JPS58152149A - 燃料消費量自動制御装置 - 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】 本発明は、ディーゼルエンジンにおいて燃料噴射装置お
よび油圧管制排気弁の副シリンダ内のピストンの行程容
積を燃料性状や負荷条件等の運転条件の変化に応じて変
更して燃料噴射時期および開弁時期を最適化することに
より、最小の燃料消費状態で運転することができるよう
にした燃料消費量自動制御装置に関するものである。

ディーゼルエンジンにおいてはその使用燃料の性状ある
−いは負荷条件等の運転条件の変化に応じて燃料噴射装
置の燃料噴射開始時期および油圧管制排気弁の開弁時期
を変更することにより、少ない燃料消費状態で運転する
ことができる。

例えば、部分負荷運転の場合には油圧管制排気弁の開弁
時期を遅らせることにより、すなわち燃焼ガスの有効膨
張期間を長くして排気ガスへのエネルギーの損失を少く
することにより、熱効率の低下を防ぎ燃料消費量の増加
を抑えることができる３、また、燃料をＡ重油から性状
の悪いＣ重油に変えた場合には、燃料噴射開始時期を早
目にして燃焼による筒内最高圧の低下を防ぐことにより
、熱効率の低下を防き燃料消費量の増加を抑えることが
できる。

そこで、従来において第１図および第３図に示すような
構造により、油圧管制弁の開弁時期および燃料噴射時期
を所望の時期に調整し得るようにした開弁時期変更装置
および燃料噴射開館時期変更装置が本願と同一出願人に
よって提案されている。

すなわち、第１図の開弁時期変更装置は、開弁用の油圧
シリンダ１とその駆動源の油圧アクチュエータ２とをつ
なぐ油圧路に分岐を設け、この分岐を副シリンダ３のシ
リンダ頭に接続し、かつ副シリンダ３内のピストン４に
はシリンダ頭に向けてバネ５を課し、さらにピストン４
の後部にはストッパネジ６を配置し、このストッパネジ
６の位置をラックとピニオンの機構を利用した調整レバ
ー７によって図の左右方向に変化させるようにしたもの
である。

この装置によれば、アクチュエータ２のピストン８がカ
ム９の動きに従って圧縮行程に入ると、シリンダ室１０
内の油の圧力が上昇し始めるため、ピストン４はその圧
力を受けてバネ５を押えつけながら図の右方向へストッ
パネジ６に当る捷で移動する。そして、この状態からア
クチュエータ２のピストン８による油の圧力がさらに上
昇して排気弁バネ１１の圧力に打勝つと油圧管制排気弁
１２が開き、燃焼ガスの排気が行なわれるようになる。

従って、ピストン４が第２図に示すように行程ｄだけ動
く間、排気弁１２の開弁時期が遅れることになる。従っ
て、ピストン４の行程をストッパネジ６の位置の調整に
よって変えることにより、排気弁１２の開弁時期を所望
の時期に変えることができる。

一方、第３図の燃料噴射開始時期変更装置も同様な原理
により、スピルボート１３から吸込んだ燃料がプランジ
ャ１４によって圧縮されて噴射弁１５に送り出される通
路１６に分岐通路１７を設け、この分岐通路１７を副シ
リンダ１８のシリンダ頭に接続し、かつ副シリンダ１８
内のピストン１９にはシリンダ頭に向けてバネ２０を課
し、さらにピストン１９の後部にはストッパネジ２１を
配置し、このストッパネジ２１の位置をラックとビニオ
ンの機構を利用した調整レバー２２によって図の左右方
向に変化させるようにしたものである。

この装置によれば、プランジャ１４が燃焼カム（図示せ
ず）の動きに従って圧縮行程に入ると、シリンダ室２３
内の燃料の圧力が上昇し始めるため・ピストン１９はそ
の圧力を受けてバネ２０を押えつけながら図の左方向へ
ストッパネジ２１に当るまで移動する。そして、この状
態からプランジャ１４による燃料の圧力がさらに上昇し
て噴射ポンプ１５の開弁圧を越えると燃料噴射が行なわ
れるようになる。従って、ピストン１９が第４図に詳し
く示すように行程ｄたけ動く間、燃料噴射時期が遅れる
ことになる。従って、ピストン１９０行程をストッパネ
ジ２１の位置の調整によって変えることにより、燃料の
噴射開始時期を所望の時期に変えることができる。そし
て、このような装置を利用して油圧管制排気弁の開弁時
期および燃料噴射開始時期を適宜調整することにより、
少ない燃料消費状態で運転させることができる。

