JPH02501418A - エンジン調速機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 エンジン調速機 技術の分野 本発明はエンジンに関し、より詳細にはエンジン調速機を扱う。

技術の状態 エンジンを含む機械ユニットの技術基準のなかで最も重要な特質に共通するもの として、過渡条件、運転者の操作困難性、アクセルペダルへ加えられる力、異な る燃料等級に対するエンジンの適応性、山岳条件、零下温度および他の特質下に おいて、信頼性、能力、燃料消費、性能の品質、排気ガスの発散および有毒性が 為る。上述した特質の全ては、エンジン調速機の静的および動的特性に相当程度 に依存する。

軽量（よりまれには空気または流体の）センサ部材を具備する機械式調速機は現 にあるエンジン特にトラクタおよび自動用ディーゼルエンジンに主として用いら れている。さらに、エンジン速度制御について高性能を確保するにはエンジンの 出力が、一方で、最大限にまで使用され、また特定燃料消費、温度、排気ガスの 発散および有毒性ならびに該エンジンの他のパラメータが、他方で、機構ユニッ トの技術基準について悪化に至る臨界値に達しないような精度で、この調速機は 、燃料供給の外部および部分−負荷速度制御特性を形成すべきである。

燃料供給の外部および部分速度制御特性を形成するため、多種の補正装置および 機構が機械式調速機に取り付けられる。

エンジンのオートメジョンおよび機械ユニットの制御を全体として高めるために 、この調速機はエンジンの速度モードを調整する可逆電動機を含む特別の電気的 アクチュエータ、燃料供給を制限し、さえぎる電磁石、エンジンの起動中濃縮燃 料供給用電磁装置、エンジンの非常停止用燃料供給システムにおいて燃料供給を 締切る霧水力バルブを備える。

エンジンの燃料計測部材の位置を制御する集積電気動作装置の使用によって、エ ンジン制御のオートメジョンを高める広い範囲の能力を特徴にする電気エンジン 調速機は公知技術としである。

調速機の動作プログラムに取り入れられている静的、動的および作用的特性は、 機械ユニットの使用方法、動作条件、負荷の性質、該機械ユニットによってなさ れる一種の動作および該機械ユニットによってなされる異なる動作と関連する多 数の他のファクタに依存する。

交番方向の電機子回転付き位置決め電気アクチュエータの周りに設けられた大き なりラスの電気エンジン調速機は公知技術である。

該調速機は、エンジンの燃料計測部材へ可動に接続されまた該エンジン速度の現 在値を所望速度と比較するユニット、エンジン速度制御のプログラムを形成する 装置および電気アクチュエータ制御信号を形成するユニットへ電気的に接続され る電気アクチュエータ特性を含む。

