JP2704632B2 - 内燃機関のガバナ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は逆アングライヒばね等の逆アングライヒ機構
を備えた内燃機関のガバナに関する。

（従来技術） 内燃機関の急減速時におけるエンストを防止するに
は、ガバナウエイトの拡開によるガバナスリーブのスラ
スト力に対抗するばねの定数を大きくすることが有効で
ある。

ばねの定数を大きくするために、現在では一般にアイ
ドルサブばねが備えられているが、現在使用されている
アイドルサブばねはテンションレバーに作用するように
なっており、ガバナレバーとテンションレバーの間に縮
設されるばね定数の小さい始動増量ばねと配列配置され
る構造である。従って上記２つのばねの合成ばね定数
は、いくらアイドルサブばねのばね定数を大きくしても
始動増量ばねより小さくなてしまうため、アイドルサブ
ばねによるエンスト防止効果を充分に発揮できない。

特に逆アングライヒばねを備えた内燃機関では、逆ア
ングライヒばねとガバナスプリングとが直列に配置され
るため、等価ばね定数が小さくなり、５図のG1〜G4等の
部分の傾斜が急になる傾向にあり、急減速時のエンスト
の発生を助長する。

（発明の目的） 本発明の目的は、アイドルサブばねを始動増量ばねと
並列に配置し、ガバナレバーに直接作用するようにし
て、両ばねの合成ばね定数を大きくし、それにより急減
速時におけるエンスト防止効果を向上させることであ
る。

（目的を達成するための技術的手段） 上記目的を達成するために本発明は、テンションレバ
ー軸７に支持されたテンションレバー８の一端部をガバ
ナスプリング10に連結し、他端部に逆アングライヒレバ
ー軸15を介して逆アングライヒレバー16を揺動可能に枢
着し、逆アングライヒレバー16の揺動側の端部に中間軸
17を介してガバナレバー22の中間部を回動自在に支持
し、ガバナレバー22の一端部を燃料噴射ポンプの燃料増
減ラック38に連結し、ガバナフォースを受けるための他
端シフト部25をガバナスリーブ５に対向させ、上記シフ
ト部25と逆アングライヒレバー16の間に始動増量ばね27
を縮設し、テンションレバー８と逆アングライヒレバー
16の間に逆アングライヒばね30を縮設し、ガバナレバー
22にはばね当板22aを形成し、該当板22aに対向して、ガ
バナウエイト拡開動作によるガバナレバー22の回動途中
で燃料増側に押し戻すばね作用を有するアイドルサブば
ね40を、ガバナケース１に取り付け、始動後はエンジン
回転上昇とともに大きくなるカム軸芯方向のガバナフォ
ースにより、燃料増減ラック38が燃料減側へ移動する方
向に上記ガバナレバー22は中間軸17回りに回動してガバ
ナレバー22のシフト部25により始動増量ばね27を圧縮
し、上記回動及び始動増量ばね27の圧縮によりガバナレ
バー22の他端シフト部25と逆アングライヒレバー16との
間隔が縮小して他端シフト部25と逆アングライヒレバー
16が当接すると、その後ガバナフォースが増加しても逆
アングライヒばね30のセット荷重を上記ガバナフォース
が越えるまでは逆アングライヒばね30のセット荷重によ
りガバナレバー22は一定位置を保持し、さらにガバナフ
ォースが増加して逆アングライヒばね30のセット荷重に
ガバナフォースが打ち勝つと、燃料増減ラック38が燃料
増側へ移動する方向に、逆アングライヒレバー16及びガ
バナレバー22は一体化して逆アングライヒレバー軸15回
りに回動して逆アングライヒばね30が圧縮し、さらにガ
バナスプリング10のセット荷重によりラック位置を一定
に保持した後、ガバナウエイト３の遠心力とガバナスプ
リング10との釣り合いにより燃料噴射料を増減調量し、
ガバナスプリング調速時に上記アイドルサブばね40が作
動可能となるように構成している。

（作用） 例えば無負荷最高アイドル回転状態からレギュレータ
レバーを減速側にアイドルセット位置へと急激に回動す
ると、ガバナウエイトが急激に拡開し、ガバナレバー及
びテンションレバーは燃料減方向に動き、燃料がカット
され、回転数は急激に低下する。

回転数低下途中において、ある回転数でガバナスプリ
ング及び始動増量ばねに加え、アイドルサブばねの力が
抵抗し始め、それによりガバナウエイトは閉じ始める。
そして燃料増減用ラックが燃料増側に動き始め、燃料噴
射が始まり、機関の燃料が始まり、アイドルセット回転
に安定する。

