JP4081456B2 - 燃料噴射ポンプ - Google Patents

Description

本発明は、ディーゼル機関用の燃料噴射ポンプの噴射時期を制御するための構成に関するものであり、より詳しくは、プランジャに形成するリードにより始動時における噴射時期を変更するための構成に関するものである。

従来より、プランジャバレル内にてプランジャを上下摺動させて燃料を圧縮し、吐出弁を介して燃料噴射ノズルへ圧送する構成の燃料噴射ポンプが知られている。この燃料噴射ポンプにおいては、図１３に示すごとく、プランジャバレル８０に燃料供給口となるメインポート８１に加え、溢流用サブポート８２（以下、「サブポート８２」とする）を形成し、該サブポート８２を進角用アクチュエータ８５にて開閉することで噴射時期を変更する機構、即ち、低温始動進角機構（以下、「ＣＳＤ」（Ｃｏｌｄ Ｓｔａｒｔ Ｄｅｖｉｃｅ）とする）を備えた構成が公知となっている（例えば、特許文献１参照。）。該ＣＳＤは、始動時にサブポート８２を閉じることで、プランジャ７０による燃料の圧送の開始時期（噴射時期）を進める制御、即ち、進角制御を行い、これにより、エンジンの始動性を向上させるようにしている。また、該ＣＳＤにおいて、サブポート８２を閉じるための進角用アクチュエータ８５には、電磁弁やサーモエレメント等が用いられており、特許文献１においても、これらが開示されている。

また、図１４に示すごとく、プランジャ７０に各種リードを設けることで、燃料時期を調整することとする構成も公知となっている（例えば、特許文献２参照。）。図１４に示す構成では、プランジャ７０に、該プランジャ７０の頂部から右斜下方向に上部リード７１を設けるとともに、該上部リード７１の下方に、同じく、右斜下方向に下部リード７２を設けている。また、該下部リード７２の傾斜角は、上部リード７１の傾斜角よりも大きく構成され、プランジャ７０の周方向の位置によって、上部リード７１と下部リード７２との間の距離が異なるようにしている。このように構成されるプランジャ７０は、電子制御ガバナ等のガバナ装置により、ポンプ回転数や負荷に応じて回転されるようになっており、メインポート８１に対するプランジャ７０の周方向の位置が変更されることにより、燃料の圧送の開始時期（噴射時期）や、メインポート８１が閉じられる期間（燃料噴射量）が変更されるようになっている。

また、図１４に示す構成では、プランジャ７０の頂部に、前記上部リード７１と周方向に位置をずらしてサブ上部リード７３が設けらており、ポンプ回転数が低い場合では、該サブ上部リード７３にて前記サブポート８２が閉じられた際に、燃料の圧送が開始されるようになっている。

また、図１４において、８１ａ、８１ｂ、８１ｃ、８１ｄは、ポンプ回転数や負荷に応じて変更されることになるメインポート８１の圧送開始位置を示すものであり、８１ａは高回転かつ低負荷域、８１ｂは低回転かつ低負荷域、８１ｃは高回転かつ高負荷域、８１ｄは低回転かつ高負荷域、にそれぞれ対応するものである。同様に、８２ａ、８２ｂ、８２ｃ、８２ｄは、ポンプ回転数や負荷に応じて変更されることになるサブポート８２の圧送開始位置を示すものであり、８２ａは高回転かつ低負荷域、８２ｂは低回転かつ低負荷域、８２ｃは高回転かつ高負荷域、８２ｄは低回転かつ高負荷域（例えば、「低温始動時」）、にそれぞれ対応するものである。

そして、この構成において、低回転かつ高負荷域においては、プランジャ７０の摺動速度が遅く、燃料がサブポート８２ｄから溢流され易いため、上部リード７１によりメインポート８１ｄが閉じられ、さらに、サブ上部リード７３によりサブポート８２ｄが閉じられた際に燃料の圧送が開始されることになる。このため、とくに「低温始動時」においては、サブポート８２ｄを閉じる時期を早めて始動性を向上させるべく、サブ上部リード７３によりサブポート８２ｄが閉じられるのを待つまでもなく、前記ＣＳＤによりサブポート８２ｄを閉じるようにしている。

特開２００３−１０６２４０号公報 特開２００２−１８０９２９号公報

上述した従来の燃料噴射ポンプの構成においては、ＣＳＤを採用するにあたり、電磁弁やサーモエレメント等の進角用アクチュエータの搭載が必要とされる等、部品点数の増加やコスト高といった問題があった。

他方、従来のＣＳＤにおいて、「低温始動時」ではサブポート８２ｄを閉じる時期を早めることとしているが、サブポート８２ｄを閉じる時期が早まる分だけ、圧縮のための有効ストロークが急激に増加するため、図１５に示す増加量Ｑのごとく、噴射量を大幅に増加させてしまうことになる。このため、噴射量の大幅な増加によって燃焼室が冷えてしまい、かえって低温始動性が悪化したり、黒煙の発生が増加したりする問題があった。

そこで、本発明は、以上の問題に鑑み、進角用アクチュエータを備えずに、ＣＳＤと同様の噴射時期の制御を行えるとともに、「低温始動時」での噴射量の増加を抑えることとする燃料噴射ポンプの構成を提案するものである。

