(57)【要約】【課題】燃料噴射ポンプの製造コストや占領スペースを抑えつつ、前記クランク角度等に応じて燃料の流量を変化させることができる燃料噴射ポンプを提供することを課題とする。【解決手段】プランジャバレル２５にスピル孔２５ｂを穿設し、プランジャ先端部２０ａ・２１ａ・２２ａの断面積を、プランジャ２０・２１・２２中下部の断面積よりも小さく構成し、該プランジャ先端部２０ａ・２１ａ・２２ａが通過する位置の側方に該スピル孔２５ｂを穿設した。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
プランジャとプランジャバレルとの間に燃料圧室を形成し、
該燃料圧室に連通する油路に電磁弁を具備して、
該プランジャの往復運動によって、燃料ギャラリから該燃料圧室に燃料を吸い込んで、該燃料を燃料噴射ノズルへと圧送する電子制御式燃料噴射ポンプであって、
該プランジャ先端部の断面積を、該プランジャ中下部の断面積よりも小さく構成し、
該プランジャ先端部が通過する位置の側方の該プランジャバレルにスピル孔を穿設したことを特徴とする電子制御式燃料噴射ポンプ。
【請求項２】
前記プランジャに段差を設けて、プランジャ先端部の径を、プランジャ中下部の径よりも小さく構成したことを特徴とする請求項１に記載の電子制御式燃料噴射ポンプ。
【請求項３】
前記プランジャ先端部をテーパ状に形成したことを特徴とする請求項１に記載の電子制御式燃料噴射ポンプ。
【請求項４】
前記プランジャ先端部に、該プランジャ先端面から前記スピル孔に達するサブポートを穿設したことを特徴とする請求項１に記載の電子制御式燃料噴射ポンプ。
【請求項５】
エンジンにかかる負荷に応じて、前記電磁弁の開閉タイミングを変化させることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか一項に記載の電子制御式燃料噴射ポンプ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃料の圧送のＯＮ・ＯＦＦを電磁弁によって制御する電子制御式燃料噴射ポンプの技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、ディーゼルエンジン等の内燃機関においては、ＮＯｘの排出濃度の低減が重要視されている。ＮＯｘの排出濃度を低減させるためには、燃料噴射タイミングを遅延させて燃焼温度を低下させたり、燃焼時間を短縮させることが有効である。
そこで、燃料噴射タイミングの制御を高精度なものとすべく、油路上に電磁弁を配設する電子制御式燃料噴射ポンプ等の技術が公知となっている（例えば、特許文献１参照。）。しかし、エンジンにかかる負荷が小さいときは、燃焼室内の温度が上がり難く着火遅れが生じる虞があり、かかる場合にまで燃料噴射タイミングを遅延させると、アイドリング時等に失火する可能性が高くなる。
【０００３】
このような不具合を解消するためには、予め少量の燃料を噴射することによって着火遅れを防ぐ方法が有効であるが、エンジンのクランク角度等に応じた燃料の流量調節は非常に困難であるため、現在では、燃料噴射ポンプや油路に別途電磁弁を追加し、両電磁弁の開閉タイミングを制御することによって、前記クランク角度やエンジンの負荷等に応じた流量制御を行なう方法が考えられている。
【特許文献１】特開２００４−２１８６３６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、燃料噴射ポンプに電磁弁を２つ設けた場合には、電磁弁が１つの場合と比べて、製造コストが高くなり、且つ、電磁弁に占領されるスペースも大きくなってしまうという欠点があった。
そこで、本発明においては、燃料噴射ポンプの製造コストや占領スペースを抑えつつ、前記クランク角度等に応じて燃料の流量を変化させることができる燃料噴射ポンプを提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
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、プランジャとプランジャバレルとの間に燃料圧室を形成し、該燃料圧室に連通する油路に電磁弁を具備して、該プランジャの往復運動によって、燃料ギャラリから該燃料圧室に燃料を吸い込んで、該燃料を燃料噴射ノズルへと圧送する電子制御式燃料噴射ポンプであって、該プランジャ先端部の断面積を、該プランジャ中下部の断面積よりも小さく構成し、該プランジャ先端部が通過する位置の側方の該プランジャバレルにスピル孔を穿設したものである。
