JPS5945821B2 - デイ−ゼルエンジンの燃料噴射装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はディーゼル機関などの燃料噴射ポンプの噴射時
期進角装置に関する。

ディーゼル機関においては燃料噴射時期を機関回転数に
応じて可変的に制御しているが、始動時にも所定値だけ
噴射時期を進角させ、始動性の向上と始動時の機関安定
性を高めるようにしている。

このため、従来の燃料噴射ポンプは第１図、第２図に示
すように構成されている。

燃料はポンプ本体の入口１からドライブシャフト２によ
り駆動されるフィードポンプ３によって吸引される。

フィードポンプ３からの吐出燃料は圧力調整弁４により
供給圧を制御された後、ポンプハウジングの内部のポン
プ室５へと供給される。

ポンプ室５の燃料は作動部分の潤滑を行うと同時に高圧
プランジャポンプ６に送られる。

プランジャ７はエキセントリックディスク８に固定され
ており、継手２Ａを介して前記ドライブシャフト２によ
り駆動される。

エキセントリックディスク８は機関シリンダ数と同数の
フェイスカム９をもち、ローラリング１０に配設された
ローラ１１を乗り越えて回転しながら所定のカムリフト
だけ往復運動する。

従って、プランジャ７は回転しながら往復運動すること
になり、この往復運動に伴い吸入ポート１２から吸引さ
れた燃料が、分配ポート１３よりデリバリバルブ１４を
通って図示しない噴射ノズルへと圧送される。

燃料の噴射量はプランジャ７に形成したスピルポート１
５を被覆するスピルリング１６の位置により決められる
のであり、プランジャ７の右行によりスピルポート１５
が開くと高圧燃料をポンプハウジング５の内部へ解放し
て圧送を終了する。

スピルリング１６の位置は、ドライブシャフト２の回転
で駆動されるガバナ機構の動きによりリンクレバー１９
を介して制御され、機関回転数に対応して燃料噴射量が
増減される。

燃料の噴射時期はローラリング１０を回転させることに
より制御される。

エキセントリックディスク８のフェイスカム９がローラ
１１に乗り上げたときに燃料が噴射されるので、例えば
ディスク８の回転方向と逆方向にローラリング１０を回
転させると、フェイスカム９のローラ１１に乗り上げる
時期がそれだけ早くなるため、燃料の機関クランク角に
対する噴射時期が早まる。

そのために、ローラリング１０はドライビングピン２０
を介してプランジャ２１と連結している。

シリンダ２２のなかで摺動するプランジャ２１の端面高
圧室２３には、通路２４を経てポンプ室５の燃圧が導か
れ、また反対側の低圧室２５はフィードポンプ３の吸込
側に連通して負圧に近い状態になるが、スプリーング２
６の弾性力でプランジャ２１を押し戻している。

なお、第１図はプランジャ２１の軸線を９０゜回転させ
た状態を示しており、実際には第２図のようにローラリ
ング１０の回転接線方向に一致する。

同様に説明の便宜上からフィードポンプ３の軸線も９０
°回転させたものが同一図中に図示しである。

ポンプ室５の燃圧はフィードポンプ３の回転数に比例し
て上昇するので、プランジャ２１は機関回転数の上昇に
伴って、第２図の左方へと押され、これによりエキセン
トリックディスク８の回転（図中矢印Ｆ方向）と逆方向
ヘローラリング１０を回動し、噴射時期を次第に早める
ように作用する。

一方、始動時における燃焼特性を高める目的で、手動式
の進角装置があり、端面が斜めになったプランジャ２１
に接するカム２７を、回転軸２８に連結したレバー２９
を回すことにより回動し、プランジャ２１を強制的に左
方へ移動して噴射時期を所定のクランク角だけ早めるよ
うになっている。

ところが従来装置では、このように手動式でレバー２９
を駆動する構成なので、要求始動操作が煩雑となり、ま
た、しばしば操作忘れにより機関のスムーズな始動が妨
げられることもあった。

とくにプランジャ２１には、通常運転時に燃圧に対抗し
てバランスさせるスプリング２６が常時作用し、しかも
かなり強いスプリング力であるため、自動的に始動時に
プランジャ２１を移動させようとしても、その操作力が
大きくなって、大型のアクチュエータ等が必要となると
いう問題があった。

