JPH08100740A - 燃料噴射装置のパイロット噴射量制御機構およびパイロット噴射量制御方法 - Google Patents

燃料噴射装置のパイロット噴射量制御機構およびパイロット噴射量制御方法

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JPH08100740A
JPH08100740A JP6259694A JP25969494A JPH08100740A JP H08100740 A JPH08100740 A JP H08100740A JP 6259694 A JP6259694 A JP 6259694A JP 25969494 A JP25969494 A JP 25969494A JP H08100740 A JPH08100740 A JP H08100740A
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fuel
cam
plunger
pilot
injection amount
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宏 石渡
Takuji Oishi
卓史 大石
Nobuhiro Kitahara
伸浩 北原
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 パイロット噴射用圧送ストロークが固定式
であるタイプの燃料噴射装置において、プランジャの実
圧送速度を一定とするように制御することにより、エン
ジンの広い回転域において一定のパイロット噴射量を得
ることができる燃料噴射装置のパイロット噴射量制御機
構およびパイロット噴射量制御方法を提供することを課
題とする。 【構成】 パイロット噴射量がプランジャの実圧送速
度に比例すること、実圧送速度はカムの速度定数と回転
数との積に比例するから低回転域においてはカムの速度
定数を大きくするとともに高回転域においてはカムの速
度定数を小さくすれば実圧送速度をほぼ一定に維持可能
であることに着目したもので、カムの回転速度が高くな
るにしたがって、このプリストロークを調整することに
より、該カムの使用域を低圧送速度域へ変化させること
を特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は燃料噴射装置のパイロッ
ト噴射量制御機構およびパイロット噴射量制御方法にか
かるもので、とくにプランジャによるパイロット噴射用
圧送ストロークが固定式の燃料噴射装置において、当該
プランジャの圧送速度を制御することにより、エンジン
回転数の広い範囲において最適なパイロット噴射量を得
ることができる燃料噴射装置のパイロット噴射量制御機
構およびパイロット噴射量制御方法に関するものであ
る。
【０００２】
【従来の技術】従来から燃料噴射装置においては、エン
ジンに連結したカムを用いてプランジャを往復動させ、
燃料圧室内の燃料を圧送するようにしているが、燃焼騒
音の低減および窒素酸化物（ＮＯｘ）の低減などのため
に、メイン噴射に先立って、より噴射量の少ないパイロ
ット噴射を行うものがある。たとえば、特開昭６２−５
５４３６号などがある。
【０００３】こうしたパイロット噴射量は一般的に、た
とえば５ｍｍ3程度が望ましいが、パイロット噴射用と
してプランジャのパイロット噴射用圧送ストロークが固
定式の燃料噴射装置では、パイロット噴射量はエンジン
あるいはカムの回転数に大きく依存する。すなわち、低
速回転域では燃料の圧送エネルギーが小さいためにパイ
ロット噴射量はゼロもしくは小さくなるのに対して、高
速回転域では動的効果によるいわゆるプリフロー効果に
よって逆にパイロット噴射量が過大になり、著しい場合
には、パイロット噴射自体がメイン噴射とつながってし
まって、パイロット噴射の機能を果たし得ないこともあ
る。
【０００４】なお、メイン噴射量およびパイロット噴射
量をすべて電子式に制御するような燃料噴射装置におい
ては（たとえば特開平３−２３３１４２号など）、上述
のような回転数の高低、その他の諸条件に応じて電磁弁
の開閉を適宜行うことなどによってパイロット噴射量を
適宜制御可能ではあるが、装置の複雑化および大型化、
さらにはコストアップにつながるばかりか、実際には上
記電磁弁自体の開閉の応答性の問題があり、所望の迅速
な制御を行うことができるか否かは問題である。
【０００５】そこで電子式ではなく機械的にパイロット
噴射量を制御可能とすれば、機構的に簡素化が可能とな
り、コストアップも避けられるが、とくにパイロット噴
射用の燃料圧送ストロークが固定式で任意に変更するこ
とができないタイプの燃料噴射装置においては、一般的
には上述のように、回転数の高低によってパイロット噴
射量が変化してしまうため、とくに低速回転域において
十分なパイロット噴射量を得ることができないという問
題がある。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】本発明は以上のような
諸問題にかんがみなされたもので、エンジンの広い回転
域において一定のパイロット噴射量を得ることができる
燃料噴射装置のパイロット噴射量制御機構およびパイロ
ット噴射量制御方法を提供することを課題とする。
【０００７】また、本発明は、パイロット噴射用圧送ス
トロークが固定式であるタイプの燃料噴射装置におい
て、広い範囲でパイロット噴射量を最適にすることがで
きるような燃料噴射装置のパイロット噴射量制御機構お
よびパイロット噴射量制御方法を提供することを課題と
する。
【０００８】さらに、本発明は、プランジャの実圧送速
