JP2013181521A - High-pressure fuel pump driving device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、高圧燃料ポンプの駆動装置に関し、特に、カムシャフトの回転により燃料ポンプを駆動する高圧燃料ポンプの駆動装置に関する。 The present invention relates to a drive device for a high-pressure fuel pump, and more particularly to a drive device for a high-pressure fuel pump that drives a fuel pump by rotation of a camshaft.
一般に、筒内噴射式内燃機関は、圧縮行程末期の高圧の燃焼室内に燃料を噴射するために高圧燃料ポンプを備えている。また、筒内噴射式内燃機関は、この高圧燃料ポンプの駆動装置として、内燃機関のバルブカムに加えて内燃機関に加圧燃料を供給するための高圧燃料ポンプを駆動するポンプカムが設けられたカムシャフトを備えている。 In general, a direct injection internal combustion engine includes a high-pressure fuel pump for injecting fuel into a high-pressure combustion chamber at the end of the compression stroke. The cylinder injection internal combustion engine is a camshaft provided with a pump cam for driving a high-pressure fuel pump for supplying pressurized fuel to the internal combustion engine in addition to a valve cam of the internal combustion engine as a drive device for the high-pressure fuel pump. It has.
このように、高圧燃料ポンプを駆動するためにポンプカムがカムシャフトに設けられた高圧燃料ポンプの駆動装置においては、バルブカムがバルブを開閉するときの負荷に対してポンプカムが高圧燃料ポンプを駆動するときの駆動負荷が大きいため、主としてポンプカムからカムシャフトに加わる押圧力により、カムシャフトを軸支する軸受でノイズ（打音）と振動が発生することがあった。 Thus, in the high pressure fuel pump drive device in which the pump cam is provided on the camshaft to drive the high pressure fuel pump, when the pump cam drives the high pressure fuel pump with respect to the load when the valve cam opens and closes the valve. Because of the large driving load, noise (sounding noise) and vibration may occur in the bearing that supports the camshaft mainly due to the pressing force applied from the pump cam to the camshaft.
そこで、従来、この種の高圧燃料ポンプの駆動装置としては、例えば、特許文献１に示すものが知られている。この高圧燃料ポンプの駆動装置は、機関低負荷時で燃料ポンプの燃料加圧開始がなされるカムシャフト回転位相において、ポンプカムを介してカムシャフトが燃料ポンプ側から受ける衝撃力に抗する方向の抗力を、カムシャフトの回転に連動してカムシャフト側から押圧されることによりカムシャフトに対して発生または強める抗力機構を備えている。
Therefore, conventionally, as a driving device for this type of high-pressure fuel pump, for example, the one shown in
これにより、特許文献１の高圧燃料ポンプの駆動装置においては、高圧燃料ポンプを駆動するときにポンプカムからカムシャフトに伝わる衝撃を打ち消すように、抗力機構がカムシャフトを挟んで高圧燃料ポンプに対向する方向から抗力を発生するため、カムシャフトが軸受と衝突することによるノイズと振動が低減される。
Thus, in the high pressure fuel pump drive device disclosed in
また、特許文献１の高圧燃料ポンプの駆動装置においては、カムシャフトの回転に連動して抗力を発生するために、ポンプカムのリフト量が増加中であってピークの直前の抗力が急激に大きくなる領域で、バルブカムのリフト量が最大になるように、ポンプカムとバルブカムの位相が設定されている。
Further, in the driving device of the high-pressure fuel pump disclosed in
しかしながら、このような従来の高圧燃料ポンプの駆動装置にあっては、抗力機構によって効果的にノイズおよび振動を低減することができるが、抗力機構を備えることにより製造コストが増大してしまうという問題があった。 However, in such a conventional high-pressure fuel pump drive device, the drag mechanism can effectively reduce noise and vibration, but the provision of the drag mechanism increases the manufacturing cost. was there.
本発明は、上述のような従来の問題を解決するためになされたもので、製造コストを増大することなく、高圧燃料ポンプの駆動によりカムシャフトの軸受部で発生するノイズと振動を低減することができる高圧燃料ポンプの駆動装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made to solve the above-described conventional problems, and reduces noise and vibration generated in the bearing portion of the camshaft by driving the high-pressure fuel pump without increasing the manufacturing cost. An object of the present invention is to provide a drive device for a high-pressure fuel pump capable of performing
本発明に係る高圧燃料ポンプの駆動装置は、上記目的を達成するため、（１）カムシャフトに設けられたバルブカムにより内燃機関の動弁機構が駆動されるとともに、前記カムシャフトに設けられたポンプカムによって高圧燃料ポンプが駆動され、前記ポンプカムにかかるトルクの変動量の増加量が小である領域から大である領域に段階的に上昇するように前記ポンプカムが設計された高圧燃料ポンプの駆動装置であって、前記ポンプカムによって前記カムシャフトにかかるポンプカムトルクの変動量が正であり、且つ、前記ポンプカムトルクの変動量の増加量が大であるときに、前記バルブカムによって前記カムシャフトにかかるバルブカムトルクの変動量が常に正となるように、前記バルブカムトルクの変動曲線と前記ポンプカムトルクの変動曲線の位相が設定されるものから構成されている。 In order to achieve the above object, a drive device for a high-pressure fuel pump according to the present invention includes (1) a valve cam provided on a camshaft for driving a valve mechanism of an internal combustion engine and a pump cam provided on the camshaft. The high pressure fuel pump is driven by the high pressure fuel pump, and the pump cam is designed such that the amount of increase in the amount of torque fluctuation applied to the pump cam rises stepwise from a small region to a large region. The valve cam is applied to the camshaft by the valve cam when the pump cam torque fluctuation amount applied to the camshaft by the pump cam is positive and the pump cam torque fluctuation amount increase is large. The fluctuation curve of the valve cam torque and the pump cam torque so that the fluctuation amount of the cam torque is always positive. And a one phase of the variation curve is set.