この調速機の電気アクチュエータは、電気トルク電動機の形態または比例電磁石 の形態（参照、ピーアールオーシー。

オブエスワイエムピー“アール、ボッシ”、エフアールジー。

イディ、モスクワ、（Ｐｒｏｃ、　ｏｆ　Ｓｙｍｐ、　’Ｒ，Ｂｏｓｃｈ”、　 ＦＲＧ、Ｅｄ。

Ｍｏｓｃｏｗ）　、５月１６日、１９８４、ケ、シイママン、スタンダードオブ テクノロジーオブボッシ”デイゼルイクイップメント（Ｋ、Ｔｓｉｍｍｅｒｍａ ｎ、　５ｔａｎｄａｒｄｓ　ｏｆ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　ｏｆ　”Ｂｏｓｃｈ ”　ＤｉｅｓｅｌＥｑｕｉｐｍｅｎｔ）　（第１７図および２２））またはステ ップモータの形態（参照、ピーアールオーシー、エスワイエムピー“フリードマ ンーメイヤ”オストリアイーディ、レニングラド、（Ｐｒｏｃ、　Ｓｙｍｐ、” Ｆｒ１ｅ＋ｊｍａｎ−Ｍａｙｅｒ”　Ａｕ５ｔｒｉａ、　Ｅｄ、Ｌａｎｉｎｇｒ ａｄ、）４月１６日、１９８４、エフ、パシケ（Ｆ、　Ｐａ５ｈｋｅ）、　デイ ベ０７ブメントオブエレクトロエツクスピードカバナ（Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ 　ｏｆＥｌｅｃｔｒｏｎｉｃ　５ｐｅｅｄ　Ｇｏｖｅｒｎｏｒ）、　ｐｐ、４． ５　、第１７図）をしている。制御中に交番方向の電機子運動を伴なう上記グル ープの電気位置ぎめアクチュエータは電動機として後に言及される。上述した電 気調速機付きエンジンの速度制御の過程は下記のように生ずる。安定した条件で はエンジン速度が所望速度に等しいときには、速度を比較するユニットの出力端 には信号は現われない。したがって、電動機の該電機子およびそれに接続される 燃料計測部材は、該エンジンの安定した負荷に対応する平衡位置にある。該エン ジン速度の現在値が所望値からずれると、例えば負荷変化があると、比較される 速度の間の差に比例する信号は該比較ユニットの出力端に現われ、また該電動機 制御信号形成ユニットを介して、該電動機へ供給される。結果として、該燃料計 測部材は、該エンジンの現在および所望値が等しい新位置へ移動させられる。

電気位置ぎめアクチュエータを有する調速機は出力の利用レベルが低いことに特 徴を有する。すなわち、エンジンの安定動作条件では、該燃料計測部材およびそ れに接続される該電動機電機子が動かないときには、該電動機は、低効率によっ て特徴を与えられる電機子についてほとんどブレーキモードにある。さらに、該 電動機の該電機子についての交番方向の磁束およびそれによって生ずる該電機子 についての再磁化ヒステリシスが磁束感度の無い領域に現われるようになり、該 燃料計測部材の位置制御の精度を低下させるため、エンジン速度制御の動的特性 はより悪くなり（例えば速度の不安定性、オーバシューテイングおよび過渡時間 ）、また静的特性すなわちエンジン燃料供給の外部および部分−負荷速度制御特 性も同様に悪くなる。

上述した調速機の動作が比例制御法に基づくので、燃料供給の外部および部分− 負荷速度制御特性は、該エンジンの安定動作が速度および負荷条件の全範囲にわ たって確保される所定急こう配で形成される。該エンジンの負荷変化に基づいて 、その速度も変化する。該エンジンに加えられる負荷量は、該エンジンのあるモ ードから他のモードへの過渡中に、該前の値からの速度偏差の測定値によって評 価される。該エンジン制御のプログラムを形成する装置に該測定信号を供給する ことによって、燃料供給の外部および部分−負荷速度制御特性は形成されうる。

該電動機の磁束に対して感度の無い領域の存在のため、この特性を形成する精度 が低いということが言及される。

静的および動的特性を形成する品質を高めるために、この調速機は、該燃料計測 部材の位置を制御する付加的チャンネルを備えている。このチャンネルの該燃料 計測部材の位置測定は誘導位置センサ（一般的にはコンデンサ、光電および他の 位置センサが同様に用いられうる）の手段によってなされる。該誘導位置センサ は該燃料計測部へ直接に結合され、変換器を介してエンジン制御プログラムを形 成する装置へ接続される。したがって、この制御チャンネルの制御信号は直線パ ラメータによって形成され、またこのセンサを用いるパラメータ測定の精度は、 多大な測定誤差のため低い。このため、該燃料計測部材の位置を制御する該チャ ンネルの装置でさえも、外部および部分−負荷速度制御特性が該所望精度で形さ れるようにすることができない。

