JP2000282896A

JP2000282896A - エンジンの燃料制御装置

Info

Publication number: JP2000282896A
Application number: JP11087462A
Authority: JP
Inventors: Yasuo Fujii; 保生藤井; Hajime Yama; 一山; Toshio Nakahira; 敏夫中平
Original assignee: Kubota Corp
Current assignee: Kubota Corp
Priority date: 1999-03-30
Filing date: 1999-03-30
Publication date: 2000-10-10

Abstract

(57)【要約】【解決手段】位置センサ１と、制御手段２と、電磁アク
チュエータ３とを備え、位置センサ１は、センサコイル
５と被検出部６とを備え、センサコイル５は、電磁アク
チュエータ３の可動部９と一体に動く被検出部６の位置
を検出することに基づいて、燃料調量部４の調量位置を
検出し、この検出に基づいて、制御手段２は、電磁アク
チュエータ３の作動を制御し、この作動に基づいて、燃
料調量部４の調量位置が制御されるように構成した、エ
ンジンの燃料制御装置において、位置センサ１が、前記
電磁アクチュエータ３内に配置されている。【効果】位置センサ１が電磁アクチュエータ３の可動部
９に近づくので、これらの組付誤差が小さくなり、位置
センサ１の検出精度が高くなる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、エンジンの燃料制
御装置に関し、詳しくは、位置センサの検出精度を高め
ることができるものに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、エンジンの燃料制御装置は、次の
ように構成されている。位置センサと、制御手段と、ア
クチュエータとを備え、位置センサは、センサコイルと
被検出部とを備え、センサコイルは、アクチュエータの
可動部と一体に動く被検出部の位置を検出することに基
づいて、燃料調量部の調量位置を検出し、この検出に基
づいて、制御手段は、アクチュエータの作動を制御し、
この作動に基づいて、燃料調量部の調量位置が制御され
るように構成されている。このような燃料供給装置とし
て、位置センサが、アクチュエータ外に配置されている
ものが知られている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上記従来の燃料制御装
置は、次の問題がある。位置センサが、アクチュエータ
外に配置されているため、次の欠点がある。位置センサ
が、アクチュエータの可動部から離れるので、これらの
組み付け誤差が大きくなり、位置センサの検出精度が低
くなる。本発明の課題は、位置センサの検出精度を高め
ることができる、エンジンの燃料制御装置を提供するこ
とにある。

【０００４】

【課題を解決するための手段】請求項１の発明の構成
は、次の通りである(図１及び図２参照)。位置センサ１
と、制御手段２と、アクチュエータ３とを備え、位置セ
ンサ１は、センサコイル５と被検出部６とを備え、セン
サコイル５は、アクチュエータ３の可動部９と一体に動
く被検出部６の位置を検出することに基づいて、燃料調
量部４の調量位置を検出し、この検出に基づいて、制御
手段２は、アクチュエータ３の作動を制御し、この作動
に基づいて、燃料調量部４の調量位置が制御されるよう
に構成した、エンジンの燃料制御装置において、前記位
置センサ１が、前記アクチュエータ３内に配置されてい
ることを特徴とする。

【０００５】

【発明の作用及び効果】(請求項１の発明)請求項１の発
明は、次の作用効果を奏する(図１及び図２参照)。前記
位置センサ１が、前記アクチュエータ３内に配置されて
いるため、次の利点がある。位置センサ１が、アクチュ
エータ３の可動部９に近づくので、これらの組付誤差が
小さくなり、位置センサ１の検出精度が高くなる。ま
た、位置センサ１とアクチュエータ３との相互調節を、
エンジンへの組み付け前に、行うことができるので、こ
れらをエンジンに組み付けた後の燃料制御装置の調節が
簡単になる。

【０００６】(請求項２の発明)請求項２の発明は、請求
項１の発明の作用効果に加え、次の作用効果を奏する
(図１参照)。前記アクチュエータ３がリニアアクチュエ
ータであり、そのケーシング８は、前記可動部９の移動
方向に位置するケーシング端壁１０を備え、このケーシ
ング端壁１０は、その内部に中空部１０ａを備え、この
中空部１０ａに前記位置センサ１のセンサコイル５が配
置されているので、次の利点がある。ケーシング端壁１
０内がセンサコイル５の収容部として有効利用されるの
で、アクチュエータ３を小型にできる。また、センサコ
イル５がケーシング端壁１０の内部に配置されるので、
センサコイル５のリード線１２の取り出しが容易に行え
る。

