| 【発明の名称】 |
燃料噴射装置および燃料噴射方法 |
| 【発明者】 |
【氏名】野村 斉
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| 【要約】 |
【課題】本発明は、エンジン始動に必要な量の燃料を燃焼室に噴射することができ、有害な未燃焼成分や黒煙の発生を防止できる燃料噴射装置を得ることにある。
【解決手段】燃料噴射装置は、燃料を加圧するプランジャ20と、エンジン2の運転状況に応じてプランジャを回動させることで燃料噴射量を調節するラック40とを含むユニットインジェクタ1と；エンジンの運転状況に応じてラックを往復移動させるとともに、エンジン始動時においては目標回転数に基づいて決められた燃料噴射量が得られる噴射位置にラックを移動させて燃料噴射量を増大させる噴射量制御装置42と；エンジンの始動開始から目標回転数に基づいて決められた燃料噴射量が始動に必要な燃料噴射量を下回るまでの期間中にラックを噴射位置よりも燃料噴射量を減じる方向に強制的に移動させるコントロールバルブ51と；を備えていることを特徴としている。 |
【特許請求の範囲】
【請求項１】 エンジンに同期して軸方向に駆動されるプランジャと、このプランジャによって加圧された燃料をエンジンの燃焼室に噴射する噴孔と、エンジンの運転状況に応じて往復移動され、上記プランジャを軸回り方向に回動させることで燃料噴射量を調節するラックと、を含むユニットインジェクタと；エンジンの運転状況に応じて駆動されるアクチュエータを含み、このアクチュエータからの動力伝達によって上記ラックを往復移動させるとともに、エンジン始動時に目標回転数に基づいて決められた燃料噴射量が得られる噴射位置に上記ラックを移動させて燃料噴射量を増大させる制御手段と；上記エンジンの始動開始から上記目標回転数に基づいて決められた燃料噴射量が始動に必要な燃料噴射量を下回るまでの期間中に、上記ラックを上記噴射位置よりも燃料噴射量を減じる方向に強制的に移動させて、燃料噴射量を増す方向へのラックの移動を制限する制限手段と；を備えていることを特徴とする燃料噴射装置。
【請求項２】 請求項１の記載において、上記制御手段は、上記アクチュエータによって軸回り方向に回動されるコントロールシャフトと、このコントロールシャフトの動きを上記ラックに伝えるコントロールレバーとを有し、また、上記制限手段は、上記コントロールシャフトに係合してその回動を制限する係合位置と、上記コントロールシャフトから離脱する係合解除位置とに亙って移動可能な係合子を有するコントロールバルブを備え、このコントロールバルブの係合子は、上記エンジンの始動開始時に上記係合位置に保持されているとともに、上記目標回転数に基づいて決められた燃料噴射量が始動に必要な燃料噴射量を下回った時に、上記係合位置から係合解除位置に移動されることを特徴とする燃料噴射装置。
【請求項３】 請求項２の記載において、上記コントロールシャフトは、その外周面に開口された係合溝を有し、上記コントロールバルブの係合子が係合位置に移動された状態においては、この係合子が上記係合溝の溝底に接していることを特徴とする燃料噴射装置。
【請求項４】 請求項２又は請求項３の記載において、上記コントロールバルブは、上記エンジンの潤滑油の圧力を受ける弁体を有し、この弁体に上記係合子が連結されているとともに、上記弁体は、上記目標回転数に基づいて決められた燃料噴射量が始動に必要な燃料噴射量を下回った時点において、その時のエンジンの運転に伴う潤滑油の圧力上昇に応じて上記係合子を上記係合位置から上記係合解除位置に移動させることを特徴とする燃料噴射装置。
【請求項５】 請求項２又は請求項３の記載において、上記コントロールバルブは、上記目標回転数に基づいて決められた燃料噴射量が始動に必要な燃料噴射量を下回った時に、上記係合子を係合位置から係合解除位置に移動させる電磁弁であることを特徴とする燃料噴射装置。
【請求項６】 エンジンに同期して駆動されるプランジャにより燃料を加圧し、この加圧された燃料が所定の圧力に達した時に、上記エンジンの燃焼室に燃料を噴射するとともに、上記エンジンの始動時においては、目標回転数に基づいて決められた燃料噴射量が得られる噴射位置に移動されるラックを介して上記プランジャを軸回り方向に回動させることで燃料噴射量を増大させるようにした燃料噴射方法において、上記エンジンの始動開始時に上記ラックを上記噴射位置よりも燃料噴射量を減じる方向に強制的に移動させて、燃料噴射量を増す方向へのラックの移動を制限するとともに、上記目標回転数に基づいて決められた燃料噴射量が始動に必要な燃料噴射量を下回った時に、上記ラックの移動制限を解除するようにしたことを特徴とする燃料噴射方法。
