JP4427523B2

JP4427523B2 - 燃料噴射ポンプ

Info

Publication number: JP4427523B2
Application number: JP2006130781A
Authority: JP
Inventors: 雅道田中; 博之町山
Original assignee: Yanmar Co Ltd
Current assignee: Yanmar Co Ltd
Priority date: 2006-05-09
Filing date: 2006-05-09
Publication date: 2010-03-10
Anticipated expiration: 2026-05-09
Also published as: WO2007129614A1; US20090133670A1; JP2007303311A; EP2019199A1; CN101466943A; KR101351600B1; EP2019199B1; US7926468B2; KR20090036547A; EP2019199A4; CN101466943B

Description

本発明は、低温始動進角機構を備えるディーゼル機関用の燃料噴射ポンプにおいて、低温始動進角機構の動作の信頼性向上のための技術に関するものである。

従来、プランジャーバレル内にてプランジャーを上下摺動させることで、分配軸に圧送される燃料を複数の吐出弁へ送出し、各吐出弁から燃料噴射ノズルへ圧送する構成とするディーゼル機関用の燃料噴射ポンプが知られている。この燃料噴射ポンプにおいては、前記プランジャーバレルに溢流用サブポートを形成し、コントローラにて進角用アクチュエータを作動させ、これにより前記溢流用サブポートの開閉を行なうことにより、噴射タイミングを変化させる低温始動進角機構（以下、「ＣＳＤ」（ＣｏｌｄＳｔａｒｔＤｅｖｉｃｅ）とする）を備えるものが知られている。そして、このＣＳＤにより、低温始動時においては、前記サブポートを閉じることによる噴射時期を進める制御すなわち進角制御を行なうことでエンジンの始動性を向上させている。溢流用サブポートは、燃料圧室を低圧室（低圧油路）に連通させるためのポートであり、該燃料圧室と低圧室との連通／分断は、両室の間に介設されたＣＳＤピストンを進角用アクチュエータ等で動作させることにより行なわれている。

しかし、ＣＳＤは、冬季等の低温始動時のみに作動するようにしていることから、夏季には作動されず、燃料の劣化等が原因となり、ＣＳＤピストンがピストンバレルの摺動面に対して固着する恐れがある。すなわち、ＣＳＤが作動しない期間が長い場合には、そのＣＳＤピストンの動作の信頼性が損なわれるといった問題が生じる。そこで、特許文献１は、低温時以外でもオペレータの任意操作によってＣＳＤを作動させＣＳＤピストンの動作の信頼性を向上している。
特開２００４−３１６４８６号公報

しかし、燃料噴射ポンプの信頼性向上のためには、低温時以外において、ＣＳＤを作動させるのみならず故障確認が行なわれることが望ましい。また、ＣＳＤの作動は燃料噴射量に影響するため、任意に作動させることによってディーゼル機関に悪影響を及ぼすことがある。例えば、ディーゼルエンジンの始動時において必要以上の燃料噴射量は黒煙悪化の原因となる。そこで、解決しようとする課題は、燃料噴射量に影響を及ぼさずにＣＳＤの故障確認を行い燃料噴射ポンプの信頼性を向上することである。

本発明の解決しようとする課題は以上の如くであり、次にこの課題を解決するための手段を説明する。

請求項１においては、キースイッチ（６１）により始動するセルモータ（６３）を有するディーゼルエンジンに備えられ、かつ、進角用アクチュエータ（３８）により低温時進角機構ピストン（３５）を作動させて燃料の噴射タイミングを変化させる低温時進角機構（３０）を有する燃料噴射ポンプにおいて、低温時以外にも、前記低温時進角機構（３０）の作動を確認すべく、該進角用アクチュエータ（３８）のＯＮ／ＯＦＦ作動の確認手段を具備し、該確認手段は、該キースイッチ（６１）の操作の都度、前記進角用アクチュエータ（３８）をＯＮ／ＯＦＦ作動すべく構成し、前記キースイッチ（６１）によるセルモータ（６３）の始動操作時には、該キースイッチ（６１）がОＮされることで、コントローラ（６０）がОＮとされ、該コントローラ（６０）はセルモータリレー（６２）に駆動信号を送信し、該セルモータ（６３）は、駆動信号を受けてから牽制時間（α）経過後に駆動すべく構成し、該牽制時間（α）の間に、該コントローラ（６０）は進角用アクチュエータ（３８）をОＮ・ОＦＦし、該進角用アクチュエータ（３８）が通電可能であるかの故障診断（β）を行ない、該牽制時間（α）経過後に、該セルモータ（６３）をОＮしてディーゼルエンジンを始動すべく構成したものである。

