(57)【要約】【課題】サーボタイマ機構と逆進角特性のロードタイマ機構とを有し、エロージョンの発生防止が可能な燃料噴射装置を提供する。【解決手段】ロードタイマ機構は、ガバナシャフト４５に形成され、燃料の低圧側に連通する逃がし通路７６と、ガバナスリーブ４６に形成され、ガバナスリーブ４６の前進時、後退時に逃がし通路７６に対して遮断、連通する貫通孔７７とを有すると共に、タイマ機構２４は、タイマピストン５１と、サーボバルブ６０とを備え、サーボバルブ６０は、ポンプ室の燃料の圧力変化に応じて、高圧室５４に連通する燃料通路６２と低圧室２５とを連通、遮断可能にされ、高圧側タイマカバー５６には、タイマピストン５１の最遅角位置を規制する係止部５６ａに、タイマピストン５１から離間する方向に段差部５６ｂが設けられる。【選択図】      図１
2004324467.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ポンプ室内に燃料を供給するフィードポンプと、
前記ポンプ室内に配置されたガバナシャフト、および前記ガバナシャフトの外周に摺動自在に外嵌され、フライウェイトの開動作に連動して軸方向に前進し、前記フライウェイトの閉動作に連動して軸方向に後退するガバナスリーブを有するガバナと、
前記ポンプ室内の燃料が高圧であるときには燃料噴射時期を進角させ、低圧であるときには燃料噴射時期を遅角させるタイマ機構とを備えた燃料噴射装置において、
前記ガバナシャフトの内部に形成され、一端が前記ガバナシャフトの外周面に開口し、他端が燃料の低圧側に連通する逃がし通路と、前記ガバナスリーブに形成され、前記ガバナシャフトとの嵌合部における内外面を貫通し、前記ガバナスリーブの前進時には前記逃がし通路に対して遮断され、後退時には前記逃がし通路と連通する貫通孔とを有するとともに、
前記タイマ機構は、燃料噴射時期を調整可能なローラリングに係合されたタイマピストンと、前記タイマピストンを摺動自在に支持する摺動孔が二つの圧力室に分けられ、前記圧力室の一方を前記ローラリングに作用する駆動トルク反力を前記タイマピストンを介して受ける高圧室とし、他方を燃料の低圧側に通じる低圧室とし、前記高圧室側に配置され、前記タイマピストンの最遅角位置を規制する係止部を有する高圧側タイマカバーと、前記タイマピストン内に形成され、前記低圧室に開口するサーボバルブ挿入孔、前記ポンプ室の燃料が供給される流入通路、および前記高圧室に連通し、前記サーボバルブ挿入孔に開口する燃料通路と、前記サーボバルブ挿入孔に摺動自在なサーボバルブとを備え、
前記サーボバルブは、その一端で前記流入通路から導かれる前記ポンプ室の燃料の圧力を受け、その他端で該燃料圧力に対抗してサーボバルブスプリングが付勢され、前記ポンプ室の燃料の圧力変化に応じて前記燃料通路と前記低圧室とを連通、遮断可能にし、
前記高圧側タイマカバーには、前記係止部に、前記タイマピストンから離間する方向に向かって延びる段差部が設けられていることを特徴とする燃料噴射装置。
【請求項２】
前記段差部は、前記係止部の内側に形成された有底孔であることを特徴とする請求項１に記載の燃料噴射装置。
【請求項３】
前記段差部は、前記係止部の内側に形成された略円環状の溝であることを特徴とする請求項１に記載の燃料噴射装置。
【請求項４】
前記係止部は、略円環状部を有することを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の燃料噴射装置。
【請求項５】
前記係止部は前記摺動孔内に延出しており、前記係止部の外周と前記摺動孔とは遊嵌していることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の燃料噴射装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、燃料噴射装置に関し、特に燃料噴射装置の燃料噴射時期制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
燃料噴射装置は、例えばディーゼル機関の燃料噴射装置に用いられる分配型燃料噴射ポンプにおいて、燃料噴射時期制御装置に、サーボバルブを備えたものが知られている（特許文献１参照）。特許文献１の開示による技術では、タイマピストン内に形成された挿入孔に摺動可能にサーボバルブが支持されている。このサーボバルブは、フィードポンプから供給される燃料油の圧力変化により挿入孔内を摺動移動する。そして、その供給圧力が上昇したときには、フィードポンプから高圧室に燃料油が供給され、タイマピストンを進角側へ移動する。一方、その供給圧力が低下したときには、サーボバルブが開弁して高圧室と低圧室とを連通させ、タイマピストンを遅角側へ移動するように構成されている。この種の燃料噴射時期制御装置は、サーボバルブを有しないものに比べて制御力が高く、ポンプ駆動反力の影響を受けにくく、サーボタイマ機構として現在広く使用されている。
【０００３】
なお、高圧室と低圧室はタイマピストンを挟んで形成され、例えば高圧室はタイマピストンと高圧側タイマカバーとで形成される。