この構成により、ポンプカムに急激にトルクが発生するときに、バルブカムには、ポンプカムトルクに対する抗力が発生するため、ポンプカムトルクが急激に立ち上がるときに高圧燃料ポンプ側からカムシャフトが受ける大きな押圧力によってジャーナル部と軸受との間で発生するノイズおよび振動を低減することができる。また、抗力機構を設けることなくノイズおよび振動を低減することができるので、製造コストが増大することがない。 With this configuration, when a torque is suddenly generated in the pump cam, the valve cam generates a drag force against the pump cam torque. Therefore, when the pump cam torque suddenly rises, the camshaft receives a large pressing force from the high-pressure fuel pump side. Thus, noise and vibration generated between the journal portion and the bearing can be reduced. Further, since noise and vibration can be reduced without providing a drag mechanism, the manufacturing cost does not increase.
したがって、製造コストを増大することなく、高圧燃料ポンプの駆動によりカムシャフトの軸受部で発生するノイズと振動を低減することができる。 Therefore, noise and vibration generated in the bearing portion of the camshaft by driving the high-pressure fuel pump can be reduced without increasing the manufacturing cost.
また、本発明に係る高圧燃料ポンプの駆動装置は、上記目的を達成するため、上記（１）において、（２）前記ポンプカムは、同一気筒の前記バルブカムの間に設置されるものから構成されている。 In order to achieve the above object, a drive device for a high-pressure fuel pump according to the present invention is configured in (1) above, (2) wherein the pump cam is installed between the valve cams of the same cylinder. Yes.
この構成により、延長したカムシャフトの端部に高圧燃料ポンプ用のポンプカムを配置するときよりも、カムシャフトの全長を短縮できるので、内燃機関の全長が増大することを防止することができる。 With this configuration, the overall length of the camshaft can be shortened compared to the case where the pump cam for the high-pressure fuel pump is disposed at the end of the extended camshaft, and therefore the increase in the overall length of the internal combustion engine can be prevented.
また、本発明に係る高圧燃料ポンプの駆動装置は、上記目的を達成するため、上記（１）または（２）において、（３）前記位相は、前記高圧燃料ポンプが鉛直方向から傾斜して前記内燃機関に搭載されることで設定されるものから構成されている。 In order to achieve the above object, the drive device for a high-pressure fuel pump according to the present invention is the above (1) or (2), wherein (3) the phase is the same as the high-pressure fuel pump tilted from the vertical direction. It is comprised from what is set by mounting in an internal combustion engine.
この構成により、焼き入れ性の点でカムシャフトにおけるバルブカムとポンプカムの取付け角度を自由に設定することが困難な鋳鉄を用いて、バルブカムトルクの変動曲線とポンプカムトルクの変動曲線の位相が最適な吸気カムシャフトを製造することができる。 This configuration makes it possible to optimize the phase of the valve cam torque fluctuation curve and the pump cam torque fluctuation curve using cast iron, which makes it difficult to freely set the valve cam and pump cam mounting angles on the camshaft in terms of hardenability. An intake camshaft can be manufactured.
本発明によれば、製造コストを増大することなく、高圧燃料ポンプの駆動によりカムシャフトの軸受部で発生するノイズと振動を低減することができる高圧燃料ポンプの駆動装置を提供することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the drive device of the high pressure fuel pump which can reduce the noise and vibration which generate | occur | produce in the bearing part of a camshaft by the drive of a high pressure fuel pump can be provided, without increasing manufacturing cost.
