JPH03264737A - ディーゼルエンジンの燃料噴射時期制御装置 - 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） 本発明は燃料噴射時期を最適制御するようにしたディー
ゼルエンジンの燃料噴射時期制御装置に関するものであ
る。

（従来技術） ディーゼルエンジンにおいては、その燃料噴射時期すな
わち進角量が、エンジン回転数とエンジン負荷とに応じ
て変更することが要求される。このため、燃料噴射ポン
プには、分配式のポンプでみられるように、スピードタ
イマやロードタイマが設けられている。

方、ピストンの頂部に形成される燃焼室の断熱性を高め
て燃焼安定性を確保するため、当該ピストンそのものを
断熱性の優れたもの、例えば合金鋳鉄、特に球状黒鉛鋳
鉄のような材質で構成することも行なわれている。この
ような断熱性を高めることにより、軽負荷時に燃料噴射
時期を十分遅角させて、燃費悪化やスモークの排出を抑
制しつつＮＯｘの大幅な低減を図ることが可能になる。

なお、実開昭６３−１１８３５２号公報（の第５図）に
は、燃料噴射時期を、エンジン回転数がアイドル回転数
から増大していくにしたがって、先ず急激に進角し後所
定の進角量に保持し、その後徐々に進角するようなもの
が開示されている。

このような進角制御を行なうのは、半失火ゾーンを避け
るためのものであり、エンジン負荷との関係や、アイド
ル回転数以下の回転数領域の点については何等認識され
ていない。

（発明が解決しようとする問題点） しかしながら、ＮＯｘ低減のために軽負荷時に燃料噴射
時期が十分遅角されるように、例えばスピードタイマを
設定しただけでは、高負荷時に燃料噴射時期を十分進角
させることが不可能になり、出力の確保という点で問題
を生じてしまう。

したがって、本発明の目的は、軽負荷時におけるＮＯｘ
低減と高負荷時の出力確保とを共に満足させ得るように
したディーゼルエンジンの燃料噴射時期制御装置を提供
することにある。

（発明の構成、作用） 上記目的を達成するため、本発明にあっては次のような
構成としである。すなわち、 断熱作用を有するピストンの頂部に燃焼室が形成されて
なるディーゼルエンジンにおいて、エンジン回転数とエ
ンジン負荷とに応じてｆｆ５料噴射時期を変更可能とさ
れたｔＭ料噴射ポンプを備え、 前記燃料噴射ポンプからの燃料噴射時期を、軽負荷時に
は遅角状態に保持し、高負荷時にはアイドル回転数より
も小さい回転数から大きい回転数の所定回転数範囲に渡
って進角状態に保持する燃料噴射時期制御手段が設けら
れている、ような構成としである。

このように、本発明にあっては、先ずピストンを断熱性
の優れたものとすることにより、燃焼安定性を確保して
、軽負荷時において燃料噴射時期を十分遅角させ得るよ
うにしである。

そして、燃料噴射時期制御手段によって、軽負荷時には
燃料噴射時期が遅角状態に保持されるので、この軽負荷
時においてＮＯｘが十分低減される。

また、高負荷時には、燃料噴射時期制御手段によって、
アイドル回転数よりも小さい回転数から大きい回転数ま
での所定回転数範囲に渡って燃料噴射時期が進角状態に
保持されるので、出力も十分に確保されることになる。

とりわけ、発進時には、エンジン回転数は一時的にアイ
ドル回転数以下に低下するが、このようなときでも燃料
噴射時期が進角されているので、十分なエンジン出力を
利用したスムーズな発進が確保される。

