JPH07683Y2 - ディーゼル機関の燃料噴射制御装置 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 考案の目的 ［産業上の利用分野］ 本考案は、ディーゼル機関に供給する燃料量を機械的な
リンク機構により調整し、またその燃料量の最大量をデ
ィーゼル機関の運転状態に応じて規制するディーゼル機
関の燃料噴射制御装置に関する。

［従来の技術］ 従来、ディーゼル機関に燃料を噴射供給する燃料噴射制
御装置は、アクセルの操作量にリンクしてディーゼル機
関に噴射供給する燃料量を制御するため、次のような構
成が採られている。

近年の電子技術の進歩と相俟って、アクセル操作量を何
らかのセンサにより検知し、その検知結果に基づいて燃
料増減部材を駆動して燃料の噴射供給量を制御する、い
わゆる電気的リンク機構の燃料噴射制御装置が開発され
ている。この種の電気的リンク機構を採用する燃料噴射
制御装置は、アクセル操作量ばかりでなく、その他のデ
ィーゼル機関の運転状態を検出する各種のセンサを備え
ることで、より精密に燃料供給量を制御できる特長を有
する。例えば、実開昭58−152536号公報においては、減
速運転時において燃料を強制的に遮断し、減速性能を確
実、かつ迅速に達成する技術が開示されており、昭60−
164645号公報においては、減速時に燃料噴射量を基本噴
射量未満とすることによって、燃費の向上及び、白煙の
発生を防止する技術が開示されている。

一方、より一般的な構成として、変位量に応じてディー
ゼル機関に噴射供給する燃料量を増減する燃料増減部材
とアクセルとを機械的にリンクさせ、アクセル操作に応
じて直接燃料量を調節する燃料噴射制御装置がある。こ
の機械的リンク機構を採用するものは、前記電気的リン
ク機構の燃料噴射制御装置に比較して構成が簡単で、電
磁気的なノイズに強く、しかも安価である特長を有す
る。反面、アクセル操作量以外のディーゼル機関の運転
状態に応じて燃料供給量を精密に調整することが難し
く、これに対処するためブーストコンペンセータなどが
提案されている。これは、ディーゼル機関が大気圧の大
きく変化する過酷な環境下で運転されるとき、あるいは
ディーゼル機関に過給器が備えられるとき、燃料増減部
材の変位量に基づき定められる燃料供給量の最大値をブ
ーストコンペンセータに導入される気圧により規制し、
吸気圧が低い場合には最大値を小さくしてスモークの発
生など抑えること及び過給圧が高い時には最大値を大き
くして出力アップを可能とすることを目的とするもので
ある。

［考案が解決しようとする課題］ 上記のごとく機械的リンク機構を採用する燃料噴射制御
装置は、構成が簡単で電磁気的ノイズに強い特長を有
し、しかもブーストコンペンセータなどを備えることで
ディーゼル機関の運転状態に適合した燃料量を噴射供給
することができるため、広い分野で採用されている。

しかし、ブーストコンペンセータによる供給燃料量の調
整は、大気圧の変動あるいは過給器の作動状況に関する
ものに限られ、かつアクセル操作量に基づく燃料供給量
を僅かに変更するにすぎないものである。すなわち、機
械的リンク機構を採用する燃料噴射制御装置にあって
は、燃料増減部材に機械的に直結されるアクセル操作量
が燃料噴射量を決定する主たる制御量となり、アクセル
操作量に優先して燃料噴射量を大幅に変更する機構を有
していないのである。

このため、誤ってアクセル操作量を大きくしてディーゼ
ル機関への燃料供給量が過多となったとき、これを是正
すべき手立てがなく、アクセル操作は慎重に行うことを
要求されていた。例えば、アクセル操作量が大きい状態
でブレーキを操作しても、ディーゼル機関の出力トルク
は大きい状態を維持し続け、その出力トルクとブレーキ
の性能との均衡する速度で運転を継続することになる。
この様な状況は、アクセルとブレーキを同時に操作した
とき、あるいは自動車運転の教習車において運転者がア
クセルを、教官がブレーキを操作した場合などに発生す
る可能性がある。こうしたディーゼル機関の運転状態
は、ディーゼル機関及びブレーキ機構の保全のため、ま
た安全性をより向上させるためにも好ましくない。

