JPH08261035A - ディーゼルエンジンの燃料制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 吸入空気量が不足する各要因に対処すること
ができ、最大燃料供給量を制限してスモークの発生を許
容量以下に低減できるディーゼルエンジンの燃料制御装
置を提供する。 【構成】 ディーゼルエンジンＥの回転部１１に回転数
センサ１２を付設し、吸気路５にエアフローメータ１３
を付設する。エアフローメータ１３で計測した吸入空気
量ＱＡと回転数センサ１２で計測したエンジン回転数Ｎ
とに基づき、制御信号Ｓを出力する最大燃料制御回路１
５を設ける。燃料噴射ポンプ２の燃料制御部に連動させ
て燃料制御用アクチュエータ１４を付設し、燃料制御用
アクチュエータ１４に最大燃料制御回路１５の出力部を
電気的に連結する。燃料制御用アクチュエータ１４は制
御信号Ｓを受けて燃料制御部を制御することにより、燃
料噴射ポンプ２からの最大燃料供給量を制限する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はディーゼルエンジンの燃
料制御装置に関し、さらに詳しくは、燃料噴射ポンプか
らの燃料供給量に対して吸入空気量が少なくなった場合
に、最大燃料供給量を制限してスモークの発生を許容量
以下に低減できる燃料制御装置に関する。

【０００２】

【発明の背景】一般に、ディーゼルエンジンでは、吸気
量を制御せずに燃料供給量の制御のみでエンジンの出力
制御を行い、排気のスモーク発生の低減も燃料供給量の
上限を規制することにより行っている。

【０００３】しかしながら、 急加速時等において過給機の過給圧が充分高まるまで
の間、 空気の希薄な高地での運転時、 エアクリーナの目詰まり時、 などの場合においては、燃料供給量に対して吸入空気量
が過少となり、空燃比が小さくなってスモークが急増し
易い。

【０００４】

【従来の技術】これらの吸入空気量が不足する場合に対
して、従来のディーゼルエンジンではそれぞれ次のよう
に対処している。 (a) 上記の場合に対しては、過給機に連動させてブー
ストコンペンセータを付設し、過給圧が低い間はこのブ
ーストコンペンセータの作用でガバナレバー等を介して
燃料噴射ポンプからの最大燃料供給量を制限するように
構成し、これにより空燃比を適正範囲に維持してスモー
クの急増を防止している。 (b) 上記の場合に対しては、いわゆる高地補正とし
て、ガバナレバーの燃料増量側への移動を制限する燃料
制限ピンを燃料減量側へ突出させ、これにより燃料噴射
ポンプからの最大燃料供給量を制限して空燃比を適正範
囲に維持し、スモークの急増を防止している。 (c) 上記の場合に対しては、目詰まりしたエアクリー
ナを新しいものに交換することで空燃比を適正範囲に維
持し、スモークの増加を防いでいる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上記従来技術では、各
要因に対してそれぞれ別の構成を必要とするうえ、エア
クリーナが目詰まりした場合には、新しいエアクリーナ
に交換するまでのあいだ空燃比が小さくなってスモーク
が増加する虞れがある。本発明は、エアクリーナが目詰
まりした場合も含めて、吸入空気量が不足する各要因に
対処することができ、最大燃料供給量を制限してスモー
クの発生を許容量以下に低減できるディーゼルエンジン
の燃料制御装置を提供することを技術的課題とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
の手段を、実施例を示す図１〜図４により以下に説明す
る。即ち、本発明はディーゼルエンジンの燃料制御装置
において、ディーゼルエンジン(Ｅ)の回転部(11)に回転
数センサ(12)を付設するとともに、吸気路(５)にエアフ
ローメータ(13)を付設し、上記エアフローメータ(13)で
計測した吸入空気量(QA)と上記回転数センサ(12)で計測
したエンジン回転数(Ｎ)とに基づき、制御信号(Ｓ)を出
力する最大燃料制御回路(15)を設け、燃料噴射ポンプ
(２)の燃料制御部(20)に連動させて燃料制御用アクチュ
エータ(14)を付設し、上記燃料制御用アクチュエータ(1
4)に上記最大燃料制御回路(15)の出力部を電気的に連結
し、この燃料制御用アクチュエータ(14)が上記制御信号
(Ｓ)を受けて燃料制御部(20)を制御することにより、燃
料噴射ポンプ(２)からの最大燃料供給量(Ｍ)を制限可能
に構成したことを特徴とするものである。

