JP2004092444A - ディーゼルエンジンの燃料調量装置 - Google Patents

Abstract

【課題】エンジン始動時に供給する始動用燃料量をエンジン機体温度に合わせて制御することができるディーゼルエンジンの燃料調量装置を提供する。
【解決手段】燃料噴射ポンプ１とその燃料噴射ポンプ１の燃料噴射量を制御するメカニカルガバナ装置２とをシリンダブロックと一体に形成した燃料噴射ポンプ収容ケース１０内に収容する。燃料噴射ポンプ１の燃料調量ラック３を始動増量位置で受け止める燃料制限レバー２４を調速レバー軸２６に回動可能に支持させる。燃料制限レバー２４を操作する感温作動具２３を燃料噴射ポンプ収容ケース蓋板２５の内面に装着する。エンジン機体温度が所定温度よりも高い寒冷下再始動時には、燃料制限レバー２４によりガバナレバー２ａを所定の始動増量位置よりも燃料噴射量が少なくなる制限位置で受け止め、エンジン機体温度が所定温度よりも寒冷下冷機始動時には、燃料調量ラック３が始動増量位置に位置するように構成した。
【選択図】　　図２

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ディーゼルエンジンの燃料調量装置に関し、特にエンジン本体の機体温度が所定温度よりも高い常温始動時に黒煙が発生することを抑制する技術に関するものである。
【０００２】
【発明の前提技術】
本発明が前提とするディーゼルエンジンは、図１に示すような、燃料噴射ポンプ（１）とその燃料噴射ポンプ（１）の燃料噴射量を制御するメカニカルガバナ装置（２）とをシリンダブロックと一体に形成した燃料噴射ポンプ収容ケース（１０）内に収容配置し、メカニカルガバナ装置（２）のガバナレバー（２ａ）（２ｂ）（２ｃ）にガバナスプリング（１６）を介して連結される速度調整操作具（１７）の出力レバー（１７ａ）とその入力レバー（１７ｂ）とを燃料噴射ポンプ収容ケース（１０）の蓋板（２５）を貫通する状態で回動可能に支持させた調速レバー軸（２６）の両端部に固定させた構成になっている。
【０００３】
【従来の技術】
デーゼルエンジンでは、エンジン始動時には運転時よりも増量した燃料を燃焼室に供給して始動性を高めるようにしている。そして、エンジンの機体温度が高い場合には、始動に必要な燃料噴射量が少なくてすむ。このため、機体温度が所定温度よりも高い常温始動時には、燃料調量ラックの始動増量位置を所定温度よりも低い冷機始動時での始動増量位置よりも燃料減量側に位置させて、エンジン始動時に排気に混じる黒煙量を減少させるようにしたもので提案されている。
【０００４】
このような常温始動時に燃料増量位置を制御するものとして、従来、熱変形手段の温度が所定温度よりも高い暖時には燃料増加量を制限し、熱変形手段の温度が所定温度よりも低い冷時には燃料増加量の制限を解除するようにしたものが知られている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上述の常温でのエンジン始動時に燃料増量位置を制御する従来のものでは、熱変形手段が燃料噴射ポンプ収容ケース外に配置してあることから、エンジン機体外の温度の影響を受けることとなり、始動時に必要な燃料噴射量を決定するのに重要な要素となるエンジン機体温度を燃料調量制御に正しく反映させることができないという問題がある。すなわち、寒冷下再始動時には、エンジン機体温度が比較的高いにもか拘わらず、熱変形手段が外気温の影響を受けるため、不要に最大始動増量が行われ、スモークが発生しやすくなる。
【０００６】
