JPS63117141A - デイ−ゼル機関の回転数制御方法 - 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】 １肌り亘力 ［産業上の利用分野］ 本発明はディーゼル機関の回転数制御方法に関し、詳し
くはディーゼル機関の定常運転時における回転数を制御
する方法に関する。

［従来の技術］ 従来、ディーゼル機関の回転数制御方法として、ディー
ゼル機関の運転条件に基づいて目標回転数を定め、燃料
噴射ポンプの燃料量可変手段、例えばスピル弁アクチュ
エータを制御し、ディーゼル機関の回転数を目標回転数
に一致させるもの等が用いられている。また、最近では
、単に回転数を制御するのみならず、燃料噴射率を可変
して、低回転域では燃料噴射率を下げ、高回転域ではこ
れを高くし、全回転域に亘って騒音・撮動の低減と運転
性能の向上とを図ったものも提案されている（例えば実
開昭６０−１９７６６号の「燃料噴射ポンプの噴射率制
御装置」等）。

［発明が解決しようとする問題点］ しかしながら、従来のディーゼル機関の回転数制御方法
では、以下の問題があり、猶−層の改善が望まれていた
。

（１）　噴射率の制御をカム機構等の機械的な方法で行
なうものでは、運転条件に応じて噴射率を緻密に変える
ことができない。また、ディーゼル機関毎に存在する機
差に対して、いちいち調整を行なわねばならないという
問題があった。

（２）　そこで、燃料噴射ポンプの噴射圧力制御手段の
リリーフ圧を電気的に制御して、緻密な噴射率制御を実
現する方法が、本願出願人により提案されている（特開
昭６１−１５５６４２号公報）が、この場合、噴射ノズ
ルにおける実際の噴射期間を検出する必要があり、装置
・構成がやや複雑になるという問題があった。

本発明は上記の問題を解決することを目的としてなされ
、特にディーゼル機関定常運転時の回転数を安定に制御
し、その振動・騒音を低減し得るディーゼル機関の回転
数制御方法を提案するものである。

発明の構成 ［問題点を解決するための手段］ かかる目的を達成すべく、本発明は問題点を解決するた
めの手段として次の構成をとった。即ち、第１図に例示
するように、 燃料吐出量を可変する燃料量可変手段と燃料噴射率を可
変する噴射率可変手段とを備えた燃料噴射ポンプにより
燃料の供給を受けて運転されるディーゼル機関の回転数
を制御する方法であって、前記ディーゼル機関の定常運
転時に（Ｐｌ）、前記ディーゼル機関の回転数を含む運
転条件を検出しくＰ２）、 該運転条件に基づいて機関の目標回転数を定め（Ｐ３）
、 前記燃料量可変手段を制御して燃料噴射量を予め定めら
れた所定量とする（Ｐ４）と共に、前記噴射率可変手段
を制御して前記検出された機関回転数を前記目標回転数
とするフィードバック制御を行なう（Ｐ５）こと を特徴とするディーゼル機関の回転数制御方法の構成が
それである。

［作用］ 上記構成を有する本発明のディーゼル＠藺の回転数制御
方法では、ディーゼル機関の定常運転時、例えば車両用
ディーゼル機関におけるアイドル運転時等には、燃料噴
射ポンプの燃料量可変手段を制御してディーゼル機関へ
の燃料噴射量を予め定められた量とし、この状態で燃料
噴射ポンプの噴射率可変手段を制御して、ディーゼル機
関の回転数を、その運転条件から定まる目標回転数にフ
ィードバック制御をする。

［実施例］ 以上説明した本発明の構成を一層明らかにする為に、次
に本発明の好適な回転数制御方法の実施例について説明
する。第２図は実施例の回転数制御方法が実施されるデ
ィーゼル機関１と燃料噴射ポンプ５とその制御を司る電
子制御装置１０との概略構成を示す構成図である。