【０００７】

【作用】エアフローメータで計測した吸入空気量と回転
数センサで計測したエンジン回転数とが最大燃料制御回
路に入力されると、この最大燃料制御回路で当該エンジ
ン回転数における吸入空気量に対応した、スモークを発
生しない空燃比の範囲に収まる最大燃料供給量がマップ
制御等により設定される。この設定された最大燃料供給
量に制限するための制御信号が最大燃料制御回路から出
力され、この制御信号を受けて燃料制御用アクチュエー
タにより燃料制御部が制御され、燃料噴射ポンプからの
最大燃料供給量が制限される。

【０００８】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて述べ
る。図１から図４は本発明の実施例１を示し、図１はデ
ィーゼルエンジンの燃料制御装置の概略説明図、図２は
燃料制御部周辺の要部拡大図、図３は最大燃料制御回路
におけるマップ制御を説明する概念図、図４は燃料制御
装置の制御特性図である。

【０００９】図１に示すように、ディーゼルエンジン
(Ｅ)のポンプ室(１)に列型の燃料噴射ポンプ(２)を収容
し、燃料噴射ポンプ(２)の調量ラックをガバナ室(３)に
収容したガバナ装置で制御可能に構成してある。

【００１０】上記ディーゼルエンジン(Ｅ)の回転により
エアクリーナ(４)から吸入された空気は、吸気路(５)を
経て過給機(６)のコンプレッサ(７)側から燃焼室内に流
入する。燃料噴射ポンプ(２)から供給される燃料はこの
流入した空気と混合されて燃焼し、排気が過給機(６)の
タービン(８)側から排気路(９)を経てマフラ(10)から排
出される。

【００１１】上記ディーゼルエンジン(Ｅ)の回転部であ
るフライホイール(11)の近傍部には回転数センサ(12)
が、吸気路(５)にはエアフローメータ(13)が、ガバナ室
(３)の側壁には燃料制御用アクチュエータ(14)がそれぞ
れ付設してあり、これらの回転数センサ(12)、エアフロ
ーメータ(13)及び燃料制御用アクチュエータ(14)をそれ
ぞれ最大燃料制御回路(15)に電気的に接続してある。

【００１２】上記燃料制御用アクチュエータ(14)は、図
２に示すように、ガバナ室(３)の側壁(3a)で燃料制限ボ
ルト(16)の近傍に並設してあり、燃料制限ボルト(16)の
先端に設けた支点(17)と上記燃料制御用アクチュエータ
(14)の出力ロッド(18)とに亘って揺動軸(19)を架設し、
この揺動軸(19)の中間部に燃料制御部(20)を設けてあ
る。上記燃料噴射ポンプ(２)の調量ラックに連動連結し
たガバナ装置のガバナレバー(21)は、この燃料制御部(2
0)に接当することにより燃料増量側(Ｒ)への揺動移動が
制限される。

【００１３】そこで、本実施例のディーゼルエンジンの
燃料制御装置の機能を説明する。エアフローメータ(13)
により計測した吸入空気量(QA)と、回転数センサ(12)で
計測したエンジン回転数(Ｎ)とがそれぞれ最大燃料制御
回路(15)に入力される。この最大燃料制御回路(15)で
は、入力されたエンジン回転数(Ｎ)と吸入空気量(QA)と
から、図３に示すマップ制御により、スモークを発生し
ない空燃比の範囲に収まる最大燃料供給量(Ｍ)が設定さ
れる。たとえば、吸入空気量(QA)が多い通常の運転状態
(Ａ)では、高い水準の最大燃料供給量(MA)が設定され、
吸入空気量(QA)が少ない吸気不足状態(Ｂ)では、低い水
準の最大燃料供給量(MB)が設定される。

