JPH0244036Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本考案は、燃料噴射ポンプに関し、特に燃料噴
射時期の制御機構の改良に関するものである。

（従来の技術） 一般に、デイーゼルエンジンの燃料噴射ポンプ
においては、エンジンの回転数が上昇するのに従
つて噴射時期を進めるようにしているとともに、
低負荷時におけるNOxの排出量を減少させるた
めに、低負荷時には燃料の噴射時期を遅らせるよ
うにしたいわゆるロードタイマ機構が付設されて
いる。

一方、高地において大気圧が低下した状態で
は、空気密度の減少により燃焼性に与える影響が
大きい。すなわち、高地の低負荷時には、上記ロ
ードタイマ機構によつて燃料の噴射時期が遅れて
いることに加えて、空気密度の減少により圧縮圧
力が低下することにより、着火しにくに状態とな
つて半失火現象が発生し、これにより出力が低下
して運転性能を損ない白煙が排出される。一方、
高地の高負荷時には、元来高負荷時はスモーク
（黒煙）が発生しやすい状態でることに加えて、
空気密度の減少により吸入空気量が減少すること
で熱発生率が高くて燃焼速度が早くなり、このよ
うに吸入空気量が不足している状態で燃焼速度が
早くなると、燃料の炭化、すなわちスモークが発
生しやすくなる。

このため、例えば実開昭56−136140号のもので
は、所定値以下に大気圧が低下した高地において
は、低負荷時におけるロードタイマの作動による
燃料噴射時期の遅角作動を停止させるようにした
技術が提案されている。

（考案が解決しようとする課題） しかるに、上記提案技術においては、高地にお
ける噴射時期は単にエンジン回転数に対応して進
角するだけであつて、負荷に応じて補正されてい
ないために、高地の低負荷時の半失火の改善、及
び高地の高負荷時のスモーク発生の抑制が不十分
であり、運転性能、エミツシヨン性能の改善の点
で不十分である。

そこで本考案は、高地において大気圧が低下し
た状態では、低負荷時には低地の低負荷時に比し
て噴射時期を進角させることで着火性を向上させ
て半失火を防止する一方、高負荷時には燃料噴射
量の制御に比して出力低下への影響が少ない噴射
時期を上記高地の低負荷時に比して遅角させるこ
とで燃焼速度を緩慢として燃料の燃焼を向上させ
てスモークの発生を低減することを目的とする。

（課題を解決するための手段） 上記目的と達成するため、本考案の解決手段
は、燃料の噴射時期を変更する噴射時期可変装置
と、大気圧を検出する大気圧検出装置と、エンジ
ンの負荷状態を検出する負荷検出装置と、上記両
検出装置の出力を受け、大気圧低下状態の高地に
あつて低負荷時には大気圧が高い状態の低地に比
して噴射時期を進角方向に制御し、高負荷時には
上記高地の低負荷時に比して噴射時期を遅角方向
に制御するよう上記噴射時期可変装置を駆動させ
る噴射時期制御装置とを備えたものとする。

（作用） すなわち、高地の低負荷時には、低地の低負荷
時と比べて、空気密度の減少により圧縮圧力が低
下することで着火しにくい状態となつて半失火現
象が発生しやすい状況にある。そこで、本考案で
は、この高地の低負荷時には、低地の低負荷時に
比して噴射時期が進角方向に制御されて着火性が
向上するので、上記半失火を防止することができ
る。

一方、高地の高負荷時には、吸入空気量が少な
くてもさほど問題のない高地の低負荷時と比べ
て、空気密度の減少により吸入空気量が減少する
ことで熱発生率が高く燃焼速度が早くなるため、
つまり吸入空気量が不足している状態で燃焼速度
が早くなるため、燃料の炭化によるスモークが発
生しやすい状況にある。そこで、本考案では、こ
の高地の高負荷時には、高地の低負荷時に比して
噴射時期が遅角方向に制御されて燃焼速度が緩慢
となるので、燃料の燃焼が向上してスモークの発
生を低減できる。しかも、燃料噴射料の減少制御
によるスモークの低減対策と比べて出力低下への
影響が少なくて済むことになる。

