JPH09268929A - 燃料噴射ポンプのメカニカルガバナ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】上物架装物をパワーテークオフを通して車両用
ディーゼルエンジンによって駆動する際における負荷変
動に伴う回転速度変動率を小さくする。 【解決手段】パワーテークオフノブ２５またはパワーテ
ークオフスイッチ６８を操作すると、スプリングシート
３３が前進してアイドルスプリング３２が圧縮されるよ
うにする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はディーゼルエンジン
に用いられる燃料噴射ポンプのメカニカルガバナに係
り、とくにカムシャフトに取付けられているフライウエ
ートによってエンジンの回転数をコントロールラックに
メカニカルにフィードバックするようにした燃料噴射ポ
ンプのメカニカルガバナに関する。

【０００２】

【従来の技術】ディーゼルエンジンは燃料噴射ポンプを
備え、この燃料噴射ポンプによって燃料を圧送し、ノズ
ルの噴口からシリンダ内へ燃料の噴霧を噴射するように
している。このような燃料噴霧の噴射に用いられる燃料
噴射ポンプはスピル機構を有する調量装置によって圧送
開始と圧送終了のストロークを決定することにより調量
を行なうようにしている。

【０００３】エンジンの回転数が上昇するとスピル機構
の部分における絞り抵抗によってプリフロー現象とアフ
タフロー現象が発生し、燃料の噴射量が増加することに
なる。これによって圧送ストロークが同一でも回転数の
増加に伴って噴射量が次第に大きくなり、不安定な特性
となる。

【０００４】このような特性を防止するために、燃料噴
射ポンプにはメカニカルガバナが設けられている。メカ
ニカルガバナはカムシャフトの先端部に取付けられてい
るフライウエートを具備し、このフライウエートによっ
てエンジンの回転数をフィードバックするようにしてお
り、フライウエートの開きに応じてシフタを移動させ、
テンションレバーおよびフローティングレバーを介して
コントロールラックを強制的に引戻すようにし、これに
よってプリフローとアフタフローの増加に伴って燃料の
供給量が増大するのに打勝ってエンジン速度を制御可能
とならしめる燃料噴射量制御を行なっている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】一般に車両用ディーゼ
ルエンジンの燃料噴射ポンプに取付けられているメカニ
カルガバナ、とくにオールスピードタイプのメカニカル
ガバナは、アイドリング回転数の近傍の低速域の速度変
動率をアイドルスプリングによって規定するようにして
いる。そしてこの領域における速度変動率は小さくする
のがよく、また通常走行時にはある程度大きな速度変動
率をもたせた方が走行フィーリングがよい。すなわち車
両用ディーゼルエンジンの場合には、アイドリング回転
数の近傍と低速走行域の２つの領域の速度変動率を両方
ともに小さくすることが難しい。

【０００６】ところがパワーテークオフによってエンジ
ンの出力を取出すとともに、架装物を駆動する場合にお
いては、逆に低速域における大きな速度変動率が架装物
の負荷による回転数の不安定さにつながることになる。

【０００７】メカニカルガバナに代えて電子制御を行な
う電子ガバナを用いた燃料噴射ポンプによれば、パワー
テークオフを通して架装物を駆動する際に別のプログラ
ムを用いたソフトウエア制御を実行することによって対
応可能になるが、コストが増大する問題がある。また最
高最低型とオールスピード型の切換え式のメカニカルガ
バナにおいて、低速域をオールスピード型に切替えて速
度変動率を小さくする機構もあるが、この場合にはリン
クロッドの数が増え、車両への搭載が困難になる欠点が
ある。

