WO2019151035A1 - 燃料ポンプ駆動構造 - Google Patents

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WO2019151035A1
WO2019151035A1 PCT/JP2019/001784 JP2019001784W WO2019151035A1 WO 2019151035 A1 WO2019151035 A1 WO 2019151035A1 JP 2019001784 W JP2019001784 W JP 2019001784W WO 2019151035 A1 WO2019151035 A1 WO 2019151035A1
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pump
drive cam
camshaft
valve
shaft
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優介 小林
和貴 大石
良 中西
竜太郎 山城
Original Assignee
いすゞ自動車株式会社
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M37/00—Apparatus or systems for feeding liquid fuel from storage containers to carburettors or fuel-injection apparatus; Arrangements for purifying liquid fuel specially adapted for, or arranged on, internal-combustion engines
    • F02M37/04—Feeding by means of driven pumps
    • F02M37/06—Feeding by means of driven pumps mechanically driven
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M39/00—Arrangements of fuel-injection apparatus with respect to engines; Pump drives adapted to such arrangements
    • F02M39/02—Arrangements of fuel-injection apparatus to facilitate the driving of pumps; Arrangements of fuel-injection pumps; Pump drives
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M59/00—Pumps specially adapted for fuel-injection and not provided for in groups F02M39/00 -F02M57/00, e.g. rotary cylinder-block type of pumps
    • F02M59/02—Pumps specially adapted for fuel-injection and not provided for in groups F02M39/00 -F02M57/00, e.g. rotary cylinder-block type of pumps of reciprocating-piston or reciprocating-cylinder type
    • F02M59/10—Pumps specially adapted for fuel-injection and not provided for in groups F02M39/00 -F02M57/00, e.g. rotary cylinder-block type of pumps of reciprocating-piston or reciprocating-cylinder type characterised by the piston-drive

Definitions

  • This disclosure relates to a fuel pump drive structure for supplying fuel to the combustion chamber side of the engine.
  • Patent Document 1 describes an engine of a diesel locomotive.
  • fuel is injected from an injection nozzle by a high-pressure fuel pump.
  • 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 high pressure fuel pump is driven by a fuel lobe installed on the camshaft.
  • Patent Document 1 shows a state in which a fuel lobe is disposed adjacent to a valve lobe.
  • a push rod that is driven back and forth by a valve drive cam (valve lobe) of a camshaft is provided, and a rocker arm is pushed up by the push rod and a valve (intake valve or exhaust valve) Opens and closes.
  • the technique of Patent Document 1 can also be applied to an OHV engine, and when the technique of Patent Document 1 is applied to an OHV engine, the fuel pump has a pump drive cam (fuel lobe) adjacent to the valve drive cam. ).
  • the pump drive cam when the pump drive cam is provided on the cam shaft of the OHV engine and the pump drive cam is disposed adjacent to the valve drive cam, the pump shaft of the fuel pump is set substantially parallel to the rod shaft of the push rod. (When the shaft of the camshaft, the rod of the push rod and the pump shaft of the fuel pump are arranged in substantially the same plane), the pump drive cam is greatly separated from the valve drive cam so that the fuel pump does not interfere with the push rod. In other words, the camshaft is extended and the engine is enlarged.
  • This disclosure provides a fuel pump drive structure capable of driving a fuel pump by a camshaft while suppressing an increase in size of the engine.
  • a first aspect of the present invention is a fuel pump drive structure for an engine in which a valve is opened and closed by reciprocating a push rod to perform intake or exhaust to a combustion chamber, and includes a camshaft and a fuel pump.
  • the camshaft has a valve drive cam and a pump drive cam.
  • the fuel pump supplies fuel to the combustion chamber side.
  • the push rod reciprocates by a valve drive cam that rotates as the camshaft rotates to open and close the valve.
  • the fuel pump is driven by a pump drive cam that rotates as the camshaft rotates.
  • the pump shaft of the fuel pump is inclined with respect to the rod shaft of the push rod.