しかし、燃料性状の変化、負荷条件の変化などに応じて
副シリンダ内のピストンの行程容積をその都度手動によ
って調整しなければならず、調整に時間がかかると同時
に面倒であるという欠点がある。また、開弁時期および
燃料噴射開始時期を別々に調整するため、両者による相
乗効果が充分発揮されず、制御性４悪いとい′う欠点が
ある。

本発明はこのような欠点に鑑みなされたもので、その目
的は最適な燃料消費状態で運転するための制御を迅速に
、かつ高精度で自動的に行うことができるようにした燃
料消費量自動制御装置を提供することにある。

このために本発明は、機関の熱効率が最大となるように
燃料噴射装置の燃料噴射開始時期および油圧管制排気弁
の開弁時期を制御しつつ、各時期別の燃料消費量を計測
し、この計測値に基づき燃料消費量が最小となる燃料噴
射開始時期および油圧管制弁の開弁時期を選択し、これ
によって燃料噴射開時時期および開弁時期を再制御する
ようにしたものである。

以下、図示する実施例に基づき本発明の詳細な説明する
。

第５図は、本発明をマイクロコンピュータ等ノデイジタ
ル演算処理装置を利用して構成した場合の一実施例を示
すブロック図である。同図において、３０はプログラム
メモリ３１に予め記憶されたプログラムに従って最適な
燃料噴射開始時期および排気弁の開弁時期を決定するた
めの演算処理を行う演算処理装置、３２は演算処理装置
３０における演算結果等を一時配憶するランダムアクセ
スメモリ、３３は燃料噴射開始時期や排気弁の開弁時期
の制御に必要な各種の命令語や数値データ等を入力する
キーボード、３４は平均有効圧を算出するための連接棒
長さやクランク半径などの定数データを予め記憶すると
共に、機関の現在の運転条件における回数数、平均有効
圧および圧縮路り時の筒内圧、掃気口開時の筒内圧のそ
れぞれに対し、熱効率が最良となる筒内最高圧の目標値
や掃気口開時筒内圧の目標値などのデータを予め記憶し
ている定数メモリ、３５は燃料噴射開始時期別および排
気弁の開弁時期側に燃料消費量の変化をグラフによって
印字する印字装置、３６は燃料噴射開始時期別および排
気弁の開弁時期側に筒内圧の変化等をグラフまたは文字
により表示する表示装置、３７は筒内圧などの各種セン
サの出力信号を演算処理装置３０に転送する入力回路で
ある。

この場合、入力回路３Ｔは各種センサの出力信号がアナ
ログ信号の場合には該アナログ信号をディジタルデータ
に変換して演算処理装置３０に転送する。なお、どのセ
ンサの出力信号を演算処理装置３０に転送すべきかは装
置３０によって指示される。

３８は機関の回転数を検出するための回転マークセンサ
であって、第６図の外観図に示すように、機関の回転軸
に結合された回転体５２に設けられた回転マーク５３を
電磁的あるいは光学的に検出するセンサによって構成さ
れ、ここでは回転マーク５３をピストンの上死点に対応
する位置に設け、ピストンが上死点に達するたびに所定
パルス幅の回転マーク信号ＲＭを取り出し、この信号Ｒ
Ｍを信号ライン５４を介して本体部５１０入力回路３γ
に供給するように構成されている。従って、演算処理装
置３０はこの回転マーク信号ＲＭをサンプリングし、所
定時間内における該信号ＲＭの発生回数あるいは１発生
周期を計測することにより、機関の現在の回転数Ｎを知
ることができる。また、回転マーク信号ＲＭの周期を計
測し、その計測値を３６０等分することにより、クラン
ク角度を１度単位で知ることができる。

３９は機関の筒内圧を検出する筒内圧センサであって、
シリンダ内に設けられ、その出力信号Ｐｃｏ　は信号ラ
イン５５を介して本体部４５０入力回路３７に入力され
る。従って、演算処理装置３０ば、この筒内圧検出信号
Ｐｃｏ　を高速でサンプリングし、クランク角度を表わ
すデータと対比することにより、圧縮終り時の筒内圧Ｐ
ｃ　　おｉび掃気孔開時節内圧Ｐｃ５ｂを知ることがで
きる。また、行程容積の変化に伴って変化する筒内圧検
出信号Ｐｃｏを下死点から次の下死点に到る寸での間積
分することにより、平均有効圧Ｐｉ　　を知ることがで
きる。さらに、筒内圧検出信号Ｐｃｏを微分することに
より、現在の筒内最高圧Ｐｍｘｂを知ることができる。