【０００４】
近年、建産機等の産業用機械においても、乗用車等の車両と同様にディーゼル機関の排気ガス規制が強化されつつある。これに伴い、低負荷域での排気ガス浄化対策として、逆進角特性が得られるロードタイマ機構（特許文献２参照）を実用化したいという要求がある。特許文献２の開示による技術では、従来の進角特性が負荷の減少に従い遅角したのに対して、逆に負荷の増加に従い遅角する。
【０００５】
【特許文献１】
特開昭５８−３２９２８号公報
【０００６】
【特許文献２】
実開閉４−１６４４号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
上記公報開示の技術では、サーボタイマ機構と逆進角特性のロードタイマ機構とを有する燃料噴射装置を実用化しようとすると、高負荷域にてタイマピストンが最遅角状態にあるため、タイマピストンが高圧側タイマカバーを押圧する。タイマピストンには高駆動反力が作用しているため、高圧側タイマカバーが歪むことにより高圧室内のキャビティ発生により、タイマピストン高圧側端面にキャビテーションエロージョンが発生する可能性がある。
【０００８】
本発明は、このような事情を考慮してなされたものであり、したがってその目的は、サーボタイマ機構と逆進角特性のロードタイマ機構とを有するとともに、エロージョンの発生防止が可能な燃料噴射装置を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明の請求項１によれば、ポンプ室内に燃料を供給するフィードポンプと、ポンプ室内に配置されたガバナシャフト、およびガバナシャフトの外周に摺動自在に外嵌され、フライウェイトの開動作に連動して軸方向に前進し、フライウェイトの閉動作に連動して軸方向に後退するガバナスリーブを有するガバナと、ポンプ室内の燃料が高圧であるときには燃料噴射時期を進角させ、低圧であるときには燃料噴射時期を遅角させるタイマ機構とを備えた燃料噴射装置において、ガバナシャフトの内部に形成され、一端がガバナシャフトの外周面に開口し、他端が燃料の低圧側に連通する逃がし通路と、ガバナスリーブに形成され、ガバナシャフトとの嵌合部における内外面を貫通し、ガバナスリーブの前進時には逃がし通路に対して遮断され、後退時には逃がし通路と連通する貫通孔とを有するとともに、
タイマ機構は、燃料噴射時期を調整可能なローラリングに係合されたタイマピストンと、タイマピストンの最遅角位置を規制する係止部を有する高圧側タイマカバーとを備え、タイマピストンを摺動自在に支持する摺動孔が二つの圧力室に分けられ、圧力室の一方をローラリングに作用する駆動トルク反力をタイマピストンを介して受け、高圧側タイマカバーとで区画される高圧室とし、他方を燃料の低圧側に通じる低圧室とし、タイマピストン内に形成され、低圧室に開口するサーボバルブ挿入孔、ポンプ室の燃料が供給される流入通路、および高圧室に連通し、サーボバルブ挿入孔に開口する燃料通路と、サーボバルブ挿入孔に摺動自在なサーボバルブとを備え、
サーボバルブは、その一端で流入通路から導かれるポンプ室の燃料の圧力を受け、その他端でその燃料圧力に対抗してサーボバルブスプリングが付勢され、ポンプ室の燃料の圧力変化に応じて燃料通路と低圧室とを連通、遮断可能にし、
高圧側タイマカバーには、係止部に、タイマピストンから離間する方向に向かって延びる段差部が設けられている。
【００１０】
まず、ガバナスリーブの貫通孔は、ガバナスリーブの前進時に逃がし通路に対して遮断され、後退時に逃がし通路と連通するロードタイマ構造を構成するため、ガバナスリーブの後退つまり内燃機関の負荷の増加に従ってポンプ室内の燃料を、逃がし通路を介して低圧側へ流出させる。結果として、このロードタイマ構造により、高負荷状態で、タイマ機構における燃料噴射時期を、低負荷域に比べて遅角させる。
【００１１】
さらに、タイマ機構は、タイマピストンに形成されたサーボバルブ挿入孔に摺動自在に支持されるサーボバルブと、前記サーボバルブの一端側に加わるポンプ室の燃料圧力に対抗して他端側を付勢するサーボバルブスプリングを備え、ポンプ室の燃料の圧力変化に応じてサーボバルブの位置を移動させる。その結果、高圧室と連通する燃料通路と低圧室とが連通、遮断を切換えるタイマピストン位置にタイマピストンを制御する。
【００１２】
また、高負荷域でタイマピストンが最遅角状態にあるとき、駆動トルク反力によってタイマピストンが高圧側タイマカバーを押圧することで、高圧側タイマカバーが変形して高圧室内の体積が増加する。
【００１３】
これに対して、タイマピストンの最遅角位置を規制する係止部を有する高圧側タイマカバーには、係止部に、タイマピストンから離間する方向に向かって延びる段差部が設けられているので、タイマピストンが最遅角状態にあるときであっても、段差部とタイマピストンとで区画される所定容積の燃料空間が形成される。最遅角状態における高圧室の容積が所定容積分増加している。これにより、高圧側タイマカバーの変形が原因で高圧室内の堆積が増加したとしても、容積変化割合を低減できる。したがって、容積変化割合を小さくあるいは僅かにすることが可能であるので、負圧発生を防止または抑制することができる。