【０００８】本発明はこのような問題点に鑑みてなされ
たものであって、車両用ディーゼルエンジンに用いられ
る燃料噴射ポンプのオールスピード型のメカニカルガバ
ナの低速域の速度変動率を必要に応じて小さくし、これ
によってパワーテークオフを通して上物架装物を駆動す
る際に上記架装物の回転数の変化を少なくし、上物架装
物の回転数の安定化を達成するようにした燃料噴射ポン
プのメカニカルガバナを提供することを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明は、カムシャフト
に取付けられているフライウエートによってシフタを移
動させ、該シフタの移動をガバナスプリングに抗してテ
ンションレバーおよびフローティングレバーを介してコ
ントロールラックに伝達するようにした燃料噴射ポンプ
のメカニカルガバナにおいて、前記シフタと対向するよ
うにアイドルスプリングを設け、しかも該アイドルスプ
リングを移動可能なスプリングシートで受けるように
し、パワーテークオフを通してエンジンの出力を取出す
際に前記スプリングシートを前進させて前記アイドルス
プリングを圧縮するようにしたことを特徴とする燃料噴
射ポンプのメカニカルガバナに関するものである。

【００１０】前記スプリングシートがパワーテークオフ
ノブの操作に連動して前記アイドルスプリングを圧縮す
る方向に移動されるようにしてよい。

【００１１】あるいはまた、前記スプリングシートを移
動させるアクチュエータを具備し、パワーテークオフス
イッチが操作されると前記アクチュエータによって前記
スプリングシートが前記アイドルスプリングを圧縮する
方向に移動されるようにしてよい。

【００１２】

【発明の実施の形態】図１は本発明の一実施の形態の車
両用ディーゼルエンジンを示すものであって、このディ
ーゼルエンジン１０は上物架装物が取付けられる車両用
のエンジンとして用いられるものである。そしてこのエ
ンジン１０のシリンダブロックの外側には燃料噴射ポン
プ１１が取付けられている。燃料噴射ポンプ１１のカム
シャフト１２にはタイマ１３が取付けられており、この
タイマ１３によって燃料噴射ポンプ１１による噴射のタ
イミングを調整するようにしている。また燃料噴射ポン
プ１１はメカニカルガバナ１４を備え、このメカニカル
ガバナ１４によってコントロールラック１５をその長さ
方向に移動させ、各ポンプユニットが１回に噴射する燃
料の噴射量を制御するようにしている。

【００１３】メカニカルガバナ１４はコントロールレバ
ー１９を備え、このコントロールレバー１９がワイヤケ
ーブル２０を介してアクセルペダル２１に接続されてい
る。またメカニカルガバナ１４は調整レバー２３を備
え、ワイヤケーブル２４を介してパワーテークオフノブ
２５と接続されるようになっている。

【００１４】次に上記メカニカルガバナ１４の内部の構
造について説明すると、メカニカルガバナ１４内にはカ
ムシャフト１２の先端部が延びており、このカムシャフ
ト１２の先端部にはエンドプレート２９が取付けられて
いる。そしてエンドプレート２９によってフライウエー
ト３０が開閉可能に取付けられている。フライウエート
３０はその押圧子がシフタ３１を押圧し、これによって
シフタ３１を図２において右の方向に移動させるように
している。

【００１５】そしてこのシフタ３１と対向するようにア
イドルスプリング３２が配されている。アイドルスプリ
ング３２はカップ状をなすスプリングシート３３によっ
て基端部が受けられている。スプリングシート３３の外
周面には雄ねじ３４が形成されており、この雄ねじ３４
がメカニカルガバナのケーシングの筒状の部分の内周面
に設けられている雌ねじ３５と螺合されている。

【００１６】またスプリングシート３３には支軸３６が
突設して設けられており、この支軸３６の先端部に上記
調整レバー２３が取付けられている。調整レバー２３は
図３に示すように、ワイヤケーブル２４を介してパワー
テークオフノブ２５と連結されており、パワーテークオ
フノブ２５の操作に伴って調整レバー２３を介してスプ
リングシート３３が回転され、雄ねじ３４および雌ねじ
３５によってスプリングシート３３が軸線方向に移動さ
れるようになっている。

【００１７】上記メカニカルガバナ１４のシフタ３１の
両側にはテンションレバー４０が配されており、支点ピ
ン４１を中心として回動可能に支持されている。そして
テンションレバー４０の下端側の部分が連結ピン４２を
介してシフタ３１の両側部と連結されている。またテン
ションレバー４１には押圧子４３が取付けられており、
この押圧子４３がガバナスプリング４４の先端側の被押
圧子４５を押圧するようになっている。なおガバナスプ
リング４４はばね受け４６に保持されている。

