JPS58150031A - 内燃機関用の燃料噴射ポンプ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、内燃機関用の燃料噴射ポンプであって、少な
くとも１つのプランジャを吐出運動させるカム駆動装置
を有していて、噴射開始時期調節のために該カム駆動装
置の、ケージングに支承された部分が、同カム駆動装置
の回転部分に対する相対的な回動位置を、戻し力に抗し
て移動せしめられる調節ピストンによって変化せしめら
れるようになっていて、該調節ピストンの作業／リンダ
が、機関回転数の上昇と共に増大する燃料量を吐出する
燃料ポンプの燃料によって負荷されるようになっており
、燃料の作業圧が圧力制御弁及び該圧力制御弁の、燃料
圧によってばね力に抗して移動せしめられる制御スライ
ダによって規定される流出横断面積を介して制御される
形式のものに関する。

ドイツ連邦共和国特許出願公開第１９０６８８５号明細
書に基づいて公知のこのような形式の燃料噴射ポンプで
は、圧力制御弁における圧力制御は始動回転数を僅かに
上回る低い回転数時においては一定の絞りによって行な
われ、これに続く高い回転数時には制御スライタゞを介
して付加的な流出横断面の制御によって行なわ几る。す
なわち圧力制御特性は第１の区分に対しては２次関数特
性を示し、第２の区分に対しては極めて１次関数的な特
性を示す。増大する燃料量が一定の横断面によっておさ
えられかつ２次関数特性線を描く第１の区分では１、圧
力は相応に機関回転数（以下単に回転数と書く）に対し
て２次関数的に増大する。これによって公知の燃料噴射
ポンプでは、始動回転数範囲においては可能な限りなお
噴射開始時期調節が行なわれず、しかしながら通常回転
数範囲においては必要な調節圧の調節によって噴射開始
時期調節が行なわれるようになっている。異なった圧力
制御によって圧力特性線に生じる屈曲点によって、所定
の回転数範囲、つまりそれ以上においては噴射開始時期
調節が行なわれる回転数範囲は極めて狭く保たれ得る。

すなわち、始動時増量が中断されるまでは回転数の増大
と共に圧力は著しく増大され、しかしながら次いで著し
く僅かしか増大されない。

内燃機関の排ガスに含まれる有毒成分に対する増増厳し
くなる要求に基づいて、機関の定格値は排ガス規制のテ
ストの対象となる回転数範囲内においては「排ガス最適
化」が行なわれる。

しかしながらこのテスト範囲以外では機関は純然たる経
済的な理由から［燃料消費最適化１が行なわれる。周知
のようにディーゼル機関における排ガス及び燃費は主と
して噴射によって、特に噴射開始時期によって影響され
る。排ガス最適化には回転数において、燃費最適化に必
要であるよりも著しく僅かな早期調節しか望まれていな
い。テスト回転数範囲は低回転数を対象としているので
、従って初めは特性線の平らな経過が、次いで比較的急
勾配に経過が達成されねばならない。しかしながら公知
の燃料噴射ポンプの圧力制御では相応な回転数範囲への
移行時にもこのような特性線を得ることはできず、それ
どころか特性線において得られる屈曲点はまったく非所
望な経過を生ぜしめてしまう。

冒頭に述べた形式の燃料噴射ポンプにおいて、フィード
ポンプの機関回転数に関連した吐出量と流出横断面積と
の商が、制御スライダの所定の行程に相当する回転数に
達するまでは、同回転数以上の回転数に相当する行程に
対するよりも僅かしか増大しないことを特徴とする本発
明による燃料噴射ポンプには、公知のものに比べて次の
ような利点がある。すなわち、まず初め排ガス最適化に
対して望まれている平らな噴射調節特性線経過が得られ
、これに続いて、燃費最適化のために有利な著しく急勾
配の特性線区分が得られる。また流出横断面の形状に応
じて及び同横断面の開放制御経過に応じて、対応する回
転数範囲に対する種種異なった特性線経過を有利な形式
で得ることができる。本発明の有利な実施態様は以下の
記載及び特許請求の範囲の従属項に示されている。