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【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、エンジン始動時に無駄な燃料の噴射を抑えるようにした燃料噴射装置および燃料噴射方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】ディーゼルエンジンでは、燃焼室に吸入された空気を高い圧縮比で圧縮するとともに、この圧縮により高温・高圧となった空気中に燃料を噴射し、この燃料粒の自己着火により燃焼を行っている。このため、ディーゼルエンジンを円滑に運転するためには、刻々と変化するエンジンの運転状況に応じた最適な量の燃料を燃焼室に噴射する必要があり、特にエンジン始動時にあっては、始動性を高めるために燃料噴射量を増加させる必要がある。
【０００３】ところで、ディーゼルエンジン用の燃料噴射装置として知られている機械式のユニットインジェクタは、燃料加圧機構と噴射ノズルとが気筒別に一体化されている。この種のユニットインジェクタは、フィードポンプで圧力調整された燃料が供給される加圧室を有し、この加圧室にプランジャが臨んでいる。プランジャは、エンジンのカム軸によって軸方向に駆動されるようになっており、このプランジャによって加圧された燃料の圧力が所定の値に達すると、ノズルニードルがリフトしてノズルボディの先端の噴孔を開き、この噴孔を通じて加圧された燃料がエンジンの燃焼室に噴射される。
【０００４】また、機械式のユニットインジェクタは、燃料噴射量を制御するためのラックを装備している。ラックは、プランジャと一体に回動するピニオンと噛み合っている。このため、エンジンの運転状況に応じてラックを往復移動させると、プランジャが軸回り方向に回動し、このリードの外周面に切り欠かれたリードと加圧室に開口された燃料供給口との位置関係が変動する。この結果、プランジャによる燃料の加圧終了時期が変化し、このプランジャの回動角度と回動方向を選択することで、燃料噴射量がエンジンの運転状況に応じて調節されるようになっている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】このようなユニットインジェクタを有するディーゼルエンジンにおいて、エンジン始動時には、クランキングにより燃焼室内で燃焼が開始されてからエンジン回転数が安定するまで図５の（ｃ）に示すように多少の時間Ｔを要する。この際、エンジン始動時の燃料噴射量を決定するための目標回転数と、実際のエンジン回転数との間にはかなりの開きがあり、目標回転数が実際のエンジン回転数を上回ることが多い。
【０００６】すると、図５の（ａ）に示す期間Ａにおいて、燃焼室に噴射される燃料噴射量が始動に必要な燃料噴射量を上回ってしまい、図５の（ｂ）の領域Rで示す部分の燃料が過剰となる。この過剰燃料は、エンジン始動に何ら寄与しないので、未燃焼成分となって大気中にそのまま放出されてしまい、燃料が無駄となるばかりか、大気汚染を招く原因となる。
【０００７】しかも、燃焼室内の空気に対する燃料の割合が多くなり過ぎるので、酸素が不足気味となって不完全燃焼を起こし易くなる。このため、燃焼室にすすが発生し、エンジン始動時に黒煙を発するといった問題が生じてくる。
【０００８】本発明は、このような事情にもとづいてなされたもので、エンジン始動に必要な量の燃料を燃焼室に噴射することができ、有害な未燃焼成分や黒煙の発生を防止できる燃料噴射装置および燃料噴射方法の提供を目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため、本発明に係る燃料噴射装置は、エンジンに同期して軸方向に駆動されるプランジャと、このプランジャによって加圧された燃料をエンジンの燃焼室に噴射する噴孔と、エンジンの運転状況に応じて往復移動され、上記プランジャを軸回り方向に回動させることで燃料噴射量を調節するラックと、を含むユニットインジェクタと；エンジンの運転状況に応じて駆動されるアクチュエータを含み、このアクチュエータからの動力伝達によって上記ラックを往復移動させるとともに、エンジン始動時に目標回転数に基づいて決められた燃料噴射量が得られる噴射位置に上記ラックを移動させて燃料噴射量を増大させる制御手段と；上記エンジンの始動開始から上記目標回転数に基づいて決められた燃料噴射量が始動に必要な燃料噴射量を下回るまでの期間中に、上記ラックを上記噴射位置よりも燃料噴射量を減じる方向に強制的に移動させて、燃料噴射量を増す方向へのラックの移動を制限する制限手段と；を備えていることを特徴としている。
