JPH02112644A - 内燃機関の最大出力制御装置 - 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、電子制御式ガバナを用いて燃料噴射量を制
御する内燃機関の燃料噴射装置において最大出力を制限
するための制御に関するものである。

〈従来の技術〉 、電子制御式燃料噴射装置は例えば特開昭６０−２５６
５２９号公報等によって公知であり、一般に機関回転数
と燃料噴射量の実際値を検出し、あらかじめ記憶装置に
記憶されているマツプを使用して回転数の実際値と設定
値の差をなくすように燃料噴射量の設定値力号寅算され
、この結果に基づいて燃料噴射量調整手段が駆動される
ようになっている。

この種の電子制御式燃料噴射装置を採用した場合には、
燃料噴射量の実際値に対応する量として。

例えばディーゼル機関であれば燃料ラックの位置を検出
しており、このラック位置を検出するためのセンサやそ
の関連回路が故障した場合には、適正な制御ができなく
なって危険なため１通常は機関を停止するようにプログ
ラムされている。

しかし、故障時でも機関を停止させずに済めば修理工場
まで自刃で移動する等の応急処置ができて便利であり、
本出願人はこれを可能とした制御装置を特願昭６２−９
４２１９号として既に提案している。

これは、燃料噴射量を制御するアクチュエータへの制御
信号量の最大値をあらかじめ設定しておき。

この最大値を上限としてアクチュエータに対する制御信
号量を算出するものであり、機関の最大出力を制限して
暴走等の危険を避けながら、一応の運転を行えるように
している。

また、アクチュエータに対する制御信号量を制御して機
関の最大出力を制限することは、故障時に限らず通常の
制御で行ってもよく１本出願人はこのような制御装置も
特願昭６２−２０２２９０号として既に提案している。

〈発明が解決しようとする課題〉 上述のようにアクチュエータに対する制御信号量を制御
して機関の最大出力を制限する場合１例えば電源バッテ
リの電圧が低下していたり、アクチュエータの温度が高
くてそのコイル抵抗が上昇していたりすると、実際に流
れる電流が少なくなってアクチュエータが十分駆動され
ず、所定の出力が得られなくなる。

上記提案の前者は故障時の応急処置であって、本来の制
御よりも精度が低下することはある程度は許容されると
しても、後者のような通常の制御の場合には精度低下は
あってはならないことである。

この発明はこのような問題点に着目し、上記のようにア
クチュエータに対する制御信号量によって機関の最大出
力を制御するようにした装置における制御の精度を向上
することを目的としてなされたものである。

く課題を解決するための手段〉 上記の目的を達成するために、この発明では。

燃料噴射量制御用アクチュエータへの制御信号量の最大
値を上限として算出された制御信号量を、電源バッテリ
等のアクチュエータ駆動電圧及び燃料量制御用アクチュ
エータの温度の少なくとも一方に応じて補正するように
している。この補正は、駆動電圧が低いほど、また温度
が高いほど制御信号量を増大させる方向に行われる。

第１図はこの発明の構成を示す図である。Ａは燃料量制
御用アクチュエータに対する制御信号量の算出手段へ〇
、記憶手段Ａ２．制御信号・量補正手段Ａ３、アクチュ
エータＡ４等からなるガバナ部及び燃料噴射装置Ｂを備
えた電子制御式燃料噴射装置、Ｃは機関、Ｄは回転数検
出手段、Ｅは燃料供給量検出手段、Ｆはアクセル操作量
などの運転条件検出手段であって、これらにより電子制
御式ガバナを用いた通常の内燃機関の制御装置が構成さ
れており、更にこの発明によってアクチュエータ駆動電
圧の検出手段Ｇ、アクチュエータ温度の検出手段Ｈが上
記システムに組み込まれている。

く作用〉 記憶手段へ〇に記憶されているマツプと各検出手段り、
Ｅ、Ｆの検出結果から、アクチュエータＡ、に対する制
御信号量が算出され、この制御信号量が検出手段Ｇ及び
／またはＨの検出結果に応じて制御信号量補正手段Ａ、
で補正され、アクチュエータＡ４が駆動される。制御信
号量を駆動電圧に応じて補正することにより、電圧低下
時でも実際に流れる電流の低下が防がれ、アクチュエー
タは十分駆動される。また制御信号量をアクチュエータ
Ａ４の温度に応じて補正することにより、温度上昇時の
電流の低下が防がれてアクチュエータは十分駆動される
。更にこれらの補正を同時に行えば補正の効果が重畳さ
れ、制御の精度は一層向上される。

