KR20040077429A - 디젤 기관 및 그 제어 방법 - Google Patents

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KR20040077429A
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소노다다까시
스기하라마시히데
에도고오지
마에다다까요시
기따요시유끼
아모데쯔야
고바야시야스나가
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미츠비시 쥬고교 가부시키가이샤
가부시키카이샤 나브코
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Abstract

실린더부(10)를 갖는 동시에, 연료 분사계(11) 및 배기 밸브계(12) 중 적어도 한 쪽을 구동하기 위한 공용 유압원(13A) 및 증압부(13B)를 갖는 디젤 기관에 있어서, 증압부(13B)에 있어서의 실린더마다의 증압 피스톤 리프트 신호를 기초로 하여, 실린더부(10)에 있어서의 각 실린더마다의 연료 분사계(11)에 관한 전자 밸브의 구동 시간을 조정한다.

Description

디젤 기관 및 그 제어 방법 {DISEL ENGINE AND METHOD OF CONTROLLING THE SAME}
본 발명은 디젤 기관 및 그 제어 방법에 관한 것으로, 특히 전자 제어화한 디젤 기관 및 그 제어 방법에 관한 것이다.
디젤 기관에서는, 각 실린더간 연료 분사량의 변동을 억제하는 것은 신뢰성확보의 면에서 중요한 사항이 된다.
그러나, 전자 제어화한 디젤 기관에 있어서는 캠식 디젤 기관과 달리 전자 밸브를 사용하여 연료 분사를 행하므로, 전자 밸브의 응답성 변화에 따라 날마다 분사량이 변화하는 일이 있을 수 있다. 또 부하마다 특성이 다르므로, 전체 부하대에 있어서 연료 분사량의 변동을 사람의 손에 의해 저감시키는 것은 곤란하다.
또한, 일본 특허 공개 평8-210172호 공보는 전자 제어화한 디젤 기관에 있어서 분사 시기의 보정을 행하는 방법을 개시하고 있다.
그러나, 상술한 특허 문헌 1에서 개시된 방법은 분사 노즐 등의 노후화 등에 의해 발생하는 분사 시기의 어긋남을 보상하는 것이며, 날마다 및/또는 부하에 따른 연료 분사량 변동의 억제에는 대응할 수 없는 경우가 상정된다.
본 발명의 목적은 날마다 및/또는 부하에 따른 연료 분사량의 변동을 억제할 수 있는 디젤 기관 및 그 제어 방법을 제공하는 데 있다.
도1은 본 발명에 의한 디젤 기관의 제1 실시 형태의 구성을 나타내는 도면.
도2는 상기 실시 형태의 작용을 설명하는 도면.
도3은 상기 실시 형태에 대응하는 디젤 기관의 제어 방법을 나타내는 흐름도.
도4는 본 발명에 의한 디젤 기관의 제2 실시 형태의 구성을 나타내는 도면.
도5는 상기 실시 형태의 작용을 설명하는 도면.
도6은 상기 실시 형태에 대응하는 디젤 기관의 제어 방법을 나타내는 흐름도.
도7은 본 발명에 의한 디젤 기관의 제3 실시 형태의 구성을 나타내는 도면.
도8은 상기 실시 형태의 작용을 설명하는 도면.
도9는 상기 실시 형태에 대응하는 디젤 기관의 제어 방법을 나타내는 흐름도.
도10은 본 발명에 의한 디젤 기관의 제4 실시 형태의 구성을 나타내는 도면.
도11은 본 발명에 의한 디젤 기관의 제5 실시 형태의 구성을 나타내는 도면.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
10 : 실린더부
11 : 연료 분사계
12 : 배기 밸브계
13A : 공용 유압원
13B : 증압부
14, 18, 20 : 감시부
15, 16, 17, 19, 21 : 조정부
15A, 16A : 샘플링 회로
15B : 산출 회로
15C, 16E, 17B : PI(비례 적분 제어) 연산 회로
15D, 16F, 17C : 조정 회로
16B, 17A : 피크 홀드 회로
16C : 템플릿 유지 회로
16D : 추정 회로
이러한 과제를 해결하기 위해 발명자는, 우선 날마다 또는 부하에 따라서 연료 분사량의 변동이 발생되는 요인을 탐구하였다.
이러한 문제는 선박 등의 대형 디젤 기관에 있어서 드문드문 볼 수 있으므로, 이러한 종류의 선박 등의 대형 디젤 기관에 구비되고 연료 분사계 및 배기 밸브계 중 적어도 한 쪽을 구동하는 유압 구동 수단, 예를 들어 증압 피스톤 방식의 연료 분사 시스템에 대해 검토를 행하였다.
검토에 의해, 전자 밸브를 규정대로 전자 제어를 행하였다고 해도 상기한 유압 구동 수단의 동작 지연 등이 원인으로 전자 밸브의 응답성 변화에 따라 날마다 분사량이 변화하고, 또한 부하에 의해 연료 분사량의 변동이 발생되고 있는 것을 밝혀냈다.
