JPS62101845A

JPS62101845A - 燃料噴射時期制御装置

Info

Publication number: JPS62101845A
Application number: JP24058385A
Authority: JP
Inventors: Hiroto Kono; 裕人河野; Shigeki Nakatani; 茂樹中谷; Shiro Sasaki; 史郎佐々木
Original assignee: Mazda Motor Corp
Current assignee: Mazda Motor Corp
Priority date: 1985-10-29
Filing date: 1985-10-29
Publication date: 1987-05-12

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エンジンに用いられる燃料噴射ポン
プにおける燃料噴射時期御装置に関するものである。

（従来技術）ディーゼルエンジンにおいては、エンジン回転数上昇に
伴って燃料噴射時期を進角させるためのスピードタイマ
を備えているのが一般的である。

このスピードタイマは、高圧室と低圧室とを画成するタ
イマピストンを備えて、エンジンにより駆動されるポン
プからの吐出燃料（高圧燃料）で充満される燃料貯留室
に対して上記高圧室が連通される一方、上記低圧室は例
えば上記ポンプの吸込側（低圧側）に連通されている。

そして、上記高圧室と低圧室との差圧に応じたタイマピ
ストンの押圧力と所定のばね力に設定されたバランスス
プリングとの釣合に応じた当該タイマピストンの変化位
置に応じて、燃料噴射時期（進角量）が決定されるよう
になっており、上記差圧が大きくなる程進角量がリニア
に大きくされる。

ところで、高地（大気圧の小さい場所）では、低地（大
気圧の大きい場所）に比して空気密度が小さくなるため
、エンジン出力の低下や失火が生じ易くなる、という問
題を生じる。

このため従来、実開昭５９−５６３３６号公報に示すよ
うに、前記スピードタイマに対して、高度（大気圧）補
正装置を設けるようにしたものが提案されている。すな
わち、前記高圧室と低圧室とを連通ずる連通路を設ける
と共に、この連通路の有効開口面積を、大気圧が小さい
ときには大気圧の大きいときに比して小さくすることに
より、高圧室と低圧室との差圧が大きくなる方向に補正
して、この差圧を大きくした分燃料噴射時期をより進角
させ、これによってエンジン出力の低下や失火を防止す
るようにしたものが提案されている。

（発明が解決しようとする問題点）しかしながら、上記従来のものでは高地補正すなわち高
地での燃料噴射時期の進角により、エンジン回転数が大
きくなるとノッキングを生じてしまう、という問題があ
った。この点を詳述すると、通常燃料噴射時期の進角量
は、エンジン出力の確保のため、上記ノッキングが生じ
ないぎりぎりの範囲で設定されることが多く、このノッ
キングが生じるノッキン”グゾーンは、エンジン回転数
と上記進角量とをパラメータとしたグラフにおいて、第
４図に示すような領域となっている。一方、高地補正す
なわち高圧室と低圧室との差圧増大に伴う燃料噴射時期
の進角は、エンジン回転数が上昇するのに伴って高圧室
の圧力が上昇する関係上、第４図破線で示すγ線のよう
になり、このγ線から明らかなように、この進角の度合
は、低地での燃料噴射時期（α線）に対して、エンジン
回転数が小さいときの方がエンジン回転数の大きいとき
よりも大きくなる。この結果、所定のエンジン出力を確
保するための最大進角量を確保しようとすれば、エンジ
ン回転数がある場合以上になるとどうしてもノッキング
ゾーンに入ってしまうことになっていた。

したがって１本発明の目的は、高地での十分なエンジン
出力の確保と失火とを防止しつつ、ノッキングをも防止
し得るようにした燃料噴射時期御装置を提供することに
ある。

（問題点を解決するための手段、作用）前述の目的を達
成するため、本発明にあっては、高圧室と低圧室とを連
通ずる連通路有効開口面積の調整を、大気圧のみならず
エンジン回転数をもパラメータとして行うようにして、
ノッキングが生じないエンジン低回転域では高地補正に
よる進角の度合を十分に大きくする一方、ノッキングが
問題となってくるエンジン高回転域では、この高地補正
に伴う進角の度合を小さくするようにしである。具体的
には。