またエンジン調速機（ＳＵ、　Ａ、　７０８０６５）が公知技術である。

該エンジン調速機は差動機構を含み、該差動機構は一方向電動機へ可動に接続さ れる第１人力軸、エンジンによって駆動される第２人力軸および該エンジンの燃 料計測部材へ可動に接続される出力軸を有する。該エンジン調速機は、また、電 動機速度制御用チャンネルを含み、該電動機速度制御用チャンネルにおいて、該 差動機構の第１人力軸の速度を測定する手段は該電動機へ接続される出力を有す る制御信号形成用装置の入力端および設定信号用入力端を有する電動機速度制御 プログラム形成用装置の出力端へ接続される主入力端へ接続される。さらに該エ ンジン調速機は、該エンジン速度に従って該電動機速度を補正するチャンネルを 含み、該電動機速度を補正するチャンネルにおいて、該差動機構の第２人力軸の 速度を測定する手段は、該電動機速度制御チャンネルの制御信号を形成する該装 置の補正入力端へ接続される出力端を有する差動ユニットの入力端へ接続される 出力端を備える。

この調速機では、該差動機構の該入力軸は、該エンジンおよび電動機によって、 反対方向に回転するようにされる。該軸の等速度に対して、該差動機構の該出力 軸およびこれに接続されている該燃料計測部材は静止したままである。該エンジ ンの負荷変化または該入力軸の一つの前もってセットされる速度変化に基づき、 該出力軸が、該エンジンの新負荷または断速度モードに対応する位置へ該燃料計 測部材を移動するように回転するため、該入力軸の速度は再び等しくなる。この 調速機の該差動機構の装置は交番回転電動機よりもむしろ、一方向電動機を使用 されるようにする。この調速機の主帰環は、該エンジン軸から咳差動機構の入力 軸への機械伝動装置によって形成される。

高信頼性、低電動機出力の入力および簡単な設計を特徴とする上述調速機はエン ジン速度制御の高動的性能を確保する。

すなわちこの調速機を使用するエンジンの速度および速度維持の精度が該電動機 の所定速度および電動機、速度制御チャンネルの安定性精度によって決定される ことにによる。過渡モードのエンジン制御の品質を高めるため、該差動機構の第 ２入力軸の速度を測定する手段は、該差動ユニットを介して、制御信号を形成す る該装置の補正入力端へ接続される。

この調速機は上述した形の調速機に関して有利になるように積分制御に基づく。

この調速機が一方向電動機を取り込れるので、その電機子の一方向磁束によって ヒステリシスがない。これにより、磁束の感度を有しない領域が上述した調速機 にあったような該調速機に現われるのを妨げるため、エンジン速度制御の動的特 性はよりよくなる。エンジンがディーゼル−電気ユニット、農業用トラクタおよ びコンバイン、輸送車のような機械ユニットに用いられるときに、燃料供給の外 部および部分−負荷速度制御特性が特に望ましい零しゆん度を特徴とするので、 この調速機は静的特性も高めた。

しかしながら、該速度制御特性の零しゆん度が、調速機を使用するエンジンの燃 料供給において確保されるとき、速度偏差を用いる該エンジン負荷の情報を得る ことが不可能であり、そのため、該エンジンの負荷に依存する方法による外部お よび部分−負荷速度制御特性を形成することが不可能である。

本発明の概要 本発明はエンジン用調速機を提供する問題に基づく。該エンジン用調速機におい て、燃料計測部材位置制御信号は、エンジンの燃料供給の外部および部分−負荷 速度制御特性を形成して、前もってセットされかつ該エンジン負荷に依存する方 法に従うことを確保できるパラメータによって形成される。

