JPS6323372B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、過給機を装備したデイーゼルエンジ
ンの燃料噴射装置に関するものである。

（従来の技術） 一般に、デイーゼルエンジンの燃料噴射装置
は、エンジンの回転数の上昇に伴つて噴射時期を
進めるよう構成されているが、エンジンの運転
性、騒音、排気ガス特性等を改善するためにはさ
らに正確な噴射時期制御を行う必要がある。

従来、このようなエンジン回転数の上昇に応じ
て噴射時期を進角させるものに対し、騒音、排気
ガス特性を改善するものとして、例えば特開昭54
−23715号公報に開示されているように、低速運
転時には遅角させ、高速運転時には進角させるも
のがある。

（発明が解決しようとする問題点） 一方、近年、特に自動車用デイーゼルエンジン
においては、高出力化のため過給機を装備するケ
ースが増えてきており、この過給機を装備した場
合の過給圧力（吸気圧力）の上昇に対しては、従
来、何ら噴射時期の制御は成されていなかつた。
そのため、過給圧力の上昇に伴つて騒音、排気ガ
ス特性等が悪化する問題があつた。

すなわち、過給圧力の上昇に伴い、シリンダの
圧縮終了時の圧力および温度が上昇して着火性が
良くなり、燃料の着火遅れが減少するため、燃焼
時の最高圧力および最高温度が高くなつて、その
分、燃焼騒音の悪化、NOx排出量の増大等を招
くものである。

よつて、過給圧力に応じて燃料噴射時期を制御
する必要が生じるのである。

本発明はかかる点に鑑みてなされたもので、燃
焼時の最高圧力と最高温度を、過給圧の制御と燃
料噴射時期のリタードとの双方の組合せによつ
て、燃焼時の最高圧力を一定レベルに抑えること
により、エンジン出力、燃費の低下を抑制しつ
つ、騒音並びにNOx排出量等を低減させ、エン
ジンの熱効率と騒音、エミツシヨン性との両立改
善を図り得るようにすることを目的とする。

（問題点を解決するための手段） すなわち、上記の燃焼時の最高圧力と最高温度
との低減に対して、エンジンの燃焼性（熱効率）
を悪化させない程度に燃料噴射時期をリタードさ
せながら、このリタードだけでは補い得ない分を
過給圧のリリーフでカバーすることにより、この
最低限の過給圧リリーフ、つまり吸気充填量の十
分な確保を行いつつ、最高圧力点までの昇圧特性
（昇圧勾配）を緩やかにして急激燃焼を抑え、よ
つて出力、燃費の向上を図りつつ、騒音、NOx
の低減を図ることである。換言すれば、騒音、
NOxの低減を、燃料噴射時期のリタードと最低
必要量の過給圧制御とに分担させることにある。

具体的に、本発明の講じた解決手段は、過給機
を装備したデイーゼルエンジンの燃料噴射装置に
おいて、吸気通路の過給圧力が大気圧を越える設
定値以上に上昇したとき、その圧力上昇に対応し
て圧力が高くなる程、燃料噴出時期の遅角補正量
を増大させる噴射時期補正手段と、過給圧力の上
記設定値より高い所定値以上の昇圧を阻止して最
大過給圧力を一定圧力に保持する過給圧力調整手
段とを備える構成としたものである。

（作用） このことにより、本発明では、噴射時期補正手
段により、吸気通路の過給圧力が大気圧を越える
設定値以上に上昇すると、その圧力上昇に対応し
て圧力が高くなる程燃料噴射時期の遅角補正量
（リタード量）が増大される。これに加えて、過
給圧力調整手段により、過給圧力の上記設定値よ
り高い所定値以上の昇圧が阻止されて最大過給圧
力が一定圧力に保持される。すなわち、エンジン
の燃焼性（熱効率）を悪化させない程度に噴射時
期をリタードさせながら、このリタードだけでは
補い得ない分を過給圧のリリーフでカバーするこ
とになる。これにより、この最低限の過給圧のリ
リーフ、つまり吸気充填量の十分な確保を行いつ
つ、最高圧力点までの昇圧特性が緩やかになり、
急激燃焼が抑えられるので、出力、燃費の向上を
図りつつ、騒音、NOxを低減できるのである。

