(57)【要約】【課題】従来の低温始動進角機構（ＣＳＤ）を有する燃料噴射ポンプにおいては、ＣＳＤ非作動時に対しての、ＣＳＤ作動時の進角量及び噴射量の変化量は、プランジャーバレルに形成される溢流用サブポートの、メインポートとの位置関係及び孔径によって一義的に決まってしまうため、ＣＳＤ非作動時における性能の確保、及びＣＳＤ作動時の始動性の最適化を図ることを課題とする。【解決手段】進角用アクチュエータ３８により作動するピストン３５によってバレルに設けたサブポート３６ａを開閉することで噴射タイミングを変化させるＣＳＤ３０を有し、該サブポート３６ａ及びメインポート３９と燃料圧室１７との連通及び分断をプランジャー３２の作動によって行う燃料噴射ポンプ１において、前記バレルに、前記ピストン３５の作動によらず常時開状態とした溢流専用サブポート３６ｂを一または複数設けた。【選択図】      図２
2005002913.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
進角用アクチュエータにより作動するピストンによってバレルに設けたサブポートを開閉することで噴射タイミングを変化させる低温始動進角機構を有し、該サブポート及びメインポートと燃料圧室との連通及び分断をプランジャーの作動によって行う燃料噴射ポンプにおいて、前記バレルに、前記ピストンの作動によらず常時開状態とした溢流専用サブポートを一または複数設けたことを特徴とする低温始動進角機構を備える燃料噴射ポンプ。
【請求項２】
常時開状態とした前記溢流専用サブポートを、前記プランジャー摺動方向に対して、前記メインポートと、前記ピストンにて開閉可能な前記サブポートとの間に設けたことを特徴とする請求項１に記載の低温始動進角機構を備える燃料噴射ポンプ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、低温始動進角機構を備えるディーゼル機関用の燃料噴射ポンプの構造に関するものであり、より詳しくは、低温始動時の燃料の噴射時期及び噴射量の適正化を図るための技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、プランジャーバレル内にてプランジャーを上下摺動させることで、分配軸に圧送される燃料を、分配軸により複数の吐出弁へ送出し、各吐出弁から燃料噴射ノズルへ圧送する構成とするディーゼル機関用の燃料噴射ポンプが知られている。
この燃料噴射ポンプにおいては、前記プランジャーバレルに溢流用サブポートを形成し、進角用アクチュエータを作動させ、これにより前記溢流用サブポートの開閉を行うことによって噴射タイミングを変化させる低温始動進角機構（以下、「ＣＳＤ」（Ｃｏｌｄ  Ｓｔａｒｔ  Ｄｅｖｉｃｅ）とする）を備えるものが知られている。そして、このＣＳＤにより、低温始動時において、前記溢流用サブポートを閉じることによる噴射時期を進める制御、即ち、進角制御を行うことでエンジンの始動性を向上させている（例えば、特許文献１参照。）。
このようなＣＳＤを作動させて進角制御を行う際は、常温時は開状態となっている溢流用サブポートを、進角用アクチュエータによって作動するピストンによって閉じ、これによりプランジャーが燃料圧室に対してメインポートを閉じると同時に、該燃料圧室から分配軸への燃料圧送を開始するようにしている。
【０００３】
【特許文献１】
特開２０００−２３４５７６号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、前記従来の燃料噴射ポンプにおいては、溢流用サブポート開時（ＣＳＤ非作動時）に対しての、溢流用サブポート閉時（ＣＳＤ作動時）の進角量及び噴射量の変化量は、プランジャーバレルに形成される溢流用サブポートの、メインポートとの位置関係及び孔径によって一義的に決まってしまうため、ＣＳＤ非作動時（常温時（暖態時））における性能の確保、及びＣＳＤ作動時（低温時（冷態時））の始動性の最適化を図ることが難しかった。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明の解決しようとする課題は以上の如くであり、次にこの課題を解決するための手段を説明する。
【０００６】
即ち、請求項１においては、進角用アクチュエータにより作動するピストンによってバレルに設けたサブポートを開閉することで噴射タイミングを変化させる低温始動進角機構を有し、該サブポート及びメインポートと燃料圧室との連通及び分断をプランジャーの作動によって行う燃料噴射ポンプにおいて、前記バレルに、前記ピストンの作動によらず常時開状態とした溢流専用サブポートを一または複数設けたものである。