（実施例） 以下、本考案の実施例を図面に沿つて説明す
る。

〈実施例 １〉 第１図及び第２図に示す燃料噴射ポンプにおい
て、１はポンプハウジング２に装着されたフイー
ドポンプ（展開状態を重複図示している）を示
す。該フイードポンプ１は入力軸３によつてエン
ジン回転に同期して回転し、燃料供給通路４から
の燃料をポンプ室５に圧送する。上記フイードポ
ンプ１の吐出燃料の一部はレギユレータバルブ６
を経て吸入側の燃料供給通路４に戻されるもので
あつて、レギユレータバルブ６のスプリング６ａ
によつてポンプ室５内の圧力がフイードポンプ回
転数（エンジン回転数）に対応して規定される。

上記入力軸３が回転すると、カツプリング７及
びカム８を介してプランジヤ９は回転運動と往復
運動を行い、ポンプ室５内の燃料を加圧分配して
図示しない噴射ノズルを通じてエンジンの各燃焼
室へ噴射するよう構成されている。この噴射ノズ
ルによる燃料の噴射時期はプランジヤ９の往復運
動によつて決定され、入力軸３とカム８との位相
を変更することにより噴射時期が変更されれる。

また、１０は上記ポンプ室５の圧力に応じて入
力軸３とカム８との位相を変更し噴射時期の進角
特性を調整するスピードタイマ機構（展開して図
示している）を示す。このスピードタイマ機構１
０はタイマピストン１１の一端にポンプ室５内の
燃料圧が導入されることにより、ポンプ室５内の
圧力が上昇すると燃料噴射時期が進角するように
構成されている。

一方、１２はポンプハウジング２に支持された
ガバナシヤフトを示す。該ガバナシヤフト１２に
は駆動ギヤ１３が嵌装されており、該駆動ギヤ１
３は入力軸３とともに回転するギヤ１４によりエ
ンジン回転と同期して回転駆動される。駆動ギヤ
１３には複数のフライウエイト１５を備えたフラ
イトウエイトホルダ１６が取付けられ、さらに、
ガバナシヤフト１２の先端部にはガバナスリーブ
１７が嵌装され、このガバナスリーブ１７は上記
フライウエイト１５の外方への回動に応じてガバ
ナシヤフト１２に沿つて突出方向へ摺動するもの
である。

上記ガバナスリーブ１７の先端は、コントロー
ルレバー１８の角度に応じたガバナスプリング１
９の荷重、さらにはアイドルスプリング２０及び
スタートスプリング２１の荷重がかかつており、
結局ガバナスリーブ１７はフライウエイト１５に
発生する遠心力と各スプリング１９〜２１の荷重
との釣合によつて位置が決まる。そして、ガバナ
スリーブ１７の位置に応じてスタートレバー２２
及びテンシヨンレバー２３が回動し、プランジヤ
９の外周に嵌装されたコントロールスリーブ２４
を摺動させる。このコントロールスリーブ２４は
プランジヤ９に開設されたカツトオフポート９ａ
を開放する時期を変更してプランジヤ９の圧送ス
トロークひいては噴射量が決定される。

上記ガバナシヤフト１２には低地用燃料逃し通
路２５ａと高地用燃料逃し通路２５ｂとが形成さ
れている。一方、ガバナスリーブ１７には、低負
荷時でガバナスリーブ１７が突出移動したときに
上記低地用燃料逃し通路２５ａと合致して連通す
る低地用ポート２６ａと、負荷の上昇に伴つてガ
バナスリーブ１７の突出移動量が少ない時に上記
高地用燃料逃し通路２５ｂと合致して連通する高
地用ポート２６ｂとがそれぞれ開設されている。
上記両燃料逃し通路２５ａ，２５ｂは合流した燃
料逃し通路２５によつて前記燃料供給通路４に連
通している。さらに、上記ガバナスリーブ１７の
外周には低地用ポート２６ａ及び高地用ポート２
６ｂを開閉するタイミングコントロールスリーブ
２７が嵌装されている。このタイミングコントロ
ールスリーブ２７はアクチユエータ２８の作動に
よつて摺動し、ガバナシヤフト１２の低地用燃料
逃し通路２５ａの開口部に対向して低地用ポート
２６ａを閉じる位置もしくは高地用燃料逃し通路
２５ｂの開口部に対向して高地用ポート２６ｂを
閉じる位置に移動操作される。