【０００７】(請求項３の発明)請求項３の発明は、請求
項１の発明の作用効果に加え、次の作用効果を奏する
(図２参照)。前記アクチュエータ３がリニアアクチュエ
ータであり、前記可動部９は、その内部に中空部１１を
備え、この中空部１１に前記位置センサ１のセンサコイ
ル５が侵入するように構成したので、次の利点がある。
可動部９内がセンサコイル５の収容部として有効利用さ
れるので、アクチュエータ３を小型にできる。

【０００８】

【発明の実施の形態】本発明の実施の形態を図面に基づ
いて説明する。図１から図４は本発明の実施形態を説明
する図である。この実施形態のエンジンは、ディーゼル
エンジンで、燃料供給装置と燃料制御装置とを備えてい
る。

【０００９】燃料供給装置について説明する(図３参
照)。燃料供給装置は、エンジンの燃焼室に燃料を供給
するためのもので、燃料噴射ポンプ１３と燃料噴射カム
軸２０と始動増量具１６とを備えている。

【００１０】燃料噴射ポンプ１３の構成は、次の通りで
ある。燃料噴射ポンプ１３は、燃料調量ラック４ａを備
え、この燃料調量ラック４ａは、燃料増減方向にスライ
ドできるようになっている。図中のＲは燃料増量方向、
Ｌは燃料減量方向を示す。燃料噴射ポンプ１３は、ポン
プケース１５内に収容されている。ポンプケース１５
は、クランクケース(図外)の横側に形成され、その上部
開口から燃料噴射ポンプ１３を挿入する。燃料噴射ポン
プ１３から吐出された燃料は、燃料噴射管と燃料噴射弁
とを経由して燃焼室に噴射される。

【００１１】燃料噴射カム軸２０の構成は、次の通りで
ある。燃料噴射カム軸２０は、ポンプケース１５内で、
燃料噴射ポンプ１３の下方に架設されている。燃料噴射
カム軸２０の入力部は、ギヤケース２１内に侵入してい
る。ギヤケース２１は、クランクケースの前部に取り付
けられている。燃料噴射カム軸２０の入力部には、燃料
噴射カムギヤ２２が取り付けられ、燃料噴射カムギヤ２
２は、クランクギヤで駆動される。

【００１２】始動増量具１６の構成は、次の通りであ
る。始動増量具１６は、エンジン始動時に燃料増量を行
うためのもので、ケーシング１７とスタートスプリング
１８とロッド１９とを備えている。ケーシング１７は、
ポンプケース１５の端壁に固定され、スタートスプリン
グ１８は、ケーシング１７に収容されている。ロッド１
９は、ケーシング１７からポンプケース１５内に突出
し、スタートスプリング１８で突出方向に付勢され、そ
の先端は、燃料調量ラック４ａの燃料減量側端面に接当
している。このため、燃料調量ラック４ａは、スタート
スプリング１８で燃料増量方向Ｒに付勢される。エンジ
ン停止中は、後述するアクチュエータ３の出力杆３２が
大きく突出しており、燃料調量ラック４ａは、スタート
スプリング１８の付勢力に抗して、燃料無噴射位置に止
められている。エンジン始動時には、出力杆３２がアク
チュエータ３側に引かれ、燃料調量ラック４ａは、スタ
ートスプリング１８の付勢力で、始動増量位置まで移動
する。

【００１３】燃料制御装置について説明する(図３参
照)。燃料制御装置は、燃料噴射ポンプ１３の燃料調量
ラック４ａの調量位置を制御するためのものであり、メ
カニカルガバナと電子制御部とを備えている。燃料制御
装置では、メカニカルガバナによるメカ制御と電子制御
部による電子制御とが行われる。燃料調量ラック４ａの
調量領域のうち、エンジン始動領域を除く通常運転領域
では、途中で電子制御とメカ制御とが自動的に切り替わ
り、この切り替わり位置よりも燃料減量側の領域では、
電子制御が行われ、この切り替わり位置よりも燃料増量
側の領域では、メカ制御が行われ、エンジン始動領域で
は、電子制御が行われる。エンジン始動領域では、後述
するアクチュエータ３の出力杆３２の突出量が温度によ
って変わる。すなわち、エンジン温度とエンジン周辺の
外気温度のうち、少なくとも一方の検出温度が所定値を
越える場合には、これが所定値未満である場合に比べ、
エンジン始動領域での燃料供給量を少なくする。

