JPH0849629A - エンジンのタイミング制御タペット装置 - Google Patents

エンジンのタイミング制御タペット装置

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JPH0849629A
JPH0849629A JP8040695A JP8040695A JPH0849629A JP H0849629 A JPH0849629 A JP H0849629A JP 8040695 A JP8040695 A JP 8040695A JP 8040695 A JP8040695 A JP 8040695A JP H0849629 A JPH0849629 A JP H0849629A
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pressure
engine
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tappet
viscosity
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JP8040695A
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Walter W Eberhard
ウォルター・ウェイン・エバーハード
John J Mccosby
ジョン・ジョセフ・マッコスビー
Paul Douglas Free
ポール・ダグラス・フリー
Jerome M Long
ジェローム・マイケル・ロング
David A Olson
デービッド・エイ・オルソン
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Cummins Engine Co Inc
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    • F02D1/00—Controlling fuel-injection pumps, e.g. of high pressure injection type
    • F02D1/16—Adjustment of injection timing
    • F02D1/18—Adjustment of injection timing with non-mechanical means for transmitting control impulse; with amplification of control impulse
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
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    • F02M57/00—Fuel-injectors combined or associated with other devices
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    • F02M57/023—Injectors structurally combined with fuel-injection pumps characterised by the pump drive mechanical
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    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
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    • F02M59/30—Varying fuel delivery in quantity or timing with variable-length-stroke pistons
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Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【目的】 ディーゼル機関燃料噴射装置に関し、液圧機
械式制御弁用の粘度に感応可能な補助回路を改良する。 【構成】 タンミング制御タペットの一部として使用す
る圧力分配装置７１であり、油圧力供給源２６、液圧機
械式制御弁とを備え、同装置、入口孔８４、出口孔８５
を有する入口チャンバ、圧力分配チャンバ８１、出口チ
ャンバ８２とを備える。入口チャンバは短い長さの第一
の接続導管９４で圧力分配チャンバに接続する。圧力分
配チャンバの出口側は長い長さの第二の接続導管９５で
出口チャンバに接続する。更に同チャンバは液圧機械式
制御弁と連通する圧力支援出口孔８８を備える。圧力分
配装置内の油の粘度は、接続導管の組合わせの影響を受
け、第一の接続導管は、第二の接続導管よりも粘度への
感応程度が小さい。従って圧力分配チャンバ内には制御
圧力が発生し、この圧力は液圧機械式制御弁に導管７４
を介し伝達し、同制御弁に好影響を与える。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、概ね、エンジンの潤滑
油を使用してディーゼルエンジン内での燃料の噴射タイ
