JPS60138231A - 列形燃料噴射装置 - 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） 本発明はディーゼル機関用の列形燃料噴射装置に関する
。

（従来例） 従来の列形燃料噴射装置においては、カム軸上に設けた
複数のカムにより複数のプランジャを駆動し、プランジ
ャの上昇行程中のある区域内でプランジャによりシリン
ダの噴射ノズ！へ燃料を圧送するに当り、例えばプラン
ジャを回して上記燃料圧送区域の終点（圧送路わり点）
を変え、それにより燃料圧送の有効ストロ−′りを変え
て噴射ノズルへの燃料圧送量（燃料噴射量）を変更して
いた。

ところが従来の装置においては、■）燃料圧送区域の始
点（圧送開始点）が一定になっていること、（至）　プ
ランジャの上昇速度が下死点と上死点の近傍を除いて略
一定になっていることが原因して燃料噴射率（カム軸単
位回転角度当りの燃料噴射量）を変更するととができな
かった。そのため従来は全ての機関回転速度−負荷域で
燃料の良好な燃焼性能を得るととが難しかった。即ち例
えば低速時に排ガス中に混じる青白煙を減少させるため
燃料噴射率を太き目に設定すると、高速高負荷時にはキ
ャビテーションやエロージョンが発生したり、多次噴射
が生じて燃焼性能が悪化する。一方燃料噴射率を小さ目
に設定すると、高速高負荷時の燃焼性能は良くガるが、
低速時の青白煙が増加する。

（発明の目的） 本発明は列形燃料噴射装置において、燃料噴射量だけで
なく燃料噴射率をも機関回転速度や負荷等に応じて変更
自在とすることを主な目的としている。

（発明の構成） 本発明による列形燃料噴射装置は、（ａ）　プランジャ
に燃料圧送区域の始点と終点の双方を変更しうるコント
ロールスリーブを嵌め、（ｋ））　プランジャの上昇速
度が次第に増加した後極大点を境に次第に減少するよう
にカムを異形に成形し、（Ｃ）　カム軸内に油圧式タイ
マ機構を組み込み、上記タイマ機構を作動させる電磁弁
を設けたものである。

（実施例） まず本発明を採用したディーゼル機関の全体構造を簡単
に説明する。即ち本発明のディーゼル機関を上方から見
た場合の概念的な構成を示す第１図において、１はクラ
ンクケースで、クランクケース１には例えば４個のシリ
ンダ２を上方から取り付けている。クランクケース１内
にはクランク軸を軸支しており、ケース１から外部へ突
出したクランク軸軸端部にははずみ車Ｓを固定している
。

４は燃料噴射ポンプのハウジングで、ハウジング４内に
は後述する如く例えば４個の噴射ポンプを設けている。

噴射ポンプめ吐出−口５は高圧管６を介して各シリンダ
２に設けた噴射ノズル７に連通している。８は本発明に
よる主アクチュエイタ、９は副アクチュエイタで、両ア
クチュエイタ８．９はハウジング４に取り付けられてい
る。後に詳述する如く主アクチュエイタ８は主として燃
料噴射率を、又副アクチュエイタ９は燃料噴射量を変更
するための機構である。副アクチュエイタ９は従来のガ
バナに相当する。両アクチュエイタ８．９には位置セン
サ１１．１２をそれぞれ付設しておシ、両センザ１１．
１２により燃料噴射率と燃料噴射量を検出できるように
なっている。１３は後述のタイマ機構を作動させるだめ
のタイミングコントロールパルプ、１４はタイマ機構の
位置センサで、センサ１４によ多燃料噴射時期を検出で
きるようになっている。又１５はアクセルペダル、１６
ははずみ車８に設けた回転速度センサ、１７はその他の
センサ群である。センサ群１７は例えば吸気圧センサ、
吸気圧センサ、水温センサ、グローカレントセンサ等か
らなっている。

本発明においては、例えばアクセルペダル１５と回転速
度センサ１６から負荷の値と機関回転速度をマイクロコ
ンピュータのＣＰＵ１８　（中央処理装置）に入力し２
、これらの入力値とセンサ群１７からの入力値とに応じ
て燃料噴射率、燃料噴射量及び燃料噴射時期をＣＰＵ１
８により自動的にフィードバック制御できるようになっ
ている。なおこの場合「フィードバック制御」とは勿論
前述の各センサ１１．１２．１４からの入力値と制御目
標値とを対照させながら噴射率等を制御することを指す
。

次に列形燃料噴射装置の主要部を詳［７く説明する。第
２図は一部を破断した側面図であり、そのうち２点鎖線
で囲んだ部分Ａ、Ｂは９０°展開した断面を示している
。第２図中ハウジング４内には前述の通シ例えば４個の
燃料噴射ポンプ２０が配置されている。即ちハウジング
４は筒状のホルダ２１を介して筒状バレ／ｌ／２２を支
持しておち、バレル２２内にはプランジャ２８の上部が
摺動自在に嵌合している。バレ／ｌ／２２の上方のホル
ダ２１内には周知のデリバリパルプ２４を設けており、
プランジャ上端とデリバリパルプ２４との間のバレ）ｖ
２２内には加圧室８０（ポンプ室）を形成している。プ
ランジャ２Ｂの長手方向略中間部にはスプリングシート
２５を固定しており、シート２５トホルダ２１との間に
はリターンスプリング２６を配置している。プランジャ
２８の下端にはローラホルダ２７を固定し、ホルダ２７
はピン２８により筒状ローラ２９を軸支している。

