JPH09280074A - 過給機付汎用エンジンのブーストコンペンセータの制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】無負荷状態から急激な加速及び負荷がエンジン
にかかってもブーストコンペンセータの作動遅れに起因
する応答遅れを防止でき、エンジンの高負荷状態から無
負荷状態への移行時におけるエンジン回転速度のふらつ
きを防止でき、かつフリー加速煙の排出濃度を低く抑え
ることができる。 【解決手段】ブーストコンペンセータ１４のブーコンレ
バーは過給機付汎用エンジン１１のブースト圧により燃
料噴射ポンプ１２のコントロールラックのフルラック位
置を規制可能に構成される。ブーコン解除手段３３がブ
ーコンレバーをブースト圧の変化に拘わらず強制的に燃
料噴射量を増大する方向に移動させ、コントロールラッ
クの規制を解除可能に構成される。汎用エンジン１１の
回転速度を回転センサ４８が検出し、この回転センサ４
８の検出出力に基づいてコントローラ４９がブーコン解
除手段３３を制御する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は発電機や油圧ショベ
ル等を駆動する過給機付汎用エンジンのブーストコンペ
ンセータを制御する装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】この種の過給機付汎用エンジン、例えば
発電機用のエンジンでは、始動時にエンジン回転速度が
約７００ｒｐｍで所定時間運転後、コントローラが燃料
噴射ポンプのコントロールレバーを介してコントロール
ラックを制御し、商用周波数５０Ｈｚ地区では１５００
ｒｐｍの所定の回転速度に、また商用周波数６０Ｈｚ地
区では１８００ｒｐｍの所定の回転速度にそれぞれ無負
荷状態で急激に上昇させる。このときエンジンには多量
の燃料が供給されるけれども、排ガス圧力は未だ低いた
め過給機による吸気の増加量は僅かである。この結果、
噴射燃料量に比して吸気量が少ないため、排ガス中の黒
煙の量が増大する問題点があった。また近年、汎用エン
ジンについて排ガス規制法が制定され、特にエンジンの
回転速度を無負荷状態のままアイドル回転速度から急激
に上昇させたときの排ガスに含まれる、いわゆるフリー
加速煙の排出濃度が規制されるようになった。

【０００３】これらの点を解消するために、燃料噴射ポ
ンプに、エンジンのブースト圧により上記ポンプのコン
トロールラックのフルラック位置を規制可能なブーコン
レバーを有するブーストコンペンセータが設けられる。
このブーストコンペンセータでは、エンジン回転速度が
上昇してもブースト圧が上昇しないとき、例えばエンジ
ン回転速度が無負荷状態でアイドル回転速度から急激に
上昇したときに、燃料噴射ポンプのコントロールラック
のフルラック位置を燃料を減少する方向に移動した状態
を保つので、黒煙の排出を減少できるようになってい
る。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記従来のブ
ーストコンペンセータを有する過給機付汎用エンジンで
は、無負荷状態ではブースト圧が低いため、コントロー
ルラックのフルラック位置がブーストコンペンセータに
より燃料噴射量を減少する方向に移動されており、この
状態でエンジンに急激な負荷がかかっても、過給機の追
従性が悪いため、ブースト圧が急激には上昇せず、応答
遅れを生ずる不具合があった。また、上記従来のブース
トコンペンセータを有する過給機付汎用エンジンでは、
エンジンが高負荷状態から無負荷状態に移行するとき
に、過給機の圧力の下がり方が緩慢なため、コントロー
ルラックのフルラック位置を規制するブーコンレバーが
揺動し、この結果エンジン回転速度にふらつきが発生す
る問題点もあった。本発明の目的は、無負荷状態から急
激な加速及び負荷がエンジンにかかってもブーストコン
ペンセータの作動遅れに起因する応答遅れを防止でき、
エンジンの高負荷状態から無負荷状態への移行時におけ
るエンジン回転速度のふらつきを防止でき、かつフリー
加速煙の排出濃度を低く抑えることができる、過給機付
汎用エンジンのブーストコンペンセータの制御装置を提
供することにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】エンジンの回転速度を無
負荷状態でアイドル回転速度から急激に上昇させたとき
の排ガスに含まれる、いわゆるフリー加速煙の排出濃度
は、図９の実線及び破線で示すようにエンジン回転速度
が上昇するに従って次第に減少する傾向にある。一方、
同一のアイドル回転速度では、ブーコン解除手段作動時
（実線）、即ちコントロールラックのフルラック位置の
規制を解除したときの方が、ブーコン解除手段不作動時
（破線）、即ちコントロールラックのフルラック位置を
燃料噴射量を減少させる方向に規制したときよりも、フ
リー加速煙の排出濃度が増大する。また排ガス規制法を
クリアするために、フリー加速煙の排出濃度は所定値Ｓ
以下でなければならないが、ブーコン解除手段作動時で
も所定のエンジン回転速度が所定値Ｎ以上になるとフリ
ー加速煙の排出濃度は所定値Ｓ以下になる。従って、エ
ンジン回転速度が所定値Ｎ以上になると、フリー加速煙
の排出濃度の規制をクリアするので、ブーストコンペン
セータは不要になることから、本発明者らは本発明をす
るに至った。

