JP2006220054A - 電子ガバナの調整方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 アクチュエータが備えられた燃料噴射ポンプハウジングとクランクケース等のエンジン本体とが別体であるエンジンの場合にも、一体であるエンジンの場合のようにアクチュエータ周辺温度による影響を受けることなくアクチュエータの応答性を維持できる電子ガバナの調整方法を提供すること。
【解決手段】 制御ゲインスケジュール記憶手段６は、エンジン本体側温度と積分制御ゲインとの関係を記述している制御ゲインスケジュールを予め記憶している。この制御ゲインスケジュールは、アクチュエータが備えられた燃料噴射ポンプハウジングとエンジン本体とが別体であるエンジンの場合、一体であるエンジンの場合に設定された制御ゲインスケジュールと比較すると、より高温側にシフトされる。
【選択図】 図１

Description

本発明は、アクチュエータを用いてエンジンの回転数を目標回転数に制御する電子ガバナに関し、より詳細には、エンジン本体側温度に対応して制御ゲインを調整する電子ガバナに関する。

電子ガバナは、エンジンの実回転数を検出し、検出した実回転数と目標回転数との偏差を許容範囲内に収束するようにアクチュエータを制御する。アクチュエータは、エンジンがディーゼルエンジンの場合、調量ラックを操作することによって燃料供給量を調節する。このアクチュエータの応答性は、アクチュエータの潤滑油の粘性が温度によって左右されるために、アクチュエータ周辺温度の影響を受ける。例えばアクチュエータ周辺温度が低温である場合には、アクチュエータの応答性は低下する。アクチュエータ周辺の温度が低温であると、アクチュエータの潤滑油の粘性がより大きくなり、これによりアクチュエータの摩擦係数が増大する。この摩擦係数の増大により、アクチュエータの応答が遅れ、さらにはハンチングが生じることになる。このようなアクチュエータ周辺温度による影響を受けないように、電子ガバナでは、アクチュエータ周辺温度の高低を示すエンジンの冷却水温と制御ゲインとの関係を記述した制御ゲインスケジュールが設定され、この制御ゲインスケジュールに基いて制御ゲインを調節している（特許文献１および特許文献２を参照）。

特開昭５９−５１１３３号公報 実開平０６−４３２３７号公報

このような制御ゲインスケジュールが、燃料噴射ポンプハウジングとエンジン本体とが一体であるエンジンに適用できるように設定された場合、設定された制御ゲインスケジュールは、別体であるエンジンにて用いると、以下の理由により、アクチュエータの応答性が低下し、さらにはハンチングが生じるおそれがある。別体であるエンジンの場合には一体であるエンジンの場合よりもクランクケース等のエンジン本体から燃料噴射ポンプへの熱伝導により長い時間を要するために、同じエンジンの冷却水温であっても、別体であるエンジンのアクチュエータ周辺温度は一体であるエンジンのアクチュエータ周辺温度より低い。このためにエンジンの冷却水温が同じである場合、別体であるエンジンのアクチュエータの潤滑油の粘性は一体であるエンジンのアクチュエータの潤滑油の粘性より大きい。従って、別体であるエンジンの場合に、電子ガバナが、一体であるエンジンの場合に設定された制御ゲインスケジュールに基いて制御ゲインを調節しても、調節された制御ゲインが不適切な値になり、この結果アクチュエータの応答性が低下し、ハンチングが生じるのである。

本発明は、上記問題を解決すると共に、アクチュエータが備えられた燃料噴射ポンプハウジングとクランクケース等のエンジン本体とが別体であるエンジンの場合にも、一体であるエンジンの場合のようにアクチュエータ周辺温度による影響を受けることなくアクチュエータの応答性を維持できる電子ガバナの調整方法を提供することを目的とする。

本発明は、エンジンの燃料供給調節手段を操作するアクチュエータ（2）を、エンジンの実回転数と目標回転数との偏差を許容範囲内に収束させるように制御する電子ガバナ（1）の調整方法であって、電子ガバナ（1）は、エンジン本体側温度と制御ゲインとの関係を記述している制御ゲインスケジュールを予め記憶している制御ゲインスケジュール記憶手段（6）と、エンジン本体側に取付けられたエンジン本体側温度検出手段（5）と、エンジン本体側温度検出手段（5）から検出されたエンジン本体側温度に対する制御ゲインを、制御ゲインスケジュール記憶手段（6）から読み出す制御ゲイン読出し手段（7）と、読み出された制御ゲインに基いてエンジンの実回転数と目標回転数との偏差を許容範囲内に収束させるようにアクチュエータ駆動電流を制御する回転数制御手段（8）と、制御されたアクチュエータ駆動電流をアクチュエータ（2）に出力する駆動手段（9）とを有し、アクチュエータ（2）が備えられた燃料噴射ポンプハウジングとエンジン本体とが別体であるエンジンの場合には、制御ゲインスケジュールを、一体であるエンジンの場合に設定される制御ゲインスケジュールと比較すると、より高温側にシフトし、これにより上記課題が達成される。

