JP2005105842A - エンジンの電子ガバナ - Google Patents

Abstract

【課題】 アクチュエータの通電電流にディザ電流を重畳させた場合でも、アクチュエータの通電電流を検出することでエンジン負荷を精度よく検出することができ、したがって、ラック位置センサやスロットル開度センサ等の燃料供給量調節手段の位置情報検出用センサを省略することができるエンジンの電子ガバナを提供する。
【解決手段】 エンジンの目標回転数と実回転数との回転数偏差が所定範囲内にあるか否かを判断し、上記回転数偏差が所定範囲内にあるときには、アクチュエータの通電電流にディザ電流を重畳することを停止するようにする。他方、上記回転数偏差が所定範囲内にないときには、アクチュエータの通電電流にディザ電流を重畳させるようにする。
【選択図】 図２

Description

本発明は、エンジンの電子ガバナに関し、詳しくは、燃料調量ラックやスロットルバルブ等の燃料供給量調節手段の位置情報を検出するためのセンサが設けられていないエンジンの電子ガバナに関する。

エンジンの電子ガバナの従来技術としては、特許文献１に記載されているものがある。この従来技術は、エンジンの実回転数と目標回転数との偏差に応じて、燃料噴射ポンプの燃料調量ラック（ディーゼルエンジンの場合）やスロットルバルブ（火花点火式エンジンの場合）等の燃料供給量調節手段をソレノイド等の電磁式アクチュエータによって駆動させ、これによって燃料供給量を調節してエンジンの目標回転数と実回転数との偏差を許容範囲内に収めるようにしている。

その際、エンジン回転数をフィードバックさせるためのループの中に電流フィードバック用のマイナーループを設け、アクチュエータの通電電流（励磁電流）の検出値と目標電流値との偏差を許容範囲内に収めるようにアクチュエータの通電電流を制御するようにしているのが一般的である。

また、ソレノイド等の電磁式アクチュエータのヒステリシス特性の影響を低減するために、アクチュエータの通電電流（励磁電流）にディザ電流を重畳させてアクチュエータを微小振動させることが行われている（特許文献２参照）。

一方、特許文献３に記載されているとおり、燃料調量ラックの位置情報を検出するラック位置センサを省略してコスト安を図った電子ガバナもある。ラック位置センサを省略した電子ガバナでは、アクチュエータの通電電流を検出して、この検出電流値によってエンジン負荷を検出するようにしていた。

特開２０００−１０４６０５号公報 特開２００１−０２０７８９号公報 特開２００３−８３０９０号公報

しかし、ラック位置センサを省略した電子ガバナにおいてアクチュエータの通電電流にディザ電流を重畳させた場合、ディザ電流によってアクチュエータの通電電流が微小振動するため、その検出電流値によってエンジン負荷を検出した場合、エンジン負荷検出の精度が劣ることになる。

本発明は、かかる課題を解決することを目的として、ラック位置センサやスロットル開度センサ等の燃料供給量調節手段の位置情報を検出するセンサを備えていない電子ガバナにおいて、アクチュエータの通電電流にディザ電流を重畳させた場合であっても、アクチュエータの通電電流を検出することによって精度よくエンジン負荷を検出できるエンジンの電子ガバナを提供することを目的とする。

請求項１に記載の発明は、次のように構成したことを特徴とする。
すなわち、エンジンの燃料供給量調節手段を操作するアクチュエータに通電させる目標電流値をエンジンの目標回転数と実回転数との回転数偏差に応じて決定する一方、該アクチュエータの通電電流値を検出し、上記目標電流値と検出電流値との電流値偏差を許容範囲内に収めるように上記アクチュエータの通電電流を制御し、
上記アクチュエータの通電電流にはディザ電流を重畳させるようにした、エンジンの電子ガバナにおいて、
上記回転数偏差が所定範囲内にあるか否かを判断し、上記回転数偏差が所定範囲内にあるときには、上記アクチュエータの通電電流にディザ電流を重畳することを停止した、ことを特徴とするエンジンの電子ガバナである。

請求項２に記載の発明は、次のように構成したことを特徴とする。
すなわち、請求項１に記載のエンジンの電子ガバナにおいて、
上記回転数偏差が所定範囲内にないときには、上記アクチュエータの通電電流にディザ電流を重畳するようにした、ことを特徴とするエンジンの電子ガバナである。

