JPH11324731A - 内燃機関の制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ガバナの燃料供給制御機能を改良して電子ガ
バナの調整作業を容易に実施できるようにする。 【解決手段】 電子ガバナにおいて、燃料調量部材Ｂの
位置検出信号あるいは燃料調量部材の駆動信号を電気的
に補正する補正回路Ｋを設け、この補正回路の動作を調
整するための手動調整器Ｌを任意に調整可能な場所に配
置した。これにより、シムによる取り付け位置の調整は
不要となり、また手動調整器により任意に補正回路の動
作を調整できるのでコントローラの互換性が得られ、調
整作業も簡単となる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、内燃機関の制御
装置、特にその燃料供給制御機能の改良に関するもので
ある。

【０００２】

【従来の技術】ホイールローダなどの自走式作業機に内
燃機関を搭載した場合、上り坂での前進作業中に過負荷
によって意図しない機関停止（以下、エンストと記す）
が起きると、走行クラッチが入ったままであると自重で
作業機が後進して機関を逆回転させ、機関を破損させた
り、作業者を危険な目に合わせたりする可能性がある。
この問題は自走式作業機の場合だけでなく、内燃機関が
巻上げ機やクレーンなど他の機械の原動機として用いら
れた場合でも同様に起こり得る。

【０００３】上記の問題は、機関の燃料調量部材の位置
と機関回転数を検出し、これらの検出結果に基づいて、
あるいは必要に応じて更に負荷やアクセル位置の検出結
果なども用いて供給すべき燃料量を演算し、燃料調量部
材の位置を制御して調速を行う電子ガバナの場合でも生
ずるが、特に一般的な機械式ガバナの場合にはエンスト
の検出が困難であり、しかも機関停止時には常に燃料ポ
ンプが始動増量位置にあるため、機関が逆回転しても燃
料が機関に供給され続ける可能性が高い。

【０００４】また電子ガバナにおいては、機関を出荷す
る前の出力調整の際に、シムを用いてガバナ本体に対す
る位置センサの取り付け位置を機械的に調整し、あるい
はセンサの検出信号を電気的に補正する補正回路を設け
てこの補正回路内に可変抵抗器を微調整している。

【０００５】しかしながら、シムによる機械的調整は運
転で熱くなった機関の一部に触れる必要があって危険で
あり、またシムの抜き差しで機関回転数が変化するた
め、その都度機関を停止させる必要もあって不便であっ
た。また、補正回路はコントローラのプリント基板上な
どに一体に形成してガバナと組み合わせた状態で調整さ
れるため、コントローラの互換性がなく、故障時にはガ
バナとコントローラを同時に交換する必要が生ずる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】この発明はこれらの点
に着目し、ガバナの燃料供給制御機能を改良して電子ガ
バナの調整作業を容易に実施できるようにすることを課
題としてなされたものである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記の課題を達成するた
めに、この発明は、機関への供給燃料量を調整する燃料
調量部材の位置を検出する位置検出手段と、機関回転数
を検出する回転数検出手段と、これらの検出手段の検出
信号に基づいて燃料調量部材を駆動する制御部、とを備
えた電子ガバナにおいて、燃料調量部材の位置検出手段
の検出信号あるいは燃料調量部材を駆動するための制御
部の出力信号を電気的に補正する補正回路と、この補正
回路の動作を調整するための手動調整器、とを設け、こ
の手動調整器を任意に調整可能な場所に配置している。
このような構成により、手動による調整器によって任意
に補正回路の動作を調整できるので、調整が容易である
と共にコントローラの互換性が得られる。

【０００８】図１はこの発明の構成を電子ガバナの場合
について示した図であり、Ａは機関、Ｂは燃料調量部
材、Ｃは位置検出手段、Ｄは回転数検出手段、Ｅは制御
部、Ｆは停止検出手段、Ｇは燃料供給／停止手段、Ｈは
始動機、Ｊは始動操作検出手段、Ｋは補正回路、Ｌは手
動調整器である。またＳ１は位置検出手段Ｃの検出信
号、Ｓ２は燃料調量部材Ｂに対する制御部Ｅの出力信
号、Ｓ３は燃料供給／停止手段Ｇに対する制御部Ｅの出
力信号を示している。