【０００７】
請求項２においては、前記プランジャに段差を設けて、プランジャ先端部の径を、プランジャ中下部の径よりも小さく構成したものである。
【０００８】
請求項３においては、前記プランジャ先端部をテーパ状に形成したものである。
【０００９】
請求項４においては、前記プランジャ先端部に、該プランジャ先端面から前記スピル孔に達するサブポートを穿設したものである。
【００１０】
請求項５においては、エンジンにかかる負荷に応じて、前記電磁弁の開閉タイミングを変化させるものである。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の効果として、以下に示すような効果を奏する。
【００１２】
請求項１においては、燃料噴射ポンプの製造コストや占領スペースを抑えつつ、クランク角度等に応じた燃料の流量変化を行なうことができるため、着火遅れ期間中の燃料噴射量を少なくさせることができる。その結果、通常の電子制御式燃料噴射ポンプを使用する場合に比べてＮＯｘ濃度を減少させることができる。また、燃焼室内の急激燃焼を抑制することができるため、ディーゼルノック等の燃焼音を低減させることができる。
【００１３】
請求項２においては、電子制御式燃料噴射ポンプの加工コストを抑えつつ、容易に前記クランク角度等に応じた燃料の流量変化を為しえる。
【００１４】
請求項３においては、電子制御式燃料噴射ポンプの加工コストを抑えつつ、容易に前記クランク角度等に応じた燃料の流量変化を為しえる。また、徐々にスピル孔に流れる燃料を減少させることができるため、燃焼室内の圧力上昇をより緩やかなものにすることができる。
【００１５】
請求項４においては、電子制御式燃料噴射ポンプの加工コストを抑えつつ、容易に前記クランク角度等に応じた燃料の流量変化を為しえる。
【００１６】
請求項５においては、燃料の噴射タイミングがＮＯｘ及び燃焼音に与える影響が小さい（着火遅れが短い）とき、即ちエンジンにかかる負荷が大きいときに、電磁弁の開閉タイミングを遅くして、逆に燃料の噴射タイミングがＮＯｘ及び燃焼音に与える影響が大きい（着火遅れが長い）とき、即ちエンジンにかかる負荷が小さいときには、電磁弁の開閉タイミングを早くすることにより、着火遅れ期間に噴射される燃料を少なくして、ＮＯｘ濃度の減少及び燃焼音の低減を行なうことが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
次に、発明の実施の形態を説明する。
図１は本発明の電子制御式燃料噴射ポンプ１を示す側面断面図、図２はプランジャ２０の第１の実施例を示す側面断面図とその噴射圧力を示した図、図３は従来の電子制御式燃料噴射ポンプと本発明の電子制御式燃料噴射ポンプとの噴射圧力を示した図、図４は従来の電子制御式燃料噴射ポンプ１を使用した場合の燃焼室内圧力と噴射圧力を示した図、図５は本発明の電子制御式燃料噴射ポンプを使用した場合の燃焼室内圧力と噴射圧力を示した図、図６はエンジンの負荷に応じて電磁弁２の開閉タイミングを制御した場合の噴射圧力を示した図、図７は燃費とＮＯｘ排出濃度との関係を示した図、図８はエンジン負荷率と燃焼騒音との関係を示した図、図９はプランジャ２１の第２の実施例を示した側面断面図とその噴射圧力を示した図、図１０はプランジャ２２の第３の実施例を示した側面断面図とその噴射圧力を示した図である。
【００１８】
本発明の電子制御式燃料噴射ポンプの実施例として、燃料圧室２５ａより下流側に電磁弁２を具備した燃料噴射ポンプ１について説明する。
図１に示すように、本発明の燃料噴射ポンプ１は、電磁弁２の動作によって、後述する燃料噴射ノズル４５へ燃料の圧送のＯＮ・ＯＦＦを制御するものであり、いわゆる電子制御式燃料噴射ポンプと呼ばれるものである。そして、エンジンの燃焼室数と同じ数の燃料噴射ポンプ１・１・・・を配設して使用するものである。
【００１９】
本実施例の、電子制御式燃料噴射ポンプ１は、プランジャバレル２５や、該プランジャバレル２５に形成された燃料圧室２５ａに摺動自在に挿入されるプランジャ２０や、プランジャバレル２５を支持するハウジング３０や、プランジャバレル２５の上方（下流側）に配設される電磁弁２（開閉弁４ａ）等から構成されるものである。そして、該燃料噴射ポンプ１には、該燃料圧室２５ａ内に燃料を供給する供給路２５ｅ、燃料圧室２５ａから燃料を排出するスピル孔２５ｂやスピルポート３０ａ、燃料圧室２５ａの燃料を燃料噴射ノズル４５へ向けて排出するための排出孔２５ｃや排出ポート２ａ等が形成されている。
