JPH0435612B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明はデイーゼルエンジン等に使用される対
向プランジヤ式の燃料噴射ポンプ装置に関する。

（従来の技術） 一般に対向プランジヤ式の燃料噴射ポンプは、
１対又は複数対のプランジヤをロータ軸に直径方
向に対向させて組込むとともに、ロータ軸の周囲
に環状のカムを配置し、ロータ軸の回転にともな
つてプランジヤがカムの内周により駆動されるよ
うになつている。

（発明が解決しようとする問題点） ところが従来構造では、燃料噴射ポンプの噴射
特性（噴射時期や噴射率）を調整するための機構
が複雑かつ大形であるという問題があり、又その
ために、噴射特性をエンジンの種々の運転状況に
対応させて最適値に設定することが、難しいとい
う問題点がある。

（問題点を解決するための手段） 上記問題を解決するために、本発明は、複数の
対向プランジヤを組込んだロータ軸の周囲にプラ
ンジヤ駆動用の環状のカムを配置して燃料圧送ポ
ンプを構成し、該ポンプの燃料通路に該通路の開
閉タイミングを調整するコントロール装置を併設
し、該コントロール装置に、ロータ軸の外周に嵌
合する環状のコントロールスリーブを設け、コン
トロールスリーブの内周面に円周方向に間隔を隔
てて複数本の溝を設け、上記溝のうち１つの溝は
軸方向と平行に形成され、残りの溝は軸方向の対
して傾斜して互いに平行に延び、ロータ軸には該
軸内の燃料通路から放射状に延びる複数本の燃料
通路を設け、ロータ軸の回転にともなつて燃料通
路を溝に順次間欠的に連通させるように構成し、
これにより上記コントロールスリーブの軸方向の
移動により噴射量を変化させ、コントロールスリ
ーブの円周方向の移動によりカムの使用域を変化
させて噴射率が変化するようにし、上記コントロ
ールスリーブに、エンジンの運転状態に応じてコ
ントロールスリーブを回動させるスリーブ角度位
置調整機構を連結すると共に、コントロールスリ
ーブを軸方向に移動させる軸方向移動機構を連結
し、上記環状カムにエンジンの運転状況に応じて
カムを回動させるカム角度位置調整機構を連結
し、上記軸方向移動機構、スリーブ角度位置調整
機構及び上記カム角度位置調整機構に電磁式アク
チユエータを設け、エンジンの運転状態に応じて
それらのアクチユエータの作動を制御する制御装
置を設けたことを特徴としている。

（作用） 上記構成によると、アクチユエータによりエン
ジンの運転状況に応じてコントロールスリーブ及
び環状カムの角度位置が変えられる。それによ
り、燃料通路が閉鎖されるタイミングが変化する
とともに、その通路閉鎖期間中にプランジヤを駆
動するカム面の区間（カム面の使用域）が変化
し、その結果、燃料噴射率（ロータ軸の単位回転
角度当りの燃料噴射量）が変化し、最適値に設定
される。又、カム面の使用域の変化にともなつて
噴射タイミングが変化するが、カム角度位置調整
機構によりカムを回動させることにより、噴射タ
イミングは最適値に設定される。

（実施例） 第１図において、燃料噴射ポンプのケーシング
組立体１の内部には、１対のポンプ軸２及びロー
タ軸３が概ね同芯に配置され、オルダム継手５に
より互いに連結されている。ポンプ軸２は図示さ
れていない機構を介してエンジンの出力軸に連結
している。オルダム継手５の近傍において、ポン
プ軸２には給送ポンプ６のロータ７が取付けてあ
る。燃料給送ポンプ６の入口６ａはケーシング組
立体１の内部通路９や継手１０及び外部通路（図
示せず）を介して燃料タンクに接続している。給
送ポンプ６の出口６ｂはケーシング組立体１の内
部の通路１１を介して室１２に接続している。

