(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
半径方向に摺動可能に設けられたプランジャと該プランジャの摺動に応じて容積が変化する加圧室とを備えるロータと、内周面にカムを備え前記ロータの外周に前記カムが前記プランジャと対向するように配設されるカムリングとを備え、前記ロータと前記カムリングとの相対的な回転に伴って前記加圧室の容積の増大により燃料を吸入し、その容積の減少により燃料噴射ノズル側に燃料を圧送するインナカム式燃料噴射ポンプにおいて、
前記加圧室と燃料供給源との連通を可能にすべく前記ロータに設けられた第１の燃料通路と、
前記燃料噴射ノズル側の燃料通路と前記燃料供給源との連通を可能にすべく前記ロータに設けられた第２の燃料通路と、
前記加圧室への燃料吸入時に前記第１の燃料通路と前記燃料供給源とを連通可能とし、燃料噴射時に前記第１の燃料通路と前記第２の燃料通路とを連通可能とし、燃料噴射後に前記第１の燃料通路と前記第２の燃料通路との連通を遮断するとともに前記第１の燃料通路及び前記第２の燃料通路を各々別個に前記燃料供給源に連通可能とする弁装置と、
前記燃料供給源から流出する場合は流動抵抗が小さく、前記燃料供給源に流入する場合は流動抵抗が大きい前記燃料供給源と連通されると共に前記弁装置を介して前記第１の燃料通路と連通される燃料経路とを備えたことを特徴とするエンジンの燃料噴射ポンプ。
【請求項２】
前記燃料経路を少なくとも２以上の通路に分割し、
一方の分割通路に燃料供給源から弁装置側への流れのみ許容する逆止弁を備え、他方の分割通路にオリフィスを介在させたことを特徴とする請求項１に記載のエンジンの燃料噴射ポンプ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、内周面にカムを有したカムリングに摺動して駆動されるプランジャの往復動により、燃料をディーゼルエンジン等の各燃料噴射ノズルに供給するエンジンの燃料噴射ポンプに関する。
【０００２】
【従来の技術】
インナカム式燃料噴射ポンプは、エンジンの駆動力がギヤを介して、ロータに伝達される。このロータの回転により、ロータの半径方向に摺動するように設けられたプランジャが、内周にカムを有するカムリングに対してローラを介して摺動することで、ロータの半径方向に往復動する。プランジャが往復動することにより、プランジャとロータとによって構成される加圧室の容積が変化し、燃料を燃料噴射ノズルから間欠的に噴射する。
【０００３】
この種の燃料噴射ポンプにおいて、燃料噴射後の燃料の切れをよくするために、燃料噴射ノズルと燃料回収経路とを連通する流路に弁装置を設け、この弁装置を閉じたときのみ燃料が噴射するようにしたものがある。また、燃料の必要量に応じてプランジャのストローク量を変化させることで燃料の噴射量や噴射時期を調整するものがある。
【０００４】
エンジン性能の向上や低公害化等を目的とした燃料の高圧噴射化が進むにつれて、カムリングによってプランジャを押圧する力の増大が必要となる。よって、それにともなう燃料噴射ポンプのロータ回転駆動トルクも増大してきた。現行の燃料噴射ポンプでは、燃料の切れをよくするため、弁装置によって燃料の噴射時期を制御し、加圧室内に残留した燃料を燃料供給源に戻す構造が知られている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
弁装置を開閉し燃料噴射時期を制御すると、その瞬間に加圧室の内圧が急激に変化するため、プランジャに加わる加圧室からの反力にも急激な変化を生じさせることとなる。よって、燃料噴射ポンプの駆動トルクにも急激な変化が生じ、燃料噴射ポンプを駆動するポンプギヤが歯打ちを起して、騒音が発生する。
【０００６】
ギヤの歯打ちによる騒音を低減するため、加圧室の圧力をなだらかに変化させるようにすると、燃料噴射ノズルの燃料の切れが悪くなり、排気ガスの黒煙量が増すという問題が生じる。
【０００７】
