(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料噴射ポンプ(１)と電子ガバナ(３)とを備え、燃料噴射ポンプ(１)は燃料調量部(４)を備え、電子ガバナ(３)は、目標回転数設定手段(９)と実回転数検出手段(１１)と実調量位置検出手段(１２)とコントローラ(８)とアクチュエータ(２７)とを備え、コントローラ(８)は、エンジン負荷に拘らず目標回転数を一定値に維持するＰＩＤ制御によるアイソクロナス制御ライン(２６)をセットし、電子ガバナ(３)は、目標回転数と実回転数と実調量位置との検出に基づいて、アイソクロナス制御ライン(２６)に基づくアイソクロナス制御を行うディーゼルエンジンの燃料調量装置において、
コントローラ(８)は、エンジン負荷の増加につれて目標回転数を低下させるＰ制御によるドループ制御ライン(１９)をセットできるようにし、このドループ制御ライン(１９)は、アイソクロナス制御ライン(２６)と交差するようにし、
電子ガバナ(３)の目標回転数を所定の高速回転数(１５)から所定の低速回転数(１６)まで低下させた場合に、実調量位置が、燃料無噴射位置(１７)から所定の燃料増量位置(１８)までの極少調量エリア(Ａ)内に至ると、コントローラ(８)がドループ制御ライン(１９)をセットし、電子ガバナ(３)が、このドループ制御ライン(１９)に基づくドループ制御を行い、
実調量位置が、両制御ライン(１９)(２６)の交差点(３４)に対応する所定の調量位置(３３)よりも燃料減量側の少量調量エリア(Ｂ)内にあり、かつ、実回転数が電子ガバナ(３)の目標回転数(１６)以上の中高速回転数エリア(Ｃ)内にある間は、電子ガバナ(３)がドループ制御を維持し、
実調量位置が少調量エリア(Ｂ)を超えた場合、或いは、実回転数が中高速回転数エリア(Ｃ)を下回った場合には、コントローラ(８)がドループ制御ライン(１９)を解除し、電子ガバナ(３)がアイソクロナス制御ライン(２６)に基づくアイソクロナス制御を行う、ことを特徴とするディーゼルエンジンの燃料調量装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ディーゼルエンジンの燃料調量装置に関する。
【０００２】
【発明の前提技術】
本発明は、次の技術を前提としている。
すなわち、図１に示すように、燃料噴射ポンプ(１)と電子ガバナ(３)とを備え、燃料噴射ポンプ(１)は燃料調量部(４)を備え、電子ガバナ(３)は、目標回転数設定手段(９)と実回転数検出手段(１１)と実調量位置検出手段(１２)とコントローラ(８)とアクチュエータ(２７)とを備え、図２に示すように、コントローラ(８)は、エンジン負荷に拘らず目標回転数を一定値に維持するＰＩＤ制御によるアイソクロナス制御ライン(２６)をセットし、電子ガバナ(３)は、目標回転数と実回転数と実調量位置との検出に基づいて、アイソクロナス制御ライン(２６)に基づくアイソクロナス制御を行うディーゼルエンジンの燃料調量装置。
【０００３】
【従来の技術】
従来、この種の装置では、図５に示すように、電子ガバナ（３）の目標回転数を所定の高速回転数（１５）から所定の低速回転数（１６）まで低下させた場合にも、アイソクロナス制御ライン（２６）に基づくアイソクロナス制御を行うようになっている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来技術では、次の問題がある。
すなわち、上記の場合には、図５の回転数−実調量位置曲線(１３５)で示すように、実回転数は低下しながら、実調量位置は燃料無噴射位置(１７)から所定の燃料増量位置(１８)までの極少調量エリア(Ａ)内に至る。そして、実回転数は目標回転数(１６)の前後を大きくハンチングしながら、目標回転数(１６)に収束する。このため、回転の整定時間が長く、制御の応答性が低い。
その理由は、次の通りである。すなわち、上記の場合にも常にアイソクロナス制御を行うと、ＰＩＤ制御が早期に開始され、積分値が不要に増大する。このため、実回転数を目標回転数(１６)に整定するためには、増大した積分値をキャンセルするために、実回転数を目標回転数から大きくオーバーシュートさせる必要があり、実回転数が目標回転数(１６)に収束するまでに時間がかかるのである。
【０００５】
本発明の課題は、上記問題点を解決できるディーゼルエンジンの燃料調量装置を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明の構成は、次の通りである。