【００１０】また、上記目的を達成するため、本発明に係る燃料噴射方法は、エンジンに同期して駆動されるプランジャにより燃料を加圧し、この加圧された燃料が所定の圧力に達した時に、上記エンジンの燃焼室に燃料を噴射するとともに、上記エンジン始動時においては、目標回転数に基づいて決められた燃料噴射量が得られる噴射位置に移動されるラックを介して上記プランジャを軸回り方向に回動させることで燃料噴射量を増大させる方法を前提とし、上記エンジンの始動開始時に上記ラックを上記噴射位置よりも燃料噴射量を減じる方向に強制的に移動させて、燃料噴射量を増す方向へのラックの移動を制限するとともに、上記目標回転数に基づいて決められた燃料噴射量が始動に必要な燃料噴射量を下回った時に、上記ラックの移動制限を解除するようにしたことを特徴としている。
【００１１】
【発明の実施の形態】以下本発明の第１の実施の形態を、図１ないし図５にもとづいて説明する。
【００１２】図１は、舶用機械等に用いられるディーゼルエンジンの燃料噴射システムを開示している。この燃料噴射システムは、機械式のユニットインジェクタ１を備えている。ユニットインジェクタ１は、ディーゼルエンジン２のシリンダヘッド３（図２に示す）に取り付けられている。シリンダヘッド３は、ピストン４の頂部と協働して燃焼室５を構成しており、この燃焼室５にユニットインジェクタ１を通じて燃料が噴射されるようになっている。
【００１３】図２の（Ａ）に示すように、ユニットインジェクタ１は、インジェクタボディ７と、このインジェクタボディ７の一端にリテーニングボディ８を介して同軸状に連結されたプランジャバレル９およびスプリングケージ１０と、このスプリングケージ１０の一端にリテーニングナット１１を介して連結されたディスタンスピース１２およびノズルボディ１３とを備えている。
【００１４】インジェクタボディ７は、中空円筒状のガイド部１４を有している。このガイド部１４は、プランジャバレル９とは反対側に向けて突出されている。プランジャバレル９の内部には、シリンダ１５と加圧室１６とが形成されている。加圧室１６は、シリンダ１５の底に連なっており、この加圧室１６の周壁に燃料供給口１７と燃料逃し口１８とが開口されている。これら燃料供給口１７および燃料逃し口１８は、加圧室１６の径方向に互いに向かい合っている。燃料供給口１７は、図示しないフィードポンプに連なっているとともに、燃料逃し口１８は、図示しない燃料タンクに連なっている。
【００１５】プランジャバレル９のシリンダ１５には、プランジャ２０が軸方向に摺動可能に嵌合されている。プランジャ２０の頭部２０ａの端面は、加圧室１６に臨んでいる。プランジャ２０の加圧室１６とは反対側の端部は、プランジャバレル９を貫通してインジェクタボディ７の内部に導かれており、この端部の外周上にコントロールピニオン２１が固定されている。
【００１６】プランジャ２０の端部には、タペット２２が連結されている。タペット２２は、シリンダボディ７のガイド部１４に摺動可能に支持されているとともに、ガイド部１４の外方に突出されている。このタペット２２は、プランジャスプリング２３を介してプランジャ２０を加圧室１６から引き出す方向に付勢している。
【００１７】タペット２２は、ロッカアーム２５を介してディーゼルエンジン２に組み込まれた燃料噴射用カム（図示せず）に連携されている。このため、燃料噴射用カムによってロッカアーム２５が揺動されると、このロッカアーム２５の揺動運動がタペット２２を介してプランジャ２０に伝わり、これによりプランジャ２０が軸方向に駆動される。
【００１８】図２の（Ｂ）に示すように、ノズルボディ１３は、その先端に小径な円頂部２６を有している。円頂部２６は、燃焼室５に突出されているとともに、この燃焼室５に開口された複数の噴孔２７を有している。
【００１９】ノズルボディ１３の内部には、ガイド孔２８が同軸状に形成されている。ガイド孔２８は、円頂部２６に隣接された一端に燃料溜り室２９を有している。この燃料溜り室２９は、サック部３０を介して噴孔２７に連なっているとともに、燃料通路３１を介して加圧室１６に連なっている。
