JPH0241334Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本考案は、内燃機関の回転速度を設定された大
きさに制御する回転速度制御装置に関するもので
ある。

［従来の技術］ 内燃機関用の回転速度制御装置として、アクセ
ル操作部材の位置に相応して発生させた速度設定
信号と実回転速度の検出信号とから偏差信号を得
て、該偏差信号を零にするように内燃機関への燃
料の供給を制御すると共に、異常状態が生じた場
合には、機関の回転を停止させて安全を図るよう
にしたものがある。この様な安全対策を施した内
燃機関用回転速度制御装置としては例えば、実開
昭58−9935号に記載されている装置が知られてい
る。第４図は同装置の構成を概略的に示したもの
で、同図において、１は内燃機関、２は機関の回
転速度（rpm）を検出して速度検出信号Vnを出
力する速度検出回路、３はアクセル操作部材の位
置を検出するアクセル位置検出器、４はアクセル
位置検出器３の出力を入力として速度設定信号
Vnoを出力する速度設定信号出力回路である。５
は内燃機関への燃料の供給を調節する手段を操作
する電気式のアクチユエータで、このアクチユエ
ータはバツテリ６から駆動電流が与えられ、該駆
動電流の大きさに応じて燃料噴射ポンプの噴射量
調整用ラツク（デイーゼル機関の場合）や気化器
のバタフライバルブ（ガソリン機関の場合）を操
作して、機関への燃料の供給量を調節する。７は
トランジスタTr１からなるアクチユエータ駆動
回路で、この駆動回路は制御信号Vdに応じてア
クチユエータ５に所定の大きさの駆動電流を流
す。８は速度設定信号Vnoと速度設定信号Vnと
を入力として内燃機関の実回転速度と設定回転速
度との偏差を零にするようにアクチユエータ駆動
回路７を制御する制御信号Vdを出力する演算回
路である。

９は異常状態が生じた時に機関を停止させる安
全回路で、この回路は例えば機関の冷却水の温度
が異常上昇した時に水温センサ１０が出力する水
温異常検出信号と、機関の潤滑油のレベルが異常
に低下した時にオイルレベルセンサ１１が出力す
るオイルレベル異常検出検出信号とを入力とし
て、これらの異常検出信号のいずれかが発生した
時にアクチユエータ５への駆動電流を零にするよ
うにアクチユエータ駆動回路７を制御して機関１
への燃料の供給を停止させる。

上記の内燃機関用回転速度制御装置において
は、機関の回転速度を示す速度検出信号Vnとア
クセル操作部材の位置により定まる設定回転速度
を示す速度設定信号Vnoとの偏差を零にするよう
にアクチユエータ５に駆動電流が与えられるた
め、機関の回転速度がアクセル操作部材により設
定された速度を保つように制御される。また機関
のオーバヒートやオイルレベルの低下が生じた時
には、安全回路９が働いて機関への燃料の供給を
停止させるため、機関が停止して、異常状態が生
じたままでの機関の運転を阻止する。

また内燃機関を過回転さら保護する機能を有す
る制御装置として、特公昭53−45861号に示され
ているように、内燃機関の回転速度が異常領域に
入つたときに機関の回転速度調整要素を操作する
サーボモータの操作機能を解除して、以後は手動
操作により内燃機関の運転を可能にするようにし
たものが知られている。

更に特開昭58−126435号に示されているよう
に、内燃機関の回転速度が制限速度を超えないよ
うに制御する内燃機関の過回転防止装置におい
て、内燃機関の温度が異常上昇したときに制限速
度の設定値下げることにより、機関の保護を図る
ようにしたものも知られている。

［考案が解決しようとする問題点］ 第４図に示した従来の装置によれば、異常状態
が生じた時に直ちに機関が停止するため、機関の
保護を図ることができるが、機関の用途によつて
は異常時に直ちに機関を停止させることが好まし
くない場合もある。例えば機関が田植機やトラク
タ等の農業機械の動力源として使用されている場
合には、作業現場で機関の修理を行なうことがで
きないことが多く、機関の修理を行なう為には、
修理工場まで機械を運転して運ぶことが必要にな
ることが多い。また船舶用機関においては、海上
で機関がいきなり停止すると遭難の危険がある。

更に特公昭53−45861号に示された装置では、
異常時において手動操作により運転を続行するこ
とが可能であるが、この装置では、異常発生時に
手動操作により運転を行う際の回転速度を安全な
範囲に制限する手段が講じられていないため、手
動操作を誤ると機関が破損するおそれがある。