그래서, 본 발명에 있어서는 실린더마다의 연료 분사계의 동작 및 엔진 상태량 중 적어도 한 쪽을 감시하고, 상기 감시 출력에 따라서 각 실린더의 연료 분사계에 관한 전자 밸브의 구동 시간을 조정함으로써, 전자 밸브의 응답성 변화 및 부하에 의해 연료 분사량의 변동을 없애는 것을 가능하게 하였다.
또한 본 발명에 있어서는, 예를 들어 유압 구동 수단에 있어서의 증압 피스톤 리프트 동작에 관한 신호를 검출함으로써, 연료 분사계에 관한 전자 밸브의 동작을 감시하는 것으로 하고 있다. 또, 엔진 상태량으로서는 배기 온도, 실린더 냉각수 출구 온도, 피스톤 냉각유 출구 온도 등의 연료 분사량 변화에 따라 상태량이 변하는 것이 상정되고, 이들 중 하나 또는 그 조합에 관한 신호를 증압 피스톤 리프트의 동작에 관한 신호 대신에 감시 출력으로서 이용할 수 있다.
구체적인 제어 형태로서, 감시 출력을 일정 주기로 샘플링하여 전자 밸브 구동 기간 중의 샘플링치 합계를 산출하는 동시에, 전체 실린더의 샘플링치 합계가 정렬되도록 샘플링치 합계의 평균치를 설정치로 하고, 또한 각 실린더의 샘플링치 합계를 제어량으로 하는 비례 적분 제어 연산을 행하여 전자 밸브의 구동 시간을 조정하는 수법을 채용함으로써, 연료 분사량의 실린더간 변동을 억제하는 것이 가능해진다.
또 다른 제어 형태로서, 감시 출력을 일정 주기로 샘플링하는 동시에, 피크치를 판독하고 전자 밸브 구동 기간 중의 증압 피스톤 리프트의 변화 경향 템플릿을 사용하여 보다 빠른 주기로 샘플링한 샘플링치 합계를 추정하고, 전체 실린더의 샘플링치 합계 추정치가 정렬되도록 샘플링치 합계 추정치의 평균치를 설정치로 하고, 또한 각 실린더의 샘플링치 합계 추정치를 제어량으로 하는 비례 적분 제어 연산을 행하여 상기 전자 밸브의 구동 시간을 조정하는 수법을 채용함으로써, 고속인 샘플링(O.1 ㎳ 정도)을 이용하는 일 없이 연료 분사량의 실린더간 변동을 억제하는 것이 가능해진다.
또 다른 제어 형태로서, 감시 출력의 피크치를 판독하여 전체 실린더의 피크치가 정렬되도록 피크치의 평균치를 설정치로 하고, 또한 각 실린더의 피크치를 제어량으로 하는 비례 적분 제어 연산을 행하여 전자 밸브의 구동 시간을 조정하는 수법을 채용함으로써, 앞의 예보다도 더 느린 샘플링밖에 할 수 없는 경우라도 피크 홀드 회로를 추가함으로써 연료 분사량의 변동을 억제하는 것이 가능해진다.
상술한 제어 형태는 피스톤마다의 연료 분사량 변동을 줄이는 것이었지만, 가령 연료 분사량의 변동을 줄였다고 해도 피스톤마다의 엔진 배기 온도의 변동이 발생되는 일이 있을 수 있으므로, 감시 출력을 일정 주기로 샘플링하고 연료 분사계에 관한 전자 밸브 구동 기간 중의 샘플링치 합계를 산출하여, 실린더마다의 특성에 따라서 결정한 목표치를 설정치로 하고, 또한 각 실린더의 샘플링치 합계를 제어량으로 하는 비례 적분 제어 연산을 행하여 전자 밸브의 구동 시간을 조정함으로써, 엔진 배기 온도의 변동을 억제 가능하게 하였다.
마찬가지로 연료 분사량의 변동을 줄였다고 해도, 피스톤마다의 엔진 배기 온도의 변동이 발생되는 경우가 있을 수 있으므로, 감시 출력을 일정 주기로 샘플링하는 동시에 피크치를 판독하고 연료 분사계에 관한 전자 밸브 구동 기간 중의 증압 피스톤 리프트의 변화 경향 템플릿을 사용하여 보다 빠른 주기로 샘플링한 샘플링치 합계를 추정하고, 실린더마다의 특성에 따라서 결정한 목표치를 설정치로 하고, 또한 각 실린더의 샘플링치 합계 추정치를 제어량으로 하는 비례 적분 제어 연산을 행하여 상기 전자 밸브의 구동 시간을 조정함으로써, 엔진 배기 온도의 변동을 억제 가능하게 하였다.
마찬가지로 연료 분사량의 변동을 줄였다고 해도, 피스톤마다의 엔진 배기 온도의 변동이 발생되는 일이 있을 수 있으므로, 감시 출력의 피크치를 판독하여 실린더마다의 특성에 따라서 결정한 목표치를 설정치로 하고, 또한 각 실린더의 피크치를 제어량으로 하는 비례 적분 제어 연산을 행하여 상기 연료 분사계에 관한 전자 밸브의 구동 시간을 조정함으로써, 엔진 배기 온도의 변동을 억제 가능하게 하였다.
