JPH0146708B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、デイーゼルエンジンの燃料噴射ポ
ンプ、特に噴射量制御装置故障時の安全装置に関
する。

一般に、デイーゼルエンジンの燃料噴射ポンプ
では燃料噴射量を機関運転状態に応じて最適とな
るように制御するために、ガバナ機構あるいは電
子制御機構を備えている。

第１図および第２図によつて、従来の装置を説
明する。

第１図において、１はエアクリーナ、２は吸気
管、３は主燃焼室、４は渦流室、５はグロープラ
グ、６は噴射ノズル、７は噴射ポンプ（詳細後
述）８は排気管、９は吸気量を調節する絞り弁、
１０は絞り弁開度を制御するダイヤフラム弁、１
１は排気管８から吸気管２へ還流するEGR量
（排気還流量）を制御するEGR弁、１２及び１３
は電磁弁である。また１４は負圧源となるバキユ
ームポンプであり、例えばブレーキサーボ用のも
のと共用することが出来る。また１５はバキユー
ムポンプ１４から与えられる負圧から一定負圧を
つくる定圧弁、１６はバツテリ、１７はグロープ
ラグ５への通電を制御するグローリレー、１８は
噴射ポンプ７の燃料噴射量を制御するサーボ回
路、１９はグロープラグ５への通電状態を表示す
るグローランプである。また２０はアクセルペダ
ル位置（踏角）に対応したアクセル位置信号IS₁
を出力するアクセル位置センサ、２１はクランク
角の基準角度（例えば120゜）ごとに基準パルス
IS₂を、単位角度（例えば1゜）ごとに単位パルス
IS₃を夫々出力するクランク角センサ、２２は変
速機がニユートラル（中立）位置にあることを検
知してニユートラル信号IS₄を出力するニユート
ラルスイツチ、２３は車速に対応した車速信号
IS₅（変速機の出力軸の回転速度から検出）を出力
する車速センサ、２４はエンジンの冷却水温に対
応した温度信号IS₆を出力する温度センサ、２５
は噴射ノズル６が燃料噴射を開始するごとに噴射
開始信号IS₇を出力するリフトセンサであり、例
えば燃料圧力によつて作動するスイツチ又は圧電
素子である。また２６は大気の温度と圧力とに対
応した大気密度信号IS₈を出力する大気密度セン
サである。その他、噴射ポンプ７の燃料噴射量を
制御するスリーブの位置に対応したスリーブ位置
信号IS₉（詳細後述）やバツテリ電圧信号IS₁₀等の
信号が用いられる。

また２７は演算装置であり、例えば中央処理装
置（CPU）２８、読み出し専用メモリ（ROM）
２９、読み出し書き込み可能メモリ（RAM）３
０、入出力インターフエース３１等からなるマイ
クロコンピユータで構成されている。

演算装置２７は、上記の各種センサから与えら
れる各信号IS₁〜IS₁₀及び図示しないスタータス
イツチ（スタータモータ作動時にオン）から与え
られるスタータ信号IS₁₁やグロースイツチから与
えられるグロー信号IS₁₂等の信号を入力しデイー
ゼルエンジンを最適制御するための各種の制御信
号OS₁〜OS₇を出力する。

まず絞り弁開度制御信号OS₁とEGR制御信号
OS₂とはパルス信号であり、これらのパルス信号
のデユーテイを変えて電磁弁１２，１３をデユー
テイ制御することにより、絞り弁９の開度と
EGR弁１１の開度とを制御する。

また燃料遮断制御信号OS₃は、噴射ポンプ７内
の燃料カツト弁７１（エンジン停止用）の開閉を
制御する。

また燃料噴射量制御信号OS₄と前記のスリーブ
位置信号IS₉とがサーボ回路１８に与えられ、両
信号を一致させるようにサーボ回路１８がサーボ
信号S₁を出力し、このサーボ信号S₁によつてスリ
ーブ位置を制御することにより、燃料噴射量が制
御される。

次に、第２図は噴射ポンプ７の一例の断面図で
ある。

第２図において、まず燃料は、ポンプ本体の入
口３２から機関出力軸に連結したドライブシヤフ
ト３３により駆動されるフイードポンプ３４によ
つて吸引される。

フイードポンプ３４からの吐出燃料は、圧力調
整弁３５により供給圧を制御されて、ポンプハウ
ジングの内部のポンプ室３６へと供給される。

ポンプ室３６の燃料は、作動部分の潤滑を行な
うと同時に吸入ポート３７を通つて高圧プランジ
ヤポンプ３８に送られる。

このポンプ３８のプランジヤ３９は、ドライブ
シヤフト３３に連結したエキセントリツクデイス
ク４０に固定されており、継手４１を介して、前
記ドライブシヤフト３３により機関回転に同期し
て駆動される。