（実施例） 以下、本発明の実施例を図面に基づいて詳細に
説明する。

第１図ないし第３図に示す本発明の第１実施例
である分配型燃料噴射ポンプにおいて、１はハウ
ジング、２はエンジンのクランクシヤフト（図示
せず）の1/2の回転数で駆動するドライブシヤフ
ト、３はハウジング１内に形成されたポンプ室、
４はポンプ室３を燃料タンク（図示せず）に連通
せしめる吸入孔である。該吸入孔４の途中には上
記ドライブシヤフト２により駆動されるベーン型
のフイードポンプ５が介設され、該フイードポン
プ５の駆動により燃料タンクからの燃料を吸入孔
４を介してポンプ室３に圧送し、よつてポンプ室
３の内部圧力をフイードポンプ５を駆動するドラ
イブシヤフト２の回転数、すなわちエンジン回転
数の上昇に伴つて増大させるように構成されてい
る。

６はハウジング１に形成した摺動孔７内に嵌装
されたポンプ兼分配用プランジヤであつて、該プ
ランジヤ６の端部にはエンジンの気筒数に対応す
る数の山を有するカム面８ａが形成されたカムデ
イスク８が固定され、該カムデイスク８とドライ
ブシヤフト２とはドライビングデイスク（図示せ
ず）を介して回転方向に連結されている。一方、
９はハウジング１内にドライブシヤフト２と同心
に回転可能に設けられたローラホルダであつて、
該ローラホルダ９には上記カムデイスク８のカム
面８ａの山数（すなわち気筒数に対応する数）と
同数のローラ１０，１０，…が保持され、該ロー
ラ１０，１０，…にはカムデイスク８のカム面８
ａがプランジヤスプリング（図示せず）によつて
押付けられており、ローラ１０上をカムデイスク
８が回転することにより、プランジヤ６に燃料の
吸入圧送のための往復動と分配のための回転とを
同時に行わせるように構成されている。すなわ
ち、プランジヤ６が吸入行程（第１図では下降
動）にある場合には、ポンプ室３の燃料がハウジ
ング１に形成した供給孔１１からプランジヤ６の
頭部外周面に設けた複数の縦溝１２の１つを経て
プランジヤ室１３に供給され、プランジヤ６が圧
送行程（第１図では上昇動）に移行すると、供給
孔１１と縦溝１２との連通が切離され、プランジ
ヤ室１３の燃料が圧縮されて、プランジヤ６内に
形成した縦孔１４から分配機構１５を経て、ハウ
ジング１内に円周方向に気筒数に対応する数だけ
形成した逆止弁１６を有する吐出孔１７の１つへ
供給され、図外の噴射ノズルから気筒内へ噴射さ
れるようになつている。

また、１８は、上記プランジヤ６のポンプ室３
側に突出する部分において上記プランジヤ６の縦
孔１４と連通するカツトオフポート１９を開閉す
るように揺動自在に嵌装されたカツトオフスリー
ブであつて、上記カツトオフポート１９がカツト
オフスリーブ１８の上縁から外れてポンプ室３に
開口すると、燃料がポンプ室３に流出して吐出孔
１７側への吐出を停止し噴射終りとするものであ
る。該カツトオフスリーブ１８には図示していな
いがレバーを介してカバナ機構が連結されてお
り、該ガバナ機構によつてプランジヤ６上の位置
が調整され、この位置調整により噴射終りが変化
し、すなわち噴射量の増減を制御するように構成
されている。

一方、２０は燃料噴射時期を制御するタイマー
であつて、該タイマー２０はハウジング１内に形
成したシリンダ２１内を摺動するタイマーピスト
ン２２を有し、該タイマーピストン２２は固定軸
２３を枢軸として揺動自在なレバー２４を介して
ローラホルダ９と連結されているとともに、シリ
ンダ２１内のタイマーピストン２２を挾んで一方
側にはスプリング２５が縮装され且つフイードポ
ンプ５の吸入側燃料圧が作用する第１油圧室２６
が形成され、また他方側にはタイマーピストン２
２に設けた油圧通路２７を介してポンプ室３の燃
料圧が作用する第２油圧室２８が形成されてい
る。上記第１油圧室２６と第２油圧室２８との差
圧（すなわちエンジン回転数に応じた燃料圧）お
よびスプリング２５のばね力によつてタイマーピ
ストン２２の位置、すなわちレバー２４を介して
のローラホルダ９の内周方向位置が決定され、こ
のローラホルダ９の内周方向位置が決定され、こ
のローラホルダ９の内周方向位置の変化によりロ
ーラ１０とカムデイスク８のカム面８ａとの接触
位置が変わり、ドライブシヤフト２の周方向の位
相と上記接触位置すなわちプランジヤ６の作動位
置との相対的な変化が生じて、ドライブシヤフト
２の回転に対し燃料噴射時期を変化させる。よつ
て、上記差圧がスプリング２５のばね力より大で
あるときにこの差圧によりタイマーピストン２２
をスプリング２５のばね力に抗して第２図で上方
に移動させ、ローラホルダ９を時計方向に回動さ
せて燃料の噴射時期を進角させるように構成され
ている。加えて、２９は上記ローラホルダ９に形
成した切欠き３０に係合するように設けられた偏
心カムであつて、該偏心カム２９の回動軸３１は
ハウジング１に回転自在に支承されている。該回
転軸３１のハウジング１から突出する他端部には
レバー３２が軸着され、該レバー３２にはダイヤ
フラム装置３３が連結されている。該ダイヤフラ
ム装置３３は、排気ターボ過給機３４を備えたデ
イーゼルエンジン３５における吸気通路３６の過
給圧力によつて作動するもので、ダイヤフラム３
７によつて区画された圧力室３８と大気室３９と
を有し、該圧力室３８は上記吸気通路３６の過給
圧力を導入するように圧力導入通路４０を介して
吸気通路３６のコンプレツサー４１下流に連通さ
れている。一方、上記大気室３９内にはスプリン
グ４２が縮装され、また上記ダイヤフラム３７は
ロツド４３を介して上記レバー３２に連結されて
いる。そして、上記吸気通路３６の過給圧力が大
気圧を越える設定値以上に上昇したときには、そ
の圧力上昇に対応して、ダイヤフラム３７をスプ
リング４２のばね力に抗して第３図では右方に偏
倚させ、このダイヤフラム３７の偏倚によりレバ
ー３２並びに偏心カム２９を回動させ、よつてこ
の偏心カム２９の回動によりローラホルダ９を第
２図で反時計方向に回動させて、圧力が高くなる
程燃料噴射時期の遅角補正量を増大させるように
した噴射時期補正手段が構成されている。