ミングを制御する技術に関する。より具体的には、本発
明は、改良にかかる燃料噴射タイミング装置の有利な
（改良にかかる）性能を提供するため、粘度に感応可能
な補助回路の一部として、圧力分配装置と組み合わせた
液圧機械式制御弁を使用することに関する。
【０００２】
【従来の技術】ディーゼルエンジンにおける燃料噴射タ
イミングを進角させ又は遅角させるためにエンジンの潤
滑油を使用することは以前から公知である。ある範囲の
エンジンに関係する作動状態で標準的タイミングは好適
であるが、その結果、燃焼室内の圧力が不十分であるた
め、アイドリング及び低速のエンジン速度のときは、不
完全燃焼となる。不完全燃焼の結果、炭化水素の排出分
が増え、燃料の経済性が低下するが、この問題点は、燃
焼シリンダ内により早期に燃料を噴射することで緩和す
ることが出来る。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】図１に示した燃料噴射
装置（従来技術）において、進角タイミングは、タイミ
ング流体をタイミングチャンバ１７内に導入し、これに
よって、ロッカアーム７と噴射装置のプランジャ１３と
が結合している時間を長くする流体の液面高さとするこ
とによって達成される。この結合時間が長くなる結果、
噴射装置のプランジャ１３は、カムシャフト１が回転中
の早期の時点でその下死点に達する。故に、エンジンの
ピストンが依然、上方に動いており、又、燃焼室の寸法
が依然縮小している、燃焼サイクルの時点にて、燃焼が
噴射される。標準的タイミング中、ピストンの上死点位
置付近にて噴射され、ピストンが下方に動いて、燃焼室
の寸法が拡張している間に、燃料の大部分が燃焼するか
ら、この噴射を進角させれば、標準的タイミングよりも
高圧の燃焼が行われる。
【０００４】タペットのタイミングチャンバ１７にタイ
ミング流体が供給されるか否か、また、その供給量は、
タイミング流体の圧力を因子して決まる。供給されるタ
イミング流体の圧力が通路１９内の逆止弁１８の閉弁力
を上廻るのに十分でないとき、タイミング流体はチャン
バ１７に導入されない。更に、供給されるタイミング流
体の圧力が逆止弁１８を開弁するのに必要な圧力を上廻
る程度によって、チャンバ１７に実際に入るタイミング
流体の量が決まる。このため、タイミングチャンバ１７
は、カムシャフト１のサイクルの制限された部分でしか
充填することが出来ないから、十分な供給圧力が維持さ
れなかったならば、逆止弁１８が開放しても、適正なタ
イミングの進角は行い得ない。しかしながら、タイミン
グ流体の粘度は温度によるの影響を受けるため、特に、
タイミング流体として一般的に使用される潤滑油の場
合、タイミングを制御するタペットを全ての作動状態下
にて適正に充填するために十分な圧力とすることは困難
である。図１に示した噴射装置は、１９８１年２月１０
日にペール（Ｐｅｒｒ）に付与された米国特許第４２４
９４９９号に開示されたものである。
【０００５】本明細書に記載した幾つかの課題に対処す
るため、模擬された流体圧力を発生させる、粘度に感応
可能な機構を有する流量制御装置に関する研究開発が為
されたている。かかる開発の典型例は、図２に示してあ
る（従来技術）。この模擬した圧力は、その回路内を流
動する流体の粘度に基づいて流体の流動回路の所定の部
分における流体圧力に対応して変化する。この流量制御
装置は、模擬した圧力に応答して、流体の流動回路のそ
の所定の部分における所定の圧力を維持する圧力調整手
段を備えている。図２の従来技術の詳細は、１９９１年
６月１８日にフリー（ＦＲＥＥ）等に付与された米国特
許第５０２４２００号に記載されている。この米国特許
第５０２４２００号は、全体的な背景技術として及び図
２の装置の説明として、引用して本明細書に明示的に含
めてある。
【０００６】図２の流量制御装置は、ポンプによりエン
ジンの潤滑油回路に供給される油を使用して、燃料噴射
装置のタイミングを制御する、少なくとも一つの膨張可
能なタペットを有する型式のエンジンタイミングの制御
タペット装置で使用されている。
【０００７】図２の装置の問題とすべき点の一つは、加
温油の状態におけるその性能である。加温油の状態にて
当初の切り替え点（ｓｗｉｔｃｈ ｐｏｉｎｔ）を維持
し、又は保つことが望まれるが、図２の装置、特に、米
国特許第５０２４２００号の装置は、加温状態において
切り替え点が高くなるという「不利益」がある。
【０００８】図２の構成において、制御弁２８により、
エンジン潤滑回路からの油が図１の逆止弁１８に流動可
能であるかどうかが決まる。米国特許第５０２４２００
号における弁２８と関係した流れ論理の概略図が図３に
示してある（従来技術）。スプール弁として配置された
液圧機械式制御弁２８の概略図が図４に示してある（従
来技術）。
【０００９】引用した米国特許第５０２４２００号と本
発明とを比較すると、主な改良点は、噴射タイミング論
理の温度に感応可能な程度を変更した点であることが分
かる。米国特許第５０２４２００号には、供給油の圧力
に関係して粘度に感応可能な特徴を利用することが記載
されている一方、本発明は、制御弁（弁２８）の噴射タ
イミングの決定のため、粘度感知機能を付加する圧力分
配装置を採用する。本発明に基づく噴射タイミング論理
の特徴を説明するため、図８及び図９が示してある。図
８には、エンジンの油温度を因子として進角と遅角との
