JPH0151892B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は内燃機関に燃料を供給する燃料ポンプ
装置に関し、前記機関と調時関係を保つて動作す
る噴射ポンプと、燃料送出のタイミングを調節す
るカムリングとピストンおよびシリンダとを含む
流体圧力作動装置と、噴射ポンプに燃料を供給す
る低圧燃料供給ポンプと、噴射ポンプに供給され
る燃料量を変化させる角度調節可能なスロツトル
弁とを含む種類のものである。

このようなポンプは当業界においては公知であ
り、供給ポンプの出力からの加圧流体をもつて流
体圧力作動装置へ供給するという方式は一般に用
いられている。この圧力はこれが本装置が取付け
られている機関の回転速度に従つて変化するよう
に制御されると同時に燃料送出のタイミングが機
関の回転速度につれて変化するようになつてい
る。機関の運転効率を向上するために、噴射ポン
プに供給される燃料量に従つて前記装置に作用さ
れる圧力を変化させることは知られている。

最近の排気ガスの法的規制および燃料費の増大
によつて燃料送出のタイミングの制御は上述装置
において従来行なわれていたよりもさらに一層厳
密に制御することが要求されている。

これに対する困難性の１つは、機関への供給燃
料量の信頼できる指標を得ることである。このよ
うな指標は、例えばシリンダ内を運動する往復動
部材例えば計量シヤトルのような測定装置を備え
ることによつて得られる。しかしこの構成はシリ
ンダの各端へ、および各端から燃料を切換えでき
る弁を設けることが必要であり、従つて製造費が
高くなる。

本発明の目的は簡単および使用に便利な形式の
前記に規定した種類の装置を提供するにある。

本発明による上記に規定した種類の装置は、ス
ロツトル弁と組合わされてスロツトル弁の角度位
置変化にともなうその有効流通面積をあらわす第
１信号を出力する変換器と、前記第１信号、前記
機関の回転速度をあらわす第２信号および前記ス
ロツトル弁上流の燃料圧力を示す第３信号が入力
されかつこれから噴射ポンプに供給される燃料量
をあらわす第４信号を出力する第１の電気回路
と、前記流体圧力作動装置を作動して燃料送出の
タイミングを変化させるため第５信号を出力する
少くとも前記第４信号に応答する装置と、前記第
５信号が供給される誤差増幅器および前記流体圧
力作動装置の位置をあらわすフイードバツク信号
を出力する別の変換器を含み、前記フイードバツ
ク信号が前記誤差増幅器に送られ、さらに前記流
体圧力作動装置に供給される圧力を制御するため
の前記誤差増幅器の出力に応答する作動器とから
成る。

第１図において、既知の形式の燃料ポンプ装置
は２部分の第１および第２ハウジング９，１０を
含む。第１ハウジング部分９は開口端を有しこの
中に第２ハウジング部分１０が配置される。

回転式円筒形分配部材１１を内部にスリーブを
介して取付けた内孔が第２ハウジング部分１０に
形成され、前記分配装置は第１ハウジング部分９
内に配置された入力軸１２に結合されている。こ
の軸１２は本装置が装備された内燃機関と調時関
係を保つて駆動されるように構成されている。分
配部材内には横方向内孔１４が形成されこの中に
一対の往復運動可能なプランジヤ１５が取付けら
れ、これらプランジヤは分配部材が回転すると、
第１ハウジング部分９内で角運動するように取付
けられた環状カムリング１７に形成された図示さ
れていないカム山によつて一対のローラ１６を介
して内向きに移動するように配置されている。第
１ハウジングの内孔の表面はカムリングの軸受表
面を構成する。

分配部材１１にはさらに縦方向に延びる縦方向
通路１８が形成され、該通路はその一端において
前記横方向内孔１４と連通し、その他端において
半径方向に形成された送出通路１９と連通する。
該送出通路１９はさらに図示のように構成された
複数の等角度に隔つた送出ポート２０と整合する
ように配置されている。これらのポートは第２ハ
ジング部分１０に形成されかつ使用時にはそれぞ
れの配管によつて内燃機関に装着された噴射ノズ
ルに接続される。送出通路１９と送出ポート２０
のうちの１つのポートとの前述の整合はプランジ
ヤ１５が内向きに移動されている時間中行われこ
れによつて横方向内孔１４内に収容されていた液
体燃料は前記噴射ノズルを介して機関の燃焼室に
排出される。

