JP5905758B2 - 燃料噴射ポンプ - Google Patents

Description

本発明は燃料噴射装置の燃料噴射ポンプに関し、より詳細にはコントロールラックの凍結防止の技術に関する。

従来、ポンプヘッドとポンプハウジングとから形成されるラック室内にコントロールラックが配置されたエンジンの燃料噴射ポンプが公知となっている。コントロールラックを操作することにより、燃料噴射ポンプがエンジンに供給する燃料の量を調整することができる。
このような燃料噴射ポンプにおいて、常温状態のエンジンを始動する際に供給する燃料の量よりも低温状態のエンジンを始動する際に供給する燃料の量を増加させて、エンジンの始動性を向上させるものがある。例えば、特許文献１に記載の如くである。

特許文献１に記載の燃料噴射ポンプは、エンジンの温度状態に応じてコントロールラックを移動させているリンクのストッパー位置を切り替える。これにより、コントロールラックの移動量を変更させてエンジンの始動性を向上させる。しかし、エンジンから浸入したブローバイガスに含まれる水分が凝縮してコントロールラックに付着している場合、コントロールラックの周囲の温度が氷点よりも下回ると水分がコントロールラック上で凍結する。この結果、コントロールラックが氷滴により動かなくなりエンジンに燃料が供給できなくなる可能性があった。

特開平８−１２８３３５号公報

本発明は以上の如き状況に鑑みてなされたものであり、コントロールラックに付着した水分が凍結することによるエンジンの始動不良を防止する燃料噴射ポンプの提供を目的とする。

請求項１においては、ポンプヘッドとポンプハウジングとから形成されるラック室の内部に燃料噴射量を調整するコントロールラックが配置されるエンジンの燃料噴射ポンプであって、前記コントロールラックは、ラックガイドに摺動可能に支持されており、前記ラック室、前記コントロールラック、及び前記ラックガイドを加熱する加熱手段を、前記ポンプヘッド又はラック室に設け、前記エンジンの冷却水温度が、前記コントロールラックに付着している水滴が凍結する所定温度以下の場合に、前記加熱手段による加熱を開始し、所定時間経過後に、前記加熱手段による加熱を終了するように構成したものである。

請求項２においては、請求項１に記載の燃料噴射ポンプにおいて、前記加熱手段は、グロープラグから構成され、前記ポンプヘッドに取り外し自在に設けられるものである。

請求項３においては、請求項１記載の燃料噴射ポンプにおいて、前記加熱手段は、プレートヒーターから構成され、前記ラック室の内壁に設けられるものである。

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に係る発明によれば、ラック室の内部で水分が凍結して氷滴が生成されても加熱手段によって溶解させることができる。これにより、コントロールラックに付着した水分が凍結することによるエンジンの始動不良を防止する。

また、ラック室の内部で水分が凍結する可能性がある場合にラック室の内部が加熱される。これにより、コントロールラックに付着した水分が凍結することによるエンジンの始動不良を防止する。

請求項２に係る発明によれば、ラック室の内部に加熱手段を容易に設けることができる。また、加熱手段が故障しても容易に交換することができる。これにより、コントロールラックに付着した水分が凍結することによるエンジンの始動不良を防止する。

請求項３に係る発明によれば、ラック室の内部を全体的に加熱することができる。これにより、コントロールラックに付着した水分が凍結することによるエンジンの始動不良を防止する。

本発明に係る燃料噴射ポンプ１の構成を示した一側面断面図。 本発明に係る燃料噴射ポンプ１の構成を示した他側面断面図。 本発明に係る燃料噴射ポンプ１の制御構成を示すブロック図。 本発明に係る燃料噴射ポンプ１におけるラック室内の温度とブローバイガスに含まれる水分の状態との関係を示すグラフを表す図。 本発明に係る燃料噴射ポンプ１の制御態様を表すフローチャートを示す図。 本発明に係る燃料噴射ポンプ１の別実施形態の構成を示した他側面断面図。