この問題は以下のように構成されるエンジン調速機によって解決される。該エン ジン調速機は差動機構を含み、該差動機構は一方向電動機へ可動に接続される第 １人力軸、該エンジンによって駆動される第２人力軸および該エンジンの燃料計 測部材へ可動に接続される出端を有する。該エンジン調速機は電動機速度制御チ ャンネルを含み、該電動機速度制御チャンネルにおいて、該差動機構の第１人力 軸の速度を測定する手段は、該電動機へ接続される出力端を有する制御信号形成 用装置の入力端へ接続される出力端および主信号を受ける入力端を有する電動速 度制御信号形成用装置の出力端へ接続される主入力端を有する。該エンジン調速 機は該エンジン速度に従って補正する電動機速度補正チャンネルを含み、該電動 機速度補正チャンネルにおいて、該差動機構の第２人力軸の速度を測定する手段 は、本発明による該電動機速度制御信号形成用装置の補正入力端へ接続される出 力端を有する差動ユニットの入力端へ接続される出力端を有する。該エンジン調 速機は該エンジンの該燃料計測部材の位置を制御するチャンネルを含み、該エン ジンの該燃料計測部材の位置を制御するチャンネルは該差動機構の第１および第 ２人力軸の角位置センサを含み、ならびに該差動機構の第１および第２人力軸の 角位置座標間の差を測定する装置の入力端へ接続される出力端を有し、該差動機 構は電動機制御信号形成用核装置の制御入力端へ接続される出力端を有する。該 差動機構の第２人力軸の速度を測定する手段の出力端は、電動速度制御信号形成 用核装置のデータ入力端へ接続される。

該エンジン調速機の該差動機構の第１および第２人力軸の角位置座標間の差を測 定する該装置は該差動機構の第１および第２人力軸の角位置座標の時間ずれを測 定するユニットを含み、さらに該差動機構の第１および第２人力軸の角位置座標 の時間ずれを測定する該ユニットの出力端へ接続される一方の入力端ならびに該 差動機構の第１および第２人力軸の速度を測定する手段の出力端へ接続される他 方の入力端を有するコンピュータを含むことが好ましい。

該エンジン調速機の該コンピュータは乗算器および加算器を含み、該加算器は該 乗算器の一方の入力端へ接続されるその出力端を有することが好ましい。

該エンジン調速機の該差動機構の第」および第２人力軸の角位置センサがパルス 角位置センサの形態にされると共に、該差動機構の第１および第２人力軸の角位 置座標の時間ずれを測定する該ユニットはフリップ−フロップおよびクロックカ ウンタからなる直列回路を含むことが好ましい。

間の差にしたがって、該燃料計測部材の位置を制御する信号を形成する。該差動 機構の運動機構は、その入力軸の角位置座標の変化に基づき、該差動ｅの該出力 軸の座標が比例して変化するというものである。該出力軸が該燃料計測部材の位 置に可動に連結されるので、後者は各位置へ移動する。該エンジンの速度制御に おいて、該燃料計測部材は、該エンジン負荷に対応する位置にある。したがって 、座標の初期値を参照して入力軸の角位置座標間の差を測定することによって該 エンジン負荷の情報を得られるようにする。

該エンジンの速度情報が入手される電動機速度制御プログラム形成用核装置に該 エンジンの負荷情報を使用することによって、いかなる法則にも、すなわち該調 速機が万能になるいかなるしゅん度に従う外部および部分−負荷速度制御特性を 形成することを可能にする。

該エンジン速度制御中に、該差動機構の入力軸の角位置座標間の差値は連続的に 変化する。結果として、該燃料計測部材位置制御信号を形成する連続過程を確保 するために、座標間の該差は、該差動機構の該入力軸の回転毎に測定される。

このサイクル中に該差動機構の該入力軸の角位置座標間の該差を測定する該装置 の該コンピュータは、該差動機構の入力軸の速度を、ディジタル形式で加え、ま たその結果に該入力軸の角位置座標の時間ずれをかける。

該測定が該入力軸の回転毎に行われ、すなわち高頻度の測定が確保されるので、 外部および部分−負荷速度制御特性の精度は高められる。

該システムが、座標の時間ずれを測定する該ユニットの該フリップ−フロップを 該クロックカウンタを駆動し、またリセットするように制御するパルス位置セン サを取り入れるので、電動機速度制御プログラム形成用核装置にプログラムされ た特性へこれらの特性を最大限に近づけることは、該入力軸の角位置座標の高測 定精度によって確保され、そのため座標の時間ずれの測定誤差は１パーセントの 少量になる。振動レベル、温度、湿度、電磁干渉および他のファクタに依存しな い該形成信号の安全性と合せてこの精度は、高精度でかつ最適法則に従って、燃 料供給の外部および部分−負荷速度制御特性を形成することを可能にする。結果 としてこれは、エンジン速度制御品質の動特性を含めて、機械ユニットの性能を 高め、また該エンジンの経済性、排気ガスの発散および有毒性は改良される。

