JPH0629597B2 - 内燃機関用電気ガバナ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は内燃機関への燃料噴射量がフィードバック制御
される噴射ポンプに対して、機関への実噴射量を検出す
る実噴射量検出器に万一異常が発生した場合でも機関の
過回転、停止等を防止し、車両用の場合は非常走行を可
能にする電気ガバナに関するものである。

（従来の技術） 機関の運転条件を各種運転条件検出器にて検出し、機関
の目標噴射量をマイクロコンピュータで演算すると共に
目標噴射量を実現するため噴射ポンプの燃料調節部材を
位置決めサーボ手段にて位置決め制御するいわゆる電気
ガバナは、機関の噴射量制御に必要な多様なパラメータ
に対する柔軟性と高精度、高応答性等の優れた制御性を
活用して、燃費改善と排気浄化を両立させる手段として
有望視されている。

しかるに、機関への実噴射量を検出する実噴射量検出器
に異常を生じた場合、適正な噴射量のフィードバック制
御ができず、噴射量制御機能を失うため、エンジンの停
止またはエンジンのオーバーランにつながる不具合があ
る。

そこで、実噴射量検出器が異常の場合に、オープンルー
プ制御に切換えて、最小限の機能を確保するようにした
ものが考えられている（例えば、特開昭５７−２１２３
３７号公報）。

しかし、このものは、目標噴射量に対する最終噴射量の
値を正常時の値よりも常に小さな値とするものであり、
非常運転時の機関出力が十分得られず機関停止もあり得
る。

また、実開昭５７−５３０４０号公報には、非常時に
は、アクセル開度に応じて目標回転数を決定してこの目
標回転数にフィードバック制御するものが示されている
が、具体的に、どの様な噴射量特性で制御するかという
点までは示されていない。

また、特開昭５７−２１０１３３号公報には、非常時に
第二の噴射量特性を用いる点が示されているが、この噴
射量特性により制御される回転数範囲が不明であり、従
って、どの様な優れた非常運転ができるのかも不明であ
る。

（発明が解決しようとする問題点） 本発明は上述の従来の装置よりもオープンループ制御時
の噴射量制御性能をより向上し、エンジンのハンチン
グ、停止、オーバーラン等をより確実に防止し、車両用
の場合には非常走行ができるようにすることを目的とす
るものである。

（問題点を解決するための手段） 本発明は、噴射量をフィードバック制御する電気ガバナ
において、実噴射量を検出する実噴射量検出器の出力信
号を監視し異常の場合に噴射量のフィードバック制御を
止め、噴射量の制御をフィードバック制御時の噴射量パ
ターンとは別の噴射量パターンを用いるオープンループ
制御に切換えると共に、このオープンループ制御用の噴
射量パターンとして回転数に従って噴射量を決定する調
速特性を有すると共に制御可能な最高回転数をフィード
バック制御用の噴射量パターンよりも低い値に設定して
ある噴射量パターンを用いるようにしている。

（作用） この構成としたことにより、実際の回転数信号の変動に
従って噴射量を決定するという調速特性を有するその第
二の噴射量パターンが、正常時に使用される第一の噴射
量パターンよりも制御可能な最高回転数が低く設定され
ているので、回転数の制御範囲が凝縮された噴射量パタ
ーンとなる。従って、第二の噴射量パターンでは、回転
数の最高値が低く抑えられるのみならず、その調速特性
が、第一の噴射量パターンよりもアクセル一定時におけ
る回転数の変化に対する噴射量変化が急となり、且つア
クセルを少し操作しただけで噴射量が一旦大きく変化す
ることになるので、運転者に対し確実に非常運転を認識
させると共に、機関のハンチング、オーバーランや停止
を確実に防止できる。

