專利名稱：燃料噴射量控制裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及發(fā)動機的離心式調速器，是有關在發(fā)動機冷機時，增加燃料供給量，在暖機時，使燃料供給量自動減少的技術。
背景技術：
原來，在柴油發(fā)動機上設置離心式調速器的技術已被公開。離心式調速器通過曲軸，介于齒輪等，旋轉驅動調速器軸，調速器配重外嵌于該調速器軸上，調速器配重介于滑套，與調速器桿連結，該調速器桿與燃料噴射泵的燃料調節(jié)齒條連結。
在象這樣的構成中，啟動發(fā)動機，若轉數升高，則調速器配重因離心力而張開，滑套滑動，調速器桿轉動，使燃料調節(jié)齒條向減少側滑動，使燃料噴射泵的噴射量減少。反之，若轉數減少，施加到調速器配重的離心力減小，則由于向反方向賦能的彈簧而關閉調速器配重，使燃料噴射泵的燃料調節(jié)齒條向增量側滑動。
另外，在調速器中，設置有用于限制調速器桿的轉動的限制器，將燃料噴射量限制在不是設定以上的或其以下的輸出。發(fā)動機在啟動時，通過最大噴射量運轉，其后，若轉數升高到某一程度，則降低噴射量，若達到某一轉數，則停止降低其噴射量，然后，在達到轉數上限值的轉數區(qū)域中，保持略一定的噴射量。例如，在日本專利申請公開公報平10-227234號中，揭示了通過限位螺栓，限制限制器桿的最大轉動量的構造，該限制器桿將調速器桿的轉動限制在一定區(qū)域中。該限位螺栓在通過調節(jié)器手柄將發(fā)動機輸出設定在最大時，與該限制器桿接觸，限定該限制器桿的位置。調速器桿通過象這樣定位的限制器桿，限制從噴射增量側到減量側的轉動區(qū)域。
象這樣的限制器，考慮到發(fā)動機的燃燒效率或排氣排放物的限制等，應將位置調整到可以得到最佳的燃料噴射量，該最佳噴射量根據發(fā)動機的溫度不同而不同。發(fā)動機在暖機狀態(tài)，轉數上升的情況下，因為燃燒效率高，可以降低排氣排放物，所以希望將燃料噴射量設定得較低，若就以這樣的設定值，即使從發(fā)動機的冷機狀態(tài)開始，提升轉數，燃燒效率也不好，發(fā)動機旋轉上升到規(guī)定轉數要花費較長時間。
因此，若能根據發(fā)動機的溫度狀況，可以調整限制器的位置是比較好的，在上述的公開技術中，一一調整限位螺栓的位置，使之與其當時的發(fā)動機的溫度狀況相吻合是不現實的。象這樣，由于不能對應于溫度狀況對限制器進行位置調整，所以在實際中，有關發(fā)動機的狀況，即在轉數上升的時間上，存在由于溫度而產生的差。
發(fā)明內容
本發(fā)明的目的是在一種離心調速器中，該離心調速器是通過限制器，將與燃料噴射泵的噴射量調整部連結的調速器桿的轉動限制在一定區(qū)域，設置有限制燃料供給量的機構，特別是在將該發(fā)動機設定在最大輸出，同時啟動該發(fā)動機，達到目標轉數的情況下，在發(fā)動機冷機時，通過大量的燃料噴射量，使發(fā)動機的啟動良好，在發(fā)動機暖機時，自動降低燃料噴射量，為得到降低油耗，降低排氣排放物等的效果，可以對應于發(fā)動機的溫度，自動調整燃料噴射量。
為了達到該目的，在本發(fā)明中，該限制器作為對應于溫度而發(fā)生位置變化。作為用于該位置變化的部件，在設定該發(fā)動機的最大輸出的情況下，在限定該限制器的位置的擋塊上，具備有感熱膨脹材料。該擋塊對應于該感熱膨脹材料的膨脹度，使該限制器的位置，即調速器桿的轉動限制位置發(fā)生變化。即，對應于發(fā)動機的溫度變化，使調速器桿的轉動限制位置自動變化，調整燃料噴射量的限制值。