【００２０】
プランジャバレル２５は、中空形状に形成されており、該中空部分が燃料圧室２５ａとなって、該燃料圧室２５ａに下方からプランジャ２０が摺動自在に挿入される。詳しくは、プランジャバレル２５の平面視略中央部に、中部から下面にかけて燃料圧室２５ａが形成されて、該燃料圧室２５ａの上端からプランジャバレル２５の上面にかけて該燃料圧室２５ａより小径の排出孔２５ｃが穿設されている。
そして、燃料圧室２５ａの側面には、燃料圧室２５ａからプランジャバレル２５の外部まで、スピル孔２５ｂが穿設されている。
【００２１】
詳しくは、該スピル孔２５ｂは、後述するプランジャ２０が最下位置にあるときの該プランジャの段差２０ｂより高い位置、且つプランジャ２０が最上位置にあるときの該プランジャ２０の段差２０ｂより低い位置に形成されるものである。
換言すれば、プランジャバレル２５の燃料圧室２５ａ側壁の、後述するプランジャ先端部２０ａが上下摺動する範囲の高さ位置に、スピル孔２５ｂが形成される。
【００２２】
プランジャバレル２５は、上部にフランジ２５ｄが形成されており、該フランジ２５ｄ下面と後述するハウジング３０の上面をピン等で位置決めし、ボルトで固定することによって、ハウジング３０に上方から支持、固定されている。
そして、プランジャバレル２５の上面には、同じくピン等によって電磁弁２が載置、固定されている。
【００２３】
電磁弁２は、プランジャバレル２５の上面（下流側）に固設されるものであり、前記排出孔２５ｃの外側端部に連通するように、排出ポート２ａが形成されている。そして、該排出ポート２ａと直交するように電磁弁２のスプール４と、その先に開閉弁４ａが配設され、該スプール４の摺動によって前記排出孔２５ｃと供給路２５ｅとの連通がＯＮ・ＯＦＦされるように構成されている。
つまり、電磁弁２の開閉動作により、供給路２５ｅの開閉を行い、燃料噴射ポンプ１から燃料噴射ノズル４５への燃料の圧送を開始したり、終了したりする構成となっている。
【００２４】
ハウジング３０は、平面視略中央部に前記プランジャバレル２５の中下部が挿入されるための中空部が形成された略筒状の部材であり、プランジャバレル２５の中下部を覆うようにして、プランジャバレル２５の下方に配設されるものである。詳しくは、ハウジング３０の上面に、プランジャバレル２５のフランジ２５ｄが固設されるものである。
ハウジング３０の側壁には、前記プランジャバレル２５のスピル孔２５ｂと連通するスピルポート３０ａが形成されている。
【００２５】
図１及び図２に示すように、プランジャ２０は、前記プランジャバレル２５の燃料圧室２５ａに上下方向摺動自在に挿入されるものであり、先端部（上端部）２０ａの径が、中部や下部の径より小径に形成されている。本実施例においては、図１及び図２に示すように、プランジャ２０の上部外周に段差２０ｂを形成することによって、先端部２０ａの径を、他の部分に比べて小径に構成している。
本発明のプランジャ２０は、通常のプランジャよりも長めに形成されており、例えば、プランジャ２０の段差２０ｂ以下の長さが従来のプランジャの長さと同程度になるように形成されている。
【００２６】
次に、本実施例の電子制御式燃料噴射ポンプ１の使用方法について説明する。
図１に示すように、プランジャ２０が下降している間は、電磁弁２（開閉弁４ａ）が開けられて、燃料圧室２５ａ内が負圧となり、図示しない燃料ギャラリから配給管６を通って供給路２５ｅより燃料圧室２５ａ内に燃料が吸入される。
【００２７】
そして、カム５５が回動して、プランジャ２０が上昇を始めると、燃料圧室２５ａ内の燃料がスピルポート３０ａへ排出され始める。プランジャ先端部２０ａの高さがスピル孔２５ｂの高さに到達すると、プランジャ先端部２０ａに阻まれて、燃料圧室２５ａ内からスピルポート３０ａへの送油量は減少する（図２参照）。この状態において、電磁弁２（開閉弁４ａ）が閉じられると、配給管６と燃料圧室２５ａとは遮断され、該燃料圧室２５ａ内の燃料は排出孔２５ｃ・排出ポート２ａ・油路７を通って、燃料噴射ノズル４５へ圧送されはじめる。本発明のプランジャ２０は、従来のプランジャよりも長く形成されているため、従来のプランジャを使用している場合よりも電磁弁２が閉じられるタイミングが早く設定されている。