この場合、ピストンが上死点に達した後の燃焼による筒
内圧と掃気時の筒内圧とは非常に大きな差がアリ、単一
の圧力センサによってこのような大きな圧力範囲に亘る
筒内圧を所定の分解能で精度良く検出することは困難で
あるため、実際にはピストンの上死点および下死点近傍
の２箇所に圧力センサを設け、所定のクランク角度を境
界にして２つの圧力センサを使い分け、これによって筒
内圧を精度良く検出できるように構成されている。

４０は掃気圧を検出する掃気圧センサであって、掃気管
に設けられ、その出力信号Ｐｓは信号ライン５６を介し
て本体部５１の入力回路３７に入力される。

４１は燃料噴射圧を検出する噴射圧センサであって、第
４図に示すように、燃料ポンプ５７の燃料吐出側のアキ
ュムレータ５８内に設けられ、その出力信号ＩＰは信号
ライ１５９を介して本体部５１の入力回路３７に入力さ
れる。この噴射圧センサ４１によって検出された燃料噴
射圧は、燃料噴射時期時期別にクランク角度に対する分
布を求め、この分布を表示装置３６の画面に表示して燃
料噴射時期を確認するために利用される。

４２は燃料流量を検出する燃料流量センサであって、第
６図に示すように、燃料ポンプ５７の入口側の燃料通路
６０に設けられ、その出力信号ＦＱは信号ライン６１を
介して本体部５１の入力回路３７に入力される。この燃
料流量センサ４２によって検出された燃料流量は、燃料
消費量が最低となる排気弁の開弁時期を決定するための
データとして利用される。

４３は排気弁の弁リフト（変位量）を検出する排気弁リ
フトセンサであって、その出力信号ＬＦＴは信号ライン
６２を介して本体部５１の入力回路３７に入力される。

次に４４は第３図に示したような機構により、燃料の噴
射開始時期を副シリンダ内のピストンの行程容積の可変
によって制御する噴射時期制御アクチュエータである。

なお、このアクチュエータ４４における副シリンダは燃
料ポンプ５７と７体に組込まれるものであるが、ここで
は副シリンダおよびピストン、ストッパネジ、ビニオン
とラック機構など燃料噴射開始時期の変更に積極的に関
与する部分を噴射開始時期制御アクチュエータと定義す
る。

４５はアクチュエータ４４におけるラックバ−６３を第
６図の矢印Ａに示す方向に移動させてストッパネジ６４
の位置を移動させるモータ、４６はラックバー６３の現
在位置を検出する位置センサであり、その出力信号は信
号ライン６５を介して本体部５１の入力回路３７に入力
される。

次に４７は、第１図に示したような機構により、排気弁
の開弁時期を副シリンダ内のピストンの行程容積の可変
によって制御するアクチュエータである。なお、このア
クチュエータ４１における副シリンダは油圧アクチュエ
ータ６６と一体に組込まれるものであるが、ここでは副
シリンダおよびピストン、ストッパネジ、ピニオンとラ
ック機構など排気弁の開弁時期の変更に積極的に関与す
る部分を開弁時期変更用のアクチュエータと定義する。

４８は、アクチュエータ４７におけるラックバー６７を
第６図の矢印Ｂに示す方向に移動させてストッパネジ６
８の位置を移動させるモータ、４９はラックバー６７の
現在位置を検出する位置センサであり、その出力信号は
信号ライン６９を介して本体部５１０入力回路３７に入
力される。

５０はモータ４５，４８を燃料噴射時期および排気弁の
開弁時期の変更量に応じて回転させるモータ制御回路で
ある。

なお、第６図において７０は排気管、７１は排気弁バネ
である。

第７図は、以上の構成において実行される燃料消費量の
自動制御のための各種演算処理の流れを示す図である。

以下、この第７図に従って第５図の構成による燃料消費
量自動制御装置の動作を説明する。

捷ず、演算処理装置３０はステップ１００の回転数検出
処理において回転マークセンサ３８の出力信号購に基づ
き機関の現在の回転数Ｎを検出する１、壕だ、ステップ
１０１　のクランク角度算出処理において回転マークセ
ンサ３８の出力信号腹に基づきクランク角度を順次算出
する。この後、演算処理装置３０はステップ１０２の圧
縮終り筒内圧検出処理において、クランク角度算出処理
によって算出されたクランク角度が圧縮終りのクランク
角度に々つだ時、筒内圧センサ３９によって検出された
筒内圧Ｐｃｏによって圧縮終り時の筒内圧Ｐｃを検出す
る。次に、演算処理装置３０はステップ１０３の筒内最
高圧算出処理において、筒内圧センサ３９によって検出
された筒内圧Ｐｃ。