次に図面につき本発明の詳細な説明する。

周知ノようにディーゼル機関においては機関ピストンが
上死点ＯＴの範囲にある場合に燃料噴射が行なわれる。

この場合燃料噴射開始時期は回転数に応じて上死点ＯＴ
の前７５）ら上死点ＯＴの直後にあり、つまり、通常高
い回転数におポンプとノズルとの間の距離に対して必要
とする時間は回転数とは無関係に極めて一定であるが、
これに対して、ポンプの吐出及び機関における燃焼に要
する時間は回転数に応じて変化する。この時間の変化は
噴射時期調節装置によって補償される。噴射時期調節装
置の作業能力の大部分はこのために使用される。同作業
能力の残りは内燃機関における要求に応じて燃料消費、
出力、機関騒音及び（又は）排ガスの改條の、・′Ｃめ
に用いられる。この場合特に排ガス最適化のために必要
な噴射時期の調整は燃料消費最適化のだめの調整から著
しく相違している。排ガス最適化のためには、最適な燃
料消費のために比べて著しく僅かな程度の早期調節が必
要である。

排ガス最適化は、排ガス中の有毒成分に対する立法者の
増増厳しくなる要求に、ひいては自動車の基本的な許可
に基づいておυ、燃料消費最適化はますます高くなる燃
料費に基づいている。

排ガス規制法はテスト範囲を低回転数及び中回転数に定
めているので、燃料最適化には高回転数範囲だけが問題
になる。

第１図には分配型燃料噴射ポンプが略示されている。ケ
ーシング１のシリンダ孔ンのなかではプランジャ３が作
動する。このプランジャ３は略示されている手段によっ
て図示されていない戻しばねの力に抗して往復運動及び
同時に回転運動せしめられる。ポンプのポンプ作業室４
にはプランジャ３の周壁に配設された縦溝５及びケーシ
ング１内を延びる通路６を介して吸込み室７から燃料が
供給される。この燃料供給はグランジャ３が吸込み行程
を行なっている間及び下死点に位置している間に行なわ
れる。圧縮行程の開始時及びシランジャ３の相応な回動
後に通路６が閉じられるや否や、ポンプ作業室４内にあ
る燃料は、プランジャ３のなかを延びている縦通路８に
送られる。この縦通路８から燃料はさらに、分岐してい
る半径方向孔９及びプランジャ３の外周面にｍｌ設され
た分配縦溝１０（破線参照）を介して複数ある圧力導管
１１のうちの１つに供給される。圧力導管１１の数は燃
料を供給される機関ンリンダの数に相当しており、圧力
導管１１はシリンダ孔２の周囲に相応に分配されている
。圧力導管１１にはそれぞれ搬送方向に開口する逆止弁
１２が設けられている。

吸込み室Ｔにはフィードポンプ１３を介して燃料タンク
１４から燃料が供給される。フ−１−ドポンゾ１３は機
関＋ｉ０１転数に比例した回転数で駆動され、容積型ポ
ンプとして形成されていて、回転数の増大につれて吐出
量も増大するようになっている。後で詳述するように制
御して吐出量の一部を流出させることによって、吸込み
室７内の圧力は制御される。

プランジャ３には該プランジャ３に活って作動するリン
グスライダ１６が配属されている。

このリングスライダ１６は縦通路８と接続された半径方
向孔１７をプランジャ３の圧縮行程経過中に開放制御し
、これによって吐出終了をすなわちシランジャ３から圧
力導管１１に搬送される燃料量を規定する。開放制御後
に流出する燃料は吸込み室７に戻される。

