JPH0639093Y2 - 燃料噴射ポンプ - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 （考案の利用分野） 本考案は燃料噴射ポンプにかかるもので、とくに大型船
舶等に装備して好適な油圧を利用したパワーブースタ付
きの燃料噴射ポンプに関する。

（従来技術） この種の燃料噴射ポンプは、その噴射ポンプ本体にプラ
ンジャバレルを上下動など往復動可能に収納し、このプ
ランジャバレルには、切り欠いた傾斜面を有するリード
をその頭部に形成したプランジャを、往復動可能および
回転可能に収納し、このようなプランジャとプランジャ
バレルとの相対位置を調節することにより燃料の噴射量
および噴射タイミングを調節している。

すなわち、上記プランジャバレルに対してプランジャを
回転させて前記リードとプランジャバレルとの円周方向
の相対位置を変化させれば、燃料噴射量が調節できる。
また、プランジャバレルに対するプランジャの上下位置
を変化させれば、噴射開始のタイミングを調節すること
ができ、最近におけるディーゼルエンジンの高速・高出
力化に対応することができるものである。

このような噴射タイミング調節機構の例として実開昭61
-107970号による考案がある。この考案によれば、エン
ジン運転中でも容易に任意の噴射タイミングを得ること
ができるものである。しかしながら、燃料噴射ポンプを
装備する車体あるいは船体が大きい場合には、上記噴射
タイミングの調節を行なうための機構が必然的に大型化
するという問題があり、上記考案の機構では対応しきれ
ないという問題がある。

第１図にもとづき、CIT（Controlled Injection Timin
g）型の燃料噴射ポンプを例にとって従来からの燃料噴
射ポンプ１の構造について概略的に説明する。

第１図は従来の燃料噴射ポンプ１の縦断面図であって、
ポンプ本体２の頭部にバルブ機構３を設け、その頂部の
燃料出口４から噴射された燃料が燃料噴射ノズル（図示
略）を経て、エンジン（図示略）のシリンダ内に噴射さ
れるようになっている。なお、上記燃料出口４には燃料
吐出通路５および燃料戻し通路６が連通し、燃料吐出通
路５から燃料を吐出するとともに、該吐出終了時に逆流
する燃料を燃料戻し通路６から燃料噴射ポンプ１内に戻
すことにより燃料の二次噴射等を防止するようになって
いる。

これら燃料吐出通路５および燃料戻し通路６に連通する
高圧燃料通路７を有するバルブシート８の下方のポンプ
本体２内に、上下動可能にプランジャバレル９を収納す
る。なお、このプランジャバレル９の外周面の一部に形
成した回止め溝10にバレル位置決めボルト11を係合させ
てプランジャバレル９の回転を阻止している。

上記プランジャバレル９にはプランジャ12を上下動可能
および回転可能に収納し、上記ポンプ本体２に形成した
燃料入口（図示略）に連通する燃料溜り室13に連通する
一対の燃料吸排孔14をプランジャバレル９に穿設し、プ
ランジャ12の上下動に応じて燃料圧室15内に導入された
燃料を上記高圧燃料通路７、燃料吐出通路５を経て燃料
出口４から吐出するものである。なお、プランジャ12の
上下動は、その下部に設けたスプリング16による下方へ
の付勢力と、前記エンジン（図示略）に連結したカム17
による上方への機械的な押圧力とにより行なうものであ
る。

しかして、上記プランジャ12の頭部には、上記燃料吸排
孔14と燃料圧室15とを連通可能とする切り欠いた傾斜面
を有するリード18を形成し、この種燃料噴射ポンプ１に
おいては周知な機構ないし作用により燃料の噴射量およ
び噴射タイミングを調節可能としている。

すなわち、まず燃料の噴射量の調節は、プランジャ12を
プランジャバレル９に対して回転し、上記リード18と燃
料吸排孔14との上下方向の連通位置を変化させることに
よって行なう。つまり、プランジャ12の下方に形成した
ドライビングフェース部19に係合する係合溝20を有する
噴射量コントロールスリーブ21に、プランジャ12を連結
する。この噴射量コントロールスリーブ21の外周面とラ
ック・ピニオンの関係で係合している噴射量コントロー
ルラック22を図の紙面に直角方向に移動させることによ
り、該噴射量コントロールスリーブ21を回転させること
によってプランジャ12をプランジャバレル９に対して回
転させるものである。

