(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ハウジング部材の孔部に円筒状のシリンダを嵌挿すると共に、同シリンダにエンジンの回転に伴って回転及び往復運動するプランジャを配設し、前記シリンダの一方の開口端をプラグ部材にて閉鎖して同プラグ部材、前記シリンダの内壁及び前記プランジャの端面により燃料加圧室を形成した分配型燃料噴射ポンプにおいて、
前記プランジャに同プランジャの中心軸に沿って延設される第１の燃料通路と該第１の燃料通路に接続されて分配ポートに向けて斜めに延設される第２の燃料通路とを設け、これら第１および第２の燃料通路により前記燃料加圧室と前記シリンダに形成された燃料分配部とを連通させると共に、
前記ハウジング部材に前記孔部の一端を拡径した段差部を設ける一方、前記シリンダの外周に前記段差部に当接する突起部を設け、前記プラグ部材の取り付けに際して前記段差部及び突起部を当接させるようにし、
前記プラグ部材に所定幅の突出部を形成すると共に、当該突出部に対応する凹部を前記シリンダに形成し、前記プラグ部材の突出部の突出分だけ前記燃料加圧室を後退させることを特徴とする分配型燃料噴射ポンプ。
【請求項２】
ハウジング部材の孔部に円筒状のシリンダを嵌挿すると共に、同シリンダにエンジンの回転に伴って回転及び往復運動するプランジャを配設し、前記シリンダの一方の開口端をプラグ部材にて閉鎖して同プラグ部材、前記シリンダの内壁及び前記プランジャの端面により燃料加圧室を形成した分配型燃料噴射ポンプにおいて、
前記プランジャに同プランジャの中心軸に沿って延設される第１の燃料通路と該第１の燃料通路に接続されて分配ポートに向けて斜めに延設される第２の燃料通路とを設け、これら第１および第２の燃料通路により前記燃料加圧室と前記シリンダに形成された燃料分配部とを連通させると共に、
前記ハウジング部材及びシリンダに形成されたスピル通路の途中に同通路を開閉するための燃料スピル弁を設け、同燃料スピル弁によるスピル通路が閉鎖されている期間以外で、当該スピル通路を用いて前記燃料加圧室に燃料を吸入させることを特徴とする分配型燃料噴射ポンプ。
【請求項３】
前記燃料加圧室と燃料スピル弁との間のスピル通路を前記プランジャの軸方向に略直交する方向に形成した請求項１又は２に記載の分配型燃料噴射ポンプ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、分配型燃料噴射装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図９は、一般的に使用されている分配型燃料噴射ポンプ４１の要部を示す断面図である。図９において、ハウジングヘッド（ハウジング部材）４２の孔部４３には、円筒状のシリンダ４４が嵌挿され、同シリンダ４４内には、エンジンの回転に伴って回転及び往復運動するプランジャ４５が摺動可能に配設されている。シリンダ４４の一方の開口端はヘッドプラグ（プラグ部材）４６により閉鎖され、シリンダ４４の内壁、プランジャ４５及びヘッドプラグ４６の端面により燃料加圧室４７が形成されている。
【０００３】
また、プランジャ４５には、エンジンの気筒数と同数の吸入グルーブ４８が形成され、図示しないフィードポンプにより供給される燃料は、吸入通路（図示略）及び吸入グルーブ４８を介して燃料加圧室４７に吸入される。さらに、プランジャ４５には、同プランジャ４５の中心軸上に延び、且つその先端で直角に曲折する燃料通路４９が形成されており、この燃料通路４９及び分配通路５０等を介して高圧燃料が燃料噴射ノズル５１に圧送される。また、噴射終了後には、シリンダ４４の連通路５２及びスピル通路５３ａ，５３ｂを通って燃料がスピル（溢流）される。