また、このように運転時の進角装置が燃料油圧ピストン
方式であるため、油圧とスプリング２６の平衡が不安定
で進角のバラツキが大きいなどの問題点もあった。

本発明は、このような従来の問題点に着目してなされた
もので、プランジャのリターンスプリングの荷重を受け
ずに進角操作できるような構造とすると共に、進角値を
読みとって常に適正な進角値にフィードバック制御する
電子制御装置を附加することにより上記問題点を解決す
ることを目的としている。

以下、本発明をいくつかの実施例をもとに説明する。

第３図Ａ、Ｂに示す実施例において、プランジャ２１を
収めたシリンダ２２を、ケーシング３１の内部に摺動自
由に収装して、シリンダ２２の右端に油室３２、同じく
左端に油室３３を区画形成する。

油室３２は、第１の燃料通路３５によって他方の油室３
３及びフィードポンプ３の吸込側と連通しているが、通
路３５の接続部に弁装置３６としての常開の電磁弁３６
Ａが介装してあり、始動後の所定時間この通路３５を閉
じて油室３２を密閉する。

油室３２にはスプリング３７がシリンダ２２を左方に移
動させるように介在される一方、反対側の油室３３はシ
リンダ２２の低圧室２５と通口３８によって連通ずる。

更にプランジャ２１の端面高圧室２３と油室３２には、
第２の燃料通路である通路４０Ａと、通路４０とがそれ
ぞれ設置され、シリンダ２２が図の右端近くに片寄った
時のみ両逆路４０Ａ、４０は連通ずるようになっている
（第３図Ｂ参照）。

すなわち、一方の通路４０Ａはシリンダ２２の底部布ず
みを貫通して設けられ、他方の通路４０はケーシング３
１の底面布すみにＬ字形の溝状に形成されており、シリ
ンダ２２が右端近くに片寄った時のみ両逆路４０Ａ、４
０を通して高圧室２３と油室３２が連通する。

そして、上記電磁弁３６Ａは第４図に示すように制御回
路４３によって開閉制御される。

制御回路４３には大気温度、機関水温、機関回転などや
、噴射時期（進角値）を噴射ノズルの針弁の移動や噴射
通路中の燃圧等から検出する図示しない噴射時期検出装
置からの信号が入力し、これらに基づき上記電磁弁３６
Ａを開閉操作し進角値を機関運転状態に応じて最適にフ
ィードバック制御するようになっている。

４５はエンジンキー、４６はバッテリーである。

なお第３図Ａ、Ｂの図中４４はドライビングピン２０の
移動を許容するためケーシング３１に形成した長孔で、
これらを収めたケーシング３１はポンプハウジングに対
して、第２図と同様な関係が成立するように固定されて
いる。

その他の構成に関しては第１図と同じなので図示は省略
し、次にその作用を説明する。

機関を停止したときは、ドライビングピン２０は中立状
態で外力が作用せず、しかも燃圧が等しく低下するので
、シリンダ２２に対してプランジャ２１はスプリング２
６により、またシリンダー２２はスプリング３７により
、それぞれ第３図Ａに示す位置へと移動させられる。

この状態から機関を始動すると、電磁弁３６Ａは後述の
ように暖機が進むまでは制御回路４３からの信号により
閉弁したままに保持されるため、油室３２に作動油が封
じ込められたままとなる。

ドライビングピン２０はエキセントリックディスク８の
回転で右方への反力Ｆを受けるが、シリンダ２２は右方
に移動できないため、結局距離Ｚに相当する進角状態が
得られ、このようにして始動時の噴射時期を適正に進角
させられる。

暖機状態が進みある段階になると、電磁弁３６Ａは制御
回路４３からの信号によりその開度を小きざみに開放し
、始動時に所定値進ませた噴射時期を暖機状態に合せて
少しづつ戻し、ついには電磁弁３６Ａが開放状態（通電
なし）になる。

この状態を第３図Ｂに示すが、シリンダ２２はドライビ
ングピン２０に作用する力によってスプリング３７に抗
して図中右方に移動し、油室３２のストッパ部に当接し
てケーシング３１に固定され通路４０と４ＯＡが連通状
態となって高圧室２３の油圧を電磁弁３６Ａで制御でき
る状態となる。