室１２にはロータ軸３のオルダム継手５と反対
側の端部１３が入込んでおり、端部１３とその外
周に嵌合する環状のコントロールスリーブ１５に
よりコントロール装置１６が形成されている。コ
ントロール装置１６は、後述する如く、燃料噴射
特性を調整するように構成されており、室１２は
コントロール装置１６を介してロータ軸３内部の
通路１７に接続するようになつている。通路１７
はロータ軸３の中心部をその長手方向に延びてお
り、オルダム継手５の近傍において圧送ポンプ２
０のポンプ室２１に接続している。

ロータ軸３の長手方向中間部には、通路１７か
らロータ軸３の外周面まで延びる１個の出口通路
２２が半径方向に設けてあり、ケーシング組立体
１にはそれぞれ一端が通路２２に接続する複数の
（エンジンの気筒数と同数の）通路２３が設けて
ある。通路２３の他端はケーシング組立体１に固
定したデリバリバルブ２５の入口に接続してい
る。図示されていないが、デリバリバルブ２５の
出口は高圧燃料管を介して各気筒の燃料噴射弁に
接続しており、圧送ポンプ２０で加圧された燃料
が通路１７，２２，２３、デリバリバルブ２５等
を経て燃料噴射弁に送られて燃料室内へ噴射され
るようになつている。

前記通路１１の下流部には電磁弁からなる燃料
遮断弁２６が設けてある。燃料遮断弁２６は通路
１１を閉鎖してエンジンを停止させるためのもの
で、ケーシング組立体１に固定されている。又通
路１１の上流部には調圧弁２７が設けてある。調
圧弁２７もケーシング組立体１に組込まれてお
り、その逃し通路２８はポンプ入口６ａ側の通路
９に接続している。

この構成によると、遮断弁２６により通路１１
を閉鎖した場合、ポンプ６の吐出圧力を受けて調
圧弁２７が開放し、ポンプ６の入口６ａと出口６
ｂは通路２８を介して接続される。従つて燃料遮
断時に通路１１に異常な高圧（ポンプ吐出圧）が
加わることを防止し、ポンプ６やシール等の破損
を防ぐことができる。

第１図の−断面部分図である第２図の如
く、前記圧送ポンプ２０は１対（又は２対）の円
柱状プランジヤ３０を環状のカム３１で駆動する
ようになつている。両プランジヤ３０はロータ軸
３の大径部（ロータ）に設けた直径方向の孔に摺
動自在に嵌合している。前記ポンプ室２１は両プ
ランジヤ３０の間に形成されている。各プランジ
ヤ３０のポンプ室２１と反対側の端部はシユー３
２及びローラ３３を介してカム３１の内周のカム
面３５に当接している。シユー３２はロータ軸３
の外周部の切欠きに摺動自在に嵌合しており、ロ
ーラ３３を回動自在に保持している。又カム３１
はケーシング組立体１（ハウジング）に回動自在
に取付けてあり、カム角度位置調整機構４０によ
りその回転角度位置が調整されるようになつてい
る。

カム角度位置調整機構４０はケーシング組立体
１に固定されるシリンダ４１と、シリンダ４１に
摺動自在に嵌合するピストン４２等により構成さ
れている。又シリンダ４１にはステツプモータか
ら成るアクチユエータ４９が併設されている。ア
クチユエータ４９の作動ロツド５０は圧縮コイル
スプリング５１を介してピストン４２の中心部の
固定ピン５２に連結されている。スプリング５１
の近傍において、ピストン４２の端部とアクチユ
エータ４９のボデイの間には油圧室５３が形成さ
れている。油圧室５３は通路５４を介して室１２
に接続している。更にピストン４２の長手方向中
間部にはピン４７が取付けてある。ピン４７はピ
ストン４２の直径方向の孔に嵌合しており、一端
部がカム３１の孔４８に嵌合している。

上記構成によると、ロータ軸３の回転にともな
つてカム面３５がプランジヤ３０を押込むことに
より、ポンプ室２１において燃料が加圧され、前
述の如く燃料噴射弁へ送られる。又ローラ３３が
カム面３５の頂部を通過してプランジヤ３０が外
方へ移動できる状態になると、第１図の給送ポン
プ６から通路１１，１７等を経てポンプ室２１へ
燃料が供給される。