またデイーゼル機関においては、機関への燃料
の供給を停止させることにより機関を停止させる
ため、回転速度調整要素の可動範囲を燃料遮断位
置から最大供給量位置までとしている。このよう
な場合に特公昭53−45861号のように、異常発生
時にサーボモータの操作機能を解除すると、機関
への燃料の供給が停止されて機関が停止してしま
い、手動運転を行うことができなくなる。

更に特開昭58−126435号のように、異常発生時
に過回転防止装置の制限回転速度を下げるように
した場合にも、手動操作による運転の続行が可能
であるが、この場合には、次のような問題があ
る。

即ち、過回転防止装置が制限回転速度以上で機
関を失火させることにより過回転を防止するよう
に構成されている場合には、異常発生時に制限速
度が下がつた際に手動操作を旨く行わないと、機
関が失火する状態が頻繁に生じ、未燃焼ガスがマ
フラ内で燃焼して爆発音が生じたり、点火プラグ
が未燃焼ガスで濡れて失火する状態が生じて機関
が停止したりするおそれがある。また過回転防止
装置が制限回転速度以上で機関への燃料の供給を
停止することにより過回転を防止するように構成
されている場合には、低下した制限回転速度を超
えるような運転を行つた場合に急激に大きなエン
ジンブレーキがかかり、その後急に復帰するた
め、非常に大きな回転変動が生じて安全上好まし
くないという問題がある。

本考案の目的は、異常状態が生じたときに機関
の回転速度を安全な速度まで低下させて、爆発音
の発生、点火ミスの発生、大きな回転変動の発生
等の異常を生じさせることなく運転を安定に継続
することができるようにした内燃機関用回転速度
制御装置を提供することにある。

［問題点を解決するための手段］ 本考案を、その一実施例を示す第１図を参照し
て説明すると、同図において１は内燃機関、２は
速度検出回路で、この検出回路は内燃機関１の回
転速度を検出して速度検出信号Vnを出力する。
３は内燃機関１の速度を設定するアクセル操作部
材の位置を検出するアクセル位置検出器、４はア
クセル位置検出器３の出力を入力としてアクセル
操作部材の位置に相応する速度設定信号Vnoを出
力する速度設定信号出力回路である。また５は機
関１への燃料の供給量を調節する手段を操作する
電気式のアクチユエータで、このアクチユエータ
は燃料噴射ポンプの噴射量を調節するラツク（デ
イーゼル機関の場合）や気化器のバルブ（ガソリ
ン機関の場合）を操作して機関１への燃料の供給
を制御する。７はアクチユエータ駆動回路で、こ
の駆動回路は、制御信号Vdを入力としてアクチ
ユエータ５の駆動電流を調節する。８は演算回路
で、この演算回路は、速度設定信号Vnoと速度検
出信号Vnとを入力として内燃機関１の実回転速
度と設定回転速度との偏差を零にするようにアク
チユエータ駆動回路７に制御信号Vdを供給する。

本考案は、この様な内燃機関用回転速度制御装
置において、内燃機関１またはその付属装置に異
常状態が生じた時に速度設定信号Vnoを安全な低
速度に相応する大きさに制限する速度設定信号制
限回路１２を設けたことを特徴とする。

［考案の作用］ 上記の制御装置において、機関の回転速度をア
クセル操作部材の位置に相応した設定回転速度に
保つ制御動作は従来の制御装置と同様である。

機関の冷却水の温度の異常上昇や、オイルレベ
ルの低下等の異常が生じると、速度設定信号制限
回路１２が速度設定信号Vnoを機関の運転継続に
支障を来たさない程度の低速度に相応した大きさ
に制限する。

従つて、異常が生じた場合でも、機関を停止さ
せることなく、低速度で運転を安定に継続するこ
とができ、機械を安全な場所または修理が可能な
場所まで移動させてから機関を停止させることが
できる。

この場合、アクセル操作部材をどのように操作
しても機関には制限された速度設定信号により決
まる燃料が供給され、機関の回転速度が安全な範
囲に制限されるため、確実に機関の保護を図るこ
とができる。またアクセル操作部材をどのように
操作しても燃料の供給が停止されることがないた
め、内燃機関に急に大きなエンジンブレーキがか
かつて大きな回転変動が生じるようなことがな
い。

本考案を実施するに当つては、センサにより異
常が検知された後も機関を低速で運転し得るよう
にするため、異常状態を検知する各センサが検知
動作を行うレベルは安全側に設定しておく。例え
ば、オイルレベルの異常を検出するセンサでは、
低速での機関の運転を許容できる程度のレベルま
たはオイルが残つている状態で該センサが検知動
作を行うようにしておく。