請求項２においては、請求項１記載の燃料噴射ポンプにおいて、前記進角用アクチュエータ（３８）への通電可能であるかの故障診断（β）の結果、ＯＮ／ＯＦＦの作動を確認できない場合には、操作者に対し警告を行なうことを特徴とする燃料噴射ポンプである。

本発明の効果として、以下に示すような効果を奏する。

請求項１においては、キースイッチ（６１）により始動するセルモータ（６３）を有するディーゼルエンジンに備えられ、かつ、進角用アクチュエータ（３８）により低温時進角機構ピストン（３５）を作動させて燃料の噴射タイミングを変化させる低温時進角機構（３０）を有する燃料噴射ポンプにおいて、低温時以外にも、前記低温時進角機構（３０）の作動を確認すべく、該進角用アクチュエータ（３８）のＯＮ／ＯＦＦ作動の確認手段を具備し、該確認手段は、該キースイッチ（６１）の操作の都度、前記進角用アクチュエータ（３８）をＯＮ／ＯＦＦ作動すべく構成し、前記キースイッチ（６１）によるセルモータ（６３）の始動操作時には、該キースイッチ（６１）がОＮされることで、コントローラ（６０）がОＮとされ、該コントローラ（６０）はセルモータリレー（６２）に駆動信号を送信し、該セルモータ（６３）は、駆動信号を受けてから牽制時間（α）経過後に駆動すべく構成し、該牽制時間（α）の間に、該コントローラ（６０）は進角用アクチュエータ（３８）をОＮ・ОＦＦし、該進角用アクチュエータ（３８）が通電可能であるかの故障診断（β）を行ない、該牽制時間（α）経過後に、該セルモータ（６３）をОＮしてディーゼルエンジンを始動すべく構成したので、ＣＳＤ３０は低温始動時のみ作動するアクチュエータであり、低温時以外では故障検知が困難であったが、本発明のように、エンジン水温（寒暖）に係りなくディーゼルエンジン起動時毎にＣＳＤ３０を故障検知することで燃料噴射ポンプ１の信頼性を向上できる。
また、ＣＳＤ３０はОＮ・ОＦＦにより燃料の噴射量が変わる装置である。ここで、故障検知のためＣＳＤ３０を、エンジン始動と同時にОＮ・ОＦＦした場合は、必要以上の燃料噴射量をディーゼルエンジンに供給することになり、黒煙悪化の原因となる。
しかし、本発明のように、始動時にセルモータ６３に牽制時間αを設けることで、セルモータ６３が確実に停止しているすなわちディーゼルエンジンが停止している間にＣＳＤ３０をОＮ・ОＦＦすることで故障検知時の安全性を向上している。
さらに、本発明では、故障検知を進角用アクチュエータ３８の通電による検知だけではなく、進角用アクチュエータ３８が実際にОＮ・ОＦＦすることから、操作者がОＮ・ОＦＦの切り換え音を確認することで進角用アクチュエータ３８の動作確認をすることも可能である。このように、コントローラ６０のみならず操作者の聴覚によっても故障検知を実施することで、燃料噴射ポンプ１の安全性を向上している。
以上の如く、セルモータ始動の度にＣＳＤを作動させて固着等の故障を防止するとともに、ＣＳＤの故障検知を行なうことで、ＣＳＤが作動する低温時以外においてもＣＳＤを故障確認することができる。すなわち、燃料噴射ポンプの信頼性を向上できる。
また、セルモータを駆動させる前にＣＳＤを作動させて、このＣＳＤ作動による燃料噴射量がディーゼル機関に影響を及ぼすことなく故障確認ができる。すなわち、故障確認時の燃料噴射ポンプの信頼性を向上できる。

