JPH03260342A - 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ディーゼ
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ｍ楕が開示されている。この制御機構は、コント
ロールスリーブの軸方向位置を変移させる制御手段を油
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１をケーブルを介して制御
手段に伝達して、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ｔａｎｉにおいては、変位部材、ケー
ブルおよび制御手段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。すなわち
、後者の制御機構は、燃料の圧送開始時期を機械的に制
御できるものとは言えなかった。

さらに、前者および後者の制御８１楕は、例えば内燃機
関が全負荷状態（フルスロットル）で運転されていると
きに、内燃機関のクランク角より燃料の圧送時期、つま
り着火時期を進ませることができなかった。このため、
内燃機関が全負荷状態で運転されているときに、燃料消
費率が低下するという課題があった。

本発明は、燃料の圧送開始時期を機械的に制御でき、し
かも内燃機関の負荷状態に対応した進角特性を得ること
が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Ｉ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制御す
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対応して遠心力が変化
するフライウェイト、前記制御手段と前記フライウェイ
トとの間に介在して前記制御手段と前記フライウェイト
とを連結するとともに、前記フライウェイトの遠心力の
変化に対応して前記制御手段の位置を変化させる第１可
変手段、および前記制御手段または前記第１可変手段に
連結され、内燃機関の負荷状態に対応して前記フライウ
ェイトに連結した状態で前記制御手段または前記第１可
変手段の位置をずらす第２可変手段を有するメカニカル
ガバナと を偏えた技術手段を採用した。

［作用］ 制御手段または第１可変手段の位置を第２可変手段によ
って内燃機関の負荷状態に対応してフライウェイトに連
結した状態を保ちながらずらすと、スリーブの軸方向の
位置もずれる。すなわち、内燃機関の負荷状態に対応し
た燃料の圧送開始時期となるように制御されるので、内
燃ｍ間の回転速度がどの回転速度であっても内燃機関の
クランク角に対して内燃機関の負荷状態に対応した進角
度が得られる。

［発明の効果］ 燃料の圧送開始時期、すなわち着火時期を機械的に制御
することができる。このため、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。

しかも内燃機関の負荷状態に対応した進角特性を得るこ
とができる。

［実施例］ 本発明の内燃ＳａｒＭ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。

ディーゼルエンジン用燃料噴射装置１１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。

駆動機＃Ｉ２１は、カムシャフト２５およびタペット２
６を有する。

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を回転させることによりタペット２６
を介してプランジャ２３を往復運動させる。

また、カムシャフト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。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、噴射量コントロールラックにまり回動制御され、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、７ランジヤ２３が下死点から上昇してボート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？
ｌｌ３４に嵌め込まれるピン４１が配設され、端部外周
ｔこ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の噴射時期制御機構６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、フライウェイト５１．シフタ５
２、噴射量制御機構（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、カムシャフト２
５、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２
５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、シフタ５
２を介して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Ｉ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および負荷進角
調整機構７を有する。

リンク機構６１は、本実施例の第１可変手段であって、
フローティングレバー６２、コントロールレバー６３．
６４およびカム６５から構成される。

フローティングレバー６２は、一方側の端部にコントロ
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に係合する係合溝６２ｂ
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
の端部に係合され、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１１ｈ６２ｃ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、カム面６５ａ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を伴って回動して、ストッパ４２の回動方向
の位置、すなわち、タイミングコントロールラック４の
回動方向の位置をカム形状に応じた位置に変化させる。

負荷進角調整機構７は、本実施例の第２可変手段であっ
て、調整ねじ７１、調整レバー７２およびスプリング７
３を有する。負荷進角調整機構７は、内燃機関の全負荷
状態に対応した初期位置となるようにカム６５を回動さ
せて、内燃機関の全負荷状態に対応した負荷進角特性を
得るものである。

調整ねじ７１は、手動により内燃機関の全負荷状態に対
応した軸方向の位置となるように操作される。

調整レバー７２は、一方側の端部がカム６５の偏心軸６
５ｃに連結され、他方側の端部が調整ねじγ１の先端部
に連結されている。この調整レバー７２は、調整ねじ７
１の先端部の軸方向の位置に対応して支軸７４を中心に
回動し、カム６５の偏心軸６５ｃを回動させる。

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。

調整ねじ７１を内燃機関の全負荷状態に対応した軸方向
の位置となるように操作すると、調整レバー７２が支軸
１４を中心に左回転する。このため、カム６５が偏心軸
６５ｃを中心に左回転するので、カム６５の回動方向の
初期値Ｗ（燃料噴射ポンプ２の回転速度が０ｒｐ−のと
きの回動位置）がずれる、よって、ストッパ４２の先端
部分とカム６５のカム面６５ａとの当接位置がずれ、タ
イミングコントロールラック４の回動方向の初期位置が
図示下方（ディーゼルエンジのクランク角より進角する
方向）にずれる。

なお、カム６５の初期位置がずれても、コントロールレ
バー６４の係合溝にビン６５ｂが係合しているので、フ
ライウェイト５１とシフタ５２、フローティングレバー
６２、コントロールレバー６３．６４およびカム６５と
の連結状態は保たれる。このため、フライウェイト５１
の遠心力、すな動ち燃料噴射ポンプ２の回転速度の変化
に応じてシフタ５２、フローティングレバー６２、コン
トロールレバー６３．６４およびカム６５が変移する。

