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JP2002031018A - High pressure fuel pump - Google Patents

High pressure fuel pump

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Publication number
JP2002031018A
JP2002031018A JP2000217205A JP2000217205A JP2002031018A JP 2002031018 A JP2002031018 A JP 2002031018A JP 2000217205 A JP2000217205 A JP 2000217205A JP 2000217205 A JP2000217205 A JP 2000217205A JP 2002031018 A JP2002031018 A JP 2002031018A
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JP
Japan
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cam
discharge
dead center
acceleration
plunger
Prior art date
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Application number
JP2000217205A
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Japanese (ja)
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Inventor
Kenji Heiko
賢二 平工
Kenichiro Tokuo
健一郎 徳尾
Tadahiko Nogami
忠彦 野上
Kunihiko Takao
邦彦 高尾
Hiroyuki Yamada
裕之 山田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
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Publication date
Application filed by Hitachi Ltd filed Critical Hitachi Ltd
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  • Fuel-Injection Apparatus (AREA)
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Abstract

(57)【要約】 【課題】単筒プランジャ式高圧燃料ポンプは吸入・吐出
弁の閉じ遅れのために特に高回転での容積効率が低下す
る。 【解決手段】カム100を、プランジャ2が下死点から
上死点における吐出行程において、カム速度の最大ピー
ク位置が吐出行程区間のほぼ1/3〜1/2の間となる
カムプロフィールとする。これにより吸入弁が閉じ遅れ
て無効吐出となる区間での理論流量が減る。また、加圧
室12内の燃料の昇圧速度は十分に確保しているので、
吐出弁は速やかに開き、無効吐出となる区間自体も十分
に短くすることができる。したがって吐出弁開弁後の有
効吐出となる区間での理論流量が増える結果、吐出流量
が増加し、特に高回転時の容積効率を向上できる。吐出
行程開始時のカム速度の立上りを適度に低く抑えること
により、吸入弁の閉じ遅れにより無効吐出となる区間で
の理論流量が減り、その後の有効吐出となる区間での理
論流量が増える。このため吐出流量が増加し、特に高回
転時の容積効率を向上できる。
(57) [Summary] A single-cylinder plunger-type high-pressure fuel pump has a reduced volumetric efficiency especially at high rotation speed due to a delay in closing a suction / discharge valve. A cam has a cam profile in which a maximum peak position of a cam speed is approximately 1/3 to 1/2 of a discharge stroke section in a discharge stroke of a plunger from a bottom dead center to a top dead center. . As a result, the theoretical flow rate in the section where the suction valve is closed and the discharge becomes invalid is reduced. In addition, since the pressure rise rate of the fuel in the pressurizing chamber 12 is sufficiently secured,
The discharge valve opens promptly, and the section in which invalid discharge is performed can be sufficiently shortened. Therefore, as a result of an increase in the theoretical flow rate in a section where the effective discharge is performed after the discharge valve is opened, the discharge flow rate is increased, and the volumetric efficiency particularly at high rotation can be improved. By appropriately suppressing the rise of the cam speed at the start of the discharge stroke, the theoretical flow rate in a section where invalid discharge is performed due to a delay in closing the suction valve is reduced, and the theoretical flow rate in a section where effective discharge is performed thereafter is increased. For this reason, the discharge flow rate increases, and the volumetric efficiency especially at high rotation can be improved.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、自動車エンジンの
燃料噴射弁に燃料を高圧で供給する高圧燃料ポンプに関
するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a high-pressure fuel pump for supplying fuel to a fuel injection valve of an automobile engine at a high pressure.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来の高圧燃料ポンプは、例えば、特開
平2−176158号公報に記載されている。この高圧
燃料ポンプは、カムのカムプロフィールに沿って動作す
ることによって加圧室内に燃料を吸入し、エンジンに吐
出するプランジャと、ソレノイドで動作され、加圧室内
に燃料を供給する吸入用電磁弁とを備えている。この電
磁弁は、自動車のエンジンが高速で回転したときに対応
可能なように、ソレノイドで動作させるようになってい
る。
2. Description of the Related Art A conventional high-pressure fuel pump is described, for example, in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2-176158. The high-pressure fuel pump operates along a cam profile of a cam to suck fuel into the pressurized chamber and discharge the engine to a plunger, and a solenoid valve operated by a solenoid to supply fuel to the pressurized chamber. And This solenoid valve is operated by a solenoid so as to be able to cope with a case where an automobile engine rotates at a high speed.

【0003】この従来の高圧燃料ポンプは、カムプロフ
ィールが1回転する間の前半に吸入、吐出行程(吐出行
程)の最大圧力点が来るようにしている。これは、短時
間で加圧室内の燃料圧力を上昇させて電磁弁を閉弁維持
できる圧力にまで加圧することによって、車両の高速走
行に対応させ、電磁弁が閉弁するまでの時間を短くても
大吐出量の高圧燃料を吐出できるようにしたものであ
る。
In this conventional high-pressure fuel pump, the maximum pressure point of the suction and discharge strokes (discharge stroke) comes in the first half while the cam profile makes one rotation. This is to increase the fuel pressure in the pressurization chamber in a short time and pressurize the solenoid valve to a pressure that can keep the solenoid valve closed, thereby responding to high-speed running of the vehicle and shortening the time until the solenoid valve closes. In this case, a large amount of high-pressure fuel can be discharged.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】この種の燃料ポンプに
は、燃料を吸入、吐出する吸入弁を開閉する手段とし
て、上記従来技術のように、ソレノイドで動作させるタ
イプと、ばねで弁を弁座に押圧し、加圧室内の圧力差で
弁を開閉するタイプとがある。
This type of fuel pump has two types of means for opening and closing a suction valve for sucking and discharging fuel: a type operated by a solenoid as in the above-mentioned prior art, and a valve operated by a spring. There is a type that presses against a seat and opens and closes a valve with a pressure difference in a pressurized chamber.

【0005】これらのタイプの内、特に、ばねを用いる
弁の場合、燃料ポンプを搭載した自動車のエンジンが高
速回転すると、カムの回転速度と吸入弁の開閉速度とが
一致せず、吸入弁側から逆流する燃料の量が増えてしま
うという問題がある。この場合、燃料の逆流量以上の吐
出量を確保するためにポンプを大きくすることが考えら
れるが、ポンプが大きくなると、その分、ポンプを駆動
するエンジンの負荷が大きくなり、燃費が低下するとい
う問題がある。
[0005] Of these types, in the case of a valve using a spring, in particular, when the engine of an automobile equipped with a fuel pump rotates at a high speed, the rotational speed of the cam and the opening / closing speed of the intake valve do not match, and the intake valve side There is a problem in that the amount of fuel flowing backward from the tank increases. In this case, it is conceivable to increase the size of the pump in order to secure a discharge amount equal to or higher than the reverse flow rate of the fuel.However, when the size of the pump increases, the load on the engine that drives the pump increases, and fuel efficiency decreases. There's a problem.

【0006】ところで、上記従来技術の高圧燃料ポンプ
のカムプロフィールは、ソレノイドで動作させる弁、い
わゆる電磁弁とを組合せたことによって効果を発揮する
ものであるが、ばねを用いた弁との組合わせでは同じ効
果を有する可能性は薄い。
The cam profile of the conventional high-pressure fuel pump is effective when combined with a solenoid-operated valve, that is, a so-called solenoid valve. However, the cam profile is combined with a valve using a spring. It is unlikely that they will have the same effect.

【0007】即ち、電磁弁を用いた上記従来技術の燃料
ポンプは、電磁弁への信号入力により任意のタイミング
で閉弁を行うことができるため、閉弁遅れをなくすこと
ができるが、ばねによる弁を組合わせると、カム速度が
最大のとき、弁の動作がカム速度に追従できず燃料の逆
流量が増大してしまう。
That is, the fuel pump of the prior art using an electromagnetic valve can close the valve at an arbitrary timing by inputting a signal to the electromagnetic valve, so that the valve closing delay can be eliminated. When the valves are combined, when the cam speed is at the maximum, the operation of the valve cannot follow the cam speed, and the reverse flow rate of the fuel increases.

