JPH01178735A - 過給機付ディーゼル機関の燃料噴射量制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は過給機付ディーゼル機関の燃料噴射量制御装置
に関する。

（従来技術及びその問題点） 過給機を備えた機関では加速時、回転速度の」１昇に対
して過給機タービンによる圧力上昇が遅れ、即ち過給遅
れになり、燃料用空気が不足することがあり、それによ
り加速時に燃料供給過多となり、黒煙発生の原因になる
。また全負荷連続運転時や全負荷でのゆるやかな加速時
には、低速回転域で過給圧力が低いため、燃料供給量を
減少させないと黒煙を発生する。

黒煙発生に対して例えばガバナリンク機構内に逆アング
ライヒばねを内蔵する構造があるが、ガバナリンク機構
自体が複雑なリンク機構になり、ガバナの組立等に手間
かかかる。また例えば全負荷定常運転時の緩やかな加速
時に黒煙を防止出来るようにすると、急加速時のように
過給遅れが顕著な時には、加速過程の前半に燃料過剰状
態か生じて黒煙が発生することがある。

（発明の目的） 本発明の目的は、全負荷定常運転時の緩やかな加速時、
低速回転域からの急加速時及び比較的高速回転域からの
急加速時のいずれの加速時でも、加速過程中は確実に燃
料過剰による黒煙の発生を防止出来るようにすることで
ある。

また始動増量必要時には、始動増量を確保して良好な始
動性能を保つことも目的の１つである。

（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、ガバナリンク機構
内に始動増量ばねを備え、ガバナレバー等の燃料噴射量
増減用部材に対して燃料増側への最大移動量を規制する
変位自在な燃料制限レバーを備え、該燃料制限レバーを
負圧アクチュエータの出力部に連動連結して、負圧アク
チュエータの負圧室への負圧供給により燃料制限レバー
を燃料減側に変位するように構成し、上記負圧室を切換
弁を介して負圧供給部と大気導入部とに切換え自在に接
続し、大気導入部には絞り弁を備え、過給圧力を切換え
用入力要素とする切換装置を上記切換弁に接続し、過給
圧力が設定圧力値未満の時には切換弁を負圧供給部側に
、設定圧力値以上の時には大気導入部側に切り換えるよ
うにし、さらに始動増量必要時を温度、回転数あるいは
それら両方の要素により検知して、始動増量必要時に負
圧室と大気導入部とを接続する制限レバー解除機構を備
えている。

（実施例） まず過給機イ」ディーゼルエンジンのガバナ構造を説明
すると、第２図において、ポンプケース４の前端部に固
着されたガバナケース３内には燃料噴射ポンプ用カム軸
１］が延び出し、カム軸］］の前端部にはガバナスリー
ブ６が軸方向移動自在に支持されると共にガバナウェイ
ト５が拡開自在に支持されている。ガバナウェイト５は
ガバナスリーブ６に当接し、カム軸１１の回転数の増加
によりガバナウェイト５か拡開して、ガバナスリーブ６
を前方に押し出すようになっている。

ガバナレバー軸１７にはガバナレバー７、テンションレ
バー８及びスラストレバー９が回動自在に支持されてい
る。ガバナレバー７の上端部には燃料増減用ラック作動
用リンク２０が枢着連結され、該リンク２０は燃料噴射
ポンプ１側へと延びて、燃料噴射ポンプ１の燃料増減用
ラックに連結している。

テンションレバー８は逆さｒＬＪ字形に形成され、その
後ろ上端部と前方のアクセルコントロールレバー２２の
先端部の間にはガバナスプリング１０か張設されており
、ガバナスプリング１０によりテンションレバー８を燃
料増側へ付勢している。コントロールレバー２２はコン
トロール軸２４を介してカバナケース３に回転自在に支
持されると共にアクセルペダル等のアクセル装置（図示
せず）に接続している。

ガバナの分解斜視図を示す第３図において、ガバナレバ
ー７は左右１対のレバ一部分７　ａ　％　７　ｂとそれ
らの下端部を一体に連結する平面状連結部７ｃによりコ
の字形に形成されており、両レバー部分７ａ、７ｂが筒
メタル１５を介してガバナレバー軸１７に回動自在に支
持されている。一方のガバナレバ一部分７ａは上方に延
びてラック作動用リンク２０に枢着連結し、他方のガバ
ナレバー部分７ｂはぞの上端後端部とスラストレバー９
の上端前端部との間にセットトスプリング２５が張設さ
れており、セットスプリング２５の引張力により、ガバ
ナレバ一部分７ｂの上端前端部をスラストレバー９の上
部前端の突起部に係合させている。