プランジャ２Ｂの下部には本発明によるコントロールス
リーブ３１が摺動及び回動自在に嵌合している。即ち前
述の主アクチュエイタ８はハウジング４内を第２図の左
右方向に伸びる長いコントロールロッド８２を有し、ロ
ッド３２に略直角に設けた４個のピン８８は各スリーブ
３１の環状溝８４に嵌っている。そして主アクチュエイ
タ８内のソレノイドでロッド８２を駆動することにより
スリーブ８１は１ヲンジヤ２８に対し上下方向に摺動自
在となる。又副アクチュエイタ９はハウジング４内を左
右方向に伸びる長いコントロールロッド８４を有し、ロ
ッド８４に設けたラック３５ハ各スリーブ８１のピニオ
ン８６に保合している。

そして副アクチュエイタ９内のソレノイドでロッド３５
を駆動することによりスリーブ３１はプランジャ２３に
対し回動自在となる。

スリーブ３１の上部には漏油孔８７（スピＡ／）を設け
ている。又スリーブ３１に略対応する位置の１ランジャ
外周には２種類のリード８８．８９を設けている。即ち
リード８８はプランジャ２８の中心線と平行に設けられ
、プランジャ２８が下死点近傍にある時にはその下部が
スリーブ３１がら下方へ突出している。又リード８９は
リード８８よ勺幾分上方寄りに１フンジヤ２８の中心線
に対し傾斜した姿勢で設けられている。そして両リード
８８．３９はプランジャ２８内の軸方向孔（図示せず）
を介して加圧室３０に連通している。

筒状のカム軸４１は外周に４個のカム４２を有し、カム
４２はローフ２９に当接している。カム４２は後述する
如く異形に成形しである。カム軸４１の内周にはスリー
ブ４８等からなるタイマ機構５０を介してカム入力軸４
４が相対回動自在に嵌合している。即ちスリーブ４８の
小径部４８ａの外周とカム軸４１の内周には通常のスプ
ラインが設けられ、スリーブ４８はカム軸４１に対し摺
動のみ自在となっている。又小径部４８ａの内周とカム
入力軸４４の外周にはへリカ！スプラインが設けられ、
スリーブ４Ｂはカム入力軸４４と力　″ム軸４１に対し
て摺動する際に同時にカム入力軸４４に対し相対的に回
動するようになっている。

カム軸４１とカム入力軸４４との間には油圧による高圧
室４５と低圧室４６を設け、スリーブ４８の大径部４８
ｂが両室４５．４６の間の油密を保持している。両室４
５．４６は油路を介して連通しておす、前述のタイミン
グコントロールバルブ１３（電磁弁）がその油路を遮断
自在としている。

カム入力軸４４の端部（第２図左端部）にはトランスフ
ァポンプ４７（例えばベーンポンプ）を設けている。ポ
ンプ４７は入力軸４４により駆動され、各噴射ポンプ２
０の加圧室３０とタイマ機構５０の高圧室４５及び低圧
室４６へ燃料を送給するようになっている。両室４５．
４６内の燃料はタイマ機構５０の作動油として使用され
る。なお４８は余剰燃料の吐出口、４９は燃料タンクで
ある。

カム入力軸４４０回転力はスリーブ４３を介してカム軸
４１に伝わり、プランジャ２３はカム軸４１上のカム４
２に駆動されてカム軸４１の１回転中に上昇と下降を１
回ずつ行う。ここで第８図との対照によシ本発明のカム
４２につき説明する。

即ち第８図の横軸はカム角度（プランジャの上昇行程に
対応するカム軸の回転角度）を、又縦軸はカム速度（プ
ランジャの上昇速度）を表わしており、カム角度、カム
速度共下死点においてゼロとなっている。そして本発明
では第３図中実線の如くカム角度が増すにつれてカム速
度が次第に増加した後極大点Ｐを境に次第に減少するよ
うにカム４２を異形に成形している。なお第８図中２点
鎖線はカム角度とプランジャリフト量との関係を表わし
ている。

プランジャ２Ｂ（第２図）の上昇し始め時には、加圧室
８０内の燃料がリード３８がらホルダ２７内に漏れ、噴
射ノズルへの燃料圧送は行われない。

カム角度が第３図の０１に達すると、リード３８けスリ
ーブ８１により閉じられ、加圧室３ｏ内の燃料油圧が高
まる。それに伴い燃料はデリバリパルプ２４の抵抗に打
ち勝ち、吐出口５、前述の高圧管を介して噴射ノズルへ
圧送され、ノズルからシリンダ内へ噴射される。カム角
度が０２に達すると、リード８９が漏油孔８７に連通し
、加圧室Ｂｏ内の燃料が孔３７からホルダ２７内に漏れ
て燃料圧送は終了する。即ち第２図のスリーブ位置では
、第８図中に斜線で示す区域ＣＩ　（カム角度域）内で
のみ噴射ノズルへ燃料が圧送され、その間のカム速度域
は８０〜Ｓ２である。

