JPS6338362Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 （技術分野） 本考案はデイーゼル機関の燃料供給装置として
用いられる分配型燃料噴射ポンプにおいて、とく
に高回転時のカム従動特性を改善するようにした
ものである。

（技術的背景） とくに自動車用デイーゼル機関など、使用回転
領域が高回転域にまで及ぶものの燃料供給装置と
しては、第１図に示すような分配型燃料噴射ポン
プが最も広く実用化されている（日産自動車株式
会社、昭和55年８月発行1980技術解説書（改訂
版）「デイーゼルエンジン」参照）。

まず燃料は、ポンプ本体の入口１から機関出力
軸に連結したドライブシヤフト２により駆動され
るフイードポンプ３によつて吸引される。

フイードポンプ３からの吐出燃料は、圧力調整
弁４により供給圧を制御されて、ポンプハウジン
グ３１の内部のポンプ室５へと供給される。

ポンプ室５の燃料は、作動部分の循環を行なう
と同時に吸気ポート１２を通つて高圧プランジヤ
ポンプ６に送られる。

このポンプ６のプランジヤ７は、ドライブシヤ
フト２に連結したカムデイスク８に固定されてお
り、継手２Ａを介して、前記ドライブシヤフト２
により機関回転に同期して駆動される。

また、カムデイスク８は、機関シリンダ数と同
数のフエイスカム９をもち、回転しながらローラ
リング１０に配設されたローラ１１をこのフエイ
スカム９が乗り越えるたびに、所定のカムリフト
だけ往復運動する。

従つて、プランジヤ７は回転しながら往復運動
をし、この往復運動によつて吸入ポート１２から
吸引された燃料が分配ポート１３よりデリバリバ
ルブ１４を通つて図示しない噴射ノズルへと圧送
される。

一方、燃料の噴射量は、プランジヤ７に形成し
たカツトオフポート１５を被覆するコントロール
スリーブ１６の位置により決められる。例えば、
カツトオフポート１５の開口部がプランジヤ７の
右行により、コントロールスリーブ１６の右端部
を越えると、それまで後圧室６Ａから分配ポート
１３へと圧送されていた燃料が、カツトオフポー
ト１５を通つて低圧のポンプ室５へと解放される
ので分配ポート１３への圧送を終了する。

したがつてコントロールスリーブ１６をプラン
ジヤ７に対して右方向に相対的に変位させると、
燃料噴射終了時期が遅くなつて燃料噴射量が増加
し、逆に左方向に変位させると燃料噴射終了時期
が早まつて燃料噴射量が減少するのである。

コントロールスリーブ１６は、図示しないアク
セルペダルと連動するリンクレバー装置１９に支
持され、踏み込み量に応じて変位する。これと同
時にドライブシヤフト２の回転で駆動されるガバ
ナ機構１８は、リンクレバー装置１９を補正制御
して、アクセル開度に対応した機関回転数を常に
一定に保つべく燃料噴射量を増減する。

このリンクレバー装置１９は、コレクタレバー
２１、テンシヨンレバー２２、スタートレバー２
３およびスタートスプリング２４よりなる。

コレクタレバー２１は支点Ｂを中心に回動自在
にポンプハウジング３１に支持され、圧縮スプリ
ング２５によつて、フルロードアジヤストスクリ
ユー２６に押しつけられて静止している。

また、テンシヨンレバー２２とスタートレバー
２３はこのコレクタレバー２１に支点Ａを中心に
回動自在に設けられ、テンシヨンレバー２２には
コントロールレバー２０の回動に伴つてコントロ
ールシヤフト２７を介して増減するテンシヨンス
プリング２８の付勢力が与えられ、この付勢力が
スタートスプリング２４を介してスタートレバー
２３に伝達され、スタートレバー２３を後述する
ガバナ機構１８のガバナスリーブ１８ｆに押し付
けている。

そして、このスタートレバー２３にボールジヨ
イント１８ｇを介して上記コントロールスリーブ
１６が支持される。

したがつて、レバー２０を回動してテンシヨン
スプリング２８の張力を強めれば、テンシヨンレ
バー２２が反時計方向に回動し、スタートスプリ
ング２４を介してスタートレバー２３を押し、支
点Ａを中心にしてコントロールスリーブ１６を右
方へ移動させて燃料噴射量を増量させる。