回転数制御手段（8）は、エンジンの実回転数と目標回転数との偏差を収束させるようなアクチュエータ目標駆動電流を演算する回転数フィードバック制御手段（82）と、回転数フィードバック制御手段（82）によって演算されたアクチュエータ目標駆動電流とアクチュエータから検出された検出電流との偏差を許容範囲内に収束するようなＰＷＭ信号を演算し、演算したＰＷＭ信号を駆動手段（9）に出力する電流フィードバック制御手段（85）とを有し、上記制御ゲインスケジュール記憶手段（6）に予め記憶されている制御ゲインスケジュールは、エンジン本体側温度と、回転数フィードバック制御手段（82）の積分制御ゲインとの関係を記述してもよい。

本発明では、アクチュエータが備えられた燃料噴射ポンプハウジングとエンジン本体とが別体であるエンジンの場合に、制御ゲインスケジュールを、一体であるエンジンの場合に設定される制御ゲインスケジュールと比較すると、より高温側にシフトする。これにより、同じエンジン本体側温度（例えばエンジンの冷却水温）に対する一体であるエンジンのアクチュエータ周辺温度と別体であるエンジンのアクチュエータ周辺温度との温度差を解消し、別体であるエンジンの場合にも、一体であるエンジンの場合のようにアクチュエータ周辺温度による影響を受けることなくアクチュエータの応答性を維持できる。

以下、本発明の実施形態を図面を参照して説明する。
図１は、本発明の実施形態である電子ガバナの一例を示したブロック図である。

本発明の実施形態である電子ガバナ１は、燃料供給調節手段（図示せず）を操作するアクチュエータ２を制御する。操作された燃料供給調節手段は、エンジンの回転数が目標回転数になるように燃料供給量を調節する。例えば、アクチュエータ２はソレノイドであり、アクチュエータ駆動電流である励磁電流によって駆動される。燃料供給調節手段は、例えば燃料噴射ポンプに設けられた燃料調量ラックであり、エンジンへの燃料供給量を調節する。

本実施形態の電子ガバナ１は、回転数検出手段３と、目標回転数設定手段４と、エンジン本体側温度検出手段５と、制御ゲインスケジュール記憶手段６と、制御ゲイン読出し手段７と、回転数制御手段８と、駆動手段９とを備える。

回転数検出手段３はエンジンの回転数を検出する。回転数検出手段３は、例えばアクチュエータ駆動電流または１回転数当りで検出されるパルス数に基いて回転数を検出する。
目標回転数設定手段４は目標回転数を設定する。目標回転数設定手段４は例えば調速レバーである。

エンジン本体側温度検出手段５はエンジン本体側に取付けられており、エンジン本体側温度を検出する。エンジン本体側温度検出手段５は水温センサであり、エンジン本体側温度はエンジンの冷却水温である。

制御ゲインスケジュール記憶手段６は、エンジン本体側温度と積分制御ゲインとの関係を記述している制御ゲインスケジュールを予め記憶している。この制御ゲインスケジュールは、アクチュエータが備えられた燃料噴射ポンプハウジングとエンジン本体とが別体であるエンジンの場合、一体であるエンジンの場合に設定された制御ゲインスケジュールと比較すると、より高温側にシフトされる。図２は、本発明の実施形態の制御ゲインスケジュールの一例を示す図であり、縦軸は積分制御ゲインを示し、横軸はエンジン本体側温度を示す。図２の破線Ａは、アクチュエータが備えられた燃料噴射ポンプハウジングとエンジン本体とが一体であるエンジンの場合の制御ゲインスケジュールを示し、図２の実線Ｂは、アクチュエータが備えられた燃料噴射ポンプハウジングとエンジン本体とが別体であるエンジンの場合の制御ゲインスケジュールを示す。これら二つの制御ゲインスケジュールは、図２に示されるようにｔ_１以下およびｔ_２以上では重複している。

制御ゲイン読出し手段７は、エンジン本体側温度検出手段５によって検出されたエンジン本体側温度に対する積分制御ゲインを制御ゲインスケジュール記憶手段６から読み出す。

回転数制御手段８は、エンジンの回転数を目標回転数に調節するようにアクチュエータ駆動電流を制御する。回転数制御手段８は、回転数偏差演算手段８１と、回転数フィードバック制御手段８２と、電流検出手段８３と、電流偏差演算手段８４と、電流フィードバック制御手段８５とを備える。これら回転数制御手段８の諸手段は、例えばＥＣＵ等のコンピュータにおいて実現されている。
回転数偏差演算手段８１はエンジンの回転数と目標回転数との回転数偏差を演算する。