を微分し、て筒内圧Ｐｃｏ　の増加率が正から負の値へ
変化する圧を筒内最高圧Ｐｍｘｂ　　として検出する。

このようにして圧縮終り時の筒内圧Ｐｃ　　および筒内
最高圧Ｐｍ　ｘ　ｂ　　が検出されるが、　演算処理装
置３０はステップ１０４においてクランク角度が１°進
む毎に平均有効圧Ｐｉ　　の算出処理を行う。

すなわち、演算処理装置３０はピストンが下死点から次
の下死点に致るまでの１サイクルの間、クランク角度算
出処理において順次算出されるクランク角度が１°進む
毎に筒内圧センサ３９により検出した筒内圧Ｐｃｏ　と
、定数メモリ３４に予、め記憶された連接棒長さ等の定
数とに基づき、Ｐｉ　＝　ｆｏ３６０Ｐｃｏ　ｄＶ　　
　　　　−−（１）で示される演算式の演算処理を実行
して平均有効圧Ｐ１　　を算出する。

々お第（２）式においてθはクランク角度（０°〜３６
０°）、ｔは連接棒長さ、ｒはクランク半径を表わす。

この場合、筒内圧センサ３９によって検出された筒内圧
Ｐｃｏは相対圧を表わすものであるため、掃気圧Ｐｓが
加算されて絶対圧を示す値に変換され、この絶対圧化さ
れた筒内圧の検出値によって平均有効圧Ｐｉ　が算出さ
れる。

次に、演算処理装置３０はステップ１００において検出
した現在の回転数Ｎに対しエンジンの熱効率が最良とな
るような筒内最高圧の目障値Ｐｍｘ（Ｎ）をステップ１
０５の第１の目標値発生処理により定数メモリ３４から
発生させる３、同様にして、ステップ１０４において算
出した現在の平均有効圧Ｐｉ　　に対しエンジンの熱効
率が最良となるような筒内最高圧の目標値Ｐｍｘ（Ｐｉ
）　　をステップ１０６の第２の目標値発生処理により
定数メモリ３４から発生させる。また、ステップ１０２
において検出した現在の圧縮終り筒内圧Ｐｃに対しエン
ジンの熱効率が最良となるような筒内最高圧の目標値Ｐ
ｍｘ（Ｐｃ）　　をステップ１０７の第３の目標値発生
処理により定数メモリ３４から発生　　　−させる。

次に、演算処理装置３０はステップ１０８の最小値選択
処理において３つの目標値ｐ　ｍ　ｘ　（Ｎ　）　＋Ｐ
ｍｘ（Ｐｉ　）　＋　　Ｐｍｘ（Ｐｃ　）のうち最小値
を選択し、この最小値を現在の運転条件（負荷および燃
料性状）において熱効率を最良とするための筒内最高圧
の目標値Ｐｍｘａ　　として決定する。

すなわち、一般にディーゼルエンジンにおいて（は、全
負荷時および規定の性状の燃料を使用している時のみ、
筒内最高圧を許容限界まで高くして熱効率が最大と々る
ように燃料噴射時期を設定しているため、部分負荷時や
性状の悪い燃料を使用した場合には筒内最高圧、平均有
効圧が低下し、熱効率も低下す“るようになる。そこで
、ここでは回転数Ｎ、平均有効圧Ｐｉ　を現在の運転条
件を表わす因子として検出し、これらの因子により筒内
最高圧がエンジンの設計上許容される範囲内で、熱効率
が最良となる圧捷で高く々るように燃料噴射開始時期を
制御するため、回転数Ｎおよびモ均有効圧Ｐｉをそれぞ
れパラメータとする筒内最高圧の目標値Ｐｍｘ（Ｎ）、
Ｐｍｘ（Ｐｉ）　　を発生させる。同時に、現状のディ
ーゼルエンジンにおいて筒内最高圧の限界は機械的強度
等の理由により、圧縮終り時の筒内圧のほぼ１．６倍程
度以下に抑える必要があるため、圧縮終り時の筒内圧Ｐ
ｃ　を検出し、この筒内圧Ｐｃ　において許容される筒
内最高圧の目標値（限界値）Ｐｍｘ　（Ｐｃ）　　を発
生させる。そして、このようにして発生させた３つの目
標値Ｐｍｘ（Ｎ）、Ｐｍｘ（Ｐｉ）、Ｐｒｎｘ（Ｐｃ）
　のうち最小値を現在の運転条件において熱効率を最良
とするだめの筒内最高圧の目標値Ｐｍｘａ　　として決
定する。

