JPS62191633A - 油圧式ガバナ - 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〕 本発明は燃料噴射ポンプの燃料噴射量を制御する油圧式
のガバナに関する。

〔従来の技術〕

ディーゼルエンジンに燃料を供給する列車燃料噴射ポン
プは、エンジンのクランク軸と同期して回転されるカム
シャフトによってポンププランジャを往復動させている
とともに、上記プランジャに連結したラックをガバナに
より作動させて該プランジャの釘効スｌ−ロークを調節
し、これにより燃料噴射量を制御している。

」−記ガバナとしては、フライウェイトの遠心力を利用
した機械式ガバナが知られているが、このものは低速回
転域でフライウェイトの遠心力が小さいため制御力が弱
く、ばらつきが大きくてカーノックやアイドルハンチン
グ等を発生しやすい不具合かある。

これに対し、オイルポンプから送られてくる作動部の油
圧を制御し、この油圧で上記ラックを作動させるように
した油圧式ガバナは、機械式ガバナに比べて大きな制御
力が得られるため低速回転域でも良好な制御が行なえる
利点がある。

自動車用ディーゼルエンジンに使用される燃料噴射ポン
プ用の油圧式ガバナについては、特開昭５６−１６６５
１２号などで知られるように、中低速制御と高速制御を
それぞれ別のピストン系により（Ｍ成し、中低速制御用
ピストンはばね常数の大きなスプリングで付勢すること
により回転数に対するラック位置の変化を小とし、高速
制御用ピストンはばね常数の小さなスプリングで付勢す
ることにより回転数に対するラック位置の変化を大とし
たものが知られている。

このような油圧式がバナは、高速回転域に達するまでラ
ック位置線図はなだらかに傾斜し、かつ最高回転速度で
はラック位置線図を急激に低くすることができるので、
エンジンの破壊などを防止することができる。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかしながら、最近ではディーゼルエンジンにス、）す
る高出力化、排気浄化が−ＩＷ厳しく要求される傾向に
あり、特に、最大負荷運転時の機関速吹に対する噴射量
特性は１夏雑なものか望まれる方向にある。

これに対し、」二足従来の油圧式ガバナては、最大負６
：１時の噴射量特性が、速度に対しフラットな特性しか
得られず、希望する腹雑な１７″Ｓ射量特性に対応でき
ない不具合があり、これまでに改良されたものでもアン
グライヒ特性しか得られない不具合かある。

したがって本発明では、逆アングライヒ特性などのよう
な曵雑な噴射量特性が得られ、しかも他の優れた性能を
維持した油圧式ガバナを提（共しようとするものである
。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明においては、オイルポンプから吐出される作動油
の油圧を外部の操作手段により作動される可変絞り弁で
調節し、この調節された油圧を、ばね常数の大きなスプ
リングの押圧力を受ける中低速制御用ピストンと、ばね
常数の小さなスプリングの押圧力を受ける高速制御用ピ
ストンに作用させ、これら各ピストンの両端面に作用す
る差圧でこれら各ピストンを変位させ、該変位を作動部
材を介して燃料噴射ポンプの噴射量調整部材に伝えるよ
うにした油圧式ガバナにおいて、」二足中低速制御用ピ
ストンおよび高速制御用ピストンのいづれか一方とこれ
に連結される作動部材とを相対的に遊動可能に連結し、
この作動部材とピストンの間に他のスプリングを設け、
このピストンの一端面に加わる油圧によって上記作動部
材を、前記差圧によるピストンの変位方向と逆方向に変
位させるようにしたことを特徴とする。

〔作用〕

本発明の構成によれば、中低速制御用ピストンおよび高
速制御用ピストンのいづれか一方とこれに連結される作
動部材とを相対的に遊動可能に連結し、このピストンの
一端面に加わる油圧によって上記作動部材を、前記差圧
によるピストンの変位ノｊ向と逆方向に変位させるよう
にしたから、当該ピストンの作動にもとづく本来のラッ
ク位置線図の途中で逆の特性を呈するようになり、した
が９て他の優れた性能を犠牲にすることなく、例えば逆
アングライヒ特性などのようなＩＭ雑な噴射量制御が可
能になる。