スラストレノ＜−９も左右１対のレバ一部分とそれらの
下端部を一体に連結する連結部９ａとから上向きのコの
字形に形成されており、前記筒メタル］５を介してガバ
ナレバー軸１７に支持されてい名。スラストレバー９の
下端連結部９ａはシフター２６を備え、ガバナフォース
を受けるようになっている。

テンションレバー８の下端部とスラストレバー〇の連結
部９ａの間には始動増量スプリング２８が縮設されてい
る。

第２図の３１は燃料リミッタ−であり、テンションレバ
ー８の燃料増方向の最大回動量第６図のＲ２に制限する
。

上述のようなガバナに本発明による燃料噴射量制御装置
が接続されている。燃料噴射量制御装置は第１図のよう
に、負圧アクチュエータ４０と、燃料制限１ツバ−４１
と、３方切換弁（電磁ソレノイド部）４２と、圧力スイ
ッチ４５を備えている。

負圧アクチュエータ４０は第２図のようにスライダーロ
ッド４７、アクチュエータケース４８、ケース蓋４９、
コイルばね５１及びゴムダイヤフラム５２等から構成さ
れている。これらは１つのアクチュエータユニットとじ
て先組みされてから、ガバナケース３の上部爪側用凹部
３ａに嵌合固定されるようになっている。ゴムダイヤフ
ラム５２はその外周端部かアクチュエータケース４８と
ケース蓋４９の間に挾持され、ケース蓋４つとゴムダイ
ヤフラムゴム５２の間に負正室５３を形成１〜でいる。

コイルばね５１はゴムダイヤフラム５２の中央部とケー
ス蓋５９の前端面の間に縮設されている。

ゴムダイヤフラム５２の中央部はスライダーロッド４７
に一体的に連結され、スライダーロッド４７はアクチュ
エータケース４８に前後方向移動自在にされると共に後
方に延び出している。またスライダーロッド４７は前記
コイルばね５］により後方にイ」勢され、ロッド後端部
には前後１対の挾持ブレー１・５４が螺着されている。

燃料制限レバー４］は、その中間部か軸部４３に回動自
在に支持されており、燃料制限レバー４１の上端ピン４
４はスライダーロッド４７の挾持プレー１・５４に係合
している。燃料制限ｌツバ−４１の下端部４１ａはガバ
ナレバー７の前端縁に前方側（燃料増側）から係合自在
に対向している。

第１図において、３方切換弁４２は第１、第２、第３ポ
ー１・５７．５８．５９を備え、第１ボート５７は負圧
アクチユエータ４０の負圧室５３に連通し、第２ポート
５８はバキュームポンプ（負圧供給部）６０に連通し、
第３ボート５つは大気導入部６］に連通している。切換
弁４２内には弁体６５ａを有する弁軸６５が軸方向移動
自在に備えられ、弁軸６５の軸方向の移動により、第１
ボート５７に対して第２ボート５８と第３ボート５つと
を切換え自在に開閉するようになっている。

弁軸６５はばね６８により付勢されて第３ポート５９の
入口部に着座すると共に、ソレノイド部６６に挿入され
ている。即ぢ１１７２１１部６６が非通電状態の時には
第１図のようにばね６８の弾性力により第３ポート５９
を閉じ、第２ボー１−５８を第１ポー］・５７に対して
開き、一方通電状態の時には弁軸６５を突出させ°Ｃ第
２ポート５８を閉じ、第３ポート５９を第１ボート５７
に対して開くようになっている。

大気導入部６］には絞り弁６２が配置されている。

前記ソＬ−ノイド部６６は圧カス・ｒツナ４５及びキー
スイッチ７０のＯＮ接点７１を介してバッテリー５０に
接続されており、キースイッチ７０がＯＮ状態において
圧力スイッチ・−１５かＯＮになるとソレノイド部６６
が通電するようになっている。

圧力スイッチ４５は、ゴムダイヤフラム′７０、作動体
７］、ばね７２及び圧力室７３を有し、圧力室７３は過
給機７４に接続して過給空気が供給されるようになって
いる。作動体７１はゴムダイヤフラム７０に連結される
と共に、はね７２により圧力室７３側にイτ１勢されて
いる。即ち圧力室７′Ｂ内の過給圧力かばね７２による
設定圧力値Ｐ１（例えば１００　ｍｍｔｌｇ）以−にに
なると、ばね７２に抗して作動体７１か移動し、両接点
７１ａに当接してＯＮ状態になるように構成されている
。

