JPH03233144A - 燃料噴射ポンプのプリストローク制御装置 - 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などの内燃機関に用いられ
る燃料噴射ポンプのプリストローク制御装置にかかわる
もので、とくにフライウェイトを用いて機械的にプラン
ジャのプリストロークを可変制御するようにした燃料噴
射ポンプのプリストローク制御装置に関するものである
。

［従来の技術］ 従来より燃料噴射ポンプには、そのプリストロークを可
変するためのプリストローク可変機構を設けたものがあ
り、一般的には上下往復動するプランジャに外嵌してい
る制御スリーブとの相対位置関係を調節することにより
プリストロークを可変としている。

しかして、この可変機構としては電子制御によるものが
あるが（たとえば、特開昭８３−１０５２７４号）、こ
の電子制御のために、機関の回転数のセンサ、ロータリ
ーアクチュエータ等の駆動手段、コントロールユニット
、さらにはワイヤーハーネス等各種の部品を多く必要と
するため、信頼性の確保が困難であるとともに、コスト
もこれを低く抑えることが困難である。

一ヒ記プリストローク可変機構を有する燃料噴射ポンプ
の一般的な構造について、第９図にもとづき説明する。

第９図は上記燃料噴射ポンプｌの縦断面図であって、そ
のポンプハウジング２にはエンジンの気筒数に対応した
数の縦孔３を形成し、この縦孔３内で下部プランジャバ
レル４をポンプハウジング２に挿入固定し、該下部プラ
ンジャバレル４にプランジャ５を回動かっ往復動自在に
挿入しである。

このプランジャ５の上端は、下部プランジャバレル４を
介してポンプハウジング２に固定した上部プランジャバ
レル６にこれを挿入する。この上部プランジャバレル６
内にはデリバリバルブ７を設けて、このデリバリバルブ
７とプランジャ５との間に燃料圧室８を構成し、さらに
デリバリバルブ７の上方には燃料出口９を形成しである
。

また、プランジャ５の下端は、カムシャフトｌＯに設け
たカム１１に、タペット１２を介してこれを当接してい
る。このカムシャフト１０はエンジンにこれを連結して
あり、同エンジンによって回転駆動され、スプリング１
３と協働してカム１１の周縁に沿ってプランジャ５を当
接させ、これを図中上下方向に往復動させるようになっ
ている。

さらにこのプランジャ５には、ドライビングフェース１
４を形成し、このドライビングフェース１４を噴射量調
節用スリーブ１５に係合させである。また、噴射量調節
用スリーブ１５には突起１６を係合させ、この突起１６
に係合した噴射量調節用ロッド１７をアクセルペダル（
図示せず）の踏込み量に応じて紙面直角方向に駆動する
ことにより、この噴射量調節用スリーブ１５がプランジ
ャ５を回動させることができるようになっている。すな
わち、燃料噴射のための圧送の有効ストロークは、上記
噴射量調節用ロッド１７によってプランジャ５を回動す
ることにより調節することができる。

さらに、プランジャ５の上方部には、制御スリーブ１８
を摺動自在に外嵌しである。この制御スリーブ１８には
その図中左方に縦方向の案内溝１９を、図中右方に横方
向の係合溝２０をそれぞれ形成する。この案内溝１９に
は、下部プランジャバレル４に設けた案内ピン２１を係
合し、係合溝２０にはタイミングコントロールロッド２
２の係合部２３を挿入しである。

このタイミングコントロールロッド２２は、ポンプハウ
ジング２に形成した横孔２４にこれを挿入してあり、軸
受（図示せず）を介してポンプハウジング２に回動自在
にこれを支持する。また電子制御システムの場合には、
このタイミングコントロールロッド２２をステップモー
タ等の７クチユエータ（図示せず）に連結し、このアク
チュエータによりこれを回動駆動するものとする。