【０００９】

【発明の実施の形態】次に、図示の電子ガバナにおける
この発明の実施の形態の一例を説明する。

【００１０】図２のブロック図において、１は燃料噴射
ポンプ、２は燃料調量ラック用のアクチュエータ、３は
燃料調量ラックの位置センサ、４は回転数センサ、４ａ
は回転数センサ用のパルス板、５は潤滑油温度センサ、
６はアクセル位置センサ、７は補正回路、８はセルモー
タの運転スイッチである。９はオペレータの操作に応じ
て機関の運転状態を制御する制御部であり、その主要部
は例えばＣＰＵ９ａ、メモリ９ｂ、入出力ポート９ｃ等
を備えたマイクロコンピュータで構成されている。な
お、機関本体は図示してなく、また他の各種センサ類な
どこの発明に直接関係のない部材は省略してある。

【００１１】図３は燃料噴射ポンプ１のガバナ部分を示
す断面図であり、１ａは本体、１ｂはコントロールラッ
ク、１ｃはカム軸である。図に示すように、コイル２ａ
とコア２ｂを備えたアクチュエータ２はコア２ｂでコン
トロールラック１ｂを押動するように本体１ａに取り付
けられ、またコイル３ａとコア３ｂを備えた位置センサ
３は、ガイドレバー１ｄを介してコア３ｂがコントロー
ルラック１ｂに連結されるように本体１ａに取り付けら
れている。またパルス板４ａはカム軸１ｃに取り付けら
れ、潤滑油温度センサ５は本体１ａの低い位置に取り付
けられている。ＬＯは潤滑油レベルを示している。な
お、１ｅはシムによって位置センサ３の取り付け位置を
調整する場合のシム挿入部である。

【００１２】補正回路７は位置センサ３の検出信号Ｓ１
を処理する一種のアンプであり、微調整用の可変抵抗器
７ａを備えている。図４の（ａ）（ｂ）はその構成を例
示した図であり、所定の回路を形成したプリント基板７
ｂをケース７ｃ内に収納してモールド材７ｄを充填した
構成となっている。可変抵抗器７ａはパイプ状の取付台
７ｅの上端に取り付けられてモールド材７ｄの表面に露
出しており、リード線７ｆによりプリント基板７ｂに接
続されている。

【００１３】図４の（ｃ）はラック位置と出力信号との
関係を例示した図であり、（ｂ）において実線で示した
中央位置では（ｃ）の実線のような出力特性が得られる
のに対して、破線のように可変抵抗器７ａを左右に回動
させることにより、（ｃ）の破線のように出力特性が上
下に変化するように構成してある。上記の補正回路７は
例えば作業機の運転席の操作パネルなど、可変抵抗器７
ａを任意に調整できると共に機関の振動が加わりにくい
場所に取り付けられる。従って調整操作が容易であると
共に、振動の影響が軽減されて摺動部分を備えた可変抵
抗器の耐久性が向上される。

【００１４】この実施の形態は上述のような構成であ
り、次に図５により制御手順について説明する。

【００１５】まず、ステップＳ１で燃料噴射量が零とな
るようにアクチュエータ２によりコントロールラック１
ｂを駆動して始動フラグを零とする。ステップＳ２で
は、セルモータ運転スイッチ８のオンオフからセルモー
タが回っているか否かが判定され、回っていればステッ
プＳ３に進み、回っていなければステップＳ８に進む。
ステップＳ３では始動フラグが零であることを再度確認
し、ステップＳ４で燃料噴射量が始動増量制御されるよ
うにコントロールラック１ｂを駆動して機関を始動させ
る。なお、この始動増量制御は周知のように燃料噴射量
を通常の制御の場合よりも増加させて機関の始動を容易
とするために行われるものである。

