JP2503410B2 - 内燃機関の調速制御装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ この発明は、内燃機関、特にディーゼル機関用の燃料
噴射ポンプの噴射燃料量設定制御を電気的な指令に基づ
いて実行させる内燃機関の調速制御装置に関する。

［背景技術］ 例えばディーゼル機関にあっては、この機関の複数の
気筒それぞれに設定される燃料噴射弁に対して、燃料噴
射ポンプから調量された燃料が供給され、上記各気筒に
調量された燃料が噴射制御されるようになっている。こ
の場合、上記機関の運転状態に対応した指令に基づい
て、上記噴射ポンプの燃料噴射量制御が実行される。そ
して、このような燃料噴射量制御は、例えばディーゼル
機関の電気的な運転状態検出手段からの検出信号に基づ
いて適正噴射量を演算し、この演算結果に対応した電気
的な信号によって、上記噴射ポンプの噴射量調節部材を
駆動するようにしているものである。そして、この噴射
量調節部材の駆動手段としては、電磁的なアクチュエー
タ機構、さらにはこのようなアクチュエータ機構に油圧
機構を組合わせた電気的な制御手段が考えられている。

この場合、上記噴射量調節部材の位置が噴射燃料量に
対応するようになるものであり、この調節部材の位置を
電気的な位置検出器を用いて検出し、この検出信号に基
づいて上記噴射量調節部材の位置決めのためのフィード
バック制御を実行するようにしている。

しかし、このように構成される調速制御装置におい
て、上記燃料の噴射量調節部材の位置を検出する検出器
の検出信号にばらつきが存在するものであり、また噴射
量調節部材と位置検出器との相対的な位置関係にばらつ
きがあり、噴射量調節部材の位置に対する位置検出器か
らの検出信号に充分な精度を設定することが困難であ
る。すなわち、精度の高い噴射量調節部材の位置決め制
御、並びに精度の高い燃料噴射量制御を実行させるため
に問題点を有するものであった。

［発明が解決しようとする問題点］ この発明は上記のような点に鑑みなされたもので、燃
料を調量して噴射制御させる噴射ポンプの燃料噴射量調
節部材の動きを、電気的な位置検出手段において高精度
に検出できるようにすると共に、特に噴射量調節部材
と、その位置検出手段からの検出信号との相対関係を高
精度に調節設定できるようにして、例えばディーゼル機
関に対する燃料噴射量制御が、高精度に実行できるよう
にする内燃機関の調速制御装置を提供しようとするもの
である。

［問題点を解決するための手段］ すなわち、この発明に係る内燃機関の調速制御装置に
あっては、指令噴射量に対応した信号によって駆動され
る電磁機構によって、燃料噴射ポンプの噴射量調節部材
を駆動するようにすると共に、この調節部材の動きを連
結部材を介して位置検出手段に伝達し、この位置検出手
段からの検出信号を実噴射量信号として用いて、電気的
な燃料噴射量制御が実行されるようにする。この場合、
上記連結部材の例えば位置関係を可変して、噴射量調節
部材と位置検出手段との相対位置関係を補正制御される
ようにするものであり、この補正部材を操作制御し固定
設定することができるようにしているものである。

［作用］ 上記のような調速制御装置にあっては、内燃機関の運
転状態の検出信号によって、例えばマイクロコンピュー
タを利用した電子制御装置によって適正噴射燃料量を演
算するものであり、その演算結果に対応した噴射量信号
によって噴射量調節部材が駆動され、この部材の動きの
量に対応した量の燃料が噴射制御されるようになる。そ
して、この調節部材の動作位置が連結部材を介して位置
検出手段に伝達され、この検出手段から実噴射量信号と
して検出されるようになる。この場合、連結部材によっ
て噴射量調節部材と位置検出手段との相対位置関係が設
定されるものであり、その位置関係は補正手段によって
可変調節できるようになる。すなわち、補正手段を操作
設定することによって、噴射量調節部材の位置に対応し
た位置検出信号が高精度に得られるように調節補正制御
できるようになるものであり、精度の高い実噴射量信号
が確実に得られるようになって、高精度の燃料噴射量制
御が実行できるようになるものである。

