JPH07310624A - 燃料噴射ポンプ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 ［目的］ プリストローク可変型燃料噴射ポンプにおい
て、コントロールスリーブを下げて噴射のタイミングを
早めた場合における噴霧の悪化に伴う白煙を防止するこ
とを目的とする。 ［構成］ コントロールスリーブ２１をロータリソレノ
イド２６によって上下に移動調整するようにした燃料噴
射ポンプにおいて、そのカムシャフト１１の駆動部に偏
心タイマ４０を設け、低温時におけるアイドリングの際
にはタイマ４０によって進角させるとともに、コントロ
ールスリーブ２１の下降量を押えるようにし、これによ
って十分な噴射圧を得るようにしたものである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は燃料噴射ポンプに係り、
とくにカムによってコントロールスリーブ内のプランジ
ャを突上げて燃料を間欠的に加圧するようにした燃料噴
射ポンプに関する。

【０００２】

【従来の技術】改良された燃料噴射ポンプとして、プリ
ストローク可変型燃料噴射ポンプが提案されている。こ
の種の燃料噴射ポンプはコントロールスリーブをアクチ
ュエータによって上下に移動調整できるようにしたもの
である。コントロールスリーブを下降させるとプリスト
ロークが小さくなり、噴射のタイミングが早くなって進
角する。これに対してコントロールスリーブを上昇させ
ると、プリストロークが大きくなり、噴射のタイミング
が遅くなって遅角する。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】低温時にディーゼルエ
ンジンをアイドリング運転すると、排気ガス中に白煙を
含む。このような白煙を低減するために、噴射のタイミ
ングを早くし、燃焼温度を高めればよい。ところが上記
のようなプリストローク可変型燃料噴射ポンプにおい
て、噴射タイミングを進角させるためにコントロールス
リーブを下降させてそのプリストロークを小さくする
と、カムの初期の部分で燃料の圧送が行なわれるため
に、燃料の噴射圧力が低下し、噴霧が悪化するようにな
る。従って排気ガス中の白煙を防止することができない
という問題がある。

【０００４】またこのようなプリストローク可変型燃料
噴射ポンプによれば、高速域側で遅角させるためにコン
トロールスリーブを上昇させると、カムの後期の部分で
燃料の加圧が行なわれるようになり、高域側における燃
料圧の過度の上昇が起る。

【０００５】本発明はこのような問題点に鑑みてなされ
たものであって、とくに低温時における排気ガス中の白
煙の防止を図るようにしたプリストローク可変型燃料噴
射ポンプを提供することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明は、コントロール
スリーブ内に摺動可能に嵌合されているプランジャをカ
ムによって突上げて燃料を間欠的に加圧するようにした
燃料噴射ポンプにおいて、前記コントロールスリーブを
軸線方向に移動調整する調整手段と、前記カムシャフト
の位相角を調整するタイマと、をそれぞれ具備し、低速
域においては前記タイマによって前記カムシャフトを進
角させるとともに、前記調整手段によって前記コントロ
ールスリーブを上昇させてプリストロークを大きくし、
高速域においては前記タイマによって前記カムシャフト
を遅角させるとともに、前記調整手段によって前記コン
トロールスリーブを下降させてプリストロークを小さく
するようにしたことを特徴とする燃料噴射ポンプに関す
るものである。

【０００７】

【作用】低速域においては、タイマによってカムシャフ
トが進角されるとともに、調整手段によってコントロー
ルスリーブが上昇されてプリストロークが大きくなる。
従ってカムシャフトによる進角とプリストロークの変化
とによってタイミングの調整を図るとともに、プリスト
ロークを大きくすることによってカムの後側の部分を用
いて燃料の加圧を行なうことができ、噴射圧が上昇す
る。

【０００８】高速域においてはタイマによってカムシャ
フトが遅角される。しかも調整手段によってコントロー
ルスリーブが下降され、プリストロークが小さくなる。
従ってこのような小さなプリストロークによって噴射圧
が押えられる。従って高速域側における異常な噴射圧の
増大を防止できる。

【０００９】

【実施例】図１は本発明の一実施例に係る燃料噴射ポン
プ５を示している。この燃料噴射ポンプ５はディーゼル
エンジンに付設され、このエンジンへ燃料を供給するた
めの燃料供給系を構成するものである。そして歯車６に
よってエンジンの出力の一部が取出されるとともに、カ
ップリング７およびタイマ４０を介してカムシャフト１
１を駆動し、カムシャフト１１に設けられているカム１
２によって燃料噴射ポンプ５の各ポンプユニット内のプ
ランジャを突上げて燃料を圧送するようにしている。各
ポンプユニットの吐出側には噴射管８が接続されるとと
もに、この噴射管８の先端側には燃料噴射ノズル９が接
続されている。

