JPH0214542B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は燃料を内燃機関のシリンダに注入す
るための燃料注入ポンプに関する。

この発明は、特に、一定行程、可変バイパス、
プランジヤ型、燃料注入ポンプにおいて、ポンプ
ケーシング（ハウジング）内部に設けられるかま
たはポンプケーシング等により形成された円筒体
（通常バレルと称される）の内部に限定され、か
つこのバレル内部において上死点位置と下死点位
置との間の往復運動に対応する、ピストン型プラ
ンジヤの移動により容積が可変であるような燃料
収容室が設けられ、この室には比較的低圧の燃料
供給源に接続する少なくとも１本の燃料導入孔
が、設けられており、この導入孔がプランジヤの
下死点位置から上死点位置に向かう上昇行程時に
プランジヤによつて閉鎖され、燃料が該室から排
出されそこから機関シリンダに接続したインゼク
タに送給され、該プランジヤがその円周部で少な
くとも１本の螺旋状の斜路を有し、該斜路がその
端部では軸方向に直線的に延びる溝の形態の流路
と連通し、さらにこの流路により該収容室の内部
空間に接続された環状溝を有している形式の燃料
ポンプに関する。

このような構造の燃料注入ポンプで公知のもの
は、燃料用取入ぜ空気が冷え過ぎていたり劣悪な
燃料を使用したりして点火が実質的に遅れる場
合、点火の前に燃焼シリンダ内に注入される燃料
が比較的多くなるという不都合があつた。点火が
起こつたとき多量の燃料が点火されそれにより機
関シリンダ内部の圧力が急激に増大し、シリンダ
ライナ或はジヤケツトのような機関の構成部品や
クランク軸受内に高い応力を誘起し、例えばシリ
ンダ頭部ガスケツト或は密封ジヨイントにおける
液密状態の維持が困難になるばかりでなく騒音も
発生するという欠点があつた。

主注入の前に予備注入を行うことによりこのよ
うな欠点を除去できることが知られている。最初
に少量の予備注入燃料に点火することにより主注
入燃料の点火は点火時間の遅れを生ずることなく
起こり、上記欠点の除去が保証される。しかし現
在まで行われてきたような予備注入段階は使用困
難な複雑な追加装置を必要とする。

この発明の目的は、上記の種類の注入ポンプを
適当な構造形状とすることにより予備注入段階を
実施するのに適するポンプを提供することであ
る。

この目的を達成すためのポンプのピストン型プ
ランジヤに、１端において上記燃料収容室内に開
口し、他端を介して少なくとも１本の通路に連通
する流路を設けている。通路はバレルすなわち中
空円筒体の内部空間に開口しておりかつ燃料供給
源り接続されている。この結果、上死点に向かう
プランジヤの行程の間燃料収容室からインゼクタ
への燃料排出を、所定の時間にかつ所定の間だけ
遮断し、これによつて最初の燃料供給段階におい
て燃料が機関シリンダ内に予備注入され、第２の
燃料出段階において主燃料注入が行われることに
なる。

本発明は上記の構成を有すると同時に、アキユ
ムレータ装置をさらに備えており、該アキユムレ
ータ装置により、主注入の開始に影響することな
く予備注入燃料の量を調節することができる。

本発明の実施例における有利な特徴によれば、
プランジヤには、第１の環状溝の下方において第
１の環状溝と連通する第２の円周環状溝が設けら
れ、円筒体には、導入孔下方に配置された入口通
路が設けられている。この入口通路はプランジヤ
の円周表面によつて覆うことにより閉鎖される。
入口通路と第２の円周溝とは、プランジヤの上死
点への排出行程の間燃料導入孔がプランジヤによ
り閉鎖された後所定の時点で上記通路と対抗する
関係に合致せられるように配置されている。

次に添付図面に従い、現時点で好ましいとされ
る本発明の実施例について説明するが、これによ
り本発明の内容が一層よく理解でき、他の目的、
特徴、詳細および利点がさらに明確となるであろ
う。