【0008】本発明の目的は、燃料の逆流量を低減した
高圧燃料ポンプを提供することにある。
[0008] It is an object of the present invention to provide a high-pressure fuel pump having a reduced backflow of fuel.

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段】上記目的は、燃料の吸入
通路と吐出通路とに連通する加圧室と、回転するカムの
形状によって前記加圧室内を往復動するプランジャと、
前記吸入通路を開閉する吸入弁と、前記吐出通路を開閉
する吐出弁とを備えた高圧燃料ポンプにおいて、前記プ
ランジャが下死点から上死点に至る吐出行程の開始直後
における前記吸入弁が開いている間は、前記プランジャ
の上昇速度を抑え、前記吸入弁が閉じた後に速度を上げ
る前記カムの形状としたことにより達成される。
The object of the present invention is to provide a pressurized chamber communicating with a fuel intake passage and a discharge passage, a plunger reciprocating in the pressurized chamber by the shape of a rotating cam,
In a high-pressure fuel pump including a suction valve that opens and closes the suction passage and a discharge valve that opens and closes the discharge passage, the suction valve is opened immediately after the plunger starts a discharge stroke from bottom dead center to top dead center. This is achieved by suppressing the rising speed of the plunger while the cam is shaped to increase the speed after the suction valve is closed.

【0010】また、燃料の吸入通路と吐出通路とに連通
する加圧室と、回転するカムの形状によって前記加圧室
内を往復動するプランジャと、前記吸入通路を開閉する
吸入弁と、前記吐出通路を開閉する吐出弁とを備えた高
圧燃料ポンプにおいて、前記カムの付勢力に対向して前
記プランジャを押圧する弾性部材を備え、前記プランジ
ャが下死点から上死点に至る吐出行程における前記下死
点からのカム加速度を正の小さな値に抑えた第1カム部
に続いて、カム加速度を大きく増加させた後に徐々に減
少させて負の加速度へと下降する第2カム部を設けると
ともに、前記第2カム部に続く上死点までの負のカム加
速度を前記プランジャの最高往復周波数でも前記カムと
前記プランジャとが離反しない限界の加速度とほぼ同じ
値とした第3カム部を設け、かつ前記プランジャが上死
点から下死点に至る吸入行程では、前記吐出行程のカム
加速度と上死点に対して対象な加速度曲線を有するカム
プロフィールを備えたことにより達成される。
A pressurizing chamber communicating with a fuel intake passage and a discharge passage; a plunger reciprocating in the pressurized chamber by the shape of a rotating cam; a suction valve for opening and closing the suction passage; A high-pressure fuel pump having a discharge valve that opens and closes a passage, wherein the high-pressure fuel pump includes an elastic member that presses the plunger in opposition to the urging force of the cam, and the plunger is disposed in a discharge stroke from a bottom dead center to a top dead center. Following the first cam portion, in which the cam acceleration from the bottom dead center is suppressed to a small positive value, a second cam portion is provided, in which the cam acceleration is largely increased and then gradually reduced to a negative acceleration. A third cam having a negative cam acceleration following the second cam portion up to the top dead center at substantially the same value as a limit acceleration at which the cam and the plunger do not separate from each other even at the maximum reciprocating frequency of the plunger. In the provided, and the intake stroke of the plunger reaches the bottom dead center from the top dead center is achieved by having a cam profile with a target acceleration curve with respect to the cam acceleration and top dead center of the discharge stroke.

【0011】また、カム加速度は下死点および上死点で
のカム加速度をほぼ0とするカムプロフィールを備えて
いることにより達成される。
Further, the cam acceleration is achieved by providing a cam profile that makes the cam acceleration at the bottom dead center and the top dead center substantially zero.

【0012】また、燃料の吸入通路と吐出通路とに連通
する加圧室と、回転するカムの形状によって前記加圧室
内を往復動するプランジャと、前記吸入通路を開閉する
吸入弁と、前記吐出通路を開閉する吐出弁とを備えた高
圧燃料ポンプにおいて、前記カムの付勢力に対向して前
記プランジャを押圧する弾性部材を備え、前記カムは前
記プランジャが下死点から上死点に至る吐出行程におけ
る下死点からのカム加速度を正の略一定値とした第1カ
ム部に続いて、カム加速度を徐々に減少させて負の加速
度へと単調減少する第2カム部を設け、さらに前記第2
カム部に続く上死点までの負のカム加速度を負の略一定
値とするとともに、前記負の加速度を前記プランジャの
最高往復周波数でも前記カムと前記プランジャとが離反
しない限界の加速度とほぼ同じ値とした第3カム部を設
け、また前記プランジャが上死点から下死点に至る吸入
行程では、前記吐出行程のカム加速度と上死点に対して
対象な加速度曲線を有するカムプロフィールを備えてい
ることにより達成される。
A pressurizing chamber communicating with a fuel intake passage and a discharge passage; a plunger reciprocating in the pressurized chamber by the shape of a rotating cam; a suction valve for opening and closing the suction passage; A high-pressure fuel pump having a discharge valve for opening and closing a passage, comprising: an elastic member that presses the plunger in opposition to the urging force of the cam, wherein the cam discharges the plunger from a bottom dead center to a top dead center. Following the first cam portion, in which the cam acceleration from the bottom dead center in the stroke is a substantially constant positive value, a second cam portion is provided, in which the cam acceleration is gradually reduced to monotonically decrease to a negative acceleration. Second
The negative cam acceleration up to the top dead center following the cam portion is set to a substantially constant negative value, and the negative acceleration is substantially the same as the limit acceleration at which the cam and the plunger do not separate at the maximum reciprocating frequency of the plunger. A cam profile having a target acceleration curve with respect to the cam stroke of the discharge stroke and a top dead center in a suction stroke in which the plunger is moved from a top dead center to a bottom dead center. Is achieved.

【0013】また、カムは、カム速度の最大ピーク位置
を吐出行程区間のほぼ1/3〜1/2の間とすることに
より達成される。
Further, the cam is achieved by setting the maximum peak position of the cam speed to be approximately 1/3 to 1/2 of the discharge stroke section.

【0014】また、ポンプは、前記吸入弁を任意のタイ
ミングで開弁または閉弁できる電磁アクチュエータ等の
付勢手段を設けないことにより達成される。
Further, the pump is achieved by not providing an urging means such as an electromagnetic actuator capable of opening or closing the suction valve at an arbitrary timing.

【0015】[0015]

【発明の実施の形態】本発明は、高圧燃料ポンプは、吸
入弁がプランジャの往復運動に同期して開閉する弁、い
わゆる逆止弁を用いたものである。この弁であると、任
意のタイミングで閉弁することはできないので、プラン
ジャの動作に対し若干の閉弁遅れを伴う。例えば、プラ
ンジャが吐出行程に入ってもすぐには吸入弁が閉じず、
この間にプランジャが加圧した分の燃料は、吸入弁を通
って加圧室外に逆流してしまう。この逆流分だけポンプ
の吐出量が低下し、特に高回転での容積効率が減少しや
すくなる。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS In the present invention, a high-pressure fuel pump uses a valve whose intake valve opens and closes in synchronization with the reciprocating movement of a plunger, a so-called check valve. With this valve, the valve cannot be closed at an arbitrary timing, so that the operation of the plunger involves a slight valve closing delay. For example, even if the plunger enters the discharge stroke, the suction valve does not close immediately,
During this time, the fuel pressurized by the plunger flows back out of the pressurization chamber through the suction valve. The amount of discharge of the pump is reduced by the amount of the backflow, and the volumetric efficiency particularly at high rotation tends to decrease.