(제1 실시 형태)
이하, 도면을 참조하여 본 발명에 의한 디젤 기관의 제1 실시 형태를 설명한다.
도1에 도시한 바와 같이, 본 실시 형태는 전자 제어되는 전자 밸브를 사용하여 연료 분사를 행하는 디젤 기관에 적용되는 것이고, 복수의 실린더를 갖는 실린더부(10)에 연료 분사계(11) 및 배기 밸브계(12)가 설치되는 동시에, 전자 제어화된 대형 기관에 특유의 유압 구동 수단을 갖는다. 이 수단은, 예를 들어 공용 유압원(13A) 및 증압부(13B)를 구비하고 증압부(13B)의 도시하지 않은 증압 피스톤을 공용 유압원(13A)에 의해 구동함으로써, 연료 분사의 효율화 및 배기 구동 밸브의 고신뢰성 등을 달성하도록 하고 있다.
본 실시 형태에서는 증압부(13B)에 구비되는 증압 피스톤 리프트의 동작에 관한 신호를 검출하는 감시부(14)를 설치하고, 상기 감시부(14)에 의한 감시 출력에 따라서 각 실린더의 연료 분사계(11)에 관한 전자 밸브의 구동 시간을 조정부(15)에 의해 조정하는 구성으로 하고 있다.
여기에, 조정부(15)는 도2에 나타낸 바와 같이 증압 피스톤 리프트의 동작에 관한 신호를 소정 주기로 샘플링하는 샘플링 회로(15A)와, 전자 밸브의 구동 기간 중 샘플링치의 합계를 산출하는 산출 회로(15B)와, 전체 실린더의 샘플링치 합계가 정렬되도록 샘플링치 합계의 평균치를 설정치로 하고, 또한 각 실린더의 샘플링치 합계를 제어량으로 하는 비례 적분 제어 연산을 행하는 PI(비례 적분 제어) 연산 회로(15C)와, 이 PI(비례 적분 제어) 연산 회로(15C)의 출력을 기초로 하여 전자 밸브의 구동 시간을 조정하는 조정 회로(15D)로 이루어진다. 이 조정 회로(15D)에 의해, 도2에 나타낸 전자 밸브 구동 신호가 부여된다.
이상의 구성에 앞서 발명자는, 날마다 또는 부하에 따라서 연료 분사량의 변동이 발생되는 요인은 선박 등의 대형 디젤 기관에 있어서 드문드문 볼 수 있으므로, 이러한 종류의 선박 등의 대형 디젤 기관에 구비되고 연료 분사계 및 배기 밸브계 중 적어도 한 쪽을 구동하는 유압 구동 수단, 예를 들어 증압 피스톤 방식 연료 분사 시스템에 대해 검토를 행하였다. 검토에 따르면, 전자 밸브를 규정대로 전자 제어를 행하였다고 해도 상기한 유압 구동 수단의 동작 지연 등이 원인으로 전자 밸브의 응답성 변화에 따라 날마다 바뀌어 분사량이 변화되고, 또한 부하에 의해 연료 분사량의 변동이 발생되고 있는 것을 알 수 있었다.
그래서, 본 실시 형태에 있어서는 실린더마다의 증압 피스톤 리프트의 동작에 관한 신호를 일정 주기로 샘플링하고, 전자 밸브 구동 기간 중의 샘플링치 합계를 산출하는 동시에 전체 실린더의 샘플링치 합계가 정렬되도록 샘플링치 합계의 평균치를 설정치로 하고, 또한 각 실린더의 샘플링치 합계를 제어량으로 하는 비례 적분 제어 연산을 행하여 상기 전자 밸브의 구동 시간을 조정하였다. 이에 따라, 연료 분사량의 실린더간 변동을 억제하는 것이 가능해진다.
상기에 있어서 조정부(15)는, 하드웨어를 상정한 구성으로 하였지만 컴퓨터 등에 의해 실시되는 소프트웨어 및 프로그램 등으로도 실현 가능하다.
도3은 조정부(15)의 기능을 소프트웨어 및 프로그램 등으로 실현하는 흐름도이고, 증압 피스톤 리프트의 동작에 관한 신호를 소정 주기로 샘플링하는 스텝 S1과, 전자 밸브 구동 기간 중의 샘플링치 합계를 산출하는 스텝 S2와, 전체 실린더의 샘플링치 합계가 정렬되도록 샘플링치 합계의 평균치를 설정치로 하고, 또한 각 실린더의 샘플링치 합계를 제어량으로 하는 비례 적분 제어 연산을 행하는 스텝 S3과, 이 PI 출력을 기초로 하여 전자 밸브의 구동 시간을 조정하는 스텝 S4로 이루어진다.
(제2 실시 형태)
다음에, 도1 내지 도3과 동일 부분에는 동일 부호를 붙인 도4 내지 도6을 참조하여 본 발명의 제2 실시 형태의 디젤 기관에 대해 설명한다.
