(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料加圧手段で加圧した高圧燃料を内燃機関の燃料噴射装置に供給する燃料噴射ポンプであって、
燃料フィードポンプから吐出され前記燃料加圧手段に供給される燃料の圧力を調圧する燃料調圧弁を備え、
前記燃料調圧弁は、シリンダ、このシリンダの収容孔に往復移動自在に収容されるピストン、ならびに前記ピストンを一方向に付勢するスプリングを有し、前記ピストンは前記スプリングの付勢方向と反対方向に前記燃料フィードポンプの吐出圧を受け、この吐出圧を受ける方向に、前記燃料フィードポンプの吐出側と前記収容孔とを連通する入口ポート、大気側または前記燃料フィードポンプの吸入側と前記収容孔とを連通するリリーフポート、および前記リリーフポートよりもポート径の小さいダンパポートをこの順で前記シリンダに配置し、
前記ピストンの前記スプリング側への移動に伴い、早くとも前記リリーフポートが開き始めるとき前記ダンパポートは閉じ始め、遅くとも前記リリーフポートがほぼ全開するとき前記ダンパポートは閉じ始め、前記ダンパポートが閉塞されると前記ピストンの前記スプリング側の前記収容孔は密封されることを特徴とする燃料噴射ポンプ。
【請求項２】
前記ピストンを係止する係止手段を前記スプリング側に有することを特徴とする請求項１記載の燃料噴射ポンプ。
【請求項３】
インナカムリング式の分配型燃料噴射ポンプに用いることを特徴とする請求項１または２記載の燃料噴射ポンプ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、内燃機関用の燃料噴射ポンプに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、特開平６−３３７９９号公報および実開昭５７−１８４２３０号公報に開示されるような分配型燃料噴射ポンプにおいて、燃料フィードポンプから吐出され燃料加圧手段に供給される燃料の圧力を所定圧に調圧するため、燃料フィードポンプから燃料加圧手段に至る燃料供給経路中に図６に示すような燃料調圧弁１００を配設することが一般的である。
【０００３】
ピストン１０１は燃料フィードポンプの吐出側の燃料圧力を入口ポート１０３から受け、スプリング１０２は燃料フィードポンプの吐出圧に抗する方向にピストン１０１を付勢している。ピストン１０１は入口ポート１０３から受ける吐出圧に応じて往復移動し、リリーフポート１０４の開口面積を調整して燃料供給経路の燃料圧力を所定圧に調圧する。リリーフポート１０４は大気側や燃料フィードポンプの吸入側と連通している。息抜き孔１０５はリリーフポート１０４と同様に大気側や燃料フィードポンプの吸入側と連通しており、ピストン１０１の往復移動を妨げないように設けられている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、燃料噴射装置としてのインジェクタへの圧送燃料の高圧化、または燃料噴射ポンプの小型化等に伴い、燃料フィードポンプから燃料加圧手段に供給する燃料に変動の大きな脈動が発生しやすくなっている。燃料フィードポンプの吐出燃料に変動の大きな脈動が発生すると、図６に示すような燃料調圧弁１００では、ピストン１０１の移動量が大きくなりスプリング１０２が大きく圧縮されることによりスプリング１０２が破損することがある。
【０００５】
本発明の目的は、簡単な構成でスプリングの破損を防止し、燃料加圧手段に所定圧の燃料を供給する燃料噴射ポンプを提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明の請求項１記載の燃料噴射ポンプによると、ピストンが燃料フィードポンプの吐出圧を受ける方向に、燃料フィードポンプの吐出側と収容孔とを連通する入口ポート、大気側または燃料フィードポンプの吸入側と収容孔とを連通するリリーフポート、およびリリーフポートよりもポート径の小さいダンパポートをこの順でシリンダに配置している。