また、エンジンの出力が変化すれば、必要となる燃料の量や燃料噴射のタイミングが変化する。それに応じてプランジャのストロークを変化させ、加圧室の容積を変化させることで、燃料噴射ポンプの駆動トルクを最小限に抑えるものがある。しかし、構造が複雑になるとともに、高出力時においては、燃料噴射量も増大し、燃料噴射ポンプが必要とするトルクが大きくなるため、その効果はあまり期待できない。
【０００８】
そこで本発明においては、低騒音で燃料噴射の切れがよいエンジンの燃料噴射ポンプを提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために本発明では、ロータとプランジャによって形成された加圧室と燃料供給源を連通可能にする第１の燃料通路と、燃料噴射ノズル側の燃料通路と燃料供給源を連通可能にする第２の燃料通路をロータに設ける。
【００１０】
また、第1の燃料通路と第２の燃料通路の連通を適宜切り替えて、加圧室と燃料供給源と燃料噴射ノズル側の燃料通路とをそれぞれ連通可能にする弁装置を設ける。この弁装置は、加圧室へ燃料供給する場合は、第１の燃料通路を燃料供給源と連通させ、燃料噴射する場合は、第１の燃料通路と第２の燃料通路を連通させる構造とする。また、燃料噴射終了時には、加圧室と燃料供給源を第１の燃料通路を介して連通させ、燃料噴射ノズル側の燃料通路と燃料供給源を第２の燃料通路を介して連通させ、かつ、第１の燃料通路と第２の燃料通路とは遮断される構造とする。そして、燃料供給源と連通されると共に弁装置を介して第１の燃料通路と連通される燃料経路は、燃料供給源から燃料が流出する場合は流動抵抗が小さく、燃料供給源に燃料が流入する場合は流動抵抗が大きい構造とする。
【００１１】
なお、燃料噴射ノズルの切れをよくするため、加圧室で加圧された燃料を燃料供給源に戻す経路を２経路に分岐し、一方には燃料供給源から送出可能に逆止弁を設け、他方には流動抵抗となるオリフィスを設けてもよい。
【００１２】
【発明の実施の形態】
本発明の第1の実施形態について図１〜図３を参照して説明する。図１に第１の実施形態のインナカム式燃料噴射ポンプを示している。ロータ１は、ハウジング２に回転自在に設けられており、エンジンの駆動力を受けて回転する。また、このロータ１は、その半径方向に摺動可能な一対の対向するプランジャ３を具備しており、このプランジャ３の一端側とロータ１によって加圧室４が構成される。ハウジング２には、プランジャ３の他端側と対向するようにカム面５を内周に設けたカムリング６が固定されている。プランジャ３と摺接するローラ７がこのカム面５を転接し、カム面５の周方向に所定間隔で設けた凸部をローラ７が乗り越えるときに、プランジャ３が押圧され加圧室４を加圧する。
【００１３】
加圧室４は、ロータ１に設けられた第１の燃料通路８ａと、ハウジング２に設けられた燃料通路８ｂとに連通している。この第１の燃料通路８ａ，燃料通路８ｂは、弁装置９を介して燃料経路１０と連通する。この燃料経路１０は、二つに分岐されており、与圧された燃料を蓄える燃料供給源１１とそれぞれ別々に連通している。すなわちこの燃料経路１０は、燃料供給源１１から弁装置９へ流通可能な第１の逆止弁１２を有する燃料供給専用路１３と、流動抵抗となるオリフィス１４を有する燃料返還路１５とに分岐している。
【００１４】
また、ロータ１に設けられた第２の燃料通路１６ａとハウジング２に設けられた燃料通路１６ｂは、ロータ１の回転に伴い、燃料噴射ノズル側の複数の燃料通路１７と順次連通し、複数の燃料噴射ノズルＮ（一部のみ図示する）へ燃料を順次供給する。ハウジング２部に形成されている燃料通路１６ｂから燃料回収路１８ａが分岐している。この燃料回収路１８ａは、弁装置９と燃料回収路１８ｂを介して燃料供給源１１と連通している。この燃料回収路１８ｂには、燃料供給源１１に向かって流通可能な第２の逆止弁１９が設けられている。
【００１５】
ハウジング２には、ロータ１の回転位置にかかわらず、第１の燃料通路８ａと燃料通路８ｂを互いに連通させるための環状の第１の連通溝２０と、第２の燃料通路１６ａと燃料通路１６ｂを互いに連通させるための環状の第２の連通溝２１が形成されている。なお、この第１の連通溝２０と第２の連通溝２１は、ロータ１側に設けられていても良い。