なおプリストロークは、このようなタイミングコントロ
ールロッド２２の回動によって制御スリーブ１８を上下
に移動させることによりこれを調節することができるも
のである。すなわち、タイミングコントロールロッド２
２を図中の矢印のように正逆回動させると、このタイミ
ングコントロールロッド２２とともに保合部２３が一体
に回動し、この係合部２３の回動によって制御スリーブ
１８が上下動し、プランジャ５と制御スリーブ１８との
上下方向の相対的な位置が変化することとなる。

したがって、制御スリーブ１８とプランジャ５の下死点
における燃料吸排孔２６（後述）の位置との間の寸法と
して定義されるプランジャ５のプリストロークを調節す
ることができる。

つまり、プランジャ５の下死点から燃料吸排孔２６が閉
じられるまでの寸法がプランジャ５のプリストロークで
あり、燃料吸排孔２６が閉じられるときが燃料の噴射は
じめとなる。

具体的には、タイミングコントロールロッド２２を時計
方向に回動して制御スリーブ１８を上方に移動させると
、プリストロークは大きくなり、噴射開始時期は遅くな
って、エンジン回転数の少ない低速回転域に適合した高
い噴射率（前記カムシャフトｌＯの単位回転角度に対す
る燃料噴射量の割合、つまり噴射量の時間的変化割合）
を得ることにより、温度が比較的低い状態にあるエンジ
ンの燃焼室への燃料の霧化特性を改善可能である。

逆に、タイミングコントロールロッド２２を反時計方向
に回動して制御スリーブ１８を下方に移動させると、プ
リストロークは小さくなり、噴射時期は早くなって、高
速回転域に適合したより低い噴射率を得ることができる
。ただし、噴射の絶対量は増加する。

さらに、下部プランジャバレル４に摺動自在に挿入した
プランジャ５が前記カムシャフト１０およびカム１１を
介してエンジン（図示せず）の回転駆動力を受けること
により、下部プランジャバレル４および上方の上部プラ
ンジャバレル６内を往復動じ、燃料溜り室２５内の燃料
を燃料圧室８内に吸入するとともに、さらにこの燃料圧
室８内の燃料を燃料出口９から噴射管（図示せず）を介
して圧送して噴射ノズル（図示せず）から噴射するよう
になっている。

すなわちこのプランジャ５は、上記燃料溜り室２５に開
口する燃料吸入ポートである半径方向の燃料吸排孔２６
と、この燃料吸排孔２６および燃料圧室８を連通するよ
うにその中心軸方向に形成した連通孔２７と、その外面
に形成した制御用傾斜溝２８と、この制御用傾斜溝２８
および燃料吸排孔２６の開口部を連通する連通用縦溝２
９とを有している。

さらに、このプランジャ５に摺動自在に外嵌した前記制
御スリーブ１８には、その半径方向にカットオフ孔３０
を貫通形成しである。このカットオフ孔３０は、プラン
ジャ５の上下方向の動きに応じて制御用傾斜溝２８と連
通可能な上下位置関係にあるように配置するものとする
。

なお、燃料溜り室２５は、ポンプハウジング２に形成し
た前記横孔２４を介して燃料入口３１に通じている。

以上のような構成の燃料噴射ポンプ１の作用を説明する
。

まず、プランジャ５が下死点から上昇する当初にあって
は、燃料吸排孔２６が燃料溜り室２５に開口し、この燃
料溜り室２５と燃料圧室８とが燃料吸排孔２６および連
通孔２７を介して連通しているので、燃料圧室８内の燃
料の圧力は上昇せず、デリバリバルブ７は閉じたままと
なる。

実際の燃料の送出にあたっては、プランジャ５が上昇し
てその燃料吸排孔２６が制御スリーブ１８によって閉じ
られることにより燃料圧室８内の燃料の圧力が上昇して
デリバリバルブ７を開いて燃料出口９から燃料を送出し
、噴射（燃料の圧送）が開始される。

