JPH0724596Y2 - エンジンの燃料噴射量制御装置 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本考案は一般産業機械に用いられ、特にはエンジンの燃
料噴射制御に用いるエンジンの燃料噴射量制御装置に関
する。

〔従来の技術〕

従来、産業車両のエンジンの燃料噴射制御に用いられる
電子位置制御油圧アクチュエータは第９図に示すごとく
である。ケース80に設けられた穴81には段付きの出力ス
プール90が摺動可能に嵌入されており、該出力スプール
90の一端部にはケース80との間に室82が形成され、中央
部にはケース80との間に環状室83が形成されている。環
状室83には圧力油供給口84が設けられて、油圧ポンプ86
と連結して圧力油の供給を受けている。出力スプール90
の穴91には送りねじ100が摺動可能に嵌入されており、
送りねじ100はケース80にベアリング104により回転自在
に軸着されている。送りねじに装着されたボールスクリ
ューを有するスプール102は出力スプール90に摺動可能
に嵌入されている。スプール102の外周には環状溝103が
設けられ、両端にはランド105,106を有する。出力スプ
ール90は室82と環状溝103とを連通する通路92と、環状
室83と環状溝103とを連通する通路93と、穴91の先端と
環状溝103とを連通する通路94とを有し、静止状態にお
いては通路93はランド105により、通路94はランド106に
より閉じられている。送りねじ100の中心には穴101が設
けられてケース80の通路85を介してオイルパン18に連結
している。送りねじの先端には歯車110が取着されて、
歯車111と噛合っている。歯車111はケース80に装着され
たステッピングモータ112の出力軸に取着されている。
ケース80の出力スプール90側にはレバーケース40が装着
されている。第２図は本考案の実施例と同じレバーケー
スの側面断面図である。第２図および第９図に示すごと
く、レバーケース40に軸着された軸41の中央部にはレバ
ー42が固着され出力スプール90の先端と係合している。
軸41の一端にはレバー44が固着されて図示されないエン
ジンのガバナレバーとリンク45により連結されており、
他端はレバーケース40に装着されたフィードバック・ポ
テンショメータ46と連結している。アクチュエータ制御
装置70′はフイードバック・ポテンショメータ46と、ス
テッピングモータ112と、指令制御装置71′と接続して
おり、指令制御装置71′はエンジンに装着された各種セ
ンサ72′と接続している。

エンジンからの各種信号をセンサ72′から受けた指令制
御装置71′は所要の演算をおこなったアクチュエータ制
御装置70′に指令信号を発信し、アクチュエータ制御装
置70′はパルス信号に変換してステッピングモータ112
に発信する。パルス信号を受けたステッピングモータ11
2は歯車111,110を介して送りねじ100を回転させ、ボー
ルスクリュウを介してスプール102を図の下方向に移動
させる。スプール102が下方向に移動するとランド105は
下方向にずれて通路93と通路92とはスプール102の環状
溝103を介して連通する。油圧ポンプ86から供給された
圧力油は通路93,93を通って室82に送られ、圧力を受け
た出力スプール90は下方向に移動しレバー42,44、リン
ク45を介してエンジンのガバナレバーを操作する。ステ
ッピングモータ112の回転が停止するとスプール102の移
動が停止し、通路93はランド105によって閉塞されるの
で出力スプール90の移動は停止する。即ちステッピング
モータ112が回転しスプール102を移動した量だけ出力ス
プール90は移動する。レバー42が移動して軸41を回転さ
せるとフイードバック・ポテンショメータ46が回転し、
信号をアクチュエータ制御装置70′に送ってレバー44の
位置を検証し、必要に応じてレバー44の位置を修正して
精度を向上させる。ステッピングモータ112を逆回転さ
せるとスプール102は上方向に移動し、ランド106は上方
向にずれて通路94と通路92とは環状溝103を介して連通
する。室82の圧力油は通路92,94、穴101、通路85を通っ
てオイルパン18に排出され室82の圧力は低下する。出力
スプール90は環状室83の圧力油の圧力を受けて上方向に
移動し、エンジンのガバナレバーを逆方向に操作する。
ステッピングモータ112の回転が停止するとスプール102
の移動が停止し、通路94はランド106によって閉じられ
出力スプール90の移動も停止する。上述の差動は総て自
動的に行われる。

