JPH03115771A - 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】 ｒ産業上の利用分野」 本発明はディーゼル機関に燃料を供給する燃料噴射ポン
プに関し、特に、電磁スピル方式の分配型燃料噴射ポン
プに間する。

「従来の技術」 電磁弁により高圧燃料を直接溢流させ、燃ｆ１噴射量や
噴射時期を制御する電磁スピル方式は、制御の自由度が
高く電子制御に適する。この種の電磁スピル方式燃料噴
射ポンプの性能を大きく規制するのは、最大５００　ｋ
ｇｆ／ｃｍ″以上に達する高圧に耐え、かつ、エンジン
の回転数に応じて最高２００Ｈｚ以上の応答性が要求さ
れる電磁弁の性能である。

従来のこの種の電磁弁には、特開昭５９−１８８０６５
号公報に示される様に、制御用のニードル弁と燃料圧力
によって作動しメインの溢流を行うスプール弁とを備え
た２重の弁ｔｆＡ＊とじ、小さな力で作動するニードル
弁を電磁ソレノイドで作動させるものがある。

また、特開昭６２’−３４９９８号に示される様に、軸
状弁体の側周にテーバ状の２つの受圧面を形成し、２つ
の受圧部にかかる燃料圧がバランスするようにした圧力
バランス弁を開閉作動させるものがある。

「発明が解決しようとする課題」 しかしながら、２重構造の弁としたものは、ニードル弁
を作動させた後の燃料の逃げによる圧力の変化によりス
プール弁が移動し、メインの潅流が起こるため、溢流に
時間的な遅れが生じ、噴射終わり時の噴射切れが悪くな
るという問題点があった。また、２重弁構造に伴い、高
圧燃料が充満する室の容量が大きくなり、ポンプのデッ
ドボリュームが大きくなることも噴射切れを悪くする要
因となり、さらに噴射圧の上昇率を低下させる原因にな
るというＩＦ＋′１題点があった。

また、第３図に示す様に、２つの受圧部７１゜７２を有
する圧力バランス弁を用いるものも、軸状弁体７３の側
周に弁室７４が構成されるので、ポンプの圧送ポンプ室
６０及び高圧室６５から弁室７４に至る高圧流路７５，
７６．７７が屈曲し、噴射終り時の噴射の切れが悪いと
いう問題点があった。

また、いずれの電磁弁を用いても、ポンプ５１〜６０と
電磁弁７０とが別個の部品として構成されているので、
ポンプの高圧室とＴ４磁弁７０の弁室７４とを連通する
高圧流路７５〜７７や講７８が必要になり、これらは高
圧燃料が充満するポンプのデッドボリュームを大きくし
て圧力の上昇率及び噴射切れを悪くする。さらに、電磁
弁７０の取付部に高圧シール部７９．８０が必要になり
、高圧シール部７９．８０の増加はそれだけ油密の信頼
性を低下させる。

本発明は上記の問題点を解決するためなされたものであ
り、その目的とするところは、ポンプとスピル電磁弁７
０とを一体の構造としてデッドボリュームの原因となる
高圧流路７５，７６．７７をなくし、切れのよい潅流制
御を行うことができる燃料噴射ポンプを提供することに
ある。

「課題を解決するための手段ノ ーｍに、分配型の燃料噴射ポンプでは高圧燃料を各気筒
に分配するため回転駆動される分配軸を備えている。イ
ンナカム方式の分配型噴射ポンプでは分配軸は回転駆動
のみされるが、フェースカム方式の分配型噴射ポンプで
は分配軸は燃料圧送のためのプランジャを兼ね、軸方向
にも駆動される６ 本発明は、この分配軸に溢流のための電磁弁を組み込み
、一体としたものである。すなわち、本発明では、実施
Ｍ図面第１図に例示するように、低圧室１０に先端部が
突出し燃料の分配に従って回転駆動される分配軸４と、
前記分配軸４の端面４Δに対向して低圧室１０に配設さ
れ分配軸４の端面４Ａに対向する端面１２Ａ及びその端
面１２を囲むシート部２１を有する弁座体１２と、前記
分配軸４の側周面に摺接支持され軸線方向への摺動によ
り端縁の環状エツジ２３が前記弁座体１２のシート部２
１に当接可能とされると共に、その環状エツジ２３で囲
まれた面の面積が前記分配軸４の断面積と略等しくされ
た筒状弁体２２と、前記筒状弁体２２をシート部２１か
ら離す方向に付勢するばね２６と、前記筒状弁体２２を
シート部２１に当接させる方向に吸引する電磁ソレノイ
ド１１とを備え、前記筒状弁体２２をシート部２１に当
接させたときに、分配軸４の端面４Ａと筒状弁体２２の
内周面と弁座体１２の端面１２Ａとにより囲まれてでき
る室３０を燃料噴射ノズル３５へ燃料を圧送するための
高圧室３０としたこと、を特徴とする燃料噴射ポンプが
提供される。