さらにプランジャ５が上昇して、燃料吸排孔２６と連通
した制御用傾斜溝２８が制御スリーブ１８のカットオフ
孔３０に連通ずると、カットオフ孔３０、制御用傾斜溝
２８、連通用縦溝２９、燃料吸排孔２６、および連通孔
２７を介してカットオフ孔３０と燃料圧室８とが連通ず
ることにより燃料圧室８内の燃料が燃料溜り室２５に逃
げ、燃料圧室８内の燃料の圧力が下降し、デリバリバル
ブ７が閉じられ、噴射（燃料の圧送）が終了するもので
ある。

ついで、プランジャ５が下降するときに、燃料溜り室２
５から燃料圧室８内に燃料の負圧により燃料が吸入され
ることとなる。

さらに、タイミングコントロールロッド２２を回動させ
ることにより制御スリーブ１８を上下に移動させプリス
トロークすなわち燃料噴射のりイミングを制御すること
ができるものであるが、既述のように、このタイミング
コントロールロッド２２の回動制御のために電子間′ａ
機構を採用した場合には信頼性および価格上に問題があ
る。

なおこうした噴射タイミング制御のために、エンジンの
回転数に応じて移動するフライウェイトを用いた実開昭
６３−１９８４４３号があるが、この場合には、フライ
ウェイトの移動にともなう制御スリーブの上下操作の制
御の自由度が小さいという問題がある。

［発明が解決しようとする課題］ 本発明は以上のような問題にかんがみ、タイミングコン
トロールロッドの回動操作を、従来のように電子機構を
用いず機械的機構を用いることにより、機関の回転状態
に応じてプリストロークを信頼性をもって可変とし、燃
料の噴射タイミングの制御機構を低コストで実現するこ
とができるようにするとともに、機関運転の要請に応じ
て噴射のタイミングの制御の自由度を増加させることが
できる燃料噴射ポンプのプリストローク制御装置の提供
を課題とする。

［課題を解決するための手段］ すなわち本発明は、燃料圧室を有するプランジャバレル
と、機関に連結したカムシャフトと、このカムシャフト
の回転に応じて上記プランジャバレル内を往復動して燃
料溜り室から燃料を吸い込みこの燃料を圧送するプラン
ジャと、このプランジャに摺動自在に外嵌した制御スリ
ーブと、この制御スリーブに連結したタイミングコント
ロールロッドとを有するとともに、このタイミングコン
トロールロッドを回動させることにより上記プランジャ
と制御スリーブとの軸方向の相対位置を変えてプリスト
ロークを調節するようにした燃料噴射ポンプのプリスト
ローク制御装置であって、上記カムシャフトの回転に応
じて移動するフライウェイトと、このフライウェイトの
移動に応じて回動するプリストローク制御用レバーと、
このプリストローク制御用レバーに連結するとともに、
上記タイミングコントａ−ルロッドが連動可能なタイミ
ング制御用のカム面を形成したタイミングカムとを有す
ることを特徴とする燃料噴射ポンプのプリストローク制
御装置である。

なお、上記フライウェイトとしては従来からのメカニカ
ルガバナーのものを採用可能であり、あるいはこれと別
個に設けることとしもよい。

さらに、上記プリストローク制御用レバーとしては、従
来のメカニカルガバナーにおけるテンションレバーを採
用可能であり、あるいはＬ字型等任意の形状のプリスト
ロークレバー等を用いることもできる。

［作用１ 本発明による燃料噴射ポンプのプリストローク制御装置
においては、上記フライウェイトが機関の回転状態に応
じた位置に移動し、この移動にともなって、上記プリス
トローク制御レバーが回動し、このプリストローク制御
レバーに連結したタイミングカムのタイミング制御用の
カム面とタイミングコントａ−ルロッドとの相対位置が
変化して、該タイミングコントロールロッドの回動の程
度を制御可能である。

したがって、機関の回転状態に応じてタイミングコント
ロールロッドを所定の角度だけ回動させることによりプ
ランジャのプリストロークつまり燃料噴射のタイミング
を制御可能であるとともに、上記タイミングカムのカム
面を適宜設計することにより始動進角を含めプリストロ
ーク特性を自由に選択可能とし、任意のタイミング制御
を行なうことができる。

