JPH0828399A - ディーゼル機関の逆回転防止機構 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 本発明は、ディーゼル機関において、或る特
殊な場合に偶然に発生する可能性のある機関逆回転の発
生を、完全に無くすものである。 【構成】 ディーゼル機関の燃料噴射弁に燃料を吐出す
る燃料噴射ポンプにおいて、プランジャーを押圧する燃
料噴射カムを、１段目の下降リフト期間と、２段目の下
降リフト期間を設け、徐々に下降すべく２段階下降プロ
フィルにより構成し、それぞれの下降リフト値は最大リ
フト量を略２分割した小リフト量とし、逆回転時の噴射
を２段目の下降リフト期間５ｃで終わらせると共に、回
転加速度が小さくなるように構成した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ディーゼル機関におい
て、或る特殊な場合に発生する可能性のある機関逆回転
を阻止するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来から、ディーゼル機関の燃料噴射ポ
ンプにおいて、燃料噴射カムの形状を特殊な形状とする
技術は公知とされているのである。例えば、実開平３−
２７８７６号公報や、特開昭５２−６１６２７号公報
や、実開昭５５−１６３４４０号公報や、特開平６−１
７７２１号公報や、特開昭５２−８４３１７号公報に記
載の技術の如くである。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、ディーゼル
機関において、或る特殊な場合に偶然に発生する可能性
のある機関逆回転の発生を、完全に無くさんとするもの
である。ディーゼル機関における逆回転発生のメカニズ
ムは、次のようなものである。一般的に次のような状況
の場合に、逆回転現象が発生する。第１には、単気筒で
手始動機関において、デコンプ状態で燃料を噴射しなが
ら、フライホイールを回し、回転立ち上がり後に、デコ
ンプを解除した際に、デコンプ時に噴射した大量の燃料
が、圧力・温度の上昇と共に、気化・活性化し、ピスト
ンが上死点に到達する前に着火を開始し、フライホイー
ルの慣性力を持ってしても、上死点を超えられず、逆回
転を開始する。第２には、噴射時期を過早に設定した場
合に、ピストンの上死点寸前で燃焼が開始し、上記と同
様にフライホイールの慣性力を持ってしても、その圧力
を乗り越えることが出来ず、逆回転を開始するのであ
る。

【０００４】しかし今回問題となっている逆転現象は、
デコンプ動作を行っているわけではなく、また噴射時期
も上死点まえ１４°でむしろ若干遅らせ気味であるのに
発生する逆回転に対処するものである。図７において、
３気筒ディーゼル機関の例において、各気筒との関連の
中で逆回転発生のメカニズムを説明する。この逆回転
は、負荷を掛けていった際にエンストの直後に発生す
る。エンジンの挙動を監視していると、逆回転を発生し
ない場合でも、エンスト直後に逆回転方向に回転が戻さ
れている。これは、燃料噴射ポンプから弾性継手を介し
て取付られている為に、エンスト直前まで、燃料噴射ポ
ンプの負荷を受け、この弾性継手が撓み、エンスト直後
にこの撓み分が戻ることにより、逆回転のきっかけを作
っている。この反力を念頭において説明する。

【０００５】エンストが図７のＡ区間で発生した場合
は、このＡ区間では、上記の反力があったとしても、第
１シリンダーの圧縮圧力に抗しては逆転することは考え
られない。もし圧力の低いところでエンストして、反力
で若干のクランク角度が戻ることはあっても、その角度
は数度で逆回転方向に登っていくことは無い。エンスト
が図７のＢ区間で発生した時は、このＢ区間では反力が
きっかけとして、一応第３シリンダーの圧縮圧力にて、
エンジンが逆回転をし始めることが考えられる。しかし
ながら、例えばｂ点でエンストして、第３シリンダーの
圧縮圧力で逆回転し始めても、摩擦及び熱損失でｂ 'に
は到達しない。弾性継手に反力を加えても、第１シリン
ダーの圧縮を越すことは困難である。

