JPH0245652A - 燃料噴射ポンプ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、内燃機関用の燃料噴射ポンプに関するもので
ある。

（従来技術及びその問題点） 一般にディーゼル機関においては、低速運転時には燃料
噴霧の着火遅れ期間が高速運転時に比べて長く、このた
め、低速運転時においては着火後、燃焼が急激に行われ
、気筒内の圧力上昇率が大きくなり、これにより大きな
燃焼騒音が発生するという問題がある。

このような燃焼騒音を抑制するには、その発生原因から
考えて、燃焼に伴う気筒内の圧力上昇率を抑えること、
換言すれば気筒内における混合気の燃焼を緩慢に行なわ
せることが有効であり、これを実現するものとして、例
えば実開昭５９−３０５５５号公報に開示される如く２
段噴射方式を採用した技術が知られている。

ところで、最近、任意の運転域で低騒音化と低Ｎｏｘ　
　（窒素酸化物）化を達成する燃料噴射ポンプが要望さ
れているが、斯かる２段噴射が可能な燃料噴射ポンプは
未だ知られていない。

本件に関連する先行技術として特願昭６２−２９２５６
７号がある。

（発明の目的） 本発明は、任意の運転域で低騒音化と低Ｎｏｘ化を達成
できる燃料噴射ポンプを提供することを目的としている
。

（発明の構成） （１）技術的手段 本発明は、バレル内でプランジャを往復動させることに
より燃料を加圧、圧送可能とする一方、前記プランジャ
の頭部の外周面に、プランジャ頂面に連通ずる斜溝状の
リードを形成し、前記プランジャとバレルとを適宜に相
対回動させて該リードと前記バレル側のボートとの連通
タイミングを調整することによって燃料噴射量を調量す
るようにした燃料噴射ポンプにおいて、プランジャの頭
部Ａ周面に、前記バレル及びプランジャの相対回動範囲
で前記バレル側のボートと連通可能な平行溝を形成し、
この平行溝とプランジャ頂面とを連通ずる燃料リーク部
最小断面積Ａ　ｍｉｎ、を調整可能に設定し、前記プラ
ンジャ頭部がバレル側のボートを閉塞し、且つ平行溝が
バレル側のボートと連通しない状態でプランジャが摺動
する１次噴射ストロークＳ１を調整可能に設定し、この
１次噴射ストロークＳｔ及び燃料リーク部最小断面積Ａ
鱈ｎ、を適宜に設定することによって、任意の運転域で
２段噴射特性および初期噴射率制御少時性を発揮するよ
うにしたことを特徴とする燃料噴射ポンプである。

（２）作用 １次噴射ストロークＳ１と燃料リーク部最小断面積Ａ　
１ｎ、を任意の値に設定することによって、任意の運転
域で２段噴射特性や初期噴射率制御型特性を発揮し、低
騒音化と低ＮＯＸ化を達成する。

（実施ＰＪ） （１）第１実施例 第１図には本発明の第１実施例に係るディーゼル機関用
燃料噴射ポンプが示されており、第１図において符号１
０は取イスフランジ一体形のポンプ本体、１１はポンプ
本体１０内に嵌挿固定されたバレルであり、該バレル１
１の一方の側面、即ち図中の左側面にはその円周方向に
延びる横長矩形状のスリットボート１２（バレル側のボ
ート）が形成されている。

このバレル１１の軸心部には前記スリットボート１２に
連通ずるようにしてプランジャ挿入孔１３が形成されて
いる。プランジャ挿入孔１３内には、プランジャ１４が
相対回動範囲且っ摺動自在に嵌挿されており、該プラン
ジャ１４をプランジャスプリング１５のばね力と燃料カ
ム１６のカム作用とによって軸方向に往復動させること
により、頂面１７上に形成される高圧室１８内に吸入し
た燃料を加圧し、これをデリベリバルブ２ｏを介してエ
ンジン（図示せず）の各気筒に設けられたインジェクタ
〜（図示せず）に圧送するようになっている。

ｌた、第１図中で符号２１はプランジャ１４に対して円
周方向に係合可能に取付けられたプランジャ回動輪であ
り、該プランジャ１４は、調量操作子２２により該回動
輪２１に噛合するラックギヤ２３を適宜に押引操作する
ことによりバレル１１内において相対回動せしめられ、
所定の調量作用を行うようになっている。即ち、プラン
ジャ１４の頭部２４の外周面２５には、第２図、第３図
に示すように、その頂面１７から適宜離間して斜溝状の
下部リード２６（リード）が略その１も周に亘って形成
されている。また、この下部リード２６は、プランジャ
軸方向に延びる燃料逃し穴２７を介して該プランジャ１
４の頂面１７に連通せしめられている。なお、第１図中
の２８はスリットボート１２へ燃料を流通する供給パイ
プである。