［発明の実施例］ 以下、図面を参照してこの発明の一実施例を説明す
る。第１図は調速装置の構成を示すもので、この調速装
置では例えばボッシュ型の燃料噴射ポンプの噴射量調節
部材に対して、コントロールラック11が連結されるよう
になるものである。すなわち、このコントロールラック
11の矢印で示すような直線方向の動きによって上記調節
部材が駆動され、その位置に対応した噴射燃料量が設定
されるようになる。

このコントロールラック11は、この調速装置を構成す
るハウジング12の内部に導入されるもので、このハウジ
ング12の内部で電磁式アクチュエータ機構13を構成する
連結棒14に適宜ピンを介して連結される。この連結棒14
は、ステータコア15の中心孔部を貫通して設定されるも
ので、その先端にはムービングコア16が取付けられてい
る。この場合、上記ステータコア15とムービングコア16
との間にはスプリング17が介在設定されている。上記ス
テータコア15の外周部には、励磁コイル18が設定され、
この励磁コイル18に励磁電流を供給することによって、
ステータコア15とムービングコア16との間に吸引力が発
生し、ムービングコア16がスプリング17に抗して吸引駆
動されるようになる。この場合のムービングコア16の移
動量は、励磁コイル18に流れる励磁電流によって決定さ
れるもので、この励磁電流は電子的な制御回路19によっ
て制御される。

上記コントロールラック11には、連結バー20の一端が
ピン21によって回動自在に連結されている。この連結バ
ー20は、支持軸22で回動自在に支持されているもので、
この連結バー20の他端には同じくピン23によって実位置
検出器24の連結棒25が連結されている。すなわち、この
実位置検出器24の連結棒25と上記電磁アクチュエータ機
構13の連結棒14とが、連結バー20によって構成される連
結部材によって結合されるもので、連結棒14が矢印Ａの
方向に移動された場合、連結棒25がその逆方向に上記移
動量に対応する量だけ移動されるようになる。この場
合、連結棒14と連結棒25との相対位置関係は、連結バー
20の位置によって決定されるようになる。

実位置検出器24は、上記連結棒25と一体的に設定され
たコア26と、このコア26の外周部に固定的に設定される
誘導コイル27によって構成されるもので、連結棒25と一
体に移動されるコア26の位置に対応してコイル27のイン
ピーダンスが変化され、このコア26の位置に対応した電
気的な信号が検出回路で28で検出されるようになってい
る。ここで、連結棒25の位置は、コントロールラック11
と共に移動する連結棒14の位置に対応して設定されるも
のであり、したがってコントロールラック11が燃料噴射
ポンプの噴射量調節部材を駆動するものであるため、検
出回路28で検出される信号は燃料の実噴射量を表現する
ようになる。そして、この検出回路28から得られるこの
実燃料噴射量信号は、制御回路19に供給されるようにな
るものである。

尚、上記連結棒25にはスプリング29が設定されてい
る。このスプリング29は、連結バー20を介して電磁アク
チュエータ機構13の電磁力に抗するように設定され、ア
クチュエータ機構13の動きが正確に実位置検出器24に伝
えられるようになっている。

上記連結バー20の支持軸22は、コントロール部材30の
一端部分で支持されている。このコントロール部材30は
固定支軸31で回動自在に支持されているもので、このレ
バー30の他端はハウジング12に形成した開口を介して外
部に導出され、一対の調節ねじ321、322に挟まれて、そ
の回動方向の位置が固定設定されるようになっている。
すなわち、この調節ねじ321および322を調節してコント
ロール部材30の回動方向の位置を変化させるようにすれ
ば、連結バー20の支持軸22の位置が変化され、連結棒14
と連結棒25との相対位置関係が変化制御されるようにな
るものである。すなわち、この支持軸22を支持するコン
トロール部材30の部分は、実位置検出器24とアクチュエ
ータ機構13の相対位置関係の補正手段、すなわち実位置
検出器24の検出信号の補正手段を構成するようになる。

上記ハウジング12には、さらにこの図では示されない
機関の回転と同期的に回転される軸33が導入されてい
る。この軸33は例えば燃料噴射ポンプのカムシャフトで
あり、この軸33には一体的に回転されるように磁性体に
よる歯車34が取付けられている。そして、この歯車34の
歯の部分に近接するようにしてピックアップ35が設定さ
れ、このピックアップ35から上記歯車34の歯を計数する
ようになるパルス信号が検出されるようにしている。す
なわち、このピックアップ35からは、機関の回転数に対
応する周期のパルス信号が検出されるようになり、この
機関回転速度を表現するようになるパルス信号は、機関
回転数検出信号として制御回路19に供給される。

