JPS592776B2 - 燃料噴射ポンプ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はディーゼル機関などの分配型燃料噴射ポンプの
噴射圧制御に関する。

従来のディーゼル機関において、燃料噴射時期を機関回
転数に応じて可変的に制御するために、燃料噴射ポンプ
として第１図に示すように構成されたものが知られてい
る（特開昭５１−８５０４９号参照）。

燃料はポンプ本体入口（燃料入口）１からドライブシャ
フト２により駆動されるフィードポンプ３によって吸引
される。

フィードポンプ３からの吐出燃料は圧力調整弁４により
供給圧を制御された後、ポンプハウジングの内部のポン
プ室５へと供給される。

ポンプ室５の燃料は作動部分の潤滑を行うと同時に高圧
プランジャポンプ６に送られる。

ポンププランジャ７はエキセントリックディスク８に固
定されており、継手２Ａを介して前記ドライブシャフト
２によシ駆動される。

エキセントリックディスク８は機関シリンダ数と同数の
フェイスカム９をもち、ローラリング１０に配設された
ローラ１１を乗シ越えて回転しながら所定のカムリフト
だけ往復運動する。

従ってポンププランジャ７は回転しながら往復運動する
ことになり、この往復運動に伴い吸入ポート１２から吸
引された燃料が、分配ポート１３よりデリバリバルブ１
４を通って図示しない噴射ノズルへと圧送される。

燃料の噴射量はプランジャ７に形成したスピルポート１
５を被覆するスピルリング１６の位置により決められる
のであり、プランジャ７の右行によりスピルポート１５
が開くと高圧燃料をポンプハウジング５の内部へ解放し
て圧送を終了する。

スピルリング１６の位置ば、ドライブシャフト２の回転
で駆動されるガバナ機構１８の動きによりリンクレバー
１９を介して制御され、機関回転数に対応して燃料噴射
量が増減される。

燃料の噴射時期はフェイスカム９がロー２１１に乗り上
げて、プランジャ７を右行させる時期を変化させること
、即ちローラリング１０を回転させることにより制御さ
れる。

エキセントリックディスク８のフェイスカム９がローラ
１１に乗シ上げたときに燃料噴射されるので、例えばデ
ィスク８の回転方向と逆方向にローシリング１０を回転
させると、フェイスカム９のローラ１１に乗り上げる時
期がそれだけ早くなるため、燃料の機関クランク角に対
する噴射時期が早する。

ローシリング１０を回転させるために、ローラリング１
０はドライビングピン２０を介してプランジャ２１と連
結している。

シリンダ２２のなかで摺動するプランジャ２１の端面圧
力室２３にば、通路２４を経てポンプ室５の燃圧が導か
れ、壕だ反対側の低圧室２５はフィードポンプ３の吸込
側に連通して負圧に近い状態になるが、スプリング２６
の弾性力でプランジャ２１を押し戻している。

なお、図はプランジャ２１の軸線を９（ｊ′回転させた
状態を示しており、実際には後述する第６図のようにロ
ーシリング１０の回転接線方向と一致する。

同様に説明の便宜上からフィードポンプ３の軸線も９０
１転させたものが同一図面中に同時に図示しである。

ポンプ室５の燃圧はフィードポンプ３の回転数に比例し
て上昇するので、プランジャ２１は機関回転数の上昇に
伴って左方へと押され、これによりエキセントリックデ
ィスク８の回転と逆方向ヘローラリング１０を回動し、
噴射時期を次第に早めるように作用する。

従って、燃料の噴射時期は、フェイスカム９がローラ１
１に乗り上げる時期で、噴射量は噴射量めから、スピル
ポール１５が開くまでの期間によって決定される。

このため、噴射量はフェイスカム９がローラ１１に乗り
上げる初期のプランジャ室の圧力上昇特性によって、初
期に多量になるが、初期に少量になるかが決定される。

ところが従来装置では、アイドリングのような小流量か
らフルロード時のような大流量壕でをスピルリング（ス
リーブ）１６の位置の調整だけで供給しなければならな
いために、フェイスカム９のカム形状は大流量時の要求
に合わせて固定して設定されていた。