【０００６】即ち、請求項１に係る発明は、図１〜図３
に示すように、過給機付汎用エンジン１１のブースト圧
により燃料噴射ポンプ１２のコントロールラック１６の
フルラック位置を規制可能なブーコンレバー２７を有す
るブーストコンペンセータ１４と、ブーコンレバー２７
をブースト圧の変化に拘わらず強制的に燃料噴射量を増
大する方向に移動させコントロールラック１６の規制を
解除可能なブーコン解除手段３３と、汎用エンジン１１
の回転速度を検出する回転センサ４８と、回転センサ４
８の検出出力に基づいてブーコン解除手段３３を制御す
るコントローラ４９とを備えた過給機付汎用エンジンの
ブーストコンペンセータの制御装置である。このブース
トコンペンセータの制御装置では、エンジン回転速度を
無負荷状態ままアイドル回転速度から急激に上昇させる
と、この上昇の途中で回転センサ４８がエンジン回転速
度が所定値になったことを検出し、コントローラ４９は
ブーコン解除手段３３を作動させてブーコンレバー２７
によるコントロールラック１６のフルラック位置の規制
を解除する。このときエンジン１１から排出されるフリ
ー加速煙の濃度は低く、規制値以下になる。

【０００７】また無負荷状態から急激な回転速度の上昇
とともに急激な負荷をエンジン１１にかけると、上記と
同様に所定の回転速度になったときにコントロールラッ
ク１６のフルラック位置の規制が解除される。この結
果、ブーストコンペンセータ１４の作動遅れに起因する
応答遅れを防止できる。更にエンジン１１が高負荷状態
から無負荷状態に移行するときに、エンジン回転速度が
上記所定値以上であれば、ブーコン解除手段３３が作動
しており、ブーコンレバー２７によるコントロールラッ
ク１６のフルラック位置の規制が解除されているので、
ブースト圧の下がり方が緩慢であっても、エンジン回転
速度がふらつくことなく、スムーズに減速する。

【０００８】

【発明の実施の形態】次に本発明の一実施の形態を図面
に基づいて詳しく説明する。図１〜図９に示すように、
過給機付発電機用エンジン１１はディーゼルエンジンで
あって、このエンジン１１にはシリンダに燃料を噴射す
る燃料噴射ポンプ１２が搭載される。このポンプ１２の
一端面にはガバナ１３が取付けられ、他端面にはブース
トコンペンセータ１４が取付けられる（図１）。またポ
ンプ１３にはエンジン１１への燃料噴射量を制御するコ
ントロールラック１６が長手方向に摺動可能に挿通され
る。コントロールラック１６の一端はガバナ１３に回動
可能に取付けられたコントロールレバー１７に接続さ
れ、コントロールラック１６の他端はブーストコンペン
セータ１４に遊挿される（図２〜図７）。

