(57)【要約】【課題】適切な量の燃料を各気筒に対して正確に噴射し、排出される有害物質の低減を実現した燃料噴射ポンプを提供することを目的とする。【解決手段】燃料噴射ポンプ３のプランジャ４１には、外周面に複数のスリット４３ａが形成された検知用シャフト４３が一体として往復移動するように固定されている。また、検知用シャフト４３の側方には、ストロークセンサ２４が設けられている。プランジャ４１及び検知用シャフト４３の上昇時において、ストロークセンサ２４はスリット４３ａの通過を検知してＥＣＵ２５に出力する。ＥＣＵ２５は、ストロークセンサ２４からの出力に基づいてプランジャ４１の位置を特定し、特定した位置に基づいてプランジャ４１の移動距離を決定する。また、ＥＣＵ２５は、油圧室５４内への油圧の供給を制御することによって、プランジャ４１が決定された距離だけ移動するように制御する。【選択図】図２
2012026396.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料が供給される昇圧室を内部に有するポンプ本体と、
前記ポンプ本体内に摺動可能に設けられるプランジャと、
前記プランジャを往復移動させる駆動部と
を備え、前記駆動部が前記プランジャを往復移動させることにより、前記昇圧室内の前記燃料を昇圧して吐出する燃料噴射ポンプにおいて、
前記プランジャの移動方向に沿って配置された複数のスリットを有し、前記プランジャと一体として往復移動する検知用シャフトと、
前記検知用シャフトの側方に設けられ、前記スリットの通過を検知して出力するストロークセンサと、
前記ストロークセンサからの出力を受け取る制御部と
をさらに備え、
前記制御部は、
前記ストロークセンサからの出力に基づいて前記プランジャの位置を特定するとともに、特定した前記プランジャの前記位置に基づいて前記プランジャの前記昇圧室側への移動距離を決定し、
決定した前記移動距離の移動を前記プランジャが行うように、前記駆動部を制御する
ことを特徴とする燃料噴射ポンプ。
【請求項２】
前記制御部は、前記プランジャが前記昇圧室から最も離れた位置に達した時点における前記プランジャの位置を、前記プランジャの移動距離を決定するための基準点とする請求項１に記載の燃料噴射ポンプ。
【請求項３】
前記ポンプ本体内において、前記プランジャの前記昇圧室とは反対側に位置する端部側には、作動油が供給される油圧室が形成されており、
前記駆動部は、前記油圧室内に前記作動油を供給する第一油圧電磁弁と、前記油圧室内からの前記作動油の排出を許容する第二油圧電磁弁と
を含む請求項１または２に記載の燃料噴射ポンプ。
【請求項４】
前記ポンプ本体内には、圧縮空気が供給される空気室が形成されており、
前記プランジャは、前記空気室内の前記圧縮空気により、前記油圧室側に付勢される請求項１〜３のいずれか一項に記載の燃料噴射ポンプ。
【請求項５】
前記空気室内の前記圧縮空気は、前記プランジャの外周面と前記ポンプ本体の内周面との間を介して前記ポンプ本体の外部に排出される請求項４に記載の燃料噴射ポンプ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は燃料噴射ポンプに係り、特に、大型船舶の主機として用いられる多気筒ディーゼルエンジンの電子制御燃料噴射ポンプに関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、ディーゼルエンジンの燃料噴射装置は、燃料を燃料噴射ノズルに圧送して燃焼室内に噴射させる燃料噴射ポンプを備えている。また、燃料噴射ポンプによる燃料噴射量の増減は、エンジンの運転状況に応じて作動するガバナによって行われるようになっている。ガバナには、燃料噴射ポンプ内で燃料の圧送を行うプランジャが、コントロールラックを介して連結されている。プランジャは、ガバナが作動してコントロールラックを変位させることによって回転するようになっており、プランジャが回転すると、プランジャが燃料を圧送する期間である有効ストロークが変化し、燃料噴射量が調整されるようになっている。
【０００３】