そのため、第２図に示すように、小流量時Ａでは極めて
短時間ｔ１のうちに必要とする燃料が機関の気筒内に噴
射された。

なお、図中ｔ２は大流量時の噴射終了時を示す。

このように、フェイスカム９のカム形状の固定により機
関負荷や機関回転数にかかわらず１サイクル当シの噴射
圧力変動特性が図示のように固定されて噴射率を制御で
きないため、特に低速低負荷時に噴射率（クランク角度
に当する圧力上昇率）を下げることができず、燃焼騒音
やエミッションを下げることが出来ないという問題点が
あった。

この発明瓜 このような従来の問題点に着目してなされ
たもので、エキセントリックディスクのフェイスカムの
カム形状を変えることなく、噴射率を機関運転状態に応
じて常に最適値に可変制御するように構成することによ
り、上記問題点を解決することを目的としている。

以下、この発明をいくつかの実施例に基づいて説明する
。

第３図は、この発明の一実施例を示す断面図である。

まず構成を説明すると、通口３０を通じて大気又はポン
プ本体人口１と導通するシリンダ室３１を、高圧側油室
（圧力室）２３と対峙する図面右側に同軸的に設ける。

その室３１内に圧力室２３の圧力を受けるピストン装置
としてのピストン３２と、ねじ付ロッド３３により駆動
されるシート板（摺動体）３４と、およびそのピストン
３２のフランジ３５とシート板３４間に介装されるスプ
リング３６とを夫々摺動自由に配設する。

ピストン３２はシリンダ壁面を貫通した孔に摺動自由に
支持され、シート板３４の変位によってセット荷重が変
るスプリング３６によシ高圧室２３側に付勢される。

ロッド３３はシート板３４を介してスプリング３６のセ
ット荷重を変えるアクチュエータであつて、シート板３
４の背面に当接してノ・ウジング３７に螺合し、一対の
平歯車３８．３９を介して可逆回転する電気モータ４０
により駆動され、軸方向に螺進して停止する。

電気モータ４０はコントロールユニツ）（制御回路）４
１によって駆動が制御される。

コントロールユニット４１は機関負荷、機関回転！、冷
却水温、スプリング３６のセット荷重等の検出信号を入
力して運転状態を判別し、噴射率が運転状態に応じた最
適値となるように電気モータ４０に駆動信号を出力する
。

それにより、スプリング３６のセット荷重は運転状態に
応じた最適値にセットされる。

上記スプリング３６のセット荷重はスプリング３６とシ
ート板３４との間に設置した圧電素子（または歪ゲージ
などの圧力検出素子）４２により検出され、フィードバ
ック信号としてコントロールユニット４１に入力される
。

なお、スプリング３６のセット荷重は、ピストン３２と
シート板３４間の距離に応じて相対的に変化するから、
第４図に示すように、ピストン３２とシート板３４間の
距離をポテンションメータ４３の摺動抵抗により電気的
に検知することにより間接的に検出することもできる。

このポテンションメータ４３の導電性接点４４は図示し
ないガイドによって回転しないように支持されたピスト
ン３２に取付けられ、その接点４４を摺動自由に収納す
る抵抗器４５は同じく回転しないように支持されたシー
ト板３４に取付けられ、その接点４４と抵抗器４５の位
置関係によって変化する抵抗値がリード線４６およびコ
ネクタピン４７を通ってコントロールユニット４１にフ
ィードバック値として入力される。

４８は絶縁体である。また、ポテンションメータ４３と
しては磁気抵抗素子や静電容量素子等も用いることがで
きる。

その他の構成は第１図に示す従来装置と同様なので省略
する。

次に作用を説明する。

低速低負荷運転状態になると、機関負荷と機関回転数の
検出信号によりこの状態を判別したコントロールユニッ
ト４１よ飢駆動信号が出力され、電気モータ４０が回転
してシート板３４が図中右側に後退し、スプリング３６
のセット荷重が弱く設定される。

その際、コントロールユニット４１はあらかじめ記憶し
たセット荷重値となるように電気モータ４０の駆動時間
と回転方向を演算し、圧電素子４２やポテンションメー
タ４３からの検出信号でフィードバック制御する。

