランジヤ１２の最大リフト時に固定さ
れる。このためプランジヤ１２の圧送行程有効ス
トロークによつて決められる噴射量は調量バルブ
６によつて計量された導入燃料量により制御され
ることとなる。

前記調量バルブ６はドライブシヤフト２に取付
けた遠心式ガバナ１７とアクセルペダルに連動す
るスロツトルレバー１８とにより、その回動位置
が調整される。即ち噴射量は機関回転速度及び負
荷に応じて調整されるのである。

また、燃料の噴射時期は、ポンプハウジング４
内の燃料圧力に応動するタイマーピストン１９に
よつて、インターナルカムリング１４を回動し、
カム山の位置を相対的にずらすことにより制御さ
れる。

ポンプハウジング４内の余剰燃料はリターンポ
ート２０からオーバーフローして燃料タンク等低
圧源に戻される。

このように従来の燃料噴射ポンプにあつては、
インターナルカムリング１４のカム山頂で決定さ
れる噴射終わり一定の制御である。従つて噴射終
りを自由に制御することができない。

また例えば昭和53年６月日産自動車株式会社発
行技術解説書「デイーゼルエンジン」にみられる
ようにプランジヤ室１１に連通するカツトオフポ
ートをロータリシヤフト８外周に開口させ、プラ
ンジヤ圧送行程でコントロールスリーブにより開
弁制御することにより、噴射終りを自由に制御し
ようとした分配型燃料噴射ポンプも提案されてい
るが、このように圧送行程でプランジヤ室内の圧
力をリリーフすると、インターナルカムリングの
カムプロフイルによる負のカムリフト加速度領域
では、プランジヤを遠心方向に付勢する力は、プ
ランジヤ及びローラ等の回転による遠心力に依存
することとなり、ローラをカムプロフイルに接面
させることができなくなるいわゆるジヤンピング
現象が生じ易くなる。このような現象が生じる
と、プランジヤの求心方向に最も近い位置がカム
山頂で規制できなくなり、次期吸入行程における
所定の燃料量の導入があつてもプランジヤが所定
の遠心方向位置にまで至らなくなつて、次期噴射
開始時期がリタード側等に変動してしまうし噴射
量をも変動し、然もその変動量はまちまちであ
る。

上記のことは、インターナルカムリングを利用
した燃料噴射ポンプにおいてはプランジヤがジヤ
ンピングすることなく、カム山に正確に追従しな
ければ噴射時期、噴射量の制御を精度良く行い得
ないことを表わしているものである。

〈考案の目的〉 本考案は上記に鑑み、プランジヤの圧縮行程及
び吸入行程にわたつてプランジヤをローラ等を介
してインターナルカムリングに確実に当接追従さ
せ、もつて燃料圧送終了時期を自由にかつ精度良
く制御することができるようにすることを目的と
する。

〈考案の構成〉 本考案は上記目的達成のために、機関に同期し
て回転するロータリシヤフトに半径方向移動自由
に設けられたプランジヤがインターナルカムリン
グに従動して往復動する構成のプランジヤポンプ
を備え、該プランジヤポンプにより燃料を吸入し
てこれを噴射ノズルに圧送するように構成した燃
料噴射ポンプにおいて、プランジヤポンプのプラ
ンジヤ室に連通するカツトオフポートを前記ロー
タリシヤフト周面に開口させ該カツトオフポート
をコントロールスリーブにより開閉して燃料噴射
量を制御する噴射量制御装置と、前記プランジヤ
ポンプを収納したポンプハウジング内空間とは流
体圧力的に独立して設けられかつ前記カツトオフ
ポートが開口するカツトオフポート室と、前記ポ
ンプハウジング内空間よりも高圧の燃料を前記カ
ツトオフポート室に供給する加圧燃料供給装置
と、カツトオフポート室内の燃料圧を略所定値に
保持する圧力保持装置と、を設け、ポンプハウジ
ング内圧力よりもプランジヤ室内圧力を常時大と
して両者の差圧でプランジヤの遠心力と共にプラ
ンジヤを遠心方向に付勢し、もつてプランジヤの
インターナルカムリングへの追従性を高める。

〈実施例〉 以下に第２図に基づいて本考案の一実施例を説
明する。尚本実施例は基本的には先の従来例の構
成に基づきこれを改良したものであつて略同一要
素にはこれと同一の符号を付す。また明示しない
部分は第１図と略同様である。

構 成 従来と同様な構成のプランジヤポンプ７を有す
るロータリシヤフト８の端部外周に、高圧通路１
０と連通する傾斜溝形状のカツトオフポート２１
を開口させ、前記端部外周に軸方向摺動自由に設
けたコントロールスリーブ２２のリリーフポート
２３と前記カツトオフポート２１とが一致したと
きに、高圧通路１０内の燃料がカツトオフポート
室２４内にリリーフされるように構成する。