リングスライダ１６は中間レバー１８を介して移動せし
められる。この中間レバ１８はケーシング１に不動に挿
入された軸１９を中心にして旋回可能であり、一端にお
いてヘッド２０を介してリングスライダ１６の切欠き２
１に係合している。中間レバ」１Ｂの他方のアームには
回転数信号発生器として働く図示されていない遠心調速
機が作用するようになっている。この中間レバー１８に
はさらに、プレロードを恣意に変化させることができか
つ遠心力に抗して作用するばねが係合している。リング
スライダ１６の位置によって規定される燃料消費量はす
なわち機関回転数及び恣意に設定されるばね力によって
決まる。

分配ぎストンとして働くプランジャ３は一ン２３を介し
てカム円板２４と結合されておシ、該カム円板２４の下
側には突子２５が設けられている。カム円板２４は、機
関回転数と同期的な回転数によって駆動される駆動軸２
６と堅く結合されている。カム円板はローラ付リム２８
のローラ２７と協働し、これによって、シランジャ３は
カム円板２４０回転時に既述の往復運動を行なう。突子
２５の数は、燃料噴射ポンプによって燃料を供給される
内燃機関のシリンダ数と同数の作業遊びをカム円板２４
０回転時にシランジャ３が生せしめるように、選択され
ている。ローラ付リム２８はケー／ン７゛１内に回動調
節可能に支承されていて、ピストンロット２９を介して
噴射開始時期調節ピストン３０と結合されているので、
噴射開始時期調節ピストン３０の移動によってローラ付
リム２８は回動せしめられる。これによって突子２５に
対するローラ２７の位置が変化し、この結果吐出開始時
期がつまり駆動軸２６の回転角に対するプランジャ３の
圧縮行程が変化せしめられ、ひいては燃料噴射開始時期
が変化せしめられる。噴射開始時期調節ピストン３０は
吸込み室７における燃料圧によって負荷されている。つ
まりこの燃料圧は通路３１を介して同ピストン３０上部
の室３２をも支配している。圧力の高さに応じて噴射開
始時期調節ぎストン３０は戻しばね３３の力に抗して多
かれ少なかれ移動、せしめられ、これによって噴射開始
時期はその都度相応に変化せしめらさる。戻しばね３３
を収容している室３４は放圧通路３５によって燃料タン
ク１４と、又はフィードポンプ１３の吸込み導管３６と
接続されている。

上に述べたように吐出量の一部を流出させることは圧力
制御弁３８を介して行なわれる。この圧力制御弁３８は
、吐出される燃料によって戻しばね４０に抗して移動せ
しめられるピストン３９によって作動する。すなわちこ
のピストン３９の移動によって流出開口４１は大きく又
は小さく開放制御される。流出開口４１からは戻し通路
４２がフィードポンプ１３の吸込み導管３６に通４じて
いる。フィードポンプ１３は圧力導管５３を有し、この
圧力導管５３は吸込み室７に開口しており、また同圧力
導管５３からは、圧力制御弁３８に通じている制御導管
４４が分岐している。

第２図に示されている線図では、縦軸に噴射調節の基準
となる圧力ｐが、横軸に機関回転数ｎがとっである。図
示の特性線は上に述べた所望の噴射！開始時期調節の、
屈曲点を有する経過に相当する。回転数ｎ１に達するま
では、回転数と共に比較的僅かしか上昇しない早期調節
を生ぜしめる圧力ｐ１Ｌか得られない。次いでこの回転
数ｎ１以上ではＦＥ力は比較的急勾配に上昇し、この結
果既述の燃料消費最適化が、回転数と共に急に増大する
早期調節によって達成され得る。

第６図には第１実施例による圧力制御弁３８が縦断面図
で示されている。ケーシング４３はピストン３９及び戻
しばね４０を受容するための縦孔４９を有している。ぎ
ストン３９の出発位置のだめのストッパとしては押込ま
れたリング４５が働いている。戻しばね４０はピスト／
３９とは反対の側において同様に押込まれたスリープ４
６に支持されている。燃料は矢印にの方向でリング４５
を貫いてピストン３９に向かって流れ、この場合燃料の
一部はピストン３９の中央に設けられた孔４７を貫通し
才流出する。