도4에 도시한 바와 같이, 본 실시 형태에서는 제1 실시 형태와 마찬가지로 증압부(13B)에 구비되는 증압 피스톤 리프트의 동작에 관한 신호를 검출하는 감시부(14)를 설치하고, 상기 감시부(14)에 의한 감시 출력에 따라서 각 실린더의 연료 분사계(11)에 관한 전자 밸브의 구동 시간을 조정부(16)에 의해 조정하는 구성으로 하고 있다.
여기에, 조정부(16)는 도5에 도시한 바와 같이 증압 피스톤 리프트의 동작에 관한 신호를 소정 주기로 샘플링하는 샘플링 회로(16A)와, 증압 피스톤 리프트의 동작에 관한 신호의 피크치를 판독하는 피크 홀드 회로(16B)와, 전자 밸브 구동 기간 중의 증압 피스톤 리프트 변화 경향의 복수의 템플릿을 유지하는 템플릿 유지 회로(16C)와, 증압 피스톤 리프트 신호를 기초로 하는 샘플링 데이터와 피크치에 의해 템플릿 유지 회로(16C)로부터 도5에 도시한 바와 같이 1개의 템플릿을 불러내고, 상기 템플릿을 이용하여 보다 빠른 주기로 샘플링한 샘플링치 합계를 추정하는 추정 회로(16D)와, 전체 실린더의 샘플링치 합계 추정치가 정렬되도록 샘플링치 합계 추정치의 평균치를 설정치로 하고, 또한 각 실린더의 샘플링치 합계 추정치를 제어량으로 하는 비례 적분 제어 연산을 행하는 PI(비례 적분 제어) 연산 회로(16E)와, 이 PI(비례 적분 제어) 연산 회로(16E)의 출력을 기초로 하여 전자 밸브의 구동 시간을 조정하는 조정 회로(16F)로 이루어진다. 이 조정 회로(16F)에 의해, 도5에 나타낸 전자 밸브 구동 신호가 부여된다.
본 실시 형태에 있어서는, 실린더마다의 증압 피스톤 리프트의 동작에 관한 신호를 일정 주기로 샘플링하여 전자 밸브 구동 기간 중의 샘플링치 합계를 산출하는 동시에, 전체 실린더의 샘플링치 합계가 정렬되도록 샘플링치 합계의 평균치를 설정치로 하고, 또한 각 실린더의 샘플링치 합계를 제어량으로 하는 비례 적분 제어 연산을 행하여 상기 전자 밸브의 구동 시간을 조정함으로써, 연료 분사량의 실린더간 변동을 억제하는 것이 가능해진다. 이 경우, 고속인 샘플링(O.1 ㎳ 정도)을 이용하는 일 없이 연료 분사량의 실린더간 변동을 억제하는 것이 가능해진다.
상기에 있어서 조정부(16)는, 하드웨어를 상정한 구성으로 하였지만 컴퓨터 등에 의해 실시되는 소프트웨어 및 프로그램 등으로도 실현 가능하다. 도6은 조정부(16)의 기능을 소프트웨어 및 프로그램 등으로 실현하는 흐름도이고, 증압 피스톤 리프트의 동작에 관한 신호를 소정 주기로 샘플링하는 동시에 피크치를 판독하는 스텝 T1과, 이 샘플링치와 피크치에 의해 전자 밸브의 구동 기간 중의 증압 피스톤 리프트의 변화 경향 템플릿을 사용하여 보다 빠른 주기로 샘플링한 샘플링치 합계를 추정하는 스텝 T2와, 전체 실린더의 샘플링치 합계 추정치가 정렬되도록 샘플링치 합계 추정치의 평균치를 설정치로 하고, 또한 각 실린더의 샘플링치 합계 추정치를 제어량으로 하는 비례 적분 제어 연산을 행하는 스텝 T3과, 이 PI 출력을 기초로 하여 전자 밸브의 구동 시간을 조정하는 스텝 T4로 이루어진다.
(제3 실시 형태)
다음에, 도1 내지 도6과 동일 부분에는 동일 부호를 붙인 도7 내지 도9를 참조하여 본 발명의 제3 실시 형태의 디젤 기관에 대해 설명한다.
도7에 나타낸 바와 같이, 본 실시 형태에서는 제1 및 제2 실시 형태와 마찬가지로 증압부(13B)에 구비되는 증압 피스톤 리프트의 동작에 관한 신호를 검출하는 감시부(14)를 설치하고, 상기 감시부(14)에 의한 감시 출력에 따라서 각 실린더의 연료 분사계(11)에 관한 전자 밸브의 구동 시간을 조정부(16)에 의해 조정하는 구성으로 하고 있다.
여기에, 조정부(17)는 도7에 도시한 바와 같이 증압 피스톤 리프트의 동작에 관한 신호의 피크치를 얻는 피크 홀드 회로(17A)와, 피크 홀드 회로(17A)로부터 피크치를 판독하여 전체 실린더의 피크치가 정렬되도록 피크치의 평균치를 설정치로 하고, 또한 각 실린더의 피크치를 제어량으로 하는 비례 적분 제어 연산을 행하는 PI(비례 적분 제어) 연산 회로(17B)와, 이 PI(비례 적분 제어) 연산 회로(17B)의 출력을 기초로 하여 전자 밸브의 구동 시간을 조정하는 조정 회로(17C)로 이루어진다. 이 조정 회로(17C)에 의해, 도8에 나타낸 전자 밸브 구동 신호가 부여된다.
