JPH0641729B2

JPH0641729B2 - ディ−ゼル機関用電子式ガバナ

Info

Publication number: JPH0641729B2
Application number: JP60008498A
Authority: JP
Inventors: 政博松永
Original assignee: Diesel Kiki Co Ltd; Zexel Corp
Current assignee: Bosch Corp
Priority date: 1985-01-22
Filing date: 1985-01-22
Publication date: 1994-06-01
Anticipated expiration: 2009-06-01
Also published as: JPS61169629A

Description

【発明の詳細な説明】産業上の利用分野本発明はディーゼル機関用電子式ガバナに関し、更に詳
細に述べると、低温時の始動性の改善を図るようにした
ディーゼル機関用電子式ガバナに関する。

従来の技術従来のディーゼル機関用電子式ガバナは、例えば、実開
昭５５−１３００２４号公報に開示されている列型燃料
噴射装置において見られるように、電子式ガバナのアク
チェータ部分に油中に浸漬されている。また、分配型燃
料噴射装置の電子式ガバナにあっても、そのアクチェー
タ及びリンク機構が軽油中に浸漬されており、また、ア
クチェータが油中に浸漬されていない形態の場合におい
ても、各摺動部等に潤滑油が付着している。

発明が解決しようとする問題点上述の如く、アクチェータが油中に浸漬されており、又
は油中に浸漬されないまでも各摺動部に潤滑油等が付着
していると、低温時に生じる油の粘性の増大により、機
構部の作動抵抗が増大し、始動性が低下するという問題
が生じる。

すなわち、各種の燃料噴射装置に用いられている電子式
ガバナにおいては、機関速度が零の場合にはコントロー
ルラックの位置は所定の無噴射位置に位置せしめられて
おり、スタータスイッチがオンとなったクランキング状
態において燃料調節部材が所要の始動増量位置にまで移
動せしめられるよう構成されているので、低温時の始動
においては、油の粘性の増大による機械的な作動抵抗が
高くなる上に、スタート時に流れる大負荷電流によるバ
ッテリ電圧の低下及び低温によるバッテリの能力低下が
重なり、コントロールラックを所要の増量位置に迅速に
位置せしめることがむずかしく、機関の始動性が著しく
低下することになる。このような状態は、比較的粘度の
低い軽油を潤滑油として用いている分配型燃料噴射装置
の場合においても、極低温においては生じるものであ
り、始動性に悪影響を与えることとなる。また、アクチ
ェータを油中に浸漬しない場合でも、各摺動部に付着し
た潤滑油の粘度が温度の低下により上昇すると、同様の
不具合を生じることになる。

本発明の目的は、従って、低温時においても、機関の始
動性を損うことがないようにした、ディーゼル機関用電
子式ガバナを提供することにある。

問題点を解決するための手段本発明の構成は、燃料噴射ポンプの燃料調節部材の位置
決めを行なう電気的アクチェータと、ディーゼル機関の
運転条件を示す少なくとも１つの信号に応答して上記電
気的アクチェータを駆動制御する制御信号を出力する制
御ユニットとを備え、所要の調速特性が得られるよう燃
料噴射量の調節が行なわれるように構成されたディーゼ
ル機関用電子式ガバナにおいて、上記ディーゼル機関に
設けられた始動補助装置の予熱動作の開始を示す信号に
応答し、上記電気的アクチェータに、上記電気的アクチ
ェータを振動させるため、電気的アクチェータに零より
大きい所定の下限値から所定の上限値までの範囲でレベ
ルが周期的に変化する駆動電流を供給する手段を備えた
点に特徴を有する。

作用本発明では、駆動電流を単に一定レベルの電流ではな
く、そのレベルを周期的に変動させ、これにより燃料調
節部材を、振動させるため、この振動によりアクチェー
タ内部の油の粘性抵抗を比較的短時間のうちに減少させ
ることができ、始動性の改善を図ることができる。更
に、駆動電流が電気的アクチェータに供給されると、こ
の駆動電流により電気的アクチェータが加熱されるの
で、これによっても、電気的アクチェータ及びそれに関
連する機構部に付着している油の粘度を下げることがで
きるが、この場合駆動電流は、零より大きい所定の下限
値から所定の上限値までの範囲でレベルが周期的に変化
するので、その平均電流値を大きくすることができ、よ
り一層効果的に電気的アクチェータの加熱を行うことが
でき、ディーゼル機関の始動性のより一層の改善を期待
することができる。