「作用」 」二記のように構成された燃料噴射ポンプでは、ｔａミ
ソレノイド１に通電し筒状弁体２２をシート部２１に当
接させると、低圧室１０の一部が筒状弁体２２により区
画され筒状弁体２２の内部に高圧室３０、が構成される
。この高圧室３０はフ工−スカム方式の燃料噴射ポンプ
では分配軸４により容積が圧縮されるポンプ室そのもの
になる。

電磁ソレノイド１１への通電を開始することにより高圧
室３０が閉じられ燃料の加圧が可能になり燃料１ｊＱ射
ノズル３５からの噴射が開始される。

このとき、高圧室３０内部の燃料圧は極めて高くなるが
、筒状弁体２２の環状エツジ２３で囲まれた面の面積と
分配軸４の断面積が略等しくされているから、筒状弁体
２２にかかる燃料圧は均衡し、高圧室３０の燃料圧にか
かわらず僅かな力でシート部２１の油密を保ち、また、
筒状弁体２２を移１ｉｌＩさせることができる。

圧送行程の途中において１に磁ソレノイド１１への通電
を遮断すると、ばね２６の付勢力により筒状弁体２２が
シート部２１から離れ、筒状弁体２２内部の高圧室３０
は筒状弁体２２外周部の低圧室１０に開放される。この
ため、高圧室３０内の燃料は溢流して燃料噴射ノズル３
５からの噴射が終了する。

このとき、高圧室３０そのものが流路を経由せず直接低
圧室１０に開放されるのであるから、シート部２１以外
の流路抵抗がなく、高圧室３０から低圧室１０への流量
係数が大きくなる。

また、筒状弁体２２が分配軸４に直接支承され高圧室３
０を構成する構造であるから、ポンプのデッドボリュー
ムが極めて小さくなり、溢流時に瞬時に逃がす燃料の量
が小さくなる。

Ｃ実施例」 本発明の実施例について図面を参照し説明する。

第１図はフェースカム方式であるボッシュ分配型燃料噴
射ポンプへの適用例を示す断面図である。

エンジンの１／２の回転で同期回転される駆動軸ゴはカ
ップリング２．カムローラ９及びフェースカム３を介し
て分配軸（圧送プランジャ）４を駆動する。カップリン
グ２は分配軸（圧送プランジャ）４を回転方向には一体
的に回転させるが、軸方向には分配軸（圧送プランジャ
）４の往復運動を自由に許す。カムローラ９とフェイス
カム３は駆動軸１の回転を分配軸（圧送プランジャ）４
の往復に変損する公知の構成であり、これらの摺接によ
りフェイスカム３のカム山がカムローラ９を乗り上げる
ことによって分配軸〈圧送プランジャ）４は１回転中に
気筒数に応じた回数だけ往復動される。

分配軸（圧送プランジャ）４は高圧燃料を各気筒に分配
すると共に燃料を圧送するプランジャの機能を兼ねるも
のであり、軸端面４Ａの開口と側周の分配ボート５とを
連通ずる孔６を軸芯に有している０分配軸（圧送プラン
ジャ）４はハウジング７に固定されたシリンダ８に回転
及び軸方向に摺動自在に嵌合支持され、先端部はシリン
ダ８を貫通して低圧室１０に突出されている。低圧室１
ｏはシリンダ８．ハウジング７、電磁ソレノイド１１及
び弁座体１２により囲まれた円筒状の室であり、燃料通
路１３により燃料室１４に連通されている。