また、エキセントリツクデイスク４０は、機関
シリンダ数と同数のフエイスカム４２をもち、回
転しながらローラリング４３に配設されたローラ
４４をこのフエイスカム４２が乗り越えるたび
に、所定のカムリフトだけ往復運動する。

従つて、プランジヤ３９は回転しながら往復運
動をし、この往復運動によつて吸入ポート３７か
ら吸引された燃料が分配ポート４５よりデリバリ
バルブ４６を通つて前記第１図の噴射ノズル６へ
と圧送される。

一方、燃料の噴射量は、プランジヤ３９に形成
したスピルポート５９を被覆するスリーブ６０の
位置により決められるのである。例えば、スピル
ポート５９の開口部がプランジヤ３９の右行によ
り、スリーブ６０の右端部を越えると、それまで
プランジヤポンプ室６１内から分配ポート４５へ
と圧送されていた燃料が、スピルポート５９を通
つてポンプ室３６へと解放されるので圧送を終了
する。

すなわち、スリーブ６０をプランジヤ３９に対
して右方向に相対的に変位させると、燃料噴射終
了時期が遅くなつて燃料噴射量が増加し、逆に左
方向に変位させると燃料噴射終了時期が早まつて
燃料噴射量が減少するのである。

上記のスリーブ６０の位置制御は、サーボモー
タ６２によつて行なう。すなわち、サーボモータ
６２の軸６３には、ねじが形成されており、中心
にねじ孔を有する滑動子６４が螺合されている。

この滑動子６４には、ピン６６を支点として回
動自在にリンクレバー６５が結合している。

リンクレバー６５は、支点６７を中心として回
動自在に取り付けられ、かつリンクレバー６５の
先端部のピボツトピン７２を介してスリーブ６０
を係止している。

したがつてサーボモータ６２が正逆回転すると
滑動子６４は左右に移動し、そのためリンクレバ
ー６５が支点６７を中心として回動し、スリーブ
６０を左右に移動させることになる。

サーボモータ６２の制御は、燃料噴射量制御信
号OS₄に応じてサーボ回路１８が出力するサーボ
信号S₁によつて行なわれる。

したがつてアクセルペダルと燃料噴射量との間
には直接の対応関係はなくなる。すなわち、アク
セルペダルは、「加速したい」又は「減速したい」
等の運転者の意志を演算装置２７に伝えるだけの
手段となり、演算装置２７が、その時の運転状態
に応じて最適の燃料噴射量を算出し、燃料噴射量
制御信号OS₄によつて最適制御を行なうものであ
る。

またサーボモータ６２の近傍に設けられたポテ
ンシヨメータ６８の軸は、歯車６９及び７０によ
つてサーボモータ６２の軸６３と結合されている
ので、ポテンシヨメータ６８の信号はスリーブ６
０の位置を示すことになる。この信号が前記のス
リーブ位置信号IS₉となる。

一方、電磁型の燃料カツト弁７１は、前記の燃
料遮断制御信号OS₃によつて開閉制御され、遮断
時には吸入ポート３７を閉鎖して燃料を遮断する
ことにより、エンジンを停止させるようになつて
いる。

ところで、一般に燃料噴射ポンプは、第３図に
示すような噴射特性をもつている。

すなわち、コントロールスリーブ６０を例えば
アイドル位置に固定した場合の燃料噴射量は第３
図の曲線Ａのようになり、エンジンが無負荷運転
に必要とする噴射量曲線Ｂを上まわる性質があ
る。

従つて、このまま放置しておくとこのとき供給
される余剰燃料が余剰トルクを発生させ、エンジ
ンの暴走を招くことになる。

そのため、通常のポンプではアングライヒ装置
と呼ばれる速度制御装置を装備しているが、例え
ばそれを除いた第２図の電子制御式ポンプでは、
制御信号を伝えるリード線の断線、モータの故障
等の異常事態が暴走につながることがある。