実施例以下、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、本発明による電子式ガバナの一実施例が示
されている。電子式ガバナ１は、ディーゼル機関用燃料
噴射ポンプ２の燃料調節部材である燃料調節杆５の位置
調節を行なうアクチェータ部３と、該アクチェータ部３
を電気的に制御するための制御部４とを備えている。

アクチェータ部３のケース３ａは、燃料噴射ポンプ２の
ケース２ａに固定されており、燃料噴射ポンプ２の燃料
調節杆５が、ケース３ａの内部へ突出され、その端部
と、ケース３ａの対向端壁に支持した調整ボルト６との
間に、戻しばね７が掛渡されると共に、燃料調節杆５の
中間部分に取付けたピン５ａがベルクランク８の端部の
溝８ａへ係合される。前記ベルクランク８は支軸１７を
もってケース３ａに支持され、他端部がピン５ｂをもっ
てリンク９に連結される。リンク９はピン１８をもって
電磁アクチェータ１０の円筒状の可動体２０に連結され
る。

電磁アクチェータ１０は上端が一方の磁極、例えばＮと
なる有底円筒体１２の内部へ同心に円柱状の永久磁石１
４をこの一方の磁極Ｎが底部へ衝合するように配置し、
かつ永久磁石１４の上端に同径の円柱状の磁性体１５を
結合し、これらをボルト１６をもってケース３ａの底部
へ固定すると共に、円筒体１２と磁性体１５及び永久磁
石１４との間の環状空間１３へ前記可動体２０の下端部
に支持したコイル１１を挿入してなり、コイル１１への
電流に応じて磁力により可動体２０が上下方向に移動す
るようになっている。

ケース３ａの上部外壁に、電極アクチェータ１０の作動
量を検出するための検出コイル２１が固定され、この内
部へ前記リンク９の先端９ａが挿入されている。

上述の構成から明らかなように、電磁アクチェータ１０
は可動体２０が上下方向に運動するように固定部がケー
ス３ａの底部へ配置され、可動体２０の運動方向がベル
クランク８によって左右方向に変換され、燃料調節杆５
へ伝達される。

可動体２０の運動に対して適当な粘性抵抗を付与するた
めに、ケース３ａの内部を燃料噴射ポンプのケース２ａ
から隔絶し、ケース３ａの内部へ潤滑油を充填し、可動
体２０が油面２５の下方へ浸漬されるように構成され
る。

そして、常に一定の油量ないし油面２５を保つために、
ケース３ａの側壁部にねじ栓２３で閉鎖される排出孔を
設け、適時この排出孔から余分の油を外部へ溢流させる
ように構成される。

次に、制御部４について説明すると、制御部４は、ディ
ーゼル機関（図示せず）の機関速度を示す速度信号Ｎ及
びアクセルの操作量を示すアクセル信号Ａに応答してそ
の時々のディーゼル機関の運転状態に見合った最適な燃
料噴射量を演算し、その最適噴射量を得るのに必要な燃
料調節杆５の位置を示す第１目標信号Ｓ_１を出力する演
算回路４１と、燃料調節杆５を、燃料増方向一杯近傍の
位置で所定の振幅をもって振動させるのに必要な第２目
標信号Ｓ_２を出力するための信号発生部４２とを備えて
いる。

