JPS6055696B2 - デイ−ゼルエンジンの燃料噴射装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、排気ガス還流装置を備えたディーゼルエン
ジンの燃料噴射装置に関するものである。

従来より、ディーゼルエンジンにおいて排気ガスを吸気
通路に還流する排気ガス還流装置を備えて、排気ガス中
のＮＯＸの発生を抑制するようにすることはよく知られ
ている。このような排気ガス還流装置を備えたディーゼ
ルエンジンにおいては、アイドリングを含む低回転域で
はＮＯＸの抑制効果が少ない一方、高回転域では耐久性
、信頼性の点で問題があるので、排気ガス還流を所定の
回転領域内で行いたいという回転数制御の要求が ある
。また、低負荷域では元来ＮＯＸが少なく、排気ガス還
流による効果が少ない一方、高負荷域では排気ガス還流
を行うと出力不足およびスモー ク（黒煙）の発生を引
起こすので、排気ガス還流を所定の負荷領域内で行いた
いという負荷制御の要求がある。 ところで、このよう
に排気ガス還流領域をエンジンの回転数および負荷によ
つて設定する場合、通常、ディーゼルエンジンにおいて
は、エンジン 回転数信号は、ピックアップコイル等か
らなる回転センサによつて取出し、正確な回転数制御が
可能であるのに対し、負荷信号は、負荷が燃料噴射量に
対応することを利用して燃料噴射ポンプのコントロール
レバーの角度によつて検出しているが、燃料噴射ポンプ
のガバナーの特性により燃料噴射量すなわち負荷が上記
コントローールレバーの動きと多少ずれ、第２図に示す
如くコントロールレバーの角度が一定の場合、エンジン
回転数の上昇に伴つて負荷（燃料噴射量）が減少すると
いう”特性を示す。

そのため、排気ガス還流領域を、第２図に示すように
、エンジン回転数がＮ、（例えば１０００にμｍ）−Ｎ
２（例えば３０００にμｍ）の範囲内で、かつコント
ロールレバーの角度がθ、〜θ２の範囲とした場合、上
記したガバナーの特性により、エンジン回転数が高くＮ
２に近い状態では角度がθ２に近くても燃料噴射量がそ
れほど多くないが、エンジン回転数が低くＮ１に近い場
合には角度がθ２に近いと燃料噴射量が最大となる。

従つて、コントロールレバー角度がθ２に近く、エンジ
ン回転数がＮ１に近い場合、最大燃料噴射量となる全負
荷時に排気ガス還流を行うようになり、その結果、全負
荷時における吸入空気量の減少により出力不足とスモー
ク（黒煙）が発生するという問題がある。尚、上記スモ
ークの発生を解消すべく全負荷位置を下げて最大燃料噴
射量を全エンジン回転数の領域にわたつて減少させると
、排気ガス還流を行わない運転状態で必要な出力が得ら
れず、最大燃料噴射量にかからないθ２よりも小さいコ
ントロールレバー角度でのみ排気ガス還流を行うように
すれば、排気ガス還流領域が狭くなり、必要なＮＯＸ低
減効果が得られないという問題がある。本発明は斯かる
点に鑑み、排気ガス還流時のみ最大燃料噴射量を減少さ
せて全負荷位置を規制するようにすることにより、排気
ガス還流停止時の出力不足を生じることなく、全負荷時
の排気ガス還流によるスモークの発生を防止できるよう
にしたディーゼルエンジンの燃料噴射装置を提供せんと
するものである。すなわち、本発明は、排気ガスを吸気
通路に還流する排気ガス還流装置を備えたディーゼルエ
ンジンの燃料噴射装置において、最大燃料噴射量を規制
する制御装置を設け、上記排気ガス還流装置による排気
ガス還流時に該制御装置を作動して最！大燃料噴射量を
減少させるよう・にしたものである。