そこで、このような噴射量制御装置の故障時に
は即座に（瞬時に）エンジンを停止して、（つま
り、燃料遮断弁７１を作動させて）対処してい
る。

ところが、故障の程度によらず、エンジンを即
時的に全く停止してしまうことは、車両の移動を
困難にしたり、冬期の暖房、夏期の冷房の維持を
不可能にしたり多くの問題を含んでいる。

この発明は、このような従来の問題を解決する
ためになされたもので、プランジヤポンプ室に燃
料を供給するポートを非常時に遮断するのではな
く絞ることによつてポンプの噴射能力を抑え、最
大回転数を抑えることにより、エンジンの暴走を
防ぎながら機関の駆動を一定時間維持し、上記問
題を解決することを目的とする。

以下、この発明を図面に基づいて説明する。

第４図、第５図はこの発明の一実施例を示す部
分断面図である。

第４図及び第５図において、３８はプランジ
ヤ、７１は燃料カツト弁、３７は吸入ポート、６
１はプランジヤポンプ室で、通常燃料は従来通り
燃料カツト弁７１が開いている時に吸入ポート３
７を通過してプランジヤポンプ室６１に吸入され
る。

そして、上記吸入ポート３７に対向して、これ
よりも通路断面積が非常に小さい非常用吸入ポー
ト８０が設けられる。このポート８０は、通路８
１によつてポンプ室３６に連通しており、この通
路８１に介装された非常用燃料カツト弁８２によ
つて連通遮断される。

この非常用燃料カツト弁８２は、常時閉状態で
後述する非常用スイツチ８７が投入された時に開
き、ポンプ室３６の燃料をポート８０を介してプ
ランジヤポンプ室６１へと導びく。

第６図には、二つの燃料カツト弁７１，８２の
操作回路の配線図を示す。

電源であるバツテリ８５には、エンジンキース
イツチ８６を介して非常用スイツチ８７が接続さ
れる。この非常用スイツチ８７は燃料カツト弁７
１と非常用燃料カツト弁８２とに選択的に通電す
る。つまり、通常時には燃料カツト弁７１に通電
してこれを開弁させており、非常時にのみ演算装
置２７の信号あるいは手動で非常用燃料カツト弁
８２へと通電する。

次に作用を説明する。

機関通常運転時は、非常用燃料カツト弁８２が
閉じるが燃料カツト弁７１は開いており、ポート
３７からプランジヤ３８の吸引力を十分に満たす
燃料がプランジヤポンプ室６１に吸入され、その
噴射量は第７図の実線で示すような特性を示す。
すなわち、コントロールスリーブ６０のフルＱ位
置では実線イを示し、アイドル位置では実線ロを
示す。燃料噴射量は、この両者イ，ロの間でエン
ジン回転数など運転状態に見合つた量だけ燃焼室
に噴射される。

非常時に、制御回路２７あるいは手動により非
常用スイツチ８７が切り替わると、燃料カツト弁
７１の通電が遮断され、吸入ポート３７からの燃
料の供給をカツトする。

同時に、非常用燃料カツト弁８２に通電し、燃
料は非常用吸入ポート８０より点線ＡまたはＢの
特性で供給される。

この場合、燃料噴射量は機関回転数の増加に伴
つて急激に低下するような特性を示す。

これは、プランジヤポンプ室６１が吸入行程に
入つても燃料入口面積が小さいためにエンジン回
転が上がつてくるに従つて燃料が満たされなくな
るためで、プランジヤポンプ室６１内で燃料が充
満されない部分を真空状態にしたまま、圧縮行程
に入ることになり、送油量が激減することによる
ものである。従つて、このポート８０の開口面積
を選び、最高機関回転数を調節すれば、非常時の
必要な処理をするための機関運転の持続がはかれ
るのである。

なお、第５図に示すように、デリバリバルブ４
６は対称に配列されており、本発明のごとく非常
用燃料カツト弁８２を従来からの燃料カツト弁７
１と対向させて設けることはスペース的に、ある
いはポンプの行程上何ら差支えない。

