JPS59200059A - 燃料噴射ポンプの噴射率制御装置 - 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】 本発明は燃料噴射ポンプの噴射率制御装置に関する。

一般に内燃機関は燃料噴射の仕方によって性能が大きく
変化し、直接噴射式ディーゼルエンジンの場合には燃料
噴射ポンプから噴射ノズルを通じて噴射される噴射率が
燃焼に直接影響を及はず。

たとえばディーセルエンジンはアイドリング運転時の燃
焼騒音が大きいという問題をもっているが、これに対し
てアイドリング運転時は燃料噴射時間を長くすると有効
であることが知られている。

また中、高速回転領域においては、吸入スワールの強さ
に応じて、噴射期間を短くし噴射率を上げると効率のよ
い燃焼を行わせることが可能となる。

このように、エンジンの運転状況に応じて噴射率の要求
特性は変化するものであるが、従来においてはある運転
条件で噴射率を設定すると、この噴射率特性が他の運転
状態にもそのまま適用され、運転状況の変化に対応して
噴射率を変化できない不具合があった。

本発明はこのような事情にもとづきなされたもので、エ
ンジンの運転状況に応じて燃料アキュムレート量を変化
させることにより、エンジンの全運転域に亘って最適な
噴射率が得られる燃料噴射ポンプの噴射率制御装置を提
供しようとするものである。

すなわち本発明はポンププランジャによって加圧された
燃料の一部を逃がすことができるアキュムレートピスト
ンに軸方向に対し周方向に沿って高さを異ならせた制御
面を形成し、この上記アキュムレートピストンを摺動自
在に嵌入したシリンダとの間に油密室を設け、上記シリ
ンダには上記油密室に開口されかつ上記制御面によって
開閉される制御孔を形成し、かつ上記アキュムレートピ
ストンにはこれと一体的に回動される制御ベーンを連結
し、この制御ベーンに運転状況に応じた作動流体の圧力
を伝えて制御ベーンおよびアキュムレートピストンを回
動変位させ、これにより制御面と制御孔との相対的位置
を低速回転時には太き（し、高速になる程小さく調整す
ることにより燃料アキ＝ムレート量を低速回転時に大き
く、高速　　　　　Ｇになる程小さく変化させるように
したものである。

以下本発明の詳細をｆｆ１１図ないし第４図に示された
分配型燃料噴射ポンプに適用した第１実施例にもとづき
説明する。

図において１はハウジングであり、プランジャ２が摺動
自在に挿入されている。プランジャ２は図示しないディ
ーゼルエンジンと同期して回転するドライブシャフト３
に、カップリング４およびフェイスカム５を介して連結
されている。カンプリング４はシャット３の回転を常に
フェイスカム３およびプランジャ２に伝えるとともに、
シャフト３に対してフェイスカム５およびプランジャ２
の軸方向への移動を許容するようになっている。

プランジャ２に設けたフェイスカム５と該フェイスカム
５に対向して設けたカムローラ６との摺接で、プランジ
ャ２はその１回転中にエンジンの気筒数に応じた回数だ
け往復運動させられる。その各往復運動においてプラン
ジャ２が第１図の左方へ動くように運動させられる吸入
行程にある場合、プランジャ２の端面に形成されたポン
プの加圧室７内には、プランジャ２の先ｏ１鵡外周に設
けられた複数の吸入溝８の１つと、ハウジング１内に延
びる吸入孔９とを介してポンプ室１０内の燃料が吸入さ
れる。そしてプランジャ２の回転により吸入溝８と吸入
孔９との連通がたたれると同時にプランジャ２が図示右
方へ動く圧縮行程が始まり、ポンプ加圧室７内にある燃
料はプランジャ２内部に設けられた縦孔１１と、プラン
ジャ２の外周面に設けられた１つの分配溝１２を介して
吐出口１３へ供給され、該吐出口１３を通じて図示しな
いエンジンの対応する気筒の燃料噴射弁に至る。燃料噴
射量の調整部材であるスピルリング１４は、プランジャ
２上を移動可能であり、プランジャ２の圧縮行程の途中
で前記縦孔１１に連通したスピルボート１５を開き、こ
のスピルボート１５を開くタイミングによって前記吐出
口１３から供給される燃料噴射量を決定する。このスピ
ルボート１５が開かれるとポンプ加圧室７内の燃料は縦
孔１１およびこの孔１５を経てポンプ室１０へ戻される
ものである。