つぎに噴射タイミング、とくに噴射開始のタイミングを
調節するには、プランジャ12に対してプランジャバレル
９を上下させることにより行なう。つまり、プランジャ
バレル９の外周に形成した台形ねじなど上下の軸方向分
力を発生させるようなねじ切りをしてあるねじ部23に噴
射タイミングコントロールスリーブ24を係合させる。こ
の噴射タイミングコントロールスリーブ24の外周部にラ
ック・ピニオンの関係で係合する噴射タイミングコント
ロールラック25を図の紙面に直角方向に移動させること
により噴射タイミングコントロールスリーブ24を回転さ
せれば、該噴射タイミングコントロールスリーブ24は噴
射タイミングコントロールスリーブ位置決め用のボルト
26によってその上下方向の移動を阻止されており、かつ
プランジャバレル９は前記バレル位置決めボルト11によ
り回転作動を阻止されているので、ねじ部23において係
合しているプランジャバレル９が上下動することにな
る。したがって、プランジャ12の頭部と燃料吸排孔14と
の上下方向での相対位置が変化し、燃料の噴射開始のタ
イミングを調節することができる。

かくしてエンジン運転中であっても、上記噴射量コント
ロールラック22および噴射タイミングコントロールラッ
ク25を必要に応じて稼動することにより、燃料の噴射
量、およびその噴射タイミングを調節可能としてあるも
のである。

このように調節することにより、最近のディーゼルエン
ジンの傾向であるエンジンの高速化ないし大出力化によ
く対応することが可能である。

しかしながら、上記噴射タイミングコントロールラック
25の作動抵抗が大きいことが、この種バレル上下式CIT
型燃料噴射ポンプの欠点であり、またタンカ等の大型船
舶にあっては上記プランジャ12の直径が50〜55mmにもな
り、したがってプランジャバレル９はさらに大径とな
る。よって、このようなプランジャバレル９を噴射タイ
ミングの調節のために油密を維持しながら上下動させる
ためには従来からの機構では困難で、何らかの解決策が
望まれていた。

（考案の目的） 本考案は以上のような諸問題にかんがみなされたもの
で、比較的大型の燃料噴射ポンプにあっても、少ない駆
動力により上述したような構成の噴射タイミングコント
ロールラックを容易に作動させることができるような燃
料噴射ポンプを提供することを目的とする。

（問題点を解決するための手段） すなわち、本考案は燃料の噴射タイミングを調節するた
めの噴射タイミングコントロールラックの稼動を容易と
するために、この噴射タイミングコントロールラックに
パイロットバルブを組み込み、また噴射タイミングコン
トロールラックには油圧機構から所定圧の高圧の作動油
およびこれより低圧の作動油を負荷するような油圧ブー
スタを付加しておき、パイロットバルブの稼動に応じて
該作動油の連通路を変更し、上記油圧機構によって噴射
タイミングコントロールラックを容易に稼動できるよう
に構成することにより、大型の船舶等に搭載される燃料
噴射ポンプにおいても小出力で燃料噴射タイミングを調
節できるようにしたことを特徴とする燃料噴射ポンプで
ある。

（実施例） つぎに、本考案の一実施例を、第２図ないし第７図にも
とづき説明する。ただし、第１図と同一部分については
同一符号を付しその詳述は省略する。

第２図は上記実施例による燃料噴射ポンプ30の、第１図
と同一方向から見た側面図、および第３図は第２図のII
I方向から見た側面図である。

第２図および第３図に示すように、燃料噴射ポンプ30の
燃料噴射ポンプ本体２には前記噴射量コントロールラッ
ク22および噴射タイミングコントロールラック25を水平
に取り付けてある。また、噴射量コントロールラック22
および噴射タイミングコントロールラック25を第３図中
左右方向に稼動することによって、既述したような燃料
の噴射調節および燃料噴射タイミング調節を行なうこと
ができるものである。

しかして、噴射タイミングコントロールラック25の左方
端部には本考案によるパワーブースタ31を組み込んであ
る。

第４図はこのパワーブースタ31部分を示す拡大断面図で
ある。

この第４図において、ポンプ本体２に対し前記噴射タイ
ミングコントロールラック25を左右に稼動することによ
り、前記噴射タイミングコントロールスリーブ24（第１
図）が回転し、プランジャバレル９が上下動して燃料の
噴射タイミングを調節可能となっているものである。

