JPS5812460B2 - 内燃機関の最大燃料噴射量制御装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は内燃機関用の最大燃料噴射量制御装置に関する
。

ディーゼル機関の運転に際し、燃料供給量が過剰となり
、燃料が不完全燃焼して排気ガス中に黒煙が含まれるの
を防止するため、最大負荷時に燃料供給量が所定の最大
燃料供給量を越えることがないようにラック位置を制御
する必要がある。

ここにラックとは燃料噴射ポンプにおいてピニオンを介
して噴射量変化用のプランジャを回動させるのに用いら
れるコントロールラックを意味する。

このため、従来の電子式調速機では、要求最大燃料噴射
量を相当するラック位置に換算し、この目標ラック位置
設定値に対し検出された実際のラック位置を示す信号を
フィードバックさせることにより最大燃料供給量をこえ
ることがないように制御を行なっていた。

従って、ラック位置を設定された値に正確に制御するた
めには制御系の利得を大きくすればよいが、利得を大き
くすると制御系の安定性が損なわれ、ハンチング等の異
常状態を呈することとなり、また、アクチュエータ部分
のヒステリシス特性のために生ずる制御誤差が生ずるの
で、利得を大きくすることによって制御系の制御精度の
著しい向上を期待することはできない。

本発明の目的はラック位置の制御を安定且つ正確に制御
できるようにした内燃機関用の最大燃料噴射量制御装置
を提供することにある。

以下図示の実施例により本発明を詳細に説明する。

第１図には本発明を適用した電子式調速機の一実施例が
ブロック図で示されている。

この調速機１はアクセル操作量に相応したアクセル信号
Ｓ１を発生するアクセル信号発生器２と、機関の回転数
に相応した大きさの回転数信号Ｓ２を発生する回転数信
号発生器３と、燃料噴射装置のラック位置に相応したラ
ック位置検出信号Ｓ３を発生するラック位置検出回路４
とを有している。

これらの信号Ｓ０乃至Ｓ３は、機関の回転数をその負荷
変動に拘らずアクセル操作量に応じた＝定の値に保持す
るように燃料噴射量を調整する機関の調速域における制
御信号を作るため、調速域用制御信号発生器５に入力さ
れており、この信号発生器５からの調速域用制御信号Ｓ
４は優先判別回路６を介してラック駆動回路７に入力さ
れる。

回転数信号Ｓ２は全負荷用制御電圧発生器８に入力され
、ここで機関が全負荷状態のとぎに、機関の回転数に対
して機関に与えるべき所定の最大燃料供給量を規定する
最大燃料供給特性に応じた全負荷用制御信号、即ち、全
負荷時の所定の最大燃料噴射量特性が得られるラック位
置に相応する全負荷用制御信号Ｓ，が作られて出力され
る。

信号Ｓ５は一方の入力端子にラック位置検出信号が入力
されている比較積分回路９の他方の入力端子に入力され
ている。

比較積分回路９はその両入力信号の差分、即ち設定され
るべき所定のラック位置と実際のラックの位置との差分
を積分し、一方，加算回路１０は信号発生器８からの出
力と信号Ｓ３ とを加算し、全負荷用制御信号Ｓ，をラ
ック位置検出信号によって増方向又は減方向にシフトす
る。

各出力信号Ｓ６，Ｓ７は夫々他の加算回路１１により加
算され、加算回路１０からの出力を比較積分回路９から
の出力で補正されて、全負荷時ラック制御信号Ｓ８ と
して優先判別回路６に入力されている。

優先判別回路６は、調速域用制御信号Ｓ４のレベルが全
負荷時ラック制御信号Ｓ８のレベルより低い場合には調
速域用制御信号Ｓ４をラック駆動回路７に入力し、信号
Ｓ４のレベルが信号Ｓ８のレベルより高い場合には全負
荷時ラック制御信号Ｓ，を２ツク駆動回路７に入力する
ようになっている。

尚、符号１２で示されているのは、信号Ｓ４と信号Ｓ８
のいずれのレベルが高いかを判定して、調速機１が調速
域で作動している場合にのみ比較積分回路９の積分動作
をホールドし、最大燃料噴射量制御域に入る過渡時のラ
ック位置の行きすぎ、即ち、燃料の過剰供給を抑制する
ための比較判定回路である。

第２図には、調速機１の一部分が回路図にて示？れてい
る。

ここでＡ１〜Ａ８は演算増幅器、Ｒ１〜Ｒ４２は抵抗器
である。

全負荷用制御電圧発生器８は演算増幅器Ａ乃至丸を主体
に構成されており、演算増幅器Ａ０乃至Ａ３には夫々回
転数信号Ｓ２が入力されている。

回転数信号Ｓ２は第３図ａに示す如く、回転数Ｎが増大
するに従ってそ？レベルＬｓ２が低下する信号であり、
各演算増幅器の入力端子のバイアス電力値及び帰還量を
適宜設定することにより、各演算増幅器の出力電圧ｖ１
，ｖ２，ｖ３は夫々第３図ｂ乃至ｄに示される特性にて
出力される。