【００１０】図２は燃料噴射ポンプ５内の各ポンプユニ
ットの構造を示すものであって、ケーシング１０の下部
にはカムシャフト１１が設けられており、このカムシャ
フト１１にカム１２が取付けられるようになっている。
カム１２はタペット１３を介してプランジャ１４を上方
に突上げるようになっている。なおプランジャ１４は圧
縮コイルばね１５によって下方に押圧されている。そし
てプランジャ１４にはロータリスリーブ１６が取付けら
れるとともに、このロータリスリーブ１６のピニオン１
７にはコントロールラック１８が噛合うようになってい
る。

【００１１】ケーシング１０内にはコントロールスリー
ブ２１が配されており、プランジャ１４と摺動可能に嵌
合されている。そして上記コントロールスリーブ２１は
に図３に示すようにスピルポート２２が設けられるとと
もに、このスピルポート２２に対して反対側の外周面に
は横溝２３が設けられている。そして横溝２３はコント
ロールロッド２４の外周面に植設されているピン２５と
係合されるようになっている。またコントロールロッド
２４の端部にはロータリソレノイド２６のロータ２７が
固着されている。そしてロータ２７は引張りコイルばね
２８によって引張られるようになっている。

【００１２】コントロールスリーブ２１に対して摺動可
能になっているプランジャ１４の外周面にはサクション
ポート２９と傾斜溝３０が形成されるようになってい
る。さらにこれらのサクションポート２９および傾斜溝
３０はともに上部に開放している中心孔３１に連通され
るようになっている。また図２に示すようにコントロー
ルスリーブ２１の上方には補助ケーシング３４が設けら
れており、このケーシング３４内が圧力室３５を構成し
ている。そして圧力室３５の上部にはデリベリバルブ３
６が取付けられるようになっている。

【００１３】次にカムシャフト１１の先端部に取付けら
れているタイマ４０の構成について説明する。図５およ
び図６は偏心式タイマを示すものであって、このタイマ
は駆動軸４１に固着された駆動輪４２を備えている。駆
動輪４２はその外周部においてスリーブ４３と結合され
ている。スリーブ４３はベアリング４４によってケーシ
ング４５に回転可能に支持されている。なお上記ベアリ
ング４４の開放端側の側面にはオイルシール４６が取付
けられており、さらにこのオイルシール４６の外側には
カバー４７が装着されている。

【００１４】上記ケーシング４５には、一対のスリーブ
４８、４９が同心円状に形成されており、これらのスリ
ーブ４８、４９間の部分がオイルチャンバ５０を形成す
るとともに、これらのスリーブ４８、４９間にはピスト
ン５１が配設されている。そしてピストン５１はピスト
ン本体５２とこのピストン本体５２の先端側に配された
押圧リング５３とから構成されており、これらのピスト
ン本体５２と押圧リング５３との間にはボールベアリン
グ５４が介在されている。すなわちピストン５１は２分
割されるとともに、２分割された２つの部分５２、５３
はベアリング５４を介して互いに回転可能に組合わされ
ている。

【００１５】上記ピストン５１の押圧リング５３の先端
側は円錘状をなす押圧面５５に形成されており、この押
圧面５５は図６に示すように１８０°ずつに２分割され
たセグメント状の作動子５６と接触するようになされて
いる。この作動子５６は、円板５７に植設されたピン５
８によって、円板５７と連結されている。そして円板５
７はスリーブ５９の先端部に形成されたフランジ６０の
円形孔６１に嵌合されており、これによって円板５７は
スリーブ５９に支持されている。また円板５７には偏心
して円形孔６２が形成されており、この円形孔６２には
偏心カム６３が嵌合されている。偏心カム６３はピン６
４によって、駆動輪４２に連結されている。なお上記ピ
ン６４は偏心カム６３の中心に対して偏心した位置にお
いてこのカム６３と回転可能に結合されている。

【００１６】次に以上のような構成に係るタイマ４０を
備える燃料噴射ポンプ５の動作を説明する。カムシャフ
ト１１に設けられているカム１２が図２に示すタペット
１３を介してプランジャ１４を突上げると、燃料が圧送
される。この動作は図４においてＡ〜Ｄに示されてい
る。図４Ａに示すように、プランジャ１４のリフトが低
いときには、プランジャ１４がリフトしても圧力室３５
の圧力はサクションポート２９を通して逃げるために、
圧力室３５内の燃料圧は上昇しない。