【００１８】テンションレバー４０の上端側の端部には
ピン４９が植設されており、このピン４９はフローティ
ングレバー５０の切欠き５１によって受けられている。
またフローティングレバー５０の反対側の端部に形成さ
れている切欠き５２はコネクティングリンク５３に植設
されているピン５４を受入れている。なおコネクティン
グリンク５３はコントロールラック１５の基端側の部分
に固着されている。

【００１９】フローティングレバー５０は固定した支点
ピンによって支持されず、連結ピン５７を介してコント
ロールレバー１９の先端側の部分と連結されている。そ
してこのコントロールレバー１９が支点ピン５８によっ
て回動可能に支持されるとともに、ワイヤケーブル２０
を介して上述の如くアクセルペダル２１に連結されるよ
うになっている。

【００２０】以上のような構成において、ディーゼルエ
ンジン１０をアイドリング状態で駆動した場合、すなわ
ちアクセルペダル２１の踏込み量が０の状態で駆動され
た場合のメカニカルガバナ１４の図６に示す特性につい
て説明する。エンジン１０の回転はカムシャフト１２を
通してフライウエート３０に伝達され、フライウエート
３０が遠心力によって開くために、シフタ３１がアイド
ルスプリング３２を圧縮する方向に押圧する。アイドル
スプリング３２の圧縮は図６においてＡで示す回転数で
開始される。アイドルスプリング３２による制御領域は
Ｂまでの領域である。この領域を越えるとガバナスプリ
ング４４による制御領域になる。

【００２１】アイドルスプリング３２による制御領域Ａ
〜Ｂの区間において、エンジン１０の回転数が増加する
とフライウエート３０が遠心力によって開かれ、シフタ
３１がアイドルスプリング３２を押圧しながら右方へ移
動するために、テンションレバー４０が支点ピン４１を
中心として図２において反時計方向に回動される。従っ
てこのテンションレバー４０とピン４９を介して連結さ
れているフローティングレバー５０はコントロールレバ
ー１９上のピン５７を支点として時計方向に回動される
ようになる。従ってこのフローティングレバー５０の時
計方向の回動によってコントロールラック１５を右方へ
引戻し、燃料の供給量を抑える。すなわち回転数が増加
するに従ってフライウエート３０のリフトが次第に増加
するとともに、これに伴ってコントロールラック１５が
減量側へ次第に引戻される。

【００２２】エンジンの回転数が所定の値を越えると、
テンションレバー４０の反時計方向への回転角度が大き
くなり、これによってテンションレバー４０上の押圧子
４３が被押圧子４５を介してガバナスプリング４４を圧
縮するように押圧する。従ってＢ点以降は、フライウエ
ート３０に作用する遠心力とガバナスプリング４４の弾
性復元力とによって特性が決まる。そしてこの場合にエ
ンジン１０の回転数が増加するとテンションレバー４０
がガバナスプリング４４に抗して支点ピン４１を中心と
して反時計方向に回動されるとともに、これによってフ
ローティングレバー５０が連結ピン５７を中心として時
計方向に回動され、コントロールラック１５をさらに減
量側へ引戻す。従ってＢ点よりも高速側においては図６
で実線で示すような特性になる。

【００２３】アクセルペダル２１を踏込むと、ワイヤケ
ーブル２０を介してコントロールレバー１９が支点ピン
５８を中心として図２中時計方向に回動される。このた
めに連結ピン５７の位置が図２において左方へ移動する
ようになり、フローティングレバー５０はピン４９を中
心として反時計方向に回動され、この結果コントロール
ラック１５が左方、すなわち燃料の供給量を増やす方向
に動くことになる。そしてアクセルペダル２１の踏込み
に連動してフローティングレバー５０とコントロールレ
バー１９とを連結するピン５７が左方に移動されること
から、ラック特性は図６において鎖線で示す特性とな
る。