間の切り替え点が示してある一方、図９には、噴射タイ
ミングの制御に関して得られるエンジンの作動曲線が示
してあり、また、限界温度間の差が明かにされている。
【００１０】１９９１年６月１８日付けでフリー等に付
与された米国特許第５０２４２００号に加えて、油の粘
度の測定及びタイミング制御装置に関連してこれまで付
与された幾つかのその他の特許がある。以下に記載した
特許の例は、こうした初期のシステム及び装置の一例で
あると考えられる。
【００１１】 特許番号 特許権者氏名 特許年月日 第４２４９４９９号 ペール（Ｐｅｒｒ） １９８１年２月１０日 第１８６３０９０号 アルバーシェーム等 １９３２年６月１４日 （Ａｌｂｅｒｓｈｅｉｍ） 第２０５０２４２号 ブース（Ｂｏｏｔｈ） １９３６年８月１１日 第２１９４６０５号 マーペル（Ｍａｐｅｌ） １９４０年３月２６日 第２０３５９５１号 エックステイン １９３６年３月３１日 （Ｅｃｋｓｔｅｉｎ） 第３９３８３６９号 デボック（ｄｅ Ｂｏｋ）１９７６年２月１７日 第２０５１０２６号 ブース（Ｂｏｏｔｈ） １９３６年８月１８日 第３２０４６２３号 イズレイ（Ｉｓｌｅｙ）等 １９６５年９月７日 第３１７０５０３号 イズレイ等 １９６５年２月２３日 第４４９３３０２号 カワムラ １９８５年１月１５日 （Ｋａｗａｍｕｒａ） 第４８８９０９２号 ボストウィック １９８９年１２月２６日 （Ｂｏｓｔｗｉｃｋ） 第５１８１４９４号 アウスマン等 １９９３年１月２６日 （Ａｕｓｍａｎ）
【００１２】
【課題を解決するための手段】本発明の一実施例による
エンジンタイミングの制御タペット装置の一部として使
用される、粘度に感応可能な圧力分配装置は、ブロック
油圧力供給源と流れ連通状態に配置された入口孔と、出
口孔とを有する入口チャンバと、入口孔と、液圧機械式
制御弁と流れ連通状態に配置された圧力支援出口孔と、
油溜めと流れ連通状態に配置された戻し出口孔とを有す
る圧力分配チャンバと、入口孔と、出口孔とを有する出
口チャンバと、第一の長さを有し、入口チャンバの出口
孔と圧力分配チャンバの入口孔との間で該出口孔及び入
口孔と流れ連通状態に配置された第一の接続導管と、第
二の長さを有し、圧力分配チャンバの出口孔と出口チャ
ンバの入口孔との間で該出口孔及び入口孔と流れ連通状
態に配置された第二の接続導管とを備え、第一及び第二
の導管の長さが異なり、該導管を流れる流体の粘度に依
存して、圧力分配チャンバ内に制御圧力が発生され、圧
力分配チャンバの圧力支援出口孔にこの制御圧力が存在
するようにしたことを特徴とする。
【００１３】本発明の一つの目的は、液圧機械式制御弁
用の粘度に感応可能な補助回路を改良することである。
【００１４】
【実施例】本発明の関連する目的及び有利な点は、以下
の詳細な説明から明らかになるであろう。
【００１５】本発明の原理の理解を容易にする目的に
て、以下に、図面に示した実施例について説明し、その
説明のために特定の語を使用する。しかしながら、これ
は、本発明の範囲を何ら限定することを意図するもので
はなく、当業者は、本明細書に記載した装置の変更及び
更なる改良、及び本発明の原理の更なる適用が容易に為
し得るものであることを理解すべきである。
【００１６】図１乃至図４を参照すると、本発明に対す
る「従来技術」と呼ぶ構造体の構成、回路及び実施例が
示してある。「従来技術」の項で、ある程度記載したよ
うに、図１には、概ね本発明について使用することを目
的とする型式の噴射装置が示してある。図１に示した燃
料噴射装置は、リンク９を介してロッカアーム７を作動
させ得るようにカムローブ３、５を保持するカムシャフ
ト１を備えている。カムシャフト１が回転すると、ロッ
カアーム７がシャフト１１の周りで回転し、リンク９及
びタイミング制御タペット１５を介して噴射装置のプラ
ンジャ１３を往復運動させる。
【００１７】上述したように、タイミング流体をタイミ
ングチャンバ１７内に導入し、これにより、ロッカアー
ム７と噴射装置プランジャ１３とが結合している時間を
長くする流体の液面高さとすることにより、進角タイミ
ングが実現される。この結合時間が長い結果、噴射装置
のプランジャ１３は、カムシャフト１が回転する初期の
時点でその下死点に達する。タイミング流体がタペット
のタイミングチャンバ１７に供給されるか否か、また、
その供給量は、タイミング流体の圧力による決まる。供
給されるタイミング流体の圧力が通路１９内の逆止弁１
８の閉弁力を上廻るのに十分でない場合、タイミング流
体はチャンバ１７に導入されない。更に、供給されるタ
イミング流体の圧力が逆止弁１８の開弁圧力を越える程
度によりチャンバ１７に実際に入るタイミング流体の量
が決まる。
【００１８】図２を参照すると、米国特許第５０２４２
００号によるエンジンのタイミングタペット制御装置の
概略図が示してある。この特別な装置において、油は歯
車ポンプ２４により油溜め２０から導管２２を通じて圧
送される。歯車ポンプを出た後、油は導管２５を介して
流動し、エンジンブロック２６の穿孔（図示せず）を介
してエンジンを潤滑し且つ冷却する。更に、油ライフル
２７がタイミング制御タペット１５への供給を行う。タ
イミング制御タペット１５は、エンジンブロックの穿孔
と並列に接続されており、タペットへの流れは、標準的
タイミングの閉位置と進角タイミングの開放位置との何
れかにある制御弁２８によって制御される。