信号発生部４２は、燃料調節杆５を燃料増方向一杯に近
い所要の位置Ｒ_１（第２図(a)参照）を示す目標位置信
号Ｓ_３を出力する信号発生回路４３と、燃料調節杆５を
位置Ｒ_１において所要の振巾で振動させるため目標位置
信号Ｓ_３に重畳すべき交流信号Ｓ_４を出力する発振回路
４４とを有している。発振回路４４には、燃料調節杆５
のその時時の位置を検出するためのラック位置検出回路
４５から、燃料調節杆５のその時々の実際の位置を示す
位置信号Ｓ_５が入力されており、位置信号Ｓ_５が位置Ｒ
_１の少し手前のＲ_２に達したことを示した場合に、発振
回路４４は交流信号Ｓ_４を出力する構成となっている。
このようにして出力される交流信号Ｓ_４は、加算器４６
において目標位置信号Ｓ_３と加算され、その加算結果得
られた信号が第２目標信号Ｓ_２として取り出される。
尚、交流信号Ｓ_４の振巾レベル及び目標位置信号Ｓ_３の
レベルは、これらの信号の合成信号の最大レベル時にお
いても、燃料調節杆５の位置が通常制御における最大位
置Ｒ_０（第２図(a)参照）を越えることがないように考
慮して定められており、また、交流信号Ｓ_４の周期は、
電磁アクチェータ１０の応答特性を考慮し、交流信号Ｓ
_４のレベル変化に従って電磁アクチェータ１０が作動で
きるように定められている。

第１目標信号Ｓ_１及び第２目標信号Ｓ_２は、キースイッ
チ５１から後述の如くして出力される予熱指令信号Ｋ_１
に応答して制御される選択スイッチ４７に夫々入力され
ており、選択スイッチ４７により選択されたいずれか一
方の目標信号がサーボ目標信号Ｓ_６としてサーボ回路４
８に入力される。サーボ回路４８には、位置信号Ｓ_５が
位置フィードバック信号として入力されており、サーボ
回路４８は、サーボ目標信号Ｓ_６と位置信号Ｓ_５とに応
答して、サーボ目標信号Ｓ_６により示される位置に燃料
調節杆５を位置決めするのに必要な駆動電流Ｉを電磁ア
クチェータ１０のコイル１１に供給する。

従って、選択スイッチ４７が実線で示される如く切換え
られている場合には、燃料噴射ポンプ２の噴射量は、そ
の時々のディーゼル機関の運転条件に従った所要の最適
値になるよう制御され、所要の調速特性に従ってディー
ゼル機関の速度が制御される制御モードとなる。一方、
選択スイッチ４７が点線で示される如く切換えられてい
る場合には、燃料調節杆５が第２目標信号Ｓ_２により定
められる所定の位置Ｒ_１において交流信号Ｓ_４に従って
振動せしめられるよう、コイル１１に電流が供給され、
電磁アクチェータ１０が所定の周期で振動し、これによ
りアクチェータ部３内の油が軟らかくなり、更に、この
電流による発熱によってアクチェータ部３の加熱が行な
われる。

キースイッチ５１は、ディーゼル機関に装着されている
グロープラグＧ_１，Ｇ_２，…Ｇ_ｎを予熱するための予熱
装置５２を作動状態とすると共に制御部４を予熱モード
に切換えるための予熱指令信号Ｋ_１が出力される「HEA
T」位置、「OFF」位置、「ON」位置及びディーゼル機関
をクランキング状態とするための「ST」位置とを備えて
いる。

「HEAT」位置に対応するキースイッチ５１の固定接点５
１ａとアースとの間にはリレーコイル５３が接続されて
おり、キースイッチ５１が「HEAT」位置に切換えられる
と、予熱指令信号Ｋ_１が出力され、予熱装置５２が作動
してグロープラグＧ_１乃至Ｇ_ｎの予熱が開始されると共
に、リレーコイル５３に対応したリレースイッチ５４が
閉成され、制御部４の電源入力端子４６にバッテリー５
５から電力が供給される。更に、予熱指令信号Ｋ_１は選
択スイッチ４７にも印加され、選択スイッチ４７が点線
で示される状態に切換えられる。従って、制御部４は、
グロープラグＧ_１乃至Ｇ_ｎが予熱されている期間中、ア
クチェータ１０に、第２目標信号Ｓ_２によって定まる所
定の駆動電流を予熱電流として供給する。

