WO2019151032A1 - 燃料ポンプ駆動構造 - Google Patents
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Definitions
- This disclosure relates to a fuel pump drive structure that supplies fuel to the combustion chamber side of the engine.
- Patent Document 1 describes an engine of a diesel locomotive.
- fuel is supplied from a fuel tank to a high-pressure fuel pump by a low-pressure fuel pump, the fuel rail is maintained at a high pressure by the high-pressure fuel pump, and fuel received from the fuel rail is injected from an injection nozzle.
- the engine camshaft is provided with a valve lobe for moving the intake and exhaust valves, and driving at the driven end of each camshaft to supply mechanical energy to the valve lobe to move the intake and exhaust valves. Torque is transmitted from the gear.
- the camshaft is provided with a fuel lobe for applying fuel supply pressure to the fuel rail.
- a fuel lobe (high pressure pump drive cam) is provided at the end of a camshaft having a valve lobe (valve drive cam) for opening and closing an intake valve and an exhaust valve, and this high pressure pump drive cam.
- the driving method of the low-pressure fuel pump is unknown.
- a dedicated device for example, a gear or shaft dedicated to the low pressure fuel pump
- the low pressure fuel pump is driven by taking out the rotation of the engine using the device.
- the device since the low-pressure fuel pump is driven through the device, the device may increase the mechanical loss and reduce the energy efficiency.
- the number of parts increases by the amount of the device, it causes an increase in manufacturing cost and weight, and it is necessary to secure a space for installing the device around the engine. There is a possibility of inviting.
- the present disclosure provides a fuel pump drive structure capable of suppressing the number of parts and suppressing a decrease in energy efficiency.
- a first aspect of the present invention is a fuel pump drive structure for supplying fuel to the combustion chamber side of an engine, and includes an engine camshaft, a high pressure fuel pump, and a low pressure fuel pump.
- the engine camshaft has a plurality of cams.
- the high-pressure fuel pump pressurizes the fuel and supplies it to the combustion chamber side.
- the low pressure fuel pump supplies fuel from the fuel tank side to the high pressure fuel pump.
- the plurality of cams include a valve drive cam for driving at least one of an intake valve for intake to the combustion chamber and an exhaust valve for exhaust from the combustion chamber, and a high-pressure pump drive cam for driving the high-pressure fuel pump A low pressure pump drive cam for driving the low pressure fuel pump.
- the high pressure fuel pump and the low pressure fuel pump are driven by a high pressure pump drive cam and a low pressure pump drive cam that rotate as the camshaft rotates.
- the plurality of camshaft cams include the valve drive cam, the high pressure pump drive cam, and the low pressure pump drive cam, and the high pressure fuel pump and the low pressure fuel pump rotate with the rotation of the camshaft. It is driven by a cam and a low pressure pump drive cam.
- a pump drive cam (a high pressure pump drive cam and a low pressure pump drive cam) is provided on a camshaft having a valve drive cam for driving an intake valve or an exhaust valve, and a high pressure fuel pump is utilized by utilizing the rotation of the camshaft.
- the low pressure fuel pump since the low pressure fuel pump is driven, it is not necessary to provide a high pressure fuel pump and a pump dedicated drive device for driving the low pressure fuel pump (for example, a shaft or gear for taking out the rotation of the engine), and the number of parts can be reduced. And a reduction in energy efficiency can be suppressed.
- the second aspect of the present invention is the fuel pump drive structure according to the first aspect, wherein an input portion for inputting a force for rotating the camshaft is provided on one end side of the camshaft.
- the distance between the high pressure pump drive cam and the input unit is shorter than the distance between the low pressure pump drive cam and the input unit.
- the distance between the high pressure pump drive cam and the input unit is shorter than the distance between the low pressure pump drive cam and the input unit.
- the high pressure pump drive cam for the high pressure fuel pump which has a higher load on the camshaft than the low pressure fuel pump, is disposed closer to the input portion of the camshaft than the low pressure pump drive cam. Can be efficiently transmitted to the high-pressure fuel pump side.
- a third aspect of the present invention is the fuel pump drive structure according to the first aspect or the second aspect, wherein the plurality of cams include a plurality of valve drive cams. At least one of the high-pressure pump drive cam and the low-pressure pump drive cam is disposed between two valve drive cams of the plurality of valve drive cams.
- At least one of the high-pressure pump drive cam and the low-pressure pump drive cam (one pump drive cam) is disposed between two valve drive cams out of the plurality of valve drive cams. Or the other end) and a region between the one end (or the other end) and the valve drive cam closest to the other end (hereinafter referred to as an end region). There is no. For this reason, since the edge part area
- FIG. 1 is a schematic view of an engine to which a fuel pump drive structure according to an embodiment of the present invention is applied.
- FIG. 2 is a schematic view of FIG. 1 viewed from the direction of arrow II.
- FIG. 3 is a schematic view of the camshaft.
- FIG. 4 is a schematic sectional view of the high-pressure fuel pump.
- CL1 indicates the rotation axis of the crankshaft 9
- CL2 indicates the rotation axis of the camshaft 13
- CL3 indicates the rotation axis of the tappet roller 23 of the supply pump 12.
- the fuel pump drive structure according to the present embodiment is applied to, for example, a diesel engine 1 (hereinafter simply referred to as an engine 1) having a common rail fuel injection system.
- a diesel engine 1 hereinafter simply referred to as an engine 1 having a common rail fuel injection system.
- the fuel in the fuel tank 3 is supplied to the supply pump (high pressure pump) 12 side by a feed pump (low pressure pump) 11, and the fuel is pressurized by the supply pump 12 so that the common rail 4 (fuel flow direction).
- the high-pressure fuel pressurized by the supply pump 12 is stored in the common rail 4, and a plurality of (in this embodiment, four high-pressure fuels) ) Injectors 5 are injected into a plurality of (in this embodiment, four) combustion chambers 2 of the engine 1.