例えば特許文献１には、機械式ガバナによって燃料噴射量を増減する燃料噴射ポンプが開示されている。機械式ガバナは、エンジンの回転に伴って生じる遠心力の作用によって開くフライウェイトと、フライウェイトが閉じる方向にばね力を与えるガバナスプリングとを備えている。コントロールラックは、フライウェイトの位置、すなわちフライウェイトに作用する遠心力とガバナスプリングのばね力との釣り合いに応じた位置に変位するようになっており、それにより、燃料噴射ポンプの燃料噴射量がエンジンの回転数に応じて増減されるようになっている。尚、コントロールラックは、気筒毎に設けられた各燃料噴射ポンプに対して共通のものとなっており、各プランジャは、単一のガバナ及び単一のコントロールラックによって回転されるようになっている。
【０００４】
また、特許文献２には、電子制御式ガバナを用いて燃料噴射量を増減する燃料噴射ポンプが開示されている。これによれば、センサによって検知されたエンジンの実際の回転数と、操縦者の操作によって設定された目標回転数とがコントローラによって比較演算され、その演算結果に基づいて燃料噴射量が決定される。コントロールラックには、その位置を変更するためのアクチュエータが接続されており、コントローラから出力される指令に基づいてアクチュエータがコントロールラックを変位させることによって、決定された量の燃料が噴射されるようになっている。コントロールラックは、特許文献１の場合と同様に、気筒毎に設けられた燃料噴射ポンプのプランジャを回転させ、それにより、燃料噴射量が増減される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００２−１５５７６３号公報
【特許文献２】特開２００８−４５４８４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ここで、ＮＯｘ（窒素酸化物）等、ディーゼルエンジンから排出される有害物質の排出量を低減するためには、エンジンの運転状況に応じて燃料噴射量を正確に制御することが必要となる。また、多気筒ディーゼルエンジンの場合、各燃料噴射ポンプからの燃料噴射量には個体差があるため、その個体差を解消するための微調整を行うことが必要となる。しかしながら、特許文献１、２では、各燃料噴射ポンプにおける燃料噴射量の増減を単一のガバナ及び単一のコントロールラックによっておこなっているため、燃料噴射量を気筒毎に微調整することができないようになっている。したがって、各気筒に対して適切な量の燃料を噴射することができず、有害物質の排出量を低減するための対応に限界があるという問題点を有していた。
【０００７】
この発明は、このような問題点を解決するためになされたもので、適切な量の燃料を各気筒に対して正確に噴射し、それにより、有害物質の排出量を低減することを実現した燃料噴射ポンプを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
この発明に係る燃料噴射ポンプは、燃料が供給される昇圧室を内部に有するポンプ本体と、ポンプ本体内に摺動可能に設けられるプランジャと、プランジャを往復移動させる駆動部とを備え、駆動部がプランジャを往復移動させることにより、昇圧室内の燃料を昇圧して吐出する燃料噴射ポンプにおいて、プランジャの移動方向に沿って配置された複数のスリットを有し、プランジャと一体として往復移動する検知用シャフトと、検知用シャフトの側方に設けられ、スリットの通過を検知して出力するストロークセンサと、ストロークセンサからの出力を受け取る制御部とをさらに備え、制御部は、ストロークセンサからの出力に基づいてプランジャの位置を特定するとともに、特定したプランジャの位置に基づいてプランジャの昇圧室側への移動距離を決定し、決定した移動距離の移動をプランジャが行うように、駆動部を制御することを特徴とするものである。
【０００９】
プランジャと検知用シャフトとが一体として往復移動するようにし、検知用シャフトのスリットを検知するストロークセンサを設けたので、ストロークセンサを通過するスリットの数に基づいてプランジャの移動が制御される。すなわち、本発明に係る燃料噴射ポンプを多気筒ディーゼルエンジンに適用した場合、ガバナ及びコントロールラックを用いた場合とは異なり、各プランジャの移動量を個別に制御できるため、各燃料噴射ポンプにおける燃料噴射量の個体差を解消することが可能となる。したがって、燃料噴射ポンプにおいて、適切な量の燃料が各気筒に対して正確に噴射され、それにより、有害物質の排出量を低減される。
【００１０】