当該パワーブースタ31は、まず前記ポンプ本体２の側面
に突出して形成した収納筒部32、ならびにこの収納筒部
32に通しボルト33により固定したシリンダ34、およびそ
のカバー35によって油密の作動室を構成する。この作動
室はポンプ本体２と噴射タイミングコントロールラック
25との間に形成した低圧室36、噴射タイミングコントロ
ールラック25のランド37とシリンダ34の隔壁部38との間
に形成した高圧室39、およびシリンダ34とカバー35と噴
射タイミングコントロールラック25との間に形成したド
レーン室40からなる。

上記噴射タイミングコントロールラック25の端部から穿
設して形成した内孔41に、リターンスプリング42、およ
びパイロットバルブ43を収納する。このパイロットバル
ブ43の左方に、任意の制御機構（図示略）により稼動さ
れる稼動ロッド44を配設し、この稼動ロッド44はＯリン
グ45およびブッシュ46を介してカバー35に摺動可能に支
持してある。上記稼動ロッド44を右方に稼動することに
より、パイロットバルブ43を図中右方に移動させ、また
稼動ロッド44を左方に引くことによって、リターンスプ
リング42の付勢力でパイロットバルブ43を左方に移動さ
せるようになっている。

また、噴射タイミングコントロールラック25はシールリ
ング47を介してポンプ本体２と油密を保っており、前記
収納筒部32とランド37部分で、またシリンダ34とはその
隔壁部38部分で油密を維持しながら図中左右方向に移動
可能となっている。

なお、パイロットバルブ43が内孔41からはずれないよう
にその第一ランド51（後述）に当接してこれ以上の左方
へのパイロットバルブ43の移動を阻止するストッパ48を
噴射タイミングコントロールラック25の最左端部に固定
してある。

さらに、前記パイロットバルブ43は第５図に示すように
その軸方向に第一ランド51、第二ランド52、および第三
ランド53を有し、これらランド51、52、53と内孔41の内
壁との間に油密を維持している。

すなわち上記噴射タイミングコントロールラック25の内
壁と第一ランド51と第二ランド52との間に低圧通路54を
形成し、噴射タイミングコントロールラック25の内壁と
第二ランド52と第三ランド53との間に高圧通路55を形成
する。

また、上記パイロットバルブ43の中央には内通路56を穿
設するとともに、この内通路56に連通する開孔57を形成
し、第５図に示すようにパイロットバルブ43の端部を切
り欠いて形成した切欠き部58を介して上記内通路56と前
記ドレーン室40とを連通してある。

なお、このドレーン室40と上記低圧通路54とも、同じく
上記切欠き部58を介して連通状態としてある。

前記噴射タイミングコントロールラック25の第二ランド
52に対面する部分にはその直径方向に低圧貫通孔60を穿
設し、前記高圧室39に面する部分を閉鎖片61により閉鎖
する。

また、この低圧貫通孔60から噴射タイミングコントロー
ルラック25の軸方向に向かって、前記低圧室36に連通す
る一対の連通孔62を穿設してある。

また、噴射タイミングコントロールラック25には上記高
圧室39と高圧通路55とを連通する高圧貫通孔63を穿設し
てある。ただし、この高圧貫通孔63は上記一対の連通孔
62とは連通しないようにするものである。

なお、高圧室39には給油孔70を開口させ、任意の作動油
タンク71からの一定圧の作動油を、モータ72を駆動する
ことにより減圧弁73を介して油圧ポンプ74から供給する
ようになっている。なお、前記ドレーン室40の油はシリ
ンダ34に形成したドレーン孔75からドレーン76を介して
作動油タンク71に回収するようにしてある。

なお、前記高圧室39内の圧力をＨ、前記低圧室36内の圧
力をＬ、また前記ランド37の高圧室39側の面積をＮ、ラ
ンド37の低圧室36側の面積をＷとすれば、パイロットバ
ルブ43が平行状態にある第４図に示すような釣合い状態
で、たとえばＨ＝2Lの関係を維持できるように上記Ｈ、
Ｌ、Ｎ、Ｗを決定するものであり、たとえばＷ＝2Nのよ
うな面積関係に設計し、噴射タイミングコントロールラ
ック25の停止状態では押圧力関係としてHN＝LWの釣合い
状態とする。