以下、本発明を図面に示す実施例に基づいて詳細に説明
する。

第１図は分配型燃料噴射ポンプＡを備えたディこーゼル
エンジンに適用した例を示し、１はエンジン、２は吸気
通路、３は排気通路、４は排気通路３の排気ガスを取出
して吸気通路２に還流する排気ガス還流通路であつて、
該排気ガス還流通路４にはダイヤフラム装置５によつて
開閉作動する還ｔ流制御弁６が介設されている。

上記ダイヤフラム装置５は、還流制御弁６をロッド５ａ
を介して支持するダイヤフラム５ｂと、該ダイヤフラム
５ｂによつて画成された負圧室５ｃと、該負圧室５ｃ内
に縮装されたスプリング５ｄとを備え、上記負圧室５ｃ
は三方電磁弁４７を介設した負圧通路７を介して、エン
ジン１により駆動される真空ポンプ８に接続されており
、該真空ポンプ８の負圧が負圧室５ｃに導入されること
によりダイヤフラム装置５が作動して還流制御弁６を開
作動せしめ、排気ガス還流通路４を開いて、エンジン１
からの排気ガスを吸気通路２に還流するようにした排気
ガス還流装置９が構成されている。） 一方、上記分配
型燃料噴射ポンプＡにおいて、１０は内部に燃料が供給
されるポンプ室１１を形成するハウジング、１２は該ポ
ンプ室１１内の燃料を分配圧送するプランジャ、１３は
プランジャ１２と一体にドライブシャフト１４によつて
エンジン回転数の１１２の速度で回転駆動されるカムデ
ィスクであつて、該カムディスク１３にはエンジンの気
筒数と同数のフェイスカム１３ａが設けられ、プランジ
ャスプリング（図示せず）によつてプランジャ１２とカ
ムディスク１３がローラ１５側に付勢され、カムディス
ク１３のフェイスカム１３ａが固定側のローラ１５に圧
接されてカムリフト量だけプランジャ１２を往復運動せ
しめるものである。

上記プランジャ１２には、ハウジング１０の吸入ボート
と連通する吸入スリット１２ａ１中心油路１２ｂ１ハウ
ジング１０の吐出路１７と連通する分配スリット１２ｃ
１およびポンプ室１１内に開口するカットオフボート１
２ｄがそれぞれ設けられ、このプランジャ１２の外周に
は上記カットオフボート１２ｄの開閉を行うカットオフ
スリーブ１８がスライド可能に嵌装されている。上記プ
ランジャ１２は、その後退時に吸入スリット１２ａと吸
入ボート１６との合致により、タンクより給送されたポ
ンプ室１１内の燃料を先端チャンバー１９内に吸入し、
次に、プランジャ１２の回転と前進により吸入ボート１
６が閉じると同時に圧縮し、吸入スリット１２ｃと吐出
路１７とが合致することにより、圧縮された高圧燃料を
デリバリバルブ２０を介して所定気筒の燃料室へ噴射し
、続いて、プランジャ１２がさらに前進すると、、カッ
トオフボート１２ｄがカットオフスリーブ１８の側方へ
移動して開口することにより、プランジャ１２内部の高
圧燃料をポンプ室１１へ放出してその圧力か低下し、噴
射を終了するものである。このプランジャ１２の往復動
は、プランジヤ１２の１回転中に気筒数だけ行われ、プ
ランジャ１２の外周に等間隔に設けられた吐出路１７（
１つしか図示していない）により各気筒に順次噴射され
るものである。また、燃料噴射量の増減は、カットオフ
スリーブ１８をスライドさせ、プランジャ１２の有効ス
トローク量を変更させることにより、すなわちカットオ
フボート１２ｄの開口時期を調整することにより行われ
、上記カットオフスリーブ１８が図の左方に移動すると
噴射量が減少し、逆に右方へ移動すると噴射量が増加す
るものである。また、２１はポンプ室１１内上部に内蔵
されているハーフオールスピードガバナであつて、該ガ
バナ２１の作動により前記カットオフスリーブ１８の移
動調整をエンジン回転数に応じて行い、燃料噴射量を第
２図に示すように調整するものである。上記ガバナ２１
において、２２はドライブシャフト１４に固定されれた
駆動ギヤ２３と噛合するガバナギヤ２４を回転可能に支
持するガバナシャフト、２５は該ガバナシャフト２２に
設けたガバナギア２４と一体に構成されたフライウェイ
トホルダ２６に組込まれたフライウェイト、２７はガバ
ナシャフト２２に沿つてスライド可能に取り付けられた
ガバナスリーブであつて、遠心力によるフライウェイト
２５の拡張動作によつてガバナスリーブ２７がスライド
するように構成されている。さらに、２８および２９は
上記ガバナスリーブ２７の移動に追随して回動されるテ
ンションレバーおよびスタートレバーであつて、このテ
ンションレバー２８およびスタートレバー２９は、コレ
クタレバー３０に固定された共通の第１ピン３１を支点
として回動するように支承されているとともに、スター
トレバー２９の背面にはガバナスリーブ２７の先端が当
接している。