さらに、第３図において、４４は排気通路４５
に設けられた排気ガス圧によつて駆動されるター
ビンであつて、該タービン４４により吸気を圧縮
するコンプレツサー４１を駆動せしめて排気ター
ボ過給機３４を構成している。４６は排気通路４
５のタービン４４をバイパスするバイパス通路４
７に介設された排気バイパスバルブで、過給圧が
一定以上になると開作動して、排気ガスをバイパ
ス通路４７から排出してタービン４４をバイパス
させることにより、過給圧力の上記設定値（噴射
時期補正手段の作動開始圧力）より高い所定値以
上の昇圧を阻止して最大過給圧力を一定圧力（所
定値）に保持するようにした過給圧力調整手段が
構成されている。また、４８はタイマーピストン
２２によつてローラホルダ９が最大進角位置に移
動したときに切欠き３０を介して偏心カム２９並
びにレバー３２が第３図で反時計方向に回動する
ことによるダイヤフラム装置３３のダイヤフラム
３７の位置を規制する調整ネジよりなるストツパ
ーである。

したがつて、上記第１実施例においては、噴射
時期補正手段（偏心カム２９およびダイヤフラム
装置３３）により、吸気通路３６の過給圧力が大
気圧を越える設定値以上に上昇すると、その過給
圧力の上昇に応じてダイヤフラム装置３３が作動
し、このダイヤフラム装置３３の作動によりレバ
ー３２並びに偏心カム２９が第３図で時計方向に
回動して、該偏心カム２９の切欠き３０側部に当
接するカム面が漸次高い方に移ることにより、ロ
ーラホルダ９は第２図反時計方向、すなわち進角
方向に回動し、よつて燃料噴射時期が過給圧力が
高くなる程遅角されることになる。これと共に、
過給圧力調整手段（排気バイパスバルブ４６）に
より、過給圧力が上記設定値より高い所定値以上
になると、その昇圧が阻止されて、最大過給圧力
が一定圧力（所定値）に保持されることになる。
すなわち、エンジンの燃焼性（熱効率）を悪化さ
せない程度に燃料噴射時期をリタードさせなが
ら、このリタードだけでは補い得ない分を過給圧
のリリーフでカバーすることにより、この最低限
の過給圧リリーフ、つまり吸気充填量の十分な確
保を行いつつ、最高圧力点までの昇圧特性（昇圧
勾配）を緩やかにして急激燃焼を抑え、よつて出
力、燃費の向上を図りつつ、騒音、NOxの低減
を図ることができる。

第４図は本発明の第２実施例を示し（尚、第１
図ないし第３図の第１実施例と同一部分について
は同一符号を付してその説明を省略する）、上記
第１実施例では吸気通路３６の過給圧力が設定値
以上に上昇したときに作動するダイヤフラム装置
３３により偏心カム２９を介してローラホルダ９
を直接遅角方向に回動させるようにしたのに対
し、該ダイヤフラム装置３３によりタイマーピス
トン２２を遅角方向に移動させて、間接的にロー
ラホルダ９を遅角方向に回動させるようにしたも
のである。

