JP2519091Y2 - エンジンの燃料噴射制御装置 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本考案は、エンジンの回転数を制御するための燃料噴
射制御装置に関する。

（従来の技術） 従来のエンジンの燃料噴射制御装置においては、噴射
量精度を向上させるためにフィードバックゲインを増大
すると位置決めサーボ系が不安定になるという欠点があ
った。これに対して、例えば特開昭59−25047号公報に
示すように、燃料調節部材を操作するアクチュエータの
駆動電流を検出し、この検出信号を位相進み補償し、こ
の位相進み補償した信号および噴射量の目標値と実際値
との誤差を比較して前記アクチュエータの駆動を制御す
るようにしたものが知られている。

（考案が解決しようとする課題） 従来の技術で述べたものにあっては、新たにアクチュ
エータの電流検出回路等を追加することになり、構成の
複雑化およびこれに伴いコストアップが避けられないと
いう問題点を有していた。

本考案は、従来の技術が有するこのような問題点に鑑
みてなされたものであり、その目的とするところは、エ
ンジンを含めた回転数制御ループと、このループ内に含
まれるアクチュエータ制動制御ループとに大別し、この
アクチュエータ制動制御ループ内での位相進み補償を行
うことにより、位相遅れが小さい段階で効果的な補償を
行うことができると共に構成の簡略化を図ることができ
るエンジンの燃料噴射制御装置を提供しようとするもの
である。

（課題を解決するための手段） 前記課題を解決するためこの考案に係るエンジンの燃
料噴射制御装置は、エンジンに燃料を供給する燃料噴射
装置の燃料噴射量の調整を行うアクチュエータと、この
アクチュエータの動作量を制御する駆動制御回路と、ア
クチュエータの動作位置を検出する位置検出器と、エン
ジンの回転数を検出する回転数検出器と、エンジンの目
標回転数を設定する設定器とを備えるエンジンの燃料噴
射制御装置において、 回転数検出器、駆動制御回路、アクチュエータを備え
た回転数制御ループと、位置検出器、駆動制御回路、ア
クチュエータを備えたアクチュエータ制動制御ループと
を形成し、 アクチュエータ制動制御ループ内に、位置検出器の出
力信号からアクチュエータの位置変化信号を取り出すハ
イパスフィルタおよびこのハイパスフィルタからの位置
変化信号に位相進み補償を行う位相進み回路を設け、位
置検出器からの出力信号をハイパスフィルタおよび位相
進み回路を介して位相補償した出力信号と、設定器から
の設定信号とを重畳した重畳信号を形成し、この重畳信
号と回転数検出器からの出力信号とを駆動制御回路の比
例・積分・微分演算回路に入力し、この駆動制御回路か
らの駆動信号に基づいてアクチュエータを駆動して燃料
噴射量を調節することを特徴とする。

（作用） アクチュエータ制動制御の位相特性が改善され、アク
チュエータの高速追従性が向上すると共に、この高速追
従性の向上によってアクチュエータを含むエンジンの回
転数制御の位相特性も改善されて安定動作限界が向上す
る。

（実施例） 以下に本考案の実施例を添付図面に基づいて説明す
る。

第１図は本考案に係る燃料噴射制御装置の全体システ
ム構成図である。

燃料噴射制御装置１は、目標回転数設定器２で設定し
た目標回転数に対応する電圧信号esを重畳回路３を介し
て比例・積分・微分演算回路（以下PID回路と記す）４
の一方の入力端子4aへ印加するとともに、エンジン５の
実回転数に対応する電圧信号enを他方の入力端子4bへ印
加して、重畳回路３の電圧信号ecと電圧信号enの差電圧
に比例・積分・微分演算を施した出力電圧eoを発生さ
せ、PWM（パルス幅変調）変換回路６を介して燃料噴射
装置７のソレノイド式アクチュエータ7aを駆動して、燃
料噴射量を増減させ、エンジン５の回転数を制御する構
成としている。なお、PID回路４およびPWM変換回路６は
駆動制御回路を構成する。