【００１６】
弁装置９は、コマンドピストン２２を備えている。このコマンドピストン２２は、燃料回収路１８ａ，１８ｂを互いに連通させるこのとできる第１の溝２３と、燃料通路８ｂ，１６ｂを介して第１の燃料通路８ａと第２の燃料通路１６ａを連通可能にする第２の溝２４が設けられており、図１及び図３に示す第１の状態と図２に示す第２の状態に切り替わるようになっている。
【００１７】
コマンドピストン２２は、上記第１の状態において燃料経路１０と第１の燃料通路８ａを、燃料通路８ｂを介して連通させ、かつ、燃料回収路１８ａ，１８ｂを開通させるとともに、燃料通路１６ｂを閉止する。また、コマンドピストン２２は、第２の状態において燃料通路８ｂと燃料通路１６ｂを連通させるとともに、燃料経路１０および燃料回収路１８ｂを閉止する。
【００１８】
次に、以上のように構成された燃料噴射ポンプの動作について説明する。図1に示すように弁装置９が第1の状態のとき、燃料経路１０は第１の燃料通路８ａと燃料通路８ｂを介して連通している。よって、燃料供給源１１は、加圧室４まで連通した状態となり、加圧室４までの区間は、燃料供給源１１と同様に与圧された状態となる。
【００１９】
プランジャ３は、エンジンの回転によりロータ１とともに回転する。ロータ１が回転し、ローラ７が転接するカムリング６の内径が増大するとき、加圧室４は与圧されているので、プランジャ３がロータ１から突出する方向に移動する。これによって、加圧室４の容積が拡がり、燃料は図１に示す矢印のように流れて加圧室４に供給される。
【００２０】
ロータ１が回転し、カムリング内径が最大になったとき、コマンドピストン２２を図２に示す第２の状態に切換える。コマンドピストン２２が、第２の状態に切り替わると、燃料通路８ｂは燃料経路１０と遮断され、第２の燃料通路１６ａと燃料通路１６ｂを介して連通する。しかし、燃料通路１６ｂは、ロータ１が決められた回転位置にならないと、燃料噴射ノズル側の燃料通路１７と連通しない。
【００２１】
したがって、ロータ１の回転に伴いカムリング６の内径が小さくなる過程で、カムリング６に倣って動くローラ７によってプランジャ３がロータ１に押し込まれる方向に押圧され、加圧室４の容積が減少して燃料が加圧される。ロータ１の回転位置が第２の燃料通路１６ａと燃料噴射ノズル側の燃料通路１７とを連通する位置に達すると、加圧された燃料は、図２に示す矢印のように燃料噴射ノズル側の燃料通路１７へと圧送され、燃料噴射ノズルＮから噴射される。
【００２２】
燃料噴射の切れが悪いと黒煙量が増えるので、圧力が低下する前に燃料噴射ノズル側の燃料通路１７への燃料の流通をすばやく遮断する必要がある。このため、加圧室４を加圧する方向にプランジャ３が動いている途中で、コマンドピストン２２を図３に示す第１の状態に切り替える。
【００２３】
コマンドピストン２２が第２の状態から第１の状態に切り替わると、第１の燃料通路８ａが、燃料通路８ｂを介して燃料経路１０と連通されるとともに、燃料通路１６ｂが遮断される。また、燃料回収路１８ａ，１８ｂが互いに弁装置９を介して連通する。加圧室４から弁装置９までの加圧された燃料の圧力は、燃料供給源１１の燃料の圧力よりも高いので、燃料経路１０を通って燃料供給源１１に向かう。このとき、燃料供給専用路１３には第１の逆止弁１２が設けられているので、燃料は図３の矢印のように燃料返還路１５のオリフィス１４を通って燃料供給源１１へ戻る。また、弁装置９から燃料噴射ノズルＮに至る燃料通路１６ｂ，１７などに残留している加圧された高圧燃料は、燃料回収路１８ａ，１８ｂを通って燃料供給源１１に戻される。
【００２４】
