JPH1162779A

JPH1162779A - コモンレール式燃料噴射装置のサプライポンプ

Info

Publication number: JPH1162779A
Application number: JP22644997A
Authority: JP
Inventors: Yoshiro Shimayama; 芳郎島山; Haruyo Kimura; 治世木村
Original assignee: Isuzu Motors Ltd
Current assignee: Isuzu Motors Ltd
Priority date: 1997-08-22
Filing date: 1997-08-22
Publication date: 1999-03-05

Abstract

(57)【要約】【課題】圧送時期を最適化し、動力伝達機構の負担を
軽減すると共に、気筒数が圧送回数と異なるエンジンに
適用できるようにする。【解決手段】本発明は、多気筒（６気筒）エンジンに
動力伝達機構を介して駆動され、クランク軸２回転当た
りの圧送回数（３）の整数倍（２倍）の数がシリンダ数
（６）に等しいコモンレール式燃料噴射装置１のサプラ
イポンプ２であって、その圧送期間を、エンジンの回転
変動のシリンダ圧縮に基づく回転減少期間ｑ内に設定し
たものである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、多気筒ディーゼル
エンジンに適用されるコモンレール式（蓄圧式）燃料噴
射装置のサプライポンプに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】高圧噴射化の要請に応え、近年ではコモ
ンレール式燃料噴射装置が開発されるに至っている。こ
れは図２に示すように、サプライポンプ２から圧送され
た燃料をコモンレール３に蓄えておき、その燃料をユニ
ットインジェクタ４からエンジンの各シリンダ内に噴射
するものである。ユニットインジェクタ４は、制御装置
としてのＥＣＵから送られてくる制御信号に基づき、噴
射時期、噴射量が制御されるようになっている。

【０００３】一方、サプライポンプ２は、エンジンのク
ランク軸に動力伝達機構を介して連結され、エンジンに
駆動されるようになっている。この動力伝達機構として
は代表的なものにチェーン・スプロケット機構があり、
このほかベルト・プーリ機構、歯車機構等がある。サプ
ライポンプ２には圧送量調整弁が設けられ、これがＥＣ
Ｕで制御されてサプライポンプ２の吐出圧が目標コモン
レール圧に制御されることとなる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、エンジンの
シリンダに燃料噴射を行うと、その度ごとにコモンレー
ル圧が下がるため、通常のコモンレール式燃料噴射装置
ではコモンレール圧を一定に保持するよう、サプライポ
ンプの圧送時期をエンジンの噴射時期に同期させ、各噴
射毎に圧送を行うようにしている。

【０００５】しかし、コモンレール式燃料噴射装置の場
合、通常の燃料噴射装置と異なり、燃料の圧送と噴射と
が直接的には影響ないため、噴射毎に毎回圧送を行う必
要は必ずしもない。

【０００６】例えば、エンジンが６気筒の場合、燃料噴
射がクランク軸２回転当たりに６回行われるため、通常
のサプライポンプの圧送回数もクランク軸２回転当たり
に６回となり、圧送時期も噴射時期に同期される。しか
し、コモンレール圧をほぼ一定に保持でき、正常な燃料
噴射を確保できるようならば、圧送回数を６回とする必
要は必ずしもない。

【０００７】そこで、圧送回数を噴射回数より少なくし
たサプライポンプ、いうなればクランク軸２回転当たり
の圧送回数の整数倍の数をシリンダ数に等しくさせたサ
プライポンプが考えられる。例えば、６気筒エンジンに
用いる２回転３圧送タイプのサプライポンプ、或いは４
気筒エンジンに用いる２回転２圧送タイプのサプライポ
ンプの如きである。こうすれば、一つのサプライポンプ
を多種類のエンジンに組み合わせられ、これにより部品
の共通化が図れ、コストの削減が達成される。なおこの
際も圧送時期と噴射時期は同期させることができる。