この場合、回転数Ｎ、平均有効圧Ｐｉ　、　　圧縮終り
筒内圧Ｐｃ　のそれぞれに対する筒内最高圧の目標値Ｐ
ｍｘ（Ｎ）、　Ｐｍｘ（Ｐｉ）、　ＰｍｘＣＰｃ）　　
の関係は、例えば第８図〜第１０図に示すような関係に
設定され、この関係に対応した数値データが定数〜第１
０図において縦軸および横軸は全負荷時を１００％　と
して各値を表わしている。

このようにして筒内最高圧の目標値Ｐｍｘａが決定する
と、演算処理装置３０はステップ１０９の偏差処理にお
いて筒内最高圧の目標値Ｐｍｘａと現在値Ｐｍｘ　ｂ　
　との偏差を求める。すなわち、最小値選択処理におい
て決定した目標値ＰｍｘＢと、筒内最高圧算出処理にお
いて算出した筒内最高圧の現在値Ｐｍｘｂ　　との偏差
Ｐｄｅｖｌを求める。これにより、現在の筒内最高圧Ｐ
ｍｘｂ　　を変化させるへき増減値がわかる。そこで、
演算処理装置３０はステップ１１０の噴射開始時期修正
量算出処理において、第１１図に示すような関係に設定
され、定数メモリ３４に数値データとして記憶されてい
る偏差Ｐｄｅｖ＋　　に対する噴射開始時期修正用のア
クチュエータ位置修正量データＤＡＰａｄｊ　＋　　に
基づき、偏差Ｐｄｅｖ　Ｉ　に対応したアクチュエータ
位置修正量ＡＰａｄｊｌを算出する。この後、ステップ
１１１　のラックバ−位置検出処理により、ラックバ−
位置センサ４６からラックバー６３の現在位置を検出し
、この現在位置が前記修正量ＡＰａｄｊｌ　　に対応す
る距離だけ移動するまでモータ４５を回転させる。これ
により、ラックバー６３が移動してアクチュエータ４４
内のストッパネジ（第３図参照）の位置が移動し、副シ
リンダ内のピストンの行程容積が変更される。この結果
燃料噴射開始時期が変更され、筒内最高圧は目標値Ｐｒ
ｎＸａに高められる。すなわち、燃料噴射開始時期は、
現在の運転条件における筒内最高圧の目標値Ｐｍｘａに
基づき機関の熱効率が最良となる時期に制御される。

この場合、モータ４５の１回転に対するラックバーの移
動量あるいはストッパネジの位置移動量は予め計測して
おくことができるため、ステップ１１０において算出し
たアクチュエータ位置修正量データＤＡＰａｄｊ＋　　
に対するモータ４５の回転回数データを定数メモリ３４
に予め記憶させておけば、このデータＤＡＰａｄｊｌ　
　に対する回転回数データを読出してモータ４５の回転
回数を制御することにより、燃料噴射開始時期を目標と
する時期に制御できる。このようにした場合にはラック
バ−位置センサ４６を省くことができる。

一方、演算処理装置３０はステップ１１２の掃気孔開時
節内圧算出処理において、クランク角度算出処理におい
て算出されたクランク角度が掃気孔開時のクランク角度
を示す値になった時、筒内圧センサ３９によって検出さ
れた筒内圧Ｐｃｏに基づき掃気孔開時の筒内圧Ｐｃ　ｓ
ｂを検出する。同様に、ステップ１１３の掃気孔開時掃
気圧算出処理において、掃気圧センサによって検出され
た掃気圧Ｐｓに基づき掃気孔開時の掃気圧Ｐｓｏを検出
する。