第１図乃至第５図に示す注入ポンプは、円筒体
１とピストン状のプランジヤ２とを有する。プラ
ンジヤ２は、移動可能に円筒体１に嵌め込まれて
おり、調節カム（図示せず）の働きにより下死点
位置と上死点位置との間を線形状に往復運動す
る。調節カムは、機関により駆動されるシヤフト
に接続して働くようになつている。

円筒体１の内部でかつプランジヤ２の上方に燃
料収容室３が形成されており、、そこには燃料導
入孔４が開口している。燃料導入孔は、プランジ
ヤ２が下死点位をとるとき燃料が導入され得るよ
うな高さに設けられている。

収容室の上部（図示せず）には、燃料排出孔が
設けられており、矢印Ｆ１の方向にインゼクタに
向かつて燃料を送給している。インゼクタは内燃
機関の動力発生シリンダすなわち作動シリンダと
連結している。排出孔は燃料送給弁等の公知の部
材により閉鎖できる。

プランジヤ２には第１の環状の溝５が形成され
ており、その下部は平板状若しくは環状の縁６に
より、その上部は螺旋状の縁により限定されてい
る。螺旋状の縁は螺旋状斜路７を形成し、直線状
の溝の形態で例示した流路８に接続している。流
路８はプランジヤの中心線に対して平行に延びて
いる。直線状の流路８により燃料収容室３と環状
溝５との間が常に連通している。今まで記載した
プランジヤと円筒体の構成は公知である。

本発明によれば、プランジヤ２に第２の環状溝
９を形成し、例示した実施例ではその上部を環状
若しくは平板状の縁１０により、その下部を環状
若しくは平板状の縁１１により限定している。第
２の溝９は例示した実施例では２つの平面部１２
で示す軸方向の流路を介して第１の溝５と連通し
ており、平面部１２が、両方の溝５と９との間に
限定されているランドすなわち鍔部分１３上に形
成されている。

図面から明らかなように、燃料供給源に接続し
た通路１４は燃料導入孔４から下方に所定の距離
離間したところで円筒体１の壁を貫通して延びて
いる。通路１４と導入孔４とは比較的低圧の燃料
供給源に接続されている。

燃料導入孔４と通路１４との間におけるプラン
ジヤの軸方向の間隔、一方におけるプランジヤ２
の頂端面１５と他方における両溝５，９の縁部と
の距離、ランドすなわち鍔部分１３の軸方向の高
さおよび第２の溝９の幅は、第１図乃至第４図に
示すポンプの特定の作動行程を供するようにそれ
ぞれ決められる。

第１図に示すプランジヤ位置において、燃料収
容室３は燃料導入孔４と連通し、それにより室３
を燃料で満たすことが可能となる。プランジヤ２
が上方にすなわち上死点位置方向に移動すると、
第２図に示す位置に達し、そこで導入孔４を閉鎖
し始める。ランドすなわち鍔部１３が通路１４の
ちようど前に位置して当該通路１４を閉鎖して室
３と低圧燃料供給ラインとの間の連通は遮断され
る。これがインゼクタに向かう矢印F1方向の燃
料排出の開始となる。この燃料排出開始は第６図
において文字Ａにより示されている。同図におい
て燃料排出Ｒを縦座標に、対応するクランク軸の
変位角すなわち回転AMを横座標にとつている
（上死点位置はPMHにより示されている）。