そして、上記加圧動作において、カム３１の角
度位置が変わると、実際に燃料噴射動作時（加圧
動作時）にローラ３３を押すカム面３５の区間
（使用域）が変化する。そのために噴射動作時の
ローラ３３のリフトや移動速度が変化し、燃料噴
射率が変化する。従つてカム角度位置調整機構４
０によりカム３１の角度位置を変えることによ
り、燃料噴射率が調整される。

又アクチユエータ４９は後述する如くエンジン
回転数や負荷に対応してロツド５０を移動させる
ようになつており、エンジン回転数や負荷が変化
すると、ロツド５０がピストン４２を移動させ、
ピストン４２がピン４７を介してカム３１を回動
させる。従つてカム３１の角度位置すなわち噴射
率はエンジン回転数等に対応して設定される。一
方、第１図の給送ポンプ６はエンジン出力軸によ
り駆動されており、給送ポンプ６から通路１１及
び第２図の通路５４を経て油圧室５３へ導入され
る油圧もエンジン回転数に対応している。そのた
めにエンジン回転数が変化すると、油圧室５３か
らピストン４２に加わる力も変化する。このよう
にエンジン回転数に対応する力が油圧室５３から
もピストン４２に加わるので、上記アクチユエー
タ４９から小さい力を加えるだけで、ピストン４
２は確実かつ速やかに移動し、又アクチユエータ
４９に要求される力は小さい。

第１図の如く、ケーシング組立体１にはガバナ
５５が組付けてある。ガバナ５５はリニアーソレ
ノイドから成るアクチユエータ６１を備えてい
る。アクチユエータ６１は後述する如くエンジン
の回転数や負荷の変化に対応して作動するように
なつており、コントロールスリーブ１５を軸方向
に移動させるための軸方向移動機構に連動連結し
ている。軸方向移動機構は、ピン５９及び偏心ピ
ン６０等から構成されると共に、ロツド６２を介
して上記アクチユエータ６１に連結している。す
なわち、アクチユエータ６１がロツド６２をその
長手方向に移動させることにより、ピン５９が回
動してピン５９の先端の偏心ピン６０がロータ軸
３の軸方向に移動するようになつている。

第１図ならびに第１図の−断面略図である
第３図の如く、前記コントロールスリーブ１５
は、外周部の一部を円周方向に延びる切欠き６５
と、外周部を軸方向に延びる切欠き６６とを備え
ている。上記ピン６０は円周方向の切欠き６５に
嵌合しており、ピン５９の回動にともなつてコン
トロールスリーブ１５を軸方向に移動させるよう
になつている。又軸方向の切欠き６６にはスリー
ブ角度位置調整機構７０のピン７１が嵌合してお
り、ピン７１によりコントロールスリーブ１５を
回動させるようになつている。

スリーブ角度位置調整機構７０はケーシング組
立体１に設けたシリンダ７２にコントロールスリ
ーブ１５の接線方向に延びるピストン７３を組込
んで構成されており、上記ピン７１はピストン７
３の長手方向中間部の直径方向の孔に嵌込まれて
いる。ピストン７３の一方の端部にはステツプモ
ータから成るアクチユエータ８０の作動ロツド８
１が当接している。ピストン７３の他方の端部と
シリンダ７２の内周に固定したスナツプリング８
３の間には圧縮コイルスプリング８４が設けてあ
る。又ピストン７３の両端は油圧室８５，８６に
面しており、これらの油圧室８５，８６はそれぞ
れ通路８７を介して室１２に連通している。

第３図の拡大部分略図である第４図及びコント
ロールスリーブ１５の内面の展開図である第５図
の如く、コントロールスリーブ１５の内面には円
周方向に間隔を隔てて例えば３本の溝Ｐ，Ｑ，Ｒ
が設けてある。溝Ｐはコントロールスリーブ１５
の軸方向に延びているが、溝Ｑ，Ｒはコントロー
ルスリーブ１５の軸方向に対して傾斜して互いに
平行に延びている。従つて溝Ｑは一方の端部qa
が溝Ｐから最も円周方向に離れ、他方の端部端部
qbが溝Ｐに対して最も接近している。又ロータ
軸３には通路１７からロータ軸３の外周まで放射
状に延びる例えば４本の通路Ｓ１〜Ｓ４が設けて
ある。