【００１４】上記設定された最大燃料供給量(Ｍ)に制限
するための制御信号(Ｓ)が最大燃料制御回路(15)から出
力され、燃料制御用アクチュエータ(14)に入力される。
これにより燃料制御用アクチュエータ(14)の出力ロッド
(18)が回転して揺動軸(19)を移動させ、燃料制御部(20)
が適正位置へ進退移動する。燃料噴射ポンプ(２)の調量
ラックに連動連結したガバナレバー(21)は、上記燃料制
御部(20)に接当するとそれ以上は燃料増量側(Ｒ)へ揺動
移動することができず、燃料噴射ポンプ(２)からの燃料
供給量(Ｑ)が制限される。

【００１５】図３及び図４に示すように、通常の運転状
態(Ａ)にあってはエアクリーナ(４)からの吸入空気量(Q
A)が多く、最大燃料制御回路(15)で設定した最大燃料供
給量(MA)がディーゼルエンジン(Ｅ)のトルク性能から決
定される最大燃料供給量(Ｔ)よりも高い水準にある。し
たがって、燃料制御用アクチュエータ(14)の制御によ
り、燃料制限部(20)は燃料増量側(Ｒ)に移動してディー
ゼルエンジン(Ｅ)のトルク性能から決定される最大燃料
制限位置に位置しているが、燃料噴射ポンプ(２)からの
燃料供給量(Ｑ)に対して吸入空気量(QA)が大きいため、
燃料は充分に燃焼してスモークの発生が許容量以下に維
持される。

【００１６】一方、急加速時等において過給機(６)の
過給圧が充分高まるまでの間、空気の希薄な高地での
運転時、エアクリーナ(４)の目詰まり時など、燃料供
給量に対して吸入空気量が過少となる吸気不足状態(Ｂ)
にあっては、図４の仮想線に示すように、最大燃料制御
回路(15)で設定される最大燃料供給量(MB)はエンジンの
トルク性能から決定される最大燃料供給量(Ｔ)よりも低
い水準となる。この結果、最大燃料制御回路(15)から出
力される制御信号(Ｓ)に基づき、燃料制御用アクチュエ
ータ(14)の出力ロッド(18)が回転して燃料制御部(20)が
燃料減量側(Ｌ)に移動し、ガバナレバー(21)の燃料増量
側(Ｒ)への揺動範囲が制限されて燃料噴射ポンプ(２)か
らの燃料供給量(Ｑ)が少なくなり、不完全燃焼によるス
モークの急増が防止される。

【００１７】上記実施例１では、燃料制限ボルト(16)先
端の支点(17)と燃料制御用アクチュエータ(14)の出力ロ
ッド(18)とに亘って架設した揺動軸(19)の中間部に燃料
制御部(20)を設けたが、図５に示す変形例のように、燃
料制御用アクチュエータ(14)の出力ロッド(18)の先端を
燃料制御部(20)に構成し、この燃料制御部(20)の進退移
動を燃料制御用アクチュエータ(14)の作動で直接制御す
るように構成してもよい。

【００１８】また、上記実施例１では機械式ガバナ装置
を備えたディーゼルエンジンについて説明したが、本発
明は電子制御式ガバナ装置を備えたディーゼルエンジン
にも適用することができる。すなわち、図６及び図７は
本発明の実施例２を示し、図６はディーゼルエンジンの
燃料制御装置の概略構成図、図７は同燃料制御装置の制
御ブロック線図である。

【００１９】図６に示すように、ディーゼルエンジン
(Ｅ)のポンプ室(１)に列型の燃料噴射ポンプ(２)を収容
し、燃料噴射ポンプ(２)の燃料制御部である調量ラック
(20)に燃料制御用アクチュエータ(14)を連動連結し、燃
料制御用アクチュエータ(14)の出力ロッド(18)に差動ト
ランスを用いたストローク検出器(22)を臨ませ、ディー
ゼルエンジン(Ｅ)の回転部である動弁カム軸(23)のギヤ
(11)に回転数センサ(12)を臨ませ、一方、吸気路(５)に
エアフローメータ(13)を付設してある。

