WO2003008786A1 - Dispositif de controle du debit d'injection de carburant - Google Patents

Dispositif de controle du debit d'injection de carburant Download PDF

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WO2003008786A1
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engine
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Inventor
Hisayuki Sakaguchi
Yasuhiro Kanatsu
Original Assignee
Yanmar Co.,Ltd.
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02DCONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D1/00Controlling fuel-injection pumps, e.g. of high pressure injection type
    • F02D1/02Controlling fuel-injection pumps, e.g. of high pressure injection type not restricted to adjustment of injection timing, e.g. varying amount of fuel delivered
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    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
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    • F02M59/447Details, components parts, or accessories not provided for in, or of interest apart from, the apparatus of groups F02M59/02 - F02M59/42; Pumps having transducers, e.g. to measure displacement of pump rack or piston means specially adapted to limit fuel delivery or to supply excess of fuel temporarily, e.g. for starting of the engine
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    • F02D1/04Controlling fuel-injection pumps, e.g. of high pressure injection type not restricted to adjustment of injection timing, e.g. varying amount of fuel delivered by mechanical means dependent on engine speed, e.g. using centrifugal governors
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F02D1/08Transmission of control impulse to pump control, e.g. with power drive or power assistance
    • F02D1/10Transmission of control impulse to pump control, e.g. with power drive or power assistance mechanical
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    • F02MSUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M39/00Arrangements of fuel-injection apparatus with respect to engines; Pump drives adapted to such arrangements

Definitions

  • the present invention relates to a centrifugal governor for an engine, and more particularly to a technique for increasing a fuel supply amount when the engine is cold and automatically reducing the fuel supply amount when the engine is warm.
  • a governor shaft is driven to rotate via a gear or the like by a crankshaft, and a governor weight is fitted on the governor shaft.
  • the governor weight is connected to a governor lever via a sleeve. It is connected to the fuel adjustment rack of the fuel injection pump.
  • the governor weight when the engine is started and the number of revolutions is increased, the governor weight opens due to centrifugal force and the sleeve slides, and the governor lever is rotated to slide the fuel adjustment rack toward the decreasing side. And reduce the injection amount of the fuel injection pump. Conversely, when the rotational speed decreases and the centrifugal force applied to the governor weight decreases, the governor weight is closed by a panel that urges in the opposite direction, and the fuel adjustment rack of the fuel injection pump slides toward the increased amount.
  • the governor is provided with a limiter for restricting the rotation of the governor lever, and limits the fuel injection amount so that the output does not exceed the set value or does not become lower.
  • the engine is operated at the maximum injection amount at start-up, and then, when the engine speed increases to some extent, the injection amount is reduced. In the rotation speed range up to this, the injection amount is maintained at a substantially constant value.
  • Japanese Patent Application Laid-Open Publication No. H10-227272 discloses a structure in which the maximum rotation amount of a limiter lever that restricts the rotation of a governor lever to a certain range is restricted by a stopper port. .
  • the limiter lever Abut against one another to define the position of the limiter lever.
  • the governor lever is restricted in its rotation range from the injection increasing side to the decreasing side by the limiter lever thus positioned.
  • the position of such a limiter should be adjusted so as to obtain the best fuel injection quantity in consideration of the combustion efficiency of the engine and the restriction of exhaust emission, etc. Depends on temperature. If the engine speed is increased while the engine is warm, it is desirable to set a lower fuel injection amount to reduce exhaust emissions due to good combustion efficiency. Even if the engine speed is increased from a cold state, the combustion efficiency is poor and it takes time for the engine speed to rise to the specified speed.
  • the present invention relates to a centrifugal governor provided with a mechanism for restricting the rotation of a governor lever connected to an injection amount adjusting unit of a fuel injection pump to a certain range by a limiter to restrict a fuel supply amount, and particularly to a maximum output of the engine.
  • the limiter changes its position according to the temperature.
  • a thermal expansion material is provided in a stopper that defines the position of the limit when the maximum output of the engine is set.
  • the stopper has a position of the limiter according to a degree of expansion of the thermal expansion material, That is, the rotation restricting position of the governor lever is changed.
  • the governor lever rotation restriction position is automatically changed according to the engine temperature change, and the limit value of the fuel injection amount is adjusted.
  • the governor lever is connected to a control lever that rotates integrally with a plunger of a fuel injection pump, and the limiter restricts the rotation of the governor lever to a certain range.
  • a regulation unit is provided for defining the rotation limit position of the motor.
  • the stopper adjusts the position of the limiter in accordance with the temperature change, thereby changing the position of the restricting portion. In other words, when the governor lever rotates toward the fuel decreasing side with an increase in the engine speed, the rotation restricting position on the decreasing side changes due to a change in the position of the regulating portion due to a change in temperature. .
  • the maximum fuel injection amount is secured for a smooth start of the engine, and thereafter, as the rotation speed increases,
  • the fuel is reduced, and when the engine speed reaches a certain value by the above-mentioned regulation unit, the reduction is stopped, and a substantially constant fuel injection amount is maintained even if the engine speed is increased to the maximum speed thereafter.
  • the amount of fuel injection that is maintained after this reduction changes due to the change in the position of the regulating part due to the temperature change. That is, when the temperature of the engine is high, the fuel injection amount is set to a low value, which has the effect of reducing exhaust emissions, preventing black smoke, improving fuel efficiency, and the like.
