JPH10231762A

JPH10231762A - 分配型燃料噴射ポンプ

Info

Publication number: JPH10231762A
Application number: JP9303493A
Authority: JP
Inventors: Susumu Yamaguchi; 進山口; Atsushi Matsubara; 淳松原; Kazuaki Narisei; 和明成清; Tomohiko Shiraishi; 智彦白石
Original assignee: Zexel Corp
Current assignee: Bosch Corp
Priority date: 1996-12-19
Filing date: 1997-10-17
Publication date: 1998-09-02
Also published as: EP0849466A1; KR19980064392A

Abstract

(57)【要約】【課題】インナカム方式の燃料噴射ポンプにおいて、
機関の始動時にタイマ装置によらず充分な進角を得る。
始動後にあっても、高負荷時での駆動トルクを許容値を
超えないように抑えつつ、中低負荷時での送油率を高め
る。【解決手段】機関と同期して回転するロータに燃料を
吸入、カットオフする流出入ポート３１を形成し、コン
トロールスリーブにこのポートと連通可能な通孔４０を
形成し、流出入ポート３１と通孔４０との開口端に、軸
線と平行する仮想線から相反する側へ傾斜する２つの傾
斜エッジをそれぞれ形成する。流出入ポート３１と通孔
４０との連通終了時によぎる傾斜エッジ３１ａ，４０ａ
を平行にすると共に、連通開始時によぎる傾斜エッジ３
１ｂ，４０ｂを平行にする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、ノズルを介して
機関に噴射する燃料を圧送する分配型燃料噴射ポンプ、
特に機関と同期して回転するロータにプランジャを径方
向に摺動自在に設け、このプランジャをカムリングによ
って往復動させることでロータに形成された圧縮室の容
積を変化させる分配型燃料噴射ポンプに関する。

【０００２】

【従来の技術】インナカム式の分配型燃料噴射ポンプ
は、例えば、特開昭５９−１１９０５６号公報、特開昭
６０−７９１５２号公報、特開平３−１７５１４３号公
報等に示されているように、燃料分配回転部材４（ロー
タ）の周囲に同心状のインナカム１（カムリング）を配
置し、このインナカム１の内側に形成されたカム面に転
動体等を介して圧送プランジャ２１、２２をあてがい、
圧送プランジャ２１、２２を燃料分配回転部材４の径方
向に往復動するようにしている。燃料分配回転部材４に
は、圧送プランジャ２１、２２により容積が変化するポ
ンプ室２（圧縮室）と、吸入工程時にポンプ室２へ燃料
を吸入する吸入孔５１乃至５４、圧送工程時にポンプ室
２で加圧された燃料を送出する分配ポート６、および燃
料送出をカットオフする溢流ポート７１乃至７４が形成
されている。また、燃料分配回転部材４には、溢流ポー
ト７１乃至７４を覆うようにリング状部材７（コントロ
ールスリーブ）が外嵌されており、このリング状部材７
を軸方向へ動かすことで、圧送工程時のカットオフ時期
を変更し噴射量を可変できるようになっている。

【０００３】このような分配型噴射ポンプにあっては、
例えば特開平８−２７０５２１号公報に示されるよう
に、油圧式（燃料圧式）タイマ装置でカムリング２６を
回動し、進角制御するようにしたものが周知である。こ
れは、ロータの軸方向と直角にタイマピストンを設け、
フィードポンプの供給圧力をタイマピストンの一端にか
け、他端にはタイマスプリングを設け、供給圧力とタイ
マスプリングのバネ力とがバランスした位置にタイマピ
ストンを位置させ、このタイマピストンと連動するカム
リングを供給圧力に応じた進角が得られるよう回動させ
る基本構造を有している。そして、さらにタイミングコ
ントロールバルブでタンマピストンにかかる燃料圧を調
節して進角を自由に変更できるようにしたものである。

【０００４】また、最初の３つの公報には、リング状部
材７（コントロールスリーブ）の内側に溝部１０が形成
され、この溝部１０の一端がリング状部材７の母線に対
して傾斜して設けられるようになっており、これによ
り、カムリフトが開始されてから圧送が開始されるまで
のストローク（プリストローク）は一定に設定されるも
のの、圧送が終了するまでのストロークは、リング状部
材７の軸方向の位置、即ち、負荷に応じて変化するよう
になっている点が開示されている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述の
油圧式タイマ装置にあっては、基本的にはフィードポン
プの供給圧力を利用するため、ポンプを始動してから供
給圧力が高まるまでに時間がかかる。このため、始動時
に大きな進角の要請がある機関では、タイマ装置で進角
を得ようとしても無理がある。つまり、始動時にあって
は、充分にタイマ装置が機能しないのに大きな進角を得
たいという矛盾した状態となる。

【０００６】また、上述の従来技術にあっては、燃料の
圧送が送油率（カム速度×プランジャ径）の小さい領域
から開始されるので、始動後の通常運転にあっても、中
低負荷運転時の機関性能を向上させるために、ポンプの
送油率を十分に確保することができにくい構成となって
いる。中低負荷時での送油率の向上を図る為だけであれ
ば、カム速度の大きいカムプロファイルを用いて全体的
に送油率特性を高く設定すればよいが、これでは、中低
負荷を優先するあまり高負荷でのポンプの駆動トルクが
許容値を超えてしまう不都合がある。

