JPH0425420B2 - - Google Patents

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JPH0425420B2
JPH0425420B2 JP58248646A JP24864683A JPH0425420B2 JP H0425420 B2 JPH0425420 B2 JP H0425420B2 JP 58248646 A JP58248646 A JP 58248646A JP 24864683 A JP24864683 A JP 24864683A JP H0425420 B2 JPH0425420 B2 JP H0425420B2
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JP
Japan
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cam
plunger
fuel injection
fuel
sleeve
Prior art date
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Application number
JP58248646A
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English (en)
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JPS60138231A (ja
Inventor
Masakuni Matsui
Kenji Shingu
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Yanmar Co Ltd
Original Assignee
Yanmar Diesel Engine Co Ltd
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Publication date
Application filed by Yanmar Diesel Engine Co Ltd filed Critical Yanmar Diesel Engine Co Ltd
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Granted legal-status Critical Current

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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02MSUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M59/00Pumps specially adapted for fuel-injection and not provided for in groups F02M39/00 -F02M57/00, e.g. rotary cylinder-block type of pumps
    • F02M59/20Varying fuel delivery in quantity or timing
    • F02M59/24Varying fuel delivery in quantity or timing with constant-length-stroke pistons having variable effective portion of stroke
    • F02M59/26Varying fuel delivery in quantity or timing with constant-length-stroke pistons having variable effective portion of stroke caused by movements of pistons relative to their cylinders

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • High-Pressure Fuel Injection Pump Control (AREA)
  • Fuel-Injection Apparatus (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明はデイーゼル機関用の列形燃料噴射装置
に関する。
(従来例) 従来の列形燃料噴射装置においては、カム軸上
に設けた複数のカムにより複数のプランジヤを駆
動し、プランジヤの上昇行程中のある区域内でプ
ランジヤによりシリンダの噴射ノズルへ燃料を圧
送するに当り、例えはプランジヤを回して上記燃
料圧送区域の終点(圧送終わり点)を変え、それ
により燃料圧送の有効ストロークを変えて噴射ノ
ズルへの燃料圧送量(燃料噴射量)を変更してい
た。
ところが従来の装置においては、(a)燃料圧送区
域の始点(圧送開始点)が一定になつているこ
と、(b)プランジヤの上昇速度が下死点と上死点の
近傍を除いて略一定になついていることが原因し
て燃料噴射率(カム軸単位回転角度当りの燃料噴
射量)を変更することができなかつた。そのため
従来は全ての機関回転速度−負荷域で燃料の良好