図示するように、燃料噴射ポンプ５の駆動軸４１は、デ
ィーゼル機関１のクランク軸に連結されており、ディー
ゼル機関１が４サイクルならば、駆動軸４１はクランク
軸回転数の１／２の回転数で駆動される。燃料噴射ポン
プ５は、この駆動軸４１により駆動されるベーン式ポン
プを用い、燃料タンク６２より燃料フィルタ６３を経た
燃料を入口４３より吸入し、出口４４に吐出する。出口
４４を出た燃料は燃料ポンプハウジング内の燃料溜４５
に充満され入口４３にて圧力調節され、余分な燃料は燃
料タンク６２に戻される。

駆動軸４１には複数の突起を等間隔に備えたパルサ２１
が固定されており、このパルサ２１は、ローラリング２
２に搭載された電磁ピックアップ２３と共に、ディーゼ
ル機関１の回転数Ｎを検出する回転数検出器２０を構成
している。

ローラリング２２は、タイマ装置２５によって駆動され
るものであり、ローラ５１の位置を変位させて、フェイ
スカム４７の乗り上げる位相を変更する。即ち、ディー
ゼル機関１の回転数に応じた燃料噴射時期の制御を行な
うものでおる。こうした制御は周知のものであり、発明
の要旨には関係しないので説明は省略する。

フェイスカム４７とポンププランジャ４８とは一体化さ
れてあり、ポンプ駆動軸４１とカップリング４９にて結
合され回転力が伝えられている。

このフェイスカム４７はプランジャスプリング５０によ
ってローラ５１に押しつけられているので、ポンプ駆動
軸４１の回転に伴ってプランジャ４８は往復運動と回転
運動を行ない、燃料を吸入口５２より吸入した後分配圧
送を行なう。

ポンププランジャ４８による燃料の加圧が行なわれる高
圧室５６には、リリーフ圧力が電気的に可変できる噴射
圧力制御電磁弁７０が設けられている。この噴射圧力制
御電磁弁７０のハウジング７１は、高圧室５６からの内
圧が作用する受圧面積を決めるシート部７１ａ、高圧室
５６の燃料を前記ポンプハウジング内の燃料溜４５に戻
る流路７１ｂを備えている。

更に噴射圧力制御電磁弁７０は、電子制御装置１０によ
り通電制御されるコイル７３と、このコイル７３の励磁
に応じてハウジング７１の円筒内周部７１ｃ内を変位す
る磁性材料のムービングコア７２ａと、このコア７２ａ
に一体化されたプランジャ７２と、閉弁方向にムービン
グコア７２ａを付勢するリターンスプリング７４とを備
える。

従って、プランジャ７２は、噴射圧力制御電磁弁７０の
通電時には、コイル７３に流れる電流による電磁力とリ
ターンスプリング７４の付勢力とにより、シート部７１
ａに押圧され、高圧室５６のリーフ圧力を設定している
。

なおプランジャ７２の作用力はプランジャが高圧燃料を
リリーフすることによるリフト変化に対してあまり力が
変わらないようにリターンスプリング７４のバネ定数と
エアギャップを選んでおる。

即ち第３図に示す如く、プランジャ７２のリフトに対し
てリターンバネ力ＦＳと電磁的な吸引力ＦＥの合計とし
てのセット荷重ＦＲが概略一定になる様にしている。こ
こでリリーフ圧力ｐＲとセット荷重ＦＲとの関係はＰＲ
−ＦＲｘ　（４／πｄ２）と表され、ここにｄは前記シ
ート部７１ａの直径である。尚、リターンスプリング７
４のセット荷重は、ハウジング７１にねじ締め固定され
たバルブエンド７６に取り付けられたスプリングリテー
ナ７５により調整可能となっている。

第４図は噴射圧力制御弁７０の電流Ｉに対するリリーフ
圧力ＰＲを示すもので、ＰＮは噴射ノズル開弁圧を示す
。電流Ｉが零の場合（左端）のリリーフ圧力がリターン
スプリング７４のセット荷重ＦＳに対応するものである
。そして、電磁力に対応するセット荷重はコイル電流に
対応して増加する。即ち機関の運転条件によりコイルに
流す電流を変えてやることにより最高噴射圧を制御し、
燃料噴射率を自由に変えることができる。