  • the fuel injection amount is automatically set high to increase the combustion efficiency and quickly reach the target speed. In this way, even when the engine is cold or warm, work using the engine can be performed with almost no change in the time required for the engine speed to rise to the predetermined value. become.
  • the stopper accommodates, in a case, the thermal expansion material, a sliding member that slides in response to the expansion of the thermal expansion material, and a movement restricting member that restricts sliding of the sliding member.
  • the configuration can be made easily and inexpensively, and the durability can be improved.
  • the thermal expansion material a bimetal, a shape memory alloy, a wax or the like can be considered. Wax is cheaper than bimetals and shape memory alloys, and the temperature can be easily set. Also, it can be made compact. It is conceivable that the sliding restriction member is made of a panel. Panels are inexpensive but highly reliable. It can be easily replaced or manufactured according to the case and the limiting force.
  • FIG. 1 is a front sectional view of an engine equipped with a fuel injection amount control device according to the present invention.
  • Figure 2 is also a side view.
  • FIG. 3 is a side sectional view of a governor portion of the engine.
  • FIG. 4 is a front sectional view of the governor.
  • FIG. 5 is a side view of the governor lever, the limiter, and the stop when cold.
  • FIG. 6 is a side view of the governor lever, the limiter, and the stopper when warm.
  • FIGS. 7A and 7B are cross-sectional views illustrating a change in the state of the stopper based on a temperature change.
  • FIG. 7A is a view when the engine is cold
  • FIG. 7B is a view when the engine is hot
  • FIG. It is a figure of the state at the time of further high engine temperature.
  • FIG. 8 is a diagram showing the relationship between the engine speed and the fuel supply amount using the governor of the present invention.
  • a lower portion of a cylinder block 2 containing a piston 4 is a crankcase, and a crankshaft 3 is supported by the crankcase.
  • the upper part of the cylinder block 2 is covered by a cylinder head 5.
  • the cylinder head 5 has a supply / exhaust valve and fuel injection nozzle.
  • a hood 6 is disposed and covered by a hood 7.
  • a muffler 8 is disposed on one side of the hood 7 and a fuel tank 9 is disposed on the other side.
  • a gunna 11 is disposed in a crankcase below the cylinder block 2, and a fuel injection pump 12 is disposed above the gunnon 11.
  • the fuel injection pump 12 is provided with a plunger 15, and power is transmitted to the camshaft 13 via a gear provided on the crankshaft 3,
  • a cam 14 provided on a shaft 13 reciprocates the plunger 15 to draw fuel from the fuel tank 9 and supply a predetermined amount of fuel to the fuel injection nozzle 6 at a predetermined timing. I have to.
  • the amount of fuel supplied to the fuel injection pump 12 is controlled by rotating the plunger 15 by rotating the control lever 16 rotatable integrally with the plunger 15, and reducing the effective stroke of the plunger 15.
  • the fuel injection amount can be adjusted by changing it.
  • the governor lever 31 and the limiter 32 will be described with reference to FIGS.
  • the governor lever 31 is provided with a boss 31a at an intermediate portion thereof, and is pivotally supported by a connection shaft 32a of the limiter 32.
  • a protruding contact portion 31b at one end (lower end) is provided. And abuts the sleeve 25.
  • a bifurcated engagement part 31c is formed at the other end (upper end) of the sleeve 25, and an engagement pin 16a projecting from the control lever 16 is engaged. I agree.
  • the limiter 32 is formed by integrally connecting the inner arm 33 and the outer arm 34 via the connecting shaft 32a.
  • One end of the inner arm 33 is fixed on the connecting shaft 32a as a boss 33a.
  • the other end is bent into a U-shape in plan view to form a restricting portion 3 3b, which is disposed so as to pass through the governor lever 31, so that one side sound B 3 3b of the restricting portion 3 3b R regulates the rotation of the governor lever 31 on the fuel increasing side, and the other side part 3 3b L regulates the rotation of the governor lever 31 on the fuel decreasing side, and controls the governor lever within a predetermined range.
  • 3 1 rotation is allowed.
  • a locking portion 33c protrudes laterally from a middle portion of the inner arm 33, and is regulated by interposing a spring 35 between the locking portion 33c and the governor lever 31. The governor lever 31 is urged so that the governor lever 31 comes into contact with one side portion 3 3 b R of the portion 3 3 b.
  • the W-law arm 34 is fixed to a connection shaft 32 a protruding outward from the main body of the engine 1 (cylinder block 2) at the center thereof.
  • Outer arm 3 4 includes three arms 3 4 a '3 4 b' 3 4 c projecting radially from the fixing portion to ⁇ forming shaft 3 2 a.
  • the first arm 3 4 a and the second arm 3 4 b is connected with Regiyure Isseki handle 3 9 and through the spring 3 6.3 7, the third arm 3 4. Is in contact with the tip of the sliding shaft 46 of the stopper 40.
  • the handle 39 is used to set the output of the engine and stop the engine 1.
  • the handle 39 can rotate along the lever guide 38 and can be maintained at an arbitrary rotation position. ing.
  • the tip of the sliding shaft 46 of the stop 40 comes into contact with the third arm 34 c, thereby causing the restricting portion 3 3 b of the limiter 32 to move.
  • the governor lever 31 is set at the rotation restricting position for obtaining the maximum output.
  • the configuration of the stopper 40 will be described with reference to FIGS. 7 (a) to 7 (c).
  • a thermal expansion portion 42 in which a thermal expansion material such as wax, a shape memory alloy, or a bimetal is sealed. Vist is placed in the case 41 from the thermal expansion part 42. 43 are protruding.