【００１９】米国特許第５０２４２００号に記載された
ように、低温のとき、低温の潤滑油は高粘度である結
果、装置全体における圧力低下が極めて大きくなる。こ
のの問題点の一つの解決方法は、エンジンブロックの穿
孔における圧力ではなくて、その潤滑油の圧力を感知す
ることにより、タペットに一定の圧力を提供することで
あるが、これらのタペットは、比較的アクセスし難く、
弁２８が開放しているときでなければ、その圧力を測定
することが出来ない。その結果、タペットにて正確な圧
力測定値を得ることは出来ない。この理由のため、この
潤滑油の粘度が温度により変化することに起因するタペ
ットにおける圧力変化を粘度に感応可能な手段３２の圧
力感知チャンバ３０内で模擬する。
【００２０】導管２５を流れる流れ圧力は、ポンプ２４
から流れ出力の一部をバイパスループ３６内に分岐させ
ることにより調整される。米国特許第５０２４２００号
の実施例において、バイパスループ３６内への流れの圧
力分配は、圧力を調整するプランジャ３８を有する圧力
調整弁３７により調整される。この圧力調整プランジャ
３８の左側面３９に接触する圧力油に応答して、該プラ
ンジャは偏倚ばね４０の力に抗して右方向に動く。圧力
調整プランジャ３８の左面３９に接触する圧力が低い場
合には、偏倚ばね４０は、これに応答してプランジャを
左方向に押し出す。圧力調整プランジャ３８は、狭小断
面の中間部分４２を有する構造としてあり、このため、
歯車ポンプ２４からの流れは、バイパスループ３６に入
ることが出来る。
【００２１】タペットの圧力を模擬するため、油ライフ
ル、即ち給油接続部４４が調整弁からの吐出出圧力（導
管２５によりエンジンに供給される圧力）にて、粘度に
感応可能な手段３２に潤滑油の流れを提供する。この管
路からの油は、粘度オリフィス４６を通って圧力チャン
バ３０に達し、ここから、出口オリフィス４８を介して
流動し、排液接続部５０を介して油溜め２０に達する。
【００２２】初期の装置において、調整弁の接続部５２
は、ライフル４４を調整弁３７に接続するのに通常、使
用されるポートを介して圧力チャンバ３０内の圧力を圧
力調整プランジャ３８の面３９と連通させている。圧力
感知チャンバ３０内に発生された瞬間的な圧力は、粘度
オリフィス４６及び出口オリフィス４８の設計によるも
のであり、直ちに調整弁３７がこれに応答して、チャン
バ３０内の圧力を所望の値に戻す。
【００２３】図３を参照すると、各種の流れ接続部及び
制御弁２８に影響を及ぼす因子を示す液圧機械式制御弁
（弁２８）の回路が簡略化した概略図で示してある。こ
の概略図に含まれる部分としては、油溜め２０、歯車ポ
ンプ２４、実際のブロック油圧力の供給源であるエンジ
ンブロック２６、及び制御弁２８が含まれる。また、燃
料の定量供給圧力として識別した機能ブロック５５が図
３に概略図で示してある。この流れの接続は、油溜め２
０からの油がポンプ２４により吸引され、エンジンブロ
ック２６に供給されることを示す。エンジンブロック内
の油供給源は、導管５６により制御弁２８に流れ結合さ
れている。ブロック５５により示した燃料定量供給圧力
源は、導管５７により制御弁２８に流れ結合されてい
る。これらの因子及び制御弁２８の作動に影響する力に
依存して、制御弁が開放したとき、油は圧力下、導管５
８を介して噴射装置（タペット）に供給される。
【００２４】図４を参照すると、図３に示した制御弁２
８の更に詳細が示してある。図４の概略図は、制御弁２
８を導管５６を介してエンジンブロック２６から流れ、
導管５８を介して噴射装置（タペット）に達する油の流
れを制御するスプール弁としての制御弁２８が示してあ
る。該スプール弁は、それ自体、導管５６、５８に対す
る接続部を提供する液圧機械式弁体６０内に配置されて
いる。
【００２５】図示したスプール弁の左右の端部を参照す
ると、スプール弁２８の右側面６１には、戻りばね力が
作用し、スプール弁２８の反対側、即ち、他端には、ス
プール弁の面６２に作用する燃料定量供給圧力が存在す
るのが分かる。圧力の矢印で概略図的に示したが、面６
２に作用する燃料定量供給圧力は、導管５７を介して提
供される（図３参照）。互いに関して作用する、即ち、
互いに反対方向に作用する、燃料の定量供給圧力に関す
る戻しばね力により、入口（導管５６）及び出口（導管
５８）の位置に関する中間部分６３の位置が決まる。ス
プール弁２８に対する破線の位置は、噴射装置のタイミ
ングが遅角モードにあるときの弁の位置を示し、エンジ
ンブロックからの油圧力は、噴射装置（タペット）まで
流動することが出来ない。弁２８の実線で示した位置に
おいて、油は流動することが出来、この位置は弁が進角
タイミングモードにあることを示す。
【００２６】図３及び図４の概略図に従い、制御弁２８
は、燃料定量供給圧力を感知し、噴射装置の液圧タペッ
トに油を供給すべきか否かを判断する。この特別な構成
における制御弁の機能は、作動温度と無関係であり、特
定の状態のとき、望ましくない白煙を生ずる。
【００２７】面６１に対する戻しばね力を提供するばね
キャビティは、エンジンクランクケースに排気されるか
ら、このばねの戻り力は、スプール弁２８の他端（面６
２）に作用する燃料定量供給圧力に反作用する唯一の力
である。スプール弁を動かす燃料定量供給圧力は、「切
替え点」と呼ばれる。この従来技術の設計において、切
替え点は一定であり、作動温度と無関係である。