燃料の圧送は、ポンププランジャ４８が第２図矢印す方
向に移動し、吸入口５２を閉錆した時期より始まり、加
圧された燃料は、分配通路５３゜デリバリバルブ５４を
出て高圧配管を経由し噴射ノズルより機関の各気筒に噴
射される。プランジャの移動に伴い高圧室５６内の圧力
が前記噴射圧力制御電磁弁７０のリリーフ圧力をこえる
と該噴射圧力制御電磁弁７０のプランジャ７２がリフト
し、高圧室５６内の最高圧力をリリーフ設定圧力に保つ
。ざらにプランジャ４８が矢印す方向に移動してスピル
ボート５５が燃料調節部材をなすスピルリング４の右側
（ｂ方向側〉端面より燃料溜４５に解放された時燃料の
圧送が終了する。従ってスピルリング４をプランジャ４
８の軸方向に移動させることにより、燃料噴射量の調節
が可能である。

高圧燃料の溢流制御を行なうためにスピルリング４を駆
動するのが電磁アクチュエータ３とこれに付随する機構
である。この電磁アクチュエータ３は、コイル３１に流
れる電流によって発生する矢印ａ方向の力とばね３５に
よって発生する矢印ａ方向に逆向きの力との釣合いによ
って、ムービングコア３３の位置を定める。このムービ
ングコア３３はリンク機構３８を介してスピルリング４
を移動させ燃料噴射量を調節する。尚、ムービングコア
３３の位置はスピル位置検出器７により検出される。

次に電子制御装置１０の構成について説明する。

電子制御装＠１０は、第２図に示す如く、ＣＰＵ１１と
波形整形回路１３と、アナログ／デジタル変換回路１２
と、読出し専用メモリ（ＲＯＭ）１４と、読出し・書込
み可能なメモリ（ＲＡＭ＞１５とを備え、また電磁アク
チュエータ３を駆動するアクチュエータサーボ回路１６
と、噴射圧力制御電磁弁７０を駆動する駆動回路１７と
を備えている。

アナログ／デジタル変換回路１２には、アクセル操作量
を検出するアクセルセンサ８１、吸気管圧力を検出する
吸気圧センサ８２、吸気温を検出する吸気温センサ８４
、ディーゼル機関１冷却水温を検出する冷却水温センサ
８６等が接続されている。従って、ＣＰＬＪｌｌはアナ
ログ／デジタル変換回路１２を介して、ディーゼル開開
１のこれらの運転条件をリアルタイムで知ることができ
る。

一方、波形整形回路１３には回転数検出器２０が接続さ
れており、ＣＰＵ１１は回転数検出器２０の出力するパ
ルス信号の周期から、ディーゼル機関１の回転数Ｎを知
ることができる。

更に、アクチュエータサーボ回路１６は、スピル位置検
出器７と電磁アクチュエータ３とに接続されており、Ｃ
ＰＵ１１からスピルリングの目標位置に対応した信号を
受けとって、この目標位置を表わす信号と実位置検出器
７よりの実位置信号とを比較し、これらの誤差に基づき
電磁アクチュエータ３に信号を与え、その誤差を修正す
るように電磁アクチュエータ３を駆動する。本実施例で
はこの目標噴射量および目標位置の演算を例えば特開昭
５７−２０５２５号公報に示されるようにマイクロコン
ピュータによって行なっている。尚、電磁アクチュエー
タ３の電流値は、アクチュエータサーボ回路１６からの
出力信号のデユーティ比によって制御されている。一方
、電磁弁駆動回路１７は、第５図（Ａ＞に示す構成を備
え、ＣＰｔＪｌｌからデジタル量として与えられる噴射
圧力制御電磁弁７０の目標電流値に応じて、噴射圧力制
御電磁弁７０への電流値を制御する。第５図（Ａ）に示
すように、ＣＰＵ１１の出力する目標電流値のデジタル
値はＤ／Ａ変換器コンバータ９１に入力され、アナログ
信号に変換される。このアナログ信号は、鋸状波信号発
生回路９０の発生する鋸状波信号とコンパレータ９２に
よって比較され、デユーティ比制御のなされたパルス信
号に変換される。従って、目標電流値はデユーティ比に
変換され、これによりトランジスタ９４はスイッチング
されて噴射圧力制御電磁弁７０が駆動される。