スピルリング１４はサポーテイングレバー１６によって
、フライウェート１７の動きに応動するガバナスリーブ
１８に連結されているとともに、テンションレバー１９
およびメイン、スプリング２０によってアジヤスティン
ダレパー２１に連結され、車速ないしはアクセルペダル
の踏込みに応じた燃料噴射量制御を行うようになってい
ることはすでに知られている。

ポンプ室１０にはドライブシャフト３上に設けられたフ
ィードポンプ２５によって加圧された燃料が充満されて
おり、この燃料圧力は図示しない圧力制御弁により公知
の如くエンジン回転数に関連して制御されるので、回転
の上昇に応じてポンプ室１０の燃料圧力が増大するよう
になっている。

前記ポンプ加圧室７にはアキュムレータ３ｏが取り付け
られている。つまりポンプ加圧室７はハウジング１とプ
ランジャ２およびアキュムレータ３０によって囲まれた
空間により実質的に構成されたものである。アキュムレ
ータ３ｏは第２図および第３図に示されている。すなわ
ち、３１はアキュムレータのシリンダであり、ハウジン
グ１にねじ部３２を介して螺着されている。シリンダ３
■とハウジング１の間にはシールプレー１・３３が挾持
されており、上記シリンダ３１を上記ねじ部３２により
ハウジングｌに締着することによりシールプレート３３
は油密を保っている。シールプレート３３にはポンプ加
圧室７に連なるアキュムレート孔３４が形成されており
、このアキュムレート孔３４には受圧ピストン３５が摺
動自在に嵌挿されている。受圧ピストン３５にはアキュ
ームレートピストン３６の一端が当接されており、これ
ら受圧ピストン３５とアキュムレートピストン３６は軸
方向へ一体的に移動するようになっている。アキュムレ
ートピストン３６は上記受圧ピストン３５の反対側に位
置する面に制御面３７を形成しである。この制御面３７
は軸方向に対し周方向に沿って高さが異なるように形成
されており、たとえば軸対称の螺旋形状面をなしている
。

上記制御面３７とシリンダ３１とで囲まれた空間には油
密室３８を形成しである。この油密室３８には、シリン
ダ３１に設けた制御孔３９が開口　　　　　　　　　骨
されている。制御孔３９は上記アキュムレートピストン
３６の制御面３７によって開閉されるようになっている
。

シリンダ３１には、制御孔３９に対して油密室３８の反
対側にオリフィススクリュ７０が螺着してありオリフィ
ススクリュ７０の制御孔３９側輸面には絞り孔７１が形
成されておりオリフィススクリュ７０の軸と垂直方向に
設けられた連通孔７２を介して絞り孔７１は燃料通路４
０と連通している。従って制御孔３９はオリフィススク
リュ７０に形成した絞り孔４０、環状溝４１およびハウ
ジング１に形成した連通路４２を介してポンプ室１０に
導通されている。

上記油密室３８には上記制御孔３９とは別個に、供給孔
４６が連通されている。供給孔４６はアキュムレートピ
ストン３６が軸方向のいかなる位置にあっても油密室３
８と連通されており、この供給孔４６はシリンダ３１内
に形成した吸入逆止弁室４７に連通している。吸入逆止
弁室４７には、スプリング４８によって押圧付勢された
チェック弁４９が収容されている。そして吸入逆止弁室
４７は吸入通路５０を介して前記環状溝４１に通じてお
り、したがってポンプ室１０に導通されている。上記チ
ェック弁４９は、油密室３８内の燃料圧力が所定値以下
になると、吸入通路５０を開いてポンプ室１０から燃料
を油密室３８に向けて導入するが、油密室３８内の燃料
が所定値以上の場合には吸入通路５０を閉止して逆流を
阻止する。