したがって、プランジャ挿入孔１３をバレル１１に対し
て相対回動させて該プランジャ１４の下部リード２６と
バレル１１のスリットボート１２との相対的な連通タイ
ミングを変化させ、該スリットポート１２の閉塞期間を
調整することにより燃料の噴射皿が調整される。

前記デリベリバルブ２０は第４図、第５図に示すように
、弁体３０、弁座３１からなり、デリベリスプリング３
２（第１図）で弁体３０を弁座３１に付勢して開閉する
ようになっている、弁体３０には第６図（第５図のＡ−
Ａ断面図）に示すように環状のカラー３３が一体に形成
されており、デリベリバルブ２０の閉弁時（燃料噴射終
了時期）に第４図中で吸い戻しストロ−７１１１分だけ
燃料を吸い戻す機能を備えている。なお、この実施例の
カラー３３には従来から周知のアングライヒカットは設
けられていない。

このようなスリットボート１２とこれに重合連通ずる下
部リード２６との組合せよりなる調量機構は従来から公
知のものであるが、この実施例においてはこれに止まら
ず、更にこの調量機構部分に、任意の運転域で２段噴射
特性を発揮したり、初期噴射率制御型特性を発揮し得る
機能をも備えている。この調整可能な噴射特性は一旦設
定した後には可変ではないが、機関の要求する特性に応
じて任意の運転域に設定可能である。

第２図で、プランジャ１４の頭部２４には略水平な平行
溝３５が外周囲２５（第３図）から２だけ切込まれてい
る。ド部リード２６はｚｌだけ切込んである。この平行
溝３５は頂面１７からＹの寸法だけ下がった位置にＢの
高さで形成されている。また、平行溝３５の中央部には
絞り通路３６がＥ（第３図）に戸って開口しており、絞
り通路３６の燃料り′−り部最小断面積Ａｍ１ｎ、は、
　　Ａ＊Ｉｎ、−Ｂ　ｘ　Ｅ　　−（１） になる。第２図中で符号５０は燃料カットリードである
。

絞り通路３６は第２図の場合に限らず、第２ａ図、第３
ａ図および第２ｂ図、第３ｂ図に示すように絞り通路を
形成することも可能である。すなわち、第２ａ図、第３
ａ図のように平行溝３５と下部リード２６の両者に連通
ずる縦溝４０を形成した場合には、絞り通路３Ｇａの燃
料リーク部最小断面積Ａｍ１ｎ、は前記（１）式と同様
になる。次に、第２ｂ図、第３ｂ図のように平行溝３５
ａをプランジャ１４の全周にわたって連続した環状に形
成した場合には縦溝４０と平行溝３５ａは両面で連通し
、絞り通路３０ｂの燃料リーク部最小断面積Ａ　ｍｉｎ
、はＡｍ１ｎ、−２・Ｂ　Ｘ　Ｅ　　−・−（１°）に
なる。

次に、平行溝３５と前記スリットボート１２の位置関係
は、頂面１７とスリットボート１２の上縁が一致した状
態で詳しくは後述する１次噴射ストロークＳｌを隔て、
プランジャ１４が上昇した状態で２次噴射ストロークＳ
２を隔てている。スリットボート１２の大きさは幅ｂ、
高さａに設定されている。したがって、１次噴射ストロ
ークＳ１は、 ５Ｌ−Ｙ−ａ　　・・・（２） になる。なお、スリットボート１２は図示の左右両端部
が円弧状の小判形長孔状に限らず、長方形断面の矩形で
もよい。

以上の（１）式及び（２）式に示す燃料リーク部最小断
面積Ａ　ｗｉｎ、と１次噴射ストロークＳｌは一旦設定
した後には、可変ではないが、エンジンの要求する燃料
噴射特性に合わせて任意の値に設定することが可能で、
詳しくは後述するように燃料リーク部最小断面積Ａ１ｎ
、と１次噴射ストロークＳｌの値を変更することで、任
意の運転域で２段噴射特性を発揮したり、初期噴射率制
御型特性を発揮したりすることが可能である。

前記下部リード２６はｒｒ４而１面からＸだけ下がった
位置にθＬの角度で傾斜し、適当な深さで外周囲２５か
ら切込まれており、燃料逃し穴２７と下部リード２６は
連通孔３７で連通している。