【０００９】ブーストコンペンセータ１４はケース１８
と、ケース１８内を第１室２１及び第２室２２に区画す
る仕切壁２３と、第１室２１に内蔵された弾性変形可能
なゴム製のダイアフラム２４と、仕切壁２３に摺動可能
に挿入され一端がダイアフラム２４に当接する摺動軸２
６と、略中央がケース１８に挿通された第１支持ピン３
１により回動可能に支持され一端が摺動軸２６の他端に
当接するブーコンレバー２７とを備える。ダイアフラム
２４により第１室２１は吸気導入室２１ａと第２室２２
に連通する連通室２１ｂとに区画される。またブーコン
レバー２７の他端には２つの突起２７ａ，２７ｂが設け
られ、一方の突起２７ａにはコントロールラック１６が
当接し、他方の突起２７ｂは後述するブーコン解除手段
３３の第１レバー４１に当接するように構成される（図
２〜図７）。

【００１０】またエンジン１１の吸気マニホルド３４又
は吸気管３６には細管３７の一端が接続され（図１）、
細管３７の他端はブーストコンペンセータ１４の吸気導
入室２１ａに接続される（図１及び図２）。これにより
エンジン１１の吸気の一部が細管３７を通って吸気導入
室２１ａに導入可能に構成され、この吸気の圧力、即ち
ブースト圧によりダイアフラム２４が弾性変形するよう
になっている。またダイアフラム２４の中心には芯金２
４ａが取付けられ、この芯金２４ａの一端面に摺動軸２
６の一端が当接するようになっている（図２）。ダイア
フラム２４は第１圧縮コイルばね５１により吸気導入室
２１ａを狭める方向に弾性変形するように付勢され、摺
動軸２６はその一端が第２圧縮コイルばね５２によりダ
イアフラム２４の芯金２４ａに圧接するように付勢され
る。

【００１１】摺動軸２６の他端には大径の円板３８が固
着され、この円板３８の両面のうち仕切壁２３に対向す
る面にブーコンレバー２７の一端の２本の爪２７ｃ，２
７ｃが当接するようになっている（図２及び図３）。ブ
ーコンレバー２７の他端の一方の突起２７ａには長さ調
整ボルト３９が取付けられ、このボルト３９の先端にコ
ントロールラック１６が当接するように構成される（図
２、図３、図５及び図７）。ブーコンレバー２７はブー
スト圧により第１支持ピン３１を中心に回動し、コント
ロールラック１６のフルラック位置を規制するようにな
っている。ブーコン解除手段３３はケース１８に回動可
能に取付けられた第２支持ピン３２と、この支持ピン３
２の一端に一端が固着された第１レバー４１と、第２支
持ピン３２の他端に略中央が固着された第２レバー４２
と、第２レバー４２の一端に連結棒４３を介して接続さ
れた電磁ソレノイド４４とを有する（図１、図３〜図
７）。

【００１２】第１レバー４１の他端はブーコンレバー２
７の他方の突起２７ｂに当接し（図３、図５及び図
７）、第２レバー４２の他端はケース１８の外面に突設
された第１及び第２ストッパ６１，６２間を回動可能に
構成される（図３、図４及び図６）。また第２支持ピン
３２にはねじりコイルばね４６が巻回され、このばね４
６はその一端４６ａがケース１８に係止しかつ他端４６
ｂが第２レバー４２に係止することより第２レバー４２
の他端を第１ストッパ６１に圧接するように付勢する
（図３）。第２ストッパ６２には角度調整ボルト４７が
取付けられ、第２レバー４２が上記ねじりコイルばね４
６の弾性力に抗して回転したときに上記ボルト４７の先
端に第２レバー４２の他端近傍が当接可能に構成される
（図４及び図６）。ブーコン解除手段３３の電磁ソレノ
イド４４（図１）を作動させると、ブースト圧の変化に
拘わらずブーコンレバー２７を強制的に燃料噴射量を増
大する方向に移動させて、コントロールラック１６のフ
ルラック位置の規制を解除するようになっている。