本考案は上記課題を解決するためになされたもので、簡
略的構成で電磁気的ノイズに対して強く、かつ安価な機
械的リンク機構を有する燃料噴射制御装置であつて、ア
クセル操作量よりもブレーキの制動指令を優先すること
により、操作性及び安全性を一層向上したディーゼル機
関の燃料噴射制御装置を提供することを目的としてい
る。

考案の構成 ［課題を解決するための手段］ 上記目的を達成するためになされた本考案のディーゼル
機関の燃料噴射制御は、 ディーゼル機関に噴射供給する燃料量を、アクセルと機
械的に連動する燃料増減部材の変位量に応じて決定する
と共に、制御用気圧室に導入される気圧により駆動させ
る最大供給量規制部材の変位量に応じて前記ディーゼル
機関に噴射供給する燃料量の最大量を規制し、前記ディ
ーゼル機関の運転状態に応じた燃料量を噴射供給するデ
ィーゼル機関の燃料噴射制御装置において、 車両のブレーキ系統を作動させるためのブレーキ操作手
段と、 該ブレーキ操作手段が操作されて前記ブレーキ系統が作
動状態となった場合には、前記制御用気圧室に導入され
る気圧を調節し、前記燃料量の最大量を減少させる気圧
調節手段と、 を備えることを特徴とする。

本考案が適用されるディーゼル機関の燃料噴射制御装置
は、ディーゼル機関の気筒に燃料噴射を実行できるもの
であればよく、分配型、列型などのタイプを問わない。
また、燃料増減部材とは、従来より提案されているスピ
ルリング、コントロールラックなどの構成を問わない。
最大供給量規制部材とは、上記燃料増減部材の決定する
燃料噴射量の最大量を規制するもので、例えばスピルリ
ングやコントロールラック等の変位を規制するストッパ
ーなどの部材をいい、このストッパーなどの部材を制御
用気圧室に導入される気圧により駆動して燃料供給料の
最大値が決定される。

また、ブレーキ操作手段としては、例えば車両に搭載さ
れるディーゼル機関にあってはメインブレーキ、サブ・
ブレーキ、パーキング・ブレーキ等が該当する。

［作用］ 上記構成を有する本考案のディーゼル機関の燃料噴射制
御装置によれば、ブレーキ操作手段が操作されてブレー
キ系統が作動すると、気圧調節手段が制御用気圧室に導
入される気圧を調節し、最大供給料規制部材の変位量を
調節して燃料量の最大量を減少させる。

このように、燃料の最大供給量が減少するため、アクセ
ルペダルが踏み込まれていても、車両の制動性が向上す
ると共に、燃料を遮断してしまうのではないため、ブレ
ーキ操作手段が操作されない場合、すなわちブレーキ系
統が非作動となった場合の加速性がよい。

本考案は、アクセルによる走行指示と、ブレーキ操作手
段による制動指示の車両が同時に発生した場合に、アク
セルによる走行継続を維持しつつ（この際、燃料遮断は
行わない）、ブレーキ系統による制動性を確保するため
に、最大燃料供給量を減少させるものである。

従って、例えば自動車教習車の助手席に取り付けられた
ブレーキペダルにより制動をかけたときを考えると、た
とえアクセルペダルが踏み込まれていようと迅速、かつ
確実に車両を停止させることができる。また、その他の
車両にあっても、アクセルとブレーキとの同時操作等の
発生時に、ブレーキの制動指示を優先して安全を向上さ
せることができるのである。

以下、本考案のディーゼル機関の燃料噴射制御装置をよ
り具体的に説明するため、実施例を挙げて詳述する。

［実施例］ 第１図は、実施例の燃料噴射制御装置を搭載した自動車
運転教習用車両のシステム概略構成図である。従って本
実施例の車両は、その運転席にアクセルペダルACとブレ
ーキペダルBP1を一組備えると共に、教官の着座する助
手席にもブレーキペダルBP2を備えている。なお、ここ
でブレーキペダルBP1,BP2は、その踏み込み量に応じて
駆動輪の回転力を抑制する図示しないブレーキ系統の油
圧を調整する、従来同様の一般的なもの構成である。

また、図示するように車両の駆動源となるディーゼル機
関１は、その吸気系にターボチャージャ３を備えてお
り、ブーストコンペンセータ５を備えた燃料噴射ポンプ
７により燃料の供給を受けるように構成されている。こ
の様にして作動するディーゼル機関１の出力は、そのク
ランク軸10に直結された変速機12を介して駆動輪14,15
に伝達され、車両の駆動力となる。