ピストンの移動に伴いダンパポートが閉塞されるとスプリング側の収容孔が密封される。燃料フィードポンプの吐出圧によりピストンがスプリング側に移動する場合、早くともリリーフポートが開き始めるときダンパポートは閉じ始め、遅くともリリーフポートがほぼ全開するときダンパポートは閉じ始める。つまり、リリーフポートの開口面積を調整し燃料フィードポンプの吐出圧を調圧可能な範囲でリリーフポートとダンパポートとの距離ができるだけ接近している。したがって、燃料フィードポンプの吐出側から変動の大きな圧力脈動を受けてピストンがスプリング側に移動しようとしてもダンパポートが直ぐに閉塞されスプリング側の収容孔がダンパ室となるので、ピストンがスプリングを過度に圧縮することを防止し、スプリングの破損を防止することができる。
【０００７】
本発明の請求項２記載の燃料噴射ポンプによると、ピストンを係止する係止手段をスプリング側に有することにより、大きな圧力脈動をピストンが受けてもピストン側へのピストンの移動を確実に止めることができる。
ここで、燃料フィードポンプから加圧手段に低圧燃料を供給する燃料供給経路の容量が小さいインナカムリング式の分配型燃料噴射ポンプでは、燃料供給経路中に発生する圧力脈動の変動が大きくなりやすい。そこで本発明の請求項３に記載したようにインナカムリング式の分配型燃料噴射ポンプに本発明の請求項１または２記載の燃料噴射ポンプを用いることにより、圧力脈動の変動が大きくなっても燃料調圧弁の破損を防止することができる。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。
（第１実施例）
本発明の第１実施例によるディーゼル機関のインナカムリング式分配型燃料噴射ポンプを図１、図２および図３に示す。
【０００９】
図２に示すように、図示しないエンジンにより駆動される燃料噴射ポンプ１０の駆動軸１はベアリング２等を介してポンプハウジング１１に回転可能に支持されている。ベーン式の燃料フィードポンプ３は駆動軸１とともに回転し、燃料タンク４から図３に示す燃料入口５を介して吸入ポート３ａに燃料を吸入し、吐出ポート３ｂから加圧した燃料を吐出し、図２に示す燃料配管６を通ってシリンダ１２の周囲に環状に設けられた燃料ギャラリ１５に加圧した燃料を送出している。
【００１０】
燃料調圧弁３０は燃料フィードポンプ３の燃料吐出側と燃料吸入側とにそれぞれ接続して配設され、燃料フィードポンプ３から吐出された燃料の圧力を駆動軸１の回転速度に比例した所定圧に調圧している。
図１の（Ａ）に示すように、燃料調圧弁３０のピストン３２はシリンダ３１が形成する収容孔３９に往復移動自在に収容されている。スプリング３３はピストン３２とストッパ３４との間に形成されたスプリング室３９ａに収容され、ピストン３２を図１の（Ａ）の右方向に付勢している。ストッパ３４、３５はシリンダ３１の両端部内壁に取り付けられており、シリンダ３１の一部を構成している。円筒状に形成されたストッパ３５はピストン３２の図１の（Ａ）の右方向への移動を規制している。ストッパ３５内に形成された入口ポート３６からピストン３３が受ける燃料フィードポンプ３の吐出圧はスプリング３３の付勢力と反対方向にピストン３２に加わる。
【００１１】
シリンダ３１にはピストン３２が燃料フィードポンプ３の吐出圧を受ける方向に、入口ポート３６、リリーフポート３７、ダンパポート３８がこの順に配置されている。入口ポート３６は燃料フィードポンプ３の燃料吐出側と収容孔３９とを連通し、リリーフポート３７およびダンパポート３８は燃料フィードポンプ３の燃料吸入側と収容孔３９とを連通可能である。リリーフポート３７およびダンパポート３８は大気開放されていてもよい。ダンパポート３８の径はリリーフポート３７の径よりも小さく、リリーフポート３７とダンパポート３８との互いの対向端間の距離はピストン３２の軸長とほぼ等しい。つまり、図１の（Ｂ）および（Ｃ）に示すように、リリーフポート３７がほぼ全開すると、ダンパポート３８が閉じ始める。ピストン３２の移動によりダンパポート３８が閉塞されるとスプリング室３９ａが密封されダンパ室になる。