さらにソレノイド部６６には始動増量を確保するための
制限１ツバ−解除機構７５が接続されている。この解除
機Ｂｉ　７５は、機関回転数を入力要素とし、機関始動
後設定回転数Ｎ２に達するまで始動増量を確保するよう
に、以下のように構成されている。

即ち解除機構７５は丁２つのスイッチ部７６ａ１７６１
〕及びコイル゛７７を釘するｌ’ｌ己励磁リレ　７６と
、回転スｆツチ−７０と、回転ビックアップト３０とを
備えている。回転ピックアップ８０は機関の回転体（例
えばクランクギヤ）８１に配置されて、機関回転数を検
出し、回転スイッチ７９に回転数信号を発する機能を有
している。

回転スイッチ７９の正側端子はキースイッチ７０のＯＮ
接点７１に接続し、負側端子はスイッチ部７６ｂ及びス
イッチ部７６ａを介してソレノイド部６６に接続してお
り、機関回転数が設定回転数Ｎ２未満ではＯＮ状態を保
ち、設定回転数Ｎ２以上になるとＯＦＦになる機能を有
している。

自己励磁リレー７６のコイル７７は一端部がアースされ
、他端部がキースイッチ７０のスタート接点７２に接続
すると共に自己励磁リレー７６のスイッチ部７６ｂを介
してキースイッチ７０のＯＮ接点にも接続可能となって
いる。８２はスタータであり、スタート接点７２に接続
されている。

７３はキースイッチ７０のＯＦＦ接点である。

第６図はラック位置制限ラインを示しており、実線で示
す制限ラインＩは燃料制限レバー４１が燃料増側に最大
量回動しているときの制限ライン、破線の制限ライン■
は燃料制限レバー４１が燃料減側に回動している時の制
限ラインを示している。

Ｎ１は低温始動時回転数、Ｎ２は設定回転数であり制限
ライン■における始動増量終了時回転数に相当し、Ｎ３
は始動時に制限ラインＩを保持する終了回転数、Ｎ３°
は全負荷定常運転において過給圧力が設定圧力値になる
回転数、Ｎ４は定格回転数を示している。Ｒ３は始動増
量ばねにより始動増量が確保されたときのラック制限位
置、Ｒ２は制限レバー４１が燃料増側に回動した状態の
燃料リミッタ−３１による制限位置、Ｒ１は制限レバー
４１が燃料減側に回動した時の制限位置を示している。

即ち機開始動時、０〜Ｎ２の回転数区間では、制限・ラ
ック位置Ｒ３を維持して始動増量が確保され、回転数Ｎ
２〜Ｎ３　　（またはＮ３°）ではラック位置Ｒ１が維
持される。

次に具体的な作動を説明する。機関始動前は第１図の圧
力スイッチ４５はＯＦＦ状態になっており、また回転ス
イッチ７９はＯＮ状態であるが、自己励磁リレー７６の
スイッチ部７６ａ、７６ｂはＯＦＦ状態になっている。

従ってソレノイド部６６は通電しておらず、負圧アクチ
ュエータ４０の負圧室４３には負圧が供給されており、
制限レバー４１は燃料減側に回動した状態である。

キースイッチ７０をスタート接点７２に操作すると、こ
の状態では過給圧力はまだＯなので圧力スイッチ４５は
ＯＦＦ状態を保つが、自己励磁リレー７６のコイル７７
には、バッテリー５０からスタート接点７２を介して電
流が流れ、両スイッチ部７６ａ、７６ｂはＯＮ状態にな
る。またこの時回転スイッチ７９はＯＮ状態を保ってい
るので、ソレノイド部６６は解除機構７５を介して通電
することになり、第１ポート５７に対して大気供給部６
］側の第３ボート５つが連通し、負圧アクチュエータ４
０の負圧室４３に大気が供給され、制限レバー４１は燃
料増側へと移動する。従って始動増量ばね２８が有効に
働くことができ、機開始動時の燃料始動増量が確保され
る。即ち第６図のラック位置Ｒ３が確保される。

続いて第１図のキースイッチ７０をスタート接点７２か
らＯＮ接点７１に切り替えても、コイル７７は閉状態の
スイッチ部７６ｂ及びＯＮ接点７１を介してバッテリー
５０に接続しているので、両スイッチ部７６ａ、７６ｂ
のＯＮ状態は自己保持され、ソレノイド部６６の通電状
態を保つ。