【0016】したがって、本発明の高圧燃料ポンプに上
記従来技術のカムを単に用いると、吸入弁が閉じるまで
の無効区間内のカム速度が速まるので、吸入側への逆流
量が増え、かえって吐出量の低下を招く恐れがある。
Therefore, if the above-mentioned prior art cam is simply used in the high-pressure fuel pump of the present invention, the cam speed in the invalid section until the suction valve closes is increased, so that the reverse flow to the suction side is increased, and the discharge amount is rather increased. May be reduced.

【0017】まず、一般的な高圧燃料ポンプを図面を用
いて説明する。
First, a general high-pressure fuel pump will be described with reference to the drawings.

【0018】図1(a)は、高圧燃料ポンプを示す縦断
面図である。図1(b)は、高圧燃料ポンプがエンジン
に取付けられた状態を示すエンジンの一部断面図であ
る。図2は、高圧燃料ポンプを用いたエンジンの燃料供
給装置を示す構成図である。
FIG. 1A is a longitudinal sectional view showing a high-pressure fuel pump. FIG. 1B is a partial cross-sectional view of the engine showing a state in which the high-pressure fuel pump is attached to the engine. FIG. 2 is a configuration diagram showing a fuel supply device for an engine using a high-pressure fuel pump.

【0019】図1(a)において、ポンプ本体1には、
燃料吸入通路10、吐出通路11、加圧室12が形成さ
れている。加圧室12には、加圧部材であるプランジャ
2がカム100によって摺動可能に保持されている。3
は、リフタであり、ばね4とプランジャ2の先端を保持
するものである。このリフタ3は、カム100のカムプ
ロフィールに常に接触している。20は、プランジャ2
とポンプ本体1の加圧室12内とをシールするためのシ
ール部材である。吸入通路10及び吐出通路11には、
吸入弁5、吐出弁6が設けられており、それぞればね5
a、6aにて弁座に対し押圧され、燃料の流通方向を制
限する逆止弁となる。これらの構成部品からなるポンプ
本体1を総称して高圧燃料ポンプ101と言う。
In FIG. 1A, a pump body 1 includes:
A fuel intake passage 10, a discharge passage 11, and a pressurizing chamber 12 are formed. The plunger 2, which is a pressure member, is slidably held in the pressure chamber 12 by a cam 100. 3
Is a lifter for holding the spring 4 and the tip of the plunger 2. This lifter 3 is always in contact with the cam profile of the cam 100. 20 is plunger 2
And a seal member for sealing the inside of the pressurizing chamber 12 of the pump body 1. In the suction passage 10 and the discharge passage 11,
A suction valve 5 and a discharge valve 6 are provided.
The check valve is pressed against the valve seat at a and 6a to restrict the flow direction of the fuel. The pump body 1 composed of these components is generically called a high-pressure fuel pump 101.

【0020】図1(b)において、73は、エンジンカ
バーであり、内部にピストンやエンジンカム等を収納し
ている。72は、エンジンカム軸であり、前記カム10
0が直結されている。エンジンカバー73の一部に高圧
燃料ポンプ101が取付けられている。
In FIG. 1B, reference numeral 73 denotes an engine cover which houses a piston, an engine cam and the like. Reference numeral 72 denotes an engine camshaft.
0 is directly connected. The high-pressure fuel pump 101 is attached to a part of the engine cover 73.

【0021】このように、エンジンカム軸72が回転す
ることによってカム100が回転し、高圧燃料ポンプ1
01内のプランジャ2が上下動する。このような高圧燃
料ポンプを単筒式プランジャポンプと呼ばれている。
As described above, when the engine camshaft 72 rotates, the cam 100 rotates, and the high-pressure fuel pump 1
The plunger 2 in 01 moves up and down. Such a high-pressure fuel pump is called a single cylinder plunger pump.

【0022】図2において、矢印で示す燃料は、低圧プ
レッシャレギュレータ52にて一定の圧力に調圧され、
タンク50から低圧ポンプ51、低圧配管9を経由して
高圧燃料ポンプ101の燃料導入口方向に案内される。
高圧燃料ポンプ101内に吸入された燃料は、エンジン
71内に設けられたカム100の回転によって加圧さ
れ、燃料吐出口からコモンレール53に圧送される。コ
モンレール53内の燃料圧力は、高圧プレッシャレギュ
レータ55により略一定圧力に保持されている。インジ
ェクタ54は、エンジンの気筒数にあわせてコモンレー
ル53に装着されている。このインジェクタ54は、エ
ンジンコントロールユニット(ECU)の信号によって
燃料をエンジン71内に噴射する。56は、圧力センサ
ーであり、コモンレール53の圧力を検出し、圧力に応
じてECUが吸入弁の開閉制御を行う。
In FIG. 2, the fuel indicated by the arrow is regulated to a constant pressure by a low-pressure pressure regulator 52.
It is guided from the tank 50 to the fuel inlet of the high-pressure fuel pump 101 via the low-pressure pump 51 and the low-pressure pipe 9.
The fuel sucked into the high-pressure fuel pump 101 is pressurized by the rotation of a cam 100 provided in the engine 71, and is fed to the common rail 53 from a fuel outlet. The fuel pressure in the common rail 53 is maintained at a substantially constant pressure by a high pressure regulator 55. The injectors 54 are mounted on the common rail 53 according to the number of cylinders of the engine. The injector 54 injects fuel into the engine 71 according to a signal from an engine control unit (ECU). Reference numeral 56 denotes a pressure sensor, which detects the pressure of the common rail 53 and controls the opening and closing of the suction valve by the ECU according to the pressure.

【0023】以上の構成による高圧燃料ポンプの動作を
説明する。
The operation of the high-pressure fuel pump having the above configuration will be described.

【0024】図1(a)において、プランジャ2の下端
に設けられたリフタ3は、ばね4にてカム100に圧接
されているため、プランジャ2は、エンジンカムシャフ
ト等により回転されるカム100のカムプロフィール
(外形形状)に追従して往復運動し、加圧室12内の容
積を変化させる。
In FIG. 1A, the lifter 3 provided at the lower end of the plunger 2 is pressed against the cam 100 by the spring 4, so that the plunger 2 is rotated by an engine camshaft or the like. The reciprocating motion follows the cam profile (outer shape) and changes the volume in the pressurizing chamber 12.

【0025】吸入弁5および吐出弁6は、いずれもプラ
ンジャ2の往復運動に同期して開閉する自動弁であり、
吸入行程中は、加圧室12内の燃料圧力の低下により吐
出弁6は閉塞し、吸入弁5が開いて加圧室12内に燃料
が吸入される。吐出行程中は、加圧室12内の燃料圧力
の上昇により吸入弁5は閉塞し、吐出弁6が開いて図2
に示したコモンレール53へ燃料が圧送される。
Each of the suction valve 5 and the discharge valve 6 is an automatic valve that opens and closes in synchronization with the reciprocating motion of the plunger 2.
During the suction stroke, the discharge valve 6 closes due to a decrease in the fuel pressure in the pressurizing chamber 12, and the suction valve 5 opens to suck the fuel into the pressurizing chamber 12. During the discharge stroke, the suction valve 5 closes and the discharge valve 6 opens due to an increase in the fuel pressure in the pressurizing chamber 12, and FIG.
Is fed to the common rail 53 shown in FIG.

【0026】以上説明した単筒式プランジャポンプは、
構造が簡単で低コストという長所があるが、吸入弁5、
吐出弁6がばね4の押圧力だけで保持されているため、
開弁、閉弁共に遅れを伴い、いずれも吐出量減少の原因
となる。
The single cylinder plunger pump described above is
It has the advantages of simple structure and low cost.
Since the discharge valve 6 is held only by the pressing force of the spring 4,
Both valve opening and valve closing are delayed, and both cause a decrease in the discharge amount.