以下では、本発明の好適な一実施形態に係る燃料噴射ポンプ１の構成について図１から図３を用いて説明する。なお、本発明には、各実施形態に示す構成を相互に組み合わせた構成も含まれる。

燃料噴射ポンプ１は、燃料をディーゼルエンジン４０（図３参照）の図示しない燃料噴射ノズルに供給するものである。本実施形態の燃料噴射ポンプ１は、ディーゼルエンジン４０の各気筒に燃料を分配して供給する、いわゆる分配型の燃料噴射ポンプ１である。図１に示すように、燃料噴射ポンプ１は、ポンプハウジング２とポンプヘッド３とから構成される。

ポンプハウジング２は、燃料噴射ポンプ１の下半部を成す構造体である。ポンプハウジング２の下部には、カム室４が形成される。ポンプハウジング２の上面には、略直方体形状に下方に凹んだ窪みが形成される。ポンプハウジング２には、ガバナ装置２４を取り付けるためのガバナフランジ２ａがポンプハウジング２と一体的に形成される。ポンプハウジング２には、カム軸６、カム６ａ、タペット８、ベベルギヤ１０、伝達軸１１等が組み付けられる。

ポンプヘッド３は、燃料噴射ポンプ１の上半部を成す構造体である。ポンプヘッド３はポンプハウジング２の上に固定される。ポンプハウジング２の上面のうち前記窪みを形成している部分と、ポンプヘッド３の下面と、によって取り囲まれる空間は、ラック室５を成している。ラック室５はカム室４の上方に配置される。ポンプヘッド３には、プランジャ１２、プランジャバレル１３、スプリング１４、分配軸１５、スリーブ１７、および調量機構１８（図２参照）等が組み付けられる。

カム軸６はカム室４に水平に架け渡される長い略円柱形状の部材である。カム軸６は、ベアリング等を介してポンプハウジング２に回転可能に支持される。カム軸６の途中部には、後述のプランジャ１２を駆動させるカム６ａが固定される。カム軸６の一側端部はガバナフランジ２ａよりも突出している。カム軸６の他側端部にはカムギヤ７が固定される。カムギヤ７はディーゼルエンジン４０のギヤケース４３内の図示しない各種ギヤと連動連結される。これにより、カム軸６は、ディーゼルエンジン４０の図示しないクランク軸の回転動力がギヤケース４３に収容される各種ギヤを介して伝達される。

タペット８は下端部を閉塞した略円筒形状の部材である。タペット８は、ポンプハウジング２に形成されたタペット孔２ｂに摺動可能に嵌装される。タペット孔２ｂは、カム室４とラック室５とを上下方向に連通するように形成された孔であり、タペット８により概ね塞がれている。タペット８は、その軸線方向がカム軸６に垂直な方向となるように、カム軸６の上方に配置される。タペット８の下端部には、ローラ９がカム６ａ上を転動可能に設けられる。

伝達軸１１は、ポンプハウジング２に支持される略円柱形状の部材である。伝達軸１１はその軸線方向がカム軸６に垂直な方向となるように、カム軸６の上方に配置される。伝達軸１１はポンプハウジング２に形成された伝達軸孔２ｃに回転可能に嵌装される。伝達軸孔２ｃはカム室４とラック室５とを上下方向に連通するように形成された孔であり、伝達軸１１により概ね塞がれている。伝達軸１１は、ベベルギヤ１０・１０を介してカム軸６と連動連結される。

プランジャ１２は、燃料を加圧するものである、プランジャ１２は、略円柱形状の部材であり、ポンプヘッド３に固定されたプランジャバレル１３に嵌装される。プランジャ１２の上面とプランジャバレル１３の内周面とで取り囲まれる空間は加圧室１３ａを構成している。プランジャ１２は、その軸線方向がカム軸６に垂直な方向となるようにカム６ａの上方に配置される。プランジャ１２はプランジャバレル１３の内周面に沿って軸線方向に摺動可能、かつ、周方向に回転可能に構成される。

