JPH03260340A - 内燃機関用燃料噴射装置 - 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、内燃機関用燃料噴射装置に関し、とくに可変
プレストローク型燃料噴射ポンプに使用されるティーゼ
ルエンジン用燃料噴射装置にかかわる。

［従来の技術］ 実開昭６３−１９６４４２号公報においては、軸方向の
位置に応じて燃料の圧送開始時期（噴射タイミング）を
変化させるコントロールスリーブの軸方向位置を制御す
る制御８１横が開示されている。この制御Ｉ！横は、コ
ントロールスリーブの軸方向位置を変移させる制御部材
を油圧アクチュエータにより操作するものである。そし
て、この油圧アクチュエータは、内燃機関の回転速度等
の検出値に基づいてマイクロコンピュータにより制御さ
れている。

また、実開昭６３−１９６４４３号公報に開示された制
御機構は、燃料噴射ポンプの回転速度に応じて遠心力が
変化するフライウェイト、およびこのフライウェイトの
遠心力の変化に関係して軸方向に往復変位する変位部材
を有するメカニカルガバナを利用したものである。すな
わち、この制御機構は、フライウェイトの遠心力に関係
した変位部材の軸方向の変位量をケーブルを介して制御
部材に伝達して、コントロールスリーブの軸方向位置を
制御するものである。

［発明が解決しようとする課題］ しかるに、前者の制御機構は、油圧アクチュエータを制
御するマイクロコンピュータなどの高価なシステムを使
用するため、高コストとなる。

また、後者の制御機構においては、変位部材、ケーブル
および制御部材がどのように連結しているのか、さらに
メカニカルガバナに対してどのように配置されているの
か具体的に開示されていないので、この後者の制御機構
の構造を具体化することはできなかった。

しかも、内燃機関の回転速度が低速域においては、燃料
の着火を安定させるために、燃料の圧送開始時期を内燃
機関のクランク角に対して進めてやる必要がある。また
、高速域においては、通常燃料消費率を考慮して燃料の
圧送開始時期を進まぜる必要がある。

しかるに、後者の制御機構においては、燃料噴射ポンプ
の回転速度に対応して燃料の圧送開始時期が早くなって
いくので、前述のような要求を満たすことができる進角
特性を得ることができなかった６ 本発明は、燃υの圧送開始時期を機械的に制御でき、し
かも所望の進角特性を得るように制御できる内燃機関用
燃料噴射装置の提供を目的とする。

［課題を解決するための手段］ 本発明の内燃機関用燃料噴射装置は、 内燃機関により軸方向に往復駆動され、燃料の圧送を行
うプランジャ、このプランジャの外周に摺動自在に配設
され、軸方向の位置に応じて燃料の圧送開始時期を変化
させるスリーブ、およびこのスリーブに連結され、位置
の変化に対応して前記スリーブの軸方向の位置を変化さ
せる制御手段を有する燃料噴射ポンプと、 前記内燃機関の回転速度の変化に応じて遠心力が変化す
るフライウェイト、このフライウェイトに連結され、前
記フライウェイトの遠心力の変化に対応して変移する変
移手段、および前記制御手段と前記変移手段との間に介
在して前記制御手段と前記変移手段とを連結するととも
に、前記変移手段の変移に対して前記制御手段の位置を
、内燃機関のクランク角に対する所望の着火時期に対応
した位置に調整する調整手段を有するメカニカルガバナ
と を備えた技術手段を採用した。

［作用］ メカニカルガバナのフライウェイトの遠心力は、内燃機
間の回転速度が増加すると大きくなり、減少すると小さ
くなる。そして、このフライウェイトの遠心力の増加量
または減少量に対応して変移手段が変移する。つづいて
、変移手段が変移することによって調整手段が駆動され
るので制御手段の位置も変化するに のとき、制御手段の位置は、調整手段によって、変移手
段の変移量に対して、内燃機関のクランク角に対する所
望の着火時期に対応した位置に調整される。このなめ、
スリーブの軸方向の位置も、変移手段の変移量、すなわ
ち内燃機関の回転速度に対する所望の着火時期に対応し
た位置となる。

したがって、燃料の圧送開始時期は、内燃機関のクラン
ク角に対する所望の進角特性となるように制御される。

［発明の効果］ 燃料の圧送開始時期、つまり着火時期を機械的に制御す
ることができる。このため、とくにマイクロコンピュー
タなどの高価なシステムが不要となるので、従来装置よ
り低コストとなる。