（実施例） 第１図は本発明を適用した内燃機関のガバナの縦断面
図を示しており、この第１図において、ガバナケース１
内には後方の燃料噴射ポンプケースからカム軸２が延び
出し、カム軸２には遠心力により拡開するガバナウエイ
ト３が支持されると共に、軸方向移動自在にガバナスリ
ーブ５が嵌合している。

テンションレバー軸７には逆Ｌ字形のテンションレバ
ー８が回動自在に支持され、テンションレバー８の後上
端部と前方のインナレギュレータレバー13の間にはガバ
ナスプリング10が張設され、テンションレバー８を燃料
増側へと付勢している。テンションレバー８の下端部に
は逆アングライヒレバー軸15を介して逆アングライヒレ
バー16が揺動可能に支持されている。逆アングライヒレ
バー16は上方に延び、テンションレバー軸７よりも上の
部分の中間軸17を備えている。該中間軸17にはガバナレ
バー22の中間部が揺動可能に支持されている。中間軸17
はテンションレバー８の孔20に、一定幅の揺動ができる
ようにがたを有して挿入されている。ガバナレバー22及
び逆アングライヒレバー16のテンションレバー軸７に対
応する部分には、テンションレバー軸７よりもおおきな
径の係合孔35（36）が形成され、ガバナレバー22及び逆
アングライヒレバー16が一定幅揺動できるように一定の
がたを有してテンションレバー軸７に係合している。

ガバナレバー22の上端部はリンク等を介して燃料噴射
ポンプの燃料増減ラック38に枢着連結され、ガバナレバ
ー22の下端部はテンションレバー８の下端部及び逆アン
グライヒレバー16の下端部よりも後方位置に延び出し、
シフト部25を一体に備え、該シフト部25に設けられたシ
フター25aが後側のガバナスリーブ５に当接している。

逆アングライヒレバー16の下半部の後壁には有底筒状
のばね受け29が固定されており、該ばね受け29とガバナ
レバー22の下端シフト部25の間にはばね定数の小さい始
動増量ばね27が縮設されている。

テンションレバー８の下半部と逆アングライヒレバー
16のばね受け29の間には逆アングライヒばね30が配置さ
れている。逆アングライヒばね30は、テンションレバー
８内に螺着されたばねケース31内に配置され、該ケース
31と逆アングライヒロッド32の間に縮設されている。逆
アングライヒロッド32は軸方向移動自在にケース31に嵌
合すると共に係止リング34により所定位置に抜け止めさ
れており、逆アングライヒばね30に抗して前方に移動で
きるようになっている。また逆アングライヒロッド32の
後端部は逆アングライヒレバー16のばね受け29に当接し
ている。

ガバナレバー22の下端部には、前下方へと延びてテン
ションレバー８よりも前方に位置するアイドルサブばね
当板22aが一体に形成されており、該当板の22aの前方
に、アイドルサブばね40、ロッド41及びケース42からな
るアイドルサブばね機構が配置されている。上記ケース
42がガバナケース前壁の取付壁44に螺着され、ロッド41
は軸方向移動自在にケース42に嵌合すると共に後方に延
び出し、当板22aに所定間隔を隔てて対向している。ア
イドルサブばね40はケース42の前壁とロッド41の間に縮
設されており、前記ロッド41がアイドルサブばね40に抗
して前方に移動できるようになっている。

第１図のII−II断面を示す第２図において、ガバナレ
バー22は上下方向に延びる左右のレバー部分を下端のシ
フト部25により一体に連結した形状になっており、さら
にその下側の当板22aも左右のレバー部分を連結してい
る。

インナーレギュレータレバー13はレギュレータレバー
軸19に固定され、レギュレータレバー軸19はガバナケー
ス１に回動自在に支持されると共に、ケース１外に延び
出し、外端部にレギュレータレバー14を一体的に備え、
該レギュレータレバー14の回動操作によりガバナスプリ
ング10の張力を調節して、機関の増減速を行うようにな
っている。

第３図はガバナレバー22単体の側面図であり、第４図
は逆アングライヒレバー16単体の側面図である。

作動を説明する。まず機関始動時から第５図の全負荷
最高回転Ｐに至までのガバナの動作を、フルラック特性
線図に従って説明すると、機関始動時は第１図の始動増
量ばね27により、燃料始動増量が確保されている。第５
図の区間N1である。

回転数の上昇によりガバナフォースが増大して始動増
量ばね27に打ち勝つと始動増量ばね27が圧縮され、ガバ
ナレバー22は中間軸17を支点にして第１図の矢印Ｆ方向
（時計回り）に回動し、それにより燃料を減少する。第
５図の区間N2である。

