JPH01253545A - 内燃機関の燃料噴射制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、たとえばディーゼル機閏などのような内燃機
関の燃料噴射制御装置に関する。

従来の技術 従来から一般に、内燃機関に備えられている燃料噴射弁
ならびに給気弁および排気弁は、その内燃機関に同期し
て回転する力１１軸に固定されたカムによって駆動され
ている。したがって燃料噴射タイミングおよび給排気弁
タイミングは固定的であり、内燃機関の運転状況に応じ
て希望する値に変えることができない。

近年、燃料油が高騰しており、燃料噴射タイミングおよ
び給排気タイミングを、運転状況に応じて自由に変える
ことができるようにして、効率の向上と運転コストの低
減を図ることが望まれている。

この問題を解決するための先行技術は、たとえば特開昭
６０−１６２０２２に開示されている。

この先行技術では、電磁弁によって作動油圧を切換えて
燃料弁および給排気弁を駆動して、燃料弁および給排気
弁を電子制御し、その動作タイミングを自由に変更する
ことができるように構成されている。つまり、燃料弁お
よび給排気弁に関連して設けられている電磁弁は、電子
制御手段からの指令信号によって開閉し、内燃機関のク
ランク角は、その内燃機関のクランク軸に取１引けられ
た角度検出器によって検出され、こうして電子制御手段
は内燃機間の運転状況を監視しており、燃料弁および給
排気弁のための最適なタイミングを常時計算しており、
この計算結果と前記角度検出器の出力を比較して電磁弁
の指令信号を作成する。

発明が解決すべき課題 このような電子制（１装置によって制御される内燃機関
では、運転の中枢を担う電子制御手段が故障すると、内
燃機間の運転を継続することが不可能である。内燃機関
が舶用主機である場合には、推進力をなくし、海洋を漂
流する結果となり、また狭い海路のときには座礁の危険
が生じる。

本発明の目的は、内燃機関を継続して運転することがで
きるようにした内燃機関の燃料噴射制御装置を提供する
ことである。

課題を解決するための手段 本発明は、内燃機関の燃料噴射時期および燃料噴射量を
制御する主電子制御手段と、 主；子ｉ、ＩＩ御手段が故障したことを検出する手段と
、 内燃機関の燃、料噴射時期および燃料噴射量を制御し、
主電子制御手段とは異なる構成を有する補助電子制御手
段と、 故障検出手段からの出力に応答し、故障が生じていない
とき主電子制御手段によって内燃機間を制μダさせ、故
障時に補助電子制御手段によって内燃機関を制御させる
切換え手段とを含むことを特徴とする内燃機関の燃料噴
射制御装置である。

また本発明は、補助電子制御手段は、 内燃機関のクランク角を検出する手段と、クランク角検
出手段からの出力に応答し、燃料噴射時期および燃料噴
射時間を設定する手段とを含むことを特徴とする。

さらにまた本発明は、補助電子制御手段は、燃料噴射圧
力を設定する手段を含むことを＊徴とする。

また本発明は、クランク角検出手段は、クランク軸に固
定されたカムと、 カムに応動する検出素子とを含むことをＰｆ徴とする。

また本発明は、前記主電子制御手段および前記補助電子
制御手段は、内燃機間の給気弁および排気弁の制御をも
行うことを特徴とする。

作　　用 本発明に従えば、主制御手段が故障したかどうかを故障
検出手段によって検出し、故障していないときには、主
制御手段によって内燃機関の燃料噴射時期および燃料噴
射量を制御して運転を行う。

この主制御手段の故障が生じたときには、補助電子制御
手段によって内燃機関の燃料噴射時期および燃料噴射量
を制御する。このようにして内燃機関の運転を続行する
ことができる。

補助電子制御手段は、主制御手段とは異なる構成を有し
ており、補助電子制御手段の構成を簡略化することがで
きる。したがって主電子制御手段の故障時にも、運転が
可能となるようにするために、その主電子制御手段と同
一の構造を有するもう１つの電子制御手段と設ける場き
に比べて、構成を簡略化することができ、安価に実現す
ることができる。

しかも、この補助電子制御手段は前述の主電子制御手段
とは構成が異なっており、そのため補助電子制御手段は
、主電子制（１手段と同一の故障を生じる可能性を低く
することができる。したがってこのことによってもまた
内燃機関の継続的な運転が可能になる。