- the engine 1 includes an intake valve 6 that controls intake into the combustion chamber 2, an exhaust valve 7 that controls exhaust from the combustion chamber 2, a piston 8 provided in the combustion chamber 2, a crankshaft 9, and a camshaft 13. And have.
- the fuel injected from the injector 5 into the combustion chamber 2 is ignited and burned by the high-temperature air compressed by the piston 8 in the combustion chamber 2, and the gas expanded by this combustion pushes down the piston 8 to reduce the engine 1.
- the crankshaft 9 is rotated.
- the intake valve 6 and the exhaust valve 7 are connected to a push rod 15 via an arm 14 and are driven by rotation of a camshaft 13 as will be described later.
- the arm 14 and the push rod 15 on the intake valve 6 side are shown, and the arm 14 and the push rod 15 on the exhaust valve 7 side are not shown.
- the fuel pump drive structure includes a camshaft 13, a feed pump 11, and a supply pump 12 of the engine 1.
- the camshaft 13 is a rod-shaped member, and integrally includes a plurality of cams, and is rotatably supported by the cylinder block 1a of the engine 1.
- the plurality of cams include a plurality (four in this embodiment) intake valve drive cams (valve drive cams) 16 and a plurality (four in this embodiment) exhaust valve drive cams (valve drive cams) 17.
- the camshaft 13 has a rotation axis CL2 extending in the axial direction (extending direction) of the camshaft 13, and is arranged so that the rotation axis CL2 of the camshaft 13 is substantially parallel to the rotation axis CL1 of the crankshaft 9. .
- An input gear (input portion) 20 is fixedly provided at an end portion on one end side of the camshaft 13.
- the input gear 20 of the camshaft 13 is connected to the crankshaft 9 via a gear or a chain.
- the plurality of intake valve drive cams 16 and the plurality of exhaust valve drive cams 17 are plate cams whose distances from the rotation axis CL2 of the camshaft 13 to the outer peripheral surfaces of the intake valve drive cam 16 and the exhaust valve drive cam 17 are not constant.
- the camshafts 13 are alternately provided at predetermined intervals in the axial direction of the camshaft 13.
- the exhaust valve drive cams 17 are alternately arranged in this order.
- the first and second valve drive cams 16, 17 from the input gear 20 of the camshaft 13 are the intake valve 6 and exhaust valve 7 (hereinafter referred to as valves 6, 7) of the first combustion chamber 2 closest to the input gear 20.
- the third and fourth valve drive cams 16 and 17 from the input gear 20 correspond to the valves 6 and 7 of the second combustion chamber 2 from the input gear 20 and fifth from the input gear 20.
- the sixth valve drive cams 16 and 17 correspond to the valves 6 and 7 of the third combustion chamber 2 from the input gear 20, and the seventh and eighth valve drive cams 16 and 17 from the input gear 20 are input. This corresponds to the valves 6 and 7 of the fourth combustion chamber 2 from the gear 20.
- the tip of a push rod 15 connected to the intake valve 6 abuts on the outer peripheral surface of each intake valve drive cam 16 (see FIG. 2), and the outer peripheral surface of each exhaust valve drive cam 17 is connected to the exhaust valve 7.
- the tip of the push rod 15 is in contact (not shown).
- the plurality of intake valve drive cams 16 and the plurality of exhaust valve drive cams 17 are rotated about the rotation axis CL2 by the rotation of the camshaft 13, and the push rod 15 of the intake valve 6 or the exhaust valve 7 is moved in the axial direction of the push rod 15. Reciprocate along.
- the push rod 15 drives the intake valve 6 or the exhaust valve 7 via the arm 14 by reciprocating.
- the plurality of intake valve drive cams 16 and the plurality of exhaust valve drive cams 17 open and close according to a predetermined opening / closing timing predetermined for each of the plurality of intake valves 6 and the plurality of exhaust valves 7. Respectively. In FIG. 2, only the intake valve drive cam 16 is shown, and the other cams (the exhaust valve drive cam 17, the feed pump drive cam 18, and the supply pump drive cam 19) are not shown.
- the predetermined interval between the valve drive cams 16 and 17 is determined based on the distance between the intake valve 6 and the exhaust valve 7 and the distance between the plurality of combustion chambers 2 of the engine 1.
- the feed pump drive cam 18 is a plate cam in which the distance from the rotation axis CL2 of the camshaft 13 to the outer peripheral surface of the feed pump drive cam 18 is not constant, and among the valve drive cams 16 and 17 of the camshaft 13, the cam A valve drive cam disposed at a position closest to the input gear 20 of the shaft 13 (in this embodiment, an exhaust valve drive cam 17 corresponding to the combustion chamber 2 disposed at a position closest to the input gear 20). And the valve drive cam (in this embodiment, the intake valve drive cam 16 corresponding to the second combustion chamber 2 from the input gear 20) that is arranged at the third closest position to the input gear 20. Is done.
- a later-described tappet roller 21 of the feed pump 11 is in contact with the outer peripheral surface of the feed pump drive cam 18 (see FIG. 3).
- the feed pump drive cam 18 rotates about the rotation axis CL ⁇ b> 2 by the rotation of the camshaft 13, and drives the feed pump 11 by reciprocating a rod 22 described later of the feed pump 11.
- the supply pump drive cam 19 is a plate cam in which the distance from the rotation axis CL2 of the camshaft 13 to the outer peripheral surface of the supply pump drive cam 19 is not constant, and among the valve drive cams 16 and 17 of the camshaft 13, the cam A valve drive cam disposed at a position closest to the input gear 20 of the shaft 13 (in this embodiment, an intake valve drive cam 16 corresponding to the combustion chamber 2 disposed at a position closest to the input gear 20); 20 is arranged between the valve drive cam disposed in the second closest position to the exhaust gas 20 (in this embodiment, the exhaust valve drive cam 17 corresponding to the combustion chamber 2 disposed closest to the input gear 20). Is done.
- the distance L1 between the supply pump drive cam 19 and the input gear 20 is shorter than the distance L2 between the feed pump drive cam 18 and the input gear 20.