プランジャ１２の下端部には、タペット８が係止される。さらに、プランジャ１２の下端部には、圧縮コイルバネであるスプリング１４が嵌装される。スプリング１４の上端部はバネ受け１６を介してポンプヘッド３に当接され、スプリング１４の下端部はタペット８底部に当接される。これにより、タペット８は、スプリング１４の付勢力により下方に付勢され、ローラ９を介してカム６ａに常に当接される。

分配軸１５はポンプヘッド３に支持される略円柱形状の部材である。分配軸１５はポンプヘッド３に固定されたスリーブ１７に回転可能に嵌装される。分配軸１５は、その軸線方向がカム軸６に垂直な方向となるように伝達軸１１の上方に配置される。分配軸１５は、伝達軸１１と連動連結される。

図２に示すように、調量機構１８は、燃料噴射ポンプ１からディーゼルエンジン４０の各気筒に供給する燃料の量を調整するための機構である。調量機構１８は、ラックガイド１９、コントロールラック２０、コントロールスリーブ２１、およびグロープラグ２２を具備する。

ラックガイド１９は、コントロールラック２０を支持する部材である。本実施形態のラックガイド１９は、ラック室５の内部であるポンプヘッド３の下面に固定される。ラックガイド１９には、コントロールラック２０を貫装するための貫装孔が形成される。

コントロールラック２０は棒状の部材である。コントロールラック２０はラックガイド１９の貫装孔に貫装される。コントロールラック２０はラックガイド１９の貫装孔内を摺動可能である。コントロールラック２０の一側端部はコントロールスリーブ２１に接続され、コントロールラック２０の中途部はピン等を介して後述するガバナ装置２４のリンク３０に接続される。なお、コントロールラック２０は、後述のグロープラグ２２によって効率よく加熱するために黒色に着色してもよい。

コントロールスリーブ２１は略円筒形状の部材である。コントロールスリーブ２１は、プランジャ１２とバネ受け１６との間に挟まれた状態でプランジャ１２に嵌装される。コントロールスリーブ２１は、バネ受け１６の内周面に沿って周方向に回転可能である。このときプランジャ１２は、コントロールスリーブ２１の回転にともなってコントロールスリーブ２１と一体的に回転する。

加熱手段であるグロープラグ２２は、ラック室５の内部を加熱する。すなわち、ロープラグ２２は、ラック室５の内部に配置されるコントロールラック２０やラックガイド１９を加熱する。グロープラグ２２は、ポンプヘッド３に形成された取り付け孔３ａに外部からラック室５にむけて挿入される。グロープラグ２２は、一側端部がラック室５の内部のコントロールラック２０近傍に到達するようにポンプヘッド３に固定される。また、グロープラグ２２は、他側端部がポンプヘッド３から突出し、外部より容易に交換可能に構成される。グロープラグ２２は、通電されると一側端部が発熱する。

図３に示すように、制御装置２３は、グロープラグ２２の制御を行う。制御装置２３は、グロープラグ２２の制御を行うための種々のプログラムやデータが格納される。制御装置２３は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、ＨＤＤ等がバスで接続される構成であってもよく、あるいはワンチップのＬＳＩ等からなる構成であってもよい。

制御装置２３は、ディーゼルエンジン４０の各種装置やセンサーに接続される。具体的には、制御装置２３は、ディーゼルエンジン４０の冷却水の温度を検出する冷却水温度センサー４１に接続され、冷却水温度センサー４１が検出する冷却水の温度信号を取得することができる。また、制御装置２３は、ディーゼルエンジン４０の電源スイッチ４２に接続され、電源スイッチ４２の入り信号を取得することができる。制御装置２３は、グロープラグ２２に接続され、グロープラグ２２の入り切り制御することができる。

次に、燃料噴射ポンプ１に取り付けられるガバナ装置２４について、図１および図２を参照して説明する。

ガバナ装置２４は調量機構１８を作動させるための装置である。ガバナ装置２４は、支持部材２５、複数の遠心錘２６・２６・・、スライド体２７、ガバナアーム２８、リンク３０および、ガバナハウジング２９等を備える。これらの部材を収容したガバナハウジング２９がボルト等を用いてガバナフランジ２ａに取り付けられる。