度を一定とするように制御することによって、広い範囲
でパイロット噴射量を最適にすることができるような燃
料噴射装置のパイロット噴射量制御機構およびパイロッ
ト噴射量制御方法を提供することを課題とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】すなわち本発明は、パイ
ロット噴射量がプランジャの実圧送速度に比例するこ
と、この実圧送速度はカムの速度定数（カムリフトの角
度微分）と回転数との積に比例するから、低回転域にお
いてはカムの速度定数を大きくするとともに高回転域に
おいてはカムの速度定数を小さくすれば実圧送速度をほ
ぼ一定に維持することが可能であること、およびプリス
トロークの可変制御が可能な燃料噴射装置においては、
そのプリストロークを制御することによってカムの速度
定数を可変とすることができること、などに着目したも
ので、第一の発明は、エンジンにより回転駆動するカム
と、燃料圧室を有するプランジャバレルと、上記カムに
よる駆動によりこのプランジャバレル内を上下往復動し
て燃料溜まり室から燃料吸排孔を介して上記燃料圧室に
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、を有
するとともに、メイン噴射に先立って行うパイロット噴
射用の圧送ストロークが固定式の燃料噴射装置のパイロ
ット噴射量制御機構であって、上記制御スリーブと上記
プランジャ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するとともに、上記カムの回転速度
が高くなるにしたがって、このプリストロークを調整す
ることにより、該カムの使用域を低圧送速度域へ変化さ
せることを特徴とする燃料噴射装置のパイロット噴射量
制御機構である。
【００１０】上記プランジャの上記燃料吸排孔に連通す
る制御用傾斜溝をこのプランジャの外表面に形成すると
ともに、この制御用傾斜溝に軸方向において相対する位
置の上記制御スリーブにメイン噴射用カットオフポート
を形成し、かつ上記プランジャの上記燃料吸排孔および
上記制御用傾斜溝の少なくともいずれか一方に連通する
パイロットスピル用スリットを、該燃料吸排孔および該
制御用傾斜溝のいずれよりも下方の位置において上記プ
ランジャの外周面に所定長さにわたって環状に形成する
とともに、このパイロットスピル用スリットに軸方向に
おいて相対する位置の上記制御スリーブにパイロット噴
射用カットオフポートを上記メイン噴射用カットオフポ
ートとは別に形成することができる。
【００１１】上記カムは、これをコンケーブカムとする
ことができる。
【００１２】第二の発明は、エンジンにより回転駆動す
るカムと、燃料圧室を有するプランジャバレルと、上記
カムによる駆動によりこのプランジャバレル内を上下往
復動して燃料溜まり室から燃料吸排孔を介して上記燃料
圧室に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、を有するとともに、メイン噴射に先立って行うパイ
ロット噴射用の圧送ストロークが固定式の燃料噴射装置
のパイロット噴射量制御方法であって、上記制御スリー
ブと上記プランジャ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するとともに、上記カムの
回転速度が高くなるにしたがって、このプリストローク
を調整することにより、該カムの使用域を低圧送速度域
へ変化させることを特徴とする燃料噴射装置のパイロッ
ト噴射量制御方法である。
【００１３】上記プリストロークの調整にともなう燃料
噴射のタイミングを、タイマーにより補正制御可能とす
ることができる。
【００１４】
【作用】本発明による燃料噴射装置のパイロット噴射量
制御機構およびパイロット噴射量制御方法においては、
エンジンないしカムの回転数が高くなるにしたがってカ
ムの使用域を低圧送速度域に変化させるようにしたの
で、つまり換言すれば回転数が低い場合にはカムの使用
域を高圧送速度域とするようにしたので、低回転数域で
あってもカムの速度定数が高いカムの部分を使用するこ
とができ、カムの速度定数と回転数との積に比例するプ
ランジャの実圧送速度を広い回転域において一定とする
ことにより、パイロット噴射量をその所定回転範囲内で
一定とすることができる。
【００１５】また、こうしたパイロット噴射量の制御を
行うために、カムの使用域（速度定数）を選択可能とす
る機構として、燃料噴射装置のプリストローク可変機構
を採用することに着目したので、複雑でコストがかかる
電子式制御機構を必要とせず、簡便かつ廉価にパイロッ
ト噴射量の制御を行うことができる。
【００１６】
【実施例】つぎに、本発明の第１の実施例による燃料噴
射装置のパイロット噴射量制御機構をそのパイロット噴
射量制御方法とともに図１ないし図６にもとづき説明す
る。図１は、プリストローク可変機構付きの燃料噴射ポ
ンプ（燃料噴射装置）１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を回動かつ上下往復動自在に挿
入してある。
【００１７】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
形成してある。
【００１８】またプランジャ５の下端は、カムシャフト
１０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（図示
せず）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１３と協動してカム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。