本発明の解決しようとする課題は以上のごとくであり、次にこの課題を解決するための手段を説明する。

請求項１においては、プランジャ（７）の頂部に、上部リード（７ａ）を右斜下方向に向けて設け、該上部リード（７ａ）の下方であって、プランジャ（７）の周面には、下部リード（７ｂ）を右斜下方向に向けて設け、該上部リード（７ａ）と下部リード（７ｂ）は、プランジャバレル（８）に設けられるメインポート（２１）に対向する位置に設け、該プランジャ（７）の上面から下部リード（７ｂ）に向って縦溝（７ｃ）を形成し、該プランジャ（７）の頂部には、前記上部リード（７ａ）と周方向に位置をずらして、サブ上部リード（７ｄ）を右斜下方向に向けて設け、該プランジャ（７）の頂部には、前記サブ上部リード（７ｄ）よりも右方に、始動リード（７ｆ）を設け、該始動リード（７ｆ）は、プランジャ（７）の頂部の端面、即ち、プランジャ（７）の上端面と周面の間の縁部にて形成し、該サブ上部リード（７ｄ）と始動リード（７ｆ）はプランジャバレル（８）に設けた溢流用サブポート（２２）に対向する位置に設け、該プランジャ（７）の周面における前記上部リード（７ａ）の下方で、前記下部リード（７ｂ）の右方には、始動時噴射量調整リード（７ｕ）を右斜下方向に向けて設け、該始動時噴射量調整リード（７ｕ）は、前記下部リード（７ｂ）を形成する溝（７ｍ）と連通する溝（７ｎ）により形成し、該始動時噴射量調整リード（７ｕ）の左上端部は、該下部リード（７ｂ）の右下端面よりも高い位置に配置し、始動時において、前記溢流用サブポート（２２）の閉鎖に対して、該始動リード（７ｆ）を使用し、前記メインポート（２１）の開放に対して、該始動時噴射量調整リード（７ｕ）を使用するものである。

請求項２においては、プランジャ（７）の頂部に、上部リード（７ａ）を右斜下方向に向けて設け、該上部リード（７ａ）の下方であって、プランジャ（７）の周面には、下部リード（７ｂ）を右斜下方向に向けて設け、該上部リード（７ａ）と下部リード（７ｂ）は、プランジャバレル（８）に設けられるメインポート（２１）に対向する位置に設け、該プランジャ（７）の上面から下部リード（７ｂ）に向って縦溝（７ｃ）を形成し、該プランジャ（７）の頂部には、前記上部リード（７ａ）と周方向に位置をずらして、サブ上部リード（７ｄ）を右斜下方向に向けて設け、該プランジャ（７）の頂部には、前記サブ上部リード（７ｄ）よりも右方に、始動リード（７ｆ）を設け、該始動リード（７ｆ）は、プランジャ（７）の頂部の端面、即ち、プランジャ（７）の上端面と周面の間の縁部にて形成し、該サブ上部リード（７ｄ）と始動リード（７ｆ）はプランジャバレル（８）に設けた溢流用サブポート（２２）に対向する位置に設け、前記始動リード（７ｆ）の下方に、始動時噴射量調整リード（７ｕＡ）を設け、該始動時噴射量調整リード（７ｕＡ）は、該始動リード（７ｆ）の下方のプランジャ（７）の周面に右斜下方向に向けて設けた溝（７ｐ）により形成し、該溝（７ｐ）は、前記縦溝（３ｃ）に連通し、始動時において、前記溢流用サブポート（２２）の閉鎖に対して、該始動リード（７ｆ）を使用し、同じく溢流用サブポート（２２）の開放に対して、該始動時噴射量調整リード（７ｕＡ）を使用するものである。

本発明の効果として、以下に示すような効果を奏する。

請求項１に記載の発明では、プランジャ（７）の頂部に、上部リード（７ａ）を右斜下方向に向けて設け、該上部リード（７ａ）の下方であって、プランジャ（７）の周面には、下部リード（７ｂ）を右斜下方向に向けて設け、該上部リード（７ａ）と下部リード（７ｂ）は、プランジャバレル（８）に設けられるメインポート（２１）に対向する位置に設け、該プランジャ（７）の上面から下部リード（７ｂ）に向って縦溝（７ｃ）を形成し、該プランジャ（７）の頂部には、前記上部リード（７ａ）と周方向に位置をずらして、サブ上部リード（７ｄ）を右斜下方向に向けて設け、該プランジャ（７）の頂部には、前記サブ上部リード（７ｄ）よりも右方に、始動リード（７ｆ）を設け、該始動リード（７ｆ）は、プランジャ（７）の頂部の端面、即ち、プランジャ（７）の上端面と周面の間の縁部にて形成し、該サブ上部リード（７ｄ）と始動リード（７ｆ）はプランジャバレル（８）に設けた溢流用サブポート（２２）に対向する位置に設け、該プランジャ（７）の周面における前記上部リード（７ａ）の下方で、前記下部リード（７ｂ）の右方には、始動時噴射量調整リード（７ｕ）を右斜下方向に向けて設け、該始動時噴射量調整リード（７ｕ）は、前記下部リード（７ｂ）を形成する溝（７ｍ）と連通する溝（７ｎ）により形成し、該始動時噴射量調整リード（７ｕ）の左上端部は、該下部リード（７ｂ）の右下端面よりも高い位置に配置し、始動時において、前記溢流用サブポート（２２）の閉鎖に対して、該始動リード（７ｆ）を使用し、前記メインポート（２１）の開放に対して、該始動時噴射量調整リード（７ｕ）を使用するので、始動時においては、始動リードにて圧送の開始時期を早めて始動性の向上を図るとともに、始動時噴射量調整リードによって燃料の圧送の終了時期を早めることで、噴射量の大幅な増加を防止するものである。
また、本発明では、従来のＣＳＤに必要とされた進角用アクチュエータを備えずに、ＣＳＤと同様の噴射時期の制御を行え、部品点数の削減や、コスト低減を図ることができる。