以下、本発明に係る高圧燃料ポンプの駆動装置の実施の形態について、図面を用いて説明する。図１〜図５は、本発明に係る高圧燃料ポンプの駆動装置の一実施の形態を示す図である。まず、構成を説明する。 DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Embodiments of a drive device for a high-pressure fuel pump according to the present invention will be described below with reference to the drawings. 1-5 is a figure which shows one Embodiment of the drive device of the high pressure fuel pump based on this invention. First, the configuration will be described.
図１は本発明が適用される一実施の形態としての筒内噴射式ガソリンエンジンの要部を示す概略構成図である。図１に示すように、内燃機関としての筒内噴射式の直列４気筒のエンジン１０は、シリンダブロック１１と、このシリンダブロック１１の上側に固定されたシリンダヘッド２５と、シリンダヘッド２５の上部を覆うヘッドカバー８とを備えている。また、エンジン１０は、シリンダブロック１１の下側に固定されたクランクケース１６と、クランクケース１６の下部を覆うオイルパン１７を備えている。
FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing a main part of a direct injection gasoline engine as an embodiment to which the present invention is applied. As shown in FIG. 1, an in-cylinder in-line four-
エンジン１０は、シリンダブロック１１内に直列に配置された４つのシリンダ１２を備えており、このシリンダ１２の内部にはピストン１３が往復動可能に設けられている。ピストン１３はコンロッド１４を介してクランクシャフト１５に連結されている。
The
なお、本実施の形態では、エンジン１０が４つのシリンダ１２を備えた直列４気筒の構成である場合を例示しているが、図１では便宜上、その内の１つのシリンダ１２のみを示し、他は図示を略している。
In the present embodiment, the case where the
燃焼室１９は、シリンダ１２の内周壁とピストン１３およびシリンダヘッド２５により囲まれた空間により形成されている。シリンダヘッド２５には、各シリンダ１２に対応して、図示しない点火プラグが設けられている。
The
エンジン１０は４バルブエンジンであるので、シリンダヘッド２５には、シリンダ１２毎に２つの吸気バルブ１８と２つの排気バルブ２０が設けられている。これら吸気バルブ１８および排気バルブ２０によって、図２に示すように燃焼室１９に通じる２つの吸気ポート１８ａおよび２つの排気ポート２０ａが開閉されるようになっている。
Since the
また、シリンダヘッド２５には、燃料分配管２２が取り付けられている。この燃料分配管２２には４つのシリンダ１２に対応して、各燃焼室１９内に直接燃料を噴射できるようにシリンダヘッド２５に取り付けられた４つの図示しない燃料噴射弁が接続されている。
A
そして、これら各燃料噴射弁により燃料分配管２２内の燃料が、エンジン１０の運転状態に応じた噴射タイミングおよび噴射量にて各燃焼室１９内に直接噴射されるようになっている。
The fuel in the
シリンダヘッド２５には吸気カムシャフト２８および排気カムシャフト２９が平行に配置されて、それぞれ回転可能に支持されている。これら吸気カムシャフト２８および排気カムシャフト２９には、その軸方向に間隔を置いて一対の吸気バルブカム２６および一対の排気バルブカム２７が複数組（本実施の形態では４気筒であるので４組）それぞれ形成されている。
An
吸気バルブカム２６には、吸気バルブ１８の吸気側動弁機構１８ｃが当接され、排気バルブカム２７には、排気バルブ２０の排気側動弁機構２０ｃが当接されている。このことにより、吸気カムシャフト２８および排気カムシャフト２９の回転に応じて吸気バルブ１８および排気バルブ２０が駆動して、図２の吸気ポート１８ａおよび排気ポート２０ａを開閉動作する。
The
なお、吸気カムシャフト２８の後端側において、吸気バルブ１８の吸気側動弁機構１８ｃを駆動する一対の吸気バルブカム２６の間に、後述するポンプカム５２が設けられている。
A
吸気カムシャフト２８の先端側には吸気カムスプロケット３４が一体に取り付けられるとともに、排気カムシャフト２９の先端側には排気カムスプロケット３６が一体に取り付けられている。
An
また、クランクシャフト１５の先端側にはクランクスプロケット３８が一体に取り付けられている。これら吸気カムスプロケット３４、排気カムスプロケット３６およびクランクスプロケット３８の間にはタイミングチェーン３０が掛け渡されている。
A
したがって、クランクシャフト１５の回転力はクランクスプロケット３８、タイミングチェーン３０、吸気カムスプロケット３４、排気カムスプロケット３６を介して吸気カムシャフト２８および排気カムシャフト２９に伝達される。
Accordingly, the rotational force of the
なお、エンジン１０の一連の行程（吸入、圧縮、燃焼・爆発、排気行程）において、クランクシャフト１５は２回転（７２０°ＣＡ）し、吸気カムシャフト２８および排気カムシャフト２９はそれぞれ１回転する。
In the series of strokes of the engine 10 (intake, compression, combustion / explosion, exhaust stroke), the
次に、エンジン１０の各部を潤滑する潤滑系統の構成を説明する。クランクシャフト１５が収納されるクランクケース１６の下方側には、オイル（エンジンオイル）を貯留するオイルパン１７が装着されている。
Next, the configuration of the lubrication system that lubricates each part of the
クランクシャフト１５は、その軸方向両端側および各シリンダ１２間にクランクジャーナル１５ｊを備えており、各クランクジャーナル１５ｊによりクランクケース１６側に回転自在に支持されている。
The
オイルパン１７内にはオイルポンプ２１が設けられており、オイルポンプ２１は、オイルパン１７に貯留されたオイルを、オイルストレーナ２１ａを通して吸い上げた後、オイル供給通路２４ａを介してシリンダブロック１１に設けられたメインギャラリ２３に供給するようになっている。
An