【００１７】カム１２によってさらにプランジャ１４が
突上げられ、このプランジャ１４のサクションポート２
９が図４Ｂに示すようにコントロールスリーブ２１によ
って閉じられたときに、圧力室３５の圧力が上昇し始
め、燃料噴射ポンプ５は燃料の圧送を開始する。プラン
ジャ１４のサクションポート２９および傾斜溝３０の両
方がコントロールスリーブ２１によって閉じられたまま
プランジャ１４が図４Ｃに示すようにリフトする間は、
燃料噴射ポンプ５は燃料の圧送を継続する。

【００１８】プランジャ１４に設けられた傾斜溝３０が
コントロールスリーブ２１のスピルポート２２と図４Ｄ
に示すように連通したときに、圧力室３５内の高圧燃料
がプランジャ１４の中心孔３１および傾斜溝３０を通っ
てスピルポート２２から排出されることになり、圧力室
３５の燃料の圧力が急激に低下し、燃料噴射ポンプ５が
燃料の圧送を終了する。このようにして燃料噴射ポンプ
５はカム１２が１回転する毎に１回ずつ燃料を間欠的に
圧送することになる。

【００１９】エンジンの負荷に応じた燃料の噴射量の制
御は、コントロールラック１８によって行なわれる。コ
ントロールラック１８を図２において紙面と垂直に移動
させると、このラック１８の移動量がピニオン１７およ
びロータリスリーブ１６を介してプランジャ１４に伝達
されることになり、プランジャ１４がコントロールスリ
ーブ２１内において相対的に回転する。プランジャ１４
が回転してもスピルポート２２の軸線方向の位置は変ら
ないが、コントロールスリーブ２１のスピルポート２２
と整合する傾斜溝３０の位置が変更されるために、プラ
ンジャ１４をコントロールラック１８によって回転させ
ることにより、プランジャ１４の有効ストロークが変化
する。このようにして燃料噴射ポンプが１回に噴射する
燃料の噴射量が調整される。

【００２０】次にこの燃料噴射ポンプ５のプリストロー
クの変更の動作を図３によって説明する。ロータリソレ
ノイド２６のコイルに通電を行なうことによって、ロー
タ２７が回転される。このロータ２７の回転はコントロ
ールロッド２４のピン２５を介してコントロールスリー
ブ２１に伝達され、コントロールスリーブ２１が軸線方
向に移動される。従ってプランジャ１４が上昇し、図４
Ｂに示すようにコントロールスリーブ２１のサクション
ポート２９が閉じられるまでのプランジャ１４のストロ
ークが変更されることになり、これによって燃料噴射ポ
ンプのプリストロークが変更されることになる。

【００２１】次に図５および図６に示すタイマ４０によ
ってカムシャフト１１の位相角を変更する動作を説明す
る。オイルパイプ６８によってケーシング４５のオイル
チャンバ５０内に加圧されたオイルが供給されると、こ
のオイルはスリーブ４８、４９間に配設されたピストン
５１のピストン本体５２の背面側を押すことになり、こ
の結果ピストン本体５２は図５において左方に移動す
る。

【００２２】従ってピストン本体５２とベアリング５４
を介して組合わされている押圧リング５３も図５におい
て同方向に移動し、この結果押圧リング５３の押圧面５
５によってセグメント状の作動子５６が押されることに
なる。そしてこの作動子５６は、ロッド６５に介装され
ている圧縮コイルばね６６に抗して、半径方向外方に移
動することになる。

【００２３】作動子５６が図６において半径方向外方へ
互いに離間するように移動すると、この作動子５６とピ
ン５８を介して連結されている円板５７はこの作動子５
６によって押されることになる。ところが円板５７の円
形孔６２に係合している偏心カム６３は、駆動輪４２に
植設されたピン６４によって支持されているために、こ
の円板５７を介してフランジ６０が図６において時計方
向へ回動することになる。

【００２４】すなわち作動子５６の半径方向への移動に
よって、駆動輪４２に対してフランジ６０が位相角差を
生ずることになり、例えば図２において鎖線で示すよう
に円板５７が移動されることにより、θの位相角差を生
ずることになる。そしてフランジ６０はスリーブ５９に
一体に連設されるとともに、このスリーブ５９にはカム
シャフト１１の先端部が固着されているために、駆動軸
４１とカムシャフト１１との間においてθの位相角差を
生ずることになる。従ってこの位相角差により、燃料噴
射ポンプ５の位相を変更することが可能になる。