【００２４】しかも本実施の形態に係る燃料噴射ポンプ
１１のメカニカルガバナ１４は、図１および図３に示す
パワーテークオフノブ２５の操作に連動してアイドルス
プリング３２を受けるスプリングシート３３を前進させ
るようにしており、これによってアイドルスプリング３
２を圧縮し、メカニカルガバナ１４の特性を図６に示す
特性から図７に示す特性に変換するようにしている。

【００２５】図６に示す通常走行特性に対して、パワー
テークオフを通して架装物を運転する際には、アイドル
スプリング制御域とメインスプリング制御域の交点Ｂ
が、図６と図７の比較から明らかなように、高回転域の
Ｂ´に移行し、通常８００〜１５００ｒｐｍで運転され
る上物架装物をアイドルスプリング制御域、すなわち図
７に示すＣ〜Ｂ´の領域で運転するようにしている。

【００２６】アイドルスプリング３２はガバナスプリン
グ４４に比べてばね定数が小さく、このために所定のラ
ック位置の変位に対する速度変動率を小さくすることが
可能になる。またこのような対応によって、アイドルス
プリング３２のセット補償が高くなるために、アイドル
回転数が図７に示すように明らかに高くなり、上物架装
物を運転する際の回転数合わせのためのアイドルアップ
装置が不要になる。

【００２７】上物架装時におけるエンジン回転数の変動
についてより詳細に説明する。アイドルスプリング３２
が圧縮されていない通常走行の場合には図６に示す特性
になり、アイドルスプリング３２の制御範囲はＡ〜Ｂの
領域である。これに対して上物架装物作動のための回転
数はＢ点よりも高く、ガバナスプリング４４の制御域に
なる。すなわちＢ点よりも高速側の領域の特性によって
速度変動率が決定され、架装物の負荷の変動に伴ってラ
ックが△Ｒ_w だけ変位したときの速度変動率は△Ｎ_e と
なる。ここでＢ点よりも高速側の制御領域の特性は傾斜
角が小さいために速度変動量△Ｎ_e は比較的大きな値に
なる。

【００２８】これに対してスプリングシート３３を前進
させてアイドルスプリング３２を５〜６ｍｍ程度シフタ
３１側へ押込むと、アイドルスプリング３２の制御域は
図７においてＣ〜Ｂ´になり、アイドルスプリング３２
の制御域が高速側に移行する。そして上物架装物の回転
領域がアイドルスプリング３２の制御領域Ｃ〜Ｂ´の範
囲内になる。

【００２９】従って上物架装物の負荷が変動してラック
が△Ｒ_w 分変位したときの速度変動率△Ｎ_e ´は図７に
示すように、アイドルスプリング３２の制御領域の特性
によって決定される。ここでアイドルスプリング３２が
強く圧縮されているために、Ｃ〜Ｂ´の領域における特
性が急峻になり、速度変動量△Ｎ_e ' は図６に示す△Ｎ
_e よりもはるかに小さくなる。すなわち回転変動率が低
減されることになる。

【００３０】次に別の実施の形態を図４および図５によ
って説明する。この実施の形態においては、アイドルス
プリング３２を受けるためのスプリングシート３３がボ
ス状に構成されており、その外周側の雄ねじ３４がガバ
ナケーシング側の雌ねじ３５に螺合されるようになって
おり、しかも後部へ突出するように支軸３６が一体に設
けられている。この支軸３６にはタイミングプーリ６２
が固着されている。

【００３１】これに対してその近傍に配されているモー
タ６３の出力軸６４にはタイミングプーリ６５が固着さ
れている。そしてタイミングプーリ６２、６５間にはタ
イミングベルト６６が掛渡されている。モータ６３はコ
ントローラ６７によって制御されるようになっている。
そしてこのコントローラ６７にパワーテークオフスイッ
チ６８が接続されるようになっている。