【０００７】
請求項２においては、常時開状態とした前記溢流専用サブポートを、前記プランジャー摺動方向に対して、前記メインポートと、前記ピストンにて開閉可能な前記サブポートとの間に設けたものである。
【０００８】
【発明の実施の形態】
次に、発明の実施の形態を説明する。
図１は本発明に係る燃料噴射ポンプの構成を示す側面断面図、図２はＣＳＤの構成を示す断面図、図３はプランジャー上昇時におけるプランジャー上部を示す斜視図、図４はＣＳＤ作動時／非作動時それぞれにおける、プランジャー上昇時のプランジャー上部を示す一部断面側面図、図５はポンプ回転数に対する燃料の噴射タイミングを示すグラフ、図６はポンプ回転数に対する燃料の噴射量を示すグラフである。
【０００９】
本発明に係る燃料噴射ポンプ１はディーゼルエンジン機関に搭載されるものであり、該燃料噴射ポンプ１の構成の一実施例について以下に説明する。なお、以下の説明においては図１の紙面左側を前側とする。
図１に示すごとく、該燃料噴射ポンプ１は、ポンプハウジング４５とハイドロリックヘッド４６の部分を上下に接合して構成されている。ポンプハウジング４５の部分の前側面には、電子制御ガバナ装置７のケーシング８が付設され、該ケーシング８の前側よりラックアクチュエータ４０が挿嵌固定されている。なお、前記電子制御ガバナ装置７は、本実施例のように電子制御式のものに限定されず、機械式のガバナ装置であってもよい。
前記ラックアクチュエータ４０は、摺動軸３を前後方向に進退させるものであり、該摺動軸３の先端部は、ガバナレバー２３の中途部に枢結されている。
該ガバナレバー２３は、その下部においてガバナレバー軸２４を中心に回動自在に配される一方、上端部にはリンク６が枢結されており、前記摺動軸３が前後方向に進退すると、ガバナレバー２３は、ガバナレバー軸２４を回動中心として前後方向に回動し、これにより、リンク６が前後方向に移動して、プランジャー３２を回動させる図示せぬ調量ラックが操作される、即ち、燃料噴射の増量・減量の制御が行われるものである。
また、前記ケーシング８の下部には、前記ポンプカム軸２の回転数を検知するための回転センサー２２が取り付けられている。
【００１０】
また、図１及び図２に示すごとく、前記ハイドロリックヘッド４６にはプランジャーバレル３３が挿嵌されており、該プランジャーバレル３３内にプランジャー３２が上下摺動自在に内装され、ポンプカム軸２に形設したカム４の回転により、タペット１１及び下部バネ受け１２を介して、プランジャー３２が上下移動するように構成され、該プランジャー３２の上方が燃料圧室１７となっており、該燃料圧室１７で圧縮された燃料を分配軸９に供給するようにしている。
また、ハイドロリックヘッド４６におけるプランジャーバレル３３の後方には、低温始動進角機構（以下、「ＣＳＤ３０」とする）が設けられ、該ＣＳＤ３０のピストンバレル３４が挿嵌されており、該ピストンバレル３４のピストン摺動部内には上下摺動自在にＣＳＤタイマー用ピストン（以下、「ピストン３５」とする）が設けられている。そして、該ピストン３５を進角用アクチュエータ３８にて上下摺動させる構成としている。この進角用アクチュエータ３８は、水温センサ等が接続されたコントローラによって、水温によりその作動を電子制御される電磁アクチュエータや、温度変化を感知して伸縮するサーモスタット等の温感部材などである。
【００１１】
そして、図２に示すごとく、前記プランジャーバレル３３に形成した溢流用サブポート（以下、「サブポート３６ａ」とする）は、ピストンバレル３４内とドレン油路３７を介して通じており、常温時（暖態時）においては前記ＣＳＤ３０を非作動状態としており、ピストン３５が最下方に位置し、前記ドレン油路３７を介してのサブポート３６ａと低圧室４７とが連通され、プランジャー３２によって圧縮される燃料の一部をハイドロリックヘッド４６に形成されたこの低圧室４７に溢流させることで、通常時の燃料噴射時期が設定されている。
一方、低温始動時（冷態時）においては、前記ＣＳＤ３０を作動させて、前記進角用アクチュエータ３８が作動されることによってピストン３５が上方に移動し、前記ドレン油路３７を介してのサブポート３６ａと前記低圧室４７との連通が分断され、燃料噴射時期の進角制御が行われるのである。