〔考案が解決しようとする課題〕

上記構造によればエンジンからの信号を受けて自動的に
ステッピングモータを作動してエンジンガバナを操作す
るため以下のごとき問題を生ずる。

（１） 位置制御がステッピングモータのステップ数で
きまるため、階段状の制御となり位置のバラツキが大き
い。

（２） 応答速度がステッピングモータの能力で決ま
り、構造上あまり大形のステッピングモータを装着出来
ないため応答速度が遅い。

（３） 電気的トラブルが発生した場合全自動装置であ
るため対応に時間が掛かり製品全体の信頼性が低下す
る。

本考案は上記問題点に着目してなされたもので、位置制
御の精度が高く、応答速度が速く、電気的トラブル発生
時にも短時間で対応出来るエンジンの燃料噴射量制御装
置を提供することを目的としている。

〔課題を解決するための手段〕

上記問題点解決のため本考案に係るエンジンの燃料噴射
量制御装置の請求項１の考案は、エンジンの負荷状態を
検出するセンサと、そのセンサからの信号により所定の
出力信号を演算する指令制御装置と、その指令制御装置
の出力信号によりエンジンの燃料噴射量を制御する駆動
機構とからなるエンジンの燃料噴射量制御装置におい
て、前記指令制御装置からの所定の出力信号と切換可能
に、前記駆動機構に制御信号を出力する手動操作量検出
器と、前記指令制御装置からの所定の出力信号、または
手動操作量検出器からの制御信号に応じた制御圧を出力
する電磁比例圧力制御弁と、この電磁比例圧力制御弁の
制御圧によって制御される入力スプールと、エンジンの
燃料噴射装置に連結された出力スプールとを有し、前記
電磁比例圧力制御弁と一体に構成した油圧サーボ機構と
よりなる電子位置制御油圧アクチュエータにより前記駆
動機構を構成し、請求項２の考案は、前記手動操作量検
出器の操作機構を油圧サーボ機構の入力スプールに着脱
可能に連結することを特徴としている。

〔作用〕

上記請求項１の構成により、エンジンの燃料噴射量を自
動制御するときには、センサにより検出されたエンジン
の負荷状態により指令制御装置が所定の出力信号を演算
して、その出力信号が電子位置制御油圧アクチュエータ
を構成する電磁比例圧力制御弁に出力される。また、エ
ンジンの燃料噴射量を手動制御する必要があるときに
は、前記指令制御装置からの所定の出力信号と切り換え
て、手動操作量検出器からの制御信号が電子位置制御油
圧アクチュエータを構成する電磁比例圧力制御弁に出力
される。

前記電磁比例圧力制御弁では、前記指令制御装置からの
所定の出力信号、または手動操作量検出器からの制御信
号に応じた制御圧を出力し、その制御圧により油圧サー
ボ機構の入力スプールを制御する。

油圧サーボ機構の入力スプールの制御に応じて、エンジ
ンの燃料噴射装置に連結された油圧サーボ機構の出力ス
プールが制御される。従って、前記指令制御装置からの
所定の出力信号、または手段操作量検出器からの制御信
号によりなるエンジンの燃料噴射量を制御することがで
きる。

また、請求項２の構成により、手動操作量検出器の操作
機構を油圧サーボ機構の入力スプールに連結すれば、エ
ンジンの燃料噴射量制御装置の電気系統にトラブルが発
生した場合でも、完全な手動操作に容易に切り換えてエ
ンジンの燃料噴射量を制御することができる 〔実施例〕 以下に本考案に係るエンジンの燃料噴射量制御装置の実
施例について図面を参照して詳述する。