【００３２】以上のような構成において、パワーテーク
オフスイッチ６８を押圧操作すると、コントローラ６７
がモータ６３を駆動する。従ってタイミングプーリ６５
が回転駆動され、タイミングベルト６６およびタイミン
グプーリ６２を介してスプリングシート３３に伝達さ
れ、スプリングシート３３がアイドルスプリング３２を
圧縮する方向に移動される。これによって架装物の運転
領域である１０００ｒｐｍ前後の制御が圧縮されたアイ
ドルスプリング３２の特性に基いて行なわれることにな
る。アイドルスプリング３２はガバナスプリング４４よ
りもセット力が小さいために、アイドルスプリング３２
による速度変動率を小さくすることが可能になり、架装
物の運転をより安定に行なうことが可能になる。

【００３３】

【発明の効果】以上のように本発明は、パワーテークオ
フを通してエンジンの出力を取出す際にスプリングシー
トを前進させ、アイドルスプリングを圧縮するようにし
たものである。

【００３４】従ってパワーテークオフを通して取出され
る出力によって駆動される架装物をアイドルスプリング
の制御域とすることが可能になるとともに、速度変動率
を小さくできるようになる。このことから上物架装物の
負荷変動に伴う速度変動率を小さくし、より安定な運転
を行なうことが可能になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】燃料噴射ポンプを備えるディーゼルエンジンの
側面図である。

【図２】メカニカルガバナの内部構造を示す側面図であ
る。

【図３】アイドルスプリングを圧縮するための構造を示
す正面図である。

【図４】別の実施の形態のメカニカルガバナの要部拡大
断面図である。

【図５】同アイドルスプリングを圧縮するための構成を
示す正面図である。

【図６】通常走行特性を示すグラフである。

【図７】上物架装物運転時の特性を示すグラフである。

【符号の説明】

１０ ディーゼルエンジン １１ 燃料噴射ポンプ １２ カムシャフト １３ タイマ １４ メカニカルガバナ １５ コントロールラック １９ コントロールレバー ２０ ワイヤケーブル ２１ アクセルペダル ２３ 調整レバー ２４ ワイヤケーブル ２５ パワーテークオフノブ ２９ エンドプレート ３０ フライウエート ３１ シフタ ３２ アイドルスプリング ３３ スプリングシート ３４ 雄ねじ ３５ 雌ねじ ３６ 支軸 ４０ テンションレバー ４１ 支点ピン ４２ 連結ピン ４３ 押圧子 ４４ ガバナスプリング ４５ 被押圧子 ４６ ばね受け ４９ ピン ５０ フローティングレバー ５１、５２ 切欠き ５３ コネクティングリンク ５４ ピン ５７ 連結ピン ５８ 支点ピン ６２ タイミングプーリ ６３ モータ ６４ 出力軸 ６５ タイミングプーリ ６６ タイミングベルト ６７ コントローラ ６８ パワーテークオフスイッチ

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】カムシャフトに取付けられているフライウ
   エートによってシフタを移動させ、該シフタの移動をガ
   バナスプリングに抗してテンションレバーおよびフロー
   ティングレバーを介してコントロールラックに伝達する
   ようにした燃料噴射ポンプのメカニカルガバナにおい
   て、 前記シフタと対向するようにアイドルスプリングを設
   け、しかも該アイドルスプリングを移動可能なスプリン
   グシートで受けるようにし、 パワーテークオフを通してエンジンの出力を取出す際に
   前記スプリングシートを前進させて前記アイドルスプリ
   ングを圧縮するようにしたことを特徴とする燃料噴射ポ
   ンプのメカニカルガバナ。
2. 【請求項２】前記スプリングシートがパワーテークオフ
   ノブの操作に連動して前記アイドルスプリングを圧縮す
   る方向に移動されることを特徴とする請求項１に記載の
   燃料噴射ポンプのメカニカルガバナ。
3. 【請求項３】前記スプリングシートを移動させるアクチ
   ュエータを具備し、パワーテークオフスイッチが操作さ
   れると前記アクチュエータによって前記スプリングシー
   トが前記アイドルスプリングを圧縮する方向に移動され
   ることを特徴とする請求項１に記載の燃料噴射ポンプの
   メカニカルガバナ。