本発明はこのような点に着目してなされたもので、寒冷下再始動時に供給する始動用燃料量をエンジン機体温度に合わせて制御することができるディーゼルエンジンの燃料調量装置を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項１に記載の本発明は、燃料噴射ポンプの調量ラックをメカニカルガバナで制御する燃料調量システムにおいて、燃料噴射ポンプの燃料調量ラックと係合しているガバナレバーを受け止める燃料制限レバーを調速レバー軸に回動可能に支持させ、この燃料制限レバーを操作する感温作動具を燃料噴射ポンプ収容ケースの蓋板内面に装着し、エンジン機体温度が所定温度よりも高い寒冷下再始動時には、燃料制限レバーによりガバナレバーを介して燃料調量ラックを最大始動増量位置よりも燃料噴射量が少なくなる制限位置で受け止め、エンジン機体温度が所定温度よりも低い寒冷下冷機始動時には、燃料調量ラックが最大始動増量位置に位置するように構成したことを特徴としている。
【０００８】
また、請求項２に記載の発明は、上述の構成に加えて、感温作動具を燃料制限レバーと蓋板内面との間に配置し、感温作動具の脱落を燃料制限レバーで防止するようにしたことを特徴としている。さらに、請求項３に記載の発明は、請求項１又は請求項２に記載した構成に加えて、燃料制限レバーの燃料制限側への作動を燃料噴射ポンプ室壁で制限するように構成したことを特徴としている。
【０００９】
【発明の作用】
本発明では、燃料制限レバーを操作する感温作動具を燃料噴射ポンプ収容ケースの蓋板内面に装着するように構成していることから、感温作動具が外気温度の影響を受けることがなく、機体温度を反映した作動を行うことになる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
図は本発明の一実施形態を示す図であり、図１はディーゼルエンジンの燃料調量装置を説明する縦断側面図、図２はその縦断正面図、図３は噴射ポンプ収容ケースの蓋板部分を内面側から見た図である。
【００１１】
この燃料調量装置は、燃料噴射ポンプ（１）とメカニカルガバナ装置（２）とを備えている。これらはいずれもシリンダブロックと一体に形成された噴射ポンプ収容ケース（１０）内に収容されている。燃料噴射ポンプ（１）は燃料調量ラック（３）を備え、この燃料調量ラック（３）はラックピン（３ａ）を備え、燃料増減方向にスライド自在に取り付けられている。燃料調量ラック（３）には、その燃料増量側端部にエンジン停止ソレノイド（１８）の出力部（１８ａ）を臨ませてある。
【００１２】
メカニカルガバナ装置（２）は、第１ガバナレバー（２ａ）と第２ガバナレバー（２ｂ）と第３ガバナバー（２ｃ）とを備えている。これらのガバナレバー（２ａ）（２ｂ）（２ｃ）は、いずれも共通のガバナレバー軸（９）に枢支されている。ガバナレバー軸（９）は、噴射ポンプ収容ケース（１０）内に架設されている。第１ガバナレバー（２ａ）は、その下側の揺動端部にガバナ力入力部（１３）を備え、これはガバナスリーブ（２１）に臨み、このガバナスリーブ（２１）はガバナウエイト（１４）に臨んでいる。
【００１３】
第２ガバナレバー（２ｂ）は、第１ガバナレバー（２ａ）にその燃料減量側から臨み、ガバナスプリング（１６）を介して速度調整操作具（１７）の出力レバー（１７ａ）に連動連結されている。また、第２ガバナレバー（２ｂ）は、その上端の揺動端に接当部（１１）を備え、これを燃料制限ボルト（１２）にその燃料減量側から臨ませている。第３ガバナレバー（２ｃ）は、第１ガバナレバー（２ａ）と第２ガバナレバー（２ｂ）との間に配置され、その上側の揺動端部にトルクライズ装置（１５）を備えている。トルクライズ装置（１５）にはトルクライズバネ（図外）が収容されている。なお、図示は省略したが、第３ガバナレバー（２ｃ）には、その燃料増量側からトルクライズ制限ボルトが臨み、これは噴射ポンプ収容ケース（１０）の外側から進退調整可能に取り付けられている。
【００１４】