第１図のガバナレバー22が逆アングライヒレバー16の
ばね受け29に当接すると、逆アングライヒばね30のセッ
ト荷重によりラック位置は一定に保たれる。第５図の区
間N3である。

さらに回転数が上昇してガバナフォースが第１図の逆
アングライヒばね30のセット荷重に打ち勝つと、逆アン
グライヒレバー16及びガバナレバー22は一体的に下端の
逆アングライヒレバー軸15を回動中心として矢印Ｒ方向
（反時計回り）に回動し、逆アングライヒ作用が行われ
る。即ち第５図の区間N4で示すように燃料噴射量を一時
増加させる。

第１図の逆アングライヒレバー16のばね受け29が逆ア
ングライヒケース31に当接すると、ガバナスプリング10
のセット荷重によりラック位置は一定に保たれ、全負荷
定格最高回転Ｐに至る。それ以後はガバナスプリング10
とガバナウエイト３の遠心力との釣合いにより調速さ
れ、例えば回転数が増加するに従いガバナスプリン10が
伸長し、燃料噴射量は減少する。

グラフG1、G2、G3はそれぞれ部分負荷時の特性であ
る。

第５図の仮想線の境界線Ｓは第１図のガバナレバー22
の当板22aがアイドルサブばね40のロッド41に当接する
時のラック位置を示しており、また仮想線のグラフＴは
無負荷アイドルを示している。

従ってラック位置が境界線Ｓ以下になると全負荷時及
び部分負荷時のいずれの場合でも第１図のアイドルサブ
ばね40が作用し始め、第５図の実線Y1〜Y4に示すよう
に、アイドルサブばねのない場合（破線X1〜X4）に比
べ、傾斜が緩やかになり、そして無負荷アイドルのグラ
フＴまで至る。

境界線Ｓ以下の傾斜が緩やかになることにより、レギ
ュレーション範囲が例えばL1からL2に拡がり、またそれ
によりハンチングも防止できる。

無負荷最高アイドル回転Ｋから急減速するために、第
２図のレギュレータレバー14を減速側のアイドルセット
位置まで回動すると、まずガバナスプリング10の張力が
急激い緩められることにより、ガバナウエイト５が急激
に全開し、それによりガバナレバー22及びラック38がガ
バナスリーブ３に押されて急速に燃料減側に移動し、燃
料をカットし、機関回転が下る。

機関回転の下がる途中において、ガバナレバー22の当
板22aがアイドルサブばね40のロッド41に当接して圧縮
することにより、ガバナスプリング10等の力に加え、ア
イドルサブばね40によるガバナレバー22を燃料増側に押
し戻す力が働き、それによりガバナウエイト３が閉じ始
める。

従ってラック38が燃料増側に動き、ある回転数で燃料
噴射が再開して機関の燃焼が再開し、アイドルセット回
転に安定する。

このように機関回転低下の途中でアイドルサブばね40
がガバナレバー22に直接作用して燃料増側に押し戻すの
で、例えばオーバーシュートによるエンストを効果的に
防止できる。

（発明の効果） 以上説明したように本発明によると： （１）アイドルサブばね40をガバナケース１に配置し
て、ガバナウエイト拡開動作によるガバナレバー22の回
動途中から直接ガバナレバー22に当接するように当板22
aに対向させ、始動増量ばね27と並列に作用するように
して、両ばね27、30の合成ばね定数を大幅に増加させて
いるので、急減速時におけるガバナレバー22の燃料減方
向への回動を途中で効率良く阻止し、燃料増側に押し戻
す。これにより急減速時におけるエンストを効果的に防
止できる。

特に逆アングライヒ機構をもつガバナでは、第５図の
G4のようなガバナスプリング調速時のラック特性の傾斜
が大きくなるため、従来ではそれが原因でエンストの発
生が多かったが、本発明によって、このような逆アング
ライヒ機構による問題点が解消される。

（２）アイドルサブばね40を始動増量ばね27と並列配置
していることにより、第５図のL2で示すようにレギュレ
ーション範囲が拡がり、またハンチングの防止にもな
る。

