JPS6225859B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は一定の時間関係においてエンジンの燃
焼室に燃料を供給する燃料ポンプ装置と、装置の
一部を形成しかつその各吐出行程において装置に
よつて供給される燃料量を制御するように調節し
得る制御部材と、エンジンの吸気口および排気ガ
ス排気口と、排気口からの排気ガスを吸気口に流
入させるように作動するバルブ装置を備えた圧縮
着火式エンジンに関するものである。

一般にエンジンの排気ガスが吸気口に流れ込む
ことを許す目的は、排気ガスの有害ガス含有量を
減少することである。この技術は周知である。し
かしながら、排気ガス還流のレベルは注意深く制
御する必要がある。通常還流される排気ガス量は
エンジンの負荷が増加するとき減少させるべきで
ある。

本発明は簡単かつ便利な型式の上記種類の圧縮
着火式エンジンを提供することを目的とするもの
である。

本発明によれば、上記種類の圧縮着火式エンジ
ンにおいて、前記バルブ装置はバルブ部材を含
み、そして前記バルブ部材を解放位置と閉鎖位置
の間を移動せしめるバルブアクチユエータを含
み、該バルブアクチユエータがバルブ部材に組合
わされかつ第１のシリンダ内で摺動する第１のピ
ストンと、バルブ部材を閉鎖位置に偏倚する第１
の弾性装置と、加圧された流体を供給するポンプ
装置と、第２のシリンダ内に配設された第２のピ
ストンと、第２のピストンを第２のシリンダの一
端に向けて偏倚する第２の弾性装置と、第２のピ
ストンおよび第２のシリンダ内に配設され第２の
シリンダの他端における流体圧を制御して第２の
シリンダの一端において第２のピストンの端部に
作用する流体圧力によつて発生された力が第２の
弾性装置による力および第２のピストンの他端に
作用する流体圧によつて平衡されるオリフイス装
置と、第２のシリンダの他端における流体圧が前
記第１のピストンに作用するように配設した導管
装置と、第２の弾性装置によつて加えられる力を
変化するため燃料制御の設定状態に応動する装置
とを含んでいる。

添付図面を用いて本発明を以下に詳細に説明す
る。

第１図には圧縮着火エンジン１０が示され、エ
ンジン１０は一定の時間的関係で駆動される燃料
噴射ポンプ装置１２によつて、（図示しない）パ
イプラインを介して燃料を供給される燃料噴射装
置１１を備えている。エンジンは、排気管１３お
よび吸気管１４を備え、吸気管１４はフイルタを
介して大気から空気を取り入れる。排気管１３は
分岐管１５に接続されその分岐管１５はバルブ装
置１６により吸気管１４に連結されている。バル
ブ装置の設定はバルブ・アクチユエータ１７によ
り決定される。使用状態において、バルブ装置１
６のバルブ部材が開いているとき、排気管１３か
らの排気ガスは前記バルブ部材を通過して吸気管
に吸い込まれる気流中に流れ込むことができる。

吸気管へ排気ガスを供給することは公知であ
り、このような構成は“排気ガス還流装置”と呼
ばれている。排気ガス還流装置の目的は大気中に
排出される排気ガス中の有毒ガス含有量のレベル
低下することである。

圧縮着火式エンジンに関して、新鮮な空気に対
する排気ガスの相対的量はエンジンの負荷が減少
したとき増加されるべきであり、エンジンの負荷
の指示は燃料ポンプ装置によりエンジンに供給さ
れる燃料量によつて得ることができる。

第２図には、燃料ポンプ装置１２が、線図型式
で示されており、それぞれ噴射ノズル１１に接続
するためそれぞれ１９で示す燃料出口を備えた噴
射ポンプ１８を含んでいることが分かる。噴射ポ
ンプ１８は調節可能なスロツトル２１の型式の燃
料制御部材を介して低圧燃料供給ポンプ２０によ
り燃料が供給される。燃料供給ポンプ２０の出口
圧は、燃料供給ポンプの出口２３と入口２４の間
の燃料を漏出するバルブ２２によつて制御され
る。ポンプの入口２４は燃料源たとえば燃料タン
クに接続されており、この燃料タンクとの接続は
公知のフイルタを介して行われる。バルブ２２
は、ポンプの出口２３における圧力装置が駆動さ
れる速度に従つて変化するように、構成されてい
る。燃料供給ポンプ２０と噴射ポンプ１８とはエ
ンジンの駆動部材に連結されたシヤフト２５によ
つて組み合わされていることがわかるであろう。