【００２０】ガイド孔２８には、ノズルニードル３２が軸方向に摺動可能に嵌合されている。ノズルニードル３２の先端は、燃料溜り室２９を貫通しており、このノズルニードル３２の先端にサック部３０を開閉するシール部３３が形成されている。このため、ノズルニードル３２は、サック部３０を塞ぐ閉じ位置と、サック部３０を開放する開き位置とに亙って往復動可能にノズルボディ１３に支持されており、常にプレッシャスプリング３４を介して閉じ位置に保持されている。
【００２１】プランジャ２０の頭部２０ａの外周面には、らせん状のリード３６と、プランジャ２０の軸方向に延びる縦溝３７とが形成されている。リード３６の下縁３６ａは、燃料供給口１７から燃料戻し口１８の方向に進むに従い上向きに傾斜されている。また、縦溝３７は、リード３６に連なるとともに、加圧室１６に臨む頭部２０ａの端面に開口されている。
【００２２】図３の（ａ）〜（ｄ）は、プランジャ２０の作動による燃料の吸入から圧送に至る過程を連続的に示すもので、この図３とユニットインジェクタ１の全体を示す図２の（Ａ）とでは、プランジャ２０の向きが上下逆向きとなっている。
【００２３】図３の（ａ）に示す燃料の吸入行程では、プランジャ２０がシリンダ１５から引き出す方向に移動される。プランジャ２０が上死点に達すると、プランジャ２０の頭部２０ａが燃料供給口１７から外れるので、フィードポンプから送られる燃料がそのフィード圧とプランジャ２０の吸入作用により加圧室１６に流入する。
【００２４】図３の（ｂ）に示すように、プランジャ２０が上死点から押し下げられていくと、このプランジャ２０の頭部２０ａによって燃料供給口１７および燃料戻し口１８が閉じられ、プランジャ２０の下降に従って加圧室１６内の燃料の圧力が上昇する。この圧力上昇に追従して燃料溜り室２９内の燃料圧力が急激に上昇し、この燃料の圧力がノズルニードル３２のシール部３３に作用する。
【００２５】これにより、ノズルニードル３２は、シール部３３をサック部３０から離脱させようとする方向の力を受ける。この力がプレッシャスプリング３４のばね力に打ち勝つと、ノズルニードル３２が閉じ位置から開き位置に押し上げられ、サック部３０から離脱する。これにより、燃料溜り室２９内の加圧された燃料が噴孔２７を通じて燃焼室５に噴射される。
【００２６】加圧室１６に臨む頭部２０ａの端面とリード３６とは、縦溝３７を介して通じているので、図３の（ｃ）に示すように、プランジャ２０の降下に伴ってリード３６の下縁３６ａが燃料戻し口１８にかかると、加圧室１６内の加圧された燃料が縦溝３７からリード３６を通じて燃料戻し口１８に流出する。このため、加圧室１６や燃料溜り室２９内の燃料圧力が急激に低下し、ノズルニードル３２がプレッシャスプリング３４によって開き位置から閉じ位置に押し戻される。よって、サック部３０が閉じられ、噴孔２７からの燃料噴射が終了する。
【００２７】したがって、プランジャ２０が燃料供給口１７を閉じて燃料の圧送を開始してから燃料の圧送を終了するまでのプランジャ２０の有効ストロークは、燃料供給口１７の開口下縁からリード３６の下縁３６ａが燃料戻し口１８にかかるまでのプランジャ２０の軸方向に沿う寸法によって定められ、この有効ストロークは、プランジャ２０を軸回り方向に回動させることで変化する。
【００２８】図３の例においては、プランジャ２０を時計回り方向（右向き）に回動させる程、リード３６の下縁３６ａが燃料戻し口１８から遠ざかるので、プランジャ２０の有効ストロークが増大し、燃料の噴射量が増大する。逆に図３の（ｄ）に示すようにプランジャ２０を反時計回り方向（左向き）に回動させると、リード３６の下縁３６ａが燃料戻し口１８に近づくので、プランジャ２０の有効ストロークが少なくなり、燃料の噴射量が減少する。
【００２９】このような燃料噴射量の調節は、コントロールラック４０を介してプランジャ２０を軸回り方向に回動させることで行われる。コントロールラック４０は、ユニットインジェクタ１と直交する方向に沿って水平に延びており、ユニットインジェクタ１のインジェクタボディ７にスライド可能に支持されている。このコントロールラック４０は、インジェクタボディ７の内部においてコントロールピニオン２１と噛み合っている。
【００３０】そのため、ディーゼルエンジン２の運転状況に応じてコントロールラック４０をスライドさせることで、プランジャ２０が軸回り方向に所望の角度回動し、燃焼室５に対する燃料の噴射量が増減調節される。