プランジヤ２が上昇行程で移動を続けると第３
図に示す位置に至る。ここで第２の環状溝９の上
縁１０が通路１４の開口の下方縁と同一レベル上
に位置し、それによつて通路溝５および流路８だ
けでなく溝９と通路１４とが平面部１２の働きに
より室３と連通することとなる。この結果室３内
部に急激な圧力降下が起こる。プランジヤが上昇
行程を維持しているにもかかわらず燃料排出が停
止すなわち継続しなくなる。この状態は第６図に
おいて文字Ｂにより示されている。連通およびそ
の結果生ずる室３の内部の低圧状態は、プランジ
ヤが第４図に示す位置に至るまで続く。第４図に
おいては、溝９の下縁１１が通路１４の上縁と対
応し或は同一レベルに位置している。通路１４は
溝９に続くプランジヤの円筒状側面によつて遮蔽
すなわち閉鎖される。この状態においては、導入
孔４は、まだ閉鎖したままである。室３は、この
ように低圧の導入孔４および通路１４から遮断さ
れているため室内の燃料圧が上昇し、第６図にお
ける文字Ｃで示すようにインゼクタへの燃料送給
が復活する。螺旋状の斜路７が導入孔４と対向す
る関係で合わさると排出はＤにおいて終了する。
注入はAB間よりCD間の方が速い。これはAB間
の注入がプランジヤの上昇行程の比較的初期に行
われるためプランジヤ作動カムの速度がAB間で
低いためである。機関の作動シリンダにおける動
力発生用ピストンの移動に関し、プランジヤ２の
下死点位置が以下のように決められる。すなわ
ち、機関シリンダ内への燃料注入の第１段階の開
始Ａは、当該機関シリンダにおけるピストンの上
死点に対し充分先行し、この第１の予備注入段階
を構成し、機関シリンダの燃料室内部において、
点火遅れが実質的に殆どなく、主注入燃料の点火
を行わせる。予備注入の開始は、例えば機関ピス
トンが上死点に至る前、クランク軸の−30゜位の
回転角度に対応する時期に行わせ、主注入は−
15゜位の角度で開始させる。これらの値は勿論、
変更してもよい。

予備注入の効果は機関の回転速度に伴い変化す
ることが知られている。比較的低速度では最初の
排出段階すなわち予備注入は、第６図で矩形に示
されているが、実際起こる現象に対応する。

しかしより高い速度では、時間に対する排出お
よび予備注入はむしろ鐘形の形状となる。これは
次の事実のためである。室３から燃料が排出され
る間該室３内部に比較的高い圧が形成され、室３
が通路１４と連通することにより室内圧力が降下
するには、導入孔４と通路１４とは、それぞれ、
限られた値の通路の横断面積を有するから、或る
時間を必要とする。而して、高回転速度において
は、導入孔４の閉鎖と鍔１３による通路１４の開
口に先立ち室内部の圧力は上昇し、そのため該室
における圧力降下は直ちには生じない。このため
機関の高速回転時には、導入孔が閉鎖する前で通
路１４が開口しているときでさえ燃料排出および
注入効果が生じるであろう。“絞り”効果による
室からの燃料排出は、例えばプランジヤの頂端面
部１５に切欠きを形成し、該切欠きが導入孔４と
対向する関係に合わせられそれによりこれら孔の
閉鎖を遅らせるような角度で作用させる場合でも
起こる。切欠きが充分で深ければ、導入孔が閉じ
る前に溝９が通路１４の開口と対向関係に合わせ
ることができる。低速では排出段階Ａ−Ｂ（第６
図）は生じない。しかし全速力では絞り効果によ
り排出および予備注入がまだ起きるであろう。

説明しかつ図示した例においては、第２の溝９
の上縁１０および下縁１１は平板状でかつ円形で
ある。しかし少なくとも１つの縁部、例えば上記
部を少なくとも部分的に螺旋状の斜面に形成する
ことも可能である。この結果、プランジヤ２の長
手方向の中心線を中心とする回転により予備注入
排出の終了時点（第６図中Ｂ）を変えることが可
能となる。また溝９の下縁部を適当な形状とする
ことにより主注入排出段階の始点Ｃを変えること
可能となる。

第１図乃至第５図に示す実施例は環状溝９と２
組の２本の通路１４とから成つており、この実施
例のねらいは溝９の高さと当該通路１４の直径を
それぞれ減少させることにある。これら２つの寸
法は、第６図中のＢとＣとの間の距離、すなわち
一方において主注入に対する予備注入の時期、お
よび他方においてその時期に対応するカムの移動
を決定するためである。この寸法を減少させるこ
とにより、不作動部分すなわちプランジヤのいか
なる排出も起きない行程の長さを減少させること
により主注入排出の始点を早め、または予備注入
排出の開始を遅らせることが可能となる。