縦方向通路１８は別の位置で、第２ハウジング
部分１０内に形成された入口通路２４およびこれ
に連通する前記分配部材１１を囲繞するスリーブ
に形成された入口ポート２３と整合するように配
置された、複数の等角度に隔たりかつ半径方向に
配置された送入通路２２と連通する。入口ポート
２３は入口通路２４を介して制御ポート２５と連
通し、かつ該制御ポートは低圧燃料供給ポンプ２
７の出口２６と弁部材２８を介して連通する。制
御ポート２５およびスロツトル弁２８は１つの調
節式スロツトルを構成する。

制御ポート２５の有効サイズは溝が形成されて
いるスロツトル弁２８の角度設定の変化によつて
変えられ、この装置は送入通路２２が入口ポート
２３と整合すると燃料が供給ポンプの出口から横
方向内孔１４に流れてプランジヤ１５を外向きに
移動するように構成される。上述の整合は送出通
路１９が送出ポート２０との整合している間でか
つローラ１６がカム山から降りている間において
のみ行われる。スロツトル弁２８の角度設定を調
節することによつて横方向内孔１４に流れる燃料
速度が制御され、従つて内燃機関に送出される燃
料量も制御される。

低圧燃料供給ポンプ２７は第２ハウジング部分
１０に取付けられた中空部分３７内に形成された
入口ポート３０と連通する入口を有している。該
入口は中空部分３７に形成された通路２９によつ
て入口ポート３０と連通する。中空部分３７はチ
ユーブ状のフイルタ要素３２およびばね負荷型要
素３３を含む逃し弁を内蔵する。ばね負荷型要素
３３の一端は供給ポンプによつて送出された燃料
圧力を受けて溢流ポート３４の開口度を制御し、
この様な構成によつて燃料供給ポンプは常に機関
へ送出される燃料よりも多量の燃料を圧送するか
ら該ポンプの吐出圧力が機関の回転速度によつて
定まりかつ機関の速度が増せば増大するような方
式で制御される。

ところで、カムリング１７は前述した如く機関
への燃料の送出のタイミングが変更できるように
角度調節される。この調節はシリンダ３６に取付
けられたばね負荷型ピストン３５によつて達成さ
れる。該ピストンは、カムリングとねじ係合した
ピンまたは突起３７ａによつてカムリングに結合
される。燃料はシリンダ３６の一端に供給されて
ピストンをそのばね作用に抗して供給ポンプの出
口から移動する。ピストン３５に加わる圧力の制
御については後述する。

シリンダ３６は一対のボルト６および７によつ
て第１ハウジング部分９に取付けられた本体８内
に形成されることが好適である。

スロツトル弁２８の角度設定は、入力軸１２に
よつて駆動される保持具内に収容された重錘３９
を含む機械式カバナ装置によつて制御されること
が便利である。この重錘および該重錘の保持具は
第１ハウジング部分９内に収容されている。該重
錘は入力軸１２まわりに取付けられた軸方向に可
動なフランジ付カラー４０に作用し、該カラーの
軸方向運動は枢支レバー４２の一端と手動調節部
材４３との間に取付けられたガバナスプリング４
１によつて該カラーの軸方向運動に逆らうよう偏
倚されている。該枢支レバー４２の他端はカラー
４０と当接する。さらに、レバー４２の前記一端
はタイロツド４４によつてスロツトル弁２８に結
合され、このように構成することによつて機関の
回転速度が増加すると重錘によつてカバナスプリ
ングの作用に抗して軸方向に移動され、この運動
中にスロツトル弁２８は角運動して機関に送出さ
れる燃料量を減少する。

