JPS62288364A - 燃料噴射装置 - 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】 ３、発明の詳細な説明 （産業上の利用分野） この発明は、燃料噴射装置、特に自動車等のディーゼル
機関に用いられる燃料噴射装置に関するものである。

（従来の技術） この種の燃料噴射装置に用いられる燃料噴射ポンプとし
て分配型のものが公知であり、これは、特開昭６０−５
０２６８号公報に示されているように、シリンダ内にプ
ランジャが嵌挿されて成る加圧機構を有し、この加圧機
構におけるプランジヤがカムディスクとローラとから成
るカム装置を介して駆動軸に連結され、この駆動軸の回
転運動をプランジャの回転往復動に変換するようになっ
ており、このプランジャの回転往復動に伴って燃料の分
配と圧送とを行うようになっている。

ところで、ディーゼル機関においては、低速、低負荷時
には噴射率を小さくして穏やかな燃焼としてノック音を
小さくする一方、高速、高負荷時には噴射率を大きくし
て馬力を増大させると共にＮｏＸ等のエミッションを低
下させたいとする要求が従来からあった。

（発明が解決しようとする問題点） 上記従来例におけるカム装置は、カム回転角に対して一
定割合でカム速度が変化する特性を有しており、燃料噴
射ポンプは、噴射管の管内圧がノズル開弁圧以上に上昇
して噴射が開始されるためには、プランジャのストロー
クが所定量必要である。

したがって、機関が低速であっても高速であっても噴射
開始までのプランジャのストロークは一定であるから、
カム速度が最も高い部分が噴射時に使用されて高噴射率
となり、アイドリング時等の低速、低負荷時のノック音
が大きいという問題点があった。これを解決するには、
前段に十分期間の長い低速部分を持ったカムを用いれば
、プランジャが所定以上ストロークしても上記低速部分
を使って噴射させることができるが、これでは一つのカ
ム山の幅が太き（なりすぎ、多気筒機関では不可能であ
る。

そこで、この発明は、上記従来の問題点を解消し、高速
、高負荷時の高噴射率を確保しつつ低速、低負荷時のノ
ック音を小さくすることができる燃料噴射装置を提供す
ることを課題としている。

尚、本則出願人は、先に特願昭６１−９４８１号として
同様の課題を達成する燃料噴射ポンプを提案したが、こ
れにおいては、低速領域での燃料噴射ポンプからの燃料
の送出圧力が低いので、通常の燃料噴射弁を使用した場
合には、その針弁がフルリフトしない。このため、第９
図に示すように、針弁リフトの変動が激しく、ノズル圧
Ｐ、の変動が大きくなって安定性に欠けるということが
明らかとなった。この発明においては、このような先願
の問題点をも解決しようとするものである。

（問題点を解決するための手段） しかして、この発明の特徴とするところは、前述した燃
料噴射ポンプのカム装置に、カム回転角に対して前段に
低速領域が、後段に真速領域があるカム特性を付与し、
また、燃料噴射ポンプの低速領域での送出圧力が第１開
弁圧と第２開弁圧との間となるように設定された２段開
弁圧機構を燃料噴射弁に設けたことにある。

（作用） したがって、噴射管内の残留圧力を高くすると、次の噴
射時にはプランジャのストロークが小さい時から管内圧
をノズル開弁圧以上にすることができる。このため、カ
ム装置の前段部分が使用され、このカム装置の前段部分
は低速領域となっているので、噴射初期には噴射率を低
くすることができる。したがって、噴射量の少ない低速
時には全体の噴射率を低くすることができる。一方、高
速時にはカム装置の前段部分に加えて後段部分が使用さ
れ、このカム装置の後段部分は高速領域となっているの
で、噴射率が高くなる。

また、低速領域での噴射率が低いため、燃料噴射ポンプ
からの燃料の送出圧力が低いが、燃料噴射弁に２段開弁
圧機構を設けたので、第１開弁圧に対応する位置で針弁
を固定させることができ、そのため、上記課題を達成す
ることができるものである。