  • the piston 43 further projects as the thermal expansion material in the thermal expansion section 42 expands.
  • an inexpensive and readily available wax was used as the thermal expansion material, and the components were adjusted so as not to expand at about 24 degrees or less.
  • a first sliding shaft 44, a spacer 45, a second sliding shaft 46, a seal 47, and a sliding limiting member of each of the sliding shafts 44, 46 are provided.
  • the first spring 48 and the second panel 49 are housed.
  • a spring seat 44a is formed at one end (base end) of the first sliding shaft 44 on the side of the thermal expansion section 42, and a spacer 45 is slidably provided at the other end (tip).
  • a retaining ring 50 is fitted and fixed outside the spacer 45 as a stopper to prevent the spacer 45 from coming off.
  • a first panel 48 is fitted around the first sliding shaft 44 between the spacer 45 and the spring seat 44a.
  • a spring seat 46 a is formed at one end (base end) of the second sliding shaft 46 on the side of the spacer 45, and a recess 46 b is formed in the axial direction from the spring seat 46 a.
  • the other end (tip) of one shaft 4 4 can be inserted.
  • the seal 47 is disposed so as to close the hole 41a opening at the front end of the case 41 from the inside, and the other end (tip) of the second sliding shaft 46 has a small diameter. And penetrates through the seal 47 and the hole 41a, and protrudes from the tip of the case 41 so as to be able to advance and retreat.
  • a stepped portion 46b is formed between the small-diameter end portion of the second sliding shaft 46 and the body around the concave portion 46b.
  • the step portion 46 b comes into contact with the seal 47, and thereby the case 41 of the second sliding shaft 46 due to the expansion of the thermal expansion portion 42. Restricts outward sliding inside.
  • an allowable advance / retreat distance L1 is provided between the seal 47 and the step section 46c.
  • a second panel 49 is fitted around the second sliding shaft 46 between the seal 47 and the spring seat 46a.
  • the spring (T 1) of the first panel 48 is configured to be larger than the panel force (T 2) of the second panel 49 (T 1> T 2).
  • a screw part 4 1b is formed on the outer periphery of the case 4 1, and as shown in Fig. 2, the female screw of the mounting part 5 Then, the screw portion 41b of the case 41 is screwed.
  • the case 4 1 When the case 41 is positioned so that the tip of the second sliding shaft 46 protruding from the tip comes into contact with the third arm 34 c of the limit arm 34, the case 41 is fixed by the nut 52. Lock to the mounting part 51. In this way, the stopper 40 is disposed in contact with the side surface of the engine main body, so that the heat of the engine main body is transmitted from the case 41 to the thermal expansion material in the thermal expansion section 42. As shown in FIGS.
  • the third arm 34 c is pressed against the tip of the second sliding shaft 46 by the biasing force of the spring 37, and the action of the stopper 40 is performed.
  • the outer arm 3 4 i.e., the limiter 3 2
  • the mounting position of the stopper 40 can be easily changed by loosening the nut 52 and rotating the case 41. .
  • the thermal expansion material in the thermal expansion section 42 further expands, further expanding the piston 43, and thereby extending the first sliding shaft 44.
  • the second sliding shaft 46 cannot slide because the step portion 46c of the second sliding shaft 46 is in contact with the seal 47. Therefore, with the extension of the first sliding shaft 44, the first panel 48 between the two sliding shafts 44 and 46 is compressed, and the tip of the first sliding shaft 44 becomes the second sliding shaft 4 6 so as to enter the recess 4 6 b.
  • the position of the limiter 32 is maintained at the position shown in FIG.
  • the position of the limiter 32 is closer to the fuel reduction side, and one side 33bR of the regulating part 33b is the maximum fuel increase. It is arranged so as to abut on the governor lever 31 at the position A rotated to the amount side.
  • the rotation restricting position of the governor lever 31 by the side portion 33bL differs depending on the engine temperature as shown in FIGS. That is, when the engine temperature is low, the position of the governor lever 31 on the reduction side rotation restricting position is B as shown in FIG. 5, and when the engine temperature is high, the restricting position is as shown in FIG. However, the position C is on the fuel reduction side further than the restriction position B when the temperature is low.
  • the lower fuel injection amount V3 is maintained to reduce exhaust emissions and improve fuel efficiency without generating black smoke, but less due to the high engine temperature Even with the fuel injection amount, the engine starts at the desired engine speed without much changing the time when the engine is started with a higher fuel injection amount when the engine temperature is low.
  • Nt which is 100% of the rated speed
  • the limiter 32 and governor lever 31 are forcibly rotated to the fuel reduction side to reduce the fuel injection amount.
  • the governor 11 is provided with a mechanism for reducing the pressure.
  • the fuel injection amount control device starts the engine when the engine itself is cold at the time of starting or when the engine is warming up, for example, after a hot-air lotus roll.
  • Diesel with a centrifugal governor for various uses, such as for driving working machines such as generators, as well as for vehicles, as it makes the time required to reach the set number of revolutions approximately uniform and does not cause a difference in engine performance. Suitable for use in engines.