- a later-described tappet roller 23 of the supply pump 12 is in contact with the outer peripheral surface of the supply pump drive cam 19 (see FIG. 3).
- the supply pump drive cam 19 rotates about the rotation axis CL ⁇ b> 2 by the rotation of the camshaft 13, and drives the supply pump 12 by reciprocating a plunger 24 described later of the supply pump 12.
- the feed pump 11 is a low-pressure fuel pump in which the pressure required for the feed pump 11 is lower than the pressure required for the supply pump 12, and is fixed to the cylinder block 1 a of the engine 1 to supply the fuel in the fuel tank 3. Supply to the pump 12 side.
- a through hole (not shown) that opens toward the feed pump drive cam 18 of the camshaft 13 is formed in the cylinder block 1a, and the rod 22 of the feed pump 11 is inserted into the through hole. With the rod 22 inserted through the through hole, the tappet roller 21 at the tip of the rod 22 abuts on the feed pump drive cam 18 of the camshaft 13.
- the feed pump 11 converts the rotational motion of the camshaft 13 into the reciprocating motion of the rod 22, and reciprocates a piston (not shown) by the reciprocating motion of the rod 22, so that the fuel in the fuel tank 3 moves toward the supply pump 12. Supply.
- the supply pump 12 is a high-pressure fuel pump in which the pressure required for the supply pump 12 is higher than the pressure required for the feed pump 11, and the adapter 30 is connected to the cylinder block 1 a of the engine 1.
- the fuel from the feed pump 11 is pressurized and supplied to the common rail 4 on the combustion chamber 2 side.
- the cylinder block 1a is formed with a through hole 25 extending in a predetermined direction (vertical direction in FIG. 4) and penetrating toward the supply pump drive cam 19 of the camshaft 13.
- the through hole 25 has a substantially cylindrical shape.
- the adapter 30 is inserted.
- the through hole 25 into which the adapter 30 is inserted is disposed closer to the input gear 20 in the axial direction of the camshaft 13 than the through hole of the cylinder block 1a through which the rod 22 of the feed pump 11 is inserted.
- the load on the camshaft 13 is higher in the supply pump 12 than in the feed pump 11.
- the adapter 30 extends along the predetermined direction and is inserted into the through hole 25 of the cylinder block 1a, and protrudes radially outward from one end side (the upper end side in FIG. 4) of the cylindrical portion 31. And a flange-shaped flange portion 32.
- An inner diameter portion of the cylindrical portion 31 extends along the predetermined direction to form a pump insertion hole 30a into which the supply pump 12 can be inserted.
- the flange portion 32 is fixed to the outer surface of the cylinder block 1a.
- the supply pump 12 is, for example, a piston-type pump having a pump body 26, a plunger 24, a tappet 27, and a tappet roller 23. Like the feed pump 11, the supply pump 12 controls the rotational movement of the camshaft 13 with the tappet roller 23 and the tappet 27. The plunger 24 in the pump body 26 is reciprocated by the reciprocating motion of the tappet 27, and the fuel supplied from the feed pump 11 is supplied to the common rail 4 side.
- the camshaft 13 includes a plurality of intake valve drive cams 16, a plurality of exhaust valve drive cams 17, a feed pump drive cam 18, and a supply pump drive cam 19.
- the feed pump 11 and the supply pump 12 are driven by a feed pump drive cam 18 and a supply pump drive cam 19 that rotate as the camshaft 13 rotates.
- the camshaft 13 having the valve drive cams 16 and 17 for driving the valves 6 and 7 is provided with the pump drive cams 18 and 19 (the feed pump drive cam 18 and the supply pump drive cam 19).
- a pump-specific shaft and gear (hereinafter referred to as a pump-specific drive device) for taking out the rotation of the crankshaft 9 and the camshaft 13 are separately provided. There is no need to provide it, and the number of parts can be reduced. For this reason, the manufacturing cost of the engine 1 can be suppressed, and the vehicle weight can be suppressed.
- the distance L1 between the supply pump drive cam 19 and the input gear 20 is shorter than the distance L2 between the feed pump drive cam 18 and the input gear 20.
- the supply pump drive cam 19 for the supply pump 12 having a higher load on the camshaft 13 than the feed pump 11 is disposed closer to the input gear 20 of the camshaft 13 than the feed pump drive cam 18. The force input to the input gear 20 of the camshaft 13 can be efficiently transmitted to the supply pump 12 side.
- the feed pump 11 or the supply pump 12 is driven using a mechanical method, the electric load on the vehicle can be reduced as compared with the case where the feed pump 11 or the supply pump 12 is driven using an electrical method.
- the engine 1 since it is not necessary to provide a pump-dedicated drive device for driving the feed pump 11 and the supply pump 12, the engine 1 can be made compact.
- both the feed pump drive cam 18 and the supply pump drive cam 19 are disposed between the valve drive cams 16 and 17, the cam shaft 13 is closest to one end (or the other end) and one end (or the other end). It is not necessary to secure a region for disposing the pump drive cams 18 and 19 in a region 38 (hereinafter referred to as an end region 38) between the valve drive cams 16 and 17 in the position. For this reason, when providing the pump drive cams 18 and 19 with respect to the camshaft 13 having the valve drive cams 16 and 17, the pump drive cams 18 and 19 are not extended without changing the camshaft 13 (without changing the overall length). Can be provided.
- the pump drive cams 18 and 19 are provided for the camshaft 13 having both the intake valve drive cam 16 and the exhaust valve drive cam 17, but the intake valve drive cam 16 and the exhaust valve drive cam 17 are provided.
- Pump drive cams 18 and 19 may be provided for the camshaft 13 having at least one of the above.
- the plurality of cams of the camshaft 13 may include at least one of the intake valve drive cam 16 and the exhaust valve drive cam 17, the feed pump drive cam 18, and the supply pump drive cam 19. Cams other than the cams 16, 17, 18, 19 may be included.