本装置による燃料の調時作用はばね負荷型ピス
トン３５に加えられる圧力によつて定められる。
従つて、この圧力は機関の運転中に、所望の調時
特性を得るために機関の回転速度および機関にか
かる負荷に従つて変化する。機関に課せられる負
荷の指標は各送出行程において機関に送出される
燃料量をあらわす信号を発生することによつて得
られる。スロツトル弁の設定位置は機関に送出さ
れる燃料量の指標を提供するが、都合の悪いこと
には、所与の燃料量に対するスロツトル弁の設定
位置は２つの群に分類される多数の因子によつて
定まる。これら因子の第１のものはスロツトル弁
の設計および製造（製造公差等）によるもので、
第２のものはスロツトル弁の外的因子、例えば供
給ポンプの吐出圧力、機関の回転速度および燃料
温度に起因するものである。供給ポンプの吐出圧
力が増大すると或る所与のスロツトル弁開度位置
において、或る所与の時間に亘つて一層多量の燃
料が流れ、これとは逆に機関の回転速度が増加し
この時間が減少すると流通燃料は減少する。燃料
の温度は、燃料の粘度に影響を与えるから重要
で、もし燃料温度が低ければ、粘度が高くなつて
スロツトル弁を通る燃料流量は低減する。

第２因子群は電子制御回路に対して配慮するこ
とが必要で、同時に第１因子群もこの制御回路に
おいて考慮に入れることが行われ、このことは各
装置がそれ自身の校正された電子制御回路を備え
ることを必要とする。更に、本装置の使用に際
し、制御回路または装置の交換が必要となつた場
合に制御回路および装置それぞれを交換しなけれ
ばならないから、種々の問題が起る。

第２図の曲線は、スロツトル弁の上流の所与の
圧力に対しスロツトル弁の角度設定位置が変化さ
れたときのスロツトル弁を通る流量をあらわす。
第３図はスロツトル弁を通る流量に対する、第２
図に示されたスロツトル弁２８と組合わされた第
４図に示されている変換器（トランスデユーサ）
４５Ａからの信号の所要の関係をあらわす。第４
図において、スロツトル弁を構成する弁部材２８
は鉄材で造られかつ張出し部分４６をもつ電機子
４５を具備している。該電機子は一対の極部材４
７間でスロツトル弁と共に角運動し、各極部材は
巻線をもち、該巻線は直列に接続されている。張
出し部分が極部材と整列状態となると、巻線のイ
ンダクタンスが増大する。不都合なことに、得ら
れた曲線は真に直線とはならないが、この曲線の
中間部分がこの状態で使用される変換器に対して
充分な直線性をもつ。製造公差のためにスロツト
ル弁２８の入口通路２４および制御ポート２５の
大きさに変化を生じ、これら２つの構成要素を組
立てることおよび弁部材の種々の角度設定におけ
る流量測定に一定の上流圧力を用いることが提案
されている。このことを配慮して、スロツトル部
材の製造公差、また変換器の誤差を勘案して第５
図に示すように張出し部４６の外側表面を変形す
ることが提案されている。この結果第３図に示す
ような特性が得られるようになる。このような校
正処置は各装置に対して実施する必要がある。

次に第６図には、電子回路の１例のブロツク回
路線図を示す。スロツトルの変換器４５Ａからの
信号は第１信号として第１の電気回路４７′に送
られる。また機関の回転速度をあらわす第２信号
および低圧燃料供給ポンプの吐出圧力すなわちス
ロツトル弁２８の上流側の圧力をあらわす第３信
号も第１の電気回路４７′に送られる。第１の電
気回路４７′はこれに送られた信号を受けて第４
信号を出力し、該信号は機関へ本装置によつて供
給される燃料量をあらわす。前記第１の電気回路
４７′は第４信号を計算でき、或は「燃料図」の
形を示すことができ従つて第４信号が検査によつ
て決定できる保管情報を含む。もし燃料の粘度を
考慮する必要がある場合には、燃料温度を別の入
力部において第１の電気回路４７′に送入する。

この第４信号は第２の電気回路４８に送られ、
該回路はその出力部に第５信号を出力し、この第
５信号は環状カムリング１７の所望の位置をあら
わす。この信号を規定するために、前記第２の電
気回路４８は装置の速度、および例えば機関の温
度および空気吸入マニホールド内の空気圧力など
のような他の機関運転因子をあらわす信号が入力
される。前記第１の電気回路４７′と同様に、第
２の電気回路４８は第５信号を計算し、或は保管
情報として「タイミング図」の形であらわすこと
ができる。