［実施例］ つぎに、本発明の第一の実施例による燃料噴射ポンプの
プリストローク制御装置４０を第１図ないし第４図、さ
らに第７図および第８図にもとづき説明する。ただし、
以下の説明において第９図と同様の部分には同一の符号
を付し、その詳述はこれを省略する。なお、このプリス
トローク制御装置４０は従来からのメカニカルガバナー
４１と組み合わせて構成したものである。

第１図は上記プリストローク制御装置４０の要部斜視図
、第２図は第１図の■方向矢視図、第３図は第１図の■
方向矢視図である。

第１図に示すように前記カムシャフトｌＯには、ガイド
スリーブ４２およびこのガイドスリーブ４２に連結した
フライウェイト４３を取り付ける。ガイドスリーブ４２
には、プリストローク制御用レバーとしてのテンション
レバー４４の下端部を回動可能に連結する。

このテンションレバー４４は、回動用固定軸４５のまわ
りを回動ないし揺動するもので、その一方の先端部には
連結レバー４６を介してタイミングカム４７を連結しで
ある。

なお、テンションレバー４４の他の先端部には上記メカ
ニカルガバナー４１のトルクカム４８を連結し１機関へ
の負荷の変動に応じて燃料噴射量を自動調節する所定の
ガバナー機構を構成しているが、この構成の説明はこれ
を省略する。

上記タイミングカム４７は回動用固定軸４９のまわりに
回動可能であって、その周面にはタイミング制御用のカ
ム面４７Ａを形成しである。

前記タイミングコントロールロー２ド２２の端部にはカ
ウンターウェイト５０を取り付ける。このカウンターウ
ェイト５０にはタイミングコントロールロッド２２の軸
方向に沿ってカム面当接片５１を一体的に形成しである
。このカム面当接片５１のカム面当接端部５１Ａがカウ
ンターウェイトスプリング５２の付勢力により所定の押
圧力でタイミングカム４７のタイミング制御用のカム面
４７Ａに当接している。

なお、上記カム面当接端部５１Ａのかわりに当接用ロー
ラを用いてもよい。

このカム面当接片５１の回動軸線と、タイミングコント
ロールロッド２２の回動軸線とが一致しているので、カ
ム面当接片５１の回動変化がただちにタイミングコント
ロールロッド２２の回動変化としてこれを伝達すること
ができるものである。また、互いの当接部分をタイミン
グカム４７の回動用固定軸４９の近くに位置するように
することにより、メカニカルガバナー４１のガ／くナー
制御に影響を与えないようにしている。

なお、タイミングコントロールロッド２２は第２図に示
すように、前記ポンプ／＼ウジング２にポールベアリン
グ５３およびオイルシール５４により回転可能にこれを
支持しである。

以上のような構成のプリストローク制御装置４０の作用
を説明する。

第４図に示すように、機関の回転数の上昇にともなって
フライウェイト４３は遠心力によってリフトしガイドス
リーブ４２がカムシャフトｌＯの軸方向に沿って第１図
中右方に移動する。したがってテンションレバー４４が
回動用固定軸４５を軸として回動し、メカニカルガ／＜
ナー４１が所定のガバナー機能を果すとともに連結し／
＜−４６を介してタイミングカム４７が回動用固定軸４
９のまわりに回動する。

このタイミングカム４７の回動にともなってそのタイミ
ング制御用のカム面４７Ａとカム面当接片５１のカム面
当接端部５１Ａとの当接位置が変化し、カム面当接片５
１ないしカウンターウェイト５０がタイミングコントロ
ールロッド２２の軸線を回動軸線として回動する。

したがって、タイミングコントロールロッド２２も所定
角度だけ回動することとなり、既述のように制御スリー
ブ１８を上下動させることによりこの制御スリーブ１８
とプランジャ５との相対位置関係を変化させ、燃料噴射
のタイミングすなわちプリストロークを変化させること
ができる。