メインギャラリ２３からは複数のオイル供給通路２４ｂが分岐しており、このオイル供給通路２４ｂは、メインギャラリ２３に導入されたオイルをクランクシャフト１５のクランクジャーナル１５ｊに供給するようになっている。このため、オイル供給通路２４ｂから供給されるオイルによってクランクジャーナル１５ｊが潤滑される。
A plurality of
また、クランクジャーナル１５ｊに供給されたオイルは、クランクシャフト１５の放射方向および軸方向に形成された孔を通してコンロッド１４とクランクピン１５ａの間に供給される。
The oil supplied to the
また、メインギャラリ２３に供給されたオイルは、シリンダヘッド２５内に収容された吸気バルブカム２６および排気バルブカム２７に供給されるとともに、吸気バルブカム２６および排気バルブカム２７をそれぞれ回転自在に支持する吸気カムシャフト２８および排気カムシャフト２９とクランクシャフト１５とを連結するタイミングチェーン３０に供給される。
The oil supplied to the
このような構成を有する潤滑系統を備えたエンジン１０にあっては、オイルポンプ２１からオイル供給通路２４ａに供給されたオイルの一部は、メインギャラリ２３からオイル供給通路２４ｂを介してクランクシャフト１５に供給されるとともに、他のオイルは、メインギャラリ２３から吸気バルブカム２６、排気バルブカム２７およびタイミングチェーン３０等に供給される。
In the
そして、クランクシャフト１５、吸気バルブカム２６、排気バルブカム２７、およびタイミングチェーン３０等に供給されたオイルは、自重によってシリンダブロック１１およびクランクケース１６内を落下した後、オイルパン１７に還流される。
Then, the oil supplied to the
次に、エンジン１０に燃料を供給する燃料供給系統の構成を説明する。図１、図２に示すように、シリンダヘッド２５の上部のヘッドカバー８に取り付けられている高圧燃料ポンプ４０は、燃料を高圧に加圧するためのものであり、内部のプランジャ４４に接続しているローラリフタ４２は、スプリング等の付勢力によりエンジン１０の吸気カムシャフト２８に設けられた略三角形のポンプカム５２に圧接されている。
Next, the configuration of a fuel supply system that supplies fuel to the
このため、燃料タンク５４から低圧フィードポンプ５４ａにより汲み出された燃料は、吸気カムシャフト２８の回転に伴ってポンプカム５２が回転することで、高圧燃料ポンプ４０から燃料分配管２２へ圧送される。
For this reason, the fuel pumped out from the
この時、燃料分配管２２に設けられた燃圧センサ２２ａの出力に基づいて電子制御ユニット（以下、「ＥＣＵ」と称する）５６により電磁スピル弁４１の閉弁タイミングが制御される。
At this time, the closing timing of the
このことにより、必要な燃料量が高圧燃料として燃料分配管２２へ圧送される。そして、このような処理が繰り返されることにより、高圧燃料ポンプ４０から燃料分配管２２へ適切な燃料圧送が行われて燃料分配管２２内の燃料の圧力が規定圧力に維持される。
As a result, the required amount of fuel is pumped to the
そして、ＥＣＵ５６は燃料分配管２２内に蓄積された規定圧力の高圧燃料を用いて、エンジン１０の運転状態に応じた適切なタイミングおよび期間にて燃料噴射弁を開弁させることで、各燃焼室１９内の燃焼状態を好適に制御している。
Then, the
サージタンク５８は、吸気管５５を介してエアクリーナ（図示略）側から外気を導入している。吸気管５５内にはモータ（ＤＣモータまたはステップモータ）５９によって駆動されるスロットル弁５７が配置され、アクセル開度およびエンジン１０の運転状態に応じてスロットル開度が調整される。
The surge tank 58 introduces outside air from the air cleaner (not shown) side through the intake pipe 55. A
なお、ＥＣＵ５６はマイクロコンピュータを中心として構成され、エンジン１０の運転状態を各種センサ類の検出信号に基づいて検出し、各種アクチュエータを駆動する制御を行う。
The
シリンダヘッド２５に設けられた燃料分配管２２は、各燃料噴射弁に接続されている。混合気を燃焼室１９内に形成する際には、燃料分配管２２から供給された燃料を燃料噴射弁から直接各燃焼室１９内に噴射する。例えば、均質燃焼を実行する場合には、エンジン１０の吸気行程時に燃焼室１９内に燃料を噴射し、成層燃焼を実行する場合には、エンジン１０の圧縮行程末期に燃焼室１９内に燃料を噴射する。
A
燃料分配管２２は高圧燃料通路７０を介して高圧燃料ポンプ４０に接続されている。なお高圧燃料通路７０には、燃料分配管２２から高圧燃料ポンプ４０側に燃料が逆流することを規制するチェック弁７２が設けられている。高圧燃料ポンプ４０には、低圧燃料通路７４を介して燃料タンク５４内に設けられた低圧フィードポンプ５４ａが接続されている。
The
低圧フィードポンプ５４ａは、燃料タンク５４内の燃料を吸引し、プレッシャレギュレータ５４ｃおよび低圧燃料通路７４を介して高圧燃料ポンプ４０のギャラリ４３に燃料を送出する。なお、プレッシャレギュレータ５４ｃと低圧フィードポンプ５４ａとの間には、燃料をろ過する図示しないフィルタが設けられている。
The low pressure feed pump 54 a sucks the fuel in the
高圧燃料ポンプ４０に設けられたプランジャ４４は、吸気カムシャフト２８に設けられたポンプカム５２の回転により、シリンダ４５内で往復動される。高圧燃料ポンプ４０は、このプランジャ４４の往復動により、高圧ポンプ室４６の容積が増大する吸入行程では、高圧ポンプ室４６内に低圧燃料通路７４側からギャラリ４３および電磁スピル弁４１を介して燃料を吸入する。
The
そして、高圧燃料ポンプ４０は、高圧ポンプ室４６の容積が減少する加圧行程では、高圧ポンプ室４６にて加圧した燃料を必要なタイミングでチェック弁７２および高圧燃料通路７０を介して燃料分配管２２へ圧送している。
In the pressurization stroke in which the volume of the high-
高圧燃料ポンプ４０は、内部に電磁スピル弁４１が設けられている。この電磁スピル弁４１は、ギャラリ４３と高圧ポンプ室４６との間の連通遮断を行う開閉弁である。電磁スピル弁４１が開弁している場合には、ギャラリ４３と高圧ポンプ室４６とは連通している。
The high-
このため、高圧ポンプ室４６内に吸入された燃料は、加圧行程となってもギャラリ４３へ溢流してしまう。したがって、燃料はチェック弁７２および高圧燃料通路７０を介して燃料分配管２２側に圧送されることはなく、ギャラリ４３を介して低圧燃料通路７４側に戻される。