【００２８】次に、図５を参照すると、粘度に感応可能
な本発明の補助回路が示してある。この補助回路７０
は、ブロック油圧力供給源２６、油溜め２０及び制御弁
２８と流れ連通状態となるように図５に示すように配置
された圧力分配装置７１を備えている。導管７２、７
３、７４を使用してこれらの流れ連通接続部を形成す
る。エンジンからの油の圧力は、導管５６を介して液圧
機械式弁２８に供給される。制御弁が導管５７を介して
機能ブロック５５から受けるエンジンの燃料定量供給圧
力に一部依存して、流れ論理の決定が行われる。即ち、
噴射装置内の液圧タペットに油を送るべきか否かが決定
される。圧力分配装置７１は、油を油溜め２０に排出し
て戻す入力源として油圧力を受け取る。供給油の温度及
びその粘度に依存して、導管７４を介して圧力分配装置
から十分な出力圧力（支援圧力）が得られ、制御弁２８
の機能に影響を与える。図５の制御回路７０のその他の
部分は、図３に示したものと実質的に同一である。
【００２９】次に、図６を参照すると、圧力分配装置７
１の内部の詳細な概略図的に示してある。圧力分配装置
７１は、入口チャンバ８０と、圧力分配装置のチャンバ
８１と、出口チャンバ８２とを備えている。入口チャン
バ８０は、ブロック油圧力供給源２６と流れ連通状態に
ある入口孔８４を備えている。入口チャンバの他端に
は、出口孔８５がある。圧力分配チャンバ８１は、入口
孔８７と、圧力支援出口８８と、戻し出口孔８９とを有
する。圧力支援出口孔８８は、導管７４を介して制御弁
２８と流れ連通状態にある。
【００３０】出口チャンバ８２は、入口孔９１と、出口
孔９２とを備えている。出口孔９２は、導管７３を介し
て油溜め２０と流れ連通状態にある。第一の接続導管９
４が出口孔８５と入口孔８７との間に配置されている。
第二の接続導管９５は、戻し出口孔８９と入口孔９１と
の間で流れ連通状態に配置されている。
【００３１】第一の接続導管の汚れを防止し、また、該
当する出口孔又は入口孔の何れかが汚れるのを防止する
ため、入口チャンバ８０内には油ろ過装置９６が配置さ
れている。
【００３２】第一及び第二の接続導管の各々の直径寸法
は同様であるが、図示するように、それに対応した入口
孔と出口孔との間の全長寸法は著しく異なる。第一の接
続導管９４の孔間の長さは、第二の接続導管９５のそれ
に対応した入口孔と出口孔との間の長さよりも著しく短
い。作用時、第一及び第二の接続導管の間で圧力分配装
置のチャンバ８１内には、中間圧力が発生する。この中
間圧力は、制御圧力と称されることがあり、又は導管７
４を介して液圧機械式制御弁２８に伝達される支援圧力
としても公知である。この支援圧力は、直列に配置され
た二本の接続導管の長さによる部分的な影響を受け、ま
た、油の粘度による影響を受ける。これらの導管におけ
る圧力低下の差は、油の粘度及び導管の相対的長さによ
り影響を受ける。第一の接続導管は、その長さが短い結
果、長さが長い第二の接続導管よりも粘度に感応可能な
程度が小さいため、圧力分配装置のチャンバ８１内では
相対的な圧力低下が生ずる。その純然たる効果は、低温
状態のとき、チャンバ８１内、及び導管７４を介して制
御弁２８と流れ連通状態にある出口８８に支援圧力を生
じさせることである。油の温度及び粘度に依存して、こ
の支援圧力は、液圧機械式弁２８（図７参照）の制御状
態を変更するのに十分なレベルに達することが出来る。
加温油の作動状態のとき、支援圧力は最小で、低圧であ
り、弁２８の作動に影響しない。高温で安定状態の油の
とき、この支援圧力は、極めて低圧であり、オン−オフ
状態（即ち、開放、又は閉鎖位置）の何れかにあるとき
の液圧機械式弁２８の機能に影響しない。
【００３３】図７を参照すると、図４に示した液圧機械
式制御弁の型式は、一つの例外を除いて実質的に同一で
あるのが分かる。図７の液圧機械式制御弁１００は、図
４の実施例に関して上述したように変更を加えてある。
即ち、右側面１０１は、戻しばねの力を受けるのみなら
ず、更に、圧力分配装置のチャンバ８１内で発生され、
最終的に、導管７４を介して液圧機械式制御弁１００に
伝達される支援圧力の結果である更なる力を受け、又
は、その力を受けることが出来る。従って、液圧機械式
制御弁２８及び液圧機械式制御弁１００は、導管７４に
より接続し、また、図６に示すように、粘度に感応可能
な圧力分配装置回路７１の性能に依存して、支援圧力を
弁の面１０１に付与し得る点を除けば、互いに同一であ
ると見なすことが出来る。
【００３４】更に、図７を参照すると、スプール弁の力
が釣合っているのは、弁の面１０２（導管５７を介し
て）に対して燃料定量供給圧力が作用し、この燃料定量
供給圧力に対応して、弁の面１０１に作用する支援圧力
の力と組み合わさった、戻しばねの力が作用するからで
あるのが分かる。スプール端部におけるこの支援圧力
は、ばねキャビティからエンジンクランクケースに排気
される結果としてその前には圧力入力零であった圧力に
代わるものである。この支援圧力を追加することで、ス
プール弁を閉鎖位置に動かし、タイミングを遅らせるの
に必要な燃料定量供給圧力を効果的に増すことが可能と
なる。例えば、エンジン負荷が増大したときは、燃料圧
力は更に高圧になる。
【００３５】進角タイミングモードのとき、スプール弁
は開放しており、噴射装置のタペットに油が流れること
を許容する。スプール弁が動作するための閾値に達する