実施例 第１図は本発明の一実施例の電気的構成を示すブロック
図であり、第２図はこの第１図に示される電気的構成に
関連する断面図である。これらの図面を参照して、舶用
主機として用いられるディーゼル機閏１は、給気弁２と
排気弁３とを備えており、ピストン４に連結されるクラ
ンク５に関連し、て、２つのレゾルバＲＶ　１　、　Ｒ
Ｖ　２が備えられる。レゾルバＲＶ　１　、　ＲＶ　２
は、クランク軸５の角度を検出するものであって、常用
と予備の計２台設けられる。給気弁２を駆動するために
複動シリンダ６が設けられ、また排気弁３を駆動するた
めに複動シリンダ７が設けられる。このシリンダ６．７
には、２位置電磁弁８，９が接続される。

内燃機関１にはまた、燃１−１噴射弁１０が設げられて
おり、この燃料噴射弁１０には、燃料油の圧力を増圧す
るための移動体１１と、燃！：［の噴射制御を行うピス
トン１２とが備えられる。移動体１１の大径受圧面には
、ポンプ１８から管路１９および２泣置電磁弁１４を介
して作動油が供給される。移動体１１の小径受圧面によ
って、管路］５から供給される燃料油が昇圧さノし、ピ
ストン１２によって開閉されるノズル孔１Ｇに供給され
る。

ピストン１２の２・つの受圧面には２泣置電磁弁１７か
らのｆＹ動油が供給される。

圧力調節器１３には、後述のスイッチＳ４（第。

ＩＵ：！Ｊ参照）からの圧力設定値を人す信号が与えｌ
−２れるとともに、管路１９の１ヤ動浦の圧力を検出フ
゛る圧力検出器６１からの出力が与えられる。Ｊ王力調
ｉ器１３は、圧力検出器６】によって検出される圧力が
スイッチＳ４からの信号が表′１設定値となるように、
管路１９に設けられているリリーフ弁２０を制（鐸する
。

管路１５には、ポンプ６２から逆止弁６３を介して燃料
油が供梧される。

クランク軸らには、クランク角検出手段ＣＡＩ〜ＣＡ３
がそれぞれ設けられている。クランク角検出手段ＣＡ１
は、クランク軸５に固定されたカム２１と、このカム２
１の応動して電気信号を出力する検出素子２２とを含む
、同様にしてクランク角検出手段ＣＡ２．ＣＡ３は、カ
ム２３，２．１と、それらに応動する検出素子２５．２
６を有する。これらの検出素子２２，２５．２６は、渦
電流式、光学式、および磁気式などの構成によって実現
することができる。

この内燃機関１の運転は、第１図に示される主電子制御
手段２７の出力によって＃ｌ　ｆ３！！され、この主電
子制御手段２７が故障しているときには、補助電子制御
手段２８によって制御が行われる。主電子制御手段２７
は、たとえばマイクロコンピュータなどによって実現さ
れ、操縦装置２つからの作業者によって入力された信号
に応答し、また２つのレゾルバＲＶ１．ＲＶ２の出力に
応答し、さらにまた内燃機関１の給気圧力および冷却液
体の温度などを検出する検出手段３０からの出力に応答
して、電磁弁８，９，１４．１７などを制御するための
信号を導出するとともに、圧力調節器１３を制御する。

主電子ＶＩ御手段２７は、自己診断手段３１を有してい
る。この自己診断手段３１は、主電子制御手段２７に備
えられているランダムアクセスメモリなどのようなメモ
リ３２のストア内容が正常であるかどうかを診断するも
のであり、この診断のために、メモリ３２の内容を加算
して、その加算した値が予め定めた値、たとえば零にな
るかどうかを判断し、零であれば主電子制御手段２７が
正常に動作しており、？以外の値であれば、故障を生じ
ているものと判断する。またこの自己診断手段３１は、
メモリ３２の内容の加算値が予め定めた値の範囲内にあ
るかどうかを判断して、主電子制御手段２７が正常に動
作しているかどうかを判断するようにしてもよい、さら
にまたこの自己コタ断手段３１は、いわゆるウォッチド
ッグタイマを備え、主電子制御手段２７の動作が予め定
めたプログラム経路を辿って実行されているかどうかを
判断するようにしてもよい、またこの主電子制御手段２
７に関連して監視手段３３が備えられ、主電子制御手段
２７が正常に動作しているか、あるいは故障しているか
を判断する。これらの自己診断手段３１および監視手段
３３は、主電子制御手段２７が正常に動作している°と
きローレベルの出力を導出し、この出力はＯＲゲート３
４を介して切換え手段３５に与えられる。この切換え手
段３５は、個別的な複数のスイッチ８１〜Ｓ４を有して
おり、ＯＲゲート３４からの出力がローレベルであると
き、すなわち主電子制御手段２７が正常に動作している
とき、個別的なスイッチ８１〜Ｓ４を第１図に示される
スイッチング態様とする。

