JPS5888426A - デイ−ゼル機関用燃料噴射制御装置 - 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】 本発明はディーイル機関用燃料噴射制御装置、即ち燃料
噴射ポンプの燃料調節を電磁アクチュエータなどを用い
て電気的に行なう内燃機関用ガバナに関するものである
。さらに詳しく言えば目標噴射量特性を得るべく回転数
センサから得られる回転数と各種運転条件検出器から得
られる運転条件信号とからマイクロコンピュータ内のＲ
ＯＭに予め記憶されているガバナパターンに基づいてＣ
ＰＵで目標噴射量を演算するに当って、車両の積載状１
１に応じてガバナパターンの最大噴射量パターン（各回
転数における最大噴射量）を変更し、目標噴射量を演算
するようにした電気式ガバナに関するものである。

一般に、ディーゼル機関の燃料噴射ポンプにおける燃料
調節用のガバナとして、エンジンの吸気管に設けられた
ベンチュリ部に生じる負圧によって動作するニューマチ
ックガバナと、フライウェーイトの回転によって生じる
遠心力を利用したメカニカルガバナとがある。

ニューマチックガバナはベンチュリ部とガバナ部とをそ
なえている。ガバナ部はダイヤフラムによって大気室と
負王室とに２分されていて、大気室は大気またはエアー
クリーナに、負王室はぺ／チェリーの負圧取り出し口に
夫々接続されている。

負圧室にはメーンスプリングがあシ、該スプリングはダ
イヤフツムを介し、燃料噴射量−節部材を「噴射量」の
方向に押圧して・いる、ベンチュリ部に生じる負圧はス
ロットルバルブの開度とエンジンの回転速度とによって
決まる。コントロールラックの位置は、との負圧とメー
ンスプリングの力とが平衡１，７’？ところできまる。

ここで最大噴射量パターンはエアーマチツクガバナのア
ダプタ装置によって、そのストップレバー位置、スプリ
ング弾性係数及び負圧室の負圧の相関関係で決まる。

を九メカニカルガバナは、噴射ポンプのドライブシャフ
トの回転によってフライウェイトに生ずる遠心力とスプ
リング復元力との釣夛合い、及びアクセルペダルに連動
するコントロールレノ（−の位置変化で上記燃料噴射量
調節部材の位置を制御する。そして最大噴射量パターン
は回転速度、スプリング弾性係数及びフルロードストツ
ノ（位置の相関関係で決まる。

この様に従来の方式では車両の積載状態の如何にかかわ
らず同一のガバナパターンにもとづいて燃料噴射量が制
御されてい友。従って、機関負荷の急激な変動や運転手
による急アクセル操作に対応して、エンジン回転数が目
標回転数に到達するまでに過渡的に噴射される燃料噴射
量は、車両の積載状態とはほとんど無関係に制御される
。このため車両の空積載時に、満載と比べて燃料噴射量
に無駄を生じざるを得なかつえ。また、従来のメカニカ
ルな機構において最大噴射量パターンを可変にするため
には、複雑なリンク機構が必要になシ、あるいは補助的
なアクチュエータを用いなければならなかつ友。

本発明は上記の点にかんがみなされ喪ものであシ、車両
の積載状態に応じて鰻大噴射量パターンを変更し、負荷
変動の発生や運転手の意志によるアクセル操作をした時
目標回転数に創るまでの過度期間における過剰噴射燃料
を充分に抑え燃費の向上を達成できると共に、該最大噴
射量パターンの変更に複雑な機構を必要とすることなく
円滑に・遂行することができるディーゼル機関用燃料噴
射制御装置を提供することを目的としている。

以下図面を参照しつつ本発明を説明する。

第１図は分配型燃料噴射ポンプに適用した本発明の一実
施例構成を示す。

本実施例はディーゼル機関ｌの運転条件を電気信号とし
て検出する運転条件検出器２ａないし２ｆと、車両の積
載状′ｆ１１を検出する積載状態検出器３と前記電気信
号を取ｐ込み、目標噴射量を演算する目標値制御手段、
即ち、中央処理工具ッ）（ＣＰＵと−いう、）４を備え
た制御回路５と、実噴射量を検出する実噴射量検出器（
スピル位置上ンサという。