請求項２においては、請求項１記載の燃料噴射ポンプにおいて、前記進角用アクチュエータ（３８）への通電可能であるかの故障診断（β）の結果、ＯＮ／ＯＦＦの作動を確認できない場合には、操作者に対し警告を行なうので、低温始動進角機構を備えるディーゼル機関用の燃料噴射ポンプにおいて、低温始動進角機構の動作の信頼性を向上することができる。

次に、発明の実施の形態を説明する。図１は本発明の実施例に係る燃料噴射ポンプの全体的な構成を示す側面断面図、図２はＣＳＤのОＮ／ОＦＦ作動を示す模式図、図３は本発明の実施例に係るディーゼルエンジンの制御装置の構成を示すブロック図である。図４はディーゼルエンジン始動時の各アクチュエータの作動状態を示すグラフ図である。

ここで、本発明に係る実施例を説明するために、ディーゼルエンジンに使用される燃料噴射ポンプ１、低温始動進角機構（以下ＣＳＤ３０）の順で説明する。なお、図１において説明を簡略にするために矢印の方向を前後方向としている。

まず、図１を用いて、本発明に係る燃料噴射ポンプ１の構成について説明する。図１に示すように、燃料噴射ポンプ１は、ポンプハウジング４５とハイドロリックヘッド４６の部分が上下に接合され、ポンプハウジング４５の部分の後側面には電子制御ガバナ装置７のケーシング８が付設され、ケーシング８の左側よりラックアクチュエータ４０が挿嵌固定されるように構成されている。ラックアクチュエータ４０は、摺動軸３の先端部がリンクレバー２３の中途部に枢結され、リンクレバー２３の下部は、基部ピン２４を中心に回動自在に配置され、リンクレバー２３の上端部にはコントロールレバー６の前端部が枢結されるように構成されている。このような構成により、摺動軸３の前後方向の進退、リンクレバー２３の基部ピン２４を回動中心とする前後方向の回動、コントロールレバー６の前後方向の移動が連動することによって、プランジャー３２を回動する調量ラック（図示なし）が操作され、調量ラックの駆動によりプランジャリードとの位置が変更される。このようにして、燃料噴射ポンプ１の燃料噴射量の増量・減量の制御が行われる。また、前記ケーシング８の下部には、前記ポンプカム軸２の回転数を検知するための回転数センサー２２が取付けられている。

ハイドロリックヘッド４６には、プランジャーバレル３３が挿嵌され、このプランジャーバレル３３内にプランジャー３２が上下摺動自在に内装される構成とされている。また、ポンプカム軸２に形設したカム４の回転により、タペット１１及び下部バネ受け１２を介して、プランジャー３２が上下移動するように構成されており、プランジャーバレル３３のメインポート３９より圧縮燃料を分配軸９に供給するようにしている。さらに、ハイドロリックヘッド４６におけるプランジャーバレル３３の側方において、低温始動進角機構（以下、「ＣＳＤ３０」とする）のピストンバレル３４が挿嵌され、ピストンバレル３４のピストン摺動部３４ａ内において、ＣＳＤピストン３５が上下摺動自在に設けられ、ＣＳＤピストン３５を前記進角用アクチュエータ３８にて上下摺動させる構成とされている。

次に、図２を用いて、ＣＳＤ３０について詳細に説明する。ＣＳＤ３０は、進角用アクチュエータ３８のケース３８ａ内において、励磁コイル５３・５３の通電により上下動するアーマチュア５５が配置され、アーマチュア５５の下端面とＣＳＤピストン３５の上端面がホルダ５６介して当接し、アーマチュア５５の上端面に当接し、アーマチュア５５を下方に押圧するスプリング５１が配置され、ピストンバレル３４のピストン摺動部３４ａの下部には、ＣＳＤピストン３５の下端面を上方に押圧するスプリング５９が配置される構成とされている。ここで、前記スプリング５１による押圧力は、該スプリング５９の押圧力よりも強く設定されている。