【００１３】またエンジン１１のクランクシャフト（図
示せず）にはこのシャフトの回転速度を検出する回転セ
ンサ４８が設けられる（図１）。この回転センサ４８の
検出出力はコントローラ４９の制御入力に接続され、コ
ントローラ４９の制御出力は電磁ソレノイド４４に接続
される。エンジン１１が所定値Ｎ以上の回転速度になっ
たときにコントローラ４９は電磁ソレノイド４４を作動
させるようになっている。上記所定値Ｎは１２００〜１
５００ｒｐｍの範囲で設定されることが好ましい。発電
機は商用周波数が５０Ｈｚ地区では１５００ｒｐｍで、
６０Ｈｚ地区では１８００ｒｐｍでエンジン１１により
回転されるためである。

【００１４】なお、上記実施の形態では汎用エンジンと
して発電機用エンジンを挙げたが、汎用エンジンであれ
ば建設機械用エンジン、船舶用エンジン等でもよい。建
設機械用エンジンではブーコン解除手段を作動させるエ
ンジンの回転速度を１０００〜２０００ｒｐｍの範囲で
設定することが好ましい。また、上記実施の形態ではブ
ーコン解除手段の第２支持ピンをケースに回動可能に取
付け、この第２支持ピンの一端にブーコンレバー他端の
一方の突起に当接可能な第１レバーを固着し、第２支持
ピンの他端に連結棒が連結される第２レバーを固着した
が、ブーコンレバーの略中央を回動可能に支持する第１
支持ピンをケースに回動可能に挿入し、この第１支持ピ
ンにブーコンレバーを固着し、更に第１支持ピンをケー
スから突出させてその突出端に連結棒が連結される第２
レバーを固着してもよい。この場合、第２支持ピン及び
第１レバーは不要になる。

【００１５】また、上記実施の形態では回転センサによ
り直接エンジンのクランクシャフトの回転速度を検出し
たが、回転センサにより燃料噴射ポンプのコントロール
レバーの回転角度を検出したり、或いはオルタネータの
回転速度を検出したりしてもよい。更に、上記実施の形
態ではブーコン解除手段の第２レバーを連結棒を介して
電磁ソレノイドにより回動させたが、流体圧シリンダ等
を用いてもよく、また連結棒や第２レバーを用いずに第
２支持ピンをギヤ付ステッピングモータ等のロータリア
クチュエータを用いて直接回動してもよい。

【００１６】このように構成された過給機付発電機用エ
ンジン１１では、このエンジン１１を始動すると、エン
ジン回転速度が例えば７００ｒｐｍで所定時間暖機運転
した後、コントローラ４９がガバナ１３のコントロール
レバー１７を図示しない駆動手段を介して燃料噴射量が
増大する方向に回転させ、エンジン回転速度を例えば１
５００ｒｐｍまで無負荷状態で上昇させる。この上昇の
途中で回転センサ４８がエンジン回転速度が所定値Ｎ、
例えば１２００ｒｐｍになったことを検出すると、コン
トローラ４９は電磁ソレノイド４４を作動させる。電磁
ソレノイド４４が作動すると、連結棒４３を介して第２
レバー４２が図４の実線矢印で示す方向に回転して図６
に示す位置に至るが、同時に第１レバー４１は第１支持
ピン３１を中心に図２の実線矢印で示す方向に回転して
ブーコンレバー２７の他端の他方の突起２７ｂが図６に
示す位置に至る。この結果、ブーコンレバー２７による
コントロールラック１６のフルラック位置の規制は解除
されるので、このときのフリー加速煙の排出濃度は図９
の点Ｐから点Ｑに移行するが、排ガス規制法による規制
値Ｓ以下まで減少している。

【００１７】また無負荷状態から急激な回転速度の上昇
とともに急激な負荷をエンジン１１にかけたときでも、
上記と同様に回転速度Ｎが１２００ｒｐｍになったとき
にコントロールラック１６のフルラック位置の規制が解
除されており、このときのエンジントルクは図８の点Ｌ
から点Ｍに増大している。この結果、急激な負荷に対し
てもフルブースト時のトルクまで出すことができ、ブー
ストコンペンセータ１４の作動遅れに起因する応答遅れ
を防止できるとともに、エンジントルクを増大させるこ
とができる。更にエンジン１１が高負荷状態から無負荷
状態に移行するときに、エンジン回転速度が１２００ｒ
ｐｍ以上であれば、ブーコン解除手段３３が作動してお
り、ブーコンレバー２７によるコントロールラック１６
のフルラック位置の規制が解除されているので、ブース
ト圧の下がり方が緩慢であっても、エンジン回転速度が
ふらつくことなく、スムーズに減速する。