）６及び目標噴射量に対応した位置に燃料調節部材（ス
ピルリングという、）７を調整する電磁式アクチェエー
タ８を有する燃料噴射ポンプ９とで構成される。

運転条件検出器２＆ないし２ｆは回転数センサ２ａと、
アクセルセンサ２ｂと、吸気圧センサ２Ｃと、吸気温セ
ンす２ｄと、エンジン冷却水セ・ンサ２・と、中−スイ
ッチ２ｆとから構成されム。

回転数センサ２ａは、燃料噴射ポンプ９のドライブシャ
フトｌＯの回転数を検出するものであり、その構成は第
２図の左側に図示する如きものである。

即ち、回転数センサ２１は、ドライブシャツ）１０に直
結された歯車２ｍｌと、歯車２ａｌの回転に伴なう磁束
変化に応じて第２図図示点ａの電圧波形が第３図（２）
に図示する加色交流電圧信号を発生する電磁ピックアッ
プ２ａ２とを備えている。そして回転数センサ２ａから
出力された交流電圧信号は第２図に図示する如き、電気
回路構成をもつ波形整形回路１１によシ波形整形され、
第２図図示点すの電圧波形が第３図の）図示の如きパル
ス電圧信号がＣＰＵ４に入力される。

アクセルセンサ２ｂは第４図に図示する如く、ポテンシ
ョメーターを用いてアクセル操作量に比例したアナログ
電圧信号を出力する。そしてこの出力信号はアナログ／
デジタル変換回路１２によりデジタル信号に変換された
上でＣＰＵ４に入力される。

を九積載状態検出器３は第５図囚、（６）、に図示する
如く、ディファレンシャルギヤボックス３１に設置した
リミットスイッチ３２と、ボディ（荷台）３３と連動す
るプレート３４とをそなえている。積載荷重が所定レベ
ル以下にある状ＩＩＩ（軽−載状態という、）において
は、第５図（２）に図示する如く、リミットスイッチ３
２がオフ状態に維持され、−力積載荷重が所定レベルを
超えている状態（重積載状態という、）においては、第
５図＠に図示する如く、りイツトスイッチ３２がプレー
ト３４により抑圧されてオン状態に維持される。そし・
て積載状態検出器３を電気回路図で表わすと＃Ｉ６図の
ようにな９、ｖ本ットスイッチ３２がオフ状態にあると
きハイレベルの電圧信号がＣＰＵ４に入力され、一方オ
ン状態にあるときローレベルの電圧信号がＣＰＵ４に入
力される。なお、積載状態検出器３とＣＰＵ　４との間
にフィルタ回路を設け、リミットスイッチの短期間のチ
ャタリングを無視することがより好ましい。

スピル位置雪ンｔ６は第７図に図示する如き可変インダ
クタンスタイプのものである。即ち、中空ボビン６１に
一次コイル６２と二次；イル６３が善いである。中空部
にはコア６４が挿入されている。−次コイル６２に振幅
一定で周波数一定の励振信号を与えると、二次コイル６
３を抵抗で終端した場合、この抵抗の両端に電圧が発生
する。今、中空部に挿入されたコア６４が二次コイル６
３と重なっている部分の長さを４とすると、二次コイル
両端に発生する電圧Ｖｐと４との関係は、第８図に示す
ものとなる０本実施例のスピル位置検出器はこの特性の
直線部分を利用している。なお上記コア６４は後述する
電磁式アクチュエーター８の連接棒８４と連動するよう
にされている。