第１図は本考案に係るエンジンの燃料噴射量制御装置の
全体構成、および電子位置制御油圧アクチュエータの断
面図を示し、ケース１には調圧スプール10と入出力スプ
ール22とが並列に配設されている。調圧スプール10の一
端には調圧ピストン12が摺動可能に嵌入されており、調
圧スプール10には調圧ピストン12の端面とケース１に設
けられた環状溝３とを連通する通路11が設けられてい
る。調圧スプール10の同軸上にはソレノイド弁13が装着
されて電磁比例圧力制御弁を構成している。調圧スプー
ル10はばね15によってソレノイド弁13のソレノイドスプ
ール14に接するように付勢されている。調圧スプール10
の周囲に設けられた環状溝２には圧力油供給口５が設け
られ、油圧ポンプ74から一定の圧力P₀の圧力油が供給さ
れている。環状溝４はドレン回路６を経てオイルパン18
に連通している。作動していない状態では環状溝３と調
圧スプール10とのドレン回路に連通するランド16は解放
されており、圧力油供給環状溝２に連通するランド17は
閉じられている。ケース１に嵌入固着されたケース20に
はばね室21が穿設されており、ばね室21にはつば23を有
する入力スプール22が摺動可能に嵌入されている。ばね
室21にはばね24が配設されて入力スプール22のつば23に
付勢し、ケース20につば23を圧接している。ケース20と
つば23との圧接部には環状溝７が設けられ、ケース１に
設けられた環状溝３と回路８により連通している。ケー
ス20には穴26が設けられてばね室21とドレン回路６とを
連通している。一端につば31を有する出力スプール30は
入力スプール22と同軸上にケース１に設けられた穴に摺
動可能に嵌入されている。出力スプール30は入力スプー
ル22より直径が大きい。入力スプール22の一端は出力ス
プール30の一端に穿設された穴に摺動自在に嵌入されて
おり、出力スプール30のつば31とケース20との間には室
38が形成され、つば31とケース１との間には環状室39が
形成される。出力スプール30に設けられた環状溝32は穴
33により環状室39と連通しており、環状溝35は穴36によ
り室38と連通している。静止状態にあっては入力スプー
ル22に設けられた環状溝28と環状溝32とのランド34は閉
じており、環状溝28と環状溝35とは連通している。入力
スプール22に設けられた通路25の一端はばね室21に連通
していて、穴26を介してドレン回路６に連通している。
通路25の他端には室38に連通する穴27が穿設されている
が、静止状態では出力スプール30のランド37によって閉
じられている。ケース１の出力スプール30の側にはレバ
ーケース40が装着されている。第２図はレバーケース40
の側面断面図であり、レバーケース40に軸着された軸41
の中央部にレバー42が固着され、レバー42の先端の二又
部43と出力スプール30の先端とは係合している。軸41の
一端にはレバー44が固着され図示されないエンジンのガ
バナレバーとリンク45により連結している。軸41の他端
はレバーケース40に装着されたフィードバック・ポテン
ショメータ46と連結している。ケース１の入力スプール
22の側にはレバーケース50が装着されており、レバーケ
ース50には蓋60がボルト61で締着されている。第３図は
レバーケース50の側面断面図であり、レバーケース50に
軸着された軸51の中央部にレバー52が固着されている。
レバー52の先端は円筒形の二又部53を形成している。入
力スプール22の先端には第４図に示すごとき平行平面部
62とねじ63とが設けられ、第１図に示すようにレバー52
の二又部53に挿入されており、平常状態では入力スプー
ル22の平行平面部62の端面64と、二又部53の円筒面との
間には隙間65が設けられている。軸51の一端にはレバー
54が固着され図示しないマニュアルレバーとリンク55に
より連結している。軸51の他端は第３図に示すごとくレ
バーケース50に装着されたマニュアル・ポテンショメー
タ56と連結している。アクチュエータ制御装置70はソレ
ノイド弁13と、フィードバック・ポテンショメータ46
と、指令制御装置71とに接続している。指令制御装置71
はエンジンに装着された各種センサ72と、マニアル・ポ
テンショメータ56と、自動制御とマニアル制御とを切り
替えるスイッチ73とに接続している。