シリンダ３１内には互に軸方向へ離間して仕切板５１．
５２が設けられており、これら仕切板５１．５２間にベ
ーン室を構成するためのリング５３が挾持されている。

アキュムレートピストン３６に突設したピストンロッド
５４は、上記仕切板５１．５２を摺動自在に貫通してい
る。そしてこのピストンロッド５４は第３図に断面して
示されるように、互に背向する２面が平坦面５４ａ、５
４ａとなっており、この部分に制御ベーン５５を連結し
である。制御ベーン５５は上記ピストンロッド５４の平
坦面５４ａ、５４ａと嵌合されることによって、アキュ
ムレートピストン３６と一体的に回動できるようになっ
ている。ただしピストンロッド５４は制御ヘーン５５に
対しては軸方向へ４７，１動できるようになっている。

制御ベーン５５は上記他方の仕切板５２との間にねじり
コイルスプリング５６を架は渡してあり、このねじりコ
イルスプリング５Ｇによって第３図中反時計方向へ回動
付勢されている。

制御ヘーン５５は前記シリンダ５３の内因面に摺接して
回動できるようになっているが、ヘーン５５とシリンダ
５３との間には、第３図に示すように、周方向に区割さ
れた作動流体導入室５７．５７および低圧開放室５８．
５８を形成しである。

作動流体導入室５７．５７は一方の仕切板５１に形成し
た圧力導入孔５９．５９および環状溝６０を介して前記
燃料通路４０に通じている。また低圧開放室５８．５８
は他方の仕切板５２に形成した逃し孔６１を介してキャ
ンプ６２内に通じている。

キャップ６２はシリンダ３１の開口端にねじ部６３を介
して螺着されており、このキャップ６２は上記仕切板５
１．５２およびリング５３を押さえている。また前記ピ
ストンロッド５４の端部はこのキャップ６２内に導入さ
れており、ビストンロンド５４の先端に回動自在に被冠
したばね受け６４はキャップ６２の間にスプリング６５
．を架は渡しである。このスプリング６５はアキュムレ
ートピストン３６をポンプ加圧室７に向けて抑圧付勢し
ている。キャップ６２には透孔６６が形成されており、
この透孔６６は図示しないホース等を介して燃料タンク
などの低圧燃料室に連通される。

したがって前述した低圧開放室５日、５８内はほぼ大気
圧に保たれる。なお６７．６７はＯリングを示ず。

このような構成にもとづく第１実施例の作用について説
明する。

プランジャ２が図示右方へ移動されてポンプ加圧室７内
の燃料を加圧し始めると、受圧ピストン３５は左側端面
に燃料圧力を受けるのでアキュムレートピストン３６と
ともに、スプリング６５の　　　　　　キ押圧力に抗し
て右方へ移動させられる。油密室３８内の燃料はアキュ
ムレートピストン３６の制御面３７によって加圧させら
れるから、アキュムレートピストン３６の移動量に相当
した分だけ制御孔３９からポンプ室１０へ逃がされる。

上記Ｍｉｌ制御面３７が制御孔３９を塞ぐ位置に達する
と、油密室３８内の燃料の逃げ場がなくなるのでアキュ
ムレートピストン３６の移動が止まる。したがってポン
プ加圧室７の燃料は、上記アキュムレートピストン３６
が移動した分だけアキュムレート孔３４に逃がされるの
で、この逃げた分量だけ吐出口１３から図示しない燃料
噴射ノスルを通じてエンジンの燃焼室へ送り込まれる燃
料■が減じられる。