上記構成によると、ロータ軸３の回転にともな
つて通路Ｓ１〜Ｓ４は溝Ｐ，Ｑ，Ｒに間欠的に接
続し、それにより噴射特性が以下のように調整さ
れる。

図示の実施例では、第４図の通路Ｓ１が溝Ｐを
通過して全ての通路Ｓ１〜Ｓ４がいずれの溝Ｐ，
Ｑ，Ｒにも連通しない状態になると、すなわち通
路１７が室１２に対して閉鎖されると、燃料の噴
射が開始される。この動作の後、例えば通路Ｓ１
に対して回転方向前方に位置する通路Ｓ２が溝Ｑ
に連通すると、すなわち通路１７が室１２に開放
されると、燃料の噴射が終了する。なお、溝Ｒ
は、噴射終了時における燃料スピルを良好にカツ
トするための溝であり、燃料噴射の終了時に、通
路１７と連通するＳ３が、通路Ｓ２から位相角
90°ずれた位置において溝Ｒにも連通するので、
燃料スピルのシヤープカツト（燃料の噴射切れ）
が良好に行なわれる。

このように噴射開始から噴射終了までの時間は
通路Ｓ１が溝Ｐを通過してから通路Ｓ２が溝Ｑに
接続するまでの時間に対応するが、その噴射時間
はコントロールスリーブ１５の軸方向の位置によ
つて次のように変化する。すなわちコントロール
スリーブ１５が第５図で矢印Ｍ方向に移動し、通
路Ｓ１〜Ｓ４がコントロールスリーブ１５に対し
て第５図で１点鎖線で示す位置へ相対的に移動し
た場合、通路Ｓ２は溝Ｑの端部qaを通過するこ
とになり、通路Ｓ１が溝Ｐを通過してから通路Ｓ
２が溝Ｑに接続するまでの時間は長くなる。又コ
ントロールスリーブ１５が矢印Ｎ方向に移動し、
通路Ｓ１〜Ｓ４がコントロールスリーブ１５に対
して第５図で破線で示す位置へ相対的に移動した
場合、通路Ｓ２は溝Ｑの端部qbを通過すること
になり、通路Ｓ１が溝Ｐを通過してから通路Ｓ２
が溝Ｑに接続するまでの時間は短くなる。

従つて第１図のガバナ５５によりコントロール
スリーブ１５の軸方向の位置を調整することによ
り、燃料噴射時間、すなわち燃料噴射量を調整す
ることができる。

又第４図のコントロールスリーブ１５を回動さ
せて角度位置を変更することにより、通路Ｓ１〜
Ｓ４が溝Ｐ，Ｑ，Ｒと連通するタイミングが変化
する。従つて第３図のスリーブ角度位置調整機構
７０によりコントロールスリーブ１５の回転角度
位置を変えることにより、燃料噴射のタイミング
が変更され、又タイミングの変更にともなつて、
噴射動作時にプランジヤ３０を押すカム面３５の
区間（使用域）が変化し、噴射率が変化する。

そして前記アクチユエータ８０はエンジンの回
転数や負荷に対応させてロツド８１を移動させる
ようになつており、そのためにエンジン回転数や
負荷が変化すると、ロツド８１に押されてピスト
ン７３が移動してコントロールスリーブ１５を回
動させる。従つてコントロールスリーブ１５の角
度位置すなわち噴射タイミングや噴射率はエンジ
ン回転数や負荷に対応して最適値に設定される。