［発明の実施例〕 以下本発明について、第１図および第２図に示す一実施
例にもとづき説明する。

第１図において、ｌはオイルポンプであり、ギアポンプ
などのごとき容量型ポンプからなる。このオイルポンプ
１は、副型燃料噴射ポンプ２の図示しないポンププラン
ジャを駆動するためのカムシャフト３によって駆動され
る。カムシャフト３はガバナケース４内に導かれ、この
導入端に大歯Ｉｌｊ　５を連結している。上記オイルポ
ンプ１のポンプ輔６にはカップリング７を介して小歯車
８か取付けられており、この小歯車８は上記大歯車５に
噛合っている。したがって、上記カムシャフト３の回転
は大歯車５および小歯車８によって増速され、この回転
がオイルポンプ１を駆動するので、オイルポンプ１はカ
ムシャフト３よりも高速で、かつエンジンの回転に比例
して回転される。

オイルポンプ１は吸入管路１０を介してオイルタンク冒
から作動浦を吸い込み、吐出通路１２に吐出する。吐出
通路１２は油路１２ａとパイロット通路２１に分岐され
ている。

通路１２易Ｉは、通路１２ｂ　、　１２ｃおよび１２ｄ
を通じて戻し通路１３に連通されており、この戻し通路
１３はオイルタンク１１に通じている。

オイルポンプ１とオイルタンク１１を結ぶ吸入管路ＩＯ
にはフィードポンプ４０が設けられており、オイルタン
ク１１から作動浦を汲み上げてオイルポンプ１に供給す
る。また、戻し通路１３には逆止弁４１か５３ｑ置され
ており、オイルタンク１１からの逆流を防止するように
なっており、この逆止弁４１より上流側の戻し通路１３
と、上記フィードポンプ４０よりも下流側の吸入管路１
０がバイパス通路４２により連通されている。このため
、オイルポンプ１が吸込む作動浦は、戻し通路１３から
バイパス通路４２を通じて（」１給されるとともに上記
フィードポンプ４０からも供給されるが、これら両者の
供給量がオイルポンプ１の吸込量を」皿回ると、その過
剰分は逆１１−弁４１を通じてオイルタンク１１に逃さ
れるようになっている。

上記通路１２ａと１２ｂの間には、外部から操作するこ
とにより通路面積が調整できるＩＩＪ変絞り弁１４が設
けられている。

また、油路１２ｄと戻し通路１３の間には、アクセルペ
ダル連動式の可変絞り弁１５が設けられている。

アクセルペダル連動式の可変絞り弁１５は、ガバナケー
ス４に固定されたニードル１Ｂと、ガバナケース４に摺
動自在に収容されたプランジャ１７よりなり、プランジ
ャ１７は」二足ニードル１６の先端部を収容する開口を
有している。このプランジャ１７はスプリング１８の押
圧力を受けることにより他端がリンクレバーＩ９に当接
されている。リンクレバー１９は図示しないアクセルペ
ダルに連結され、アクセルペダルを増速または減速操作
するとリンクレバー１９が回動されてプランジャ１７は
軸方向に作動される。このためプランジャ１７とニード
ル１Ｇの間の通路面積が変化される。したがって、プラ
ンジャ１７とニードル１６の通路面積は可変絞り通路を
構成している。なお、プランジャ１７の側壁には開口３
５か設けられ、ガバナケース４゛には油路１２ｄに通じ
る環状溝３６が形成され、これら開口３５と環状溝３６
は、・：すに連通している。

上記パイロット通路２１と通路１２ｂの間には、高速制
御用ピストン２０が設けられている。この高速制御用ピ
ストン２０は、前記可変絞り弁１４により減圧されて油
路１２ｂを通じて導かれた油圧と、上記パイロット通路
２１を通じて導入された油圧との差圧により作動される
もので、油路１２ｂを通じて導かれた油圧を受ける面側
にスプリング２２の付勢力を受けるようになっている。

通路Ｌ２ｂを通じて導かれた油圧と、上記パイロット通
路２１を通じて導入された油圧との差圧により高速制御
用ピストン２０はスプリング２２の付勢力に抗して移動
されるようになっており、このピストン２０の移動は、
本発明の作動部材に該当するロッド２３を介してリンク
２４に伝えられる。