支持部材２５は、遠心錘２６・２６・・を支持する部材である。支持部材２５は、カム軸６上のガバナフランジ２ａの内側となる位置に固定される。支持部材２５はカム軸６の回転にともなってカム軸６と一体的に回転する。支持部材２５には、複数の遠心錘２６・２６・・が支持される。

遠心錘２６・２６・・は、スライド体２７を摺動させる錘である。複数の遠心錘２６・２６・・は、その一端がカム軸６の軸心から離間可能に支持部材２５に支持される。複数の遠心錘２６・２６・・の他端は、カム軸６の先端部に嵌装されるスライド体２７の一端に当接される。スライド体２７は、遠心錘２６・２６・・の一端がカム軸６から離間する方向に移動すると、遠心錘２６・２６・・の他端によって軸方向に押し出される。

スライド体２７は、ガバナアーム２８を押し出す部材である。スライド体２７は、ガバナハウジング２９に回転自在に支持されるガバナアーム２８の一側に当接される。ガバナアーム２８の他側には、リンク３０が接続される。リンク３０は、ガバナフランジ２ａに形成されたガバナ連通孔２ｄを介してコントロールラック２０に接続される。

以下では、このように構成される燃料噴射ポンプ１の動作態様について説明する。

カム軸６が回転すると、カム６ａに当接しているタペット８がタペット孔２ｂ内を上下方向に往復運動する。これにともなって、プランジャ１２がプランジャバレル１３内を上下方向に往復運動する。これにより、燃料は、加圧室１３ａ内に吸入および加圧された後に分配軸１５に供給される。

分配軸１５は、カム軸６が回転することにより、ベベルギヤ１０・１０および伝達軸１１を介して回転する。分配軸１５に供給された燃料は、分配軸１５の回転によりデリバリバルブ３１に供給される。デリバリバルブ３１に供給された燃料は図示しない噴射管を通って各気筒の燃料噴射ノズルから噴射される。

ガバナ装置２４において、カム軸６と一体的に回転する遠心錘２６・２６・・は、発生する遠心力の大きさに応じてスライド体２７を移動させる。スライド体２７の移動によってガバナアーム２８が支持軸回りに回転される。ガバナアーム２８の回転によってリンク３０が移動される。リンク３０の移動によってコントロールラック２０がラックガイド１９の貫装孔内を移動される。コントロールラック２０の移動によってコントロールスリーブ２１およびプランジャ１２が周方向に回転される。これにより、燃料噴射ポンプ１から各気筒に供給する燃料の量を調整することを可能としている。

次に、ラック室５の内部のブローバイガスに含まれる水分の状態について図２および図４を用いて説明する。

図２に示すように、ディーゼルエンジン４０が始動されると、カム軸６やプランジャ１２の稼動によってポンプハウジング２の内圧が変動する。この結果、ディーゼルエンジン４０のギヤケース４３とポンプハウジング２との間で空気が移動する。これに伴い、水分を含んだブローバイガスがギヤケース４３を介してポンプハウジング２内に浸入する。図４に示すように、ラック室５の内部（コントロールラック２０）の温度がブローバイガスの露点温度以下であるとき、ラック室５の内部のブローバイガス中の水分は、凝縮して水滴となりコントロールラック２０等に付着する。

ディーゼルエンジン４０の稼動によりラック室５の内部の温度がブローバイガスの露点温度を上回ると、コントロールラック２０等に付着していた水滴は蒸発する（図４における線Ａ）。ディーゼルエンジン４０の稼動が停止されてラック室５の内部の温度がブローバイガスの露点温度以下になった場合、ラック室５の内部に残存するブローバイガス中の水分が凝縮してコントロールラック２０等に水滴として付着する。ラック室５の内部の温度がさらに低下して氷点下になった場合、コントロールラック２０等に付着している水滴が凍結して氷滴となる。