スピードタイマの高圧室と低圧室とを連通ずる連通路の
有効開口面積を、大気圧が小さいときには大気圧の大き
いときに比して小さくするようにした燃料噴射時期御装
置において、エンジン回転数の大きいときはエンジン回転数の小さい
ときに比して前記有効開口面積を大きくする方向に補正
する補正手段を備えている、ような構成としである。

このような構成とすることにより、所定の最大進角量を
確保しつつ、ノッキングゾーンにとび込まない範囲で高
地補正による進角を極力大きくすることができる。

（実施例）以下本発明の実施例を、添付した図面に基ずいて説明す
る。

第１図においてＡはいわゆるＶＥ型とされた分配式の燃
料噴射ポンプを示し、これについて説明すると、ハウジ
ング１に一体化されたバレル２内に、プランジャ３が回
転自在かつ摺動自在として嵌挿されている。また、ハウ
ジング１には、プランジャ３に対して直列にドライブシ
ャフト４が回転自在に保持され、このドライブシャフト
４により、上記プランジャ３の他、ベーン式のポンプ５
および後述するがバナ機構６が回転駆動されるようにな
っている。勿論、ドライブシャフト４は、図示を略すエ
ンジンにより回転駆動されるものである。

前記ハウジングｌ内には、ポンプ５からの吐出燃料で充
満された燃料貯留室Ｂが形成され、この燃料貯留室Ｂが
、吸込通路８を介して前記／ヘール２内に開口されてい
る。このバレル２内には、プランジャ３により圧力室り
が画成される一方、プランジャ３の先端部外周には、そ
の周回方向に間隔をあけて、気筒数に応じた数のインテ
ークスリット９が形成され、プランジャ３の回転および
摺動位置に応じてインテークスリット９が吸込通路８と
合致されたときに、圧力室りに燃料が供給されるように
なっている。また、プランジャ３内には、常時圧力室り
に開口する吐出通路ｌＯが形成されると共に、該吐出通
路１０に連なってプランジャ３の側面に開口する１つの
吐出口１１が形成されている。そして、バレル２の周面
には、その周回り方向に間隔をあけて気筒数に応じた数
の分配口１２が開口され、プランジャ３の回転および摺
動位置に応じて、吐出口１１が分配口１２に順次連通さ
れるようになっている。勿論、この各分配０１２は、接
続口１３より、それぞれ図示は略すが、プリパルバルブ
、配管を介してエンジンの各気筒に設けた燃料噴射ノズ
ルに接続されている。

上述のような構成により、前記プランジャ３は、その回
転および摺動に応じて、前記圧力室りへの燃料供給（圧
力室りの膨張、およびインテークスリット９の吸気通路
８に対する連通）と、圧力室り内の燃料圧送（吐出口１
１と分配口１２との連通）とを行なって、所定順序で燃
料噴射ノズルへ燃料を圧送する。このようなプランジャ
３の回転位置に応じた摺動位置を所定のものとするため
、プランジャ３にカムプレー）１５が一体化され、この
カムプレー）１５に突設された気筒数に応じた数のカム
面１５ａが、順次ローラ１６に当接することにより、そ
の回転位置に応じた所定の摺動位置をとり得るようにさ
れている。このローラ１６は、後述するようにポンプ５
からの燃料圧に応じて変位されるスピードタイマ１７の
タイマピストン１８により、ロッド１９を介してカムプ
レート１５の周回方向に若干変位されるようになってお
り、これ晴より、エンジン回転数に応じて燃料噴射時期
が進角されることとなる。

なお、前記スピードタイマ機構１７とポンプ５とは、理
解を容易にするため、第１図においては、通常良く行わ
れているようにプランジャ３に対して９０″ずれた方向
として描かれている。