【0027】すなわち弁の開閉に伴う移動距離の分だけ
遅れが生じる。例えば、プランジャ2が吸入行程から吐
出行程に入ってもすぐには吸入弁5が閉じられず、加圧
室12内から吸入通路10側へ燃料が逆流してしまう
分、吐出流量が減少する。特に、車両の高速走行時に
は、カムが高回転するため、プランジャ一の上下動周期
が短くなり、弁の閉じ遅れの影響がより顕著になり、容
積効率が低下する特性がある。
That is, a delay is caused by the moving distance due to the opening and closing of the valve. For example, even when the plunger 2 enters the discharge stroke from the suction stroke, the suction valve 5 is not closed immediately, and the fuel flows back from the pressurizing chamber 12 to the suction passage 10 side, so that the discharge flow rate decreases. In particular, when the vehicle is running at high speed, the cam rotates at a high speed, so that the vertical movement cycle of the plunger is shortened, the effect of the delay in closing the valve becomes more remarkable, and the volume efficiency is reduced.

【0028】容積効率が低いと、最大吐出量を確保する
のにポンプの押しのけ容積自体を大きくしなければなら
ず、このため駆動トルクが増えて、エンジンの燃費が悪
化する。したがって、高回転時の容積効率向上は、単筒
式プランジャポンプにとって重要な課題の一つである。
If the volumetric efficiency is low, the displacement of the pump itself must be increased in order to secure the maximum discharge rate, and therefore the driving torque increases and the fuel efficiency of the engine deteriorates. Therefore, improvement of the volumetric efficiency at the time of high rotation is one of the important issues for the single cylinder plunger pump.

【0029】そこで、本発明では、吐出行程開始直後の
吸入弁5がまだ開いている間はプランジャ2の上昇速度
を抑えて吸入弁5から逆流する流量を減らし、吸入弁5
が閉じた後にプランジャ2の上昇速度を上げるようにし
たものである。
Therefore, in the present invention, while the suction valve 5 is still open immediately after the start of the discharge stroke, the rising speed of the plunger 2 is suppressed to reduce the flow rate flowing backward from the suction valve 5, and
After the is closed, the ascending speed of the plunger 2 is increased.

【0030】このため、本発明は、カム100のカムプ
ロフィールを図3に示すように、カム速度の最大ピーク
が吐出行程区間のほぼ1/3〜1/2の間となるように
したものである。
Therefore, according to the present invention, as shown in FIG. 3, the cam profile of the cam 100 is such that the maximum peak of the cam speed is substantially between 1/3 and 1/2 of the discharge stroke section. is there.

【0031】図3は、本発明を備えたカムの1回転でプ
ランジャを3回往復させる3山カムの例を示した図であ
る。
FIG. 3 is a diagram showing an example of a three-mounting cam which reciprocates the plunger three times with one rotation of the cam provided with the present invention.

【0032】図3において、プランジャ2の下死点をカ
ム回転角0°とすると、この場合は約20°〜30°、
2山カムの場合では約30°〜45°の位置にカム速度
の最大ピークが入るようにする。これによりカム速度の
立上りが適度に抑えられるので吸入弁が閉じ遅れて無効
吐出となる区間での理論流量(=プランジャの断面積×
速度)が減り、吐出弁開弁後の有効吐出となる区間での
理論流量が増える。しかも、燃料の昇圧速度は十分に確
保されているので、吐出弁は速やかに開き、無効吐出と
なる区間自体も十分に短くすることができる。したがっ
て吐出流量が増加し、特に高回転時の容積効率を向上で
きる。
In FIG. 3, assuming that the bottom dead center of the plunger 2 is a cam rotation angle of 0 °, in this case, about 20 ° to 30 °,
In the case of a double cam, the maximum peak of the cam speed is set at a position of about 30 ° to 45 °. As a result, the rise of the cam speed is moderately suppressed, so that the theoretical flow rate (= plunger cross-sectional area ×
Speed) decreases, and the theoretical flow rate in the section where effective discharge is performed after the discharge valve is opened increases. In addition, since the fuel pressure increasing speed is sufficiently ensured, the discharge valve is quickly opened, and the section in which the invalid discharge is performed can be sufficiently shortened. Therefore, the discharge flow rate is increased, and the volumetric efficiency particularly at high rotation can be improved.

【0033】以下、本発明を図4、図5、図6を用いて
更に詳細に説明する。
Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to FIGS. 4, 5 and 6.

【0034】図4は、図3に示したカムプロフィールと
その他のカムプロフィールを比較して示したものであ
る。
FIG. 4 shows a comparison between the cam profile shown in FIG. 3 and other cam profiles.

【0035】図4において、太いせんは、本発明のカム
Aを示し、細い線は、速度ピークを吐出行程区間の1/
3より前にしたカムBを示し、点線は、正弦波のカムで
速度ピークはちょうど吐出行程区間の1/2位置とした
カムCを示す。
In FIG. 4, a thick line indicates the cam A of the present invention, and a thin line indicates that the speed peak is 1 / of the discharge stroke section.
The cam B before 3 is shown, and the dotted line shows a cam C whose sine wave cam has a speed peak just half of the discharge stroke section.

【0036】カムCの正弦波は、上死点近傍における負
のカム加速度の絶対値が大きいため、プランジャ2を含
む往復運動部の慣性力も大きくなり、高回転時は、ばね
4によるカム100とリフタ3間の接触力より慣性力が
大きくなって両者が離反するジャンピングを生じてしま
う。
Since the absolute value of the negative cam acceleration near the top dead center of the sine wave of the cam C is large, the inertial force of the reciprocating portion including the plunger 2 also increases. The inertial force becomes larger than the contact force between the lifters 3, and jumping occurs in which the two are separated from each other.

【0037】ジャンピングは、騒音発生や耐久性低下の
原因となるため避けるべきものであり、事実上カムCは
使用不可である。カムCを用いてジャンピングを避ける
には、ばね力をより強くしなければならず、接触面のヘ
ルツ応力増大による耐久性低下、駆動トルクの増大によ
る燃費の悪化等の悪影響をもたらす。
Jumping is to be avoided because it causes noise and lowers durability. In fact, the cam C cannot be used. In order to avoid jumping by using the cam C, the spring force must be increased, which causes adverse effects such as a decrease in durability due to an increase in Hertz stress on the contact surface and a decrease in fuel efficiency due to an increase in drive torque.

【0038】次に、カムA、Bを用いたときのポンプの
吐出流量特性を図5に示す。
Next, the discharge flow rate characteristics of the pump when the cams A and B are used are shown in FIG.

【0039】図5において、横軸はポンプ回転数、縦軸
は時間平均での吐出流量である。前述した通り、単筒式
プランジャポンプは、高回転ほど容積効率が低下する傾
向を示し、理論流量に対して実吐出流量が低下するが、
本発明のカムAでは、カムBに比べて流量の落ち方が少
なく、高回転まで高い容積効率を保つことができる。こ
の理由を図6により説明する。
In FIG. 5, the horizontal axis represents the pump rotation speed, and the vertical axis represents the time-averaged discharge flow rate. As described above, the single cylinder plunger pump shows a tendency that the volume efficiency decreases as the rotation speed increases, and the actual discharge flow rate decreases with respect to the theoretical flow rate.
The cam A according to the present invention has a smaller flow rate decrease than the cam B, and can maintain high volumetric efficiency up to high rotation. The reason will be described with reference to FIG.

【0040】図6において、高回転時におけるポンプ各
部の時刻歴波形を示したもので、カムAの場合を太線
で、カムBの場合を細線で示してある。図示のように吸
入弁5は、カムが吸入行程から吐出行程に入ってもまだ
開いているため、この間にプランジャ2が加圧した分の
流量は、吸入弁5を通って吸入通路10側に逆流する。
このため、吐出流量が減少する。
FIG. 6 shows a time history waveform of each part of the pump at the time of high rotation, in which the case of the cam A is indicated by a thick line, and the case of the cam B is indicated by a thin line. As shown in the drawing, the suction valve 5 is still open even when the cam enters the discharge stroke from the suction stroke. Therefore, the flow rate corresponding to the pressure applied by the plunger 2 during this time passes through the suction valve 5 to the suction passage 10 side. Backflow.
For this reason, the discharge flow rate decreases.