【００１９】さらにこのプランジャ５には、ドライビン
グフェース１４を形成し、このドライビングフェース１
４を噴射量調節用スリーブ１５に係合させてある。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（後述するメイン噴
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
りこれを調節することができる。
【００２０】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てある。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
中右方には横方向の係合溝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２２の係合ピンなどの係合部２３を挿入し
てある。
【００２１】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、軸受け（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２
２をステップモータ等のアクチュエータ（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
ものである。
【００２２】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。
【００２３】すなわち、タイミングコントロールロッド
２２を図中時計方向あるいは反時計方向に正逆回動させ
ると、このタイミングコントロールロッド２２とともに
タイミングコントロールロッド２２の係合部２３が一体
に回動し、このタイミングコントロールロッド２２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。
【００２４】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。
【００２５】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
燃料の噴射始めとなる。
【００２６】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（遅角）、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１０
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）を得ることができる。
【００２７】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（進角）、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。
【００２８】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および上部プランジャ
バレル６内を往復動し、燃料溜まり室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。
【００２９】すなわちこのプランジャ５は、上記燃料溜
まり室２５に開口する燃料吸入ポートである直径方向の
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中心連通
孔２７と、その外表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２９とを有している。
【００３０】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、その半径方向にメイ
ン噴射用カットオフポート３０を貫通形成してある。こ
のメイン噴射用カットオフポート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これを配置するものとす
る。
【００３１】なお燃料溜まり室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。
【００３２】さらに、上述のプランジャ５の制御用傾斜
溝２８および制御スリーブ１８のメイン噴射用カットオ
フポート３０に加えて、図２に要部を拡大して示すよう
に、パイロット噴射用として、プランジャ５にはパイロ
ットスピル用スリット３２を形成するとともに、制御ス
リーブ１８にはパイロット噴射用カットオフポート３３
を形成してある。
【００３３】図２に示すように、プランジャ５のパイロ
ットスピル用スリット３２は、これを燃料吸排孔２６、
中心連通孔２７、制御用傾斜溝２８および連通用縦溝２
９のいずれよりも下方位置に、かついずれかに連通可能
に形成してある。
【００３４】パイロットスピル用スリット３２は、プラ
ンジャ５の外周面に所定の長さ、たとえば全周、あるい
はプランジャ５の回動範囲内の所定長さにわたって、か
つプランジャ５の軸方向とは垂直の平面内（水平面内）
において、環状にこれを形成するものとする。
【００３５】パイロット噴射用カットオフポート３３
は、このパイロットスピル用スリット３２にプランジャ
５の軸方向において相対する位置の制御スリーブ１８に
これを形成するものである。
【００３６】ただし、このパイロット噴射用カットオフ
ポート３３は、大径部３３Ａと小径部３３Ｂとからこれ
を形成するとともに、メイン噴射用カットオフポート３
