JP3159417B2 - 燃料噴射装置 - Google Patents

燃料噴射装置

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JP3159417B2 JP18446193A JP18446193A JP3159417B2 JP 3159417 B2 JP3159417 B2 JP 3159417B2 JP 18446193 A JP18446193 A JP 18446193A JP 18446193 A JP18446193 A JP 18446193A JP 3159417 B2 JP3159417 B2 JP 3159417B2
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  • High-Pressure Fuel Injection Pump Control (AREA)
  • Output Control And Ontrol Of Special Type Engine (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、ディーゼルターボエン
ジンに適用されガバナを有する燃料噴射ポンプとブース
トコンペンセータとを備えた燃料噴射装置に係り、特
に、無負荷状態でアクセルを踏み込んだフリーアクセル
(空ぶかし)時のスモーク対策と加速状態における動力
性能との両立を図った燃料噴射装置に関する。
【0002】
【従来の技術】自動車等に搭載されるディーゼルエンジ
ンにおいては、小型で高出力が得られるように過給機を
備えたものがある。このようなディーゼルターボエンジ
ンは、通常ブーストコンペンセータ(以下ブーコンと呼
ぶ)付ガバナを備えた燃料噴射ポンプから燃料の供給を
受けている。
【0003】さて、従来の燃料噴射ポンプのガバナに
は、過給機の作用によりエンジンのシリンダに送られる
給気量が増加するとそれに見合っただけ燃料を増量補正
するブーコンの他、ガバナの非制御域において、高速域
でコントロールロッドを燃料増方向へ動かすことによ
り、適切な出力が得られると同時に黒煙の排出を防止す
るようにした逆アングライヒ等、各種の補助機能が設け
られている。
【0004】そこで、ブーコン及び逆アングライヒ付ガ
バナについて簡単に説明しておく。
【0005】図5はブーコンの概略構成を示す図で、1
1はダイヤフラム、12はブーコンスプリング、13は
アジャスティングピン、14はコネクティングピン、1
5はスペーサであって、ダイヤフラム11に作用するブ
ースト圧Pが所定値Pより高くなると、ダイヤフラム
11が破線で示した位置から下方へ押し下げられてブー
コンスプリング12を縮め、アジャスティングピン13
のテーパ部に接するコネクティングピン14を左方向へ
移動させる。この時、テンションレバー16がガバナス
プリング17により右方向へ引かれているため、ブーコ
ンレバー18は支点Aを中心に左回転し、テンションレ
バー16を介してコントロールスリーブ19を燃料増方
向(左方向)へ移動させる。
【0006】さらに、ブースト圧Pが所定の高圧P
で上昇すると、アジャスティングピン13はブーコンス
トロークSを決めているスペーサ15に当るため、これ
以上ブースト圧が高くなってもアジャスティングピン1
3の動きは制限される。従って、ブースト圧PからP
までのアジャスティングピン13の移動量がブーコン
ストロークSとなる(図7参照)。なお、エンジン回転
数や負荷が小さくブースト圧PがP以下の時は、ブー
コンスプリング12のセット力の方が強いためダイヤフ
ラム11は動けず、従ってブーコンの作動領域外とな
る。
【0007】上述したブーコンの作用を示したのが図6
であり、過給機が十分に機能する中・高速域でブーコン
が作動し、コントロールスリーブ位置を燃料増方向へ移
動させて燃料噴射量を増量補正しているのがわかる。す
なわち、図6においては、破線で示したブーコンなしの
場合に対して、ブーコン作動によってハッチング部分の
増量補正がなされている。なお、燃料噴射ポンプはエン
ジンの回転をタイミングベルトまたはギアを介して直接
受けるため、エンジン回転数とポンプ回転数との関係は
常に一定である。
【0008】次に、逆アングライヒ付ガバナの構成及び
作動を図8に基づいて説明する。なお、図中21はフラ
イウエイト、22はガバナスリーブ、23はアングライ
ヒレバー、24はアングライヒスプリング、25はスタ
ートレバーを示している。ポンプ回転数が所定値(たと
えば図9のN)よりも上昇しフライウエイト21の遠
心力が大きくなると、ガバナスリーブ22はアングライ