この孔４７によって冒頭に述べた効果、すなわち、始動
回転数の一番最初の区分においては圧力制御特性線は２
次関数特性線であり、次いで１次関数特性線に移行する
という効果が得られる。この１次関数特性線は、ピスト
ン３９が燃料圧によって移動せしめられて流出開口４１
を開放制御すると、初めて得られる。第６図にはピスト
ン３９が２つの異なった位置で、つまυ各位置において
ピストン３９は半分だけ示されている。上側に示された
ピストン半部はちょうど上記の制御位置を占めている。

吐出量が増大すればするほど、ピストン３９は左に向か
って移動せしめられ、流出開口４１の開放横断面積は大
きくなる。この圧力−制御範囲は第２図の０〜回転数０
１までの区分に相当する。始動回転数特性線はここでは
図示しない。

機関回転数が回転数ｎ１を越えるや否や、一定の横断面
つまり孔４７及び流出開口４１の一定の横断面を通して
燃料が流出することによって次の圧力制御が行なわれる
。相応に、回転数に対して制御圧は２次関数特性線を描
いて増大する。つまり、圧力は回転数ｎ１以下における
よシも著しく急激に増大する。第２図に示されている特
性線の第２の区分ニー［の所望の経過はこれによって十
分に達成される。第６図ではピストン３９の下半分の位
置がこの第２の圧力区分ＩＩに相当する。

ケーシング４３に設けられた孔４８はピストン３９の行
程を制限するのに役立ち、圧力制御自体にはまったく影
響を与えない。

第４図及び第５図に示された第２実施例と第１実施例と
が異なっている点はケーシング、特にケーシングに設け
られた流出開口の構成だけである。ゆえに第２実施例に
おいてはピストン３９及び戻しばね４０は省かれている
。第４図においてケーシング４３′が縦断面図で示され
ているのに付して、第５図では展開図でつまり流出開口
の範囲における縦孔４９′を内側から見た図で示されて
いる。第１実施例と異なり流出、開口は孔ではなく、ピ
ストン３９の運動方向に対して一部は一直角に一部は平
行に配置されている方形横断面でちる。特に第５図から
れかるように、２つの流出開口５０はピストン３９の行
程方向に対して直角に、２つの流出開口５１は平行に配
置されている。このような配置形式によって、回転数ｎ
１に達するまでは、つまり第２図に示された特性線の第
１の区分の経過においては流出開口５１の最初の区分同
様流出開口５０は回転数に関連して開放制御される。こ
の行程カ過ぎてぎストン３９がさらに移動すると、圧力
制御弁の流出横断面は流出開口５１の付加的な横断面の
分だけしか増大しない。この場合圧力制御特性線屹この
時点からは圧力ｐが回転数ｎの増大につれて著しく増大
することを示す。これは、第２図に示された特性線の第
２の区分に相当する。

排ガス最適化のだめの第１の区分においては機関回転数
に対して比較的弱い早期調節を、かつ燃料消費最適化−
のだめには後で機関回転数に対して強い早期調節を行な
うという目的を達成するために、本発明によれば捷た例
えば６角形、菱形等のような別の横断面形状の流出開口
を選ぶこともできる。