【0041】さらに、吸入弁5が閉じてから吐出弁6が
開くまでにも遅れがあり、両者の遅れの合計が吐出に寄
与しない無効区間となる。高回転時は、一行程あたりの
時間が短くなるため、この無効区間が相対的に増え、容
積効率が低下する。なお、吸入弁5の閉じ遅れの理由
は、プランジャ2が下降を始めてもすぐには加圧室12
の圧力が下がらないためと、吸入弁自体が開→閉状態に
なるまでの移動時間がかかるためである。また、吐出弁
6の開き遅れの理由は、加圧室圧力が吐出弁下流の吐出
通路11の圧力まで上昇するのに時間がかかるためであ
る。
Further, there is a delay from when the suction valve 5 is closed to when the discharge valve 6 is opened, and the total of both delays is an invalid section which does not contribute to the discharge. At the time of high rotation, the time per one stroke becomes short, so this invalid section relatively increases, and the volumetric efficiency decreases. The reason why the closing of the suction valve 5 is delayed is that even when the plunger 2 starts to descend, the pressure chamber 12
This is because the pressure of the suction valve does not drop and it takes time to move the suction valve itself from the open state to the closed state. The reason why the opening of the discharge valve 6 is delayed is that it takes time for the pressure of the pressurizing chamber to rise to the pressure of the discharge passage 11 downstream of the discharge valve.

【0042】ここで、本発明のカムAは、カムBより速
度ピークが後方にあるため、無効区間での速度が低く抑
えられている。このため、この速度に比例した無効区間
での理論流量、すなわち吸入側へ逆流する無効流量が少
なくなり、逆に吐出弁開弁以後の有功吐出となる区間で
の理論流量が多くなる。この無効流量の差の分だけ、カ
ムAの吐出流量が多くなるわけである。無効区間が短い
低回転時は、両者の差は小さいが、無効区間が増える高
回転時は、差が徐々に大きくなるため図5のような流量
特性の差となる。
Here, since the cam A of the present invention has a speed peak behind the cam B, the speed in the invalid section is kept low. Therefore, the theoretical flow rate in the invalid section proportional to this speed, that is, the invalid flow rate flowing back to the suction side decreases, and conversely, the theoretical flow rate increases in the section where the effective discharge is performed after the discharge valve is opened. The discharge flow rate of the cam A increases by the difference between the invalid flow rates. The difference between the two is small when the rotation speed is short and the invalid section is short, but when the rotation speed is high and the number of invalid sections increases, the difference gradually increases, resulting in a flow characteristic difference as shown in FIG.

【0043】以上より、容積効率の向上には、カム速度
のピーク位置を極力後方に配置し、無効区間でのカム速
度を低く抑えるのが有効であることがわかる。
From the above, it can be seen that, in order to improve the volumetric efficiency, it is effective to arrange the peak position of the cam speed as rearward as possible and suppress the cam speed in the invalid section.

【0044】しかし、ピーク位置をあまり後方にし過ぎ
ると、吸入弁閉弁後の加圧室圧力の上昇が遅くなるの
で、特に吐出弁の開き遅れが大きくなる。その結果、無
効区間自体が長くなって逆に吐出流量の低下を招く。
However, if the peak position is set too far behind, the rise in the pressure of the pressurizing chamber after closing of the suction valve becomes slow, so that the opening delay of the discharge valve becomes particularly large. As a result, the invalid section itself becomes longer, and conversely, the discharge flow rate is reduced.

【0045】すなわち、カム速度のピーク位置は早すぎ
ても遅すぎてもだめで、概ね吐出行程区間の1/3〜1
/2の範囲がもっとも適当である。速度ピークが1/3
位置より前になると、カム速度の立上りが前記カムBの
ように早くなりすぎるため、無効流量が増えて吐出流量
が低下する。逆に1/2より後ろになると加圧室内の燃
料圧力の上昇が遅れ、吸入弁の閉じ遅れ、吐出弁の開き
遅れが増え、無効区間自体が長くなるので、これも吐出
流量の低下につながる。1/3〜1/2が、無効流量の
低減と無効区間の短縮を両立させるに適切な範囲であ
る。
That is, the peak position of the cam speed may not be too early or too late, and may be approximately 1/3 to 1 of the discharge stroke section.
The range of / 2 is most suitable. Speed peak is 1/3
Before the position, the rise of the cam speed becomes too fast like the cam B, so that the invalid flow rate increases and the discharge flow rate decreases. Conversely, if it is less than 1/2, the rise in fuel pressure in the pressurized chamber is delayed, the delay in closing the suction valve and the delay in opening the discharge valve increase, and the invalid section itself becomes longer, which also leads to a decrease in the discharge flow rate. . 1/3 to 1/2 is an appropriate range for achieving both reduction of the invalid flow rate and shortening of the invalid section.

【0046】ところで、カム速度は、カム加速度を積分
して得られるものなので、カム速度を操作するにはカム
加速度の設定を適切に行う必要がある。前記した通り、
図4中の正弦波カムは、ジャンピングが生じる点で不適
切であったが、正弦波カムのように上死点近傍における
負のカム加速度の絶対値を大きくとることは以下の点か
らも困難である。
Since the cam speed is obtained by integrating the cam acceleration, it is necessary to appropriately set the cam acceleration in order to operate the cam speed. As mentioned above,
Although the sine wave cam in FIG. 4 was inappropriate in that jumping occurred, it was difficult to increase the absolute value of the negative cam acceleration near the top dead center as in the case of the sine wave cam from the following points. It is.

【0047】まず、上死点近傍では、プランジャの戻し
ばね4の力が最も強くなるので、カム表面に作用するヘ
ルツ応力も大きくなる。ヘルツ応力を下げるためには、
ばね力を下げるか、上死点近傍のカムの曲率半径を大き
くするかであるが、まず、ばね力を下げるためにはカム
加速度の負の絶対値を小さくして、往復運動部の慣性力
を小さくして弱いばね力でもカム100とリフタ3が離
反しないようにする必要がある。また、曲率半径を大き
くするためには、やはりカム加速度の負の絶対値を小さ
くするか、カムのベース円を大きくする必要がある。こ
のうちベース円は、小型化の観点からあまり大きくでき
ないので、結局、ヘルツ応力をある許容値以内に収めて
耐久性を確保するには、上死点近傍におけるカム加速度
の負の絶対値を小さくするしかない。
First, near the top dead center, the force of the return spring 4 of the plunger becomes the strongest, so that the Hertz stress acting on the cam surface also becomes large. To lower the Hertz stress,
Either lower the spring force or increase the radius of curvature of the cam near the top dead center.First, to reduce the spring force, reduce the negative absolute value of the cam acceleration to reduce the inertia force of the reciprocating part. Must be reduced so that the cam 100 and the lifter 3 do not separate from each other even with a weak spring force. Also, in order to increase the radius of curvature, it is necessary to reduce the negative absolute value of the cam acceleration or increase the base circle of the cam. Of these, the base circle cannot be so large from the standpoint of miniaturization, so in order to keep the Hertz stress within a certain allowable value and ensure durability, the negative absolute value of the cam acceleration near the top dead center should be small. I have to do it.

【0048】このためカム速度を短い区間で減速させる
のが困難になり、減速区間が長くなる(加速区間が短く
なる)結果、カム速度の最大ピーク位置が吐出行程区間
の1/3より前になりがちである。
For this reason, it is difficult to reduce the cam speed in a short section, and the deceleration section becomes longer (the acceleration section becomes shorter). As a result, the maximum peak position of the cam speed becomes earlier than 1 / of the discharge stroke section. It tends to be.