すなわち、ダイヤフラム装置３３におけるロツ
ド４３の先端にスプリング受け座４９を連結し、
該スプリング受け座４９をタイマー２０の第１油
圧室２６に縮装されたスプリング２５の一端を受
けるように配設することにより、吸気通路３６の
過給圧力が設定値以上に上昇したときには、その
圧力上昇に対応して、ダイヤフラム装置３３の作
動によりロツド４３を介してスプリング受け座４
９を第４図で左方へ移動させ、このスプリング受
け座４９の移動によりスプリング２５を介してタ
イマーピストン２２を左方に、すなわち遅角方向
に移動させ、よつてレバー２４を介してローラホ
ルダ９を遅角方向に回動させて燃料噴射時期を圧
力が高くなる程遅角させるようにしたものであ
る。

よつて、上記第１および第２実施例における燃
料噴射時期は、フイードポンプ５の発生する油
圧、すなわちエンジンの回転数と、吸気通路３６
の過給圧力とに応じて決定される。

尚、本発明は上記各実施例に限定されるもので
はなく、その他種々の変形例をも包含するもので
あり、例えば上記各実施例では、吸気通路３６の
過給圧力が大気圧を越える設定値以上に上昇した
とき、その圧力上昇に対応して圧力が高くなる程
燃料噴射時期の遅角補正量を増大させる手段とし
て、ダイヤフラム装置３３および該ダイヤフラム
装置３３の作動力をローラホルダ９あるいはタイ
マーピストン２２の燃料噴射時期制御部材に伝達
する偏心カム２９あるいはスプリング受け座４９
等の伝達部材を用いたが、その他機械式あるいは
電気式の各種の手段を用いることも可能である。

また、上記各実施例は分配型燃料噴射ポンプに
関するものであるが、本発明は、上記各実施例と
は異なり、各気筒毎にプランジヤを有する列型燃
料噴射ポンプにも容易に適用できるものである。

（発明の効果） 以上説明したように、本発明によれば、過給機
を装備したデイーゼルエンジンの燃料噴射装置に
おいて、熱効率を悪化させない程度に燃料噴射時
期をリタードさせながら、このリタードだけでは
補い得ない分を過給圧のリリーフでカバーして、
燃焼時の最高圧力と最高温度を低減するようにし
たので、吸気充填量の十分な確保を行いつつ、最
高圧力点までの昇圧特性を緩やかにして急激燃焼
を抑えることができ、よつてデイーゼルエンジン
の熱効率（出力、燃費）の向上と騒音、エミツシ
ヨン性（窒素酸化物NOxの低減化）の向上改善
との両立を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例を例示するもので、第１
図ないし第３図は第１実施例を示し、第１図は縦
断面図、第２図は第１図−線断面図、第３図
は第１図の−線矢視図であり、第４図は第２
実施例を示す要部断面図である。 １…ハウジング、２…ドライブシヤフト、３…
ポンプ室、４…吸入孔、５…フイードポンプ、６
…プランジヤ、７…摺動孔、８…カムデイスク、
８ａ…カム面、９…ローラホルダ、１０…ロー
ラ、１１…供給孔、１２…縦溝、１３…プランジ
ヤ室、１４…縦孔、１５…分配横溝、１６…逆止
弁、１７…吐出孔、１８…カツトオフスリーブ、
１９…カツトオフポート、２０…タイマー、２１
…シリンダ、２２…タイマーピストン、２３…固
定軸、２４…レバー、２５…スプリング、２６…
第１油圧室、２７…油圧通路、２８…第２油圧
室、２９…偏心カム、３０…切欠き、３１…回動
軸、３２…レバー、３３…ダイヤフラム装置、３
４…排気ターボ過給機、３５…デイーゼルエンジ
ン、３６…吸気通路、３７…ダイヤフラム、３８
…圧力室、３９…大気室、４０…圧力導入通路、
４１…コンプレツサー、４２…スプリング、４３
…ロツド、４４…タービン、４５…排気通路、４
６…排気バイパスバルブ、４７…バイパス通路、
４８…ストツパ、４９…スプリング受け座。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 過給機を装備したデイーゼルエンジンの燃料
   噴射装置において、吸気通路の過給圧力が大気圧
   を越える設定値以上に上昇したとき、その圧力上
   昇に対応して圧力が高くなる程、燃料噴出時期の
   遅角補正量を増大させる噴射時期補正手段と、過
   給圧力の上記設定値より高い所定値以上の昇圧を
   阻止して最大過給圧力を一定圧力に保持する過給
   圧力調整手段とを備えたことを特徴とするデイー
   ゼルエンジンの燃料噴射装置。