(57)【要約】  【課題】  通常運転時における電子ガバナ１による電子制御の最大燃料供給量をメカニカルガバナ２で制限するようにしているエンジンの燃料供給装置において、回転速度センサ１５の故障による回転速度の異常上昇を防止する。  【解決手段】  ガバナ力入力レバー２１ｂが所定位置を越えて駆動されたことを検出する非接触式の検出スイッチ４０を設ける。電子ガバナ１は、エンジンの回転速度が所定時間以上検出されない場合で、かつ、ガバナ力入力レバー２１ｂが所定位置を越えて駆動されたことを上記検出スイッチ４０が検出した場合に、燃料調量部操作用のアクチュエータ１７を操作して燃料調量部３を燃料減量側へ駆動するようにする。【選択図】    図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電子ガバナ(１)とメカニカルガバナ(２)とを備え、燃料調量部(３)の調量領域(３ａ)のうち、エンジン始動領域(３ｂ)を除く領域(３ｃ)での電子ガバナ(１)による電子制御の最大燃料供給量をメカニカルガバナ(２)で制限するようにしたエンジンの燃料供給装置において、
上記メカニカルガバナ(２)の構成部材のうちエンジン回転速度に応じて駆動される可動部材(２１ｂ)が所定位置を越えて駆動されたことを検出する位置検出手段(４０)を設け、
上記電子ガバナ(１)は、エンジン回転速度が所定時間以上検出されない場合で、かつ、上記可動部材(２１ｂ)が所定位置を越えて駆動されたことを上記位置検出手段(４０)が検出した場合に、燃料調量部操作用のアクチュエータ(１７)を操作して燃料調量部(３)を燃料減量側へ駆動するようにした、
ことを特徴とするエンジンの燃料供給装置。
【請求項２】
請求項１に記載のエンジンの燃料供給装置において、
上記位置検出手段(４０)が非接触式の検出スイッチである、ことを特徴とするエンジンの燃料供給装置。
【請求項３】
請求項１又は２に記載のエンジンの燃料供給装置において、
上記可動部材(２１ｂ)がガバナレバーである、ことを特徴とするエンジンの燃料供給装置。
【請求項４】
請求項３に記載のエンジンの燃料供給装置において、
上記ガバナレバーはスプリング力入力レバー(２１ａ)とガバナ力入力レバー(２１ｂ)とを備える２本式ガバナレバー(２１)であり、上記可動部材(２１ｂ)はこのうちのガバナ力入力レバーである、ことを特徴とするエンジンの燃料供給装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エンジンの燃料供給装置に関し、詳しくは、電子ガバナとメカニカルガバナの両方を備えたエンジンの燃料供給装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
電子ガバナとメカニカルガバナの両方を備えたエンジンの燃料供給装置の従来技術としては、特許文献１又は２に記載されたものがある。これらの従来技術は、燃料調量ラック等の燃料調量部の調量領域のうち、エンジン始動領域を除く通常運転領域での電子ガバナによる電子制御の最大燃料供給量をメカニカルガバナで制限するようにしている。
【０００３】
具体的には、燃料調量部の調量領域のうち、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るようになっている。
【０００４】
【特許文献１】特開２０００−２７４２６３号公報
【特許文献２】特開２００１−１０７７９１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、電子ガバナによる運転中に回転速度センサが故障した場合、回転速度センサからの信号が電子ガバナのコントローラに入力されないため、コントローラはエンジンが停止したものと認識し、燃料調量部を燃料増量側へ駆動する結果、回転速度が異常に上昇するおそれがあった。
【０００６】
具体的に説明すると、図４において、いま負荷Ｔのもと電子ガバナによってエンジンが定格回転速度Ｎｔで運転されていたとする。この電子ガバナは、負荷の大きさに応じて一点鎖線１ａ上をアイソクロナス制御するようになっている。
【０００７】
