JPH0263106B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） この発明は、デイーゼル機関車用燃料供給装置
の一種である分配型燃料噴射ポンプの改良に関す
る。

（従来の技術） 小型高速デイーゼル機関に適した燃料供給装置
として第８図に示したような分配型燃料噴射ポン
プが知られている。

これを説明すると、機関回転と同期してクラン
ク軸２回転につき１回転するように駆動されるが
ポンプ軸１０には軸方向に相対運動可能なように
プランジヤ１２が取り付けられており、フエイス
カム１４とローラ１６との間の相対回転によりポ
ンプ軸１０が１回転する毎にプランジヤ１２が機
関気筒数分の往復運動をするようになつている。
内部のポンプ室１８にフイードポンプ２０を介し
て導入された燃料は前記プランジヤ１２の回転往
復運動によつて吸入ポート２２から吸引され、分
配ポート２４よりデリバリバルブ２６を通つて図
示しない噴射ノズルへと圧送されることになる。

このときの燃料の噴射量はプランジヤ１２に形
成されたスピルポート２８を被覆するスリーブ３
０の位置によつて決まり、例えばスピルポート２
８の開口部がプランジヤ１２の右行によりスリー
ブ３０の右端面を越えると、それまでプランジヤ
圧力室１３から分配ポート２４へと圧送されてい
た燃料がスピルポート２８を通つてポンプ室１８
へと解放されるため圧送が終了する。つまり、ス
リーブ３０をプランジヤ１２に対して右方向に相
対変位させると燃料噴射終了時期が遅くなつて噴
射量が増加し、同じく左方向に変位させると噴射
終了時期が早くなつて噴射量が減少する。

上記スリーブ３０の位置は、アクセルペダルに
連動するリンク機構３２及び遠心ガバナ３４を介
して要求負荷及び回転速度に応じた燃料噴射量に
なるように制御され、また噴射開始時期はポンプ
室１８の内圧に基づいて作動するタイマピストン
３６（実際にはポンプ軸１０の回転接線方向に配
置される）がフエイスカム１４に対するローラ１
６の位相を変化させることにより自動制御され
る。（昭和55年３月20日（株）山海堂発行「自動
車工学全書第５巻デイーゼルエンジン」pp.192〜
194参照。） （発明が解決しようとする問題点） ところで、直接噴射式デイーゼル機関では、良
好な燃料噴霧を得るために副室式機関に比較して
噴射圧力を高くする必要がある。

このためには、上記燃料噴射ポンプではフエイ
スカム１４のリフトを大きくしてプランジヤ１２
の送油率を高くすればよいのだが、その場合プラ
ンジヤ１２の吸入行程作動をスプリング３８の張
力に依存している関係上、ある程度回転速度が上
昇すると吐出行程の後半でカムリフトの加速度が
負に転じたときのカム１４及びプランジヤ１２の
慣性力を抑えきれなくなつてカム１４がローラ１
６からジヤンプし、正常な噴射作用を期待できな
くなる。

また、その対策としてスプリング３８のセツト
荷重を大きくすると、リフトの過程でカム面圧が
過大になるため耐久性上の問題が生じる。

このため、上記分配型燃料噴射ポンプでは噴射
圧力を十分に高くすることが困難であり、あるい
は噴射圧力を高めようとするポンプの回転限界が
低下してしまう。

この発明はこのような従来の問題を解決するこ
とを目的とするものである。

（問題点を解決するための手段） この発明では、上述のように燃料で満たされた
ポンプ室内で互いに弾性的に押圧付勢されるフエ
イスカムとローラとの間の相対回転に基づいて、
ポンプ軸とともに回転するポンププランジヤに往
復運動を付与するようにした分配型燃料噴射ポン
プにおいて、前記ポンププランジヤに同軸的にそ
の往復運動に伴つて拡縮する燃料油室を設け、プ
ランジヤ吐出行程の途中からこの燃料油室とポン
プ室との間の連通を規制する手段と、同じく吸入
行程で燃料油室をポンプ室に開放する手段とを設
けた。

（作用） プランジヤの往復運動に伴つて燃料油室とポン
プ室との間で燃料が出入りするが、この燃料の流
通はプランジヤ吐出行程の途中から規制されるた
め、以後油室の容積変化に抵抗が生じ、これが減
衰力となつてフエイスカムとこれに接触したロー
ラとの間の接触面圧を維持または強化する方向に
作用する。このため、吐出の過程でカムリフトの
加速度が負に転じてもフエイスカムとローラとの
間の追従性が確保される。このことから、フエイ
スカムとローラとを相互に弾性接触させているス
プリング等の張力を強化することなくカムリフト
を大きくし、あるいはポンプの回転限界を高める
ことが可能になる。