ここで、同じく図２を用いて、ＣＳＤ３０のОＮ／ОＦＦ動作について説明する。図２に示すように、プランジャーバレル３３に形設した溢流用サブポート３６の一方はプランジャーバレル３３内の燃料圧送室と連通可能とされ、他方は、ハイドロリックヘッド４６のドレン油路３７、並びにピストンバレル３４の高圧ポート３３ｂを介して、ピストンバレル３４内と通じている。また、ピストンバレル３４において、前記高圧ポート３３ｂの下方に開口した低圧ポート３３ｃはハイドロリックヘッド４６の低圧室４７と連通している。ここで、ＣＳＤ３０がＯＮすなわちＣＳＤ３０が最上位置にあるとき（図２参照）に低圧ポート３３ｃを閉じるように、ＣＳＤピストン３５の下部は、ピストン径をピストン摺動部３４ａの内径と略同一とする下部大径部３５ａで構成されている。他方、ＣＳＤ３０がＯＦＦすなわちＣＳＤ３０が最下位置にあるとき（図示なし）に高圧ポート３３ｂと低圧ポート３３ｃとを連通させるように、ＣＳＤピストン３５の上下略中央部は、ピストン径を小さくした中央小径部３５ｂで構成されている。

このような構成において、前記進角用アクチュエータ３８の作動時（ＣＳＤ３０がＯＮ（図２））では、アーマチュア５５がスプリング５１の押圧力に抗して上方へ移動される。アーマチュア５５の上方移動に伴いＣＳＤピストン３５がスプリング５９の押圧力によって上方に移動して、前記ドレン油路３７を介しての溢流用サブポート３６とハイドロリックヘッド４６の低圧室４７との連通が分断される。このようにしてプランジャー３２上昇時に溢流用サブポート３６からの溢流が停止されることで噴射時期の進角制御が行われる。他方、進角用アクチュエータ３８の非作動時（ＣＳＤ３０がＯＦＦ（図示なし））では、アーマチュア５５が、スプリング５１による押圧力によって（スプリング５９の押圧力に抗して）下方へ移動する。アーマチュア５５の下方移動に伴いＣＳＤピストン３５が下方に移動して、ドレン油路３７を介しての溢流用サブポート３６と低圧室４７とが連通する。このようにして、プランジャー３２によって圧縮される燃料の一部を前記低圧室４７に溢流させることで通常時の噴射時期の設定としている。

次に、図３を用いて、本発明に係る燃料噴射ポンプ１及びディーゼルエンジンを含めたディーゼル機関の制御構成について説明する。図３に示すように、キースイッチ６１、ＣＳＤ３０の進角用アクチュエータ３８、エンジンを始動するセルモータ６３の回路を断続するセルモータリレー６２がコントローラ２０に接続されている。ここで、セルモータリレーとは、ディーゼルエンジンを始動するセルモータ６３の回路を断続する継電器器であり、キースイッチ６１とは、キーによってディーゼル機関のОＮ・ОＦＦを行なう開閉器である。なお、回転数センサー２２及びラックアクチュエータ４０などもコントローラ６０に接続されているが、図３では説明を簡単にするために省略している。このような構成することで、コントローラ６０はキースイッチ６１によってОＮ・ОＦＦされる。さらに、コントローラ６０は、セルモータ６３及び進角用アクチュエータ３８のОＮ・ОＦＦのタイミングを制御できる。

ここで、図４を用いて、本発明の実施例であるＣＳＤの故障検知制御について説明する。図４は、横軸が時間軸、縦軸が図３に示す各アクチュエータの動作を示すディーゼルエンジン起動時のグラフである。まず、キースイッチ６１がОＮされることで、コントローラ６０がОＮとされる。次に、コントローラ６０はセルモータリレー６２に駆動信号を送る。このとき、セルモータ６３は駆動信号を受けてから牽制時間α経過した後に駆動する。この牽制時間αの間に、コントローラ６０は進角用アクチュエータ３８をОＮ・ОＦＦし、進角用アクチュエータ３８が通電可能であるか故障診断βを行なう。最後に、牽制時間α経過したセルモータ６３がОＮすることでディーゼルエンジンが始動する。なお、故障診断βの結果、通電確認ができずに断線等の可能性がある場合は、操作者に対し警告を行なうようにする。警告方法については、警告灯などが一般的であるが本実施例では特に限定しない。