制御部は、プランジャが昇圧室から最も離れた位置に達した時点におけるプランジャの位置を、プランジャの移動距離を決定するための基準点としてもよい。プランジャが往復移動する際、いわゆるゼロ点を毎回保証することができるため、精度の高い燃料噴射を行うことができる。また、ポンプ本体内において、プランジャの昇圧室とは反対側に位置する端部側には、作動油が供給される油圧室が形成されており、駆動部は、油圧室内に作動油を供給する第一油圧電磁弁と、油圧室内からの作動油の排出を許容する第二油圧電磁弁とを含んでもよい。
【００１１】
ポンプ本体内には、圧縮空気が供給される空気室が形成されており、プランジャは、空気室内の圧縮空気により、油圧室側に付勢されてもよい。また、空気室内の圧縮空気は、プランジャの外周面とポンプ本体の内周面との間を介してポンプ本体の外部に排出されてもよい。排出される圧縮空気の圧力により、昇圧室内の燃料がプランジャの外周面とポンプ本体の内周面との間を介して空気室内に漏洩することを防止することが可能となる。
【発明の効果】
【００１２】
この発明によれば、燃料噴射ポンプにおいて、適切な量の燃料を各気筒に対して正確に噴射し、それにより、有害物質の排出量を低減することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】この個の発明の実施の形態１に係る燃料噴射ポンプを備えた燃料噴射装置を示す概略図である。
【図２】実施の形態１に係る燃料噴射ポンプを示す断面側面図であり、プランジャ上昇時の状態を示している。
【図３】実施の形態１に係る燃料噴射ポンプにおけるプランジャ及び検知用シャフトの構成を示す断面側面図である。
【図４】実施の形態１に係る燃料噴射ポンプにおけるプランジャ周辺の構成を示す部分拡大断面側面図である。
【図５】実施の形態１に係る燃料噴射ポンプの動作を説明するための断面側面図であり、プランジャ下降時の状態を示している。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下に、この発明の実施の形態について添付図に基づいて説明する。
実施の形態１．
この実施の形態１に係る燃料噴射ポンプの構成について、大型の舶用主機として用いられる多気筒ディーゼルエンジンの燃料噴射装置１に適用した場合を例として説明する。
図１に概略的に示すように、燃料噴射装置１は、内部に燃料が貯められる燃料タンク２、燃料タンク２から供給される燃料を昇圧して吐出する燃料噴射ポンプ３、及び燃料噴射ポンプ３が吐出した燃料を図示しない燃焼室内に噴射する燃料噴射ノズル４を備えるものである。燃料タンク２と燃料噴射ポンプ３とを接続する燃料供給管５の途中にはフィードポンプ６が設けられており、このフィードポンプ６によって燃料タンク２内の燃料が燃料噴射ポンプ３に供給されるようになっている。また、燃料噴射ポンプ３と燃料噴射ノズル４とは、高圧管７を介して接続されている。尚、図１には単一の燃料噴射ポンプ３及び単一の燃料噴射ノズル４しか示されていないが、これらはエンジンの各気筒に対応した数だけ設けられている。
【００１５】
燃料噴射ポンプ３は、一方の側部に設けられた第一油圧電磁弁８と、他方の側部に設けられた第二油圧電磁弁９とを備えている。第一油圧電磁弁８は、作動油タンク１０から供給される作動油を燃料噴射ポンプ３の内部に供給するためのものであり、第二油圧電磁弁９は、燃料噴射ポンプ３の内部からの作動油の排出を許容するためのものである。後に詳述するように、燃料噴射ポンプ３は、その内部に設けられたプランジャを作動油の油圧によって移動させ、それにより燃料の昇圧及び吐出を行うものである。すなわち、第一油圧電磁弁８及び第二油圧電磁弁９は、燃料噴射ポンプ３における駆動部を構成するものである。また、第一油圧電磁弁８及び第二油圧電磁弁９には、燃料噴射ポンプにおける制御部であるＥＣＵ２５に電気的に接続されている。ＥＣＵ２５は、後述するストロークセンサからの出力に基づいてプランジャの位置を特定するとともに、特定したプランジャの位置に基づいてプランジャの移動距離を決定する。また、ＥＣＵ２５は、決定した移動距離の移動をプランジャが行うように、第一油圧電磁弁８及び第二油圧電磁弁９を制御する。
【００１６】
作動油タンク１０には作動油供給管１１が接続されており、その途中に設けられた油圧ポンプ１２によって、作動油タンク１０内の作動油がブロック１３に供給されるようになっている。ブロック１３の上面には第一油圧電磁弁８が固定されており、燃料噴射ポンプ３が第一油圧電磁弁８を介してブロック１３に支持された状態となっている。ブロック１３に供給された作動油は、ブロック１３の内部通路１３ａ及び第一油圧電磁弁８の内部通路８ａを順次流通し、ＥＣＵ２５からの指令によって第一油圧電磁弁８が開弁すると、燃料噴射ポンプ３内に供給されるようになっている。一方、ＥＣＵ２５からの指令によって第二油圧電磁弁９が開弁すると、燃料噴射ポンプ３内の作動油を排出することが可能となる。排出された作動油は、第二油圧電磁弁９の内部通路９ａ及び作動油排出管１４を順次流通して作動油タンク１０内に戻されるようになっている。