【００１６】ステップＳ５では機関回転数があらかじめ
設定された始動認識回転数Ｎ２、すなわち始動が成功し
て機関自身で運転を継続できる回転数以上に達したか否
かが判定され、達していない場合にはステップＳ４の始
動増量制御を継続し、達した場合には始動を認識して始
動フラグを１とし、次のステップＳ６に進んで正常な運
転時における周知の燃料噴射量制御のルーチンに移る。
このルーチンは次のステップＳ７で回転数がエンスト認
識回転数Ｎ３以下になったと判定されるまで実行され
る。ステップＳ７のエンスト認識回転数Ｎ３は始動認識
回転数Ｎ２よりも低い回転数が選定されており、機関回
転数がこのエンスト認識回転数Ｎ３以下に低下するとエ
ンストと判定して燃料噴射量を零とし、ステップＳ２に
戻る。なお、ステップＳ１１については後述する。

【００１７】このように、エンストにより制御手順がス
テップＳ２に戻った直後はセルモータは回っていないの
が普通であり、ステップＳ８で機関回転数があらかじめ
始動認識回転数Ｎ２よりも低い値に設定された判定回転
数Ｎ１以上であるか否かが判定され、以上でない場合に
はステップＳ２に戻る。一方、判定回転数Ｎ１以上であ
ればステップＳ９に進み、始動フラグが零か否かが判定
される。ここで始動フラグが零ということは、前述のス
テップＳ５以下の手順によって始動フラグが１となった
後にエンストしたのではなく、正常な停止状態から押し
掛けによって始動が試みられていると判断することがで
き、ステップＳ４に進んでそれ以降の前述した手順が実
行される。

【００１８】また、このステップＳ９で始動フラグが零
でないということは、始動フラグが１となった後のエン
ストにより機関が逆回転している可能性があるので、す
ぐには燃料の供給を再開せず、ステップＳ１０であらか
じめ設定された待ち時間Ｔ１が経過したと判定されるま
でステップＳ２以下の手順を繰り返す。そして待ち時間
Ｔ１が経過すると改めて始動フラグを零とし、前述した
ステップＳ４以下の手順が実行されるのである。上記の
待ち時間Ｔ１は、エンスト後にオペレータが作業機の後
進による機関の逆回転を止め、正常な状態での押し掛け
を試みるまでに要する時間に対応する長さに選定され
る。

【００１９】以上の各手順によって、エンスト時に機関
が逆転しても燃料が供給されることはなく、またエンス
ト後は、セルモータの運転や所定時間経過後の押し掛け
などが行われた時に燃料供給が再開されるのである。

【００２０】上述の手順におけるステップＳ６の燃料噴
射量制御のルーチンでは、位置センサ３により一定の周
期で検出されるコントロールラック１ｂの位置が噴射量
の演算に利用されるが、この例では位置センサ３の検出
信号Ｓ１は補正回路７に入力され、補正回路７の出力信
号Ｓ１′が制御部９に入力される。補正回路７の出力特
性は図４の（ｃ）のように可変抵抗器７ａにより調整さ
れるので、燃料噴射ポンプ１のガバナ部分の特性のバラ
ツキを吸収することができる。従って、制御部９と燃料
噴射ポンプ１との組み合わせが固定されるということは
なく、互換性が得られると共に調整も簡単に行うことが
できる。

【００２１】ところで、差動トランス型の位置センサ３
は耐久性が良いため広く利用されるが、差動トランス型
はコイルの抵抗値等が使用される環境温度により変化す
るために出力特性が変化しやすく、温度特性を改善しよ
うとするとセンサのコストがかなり上昇するという問題
がある。図示の例ではこの問題を潤滑油温度センサ５の
検出出力を利用した補正で解決しているのであり、図５
のステップＳ１１がこの補正のステップである。

