JPS6312836A - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明はディーゼルエンジンの燃料噴射ポンプに設けら
れる噴射率制御装置に関する。

〔従来の技術〕

燃料噴射ポンプとして、プランジャの往ＩＪＩにより、
ポンプ室を拡大させてこのポンプ室内に燃料を吸収する
とともに、ポンプ室を縮小させてこのポンプ室内の燃料
を外部へ吐出するように構成されたものがある。さて、
このような燃料噴射ポンプにおいて、最大噴射量を充分
大きくし、また噴射作用の応答性を高めるため、本出願
人は特開昭６１−２５９２５号公報において噴射率制御
装置を提案した。この噴射率制御装置は、ポンプ室に連
通ずる可変容積室を有するケーシングと、このケーシン
グ内に収容され、膨張収縮して可変容積室を拡縮させる
電歪式アクチュエータと、可変容積室内に収容され、電
歪式アクチュエータを収縮方向へ付勢する皿ばねとを備
えたものである。すなわち皿ばねは常時電歪式アクチュ
エータを圧縮し、これにより、プランジャが前進してポ
ンプ室内を圧縮する時に、可変容積室の拡大を防止して
ポンプ室内の燃料圧力を充分上昇させている。

〔発明が解決しようとする問題点〕

上記噴射率制御装置を有する燃料噴射ポンプにおいて、
プランジャの前進時にポンプ室内の燃料圧力が上昇しや
すいため、冷間始動時には、噴射率が高く、かつ噴射期
間が短かすぎ、このため始動性が不充分になるという問
題が生じた。従来、グロープラグ等により燃焼室内を始
動前に暖めておき始動時の着火性を改善することが知ら
れているが、寒冷地における冷間時においては、グロー
プラグ等の使用だけでは不充分である。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明に係る噴射率制御装置は、可変容積室に設けられ
たばねが温度感知部材を有し、機関の暖機完了に対応す
る変態温度より高い時上記電歪式アクチュエータを収縮
側へ付勢し、変態温度より低い時上記電歪式アクチュエ
ータを実質的に付勢しないことを特徴としている。

〔実施例〕

以下図示実施例により本発明を説明する。

第１図は本発明の一実施例に係る噴射率制御装置３を示
し、この噴射率制御装置３は分配型燃料噴射ポンプ１の
ポンプ室２に直結して設けられている。

まず燃料噴射ポンプｌの構成を説明する。

ケーシング４のシリンダボア５内に摺動自在に支持され
たプランジャ６は、エンジン回転数の１／２に同期して
回転往復運動を行う。すなわち、エンジンの回転はギヤ
又はタイミングベルトを介して駆動軸（図示せず）に伝
達され、プランジャ６はこの駆動軸により同軸的に回転
駆動されるとともに、フェイスカム７がローラ８に係合
することにより往復運動する。フェイスカム７はハネ（
図示せず）により常時図の左方に付勢されてローラ８に
係合しており、プランジャ６の往復運動は、軸心周りに
回転してフェイスカム７のカム面の形状に従うことによ
り行われる。プランジャ６はその外周に、１個の分配ポ
ート９とエンジン気筒数と同数の吸入ポート１０．１０
’とが形成され、このプランジャ６の先端面とシリンダ
ボア５との間にはポンプ室２が形成される。

ケーシング４には、低圧室１１とこの低圧室１１をシリ
ンダボア５に連通ずる吸入通路１２と、外部の各噴射弁
１３をシリンダボア５に思通可能な分配通路１４が形成
される。分配通路１４はエンジン気筒数と同数設けられ
るとともに、その途中にはそれぞれデリバリ弁１５が設
けられる。デリバリ弁１５はばね１６に抗して開放可能
であり、逆止弁としての機能及び吸戻し弁としての機能
を有する。

然してプランジャ６が左行してポンプ室２が拡大する時
、いずれかの吸入ポート１０が吸入通路１２に導通して
低圧室１１内の燃料がボ゛ンブ室２に吸入され、これと
は逆に、プランジャ６が右行してポンプ室２が加圧され
る時、分配ボート９がいずれかの分配通路１４に導通し
てポンプ室２内の燃料が外部に送出される。燃料の送出
はプランジャ６が右行を始めた時に始まり、さらにプラ
ンジャ６が右行してスピルポート１７がスピルリング１
８の右端面より低圧室１１内へと開放された時に終わる
。ここでスピルポート１７とはプランジャ６に設けられ
て、ポンプ室２と低圧室１１とを導通するための開口で
あり、スピルリング１８は、短いシリンダ状であって、
その内孔をプランジャ６が摺動するものである。スピル
リング１８はレバー１９によってその固定位置をかえる
ことができ、スピルリング１８の位置によってポンプ室
２からの燃料の吐出量をかえることができる。