第２図(a)，(b)には、キースイッチ５１の操作に応答し
て燃料調節杆５の位置Ｒ及びバッテリー５５の端子電圧
Ｖ_Ｂが変化する様子が、横軸に時ｔをとって示されてい
る。時刻ｔ＝ｔ_１においてキースイッチ５１が「HEAT」
位置に切換えられると、グロープラグの予熱開始と同時
に予熱電流がアクチェータ１０のコイルに流れる。この
時、燃料調節杆５の位置Ｒは、信号発生部４２からの第
２目標信号Ｓ_２に従って制御される。従って、先ず、目
標位置信号Ｓ_３に基づき燃料調節杆５の位置Ｒが燃料増
方向に移動し、ｔ＝ｔ_２においてＲ＝Ｒ_２となったとき
に、発振回路４４が作動し、目標位置信号Ｓ_３に交流信
号Ｓ_４が重畳される。この結果、ｔ_２以後において、燃
料調節杆５は、Ｒ＝Ｒ_１において所要の周期で振動する
ことになるが、この場合、位置Ｒは、位置Ｒ_０を越える
ことがない。尚、この状態においては、バッテリ電圧Ｖ
_Ｂの低下は殆んどなく、従って、ほぼ規定通りの電圧で
燃料調節杆５の位置決め駆動が行なわれ、比較的応答性
よく、燃料調節杆５が位置Ｒ_１を中心に振動する。この
予熱動作は、キースイッチ５１が一旦「OFF」位置へ戻
されるｔ＝ｔ_３まで行なわれ、この間に、コイル１１に
流れる電流によるアクチェータ１０の振動でアクチェー
タ１０内の油及びその周辺に付着している油が軟らかく
なると共に、電流による発熱で油が温められることとな
り、より効果的に油の粘性の低下を図ることができる。
このようにして、アクチェータ１０を含んで構成される
燃料調節杆５の駆動系に生ずる、油の粘性の増大に起因
する作動抵抗が小さくなる。

ｔ＝ｔ_３においてキースイッチ５１を一旦「OFF」位置
に戻すと、燃料調節杆５の位置Ｒは所定の元位置（Ｒ＝
０）にまで戻り、電圧Ｖ_Ｂの値も所定の値Ｖ_BOにまで復
帰する。しかる後、ｔ＝ｔ_４においてキースイッチ５１
を「ST」位置にすると、機関の始動動作が行なわれる。
このとき、予熱指令信号Ｋ_１はすでに出力されておら
ず、従って、制御部４は制御モードとなり、燃料調節杆
５を通常の最大位置であるＲ_０により更に燃料増方向に
移動させ所定の始動増量位置Ｒ_Ｍに位置せしめるアクチ
ェータ１０が駆動される。この場合、始動用モータが駆
動されているので、バッテリ電圧Ｖ_Ｂの値は極端に低下
しており、アクチェータ１０による燃料調節杆５の位置
決め操作の応答性は低下することになるが、予熱モード
において燃料調節杆５が一旦Ｒ_０の位置まで動くことに
よりアクチェータ１０内の油が排出されていること、予
熱モードによりアクチェータ１０の振動で油が軟らくな
っていると共にその電流による発熱でその周辺の油が温
められてその粘度が低下していること等の理由により、
時刻ｔ＝ｔ_３における始動操作によって、燃料調節杆５
の位置は比較的速く、所望の始動増量位置Ｒ_Ｍに達す
る。従って、周囲温度が低い環境条件の下にあっても、
始動時に、燃料調節杆５は比較的迅速に所要の始動増量
位置に位置決めされるので、特に低温時の始動特性を著
しく改善することができる。

尚、上記実施例では、電磁アクチェータを油中に浸漬し
た型式のアクチェータ部を用いた電子ガバナの例を説明
したが、本発明はこの実施例に限定されるものではな
く、他の型式の噴射装置についても同様にして本発明を
適用することができ、リンク等に付着した油の粘性を低
下させ、低温時の始動特性の改善を同様にして達成する
ことができるものである。

更に、上記実施例では、始動補助装置としてグロープラ
グの予熱装置が用いられた場合を示したが、本発明でい
う始動補助装置はグロープラグの予熱装置に限定される
ものではなく、吸気予熱装置等を含むものである。

また、発振回路４４から交流信号Ｓ_４を出力し、これに
よりアクチェータ１０を振動させるようにしたが、その
波形は正強波に限定されるものではなく、燃料調節杆５
の位置Ｒを周期的に変動させる目的を達成するに足る適
宜の波形とすることができる。