  • the pump shaft of the fuel pump is inclined with respect to the rod shaft of the push rod, the separation amount when the pump drive cam is separated from the valve drive cam so that the fuel pump does not interfere with the push rod, Compared with the case where the pump shaft and the rod shaft are set substantially parallel to each other, it is possible to reduce the distance (the distance between the pump drive cam and the valve drive cam). Therefore, the fuel pump can be driven by the camshaft while suppressing an increase in the size of the engine (an increase in the engine width along the axial direction of the camshaft) due to the extension of the camshaft.
  • the second aspect of the present invention is the fuel pump drive structure according to the first aspect, wherein the pump shaft of the fuel pump is inclined with respect to the cylinder shaft of the engine.
  • the pump drive cam (camshaft) is mounted on the cylinder so that the fuel pump does not interfere with the upper structure (for example, cylinder head) of the combustion chamber.
  • the amount of separation at the time of separating from the shaft can be suppressed smaller than the case where the pump shaft and the cylinder shaft are set substantially parallel (the distance between the cam shaft and the cylinder shaft is shortened). Accordingly, it is possible to suppress an increase in the size of the engine (an increase in the engine width along the direction perpendicular to the axial direction of the camshaft) by separating the camshaft from the cylinder shaft.
  • the fuel pump can be driven by the camshaft while suppressing an increase in size of the engine.
  • 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 a cross section of the main part of the camshaft as viewed from the direction of arrow III in FIG.
  • CL1 is the rotation axis of the crankshaft 9
  • CL2 is the rotation axis of the camshaft 13
  • CL3 is the cylinder axis of the engine 1
  • CL4 is the rod axis of the push rod 15
  • CL5 is the supply pump 12.
  • CL6 indicates the pump shaft of the feed pump 11, respectively. In FIG. 3, the feed pump 11 is not shown.
  • the fuel pump drive structure is applied to, for example, a diesel engine 1 (hereinafter simply referred to as an engine 1) having a common rail fuel injection system.
  • the engine 1 is driven by valve drive cams 16 and 17 of a camshaft 13 and pushes the rocker arm 14 up and down by a push rod 15 that reciprocates to open and close a valve (intake valve 6 or exhaust valve (not shown)).
  • Head Valve engine.
  • the engine 1 is provided with a feed pump (fuel pump) 11 and a supply pump (fuel pump) 12.
  • 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).
  • Is supplied to the common rail 4 on the combustion chamber 2 side, and 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) are stored in the common rail 4.
  • Injectors 5 are respectively injected into a plurality (four in this embodiment) of combustion chambers 2 of the engine 1.
  • the engine 1 includes an intake valve 6 that controls intake to the combustion chamber 2, an exhaust valve (not shown) that controls exhaust from the combustion chamber 2, a piston 8 that reciprocates along the cylinder axis CL3, and a crankshaft. 9 and a camshaft 13 are provided.
  • 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 push rod 15 is provided for each of the intake valve 6 and the exhaust valve.
  • the intake valve 6 is always urged in the closing direction (upward in FIG. 2), and the push rod 15 is supported by the cylinder block 1a of the engine 1 so as to reciprocate along the rod axis direction CL4.
  • CL4 rod axis direction
  • the exhaust valve is opened and exhaust from the combustion chamber 2 is performed. That is, when the push rod 15 corresponding to the intake valve 6 is reciprocated, the intake valve 6 is opened and closed, and intake into the combustion chamber 2 is performed. When the push rod 15 corresponding to the exhaust valve is reciprocated, the exhaust valve is opened and closed, and the combustion chamber is opened. Exhaust from 2 is performed.
  • 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. And a feed pump drive cam (pump drive cam) 18 and a supply pump drive cam (pump drive cam) 19.
  • 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 20 is fixedly provided at an end portion on one end side of the camshaft 13.
  • the input gear 20 is connected to an output gear 26 fixed 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 and 17 from the input gear 20 of the camshaft 13 are the intake valve 6 and the exhaust valve (hereinafter referred to as the valve 6) 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 valve 6 of the second combustion chamber 2 from the input gear 20, and the fifth and sixth valves from the input gear 20.
  • the drive cams 16 and 17 correspond to the valve 6 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 the fourth combustion from the input gear 20. Corresponds to the valve 6 of the chamber 2.
  • the tip of a push rod 15 that opens and closes the intake valve 6 abuts on the outer peripheral surface of each intake valve drive cam 16 (see FIG. 2), and the push that opens and closes the exhaust valve on the outer peripheral surface of each exhaust valve drive cam 17
  • the tip of the rod 15 is in contact.