エキセントリックディスク８の回転でフェイスカム９が
ローラ１１に乗り上げると、ドライビングピン２０を介
してプランジャ２１はエキセントリックディスク８の回
転方向と同じ方向（図中右方向）の反力を受ける。

その結果、圧力室２３の圧力が増大し、この圧力はピス
トン３２の受圧面（端面）に加わり、スプリング３６の
セット荷重にこの受圧力が打勝つとピストン３２は図中
右方に移動する。

その移動により圧力室２３の容積が増える方向となり、
圧力室２３の圧力が減少し、プランジャ２１が図中右方
に移動するからドライビングピン２０を介してローラ１
１ば、エキセントリックディスク８の回転方向、すなわ
ちポンププランジャ７の回転方向に移動する。

とのローラ１１の移動により燃料噴射圧力の上昇速度が
吸収されて変化し、その圧力ピークは遅い吐出時期へと
移る。

サラに、エキセントリックディスク８が回転してフェイ
スカム９の最大リフト部を越すとカムリフト量が減少し
、圧力室２３あ燃圧が低下し始めると、スプリング３６
の付勢力によりピストン３２は図中左方に移動するから
、その噴射圧力（吐出圧力）は急速に低下する。

従って、低速低負荷運転状態の噴射圧力特性は第５図の
破線すで示すようになり、その噴射率すなわち圧力上昇
率は実線ａで示す従来装置のものに比べ適切にその初期
において低下する。

その結果、低速低負荷時の燃焼騒音やエミッションを下
げることができ運転性能が向上する。

また、高負荷運転時にはシート板３４を図中左方に移動
させるので、スプリング３６のセット荷重が強くなり、
圧力室２３の圧力が増大して、第５図の実線ａで示すよ
うな特性に戻るから、噴射率を十分に大きくして高出力
が得られる。

このように、この発明によれば燃料噴射率が運転条件に
応じて微細に調整できるという効果が得られ、運転性能
の向上を図ることができる。

第６図には、他の実施例を示す。

この実施例は、前記実施例のアクチュエータ（ロッド）
３３の代りにシート板３４の背部に油室４９を設け、こ
の油室４９に導入される制御油圧により油室４９の体積
を変えてシート板３４の位置全調整し、スプリング３６
のセット荷重を制御するようにしたものである。

その制御油圧は新らたに設けた第２のフィードポンプ５
０の油圧を、電磁弁などからなる油圧調整装置５１を通
して作られる。

油室４９に入らなかった制緒由バリターン通路５２から
低圧側に戻る。

上記油圧調整装置５１はコントロールユニット４１の駆
動信号により運転状態に応じて油圧を増減し、例えば低
速低負荷時では油圧を減少してスプリング３６のセット
荷重を低下させる。

従って構造が簡潔化するとともに前記実施例と同様な効
果を得ることができる。

第７図の実施例は、前記実施例の油圧調整装置５１の代
りに、油室４９に設けた導入口５３より下流のリターン
通路５２に、運転状態に応じて有効面積を可変又は、開
閉する電磁弁５４を設けたものである。

電磁弁５４はコントロールユニット４１の駆動信号によ
り、その針弁５５を伸縮し、例えば低速低負荷時では針
弁５５を短縮してリターン通路５２の有効面積を大きく
し、油室４９の圧力を減少させる。

なお、第２のフィードポンプ５０からの圧力のかかシ方
は、針弁５５がリターン通路５２を閉じる向きであるこ
とが望ましい。

５６ｕオリフイスである。

第８図Ａ、Ｂに示す実施例は、前記実施例の電磁弁５４
の代りに、導入口５３の下流近傍のリターン通路５２に
電気モータ４０により駆動される制御弁（開閉弁）５７
を介装したものである。

制御弁５７は電気モータ４０の回転軸に直接連結した円
柱状のものであり、半径方向の貫通孔５８をその先端部
に有している。

この貫通孔５８の部分がリターン通路５２に介装される
から、制御弁５７の回転角度によって貫通孔（オリフィ
ス）５８の開口面積が変化し、油室４９への油の流入を
制御することができる。