【０００６】ただしこの場合に、もしｂ点より右でエン
ストし、逆回転を始めた場合、従来は、図６に示す如
く、燃料噴射カム１３が構成されていた為に、第１シリ
ンダーでは、下死点付近で燃料噴射が起こるのである。
即ち、従来の燃料噴射カム１３は、正転時における上昇
リフト期間１３ａと対称の位置に、下降リフト期間１３
ｂを設けていたのである。故に、正転時において上昇リ
フト期間１３ａで燃料噴射しながら、ローラー２の下方
を通過した燃料噴射カム１３が、ｂ点よりも右側でエン
ストして、逆回転を開始すると、今度は一旦通過した後
の下降リフト期間１３ｂが再度戻ってきて、上昇リフト
期間１３ａによる場合にローラー２を押し上げると同じ
リフト量だけローラー２を押し上げることとなり、図７
に示す１３ｂの位置で再度噴射することとなるのであ
る。

【０００７】そしてその燃料を含んだ空気を圧縮するこ
とになる。この圧縮行程で、それらの燃料が着火しはじ
めることも考えられるが、それは逆回転を妨げる方向、
即ち正転への力となる。ただ、弾性継手の反力と第３シ
リンダーの圧縮圧力の合計が、第１シリンダーの圧縮圧
力及び燃料の着火による圧力上昇分に打ち勝てば、逆回
転したまま、第１シリンダーの圧縮を乗り越え、次の第
２シリンダーの圧縮へ向かう。即ち、Ｃ区間に近付くに
連れて、この逆回転の可能性が高くなる。

【０００８】Ｃ区間では、第３シリンダーの圧縮空気の
中に、既に燃料が噴射されている。そして、着火を始め
ている。ここでエンジンが正転を止められ、かつ弾性継
手により、逆回転のきっかけを付けられれば、逆回転方
向に大きな爆発トルクで起動を開始する。このトルクは
確実に第１シリンダーの圧縮を乗り越すだけの力を具備
している。そしてｂ点では燃料が噴射される為に、予混
合の状態で圧縮され着火するが、逆転トルクが大である
ため、そのまま第１シリンダーの上死点を越え、膨張行
程で燃焼が続き、逆回転が継続する。

【０００９】Ｃ区間の幅は非常に狭く約２０°前後であ
るが、クランク軸の１回転３６０°で１．５回の機会が
あり、単純に確率で言えば、２０°×１．５／３６０＝
８．３°である。しかし、実際には、エンスト時にはＢ
区間の終り及びＣ区間では、燃料噴射ポンプの負荷＋第
３シリンダーを圧縮するための負荷が加算されるため、
他の区間よりも負荷が高く、この区間でエンストする確
率は高くなる。

【００１０】このように、従来の燃料噴射カム１３は、
図６に示す如く、上昇リフト期間１３ａと下降リフト期
間１３ｂが、左右に中心線を通過する位置を中心に対称
に配置されており、下降リフト期間１３ｂが、一気に上
昇したリフト分だけ下降すべく構成していることによ
り、逆回転時に、同じローラー２のリフト量が発生し
て、同じ量の燃料吐出が行われてしまうのである。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明の解決しようとす
る課題は、以上の如くであり、次に該課題を解決するた
めの手段を説明する。ディーゼル機関の燃料噴射弁に燃
料を吐出する燃料噴射ポンプにおいて、プランジャーを
押圧する燃料噴射カムを、１段目の下降リフト期間と、
２段目の下降リフト期間を設け、徐々に下降すべく２段
階下降プロフィルにより構成し、それぞれの下降リフト
値は最大リフト量を略２分割した小リフト量とし、逆回
転時の噴射を２段目の下降リフト期間５ｃで終わらせる
と共に、回転加速度が小さくなるように構成したもので
ある。