なお、スピル通路５３ａ，５３ｂの途中には、電磁スピル弁（燃料スピル弁）５４が配設されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、近年では燃焼効率を向上させるべく噴射燃料の高圧化要求が高く、上記図９の分配型燃料噴射ポンプ４１よりもさらに高圧化が実現可能な燃料噴射ポンプが要望されている。即ち、上記燃料噴射ポンプ４１では、燃料加圧室４７の容積変化により燃料が圧縮されるが、この燃料加圧室４７以外の燃料通路等では容積が変化はなく、この燃料加圧室４７以外の容積は”デッドボリューム”として定義できる。かかる場合、デッドボリュームが大きいことは燃料の圧縮効率が悪いことを意味する。そこで、同デッドボリュームを削減し、燃料高圧化が実現できる技術が望まれていた。
【０００５】
この発明は、上記問題に着目してなされたものであって、その目的とするところは、デッドボリュームを削減し、噴射燃料の高圧化を実現することができる分配型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】
要するに、噴射燃料の高圧化を実現するには、燃料通路等のデッドボリュームを削減し、燃料圧縮行程における燃料の圧縮比を高めることが考えられる。そこで、請求項１および２に記載の発明では、プランジャに同プランジャの中心軸に沿って延設される第１の燃料通路と該第１の燃料通路に接続されて分配ポートに向けて斜めに延設される第２の燃料通路とを設け、これら第１および第２の燃料通路により燃料加圧室とシリンダに形成された燃料分配部とを連通させている。かかる場合、前記燃料通路の容積（デッドボリューム）が削減でき、燃料の高圧化が可能となる。
【０００７】
また、一般にはハウジング部材とシリンダとの組み付けに際し、ハウジング部材側の段差部とシリンダ側の突起部とを当接させて両部材を位置決めする。この場合、燃料加圧室と前記突起部とは、シリンダの径方向において位置干渉し易く、結果として前記燃料加圧室に連通する燃料通路を曲折形状で形成しなければならず（図９の連通路５２，スピル通路５３ａ）、デッドボリュームが増大していた。これに対して、請求項１の構成では、プラグ部材に所定幅の突出部を形成すると共に、当該突出部に対応する凹部をシリンダに形成した。そして、プラグ部材の突出部の突出分だけ燃料加圧室を後退させるようにした。そのため、燃料加圧室に連通する燃料通路が最短距離で形成でき（後述する図１の連通路１１ａ，燃料吸入・スピル兼用通路１８ａ）、デッドボリュームが削減できる。
【０００８】
請求項２に記載の発明では、燃料スピル弁によるスピル通路が閉鎖されている期間以外で、当該スピル通路を用いて燃料加圧室に燃料を吸入させるようにした。即ち、燃料加圧室に連通する燃料の吸入通路をスピル通路により兼用させ、燃料スピル弁を用いて前記スピル通路を開閉させる。かかる場合、従来の燃料噴射ポンプで設けられていた吸入グルーブ（図９の吸入グルーブ４８）が省略でき、デッドボリュームが削減できる。
【０００９】
請求項３に記載の発明では、燃料加圧室と燃料スピル弁との間のスピル通路をプランジャの軸方向に略直交する方向に形成した。かかる場合にも、スピル通路の短縮が可能となり、デッドボリュームが削減できる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、この発明を具体化した一実施形態を図面に従って説明する。
図１は、４気筒ディーゼルエンジンに採用されるフェイスカム式の分配型燃料噴射ポンプの概略構成を示している。なお、図１の燃料噴射ポンプ１においては要部のみを示しており、燃料供給系（ポンプ等）から燃料を吸い上げると共に所定のフィード圧に加圧するためのフィードポンプや、燃料噴射時期を調整するためのタイマ機構等の図示を省略している。