回転数フィードバック制御手段８２は、比例演算器８６と積分演算器８７と微分演算器８８とを有し、これら演算器によるＰＩＤ制御に基いて、回転数偏差演算手段８１によって演算された回転数偏差を許容範囲内にするようにアクチュエータ２の目標駆動電流を演算する。積分演算器８７の積分制御ゲインは、制御ゲイン読出し手段７によって読み出された積分制御ゲインである。

電流検出手段８３は、シャント抵抗（図示せず）によってアクチュエータから検出された電流をＡ／Ｄ変換し、Ａ／Ｄ変換した後の値からアクチュエータの検出電流値を算出する。電流偏差演算手段８４は、設定されたアクチュエータ目標駆動電流とアクチュエータの検出電流との偏差を演算する。
電流フィードバック制御手段８５は、演算された偏差を許容範囲内にするＰＷＭ信号のデューティ比をＰＩＤ制御に基いて演算する。

駆動手段９は、電流フィードバック制御手段８５から入力されたＰＷＭ信号に基いてアクチュエータ駆動電流をアクチュエータ２に出力する。駆動手段９は例えばアクチュエータ２がソレノイドである場合には励磁回路を備える。

上記の実施形態では、制御ゲインスケジュール記憶手段に記憶され、かつ制御ゲイン読出し手段によって読み出される制御ゲインは、回転数フィードバック制御手段の積分演算器の積分制御ゲインであったが、回転数フィードバック制御手段の比例演算器の比例制御ゲインや微分演算器の微分制御ゲイン、または電流フィードバック制御手段の制御ゲインであってもよい。
上記の実施形態では、エンジン本体側温度検出手段は水温センサであり、エンジン本体側温度はエンジンの冷却水温であったが、エンジン本体側温度検出手段はエンジン潤滑油温度センサでもよく、エンジン本体側温度はエンジン潤滑油温度であってもよい。

以上のように説明してきた電子ガバナは、本発明の一実施形態に過ぎず、本発明は、この実施形態に限定されることはなく、請求の範囲に基く技術的範囲内で適宜変更して実施することができる。

本発明の実施形態である電子ガバナの一例を示すブロック図である。 本発明の実施形態の制御ゲインスケジュールの一例を示す図である。

符号の説明

１…電子ガバナ
２…アクチュエータ
３…回転数検出手段
４…目標回転数設定手段
５…エンジン本体側温度検出手段
６…制御ゲインスケジュール記憶手段
７…制御ゲイン読出し手段
８…回転数制御手段
９…駆動手段

Claims (2)

1. エンジンの燃料供給調節手段を操作するアクチュエータ（2）を、エンジンの実回転数と目標回転数との偏差を許容範囲内に収束させるように制御する電子ガバナ（1）の調整方法であって、
   電子ガバナ（1）は、エンジン本体側温度と制御ゲインとの関係を記述している制御ゲインスケジュールを予め記憶している制御ゲインスケジュール記憶手段（6）と、エンジン本体側に取付けられたエンジン本体側温度検出手段（5）と、エンジン本体側温度検出手段（5）から検出されたエンジン本体側温度に対する制御ゲインを、制御ゲインスケジュール記憶手段（6）から読み出す制御ゲイン読出し手段（7）と、読み出された制御ゲインに基いてエンジンの実回転数と目標回転数との偏差を許容範囲内に収束させるようにアクチュエータ駆動電流を制御する回転数制御手段（8）と、制御されたアクチュエータ駆動電流をアクチュエータ（2）に出力する駆動手段（9）とを有し、
   アクチュエータ（2）が備えられた燃料噴射ポンプハウジングとエンジン本体とが別体であるエンジンの場合には、制御ゲインスケジュールを、一体であるエンジンの場合に設定される制御ゲインスケジュールと比較すると、より高温側にシフトすることを特徴とする電子ガバナの調整方法。
2. 回転数制御手段（8）は、
   エンジンの実回転数と目標回転数との偏差を収束させるようなアクチュエータ目標駆動電流を演算する回転数フィードバック制御手段（82）と、
   回転数フィードバック制御手段（82）によって演算されたアクチュエータ目標駆動電流とアクチュエータから検出された検出電流との偏差を許容範囲内に収束するようなＰＷＭ信号を演算し、演算したＰＷＭ信号を駆動手段（9）に出力する電流フィードバック制御手段（85）とを有し、
   前記制御ゲインスケジュール記憶手段（6）に予め記憶されている制御ゲインスケジュールは、エンジン本体側温度と、回転数フィードバック制御手段（82）の積分制御ゲインとの関係を記述していることを特徴とする請求項１に記載の電子ガバナの調整方法。
   
   

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