第１ガバナレバー（２ａ）は、その上端の揺動端部（４）にスライダ（５）を備え、スライダ（５）は、燃料増減方向にスライド自在に取り付けられ、その燃料増量方向に付勢スプリング（Ｓ）で付勢されている。そして、スライダ（５）と第１ガバナレバー（２ａ）の揺動端部との各対向面間の隙間（６）に燃料噴射ポンプ（１）における調量ラック（３）のラックピン（３ａ）が挿入されている。
【００１５】
上述の構成からなるメカニカルガバナ装置（２）の機能は以下に述べる通りである。
エンジン運転中は、ガバナスプリング力（１６ａ）とガバナ力（１４ａ）と付勢スプリング力（Ｓａ）の不釣合い力で各ガバナレバー（２ａ）（２ｂ）（２ｃ）が一体的に揺動し、燃料調量ラック（３）を調量移動させる。エンジン負荷が定格負荷を超えると第２ガバナレバー（２ｂ）が燃料制限ボルト（１２）で受け止められ、ガバナ力（１４ａ）と付勢スプリング力（Ｓａ）とトルクライズバネ力（図外）との不釣合い力で、第１ガバナレバー（２ａ）と第３ガバナレバー（２ｃ）とが一体に揺動し、燃料調量ラック（３）を調量移動させ、トルクライズによりエンストを抑制する。このトルクライズの最大燃料噴射量は、トルクライズ制限ボルトにより、噴射ポンプ収容ケース（１０）の外側から調節することができる。
【００１６】
エンジン停止時には、エンジン停止ソレノイド（１８）で燃料調量ラック（３）を燃料減量側に押す。この場合、燃料調量ラック（３）はラックピン（３ａ）でスライドを押しながら燃料無噴射位置まで移動できるため、燃料調量ラック（３）にはガバナスプリング力（１６ａ）の抵抗がかからず、ガバナスプリング力（１６ａ）に比べて小さな付勢スプリング力（Ｓａ）の抵抗がかかるのみである。このため、エンジン停止ソレノイド（１８）は小型小出力のもので足りる。エンジン始動時には、ガバナ力（１４ａ）が発生していないため、付勢スプリング力（Ｓａ）で、燃料調量ラック（３）は、第１ガバナレバー（２ａ）とともに燃料増量側に引かれており、トルクライズの制限位置を越えた始動増量位置に位置し、始動性が高まる。
【００１７】
そして、本発明では、始動時での黒煙排出を低減させるために、次の工夫がなされている。
すなわち、前記の始動増量位置は、寒冷期等のエンジン機体温度が低下している状態でも円滑にエンジン始動が行える燃料噴射量を基準に設定されることから、温暖期やエンジン再始動時等のエンジン機体温度が所定温度よりも高い場合には、始動必要燃料量よりも多い燃料量が供給されることになって、エンジン始動時に黒煙を吐くことがある。そこで、噴射ポンプ収容ケース（１０）の内部にエンジン機体温度に基づき作動する感温作動具（２３）と燃料制限レバー（２４）とを配置し、この感温作動具（２３）の作動に基づき燃料制限レバー（２４）を作動させて、第１ガバナレバー（２ａ）の燃料増量位置への移動を制限するようにしている。
【００１８】
感温作動具（２３）および燃料制限レバー（２４）は図２および図３に示すように、噴射ポンプ収容ケース（１０）の蓋板（２５）の内面に組込み配置されている。燃料制限レバー（２４）は蓋板（２５）を貫通する状態で枢支されている速度調整操作具（１７）の調速レバー軸（２６）に回動自在に支持されており、この燃料制限レバー（２４）と蓋板（２５）の内面との間に感温作動具（２３）を配置することにより、燃料制限レバー（２４）で感温作動具（２３）の脱落を防止するようにしてある。また、この燃料制限レバー（２４）は戻しバネ（２７）で非制限側に弾性付勢されており、燃料制限レバー（２４）の揺動先端部分（２４ａ）は第１ガバナレバー（２ａ）の移動面内に位置している。
【００１９】
感温作動具（２３）はサーモワックスで構成してあり、所定の温度よりも高温の状態では作動子（２３ａ）が進出し、前述の戻しバネ（２７）に抗して燃料制限レバー（２４）を揺動させることで、その揺動先端部分（２４ａ）が第１ガバナレバー（２ａ）の燃料増量側端面部分と当接して、第１ガバナレバー（２ａ）が燃料増量側へ移動すること制限するようになっている。なお、この燃料制限レバー（２ａ）の燃料制限側への移動量は、燃料制限レバー（２４）の揺動端（２４ｂ）の一部が噴射ポンプ収容ケース（１０）の内周面に当接することで、制限するように構成してある。