ＣＳＤ３０は低温始動時のみ作動するアクチュエータであり、低温時以外では故障検知が困難であった。そこで、本実施例のように、エンジン水温（寒暖）に係りなくディーゼルエンジン起動時毎にＣＳＤ３０を故障検知することで燃料噴射ポンプ１の信頼性を向上できる。また、ＣＳＤ３０はОＮ・ОＦＦにより燃料の噴射量が変わる装置である。ここで、故障検知のためＣＳＤ３０を、エンジン始動と同時にОＮ・ОＦＦした場合は、必要以上の燃料噴射量をディーゼルエンジンに供給することになり黒煙悪化の原因となる。そこで、本実施例のように、始動時にセルモータ６３に牽制時間αを設けることで、セルモータ６３が確実に停止しているすなわちディーゼルエンジンが停止している間にＣＳＤ３０をОＮ・ОＦＦすることで故障検知時の安全性を向上している。さらに、本実施例では、故障検知を進角用アクチュエータ３８の通電による検知だけではなく、進角用アクチュエータ３８が実際にОＮ・ОＦＦすることから、操作者がОＮ・ОＦＦの切り換え音を確認することで進角用アクチュエータ３８の動作確認をすることも可能である。このように、コントローラ６０のみならず操作者の聴覚によっても故障検知を実施することで、燃料噴射ポンプ１の安全性を向上している。

本発明の実施例に係る燃料噴射ポンプの全体的な構成を示す側面断面図。ＣＳＤのОＮ／ОＦＦ作動を示す模式図。本発明の実施例に係るディーゼルエンジンの制御装置の構成を示すブロック図。ディーゼルエンジン始動時の各アクチュエータの作動状態を示すグラフ図。

１燃料噴射装置
３０低温時進角機構（ＣＳＤ）
３８進角用アクチュエータ
６１キースイッチ
６３セルモータ

Claims

キースイッチ（６１）により始動するセルモータ（６３）を有するディーゼルエンジンに備えられ、かつ、進角用アクチュエータ（３８）により低温時進角機構ピストン（３５）を作動させて燃料の噴射タイミングを変化させる低温時進角機構（３０）を有する燃料噴射ポンプにおいて、低温時以外にも、前記低温時進角機構（３０）の作動を確認すべく、該進角用アクチュエータ（３８）のＯＮ／ＯＦＦ作動の確認手段を具備し、該確認手段は、該キースイッチ（６１）の操作の都度、前記進角用アクチュエータ（３８）をＯＮ／ＯＦＦ作動すべく構成し、前記キースイッチ（６１）によるセルモータ（６３）の始動操作時には、該キースイッチ（６１）がОＮされることで、コントローラ（６０）がОＮとされ、該コントローラ（６０）はセルモータリレー（６２）に駆動信号を送信し、該セルモータ（６３）は、駆動信号を受けてから牽制時間（α）経過後に駆動すべく構成し、該牽制時間（α）の間に、該コントローラ（６０）は進角用アクチュエータ（３８）をОＮ・ОＦＦし、該進角用アクチュエータ（３８）が通電可能であるかの故障診断（β）を行ない、該牽制時間（α）経過後に、該セルモータ（６３）をОＮしてディーゼルエンジンを始動すべく構成したことを特徴とする燃料噴射ポンプ。
請求項１記載の燃料噴射ポンプにおいて、前記進角用アクチュエータ（３８）への通電可能であるかの故障診断（β）の結果、ＯＮ／ＯＦＦの作動を確認できない場合には、操作者に対し警告を行なうことを特徴とする燃料噴射ポンプ。