【００１７】
第一油圧電磁弁８及び第二油圧電磁弁９は、内部に設けられた図示しないスプールをそれぞれ有している。これらのスプールの位置をＥＣＵ２５からの指令に基づいて切り替えることによって、第一油圧電磁弁８及び第二油圧電磁弁９の開弁及び閉弁が可能となる。第一油圧電磁弁８とブロック１３の内部通路１３ａとは接続管１５を介して接続されており、接続管１５を通って供給される作動油によって第一油圧電磁弁８のスプールが駆動されるようになっている。同様に、第二油圧電磁弁９と内部通路１３ａとは接続管１６を介して接続されており、接続管１６を通って供給される作動油によって第二油圧電磁弁９のスプールが駆動されるようになっている。また、ブロック１３の内部通路１３ａの途中には、作動油タンク１０から供給される作動油の圧力を蓄圧するアキュムレータ１７と、内部通路１３ａ内の油圧を検知する圧力センサ１８が接続されている。
【００１８】
また、燃料噴射ポンプ３には、その内部に圧縮空気を供給するためのレギュレータ１９及びタンク２０が、空気圧配管２１を介して接続されている。特に大型船舶用のディーゼルエンジンは、エンジン始動時に圧縮空気を用いてピストンを作動させるための圧縮空気源を備えていることが一般的であり、この圧縮空気源からの圧縮空気がレギュレータ１９に供給されるようになっている。圧縮空気はレギュレータ１９によって減圧されてからタンク２０内で蓄圧され、タンク２０内の圧縮空気が空気圧配管２１を介して燃料噴射ポンプ３内に供給されるようになっている。また、燃料噴射ポンプ３内の圧縮空気は、空気圧配管２２を介して排出されるようになっている。空気圧配管２２の途中には絞り弁２３が設けられており、この絞り弁２３を予め調整することによって、燃料噴射ポンプ３内の空気圧が所定の範囲内に保たれるようになっている。
【００１９】
ここで、燃料噴射ポンプ３の構成について、図２〜４を用いて詳細に説明する。尚、燃料噴射ポンプ３における上下方向を図２に示す矢印によって規定する。また、図２以降に示される燃料噴射ポンプ３は、図１に示されている第一油圧電磁弁８及び第二油圧電磁弁９を省略した状態で図示したものである。
図２に示すように、燃料噴射ポンプ３は、上下方向に延在する略円筒状の貫通孔が形成された第一ハウジング３１を備えている。第一ハウジング３１の上部には第二ハウジング３２が設けられており、第一ハウジング３１と第二ハウジング３２とが複数のボルト３３によって接合されている。一方、第一ハウジング３１の下部には、略円筒形状を有する第三ハウジング３４が嵌め合わされており、図示しないボルトによって第一ハウジング３１に接合されている。さらに、第三ハウジング３４の下部には第四ハウジング３５がボルト３６によって接合されており、第四ハウジング３５の下部には、シャフトハウジング３７がボルト３８によって接合されている。
【００２０】
第一ハウジング３１の内周部には、略円筒形状を有するプランジャバレル３９が挿入されている。プランジャバレル３９は、第一ハウジング３１の内周部に形成された肩部３１ａ（図４参照）と、プランジャバレル３９の上部に設けられた等圧弁４０との間に保持されており、第二ハウジング３２をボルト３３で第一ハウジング３１に接合することによって、プランジャバレル３９及び等圧弁４０が第一ハウジング３１内に固定されるようになっている。ここで、第一ハウジング３１、第二ハウジング３２、第三ハウジング３４、第四ハウジング３５、シャフトハウジング３７及びプランジャバレル３９は、燃料噴射ポンプ３におけるポンプ本体を構成するものである。
【００２１】
第一ハウジング３１の内周部には環状の溝が形成されており、この溝とプランジャバレル３９の外周面との間に燃料溜室５１が区画されている。燃料溜室５１には燃料供給管５が接続されており、燃料タンク２からの燃料が燃料溜室５１内に供給されるようになっている。また、燃料溜室５１内に位置する部位において、プランジャバレル３９には、横方向に貫通するフィードホール３９ａが形成されており、燃料溜室５１とプランジャバレル３９の内周部とが、フィードホール３９ａを介して連通した状態となっている。