前記の前提技術において、
図２に示すように、コントローラ(８)は、エンジン負荷の増加につれて目標回転数を低下させるＰ制御によるドループ制御ライン(１９)をセットできるようにし、このドループ制御ライン(１９)は、アイソクロナス制御ライン(２６)と交差するようにし、
【０００７】
電子ガバナ（３）の目標回転数を所定の高速回転数（１５）から所定の低速回転数（１６）まで低下させた場合に、実調量位置が、燃料無噴射位置（１７）から所定の燃料増量位置（１８）までの極少調量エリア（Ａ）内に至ると、コントローラ（８）がドループ制御ライン（１９）をセットし、電子ガバナ（３）が、このドループ制御ライン（１９）に基づくドループ制御を行い、
【０００８】
実調量位置が、両制御ライン（１９）（２６）の交差点（３４）に対応する所定の調量位置（３３）よりも燃料減量側の少量調量エリア（Ｂ）内にあり、かつ、実回転数が電子ガバナ（３）の目標回転数（１６）以上の中高速回転数エリア（Ｃ）内にある間は、電子ガバナ（３）がドループ制御を維持し、
実調量位置が少調量エリア（Ｂ）を超えた場合、或いは、実回転数が中高速回転数エリア（Ｃ）を下回った場合には、コントローラ（８）がドループ制御ライン（１９）を解除し、電子ガバナ（３）がアイソクロナス制御ライン（２６）に基づくアイソクロナス制御を行う、ことを特徴とするディーゼルエンジンの燃料調量装置。
【０００９】
【発明の作用及び効果】
本発明は、次の作用効果を奏する。
図２に示すように、電子ガバナ（３）の目標回転数を所定の高速回転数（１５）から所定の低速回転数（１６）まで低下させた場合には、回転数−実調量位置曲線（３５）で示すように、実回転数は低下しながら、実調量位置は燃料無噴射位置（１７）から所定の燃料増量位置（１８）までの極少調量エリア（Ａ）内に至るが、アイソクロナス制御を行う前にドループ制御を行うため、実回転数のハンチングが起こりにくく、短時間で目標回転数（１６）に収束する。このため、回転の整定時間が短く、制御の応答性が高くなる。
その理由は次の通りである。すなわち、アイソクロナス制御の前にドループ制御を行うと、ドループ制御の間は比例値に基づいてＰ制御が行われ、その後アイソクロナス制御に切り替わった時点からＰＩＤ制御が開始されるため、積分値の不要な増大を避けることができる。このため、実回転数を目標回転数（１６）に整定するに当たり、不要に増大した積分値をキャンセルする必要がなくなり、実回転数を目標回転数（１６）から大きくオーバーシュートさせる必要がなくなるため、実回転数が目標回転数（１６）に収束するまでに時間がかからないのである。
【００１０】
【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に係るディーゼルエンジンの燃料調量装置を説明する図で、この実施形態では、列型燃料噴射ポンプを備えた多気筒ディーゼルエンジンに適用した例を示す。図１に示すように、このエンジンの燃料供給装置は、燃料噴射ポンプ（１）とメカニカルガバナ（２）と電子ガバナ（３）とを備えている。燃料噴射ポンプ（１）は、燃料増減方向にスライドする燃料調量部（４）を備え、この燃料調量部（４）は、付勢手段（５）で燃料増量方向に付勢している。
【００１１】
メカニカルガバナ（２）の構成は、次の通りである。
メカニカルガバナ（２）は、ガバナレバー（２０）とガバナスプリング（２１）とガバナ力発生手段（２２）とを備えている。ガバナレバー（２０）は、揺動自在に設けられ、ガバナスプリング（２１）を介して調速レバー（２３）に連動連結してある。ガバナスプリング（２１）は、調速レバー（２３）の調速設定に応じて、ガバナレバー（２０）にガバナスプリング力（２４）を付与する。ガバナ力発生手段（２２）は、ガバナレバー（２０）に臨み、回転数に応じたガバナ力（２５）をガバナレバー（２０）に付与する。ガバナレバー（２０）の揺動端部は、メカ出力部（６）となっており、このメカ出力部（６）は、燃料調量部（４）のメカ入力部（７）に、その燃料増量側から臨んでいる。メカ出力部（６）は、付勢手段（５）で付勢された燃料調量部（４）のメカ入力部（７）を受け止め、ガバナスプリング力（２４）とガバナ力（２５）との不釣合い力による作動で、燃料調量部（４）を調量移動させる。
【００１２】
電子ガバナ（３）の構成は、次の通りである。