（発明の効果） このように、本発明によれば、軽負荷時のＮＯｘ低減と
高負荷時の出力確保とを共に満足させることができる。

（実施例） 以下本発明の実施例を添付した図面に基づいて説明する
。

第１図においてＡはいわゆるＶＥ型とされた分配式の燃
料噴射ポンプを示し、これについて説明すると、ハウジ
ング１に一体化されたバレル２内に、プランジャ３が回
転自在かっ摺動自在として嵌挿されている。また、ハウ
ジング１には、プランジャ３に対して直列にドライブシ
ャフト４が回転自在に保持され、このドライブシャフト
４により、上記プランジャ３の他、ベーン式のポンプ５
および後述するガバナ機構６か回転駆動されるようにな
っている。勿論、ドライブシャフト４は、図示を略すエ
ンジンにより回転駆動されるものである。

前記ハウジングｌ内には、ポンプ５からの吐出燃料で充
満された燃料貯留室Ｂが形成され、この燃料貯留室Ｂが
、吸気通路８を介して前記バレル２内に開口されている
。このバレル２内には、プランジャ３により圧力室りが
画成される一方、プランジャ３の先端部外周には、その
周回方向に間隔をあけて、気筒数に応じた数のインテー
クスリット９が形成され、プランジャ３の回転および摺
動位置に応じてインテークスリット９が吸気通路８と合
致されたときに、圧力室りに燃料が供給されるようにな
っている。

また、プランジャ３内には、常時圧力室りに開口する吐
出通路１０が形成されると共に、該吐出通路１０に連な
ってプランジャ３の側面に開口する１つの吐出口１１が
形成されている。そして、バレル２の周面には、その周
回り方向に間隔をあけて気筒数に応じた数の分配口１２
が開口され、プランジャ３の回転および摺動位置に応じ
て、吐出口１１が分配口１２に順次連通されるようにな
っている。勿論、この各分配口１２は、接続口１３より
、それぞれ図示は略すが、配管を介してエンジンの各気
筒に設けた燃料噴射ノズルに接続されている。そして、
図示を略すエンジンのピストンは、球状黒鉛鋳鉄により
形成されて、当該ピストンの頂部に形成される燃焼室が
断熱性の優れたものとされている。

上述のような構成により、前記プランジャ３は、その回
転および摺動に応じて、前記圧力室りへの燃料供給（圧
力室りの膨張、およびインテークスリット９の吸気通路
８に対する連通）と、圧力室り内の燃料圧送（吐出口１
１と分配口１２との連通）とを行なって、所定順序で燃
料噴射ノズルへ燃料を圧送する。このようなプランジャ
３の回転位置に応じた摺動位置を所定のものとするため
、プランジャ３にカムプレート１５が一体化され、この
カムプレート１５に突設された気筒数に応じた数のカム
面１５ａが、順次ローラ１６に当接することにより、そ
の回転位置に応じた所定の摺動位置をとり得るようにさ
れている。このローラ１６は、後述するようにポンプ５
からの燃料圧に応じて変位されるスピードタイマ機構１
７のタイマピストン１８により、ロッド１９を介してカ
ムプレート１５の周回方向に若干変位されるようになっ
ており、これにより、エンジン回転数に応じて燃料噴射
時期（進角量）が調整されることとなる。

なお、前記スピードタイマ機構１７とポンプ５とは、理
解を容易にするため、第１図においては、通常良く行わ
れているようにプランジャ３に対して９０’ずれた方向
として描かれている。

燃料噴射ノズルへの燃料量の調整は、プランジャ３に外
周に摺動自在に嵌挿されたコントロールスリーブ２０を
、レバー機構２１、スプリング２２を介して、コントロ
ールレバー２３を操作スることによって行われる。すな
わち、プランジャ３には、吐出路１０に連なると共に燃
料貯留室Ｂに開口するリリーフポート２４が形成され、
このリリーフボート２４の開口時期（ブランシュ３の有
効ストーク）が、コントロールスリーブ２０をプランジ
ャ３に対して相対変位させることによって調整される。