次に第２図の状態から副アクチュエイタ９によシヌリー
プ３１を回動させると、リード８９と漏油孔３７との間
の軸方向の間隔が変わり、それにより第３図の燃料圧送
路わり点θ２が移動して燃料噴射量が変更されることに
なる。なおスリーブ８１を回しても圧送開始点θ１は移
動しない。

第２図の主アクチュエイタ８によりスリーブ８１を例え
ば下方へ摺動させると、燃料圧送開始点は第３図の０３
に、又圧送路わり点はθ４にそれぞれ移シ、燃料圧送中
のカム速度域は８３〜Ｓ４となる。との場合、燃料圧送
中のカム速度域が先程より低くなるので、噴射ノズルへ
圧送される燃料は先程より弱く付勢され、燃料噴射率は
低下する。逆にスリーブ３１を上方へ摺動させると、燃
料圧送中のカム速度域が高くなり、燃料噴射率は増加す
る。

なお噴射率変更時に燃料噴射時期の補正が必要となる場
合は、タイミングコントロールパルプ１８を作動させれ
ば良い。例えばパルプ１３により高圧室４５内の燃料の
一部を低圧室４６へ逃がすと、両室４５．４６の圧力変
化によりスリーブ４３が第２図の左方へ摺動し、それと
共にカム軸４１はカム入力軸４４に対し相対回動する。

本発明を具体化する時、第２図のタイマ機構５０はシス
テムオイルで作動するようにしても良い。

その場合、カム軸４１とカム入力軸４４を上記システム
オイルで潤滑することができる。噴射ポンプ２０やシリ
ンダの個数は自由に変更できる。なお本発明の「列形燃
料噴射装置」は、カム入力軸、カム軸、タイマ機構、燃
料噴射ポンプ、コントロールスリーブ、アクチュエイタ
、高圧管、噴射ノズル等からなる集合体を指している。

（発明の効果） 以上説明したように本発明によると、（ａ）　プランジ
ャに燃料圧送区域の始点（圧送開始点）と終点（圧送路
わり点）の双方を変更しうるコントロールスリーブを嵌
め、（１））　カム角度が増すにつれてカム速度が次第
に増加した後極大点を境に次第に減少するようにカムを
異形に成形したので、コントロールスリーブにより燃料
圧送区域に対応するカム速度域を変え、それにより燃料
噴射率を変更することができる。従ってあらゆる機関回
転速度−負荷域で最適の燃焼状態を得ることが可能とな
る。又コントロールスリーブで従来通り燃料噴射量を変
更することもできる。なお従来のように通常のカムを使
用すると、第８図中に破線Ｘで示す如くプランジャ上昇
行程中の広い区域（カム角度域）に渡ってカム速度が略
一定となり、燃料噴射率の変更の幅が著しく狭められる
問題がある。

又第２図のタイマ機構５０をシステムオイルで作動させ
、トラヌファボンプ４７から噴射ポンプ２０の加圧室８
０のみへ燃料を送給するように構成すると、燃料の噴射
圧をより高くすることができる。

又第１図の如く燃料噴射率、噴射量及び噴射時期ヲマイ
クロコンピュータのＣＰＵ１８で自動的にフィードバッ
ク制御できるように構成すると、噴射率、噴射量及び噴
射時期の制御が容易になり、しかも迅速、正確に行える
。センサ群１７を採用し、吸気圧、吸気温等のデータを
参考にして噴射率等の制御を行うようにすると、制御性
能が一層向上する。

又ソレノイド式アクチュエイタ８．９（第２図）を採用
してコントロールスリーブ８１を電子制御すると、スリ
ーブ８１の操作が確実になり、アクチュエイタ８．９も
小型化する。電磁弁１８を用いるとタイマ機構５０の作
動が正確に行える。

【図面の簡単な説明】

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. カム軸上に設けた複数のカムにより複数のプランジャを
   駆動し、プランジャの上昇行程中のある区域内でプラン
   ジャによシンリンダの噴射ノズルへ燃料を圧送する形式
   の列形燃料噴射装置において、プランジャに１記燃料圧
   送区域の始点と終点の双方を変更しうるコントロー／Ｉ
   ／ヌリープを嵌めると共にプランジャの上昇速度が次第
   に増加した後極大点を境に次第に減少するように上記カ
   ムを異形に成形し、カム軸内に油圧式タイマ機構を組み
   込み、上記タイマ機構を作動させる電磁弁を設けること
   によ多燃料噴射率を変更した後、燃料噴射時期を補正で
   きるようにしたことを特徴とする列形燃料噴射装置。