内燃機関の回転速度に対して内燃機関のクランク角に対
する所望の進角特性を得るように、燃料の圧送開始時期
を制御することができる。このため、例えば内燃機関の
回転速度が低速域では安定した着火を行え、高速域では
燃料消費率を低減できる。

［実施例］ 本発明の内燃機関用燃料噴射装置を第１図ないし第８図
に示す実施例に基づき説明する。

第１図ないし第４図は本発明の第１実施例を示す。第１
図はディーゼルエンジン用燃料噴射装置の要部を示す図
である６ ディーゼルエンジン用燃料噴射装置１は、燃料噴射ポン
プ２、およびオールスピード式メカニカルガバナ５を有
する。

燃料噴射ポンプ２は、可変プレストローク型燃料噴射ポ
ンプが使用され、内部に供給された燃料を燃料噴射ポン
プ２に連結された高圧パイプ、ディーゼルエンジンの各
燃焼室に取付けられたノズルへと圧送するものである。

この燃料噴射ポンプ２は、駆動機構２１、シリンダ２２
、プランジャ２３、コントロールスリーブ２４、噴射量
コントロールラック（図示せず）およびタイミングコン
トロールラック４を備えている。

駆動８！楕２１は、カムシャフト２５およびタペット２
６を有する６ カムシャフト２５は、ディーゼルエンジンにより回転駆
動され、カム２７を回転さぜることによりタペット２６
を介して１ランジヤ２３を往復運動させる。

また、カムシャツ■・２５は、ディーゼルエンジンの回
転速度に対応してメカニカルガバナ５を回転駆動する。

シリンダ２２は、上端に形成された燃料の吐出口２８、
および内部に形成された軸穴２９を有する。

プランジャ２３は、管状を呈し、シリンダ２２の軸穴２
９内に配設され、カム２７により上下方向に往復駆動さ
れる。このプランジャ２３は、内部に形成された軸穴３
０、この軸穴３０に連通し外周に形成されたリード３１
、および軸穴３０に連通しリード３１より図示下方に形
成されたボート３２を有する。

リード３１は、右上つとなるように所定の角度で傾斜し
ている。軸穴３０およびリード３１は、コントロールス
リーブ２４の孔３３とリード３１とが一致した（圧送終
了）時にシリンダ２２の軸穴２９内の燃料を排出する排
出通路として働く８軸穴３０およびボート３２は、周囲
から燃料を軸穴３０を介してシリンダ２２の軸穴２９内
に供給する供給通路として働く。また、プランジャ２３
は、噴射！コントロールラックにより回動制御され、リ
ード３１が左上りのため左回転させると噴射量が減少し
、右回転させると噴射量が増大する。

コントロールスリーブ２４は、本実施例のスリーブであ
って、円環状を呈し、プランジャ２３の外周に軸方向に
摺動自在に配設され、内周と外周とを連通ずる孔３３、
および外周にタイミングコントロールラック４に連結す
る嵌合溝３４を有する。

このコントロールスリーブ２４は、タイミングコントロ
ールラック４が左回転するとコントロールスリーブ２４
が下降してプレストロークを小さくして燃料の圧送開始
時期を早くする。また、コントロールスリーブ２４は、
タイミングコントロールラック４が右回転するとコント
ロールスリーブ２４が上昇してプレストロークを大きく
して燃料の圧送開始時期を遅らせる。プレストロークと
は、プランジャ２３が下死点から土、昇してボート３２
をコントロールスリーブ２４の内壁により閉じるまでの
移動量を指す。

タイミングコントロールラック４は、本実施例の制御手
段であって、外周にコントロールスリーブ２４の嵌合７
１ｔ３４に嵌め込まれるピン４１が配設され、端部外周
に一体的に回動するストッパ４２が嵌め合わされている
。ストッパ４２は、セイフティスプリング４３によりメ
カニカルガバナ５の噴射時期制御機１１１６方向に押圧
されている。

このタイミングコントロールラック４は、図示矢印方向
に回動運動することによりコントロールスリーブ２４の
軸方向位置を変化させることによって、燃料の圧送開始
時期を制御する。

