JPH01178734A - 内燃機関の燃料供給管制装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は主として正転又は逆転の切替を容易とする内燃
機関の燃料管制装置の改善に関する。

〔従来の技術〕

一般にディーゼル機関の燃料供給装置は、クランク軸か
ら歯車、チエイン、ベルト等の動力伝達機構を介して該
クランク軸の回転に同期して連動される燃料噴射ポンプ
用のカム軸を設置し、該カム軸上にシリンダ毎に前記燃
料噴射ポンプを駆動するカムを適当なタイミングで固定
し、該カムによってシリンダ内に供給する燃料の供給時
期や供給期間をコントロールしている。

次に第４図を参照し従来形燃料供給装置について説明す
る。

本例は船舶用主機関として使用される大型ディーゼル機
関についての従来例であり、クランク軸１］１から歯車
列１１６を介してカム軸１１．７連動せしめる。該カム
軸１１７には各シリンダ】１１０に対応するカム軸１１
２が固定されている。

クランク軸１１１の回転によって、カム１１２がローラ
１１３を介して燃料噴射ポンプ１１４を駆動し、予め定
められたタイミングで燃料油をシリンダ１１１０内に圧
送する。なお一般に１サイクル毎にシリンダへ供給され
る燃料噴射量は、燃料噴射ポンプ１］４で定量されるケ
ースが多い。又舶用ディーゼル機関の、ように、クラン
ク軸の回転方向が正転のみならず、場合に応じて逆転さ
せて使用する必要のある機関においては、逆転時には正
転位置でカム軸に固定されたカムの位相角を変更する機
構が必要となるが、第５図にはその一例を示す。

即ち第５図に示すように正転時と逆転時とではθだけ位
相を変換する必要がある。ところが従来のようにカム軸
１１７にカム１１２を固定した場合には、カム１１２の
位相を変換するととは容易にはできないので、第６図に
示すように正転用と逆転用の２種類のカム１１２ａと１
１２ｂとを予め併置しておき、カム軸］１７を軸心方向
に移動させ、正転カム１１２ａと逆転カム１１２ｂを各
々使い分ける等の機構が設けられている。

〔発明が解決しようとする問題点〕

ところが上記従来例には次のような問題点がある。

（１）構成部品の種類と点数が多くなく、又カムやロー
ラのような高級な材料や精密な加工を必要とする部品も
あり、構造が複雑で製造コストも高く々ることが多い。

（２）イ幾関の高性能化、高出力化に伴ないカムやロー
ラ、カム軸駆動歯車、カム軸等に作用する荷重のレベル
も高くなるので、機関の製造コストの中に占める装置式
の割合が増加する傾向となり、又信頼性の確保も困難に
なる傾向がある。

（３）機関が正転、逆転を必要とする場合、正転、逆転
用”のカムが各シリンダ毎に必要となり、又カム軸を“
移動させる等の犬がかシな逆転装置が必要となり、構造
が複雑なため製造コストも高くなる。

（４）　　カム軸に固定したカムの場合、運転中その作
動時期を自由にかつ容易に調整することは困難である。

（５）　　一般に燃料噴射量のコントロールは燃料噴射
ポンプで行なうが、この場合州別噴射ポンプは管制装置
を内蔵するため複雑で高価なものに々りがちである。

（６）作動媒体による駆動を行なう型式の燃料供給装置
においては、部分負荷の場合でも全負荷に相等する作動
媒体量を駆動装置へ供給する場合があり、このよう々装
置では部分負荷時の駆動力損失が多く彦る欠点がある。

本発明の目的は前記従来装置の問題点を解消し、安価で
信頼性も高く駆動動力が少なく、運転中の最適制御特に
正転、逆転のコントロールが容易な内燃機関の燃料供給
装置を提供するにある。

〔問題点を解決するだめの手段〕

本発明に係る内燃機関の燃料供給管制装置は、クランク
軸又はクランク軸に連動した別軸によって・駆動され、
かつ燃料供給管制用の加圧作動媒体の供給孔を有する回
転分配、弁と、該回転分配弁と同心状に隣接して配置さ
れ、該回転分配弁と相対的に回転方向及び軸方向への移
動が同時、又はそれぞれ単独に可能なように構成された
作動油供給管制溝を有する摺動管制体とを備えた二重摺
動式管制弁を、作動媒体によって作動せしめられる燃料
噴射ポンプ駆動装置への作動媒体供給経路の途中に設置
したことを特徴としている。