【００２０】
上述の構成からなる燃料調量装置では、エンジン機体温度が所定温度よりも低い寒冷下冷機始動時には、エンジン機体が冷えている状態にあるから感温作動具（２３）は退入姿勢にあって、燃料制限レバー（２４）は第１ガバナレバー（２ａ）の燃料調節運動領域から退避した状態となっている。このため、第１ガバナレバー（２ａ）は燃料調量ラック（３）を最大始動増量位置に位置させる。一方、短時間のエンジン停止状態の後エンジンを再始動させるような寒冷下再始動時には、エンジン機体温度は、まだ暖かさを保っていることがあり、感温作動具（２３）はその機体温度に対応した進出量で燃料制限レバー（２４）を揺動させ、第１ガバナレバー（２ａ）をその進出位置で受け止め、エンジン始動時での燃料増加量をエンジン機体温度に応じて制限することになる。すなわち、エンジン機体温度が所定温度よりも高い寒冷下再始動時には、燃料制限レバー（２４）により燃料調量ラック（３ａ）の始動増量位置を最大始動増量位置よりも燃料噴射量が少なくなる制限位置に制限する。そして、この燃料制限レバー（２４）の最大進出受止位置は燃料制限レバー（２４）の揺動先端部が噴射ポンプ収容ケース（１０）の内周面に当接することで決定され、通常運転時でのガバナレバー（２）の揺動に影響を及ぼすことがないようにしてある。
【００２１】
上述の実施形態では、感温作動具（２３）としてサーモワックスを使用しているがバイメタルなどの連続して変位する作動子を使用するができる。このように連続して変位する作動子を使用すると、所定温度領域内で連続的に始動増量燃料制限位置を変化させることができる。また、この感温作動具（２３）としては形状記憶合金や形状記憶樹脂等の所定温度で切り換え作動する形式の作動動子を使用するようにしてもよい。
【００２２】
図３中符号（１７ｂ）は速度調整操作具（１７）の入力レバー、（２８）は噴射ポンプ収容ケース（１０）の蓋板（２５）に配設された手動の緊急停止操作具である。この緊急停止操作具（２８）は、噴射ポンプ収容ケース（１０）内に位置する出力レバー（２８ａ）と蓋板（２５）の外面に位置する入力レバー（２８ｂ）とを回動軸（２８ｃ）で連動連結し、付勢バネ（２８ｄ）で出力レバー（２８ｂ）がガバレバー（２）の燃料噴射量調整揺動領域から退避する方向に弾性付勢してある。
【００２３】
【発明の効果】
（請求項１の発明）
▲１▼　寒冷化再始動時のスモークの発生を抑制することができる。
感温作動具を燃料噴射ポンプ収容ケースの蓋板の内面に装着するため、寒冷下再始動時には、感温作動具は、外気温度の強い影響を受けることなく、エンジン機体温度を正確に反映し、燃料調量ラックを最大始動増量位置よりも燃料噴射量が少なくなる制限位置に位置させる。このため、寒冷化再始動時のスモークの発生を抑制することができる。
▲２▼　燃料制限レバーと周辺部品との干渉が起こりにくい。
燃料制限レバーを調速レバー軸に支持させるため、燃料制限レバーが調速レバーと干渉するのを防止できる。また、燃料制限レバーでガバナレバーを受け止めるため、燃料調量ラックの端面を直接に受け止める場合に比べ、燃料制限レバーによる受け止め位置の選択の自由度が高く、燃料制限レバーを周辺部品との干渉を避ける形状に設計することが容易になる。これらの理由により、燃料制限レバーと周辺部品との干渉が起こりにくい。
▲３▼　感温作動具のメンテナンスを容易に行うことができる。
感温作動具を蓋板の内面に装着するため、蓋板の取り外しにより、感温作動具のメンテナンスを容易に行うことができる。
▲４▼　感温作動具の損傷が起こりにくい。
感温作動具を蓋板の内面に装着するため、感温作動具が外部に露出せず、感温作動具の損傷が起こりにくい。
