JP2565685B2 - 内燃機関の燃料噴射時期変更装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、燃料噴射ポンプ内のプランジャーにコント
ロールスリーブを嵌合し、スリーブのプランジャー長さ
方向の移動により燃料噴射時期を変更自在とし、スリー
ブにタイマーラックを連動連結し、該タイマーラックを
機関回転数に比例して噴射時期進角側に移動させる燃料
噴射時期変更装置に関する。

（従来の技術及びその問題点） この種の燃料噴射時期変更装置は機関の回転数上昇に
伴いそれに比例して噴射時期を進角させることにより、
各回転数域での適切な噴射時期及び着火時期を得、各回
転数域で安定した回転性能を発揮できるようにしてい
る。従って第５図の実線で示すように機関始動時の進角
度０から回転数上昇に比例して進角する。

ところが機関が冷えている時には、第５図の実線で示
すような噴射時期の特性では、始動時あるいはアイドル
回転時Nrで着火遅れが生じ、機関始動性及びアイドル運
転時の回転性能が低下する。特に渦流式燃料室を有する
ディーゼル機関では上記着火遅れは顕著である。

（問題点を解決するための手段） 上記問題を解決するために本発明は、燃料噴射ポンプ
内のプランジャー10にコントロールスリーブ11を嵌合
し、スリーブ11の外周ピニオン歯11aに燃料増減ラック3
8を係合して、該燃料増減ラック38をラック長さ方向に
移動してスリーブ11を回動させることにより燃料の増減
を行なうようにし、スリーブ11に上記燃料増減ラック38
とは別体で平行なタイマーラック29を連動連結して、該
タイマーラック29をラック長さ方向に移動して偏心ラッ
クピン28を有するタイマーピニオン27を回動してスリー
ブ11をプランジャー長さ方向に移動させることにより燃
料噴射時期を変更自在とし、タイマーラック29に、機関
回転数に比例して上記タイマーラック29を噴射時期進角
側に移動させるタイマーラック駆動機構を連動連結し、
機関の冷態時を感知したときにオンとなる感知センサー
51と、該感知センサー51にエンジンのキースイッチ50を
介して接続されると共に上記タイマーラック29に連動連
結し感知センサー51及びキースイッチ50が共にオンの時
に通電動作するソレノイド切換バルブ47とを設け、該ソ
レノイド切換バルブ47の通電作動時に上記タイマーラッ
ク29を噴射時期進角側へ一定量移動させ、機関の暖態状
態を感知センサー51が遮断した時にリターン用付勢手段
によりタイマーラック29を噴射時期遅角側へと復帰させ
るように構成している。

（作用） 冷態始動時には、感知センサーがそれを感知してアク
チュエータを介してタイマーラックを進角側に一定量移
動させ、それにより着火遅れを解消でき、始動性能が向
上する。

また冷態時のアイドル運転においても、噴射時期を一
定量進角させ、それにより着火遅れを解消でき、運転性
能が向上する。

（実施例） 第１図は渦流式燃料室を有するディーゼル機関に備え
られた燃料噴射ポンプ装置の縦断面図を示しており、こ
の第１図において、燃料噴射ポンプケース１には各気筒
用の３本の燃料噴射ポンプ２が固定されると共に、カム
軸３が回転自在に支持されている。燃料噴射ポンプ２内
には上下方向移動自在にプランジャー10及び弁体24が配
置され、プランジャー10はスプリング18により下方に付
勢され、プランジャー１の下端面はタペット12及びロー
ラ16を介してカム軸３のカム部3aに当接している。弁体
24はスプリング25により下方に付勢され、弁座に着座し
ている。プランシャー10内には燃料油通路14が形成さ
れ、燃料油通路14の上端はポンプ室（圧力室）22に連通
し、燃料油通路14の下端部には吸入ポート15及び溢出ポ
ート１が形成されている。吸気ポート15は溢出ポート19
よりも下側に形成され、燃料油室40に開口している。溢
出ポート19はプランジャー外周面の螺旋状切り溝20に連
通している。即ちプランジャー10の上下方向の移動によ
り吸気ポート15は燃料室40に対して開閉し、また溢出ポ
ート19はスリーブ11の孔21に対して開閉する。スリーブ
11の孔21は燃料室40に連通している。従ってカム軸３の
作用によりプランジャー10が上昇して吸気ポート15が閉
じた時が噴射開始（圧縮開始）時期であり、その後溢出
ポート19が切り溝20及び孔21を介して燃料室40に連通し
た時が噴射終了時期である。