【００１２】

【作用】次に作用を説明する。燃料噴射カム５の如く、
上昇リフト期間５ａから離れた位置に第１下降リフト期
間５ｂを設け、更に離れた位置に第２下降リフト期間５
ｃを設けて、リフト幅を略２分の１づつ下降させて行く
ように構成し、逆回転時の燃料噴射を緩やかなリフト特
性を持つ、第２下降リフト期間５ｃで行わせ、かつ給排
気弁並びにピストンの上下動と関連させ、給気弁を開き
ピストン上昇行程（排気作用時）に合致させて、逆回転
が継続しないようにしたものである。また、燃料噴射カ
ム５には、第１下降リフト期間５ｂと第２下降リフト期
間５ｃを設けることにより、カム軸３の外周に３気筒分
の燃料噴射カム５を固定した場合にも、図２（ｂ）の如
く、凹部を構成することが出来、また４気筒の場合に
も、図２（ａ）の如く開口凹部を構成することが出来る
ので、従来の組立治具４により、プランジャ１を持ち上
げる操作により、カムリフト幅ｈ 'だけ上昇させるだけ
で、組立を行うことができることとなり、組立行程を従
来と同じとすることが出来る。

【００１３】

【実施例】次に実施例を説明する。図１は本発明の燃料
噴射カム５の形状を示す側面図、図２（ａ）は４気筒の
場合において、カム軸３に本発明の４個の燃料噴射カム
を配置した状態の側面図、図２（ｂ）は３気筒の場合に
おいて、カム軸３に本発明の３個の燃料噴射カムを配置
した状態の側面図、図３（ａ）はローラー２と燃料噴射
カムとを組立てる場合に、カムリフト幅ｈ’だけ持ち上
げる組立治具４の構成を示す図面、図３（ｂ）は同じく
カムリフト幅ｈ＋ギャップｔ分持ち上げる組立治具４の
構成を示す図面、図４は従来の燃料噴射ポンプの構成を
示す正面一部断面図、図５は同じく従来の燃料噴射ポン
プの全体側面断面図、図６は従来の燃料噴射カム９の形
状を示す側面図、図７は機関逆回転の発生するメカニズ
ムを示す図面である。

【００１４】図４と図５においては、従来の燃料噴射カ
ム１３を装着した燃料噴射ポンプが開示されている。該
燃料噴射ポンプは、カム軸３に固設した燃料噴射カム１
３を回転することにより、燃料噴射カム１３の上昇リフ
ト期間１３ａの部分で、ローラー２を上昇させ、該ロー
ラー２によりプランジャ１を上昇させて、プランジャバ
レル６の内部で、燃料油を圧縮して、デリベリーバルブ
から燃料噴射ポンプに向けて吐出するものである。この
ような燃料噴射ポンプにおいて、本発明は或る条件の元
に発生する機関の逆回転を阻止する為に燃料噴射カム１
３を改善するものである。

【００１５】本発明においては、従来の燃料噴射カム１
３の如く、この下降リフト期間を上昇リフト期間から外
れた遠い位置において、一気に下降するのではなくて、
徐々に２段階に下降すべく構成したものである。徐々に
下降すべく燃料噴射カムを構成する実施例としては、図
３の（ｂ）に示す燃料噴射カム９の如く、上昇リフト期
間９ａから離れた位置で、徐々に下降リフト期間９ｂを
構成する為に、上昇リフト期間９ａと下降リフト期間９
ｂの間の円周部分９ｃを長く構成することも出来るので
ある。

【００１６】しかし、このように図３の（ｂ）の如く、
円周部分９ｃを長く構成した場合には、燃料噴射ポンプ
の組立時において、プランジャ１の部分を上昇させて、
カム軸３とカムの部分を挿入する際において、実際のカ
ムリフト幅ｈ（カムの最大リフト量）以外に、カムが通
過する為のギャップｔを構成する必要があり、従来の組
立機構とは相違する組立手順を必要とすることとなるの
である。即ち、従来は、カム軸３の外周に配置した３個
のカムの間に、凹部が出来ていたので、プランジャ１を
上昇する組立治具４を燃料噴射ポンプの側面から挿入し
て、ローラー２の部分を持ち上げることにより、カム軸
３と燃料噴射カム１３を挿入可能としていたのである。

【００１７】しかし、下降リフト期間９ｂを徐々に下降
すべく構成し、円周部分９ｃを多く構成した場合には、
燃料噴射カム９をカム軸３の軸心方向から見た場合に、
円形となってしまい、プランジャ１を持ち上げる為の組
立治具４は、カム最大リフト幅ｈ以外にギャップｔの距
離をリフトすることが必要となり、従来の組立方法と相
違させる必要が出てくるのである。