環状の電磁ソレノイド１１はカラー１５を介してハウジ
ング７内に組み込まれ、底部を弁座体１２のフランジ部
に押さえられて組み込まれる。弁座体１２はハウジング
７に螺合するナツト１６により締着される。油密を保つ
ため０リング１７，１８が設けられている。

電磁ソレノイド１１内にはソレノイドコイル１９が内蔵
され、ソレノイドコイル１９は外部の配線２０に接続さ
れる。弁座体１２はフランジ部から軸部が突出した形状
をなす部材であり、軸部は電磁ソレノイド１１の中心孔
を挿通し、その端面１２Ａが分配軸（圧送プランジャ）
４の軸端面４Δに対向するようにされている。弁座体１
２の端面１２への周囲にはテーバ状のシート部２１が形
成されている。

分配軸（圧送プランジャ）４の先端部には円筒形状をし
た筒状弁体２２が嵌挿され摺動自在に支持されている。

筒状弁体２２の端縁には弁座体１２のシート部２１と当
接する環状エツジ２３が形成されている。環状エツジ２
３の直径は分配軸（圧送プランジャ）４の直径と同じか
、僅かに大きくなるように形成されている。筒状弁体２
２にはフランジ状にアーマチャ２４が［ｉ’Ｕ！！！、
され、アーマチャ２４には低圧室］０に充満する燃料が
通過し動抵抗を減少させるための透孔２５が設けられて
いる。また、筒状弁体２２と弁座体１２のフランジ部と
の間に圧縮ばね２６が組み込まれ、筒状弁体２２をシー
ト部２１から離す方向に付勢している。

筒状弁体２２は環状エツジ２３がシート部２１に当接す
る位置と、　１＊端縁がシリンダ８に当接する位置との
間で軸線方向に摺動可能である。

上記の、弁座体１２．筒状弁体２２１分配軸（圧送プラ
ンジャ）４の軸端面４Ａ、アーマチャ２４゜電磁ソレノ
イド１１．圧縮ばね２６によりスピル電磁弁を構成して
いる。この電磁弁は、筒状弁体２２の内周面と分配軸（
圧送プランジャ）４の軸端面４Ａと弁座体１２の端面１
．２Ａとにより囲まれてできる室く高圧室）３０と、筒
状弁体２２外周の低圧室１０との連通を開閉する電磁弁
であり、ソレノイドコイル１９に通電しアーマチャ２４
を吸引した場合が閏、通電を遮断した場合に開となる電
磁弁である。また、上記高圧室３０は、分配軸（圧送プ
ランジャ）４の軸方向移動により容積が圧縮されるポン
プ室を兼ねている。

シリンダ８及びハウジング７には分配ボート５と分配弁
３１とを連通ずる高圧通路３２．３３が設けられ、分配
弁３１は噴射鋼管３４により噴射ノズル３５に接続され
ている。また、駆動軸１により回転駆動されるベーンポ
ンプ３６により燃料室１４に燃料を供給し、オーバーフ
ローした燃料はチェクバルブ３７を経由して燃料タンク
３８に戻されるようにされている。

さらに、駆動軸１には多数の歯を有するバルサ４０が取
付けられ、その歯を検出する回転角センサ４１により駆
動軸１すなわちエンジンのクランク角位置を検出するよ
うにされている１回転角センサ４１からの信号はマイク
ロコンピュータを備えた電子制御ユニット（ＥＣＵ）４
２に送られる。

電子制御ユニット４２では回転角センサ４１．負荷セン
サ４３等からの運転状態信号に基づいてソレノイドコイ
ル１９への通電遮断を制御する。

作動について説明する。駆動軸１がエンジンにより回転
駆動されると、分配軸（圧送プランジャ）４は一体的に
回転すると共に、フェースカム３により一回転中に気筒
数に応じた回数だけ軸方向に往復移動される０分配軸（
圧送プランジャ）４の吸入行程中にはＥＣＵ４２により
ソレノイドコイル１つに通電されず、筒状弁体２２は圧
縮ばね２６の付勢力により押し上げられた開いた状態と
される。このため、シート部２１を経由して低圧室１０
の燃料が高圧室３０に吸入される０分配＠（圧送プラン
ジャ）４が圧送行程に入っても、筒状弁体２２はしばら
く開いたままにされる。