ま良電磁式アクチュエーター８は第９図に図示する如き
構成をとる。第９図図示の電磁式アクチュエーター８（
リニアソレノイド）はコイル８１を保持し磁気回路を形
成するコア８２、可動部分であるムービングコア８３、
ムービングコア８３と直結される連接棒８４％バネ８５
から成っている。ムービングコア８３と連接棒８４は、
ａ、ｂ両方向に移動が可能である。ムービングコア８３
は、コイル８１に流れる電流ｌによって発生する矢印ａ
方向の力と電磁アクチュエータ内部に取シ付けられ九バ
ネ８５によって発生する矢印す方向への復元力とが釣り
合った状態で停止する。コイル８１に流す電流と、コア
８２とムービングコア８３との間のギャップの長さｍと
、電ｆＩＬｉＫよシ矢印ａ方向に発生する力Ｆの関係が
第１θ図に示されている。第１Ｏ図中で一点鎖線で示さ
れるのは、バネ８５によって発生する矢印す方向の力で
ある。この図かられかるように本実施例における燃料調
節部材の位置を制御するためには、コイル８１に流す電
流を制御すればよい、そして電磁式アクチュエータ８は
コイル８１に流れる電流によって発生する矢印ａ方向の
力とバネ８５によって発生する矢印す方向の力との釣９
合いによって、ムービングコア簡の位置を定め、とのム
ービングコア囚は連接棒Ｕとリンク機構１３（第１図）
を介してスピルリング７を移動させ燃料噴射量を調節す
る。

制御回路５は第１図に図示する如く、上記ＣＰＵ４と、
上記波形整形回路１１と、上記アナログ／デジタル変換
回路１２と、ＲＤＭ　１４と、ＲＡＭ１５と、デジタル
／アナログ変換回路１６と、位置決めサーボ回路１７と
から構成されている。

ＲＯＭ１４には処理を実行するためのプログラムが予め
格納されている。またＲＯＭ１４には第１１図゛に図示
する如き噴射量特性ガバナパターンに対応する基本噴射
量データが第１２図に図示する如き２次元マツプ、即ち
ドライブシャフト９の回転数Ｎデータとアクセル操作量
αデータとでアドレス指定されるアドレスに対応する基
本噴射量ＱＰ（ＮＮ　ｍ　）データをストアしてなる記
憶パターンとして、予め格納されている。なお第１１図
において、折れ線イ、口、ハ、二およびホは夫々アクセ
ル操作量αがＯｌ　、２５％、　５０ｇＩＩ、　７５１
Ｇオよヒ１ｏｏｓ　−ｔ’あるときのパターンを表わす
、また回転数Ｎデータでアト□レスされる基本最大噴射
量の一次元マツブもＲＯＭ１４内に予め格納□されてい
る。

ＣＰＵ４はＲＯＭ１４内のプログラムにもとづいて第１
３図のメインルーチンに図示する如き一連の処理を繰り
返し行なう。

まずステップ１０１にてキースイッチ２ｆからの入力信
号にもとづいてキースイッチ２ｆがオ／されているか否
かを判定し、判定結果が「ＹＥＳ　Ｊであればステップ
１０２にてＣＰＵイニシャライズを行なう。

そしてステップ１０３にてキースイッチ２ｆからの入力
信号にもとづいてスタータ位置状態であるか否かを判定
する。

この判定結果がｒＹＥ８Ｊであると、ステップ１０４に
て運転条件検出器２ａないし２ｇからの各種入力信号ｖ
ａｎ込む、更にステップ１０５にて積載状態検出器３か
らの積載−状態信号を取シ込む。

そしてステップ１０６にて目標噴射量Ｑを演算する。

このステップ１０６は第１４図に図示する如きフローチ
ャートで表わされる。

目標噴射量を演算するに当って、まずステップ２０１に
て上記ＲＯＭ１４内のガバナパターンをサーチする。こ
こでこのパター４サーチは上記ステップ１０４にて取ｐ
込まれた回転数Ｎとアクセル操作量αとＫもとづいて行
なわれ、対応する基本噴射量ｑｐ（Ｎｓα）データがＣ
ＰＵ４内に転送される。

次にステップ２０２にて上記の如く転送されてき九基本
噴射量ＱＰ（Ｎ、α）を補正し補正基本噴射吸気温セ／
す２ｄからの吸気温情報と、エンジン冷却水センサ２ｅ
からの冷却水温情報とにもとづいて上記基本噴射量Ｑｐ
　（Ｎ　ｓα）を補正し、補正基本噴射量Ｑ’ｐ（Ｎ、
α）を算出する。