【００２０】上記燃料制御用アクチュエータ(14)には制
御回路(36)が電気的に接続してあり、この制御回路(36)
にストローク検出器(22)からの調量ラック(20)の位置、
回転数センサ(12)からのエンジン回転数(Ｎ)、エアフロ
ーメータ(13)からの吸入空気量(QA)、並びに、別途人為
的に設定されるハンド・アクセルレバー(24)及びフート
・アクセルペダル(25)からの設定値とが入力され、これ
らの入力値に基づいて前記調量ラック(20)の位置が制御
される。

【００２１】上記ハンド・アクセルレバー(24)は、アイ
ドリング位置から最高回転数位置までの全回転領域にお
いて任意の操作位置で保持可能に構成され、フート・ア
クセルペダル(25)は、アイドリング側に自動復帰するよ
うに構成され、それぞれアクセル調節位置をアナログ信
号として出力する回転ポテンショメータ(26・27)が装備
される。

【００２２】上記制御回路(36)には、路上走行用と作業
走行用との２種類のガバナ特性が予め設定されており、
これらの両ガバナ特性は各モードごとに次のような制御
が行われる。すなわち、路上走行用モードでは、エンジ
ン回転数の変動に対するトルク変動率の小さいトルクカ
ーブに設定して、フート・アクセルペダル(25)のアクセ
ル設定値ごとにエンジン回転数(Ｎ)と調量ラック(20)の
位置(トルク)との関係が予め記憶させてあり、図７に示
すように、フート・アクセルペダル(25)のポテンショメ
ータ(27)から得られたアクセル設定値と計測したエンジ
ン回転数(Ｎ)とから、マップ制御回路(28)のマップデー
タに基づいて目標ラック位置を割り出し、上記調量ラッ
ク(20)をこの目標ラック位置へ位置させるように制御値
(P1)が出力される。

【００２３】また、作業走行用モードでは、エンジン回
転数の変動に対するトルク変動率の大きいトルクカーブ
に設定してあり、ハンド・アクセルレバー(24)のポテン
ショメータ(26)で与えられたアクセル設定値により目標
回転数が一義的に規定され、この目標回転数と検出回転
数との差がなくなるようにＰＩＤ回転数制御回路(29)に
よって目標ラック位置を割り出し、調量ラック(20)をこ
の目標ラック位置へ位置させるように制御値(P2)が出力
され、燃料制御用アクチュエータ(14)がＰＩＤ制御され
る。

【００２４】上記のマップ制御回路(28)で割り出した目
標ラック位置と、ＰＩＤ回転数制御回路(29)で割り出し
た目標ラック位置とは、図７に示すように、マキシマム
判別回路(30)で比較判別され、その大きい方の制御値
(高速側)がＰＩＤラック位置制御回路(31)に付与され
る。この場合、上記マキシマム判別回路(30)では、最低
ラック位置制御回路(32)でエンジン回転数(Ｎ)に基づい
て設定され出力される制御値(P3)が併せて比較判別さ
れ、上記両目標ラック位置への制御値(P1・P2)が最低ラ
ック位置制御回路(32)からの制御値(P3)より下回ると、
この最低ラック位置制御回路(32)からの制御値(P3)が選
択され、エンジンストップを阻止するようにしてある。

【００２５】上記マキシマム判別回路(30)て選択され出
力された制御値(P4)は、最大トルク制御回路(33)でエン
ジン回転数(Ｎ)に基づきエンジンのトルク特性から設定
された最大ラック位置に制御するための制御値(P5)と、
最高回転数制御回路(34)で無負荷最高回転数に基づいて
設定された最高回転数ラック位置にＰＩＤ制御するため
の制御値(P6)と、吸入空気量(QA)及びエンジン回転数
(Ｎ)に基づき最大燃料制御回路(15)で設定されたラック
制限位置に制御するための制御値(Ｓ)とミニマム判別回
路(35)で比較判別され、そのうちの最小の制御値が最終
の目標ラック位置制御値(P0)として選択される。なお、
上記最高回転数制御回路(34)は、トルク変動に対してデ
ィーゼルエンジンの最高回転数の変動を少なく制御する
ためのものである。