やがて、ＥＣＬＩ４２がエンジンの回転数等から演算し
た噴射開始時期に対応したクランク角位置のタイミング
に、ソレノイドコイル１９への通電を開始する。これに
より、アーマチャ２４が電磁ソレノイド１１に吸引され
筒状弁体２２の環状エツジ２３がシート部２１に当接し
て高圧室３０が閉じられる。さらに、分配軸（圧送プラ
ンジャ）４の圧送行程が進むと、高圧室３０内の燃料圧
が急激に高くなり、噴射ノズル３５からの燃料噴射が開
始される。このとき、高圧室３０内の圧力は極めて高く
なるが、筒状弁体２２の環状エツジ２３の直径と分配＠
（圧送プランジャ）４の直径が同じであるから、それぞ
れの有効断面積が等しく、圧力が均衡して筒状弁体２２
のシート圧に影響を及ぼさない、従って、電磁ソレノイ
ド１１の吸引力に過度な負担を与えなくてもシート部２
１のシールを確保することができる。弁座体１２の端面
１２Ａにかかる圧力はナツト１６により支承される。な
お、環状エツジ２３の直径を分配軸（圧送プランジャ）
４の直径より僅かに大きくするのは、圧力室３０の燃料
圧が筒状弁体２２を開く方向に僅かに作用するようにし
、筒状弁体２２の開弁を促進して溢流を速め、噴射の切
れをさらに良好にするためである。

圧送行程の途中において、エンジンの負荷等から演算し
た適切な噴射量を与えるクランク角位置のタイミングに
、ＥＣＵ４２はソレノイドコイル１９への通電を遮断す
る０通電の遮断により電磁ソレノイド１１の吸引力は失
われ、圧縮ばねの付勢力により筒状弁体が押し上げられ
る。これにより、高圧室３０内の高圧燃料は低圧室１０
内に半径方向に噴出して溢流し、高圧室３０の圧力が瞬
時に低下して噴射ノズル３５からの燃ｆ＋噴射が終了す
る。

このとき、シート部２３の周囲は直接低圧室１０に囲ま
れており、シート部２３から低圧室１０に至る管路がな
く管路抵抗がないため、高圧室３０から低圧室１０への
流量係数が従来例に比べて大きくなる。さらに、高圧室
３０が分配軸（圧送プランジャ）４により圧縮されるポ
ンプ室を兼ねているため、電磁弁（１１，１２，２２）
を取付けたことによるポンプのデッドボリュームの増加
は全くなく、むしろ、従来の分配型噴射ポンプで必要で
あったフィード用のプランジャ溝の体積だけデッドボリ
ュームを小さくできる。このため、高圧燃料が充満する
デッドボリュームは従来例に比べて極めて小さくなる。

それ故、筒状弁体２２のリフトを小さくでき、スピル電
磁弁の応答性が向上してスピル性能が向上する。従来の
電磁弁ではリフトが０．２８−纏程度必要であったのが
、本実施例では０．１６ｓｔ＊のリフトで十分であった
。

本実施例のリフトとは、筒状弁体２２の後端がシリンダ
８に当接したときのエツジ２３とシート２１とのなす距
離である。

前記実施例ではフェースカム方式の分配型燃料噴射ポン
プを例に説明したが、本発明はインナカム方式の分配型
燃料噴射ポンプにも適用できる。

第２図はその一例を示す断面図である１図中において第
１図と略同じ部材については同一の符号を付し説明を省
略する。

駆動軸１には一体にロータ５１及び分配軸５２が形成さ
れている。ロータ５１には径方向にプランジャ通路５３
が形成され、２つのプランジャ５４　５４’が活動自在
に嵌挿されている。各プランジャ５４．５４’の先端は
ローラシュー５５゜５５′に当接し、ローラシュー５５
．５５’に保持されたローラ５６，５６’がハウジング
７に固定されたインナカム５７の内周カム面に当接する
。