ここで、回転速度センサが故障してセンサからの信号が電子ガバナのコントローラへ入力されなくなったとする。この場合、コントローラはエンジンが停止したものと認識し、燃料調量部を燃料増量側へ駆動する結果、回転速度が上昇し、負荷Ｔを一定とすれば、エンジン回転速度は、メカニカルガバナによって燃料増量が規制されるＮ１まで上昇する。このため、エンジン負荷の大きさによっては回転速度がメカニカルガバナによるメカ制御時の無負荷最高回転速度Ｎｍ近くまで上昇するおそれがあった。
【０００８】
この結果、上記エンジンによって各種機器を稼動させていた場合には、回転速度の突然の上昇により各種機器の変調ないし故障の原因となる。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
かかる課題を解決するために、請求項１に記載の発明は、次のように構成したことを特徴とする。
すなわち、電子ガバナ(１)とメカニカルガバナ(２)とを備え、燃料調量部(３)の調量領域(３ａ)のうち、エンジン始動領域(３ｂ)を除く領域(３ｃ)での電子ガバナ(１)による電子制御の最大燃料供給量をメカニカルガバナ(２)で制限するようにしたエンジンの燃料供給装置において、
上記メカニカルガバナ(２)の構成部材のうちエンジン回転速度に応じて駆動される可動部材(２１ｂ)が所定位置を越えて駆動されたことを検出する位置検出手段(４０)を設け、
上記電子ガバナ(１)は、エンジン回転速度が所定時間以上検出されない場合で、かつ、上記可動部材(２１ｂ)が所定位置を越えて駆動されたことを上記位置検出手段(４０)が検出した場合に、燃料調量部操作用のアクチュエータ(１７)を操作して燃料調量部(３)を燃料減量側へ駆動するようにした、ことを特徴とする。
【００１０】
請求項１に記載の発明では、エンジン回転速度が所定時間以上検出されない場合で、かつ、上記可動部材が所定位置を越えて駆動されたことを上記位置検出手段が検出した場合には、電子ガバナが燃料調量部操作用のアクチュエータを操作して燃料調量部を燃料減量方向へ駆動するようにしたので、回転速度センサの故障による回転速度の上昇が生じても、電子ガバナがこれを認識して燃料調量部を燃料減量方向へ駆動する結果、回転速度の異常なまでの上昇を避けることができる。
【００１１】
請求項２に記載の発明は、次のように構成したことを特徴とする。
すなわち、請求項１に記載のエンジンの燃料供給装置において、
上記位置検出手段(４０)が非接触式の検出スイッチである、ことを特徴とする。
【００１２】
上記位置検出手段が接触式の検出スイッチの場合、上記可動部材はメカニカルガバナの構成部材であるので、メカニカルガバナによる通常時の制御中においても上記可動部材と位置検出手段とが接触し、制御を撹乱するおそれがある。しかし、請求項２に記載の発明では、上記位置検出手段が非接触式の検出スイッチであるので、上記可動部材と位置検出手段との接触が避けられ、制御の撹乱要因となるおそれはない。
【００１３】
上記請求項１又は２に記載の発明では、上記可動部材がガバナレバーであることが好ましい。さらに、このガバナレバーはスプリング力入力レバーとガバナ力入力レバーとを備える２本式ガバナレバーであり、上記可動部材はこのうちのガバナ力入力レバーであることが好ましい。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明の実施形態について図面に基づいて説明する。図１及び図２は本発明の実施形態に係るエンジンの燃料供給装置を説明する図である。この実施形態では、ディーゼルエンジンの燃料供給装置が用いられている。
【００１５】
図２に示すように、この燃料供給装置は、電子ガバナ(１)とメカニカルガバナ(２)とを備え、電子ガバナ(１)による電子制御とメカニカルガバナ(２)によるメカ制御とを行う。また、図１に示すように、燃料調量部(３)の調量領域(３ａ)のうち、エンジン始動領域(３ｂ)を除く通常運転領域(３ｃ)での電子ガバナ(１)による電子制御の最大燃料供給量(この実施形態では、ディーゼルエンジンを用いるため、最大燃料噴射量と言い換えてもよい)を制限する。
【００１６】