この第５信号は誤差増巾器４９に供給され、該
増巾器の出力は略図で示すピストン３５に作用す
る圧力を定める弁の設定位置を制御する作動器
（アクチユエータ）５０を制御する。さらに、ピ
ストン３５には変換器５１が組合わされ、該変換
器は誤差増巾器４９にフイードバツク信号を提供
する。この配置によつて誤差増巾器は、変換器５
１によつて示されたような実際のピストン位置が
第２の電気回路４８から得られた第５信号によつ
て示されるような所望のピストン位置に対応する
まで作動器５０をしてピストン３５に作用する圧
力を調節させる。随意態様として、誤差増巾器４
９は機関位置をあらわす信号を提供できこの信号
は機関に対する本装置の調節に際しての何等かの
矛盾を制御回路に考慮させることができる。故に
前述のようにこの電子回路は上記の第２因子群を
考慮に入れたもので、もし正しく校正されていれ
ばいずれの装置も任意の制御回路との組合せを可
能にする。

第７図に流体回路を示し、図から作動器（アク
チユエータ）５０は可変絞りを含み、該可変絞り
に低圧供給ポンプの吐出部から燃料が供給され、
この可変絞りはボール型逆止め弁５２を介してシ
リンダ３６に接続される。シリンダ３６は固定絞
り５３を介して装置の内部に配設することが好適
である低圧ドレンに接続される。この逆止め弁５
２の目的は、可能な限りローラ１６と、ピストン
３５の運動を行わせるカムリングとの間の反力を
抑止することにある。

第６図に示す電子回路は供給ポンプの吐出圧力
を示す１つの信号を必要とし、このことは本装置
に別の変換器を取付ける必要性を意味する。位置
変換器５１によつて提供される信号は実際の場合
シリンダ３６内の圧力をあらわす信号であつて、
第８図に示すように、もしスロツトル弁への供給
が逆止め弁５２と作動器５０の中間からとられれ
ば、変換器５１はスロツトル弁上流の圧力を信号
に変換する。故に第９図に示すように、変換器５
１からの信号は第３信号として第１の電気回路４
７′に供給することができる。しかし、真の圧力
信号が第１の電気回路４７′に供給されるように
変換器からの信号を変調する回路を含む必要があ
る。前述の互換性を提供するために、ピストン３
５を偏倚するばねと組合わせて変換器５１を校正
することによつて、回路５４は省略できかつ省略
することが好ましい。

前述の２つの実施例に関しかつ第１０図に示す
ように、もしスロツトル弁への燃料の供給がボー
ル型逆止め弁５２の下流からとられれば固定絞り
５３を省略することが可能である。この配置は、
スロツトル弁へ供給される燃料圧力をあらわす信
号を変換器５１が出力する第８図および第９図に
示す装置については特に有効である。

第１０図に示す配置が利用できる理由は、本装
置の使用中、入口ポート２３が送入通路２２との
連通から外れかつボール型逆止め弁５２が閉じた
状態でローラおよびカムリングの反作用が起り、
油圧ロツク状態がシリンダ３６内に発生する。そ
のうえ、使用中にもしスロツトル弁が急激に開か
れると、燃料はシリンダ空所３６からスロツトル
弁５５を通つて横方向内孔１４に流れようとす
る。この燃料の流れは直ちに起り、燃料送出のタ
イミングに遅れを生ぜしめる。ひとたびスロツト
ル弁の新しい位置が感知されると作動器５０が作
動してシリンダ３６内の圧力を調節する。しかし
この配置は、スロツトル弁５５が開かれたとき速
かなタイミング調節を提供する。同様に、機関の
運転中でスロツトル弁が閉じられたときは、シリ
ンダ３６内の燃料圧力が一時的に上昇して燃料送
出のタイミングを進める。