燃料噴射量の増減は燃料増減ラック38の前後方向の移
動により、スリーブ11を回動させて行うようになってい
る。即ちスリーブ11の外周面にはピニオン歯11aが形成
され、該ピニオン歯11aは燃料増減ラック38に噛合い、
例えば燃料増減ラック38の前進移動によりスリーブ11を
増方向に回動させ、それにより噴射終了時期を遅く（噴
射期間を長く）して燃料噴射量を増加させる。

燃料噴射時期の変更はタイマーラック29の前後方向に
移動により、スリーブ11を上下方向に移動させ、吸気ポ
ート15の閉時期を調整することにより行うようになって
いる。即ちスリーブ111の環状溝11bにタイマーピニオン
27の偏心ピン28が係合しており、タイマーピニオン27は
ポンプケース１に回動自在に支持されていると共に、タ
イマーラック29に噛合っている。従ってタイマーラック
29が前進するとタイマーピニオン27の反時計回りの回動
により偏心ピン28は下がり、スリーブ11を下げて吸気ポ
ート15の開閉時期を早める。即ち噴射時期を進角させ
る。

タイマーラック29を回転数に比例して前進移動（進角
側へ移動）させるための構造について説明する。ガバナ
室26内には燃料油が充満すると共にベーンポンプ６が設
けられ、該ベーンポンプ６のベーンはカム軸３により回
転駆動するようになっており、機関回転（即ちカム軸３
の回転）に比例してガバナ室26内の燃料油圧を上昇させ
るようになっている。ガバナ室26の油圧力は調圧弁７に
よりその最大値が規制され、また余分の燃料油は戻り通
路60を通って燃料タンクに戻されるようになっている。
一方タイマーラック29はガバナ室26内に延び出し、第４
図に示すようにタイマーピストン56に前後方向一体的移
動可能に連結している。タイマーピストン56はガバナケ
ース５のシリンダー部56に前後方向移動自在に嵌合して
おり、シリンダー室57のスプリング58により後方に付勢
されている。タイマーピストン56の後端部はガバナ室26
内に突出してガバナ室26内の燃料油の圧力を受け、一方
シリンダー室57はガバナ室26よりも低圧側部分、例えば
大気部分に連通している。従って機関停止時にはスプリ
ング58の弾性力によりタイマーラック29を後方に押し、
進角度０としている。

機関冷態時にタイマーラック29を進角側に移動させる
ための構造を説明する。第２図において、タイマーラッ
ク29のガバナ室26内の部分にタイマーラックピン31が固
着され、タイマーラックピン31には進角レバー30のイン
ナーレバー部30aが後方側から当接している。進角レバ
ー30は下方に延びる上記インナーレバー部30aと上方に
延びるアウターレバー部30bからなっており、両レバー
部30a、30bは回動軸41に固着され、回動軸41はポンプケ
ース１に回動自在に支持されている。進角レバー30はが
た取り用スプリング43により第３図の反時計回りに付勢
されている。

第３図において、アウターレバー部30bの上端部には
調節ボルト49が前後方向移動調整自在に螺着されてお
り、調節ボルト49は前方のソレノイド切換バルブ47のロ
ッド48の後端縁に当接している。ソレノイド切換バルブ
47はポンプケース１の上面に固定されており、機関Ｅの
キースイッチ50及び機関内の水温感知センサー（熱電
対）51に接続されている。水温感知センサー51は例えば
機関の冷却水通路に配置され、機関冷態時の一定値以下
の水温を感知すると、キースイッチ50がON状態の時にソ
レノイド切換バルブ47を励磁し、ロッド48を一定量後方
に移動させるように構成されている。

なお第１図において、燃料増減ラック38はフローティ
ングレバー36の下端部に係合し、フローティングレバー
36の上端部は逆アングライヒレバー35の上端部に回動自
在に枢着連結し、逆アングライヒレバー35の下端部はテ
ンションレバー34の上端部に回動自在に枢着連結してい
る。テンションレバー34はレバー軸45に回動自在に支持
されると共に、下端部がガバナスラスター33に当接し、
スラスター33の前端縁はガバナウエイト32に当接してい
る。37はコントーロールレバーであり、レバー軸45に固
定され、その先端ピン部がフローティングレバー36の中
間部に係合している。44はガバナスプリング、42はアイ
ドルスプリングである。