燃料噴射ノズルへの燃料量の調整は、プランジャ３に外
周に摺動自在に嵌挿されたコントロールスリーブ２０を
、レバー機構２１、既知スプリング機構２２（図面では
簡略化して示している）を介して、コントロールレバー
２３を操作することによって行われる。すなわち、プラ
ンジャ３には、吐出路１０に連なると共に燃料貯留室Ｂ
に開口するリリーフポート２４が形成され、このリリー
フボート２４の開口時期（プランジャ３の有効ストーク
）が、コントロールスリーブ２０をプランジャ３に対し
て相対変位させることによって調整される。また、この
コントロールスリーブ２０の位置は、前述したがバナ機
構６によっても調整されるものであり、このため、前記
ドライブシャフト４に一体の歯車２５Ａに噛合する歯車
２５Ｂに対して、フライウェイト２６が一体回転するよ
うに設けられ、エンジン回転数すなわちドライブシャフ
ト４の回転数に応じたフライウェイト２６の変位量が、
前記歯車２５Ｂを保持する軸２７に摺動自在とされたス
リーブ２８を介して、前記レバー機構２１に伝達される
ようになっている。なお、吸込通路８は、電磁式のカッ
トオフバルブ３０によって開閉されるようになっている
。

前記スピードタイマ１７は、ハウジングｌに形成された
シリンダ３１を備えて、このシリンダ３１内に、タイマ
ピストン１８が摺動自在に嵌挿されている。このタイマ
ピストン１８によって、シリンダ３１内は、タイマピス
トン１８の一端面（第２図右方側〕側において高圧室Ｅ
が、また他端面側に低圧室Ｆが画成されている。この高
圧室Ｅには、タイマピストン１８に形成された流入路３
２を介して、常時燃料貯留室Ｂの高圧の油圧が導入され
るようになっている。また、上記低圧室Ｆは、連通路３
４を介して、低圧側すなわちポンプ５の流入口側に常時
連通されている。そして、タイマピストン１８は、低圧
室Ｆ内に配設したバランスプリング３３によって、高圧
室Ｅ側（第２図右方側）へ向けて付勢されている。

前記スピードタイマ１７に対しては、第２図に示すよう
な高度（大気圧）補正装置４工が付設されている。この
高度補正装置４１は、有底筒状のケーシング４２と、該
ケーシング４２の一端開口側に着座されて実質的にシリ
ンダを構成する筒状のガイド４３と、を有し、ガイド４
３を燃料噴射ポンプＡのハウジングｌに嵌合した状態で
、ケーシング４２を該ガイド４３を押えつつハウジング
１に固定することにより、該両者４２と４３とがハウジ
ング１に一体化されている。

上記ガイド４３内にはプランジャ４４が摺動自在に嵌挿
され、該プランジャ４４の基端部（第２図右端部）は、
ケーシング４２内に延在されている。このケーシング４
２内は、開口４５を通して常時大気と連通された大気室
Ｇとされ、この大気室Ｇ内には、ベローズ４６が収納さ
れている。このベローズ４６は、弾性体により蛇腹状の
筒状体とされた本体４６ａと、該本体４６ａの各開口端
を気密に閉塞するように一体化された断面略ハツト状の
端壁部材４６ｂとから構成され、このようなベローズ４
６内は、所定の圧力および温度下において所定圧の気体
が封入された基準圧室Ｈとされている。

上記ベローズ４６は、その各端に設けた端壁部材４６ｂ
を利用して、前記プランジャ４４と該プランジャ４４の
延長線上においてケーシング４２に螺合された調整ロッ
ド４７との間に架設されている。また、プランジャ４４
は、バランススプリング４８により、ベローズ４６を縮
める方向すなわち調整ロッド４７へ向けて付勢されてい
る。これにより、大気室Ｇ内の圧力が高まるとベローズ
４６が縮長され、また大気室Ｇ内の圧力が低下するとベ
ローズ４６が伸長され、このようなベローズ４６の伸縮
に伴って、プランジャ４４が大気圧に応じた変位位置と
される。なお、この大気圧に応じたプランジャ４４の変
位位置の微調整は、調整ロッド４７を、ケーシング４２
外より回転操作してその螺合位置を変更することにより
行われ、この微調整後に、ロックナツト４９により調整
ロッド４７がロックされる。

前述したプランジャ４４は、スピードタイマ１７の高圧
室Ｅと低圧室Ｆとを連通ずるハウジングｌに形成された
連通路５１の有効開口面積を調整するものとなっている
。すなわち、高圧室Ｅより伸びる上流側連通路５１ａが
、ガイド４３に形成された小さな有効開口面積の開口４
３ａを介して該ガイド４３内（の通路４３ｃ）に開口さ
れ、また低圧室Ｆへ連なる下流側連通路５１ｂの上流側
が、ガイド４３に形成された大きな有効開口面積の開口
４３ｂを介して該ガイド４３内（の通路４３ｃ）に開口
されている。