なお、デリベリバルブ２０に前述のアングライヒカット
を設けていない本実施例の場合にはアングライヒカット
による噴射遅れ（ロードタイマ機能）はない。

前記スリットポート１２付きのバレル１１と平行溝３５
付きのプランジャ１４による２段噴射行程を示す第７図
において、（ａ）の状態ではプランジャ１４の頂面１７
とスリットボート１２の下縁が一致しており、この状態
ではプランジャ１４が上昇しても、高圧室１８内の燃料
を圧縮しない。

次に、（ｂ）で頂面１７とスリットボート１２の働上縁
が一致すると、スリットボート１２はプランジャ１４で
閉塞され、プランジャ１４の上昇にともなって高圧室１
８の燃料が圧縮され始め、噴射パターンを示す（Ｘ）の
θ１から１次噴射Ｉ１が始まる。この１次噴射１１は平
行溝３５がスリットボート１２と連通ずる迄の前記１次
噴射ストロークＳｌの間で噴射し、（ｃ）で平行溝３５
の上縁とスリットボート１２の下縁が一致すると、燃料
逃し穴２７、絞り通路３６を通じてスリットボート１２
と高圧室１８が連通し、高圧室１８の燃料の圧縮工程が
一旦終了し、（Ｘ）のθ２で１次噴射Ｉが終了する。

（ｄ）の状態では、平行溝３５と燃料逃し穴２７を通じ
てスリットボート１２と高圧室１８が連通しているので
、プランジャ１４が上昇しても高圧室１８の燃料は圧縮
されず、（Ｘ）の△θ°の区間で燃料噴射が停止する。

やがて、（ｅ）で平行溝３５の下縁とスリットボート１
２の上縁が一致すると、再び、高圧室１８は密閉され、
（Ｘ）のθ３で２次噴射１２が始まる。この２次噴射Ｉ
２は前記Ｓ２の区間に亘って続き、（ｒ）で下部リード
２６とスリットボートト１２の下縁が一致し、下部り一
ド２６、連通孔３７（第２図）を経てスリットボート１
２と高圧室１８が連通ずる時点、即ち（Ｘ）のθ４で２
次噴射Ｉ２が終了する。

したがって、（Ｘ）の八〇及び△θ′は、Δθ＝ＳＩ　
＋ａ＋Ｂ　　−（３） Δθ゛鴫ａ＋Ｂ　　・・・（４） になる。

以上のように、１次噴射ストロークＳ１によって１次噴
射Ｉｆが発生し、（Ｘ）の２段噴射特性が生じ始める回
転数が後述のように変化する。

第７図の２段噴射ストロークで、１次噴射ストロークＳ
１と燃料リーク部最小断面積Ａｍ１ｎ、を任意に設定す
ることによって発生する噴射パターンの変化を機関回転
数Ｎ　（ｒｐｍ）−出力Ｗのグラフである第８図で説明
する。

１次噴射ストロークＳ１が大きく、且つ燃料リーク部最
小断面積Ａ　ｍｉｎ、が大きな場合の第８図（ａ）では
、１次噴射ストロークＳｌが大きいので、プランジャ速
度の遅い低回転域でも２段噴射を発揮し、全域で２段噴
射パターンになる。第８図（ｂ）の１次噴射ストローク
Ｓ１が大きく、且つ燃料リーク部最小断面積Ａ　１ｎ、
が小さな場合では、領域ＤＩの低回転域で２段噴射パタ
ーンを発生し、領域Ｄ２の中高速域で絞り作用によって
１次噴射Ｉ１と２次噴射Ｉ２が連続した初期噴射率制御
型特性を発揮する。

第８図（Ｃ）の１次噴射ストロークＳ１が小さく、且つ
燃料リーク部最小断面積Ａ　１ｎ、が大きな場合には、
領域Ｄ３の低回転域でプランジャ速度が遅いために１次
噴射Ｉ１が発生せず、回転数Ｎの上昇にともなって、１
次噴射量Ｑ１が増加し、領域Ｄ４で２段噴射パターンが
発生する。第８図（ｄ）の１次噴射ストロークＳ１が小
さく、且つ燃料リーク部最小断面積Ａ　１ｎ、が小さな
場合には、領域Ｄ５の低速域で１段噴射、領域Ｄ６の中
速域で２段噴射、領域Ｄ７の高速域で初期噴射率制御型
特性を発揮する。

したがって、１次噴射ストロークＳ１と燃料リーク部最
小断面積Ａ　ｓｉｎ、を任意に設定することにより、任
意の各回転数域、各負荷域において、２段噴射特性又は
初期噴射率制御型特性を発揮し、低騒音化、低Ｎｏｘ　
　（窒素酸化物）化する。