上述調速器桿與控制桿連結，該控制桿與燃料噴射泵的柱塞一體轉動，在該限制器中，將該調速器桿的轉動限制在一定區(qū)域，至少設置有限定燃料噴射減量側的轉動限制位置的限制部。該擋塊伴隨著溫度變化，調整該限制器的位置，使該限制部的位置發(fā)生變化。即，在該調速器桿伴隨著發(fā)動機轉數的增加而向燃料減量側轉動的情況下，由于伴隨著溫度的變化的該限制部的位置變化，減量側的轉動限制位置也發(fā)生變化。
因此，在從發(fā)動機啟動到轉數上升的過程中，在啟動時的轉數在極低的階段，確保了用于發(fā)動機順暢運轉的最大燃料噴射量，其后，隨著轉數上升，使燃料降低，通過上述的限制部，若達到某一轉數，則停止其降低，然后，雖然即使使轉數上升到最大轉數，可維持略一定的燃料噴射量，但是在該降低后所保持的燃料噴射量，由于伴隨著溫度變化的限制部的位置的變化，也是變化的。即，在發(fā)動機的溫度高的情況下，將該燃料噴射量設定到較低，以達到降低排氣排放物，或防止黑煙，降低油耗等的效果，在發(fā)動機的溫度低的情況下，自動地將該燃料噴射量設定到較高，提高燃燒效率，以盡快達到目標轉數。這樣一來，無論是在發(fā)動機的冷機狀態(tài)還是暖機狀態(tài)，發(fā)動機的轉數達到所定值所需的時間基本沒有變化，可以進行使用該發(fā)動機的作業(yè)。
上述擋塊通過在殼體內，收納該感熱膨脹材料、與該感熱膨脹材料的膨脹相呼應進行滑動的滑動部件、以及限制該滑動部件的滑動的滑動限制部件，可以簡單且廉價地構成，另外，也可以提高耐久性。
作為該感熱膨脹材料，可以考慮雙金屬片、形狀記憶合金、蠟等。蠟與雙金屬片或形狀記憶合金等相比，可以廉價地得到，溫度的設定也可以很容易。另外，還可以緊湊地構成。
作為該滑動限制部件，可以考慮由彈簧構成。彈簧不僅廉價而且信賴性高。另外，與殼體以及限制力吻合，可以容易地更換或制造。
該擋塊通過附設在發(fā)動機側面，從發(fā)動機外部就可以簡單地進行拆裝或位置調整，另外，可以有效地將發(fā)動機側面的溫度傳遞到該感熱膨脹材料上。
就上述的還有其以外的目的、特征、效果，通過以附圖為基礎而進行的下述說明，將會更加明白。
圖1是裝備了有關本發(fā)明的燃料噴射量控制裝置的發(fā)動機的正面剖視圖。
圖2是相同的側視圖。
圖3是在該發(fā)動機中的調速器部分的側面剖視圖。
圖4是該調速器的正面剖視圖。
圖5是在冷機時的調速器桿、限制器以及擋塊的側視圖。
圖6是在暖機時的該調速器桿、該限制器以及該擋塊的側視圖。
圖7是表示基于溫度變化的擋塊的狀態(tài)變化的剖視圖，(a)是發(fā)動機低溫時的狀態(tài)的圖，(b)是發(fā)動機高溫時的狀態(tài)的圖，(c)是發(fā)動機溫度更高時的狀態(tài)的圖。
圖8是表示使用本發(fā)明的調速器的發(fā)動機轉數與燃料供給量的關系的圖。
具體實施例方式
如圖1所示，在采用了本發(fā)明的發(fā)動機1中，收納有活塞4的缸體2的下部為曲軸箱，曲軸3軸支撐在該曲軸箱中。該缸體2的上部被缸蓋5覆蓋。在該缸蓋5上，配置有進·排氣門和燃料噴射噴油器6等，被罩7覆蓋，在該罩7的一側配置有消音器8，在另一側配置有燃料箱9。
