JPS636733B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、燃料噴射ポンプにより燃料を供給さ
れる内燃機関における排気もどし装置を制御する
装置であつて、燃料噴射ポンプは燃料量調節機構
と負荷を調節するために調速ばねを介して燃料量
調節機構に作用する調節レバーとを有している形
式のものに関する。ある公知の装置においては遠
心力式調速機が設けられており、これは量調節機
構に、調節レバーを介して初ばね力を与えられて
いる調速ばねの力に抗して作用する。遠心力式調
速機の調節スリーブが特定の変位を行うと、噴射
ポンプの吸い込み室と排出導管との間の接続が生
ぜしめられ、該排出導管内には、制御圧力を形成
するために絞りが配置されており、これは、排気
もどし定量装置を操作するのに役立つ。吸い込み
室と排出導管との間の接続はこの場合燃料量調節
機構の調節に応じて連続的に変化せしめられ、し
たがつて排気もどし定量装置の調節のために、量
調節機構の位置と共に変化する制御圧力を形成す
る。相互関係はこの場合、全負荷の際に排気もど
しが中断されかつ部分負荷燃料の際に供給される
ようになつている。

この装置はしかしながら、燃料量搬送の回転数
関連性が、燃料量調節機構の位置が不変である場
合に考慮されないという欠点を有している。燃料
噴射ポンプのこの特性により、回転数が低い場合
には燃料量調節機構の位置をなお排気もどし量の
ための制御値として使用可能であるけれども、し
かし既に中間回転数範囲内では燃料量調節機構の
位置がコンスタントに保たれていると、すすの形
成及び内燃機関の出力を考慮して排気もどしをも
はや行なつてはならないような燃料量が噴射せし
められる。したがつて、内燃機関の始動及び暖機
運転範囲以外のすべての運転点において許容限度
一杯の十分に多い排気量をもどすことができな
い。

特許請求の範囲第１項の構成要件を具備した本
発明による装置はこれに対し、所望の回転数範囲
にわたつて排気もどしの許容限界に著しく接近さ
せて極めて多量の排気をもどすことができる。こ
の場合、本発明による装置は簡単な手段で実現す
ることができる。

特許請求の範囲第２項以下に記載した手段によ
つて、特許請求の範囲第１項に記載した装置を有
利に展開させかつ改善することが可能である。特
に、少なくとも負荷がコンスタントである状態で
回転数に関連する信号が、燃料量調節機構に連結
されている機械的な回転数信号発生器の調節部材
の位置であるようにすると有利である。この信号
は特性曲線領域の低い回転数範囲をはあくする。
この範囲内では排気もどしの制限は、燃料噴射値
が過度に高い場合にだけ調節レバー信号を使用し
て行われる。これに対し調節レバー信号により内
燃機関の特性領域の残りの範囲においては排気も
どしの限界が最大許容値に申し分なく接近させて
維持可能である。

制御された排気量を内燃機関の吸気管にもどす
ことは、内燃機関の排気中の有害物質の割合を減
少させる効果的な手段であることが実証されてい
る。特に、自己点火式内燃機関の場合に、高い
NO_X分を減少させることができる。このような
内燃機関は部分負荷範囲において空気を著しく過
剰にして運転されるが、これはもどされる排気を
混合することによつて減少させることができる。
これによつて燃焼が制御され、有害なNO_Xの含
有量が減少せしめられる。この場合、内燃機関の
すべての負荷点及び回転数点においてそのつどの
最大許容排気もどし率にできるだけ近づけること
が要求される。