第１１図は本装置の変形例を具体化したもので
ある。図において低圧燃料供給ポンプが２７で示
され、かつその出力部は直接にスロツトル弁５５
に接続されかつボール型逆止め弁５２を通つてピ
ストン３５を収容したシリンダ３６に接続され
る。調整弁（レギユレーシヨンバルブ）５６は供
給ポンプの吐出圧力を制御するように動作しこれ
に作動器（アクチユエータ）５７が組付けられて
いる。第６図および第９図における如く、第１の
電気回路４７′は、スロツトルからの第１信号、
機関の回転速度をあらわす第２信号、およびスロ
ツトルに供給された燃料の圧力をあらわす第３信
号を受ける。第１の電気回路４７′の出力は第４
信号であるがこれは第６図および第９図の実施例
における如く「タイミング図」に供給される代り
に回転速度信号と共に別の電気回路５８に供給さ
れて第５信号を提供し、この場合該信号は低圧燃
料供給ポンプ２７の所望吐出圧力を示している。
別の電気回路５８はこの圧力を計算し或は第１の
電気回路４７′および第２の電気回路４８の場合
の如く保管情報を含む「燃料圧力図」をあらわ
す。

別の電気回路５８からの信号は誤差増巾器５９
に供給され、該誤差増巾器は圧力変換器６０から
の信号を受けて調整弁５６の作動器５７を制御す
る。第１１図ではピストン３５と回路の残余の部
分との間の如何なる形のフイードバツクも示して
いない。しかし低圧燃料供給ポンプ２７の吐出圧
力に指標を与えるためピストン３５の位置を感知
することによつてフイードバツクを提供すること
が可能である。上述の諸実施例における如く、ス
ロツトル弁５５への燃料の供給はボール型逆止め
弁５２の下流からとることもできる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明が適用されるポンプ装置の一型
式の切断側面図、第２図は第１図の装置の一部分
の特徴を示すグラフ、第３図は出力信号と流量レ
ベルとの間の所望の関係を示す曲線、第４図は本
発明による第１図の装置の部分の平面図、第５図
は第３図の出力特性を提供するために改変された
第４図で見られる部分の図、第６図は第１図の装
置と共に用いる制御回路のブロツク線図、第７図
は第１図の装置用の流体圧力回路の部分を示し、
第８図は流体圧力回路に対する変形例を示し、第
９図は変形制御回路、第１０図はさらに別の変形
圧力回路、第１１図は他の変形制御回路である。 図中の符号、６，７……ボルト、８……本体、
９……第１ハウジング部分、１０……第２ハウジ
ング部分、１２……入力軸、１４……横方向内
孔、１５……プランジヤ、１６……ローラ、１７
……カムリング、１８……縦方向通路、１９……
送出通路、２０……送出ポート、２２……送入通
路、２３……入口ポート、２４……通路、２５…
…制御ポート、２６……出口、２７……低圧燃料
供給ポンプ、２８……スロツトル弁、２９……通
路、３０……入口ポート、３２……フイルタ要
素、３３……ばね負荷型要素、３４……溢流ポー
ト、３５……ばね負荷型ピストン、３６……シリ
ンダ、３７……中空部分、３７ａ……ピン、３９
……重錘、４０……カラー、４１……ガバナスプ
リング、４２……枢支レバー、４３……手動調節
部材、４４……タイロツド、４５……電機子、４
５Ａ……変換器、４６……張出し部分、４７……
極部材、４７′……第１の電気回路、４８……第
２の電気回路、４９……誤差増巾器、５０……作
動器（アクチユエータ）、５１……変換器（トラ
ンスデユーサ）、５２……ボール型逆止め弁、５
３……固定絞り、５４……電気回路、５５……ス
ロツトル弁、５６……調整弁、５７……作動器
（アクチユエータ）、５８……別の電気回路、５９
……誤差増巾器、６０……圧力変換器、６１……
アイドリングばね、６２……最大燃料停止具、６
３……作動器、６５……電気回路、を示す。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 内燃機関に燃料を供給する燃料ポンプ装置で
   あつて、前記機関と調時関係を保つて動作する噴
   射ポンプと、燃料送出のタイミングを調節するカ
   ムリング１７とピストン３５およびシリンダ３６
   とを含む流体圧力作動装置と、噴射ポンプに燃料