一方、ラック室５の内部の温度がブローバイガスの露点温度以下の状態でディーゼルエンジン４０が稼動され続けると、ディーゼルエンジン４０からラック室５の内部に浸入したブローバイガスに含まれる水分が凝縮してコントロールラック２０に重畳的に付着する（図４における線Ｂ）。つまり、コントロールラック２０に付着する水滴の量は、ディーゼルエンジン４０の稼動時間に略比例して増大する。ディーゼルエンジン４０の稼動が停止されてラック室５の内部の温度が氷点下になった場合、コントロールラック２０等に付着している水滴が凍結して氷滴となる。

ディーゼルエンジン４０の稼動環境が氷点下である状態でディーゼルエンジン４０を始動させる場合、ラック室５の内部の温度も氷点下である可能性が高い。従って、ディーゼルエンジン４０の電源スイッチ４２が入りにされてから所定時間の間、グロープラグ２２が通電される。グロープラグ２２は、一側端部が発熱し（図２黒塗り矢印参照）、ラック室５の内部を加熱する。所定時間経過後にコントロールラック２０を操作してディーゼルエンジン４０を始動させる。

以下では、図３および図５を用いて上述の如く構成される燃料噴射ポンプ１における制御装置２３の動作態様について説明する。

図３に示すように、制御装置２３は、電源スイッチ４２からの入り信号を取得すると、冷却水温度センサー４１からディーゼルエンジン４０の冷却水の温度信号を取得する。制御装置２３は、取得した信号に基づいてグロープラグ２２の入り切りを制御する。

図５に示すように、制御装置２３は、以下のステップでグロープラグ２２の入り切りを制御する。

まず、ステップＳ１０１において、制御装置２３は、制御装置２３に接続されている電源スイッチ４２からの入り信号を取得する。

ステップＳ１０２において、制御装置２３は、制御装置２３に接続されている冷却水温度センサー４１から冷却水の温度信号を取得する。

ステップＳ１０３において、制御装置２３は、冷却水温度センサー４１からの冷却水の温度信号から、冷却水の温度Ｔが基準温度Ｔｔよりも低いか否か判定する。すなわち、却水の温度Ｔに基づいてラック室５の内部のコントロールラック２０に付着している水滴が凍結している可能性が高いか否か判定する。
その結果、温度Ｔが基準温度Ｔｔよりも低いと判定した場合、すなわち、却水の温度Ｔに基づいてラック室５の内部のコントロールラック２０に付着している水滴が凍結している可能性が高いと判定した場合、制御装置２３は、ステップをステップＳ１０４に移行させる。一方、温度Ｔが基準温度Ｔｔよりも低くないと判定した場合、すなわち、却水の温度Ｔに基づいてラック室５の内部のコントロールラック２０に付着している水滴が凍結している可能性が高くないと判定した場合、制御装置２３は、ステップをステップＳ２０４に移行させる。

ステップＳ１０４において、制御装置２３は、グロープラグ２２の電源を入りにする。すなわち、制御装置２３は、グロープラグ２２によってコントロールラック２０に付着している氷滴を融解させる。その後、制御装置２３は、ステップをステップＳ１０５に移行させる。

ステップＳ１０５において、制御装置２３は、グロープラグ２２の入り時間が所定時間経過したか判定する。この所定時間はグロープラグ２２による過熱により凍結した氷滴を融解させるのに十分な時間に設定される。その結果、グロープラグ２２の入り時間が所定時間経過したと判定した場合、制御装置２３は、ステップをステップＳ１０６に移行させる。一方、グロープラグ２２の入り時間が所定時間経過していないと判定した場合、制御装置２３は、ステップをステップＳ１０５に戻す。

ステップＳ１０６において、制御装置２３は、グロープラグ２２の電源を切りにしてディーゼルエンジン４０を始動させる。

ステップＳ２０４において、制御装置２３は、ディーゼルエンジン４０を始動させる。

以上が本実施形態に係る燃料噴射ポンプ１の動作態様についての説明である。なお、本発明の技術的思想は、上述したディーゼルエンジン４０および燃料噴射ポンプ１への適用に限るものではなく、その他の構成のエンジンおよび燃料噴射ポンプに適用することが可能である。