図面の簡単な説明 本発明は、添付図面で示される特定の実施例を参照して説明され、ここに； 第１図は、本発明に係るエンジン調速機の機能図である；第２図は、差動機構の 該入力軸の位置センサ、該差動機構の該入力軸の速度を測定する手段のクロック カウンタおよび該差動機構の該入力軸の角位置座標間の時間ずれを測定するユニ ットの出力端での波形図である； 第３図は該差動機構の該入力軸の座標間の差ならびに外部および部分−負荷速度 制御特性に対する燃料供給Ｖ、エンジン速度の関係である。

本発明の好ましい実施例 エンジン調速機１　（図１）は、差動機構４の第１人力軸３へ可動に連結される 一方向電動機２を含む。該差動機構４の第２人力軸５は、エンジン６によって回 転させられ、またこの実施例では軸７へ可動に連結される。該差動機４の出力軸 ８は、該エンジン６の燃料計量部材９へ可動に連結される。

該差動機構４の可動連結部は伝動装置として図に示される。

調速機ｌは、さらに電動機の速度制御用チャンネルを有する。該差動機構の第１ 人力軸の速度を測定する手段１１は、制御チャンネル１０の入力部に設けられる 。該手段１１において、第１入力軸の角位置センサ１２は該軸３に取り付けられ る駆動部材１３および該駆動部材１３との協働に応じてパルス信号を形成する発 生器１４からなる。該発生器１４は、クロックカウンタ１６へ接続されるカウン タートリガーフリップ−フロップ１５０入力端へ接続される。該クロックカウン タ１６の出力端は、該差動機構の第１人力軸の角速度にクロックパルスを変換す る変換器１７の入力端へ接続される。

該変換器１７の出力端は制御信号を形成する装置１９の入力端１８へ接続される 。該入力端１８は、該電動機の速度を所望速度と比較する比較ユニツ）２０の入 力端である。該比較器２０の他の入力端は、前もってセットされた電動機速度信 号を加えるように設計される制御信号を形成する該装置１９の主入力端２１であ る。該入力端２１は、前もってセットされる信号を加える入力端２３を有する電 動機速度制御プログラムを形成する装置２２の出力端へ接続される。該比較器２ ０の出力端は、制御信号を形成する該装置１９の補正入力端２５である他の入力 端を有する加算器２４の入力端の一つへ接続される。該加算器２４は、制御信号 を形成する該装置１９および該制御チャンネル１０の出力端であり、また該電動 機２へ接続される出力端を有する変換器２６０入力端へ接続される。該変換器２ ６は任意の形であってもよく、該調速機の制御回路を該電動機２と合うように設 計され、例えば、デジタル信号を該電動機２の巻線の同期制御スイッチング順序 へ形成するようにしてもよい。

調速機１は、該エンジン速度と一致する電動機速度を補正するチャンネル２７を 含む。該チャンネル２７は、その入力端で該差動機構の第２軸の速度を測定する 手段２８を有する。

速度を測定する該手段２８における第２人力軸の角位置センサ２９は、該軸５へ 取り付けられた駆動部材３０および駆動部材３０との協働に応じてパルス信号を 形成する発生器３１からなる。該発生器３１は、クロックカウンタ３３の入力端 へ接続されるカウント−トリガーフリップ−フロップ３２の入力端へ接続される 。クロックカウンタ３３の出力端は、該差動機構の第２人力軸の角位置へクロツ タパルスを変換する変換器３４０入力端へ接続される。該変換器３４の出力端は 、補正チャンネル２７の出力端でありまた制御信号を形成する該装置１９の咳補 正入力端２５へ接続される出力端を有する差動ユニット３５の入力端へ接続され る。該差動機構の入力軸の角位置センサ１２　、２９は、磁電変換および光学パ ルス位置センサを形成してもよく、例えば磁石、スロット付ディスク、投写およ び該差動機構４の入力軸３．５に取り付けられるようなものでもよい。