- the supply pump 12 is fixed to the cylinder block 1 a of the engine 1 via the adapter 30, but may be fixed without using the adapter 30.
- the feed pump 11 may be fixed to the cylinder block 1a of the engine 1 via an adapter, or may be fixed without using an adapter.
- the feed pump 11 and the supply pump 12 which are separate from each other are provided.
- a fuel pump in which the above-described feed pump 11 and the supply pump 12 are integrated outside the engine 1 may be provided. .
- the feed pump drive cam 18 is arranged with respect to the valve drive cam 16 and 17, the valve drive cam disposed at the second closest position to the input gear 20, and 3 to the input gear 20.
- positioned between the valve drive cams arrange
- the supply pump drive cam 19 is positioned at the second closest position to the input gear 20 and the valve drive cam disposed at the position closest to the input gear 20 of the valve drive cams 16 and 17.
- the present invention is not limited to this, and can be disposed between the other valve drive cams 16 and 17.
- both the feed pump drive cam 18 and the supply pump drive cam 19 are disposed between the valve drive cams 16 and 17, but the present invention is not limited to this.
- the feed pump drive cam 18 is disposed between the valve drive cams 16 and 17, and the supply pump drive cam 19 is disposed at the position closest to the input gear 20 of the camshaft 13 and the input gear 20 ( In this embodiment, it may be disposed between the intake valve drive cam 16) corresponding to the combustion chamber 2 disposed at the position closest to the input gear 20.
- the end region 38 of the camshaft 13 can be shortened by the amount that the feed pump drive cam 18 is disposed between the valve drive cams 16 and 17, and the length of the camshaft 13 can be suppressed. it can.
- both the feed pump drive cam 18 and the supply pump drive cam 19 may be arranged in the end region 38 of the camshaft 13 without being arranged between the valve drive cams 16 and 17. Even in this case, since the feed pump 11 and the supply pump 12 are driven without going through the pump-dedicated drive device, the number of parts can be suppressed and the reduction in energy efficiency can be suppressed.
- the distance L1 between the supply pump drive cam 19 and the input gear 20 is shorter than the distance L2 between the feed pump drive cam 18 and the input gear 20, but the present invention is not limited to this. It is not a thing.
- valves 6 and 7 and the number of valve drive cams 16 and 17 with respect to the combustion chamber 2 of the engine 1 are not limited to the above.
- arrangement positions of the valves 6 and 7 and the arrangement positions of the valve drive cams 16 and 17 are not limited to the above.
- the fuel pump drive structure according to the present disclosure is applied to the engine 1 having the plurality of combustion chambers 2, but may be applied to an engine having one combustion chamber 2.