ときの燃料圧力は「切り替え点」と呼ばれ、この語は一
般に使用されており、また、本明細書でも使用してい
る。遅角モードにあるとき、スプール弁は、図７のスプ
ール弁に関して破線位置で示したように、油の供給を遮
断する。
【００３６】
【発明の効果】次に、図８を参照すると、このチャー
ト、又はグラフの形態による概略図は、進角及び遅角タ
イミングモード間の切替え点がエンジン油の温度を因子
として示してある。最初の因子は破線で示してあり、そ
の燃料圧力は２３ｐｓｉｇで一定であり、エンジン油の
温度と無関係で、進角から遅角に、又は遅角から進角に
切り替わる。その効果は、この温度が理想的な低温な大
気の作動状態には低すぎ、低温のとき、過剰な白煙が生
ずることとなる。本発明による、粘度に感応可能な補助
回路を追加することで達成される因子の変更は、幾つか
の可能なオリフィスの組み合わせとして示してあり、こ
れにより、低温の雰囲気において切替え点を望まれる程
度に高めることは、液圧機械式制御弁の外部手段により
行われる。この因子の変更は、また、液圧機械式制御弁
の内部手段により達成することも出来るが、最初の制御
弁を交換しなければならないため、修理業にとっては不
利益である。本発明の設計は、低温及び高温の作動の所
望の因子を実現し得るように入口及び出口オリフィスの
組み合わせの選択の自由度を可能にするものである。
【００３７】所望の最高及び最低の燃料圧力に関して図
８のチャートに示した判断基準は、試験結果の分析に基
づくものである。他方、進角に関して許容可能な最高の
燃料圧力は、エンジン構造体のシリンダ圧力の制限によ
り判断される。遅角に関して許容可能な最低の燃料圧力
は、エンジンの燃焼条件、主に、未燃焼炭化水素及び白
煙の兆候により判断される。図８には、異なる因子に関
して、異なる３つの試験結果が示してあるが、その各々
から、油温度が高くなれば、切替え圧力は低くなるのが
理解される。
【００３８】次に、図９を参照すると、噴射タイミング
の制御に得られるエンジン作動曲線がチャート又はグラ
フで概略図が示してあり、限界温度間の差が明らかにさ
れている。このグラフのＸ軸はエンジン速度を示し、グ
ラフのＹ軸はエンジントルクを示す。「遅角タイミン
グ」として表示した領域は、制御装置が高圧の燃料圧力
を受け、制御弁をしてタペットへの油を「オフ」に切替
え、エンジンを遅角噴射タイミングに切替えるときの領
域である。「進角タイミング」と表示した領域は、低圧
の燃料圧力により制御弁をしてタペットへの油を「オ
ン」に切替え、また、エンジンの噴射タイミングを進角
させる低負荷領域である。このグラフで示した対角線
は、各種の制御スキーム、その環境、及び噴射タイミン
グの変化に対する影響を示す。例えば、基準システムは
２３ｐｓｉｇの一定の切替え点を採用しており、破線
は、タイミングが切替えられるときの負荷を示す。ＰＤ
ＩＶ曲線は、圧力分配装置が切替え点の因子を変更し
て、エンジンが低温であるとき、より大きい作動領域を
形成する場合の切替え点に対する油温度による影響を示
す。加温状態のとき、本来の液圧機械式制御弁は、機能
的に望ましい制御因子を提供する。低温の作動のとき、
遅角モードに移行する前に、追加的なエンジン負荷を加
えることが望ましい。
【００３９】本発明の教示により、エンジンの設計の条
件に適合し得るようにした、適正な制御弁の切替え点を
選択するときの設計上の自由度が得られる制御方法の改
良を実現する機械が提供される。
【００４０】本発明は、添付図面及び上記の説明に図示
し且つ詳細に説明したが、これは、単に一例であり、本
発明の性質を限定するものではなく、好適な実施例のみ
を図示し且つ説明したものであり、本発明の精神に属す
る全ての変更及び応用例は保護の対象に含めることを望
むものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】膨張可能なタペットを備える、従来の燃料噴射
装置の全体的な断面正面図である。
【図２】従来技術のエンジンタイミングタペットの制御
装置の概略図である。
【図３】従来技術の制御弁回路の概略図である。
【図４】従来技術の液圧機械式制御弁の概略図である。
【図５】本発明の典型的な実施例による、粘度に感応可
能な補助回路及び圧力分配装置を内蔵する制御弁回路の
概略図である。
【図６】図５の制御弁回路の圧力分配装置の部分の概略
図である。
【図７】本発明による圧力分配装置回路により影響を受
ける、図５の制御弁回路の概略図である。
【図８】進角と遅角との間の切り替え点をエンジン油の
温度を因子として示す、チャート形式による概略図であ
る。
【図９】限界温度間の差を示す、噴射タイミングの制御
に関するエンジンの作動曲線のチャート形式による概略
図である。
【符号の説明】
２０ 油溜め ２４ 歯車ポンプ ２６ エンジンブロック ２８ 液圧機械式
制御弁 ５５ ブロック ５６、５７、５８
導管 ６０ 液圧機械式弁体 ７０ 補助回路 ７１ 圧力分配装置 ７２、７３、７４
導管 ８０ 入口チャンバ ８１ 圧力分配チ
ャンバ ８２ 出口チャンバ ８４、８７ 入口
孔 ８５ 出口孔 ８８ 圧力支援出
口孔 ８９ 戻し出口孔 ９１ 入口孔 ９２ 出口孔 ９４ 第一の接続
導管 ９５ 第二の接続導管 ９６ 油ろ過装置
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成７年７月１４日