【００１１】
図１において、燃料噴射ポンプ１のポンプハウジング２内には、エンジンの図示しないクランクシャフトに同期して１／２の速度で回転するドライブシャフト３が配設され、同ドライブシャフト３には外周面に複数の歯を有するパルサ４が取り付けられている。そして、エンジンの回転に伴いドライブシャフト３が回転すると、図示しないフィードポンプが回転しポンプ室５に所定のフィード圧の燃料が供給される。
【００１２】
また、ドライブシャフト３の図中右端部には図示しないカップリングを介してカムプレート６が連結されている。カムプレート６の一側面（図の左側面）には、ディーゼルエンジンの気筒数と同数（本実施形態では、４つ）のカム山６ａが設けられている。パルサ４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、同ローラリング７にはカムプレート６のカム山６ａに対向する複数のカムローラ８が取り付けられている。
【００１３】
ポンプハウジング２において図中右方にはハウジングヘッド（ハウジング部材）９が設けられ、同ハウジングヘッド９に形成された穿孔（孔部）１０には、シリンダ１１及びヘッドプラグ（プラグ部材）１２が配設されている。かかる場合、シリンダ１１の一方の開口端（図の右端）はヘッドプラグ１２により閉鎖されている。また、シリンダ１１に形成されたプランジャ孔１３には、プランジャ１４が摺動自在に配置されており、同プランジャ１４は、カムプレート６に一体回転可能に支持されている。
【００１４】
プランジャ１４にはフランジ１５が取り付けられ、このフランジ１５とハウジングヘッド９との間には圧縮コイルばね１６が配設されている。つまり、この圧縮コイルばね１６の付勢力によりカムプレート６は常にカムローラ８に付勢係合されている。従って、カムプレート６及びプランジャ１２は、ドライブシャフト３の回転に伴い回転運動するとともに、カム山６ａとカムローラ８との係合によって図中左右方向に往復運動する。
【００１５】
燃料加圧室１７は、シリンダ１１の内壁、ハウジングヘッド１２の左端面及びプランジャ１４の右端面により区画形成され、同加圧室１７はシリンダ１１に形成された第１の連通路１１ａに常に連通している。同第１の連通路１１ａは、ハウジングヘッド９に形成された燃料吸入・スピル兼用通路１８ａ，１８ｂに連通している。この燃料吸入・スピル兼用通路１８ａ，１８ｂの途中には、電磁スピル弁（燃料スピル弁）３０が配設されており、この電磁スピル弁３０の開閉動作に伴い、燃料吸入・スピル兼用通路１８ａ，１８ｂを介してポンプ室５と燃料加圧室１７との間で燃料吸入又は燃料スピルが行われる。かかる場合、第１の連通路１１ａ及び燃料吸入・スピル兼用通路１８ａは、プランジャ１４の軸方向に対して略直交する方向に延設されている。つまり、燃料加圧室１７と電磁スピル弁３０とは最短距離で連通されている。
【００１６】
ここで、電磁スピル弁３０は周知の構成を有するものであるが、それを以下に略述する。即ち、同電磁スピル弁３０は常開弁（ノーマルオープン弁）にて構成され、コイル３１の非通電時において、弁体３２はスプリング３３の付勢力により燃料通路３４を開放する位置に保持されている（図示の状態）。そして、コイル３１が通電されれば、アーマチュア３６がステータ３５に吸引され、弁体３２がスプリング３３の付勢力に抗して閉弁位置（図示の下方）に移動する。このとき、燃料通路３４が閉鎖される。こうした電磁スピル弁３０の開閉動作は、その時の必要燃料噴射量に応じて図示しない電子制御装置（ＥＣＵ）により制御される。
【００１７】