請求項２に記載の発明では、プランジャ（７）の頂部に、上部リード（７ａ）を右斜下方向に向けて設け、該上部リード（７ａ）の下方であって、プランジャ（７）の周面には、下部リード（７ｂ）を右斜下方向に向けて設け、該上部リード（７ａ）と下部リード（７ｂ）は、プランジャバレル（８）に設けられるメインポート（２１）に対向する位置に設け、該プランジャ（７）の上面から下部リード（７ｂ）に向って縦溝（７ｃ）を形成し、該プランジャ（７）の頂部には、前記上部リード（７ａ）と周方向に位置をずらして、サブ上部リード（７ｄ）を右斜下方向に向けて設け、該プランジャ（７）の頂部には、前記サブ上部リード（７ｄ）よりも右方に、始動リード（７ｆ）を設け、該始動リード（７ｆ）は、プランジャ（７）の頂部の端面、即ち、プランジャ（７）の上端面と周面の間の縁部にて形成し、該サブ上部リード（７ｄ）と始動リード（７ｆ）はプランジャバレル（８）に設けた溢流用サブポート（２２）に対向する位置に設け、前記始動リード（７ｆ）の下方に、始動時噴射量調整リード（７ｕＡ）を設け、該始動時噴射量調整リード（７ｕＡ）は、該始動リード（７ｆ）の下方のプランジャ（７）の周面に右斜下方向に向けて設けた溝（７ｐ）により形成し、該溝（７ｐ）は、前記縦溝（３ｃ）に連通し、始動時において、前記溢流用サブポート（２２）の閉鎖に対して、該始動リード（７ｆ）を使用し、同じく溢流用サブポート（２２）の開放に対して、該始動時噴射量調整リード（７ｕＡ）を使用するので、始動時においては、始動リードにて圧送の開始時期を早めて始動性の向上を図るとともに、始動時噴射量調整リードによって燃料の圧送の終了時期を早めることで、噴射量の大幅な増加を防止するものである。
また、本発明では、従来のＣＳＤに必要とされた進角用アクチュエータを備えずに、ＣＳＤと同様の噴射時期の制御を行え、部品点数の削減や、コスト低減を図ることができる。
さらに、本発明では、コントロールラックのストローク（動作量）を最小限に抑えることができ、燃料噴射ポンプ全体としての小型化を図ることができる。

進角用アクチュエータを備えずに、ＣＳＤと同様の噴射時期の制御を行えるとともに、「低温始動時」での噴射量の増加を抑えるという目的を、プランジャの頂部に始動リードを設け、始動時において、該始動リードによりプランジャバレルに設けたサブポートを閉じて燃料の圧送を開始する構成とするとともに、プランジャの周面に始動時噴射量調整リードを設け、始動時において、該始動時噴射量調整リードによりプランジャバレルに設けたメインポートを開いて燃料の圧送を終了する構成とすることで達成する。

次に、本発明の実施の形態を、図面に基づいて説明する。

図１は実施例１におけるプランジャの周辺の構成を示す側面一部断面図、図２は実施例１におけるプランジャの展開図である。

図３はプランジャの回転制御に関する装置のブロック図、図４はポンプ回転数と噴射時期の関係を示す図、図５はポンプ回転数と噴射量の関係を示す図である。

図６は実施例２におけるプランジャの展開図、図７はポンプ回転数とコントロールラック位置の関係を示す図、図８は始動リードとサブ上部リードのそれぞれに対する有効ストロークについて示す図である。

図９の（ａ）はポンプ回転数と噴射量の関係を示す図、図９の（ｂ）はラック位置とポンプ回転数の関係を示す図、図９の（ｃ）は噴射タイミングとポンプ回転数の関係を示す図である。

図１０は機械式ガバナにサーモエレメントを適用してなる実施例について示す図、図１１は同じくサーモエレメントの構成について示す正面図である。

図１２の（ａ）は暖態始動時におけるサーモエレメントの状態を示す図、図１２の（ｂ）は低温始動時におけるサーモエレメントの状態を示す図である。

また、図１３は従来のＣＳＤの周辺の構成を示す側面一部断面図、図１４は従来のリードの配置について示すプランジャの展開図、図１５は従来のＣＳＤを備える構成におけるポンプ回転数と噴射量の関係を示す図である。