第７図および第８図は本発明の注入ポンプの他
の実施例を示す。ここでは、２本の通路１４′が
導入孔４と略同一レベルに配置されている。最初
の実施例の環状溝９の対応する働きを有する２つ
の溝９′は、プランジヤの頂端面部１５から所定
間隔離れかつそこに略平行な関係をもつて、プラ
ンジヤの外表面に形成されている。

第７図および第８図から明らかなように各溝
９′はその１端において、直立或は垂直溝の形態
の流路８内に開口し、常に燃料収容室３の内部と
連通している。別の実施例によれば、各溝をその
両方の端部を通つてこの室と連通させることもで
きる。

本実施例の作動は第１図乃至第４図に示された
実施例の働きと原理的には同一である。導入孔４
がプランジヤで閉じられると予備注入排出段階が
始まる。通路１４の開口は溝９′上方に依存する
プランジヤの外周表面１３′の部分で閉鎖される。
溝９′が通路１４′の開口と対抗関係に合致すると
排出段階は終了する。溝９′の下方に設けられた
プランジヤの外周表面により通路１４′に開口が
閉じた後主注入排出が開始し、斜路７が導入孔４
を露出させると当該主排出が終了する。

本発明の注入ポンプは、予備注入排出段階の開
始点を変えるための装置を有する。この装置はア
キユムレータ装置からなり、第９図の概略図によ
れば、アキユムレータ室を有し、そこにピストン
１７が偏倚あるいは戻りばね１８の反作用に抗し
て移動可能に嵌合している。アキユムレータ室１
６は通路１９を介して注入ポンプの燃料収容室３
と常に連通しており、該通路１９はプランジヤ２
の上死点上に位置するレベルで室３内に開口して
いる。ばね１８を収容する室１６の後部２０は空
間部２１と常に連通しており、該空間部２１から
導入孔と通路１４が伸びている。これにより比較
的低圧がピストン１７の後方の面に作用すること
を保証している。ピストン１７の行程は、例えば
室１６の壁の肩部から成るストツパ２２により制
限されている。ピストン１７は長さｅにわたつて
変位可能である。ストツパ２２は、液密シートの
形状とされ、ピストンが高圧の働きにより押圧さ
れ、ストツパと接触するときに室１６とばね１８
を収容する室部分２０との間に液密な障壁を提供
する。上記高圧は、燃料がインゼクタに送給され
るときポンプの燃料収容室３およびアキユムレー
タ室１６内に生ずるものである。

このアキユムレータ装置は次のように作動す
る。

導入孔４が閉鎖された後、プランジヤ２がその
上昇行程における移動を続けるとき、収容室３内
部の圧力は増加するが、圧力上昇の作用によりピ
ストン１７が後退するという事実に基づきアキユ
ムレータ室１６の容量の増加のため収容室３の容
量の減少が補充されるという理由により圧力上昇
は緩慢にすなわち円滑に起こる。このため、ピス
トン１７がストツパとして作用するシート２２と
液密に接合した後にのみ、送給弁２３を開くのに
必要な圧力が形成される。この意味するところ
は、第６図における点Ａが点Ｂ方向に変わり、ま
た、排出された予備注入燃料の量も減少すること
である。他方、点Ｂにおける排出の停止はアキユ
ムレータから独立しており、他の通路１４の開口
部の解放および排出停止溝９の解放を実現するこ
とによつてのみ決められる。室３内の圧力は降下
するが、プランジヤが上昇行程を続けているた
め、或る値の圧力は残つている。その圧力はシー
ト２２上にアキユムレータ装置のピストン１７を
留めるに充分な値である。

この意味するところは、アキユムレータ装置は
主注入排出の開始の際何の作用も及ぼさないが、
予備注入排出（第６図中点Ａ）の始点を変えそれ
により予備注入燃料の量を変えることを可能とす
る。

第１１図および第１２図は本発明のアキユムレ
ータ装置の２つの実施例を示す。両実施例とも、
注入ポンプの燃料収容室３上方で送給弁２３を形
成する装置のほかにアキユムレータ装置が配設さ
れている。アキユムレータ装置は好適にポンプ構
造内部に収容されるかあるいはその内に内蔵され
る。