（請求項１に記載の発明）
請求項１に記載の発明では、エンジンの目標回転数と実回転数との回転数偏差が所定範囲内にある場合には、ディザ電流の重畳を停止するようにしたので、エンジン回転数が整定することにより、アクチュエータの通電電流の検出値の振動は抑えられることになる。このため、エンジン回転数の整定時にアクチュエータの通電電流を検出することで、エンジン負荷を精度よく検出することができる。しかも、ラック位置センサやスロットル開度センサ等の燃料供給量調節手段の位置情報を検出するセンサを省略できるので、製造コストを削減することができる。さらに、回転数偏差が所定範囲内にないときには、アクチュエータの通電電流にディザ電流を重畳させることが許容されているので、ヒステリシスの影響を低減し、アクチュエータをスムーズかつ迅速に駆動させることができる。

（請求項２に記載の発明）
請求項１に記載の発明では、回転数偏差が所定範囲内にあるときに、ディザ電流の重畳を停止するというだけで、回転数偏差が所定範囲外にあるときには、ディザ電流の重畳は許容されている。一般に、エンジンに負荷が投入された直後のように、エンジンの実回転数が目標回転数から大きく乖離した場合には、早く整定させる必要性から、アクチュエータを適宜位置へスムーズかつ迅速に駆動させることが望ましい。このため、エンジンの実回転数と目標回転数との乖離が大きい場合には、アクチュエータの通電電流にディザ電流を重畳させて、各部材の摺動部の摩擦抵抗を低下させておくことに大きな意義がある。そこで、請求項２に記載の発明では、回転数偏差が所定範囲内にあるときには、ディザ電流の重畳を停止する一方、回転数偏差が所定範囲外にあるときには、ディザ電流を重畳させるようにした。このため、ディザ電流を重畳させる必要性のあるときにディザ電流を重畳させ、その必要性の少ないときにはディザ電流の重畳を停止させることになり、ディザ電流が不必要に制御の撹乱要因となる危険性を回避することができる。

以下、本発明の実施形態について図面に基づいて説明する。図１は、本発明の実施形態に係るディーゼルエンジンの電子ガバナ１のブロック図である。

このディーゼルエンジンの電子ガバナ１は、ディーゼルエンジンの燃料噴射ポンプ（不図示）に設けられた燃料供給量調節手段である燃料調量ラック（不図示）をソレノイド２（アクチュエータ２）によって駆動して、エンジン回転数を目標回転数に一致させるもので、調速レバー等の目標回転数設定手段３と、電磁ピックアップ等の回転数センサである実回転数検出手段４と、燃料調量ラックを駆動するソレノイド２と、ＥＣＵ５とを備えている。

ＥＣＵ５は、回転数フィードバック制御部６と、電流フィードバック制御部７と、電流検出手段８とを備える。

このうち、電流検出手段８は、検出部たるシャント抵抗81と、Ａ／Ｄ変換器82と、検出電流値演算手段83とを備えている。上記Ａ／Ｄ変換器82は、上記検出部81からの電流検出信号（電圧）をＡ／Ｄ変換し、検出電流値演算手段83は、このＡ／Ｄ変換後の値からソレノイド２の通電電流値を算出し、算出された電流値を検出電流値として、後述の電流フィードバック制御部７へ出力する。

回転数フィードバック制御部６は、回転数偏差演算手段61と、目標電流値演算手段62とを備える。回転数偏差演算手段61は、実回転数検出手段４からのエンジン実回転数と、目標回転数設定手段３が設定したエンジンの目標回転数とから両者の偏差を算出する。目標電流値演算手段62は、この回転数偏差演算手段61が算出した回転数偏差を許容範囲内に収めるようにソレノイド２への目標電流値を出力するもので、ＰＩＤ制御に基づいて目標電流値を演算するようになっている。

電流フィードバック制御部７は、電流値偏差演算手段71と、操作量演算手段72と、ＰＷＭ信号出力手段73と、駆動手段74と、ディザ信号出力手段75とを備える。この電流フィードバック制御部７は、前記検出電流値演算手段83が算出したソレノイド２の検出電流値と、回転数フィードバック制御部６の目標電流値演算手段62が設定した目標電流値とを比較し、両者の偏差を許容範囲内に収めるように、ＰＷＭ信号のデューティ比を演算し、ソレノイド２を駆動するものである。

上記電流値偏差演算手段71は、電流検出手段８が検出した検出電流値と、前記回転数フィードバック制御部６からの目標電流値とに基づいて、両者の偏差を算出する。操作量演算手段72は、電流値偏差演算手段71が算出した電流値偏差を許容範囲内に収めるようにＰＷＭ信号のデューティ比（操作量）を演算するもので、ＰＩＤ制御に基づいてデューティ比を演算するようになっている。ＰＷＭ信号出力手段73は、操作量演算手段72が算出したデューティ比と、後述するディザ信号出力手段が出力したディザ信号とに基づいて、ＰＷＭ信号を生成し出力する。駆動手段74は、図示しないスイッチング素子を備え、上記ＰＷＭ信号出力手段73が出力したＰＷＭ信号に基づいてこのスイッチング素子をオンオフ動作させて、ソレノイド２を駆動するようになっている。