排気をもどすために種種の公知のかつ高価な制
御装置があるにもかかわらず、このような装置を
できるだけ簡単にかつ確実に機能するように構成
するという要求は依然として存在している。特
に、小型自動車においては排気もどし量の制御を
できるだけ安価に、簡単にしかも十分に効果的に
行う必要があり、その場合最大許容排気もどし率
への接近については譲歩される。最大許容排気も
どし率に対する重要な基準は噴射過程当たりの燃
料噴射量の高さである。特に、例えば全負荷運転
の際にあるいは始動濃気中に排気のもどしを中断
して、これらの範囲内では出力減少が生じないよ
うにする必要がある。残りの範囲においては、相
応に適合せしめられた中間的な排気もどし量によ
り、排気組成に関して平均的に良好な結果を得る
ことができる。

第１図においては排気集合導管２と吸気管３と
を有する内燃機関１が概略的に示されている。吸
気管内には、排気集合導管２から分岐した排気も
どし導管４が開口しており、排気もどし導管内に
は、空気力式の調節モータ７より成る調節装置に
より操作される排気もどし弁５が内蔵されてい
る。調節モータは作業室８を有しており、これ
は、排気もどし弁に結合されている調節ダイヤフ
ラム９により仕切られており、調節ダイヤフラム
は排気もどし弁５の閉鎖方向に作用するばね１０
により負荷される。

作業室８は圧力導管１１を介して負圧源１２に
接続されており、圧力導管１１内には切り替え弁
１３がそう入されており、これは磁気的に操作可
能であつて、その休止位置において圧力導管１１
を閉じている。

電磁的に操作可能な切り替え弁１３の電流供給
導線若しくは切り替え導線１５内には第１のスイ
ツチ１４と圧力スイツチ１７とが直列に位置して
いる。両方のスイツチが閉じられた場合にはじめ
て切り替え弁１３を操作することができる。

更に分配型の燃料噴射ポンプ６の一部が第１図
に示されているが、本発明はこのようなポンプだ
けに適用されるものではない。この燃料噴射ポン
プは例えば燃料量搬送兼定量装置として、往復に
動きかつ同時に回転して分配器として作用するポ
ンプピストン１６を有しており、図示されていな
いそのポンプ室は逃がし導管２０を介して吸い込
み室１８に接続可能である。逃がし導管２０はこ
の場の、吸い込み室１８内に突入しているポンプ
ピストン部分の外周面に出口を有しており。この
出口開口は、ポンプピストン１６に所属するリン
グスライダ１９によつて制御される。リングスラ
イダの位置に応じて逃がし導管はポンプピストン
の相応する搬送ストロークの後に開かれ、これに
より噴射が終了せしめられる。

リングスライダ１９は燃料量調節機構として役
立つレバー２１によつて調節可能であり、その他
方の端部には、遠心力式調速機２４の調速ばね２
２と調速スリーブ２３とが係合している。調速ス
リーブの代わりに回転数信号発生器の別の調節部
材を使用することもできる。

調速ばねの初ばね力は偏心輪２５を介して調節
レバー２６によつて調節可能であり、調節レバー
により所望のトルクをインプツト可能である。調
速ばね２２の力に抗して周知の形式で調速スリー
ブ２３がレバー２１に係合している。調速スリー
ブは、ポンプ回転数に比例して回転駆動せしめら
れる遠心重り２７によつて調節される。調速ばね
２２の初ばね力に応じて調速スリーブは特定の回
転数において程度の差こそあれ移動せしめられ、
したがつてリングスライダ１９もポンプピストン
１６に対してより高いあるいはより低い相対位置
を占める。調速スリーブ並びにレバー２１及びリ
ングスライダ１９の位置はそれぞれ、調整された
負荷の尺度である。

更に、調速スリーブ２３を移動可能に支持して
いる支持体２９内に軸方向の孔３０が設けられて
おり、これは、燃料噴射ポンプ６のケーシングか
ら出て、排出導管３９内に開口しており、排出導
管は絞り３１を介して燃料貯蔵タンク３２に通じ
ている。このタンクからポンプの吸い込み室１８
が搬送ポンプ３４を経て燃料を供給されるが、吸
い込み室１８内の燃料圧力は、搬送ポンプ３４に
対して並列に位置する圧力調節弁３５によつて制
御される。