また、吸入行程では燃料油室がポンプ室に開放
されて燃料の流通が自由になるので、プランジヤ
の作動を拘束する減衰力は消滅する。このためカ
ムリフトが減少していく過程でフエイスカムがロ
ーラから浮き上がるようなことがなく、従つて確
実な吸入作用が得られる。またポンププランジヤ
に減衰力を付与する燃料油室は、このプランジヤ
と同軸上に形成されるので、プランジヤを傾ける
方向に減衰力の分力が発生することがなく、プラ
ンジヤの摩耗や焼き付き、あるいはフエイスカム
とローラとの摩耗を抑制できる。

次に、この発明の実施例を図面に基づいて説明
する。なお、第８図と実質的に同一の部分には同
一の符号を付して示すことにする。

（実施例） 第１図において、２はポンプ本体４に固着した
プランジヤバレル、２Ａはそのポンプ室１８に面
したプランジヤ１２と同軸的に形成したシリンダ
部、４０はシリンダ部２Ａの内径よりもやや小径
の環状ピストンである。

環状ピストン４０は、プランジヤ１２に摺動自
由に嵌合し、プランジヤ１２の基端部を太径にし
て設けた段付端面１２Ａに皿バネ４２を介して弾
性的に着座している。なお、４４は皿バネ４２の
受け座となるスナツプリングである。

皿バネ４２と環状ピストン４０は、それぞれピ
ストン４０がシリンダ部２Ａに侵入したときに画
成される燃料油室４６とポンプ室１８とを連通す
る通路４２Ａ，４０Ａをプランジヤ１２との間に
形成する（第２図参照）。ただし、通路４０Ａは
環状ピストン４０が段付端面１２Ａに着座した状
態では該端面１２Ａにより閉塞される。

図はフエイスカム１４及びプランジヤ１２が最
大にリフトしたときの様子を示しており、この状
態では環状ピストン４０はシリンダ部２Ａに長さ
Ｌだけ侵入する。ただし、この侵入長さＬはプラ
ンジヤ１２の最大リフト値よりも小として、吐出
行程の途中から侵入開始するように図る。

次に、第３図〜第５図に沿つて作用を説明す
る。

第３図は吐出行程初期の状態であり、段付端面
１２Ａに着座した環状ピストン４０とシリンダ部
２Ａとの間隔が開いており、燃料油室４６はポン
プ室１８に開放された状態になつているため、燃
料油室４６の圧力Pdはポンプ室１８の圧力Pcに
比べてそれほど上昇せず、従つて減衰力は生じな
い。

しかし、ある程度吐出行程が進行すると第４図
に示したように環状ピストン４０がシリンダ部２
Ａに侵入し、以後燃料油室４６はピストン４０と
シリンダ部２Ａとの間の狭い環状の隙間４８のみ
を介して連通することになるので、油室４６の縮
小とともにこの隙間４８からポンプ室１８へと逃
れようとする燃料の流れは強い抵抗をうけ、この
結果油室圧力Pdが上昇すると同時にプランジヤ
リフトに対抗する減衰力が生じる。

ただし、プランジヤ１２が最大リフト点を過ぎ
て吸入行程に移ると、第５図に示したように今度
はこのプランジヤ１２の退避作動に伴い隙間４８
を介してポンプ室１８からの燃料を吸引しながら
燃料油室４６が拡大しようとするため油室圧力
Pdが低下する。この圧力の低下と環状ピストン
４０自体の慣性力に基づき、環状ピストン４０は
段付端面１２Ａから離れて皿バネ４２を押したわ
めながらプランジヤ１２に対しシリンダ部２Ａの
方向に移動する。このため油室４６の燃料は隙間
４８のみならず通路４０Ａ，４２Ａを介してポン
プ室１８へと速やかに開放される。従つて燃料油
室４６の圧力Pdは実質的に低下せず、また減衰
力も発生しないのでプランジヤ１２は確実にフエ
イスカム１４（第１図）のリフトカーブに沿つた
吸入行程作動を行う。

第６図は上記作用の間のフエイスカム１４に作
用する荷重の動的特性を示したもので、実線ａは
圧力室１３の燃料圧力とスプリング３８（第９図
参照）の張力とに基づいてフエイスカム１４とロ
ーラ１６との間に作用する面圧力（荷重）、一点
鎖線ｂはスプリング３８の張力、破線ｃはカムリ
フトの加速度である。なお、横軸はフエイスカム
１４の回転角度であり、また加速度はカムリフト
方向を正にとつてある。