次にステップ２０３にて上記回転数Ｎから予めＲＯＭ　
１４内に記憶されている一次元マツブにもとづき基本最
大噴射量Ｑシー（Ｎｌｔ算出する。なおこの基本最大噴
射量Ｑｙｓ（Ｎ）は第１１図の噴射量特性ガノ（ナパタ
ーンにおけるａ　−ｂ　−ｃ　−ｄからなる基本最大噴
射量パターンに対応している。

次いでステップ２０４にて、上記吸気圧情報と上記吸気
温情報と上記エンジン冷却水情報とにもとづいて上記基
本最大噴射量Ｑｙｓ（Ｎｌを補正し、補正基本最大噴射
量Ｑ’、、（Ｎ）を算出する。

次にステップ２０４にて、上記ステップ１０５にて取ｐ
込まれた積載状態信号にもとづいて車両が上記の如き軽
積載状態にあるか、あるいは重積載状態にあるかを判定
する。

軽積載状態である旨判断されると、ステップ２０６にて
最大噴射量Ｑｙ　を演算する。ここでこの最大噴射量Ｑ
、は上記ステップ２０４にて算出された補正基本最大噴
射量Ｑ’、、ｅｌａＫ定数例えば０．８を乗算して得ら
れる。

一方重積載状態である旨判断されると、ステップ２０７
−にて上記、ステップ２０４にて算出された補正基本最
大噴射量Ｑ’、、（Ｎ）を最大噴射量Ｑ、とする。

そしてステップ２０８にて、上記ステップ２０６又はス
テップ２０７　Ｋよる最大噴射量Ｑ、と、上記ステップ
２０２にて算出され九補正基本噴射量Ｑ’ｐ（Ｎ。

α）との大小を比較し、小さい方の値を目標噴射量Ｑと
する。

ステップ１０６にて上記の如く目標噴射量Ｑが算出され
ると、次にステップ１０７にて目標噴射量Ｑに対応する
指令噴射量デジタル信号を出力する処理を行なう、この
指令噴射量デジタル信号はデジタル／アナログ変換回路
１６によシ指令噴射量アナログ信号（指令噴射量信号）
に変換されて位置決めサーボ回路１７の一方の入力端子
に入力される。

ここで上記指令噴射量信号と目標噴射量Ｑとの関係は、
回転数Ｎｔパラメータとして第１ｓ図に図示する如く定
められている。これは燃料噴射量を飼養するスピルリン
グ７が同一位置に固定されていて％声際の燃料噴射量が
回転数Ｎにより変化する九めである。

次にステップ１０９にてキースイッチ２ｆがオフされた
か否かを判定し、判定結果が「ＮＯ」である場合には、
上記ステップ１０４を再び実行し、以後ステップ１０９
の判定結果が［ＹＥ８Ｊに反転する壕でステップ１０４
、ステップ１０５、ステップ１０６、ステップ１０７、
およびステップ１０８を繰夛返し実行し指令噴射量デジ
タル信号が出力される。

その後キースイッチ２ｆがオフされるようになると、ス
テップ１１０　Ｋて零値の目標噴射量に対応する指令噴
射量デジタル信号を出力する。

位置決めサーボ回路１７はデジタル／アナログ変換回路
１６からの指令噴射量信号とスピル位置セ／サ６からの
実噴射量信号との差に平均的に比例した電流をアクチュ
エータに流すぺく、アクチュエータ駆動信号を出力する
。

この位置決めナーボ回路１７の回路構成は第１６図に図
示する如きものである。第１６図において、一方の入力
端子１７ｍにデジタル／アナログ変換回路１６からの指
令噴射量信号Ｖｓが、他方の入力端子１フｂＫスピル位
置センサ６からの実噴射量信号Ｖｐが夫々印加される。