【００１４】
さらに、高圧側タイマカバーが変形したとき、サーボバルブにより高圧室と低圧室とが燃料通路を介して連通したとしても、高圧室の燃料は少なくとも所定容積を有するので、高圧室内の全燃料が直ちに流出してしまうことを回避可能である。その結果、サーボバルブの連通動作により負圧が誘発されることを防止することができる。
【００１５】
その結果、負圧発生により生じるキャビティの形成を防止可能であるので、キャビテーションエロージョンの発生防止が図れる。
【００１６】
段差部の形状として、本発明の請求項２および請求項３によれば、切削加工あるいは鍛造加工等により容易に形成することが可能である。キャビテーションエロージョンの発生防止が可能な燃料噴射装置を安価に提供できる。
【００１７】
なお、タイマピストンの最遅角状態において所定容積を確保する手段として、請求項１から請求項３のいずれも高圧側タイマカバーに段差部を設けるので、所定容積を大きく確保することが可能である。
【００１８】
本発明の請求項４によれば、係止部は、略円環状部を有する。これにより、タイマピストンの高圧室側端面と係止部とが安定して当接可能な当接面の確保が可能である。
【００１９】
なお、負圧発生が生じなくとも、燃料噴射ごとに発生する駆動トルク反力がタイマピストンへ作用、作用解除することで、高圧室内の燃料の圧力は急激な変動を生じる。本発明の請求項５の記載のように、係止部は摺動孔内に延出しており、係止部の外周と摺動孔とは遊嵌していることが好ましい。
【００２０】
これにより、係止部の外周と摺動孔の間の隙間は、嵌合するように狭められている。例えば外部への油密を確保するためＯリング等のシール部材が高圧側タイマカバーと摺動孔側の間に嵌挿されている場合、その隙間によって、高圧室の燃料の圧力がシール部材へ直接伝播することが防止される。したがって、駆動トルク反力の影響による高圧室内の燃料の急激な圧力変動から、シール部材を保護することが可能である。
【００２１】
【発明の実施の形態】
本発明の燃料噴射装置を、具体化した実施形態を図面に従って説明する。
【００２２】
（第１の実施形態）
図１は、本実施形態の燃料噴射装置に係るタイマ機構を示す横断面図である。図２は、図１中の高圧側タイマカバーを示す図であって、図２（ａ）は断面図、図２（ｂ）は図２（ａ）のＡからみた平面図である。図３は、本実施形態に係わるロードタイマ機構を示す縦断面図である。図４は、ロードタイマ機構により進角特性を表すグラフであって、図４（ａ）は負荷の増加に従い遅角する逆進角特性、図４（ｂ）は負荷の減少に従い遅角する比較例の進角特性を示すグラフである。図５は、本実施形態の燃料噴射装置を示す縦断面図である。
【００２３】
ディーゼル機関（図示せず）の各気筒ごとに燃料を圧送する燃料噴射装置１には、図５に示すように、ディーゼル機関によって回転駆動されるドライブシャフト２が装着されている。ドライブシャフト２の途中には、ベーン式のフィードポンプ３が設けられ、このフィードポンプ３は、ドライブシャフト２の回転に伴って回転駆動される。
【００２４】
ドライブシャフト２の基端側には、ガバナ４を駆動するための駆動ギヤ５が取付けられている。ガバナ４については後述する。駆動ギヤ５とカムプレート６との間には、ローラリング７が配置されている。このローラリング７には、カムプレート６のカム山フェイス６ａに対向する複数のカムローラ８が取付けられている。カム山フェイス６ａは、ディーゼル機関の気筒数と同数設けられている。また、カムプレート６はスプリング９によってカムローラ８に押付けられている。
【００２５】
カムプレート６は、燃料加圧用のプランジャ１０が取付けられており、カップリング１１を介してドライブシャフト２と一体的に回転する。このカップリング１１には、カムプレート６に設けられた爪部６ｂおよびドライブシャフト２に設けられた爪部５ａがそれぞれ挿通されており、カムプレート６はドライブシャフトにより一体回転する。
【００２６】
カム山フェイス６ａは、カムローラ８に転接している。このカムローラ８がカム山フェイス６ａに転接することにより、カムプレート６およびプランジャ１０は、ドライブシャフトによる１回転中に複数回、すなわち機関の気筒数に応じて複数回往復移動する。つまり、カム山フェイス６ａがローラリング７のカムローラ８に乗り上げる過程で往動（リフトアップ）され、逆にカム山フェイス６ａがローラリング７のカムローラ８を乗り下げる過程でプランジャ１０が復動（リフトダウン）される。
【００２７】
ポンプハウジング１２には、プランジャ１０が挿入した状態で配置されるシリンダ１３が設けられている。そして、プランジャ１０の先端とシリンダ１３の底面を形成するヘッドプラグ１３ａとの間がプランジャ高圧室１４となっている。プランジャ１０の先端側の外周には、気筒数と同数の吸入溝１５ａが形成されている。この吸入溝１５ａは、プランジャ１０が復動して高圧室１４が減圧されるときに、ポンプハウジング１２に形成された吸入ポート１５を介して後述するポンプ室１６に連通して、そのポンプ室１６の燃料をプランジャ高圧室１４に導くためのものである。また、プランジャ１０の先端側の内部には、圧縮された燃料をポンプハウジング１２に形成された吐出ポート１７に導くための分配ポートが形成されている。吐出ポート１７は、ディーゼル機関の気筒数だけ等間隔にシリンダ１３内に開口するものである。