〈実施例〉 以下、図示のディーゼル機関の場合における一実施例に
ついて説明する。第２図はブロック図、第３図は制御手
順のフローチャート、第４図は機関回転数と制御信号量
との関係を定めたマツプの一例を示す図、第５図はアク
チュエータに対する制御信号の波形図、第６図は補正用
のマツプの一例を示す図、第７図はアクチュエータの制
御信号量とラック位置との関係の一例を示す図である。

第２図において、１は機関、２は機関１に付設された燃
料噴射ポンプ、３はラック用アクチュエ−タ、４は回転
センサ、５はラック位置センサ、６はアクセル位置等の
運転条件センサ、７はバッテリ電圧センサ、８はラック
用アクチュエータ３の温度センサ、９は制御部である。

ラック用アクチュエータ３としては例えばりニアソレノ
イドが用いられ、また温度センサ８は例えば燃料噴射ポ
ンプ２内の潤滑油の温度を検出するようになっている。

制御部９は主要部にマイクロコンピュータが用いられて
おり、入力ボート９１．出カポ−１−９２。

制御演算及び入出力指示を与えるＣＰＵ９３、制御プロ
グラムや制御演算に必要な諸データを記憶しているＲＯ
Ｍ９４、演算に使用されるＲＡＭ９５等で構成されてい
る。入力ポート９１には、回転センサ４、ラック位置セ
ンサ５、運転条件センサ６、バッテリ電圧センサ７、温
度センサ８等の信号が入力され、また出力ポート９２の
出力はラック用アクチュエータ３に送られて、燃料噴射
ポンプ２の燃料ラック（図示せず）を駆動するようにな
っている。なお、図示してないが、入力ポート９１の前
段には必要に応じてＡ／Ｄ変換器等が挿入され、また出
力ポート９２の出力側には必要に応じてドライバー回路
が挿入される。

次に、第３図以下の図面により制御手順を説明する。

まず、回転センサ４、ラック位置センサ５及び運転条件
センサ６の検出信号が入力され、これらと第４図のマツ
プから、ラック用アクチュエータ３に対する制御信号量
Ｑｏｕｔが算出される。この制９１１（ｉ号量Ｑｏｕｔ
がマツプで設定されている最大値Ｑｍａｘ以上であれば
算出値としてはこのＱＩＩｌａｘが用いられる。制御信
号は第５図に示すようなパルス信号であり、この実施例
ではパルス幅ｔ。と周期′ｒの比、すなわちデユーティ
比で制御信号量が決定される。

次いで、温度センサ８とバッテリ電圧センサ７の検出信
号が入力され、それぞれについて、第６図の補正係数マ
ツプｆ　（Ｔ）及びｆ　（Ｖ）からその時の補正係数ｆ
（Ｔｏ）及びｆ（Ｖ、）が選択される。そして次の式に
より制御信号量ＱｏｕｔがＱｏｕｔ’に補正され、その
Ｑｏｕ・ｔ′によってラック用アクチュエータ３がＮＯ
されるのである。

Ｑｏｕｔ”＝　ｔ０／Ｔ　Ｘ　ｆ　（Ｔ、）Ｘ　ｆ　（
Ｖ、）アクチュエータ３によって駆動されるラックの位
置は、第７図の実線ように制御信号量（デユーティ比）
に対して一定の関係があるが、電源バッテリの電圧やア
クチュエータの温度が標準状態に対して変動すると、こ
の関係も変化する。例えば電源バッテリの電圧が低下し
たり、温度上昇によりアクチュエータのコイル抵抗が高
くなっていると、同じ制御信号量であっても実際に流れ
る電流が少なくなり、破線のように制御信号量が小さく
なったのと同じ結果となる。そこでこのような場合には
、パルス幅ｔ０を増加させてデユーティ比、すなわち制
御信号量を大きくすることにより、ラック位置と制御信
号量の関係を実線の位置に戻せばよいことになる。上記
の各補正係数マツプｆ　（Ｔ）及びｆ　（Ｖ）は、この
ようにして電圧や温度変化の影響を補償するように設定
されている。