例えば制御回路４３で判別された噴射時期が適正値より
も遅れていれば、電磁弁３６Ａが閉じられ、通路２４′
から高圧室２３、通路４０Ａ、４０を経由してポンプ室
５の燃料圧力が油室３２に導かれるため、油室３２の圧
力が上昇してシリンダ２２が左方へと移動し、これによ
りドライビングピン２２は左方へ動く。

そしてシリンダ２２の移動により通路４０Ａと４０の連
通が遮断されると、高圧室２３の圧力はポンプ室５の圧
力と同一値まで上昇するので、プランジャ２１は一層左
方へき動き、噴射時期を適切に早める。

また噴射時期を遅らせる場合は電磁弁３６Ａを開くこと
により、進角の場合とは逆の作用で速やかに遅角させる
こさができる。

よって噴射時期を機関運転状態に応じた適正値に維持す
ることができる。

その制御範囲を第５図に示したが、エンジンの冷却水温
などで変わる要求値Ｃｏに対し、下限値Ｃ１は弁装置３
６を全開にしたいわゆる最小進角（２＝０ ）の状態〔
第３図Ｂ〕、またＣ２は従来のプランジャ２１の進角の
特性にシリンダ２２が左方に動き通路４０Ａ、４０の連
通を断つ進角値１１を加えたもの〔第３図Ｃ〕、さらに
始動時Ｔ１には従来進角に対して最大ｌだけ進んだ進角
値〔第３図Ａ〕が得られるなど、ドライビングピン２０
の動き得るほぼ全範囲を制御範囲として持たせることが
できる。

なお、Ｌｏはドライビングピン２０の行程中である。

図から分かるように電磁弁３６Ａは油圧を下げる方向で
制御するのであるから、スプリング２６は弱いものとし
て、できるだけ進み方向にしておくことにより制御中を
広くすることができる。

第６図Ａ、Ｂには、他の実施例を示す。

この実施例は、第３図Ａ、Ｂの第１の実施例で設置した
第２燃料通路４０，４０Ａを廃止し、代わりにポンプ室
５と油室３２とを結ぶ通路４０′を設け、その通路４０
′にはポンプ室５からのみ流れることが可能な一方通行
弁（一方向弁）４１と、オリフィス４０／Ａを設けたも
のである。

なお、４１Ａは閉弁方向に付勢するスプリング、４１Ｂ
はスプリング４１Ａの設定荷重を調整するアジャストス
クリューである。

作用を説明すると、始動時には第６図Ａの状態すなわち
電磁弁３６が閉じるので、油室３２の油は密閉状態とな
り、クランキング及び始動の間、ｌの進角状態を維持す
る。

エンジンが運転中は電磁弁３６Ａが開かれ油室３２の燃
料は通路３５を介して抜けていくので、第６図Ｂの様に
シリンダ２２はポンプからの力Ｆで図の右側一杯に押し
付けられた状態となり、プランジャーの高圧室２３には
通路２４′を通して従来例と全く同じ様に油圧が加わる
ので噴射時期特性も従来例と全く同じ特性が得られる。

この場合、燃料は通路４０′、オリフィス４０’Ａ。

油室３２、電磁弁３６Ａ１通路３５へと流れ続けるが、
その流量はオリフィス４０′Ａで制限される。

一方、例えば検知した噴射時期が制御回路４３で決めら
れた値よりも遅い場合は、制御回路４３が電磁弁３６Ａ
を閉じる。

そうすると、油室３２の圧力は流入する燃料によって上
昇し、これはポンプ室５の圧力と一致するまで上昇しつ
づける。

それによって、シリンダ２２を左方に移動させることが
できるので、最大ｌの範囲内で噴射時期を制御すること
ができる。

従ってスプリング２６は、要求進角より進み方向にずれ
る様に選択される方が良いことは明白である。

エンジンを停止する時は第６図Ｂの状態となっているが
、ポンプ３からの力Ｆがなくなるので、シリンダ２２は
スプリング３７の力によって図の左方−ばいに押しやら
れ第６図Ａの位置、すなわち始動進角状態となって動作
が止まる。

なお、電磁弁３６が開放状態ではポンプ室５から通路４
０′および３５を通ってポンプ人口１の方向に燃料が戻
ることになるのでオリフィス４０′Ａを設置しているの
であるが、このオリフィス４０八をポンプ室５からの通
路４１の導入口（制御口）に設けてもよいし、通路３５
を通る燃料を燃料タンクに戻してもよいことは明白であ
る。