該アクチユエータ２８は、第３図にも示すよう
に、回転軸２８ａがコイル２８ｂへの通電量の大
きさに対してその回転角度が変動可能に設けら
れ、この回転軸２８ａ先端に偏心してポールピン
２８ｃが付設され、回転軸２８ａの回転に応じて
タイミングコントロールスリーブ２７を摺動操作
するよう構成されている。

上記アクチユエータ２８への通電は制御回路２
９にて制御され、この制御回路２９には大気圧を
検出する気圧センサー３０からの信号が入力され
る。

上記ガバナスリーブ１７の移動により、ガバナ
シヤフト１２の低地用もしくは高地用燃料逃し通
路２５ａ，２５ｂと、タイミングコントロールス
リーブ２７で閉塞されていないガバナスリーブ１
７の低地用もしくは高地用ポート２６ａ，２６ｂ
とが一致して相互に連通したときに、ポンプ室５
内の燃料は燃料逃し通路２５を介して燃料供給通
路４に流出し、このポンプ室５の圧力が低下する
結果、前記スピードタイマ機構１０による進角特
性を遅角させるように作用するものである。

一方、３１は前記レギユレータバルブ６のスプ
リング６ａの設定荷重を変更するソレノイドを示
す。このソレノイド３１への通電量に応じてピス
トン３１ａを進退動させてスプリング６ａの設定
荷重を変更し、この設定荷重の増大に応じてポン
プ室５内圧が増大することにより、スピードタイ
マ機構１０による噴射時期を進角するものであ
り、該通電量は上記制御回路２９によつて制御さ
れる。

この制御回路２９は気圧センサー３０からの信
号に基づいて高地において大気圧が設定値より低
い大気圧低下状態にあることを検出すると、アク
チユエータ２８及びソレノイド３１に駆動信号を
出力し、タイミングコントロールスリーブ２７を
高地用ポート２６ｂを閉じる位置から低地用ポー
ト２６ａを閉じる位置に摺動する一方、ソレノイ
ド３１のピストン３１ａを前進させてレギユレー
タバルブ６のスプリング６ａの設定荷重を増大せ
しめるものである。

上記実施例の動作を説明すれば、低地において
大気圧が高いときには、タイミングコントロール
スリーブ２７は高地用燃料逃し通路２５ｂに対向
して高地用ポート２６ｂを閉じている。そして、
低地の高負荷時には第４図Ａに示すように、噴射
量が多いことからガバナスリーブ１７の移動量は
少なく低地用燃料逃し通路２５ａと低地用ポート
２６ａとは合致せず、ポンプ室５の圧力を低下す
ることなく、噴射時期は進角した状態（スピード
タイマ機構１０による噴射時期）にある。一方、
低地の低負荷時には第４図Ｂに示すように、噴射
量が少ないことからガバナスリーブ１７は突出方
向に移動して低地用燃料逃し通路２５ａと低地用
ポート２６ａとが合致し、ポンプ室５の圧力を逃
すことにより、スピードタイマ機構１０による進
角特性を遅角させる。

また、高地において大気圧が所定値より低下し
てアクチユエータ２８が作動したときには、タイ
ミングコントロールスリーブ２７は低地用燃料逃
し通路２５ａに対向して低地用ポート２６ａを閉
じている。そして、高地の高負荷時には第４図Ｃ
に示すように、噴射量が多いことからガバナスリ
ーブ１７の移動量は少なく高地用燃料逃し通路２
５ｂと低地用ポート２６ａとが合致してポンプ室
５の圧力を低下し、スピードタイマ機構１０によ
るの進角特性を遅角させる。一方、高地の低負荷
時には第４図Ｄに示すように、噴射量が少ないこ
とからガバナスリーブ１７は突出方向に移動して
高地用燃料逃し通路２５ｂと高地用ポート２６ｂ
とは合致せず、ポンプ室５の圧力を低下すること
なく噴射時期は進角した状態にある。