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Description

技術分野
本発明は、 エンジンの遠心式ガバナに関し、 エンジンが冷えているときには燃 料供給量を増加し、 暖まると燃料供給量を自動的に減少させる技術に関する。 明
背景技術
従来から、 ディーゼルエンジンに遠心式ガバナを設ける技術は公知となってい 書
る。 遠心式ガバナは、 クランク軸により歯車等を介してガバナ軸を回転駆動し、 該ガバナ軸にはガバナウエイトを外嵌しており、 ガバナウエイトはスリーブを介 してガバナレバーと連結され、 該ガバナレバーは燃料噴射ポンプの燃料調節ラッ クと連結されている。
このような構成において、 エンジンが始動されて、 回転数が高くなればガバナ ウェイトが遠心力で開いてスリーブが摺動し、 ガパナレバ一が回動されて、 燃料 調節ラックを減少側に摺動させて、 燃料噴射ポンプの噴射量を減少させる。 逆に 回転数が減少してガバナウエイトにかかる遠心力が小さくなると、 逆方向に付勢 するパネによってガバナウエイトを閉じて、 燃料噴射ポンプの燃料調節ラックを 増量側に摺動させるのである。
また、 ガバナにおいては、 ガバナレバーの回動を規制するためのリミッタが設 けられており、 設定した以上の、 或いはそれ以下の出力とならないように燃料噴 射量を制限している。 エンジンは、 始動時に最大噴射量により運転し、 その後、 ある程度回転数が高まったら、 噴射量を下げ、 ある回転数に達すると、 その噴射 量の低減をストップし、 その後、 回転数の上限値に至るまでの回転数域では略一 定の噴射量に保持される。 例えば、 日本特許出願公開公報平 1 0 - 2 2 7 2 3 4 号には、 ガバナレバーの回動を一定域に規制するリミッタレバーの最大回動量を ストッパポルトにて規制する構造が開示されている。 このストッパポルトは、 レ ギユレ一夕ハンドルによりエンジン出力を最大に設定した時に、 該リミッタレバ 一に当接して、 該リミッタレバーの位置を画定する。 ガバナレバーは、 こうして 位置決めされたリミッタレバーにより、 噴射増量側から減量側までの回動域を制 限されるのである。
このようなリミッタは、 エンジンの燃焼効率や排気エミッションの制限等を考 慮して、 最良の燃料噴射量が得られるように位置調整されるべきものであるが、 この最良噴射量は、 エンジンの温度によって異なる。 エンジンが暖かい状態で回 転数を上げる場合には、 燃焼効率がよいため、 排気ェミッションを低減すべく、 燃料噴射量を低めに設定するのが望ましいが、 このような設定値のままでェンジ ンの冷えた状態から回転数を上げても、 燃焼効率が悪く、 規定回転数までのェン ジンの回転上昇に時間がかかる。
従って、 エンジンの温度状況に対応してリミッ夕の位置調整ができればよいが 前記の開示技術では、 ストッパボルトをその都度のエンジンの温度状況に合わせ て一々位置調整するのは現実的ではない。 このように、 温度状況に応じたリミツ 夕の位置調整ができないので、 実際には、 エンジンのかかり具合、 即ち、 回転数 の立ち上げ時間に、 温度によっての差が生じていた。 発明の開示
本発明は、 燃料噴射ポンプの噴射量調整部に連結されるガバナレバ一の回動を リミッタにより一定域に制限して燃料供給量を制限する機構を設けた遠心ガバナ において、 特に該エンジンを最大出力に設定しつつ該エンジンを起動して目的回 転数まで立ち上げる場合に、 エンジンが冷えているときには多めの燃料噴射量に よりエンジンの起動立ち上がりをよくし、 エンジンが暖かい時には自動的に燃料 噴射量を下げて、 燃費向上や排気ェミッション低減化等の効果を得るよう、 ェン ジンの温度に応じて自動的に燃料噴射量を調整できるようにすることを目的とす る。
この目的を達成すべく、 本発明において、 該リミッタが、 温度に応じて位置変 化するものとしている。 この位置変化のための部材として、 該エンジンの最大出 力を設定した場合に該リミッ夕の位置を画定するストッパに、 感熱膨張材を具備 している。 該ストツバは、 該感熱膨張材の膨張度に応じて、 該リミッタの位置、 即ち、 ガバナレバーの回動規制位置を変化させる。 即ち、 エンジンの温度変化に 応じて自動的にガバナレバーの回動規制位置が変化し、 燃料噴射量の制限値が調 整される。
前記ガバナレバーは、 燃料噴射ポンプのプランジャと一体に回動するコント口 一ルレバーに連結されており、 該リミッタには、 該ガバナレバーの回動を一定域 に規制するものであり、 少なくとも燃料噴射減量側の回動制限位置を画定する規 制部が設けられている。 該ストツバは、 温度変化に伴って該リミッタの位置を調 整することで、 この規制部の位置を変化させる。 即ち、 該ガバナレバーがェンジ ン回転数の増加に伴って燃料減量側に回動する場合に、 温度の変化に伴う該規制 部の位置変化によって、 減量側の回動制限位置が変化するものとしている。