な燃焼性能を得ることが難しかつた。即ち例えば
低速時に排ガス中に混じる青白煙を減少させるた
め燃料噴射率を大き目に設定すると、高速高負荷
時にはキヤビテーシヨンやエロージヨンが発生し
たり、多次噴射が生じて燃焼性能が悪化する。一
方燃料噴射率を小さ目に設定すると、高速高負荷
時の燃焼性能は良くなるが、低速時の青白煙が増
加する。
(発明の目的) 本発明は列形燃料噴射装置において、燃料噴射
量だけでなく燃料噴射率とも機関回転速度や負荷
等に応じて変更自在とすることを主な目的として
いる。装置をコンパクト化することも目的の一部
である。
(発明の構成) 本発明による列形燃料噴射装置は、(a)プランジ
ヤに燃料圧送区域の始点と終点の双方を変更しう
るコントロールスリーブを嵌め、(b)プランジヤの
上昇速度が次第に増加した後極大点を境に次第に
減少するようにカムを異形に成形し、(c)カム軸内
に油圧式タイマ機構を組み込み、上記タイマ機構
を作動させる電磁弁を設けたものであり、ハウジ
ング4に両端支持された筒状のカム軸41の外周
に設けた複数のカム42により複数のプランジヤ
23を駆動し、プランジヤ23の上昇行程中のあ
る区域内でプランジヤ23によりシリンダの噴射
ノズル7へ燃料を圧送する形式の列形燃料噴射装
置において、プランジヤ23に前記燃料圧送区域
の始点と終点の双方を変更しうるコントロールス
リーブ31を嵌めると共にプランジヤ23の上昇
速度が次第に増加した後極大点を境に次第に減少
するように前記カム42を異形に成形し、前記カ
ム軸41の内周に両端支持されたカム入力軸44
の中間外周と前記カム軸41の内周との間の環状
空間に、タイミングコントロールバルブ13を介
して相互に連通又は遮断される高圧室45と低圧
室46が大径部43bを隔てて区画形成され且つ
前記大径部43bに続く側部に設けた外周スプラ
インを介してカム軸41に接続し、内周のスプラ
インを介してカム入力軸44に接続し、前記高圧
室45の圧力上昇に応じてカム42を前記スプラ
インの捩れ角方向に進角動させる方向に移動可能
なスリーブ43を介設してなる油圧式タイマ機構
50を組み込み、前記タイマ機構50を作動させ
るタイミングコントロールバルブ13を切換えて
燃料噴射率を変更した後、燃料噴射時期を補正で
きるようにしたことを特徴とする列形燃料噴射装
置である。
(実施例) まず本発明を採用したデイーゼル機関の全体機
造を簡単に説明する。即ち本発明のデイーゼル機
関を上方から見た場合の概念的な構成を示す第1
図において、1はクランクケースで、クランクケ
ース1には例えば4個のシリンダ2を上方か取り
付けている。クランクケース1内にはクランク軸
を軸支しており、ケース1から外部へ突出したク
ランク軸軸端部にははずみ車3を固定している。
4は燃料噴射ポンプのハウジングで、ハウジング
4内には後述する如く例えば4個の噴射ポンプを
設けている。噴射ポンプの吐出口5は高圧管6を
介して各シリンダ2に設けた噴射ノズル7に連通
している。8は本発明による主アクチユエイタ、
9は副アクチユエイタで、両アクチユエイタ8、
9はハウジング4に取り付けられている。後に詳
述する如く主アクチユエイタ8は主として燃料噴
射率を、又副アクチユエイタ9は燃料噴射量を変
更するための機構である。副アクチユエイタ9は
従来のガバナに相当する。両アクチユエイタ8、
9には位置センサ11,12をそれぞれ付設して
おり、両センサ11,12により燃料噴射率と燃
料噴射量を検出できるようになつている。13は
後述のタイマ機構を作動させるたのタイミングコ
ントロールバルブ、14はタイマ機構の位置セン
サで、センサ14により燃料噴射時期を検出でき
るようになつている。又15はアクセルペダル、
16ははずみ車3に設けた回転速度センサ、17
はその他のセンサ群である。センサ群17は例え
ば吸気圧センサ、吸気温センサ、水温センサ、グ
ローカレントセンサ等からなつている。
本発明においては、例えばアクセルペダル15
と回転速度16から負荷の値と機関回転速度をマ
イクロコンピユータのCPU18(中央処理装置)
に入力し、これらの入力値とセンサ群17からの
入力値とに応じて燃料噴射率、燃料噴射量及び燃
料噴射時期をCPU18により自動的にフイード
バツク制御できるようになつている。なおこの場
合「フイードバツク制御」とは勿論前述の各セン
サ11,12,14からの入力値と制御目標値と
を対照させながら噴射率等を制御することを指
す。
次に列形燃料噴射装置の主要部を詳しく説明す
る。第2図は一部を破断した側面図であり、その
うち2点鎖線で囲んだ部分A、Bは90°展開した
断面を示している。第2図中ハウジング4内には
前述の通り例えば4個の燃料噴射ポンプ20が配
置されている。即ちハウジング4は筒状のホルダ
21を介して筒状バレル22を支持しており、バ
レル22内にはプランジヤ23の上部が揺動自在
に嵌合している。バレル22の上方のホルダ21
内には周知のデリバリバルブ24を設けており、
プランジヤ23上端とデリバリバルブ24との間
のバレル22内には加圧室30(ポンプ室)を形
成している。プランジヤ23の長手方向略中間部
にはスプリングシート25を固定しており、シー
ト25とホルダ21との間にはリターンスプリン
グ26を配置している。プランジヤ23の下端に
はローラホルダ27を固定し、ホルダ27はピン
28により筒状ローラ29を軸支している。
プランジヤ23の下部には本発明によるコント
ロールスリーブ31が摺動及び回動自在に嵌合し