【００３１】図１に示すように、コントロールラック４０は、制御手段としての噴射量制御装置４２に結合されている。噴射量制御装置４２は、シリンダヘッド３上のロッカケース４１（図４に示す）に支持されている。この噴射量制御装置４２は、駆動源としてのアクチュエータ４３と、このアクチュエータ４３の動きをコントロールラック４０に伝えるリンク式の伝達機構４４とを備えている。
【００３２】アクチュエータ４３は、図示しない電磁石によって軸回り方向に駆動される出力軸４５を有し、この出力軸４５は、ディーゼルエンジン２の運転状況に応じてその回動角度および回動方向が制御されるようになっている。
【００３３】伝達機構４４は、コントロールシャフト４６、コントロールレバー４７、第１のリンクレバー４８ａ、第２のリンクレバー４８ｂおよび中継ロッド４９を備えている。コントロールシャフト４６は、円形の断面形状を有する丸棒にて構成され、ロッカケース４１に軸回り方向に回動可能に支持されている。コントロールレバー４７は、コントロールシャフト４６に結合され、このシャフト４６と一体に回動するようになっている。コントロールレバー４７は、コントロールシャフト４６から下向きに延びる延出部４７ａを有し、この延出部４７ａの先端がコントロールラック４０に連結されている。
【００３４】第１のリンクレバー４８ａは、アクチュエータ４３の出力軸４５に結合されて、この出力軸４５により回動操作される。第２のリンクレバー４８ｂは、コントロールシャフト４６の一端に結合されて、このシャフト４５と一体に回動するようになっている。
【００３５】中継ロッド４９は、第１および第２のリンクレバー４８ａ，４８ｂの間に亙って掛け渡されており、この中継ロッド４９を介して第１のリンクレバー４８ａの動きが第２のリンクレバー４８ｂに伝えられる。
【００３６】このため、ディーゼルエンジン２の運転状況に応じてアクチュエータ４３の出力軸４５が駆動されると、この出力軸４５の動きが第１のリンクレバー４８ａから中継ロッド４９および第２のリンクレバー４８ｂを介してコントロールシャフト４６に伝えられ、このコントロールシャフト４６が軸回り方向に所定の角度回動される。
【００３７】このシャフト４６の動きは、コントロールレバー４７を介してコントロールラック４０に伝えられ、このコントロールラック４０がインジェクタボディ７に押し込まれる方向又はインジェクタボディ７から引き出される方向にスライドされる。本実施の形態では、コントロールシャフト４６が右回りに回動された時に、燃料噴射量が増大し、左回りに回動された時に燃料噴射量が減少するようになっている。
【００３８】ディーゼルエンジン２が停止している状態では、コントロールラック４０は、コントロールシャフト４６を介してインジェクタボディ７に向けて最も押し込まれた停止位置にスライドされており、この時、プランジャ２０の有効ストロークは最も小さくなっている。ディーゼルエンジン２の運転中においては、その時に必要とする燃料を過不足なく噴射し得る位置にコントロールラック４０がスライドされ、最大燃料噴射量を要求されるような高負荷運転状態では、コントロールラック４０は、インジェクタボディ７から最も引き出された最大噴射位置にスライドされる。
【００３９】また、ディーゼルエンジン２の始動時にあっては、始動性を高めるため燃料噴射量を増加させる必要がある。このため、アクチュエータ４３は、エンジン始動時の燃料噴射量を決定するための目標回転数に基づいてコントロールシャフト４６を駆動し、このコントロールシャフト４６によってコントロールラック４０が上記最大噴射位置に向けてスライドされる。
【００４０】図１に示すように、コントロールシャフト４６の第２のリンクレバー４８ｂとは反対側の端部には、制限手段としての油圧式のコントロールバルブ５１が設置されている。コントロールバルブ５１は、ディーゼルエンジン２を始動する際に、コントロールラック４０を上記最大噴射位置よりも燃料噴射量を減じる始動位置に強制的に移動させるためのものである。このコントロールバルブ５１は、取り付け座５２を介してロッカケース４１に支持されている。
【００４１】図４に示すように、取り付け座５２は、ロッカケース４１にボルト５３を介して固定されている。この取り付け座５２は、コントロールシャフト４６が軸回り方向に回動可能に嵌合された軸受孔５４と、この軸受孔５４の上端に連なるねじ孔５５とを有している。ねじ孔５５は、取り付け座５２の上面に開口されている。