  • the plurality of intake valve drive cams 16 and the plurality of exhaust valve drive cams 17 are rotated around the rotation axis CL2 by the rotation of the camshaft 13, and the intake valve 6 or the exhaust valve push rod 15 is reciprocated along the rod axis CL4. Exercise.
  • the push rod 15 reciprocates to drive the intake valve 6 or the exhaust valve via the rocker arm 14.
  • the plurality of intake valve drive cams 16 and the plurality of exhaust valve drive cams 17 are respectively configured so that each valve 6 opens and closes in accordance with a predetermined opening / closing timing predetermined for each of the plurality of intake valves 6 and the plurality of exhaust valves. Is set. In FIG. 2, the supply pump drive cam 19, the intake valve 6 and the intake valve drive cam 16 are shown, and the feed pump drive cam 18, the exhaust valve and the exhaust valve drive cam 17 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 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 tappet roller (not shown) of the feed pump 11 is in contact with the outer peripheral surface of the feed pump drive cam 18.
  • the feed pump drive cam 18 rotates about the rotation axis CL2 by the rotation of the camshaft 13, and drives the feed pump 11 by reciprocating a rod (not shown) 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 between the supply pump drive cam 19 and the input gear 20 is shorter than the distance 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 a rod (not shown) of the feed pump 11 is inserted into the through hole. With the rod inserted through the through hole, the tappet roller (not shown) at the tip of the rod contacts 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, and reciprocates the piston (not shown) by the reciprocating motion of the rod, thereby supplying the fuel in the fuel tank 3 to the supply pump 12 side. .
  • 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.
  • an adapter mounting portion 25 penetrating toward the supply pump drive cam 19 of the camshaft 13 is formed, and a substantially cylindrical adapter 30 is inserted into the adapter mounting portion 25.
  • the adapter mounting portion 25 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 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 a predetermined direction (pump shaft CL5) and is inserted into the adapter mounting portion 25 of the cylinder block 1a.
  • the adapter 30 protrudes radially outward from one end of the cylindrical portion 31.
  • Shaped flange portion 32 The inner diameter surface of the cylindrical portion 31 defines the outer periphery of the pump chamber 29, and the flange portion 32 is fixed to the outer surface of the cylinder block 1a.
  • the supply pump 12 is provided with a plunger 24, a tappet 27, etc., and a tappet roller 23 is rotatably supported by the tappet 27.
  • the tappet 27 is in contact with the supply pump drive cam 19 while being urged toward the supply pump drive cam 19.
  • the rotation axis of the tappet roller 23 is set to be substantially parallel to the rotation axis CL2 of the camshaft 13.
  • the supply pump drive cam 19 When the supply pump drive cam 19 is rotated by the rotation of the camshaft 13, the tappet roller 23 rotates and the tappet 27 and the plunger 24 reciprocate along the pump shaft CL 5, and the plunger 24 pressurizes the fuel in the pump chamber 29.
  • the supply pump 12 converts the rotational movement of the camshaft 13 into the reciprocating movement of the plunger 24, pressurizes the fuel by the reciprocating movement of the plunger 24, and supplies the fuel to the common rail 4.
  • the pump shaft CL6 of the feed pump 11, the pump shaft CL5 of the supply pump 12, and the rod shaft CL4 of the push rod 15 are all substantially orthogonal to the rotational axis CL2 of the camshaft 13. .
  • the pump shaft CL5 of the supply pump 12 and the pump shaft CL6 of the feed pump 11 are in relation to the rod axis CL4 of the push rod 15. And also with respect to the cylinder axis CL3 of the engine 1.
  • rod axis CL4 of the push rod 15 is also inclined with respect to the cylinder axis CL3 of the engine 1, and the pump axis CL6 of the feed pump 11 and the pump axis CL5 of the supply pump 12 are non-parallel.
  • 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, and includes the feed pump 11 and the supply pump. 12 is driven by a feed pump drive cam 18 and a supply pump drive cam 19 that rotate as the camshaft 13 rotates.
  • the supply pump drive cam 19 is connected to the valve drive cams 16 and 17 so that the supply pump 12 does not interfere with the push rod 15.