一方、燃料の圧送が終り、プランジャ２が吸入行程に至
ると、ポンプ加圧室７内の燃料圧力が減少するので受圧
ピストン３５およびアキュムレートピストン３６はスプ
リング６５の押圧力を受けて左方へ復帰移動される。こ
の過程で油密室３８内の燃料圧力が下がるので、吸入逆
止弁室４７内のチェック弁４９が吸入通路５０を開き、
ポンプ室１０内の燃料を油密室３Ｂ内に導入する。そし
てナキュムレートピストン３６がさらに左方へ移動する
と制御弁３７が制御孔３９を開くので、この制御孔３９
番通じてポンプ室１０内の燃料を油密室３８内に導く。

油密室３８内の燃料圧力がポンプ室１０の燃料圧力と同
等に近くなると、チェック弁４９は吸入通路５０を閉止
する。

しかして上述の作動から判るように、アキュムレートピ
ストン３６の移動量は燃料噴射量を決定する。そしてこ
のアキュムレートピストン３６の移動距離は制御面３７
と制御孔３９の軸方向に沿う相対的距離に影響される。

制御面３７は本実施例において螺旋状に形成されている
からアキュムレートピストン３６を回動させると、制御
面３７と制御孔３９の距離を変えることができる。

アキュムレートピストン３６の回動はζ制御ベーン５５
の作動流体導入室′ｂ７．５７に流体圧力を導入するこ
とにより可能である。作動流体とし、てはエンジンオイ
ル圧力、その他エンジンの運転状況に応じて制御される
圧力であれば使用できるが、本実施例においてはポンプ
室１０内の燃料圧力を利用している。ポンプ室１０内の
燃料圧力はポンプ回転数、ずなわらエンジンの回転数に
応じて」二昇する。

具体的に説明すれば、エンジンのアイドリング運転時な
どのような低回転運転域にあっては、ポンプ室１０内の
燃料圧力は低いので、燃料通路４０、環状溝６０、圧力
導入孔５９．５９を介して作動流体導入室５７．５７内
に導入される燃料の圧力も低い。このため、制御ベーン
５５はねしりコイルスプリング６５の付勢力を受けて第
３図の反時計方向へ回動付勢されており、上記導入室５
７．５７の圧力とねじりコイルスプリング６５の力が釣
合った位置で停止されている。この状態で制御面３７と
制御孔３９の軸方向距離を大きく設定しておけば、噴射
ノズルから噴射される燃料量が大きく減じられる。この
場合、噴射量減少分を補うためにアイドリング時のアジ
ヤスティンダレパー２１の位置を調整してアイドリング
時の噴射時間を長くするようにスピルリング１４の位置
を設定しておく。これによりアイドリング運転時の噴射
量を減じることなく噴射時間を長くすることができ、ア
イドリング運転時の燃焼騒音を低減することができる。

このような噴射率特性は第４図において破線へで示した
特性となる。

エンジンの回転が上昇された中、高速回転運転域におい
ては、ポンプ室１０内の燃料圧力は高くなり、作動流体
導入室５７．５７内に導かれた燃料の圧力も高くなるた
め、制御ベーン５５はねしリコイルばね５６の付勢力に
抗して第３図中時計方向へ回動された位置となる。制御
ベーン５５の回動はアキュムレートピストン３６を一体
的に回動さゼるため、螺旋状の制御面３７が変位し、制
御孔３９との距離が短くなる。このためアキュムレート
ピストン３６の移動量が小さく押えられる。

このことによりプランジャ２の圧送行程の比較的初期に
おいてアキュムレートピストン３６の制御面３７が制御
孔３９を塞いでしまうので、アキュムレートピストン３
６の移動が停止され、噴射計″′減少分が少４くなる・
９まり噴Ｍ　＊　＋を急激′°、）増大して第４図の特
性Ｂで示したようになり、中高速時の強いスワールに応
じて噴射率を上げ噴射期間を短く保つことができて効率
のよい燃焼を行わゼることか可能となる。

なおエンジンの始動時においては、制御面３７と制御孔
３９の相対距離が最小となるように構成し、プランジャ
２の圧送行程開始から制御孔３９が閉止されるように設
定しておけば、アキュムレートピストン３６の移動量が
実質的に零となっ“ζ、燃料噴射量が減少せず、噴射時
間をアイドリング運転時の時間と同等に設定しておくと
、始動時の燃料増量を可能にし、円滑な始動が行える。