主電子制振手段２７が故障を生じて自己診断手段３１お
よび監視手段３３のいずれか少なくとも一方からハイレ
ベルの信号が導出され、ＯＲゲート３４を介して切換え
手段３５に与えられるとき、こめ切換え手段３５はスイ
ッチ８１〜Ｓ４のスイッチング態様を第１図の状信とは
異なる状態に切換える。

スイッチＳ１の出力は電磁弁１４．１７に与えられ、こ
れによって移動体１１の受圧面に作用する作動油の時期
と時間が決定され、また電磁弁１７の働きによってピス
トン１２がノズル孔１６を開いている時期と時間が定め
られる。スイッチＳ２の出力は電磁弁８に与えられ、給
気弁２を駆動するピストン６が作動する。またスイッチ
Ｓ３の出力は電磁弁９に与えられ、これによって排気弁
３を駆動するシリンダ７が制御される。さらにまたスイ
ッチＳ４の出力は圧力調節器１３に与えられ、これによ
って電磁リリーフ弁２０は、管路１９の作動油の圧力を
制御する。主電子制御手段２７が故障を生じておらず、
正常であるときには、主電子制御手段２７の出力は、第
１図のスイッチング態様となっているスイッチ８１〜Ｓ
４を介して電磁弁１４．１７；８；９に与えられるとと
もに、圧力調節器１３に与えられる。

電磁弁１７によって燃料噴射弁１０のノズル孔１６が開
いている時間をτとし、管路１９における電磁リリーフ
弁２０によって調節される作動油の圧力をＰとし、ａを
定数とするとき、ノズル孔１６から燃焼室に噴射される
燃料の噴射Ｊｉｂは第１式で定められる。

ｂ＝ａ・τ・ｆ「　　　　　　　・・・（１）したがっ
て電磁弁１７による燃料噴射弁１０のピストン１２によ
るノズル孔１６を開いている時間で、および電磁リリー
フ弁２０によって調節される管路１９の作動油の圧力Ｐ
したがって電磁弁１４を介して与えられる作動油の圧力
に応じて燃利噴射旦を変Ｃヒすることができることが判
る。

補助電子制御手段２８において検出素子２２の出力は、
単安定回路３６に与えられ、その出力はタイマ３７に与
えられる。タイマ３７は、単安定回路３６の出力を、可
変抵抗器３８によって設定した時間でだけ持続するパル
スを導出して、スイッチＳ１に与える。

第３図を参照して、給気弁２は第３図（１）で示される
ように動７９　Ｌ、排気０３は第３図（２）で示される
ように動ｆ１１：する。検出素子２２の出力は第３図（
３）で示されるとおりであり、これによって単安定回路
３６の出力は第３図（４）で示される波形を有する。タ
イマ３７は第３図（５）で示されるように、前述の時間
τを有するパルスを導出する。

検出素子２５．２６の出力は、スイッチＳ２．Ｓ３に与
えられる。また可変抵抗器３９の出力は、スイッチＳ４
に与えられる。こうして主電子制御手段２７の故障が発
生したときには、タイマ３７の出力、検出素子２５．２
６の各出力および可変抵抗器３つの出力は、スイッチ８
１〜Ｓ４を介して導出され、電磁弁１４．１７；８：９
が制御され、内燃機関１の運転を続行することができる
。

このようにして補助電子制御手段２８は、主電子制御手
段２７に比べて簡単な構成を有しており、したがって信
頼性が高く、かつ安価に実現され、このような高信顆性
で安価に実現される補助電子制御手段２８を用いて、主
電子制御手段２７の故障時に内燃機関の運転を続行する
ことができる。