【００１８】

【発明の効果】以上述べたように、本発明によれば、ブ
ーコンレバーがブースト圧によりコントロールラックの
フルラック位置を規制し、ブーコン解除手段が上記ブー
コンレバーをブースト圧の変化に拘わらず強制的に燃料
噴射量を増大する方向に移動させてコントロールラック
の規制を解除し、汎用エンジンの回転速度を検出する回
転センサの検出出力に基づいてコントローラがブーコン
解除手段を制御するように構成したので、エンジンの回
転速度を無負荷状態のままアイドル回転速度から急激に
上昇させると、エンジンの回転速度が所定値になったと
きにコントローラはブーコン解除手段を作動させてブー
コンレバーによるコントロールラックのフルラック位置
の規制を解除する。このときのエンジンから排出される
フリー加速煙の濃度は低く、規制値以下になる。

【００１９】また無負荷状態から急激にエンジン回転速
度を上昇させ、同時にエンジンに急激な負荷をかける
と、上記と同様に所定のエンジン回転速度になったとき
にコントロールラックのフルラック位置の規制が解除さ
れ。この結果、ブーストコンペンセータの作動遅れに起
因する応答遅れを防止できる。更にエンジンが高負荷状
態から無負荷状態に移行するときには、エンジン回転速
度が上記所定値以上であれば、ブーコン解除手段が作動
している、即ちブーコンレバーによるコントロールラッ
クのフルラック位置の規制が解除されているので、ブー
スト圧の下がり方が緩慢であっても、エンジン回転速度
がふらつくことなく、スムーズに減速する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態を示すブーストコンペンセ
ータを含む過給機付汎用エンジンの構成図。

【図２】図３のＡ−Ａ線断面図。

【図３】図２のＢ−Ｂ線断面図。

【図４】ブーコン解除手段が不作動の状態を示す図３の
Ｃ矢視図。

【図５】ブーコン解除手段が不作動の状態を示す図３の
Ｄ−Ｄ線断面図。

【図６】ブーコン解除手段が作動した状態を示す図４に
対応する矢視図。

【図７】ブーコン解除手段が作動した状態を示す図５に
対応する断面図。

【図８】ブーストコンペンセータのブースト圧がフルブ
ーストのときとゼロブーストのときのエンジン回転速度
の変化に対するエンジントルクの変化を示す図。

【図９】ブーストコンペンセータ解除手段の作動時及び
不作動時にエンジン回転速度を急激に上昇させたときの
フリー加速煙の排出濃度の変化を示す図。

【符号の説明】

１１ 過給機付発電機用エンジン（過給機付汎用エンジ
ン） １２ 燃料噴射ポンプ １４ ブーストコンペンセータ １６ コントロールラック ２７ ブーコンレバー ３３ ブーコン解除手段 ４８ 回転センサ ４９ コントローラ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 藤野 誠治 東京都日野市日野台３丁目１番地１ 日野 自動車工業株式会社内

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 過給機付汎用エンジン(11)のブースト圧
   により燃料噴射ポンプ(12)のコントロールラック(16)の
   フルラック位置を規制可能なブーコンレバー(27)を有す
   るブーストコンペンセータ(14)と、 前記ブーコンレバー(27)を前記ブースト圧の変化に拘わ
   らず強制的に燃料噴射量を増大する方向に移動させ前記
   コントロールラック(16)の規制を解除可能なブーコン解
   除手段(33)と、 前記汎用エンジン(11)の回転速度を検出する回転センサ
   (48)と、 前記回転センサ(48)の検出出力に基づいて前記ブーコン
   解除手段(33)を制御するコントローラ(49)とを備えた過
   給機付汎用エンジンのブーストコンペンセータの制御装
   置。