（実施例） 以下図面に示す実施例に従って本発明を詳しく説明す
る。第１図は本発明の一実施例を示す構成図であり、デ
ィーゼル機関の列型噴射ポンプＡの目標噴射量をマイク
ロコンピュータで演算し、位置決めサーボ回路によりこ
の列型噴射ポンプの燃料調節部材（コントロールラッ
ク）を制御するものである。この図において、１ａ〜１
ｈは機関の各種運転条件を検出する運転条件検出器群、
２は噴射量演算を行なう中央処理ユニット（ＣＰＵ）で
あり、３はそのプログラムメモリおよびデータメモリ
（ＲＯＭ，ＲＡＭ）である。ＣＰＵ２は、スタータスイ
ッチ１ｇ、キースイッチ１ｈよりスタータスイッチ状
態、キースイッチ状態を入力し、また実噴射量検出器で
あるラック位置センサ１ｂ、吸気圧センサ１ｃ、吸気温
センサ１ｄ、エンジン冷却水温センサ１ｅ、アクセルセ
ンサ１ｆより実噴射量信号、吸気圧信号、吸気温信号、
エンジン冷却水温信号、アクセル操作量信号をＡ／Ｄコ
ンバータ９を介して入力し、さらに回転センサ１ａより
回転数信号を波形整形回路回路１０を介して入力して、
目標噴射量を算出し、Ｄ／Ａコンバータ１１に出力する
と同時に、アクセル操作量信号、実噴射量検出信号（ラ
ック位置信号）を監視し、異常の検出、処理をしてい
る。なお、ラック位置センサ１ｂと燃料調節部材８はリ
ンクを介して結合されている。

次に、第２図（Ａ），（Ｂ），（Ｃ）に示すフローチャ
ートに従ってＣＰＵ２の処理手順を示す。（Ａ）に示す
メインルーチンにおいて２００はプログラムのイニシャ
ライズステップであり、処理に必要な各種の準備をす
る。２０１はスタータ信号を判別するステップで、車両
のキースイッチをスタータオン側に倒すと処理が２０２
ステップに進む。２０２は運転条件検出器群の信号をマ
イクロコンピュータ内に取り込むステップで、吸気圧、
吸気温、エンジン冷却水温、アクセルセンサからのアナ
ログ信号をＡ／Ｄコンバータ９を通して取り込んでい
る。

２０３は２０２で取り込んだアクセルセンサからのアク
セル操作量信号Ｖαが正常であるかどうかの判定をする
ステップで、通常のアクセル装置では得られない範囲の
電圧（Ｖα＜Ｖα０，Ｖα＞Ｖα１００）検出した場合
（第３図斜線部）、アクセルセンサ異常と判断し、２０
４ステップで異常アクセル操作量センサ入力値をある設
定開度（本実施例では１０％）におけるセンサ入力値に
置き換え固定する。２０５はアクセル操作量信号と、機
関の回転数Ｎとにより、基本噴射量Ｑ_BASEを算出するス
テップで、メモリに第４図に示す様なガバナパターンの
マップを記憶しており、それを参照することによりＱ
_BASEを得る。２０６，２０７はエンジン冷却水温補正を
行なうステップで低温時に基本噴射量Ｑ_BASEに水温補正
量Ｑ_Ｔを加えることにより冷却水温補正後噴射量Ｑ_Ｂを
算出する。２０８は吸気温と吸気圧から機関の吸入空気
量βを導出し、２０９ステップで冷却水温補正後噴射量
Ｑ_Ｂに補正を加えることにより目標噴射量Ｑｆを算出す
る。

２１０は後述する位置決めサーボ回路のフィードバック
信号である実噴射量検出用のラック位置センサ１ｂが正
常であるかどうかの判定をするステップで、燃料調節部
材であるコントロールラック８の通常位置では得られな
い範囲の電圧（Ｖ_Ｐ＜Ｖ_PMAX，Ｖ_Ｐ＞Ｖ_PMIN）を検出し
た場合（第５図斜線部）、ラック位置センサ異常と判断
し、オープンループ制御に切り換える。ラック位置セン
サ１ｂが正常の場合は、２１１ステップに進み、第６図
に示す特性から目標噴射量指令電圧Ｖ_Ｓを算出して、２
１３ステップでＤ／Ａコンバータ１１に出力する。ラッ
ク位置センサ異常の場合は、２１４ステップに進み、第
７図に示す様に回転数とアクセル開度から回転数に対し
て変化の急なオープンループ制御時電流指令電圧Ｖ_Ｓ′
を算出する。さらに、２１２ステップで後述する位置決
めるサーボ回路４におけるラック位置のフィードバック
をやめ、アクチュエータに流れる電流のフィードバック
のみにする様セレクタを制御し、指令電圧Ｖ_Ｓ′をＤ／
Ａコンバータ１１へ出力する。

２１５はキースイッチ状態を判別するステップで、キー
スイッチがオン状態であれば２０２から２１３までのス
テップを繰り返し、オフ状態になればステップ２１６，
２１７で噴射量を０とし機関を止め、２０１のスタータ
状態判別ステップにもどる。

