JPS631780A - エンジンコンプレツサの電子制御装置 - 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】 産業上の利用分野 この発明は、エンジンによってコンプレッサを駆動する
エンジンコンプレッサの電子制御装置に関するものであ
る。

従来の技術 従来、エンジンコンブレフすにおいては、適当な手段に
よりコンブレフすの空気圧を検出し、その空気圧が一定
の圧力となるようにエンジン回転数を制御するようにし
ている。

第７図は、従来におけるこの種の制御装置を示しており
、図において、（１）はエンジン、（２）は、該エンジ
ン（１）の回転数を調節する機械式のガバナを示してい
る。（３）は、上記のエンジン（１）によって駆動され
るコンブレフ、すを示し、エアクリーナ（４）及び吸気
調整弁（５）を介して吸入した空気を、このコンプレッ
サ（３）によって圧縮してからエアタンク（６）側に吐
出して貯蔵し、そのエアタンク（６）に貯蔵された圧縮
空気を、エアフィルタ（７）及びエアマニホールド（８
）を介して取り出して、各種の用途に使用するようにし
ている。

前記機械式のガバナ（２）には、空気圧によって該ガバ
ナ（２）を制御するスピードレギュレータ（９）が、リ
ンク（１０）を介して連結されている。そして、前記エ
アタンク（６）吐出側の空気を配管（ｌｌａ）によって
取り出し、圧力調整弁（１２）等を介してコントロール
した空気を、同じく配管（１１ｂ　）を介して前記スピ
ードレギュレータ（９）へ供給し、エアタンク（６）の
圧縮空気圧の圧力に応じてガバナ（２）を変位させるこ
とにより、エンジン（１）の回転数を制御するようにな
っている。また、上記の圧力調整弁（１２）等を介して
コントロールした空気は、同様にして配管（１１Ｃ）を
介して前記の吸気調整弁（５）に供給されており、それ
によって始動時等において吸気調整弁（５）を制御する
ようになっている。なお、（１３）は、前記配管（ｌｌ
ａ）の途中を分岐させて設けた始動放出弁を示し、この
始動放出弁（１３）は通常時には手動操作によって閉鎖
されている。

上記の制御装置では、始動時には、次のような手順で操
作が行なわれる。まず、コンプレッサ（３）の抵抗を少
なくするために、排気側の始動放出弁（１３）を手動に
よって開弁する一方、吸気側の吸気調整弁（５）を圧力
調整弁（１２）からの空気圧によって閉弁する。そして
、エンジン（２）の立ち上がり後に吸気調整弁（５）を
開弁して、エアクリーナ（４）からの空気をコンプレッ
サ（３）に導入する。そして、暖気運転完了後に始動放
出弁（１３）を閉弁して蓄圧を開始するようになってい
る。

発明が解決しようとする問題点 上記従来技術のような空気圧制御のものでは、制御用配
管内に混入した水滴が凍結することによって各種の弁が
固結したり、配管が損傷することにより、動作不良が生
じやすく故障の原因になるという問題点があった。。

この発明は、このような問題点に鑑みて、動作不良が生
じることがなく、しかも低コストで製作することのでき
る電子制御装置を提供することを目的としてなされたも
のである。

問題点を解決するための手段 上記目的を達成するための手段を、この発明の一実施例
に対応する第１図を用いて説明する。すなわち、この発
明は、エンジン（２１）によって駆動されるコンプレッ
サ（２２）と、そのコンプレ。

す（２２）の空気圧を電気的に検出する空気圧検出手段
（３３）と、同じくコンプレッサ（２２）の吸・排気側
を電気的に開閉する吸気・排気開閉手段（２５）　　（
３５）と、前記空気圧検出手段（３３）からの入力信号
に応じて上記吸気・排気開閉手段（２５）（３５）への
電気信号の制御を行なう開閉制御手段（４８）とを有し
てなることを特徴とするものである。

作　　用 空気圧検出手段（３３）によって検出された空気圧は、
電気信号として開閉制御手段（４８）に入力される。開
閉制御手段（３０）では、上記空気圧検出手段からの入
力信号に応じて、吸気開閉手段（２５）及び排気開閉手
段（３５）への電気信号の制御が行なわれ、それによっ
てコンプレッサ（２２）への空気の流入・流出が自動的
に調節される。