従って、アクチュエータ３は電圧や温度変化の影響を受
けずに所定の位置ｉで駆動されることになり、制御精度
が低下して最大出力が必要以上に制限されるということ
は防止されるのである。

なお、上記の実施例では電源バッテリの電圧とアクチュ
エータの温度の両方について補正しているか、例えば電
圧の安定した電源の場合には温度についてのみ補正する
など、影響の大きさに応じて一方の補正のみを行うよう
にしてもよい。

次に、機関の最大出力を制限して暴走等の危険を避ける
システムに何らかの異常が生じ、機関が過速度状態とな
った場合の異常検出システムについて説明する。

第８図はシステムのブロック図、第９図は主要な（ｔｉ
号の波形図、第１０図（ａ）（ｂ）は制御手順のフロー
チャートである。

１１は機関のクランク軸などに取付けられたリングギヤ
１２とこのリングギヤ１２に対応させて設けられた電磁
ピックアップ１３からなる回転センサ、１４は電磁ピッ
クアップ１３からの回転数に応じた交流電圧信号ａを直
流電圧信号すに変換するＦ／Ｖコンバータ、１５は直流
電圧信号すを過速度設定器１６による設定値Ｃと比較し
、直流電圧信号すが設定値Ｃを超えた時に信号ｄを出力
するコンパレータである。１７はコンパレータ１５から
信号ｄが出力された時にリレー１８を動作させてその接
点１８ａをオンとするリレードライバーであり、接点１
８ａは外部の警報回路に挿入され、オンによって過速度
警報信号Ｓ１が出力されるように構成されている。

２１は電磁ピックアップ１３の交流電圧信号ａを整形し
てパルス信号ｅに変換する波形整形回路。

２２はマイクロコンピュータであり、パルス信号ｅはマ
イクロコンピュータ２２の入出力ボート２３に入力され
る。マイクロコンピュータ２２は機関の制御全般に用い
られるものであって、制御の中心となるＣＰＵ２４のほ
か、各種の制御用プログラムやデータを記憶させたＲＯ
Ｍ２５、演算に用いられるＲＡＭ２６、Ａ／Ｄコンバー
タ２７等を備えており、コンパレータ１５から信号ｄが
出力された時には、この信号がバッファ２９を介して入
出力ポート２３にも入力されるようになっている。

また、３１は入出力ポート２３から出力される駆動信号
ｆによってリレー３２を動作させ、その接点３２ａをオ
ンとするリレードライバーであり、接点３２ａは外部の
システム異常通報回路に挿入され、オンによってシステ
ム異常信号Ｓ２が出力されるように構成されている。

３５は電磁ピックアップ１３の断線検出回路であり、電
磁ピックアップ１３にバイアス電圧を印加するバアイス
抵抗３６、電磁ピックアップ１３の出力が入力される第
２コンパレータ３７、第２コンパレータ３７の出力が印
加される遅延回路３８、遅延回路３８の出力が入力され
る第３コンパレータ３９で構成され、第３コンパレータ
３９の信号ｇは、コンパレータ１５からの信号ｄととも
にリレードライバー１７及び入力ボート２３に入力され
るようになっている。

ＣＰＵ２４は、第１０図（ａ）（ｂ）に示すように、ま
ず過速度設定器１６による設定値ＣをＡ／Ｄコンバータ
２７を通してデジタル信号の形で読み込んで設定回転数
を算出する。次いで、コンパレータ１５の信号ｄが入出
力ポート２３に入力されているか否かが読み込まれ、結
果をＲＡＭ２６に記憶する。

続いて波形整形回路２１からのパルス信号ｅを読み込み
、パルスの立下がり回数を計数する。そしてその単位時
間当たりのパルス数から機関回転数を算出し、先に求め
た設定回転数と比較して１機関回転数が設定回転数より
小さいのに過速度警報信号Ｅよが出力されている時、及
び機関回転数が設定回転数より大きいのに過速ノ曳警報
（３号Ｓ４が出力されていない時には、入出力ポート２
３から駆動信号ｆを出力する。これによってリレー３２
の接点３２ａがオンとなり、システム異常信号Ｓ２が外
部のシステム異常通報回路に対して出力される。

このように、機関回転数の異常はＦ／Ｖコンバータ１４
、コンパレータ１５．リレードライバー１７、リレー１
８などの回路によるアナログ処理によって検出される一
方、マイクロコンピュータ２２によるデジタル処理によ
っても検出されるので。