For this reason, the fuel sucked into the high-
これに対して、加圧行程にて電磁スピル弁４１が閉弁した場合には、ギャラリ４３と高圧ポンプ室４６とは遮断される。この時、高圧ポンプ室４６内の燃料はギャラリ４３側へ溢流することはなく、急激に高圧化されてチェック弁７２を押し開き、高圧燃料通路７０を介して燃料分配管２２側へ圧送される。
On the other hand, when the
ＥＣＵ５６は、燃料分配管２２に取り付けられた燃圧センサ２２ａにて検出された燃料圧力とＥＣＵ５６により別途制御される燃料噴射量とを参照して、前述した電磁スピル弁４１の開閉弁タイミングを制御する。
The
具体的には、ＥＣＵ５６は、電磁スピル弁４１に対して、０〜１００％のデューティ信号を出力することにより、その吐出量を調整する。ＥＣＵ５６は、例えば、エンジン１０が高負荷である場合には高デューティを設定し、アイドル時などの低負荷である場合には低デューティを設定する。
Specifically, the
このことにより、ＥＣＵ５６は、高圧燃料ポンプ４０から燃料分配管２２に加圧圧送される燃料量を調節し、燃料分配管２２内の燃料圧力を必要な圧力に調節することができる。
As a result, the
なお、燃料分配管２２にはリリーフ弁７６を備えた排出経路７８が接続されている。燃料分配管２２に過剰な燃料が供給されることで燃料分配管２２内の燃料圧力が必要な圧力より高くなると、リリーフ弁７６が開弁して排出経路７８側へ燃料を排出して、燃料分配管２２内の燃料圧力を維持する。排出経路７８側へ排出された燃料はギャラリ４３側へ戻される。
Note that a
このように本燃料供給系統は、燃料分配管２２での過剰な燃料が燃料タンク５４に戻されることがないリターンレスの燃料供給システムとして形成されている。このリターンレスの燃料供給システムにおいては、排出経路７８から低圧燃料通路７４にかけての燃料圧力がプレッシャレギュレータ５４ｃにより調圧されており、燃料分配管２２から排出経路７８へ燃料が戻される場合には、低圧燃料通路７４内に存在する燃料の内で、プレッシャレギュレータ５４ｃ近傍に存在する燃料、すなわち低圧フィードポンプ５４ａから汲み上げられたばかりの燃料が、プレッシャレギュレータ５４ｃから燃料タンク５４内に戻される。
Thus, this fuel supply system is formed as a returnless fuel supply system in which excess fuel in the
こうして、排出経路７８から低圧燃料通路７４にかけての低圧系の燃料圧力上昇が防止されるとともに、燃料タンク５４内に戻される燃料は、燃料タンク５４から汲み上げられたばかりの燃料であるので、燃料タンク５４内の温度上昇を防止することができる。
Thus, the low pressure fuel pressure rise from the
なお、燃料供給系統としては、リリーフ弁７６を燃料分配管２２に設ける代わりに、高圧燃料ポンプ４０にリリーフ機構を内蔵する構成としてもよい。
As a fuel supply system, a relief mechanism may be built in the high-
また、高圧燃料ポンプ４０のプランジャ４４は、ポンプカム５２に対向する側でローラリフタ４２を介してポンプカム５２により駆動されるようになっている。
The
プランジャ４４は、圧縮コイルばね４７によって高圧ポンプ室４６の容積を増加させる方向（図１、図２中で下向きの方向）に常時付勢されている。
The
ローラリフタ４２は、ポンプカム５２に転動可能に接触する円筒状のローラ４２ｂをリフタ本体４２ａに回転自在に支持した構成となっている。ローラリフタ４２は、リフタ本体４２ａと、このリフタ本体４２ａに設けられるとともにローラ４２ｂを貫通する支持軸４２ｃと、支持軸４２ｃに回転可能に軸支されるローラ４２ｂと、ローラ４２ｂと支持軸４２ｃとの間に設けられたニードル軸受４２ｄとを含んで構成されている。
The
ローラリフタ４２は、ポンプカム５２の回転に応じて、ローラ４２ｂを転動させながら、ポンプカム５２の回転中心軸線と直交するリフタ本体４２ａの軸線方向に往復運動することができるようになっている。
The
なお、ローラリフタ４２の各部、すなわち、ポンプカム５２とローラリフタ４２のローラ４２ｂとの当接部分、リフタ本体４２ａの外周の摺動部分、および、プランジャ４４とリフタ本体４２ａとの当接部分は、オイルジェット方式により供給されるエンジンオイルによって潤滑されるようになっている。
Each portion of the
次に、エンジン１０のバルブを開閉する動弁機構について説明する。吸気バルブ１８と吸気バルブカム２６の間には、吸気バルブカム２６の回動に伴って吸気バルブ１８を開閉する吸気側動弁機構１８ｃが設けられている。
Next, a valve mechanism that opens and closes the valve of the
この吸気側動弁機構１８ｃは、吸気バルブ１８を閉弁方向に付勢するバルブスプリング６１と、吸気カムシャフト２８の回転によりその一端部を支点として回動することによりバルブスプリング６１の付勢力に逆らって吸気バルブを開弁するロッカーアーム６２と、を備えている。
The intake
また、吸気側動弁機構１８ｃは、吸気バルブカム２６とロッカーアーム６２との隙間や、ロッカーアーム６２と吸気バルブ１８のステムエンドとの隙間などのクリアランスを調整するラッシュアジャスタ６３を備えている。
In addition, the intake
吸気側動弁機構１８ｃにおいて、ロッカーアーム６２は、アーム本体６２ａと、吸気バルブ１８のステムエンドと回動可能に係合するバルブ係合部６２ｂと、ラッシュアジャスタ６３と回動可能に係合するアジャスタ係合部６２ｃと、バルブ係合部６２ｂとアジャスタ係合部６２ｃとの略中間部に転動可能に支持され吸気カムシャフト２８の吸気バルブカム２６と当接するローラ６２ｄとを含んで構成されている。
In the intake
一方、排気側動弁機構２０ｃは、吸気側動弁機構１８ｃと同様に構成されるとともに同様に動作するようになっている。すなわち、排気側動弁機構２０ｃは、排気バルブ２０を閉弁方向に付勢するバルブスプリング６５と、排気カムシャフト２９の回転によりその一端部を支点として回動することによりバルブスプリング６５の付勢力に逆らって排気バルブ２０を開弁するロッカーアーム６６と、排気バルブカム２７とロッカーアーム６６の隙間や、ロッカーアーム６６と排気バルブ２０のステムエンドの隙間などのクリアランスを調整するラッシュアジャスタ６７を備えている。
On the other hand, the exhaust