以上の構成において、所定の噴射タイミング調節制御信
号に応じて噴射タイミングコントロールラック25を駆動
する場合について、以下に説明する。

まず、第４図に示したような稼動ロッド44およびパイロ
ットバルブ43の安定状態から噴射タイミングコントロー
ルラック25を第４図中右方に移動させるときには、上記
噴射タイミング調節制御信号に応じて稼動ロッド44を駆
動してまずパイロットバルブ43を右方に移動せしめる。

この状態を第６図に示してあり、この状態においては、
第二ランド52が低圧貫通孔60を開放するので、低圧室36
が、連通孔62、低圧貫通孔60、低圧通路54、切欠き部58
を介してドレーン室40と連通し、低圧室36内の油がこの
ドレーン室40を通って作動油タンク71に流出する。

したがって、高圧室39および低圧室36内の押圧力関係、
HN＝LWの釣合い状態が崩れHNがより大となって高圧室39
内に油圧ポンプ74から作動油が圧送され、（HN−LW）で
定義される出力Ｆでランド37の高圧室39側を右方に付勢
する。かくして噴射タイミングコントロールラック25が
右方に移動し、この移動はＨ＝2Lの関係が再現するまで
続行し、このＨ＝2Lが再現された位置で噴射タイミング
コントロールラック25は停止する。

この噴射タイミングコントロールラック25の移動中にお
いて、パイロットバルブ43は作動油から何らの作用力も
受けないため当初移動された位置に保持されており、し
たがってこのパイロットバルブ43の移動ストローク、つ
まり稼動ロッド44の移動ストロークが、そのまま噴射タ
イミングコントロールラック25の移動ストロークになる
こととなる。

なお、噴射タイミングコントロールラック25が必要な位
置に停止した状態で第二ランド52が再度低圧貫通孔60を
閉鎖するため、低圧室36はドレーン室40との連通状態を
解除される。

つぎに、上記噴射タイミングコントロールラック25を左
方に移動させるときには、前記噴射タイミング調節制御
信号に応じて稼動ロッド44を左方に稼動する。この稼動
にともなってパイロットバルブ43がフリーとなり、リタ
ーンスプリング42の付勢力によりパイロットバルブ43は
第７図に示すように左方に移動する。

この状態では低圧貫通孔60が高圧通路55と連通すること
となり、前記高圧室39が高圧通路55、低圧貫通孔60、連
通孔62を介して低圧室36と連通する。したがって、高圧
室39内の高圧油が高圧通路55、低圧貫通孔60、連通孔62
を介して低圧室36に移動し、低圧室36内の圧力を高め、
Ｈ＝Ｌの圧力関係となり、面積としてはＷ＝2Nの関係が
あるので、作動油の押圧力によってランド37の低圧室36
側が左方に付勢されることとなる。かくして、噴射タイ
ミングコントロールラック25は左方に移動し、ドレーン
室40内の油はドレーン孔75を通って作動油タンク71に回
収され、前述したＨ＝2Lの関係が再現されるまで噴射タ
イミングコントロールラック25が移動し、Ｈ＝2Lの関係
が再現された位置で噴射タイミングコントロールラック
25は停止することとなる。この停止位置で第二ランド52
が低圧貫通孔60を閉鎖するので、作動油が高圧室39から
低圧室36に流れることはない。

なお前述したような噴射タイミングコントロールラック
25を右方に移動する場合と同様に、上記パイロットバル
ブ43の移動ストローク、つまり稼動ロッド44の移動スト
ロークが、そのまま噴射タイミングコントロールラック
25の移動ストロークになるものである。

上述のように噴射タイミングコントロールラック25を移
動させるために、より小型のパイロットバルブ43を外部
からの作用力によって移動させればよく、この移動には
より少ない稼動力でよいもので、また油圧ポンプ74はこ
の種の船舶あるいは車体には標準装備されているのでこ
れを流用することができ、小さな駆動力で大きな噴射タ
イミングコントロールラック25を容易に稼動させること
ができるものである。

なお、上述したパワーブースタ31は各燃料噴射ポンプ１
に装備することになるが、油圧源が単一の場合には油圧
を各燃料噴射ポンプ１に分配する構成とし、必要に応じ
てはエンジンの潤滑系統から油圧源を取ることもでき
る。