また、調速機１は該エンジンの該燃料計測部材の位置を制御するチャンネル３６ を含む。該チャンネル３６は該差動機構４の該入力軸３．５の角位置センサをそ の入力端で有する。

該調速機１のこの実施例では、角位置センサは、該センサ１２゜２９である。該 センサ１２，２９の該出力端は、該差動機構の該第１および第２人力軸の角位置 座標間の差を測定する装置３９の第１入力端３７および第２入力端３８へ接続さ れる。該装置３９は、該制御チャンネル３６の出力端でありまた該装置２２０制 御入力端４０へ接続される出力端を有する。該装置２０は、電動機速度プログラ ムを形成するものであり、データ入力端４１が、速度を測定する該手段２８の出 力端へ接続されるようにする。

この実施例では、該制御入力端４０は、比較器４２の第１入力端であり、該デー タ入力端４１は該比較器４２の第２入力端である。該比較器４２は第３入力端が メモリ４３へ接続されるようにする。該メモリ４３は、制御プログラムを形成す る該装置２２の該入力端２３へ与えられる主信号に対応して、燃料供給の外部お よび部分負荷速度制御特性に関する１セツトのプログラムを格納する。

角位置座標間の差を測定する該装置３９はユニット４４およびコンピュータ４５ を含む。該ユニットは該差動機構の該第１および第２人力軸の角位置座標間の時 間ずれを測定する。

該コンピュータ４５は入力端４６が座標間の時間ずれを測定する該ユニット４４ の出力端へ接続されるようにまた出力端４７．４８が該差動機構の該第１および 第２人力軸の速度を測定する該手段１１　、２８の該手段へ接続されるようにす る。

該差動機構の該第１および第２人力軸３．５の角位置センサがパルス角位置セン サを形成すると共に、座標間の時間ずれを測定する該ユニット４４はフリップ− フロップ４９およびクロックカウンタ５０からなる直列回路を含む。

第１図に示される該調速機ｌの機能線図における該クロックカウンタ１６　、３ ３および５０は共通のクロックまたはそれ自身独立のクロック（図示されない） によって同時に駆動される。

該電動機２ならびに該チャンネル１０　、２７および３６のコンポーネントの電 源は、従来の方法で該エンジンに取り付けられた電源または内蔵電源（図示され ない）へ接続させることによって供給される。

該調速機１のこの実施例では、該差動機構４の該入力軸３゜５の速度および該軸 ３，５の角位置の座標間の該時間ずれの情報は該コンピュータ４５へ供給される 。座標間の差は該入力軸３．５の速度を加えることによってまたその結果に座標 の時間ずれをかけることによって下記のように測定される：ψ−Ｋ　＋τ　（Ｋ ２ω、十に３ωｓ）、　（１）ここで、ｙは該入力軸３．５の角位置の座標間の 差である；τはパルスが該センサ１２から入力端３７へ到着して該フリップ−フ ロップ４９をトリガーする時刻とパルスが該センサ２９から入力端３８へ到着し て該フリップ−フロップをトリガーする時刻との間に、該カウンタ５０でクロッ クが格納される時間間隔である； ω３．ω、は該入力軸３．５０角速度である：に、、に、、に、は駆動部材１３ 　、３０の数に依存するスケールファクタならびに該駆動部材１３　、３０およ び該差動機構４の入力軸３．５との間の可動連結部のギヤ比である。

該調速機のこの実施例では、該駆動部材１３　、３０は、該差動機構４の該軸３ ．５へ取り付けられている。これらのコンポーネントは他の場所にも、もし必要 なら該軸３．５間の可動接続部ならびに該電動機２およびエンジン６をそれぞれ 一直線にして置かれた点に、また該電動機２およびエンジン６自体の該軸上に取 り付けられてもよいことに注目すべきである。