【０００８】しかしこうした場合、圧送時期を最適に定
めなければ、サプライポンプの駆動力が大きくなり、動
力伝達機構に過大な負担がかかってしまう。即ち、圧送
時期が不適当だとチェーン張力等が大きくなり、適用不
可能となってしまう。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明は、多気筒エンジ
ンに動力伝達機構を介して駆動され、クランク軸２回転
当たりの圧送回数の整数倍の数がシリンダ数に等しいコ
モンレール式燃料噴射装置のサプライポンプであって、
その圧送期間を、エンジンの回転変動のシリンダ圧縮に
基づく回転減少期間内に設定したものである。

【００１０】上記構成によれば圧送時期の最適化が図
れ、動力伝達機構の負担を減らし、気筒数が圧送回数よ
り大きいエンジンにも適用できるようになる。

【００１１】なお、上記圧送期間の開始時期が、所定の
シリンダの圧縮上死点前６０°から圧縮上死点までの範
囲内に設定され、上記圧送期間の終了時期が、上記シリ
ンダの圧縮上死点前１５°から圧縮上死点後１５°まで
の範囲内に設定されるのが好ましい。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下、本発明の好適な実施の形態
を添付図面に基づいて詳述する。

【００１３】図２に示すように、コモンレール式燃料噴
射装置１の全体構成は従来と同様で、コモンレール式燃
料噴射装置１はサプライポンプ２、コモンレール３及び
ユニットインジェクタ４を備える。サプライポンプ２は
動力伝達機構を介してエンジンに駆動され、ここでの動
力伝達機構はチェーン・スプロケット機構が採用され
る。図にはドリブンスプロケット５のみを示す。ここで
のエンジンはＶ６で、サプライポンプ２及びユニットイ
ンジェクタ４が図示しないＥＣＵで制御される。

【００１４】図３はサプライポンプ２の詳細を示し、こ
こでのサプライポンプ２はインナカム式のものが採用さ
れる。即ち、ポンプケーシング６内にはポンプシャフト
７が回転自在に挿入され、このポンプシャフト７が先の
動力伝達機構を介してエンジンに駆動される。つまりポ
ンプシャフト７に先のドリブンスプロケット５が取り付
けられる。ポンプシャフト７が駆動されると、これに連
動してフィードポンプ８が駆動され、フィードポンプ８
は、入口ニップル９から取り入れられたギャラリ圧の燃
料を加圧してプランジャ室１０側に送る。三又放射状の
プランジャ室１０にはプランジャ１１が半径方向に沿っ
て摺動自在に挿入される。よってプランジャ１１は、フ
ィードポンプ８から送られてきた燃料の圧力により半径
方向外側に付勢され、シュー１２を介してローラ１３
を、ポンプシャフト７の内面に設けられたカム面１４に
押し付ける。つまりここではカム面１４が回転し、プラ
ンジャ１１がカム面１４に追従して半径方向を往復動す
ることとなる。

【００１５】プランジャ１１は３つ全てが同時動作であ
り、半径方向内側に移動すれば（リフトすれば）プラン
ジャ室１０の燃料を圧送し、半径方向外側に移動すれば
プランジャ室１０に燃料を吸入する。圧送に際しては出
口ニップル１５が燃料の出口となる。一方、フィードポ
ンプ８とプランジャ室１０とを結ぶ燃料通路１６に圧送
量調整弁１７が設けられる。圧送量調整弁１７はＥＣＵ
の制御信号に基づき、燃料吸入に際しての吸入量を適宜
制限して圧送量を調整するようになっている。なおポン
プケーシング６には潤滑通路１８が適宜設けられ、潤滑
通路１８を通過した燃料は各摺動部の潤滑に供された
後、リーク用ニップル１９から燃料配管に戻される。