一方、ガバナ機構１８は、噴射ポンプ本体の上
層部に内蔵され、ギヤ１８ａと一体的に構成され
たフライウエイトホルダ１８ｂにはフライウエイ
ト１８ｃが接合点１８ｄを中心に回動自在にとり
つけられている。フライウエイトホルダ１８ｂ
が、ギヤ１８ａを介して伝えられるドライブシヤ
フト２の回転に伴つてガバナシヤフト１８ｅを中
心に摺動回転すると、フライウエイト１８ｃも回
動し接合点１８ｄを中心に回転遠心力をうけ拡が
る。例えば、アクセル開度が変わらないのに回転
数が上昇したとすると、ガバナシヤフト１８ｅに
嵌合し、かつフライウエイト１８ｃに係合するガ
バナスリーブ１８ｆは、フライウエイト１８ｃに
おされて前進する。このガバナスリーブ１８ｆの
前進に伴つて、スタートレバー２３が、スタート
スプリング２４の押圧力に抗して支点Ａを中心に
回動し、コントロールスリーブ１６を図中左方へ
移動させて燃料噴射量を減少させる。このため回
転数が下降してアクセル開度に対応した機関回転
数に収束するのである。

また、燃料の噴射時期はローラリング１０を回
動させることにより制御される。

具体的にはカムデイスク８のフエイスカム９が
ローラ１１に乗り上げたときに燃料が噴射される
ので、例えばカムデイスク８の回転方向と逆方向
にローラリング１０を回動させると、フエイスカ
ム９のローラ１１に乗り上げる時期がそれだけ早
くなるため、燃料の機関クランク角に対する噴射
時期が早まる。

そのために、ローラリング１０はタイマスライ
ドピン２９を介してタイマピストン３０に回動自
在に嵌合されている。

シリンダ３０Ａの中で摺動するタイマピストン
３０の端面の高圧室３２には、通路３３を経てポ
ンプ室５の燃圧が導かれ、また反対側の低圧室３
４はフイードポンプ３の吸込側に連通して負圧に
近い状態になるが、スプリング３５の弾性力でタ
イマピストン３０を押し戻している。なお、第１
図はタイマピストン３０の軸線を90度回転させた
状態を示しており、実際にはローラリング１０の
回転接線方向に一致する。同様に説明の便宜上か
らフイードポンプ３の軸線も90度回転させたもの
が同一図面中に図示してある。

ポンプ室５の燃圧はフイードポンプ３の回転数
に比例して上昇するので、タイマピストン３０は
機関回転数の上昇に伴つて、左方へと押され、こ
れによりカムデイスク８の回転と逆方向へローラ
リング１０を回動し、噴射時期を相対的に早める
ように作用する。

ところで、このような燃料噴射ポンプでは、燃
料の噴射期間を変えることで燃料噴射量を増減し
ていても、燃料の噴射率特性はフエイスカム９の
リフト特性に応じて一律に決まつてしまい、カム
プロフイルを機関高負荷域での出力を重視して設
定する関係から、低負荷域では燃料噴射量は減る
が、噴射開始初期の噴射率の立上りが大きいこと
は変らず、この結果、噴射直後に急激に燃焼が行
なわれ、燃焼騒音が大きくなつたりNOxの発生
量が増大するという問題があつた。

そこで本出願人は、実願昭58−25919号として、
フエイスカムのプロフイルを、噴射初期のリフト
変化率が小さくなるようにして、初期噴射率を下
げることを提案した。これを第２図のカムプロフ
イルの展開図にしたがつて説明すると、カムはリ
フトが増加する過程で、サブとメインの２段階に
斜面が変化するプロフイルＡとＢが形成され、前
段のプロフイルＡではリフト増加率が小さく、後
段のプロフイルＢは大きな増加率が与えられてい
る。

燃料噴射は前述したように機関クランク角に対
するローラリング１０の相対回転位置を変えない
限り、噴射の開始時期はほぼ一定であり、噴射量
は噴射期間、換言すると噴射終了時期によつて決
定される。