  • the amount of separation at the time of separation from the shaft is suppressed smaller than when the pump shaft CL5 and the rod shaft CL4 are set substantially parallel to each other (the distance between the supply pump drive cam 19 and the valve drive cams 16 and 17 is shortened). Can do.
  • the feed pump drive cam 18 is connected to the valve drive cam 16, so that the feed pump 11 does not interfere with the push rod 15.
  • the amount of separation at the time of separating from 17 is suppressed as compared with the case where the pump shaft CL6 and the rod shaft CL4 are set substantially parallel (the distance between the feed pump drive cam 18 and the valve drive cams 16 and 17 is shortened). be able to. Accordingly, the supply pump 12 and the feed pump 11 can be driven by the camshaft 13 while suppressing an increase in size of the engine 1 (an increase in the engine width along the axial direction CL2 of the camshaft 13) due to the extension of the camshaft 13. it can.
  • the supply pump 12 and the feed pump 11 have an upper structure of the combustion chamber 2 (for example, The pump shafts CL5 and CL6 and the cylinder shaft CL3 are substantially parallel to each other when the supply pump drive cam 19 and the feed pump drive cam 18 (cam shaft 13) are separated from the cylinder shaft CL3 so as not to interfere with the cylinder head.
  • the pump shafts CL5 and CL6 and the cylinder shaft CL3 are substantially parallel to each other when the supply pump drive cam 19 and the feed pump drive cam 18 (cam shaft 13) are separated from the cylinder shaft CL3 so as not to interfere with the cylinder head.
  • 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 provided on the camshaft 13 include at least one of an intake valve drive cam 16 and an exhaust valve drive cam 17 and at least one of a feed pump drive cam 18 and a supply pump drive cam 19.
  • cams other than the cams 16, 17, 18, and 19 may be included.
  • the supply pump 12 is fixed to the cylinder block 1a 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.
  • both the feed pump drive cam 18 and the supply pump drive cam 19 are arranged 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.
  • both the feed pump drive cam 18 and the supply pump drive cam 19 may be arranged in the end region of the camshaft 13 without being arranged between the valve drive cams 16 and 17.
  • valves 6 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 position of each valve 6 and the arrangement position 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