【００２２】
プランジャバレル３９の内周部には、燃料の昇圧及び吐出を行うためのプランジャ４１が摺動可能に設けられており、プランジャバレル３９の内周部、等圧弁４０の下面及びプランジャ４１の上面４１ａに区画された昇圧室５２（図４参照）が形成されている。プランジャ４１の下降時において、プランジャバレル３９のフィードホール３９ａは、その一部がプランジャ４１の上面４１ａより上方側に位置するようになっており、それにより、燃料溜室５１内の燃料がフィードホール３９ａを通って昇圧室５２内に流入するようになっている。一方、図２に示されるように、プランジャ４１が上昇すると、フィードホール３９ａはプランジャ４１の外周面によって閉じられるようになっている。すなわち、燃料噴射ポンプ３は、プランジャ４１の下降時に昇圧室５２内に供給された燃料を、プランジャ４１を上昇させることによって昇圧するものである。昇圧室５２内で昇圧された燃料は、等圧弁４０内を流通して高圧管７に吐出され、燃料噴射ノズル４（図１参照）から燃焼室内に噴射される。尚、等圧弁４０は、プランジャ４１が燃料を吐出した後に、燃料噴射ポンプ３より下流側、すなわち高圧管７及び燃料噴射ノズル４（図１参照）に残留した燃料の圧力を所定の範囲内に保持するためのものである。
【００２３】
プランジャ４１の下方側の端部には、有底の略円筒形状を有するピストン４２が設けられており、ピストン４２が第三ハウジング３４内を摺動するようになっている。ピストン４２は、その底部４２ｅが下方側に位置するように配置されており、第三ハウジング３４の内部には、ピストン４２の内周部、第一ハウジング３１の下面及び第三ハウジング３４の内周面に区画される空気室５３が形成されている。一方、ピストン４２の下方には、底部４２ｅ、第三ハウジング３４の内周面及び第四ハウジング３５の上面によって区画された油圧室５４が形成されている。
【００２４】
ピストン４２の下方側の端部には、第四ハウジング３５を貫通してシャフトハウジング３７内に延出する検知用シャフト４３が設けられており、検知用シャフト４３がシャフトハウジング３７内を摺動するようになっている。検知用シャフト４３の外周面には、周方向に沿って形成された溝であるスリット４３ａ（図３参照）が、軸方向、すなわちプランジャ４１が移動する方向に沿って複数配置されている。また、シャフトハウジング３７において、検知用シャフト４３の側方に位置する部位にはストロークセンサ２４が取り付けられており、ストロークセンサ２４とスリット４３ａとが対向した状態となっている。ストロークセンサ２４は、検知用シャフト４３が移動する際にスリット４３ａが通過したことを検知するものであり、ＥＣＵ２５に電気的に接続されている。ストロークセンサ２４がスリット４３ａの通過を検知すると、通過したスリット４３ａの数に対応した矩形波がＥＣＵ２５に出力される。ＥＣＵ２５は、ストロークセンサ２４からの矩形波の数を計数することによって、プランジャ４１の位置を特定し、特定した位置に基づいてプランジャ４１の移動距離を決定する。
【００２５】
図３に示すように、プランジャ４１とピストン４２とは、プランジャ４１を保持するスペーサ４４をボルト４５でピストン４２に接合することによって一体として固定されている。また、ピストン４２と検知用シャフト４３とは、検知用シャフト４３を保持するスペーサ４６をボルト４７でピストン４２に接合することによって一体として固定されている。すなわち、プランジャ４１、ピストン４２及び検知用シャフト４３は、一体として軸方向に沿った往復移動（図２の矢印Ａ参照）をするようになっている。
【００２６】
図２に戻って、第三ハウジング３４の一方の側部には、第三ハウジング３４の外部と内部とを連通する接続ポート３４ａが形成されており、この接続ポート３４ａに第一油圧電磁弁８（図１参照）の内部通路８ａが接続されている。また、接続ポート３４ａの反対側には、第三ハウジング３４の外部と内部とを連通する接続ポート３４ｂが形成されており、接続ポート３４ｂには第二油圧電磁弁９の内部通路９ａが接続されている。
【００２７】