ディザ信号出力手段75は、ソレノイド２のヒステリシスや各部材の摺動部の摩擦抵抗を低減させるために可動部を微振動させておくためのディザ信号を生成出力するもので、１周期のうちに、所定パルス幅の正負２つのパルスを間欠的に出力する。

前記ＰＷＭ信号出力手段73は、このディザ信号を重畳したＰＷＭ信号を生成出力する。すなわち、前記操作量演算手段72が算出したデューティ比に、上記ディザ信号出力手段75が生成したディザ信号のパルス幅を加算もしくは減算して、ディザ信号重畳後のデューティ比を算出し、このディザ信号重畳後のデューティ比に基づいてＰＷＭ信号を生成する。

このディザ信号の重畳は、図２に示すフローチャートに従って行われる。まず、ステップＳ１において、エンジンの目標回転数と実回転数との回転数偏差が所定範囲内（±１０rpm）にあるか否かを判断する。回転数偏差が所定範囲内にある場合（ＹＥＳの場合）には、ソレノイド２の通電電流にディザ電流を重畳することを停止する（ステップＳ２）。具体的には、ディザ信号出力手段75がディザ信号を出力しないようになっており、この結果、ＰＷＭ信号出力手段73は、操作量演算手段72が算出したデューティ比に基づいてＰＷＭ信号を生成する。

一方、ステップＳ１において、回転数偏差が所定範囲内にないと判断された場合（ＮＯの場合）は、ソレノイド２の通電電流にディザ電流を重畳するべく、ディザ信号出力手段75がディザ信号を出力し、このディザ信号が操作量演算手段72が算出したデューティ比に重畳されて、ＰＷＭ信号が生成される。

このように、本実施形態では、エンジンの目標回転数と実回転数との回転数偏差が所定範囲内にあるときにはディザ電流の重畳を停止するようにしたので、回転数偏差がこの範囲内にあるときに、ソレノイド２の通電電流を検出し、この検出値をエンジン負荷情報として用いるようにすれば、精度の高いエンジン負荷情報として活用することができる。しかも、ラック位置センサを省略できるので、製造コストを削減することができる。さらに、回転数偏差が所定範囲内にないときには、ソレノイド２の通電電流にディザ電流を重畳させることが許容されているので、ヒステリシスの影響を低減し、ソレノイド２をスムーズかつ迅速に駆動させることができる。

また、本実施形態では、回転数偏差が所定範囲内にあるときには、ディザ電流の重畳を停止する一方、回転数偏差が所定範囲外にあるときには、ディザ電流を重畳させるようにしたので、エンジンに負荷が投入された直後等のようにエンジンの目標回転数と実回転数との乖離が大きい場合には、ディザ電流が重畳されることになる。このため、ディザ電流を重畳させる必要性の高いときにはディザ電流が重畳される一方、その必要性の少ないときにはディザ電流の重畳が停止されることになり、ディザ電流が不必要に制御の撹乱要因となる危険性を回避することができる。

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限られるものではなく、発明の要旨の範囲内で適宜変更して実施することができる。上記実施形態では、ディーゼルエンジンの場合について説明したが、ガソリンエンジンやガスエンジン等他の形式のエンジンであってもよい。

本発明の実施形態のブロック図である。 本発明の実施形態におけるディザ電流重畳処理のフローチャートである。

符号の説明

１…電子ガバナ
２…ソレノイド（アクチュエータ）
３…目標回転数設定手段
４…実回転数検出手段
５…ＥＣＵ
６…回転数フィードバック制御部
７…電流フィードバック制御部
８…電流検出手段

Claims (2)

1. エンジンの燃料供給量調節手段を操作するアクチュエータに通電させる目標電流値をエンジンの目標回転数と実回転数との回転数偏差に応じて決定する一方、該アクチュエータの通電電流値を検出し、上記目標電流値と検出電流値との電流値偏差を許容範囲内に収めるように上記アクチュエータの通電電流を制御し、
   上記アクチュエータの通電電流にはディザ電流を重畳させるようにした、エンジンの電子ガバナにおいて、
   上記回転数偏差が所定範囲内にあるか否かを判断し、上記回転数偏差が所定範囲内にあるときには、上記アクチュエータの通電電流にディザ電流を重畳することを停止した、ことを特徴とするエンジンの電子ガバナ。
2. 請求項１に記載のエンジンの電子ガバナにおいて、
   上記回転数偏差が所定範囲内にないときには、上記アクチュエータの通電電流にディザ電流を重畳するようにした、ことを特徴とするエンジンの電子ガバナ。
   
   

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