この場合、上記高速制御用ピストン２０とロッド２３は
、相対的に軸方向へ、所定距離たけ遊動可能となってお
り、これら高速制御用ピストン２０とロッド２３の間に
はこれらを相対的に短縮さぜるように付勢する他のスプ
リング２５が介在されている。

そして、上記パイロット通路２１を通じて導入された油
圧は、ロッド２３の端面に作用するようになっており、
この油圧が他のスプリング２５の力に勝ると、ロッド２
３は高速制御用ピストン２０の動きに拘りなく図示左側
に移動されるようになっている。

リンク２４は、中央部がビン２Ｇによりガバナケース４
に回動自在に支持されており、図示の下端が燃料噴射ポ
ンプ２の図示しないプランジャの有効ストロークを調整
する噴射量調整部材たるラック２７に連結されている。

なお、ラック２７はスプリング２８によって噴射量を増
加する方向に引張られており、これによりかζつきを防
止している。

ｌｘ記リンク２４の両端部分には長孔２４＋ｔ　、　２
４ｂが形成されており、一方の長孔２４＋１には前記ロ
ッド２３の端部が、所定の範囲で遊動可能に係合されて
いる。

前記通路１２ｃ　　（１２ｄでもよい）と、前記戻し通
路１３に通じるパイロット通路３１との間には、中低速
制御用ピストン３０が設けら°れている。この中低速制
御用ピストン３０は、」：記油路１２ｃを通じて導かれ
た油圧と、前記パイロット通路３１を通じて導入された
油圧との差圧により作動されるもので、パイロット通路
３１を通じて導入された油圧を受ける面側にスプリング
３２の付勢力を受けるようになっている。このピストン
３０の移動は他のロッド３３を介して、前記したリンク
２４の他端に設けた長孔２４ｂに連結されている。

」二足リンク２４は、それぞれ長孔２４ａ　、　２４ｂ
を介してロッド２３．３３に連結されることにより、そ
れぞれ高速制御用ピストン２０および中低速制御用ピス
トン３０の移動に対し、所定ストローク分の遊びをなす
。

なお、上記高速制御用ピストン２０に付設されたスプリ
ング２２は、セット荷重が大でそのばね常数が小さく、
これに対し、中低速制御用ピストン３０に付設されたス
プリング３２は、セラｌ−１，’４重が小さくそのばね
常数は大きく設定されている。

このような（１１４成の油圧式ガバナについて、その作
動を説明する。

アクセルペダルを増速方向へ作動させた場合、アクセル
ペダルに連動するリンクレバー１９が図示の時計方向に
回動され、プランジャ１７かスプリング１８の押圧力を
受けて左方へ移動される。これによりニードルＩ６とプ
ランジャ１７との間の絞り面積が増し、この結果このア
クセルペダル連動式可変絞り弁１５よりも−Ｌ流側の油
路１２１３　、１２ｃ　、　１２ｄの油圧が低下し、中
低速制御用ピストン３０はスプリング３２の力を受けて
図示の位置に保持され、リンク２４に連結されたラック
２７は燃料噴射ポンプ２を増は噴射の位置に保つ。した
がって、エンジンの回転速度が上昇し、オイルポンプ１
の回転数も増大するのでこのオイルポンプｌからの油圧
は高くなる。

この際、エンジンの中低連回転域においては、オイルポ
ンプｌの回転数も相対的に低いので通路１２に吐出され
る作動油の圧力は低い。この油圧は可変絞り弁１４で減
圧されて油路１２ｂを通じて高速制御用ピストン２０の
右面に作用する。一方、パイロット通路２１を通じて導
かれ゛る油圧は高速制御用ピストン２０の左面に作用す
る。しかしながらこの場合、スプリング２２のセット力
が大きいため上記高速制御用ビスＩ・ン２０の両面の差
圧では高速制御用ピストン２０を変位させることはでき
ず、よってロッド２３は作動しない。

この時、通路１２ｃを経て導入された油圧は中低速制御
用ピストン３０の右面に作用し、かつアクセルペダル連
動式可変絞り弁１５により減圧された油圧はパイロット
通路３１を通じて中低速制御用ピストン３０の左面に作
用する。スプリング３２のセット荷ｉｎは小さいので上
記中低速制御用ピストン３０の両面の差圧により該ピス
トン３０は左方へ変位される。このような中低速制御用
ピストン３０の移動はロット８３を介してリンク２４に
伝えられ、このリンク２４はビン２６を中心として反Ｉ
＋、７計方向に回動されるのて、ラック２７が右方に移
動され、これにより燃料噴射ポンプ２は減量するように
作動される。

