JPS5854250B2 - デイ−ゼル機関の燃料噴射時期制御装置 - 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始動時
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によって吸弓される。

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ｔこ後、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）こ
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。

したがってプランジャ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（こ伴い吸入ポート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１
４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１８の動きによりリンクレバー
１９を介しで制御され、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（こローラリング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（こ連通して負圧（こ近い状態になるが、スプリング
２６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（こ早める
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Ｏこより回動し、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（こ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。

本発明はこのような問題を解決するため、始動時はプラ
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して、小容量のアクチュエータで自
動的に進角させられる噴射時期進角装置を提供するもの
である。

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、Ｈ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は通路３５によって他方の油室３３、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として電磁弁３６Ａが介装してあり、
始動後の所定期間この通路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。

なお、３９はシールリング、４０はドライビングピン２
０の移動を許容する長孔である。

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、またケーシング３１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ｌに相当する進角状態が得
られ、このようをこして始動時の噴射時期を適正に進角
させられる。

暖機終了（こ伴い電磁弁３６Ａが開くと、シリンダ２２
の左右の油室３２，３３が通路３５を介して導通し、同
圧になると同時に燃料が自由に往来できるようになる。

一方、シリンダ２２は、ドライビングピン２０が受ける
図中右方への駆動反力をプランジャ２１を介して受け、
これを油室３２に密封された燃料で支えていたが、電磁
弁３６Ａが開くと燃料が流出可能となって、支えがなく
なり図中右方に移動する。

尚、この場合スプリング３７の力はドライビングピン２
０の右方への力に対して小さく設定しであるためスプリ
ング３７は一方的に撓み、シリンダ２２はケーシング３
１のストッパ４１に当接するまで移動する。

この後は、機関回転の上昇に伴って油圧室２３の燃圧が
高まるのに比例してプランジャ２１が変位し、従来と同
様に回転数に応じて最適な噴射進角が得られる。

なお、始動時の進角量そのものは、特別にドライビング
ピン２０の駆動力を必要としないため、従来に比べて大
きく設定でき、最適な進角状態が得られる。

第４図に電磁弁３６Ａを駆動するための回路例をあられ
す。

４３はエンジンキースイッチ、４４はスタータスイッチ
、４５は自己保持用のリレー、４６は機関油圧を検出し
て所定値以上（所定回転以上）でオフとなる油圧スイッ
チ、４７は暖機が済んで機関冷却水温が所定値以上にな
るとオフとなる水温スイッチである。

したがって機関の始動時には両スイッチ４６゜４７が共
にオンとなっているため、キースイッチ４３及びスター
タスイッチ４４をオンにすることにより、電磁弁３６Ａ
が励磁されて閉弁する。

なお、スタータスイッチ４４はオフになっても、自己保
持リレー４５の働きで電磁弁３６Ａは通電状態に保持さ
れる。

この電磁弁３６Ａは油圧スイッチ４６と水温スイッチ４
７が共にオフとなるまで閉弁保持される。

このため、機関が十分に暖たまらないうちに発進したよ
うなときは、第５図Ａに示すように、噴射時期の進角量
としては、始動進角量を上乗せした状態となる。

油室３２がロックされた状態でプランジャ２１は燃圧に
応じて移動するので、進角は相対的に犬きくなり暖機不
十分のまま走行するようなとき（こ最適な噴射進角が得
られる。

この点、従来例（第５図Ｂ）では、初期値のみが始動進
角量で、それ以後は通常時の進角特性となってしまう。

第６図は電磁弁３６Ａの駆動回路の別の実施例であって
、マイクロコンピュータ５０を用いて電磁弁３６Ａの開
度を小きざみに開放しくオン・オフ的に開閉してそのデ
ユーティにもとづいて平均開度を制御）、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、
燃焼安定性をなお一層向上させる。

マイクロコンピュータ５０には、大気温度、燃料温度、
機関油温、機関水温、機関回転、排気温度、始動後の時
間などを入力して、最適な制御が行われるようＱこする
。

次に、第７図の実施例は、電磁弁３６Ａの代りにサーモ
スタットバルブ３６Ｂを設けたもので、燃料温度の上昇
を感知して膨張するサーモスタット５３と、この膨張時
に押し上げられて開くポペット弁５４とから構成する。

温度の低いときはポペット弁５４はスプリング５５で閉
じていて、暖機後に油室３２を解放する。

第８図はバイメタルバルブ３６Ｃであって、サーモスタ
ット５３の代りにバイメタル５６を取付けたもので、同
様の作用効果を生じる。

以上説明したように本発明によれば、始動時に要求され
る噴射進角量を、比較的簡単な構造と小型のアクチュエ
ータによって得ることができ、とくに自動的に始動進角
させることが容易となる。

進角量は要求に応じて任意に大きくとることができ、し
かも暖機中に走行するときはその要求に合せて相対的Ｑ
こ噴射時期を進められる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来装置の断面図、第２図は第１図のローラー
リングとプランジャの関係を示す部分断面説明図、第３
図Ａ、Ｂは本発明の第１実施例の作動状態をあられす断
面図、第４図は電磁弁駆動回路図、第５図Ａ、Ｂは本発
明と従来との進角特性図、第６図は電磁弁駆動回路の他
側のブロック図、第７図、第８図は本発明のそれぞれ実
施例を示す概略構成図である。 ８・・・・・・エキセントリックディスク、１０・・・
・・・ローラリング、２０・・・・・・ドライビングピ
ン、２１・・・・・・プランジャ、２２・・・・・・シ
フリンダ、２３・・・・・・高圧室、２５・・・・・・
低圧室、２６・・・・・・スプリング、３１・・・・・
・ケーシング、３２，３３・・・・・・油室、３５・・
・・・・通路、３６・・・・・・弁装置、３６Ａ・・・
・・・電磁弁、３６Ｂ・・・・・・サーモスタットバル
ブ、３６Ｃ・・・・・・バイメタルバルブ、３７・・・
・・・スプリング。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 燃料噴射時期を進角させる手段と連動するプランジ
   ャと、機関回転数に略比例する燃料圧力に応動するこの
   プランジャを収装したシリンダと、このシリンダをプラ
   ンジャ軸方向（こ摺動自由に収めたケーシングと、上記
   シリンダの端面に区画形成したケーシングの油室を開閉
   する弁装置及びシリンダを進角方向Ｑこ付勢するばね手
   段から構成され始動時にシリンダを進角方向）こ相対的
   に移動させる手段とを備えたディーゼル機関の燃料噴射
   時期制御装置。 ２ 弁装置が、暖機中は閉弁保持される電磁弁である特
   許請求の範囲第１項記載のディーゼル機関の燃料噴射時
   期制御装置。 ３ 弁装置が、機関低温時に閉弁するサーモスタットバ
   ルブである特許請求の範囲第１項記載のディーゼル機関
   の燃料噴射時期制御装置。 ４ 弁装置が、機関低温時に閉弁するバイメタルバルブ
   である特許請求の範囲第１項記載のディーゼル機関の燃
   料噴射時期制御装置。