さらに、ＣＰＵ２は２つの割込み処理ルーチンを持つ。
その一つは（Ｂ）に示す回転数割込み処理ルーチンであ
り、噴射ポンプに組み込まれたギヤと電磁ピックアップ
により回転数信号により割込みをかけ処理を開始する。
２１８ステップでは割込みから割込みまでの時間を一定
周波数のクロックでカウントし、そのカウント値の逆数
を取ることにより回転数を算出する。もう一つの割込み
は同図（Ｃ）に示す定時割込みと呼ばれるものであり、
一定周期毎に割込みがかけられ、ステップ２１９でエン
スト判定、定時間カウント等の処理を行なう。

第１図に戻り、位置決めサーボ回路４は、ラック位置セ
ンサ１ｂが正常である場合、ＣＰＵ２からＤ／Ａコンバ
ータを通して出力された目標噴射量指令電圧Ｖ_Ｓと燃料
調節部材８の実位置検出器（ラック位置センサ）１ｂか
らの出力を比較して誤差を検出し、誤差信号を処理して
その誤差を修正する様に電気的サーボ手段としての電磁
アクチュエータ７を駆動する。電磁アクチュエータ７は
位置決めサーボ回路４からの信号に応じて、リンク機構
により燃料調節部材８を動かす。またラック位置センサ
異常の場合は、ＣＰＵからの信号によって、ラック位置
センサ出力信号によるフィードバックをやめ、オープン
ループ制御時電流指令電圧Ｖ_Ｓ′で制御する様にセレク
タを切り換える。本実施例において、ラック位置センサ
としては可変インダクタンスタイプの位置センサを使用
している。

第８図に位置決めサーボ回路の電気回路図を示す。８ａ
にＣＰＵで演算した噴射量指令電圧Ｖ_Ｓが、８ｂに位置
センサからの実位置信号（ラック位置センサ出力信号）
Ｖ_Ｐが印加される。噴射量指令電圧Ｖ_Ｓと目標噴射量Ｑ
ｆとの関係を第６図、実位置信号Ｖ_Ｐと実噴射量Ｑの関
係を第５図に示す。ブロック８０はＶ_ＳとＶ_Ｐを加えて
増幅し、可変抵抗Ｒ_１によりオフセット電圧Ｖ_０ｆ_１を
加えている。さらにコンデンサＣ_１，Ｃ_２，抵抗Ｒ_２に
より微分補償および積分補償を付加している。Ｖ_Ｓ，Ｖ
_Ｐは第６図、第５図に示す様に噴射量に対して同一の傾
きで正負逆の特性を持つためブロック８０の出力電圧と
してはＶ_ＳとＶ_Ｐの誤差増幅値が得られる。８２はＣＰ
Ｕからのラック位置センサ異常検出信号により８１のセ
レクタを制御するゲートであり、８１はラック位置セン
サの異常を検出した場合に、ブロック８０の前記Ｖ_Ｓと
Ｖ_Ｐの誤差信号をオープンループ制御時電流指令電圧Ｖ
_Ｓ′に切り換えるセレクタである。

電圧Ｖ_Ｓ′の特性は第７図に示す通りで、回転数とアク
セル開度より求められる。これは電磁アクチュエータの
オープンループ制御時の特性が第１０図に示すような電
流と噴射量の関係になっているような場合にも、エンス
ト，オーバーランを防止するために回転数のわずかな変
化に対してもＶ_Ｓ′を大きく変化させるパターンになっ
ている。また第７図のパターンの最高回転数を第４図に
示す正常時のガバナパターンの最高回転数より低くする
ことによってオーバーランへの余裕を大きくとってい
る。

８ｃは電磁アクチュエータ７のコイルで、抵抗８ｄはコ
イル８ｃを流れる電流値を検出するための抵抗であり、
両端に電流値を比例した電圧を発生する。

増幅段８ｂはこの電流値に比例した電圧を増幅し、可変
抵抗Ｒ_３によりオフセット電圧Ｖ_０ｆ_２を加えている。
ブロック８３はブロック８１でセレクトされたＶ_ＳとＶ
_Ｐの誤差信号、又はオープンループ制御時電流指令電圧
Ｖ_Ｓ′とブロック８６で得られた電磁アクチュエータ電
流フィードバック電圧とを比較して出力する。ブロック
８５ではブロック８４の発振回路で得られた一定周波数
の充放電波形を用いてブロック８３の比較値をチョッピ
ングし、電磁アクチュエータ駆動回路８７を制御する。