更に、ソレノイド式アクチュエータ7aの位置は、アク
チュエータ位置検出器８で検出され、その位置検出出力
8aは検波・整流回路９で直流信号eaに変換される。直流
信号eaは増幅回路10で増幅され、ハイパスフィルタ11及
び位相進み回路12を介し、位相進み回路12の出力edは重
畳回路３に入力される。

また、回転数検出器13はエンジン５の回転数に比例す
る周期のパルス信号pnを出力し、このパルス信号pnは周
波数・電圧変換回路（F/V変換回路）14でパルス信号pn
の周期に対応するアナログ電圧enに変換される。

第２図はハイパスフィルタ11、位相進み回路12及び重
畳回路３を示す回路図である。

ハイパスフィルタ11は、第２図に示すようにコンデン
サ11aと演算増幅器11bからなり、コンデンサ11aの一端
は増幅回路10の出力が入力される端子11cに接続され、
他端は演算増幅器11bの非反転入力端子11dに接続されて
いる。また演算増幅器11bの出力端子11eは反転入力端子
11fに接続されて電圧フォロア回路を構成している。

位相進み回路12は、並列接続されたコンデンサ12aと
抵抗12bの一端が演算増幅器11bの出力端子11eに接続さ
れ、他端が抵抗12cに接続されて構成されている。

重畳回路３は、演算増幅器3aからなり、反転入力端子
3bには抵抗12cの一端が接続され、出力端子3dには抵抗1
2cの他端が接続されている。そして非反転入力端子3cに
は設定器２の電圧信号esが入力され、出力端子3dからの
電圧信号ecがPID回路４の一方の入力端子4aに入力され
る。

第３図はソレノイド式アクチュエータおよびアクチュ
エータ位置検出器の一構成例を示す構造図である。

第３図はジーゼルエンジン用の燃料噴射装置７のコン
トロールラック7bを駆動する例を示したもので、燃料噴
射装置７の側方に固着されたソレノイド式アクチュエー
タ7aの一端をコントロールラック7bと連結し、さらにソ
レノイド式アクチュエータ7aの側方に差動トランスを用
いた位置検出器８を設けている。

ソレノイド式アクチュエータ7aは、ソレノイド7cへ通
電することにより電磁力でアクチュエータ7dを軸方向へ
移動させるものである。位置検出器８は１次コイル8bお
よび２次コイル8c,8dの中に、可動コア8eを挿入した直
線変位検出器である。この検出器８は、１次コイル8bを
低周波交流で励磁することにより、アクチュエータ7dに
連結された可動コア8eの位置によって、逆極性接続した
２次コイル8c,8dに発生する電圧及び極性が変化するこ
とを利用してアクチュエータの位置を検出するものであ
る。

また検波・整流回路９は位置検出器８の出力8aに基づ
いてアクチュエータ位置検出器８が燃料噴射量増側に位
置すると、位置検出出力電圧eaが高くなるよう構成され
ている。検波・整流回路９の出力eaは、増幅回路10で直
流増幅され、コンデンサ11aと演算増幅器11bからなるハ
イパスフィルタ11を通してアクチュエータ位置変化に対
応する電圧が位相進み回路12を介して比較回路３の演算
増幅器3aの反転入力端子3bへ入力される。演算増幅器3a
の非反転入力端子3cには目標回転数設定器２の出力電圧
esが印加されている。反転入力端子3bに入力電圧が印加
されない状態では、重畳回路３の出力電圧ecはesの電圧
と同じで、アクチュエータ位置が燃料増側へ移動した場
合は位相進み回路12からの入力により、重畳回路３の出
力電圧は前記電圧esより低い電圧となり、燃料減側へ移
動した時は前記電圧esより高い電圧となるよう構成して
いる。

PID回路４は、第４図に示すように演算増幅器4cと、
この演算増幅器4cの出力端子4dと反転入力端子4eとの間
に設けた積分回路15と、反転入力端子4eに一端が接続さ
れた入力抵抗16と、この入力抵抗16と並列に接続された
微分回路17を備えている。積分回路15は、コンデンサ15
aと、このコンデンサ15aに並列接続されたコンデンサ15
bと抵抗15cの直列回路からなる３素子で構成している。
微分回路17はコンデンサ17aと抵抗17bから構成してい
る。