ここで指令噴射量信号Ｖｍと噴射量Ｑとの関係は、第１
７図に、また実噴射量信号Ｖｐと噴射量Ｑの関係は第１
８図に示す如きものである。ｔ７’ｔ１７１は指令噴射
量信号Ｖｍと実噴射量信号Ｖｐとを重畳して増幅し、オ
フセット電圧Ｖｏｆｌを加える増幅回路である。なおコ
ンデンサＣ１、Ｃ２、抵抗Ｒ雪は微分補償及び積分補償
を行なう、指令噴射量信号Ｖｓおよび実噴射量信号ｖｐ
はそれぞれ第１７図及び４１１８図に示す様に噴射量Ｑ
に対して同一の傾きで正負逆の傾きをもつため、増幅回
路１７１の出力電圧はＶｓとＶｐとの誤差増幅値として
得られる。

第１６図右方の８１は電磁アクチュエータ８のコイルで
アク、また抵抗１７ｃはコイル８１に流れる電流値を検
出するための抵抗であり、両端に電流値に比例した電圧
を発生する。増幅段１７２はこの電流値に比例し九電圧
を増幅し、オフセット電圧Ｖｏｆ２を加えて出力する。

比較回路１７３は増幅回路１７１で得られた誤差増幅電
圧と増幅段１７２で得られた電磁アクチュエータ電流の
フィードバック電圧とを比較し出力する。他の比較回路
１７４では発振回路１７５で得られ九一定周波数の充放
電波形を用いて比較回路１７３の比較値をチョッピング
し、電磁アクチュエータ駆動回路１７６　を制御する。

第１９図に比較回路１７４における電圧波形を示す。

図示点１７ｄには第１９図図示（Ｄの如き発振波形ａが
印加される。他の図示点１７・に加えられる誤差増幅電
圧と電磁アクチュエータ電流フィードバック電圧との比
較値が第１９図図示の如ＩＶｆｌの場合、図示点１７ｆ
の出力波形は第１９図図示（１１）の様にチョッピング
され、また比較値が第１９図図示の如きＶｆｌの場合第
１９図図示（ｌｉｉ）の様になる。そして上記（１１）
、（ｉｌｌ）の如き矩形波電圧によって電磁アクチェニ
ー夛駆動回路１７６が制御され、電磁アクチュエータ８
のコイル８１に平均的に矩形波のパルス幅に比例し九レ
ベルの電流が供給される。なお、電流検出用抵抗１７ｃ
と増幅段１７２とは、バッテリ１８の電圧変動によるコ
イ−、に８１の電流変動を補正すると共に、自己発熱や
雰囲気温度などの変化によるコイル８１の抵抗値変化を
補正する役割を果す。

このように位置決めサーボ上路１７はデジタル／アナロ
グ変換回路１６からの指令噴射量信号とスピル位置セン
サ６からの実噴射信号との誤差に比例し九アクチェエー
タ駆動信号を出力する。電磁式アクチェエータ８はこの
駆動信号に応じて駆動され、す／り機構１３を介してス
ビルリ／グアを上記誤差を打ち消す方向に移動させ、燃
料噴射ポンプ９から目標噴射量の燃料をディーゼル機関
１に供給する。

第９図と第２１図とは本発明の第２実施例における積載
状態検出器３の実施例とその最大噴射量を説明する九め
の噴射量特性ガバナパターンを示している。

本実施例は、上述した第１実施例が軽積載状態と重積載
状態とに区分けして最大噴射量を二者択一する構成をと
ったのに対し、第９図に図示する如き荷重センサ３によ
シ最小積載状態（空積Ｉ！状態）から最大積載状態まで
の間の積載状態を連続的に検出し、最大噴射量を第２１
図に図示する如く連続的に選択するようにする。なお第
９図において、荷重センサ３はディ７アレンシヤルギヤ
ボツクス３１に固定され、かつ、ボディ羽に連動するレ
バー蕊により抵抗値が選択されるよう構成される。

そして荷重センサ３のアナログ出力信号は第１図図示の
アナログ／デジタル変換回路１２を介してＣＰＵ４に入
力するようにされる。

第ｎ図は本発明の第３実施例における積載状態検出器３
の実施例を示している。

即ち、本実施例は積載状態検出器３として第ｎ図に図示
する如きボテフシ１メータを用い、運転者の操作によシ
積載状態を選択−指示するようにし、上述した第１実施
例あるいは第２実施例と同・様に演算され九目標噴射量
と実噴射量との差に応じて電磁式アクチュエータ８を駆
動するようにする。