また、このコントロールスリーブ２０の位置は、前述し
たガバナ機構６によっても調整されるものであり、この
ため、前記ドライブシャフト４に一体の歯車２５Ａに噛
合する歯車２５Ｂに対して、フライウェイト２６が一体
回転するように設けられ、エンジン回転数すなわちドラ
イブシャフト４の回転数に応じたフライウェイト２６の
変位量が、前記歯車２５Ｂを保持する軸２７に摺動自在
とされたスリーブ２８を介して、前記レバー機構２１に
伝達されるようになっている。なお、上記レバー機構２
１は、吸入通路８への供給燃料量を調整する絞り板２９
に保持されているものである。また、吸気通路８は、電
磁式のカットオフバルブ３０によって開閉されるように
なっている。

上記ガバナ機構６は、ロードタイマを構成している。こ
の点を詳述すると、先ずスリーブ２８の側面に開口４１
が形成される一方、軸２７内には低圧側に連なるリリー
フ通路４２が形成されている。このリリーフ通路４２は
、軸２７の側面に開口する開口４２ａを有する。これに
より、フライウェイト２６によってスリーブ２８が図中
右方へ変位されると、やがて両開口４１と４２ａとが合
致されて、燃料貯留室Ｂの内圧すなわちポンプ内圧の上
昇が抑制される。そして、スリーブ２８の図中右方への
変位は、レバー機構２１によるエンジン負荷に応じた抵
抗力に抗して行なわれるので、結局のところポンプ内圧
はエンジン負荷に応じたものとなり、その関係を第２図
に示しである。　次に、前記スピードタイマ機構１７の
部分について詳述する。このスピードタイマ機構１７は
、ハウジングｌに形成されたシリンダ３１を備えて、こ
のシリンダ３１内に、タイマピストン１８が摺動自在に
嵌挿されている。このタイマピストン１８によって、シ
リンダ３１内は、タイマピストン１８の一端面（図中右
方側）側において高圧室Ｅが、また他端面側に低圧室Ｆ
が画成されている。この高圧室Ｅには、タイマピストン
１８に形成された流入路３２を介して、常時燃料貯留室
Ｂの高圧の油圧が導入されるようになっている。

また、上記低圧室Ｆは、第１図に示すように、連通路３
３を介して、低圧側すなわちポンプ５の流入口側に常時
連通されている。

上記低圧室Ｆ内には、可動ばね受３４が摺動自在に嵌挿
されている。この可動ばね受３４とシリンダ３１の図中
左端壁との間には付勢力の大きな第１スプリング３５が
介装され、また可動ばね受３４とタイマピストン１８と
の間には付勢力の十分小さな第２スプリング３６が介装
されている。

以上のような構成において、タイマピストン１８の動き
を、第３図を参照しつつ説明する。

先ず、上記２つのスプリング３５．３６により、タイマ
ピストン１８は図中右方に付勢されるが、このタイマピ
ストン１８が右方に変位するのに伴って燃料噴射時期が
遅角され、左方へ変位するのに伴って進角される。した
がって、タイマピストン１８が右方ストローク端位置に
あるときは、もっとも遅角された状態にあり、このとき
の燃料噴射時期が第３図で示すセット位置となる。

このセット位置では、燃料噴射時期は、無負荷時におい
てＮＯｘを十分低減し得るような遅角状態とされる。

エンジン回転数あるいはエンジン負荷の増大に伴って高
圧室Ｅ内の圧力が高くなって、タイマピストン１８を左
方へ変位させる方向の押圧力が大きくなる。このとき、
第２スプリング３６の付勢力は小さいので、アイドル状
態からアクセルをわずかに踏こんだ程度の圧力に高圧室
Ｅ内の圧力が上昇しても、タイマピストン１８は容易に
左方へ変位して、即座に進角される。そして、この進角
が開始されるときのエンジン回転数は、アイドル回転数
（実施例では７５０　ｒ　ｐｍ）よりも低い５００ｒｐ
ｍ程度で開始される。ただし、第１スプリング３５の付
勢力は大きいので、タイマピストン１８が可動ばね受３
４に当接するまでの第１図で示すストローク２に相当す
る分だけ、タイマピストン１８が容易に左方へ変位（進
角）されることになる。第３図では、第１図のストロー
ク君に相当する変化を「２相当」として示しである。