制御回路19は、例えばマイクロコンピュータによって
構成されるもので、上記機関回転速度検出信号の他に、
例えばアクセル操作量検出器36、吸気圧検出器37、吸気
温度検出器38、燃料温度検出器39、さらにスタータ信号
検出器40等からの検出信号が供給され、これら検出信号
に基づき検出される機関の運転状態に対応した適正燃料
噴射量を演算する。そして、この演算結果に対応した噴
射量信号に基づいて電磁アクチュエータ13を制御し、機
関にその演算結果に対応した量の燃料を噴射させるよう
にするもので、その実噴射量を実位置検出器24で検出し
て制御回路19に供給し、フィードバック制御が実行され
るようにしている。

第２図は上記のような調速装置を用いた機関制御手段
の構成を示したもので、上記したように各種検出器によ
る運転条件検出回路41を備える。すなわち、この検出回
路41ではアクセル操作量、機関回転数、各種温度等の機
関運転状態の検出信号が得られるもので、これら検出信
号は制御回路19に供給される。

この制御回路19では、前述したように上記検出信号に
基づく演算動作を実行して適正噴射燃料量を算出するも
ので、この演算結果に対応して電磁アクチュエータ機構
13を駆動制御する。そして、このアクチュエータ機構13
によってコントロールラック11介して噴射量調節部材42
を駆動し、この調節部材42によって燃料噴射ポンプ43を
制御し、上記演算された適正な量の燃料が内燃機関44に
噴射されるようになる。

ここで、上記噴射量調節部材42の動きは実位置検出器
24で検出され、その検出信号は制御回路19にフィードバ
ックされるようになっている。

第３図は、上記実施例で使用される連結バー20、およ
びその支持軸22を支えるコントロール部材30を含む補正
手段の具体的な構成例を示すもので、連結バー20に形成
した軸受孔201に支持軸22が挿入されるようになる。こ
の支持軸22は、上記軸受孔201に挿入された状態で、サ
ークリップ202で保持設定され、この支持軸22に連結バ
ー20が回動自在に支持されるようにしている。

上記支持軸22は、円筒状にしたコントロール部材30の
端面に突出形成されるようになっているもので、この場
合コントロール部材30の回転中心から距離ｔ外れた位置
に支持軸22が設定されるようにしている。ここで、上記
コントロール部材30は、例えばハウジング12に形成した
開口にＯリング301で油密の状態で貫通するようにし
て、さらに回転自在にして嵌め込み設定されるもので、
この部材30の一端はハウジングの外に突出されるように
なる。

このハウジングから突出するコントロール部材30の端
面には、板状にした調節部材302が一体的に取付けられ
ているもので、この調節部材302は円筒状のコントロー
ル部材30の一方の側部に突出するようになっている。そ
して、この突出した部分に、コントロール部材30の中心
軸に同心的な円弧に対応して細長い開口303が形成さ
れ、この開口303に締め付けねじ304が嵌め込まれ、ハウ
ジングに固定されるようになっている。

すなわち、上記調節部材302を回動させてコントロー
ル部材30を回転させることによって、この部材30の中心
軸を外れて設定された支持軸22が回動され、連結バー20
の回動中心の位置が変化制御されるようになる。そし
て、ねじ304を締め付けることによって、コントロール
部材30の回転位置が固定され、連結バー20の回動中心位
置が固定設定されるようになる。

具体的には、調節部材302を反時計方向に回動させた
とすると、支持軸22も反時計方向に半径ｔの円周上で回
動する。このため、この支持軸22によって回動軸部を支
持されている連結バー20は、コントロールラック11に固
定されたピン21を中心として第４図に破線で示すように
回動され、実位置検出器24のコア26の相対位置が変化さ
れるようになる。

すなわち、調節部材302を回動させることによって、
コントロールラック11が特定位置に固定された場合の実
位置検出器24のコア26の相対位置が設定されるようにな
るものであり、上記コントロールラック11の位置に対す
る実位置検出器24の実位置検出信号を調整することがで
きるようになるものである。