燃料噴射ポンプ７は分配型のものであり、ディーゼル機
関１により駆動されるドライブシャフト20の回転により
駆動される。この燃料噴射ポンプ７は、図示しないフィ
ードポンプ、タイマ機構、メカニカルなガバナ機構を備
える周知のものある。すなわち、車両に備えられるアク
セルペダルACを踏み込むと、このアクセルペダルACに機
械的にリンクする図示しないアジャスティング・レバー
を介してコントロールスプリング24の張力が大きくな
り、スピルリング26を噴射量増加方向（図示の右方向）
に移動させる。一方、ドライブシャフト20の回転数の上
昇によりガバナ機構が作動してガバナスリーブ28を右方
向に移動させ、スピルリング26を噴射量減少方向（図面
の左方向）に移動させる。この２つの相反する力の均衡
としてスピルリング26の位置が決定され、燃料噴射量が
最適値に調節される。

次に、燃料噴射ポンプ７の上部に設けられたブーストコ
ンペンセータ５の構成を説明する。

ブーストコンペンセータ５は、図示するように過給圧室
5aと一定圧に保たれる定圧室5bとを区分するダイアフラ
ム5c、そのダイアフラム5cを過給圧室5a側に付勢するば
ね5d、ダイアフラム5cの移動に応じて摺動するプッシュ
ロッド5e、プツシュロッド5e先端部に形成されたテーパ
部に側面から当接させるコネクティングピン5f等から構
成されている。過給圧室5aは圧力切替弁（以下、VSVと
いう）30を介してディーゼル機関１の吸気ポート32また
はバキュームポンプ34に択一的に連通されている。すな
わち、VSV30の作動スイッチ30aが開放されている状態に
おいて過給圧室5aは吸気ポート32に連通され、作動スイ
ッチ30aが閉成されたとき吸気ポート32に替わってバキ
ュームポンプ34が過給圧室5aに連通する。この様に過給
圧室5aに連通する対象を変更する作動スイッチ30aは、
前述の助手席に備えられるもう１つのブレーキペダルBP
2に連動しており、ブレーキペダルBP2の踏み込み操作に
連携して閉成するよう構成されている。

この過給圧室5aに連通する対象の違いに応じてブースト
コンペンセータ５は以下のように異なった作用をなす。

まず、ブレーキペダルBP2が何ら操作されない場合、す
なわちディーゼル機関１を駆動源とする車両が通常の走
行状態にあるときにつき説明する。このとき、過給圧室
5aはディーゼル機関１の吸気ポート32と連通しており、
ターボチャージャ３が作動して吸気管圧力が高くなるに
従って過給圧室5aの圧力が上昇し、ブーストコンペンセ
ータ５のダイアフラム5cは、ばね5dの付勢力に抗して定
圧室5b側（同図下方向）に移動する。これに伴い、プッ
シュロッド5eも下方に移動するから、そのテーパ部に当
接されたコネクティングピン5fは、ブッシュロッド5e側
に移動する。ブーストコンペンセータ５のコネクティン
グピン5fの他端には、コントロールアーム35の屈曲部35
aが当接されている。従って、コネクティングピン5fが
プッシュロッド5e側に移動にすると、コントロールアー
ム35は、支点Raを中心に時計回りに回転する。コントロ
ールアーム35の他端は、コントロールスプリング24によ
りガバナ方向に付勢されたテンションレバー40のストッ
パー部になっている。従って、コントロールアーム35の
回転に伴い、全負荷時のテンションレバー40最大位置
は、ガバナ方向に変位する。この結果、支点Rbを中心に
回転可能なテンションレバー40の他端は、全負荷時には
矢印Ｂ方向に移動する。テンションレバー40のこの端部
は、燃料圧送用のプランジャ41に外嵌合されたスピルリ
ング26に嵌め合わされているので、スピルリング26も矢
印Ｂ方向に動き、全負荷時の燃料噴射の終了期は遅くさ
れ、結果的に燃料噴射量は増加する。

一方、上記のような通常の運転状態から助手席に備えら
れたブレーキペダルBP2が踏込操作されたとき、作動ス
イッチ30aが閉成することによりVSV30が作動し、過給圧
室5aとバキュームポンプ34とが連通される。従って、過
給圧室5aの圧力は、バキュームポンプ34により調整され
る負圧となり、前記と逆にプッシュロッド5eが上方に移
動してコネクティングピン5fが反対方向に移動すれる。
このため、スピルリング26は矢印Ａ方向に変位して全負
荷時の燃料噴射の終了時期を早め、燃料噴射量は減少す
ることになる。