制御部４は、マイクロコンピュータを用いて構成したも
のであってもよく、この場合には、予熱指令信号Ｋ_１の
有無を判別し、予熱指令信号Ｋ_１がありと判別した場合
にのみ通常の制御データに代えて燃料調節杆５を所要の
位置Ｒ_ａ（第２図(a)参照）に位置決めするための制御
信号を出力するプログラムを、従来の調速制御プログラ
ムに付加する構成としてもよい。

第３図には、制御部４をマイクロコンピュータを用いて
構成する場合に、マイクロコンピュータに実行させる制
御プログラムの一例を示すフローチャートが示されてい
る。

このフローチャートについて説明すると、制御部４の電
源がオンすることにより、このプログラムはスタートす
る。

自動車用のキースイッチは、通常「OFF」位置から左側
に回すと「HEAT」位置、右側に回すると「ON」及び「S
T」位置である。従ってキースイッチを「HEAT」位置か
ら「ON」及び「ST」位置に切換える際は再び最初からス
タートする。逆の操作を行った場合も同様である。

制御部４の電源がオンし、プログラムがスタートすると
ステップ６１において先ず初期化が行なわれる。次い
で、キースイッチ５１の位置が「HEAT」位置にあるか否
かの判別が行なわえ（ステップ６２）、この判別結果が
ＮＯの場合には更に、ステップ６３においてキースイッ
チ５１の位置が「ST」位置にあるか否かの判別が行なわ
れる。ステップ６３の判別結果が「NO」の場合には、キ
ースイッチ５１は「ON」位置となっている筈であり従っ
て、ステップ６４に進みここで通常のガバナ制御に行な
われる。ステップ６４における通常のガバナ制御は、第
１図で説明した、第１目標信号Ｓ_１に従う燃料調節杆５
の位置決め制御による調速制御に相応している。

ステップ６３での判別結果がYESの場合には、エンジン
回転数が所定の値以上に達するなど始動モードを解除す
べき条件が整ったか否かの判別がステップ６５において
行なわれ、始動モードを解除すべき条件が整った場合に
は、ステップ６４に進み通常ガバナ制御が行なわれる。
一方、エンジン回転数が所定値に達していな時など、始
動モードを解除すべき条件が整っていない場合はステッ
プ６５の判別結果はＮＯとなり、ステップ６６に進み、
始動ラック位置Ｒ_Ｍを保ち、始動モード解除の条件が整
うのを待つことになる。

キースイッチ５１が「HEAT」位置にある場合には、ステ
ップ６２の判別結果はYESとなり、ステップ６７に進
み、ここで、ＤＡ，ＤＢの演算が行なわれる。データＤ
ＡはＲ＝Ｒ_１とするために必要なアクチェータ１０の駆
動電流値を示すデータであり、データＤＢは燃料調節杆
５を所定の振幅で振動させるのに必要なその駆動電流の
変化分を示すデータである。次にステップ６８におい
て、その時の燃料調節杆５の位置Ｒが所定の値Ｒ_１より
小さいか否かの判別が行なわれ、この判別結果がYESの
場合には、データＤＡが出力され（ステップ６９）、こ
のデータＤＡに基づいた駆動電流が与えられる。このよ
うにして位置Ｒが燃料増方向に向けて移動し、Ｒ≧Ｒ_１
となるとステップ７０に進むことになる。

ステップ７０ではデータＤＡをＤＡ′として保存した
後、ＤＢが加算され、ＤＡ＝ＤＡ＋ＤＢとされる。しか
る後、タイマカウンタのリセットを行ない（ステップ７
１）、発振周期Ｔ_０が経過したか否かの判別が行なわれ
る（ステップ７２）。この周期Ｔ_０は、第１図で説明さ
れた交流信号Ｓ_４の周期に相応するものであり、判別結
果がＮＯの場合には、ステップ７３に進み、データＤＡ
を出力する。この結果、位置Ｒは、データＤＢに相応す
る分だけ、位置Ｒ_１よりずれた位置に移動するが位置Ｒ
_０を越えることはない。