【００２８】
燃料噴射ノズル４５への燃料の圧送量は、燃料圧室２５ａ内の圧力に応じて増加するが、プランジャ２０の段差２０ｂがスピル孔２５ｂの高さよりも低い位置にあるときには、燃料圧室２５ａの燃料がスピルポート３０ａへも逃げるため、燃料圧室２５ａ内の圧力及び燃料噴射ノズル４５による噴射圧力が急激に上昇することがない。
そして、プランジャ２０に形成された段差２０ｂがスピル孔２５ｂの高さよりも高い位置に到達すると、燃料圧室２５ａの燃料はスピルポート３０ａへ逃げることが出来なくなり、燃料圧室２５ａの燃料が全て排出ポート２ａから排出されて燃料噴射ノズル４５にて噴射されるため、従来のプランジャ２０を使用した場合と略同様の噴射圧力に達する。
【００２９】
つまり、本発明の燃料噴射ポンプ１においては、従来に比べて早めに電磁弁２を閉じることにより、図３に示すように、燃料噴射ノズル４５において低い噴射圧力で燃料を噴射し始め、プランジャ２０の段差２０ｂの高さがスピル孔２５ｂに到達すると、通常のプランジャ２０と略同様の噴射圧力で燃料を噴射する構成となっている。
より詳しくは、通常のプランジャ２０を使用した場合は、図４（ｂ）に示すように電磁弁２が閉じると急激に噴射圧力が上昇し、その結果、図４（ａ）に示すように燃焼室内において急激燃焼が行なわれるが、本発明のプランジャ２０においては、電磁弁２が閉じてもプランジャ先端部２０ａの側方から燃料が逃げる構成とできるため、図５（ｂ）に示すように噴射圧力が緩やかに上昇し、その結果、図５（ａ）に示すように燃焼室内の圧力上昇が緩やかなものとなる。圧力上昇が緩やかになることによって、燃焼音も低減する。
【００３０】
そして、本発明の電子制御式燃料噴射ポンプ１においては、図６に示すように、電磁弁２を閉じるタイミングを変化させることによって、噴射圧力の上昇タイミングを自由に変化させることができる。
すなわち、アイドリング時のように、エンジンにかかる負荷が小さいときには、燃焼室の温度が上がり難いため、電磁弁２を早めに閉じて、長い時間をかけてプランジャ先端部２０ａ側方から燃料を逃がしながら燃焼室内へ燃料噴射を行なう。これによって、着火遅れや失火を防ぐことができるため、スピル孔２５ｂを完全に閉じた状態の燃料噴射を遅延させることができ、ＮＯｘの排出濃度を低減させることができる。
【００３１】
詳しくは、図６に示すように、エンジン負荷率が小さいとき、即ち電磁弁２を閉じるタイミングを早くした場合には、スピル孔２５ｂを完全に閉じた状態の燃料噴射量は少なくなるため、最大噴射圧力は小さくなる。
【００３２】
このように、プランジャ２０・２１・２２とプランジャバレル２５との間に燃料圧室２５ａを形成し、該燃料圧室２５ａに連通する油路２ａに電磁弁２を具備して、該プランジャ２０・２１・２２の往復運動によって、燃料ギャラリから該燃料圧室２５ａに燃料を吸い込んで、該燃料を燃料噴射ノズル４５へと圧送する電子制御式燃料噴射ポンプ１であって、該プランジャバレル２５にスピル孔２５ｂを穿設し、該プランジャ先端部２０ａ・２１ａ・２２ａの断面積を、該プランジャ２０・２１・２２中下部の断面積よりも小さく構成し、該プランジャ先端部２０ａ・２１ａ・２２ａが通過する位置の側方に該スピル孔２５ｂを穿設したので、燃料噴射ポンプ１の製造コストや占領スペースを抑えつつ、クランク角度等に応じた燃料の流量変化を行なうことができるため、着火遅れ期間中の燃料噴射量を少なくさせることができる。その結果、図７に示すように通常の電子制御式燃料噴射ポンプを使用する場合に比べてＮＯｘ濃度を減少させることができる。また、燃焼室内の急激燃焼を抑制することができるため、図８に示すようにディーゼルノック等の燃焼音を低減させることができる。
【００３３】
また、前記プランジャ２０に段差２０ｂを設けて、プランジャ先端部２０ａの径を、プランジャ２０中下部の径よりも小さく構成したので、燃料噴射ポンプ１の加工コストを抑えつつ、容易に前記クランク角度等に応じた燃料の流量変化を為しえる。
【００３４】