該スタートレバー２９の下端にはボールヘッドピン３２
が立設され、該ボールヘッドピン３２は前記カットオフ
スリーブ１８のピン孔１８ａに係合し、スタートレバー
２９の回動に応じてカットオフスリーブ１８が移動する
ように構成されている。尚、３３は、上記スタートレバ
ー２９とテンションレバー２９との間に弾装されたスタ
ートスプリングである。一方、３４はハウジング１０に
シャフト３５を介して軸支されたコントロールレバーで
あつて、該コントロールレバー３４はケーブル又はリン
ク３６等を介してアクセルペダル３７と連動され、また
上記シャフト３５の内端には偏心ピン３８を介してヨー
ク３９の一端が取り付けられ、該ヨーク３９の他端には
、上記テンションレバー２８の上端部にアイドルスプリ
ング４０を介して挿通されたアイドルピン４１が連結さ
れ、上記ヨーク３９にはガバナスプリング４２とパーシ
ャルロードスプリング４３との２つの圧縮スプリングが
決められた荷重で組込まれており、コントロールレバー
３４の角度が大きくなると、すなわちアクセルペダル３
７の踏み込み量が大きくなると、それに応じてヨーク３
９が図で左側に引張られ、ヨーク３９内のスプリング４
２，４３の張力によつてテンションレバー２８を左側に
引張るように作用するものである。尚、上記コレクタレ
バー３０は第２ピン４４によりハウジング１０に固定さ
れ、下部のサポートスプリング４５により付勢されてお
り、その回動位置はフルロード調整ねじ４６により調整
される。加えて、上記三方電磁弁４７には三方電磁弁４
７を開閉制御する制御装置４８が接続され、さらに該制
御装置４８には、上記駆動ギヤ２３（又はガバナギヤ２
４）の凹凸による間隙変化によりエンジン回転数に対応
した回転数パルス信号を出力するピックアップコイルで
構成された回転センサ４９、およびコントロールレバー
３４の角度を検出するポテンショメータで構成された角
度センサ５０がそれぞれ接続されている。