この状態は、発振周期Ｔ_０が経過し、ステップ７２の判
別結果がYESとなるまで継続される。ステップ７２の判
別結果がYESとなると、次に位置Ｒを、データＤＢに相
応する分だけ、位置Ｒ_１より上にずらすか、下にずらす
かがステップ７４にて判別される。ステップ７４にてＤ
Ａ＞ＤＡ′と判別された場合は現在、位置Ｒは、データ
ＤＢに相応する分だけ、位置Ｒ_１より上にずれている訳
であるから、ステップ７５に進み、ＤＡから2DBを減じ
る。一方、ステップ７４にてＤＡ≦ＤＡ′と判別された
場合は、現在、位置Ｒは、データＤＢに相応する分だ
け、位置Ｒ_１より下にずれている訳であるから、ステッ
プ７５に進み、ＤＡにて2BDを加算する。ステップ７５
において新しいデータＤＡが設定され、ステップ７１に
戻ると、ステップ７２を経てステップ７３に進む。この
結果、現在、位置ＲがデータＤＢに相応する分だけ、位
置Ｒ_１より上にずれている場合は、新しく位置Ｒがデー
タＤＢに相応する分だけ、位置Ｒ_１より下にずれるよう
に、アクチェータ１０の駆動電流が変化せしめられ、現
在下にずれている場合には、上にずれるようにアクチェ
ータ１０の駆動電流が変化せしめられる。

即ち位置Ｒは、Ｒ_１を中心として、正負の方向へデータ
ＤＢにより定まる位置だけ交互にシフトされ、これによ
り燃料調節杆５が振動せしめられることになる。この振
動動作は、キースイッチ５１が「HEAT」以外の位置に切
換えられるまで続けられる。

運転者が、キースイッチ５１を「HEAT」位置から「OF
F」を経て、「ON」及び「ST」位置へ切換えると、制御
部４の電源が「OFF」位置にて一旦オフされるため、こ
のプログラムは再スタートし、ステップ６１及び６２を
経て前述の始動モード制御又は通常ガバナ制御を行な
う。

効果本発明によれば、上述の如く、始動操作に先立って、零
より大きい所定の下限値から所定の上限値のまでの範囲
でレベルが周期的に変化する駆動電流をアクチェータに
供給し、これによりアクチェータ部を振動させて油の軟
化を図る上に、この電流による発熱によっても油の粘性
を低下させることができる。この場合、駆動電流のレベ
ルが、零より大きい所定の下限値から所定の上限値まで
の範囲で周期的に変化するので、その平均電流値を大き
くすることができ、より一層効果的に電気的アクチェー
タの加熱を行うことができる。この結果、始動操作を行
う際に、アクチェータ部の作動抵抗を極めて効果的に減
少させ、ディーゼル機関の低温時における始動性を著し
く改善することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による電子式ガバナの一実施例を示す構
成図、第２図(a)、第２図(b)は第１図に示した電子式ガ
バナの動作を説明するための説明図、第３図は第１図に
示す電子式ガバナの制御部４をマイクロコンピュータで
構成する場合の制御プログラムの一例を示すフローチャ
ートである。１……電子式ガバナ、２……燃料噴射ポンプ、３……ア
クチェータ部、４……制御部、５……燃料調節杆、４２
……信号発生部、４３……信号発生回路、４４……発振
回路、４６……加算器、４７……選択スイッチ、５１…
…キースイッチ、５２……予熱装置、Ｋ_１……予熱指令
信号、Ｓ_２……第２目標信号、Ｓ_３……目標位置信号、
Ｓ_４……交流信号、Ｓ_５……位置信号、Ｓ_６……サーボ
目標信号、Ｉ……駆動電流。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】燃料噴射ポンプの燃料調節部材の位置決め
を行なう電気的アクチェータと、ディーゼル機関の運転
条件を示す少なくとも１つの信号に応答して前記電気的
アクチェータを駆動制御する制御信号を出力する制御ユ
ニットとを備え、所要の調速特性が得られるよう燃料噴
射量の調節が行なわれるように構成されたディーゼル機
関用電子式ガバナにおいて、前記ディーゼル機関に設け
られた始動補助装置の予熱動作の開始を示す信号に応答
し前記電気的アクチェータに振動運動を与えるため前記
電気的アクチェータに零より大きい所定の下限値から所
定の上限値までの範囲でレベルが周期的に変化する駆動
電流を供給する手段を備えたことを特徴とするディーゼ
ル機関用電子式ガバナ。