在上述缸體2下部的曲軸箱內配置有調速器11，在其上部配置有燃料噴射泵12。如圖4所示，在該燃料噴射泵12上具備有柱塞15，介于在曲軸3上設置的齒輪，將動力傳遞到凸輪軸13，在該凸輪軸13上設置的凸輪14通過使該柱塞15往復運動，吸入來自燃料箱9的燃料，按所定的時間，供給燃料噴射噴油器6所定量的燃料。該燃料噴射泵12的燃料供給量，通過轉動可以與該柱塞15一體轉動的控制桿16，使柱塞15轉動，變更該柱塞15的有效行程，可以調節(jié)燃料噴射量。
如圖3所示，通過在上述凸輪軸13上固定設置的齒輪20，可將動力傳遞到在調速器軸21上固定設置的齒輪22上。在該調速器軸21的一端上和曲軸箱之間，設置潤滑油泵23，在另一端側配置有調速器11。
若就調速器11的構成進行說明，則由銷將調速器配重24的中間部樞支在該齒輪22上。該調速器配重24的一端作為配重，若轉數增加則打開，另一端作為臂24a，與滑套25卡合。將該滑套25的前端配置為與調速器桿31的接觸部31b接觸。
通過圖3～圖6，就調速器桿31和限制器32進行說明。該調速器桿31在中間部設置突起部31a，樞支在該限制器32的連結軸32a上，在一端(下端)上設置突狀的接觸部31b，與上述滑套25接觸，在另一端(上端)上形成兩股狀的卡合部31c，卡合卡合銷16a，該卡合銷16a從上述控制桿16開始突出設置。
若發(fā)動機1的曲軸3的轉數上升，則旋轉力介于齒輪等被傳遞到調速器軸21上，隨著轉數的上升，由于離心力而使調速器配重24打開，推出滑套25，轉動調速器桿31，轉動控制桿16，減少燃料噴射量，控制轉數達到設定的轉數。反之，若該曲軸3的轉數減少，則調速器配重24關閉，控制桿16向反方向轉動，使燃料噴射量增加，該轉數按設定旋轉上升。
上述限制器32介于上述連結軸32a，一體連結內側臂33和外側臂34而構成。
該內側臂33的一端作為突起部33a，固定在連結軸32a上。另一端彎曲為俯視コ字狀，成為限制部33b，將上述調速器桿31配置為通過于此，通過該限制部33b的一側部33bR，限制調速器桿31的燃料增量側的轉動，通過另一側部33bL，限制調速器桿31的燃料減量側的轉動，同時在所定的范圍內，允許該調速器桿31的轉動。從該內側臂33的中間部開始，在側方突出設置有卡止部33c，在該卡止部33c和調速器桿31之間，介裝有彈簧35，為使調速器桿31與限制部33b的一側部33bR接觸而賦能。
上述外側臂34其中央部固定在從發(fā)動機1(缸體2)主體向外側突出的連結軸32a上。該外側臂34具備有從向該連結軸32a的固定部以放射狀突出的3個臂34a·34b·34c。第一臂34a和第二臂34b介于彈簧36·37，與調節(jié)器手柄39連結，第三臂34c與擋塊40的滑動軸46的前端接觸。
該調節(jié)器手柄39用于或是設定發(fā)動機的輸出，或是使發(fā)動機1停止，可以沿桿導向器38轉動，可以保持在任意的轉動位置上。若將該調節(jié)器手柄39設定在最大輸出位置，則該擋塊40的滑動軸46的前端與第三臂34c接觸，據此，限制器32的限制部33b被設定到用于得到最大輸出的調速器桿31的轉動限制位置。
通過圖7(a)～(c)，說明擋塊40的構成。感熱膨脹部42連結在圓筒狀的殼體41的一端，該感熱膨脹部42由密封有蠟或形狀記憶合金或雙金屬片等的感熱膨脹材料構成?；钊?3從該感熱膨脹部42向殼體41內突出。隨著該感熱膨脹部42內的感熱膨脹材料的膨脹，活塞43更加突出。另外，在本實施例中，作為感熱膨脹材料，使用了容易廉價得到的蠟，將其成分調整為在約24度以下不會膨脹。