したがつて、機関低負荷域ではカムのリフト途
中で燃料噴射が終了するが、高負荷域になるほど
最大リフト付近にまで噴射期間が延びるのであ
る。

カムプロフイルをこのように２段階に斜面を変
化させると、低負荷域での燃料噴射はほとんど前
段のプロフイルＡにのみ存在し、したがつて初期
噴射率の低い特性とすることができ、これに対し
て高負荷域では前段に加えて後段のプロフイルＢ
にもとづき、噴射後期に高い噴射率を実現して所
定の噴射期間内での必要量の燃料の供給を可能と
した。

機関低負荷域での燃焼騒音やNOxの増大を抑
え、高負荷域での出力確保を同時に達成しようと
するものである。

しかし、このようにフエイスカムのプロフイル
を、限定されたカム回転角度内で２段の斜面に形
成すると、第２図にも示すように、カムプロフイ
ル頂点でのカム加速度が、通常の単一斜面のもの
に比べて非常に大きくなり、とくに機関高速回転
時にはフエイスカムに従動するプランジヤのリフ
ト方向の慣性力の増大により、プランジヤまたは
プランジヤとカムデイスクがジヤンピングを起こ
すことがあり、これに伴う振動を誘発したり燃料
噴射特性の変動を招いたりする現象がみられた。

これらは、とくに前段のプロフイルに比べて後
段のプロフイルの立上がりが急激になるためで、
このジヤンピングに対しては、プランジヤに作用
する燃料吐出反力やカムスプリングの反力が抑制
方向に働くものの、燃料吐出圧力はコントロール
スリーブによるカツトオフポートの解放により消
滅するため、常に有効な抑止力とはなり得ない。

カムスプリングについては、従来は通常の線型
なバネ特性をもつものが採用されていたため、と
くにカムプロフイルの後段での慣性力の増大に対
抗するようにスプリング力を強めると、カムリフ
ト初期のスプリング反力が必要以上に強くなりす
ぎてしまい、この領域では常にプランジヤにかか
る燃料吐出圧にもとづく反力も合成されることか
ら、カム面の摩耗が促進され、かつ応答性なども
低下しやすく、さらにポンプ駆動力も増大すると
いう問題を生じる。

（考案の目的） 本考案はプランジヤやカムデイスクがとくにポ
ンプ高回転域でジヤンピングするのを、効果的に
防止することを目的とする。

（考案の構成並びに作用） 本考案は分配型の燃料噴射ポンプを前提とする
もので、カムデイスクをローラリングに押し付け
る方向にバネ反力が働くカムスプリングを、カム
リフトの初期に比べてリフト増加率が増大する後
期にバネ反力の増加率が大きくなるように、多段
あるいは非線型構成とした。

したがつて、フエイスカムのカムプロフイルが
リフト途中からリフト増加率が増大する２段に傾
斜する形状にして、前段に比べて後段の傾斜角が
大きくなつても、後段におけるカムデイスクのロ
ーラリングに対する押付力を大幅に増強できるた
め、カムデイスクやプランジヤが慣性力でジヤン
ピングしようとするのを、効果的に抑止する。

（実施例） 第３図は本実施例の要部を示してあるが、プラ
ンジヤ７の端部４２にフイクスプレート４０が、
相対回転自由に嵌められる。

そしてフイクスプレート４０に対しては、プラ
ンジヤ７と同軸方向にフイクスピン４１が押込ま
れ、このフイクスピン４１の他端はハウジング３
１の一部に挿入される。

フイクスピン４１の周囲には、カムスプリング
４３が介装され、フイクスプレート４０を介して
カムデイスク８をローラリング１０に弾接してい
る。

カムスプリング４３はスプリング変位（たわ
み）量に対して途中からバネ定数が変化する多段
バネで構成されており、外側の第１スプリング４
４に比べて内側の第２スプリング４５は、カムリ
フト量が「ｌ」に達してからバネ反力がフイクス
プレート４０に作用し始めるように浮動的に支持
される。