実施例 以下、この発明の一実施例を図面に基づいて詳細に説明
する。第１図において、（２１）はエンジン、（２２）
はコンプレッサ、（２３）はエアタンクを示している。

上記のコンプレッサ（２２）は、従来と同様にエンジン
（２１）によって駆動されるようになっており、エアク
リーナ（２４）及び吸気電磁弁（２５）を介して吸入し
た空気を圧縮して、前記のエアタンク（２３）側に吐出
する。このエアタンク（２３）内に溜められた空気は、
エアフィルタ（２６）を介してエアマニホールド（２７
）に送られ、そのエアマニホールド（２７）に設けたサ
ービスバルブ（３４）　　（３４）　　（３４）より取
り出される。なお、（３５）は、エアフィルタ（２６）
とエアマニホールド（２７）との間を分岐させて設けた
始動電値放出弁を示している。

（２８）は、エンジン（２１）の燃料コントロールラッ
ク（２９）を変位させるアクチュエータ、（３０）は、
このアクチュエータ（２８）への電気量即ち電圧を制御
するコントローラを示している。（３１）は、エンジン
（２１）の回転数を検出する回転ピックアップ、（３２
）は、エンジン（２１）の冷却水温を検出する冷却水温
検出器を示す０回転ピンクアップ（３１）の電気信号は
、前記メインコントローラ（３０）の回転数制御部（５
０）へ入力される。

また、（３３）は、エアタンク（２３）に接続された圧
力変換器を示し、この圧力変換器（３３）によって、エ
アタンク（２３）内の空気圧を電気信号に変換し、その
電気ｌｆｉ号をサブコントローラ（４８）へ入力するよ
うになっている。

第２図及び第３図は、前記アクチュエータ（２８）の−
例としてのリニアロータリーソレノイドを示している。

このアクチュエータ（２８）は、その中央部にコイル（
３６）を備え、かつケース（３８）に固定されたステー
タコア（３７）と、回転軸（３９）に取り付けられ、か
つ前記ステータコア（３７）に対向して配置されたアー
マチュアコア（４０）とからなるものであり、前記コイ
ル（３６）に通電すると、アーマチュアコア　（４０）
が、上記の回転軸（３９）を支点として第２図の反時計
まわりに回動するようになっている。アーマチュアコア
（４０）ノー端には、水平方向に配置された横長のスプ
リング受け（４１）が取り付けられており、このスプリ
ング受け（４１）と、ケース（３８）に取り付けたヒン
（４２）トの間にリターンスプリング（４３）が介装さ
れている。また、同じくアーマチュアコア（４０）の−
端側には、リンク（４４）の−端側が連結されている。

このリンク（４４）の他端側は、第１図に示すように、
エンジン（２１）の燃料噴射装置のコントロールラック
（２９）に連結されている。

すなわち、メインコントローラ（３０）からの電気信号
によってアーマチュアコア（４０）が回動すると、それ
と連動して上記のコントロールランク（２９）が変位す
るとともに、アーマチュアコア（４０）の回転力と、こ
のリターンスプリング（４３）の力が釣り合った位置で
アーマチュアコア（４０）が停止し、それによってコン
トロールランク（２９）が−定の燃料噴射位置に保持さ
れることになる。

また、前記のスプリング受け（４１）の背面側には、前
記のケース（３８）に固定されたストッパ（６０）が配
置され、このストッパ（６０）によってスプリング受け
（４１）の位置規制をして、無通電状態において上記の
リターンスプリング（４３）によって押し戻されるアー
マチュアコア（４０）を保持するようにしている。なお
、前記リンク（４４）の長さは、第２図に示すように、
スプリング受け（４１）がストッパ（６０）に当接して
位置規制がなされた状態において、前記の燃料噴射装置
のコントロールランク（２９）が燃料停止位置となるよ
うに設定されている。すなわち、アーマチュアコア（４
０）が第２図の反時計まわりに回動すると、上記のコン
トロールラック（２９）が燃料増方向に移動することに
なる。