孔３０の端部は、調速スリーブ２３の支持体２
９に配置されたリングみぞ３６内に開口してい
る。支持体２９上で滑動する調速スリーブはこの
場合このリングみぞを少なくともその出発位置に
おいて閉じている。調速スリーブ２３は更にその
円筒壁に開口３８を有しており、これは、調速ス
リーブが一定の変位を行うと、リングみぞ３６と
重なり、これによつて吸い込み室１８から燃料が
孔３０及び絞り３１を経て燃料貯蔵タンク３２に
流れもどることが可能になる。

孔３０を燃料貯蔵タンク３２に接続している排
出導管３９からは、絞り３１の上流側のところで
制御導管４０が圧力スイツチ１７に向かつて分岐
している。このスイツチは、絞り３１に制御圧力
が形成されたときに、つまり、調速スリーブ２３
が一定の距離を動いたときに、スイツチが開い
て、切り替え導線１５内の接続を中断するよう
に、構成されている。直列に位置している第１の
スイツチ１４は、調節レバー２６と一緒に回動せ
しめられるカム円板４２により操作される。特定
の負荷位置からは第１のスイツチはカム円板４２
によつて開かれ、したがつてここでも切り替え導
線１５内の接続が中断されている。両方のスイツ
チが閉じられている場合にだけ、切り替え弁１３
を操作して、排気もどし弁を開くことができる。

第２図の線図に基づいて第１図による装置の機
能を詳しく説明する。第２図による線図中の実線
は調節レバー２６のコンスタントな位置の線であ
る。800回転と2200回転との間の中間回転数範囲
内ではこれらの線は大まかに見て横軸に対して平
行であり、この場合もつとも下方の線はアイドリ
ング運転に相当し、もつとも上方の線は全負荷運
転に相当する。縦軸にはストローク当たりの燃料
噴射量がとられている。４４で示した破線は燃料
噴射量の目標曲線を表わし、この目標曲線までは
排気もどしを行うことができる。目標曲線の位置
は内燃機関の特性に関連しており、ほぼ2000回転
時に全負荷噴射量とアイドリング噴射量との間の
ほぼ中間に位置している。目標曲線はより低い回
転数に向かつてわずかに上昇しており、次いでほ
ぼ700回転において急に降下している。４５で示
した鎖線は、目標曲線４４に著しく接近せしめら
れたコンスタントな調節レバー位置の曲線を表わ
す。更に線図には４６で示した第２の破線が記入
されており、これは、調速スリーブ位置がコンス
タントである場合若しくはリングスライダ１９の
位置がコンスタントである場合の噴射量を示す。
最初に述べたようにオーバーフロー制御で働く噴
射ポンプは、噴射せしめられる燃料量が、燃料量
調節部材換言すればリングスライダ１９の位置が
コンスタントであると、回転数の増大につれてか
なり急に増大するという特性を有している。この
ことは破線４６も示しており、この曲線は、ほぼ
500回転の低い回転数における比較的に低い噴射
量から出発してかなり急傾斜に上昇し、図示の例
では既に800回転で目標曲線４４を越える。破線
４６で示した曲線の出発点は理想的に破線４４で
示した目標曲線の下方に位置し、排気もどしを制
限するのに極めて適している。この曲線４６の最
後の部分だけが既に比較的に低い回転数で、排気
もどしをもはや行つてはならない燃料噴射値に達
する。要するに調速スリーブ２３の特定の位置を
排気もどしの限界値として使用することは不可能
である。