電子ガバナ(１)の構成は次の通りである。電子ガバナ(１)は、速度設定手段(１４)と回転速度センサ(１５)とコントローラ(１６)とアクチュエータ(１７)とを備え、速度設定手段(１４)の設定位置とエンジン回転速度の検出値とがコントローラ(１６)に入力されると、コントローラ(１６)はこれらを比較し、アクチュエータ(１７)を作動させ、燃料調量部(３)の調量位置を制御する。尚、この電子ガバナ(１)は燃料調量部(３)の燃料調量位置を直接に検出する調量位置検出手段を有しないが、エンジン回転速度が整定した時点のアクチュエータ(１７)の通電電流を検出することにより、燃料調量部(３)の調量位置、ひいては負荷を間接的に検出するようになっている。もちろん、燃料調量部(３)の燃料調量位置を直接に検出する調量位置検出手段を設けてもよい。
【００１７】
速度設定手段(１４)には、手動レバーが用いられている。速度設定手段(１４)には、ペダルを用いてもよい。回転速度センサ(１５)は、エンジン回転速度を検出する。アクチュエータ(１７)には、電流比例制御式の電磁リニアソレノイドが用いられている。アクチュエータ(１７)には、電磁ロータリソレノイドやパルスモータを用いてもよい。燃料調量部(３)は、燃料噴射ポンプの調量ラックである。燃料調量部(３)は火花点火式エンジンの場合には、スロットル弁となる。
【００１８】
アクチュエータ(１７)の電子出力部(９)はスプリング(３３)で付勢され、アクチュエータ(１７)への通電が解除されると、スプリング(３３)の付勢力により、電子出力部(９)で燃料調量部(３)を燃料供給停止位置(３２)まで連動するようになっている。
【００１９】
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、速度設定手段(１８)とガバナスプリング(１９)とガバナウェイト(２０)とガバナレバー(２１)とを備え、ガバナレバー(２１)の揺動により、燃料調量部(３)の調量位置を制御する。
【００２０】
速度設定手段(１８)には、ペダルが用いられている。速度設定手段(１８)には、連動ロッド(２２)と連動レバー(２３)とガバナスプリング(１９)とを順に介してガバナレバー(２１)が連動連結されている。連動ロッド(２２)の近くに係止レバー(２４)が設けられ、速度設定手段(１８)を任意の設定位置に動かした後、係止レバー(２４)で連動ロッド(２２)を係止すると、速度設定手段(１８)はその設定位置よりも低速側には戻らない。速度設定手段(１８)は、手動レバーであってもよい。また、係止レバー(２４)で電子ガバナ(１)の速度設定手段(１４)を兼用してもよい。
【００２１】
ガバナレバー(２１)は、スプリング力入力レバー(２１ａ)とガバナ力入力レバー(２１ｂ)とを備える。スプリング力入力レバー(２１ａ)はガバナスプリング(１９)に連結されており、ガバナ力入力レバー(２１ｂ)にはその燃料増量側からガバナウェイト(２０)が対向する。スプリング力入力レバー(２１ａ)にはその燃料増量側から燃料制限具(２５)が対向し、ガバナ力入力レバー(２１ｂ)はトルクアップ装置(２６)を備える。
【００２２】
トルクアップ装置(２６)は、トルクケース(２６ａ)とトルクピン(２６ｂ)とトルクスプリング(２６ｃ)とを備える。トルクケース(２６ａ)は、ガバナ力入力レバー(２１ｂ)に固定されている。トルクピン(２６ｂ)とトルクスプリング(２６ｃ)とは、トルクケース(２６ａ)内に収容され、トルクピン(２６ｂ)は、トルクスプリング(２６ｃ)のバネ力(２６ｄ)でトルクケース(２６ａ)から押し出される方向に付勢され、その先端部はスプリング力入力レバー(２１ａ)と対向する。
【００２３】
メカニカルガバナ(２)の作動原理は、次の通りである。エンジン運転中、スプリング力入力レバー(２１ａ)が燃料制限具(２５)に受け止められるまでは、ガバナスプリング(１９)のバネ力(１９ａ)とガバナ力(２０ａ)との不釣り合い力により、スプリング力入力レバー(２１ａ)とガバナ力入力レバー(２１ｂ)とが一体に揺動する。スプリング力入力レバー(２１ａ)が燃料制限具(２５)に受け止められると、トルクスプリング(２６ｃ)のバネ力(２６ｄ)とガバナ力(２０ａ)との不釣り合い力により、トルクピン(２６ｂ)がトルクケース(２６ａ)から押し出され、或いはトルクケース(２６ａ)に押し込まれながら、ガバナ力入力レバー(２１ｂ)のみが揺動し、燃料制限を越える燃料増量が行われる。