【００２８】
吐出ポート１７の出口部分には、デリバリバルブ２０が配置されている。このデリバリバルブ２０は、吐出ポート１７から燃料圧送配管（図示せず）へ圧送される燃料の逆流を防ぐためのものであり、ある一定の燃料圧力に達した際に開弁して、吐出ポート１７に圧送された高圧燃料を燃料圧送配管へ導くものである。
【００２９】
また、ポンプハウジング１２には、燃料タンク（図示せず）に連通されたインレット（図示せず）が取付けられている。このインレットは、フィードポンプ３の吸入側と導入ポート２３（燃料の低圧側に相当）を介して連通する。なお、この導入ポート２３は、後述するタイマ機構２４の低圧室２５（図１参照）にも連通している。
【００３０】
ポンプハウジング１２の内部には、フィードポンプ３から燃料の供給を受けるポンプ室１６が形成されている。このポンプ室１６は、プランジャ高圧室１４に吸い込まれる燃料を蓄えるとともに、プランジャ１０、シリンダ１３等の機械的な摺動部に燃料を満たすものである。
【００３１】
フィードポンプ３はドライブシャフト２の回転によって駆動されると、燃料を燃料タンクからインレットを経て導入ポート２３に導入して、フィードポンプ３へ吸い込む。フィードポンプ３へ吸い込まれた燃料は導出ポート（図示せず）に圧送されてポンプ室１６に供給される。
【００３２】
ここで、プランジャ１０が復動してプランジャ高圧室１４が減圧される吸入行程では、プランジャ１０の先端外周に形成された吸入溝１５ａの１つが吸入ポート１５を介してポンプ室１６に連通して、ポンプ室１６の燃料がプランジャ高圧室１４に吸入される。逆に、プランジャ１０が往動してプランジャ高圧室１４が加圧される圧縮行程では、高圧室１４で加圧された高圧の燃料が、吐出ポート１７、デリバリバルブ２０、燃料圧送配管を経て、機関の気筒ごとに取付けられた燃料噴射ノズル（図示せず）の１つに圧送される。この圧送された燃料の圧力がノズル開弁圧に達すると、その燃料噴射ノズルが燃料を気筒内に噴射する。
【００３３】
一方、プランジャ１０には、一端が分配ポート１８に連通して高圧室１４で圧縮された高圧燃料をポンプ室に溢流する（以下、スピルするという）スピルポート３２が形成されている。このスピルポート３２の他端は、ポンプ室１６内で開口するものであり、プランジャ１０の周囲には、スピルポート３２を開閉するリング状のスピルリング３３が摺動自在に外嵌されている。プランジャ１０の圧送行程においてスピルポート３２がスピルリングから露出すると燃料噴射が終了することから、スピルリング３３を図５の右側へ移動させると燃料噴射量が増大し、逆に左側へ移動させると燃料噴射量が減少する。
【００３４】
このスピルリング３３は、レバーアセンブリ３５のコントロールレバー３４の端部に係合されており、コントロールレバー３４の回動位置に応じて位置が設定される。レバーアセンブリ３５は、ポンプハウジウング１２に対して回転位置が設定されるガイドレバー３６と、このガイドレバー３６の支持軸３７を介して回転自在に取付けられたテンションレバー３８およびコントロールレバー３４とを主要な構成要素とするものである。
【００３５】
コントロールレバー３４は、テンションレバー３８に対してスタートスプリング３９を介して接触している。このコントロールレバー３４は、始動時以外はスタートスプリング３９が撓んでテンションレバー３８とともに支持軸３７を中心にして回動する。コントレールレバー３４の下端は、スピルリング３３に係合しており、図５の左回転方向へ回動すると、スピルリング３３が右方へ移動して燃料噴射量が増大する。逆に図示右回転方向へ回転すると、スピルリング３３が左方へ移動して燃料噴射量が減少する。
【００３６】
ポンプハウジング１２には、テンションレバー３８に操作力を与えるアジャスティングレバー４０が軸４１を介して回動自在に回動自在に取付けられている。ポンプ室１６内に突出する軸４１の一端には、偏心ピン４２が取付けられており、この偏心ピン４２とテンションレバー３８との間には、テンションレバー３８を図５の左方向に引きつけるコントロールスプリング４３が介在されている。このコントロールスプリング４３の張力は、アジャスティングレバー４０を燃料噴射量の増量側へ回動させると増大し、減量側へ回動させると減少するものである。
【００３７】
また、コントレールレバー３４は、遠心力を利用したガバナ４の作用を受ける。このガバナ４は、ポンプ室１６内に突出するようにポンプハウジング１２に固定されたガバナシャフト４５と、このガバナシャフト４５の外周に摺動自在に外嵌されているガナバスリーブ４６と、フライウェイト４７とを主要な構成要素とする。
【００３８】