また圧力導入孔５９．５９の開口径を小さくしておけば
、絞り効果によって燃料通路４０内の圧力変動を作動流
体導入室５７．５７内に影響させないようにすることが
できる。

アキュムレートピストン３６の回動時にスプリング６５
の付勢力が加わっていると円滑な回動を阻害するが、ア
キュムレートビスｉ・ン３６が回動するのは図示最左方
へ位置するときであり、この状態ではばね受け６４が他
方の仕切板５２に当接することにより、スプリング６５
の付勢力がアキュムレートピストン３６に加わわらない
ようになっている。

また使用する噴射系によっては、低速時にプランジャ２
が圧送する送油率よりもアキュムレートピストン孔３４
に逃がされるアキュムレート率が第６図の上図破線で示
す様に大きくなると、一時的に吐出口１３を通過する実
質送油率はゼロとなり・アキュムレートビストン３６の
停止ｆ＆　、Ｗ　ヒ吐出口１３を通過する実質送油率が
上昇し第６図下図破線の様に二段噴射もしくは噴射遅れ
をおこす現象が予想されるが、オリフィススクリュ３９
に設けられた絞り孔７１によって、制御孔３９から流出
する燃料流量を規制することにより、第６図の実線で示
す様にアキュムレートピストン３６の移動速度つまり加
圧室７からアキ：２４ムレート孔３４へ逃げる燃料のア
キュムレート率を適性に保つことができる。なお第６図
下図の一点鎖線は、アキュムレート量をゼロとした従来
の波形を示している。

本発明の特徴は、一般の噴射ポンプの噴射期間をクラン
ク回転角で表示した場合、ノズル瞳孔の絞りＱノ果によ
り、同一の１！＋１射量を与えるためには高速回転時は
ど噴射期間は大きくなり、例えば高速回転域にマツチン
グした送油率の高いポンプでは第７図ａの杼な特性とな
り、低速回転域にマツチングした送油率の低いポンプで
は第７図Ｃの様になり、従来のポンプでは第７図すに示
す様に高速域、低速域ともマツチングすることはできな
かったものを高速域にマツチングしたポンプの低速域の
噴射期間を延ばすことで、全運転域で良好な噴射特性を
得ることができる点にある。第７図のｂの様な特性を達
成するためには、制御面一制御孔間の相対距離とエンジ
ン回転数との関係を第８図に示す様にアイドル回転時か
ら高速マツチング点を直線でつなぐ様な特性とすればよ
い。

本実施例では、アキュムレ−（・ピストンの回転角は、
ポンプ室の圧力に比例し、ポンプ室の圧力は第９図ａに
示ず様にポンプの回転数に比例するため、第５図および
第１０図のａに示す様に、制御面３７の切欠き形状が、
回転角に対して第５図左右方向の切欠き深さが比例する
様な、螺旋状の形状となっている。

また本実施例では第８図の様にアイドル時にアキュムレ
ート量が最大となる様にし、アイドル回転以下ではアキ
ュムレート量を減少する様な構造となっているため、エ
ンジンがアイドル回転以下になるとアキュムレート量が
減り、噴射量が増大するという、エンジン停止を防止す
るエンスト防止機構となっている。

上記の実施例では分配型燃料噴射ポンプについて説明し
たが本発明は副型噴射ポンプにおいても実施例 また、ポンプ室１０内の燃料圧力がキャビテーラ９ンに
よって発生された気泡を消滅できるだりの圧力であれば
チェック弁４９は使用しなくてもよい。

さらにまた、すでに述べたように制御ベーン５５を作動
させるための流体は、燃料に制約される　　　　　□も
のではなく、エンジンオイルの圧力など、エンジンの運
転状況に応して制御される流体を用いてもよい。