【００２５】このように本実施例に係る燃料噴射ポンプ
は、コントロールスリーブ２１を上下に移動させること
によって、プリストロークを変更させるとともに、タイ
マ４０によってカムシャフト１１の位相角を調整できる
ようにしている。一般にコントロールスリーブ２１を下
降させると、プリストロークが小さくなって噴射のタイ
ミングが早くなる。これに対してコントロールスリーブ
２１を上昇させると、プリストロークが大きくなって噴
射のタイミングが遅れる。従ってこのような調整によっ
て噴射のタイミングを調整できるようになる。さらにカ
ムシャフト１１の位相角をタイマ４０によって変更させ
ることにより、同じく噴射のタイミングを調整できるよ
うになる。本実施例に係る燃料噴射ポンプは、これら２
種類のタイミング調整のための機構を巧みに組合わせる
ことによって、白煙の低減を図るようにしている。

【００２６】従来の低温時における排気ガス中の白煙対
策として、コントロールスリーブ２１を下げ、噴射のタ
イミングを早めることによって改善するようにしていた
が、排気ガス対策、とくに窒素酸化物の低減のためにセ
ットタイミングを遅らせてしまうと、コントロールスリ
ーブ２１の下降量がさらに増大し、プリストロークがさ
らに小さくなる傾向になる。プリストロークが極端に小
さくなると、カムシャフト１１に取付けられているカム
１２の初期の部分、すなわち立上りの始めの部分で燃料
の噴射を行なうようになるために、プランジャ１４が十
分な速度に加速される前に噴射が行なわれ、これによっ
て十分な噴射率が得られないばかりか、噴射圧が低下す
ることになる。従って燃料の噴霧が悪化し、排気ガス中
の白煙をも悪化させる悪循環になる。

【００２７】そこで本実施例においては、低速時におい
ては、タイマ４０によって燃料噴射ポンプ５のカムシャ
フト１１の位相角を進角させるようにしている。図７に
おいて点線で示す静的タイミングはタイマ４０を備えな
い従来のカムシャフトの位相角を示している。これに対
して実線で示したタイミングはタイマ４０による進角を
示す。すなわちタイマ４０を設け、斜線を施した角度を
進角させるようにしている。

【００２８】従ってコントロールスリーブ２１を十分に
下げる必要がなくなり、カムシャフト１１に設けられて
いるカム１２の初期の部分ではなく、それよりも後側の
部分を用いてプランジャ１４を突上げて燃料を加圧する
ことができる。このことはカム１２の速度が十分に高ま
った領域でプランジャ１４を突上げて燃料を加圧して圧
送することを意味する。従って噴射率の低下が防止され
るばかりでなく、良好な噴霧をシリンダ内に噴射し、こ
れによって排気ガス中の白煙の低減が図られる。

【００２９】またこの種の燃料噴射ポンプ５の駆動系に
おいて、タイマ４０のウエートに相当するフライホイー
ルを有する従来の燃料噴射ポンプの場合には、定格回転
数領域の中にカムシャフト１１の駆動系の共振点が存在
することになる。するとこの共振点の付近で図８におい
て点線で示すように駆動トルクが増大することになる。
このようなねじり共振の共振点での駆動トルクの増大を
防止するために、共振点が含まれる領域にタイマ４０の
作動域、すなわちタイマ４０内に内蔵されているばね６
６が変形する領域を設定するようにしている。タイマ４
０のばね６６の変形領域においては、カムシャフト１１
の駆動系のねじり剛性が低くなり、タイマ４０の部分の
共振周波数が図８において実線で示すように低下する。
従ってとくに共振点付近での駆動トルクの増大を押える
ことが可能になる。

【００３０】すなわちポンプ駆動系において、定格回転
数領域の中にねじり共振点が存在し、駆動トルクが増大
するのを防止するために、タイマ４０の作動域内にねじ
り共振点がくるようにばね６６を調整し、図８において
鎖線で示すように系の固有振動数を変えて共振点をタイ
マ４０が作動しない低回転側の実用域上に逃がし、この
燃料噴射ポンプ５の駆動トルクの低減を図るようにして
いる。従って燃料噴射ポンプ５の駆動トルクが低減さ
れ、このポンプ５が付設されるエンジンの燃費の低減が
図られるようになる。なお図７および図８から明らかな
ように、本実施例においては、タイマ４０の作動域，す
なわちばね６６が変形する領域を２２００〜２５００ｒ
ｐｍの間に設定している。