次に、演算処理装置３０はステップ１００において検出
した現在の回転数Ｎに対しエンジンの熱効率が最良とな
るような掃気孔開時節内圧の目標値Ｐｃ５（Ｎ）をステ
ップ１１４の第４の目標値発生処理により定数メモリ３
４から発生させる。同様に、ステップ１１５において算
出した平均有効圧Ｐｉ　に対しエンジンの熱効率が最良
となるような掃気孔開時節内圧の目標値Ｐｃ５（Ｐｉ）
　　をステンブ１１５の第５の目標値発生処理により定
数メモリ３４から発生させる。また、ステップ１１３　
において検出した掃気孔開時の掃気圧Ｐｓｏ　　に対し
エンジンの熱効率が最良となるような掃気孔開時開内圧
の目標値Ｐｃ５（Ｐｓｏ）　　をステップ１１６の第６
の目標値発生処理により定数メモリ３４から発生させる
。

次に、演算処理装置３０Ｕステツプ１１１の最大値選択
処理において３つの目標値Ｐｃ５（Ｎ）　。

Ｐｃ５（Ｐｉ）　、　Ｐｃ５（Ｐｓｏ）　　のうち最大
値を選択し、この最大値を現在の運転条件（負荷および
燃料性状）において熱効率を最良とするだめの掃気孔開
時開内圧の目標値Ｐｃ５ａとして決定する。

すなわち、一般にディーゼルエンジンにおいては、全負
荷時および規定の性状の燃料を使用している時のみ、掃
気孔開時の筒内圧を許容限界まで高くして熱効率が最大
となるように排気弁の開弁時期を設定しているため、部
分負荷時や性状の悪い燃料を使用した場合には平均有効
圧や掃気孔開時の筒内圧が低下し、熱効率も低下するよ
うになる。

そこで、ここでは掃気孔開時の筒内圧がエンジンの設計
上許容される範囲内で、熱効率が最良となる圧まで高く
なるように排気弁の開弁時期を制御するため、まず回転
数Ｎ、平均有効圧Ｐ１　　を現在の運転条件を表わす因
子として検出し、これらの因子をそれぞれパラメータと
して掃気孔開時開内圧を可能な限り高くする掃気孔開時
開内圧の目標（直ＰＣ３（Ｎ）　、　Ｐｃ５ＣＰｉ）　
　を発生させる。同時に、ディーゼルエンジンにおいて
掃気孔開時開内圧は、掃気の逆流を防ぐために掃気孔開
時の掃気圧より低くしなければならないという条件があ
るため、前記２つの目標値とともに現在の掃気圧Ｐｓ　
の条件において許容される掃気孔開時の筒内圧の目標値
（限界値）　Ｐｃ５（Ｐｓｏ）を発生させる。そして、
このようにして発生させた３つの目標値Ｐｃ５（Ｎ）、
　Ｐｃ５（Ｐｉ）　、　Ｐｃ５（Ｐｓｏ）　　のうち最
大値を現在の運転条件において熱効率を最良とするため
の掃気孔開時の筒内圧の目標値Ｐｃ５ａとして決定する
。

この場合、回転数Ｎ、平均有効圧Ｐｉおよび掃気孔開時
掃気圧Ｐｓｏのそれぞれに対する掃気孔開時開内圧の目
標値Ｐｃ５（Ｎ）　、　Ｐｃ５（Ｐｉ）、Ｐｃ５（Ｐｓ
ｏｌ）の関係は、例えば第１２図〜第１４図に示すよう
な関係に設定され、この関係に対応した数値データが定
数メモリ３４に予め記憶されている。なお、第１２図〜
第１４図において縦軸および横軸は全　−負荷時を１０
０％　として各値を表わしている。。

このようにして掃気孔開時開内圧の目標値Ｐｃ５ａが決
定すると、演算処理装置３０はステップ１１８の偏差処
理において目標値Ｐｃ　ｓａと現在値Ｐｃ５ｂとの偏差
を求める。すなわち、最大値選択処理において決定した
目標値Ｐｃ５ａ　と、掃気孔開時節内圧算出処理におい
て算出した掃気孔開時開内圧の現在値Ｐｃ５ｂとの偏差
Ｐｄｅｖ２　を求める。これにより、掃気孔開時開内圧
の現在値Ｐｃ５ｂを変化させるべき増減値がわかる。そ
こで、演算処理装置３０はステップ１１９の開弁時期修
正量算出処理において、第１５図に示すような関係に設
定され、定数メモリ３４に数値データとして記憶されて
いる偏差Ｐｄｅｖ２　　に対する開弁時期修正用のアク
チュエータ位置修正量データＤＡＰａｄｊ２に基づき、
偏差Ｐ　ｄｅｖ２　に対応したアクチュエータ位置修正
量ＡＰａｄｊ２　　を算出する。