メカニカルガバナ５は、フライウェイ１〜５１、シフタ
５２、噴射量制御ｉ楕（図示せず）および噴射時期制御
機構６を有する。

フライウェイト５１は、周知の構造で、一方がカムシャ
ツ１−２５に連結され、他方がシフタ５２を介して噴射
量制御機構および噴射時期制御機構６に連結されている
。このフライウェイト５１は、カムシャフト２５の回転
速度、つまり燃料噴射ポンプ２の回転速度に対応した遠
心力が外側に配されたスプリング５３のばね力に打ち勝
つと、第２図のグラフに示すように、噴射量制御機構お
よび噴射時期制御機構６の変位量（ウェイトストローク
）を変化させる。なお、５４はメカニカルガバナ５のハ
ウジングである。

噴射量制御機構は、噴射量コントロールラックの位置を
燃料噴射ポンプ２の回転速度に対して第３図のグラフに
示すように制御するものである。

なお、第３図のグラフにおいて、Ａはディーゼルエンジ
ンのアイドリング状態を表し、Ｆはディーゼルエンジン
の全負荷状態（フルスロットル）を表す。

噴射時期制御機構６は、リンク機構６１およびカム６５
を有する。

リンク機構６１は、本実施例の変移手段であって。

フローティングレバー６２およびコントロールレバー６
３．６４から精成される。

フローティングレバー６２は、一方便の端部にコントロ
ールレバー６４に係合するビン６２ａを有し、他方側の
端部にコントロールレバー６３に係合する保合１６２ｂ
を有する。このフローティングレバー６２は、シフタ５
２が軸方向に変移すると支軸６２ｃを中心に回動方向に
変移して、コントロールレバー６４を軸方向に往復運動
させる。

コントロールレバー６３は、一端がシフタ５２の他方側
の端部に固定され、他端が支軸６３ａに回動自在に支持
されている。また、コントロールレバー６３の一端には
、フローティングレバー６２の係合溝６２ｂに係合する
ビン６３ｂが一体的に設けられている。

コントロールレバー６４は、一端側の端部にカム６５の
端部に係合する係合溝（図では隠れて見えない）を有し
、他端側の端部にフローティングレバー６２のビン６２
ａに係合する係合穴６４ａを有する。

このコントロールレバー６４は、フローティングレバー
６２が支軸６２ｃを中心に回動すると軸方向に往復運動
して、カム６５を回動方向に駆動する。

カム６５は、本実施例の調整手段であって、カム面６５
ａにストッパ４２の先端部分が当接しており、端部にコ
ントロールレバー６４の係合溝に係合するビン６５ｂを
設けている。このカム６５は、コントロールレバー６４
が軸方向に往復運動すると、偏心軸６５ｃを伴って回動
する。このため、ディーゼルエンジンのクランク角に対
する所望の着火時期（所望の進角特性）となる位置に、
タイミングコントロールラック４の回動方向の位１を変
化させることができる。

本実施例の燃料噴射装置１の作用を第１図ないし第４図
に基づき説明する。

■、燃料噴射ポンプ２の回転速度が低速域のときメカニ
カルガバナ５のフライウェイト５１の遠心力は、ディー
ゼルエンジンの回転速度に比例する燃料噴射ポンプ２の
回転速度が増加すると大きくなっていく。

そして、フライウェイト５１の遠心力がフライウェイト
５１の外側に配されたスプリング５３のばね力に打ち勝
つと、第２図のグラフに示すように、シフタ５２が図示
左方向に変移していく。

このため、シフタ５２にコントロールレバー６３を介し
て連結するフローティングレバー６２の他方側の端部が
ウェイトストロークＳに対応した変移量だけ図示か方向
に変移する。よって、フローティングレバー６２が支軸
６２ｃを中心に右回転する。

このため、フローティングレバー６２の一方側の端部に
係合しているコントロールレバー６４が図示右方向に変
移するので、カム６５が偏心軸６５ｃを中心に左回転し
、ストッパ４２の先端部分とカム６５のカム面６５ａと
の当接位置が変化する。

このとき、カム６５は、燃料噴射ポンプ２の回転速度の
変化に拘らず、ストッパ４２の先端部分の回動方向の位
置が所定の位置で変化させない。このため、第４図のグ
ラフに示すように、タイミングコントロールラック４の
回動方向の位置も所定の位置に設定される。よって、プ
レストロークが所定のストロークに設定されるので、コ
ントロールスリーブ２４の位置を所望の進角特性に対応
した所定の位置に設定される。

すなわち、燃料噴射ポンプ２の回転速度が低速域のとき
は、燃料噴射ポンプ２の回転速度の増加に拘らずディー
ゼルエンジンのクランク角より進角度θを進めるように
コントロールスリーブ２４の軸方向の位置を機械的に調
整する。このため、燃料噴射ポンプ２の回転速度が低速
域、つまり、ディーゼルエンジンの回転速度が低速域と
きでも、燃料の着火時期をクランク角より進ませること
によって安定した着火を行うことができる。