次に、（６１）は、前記のアーマチュアコア（４０）の
上方において水平方向に配置された横長のレバーを示し
ている。このレバー（６１）は、その−端側において上
下方向の支軸（５２）を介して前記のケース（３８）に
水平方向回動自在に取り付けられている。このレバー（
６１）の他端側には、第３図に示すように、下方に延び
る被保合部（６３）が延設されている。　　（６４）は
、同じく前記のケース（３８）の上部側に設りすられた
ラック位置センサを示し、このラック位置センサ（６４
）から突出したシャフト（６５）が、上記のレバー（６
１）の中間部分に接続されている。すなわち、コンプレ
ッサ（２２）の負荷が増大すると、前記のアーマチュア
コア（４０）は、負荷増大による回転数の低下を避ける
ために、前記のメインコントローラ（３０）からの電気
信号によってコントローラ、り（２９）を更に燃料増方
向に移動させるように反時計まわりに回動する。そして
、前記のスプリング受け（４１）から上方に突出する係
合部（６６）が上記の被保合部（６３）に係合し、それ
によって上記レバー（６１）がアーマチュアコア（４０
）に連動しながら前記の支軸（６２）を支点として回動
して、前記のシャツ）　（６５）をランク位置センサ（
６４）の方へ押し込むことになる。そのシャフト（６５
）の移動量は、上記のスプリング受け（４１）にリンク
（４４）を介して連結されたコントロールランク（２９
）の移動量と比例している。上記のラック位置センサ（
６４）では、上記シャツ）　（６５）の位置を電気信号
に変換して、第１図に示すように、前記のメインコント
ローラ（３０）に入力する。

第４図には、この実施例におけるエンジン回転数に対す
る最大ランク位置制御特性を示すグラフを示している０
図において、グラフ上のＡ点は定格回転数ｎＱにおける
コントロールランク（２９）の位置ｉｏを示している。

メインコントローラ（３０）に設けた燃料制限回路（６
７）には、上記定格回転数ｎＱにおけるコントロールラ
ンク（２９）の位置！０に対応するシャツ）　（６５）
の位置に関する常数が予め設定されている。したがって
、前記のシャフト（６５）が負荷の増大に従って燃料増
方向に回動するアーマチュアコア（４０）に連動して移
動し、定格回転数ｎＱを指示する前記のＡ点に達したこ
とがランク位置センサ（６４）からの入力信号によって
検出されると、メインコントローラ（３０）では、エン
ジン回転数の制御に加えて最大ランク位置制御が行なわ
れる。すなわち、メインコントローラ（３０）は、上記
ラック位置セン−！１−（６４）からの入力信号をモニ
ターして、コントロールラック（２９）の最大ラック位
置が、負荷が増大するに従ってグラフ上のＢ点及び０点
を通るように制御して、エンジン（２１）の過負荷防止
を図っている。グラフ上のＢ点及び０点は、エンジン（
２１）の作業時負荷特性における排気温度、排気濃度、
トルクカーブの設計の都合によって決定されるものであ
り、場合によっては、Ｂ点が省略されたり、Ｂ点及び０
点の双方が省略された最大ラック位置制御特性が選択さ
れることがある。また、エンジン（２１）の始動時にお
いては、上記の最大ランク位置制御が解除されるように
なっており、それによってコントロールランク（２９）
は、第６図の１２相当ラインに制限されることなく、エ
ンジン（２１）を始動するのに充分な位置まで移動し、
燃料噴射量を増加させることになる。

次に、エンジン（２１）の回転数を検出する回転ピンク
アップ（３１）は、エンジン（２１）のクランク軸等回
転部に取り付けられた歯車形状の回転検出円盤（４５）
に臨ませて配置され、この回転ビックアンプ（３１）の
前方を横切る歯数に応じたパルス数を前記のメインコン
トローラ（３ｏ）へ入カスる。

第１図において、（４６）は、メインコントローラ（３
０）　、サブコントローラ（４８）及びアクチュエータ
（２８）へ電源を供給するバッテリを示し、（４７）は
電源スィッチ（４７）を示す。