プッシュロッドの往復によりバルブが開閉して燃焼室への吸気又は排気が行われる。カムシャフトは、弁駆動カムとポンプ駆動カムとを有する。燃料ポンプは、燃焼室側へ燃料を供給する。プッシュロッドは、カムシャフトの回転に伴って回転する弁駆動カムによって往復してバルブを開閉する。燃料ポンプは、カムシャフトの回転に伴って回転するポンプ駆動カムによって駆動される。燃料ポンプのポンプ軸は、プッシュロッドのロッド軸に対して傾斜する。

Description

燃料ポンプ駆動構造
　本開示は、エンジンの燃焼室側へ燃料を供給するための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、高圧燃料ポンプによって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。高圧燃料ポンプは、カムシャフトに設置された燃料ローブによって動かされる。また、特許文献１には、燃料ローブを弁ローブに隣接して配置した状態が図示されている。
日本国特表２００９－５０１２９６号公報
　ＯＨＶ（Over Head Valve）方式のエンジンでは、カムシャフトの弁駆動カム（弁ローブ）に駆動されて往復するプッシュロッドが設けられ、プッシュロッドによってロッカーアームが押し上げられてバルブ（吸気弁又は排気弁）が開閉する。特許文献１の技術はＯＨＶ方式のエンジンに対しても適用可能であり、ＯＨＶ方式のエンジンに特許文献１の技術を適用した場合、燃料ポンプは、弁駆動カムに隣接するポンプ駆動カム（燃料ローブ）によって駆動される。
　このようにＯＨＶ方式のエンジンのカムシャフトにポンプ駆動カムを設け、ポンプ駆動カムをバルブ駆動カムに隣接して配置する場合において、燃料ポンプのポンプ軸をプッシュロッドのロッド軸と略平行に設定すると（カムシャフトのシャフト軸とプッシュロッドのロッド軸と燃料ポンプのポンプ軸とを略同一平面内に配置すると）、燃料ポンプがプッシュロッドと干渉しないようにポンプ駆動カムを弁駆動カムから大きく離間させなければならず、カムシャフトが伸長してエンジンの大型化を招く。
　本開示は、エンジンの大型化を抑制しつつ、燃料ポンプをカムシャフトによって駆動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、プッシュロッドの往復によってバルブが開閉して燃焼室への吸気又は排気が行われるエンジンの燃料ポンプ駆動構造であって、カムシャフトと燃料ポンプとを備える。
　カムシャフトは、弁駆動カムとポンプ駆動カムとを有する。燃料ポンプは、燃焼室側へ燃料を供給する。プッシュロッドは、カムシャフトの回転に伴って回転する弁駆動カムによって往復してバルブを開閉する。燃料ポンプは、カムシャフトの回転に伴って回転するポンプ駆動カムによって駆動される。燃料ポンプのポンプ軸は、プッシュロッドのロッド軸に対して傾斜する。
　上記構成では、燃料ポンプのポンプ軸をプッシュロッドのロッド軸に対して傾斜させているので、燃料ポンプがプッシュロッドと干渉しないようにポンプ駆動カムを弁駆動カムから離間させる際の離間量を、ポンプ軸とロッド軸とを略平行に設定する場合に比べて小さく抑える（ポンプ駆動カムと弁駆動カムとの距離を短縮する）ことができる。従って、カムシャフトの伸長によるエンジンの大型化（カムシャフトの軸方向に沿ったエンジン幅の増大）を抑制しつつ、燃料ポンプをカムシャフトによって駆動することができる。
　本発明の第２の態様は、第１の態様の燃料ポンプ駆動構造であって、燃料ポンプのポンプ軸は、エンジンのシリンダ軸に対して傾斜する。
　上記構成では、燃料ポンプのポンプ軸をエンジンのシリンダ軸に対して傾斜させているので、燃料ポンプが燃焼室の上部構造（例えばシリンダヘッド）と干渉しないようにポンプ駆動カム（カムシャフト）をシリンダ軸から離間させる際の離間量を、ポンプ軸とシリンダ軸とを略平行に設定する場合に比べて小さく抑える（カムシャフトとシリンダ軸との距離を短縮する）ことができる。従って、カムシャフトをシリンダ軸から離間させることによるエンジンの大型化（カムシャフトの軸方向と直交する方向に沿ったエンジン幅の増大）を抑制することができる。
　本開示によれば、エンジンの大型化を抑制しつつ、燃料ポンプをカムシャフトによって駆動することができる。
図１は、本発明の一実施形態に係る燃料ポンプ駆動構造を適用したエンジンの概略図である。 図２は、図１を矢印II方向から視た概略図である。 図３は、カムシャフトの要部断面を図２の矢印III方向から視た概略図である。
　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はエンジン１のシリンダ軸を、ＣＬ４はプッシュロッド１５のロッド軸を、ＣＬ５はサプライポンプ１２のポンプ軸を、ＣＬ６はフィードポンプ１１のポンプ軸それぞれ示す。また、図３ではフィードポンプ１１の図示を省略している。
　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。エンジン１は、カムシャフト１３の弁駆動カム１６，１７に駆動されて往復するプッシュロッド１５によってロッカーアーム１４が押し上げられてバルブ（吸気弁６又は排気弁（図示省略））が開閉するＯＨＶ（Over Head Valve）方式のエンジンである。
　エンジン１にはフィードポンプ（燃料ポンプ）１１とサプライポンプ（燃料ポンプ）１２とが設けられている。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へそれぞれ噴射する。
　エンジン１には、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（図示省略）と、シリンダ軸ＣＬ３に沿って往復するピストン８と、クランクシャフト９と、カムシャフト１３とが設けられている。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。