回転数が上昇して機関回転数が第６図の設定回転数Ｎ２
に達すると、第１図の回転スイッチ７９はＯＦＦになり
、両スイッチ部７６ａ、、７６ｂもＯＦＦになり、ソレ
ノイド部６６は非通電状態になって、切換弁の第１ボー
ト５７に対して負圧供給部６０側の第２ポート５８が開
き、負圧アクチュエータ４０の負圧室４３に負圧が供給
される。

これにより制限レバー４１は燃料減側へと回動し、ラッ
ク制限位置を第６図の回転数Ｎ２の位置でＲ１に抑える
。そして例えばアイドル回転Ａに保持する。

アイドリング回転Ａの位置から、アクセルを緩やかに踏
み込んで行くことにより全負荷定常運転で緩やかに加速
する場合や全負荷連続運転をする−　１４　＝ 場合を説明する。

この場合は、第８図の太い実線で示すような燃料噴射量
が要求され、回転数Ｎ５（＝Ｊ近までは過給圧力か低い
ため要求噴射量は少なく、回転数Ｎ３以上になると要求
噴射量も増えている。

これに対して過給圧力がＰ１未満（回転数Ｎ３未満相当
）の区間では、第１図の燃料制限レバー４］の規制によ
り、第６図の最大噴射量は制限ラック位置Ｒ］に規制さ
れ、これにより燃料過剰を防１トし、黒煙発生を防止す
る。

そして回転数がさらに上昇して過給圧力が２１以上にな
ると、第１図の圧力スイッチ４５がＯＮになり、ソレノ
イド部６６が通電して第１ポート５７に対して第３ポー
ト５９が開き、第２ポート５８か閉じる。これにより大
気導入部６］から負圧室５３に大気か導入され、スライ
ダーロッド４７がばね５］により後方へと移動し、燃料
制限１ツバ−４１か燃料増側に回動する。即ちガバナレ
バー７の燃料増側への移動を許す状態となり、ガバナレ
バー７は燃料増側へと回動する。この回動は第２図の燃
料リミッタ−３１の作用により、第６図の制限ラック位
置Ｒ２迄に制限される。この状態では過給圧力が十分に
上昇しているので、充分な過給圧力とこれに対応する充
分な燃料が確保される。

また大気導入部６１から大気が導入される場合は、絞り
部６２の作用により穏やかに大気が導入される。

次に第６図のアイドル回転Ａからアクセルを急激に踏む
ことにより急加速する場合を説明する。

第７図に破線で示すように過給遅れが顕著になるのであ
るが、過給圧力がＰｌに達するまでの間はラック位置が
Ｒ１に制限される。即ち過給遅れの期間に対応して燃料
噴射量が第１図のＲ１に制御される。Ｐｌに達すると圧
力スイッチ４５かＯＮ状態となり、燃料制限レバー４１
は燃料増の方へ回動し始めるが、絞り弁６２によりゆる
やかに回動するので噴射量か直ちに増えることな（、丁
度過給圧の上昇と共に増えるように絞り弁６２を調整し
ているので、燃料過剰により黒煙を発生ずることはない
。

第９図は機関回転数と輔ｌ・ルクの関係を示し、細い実
線は）過給圧線を示している。即ち過給圧力Ｐ１に相当
する等過給圧線で仕切られた斜線範囲において、燃料噴
射量がＲ１に制限され、この範囲内から加速する場合は
絞り弁６２の作用により制限がゆるやかにＲ１からＲ２
へ移行するので、黒煙は発生しない。またこの範囲外は
過給圧も高いので、急加速しても黒煙はあまり発生しな
い。

（別の実施例） （１）第４図は解除機構として温度スイッチ８５をソレ
ノイド部６６とバッテリー５０の間に配置した例である
。

温度スイッチ８５の各端子は圧力スイッチ４５の各端子
に接続されており、機関温度、例えば潤滑油温度、冷却
水温度、排気温度あるいはシリンダー温度等を検出し、
設定温度未満てはＯＮ状態を保ち、設定温度以上ではＯ
ＦＦに切り替わるようになっている。即ち設定温度未満
では第６図の制限ライン■を維持し、設定温度以上では
制限ライン■を保つようになっている。

従って設定温度未満の状態での冷態始動時には、ソレノ
イド部６６を通電させて始動増量を確保でき、良好な始
動性能を保つことかできる。

一方始動時でも設定温度よりも機関温度か高くて始動増
量が必要ない場合には、始動時からラック制限位置を第
６図のＲ１に制限し、燃料の節約を達成する。

（２）第５図の実施例は解除機構として、自己励磁リレ
ー７６、回転スイッチ７つ及び回転ピックアップ８０か
らなる回転数系の機構と、温度スイッチ８５の温度系の
機構とを組み合わせて備えた例である。両機構とも前述
の第１図及び第４図で説明したものと同様の機構を備え
ている。そして温度スイッチ８５は、コイル７７とスタ
ート接点７２との間に接続されている。