尚、どうしても機関を停止させる必要がある異
常状態が考えられる場合には、異常状態が生じた
時に機関を停止させる回路を設けておくこともで
きる。すなわち、本考案は、従来の安全回路を併
用することを何等妨げるものではない。

また従来の安全回路を併用する代りに、機関を
直ちに停止させる必要がある異常状態が生じたた
場合に速度設定信号を零にするように構成するこ
ともできる。

［実施例］ 以下添附図面を参照して本考案の実施例を説明
する。

第１図は本考案の一実施例を示したもので、同
図において第４図に示した装置と同等の部分には
同一の符号を付してある。

本実施例において、速度検出回路２は、機関に
取付けられて回転数に比例した周波数の検出信号
を出力する回転数検出センサと、該センサの出力
周波数を電圧に変換する周波数電圧変換器とから
なり、この速度検出回路は、第２図に示したよう
に機関の回転速度Ｎ（rpm）に比例して変化する
速度検出信号Vnを出力する。

アクチユエータ５は、モータや電磁プランジヤ
等の電気的な駆動手段により駆動されるもので、
機関への燃料の供給量を調節する調節手段に適宜
の機構を介して連結されている。

アクチユエータ駆動回路７はトランジスタTr₁
からなり、該トランジスタTr₁によりアクチユエ
ータ６への駆動電流を調整してアクチユエータ６
の変位置を調整することにより、機関への燃料の
供給量を調節するようになつている。

アクセル位置検出器３は摺動子ａが図示しない
アクセル操作部材に連動するように設けられたポ
テンシヨメータＰからなつている。ポテンシヨメ
ータＰの一端は抵抗Riを介して接地され、該ポ
テンシヨメータＰの摺動子ａから引出された端子
は、演算増幅器OPの正相入力端子に接続されて
いる。演算増幅器OPの出力端子と逆相入力端子
とが相互に接続されてボルテージホロワ回路が構
成され、該演算増幅器により速度設定信号出力回
路４が構成されている。

ポテンシヨメータＰの他端はPNPトランジス
タTr₂のコレクタに接続され、トランジスタTr₂
のエミツタは抵抗Roを介して直流定電圧Edを出
力する定電圧電源に接続されている。トランジス
タTr₂のコレクタエミツタ間には抵抗Rbが並列接
続され、該トランジスタTr₂のベースエミツタ間
に、水温センサ１０の出力接点とオイルレベルセ
ンサ１１の出力接点との直列回路が並列に接続さ
れている。これらのセンサ１０及び１１の接点は
それぞれ機関の冷却水の温度及びオイルレベルが
正常な時に閉じてトランジスタTr₂を導通させて
おり、冷却水の温度が異常上昇するか、または機
関のオイルレベルが異常に低下していずれかのセ
ンサの接点が開くとトランジスタTr₂が遮断状態
になるようになつている。

本実施例では、トランジスタTr₂及び抵抗Ro，
Rbにより速度設定信号制限回路１２が構成され
ている。

次に上記実実施例の動作を説明すると、第１図
において速度検出回路２は内燃機関の回転速度
（rpm）を検出して、該回転速度に相応する速度
検出信号Vn（第２図参照）を演算回路８に与え
る。

一方水温センサ１０を構成する接点は、機関の
冷却水の温度が設定値以下の場合に閉じており、
該温度が設定値を超えた時に開く。またオイルレ
ベルセンサ１１は、オイルレベルが設定値以上の
時に閉じており、オイルレベルが設定値より低く
なると開く。

尚、水温センサ１０が検知動作を行う（この例
では接点が開く）温度は、安全を見込んで低めに
設定しておく。即ち、水温センサ１０の接点が開
く温度は該センサが検知動作を行つた時に機関の
運転を直ちに停止させる必要があるようなぎりぎ
りの温度に設定するのではなく、センサ１０が検
知動作を行つた後も低速度での機関の運転を許容
できる程度の温度に設定しておく。同様に、オイ
ルレベルセンサ１１が検知動作を行う（この例で
は接点が開く）設定レベルは、安全を見込んで高
めに設定しておく。

正常な状態では、これらの接点が共に閉じてお
り、トランジスタTr₂が導通している。従つて図
示しない定電圧電源から抵抗Ro、トランジスタ
Tr₂、ポテンシヨメータＰ及び抵抗Riを通して電
流が流れ、ポテンシヨメータＰの抵抗Ri側の端
部と摺動子ａとの間に、アクセル位置に相応した
アクセル位置検出電圧が出力される。この検出電
圧は演算増幅器OPにより増幅されて速度設定信
号Vnoとして演算回路８に与えられる。演算回路
８は速度設定信号と速度検出信号との差を零にす
るように制御信号Vdをアクチユエータ駆動回路
７に供給する。これによりアクチユエータ６が燃
料調節手段を操作し、機関の回転速度を設定回転
速度に一致させる。