   を供給する低圧燃料供給ポンプ２７と、噴射ポン
   プに供給される燃料量を変化させる角度調節可能
   なスロツトル弁２８と、該スロツトル弁の角度位
   置変化にともなうその有効流通面積を示す第１信
   号を出力する前記スロツトル弁と組み合わされた
   変換器４５Ａと、前記第１信号、前記機関の回転
   速度を示す第２信号および前記スロツトル弁上流
   の燃料圧力を示す第３信号が入力されかつこれら
   噴射ポンプに供給される燃料量をあらわす第４信
   号を出力する第１の電気回路４７′と、前記流体
   圧力作動装置を作動して燃料送出のタイミングを
   変化するために第５信号を出力する少なくとも前
   記第４信号に応答する第２の電気回路４８と、前
   記第５信号が供給される誤差増幅器４９および前
   記流体圧力作動装置の位置をあらわすフイードバ
   ツク信号を出力する別の変換器５１を含み、前記
   フイードバツク信号が前記誤差増幅器４９に送ら
   れ、さらに前記流体圧力作動装置に供給される圧
   力を制御するための前記誤差増幅器の出力に応答
   する作動器５０とから成る燃料ポンプ装置。 ２ 前記第１の電気回路、および前記第４信号に
   応答する前記第２の電気回路４８が、書込み情報
   を含み、この情報から前記第４および第５信号が
   それぞれの入力に応答して得られる前記特許請求
   の範囲第１項記載の燃料ポンプ装置。 ３ 前記スロツトル弁と組み合わされた変換器４
   ５Ａが、該スロツトル弁を通る燃料流量と実質的
   に比例する前記第１信号を出力するようにされて
   いる前記特許請求の範囲第１項或いは第２項記載
   の燃料ポンプ装置。 ４ 前記流体圧力作動装置が、前記シリンダ３６
   内で加圧流体が一方の表面に作用するピストン３
   ５と、前記加圧流体による前記部材の運動に抗す
   る弾性装置とを含み、更に前記作動器５０が可変
   絞りを含むと共に低圧燃料供給ポンプからの加圧
   流体が前記表面に作用する圧力を前記作動器が前
   記可変絞りの絞り開度を調節することによつて制
   御する前記特許請求の範囲第１項記載の燃料ポン
   プ装置。 ５ 前記可変絞りの下流にスロツトル弁５５へ通
   じる分岐通路が配設されており、前記可変絞りを
   通つた燃料が前記スロツトル弁の制御を受けて噴
   射ポンプに供給される前記特許請求の範囲第４項
   に記載の燃料ポンプ装置。 ６ 前記表面と可変絞りとの中間にボール型逆止
   め弁が配設されている前記特許請求の範囲第５項
   に記載の燃料ポンプ装置。 ７ 前記分岐通路が前記ボール型逆止め弁の上流
   に配設されている前記特許請求の範囲第６項に記
   載の燃料ポンプ装置。 ８ 前記フイードバツク信号を受けかつ前記信号
   を変調する電気回路５４を含みこれによつてスロ
   ツトル弁２８の上流の圧力をあらわし、前記変調
   信号が前記第１の電気回路４７′に前記第３信号
   として入力される前記特許請求の範囲第５項乃至
   第７項のいずれか１項記載の燃料ポンプ装置。 ９ 前記別の変換器５１が、前記流体圧力作動装
   置とともに校正されこれによつて前記フイードバ
   ツク信号がスロツトル弁２８の上流の圧力をあら
   わし、前記信号が前記第１の電気回路４７′に前
   記第３信号として入力される前記特許請求の範囲
   第５項乃至第７項のいずれか１項記載の燃料ポン
   プ装置。 １０ 作動器５７および前記作動器によつて制御
   される調整弁５６を含み、前記調整弁が前記低圧
   燃料供給ポンプ２７の吐出圧力を制御するように
   動作する前記特許請求の範囲第１項に記載の燃料
   ポンプ装置。 １１ 前記作動器５７に制御信号を提供する誤差
   増幅器５９を含み、前記誤差増幅器が前記第５信
   号および前記低圧燃料供給ポンプ２７の吐出圧力
   に従つて変動する圧力変換器６０からの信号を受
   ける前記特許請求の範囲第１０項に記載の燃料ポ
   ンプ装置。 １２ 前記圧力変換器６０が前記流体圧力作動装
   置に形成されている前記特許請求の範囲第１１項
   に記載の燃料ポンプ装置。