【０００７】そこで、この発明においては、フィードポ
ンプの供給圧力が高まってタイマ装置が機能するのを待
つまでもなく、ポンプ始動時に充分な進角を得ることが
できる分配型燃料噴射ポンプを提供することを課題とし
ている。また、通常運転時においても、中低負荷時での
送油率を高めると共に、高負荷時でのポンプの駆動トル
クを許容値を超えないように従来と同程度に抑えるよう
にし、全負荷領域で良好な噴射性能を確保することがで
きる分配型燃料噴射ポンプを提供することを課題として
いる。

【０００８】

【課題を解決するための手段】タイマ装置を利用して進
角を得るには、カムリングをロータの回転方向と逆方向
に回動させ、これによって噴射時期を早めることで実現
されるわけであるが、同じ効果は、ロータに形成された
吸入、カットオフ用の孔とこれを覆うように設けられた
コントロールスリーブの孔との連通終了タイミング（圧
送開始時期）をコントロールスリーブによって変更でき
れば実現され得る。このように、コントロールスリーブ
の位置調節によって圧送開始時期を変更することができ
れば、タイマ装置と関係なく始動時の進角を得ることが
可能となる。また、コントロールスリーブが負荷に応じ
て変位されるのに伴って、圧送期間のカム使用領域を送
油率との関係でうまく変更することができれば、負荷に
応じて必要とする送油率を得ることができる。そこで、
本発明者はこれらを実現する構成について鋭意研究重ね
た結果、本発明を完成するに至った。

【０００９】即ち、本願発明にかかる分配型燃料噴射ポ
ンプは、機関と同期して回転するロータと、前記ロータ
の径方向に摺動自在に設けられ、前記ロータに形成され
た圧縮室の容積を可変するプランジャと、前記ロータの
周囲に同心状に設けられ、前記プランジャの動きを規定
するカムリングと、フィードポンプ下流側の燃料チャン
バにおいて前記ロータに外嵌すると共に前記ロータの軸
方向への移動によって前記ロータとの相対位置が調節さ
れるコントロールスリーブとを有し、前記ロータには、
前記圧縮室に連通して燃料を吸入、カットオフする第１
の孔を形成し、前記コントロールスリーブには、前記第
１の孔と連通可能な第２の孔を形成し、前記第１及び第
２の孔の互いに近接する開口端に、前記ロータの軸線と
平行する仮想線から相反する側へ傾斜する２つの傾斜エ
ッジをそれぞれ形成し、前記第１の孔と第２の孔との連
通開始時によぎる傾斜エッジを互いに平行に形成すると
共に、前記第１の孔と第２の孔との連通終了時によぎる
傾斜エッジを互いに平行に形成することを特徴としてい
る（請求項１）。

【００１０】ここで、第１の孔と第２の孔は、ロータの
軸方向に延びる仮想線から相反する側へ傾斜する２つの
傾斜エッジをそれぞれ有しているので、各孔の開口端面
は三角形状とするのが加工上容易であり、しかも、第１
の孔と第２の孔とは、傾斜エッジの交点側（三角形の頂
点に相当する側）が軸方向で反対となるように形成すれ
ばよい。

【００１１】したがって、ロータが回転して第１の孔と
第２の孔とが連通する期間に燃料を吸入する吸入工程が
行われ、第１の孔が第２の孔から外れて次の第１の孔が
第２の孔と連通するまでの間に圧送工程が行われる。こ
の圧送工程とプランジャがカムリングによってリフトす
る時期とは同期するが、実際にはプランジャのリフトが
開始されてから第１の孔と第２の孔との連通が断たれた
後に燃料の圧送が開始される。このプランジャリフトの
開始から第１の孔と第２の孔との連通が断たれるまでの
期間がプリストローク期間であり、この期間が小さいほ
ど進角された状態となる。

【００１２】タイマ装置は、フィードポンプの供給圧力
を利用するので、始動時にあっては進角を得にくいもの
であるが、第１及び第２の孔は、傾斜エッジが形成され
てコントロールスリーブを軸方向に移動させることで、
第１の孔と第２の孔との連通終了タイミングを変更させ
ることができるので、これにより、プリストローク期間
を小さくして、タイマ装置に関係なく進角を得ることが
できる（請求項３）。よって、上述の構成は、カムリン
グの回動によって進角を調節するためのタイマ装置を具
備する噴射ポンプにとって特に有用な構成である（請求
項２）。

【００１３】また、上記ポンプ構成は、燃料を圧送する
ためのカムリングの使用領域が、負荷が大きくなるほ
ど、カムリングのカム面の立ち上がり領域の中間域を含
むように進角側及び遅角側へ増大するように用いられる
（請求項４）。このことから、コントロールスリーブを
プリストローク期間が小さくなるように移動させれば、
第１の孔と第２の孔との連通開始のタイミング、即ち燃
料のカットオフのタイミングも遅れることとなり、燃料
の圧送期間が長くなって噴射量が増大する。したがっ
て、始動時にあっては、進角が得られると共に噴射量を
多くして始動トルクを大きくすることができ、まさに始
動時の要請にかなった噴射状態が実現される。