- the fuel pump drive structure according to the present disclosure is applied to the diesel engine 1, but may be applied to a gasoline engine. Further, the present invention may be applied to an engine that does not include a common rail fuel injection system.
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Abstract
燃料ポンプ駆動構造は、エンジンのカムシャフトと、燃料タンクの燃料をサプライポンプへ供給するフィードポンプと、燃料を加圧して燃焼室側へ供給するサプライポンプとを備える。カムシャフトは、複数のカムを一体的に有し、エンジンのシリンダブロックに回転自在に支持される。複数のカムには、複数の吸気弁駆動カムと複数の排気弁駆動カムとフィードポンプ駆動カムとサプライポンプ駆動カムとが含まれる。フィードポンプ及びサプライポンプは、カムシャフトの回転に伴って回転するフィードポンプ駆動カム及びサプライポンプ駆動カムによって駆動される。
Description
本開示は、エンジンの燃焼室側へ燃料を供給する燃料ポンプ駆動構造に関する。
特許文献1には、ディーゼル機関車のエンジンが記載されている。このエンジンでは、低圧燃料ポンプによって燃料を燃料タンクから高圧燃料ポンプへ送給し、高圧燃料ポンプによって燃料レールを高い圧力に維持し、燃料レールから受けた燃料を噴射ノズルから噴射する。エンジンのカムシャフトには、吸気及び排気弁を動かすための弁ローブが設けられ、弁ローブに機械的エネルギーを供給して吸気及び排気弁を動かすために、各カムシャフトの被駆動端部における駆動歯車からトルクが伝達される。カムシャフトには、燃料レールに対して燃料供給圧力を与えるための燃料ローブが設けられる。
特許文献1に記載のエンジンでは、吸気弁及び排気弁を開閉するための弁ローブ(弁駆動カム)を有するカムシャフトの端部に燃料ローブ(高圧ポンプ駆動カム)を設け、この高圧ポンプ駆動カムによって高圧燃料ポンプを駆動している。一方、低圧燃料ポンプの駆動方法については不明である。低圧燃料ポンプを駆動するために専用の装置(例えば、低圧燃料ポンプ専用の歯車やシャフト等)をエンジンに対して取り付けて、前記装置を用いてエンジンの回転を取り出して低圧燃料ポンプを駆動する場合には、前記装置を介して低圧燃料ポンプを駆動するので、前記装置によって機械損失が増大してエネルギー効率が低下する可能性がある。また、前記装置の分だけ部品点数が多くなるので、製造コストの増大や重量の増大を招くとともに、エンジン周辺に前記装置を設置するスペースを確保する必要が生じ、エンジン周辺のスペースの縮小等を招く可能性がある。
本開示は、部品点数を抑え、且つエネルギー効率の低下を抑えることが可能な燃料ポンプ駆動構造を提供する。
本発明の第1の態様は、エンジンの燃焼室側へ燃料を供給する燃料ポンプ駆動構造であって、エンジンのカムシャフトと高圧燃料ポンプと低圧燃料ポンプとを備える。エンジンのカムシャフトは、複数のカムを有する。高圧燃料ポンプは、燃料を加圧して燃焼室側へ供給する。低圧燃料ポンプは、燃料タンク側から高圧燃料ポンプへ燃料を供給する。複数のカムは、燃焼室への吸気用の吸気弁及び燃焼室からの排気用の排気弁の少なくとも一方を駆動するための弁駆動カムと、高圧燃料ポンプを駆動するための高圧ポンプ駆動カムと、低圧燃料ポンプを駆動するための低圧ポンプ駆動カムとを含む。高圧燃料ポンプ及び低圧燃料ポンプは、カムシャフトの回転に伴って回転する高圧ポンプ駆動カム及び低圧ポンプ駆動カムによって駆動される。
上記構成では、カムシャフトの複数のカムが、弁駆動カムと高圧ポンプ駆動カムと低圧ポンプ駆動カムとを含み、高圧燃料ポンプ及び低圧燃料ポンプが、カムシャフトの回転に伴って回転する高圧ポンプ駆動カム及び低圧ポンプ駆動カムによって駆動される。このように、吸気弁または排気弁を駆動するための弁駆動カムを有するカムシャフトにポンプ駆動カム(高圧ポンプ駆動カム及び低圧ポンプ駆動カム)を設け、カムシャフトの回転を利用して高圧燃料ポンプ及び低圧燃料ポンプを駆動するので、高圧燃料ポンプ及び低圧燃料ポンプを駆動するためのポンプ専用の駆動装置(例えば、エンジンの回転を取り出すシャフトや歯車)を設ける必要がなく、部品点数を抑えることができ、エネルギー効率の低下を抑えることができる。
本発明の第2の態様は、上記第1の態様の燃料ポンプ駆動構造であって、カムシャフトの一端側には、カムシャフトを回転させるための力を入力する入力部が設けられる。高圧ポンプ駆動カムと入力部との間の距離は、低圧ポンプ駆動カムと入力部との間の距離よりも短い。
上記構成では、高圧ポンプ駆動カムと入力部との間の距離は、低圧ポンプ駆動カムと入力部との間の距離よりも短い。このように、低圧燃料ポンプよりもカムシャフトに対する負荷が高い高圧燃料ポンプ用の高圧ポンプ駆動カムを、低圧ポンプ駆動カムよりもカムシャフトの入力部に近い位置に配置するので、カムシャフトの入力部に入力した力を高圧燃料ポンプ側に効率よく伝達することができる。
本発明の第3の態様は、上記第1の態様または上記第2の態様の燃料ポンプ駆動構造であって、複数のカムは、複数の弁駆動カムを含む。高圧ポンプ駆動カム及び低圧ポンプ駆動カムの少なくとも一方は、複数の弁駆動カムのうちの2つの弁駆動カム間に配置される。
上記構成では、高圧ポンプ駆動カム及び低圧ポンプ駆動カムの少なくとも一方(一方のポンプ駆動カム)が、複数の弁駆動カムのうちの2つの弁駆動カム間に配置されるので、カムシャフトの一端(又は他端)と一端(又は他端)から最も近い位置にある弁駆動カムとの間の領域(以下、端部領域という。)に、前記一方のポンプ駆動カムを配置する領域を確保する必要が無い。このため、カムシャフトの端部領域を短く抑えることができるので、カムシャフトに対して高圧ポンプ駆動カム及び低圧ポンプ駆動カムを設ける際のカムシャフトの長さを抑えることができる。
本開示によれば、部品点数を抑え、且つエネルギー効率の低下を抑えることができる。
以下、本発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。なお、各図において、CL1はクランクシャフト9の回転軸を、CL2はカムシャフト13の回転軸を、CL3はサプライポンプ12のタペットローラ23の回転軸をそれぞれ示す。