排気側動弁機構２０ｃにおいて、ロッカーアーム６６は、アーム本体６６ａと、排気バルブ２０のステムエンドと回動可能に係合するバルブ係合部６６ｂと、ラッシュアジャスタ６７と回動可能に係合するアジャスタ係合部６６ｃと、バルブ係合部６６ｂとアジャスタ係合部６６ｃとの略中間部に転動可能に支持され排気カムシャフト２９の排気バルブカム２７と当接するローラ６６ｄとを含んで構成されている。
In the exhaust
ここで、ポンプカム５２に対して、同一の吸気カムシャフト２８に隣接して配置されている吸気バルブカム２６の取り付け状態を図３、図４に示す。
Here, the attachment state of the
図３に示すように、吸気カムシャフト２８には、４つの気筒に対応する４対すなわち８つの吸気バルブカム２６が設けられている。なお、図３において、（１）〜（４）は、第１気筒〜第４気筒を表し、高圧燃料ポンプ４０が設けられている第４気筒側の吸気カムシャフト２８の端部を後端といい、高圧燃料ポンプ４０と反対側の第１気筒側の吸気カムシャフト２８の端部を先端という。
As shown in FIG. 3, the
第１気筒に対応する一対の吸気バルブカム２６と第２気筒に対応する一対の吸気バルブカム２６の間には、ジャーナル部２８ａが設けられており、第２気筒に対応する一対の吸気バルブカム２６と第３気筒に対応する一対の吸気バルブカム２６の間には、ジャーナル部２８ｂが設けられている。
A
また、第２気筒に対応する一対の吸気バルブカム２６と第４気筒に対応する一対の吸気バルブカム２６の間には、ジャーナル部２８ｃが設けられている。また、第４気筒に対応する一対の吸気バルブカム２６と吸気カムシャフト２８の後端の間には、ジャーナル部２８ｄが設けられている。ジャーナル部２８ａ〜２８ｄは、シリンダヘッド２５から突出する軸受２５ｄとカムシャフトベアリングキャップ２５ｅとにより回転可能に支持されている。
A
第４気筒に対応する一対の吸気バルブカム２６の間には、高圧燃料ポンプ４０を駆動するためのポンプカム５２が設けられている。ポンプカム５２は、吸気カムシャフト２８の回転に伴って高圧燃料ポンプ４０のローラリフタ４２を押圧するようになっている。
A
吸気カムシャフト２８およびこの吸気カムシャフト２８に設けられた吸気バルブカム２６、ポンプカム５２、ジャーナル部２８ａ〜２８ｄは、鋳造などの製造方法により一体的に製造されたいわゆる鋳鉄カムからなる。この鋳鉄カムは、その後ＮＣ旋盤加工やマシニング加工などの切削加工が施されるとともに、高周波焼き入れが施され、所定の寸法に形成されている。
The
なお、排気カムシャフト２９も同様に構成されており、排気カムシャフト２９およびこの排気カムシャフト２９に設けられた排気バルブカム２７と図示しないジャーナルも、鋳鉄カムに切削加工および高周波焼き入れを施して製造されている。
The
図４に示すように、第４気筒に対応する２つの吸気バルブカム２６は、吸気カムシャフト２８の回転軸周りの同じ位相にそれぞれ１つのノーズ２６ａを有している。また、第４気筒に対応する２つの吸気バルブカム２６の間に配置されたポンプカム５２は略三角形の形状を成し、吸気カムシャフト２８の回転角に対して１２０°異なる位置に３つのノーズ５２ａ、５２ｂ、５２ｃを形成している。すなわち、ポンプカム５２は、３山の構成となっている。
As shown in FIG. 4, the two
ポンプカム５２は、図３で説明したように、同一気筒（第４気筒）の２つの吸気バルブカム２６の間に配置されているため、ポンプカム５２および２つの吸気バルブカム２６は吸気カムシャフト２８上で近接して配置されている。このため、ポンプカム５２のノーズ５２ａと２つのバルブカム２６のノーズ２６ａは、鋳鉄カムから構成された吸気カムシャフト２８を高周波焼き入れする工程で焼きムラを防止するために、吸気カムシャフト２８の回転軸周りの同じ位相に設定されている。
As described with reference to FIG. 3, the
また、高圧燃料ポンプ４０は、鉛直方から傾斜して配置されている。具体的には、高圧燃料ポンプ４０は、そのローラリフタ４２の軸線方向が、鉛直方向から所定の角度だけ気筒の軸線から外側に傾斜して配置されている。
Further, the high-
次に、図５を参照して、第４気筒におけるポンプカム５２と吸気バルブカム２６のそれぞれの変動曲線の位相について説明する。ここで、図５は、第４気筒において、吸気カムシャフト２８が１回転する間の、ポンプカム５２および吸気バルブカム２６が吸気カムシャフト２８に及ぼすトルク（負荷トルク）の変動をそれぞれ表すものである。
Next, with reference to FIG. 5, the phase of each fluctuation curve of the
図５に示すように、ポンプカムトルク、すなわちポンプカム５２によって吸気カムシャフト２８にかかるトルクは、吸気カムシャフト２８の１回転の間に、ノーズ５２ａ〜５２ｃに対応する３つのピークＰ５２ａ〜Ｐ５２ｃを有している。
As shown in FIG. 5, the pump cam torque, that is, the torque applied to the
一方、バルブカムトルク、すなわち第４気筒の２つの吸気バルブカム２６によって吸気カムシャフト２８にかかるトルクは、吸気カムシャフト２８の１回転の間に、ノーズ２６ａに対応する１つのピークＰ２６ａを有している。
On the other hand, the valve cam torque, that is, the torque applied to the
また、ポンプカム５２のノーズ５２ａと吸気バルブカム２６のノーズ２６ａが吸気カムシャフト２８の回転軸周りの同じ位相に設定されるとともに、吸気カムシャフト２８の下方に吸気バルブ１８を開閉する吸気側動弁機構１８ｃが配置され、吸気カムシャフト２８の上方であって鉛直方向から傾斜した位置に高圧燃料ポンプ４０が配置されている。
In addition, the
このため、ポンプカムトルクのピークＰ５２ａ〜Ｐ５２ｃとバルブカムトルクのピークＰ２６ａとの関係は、図５に示すように、ポンプカムトルクのピークＰ５２ｃに至る山とバルブカムトルクのピークＰ２６ａに至る山の領域が重なるようになっている。 Therefore, the relationship between the pump cam torque peaks P52a to P52c and the valve cam torque peak P26a is as shown in FIG. 5 between the peaks reaching the pump cam torque peak P52c and the peaks reaching the valve cam torque peak P26a. The areas overlap.