従つてプランジヤ１２が圧送行程（求心方向）
にある状態でカツトオフポート２１が開放される
と、プランジヤ室１１内の高圧燃料がリリーフさ
れて燃料圧送（噴射）が終了する。

コントロールスリーブ２２の軸方向位置の調整
は、図示しない電磁アタチユエータ等のスリーブ
駆動装置（例えば前掲の昭和53年６月日産自動車
株式会社発行技術解説書「デイーゼルエンジン」
参照）を用い、機関回転速度、負荷、機関冷却水
温度等の機関運転状態を入力とするマイクロコン
ピユータ等の制御装置の出力信号によつて行う。

カツトオフポート室２４は、コントロールスリ
ーブ２２を内部に収容する形状となつていて、プ
ランジヤ吸入行程時にロータリシヤフト８の吸入
ポート９に接続する流入ポート２５が連通してい
る。

またカツトオフポート室２４はベーンポンプ３
の吐出ポートに通路３１を介して連通している。
ポンプハウジング４内のポンプ室４Ａは通路３２
を介してベーンポンプ３の吸入ポート側に連通し
ている。従つてポンプ室４Ａとカツトオフポート
室２４とは流体圧力的に独立すると共に、ベーン
ポンプ３の吐出圧力及び吸入圧力の圧力差が付与
される。

カツトオフポート室２４は更にボール弁３３と
スプリング３４とからなるリリーフ弁３５を介装
した通路３６を通じてベーンポンプ３の吸入ポー
ト側に接続されており、カツトオフポート室２４
が所定圧力以上になろうとしたときにリリーフ弁
３５を開して過大圧力を低圧側にリリーフし、も
つてカツトオフポート室２４の圧力を所定値以上
にならないようにする。

吸入ポート９若しくはカツトオフポート２１が
開放された状態の吸入行程時には、プランジヤポ
ンプ７の吸入作用によりカツトオフポート室２４
内の圧力が一時低下する場合が生じるため、これ
を防止する圧力保持装置４１を設ける。該装置４
１は、カツトオフポート室２４に連通する蓄圧室
４２と、ベーンポンプ３の吸入側に連通するスプ
リング室４３と、をピストン４４の両側に備えて
おり、スプリング４５が所定荷重でピストン４４
を蓄圧室４２側に弾性付勢している。このためカ
ツトオフポート室２４内の圧力が低下しようとし
ても蓄圧室４２とスプリング室４３に作用する圧
力及びスプリング４５の弾性力とのバランスが崩
れ、これを補償しようとしてピストン４４が図で
左行するからカツトオフポート室２４内の圧力は
略所定値に保持されることとなる。尚ここにおい
て蓄圧室４２の行程容積はプランジヤ１２による
最大燃料吸入量（最大燃料送油量）よりも大きい
ことが必要となる。最大燃料吸入量よりも小さい
とピストン４４のストロークエンド以後はカツト
オフポート室２４内の燃料をも吸入してしまい圧
力低下を招くからである。

従つて上記から明らかなように、カツトオフポ
ート室２４内圧力は常にポンプ室４Ａ内圧力より
も大であることがわかる。

一方、噴射時期を調整するタイマーピストン１
９は、ピストン５１を介してインターナルカムリ
ング１４に連結していて、タイマーピストン１９
の変位をインターナルカムリング１４の回動角変
位に変換する。タイマーピストン１９の一側の高
圧室５２には、通路５３及び絞り５４を介してベ
ーンポンプ３の吐出圧力が常時付加されており、
他側のスプリング５７が収納された低圧室５５に
は通路５６を介してベーンポンプ３の吸入圧力が
付加されている。このためタイマーピストン１９
はベーンポンプ３の吐出圧力と吸入圧力との差圧
即ち機関回転速度に応じた圧力を受けて変位し、
噴射時期を調節する。

尚絞り５４は、インターナルカムリング１４の
カム山にプランジヤ１２が乗り上げることによる
圧力を受けてタイマーピストン１９に微少変位を
与えようとするから、このとき高圧室５２内の圧
力変動がカツトオフポート室２４内圧力に悪影響
を与えないようにすると共に、前記タイマーピス
トン１９の微少変位を抑制する作用を営む。

作 用 従つて上記構成によれば、プランジヤ１２が遠
心方向に移動する吸入行程においては、吸入ポー
ト９からプランジヤ室１１内に導入されたカツト
オフポート室２４内の圧力により、プランジヤ１
２が遠心方向に押圧付勢され、これに回転による
プランジヤ１２の遠心力が協働してプランジヤ１
２をローラ１３を介してインターナルカムリング
１４に確実に追従させる。