■、燃料噴射ポンプ２の回転速度が中速域のとき燃料噴
射ポンプ２の回転速度が低速域から中速域に移行すると
、第２図のグラフに示すように、ウェイトストロークＳ
はさらに大きくなる。

このとき、カム６５は、燃料噴射ポンプ２の回転速度が
中速域のとき、低速域よりストッパ４２の先端部分を徐
々に右回転させていき、燃料噴射ポンプ２の回転速度に
応じてストッパ４２の先端部分の位置を変化させていく
。そして、ストッパ４２の先端部分の位置が所定の位置
にとなり、燃料噴射ポンプ２の回転速度が中速域にある
ときは、燃料噴射ポンプ２の回転速度がさらに速くなっ
てもその所定の位置を保つ。このため、第４図のグラフ
に示すように、タイミングコントロールラック４の回動
方向の位置も、燃料の圧送開始時期を遅らせる位置に設
定される。よって、ディーゼルエンジンのクランク角よ
り進角度θを遅らせるようにコントロールスリーブ２４
の軸方向の位置が機械的に調整される。

燃料噴射ポンプ２デイーゼルエンジンの回転速度が中速
域すなわち、ディーゼルエンジンの回転速度が中速域と
きは、ディーゼルエンジンの回転速度に拘らず燃料の着
火時期をクランク角より遅らせることによってＮＯｘを
減少させることができる。したがって、ディーゼルエン
ジンの排気濃度減少の要求を満たすことができる。

ｍ、燃料噴射ポンプ２の回転速度が高速域のとき燃料噴
射ポンプ２の回転速度が低速域から中速域に移行すると
、第２図のグラフに示すように、ウェイトストロークＳ
はさらに大きくなる。

このとき、カム６５は、中速域よりストッパ４２の先端
部分を徐々に左回転させていき、燃料噴射ポンプ２の回
転速度に応じてストッパ４２の先端部分の位置を変化さ
せていく、そして、ストッパ４２の先端部分の位置が所
定の位置にとなった後は、燃料噴射ポンプ２の回転速度
がさらに高速となってもその所定の位置を保つ。このた
め、第４図のグラフに示すように、タイミングコントロ
ールラック４の回動方向の位置は、燃料の圧送開始時期
、つまり進角度θをディーゼルエンジンのクランク角に
近づけるようにコントロールスリーブ２４の軸方向の位
置が機械的に調整される。

すなわち、燃料噴射ポンプ２デイーゼルエンジンの回転
速度が中速域、つまり、ディーゼルエンジンの回転速度
が中速域ときは、燃料の着火時期をりうンク角に近づけ
ることによって燃料消費を抑えることができる。したが
って、ディーゼルエンジンの燃料消費率の改善の要求を
満たすことができる。

そして、通常燃料噴射量の制御のみ行うメカニカルガバ
ナ５によって進角特性も制御することができるため、オ
ートマチックタイマやマイクロコンピュータなどの高価
なシステムが不要となるので、従来装置より低コストと
なる。

また、ディーゼルエンジンのどの回転速度においても着
火性の向上、排気濃度減少および燃料消費率の改善等の
ディーゼルエンジンへの要求を満たすことが可能な所望
の進角特性を得ることができる。

第５図および第６図は本発明の第２実施例を示す。第５
図はディーゼルエンジン用燃料噴射装置１の主要部を示
す図である。

第１実施例と同−機能物は同番号を付す。

コントロールスリーブ２４の嵌合溝３４は、第６図に示
すように、左上りに形成されている。このため、タイミ
ングコント・ロールラック４が図示左方向（第５図では
図示右方向）に移動するとコントロールスリーブ２４が
下降してプレストロークを小さくすることによって、燃
料の圧送開始時期、つまりディーゼルエンジンのクラン
ク角より着火時期を進める。また、タイミングコントロ
ールラック４が図示右方向（第５図では図示左方向）に
移動すると、逆にディーゼルエンジンのクランク角より
着火時期が遅くなる。

タイミングコントロールラック４の他方側の端部は、ス
トッパ４４に係合するビン４５を設けている。

このタイミングコントロールラック４は、ストッパ４４
が支軸４６を中心に回動すると、軸方向に往復運動する
ことによりコントロールスリーブ２４の軸方向位置を変
化させることができる。