油室４９の導入口５３に設けたオリフィス５９はローラ
ー１１とフェイスカム７の保合時の油の流出を少なくす
るためのものである。

第９図には第３図の実施例とは多少異なった噴射特性が
得られる実施例を示している。

この実施例は、前記実施例のピストン３２の中に同心的
にそれより小径の副ピストン６０を摺動自由に挿入して
、ピストン３２と副ピストン６０とによってピストン装
置を構成し、その副ピストン６０とシート板３４の間に
前記スプリング３６よりばね常数の弱い副スプリング６
１を介装したものである。

その副スプリング６１によシ図中左側に付勢される副ピ
ストン６０には圧力室２３の燃圧を受ける７ランジ部６
２が形成されている。

エキセントリックディスク８が回転してフェイスカム９
がローラー１１と係合するとき、それらの相互作用によ
りドライビングピン２０を介してプランジャ２１は図の
右側に移動しようとするため、圧力室２３の圧力が増大
して両ピストン３２と６０に作用するが、ばね常数の弱
い副スプリング６１が先ずたわみ、副ピストン６１が図
の右側に移動し切った後にメインのピストン３２が右側
に移動し、圧力室２３の圧力変化が２段階に変化する。

そのため、第１０図の破線すに示すように、前記実施例
の圧力変化特性（実線ａ）に対し、２段折れの圧力変化
特性が得られる。

これにより、更に初期の噴射圧力を低下させて適切な燃
料制御を行うことが可能になる。

以上説明してきたように、この゛発明によれば、ドライ
ビングピンと連結するプランジャの端面圧力室の油圧を
、ピストンとスプリングを介して運転状態に応じて可変
的に制御するように構成したため、燃料噴射率が運転条
件に応じて微細に調整でき、特に低速低負荷時の燃焼騒
音を低減できる等の効果を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来装置の断面図、第２図はその噴射特性図、
第３図は本発明の一実施例の断面図、第４図は他の実施
例の断面図、第５図は本発明の前記実施例の噴射特性図
、第６図、第７図、第８図Ａはそれぞれ他の実施例の要
部断面図、第８図Ｂは第８図Ａの制御弁の斜視図、第９
図は他の実施例の要部断面図、第１０図は第９図の実施
例の噴射特性図である。 ７・・・ポンププランジャ、８・・・エキセントリック
ディスク、９・・・フェイスカム、１１・・・ローラー
、１６・・・スピルリング、２０・・・ドライビングピ
ン、２１・・・プランジャ、２３・・・圧力室、３１・
・・シリンダ室、３２・・・ピストン、３３・・・ロッ
ド、３４・・・シ−ト板、３６・・・スプリング、４０
・・・電気モータ、４１・・・コントロールユニット、
４２・・・圧電素子、４３・・・ポテンションメータ、
４９・・・油室、５０・・・第２のフィードポンプ、５
１・・・圧力調整装置、５２・・・リターン通路、５４
・・・電磁弁、５７・・・制御弁、５８・・・貫通孔（
オリフィス）、６０・・・副ピストン、６１・・・副ス
プリング。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 燃料噴射時期を調整するローシリングが、ドライビ
   ングピンを介してプランジャと連結し、このプランジャ
   を圧力室の燃料圧力に応じて変位させるようにした燃料
   噴射ポンプにおいて、前記プランジャに作用する反力を
   受ける圧力室に該圧力室内の圧力が増大した時に、その
   増大した圧力を逃がす方向に移動するピストン装置を設
   け、このピストン装置を、前記圧力増大方向に付勢する
   スプリングのセット荷重を運転条件に応じて変化させる
   制御手段を設けたことを特徴とする燃料噴射ポンプ。 ２ 上記制御手段がピストン装置を圧力室側へ付勢する
   スプリングの端面に当接する摺動体と、との摺動体を機
   械的または油圧的に進退させる駆動手段と、この駆動手
   段を機関運転状態に応じた信号にもとづいて制御する手
   段からな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。 ３ 上記ピストン装置が、圧力室の燃圧を受けるピスト
   ンと、そのピストンに同軸的に摺動自由に収装される副
   ピストンからなり、その副ピストンを前記圧力増大方向
   に付勢する副スプリングを有することを特徴とする特許
   請求の範囲第２項記載の燃料噴射ポンプ。