在上述殼體41內，收納有第一滑動軸44、襯圈45、第二滑動軸46、密封47，然后是作為該滑動軸44·46的各自的滑動限制部件的第一彈簧48和第二彈簧49。在感熱膨脹部42側的第一滑動軸44的一端(基端)上，形成彈簧座44a，在另一端(前端)部上，可自由滑動地外嵌有襯圈45，為了防止該襯圈45脫落，在其外側，外嵌固定有止脫環(huán)50。在該襯圈45和彈簧座44a之間，圍繞第一滑動軸44，外嵌有第一彈簧48。
另外，在襯圈45側的第二滑動軸46的一端(基端)上，形成彈簧座46a，從這里向軸心方向穿設凹部46b，使上述第一軸44的另一端(前端)部可以插入。將密封47配設為從內側阻塞在殼體41的前端開口的孔41a，該第二滑動軸46的另一端(前端)部為小徑，貫通該密封47以及孔41a，從該殼體41的前端，可以伸縮地突出。
在該第二滑動軸46的、與該小徑的前端部和該凹部46b周圍的主干部之間，形成層部46c。如圖7(b)所示，該層部46c與該密封47接觸，限制了由于該感熱膨脹部42的膨脹，而使在該第二滑動軸46的該殼體41內的向外側的滑動。如圖7(a)所示，在感熱膨脹部42沒有膨脹時，在該密封47和層部46c之間，設置允許伸縮距離L1。
在該密封47和上述彈簧座46a之間，圍繞第二滑動軸46，外嵌有第二彈簧49。該第一彈簧48的彈力(T1)大于第二彈簧49的彈力(T2)(T1＞T2)而構成。
在殼體41外周，形成螺紋部41b，如圖2所示，該殼體41的螺紋部41b與安裝部51的雌螺紋螺合，該安裝部51的構成為從發(fā)動機1的缸體2下部的曲軸箱側面突出。若對該殼體41定位，使從該殼體41的前端突出的第二滑動軸46的前端，與限制器臂34的第三臂34c接觸，則通過螺母52，將該殼體41鎖止在該安裝部51上。這樣一來，擋塊40被配置為與發(fā)動機主體的側面相接，發(fā)動機主體的熱從殼體41傳遞到感熱膨脹部42內的感熱膨脹材料。另外，如圖5或圖6所示，上述第三臂34c通過彈簧37的賦能力，與第二滑動軸46的前端按壓接觸，在由于該擋塊40的作用而對外側臂34(即限制器32)的動作狀態(tài)進行調整的情況下等，通過擰松螺母52，轉動殼體41，即可以容易地變更擋塊40的安裝位置。
通過圖7，一邊說明以上這樣的擋塊40的基于發(fā)動機溫度的變化的狀態(tài)變化，一邊通過圖5以及圖6，說明有關由于該擋塊40的狀態(tài)變化而引起的限制器32的位置變化。
另外，以下的說明如圖2所示，是以將調節(jié)器手柄39設定在最大輸出位置為前提的。僅限于將該調節(jié)器手柄39保持在該位置上，上述第三臂34c由于與擋塊40的第二滑動軸46的前端按壓接觸，所以通過伴隨著發(fā)動機的溫度變化的該第二滑動軸46的伸縮，限制器32轉動，該內側臂33的限制部33b的位置發(fā)生變化。
在發(fā)動機沒有暖機的狀態(tài)(24度以下)中，在擋塊40中，如圖7(a)所示，因為感熱膨脹部42內的感熱膨脹材料沒有膨脹，所以活塞43位于縮小位置。據此，如上所述，在第二滑動軸46的層部46c和密封47之間，確保了允許伸縮距離L1，第二滑動軸46的前端在最短的狀態(tài)下，從殼體41的前端突出。此時，限制器32的內側臂33的位置如圖5所示，為靠近噴射量增量側。