また、前記プランジャ１４には、燃料加圧室１７と分配ポート１９とを連通するための燃料通路２０が形成されている。この燃料通路２０はその一部のみがプランジャ１４の中心軸に沿って延設され、他の部分は分配ポート１９に向けて斜めに延設されている。この分配ポート１９は、プランジャ１４の回転に伴い”燃料分配部”としての前記第２の連通路１１ｂに連通する。
【００１８】
シリンダ１１の第２の連通路１１ｂにはエンジンの各気筒毎に設けられた分配通路２１が形成されており、同分配通路２１の先方にはデリバリバルブ２２が配設されている。前記燃料加圧室１７で加圧された燃料は、燃料通路２０、第２の連通路１１ｂ、分配通路２１及びデリバリバルブ２２を介して燃料噴射ノズル２３に圧送され、同ノズル２３からエンジンの燃焼室に噴射供給される。なお、図中の符号２４は、プランジャ１４に形成された均圧グルーブであり、燃料噴射後には、この均圧グルーブ２４を介して前記分配通路２１と第３の連通路１１ｃとが連通し、分配通路２１内の燃料圧がポンプ室５内の燃料圧に等しくなるようになっている。
【００１９】
上記構成では、電磁スピル弁３０のＯＦＦ（非通電）時において、電磁スピル弁３０の燃料通路３４、燃料吸入・スピル兼用通路１８ａ，１８ｂ及び第１の連通路１１ａを介して燃料加圧室１７に燃料が吸入される。また、電磁スピル弁３０がＯＮ（通電）されれば燃料吸入・スピル兼用通路１８ａ，１８ｂ（電磁スピル弁３０の燃料通路３４）が閉鎖され、かかる場合にカムプレート６のカム山６ａがローラ８上に乗ってプランジャリフトが開始されると、燃料加圧室１７内の燃料が加圧される。このとき、プランジャ１４の回転運動に伴い同プランジャ１４の燃料通路２０が全気筒のうちいずれか一つの第２の連通路１１ｂ及び分配通路２１に連通する。そして、燃料加圧室１７内の燃料圧がデリバリバルブ２２や燃料噴射ノズル２３の閉弁方向の圧力よりも大きくなると、燃料通路２０、第２の連通路１１ｂ、分配通路２１及びデリバリバルブ２２を介して燃料噴射バルブ２３からエンジンの各気筒へ燃料が噴射供給される。
【００２０】
ところで、本実施形態では、シリンダ１１の開口端を閉鎖するためのヘッドプラグ１２の一端面を突出させ、プランジャ１４の軸方向に対して垂直に且つ略直線状に、前記第１の連通路１１ａ及び燃料吸入・スピル兼用通路１８ａを配置するように工夫している。この工夫点について図２を用いて説明する。
【００２１】
つまり、図２（ａ）において、ハウジングヘッド９の穿孔１０にはその内径を拡径した段差部１０ａと、雌ねじ部１０ｂとが形成されている。また、シリンダ１１の外周面において、同シリンダ１１の右端面と第１の連通路１１ａとの間には、突起部としての環状のストップリング２５が取り付けられている。そして、ハウジングヘッド９の穿孔１０内にシリンダ１１を挿入した際には、ハウジングヘッド９側の段差部１０ａとシリンダ１１側のストップリング２５とが当接し、両部材９，１１の位置決めがなされる。このとき、図２（ｂ）に示す如く、第１の連通路１１ａ及び燃料吸入・スピル兼用通路１８ａ、第２の連通路１１ｂ及び分配通路２１がぞれぞれ対向位置に配置される。
【００２２】
また、シリンダ１１には、図の右端面に凹部としてのザグリ２６が形成されており、このザグリ２６にはヘッドプラグ１２に形成された突出部２７が嵌挿される。かかる場合、ヘッドプラグ１２の雄ねじ部２８をハウジングヘッド９の雌ねじ部１０ｂに螺入させることで、上記の如くザグリ２６に突出部２７が嵌挿される。このとき、シリンダ１１が図の左方へ押しつけられるが、ストップリング２５がハウジングヘッド９の段差部１０ａに当接していることにより当該シリンダ１１の位置ズレが防止される。
【００２３】