尚、以下の説明において、図２における紙面左側を左側とし、同じく紙面右側を右側とする。

実施例１においては、図１及び図２に示すごとく、始動時において、プランジャバレル８に設けた溢流用サブポート２２をプランジャ７の頂部に設けた始動リード７ｆで閉じるようにするとともに、始動時における噴射量の調整用として、前記始動リード７ｆに対応する専用の始動時噴射量調整リード７ｕを設ける構成とするものである。

以下、実施例１の構成について詳述する。図１に示すごとく、プランジャバレル８内でプランジャ７が上下摺動する構成としており、プランジャバレル８には、燃料供給口となるメインポート２１と、燃料溢流用のサブポート２２が形成されている。また、図２では、プランジャ７の周面を展開して示しており、プランジャバレルに設けたメインポート２１、及びサブポート２２につき、燃料の圧送開始位置に対応する位置を、ポンプ回転数及び負荷毎に表している。メインポート２１に関して、それぞれ、２１ａは高回転かつ低負荷域（ハイアイドル時）、２１ｂは低回転かつ低負荷域（ローアイドル時）、２１ｃは高回転かつ高負荷域（定格時）、２１ｄは低回転かつ高負荷域（始動時）、の場合における圧送開始位置を示している。同様に、サブポート２２に関して、それぞれ、２２ａは高回転かつ低負荷域（ハイアイドル時）、２２ｂは低回転かつ低負荷域（ローアイドル時）、２２ｃは高回転かつ高負荷域（定格時）、２２ｄは低回転かつ高負荷域（始動時）、の場合における圧送開始位置を示している。

また、プランジャ７は、図３に示すごとく、ガバナ装置２によるコントロールラック３の動作にて回転されるものであり、上述したごとく、回転数及び負荷に応じて、メインポート２１及びサブポート２２とプランジャ７の相対位置関係が変更されるようになっている。尚、本実施例１において、ガバナ装置２の構成については特に限定されるものではなく、コントローラ１により制御される電子制御式や、該コントローラ１を備えない機械式の構成が採用され得る。

また、図２において、プランジャ７の頂部には、上部リード７ａが右斜下方向に設けられており、該上部リード７ａの下方であって、プランジャ７の周面には、下部リード７ｂが右斜下方向に設けられている。これら上部リード７ａ・下部リード７ｂは、プランジャ７に溝を彫ることにより形成される。また、プランジャ７の上面から下部リード７ｂに向って縦溝７ｃが形成されている。また、上部リード７ａ・下部リード７ｂは、プランジャバレルに設けられるメインポート２１に対向する位置に設けられている。また、本実施例１では、ハイアイドル時、ローアイドル時、定格時において、下部リード７ｂが使用される。この構成により、プランジャ７が上昇すると、上部リード７ａによりメインポート２１が閉じ始め、メインポート２１が完全に閉じられると、燃料の圧送が開始される。さらに、プランジャ７が上昇すると、下部リード７ｂによりメインポート２１（２１ａ・２１ｂ・２１ｃ）が開き始め、プランジャ７の上方の燃料圧室内の高圧燃料が縦溝７ｃを介してメインポート２１に溢流され、これにより、燃料の圧送が終了される。

また、プランジャ７の頂部には、前記上部リード７ａと周方向に位置をずらして、サブ上部リード７ｄが右斜下方向に設けられている。該サブ上部リード７ｄは、プランジャ７の頂部に刻設される。また、サブ上部リード７ｄは、プランジャバレルに設けられるサブポート２２に対向する位置に設けられている。また、本実施例１では、ローアイドル時において、該サブ上部リード７ｄが使用される。この構成により、ポンプ回転数が低く、負荷も低いローアイドル時では、プランジャ７の摺動速度が遅く、サブポート２２ｂからの燃料が溢流しやすいため、プランジャ７の上昇によりサブ上部リード７ｄにてサブポート２２ｂが閉じ始めた後、サブポート２２ｂが完全に閉じられた際に燃料の圧送が開始されるようにしている。このように、サブ上部リード７ｄにより、ポンプ回転数が低く、負荷も低いローアイドル時には、燃料の圧送の開始時期を遅らせる、即ち、遅角制御が行われるようになっている。

また、プランジャ７の頂部には、前記サブ上部リード７ｄよりも右方に、始動リード７ｆが設けられている。該始動リード７ｆは、プランジャ７の頂部の端面、即ち、プランジャ７の上端面と周面の間の縁部にて形成される。また、本実施例１においては、始動時において、該始動リード７ｆが使用される。この構成により、ポンプ回転数が低く、負荷が高い始動時では、始動リード７ｆにより、サブポート２２ｄが閉じ始めるようにしている。この始動リード７ｆは、前記サブ上部リード７ｄよりも上方に配されるものであり、始動時では、前記ローアイドル時と比較して、燃料の圧送の開始時期を早める、即ち、進角制御が行われるようになっている。