본 실시 형태에 있어서는, 실린더마다의 증압 피스톤 리프트의 동작에 관한 신호의 피크치를 판독하여 전체 실린더의 피크치가 정렬되도록 피크치의 평균치를 설정치로 하고, 또한 각 실린더의 피크치를 제어량으로 하는 비례 적분 제어 연산을 행하여 상기 전자 밸브의 구동 시간을 조정함으로써, 연료 분사량의 실린더간 변동을 억제하는 것이 가능해진다. 이 경우, 고속인 샘플링(O.1 ㎳ 정도)을 이용하는 일 없이 앞의 예보다도 더 느린 샘플링밖에 할 수 없는 경우라도, 피크 홀드 회로를 추가함으로써 연료 분사량의 변동을 억제하는 것이 가능해진다.
상기에 있어서 조정부(17)는, 하드웨어를 상정한 구성으로 하였지만 컴퓨터등에 의해 실시되는 소프트웨어 및 프로그램 등으로도 실현 가능하다. 도9는 조정부(17)의 기능을 소프트웨어 및 프로그램 등으로 실현하는 흐름도이고, 실린더마다의 증압 피스톤 리프트의 동작에 관한 신호의 피크치를 판독하는 스텝 U1과, 이 피크치에 의해 전체 실린더의 피크치가 정렬되도록 피크치의 평균치를 설정치로 하고, 또한 각 실린더의 피크치를 제어량으로 하는 비례 적분 제어 연산을 행하는 스텝 U2와, 이 PI 출력을 기초로 하여 전자 밸브의 구동 시간을 조정하는 스텝 U3으로 이루어진다.
(제4 실시 형태)
다음에, 도1 내지 도9와 동일 부분에는 동일 부호를 붙인 도10을 참조하여 본 발명의 제4 실시 형태의 디젤 기관에 대해 설명한다.
도10에 나타낸 바와 같이, 본 실시 형태에서는 제1 및 제2 실시 형태와 마찬가지로 증압부(13B)에 구비되는 증압 피스톤 리프트의 동작에 관한 신호와, 실린더부(10)의 동작에 관한 신호를 검출하는 감시부(18)를 설치하고, 상기 감시부(18)에 의한 감시 출력에 따라서 각 실린더의 연료 분사계(11)에 관한 전자 밸브의 구동 시간을 조정부(19)에 의해 조정하는 구성으로 하고 있다. 실린더부(10)의 동작에 관한 신호로서는 배기 온도, 실린더 냉각수 출구 온도, 피스톤 냉각유 출구 온도 등의 연료 분사량의 변화에 따라 상태량이 변하는 엔진 상태량이 상정된다.
이 경우, 조정부(19)에 있어서는 감시 출력을 일정 주기로 샘플링하여 전자 밸브의 구동 기간 중의 샘플링치 합계를 산출하는 동시에, 전체 실린더의 샘플링치 합계가 정렬되도록 샘플링치 합계의 평균치를 설정치로 하고, 또한 각 실린더의 샘플링치 합계를 제어량으로 하는 비례 적분 제어 연산을 행하여 상기 전자 밸브의 구동 시간을 조정하는 수법 및 감시 출력을 일정 주기로 샘플링하는 동시에 피크치를 판독하고 전자 밸브 구동 기간 중의 증압 피스톤 리프트의 변화 경향 템플릿을 사용하여 보다 빠른 주기로 샘플링한 샘플링치 합계를 추정하고, 전체 실린더의 샘플링치 합계 추정치가 정렬되도록 샘플링치 합계 추정치의 평균치를 설정치로 하고, 또한 각 실린더의 샘플링치 합계 추정치를 제어량으로 하는 비례 적분 제어 연산을 행하여 전자 밸브의 구동 시간을 조정하는 수법 또는 감시 출력의 피크치를 판독하여 전체 실린더의 피크치가 정렬되도록 피크치의 평균치를 설정치로 하고, 또한 각 실린더의 피크치를 제어량으로 하는 비례 적분 제어 연산을 행하여 전자 밸브의 구동 시간을 조정하는 수법 중 하나를 채용할 수 있다.
(제5 실시 형태)
다음에, 도1 내지 도10과 동일 부분에는 동일 부호를 붙인 도11을 참조하여 본 발명의 제5 실시 형태의 디젤 기관에 대해 설명한다.
도11에 나타낸 바와 같이, 본 실시 형태에서는 제4 실시 형태와 마찬가지로 실린더부(10)의 동작에 관한 신호를 검출하는 감시부(20)를 설치하고, 상기 감시부(20)에 의한 감시 출력에 따라서 각 실린더의 연료 분사계(11)에 관한 전자 밸브의 구동 시간을 조정부(21)에 의해 조정하는 구성으로 하고 있다. 실린더부(10)의 동작에 관한 신호로서는 배기 온도, 실린더 냉각수 출구 온도, 피스톤 냉각유 출구 온도 등의 연료 분사량의 변화에 따라 상태량이 변하는 엔진 상태량이 상정된다.