これらの出力電圧Ｖ，ｖ２，ｖ３は抵抗器Ｒ１，Ｒ２，
Ｒ３を介して演算増幅器Ａ４の反転入力に印加され、こ
こで反転加算されてその出力から第４図に示す如き全負
荷用制御信号Ｓ，が出力される。

同時に、出力電圧ｖ１，ｖ２，Ｖ３は加算回路１０にお
いて抵抗器Ｒ２３〜Ｒ２５を介して演算増幅器Ａ，の反
転入力に印加され、抵抗器Ｒ２６を介してその反転入力
に印加されているラック位置検出信号Ｓ３ と加算され
て出力される。

従って、この加算回路１０からの出力信号Ｓ７は第４図
に示される特性曲線をラック位置の変化に従って上又は
下にずらせた恰好の信号（図中点線で示す）を得ること
ができる。

図示の実施例では端子１３に印加される信号Ｓ３はラッ
ク位置が燃料供給量を増大させる方向に変位するに従っ
てそのレベルが低下するように設定されており、従って
、燃料供給量が増大すると第４図に示される特性曲線は
下方にシフトし、逆に燃料供給量が減少すると第４図に
示される特性曲線は上方にシフトすることになる。

比較積分回路９は演算増幅器Ａ６の出力と反転？力との
間にコンデンサＣ１を接続して成る積分回路であり、ラ
ック位置検出信号Ｓ３と全負荷用制御信号Ｓ，とか、夫
々入力抵抗器Ｒ３，Ｒ３を介して反転入力端子及び非反
転入力端子に印加されている。

このため、全負荷運転時のラック位置制御において、駆
動部分のヒステリシス特性等の原因によって信号Ｓ，に
よって規定されるラック位置と実際に制御されたラック
位置とが異なる場合には、この比較積分回路９によりそ
の差分を積分して、出力信号Ｓ６が得られる。

信号Ｓ６及びＳ７は演算増幅器Ａ７の反転入力に夫々抵
抗器Ｒ３６，Ｒ３５を介して入力され、加算結果の信号
？８は調速域用制御信号発生器５からの信号Ｓ４と優先
判別回路６にて優先判別される。

優先判別回路６はダイオードＤ１と抵抗器Ｒ４２とから
成っている。

信号Ｓ４は抵抗器Ｒ４２を介してダイオードＤ１のアノ
ードに印加され、一方信号Ｓ８はダイオードＤのカソー
ドに印加されているので、出力端子１４における電圧は
、信号Ｓ４のレベルが信号Ｓ８のレベルよりも小さい場
合には信号Ｓ４のレベルがそのまま出力される。

一方、信号Ｓ４のレベルが信号Ｓ８のレベルよりも大き
くなると、出力端子１４における電圧は信号Ｓ４のレベ
ルに拘わらず、信号Ｓ８のレベルに保持されたままとな
る。

即ち、信号Ｓ４のレベルは信号Ｓ８のレベルでレベル制
限を受けて取出される。

従って、優先判別回路６からの制御信号Ｓ，は第５図に
示す如く、アクセル操作量θに従って変化し、その最大
レベルは回転数によって異なり、その回転数に対する特
性は全負荷用制御信号発生器８によって規定されること
になる。

そし？この制御信号Ｓ，は電磁アクチュエータの如き駆
動部材を含むラック駆動回路に印加され、この制御信号
Ｓ９ に従ってラック位置が制御される。

比較判別回路１２の演算増幅器Ａ８０両入力には調速域
制御信号Ｓ４と信号Ｓ８ とが、夫々抵抗器Ｒ４，Ｒ３
，を介して入力されており、調速域制御信号Ｓ４のレベ
ルが出力信号Ｓ８のレベルよりも小さい時に演算増幅器
Ａ８の出力が低レベルとなり、抵抗器Ｒ４０を介して演
算増幅器Ａ４の反転入力を低レベルとして比較積分回路
９の積分動作をホールドする。

次にこの電子式調速機１の動作について説明する。

機関が調速域にて運転されていると、信号Ｓ４のレベル
は信号Ｓ８のレベルより低いので、ラック駆動回路７は
調速域用制御信号Ｓ４にて、機関の負荷の変動に拘らず
回転速度が一定となるように制御されている。

次に、機関の負荷が増大する等の理由で機関が最大燃料
噴射量制御域にて運転されるようになると信号Ｓ４のレ
ベルが信号Ｓ８のレベルより高くなり、比較積分回路９
０ホールド状態が解除される。

従って比較積分回路９においては回転数に対応して定ま
った最大燃料噴射量を機関に与えるラック位置にラック
を位置させる信号である全負荷用制御信号Ｓ５と実際の
ラック位置に基づいて作られるラック位置検出信号Ｓ３
とが入力されて、両信号の差分が積分されて出力される
。