レバー１９は図示しないアクセルレバ−と連動している
。

次に噴射率制御装置３の構成を説明する。

噴射率制御装置３はケーシング２０の中に、図の右から
電歪式アクチュエータ２１、ピストン２２、皿ばね２３
、ディスタンスピース２４を収容して構成されている。

ケーシング２０は底のある円筒の形、すなわち袋状であ
って、その開放端部の雄ねじ２９によって噴射ポンプ１
に取り付は固定しである。

電歪式アクチュエータ２１は薄い円盤状（φ１５ｘ　ｔ
　Ｏ，５）の電歪素子を約５０積層層して円柱状となし
たものである。この電歪素子はＰＺＴと呼ばれるセラミ
ック材であり、チタン酸ジルコン酸鉛を主成分としてお
り、その厚み方向に５００Ｖ程度の電圧を印加すると１
μｍ程度伸びる。これを５０枚積層して各々の素子の厚
み方向に５００ｖ印加すると全体として５０μｍの伸張
が得られる。この電圧を解除するか又は若干の負電圧を
印加すれば５０μｍの縮小を起こして元の長さに戻る。

また、この電歪式アクチュエータ２１に軸方向圧縮の荷
重をかけた時１枚１枚の電歪素子には荷重の大きさに比
例した電圧が発生する。すなわち５００ｋｇの負荷によ
り５００Ｖの電圧が発生する。これらの電歪素子及び電
歪式アクチュエータの性質は公知である。

この電圧をシシ−１・させた時、電歪式アクチュエータ
２１全体として軸方向の縮小が生じる。すなわち、ピス
トン２２に５００　ｋｇの荷重が加わっている状態で電
歪式アクチュエータ２１をショートさせると５０μｍの
縮小を生じる。電歪式アクチュエータ２１への所定の時
期における電圧の印加、ショート、オープン等の操作は
リード線２５を介して外部の制御回路であるコントロー
ラ１００によって制御される。

電歪式アクチュエータ２１の伸縮作用はピストン２２に
伝えられ、ピストン２２とディスタンスピース２４とケ
ーシング２０により区画形成される可変容積室２６の容
積を拡大・縮小する。皿ばね２３は可変容積室２６の中
に収容され、後に詳述するように形状記憶合金から形成
されており、電歪式アクチュエータ２１を圧縮する方向
に付勢している。ディスタンスピース２４は円盤状であ
って、その中央には貫通孔２７を有している。ディスタ
ンスピース２４の直径はピストン２２の直径よりも−回
り大きく、ケーシング２０の雄ねじ２９を締め込んで行
くと、ケーシング２０とケーシング４とにはさみ込まれ
るようになってシールを行う。可変容積室２６は貫通孔
２７を介してポンプ室２と導通している。

可変容積室２６の圧力がピストン２２を介して電歪式ア
クチュエータ２１側に漏洩しないように０リング２８が
ピストン２２の外周に配設されている。

皿ばね２３を構成する形状記憶合金は、温度感知部材で
あり、予め設定された変態温度を境にして塑性体機能と
弾性体機能とを有する。第２図に示すように、エンジン
の油温または水温とポンプ内の燃料温度は比例関係にあ
り、皿ばね２３の変態温度は、燃料噴射ポンプ１内の燃
料温度が油温または水温によって表わされる暖機完了温
度に対応するときの温度に設定されている。

しかして暖機完了後、皿ばね２３は弾性体として機能し
、常時電歪式アクチュエータ２１を圧縮方向へ付勢する
ようになっており、これにより、ポンプ室２の加工時燃
料は充分界圧し、最大噴射量の低下と噴射時期の遅れが
防止される。