０よりも制御スリーブ１８の下端部側にこれを形成す
る。
【００３７】パイロットスピル用スリット３２の幅Ｈ１
は、加工時のカッターの歯幅のみで決定され、従来のよ
うに燃料吸排孔２６との相対位置に影響されないため、
エンジンの各気筒間のプランジャ５によりバラツキが生
じることなく、高精度の加工を行うことができ、しかも
安価な加工が可能となる。
【００３８】さらに、パイロットストローク中の燃料の
もれ量について述べると、パイロットスピル用スリット
３２をプランジャ５の全周に巡らすなど、これを長くす
ることにより、パイロットスピル用スリット３２部分の
容積に応じて当該もれ量は大きくなり、結果として、同
一パイロットストロークに対して得られるパイロット噴
射量が少なくなる。
【００３９】逆に言えば、同一のパイロット噴射量を得
るために、大きなパイロットストロークを適用可能とな
り、かくしてパイロットストローク量を大きくすること
ができれば、その分だけ各気筒間でのバラツキを相対的
に少なくすることができる効果をもたらす。
【００４０】以上のような構成の燃料噴射ポンプ１の作
用を概説する。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が燃料溜まり室２５
に開口し、この燃料溜まり室２５と燃料圧室８とが燃料
吸排孔２６および中心連通孔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。
【００４１】実際の燃料の送出については、図２がパイ
ロット噴射開始の状態を示す。すなわち、プランジャ５
の上昇にともない、パイロットスピル用スリット３２の
下端が制御スリーブ１８の下端部により閉鎖されること
により燃料圧室８内の燃料の圧力が上昇して噴射圧力が
デリバリバルブ開弁圧をこえるとデリバリバルブ７を開
いて燃料出口９から燃料を送出し（燃料の圧送）、パイ
ロット噴射が開始される。
【００４２】ついで、プランジャ５のパイロットスピル
用スリット３２と、制御スリーブ１８のパイロット噴射
用カットオフポート３３の小径部３３Ｂとが連通するこ
とにより、燃料圧室８内の燃料が燃料溜まり室２５内に
スピルすることによってパイロット噴射が終了する。
【００４３】したがって、パイロット噴射用圧送ストロ
ークは、制御スリーブ１８の下端部からパイロット噴射
用カットオフポート３３の小径部３３Ｂの下端までの距
離Ｈ２から、パイロットスピル用スリット３２の幅Ｈ１
を差し引いた（Ｈ２−Ｈ１）と、固定されている。
【００４４】さらにプランジャ５が上昇すると、パイロ
ットスピル用スリット３２と、パイロット噴射用カット
オフポート３３の小径部３３Ｂとの連通が遮断されるこ
とにより燃料圧室８は再度閉鎖された状態となってメイ
ン噴射が開始する。
【００４５】そして、制御用傾斜溝２８がメイン噴射用
カットオフポート３０と係合することによりメイン噴射
が終了する。つまり、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のメイン噴射用カットオフポート３０に連通す
ると、メイン噴射用カットオフポート３０、制御用傾斜
溝２８、連通用縦溝２９、燃料吸排孔２６、および中心
連通孔２７を介してメイン噴射用カットオフポート３０
と燃料圧室８とが連通することにより、燃料圧室８内の
燃料が燃料溜まり室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。
【００４６】ついで、プランジャ５が下降するときに、
燃料溜まり室２５から燃料圧室８内に燃料の負圧により
燃料吸排孔２６を通して燃料が吸入されることとなる。
【００４７】メイン噴射のための圧送有効ストローク
は、前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、制御用傾斜溝２８とメイン噴射
用カットオフポート３０との軸方向における間隔を制御
してこれを調節することができる。
【００４８】さらに、タイミングコントロールロッド２
２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タイミングを
制御することができる。
【００４９】図３は、プランジャ５の実圧送速度に対す
るパイロット噴射量の関係を示すグラフであって、両者
がほぼ線形関係にあることがわかる。図中、Ｎ．Ｏ．
Ｐ．は燃料噴射ノズルの開弁圧、Ｒ2はプランジャ５の
実圧送速度とパイロット噴射量との寄与率（相関係数の
二乗）である。
【００５０】またプランジャ５の実圧送速度は、カム１
１の速度定数と回転数との積に比例することから、パイ
ロット噴射量を回転数にかかわらず一定に維持するため
には、低回転域においてはカム１１の速度定数を大きく
するとともに、高回転域においてはカム１１の速度定数
を小さくすればよい。
【００５１】さらに、カム１１の速度定数を制御するこ
とはカム１１の使用範囲を選択することと同等であり、
燃料噴射ポンプ１のプリストロークを可変とすることに
よりカム１１の使用域もこれを変化させることができる
ので、結果的にプリストロークを制御することによっ
て、カム１１の速度定数を制御し、さらにプランジャ５
の実圧送速度を制御して、パイロット噴射量を一定に保
持することが可能となる。
【００５２】つぎに、プリストロークを変化させるプリ
ストローク可変機構についてその例を以下に述べる。図
４は、回転数に応じてプリストロークを機械的に可変と
するプリストローク可変機構４０および従来からのメカ
ニカルガバナー４１の概略斜視図であって、ポンプ本体
４２側には、プランジャ５と、制御スリーブ１８と、タ
イミングコントロールロッド２２と、制御スリーブ１８