図1及び図2に示すように、本実施形態に係る燃料ポンプ駆動構造は、例えば、コモンレール式燃料噴射システムを備えるディーゼルエンジン1(以下、単にエンジン1という。)に適用される。コモンレール式燃料噴射システムでは、燃料タンク3内の燃料をフィードポンプ(低圧ポンプ)11によってサプライポンプ(高圧ポンプ)12側へ供給し、サプライポンプ12によって燃料を加圧してコモンレール4(燃料の流通方向における燃焼室2側のコモンレール4)へ供給し、サプライポンプ12によって加圧された高圧の燃料をコモンレール4に貯留し、コモンレール4に貯留された高圧の燃料を複数(本実施形態では、4つ)のインジェクタ5からエンジン1の複数(本実施形態では、4つ)の燃焼室2へ噴射する。
エンジン1は、燃焼室2への吸気を制御する吸気弁6と、燃焼室2からの排気を制御する排気弁7と、燃焼室2に設けられるピストン8と、クランクシャフト9と、カムシャフト13とを有する。インジェクタ5から燃焼室2へ噴射された燃料は、燃焼室2内でピストン8によって圧縮された高温の空気によって着火して燃焼し、この燃焼によって膨張したガスが、ピストン8を押し下げてエンジン1のクランクシャフト9を回転させる。吸気弁6及び排気弁7は、アーム14を介してプッシュロッド15に連結され、後述するようにカムシャフト13の回転によって駆動される。なお、図2では、吸気弁6側のアーム14及びプッシュロッド15を図示し、排気弁7側のアーム14及びプッシュロッド15の図示を省略している。
本実施形態に係る燃料ポンプ駆動構造は、エンジン1のカムシャフト13とフィードポンプ11とサプライポンプ12とを備える。
図1~図3に示すように、カムシャフト13は、棒状部材であって、複数のカムを一体的に有し、エンジン1のシリンダブロック1aに回転自在に支持される。複数のカムには、複数(本実施形態では、4つ)の吸気弁駆動カム(弁駆動カム)16と、複数(本実施形態では、4つ)の排気弁駆動カム(弁駆動カム)17と、フィードポンプ駆動カム(低圧ポンプ駆動カム)18と、サプライポンプ駆動カム(高圧ポンプ駆動カム)19とが含まれる。カムシャフト13は、カムシャフト13の軸方向(延設方向)に延びる回転軸CL2を有し、カムシャフト13の回転軸CL2がクランクシャフト9の回転軸CL1と略平行になるように配置される。カムシャフト13の一端側の端部には、入力ギア(入力部)20が固定的に設けられる。カムシャフト13の入力ギア20は、クランクシャフト9に対してギアまたはチェーン等を介して連結される。この連結によって、カムシャフト13の入力ギア20には、カムシャフト13を回転させるための力がクランクシャフト9から入力し、カムシャフト13は、クランクシャフト9の回転に伴って回転する。
複数の吸気弁駆動カム16及び複数の排気弁駆動カム17は、カムシャフト13の回転軸CL2から吸気弁駆動カム16及び排気弁駆動カム17の外周面までの距離が一定ではない板カムであって、カムシャフト13に対して、カムシャフト13の軸方向に所定間隔を空けて交互に設けられる。本実施形態では、カムシャフト13の一端側(入力ギア20側)から他端側へ、吸気弁駆動カム16、排気弁駆動カム17、吸気弁駆動カム16、...、排気弁駆動カム17の順に交互に配置される。カムシャフト13の入力ギア20から1番目及び2番目の弁駆動カム16,17は、入力ギア20に最も近い1番目の燃焼室2の吸気弁6及び排気弁7(以下、弁6,7と称する。)に対応し、入力ギア20から3番目及び4番目の弁駆動カム16,17は、入力ギア20から2番目の燃焼室2の弁6,7に対応し、入力ギア20から5番目及び6番目の弁駆動カム16,17は、入力ギア20から3番目の燃焼室2の弁6,7に対応し、入力ギア20から7番目及び8番目の弁駆動カム16,17は、入力ギア20から4番目の燃焼室2の弁6,7に対応する。各吸気弁駆動カム16の外周面には、吸気弁6に連結されるプッシュロッド15の先端が当接し(図2参照)、各排気弁駆動カム17の外周面には、排気弁7に連結されるプッシュロッド15の先端が当接している(図示省略)。複数の吸気弁駆動カム16及び複数の排気弁駆動カム17は、カムシャフト13の回転によって回転軸CL2を中心として回転し、吸気弁6または排気弁7のプッシュロッド15をプッシュロッド15の軸方向に沿って往復運動させる。プッシュロッド15は、往復運動することによってアーム14を介して吸気弁6または排気弁7を駆動する。複数の吸気弁駆動カム16及び複数の排気弁駆動カム17は、複数の吸気弁6及び複数の排気弁7毎に予め定められた所定の開閉タイミングに応じて各弁6,7が開閉するように、それぞれ設定される。なお、図2には、吸気弁駆動カム16のみを図示し、他のカム(排気弁駆動カム17、フィードポンプ駆動カム18、及びサプライポンプ駆動カム19)の図示を省略している。また、弁駆動カム16,17間の上記所定間隔は、吸気弁6及び排気弁7間の距離やエンジン1の複数の燃焼室2間の距離に基づいて定まる。
フィードポンプ駆動カム18は、カムシャフト13の回転軸CL2からフィードポンプ駆動カム18の外周面までの距離が一定ではない板カムであって、カムシャフト13の弁駆動カム16,17のうち、カムシャフト13の入力ギア20に対して2番目に近い位置に配置される弁駆動カム(本実施形態では、入力ギア20に最も近い位置に配置される燃焼室2に対応する排気弁駆動カム17)と、入力ギア20に対して3番目に近い位置に配置される弁駆動カム(本実施形態では、入力ギア20から2番目の燃焼室2に対応する吸気弁駆動カム16)との間に配置される。フィードポンプ駆動カム18の外周面には、フィードポンプ11の後述するタペットローラ21が当接している(図3参照)。フィードポンプ駆動カム18は、カムシャフト13の回転によって回転軸CL2を中心として回転し、フィードポンプ11の後述するロッド22を往復運動させることによってフィードポンプ11を駆動させる。
サプライポンプ駆動カム19は、カムシャフト13の回転軸CL2からサプライポンプ駆動カム19の外周面までの距離が一定ではない板カムであって、カムシャフト13の弁駆動カム16,17のうち、カムシャフト13の入力ギア20に最も近い位置に配置される弁駆動カム(本実施形態では、入力ギア20に最も近い位置に配置される燃焼室2に対応する吸気弁駆動カム16)と、入力ギア20に対して2番目に近い位置に配置される弁駆動カム(本実施形態では、入力ギア20に最も近い位置に配置される燃焼室2に対応する排気弁駆動カム17)との間に配置される。すなわち、サプライポンプ駆動カム19と入力ギア20との間の距離L1は、フィードポンプ駆動カム18と入力ギア20との間の距離L2よりも短い。サプライポンプ駆動カム19の外周面には、サプライポンプ12の後述するタペットローラ23が当接している(図3参照)。サプライポンプ駆動カム19は、カムシャフト13の回転によって回転軸CL2を中心として回転し、サプライポンプ12の後述するプランジャ24を往復運動させることによってサプライポンプ12を駆動させる。