しかして、タイミングカム４７のタイミング制御用のカ
ム面４７Ａを適宜設計することにより任意のタイミング
変化を実現することができる。

たとえば第２図に示した例においては、始動時に噴射タ
イミングを進角させることができるようにタイミング制
御用のカム面４７Ａの端部を突出させである。また低速
回転域においてはカム面当接片５１つまりカウンターウ
ェイト５０やタイミングコントロールロッド２２を第３
図中反時計方向に回動するように凹部としである。さら
に高速域つまり定格回転域では再び突出させるように形
成しである。したがって第７図および第８図に示すよう
に、機関の回転数に対応してプリストロークおよび噴射
タイミングを任意に設定可能である。

しかも、この第一の実施例においては既存のメカニカル
ガバナー４１をそのまま利用し、これに追加する形態で
プリストローク制御装置４０を設けたので、部品点数少
なく、廉価に構成可能である。

つぎに、第５図および第６図にもとづき本発明の第二の
実施例によるプリストローク制御装置６０を説明する。

なお、上述の第一の実施例によるプリストローク制御装
置４０では公知のメカニカルガバナー４１にこれを組み
込んだ例を示したが、このプリストローク制御装置１６
０はメカニカルガバナー４１とは独立にこれを設けるも
のである。

第５図はプリストローク制御装置６０の縦断面図、第６
図は第５図の■方向矢視図である。

第５図に示すように、前記カムシャフト１０に第一のギ
ア６１および第二のギア６２を介して回転シャフト６３
を連結する。この回転シャフト６３にはスリーブ６４を
取り付けるとともに、回動軸６５にフライウェイト６６
を取り付ける。

上記スリーブ６４に当接するようにプリストローク制御
用レバーとしてＬ字型のプリストロークレバー６７を配
置し、回動用固定軸６８のまわりに回動可能とする。な
お、このプリストロークレバー６７をレバースプリング
６９により常時時計方向に回動付勢しておく。

このプリストロークレバー６７の他方の端部には前記タ
イミングカム４７に相当するタイミングカム７０を一体
に形成し、その周面にタイミング制御用のカム面７０Ａ
を形成する。

一方前記タイミングコントロールロット２２の端部には
カウンターウェイト５０およびカム面当接片５１に相当
するカム面当接片７１を取り付け、当接片スプリング７
２により所定の押圧力でそのカム面当接端部７１Ａがタ
イミング制御用のカム面７０Ａに当接するようにしてい
る。

こうした構成のプリストローク制御装置６０においても
前述のプリストローク制御装置４０と同様に機関の回転
状態に応じてプリストロークを制御し、燃料噴射タイミ
ングを調節することができる。

すなわち、カムシャフトｌＯが回転すると、その回転数
に応じてフライウェイト６６が広がるように回動移動し
、回転シャフト６３がスリーブ６４を第５図中右方に押
圧して、プリストロークレバー６７を回動用固定軸６８
のまわりに反時計方向に回動させる。

この回動にともない、タイミングカム７０のタイミング
制御用のカム面７０Ａとカム面当接片７１のカム面当接
端部７１Ａとの当接位置が変化し、カム面当接片７１お
よびタイミングコントロールロッド２２を回動させて制
御スリーブ１８とプランジャ５との相対位置を調節する
ことができる。具体的には第５図においてカム面当接片
７１が反時計方向に回動するとプリストロークは大きく
なり、時計方向に回動すると小さくなる。