すなわち、上記タイミングコントロールスリー
ブ２７及びガバナスリーブ１７の摺動による噴射
時期の進角特性（スピードタイマ機構１０の進角
特性に対する補正量）は第５図に示すように、低
地では実線のように低負荷で遅角してNOxの低
減を図る一方、高負荷で進角して運転性を向上し
ている。また、高地では破線のように低負荷で低
地の低負荷時よりも進角して半失火を防止する一
方、高負荷で高地の低負荷時よりも遅角してスモ
ークの発生を抑制するものである。

上記進角特性に加えてソレノイド３１によるレ
ギユレータバルブ６のスプリング６ａの設定荷重
の変更による進角特性は、高地においてスプリン
グ６ａの設定荷重を増大させると、ポンプ室５内
の圧力がこれに応じて増大し、スピードタイマ機
構１０による噴射時期が全体的に進角するもので
ある。

すなわち、第５図の特性に加えてソレノイド３
１の作動による特性によつて、第６図のような進
角（補正）特性が得られるものであつて、低地で
の特性（実線）は第５図と同様であるが、高地に
おける特性（破線）は、第５図の特性と同様に低
負荷時に進角する一方、高負荷時に遅角するもの
であるが、低地の特性に対して全体的にベースと
なる基準値が進角することになり、全域の燃焼性
を向上しつつスモーク対策と半失火対策を行つて
いる。

なお、第５図に示すような特性においても十分
な効果が得られるが、第６図の特性とするのがよ
り好ましい。

上記実施例においては、エンジン回転数に応じ
たポンプ室５内の燃料圧力により噴射時期を制御
するスピードタイマ機構１０により燃料の噴射時
期を変更する噴射時期可変装置が構成される。気
圧センサー３０により大気圧を検出する大気圧検
出装置が構成される。ガバナシヤフト１２に嵌装
され燃料噴射量に対応してガバナシヤフト１２を
摺動するガバナスリーブ１７の移動によりエンジ
ンの負荷状態を検出する負荷検出装置が構成され
る。また、ガバナシヤフト１２に形成された低地
用燃料逃し通路２５ａ及び高地用燃料逃し通路２
５ｂと、ガバナスリーブ１７に開設された低地用
ポート２６ａおよび高地用ポート２６ｂと、タイ
ミングコントロールスリーブ２７と、大気圧に応
じて上記タイミングコントロールスリーブ２７を
摺動、せしめるアクチユエータ２８とにより、大
気圧低下状態の高地にあつて低負荷時には低地の
低負荷時に比して噴射時期を進角方向に制御し、
高負荷には高地の低負荷時に比して噴射時期を遅
角方向に制御するよう上記噴射時期可変装置を駆
動せる噴射時期制御装置が構成される。

〈実施例 ２〉 本例は第７図に示すように、前例のスピードタ
イマ機構１０と同様に入力軸３とカム８との位相
を変更して、噴射時期の進角特性を調整するアク
チユエータ３３を具備した例である。

入力軸３とカム８との位相を変更するために連
係されたレバー３４が、アクチユエータ３３のシ
リンダ３５内に収容されたタイマピストン３６に
接続されている。該タイマピストン３６の一端の
前室３７にはオイルポンプ３８からの燃料が供給
通路３９によつて供給され、他端の後室４０には
タイマスプリング４１が縮装されるとともにリタ
ン通路４２が接続されている。この供給通路３９
には圧力制御弁３４が介装されて上記前室３７に
作用する作動圧力が調整される。該圧力制御弁４
３をデジタルコンピユータからなる制御回路４４
からの出力信号によつて調整し、この前室３７の
圧力調整にてタイマピストン３６の位置を変更
し、燃料噴射時期を制御するよう構成されてい
る。