次に作動について説明する。スイッチ73を自動制御にし
てある場合、指令制御装置71はエンジンのセンサ72から
の信号を受けて所要の演算をし、指令信号をアクチュエ
ータ制御装置70に送る。アクチュエータ制御装置70は指
令制御装置71から受けた指令信号を電流値に変換して指
令電流としてソレノイド弁13に送る。指令電流を受けた
ソレノイド弁13のソレノイドスプール14には指令電流の
大きさに応じた指令推力が発生する。指令電流と指令推
力の関係は第６図に示すごとく比例関係にある。指令推
力を発生したソレノイドスプール14は調圧スプール10を
下方向に移動させ、調圧スプール10のランド16が閉じラ
ンド17が開くと、油圧ポンプ74から供給されている圧力
油は環状溝３から通路11を通って調圧ピストン12の端面
に圧力を加える。調圧スプール10は調圧ピストン12の反
力を受けてソレノイドスプール14の推力に抗して上方向
に移動し、ランド17とランド16とが閉じて指令推力と油
圧力とがバランスする。この時の油圧力を指令油圧P₁と
称し、指令推力と指令油圧との関係は第７図に示すごと
く比例関係にある。指令油圧P₁は回路８を通って環状溝
７に伝えられ、入力スプール22のつば部23に作用し入力
スプール22をばね24の付勢力に抗して下方向に移動し、
ランド34が開いて出力スプール30の環状溝32,35を入力
スプール22の環状溝28を介して連通させる。回路９を通
って環状室39に送られたポンプ74の一定圧力P₀の圧力油
は出力スプール30の穴33から環状溝32,38,35を通り穴36
から室38に入り出力スプール30に作用して下方向に移動
させる。入力スプール22に加えられる指令油圧P₁とばね
24の付勢力とがバランスして入力スプール22の移動が停
止すると、出力スプール30の先端のランド37は入力スプ
ール22に対して下方向にずれ、入力スプール22の穴27が
開いて室38の圧力油は通路25、ばね室21、穴26を経てド
レン回路６に通じ、圧力が低下し、出力スプール30の下
方向に作用する力と、環状室39の油圧力が出力スプール
30の上方向に作用する力とがバランスした時点で出力ス
プール30は静止する。即ち、入力スプール22が移動する
量だけ出力スプール30は移動する。入力スプール22に加
わえられる指令油圧と出力スプール30の移動量、即ち出
力ストロークの関係は第８図に示すごとく比例関係にあ
る。従ってソレノイド弁13に与えられる指令電流と出力
スプール30の出力ストロークとは比例関係にある。出力
スプール30のストロークはレバー42,44によってリンク4
5を介してエンジンのガバナレバーに伝えられてエンジ
ン回転数を調整する。レバー44の位置は軸41の回転角を
検出するフイードバック・ポテンショメータ46によって
アクチュエータ制御装置70に伝えられ、指令値と異なる
場合は信号をソレノイド弁13に送って出力ストロークを
修正し精度を向上させる。

ソレノイド弁に与える指令電流を下げるとソレノイドス
プール14の指令垂直は低下するので、調圧スプール10は
上方向に移動してランド16が開き、圧力油はドレン回路
６に流れて指令油圧P₁は低下する。従って入力スプール
22は上方向に移動し、ランド37が開いて室38の圧力油は
ドレン回路６に流れ、出力スプールは上方向に移動して
出力ストロークは指令電流に比例して減少する。

スイッチ73をマニュアル制御に切り替え、図示しないマ
ニュアルレバーを操作してレバー54を操作すると、軸51
がマニュアル・ポテンショメータ56を回転させ、信号を
指令制御装置71に送り、アクチュエータ制御装置に指令
してマニュアル・ポテションメータ56の位置に相当する
指令電流をソレノイド弁13に与えさせ、ガバナレバーを
操作させる。この時レバー52も移動するが先端円筒面53
と、入力スプール22の端面64との間に隙間65を設けたた
め、レバー52と入力スプール22とが接触する前にマニュ
アル・ポテンショメータ56が作動してアクチュエータを
制御する。

電気的トラブルが発生した場合は第５図に示すごとく、
ケース50の蓋60をはずして入力スプール22の先端のねじ
63にナット66を締着し、図示しないマニュアルレバーを
操作して入力レバー22を直接操作することにより、出力
スプール30を作動させることが出来る。