〔作用〕

前記二重摺動式管制弁が燃料噴射ポンプの駆動装置への
作動媒体経路の途中に設置されているので、機関の運転
状況に応じて前記摺動管制体０６を軸方向に摺動させた
り、軸のまわシに回転させることにより負荷及び噴射タ
イミングを容易にコンＩ・ロールすることができ、又舶
用主機関においては正転又は逆転時のタイミングの切換
も極めて容易に可能となる。

〔実施例〕

以下第１〜３図を参照し本発明の一実施例について説明
する。

第１図は本発明を２ザイクル舶用大型デイ一ゼル機関に
適用した一例を示すもので、各シリンダ内に供給する燃
料の供給タイミングと噴射量、噴射圧力、並びにクラン
ク軸の回転方向を管制する装置の系統図を示す。この実
施例では作動流体として潤滑油の使用を想定している。

第１図において１はピストン、２はシリンダカバー、３
はシリンダライナ、４は燃焼室、５は排気弁、６は燃料
噴射弁、７は燃料噴射管、８は燃料噴射ポンプ、９は燃
料噴射ポンプ駆動ピストン、１０は燃料噴射ポンプ駆動
油室、１１は作動油戻しばね、１２は作動油供給管、１
３は閉止弁、１４は逆止弁、１５は燃料供給管、１６は
機関本体、１７は作動油供給管、］８は蓄圧器、Ｊ９逃
出弁、２０は戻り管、２１は加圧ポンプ、２２は作動油
ポンプ、２３は排油戻り管、２４は圧力検出器、２５は
加圧ポンプのコントローラ、０］は二重摺動式管制弁、
０２は駆動軸を示す。

即ち第１図において１〜７には公知のユニフロー２サイ
クルデイーゼル機関か図示され、８〜１５で図示されて
いる外部より供給される作動油により駆動される燃料噴
射ポンプを介して高圧撚ｔ１が適切なエンジンタイミン
グと噴射量をもって燃料弁６よりシリンダ内に噴射され
る。

第２図は本発明の主要部である二重摺動式管制弁０１の
詳細説明図で、０２け、駆動軸、０３は回転弁、０４　
Ｕ：作動油供給孔、０５は作動油排出孔、０６は摺動管
制体、０７は作動油供給管制溝、０８は外環体、０９は
供給溝、０１０は蓋、０　］、　１は作動油入口孔、０
２は作動油出口孔、０１３は作動油供給時期管制ランク
、０１４は同ピニオン、０１５は作動油供給期間管制ラ
ック、０１６は同）？ニオンであり第２図（ａ）は第２
図（ｂ）のＶ−Ｖ断面、（ｂ）は第２図（ａ）のＩ−Ｉ
断面、（ｃ）は同ｒ［Ｉ−Ｉ［１断面図、（ｄ）ｉ′ｌ
ｉ同ＩＶ−ＩＶ断面をそ八ぞれ示しており、第３図は第
２図（ｂ）の管制溝のＡ−Ａ断面図を展開して示した説
明図である。

即ち本発明の重要部である二重摺動式管制弁０１は中心
部にクランク軸により駆動され軸心部に油孔を有し作動
油の入口及び出口供給口０４．’、０４をそなえた回転
分配弁０３と、該回転分配弁と同心状に隣接して配置さ
れ且該回転分配弁と相対的に回転方向及び軸方向への移
転調整が同時又はそれぞれ単独Ｋ　’ｉ可能なように構
成されており且作動油の作動時期及び作動期間の調整用
作動油供給管制溝０７とを有する摺動管制体０６より構
成されている。なお０９は摺動管制体０６を軸線の１わ
りに回転し７たり軸線方向に移動調整する際作動油路が
閉鎖されるのを防止するだめの逃げとなる作動油供給溝
である。

次に上記実施例の作用について、先づ二重摺動式管制弁
ＯＪの細部を除いた関連装置について説明する。

第１図において、作動油は予め加圧ポンプ２１によって
所要の圧力迄昇圧され、適当な容量の蓄圧器１８内に貯
蔵される。作動油の圧力ｄ−圧力検出器２４と加圧ポン
プコントローラ２５を介して加圧ポンプ２１にフィード
バックが働き油圧を適当レベルに制御することができる
。蓄圧器１８には非常用の逃出弁１９が併設されている
。