（実施例） 第１図において、燃料噴射ポンプ１は例えば分配型で、
吸い込み空間２を構成するハウジング３を有し、このハ
ウジング３には駆動軸４が挿入され、この駆動軸４にフ
ィードポンプ５が装着され、このフィードポンプ５の駆
動により吸い込み空間２に燃料が、供給されるようにな
っている。

また、ハウジング３には加圧機構６が設けられており、
この加圧機構６は、ハウジング３に固装されたシリンダ
７と、このシリンダ７に摺動自在に挿入されたプランジ
ャ８とから構成される装置ンダ７とプランジャ８とによ
り高圧室９が画成している。プランジャ８は、下記する
カム装置１８を介して駆動軸４に連結され、回転往復動
するようになっている。このプランジャ８の先端周縁に
は、気筒数に対応した数の吸入グループ１０が高圧室９
に接続されるように形成されている。また、ハウジング
３とシリンダ７とには、一端が前述した吸い込み空間２
に開口し、他端がシリンダ７内に開口する吸入通路１１
が形成され、この吸入グループ１１は、プランジャ８が
吸入行程時に整合し、吸い込み空間２から吸入通路１１
を介して高圧室９に燃料を吸入するようになっている。

また、ハウジング３とシリンダ７とには、気筒数に対応
した数の圧送通路１２が形成され、この圧送通路１２の
一端がシリンダ７内に開口している。一方、プランジャ
８の外周面には分配ボート１３が一つ形成されている。

この分配ボート１３は、プランジャ８に形成された縦孔
１４と横孔１５とを介して高圧室９と連通しており、プ
ランジャ８の吐出行程時には高圧室９で加圧された燃料
が分配されて圧送通路１２から吐出される。

尚、プランジャ８は、彊孔１４の反高圧室側端と吸い込
み空間２とを連通ずるためのスピルボート１６が半径方
向に形成されていると共に、該スピルボート１６を形成
した部位に制御スリーブ１７が外嵌され、この制御スリ
ーブ１７の軸方向位置を調節して噴射路わりの時期を制
御できるようになっている。

カム装置１８は、プランジャ８の左端に嵌合固定された
カムディスク１９を有し、このカムディスク１９と駆動
軸６とが図示しない十字カップリングを介して軸方向の
移動を許すように連結されている。カムディスク１９の
左面周縁にはカム面が気筒数に対応して形成されている
。このカム面にはローラ２１力く当接し、このローラ２
１はローラホルダ２２に支承されている。また、カムデ
ィスク１９は、プランジャ８と共に戻しスプリング２３
により左方向へ押圧されており、カムディスク１９がロ
ーラ２１へ押付けられながら回転するようになっている
。上記カム装置１８は、第４図に示すように、カム回転
角θに対して前段部分の略一定速Ｖ、（例えば０．２５
ｍ／ｓｅｅ　）とする低速領域と、後段部分の最高速度
がＶＺ（例えば０．７５＋＋＋／ｓｅｃ　）とする山型
の高速領域とに分かれたカム特性をもっている。

尚、ローラホルダ２２は例えば電子制御式のタイマ２４
に連結され、このタイマ２４により進角制御を行うこと
ができるようにしである。

送出弁装置２５は、アングライヒ機構をもっており、前
述した圧送通路１２の出口端に設けられてハウジング３
にねし止めされたホルダ２６と、このホルダ２６により
ハウジング３に固定されて弁座体２７と、この弁座体２
７に着座する弁体２８と、ポンプ２６内に配置されて弁
体２８を弁座体２７に押圧する弁スプリング２９とから
構成されている。ホルダ２６は、噴射管３０を介して後
述する燃料噴射弁３１に接続されている。