次に、本実施形態における燃料噴射ポンプの作用について説明する。図３は、プランジャ１４のリフト動作と、電磁スピル弁３０のＯＮ／ＯＦＦ動作と、燃料の噴射率とを示すタイムチャートであり、図中、時間ｔ１は燃料吸入行程のタイミングに、時間ｔ２は燃料圧縮行程（燃料噴射行程）のタイミングに、時間ｔ３は燃料スピル行程のタイミングに相当する。なお、図の時間ｔ１では電磁スピル弁＝ＯＦＦ，時間ｔ２では電磁スピル弁＝ＯＮ，時間ｔ３では電磁スピル弁＝ＯＦＦとなっている。
【００２４】
図３において、プランジャ１４は１８０°ＣＡ周期でリフトし、プランジャ下死点（プランジャリフト＝０）からプランジャ上死点（プランジャリフト＝最大）の直後にかけて燃料加圧室１７と分配通路２１とが開放される（分配通路２１の開放期間）。また、この分配通路２１の開放期間内の所定期間で電磁スピル弁３０がＯＮされ、そのＯＮ期間に対応して燃料噴射が行われる。
【００２５】
また、図４〜図６はプランジャ１４のリフト動作に伴う燃料の圧送過程を示す図であり、図４は燃料吸入行程を（図３の時間ｔ１）、図５は燃料圧縮行程を（図３の時間ｔ２）、図６は燃料スピル行程を（図３の時間ｔ３）、それぞれ示す。図４〜図６においては、便宜上、電磁スピル弁３０の詳細な構成を省略し、同スピル弁３０がＯＮ／ＯＦＦいずれの状態であるかのみを示す。
【００２６】
図４に示す燃料吸入行程において、プランジャ１４は下死点位置にあり、電磁スピル弁＝ＯＦＦによって燃料は、ポンプ室５から燃料吸入・スピル兼用通路１８ａ，１８ｂ及び連通路１１ａを経由して燃料加圧室１７に吸入される（破線矢示の経路）。このとき、分配通路２１が開放されているため、同通路２１内にも燃料が吸入される。
【００２７】
また、図５に示す燃料圧縮行程（燃料噴射行程）においては、電磁スピル弁＝ＯＮによって燃料吸入・スピル兼用通路１８ａ，１８ｂが閉鎖され、プランジャリフト量の増加に伴い燃料加圧室１７内の容積が減少しそれにより燃料圧が上昇する。そして、同燃料圧がデリバリバルブ２２や燃料噴射ノズル２３の閉弁方向の圧力よりも大きくなると、エンジンの各気筒へ燃料が噴射供給される。
【００２８】
さらに、図６に示す燃料スピル行程においては、燃料加圧室１７の容積が最小となっているが、電磁スピル弁＝ＯＦＦによって燃料吸入・スピル兼用通路１８ａ，１８ｂを通って燃料加圧室１７内の高圧燃料がスピルされる（破線矢示の経路）。なお、図示しないが、燃料スピル後には、分配通路２１が均圧グルーブ２４を介して第３の連通路１１ｃに連通され、同分配通路２１内の圧力がポンプ圧に等しくなる。以降、上記燃料吸入、燃料圧縮、燃料スピルが繰り返し実施される。
【００２９】
そして、以上詳述した本実施形態によれば、以下に示す効果が得られる。
要するに、噴射燃料の高圧化を実現するには、燃料通路等のデッドボリュームを削減すればよく、上記構成によれば、図７に示す如くデッドボリュームの削減と共に噴射燃料の高圧化が実現できるのが判る。具体的数値で示せば、図７において、従来の燃料噴射ポンプでは、デッドボリューム＝約１７００ｍｍ3 ，噴射圧力＝約８０ＭＰａであったのに対し、本案では、デッドボリューム＝１０００ｍｍ3 以下，噴射圧力＝約１００ＭＰａとなる。
【００３０】
詳細には、本実施形態では、プランジャ１４に同プランジャ１４の中心軸に対して斜めに燃料通路２０を設け、当該燃料通路２０により燃料加圧室１７と分配ポート１９（シリンダ１１の連通路１１ａ）とを連通した。これにより燃料通路２０に係わるデッドボリュームが削減できる。
【００３１】
また、ヘッドプラグ１２に所定幅の突出部２７を形成すると共に、当該突出部２７に対応するザグリ２６をシリンダ１１に形成し、これによりヘッドプラグ１２の突出部２７の突出分だけ燃料加圧室１７を後退させるようにした。そのため、シリンダ１１の連通路１１ａや燃料吸入・スピル兼用通路１８ａに係わるデッドボリュームが削減できる。かかる場合、シリンダ１１の連通路１１ａや燃料吸入・スピル兼用通路１８ａがプランジャ１４の軸方向に直交する方向に形成されているため、電磁スピル弁３０と燃料加圧室１７との間の経路が最短距離で形成できる。