加えて、図６に示すように、本実施形態の別実施形態として、加熱手段であるグロープラグ２２の代わりにプレートヒーター３２を使用した燃料噴射ポンプ１がある。

加熱手段であるプレートヒーター３２は、ラック室５の内部を加熱する。すなわち、ロープラグ２２は、ラック室５の内部に配置されるコントロールラック２０やラックガイド１９を加熱する。プレートヒーター３２は、ラック室５の内壁に固定される。プレートヒーター３２は、一側面がラック室５の内部のコントロールラック２０と相対するように配置される。プレートヒーター３２は、通電されるとその一側面が発熱し（図６黒塗り矢印参照）、ラック室５の内部のコントロールラック２０を全体的に加熱する。

以上の如く、本発明の第一実施形態に係る燃料噴射ポンプ１は、ポンプヘッド３とポンプハウジング２とから形成されるラック室５の内部に燃料噴射量を調整するコントロールラック２０が配置されるディーゼルエンジン４０の燃料噴射ポンプ１であって、ラック室５及びコントロールラック２０を加熱する加熱手段であるグロープラグ２２が設けられるものである。このように構成することにより、ラック室５の内部で水分が凍結して氷滴が生成されてもグロープラグ２２によって溶解させることができる。これにより、コントロールラック２０に付着した水分が凍結することによるディーゼルエンジン４０の始動不良を防止する。

また、本発明の第一実施形態に係る燃料噴射ポンプ１は、制御装置２３を更に備え、ディーゼルエンジン４０の電源が入った時にディーゼルエンジン４０の冷却水温度Ｔが基準温度Ｔｔ以下の場合、グロープラグ２２の加熱を開始し、所定時間経過後に加熱を終了するものである。このように構成することにより、ラック室５の内部で水分が凍結する可能性がある場合にラック室５の内部が加熱される。これにより、コントロールラック２０に付着した水分が凍結することによるディーゼルエンジン４０の始動不良を防止する。

また、グロープラグ２２は、ポンプヘッド３に取り外し自在に設けられるものである。 このように構成することにより、ラック室５の内部にグロープラグ２２を容易に設けることができる。また、グロープラグ２２が故障しても容易に交換することができる。これにより、コントロールラック２０に付着した水分が凍結することによるディーゼルエンジン４０の始動不良を防止する。

また、グロープラグ２２に替えてプレートヒーターが設けられ、ラック室５の内壁に設けられるものである。このように構成することにより、ラック室５の内部を全体的に加熱することができる。これにより、コントロールラック２０に付着した水分が凍結することによるディーゼルエンジン４０の始動不良を防止する。

また、コントロールラック２０は、黒色に着色されるものである。このように構成することにより、コントロールラック２０を効率的に加熱することができる。これにより、コントロールラック２０に付着した水分が凍結することによるディーゼルエンジン４０の始動不良を防止する。

１ 燃料噴射ポンプ
２ ポンプハウジング
３ ポンプヘッド
５ ラック室
２０ コントロールラック
２２ グロープラグ

Claims (3)

1. ポンプヘッドとポンプハウジングとから形成されるラック室の内部に燃料噴射量を調整するコントロールラックが配置されるエンジンの燃料噴射ポンプであって、
   前記コントロールラックは、ラックガイドに摺動可能に支持されており、
   前記ラック室、前記コントロールラック、及び前記ラックガイドを加熱する加熱手段を、前記ポンプヘッド又はラック室に設け、
   前記エンジンの冷却水温度が、前記コントロールラックに付着している水滴が凍結する所定温度以下の場合に、前記加熱手段による加熱を開始し、所定時間経過後に、前記加熱手段による加熱を終了するように構成した
   ことを特徴とする燃料噴射ポンプ。
2. 前記加熱手段は、グロープラグから構成され、前記ポンプヘッドに取り外し自在に設けられる請求項１に記載の燃料噴射ポンプ。
3. 前記加熱手段は、プレートヒーターから構成され、前記ラック室の内壁に設けられる請求項１に記載の燃料噴射ポンプ。

Images