【0049】このため図3に示したカムは、カム速度の
最大ピーク位置を吐出行程区間の1/3〜1/2にする
ために、下死点からのカム加速度を正の小さな値に抑え
た第1カム部に続いて、カム加速度を大きく増加させ
た後に徐々に減少させて負の加速度へと下降する第2カ
ム部を設け、さらに第2カム部に続く上死点までの負
のカム加速度をプランジャの最高往復周波数でもカムと
プランジャとが離反しない限界の加速度とほぼ同じ値と
した第3カム部を設け、またプランジャが上死点から
下死点に至る吸入行程では、吐出行程のカム加速度と上
死点に対して対象な加速度曲線’、’、’を有す
るカムプロフィールとしたものである。
For this reason, in the cam shown in FIG. 3, the cam acceleration from the bottom dead center is suppressed to a small positive value in order to set the maximum peak position of the cam speed to 1/3 to 1/2 of the discharge stroke section. Following the first cam portion, a second cam portion is provided which increases the cam acceleration greatly and then gradually decreases to a negative acceleration, and further has a negative cam until the top dead center following the second cam portion. A third cam portion having a cam acceleration substantially equal to a limit acceleration at which the cam and the plunger do not separate from each other even at the maximum reciprocating frequency of the plunger is provided. In addition, in a suction stroke in which the plunger moves from a top dead center to a bottom dead center, a discharge stroke is performed. The cam profile has an acceleration curve ',', 'which is a target with respect to the cam acceleration and top dead center.

【0050】負のカム加速度を上死点近傍の広い範囲に
渡って限界付近まで下げることにより、短い区間でカム
速度を減速できるようになるので、カム速度のピーク位
置(=加速度0)を容易に吐出行程区間の1/3以降に
配置できる。仮に上死点近傍の加速度を単純な等加速度
にした場合は図4のカムBのようになり、十分な減速を
得られないために減速区間が長くなって、速度ピークを
1/3以降に配置するのが困難になる。
By lowering the negative cam acceleration over a wide range near the top dead center to the vicinity of the limit, the cam speed can be reduced in a short section, so that the peak position of the cam speed (= zero acceleration) can be easily set. Can be arranged in one third or more of the discharge stroke section. If the acceleration in the vicinity of the top dead center is set to a simple constant acceleration, a cam B shown in FIG. 4 is obtained, and the deceleration section becomes long because sufficient deceleration cannot be obtained. It becomes difficult to arrange.

【0051】ここで、点線で示す限界加速度とは、ばね
力と慣性力とが釣り合って、ポンプの最高運転回転数で
もジャンピングを起こさない限界の加速度のことを指
す。また、図3中の最低加速度の値はカムのヘルツ応力
の許容値やベース円の大きさの制限等から自ずと下限値
が定まり、これに合わせてばね力の値が決定されて限界
加速度の大きさが決まる。
Here, the limit acceleration indicated by the dotted line indicates a limit acceleration at which the spring force and the inertia force are balanced and no jumping occurs even at the maximum operation speed of the pump. The lower limit of the minimum acceleration in FIG. 3 is naturally determined from the allowable value of the Hertz stress of the cam and the limit of the size of the base circle, and the value of the spring force is determined in accordance with the lower limit. Is determined.

【0052】上記のように、負のカム加速度をできるだ
け下げた上で、下死点からのカム加速度を低く抑え、途
中から再加速させるカムプロフィールにすることによ
り、カム速度の立上りをより低く抑えることができるの
で、最大限カム速度のピークをより後方に持っていくこ
とができる。しかし、ピーク位置が1/2より後方にな
ると逆に吐出量の低下を招くので、加速度の値や再加速
の区間等を適度に調節して吐出行程区間のほぼ1/3〜
1/2にカム速度のピークが来るようにする。この際、
上死点・下死点におけるカム速度は0であるため、カム
加速度の正・負の面積は同じにする必要がある。
As described above, after the negative cam acceleration is reduced as much as possible, the cam acceleration from the bottom dead center is suppressed to a low value, and the rise of the cam speed is suppressed to a lower value by adopting a cam profile for re-acceleration halfway. Therefore, the maximum cam speed peak can be brought further backward. However, if the peak position is later than 2, the discharge amount is reduced, so that the acceleration value, the re-acceleration section and the like are appropriately adjusted to almost 1/3 of the discharge stroke section.
The peak of the cam speed comes to half. On this occasion,
Since the cam speed at the top dead center / bottom dead center is 0, the positive and negative areas of the cam acceleration must be the same.

【0053】また好ましくは、下死点におけるカム加速
度を連続にする、すなわち下死点でのカム加速度(ジャ
ーク)を0とする。これにより慣性力の変化が連続にな
るので、高次の振動成分が現れず、低振動・低騒音にす
ることができる。また、騒音対策もやり易くなる。
Preferably, the cam acceleration at the bottom dead center is made continuous, that is, the cam acceleration (jerk) at the bottom dead center is set to zero. As a result, the change in the inertial force becomes continuous, so that high-order vibration components do not appear and low vibration and low noise can be achieved. Also, noise countermeasures become easier to carry out.

【0054】以上説明した図3のカムでは無効区間にお
けるカム速度を最大限低く抑えるために、出だしの加速
度を低く抑えて途中から再加速するような加速度曲線と
したが、十分な減速が得られる場合はこのような再加速
を行わず、図7に示すように下死点から上死点にかけて
単調減少するカム加速度としてもよい。
In the cam of FIG. 3 described above, in order to suppress the cam speed in the invalid section as much as possible, the acceleration curve is such that the starting acceleration is kept low and acceleration is resumed from the middle, but sufficient deceleration can be obtained. In such a case, such a re-acceleration is not performed, and a cam acceleration that monotonously decreases from the bottom dead center to the top dead center as shown in FIG. 7 may be used.

【0055】図7は、本発明のその他の実施例を示すカ
ムである。
FIG. 7 is a cam showing another embodiment of the present invention.

【0056】図7において、下死点からのカム加速度を
正の略一定値とした第1カム部に続いて、カム加速度を
徐々に減少させて負の加速度へと単調減少する第2カム
部を設け、さらに第2カム部に続く上死点までの負のカ
ム加速度を負の略一定値とするとともに、負の加速度を
プランジャの最高往復周波数でもカムとプランジャとが
離反しない限界の加速度とほぼ同じ値とした第3カム部
を設け、またプランジャが上死点から下死点に至る吸入
行程では、吐出行程のカム加速度と上死点に対して対象
な加速度曲線を有するカムプロフィールとしたものであ
る。好ましくは、図3のカムと同様に下死点でのジャー
クを0とする。
In FIG. 7, following the first cam portion whose cam acceleration from the bottom dead center is set to a substantially constant positive value, the second cam portion which gradually reduces the cam acceleration and monotonously decreases to a negative acceleration. The negative cam acceleration to the top dead center following the second cam portion is set to a substantially constant negative value, and the negative acceleration is set to a limit acceleration at which the cam and the plunger do not separate at the maximum reciprocating frequency of the plunger. A third cam portion having substantially the same value is provided, and in a suction stroke in which the plunger moves from top dead center to bottom dead center, a cam profile having a target acceleration curve with respect to the cam acceleration in the discharge stroke and the top dead center. Things. Preferably, the jerk at the bottom dead center is set to 0 as in the case of the cam of FIG.

【0057】図3のカムと比較するとカム速度の立ち上
りはやや大きくなるものの、実用上十分な吐出性能を確
保することができる。また、再加速を行わない分、カム
加速度の変化が滑らかになるので、振動・騒音の点でよ
り有利になる長所がある。なお、図示のように上死点近
傍の負の加速度を限界加速度より若干上げ、ジャンピン
グに対して余裕をとるのがさらに実用的である。
Although the rise of the cam speed is slightly larger than that of the cam of FIG. 3, practically sufficient discharge performance can be secured. Further, since the change in cam acceleration becomes smoother because re-acceleration is not performed, there is an advantage that vibration and noise are more advantageous. As shown in the figure, it is more practical to slightly increase the negative acceleration near the top dead center from the limit acceleration to provide a margin for jumping.

【0058】図8は本発明の一実施例である図3のカム
と図7のカムについて説明する図である。
FIG. 8 is a view for explaining the cam shown in FIG. 3 and the cam shown in FIG. 7 according to one embodiment of the present invention.