　プッシュロッド１５は、吸気弁６及び排気弁の各々に対して設けられる。吸気弁６は閉方向（図２中上方）に常時付勢され、プッシュロッド１５はロッド軸方向ＣＬ４に沿って往復自在にエンジン１のシリンダブロック１ａに支持されている。後述するようにカムシャフト１３の回転によってプッシュロッド１５が開方向（図２中上方）へ移動し、ロッカーアーム１４の一端側がプッシュロッド１５によって押し上げられてロッカーアーム１４が傾動すると、ロッカーアーム１４の他端側が付勢力に抗して吸気弁６を押下げ、吸気弁６が開口して燃焼室２への吸気が行われる。排気弁も同様であり、カムシャフト１３の回転によってプッシュロッド１５が開方向へ移動すると、排気弁が開口して燃焼室２からの排気が行われる。すなわち、吸気弁６に対応するプッシュロッド１５の往復により吸気弁６が開閉して燃焼室２への吸気が行われ、排気弁に対応するプッシュロッド１５の往復によって排気弁が開閉して燃焼室２からの排気が行われる。
　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（ポンプ駆動カム）１８と、サプライポンプ駆動カム（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２０が固定的に設けられる。入力ギア２０は、ギア又はチェーン等を介してクランクシャフト９に固定的に設けられた出力ギア２６に連結される。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の出力ギア２６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（以下、弁６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に対応する。各吸気弁駆動カム１６の外周面には、吸気弁６を開閉するプッシュロッド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、排気弁を開閉するプッシュロッド１５の先端が当接している。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または排気弁のプッシュロッド１５をロッド軸ＣＬ４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ロッカーアーム１４を介して吸気弁６または排気弁を駆動する。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が開閉するように、それぞれ設定される。なお、図２には、サプライポンプ駆動カム１９、吸気弁６及び吸気弁駆動カム１６を図示し、フィードポンプ駆動カム１８、排気弁及び排気弁駆動カム１７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のタペットローラ（図示省略）が当接している。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のロッド（図示省略）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（図示省略）が挿通する。ロッドが前記貫通孔を挿通した状態で、ロッドの先端のタペットローラ（図示省略）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の往復運動に変換し、ロッド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２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、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アダプタ装着部２５が形成され、アダプタ装着部２５には、略筒状のアダプタ３０が挿入される。アダプタ装着部２５は、フィードポンプ１１のロッド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、所定方向（ポンプ軸ＣＬ５）に沿って延びてシリンダブロック１ａのアダプタ装着部２５に挿入される筒状部３１と、筒状部３１の一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の内径面はポンプ室２９の外周を区画し、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には、プランジャ２４、タペット２７等が設けられ、タペット２７にはタペットローラ２３が回転自在に支持される。タペット２７は、サプライポンプ駆動カム１９に向かって付勢された状態で、サプライポンプ駆動カム１９に当接する。タペットローラ２３の回転軸は、カムシャフト１３の回転軸ＣＬ２と略平行になるように設定される。
　カムシャフト１３の回転によってサプライポンプ駆動カム１９が回転すると、タペットローラ２３が回転しつつ、タペット２７及びプランジャ２４がポンプ軸ＣＬ５に沿って往復運動し、プランジャ２４がポンプ室２９で燃料を加圧してコモンレール４側へ供給する。すなわち、サプライポンプ１２は、カムシャフト１３の回転運動をプランジャ２４の往復運動に変換し、プランジャ２４の往復運動によって燃料を加圧してコモンレール４へ供給する。