〔考案の効果〕

以上詳述したごとく本考案に係るエンジンの燃料噴射量
制御装置は油圧サーボ機構の入力スプール制御用に電磁
比例圧力制御弁を具備するとともに、前記手動操作量検
出器の操作機構を油圧サーボ機構の入力スプールに着脱
可能に連結する構成としたため以下のような効果を奏す
る。

電気・油圧制御による無段階の位置制御であるため、エ
ンジンの燃料噴射量の精度を向上できる。

（２） 油圧サーボ機構の油量を増加することにより、
エンジンの燃料噴射量制御の応答性を向上できる。

（３） エンジンの燃料噴射量を自動制御しているとき
に、一時的に手動制御する必要があれば簡単に手動制御
に切り換えられる。

（４） 前記手動操作量検出器の操作機構を油圧サーボ
機構の入力スプールに連結すれば、エンジンの燃料噴射
量制御装置の電気系統にトラブルが発生した場合でも、
完全な手動操作により容易にエンジンの燃料噴射量を制
御できるため、製品の信頼性を向上することができる。

（５） 電磁比例圧力制御弁を油圧サーボ機構と一体に
構成すると共に、指令制御装置からの所定の出力信号
と、手動操作量検出器からの制御信号とを出力する電磁
比例圧力制御弁を共通とし、かつ請求項２の構成によれ
ば、手動操作量検出器の操作機構により油圧サーボ機構
の入力スプールを操作可能にしたので電子位置制御油圧
アクチュエータの構成を簡素化できる

【図面の簡単な説明】

第１図：本考案に係るエンジンの燃料噴射量制御装置の
全体構成、および電子位置制御油圧アクチュエータの断
面図 第２図：出力レバー室の側面断面図 第３図：マニュアルレバー室の側面断面図 第４図：入力スプールの端部斜視図 第５図：マニュアルレバー室の断面図 第６図：指令電流と指令推力の関係図 第７図：指令推力と指令油圧の関係図 第８図：指令油圧と出力ストロークの関係図 第９図：従来の電子位置制御油圧アクチュエータの断面
図 1,20……ケース ５……圧力油供給穴 ６……ドレン回路 8,9……回路 10……調圧スプール 12……調圧ピストン 13……ソレノイド弁 14……ソレノイドスプール 15,24……ばね 16,17,34,37……ランド 18……オイルパン 22……入力スプール 25……通路 26,33,36……穴 38……室 39……環状室 40,50……レバーケース 41,51……軸 42,52,44,54……レバー 43,53……二又部 45,55……リンク 60……蓋 62……平行平面 63……ねじ 64……端部 65……隙間 66……ナット 70……アクチュエータ制御装置 71……指令制御装置 72……センサ 73……スイッチ

Claims (2)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】エンジンの負荷状態を検出するセンサと、
   そのセンサからの信号により所定の出力信号を演算する
   指令制御装置と、その指令制御装置の出力信号によりエ
   ンジンの燃料噴射量を制御する駆動機構とからなるエン
   ジンの燃料噴射量制御装置において、前記指令制御装置
   からの所定の出力信号と切換可能に、前記駆動機構に制
   御信号を出力する手動操作量検出器と、前記指令制御装
   置からの所定の出力信号、または手動操作量検出器から
   の制御信号に応じた制御圧を出力する電磁比例圧力制御
   弁と、この電磁比例圧力制御弁の制御圧によって制御さ
   れる入力スプールと、エンジンの燃料噴射装置に連結さ
   れた出力スプールとを有し、前記電磁比例圧力制御弁と
   一体に構成した油圧サーボ機構とよりなる電子位置制御
   油圧アクチュエータにより前記駆動機構を構成したこと
   を特徴とするエンジンの燃料噴射量制御装置。
2. 【請求項２】前記手動操作量検出器の操作機構を油圧サ
   ーボ機構の入力スプールに着脱可能に連結することを特
   徴とする請求項１記載のエンジンの燃料噴射量制御装
   置。