【００３１】従って高速域、すなわち２５００回転を超
えた領域においてはばね６６が完全に変形した状態にあ
り、剛体として作動する領域になっている。従ってこの
ような領域においては、タイマ４０は作動せず、噴射タ
イミングはプリストロークの調整、すなわちコントロー
ルスリーブ２１の位置調整のみによって行なわれるよう
になる。そして高速域においてはタイマ４０による進角
が行なわれないために、コントロールスリーブ２１を大
きく下降させることによって所定のタイミングを得るよ
うにしている。

【００３２】噴射タイミングを所定の値とするためにコ
ントロールスリーブ２１を大きく下げると、カムシャフ
ト１１のカム１２の初期のストロークの部分が使用され
るために、噴射圧が下がるようになる。このことは２５
００回転以上の高速域における噴射圧の異常な上昇を抑
制することを意味する。

【００３３】このように本実施例の燃料噴射ポンプ５
は、高速域においてはタイマ４０を用いることなく、コ
ントロールスリーブ２１を大きく下げて噴射のタイミン
グを進めるようにしているために、プリストローク可変
型燃料噴射ポンプの特徴である高速域側での噴射圧の低
減と燃費の節約と、信頼性の改善とをより確実に達成す
ることが可能になる。

【００３４】

【発明の効果】以上のように本発明は、低速側において
はタイマによってカムシャフトを進角させるとともに、
調整手段によってコントロールスリーブを上昇させてプ
リストロークを大きくし、高速域においてはタイマによ
ってカムシャフトを遅角させるとともに、調整手段によ
ってコントロールスリーブを下降させてプリストローク
を小さくするようにしたものである。

【００３５】従って低速域においてはカムの初期の領域
の後の部分を用いて噴射圧を高め、噴霧を改善して白煙
の低減を図ることが可能になる。

【００３６】また高速域においてはプリストロークを小
さくすることによって高速側での噴射圧の抑制を図るこ
とにより、燃費と信頼性の改善を図ることが可能にな
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】燃料噴射ポンプの正面図である。

【図２】燃料噴射ポンプの要部縦断面図である。

【図３】燃料噴射ポンプのコントロールスリーブの調整
機構を示す要部斜視図である。

【図４】燃料噴射ポンプの燃料の圧送の動作を示す要部
断面図である。

【図５】タイマの縦断面図である。

【図６】タイマの軸線と垂直な断面を示す断面図であ
る。

【図７】噴射のタイミングを示すグラフである。

【図８】トルクの変化を示すグラフである。

【符号の説明】

５ 燃料噴射ポンプ ６ 歯車 ７ カップリング ８ 噴射管 ９ 燃料噴射ノズル １０ ケーシング １１ カムシャフト １２ カム １３ タペット １４ プランジャ １５ 圧縮コイルばね １６ ロータリスリーブ １７ ピニオン １８ コントロールラック ２１ コントロールスリーブ ２２ スピルポート ２３ 横溝 ２４ コントロールロッド ２５ ピン ２６ ロータリソレノイド ２７ ロータ ２８ 引張りコイルばね ２９ サクションポート ３０ 傾斜溝 ３１ 中心孔 ３４ 補助ケーシング ３５ 圧力室 ３６ デリベリバルブ ４０ タイマ ４１ 駆動軸 ４２ 駆動輪 ４３ スリーブ ４４ ベアリング ４５ ケーシング ４６ オイルシール ４７ カバー ４８、４９ スリーブ ５０ オイルチャンバ ５１ ピストン ５２ ピストン本体 ５３ 押圧リング ５４ ボールベアリング ５５ 押圧面 ５６ セグメント状の作動子 ５７ 円板 ５８ ピン ５９ スリーブ ６０ フランジ ６１、６２ 円形孔 ６３ 偏心カム ６４ ピン ６５ ロッド ６６ ばね ６７ 被動軸 ６８ オイルパイプ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】コントロールスリーブ内に摺動可能に嵌合
   されているプランジャをカムによって突上げて燃料を間
   欠的に加圧するようにした燃料噴射ポンプにおいて、 前記コントロールスリーブを軸線方向に移動調整する調
   整手段と、 前記カムシャフトの位相角を調整するタイマと、 をそれぞれ具備し、 低速域においては前記タイマによって前記カムシャフト
   を進角させるとともに、前記調整手段によって前記コン
   トロールスリーブを上昇させてプリストロークを大きく
   し、 高速域においては前記タイマによって前記カムシャフト
   を遅角させるとともに、前記調整手段によって前記コン
   トロールスリーブを下降させてプリストロークを小さく
   するようにしたことを特徴とする燃料噴射ポンプ。