また、プランジャ７の周面における前記上部リード７ａの下方であって、前記下部リード７ｂの右方には、始動時噴射量調整リード７ｕが右斜下方向に設けられている。該始動時噴射量調整リード７ｕは、下部リード７ｂを形成する溝７ｍと連通する溝７ｎにより形成される。また、該始動時噴射量調整リード７ｕの左上端部は、下部リード７ｂの右下端面よりも高い位置に配されている。また、本実施例１においては、始動時において、該始動時噴射量調整リード７ｕが使用される。この構成により、ポンプ回転数が低く、負荷が高い始動時では、始動時噴射量調整リード７ｕにより、メインポート２１ｄが開き始めるようにしている。そして、この始動時噴射量調整リード７ｕの左上端部は、前記下部リード７ｂの右下端面よりも高い位置に配されることから、下部リード７ｂを右斜下方向に延長してメインポート２１ｄを開いて燃料の圧送を終了する構成とするものと比較して、早期にメインポート２１ｄが開き始めるようになる。このように、始動時噴射量調整リード７ｕにより、メインポート２１ｄが開き始める時期、即ち、燃料の圧送の終了時期を早めることができる。

以上のように、プランジャ７の頂部に始動リード７ｆを設け、始動時において、該始動リード７ｆによりプランジャバレル８に設けたサブポート２２を閉じて燃料の圧送を開始する構成とするとともに、プランジャ７の周面に始動時噴射量調整リード７ｕを設け、始動時において、該始動時噴射量調整リード７ｕによりプランジャバレル８に設けたメインポート２１を開いて燃料の圧送を終了する構成とするものである。

そして、以上の構成により、図４に示すごとく、始動時においては、前記始動リード７ｆが使用されることにより、噴射時期を早める（進角）させることができ、始動性の向上が図られる。また、図５に示すごとく、始動時においては、前記始動時噴射量調整リード７ｕが使用されることにより、前記始動リード７ｆにて圧送の開始時期が早められつつも、始動時噴射量調整リード７ｕによって燃料の圧送の終了時期が早められることで、噴射量を常に一定のレベルに抑えることができ、噴射量の大幅な増加によって燃焼室を冷やしてしまうことや、黒煙の発生の増加といった不具合の発生を防止することができる。

本実施例２においては、図６に示すごとく、前記上部リード７ａの下方に始動時噴射量調整リード７ｕを設ける代わりに、前記始動リード７ｆの下方に、始動時噴射量調整リード７ｕＡを設ける構成とするものである。始動時噴射量調整リード７ｕＡは、始動リード７ｆの下方のプランジャ７の周面に右斜下方向に設けられるものであり、溝７ｐにより形成される。該溝７ｐは、前記縦溝３ｃに連通されている。

以上のように、プランジャ７の頂部に始動リード７ｆを設け、始動時において、該始動リード７ｆによりプランジャバレル８に設けたサブポート２２を閉じて燃料の圧送を開始する構成とするとともに、プランジャ７の周面に始動時噴射量調整リード７ｕを設け、始動時において、該始動時噴射量調整リード７ｕにより前記サブポート２２を開いて燃料の圧送を終了する構成とするものである。

そして、以上の構成により、図４に示すごとく、始動時においては、前記始動リード７ｆが使用されることにより、噴射時期を早める（進角）させることができ、始動性の向上が図られる。また、始動時においては、始動時噴射量調整リード７ｕＡによりサブポート２２ｄが開かれると、燃料の圧送が終了されるようになり、該始動時噴射量調整リード７ｕＡを設けることによって燃料の圧送の終了時期を早めることができる。このようにして、前記始動リード７ｆにて圧送の開始時期が早められつつも、始動時噴射量調整リード７ｕＡによって燃料の圧送の終了時期が早められることで、噴射量を常に一定のレベルに抑えることができ、噴射量の大幅な増加によって燃焼室を冷やしてしまうことや、黒煙の発生の増加といった不具合の発生を防止することができる。

さらに、このように、始動時噴射量調整リード７ｕＡを始動リード７ｆ側に設けることにより、始動時から、他のローアイドル時、ハイアイドル時、定格時に切り換える、即ち、使用するリードを切り換える際のコントロールラック３のストローク（動作量）を最小にすることができる。これは、実施例１のように、始動時噴射量調整リード７ｕを上部リード７ａ側に設けた場合には、メインポート２１ｄの直径分だけプランジャ７を回転させる必要があるが、本実施例２の場合では、サブポート２２ｄの直径分だけプランジャ７を回転させることにより、前記切り換えを行うことができるためである。このように、コントロールラック３のストローク（動作量）を最小限に抑えることによれば、燃料噴射ポンプ全体としての小型化を図ることができる。

図７に示すごとく、従来では、始動時において噴射量を増量させており、ポンプ回転数がある値にまで到達すると、噴射量の増量を終了させるようにしている。そして、この噴射量の増量を終了させる回転数を始動噴射量終了回転数Ｍとし、該始動噴射量終了回転数Ｍまで到達すると、前記ガバナ装置２（図３参照）によりコントロールラック３の位置を変更させ（実線３１）、図４に示すごとくの噴射時期の遅角（実線３３）や、図５に示すごとくの噴射量の減少（実線３２）を行うようにしている。しかし、このように、ポンプ回転数が始動噴射量終了回転数Ｍにまで到達した際に、コントロールラック３の位置を変更してしまうと、アクセル指示値に対応する回転数（以下、「目標回転数Ｎｓｅｔ」とする）にまで到達させるまでに時間がかかってしまうことになり、特に、低温始動時においてエンジンの立ち上がりが悪いといった問題があった。そこで、本実施例３では、上述の実施例１・２に加え、低温始動時におけるエンジンの立ち上がりを改善すべく、以下の構成とするものである。