本発明によればしたがつて、コンスタントな調
速スリーブに対する破線４６で示した曲線並びに
特定のコンスタントな調節レバー位置に対する鎖
線４５で示した曲線の双方が排気もどしの限界値
として使用される。したがつて第１のスイツチ１
４と圧力スイツチ１７とが設けられており、これ
らはこの場合アンドゲートの機能を有している。
調速スリーブ２３及び支持体２９の前述の構成に
よつて、簡単な形式で圧力スイツチ１７のための
制御信号を生ぜしめることができる。もちろん、
相応する信号を適当な距離信号発生器により生ぜ
しめることもできる。開口３８がリングみぞ３６
と重なつていない限り、圧力スイツチ１７は閉じ
られたままである。調節レバーが鎖線４５に所属
する調節位置よりも小さい位置にある場合にも第
１のスイツチ１４が閉じられている。したがつて
切り替え弁１３は開かれており、かつ同様に排気
もどし弁も開かれている。第２図の例示値により
ほぼ400rpmと800rpmとの間の回転数範囲内で調
速スリーブ２３が変位せしめられて、孔３０を経
て燃料が流出し得るようになると、圧力スイツチ
１７が開かれて、第１のスイツチ１４の位置に無
関係に切り替え弁１３の電流供給が中断され、切
り替え弁は閉鎖位置に移る。この位置において空
気力式の調節モータ７の作業室８が通気され、し
たがつて排気もどし弁もばね１０の作用で閉鎖位
置にされる。同じ過程は、ほぼ800rpmを越える
回転数範囲内で、鎖線４５で示した曲線に相当す
るよりも大きな調節レバー位置が生ぜしめらる
と、行われる。この場合には第１のスイツチ１４
が開く。

第３図には切り替え弁１３の制御装置の変化実
施例が示されている。この場合においても電流供
給導線若しくは切り替え導線１５内に第１図にお
けると同じ構造の第１のスイツチ１４が設けられ
ている。これと直列に第２のスイツチ４８が設け
られている。これは制御装置４９により制御され
る。この制御装置は少なくとも１つの回転数信号
を、ここでは図示されていない回転数信号発生器
から与えられ、この回転数信号発生器は内燃機関
の現在回転数をはあくする。制御装置内では現在
回転数信号が周知の形式で回転数限界値と比較さ
れて、限界値を上回つた場合に制御装置４９がス
イツチ４８を開く信号を発する。この限界値は、
第２図において線５１によつて示されているよう
に、例えば2000回転であることができる。更に制
御装置４９は第２の比較装置を有しており、この
比較装置内で現在回転数が第２の下方の限界値と
比較され、これを下回つた場合にスイツチ４８が
やはり開かれる。この第２の下方の限界値は第２
図の線図内の線５２によつて示されている。

しかし、噴射抑制制御回転数まで排気をもどす
ことができる内燃機関においては、線５１による
上方限界値のための比較装置を省略することも可
能である。他面において下方限界値のための比較
装置の代わりに、あるいはこの比較装置に付加し
て、電流供給導線若しくは切り替え導線１５内
に、第１図に示した構造の圧力スイツチ１７を設
けておくこともできる。この組み合わせによつ
て、理想値に申し分なく近づけて内燃機関の特性
曲線領域の特定の範囲内で排気をもどすことが可
能である。

第４図は排気もどし量を制御する補足的な付加
装置を示す。この場合、第１図及び第３図に示し
た実施例と異なつて、排気もどし弁５′は、吸気
管３内への排気もどし導管４の開口部に直接に設
けられている。排気もどし弁はこの場合同じ形式
で空気力式の調節モータ７によつて操作される。
しかしながら、排気もどし導管４の開口部の上流
側で吸気管内にスロツトルバルブ５５が設けられ
ており、これは、リンク５６を介して調節レバー
２６に結合されている。

調節レバーを介して、リンク５６を適当に適合
させておくことにより、スロツトルバルブを調節
レバー位置に関連して調節して、排気もどし弁が
開かれている場合に新鮮空気供給量を絞ることに
よつて、もどされる排気量を連続的に適合させる
ことができる。この場合例えば負荷が極めて小さ
い時にはわずかな排気を、かつ調節レバー２６の
限界位置に近づけられた高い負荷の場合には新鮮
空気供給をより強く絞ることによつて多量の排気
をもどすことができる。