【００１２】
以上の構成により、低温時にエンジンを始動する場合、即ち低温始動時においては、前記ＣＳＤ３０の進角用アクチュエータ３８を作動させて前記進角制御を行うのである。
【００１３】
このような構成の燃料噴射ポンプ１の燃料噴射構造及びＣＳＤ３０の構造の詳細について、図１及び図２を用いて以下において説明する。
前記プランジャーバレル３３に設けられたメインポート３９には、図示せぬ燃料供給部から圧送された燃料が常時供給される構成となっており、前記プランジャー３２が上下動範囲の下端部（下死点）に位置すると、プランジャーバレル３３内にてプランジャー３２の上方に形成される燃料圧室１７とメインポート３９とが連通して、該燃料圧室１７に燃料が導入される。そして、プランジャー３２がカム４により押し上げられて上昇すると、該プランジャー３２の外壁によりメインポート３９の燃料圧室１７への連通口が閉ざされ、燃料圧室１７内の燃料はプランジャー３２の上昇に伴ってプランジャーバレル３３を貫通する分配ポート４９（図１）より前記分配軸９を介してデリベリバルブ１８（図１）へ圧送され、該デリベリバルブ１８からエンジンのシリンダヘッド部に設けられる燃料噴射弁などを介してエンジンのシリンダー内に噴射される。
【００１４】
そして、プランジャー３２がさらに上昇すると、該プランジャー３２に形成されたプランジャーリード３２ａと、メインポート３９とが連通するとともに燃料圧室１７とメインポート３９とが連通し、該燃料圧室１７内の燃料がメインポート３９の燃料供給部側へ逆流する。なお、前記電子制御ガバナ装置７によりプランジャー３２を軸心回りに回動させることで、プランジャーリード３２ａとメインポート３９とが連通する際のプランジャー３２の上下位置を変化させることができ、これにより燃料噴射弁からの燃料噴射量の調節を可能としている。
【００１５】
また、前記メインポート３９の対向位置には、上述したように、ＣＳＤ３０のピストン３５の摺動によって開閉可能となっているサブポート３６ａが設けられており、該サブポート３６ａは、メインポート３９よりも小径に構成されている。そして、低温始動時においては、始動性向上のため早期の燃料噴射時期が要求されるため、ＣＳＤ３０を作動させて噴射時期の進角制御を行う。つまり、常温時は開状態となっているサブポート３６ａのドレン油路３７を介してのピストンバレル３４内との連通を、進角用アクチュエータ３８によって作動するピストン３５によって閉じることで遮断し、これによりプランジャー３２が燃料圧室１７に対してメインポート３９を閉じると同時に、該燃料圧室１７から分配軸９への燃料圧送を開始するようにしている。
一方、常温時においては、ＣＳＤ３０は非作動状態にあり、前記サブポート３６ａとピストンバレル３４内とはドレン油路３７を介して連通された状態にある。つまり、サブポート３６ａと低圧室４７とが連通された状態となっており、該サブポート３６ａから燃料を排出して燃料圧室１７からの燃料圧送の開始を遅らせることで遅角制御している。
【００１６】
また、本実施例においては、図３などに示すごとく、ＣＳＤ３０の作動によって開閉可能としている前記サブポート３６ａに加えて、該ＣＳＤ３０の作動に関係無く常に開状態にある溢流専用のサブポートとして、溢流専用サブポート３６ｂを設けている。該溢流専用サブポート３６ｂは、プランジャーバレル３３に形成され、その高さ位置を、メインポート３９よりも上方かつ、サブポート３６ａよりも下方としている。すなわち、プランジャー３２摺動方向において、メインポート３９とサブポート３６ａとの間に設けられている。つまり、この溢流専用サブポート３６ｂを設けることによって、ＣＳＤ３０非作動時に対する、ＣＳＤ３０作動時における進角量（噴射時期の変化）及び燃料噴射量の適正化を図っているのである。
【００１７】
このように、溢流専用サブポート３６ｂを設けることによって生じる燃料圧室１７からの燃料の噴射量及び噴射時期の変化を、図４を用いて、ＣＳＤ３０作動時及び非作動時についてそれぞれ説明する。
図４紙面左側に示すＣＳＤ３０非作動時、つまり常温時においては、サブポート３６ａはピストン３５によって閉じられていないので、該サブポート３６ａと低圧室４７とは連通しており、該サブポート３６ａ及び溢流専用サブポート３６ｂは燃料が溢流されている状態にある。よって、プランジャー３２上昇の際に、該プランジャー３２の外壁によってメインポート３９と燃料圧室１７との連通が断たれた後、プランジャー３２の外壁によってサブポート３６ａが閉じられるとともに、燃料圧室１７内の燃料が、分配軸９へ圧送される。すなわち、ＣＳＤ３０非作動時における燃料の噴射量及び噴射時期の変化量は、サブポート３６ａを設ける位置によって決められ、溢流専用サブポート３６ｂを設けたことによる燃料の噴射量及び噴射時期の変化はない。