【００４２】コントロールシャフト４６における軸受孔５４に嵌合された部分には、係合溝５６が形成されている。係合溝５６は、コントロールシャフト４６の外周面に略半周に亙って開口されている。この係合溝５６の溝底５６ａは、コントロールシャフト４６の径方向に延びる直線状をなしている。
【００４３】コントロールバルブ５１は、バルブボディ５７と、このバルブボディ５７の上端部にねじ込まれたバルブキャップ５８とを備えている。バルブボディ５７は、その下端部に雄ねじ部５９を有し、この雄ねじ部５９が取り付け座５２のねじ孔５５にねじ込まれている。
【００４４】バルブボディ５７の内部には、シリンダ６１と、このシリンダ６１の底に連なるオイル貯溜室６２とが形成されている。シリンダ６１には、ピストン形の弁体６３が上下動可能に収容されている。弁体６３は、オイル貯溜室６２に面する受圧壁６３ａを有し、この受圧壁６３ａの中央部に係合子としてのロッド６５がねじ込まれている。
【００４５】ロッド６５は、オイル貯溜室６２および雄ねじ部５９を貫通しており、このロッド６５の下端が上記コントロールシャフト４６の係合溝５６と向かい合っている。ロッド５６の上部は、シリンダ６１およびバルブキャップ５８を貫通してコントロールバルブ５１の外方に導出されており、このロッド５６の導出部分に調整ナット６６がねじ込まれている。
【００４６】そのため、ロッド５６は、コントロールシャフト４６の係合溝５６内に進出する係合位置と、この係合溝５６の上方に離脱する係合解除位置とに亙って昇降動可能にバルブボディ５７に支持されている。
【００４７】弁体６３の受圧壁６３ａとバルブキャップ５８との間には、リターンスプリング６７が介在されている。リターンスプリング６７は、弁体６３を常に下向きに押圧している。この押圧により、ロッド６５が係合位置に移動されて、このロッド６５の下端がコントロールシャフト４６の係合溝５６内に入り込んでいる。
【００４８】図４に示すように、バルブボディ５７の下端部には、ジョイントリング６８が取り付けられている。ジョイントリング６８は、オイル溝６９と、このオイル溝６９に連なる接続口７０とを有している。オイル溝６９は、バルブボディ５７に接するジョイントリング６７の内周面に周方向に連続して形成されている。このオイル溝６９は、バルブボディ５７に開けた連通口７１を介してオイル貯溜室６２に連なっている。また、接続口７０は、ジョイントリング６８の外周面に開口されており、この接続口７０にオイル配管７２の下流端が接続されている。
【００４９】オイル配管７２の上流端は、ロッカケース４１のオイル通路（図示せず）を介してオイルポンプ７４に連なっている。オイルポンプ７４は、ディーゼルエンジン２のクランク軸（図示せず）によって駆動されるようになっており、このオイルポンプ７４により加圧された潤滑油がオイル通路に供給される。
【００５０】このため、オイルポンプ７４によって加圧された潤滑油の一部は、オイル配管７２からオイル溝６９および連通口７１を介してオイル貯溜室６２に導かれ、このオイル貯溜室６２の圧力が急激に上昇する。この結果、弁体６３の受圧壁６３ａに潤滑油の圧力が作用し、この弁体６３がリターンスプリング６７に抗して押し上げられるようになっている。
【００５１】次に、上記燃料噴射システムの作動について説明する。
【００５２】ディーゼルエンジン２の運転中においては、そのクランク軸からの動力伝達によってオイルポンプ７４が駆動されるので、このオイルポンプ７４によって加圧された潤滑油の一部がオイル通路からオイル配管７２を経てコントロールバルブ５１のオイル貯溜室６２に供給される。
【００５３】このため、エンジン運転中は、オイル貯溜室６２が高圧に保たれて潤滑油の圧力がリタースプリング６７の付勢力に打ち勝つような設定となっており、この弁体６３に連結されたロッド６５が係合解除位置に保持されている。
【００５４】よって、ロッド６５がコントロールシャフト４６の自由な回動を妨げることはなく、このコントロールシャフト４６は、その時のエンジン運転状況に応じた最適な燃料噴射量が得られる噴射位置にコントロールラック４０を駆動する。
【００５５】一方、ディーゼルエンジン２が停止している状態において、燃料噴射量を調節するためのコントロールラック４０は、コントロールシャフト４６によって停止位置にスライドされている。この時、コントロールシャフト４６は、図４に示すように、その係合溝５６の溝底５６ａを上向きにした姿勢に保持されており、この溝底５６ａがコントロールバルブ５１のロッド６５と向かい合っている。