従って、 エンジン始動から回転数を上昇する過程において、 始動時の回転数が 極めて低い段階においては、 スムーズなエンジンの立ち上げのため最大燃料噴射 量が確保され、 その後、 回転数が上昇するにつれ、 燃料を低減させ、 前述の規制 部により、 ある回転数になると、 その低減を停止して、 それからは最大回転数ま で回転数を上昇させても略一定の燃料噴射量を維持されるが、 この低減した後に 維持される燃料噴射量が、 温度変化に伴う規制部の位置変化により、 変化するの である。 即ち、 エンジンの温度が高い場合には当該燃料噴射量は低く設定され、 排気ェミッションの低減や黒煙防止、 燃費向上等の効果を奏するものであり、 ェ ンジンの温度が低い場合には、 自動的に当該燃料噴射量を高く設定して燃焼効率 を高め、 早く目的の回転数に到達させるのである。 こうして、 エンジンが冷えた 状態においても暖まった状態においても、 エンジンの回転数が所定値まで立ち上 がるのに要する時間が殆ど変わらずに、 該エンジンを用いての作業を行うことが できるようになる。
前記ストッパは、 ケース内に、 該感熱膨張材、 該感熱膨張材の膨張に呼応して 摺動する摺動部材、 及び該摺動部材の摺動を制限する搢動制限部材を収納するこ' とで簡単かつ安価に構成でき、 また、 耐久性も向上できる。
該感熱膨張材としてはバイメタル、 形状記憶合金、 ワックス等が考えられる。 ワックスはバイメタルや形状記憶合金等に比べて安価に入手でき、 温度の設定も 容易にできる。 また、 コンパクトに構成できる。 該摺動制限部材としては、 パネで構成することが考えられる。 パネは、 安価な がら信頼性が高く。 また、 ケース及び制限力に合わせて容易に交換や製造ができ る。
該ストツバは、 エンジン側面に付設することで、 着脱や位置調整を簡単にェン ジン外部より行うことができ、 また、 該感熱膨張材にエンジン側面の温度を有効 に伝えることができるのである。
以上の、 また、 それ以外の目的、 特徴、 効果については、 添付の図面をもとと した以下の説明により更に明白になるであろう。 図面の簡単な説明
図 1は、 本発明に係る燃料噴射量制御装置を装備したエンジンの正面断面図で ある。
図 2は、 同じく側面図である。
図 3は、 該エンジンにおけるガバナ部分の側面断面図である。
図 4は、 該ガバナの正面断面図である。
図 5は、 冷時におけるガバナレバー、 リミッタ及びストツバの側面図である。 図 6は、 暖時における該ガバナレバ一、 該リミツ夕及び該ストッパの側面図で ある。
図 7は、温度変化に基づくストッパの状態の変ィ匕を示す断面図であり、 (a) は エンジン低温時の状態の図、 (b ) はエンジン高温時の状態の図、 (c ) は更なる ェンジン高温時の状態の図である。
図 8は、 本発明のガバナを用いてのエンジン回転数と燃料供給量の関係を示す 図である。 発明を実施するための最良の形態
図 1に示すように、 本発明を採用するエンジン 1において、 ピストン 4を収納 したシリンダブロック 2の下部はクランクケースとなっており、 該クランクケ一 スにクランク軸 3が軸支されている。 該シリンダブ口ック 2の上部はシリンダへ ッド 5により覆われている。 該シリンダへッド 5には給 ·排気弁や燃料噴射ノズ ル 6等が配置されてボンネット 7により覆われ、 該ボンネット 7の一側にはマフ ラー 8が、 他側には燃料夕ンク 9が配置されている。
前記シリンダブロック 2下部のクランクケース内にはガノ ナ 1 1が配置され、 その上部に燃料噴射ポンプ 1 2が配置されている。 図 4に示すように、 該燃料噴 射ポンプ 1 2にはプランジャ 1 5が具備されており、 クランク軸 3上に設けた歯 車を介して、 カム軸 1 3に動力が伝えられ、 該カム軸 1 3上に設けたカム 1 4が 該プランジャ 1 5を往復動することにより燃料タンク 9からの燃料を吸入して、 燃料噴射ノズル 6に、 所定のタイミングで所定量の燃料を供給するようにしてい る。 該燃料噴射ポンプ 1 2の燃料供給量は、 該プランジャ 1 5と一体に回動可能 なコントロールレバ一 1 6を回動することによってプランジャ 1 5を回動し、 該 プランジャ 1 5の有効ストロークを変更して燃料噴射量を調節できるようにして いる。
図 3に示すように、 前記カム軸 1 3上に固設した歯車 2 0よりガバナ軸 2 1上 に固設した歯車 2 2に動力が伝えられる。 該ガバナ軸 2 1の一端上とクランクケ ースの間に潤滑油ポンプ 2 3が設けられ、 他端側にガバナ 1 1を配置している。 ガバナ 1 1の構成について説明すると、 該歯車 2 2にガバナウエイト 2 4の中 途部がピンにより枢支されている。 該ガバナウエイト 2 4の一端はウェイトとし て回転数が増加すると開くようになっており、 他端はアーム 2 4 aとしてスリ一 ブ 2 5と係合している。 該スリーブ 2 5の先端はガパナレバー 3 1の当接部 3 1 bと当接するように配置されている。
図 3〜図 6により、 ガバナレバー 3 1とリミッタ 3 2について説明する。 該ガ バナレバー 3 1は、 中途部にボス部 3 1 aを設けて、 該リミッタ 3 2の連結軸 3 2 aに枢支されており、 一端 (下端) に突状の当接部 3 1 bを設けて前記スリー ブ 2 5に当接し、 他端 (上端) に二股状の係合部 3 1 cが形成されて前記コント ロールレバ一 1 6より突設される係合ピン 1 6 aを係合している。