の係合溝２０に係合しているタイミングコントロールロ
ッド２２の係合部２３とを描いてある。
【００５３】メカニカルガバナー４１側では、ポンプ本
体４２においてプランジャ５を往復動させるカムシャフ
ト１０に、ガイドスリーブ４３と、ガイドスリーブ４３
に連結したフライウェイト４４とを取り付けてある。
【００５４】燃料噴射ポンプのプリストローク可変機構
４０は、フライウェイト４４と、フライウェイト４４の
移動に応じて回動用固定軸４５のまわりに回動するプリ
ストローク制御用レバーとしてのテンションレバー４６
と、タイミングカム４７と、タイミングコントロールロ
ッド２２に連結したカウンターウェイト４８と、カウン
ターウェイト４８に一体に形成したカム面当接片４９
と、を有する。
【００５５】タイミングカム４７は、テンションレバー
４６の先端部の連結レバー５０を介してテンションレバ
ー４６にこれを連結してあるもので、回動用固定軸５１
のまわりに回動可能であり、このタイミングカム４７の
カム面４７Ａにはカム当接片４９のカム面当接端部４９
Ａがカウンターウェイトスプリング５２（リターンスプ
リング）の付勢力により所定の押圧力で当接している。
【００５６】なお、テンションレバー４６の他の先端部
にはメカニカルガバナー４１のガバナー機構の一部であ
るトルクカム５３を連結し、エンジンへの負荷の変動に
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。
【００５７】こうした構成の燃料噴射ポンプのプリスト
ローク可変機構４０において、エンジンの回転数（ポン
プスピード）の上昇にともなってフライウェイト４４が
遠心力によってリフトし、ガイドスリーブ４３がカムシ
ャフト１０の軸方向に沿って図４中右方に移動する。し
たがってテンションレバー４６が回動用固定軸４５を軸
として回動し、メカニカルガバナー４１が所定のガバナ
ー機能を果たすとともに、連結レバー５０を介してタイ
ミングカム４７が回動用固定軸５１のまわりに回動す
る。
【００５８】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とカム当接片４
９のカム面当接端部４９Ａとの当接位置が変化し、カム
当接片４９ないしカウンターウェイト４８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。
【００５９】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、制御スリー
ブ１８を上下動させることにより制御スリーブ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。
【００６０】上述のように、プリストローク可変機構４
０によって制御されるポンプ本体４２の燃料の圧送始め
は、制御スリーブ１８とプランジャ５との軸方向の相対
位置を変えることによりこれを制御するものであるが、
こうした制御スリーブ１８の位置を変えるために上記タ
イミングコントロールロッド２２を操作するようにして
いる。
【００６１】上述のようなプリストローク可変機構４
０、タイミングコントロールロッド２２、制御スリーブ
１８、およびカム１１などにより、本発明の第１の実施
例による燃料噴射装置のパイロット噴射量制御機構５４
を構成する。
【００６２】図５は、カム角度に対するカムリフトおよ
びカムの速度定数の関係を示すグラフであって、カムの
速度定数はカムリフトＬの角度微分ｄＬ／ｄθとして定
義される。既述のように低速回転域ではプリストローク
を高くしてカム１１の速度定数を上昇させ、パイロット
噴射およびメイン噴射を行わせるとともに、高速回転域
では逆にプリストロークを低くしてカムリフトの先行部
分を利用し、カム１１の速度定数をより低く制御する。
【００６３】なお、カム１１のプロフィールは、パイロ
ット噴射量が必要な領域において所望の速度定数を得る
ことができるようにこれを設定するものとする。
【００６４】したがって、エンジンの回転数とカムの速
度定数ないし使用速度域との組み合わせを適宜選択する
ことによって、カム１１の速度定数と回転数との積に比
例するプランジャの圧送速度をほぼ一定とすることが可
能となり、図３において説明したように、パイロット噴
射量がプランジャ５の実圧送速度にしたがって変化する
ので、回転数の高低にかかわりなく、パイロット噴射量
をほぼ一定に維持することができる。
【００６５】すなわち、図６に示すようにプリストロー
クを回転数の上昇にともない低下させ（図中実線）、広
い回転数の領域においてパイロット噴射量（図中点線）
をほぼ一定とすることができる。なお、図中仮想線は、
従来のパイロット噴射量の変化を示す。
【００６６】図７は、プリストロークを機械的に制御可
能な他のプリストローク可変機構を有する燃料噴射ポン
プ６０の概略斜視図である。この燃料噴射ポンプ６０
は、列型の前記ポンプ本体４２と、プリストローク可変
機構６１と、前記メカニカルガバナー４１と、を有す
る。
【００６７】図８は、メカニカルガバナー４１と反対側
のカウンターウェイトケース６２側からみた側面断面図
であって、タイミングコントロールロッド２２のメカニ
カルガバナー４１とは反対側の端部にＵ字レバー６３
と、カウンターウェイト６４と、当接レバー６５とを取
り付けるとともに、当接レバー６５に対向して進角調整
用付加デバイス６６を設けてある。
【００６８】進角調整用付加デバイス６６は、デバイス
ハウジング６７および制御シャフト６８を有し、エンジ
ンの負荷状態ないしはアクセル開度その他の運転状態あ
るいは雰囲気温度などに応じて制御シャフト６８がデバ