弁体２８は、第２図、第３図に示すように、該弁体２８
の先端側に前述た弁スプリング２９を受けるスプリング
受は面と弁座体２７の弁座面に当接するシート面とを有
するシート部３２が形成されていると共に、後端側に弁
座体２７内に摺動する別状の案内部３３が形成されてい
る。そして、このシート部３２と案内部３３との間に吸
い戻しカラー３４が形成されているのであるが、この吸
い戻しカラー３４は、円形であるスタンダードのものと
は異なり、該吸い戻しカラー３４の周縁に切欠き３５が
形成され、該切欠き３５によりアングライヒ機構が構成
されるようになっている。即ち、機関の回転数が低い場
合には、ゆっくりと弁体２８が弁座体２７に着座するの
で、切欠き３５と弁座体２７との間から吸い戻された燃
料が噴射管側へ逃げて吸い戻し量が少ないが、機関の回
転数が高くなると、弁体２８が高速で弁座体２７に着座
するため、あたかも切欠き３５が形成されていないよう
に作用し、通常と同じ程度の吸い戻し量とするものであ
る。その結果、第５図に示すように、噴射管の残留圧力
Ｐｒは、機関の回転数Ｎが上昇するのに応じて低くなる
。

尚、この実施例においては、吸い戻しカラー３４に切欠
き３５を形成してアングライヒ機構を構成したが、これ
に限定されるものではなく、吸い戻し量が調整されるも
のであればよい。

燃料噴射弁３１は、例えば第６図に示される公知の２段
スプリング式であり、弁ホルダ３６の下方にノズル３７
が袋ナツト３８を介してねし止めされている。ノズル３
７には針弁３９が設けられ、この針弁３９の上端に第１
のスプリング受け４０が当接している。また、弁ホルダ
３６内には案内スリーブ４１が固定され、この案内スリ
ーブ４１の下端と前述した第１のスプリング受け４０と
の間に第１のスプリング４２が弾装されている。この案
内スリーブ４１には第１のスプリング受け４０から延び
た第１のブツシュロッド部４３が下部に挿入されている
と共に、第２のスプリング受け４４から下方へ延びた第
２のブツシュロッド部４５が上部に挿入され、この第１
のブツシュロッド部４３と第２のブツシュロッド部４５
との間には距離ＮＬＩの間隔が設けられている。そして
、第２のスプリング受け４４と、前述した弁ホルダ３６
に位置調整可能に設けられた第３のスプリング受け４６
との間に第２のスプリング４７が弾装されている。

したがって、前述した噴射管の他端に接続される燃料入
口通路４８から入る燃料の圧力が上昇すると、最初は第
１のスプリング４２により針弁３９が押圧されているの
で該針弁３９は開かないが、第１のスプリング４２のセ
ット圧（第１開弁圧Ｐｏ＋）以上に上昇すると第１のス
プリング４２に抗して、第１のブツシュロッド部４３が
第２のブツシュロッド部４５に当接するまで針弁３９が
リフトする（リフト値ＮＬ＋）。ここまで上昇すると第
２のスプリング４７のセット力が針弁３９に作用するよ
うになるので、その後は所定圧力（第２開弁圧Ｐ。ｔ）
になるまで針弁３９は上昇せず、第２開弁圧となると第
１及び第２のスプリング４２゜４７に抗して針弁３９は
フルリフ）ＮＬ、、、まで上昇するものである。

尚、燃料噴射弁３１には他の実施例として、これも公知
のものであるが、第７図に示すセントラルプランジャ式
のものを使用することもできる。

これは、前述した２段スプリング式の第２のスプリング
の代わりに燃料入口通路４８からの燃料の圧力を受ける
ピストン４９が弁ホルダ３６に摺動自在に設けられ、こ
のピストン４９から下方へ延びる第３のブツシュロッド
部５０が第１のスプリング受け４３と距離Ｎ　Ｌ　＋の
間隔を有するように挿入されたものであり、ピストン４
９と図示しないノズル３７内のプレッシャステージとの
受圧面積の差でもって第２開弁圧Ｐ。２を設定するもの
である。