この後、ステップ１２０のラックバ−位置検出処理によ
り、ラックバ−位置センサ４９からラックバー６７の現
在位置を検出し、この現在位置が前記修正量ＡＰ　ａｄ
ｊ　２に対応する距離だけ移動するまでモータ４８を回
転させる。これにょ９、ラックバー６７が移動してアク
チュエータ４７内のストッパネジ（第１図参照）の位置
が移動し、副シリンダ内のピストンの行程容積が変更さ
れる。

この結果排気弁の開弁時期が変更され、掃気孔開時開内
圧は目標値Ｐ　ｃｓａに高められる。すなわち、排気弁
の開弁時期は、現在の運転条件において機関の熱効率が
最良となるように目標値Ｐｃ５ａに対応した時期まで遅
らされる。

この場合、モータ４８の１回転に対するラックバ−の移
動量あるいはストッパネジの位置移動量は予め計測して
おくことができるため、ステップ１１９において算出し
たアクチュエータ位置修正量データＤＡＰａｄｊ２に対
するモータ４８の回転回数データを定数メモリ３４に予
め記憶させておけば、このデータＤＡＰａｄｊ２に対す
る回転回数データを読出してモータ４８の回転回数を制
御することにより、排気弁の開弁時期を目標とする時期
に制御できる。このようにした場合にはラックバ−位置
センサ４９を省くことができる。

演算処理装置３０は以上のようにして燃料噴射時期およ
び排気弁の開弁時期を制御するが、この制御によって平
均有効圧Ｐｉ　　などの発圧は高圧側へ移行される。す
ると、演算処理装置３０はこの新たな平均有効圧Ｐｉ　
などの発圧をパラメータとして同様な制御を繰り返し行
うようになる。この結果、燃料噴射開始時期と排気弁の
開弁時期は、最終的には現在の回転数Ｎと燃料性状にお
いて熱効率が最良となる時期に最適化される。

一方、演算処理装置３０は以−ヒのような最適化制御を
行っている間、ステップ１２１　の最低燃費選択処理に
おいて各燃料噴射開始時期別および各開弁時期側の燃料
流量ＦＱをセンサ４２によってる。この場合、燃料流量
ＦＱの計測時間はタイマ７２によって規定される。

次に演算処理装置３０は、燃料消費量の分布に基づき燃
料消費量が最小となる燃料噴射開始時期および排気弁の
開弁時期を選択する。そして、これらの時期を示すデー
タに基づきステップ１１０および１１９において燃料噴
射開始時期および排気弁の開弁時期を再調整する。これ
によって、燃料噴射開始時期および排気弁の開弁時期は
燃料消費量が最小となる時期に自動制御される。

このように燃料噴射開始時期および排気弁の開弁時期の
両方を同時に制御することにより、両者による相乗効果
が充分発揮され、現在の負荷などの運転条件において最
小の燃料消費量で運転することができる。

一方演算処理装置３０ば、ステップ１２１　において求
めた燃料消費量の分布をステップ１２２の印字・表示処
理により印字装置３５に転送し、第６図に示すように横
軸をクランク角度ｄｅｇ　、縦軸を燃料消費量ｑとして
各燃料噴射開始時期別および各開弁時期側の燃料消費量
の分布をグラフによって印字させる。

また、噴射圧センサ４１および排気弁リフトセンサ４３
の出力信号ＩＰ　、　ＬＦＴに基づき所定のクランク角
度毎に噴射圧分布および弁リフト状態の分布を検出し、
これらの各分布を表示装置３６に転送してグラフによっ
て表示させる。第６図においては、クランク角度に対す
る弁リフト状態の分布（記号Ｃ）、筒内圧の変化（記号
Ｄ）および噴射圧分布（記号Ｅ）の表示例を示している
。

なお、燃料消費量が最小となる燃料噴射開始時期および
排気弁の開弁時期は、演算処理装置３０の選択処理によ
って決定しているが、印字装置３５によつそ印字された
燃料消費量の分布を見てオ耳レータが決定し、これをキ
ーボード３３から入力して再調整するようにしても良い
。

ところで、以上においてはシリンダが単一のエンジンを
想定して説明したが、複数のシリンダを有するエンジン
においても同様に実施できるものである。また、燃料噴
射開始時期および排気弁の開弁時期を制御するアクチュ
エータには、ビニオンとラックの機構を用いているが、
ストッパネジをモータによって直接動かすようにしても
良い。

