JPH0724597Y2 - ディーゼルエンジンの燃料噴射ポンプ - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本考案は、ディーゼルエンジンの燃料噴射ポンプ、特に
２ステージカムと切欠付のデリバリバルブとを備えた燃
料噴射ポンプに関する。

（従来技術） ディーゼルエンジンの問題点であるアイドル時の騒音を
低減するための対策の一つとして、自動車工学ハンドブ
ック（増補改訂版、第３版）に掲載されているような傾
斜の異なる２つの領域を有するカム、すなわち２ステー
ジカムを備えた列形の燃料噴射ポンプが知られている。
また、２ステージカムを備えた分配形の燃料噴射ポンプ
も知られている。

前記の２ステージカムを備えた分配形燃料噴射ポンプに
あっては、燃料を圧送するプランジャを往復駆動するカ
ムの形状を、カム角度の小さな領域を傾斜の小さな領域
とし、カム角度の大きな領域を傾斜の大きな領域として
形成し、一方デリバリバルブのピストンに小さな切欠き
を設けて低負荷域では燃料噴射管内の残圧を高く、また
高負荷域では燃料噴射管内の残圧を低く制御し、両者あ
いまって、アイドル時に前記カムの傾斜の小さな領域、
すなわちカム速度の小さな領域で噴射を行ない、もっ
て、アイドル時に着火遅れ期間中の燃料噴射量を減少さ
せ、燃焼を緩やかにしてアイドル騒音の低減を図ってい
る。また、該ポンプにあっては、上記カム形状故に負荷
の増大に伴って噴射時期が遅れ方向に移動するのを防止
するために、エンジン回転の上昇に伴って燃料の圧送開
始時期を進み方向に移動させる回転数対応の噴射時期制
御手段に加えて、エンジンの負荷の増大に伴って、燃料
の圧送開始時期を進み方向に移動させる負荷対応の噴射
時期制御手段が設けられている。

（考案が解決しようとする課題） 前記の２ステージカムを備えた分配形燃料噴射ポンプで
は、デリバリバルブのピストンに設けられた小さな切欠
きにより、低回転域では燃料噴射管内の残圧が高く、ま
た高回転域では燃料噴射管内の残圧が低くなるために、
カムの形状とあいまって、回転数が上昇するにつれて、
燃料噴射時期が遅れ方向に移動する。一方軽負荷時には
負荷対応の噴射時期制御手段による燃料圧送開始時期の
進み方向への移動量が少ない。従って、軽負荷時におい
ては、燃料噴射時期は、エンジン回転の上昇にともない
一旦遅れ方向に移動し、その後回転対応の燃料噴射時期
制御装置の作動により進み方向に戻る。そして上記燃料
噴射時期の遅れ方向への移動量は負荷が小さい程大き
い。このため、無負荷時に、特定の低回転域において、
燃料噴射時期が失火限界を越えて遅れ方向に移動し、失
火するおそれがあるという問題があった。

かかる問題は、２ステージカムと切欠付のデリバリバル
ブとを備えた列形の燃料噴射ポンプにおいても同様に起
こり得る。

したがって、本考案の目的は、２ステージカムと切欠付
のデリバリバルブとを備えた燃料噴射ポンプであって、
デリバリバルブに設けた切欠の影響により無負荷時の低
回転域で噴射時期が遅れ失火するのを防止できる燃料噴
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） 本考案においては、上記課題を解決するために、２ステ
ージカムと切欠付のデリバリバルブとが設けられたディ
ーゼルエンジンの燃料噴射ポンプにおいて、無負荷時の
低回転域において噴射時期を進角させる手段が設けられ
て成ることを特徴とするディーゼルエンジンの燃料噴射
ポンプを提供する。

（作用） 本考案にあっては、無負荷時の低回転域において噴射時
期を進角させる手段により、無負荷時の低回転域におい
て、噴射時期が遅れて失火するのが防止される。

（実施例） 以下、添付図に基づいて本考案の実施例を説明する。

第１図中Ａは本考案の実施例に係るディーゼルエンジン
の分配型燃料噴射ポンプである。以下ポンプＡの構成と
作動につき、分配型燃料噴射ポンプとしての一般的構成
と作動、２ステージカム関連部分の構成と作動、本考案
の特徴的部分の構成と作動とに分けて説明する。