イスハウジング６７から出没ないしは移動して当接レバ
ー６５に当接することによってタイミングコントロール
ロッド２２の回動を規制することによってプリストロー
クを調節制御可能としてある。
【００６９】なお、圧縮スプリングにより構成したリタ
ーンスプリング５２によりＵ字レバー６３を介して、カ
ウンターウェイト６４およびタイミングコントロールロ
ッド２２を常時遅角方向に付勢している。
【００７０】また、プリストローク可変機構６１のメカ
ニカルガバナー４１側においてはメカニカルガバナー４
１のフライウェイト４４を共用してエンジンの回転数
（ポンプスピード）に応じてプリストロークを制御可能
としてある。
【００７１】すなわち、前記テンションレバー４６（図
４）に中間リンク６９およびガイドレバー７０を取り付
け、この中間リンク６９に制御レバー７１を取り付けて
ある。
【００７２】タイミングコントロールロッド２２が対向
するメカニカルガバナー４１側の端部には、円筒カム７
２を設け、そのカム面７２Ａを制御レバー７１の当接ピ
ン７３に当接可能としてある。
【００７３】なおまた、トルクカム５３に関連して噴射
量コントロールラック７４を設けてある。この噴射量コ
ントロールラック７４はプランジャ５をその軸まわりに
回動することにより噴射量を制御するものである。
【００７４】上記円筒カム７２には、図９に示すような
マグネットカップリング７５を内蔵し、円筒カム７２の
回動に応じてタイミングコントロールロッド２２を回動
可能とし、既述のようにプランジャ５に対して制御スリ
ーブ１８を上下動させプリストロークを制御可能として
いる。
【００７５】すなわち、図９は、メカニカルガバナー４
１とポンプ本体４２との連結部分（変位伝達部分）の要
部拡大断面図であり、フライウェイト４４からテンショ
ンレバー４６その他を介してタイミングコントロールロ
ッド２２に至る変位伝達軸７６に、隔壁７７を介してマ
グネットカップリング７５を設けてある。
【００７６】マグネットカップリング７５は、変位伝達
軸７６の先端内壁部の駆動側外極磁石７８と、従動側内
極磁石７９とを有し、変位伝達軸７６の回動によってマ
グネットカップリング７５を介してタイミングコントロ
ールロッド２２に回動力を伝達可能となっている。
【００７７】なお、円筒カム７２のカム面７２Ａの形状
は、プリストロークの制御特性によって任意にこれを設
計可能であるが、図示の例ではたとえばタイミングコン
トロールロッド２２側から直線的に延びる平面部分とこ
れに続く曲面部分との組み合わせからなっている。
【００７８】こうした構成のプリストローク可変機構６
１において、図４のプリストローク可変機構４０と同様
にエンジンの回転数の上昇にともない燃料噴射ポンプの
プリストローク可変機構４０が移動することによってこ
れを駆動源としてテンションレバー４６が回動し、中間
リンク６９および制御レバー７１が矢印のように回動す
る。
【００７９】したがって、当接ピン７３が円筒カム７２
のカム面７２Ａを押して円筒カム７２を図７中反時計方
向に回動させ、タイミングコントロールロッド２２が係
合部２３を介して制御スリーブ１８を下方に移動させ、
プリストロークを減少させることにより、燃料噴射のタ
イミングを進角させることができる。
【００８０】このような進角特性は、ポンプ本体３の回
転数に依存したもので、いわゆるスピードタイマーとし
ての機能によるものであるが、円筒カム７２の部分がマ
グネットカップリング７５を採用しており、機械的に結
合したいわゆる直動式ではないために、タイミングコン
トロールロッド２２側に他の付加機構を作用させること
により、回転数に依存せずに独立にタイミングコントロ
ールロッド２２を動かすことが可能である。
【００８１】すなわち、進角調整用付加デバイス６６の
制御シャフト６８を伸ばすことにより、フライウェイト
４４の移動がまだ不十分であって円筒カム７２がまだ回
動しないときであっても、タイミングコントロールロッ
ド２２を図７中反時計方向に回動させて制御スリーブ５
を下降させ、燃料噴射のタイミングを進角させることが
可能である。したがって、回転数の上昇によるフライウ
ェイト４４の移動とは独立してプリストロークを制御す
ることができる。
【００８２】上述のようなプリストローク可変機構６
１、メカニカルガバナー４１、タイミングコントロール
ロッド２２、制御スリーブ１８、およびカム１１などに
より、本発明の第２の実施例による燃料噴射装置のパイ
ロット噴射量制御機構８０を構成する。
【００８３】なお本発明において、カム１１の速度定数
の上がり勾配をさらに立てる必要があるときには、図１
０に示すようなコンケーブカム９０を採用することがで
きる。このコンケーブカム９０は、カムシャフト１０に
設けた凹面部分９１を有している。
【００８４】図１１は、図５と同様の、このコンケーブ
カム９０および一般のカム１１の速度定数を示すグラフ
である。図１１に示すように、コンケーブカム９０を用
いれば、カム角度に対する速度定数の当初の勾配を一般
のカム１１に比較して急勾配とすることができるので、
同じカム角度に対して、より大きな速度定数の部分を使
用することが可能となる。
【００８５】また、プリストロークを可変制御するため
の制御スリーブ１８のプランジャ５に対する上下方向の
移動可能範囲には物理的に制限があるため、プリストロ
ークの制御範囲自体に制限があるが、コンケーブカム９
０を用いれば、一般のカム１１に対して制御可能範囲を
拡大することができる。
【００８６】すなわち、回転数がより高い場合であって
も、プリストロークをより低くしてプランジャ５の実圧
送速度をほぼ一定に維持することができる。たとえば、