ヒレバー23を右に押し出し、アングライヒスプリング
24を縮める。この時、アングライヒレバー23はB点
(アングライヒストッパピン)を支点にして左回転し、
同時にスタートレバー25は共通軸Mを支点にしてコ
ントロールスリーブ19を燃料増加方向へ動かす。
【0009】すなわち、逆アングライヒによる燃料増加
量は、図9に示す逆アングライヒストロークSによっ
て決まる。ここではポンプ回転数Nで増量がはじま
り、ポンプ回転数N以上で逆アングライヒストローク
に相当する最大の増量を得られるが(図9のハッチ
ング部)、この特性は、てことして作用する各レバーの
長さやばねの強さ等によって定まる。
【0010】
【発明が解決しようとする課題】ところで、年々厳しく
なるフリーアクセルスモーク規制に対応するには、図4
に示した従来のガバナの基本特性について、ゼロブース
ト時の燃料噴射量Qをできるだけ低く設定することが考
えられる。しかし、このような燃料噴射ポンプのガバナ
特性にすると、低速トルクが不足ぎみとなり、車両の発
進加速等のフィーリングに不満が生じてくる。
【0011】また、前述した従来のブーコンは過給機が
十分に機能した場合に燃料を増量補正するものであり、
通常の発進時(すなわちエンジン低速域)にはターボラ
グがあるため、この領域では動力性能を向上させるよう
な作用・効果を期待することはできない。さらに、前述
した逆アングライヒについても、従来は高速域での出力
向上及び黒煙低減を狙ったものであり、ブーコン同様低
速域を考慮したものではない。
【0012】このように、フリーアクセルスモークの低
減と動力性能(特に発進加速等)の確保とは相反する関
係にあり、従来のガバナ特性では両者を十分なレベルで
両立させることはできなかった。そこで、本発明の目的
は、フリーアクセルスモークの低減及び動力性能の高レ
ベルでの両立を可能にする燃料噴射装置を提供すること
にある。
【0013】
【課題を解決するための手段】この目的を達成するた
め、第1の発明は、ターボチャージャによって給気を過
給するディーゼルエンジンに供給される燃料噴射量を調
整するガバナを有する燃料噴射ポンプと、上記ガバナに
付設され上記ターボチャージャの過給圧が第1設定圧で
あるゼロブーストを越え更に第1の設定圧力よりも高い
第2設定圧力であるフルブーストに至るまで燃料の増量
補正を行って最大燃料噴射量を変更するブーストコンペ
ンセータとを備えた燃料噴射装置において、上記ガバナ
は、上記エンジンのエンジン低回転域における第1のエ
ンジン回転数を越えるエンジン回転領域における燃料噴
射量が、ターボチャージャを設けていないエンジンの最
大燃料噴射量である第1燃料噴射量よりも少ない値の第
2燃料噴射量となるように設定され、そして、上記ブー
ストコンペンセータは、上記ゼロブーストから上記フル
ブーストに至る最大燃料噴射量を変更するアジャスティ
ングピンと、同アジャスティングピンと協働し上記最大
燃料噴射量を設定するブーコンスプリングとを備え、上
記アジャスティングピン及びブーコンスプリングは、
記第1のエンジン回転数において、上記ゼロブースト時
の最大燃料噴射量が、上記第2燃料噴射量と略等しい燃
料噴射量となるように設定されると共に、上記第1のエ
ンジン回転数を越える第2のエンジン回転数において、
上記フルブースト時の最大燃料噴射量が、上記第1燃料
噴射量よりも多い値の第3燃料噴射量となるように設定
されることを特徴とする燃料噴射装置にある。
【0014】また、第2の発明は、ターボチャージャに
よって給気を過給するディーゼルエンジンに供給される
燃料噴射量を調整するガバナを有する燃料噴射ポンプ
と、上記ガバナに付設され上記ターボチャージャの過給
圧が第1設定圧であるゼロブーストを越え更に第1の設
定圧力よりも高い第2設定圧力であるフルブーストに至
るまで燃料の増量補正を行って最大燃料噴射量を変更す
るブーストコンペンセータとを備えた燃料噴射装置にお
いて、上記ガバナは、上記エンジンのエンジン低回転域
における第1のエンジン回転数における最大燃料噴射量
が、ターボチャージャを設けていないエンジンの最大燃
料噴射量である第1燃料噴射量よりも少ない値の第2燃
料噴射量とするように設定され且つ上記第1エンジン回
転数を越える第3のエンジン回転数において上記第1燃
料噴射量と略等しい燃料噴射量まで増大されるように設
定され、そして、上記ブーストコンペンセータは、上記
ゼロブーストから上記フルブーストに至る最大燃料噴射
量を変更するアジャスティングピンと、同アジャスティ
ングピンと協働し上記最大燃料噴射量を設定するブーコ
ンスプリングとを備え上記アジャスティングピン及び
ブーコンスプリングは、上記第3のエンジン回転数にお