尚、この電磁弁駆動回路１７は、デユーティ制御に限定
されるものではなく、例えば第５図（Ｂ）に示す構成と
してもよい。この場合には、ＣＰＵ１１の出力する目標
電流値のデジタル値はＤ／Ａコンバータ９１に入力され
目標電流値に対応したアナログ電圧となり、一方電磁弁
７０に流れる電流は、電流検出抵抗９５により検出され
、電流検出アンプ９３に通して実電流信号として誤差補
正アンプ９６に入力される。誤差補正アンプ９６は前記
目標電流値と前記実電流信号が一致するように、トラン
ジスタ９４のベース電流を制御する。

のように構成された場合には、電磁弁駆動回路１７は演
算された目標電流値と電磁弁７０に流れる実電流が一致
すべく働く。コンデンサ９８は、以上の動作を発振する
ことなく安定に作動させる為のものである。

上述した構成を有する電子制御装置１０は、ディーゼル
機関１の運転条件に基づき、電磁アクチュエータ３を制
御して周知の燃料噴射量制御と、噴射圧力制御電磁弁７
０を制御して燃料の噴射率制御とを行なう。

そこで次に燃料噴射率制御について、第６図のフローチ
ャートに拠って説明する。第６図に示す噴射率制御ルー
チンは、電子制御装置１０への電源投入後、図示しない
他の制御ルーチンと共に一定時間（例えば５０　［ｍ５
ｅｃｌ　＞毎に繰返し実行され、まず、ディーゼル機関
１がアイドル状態か否かの判断が行なわれる（ステップ
１００）。

アクセルセンサ８１によって検出されるアクセルの開度
が零で、かつ機関回転数ＮＥが所定回転数Ｎｏ以下の状
態が１０秒以上経過した時、ディーゼル機関１はアイド
ル状態と判断される。アイドル状態でないと判断される
とそのまま本ルーチンを終了する。

一方、アイドル状態の場合には、ステップ１１０以下を
実施し、まずアイドル時の基本燃料噴射量に対応した電
磁アクチュエータ３の制御量（デユーティ比）ＤｌをＲ
ＯＭ１４から読み出す処理を行なう。続いて、アナログ
／デジタル変換回路１２を介して、ディーゼル機関１の
冷却水温等、ディーゼル機関１の運転条件を読み込む処
理を行ないくステップ１２０）、これに基づいてディー
ゼル機関１の目標回転数ＮＴを、例えば第７図に示す一
次元マツブ等を用いて算出する（ステップ１３０）。

一方、ディーゼル機関１の現在の回転数Ｎは、回転数検
出器２０の出力パルス周期から知ることができるので、
ＣＰＵ１１は波形整形回路１３を介してこれを読み込み
（ステップ１４０）、目標回転数ＮＴとの偏差ΔＮ＝Ｎ
Ｔ−ＮＥを演算する（ステップ１５０）。その後、こう
して求めた回転数の偏差ΔＮに基づいて、第８図に示す
一次元マツブ等を用いて、噴射圧力制御電磁弁７０の制
御量の補正量ΔＤ２を算出する処理を行なう（ステップ
１６０〉。即ち、目標回転数ＮＴと実際の回転数Ｎとの
偏差ΔＮが大きい程、補正量ΔＤ２を大きくして、ディ
ーゼル機関１の回転数のフィードバック制御を速やかに
実現するのである。

続いて、現在電磁弁駆動回路１７を介して噴射圧力制御
電磁弁７０へ出力している信号値く即ちデユーティ比）
Ｄ２を読み込む処理を行なう（ステップ１７０）。その
後、上述した偏差ΔＮが零以上か否かの判断を行ない（
ステップ１８０）、ΔＮが零以上、即ち実際の回転数Ｎ
が目標回転数ＮＴに至っていない時には、噴射圧力制御
電磁弁７０の制御量Ｄ２に補正量ΔＤ２を加えて制御量
Ｄ２としくステップ１９０）、一方ΔＮ≧Ｏでなければ
Ｄ２←Ｄ２−ΔＤ２として制御８０２を求める（ステッ
プ２００＞。このステップ１９０゜２００の処理により
、実回転数Ｎが目標回転数Ｎ丁より低い場合（ΔＮｅｏ
＞には噴射圧力制御電磁弁７０の制御量Ｄ２は大きくな
るよう補正され、実回転数Ｎが目標回転数ＮＴを越えて
いる場合（ΔＮ＜Ｏ）には制御量Ｄ２は補正量ΔＤ２だ
け低減される。