第１１図に示すアキユムレータ装置は予備注入
排出の始点を外部から調節できるように設計され
ている。このために、ロツド２４がピストン１７
の後方に固着されている。ロツドの開放端はポン
プの外部に突出している。ロツド２４はポンプの
外部から操作し制御することができる。これによ
りピストン１７の最終位置は容易に変えることが
でき、予備注入部分を操作させないでおくことも
可能である。

本発明は上記実施例に限定されるものではな
く、上記実施例は単なる例示にすぎない。特に、
上記装置の組合せの他上記装置の技術的均等物を
構成する全ての装置を本発明は含むものである。

【図面の簡単な説明】

第１図乃至第４図は本発明の注入ポンプの最初
の実施例を、その作動の特定の段階で示すそれぞ
れ長手方向の断面図。第５図は第２図の−線
に沿う断面図。第６図は機関シリンダにおける動
力ピストンの位置に対応する注入ポンプの燃料収
容室からの燃料排出段階を、クランク軸の角度位
置に対して描いた線図。第７図は本発明の注入ポ
ンプの第２の実施例を示す長手方向の断面図。第
８図は第７図の−線に沿う長手方向の断面
図。第９図は本発明のアキユムレータ装置を示す
部分断面概略図。第１０図および第１１図は本発
明のアキユムレータ装置の実用的な２実施例を示
す断面図である。 １……バレル、２……プランジヤ、３……燃料
収容室、４……導入孔、５……環状溝、７……斜
路、８……流路、１２……平面部、１４……通
路。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 円筒体１内部に形成されかつ該円筒体内部で
   の下死点位置と上死点位置との間のプランジヤ２
   の往復線形運動により容積が変動する燃料収容室
   ３を有し、該室には比較的低圧の燃料供給源に接
   続されかつ該プランジヤの上死点位置に向かう変
   位の間該プランジヤによつて閉鎖されその結果燃
   料が前記室３から機関シリンダに接続されたイン
   ゼクタに向けて排出されることを可能とする燃料
   導入孔４が設けられており、前記プランジヤが周
   囲に少なくとも１つの螺旋状の斜路７を形成した
   頭部を有する、内燃機関のシリンダ内に燃料を注
   入するための注入ポンプであり、プランジヤ内に
   流路８を有し該流路を、一端において前記室３内
   に開口し、他端において、前記燃料供給源に接続
   するとともに前記プランジヤ２が移動する範囲内
   の前記円筒体の内側空間に開口する少なくとも１
   つの通路１４と連通するようにし、かつ所定の時
   点でかつ所定の時間の間、前記プランジヤのその
   上死点に向かう移動の間中、前記室３から前記イ
   ンゼクタに向かう燃料排出を停止させ、それによ
   つて最初の排出段階において前記機関シリンダ内
   への燃料の予備注入を行い、第２段階で主燃料注
   入を行うポンプにおいて、前記プランジヤ２によ
   り排出される燃料のためのアキユムレータ装置を
   さらに設け、これにより主注入の開始に影響する
   ことなく予備注入の開始の時間を変えるようにな
   つており、該アキユムレータ装置がアキユムレー
   タ室１６を有し、該アキユムレータ室は前記燃料
   収容室３と常に連通しており、該アキユムレータ
   室内に嵌合し戻りばね１８に抗して移動可能なピ
   ストン１７により容積を変えることができ、該ピ
   ストンの行程は液密シートを形成するストツパ２
   ２により制限され、該ピストン１７は、前記プラ
   ンジヤ内の流路８が前記通路１４と連通すること
   により生じる排出の停止の間前記ストツパ２２上
   にとどまつていることを特徴とする内燃機関用燃
   料注入ポンプ。 ２ 特許請求の範囲第１項に記載のポンプにおい
   て、前記アキユムレータ室１６の内部に配置され
   た前記ピストン１７のストローク長が前記ストツ
   パの位置の変動により変えることができ、この変
   動をポンプの外部から行う装置２４を有すること
   を特徴とする内燃機関用燃料注入ポンプ。