この様にして位置が決定されるスピルリング26により溢
流が生じるまでプランジャ41の往復動によって圧送され
る燃料は、各気筒に対応して設けられたデリバリバルブ
47を経由して、各気筒に設けられた燃料噴射ノズル48か
ら各気筒内に噴射される。

以上説明したように構成され、作動する本実施例のディ
ーゼル機関の燃料噴射ポンプ７によれば、次のような効
果が明らかである。

まず、助手席に設けられたブレーキペダルBP2が操作さ
れない場合につき説明する。このときには、従来同様に
アクセルペダルACの踏み込み量により燃料噴射ポンプ７
から噴出される燃料量が決定され、ディーゼル機関１を
自由にコントロールすることができる。また、ターボチ
ャージャ３が作動するとブーストコンペンセータ５の過
給圧室5aにその給気管圧力が導かれ、プッシュロッド5e
の動きにより、全負荷時の燃料噴射量を増量補正してス
モークの発生を抑制するなと従来同様のブーストコンペ
ンセータ５の効果が奏される。従って、その燃料噴射量
を燃料噴射ポンプ７の回転数に対して図示するならば、
第２図の実線に示すごとく従来同様の特性が得られる。

次に、助手席に設けられるブレーキペダルBP2が操作さ
れる場合に付き説明する。ブレーキペダルBP2が踏み込
み操作されるとこれに連動して作動スイッチ30aが閉成
し、VSV30が作動して過給圧室5aに導入する気圧をそれ
までの吸気管圧力からバキュームポンプ34の発生する負
圧に変更する。このため、ブーストコンペンセータ５の
プッシュロッド5eは上方に変位して全負荷路の燃料噴射
量を減量補正してディーゼル機関１への燃料供給量を減
少させることになる。すなわち、助手席に設けられるブ
レーキペダルBP2を操作するならば、たとえアクセルペ
ダルACが大きく操作されようともディーゼル機関１に供
給される燃料量を少なく抑え込み、駆動輪14,15に伝達
される駆動力を低下させることができる。従って、ブレ
ーキペダルBP2の踏み込み操作により本来的に作動する
図示しないブレーキ機構の抑制力が有効に働き、車両を
短時間の内に停止させることができる。この状態の燃料
噴射量を図示するならば、第２図中の一点鎖線で示すご
とき特性となり、最大燃料噴射量を一律に抑制できるこ
とが分かる。一般に、この様な助手席に備えられるブレ
ーキBP2の操作は緊急を要する状況で発生し、上記した
ごとく制動力を最大限に作動させるよう燃料量を規制す
ることが望ましい。一方、運転席に備えられるブレーキ
ペダルBP1の操作は、通常の運転状態において頻繁に実
行されるものであり、ブレーキ操作後に直ちにアクセル
ペダルACを操作する再加速も有り得る。従って、本実施
例では運転席に備えられるブレーキペダルBP1をブース
トコンペンセータ５と連携させることなく、ブーストコ
ンペンセータ５による最大燃料噴射量の規制解除に起因
した再加速性の悪化を回避している。すなわち、本実施
例では、助手席のブレーキペダルBP2の操作時のみ過給
圧室5aに導入される圧力を切り換えることで、通常運転
時の運転性とブレーキペダルBP2操作時の緊急制動性と
の両立を達成することができる。

この様に本実施例の燃料噴射ポンプ７によれば、従来よ
り設けられるブーストコンペンセータ５にVSV30や作動
スイッチ30aを付加する簡単で電磁気的なノイズに強い
安価な構成であるにも拘らず、アクセルペダルACの操作
量よりも更にブレーキ操作による制動指令を優先してデ
ィーゼル機関１に噴射供給する燃料量を適量に調整する
ことができ、ディーゼル機関１をより快適、かつ安全に
運転することができる。

なお、上記実施例では、自動車運転教習用の車両に対し
て実施例の燃料噴射ポンプ７を搭載する例につき説明し
たが、通常の車両に搭載して運転席に備えられるブレー
キペダルBP1と作動スイッチ30aとを連動させてもよい。
この場合にも、アクセルペダルAPとブレーキペダルBP1
とを同時に操作した場合等にも、ブレーキ操作による制
動指令を優先し、ディーゼル機関１に供給する燃料量を
減少させることができ、ブレーキ制動力を有効に発揮さ
せることができる。また、バキュームポンプ34に替えて
過給圧室5aを単に大気開放としても同様の効果がある。