【００１２】
図２に示すように、燃料噴射ポンプ１０のハウジングとしての分配ヘッド１４の内壁にシリンダ１２が固定され、このシリンダ１２の内壁に分配ロータ１３が回転可能に支持されている。分配ロータ１３は駆動軸１と軸方向に連結され、駆動軸１とともに回転する。
分配ロータ１３には分配ロータ１３を径方向に貫通する一つまたは二つの摺動孔が形成され、各摺動孔を形成する分配ロータ１３の内壁に互いに対向するプランジャ２０が油密状態で摺動可能に支持されている。各プランジャ２０の内端面と各摺動孔を形成する分配ロータ１３の内壁とにより燃料加圧室２１が画成されている。プランジャ２０および燃料加圧室２１は燃料加圧手段を構成している。
【００１３】
各プランジャ２０の外側端部にはシュー２２に回転自在に保持されたローラ２３が配設されている。ローラ２３の外側には内周面にエンジン気筒数に応じた複数のカム山を有するカム面の形成されたインナカムリング２４が配置されており、分配ロータ１３の回転に基づいてローラ２３がインナカムリング２４内周面のカム面に摺動することにより、ローラ２３はカム面に沿ってインナカムリング２４の径方向に往復移動し、この往復移動がシュー２２を介してプランジャ２０に伝達される。そしてプランジャ２０が分配ロータ１３の径方向外側に移動することにより燃料加圧室２１の容積が増加し、プランジャ室２１に燃料が吸入される。プランジャ２０が分配ロータ１３の径方向内側に移動することによりプランジャ室２１の容積が減少し、燃料が加圧される。
【００１４】
分配ロータ１３には、燃料加圧室２１に連通する吸入通路１６が形成されるとともに、吸入通路１６の燃料加圧室２１と反対側から分岐する分配通路１７が形成されている。吸入通路１６と分配通路１７との連通部を通って分配ロータ１３の外周壁に環状通路１８が形成されている。分配通路１７の反環状通路側は分配ポートを形成しており、分配ロータ１３の回転に伴いシリンダ１２にエンジンの気筒数分だけ設けられた分配通路２５と連通可能である。分配通路２５は分配ヘッド１４に設けられた分配通路２６と常に連通しており、分配通路２６から図示しないデリバリバルブを通って高圧燃料が図示しない燃料噴射装置としてのインジェクタに供給される。
【００１５】
シリンダ１２および分配ヘッド１４とに渡って形成された高圧燃料通路２７は環状通路１８と連通している。電磁弁４０が開弁しているとき、燃料ギャラリ１５は高圧燃料通路２７を介して環状通路１８と連通する。
電磁弁４０は、ソレノイド４４への通電オフ時、スプリング４２の付勢力により弁部材４１が弁座４３から離座し、燃料ギャラリ１５と高圧燃料通路２７とが連通する。ソレノイド４４への通電をオンすると、ソレノイド４４に発生する磁力によりアーマチャ４５が吸引され、弁部材４１が弁座４３に着座する。すると、燃料ギャラリ１５と高圧燃料通路２７との連通が遮断される。
【００１６】
以下、燃料噴射ポンプ１０の作動について説明する。
(1) 吸入行程
電磁弁４０のソレノイド４４への通電がオフされている場合、スプリング４２の付勢力により弁部材４１が弁座４３から離座している。すなわち、電磁弁４０は開弁状態にあり、燃料ギャラリ１５と高圧燃料通路２７とは連通している。このとき、分配ロータ１３の回転に伴いプランジャ２０が分配ロータ１３の径方向外側に移動することにより燃料加圧室２１の容積が増大する。すると、燃料ギャラリ１５に充填されていた燃料が弁部材４１と弁座４３との間隙を通り、さらに高圧燃料通路２７を経て、環状通路１８、吸入通路１６から燃料加圧室２１に吸入される。このとき、分配通路２５は分配ロータ１３の外周壁により閉塞されている。
【００１７】
(2) 圧送行程