エンジン 1のクランク軸 3の回転数が上昇すると、 歯車等を介してガバナ軸 2 1に回転力が伝えられ、 回転数の上昇とともに遠心力によりガバナウエイト 2 4 が開いてスリーブ 2 5を押し出して、 ガバナレバー 3 1を回動し、 コント口一ル レバー 1 6を回動して燃料噴射量を減少し、 設定回転数となるように回転数を制 御する。 逆に、 該クランク軸 3の回転数が減少すると、 ガバナウエイト 2 4が閉 じてコントロールレバ一 1 6を逆方向に回動して燃料噴射量を増加させて、 該回 転数を設定回転に上昇するのである。
前記リミッタ 3 2は、 前記連結軸 3 2 aを介して内側アーム 3 3と外側アーム 3 4とを一体的に連結してなるものである。
該内側アーム 3 3の一端は、 ボス部 3 3 aとして連結軸 3 2 a上に固定されて いる。 他端は平面視コ字状に折り曲げて規制部 3 3 bとなっており、 これに前記 ガバナレバー 3 1を通過するよう配置することで、 該規制部 3 3 bの一側音 B 3 3 b Rにてガバナレバー 3 1の燃料増量側の回動を規制し、 他側部 3 3 b Lにてガ バナレバー 3 1の燃料減量側の回動を規制しつつ、 所定の範囲内で該ガバナレバ 一 3 1の回動を許容している。 該内側アーム 3 3の中途部から側方には係止部 3 3 cを突設しており、 該係止部 3 3 cとガバナレバー 3 1との間にバネ 3 5を介 装して規制部 3 3 bの一側部 3 3 b Rにガバナレバー 3 1が当接するように付勢 している。
前記タ W則アーム 3 4は、 その中央部がエンジン 1 (シリンダブロック 2 ) 本体 より外側へ突出した連結軸 3 2 aに固定されている。 該外側アーム 3 4は、 該連 結軸 3 2 aへの固定部より放射状に突出する三つのアーム 3 4 a ' 3 4 b ' 3 4 cを具備している。 第一アーム 3 4 aと第二アーム 3 4 bはバネ 3 6 · 3 7を介 してレギユレ一夕ハンドル 3 9と連結され、 第三アーム 3 4。は、 ストッパ 4 0 の摺動シャフト 4 6先端と当接されている。
該レギユレ一夕ハンドル 3 9は、 エンジンの出力を設定したり、 エンジン 1を 停止させたりするものであり、 レバ一ガイド 3 8に沿って回動でき、 任意の回動 位置に維持できるようにしている。 該レギユレ一夕ハンドル 3 9を最大出力位置 に設定すると、 該ストツバ 4 0の摺動シャフト 4 6先端が第三アーム 3 4 cに当 接し、 これにより、 リミッタ 3 2の規制部 3 3 bが、 最大出力を得るためのガバ ナレバー 3 1の回動規制位置にセットされるのである。
図 7 ( a ) 〜 (c ) よりストツバ 4 0の構成を説明する。 円筒状のケース 4 1 の一端にワックスや形状記憶合金やバイメタル等の感熱膨張材を封入してなる感 熱膨張部 4 2が連結されている。 該感熱膨張部 4 2からケース 4 1内にはビスト ン 4 3が突出されている。 該感熱膨張部 4 2内の感熱膨張材が膨張するにつれピ ストン 4 3が更に突出するようになっている。 なお、 本実施例では感熱膨張材と して安価で入手容易なワックスが使用され、 約 2 4度以下では膨張しないように 成分が調整されている。
前記ケース 4 1内には、 第一摺動シャフト 4 4、 間座 4 5、 第二摺動シャフト 4 6、 シール 4 7、 そして、 該摺動シャフト 4 4 · 4 6それぞれの摺動制限部材 としての第一バネ 4 8と第二パネ 4 9が収納されている。 感熱膨張部 4 2側の第 ー摺動シャフト 4 4の一端 (基端) にはバネ座 4 4 aを形成して、 他端 (先端) 部には、 摺動自在に間座 4 5を外嵌し、 該間座 4 5の抜け止めとしてその外側に て止め輪 5 0を夕 ^嵌固定している。 該間座 4 5とバネ座 4 4 aとの間にて、 第一 摺動シャフト 4 4回りに第一パネ 4 8を外嵌している。
また、 間座 4 5側の第二摺動シャフト 4 6の一端 (基端) には、 バネ座 4 6 a が形成され、 ここから軸心方向に凹部 4 6 bが穿設され、 前記第一シャフト 4 4 の他端 (先端) 部が揷入できるようにしている。 シール 4 7は、 ケース 4 1の先 端に開口する孔 4 1 aを内側から塞ぐように配設されており、 該第二摺動シャフ ト 4 6の他端 (先端) 部は小径となっていて、 該シール 4 7及び孔 4 1 aを貫通 して、 進退可能に該ケース 4 1の先端より突出している。
該第二摺動シャフト 4 6の、 該小径の先端部と、 該凹部 4 6 b回りの胴部との 間には段部 4 6 bが形成されている。 図 7 ( b ) に示すように、 該段部 4 6 bは 該シール 4 7に当接することで、 該感熱膨張部 4 2の膨張による該第二摺動シャ フト 4 6の該ケース 4 1内における外側向きの摺動を規制する。 図 7 ( a ) に示 すように感熱膨張部 4 2が膨張していない時には、 該シ一ル 4 7と段部 4 6 cと の間には許容進退距離 L 1が設けられている。
該シール 4 7と前記バネ座 4 6 aの間にて、 第二摺動シャフト 4 6回りに第二 パネ 4 9が外嵌されている。 該第一パネ 4 8のバネカ (T 1 ) は第二パネ 4 9の パネ力 (T 2 ) よりも大きくなるように構成されている (T 1 >T 2 )。