一万、プランジャ４４は、第３図にも示すように、その
先端部（第２図左端部）側より順次、大径部４４ａ、小
径部４４ｂ、大径部４４ｃとされ、前述したガイド４３
の両開口４３ａと４３ｂとは、上記大径部４４ａと４４
ｃとの間すなわち小径部４４ｂ外周囲に形成される空間
Ｊを介して連通され得るようになっている。そして、プ
ランジャ４４の変位位置に応じて、大径部４４ｃの肩部
４４ｄによって、開口４３ａの有効開口面積が調整され
るようになっており、このようにして、開口４３ａとプ
ランジャ４４（の肩部４４ｄ）とが、可変絞りを構成し
ている。

さらに、高圧室Ｅに連なる上流側連通路５１ａからは、
分岐連通路５１ｃが分岐されて、該分岐連通路５１ｃは
、ガイド４３の先端部内に開口、すなわちプランジャ４
４の先端面４４ｅに対して高圧室Ｅの圧力を作用させる
ようになっている。

なお、上述したようなプランジャ４４の軸心は、スピー
ドタイマ１７のタイマピストン１８の軸心文（第２図参
照）と直交するようにされ、したがって第１図では、ス
ピードタイマ１７と同様に高度補正装３１４１は、９０
°ずれは位置関係として描かれている。

さて次に、以上のような構成の作用について説明する。

先ず、低地にあっては、大気圧が十分に大きいため、ベ
ローズ４６は大きく縮長された状態となる。これにより
、プランジャ４４は大きく後退した位置（第２図、第３
図右方向位置）となり、連通路５１の実質的な有効開口
面積を決定する開口４３ａの有効開口面積が、第２図に
示すように十分に大きくされる。これにより、高圧室Ｅ
と低圧式Ｆとの差圧が小さいものとなるため１、スピー
ドタイマ１７により燃料噴射時期の進角量は、第４図一
点鎖線で示すα線のように低地走行に適した小さなもの
となる。

一方、高地においては、大気圧が低下するためベロース
４６が伸長し、プランジャ４４を前進（第２図、第３図
左方動）させる、これにより、開口４３ａの有効開口面
積が小さくなるので、スピードタイマ１７の高圧室Ｅと
低圧室Ｆとの差圧が低地のときよりも大きく、すなわち
燃料噴射時期の進角量が低地のときよりも大きくされる
。このとき、エンジン回転数の上昇に伴って、分岐通路
５１ｃを介して、プランジャ４４の先端面に作用する圧
力（高圧室Ｅの圧力）が高くなるため、プランジャ４４
はこの分後退され、燃料噴射時期の進角度合は、エンジ
ン低回転域よりもエンジン高回転域の方が小さくされる
。このように、従来からの高地（大気圧）補正に加えて
、一本発明ではエンジン回転数に伴なう補正がなされて
、高地における燃料噴射時期の進角は、第４図実線で示
すβ線のようになる。このように、エンジン高回転域で
の進角の度合が低地での進角特性α線に対して小さくさ
れるため、ノッキングゾーンに入ることを避けつつ、高
地での進角が行われることになる。

第５図〜第７図は本発明の第２実施例を示すもので、前
記実施例と同一構成要素には同一符号を付してその説明
を省略する（このことは以下のさらに他に実施例につい
ても同様である。

本実施例では、高地補正に伴う燃料噴射時期の進角の度
合を、エンジン低回転域とエンジン高回転域とで、２段
階に分けて行うようにしたものである。すなわち、第５
図、第６図に示すように、プランジャ４４は、その先端
部側より順次、大径部４４ａ、小径部４４ｂ、中径部４
４ｆとする一方、可変絞りを：下流側連通路５１ｂが連
なる開口４３ｂと、上記大径部４４ａの先端肩部４４ｇ
によって構成し、さらに大径部４４ａと中径部４４ｆと
の間の空間Ｋが、プランジャ４４の変位に応じて、高圧
室Ｅ側に連なる開口４３ａに対して連通、遮断するよう
にしたものである。