ここで、プランジャ４１が下降した状態である図４に示すように、第三ハウジング３４内に設けられたピストン４２は、接続ポート３４ａ側に位置する外周面に形成された連通溝４２ａと、連通溝４２ａと油圧室５４（図２参照）とを連通する連通孔４２ｂとを有している。また、ピストン４２は、接続ポート３４ａ側に位置する外周面に形成された連通溝４２ｃと、連通溝４２ｃと油圧室５４とを連通する連通孔４２ｄとを有している。プランジャ４１の下降時において、連通溝４２ａ及び連通溝４２ｃは、それぞれ接続ポート３４ａ及び接続ポート３４ｂに対して一部が重なる部位に位置するように形成されている。
【００２８】
したがって、プランジャ４１が下降した際に、第一油圧電磁弁８を開弁するとともに第二油圧電磁弁を閉弁すると油圧室５４内に作動油が供給され、その油圧によってピストン４２が押し上げられてプランジャ４１及び検知用シャフト４３とともに上方側に移動するようになっている。逆に、連通溝４２ａ及び連通溝４２ｃと接続ポート３４ａ及び接続ポート３４ｂとの位置がそれぞれ重なっている状態において、第一油圧電磁弁８を閉弁するとともに第二油圧電磁弁９を開弁することによって、油圧室５４内の作動油を燃料噴射ポンプ３の外部に排出することが可能となっている。
【００２９】
第一ハウジング３１は、一方の側部に形成された孔である接続ポート３１ｂと、接続ポート３１ｂと空気室５３とを連通する連通孔３１ｃとを有している。接続ポート３１ｂには空気圧配管２１が接続されており、タンク２０（図１参照）内の圧縮空気が、接続ポート３１ｂ及び連通孔３１ｃを順次介して空気室５３内に供給されるようになっている。一方、接続ポート３１ｂとは反対側に位置する第一ハウジング３１の側部には、接続ポート３１ｄが形成されており、この接続ポート３１ｄには空気圧配管２２が接続されている。また、第一ハウジング３１は、接続ポート３１ｄと空気室５３とを連通する連通孔３１ｅと、連通孔３１ｅの途中で分岐して内周部に貫通する分岐孔３１ｆとを有している。ここで、連通孔３１ｅには第一ハウジング３１の下部側からプラグ４８が挿入されており、連通孔３１ｅの空気室５３側の出口が塞がれた状態となっている。
【００３０】
また、プランジャバレル３９には、分岐孔３１ｆに対向する部位からプランジャバレル３９の内周面３９ｂに貫通する貫通孔３９ｃが形成されている。したがって、接続ポート３１ｂ及び連通孔３１ｃを介して空気室５３内に供給された圧縮空気は、プランジャバレル３９の内周面３９ｂとプランジャ４１の外周面４１ｂとの間の微小な隙間を通って貫通孔３９ｃに達するようになっており、次いで、貫通孔３９ｃ、連通孔３１ｅ及び空気圧配管２２を順次介して燃料噴射ポンプ３の外部に排出されるようになっている。すなわち、プランジャバレル３９の内周面３９ｂとプランジャ４１の外周面４１ｂとの間の微小な隙間内には、空気室５３から排出される圧縮空気の空気圧が常に作用している状態となっており、それにより、昇圧室５２内の燃料が、プランジャバレル３９の内周面３９ｂとプランジャ４１の外周面４１ｂとの間を介して空気室５３内に漏洩することが防止された状態となっている。
【００３１】
また、前述したように、圧縮空気を燃料噴射ポンプ３の外部に排出するための空気圧配管２２には絞り弁２３が設けられており、絞り弁２３を予め調整することによって、空気室５３内の空気圧が所定の範囲内に保たれるようになっている。すなわち、空気室５３内の圧縮空気はその空気圧によって、常にピストン４２を油圧室５４側に付勢している状態となっている。したがって、プランジャ４１の上昇によって昇圧室５２内の燃料が吐出され、油圧室５４内の油圧が下がると、空気室５３内の圧縮空気によってプランジャを下降させることが可能となっている。また、プランジャ４１が下降して連通溝４２ａ及び連通溝４２ｃと接続ポート３４ａ及び接続ポート３４ｂとの位置が重なった状態において、第一油圧電磁弁８を閉弁するとともに第二油圧電磁弁９を開弁すると、油圧室５４内の作動油が燃料噴射ポンプ３の外部に排出されるため、プランジャ４１を最下部まで押し下げることが可能となる。
【００３２】
次に、この実施の形態１に係る燃料噴射ポンプ３を備えた燃料噴射装置１の動作について説明する。
図１に示すように、ディーゼルエンジンが始動されるとフィードポンプ６が作動し、燃料タンク２内の燃料を燃料噴射ポンプ３に供給する。また、油圧ポンプ１２も作動し、第一油圧電磁弁８及び第二油圧電磁弁９に、図示しないスプールを駆動するための作動油を供給する。尚、第一油圧電磁弁８には、燃料噴射ポンプ３内に供給するための作動油も供給される。また、燃料噴射ポンプ３内にはタンク２０からの圧縮空気が供給される。
【００３３】