上述の各アクチユエータ４９，６１，８０は図
示されていない制御装置（マイクロコンピユー
タ：図示せず）により作動を制御されるようにな
つている。該制御装置には第１図の負荷センサー
８８や第３図の回転センサー８９が接続してお
り、それらの検地器からの信号に基づいて制御装
置がアクチユエータ４９，６１，８０の作動を制
御するようになつている。上記負荷センサー８８
はガバナ５５に併設されている。又上記回転セン
サー８９は第１図のポンプ軸２の端部に設けた大
径ギヤ９０の歯を第３図のピツクアツプ部９１に
より検出するようになつている。なお図示の装置
の外観は第６図に示す通りである。

（発明の効果） 以上説明したように本発明によると、コントロ
ールスリーブ１５ならびに圧送ポンプ２０のカム
３１の角度位置を変えて噴射率や噴射タイミング
を調整するようにしたので、燃料噴射特性を向上
させるとともに、構造の簡単化及び軽量化を図る
ことができる。又移動部（コントロールスリーブ
１５やカム３１）を電磁式アクチユエータ４９，
８０により移動させるようにしたので、移動部の
移動、すなわち燃料噴射状態をエンジン運転状態
に正確かつ速やかに追従させることができ、高速
型エンジンのように運転状態が大きく変化するエ
ンジンにおいても、常に最適の噴射状態に保つて
エンジン性能を向上させることができる。換言す
れば制御用の移動部が軽量かつ簡単であることに
より、アクチユエータ４９，８０によりそれらを
移動させることができ、上述の如く燃料噴射状態
の追従性を高めることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明実施例の断面図、第２図は第１
図の−断面部分図、第３図は第１図の−
断面図、第４図は第３図の拡大部分略図、第５図
は第４図の展開略図、第６図は実施例の装置の側
面略図である。 ３……ロータ軸、１５……コントロールスリー
ブ、１６……コントロール装置、２０……燃料圧
送ポンプ、３０……プランジヤ、３１……カム、
４０……カム角度位置調整機構、４９，８０……
アクチユエータ、７０……スリーブ角度位置調整
機構。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 複数の対向プランジヤ３０を組込んだロータ
   軸３の周囲にプランジヤ駆動用の環状のカム３１
   を配置して燃料圧送ポンプ２０を構成し、該ポン
   プ２０の燃料通路１７に該通路１７の開閉タイミ
   ングを調整するコントロール装置１６を併設し、
   該コントロール装置１６に、ロータ軸３の外周に
   嵌合する環状のコントロールスリーブ１５を設
   け、コントロールスリーブ１５の内周面に円周方
   向に間隔を隔てて複数本の溝Ｐ，Ｑ，Ｒを設け、
   上記溝Ｐ，Ｑ，Ｒのうち１つの溝Ｐは軸方向と平
   行に形成され、残りの溝Ｑ，Ｒは軸方向の対して
   傾斜して互いに平行に延び、ロータ軸３には該軸
   ３内の燃料通路１７から放射状に延びる複数本の
   燃料通路Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３，Ｓ４を設け、ロータ
   軸３の回転にともなつて燃料通路Ｓ１，Ｓ２，Ｓ
   ３，Ｓ４を溝Ｐ，Ｑ，Ｒに順次間欠的に連通させ
   るように構成し、これにより上記コントロールス
   リーブ１５の軸方向の移動により噴射量を変化さ
   せ、コントロールスリーブ１５の円周方向の移動
   によりカム３１の使用域を変化させて噴射率が変
   化するようにし、上記コントロールスリーブ１５
   に、エンジンの運転状態に応じてコントロールス
   リーブ１５を回動させるスリーブ角度位置調整機
   構７０を連結すると共に、コントロールスリーブ
   １５を軸方向に移動させる軸方向移動機構を連結
   し、上記環状カム３１にエンジンの運転状況に応
   じてカム３１を回動させるカム角度位置調整機構
   ４０を連結し、上記軸方向移動機構、スリーブ角
   度位置調整機構７０及び上記カム角度位置調整機
   構４０に電磁式アクチユエータ６１，８０，４９
   を設け、エンジンの運転状態に応じてそれらのア
   クチユエータ６１，８０，４９の作動を制御する
   制御装置を設けたことを特徴とする燃料噴射ポン
   プ装置。