したがって内燃機関１を舶用主機として用いたとき、船
舶が漂流してしまうことが防がれ、また座礁の危険を回
避することができるようになる。しかも補助電子制御手
段２８は、主電子制御手段２７とは異なる構成を有して
いるので、主電子制御手段２７の故障と同一の故障が補
助電子制御手段２８において生じるおそれを防ぐことが
でき、このことによってもまた内燃機関１の運転の続行
を確実に行うことができるようになる。

第４図は、本発明の他の実施例の電気的ｔｔＡｌｔを示
すブロック口である。この実施例は前述の実施例に類似
し、対応する部分には同一の参照符を付す、前述の第１
図〜第３図に関連して説明した実施例では、移動体１１
の作動遅れがあり、この問題を解決するために、第４図
に示される構成とする。この第４図では、検出器２２の
出力は第５図（１）に示される波形を有し、この検出器
２２の出力は、単安定回路３６に与えられる。単安定回
路３６の出力は、第５図（２）で示されている。

この単安定回路３６のパルス幅τ１は、可変抵抗２−６
７によって調節することができる。単安定回路３６の出
力は、ライン６４を介してスイッチＳ１に与えられる。

スイッチＳ１の出力は、電磁弁１４に与えられる。

単安定回ｉｉ＋８３６の出力はまた、タイマ３７に与え
られる。タイマ３７には、可変抵抗器３８が備えられて
いる。タイマ３７の出力は、ＡＮＤゲート６５に与えら
れる。ＡＮＤゲート６５にはまた、単安定回路３６の出
力が与えられる。ＡＮＤゲート６５の出力は、ライン６
６を介して切換え回路３５ａのスイッチＳ５に与えられ
る。スイッチＳ５の出力は、電磁弁１７に与えられる。

ＡＮＤゲート６５からライン６６に導出される信号の波
形は、第５図（３）に示されている。タイマ３７に備え
られる可変抵抗器３８によって、遅延時間τ２が設定さ
れる。したがって主電子制御手１″２２７が故障してい
るときには、ＡＮＤゲート６５からの出力によって時間
τ３だけ電磁弁１７の働きによってピストン１２がｆヤ
動される。移動体１１は、第５図（２）で示されるよう
に単安定回路３６の出力によって燃料油の昇圧を行って
おり、その後にピストン１２の働きによってノズル１６
が開かれる。こうして移動体１１の作動遅れが存在して
も、正確な時期および時間だけ燃料油が内燃機関１に供
給されることになる。その他の構成は、前述の実施例と
同様である。

第６図は、本発明のさらに他の実施例の内燃機関１の断
面図である。この実施例は前述の実施例に類似し、対応
する部分には同一の参照符を付す。

この実施例では、（ｉ：動油の管路１９には、その管路
１９内の油圧が異常に上昇することを防ぐためにリリー
フ弁２０ａが設けられている。第７図は、第６図に示さ
れる実施例の電気的構成を示すブロック図である。内燃
機関］の燃料油を供給する管路１５には蓄圧器４０が設
けられており、この蓄圧器４０には、管路４１を介して
、逃し水式容積型可変容量ポンプ４２から燃料が圧送さ
れる。このポンプ４２のラック４３を複動シリンダ４４
によって調整することによって、燃料油の圧力を調節可
能である。この複動シリンダ４４は、サーボ弁４５によ
って制御される。

蓄圧器・１０に関連して圧力検出器４５が設けられ、燃
料油の圧力が検出される。この圧力検出器４５の出力は
、圧力調節器１３ａに与えられる。

圧力調節器１３ａにはまた、第１図に示される電気的構
成において、スイッチＳ４からの圧力設定値を表す電気
信号が与えられる。この圧力調節器１３ａは、圧力検出
器４５によって検出される圧力が、スイッチＳ４から与
えられる信号が表す設定値となるようにするための偏差
を表す電気信号をライン４９に導出して、切換え手段５
０に与える。切換え手段５０には、ＯＲゲート３４（前
述の第１図参照）からライン５１を介しては号が与えら
れ、主電子制御手段２７が故障を生じていない正常時に
ライン５１がローレベルであるとき、切換え手段５０は
第７図示のスイッチング態様３様となっており、故障が
生じているときにはスイッチング態様が切換わっで可変
抵抗器５２の出力が導出される。この切換え手段５０か
らの出力は、引算回路５３に与えられる。ポンプ４２の
ラック４３の変位位置は、変位検出手段５４によって検
出され、その出力！１引算回路５３に与えられる。引算
回路５３は、ライン５５に、切換え手段５０からの出力
と変位検出手段５４からの出力とのは差を導出する。こ
の引算回路５３からの出力は、増幅回路５６に４えられ
て増幅され、サーボ弁４５が駆動される。そのほかの電
気的構成は、第１図と同様である。