【００１４】機関が始動した後は、フィードポンプの供
給圧力も高まり、タイマ装置が機能するようになるの
で、通常運転時での進角制御はタイマ装置でおこなえば
よく、また、噴射量制御はコントロールスリーブの操作
で行われることはこれまでの噴射装置と同様である。本
発明の構成では、通常運転時にあっても噴射量を変更す
る必要からコントロールスリーブが動かされるとプリス
トローク量が変化してしまうこととなるが、この変化分
はタイマ装置によって補正することで支障のない運転が
可能となる。

【００１５】さらに、燃料を圧送するための前記カムリ
ングの使用領域は、負荷が所定負荷以下である場合にカ
ム速度が所定速度以上となるカム速度領域のみを用い、
負荷が前記所定負荷より大きくなると前記所定速度より
も遅いカム速度領域まで用いる構成にするとよい（請求
項５）。このような構成であれば、始動後の通常制御に
あっても、中低負荷時には、カム速度の高い領域（送油
率の大きい領域）を使うことができるので、従来のよう
に、カム速度の低い領域からの使用を余儀なくされてい
た固定プリストローク型の従来ポンプに比べて送油率を
高めることができる。これに対して、高負荷時には、遅
いカム速度領域まで用いられるので、駆動トルクを従来
ポンプと同程度まで抑えることができる。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下、この発明の実施の形態を図
面により説明する。図１において、インナカム方式の分
配型燃料噴射ポンプが示され、分配型燃料噴射ポンプ１
は、ポンプハウジング２に駆動軸３が挿入され、この駆
動軸３の一端はポンプハウジング２の外部に突出し、図
示しない機関からの駆動トルクを受け、この機関に同期
して（エンジン回転数の半分の回転数で）回転するよう
になっている。駆動軸３の他端は、ポンプハウジング２
内に延びており、この駆動軸３にはフィードポンプ４が
連結され、このフィードポンプ４により後述する低圧燃
料域５ａを介して供給される燃料を燃料チャンバ６へ供
給するようになっている。

【００１７】ポンプハウジング２は、駆動軸３が挿通さ
れたハウジング部材２ａと、このハウジング部材２ａに
組付けられ、送出弁７が設けられたハウジング部材２ｂ
と、さらにこのハウジング部材２ｂの開口部を閉塞して
ロータ８の延長線上に設けられたハウジング部材２ｃと
からなり、前記燃料チャンバ６は、ポンプハウジング内
に設けられたロータ支持部材９と、このロータ支持部材
９を保持する壁部材１０及び後述するアダプタ１１とで
囲まれた空間によって形成されており、ガバナハウジン
グ１２によって画成されるガバナ収納室１３と連通して
いる。また、ロータ支持部材９は、送出弁７を有するハ
ウジング部材２ｂに形成された挿入孔１４に挿嵌されて
いる。

【００１８】ロータ８は、ロータ支持部材９に形成され
た挿通孔１５に油密よく且つ回転自在に支持されてお
り、その基端部がカップリング１６を介して駆動軸３に
連結され、駆動軸３の回動に伴って回転のみが許される
ようになっている。また、ロータ８の先端部にスラスト
ベアリング１７を介して配されたスプリング受け１８と
ハウジング部材２ｃとの間にスプリング１９が弾装さ
れ、このスプリング１９によってロータ８をカップリン
グ側へ付勢し、軸方向への遊びをなくすようにしてい
る。

【００１９】駆動軸と連結するロータ８の基端部には、
図２にも示されるように、径方向（放射方向）にプラン
ジャ２０が摺動自在に挿入されている。この構成例で
は、同一面上に９０度の間隔をおいて４つのプランジャ
２０が設けられており、それぞれのプランジャ２０の先
端は、ロータ８の基端部中央に設けられた圧縮室２１を
閉塞するように臨み、該プランジャ２０の基端は、シュ
ー２２及びローラ２３を介してリング状のカムリング２
４の内面を摺接するようになっている。このカムリング
２４は、ロータ８の周囲に同心状に設けられると共に、
機関の気筒数に対応したカム面が内側に形成され、ロー
タ８が回転すると、各プランジャ２０がロータ８の径方
向（放射方向）に往復動し、圧縮室２１の容積を可変す
るようになっている。

【００２０】即ち、カムリング２４は、４気筒に対応し
て形成されているものであれば、カムリング２４の内側
に凸面が９０度毎に形成されており、したがって、４つ
のプランジャ２０は、圧縮室２１を挟み付ける形で同時
に圧縮するように移動し、またカムリング２４の中心か
ら同時に遠ざかるようになっている。