I.分配型燃料噴射ポンプとしての一般的構成と作動 この部分は公知なので、概説にとどめる。

（１） 燃料の吸入と圧送 燃料は、図示しないクランク軸に連結したドライブシャ
フト１により駆動されるフィードポンプ２にて図示しな
い燃料タンクから吸入され、ポンプ室３に送られる。フ
ェエイスカム４、プランジャ５も同時にドライブシャフ
ト１により駆動される。プランジャスプリング６は、プ
ランジャ５とフェイスカム４とを固定されたローラ７に
押しつけている。ドライブシャフト１が回転するとフェ
イスカム４のカム山８に沿ってフェイスカム４とプラン
ジャ５とが上昇する。すなわち、ドライブシャフト１の
回転により、フェイスカム４とプランジャ５とが回転し
且つ往復運動する。

プランジャ５には下降行程、すなわち第１図で左方への
運動行程でのみ、ポンプ室３に連通したフィードホール
９と連通する吸入溝10と、上昇行程、すなわち第１図で
右方への運動行程でのみ分配通路11と連通する分配溝12
とが設けられている。プランジャ５が下降行程にあると
き、すなわち圧送室13の容積が増大するとき、燃料はフ
ィードホール９から吸入溝10を介してポンプ室３から圧
送室13に吸入される。プランジャ５が回転していくとフ
ィードホール９と吸入溝10との連通が遮断され、分配溝
12が分配通路11に連通する。更にプランジャ５が回転す
るとフェイスカム４のカム山８に沿ってプランジャ５が
上昇し始め、圧送室13から分配通路11への分配溝12を介
した燃料の圧送が始まる。プランジャ５がさらに上昇
し、プランジャ５のスピルポート14がポンプ室３に開放
されると、圧送室13内の高圧燃料がポンプ室３に流出
し、圧送室13の内圧が低下して燃料の圧送が終了する。

（２） 燃料の分配 プランジャ５の１回転で燃料を各気筒に圧送・分配する
ために、フェイスカム４には気筒数と同数のカム山８が
設けられており、プランジャ５には気筒数の数と同数の
吸入溝10が設けられており、また、分配通路11もまた気
筒数と同数配設されている。したがって、プランジャ５
は１回転で気筒数分の燃料吸入と燃料圧送とを繰り返
し、一つ設けられた分配溝12から、燃料は順次分配通路
11を経て圧送される。

（３） 噴射量制御 噴射量はプランジャ５の断面積と圧送ストローク、すな
わち圧送始めから圧送終わりまでのプランジャ５のスト
ローク、との積となる。圧送ストロークはスピルリング
15の位置を移動させることにより変えることができる。
すなわち、スピルリング15を第１図で左方へ移動させる
と圧送ストロークが小さくなり噴射量が減少し、逆にス
ピルリング15を第１図で右方へ移動させると圧送ストロ
ークが大きくなり噴射量が増加する。スピルリング15の
位置制御、ひいては噴射量の制御はガバナ16によって行
われる。

ガバナ16はガバナシャフト17により支持されギヤを介し
てドライブシャフト１により駆動されるホルダ18内に配
置され、ホルダ18の回転に伴う遠心力により矢印方向に
変位するフライウエイト19と、フライウエイト19の矢印
方向への変位によってドライブシャフト１の回転、すな
わちエンジン回転の上昇につれて第１図の右方に動かさ
れるガバナスリーブ20と、ガバナスリーブ20に当接し、
ガバナスリーブ20の移動に伴って支点Ｍ回りに時計方向
に回転するとともに、図示しないアクセルペダルの踏み
込みに伴って回転するアクセルレバーＬにより、スプリ
ングを介してアクセルペダルの踏み込みに伴って支点Ｍ
回りに反時計方向に回転するガバナレバーアセンブリ21
とから成る。ガバナレバーアセンブリ21とスピルリング
15は玉継手22を介して連結されている。かかる構成を有
するガバナ16により、アクセルの踏み込み量が多い程、
すなわち負荷が大きい程スピルリング15は右方に動かさ
れ、従って燃料噴射量が増大し、一方アクセル踏み込み
量が一定の場合にはエンジン回転数が高くなる程、すな
わち負荷が減少する程、スピルリング15は左方に動かさ
れ、従って燃料噴射量が減少する。