以上のように、本実施形態による弁装置９は、一つのコマンドピストン２２の位置を切り替えることで、燃料供給源１１から加圧室４への燃料供給（図１に示す）と、加圧室４から燃料噴射ノズルＮへの燃料の送出（図２に示す）を行い、かつ、燃料噴射後加圧室４に残った燃料は燃料経路１０とオリフィス１４を経て燃料供給源１１に戻し、燃料噴射ノズルＮ側に残った燃料は、別経路の燃料回収路１８ａ，１８ｂを経て燃料供給源１１に戻すことを可能としている。これにより、燃料噴射ノズルＮの燃料の切れがよくなるとともに、従来では複数の弁装置が必要であったのに対し、一つの弁装置９で対応することが可能となり、装置を簡略することが可能となった。
【００２５】
燃料噴射ノズルＮから燃料回収路１８ａ，１８ｂを通って燃料供給源１１に戻る加圧された燃料は、オリフィス１４を経ることなく燃料供給源１１に戻るのに対し、加圧室４の燃料は、燃料返還路１５を通る際にオリフィス１４によって流量制限される。これにより、加圧室４の急峻な圧力低下が緩和される。また、オリフィス１４の流路断面積を変更することで、燃料返還時の加圧室４の圧力低下の程度を調整することが可能である。つまり、加圧室４の圧力は、加圧状態から与圧状態に急激に圧力変化するのではなく、なだらかに除圧される。プランジャ３にかかる負荷がなだらかに変化することで、ロータ１の駆動トルクはなだらかに変化するので、ポンプギヤの歯面分離が抑制され、騒音の発生が抑制される。また、急激な圧力変動による振動も抑えることができる。
【００２６】
なお、上記実施形態では、弁装置９と燃料供給源１１とをつなぐ経路を燃料供給専用路１３と、燃料返還路１５との２経路としたが、燃料返還路１５については、オリフィス１４の代わりに流路断面積の小さい流路として、流動抵抗を与えるようにしてもよい。また、燃料供給専用路１３と燃料返還路１５との２経路に分ける代わりに、燃料供給時には流動抵抗が小さく、燃料返還時には流動抵抗が大きくなるような特性を有する弁装置等を備えた単一の流路としてもよい。
【００２７】
コマンドピストン２２を備えた弁装置９の代わりに、図４に示す第２の実施形態の弁装置２５を用いてもよい。図４の弁装置２５は、（Ａ）に示す第１の状態において、燃料経路１０と第１の燃料通路８を連通可能にし、かつ、（Ｂ）に示す第２の状態において、第１の燃料通路８と第２の燃料通路１６を互いに連通させる溝２６を有したコマンドピストン２７が備わっている。
【００２８】
また、この弁装置２５は、第１の状態（Ａ）において第２の燃料通路１６と燃料回収路１８を連通させ、第２の状態（Ｂ）において燃料経路１０と燃料回収路１８とを閉止するようになっている。さらに燃料噴射終了後は、第１の状態（Ａ）において、加圧室４内の加圧された燃料と、燃料噴射ノズル側の燃料通路１７から戻ってくる加圧された燃料を、それぞれ別経路の燃料経路１０と燃料回収路１８を経て燃料供給源１１へ戻すことが可能である。この弁装置２５は、第１の実施形態に示すような燃料回収路１８ａを燃料通路１６ｂから分岐させる必要がないため、簡素な構造の弁装置２５とすることができる。
【００２９】
【発明の効果】
本発明によれば、燃料噴射に伴う騒音の発生を抑制できるとともに、燃料噴射の切れがよいエンジンの燃料噴射ポンプとすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態を示す燃料噴射ポンプにおいて、燃料が加圧室に供給される状態を示す断面図。
【図２】図１に示された燃料噴射ポンプにおいて、燃料噴射ノズルに燃料が供給される状態を示す断面図。
【図３】図１に示された燃料噴射ポンプにおいて、燃料噴射後に加圧された燃料が燃料供給源に戻る状態を示す断面図。
【図４】本発明の第２の実施形態を示す弁装置の２種類の作動状態を示す断面図。
【符号の説明】
１…ロータ
３…プランジャ
４…加圧室
５…カム面
６…カムリング
８ａ…第１の燃料通路
９…弁装置
１０…燃料経路
１１…燃料供給源
１２…第１の逆止弁
１４…オリフィス
１６ａ…第２の燃料通路
１７…燃料噴射ノズル側の燃料通路
【図１】
0003815198.tif 000002
【図２】
0003815198.tif 000003
【図３】
0003815198.tif 000004
【図４】
0003815198.tif 000005