またポンプ室圧力の特性が第９図のｂや、Ｃの様な特性
であれば、制御面３７の切欠き形状を第１０図のｂやＣ
の様にすれば、第８図の様な特性を得ることが可能であ
る。

なお、アキュムレートピストン３６と受圧ピストン３５
は一体に形成しておいても実施可能である。

さらにシリンダ３１は、噴射ノズルとポンプ加圧室７を
結ぶ通路の途中に設置しζ燃料を逃がすようにしてもよ
いものである。

以」二ｉイ：述したように本発明によればエンジンの運
転状況に応じて作動流体の圧力により制御・ベーンを回
動さモる’＋ｌ＋＋制御面と制御孔との相対距離を高速
回転時はど小さくなるように調整して、アキュムレート
ピストン が高速回転になるにつれて小さくしているので、ポンプ
加圧室で加圧された燃料の逃げ量がエンジンが高速にな
るにつれて小さく変化するので、噴射率がエンジン運転
状況Ｇこ応じて制御され、エンジン側で要求する適正な
噴射率を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第４図は本発明の第１の実施例を示し、第
１図は分配型燃料噴射ポンプの断面図、ｆ８２図は噴射
率制御装置としてのアキュムレータを示す断面図、第３
図は第２図中ｍ−ｍｍ．ｃこ沿う断面図、第４図および
第６図ないし第１０図（よ特性図である。また第５図は
アキュムレートピストンの変形例を示す側面図である。 １・・・ハウジング、２・・・プランジャ、７・・・ポ
ンプ加圧室，１０・・・ポンプ室，３０・・・アキュム
レート。 ３１・・・シリンダ、３６・・・アキュムレートピスト
ン。 ３７・・・制御面，３８・・・油密室，３９・・・制御
孔，５訃・・制御ベーン、５６・・・ねじりコイルスプ
リンク゛。 ５７、５７・・・作動流体導入室，６５・・・スプリン
グ。 代理人弁理士　岡　部　　　隆 第４図 時間− 第５図 第６図 →　クラシフ内麻　　　　　　　　　　　　　　　　　
　）第７図 第８図 第９図 第１０図

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）ハウジングおよびこのハウジングに挿入したプラ
   ンジャにより形成されたポンプ加圧室内ノ燃料を、上記
   プランジャの往復動により圧送する燃料噴射ポンプにお
   いて、上記ポンプ加圧室もしくはこのポンプ加圧室で加
   圧された燃料が圧送される圧送通路にシリンダを連通し
   、このシリンダに上記加圧燃料の圧力によって一方向へ
   抑圧移動されるアキュムレートピストンを嵌挿し、この
   アキュムレートピストンを他方向へ抑圧付勢するスプリ
   ングを設け、上記アキュムレートピストンには上記加圧
   燃料の圧力を受ける受圧面とは反対側の面に軸方向に対
   し周方向に沿って高さが異なる制御面を設け、この制御
   面と上記シリンダとの間に作動油が充満される油密室を
   形成し、上記シリンダには上記油密室に開口されるとと
   もに上記アキュムレートピストンの制御面によって開閉
   される制御孔を設け、かつ上記制御面にはこれと一体的
   に回動する制御ベーンを連結し、この制御ベーンにより
   上記制御面を回動させ、この回動により制御面と制御孔
   との相対的位置をエンジンの高速回転時はど小さくなる
   ように調整して、アキュムレートピストンの一方向への
   移動量をエンジンが高速回転になるにつれて小さくした
   ことを特徴とする燃料噴射ポンプの噴射率制御装置。
2. （２）上記制御孔は燃料噴射ポンプのポンプ室に連通さ
   れているとともに、作動流体導入室も上記ポンプ室に連
   通されており、制御ベーンに作用する作動流体はポンプ
   室内の燃料であることを特徴とする特許請求の範囲第１
   項記載の燃料噴射ポンプの噴射率制御装置。
3. （３）上記制御孔は上記アキュムレートピストンの一方
   向への移動速度を規制する絞りを有するものであること
   を特徴とする特許請求の範囲第１項記載の燃料噴射ポン
   プの噴射率制御装置。