（４） 噴射時期制御 油圧タイマ 噴射ポンプで圧送された燃料は、噴射管を通りノズルへ
送られる。このため圧送開始時期とノズルからの噴射開
始時期に遅れを生ずる。噴射ポンプの圧送開始を同じ時
期とした場合、この噴射開始時期の遅れ角度は回転速度
上昇に伴い大きく無る。したがって、噴射開始時期を一
定とするために、回転速度の上昇に伴い圧送開始時期を
早めるために油圧タイマが配設されている。

圧送開始時期はプランジャ５が上昇し始める時期、すな
わちフェイスカム４がローラ７に沿って上昇し始める時
期で決定されるので、ローラ７の位置を変更することに
より、制御できる。

ローラ７の位置の制御は噴射ポンプＡに内蔵された油圧
タイマ23によって行われる。第２図に示すように、油圧
タイマ23のタイマピストン24はドライブシャフト１と直
角方向に配設され、ポンプ室３の内圧とタイマスプリン
グ25の押圧力との釣合いによってシリンダ26内を摺動す
る。タイマピストン24の動きはスライドピン27を介して
ローラ７を保持するローラリング28を回転させる。ポン
プＡの回転速度が上昇し、ポンプ室３の内圧が上昇する
と、タイマピストン24が第２図の左方に移動し、ローラ
リング28は第２図で矢印で示すドライブシャフト１の回
転方向と反対の方向に回動され、圧送開始時期が進むこ
とになる。

ロードセンシングタイマ 一般に噴射時期を進めると、出力は上昇するが騒音が増
加する。車両からの要求として高負荷時は出力が、また
低・無負荷時は低騒音が重視される。かかる要求に沿
い、低負荷時には圧送開始時期を遅れ方向に移動させ、
高負荷時には圧送開始時期を進み方向に移動させるため
に、ロードセンシングタイマが設けられている。ロード
センシングタイマは第１図に示すようにガバナスリーブ
20に設けられたオリフィス29と、ガバナシャフト17を通
り燃料の吸入通路Ｐに連通する連通路30とから成る。

負荷が減少して、スピルリング15が噴射量減少方向に、
すなわちガバナスリーブ20が第１図の右方向に移動する
と、ガバナスリーブ20のオリフィス29がガバナシャフト
17内の連通路30に連通し、ポンプ室３内の燃料の一部が
吸入路Ｐに流出し、ポンプ室３の内圧が低下する。これ
により、第２図のタイマスプリング25の押圧力がポンプ
室３の内圧に打ち勝ってタイマピストン24が第２図の右
方向に移動し、ローラリング28は第２図で矢印で示すド
ライブシャフト１の回転方向と同じ方向に回動し、圧送
開始時期が遅れ方向と同じ方向に回動し、圧送開始時期
が遅れ方向に移動する。これにより、低・無負荷時での
低騒音が担保される。一方負荷が増大して、スピルリン
グ15が噴射量増大方向に、すなわちガバナスリーブ20が
第１図の左方向に移動すると、ガバナスリーブ20のオリ
フィス29とガバナシャフト17内の連通路30との連通が遮
断され、ポンプ室３の内圧が高まり、タイマピストン24
の第２図での左方向への移動によって圧送開始時期が進
み方向に移動する。

かかるロードセンシングタイマの作用により、エンジン
回転数一定でも、負荷の増加に伴って燃料の噴射時期は
進み方向に移動することになる。

（５） デリバリバルブ プランジャ５の圧送行程で分配通路11に圧送された燃料
は、デリバリバルブ31を開弁し噴射管32に圧送される。
デリバリバルブ31は第１図、第３図に示すように、バル
ブ33とバルブシート34とバルブスプリング35とで構成さ
れる。分配通路11に圧送された燃料の圧力がバルブスプ
リング35と噴射管32内の燃料の残圧とに打ち勝ったと
き、燃料はバルブ33を開き噴射管32に圧送される。プラ
ンジャ５が更に上昇し噴射終りになった時は、プランジ
ャ５内、ひいては分配通路11内の圧力が急降下しバルブ
スプリング35の付勢力によりバルブ33を閉弁する。デリ
バリバルブ31はプランジャ５の吸入工程における燃料の
逆流を防止して噴射管内の燃料に残留圧力を持たせ、噴
射遅れを防止する機能を有する。一方、バルブ33の中央
にはピストン36があり、噴射が終わってバルブシート34
とピストン36が出会った状態からバルブ33が完全にバル
ブシート34に着座するまでの容積分だけ噴射管内の燃料
を吸い戻し、該吸い戻し量分だけ余分に噴射管32内の圧
力を下げ、噴射終わり直後のノズルの切れを良くして
る。