上記の装置において、センサ１０及び１１の接
点が共に閉じていて、トランジスタTr₂が導通し
ている時の速度設定信号Vnoは、トランジスタ
Tr₂のコレクタエミツタ間の電圧降下を零とし、
定電圧電源回路の出力電圧をEd、抵抗Roの抵抗
値をro、ポテンシヨメータＰの全体の抵抗値を
rs、ポテンシヨメータＰの抵抗Ri側の端部と摺動
子との間の抵抗値をra（０≦ra≦rs）、抵抗Riの抵
抗値をri、抵抗Rbの抵抗値をrb、演算増幅器OP
の利得をＫとすると、 Vno＝Ｋ・Ed（ri＋ra）／ （ro＋rs＋ri） …(1) で与えられる。

これに対し、いずれかのセンサが異常を検知
し、トランジスタTr２が遮断状態になると、抵
抗RoとポテンシヨメータＰとの間に抵抗Rbが挿
入されるため、速度設定信号Vnoは、 Vno＝Ｋ・Ed（ri＋ra）／ （ro＋rb＋rs＋ri） …(2) となり、速度設定信号Vnoの大きさは、抵抗Rb
の抵抗値rbによりポテンシヨメータＰの通電電流
が制限された分だけ小さくなる。本実施例におい
ては、トランジスタTr２が遮断した時の、速度
設定信号Vnoの最大値（ra＝rsの時の値）を、セ
ンサ１０または１１により異常が検出された状態
で機関の運転を許容できる程度の充分な低速度に
相応する大きさに制限するように、抵抗Rbの抵
抗値を設定しておく。

従つて、センサ１０または１１が異常を検知す
ると、機関の回転速度は、該異常状態が生じてい
る下で運転の継続を許容できる程度の抵速時に制
限される。この状態では、アクセル操作部材を増
速側に、ポテンシヨメータＰの摺動子がra＝rsの
位置に変位するまで操作しても機関の回転速度は
十分低く設定された制限速度以上には上昇しない
ため、機関を破損させることなく、運転を継続す
ることができる。また、運転者は、アクセル操作
部材を増速側に操作しても機関の回転速度が上昇
しないことにより、何等かの異常が生じたことを
知ることができる。

上記実施例において、センサが検知動作を行つ
時に、それぞれのセンサに対応させて設けた発光
ダイオード等の表示手段を動作させて、異常の内
容を表示する回路を付加することができる。ま
た、異常状態（上記の例では水温の異常上昇及び
オイルレベルの異常低下）を検出するセンサを２
個ずつ設けることにより、低速での機関の運転を
許容できる程度の異常状態と機関の運転を直ちに
停止させる必要がある異常状態とを検知し得るよ
うにして、低速での運転が許容される程度の異常
状態が検知された時には上記実施例のような速度
設定信号制限回路１２を動作させ、どうしても機
関を停止させる必要がある異常状態が検知された
時には、速度設定指令信号Vnoを零にするか、ま
たは第４図に示した装置と同様に、アクチユエー
タ５への通電を停止させるようにアクチユエータ
駆動回路７を制御することにより、燃料の供給を
停止させて機関を停止させるようにしてもよい。
上記実施例において、速度設定信号Vnoを零にす
るには、例えば、機関を停止させる必要がある異
常状態が検知された時に閉じるスイツチ手段を設
けた該スイツチ手段により演算増幅器OPの正相
入力端子と接地間を短絡するようにすればよい。
またアクチユエータ５への弾電を停止させるに
は、異常状態が検知された時に閉じるスイッチ手
段を設けて、該スイッチ手段によりアクチユエー
タ駆動回路７のトランジスタTr₁のベースエミツ
タ間を短絡して、トランジスタTr₁を遮断状態に
保持すればよい。