フィードポンプ11は、フィードポンプ11に要求される圧力がサプライポンプ12に要求される圧力よりも低い低圧燃料ポンプであって、エンジン1のシリンダブロック1aに固定され、燃料タンク3内の燃料をサプライポンプ12側へ供給する。シリンダブロック1aには、カムシャフト13のフィードポンプ駆動カム18に向かって開口する貫通孔(図示省略)が形成され、該貫通孔には、フィードポンプ11のロッド22が挿通する。ロッド22が前記貫通孔を挿通した状態で、ロッド22の先端のタペットローラ21は、カムシャフト13のフィードポンプ駆動カム18に当接する。フィードポンプ11は、カムシャフト13の回転運動をロッド22の往復運動に変換し、ロッド22の往復運動によってピストン(図示省略)を往復運動させて、燃料タンク3内の燃料をサプライポンプ12側へ供給する。
図4に示すように、サプライポンプ12は、サプライポンプ12に要求される圧力がフィードポンプ11に要求される圧力よりも高い高圧燃料ポンプであって、エンジン1のシリンダブロック1aに対してアダプタ30を介して固定され、フィードポンプ11からの燃料を加圧して燃焼室2側のコモンレール4へ供給する。シリンダブロック1aには、所定方向(図4における上下方向)に沿って延びて、カムシャフト13のサプライポンプ駆動カム19に向かって貫通する貫通孔25が形成され、貫通孔25には、略筒状のアダプタ30が挿入される。アダプタ30が挿入される貫通孔25は、フィードポンプ11のロッド22が挿通するシリンダブロック1aの貫通孔よりもカムシャフト13の軸方向の入力ギア20側に配置される。なお、カムシャフト13に対する負荷は、フィードポンプ11よりもサプライポンプ12の方が高い。
アダプタ30は、上記所定方向に沿って延びてシリンダブロック1aの貫通孔25に挿入される筒状部31と、筒状部31の一端側(図4における上端側)から径方向の外側へ突出する鍔状のフランジ部32とを有する。筒状部31の内径部は、上記所定方向に沿って延びてサプライポンプ12を挿入可能なポンプ挿入孔30aを形成する。フランジ部32は、シリンダブロック1aの外面に対して固定される。
サプライポンプ12は、例えば、ポンプ本体26とプランジャ24とタペット27とタペットローラ23とを有するピストン式ポンプであって、フィードポンプ11と同様に、カムシャフト13の回転運動をタペットローラ23及びタペット27の往復運動に変換し、タペット27の往復運動によってポンプ本体26内のプランジャ24を往復運動させて、フィードポンプ11から供給される燃料をコモンレール4側へ供給する。
上記のように構成された燃料ポンプ駆動構造では、カムシャフト13が、複数の吸気弁駆動カム16と複数の排気弁駆動カム17とフィードポンプ駆動カム18とサプライポンプ駆動カム19とを有し、フィードポンプ11及びサプライポンプ12が、カムシャフト13の回転に伴って回転するフィードポンプ駆動カム18及びサプライポンプ駆動カム19によって駆動される。このように、弁6,7を駆動するための弁駆動カム16,17を有するカムシャフト13にポンプ駆動カム18,19(フィードポンプ駆動カム18及びサプライポンプ駆動カム19)を設け、カムシャフト13の回転を利用してフィードポンプ11及びサプライポンプ12を駆動するので、クランクシャフト9やカムシャフト13の回転を取り出すためのポンプ専用のシャフトや歯車(以下、ポンプ専用の駆動装置という。)を別途設ける必要がなく、部品点数を抑えることができる。このため、エンジン1の製造コストを抑えることができ、また車両重量を抑えることができる。
また、上記ポンプ専用の駆動装置を介することなくフィードポンプ11及びサプライポンプ12を駆動するので、その分だけエネルギー効率の低下を抑えることができる。
また、サプライポンプ駆動カム19と入力ギア20との間の距離L1は、フィードポンプ駆動カム18と入力ギア20との間の距離L2よりも短い。このように、カムシャフト13に対する負荷がフィードポンプ11よりも高いサプライポンプ12用のサプライポンプ駆動カム19を、フィードポンプ駆動カム18よりもカムシャフト13の入力ギア20に近い位置に配置するので、カムシャフト13の入力ギア20に入力した力をサプライポンプ12側に効率よく伝達することができる。
従って、本実施形態によれば、部品点数を抑え、且つエネルギー効率の低下を抑えることができる。
また、フィードポンプ11またはサプライポンプ12を機械的な方法を用いて駆動するので、電気的な方法を用いて駆動する場合に比べて車両の電気負荷を低減することができる。
また、フィードポンプ11及びサプライポンプ12を駆動するための上記ポンプ専用の駆動装置を設けなくてもよいので、エンジン1をコンパクト化することができる。
また、フィードポンプ駆動カム18及びサプライポンプ駆動カム19の双方が、弁駆動カム16,17間に配置されるので、カムシャフト13の一端(又は他端)と一端(又は他端)から最も近い位置にある弁駆動カム16,17との間の領域38(以下、端部領域38という。)に、ポンプ駆動カム18,19を配置する領域を確保する必要が無い。このため、弁駆動カム16,17を有するカムシャフト13に対してポンプ駆動カム18,19を設ける際に、カムシャフト13を延長することなく(全長を変えることなく)ポンプ駆動カム18,19を設けることができる。
なお、本実施形態では、吸気弁駆動カム16及び排気弁駆動カム17の双方を有するカムシャフト13に対してポンプ駆動カム18,19を設けたが、吸気弁駆動カム16及び排気弁駆動カム17の少なくとも一方を有するカムシャフト13に対してポンプ駆動カム18,19を設けてもよい。
また、カムシャフト13の複数のカムには、吸気弁駆動カム16及び排気弁駆動カム17の少なくとも一方のカム、フィードポンプ駆動カム18、及びサプライポンプ駆動カム19が含まれていればよく、上記カム16,17,18,19以外のカムが含まれていてもよい。
また、本実施形態では、サプライポンプ12を、エンジン1のシリンダブロック1aに対してアダプタ30を介して固定したが、アダプタ30を介することなく固定してもよい。フィードポンプ11もサプライポンプ12と同様に、エンジン1のシリンダブロック1aに対してアダプタを介して固定してもよいし、アダプタを介することなく固定してもよい。
また、本実施形態では、互いに別体のフィードポンプ11とサプライポンプ12とを設けたが、上述したフィードポンプ11とサプライポンプ12とをエンジン1の外部で一体化した燃料ポンプを設けてもよい。