（２）第２実施例 以上の第１実施例では、第８図のように任意の運転域で
２段噴射特性或は初期噴射率制御型特性を発揮できるが
、１次噴射ストロークＳ［、燃料リーク部最小断面積Ａ
ｍ１ｎ、を一旦ある値に設定した後は噴射特性を変更で
きないが、この第２実施例では全域で最適な２段噴射特
性を発揮するように１次噴射１１と２次噴射Ｉ２を可変
にできる点に特徴がある。第２実施例のバレル１１を示
す第９図以下の図面において、第１図と同一の？１号で
示した部分は同一または相当部分を示す。

第９図中で、バレル１１には連結壁５０（第１Ｏ図）の
部分を残して開口した窓孔５１が形成しである。この窓
孔５１にはスリーブ５２が嵌合している。スリーブ５２
の上面には突起５３が突出し、突起５３はバレル１１の
凹部５４に上下に摺動自在に嵌合している。したがって
、突起５３と四部５４の間に横長状のスリットポート５
５（バレル側のボート）が高さＸを調整自在な状態で形
成しである。スリーブ５２にはバレル１１のプランジャ
挿入孔１３と同径の円筒面５６が形成しである。

第９図のバレル１１に嵌合するプランジャ１４には第１
１図に示すように平行溝３５の上方に燃料吸入リード６
０が形成しである。燃料吸入リード６０はＺ２　　（第
１２図）の深さに切り込まれており、燃料逃し孔２７に
連通ずる吸入口６１が開口している。第９図のａ−ａ断
面図である第１３図で、スリーブ５２の四部６２には偏
心状のピン６３が嵌合し、油圧、電子制御、吸気負圧等
の手段でピン６３を操作することによってスリーブ５２
は上下に昇降自在である。なお、スリーブ５２を昇降自
在にす−る技術については本件出願人による実公昭８３
−３４１８号に詳しく記載しである。

第１３図はスリーブ５２が上方へ摺動した低速時を痕し
、この状態での２段噴射ストロークを第１６図に示す。

第１６図（ａ）のスリットポート５５と燃料吸入リード
６０が連通した状態ではスリ・ソトボート５５から吸入
口６１を通って第１６図（ｂ）の状態になるまで室１８
に燃料が流入し、プレストロークＬｐは全運転域で一定
である。第１６（ｂ）から第１６図（Ｃ）の平行溝３５
とスリットボート５５が連通ずるまでのストロークが１
次噴射ストロークＳ１になる。第１５図の低速時では、
スリーブ５２が最も上昇しているので、１次噴射ストロ
ークＳ１は最も長くなる。

第１６図（ｄ）では室１８内の燃料は圧縮されず、平行
溝３５が閉塞される第１６図（ｃ）から第１６図（ｒ）
の下部リード２６とスリットボート５５が連通するまで
の２次噴射ストロークＳ２で再び燃料が圧送される。こ
の２次噴射ストロークＳ２はラック操作によるプランジ
ャ１４の回動で変化する。

第１５図の高速時には、スリーブ５２はピン６３で下降
し、スリットポート５５の高さＸが下方に伸びて高くな
る。この状態での噴射ストロークは第１４図のようにな
り、スリットポート５５が下方に伸びる分だけ１次噴射
ストロークＳｌが短くなる。一方、同一ラック位置の場
合、２次噴射ストロークＳ２は短くなる。

以上の第２実施例では、機関回転数が上昇するにつれて
スリーブ５２が下降し、１次噴射ストロークＳｌ　　　
２次噴射ストロークＳ２がｉ■変になる。

例えば、等ラック位置でスリーブ５２が△Ｘだけト降し
た時には、１次噴射ストロークＳ１．２次噴射ストロー
クＳ２はそれぞれΔχ分だけ減少することになる。但し
、１次噴射ストロークＳｔはスリーブ５２の変位だけで
変化するが、２次噴射ストロークＳ２はスリーブ５２の
変位とラック操作の双方によって連続的に変化する。

プレリフトＬｐは常に一定であるので、１次噴射開始時
期も一定である。

噴射時期は各回転数域、各負荷域において、１次噴射時
期、２次噴射時期ともに一定である。

噴射パターンについては１次噴射■１と２次噴射１２間
の間隔Δθ゛がスリットボート５５の高さＸ−と甲８行
溝３５の幅Ｂを変更することによって調整可能である。

更に、燃料リーク部最小断面積Ａ　１ｎ、を変更するこ
とによって、２段噴射特性を発揮する場合と、１次噴射
１１と２次噴射■２を連続し、且つ１次噴射１１を制御
する初期噴射率制御型特性を発揮する場合とに切換え得
る。