図３に示すごとく、本実施例３においては、コントローラ１によりガバナ装置２を制御する電子制御ガバナを採用し、コントロールラック３を介してプランジャ７の回転を電子制御する構成とする。前記コントローラ１では、予め記憶したプログラムによりガバナ装置２を制御し、コントロールラック３の位置を変更、又は保持するようにしている。

また、図７は、ポンプ回転数に対するコントロールラック３の位置を示すものである。このうち、点線３４は、低温始動時におけるコントロールラック３の位置を示すものであり、ポンプ回転数が目標回転数Ｎｓｅｔの直前の回転数Ｎに到達するまでの間は、ガバナ装置２により、始動時におけるコントロールラック３の位置が保持されることを示している。これにより、ポンプ回転数が目標回転数Ｎｓｅｔの直前の回転数Ｎに到達するまでの間は、前記始動リード７ｆ及び始動時噴射量調整リード７ｕが使用されるようになっている。

尚、「直前」が意味するところの目標回転数Ｎｓｅｔと回転数Ｎの間の回転数差については、予めプログラムにおいて一定の値を設定するほか、始動時の気温に応じて設定されるようにしてもよい。例えば、極低温である場合に目標回転数Ｎｓｅｔと回転数Ｎの間の回転数差をより小さくする、即ち、回転数Ｎを目標回転数Ｎｓｅｔに近づけるように設定することにより、極低温である場合でもエンジンの良好な立ち上がりを確保するといったことなどである。また、「直前」まで始動時におけるコントロールラック３の位置を保持するようにしているのは、目標回転数Ｎｓｅｔに到達する際には、コントロールラック３が始動時の位置から常温時（ローアイドル時、ハイアイドル時、定格時）の位置に変更されているようにするためである。

このようにして、図７に示すごとく、電子制御ガバナにより、低温始動時においては、回転数Ｎに到達するまでの間、始動時におけるコントロールラック３の位置が保持され（点線３４）、図４に示すごとく、始動後においても、噴射時期の早い状態が維持され（点線３５）、エンジンの立ち上がりを良好にすることができる。また、図５に示すごとく、始動後においても、噴射量の多い状態が保持され（点線３６）、これによっても、エンジンの立ち上がりを良好にすることができる。

本実施例４では、プランジャ７の頂部にサブ上部リード７ｄ（図２、図６参照）を設け、低温始動時には、前記始動リード７ｆにより前記溢流用サブポートを閉じて燃料の圧送を開始する構成とするとともに、暖態始動時には、前記サブ上部リード７ｄにより前記溢流用サブポートを閉じて燃料の圧送を開始する構成とするものである。

これは、図８に示すごとく、プランジャ７の頂部につき、サブ上部リード７ｄと、始動リード７ｆの切換が行われる領域Ｄでは、サブポートが閉じるタイミング（カムリフト）が急激に変化するものであり（特性線Ｌ１参照）、これにより、有効ストロークが急激に変化することになる（特性線Ｌ２参照）。このため、領域Ｄでは、噴射量の急激な増減の変化が生じ、安定した燃料噴射が行えない、つまりは、噴射量の制御が不能となってしまう。たとえば、低温始動時にラック位置Ｑが設定され、始動リード７ｆ（低温始動域Ａ２）を使用しての始動が行われ、始動後にラック位置Ｐが設定され、サブ上部リード７ｄ（通常制御域Ａ３）を使用しての通常の運転が行なわれる場合には、噴射量の増加する制御不可領域Ａ１を通過することになり（プランジャ７の領域Ｄが使用されるということ）、この際の噴射量の増加により、黒煙が増加するといった問題が生じることになる。ところが、暖態始動時においては、始動性が良好であるため、あえて始動リード７ｆを使う必要はない。つまり、暖態始動時においては、ラック位置Ｐにおいて始動しても問題ないといえる。そして、このようにラック位置Ｐにて始動することによれば、その後のラック位置の調整は、通常制御領域Ａ３においてのみ行われるため、制御不可領域Ａ１（プランジャ７の領域Ｄ）において噴射が行われることもない。そこで、上記のように、暖態始動時においては、始動リード７ｆを使用せずに、サブ上部リード７ｄを使用することとするものである。

本実施例４を行うための具現化する形態として以下の二つを提案する。第一は、電子制御ガバナによるものである。この場合、図３に示すガバナ装置２において、周知の電子制御ガバナを採用するものとするものであり、該電子制御ガバナにより、コントロールラック３の位置が変更される。前記電子制御ガバナは、コントローラ１により制御される。コントローラ１は、機関始動の指令が入力されると、図示せぬ温度センサの検出値にもとづいて、機関が低温状態か、あるいは暖態状態かを判断する。そして、低温状態であると判断した場合には、低温始動時であるとして、始動リード７ｆを使用すべく、電子制御ガバナを作動させ、コントロールラックの位置を図８におけるラック位置Ｑに設定する。一方、暖態状態であると判断した場合には、暖態始動時であるとして、サブ上部リード７ｄを使用すべく、電子制御ガバナを作動させ、コントロールラックの位置を図８におけるラック位置Ｐに設定する。