第５図は、第４図に示したものの変化実施形を
示し、この場合、排気もどし導管４の開口部の上
流側で吸気管３内にあるスロツトルバルブ５５を
操作するために空気力式の調節モータ５７が設け
られている。この調節モータは例えば制御導管５
８を介して切り替え弁１３と空気力式の調節モー
タ７との間で圧力導管１１に接続しておくことが
できる。制御導管５８内には圧力制御弁５９が配
置されており、これは、調節レバー２６により駆
動されるカム円板６０により制御される。カム円
板６０のカム形状に応じて圧力制御弁の制御ばね
６１が調節される。この場合多様な変化で、排気
もどし弁５′が開かれている場合の排気もどし量
を当該の運転範囲に適合させることができる。

更に、空気力式の調節モータ５７によつて圧力
制御弁５９を介してスロツトルバルブ５５を操作
する場合に、スロツトルバルブの調節も回転数あ
るいは吸気管負圧に関連して、若しくはこれらの
制御信号の適当な組み合わせによつて実施するこ
とが可能である。これにより排気もどし量を内燃
機関の運転条件に更に適応させることが可能であ
る。

排気もどし弁の調節はもちろん油圧によつて、
あるいは例えば電気モータ又は調節磁石のような
ほかの補助力によつて行うこともできる。空気力
式又は油圧式の解決策の場合には、切り替え弁の
制御を空気力式又は油圧式に行うことも可能であ
り、また制御を電子的手段により実現することも
可能である。以上述べた装置により、簡単かつ確
実に排気もどし量を内燃機関の種種の運転点に適
合させて、そのつどできるだけ大きな許容排気も
どし率を達成することが可能である。