若發(fā)動機暖機(24度以上)，感熱膨脹部42內的感熱膨脹材料膨脹，則如圖7(b)所示，活塞43突出。由于該突出，第一滑動軸44平衡第二彈簧49的賦能力滑動，第二滑動軸46的層部46c與密封47接觸，停止滑動。即，第二滑動軸46僅移動距離L1，按壓該第三臂34c，使限制器32的內側臂33向燃料減量側轉動，位于圖6所示的位置。
進一步，在發(fā)動機缸體溫度高的情況下，感熱膨脹部42內的感熱膨脹材料進一步膨脹，活塞43進一步伸長，據此，使第一滑動軸44伸長，如圖7(c)所示，由于第二滑動軸46的層部46c與密封47接觸，所以該第二滑動軸46不能滑動。因此，伴隨著該第一滑動軸44的伸長，壓縮兩滑動軸44·46之間的第一彈簧48，第一滑動軸44的前端進入到第二滑動軸46的凹部46b內。這樣一來，在某一溫度以上，即使活塞43連續(xù)伸長，第一滑動軸44的前端也只是進入到凹部46b內，第二滑動軸46的突出由于密封47受到了限制，無法突出到一定量(L1)以上，限制器32的位置也保持在如圖6所示的位置。
如上述那樣，以對應于發(fā)動機溫度的不同的限制器32的位置設定作為前提，就從發(fā)動機啟動到上升到目標轉數時的調速器桿31的位置變化以及與其相伴的燃料噴射量的變化，通過圖4～圖6、圖8進行說明。
在發(fā)動機啟動時，由于發(fā)動機轉數接近0，離心力沒有作用到調速器配重24上，所以滑套25沒有被推出，在該狀態(tài)下，由于調速器桿31的接觸部31b與滑套25的前端接觸，所以卡合在該調速器桿31的另一端的卡合部31c上的控制桿16最大限度地向燃料增量側轉動。
此時，如圖6所示，在發(fā)動機溫度高的情況下，限制器32的位置靠近燃料減量側，限制部33b的一側部33bR配置為與在位置A中的調速器桿31接觸，該位置A是轉動到其最大限度的燃料增量側時的位置。
若發(fā)動機溫度升高，則如圖5所示，該限制部33b的一側部33bR也處在燃料增量側，由于位置A是向調速器桿31的燃料增量側轉動的最大限度的位置，所以隨著向該限制部33b的燃料增量側的移動，調速器桿31不會進一步向燃料增量側移動。即，在發(fā)動機啟動時，轉數極低的狀態(tài)中，與發(fā)動機的溫度無關，調速器桿31的位置保持在略相同的位置A上，如圖8所示，成為均一的噴射量V1。
若發(fā)動機的轉數從啟動時的0狀態(tài)增大某種程度，超過N1，則調速器配重24打開，推出滑套25。伴隨著該滑套25的壓動，調速器桿31向燃料減量側轉動。據此，控制桿16向減量側轉動，如圖8所示，隨著轉數的增大，燃料噴射量減少。
結果是向燃料減量側轉動的調速器桿31與限制部33b的另一側部33bL接觸，不會轉動到其以上的減量側，即使從此增大轉數，燃料噴射量也不會減少到其以下，而是保持該噴射量。由于該側部33bL，調速器桿31的轉動限制位置如圖5以及圖6所示，因發(fā)動機溫度的不同而不同。即，在發(fā)動機溫度低的情況下，如圖5所示，調速器桿31的減量側轉動限制位置位于B，在發(fā)動機溫度高的情況下，如圖6所示，該限制位置位于與溫度低時的限制位置B相比，更靠近燃料減量側的位置C處。