ている。即ち前述の主アクチユエイタ8はハウジ
ング4内を第2図の左右方向に伸びる長いコント
ロールロツド32を有し、ロツド32に略直角に
設けた4個のピン33は各スリーブ31の環状溝
34に嵌つている。そして主アクチユエイタ8内
のソレノイドでロツド32を駆動することにより
スリーブ31はプランジヤ23に対し上下方向に
摺動自在となる。又副アクチユエイタ9はハウジ
ング4内を左右方向に伸びる長いコントロールロ
ツド34を有し、ロツド34に設けたラツク35
は各スリーブ31のピニオン36に係合してい
る。そして副アクチユエイタ9内のソレノイドで
ロツド34を駆動することによりスリーブ31は
プランジヤ23に対し回動自在となる。
スリーブ31の上部には漏油孔37(スピル)
を設けている。又スリーブ31に略対応する位置
のプランジヤ外周には2種類のリード38,39
を設けている。即ちリード38はプランジヤ23
の中心線た平行に設けられ、プランジヤ23が下
死点近傍にある時にはその下部がスリーブ31か
ら下方へ突出している。又リード39はリード3
8より幾分上方寄りにプランジヤ23の中心線に
対し傾斜した姿勢で設けられている。そして両リ
ード38,39はプランジヤ23内の軸方向孔
(図示せず)を介して加圧室30に連通している。
筒状のカム軸41は外周に4個のカム42を有
し、カム42はローラ29に当接している。カム
42は後述する如く異形に成形してある。カム軸
41の内周はスリーブ43等からなるタイマ機構
50を介してカム入力軸44が相対回動自在に嵌
合している。即ちスリーブ43の小径部43aの
外周とカム軸41の内周には通常のスプラインが
設けられ、スリーブ43はカム軸41に対し摺動
のみ自在となつている。又小径部43aの内周と
カム入力軸44の外周にはヘリカルスプラインが
設けられ、スリーブ43はカム入力軸44とカム
軸41に対して摺動する際に同時にカム入力軸4
4に対し相対的に回動するようになつている。カ
ム軸41とカム入力軸44との間には油圧による
高圧室45と低圧室46を設け、スリーブ43の
大径部43bが両室45,46の間の油密を保持
している。両室45,46は油路を介して連通し
ており、前述のタイミングコントロールバルブ1
3(電磁弁)がその油路を遮断自在としている。
カム入力軸44の端部(第2図左端部)にはト
ランスフアポンプ47(例えばベーンポンプ)を
設けている。ポンプ47を入力軸44により駆動
され、各噴射ポンプ20の加圧室30とタイマ機
構50の高圧室45及び低圧室46へ燃料を送給
するようになつている。両室45,46内の燃料
はタイマ機構50の作動油として使用される。な
お48は余剰燃料の吐出口、49は燃料タンクで
ある。
カム入力軸44の回転力はスリーブ43を介し
てカム軸41に伝わり、プランジヤ23はカム軸
41上のカム42に駆動されてカム軸41の1回
転中に上昇と下降を1回ずつ行う。ここで第3図
との対照により本発明のカム42につき説明す
る。即ち第3図の横軸はカム角度(プランジヤの
上昇行程に対応するカム軸の回転角度)を、又縦
軸はカム速度(プランジヤの上昇速度)を表わし
ており、カム角度、カム速度共下死点においてゼ
ロとなつている。そして本発明では第3図中実線
の如くカム角度が増すにつれてカム速度が次第に
増加した後極大点Pを境に次第に減少するように
カム42を異形に成形している。なお第3図中2
点鎖線はカム角度とプランジヤリフト量との関係
を表わしている。
プランジヤ23(第2図)の上昇し始め時に
は、加圧室30内の燃料がリード38からホルダ
27内に漏れ、噴射ノズルへの燃料圧送は行われ
ない。カム角度が第3図のθ1に達すると、リード
38はスリーブ31により閉じられ、加圧室30
内の燃料油圧が高まる。それに伴い燃料はデリバ
リバルブ24の抵抗に打ち勝ち、吐出口5、前述
の高圧管を介して噴射ノズルへ圧送され、ノズル
からシリンダ内へ噴射される。カム角度がθ2に達
すると、リード39が漏油孔37に連通し、加圧
室30内の燃料が孔37からホルダ27内に漏れ
て燃料圧送は終了する。即ち第2図のスリーブ位
置では、第3図中に斜線で示す区域C1(カム角度
域)内でのみ噴射ノズルへ燃料が圧送され、その
間のカム速度域はS1〜S2である。
次に第2図の状態から副アクチユエイタ9によ
りスリーブ31を回動させると、リード39と漏
油孔37との間の軸方向の間隔が変わり、それに
より第3図の燃料圧送終わり点θ2が移動して燃料
噴射量が変更されることになる。なおスリーブ3
1を回しても圧送開始点θ1は移動しない。
第2図の主アクチユエイタ8によりスリーブ3
1を例えば下方へ摺動させると、燃料圧送開始点
は第3図のθ3に、又圧送終わり点はθ4にそれぞれ
移り、燃料圧送中のカム速度域はS3〜S4となる。
この場合、燃料圧送中のカム速度域が先程より低
くなるので、噴射ノズルへ圧送される燃料は先程
より弱く付勢され、燃料噴射率は低下する。逆に
スリーブ31を上方へ摺動させると、燃料圧送中
のカム速度域が高くなり、燃料噴射率は増加す
る。なお噴射率変更時に燃料噴射時期の補正が必
要となる場合は、タイミングコントロールバルブ
13を作動させれば良い。例えばバルブ13によ
り高圧室45内の燃料の一部を低圧室46へ逃が
すと、両室45,46の圧力変化によりスリーブ
43が第2図の左方へ摺動し、それと共にカム軸
41はカム入力軸44に対し相対回動する。
本発明を具体化する時、第2図のタイマ機構5