よって、燃料噴射ボン１２の回転速度の変化に応じてタ
イミングコントロールラック４およびコントロールスリ
ーブ２４の位置を変化させることができるので、燃料噴
射ポンプ２の回転速度の変化に応じてプレストロークを
制御できる。

したがって、ディーゼルエンジンのアイドリング状態（
第４図に実線で示した）場合より全負荷状態（第４図に
破線で示した）場合のほうが燃料噴射ポンプ２の回転速
度に対してタイミングコントロールラック４が早く変化
する。このため、プレストロークも早く変化するので、
ディーゼルエンジンのどの回転速度であっても、コント
ロールスリーブ２４の位置をディーゼルエンジンの全負
荷状態に要求される所望の進角特性に対応する。

とくに、ディーゼルエンジンのクランク軸が高速で回転
する高速域においては、ディーゼルエンジンのクランク
角より燃料の圧送時期、つまり着火時期を進ませること
ができるため、燃料噴射量を増加させても安定した燃焼
を行うことができ、ノックスの発生や燃料消費率の低下
を抑制することができる。

また、通常燃料噴射量の制御のみ行うメカニカルガバナ
５によって燃料の圧送開始時期、すなわち着火時期を機
械的に制御することができる。このため、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。

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。

本実施例の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。

本実施例の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４
４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。

また、本実施例では、フローティングレバー６２とカム
６５とがコントロールレバー６４を介さずに直接係合し
ている。

第７図および第８図は本発明の第３実施例を示す。第７
図は負荷進角調整機構を示す図である。

第１実施例と同−機能物は同番号を付す。

負荷進角調整機１１１８は、本発明の第２可変手段であ
って、調整レバー８１、スプリング８２、アクチュエー
タ８３、およびこのアクチュエータ８３の制御機構８４
を有する。

調整レバー８１は、第１実施例と同様なもので、アクチ
ュエータ８３により駆動されると支軸８１ａを中心に回
動する。

アクチュエータ８３は、内部の圧力が所定の圧力以上に
上昇すると、調整レバー８１の回動方向の位置をスプリ
ング８２の付勢力に打ち勝ってディーゼルエンジンの全
負荷（４／４負荷）状態に対応した位置にずらす。

制御機構８４は、スピル受け８５、絞り８６および配管
８７から構成されている。スピル受け８５は、コントロ
ールスリーブ２４の孔３３から排出されるスピル圧を受
けるものである。また、スピル圧は、ディーゼルエンジ
ンの負荷状態に対応する燃料噴射量（第３図のグラフ参
照）が増加すると増大する。

この負荷進角調整機ＰＡ８の作用を簡潔に述べる。

ディーゼルエンジンの負荷状態に依存したスピル圧がス
ピル受け８５から取り、絞り８６を介してアクチュエー
タ８３の内部に供給される。そして、アクチュエータ８
３の内部の圧力が所定の圧力（ディーゼルエンジンの４
／４負荷状態に対応する圧力〉以上に上昇したときに調
整レバー８１を支軸８１ａを中心に左回転させるにのた
め、タイミングコントロールラック４が左回転すること
によってコントロールスリーブ２４が図示下方に変移す
る。よって、燃料の圧送開始時期は、クランク角に対し
てディーゼルエンジンの４７４負荷状態に対応した進角
度Δθだけ進角することとなる。

このため、とくに燃料噴射ポンプ２の回転速度が高速域
、すなわち、ディーゼルエンジンの回転速度が高速域の
ときに、コントロールスリーブ２４の位置をディーゼル
エンジンの４／４負荷状態に要求される所望の進角特性
に対応させることができる。

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機構
を槽底したが、カムシャフトのみにより駆動機構を槽底
しても良い。

本実施例では、第１可変手段をフローティングレバー、
コントロールレバーおよびカムから槽底したが、第１可
変手段をフローティングレバーのみで＃Ｉ戒しても良い
。

本実施例では、第２可変手段の調整レバーの駆動機構と
して調整ねしまたはスピル圧により作動するアクチュエ
ータを使用したが、その駆動機構として噴射量コントロ
ールラックの位置を検出して電気的に作動するアクチュ
エータを使用しても良い、また、高低速式メカニカルガ
バナを用いる場合には、スロットル開度またはアクセル
ペダルの操作量により調整レバーを駆動する駆動機構を
用いても良い。

本実施例では、第２可変手段によりカムの偏心軸を回転
させたが、第２可変手段によりロッド、タイミングコン
トロールラック、ストッパ、ロッド、コントロールレバ
ーまたはフローティングレバーの位置をフライウェイト
に連結した状態を保ちながら変化させても良い。

【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
回転速度と進角度との関係を表すグラフである。 図中

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制御する制御手段 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対応して遠心力
   が変化するフライウェイト、 前記制御手段と前記フライウェイトとの間に介在して前
   記制御手段と前記フライウェイトとを連結するとともに
   、前記フライウェイトの遠心力の変化に対応して前記制
   御手段の位置を変化させる第１可変手段、 および前記制御手段または前記第１可変手段に連結され
   、内燃機関の負荷状態に対応して前記フライウェイトに
   連結した状態で前記制御手段または前記第１可変手段の
   位置をずらす第２可変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。