負荷を示すスロツトル２１の設定は、ガバナ機
構２６により決定される。ガバナ機構は関連する
エンジンの速度に応動し、このことは燃料供給ポ
ンプ２０の出口圧に応動する部材をエンジンに組
み込むことによつて行われるか、さもなくば便宜
上シヤフト２５に取付けられた遠心機構に関連す
ることができる。しかしながら、ガバナ機構は２
７で示されかつ対応するエンジンの運転速度を制
御するためオペレータによつて動かされるオペレ
ータ調整部材を含んでいる。もし部材２７がエン
ジン速度を増加するように動かされるとき、スロ
ツトル２１によつて奏される燃料流に対する制限
は減少され、またその逆も成立する。ガバナ機構
は“オールスピード”ガバナまたは“ツー・スピ
ード”ガバナと称せられている。

つぎに第３図および第４図について説明する。
第３図に示されたバルブ・アクチユエータ１７は
シリンダ２９に内設されたピストン２８の型式の
圧力応動部材を含んでいる。ピストン２８はバル
ブ装置１６のバルブ部材に連結されたピストン・
ロツド３０に連結されている。さらに、ピストン
は圧縮コイル・スプリング３１の型式の弾性装置
によつて、バルブ装置１６のバルブ部材が閉鎖さ
れる位置に偏倚される。

同様に第３図には、ピストン２８に適用される
圧力を決定するため全体的に３２で示されたバル
ブ・ユニツトが設けられている。

バルブ・ユニツト３２はシリンダ３３を含み、
その中にシリンダ３３の他端の延長部を構成する
スプリング室３８内に設けられた圧縮コイル・ス
プリング３７によりシリンダの一端に向かつて偏
倚されるピストン３４が設置されている。シリン
ダの一端は燃料供給ポンプ２０の出口と連通して
いる。スプリング３７はピストン３４から離れた
位置でばね受け３９上に装架されており、ばね受
け３９の位置はカム４０によつて制御される。カ
ム４０は、第３図に示すように、シヤフト４１に
装架されており、シヤフト４１は（図示しない）
リンク装置により調節可能なスロツトル２１に連
結されている。リンク装置およびカム４０の配置
はスロツトルの有効サイズが減少するとき、ばね
受け３９がシリンダ３３の一端から離れ、スプリ
ング３７によつてピストン３４に加えられる力を
減少させる。ピストン３４は円周溝４２を備えて
おり、ピストン内の横孔および軸方向孔４３によ
つて前記スプリング室３８と連通している。シリ
ンダ３３の壁面には一対の隔置したポート４４，
４５が形成されており、ポート４４がドレンに連
絡する一方、ポート４５は燃料供給ポンプ２０の
出口２３に連通している。さらに、スプリング室
３８は導管４６によりスプリング３１から離れた
シリンダ２９の端部と接続されている。

ポート４４，４５およよびピストン３４の横孔
および軸方向孔は共働してオリフイスを形成す
る。

運転中スプリング室３８の圧力はピストン３４
上にスプリング３７によつて加えられる力および
シリンダ３３の一端の圧力に依存する。圧力が一
定であると、スプリング３７によつて加えられる
圧力が減少するとき、ピストン３４は右に向かつ
て移動し、流体がポート４５を通つてスプリング
室３８に流れることを許す。その結果、スプリン
グ室３８の圧力は高くなり、この圧力はピストン
３４に作用してピストンは移動し、ポート４５を
塞ぐ。反対に、もしスプリング３７によつて加え
られる圧力が強くなれば、ピストン３４は左に向
かつて移動し、流体がスプリング室３８からポー
ト４４を通つて流れることを許し、スプリング室
３８の圧力低下を生ずる。スプリング室３８の圧
力はピストン２８に加えられ、その結果スプリン
グ室の圧力が増加するとピストンは右に向かつて
移動し、排気ガス還流量を増加させる。この逆も
同様である。このようにスプリングによつて発生
した力の増加は排気ガスの還流を減少させる。逆
も同様である。