第７図は上記第２の実施例の制御中を示すグラフで、始
動時を含めてｌの制御中をもっていることを示す。

図中り。はドライビングピン行程中（進角変動許容巾）
、Ｌは制御中、Ｃ１は制御下限値、Ｃ２は制御上限値で
ある。

なお、噴射時期を電子制御する場合にはクランキングを
含めて噴射時期を最適値にフィードバック制御するので
、制御中ｌは必ずしもアイドリング位置に対する最適始
動進角中でなくてもよく、むしろ大きめにしておいて遅
らせるように匍脚した方が有利となる。

第８図には、更に他の実施例を示す。

これは一方通行弁４１′をシリンダ２２に取付けたもの
であるが、この一方向弁４１′はシリンダ２２を貫通す
るオリフィス４σ′Ａ１弁体４８、スプリング４７、お
よび弁格納体４９からなり、その機能は第７図の特性図
に示したものと犬むね同じである。

すなわち、エンジン運転中に電磁弁３６Ａが閉じると、
油室３２は一方通行弁４１′を介して高圧室２３とのみ
連通し、したがって油室３２の圧力が高圧室２３と同一
になるまで上昇し、それによってシリンダー２２を左方
に移動させることができるので、最大ｌの範囲内で噴射
時期を制御することができる。

しかし、例えば図の運転状態より遅角させるための電磁
弁３６Ａを開くと、油室３２と同時に高圧室２３の圧力
も下り、しかも通路２４′には通常オリフィス２４Ａが
設けられているため圧力の降下が一層速くなるので電磁
弁３６Ａの動きに対する感度を一層向上させることがで
きる。

以上説明したように本発明によれば、簡単な構造で始動
時に要求される噴射進角量を自動的に得られると共に、
制御回路を介して運転時における噴射時期を機関運転状
態に応じて適正値に可変制御できる効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来装置の断面図、第２図はその要部断面図、
第３図Ａ、Ｂ、Ｃは本発明の各々の要部断面図、第４図
は同じく制御システムを示す説明図、第５図は本発明の
進角特性を表わすグラフ、第６図Ａ、Ｂは本発明の他の
実施例を示す各々の要部断面図、第７図はその進角特性
を表わすグラフ、第８図は本発明の更に他の実施例を示
す要部断面図である。 １・・・・・・ポンプ入口、５・・・・・・ポンプ室、
８・・・・・・エキセントリックディスク、２０・・・
・・・ドライビングピン、２１・・・・・・プランジャ
、２３・・・・・・高圧室、２４・・・・・・通路、２
５・・・・・・低圧室、３１・・・・・・ケーシング、
３２・・・・・・油室、３３・・・・・・油室、３５・
・・・・・第１の燃料通路、３６Ａ・・・・・・常開の
電磁弁、４０゜４０′・・・・・・第２の燃料通路、４
０Ａ・・・・・・通路、４０’Ａ 、 ４σ′Ａ・・・
・・・オリフィス、４１，４１′・・・・・・一方通行
弁、４３・・・・・・制御回路、４８・・・・・・弁体
。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ フィードポンプと、この吐出燃料を加圧するプラン
   ジャポンプとを備えた分配型燃料噴射ポンプにおいて、
   燃料噴射時期を進角させる手段と連動するプランジャを
   シリンダに摺動自由に収装し、プランジャの一端に介在
   させた第１のスプリングに抗してプランジャの他端に前
   記フィードポンプからの吐出燃料を導く一方、上記シリ
   ンダを摺動自由に収装するケーシングを設け、シリンダ
   を進角方向に付勢する第２のスプリングをシリンダとケ
   ーシングとの間に形成される一方の油室に介在させ、か
   つこの油室をフィードポンプ入口側と連通ずる第１の燃
   料通路を形成し、この燃料通路を開閉する弁装置を設け
   る一方、上記油室にフィードポンプの吐出燃料圧力をシ
   リンダが所定位置にある間または一方向からのみ導く第
   ２の燃料通路を形成し、機関の運転状態に応じて燃料噴
   射時期を可変制御すべく上記弁装置を開閉する制御回路
   を備えたことを特徴とするディーゼルエンジンの燃料噴
   射装置。