また、同様の理由で４気筒の場合、非常用燃料
カツト弁８２は燃料カツト弁７１に対して90゜回
転させた横方向に配置することも可能である。

さらに、第８図に示すように非常用吸入ポート
８０′を吸入ポート３７に燃料カツト弁７１の下
流で連通させてもよい。

ところで、第９図には燃料カツト弁操作回路の
他の実施例を示す。

この例は、非常時でもスタータが回つている間
は従来の燃料カツト弁７１を開き、スタート時の
十分な燃料供給をはかろうとしたものである。

非常用燃料カツト弁８２は前述のように目標回
転にあわせて選択するが、これを比較的低い回転
向きに選ぶと、始動増量が十分に得られず始動不
良になるおそれがある。

そこで、非常用燃料カツト弁８２と燃料カツト
弁７１とを、エンジンキースイツチ８６と非常用
スイツチ８７を介してバツテリ８５に接続すると
同時に、エンジンキースイツチ８６に接続したス
タータモータ９０と並列にダイオード９１を介し
て燃料カツト弁７１とを接続すれば、エンジンキ
ースイツチ８６のスタート位置でスタータモータ
９０が通電し回転している間は、燃料カツト弁７
１にも通電してこれを開き、始動に十分な燃料の
吸入を可能にすることができるのである。

もちろん、始動後にエンジンキースイツチ８６
を通常のオン位置に戻せば、燃料カツト弁７１は
消磁されて閉弁する。

このようにして、コントロールスリーブ６０が
噴射位置にあるときの故障時の低速度回転の維持
が可能となるが、コントロールスリーブ６０が無
噴射位置におかれたままサーボモータ６２が停止
してしまつた場合には前述の操作をしても噴射が
維持できない。

そこで、確実に回転を維持するために第１０図
に示すようなレバー装置９２および電磁石９３よ
り構成される始動増量装置を非常用燃料カツト弁
８２と組みあわせることが望ましい。

この始動増量装置について説明すると、電磁石
９３は非常用燃料カツト弁８２と並列に接続さ
れ、非常用スイツチ８７が投入されると嫁動して
コントロールスリーブ６０を図中右方にひきつけ
る。支点６７を中心に回動するレバー９４に支承
されたスリーブ６０は、レバー９４がばね９５、
ピン９６によつてレバー９７に片よせ状態に支承
されているために、滑動子６４の位置にかかわり
なく図の右方向に容易に移動することができ、よ
つてスピルポート５９を塞いで始動増量を維持し
ながら燃料噴射がはかれるのである。

この始動増量装置をこの発明に組み合わせれ
ば、さらにすぐれた特性を示す。

以上の実施例では、大小２つの吸入ポート３
７，８０を設け、同時にこれらを連通遮断する燃
料カツト弁７１，８２をそれぞれに設け、通常運
転時と故障時とで、燃料を吸入するポートを選択
的に切り替えることにより、故障時の低回転運転
を維持するようにしたが、これを弁体に小さなポ
ートを設けた１つの燃料カツト弁で行なうことも
できる。

第１１図にこのような燃料カツト弁７１′を示
す。

鉄芯７２、コイル７３、スプリング７４、弁体
７５は基本的に従来例と同様な構成をとり、フユ
エルカツトカバー１０１の中に収められている。

弁体７５の内部には、尖鋭底部１０２を有する
収納孔１０３が形成されていて、針弁１０４が収
納されている。

また、弁体７５の側面にはポンプ室３６から燃
料を収納孔１０３へ吸収する入口ポート１０５
と、収納孔１０３の尖鋭底部１０２から吸入ポー
ト３７へ燃料を排出する出口ポート１０６が設け
られ、通常はこの出口ポート１０６を上記針弁１
０４がスプリング１０７の押圧力で遮断してい
る。

スプリング１０７のばね定数はスプリング７４
のばね定数よりも十分に弱く、鉄芯７２のわずか
な励磁で針弁１０４が吸引されるようになつてい
る。

さらに、弁体７５の出口ポート１０６にはオリ
フイス１０８が設けられていて、無負荷時のエン
ジン最高回転を定めるための流量を調整してお
り、針弁１０４の押圧力による変形を防止するた
め弁座部１０９より離して設けられる。

ゴムシート１１０は吸入ポート３７を針弁１０
４が遮断した場合の油密性を保つためのものであ
り、構造上は弁体７５と一体となつている。

ところで、弁体７５と針弁１０４はコイル７３
の通電によつて鉄芯７２が磁化されたときに吸引
されて吸入ポート３７を開くが、この時の吸引力
は電流の大きさに比例する。