図２に示すように、プランジャ４１が上昇した位置にある場合、昇圧室５２（図４参照）と燃料溜室５１との連通は断たれた状態となっているため、燃料供給管５を介して燃料噴射ポンプ３に供給された燃料は、燃料溜室５１内に滞留する。また、プランジャ４１が上昇しているため、油圧室５４内の油圧は低下した状態となっている。空気室５３内には圧縮空気が供給されているため、ピストン４２が下方側に付勢された状態となっており、それにより、プランジャ４１、ピストン４２及び検知用シャフト４３が一体として下方側への移動を開始する。
【００３４】
ここで、プランジャ４１の下降時において、ＥＣＵ２５（図１参照）は、第一油圧電磁弁８に対して閉弁指令を出力するとともに、第二油圧電磁弁９に対して開弁指令を出力している。したがって、プランジャ４１が、第三ハウジング３４の接続ポート３４ａ及び３４ｂとピストン４２の連通溝４２ａ及び４２ｃとがそれぞれ重なる位置まで下降すると、油圧室５４内に残留していた作動油は、ピストン４２によって油圧室５４内から押し出され、ピストン４２の連通孔４２ｄ、連通溝４２ｃ及び接続ポート３４ｂを順次介して第二油圧電磁弁９の内部通路９ａに排出される。油圧室５４内から作動油が排出されることにより、プランジャ４１は、ピストン４２の下面が第四ハウジング３５に当接する位置まで下降する。プランジャ４１の下降に伴い、プランジャバレル３９のフィードホール３９ａは、その一部がプランジャ４１の上面４１ａより上方側に位置するようになり、それにより、燃料溜室５１内の燃料がフィードホール３９ａを介して昇圧室５２内に供給される。
【００３５】
図５に示すように、プランジャ４１が下降して昇圧室５２から最も離れた位置、すなわち第四ハウジング３５とピストン４２とが当接する位置まで移動すると、プランジャ４１の上方側への移動が開始される。まず、ＥＣＵ２５は、第四ハウジング３５とピストン４２とが当接した時点におけるプランジャ４１の位置を、プランジャ４１の移動距離を決定するための基準点、いわゆるゼロ点とする。また、ＥＣＵ２５は、第一油圧電磁弁８に対して開弁指令を出力するとともに、第二油圧電磁弁９に対して閉弁指令を出力する。第一油圧電磁弁８がＥＣＵ２５からの開弁指令によって開弁されると、第一油圧電磁弁８の内部通路８ａ、接続ポート３４ａ、連通溝４２ａ及び連通孔４２ｂを順次介して油圧室５４内に作動油が供給される。同時に、第二油圧電磁弁９はＥＣＵ２５からの閉弁指令に基づいて閉弁するため、油圧室５４からの作動油の排出が停止され、油圧室５４内に作動油が満たされるようになる。
【００３６】
油圧室５４内を満たした作動油の油圧が空気室５３内の圧縮空気の空気圧を上回ると、図５の矢印Ｂで示すように、プランジャ４１が上方側への移動を開始する。プランジャ４１の移動の開始に伴い、検知用シャフト４３のスリット４３ａはストロークセンサ２４を次々に通過する。ストロークセンサ２４は、スリット４３ａの通過を検知するとともに、通過したスリットの数に対応した矩形波をＥＣＵ２５に出力する。ＥＣＵ２５は、ストロークセンサ２４から受け取った矩形波の数を計数することによってプランジャ４１の位置を特定するとともに、特定したプランジャ４１の位置に基づいて、プランジャ４１の昇圧室５２側、すなわち上方側への移動距離を決定する。次いで、ＥＣＵ２５は、決定したプランジャ４１の移動距離に基づいて、第一油圧電磁弁８の開弁時間及び第二油圧電磁弁９の閉弁時間を決定する。第一油圧電磁弁８及び第二油圧電磁弁９の開弁時間または閉弁時間がＥＣＵ２５に制御されることにより、プランジャ４１の上方側への移動距離が制御される。
【００３７】
プランジャ４１はＥＣＵ２５が決定した距離の分だけ上昇することによって昇圧室５２内の燃料を昇圧するとともに、昇圧した燃料を、等圧弁４０を介して高圧管７に吐出する。高圧管７に吐出された燃料は、その圧力によって燃料噴射ノズル４（図１）を開弁させ、図示しない燃焼室内に噴射される。燃料の噴射が終了した後、燃料噴射ポンプ３は図２に示す状態に戻り、以後、プランジャ４１は、ＥＣＵ２５の制御による上下方向への移動を繰り返す。ここで、ＥＣＵ２５は、プランジャ４１が最も下方側に達した時点におけるプランジャ４１の位置をゼロ点とするため、プランジャ４１の往復移動時において毎回ゼロ点が保証されるため、精度の高い燃料噴射を行うことが可能となっている。また、空気室５３からの圧縮空気は、プランジャバレル３９の内周面３９ｂとプランジャ４１の外周面４１ｂとの間の微小な隙間、貫通孔３９ｃ、連通孔３１ｅ、接続ポート３１ｄ及び空気圧配管２２を順次介して排出されるようになっている。したがって、昇圧室５２内の燃料が、プランジャバレル３９とプランジャ４１との間にある圧縮空気によってシールされた状態となっており、燃料の空気室５３内への漏洩を防止された状態となっている。