（３）始動後はエンジン回転上昇とともに大きくなるカ
ム軸芯方向のガバナフォースにより、燃料増減ラック38
が燃料減側へ移動する方向に上記ガバナレバー22は中間
軸17回りに回動してガバナレバー22のシフト部25により
始動増量ばね27を圧縮し、上記回動及び始動増量ばね27
の圧縮によりガバナレバー22の他端シフト部25と逆アン
グライヒレバー16との間隔が縮小して他端シフト部25と
逆アングライヒレバー16が当接すると、その後ガバナフ
ォースが増加しても逆アングライヒばね30のセット荷重
を上記ガバナフォースが越えるまでは逆アングライヒば
ね30のセット荷重によりガバナレバー22は一定位置を保
持し、さらにガバナフォースが増加して逆アングライヒ
ばね30のセット荷重にガバナフォースが打ち勝つと、燃
料増減ラック38が燃料増側へ移動する方向に、逆アング
ライヒレバー16及びガバナレバー22は一体化して逆アン
グライヒレバー軸15回りに回動して逆アングライヒばね
30を圧縮し、さらにガバナスプリング10のセット荷重に
よりラック位置を一定に保持した後、ガバナウエイト３
の遠心力とガバナスプリング10との釣り合いにより燃料
噴射料を増減調量し、ガバナスプリング調速時に上記ア
イドルサブばね40が作動可能となるように構成している
ので、燃料噴射特性としては、第５図に示すように始動
増量ばね27の作動期間、逆アングライヒばね30のセット
荷重の作動期間、該セット荷重を越えた時の作動期間及
びアイドルサブばね40が作動しうるガバナスプリング10
の調速期間の全期間にわたって、各回転数域毎に細かく
噴射特性の制御が行え、それだけ黒煙発生を的確に防止
できると共に、急減速時におけるオーバーシュートによ
るエンストも防止できるのである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明を適用した内燃機関のガバナの縦断面
図、第２図は第１図のII−II断面図、第３図はガバナレ
バー単体の側面図、第４図は逆アングライヒレバー単体
の側面図、第５図はラック特性線図である。１……ガバ
ナケース、５……ガバナスリーブ、７……テンションレ
バー軸、８……テンションレバー、10……ガバナスプリ
ング、15……逆アングライヒレバー軸、16……逆アング
ライヒレバー、17……中間軸、22……ガバナレバー、22
a……当板、40……アイドルサブばね

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】テンションレバー軸（７）に支持されたテ
   ンションレバー（８）の一端部をガバナスプリング（1
   0）に連結し、他端部に逆アングライヒレバー軸（15）
   を介して逆アングライヒレバー（16）を揺動可能に枢着
   し、逆アングライヒレバー（16）の揺動側の端部に中間
   軸（17）を介してガバナレバー（22）の中間部を回動自
   在に支持し、ガバナレバー（22）の一端部を燃料噴射ポ
   ンプの燃料増減ラック（38）に連結し、ガバナフォース
   を受けるための他端シフト部（25）をガバナスリーブ
   （５）に対向させ、上記シフト部（25）と逆アングライ
   ヒレバー（16）の間に始動増量ばね（27）を縮設し、テ
   ンションレバー（８）と逆アングライヒレバー（16）の
   間に逆アングライヒばね（30）を縮設し、ガバナレバー
   （22）にはばね当板（22a）を形成し、該当板（22a）に
   対向して、ガバナウエイト拡開動作によるガバナレバー
   （22）の回動途中で燃料増側に押し戻すばね作用を有す
   るアイドルサブばね（40）を、ガバナケース（１）に取
   り付け、始動後はエンジン回転上昇とともに大きくなる
   カム軸芯方向のガバナフォースにより、燃料増減ラック
   （38）が燃料減側へ移動する方向に上記ガバナレバー
   （22）は中間軸（17）回りに回動してガバナレバー（2
   2）のシフト部（25）により始動増量ばね（27）を圧縮
   し、上記回動及び始動増量ばね（27）の圧縮によりガバ
   ナレバー（22）の他端シフト部（25）と逆アングライヒ
   レバー（16）との間隔が縮小して他端シフト部（25）と
   逆アングライヒレバー（16）が当接すると、その後ガバ
   ナフォースが増加しても逆アングライヒばね（30）のセ
   ット荷重を上記ガバナフォースが越えるまでは逆アング
   ライヒばね（30）のセット荷重によりガバナレバー（2
   2）は一定位置を保持し、さらにガバナフォースが増加
   して逆アングライヒばね（30）のセット荷重にガバナフ
   ォースが打ち勝つと、燃料増減ラック（38）が燃料増側
   へ移動する方向に、逆アングライヒレバー（16）及びガ
   バナレバー（22）は一体化して逆アングライヒレバー軸
   （15）回りに回動して逆アングライヒばね（30）を圧縮
   し、さらにガバナスプリング（10）のセット荷重により
   ラック位置を一定に保持した後、ガバナウエイト（３）
   の遠心力とガバナスプリング（10）との釣り合いにより
   燃料噴射量を増減調量し、該ガバナスプリング調速時に
   上記アイドルサブばね（40）が作動可能となるように構
   成していることを特徴とする内燃機関のガバナ。