上記制御回路４４には、回転センサー４５から
のエンジン回転数信号と、アクセル操作量等を検
出する負荷センサー４７からの負荷信号と、気圧
センサー４９からの大気圧信号とがそれぞれ回転
数検出回路４６、負荷検出回路４８、大気圧検出
回路５０を経てデジタル信号に変換されて入力さ
れる。また、タイマピストン３６の位置をポジシ
ヨンセンサー５１で検出し、所定ピストン位置に
フイードパツク制御するよう構成されている。

この制御回路４４は、エンジン回転数の上昇に
応じて噴射時期を進角するとともに、大気圧の変
動に応じた高地時もしくは低地時において負荷の
大きさに対応して、前記第５図もしくは第６図に
示すような特性でもつて噴射時期が変化するよう
に、圧力制御弁４３に制御信号を出力して前室３
７の圧力を調整するものである。

さらに、制御回路４４の出力信号をＤ−Ａ変換
器５２でアナログ信号に変換したタイマピストン
３６の目標位置に相当する位置信号がサーボアン
プ５３に出力され、このサーボアンプ５３で前記
ポジシヨンセンサー５１からの実際のタイマピス
トン３６の位置に相当する位置信号と比較し、そ
の差に応じてアクチユエータ３３を駆動し、この
タイマピストン３６の位置をフイードバツク制御
する。

第８図は上記制御回路４４の変形例を示し、回
転数検出回路４６の信号が噴射時期設定回路５４
に入力されてエンジン回転数に対応する基本的噴
射時期を設定し、この信号を負荷補正回路５５で
負荷検出回路４８からの信号に応じて補正し、さ
らに、大気圧補正回路５６で大気圧検出回路５０
からの信号に応じて補正した後、駆動回路５７に
よつて圧力制御弁４３に対する駆動信号として、
第５図もしくは第６図のような特性の噴射時期制
御を行うように出力される。

なお、第９図は第７図におけるフローチヤート
を示す。エンジンスタート後にイニシヤライズを
行い、ステツプＡで負荷信号を、ステツプＢで大
気圧信号をそれぞれ入力し、ステツプＣで両信号
に基づいて予め設定されているマツプからマツプ
値を読み込み、さらに、ステツプＤでエンジン回
転数信号を入力し、このエンジン回転数に基づい
てマツプ値を補正し、ステツプＥにおいて噴射時
期を演算し、ステツプＦでこの演算値に基づくデ
ユーテイ比信号（制御信号）を圧力制御弁４３に
出力する。続いて、ステツプＧでこのデユーテイ
比信号に対応するタイマピストン３６の目標位置
T₁とポジシヨンセンサー５１により検出した実
際の検出位置T₂とを比較してフイードバツク制
御を行うものである。

〈実施例 ３〉 本例は第１０図に示し、前例においては、別途
にオイルポンプ３８を設けてアクチユエータ３３
をポンプ室５の内圧と分離して駆動するようにし
ているが、本例ではアクチユエータ５８のタイマ
ピストン３６の前室３７にポンプ室５の圧力を導
入してエンジン回転に対応て噴射時期を進角する
スピードタイマの機能を付与したものである。前
室３７とリタン通路４２とを連通する通路６０の
途中に圧力制御弁４３を介装し、この圧力制御弁
４３を制御回路６１によつて制御し、前室３７の
圧力を調整して噴射時期を変更するものであり、
第７図と同じ構造には同一符号を付している。

この制御回路６１には、負荷検出回路４８から
の負荷信号、大気圧検出回路５０からの大気圧信
号、およびポジシヨンセンサー５１からのタイマ
ピストン３６の位置信号がそれぞれ入力され、第
５図もしくは第６図のような噴射時期の特性が得
られるように制御を行うものであり、この制御回
路６１は第７図、第８図または第９図に準じて構
成される。

上記実施例２及び３においては、入力軸３とカ
ム８との位相を変更するアクチユエータ３３，５
８と、該アクチユエータ３３，５８に作用する圧
力を制御する圧力制御弁４３とによつて燃料の噴
射時期を変更する噴射時期可変装置が構成され
る。上記圧力制御弁４３を駆動する出力信号を発
生する制御回路４４，６１によつて大気圧低下状
態の高地にあつて低負荷時には低地の低負荷時に
比して噴射時期を進角方向に制御し、高負荷時に
は高地の低負荷時に比して噴射時期を遅角方向に
制御するよう上記噴射時期可変装置を駆動させる
噴射時期制御装置が構成される。