分配ロータ１３がさらに回転し、所定のタイミングで電磁弁４０のソレノイド４４への通電がオンされると、ソレノイド４４で発生する磁力により、弁部材４１はスプリング４２の付勢力に抗して弁座４３に着座する。すると、燃料ギャラリ１５と高圧燃料通路２７との連通が遮断されるので、燃料ギャラリ１５から燃料加圧室２１に燃料が吸入されない。分配ロータ１３がさらに回転し、ローラ２３がインナカムリング２４のカム山に乗り上げ、プランジャ２０が径方向内側に移動し始めると、燃料加圧室２１内の燃料が加圧される。燃料加圧室２１で加圧された燃料が一定圧以上になり分配通路１７と分配通路２５とが連通すると、燃料加圧室２１内の高圧燃料が吸入通路１６、分配通路１７、分配通路２５、分配通路２６を経てデリバリバルブからインジェクタに供給される。
【００１８】
(3) 溢流行程
圧送行程中に電磁弁４０のソレノイド４４への通電がオフされると、スプリング４２の付勢力により弁部材４１が弁座４３から離座し、燃料ギャラリ１５と高圧燃料通路２７とが連通する。すると、燃料加圧室２１内の高圧燃料が、吸入通路１６、環状通路１８、高圧燃料通路２７、弁部材４１と弁座４３との間隙から燃料ギャラリ１５に溢流される。つまり燃料の溢流経路は、吸入行程で述べた吸入経路を兼用していることになる。
【００１９】
燃料が燃料ギャラリ１５に溢流されると、燃料加圧室２１および分配通路２６の燃料圧力が低下してデリバリバルブが閉弁し、それによりインジェクタへの燃料供給が終了する。すなわち、燃料噴射が終了する。
前記、(1) 吸入行程、(2) 圧送行程、(3) 溢流行程を繰り返すことにより、燃料噴射量および燃料噴射時期を精度良く制御することができる。
【００２０】
前述した各行程を繰り返す燃料噴射ポンプ１０の稼働中において、燃料フィードポンプ３から吐出され燃料ギャラリ１５に供給される燃料に脈動が発生する。ピストン３２が入口ポート３６からこのような圧力脈動を受けると、圧力脈動から受ける力とスプリング３３の付勢力とのバランスによりピストン３２は収容孔３９内を往復移動する。そして、ピストン３２が圧力脈動の大きさに応じてリリーフポート３７の開口面積を調整することにより、燃料フィードポンプ３の吐出側の燃料圧力を所定圧に調圧する。
【００２１】
第１実施例では、ダンパポート３８の径はリリーフポート３７の径よりも小さいので、ダンパポート３８が閉塞される前の状態において燃料フィードポンプ３の吐出圧によりピストン３２がスプリング側に移動するとき、ダンパポート３８が絞りとなりピストン３２のスプリング側への移動速度を緩めている。したがって、スプリング側へ移動するピストン３２の慣性力が小さいので、ピストン３２がスプリング側に移動する際にダンパポート３８を大きく通りすぎることが抑制される。
【００２２】
燃料フィードポンプ３の吐出圧によりスプリング側にピストン３３が移動し、リリーフポート３７がほぼ全開するとダンパポート３８が閉じ始め、スプリング室３９ａが密封されダンパ室となる。したがって、変動の大きな圧力脈動が発生しダンパポート３８が閉塞された状態でさらにピストン３２をスプリング側に押し込もうとすると、図４の（Ｂ）に示すようにスプリング室３９ａの圧力ＰS が上昇し、図４の（Ａ）に示すようにピストン３２のスプリング側への移動を規制する。さらに、ダンパポート３８が閉塞されスプリング室３９ａがダンパ室になった状態でも吐出圧に応じてピストン３２は移動できるので、図４の（Ｂ）に示すように燃料フィードポンプ３の吐出側の燃料圧力ＰF0のピークが低くなっている。
【００２３】
一方、ダンパポートを設けず、ピストンの往復移動を妨げないようにスプリング側に息抜き孔を設けた従来の燃料調圧弁では、変動の大きな圧力脈動が発生しピストンがスプリング側に大きく移動しても図４の（Ｂ）に示すようにスプリング室の圧力ＰS が殆ど変化しない。したがって、ピストンはスプリングの圧縮限界位置まで移動することがある。ピストンがスプリングの圧縮限界位置まで移動すると、スプリングが破損する恐れがある。
【００２４】
また、ピストンがスプリングの圧縮限界位置まで移動した状態でさらに脈動圧力が上昇すると、ピストンはスプリングに押しつけられた状態で移動できず調圧機能を失っているので、燃料フィードポンプの吐出側の燃料圧力ＰF0のピークが図４の（Ａ）に示すように上昇する。