【図面の簡単な説明】

第１図は第１実施例の概略図、第２図は本発明
による装置で運転される内燃機関の特性曲線領域
を示す線図、第３図は第２実施例の概略図、第４
図は第３実施例の部分的概略図、第５図は第４実
施例の部分的概略図である。 １……内燃機関、２……排気集合導管、３……
吸気管、４……排気もどし導管、５及び５′……
排気もどし弁、６……燃料噴射ポンプ、７……調
節モータ、８……作業室、９……調節ダイヤフラ
ム、１０……ばね、１１……圧力導管、１２……
負圧源、１３……切り替え弁、１４……スイツ
チ、１５……切り替え導線、１６……ポンプピス
トン、１７……圧力スイツチ、１８……吸い込み
室、１９……リングスライダ、２０……逃がし導
管、２１……レバー、２２……調速ばね、２３…
…調速スリーブ、２４……遠心力式調速機、２５
……偏心輪、２６……調節レバー、２７……遠心
重り、２９……支持体、３０……孔、３１……絞
り、３２……燃料貯蔵タンク、３４……搬送ポン
プ、３５……圧力調節弁、３６……リングみぞ、
３８……開口、３９……排出導管、４０……制御
導管、４２……カム円板、４４……破線、４５…
…鎖線、４６……破線、４８……スイツチ、４９
……制御装置、５１及び５２……線、５５……ス
ロツトルバルブ、５６……リンク、５７……調節
モータ、５８……制御導管、５９……圧力制御
弁、６０……カム円板、６１……制御ばね。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 燃料噴射ポンプにより燃料を供給される内燃
   機関における排気もどし装置を制御する装置であ
   つて、燃料噴射ポンプは燃料量調節機構と負荷を
   調節するために調速ばねを介して燃料量調節機構
   に作用する調節レバーとを有している形式のもの
   において、排気もどし装置は排気もどし導管４内
   に配置された絞り装置を操作するのに役立つ調節
   装置を有しており、該調節装置は調節レバー２６
   により制御される切り替え装置を介して、調節レ
   バーの最少負荷位置の限界値を下回つた場合及び
   少なくとも負荷がコンスタントである状態で回転
   数に関連する信号の限界値に達した場合に絞り装
   置を開くように操作されることを特徴とする内燃
   機関における排気もどし装置を制御する装置。 ２ 調節レバー２６にカム円板４２が結合されて
   おり、これは、絞り装置の制御に役立ち補助エネ
   ルギを導く切り替え導線１５内に位置している第
   １のスイツチ１４を制御する特許請求の範囲第１
   項記載の装置。 ３ 少なくとも負荷がコンスタントである状態で
   回転数に関連する信号が、燃料量調節機構に連結
   されている機械的な回転数信号発生器の調節部材
   の位置である特許請求の範囲第２項記載の装置。 ４ 前記調節部材の位置のための距離信号発生器
   として、燃料噴射ポンプ６の燃料で満たされてい
   る圧力下の吸い込み室１８と排出導管３９との間
   の、調節部材により制御される接続部が役立ち、
   該排出導管３９は絞り３１を有しており、その上
   流側に、前記切り替え導線１５内で第１のスイツ
   チ１４に対して直列に位置している圧力スイツチ
   １７が接続されている特許請求の範囲第３項記載
   の装置。 ５ 少なくとも負荷がコンスタントである状態で
   回転数に関連する信号が、内燃機関の回転数を測
   定する回転数信号発生器の出力信号である特許請
   求の範囲第２項記載の装置。 ６ 回転数信号発生器の出力信号が回転数の上方
   限界値と第１の比較装置内で比較され、この比較
   装置の出力信号は、該上方限界値を上回つた場合
   に、切り替え導線１５内に位置している第２のス
   イツチ４８を第１の位置に制御する特許請求の範
   囲第５項記載の装置。 ７ 回転数信号発生器の出力信号が第２の比較装
   置に接続されており、この比較装置内で、回転数
   信号発生器の出力信号が回転数の下方限界値と比
   較され、かつその出力信号に応じて、該下方限界
   値を下回つた場合に第２のスイツチ４８が第１の
   位置に制御される特許請求の範囲第６項記載の装
   置。 ８ 第２のスイツチ４８及び（又は）圧力スイツ
   チ１７が第１のスイツチ１４に対して直列に、補
   助エネルギを導く切り替え導線１５内に配置され
   ている特許請求の範囲第４項記載の装置。 ９ 補助エネルギ導線が、電流源から切り替え弁
   １３に通じている電流供給導線であり、切り替え
   弁１３は、絞り装置の調節装置への補助エネルギ
   の供給を制御する特許請求の範囲第８項記載の装
   置。 １０ 補助エネルギとして、負圧源１２から取り
   出し可能な負圧が役立ち、これは、切り替え弁１
   ３を含む圧力導管１１を経て、絞り装置のための
   空気力式調節装置の作業室１８へ導かれる特許請
   求の範囲第９項記載の装置。 １１ 内燃機関の吸気管３内への排気もどし導管
   ４の開口部の上流側でスロツトルバルブ５５が吸
   気管内に配置されており、該スロツトルバルブは
   内燃機関の運転パラメータに関連して制御可能で
   ある特許請求の範囲第１項記載の装置。 １２ スロツトルバルブが、補助エネルギによつ
   て操作可能な調節装置を有しており、この調節装
   置への補助エネルギの供給が運転パラメータに関
   連して行われる特許請求の範囲第１１項記載の装
   置。 １３ 補助エネルギとして負圧が役立ち、補助エ
   ネルギの供給が、内燃機関の運転パラメータに応
   じて制御される圧力制御弁によつて制御可能であ
   る特許請求の範囲第１２項記載の装置。 １４ スロツトルバルブが、調節レバー２６の位
   置に関連して制御可能である特許請求の範囲第１
   １項記載の装置。