このようにして主電子制御手段２７が故障を生じていな
いときには、主電子制御手段２７で設定した圧力で、蓄
圧器４０から燃料油が供給され、一方、主電子制御手段
２７が故障を生じたときには、可変抵抗器５２において
設定した圧力となるようにポンプ４２が作動して、可変
抵抗器５２の出力に対応した圧力を有する燃料油が蓄圧
器４０から内燃機関１に供給される。可変抵抗器５２は
、補助電子制御手段２８の一部を構成する。こうして燃
料油の圧力を調整して、燃料噴射量を制御することがで
きる。

本発明は、舶用主機に関連して実施することができるだ
けでなく、内燃機関に関連して広〈実施することができ
る。

発明の効果 以上のように本発明によれば、主電子制御手段の故障時
においても、補助電子制御手段によって内燃機関の運転
を続行することができる。しかもこの補助電子制御手段
は、主電子制御手段とは構成が異なっており、したがっ
て主電子制御手段の故障時において、補助電子制御手段
の故障を回避することができる可能性が大きく、このこ
と（ごよって、内燃機関の運転の続行を確実に行うこと
ができるようになる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の全体のブロック口、第２図
は内燃機関１の断面図、第３図は動作を説明するための
図、第４図は本発明の池の実施例の全体のブロック図、
第５図は第４Ｉ２！に示された実施例の動（ｊを説明す
るための図、第６図は本発明のさらに他の実施例の内燃
機関１の断面図、第７図は第６図に示された内燃機関１
に関連して設けられる構成を示すブロック図である。 １・・・内燃機関、２・・・給気弁、３・・・排気弁、
５・・・クランク軸、８，９，１４．１７・・・電磁弁
、１３゜１、３　ａ・・・圧力調節器、２２，２５．２
６・・・検出素子、２８・・・補助電子制御手段、３１
・・・自己診断手段、３３−・・監視手段、３５．５０
・・・切換え手段、・４０・・・蓄圧器、４２・・・逃
し六式容積型可変容量ポンプ、ＲＶ　１　、　ＲＶ　２
・・・レゾルバ、ＣＡ、１．ＣＡ２、ＣＡ３・・・クラ
ンク角検出手段 代理人　　弁理士　西教　圭一部 ｍ３　図

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. （１）内燃機関の燃料噴射時期および燃料噴射量を制御
   する主電子制御手段と、 主電子制御手段が故障したことを検出する手段と、 内燃機関の燃料噴射時期および燃料噴射量を制御し、主
   電子制御手段とは異なる構成を有する補助電子制御手段
   と、 故障検出手段からの出力に応答し、故障が生じていない
   とき主電子制御手段によつて内燃機関を制御させ、故障
   時に補助電子制御手段によつて内燃機関を制御させる切
   換え手段とを含むことを特徴とする内燃機関の燃料噴射
   制御装置。
2. （２）補助電子制御手段は、 内燃機関のクランク角を検出する手段と、 クランク角検出手段からの出力に応答し、燃料噴射時期
   および燃料噴射時間を設定する手段とを含むことを特徴
   とする特許請求の範囲第１項記載の内燃機関の燃料噴射
   制御装置。
3. （３）補助電子制御手段は、燃料噴射圧力を設定する手
   段を含むことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の
   内燃機関の燃料噴射制御装置。
4. （４）クランク角検出手段は、 クランク軸に固定されたカムと、 カムに応動する検出素子とを含むことを特徴とする特許
   請求の範囲第２項記載の内燃記載の燃料噴射制御装置。
5. （５）前記主電子制御手段および前記補助電子制御手段
   は、内燃機関の給気弁および排気弁の制御をも行うこと
   を特徴とする特許請求の範囲第１項記載の内燃機関の燃
   料噴射制御装置。