一方、高速回転域においては、オイルポンプ１からの作
動面吐出量が増し、油圧が増大するので、手動絞り弁１
４により発生されるパイロット通路２１と、油路１２ｂ
との差圧が太き（なって高速制御用ピストン２０の左面
に作用する力が相対的に大きくなる。

このため、従来の構造の場合は、高速制御用ピストン２
０がスプリング２２の付勢力に抗して右方へｔ３動され
、ロッド２３を介してリンク２４を反時計方向に回動さ
せるから、この結果、ラック２７を減量ところが、本実
施例の場合は、高速制御用ピストン２０とロッド２３を
遊動可能に連結しであるから、手動絞り弁１４により発
生されるパイロット通路２１と通路１２ｂとの差圧力３
大きくなって高速制御用ピストン２０の左面に作用する
油圧が相対的に大きくなった場合、高速制御用ピストン
２０の左面に作用する油圧かロッド２３の右面にも作用
する。ロンド２３の右面にＩＪＩＩわる油圧が他のスプ
リング２５の力に打ち勝つと、ロッド２３は他のスプリ
ング２５を圧縮して左側に移動する。この時、リンク２
４は長孔２４２１によりロッド２３の規制を受けている
から、ロッド２３の変位はそのままラック２７に伝えら
れ、がた防止用スプリング２８に力で補助されてラック
２７は増量方向に変位される。

ロッド２３が他のスプリング２５を所定のストロークま
で圧縮移動すると、この状態でロッド２３は停止し、こ
れ以上の油圧を受けた場合であっても、高速制御用ピス
トン２０とロッド２３の相対的位置関係はこの状態（互
いに伸長した状態）を保つ。

重速制御用ピストン２０の左面に作用する油圧が、に記
ロッド２３を左側に変位させる圧力以上となって高速Ｆ
ｕｌｌ　ＩＩ用用人ストン２０スプリング２２の付勢力
に抗して右方へ移動されるようになると、リンク２４か
反時計方向に回動させるから、ラック２７を減量ノｊ向
へ作動させるようになる。

したがって、本実施例のものは、エンジン回転数に対す
るラック位置の特性は、第２図の実線で示すように、最
高速域でラックを増量側に移動させることができるよう
になり、いわゆる逆アングライヒ特性となる。

なお、アクセルペダル連動式リンクレバー１９を減速位
置に移動しておいた場合、回転数が高速になるにつれて
」−記高速制御用ピスＩ・ン２０とロット２３の相対的
運動を発生するが、この場合には、アクセルペダル連動
式可変絞り弁Ｉ５による減圧効果が大きいから油路１２
ｃの圧力がパイロット通路３１の圧力より相対的に高く
なり、上記高速制御用ピストン２０のロッド２３が作動
するよりも先に中低速制御用ピストン３０が作動してリ
ンク２４を１１′１計回り方向に回動させ、よってラッ
ク２７を減量方向に作動させる。すなわち、リンク２４
に形成した長い孔２４ａ　、２４ｂの遊動作用により、
１１１低速制御用ピストン３０が優先してラック２７を
減量方向に作動させることになり、上記高速制御用ピス
トン２０のロッド２３の作動を無効にしてしまうから、
ロッド２３の遊動による弊害を防止することができる。

本発明は上記実施例に制約されるものではなく、第３図
および第４図に示す他の実施例のような場合でも適用可
能である。

すなわち、第１図の実施例においては高速制御用ピスト
ン２０とロッド２３の間でスプリング２５を備えた遊励
機措を構成したが、第３図に示す他の実施例の場合は中
低速制御用ピストン３０とロッド３３の間に、上記と同
様の他のスプリング５０を備えた遊動機（１４を設けた
ものである。

また、リンク２４に代わって他の一対のリンク５１゜５
２を使用している。−力のリンク５１は、一端がビン２
６を介してガバナケース４に枢支されており、このリン
ク５１の途中に高速制御用ピストン２０側のロッド２３
を連結してあり、このリンク５１の他端と、上記他のリ
ンク５２０他端がビン５３により回動自在に連結されて
いる。上記他のリンク５２の途中には中低速制御用ピス
トン３０側のロッド３３を連結してあり、さらにこの他
のリンク５２の一端はラック２アに連結しである。