しかして、燃料噴射ポンプｌにおいては、ディーゼル機
関からの駆動力を受けて駆動軸４が回転すると、カム装
置１８を介してそのその回転運動がプランジャ８の回転
往復動に変換され、プランジャ８は回転しながらシリン
ダ７内を往復動する。

プランジャ８が後退する吸入行程時にはいずれか一つの
吸入グループ１０と吸入通路１１とが整合して吸い込み
空間２から燃料が吸入通路１１と吸入グループ１０を介
して高圧室９に吸入され、その後吸入グループ１０と吸
入通路１１との連通が遮断される。そして、次にプラン
ジャ８が前進する吐出行程時にはプランジャ８のストロ
ークが大きくなるのに従って高圧室９の容積が減少して
高圧９の燃料の圧力が上昇すると共に、分配ポート１３
といずれか一つの圧送通路１２とが整合し、そのため、
送出弁装置２５の弁体２８が開いて燃料が送出される。

さらにプランジャ８のストロークが大きくなると、つい
にはスピルボート１６が制御スリーブ１７から外れて吸
い込み空間２に開口し、高圧室９内の燃料がプランジャ
８の縦孔１４及びスピルボート１６を介して吸い込み空
間２へ還流し、高圧室９内の燃料の圧力が急激に低下し
、これにより送出弁装置２５の弁体２８が弁座体２５に
着座し、燃料の送出が終了すると共に次の噴射の準備を
行うようになる。

前述したように、送出弁装置２５はアングライヒ機構を
有し、その特性が第５図に示すようになっている。した
がって、例えばアイドリング時のようにディーゼル機関
の回転数Ｎが低い時には噴射管３０の残留圧力Ｐｒが高
く、第１開弁圧Ｐ。ＩとするためにはΔＰｒ＋だけ上界
させればよく、これに相当するプランジャ８のストロー
クが第４図のＣＬｌである。このため、カム回転角θが
ｅｌの時に噴射が開始され、ディーゼル機関の負荷に応
じた制御スリーブ１７の位置で定まるカム回転□角θ２
の時に噴射が終了しくこの場合は低負荷であるから早い
。）、この時のカム速度はｖｌであるからそれに応じて
噴射率も低い。

このため、第８図に示すように、燃料噴射弁３１におい
ては、ノズル圧Ｐ８が第１開弁圧Ｐｏｔよりも高くはな
るが、第２開弁圧Ｐ。２よりも低くなる。

したがって、針弁３９はＮＬＩ　　リフトしたところで
固定され、安定した噴射となる。

一方、機関の回転数Ｎが高い場合には噴射管３０の残留
圧力Ｐが低く、第１開弁圧ＰＯＩとするためにはΔＰｒ
ｚ（＞ΔＰｒ、）上昇させなければならず、これに相当
するプランジャ８のストロークはＣＬｚ（＞ＣＬ、）で
ある。このため、カム回転角θがθ３となって噴射が開
始され、同じく制御スリーブ１７の位置で定まるカム回
転角θ４で噴射を終了しくこの場合は高負荷であるから
遅い。）、この間のカム速度は最高速度Ｖ４の部分を含
むように高いので噴射率も高く、燃料噴射弁３１からは
高速で燃料が噴射される。

このため、燃料噴射弁３１においては、ノズル圧ＰＭが
第２開弁圧Ｐ。２以上に上昇し、針弁３９はフルリフト
し、同じく安定した噴射が行われるものである。

このように高速時には噴射タイミング（噴射始め）が遅
れるが、これはタイマ２４にて補正することができるも
のである。

尚、上記実施例においては、カム装置には端面カムが用
いられているが、これに限定されるものではなく、正面
カムや内面カムを用いたものであってもよいし、また、
噴射ポンプの形式は分配型に限らず、いわゆるライン形
のものであってもよい。