いて、上記ゼロブースト時の最大燃料噴射量が、ターボ
チャージャを設けていないエンジンの最大燃料噴射量で
ある第1燃料噴射量と略等しい燃料噴射量に設定され、
且つ、上記第3のエンジン回転数を越える第2のエンジ
ン回転数において、上記フルブースト時の最大燃料噴射
量が、上記第1燃料噴射量よりも多い値の第3燃料噴射
量となるように設定されることを特徴とする燃料噴射装
置にある。
【0015】
【作用】前述の手段によれば、燃料噴射量をターボチャ
ージャを備えていないエンジンの最大燃料噴射量より低
い値に下げるのはエンジン低回転域のみとしたので、ク
ラッチミート時には略通常の状態まで復帰しており、発
進・加速のフィーリングに悪影響を及ぼすことはない。
【0016】
【実施例】以下、本発明の一実施例を図面に基づいて説
明する。図1は本発明による燃料噴射ポンプの特性例を
示したもので、ゼロブースト時における燃料噴射量Q
を、エンジン回転数NがNiから所定の回転数Na(ま
たはNaより若干低回転)までの間の低回転域で、ター
ボチャージャを備えていない、すなわち、ブーコンなし
のエンジンの最大燃料噴射量より低い値の燃料噴射
qに設定している。すなわち、エンジンの運転状態が
回転数NiからNaまでの低回転域でかつ無負荷の場合
の燃料噴射量は、図1に示すように、ターボチャージャ
を備えていない、すなわち、ブーコンなしのエンジンの
最大燃料噴射量からハッチング表示分だけ減量され
るようになる。なお、Naは発進加速等に影響がでない
ような回転を設定する(Naはたとえば1500rpm
程度)。
【0017】上述したポンプ特性を設定する方法として
は、次の2つが考えられる。第1の特性変更方法はブー
コンストローク(ブーコンが作動するブースト圧の範
囲)を増大させるもので、図2に示す如く、ブーコンが
効き始めるエンジン回転数NをNaからNcの低回転ま
で引き下げると共に、ブーコンが効き終わるエンジン回
転数NをNaより高回転のNbとすればよい。すなわ
ち、エンジン回転数Nbに対応するブースト圧でブーコ
ンが効き終わるようにするもので、図2と図6との対比
において、ゼロブースト燃料噴射量を、ターボチャージ
ャを備えていない、すなわち、ブーコンなしのエンジン
の最大燃料噴射量Q よりも低い燃料噴射量qに設定し
ておき、これをベースにハッチング部の増量補正を実施
するようなブーコンを設ければよい。なお、ブーコンス
トロークの変更は、アジャスティングピン13のテーパ
部の長さやブーコンスプリングの強さ等を変えることで
容易に実施できる。
【0018】次に、第2の特性変更方法は、逆アングラ
イヒにてエンジン回転数Na時のゼロブースト燃料噴射
量を管理するもので、ブーコン効き始めのエンジン回転
数が前記Na以上となるように設定すればよい。すなわ
ち、図3に示す如く、逆アングライヒを利用してエンジ
ン回転数Na時の燃料噴射量Qをエンジン回転数Ncの
燃料噴射量qからQへ引き上げ、かつ、ブーコンが効
き始めるエンジン回転数NをNaよりやや大きい値に設
定すればよい。なお、この場合はブーコンの効き終わる
エンジン回転数がNbとなり、逆アングライヒの作用
(左下がりのハッチング部)とブーコンの作用(右下が
りのハッチング部)とが合成されて第1の特性変更方法
と略同様の結果が得られる。
【0019】このような燃料低減作用はエンジンの低回
転域に限られるため、クラッチミートがなされる回転域
では、ターボチャージャを備えていない、すなわち、ブ
ーコンなしのエンジンの最大燃料噴射量Q に復帰して
いる。また、クラッチミートには半クラッチの状態を経
るためどちらかというと急激な負荷変動を伴うことはな
く、さらに、エンジン回転数Nの上昇と共に過給圧も上
昇してゼロブーストからフルブーストへと移行していく
ので、これに伴う燃料の増量がなされて発進時のトルク
不足や加速フィーリングの悪化といった問題が生じるこ
とはない。
【0020】
【発明の効果】前述した本発明の燃料噴射ポンプの特性
によれば、フリーアクセル時の燃料噴射量を低く抑えら
れることで余剰燃料の発生が低減される。このため、余
剰燃料が黒煙となって大気中へ排出されるのを防止で
き、いわゆるフリーアクセルスモーク低減の対策として
効果を奏する。また、このような燃料噴射特性はエンジ
ンの無負荷低回転域に限られるので、発進加速等の動力
性能確保とフリーアクセルスモーク低減とを高レベルで
両立させることができ、従って、ディーゼルターボエン
ジン搭載車両の商品性向上に大きな効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明による燃料噴射ポンプの特性の一実施例
を示す図である。