【００１４】燃料制御装置の利点は、次の通りである。
電子制御部を、既にメカニカルガバナの調整が終了して
いるメカニカルガバナ付きエンジンに追加する場合に
は、電子制御部の調整は、電子制御領域についての部分
的な調整だけで済むため、調整の手間がかからない。電
子制御部を、調量特性に実績がある既存のメカニカルガ
バナ付きエンジンに追加する場合には、燃料増量側の領
域については、メカニカルガバナの実績ある調量特性を
そのまま引き継ぐことができる。燃料増量側の領域での
調量特性は、排気ガス規制の対象となる排気ガス特性に
直接影響するので、電子制御部を、排気ガス規制をクリ
アしたメカニカルガバナ付きエンジンに追加するした場
合には、このエンジンも排気ガス規制をクリアできる可
能性が高い。電子制御部のプログラム設定により、負荷
変動に対する速度変動率を小さくしておくと、電子制御
領域での作業能率を高めることができる。温暖始動時
や、エンジン停止直後の再始動時に、燃料供給量を少な
めに設定しておくと、無駄な燃料消費と、未燃焼有害ガ
スの排出を抑制できる。

【００１５】メカニカルガバナの構成は、次の通りであ
る(図３参照)。メカニカルガバナは、ガバナレバー２３
と調速レバー２４とガバナウエイト２５とガバナスリー
ブ２６とを備えている。ガバナレバー２５は、ギヤケー
ス２１内に枢軸２３ａで揺動自在に取り付けられてい
る。ガバナレバー２３の先端は、ポンプケース１５内に
侵入し、燃料調量ラック４ａのラックピン２９にその燃
料増量側から臨んでいる。調速レバー２４は、ギヤケー
ス２１に取り付けられている。ガバナレバー２３と調速
レバー２４との間には、ガバナスプリング(図外)が架設
され、ガバナレバー２３は、ガバナスプリングのスプリ
ング力で燃料増量側に付勢される。ガバナウエイト２５
は、球形で、傾斜孔２７に収容されている。傾斜孔２７
は、燃料噴射カムギヤ２２に内設され、ガバナレバー２
３に近づくにつれて回転中心から遠ざかる向きに傾斜し
ている。ガバナスリーブ２６は、燃料噴射カム軸２０に
外嵌され、ガバナウエイト２５とガバナレバー２３との
間にスライド自在に設けられている。

【００１６】メカニカルガバナの機能は、次の通りであ
る(図３参照)。ガバナスプリングのスプリング力とガバ
ナウエイト２５から発生するガバナ力との不釣り合い力
により、ガバナレバー２３が揺動する。燃料調量ラック
４ａは、スタートスプリング１８で燃料増量方向Ｒに付
勢されているため、メカ制御領域では、ラックピン２９
はガバナレバー２３にその燃料減量側から接当する。メ
カ制御領域では、燃料調量ラック４ａは、ガバナレバー
２３の揺動に追従し、エンジン負荷の変動に拘わらず、
エンジン回転速度がほぼ一定に維持される。

【００１７】電子制御部の構成は、次の通りである。電
子制御部は、エンジン回転速度設定手段３０とエンジン
回転速度検出手段３１と位置センサ１と制御手段２とア
クチュエータ３と電源３７とを備えている。エンジン回
転速度設定手段３０は、操作レバーである。エンジン回
転速度検出手段３１は、燃料噴射カム２２の回転速度の
検出に基づいて、エンジン回転速度を検出する。位置セ
ンサ１は、燃料調量ラック４ａの位置を検出する。制御
手段２は、マイコンであり、アクチュエータ３の作動を
制御する。アクチュエータ３は、燃料調量ラック４ａの
位置を制御する。位置センサ１とアクチュエータ３の構
成は、後述する。

【００１８】電子制御部の機能は、次の通りである。電
子制御部は、回転優先制御機能と負荷優先制御機能を備
えている。回転優先制御機能は、負荷の変動に拘わら
ず、エンジン回転速度を一定に維持する電子ガバナ機能
である。負荷優先制御機能は、エンジン負荷を全負荷に
維持する機能であり、耕耘作業のように、エンジン負荷
が変動する場合に、エンジン負荷が全負荷となるように
制御を行い、作業能率を高める。