上記構成において、低地においては、第７図α線で示す
ように、前記実施例と同じに通常の進角がなされる。ま
た、高地においては、第５図に示すように、空間Ｋが開
口４３ａ（高圧室Ｅ）に連通される一方、開口４３ｂの
有効開口面積が小さくされる。このときの高圧室Ｅの圧
力によるプランジャ４４を後方（第４図、第５図右方）
へ押圧するように作用する受圧面積の大きさは、大径部
４４ａ、小径部４４ｂ、中径部４４ｆの各断面積をＸｌ
、Ｘ２、Ｘ３　（ＸＩ＞Ｘ３＞Ｘ２）　とすると、実質
的にＸ３となる。

この状態から、エンジン回転数上昇につれて、プランジ
ャ４４が後方動（第４図、第５図左方動）シ、やがて上
記空間にと開口４３ａとの連通が断たれることになる。

このときの高圧室Ｅの圧力によるプランジャ４４を後方
へ押圧するように作用する受圧面積の大きさは、実質的
Ｘ１となる。よって、第６図のように空間Ｋが開口４３
＆と遮断されたときのプランジャ４４を後方へ押す力Ｆ
２は、第５図のように空間Ｋが開口４３ａに連通されて
いるときの押圧力Ｆ１よりも大きくなる（Ｘ　１　＞Ｘ
　１であるため）。したがって、高地における進角量は
、第７図β１線あるいはβ２線で示すように、空間Ｋが
開口４３＆と遮断された時点に変曲点Ｚを有する折れ線
上となり、エンジン回転数上昇に伴なう進角の度合が、
この変曲点Ｚを境にして急激に小さくされる。

第８図、第９図は本発明の他の実施例を示すもので、高
地補正を、所定の高度以上になったときは、−律進角量
を大きく設定する一方、ノッキングゾーンに近づくエン
ジン高回転域となったときにこの高地補正に伴う進角を
中止させて、低地の進角と同じようにしたものである。

すなわち、第８図に示すように、所定以上の高地となっ
たときは、プランジャ４４により開口４３ｂを塞ぐ一方
、エンジン回転数がある値にまで上昇したときに、この
間口４３ｂが開かれるようになっており、このような構
成における進角の様子を、第９図に示しである。

以上実施例について説明したが、本発明はこれに限らず
１例えば次のような場合をも含むものである。

■例えば高度に応じてその開度が可変とされる電磁弁を
、連通路５１に対して、高度補正装置４１のプランジャ
４４によって制御される可変絞りと並列に設けることに
よって、エンジン回転数に応じた進角補正を行うように
してもよい。

（′７）プランジャ４４を電磁式に作動させるようにし
て、高度に応じた進角量をエンジン回転数を加味してあ
らかじめマツプ化して作成しておき、このマツプに基づ
いてプランジャ４４をコンピュータ制御するようにして
もよい。

（発明の効果）本発明は以上述べたことから明らかなように、／ツキン
グを回避しつつ高地で十分な進角を行わせて、高地での
出力確保および失火防止を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第４図は本発明の第１実施例を示すもので
、第１図は側面断面、第２図は第１図の要部拡大側面断
面図、第３図は第２図の要部拡大断面図、第４図は進角
の様子を示すグラフである。第５図ないし第７図は本発明の第２実施例を示すもので
、第５図、第６図は互いに異なる作動状態を示す要部拡
大断面図、第７図は進角の様子を示すグラフである。第８図、第９図は本発明の第３実施例を示すもので、第
８図は要部拡大断面図、第９図は進角の様子を示すグラ
フである。Ａ：燃料噴射ポンプＢ：燃料貯留室Ｅ：高圧室Ｆ：低圧室Ｇ：大気室Ｈ：基準王室１５：カムプレート（進角量）１７：スピードタイマ１８：タイマピストン４１：高度補正装置４４ニブランジヤ４３ａ、４３ｂ：開口５１：連通路第４図

Claims

【特許請求の範囲】

（１）スピードタイマの高圧室と低圧室とを連通する連
通路の有効開口面積を、大気圧が小さいときには大気圧
の大きいときに比して小さくするようにした燃料噴射時
期制御装置において、エンジン回転数の大きいときはエンジン回転数の小さい
ときに比して前記有効開口面積を大きくする方向に補正
する補正手段を備えている、ことを特徴とする燃料噴射
時期制御装置。