【００１８】本発明においては、図１と図２（ａ）と図
２（ｂ）に示す如く、燃料噴射カム５を構成したもので
ある。即ち、上昇リフト期間５ａについては、従来と同
じであるが、下降リフト期間を、第１下降リフト期間５
ｂと、第２下降リフト期間５ｃの２段階とし、一旦第１
下降リフト期間５ｂにおいて、ある程度のリフト下降さ
せることにより、図２（ａ）に示す如く、４気筒の場合
にカム軸３の軸心方向から見た場合に、全周が全て覆わ
れることがなく、また３気筒の場合にも、図２（ｂ）に
示す如く全周が覆われることなく、ローラー２が嵌入可
能な凹部が出来るのである。該開口凹部が出来ることに
より、この部分で、組立治具４によりプランジャ１とロ
ーラー２を持ち上げる必要が無くなり、図３の（ａ）に
示すようにギャップｔが必要なくなり、従来と同じ組立
方法を利用可能としたものである。

【００１９】

【発明の効果】本発明は以上の如く構成したので、次の
ような効果を奏するのである。第１に、燃料噴射カム５
の如く、上昇リフト期間５ａから離れた位置に第１下降
リフト期間５ｂを設け、更に離れた位置に第２下降リフ
ト期間５ｃを設けて、リフト幅を略２分の１づつ下降さ
せて行くように構成したことにより、逆回転の燃料噴射
量を少なくし、エンストによりカム軸３が逆回転を開始
した場合も、直ぐに下降リフト期間の部分で、燃料が吐
出されることがなくなり、逆回転により燃料の燃焼を発
生することがなくなったので、逆回転は継続しなくな
り、逆回転を阻止することが可能となったのである。

【００２０】第２に、燃料噴射カム５には、第１下降リ
フト期間５ｂと第２下降リフト期間５ｃを設けることに
より、カム軸３の外周に４気筒分，３気筒分の燃料噴射
カム５を固定した場合にも、図２（ａ），（ｂ）の如
く、凹部を構成することが出来るので、従来の組立治具
４により、プランジャ１を持ち上げる操作により、カム
リフト幅ｈ’だけ上昇させるだけで、組立を行うことが
できることとなり、組立行程を従来と同じとすることが
出来るのである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の燃料噴射カム５の形状を示す側面図。

【図２】（ａ）は４気筒の場合において、カム軸３に本
発明の４個の燃料噴射カムを配置した状態の側面図、
（ｂ）は３気筒の場合において、カム軸３に本発明の３
個の燃料噴射カムを配置した状態の側面図。

【図３】（ａ）はローラー２と燃料噴射カムとを組立て
る場合に、カムリフト幅ｈ’だけ持ち上げる組立治具４
の構成を示す図面、（ｂ）は同じくカムリフト幅ｈ＋ギ
ャップｔ分持ち上げる組立治具４の構成を示す図面。

【図４】従来の燃料噴射ポンプの構成を示す正面一部断
面図。

【図５】同じく従来の燃料噴射ポンプの全体側面断面
図。

【図６】従来の燃料噴射カム９の形状を示す側面図。

【図７】機関逆回転の発生するメカニズムを示す図面。

【符号の説明】

１ プランジャ ２ ローラー ３ カム軸 ４ 組立治具 ５ 燃料噴射カム ５ａ 上昇リフト期間 ５ｂ 第１下降リフト期間 ５ｃ 第２下降リフト期間 ６ プランジャバレル １３ 従来の燃料噴射カム

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ディーゼル機関の燃料噴射弁に燃料を吐
   出する燃料噴射ポンプにおいて、プランジャーを押圧す
   る燃料噴射カムを、１段目の下降リフト期間と、２段目
   の下降リフト期間を設け、徐々に下降すべく２段階下降
   プロフィルにより構成し、それぞれの下降リフト値は最
   大リフト量を略２分割した小リフト量とし、逆回転時の
   噴射を２段目の下降リフト期間５ｃで終わらせると共
   に、回転加速度が小さくなるように構成したことを特徴
   とするディーゼル機関の逆回転防止機構。