サブコントローラ（４８）には、圧力変換器（３３）か
らの電気信号とともに、エンジン（２１）の冷却水温検
出器（３２）からの電気信号が入力されている。すなわ
ち、このサブコントローラ（４８）では、上記の電気信
号に基づいて、エアタンク（２３）内の空気圧に対する
エンジン回転数、エンジン（２１）の冷却水温に対する
回転数等を設定できるようになっており、このサブコン
トローラ（４８）によって設定されたエンジン回転数の
ｔ旨令信号が前記メインコントローラ（３０）の回転数
制御部（５０）へ入力される。そして、その回転数制御
部（５０）では、サブコントローラ（４８）からの指令
信号に従い、冷却水温検出器（３２）及び圧力変換器（
３３）からの入力信号に応じてサブコントローラ（４８
）によって設定された設定回転速度となるように、回転
ピックアンプ（３１）からのエンジン回転数に比例した
電気信号との比較演算を行ない、同じくメインコントロ
ーラ（３０）に設けた駆動回路（５１）によってアクチ
ュエータ（２８）への信号電圧を制御する。このような
メインコントローラ（３０）による制御は、エンジン（
２１）の暖機運転、コンプレッサ運転制御、スローダウ
ン制御、停止及び緊急停止があり、次にこれらについて
説明する。

（ｌ）、暖機運転 エンジン（２１）を始動してしばらくするまでは冷却水
の温度が低く、温度が上昇するまでスローダウン回転状
態に保って暖機運転を行なう必要がある。ただ、冬場等
で冷却水温の上昇に長時間を要する場合には、水温の上
昇を待っていたのでは作業能率に支障を生ずるから、こ
の場合には、ある−定時間経過したら冷却水温の上昇を
待たずに定格回転することが望ましい。

−方、夏場等暖気運転を必要としない場合は、暖気運転
を解除するようにしたほうがよい。そこで、この実施例
では、まず、前記の冷却水温検出器（３２）からの入力
信号により、冷却水温度がある規定温度に達するまでは
、サブコントローラ（４８）によってエンジン回転数を
スローダウン回転に保持する。他方、サブコントローラ
（４８）はタイマー（４９）を有しており、エンジン（
２１）の始動後−定時間経過すると、このタイマー（４
９）が作動して、冷却水温が規定温度以下の場合であっ
ても、定格回転となるよう制御を行なう。（５８）は暖
気運転解除スイッチを示し、この暖気運転解除スイッチ
（５８）をオン状態にすることにより、冷却水温検出器
（３２）からの電気信号とは無関係に、暖気運転が解除
されて定格運転となるような制御が行なわれる。

なお、エンジン（２１）の始動時には、コンプレッサ（
２２）の負荷を軽減するために、サブコントローラ（４
８）の電気信号により、吸気電磁弁（２５）を閉じて吸
気閉塞を行なう、エンジン（２１）が暖気運転後スロー
ダウン回転数に達したあとは、サブコントローラ（４８
）からの電気信号によって吸気電磁弁（２５）が開弁し
、コンブレフす（２２）を介してエアタンク（２３）に
空気が送られて、蓄圧が開始する。但し、暖気運転中に
おいても、コンプレッサ（２２）の負荷を軽減するとと
もに、コンプレッサ（２２）内の潤滑を保証する最低空
気圧を保持しつつエアタンク（２３）の空気を抜くため
に、サブコントローラ（４８）から始動電磁放出弁（３
５）へ開弁信号が送られる。

そして、冷却水温検出器（３２）からの信号、タイマー
（４９）からの信号、暖気運転解除スイッチ（５８）か
らの解除信号のいずれがが、サブコントローラ（４８）
へ入力されると、始動電磁放出弁（３５）への閉信号が
サブコントローラ（４８）から送られて、始動電磁放出
弁（３５）が閉弁する。それと同時に、サブコントロー
ラ（４日）は、エンジン（２１）を定格回転数ｎＱに上
昇させるようメインコントローラ（３０）へ指令信号を
出力する。