【００２４】
燃料制限具(２５)とトルクケース(２６ａ)は、いずれも進退調節できるように取り付けられている。燃料制限具(２５)を進退調節すると、最大出力の調整が行われる。トルクケース(２６ａ)を進退調節すると、最大トルクの調整が行われる。
【００２５】
この燃料供給装置では、燃料調量部(３)の調量領域(３ａ)のうち、エンジン始動領域(３ｂ)を除く通常運転領域(３ｃ)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(４)よりも燃料減量側の領域(５)では電子制御が行われ、この切り替わり位置(４)よりも燃料増量側の領域(６)ではメカ制御が行われる。この切り替わり位置(４)は、電子ガバナ(１)とメカニカルガバナ(２)の各速度設定手段(１４)(１８)の設定位置によってほぼ決まり、メカニカルガバナ(２)と電子ガバナ(１)の各速度設定手段(１８)(１４)の設定位置を変更すると、上記切り替わり位置(４)を変更することができるようになっている。上記切り替わり位置(４)が通常運転領域(３ｃ)での電子ガバナ(１)による電子制御での最大燃料供給量となる。エンジン始動領域(３ｂ)では電子制御が行われる。
【００２６】
電子制御とメカ制御の切り替え構造は、次の通りである。電子ガバナ(１)は電子出力部(９)を備え、メカニカルガバナ(２)はメカ出力部(１０)を備え、燃料調量部(３)は電子入力部(１１)とメカ入力部(１２)とを備える。電子入力部(１１)にはその燃料増量側から電子出力部(９)が臨み、メカ入力部(１２)にはその燃料増量側からメカ出力部(１０)が臨み、燃料調量部(３)は付勢手段(１３)で燃料増量側に付勢されている。付勢手段(１３)は付勢スプリングであり、これはスタートスプリングとしても機能する。この付勢スプリングとハイアイドルスプリング(２９)とは二重構造になっている。
【００２７】
通常運転領域(３ｃ)のうちの電子制御が行われる領域(５)と、エンジン始動領域(３ｂ)では、電子入力部(１１)が電子出力部(９)に接当することにより、電子入力部(１１)が電子出力部(９)に接続されるとともに、メカ入力部(１２)がメカ出力部(１０)から離れた位置に保持される。メカ制御が行われる領域(６)では、メカ入力部(１２)がメカ出力部(１０)に接当することにより、メカ入力部(１２)がメカ出力部(１０)に接続されるとともに、電子入力部(１１)が電子出力部(９)から離れた位置に保持される。
【００２８】
メカ制御と電子制御の各制御特性は次の通りである。メカニカルガバナ(２)と電子ガバナ(１)の各速度設定手段(１８)(１４)をいずれも最高速位置に設定した場合、メカ制御と電子制御による各調量特性は図１の実線(２ａ)と一点鎖線(１ａ)で示される。図１の一点鎖線(１ａ)は電子ガバナ(１)による電子調速線を示し、通常運転領域(３ｃ)のうち電子制御が行われる領域(５)では、この電子調速線(１ａ)に基づく燃料調量が行われる。また、図１の実線(２ａ)はメカニカルガバナ(２)によるメカ調速線を示す。メカ制御によれば、エンジン負荷の変動に応じ、エンジン回転速度と調量位置とが、図１の実線(２ａ)上のいずれかの位置で釣り合うようになっている。一方、電子制御によれば、エンジン負荷の変動に応じ、エンジン回転速度と調量位置とが、図１の一点鎖線(１ａ)上のいずれかの位置で釣り合うようになっている。なお、図１中、符号Ｎｔは定格回転速度、符号Ｎｍはメカ制御時の無負荷最高回転速度である。
【００２９】
本実施形態に係る燃料供給装置には、前記ガバナ力入力レバー(２１ｂ)が所定位置を越えて駆動されたことを検出する位置検出手段たる非接触式の検出スイッチ(４０)が設けられている。この検出スイッチ(４０)は、エンジン回転速度が上昇して所定回転速度Ｎ＊以上になったときに、ガバナ力入力レバー(２１ｂ)がこの回転速度Ｎ＊に相当する位置を越えて駆動されたことを検出してＯＮ信号をコントローラ(１６)に出力するもので、そのスイッチ動作を制御特性図上で示すと図１のとおりである。この検出スイッチ(４０)は、光学式あるいは磁気式の他、検出対象物（本実施形態ではガバナ力入力レバー２１ｂ）と機械的接触のない非接触式のものであればよい。