【0059】図8において、カム加速度の周波数成分の
強さを示したもので、横軸は、振動次数、縦軸は、パワ
ースペクトルである。両カム共に加速度波形に不連続な
部分がないため高次の振動成分は極めて少なく、いずれ
も低振動、低騒音のポンプとすることができる。図7の
カムは、図3のカムよりはわずかに容積効率が劣るもの
の、加速度変化に比例した慣性力の変化が滑らかな分、
高次の振動成分がさらに少ないので振動・騒音の点で優
れるという長所がある。どちらのカムを使用するかは、
容積効率と振動・騒音のどちらに重きを置くかで変わる
ものであり、優劣の差はないといえる。
In FIG. 8, the magnitude of the frequency component of the cam acceleration is shown. The horizontal axis is the vibration order, and the vertical axis is the power spectrum. Since there is no discontinuous portion in the acceleration waveform of both cams, the high-order vibration component is extremely small, and both can be a low vibration and low noise pump. Although the cam of FIG. 7 has a slightly lower volumetric efficiency than the cam of FIG. 3, the change in the inertial force proportional to the acceleration change is smoother.
It has the advantage of being superior in terms of vibration and noise because the higher-order vibration components are further reduced. Which cam to use depends on
It depends on whether weight is given to volumetric efficiency or vibration / noise, and it can be said that there is no difference between superiority and inferiority.

【0060】尚、本発明の一実施例であるカム100は
図1に示したように、エンジンカム軸72と軸を共通に
し、これに追加する形態で搭載すれば構成が簡単になり
コスト低減を図れる効果がある。この例では高圧燃料ポ
ンプ101をエンジンカバー73に固定してリフタ3に
カム100が圧接するよう構成しているが、ポンプをエ
ンジンブロック等に取付けてもよく、取付方向も上向
き、下向き、横向き等いずれの向きにも搭載可能であ
る。尚、もちろんポンプ本体1内にカム100を内装す
る構成としてもよく、エンジンカム軸からの動力の伝達
はカップリング等を介して行うようにすればよい。
As shown in FIG. 1, the cam 100 according to an embodiment of the present invention has a common shaft with the engine cam shaft 72, and if the cam 100 is mounted in an additional form, the structure is simplified and the cost is reduced. There is an effect that can be achieved. In this example, the high-pressure fuel pump 101 is fixed to the engine cover 73 and the cam 100 is pressed against the lifter 3. However, the pump may be mounted on an engine block or the like, and the mounting direction may be upward, downward, lateral, or the like. It can be mounted in any orientation. The cam 100 may of course be provided inside the pump body 1, and the transmission of power from the engine camshaft may be performed via a coupling or the like.

【0061】以上説明したように、本発明によれば、高
圧燃料ポンプ101が低回転域から高回転域まで広い範
囲に渡って高い容積効率を得ることができるので、高速
走行中のエンジン全開状態においても高い圧力で十分な
燃料を供給することが可能となり、このエンジンを搭載
した車両の運動性能が向上する。容積効率が高いので、
必要な吐出流量を確保しつつ、ポンプの押しのけ容積を
小さくすることができ、駆動トルクが下がって燃費が向
上する。
As described above, according to the present invention, the high-pressure fuel pump 101 can obtain high volumetric efficiency over a wide range from the low rotation speed range to the high rotation speed range. In this case, sufficient fuel can be supplied at a high pressure, and the kinetic performance of a vehicle equipped with this engine is improved. Because of high volumetric efficiency,
The displacement of the pump can be reduced while the required discharge flow rate is secured, and the driving torque is reduced to improve fuel economy.

【0062】さらに、本発明のカム100は、上死点近
傍における負のカム加速度の絶対値を最大限小さく構成
できるので、カムの曲率半径が大きくなり、ヘルツ応力
が下がって耐久性が向上する。若しくは、ヘルツ応力を
許容値以内に収めつつカムのベース円を小さくできるの
で、ポンプが小形になりエンジンルーム内への配置が容
易になる。同時に駆動トルクも下がるのでこのポンプを
搭載した車両の燃費が向上する。
Further, since the absolute value of the negative cam acceleration near the top dead center can be minimized in the cam 100 of the present invention, the radius of curvature of the cam increases, the Hertz stress decreases, and the durability improves. . Alternatively, the base circle of the cam can be reduced while keeping the Hertz stress within an allowable value, so that the pump is small and easy to dispose in the engine room. At the same time, the driving torque is reduced, so that the fuel efficiency of the vehicle equipped with this pump is improved.

【0063】[0063]

【発明の効果】本発明によれば、低回転域から高回転域
まで広い範囲で高い容積効率が得られ、しかも小形で、
トルク効率も高く、振動・騒音も少ない高圧燃料ポンプ
を提供することができる。
According to the present invention, a high volumetric efficiency can be obtained in a wide range from a low rotation speed range to a high rotation speed range, and the size is small.
A high-pressure fuel pump having high torque efficiency and low vibration and noise can be provided.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】一般的な高圧燃料ポンプの構造を説明する縦断
面図。
FIG. 1 is a longitudinal sectional view illustrating the structure of a general high-pressure fuel pump.

【図2】一般的な高圧燃料ポンプを用いたエンジンの燃
料供給装置の全体構成図。
FIG. 2 is an overall configuration diagram of a fuel supply device for an engine using a general high-pressure fuel pump.

【図3】本発明のカムの一実施例を示す図。FIG. 3 is a view showing an embodiment of a cam according to the present invention.

【図4】本発明の一実施例であるカムと他のカムとの形
状の違いを示す図。
FIG. 4 is a diagram showing a difference in shape between a cam according to an embodiment of the present invention and another cam.

【図5】本発明の一実施例である高圧燃料ポンプの吐出
流量特性を示す図。
FIG. 5 is a diagram showing discharge flow characteristics of a high-pressure fuel pump according to an embodiment of the present invention.

【図6】カム形状による流量特性違いの理由を示す図。FIG. 6 is a diagram showing a reason for a difference in flow rate characteristics depending on a cam shape.

【図7】本発明の他の実施例を備えたカムを示す図。FIG. 7 is a view showing a cam provided with another embodiment of the present invention.

【図8】本発明の一実施例であるカムの加速度の周波数
成分を示す図。
FIG. 8 is a diagram illustrating frequency components of acceleration of a cam according to an embodiment of the present invention.

【符号の説明】 1…ポンプ本体、2…プランジャ、3…リフタ、4…ば
ね、5…吸入弁、5a…ばね、6…吐出弁、6a…ば
ね、10…吸入流路、11…吐出流路、12…加圧室、
20…シール、50…燃料タンク、51…低圧ポンプ、
52…低圧プレッシャレギュレータ、53…コモンレー
ル、54…インジェクタ、55…高圧プレッシャレギュ
レータ、57…低圧配管、71…エンジン、72…エン
ジンカム軸、73…エンジンカバー、100…カム、1
01…高圧燃料ポンプ。
[Description of Signs] 1 ... pump body, 2 ... plunger, 3 ... lifter, 4 ... spring, 5 ... suction valve, 5a ... spring, 6 ... discharge valve, 6a ... spring, 10 ... suction flow path, 11 ... discharge flow Road, 12 ... Pressurizing chamber,
20: seal, 50: fuel tank, 51: low pressure pump,
52: low pressure regulator, 53: common rail, 54: injector, 55: high pressure regulator, 57: low pressure pipe, 71: engine, 72: engine camshaft, 73: engine cover, 100: cam, 1
01 ... High pressure fuel pump.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) F04B 53/10 F04B 21/02 E 53/14 21/04 Z (72)発明者 野上 忠彦 茨城県土浦市神立町502番地 株式会社日 立製作所機械研究所内 (72)発明者 高尾 邦彦 茨城県土浦市神立町502番地 株式会社日 立製作所機械研究所内 (72)発明者 山田 裕之 茨城県ひたちなか市大字高場2520番地 株 式会社日立製作所自動車機器事業部内 Fターム(参考) 3G066 AA07 AB02 AC09 AD12 BA00 BA17 BA22 BA29 BA67 CA01S CA04T CA04U CA09 CA22T CE03 CE04 CE13 CE22 CE34 DB11 DB12 DB13 DC18 3H071 AA07 BB01 CC11 CC21 CC33 CC34 CC47 DD01 DD12 DD89 3H075 AA03 BB03 BB21 CC05 CC17 CC25 CC34 CC35 CC36 DA04 DA09 DB24 DB26 ──────────────────────────────────────────────────の Continued on the front page (51) Int.Cl. 7 Identification symbol FI Theme coat ゛ (Reference) F04B 53/10 F04B 21/02 E 53/14 21/04 Z (72) Inventor Tadahiko Nogami Tsuchiura, Ibaraki 502, Kachimachi-cho, Machinery Research Laboratories, Hitachi, Ltd. F-term (Reference) 3G066 AA07 AB02 AC09 AD12 BA00 BA17 BA22 BA29 BA67 CA01S CA04T CA04U CA09 CA22T CE03 CE04 CE13 CE22 CE34 DB11 DB12 DB13 DC18 3H071 AA07 BB01 CC11 CC21 CC33 CC34 CC47 DD89 3H075 AA03 BB03 BB21 CC05 CC17 CC25 CC34 CC35 CC36 DA04 DA09 DB24 DB26