【００１６】ここで、カム面１４には３つのカム山２０
が周方向 120°間隔で設けられている。よってローラ１
３がカム山２０に乗り上げれば、プランジャ１１が径方
向内側に移動して圧送を行うこととなる。サプライポン
プ２がエンジンのクランク軸に対し0.5 の減速比で回転
駆動されるので、サプライポンプ２のポンプシャフト７
はクランク軸２回転当たりに１回転し、サプライポンプ
２はクランク軸２回転当たりに３回、圧送を行うことと
なる。このように圧送回数（３）は、その整数倍（２
倍）の数がシリンダ数（６）と等しくなっている。サプ
ライポンプ２の圧送時期（圧送タイミング）を決定する
のがカム山２０で、ここではその位置が後述の如く決定
されている。

【００１７】図１には、かかるサプライポンプ２の圧送
期間とエンジン回転及び筒内圧力との関係が示されてい
る。最下段の筒内圧力のグラフに示すように、エンジン
が６気筒であるから、エンジンは 720°/6=120°のクラ
ンク角間隔で予め決められたシリンダ順に筒内圧力を上
昇させ、即ち圧縮、膨張（燃焼）を行う。ここで＃１cy
l ，＃２cyl …の表示は単なるシリンダの圧縮順序のみ
を示すものであって、Ｖ６エンジンに一般的に用いられ
るシリンダ番号とは異なる。ここでは＃１cylを基準シ
リンダとし、その圧縮上死点をクランク角度の基準（０
°）としている。燃料噴射は周知のように圧縮上死点付
近で行われる。

【００１８】ここで下から２段目のグラフに示すよう
に、エンジン回転は筒内圧力の上昇・下降に合わせて変
動する。即ち、筒内圧力が上昇する圧縮時は、ピストン
に圧縮圧力が付与されるのでエンジン回転が減少し、筒
内圧力が下降する膨張時は、ピストンが燃焼圧力で押さ
れるのでエンジン回転が増大する。

【００１９】一方、上から１段目及び２段目の圧送期間
のグラフにおいて、山形の実線がプランジャ１１のリフ
ト線図で、黒塗りの部分が圧送期間を示している。これ
から分かるように、圧送の終了時期はプランジャ１１が
最大リフトとなったとき、つまりプランジャ１１が最も
径方向内側に移動したときである。ここでサプライポン
プ２が等クランク角間隔で圧送を行い、その圧送回数が
クランク軸２回転当たりに３回であるから、その圧送間
隔は 720°/3= 240°である。グラフからも分かるよう
に圧送時期は噴射時期に同期している。

【００２０】次に圧送時期に関し、従来は、最上段のグ
ラフに示すように、黒塗りで示す圧送期間を基準シリン
ダから１つおきのシリンダ（＃１cyl ，＃３cyl ，＃５
cyl）の膨張時、即ちエンジンの回転変動の回転増大期
間ｐ内に設定していた。

【００２１】しかしこの場合、動力伝達機構に過大な負
担がかかり好ましくなかった。即ち、エンジン回転が増
大しようとしているのにポンプシャフトがプランジャ圧
縮力で止まろうとし、これにより動力伝達機構に大きな
負担がかかり、チェーンの張力が大きくなる問題があっ
た。こうなると耐久性が悪化するばかりでなく、噛み合
い音も増大するという問題が生じる。

【００２２】そこで、このサプライポンプ２では、図１
の上から２段目に示すように、圧送期間をエンジンの回
転変動の回転減少期間ｑ内に設定している。こうする
と、エンジン回転が減少しようとするときにポンプシャ
フトも止まろうとするため、動力伝達機構に大きな負荷
をかけずに済み、チェーン張力を減少できる。そして耐
久性の向上、噛み合い音の減少も図れる。具体的には、
圧送期間の開始時期を、上記シリンダの圧縮上死点前
（BTDC）６０°から圧縮上死点までの範囲内に設定し、
圧送期間の終了時期を、上記シリンダの圧縮上死点前１
５°から圧縮上死点後（ATDC）１５°までの範囲内に設
定する。なお圧縮上死点を過ぎた後はシリンダの膨張行
程に入るが、このときでも小範囲ならばエンジン回転の
増大率が小さく、チェーン張力がそれほど大きくならな
いので、圧送期間ないし圧送終了時期をこの範囲内に設
定することが可能である。ここではこのような圧縮上死
点後の小範囲を含めて回転減少期間ｑとしている。