このよう’ｈ　構成の油圧式ガバナは、基本的作動は従
来と同様であるが、中速回転域でラック２７の制御を従
来と異ならせることができる。

すなわち、油路１２ｃの油圧がある設定値を超えると、
ロッド３３が中低速制御用ピストン３０に対し図示左側
に移動されるようになり、このためリンク５２を時計回
り方向に回動させてラック２７を増量側に移動させる。

この時、スプリング５ｏのばね常数を大きくし、ラック
特性が急激に変化しないようにしておく。

油路１２ｃの圧力はアクセルペダルの踏み込み量、すな
わちアクセルペダル連動式リンクレバー１９の位置に応
じて変化するため、上記中低速制御用ピストン３０とロ
ッド３３の相対運動の開始点はこのリンクレバー１９の
位置によって異なり、よってラック２７が増量側に移動
され始める回転数はリンクレバー１９の位置によって変
わる。

したがって、このものによると、高速制御用ピストン２
０には、第１図に示した実施例のような遊動機構がない
から、逆アングライヒ特性を発生させないが、第４図に
実線で示すように、中速回転域でラック位置を増量側に
変位させることができ、耐エンスト性、アイドル安定性
を向」ニさせることかできる。。

なお、本発明は」二足各実施例に制約されるものではな
く、たとえば作動油の種類、外部供給配管の構造などは
種々の変更が可能であり、また、オイルポンプ１はカム
シャフト３に対し増速されることに限らす直結してもよ
く、かつギアポンプ以外にベーン型ポンプなどを使用し
てもよい。

〔発明の効果〕

以」ニ説明したように本発明によれば、中低速制御用ビ
ス；・ンおよび高速制御用ピストンのいづれか一方とこ
れに連結される作動部材とを相対的に遊動可能に連結し
、このピストンの一端面に加わる油圧によって上記作動
部材を、前記差圧によるピストンの変位方向と逆方向に
変位させるようにしたから、当該ピストンの作動にもと
づく本来のランク位置線図の途中で逆の特性を呈するよ
うになる。したかって他の優れた性能を犠牲にすること
なく、例えば最高回転域における逆アングライヒ’ｔ１
ｊ性や中低速回転域における噴射量の増量などのような
、１ｕ雑な噴射量制御が可能になり、希望する１（雑な
噴射量特性に対応することかできる。

【図面の簡単な説明】

第１図および第２図は本発明の一実施例を示し、第１図
は全体の構成図、第２図は回転数に対するラック位置の
関係を示す特性図、第３図および第４図は本発明の他の
実施例を示し、第３図は全体の構成図、第４図は回転数
に対するランク位置の関係を示す特性図である。 ■・・・オイルポンプ、２・・・燃料噴射ポンプ、１５
・・アクセルペダル連動式可変絞り弁、１９・・・アク
セルペダル連動式リンクレバー、２０・・・高速制御用
ピストン、３０・・・中低速制御用ピストン、２２．３
２・・・スプリング、２３．３３・・・ウッド（作動部
材）　、２４．２Ｇ・・リンク、２７・・・ラック（噴
射量調整部材）　、２５．５０・・他のスプリング。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　オイルポンプから吐出される作動油の油圧を外部の操
   作手段により作動される可変絞り弁で調節し、この調節
   された油圧を、ばね常数の大きなスプリングの押圧力を
   受ける中低速制御用ピストンと、ばね常数の小さなスプ
   リングの押圧力を受ける高速制御用ピストンに作用させ
   、これら各ピストンの両端面に作用する差圧でこれら各
   ピストンを変位させ、該変位を作動部材を介して燃料噴
   射ポンプの噴射量調整部材に伝えるようにした油圧式ガ
   バナにおいて、上記中低速制御用ピストンおよび高速制
   御用ピストンのいづれか一方とこれに連結される作動部
   材を相対的に遊動可能に連結し、この作動部材とピスト
   ンの間に他のスプリングを設け、このピストンの一端面
   に加わる油圧によって上記作動部材を、前記差圧による
   ピストンの変位方向と逆方向に変位させるようにしたこ
   とを特徴とする油圧式ガバナ。