更に、バキュームポンプ34の負圧を適当に制御して最大
燃料噴射量をより細かく制御するよう構成してもよい。
例えば、過給圧室5aを吸気管と、バキュームポンプ及び
／または大気圧に選択的かつ部分的に連通するように構
成することが考えられる。この様な構成によれば、ブレ
ーキ作動時に過給圧室5aと吸気管との連通を保ったまま
バキュームポンプ34の負圧を導入したり、あるいはブレ
ーキ操作時にバキュームポンプの負圧とオリフィスを介
した大気圧との両方を導入するなど、吸気圧室5aへの導
入圧力が緻密に調整される。より簡易的な構成として
は、バキュームポンプ34とVSV30の間の通路に、単に大
気開放のオリフィスを設けておくことで達成される。一
例として、上記構成を教習車に応用すれば、助手席側ブ
レーキ操作時には過給圧室5aに直接バキュームポンプ34
の負圧を導入し、運転席側ブレーキ操作時には再加速性
の許容し得る範囲で大気圧によりバキュームポンプ34の
負圧を希釈してやや高い適当な圧力として導入してもよ
い。

他の実施例としてパーキングブレーキと作動スイッチ30
aを連動させる構成も考えられる。この場合には、パー
キングブレーキを作動させている駐車または停車の期間
中においてディーゼル機関１に供給される燃料量の最大
量が規制されるため、アクセルペダルAPの誤操作により
機関が高回転となる事態を防止することができる。上記
実施例では、ブーストコンペンセータ５を用いて説明し
たが、ターボチャージャ３に連動する構成のものに限ら
ず、単なる大気補正装置を利用してもよい。

なお、上記実施例ではブレーキペダルBP2の操作と同時
に、ブーストコンペンセータ５の過給圧室5a圧力をバキ
ュームポンプ34により一定負圧に調整し、最大燃料噴射
量を所定値に抑える構成としている。しかし、この様な
構成に何ら限定されるものではなく、ブレーキペダルBP
2の操作より所定のディレー時間を設定して過給圧室5a
への導入圧力を変更したり、また導入圧力をその他のデ
ィーゼル機関１の運転状態に応じて増減調整するなど、
本考案の要旨を逸脱しない各種の態様により具現化して
もよい。

考案の効果 以上実施例を挙げて詳述したように本考案のディーゼル
機関の燃料噴射制御装置によれば、アクセルのよる走行
指示と、ブレーキ操作手段による制動指示の両者が同時
発生した場合、アクセルによる走行継続を維持しつつ
（この際、燃料遮断は行わない）、ブレーキ系統による
制動性を確保するために最大燃料供給量を減少させる。

燃料の最大供給量が減少するため、アクセルペダルが踏
み込まれていても車両の制動性が向上すると共に、燃料
が遮断してしまうのではないため、ブレーキ系統が非作
動となった場合の加速性がよい。また、アクセルとブレ
ーキとの同時操作等の発生時に、ブレーキの制動指示を
優先して安全を向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案第１実施例のディーゼル機関の燃料噴射
制御装置の概略構成図、第２図は同実施例の効果を表す
説明図、を示している。 １…ディーゼル機関、３…ターボチャージャ ５…ブーストコンペンセータ 5a…過給圧室、5b…定圧室 5e…プッシュロッド、７…燃料噴射ポンプ 12…変速機、26…スピルリング 30…負圧切換弁、34…バキュームポンプ

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】ディーゼル機関に噴射供給する燃料量を、
   アクセルと機械的に連動する燃料増減部材の変位量に応
   じて決定すると共に、制御用気圧室に導入される気圧に
   より駆動させる最大供給量規制部材の変位量に応じて前
   記ディーゼル機関に噴射供給する燃料量の最大量を規制
   し、前記ディーゼル機関の運転状態に応じた燃料量を噴
   射供給するディーゼル機関の燃料噴射制御装置におい
   て、 車両のブレーキ系統を作動させるためのブレーキ操作手
   段と、 該ブレーキ操作手段が操作されて前記ブレーキ系統が作
   動状態となった場合には、前記制御用気圧室に導入され
   る気圧を調節し、前記燃料量の最大量を減少させる気圧
   調節手段と、 を備えることを特徴とするディーゼル機関の燃料噴射制
   御装置。