この第５図の構造によると、温度スイッチ８５の設定温
度より低い状態の時のみ、始動時の回転数系の機構かＯ
Ｎになり、始動増量を確保する。

機関温度か温度スイッチ８５の設定温度より高い時には
、始動時に始動増量を確保しない。

（３）そのほかの実施例として解除機構としてタイマー
を用いることもできる。この場合は、機関温度を温度セ
ンサーで感知し、それに相関を持たせたタイマーとし、
機関温度が低い程解除時間即ち制限ライン■を保持する
時間を長くする方式となる。

（発明の効果） 以上説明したように本発明によると。

（１）過給圧力が設定圧力値未満の時には、制限レバー
４１により燃料噴射量を域側へと制限して燃料過剰を防
ぎ、設定圧力値以上になると制限レバー４１を燃料増側
へと戻すようにしているので、全負荷定常運転時の加速
時、低速回転域からの急加速時及び比較的高速回転域か
らの加速時のいずれの加速時おいても、過給不足時の期
間の燃料過剰を充分に防止でき、加速中の黒煙発生を防
止できる。

（２）さらに始動増量必要時を温度、回転数あるいはそ
れら両方の要素により検知して、始動増量必要時に負圧
室４３と人気導入部６］とを接続する制限レバー解除機
構７５を備えているので、冷態時等の始動増量が必要な
始動時に、始動増量ばね２８により始動増量を確保でき
、良好な始動性能を確保できる。

（３）ガバナリンク機構内部に例えば逆アンクライヒば
ね等を組み込む必要がないので、ガバナの組み（＝Ｊけ
等か複雑にならない。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による燃料噴射量制御装置の断面略図、
第２図はガバナ部分の縦断面拡大図、第３図はガバナの
分解斜視図、第４図及び第５図ははそれぞれ別の実施例
の断面略図、第６図はポンプ回転数と制限ラック位置の
関係を示すグラフ、第７図は過給圧力の変化を示すグラ
フ、第８図は全負荷定常運転時の要求噴射量を示すグラ
フ、第９図は機関回転数と軸トルクの関係を示すグラフ
である。、２８・・・始動増量ばね、４０・・・負圧ア
クチュエータ、４１・燃料制限レバー、４２・・・３方
切換弁、６０　バキュームポンプ（負圧供給部）、６１
・・・大気導入部、４５・・・圧力スイッチ切換装置の
一例、７５・・・制限レバー解除機構特許出願人　ヤン
マーディーセル株式会社−ｆ工→へ 手続補正書く方式） １、事件の表示 昭和６２年　特　許　願　第３３５５９３号２、発明の
名称 過給機付ディーゼル機関の燃料噴射量制限装置３、補正
をする者 事件との関係　　　特許出願人 住　所　大阪市北区茶屋町１番３２号 名　称　（６７８）ヤンマーディーゼル株式会社代表者
　代表取締役　山　岡　淳　男 ４、代理人 住　所　　大阪市北区東天満２丁目９番４号千代田ビル
東館７階　（・５３０） ５、補正命令の日イ」（発送口）昭和６３年３月２９日
６、補正の対象　図面 ７、補正の内容　図面の浄書（内容に変更なし）。 ８、添附書類の目録　浄書図面　　　　　　　１通、／
−、）

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　ガバナリンク機構内に始動増量ばねを備え、ガバナレ
   バー等の燃料噴射量増減用部材に対して燃料増側への最
   大移動量を規制する変位自在な燃料制限レバーを備え、
   該燃料制限レバーを負圧アクチュエータの出力部に連動
   連結して、負圧アクチュエータの負圧室への負圧供給に
   より燃料制限レバーを燃料減側に変位するように構成し
   、上記負圧室を切換弁を介して負圧供給部と大気導入部
   とに切換え自在に接続し、大気導入部には絞り弁を備え
   、過給圧力を切換え用入力要素とする切換装置を上記切
   換弁に接続し、過給圧力が設定圧力値未満の時には切換
   弁を負圧供給部側に、設定圧力値以上の時には大気導入
   部側に切り換えるようにし、さらに始動増量必要時を温
   度、回転数あるいはそれら両方の要素により検知して、
   始動増量必要時に負圧室と大気導入部とを接続する制限
   レバー解除機構を備えたことを特徴とする過給機付ディ
   ーゼル機関の燃料噴射量制御装置。