【００１９】電子制御部では、エンジンの設定回転速度
と実際の回転速度と燃料調量ラック４ａの位置との検出
値に基づいて、制御手段２が、燃料調量ラック４ａの目
標値を演算し、電源３２からアクチュエータ３への通電
量を制御し、アクチュエータ３の作動を制御する。燃料
調量ラック４ａは、スタートスプリング１８で燃料増量
方向Ｒに付勢されているため、電子制御領域では、燃料
調量ラック４ａの燃料増量側端部は、アクチュエータ３
の出力杆３２の先端に接当し、燃料調量ラック４ａは、
アクチュエータ３の出力杆３２の作動に追従する。

【００２０】アクチュエータ３の構成は、次の通りであ
る(図１及び図２参照)。アクチュエータ３には、リニア
ソレノイドが用いられ、ケーシング８と可動部９と付勢
スプリング３５とコイル７とを備えている。ケーシング
８は、ケーシング周壁３８と一対のケーシング端壁１０
・３４とを備え、いずれも磁性体で形成されている。ケ
ーシング周壁３８は、筒形に形成され、一対のケーシン
グ端壁１０・３４は、可動部９の移動方向に位置し、ケ
ーシング周壁３８の両端に取り付けられている。アクチ
ュエータ３には、他の形式の電磁アクチュエータやリニ
アソレノイドを用いてもよい。

【００２１】可動部９は、コア３３と出力杆３２とを備
えている。コア３３は、磁性体で形成され、ケーシング
８内にスライド自在に収容されている。出力杆３２は、
非磁性体で形成され、コア３３に貫通状に固定され、そ
の先端部は、一方のケーシング端壁３４から突出され、
燃料調量ラック４ａの燃料増量側の端面に臨んでいる。
付勢スプリング３５は、ケーシング端壁１０とコア３３
との間に介設され、可動部９を出力杆３２の突出方向に
付勢している。コイル７は、筒状に形成され、ケーシン
グ８内に収容され、コア３３をその周囲から取り囲んで
いる。コイル７に通電すると、内部に磁界が発生し、付
勢スプリング３５の付勢力に抗して、コア３３が吸引さ
れる。

【００２２】位置センサ１の構成は、次の通りである
(図１及び図２参照)。位置センサ１は、センサコイル５
と被検出部６とを備えている。センサコイル５は、筒形
に形成され、複数の一次励磁コイル５ａと複数の二次誘
導コイル５ｂとを備え、一次励磁コイル５ａの間に二次
誘導コイル５ｂが挟まれている。各一次励磁コイル５ａ
の巻き方向は同じとし、直列に接続している。各二次誘
導コイル５ｂの巻き方向は互いに逆とし、直列に接続し
ている。被検出部６は、磁性を備えた直線の線状体で、
ピアノ線が用いられている。センサコイル５は、被検出
部６の先端位置を検出する。

【００２３】位置センサ１の第１の取付構造は、次の通
りである(図１参照)。出力杆３２の突出側を前、その反
対側を後と見て、図１のアクチュエータ３の後のケーシ
ング端壁１０は、中空部１０ａと蓋１０ｂとを備えてい
る。中空部１０ａは、ケーシング端壁１０の後面から前
向きに凹設され、その内部に位置センサ１のセンサコイ
ル５を収容している。蓋１０ｂは、センサコイル５ａを
収容した中空部１０ａを閉塞し、センサコイル５ａのリ
ード線１２を貫通させて、中空部１０ａからのリード線
１２の引き出しを行っている。被検出部６は、出力杆３
２の後端に片持ち支持され、その先端がセンサコイル５
内に侵入している。

【００２４】位置センサ１の第２の取付構造は、次の通
りである(図２参照)。図２のアクチュエータ３の後のケ
ーシング端壁１０は、コイル支持ボス１０ｃを備え、コ
ア３３は、中空部１１を備えている。コイル支持ボス１
０ｃは、後のケーシング端壁１０から前向きに突設さ
れ、その先端部にセンサコイル５が取り付けられてい
る。中空部１１は、コアの後部３３の後面から前向きに
凹設され、その内部にセンサコイル５を取り付けたコイ
ル支持ボス１０ｃを侵入させている。