カム４０は燃料制御部材に組み合わされそこで
燃料制御部材がエンジンに供給される燃料量を増
加するように、すなわちエンジンの負荷を増加す
るように動かされると、スプリング３７によつて
加えられる圧力は増加する。逆もまた同様であ
る。再び、シリンダの前記一端に加えられる流体
圧が一定であるとすると、第４図に示すカーブが
得られる。これらのカーブは理想に近く、このよ
うな配置は燃料制御部材の所定の設定に対して、
噴射ポンプの各噴射行程において吐出される燃料
量がスピード範囲全域に亘つて実質的に一定のま
まである場合に使用することができる。

燃料制御部材が上記のようなスロツトルの場合
にはこれを適用することはできず、一定のスロツ
トル設定に対して関連するエンジンのスピードが
増加するとき、各噴射行程において供給される燃
料量は、燃料流に対して利用し得る時間が減少す
るため、減少する。しかしながら、スロツトルの
設定はガバナによつて制御され、エンジン速度が
増加するとき開かれるスロツトルは上記の効果を
妨げる。スロツトルの設定が変化するとき排気ガ
ス還流の度合は変化し、結果的には一定の軽負荷
状態に対して排気ガス還流の度合は速度の上昇と
ともに低下する。

シリンダ３３の前記一端に適用される流体圧が
速度に従つて変化することは、上記の効果に反対
に作用する。第５図は制御部材の位置が速度とと
もに変化しないとするとき速度とともにスプリン
グ室３８の圧力がどのように変化するかを示して
いる。室３８の圧力は速度とともに増加し、した
がつてバルブ１６は速度の増加とともに開くこと
が分かるであろう。

燃料制御部材がスロツトルであるとき、第５図
に示された上昇特性は、所定の負荷に対する速度
上昇によりスロツトルが開かれてスプリング３７
により加えられる圧力を増加させることによつ
て、ある程度補償され、そこで負荷および速度に
対するバルブ１６の設定の変化は一層第４図に示
す変化に一層近似してくるであろう。この合成さ
れた特性は、ある種のエンジンにとつては好適な
ものである。

しかしながら、実際は、スロツトルの種々の一
定の設定に対してスロツトルを通る流れは第６図
に示されたようなものである。種々のカーブは、
速度の上昇とともに収歛するが、その収歛点はエ
ンジンの速度範囲外にある。一層正確な補正を行
うためには、シリンダ３３の前記一端の圧力をス
ロツトルの設定に従つて変化させる必要がある。
このためスロツトルに組み合わされた流体圧制御
装置が利用される。実際の装置を説明する前に、
制御装置によつて得られる特牲を第７図を参照し
て説明する。この図面は第４図に類似してるが、
種々のスロツトル設定において得られるカーブが
速度の上昇とともに拡散することを示している。
このようにしてさらに効果的な補償が得られる。

制御装置の一例を第８図に示す。一対の制御部
材４７，４８がシリンダ３３と連通している。制
御部材４７は流体が燃料供給ポンプの出口２３か
らシリンダに流れ込むのを許すように作用すると
ともにスロツトル２１の設定に従つて変化する。
また制御部材４８はドレンと連通し、スロツトル
が変化するときシリンダ３３の一端における圧力
も変化する。実際には、制限部材４７による制限
の度合はスロツトル２１が閉じられるとき減少
し、第７図に示された特性を得ることができる。
同様な効果は制限部材４７の代わりに制限部材４
８を変化させることによつても得られるが、この
場合には制限部材の変化は反対方向にしなければ
ならない。必要な場合には、両方の制限部材を変
化させることもできる。制限部材４７はシヤフト
４１の拡大部分に適合するボアの壁面に形成され
た長方形のポート４９によつて構成されている。
このシヤフト４１の端部は、シヤフトが移動する
ときポート４９を掃過する鋭い端部５１を限定す
る凹所５０を備えている。