【００１８】
一方、図４紙面右に示すＣＳＤ３０作動時、つまり低温始動時においては、サブポート３６ａは、ピストン３５によって低圧室４７との連通を断たれており、該サブポート３６ａからの燃料の溢流は行われておらず、前記溢流専用サブポート３６ｂからの溢流のみとなっている。この場合においては、溢流専用サブポート３６ｂが、ＣＳＤ３０非作動時におけるサブポート３６ａの役割を果たしており、該溢流専用サブポート３６ｂが上昇してくるプランジャー３２によって閉じられる位置によって燃料噴射時期が決定されるのである。すなわち、溢流専用サブポート３６ｂによって燃料噴射時期の進角制御が行われることとなるので、該溢流専用サブポート３６ｂを設ける位置（高さ）や孔径によって、燃料の噴射時期及び噴射量が決められるのである。
【００１９】
つまり、プランジャー３２上昇過程において、該プランジャー３２がメインポート３９を閉じてからサブポート３６ａを閉じるまでの距離をプランジャー段差δＡ、同じくメインポート３９を閉じてから溢流専用サブポート３６ｂを閉じるまでの距離をプランジャー段差δＢとすると、ＣＳＤ３０非作動時にはプランジャー段差δＡによって、ＣＳＤ３０作動時においてはプランジャー段差δＢによって、それぞれの時における燃料の噴射時期及び噴射量が決定される。すなわち、ＣＳＤ３０非作動時のプランジャー段差δＡと、ＣＳＤ３０作動時のプランジャー段差δＢとの差（δＡ−δＢ）が、燃料噴射時期の進角量となるのである。
こうした場合、ＣＳＤ３０非作動時においては、溢流専用サブポート３６ｂの有無に関わらずプランジャー段差はδＡとなる。一方、ＣＳＤ３０作動時においては、従来のように溢流専用サブポート３６ｂを設けてなかった場合は、プランジャー段差は発生せず、即ちδＢ＝０となるが、本実施例のように溢流専用サブポート３６ｂを設けた場合は、プランジャー段差δＢが発生するのである。つまり、溢流専用サブポート３６ｂを設けることにより、ＣＳＤ３０作動時の燃料圧室１７からの圧送し始めるプランジャー３２の位置が、プランジャー段差がδＡとなる位置からプランジャー段差がδＢの位置になるまで下がったことになる。言い換えると、ＣＳＤ３０を作動させることによって発生する燃料噴射時期の進角量が、従来はサブポート３６ａを設ける位置によって一義的にδＡと決められていたが、本実施例のように溢流専用サブポート３６ｂを設けることで、溢流専用サブポート３６ｂを設ける位置を任意に設定することによってプランジャー段差δＢを変えることが可能となり、この場合におけるプランジャー段差δＡ−δＢを任意に設定できるのである。すなわち、ＣＳＤ３０作動時における進角量を０＜δＡ−δＢ＜δＡの範囲で任意に設定できるのである。
【００２０】
このように、溢流専用サブポート３６ｂを設けた場合の燃料噴射量Ｑ及び噴射タイミングＴと、燃料噴射ポンプ１の回転数Ｎとの関係を示したグラフの、従来の場合と比較したものを図５及び図６に示す。
図５において、ＣＳＤ３０非作動時における、ポンプ回転数Ｎに対する噴射タイミングＴを表すタイミング特性５０はほぼ一定の値を示している。そして、ＣＳＤ３０を作動させることによって、噴射タイミングＴが早くなっている、即ち進角している。このＣＳＤ３０作動時において、本実施例におけるＣＳＤ３０作動時のタイミング特性５１ｂは、従来のタイミング特性５１ａと比較して、その傾きは略同一となっているが、ＣＳＤ３０非作動時のタイミング特性５０に対する噴射タイミングＴの変化量（進角量）が少なくなっていることがわかる。つまり、ＣＳＤ３０を作動させたときの進角量が、従来と比較して少なくなっているのである。
【００２１】
また、図６においても同様に、本実施例の溢流専用サブポート３６ｂを設けた場合のポンプ回転数Ｎに対する噴射量Ｑを示す特性曲線６１ｂは、ＣＳＤ３０非作動時における特性曲線６０及び従来のＣＳＤ３０作動時における特性曲線６１ａと形状は略同一となっているものの、そのＣＳＤ３０非作動時から作動時にかけての噴射量Ｑの変化量が、従来と比較して少なくなっていることがわかる。
つまり、従来はサブポート３６ａを設ける位置などによって一義的に決められていたポンプ回転数Ｎに対する燃料の噴射時期の進角量及び噴射量が、溢流専用サブポート３６ｂを設ける位置などによって任意に設定することが可能となっているのである。