【００３２】
さらに、本実施形態では、スピル通路により吸入通路を兼用させて燃料吸入・スピル兼用通路１８ａ，１８ｂを設け、同兼用通路１８ａ，１８ｂが閉鎖されている期間以外で、当該通路１８ａ，１８ｂを用いて燃料加圧室１７に燃料を吸入させるようにした。そのため、従来の燃料噴射ポンプで設けられていた吸入グルーブ（図９の吸入グルーブ４８）を省略することができ、ここでもデッドボリュームが削減できる。
【００３３】
以上の如く本実施形態では、従来の燃料噴射ポンプに比べてデッドボリュームが大幅に削減でき、噴射燃料の高圧化に大いに貢献できる。
なお、本発明は上記実施形態の他に次の様態にて具体化することができる。
【００３４】
（１）プランジャ１４に形成した燃料通路２０の形状を図８のように変更してもよい。図８では、燃料加圧室１７と分配ポート１９とを直線的に結ぶように燃料通路２０が形成されている。かかる場合、上記実施形態（図１）よりもさらにデッドボリュームが削減できる。
【００３５】
（２）上記実施形態では、スピル通路により吸入通路を兼用させて燃料吸入・スピル兼用通路１８ａ，１８ｂを設けていたが、スピル通路と吸入通路とを別々に設ける構成としてもよい。かかる場合、図９で図示したような吸入グルーブが必要になるが、燃料通路２０をプランジャ１４の中心軸に対して斜めに設けたり、スピル通路をプランジャ１４の軸方向に対して直交する方向に設けたりすることにより、デッドボリューム削減は実現できる。
【００３６】
（３）上記実施形態では、シリンダ１１の外周にストップリング２５を嵌めて”ハウジング部材（ハウジングヘッド９）の段差部に当接する突起部”を設けていたが、シリンダ１１の外周に予め突起部を一体形成しておいてもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】発明の実施の形態における分配型燃料噴射ポンプの要部を示す断面図。
【図２】ハウジングヘッド、シリンダ及びヘッドプラグの組み付け過程を示す断面図。
【図３】プランジャリフト、電磁スピル弁のＯＮ／ＯＦＦ動作及び噴射率を示すタイムチャート。
【図４】燃料吸入行程を説明するための要部断面図。
【図５】燃料圧縮行程を説明するための要部断面図。
【図６】燃料スピル行程を説明するための要部断面図。
【図７】デッドボリュームと噴射圧力との関係を示すグラフ。
【図８】他の実施形態におけるプランジャの断面形状を示す図。
【図９】従来技術における分配型燃料噴射ポンプの要部を示す断面図。
【符号の説明】
１…分配型燃料噴射ポンプ、９…ハウジング部材としてのハウジングヘッド、１０…孔部としての穿孔、１０ａ…段差部、１１…シリンダ、１１ａ…スピル通路としての第１の連通路、１１ｂ…燃料分配部としての第２の連通路、１２…プラグ部材としてのヘッドプラグ、１４…プランジャ、１７…燃料加圧室、１８ａ，１８ｂ…スピル通路としての燃料吸入・スピル兼用通路、２０…燃料通路、２５…突起部としてのストップリング、２６…凹部としてのザグリ、２７…突出部、３０…燃料スピル弁としての電磁スピル弁。
【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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【図８】
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【図９】
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