第７図および第８図は本発明の第３実施例を示す。第７
図はストッパ４７とカム６５とを解放する解放機構を示
す図である６ 第１実施例と同−機能物は同番号を付す。

本実施例では、第１実施例のものにリリーフレバー７１
および感温部材７２などから構成される解放機構７を追
加したものである。

リリーフレバー７１は、支軸７１ａを中心に回動する。

感温部材７２は、サーモワックスまたは形状記憶合金等
により構成され、ディーゼルエンジンの冷却水温、環境
温度、燃料の温度または潤滑油温度が所定温度（例えば
冷却水温が一２０℃〜−３０℃、環境温度が一１０℃〜
−５℃、油温が一２０℃〜−３０℃）以下に低下してい
る時に杯状先端部が図示右方向に変移するものである。

例えば冷却水温により作動するものの場合には、冷却水
配管に連通ずるバイパス配管をメカニカルガバナ５内に
配設して、そのバイパス配管に感温部材７２を熱的に接
触させる。

本実施例の解放機構７は、ストッパ４７の突出部４８に
連結されたリリーフレバー７１を感温部材７２によって
、前述のものの温度が所定温度以下に低下している時に
カム６５のカム面６５ａからストッパ４１を解放する。

このため、燃料噴射ポンプ２の回転速度に対して、前述
のものの温度が所定温度以下に低下している時に第８図
のグラフに示すように、タイミングコントロールラック
４を変移さぜることができ、ディーゼルエンジンのクラ
ンク角より進角度θを進めることができる。したがって
、前述のものの温度が所定温度以下に低下している時の
ディーゼルエンジンにおける着火性を向上できる。

本実施例では、メカニカルガバナにオールスピード式メ
カニカルガバナを用いたが、高低速式、メカニカルガバ
ナを用いても良い。

本実施例では、メカニカルガバナによって燃料噴射量お
よび燃料の圧送開始時期の両方を制御したが、メカニカ
ルガバナによって燃料の圧送開始時期のみを制御しても
良い。

本実施例では、カムシャフトとタペットとから駆動ｍｉ
を構成したが、カムシャフトのみにより駆動機構を構成
しても良い。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第４図は本発明の第１実施例を示す。第１
図はディーゼルエンジン用燃料噴射装置の要部を示す斜
視図、第２図は燃料噴射ポンプの回転速度とウェイトス
トロークとの関係を表すグラフ、第３図は燃料噴射ポン
プの回転速度と噴射量コントロールラックの位置との関
係を表すグラフ、第４図は燃料噴射ポンプの回転速度と
タイミングコントロールラックの位置および進角度との
関係を表すグラフである。 第５図および第６図は本発明の第２実施例を示す。第５
図はディーゼルエンジン用燃料噴射装置の主要部を示す
斜視図、第６図はコントロールスリーブの正面図である
。 第７図および第８図は本発明の第３実施例を示す。第７
図は解放機構を示す斜視図、第８図は燃料噴射ポンプの
回転速度とタイミングコントロールラックの位置および
進角度との関係を表すグラフである。 図中 １・・・ディーゼルエンジン用燃料噴射装置　２・・・
燃料噴射ポンプ　４・・・タイミングコントロールラッ
ク（制御手段）　　５・・・メカニカルガバナ　２３・
・・プランジャ ライウェイト ２４・・・コントロールスリーブ ５１・・・フ ロ１・・・リンク機構（変移手段） ５ ・・・カム（調整手段）

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）（ａ）内燃機関により軸方向に往復駆動され、燃料
   の圧送を行うプランジャ、 このプランジャの外周に摺動自在に配設され、軸方向の
   位置に応じて燃料の圧送開始時期を変化させるスリーブ
   、 およびこのスリーブに連結され、位置の変化に対応して
   前記スリーブの軸方向の位置を変化させる制御手段 を有する燃料噴射ポンプと、 （ｂ）前記内燃機関の回転速度の変化に応じて遠心力が
   変化するフライウェイト、 このフライウェイトに連結され、前記フライウェイトの
   遠心力の変化に対応して変移する変移手段、 および前記制御手段と前記変移手段との間に介在して前
   記制御手段と前記変移手段とを連結するとともに、前記
   変移手段の変移に対して前記制御手段の位置を、内燃機
   関のクランク角に対する所望の着火時期に対応した位置
   に調整する調整手段を有するメカニカルガバナと を備えた内燃機関用燃料噴射装置。