ケース 4 1外周にはネジ部 4 1 bが形成されており、 図 2のように、 エンジン 1のシリンダブ口ック 2下部のクランクケース側面より突出するよう構成した取 付部 5 1の雌ネジに、 該ケース 4 1のネジ部 4 1 bを螺装する。 該ケ一ス 4 1の 先端より突出する第二摺動シャフト 4 6の先端がリミッ夕アーム 3 4の第三ァー ム 3 4 cに当接するよう該ケース 4 1を位置決めしたら、 該ケース 4 1をナツト 5 2によって該取付部 5 1にロックする。 こうしてストッパ 4 0がエンジン本体 の側面に接して配置され、 エンジン本体の熱がケース 4 1から感熱膨張部 4 2内 の感熱膨張材に伝わるようにしている。 また、 図 5や図 6に示すように、 前記第 三アーム 3 4 cは、 バネ 3 7の付勢力により第二摺動シャフト 4 6の先端に押接 されており、 該ストッパ 4 0の作用による外側アーム 3 4 (即ちリミッタ 3 2 ) の作動状態を調整する場合等には、 ナット 5 2を緩めてケース 4 1を回動するこ とで、 ストッパ 4 0の取付位置を容易に変更できる。
以上のようなストッパ 4 0の、 エンジン温度の変化に基づく状態変化を図 7よ り説明しながら、 該ストッパ 4 0の状態変化によるリミッタ 3 2の位置変化につ いて、 図 5及び図 6より説明する。
なお、 以下の説明は、 図 2に示すように、 レギユレ一夕ハンドル 3 9を最大出 力位置に設定していることを前提としている。 該レギユレ一夕ハンドル 3 9をこ の位置に保持している限り、 前記第三アーム 3 4 cは、 ストッパ 4 0の第二摺動 シャフト 4 6の先端に押接しているので、 エンジンの温度変化に伴う該第二摺動 シャフト 4 6の進退により、 リミッタ 3 2が回動して、 該内側アーム 3 3の規制 部 3 3 bの位置が変化する。
エンジンが暖まっていない状態 (2 4度以下) において、 ストッパ 4 0では、 図 7 ( a ) 示す如く、 感熱膨張部 4 2内の感熱膨張材は膨張していないので、 ピ ストン 4 3は縮小位置に位置している。 これにより、 前述の如く、 第二摺動シャ フト 4 6の段部 4 6 cとシール 4 7との間には許容進退距離 L 1が確保されてお り、 第二摺動シャフト 4 6の先端は最短の状態でケース 4 1の先端より突出して いる。 この時、 リミッタ 3 2の内側ァ一ム 3 3の位置は、 図 5に示すような、 噴 射量増量側寄りになっている。
エンジンが暖まって(2 4度以上)、感熱膨張部 4 2内の感熱膨張材が膨張する と、 図 7 ( b ) に示すように、 ピストン 4 3が突出する。 この突出により第一摺 動シャフト 4 4が第二パネ 4 9の付勢力に抗して摺動して、 第二摺動シャフト 4 6の段部 4 6 cがシール 4 7に当接して摺動が停止する。 つまり、 第二摺動シャ フト 4 6が距離 L 1だけ移動して、 該第三アーム 3 4 cを押し、 リミッタ 3 2の 内側アーム 3 3を燃料減量側に回動して、 図 6に示す位置とする。
更にエンジンブロックの温度が高い場合、 感熱膨張部 4 2内の感熱膨張材は更 に膨張して、 ピストン 4 3を更に伸長し、 これによつて、 第一摺動シャフト 4 4 を伸長させるが、 図 7 ( c ) に示すように、 第二摺動シャフト 4 6の段部 4 6 c がシール 4 7に当接しているために、 該第二摺動シャフト 4 6は摺動できない。 そこで、 この第一摺動シャフト 44の伸長に伴い、 両摺動シャフト 4 4 · 4 6間 の第一パネ 4 8を圧縮し、 第一摺動シャフト 4 4の先端が第二摺動シャフト 4 6 の凹部 4 6 b内に入り込むようにしているのである。 こうして、 ある温度以上で は、 ピストン 4 3は伸長し続けても第一摺動シャフト 4 4の先端が凹部 4 6 b内 に入るだけであって、 第二摺動シャフト 4 6の突出はシール 4 7により規制され て一定量 (L 1 ) 以上突出することはなく、 リミッタ 3 2の位置も図 6に示す位 置で保持されるのである。
以上のような、 エンジン温度の違いに応じてのリミッタ 3 2の位置設定を前提 として、 エンジン始動から目的回転数に立ち上げるまでのガバナレバー 3 1の位 置変化及びそれに伴う燃料噴射量の変化について、 図 4〜図 6、 図 8より説明す る。
エンジン始動時においては、 エンジン回転数が 0に近いためにガバナウエイト 2 4に遠心力が働かないので、 スリーブ 2 5が押し出されておらず、 この状態で ガバナレバ一 3 1の当接部 3 1 bがスリープ 2 5先端に当接しているので、 該ガ バナレバー 3 1の他端の係合部 3 1 cに係合されたコント口一ルレバー 1 6は、 燃料増量側に最大限回動されている。
この時、 図 6の如くエンジン温度が高い場合には、 リミッタ 3 2の位置が燃料 減量側寄りになっていて、 規制部 3 3 bの一側部 3 3 b Rは、 その最大限燃料増 量側に回動された位置 Aにおけるガバナレバー 3 1に当接するように配置されて いる。