かくして第７図および第８図に示すように、回転数に応
じてプリストロークおよび噴射タイミングを制御可能で
ある。

［発明の効果］ 以上説明したように本発明によれば、フライウェイトを
用いてタイミングコントロールロッドを回動制御するこ
ととし、かつタイミング制御用のカム面を有するタイミ
ングカムによりこの回動の特性を選択可能としたので、
機関の回転数およびその運転の要請に応じてプリストロ
ークを変化させ、燃料噴射タイミングを制御することが
できるとともに、機械的な構成であるので、電子制御に
比較して安価にかつ確実に構成可能である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第一の実施例による燃料噴射ポンプｌ
のプリストローク制御装置４０の要部斜視図、 第２図は同、第１図の■方向矢視図、 第３図は同、第１図の■方向矢視図、 第４図は機関の回転数とフライウェイト４３のリフトと
の関係を示すグラフ、 第５図は本発明の第二の実施例によるプリストローク制
御装置６０の縦断面図、 第６図は第５図の■方向矢視図、 第７図は機関の回転数とプリストロークとの関係を示す
グラフ、 第８図は機関の回転数と噴射タイミングとの関係を示す
グラフ、 第９図はプリストローク可変機構を備えた一般的な燃料
噴射ポンプｌの縦断面図である。 、燃料噴射ポンプ 、ポンプ本体 、縦孔 、下部プランジャバレル 、プランジャ 、上部プランジャバレル 、デリバリバルブ 、燃料圧室 ０ １ ２ ３ ４ ５ ６ ７ ８ ９ ０ １ ２ ３ 、燃料出口 、カムシャフト ０．カム ９．タペット ０．スプリング 、ドライビングフェース 、噴射量調節用スリーブ 、突起 、噴射量調節用ロッド 、制御スリーブ ６．案内溝 ０．係合溝 、案内ビン 、タイミングコントロールロッド タイミングコントロールロ７・ド２２ の係合部 ２４　。 ２５　。 ２６　。 ２７　。 、横孔 、燃料溜り室 、燃料吸排孔（燃料吸入ボート） 、連通孔 　８ ９ ０ １ ０ １ ２ ３ ４ ４５　。 ４６　。 ４７　。 ４７　Ａ　。 ４８　。 ４９　。 ５０゜ ５１゜ ５１Ａ。 ５２　。 、制御用傾斜溝 ９．連通用縦溝 、カットオフ孔 、燃料入口 、プリストローク制御装置 ０．メカニカルガバナー 、ガイドスリーブ ０．フライウェイト ０．テンションレバー （プリストローク制御用レバー） 、回動用固定軸 、連結レバー 、タイミングカム ９．タイミング制御用のカム面 、トルクカム 、回動用固定軸 ９．カウンターウェイト 、カム面当接片 ９．カム面当接端部 、カウンターウェイトスプリング 　３ ４ ０ １ ２ ３ ４ ５ ６ ７ ０．ポールベアリング 、オイルシール ０．プリストローク制御装置 ０．第一のギア ０．第二のギア ０６回転シャフト 、スリーブ ００回動軸 ０．フライウェイト ０．Ｌ字型のプリストロークレバー （プリストローク制御用レバー） ０６回動用固定軸 １．レバースプリング 、タイミングカム 、タイミング制御用のカム面 、カム面当接片 ０１０．カム面当接端部 ０．当接片スプリング

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 燃料圧室を有するプランジャバレルと、 機関に連結したカムシャフトと、 このカムシャフトの回転に応じて前記プランジャバレル
   内を往復動して燃料溜り室から燃料を吸い込みこの燃料
   を圧送するプランジャと、このプランジャに摺動自在に
   外嵌した制御スリーブと、 この制御スリーブに連結したタイミングコントロールロ
   ッドとを有するとともに、 このタイミングコントロールロッドを回動させることに
   より前記プランジャと制御スリーブとの軸方向の相対位
   置を変えてプリストロークを調節するようにした燃料噴
   射ポンプのプリストローク制御装置であって、 前記カムシャフトの回転に応じて移動するフライウェイ
   トと、 このフライウェイトの移動に応じて回動するプリストロ
   ーク制御用レバーと、 このプリストローク制御用レバーに連結するとともに、
   前記タイミングコントロールロッドが連動可能なタイミ
   ング制御用のカム面を形成したタイミングカムとを有す
   ることを特徴とする燃料噴射ポンプのプリストローク制
   御装置。