이 경우, 조정부(21)에 있어서는 감시 출력을 일정 주기로 샘플링하여 전자 밸브의 구동 기간 중의 샘플링치 합계를 산출하는 동시에, 전체 실린더의 샘플링치 합계가 정렬되도록 샘플링치 합계의 평균치를 설정치로 하고, 또한 각 실린더의 샘플링치 합계를 제어량으로 하는 비례 적분 제어 연산을 행하여 상기 전자 밸브의 구동 시간을 조정하는 수법 및 감시 출력을 일정 주기로 샘플링하는 동시에 피크치를 판독 전자 밸브 구동 기간 중의 증압 피스톤 리프트의 변화 경향 템플릿을 사용하여 보다 빠른 주기로 샘플링한 샘플링치 합계를 추정하고, 전체 실린더의 샘플링치 합계 추정치가 정렬되도록 샘플링치 합계 추정치의 평균치를 설정치로 하고, 또한 각 실린더의 샘플링치 합계 추정치를 제어량으로 하는 비례 적분 제어 연산을 행하여 전자 밸브의 구동 시간을 조정하는 수법 또는 감시 출력의 피크치를 판독하여 전체 실린더의 피크치가 정렬되도록 피크치의 평균치를 설정치로 하고, 또한 각 실린더의 피크치를 제어량으로 하는 비례 적분 제어 연산을 행하여 전자 밸브의 구동 시간을 조정하는 수법 중 하나를 채용할 수 있다.
(다른 실시 형태)
본 발명은 상기 실시 형태에 한정되지 않는다.
예를 들어, 제1 내지 제3 실시 형태의 조정부를 조합하고 비례 적분 제어 연산을 행하여 전자 밸브의 구동 시간을 조정하는 구성도 가능하다.
또, 상술한 제어에 의해 연료 분사량의 변동을 줄인 경우라도 엔진 배기 온도의 변동이 발생되는 일이 있을 수 있다. 이러한 경우에, 본 발명에서는 다음과 같은 제어 상태를 채용할 수 있다.
즉, 디젤 기관이 복수의 실린더를 갖는 동시에 연료 분사계를 구동하기 위한 유압 구동 수단을 갖는 것인 경우, 상기 유압 구동 수단에 있어서의 실린더마다의 상기 연료 분사계 및 엔진 상태량 중 적어도 한 쪽 동작을 감시하여 이 감시 출력을 일정 주기로 샘플링하고, 상기 연료 분사계에 관한 전자 밸브의 구동 기간 중의 샘플링치 합계를 산출하여 실린더마다의 특성에 따라서 결정한 목표치를 설정치로 하고, 또한 각 실린더의 샘플링치 합계를 제어량으로 하는 비례 적분 제어 연산을 행하여 상기 전자 밸브의 구동 시간을 조정한다.
또한, 유압 구동 수단에 있어서의 실린더마다의 연료 분사계 및 엔진 상태량 중 적어도 한 쪽 동작을 감시하고 이 감시 출력을 일정 주기로 샘플링하는 동시에, 피크치를 판독하고 상기 연료 분사계에 관한 전자 밸브의 구동 기간 중의 증압 피스톤 리프트의 변화 경향 템플릿을 사용하여 보다 빠른 주기로 샘플링한 샘플링치 합계를 추정하여 실린더마다의 특성에 따라서 결정한 목표치를 설정치로 하고, 또한 각 실린더의 샘플링치 합계 추정치를 제어량으로 하는 비례 적분 제어 연산을 행하여 상기 전자 밸브의 구동 시간을 조정한다.
또, 유압 구동 수단에 있어서의 실린더마다의 연료 분사계 및 엔진 상태량 중 적어도 한 쪽 동작을 감시하고, 이 감시 출력의 피크치를 판독하여 실린더마다의 특성에 따라서 결정한 목표치를 설정치로 하고, 또한 각 실린더의 피크치를 제어량으로 하는 비례 적분 제어 연산을 행하여 상기 연료 분사계에 관한 전자 밸브의 구동 시간을 조정한다.
이들 비례 적분 제어에 의해, 엔진 배기 온도 변동의 발생을 억제하는 것이가능해진다.
또, 상술한 실시 형태에서는 샘플링치 또는 피크치에 의한 비례 적분 제어 연산을 행하여 전자 밸브의 구동 시간을 조정하게 하였지만, 다른 피드백 제어를 채용할 수 있다.
또한, 비례 적분 제어 연산 대신에 전자 밸브의 구동 시간을 조정한 보정 데이터를 유지한 테이블을 준비하고, 감시 출력에 따라서 테이블로부터 보정 데이터를 불러내어 전자 밸브의 구동 시간을 조정하는 수법도 채용할 수 있다. 또, 부하 변동에 관해서는 저부하시와 고부하시에서 연료 분사량의 변화의 정도가 증감하는 것이 발명자에 의해 검증되어 있고, 이러한 경우는 저부하시와 고부하시에서 보정 데이터를 다르게 함으로써 적합한 연료 분사량을 확보하는 것이 가능해진다.