上記制御装置４）８は、第４図に示すように、回転セン
サ４９からの回転数信号Ｎを例えば１０００ｒｐｍに相
当する第１基準値Ｎ１と大小比較して該基準値Ｎ１より
も大きいときにＨレベル信号を出力する第１比較器７０
と、回転センサ４９からの回転数信号Ｎを例えば７３０
００ｒ′Ｐｍに相当する第２基準値Ｎ２と大小比較して
該基準値Ｎ２よりも小さいときにＨレベル信号を出力す
る第２比較器７１と、上記第１および第２比較器７０，
７１からのＨレベル信号を共に受けたとき（つまりＮ１
くＮ＜Ｎ２）にＨレベル信号を出力する第１ＡＮＤ回路
７２と、角度センサ５０からの角度信号θを第１基準値
ｅ１と大小比較して該基準値θ１よりも大きいときにＨ
レベル信号を出力する第３比較器７３と、角度センサ５
０からの角度信号０を上記第１基準値θ１よりも大きい
第２基準値θ２と大小比較して該基準値θ２よりも小さ
いときにＨレベル信号を出力する第４比較器７４と、上
記第３および第４比較器７３，７４からのＨレベル信号
を共に受けたとき（つまりθ１くθ〈θ２）にＨレベル
信号を出力する第２ＡＮＤ回路７５と、上記第１および
第２ＡＮＤ回路７２，７５からのＨレベル信号を共に受
けたとき（Ｎ＝Ｎ１〜Ｎ２でかつθ＝θ１〜θ２）に三
方電磁弁４７を作動させる第３ＡＮＤ回路７６とを備え
てなる。よつて、回転センサ４９からの回転数信号が設
定範囲内（エンジン回転数Ｎ１〜Ｎ２）のときで、かつ
角度センサ５０からの角度信号が設定範囲内（コントロ
ールレバー３４角度θ１〜θ２）のときには、制御装置
４８により三方電磁弁４７を作動せしめてダイヤフラム
装置５の負圧室５ｃを真空ポンプ８と連通せしめること
により、該ダイヤフラム装置５が作動して還流制御弁６
の開作動により排気ガス還流を行う一方、回転数信号お
よび角度信号が上記設定範囲外のとき（エンジン回転数
がＮ１以下又はＮ２以上、あるいはコントロールレバー
３４角度がθ１以下又はθ２以上のとき）には制御装置
４８により三方電磁弁４７を非作動としてダイヤフラム
装置５の負圧室５ｃを大気に開放することにより、該ダ
イヤフラム装置５が非作動となつて還流制御弁６の閉作
動により排気ガス還流を停止するように構成されている
。さらに、５１は上記燃料噴射ポンプＡの燃料制御部材
を構成するテンションレバー２８の燃料増量方向への移
動量（回動量）を規制する最大噴射量規制装置てあつて
、該最大噴射量規制装置５１はダイヤフラム５２によつ
て画成された負圧室５３を有し、該負圧室５３は分岐通
路５４を介して三方電磁弁４７とダイヤフラム装置５の
負圧室５ｃとの間の負圧通路７に連通し、該負圧室５３
にはスプリング５５が縮装されている。

また、上記．ダイヤフラム５２には小径部とその下方に
形成された大径部とからなる係合部５６ａを有する作動
ロッド５６が連結され、該作動ロッド５６の係合部５６
ａにはピン５８によつてハウジング１０に回動自在に枢
支された規制レバー５７の一端５７・ａが係合し、該規
制レバー５７の他端５７ｂは上記テンションレバー２８
の燃料増量方向（図では反時計方向）の回動規制するよ
うに該テンションレバー２８の上端部に対峙している。
よつて、三方電磁弁４７の作動時（すなわち排気ガス還
流時）には、負圧室５３に負圧が作用してダイヤフラム
５２をスプリング５５のばね力に抗して上方に偏倚させ
、それに伴つて作動ロッド５６が上昇することにより規
制レバー５７が作動ロッド５６の大径の係合部５６ａに
当接し規制レバー５７を図で反時計方向に回動せしめて
テンションレバーの燃料増量方向への回動を規制する規
制位置に位置せしめ、よつてこのテンションレバー２８
の回ノ動規制により燃料噴射ポンプＡの最大燃料噴射量
を減少規制する一方、三方電磁弁４７の非作動時（すな
わち排気ガス還流停止時）には負圧室５３に負圧が作用
せず大気に開放されることにより、スプリング５５によ
つてダイヤフラム５２を下方・に偏倚させ、作動ロッド
５６を下降させ、それに伴つて規制レバー５７を図て時
計方向に回動せしめて作動ロッド５６の小径の係合部５
６ａと当接し規制レバー５７の一端５７ａがテンション
レバー２８の燃料増量方向への回動の妨げとならない”
退避位置に位置せしめ、よつてテンションレバー２８の
回動規制の解除により燃料噴射ポンプＡからの所期の最
大燃料噴射量の燃料噴射を可能とするように構成されて
いる。次に、上記実施例の作動について述べれば、エン
ジン回転数がＮ１（例えば１０００ｒ″Ｐｍ）〜Ｎ２（
例えば３０００ｒｐｍ）の範囲内で、かつエンジン負荷
が設定範囲内、すなわちアクセルペダル３７と連動する
燃料噴射ポンプＡのコントロールレバー３４の角度がθ
１〜θ２のときには、それらを検出する回転センサ４９
および角度センサ５０からの各信号を受けて制御装置４
８により三方電磁弁４７が作動することにより、ダイヤ
フラム装置５が作動し、還流制御弁６が開作動して排気
ガス還流が行われる。