上記の例では、機関の異常状態を検知して速度
制限回路を動作させるようにしたが、機関の付属
装置内で異常が生じた場合に速度設定信号制限回
路を動作させるようにすることもできる。第３図
は、回転速度制御装置とアクセル位置検出器３と
を接続するコネクタが外れた場合に機関の回転速
度を低下させるようにした実施例を示したもの
で、同図において、２０はアクセル位置検出器３
を速度設定信号出力回路４に接続するためのコネ
クタである。この例では、図示しない定電圧電源
の正極出力端子と接地間に、抵抗R₀，R₁及びR₂
の直列回路が、抵抗R₂を接地側に向けて接続さ
れ、抵抗R₂の両端の電圧が演算増幅器OPの正相
入力端子に入力されている。アクセル位置検出器
３を構成するポテンシヨメータＰの一端がコネク
タ２０の接点２０ａを介して抵抗R₀及びR₁の接
続点に接続され、ポテンシヨメータＰの摺動子ａ
がコネクタ２０の接点２０ｂを介して抵抗R₁及
びR₂の接続点に接続されている。またポテンシ
ヨメータＰの他端がコネクタ２０の接点２０ｃを
介して抵抗Riの一端に接続され、該抵抗Riの他
端は接地されている。この実施例では、抵抗R₀，
R₁及びR₂により速度設定信号制限回路１２が構
成されている。他の構成は第１図の実施例と同様
である。

第３図の実施例において、抵抗R₀，R₁，R₂及
びRiの抵抗値をそれぞれr₀r₁，r₂及びriとし、r₁
及びr₂がポテンシヨメータの全抵抗値rsよりも充
分に大きいとすると、コネクタ２０が正常に接続
されている場合の速度設定信号Vnoは、前記(1)式
により与えられる。また振動等によりコネクタ２
０が外れた場合の速度設定信号Vnoは、、 Vn₀＝Ｋ・Ed・r₂／（r₀＋r₁＋r₂） …(3) で与えられる。ここでr₁，r₂＞＞r₀とすると、 Vn₀＝Ｋ・Ed・r₂／（r₁＋r₂） …(4) 従つて、(4)式のVn₀が充分安全な低速度に相応
する大きさになるようにr₁及びr₂を設定しておく
ことにより、コネクタが外れた時に速度を低速度
に制限することができる。

第２図の実施例において、水温やオイルレベル
の異常を検出して速度を制限する場合には、抵抗
R₀と抵抗R₁との間に第１図に示したトランジス
タTr₂のコレクタエミツタ間回路と抵抗Rbとの並
列回路を挿入して、センサが検知動作を行つた時
に該トランジスタを遮断させるようにすればよ
い。

［考案の効果］ 以上のように、本考案によれば、異常が生じた
場合でも、機関を停止させることなく、低速度で
運転を継続することができるので、機械を安全な
場所または修理が可能な場所まで移動させてから
機関を停止させることができる利点がある。

また本考案によれば、異常が生じたときに、ア
クセル操作部材をどのように操作しても、機関の
運転を安全な速度範囲で安定に継続することがで
きるため、機関の保護を確実に図ることができ
る。

更に速度設定信号を安全な低速度に相応する大
きさに制限した状態で、アクセル操作部材をどの
ように操作しても機関への燃料の供給が停止され
ることがないため、急に大きなエンジンブレーキ
がかかつて大きな回転変動が生じるといつた危険
な状態が生じるのを防ぐことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の一実施例を示した構成図、第
２図は同実施例で用いる速度検出回路の特性を示
す線図、第３図は本考案の他の実施例の要部を示
す回路図、第４図は従来の装置の構成を示すブロ
ツク図である。 １……内燃機関、２……速度検出回路、３……
アクセル−検出器、５……アクチユエータ、６…
…バツテリ、７……アクチユエータ駆動回路、８
……演算回路、１０……水温センサ、１１……オ
イルレベルセンサ、１２……速度設定信号制限回
路、Ｐ……ポテンシヨメータ、Ro，Rb，Ri……
抵抗、Tr₂……トランジスタ。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 内燃機関への燃料の供給量を調節する手段を操
   作する電気式のアクチユエータと、制御信号に応
   じて前記アクチユエータの駆動電流を調節するア
   クチユエータ駆動回路と、内燃機関の回転速度を
   検出して速度検出信号を出力する速度検出回路
   と、前記内燃機関の速度を設定するアクセル操作
   部材の位置を検出するアクセル位置検出器と、前
   記アクセル位置検出器の出力を入力として速度設
   定信号を出力する速度設定信号出力回路と、前記
   速度設定信号と速度検出信号とを入力として内燃
   機関の実回転速度と設定回転速度との偏差を零に
   するように前記アクチユエータ駆動回路に制御信
   号を供給する演算回路とを備えた内燃機関用回転
   速度制御装置において、前記内燃機関またはその
   付属装置に異常状態が生じた時に前記速度設定信
   号を安全な低速度に相応する大きさに制限する速
   度設定信号制限回路を具備したことを特徴とする
   内燃機関用回転速度制御装置。