一方、冷間時、皿ばね２３は変態温度以下であるために
塑性体として機能する。このため、皿ばね２３は力学的
にはほぼ無荷重の自由長の状態にあり、電歪式アクチェ
エータ２１を実質的に圧縮していない。したがって、こ
の場合、プランジャ６が前進してポンプ室２を縮小させ
ると、このポンプ室２内の燃料が可変容積室２６へ流動
して電歪式アクチュエータ２１を圧縮させ、このためポ
ンプ室２内の圧力の上昇が若干妨げられる。第３図は形
状記憶合金から成る皿ばね２３を存する場合におけるポ
ンプ室２内の燃料圧力（実線Ａ）と通常の皿ばねを有す
る場合におけるポンプ室２内の燃料圧力（破線Ｂ）を示
す。この図から理解されるように、本実施例によれば燃
料圧力の上昇および下降は比較的緩かであり、また燃料
圧力の最大値も低い。したがって、エンジンの運転条件
が定まれば燃料噴射量は同じであるから、第４図に示す
ように、本実施例による噴射ポンプｌによれば比較的低
い噴射率で長い間燃料噴射が行なわれ（実％ｉＣ）、従
来の噴射ポンプによれば比較的長い噴射率で短い間燃料
噴射が行なわれる（破線Ｄ）、しかして本実施例によれ
ば、冷間時、低噴射率で長い間燃料噴射が行なわれ、こ
れにより着火性が向上するとともに緩慢な燃焼が実現さ
れて始動性が良好なものとなる。

なお、皿ばね２３に代えて形状記憶合金から成るコイル
ばねを用いても上記実施例と同様な効果が得られる。ま
た第５図に示すようなスナップアクション型のバイメタ
ル３０を皿ばね２３に代えて用いてもよい。このバイメ
タル３０は変態温度以上において中央部３１が突出し、
変態温度以上において中央部３１が偏平になるものであ
る。

第６図は他の実施例を示す。第２実施例において、ピス
トン２２の可変容積室２６側の面には、耐熱性の優れた
ゴム等の変形自在なカバー３５内に封入されたサーモワ
ックス３２が設けられ、このサーモワックス３２のカバ
ー３５の外側には有底筒状のワックスプレート３３が設
けられる。ワックスプレート３３はピストン２２の外周
面に摺動自在に嵌合され、またワックスプレート３３の
底面とディスタンスピース２４との間には、通常のばね
材から成形される皿ばね３４が配設される。

サーモワックス３２は、温度感知部材であり、温度上昇
とともに膨張するがエンジンの暖機が完了するまでは皿
ばね３４の弾発力がピストン２２に伝達しないように設
定されている。すなわち、暖機完了後、サーモワックス
３２は充分膨張し、皿ばね３４はワックスプレート３３
およびサーモワ３２を介してピストン２２および電歪式
アクチュエータ２１を圧縮する。しかして、この構成に
よっても上記実施例と同様な効果が得られる。

（発明の効果〕 以上のように本発明によれば、冷間時に低い噴射率で噴
射期間の長い燃料噴射を行なうことができ、したがって
冷間時におけるエンジンの始動性を向上させることがで
きる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を適用した燃料噴射ポンプを
示す断面図、 第２図はエンジンの油温または水温と燃料噴射ポンプ内
の燃料温度との関係を示すグラフ、第３図はポンプ室内
の燃料圧力の時間的変化を示すグラフ、 第４図は燃料噴射ポンプの噴射率の時間的変化を示すグ
ラフ、 第５図はスナップアクション型のバイメタルを示す断面
図、 第６図は本発明の他の実施例を示す要部の断面図である
。 １・・・燃料噴射ポンプ、　　２・・・ポンプ室、３・
・・噴射率制御装置、　　２０・・・ケーシング、２１
・・・電歪式アクチュエータ、 ２３　、３０　、３４・・・ばね、　　　２６・・・可
変容積室。 １　、燃料噴射ポンプ ２３　　ばオコ ２６・　可変容積室

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　１．プランジャの往復動により、ポンプ室を拡大させ
   てこのポンプ室内に燃料を吸収するとともに、ポンプ室
   を縮小させてこのポンプ室内の燃料を外部へ吐出する内
   燃機関の燃料噴射ポンプであって、上記ポンプ室に連通
   する可変容積室を有するケーシングと、このケーシング
   内に収容され、膨張収縮して上記可変容積室を拡縮させ
   る電歪式アクチュエータと、上記可変容積内に収容され
   、上記電歪式アクチュエータを収縮方向へ付勢するばね
   とを備えた燃料噴射ポンプの噴射率制御装置において、
   上記ばねが温度感知部材を有し、機関の暖機完了に対応
   する変態温度より高い時上記電歪式アクチュエータを収
   縮側へ付勢し、該変態温度より低い時上記電歪式アクチ
   ュエータを実質的に付勢しないことを特徴とする燃料噴
   射ポンプの噴射率制御装置。