燃料リーク部最小断面積Ａｍ１ｎ、が大きい場合には、
第１７図のように全運転域で最適な２段噴射パターンが
発生し、第１８図の燃料リーク部最小断面積Ａ　ｍｉｎ
、が小さい場合には、領域Ｄａの高速域で初期噴射率制
御型パターンが発生する。

したがって、スリーブ５２をピン６３で可動にしたので
、全域で安定な２段噴射又は初期噴射率制御特性を発揮
でき、低騒音化、低ＮＯＸ　　（窒素酸化物）化を達成
できる。

スリットボート５５は第９図に示すような場合に限らず
、第１９図のようにバレル１１側の段部７０とスリーブ
５２側の段部７１との間にスリットボート５５を形成し
てもよいし、第２０図に示すように窓孔５１の上面７３
とスリーブ５２側の段部７４との間にスリットボート５
５を形成するようにしてもよい。

（発明の効果） 以上説明したように本発明による燃料噴射ポンプでは、
プランジャ１４の頭部外周面に、バレル１１及びプラン
ジャ］４の相対回動範囲でバレル側のボートと連通可能
な平行溝３５を形成し、この平行溝３５とプランジャ頂
面とを連通ずる燃料リーク部最小断面積Ａ　ｌｌ１ｉｎ
、を調整可能に設定し、前記プランジャ頭部がバレル側
のボートを閉塞し、且つ平行溝３５がバレル側のボート
と連通しない状態でプランジャが摺動する１次噴射スト
ロークＳ１を調整ＭＬ能に設定したので、１次噴射スト
ロークＳ１と燃料リーク部最小断面積Ａｓ１ｎ、を任意
の値に設定することによって、任意の運転域で２段噴射
特性や初期噴射率制御型特性を発揮し、低騒音化と低Ｎ
ｏｘ化を達成できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１実施例を示す縦断面図、第２図は
プランジャの側面図、第２ａ図、第２ｂ図（トそれぞれ
プランジャの別の実施例を示す構造略図、第３図は第２
図の■矢視図、第３ａ図、第３ｂ図はそれぞれプランジ
ャの別の実施例を示すす構造略図、第４図、第５図、第
６図はデリベリバルブの構造略図、第７図は２段噴射行
程を示す行程図、第８図は回転数−出力のグラフ、第９
図は本発明の第２実施例によるバレルの側面図、第１０
図は第９図のＸ−Ｘ断面図、第１１図は第２実施例のプ
ランジャの側面図、第１２図は第１１図のａ矢視図、第
１３図は第９図のａ−ａ断面図、第１４図は高速時の２
段噴射行程を示す行程図、第１５図は低速時の構造略図
、第１６図は低速時の２段噴射行程を示す行程図、第１
７図、第１８図は回転数−出力のグラフ、第１９図、第
２０図は別の実施例を示す構造略図である。１０・・・
ポンプ本体、１１・・・バレル、１２・・・スリットボ
ート、１４・・・プランジャ、２０・・・デリベリバル
ブ、２６・・・下部リード、２７・・・燃料逃し穴、３
５・・・平行溝、３６・・・縦溝、５２・・・スリーブ
、６３・・・ビン 特許出願人　ヤンマーディーゼル株式会社第２０図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）　バレル内でプランジャを往復動させることによ
   り燃料を加圧、圧送可能とする一方、前記プランジャの
   頭部の外周面に、プランジャ頂面に連通する斜溝状のリ
   ードを形成し、前記プランジャとバレルとを適宜に相対
   回動させて該リードと前記バレル側のポートとの連通タ
   イミングを調整することによって燃料噴射量を調量する
   ようにした燃料噴射ポンプにおいて、プランジャの頭部
   外周面に、前記バレル及びプランジャの相対回動範囲で
   前記バレル側のポートと連通可能な平行溝を形成し、こ
   の平行溝とプランジャ頂面とを連通する燃料リーク部最
   小断面積Ａｍｉｎ．を調整可能に設定し、前記プランジ
   ャ頭部がバレル側のポートを閉塞し、且つ平行溝がバレ
   ル側のポートと連通しない状態でプランジャが摺動する
   １次噴射ストロークＳ１を調整可能に設定し、この１次
   噴射ストロークＳ１及び燃料リーク部最小断面積Ａｍｉ
   ｎ．を適宜に設定することによって、任意の運転域で２
   段噴射特性および初期噴射率制御型特性を発揮するよう
   にしたことを特徴とする燃料噴射ポンプ。