図示したように、吐出行程の初期（領域Ｉ）に
は加速度が正であり、燃料の噴射圧力も作用する
ためカム面の圧力は急上昇するが、噴射終了後の
噴射圧力の消滅と、これに前後するリフト加速度
の反転に基づいて吐出行程後半（領域）の面圧
力は急激に減少する。このとき、回転速度が過
大、または送油率及び噴射圧力を高めるために最
大リフトを大きくとつてあると、従来は破線ｄで
示したように一時的に面圧力が負になり、フエイ
スカム１４がローラ１６から離れるというジヤン
ピングが起こる。これに対し、上記実施例におい
て環状ピストン４０がシリンダ部２Ａに侵入開始
して減衰力を発生するタイミングを、面圧力が急
減する直前に設定することにより、前記減衰力が
破線ｅで示したようにスプリング張力を加勢する
方向に作用するため適正な面圧力を保持してジヤ
ンピングを回避することができる。なお、仮に吐
出行程の当初から減衰力が発生するような設定に
すると、燃料圧力の作用と相まつて面圧力が過大
になるので耐久性上問題を生じる。

一方、カムリフトが頂点をすぎて吸入行程に入
ると、その初期（領域）には未だ加速度は負の
方向に働いているから、減衰力が作用し続けたと
すると破線e′及び破線d′で示したようにこの減衰
力は面圧力を低下させてジヤンピングを助長する
方向に作用し、また燃料油室４６は拡大しようと
して圧力が急激に下降することになるのでキヤビ
テーシヨンを起こすおそれが生じて好ましくな
い。従つて、第５図で説明したように、少なくと
も吸入行程の初期には減衰力を解消する必要があ
るのである。ただし、吸入行程の後半（領域）
になると加速度が正方向に転じて面圧力を増加さ
せるので、仮に減衰力が作用したとしても問題は
ない。

なお、この実施例では環状ピストン４０の外径
（すなわち隙間４８の断面積）または軸方向の長
さを変更することにより減衰力特性の調節が可能
であるから、ポンプの要求特性、具体的にはフエ
イスカム１４のカムプロフアイルやリフト、及び
回転速度に応じて容易に適切な減衰力特性を設定
できる。

次に、この発明のその他の実施例について説明
する。

第７図は、段付状プランジヤ１２の肩部１２Ｂ
と、プランジヤバレル２に形成したシリンダ部２
Ｂとの嵌合に応じて燃料油室４６を画成し、上述
のようなタイミングで肩部１２Ｂがシリンダ部２
Ｂに侵入し始めたときに両者間の隙間４８が油室
４６からの油流を規制することで吐出行程途中か
ら減衰力を発生するようにしたものである。５０
は油室４６とポンプ室１８とを連通する通路５１
に介装したチエツク弁で、吐出行程にあつて油室
４６が縮小しつつあるときには閉弁して通路５１
を閉ざしているが、吸入行程に入つて油室４６が
拡大し始めるとこの時の油室圧力の低下に基づい
て開弁し、通路５１を開いて油室４６をポンプ室
１８に開放する。

（発明の効果） 以上の通り、この発明によればフエイスカムの
最大リフトを大きくしたとき、もしくはポンプを
高速回転させたときのカムのジヤンピングを確実
かつ効果的に抑えられるので、直接噴射式機関に
対応した噴射圧力の高圧化を無理なく実現でき、
あるいは機関の高速化を図れるという効果が得ら
れる。また、ポンププランジヤに減衰力を付与す
る燃料油室は、このプランジヤと同軸上に形成さ
れるので、プランジヤを傾ける方向に減衰力の分
力が発生することがなく、プランジヤの摩耗や焼
き付き、ないしは傾きにより一部のローラに極度
の押圧力がかかるのを防止できる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例の断面図、第２図
はそのＡ−Ａ線に沿つた断面図である。第３図〜
第５図はそれぞれ作用を説明するために前記実施
例を互いに異なる状態について示した断面図、第
６図はカムの動的特性を示す線図である。第７図
はこの発明の他の実施例の断面図、第８図は従来
例の断面図である。 ２……ポンプのプランジヤバレル、２Ａ……シ
リンダ部、４……ポンプ本体、１０……ポンプ
軸、１２……プランジヤ、１４……フエイスカ
ム、１６……ローラ、１８……ポンプ室、３８…
…スプリング、４０……環状ピストン、４２……
皿バネ、４０Ａ，４２Ａ……通路、４６……燃料
油室、４８……隙間。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 燃料で満たされたポンプ室内で互いに弾性的
   に押圧付勢されるフエイスカムとローラとの間の
   相対回転に基づいて、ポンプ軸と共に回転するポ
   ンププランジヤに往復運動を付与するようにした
   分配型燃料噴射ポンプにおいて、前記ポンププラ
   ンジヤに同軸上にその往復運動に伴つて拡縮する
   燃料油室を設け、プランジヤ吐出行程の途中から
   この燃料油室とポンプ室との間の連通を規制する
   手段と、同じく吸入行程で燃料油室をポンプ室に
   開放する手段とを設けたことを特徴とする分配型
   燃料噴射ポンプ。