【００２２】すなわち、図３のようにアクチュエータ２
と位置センサ３は接近して配置されており、その下部に
潤滑油温度センサ５が配置されると共に潤滑油が所定の
レベルＬＯまで満たされているので、アクチュエータ２
と位置センサ３は潤滑油とほぼ同一温度になっていると
見なすことができる。そこで、ステップＳ６の燃料噴射
量制御のルーチンの前に潤滑油温度センサ５で検出され
た潤滑油温度を基準温度Ｔ０と比較し、位置センサ３の
検出信号Ｓ１に対応して補正回路７から出力される出力
信号Ｓ１′を基準温度Ｔ０との差に応じて補正してステ
ップＳ６での演算に利用するのである。図６はこの補正
量のマップを例示した図であり、例えば基準温度Ｔ０を
２０℃としてこの温度との差に応じてラック位置、すな
わち出力信号Ｓ１′の補正量が設定されている。

【００２３】なお、上記のような補正を行う場合に潤滑
油温度センサ５が故障すると制御ができなくなる可能性
があるので、センサ故障時にはある一定の温度であると
見なして制御を継続することがよく行われる。この場
合、一般にラック位置センサ３の出力はセンサ単体で常
温すなわち２０℃で調整されるため、この温度を基準温
度とした方が都合がよいが、ラックアクチュエータ２の
制御ゲインは暖機運転後にマッチングされることが多
く、常温より高い温度、例えば８０℃を基準とした方が
都合がよい。従って、潤滑油温度センサ５が故障した時
にいずれか一方の温度と見なして制御すると特に低温時
の機関出力の過不足が激しくなるので、ラック位置セン
サ３の基準温度とラックアクチュエータ２の制御ゲイン
の基準温度とを別々に設定することが望ましい。

【００２４】上述の例は機関がディーゼルエンジンであ
ることを前提としたものであるが、この発明は他の形式
のエンジンにもそれに対応した適宜の変更を施すことに
より適用することが可能である。また、上述の例では補
正回路で燃料調量ラックの位置センサの検出出力を補正
しているが、燃料調量ラック用のアクチュエータを駆動
する制御部の出力信号を補正回路で補正するようにして
もよい。

【００２５】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、この発
明は、電子ガバナにおいて、燃料調量部材の位置検出信
号あるいは燃料調量部材の駆動信号を電気的に補正する
補正回路を設け、この補正回路の動作を調整するための
手動調整器を任意に調整可能な場所に配置したものであ
る。

【００２６】従って、シムによる取り付け位置の調整は
不要となり、しかも手動調整器によって任意に補正回路
の動作を調整できるので、ガバナとコントローラとの組
み合わせが固定化されることがなく、コントローラの互
換性が得られると共に調整作業を簡単に行うことが可能
となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の構成を示す図である。

【図２】この発明の一実施形態のブロック図である。

【図３】同実施形態の燃料噴射ポンプの要部の断面図で
ある。

【図４】同実施形態の補正回路の構成と特性を例示する
図である。

【図５】同実施形態の制御の手順を示すフローチャート
である。

【図６】同実施形態の補正量マップを例示する図であ
る。

【符号の説明】

１ 燃料噴射ポンプ １ｂ コントロールラック ２ ラックアクチュエータ ３ ラック位置センサ ４ 回転数センサ ５ 潤滑油温度センサ ７ 補正回路 ７ａ 可変抵抗器 ８ セルモータの運転スイッチ ９ 制御部 ９ａ ＣＰＵ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 機関への供給燃料量を調整する燃料調量
   部材の位置を検出する位置検出手段と、機関回転数を検
   出する回転数検出手段と、これらの検出手段の検出信号
   に基づいて燃料調量部材を駆動する制御部、とを備えた
   電子ガバナにおいて、上記位置検出手段の検出信号ある
   いは燃料調量部材を駆動するための制御部の出力信号を
   電気的に補正する補正回路と、この補正回路の動作を調
   整するための手動調整器、とを設け、この手動調整器を
   任意に調整可能な場所に配置したことを特徴とする内燃
   機関の制御装置。