次に作動について説明する。まず機関が暖まっている
状態、即ち暖態時のおける機関始動について説明する
と、第３図のキースイッチ50を入れても、冷却水温が比
較的高いので感知センサー51は通電せず、従ってソレノ
イド切換バルブ47はそのロッド48が前方に退位した状態
で保たれ、進角度０である。

始動後回転数の上昇に伴い、第１図のベーンポンプ６
の作用によりガバナ室26の燃料油圧力は回転数に比例し
て上昇し、それにより第４図のタイマーピストン56をス
プリング58に抗して前方に押し、タイマーラック29を前
方に引張る。タイマーラック29が前方に引張られると、
第１図のタイマーピニオン27は時計回りに回動し、ピン
28を介してスリープ11を下げ、噴射時期を進角させる。
即ち第５図で実線で示すように、機関回転数０からの回
転数の増加に比例して、噴射時期は進角する。

次に機関冷態時の始動について説明すると、機関始動
前は、感知センサー51によりたとえ低い水温を感知して
いても、キースイッチ50をONしていない場合には、ソレ
ノイド切換バルブ47は励磁せず、従ってロッド48は前方
に退位しており、噴射時期の進角度は０である。

第３図のキースイッチ50を入れると、一定温度以下の
低い水温を感知している感知センサー51の働きによりソ
レノイド切換バルブ47は励磁し、ロッド48を一定量後方
に突出させる。それにより進角レバー30は時計回りに回
動して、タイマーラックピン31に介して第１図のタイマ
ーラック29を前方に移動し、タイマーピニオン27を反時
計回りに回動させ、ピン28を介してスリーブ11を下げ、
噴射時期を進角させる。この時の進角度θ１は第５図に
破線で示すように、暖態時のアイドル回転数Nrに対応す
る進角度θ２よりも少し大きいくらいである。

従って機関始動時、回転数０から少なくともアイドル
回転数Nrにいたる間及びアイドル回転時には、θ１の進
角度が維持され、それにより着火遅れを解消できる。

機関が暖まって冷却水温が一定値以上になると、感知
センサー51が切れてソレノイド切換バルブ47も非通電状
態になり、ロッド48は前方に退位する。従って前述のよ
うに第４図のタイマーピストン56のみによってタイマー
ラック29は制御され、回転数N1以下の低速回転域でも実
線で示すような進角特性に戻る。

（別の実施例） （１）感知センサーとして図示の実施例では、機関の冷
却水温を感知する水温センサーを利用しているが、潤滑
油の温度を感知する油温感知センサーあるいは吸気温度
も感知する吸気温度センサーを利用することもできる。

（発明の効果） 以上説明したように本発明によると： （１）燃料噴射ポンプ２内のプランジャー10にコントロ
ールスリーブ11を嵌合し、スリーブ11のプランジャー長
さ方向の移動により燃料噴射時期を変更自在とし、スリ
ープ11にタイマーラック29を連動連結し、タイマーラッ
ク29を、機関回転数に比例して噴射時期進角側に移動さ
せるように構成しているので、機関の回転数上昇に伴っ
て噴射時期が進角し、それにより各回転数域での適切な
噴射時期及び着火時期を得、各回転数域で安定した回転
性能を発揮できる。

（２）機関の冷態時を感知する感知センサー（例えば水
温感知センサー51）と、感知センサー51に接続されると
共にタイマーラック29に連動連結するアクチュエータ
（例えばソレノイド切換バルブ47）を設け、感知センサ
ー51が機関の冷態を感知している時にはアクチュエータ
によりタイマーラック29の噴射時期進角側へ一定量移動
させるように構成しているので、機関の冷態始動時或は
アイドル回転時における噴射時期を進角させ、それによ
り着火遅れを解消できる。従って機関の冷態時の始動性
能が向上すると共に、冷態時のアイドル運転を安定す
る。