さらに、マイクロコンピュータ等のディジタル演算処理
装置によって各種の演算処理および制御を行っているが
、演算内容に応じた専用の回路を組合せて構成するよう
にしても良い。

以−Ｆの説明から明らかなように本発明によれば、運転
条件に応じて燃料消費量を最小とするだめの制御を迅速
に、かつ高精度で自動的に行うことができ、省燃費化を
図る上で優れた効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第４図は従来装置の一例を示す図、第５図
は本発明の一実施例を示すブロック図、第６図はその外
観図、第７図は制御に用いる各種演算処理の流れを示す
フロー図、第８図〜第１５図は制御に用いる各種定数と
変数との関係の一例を示す図である。 ３０・・・・演算処理装置、３１・・・・プログラムメ
モリ、３３・・・・キーボード、３４・・・・定数メモ
リ、３６・・・拳表示装置、３７・・・・入力回路、３
８・・・・回転マー久センサ、３９・・・・筒内圧セン
サ、４０・・・・掃気圧センサ、４１・・・・噴射圧セ
ンサ、４２・・・・燃料流量センサ、４３・・・・排気
弁リフトセンサ、４４・・・・噴射時期制御アクチュエ
ータ、４５，４８・―・・モータ、４７・・・・開弁時
期制御アクチュエータ、５２・・・・回転体、６４．６
８・・・・ストッパネジ。 特許出願人　三井造船株式会社 代理人　山川数機（ほか１名） 第４図 第１２図 第１４図 一碑微氾°−）内ｅ榊気圧 第１３図 第１５図 Ｐｓ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 燃料ポンプに設けられた副シリンダ内のピストンの行程
   容積の可変により燃料噴射時期が制御可能に構成された
   燃料噴射装置と、油圧アクチュエータに設けられた副シ
   リンダ内のピストンの行程容積の可変により開弁時期が
   制御可能に構成された油圧管制排気弁と、内燃機関の回
   転数を検出する回転数検出手段と、１機関サイクルにお
   ける平均有効圧を検出する平均有効圧検出手段と、圧縮
   行程終了時の筒内圧を検出する第１の圧力検出手段と、
   １機関サイクルにおける筒内最高圧を検出する第２の圧
   力検出手段と、掃気圧を検出する第３の圧力検出手段と
   、筒内圧を検出する第４の圧力検出手段と、前記回転数
   の検出値に対する筒内最高圧の目標値を発生する第１の
   目標値発生手段と、前記平均有効圧の検出値に対する筒
   内最高圧の目標値を発生する第２の目標値発生手段と、
   前記圧縮行程終了時の筒内圧の検出値に対する筒内最高
   圧の目標値を発生する第３の目標値発生手段と、前記回
   転数の検出値に対する掃気孔開時の筒内圧の目標値を発
   生する第４の目標値発生手段と、前記平均有効圧の検出
   値に対する掃気孔開時の筒内圧の目標値を発生する第５
   の目標値発生手段と、前記掃気圧の検出値に対する掃気
   孔開時の筒内圧の目標値を発生する第６の目標値発生手
   段と、前記３つの筒内最高圧の目標値のうち最小値と前
   記筒内最高圧の検出値との偏差を演算し、この演算値に
   応じて前記燃料噴射装置における副シリンダ内のピスト
   ンの行程容積を制御する第１の制御手段と、前記３つの
   掃気孔開時の筒内圧の目標値のうち最大値と前記掃気孔
   開時の筒内圧の検出値との偏差を演算し、この演算値に
   応じて前記油圧アクチュエータにおける副シリンダ内の
   ピストンの行程容積を制御する第２の制御手段と、運転
   条件の変化に応じた燃料噴射時期側および開弁時期側の
   単位時間当りの燃料消費量を計測する燃料消費量計測手
   段と、前記燃料消費量の計測値に基づき燃料消費量が最
   小となる燃料噴射時期および油圧管制排気弁の開弁時期
   を選択する選択手段とを具備し、 前記燃料噴射装置および油圧アクチュエータの副シリン
   ダ内のピストンの行程容積を前記選択手段により選択さ
   れた燃料噴射時期および開弁時期に対応した行程容積に
   再制御することにより、最小の燃料消費状態で運転させ
   るようにした燃料消費量自動制御装置。