プランジヤ１２の圧送開始時期はインターナル
カムリング１４のベースサークルから始まる。圧
送行程途中で、ロータリシヤフト８の回動位置に
より、カツトオフポート２１がコントロールスリ
ーブ２２のリリーフポート２３に一致すると、プ
ランジヤ室１１内の高圧燃料がカツトオフポート
２１を介してカツトオフポート室２４内にリリー
フされ、燃料噴射を終了する。この段階でプラン
ジヤ室１１内の燃料圧力はカツトオフポート室２
４内の圧力まで急激に低下するが、この圧力はポ
ンプ室４Ａ内圧力より大きいため、プランジヤ１
２を遠心方向に押圧付勢する力が残存することと
なり、プランジヤ１２に作用する遠心力と共に、
プランジヤ１２及びローラ１３を、たとえカムリ
フト加速度負の状態であつても、確実にインター
ナルカムリング１４に押圧接触させる。

従つてプランジヤ１２はインターナルカムリン
グ１４に対してジヤンピングすることなく正確に
追従するから、噴射量、噴射率共に所望の値に精
度良く制御できることとなる。

このとき噴射始めが一定であり、またコントロ
ールスリーブ２２の軸方向位置を制御すれば、噴
射終わりが調整されるから、噴射量を任意に制御
できることとなる。コントロールスリーブ２２の
位置制御を電磁アクチユエータで、またタイマー
ピストン高圧室５２内の圧力を電磁弁により行え
ば噴射時期と噴射量を極めて容易に電子制御可能
である。

圧力保持装置４１は、噴射終了後吸入行程に至
る領域でカツトオフポート室２４内の圧力を所定
値に保持して上記実施例の効果的な作用を確実に
なさしめるものであることは既述した。

尚、流入ポート２５に第１図で述べた調量バル
ブ６を介装すれば、吸入行程におけるプランジヤ
室１１への燃料吸入量ひいてはプランジヤ１２の
半径方向位置が特定され、先の従来例と同様にし
て噴射始めを自由に調整することができるのは明
らかである。このようにすると、圧送行程におけ
るプランジヤ１２のジヤンピングが防止されてい
るから、プランジヤ１２の位置即ち吸入燃料量が
正確になされ、噴射開始時期が変動し或いは噴射
量が変動することはなくなる。このためデイーゼ
ルエンジン等における過早噴射時期によるNOx
の増大及び騒音の発生、噴射時期遅延によるHC
排出量の増大等を未然に防止できる。

上記実施例において、カツトオフポート室２４
内を加圧する加圧燃料供給装置としてポンプ付設
のベーンポンプ３を用いたが、別に専用に加圧手
段を設ける等これに限るものではない。更に圧力
保持機構は本例のようなピストン式に限らず、ダ
イヤフラム、ベローズ等の他の手段を援用しても
よいことはいうまでもない。

〈考案の効果〉 以上述べたように本考案によると、カツトオフ
ポート室内の燃料圧力を加圧燃料供給装置を用い
てポンプ室内圧力よりも増大しかつ圧力保持装置
でその増大した圧力を略所定値に維持するように
したので、圧縮行程におけるカムリフト加速度負
の領域でもプランジヤのジヤンピングを防止でき
る。このため従来インターナルカムリングを用い
た燃料噴射ポンプでは不可能若しくは困難とされ
た噴射終わり時期を自由にかつ精度良く制御で
き、安定した噴射特性を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の分配型噴射ポンプの一例を示す
縦断面図、第２図は本考案の一実施例を示す要部
の説明的構成図である。 ３……ベーンポンプ、４……ポンプハウジン
グ、４Ａ……ポンプ室、７……プランジヤポン
プ、８……ロータリシヤフト、９……吸入ポー
ト、１１……プランジヤ室、１２……プランジ
ヤ、１３……ローラ、１４……インターナルカム
リング、２１……カツトオフポート、２２……コ
ントロールスリーブ、２４……カツトオフポート
室、２５……流入ポート、３１，３２……通路、
４１……圧力保持装置、４２……蓄圧室。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 機関に同期して回転するロータリシヤフトに半
   径方向移動自由に設けられたプランジヤがインタ
   ーナルカムリングに従動して往復動する構成のプ
   ランジヤポンプを備え、該プランジヤポンプによ
   り燃料を吸入してこれを噴射ノズルに圧送するよ
   うに構成した燃料噴射ポンプにおいて、プランジ
   ヤポンプのプランジヤ室に連通するカツトオフポ
   ートを前記ロータリシヤフト周面に開口させ該カ
   ツトオフポートをコントロールスリーブにより開
   閉して燃料噴射量を制御する噴射量制御装置と、
   前記プランジヤポンプを収納したポンプハウジン
   グ内空間とは流体圧力的に独立して設けられかつ
   前記カツトオフポートが開口するカツトオフポー
   ト室と、前記ポンプハウジング内空間よりも高圧
   の燃料を前記カツトオフポート室に供給する加圧
   燃料供給装置と、カツトオフポート室内の燃料圧
   力を略所定値に保持する圧力保持装置と、を設け
   たことを特徴とする燃料噴射ポンプ。