具体的には、ポンプカムトルクの変動量が正であり、且つ、このポンプカムトルクの変動量の増加量が大であるときに、バルブカムトルクの変動量が常に正にとなるように、バルブカムトルクの変動曲線とポンプカムトルクの変動曲線の位相が設定されている。 Specifically, when the fluctuation amount of the pump cam torque is positive and the increase amount of the fluctuation amount of the pump cam torque is large, the fluctuation amount of the valve cam torque is always positive. The phase of the fluctuation curve of the valve cam torque and the fluctuation curve of the pump cam torque is set.
すなわち、ポンプカムトルクがピークＰ５２ｃに向って増加しており、且つ、その傾きが大きい領域（急激に増加する領域）では、バルブカムトルクが増加中となるとなるように、バルブカムトルクの変動曲線とポンプカムトルクの変動曲線の位相が設定されている。換言すると、バルブカムトルクが負になっている領域で、ポンプカムトルクが急激に立ち上がらないように、バルブカムトルクの変動曲線とポンプカムトルクの変動曲線の位相が設定されている。 That is, the fluctuation curve of the valve cam torque is such that the valve cam torque is increasing in a region where the pump cam torque increases toward the peak P52c and the inclination thereof is large (region where the pump cam torque increases rapidly). And the phase of the fluctuation curve of the pump cam torque. In other words, the phase of the fluctuation curve of the valve cam torque and the fluctuation curve of the pump cam torque is set so that the pump cam torque does not rise suddenly in the region where the valve cam torque is negative.
図５のようなバルブカムトルクの変動曲線とポンプカムトルクの変動曲線の位相は、吸気カムシャフト２８の回転軸周りの、吸気バルブカム２６、ポンプカム５２、高圧燃料ポンプ４０および吸気側動弁機構１８ｃの相互の位置関係により設定し得るものである。そこで、本実施の形態では、位相は、高圧燃料ポンプ４０を鉛直方から傾斜して配置することにより設定されている。
The phases of the fluctuation curve of the valve cam torque and the fluctuation curve of the pump cam torque as shown in FIG. 5 are the
次に、作用を説明する。本実施の形態では、図５に示すように、ポンプカムトルクの変動量が正であり、且つ、このポンプカムトルクの変動量の増加量が大であるときに、バルブカムトルクの変動量が常に正にとなるように、バルブカムトルクの変動曲線とポンプカムトルクの変動曲線の位相が設定されている。 Next, the operation will be described. In the present embodiment, as shown in FIG. 5, when the amount of fluctuation of the pump cam torque is positive and the amount of increase in the amount of fluctuation of the pump cam torque is large, the amount of fluctuation of the valve cam torque is The phase of the fluctuation curve of the valve cam torque and the fluctuation curve of the pump cam torque is set so as to be always positive.
このため、ポンプカム５２に急激にトルクが発生するときに、吸気バルブカム２６には、ポンプカム５２のトルクに対する抗力が発生することとなる。
For this reason, when a torque is suddenly generated in the
従って、ポンプカムトルクが急激に立ち上がるときに高圧燃料ポンプ４０のローラリフタ４２側から吸気カムシャフト２８が受ける大きな押圧力によってジャーナル部２８ｃ、２８ｄと軸受２５ｄとの間で発生するノイズおよび振動を低減することができる。
Therefore, noise and vibration generated between the
また、本実施の形態では、ポンプカム５２が、同一気筒の１対のバルブカム２６の間に設置されている。このため、吸気カムシャフト２８を延長する等によって高圧燃料ポンプ４０およびポンプカム５２を第４気筒よりも吸気カムシャフト２８の後端側に設置する場合と比べて、吸気カムシャフト２８の全長を短縮できるので、エンジン１０の全長が増大することを防止することができる。
Further, in the present embodiment, the
また、本実施の形態では、バルブカムトルクの変動曲線とポンプカムトルクの変動曲線の位相は、高圧燃料ポンプ４０が鉛直方向に対して傾けられてエンジン１０に搭載されることで設定されている。
In the present embodiment, the phase of the fluctuation curve of the valve cam torque and the fluctuation curve of the pump cam torque is set by mounting the high-
このため、焼き入れ性の点で、吸気カムシャフト２８への吸気バルブカム２６とポンプカム５２の取付け角度でこれらの位相を設定することが困難な鋳鉄により吸気カムシャフト２８を製造することができる。
For this reason, in terms of hardenability, the
また、仮にポンプカム５２が４山で気筒数が４気筒の組合せとして場合は、作用角によってはポンプカムトルクとバルブカムトルクの変動が重複する範囲が広がってしまい、タイミングチェーン３０の張力が過大となってしまう場合があるが、本実施の形態では、ポンプカム５２が３山で気筒数が４気筒の組合せとすることにより、ポンプカムトルクとバルブカムトルクの変動が重複する範囲が広がってしまうことがないため、タイミングチェーン３０の張力が過大となることを防止することができる。
Further, if the
ただし、本実施の形態のように、ポンプカム５２が３山で気筒数が４気筒の組合せでない場合であっても、ジャーナル部２８ｃ、２８ｄと軸受２５ｄとの間で発生するノイズおよび振動を低減することができるという上記の作用効果を得ることができる。
However, noise and vibration generated between the
以上のように、本実施の形態では、ポンプカム５２によって吸気カムシャフト２８にかかるポンプカムトルクの変動量が正であり、且つ、ポンプカムトルクの変動量の増加量が大であるときに、吸気バルブカム２６によって吸気カムシャフト２８にかかるバルブカムトルクの変動量が常に正となるように、バルブカムトルクの変動曲線とポンプカムトルクの変動曲線の位相が設定されている。