【００２６】上記構成の本実施例２のディーゼルエンジ
ンの燃料制御装置の機能を説明すると、上記最大燃料制
限回路(15)では、前記実施例１と同様、エアフローメー
タ(13)で計測した吸入空気量(QA)と回転数センサ(12)で
計測したエンジン回転数(Ｎ)とに基づいて、当該エンジ
ン回転数(Ｎ)における吸入空気量(QA)に対応した、スモ
ークを発生しない空燃比の範囲に収まる最大燃料供給量
が設定され、この最大燃料供給量に制御するための制御
値(Ｓ)が出力される。

【００２７】上記燃料制御用に入力される最終の目標ラ
ック位置(P0)はこの最大燃料供給量に制御するための制
御値(Ｓ)を越えることができず、この結果、燃料制御用
アクチュエータ(14)が調量ラック(20)を制御して燃料噴
射ポンプ(２)からの最大燃料供給量が制限され、スモー
クの発生量が許容量以下に維持される。

【００２８】尚、上記実施例では、いずれも列型の燃料
噴射ポンプについて説明したが、本発明はＰＦＲ型、Ｖ
Ｅ型、ルーカス型、或は、電磁スピル弁付きの燃料噴射
ポンプや、ユニットインジェクタなどの他の形式の燃料
噴射装置にも適用できる。

【００２９】

【発明の効果】エアフローメータで計測した吸入空気量
と回転数センサで計測したエンジン回転数とに対応し
て、スモークを発生しない空燃比の範囲におさまる最大
燃料供給量が設定され、燃料噴射ポンプからの燃料供給
量がこの最大燃料供給量以下に制限されることから、
急加速時の過給機の過給圧不足、空気の希薄な高地で
の運転時、エアクリーナの目詰まり時など、吸入空気
量が不足する各要因に対処することができ、空燃比が適
正な範囲内となるように最大燃料供給量を制限してスモ
ークを許容量以下に低減することができる。

【００３０】しかも、エアクリーナが目詰まりして吸入
空気量が減少する場合に、新しいエアクリーナに交換す
るまでのあいだにおいても、最大燃料供給量を制限して
スモークの急増を未然に防止することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例１を示すディーゼルエンジンの
燃料制御装置の概略説明図である。

【図２】燃料制御部周辺の要部拡大図である。

【図３】最大燃料制御回路におけるマップ制御を説明す
る概念図である。

【図４】燃料制御装置の制御特性図である。

【図５】変形例を示す図２の相当図である。

【図６】本発明の実施例２を示す、ディーゼルエンジン
の燃料制御装置の概略構成図である。

【図７】同燃料制御装置の制御ブロック線図である。

【符号の説明】

２…燃料噴射ポンプ、 ５…吸気路、 11…回転部(フライホイール、動弁カム軸のギヤ)、 12…回転数センサ、 13…エアフローメータ、 14…燃料制御用アクチュエータ、 15…最大燃料制御回路、 20…燃料制御部、 Ｅ…ディーゼルエンジン、 Ｍ…最大燃料供給量、 Ｎ…エンジン回転数、 QA…吸入空気量、 Ｓ…制御信号。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ディーゼルエンジン(Ｅ)の回転部(11)に
   回転数センサ(12)を付設するとともに、吸気路(５)にエ
   アフローメータ(13)を付設し、 上記エアフローメータ(13)で計測した吸入空気量(QA)と
   上記回転数センサ(12)で計測したエンジン回転数(Ｎ)と
   に基づき、制御信号(Ｓ)を出力する最大燃料制御回路(1
   5)を設け、 燃料噴射ポンプ(２)の燃料制御部(20)に連動させて燃料
   制御用アクチュエータ(14)を付設し、 上記燃料制御用アクチュエータ(14)に上記最大燃料制御
   回路(15)の出力部を電気的に連結し、この燃料制御用ア
   クチュエータ(14)が上記制御信号(Ｓ)を受けて燃料制御
   部(20)を制御することにより、燃料噴射ポンプ(２)から
   の最大燃料供給量(Ｍ)を制限可能に構成したことを特徴
   とする、ディーゼルエンジンの燃料制御装置。