【００３８】
尚、以上に述べた燃料噴射ポンプ３の動作の制御は、各気筒に対してそれぞれ設けられた燃料噴射ポンプ３に対して個別に行われるようになっている。したがって、多気筒ディーゼルエンジンにおいて、各燃料噴射ポンプ３における燃料噴射量は個別に制御可能となっており、燃料噴射量の個体差を解消することが可能となっている。すなわち、適切な量の燃料が各気筒で正確に噴射されるため、有害物質の排出量を低減することが可能となる。また、ディーゼルエンジン用の燃料噴射装置としてコモンレールシステムが一例として挙げられるが、大型船舶用のディーゼルエンジンは一回に噴射する燃料の量が多いため、コモンレールシステムでは次回の燃料噴射を行うための圧力補填が間に合わなくなり、その結果、適切な量の燃料を噴射することが困難であるという問題点が生じる。すなわち、本願発明に係る燃料噴射ポンプ３は、コモンレールシステムを用いた燃料噴射装置が有する上記問題点も解決するものである。
【００３９】
また、プランジャの位置を検知する方法として、例えばプランジャを円錐形状とするとともにその側方にレーザ式等の距離センサを配置し、プランジャの上下動に伴って変化する、プランジャの側面とセンサとの間の距離を検知する方法も一例として考えられる。しかしながら、一般に船舶用のディーゼルエンジンは横方向の振動が大きいため、上記のように横方向の距離を検知する方法では、振動の影響によって検知誤差が大きくなるという問題点が発生する。これに対し、本願発明におけるプランジャ４１の位置の検知は、上下方向に移動するスリット４３ａの通過を検知することによるものであるため、エンジンの横方向への振動の影響を受けにくく、正確な検知が可能となるという効果を有している。
【００４０】
このように、プランジャ４１と検知用シャフト４３とが一体として往復移動するようにし、検知用シャフト４３のスリット４３ａを検知するストロークセンサ２４を設けたので、ストロークセンサ２４を通過するスリット４３ａの数に基づいてプランジャ４１の移動が制御される。すなわち、燃料噴射ポンプ３を多気筒ディーゼルエンジンに適用した場合、ガバナ及びコントロールラックを用いた場合とは異なり、各プランジャ４１の移動量を個別に制御できるため、各燃料噴射ポンプ３における燃料噴射量の個体差を解消することが可能となる。したがって、燃料噴射ポンプ３において、適切な量の燃料が各気筒に対して正確に噴射され、それにより、有害物質の排出量を低減される。
【００４１】
また、ＥＣＵ２５は、プランジャ４１が昇圧室５２から最も離れた位置に達した時点におけるプランジャ４１の位置を、プランジャ４１の移動距離を決定するための基準点としているため、プランジャ４１が往復移動する際、いわゆるゼロ点を毎回保証することができ、精度の高い燃料噴射を行うことができる。さらに、空気室５３内の圧縮空気を、プランジャ４１の外周面４１ｂとプランジャバレル３９の内周面３９ｂとの間を介して燃料噴射ポンプ３の外部に排出するようにしたので、排出される圧縮空気の圧力により、昇圧室５２内の燃料がプランジャ４１の外周面４１ｂとプランジャバレル３９の内周面３９ｂとの間を介して空気室５３内に漏洩することが防止される。
【符号の説明】
【００４２】
３  燃料噴射ポンプ、  ８  第一油圧電磁弁（駆動部）、９  第二油圧電磁弁（駆動部）、２４  ストロークセンサ、２５  ＥＣＵ（制御部）、  ３１  第一ハウジング（ポンプ本体の一部）、３２  第二ハウジング（ポンプ本体の一部）、３４  第三ハウジング（ポンプ本体の一部）、３５  第四ハウジング（ポンプ本体の一部）、３７  シャフトハウジング（ポンプ本体の一部）、３９  プランジャバレル（ポンプ本体の一部）、  ３９ｂ  プランジャバレルの内周面（ポンプ本体の内周面）、４１  プランジャ、４１ｂ  プランジャの外周面、４３  検知用シャフト、４３ａ  スリット、５２  昇圧室、５３、  空気室、５４  油圧室。
【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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