【００２１】ロータ８には、環状のアダプタ１１が回動
自在に外嵌され、このアダプタ１１は、周縁の一部が前
記カムリング２４に係止されて回動を束縛されており、
カムリング２４と共に回動するようになっている。ま
た、アダプタ１１は、ロータ支持部材９に回動自在に嵌
合している。

【００２２】ハウジング部材２ｂには、図示しない燃料
タンクからの燃料を導く燃料流入口２５がハウジング部
材２ｂの上部に設けられ、この燃料流入口２５から流入
される燃料は、ハウジング部材２ｂに形成された燃料供
給通路２６から壁部材１０、アダプタ１１の周囲に形成
された空間、カムリング２４とロータ８との間に形成さ
れた空間、カップリング１６の周囲等を介してフィード
ポンプ４の吸引側に導かれるようになっており、これら
空間や通路によって、燃料流入口２５からフィードポン
プ４にかけて低圧燃料域５ａが形成されている。

【００２３】また、フィードポンプ４によって圧縮され
た燃料は、ポンプハウジング上部に形成される通路２
７、及びポンプハウジング２とこれに組付られるガバナ
ハウジング１２との間に形成される隙間２８を介して燃
料チャンバ６に導かれると共にガバナ収納室１３を介し
てオーバーフローバルブ２９へ導かれ、これら連通する
部分によって高圧燃料域５ｂが形成されている。

【００２４】ロータ８には、図３にも示されるように、
その軸方向に形成されて圧縮室２１に通じる縦孔３０、
この縦孔３０に連通し、ロータ８の周面に開口する流出
入ポート３１、及び、ロータ支持部材９やハウジング部
材２ｂに形成された燃料送出通路３２と前記縦孔３０と
を連通可能とする分配ポート３３が形成されている。流
出入ポート３１は、気筒数に対応した数だけ等間隔に位
相をずらして形成されているもので、それぞれの流出入
ポート３１は略三角形状に形成されている。より具体的
には、流出入ポート３１との連通終了タイミングを決定
するエッジ３１ａが、ロータ８の軸方向に対して所定の
角度に傾斜して形成されており、流出入ポート３１との
連通開始タイミングを決定するエッジ３１ｂが、ロータ
８の軸方向に対して前記エッジ３１ａと反対側へ傾斜す
るよう形成されている。

【００２５】そして、この流出入ポート３１は、燃料チ
ャンバ６に位置する部分でロータ８の表面に開口し、こ
の開口部分がロータ８に油密よく外嵌されたコントロー
ルスリーブ３４によって覆われている。このコントロー
ルスリーブ３４には、上部表面の周方向に所定角度の範
囲にわたって係合溝３５が形成され、この係合溝３５に
は、エレクトリックガバナ３６のシャフト３７先端に形
成されているボール３８が係合されている。このボール
３８は、シャフト３７に対して偏心して設けられてお
り、外部からの信号によってシャフト３７が回転する
と、コントロールスリーブ３４がロータ８の軸方向に移
動するようになっている。

【００２６】また、コントロールスリーブ３４には、図
３の破線で示されるように、各流出入ポート３１と順次
連通可能な通孔４０が形成されている。この通孔４０
は、流出入ポート３１と対称的な向きに形成された略三
角形状をなし、流出入ポート３１との連通終了タイミン
グを決定するエッジ４０ａがロータ８の軸方向に対して
傾斜して形成されて流出入ポート３１のエッジ３１ａと
平行になっており、流出入ポート３１との連通開始タイ
ミングを決定するエッジ４０ｂがロータ８の軸方向に対
して前記エッジ３１ａと反対側へ傾斜するよう形成され
て流出入ポート３１のエッジ３１ｂと平行になってい
る。

【００２７】前記流出入ポート３１と通孔４０とに形成
された連通終了タイミングを決定するエッジ３１ａ，４
０ａの傾斜角と、連通開始タイミングを決定するエッジ
３１ｂ，４０ｂの傾斜角とは、コントロールスリーブ３
４のロータ軸方向への可動範囲がガバナとの関係で決ま
ることから、コントロールスリーブ３４の単位移動当た
りの圧送開始タイミング又はカットオフタイミングの変
化量が決定され、この変化量に基づいて各々決められる
こととなり、必ずしも同一に設定する必要はない。

【００２８】また、コントロールスリーブ３４の下部に
は、軸方向へ延びる係止溝４１が形成され、この係止溝
４１に前記アダプタ１１の突部１１ａが係止され、アダ
プタ１１とコントロールスリーブ３４との位相が常に一
定に保たれるようになっている。

【００２９】タイマ装置４０は、ポンプハウジング２の
下部に設けられたシリンダに摺動自在にタイマピストン
４１を収納し、このタイマピストン４１をレバー４２を
介してカムリング２４に連結し、タイマピストン４１の
動きをカムリング２４の回動に変換して噴射時期を調節
するようになっている。