従って、この制御量（デユーティ比）Ｄ２を電磁弁駆動
回路１７を介して出力する（ステップ２１０）と、噴射
圧力制御電磁弁７０によるリリーフ圧力が制御され、燃
料の噴射率も制御される。

第９図は、この制御量Ｄ２と噴射率等との関係を示すグ
ラフであり、偏差ΔＮ＞Ｏの時には制御量Ｄ２は補正量
△Ｄ２だけ大きくされ、噴射率も高くなる（ステップ１
８，１９０，２１０）ことが諒解されよう。この結果、
アイドル時の回転数Ｎは高くなり、目標回転数ＮＨに一
致する。一方、偏差ΔＮｅｏの場合には、この逆に噴射
率は低減される結果、ディーゼル機関１のアイドル時の
回転数は低下し、目標回転数に一致する。

以上説明した本実施例の回転数制御方法によれば、ディ
ーゼル機関１のアイドル時に、燃料噴射量を固定して燃
料噴射率の制御により、その回転数Ｎを目標回転数ＮＴ
に一致させる。従って、燃料噴射時間を検出しなくとも
燃料噴射率の制御が可能となり、必要なアイドル回転数
を得るのに、より低い燃料噴射率を実現することができ
、ディーゼル機関１の振動・騒音を低減することができ
る。この結果、簡易な構成により、アイドル状態におい
て静粛な燃焼を得ることができる。また、アイドル時の
目標回転数ＮＴはディーゼル機関１の運転条件に応じて
定めているので、ディーゼル機関１を最適な状態で運転
することができる。

以上、本発明の一実施例について説明したが、本発明は
この実施例に何等限定されるものではなく、例えば発電
用ディーゼルは関の定常運転時に適用した構成など、本
発明の要旨を逸脱しない範囲において、種々なる態様で
実施しえることは勿論である。

Ｒ皿り皇】 以上詳述したように、本発明のディーゼル機関の回転数
制御方法によれば、燃料噴射期間を検出する必要のない
極めて簡易な構成により、定常状態におけるディーゼル
機関の回転数を目標回転数に制御することができ、しか
もその燃料噴射率を抑制して、低振動・低騒音の状態で
運転することができるという優れた効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の基本的構成を例示するフローチャート
、第２図は本発明一実施例としての回転数制御方法を実
現するディーゼル機関とその周辺装置の概略構成図、第
３図は電磁弁プランジャの作用力を示す特性図、第４図
は電磁弁リリーフ圧力を示す特性図、第５図は電子制御
装置１０中の電磁弁駆動回路１７の電気回路図、第６図
は実施例における制御ルーチンを示すフローチャート、
第７図は目標回転数ＮＴを求めるためのグラフ、第８図
は回転数の偏差ΔＮから補正量ΔＤ２を求めるためのグ
ラフ、第９図は制御量Ｄ２と噴射率との関係を示すグラ
フ、である。 １・・・ディーゼル機関 ３・・・電磁アクチュエータ ５・・・燃料噴射ポンプ ７・・・スピル位置検出器 １０・・・電子制御装置 ２０・・・回転数検出器 ７０・・・噴射圧力制御電磁弁

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １　燃料吐出量を可変する燃料量可変手段と燃料噴射率
   を可変する噴射率可変手段とを備えた燃料噴射ポンプに
   より燃料の供給を受けて運転されるディーゼル機関の回
   転数を制御する方法であつて、 前記ディーゼル機関の定常運転時に、 前記ディーゼル機関の回転数を含む運転条件を検出し、 該運転条件に基づいて機関の目標回転数を定め、 前記燃料量可変手段を制御して燃料噴射量を予め定めら
   れた所定量とすると共に、前記噴射率可変手段を制御し
   て前記検出された機関回転数を前記目標回転数とするフ
   ィードバック制御を行なうこと を特徴とするディーゼル機関の回転数制御方法。