【００３０】
回転速度センサ(１５)が故障した場合の電子ガバナ(１)のコントローラ(１６)における処理は次のとおりである。
【００３１】
コントローラ(１６)は、電子ガバナ(１)による通常の電子制御中に、回転速度センサ(１５)からの信号（回転速度検出信号）が所定時間以上入力されない場合には、割り込み処理として以下のエラー処理を行う（図３参照）。まず、ステップＳ１において、検出スイッチ(４０)からのＯＮ信号が入力されたか否かを判断する。
【００３２】
検出スイッチ(４０)からのＯＮ信号が入力された場合（ＹＥＳの場合）には、ステップＳ２へ進み、アクチュエータ(１７)を操作して燃料調量部(３)を燃料減量側へ駆動する。これにより、燃料供給量を減少させてエンジン回転速度の上昇を防ぐ。その後、ステップＳ３で、その後に回転速度センサ(１５)からの入力信号があったか否かを判断する。
【００３３】
一方、ステップＳ１において、検出スイッチ(４０)からのＯＮ信号がない場合（ＮＯの場合）は、直ちにステップＳ３へ進み、回転速度センサ(１５)からの入力がその後にあったか否かを判断する。
【００３４】
ステップＳ３において、回転速度センサ(１５)からの入力信号があった場合（ＹＥＳの場合）には、このエラー処理を終了して通常の制御へ戻る。一方、回転速度センサ(１５)からの入力信号が依然なかった場合には、ステップＳ１へ戻り、検出スイッチ(４０)からのＯＮ信号が入力されたか否かを再び判断する。
【００３５】
この結果、たとえ回転速度センサ(１５)が故障して回転速度センサ(１５)からの入力が所定時間以上なかった場合でも、エンジン回転速度が図１のＮ＊を越えて上昇することをほぼ規制することができる。つまり、このＮ＊を閾値としてエンジン回転速度が閾値以上かどうかを判断することができ、回線速度センサ故障時でもある程度の回転速度制御が可能となる。このため、エンジン回転速度の異常上昇を避けることができ、エンジンによって稼働させていた機器類がある場合には、これらの故障を避けることができる。
【００３６】
また、本実施形態では、上記検出スイッチ(１５)が非接触式の検出スイッチであるため、ガバナ力入力レバー(２１ｂ)が所定位置まで駆動されたか否かを検出する際に、ガバナ力入力レバー(２１ｂ)と機械的に接触することはない。このため、メカニカルガバナ(２)による通常時の制御中において検出スイッチ(４０)が不必要にメカ制御を撹乱するおそれはない。
【００３７】
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限られるものではなく、発明の要旨の範囲内で適宜変更して実施することができる。上記実施形態では、ディーゼルエンジンの場合について説明したが、ガソリンエンジンやガスエンジン等他の形式のエンジンであってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】本発明の実施形態の制御特性を表わすグラフである。
【図２】本発明の実施形態の模式図である。
【図３】本発明の実施形態における回転速度センサの故障時のエラー処理を表わすフローチャートである。
【図４】従来技術の制御特性を表わすグラフである。
【符号の説明】
【００３９】
１…電子ガバナ
２…メカニカルガバナ
３…燃料噴射ポンプの調量ラック（燃料調量部）
３ａ…調量領域
３ｂ…エンジン始動領域
３ｃ…通常運転領域
１５…回転速度センサ
１７…アクチュエータ
２１…ガバナレバー
２１ａ…スプリング力入力レバー
２１ｂ…ガバナ力入力レバー（可動部材）
４０…非接触式の検出スイッチ（位置検出手段）
【図１】
2005105841.tif 000003
【図２】
2005105841.tif 000004
【図３】
2005105841.tif 000005
【図４】
2005105841.tif 000006