0はシステムオイルで作動するようにしても良
い。その場合、カム軸41とカム入力軸44を上
記システムオイルで潤滑することができる。噴射
ポンプ20やシリンダの個数は自由に変更でき
る。なお本発明の「列形燃料噴射装置」はカム入
力軸、カム軸、タイマ機構、燃料噴射ポンプ、コ
ントロールスリーブ、アクチユエイタ、高圧管、
噴射ノズル等からなる集合体を指している。
(発明の効果) 以上説明したように本発明によると、(a)プラン
ジヤに燃料圧送区域の始点(圧送開始点)と終点
(圧送終わり点)の双方を変更しうるコントロー
ルスリーブを嵌め、(b)カム角度が増すにつれてカ
ム速度が次第に増加した後極大点を境に次第に減
少するようにカムを異形に成形したので、コント
ロールスリーブにより燃料圧送区域に対応するカ
ム速度域を変え、それにより燃料噴射率を変更す
ることができる。従つてあらゆる機関回転速度−
負荷域で最適の燃焼状態を得ることが可能とな
る。又コントロールスリーブで従来通り燃料噴射
量を変更することもできる。なお従来のように通
常のカムを使用すると、第3図中に破線Xで示す
如くプランジヤ上昇行程中の広い区域(カム角度
域)に渡つてカム速度が略一定となり、燃料噴射
率の変更の幅が著しく狭められる問題がある。
又第2図のタイマ機構50をシステムオイルで
作動させ、トラスフアポンプ47から噴射ポンプ
20の加圧室30のみへ燃料を送給するように構
成すると、燃料の噴射圧をより高くすることがで
きる。
さらに本発明によると、カム入力軸44は、カ
ム軸41がハウジング4に両端支持されているの
で、複数のカム42に作用する燃料噴射ポンプ2
0駆動時の反力を受けることがなく、単にスプラ
インから捩り反力(モーメント)を受けるだけで
ある事から、小径化できる。しかもカム軸41は
筒上であるから、その曲げ強度も殆ど損わずに、
その軸心穴に油圧タイマ機構50とカム入力軸4
4を設けることができ、ポンプハウジング4が殆
ど大形化することもない。
又第1図の如く燃料噴射率、噴射量及び噴射時
期をマイクロコンピユータのCPU18で自動的
にフイードバツク制御できるように構成すると、
噴射率、噴射量及び噴射時期の制御が容易にな
り、しかも迅速、正確に行える。センサ群17を
採用し、吸気圧、吸気温等のデータを参考にして
噴射率等の制御を行うようにすると、制御性能が
一層向上する。
又ソレノイド式アクチユエイタ8,9(第2
図)を採用してコントロールスリーブ31を電子
制御すると、スリーブ31の操作が確実になり、
アクチユエイタ8,9も小型化する。電磁弁13
を用いるとタイマ機構50の作動が正確に行え
る。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明を採用したデイーゼル機関の構
造略図、第2図は列形燃料噴射装置の破断側面
図、第3図はカム角度とカム速度の関係を表わす
グラフである。23……プランジヤ、31……コ
ントロールスリーブ、41……カム軸、42……
カム。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1 ハウジング4に両端支持された筒状のカム軸
    41の外周に設けた複数のカム42により複数の
    プランジヤ23を駆動し、プランジヤ23の上昇
    行程中のある区域内でプランジヤ23によりシリ
    ンダの噴射ノズル7へ燃料を圧送する形式の列形
    燃料噴射装置において、プランジヤ23に前記燃
    料圧送区域の始点と終点の双方を変更しうるコン
    トロールスリーブ31を嵌めると共にプランジヤ
    23の上昇速度が次第に増加した後極大点を境に
    次第に減少するように前記カム42を異形に成形
    し、前記カム軸41の内周に両端支持されたカム
    入力軸44の中間外周と前記カム軸41の内周と
    の間の環状空間に、タイミングコントロールバル
    ブ13を介して相互に連通又は遮断される高圧室
    45と低圧室46が大径部43bを隔てて区画形
    成され且つ前記大径部43bに続く側部に設けた
    外周スプラインを介してカム軸41に接続し、内
    周のスプラインを介してカム入力軸44に接続
    し、前記高圧室45の圧力上昇に応じてカム42
    を前記スプラインの捩れ角方向に進角動させる方
    向に移動可能なスリーブ43を介設してなる油圧
    式タイマ機構50を組み込み、前記タイマ機構5
    0を作動させるタイミングコントロールバルブ1
    3を切換えて燃料噴射率を変更した後、燃料噴射
    時期を補正できるようにしたことを特徴とする列
    形燃料噴射装置。
JP24864683A 1983-12-26 1983-12-26 列形燃料噴射装置 Granted JPS60138231A (ja)

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JPS60138231A JPS60138231A (ja) 1985-07-22
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JPS58217756A (ja) * 1982-06-11 1983-12-17 Diesel Kiki Co Ltd 燃料噴射装置

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