２つのプランジャ５４．５４’に挟まれたロータ中央部
の空間は圧送ポンプ室６０をなす、ロータに連続する分
配軸５２の内部には高圧通路６１が設けられ、圧送ポン
プ室６０と分配ボー１〜６２及び軸端面５２Ａの開口に
連通している。

分配軸５２の先端部は低圧室１０に突出され、軸端面５
２Ａに対向して配設された弁座体１２゜電磁ソレノイド
１１及び圧縮ばね２６と、分配軸５２に摺動自在に支承
された筒状弁体２２及びアーマチャ２４とにより’ｉｍ
磁弁が構成されている。

また、筒状弁体２２で区画される内部空間は圧縮ポンプ
室６０と連通ずる高圧室６５をなす。

本実施例では、分配軸５２は軸方向に往復動ぜず回転駆
動のみされる。しかし、電磁弁の動作は前記実施例と同
じである。すなわち、２つのプランジャ５４．５４’の
吸入行程では高圧室６５が開かれ、シート部２１．高圧
通Ｒ６１を経由して低圧室１０の燃料が圧送ポンプ室６
０に吸入される。２つのプランジャ５４．５４’の圧送
行程では、ソレノイドコイル１９に通電し高圧室６５を
閉じる時期により燃料噴射開始時期が制御され、ソレノ
イドコイル１９への通電を遮断することにより高圧室６
５内の高圧燃料を溢流させ、燃料噴射鼠が制御される。

本実施例も、分配軸５２に直接筒状弁体２２が支承され
た構造であり、スピル電磁弁の付加によるポンプのデッ
ドボリュームの増加がほとんどなく、また高圧室６５か
ら低圧室１０に至る管路もないため、溢流時の燃料噴射
の切れが良好になる利点がある。

また、いずれの実施例も、スピル電磁弁のケーシング７
への取付に伴うシール部は、０リング１７．１８による
低圧シールだけでよく、高圧燃料のシールは弁のシート
部２１のみにより行われるから、独立した電磁弁を取付
ける場合のように多くの高圧シール部を必要としないと
いう利点がある。

「発明の効果」 本発明は、上記の構成を宥しポンプ部を構成する部材と
電磁スピル弁を構成する部材の一部を共通化し、両者を
混然一体としたものであるから、ポンプのデッドボリュ
ームが減少でき、高圧流路を短くすることができる。こ
のため、噴射開始時の燃料圧の立−上りを早くすること
ができると共に、溢流時の噴射の切れを良好にすること
ができるという優れた効果を奏する。また、構造上、高
圧シール箇所が少なくてすむという効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１の実施例を示す断面図、第２図は
第２の実施例を示す断面図であり、第３図は従来の電磁
スピル燃料噴射ポンプを示す断面図である。 ４１１１分配軸（圧送プランジャ）、　４Ａ、、、軸端
面、　　１０．、、低圧室、　　１１　、、、電磁ソレ
ノイド、１２、、、弁座体、　　１２Ａ、、、端面、　
２１゜１．シート部、　２２．、、筒状弁体、　２３　
、、、環状エツジ、　２６１１１１１１圧縮ばね、　３
０　、、、高圧室。 第 図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 低圧室に先端部が突出し燃料の分配に従って回転駆動さ
   れる分配軸と、 前記分配軸の端面に対向して低圧室に配設され分配軸の
   端面に対向する端面及びその端面を囲むシート部を有す
   る弁座体と、 前記分配軸の側周面に摺接支持され軸線方向への摺動に
   より端縁の環状エッジが前記弁座体のシート部に当接可
   能とされると共に、その環状エッジで囲まれた面の面積
   が前記分配軸の断面積と略等しくされた筒状弁体と、 前記筒状弁体をシート部から離す方向に付勢するばねと
   、 前記筒状弁体をシート部に当接させる方向に吸引する電
   磁ソレノイドとを備え、 前記筒状弁体をシート部に当接させたときに、分配軸の
   端面と筒状弁体の内周面と弁座体の端面とにより囲まれ
   てできる室を燃料噴射ノズルへ燃料を圧送するための高
   圧室としたこと、 を特徴とする燃料噴射ポンプ。