【００２２】
なお、本実施例においては、溢流専用サブポート３６ｂを一箇所設けているが、複数設けてもよい。すなわち、前記サブポート３６ａが設けられる位置などによって確保される、ＣＳＤ３０非作動時に対するＣＳＤ３０作動時の進角量や燃料の噴射量の範囲内において、溢流専用サブポート３６ｂを設ける位置や孔径等を調整することによって燃料の噴射時期や該溢流専用サブポート３６ｂから燃料を溢流させる量を調整し、ＣＳＤ３０作動時における適正な燃料の噴射時期の進角量及び噴射量を設定可能としているのである。
【００２３】
このように、プランジャーバレル３３に設ける溢流専用サブポート３６ｂの位置などの設定によって、燃料の噴射量及び噴射時期を任意に設定することができるので、燃料噴射ポンプ１においてＣＳＤ３０及びサブポート３６ａが同一規格で設けられて製造される場合であっても、適用するエンジンの違いによって、適正な燃料の噴射時期及び噴射量を設定することが可能となる。つまり、燃料噴射ポンプ１において、ＣＳＤ３０非作動時（常温時（暖態時））における特性を確保しつつ、ＣＳＤ３０作動時（低温始動時（冷態時））における燃料の噴射時期及び噴射量の、ＣＳＤ３０非作動時に対する変化量を従来と比較して少なくすることができ、暖態時の性能確保及び低温始動時の適正化を図ることができるのである。よって、低温始動時におけるＮＯｘ及び黒煙の排出量の低減や騒音の低減が図れるとともに、始動時間の短縮が可能となり、エンジン全般の性能の向上が図れる。
【００２４】
【発明の効果】
本発明は、以上のように構成したので、以下に示すような効果を奏する。
【００２５】
即ち、請求項１に示す如く、進角用アクチュエータにより作動するピストンによってバレルに設けたサブポートを開閉することで噴射タイミングを変化させる低温始動進角機構を有し、該サブポート及びメインポートと燃料圧室との連通及び分断をプランジャーの作動によって行う燃料噴射ポンプにおいて、前記バレルに、前記ピストンの作動によらず常時開状態とした溢流専用サブポートを一または複数設けたので、該溢流専用サブポートを設ける位置などの設定によって、ＣＳＤ非作動時（常温時（暖態時））に対するＣＳＤ作動時（低温始動時（冷態時））の燃料の噴射量や噴射時期の変化量を任意に設定可能となり、ＣＳＤ非作動時における特性を確保しつつ、ＣＳＤ作動時における燃料の噴射量や噴射時期の適正化を図ることができる。
【００２６】
請求項２に示す如く、常時開状態とした前記溢流専用サブポートを、前記プランジャー摺動方向に対して、前記メインポートと、前記ピストンにて開閉可能な前記サブポートとの間に設けたので、燃料噴射ポンプにおいて、ＣＳＤ非作動時（常温時（暖態時））における特性を確保しつつ、ＣＳＤ作動時（低温始動時（冷態時））における燃料の噴射時期及び噴射量の、ＣＳＤ非作動時に対する変化量を従来と比較して少なくすることができ、暖態時の性能確保及び低温始動時の適正化を図ることができる。よって、低温始動時におけるＮＯｘ及び黒煙の排出量の低減や騒音の低減が図れるとともに、始動時間の短縮が可能となり、エンジン全般の性能の向上が図れる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を適用する燃料噴射ポンプの構成を示す側面断面図。
【図２】ＣＳＤの構成を示す断面図。
【図３】プランジャー上昇時におけるプランジャー上部を示す斜視図。
【図４】ＣＳＤ作動時／非作動時それぞれにおける、プランジャー上昇時のプランジャー上部を示す一部断面側面図。
【図５】ポンプ回転数に対する燃料の噴射タイミングを示すグラフ。
【図６】ポンプ回転数に対する燃料の噴射量を示すグラフ。
【符号の説明】
１  燃料噴射ポンプ
１７  燃料圧室
３０  ＣＳＤ
３２  プランジャー
３３  プランジャーバレル
３４  ピストンバレル
３５  ピストン
３６ａ  サブポート
３６ｂ  溢流専用サブポート
３８  進角用アクチュエータ
３９  メインポート
【図１】
2005002913.tif 000003
【図２】
2005002913.tif 000004
【図３】
2005002913.tif 000005
【図４】
2005002913.tif 000006
【図５】
2005002913.tif 000007
【図６】
2005002913.tif 000008