（考案の効果） 以上説明したように、本考案によれば、大気圧
低下状態の高地にあつて低負荷時には低地の低負
荷時に比して噴射時期を進角させ、高負荷時には
高地の低負荷時に比して噴射時期を遅角させるこ
とにより、低地における運転性及びエミツシヨン
性を損なうことなく、高地における高負荷時のス
モーク低減を図ると同時に低負荷時の半失火の防
止を行うことができる利点を有する。

【図面の簡単な説明】

図面は本考案の実施例を例示し、第１図ないし
第６図は実施例１を示し、第１図は燃料噴射ポン
プの全体断面図、第２図は要部断面図、第３図は
アクチユエータの平面図、第４図Ａ〜Ｄはそれぞ
れ作動状態を説明する要部断面図、第５図及び第
６図は噴射時期の進角特性を示す説明図、第７図
ないし第９図は実施例２を示し、第７図は概略構
成図、第８図は制御回路の変形例を示すブロツク
図、第９図は第７図における制御回路のフローチ
ヤート図、第１０図は実施例３を示す概略構成図
である。 １……フイードポンプ、３……入力軸、４……
燃料供給通路、５……ポンプ室、６……レギユレ
ータバルブ、８……カム、９……プランジヤ、１
０……スピードタイマ機構、１１……タイマピス
トン、１２……ガバナシヤフト、１５……フライ
ウエイト、１７……ガバナスリーブ、２４……コ
ントロールスリーブ、２５ａ……低地用燃料逃し
通路、２５ｂ……高地用燃料逃し通路、２６ａ…
…低地用ポート、２６ｂ……高地用ポート、２７
……タイミングコントロールスリーブ、２８……
アクチユエータ、２９……制御回路、３０……気
圧センサー、３１……ソレノイド、３３……アク
チユエータ、３６……タイマピストン、４３……
圧力制御弁、４４……制御回路、５８……アクチ
ユエータ、６１……制御回路。

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 (1) 燃料の噴射時期を変更する噴射時期可変装置
   と、大気圧を検出する大気圧検出装置と、エン
   ジンの負荷状態を検出する負荷検出装置と、上
   記両検出装置の出力を受け、大気圧低下状態の
   高地にあつて低負荷時には大気圧が高い状態の
   低地に比して噴射時期を進角方向に制御し、高
   負荷時には上記高地の低負荷時に比して噴射時
   期を遅角方向に制御するよう上記噴射時期可変
   装置を駆動させる噴射時期制御装置とを備えた
   ことを特徴とする燃料噴射ポンプ。 (2) 噴射時期可変装置はエンジン回転数に応じた
   燃料圧力により噴射時期を変更するスピードタ
   イマ機構で構成され、噴射時期可変装置は、ガ
   バナシヤフトに形成された低地用及び高地用燃
   料逃し通路と、上記ガバナシヤフトに嵌装され
   燃料噴射量に対応してガバナシヤフトを摺動す
   るガバナスリーブと、該ガバナスリーブに開設
   された低地用及び高地用ポートと、上記ガバナ
   スリーブに嵌装され上記低地用及び高地用ポー
   トを開閉するタイミングコントロールスリーブ
   とを備え、大気圧検出装置の出力に応じて上記
   タイミングコントロールスリーブを駆動する構
   成とした実用新案登録請求の範囲第１項記載の
   燃料噴射ポンプ。 (3) 噴射時期可変装置は、燃料噴射ポンプの入力
   軸とプランジヤを駆動するカムとの位相を変更
   することによつて噴射時期を可変とするアクチ
   ユエータと、該アクチユエータに作用する作動
   圧力を制御する圧力制御弁とにより構成され、
   噴射時期制御装置は少なくとも大気圧検出装置
   及び負荷検出装置の信号に応じて上記圧力制御
   弁を駆動する出力信号を発生する構成とした実
   用新案登録請求の範囲第１項記載の燃料噴射ポ
   ンプ。