As described above, in the present embodiment, when the fluctuation amount of the pump cam torque applied to the
この構成により、ポンプカム５２に急激にトルクが発生するときに、吸気バルブカム２６には、ポンプカム５２のポンプカムトルクに対する抗力が発生するため、ポンプカムトルクが急激に立ち上がるときに高圧燃料ポンプ４０のローラリフタ４２側から吸気カムシャフト２８が受ける大きな押圧力によってジャーナル部２８ｃ、２８ｄと軸受２５ｄとの間で発生するノイズおよび振動を低減することができる。また、抗力機構を設けることなくノイズおよび振動を低減することができるので、製造コストが増大することがない。
With this configuration, when the torque is suddenly generated in the
したがって、製造コストを増大することなく、高圧燃料ポンプの駆動により吸気カムシャフト２８の軸受部で発生するノイズと振動を低減することができる。
Therefore, it is possible to reduce noise and vibration generated at the bearing portion of the
また、本実施の形態では、ポンプカム５２は、同一気筒（第４気筒）の２つの吸気バルブカム２６の間に設置されている。
In the present embodiment, the
この構成により、延長した吸気カムシャフト２８の端部に高圧燃料ポンプ４０用のポンプカム５２を配置するときよりも、吸気カムシャフト２８の全長を短縮できるので、エンジン１０の全長が増大することを防止することができる。
With this configuration, the overall length of the
また、本実施の形態では、バルブカムトルクの変動曲線とポンプカムトルクの変動曲線の位相は、高圧燃料ポンプが鉛直方向から傾斜してエンジン１０に搭載されることで設定されている。
In the present embodiment, the phase of the fluctuation curve of the valve cam torque and the fluctuation curve of the pump cam torque is set by mounting the high-pressure fuel pump on the
この構成により、焼き入れ性の点で吸気カムシャフト２８における吸気バルブカム２６とポンプカム５２の取付け角度を自由に設定することが困難な鋳鉄を用いて、バルブカムトルクの変動曲線とポンプカムトルクの変動曲線の位相が最適な吸気カムシャフト２８を製造することができる。
With this configuration, it is difficult to freely set the mounting angle of the
以上のように、本発明に係る高圧燃料ポンプの駆動装置は、製造コストを増大することなく、高圧燃料ポンプの駆動によりカムシャフトの軸受部で発生するノイズと振動を低減することができるという効果を有し、カムシャフトの回転により燃料ポンプを駆動する高圧燃料ポンプの駆動装置として有用である。 As described above, the high-pressure fuel pump drive device according to the present invention can reduce noise and vibration generated in the bearing portion of the camshaft by driving the high-pressure fuel pump without increasing the manufacturing cost. And is useful as a drive device for a high-pressure fuel pump that drives the fuel pump by the rotation of the camshaft.
１０ エンジン（内燃機関）
１２ シリンダ
１５ クランクシャフト
１８ｃ 吸気側動弁機構（動弁機構）
２５ｄ 軸受
２５ｅ カムシャフトベアリングキャップ
２６ 吸気バルブカム（バルブカム）
２７ 排気バルブカム
２６ａ ノーズ
２８ 吸気カムシャフト（カムシャフト）
２８ａ〜２８ｄ ジャーナル部
３０ タイミングチェーン
４０ 高圧燃料ポンプ
４２ ローラリフタ
４２ａ リフタ本体
４２ｂ ローラ
４２ｃ 支持軸
４２ｄ ニードル軸受
５２ ポンプカム
５２ａ、５２ｂ、５２ｃ ノーズ
６２ ロッカーアーム
６２ａ アーム本体
６２ｂ バルブ係合部
６２ｃ アジャスタ係合部
６２ｄ ローラ
６３ ラッシュアジャスタ
10 Engine (Internal combustion engine)
12
25d bearing 25e
27
28a to
Claims (3)
前記ポンプカムにかかるトルクの変動量の増加量が小である領域から大である領域に段階的に上昇するように前記ポンプカムが設計された高圧燃料ポンプの駆動装置であって、
前記ポンプカムによって前記カムシャフトにかかるポンプカムトルクの変動量が正であり、且つ、前記ポンプカムトルクの変動量の増加量が大であるときに、前記バルブカムによって前記カムシャフトにかかるバルブカムトルクの変動量が常に正となるように、前記バルブカムトルクの変動曲線と前記ポンプカムトルクの変動曲線の位相が設定されることを特徴とする高圧燃料ポンプの駆動装置。 A valve mechanism of the internal combustion engine is driven by a valve cam provided on the camshaft, and a high-pressure fuel pump is driven by a pump cam provided on the camshaft,
A drive device for a high-pressure fuel pump, wherein the pump cam is designed to increase stepwise from a region where the amount of torque fluctuation applied to the pump cam is small to a large region,
When the fluctuation amount of the pump cam torque applied to the cam shaft by the pump cam is positive and the increase amount of the fluctuation amount of the pump cam torque is large, the valve cam torque applied to the cam shaft by the valve cam is increased. A drive device for a high-pressure fuel pump, wherein the phase of the fluctuation curve of the valve cam torque and the fluctuation curve of the pump cam torque is set so that the fluctuation amount is always positive.
3. The driving device for a high-pressure fuel pump according to claim 1, wherein the phase is set by mounting the high-pressure fuel pump on the internal combustion engine with an inclination from a vertical direction. 4.
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|---|---|---|---|
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