（２）、コンプレッサ運転及びスローダウン制御第５図
は、圧力変換器（３３）の動作特性を示すグラフであっ
て、出力電圧を横軸にとり、空気圧を縦軸にとっている
。−方、第６図は、サブコントローラ（４８）において
、上記の圧力変換器（３３）からの入力信号に対応して
出力されるエンジン回転数の特性を示すグラフであって
、入力電圧を横軸にとり、エンジン回転数を縦軸にとっ
ている。すなわち、運転開始直後の立ち上がり時点や前
記のエアマニホールド（２７）からの放出空気量が多い
場合等、エアタンク（２３）内の空気圧が所定の圧力値
（例えば７ｋｒ／ｃｄ）より低い場合には、第５図のり
、−Ｅｌ線のように一定した■１の出力電圧が圧力変換
器（３３）から出力されてサブコントローラ（４８）に
入力される。サブコントローラ（４８）では、上記■１
の出力電圧に基づいて°、第６図のグラフ上の８２点に
対応する定格回転数ｎＱを指示する指令信号が設定され
、メインコントローラ（３０）に入力される。メインコ
ントローラ（３０）では、その指令信号に基づいて前記
のアクチエエータ（２８）を作動させる制御を行なって
、エンジン（２１）を定格回転数ｎＱで運転させる。

−方、エアマニホールド（２７）からの放出空気量が少
なく、エアタンク（２３）内の空気圧が７ｋｓｒ／ｃ１
１を越えると、エンジン（２１）を常時定格運転させな
くても充分な空気圧を確保することができるので、圧力
変換器（３３）からは、第５図のＥｌ−Ｆ、線のように
、空気圧が上昇するに従って連続的に低下する出力電圧
が出力される。サブコントローラ（４８）は、第６図の
Ｅｌ−Ｆ２線のように、定格回転数ｎＱとスローダウン
回転数ｎ３の範囲において、圧力変換器（３３）の出力
電圧の変化に対応したエンジン回転数を設定して、その
指令信号がメインコントローラ（３０）に入力される。

メインコントローラ　　　。

（３０）は、この場合においても、サブコントローラ（
４８）の指令信号に基づいて前記のアクチュエータ（２
８）を作動させる制御を行なって、エンジン（２１）を
上記の指示回転数で回転させるようになっている。そし
て、前記のエアマニホールド（２７）からの空気の放出
が停止する等してエアタンク（２３）内の空気圧が例え
ば８ｋｒ／−を越える場合には、エンジン（２１）をス
ローダウンさせる指令信号が、サブコントローラ（４８
）からメインコントローラ（３０）に出力され、エンジ
ン（２１）がスローダウン回転数ｎ３で運転されること
になる。それゆえ、コンブレフす運転時においても、エ
ンジン（２１）が常時定格運転されることがなく、圧力
変換！　（３３）によって検出される空気圧に応じて段
階的に可変されることになり、燃料の消費が節約される
とともに、大きな騒音を発生する定格出力状態が短くな
って、騒音を低減することができたものである。この場
合、サブコントローラ（４８）は、同時に吸気電磁弁（
２５）へ閉塞信号を送り、エアタンク（２３）の過圧防
止とスローダウン運転の負荷の軽減を図っている。

次に、第５図及び第６図の点線は、軽負荷状態から無負
荷状態にかけて、いわゆるドループ制御を採用した場合
においての、圧力変換器（３３）及びサブコントローラ
（４８）の特性を示している。すなわち、−方の圧力変
換器（３３）においては、空気圧が前記所定の圧力値で
ある７ｋｒ／−以下の場合に、その圧力値に対応するＥ
ｌ点と、同じく空気圧がゼロの場合に対応するＧ１点と
を結ぶ直線上に乗るような出力電圧が発生するようにな
っており、それによってサブコントローラ（４８）では
、第６図の８２点と０２点を結ぶ線上に乗るような、定
格回転数ｎｏと、それよりも−段と回転数の高い無負荷
ハイアイドル回転数ｎ４の範囲の状態に設定する指令信
号が発生する。そのため、メインコントローラ（３０）
は、上記の指令信号を受けて定格回転数よりも高い回転
数となるように前記のアクチュエータ（２８）の制御を
行なって、エンジン（２１）をいわゆるハイアイドル状
態とする。このようなドループ制御を採用することによ
り、休止時に前記のエアマニホールド（２７）を全開状
態にする等して、空気圧が低下しすぎた場合において、
前述したようにエンジン（２１）を定格運転させて所定
の圧力値に上昇させるシンクロナス制御の場合よりもエ
ンジン（２１）の回転数が高いことによって、圧力上昇
に要する時間が少なくて済むという利点がある。また、
このドループ制御においては、例えば第５図及び第６図
の２点鎖線のような特性を持たせてもよい、その場合に
は、圧力変換器（３３）では、前記のエアマニホールド
（２７）を全開状態とした圧力、例えば５ｋｆ／−より
も圧力が低下すると直ちにハイアイドル状態となるよう
な出力電圧を発生させて、それによって無負荷ハイアイ
ドル回転数ｎ４に設定するような指令信号をサブコント
ローラ（４８）に発生させるようにしてもよい。