また、前記高圧室39内の圧力Ｈ、前記低圧室36内の圧力
Ｌ、前記ランド37の高圧室39側の面積Ｎ、ランド37の低
圧室36側の面積Ｗ等の相関関係は任意の比の値を採るこ
とができる。

さらに、前記稼動ロッド44、リターンスプリング42を採
用することなしに、パイロットバルブ43を直接左右に移
動するような構成とすることができるとともに、作動油
の連通路も必要に応じて設計変更が可能である。

（考案の効果） 以上説明したごとく、本考案によれば、噴射タイミング
コントロールラックを移動させる作動力は、油圧と受圧
面積で決定され、大きな作用力が得られる反面、入力は
非常に軽くなるので、燃料噴射ポンプの噴射タイミング
コントロールラックを移動させるために、外部から与え
る力はより少ない稼動力でよく、噴射タイミングコント
ロールラック自体に無理をかけることなく、容易な噴射
タイミング調節を実現し、また遠隔操作を楽に行なうこ
とが可能である。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の燃料噴射ポンプの縦断面図、第２図は本
考案の一実施例の側面図、第３図は第２図のIII方向の
側面図、第４図は本考案の一実施例のパワーブースタ31
の拡大断面図、第５図はパイロットバルブ43の斜視図、
第６図は噴射タイミングコントロールラック25を右方に
移動するために稼動ロッド44を右方に移動した瞬間の拡
大断面図、第７図は噴射タイミングコントロールラック
25を左方に移動させるために稼動ロッド44を左方に移動
した瞬間の拡大断面図である。 １……燃料噴射ポンプ ２……ポンプ本体 ３……バルブ機構 ４……燃料出口 ５……燃料吐出通路 ６……燃料戻し通路 ７……高圧燃料通路 ８……バルブシート ９……プランジャバレル 10……回止め溝 11……バレル位置決めボルト 12……プランジャ 13……燃料溜り室 14……燃料吸排孔 15……燃料圧室 16……スプリング 17……カム 18……リード 19……ドライビングフェース部 20……係合溝 21……噴射量コントロールスリーブ 22……噴射量コントロールラック 23……ねじ部 24……噴射タイミングコントロールスリーブ 25……噴射タイミングコントロールラック 26……噴射タイミングコントロールスリーブの位置決め
用ボルト 30……燃料噴射ポンプ 31……パワーブースタ 32……収納筒部 33……通しボルト 34……シリンダ 35……カバー 36……低圧室 37……ランド 38……隔壁部 39……高圧室 40……ドレーン室 41……内孔 42……リターンスプリング 43……パイロットバルブ 44……稼動ロッド 45……Ｏリング 46……ブッシュ 47……シールリング 48……ストッパ 51……第一ランド 52……第二ランド 53……第三ランド 54……低圧通路 55……高圧通路 56……内通路 57……開孔 58……切欠き部 60……低圧貫通孔 61……閉鎖片 62……連通孔 63……高圧貫通孔 70……給油孔 71……作動油タンク 72……モータ 73……減圧弁 74……油圧ポンプ 75……ドレーン孔 76……ドレーン Ｈ……高圧室39内の圧力 Ｌ……低圧室36内の圧力 Ｎ……ランド37の高圧室39側の面積 Ｗ……ランド37の低圧室36側の面積 Ｆ……出力

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】燃料出口を有するバルブ機構を取り付けた
   ポンプ本体と、 このポンプ本体に往復動可能に収納したプランジャバレ
   ルと、 このプランジャバレルに往復動可能および回転可能に収
   納したプランジャと、 このプランジャの前記プランジャバレルに対する相対位
   置を調節する噴射タイミング調節機構とを有する燃料噴
   射ポンプであって、 前記噴射タイミング調節機構のタイミングコントロール
   ラックに往復動可能に収納したパイロットバルブと、 前記タイミングコントロールラックを押圧可能な作動油
   の高圧室および低圧室と、 該低圧室と連通可能なドレーン室と、 前記高圧室および低圧室に作動油を供給する油圧ポンプ
   と、 所定の噴射タイミング調節制御信号によるパイロットバ
   ルブの作動に応じて、前記低圧室と前記ドレーン室と
   を、あるいは前記高圧室と前記低圧室とを連通し、前記
   タイミングコントロールラックを前記作動油の押圧力に
   より移動可能とする作動油の連通路と、 を設けたことを特徴とする燃料噴射ポンプ。