（６） 噴射ノズル デリバリバルブ31を介して噴射管32に圧送された燃料の
圧力が所定値に達した時、燃料は噴射ノズルＩを通って
エンジンの気筒内に噴射される。

II ２テージカム関連部分の構成と作動 この部分も公知なので概説にとどめる。

フェイスカム４は、カム山８が第４図に示すように、カ
ム角度の小さい領域は傾斜の小さい領域8aとして、また
カム角度の大きい領域は傾斜の大きい領域8bとして形成
された２ステージカムとして構成されている。

またデリバリバルブ31のピストン36には第３図及び第3A
図に示すように、小さな切欠き36aが設けられている。
この切欠き36aがあることにより、燃料噴射量の少ない
低負荷域では切欠き36aを通って燃料が圧送されるの
で、バルブ33、ひいてはピストン36のリフト量が小さく
なり、噴射終了時の吸い戻し量が少なくなって、燃料噴
射管32内の残圧が増加する。一方、燃料噴射量の多い高
負荷域では切欠き36aの効果がなくなるので、バルブ3
3、ひいてはピストン36のリフト量が大きくなり、噴射
終了時の吸い戻し量が多くなって、燃料噴射管32内の残
圧が低下する。

この結果、低負荷域では、次工程の噴射までの燃料圧力
上昇に要するプランジャ５の上昇量が小さくなるためカ
ム山８の傾斜の少ない領域8aで燃料噴射が行われ、該領
域はカム速度が低い領域であることから、結局着火遅れ
期間中の燃料噴射量が減少し、燃焼が緩やかになり、ア
イドル騒音が低減する。一方、高負荷域では、次工程の
噴射までの燃料圧力上昇に要するプランジャ５の上昇量
が大きくなるためカム山８の傾斜の大きい領域8bで燃料
噴射が行われ、該領域はカム速度が高い領域であること
から、充分な燃料噴射量が担保され、ひいては、高負荷
時の充分な出力が担保される。

III 本考の特徴的部分の構成と作動 前記IIで説明したごとく、本実施例に係る燃料噴射ポン
プＡにおいては、アイドル騒音を低減させるために、２
ステージカムを採用するとともに、デリバリバルブ31の
ピストン36に小さな切欠き36aを設け、燃料噴射量の少
ない低負荷域で燃料噴射管32内の残圧を増加させ、一
方、燃料噴射量の多い高負荷域では燃料噴射管32内の残
圧を低下させている。この切欠き36aは、負荷が一定の
場合、低回転域では切欠36aを通って燃料が圧送され、
高回転域では切欠36aを通る燃料の圧送が抑制されるこ
とから、低回転域では燃料噴射管32の残圧を高く、また
高回転域では燃料噴射管32の残圧を低くする機能を有す
る。この結果、負荷が一定の場合エンジン回転数が上昇
するにつれて燃料の噴射域がフェイスカム８の低傾斜領
域8aから高傾斜領域8bに移動し、ひいては、燃料の噴射
時期が遅れることになる。一方油圧タイマ23により、エ
ンジン回転が上昇するにつれて、燃料の圧送開始時期が
進み方向に移動する。またロードセンシングタイマによ
っても燃料の圧送開始時期が進み方向に移動させられる
が、進み量は高負荷では大きいが、低負荷では小さい。
この結果、デリバリバルブ31のピストン36の小さな切欠
き36aと油圧タイマ23とロードセンシングタイマとの相
乗効果により、エンジン回転の上昇につれて、燃料の噴
射時期は一旦遅れ方向に移動した後に進み方向に戻る。
そして前記遅れ方向の移動量は負荷が低い程大きい。し
たがって、無負荷時において第５図に実線で示すよう
に、特定の低回転域、例えば1000rpm〜1800rpmにおいて
燃料の噴射時期が失火限界を越えて遅れ方向に移動する
場合を生ずる。かかる無負荷状態での失火を防止するた
めに、本実施例では、前記の特定低回転領域において燃
料の噴射時期を進めるために、ロードセンシングタイマ
をカットするためのバルブが設けられている。以下に上
記バルブの詳細を説明する。