以上の説明のように本考案に係るシステムは、エンジ
ン５を含めた回転数検出器13、F/V変換回路14、PID回路
４、PWM変換回路６及びソレノイド式アクチュエータ7a
からなる回転数制御ループと、エンジン５を含まないソ
レノイド式アクチュエータ7a、位置検出器８、検波・整
流回路９、増幅回路10、ハイパスフィルタ11、位相進み
回路12、重畳回路３、PID回路４及びPWM変換回路６から
なるアクチュエータ制動制御ループの２つの制御系に大
別される。

そして、エンジン５のような位相遅れが大きい位相特
性を有する要素を含まないアクチュエータ制動制御ルー
プ内に位相補償用の位相進み回路12を挿入することによ
り、アクチュエータ7aの過度的な駆動に対する位置検出
器８の検波・整流回路９を経た位置検出出力電圧eaの位
相が進む。これによりアクチュエータ7aの高速追従性が
改善され、更にこの高速追従性の改善によってアクチュ
エータ7aを制御ループに含む回転数制御ループの位相特
性も改善される。

従って、安定動作限界となる位相遅れ180°（エンジ
ン５の回転遅れが180°）となる角周波数（回転数）の
上限を高くできると共に高速回転域での位相遅れの安定
動作限界までの余裕が大きくなる。

（考案の効果） 以上説明したようにこの考案に係るエンジンの燃料噴
射制御装置は、アクチュエータ制動制御ループ内に位相
進み回路を挿入する単純な構成で、アクチュエータ制動
制御ループ内の過渡的な駆動におけるアクチュエータの
高速追従性の改善を図るとともに、回転数制御ループ内
のエンジンの位相遅れを補償して高速回転性の改善を図
ることができる また、位相遅れが小さな段階で位相補償ができるの
で、アクチュエータの高速追従性とエンジンの高速回転
性の２つの制御を安定に実行することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案に係る燃料噴射制御装置の全体システム
構成図、第２図は要部回路図、第３図はソレノイド式ア
クチュエータおよびアクチュエータ位置検出器の具体例
を示す構造図、第４図はPID回路を示す回路図である。 １……燃料噴射制御装置、２……目標回転数設定器、３
……重畳回路、４……PID回路、５……エンジン、６…
…PWM変換回路、７……燃料噴射装置、7a……ソレノイ
ド式アクチュエータ、８……アクチュエータ位置検出
器、11……ハイパスフィルタ、12……位相進み回路、13
……回転数検出器、ea……位置検出出力電圧、es……目
標回転数に対応する電圧、ec……比較回路の出力電圧、
en……エンジンの回転数に対応する電圧。

Claims (1)

(57)【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】エンジンに燃料を供給する燃料噴射装置の
   燃料噴射量の調整を行うアクチュエータと、このアクチ
   ュエータの動作量を制御する駆動制御回路と、前記アク
   チュエータの動作位置を検出する位置検出器と、前記エ
   ンジンの回転数を検出する回転数検出器と、前記エンジ
   ンの目標回転数を設定する設定器とを備えるエンジンの
   燃料噴射制御装置において、 前記回転数検出器、前記駆動制御回路、前記アクチュエ
   ータを備えた回転数制御ループと、前記位置検出器、前
   記駆動制御回路、前記アクチュエータを備えたアクチュ
   エータ制動制御ループとを形成し、 前記アクチュエータ制動制御ループ内に、前記位置検出
   器の出力信号から前記アクチュエータの位置変化信号を
   取り出すハイパスフィルタおよびこのハイパスフィルタ
   からの位置変化信号に位相進み補償を行う位相進み回路
   を設け、前記位置検出器からの出力信号を前記ハイパス
   フィルタおよび前記位相進み回路を介して位相補償した
   出力信号と、前記設定器からの設定信号とを重畳した重
   畳信号を形成し、この重畳信号と前記回転数検出器から
   の出力信号とを前記駆動制御回路の比例・積分・微分演
   算回路に入力し、この駆動制御回路からの駆動信号に基
   づいて前記アクチュエータを駆動して燃料噴射量を調節
   することを特徴とするエンジンの燃料噴射制御装置。