一方機関のクランク軸又は該クランク軸の回転に同期し
て連動された別軸に」二って駆動され７る二重摺動式管
制弁Ｏ］により、適当な時期と期間て蓄圧器１８に溜め
ら７１２でいた加圧油を作動油供給管１２を介して燃料
噴射ポンプ駆動油室１０へ導かれ、駆動ピストン９を駆
動し、これにより燃料噴射ポンプ８を作動ぜしめる。

燃料噴射ポンプ８を作動させた作動油は、適当な時期に
開くように設けられた作動油排出孔０５を通じて戻しば
ね１１の力で外部に排出される。

これにより燃料噴射ポンプ８と駆動ピストン９は作動前
の位置に戻り、１回のザイクルを完了する。

なお第１図において燃料噴射ポンプ８やシリンダは代表
として１シリンダ分のみを示しているが、二重摺動式管
制弁０１からは他のシリンダー・も供給管１２をへて作
動油が供給されることは勿論である。何らかの理由で機
関全体の作動油の供給を止めたり又は特定のシリンダへ
の作動油や燃料油の供給を停止する必要が生じたときに
は、閉止弁］３を使用する。

以下余白 （１，０） 次に第２〜３図を参照して本発明の主要部である二重摺
動式管制弁０１について説明する。

図示した実施例は４シリンダ機関の場合を示す。

なお他の多シリンダの場合には管制溝０７の数を増減す
るが、管制溝０７が干渉して数が増せない場合には、軸
方向に多列化することによって対応が可能である。

本図の場合は単列の例を示している。

回転分配弁０３はクランク軸又はクランク軸の回転に同
期して連動される別軸によって同体の駆動軸０２をへて
駆動される。又上記回転分配弁０３には蓋０１０に設置
された作動油入口孔０１１をへて蓄圧器１８から供給さ
れる高圧作動油の供給孔０４が設けられている。

上記供給孔０４′から分配された高圧作動油は該分配弁
０３の供給孔０４を介して同心状に隣接して設置された
摺動管制体０６の作動油供給管制溝０７に供給きれる。

該管制溝０７より供給される加圧作動油は流入するシリ
ンダと供給時期、並びに供給期間が特定され、外環体０
８に設けられた出口孔０１２をへて各シリンダの燃料ポ
ンプの駆動装置の駆動油室１０−″＜導かれる。

ここで摺動管制体０６は、回転分配弁０３に相対的な回
転と、軸方向への移動が各々単独に又は同時に可能なよ
うに構成されておシ、外環体０８に設けられた供給溝０
９の回転方向角度βと軸方向の移動幅Ｂの範囲内で各シ
リンダへ送出される加圧作動油の供給時期と期間を運転
中に自由に変化させることができるようになっている。

以上のような制御をスムースにかつ正確に行なうために
は、回転管制体０６に作動油供給時期管制ピニオン０１
４を刻み、これに対応する時期管制ラック０１３を設け
て、クランク角に対する管制溝０７の相対的角度を容易
に管制出来るようにしている。又同様に回転管制体０６
に全円周にわたる油供給期間管制ラック０１５を刻みピ
ニオン０１６によって摺動管制体０６を軸線方向に移動
させ、摺動管制体０６に削設された管制溝０７と回転分
配弁０３の供給孔０４の相対位置を容易に変更できるよ
うにしている。

第３図は第２図（ｂ）の管制溝０７のＡ−Ａ断面の展開
図である。管制溝０７の形状は適宜決定することができ
るが、本図では一例として台形の場合を示している。本
図で明らかなように供給孔０４と管制溝０７の相対位置
が回転方向に変化すると作動油供給時期が変化し、軸方
向に変化すると作動油供給期間が変化することが第３図
よシ明らかになる。その−例としてのの場合には管制溝
０７の最大幅の部分に供給孔０４が開口しているので、
作動油供給期間が最大となシ、機関全負荷に相等する位
置である。

■の場合には供給孔０４が管制溝０７内に開孔すること
がないので、作動油供給期間はゼロとなシ、機関の停止
に相等する位置を示す。

■の場合は■と■の中間にあり、供給孔０４の有効な開
孔期間はδとなシ、機関の部分負荷に相等する位置を示
している。

■は■の場合において回転方向にεだけ管制溝０７を移
動させた場合で正転の時にはεだけ供給孔０４の開口時
期が早くなシ、作動油供給期間は変らないが、供給の時
期がεだけ早くなる位置を示している。