つまり、カムリフト量の少ない前記には、第１
スプリング４４のみが働き、リフト後期にはこれ
とともに第２スプリング４５の反力が加算される
のである。

なお、図面からはフエイスカム９のプロフイル
は必ずしも明らかではないが、前掲の第２図ある
いは後述する第４図に示すように、リフト前期と
後期とで斜面の傾きが異なり、かつ後段での傾き
が増加する２段カムプロフイルとなつている。

以上のように構成され、その他、第１図と同一
部分には同符号を付すことにして、次に作用を説
明する。

第４図はカムプロフイルを展開してリフト特性
を示すと同時にカムスプリングのバネ特性を示し
たもので、カムスプリング４３のバネ定数が変化
する点は、フエイスカム９の後段プロフイルＢの
途中であつて、カムリフト方向に対する従動部の
加速度が正から負に反転する位置と一致させてあ
る。

これは、加速度が正、つまりリフト方向のとき
にはカムデイスク８はローラリング１０に押し付
けられ、リフト方向と逆方向に反転したときはカ
ムデイスク８をローラリング１０から引き離す方
向に慣性力が働くためであり、これ以後ジヤンピ
ングを起こそうとする傾向が強まるので、この時
点からカムスプリング４３によるバネ反力を増加
させたのである。

したがつてプランジヤ７による燃料の吐出行程
において、カムデイスク８の回転によりフエイカ
ム９がローラリング１０のローラ１１に乗り上げ
てリフトを開始すると、リフト初期にはカムスプ
リング４３の第１スプリング４４のみが、そのバ
ネ反力を働かせて、緩やかな傾斜をもつ前段のカ
ムプロフイルに対応する。これに対してカムリフ
ト量が増してリフト後期に入り、ジヤンピングの
恐れがある、加速度が負の方向へ反転する付近に
なると、第２スプリング４５が働き始め、第１ス
プリング４４の合成バネ反力が作用する。このた
め、傾斜の大きくなる後段のプロフイルに対し
て、強いスプリング反力を働かせることができ、
カムデイスク８がローラリング１０から離れるの
を効果的に阻止できる。

この実施例ではカムスプリング４３として多段
（２段）バネ構成のものを用いたが、この他非線
型バネ特性をもともの、例えば巻線径が途中で変
わつたり、ピツチが同じく変化するようなコイル
スプリングを採用することも可能である。

（考案の効果） 以上のように本考案によれば、フエイスカムの
カムプロフイルがリフトの途中からリフト増加率
が増大する２段に傾斜して、前段に比較して後段
の傾斜角が大きくなつても、後段におけるカムデ
イスクのローラリングに対する押し付け力を大幅
にアツプさせることができ、ポンプ高回転時にも
プランジヤやカムデイスクのジヤンピングを確実
に防止して、高速運転域での安定性を高める一
方、カムリフト初期におけるカムスプリング反力
が過剰に強まるのを回避して、カム面の耐摩耗性
やカム応答性の低下を防止できる効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来装置の断面図、第２図は同じくカ
ム特性を示す説明図である。第３図は本考案の実
施例の要部断面図、第４図は同じくカム特性を示
す説明図である。 ２……ドライブシヤフト、３……フイードポン
プ、５……ポンプ室、６……高圧プランジヤポン
プ、７……プランジヤ、８……カムデイスク、９
……フエイスカム、１０……ローラリング、１１
……ローラ、１３……分配ポート、１５……カツ
トオフポート、１６……コントロールスリーブ、
４０……フイクスプレート、４１……フイクスピ
ン、４３……カムスプリング、４４，４５……第
１、第２スプリング。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 機関回転に同期して回転駆動されるカムデイス
   クと、カムデイスクのフエイスカムが乗り上げる
   ローラリングと、カムデイスクと共に回転しなが
   ら往復動するプランジヤと、カムデイスクをロー
   ラリングと接触するように押圧するカムスプリン
   グとを備え、プランジヤの往復動に伴つて燃料を
   圧送する分配型燃料噴射ポンプにおいて、前記フ
   エイスカムのカムプロフイルをリフトの途中から
   リフト増加率が増大する２段の斜面に形成すると
   ともに、前記カムスプリングをそのバネ反力が前
   記カムプロフイルのリフト増加率の増大に対応し
   て増大する多段、または非線形バネで構成したこ
   とを特徴とする分配型燃料噴射ポンプ。