一般のカム１１を用いた場合には適正なパイロット噴射
量が得られる回転範囲として６００〜９００ｒｐｍであ
るが、コンケーブカム９０を用いれば、４００〜１００
０ｒｐｍとすることができる。
【００８７】本発明においては、上述の第１および第２
の実施例におけるプリストローク可変機構５４および８
０のようにプリストロークを機械的に制御することも可
能であるが、プリストロークを電子式に制御することも
できる。すなわち、図１２は、プリストロークを電子式
に可変制御することが可能な燃料噴射装置１００の概略
説明図で、この燃料噴射装置１００は、前記ポンプ本体
４２と、プリストローク可変アクチュエーター１０１
と、タイマー１０２と、電子制御手段１０３と、スピー
ドセンサー１０４と、ラックセンサー１０５あるいはア
クセルセンサー１０６と、を有し、ポンプ本体４２から
圧送した燃料を燃料噴射ノズル１０７から噴射可能とし
てある。
【００８８】プリストローク可変アクチュエーター１０
１は、図１、図４あるいは図７に示したようなタイミン
グコントロールロッド２２を回動駆動するステップモー
タなどからこれを構成してある。
【００８９】電子制御手段１０３は、図１３に示すプリ
ストロークマップ１０８を有し、スピードセンサー１０
４、およびラックセンサー１０５あるいはアクセルセン
サー１０６などからの回転数および負荷の検出信号に応
じて、最適なプリストロークの目標値をプリストローク
アクチュエーター１０１に出力することにより、タイミ
ングコントロールロッド２２を介して、ポンプ本体４２
の前記制御スリーブ１８を上下制御してプリストローク
を調整制御する。
【００９０】なお、プリストロークマップ１０８には、
負荷による補正を入れてもよい。すなわち、負荷が大と
なった場合は残圧が低下するために、プリストロークを
高めにするような補正処理（図中仮想線）を行うことも
できる。
【００９１】また、プリストローク可変アクチュエータ
ー１０１によるプリストロークの調整制御により実際に
は燃料の噴射タイミングが進角あるいは遅角するため、
それぞれの回転数において必要なタイミングをタイマー
１０２により補正するようにすることもできる。
【００９２】上述のようなプリストローク可変アクチュ
エーター１０１、タイマー１０２、電子制御手段１０
３、スピードセンサー１０４、ラックセンサー１０５あ
るいはアクセルセンサー１０６、タイミングコントロー
ルロッド２２、制御スリーブ１８およびカム１１などに
より、本発明の第３の実施例による燃料噴射装置のパイ
ロット噴射量制御機構１０９を構成する。
【００９３】
【発明の効果】以上のように本発明によれば、パイロッ
ト噴射用の圧送ストロークが固定式の燃料噴射装置にお
いて、プリストローク可変機構を用いることにより、高
速回転域においてプリストロークを低くするとともに、
低速回転域においてプリストロークを高くすることによ
って、エンジンの回転数にかかわらず、パイロット噴射
量をほぼ一定とすることができる。
【００９４】
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施例による燃料噴射装置のパ
イロット噴射量制御機構５４を説明するためのプリスト
ローク可変機構付き燃料噴射ポンプ１の縦断面図であ
る。
【図２】同、パイロット噴射開始の状態を示す要部拡大
縦断面図である。
【図３】同、プランジャ５の実圧送速度に対するパイロ
ット噴射量の関係を示すグラフである。
【図４】同、回転数に応じてプリストロークを機械的に
可変とするプリストローク可変機構４０および従来から
のメカニカルガバナー４１の概略斜視図である。
【図５】同、カム角度に対するカムリフトおよびカムの
速度定数の関係を示すグラフである。
【図６】同、回転数に対するプリストロークおよびパイ
ロット噴射量の制御特性を示すグラフである。
【図７】本発明の第２の実施例による燃料噴射装置のパ
イロット噴射量制御機構８０を説明するための、プリス
トロークを機械的に制御可能な他のプリストローク可変
機構を示すもので、列型のポンプ本体４２と、プリスト
ローク可変機構６１と、メカニカルガバナー４１とを有
する燃料噴射ポンプ６０の概略斜視図である。
【図８】同、メカニカルガバナー４１と反対側のカウン
ターウェイトケース６２側からみた側面断面図である。
【図９】同、メカニカルガバナー４１とポンプ本体４２
との連結部分（変位伝達部分）の要部拡大断面図であ
る。
【図１０】同、コンケーブカム９０の説明図である。
【図１１】同、図５と同様の、コンケーブカム９０およ
び一般のカム１１の速度定数を示すグラフである。
【図１２】本発明の第３の実施例によるプリストローク
を電子式に可変制御することが可能な燃料噴射装置１０
０の概略説明図である。
【図１３】同、プリストロークマップ１０８の説明図で
ある。
【符号の説明】
１ 燃料噴射ポンプ（燃料噴射装置） ２ ポンプハウジング ３ 縦孔 ４ 下部プランジャバレル ５ プランジャ ６ 上部プランジャバレル ７ デリバリバルブ ８ 燃料圧室 ９ 燃料出口 １０ カムシャフト １１ カム １２ タペット １３ スプリング １４ ドライビングフェース １５ 噴射量調節用スリーブ １６ 突起 １７ 噴射量調節用ロッド １８ 制御スリーブ １９ 案内溝 ２０ 係合溝 ２１ 案内ピン ２２ タイミングコントロールロッド ２３ タイミングコントロールロッド２２の係合部 ２４ 横孔 ２５ 燃料溜まり室 ２６ 燃料吸排孔 ２７ 中心連通孔 ２８ 制御用傾斜溝 ２９ 連通用縦溝 ３０ メイン噴射用カットオフポート ３１ 燃料入口 ３２ パイロットスピル用スリット ３３ パイロット噴射用カットオフポート ３３Ａ パイロット噴射用カットオフポート３３の大径