その際、上記三方電磁弁４７の作動により最大噴射量規
制装置５１は作動状態にあり、その規制レバー５７は燃
料噴射ポンプＡのテンションレバー２８の燃料増量方向
への回動を規制する規制位置にある。

そのため、全負荷時、上記テンションレバー２８が最大
燃料噴射量とすべく燃料増量方向（図で反時計方向）に
回動しようとしても、上記規制レバー５７によつて一定
限度に回動規制され、つまり最大燃料噴射量が減少規制
されることになる。したがつて、第２図に示すエンジン
回転数に対する燃料噴射量特性図において、全負荷線Ｌ
上における回転数Ｎ１時の点Ｃとコントロールレバー角
度θ２時の点Ｄとの附連Ｄでは全負荷位置が破線の如く
ＣＤに下がり、排気ガス還流時の最大燃一料噴射量が減
少し、その結果、第２図斜線で示す部分が排気ガス還流
領域となる。

よつて、排気ガス還流時には燃料の過剰な供給が防止さ
れてスモークの発生を防止することができる。一方、エ
ンジン回転数がＮ１以下又はＮ２以上、あるいはコント
ロールレバー３４の角度がθ１以下又はθ２以上のとき
は、それらを検出する回転センサ４９および角度センサ
５０からの各信号を受けて制御装置４８により三方電磁
弁４７が非作動状態となり、ダイヤフラム装置５の非作
動による還流制御弁６の閉作動により排気ガス還流は停
止される。

その際、上記三方電磁弁４７の非作動により最大噴射量
規制装置５１も非作動となり、その規制レバー５７は退
避位置に回動して、テンシヨンレーバー２８の燃料増量
方向への回動を妨げることがない。

よつて、排気ガス還流停止時には燃料噴射ポンプＡによ
り所期の最大燃料噴射量が得られ、良好な出力性能を確
保することができる。第３図は各気筒毎にプランジャを
有する列型燃料噴射ポンプＢを備えたディーゼルエンジ
ンに適用した例を示し、第１図と同一の部分については
同一の符号を付してその説明を省略する。

第３図において、６０は燃料噴射ポンプ本体、６１は該
ポンプ本体６０内に配設された燃料制御ラックであつて
、該燃料制御ラック６１の一端はガバナ２１のリンク機
構およびコントロールレバー３４を介してアクセルペダ
ル３７に連結されている。６２は上記燃料制御ラック６
１の他端に対向して配設され、該燃料制御ラック６１の
燃料増量方向（図では左方）の移動量を規制する最大噴
射量規制装置であつて、該最大噴射量規制装置６２は、
制御装置４８からの排気ガス還流信号発信時に三方電磁
弁４７と共に作動するソレノイド６３と、一端が上記ソ
レノイド６３に連結され他端が上記燃料制御ラック６１
の他端と対峙し該ソレノイド６３の作動により燃料制御
ラック６１の燃料増量方向への移動を規制する規制位置
に回動する規制レバー６４とからなり、排気ガス還流時
、ソレノノイド６３の作動により規制レバー６４が規制
位置に回動して燃料制御ラック６１の燃料増量方向への
移動を規制し、最大燃料噴射量を減少規制するように構
成されている。