排気ガスの還流はエンジンがその望ましい運転
温度に達したときだけ生起すべきであり、このた
めバルブ５２が導管４６に設置されている。この
バルブは、付勢されるとき流体圧がピストン２８
に適用されることを許す電磁バルブである。この
バルブが消勢されると、シリンダ２９はドレンに
接続され、スプリング３１はピストンを排気ガス
の還流が生じない位置に移動することができる。
エンジンの温度がその適正な値に達したとき閉鎖
されるスイツチが設けられている。さらに、２個
の別のスイツチが前記スイツチに直列に接続され
ており、そのうちの一つはエンジン速度がアイド
リング速度に下がつたときに開き、他の一つはエ
ンジン速度が設定速度を超えたときに開く。この
ように排気ガスの還流は、エンジンがその通常の
運転温度に達したときまたその速度が上限および
下限の間にあるときだけに得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図はエンジン装置の概略図。第２図は燃料
ポンプの概略図。第３図は燃料ポンプの一部の部
分断面側面図。第４図ないし第７図は本発明シス
テムの運転状態を示す図。第８図は第３図に示し
たポンプの一部の変型図。第９図は第８図の変型
を加えた第３図の燃料ポンプの直角方向に見た拡
大図。 １０：圧縮着火エンジン、１１：燃料噴射装
置、１２：燃料噴射ポンプ装置、１３：排気管、
１４：吸気管、１５：分岐管、１６：バルブ装
置、１７：バルブ・オペレータ、１８：噴射ポン
プ、２０：供給ポンプ、２１：スロツトル、２
２：バルブ、２３：出口、２４：入口、２５：シ
ヤフト、１６：ガバナ機構、２７：部材、２８：
ピストン、２９：シリンダ、３０：ピストン・ロ
ツド、３１：コイル・スプリング、３２：バル
ブ・ユニツト、３３：シリンダ、３４：ピスト
ン、３７：コイル・スプリング、３８：スプリン
グ室、３９：ばね受け、４０：カム、４１：シヤ
フト、４２：溝、４３：軸方向孔、４４，４５：
ポート、４６：導管、４７，４０：制限部材、４
９：ポート、５０：凹所、５１：鋭い端部、５
２：バルブ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 一定の時間関係においてエンジンの燃焼室に
   燃料を供給するポンプ装置と、前記装置の一部分
   を形成しかつその各吐出行程において前記装置に
   よつて供給される燃料量を制御するように調節し
   得る燃料制御部材と、エンジンの吸気口および排
   気口と、該排気口からの排気ガスを吸気口に流入
   させるように作動するバルブ装置とを含み、且つ
   該バルブ装置がバルブ部材および該バルブ部材を
   解放位置と閉鎖位置との間を移動せしめるバルブ
   アクチユエータを含んでおり、該バルブアクチユ
   エータがバルブ部材に組合わされ且つ第１のシリ
   ンダ内で摺動し得る第１のピストンと、バルブ部
   材を閉鎖位置に偏倚する第１の弾性装置と、加圧
   された流体を供給するポンプ装置と、第２のシリ
   ンダ内に配設された第２のピストンと、第２のピ
   ストンを第２のシリンダの一端に向けて偏倚する
   第２の弾性装置と、第２のピストンおよび第２の
   シリンダ内に配設され第２のシリンダの他端にお
   ける流体圧を制御して第２のシリンダの一端にお
   いて第２のピストンの端部に作用する流体圧力に
   よつて発生された力が第２の弾性装置による力お
   よび第２のピストンの他端に作用する流体圧によ
   つて平衡されるオリフイス装置と、第２のシリン
   ダの他端における流体圧が前記第１のピストンに
   作用するように配設した導管装置と、第２の弾性
   装置によつて加えられる力を変化するため燃料制
   御の設定状態に応動する装置とを含む圧縮着火式
   エンジン。 ２ 前記燃料制御部材がスロツトル部材を含み、
   前記エンジンが前記スロツトル部材に結合された
   バルブ装置を含み、前記バルブ装置が前記スロツ
   トル部材の設定に従つて第２シリンダの前記一端
   に作用する流体圧を変化させる特許請求の範囲第
   １項記載の圧縮着火式エンジン。 ３ 前記ポンプ装置が装置の一部を形成する低圧
   燃料ポンプを含み、前記装置が低圧燃料ポンプの
   出力圧を制御する安全バルブを含み、出力圧がエ
   ンジンの速度に従つて変化する特許請求の範囲第
   ２項記載の圧縮着火式エンジン。 ４ 前記バルブ装置が低圧ポンプの出口を第２シ
   リンダの一端に接続する通路内に配置された特許
   請求の範囲第３項記載の圧縮着火式エンジン。 ５ 前記導管装置内に別のバルブ装置を含み、前
   記別のバルブ装置がエンジン速度が予定範囲外に
   あるとき前記圧力応動部材に対する流体圧の作用
   を阻止するように作動する特許請求の範囲第４項
   記載の圧縮着火式エンジン。 ６ 前記別のバルブ装置がエンジンの温度に応動
   する特許請求の範囲第５項記載の圧縮着火式エン
   ジン。