以上により、暖態始動時においては、サブ上部リード７ｄが使用されるため、始動後の始動リード７ｆとサブ上部リード７ｄの間でのリードの切換が行われず、リードの切換に伴う黒煙増加といった不具合が生じることもない。図９の（ａ）〜（ｃ）はこのことを説明するものであり、（ａ）においては、噴射量が低温始動時と暖態始動時で異なり、低温始動時においては、点線で示されるように、回転数が上昇しリードの切替の際に噴射量の一時的な上昇が発生するが、暖態始動時においては、このようなことが発生しないことを示している。また、（ｂ）においては、ラック位置につき、低温始動時においては始動リード７ｆが使用され（始動リード領域）、暖態始動時においてはサブ上部リード７ｄが使用される（通常リード領域）ことを示している。また、（ｃ）においては、噴射タイミングにつき、低温始動時においては進角が行われるが、暖態始動時においては進角が行われないことを示している。

第二は、機械式ガバナ（図１０参照）によるものである。上記の電子制御ガバナによる場合には、コントローラ１の制御によってラック位置の切換制御が行われるものであるが、この例では、図１１、１２に示すごとくのサーモエレメント３０を用い、ガバナレバー４１に作用してコントロールラック３の位置を変更させるものとするものである。図１０乃至図１２に示すごとく、ガバナレバー４１は、リンク４２を介してコントロールラック３と連動連結されるものである。また、サーモエレメント３０は、ガバナレバー４１に作用して、リンク４２を介して、コントロールラック３を進退させるものである。また、このサーモエレメント３０は、ガバナケース４４に固定される。また、サーモエレメント３０には、リンク４２の進退方向と直交方向に進退するピストン３１が備えられており、該ピストン３１の進退動作は、アクチュエータ３２によってなされる。アクチュエータ３２は、暖態始動時（暖態時）においては、ピストン３１を伸張させ、低温始動時（低温時）においては、ピストン３１を収縮させる。このピストン３１は、アクチュエータ３２に近い側の大径部３１ａと、アクチュエータ３２から遠い側の小径部３１ｂとから構成されている。暖態始動時（暖態時）においては、大径部３１ａがリンク４２端部の当接部４２ａに当接されることで、リンク４２が図において右方向、即ち、噴射量減量方向に移動され（図１２（ａ）の状態）、ラック位置Ｐ（図８参照）が設定され、これにより、サブ上部リード７ｄが使用される。低温始動時（低温時）においては、小径部３１ｂがリンク４２端部の当接部４２ａに当接されることで、リンク４２が図において左方向、即ち、噴射量減量方向に移動され（図１２（ｂ）の状態）、ラック位置Ｐ（図８参照）が設定される。

以上により、機械式ガバナの構成においても、温度状態に応じたラック位置の設定を行うことができる。また、該サーモエレメント３０によれば、電気的な制御も必要なく、また、既存の機械式ガバナを備える燃料噴射ポンプに後付けで搭載することも可能となる。

本実施例５では、低温始動時と暖態始動時で設定されるコントロールラックの位置、即ち、ラック位置Ｐ、ラック位置Ｑは、変更可能に構成されるものとするものであり、これにより、サブポートに対する始動リード７ｆ及びサブ上部リード７ｄの位置関係を調整し、プランジャ７の領域Ｄ（図８参照）の使用による噴射量の制御不能といった不具合を回避することとするものである。上記実施例４に述べた構成において、本実施例５を具現化する形態として以下の二つを提案する。電子制御ガバナを用いる場合には、コントローラ１に、温度状態に対応するラック位置Ｐ、ラック位置Ｑをマップ化した制御情報を記憶させるとともに、該制御情報を変更可能に構成することにより、具件化される。

他方、機械式ガバナにつき、上記サーモエレメント３０においては、円形断面のアクチュエータ３２をガバナケース４４に回転自在に挿嵌するとともに、アクチュエータ３２の基台３５に円弧状の長孔３５ａを介してボルト３６により固定する構成とする。そして、アクチュエータ３２の中心位置３２ｃと、ピストン３１の中心位置３１ｃとを偏心配置する構成とする。以上により、必要に応じてボルト３６を緩めて基台３５を回転させることで、ピストン３１の位置を、図において左右方向に移動することが可能となり、これにより、サブポートに対する始動リード７ｆ及びサブ上部リード７ｄを変更することができる。

本発明は、前記プランジャバレルに溢流用サブポートを形成し、該溢流用サブポートの開閉により噴射時期を調整する構成とする燃料噴射ポンプに適用可能である。また、従来のＣＳＤを備える燃料噴射ポンプにおいては、本発明を適用することにより、電磁弁やサーモエレメント等の進角用アクチュエータを省いた構成とすることができる。

また、暖態始動時においては、サブ上部リードが使用されるため、始動後の始動リードとサブ上部リードの間でのリードの切換が行われず、リードの切換に伴う黒煙増加といった不具合が生じることもない。また、始動後においても、噴射時期の早い状態が維持され、エンジンの立ち上がりを良好にすることができる。また、始動後においても、噴射量の多い状態が保持され、これによっても、エンジンの立ち上がりを良好にすることができる。また、機械式ガバナの構成においても、温度状態に応じたラック位置の設定を行うことができる。