第５図は第４図における実線の状態および破線の状態
それぞれの実位置検出器24からの検出信号の状態を示し
ている。

すなわち、例えば位置検出器の検出感度にばらつきが
あるような場合、また電磁アクチュエータ機構13と実位
置検出器との組立て相対位置関係にばらつきが存在する
ような場合には、燃料の実噴射量に対応するコントロー
ルラック11の位置と、実位置検出信号との間に誤差が存
在するようになり、精度の高い燃料噴射量制御を実行す
ることができない。このような誤差は、例えば制御回路
内で補正制御することが考えられるものであるが、その
調整精度を向上させることが非常に困難である。また、
組立てに際してシム等を用い、コントロールラック11の
位置と位置検出器からの出力信号との相対関係を調整す
ることも考えられるが、実際的にこのような調整は困難
であり、制御精度を向上させることができない。

これに対して上記実施例に示した装置によれば、この
調速装置を組立てた後に、その外部よりコントロールラ
ック11の位置と実位置検出器24からの検出信号との相対
関係が調整できるものであり、燃料噴射量のフィードバ
ック制御が非常に高精度に実行できるようになるもので
ある。

ここで、上記のように構成される調速制御装置におい
て、燃料噴射ポンプ43の噴射量制御部材42を制御する電
磁アクチュエータ13に制御信号を供給する制御回路19
は、例えば第６図に示すように構成される。

この制御回路19に対しては、アクセル操作量検出器3
6、吸気圧検出器37、吸気温度検出器38、燃料温度検出
器39、スタータの制御に対応するキースイッチ45等から
の検出信号、さらにピックアップ35によって構成される
回転数検出器46からの検出信号、および実位置検出器24
からの検出信号が供給設定されている。

そして、上記検出器群からのキースイッチ信号は波形
整形回路48で波形整形し、またアクセル操作量検出信
号、吸気圧検出信号、吸気温度検出信号、燃料温度検出
信号はバッファ49に供給し、これら波形整形回路48およ
びバッファ49からの出力信号がマイクロコンピュータ等
によって構成されるデータ処理装置50に供給されるよう
になっている。そして、このデータ処理装置50からの処
理出力信号はアクチュエータサーボ51に供給し、このサ
ーボ51からの出力信号によって電磁アクチュエータ機構
13を駆動制御するようになるものである。この場合、実
位置検出器24からの信号の供給される検出回路28からの
出力信号は、上記電磁アクチュエータ13が実際に駆動さ
れた結果の信号として、すなわち実際の噴射燃料量に対
応する信号としてデータ処理回路50に供給され、この処
理回路50がアクチュエータサーボ51に出力した指令信号
と対比して、この指令内容と実際の燃料噴射量とが精度
良く一致するようにフィードバック制御されるようにし
ている。

すなわち、上記データ処理装置50では入力される各種
検出信号に基づいて、目標とする燃料噴射量を算出する
もので、この目標噴射量に対応する電磁アクチュエータ
機構13の駆動目標位置が演算されるようになる。そし
て、この目標位置は検出回路28からの実位置に対応する
信号と比較され、この目標位置と実位置との差分に対応
してアクチュエータサーボ51が制御され、このサーボ51
によって電磁アクチュエータ機構13の励磁コイル18に対
する励磁電流が制御される。その結果、コントロールラ
ック11が上記目標位置に一致するように駆動制御され、
燃料噴射ポンプ43の燃料噴射量を目標値に設定するもの
である。

第７図は上記データ処理装置50の構成例を示している
もので、目標噴射量を計算する中央処理ユニット（CP
U）54を備えるもので、このユニット54は制御プログラ
ムや制御定数等を記憶設定したROM、上記制御プログラ
ムにしたがって動作中に制御データ等を一時記憶するRA
Mを含むワンチップマイクロコンピュータによって構成
される。そしてこの処理ユニット54には、機関の運転状
態の検出信号となるアクセル操作量検出信号、吸気圧検
出信号、吸気温度検出信号、燃料温度検出信号等のアナ
ログ状の検出信号は、アナログ入力ポート55を介して順
次入力させ、A/D変換器56でディジタルデータに変換し
て取り込まれるようにする。た、キースイッチ信号のオ
ン状態に対応するスタータ信号は、ディジタル入力ポー
ト57を介して入力させ、処理ユニット54に取り込ませ、
さらに回転数信号は検出回路28から処理ユニット54に入
力されるようにする。