【００３０】タイマピストン４１の一端には、高圧燃料
域５ｂの高圧燃料が導入される高圧室が、また他端に
は、低圧燃料域５ａと連通する低圧室が形成されてい
る。さらに、低圧室には、タイマスプリングが弾装さ
れ、このタイマスプリングによりタイマピストン４１が
常時高圧室側に付勢されている。したがって、タイマピ
ストン４１は、タイマスプリングのスプリング圧と高圧
室内の燃料圧とが釣り合った位置で停止し、高圧室圧が
高くなると、タイマピストン４１がタイマスプリングに
抗して低圧室側に移動し、カムリング２４が噴射時期を
進角する方向に回動させられ、噴射時期が早くなる。ま
た、高圧室圧が低くなると、タイマピストン４１が高圧
室側に移動し、カムリング２４が噴射時期を遅角する方
向に回動させられ、噴射時期が遅くなる。尚、タイマの
高圧室の圧力は、要求されるタイマ進角が得られるよう
タイミングコントロールバルブ（ＴＣＶ）４３で調節さ
れる。

【００３１】上記構成において、ロータ８が回転する
と、気筒数に対応した流出入ポート３１がコントロール
スリーブ３４の通孔４０に順次連通し、プランジャ２０
がカムリング２４の中心から遠ざかる方向へ移動する吸
入工程にあっては、流出入ポート３１とコントロールス
リーブ３４の通孔４０とが整合し、チャンバ６内の燃料
が圧縮室２１に吸入される。

【００３２】その後、プランジャ２０がカムリング２４
の中心に向かって移動する圧送工程に入ると、流出入ポ
ート３１とコントロールスリーブ３４の通孔４０との連
通が断たれ、分配ポート３３と燃料送出通路３２の１つ
とが整合し、圧縮された燃料がこの燃料送出通路３２を
介して送出弁７へ吐出されるようになっている。そし
て、送出弁７から送出された燃料は、図示しない噴射管
を介して噴射ノズルへ送られ、この噴射ノズルから機関
の気筒内へ噴射するようになっている。

【００３３】圧送工程の途中で、流出入ポート３１とコ
ントロールスリーブ３４の通孔４０とが再び連通する
と、圧縮された燃料がチャンバ６に流出し、噴射ノズル
への送出が停止されて噴射が終了する。そして、このよ
うな工程が順次繰り返され、ロータの１回転当たりに４
サイクル行われる。

【００３４】ここで、流出入ポート３１、コントロール
スリーブ３４の通孔４０は上述したような三角形状に形
成されているので、流出入ポート３１が通孔４０と連通
を終了するタイミング、及び連通を開始するタイミング
は、コントロールスリーブ３４によって可変させること
ができる。つまり、コントロールスリーブ３４の位置調
整によって圧送開始時期と圧送終わり（カットオフ時
期）とを調節でき、コントロールスリーブ３４を図３の
左方（ロータ８の基端部側）へ移動するほど圧送開始時
期を遅くすると共に圧送終わりを早め、右方（ロータ８
の先端部側）へ移動するほど圧送開始時期を早くすると
共に圧送終わりを遅くすることができる。

【００３５】以下、機関の始動時とアイドル時とにおい
てこの関係を図４及び図５を用いながら具体的に説明す
る。図４は、流出入ポート３１とコントロールスリーブ
の通孔４０とを同一平面に展開し、通孔４０を基準にし
て流出入ポート３１がロータの回転に伴い徐々に図の下
方へずれる様子を示したもので、実線で示された通孔４
０が始動時での位置を示し、破線で示された通孔がアイ
ドル時での位置をそれぞれ示している。また、図４のカ
ム角（Ｉ）〜（IV）は、カムリフトが零から徐々に大き
くなる区間内にあり、例えば、図５で示される（Ｉ）〜
（IV）の位置にそれぞれ対応している。

【００３６】連通終了タイミング、及び連通開始タイミ
ングを決定する流出入ポート３１と通孔４０とのエッジ
が上述のごとく傾斜されているので、アイドル時にあっ
ては次のような噴射特性となる。即ち、カム角（Ｉ）の
時点では、カムリフトは開始されているものの流出入ポ
ート３１と通孔４０とがまだ連通しており、燃料は燃料
チャンバーへ漏流する状態となっている。その後、カム
角（II）の時点で流出入ポート３１と通孔との連通が断
たれ、吸入された燃料の圧縮が開始されて圧縮燃料が燃
料送出通路に圧送される。この圧送状態は、カム角 (II
I)の時点まで続き、 (III)の時点で次の流出入ポート３
１と通孔４０とが連通を開始し、燃料がカットオフされ
る。カム角（IV）では、圧縮室の容積がさらに小さくな
るものの、流出入ポート３１と通孔とが連通しているた
め燃料は燃料チャンバーへ漏流する状態となる。

【００３７】したがって、図５に示されるように、区間
（II）から (III)のカムの中間領域で圧送されることと
なり、圧送期間が短くなることから噴射量は少なくな
り、カムリフトが開始されてから圧送が開始されるまで
のプリストローク量が大きくなる。

【００３８】これに対して、機関の始動時にあっては、
カム角（Ｉ）となる時点で流出入ポート３１と通孔との
連通が断たれ、この時点から吸入された燃料の圧縮が開
始されて圧縮燃料が燃料送出通路に圧送される。この圧
送状態は、カム角（IV）の時点まで続き、（IV）の時点
で次の流出入ポート３１と通孔とが連通を開始し、燃料
がカットオフされて圧送を終える。