【手続補正１】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図３
【補正方法】変更
【補正内容】
【図３】
【手続補正２】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図８
【補正方法】変更
【補正内容】
【図８】
【手続補正３】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図９
【補正方法】変更
【補正内容】
【図９】
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ジョン・ジョセフ・マッコスビー アメリカ合衆国ニューヨーク州14701，ジ ェームズタウン，パーシング・アベニュー 79 (72)発明者 ポール・ダグラス・フリー アメリカ合衆国インディアナ州47203，コ ロンブス，ウッドクレスト・ドライブ 4535 (72)発明者 ジェローム・マイケル・ロング アメリカ合衆国ペンシルバニア州16428, ノースイースト，サウス・ワシントン・ス トリート 55 ２／１ (72)発明者 デービッド・エイ・オルソン アメリカ合衆国インディアナ州47203，コ ロンブス，テイラー・ロード 3321

Claims (16)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 ポンプによりエンジン潤滑回路に供給さ
    れた油を使用して、燃料噴射装置のタイミングを制御す
    る少なくとも一つの膨張可能なタペットを備える型式の
    エンジンのタイミング制御タペット装置にして、 前記エンジン潤滑回路に結合され、該エンジン潤滑回路
    から受け取った油の粘度の変化の作用に対応して変化す
    る、模擬された圧力を発生させる粘度に感応可能な手段
    と、前記模擬された圧力の変化に応答して、前記ポンプ
    から前記エンジン潤滑装置を通じて前記タペットに供給
    される油の圧力を調節する圧力調整手段とを備え、 前記粘度に感応可能な手段が、油ライフル接続部により
    前記エンジン潤滑回路に結合され、 該粘度に感応可能な手段が、粘度オリフィスと、圧力チ
    ャンバと、調整弁接続部と、出口オリフィスとを備え、
    前記粘度オリフィスが前記ライフル接続部と圧力チャン
    バとの間に接続され、流れが貫流する長さと、通過する
    油の粘度の変化に応答してその上流側から下流側への圧
    力を低下させる断面積とを備え、 前記出口オリフィスが、前記粘度オリフィスと比較して
    比較的短い、流れが貫流する長さと、流れる油の粘度に
    感応可能な程度が比較的小さく、 前記出口オリフィスが、前記粘度オリフィスを通って流
    れる量を制御する手段として前記圧力チャンバの下流側
    に接続され、 前記調整弁の接続部が前記圧力調整手段を前記圧力チャ
    ンバに連通させ、 前記エンジン潤滑回路と前記一つの膨張可能なタペット
    との間に配置された制御弁と、 前記エンジンタイミング制御タペット装置内に配置され
    且つ前記エンジン潤滑回路と前記制御弁との間に流れ連
    通状態に配置され、前記制御弁の切替え点に影響を与え
    る圧力分配装置と、を備えることを特徴とするエンジン
    のタイミング制御タペット装置。
  2. 【請求項２】 請求項１に記載のエンジンのタイミング
    制御タペット装置にして、前記圧力分配装置が、流れ連
    通状態に直列に接続された入口チャンバと、圧力分配装
    置のチャンバと、出口チャンバとを備えることを特徴と
    するエンジンのタイミング制御タペット装置。
  3. 【請求項３】 請求項２に記載のエンジンのタイミング
    制御タペット装置にして、前記入口チャンバが第一の接
    続導管により前記圧力分配装置のチャンバと流れ連通状
    態に配置され、前記圧力分配装置のチャンバが第二の接
    続導管により前記出口導管と流れ連通状態にあることを
    特徴とするエンジンのタイミング制御タペット装置。
  4. 【請求項４】 請求項３に記載のエンジンのタイミング
    制御タペット装置にして、前記第一の接続導管及び前記
    第二の接続導管の各々が、同様の直径寸法を有し、異な
    る長さであり、前記第二の接続導管の長さが前記第一の
    接続導管の長さよりも長いようにしたことを特徴とする
    エンジンのタイミング制御タペット装置。
  5. 【請求項５】 請求項４に記載のエンジンのタイミング
    制御タペット装置にして、前記制御弁が、圧力釣合によ
    る影響を受ける切替え点を有するスプール弁として形成
    されることを特徴とするエンジンのタイミング制御タペ
    ット装置。
  6. 【請求項６】 請求項１に記載のエンジンのタイミング
    制御タペット装置にして、前記制御弁が圧力の釣合によ
    り決まる切替え点を有するスプール弁として配置される
    ことを特徴とするエンジンのタイミング制御タペット装
    置。
  7. 【請求項７】 請求項６に記載のエンジンのタイミング
    制御タペット装置にして、前記圧力分配装置が、第一の
    流れオリフィスと、該第一の流れオリフィスと連通した