そして、上記中央処理ユニット54では、上記各種検出
信号に基づいて、その時の機関運転状態に対応した適正
燃料噴射量に相当する目標値を演算し、その演算結果を
ディジタルデータとして出力するようになるもので、こ
の出力データはD/A変換器58でアナログ信号に変換して
目標位置信号としてアクチュエータサーボ51に出力する
ようになる。

これまでの実施例では、ボッシュ型の燃料噴射ポンプ
を使用するように説明しているものであるが、これは例
えば分配型の燃料噴射ポンプに対しても適用できるもの
である。この分配型の噴射ポンプの場合にあっては、噴
射量調節部材はスピルリングとなる。また、実施例では
アクチュエータとして電磁式のリニアソレノイドの構造
を示しているものであるが、これはDCモータ、リニアモ
ータ、ステップモータ、油圧ピストン等が適宜用いるこ
とができるものである。さらに実位置検出器は、ポテン
ショメータ等によって構成することが可能である。

また、噴射量調節部材と共に移動されるコントロール
ラック11と実位置検出器24とを連動させる手段として、
実施例では１個の支持軸22を有する１個の連結バー20が
用いられるようにした。しかし、これは複数の支持軸お
よび複数のリンク機構によって構成するようにしてもよ
い。

［発明の効果］ 以上のようにこの発明に係る内燃機関の調速制御装置
にあっては、燃料噴射量を制御する噴射量調節部材の動
きが、実位置検出手段によって確実に検出することがで
き、機関の運転状態に適合した燃料噴射量制御が効果的
に実行されるようになる。この場合、噴射量調節部材と
実位置検出手段との相対位置関係が効果的に調整するこ
とができるものであるため、特にこの調速装置を組立て
た後に上記調整が効果的に実行できる状態にあるため、
噴射量調節部材の位置に対応する精度の高い実位置検出
信号が得られるものであり、非常に精度の高いフィード
バック制御が実行されるようになり、内燃機関の調速装
置が高精度に安定して実行されるようになるものであ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例に係る内燃機関の調速制御
装置を説明する断面構成図、第２図は上記装置の全体的
な動作構成図、第３図は上記第１図で示した装置の特に
補正手段の部分を取り出して示したもので、（Ａ）は正
面から見た分解図、（Ｂ）は側面から見た一部断面した
分解図、第４図は上記補正手段の補正状態を説明する
図、第５図は上記補正によるコントロールラック位置と
実位置検出信号との関係を説明図、第６図は上記装置の
制御回路の具体例を説明する構成図、第７図は上記制御
回路のデータ処理部分の例を説明する図である。 11……コントロールラック（噴射量調節部材に結合）、
12……ハウジング、13……電磁アクチュエータ機構、1
4、25……連結棒、19……制御回路、20……連結バー、2
2……支持軸、24……実位置検出器、30……コントロー
ル部材、31……固定支軸、302……調節部材、303……開
口、304……ねじ。

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】電磁機構によって駆動され、燃料噴射量の
   増減制御機構を制御する噴射量調節部材と、 実際の燃料噴射量に対応する上記噴射量調節部材の位置
   に対応した信号を発生する実位置検出手段と、 この実位置検出手段と上記噴射量調節部材との間を結合
   し、この噴射量調節部材の位置を実位置検出手段に伝達
   する連結部材と、 この連結部材の位置を可変制御できるように設定され、
   上記噴射量調節部材と実位置検出手段との相対位置関係
   を可変制御する補正手段とを具備し、 この補正手段によって、上記実位置検出手段から上記噴
   射量調節部材で設定される噴射燃料量に適合した燃料噴
   射量検出信号が得られるようにしたことを特徴とする内
   燃機関の調速制御装置。
2. 【請求項２】上記連結部材は、上記噴射量調節部材と実
   位置検出手段との間を連結する連結バーによって構成さ
   れ、この連結バーは特定される支点を中心に回動される
   ように支持されると共に、この回動支点は上記補正手段
   を構成する支持軸によって設定されており、この支持軸
   はこの軸位置を可変制御するコントロール部材の一端に
   より支持され、このコントロール部材の他端はハウジン
   グの外部に導出され、上記支持軸の軸位置を制御するた
   めに可変制御され、その制御位置で固定されるようにし
   た特許請求の範囲第１項記載の内燃機関の調速制御装
   置。