さらに測定精度を向上させるために、−ではなく複数の駆動部材が該軸３，５へ それぞれ置かれてもよい。スケールファクタに＋　、に２　、Ｋｓの値は可動連 結部のギア比および該入力軸３，５へ取り付けられる該駆動部材の数に依存する 。

Ｋ、、に２．に、が１に等しいとすれば、式（１）は次の形をもつ： ｐ＝τ　（ω３＋ωｓ）、　（２） 該ファクタに、、に、、に、の値に関して、該コンピュータ４５は乗算器５１お よび加算器５２を含む。該加算器５２は該乗算器５１の一方の入力端へ接続され る出力端を有し、該コンピュータ４５の該入力端４７　、４８である他方の入力 端を有する。

該調速機１の動作をより理解するために、第２図は、座標間の時間を測定する該 角位置センサ１２．２９、クロックカウンタ１６　、３３およびユニット４４の 出力端におけるパルス波形を示す。ここで時間ｔは横軸に、パルスレベルは縦軸 にプロットされる。

外部および部分−負荷制御特性の形成過程をより理解するために、第３図は該差 動機構４の該入力軸３．５の角位置座標間の差ｙならびに縦座標にプロットされ る燃料供給ｑ対外部および部分−負荷速度制御特性ｑ　（ｎ）およびｆ　（ｎ　 ）に対応して横座標にプロットされる該エンジン６の速度ｎの関係を示す。

該速度制御特性は領域Ａ、Ｂ、Ｃ，Ｄへ分割される。

ここで Ａは動作モード領域内でエンジン速度精度維持を確保する燃料供給の制御領域で ある； Ｂはエンジン６の過負荷条件を確保する燃料供給補正領域である； Ｃは過負荷に対してエンジン６の保護を確保する制限付燃料供給領域である： Ｄは燃料供給の起動領域である。

上記領域に対する下付き数字１，２，３．４はエンジン６の加速装置の４つの位 置に対応する。該調速機１の動作説明を容易にするために、スケールは該速度制 御特性ｑ　（ｎ）および！Ｐ（ｎ）が結合されるように選択される。

エンジン速度を制御する該調速機１　（第１図）は次のように作用する。該差動 機構４の該入力軸３は、前もってセットされる速度で該電動機２によって回転さ れ、また、該入力軸５は反対方向に該エンジン６の該軸７によって駆動される。

安定動作条件で、該入力軸３．５が同一速度であると、該差動機構４の出力軸８ およびそれに接続される燃料計測部材９は静止したままである。該エンジン６の 負荷増加に基づき、軸５の速度は減少するので、出力軸８は該軸３，５の速度間 の差に起因して回転を開始し、燃料供給増加に対応する方向に該燃料計測部材９ を移動させる。これは、該エンジン６の該軸７の速度増加になり、また入力軸５ は該軸３，５の速度が同一になる値に達し、さらに該出力軸および該燃料計測部 材９は移動停止する。次に、制御の過渡過程は終り、また該エンジン６は初期に 前もってセットとする該電動機２の速度に対応する安定条件の動作を継続する。

該エンジン６の該速度は、負荷減少に基づき、同様に制御される。この場合には 、該燃料計測部材９は燃料供給を減少するように移動する。前もってセットした 該電動機２の速度が減少すると、該入力軸３．５の速度同一性が破られるため、 該エンジン６へ接続される該入力軸５の速度が該電動機２によって駆動される該 入力軸３について新しく前もってセットされる速度に等しくなるまで、該出力軸 ８および該燃料計測部材９は燃料供給を減少させるように移動する。該エンジン ６の速度は、前もってセットされる該電動機２の速度増加について、同じ様に制 御される。この場合には該燃料計測部材９は燃料供給を増加するように移動する 。