【００３９】したがって、始動時にあっては、図５に示
されるように、区間（Ｉ）から（IV）のカムの広範囲が
圧送期間に利用されることとなるので、圧送期間が長く
なり、噴射量が多くなる。また、カムリフトが開始され
てから圧送が開始されるまでのプリストローク量が小さ
くなる。

【００４０】従来の噴射装置にあっては、噴射時期を変
更（進角制御）したい場合には、タイマ装置によってカ
ムリングを所望量回動させ、これにより、図５のカム特
性自体を左右にずらして、ロータ８（あるいは駆動軸
３）に対するカムの位相を変えるものであった。しかし
ながら、このような進角制御は、タイマ装置４０が十分
に機能することが前提であり、始動時においては、前述
したように、フィードポンプの供給圧力が低いことか
ら、進角制御をタイマ装置４０で行うには無理がある。
この点、本構成例にあっては、コントロールスリーブ３
４を操作して通孔４０を流出入ポート３１から離れるよ
うに軸方向へずらすことで噴射時期を早めることがで
き、始動時にカムリング２４をずらすことなく必要な進
角を実質的に得ることができる。

【００４１】このように、始動時では、タイマ装置４０
によっては得られない進角をコントロールスリーブ３４
の制御によって得るものであるが、一旦ポンプが始動
し、フィードポンプ４の供給圧力（＝チャンバ圧）が高
まり、タイマ装置４０によって進角調整が充分に行える
段階では、タイマ装置４０によって進角制御が行われ
る。また、コントロールスリーブ３４は、通常運転時に
おいては噴射量を変更するために操作されるが、上記構
成例では、所望の噴射量を得るためにコントロールスリ
ーブを動かすと、噴射時期が同時に変更されてしまう不
都合がある。しかしながら、通常運転時ではタイマ装置
が正常に機能するので、噴射時期の変更分はタイマ装置
によってカムリング２４を回動させることで補正してや
ればよい。

【００４２】また、通常運転時において噴射率を制御す
る観点から見ると、カムリングを動かさずに（カム特性
をずらさずに）コントロールスリーブによってカムの使
用領域を変更することは、コントロールスリーブの操作
によって噴射率制御の可能性も残すものである。確か
に、上記構成では、噴射量制御のためにコントロールス
リーブを動かした結果として圧送期間を変えつつカムの
使用領域が変更されるものとなっており、従前の噴射ポ
ンプのように圧送期間を同一にしつつカムの使用領域を
変更するものではないが、カム面の形成如何によっては
従前の噴射率制御に近い制御も可能となる。

【００４３】さらに、上記構成を備えた結果として、始
動後の通常運転時においては、次のような作用効果を奏
する。以下、この点を図６乃至図１０を用いながら具体
的に説明する。ここで、図６乃至図８に示される実線の
特性線は、送油率（カム速度×プンラジャ径）を表す概
略特性であり、カムの立ち上がり領域の中間領域で送油
率が最大となるごく普通の噴射ポンプの特性を表してい
る。

【００４４】アイドル時を含む低負荷時（）において
は、前述した如く、図５の破線に示されるように、カム
リフトの中間領域が用いられるので、図６、図９から把
握されるように、送油率の最大領域の小区間で燃料が圧
送されることとなり、プリストローク量は大きく、有効
ストローク量、即ち、圧送開始から終了までのカムリフ
ト量は小さくなる（Ａmm）。図中において、Ｕαist
は、コントロールスリーブを駆動するアクチュエータに
印加する電圧であり、コントロールスリーブの動きが負
荷に連動していることから、このＵαist をもって負荷
を表すパラメータとしているもので、この値が大きいほ
ど負荷が大きいことを表している。

【００４５】また、中負荷時（）にあっては、噴射期
間中に使用するカムリフトの中間領域が幅広となるた
め、図７、図９から把握されるように、送油率の最大領
域の巾広い範囲で噴射することとなり、プリストローク
量は幾分短くなり、有効ストローク量は幾分大きくなる
（Ｂmm）。

【００４６】高負荷時（）にあっては、噴射期間中に
使用するカムリフトの領域がさらに幅広となって図５の
始動時圧送期間で示されるようになるため、図８、図９
から把握されるように、送油率の最大領域から送油率の
低い領域を含むさらに巾の広い区間で噴射することとな
り、プリストローク量は短くなり、有効ストローク量は
最も大きくなる（Ｃmm）。

【００４７】以上の噴射特性を特開昭５９−１１９０５
６号公報、特開昭６０−７９１５２号公報、特開平３−
１７５１４３号公報等で示される従来品と比較すると、
従来品にあっては、カムリングが回転されない限り、プ
リストロークは負荷に拘わらず一定で小さくなってお
り、負荷が大きくなってコントロールスリーブが変位す
ると、圧送終了ストロークのみが大きくなる。したがっ
て、どのような負荷状態にあっても低送油率の領域から
燃料が圧送し始める。