ェンジン温度が高くなると、 該規制部 3 3 bの一側部 3 3 b Rも図 5の如く燃 料増量側になるが、 位置 Aは、 ガバナレバー 3 1の燃料増量側への最大限の回動 位置なので、 該規制部 3 3 bの燃料増量側への移動につれてガバナレバー 3 1が 更に燃料増量側に移動することはない。 即ち、 エンジン始動時の極めて回転数が 低い状態においては、 エンジンの温度に関わりなく、 ガバナレバー 3 1の位置は 略同一の位置 Aに保持され、 図 8に示すように均一の噴射量 V 1となっている。 エンジンの回転数が始動時の 0の状態からある程度増大し、 N 1を過ぎると、 ガバナウエイト 2 4が開き、 スリーブ 2 5が押し出される。 このスリーブ 2 5の 押動に伴って、 ガバナレバ一 3 1が燃料減量側に回動する。 これにより、 コント ロールレパー 1 6が減量側に回動されて、 図 8に示すように、 回転数の増大につ れて燃料噴射量が減少する。
やがて、 燃料減量側に回動するガバナレバー 3 1は、 規制部 3 3 bの他側部 3 3 b Lに当接して、 それ以上減量側に回動しなくなり、 そこから回転数が増大し ても、 それ以下に燃料噴射量が減少することはなく、 該噴射量が保持される。 こ の該側部 3 3 b Lによるガバナレバー 3 1の回動規制位置が、 図 5及び図 6に示 すように、 エンジン温度の違いによって相違する。 即ち、 エンジン温度が低い場 合には、 図 5に示すようにガバナレバー 3 1の減量側回動規制位置は Bであり、 エンジン温度が高い場合には、 図 6に示すように該規制位置は、 温度が低い時の 規制位置 Bよりも更に燃料減量側の位置 Cとなっている。
従って、 図 8に示すように、 エンジンが冷えた状態の時は、 回転数 N 1からの 回転数上昇に伴う燃料減量が、 燃料噴射量 V 2となった時点で停止する一方、 ェ ンジンが温かい状態の時は、 燃料噴射量 V 2よりも低い燃料噴射量 V 3に達して から、 燃料減量が停止する。 減量停止後の回転数の増大においては、 エンジン温 度が低い時は、 高めの燃料噴射量 V 2が維持されて、 燃焼効率を上げ、 エンジン 回転数を速やかに所望回転数に到達させるものであり、 エンジン温度が高い時に は、 それより低い燃料噴射量 V 3を維持して、 黒煙を発生することなく、 排気ェ ミッションの低減や燃費向上を実現するが、 エンジン温度が高いため、 少ない燃 料噴射量でも、 エンジン温度が低い時の高めの燃料噴射量によるエンジンの立ち 上げ時とさほど時間が変わることなく、 所望のエンジン回転数に立ち上げるので ある。
なお、 エンジン回転数が、 定格回転数の 1 0 0 %である N tを超えたら、 強制 的にリミッタ 3 2及びガバナレバー 3 1を燃料減量側に回動させて、 燃料噴射量 を減少させる機構がガバナ 1 1に設けられている。 産業上の利用可能性
以上のように、 本発明にかかる燃料噴射量制御装置は、 始動時等のエンジン自 体が冷えている時と暖気蓮転後等のェンジンが温まつている時とで、 エンジンが 起動して設定回転数に達するまでの時間を略均一にし、 エンジンの性能差を生じ させないものであり、 発電機等の作業機駆動用の他、 車両用等、 様々な用途の遠 心式ガバナを有するディーゼルエンジンに用いるのに適している。

Claims

請 求 の 範 囲
1. 燃料噴射ポンプ (12) の燃料噴射量調整部 (16) に連結されるガバナレ バー (31) の回動をリミッタ (32) により一定域に規制してエンジン (1) への燃料噴射量を制限する装置であって、 該リミッタ (32) が温度に応じて位 置変化することを特徴とする燃料噴射量制御装置。
2. 前記リミッタ (32) には、 少なくとも前記ガバナレバ一 (31) の燃料減 量側の回動制限位置 (33 bL) を画定する規制部 (33 b) が設けられており 、 エンジン (1) の温度上昇に伴い、 該回動制限位置 (33bL) が更に燃料減 量側に移動することを特徴とする請求の範囲第 1項記載の燃料噴射量制御装置。
3. 前記エンジン (1) を最大出力に設定した場合に前記リミッタ (32) の位 置を画定するストッパ (40) に感熱膨張材を具備し、 該感熱膨張材の膨張度に 応じて該リミッタ (32) の位置を変化させることを特徴とする請求の範囲第 1 項または第 2項記載の燃料噴射量制御装置。
4. 前記感熱膨張材として、 ワックスを用いていることを特徴とする請求の範囲 第 3項記載の燃料噴射制御装置。
5. 前記ストツバ (40) は、 ケース (41) に、 前記感熱膨張材、 該感熱膨張 材の膨張に伴って摺動する摺動部材(44 * 46)、及び該搢動部材の摺動を制限 する摺動制限部材を収納して構成されることを特徴とする請求の範囲第 3項また は第 4項記載の燃料噴射量制御装置。
6. 前記摺動制限部材として、 バネ (48 · 49) を用いていることを特徴とす る請求の範囲第 5項記載の燃料噴射量制御装置。
7. 前記ストッパ (40) をエンジン (1) の側面に付設していることを特徴と する請求の範囲第 3項〜第 6項のいずれかに記載の燃料噴射量制御装置。
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