因此，如圖8所示，在發(fā)動機冷機狀態(tài)時，伴隨著從轉數N1開始的轉數上升的燃料減量，在達到燃料噴射量V2的瞬間停止，另一方面，在發(fā)動機暖機狀態(tài)時，在達到低于燃料噴射量V2的燃料噴射量V3時，停止燃料減量。在減量停止后的轉數的增大中，在發(fā)動機溫度低時，保持高的燃料噴射量V2，提高燃燒效率，使發(fā)動機轉數盡快達到所希望的轉數，在發(fā)動機溫度高時，保持比其低的燃料噴射量V3，可以實現不產生黑煙，降低排氣排放物及降低油耗，因為發(fā)動機溫度高，所以即使是較少的燃料噴射量，與通過發(fā)動機溫度低時的高的燃料噴射量來提升發(fā)動機時的情況相比，在時間上基本沒有變化，可提高到所希望的發(fā)動機的轉數。
另外，在調速器11上設置一種機構，該機構在發(fā)動機轉數為超過作為額定轉數100％的Nt時，使限制器32以及調速器桿31強制性向燃料減量側轉動，使燃料噴射量減少。
如上所述，有關本發(fā)明的燃料噴射量控制裝置，在啟動時等的發(fā)動機本身冷機時和暖氣運轉后的發(fā)動機暖機時，使從發(fā)動機啟動直到到達設定轉數的時間為大致均一，不會產生發(fā)動機的性能差，除適用于發(fā)電機等的作業(yè)機驅動用外，也適合在車輛等、各種用途的具有離心式調速器的柴油發(fā)動機上應用。
權利要求
1.一種燃料噴射量控制裝置，通過限制器(32)將與燃料噴射泵(12)的燃料噴射量調整部(16)連結的調速器桿(31)的轉動限制在一定區(qū)域，限制對發(fā)動機(1)的燃料噴射量，其特征在于，該限制器(32)對應于溫度進行位置變化。
2.如權利要求1所述的燃料噴射量控制裝置，其特征在于，在上述限制器(32)上設置有限制部(33b)，該限制部(33b)限定了至少上述調速器桿(31)的燃料減量側的轉動限制位置(33bL)，伴隨著發(fā)動機(1)的溫度的上升，該轉動限制位置(33bL)進一步向燃料減量側移動。
3.如權利要求1或2所述的燃料噴射量控制裝置，其特征在于，在將上述發(fā)動機(1)設定在最大輸出的情況下，在限定上述限制器(32)的位置的擋塊(40)上，具備有感熱膨脹材料，對應于該感熱膨脹材料的膨脹度，使該限制器(32)的位置產生變化。
4.如權利要求3所述的燃料噴射量控制裝置，其特征在于，使用蠟作為上述感熱膨脹材料。
5.如權利要求3或4所述的燃料噴射量控制裝置，其特征在于，上述擋塊(40)是在殼體(41)中收納有下述部件而構成的上述感熱膨脹材料、伴隨著該感熱膨脹材料的膨脹而滑動的滑動部件(44·46)以及限制該滑動部件的滑動的滑動限制部件。
6.如權利要求5所述的燃料噴射量控制裝置，其特征在于，使用彈簧(48·49)作為上述滑動限制部件。
7.如權利要求3至6中的任一項所述的燃料噴射量控制裝置，其特征在于，將上述擋塊(40)附設在發(fā)動機(1)的側面。
全文摘要
在通過調速器(11)控制燃料噴射量的發(fā)動機(1)中，該調速器(11)具備有將與燃料噴射泵(12)的控制桿(16)連結的調速器桿(31)的轉動、通過設置在限制器(32)上的限制部(33b)限制在一定區(qū)域的這一構造，在該發(fā)動機(1)的側面，將感熱膨脹材料設置在擋塊(40)上，該擋塊(40)確定該限制器(32)的最大燃料噴射位置，由于該感熱膨脹材料隨著溫度的上升而膨脹，從而使該限制器(32)的最大燃料噴射量位置向燃料減量側移動。
文檔編號F02D1/04GK1529791SQ02814320
公開日2004年9月15日 申請日期2002年7月5日 優(yōu)先權日2001年7月16日
發(fā)明者阪口久幸, 金津康弘, 弘 申請人:洋馬株式會社