以上説明しえ如く、本発明は燃料噴射ポンプの燃料調節
部材を作動し燃料噴射量の調節を行なうアクチェエータ
と、実際の燃料噴射量に対応した実噴射信号を発生する
実噴射量検出器と機関の運転条件を電気信号として検出
する運転条件検出器と、前記運転条件検出器からの信号
を受けて機関の目標噴射量を演算し、かつ、この目標噴
射量信号と前記実噴射量信号とを比較して両者間の誤差
を修正するように前記アクチュエータの駆動を制御する
制御回路とを備えるディーゼル機関用燃料噴射制御装置
において、前記目標噴射量を車両の積載状態に応じて変
化させる目標値制御手段を備えるようにした。

この九め本発明によれば、車両の積載状態に適し九噴射
量の燃料をディーゼル機関に供給することができ、燃費
の向上を充分に達成することが可能になる。

上述した実施例は分配型ポンプに適用した場合を示した
が、本発明はこれに限定されるものではなく、判型ポン
プなどについても適用を排除するものではない。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例が適用される燃料噴射システ
ムの構成例、第２図は回転数センナ及び波形整形回路の
構成例、第３図囚、（６）はその動作を説明するための
波形図、第４図はアク竜ルセンサの構成例、第５図（２
）、（６）は積載状態検出器の構成例及び動作を説明す
る丸めの図、第６図はその電気等価回路図、第７図はス
ピル位置センナの構成例を表わす断面図、第８図はその
動作を説明するための出力電圧特性図、第９図は電磁式
アクチェエータの構成例を表わす断面図、第１０図はそ
の動作を説明する九めの特性図、第１１図は噴射量特性
ガバナパターンの構成例、第ｎ図はＲＯＭＫおけるその
記憶パターン図、第１３図および第１４図は目標値制御
手段（ＣＰＵ）の処理動作を説明するための　、フリー
チヤード、第１５図は目標噴射量ム゛回転数との関係を
表わした図、第１６図は位置決めサーボ回路の構成例、
第１７図及び第１８図はそれぞれ指令噴射信号及び実噴
射信号と噴射量との関係を表わし要因、第１９図は上記
サーボ回路の動作を説明する九めのタイムチャート、第
四図は積載状態検出器の他の構成例、第２１図はその検
出器を用いた場合における最大噴射量を説明する丸めの
ガバナパターン図、第ｎ図は積載状態検出器の更に他の
構成例゛を示す。 １・−・デーイーゼル機関 ２ａないし２ｆ・■運転条件検出器 ４０・目標値制御手段（ＣＰＵ） ６・・・制御回路　　　７・・・燃料調節部材８・・・
アクチュエータ　９ｏ・燃料噴射ポンプ代理人　弁理士
　　足　立　　勉 第２図 Ｂ 第３図 第４図 第５図 第６図 第７図　　　　　　　　　第８図 第９図　　　　　　　　　　第１０図 第１７図 匍８図 ｖｐ（ｖ） 第１９図 第に図 第２１図 ／Ｖ σ、°　アクセＬ慢作量 Ｍ、・　中１１會１ 第η図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 燃料噴射ポンプの燃料調節部材を作動し燃料噴射量の調
   節を行なうアクチェエータと、実際の燃料噴射量に対応
   した実噴射量信号を発生する実噴射量検出器と、機関の
   運転条件を電気信号として検出する運転条件検出器と、
   前記運転条件検出器からの信号を受けて機、関の目標噴
   射量を演算し、かつこの目標噴射量信号と前記実噴射量
   信号とを比較して両者間の哄差を修正するように前記ア
   クチェエータの駆動を制御する制御回路とを備えるディ
   ーゼル機関用燃料噴射制御装置において、前記目標噴射
   量を車両の積載状態に応じて変化させる目標値制御手段
   を備え九ことを特徴とするディーゼル機関用燃料噴射制
   御装置。