ガバナスリーブ４６は、一端がコントロールレバー３４に当接し、他端がワッシャ４８を介してフライウェイト４７に当接するものであり、フライウェイト４７の開動作に連動して軸方向に前進（図５の右方向へ移動）し、フライウェイト４７の閉動作に連動して軸方向に後退（図５の左方向へ移動）する。
【００３９】
フライウェイト４７は、ドライブシャフト２と一体に回転する駆動ギヤ５によって駆動される従動ギヤ４９によって回転するものであり、その回転の遠心力によって開閉する。
【００４０】
コントロールレバー３４およびテンションレバー３８の回転位置は、コントロールスプリング４３と、フライウェイト４７によるガバナスリーブ４６の押圧力との釣合いによって決定されることになる。その結果、スピルリング３３のプランジャ１０上の軸方向位置が決定されて燃料噴射量の調整がなされる。
【００４１】
例えばコントロールスプリング４３の張力を一定に維持した状態の場合では、ドライブシャフト２の回転速度が高まると、フライウェイト４７が遠心力によって開いてガバナスリーブ４６を前進させ、コントロールレバー３４をコントロールスプリング４３に抗して図５の右回転方向へ回動させる。その結果、スピルリング３３が図示左方向へ移動し、燃料噴射量が減少する。逆に、
ドライブシャフト２の回転速度が低下すると、フライウェイト４７に作用する遠心力が弱まり、コントロールスプリング４３がコントロールレバー３４を図５の左回転方向へ回動させる。その結果、スピルリング３３が図示右方向へ移動し、燃料噴射量が増加する。
【００４２】
一方、ドライブシャフト２の回転速度を一定にした状態の場合では、アジャスティングレバー４０を燃料噴射量の増量側へ回動させると、コントロールスプリング４３の張力が増加するため、コントロールレバー３４が図５の左回転方向へ回動してスピルリング３３が図示右方向へ移動し、燃料噴射量が増加する。このとき、ガバナスリーブ４６は、コントロールレバー３４の回動に伴って後退し、その分だけフライウェイト４７が閉じる。逆に、アジャスティングレバー４０を燃料噴射量の減量側へ回動させると、コントロールスプリング４３の張力が減少するため、コントロールレバー３４に対するガバナスリーブ４６の押圧力が相対的に大きくなる。その結果、コントロールレバー３４が図５の右回転方向へ回動してスピルリング３３が図示左方向へ移動し、燃料噴射量が減少する。
【００４３】
ポンプハウジング１２の下側には、燃料噴射時期をポンプ室１６内の圧力によって進角側あるいは遅角側へ調整するためのタイマ機構２４が設けられている。このタイマ機構２４は、ドライブシャフト２の回転方向に対するローラリング７の回転位置を変更することにより、カム山フェイス６ａがカムローラ８に乗り上げる時期および乗り下げる時期、すなわちプランジャ１０が往復動される時期を変更するものである。
【００４４】
このタイマ機構２４は、図１に示すように、タイマピストン５１を備え、ポンプハウジング１２内にドライブシャフト２と略直交する方向に形成された摺動孔１２ａに摺動自在に挿入されて支持されている。このタイマピストン５１は、スライドピン５２を介してローラリング７に連結されている。このタイマピストン５１により摺動孔１２ａ内が高圧室（以下、タイマ高圧室）５４と低圧室（以下、タイマ低圧室）２５とに分けられている。タイマ圧力室５４は、タイマピストン５１、摺動孔１２ａ、および高圧側タイマカバー５６とで区画されている。タイマ低圧室２５は、タイマピストン５１、摺動孔１２ａ、および低圧側タイマカバー５７とで区画されている。
【００４５】
タイマピストン５１内には、図１に示すように、高圧側オリフィス５３、サーボバルブ６０、流入通路６３、および燃料通路６２とが設けられている。高圧側オリフィス５３は、ポンプ室１６の燃料をタイマ高圧室５４へ導く。サーボバルブ６０は、タイマピストン５１内に軸方向に配置されたサーボバルブ挿入孔６１ａに摺動自在に支持されている。サーボバルブ挿入孔６１ａは燃料通路６２が連通しており、燃料通路６２がサーボバルブ挿入孔６１ａに開口している。なお、サーボバルブ挿入孔６１ａは、タイマピストン５１内に形成さていても、サーボバルブ６０とタイマピストン５１の間に挿嵌したブッシュ６１内に形成されるものであってもよい。
【００４６】
以下、本実施例では、図１および図２に示すように、ブッシュ６１内にサーボバルブ挿入孔６１ａが形成されているものとする。ブッシュ６１はタイマピストン５１の一部を構成している。図２に示すように、ブッシュ６１内の外周には周方向に延びる略環状溝６１ｂが形成され、内外面を貫通する連絡孔６１ｃが設けられている。なお、略環状溝６１ｂおよび連絡孔６１ｃは、燃料通路６２の一部を構成し、連絡孔６１は、燃料通路６２がサーボバルブ挿入孔６１ａの内周面に開口する開口部を形成している。さらになお、この連絡孔６１ｃは複数設けられ、複数の連絡孔６１ｃからサーボバルブ挿入孔６１ａに流入する燃料によるサーボバルブ６０への作用力が打ち消し合う方向に連通孔６１ｃが配置されていることが好ましい。サーボバルブ挿入孔６１ａに支持されるサーボバルブ６０の摺動性を向上させ、サーボバルブ６０とサーボバルブ挿入孔６１ａとの摺動による局部的磨耗を防止する等の波及効果を得る。
【００４７】