（３）、停止 エンジン回転数が急激に上昇して暴走状態となったよう
な場合には、何等かの故障が考えられるので、この場合
にはメインコントローラ（３０）内の緊急停止回路（５
２）が作動し、電源リレー（５９）をオフ状態とするこ
とによってアクチエエータ（２８）への電源を遮断して
緊急停止を行なう。

また、エンジン（２１）を人為的に停止させたい場合に
は、前記電源スィッチ（４７）を切ってアクチエエータ
（２８）への電源の供給をカントすればよい。従来の機
械式ガバナを用いたものでは、ガバナの調速作用に反し
て燃料コントロールラックを停止方向へ移動させるため
の特別の停止機構が必要であったのに対し、このように
スイッチ（４７）の０ＦＦｆｉ作のみで行なえるため極
めて簡単な構造で済む。

更に、前記サブコントローラ（４８）には、緊急停止を
行なうための別のエマ−ジエンシーリレー（５３）を有
している。このエマ−ジエンシーリレー（５３）には、
エンジン（２１）の充電状態検出スイッチ（５４）　、
・冷却水温検出スイッチ（５５）　、潤滑油圧検出スイ
ッチ（５６）　、及び、エアタンク温度検出スイッチ（
５７）からの信号が入力されるようになっている。即ち
、充電機等の駆動ベルトが切れて充電が行なわれなくな
ったとき、エンジン（２１）の冷却水温が異常に上昇し
たとき、潤滑油圧力が低下したとき、及び、エアタンク
内の空気温度が異常に上昇したとき等には、各スイッチ
（５４）　　（５５）　　（５６）　　（５７）が作動
し、エマ−ジエンシーリレー（５３）を介して、アクチ
ュエータ（２８）をエンジン停止位置まで回動させ、こ
の場合にも緊急停止を行なうようになっている。

発明の効果 この発明では、コンプレッサの空気圧を電気信号として
検出するとともに、前記のコンプレッサの吸気側及び吐
出側の両方に、それぞれ電気的に開閉する吸気・排気開
閉手段を設けて、それらの吸気・排気開閉手段を、前記
通気圧検出手段からの入力信号に応じて電気的な開閉制
御手段によって開閉するようにしているから、従来のよ
うな空気圧制御式のもののように、制御用配管の中に混
入した水滴が凍結したり、配管自体がｂ４傷すること等
による各種の動作不良が殆ど発生せず、信頼性が向上す
るという利点がある。しかも、各種の装置類は電気的に
結合されるから、小型でかつ低コストのエンジンコンプ
レッサ用の制御装置を提供できるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明実施例を示すブロックダイヤグラム、第
２図はアクチュエータの例を示す縦断面図、第３図は同
じく側面図、第４図は最大ラック位置制御の特性図、第
５図は圧力変換器における空気圧と出力電圧の特性図、
第６図は圧力変換器の出力電圧とエンジン回転数の特性
図、第７図は従来の装置を示すブロックダイヤグラムで
ある。 （２１）・・・エンジン、（２２）・・・コンプレッサ
、（２５）・・・吸気電磁弁、 （２９）・・・燃料コントロールラック、（３３）・・
・圧力変換器、（３５）・・・始動電磁放出弁、（４８
）・・・サブコントローラ。 特許　出願人　ヤンマーディーゼル株式会社代理人弁理
士　樽　　　本　　　久　　　幸＠３図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. エンジンによって駆動されるコンプレッサと、そのコン
   プレッサの空気圧を電気的に検出する空気圧検出手段と
   、同じく上記コンプレッサの吸・排気側をそれぞれ電気
   的に開閉する吸気・排気開閉手段と、前記空気圧検出手
   段からの入力信号に応じて上記吸気・排気開閉手段への
   電気信号の制御を行なう開閉制御手段とを有してなるエ
   ンジンコンプレッサの電子制御装置。