【００４８】この従来品について本願発明と有効ストロ
ークを一致させて送油率特性線の使用範囲を見ると、図
６乃至図８に示されるように、負荷が小さい場合には、
圧送角（圧送期間）が送油率の小さい領域に大きくかか
るようになり、負荷が大きいほど、高送油率領域に大き
くかかるようになり、高負荷にあっては、本発明と同程
度の領域をカバーするようになる。

【００４９】このような特性の相違から、本願発明にあ
っては、中低負荷時の圧送時に高送油率領域が用いられ
るので、従来品に比べて圧送期間中の送油率を高めるこ
とができ、これに対して、高負荷時の圧送期間中の送油
率は、従来品と同程度になる。駆動トルクは、送油率に
対応して決まることから、駆動トルクと負荷との関係
は、図１０の実線で示されるようになり、この特性を一
点鎖線で示す従来品と比較すると、中低負荷時の送油率
を向上させた結果として駆動トルクも高くなるが、高負
荷時での駆動トルクは従来品と同程度に抑えられるよう
になる。

【００５０】中低負荷時の送油率を従来の構成で高めよ
うとする場合には、カム速度の速いカムローブを形成し
て送油率特性を全体的に高め、図１０の破線に示される
ように駆動トルクの特性線を上方へずらすことも考えら
れるが、噴射ポンプの設計にあっては、最大負荷時の駆
動トルク（最大駆動トルク）を許容値ぎりぎりに設定す
る場合が多いことから、カム形状を変更して破線のよう
な特性に変更する場合には、中低負荷時で送油率は向上
するものの、高負荷時にあっては、駆動トルクの許容値
を超えてしまい（図１０のハッチの領域）、ポンプの駆
動系構造（駆動軸、軸受け等）を強化しなければならな
くなる。さらに、ポンプの駆動系構造を強化するために
は、ポンプそのものを大型化しなければならない場合も
ある。これに対して、本願発明は、中低負荷時の送油率
を高めると共に、高負荷時の駆動トルクを抑えて許容値
内とすることで、ポンプの駆動系構造を強化することな
く、通常運転時の全負荷領域で、良好な噴射性能を確保
することができるようになる。

【００５１】

【発明の効果】以上述べたように、この発明によれば、
ロータに形成された第１の孔と、コントロールスリーブ
に形成されて第１の孔と連通可能な第２の孔とのそれぞ
れに、ロータの軸線と平行な仮想線から相反する側へ傾
斜する２つの傾斜エッジを形成し、第１の孔と第２の孔
との連通開始時によぎる傾斜エッジと、連通終了時によ
ぎる傾斜エッジとを各々平行に形成するようにしたの
で、コントロールスリーブを軸方向に動かすことによっ
て第１の孔と第２の孔との連通、非連通のタイミングを
調節することができる。

【００５２】その結果、プランジャのリフトが開始され
てから第１の孔と第２の孔との連通が断たれるまでのプ
リストローク期間を変更して、進角量を可変させること
ができ、フィードポンプの供給圧力がまだ上昇していな
い始動初期においても、コントロールスリーブの制御の
みで必要な始動進角を得ることが可能となる。

【００５３】このように、コントロールスリーブによっ
て進角が変更するので、一端始動された後に噴射量を変
更するつもりでコントロールスリーブを調節すると、プ
リストローク量が変わって圧送開始時期が変更されてし
まうこととなるが、この時点では、フィードポンプの供
給圧力も高まり、タイマ装置による進角制御が十分可能
となっているので、タイマ装置によって噴射時期を修正
することで噴射量の制御も支障なく実現することができ
る。

【００５４】また、負荷に連動してプリストロークが変
更される本願発明の構成は、始動時に限らず、通常制御
時においても有用であり、中低負荷時の送油率を十分に
確保したい要請を満たしつつ、高負荷時での駆動トルク
を従来と同程度になるように抑えることができ、全負荷
領域で良好な噴射性能を確保することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は、この発明に係る分配型燃料噴射ポンプ
を示す断面図である。

【図２】図２は、図１に示すカムリングとその内側の部
材とをロータの軸方向から見た拡大断面図である。

【図３】図３は、ロータとその周辺の部材を示す拡大断
面図である。

【図４】図４は、ロータの回転に伴う流出入ポート３１
とコントロールスリーブの通孔４０との位置関係の変移
を示した図であり、破線の通孔はアイドル時の位置を示
し、実線の通孔は始動時の位置を示す。

【図５】図５は、アイドル時と始動時における圧送期
間、進角状態、プリストロークをカム角との関係で示し
た線図である。

【図６】図６は、送油率特性線上での低負荷時における
本願発明と従来品との圧送区間（圧送角）を示す図であ
る。

【図７】図７は、送油率特性線上での中負荷時における
本願発明と従来品との圧送区間（圧送角）を示す図であ
る。

【図８】図８は、送油率特性線上での高負荷時における
本願発明と従来品との圧送区間（圧送角）を示す図であ
る。

【図９】図９は、負荷の変動に対する圧送角、プリスト
ローク、圧送終了ストローク、有効ストロークの関係を
示す線図である。

【図１０】図１０は、負荷の変動に対する駆動トルクの
関係を示す線図である。

【符号の説明】

４フィードポンプ６燃料チャンバ８ロータ２０プランジャ２４カムリング３１流出入ポート（第１の孔）３１ａ，３１ｂエッジ３４コントロールスリーブ４０通孔（第２の孔）４０ａ，４０ｂエッジ