また、本実施形態では、フィードポンプ駆動カム18を、弁駆動カム16,17のうち、入力ギア20に対して2番目に近い位置に配置される弁駆動カムと、入力ギア20に対して3番目に近い位置に配置される弁駆動カムとの間に配置したが、これに限定されるものではなく、他の弁駆動カム16,17間に配置することができる。また、本実施形態では、サプライポンプ駆動カム19を、弁駆動カム16,17のうち、入力ギア20に最も近い位置に配置される弁駆動カムと、入力ギア20に対して2番目に近い位置に配置される弁駆動カムとの間に配置したが、これに限定されるものではなく、他の弁駆動カム16,17間に配置することができる。
また、本実施形態では、フィードポンプ駆動カム18及びサプライポンプ駆動カム19の双方を、弁駆動カム16,17間に配置したが、これに限定されるものではない。例えば、フィードポンプ駆動カム18のみを弁駆動カム16,17間に配置し、サプライポンプ駆動カム19をカムシャフト13の入力ギア20と、入力ギア20に最も近い位置に配置される弁駆動カム(本実施形態では、入力ギア20に最も近い位置に配置される燃焼室2に対応する吸気弁駆動カム16)との間に配置してもよい。この場合であっても、フィードポンプ駆動カム18を弁駆動カム16,17間に配置する分だけカムシャフト13の端部領域38を短く抑えることができ、カムシャフト13の長さを抑えることができる。或いは、フィードポンプ駆動カム18及びサプライポンプ駆動カム19の双方を、弁駆動カム16,17間に配置することなく、カムシャフト13の端部領域38に配置してもよい。この場合であっても、上記ポンプ専用の駆動装置を介することなくフィードポンプ11及びサプライポンプ12を駆動するので、部品点数を抑え、且つエネルギー効率の低下を抑えることができる。
また、本実施形態では、サプライポンプ駆動カム19と入力ギア20との間の距離L1を、フィードポンプ駆動カム18と入力ギア20との間の距離L2よりも短くしたが、これに限定されるものではない。
また、エンジン1の燃焼室2に対する各弁6,7の数や弁駆動カム16,17の数は、上記に限定されるものではない。また、各弁6,7の配置位置や弁駆動カム16,17の配置位置は、上記に限定されるものではない。
以上、本発明について、上記実施形態に基づいて説明を行ったが、本発明は上記実施形態の内容に限定されるものではなく、当然に本発明を逸脱しない範囲で適宜変更が可能である。すなわち、この実施形態に基づいて当業者等によりなされる他の実施形態、実施例及び運用技術等は全て本発明の範疇に含まれることは勿論である。
例えば、上記実施形態では、本開示に係る燃料ポンプ駆動構造を、複数の燃焼室2を有するエンジン1に適用したが、1つの燃焼室2を有するエンジンに適用してもよい。
また、上記実施形態では、本開示に係る燃料ポンプ駆動構造を、ディーゼルエンジン1に適用したが、ガソリンエンジンに適用してもよい。また、コモンレール式燃料噴射システムを備えないエンジンに適用してもよい。
本出願は、2018年1月31日付で出願された日本国特許出願(特願2018-015895)に基づくものであり、その内容はここに参照として取り込まれる。
本開示によれば、部品点数を抑え、且つエネルギー効率の低下を抑えることが可能な燃料ポンプ駆動構造の提供することができる。
1:ディーゼルエンジン(エンジン)
2:燃焼室
3:燃料タンク
6:吸気弁
7:排気弁
11:フィードポンプ(低圧燃料ポンプ)
12:サプライポンプ(高圧燃料ポンプ)
13:カムシャフト
16:吸気弁駆動カム(弁駆動カム)
17:排気弁駆動カム(弁駆動カム)
18:フィードポンプ駆動カム
19:サプライポンプ駆動カム
20:入力ギア(入力部)
2:燃焼室
3:燃料タンク
6:吸気弁
7:排気弁
11:フィードポンプ(低圧燃料ポンプ)
12:サプライポンプ(高圧燃料ポンプ)
13:カムシャフト
16:吸気弁駆動カム(弁駆動カム)
17:排気弁駆動カム(弁駆動カム)
18:フィードポンプ駆動カム
19:サプライポンプ駆動カム
20:入力ギア(入力部)
Claims (4)
- エンジンの燃焼室側へ燃料を供給する燃料ポンプ駆動構造であって、
複数のカムを有する前記エンジンのカムシャフトと、
燃料を加圧して前記燃焼室側へ供給する高圧燃料ポンプと、
燃料タンク側から前記高圧燃料ポンプへ燃料を供給する低圧燃料ポンプと、を備え、
前記複数のカムは、前記燃焼室への吸気用の吸気弁及び前記燃焼室からの排気用の排気弁の少なくとも一方を駆動するための弁駆動カムと、前記高圧燃料ポンプを駆動するための高圧ポンプ駆動カムと、前記低圧燃料ポンプを駆動するための低圧ポンプ駆動カムとを含み、
前記高圧燃料ポンプ及び前記低圧燃料ポンプは、前記カムシャフトの回転に伴って回転する前記高圧ポンプ駆動カム及び前記低圧ポンプ駆動カムによって駆動される
燃料ポンプ駆動構造。 - 請求項1に記載の燃料ポンプ駆動構造であって、
前記カムシャフトの一端側には、前記カムシャフトを回転させるための力を入力する入力部が設けられ、
前記高圧ポンプ駆動カムと前記入力部との間の距離は、前記低圧ポンプ駆動カムと前記入力部との間の距離よりも短い
燃料ポンプ駆動構造。 - 請求項1に記載の燃料ポンプ駆動構造であって、
前記複数のカムは、複数の前記弁駆動カムを含み、
前記高圧ポンプ駆動カム及び前記低圧ポンプ駆動カムの少なくとも一方は、前記複数の弁駆動カムのうちの2つの弁駆動カム間に配置される
燃料ポンプ駆動構造。 - 請求項2に記載の燃料ポンプ駆動構造であって、
前記複数のカムは、複数の前記弁駆動カムを含み、
前記高圧ポンプ駆動カム及び前記低圧ポンプ駆動カムの少なくとも一方は、前記複数の弁駆動カムのうちの2つの弁駆動カム間に配置される
燃料ポンプ駆動構造。
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Legal Events
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121 | Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application |
Ref document number: 19747158 Country of ref document: EP Kind code of ref document: A1 |
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NENP | Non-entry into the national phase |
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122 | Ep: pct application non-entry in european phase |
Ref document number: 19747158 Country of ref document: EP Kind code of ref document: A1 |