また、上記実施例においては、燃料噴射ポンプの送出弁
装置にアングライヒ機構を持たせたが、例えば特開昭６
０−２４７０４９号により公知の等圧弁を用いて噴射管
内の残留圧力を常に高く保つようにしてもよい。この等
圧弁を用いると、低速時には噴射量が少ないことにより
カム装置の前段部分のみが使用され、高速時に噴射管内
の残留圧力が低下することはないが、噴射量が増大する
ことによりカム装置の高速領域が使用されて高噴射率に
することができるものである。

（発明の効果） 以上述べたように、この発明によれば、前段に低速領域
を持ち、後段に高速領域を持つカム装置を用いたので、
低速時にはプランジャのストロークが小さい間に噴射を
開始してカムの低速領域を使って低噴射率とし、高速時
には従来通り高噴射率に保つことができ、高速時の馬力
を確保しつつ低速時のノック音の低減を計ることができ
る。また、燃料噴射弁に２段開弁圧を有するものを用い
、低速時には第１開弁圧と第２開弁圧との間に燃料噴射
ポンプからの送出燃料の圧力を設定したので、低速時に
は針弁が第１開弁圧に対応する位置で固定され、このた
め、全域で安定した噴射を得ることができるものである
。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例を示す断面図、第２図は同
上に用いた送出弁装置の要部を示す断面図、第３図は同
上の送出弁装置の弁体を示す斜視図、第４図は同上の実
施例に用いたカム装置のカム線図、第５図は同上の実施
例における燃料噴射装置の回転数と噴射管の残留圧力と
を示す特性線図、第６図は同上の実施例に用いた燃料噴
射弁の断面図、第７図は他の実施例の燃料噴射弁を示す
断面図、第８図はこの発明における２段開弁圧機構を有
する燃料噴射弁を用いた場合のカム回転角に対するノズ
ル圧及び針弁リフトを示す特性線図、第９図は通常の燃
料噴射弁を用いた場合のカム回転角に対するノズル圧及
び針弁リフトを示す特性線図である。 １・・・燃料噴射ポンプ、４・・・駆動軸、６・・・加
圧機構、７・・・シリンダ、８・・・プランジャ、１８
・・・カム装置、２５・・・送出弁装置、３１・・・燃
料噴射弁、３９・・・針弁、４２・・・第１のスプリン
グ、４７・・・第２のスプリング、４８・・・燃料入口
通路、４９・・・ピストン。 第４図 、−ｍ−−゛−、 カム回転角（ｅ］− 第５図 回転数（Ｎ）→ 第６図 第７図 第８図 カム回転角（θ）→ 第９図 カム回転角（ｅ）→

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. １．　燃料噴射ポンプとこの燃料噴射ポンプから送られ
   た燃料を噴射する燃料噴射弁とを有する燃料噴射装置に
   おいて、前記燃料噴射ポンプは、駆動軸と、シリンダ及
   びこのシリンダに嵌挿されたプランジヤから成る加圧機
   構と、この加圧機構のプランジヤと前記駆動軸との間に
   設けられて前記駆動軸の回転を往復動に変換して前記プ
   ランジヤに伝達するカム装置と、前記加圧機構により加
   圧された燃料が吐出される圧送通路に設けられた送出弁
   装置とを具備し、前記カム装置に、カム回転角に対して
   前段に低速領域が、後段に高速領域があるカム特性が付
   与され、前記燃料噴射弁は、前記燃料噴射ポンプの低速
   領域での送出圧力が第１開弁圧と第２開弁圧との間とな
   るように設定された２段開弁圧機構が設けられたことを
   特徴とする燃料噴射装置。
2. ２．　燃料噴射弁は、第１開弁圧を設定する第１のスプ
   リングと、第２開弁圧を設定する第２のスプリングとを
   有することを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の燃
   料噴射装置。
3. ３．　燃料噴射弁は、第１開弁圧を設定する第１のスプ
   リングと、第２開弁圧を設定ために燃料入口通路からの
   圧力を受けるピストンとを有することを特徴とする特許
   請求の範囲第１項記載の燃料噴射装置。