▲５▼　エンジンの大型化が抑制される。
感温作動具を蓋板の内面に装着するため、感温作動具が外部に張り出さず、エンジンの大型化が抑制される。
▲６▼　メカニカルガバナの感度を低下させることがない。
感温作動具を蓋板に装着するため、ガバナレバーに装着する場合のように、ガバナレバーの慣性重量を増加させることがなく、メカニカルガバナの感度を低下させることがない。
【００２４】
（請求項２の発明）
請求項２の発明は、請求項１の発明の効果に加え、次の効果を奏する。
▲７▼　部品点数の増加を抑制することができる。
感温作動具の脱落を燃料制限レバーで防止するため、専用の脱落防止具を必要とせず、部品点数の増加を抑制することができる。
【００２５】
（請求項３の発明）
請求項３の発明は、請求項１または請求項２の発明の効果に加え、次の効果を奏する。
▲８▼　部品点数の増加を抑制することができる。
燃料制限レバーの作動を燃料噴射ポンプケースの内壁で制限するため、専用の制限具を必要とせず、部品点数の増加を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】ディーゼルエンジンの燃料調量装置を説明する縦断側面図である。
【図２】ディーゼルエンジンの燃料調量装置を説明する縦断正面図である。
【図３】噴射ポンプ収容ケースの蓋板部分を内面側から見た図である。
【図４】感温作動具とガバナ装置の関係を示す要部取り出し側面図である。
【符号の説明】
１…燃料噴射ポンプ、２…メカニカルガバナ装置、２ａ・２ｂ・２ｃ…ガバナレバー、３…調量ラック、１０…燃料噴射ポンプ収容ケース、１６…ガバナスプリング、１７…速度調整操作具、１７ａ…速度調整操作具の出力レバー、１７ｂ…速度調整操作具の入力レバー、２３…感温作動具、２４…燃料制限レバー、２５…燃料噴射ポンプ収容ケースの蓋板、２６…調速レバー軸。

Claims (3)

1. 燃料噴射ポンプ（１）とその燃料噴射ポンプ（１）の燃料噴射量を制御するメカニカルガバナ装置（２）とをシリンダブロックと一体に形成した燃料噴射ポンプ収容ケース（１０）内に収容配置し、メカニカルガバナ装置（２）のガバナレバー（２ａ）（２ｂ）（２ｃ）にガバナスプリング（１６）を介して連結される速度調整操作具（１７）の出力レバー（１７ａ）とその入力レバー（１７ｂ）とを燃料噴射ポンプ収容ケース（１０）の蓋板（２５）を貫通する状態で回動可能に支持させた調速レバー軸（２６）の両端部に固定させたディーゼルエンジンにおいて、
   燃料噴射ポンプ（１）の燃料調量ラック（３）と係合しているガバナレバー（２ａ）を受け止める燃料制限レバー（２４）を調速レバー軸（２６）に回動可能に支持させ、この燃料制限レバー（２４）を操作する感温作動具（２３）を燃料噴射ポンプ収容ケース（１０）の蓋板（２５）内面に装着し、エンジン機体温度が所定温度よりも高い寒冷下再始動時には、燃料制限レバー（２４）によりガバナレバー（２ａ）を介して燃料調量ラック（３）を最大始動増量位置よりも燃料噴射量が少なくなる制限位置で受け止め、エンジン機体温度が所定温度よりも低い寒冷下冷機始動時には、燃料調量ラック（３）が始動増量位置に位置するように構成したことを特徴とするディーゼルエンジンの燃料調量装置。
2. 感温作動具（２３）を燃料制限レバー（２４）と蓋板（２５）の内面との間に配置し、感温作動具（２３）の脱落を燃料制限レバー（２４）で防止するように構成した請求項１に記載したディーゼルエンジンの燃料調量装置。
3. 燃料制限レバー（２４）の燃料制限側への作動を燃料噴射ポンプケース（１０）の内壁で制限するように構成した請求項１又は２に記載したディーゼルエンジンの燃料調量装置。

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