流入通路６３は、サーボバルブ６０の一端６０ａにポンプ室１６の燃料を導くように構成されている。他端６０ｂには一端６０ａに作用するポンプ室１６の燃料圧力に対抗してサーボバルブスプリング６４が付勢されている。サーボバルブ６０は、一端がサーボバルブ挿入孔６１ａに対向するサーボバルブ６０の外周面に開口し、他端がタイマ低圧室２５に開口する排出通路６５を備えている。この排出通路６５は、サーボバルブ６０の軸方向移動に応じて、燃料通路６２の連絡孔６１ｃと連通、遮断可能である。この様な構成により、サーボバルブ６０は、その一端６０ａで流入通路６３を経て導かれるポンプ室１６の燃料圧力を受け、その他端６０ｂでその燃料圧力に対向するサーボバルブスプリング６４が付勢されるので、ポンプ室１６の燃料の圧力変化に応じて、サーボバルブ挿入孔６１ａ上のサーボバルブ６０の位置を移動させる。その結果、排出通路６５と連絡孔６１ｃとの連通、遮断、つまり高圧室５４に連通する燃料通路６５と低圧室２５に導く排出通路との連通、遮断を切換えるタイマピストン５１の位置にタイマピストン５１を制御する。
【００４８】
高圧側タイマカバー５６はタイマピストン５１の最遅角位置を規定している。図１に示すように、高圧側タイマカバー５６は、係止部５６ａと段差部とフランジ部５６ｃとを備えている。なお、フランジ部５６ｃは、摺動孔１２ａの端部側との間に、外部への油密を確保するためＯリング等のシール部材（以下、Ｏリングと呼ぶ）５９を嵌挿している（図１参照）。
【００４９】
係止部５６ａは、図１に示すように、タイマピストン５１の高圧室側端面５１ａに当接可能に配置されており、タイマピストン５１の最遅角位置を規制している。なお、係止部５６ａは摺動孔１２ａ内に延出している。これにより、高圧側タイマカバー５６の肉厚を増加させている。係止部５６ａは少なくともフランジ部５６ｃに比べて肉厚が厚い。
【００５０】
段差部５６ｂは、図１に示すように、係止部５６ａの内側にある。段差部５６ｂは、タイマピストン５１（詳しくは高圧室側端面５１ａ）から離間する方向に向かって延びるように、係止部５６ａの内側に形成されている。段差部５６ｂの形状は、図２に示すように有底孔に形成されている。係止部５６ａの形状は略円環状である。つまり、係止部５６ａは所定当接幅Ｗ１を有する略円環状部を備える（図２参照）。
【００５１】
高圧室側端面５１ａと段差部５６とで区画される所定容積の燃料空間は、タイマ高圧室５４内の燃料空間の一部を構成している。タイマピストン５１が最遅角状態にあるときであっても、高圧室５４の燃料空間として、所定容積の燃料空間を得られる。したがって、タイマピストン５１が最遅角状態にあるときであっても、所定容積の燃料を高圧室５４に確保しておくことができる。
【００５２】
なお、タイマ低圧室内には、図１に示すように、タイマピストン５１を高圧側カバー５６側へ付勢するアウタスプリング５５が設けられている。
【００５３】
燃料噴射装置１には、上記タイマ機構２４を利用し、内燃機関の負荷が大きい場合には遅角させ、負荷が小さい場合には進角させる逆進角特性を有するロードタイマ機構を備えている。
【００５４】
ロードタイマ機構は、図３に示すように、ガバナシャフト４５の内部に形成され、一端がガバナシャフト４５の外周面に開口し、他端が燃料の低圧側に連通する逃がし通路７６と、ガバナスリーブ４６に形成され、ガバナシャフト４５の嵌合部における内外面を貫通する貫通孔７７とを備えている。逃がし通路７６は、ガバナシャフト４５の略中心に形成された横孔７８と、この横孔７８に交差してガバナシャフト４５の径方向に延びる縦孔７９と、この縦孔７９の開口部が底面に開口する環状溝８０とから構成されている。横孔７８の図３の右先端は栓（図示せず）によって封止されている。また、横孔７８の基端側は、ポンプハフジング１２に形成された低圧ポート８２（図５参照）を介して導入ポート２３に接続されている。貫通孔７７は、ガバナシャフト４５との嵌合部に形成されており、ガバナスリーブ４６を貫通するポート８３と、ガバナスリーブ４６の内周面に形成されてポート８３が底面に開口する環状溝８４とから構成されている。
【００５５】
これら逃がし通路７６と貫通孔７７の位置関係は、図３に示すように、ガバナスリーブ４６の前進時には逃がし通路７６と貫通孔７７とが遮断され、後退時には逃がし通路７６と貫通孔７７とが連通するように配置されている。
【００５６】
なお、ここで、タイマ機構２４およびロードタイマ機構は、燃料噴射装置１の燃料噴射時期を調整する燃料噴射時期制御装置を構成している。
【００５７】
上述の構成を有する燃料噴射装置１の作動について説明する。ここでは、本発明に係るタイマ機構およびロードタイマ機構の作動を中心に説明する。内燃機関を駆動すると、内燃機関の回転に同期してドライブシャフト２およびフィードポンプ３が回転する。すると、例えばローラリング７に配置されたカムローラ８を介してカムプレート６が図５の左方向にリフトダウンする。そして、再びカムローラ８を介してカムプレート６がカム山フェイス６ａに沿って上昇すると、プランジャ１０の回転を伴いながら、図５の右方向にリフトアップし、プランジャ高圧室１４内の燃料を加圧する。その結果、フィードポンプ３の回転により燃料タンクから汲み上げた燃料は、ポンプ室１６、プランジャ高圧室１４、吐出ポート、デリバリバルブ２０を介して、各気筒の燃料噴射ノズルに圧送される。