従って、若し両信号に差があると、出力信号Ｓ６ は緩
やかに変化するので加算回路１０からの出力信号Ｓ７を
加算回路１１において徐々に補正して実際のラック位置
が設定位置になるようにラックの位置制御が行なわれる
。

従って、従来のように単にラック位置信号のフィードバ
ック量を増大させるのと異なり、誤差の値の積分値で補
正するようにしたためハンチング等の障害なしに高精度
の位置制御を行なうことができる。

このため、制御精度の低さに基づく過剰燃料供給を防止
することができる。

更に、加算回路１０では全負荷用制御信号発生器８から
の信号をラック位置検出信号Ｓ３によってレベルシフト
しているので、単に信号Ｓ，を信号Ｓ６によヴ補正する
のに比べて、積分動作による応答遅延のため、負荷が急
激に変化した場合に生ずるラックの過剰燃料供給領域へ
の突入を防止することができる。

即ち、負荷が急激に増大したとすると、ラック位置は急
激に燃料増の方向へ移動することになるが、比較積分回
路ではこの激しい変化に直ちに応答することができず、
従って制御遅れを生じることとなるが、この時、加算回
路１０には信号Ｓ３が入力されて信号Ｓ５のレベルを所
定値より直ちに小さ《するようにシフトするので、この
制御遅れのためにラックが過剰燃料供給領域に突入する
のを防止することができる。

第６図には機関が調速域にて運転されている場合に比較
積分回路８の積分動作をホールドするためのホールド回
路の他の実施例が示されている。

？ールド回路２０は電界効果トランジスタ（以下ＦＥＴ
と略称する）ＴＲ１，ＴＲ２の各ゲートにダイオードＤ
２，Ｄ３を介して演算増幅器Ａ８の出力信号が印加され
ている。

演算増幅器Ａ８は比較判別器１２′を構成するものであ
り、この比較判別器１２′は第２図に示す比較判別器１
２と同一の目的で設けられているが、機関が調速機で作
動している場合にその出力レベルが高レベルとなる点が
僅かに異なるのみである。

ここでＲ４〜Ｒ４８は抵抗器であり、第２図と同一の部
分は同一の符号を付してある。

このような構成によると、機関が調速域で作動している
と、ダイオードＤ２，Ｄ３の接続点の電位が高レベルと
なるので各ＦＥＴのゲートが高レベルとなってＦＥＴ
ＴＲ１，ＴＲ２は共に導通状態となる。

従ってコンデンサＣ０が短絡されると共に、信号Ｓ３，
Ｓ，はホールド回路２０を介して共に抵抗器Ｒ３６に印
加されるので積分動作は行なわれない。

機関が最大燃料噴射量制御域で作動するようになると、
ダイオードＤ２，Ｄ３の接続点の電位は低レベルとなり
、ＦＥＴ ＴＲ１，ＴＲ２が共に非導通状態となるため
、コンデンサＣ０の短絡状態が解除され、積分動作が開
始される。

本発明によれば、上記の如く、ラック位置制御を行なう
に当り、ラックの設定位置と実際の位置との差を積分し
てフィードバックするように制御系が構成されているの
で駆動系のヒステリシス特性に基づく制御誤差を極めて
小さく押えることができ、また制御ループにおいてハン
チングを生じることがないので、極めて精度の高い良好
なラック位置制御を行なって全負荷時に所与の最大燃料
供給量特性に従った燃料供給を行なうことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例の概略ブロック図、第２図は第
１図の実施例の部分回路図、第３図ａ乃至第３図ｄ、第
４図及び第５図は動作説明のための特性図、第６図は第
２図に示すホールド回路の他め実施例を示す回路図であ
る。 １……調速機、２―…アクセル信号発生器、３……回転
数信号発生器、４……ラック位置検出回路、５……調速
域用制御信号発生器、８……全負荷用制御信号発生器、
９…ｌ比較積分回路、１０，１１……加算回路、Ｓ３一
…ラック位置検出信号、Ｓ４……調速域用制御信号、Ｓ
５…一全負荷用制御信号、Ｓ８……全負荷時ラック制御
信号。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 全負荷時の所定の最大燃料噴射量特性が得られるラ
   ック位置に相応する全負荷用制御信号を出力する全負荷
   用制御信号発生器と、ラック位置に相応して大きさが変
   化するラック位置検出信号を出力するラック位置検出回
   路とを備え、前記全負荷用制御信号と前記ラック位置検
   出信号とに従った全負荷時ラック制御信号により全負荷
   時にラックを前記所定の最大燃料噴射量特性に従って位
   置制御するようにした内燃機関の最大燃料噴射量制御装
   置において、前記全負荷用制御信号と前記ラック位置検
   出信号との差を積分して出力する比較積分回路と、該比
   較積分回路からの出力によりラック駆動信号を補正する
   手段とを備えたことを特徴とする内燃機関の最大燃料噴
   射量制御装置。