電子ガバナ（２）は、電子アクチュエータ（２７）とコントローラ（８）と目標回転数設定手段（９）と目標回転数検出手段（１０）と実回転数検出手段（１１）と実調量位置検出手段（１２）とを備えている。電子アクチュエータ（２７）はリニアソレノイドで、その出力ロッドが電子出力部（１３）となっている。電子出力部（１３）は、燃料調量部（４）の電子入力部（１４）にその燃料増量側から臨ませている。電子出力部（１３）は、付勢手段（５）で付勢された燃料調量部（４）の電子入力部（１４）を受け止め、コントローラ（８）による制御作動で、燃料調量部（４）を調量移動させる。
コントローラ（８）の構成は、次の通りである。
コントローラ（８）は、回転数ＰＩＤ制御部（２８）と調量位置ＰＩＤ制御部（２９）とを備えている。回転数ＰＩＤ制御部（２８）は、目標回転数検出手段（９）からの目標回転数検出信号と実回転数検出手段（１１）からの実回転数検出信号とに基づいて回転数偏差を演算し、調量位置ＰＩＤ制御部（２９）に目標調量位置設定信号を発信する。調量位置ＰＩＤ制御部（２９）では、目標調量位置設定信号と実調量位置検出手段（１２）からの実調量位置検出信号とに基づいて調量位置偏差を演算し、電子アクチュエータ（２７）に制御出力信号を発信し、電子出力部（１３）の作動を制御する。なお、目標回転数設定手段（９）は、調速レバー（２３）で兼用している。実調量位置検出手段（１２）は、付勢手段（５）に付設し、燃料調量部（４）の移動に追従する付勢手段（５）の出力ロッド（５ａ）の位置を検出することにより、燃料調量部（４）の実調量位置を間接的に検出している。図１中の符号（３０）はブーストコンペンセータ、（３１）は位相補償部、（３２）はエマージェンシ回路である。
【００１３】
電子ガバナ（３）の制御特性とメカニカルガバナ（２）の調量特性は、次の通りである。
図２に電子ガバナとメカニカルガバナの特性線図を示す。横軸は回転数、縦軸は調量位置を示す。メカニカルガバナ（２）によるメカ調量特性線図（３３）は実線で、電子ガバナ（３）による電子制御特性線図は鎖線で示す。メカ調量特性線図（３３）は、水平な上限調量線（３３ａ）と傾斜する全負荷調量線（３３ｂ）とを備え、上限調量線（３３ａ）の高回転側端部から全負荷調量線（３３ｂ）が高回転側に向けて下り傾斜している。電子制御特性線図は、アイソクロナス制御ライン（２６）とドループ制御ライン（１９）とからなる。アイソクロナス制御ライン（２６）は、垂直で、その上端は、メカ調量特性線図（３３）の上限調量線（３３ａ）の高速側端部まで延びている。ドループ制御ライン（１９）は、後述するように、電子ガバナ（３）の目標回転数を所定の高速回転数（１５）から所定の低速回転数（１６）まで低下させた場合にセットされる。アイソクロナス制御ライン（２６）に基づくアイソクロナス制御は、ＰＩＤ制御によって行われ、ドループ制御ライン（１９）に基づくドループ制御は、Ｐ制御によって行われる。
【００１４】
上記特性に基づく電子ガバナ（３）とメカニカルガバナ（２）の機能は、次の通りである。
電子ガバナ（３）の目標回転数が比較的高い場合、電子ガバナ（３）による電子制御運転中は、アイソクロナス制御ライン（２６）に沿った制御が行われ、電子出力部（１３）で電子入力部（１４）を受け止めることにより、メカ出力部（６）をメカ入力部（７）から離間させ、メカニカルガバナ（２）が燃料調量部（９）に作用しないようにして、電子ガバナ（３）で回転数を一定値に維持する。
負荷が全負荷を超えると、上限調量線（３３ａ）に沿った調量が行われ、メカ出力部（６）でメカ入力部（７）を受け止めることにより、電子制御運転での燃料噴射量の上限を規定するとともに、電子出力部（１３）を電子入力部（１４）から離間させ、電子ガバナ（３）が燃料調量部（４）に作用しないようにして、メカニカルガバナ（２）によるメカ調量運転により、燃料増量を制限する。
電子ガバナ（３）の目標回転数を所定の高速回転数（１５）から所定の低速回転数（１６）まで低下させた場合には、コントローラ（８）がドループ制御ライン（１９）をセットする。
【００１５】
コントローラ（８）の処理機能は、次の通りである。
図３にコントローラ（８）の処理のフローチャートを示す。ステップＳ１では、実調量位置が、燃料無噴射位置（１７）から所定の増量位置（１８）までの極少調量エリア（Ａ）内か否かを判断する。図２に示すように、電子ガバナ（３）の目標回転数を定格回転数（１５）からアイドル回転数（１６）まで低下させた場合、実調量位置が極少調量エリア（Ａ）内に至るため、ステップＳ１での判断は肯定され、ステップＳ２に進む。ステップＳ２では、ドループ制御ライン（１９）をセットし、ステップＳ３では、ドループ制御ライン（１９）に基づくドループ制御を行う。図２に示すように、ドループ制御ライン（１９）は、アイソクロナス制御ライン（２６）と交差させる。ステップＳ３の処理が終わると、ステップＳ１に戻る。