エンジンにかかる負荷に応じて、前記電磁弁２の開閉タイミングを変化させるので、燃料の噴射タイミングがＮＯｘ及び燃焼音に与える影響が小さい（着火遅れが短い）とき、即ちエンジンにかかる負荷が大きいときに、電磁弁２の開閉タイミングを遅くして、逆に燃料の噴射タイミングがＮＯｘ及び燃焼音に与える影響が大きい（着火遅れが長い）とき、即ちエンジンにかかる負荷が小さいときには、電磁弁２の開閉タイミングを早くすることにより、着火遅れ期間に噴射される燃料を少なくして、ＮＯｘ濃度の減少及び燃焼音の低減を行なうことが可能となる。
【００３５】
以上に述べたように、プランジャ２０の形状については、プランジャ先端部２０ａの断面積が、該プランジャ２０中下部の断面積よりも小さくなるように構成すれば良く、限定するものではない。つまり、プランジャ先端部２０ａ側面のスピル孔２５ｂ側を切り欠く等して、該切欠部を通ってスピル孔２５ｂから燃料が逃げられる構成であれば良い。
【００３６】
例えば、図９に示すように、プランジャ２１の上部（先端部）２１ａの外周をテーパ形状としても良い。詳しくは、プランジャ２１の上部外周にテーパ面２１ｂを形成し、テーパ面２１ｂとスピル孔２５ｂの高さが重なっているときには、燃料圧室２５ａの燃料がスピル孔２５ｂから燃料ギャラリ５０へ逃げることが可能な構成とする。
このように、前記プランジャ先端部２１ａをテーパ状に形成したので、燃料噴射ポンプ１の加工コストを抑えつつ、容易に前記クランク角度等に応じた燃料の流量変化を為しえる。また、徐々にスピル孔２５ｂに流れる燃料を減少させることができるため、図９に示すように燃焼室内の圧力上昇をより緩やかなものにすることができる。
【００３７】
また、図１０に示すように、プランジャ２２の先端面から下方へ向けて縦きり穴２２ｂを穿設し、該プランジャ２２のスピル孔２５ｂ側から該縦きり穴２２ｂに連通する横きり穴２２ｃを穿設しても良い。プランジャ２２側面の該横きり穴２２ｃの出口付近には、凹部２２ｄを形成し、プランジャ２２がある程度摺動しても、きり穴２２ｂ・２２ｃがスピル孔２５ｂと連通している構成としている。即ち、縦きり穴２２ｂと横きり穴２２ｃと凹部２２ｄとによって、プランジャ先端部２２ａ内にサブポートを形成するのである。
このように、前記プランジャ先端部２２ａに、該プランジャ先端面から前記スピル孔２５ｂに達するサブポート２２ｂ・２２ｃ・２２ｄを穿設したので、燃料噴射ポンプ１の加工コストを抑えつつ、容易に前記クランク角度等に応じた燃料の流量変化を為しえる。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】本発明の電子制御式燃料噴射ポンプ１を示す側面断面図。
【図２】（ａ）プランジャ２０の第１の実施例を示す側面断面図。（ｂ）噴射圧力を示した図。
【図３】（ａ）従来の電子制御式燃料噴射ポンプの噴射圧力を示した図。（ｂ）本発明の電子制御式燃料噴射ポンプの噴射圧力を示した図。
【図４】（ａ）従来の電子制御式燃料噴射ポンプ１を使用した場合の燃焼室内圧力を示した図。（ｂ）同じく噴射圧力を示した図。
【図５】（ａ）本発明の電子制御式燃料噴射ポンプを使用した場合の燃焼室内圧力を示した図。（ｂ）同じく噴射圧力を示した図。
【図６】エンジンの負荷に応じて電磁弁２の開閉タイミングを制御した場合の噴射圧力を示した図。
【図７】燃費とＮＯｘ排出濃度との関係を示した図。
【図８】エンジン負荷率と燃焼騒音との関係を示した図。
【図９】（ａ）プランジャ２１の第２の実施例を示した側面断面図。（ａ）噴射圧力を示した図。
【図１０】（ａ）プランジャ２２の第３の実施例を示した側面断面図。（ｂ）噴射圧力を示した図。
【符号の説明】
【００３９】
１    電子制御式燃料噴射ポンプ
２    電磁弁
２０・２１・２２    プランジャ
２０ａ・２１ａ・２２ａ    プランジャ先端部
２０ｂ    段差
２１ｂ    テーパ面
２２ｂ・２２ｃ・２２ｄ    サブポート（縦・横きり穴・凹部）
２５    プランジャバレル
２５ａ    燃料圧室
２５ｂ    スピル孔
【図１】
2007120463.tif 000003
【図２】
2007120463.tif 000004
【図３】
2007120463.tif 000005
【図４】
2007120463.tif 000006
【図５】
2007120463.tif 000007
【図６】
2007120463.tif 000008
【図７】
2007120463.tif 000009
【図８】
2007120463.tif 000010
【図９】
2007120463.tif 000011
【図１０】
2007120463.tif 000012