【００２５】位置センサ１の検出原理は、次の通りであ
る。一次励磁コイル５ａに交流電圧を印加すると、セン
サコイル５内に磁界が発生し、二次誘導コイル５ｂにそ
れぞれ誘起電圧が誘起される。各誘起電圧は被検出部の
変位に基づいて変化する。制御手段２は、各誘起電圧の
信号で図４に示すサインカーブの合成波１４を合成す
る。制御手段２は、被検出部６が所定の基準位置にある
場合に発生するサインカーブの基準波３６のゼロクロス
点３６ａと、合成波１４のゼロクロス点１４ａとの位相
差に基づいて、被検出部６の先端位置を検出する。尚、
図中の縦軸は電圧、横軸は時間を示す。

【００２６】位置センサ１による利点は、次の通りであ
る。前記被検出部６が磁性体で形成され、前記センサコ
イル５が複数の一次励磁コイル５ａと複数の二次誘導コ
イル５ｂとを備え、上記一次励磁コイル５ａに交流電圧
を印加して、上記センサコイル５内に磁界を発生させ、
上記二次誘導コイルにそれぞれ誘起電圧を誘起させ、各
誘起電圧が被検出部６の変位に基づいて変化するように
し、各誘起電圧の信号を合成した合成波１４を形成し、
この合成波１５の位相に基づいて、被検出部６の位置を
検出するように構成したので、次の利点がある。

【００２７】被検出部６の位置を合成波１４の位相に基
づいて検出するので、被検出部の位置を複数の二次誘導
コイルの各誘起電圧の差に基づいて検出する差動トラン
スに比べ、センサコイル５の巻き数が少なくて済む。ま
た、センサコイルの長さが検出距離の６倍程度必要とな
る差動トランスに比べ、センサコイル５の長さを短くで
きる。これらの理由により、センサコイル５を小型化で
き、センサコイル５をアクチュエータ３内に無理なく配
置できる。

【００２８】また、エンジンの発熱量が変動することに
より、センサコイル５の温度が変化し、誘起電圧が変動
しても、合成波１４の位相には大きな変動がないので、
誘起電圧の差をとる差動トランスに比べ、温度変化によ
る検出誤差が少ない。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施形態で用いるアクチュエータの縦
断面図である。

【図２】図１のアクチュエータの変更例の縦断面図であ
る。

【図３】本発明の実施形態で用いる燃料供給装置と燃料
制御装置の説明図である。

【図４】本発明の実施形態で用いる位置センサの検出原
理の説明図である。

【符号の説明】

１…位置センサ、２…制御手段、３…アクチュエータ、
４…燃料調量部、５…センサコイル、６…被検出部、８
…ケーシング、９…可動部、１０…ケーシング端壁、１
０ａ…中空部、１１…中空部。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者中平敏夫大阪府堺市築港新町３丁８番株式会社クボタ堺臨海工場内Ｆターム(参考） 3G060 AB01 AC02 AC08 BA02 CA01 DA06 EA04 FA07 GA02 GA03 3G301 HA02 JA17 JA20 LB14 LC02 PB04Z

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】位置センサ(１)と、制御手段(２)と、ア
クチュエータ(３)とを備え、位置センサ(１)は、センサコイル(５)と被検出部(６)と
を備え、センサコイル(５)は、アクチュエータ(３)の可
動部(９)と一体に動く被検出部(６)の位置を検出するこ
とに基づいて、燃料調量部(４)の調量位置を検出し、こ
の検出に基づいて、制御手段(２)は、アクチュエータ
(３)の作動を制御し、この作動に基づいて、燃料調量部
(４)の調量位置が制御されるように構成した、エンジン
の燃料制御装置において、前記位置センサ(１)が、前記アクチュエータ(３)内に配
置されている、ことを特徴とするエンジンの燃料制御装
置。
【請求項２】請求項１に記載されたエンジンの燃料制
御装置において、前記アクチュエータ(３)がリニアアクチュエータであ
り、そのケーシング(８)は、前記可動部(９)の移動方向
に位置するケーシング端壁(１０)を備え、このケーシン
グ端壁(１０)は、その内部に中空部(１０ａ)を備え、こ
の中空部(１０ａ)に前記位置センサ(１)のセンサコイル
(５)が配置されている、ことを特徴とするエンジンの燃
料制御装置。
【請求項３】請求項１に記載されたエンジンの燃料制
御装置において、前記アクチュエータ(３)がリニアアクチュエータであ
り、前記可動部(９)は、その内部に中空部(１１)を備
え、この中空部(１１)に前記位置センサ(１)のセンサコ
イル(５)が侵入するように構成した、ことを特徴とする
エンジンの燃料制御装置。