従つて、鉄芯７２と針弁１０４との距離、ある
いはスプリング７４，１０７の強さを適当値に定
めれば、下記のようにして鉄芯７２の吸引力を変
化させることができる。

すなわち、第１２図の配線図に示すように、燃
料カツト弁７１′は、エンジンキースイツチ８６
およびリレー１１１を介して、バツテリー８５に
接続される。

リレー１１１は、通常ａ接点に維持しており抵
抗がないまま燃料カツト弁７１′に接続している
が、非常用スイツチ８７の投入によつてコイル１
１１Ｃが励磁されるとｂ接点に切替えられ抵抗１
１３を介して燃料カツト弁７１′に通電するよう
になつている。

従つて、燃料カツト弁７１′にかかる電圧は、
例えば平常時に12Vの電圧が非常時には5Vにお
とすことができる。

このように構成すると、通常運転時、電源電流
は直接的に燃料カツト弁７１′のコイル７３に流
れ鉄芯７２を十分に励磁する。従つて、弁体７５
と、弁体７５に密接した針弁１０４とが一体とな
つて両スプリング７４，１０７の押圧力に抗して
鉄芯７２に吸引される。すると、吸入ポート３７
が開き十分な燃料がプランジヤポンプ室６１に吸
入される。

燃料噴射系に異常をきたし、安全な運転の持続
が不可能になつた場合は、非常用スイツチ８７を
投入し、リレー１１１を働らかせれば、燃料カツ
ト弁７１′には抵抗１１３を介して電流が流れる。
このためコイル７３に流れる電流が減少し、鉄芯
７２の吸引力が弱まり、弁体７５は強いスプリン
グ７４によつて押し戻され吸入ポート３７を遮断
する。

しかし、弱いスプリング１０７に押される針弁
１０４は吸引されたまま動かないため、入口ポー
ト１０５、収納孔１０３、出口ポート１０６が連
通して、燃料供給量は絞られる。

なお、非常用スイツチ８７は、第１３図に示す
ようにリレー１１１を介さずに、直接手動で作動
させるようにしてもよい。

以上説明してきたように、本発明においては、
燃料噴射量の制御装置の故障時にプランジヤポン
プ室への送油量を絞ることによつて、機関の最大
回転数を低くおさえながらの機関の駆動を可能と
し、したがつて故障時でも冷暖房の持続や、低速
走行を可能として、乗員の身を守り、しかも車体
の移動を容易にすることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の電子制御式デイーゼルエンジン
のシステム図、第２図はその燃料噴射ポンプの断
面図、第３図はエンジン回転数と噴射量の特性
図、第４図はこの発明の第１の実施例の断面図、
第５図はその側面図、第６図はその配線図、第７
図はそのエンジン回転数と噴射量を示す説明図、
第８図は吸入ポートの他例の断面図、第９図は他
の配線図、第１０図は始動増量装置の断面図、第
１１図はこの発明の第２の実施例の断面図、第１
２図はその配線図、第１３図はさらに他例の配線
図である。 ７……燃料噴射ポンプ、３７……吸入ポート、
７１……燃料カツト弁、８０……非常用吸入ポー
ト、８２……非常用燃料カツト弁、１００……燃
料カツト弁、１０４……針弁、１０５……入口ポ
ート、１０６……出口ポート。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 機関回転に同期しながら回転往復運動して全
   ての気筒に燃料を圧送するプランジヤ３８と、こ
   のプランジヤのポンプ室６１に開口する吸入ポー
   ト３７を閉じる燃料カツト弁７１とを備えた燃料
   噴射ポンプにおいて、前記吸入ポート３７の燃料
   カツト弁７１をバイパスして当該吸入ポート３７
   よりも最大流量の少ない非常用吸入ポート８０を
   設け、この非常用吸入ポート８０を前記燃料カツ
   ト弁７１の閉弁時で、燃料噴射装置の故障時に開
   く非常用燃料カツト弁８２を設けたことを特徴と
   するデイーゼルエンジンの燃料噴射ポンプ。 ２ 非常用燃料カツト弁８２は、第１の燃料カツ
   ト弁７１′の弁体７５を貫通した入口、出口ポー
   ト１０５，１０６と、これらのポート１０５，１
   ０６を開閉する針弁１０４とからなることを特徴
   とする特許請求の範囲第１項記載のデイーゼルエ
   ンジンの燃料噴射ポンプ。 ３ 第１の燃料カツト弁７１は、スタータの駆動
   時には常に開弁するようになつていることを特徴
   とする特許請求の範囲第１項または第２項記載の
   デイーゼルエンジンの燃料噴射ポンプ。