【００５８】
この様にカムプレート６のリフトダウンおよびリフトアップは、カム山フェイス６ａに対するカムローラ８の乗り上げ、乗り下げ動作を繰り返し、内燃機関への高圧燃料噴射終了時の駆動反力Ｆが、図１に示すように、カムプレート６からカムローラ８、ローラリング７、スライドピン５２を介してタイマピストン５１に作用する。その結果、タイマ高圧室５４はタイマピストン５１の高圧室側端面５１ａによって駆動反力Ｆによる押圧を受ける。なお、駆動反力Ｆは、ローラリング７に作用する駆動トルク反力を、ローラリング７からタイマピストン５１の中心距離で除したものである。
【００５９】
ロードタイマ機構において、逃がし通路７６と貫通孔７７の位置関係は、図３に示すように、ガバナスリーブ４６の前進時には逃がし通路７６と貫通孔７７とが遮断され、後退時には逃がし通路７６と貫通孔７７とが連通するように配置されているため、内燃機関の負荷の増加に従いタイマピストン５１を遅角させる（図４（ａ）参照）。
【００６０】
ここで、高負荷時に、上記ロードタイマ機構の動作によりポンプ室１６内の燃料圧力が低くなる。ポンプ室１６の燃料は高圧側オリフィス５３を通じてタイマ高圧室５４に導かれている。一方、タイマ高圧室５４の燃料は、サーボバルブ６０の連通、遮断動作によって、燃料通路６２を経て排出通路６５を通じて、タイマ低圧室２５へ排出される。このため、タイマ高圧室５４内の燃料圧力は上がらず、タイマピストン５１は、アウタスプリング５５の付勢力により高圧側タイマカバー５６に当接する場合がある。
【００６１】
駆動反力Ｆがタイマピストン５１に加わると、タイマピストン５１（詳しくは、高圧室側端面５１ａ）は、係止部５６ａを介して高圧側タイマカバー５６を押圧し、高圧側タイマカバー５６に駆動反力Ｆが作用する。その結果、高圧燃料噴射に伴い発生する駆動反力Ｆによって、高圧側タイマカバー５６が歪んで変形し、タイマ高圧室５４の体積が増加する。この体積の増加に伴い、タイマ高圧室５４内の燃料の圧力が低下しようとする。
【００６２】
この様なタイマピストン５１が最遅角状態にある場合であっても、高圧側タイマカバー５６に形成された段差部５６ｂによって、高圧室内には、所定容積の燃料が確保されている。従来のタイマピストン５１の最遅角状態における高圧室の容積に比べて所定容積分増加している。
【００６３】
これにより、高圧側タイマカバー５６の変形が原因で高圧室５４内の堆積が増加したとしても、容積変化割合を低減できる。段差部５６ｂによる所定容積をある程度大きく形成することで、容積変化割合は小さくあるいは僅かとなる。したがって、容積変化割合を小さくあるいは僅かにすることが可能であるので、負圧発生を防止または抑制することができる。
【００６４】
さらに、高圧側タイマカバー５６が変形したとき、サーボバルブ６０により高圧室５４と低圧室２５とが燃料通路６２を介して連通したとしても、高圧室５４の燃料は少なくとも所定容積を有するので、高圧室５４内の全燃料が直ちに流出してしまうことを回避可能である。その結果、サーボバルブ６０の連通動作により負圧が誘発されることを防止することができる。
【００６５】
その結果、負圧発生により生じるキャビティの形成を防止可能であるので、タイマピストン５１の高圧室側端面５１ａ等におけるキャビテーションエロージョンの発生防止が図れる。
【００６６】
なお、以上説明した本実施形態において、係止部５６ｂは略円環状部を有するので、タイマピストン５１の高圧室側端面５１ａと係止部５６ｂとが当接する際、安定した当接面の確保が可能である。係止部５６ａにどのような形状の段差部５６ｂが形成されようとも、係止部５６ａは、安定して当接可能な当接面であることを損なわれない。
【００６７】
なお、以上説明した本実施形態において、係止部５６ａの外周と摺動孔１２ａとは遊嵌することが好ましい。これにより、係止部５６ａの外周と摺動孔１２ａの間の隙間は、嵌合するように狭められている。その結果、この狭められた隙間によって、摺動孔１２ａの端部側とフランジ部５６ｃとの間に嵌挿されたＯリング５９へ、高圧室の燃料の圧力が直接伝播されることが防止される。したがって、駆動トルク反力の影響による高圧室５４内の燃料の急激な圧力変動から、Ｏリング５９を保護することが可能である。なお、高圧室５４内の燃料の急激な圧力変動は、負圧（キャビティ）発生が生じなくとも、燃料噴射ごとに発生する駆動トルク反力がタイマピストン５１へ作用、作用解除することで、生じるからである。なお、この高圧室５４内の燃料の急激な圧力変動は、キャビティの崩壊時に生じる衝撃エネルギから比べれば小さく、Ｏリング等のゴムあるいは樹脂部材以外には影響を及ぼさない。
【００６８】
（第２および第３の実施形態）