또, 유압 구동 수단으로서 공용 유압원(13A)에 의해 연료 분사계(11) 및 배기 밸브계(12)의 양 쪽을 구동하는 예를 설명하였지만, 연료 분사계(11) 또는 배기 밸브계(12) 중 어느 하나를 구동하는 유압원을 구비한 유압 구동 수단을 갖는 디젤 기관에도 본 발명은 적용된다. 이 경우, 감시부는 증압 피스톤 리프트의 동작에 관한 신호 대신에, 전자 밸브의 구동 기간 중에 시간적으로 변화하는 다른 신호를 취입하여 상술과 같은 제어를 행하는 것으로 한다. 이 전자 밸브의 구동 기간 중에 시간적으로 변화하는 다른 신호로서, 실린더부의 동작에 관한 엔진 상태량이 있다. 이 엔진 상태량으로서는 배기 온도, 실린더 냉각수 출구 온도, 피스톤 냉각유 출구 온도 등의 연료 분사량의 변화에 따라 상태량이 변하는 것이 상정되고, 이들 중 하나 또는 그 조합에 관한 신호를 증압 피스톤 리프트의 동작에 관한 신호 대신에 감시 출력으로서 이용할 수 있다.
상술한 제어 상태는 리얼 타임 제어 및 특정시, 예를 들어 시동시만의 제어 등, 시간 시기를 한정하는 것이 아니다.
이상과 같이 본 발명에 따르면, 실린더마다의 연료 분사계 및 엔진 상태량 중 적어도 한 쪽 동작을 감시하고, 상기 감시 출력에 따라서 각 실린더의 연료 분사계에 관한 전자 밸브의 구동 시간을 조정함으로써, 전자 밸브의 응답성 변화 및 부하에 의해 연료 분사량의 변동을 없애는 것이 가능한 디젤 기관 및 그 제어 방법을 제공할 수 있는 것이다.

Claims (13)

  1. 복수의 실린더로의 연료 분사를 전자 제어되는 전자 밸브의 제어에 의해 행하는 디젤 기관에 있어서,
    실린더마다의 연료 분사계의 동작 및 엔진 상태량 중 적어도 한 쪽을 감시하는 감시 수단과,
    이 감시 수단에 의한 감시 출력에 따라서 각 실린더의 상기 연료 분사계에 관한 전자 밸브의 구동 시간을 조정하는 조정 수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 디젤 기관.
  2. 제1항에 있어서, 상기 연료 분사계를 구동하기 위한 유압 구동 수단을 갖는 것을 특징으로 하는 디젤 기관.
  3. 제2항에 있어서, 상기 감시 수단은 상기 유압 구동 수단에 있어서의 증압 피스톤 리프트의 동작에 관한 신호를 검출하는 수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 디젤 기관.
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 조정 수단은 상기 감시 출력을 일정 주기로 샘플링하여 상기 전자 밸브의 구동 기간 중의 샘플링치 합계를 산출하는 동시에, 전체 실린더의 샘플링치 합계가 정렬되도록 샘플링치 합계의 평균치를 설정치로 하고, 또한 각 실린더의 샘플링치 합계를 제어량으로 하는 비례 적분 제어 연산을 행하여 상기 전자 밸브의 구동 시간을 조정하는 수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 디젤 기관.
  5. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 조정 수단은 상기 감시 출력을 일정 주기로 샘플링하는 동시에, 피크치를 판독하고 상기 전자 밸브의 구동 기간 중의 증압 피스톤 리프트의 변화 경향 템플릿을 사용하여 보다 빠른 주기로 샘플링한 샘플링치 합계를 추정하고, 전체 실린더의 샘플링치 합계 추정치가 정렬되도록 샘플링치 합계 추정치의 평균치를 설정치로 하고, 또한 각 실린더의 샘플링치 합계 추정치를 제어량으로 하는 비례 적분 제어 연산을 행하여 상기 전자 밸브의 구동 시간을 조정하는 수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 디젤 기관.
  6. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 조정 수단은 상기 감시 출력의 피크치를 판독하여 상기 전체 실린더의 피크치가 정렬되도록 피크치의 평균치를 설정치로 하고, 또한 각 실린더의 피크치를 제어량으로 하는 비례 적분 제어 연산을 행하여 상기 전자 밸브의 구동 시간을 조정하는 수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 디젤 기관.
  7. 복수의 실린더를 갖는 동시에 연료 분사계를 구동하기 위한 유압 구동 수단을 갖는 디젤 기관의 제어 방법에 있어서,
    상기 유압 구동 수단에 있어서의 실린더마다의 상기 연료 분사계의 동작 및 엔진 상태량 중 적어도 한 쪽을 감시하고,
    이 감시 출력을 일정 주기로 샘플링하여 상기 연료 분사계에 관한 전자 밸브의 구동 기간 중의 샘플링치 합계를 산출하고, 전체 실린더의 샘플링치 합계가 정렬되도록 샘플링치 합계의 평균치를 설정치로 하고, 또한 각 실린더의 샘플링치 합계를 제어량으로 하는 비례 적분 제어 연산을 행하여 상기 전자 밸브의 구동 시간을 조정하는 것을 특징으로 디젤 기관의 제어 방법.