（３）本願発明による燃料噴射時期変更装置は、燃料噴
射ポンプのプランジャー10に嵌合する１つのスリーブ11
を備え、これを燃料増減ラック38のラック長さ方向の移
動で回動することにより、燃料増減を行い、上記燃料増
減ラック38と平行なタイマーラック29のラック長さ方向
の移動でタイマーピニオン27を介してスリーブ11をプラ
ンジャー長さ方向に移動することにより、燃料噴射時期
の調整を行なうようにしているので、１つのスリーブ11
を利用しながらも、たとえば、燃料増減ラック38のセッ
ト位置を調節したとしても、スリーブ11の回動位置が調
節されるたけであり、タイマーラック29によるスリーブ
11のプランジャー長さ方向の調整には影響は与えず、ま
た反対にタイマーラック29のセット位置を調節したとし
ても、スリーブ11のプランジャー長さ方向位置が調節さ
れるだけであるので、燃料増減ラック38によるスリーブ
11の回動位置には影響を与えず、また、従来の実開昭54
−173123号のように、カムおよびカムローラの相対位置
を変更して噴射時期を変更する構造に比べ、高圧接触面
を有する部材を変更調節する必要がないので、コンパク
トでかつ耐久性のよい装置を提供できる。

すなわち、１つのスリーブ11の回動及びプランジャー
長さ方向移動により、ガバナーによる燃料増減とタイマ
ーラック29による燃料噴射時期変更とを、個々独立に調
節でき、各種使用環境あるいは使用目的に応じて、噴射
量調節と燃料噴射時期変更とを、個々に精度よく調節で
きると共に、コンパクトでかつ耐久性のよい装置を提供
できるのである。

（４）ソレノイド切換バルブ47を、キースイッチ50を介
して感知センサー51に接続しており、キースイッチ50が
オンの時にのみ、感知センサー51によるソレノイド切換
バルブ47の作動を可能としているので、機関始動時に
は、キースイッチ50のオン操作と同時に、自動的に感知
センサー51による噴射時期変更が可能な状態となり、別
途操作が必要なくなるので、始動操作のフィーリングが
よい。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明を適用した燃料噴射ポンプの縦断面図、
第２図は第１図のII−II断面図、第３図は第２図のIII
−III断面図、第４図は第１図のIV−IV断面部分図、第
５図は回転数と進角度との関係を示すグラフである。１
……燃料噴射ポンプケース、２……燃料噴射ポンプ、３
……カム軸、10……プランジャー、11……コントロール
スリーブ、29……タイマーラック、47……ソレノイド切
換バルブ、51……感知センサー、56……タイマーピスト
ン（タイマーラック駆動機構）

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】燃料噴射ポンプ内のプランジャー（10）に
   コントロールスリーブ（11））を嵌合し、スリーブ（1
   1）の外周ピニオン歯（11a）に燃料増減ラック（38）を
   係合して、該燃料増減ラック（38）をラック長さ方向に
   移動してスリーブ（11）を回動させることにより燃料の
   増減を行なうようにし、スリーブ（11）に上記燃料増減
   ラック（38）とは別体で平行なタイマーラック（29）を
   連動連結して、該タイマーラック（29）をラック長さ方
   向に移動して偏心ラックピン（28）を有するタイマーピ
   ニオン（27）を回動してスリーブ（11）をプランジャー
   長さ方向に移動させることにより燃料噴射時期を変更自
   在とし、タイマーラック（29）に、機関回転数に比例し
   て上記タイマーラック（29）を噴射時期進角側に移動さ
   せるタイマーラック駆動機構を連動連結し、機関の冷態
   時を感知したときにオンとなる感知センサー（51）と、
   該感知センサー（51）にエンジンのキースイッチ（50）
   を介して接続されると共に上記タイマーラック（29）に
   連動連結し感知センサー（51）及びキースイッチ（50）
   が共にオンの時に通電動作するソレノイド切換バルブ
   （47）とを設け、該ソレノイド切換バルブ（47）の通電
   作動時に上記タイマーラック（29）を噴射時期進角側へ
   一定量移動させ、機関の暖態状態を感知して感知センサ
   ー（51）が遮断した時にリターン用付勢手段によりタイ
   マーラック（29）を噴射時期遅角側へと復帰させるよう
   に構成していることを特徴とする内燃機関の燃料噴射時
   期変更装置。