第２の実施形態を、図６に従って説明する。なお、以下の説明では、第１の実施形態と同じもしくは均等の構成には同一の符号を付し、説明を繰り返さない。図６は、本実施形態に係る高圧側タイマカバーを示す図であって、図６（ａ）は断面図、図６（ｂ）は図６（ａ）のＡからみた平面図である。
【００６９】
第２の実施形態では、高圧側タイマカバー１５６において、第１の実施形態で説明した係止部５６ａの内側に、形成される段差部１５６ｂは、略円環状の溝である。図６（ｂ）に示すように、係止部５６ａは、係止部５６ａの中央側つまり段差部１５６ｂの内側に第２の係止部１５６ａを有する。この様にしても、第１の実施形態と同様な効果を得ることができる。
【００７０】
さらに、係止部５６ａは第２の係止部１５６ａを有するので、高圧室側端面５１ａとの当接面積を拡大することが可能である。このため、例えば燃料通路６２の高圧室側端面５１ａ側の開口部周りの燃料流れの流れ損失を低減したい場合、係止部５６と高圧室側端面５１ａとの当接面積が同じであるという条件の基で、係止部５６ａの略円環状部における当接幅をＷ１からＷ２に小さくすることが可能である（Ｗ２＜Ｗ１）。この場合、高圧室５４内での燃料の流れ易さの差異がほとんどなくなる。流れの損失が原因による局部的な負圧発生を防止する効果も得られる。例えば高圧側タイマカバー５６が変形したとき、サーボバルブ６０により高圧室５４と低圧室２５とが燃料通路６２を介して連通したとしても、流れの損失が原因で局部的な負圧が発生することはない。
【００７１】
第３の実施形態を、図７に従って説明する。図７は、本実施形態に係る高圧側タイマカバーを示す図であって、図７（ａ）は断面図、図７（ｂ）は図７（ａ）のＡからみた平面図である。
【００７２】
第３の実施形態では、図７（ｂ）に示すように、高圧側タイマカバー２５６の段差部２５６ｂにおいて、第１の実施形態で説明した有底孔の開口部の形状を、略半円形にしてもよい。絞りの小さい高圧側オリフィス５３には、係止部５６ａを構成する第２の係止部２５６ａが対向し、比較的開口面積が大きい燃料通路６２には、段差部２５６ｂの底面が対向する。これにより、高圧室５４内での燃料の流れ易さが略均一となる。この様にしても、第２の実施形態と同様な効果を得ることができる。
【００７３】
以上説明した本実施形態において、第１、第２、および第３の実施形態の段差部５６ａ、１５６ｂ、２５６ｂの形状を採用することで、切削加工あるいは鍛造加工等の製造方法によって、高圧側タイマカバー５６、１５６、２５６が容易に形成することが可能である。したがって、キャビテーションエロージョンの発生防止が可能な燃料噴射装置１を安価に提供できる。
【００７４】
さらになお、タイマピストン５１の最遅角状態において高圧室５４内の燃料空間に所定容積を確保する手段として、第１、第２、および第３の実施形態のいずれも高圧側タイマカバー５６、１５６、２５６に段差部５６ａ、１５６ｂ、２５６ｂを設けるので、所定容積を大きく確保することが容易である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態の燃料噴射装置に係るタイマ機構を示す横断面図である。
【図２】図１中の高圧側タイマカバーを示す図であって、図２（ａ）は断面図、図２（ｂ）は図２（ａ）のＡからみた平面図である。
【図３】第１の実施形態に係わるロードタイマ機構を示す縦断面図である。
【図４】ロードタイマ機構により進角特性を表すグラフであって、図４（ａ）は負荷の増加に従い遅角する逆進角特性、図４（ｂ）は負荷の減少に従い遅角する比較例の進角特性を示すグラフである。
【図５】本発明の第１の実施形態の燃料噴射装置を示す縦断面図である。
【図６】第２の実施形態に係る高圧側タイマカバーを示す図であって、図６（ａ）は断面図、図６（ｂ）は図６（ａ）のＡからみた平面図である。
【図７】第３の実施形態に係る高圧側タイマカバーを示す図であって、図７（ａ）は断面図、図７（ｂ）は図７（ａ）のＡからみた平面図である。
【符号の説明】
１  燃料噴射装置
２  ドライブシャフト
３  フィードポンプ
４  ガバナ
６  カムプレート
７  ローラリング
８  カムローラ
１０  プランジャ
１２  ハウジング
１２ａ  摺動孔
１４  プランジャ高圧室
２４  タイマ機構
２５  タイマ低圧室（低圧室）
４５  ガバナシャフト
４６  ガバナスリーブ
４７  フライウェイト
５１  タイマピストン
５３  高圧側オリフィス
５４  タイマ高圧室（高圧室）
５５  アウタスプリング
５６  高圧側タイマカバー
５６ａ  係止部
５６ｂ  段差部
５６ｃ  フランジ部
５９  Ｏリング（シール部材）
６０  サーボバルブ
６１ａ  サーボバルブ挿入孔
６１ｂ  略環状溝（燃料通路の一部）
６１ｃ  連絡孔（燃料通路の一部）
６２  燃料通路
６３  流入通路
６４  サーボバルブスプリング
６５  排出通路
７６  逃がし通路（ロードタイマ機構の一部）
７７  貫通孔（ロードタイマ機構の一部）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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