このようなダンパポートを設けない従来の燃料調圧弁に対し第１実施例では、ダンパポート３８が閉塞されスプリング室３９ａが密封されることにより、スプリング側へのピストン３２の移動を規制している。したがって、燃料フィードポンプ３の吐出側に変動の大きな圧力脈動が発生しても、スプリング３３の破損を防止するとともに、燃料圧力を所定圧に調圧できる。
【００２５】
（第２実施例）
本発明の第２実施例を図５に示す。第１実施例と実質的に同一構成部分には同一符号を付す。
第２実施例では、ピストン３２のスプリング側への動きを規制するストッパ５０が設けられている。ストッパ５０は、ピストン３２がダンパポート３８を閉塞した後僅かにピストン側に移動した位置でピストン３２を係止する。したがって、ダンパポート３８を閉塞することによるダンパ作用でもピストン３２のスプリング側への移動を規制しきれない大きな変動を有する圧力脈動が発生しても、ピストン３２のスプリング側への動きを確実に止め、スプリング３３の破損を防止することができる。
【００２６】
以上説明した本発明の実施の形態を示す上記複数の実施例では、従来ピストンの往復移動を円滑にするために設けられた息抜き孔の形成位置をリリーフポートに近づけ、息抜き孔をダンパポートとして用いている。これにより、ピストン３２がスプリング側に押し込まれると直ぐにダンパポート３８が閉塞され、ピストン３２のスプリング側への移動を規制している。これにより、本実施例のインナカムリング式分配型燃料噴射ポンプのように、燃料ギャラリ１５を含む燃料供給経路の容量が小さいポンプにおいて大きな変動を伴う圧力脈動が発生してもスプリング３３が過度に圧縮されることを防止できるので、スプリング３３の破損を防止できる。
【００２７】
上記複数の本実施例では、ピストン３２のスプリング側への移動に伴い、リリーフポート３７が開き始めるときダンパポート３８が閉じ始めるように構成したが、早くともリリーフポート３７が開き始めるときダンパポート３８が閉じ始め、遅くともリリーフポート３７がほぼ全開するときダンパポート３８が閉じ始める範囲内でダンパポート３８を形成することにより、ピストン３２のスプリング側への移動を規制することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】（Ａ）は本発明の第１実施例による分配型燃料噴射ポンプの燃料調圧弁を示す断面図であり、（Ｂ）および（Ｃ）はピストンとリリーフポートおよびダンパポートとの位置関係を示す説明図である。
【図２】第１実施例による分配型燃料噴射ポンプを示す部分断面図である。
【図３】第１実施例による燃料調圧弁の周囲を示す横断面図である。
【図４】（Ａ）は第１実施例および従来例のピストン変位の時間変化を示す特性図であり、（Ｂ）は第１実施例および従来例のスプリング室圧ＰS および吐出圧ＰF0の時間変化を示す特性図である。
【図５】本発明の第２実施例による分配型燃料噴射ポンプの燃料調圧弁を示す断面図である。
【図６】従来例による燃料調圧弁を示す断面図である。
【符号の説明】
３      燃料フィードポンプ
１０      分配型燃料噴射ポンプ（燃料噴射ポンプ）
１２      シリンダ
１３      分配ロータ
１５      燃料ギャラリ
１６      吸入通路
１７      分配通路
２０      プランジャ（燃料加圧手段）
２１      燃料加圧室（燃料加圧手段）
３０      燃料調圧弁
３１      シリンダ
３２      ピストン
３３      スプリング
３６      入口ポート
３７      リリーフポート
３８      ダンパポート
３９      収容孔
３９ａ    スプリング室
５０      ストッパ（係止手段）
【図１】
0003812695.tif 000002
【図２】
0003812695.tif 000003
【図３】
0003812695.tif 000004
【図４】
0003812695.tif 000005
【図５】
0003812695.tif 000006
【図６】
0003812695.tif 000007