上記のように回転方向と軸方向の相対移動を判別に、又
は同時に実施すれば刻々の機関の使用条件に応じた最適
の制御を速かに且容易に行なうことができる。即ち作動
油の供給時期と期間を制御することは、シリンダ内の燃
料噴射の時期と期間を制御できることとなり、又伝動油
の圧力の制御と併せて燃料噴射のタイミングと、燃料噴
射量を同時にコントロールすることができる。

なお舶用機関のように運転中にクランク軸の回転方向を
正転よシ逆転に切換える必要のあるときには、第２図（
ｂ）において摺動管制体０６を回転分配弁０３と相対的
にβだけ回転させてやればよい。

即ち第２図（ｂ）は正転の場合で上死点前γの位置で作
動油の供給をする場合を示しているが、逆転の場合にも
前記と同様に上死点前γで作動油供給を開始できるよう
にするためにはβだけ逆転方向に摺動管制体０６を回転
すればよいことになる。

この場合２γ−βの関係があり、αは作動油の供給期間
を示している。

〔発明の効果〕

本発明は前記のとおり構成したので次記のような効果を
発生する。

（１）従来のようなカムとローラを必要としないので、
カム軸や駆動歯車が不要となる。

（２）正転及び逆転の切替えが必要な舶用主機関の場合
にも、従来の複雑な逆転機構が不要となり、二重摺動式
管制体の移動のみで極めて簡単に正転逆転の相互切替え
が可能となる。

（３）二重摺動式管制弁で噴射ポンプの噴射タイミング
及び噴射量の調整が可能となシ、燃料ポンプは大幅に簡
素化できる。

（４）油圧駆動式の燃料供給装置において、部分負荷の
時てあっても全負荷時に相当する作動油を駆動ピストン
へ供給する必要とするものもあるが、本発明では燃料噴
射量に応じた真に必要な量のみの作動油の供給でよいの
で、燃料噴射ポンプ駆動動力が少なくてすみ経済的であ
る。

以上のとおり本発明を適用することによって、安価で信
頼性が高く駆動力が少なくかつ運転中の最適制御が容易
であシ、特に正転、逆転の切替えを必要とする舶用主機
関に対しても、最適の内燃機関の燃料供給管制装置を提
供することが出来る。

【図面の簡単な説明】

第１〜３図は本発明の重要部である二重摺動管制弁に係
るものであり、第１図は実施例の系統図、第２図（ａ）
は第２図（ｂ）のｖ−ｖ断面図、第２図（ｂ）は第２図
（ａ）のＩ−Ｉ断面図、第２図（ｃ）は第２図（ａ）の
ＩＩＴ−１１１断面図、第２図（ｄ）は第２図（ａ）の
ＩＶ−ＩＶ断面図、第３図は第２図（ｂ）の中のＡ−Ａ
矢視断面を展開した作用説明図、第４〜６図は従来例で
、第４図は外観図、第５〜６図はそれぞれ正転及び逆転
カム横断面図及び縦断面図である。 ０１・・・二重摺動式管制弁、ｏ３・・・回転分配弁、
０４・・・供給孔、０６・・・摺動管制体、ｏ７・・・
作動油供給管制溝。 （Ｃ） □ （断面１１ｉ１１１） （ｄ） （断面ＩＶ−ＩＶ） 第２図 軸方向 ÷ 減 （断面Ａ−Ａ） 第３図 □すＣつ□ １−一〜１１９ 第６図 上死点 第５図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. クランク軸又はクランク軸に連動した別軸によって駆動
   され、かつ燃料供給管制用の加圧作動媒体の供給孔を有
   する回転分配弁と、該回転分配弁と同心状に隣接して配
   設され、該回転分配弁と相対的に回転方向及び軸方向へ
   の移動が同時に、又はそれぞれ単独に可能なように構成
   された作動油供給管制溝を有する摺動管制体とを備えた
   二重摺動式管制弁を、作動媒体によって作動せしめられ
   る燃料噴射ポンプ駆動装置への作動媒体供給経路の途中
   に設置したことを特徴とする内燃機関の燃料供給管制装
   置。