また、該サーモエレメントによれば、電気的な制御も必要なく、また、既存の機械式ガバナを備える燃料噴射ポンプに後付けで搭載することも可能となる。また、サブポートに対する始動リード及びサブ上部リードの位置関係を調整し、噴射量の制御不能といった不具合を回避することができる。

実施例１におけるプランジャの周辺の構成を示す側面一部断面図である。 実施例１におけるプランジャの展開図である。 プランジャの回転制御に関する装置のブロック図である。 ポンプ回転数と噴射時期の関係を示す図である。 ポンプ回転数と噴射量の関係を示す図である。 実施例２におけるプランジャの展開図である。 ポンプ回転数とコントロールラック位置の関係を示す図である。 始動リードとサブ上部リードのそれぞれに対する有効ストロークについて示す図である。 （ａ）は、ポンプ回転数と噴射量の関係を示す図である。（ｂ）はラック位置とポンプ回転数の関係を示す図である。（ｃ）は噴射タイミングとポンプ回転数の関係を示す図である。 機械式ガバナにサーモエレメントを適用してなる実施例について示す図である。 同じくサーモエレメントの構成について示す正面図である。 （ａ）は暖態始動時におけるサーモエレメントの状態を示す図である。（ｂ）は低温始動時におけるサーモエレメントの状態を示す図である。 従来のＣＳＤの周辺の構成を示す側面一部断面図である。 従来のリードの配置について示すプランジャの展開図である。 従来のＣＳＤを備える構成におけるポンプ回転数と噴射量の関係を示す図である。

符号の説明

７ プランジャ
７ａ 上部リード
７ｂ 下部リード
７ｆ 始動リード
７ｕ 始動時噴射量調整リード
２１ メインポート
２２ サブポート

Claims (2)

1. プランジャ（７）の頂部に、上部リード（７ａ）を右斜下方向に向けて設け、該上部リード（７ａ）の下方であって、プランジャ（７）の周面には、下部リード（７ｂ）を右斜下方向に向けて設け、該上部リード（７ａ）と下部リード（７ｂ）は、プランジャバレル（８）に設けられるメインポート（２１）に対向する位置に設け、該プランジャ（７）の上面から下部リード（７ｂ）に向って縦溝（７ｃ）を形成し、該プランジャ（７）の頂部には、前記上部リード（７ａ）と周方向に位置をずらして、サブ上部リード（７ｄ）を右斜下方向に向けて設け、該プランジャ（７）の頂部には、前記サブ上部リード（７ｄ）よりも右方に、始動リード（７ｆ）を設け、該始動リード（７ｆ）は、プランジャ（７）の頂部の端面、即ち、プランジャ（７）の上端面と周面の間の縁部にて形成し、該サブ上部リード（７ｄ）と始動リード（７ｆ）はプランジャバレル（８）に設けた溢流用サブポート（２２）に対向する位置に設け、該プランジャ（７）の周面における前記上部リード（７ａ）の下方で、前記下部リード（７ｂ）の右方には、始動時噴射量調整リード（７ｕ）を右斜下方向に向けて設け、該始動時噴射量調整リード（７ｕ）は、前記下部リード（７ｂ）を形成する溝（７ｍ）と連通する溝（７ｎ）により形成し、該始動時噴射量調整リード（７ｕ）の左上端部は、該下部リード（７ｂ）の右下端面よりも高い位置に配置し、始動時において、前記溢流用サブポート（２２）の閉鎖に対して、該始動リード（７ｆ）を使用し、前記メインポート（２１）の開放に対して、該始動時噴射量調整リード（７ｕ）を使用することを特徴とする燃料噴射ポンプ。
2. プランジャ（７）の頂部に、上部リード（７ａ）を右斜下方向に向けて設け、該上部リード（７ａ）の下方であって、プランジャ（７）の周面には、下部リード（７ｂ）を右斜下方向に向けて設け、該上部リード（７ａ）と下部リード（７ｂ）は、プランジャバレル（８）に設けられるメインポート（２１）に対向する位置に設け、該プランジャ（７）の上面から下部リード（７ｂ）に向って縦溝（７ｃ）を形成し、該プランジャ（７）の頂部には、前記上部リード（７ａ）と周方向に位置をずらして、サブ上部リード（７ｄ）を右斜下方向に向けて設け、該プランジャ（７）の頂部には、前記サブ上部リード（７ｄ）よりも右方に、始動リード（７ｆ）を設け、該始動リード（７ｆ）は、プランジャ（７）の頂部の端面、即ち、プランジャ（７）の上端面と周面の間の縁部にて形成し、該サブ上部リード（７ｄ）と始動リード（７ｆ）はプランジャバレル（８）に設けた溢流用サブポート（２２）に対向する位置に設け、前記始動リード（７ｆ）の下方に、始動時噴射量調整リード（７ｕＡ）を設け、該始動時噴射量調整リード（７ｕＡ）は、該始動リード（７ｆ）の下方のプランジャ（７）の周面に右斜下方向に向けて設けた溝（７ｐ）により形成し、該溝（７ｐ）は、前記縦溝（３ｃ）に連通し、始動時において、前記溢流用サブポート（２２）の閉鎖に対して、該始動リード（７ｆ）を使用し、同じく溢流用サブポート（２２）の開放に対して、該始動時噴射量調整リード（７ｕＡ）を使用することを特徴とする燃料噴射ポンプ。

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