ロードセンシングタイマカットバルブ 前記特定の低回転域においてロードセンシングタイマの
連通路30を遮断するロードセンシングタイマカットバル
ブ37が連通路30の途上に設けられている。カットバルブ
37の制御のためにCPUとRAMとPOMとを備えた制御ユニッ
ト38が設けられており、制御ユニット38には図示しない
アクセル開度センサからのアクセル開度信号と、同じく
図示しないエンジン回転数センサからのエンジン回転数
信号とが入力され、制御ユニット38からはカットバルブ
37に制御信号が出力される。

制御ユニット38は、アクセル開度信号と、エンジン回転
数信号とに基づき、エンジンの負荷状態と回転数とを認
識し、エンジンが無負荷状態にあり、且つエンジン回転
数が前記特定の低回転域の近傍にある場合には、すなわ
ちエンジンの状態が失火発生ゾーンの近傍にある場合に
は、カットバルブ37に制御信号を出力して、ロードセン
シングタイマの連通路30を遮断させる。これにより、ポ
ンプ室３の内圧が上昇して、油圧タイマ23の作動によっ
て燃料噴射時期が、第５図で破線で示すように進み方向
に移動し、失火が防止される。

以上、本考案の実施例を説明したが、本考案は上記の実
施例に限定されるものではなく、実用新案登録請求の範
囲に記載した考案の範囲内で種々改変が可能なことはい
うまでもない。例えば、冷寒時に、エンジン温度が低く
燃焼が悪化して白煙が発生するのを防止するために、冷
寒時のみ噴射時期を進めるための低温始動性向上装置が
知られているが、かかる低温始動性向上装置を備えた燃
料噴射ポンプの場合には、前記失火域においてのみ、常
温であっても前記低温始動性向上装置を作動させるよう
にしても良い。また、上記実施例は分配型燃料噴射ポン
プであったが、本考案は分配型燃料噴射ポンプに限定さ
れるものではなく、２ステージカムと切欠付のデリバリ
バルブとを備えた列型噴射ポンプにも適用可能である。

（効果） 以上説明したごとく、本考案にあっては、２ステージカ
ムと切欠付のデリバリバルブとが設けられたディーゼル
エンジンの燃料噴射ポンプにおいて、無負荷時の低回転
域において噴射時期を進角させる手段を設けたので、デ
リバリバルブに設けた切欠の影響により無負荷時の低回
転域で噴射時期が遅れて失火域に入るのが防止される。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本考案の実施例に係る燃料噴射ポンプの全体
構成図である。 第２図は、第１図の実施例に係る燃料噴射ポンプの油圧
タイマの構造図である。 第３図は、第１図の実施例に係る燃料噴射ポンプのデリ
バリバルブの構造図であり、第3a図は第３図のＩ−Ｉ矢
視図である。 第４図は、第１図の実施例に係る燃料噴射ポンプのフェ
イスカムのカム山の形状を示す図である。 第５図は、燃料噴射タイミングを示す図である。 Ａ……燃料噴射ポンプ、４……フェイスカム、５……プ
ランジャ、７……ローラ、８……カム山、8a……小傾斜
領域、8b……大傾斜領域、15……スピルリング、16……
ガバナ、17……ガバナシャフト、20……ガバナスリー
ブ、21……ガバナレバーアセンブリ、23……油圧タイ
マ、28……ローラリング、29……オリフィス、30……連
通路、31……デリバリバルブ、36……ピストン、36a…
…切欠き、37……カットバルブ。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】２ステージカムと切欠付のデリバリバルブ
   とが設けられたディーゼルエンジンの燃料噴射ポンプに
   おいて、無負荷時の低回転域において噴射時期を進角さ
   せる手段が設けられて成ることを特徴とするディーゼル
   エンジンの燃料噴射ポンプ。