【００１６】
その後、実調量位置が、極少調量エリア（Ａ）を超えると、ステップＳ１での判断は否定され、ステップＳ４に進む。ステップＳ４では、ドループ制御ライン（１９）がセットされているか否かが判断される。この場合、ドループ制御ライン（１９）がセットされているため、判断は肯定され、ステップＳ５に進む。ステップＳ５では、実調量位置が、両制御ライン（１９）（２６）の交差点（３４）に対応する所定の調量位置（３３）よりも燃料減量側の少量調量エリア（Ｂ）内にあるか否かを判断し、ステップＳ６では、実回転数が電子ガバナ（３）の目標回転数（１６）以上の中高速回転数エリア（Ｃ）内にあるか否かを判断する。実調量位置が、両制御ライン（１９）（２６）の交差点（３４）に対応する所定の調量位置（３３）よりも燃料減量側の少量調量エリア（Ｂ）内にあり、かつ、実回転数が電子ガバナ（３）の目標回転数（１６）以上の中高速回転数エリア（Ｃ）内にある間は、ステップＳ５・Ｓ６での判断は肯定され、ステップＳ１→Ｓ４→Ｓ５→Ｓ６→Ｓ３のサイクルが繰り返され、ステップＳ３でのドループ制御を維持する。
【００１７】
実調量位置が少調量エリア（Ｂ）を超えた場合、或いは、実回転数が中高速回転数エリア（Ｃ）を下回った場合には、ステップＳ５・Ｓ６の少なくとも一方での判断が否定され、ステップＳ７に進む。ステップＳ７では、ドループ制御ライン（１９）を解除し、ステップＳ８で、アイソクロナス制御ライン（２６）に基づくアイソクロナス制御を行う。ステップＳ８での処理の後は、ステップＳ１に戻る。
【００１８】
なお、電子ガバナ（３）の目標回転数が低速回転数に設定されていない場合には、ドループ制御ライン（１９）が設定されないため、実調量位置が、極少調量エリア（Ａ）内に位置し、ステップＳ１での判断が否定されても、ステップＳ４での判断が否定され、ステップＳ７では実質的処理はなされないまま、ステップＳ８に至るサイクルが繰り返され、アイソクロナス制御が継続的に行われる。
【００１９】
図４に実回転数と実調量位置の制御結果を示す。実線は、本発明の実施形態によるもの、破線は、常にアイソクロナス制御を行う従来技術によるものを示す。電子ガバナ（３）の目標回転数を定格回転数（１５）からアイドル回転数（１６）に低下させた場合、本発明の実施形態では、実調量位置曲線（３５）で示すように、従来技術の実調量位置曲線（１３５）と異なり、殆どハンチングが発生しておらず、目標調量位置への収束時間も短い。また、本発明の実施形態では、実回転数曲線（３６）で示すように、従来技術の実回転数曲線（１３６）に比べ、殆どハンチングが発生しておらず、目標回転数への収束時間も短い。具体的には、従来技術の場合には、収束に３．２秒かかっていたものが、本発明の実施形態のものでは０．５秒に短縮された。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態に係るディーゼルエンジンの燃料供給装置の模式図である。
【図２】図１の装置の電子ガバナの制御特性と、メカニカルガバナの調量特性を示す特性線図である。
【図３】図１の装置のコントローラによる処理を示すフローチャートである。
【図４】図１の装置と従来技術との制御結果を比較するグラフである。
【図５】従来技術の図２相当図である。
【符号の説明】
（Ａ）…極少調量エリア、（Ｂ）…少調量エリア、（Ｃ）…中高速回転数エリア、（１）  …燃料噴射ポンプ、（３）…電子ガバナ、（４）…燃料調量部、（８）…コントローラ、（９）…目標回転数設定手段、（１０）…目標回転数検出手段、（１１）…実回転数検出手段、（１２）…実調量位置検出手段、（１５）…所定の高速回転数、（１６）…所定の低速回転数、（１７）…燃料無噴射位置、（１８）…所定の燃料増量位置、（１９）…ドループ制御ライン、（２６）…アイソクロナス制御ライン、（３３）…所定の調量位置、（３４）…交差点。
【図１】
0003548712.tif 000002
【図２】
0003548712.tif 000003
【図３】
0003548712.tif 000004
【図４】
0003548712.tif 000005
【図５】
0003548712.tif 000006