　図３に示すように、フィードポンプ１１のポンプ軸ＣＬ６と、サプライポンプ１２のポンプ軸ＣＬ５と、プッシュロッド１５のロッド軸ＣＬ４とは、何れもカムシャフト１３の回転軸ＣＬ２に対して略直交する。また、図２に示すように、カムシャフト１３の回転軸ＣＬ２の軸方向から視ると、サプライポンプ１２のポンプ軸ＣＬ５及びフィードポンプ１１のポンプ軸ＣＬ６は、プッシュロッド１５のロッド軸ＣＬ４に対して傾斜するとともに、エンジン１のシリンダ軸ＣＬ３に対しても傾斜する。なお、プッシュロッド１５のロッド軸ＣＬ４もエンジン１のシリンダ軸ＣＬ３に対して傾斜し、フィードポンプ１１のポンプ軸ＣＬ６とサプライポンプ１２のポンプ軸ＣＬ５とは非平行である。
　本実施形態によれば、カムシャフト１３は、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は、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。
　また、サプライポンプ１２のポンプ軸ＣＬ５をプッシュロッド１５のロッド軸ＣＬ４に対して傾斜させているので、サプライポンプ１２がプッシュロッド１５と干渉しないようにサプライポンプ駆動カム１９を弁駆動カム１６，１７から離間させる際の離間量を、ポンプ軸ＣＬ５とロッド軸ＣＬ４とを略平行に設定する場合に比べて小さく抑える（サプライポンプ駆動カム１９と弁駆動カム１６，１７との距離を短縮する）ことができる。同様に、フィードポンプ１１のポンプ軸ＣＬ６をプッシュロッド１５のロッド軸ＣＬ４に対して傾斜させているので、フィードポンプ１１がプッシュロッド１５と干渉しないようにフィードポンプ駆動カム１８を弁駆動カム１６，１７から離間させる際の離間量を、ポンプ軸ＣＬ６とロッド軸ＣＬ４とを略平行に設定する場合に比べて小さく抑える（フィードポンプ駆動カム１８と弁駆動カム１６，１７との距離を短縮する）ことができる。従って、カムシャフト１３の伸長によるエンジン１の大型化（カムシャフト１３の軸方向ＣＬ２に沿ったエンジン幅の増大）を抑制しつつ、サプライポンプ１２及びフィードポンプ１１をカムシャフト１３によって駆動することができる。
　また、サプライポンプ１２のポンプ軸ＣＬ５及びフィードポンプ１１のポンプ軸ＣＬ６をエンジン１のシリンダ軸ＣＬ３に対してそれぞれ傾斜させているので、サプライポンプ１２及びフィードポンプ１１が燃焼室２の上部構造（例えばシリンダヘッド）と干渉しないようにサプライポンプ駆動カム１９及びフィードポンプ駆動カム１８（カムシャフト１３）をシリンダ軸ＣＬ３から離間させる際の離間量を、ポンプ軸ＣＬ５，ＣＬ６とシリンダ軸ＣＬ３とを略平行に設定する場合に比べて小さく抑える（カムシャフト１３とシリンダ軸ＣＬ３との距離を短縮する）ことができる。従って、カムシャフト１３をシリンダ軸ＣＬ３から離間させることによるエンジン１の大型化（カムシャフト１３の回転軸ＣＬ２と直交する方向（図２中の左右方向）に沿ったエンジン幅の増大）を抑制することができる。
　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。
　カムシャフト１３に設けられる複数のカムには、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と、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の少なくとも一方のカムが含まれていればよく、また、上記カム１６，１７，１８，１９以外のカムが含まれていてもよい。
　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。
　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。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の端部領域に配置してもよい。
　また、エンジン１の燃焼室２に対する各弁６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2018-015902）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、エンジンの大型化を抑制しつつ、燃料ポンプをカムシャフトによって駆動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
６：吸気弁（バルブ）
１１：フィードポンプ（燃料ポンプ）
１２：サプライポンプ（燃料ポンプ）
１３：カムシャフト
１５：プッシュロッド
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（ポンプ駆動カム）
１９：サプライポンプ駆動カム（ポンプ駆動カム）
ＣＬ１：クランクシャフトの回転軸
ＣＬ２：カムシャフトの回転軸
ＣＬ３：エンジンのシリンダ軸
ＣＬ４：プッシュロッドのロッド軸
ＣＬ５：サプライポンプのポンプ軸
ＣＬ６：フィードポンプのポンプ軸

Claims (2)

  1. 　プッシュロッドの往復によってバルブが開閉して燃焼室への吸気及び排気が行われるエンジンの燃料ポンプ駆動構造であって、
    　弁駆動カムとポンプ駆動カムとを有するカムシャフトと、
    　前記燃焼室側へ燃料を供給する燃料ポンプと、を備え、
    　前記プッシュロッドは、前記カムシャフトの回転に伴って回転する前記弁駆動カムによって往復して前記バルブを開閉し、
    　前記燃料ポンプは、前記カムシャフトの回転に伴って回転する前記ポンプ駆動カムによって駆動され、
    　前記燃料ポンプのポンプ軸は、前記プッシュロッドのロッド軸に対して傾斜する
    　燃料ポンプ駆動構造。
  2. 　請求項１に記載の燃料ポンプ駆動構造であって、
    　前記燃料ポンプの前記ポンプ軸は、前記エンジンのシリンダ軸に対して傾斜する
    　燃料ポンプ駆動構造。
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