Claims (6)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】燃料の吸入通路と吐出通路とに連通する加
圧室と、回転するカムの形状によって前記加圧室内を往
復動するプランジャと、前記吸入通路を開閉する吸入弁
と、前記吐出通路を開閉する吐出弁とを備えた高圧燃料
ポンプにおいて、前記プランジャが下死点から上死点に
至る吐出行程の開始直後における前記吸入弁が開いてい
る間は、前記プランジャの上昇速度を抑え、前記吸入弁
が閉じた後に速度を上げる前記カムの形状としたことを
特徴とする高圧燃料ポンプ。
A pressurizing chamber communicating with a fuel intake passage and a discharge passage; a plunger reciprocating in the pressurized chamber by a shape of a rotating cam; a suction valve for opening and closing the suction passage; A high-pressure fuel pump having a discharge valve for opening and closing a passage, wherein while the suction valve is opened immediately after the plunger starts a discharge stroke from bottom dead center to top dead center, the rising speed of the plunger is suppressed. A high-pressure fuel pump having a shape of the cam for increasing the speed after the suction valve is closed.
【請求項2】燃料の吸入通路と吐出通路とに連通する加
圧室と、回転するカムの形状によって前記加圧室内を往
復動するプランジャと、前記吸入通路を開閉する吸入弁
と、前記吐出通路を開閉する吐出弁とを備えた高圧燃料
ポンプにおいて、前記カムの付勢力に対向して前記プラ
ンジャを押圧する弾性部材を備え、前記プランジャが下
死点から上死点に至る吐出行程における前記下死点から
のカム加速度を正の小さな値に抑えた第1カム部に続い
て、カム加速度を大きく増加させた後に徐々に減少させ
て負の加速度へと下降する第2カム部を設けるととも
に、前記第2カム部に続く上死点までの負のカム加速度
を前記プランジャの最高往復周波数でも前記カムと前記
プランジャとが離反しない限界の加速度とほぼ同じ値と
した第3カム部を設け、かつ前記プランジャが上死点か
ら下死点に至る吸入行程では、前記吐出行程のカム加速
度と上死点に対して対象な加速度曲線を有するカムプロ
フィールを備えたことを特徴とする高圧燃料ポンプ。
2. A pressurizing chamber communicating with a fuel intake passage and a discharge passage, a plunger reciprocating in the pressurized chamber by a shape of a rotating cam, a suction valve for opening and closing the suction passage, and a discharge valve. A high-pressure fuel pump having a discharge valve that opens and closes a passage, wherein the high-pressure fuel pump includes an elastic member that presses the plunger in opposition to the urging force of the cam, and the plunger is disposed in a discharge stroke from a bottom dead center to a top dead center. Following the first cam portion, in which the cam acceleration from the bottom dead center is suppressed to a small positive value, a second cam portion is provided, in which the cam acceleration is largely increased and then gradually reduced to a negative acceleration. A third cam portion provided with a negative cam acceleration following the second cam portion up to the top dead center at substantially the same value as a limit acceleration at which the cam and the plunger do not separate from each other even at the maximum reciprocating frequency of the plunger. And a high-pressure fuel pump having a cam profile having a target acceleration curve with respect to a cam acceleration of the discharge stroke and a top dead center in a suction stroke of the plunger from a top dead center to a bottom dead center. .
【請求項3】前記カム加速度は下死点および上死点での
カム加速度をほぼ0とするカムプロフィールを備えてい
ることを特徴とする請求項2記載の高圧燃料ポンプ。
3. A high-pressure fuel pump according to claim 2, wherein said cam acceleration has a cam profile that makes the cam acceleration at bottom dead center and top dead center substantially zero.
【請求項4】燃料の吸入通路と吐出通路とに連通する加
圧室と、回転するカムの形状によって前記加圧室内を往
復動するプランジャと、前記吸入通路を開閉する吸入弁
と、前記吐出通路を開閉する吐出弁とを備えた高圧燃料
ポンプにおいて、前記カムの付勢力に対向して前記プラ
ンジャを押圧する弾性部材を備え、前記カムは前記プラ
ンジャが下死点から上死点に至る吐出行程における下死
点からのカム加速度を正の略一定値とした第1カム部に
続いて、カム加速度を徐々に減少させて負の加速度へと
単調減少する第2カム部を設け、さらに前記第2カム部
に続く上死点までの負のカム加速度を負の略一定値とす
るとともに、前記負の加速度を前記プランジャの最高往
復周波数でも前記カムと前記プランジャとが離反しない
限界の加速度とほぼ同じ値とした第3カム部を設け、ま
た前記プランジャが上死点から下死点に至る吸入行程で
は、前記吐出行程のカム加速度と上死点に対して対象な
加速度曲線を有するカムプロフィールを備えていること
を特徴とする高圧燃料ポンプ。
4. A pressurizing chamber communicating with a fuel suction passage and a discharge passage, a plunger reciprocating in the pressurizing chamber by a shape of a rotating cam, a suction valve for opening and closing the suction passage, and a discharge valve. A high-pressure fuel pump having a discharge valve for opening and closing a passage, comprising: an elastic member that presses the plunger in opposition to the urging force of the cam, wherein the cam discharges the plunger from a bottom dead center to a top dead center. Following the first cam portion, in which the cam acceleration from the bottom dead center in the stroke is a substantially constant positive value, a second cam portion is provided, in which the cam acceleration is gradually reduced to monotonically decrease to a negative acceleration. The negative cam acceleration to the top dead center following the second cam portion is set to a substantially constant negative value, and the negative acceleration is set to a limit acceleration at which the cam and the plunger do not separate from each other even at the maximum reciprocating frequency of the plunger. Ho A third cam portion having the same value is provided, and in a suction stroke in which the plunger is moved from a top dead center to a bottom dead center, a cam profile having a target acceleration curve with respect to the cam acceleration in the discharge stroke and an upper dead center is defined. A high-pressure fuel pump, comprising:
【請求項5】前記カムは、カム速度の最大ピーク位置を
吐出行程区間のほぼ1/3〜1/2の間とすることを特
徴とする請求項3ないし5に記載の高圧燃料ポンプ。
5. The high-pressure fuel pump according to claim 3, wherein the cam has a maximum peak position of the cam speed between approximately 1/3 and 1/2 of a discharge stroke section.
【請求項6】前記ポンプは、前記吸入弁を任意のタイミ
ングで開弁または閉弁できる電磁アクチュエータ等の付
勢手段を設けないことを特徴とする請求項1ないし6に
記載の高圧燃料ポンプ。
6. The high-pressure fuel pump according to claim 1, wherein the pump does not include an urging means such as an electromagnetic actuator capable of opening or closing the suction valve at an arbitrary timing.
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