【００５６】また、潤滑油を圧送するオイルポンプ７４は、クランク軸によって駆動されることなく停止状態を保っているので、コントロールバルブ５１のオイル貯溜室６２の圧力が消失し、弁体６３がリターンスプリング６７によって押し下げられている。このため、ロッド６５が係合位置に移動し、このロッド６５の下端がコントロールシャフト４６の係合溝５６内に入り込んでいる。
【００５７】エンジン始動に伴ってクランキングが開始されると、噴射量制御装置４２のアクチュエータ４３が駆動される。これにより、コントロールシャフト４６が右回りに回動され、コントロールラック４０を燃料噴射量が最大となる最大噴射位置に向けてスライドさせる。
【００５８】この際、コントロールシャフト４６の係合溝５６内には、コントロールバルブ５１のロッド６５の下端が進出しているので、コントロールシャフト４６が右方向に回動されるにつれて、このロッド６５の下端と係合溝５６の溝底５６ａとの位置関係が相対的に変化し、図４に二点鎖線で示すように、コントロールラック４０が最大噴射位置に達する以前に係合溝５６の溝底５６ａがロッド６５に突き当たる。これにより、コントロールシャフト５１の回動が制限され、コントロールラック４０は最大噴射位置よりも手前の始動位置に保持される。
【００５９】したがって、コントロールラック４０は、最大噴射位置に達する以前に燃料噴射量を増大させる方向へのスライドが制限され、見掛け上、最大噴射位置よりも燃料噴射量を減じる方向に強制的に移動されることになる。
【００６０】この結果、ディーゼルエンジン２の始動過程における実際のエンジン回転数が、エンジン始動に必要な燃料噴射量を確保するために予め決められた目標回転数よりも低い場合に、最大噴射量が得られる最大噴射位置までコントロールラック４０が引き出されずに済むことになる。よって、図５の（ｂ）に一点鎖線で示すように、エンジン始動時に燃焼室５に噴射される燃料噴射量が制限され、実際の始動に必要な量の燃料が燃焼室５に噴射される。
【００６１】このことから、エンジン始動時の過剰な燃料噴射が抑制されるので、未燃焼の燃料成分が大気中に放出されることはなく、その分、燃料の無駄使いを抑えて燃費の向上に貢献するとともに、低公害化を図ることができる。
【００６２】それとともに、エンジン始動時において、燃焼室５内に噴射された燃料を無駄なく燃焼に利用できるので、不完全燃焼に伴うすすの発生が抑えられ、エンジン始動時の黒煙の発生を防止することができる。
【００６３】ディーゼルエンジン２の始動に伴い、コントロールバルブ５１のオイル貯溜室５２に加圧された潤滑油が供給されると、このオイル貯溜室５２内の油圧が上昇する。そのため、目標回転数に基づいて決められた燃料噴射量が始動に必要な燃料噴射量を下回った時に、ロッド６５が係合位置から係合解除位置に押し上げられるように予め調整ナット６６のねじ込み量を調整しておけば、このロッド６５がコントロールシャフト４６の自由な回動を妨げることはない。よって、コントロールシャフト４６は、その時のエンジン運転状況に応じた最適な燃料噴射量が得られる噴射位置にコントロールラック４０を駆動する。
【００６４】また、上記構成によれば、オイルポンプ７４から圧送される潤滑油の圧力を利用して、エンジン始動時の燃料噴射量を増やす方向へのコントロールシャフト４６の動きを制限するようにしたので、エンジンの運転状況を検知する専用の補機類が不要となる。この結果、コントロールシャフト４６の動きを制限する構成を採用したにも拘わらず、大掛かりな装置を付加する必要はなく、燃料噴射システムの全体の構成をシンプルなものとすることができる。
【００６５】なお、本発明は上記第１の実施の形態に特定されるものではなく、図６に本発明の第２の実施の形態を示す。
【００６６】この第２の実施の形態は、主にエンジン始動時のコントロールシャフト４６の回動を制限するための構成が上記第１の実施の形態と相違しており、それ以外のユニットインジェクタ１および噴射量制御装置４２の基本的な構成は、第１の実施の形態と同様である。そのため、第２の実施の形態において、上記第１の実施の形態と同一の構成部分には同一の参照符号を付してその説明を省略する。
【００６７】図６に示すように、ロッカケース４１上の取り付け座５２には、電磁式のコントロールバルブ８０が取り付けられている。コントロールバルブ８０は、取り付け座５２の上面に支持されたバルブボディ８１を有し、このバルブボディ８１の内部にロッド８２と、このロッド８２を駆動する電磁ソレノイド８３とが収容されている。