【００２３】ところで、上記の設定範囲で圧送量が不足
した場合、圧送期間の開始時期（黒塗り部分の開始位
置）をシリンダの圧縮上死点前６０°より以前、最大で
圧縮上死点前１２０°に設定し、一方圧送期間の終了時
期を前記同様に設定し、圧送期間を長期化して圧送量を
増すことが考えられる。ただしこのときは圧送期間が回
転減少期間ｑを外れ、回転増大期間ｐに差し掛かって最
良の状態とはいえない。しかしそれでも、ポンプ駆動力
（チェーン張力）大となる圧送期間の後半部分を、圧縮
上死点前６０°以降の回転減少期間ｑに入れるようにす
れば、チェーン張力の顕著な増大は防止される。

【００２４】次に実機試験の結果を示す。試験条件はエ
ンジン回転数が4000(rpm) 、コモンレール圧が120(MP
a)、フュエルポンプ流量が2.5(g/rpmlh)である。このと
き、圧送終了時期をATDC７７°とした従来の場合チェー
ン張力は770(kgf)であったが、圧送終了時期をATDC９°
とした本案の場合はチェーン張力を420(kgf)に低減する
ことができた。そしてこのチェーン張力は全回転域で低
減されており、噛み合い音も全回転域で低減されるのが
確認された。

【００２５】なお、特開平4-308355号公報には、ポンプ
の圧送時期を噴射時期に同期させた燃料噴射装置が開示
されている。しかしこれはエンジンの回転変動を考慮し
たものではなく、エンジンの回転変動とチェーン張力と
の関係は一切考慮していない。よって本案のような作用
効果は必ずしも期待できず、この点本案は優れたものと
なる。

【００２６】以上、本発明の好適な実施の形態について
説明したが、本発明は上記実施の形態に限定されない。
例えば、エンジンの気筒数やサプライポンプの圧送回数
は上記のような６気筒、３回に限られず、４気筒、２回
などとすることも可能である。また本発明は通常のサプ
ライポンプ、即ち圧送回数が気筒数に等しいサプライポ
ンプ（６気筒、６回又は４気筒、４回等）にも適用でき
る。この場合、圧送回数の１倍の数がシリンダ数に等し
くなる。さらにサプライポンプの形式もインナカム式の
ほか列型ポンプ式等が考えられる。また動力伝達機構に
ついてもベルト・プーリ機構、歯車機構等が可能であ
る。

【００２７】

【発明の効果】本発明は次の如き優れた効果を発揮す
る。

【００２８】（１）圧送時期を最適化し、動力伝達機
構の負担を軽減できる。

【００２９】（２）気筒数が圧送回数と異なるエンジ
ンにも適用できるようになる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係るサプライポンプの圧送期間を示す
グラフである。

【図２】コモンレール式燃料噴射装置の全体構成図であ
る。

【図３】サプライポンプの構造を示し、(a) は縦断側面
図、(b) は縦断正面図である。

【符号の説明】

１コモンレール式燃料噴射装置２サプライポンプｑ回転減少期間

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】多気筒エンジンに動力伝達機構を介して
駆動され、クランク軸２回転当たりの圧送回数の整数倍
の数がシリンダ数に等しいコモンレール式燃料噴射装置
のサプライポンプであって、その圧送期間を、エンジン
の回転変動のシリンダ圧縮に基づく回転減少期間内に設
定したことを特徴とするコモンレール式燃料噴射装置の
サプライポンプ。
【請求項２】上記圧送期間の開始時期が、所定のシリ
ンダの圧縮上死点前６０°から圧縮上死点までの範囲内
に設定され、上記圧送期間の終了時期が、上記シリンダ
の圧縮上死点前１５°から圧縮上死点後１５°までの範
囲内に設定される請求項１記載のコモンレール式燃料噴
射装置のサプライポンプ。