【手続補正書】

【提出日】平成１０年１月２２日

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００４０

【補正方法】変更

【補正内容】

【００４０】従来の噴射装置にあっては、噴射時期を変
更（進角制御）したい場合には、タイマ装置によってカ
ムリングを所望量回動させ、これにより、図５のカム特
性自体を左右にずらして、ロータ８（あるいは駆動軸
３）に対するカムの位相を変えるものであった。しかし
ながら、このような進角制御は、タイマ装置１４０が十
分に機能することが前提であり、始動時においては、前
述したように、フィードポンプの供給圧力が低いことか
ら、進角制御をタイマ装置１４０で行うには無理があ
る。この点、本構成例にあっては、コントロールスリー
ブ３４を操作して通孔４０を流出入ポート３１から離れ
るように軸方向へずらすことで噴射時期を早めることが
でき、始動時にカムリング２４をずらすことなく必要な
進角を実質的に得ることができる。

【手続補正２】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００４１

【補正方法】変更

【補正内容】

【００４１】このように、始動時では、タイマ装置１４
０によっては得られない進角をコントロールスリーブ３
４の制御によって得るものであるが、一旦ポンプが始動
し、フィードポンプ４の供給圧力（＝チャンバ圧）が高
まり、タイマ装置１４０によって進角調整が充分に行え
る段階では、タイマ装置１４０によって進角制御が行わ
れる。また、コントロールスリーブ３４は、通常運転時
においては噴射量を変更するために操作されるが、上記
構成例では、所望の噴射量を得るためにコントロールス
リーブを動かすと、噴射時期が同時に変更されてしまう
不都合がある。しかしながら、通常運転時ではタイマ装
置が正常に機能するので、噴射時期の変更分はタイマ装
置によってカムリング２４を回動させることで補正して
やればよい。

【手続補正３】

【補正対象書類名】図面

【補正対象項目名】図１

【補正方法】変更

【補正内容】

【図１】

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者白石智彦埼玉県東松山市箭弓町３丁目13番26号株式会社ゼクセル東松山工場内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】機関と同期して回転するロータと、前記
ロータの径方向に摺動自在に設けられ、前記ロータに形
成された圧縮室の容積を可変するプランジャと、前記ロ
ータの周囲に同心状に設けられ、前記プランジャの動き
を規定するカムリングと、フィードポンプ下流側の燃料
チャンバにおいて前記ロータに外嵌すると共に前記ロー
タの軸方向への移動によって前記ロータとの相対位置が
調節されるコントロールスリーブとを有し、前記ロータには、前記圧縮室に連通して燃料を吸入、カ
ットオフする第１の孔を形成し、前記コントロールスリ
ーブには、前記第１の孔と連通可能な第２の孔を形成
し、前記第１及び第２の孔の互いに近接する開口端に、前記
ロータの軸線と平行する仮想線から相反する側へ傾斜す
る２つの傾斜エッジをそれぞれ形成し、前記第１の孔と第２の孔との連通開始時によぎる傾斜エ
ッジを互いに平行に形成すると共に、前記第１の孔と第
２の孔との連通終了時によぎる傾斜エッジを互いに平行
に形成することを特徴とする分配型燃料噴射ポンプ。
【請求項２】請求項１記載の構成を備えた分配型燃料
噴射ポンプにおいて、前記カムリングの回動によって進
角を調節するためのタイマ装置をさらに具備することを
特徴とする分配型燃料噴射ポンプ。
【請求項３】請求項１記載の構成を備えた分配型燃料
噴射ポンプにおいて、機関の始動時には、前記コントロ
ールスリーブの相対位置を調節することによってカムリ
フトの開始から前記第１の通孔と第２の通孔との連通が
終了するまでの期間を小さくし、もって進角を得るよう
にしたことを特徴とする分配型燃料噴射ポンプ。
【請求項４】請求項１記載の構成を備えた分配型燃料
噴射ポンプにおいて、燃料を圧送するための前記カムリ
ングの使用領域は、負荷が大きくなるほど、前記カムリ
ングのカム面の立ち上がり領域の中間域を含むように進
角側及び遅角側へ増大することを特徴とする分配型燃料
噴射ポンプ。
【請求項５】請求項１記載の構成を備えた分配型燃料
噴射ポンプにおいて、燃料を圧送するための前記カムリ
ングの使用領域は、負荷が所定負荷以下である場合にカ
ム速度が所定速度以上となるカム速度領域のみを用い、
負荷が前記所定負荷より大きくなると前記所定速度より
も遅いカム速度領域まで用いられることを特徴とする分
配型燃料噴射ポンプ。