【図面の簡単な説明】

第１図は噴射調節装置と圧力制御弁とを備工た燃料噴射
ポンプの概略図、第２図は噴射調節特性線を示す線図、
第６図は第１実施例による圧力制御弁の縦断面図、第４
図は第２実施例による圧力制御弁の縦断面図、第５図は
流出開口が配置されている弁シリンダ部分の展開図であ
る。 １・・・ケーシング、２・・・シリンダ孔、３・・・プ
ランジャ、４・・・ポンプ作業室、５・・・縦溝、６・
・・通路、７・・・吸込み室、８・・・縦通路、９・・
・半径方向孔、１０・・・分配縦溝、１１・・・圧力導
管、１２・・・逆止弁、１３・・・フィードポンプ、１
４・・・燃料りンク、１６・・・リングスライダ、１７
・・・半径方向孔、１８・・・中間レバー、１９・・・
軸、２０・・・ヘラＰ１２１・・・切欠き、２３・・・
ぎン、２４・・・カム円板、２５・・・突子、２６・・
・駆動軸、２７・・・ローラ、２８・・・ローラ付リム
、２９・・・ぎストンロッド、３０・・・噴射開始時期
調節ぎストン、３１・・・通路、３２・・・室、３３・
・・戻しばね、３４・・・室、３５・・・放圧通路、３
６・・・吸込み導管、３８・・・圧力制御弁、３９・・
・ぎストン、４０・・・戻しばね、４１・・・流出開口
、４３．４３’・・・ケーシング、４４・・・制御導管
、４５・・・リング、４６・・・スリーブ、４７゜４８
・・・孔、４９．４９’・・・縦孔、５０．５１・・・
流出開口、５３・・・圧力導管、ｐ・・・圧力、ｎ・・
・機関回転数、Ｋ・・・矢印 ２０６− Ｌｆ） 口 し− ２０７−

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、　内燃機関用の燃料噴射ポンプであって、少なくと
   も１つのシランジャを吐出運動させるカム駆動装置を有
   していて、噴射開始時期調節のために該カム駆動装置の
   、クーシングに支承された部分が、同カム駆動装置の回
   転部分に対する相対的な回動位置を、戻し力に抗して移
   動せしめられる調節ピストンによって変化せしめられる
   ようになっていて、該調節ピストンの作業ンリンダが、
   機関回転数の上昇と共に増大する燃料量を吐出する燃料
   ポンプの燃料によって負荷されるようになっておシ、燃
   料の作業圧が圧力制御弁及び該圧力制御弁の、燃料圧に
   よってばね力に抗して移動せしめられる制御スライダに
   よって規定される流出横断面積を介１て制御される形式
   のものにおいて、フィードポンプ（１３）の機関回転数
   に関連した吐出量と流出横断面積との商が、制御スライ
   ダの所定の行程に相当する回転数（ｎｌ）に達するまで
   は、同回転数以上の回転数に相当する行程に対するよシ
   も僅かしか増大しないことを特徴とする、内燃機関用の
   燃料噴射ポンプ。 ２、圧力制御弁（３８）の流出横断面（４１゜５０．５
   １）が所望の回転数（ｎｌ）に達するまでは回転数の増
   大につれて、同回転数（ｎｌ）以上に比べて強く増大す
   る特許請求の範囲第１項記載の燃料噴射ポ／７°０５、
   　制御スライダ（３９）が所望の回転数（ｎｌ）に達す
   るまでは流出横断面（４１）を行程に関連して制御し、
   該流出を黄断面（４１）が同回転数（ｎｌ）以上では一
   定の流出絞りとして完全に開放制御されている特許請求
   の範囲第１項又は第２項記載の燃料噴射ポンプ。 ４、流出開口（４１）として複数の孔が働く特許請求の
   範囲第６項記載の燃料噴射ポンプ。 ５、　制御スライダ（３９）によって異なった横断面積
   の流出開口（５０，５１）が制御されるようになってお
   り、全横断面積が所定の回転数（ｎｌ）以上では制御ス
   ライダ（３９）の行程に相当して、所定の同回転数（ｎ
   ｌ）以下よりも僅かしか回転数と共に増大しない特許請
   求の範囲第１項又は第２項記載の燃料噴射ポンプ。 ６、　流出開口（５０，５１）が方形の横断面をノ　　
   　　有し、該流出開口のうちの一部（５０）が制御スラ
   イダ（３９）の行程方向に対して直角に、一部（５１）
   が平行に配置されており、第１の行程区分においては少
   なくとも直角に配置された流出開口（５０）が開放制御
   され、所定の回転数（ｎｌ）以上では平行に延びている
   流出開口（５１）も開放制御される特許請求の範囲第５
   項記載の燃料噴射ポンダ。