第９図にブロック８５における電圧波形を示す。８ｅ点
に第９図（ｉ）ａの発振波形が印加される。８ｆ点に加
えられるブロック８３の出力電圧がＶ_Ｓｆ_１の場合、８
ｇ点の出力波形は（ii）の様にチョッピングされ、Ｖ_Ｓ
ｆ_１の場合（iii）の様になる。この矩形波によって電
磁アクチュエータ７が制御される。すなわち電磁アクチ
ュエータコイル８ｃを流れる電流は平均的に矩形波のパ
ルス幅に比例し、電磁アクチュエータの位置制御を行な
っている。電流検出用抵抗８ｄと増幅段８６により電磁
アクチュエータのコイル８ｃに流れる電流を電圧に変換
してフィードバックしているのは、電磁アクチュエータ
のコイル８ｃにはバッテリ電圧が直接供給されているた
め、この電圧変動を補正する目的と、自己発熱や熱的環
境の変化によってコイル８ｃの抵抗値が変化するのを補
正する目的のためである。

（発明の効果） 以上のように本発明は、実噴射量検出器の出力信号を監
視し、異常を検出した場合に、噴射量のフィードバック
制御を止め、回転数に従って噴射量を決定する調速特性
を有すると共に制御可能な最高回転数をフィードバック
制御用の噴射量パターンよりも低い値に設定してあるオ
ープンループ制御用の噴射量パターンを用いてオープン
ループ制御を行なうようにしているので、非常時は、回
転数の変化に対する噴射量の変化が急となり、運転者が
非常事態を認識できるようになるとともに、機関のハン
チングヤオーバーラン、停止を確実に防止でき、しかも
車両用機関の場合非常走行可能であるという優れた効果
がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す構成図、第２図は第１
図中の中央処理ユニットにおける処理手順を示すフロー
チャート、第３図はアクセルセンサ出力を示す特性図、
第４図は燃料の基本噴射量を示すガバナパターン、第５
図は燃料調節部材の位置検出信号を示す特性図、第６図
は噴射量指令電圧と目標噴射量の関係を示す特性図、第
７図はオープンループ制御時の回転数とアクセル開度か
ら電流指令電圧を求める特性図、第８図は第１図中の位
置決めサーボ回路の電気回路図、第９図は第８図に示す
回路の作動を示すタイミング図、第１０図はオープンル
ープ制御時のアクチュエータの特性を示す特性図であ
る。 １ａ……回転数センサ、１ｂ……実噴射量検出器、１ｃ
……吸気圧センサ、１ｄ……吸気温センサ、１ｅ……エ
ンジン冷却水温センサ、１ｆ……アクセルセンサ、１ｇ
……スタータスイッチ、１ｈ……キースイッチ、２……
中央処理ユニット、３……メモリ、４……位置決めサー
ボ回路、７……アクチュエータ、８……燃料調節部材、
Ａ……列型噴射ポンプ。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】燃料噴射量を制御するアクチュエータと、 実際の燃料噴射量に対応した実噴射量信号を発生する実
   噴射量検出器と、 機関の回転数に対応した回転数信号を発生する回転数検
   出器と、 アクセル操作量に対応したアクセル信号を発生するアク
   セル検出器とを有し、 前記各検出器からの信号を受けて第一の噴射量パターン
   に基づいて機関の目標噴射量を演算し、この目標噴射量
   と前記実際の燃料噴射量とを比較してその誤差を修正す
   るように燃料噴射量をフィードバック制御する内燃機関
   用電気ガバナにおいて、 実噴射量信号が異常である状態を検出する異常手段と、 実噴射量信号が異常である場合には前記フィードバック
   制御を止め、前記第一の噴射量パターンとは別の第二の
   噴射量パターンを用いて燃料噴射量をオープンループ制
   御するオープンループ制御手段とを備え、 前記第二の噴射量パターンは、前記回転数信号に従って
   噴射量を決定する調速特性を有すると共に制御可能な最
   高回転数を前記第一の噴射量パターンよりも低い値に設
   定してあることを特徴とする内燃機関用電気ガバナ。