尚、６５は燃料制御ラック６１の燃料増量方向への最大
移動量を規制レバー６４を介して調整する最大移動量調
整ねじである。したがつて、本実施例においても、排気
ガス還流時のみ、燃料制御ラック６１の燃料増量方向へ
の移動量が規制され、最大燃料噴射量が減少規制される
ので、燃料の過剰な供給を防止してスモークの発生を防
止することができる。

尚、第３図の実施例では最大噴射量規制装置６２をソレ
ノイド６３で作動するようにしたが、第１図の実施例の
如く負圧で作動するものとしてもよいのは勿論である。

また、上記実施例では燃料の噴射ポンプＡ又はＢのガバ
ナとしてハーフオールスピードガバナ２１を用いた例に
ついて述べたが、オールスピードガバナを用いたものに
ついても同様に適用できるのは言うまでもない。さらに
、上記第１図の実施例では燃料噴射ポンプＡのテンショ
ンレバー２８の燃料増量方向への移動量を規制し、また
第３図の実施例では燃料噴射ポンプＢの燃料制御ラック
６１の燃料増量方向への移動量を規制するようにしたが
、その他燃料噴射ポンプＡのカットオフスリーブ１８等
の各種の燃料制御部材の燃料増量方向への移動量を規制
するようにしてもよいのは勿論である。

以上述べたように、本発明によれば、排気ガスを吸気通
路に還流する排気ガス還流装置を備えたディーゼルエン
ジンの燃料噴射装置において、最大燃料噴射量を規制す
る制御装置を設け、上記排気ガス還流装置による排気ガ
ス還流時に該制御装置を作動して最大燃料噴射量を減少
させるようにしたことにより、排気ガス還流停止時の良
好な出力性能を確保しつつ、排気ガス還流時の全負荷時
での燃料の過剰供給を防止してスモークの発生を確実に
防止することができ、よつて出力性能、耐久性および工
ミッション性能等の向上を併せ図ることができるもので
ある。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の実施態様を例示するものて、第１図は一
実施例の概略構成図、第２図はエンジン回転数に対する
燃料噴射量特性を示す図、第３図は他の実施例の概略構
成図、第４図は制御装置の一例をを示すブロック回路図
である。 Ａ・・分配型燃料噴射ポンプ、１・・エンジン、２・・
吸気通路、３・・排気通路、４・・排気ガス還流通路、
５・・ダイヤフラム装置、６・・還流制御弁、７・・負
圧通路、８・・真空ポンプ、９・・排気ガス還流装置、
１８・・カットオフスリーブ、２１・・ハーフオールス
ピードガバナ、２８・・テンションレバー、３４・・コ
ントロールレバー４７・・三方電磁弁、４８・・制御装
置、４９・・回転センサ、５０・・角度センサ、５１・
・最大噴射量規制装置、５７・・規制レバー、Ｂ・・列
型燃料噴射ポンプ、６１・・燃料制御ラック、６２・・
最大噴射量規制装置、６３・・ソレノイド、６４・・規
制レパー。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 排気ガスを吸気通路に還流する排気ガス還流装置を
   備えたディーゼルエンジンの燃料噴射装置において、最
   大燃料噴射量を規制する制御装置を設け、上記排気ガス
   還流装置による排気ガス還流時に該制御装置を作動して
   最大燃料噴射量を減少させるようにしたことを特徴とす
   るディーゼルエンジンの燃料噴射装置。 ２ 制御装置はポンプの燃料制御部材の燃料増量方向へ
   の移動量を規制するものである特許請求の範囲第１項記
   載のディーゼルエンジンの燃料噴射装置。