部 ３３Ｂ パイロット噴射用カットオフポート３３の小径
部 ４０ 燃料噴射ポンプ１のプリストローク可変機構 ４１ メカニカルガバナー ４２ ポンプ本体 ４３ ガイドスリーブ ４４ フライウェイト ４５ 回動用固定軸 ４６ テンションレバー（プリストローク制御用レバ
ー） ４７ タイミングカム ４７Ａ タイミングカム４７のカム面 ４８ カウンターウェイト ４９ カム当接片 ４９Ａ カム当接片４９のカム面当接端部 ５０ 連結レバー ５１ 回動用固定軸 ５２ カウンターウェイトスプリング（タイミングコン
トロールロッド６のリターンスプリング） ５３ トルクカム ５４ 燃料噴射装置１のパイロット噴射量制御機構（第
１の実施例） ６０ 燃料噴射ポンプ（燃料噴射装置） ６１ 燃料噴射ポンプ６０のプリストローク可変機構 ６２ カウンターウェイトケース ６３ Ｕ字レバー ６４ カウンターウェイト ６５ 当接レバー ６６ 進角調整用付加デバイス ６７ デバイスハウジング ６８ 制御シャフト ６９ 中間リンク ７０ ガイドレバー ７１ 制御レバー ７２ 円筒カム ７２Ａ 円筒カム７２のカム面 ７３ 当接ピン ７４ 噴射量コントロールラック ７５ マグネットカップリング ７６ 変位伝達軸 ７７ 隔壁 ７８ マグネットカップリング７５の駆動側外極磁石 ７９ マグネットカップリング７５の従動側内極磁石 ８０ 燃料噴射装置６０のパイロット噴射量制御機構
（第２の実施例） ９０ コンケーブカム ９１ コンケーブカム９０の凹面部分 １００ 燃料噴射装置 １０１ プリストロークアクチュエーター １０２ タイマー １０３ 電子制御手段 １０４ スピードセンサー １０５ ラックセンサー １０６ アクセルセンサー １０７ 燃料噴射ノズル １０８ プリストロークマップ １０９ 燃料噴射装置１００のパイロット噴射量制御機
構（第３の実施例） Ｈ１ パイロットスピル用スリット３２の幅 Ｈ２ 制御スリーブ１８の下端部からパイロット噴射用
カットオフポート３３の小径部３３Ｂの下端までの距離

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 エンジンにより回転駆動するカムと、 燃料圧室を有するプランジャバレルと、 前記カムによる駆動によりこのプランジャバレル内を上
    下往復動して燃料溜まり室から燃料吸排孔を介して前記
    燃料圧室に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、
    を有するとともに、 メイン噴射に先立って行うパイロット噴射用の圧送スト
    ロークが固定式の燃料噴射装置のパイロット噴射量制御
    機構であって、 前記制御スリーブと前記プランジャ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するととも
    に、 前記カムの回転速度が高くなるにしたがって、このプリ
    ストロークを調整することにより、該カムの使用域を低
    圧送速度域へ変化させることを特徴とする燃料噴射装置
    のパイロット噴射量制御機構。
  2. 【請求項２】 前記プランジャの前記燃料吸排孔に連
    通する制御用傾斜溝をこのプランジャの外表面に形成す
    るとともに、この制御用傾斜溝に軸方向において相対す
    る位置の前記制御スリーブにメイン噴射用カットオフポ
    ートを形成し、かつ前記プランジャの前記燃料吸排孔お
    よび前記制御用傾斜溝の少なくともいずれか一方に連通
    するパイロットスピル用スリットを、該燃料吸排孔およ
    び該制御用傾斜溝のいずれよりも下方の位置において前
    記プランジャの外周面に所定長さにわたって環状に形成
    するとともに、このパイロットスピル用スリットに軸方
    向において相対する位置の前記制御スリーブにパイロッ
    ト噴射用カットオフポートを前記メイン噴射用カットオ
    フポートとは別に形成したことを特徴とする請求項１記
    載の燃料噴射装置のパイロット噴射量制御機構。
  3. 【請求項３】 前記カムは、これをコンケーブカムと
    したことを特徴とする請求項１記載の燃料噴射装置のパ
    イロット噴射量制御機構。
  4. 【請求項４】 エンジンにより回転駆動するカムと、 燃料圧室を有するプランジャバレルと、 前記カムによる駆動によりこのプランジャバレル内を上
    下往復動して燃料溜まり室から燃料吸排孔を介して前記
    燃料圧室に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、
    を有するとともに、 メイン噴射に先立って行うパイロット噴射用の圧送スト
    ロークが固定式の燃料噴射装置のパイロット噴射量制御
    方法であって、 前記制御スリーブと前記プランジャ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するととも
    に、 前記カムの回転速度が高くなるにしたがって、このプリ
    ストロークを調整することにより、該カムの使用域を低
    圧送速度域へ変化させることを特徴とする燃料噴射装置
    のパイロット噴射量制御方法。
  5. 【請求項５】 前記プリストロークの調整にともなう
    燃料噴射のタイミングを、タイマーにより補正制御可能
    としたことを特徴とする請求項４記載の燃料噴射装置の
    パイロット噴射量制御方法。
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