【図2】第1の特性変更方法を示す図である。
【図3】第2の特性変更方法を示す図である。
【図4】従来の燃料噴射ポンプの特性を示す図である。
【図5】ブーコンの概略構成を示す図である。
【図6】ブーコンの作用を示す図である。
【図7】ブーコンストロークSを示す図である。
【図8】逆アングライヒの概略構成を示す図である。
【図9】逆アングライヒの作用を示す図である。
【符号の説明】
11 ダイヤフラム 12 ブーコンスプリング 13 アジャスティングピン 14 コネクティングピン 18 ブーコンレバー 19 コントロールスリーブ 21 フライウエイト 22 ガバナスリーブ 23 アングライヒレバー 24 アングライヒスプリング
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭62−159739(JP,A) 実開 平4−75134(JP,U)

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】ターボチャージャによって給気を過給する
    ディーゼルエンジンに供給される燃料噴射量を調整する
    ガバナを有する燃料噴射ポンプと、上記ガバナに付設さ
    れ上記ターボチャージャの過給圧が第1設定圧であるゼ
    ロブーストを越え更に第1の設定圧力よりも高い第2設
    定圧力であるフルブーストに至るまで燃料の増量補正を
    行って最大燃料噴射量を変更するブーストコンペンセー
    タとを備えた燃料噴射装置において、上記ガバナは、上記エンジンのエンジン低回転域におけ
    る第1のエンジン回転数を越えるエンジン回転領域にお
    ける燃料噴射量が、ターボチャージャを設けていないエ
    ンジンの最大燃料噴射量である第1燃料噴射量よりも少
    ない値の第2燃料噴射量となるように設定され、そし
    て、 上記ブーストコンペンセータは、上記ゼロブーストから
    上記フルブーストに至る最大燃料噴射量を変更するアジ
    ャスティングピンと、同アジャスティングピンと協働し
    上記最大燃料噴射量を設定するブーコンスプリングと
    備え、 上記アジャスティングピン及びブーコンスプリングは、上記第1のエンジン回転数 において、上記ゼロブースト
    時の最大燃料噴射量が、上記第2燃料噴射量と略等しい
    燃料噴射量となるように設定されると共に、上記第1のエンジン回転数を越える第2の エンジン回転
    数において、上記フルブースト時の最大燃料噴射量が、
    上記第1燃料噴射量よりも多い値の第3燃料噴射量とな
    るように設定されることを特徴とする燃料噴射装置。
  2. 【請求項2】ターボチャージャによって給気を過給する
    ディーゼルエンジンに供給される燃料噴射量を調整する
    ガバナを有する燃料噴射ポンプと、上記ガバナに付設さ
    れ上記ターボチャージャの過給圧が第1設定圧であるゼ
    ロブーストを越え更に第1の設定圧力よりも高い第2設
    定圧力であるフルブーストに至るまで燃料の増量補正を
    行って最大燃料噴射量を変更するブーストコンペンセー
    タとを備えた燃料噴射装置において、上記ガバナは、上記エンジンのエンジン低回転域におけ
    る第1のエンジン回転 数における最大燃料噴射量が、タ
    ーボチャージャを設けていないエンジンの最大燃料噴射
    量である第1燃料噴射量よりも少ない値の第2燃料噴射
    量とするように設定され且つ上記第1エンジン回転数を
    越える第3のエンジン回転数において上記第1燃料噴射
    量と略等しい燃料噴射量まで増大されるように設定さ
    れ、 そして、 上記ブーストコンペンセータは、上記ゼロブーストから
    上記フルブーストに至る最大燃料噴射量を変更するアジ
    ャスティングピンと、同アジャスティングピンと協働し
    上記最大燃料噴射量を設定するブーコンスプリングとを
    備え 上記アジャスティングピン及びブーコンスプリングは、上記第3のエンジン回転数において、 上記ゼロブースト
    時の最大燃料噴射量が、ターボチャージャを設けていな
    いエンジンの最大燃料噴射量である第1燃料噴射量と略
    等しい燃料噴射量に設定され、且つ、上記第3のエンジ
    ン回転数を越える第2のエンジン回転数において、上記
    フルブースト時の最大燃料噴射量が、上記第1燃料噴射
    量よりも多い値の第3燃料噴射量となるように設定され
    ることを特徴とする燃料噴射装置。
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