  8. 복수의 실린더를 갖는 동시에 연료 분사계를 구동하기 위한 유압 구동 수단을 갖는 디젤 기관의 제어 방법에 있어서,
    상기 유압 구동 수단에 있어서의 실린더마다의 상기 연료 분사계의 동작 및 엔진 상태량 중 적어도 한 쪽을 감시하고,
    이 감시 출력을 일정 주기로 샘플링하는 동시에, 피크치를 판독하고 상기 연료 분사계에 관한 전자 밸브의 구동 기간 중의 증압 피스톤 리프트의 변화 경향 템플릿을 사용하여 보다 빠른 주기로 샘플링한 샘플링치 합계를 추정하고, 전체 실린더의 샘플링치 합계 추정치가 정렬되도록 샘플링치 합계 추정치의 평균치를 설정치로 하고, 또한 각 실린더의 샘플링치 합계 추정치를 제어량으로 하는 비례 적분 제어 연산을 행하여 상기 전자 밸브의 구동 시간을 조정하는 것을 특징으로 하는 디젤 기관의 제어 방법.
  9. 복수의 실린더를 갖는 동시에 연료 분사계를 구동하기 위한 유압 구동 수단을 갖는 디젤 기관의 제어 방법에 있어서,
    상기 유압 구동 수단에 있어서의 실린더마다의 상기 연료 분사계의 동작 및 엔진 상태량 중 적어도 한 쪽을 감시하고, 이 감시 출력의 피크치를 판독하여 전체 실린더의 피크치가 정렬되도록 상기 피크치의 평균치를 설정치로 하고, 또한 각 실린더의 피크치를 제어량으로 하는 비례 적분 제어 연산을 행하여 상기 연료 분사계에 관한 전자 밸브의 구동 시간을 조정하는 것을 특징으로 하는 디젤 기관의 제어 방법.
  10. 제7항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 감시 출력은 상기 유압 구동 수단에 있어서의 증압 피스톤 리프트의 동작에 관한 신호인 것을 특징으로 하는 디젤 기관의 제어 방법.
  11. 복수의 실린더를 갖는 동시에 연료 분사계를 구동하기 위한 유압 구동 수단을 갖는 디젤 기관의 제어 방법에 있어서,
    상기 유압 구동 수단에 있어서의 실린더마다의 상기 연료 분사계의 동작 및 엔진 상태량 중 적어도 한 쪽을 감시하고,
    이 감시 출력을 일정 주기로 샘플링하고 상기 연료 분사계에 관한 전자 밸브의 구동 기간 동안의 샘플링치 합계를 산출하여, 실린더마다의 특성에 따라서 결정한 목표치를 설정치로 하고, 또한 각 실린더의 샘플링치 합계를 제어량으로 하는비례 적분 제어 연산을 행하여 상기 전자 밸브의 구동 시간을 조정하는 것을 특징으로 하는 디젤 기관의 제어 방법.
  12. 복수의 실린더를 갖는 동시에 연료 분사계를 구동하기 위한 유압 구동 수단을 갖는 디젤 기관의 제어 방법에 있어서,
    상기 유압 구동 수단에 있어서의 실린더마다의 상기 연료 분사계의 동작 및 엔진 상태량 중 적어도 한 쪽을 감시하고,
    이 감시 출력을 일정 주기로 샘플링하는 동시에, 피크치를 판독하고 상기 연료 분사계에 관한 전자 밸브의 구동 기간 중의 증압 피스톤 리프트의 변화 경향 템플릿을 사용하여 보다 빠른 주기로 샘플링한 샘플링치 합계를 추정하고, 실린더마다의 특성에 따라서 결정한 목표치를 설정치로 하고, 또한 각 실린더의 샘플링치 합계 추정치를 제어량으로 하는 비례 적분 제어 연산을 행하여 상기 전자 밸브의 구동 시간을 조정하는 것을 특징으로 하는 디젤 기관의 제어 방법.
  13. 복수의 실린더를 갖는 동시에 연료 분사계를 구동하기 위한 유압 구동 수단을 갖는 디젤 기관의 제어 방법에 있어서,
    상기 유압 구동 수단에 있어서의 실린더마다의 상기 연료 분사계의 동작 및 엔진 상태량 중 적어도 한 쪽을 감시하고, 이 감시 출력의 피크치를 판독하여 실린더마다의 특성에 따라서 결정한 목표치를 설정치로 하고, 또한 각 실린더의 피크치를 제어량으로 하는 비례 적분 제어 연산을 행하여 상기 연료 분사계에 관한 전자밸브의 구동 시간을 조정하는 것을 특징으로 하는 디젤 기관의 제어 방법.
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