上述のように進角された後高圧室Ｅ内の圧力がさらに上
昇しても、この圧力に起因するタイマピストン１８への
左方への押圧力よりも、第１スプリング３５によるタイ
マピストン１８への右方への付勢力が大きい間は、タイ
マピストン１８は可動ばね受３４に当接した状態が維持
される。そして、この第１スプリング３５によってさら
なる進角が規制された状態が、アイドル回転数よりも大
きい回転数域にまでとなるように、当該第１スプリング
３５の付勢力が設定されている。

高圧室Ｅ内の圧力が、第１スプリング３５の付勢力に打
勝つようになると、タイマピストン１８は可動ばね受３
４と共にさらに左方へ変位されて、燃料噴射時期がより
進角される。

第４図は本発明の他の実施例を示すものであり、前記実
施例と同一構成要素には同一符号を付してその説明は省
略する。

本実施例では、タイマピストン１８の動きを電子制御す
るようにしたものである。このため、タイマピストン１
８を左方（遅角側）へ付勢するスプリング５１を、付勢
力の小さい１本のみとしである。また、高圧室Ｅと低圧
室Ｆとを、タイマピストン１８をバイパスするバイパス
通路５２によって連通させると共に、このバイパス通路
５２にデユーティ制御される電磁式のソレノイドバルブ
５３を接続しである。

このような構成とすることにより、バルブ５３を全開状
態とすれば、高圧室Ｅの圧力上昇にかかわらずタイマピ
ストン１８は右方ストローク端位置に保持することが可
能になり、バルブ５３の開度をエンジン負荷とエンジン
回転数とをパラメータとして制御することにより、第３
図に示すような進角特性を得ることができる。すなわち
、スプリング５１の付勢力が小さいので、バルブ５３を
全閉としておけば、第３図℃相当として示す進角が、エ
ンジン負荷の増大と共に即座に得られることになる。そ
して、スプリング５１の付勢力が小さいことによる過進
角の抑制が、バルブの開度を調整することにより得られ
る（バルブの開度が大きいほど進角されにくくなる）。

このような制御を行なうため、バルブ５３の開度制御を
行なう制御ユニットＵには、エンジン回転数を検出する
センサ５５と、エンジン負荷を検出するセンサ５５とか
らの信号が入力される。勿論、タイマピストン１８のス
トローク位置を検出するセンサを別途設けて、このセン
サを利用してバルブ５３をフィードバック制御してもよ
い。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す断面図。 第２図はロードタイマにより設定されるエンジン負荷と
ポンプ内圧との関係を示す図。 第３図は本発明による進角特性を示す図。 第４図は本発明の他の実施例を示す要部断面系統図。 ３　： ６　： １５　＝ １７　＝ １８　： ３４　： ３５　： ３６　： ５１　： ５２　： ５３　： Ａ　： Ｅ　： Ｆ　： Ｕ　ニ ブランジャ ガバナ機構（ロードタイマ） カムプレート スピードタイマ機構 タイマピストン 可動ばね受 第１スプリング（付勢力大） 第２スプリング（付勢力中） スプリング（付勢力中） バイパス通路 ソレノイドバルブ 燃料噴射ポンプ 高圧室 低圧室 制御ユニット 第２図 負荷（’／、） 第３図 ボッブ回転速度＜ｒｐｍ＞ 第４図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）断熱作用を有するピストンの頂部に燃焼室が形成
   されてなるディーゼルエンジンにおいて、エンジン回転
   数とエンジン負荷とに応じて燃料噴射時期を変更可能と
   された燃料噴射ポンプを備え、 前記燃料噴射ポンプからの燃料噴射時期を、軽負荷時に
   は遅角状態に保持し、高負荷時にはアイドル回転数より
   も小さい回転数から大きい回転数の所定回転数範囲に渡
   って進角状態に保持する燃料噴射時期制御手段が設けら
   れている、 ことを特徴とするディーゼルエンジンの燃料噴射時期制
   御装置。