二重の判断により回転数異常の検出が確実に行われるの
である。

断線検出回路３５は次のように動作する。すなわち、ｆ
ｉ！’ＥＪ＆ピックアップ１３はバアイス抵抗３６を介
して一定電圧回路に接続されているので、電磁ピックア
ップ１３が断線した時には、第２コンパレータ３７には
設定器３７ａで設定される比較電圧７２以上の一定電圧
が常に入力されるようになり、第２フンパレータ３７か
ら信号が出力される。このため遅延回路３８のコンデン
サ３８ａが充電され、この電圧が設定器３９ａで設定さ
れる比較電圧ｖ３を越えると第３コンパレータ３９から
信号ｇが出力される。従って、機関回転数が設定回転数
より小さいのに過速度警報信号Ｓ１が出力されている時
と同じ状態となり、電磁ピックアップ１３の断線が検出
されるのである。

なお電磁ピックアップ１３が断線していなければ、第２
コンパレータ３７には比較電圧ｖ２以下の電圧しか入力
されないから、第２コンパレータ３７は出力を出さず、
第３コンパレータ３９の信号ｇが出力されないので上述
のような断線検出動作は行われない。また電磁ピックア
ップ１３が回転信号を出力している時には、回転信号の
ピーク値が比較電圧ｖ２を越える度に第２コンパレータ
３７から出力が出されるが、遅延回路３８があるため第
３コンパレータ３９の入力電圧は比較電圧Ｖ、を越える
ことがなく、やはり上述のような断線検出動作は行われ
ない。

〈発明の効果〉 以上の説明から明らかなように、この発明は、燃料噴射
量を制御するアクチュエータへの制御信号量の最大値を
あらかじめ設定しておき、この最大値を上限としてアク
チュエータに対する制御信号量を制御して機関の最大出
力を制限するようにした制御装置において、算出された
制御信号量を、電源バッテリ等のアクチュエータ駆動電
圧及び燃料量制御用アクチュエータの温厚の少なくとも
一方に応じて補正するようにしたものである。

従って、アクチュエータの駆動電圧低下や温度上昇のた
めにアクチュエータが設定値通りに駆動されず、機関の
最大出力が設定値よりも下がってしまうようなことがな
く、精度のよい最大出力制御が可能となるのである。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の構成を示す図、第２図はこの発明の
一実施例のブロック図、第３図は制御手順のフローチャ
ート、第４図は機関回転数と制御信号量との関係を定め
たマツプの一例を示す図、第５図はアクチュエータに対
する制御信号の波形図、第６図の（ａ）及び（ｂ）は補
正用のマツプの一例を示す図、第７図はアクチュエータ
の制御信号量とラック位置との関係の一例を示す図であ
る。第８図は過速度状態における異常検出システムのブ
ロック図、第９図は主要な信号の波形図、第１０図の（
ａ）及び（ｂ）は制御手順のフローチャートである。 １・・・機関、２・・・燃料噴射ポンプ、３・・・ラッ
ク用アクチュエータ、４・・・回転センサ、５・・・ラ
ック位置センサ、６・・・運転条件センサ、７・・・バ
ッテリ電圧センサ、８・・・ラック用アクチュエータの
温度センサ、９・・・制御部、９３・・・ＣＰＵ、９４
・・・ＲＯＭ。 特許出願人　ヤンマーディーゼル株式会社代　理　人　
弁理士　　篠　　１）　　實第１図 ３　ラ１．入貝１７４）ニー２ 第 図 岑７ｇ１回松琳〜 第 図 →肩年刊ら九傍ｔ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）　電子制御式燃料噴射装置を備えた内燃機関の制
   御装置において、 機関回転数の実際値と燃料噴射量制御用アクチュエータ
   への制御信号量の最大値との関係を記憶した記憶手段と
   、 上記記憶手段に記憶された最大値を上限として燃料噴射
   量制御用アクチュエータに対する制御信号量を算出する
   演算手段と、 上記演算手段で算出された制御信号量を、燃料噴射量制
   御用アクチュエータの駆動電源電圧及び燃料噴射量制御
   用アクチュエータの温度の少なくとも一方に応じて補正
   する補正手段、 とを備えたことを特徴とする内燃機関の最大出力制御装
   置。