【００６８】ロッド８２は、その下端部がコントロールシャフト４６の係合溝５６内に進出する係合位置と、係合溝５６の上方に離脱する係合解除位置とに亙って昇降動可能にバルブボディ８１に支持されており、常に図示しないスプリングにより係合位置に付勢されている。
【００６９】電磁ソレノイド８３は、コネクタ８４およびリード線８５を介してエンジンコントローラ８６に接続されている。エンジンコントローラ８６は、ディーゼルエンジン２の始動開始に伴い、目標回転数に基づいて決められた燃料噴射量が始動に必要な燃料噴射量を下回った時に、燃料噴射量制限解除信号を電磁ソレノイド８３に送出するようになっており、この燃料噴射量制限解除信号により電磁ソレノイド８３が励磁される。
【００７０】電磁ソレノイド８３が励磁されると、この電磁ソレノイド８３にロッド８２のアーマチュア（図示せず）が吸引され、ロッド８２が係合位置から係合解除位置に移動される。これにより、ロッド８２の下端部がコントロールシャフト４６の係合溝５６から離脱し、ロッド８２によるコントロールシャフト４６ひいてはコントロールラック４０の移動制限が解除される。
【００７１】このような構成によれば、ディーゼルエンジン２の始動開始時においては、コントロールシャフト４６の係合溝５６内にコントロールバルブ８０のロッド８２の下端が進出しているので、コントロールシャフト４６が燃料噴射量を増す右方向に回動されるにつれて、このロッド８２の下端と係合溝５６の溝底５６ａとの位置関係が相対的に変化する。そして、コントロールラック４０が最大噴射位置に達する以前に係合溝５６の溝底５６ａがロッド８２に突き当たり、これにより、燃料噴射量を増す方向へのコントロールシャフト４６の回動が制限される。
【００７２】このため、ディーゼルエンジン２の始動過程における実際のエンジン回転数が、エンジン始動に必要な燃料噴射量を確保するために予め決められた目標回転数よりも低い場合に、最大噴射量が得られる最大噴射位置までコントロールラック４０が引き出されずに済む。
【００７３】よって、上記第１の実施の形態と同様に、エンジン始動時に燃焼室５に噴射される燃料噴射量が制限され、実際の始動に必要な量の燃料のみが燃焼室５に噴射されるので、黒煙や有害成分の発生原因となる過剰な燃料噴射を防止することができる。
【００７４】
【発明の効果】以上詳述した本発明によれば、エンジンの始動過程における実際のエンジン回転数が、エンジン始動に必要な燃料噴射量を確保するために予め決められた目標回転数よりも低い場合に、最大噴射量が得られる最大噴射位置までラックが移動されずに済むので、エンジン始動時に燃焼室に噴射される燃料噴射量が制限され、実際の始動に必要な量の燃料が燃焼室に噴射される。このため、未燃焼の燃料成分が大気中に放出されることはなく、燃料の無駄使いを抑えて燃費の向上に貢献するとともに、低公害化を図ることができる。
【００７５】しかも、エンジン始動時においては、燃焼室内に噴射された燃料を無駄なく燃焼に利用できるので、不完全燃焼に伴うすすの発生が抑えられ、エンジン始動時の黒煙の発生を防止することができる。
【００７６】また、目標回転数に基づいて決められた燃料噴射量が始動に必要な燃料噴射量を下回った時にラックの移動制限が解除されるので、それ以降、ラックはエンジン運転状況に応じた燃料を過不足なく噴射し得る位置に移動されることになり、安定した燃料供給が可能となるといった利点がある。
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| 【出願人】 |
【識別番号】０００００６２０８
【氏名又は名称】三菱重工業株式会社
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| 【出願日】 |
平成１２年６月１４日（２０００．６．１４） |
| 【代理人】 |
【識別番号】１０００５８４７９
【弁理士】
【氏名又は名称】鈴江 武彦 （外５名）
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| 【公開番号】 |
特開２００１−３５５５４１（Ｐ２００１−３５５５４１Ａ） |
| 【公開日】 |
平成１３年１２月２６日（２００１．１２．２６） |
| 【出願番号】 |
特願２０００−１７８７６６（Ｐ２０００−１７８７６６） |
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