    第二の流れオリフィスとを備え、 前記第二の流れオリフィスが、前記第一の流れオリフィ
    スよりも粘度に感応可能な程度が大きく、前記圧力分配
    装置内に制御圧力が発生されるようにしたことを特徴と
    するエンジンのタイミング制御タペット装置。
  8. 【請求項８】 ポンプによりエンジン潤滑回路に供給さ
    れた油を使用して、燃料噴射装置のタイミングを制御す
    る少なくとも一つの膨張可能なタペットを備える型式の
    エンジンのタイミング制御タペット装置にして、 前記エンジン潤滑回路に結合され、該エンジン潤滑回路
    から受け取った油の粘度の変化の作用に対応して変化す
    る、模擬された圧力を発生させる粘度に感応可能な手段
    と、 更に、前記圧力に応答可能な手段に流体的に接続され、
    前記模擬された圧力の変化に応答して、前記ポンプから
    前記エンジン潤滑装置を通じて前記タペットに供給され
    る油の圧力を調節する圧力調整手段とを備え、 前記エンジン潤滑回路と前記一つの膨張可能なタペット
    との間に配置された制御弁と、 前記制御弁と協働可能に配置され、前記制御弁に影響を
    及ぼす圧力信号を導入する圧力支援装置とを備えること
    を特徴とするエンジンのタイミング制御タペット装置。
  9. 【請求項９】 請求項８に記載のエンジンのタイミング
    制御タペット装置にして、前記圧力分配装置が、流れ連
    通状態に直列に接続された入口チャンバと、圧力分配チ
    ャンバと、出口チャンバとを備えることを特徴とするエ
    ンジンのタイミング制御タペット装置。
  10. 【請求項１０】 請求項９に記載のエンジンのタイミン
    グ制御タペット装置にして、前記入口チャンバが第一の
    接続導管により前記圧力分配装置のチャンバと流れ連通
    状態に配置され、前記圧力分配装置のチャンバが第二の
    接続導管により前記出口導管と流れ連通状態にあること
    を特徴とするエンジンのタイミング制御タペット装置。
  11. 【請求項１１】 請求項１０に記載のエンジンのタイミ
    ング制御タペット装置にして、前記第一の接続導管及び
    前記第二の接続導管の各々が、同様の直径寸法を有し、
    異なる長さであり、前記第二の接続導管の長さが前記第
    一の接続導管の長さよりも長いようにしたことを特徴と
    するエンジンのタイミング制御タペット装置。
  12. 【請求項１２】 請求項１１に記載のエンジンのタイミ
    ング制御タペット装置にして、前記制御弁が、圧力の釣
    合いによる影響を受ける切替え点を有するスプール弁と
    して形成されることを特徴とするエンジンのタイミング
    制御タペット装置。
  13. 【請求項１３】 請求項８に記載のエンジンのタイミン
    グ制御タペット装置にして、前記制御弁が、圧力の釣合
    により決まる切替え点を有するスプール弁として配置さ
    れることを特徴とするエンジンのタイミング制御タペッ
    ト装置。
  14. 【請求項１４】 請求項１３に記載のエンジンのタイミ
    ング制御タペット装置にして、前記圧力支援装置が、第
    一の流れオリフィスと、該第一の流れオリフィスと連通
    した第二の流れオリフィスとを備え、 前記第二の流れオリフィスが、前記第一の流れオリフィ
    スよりも粘度に感応可能な程度が大きく、前記圧力支援
    装置内に制御圧力が発生されるようにしたことを特徴と
    するエンジンのタイミング制御タペット装置。
  15. 【請求項１５】 ブロック油供給源と、液圧機械式制御
    弁と、油溜めと、を備えるエンジンのタンミング制御タ
    ペット装置の一部として使用される、粘度に感応可能な
    圧力分配装置にして、 入口孔及び出口孔を有し、該入口孔が前記ブロック油圧
    力供給源と流れ連通状態に配置された入口チャンバと、 入口孔と、前記液圧機械式制御弁と流れ連通状態に配置
    された圧力支援出口孔と、戻し出口孔とを有する圧力分
    配チャンバと、 前記油溜めと流れ連通状態に配置された入口孔及び出口
    孔を有する出口チャンバと、 前記入口チャンバの出口孔と前記圧力分配装置のチャン
    バの入口孔との間に配置され且つ該出口孔及び入口孔と
    流れ連通状態にある、第一の長さの第一の接続導管と、 前記圧力分配チャンバの出口孔と前記出口チャンバの入
    口孔との間に配置され且つ前記出口孔及び入口孔と流れ
    連通状態にある、第二の長さの第二の接続導管とを備
    え、 前記第一及び第二の導管の長さが異なり、貫流して流れ
    る流体の粘度に依存して、前記圧力分配装置のチャンバ
    内に制御圧力が発生され、前記圧力分配装置のャンバの
    圧力支援出口に該制御圧力が存在するようにしたことを
    特徴とする粘度に感応可能な圧力分配装置。
  16. 【請求項１６】 請求項１５に記載の粘度に感応可能な
    圧力分配装置にして、前記第一の接続導管の内径が前記
    第二の接続導管の内径寸法と略等しく、前記第二の接続
    導管の長さが前記第一の接続導管の長さよりも長いよう
    にしたことを特徴とする粘度に感応可能な圧力分配装
    置。
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