該差動機構４の該軸３，５が該電動機２およびエンジン６へ可動に接続されてい るので、その速度は該エンジン６、電動機２および差動機構４の軸間のギア比に 相互に等しい比にある。結果的に安定動作条件下で該エンジン６の速度は該電動 機２の速度に比例し、また前もってセットした該エンジン６の速度は、該電動機 ２によって制御機能の性能に起因して確保される。

電動機速度制御信号は、下記のようにして、該制御チャンネル１０にて形成され る。オペレータによって選択される制御信号は、電動機速度制御プログラムを形 成する該装置２２に対して主信号を入れる該入力端２３へ供給される。該制御プ ログラムは、該入力端２３、制御入力端４０およびデータ入力端４１で受ける情 報に従って、該装置２２にて形成される。概略的には、該入力端は多数の信号、 例えば加速器位置（主信号）、環境温度、冷却材、オイルおよび排気ガス温度、 ブースタ圧力、大気圧、伝達パラメータ、機械ユニット移動速度、同時に動作す るユニット負荷間の差および他のパラメータが供給される入力の組合せである。

該差動機構４の該入力軸３．５の角位置座標間の該差に従って、該エンジン６の 該燃料計測部材９の位置を制御する信号は該装置２２の該制御入力端４０に達す る。該装置２２の該データ入力端４１は該エンジン６の該速度に比例する信号を 受ける。

該入力端２３に達する該信号に依存して、燃料供給の外部および部分−負荷速度 制御特性を形成する−または別の形のプログラムは、該エンジン６の動作を制御 する該メモリ４３にて選択される。選択された該制御プログラムに対応する該信 号は該メモリ４３の該出力端から該比較器４２の該入力端へ供給され、該比較器 ４２では、この信号値は、該エンジン６の現在の速度値および該差動機構４の該 入力軸３．５０角位置座標間の該差値と比較される。該比較結果に基づいて、該 燃料計測部材９の該所望位置に対応する信号は発生され、また、該比較器４１の 該出力端から該装置１９の該比較器２０の該入力端でもある該制御信号形成用装 置１９の該主入力端２１へ供給される。

該差動機構４の該入力軸３の速度は、その発生器１４を有する該入力軸角位置セ ンサ１２の手段によって測定され、該発生器１４は該フリップ−フロップ１５へ 供給されるように、該駆動部材１３と協働してパルスを発生する。該フリップ− フロップ１５は、該クロックカウンタ１６を駆動するようにトリガされる。該駆 動部１３が、該フリップ−フロップ１５を再びトリガして、該カウンタ１６を駆 動するように、該発生器１４と再び協働するまで、パルスは該カウンタ１６に格 納される。該カウンタ１６を駆動する期間中に格納されるパルス数に基づく情報 は、クロックを咳差動機構の第４入力軸の回転速度へ変換する該変換器１７へ供 給される。該第１人力軸の速度を測定する該手段１１の該出力端でもある該変換 器１１の該出力端からの信号は、該制御信号形成用装置１９の該入力端１８すな わち該比較ユニット２０の第２入力端へ供給される。該比較ユニット２０からの 該信号は、該加算器２４の第１入力端へ行き、ここで、該制御信号形成用装置１ ９の該補正入力端２５すなわち該エンジン速度に従う該電動機速度を補正する該 チャンネルの該出力端から該加算器の第２入力端へ供給される該信号に加算され る。

該補正チャンネル２７の信号は下記のようにして形成される。まず、該差動機構 ４の該入力軸５の速度は測定される。

第１図に示される該調速機１の実施例では、該入力軸５の速度は、該入力軸３の 該速度測定に類似して測定される。該角位置センサ２９の該発生器３１は、該ク ロックカウンタ３３が駆動される第１安定状態へ、該フリップ−フロップ３２を トリガするように該駆動部材３０と協働してパルスを発生する。該センサ２９の 次の動作後に、該フリップ−フロップ３２は、該クロックカウンタが付勢される 該第２安定状態へトリガされる。該クロックカウンタ３３に格納されるパルス数 に対応する該期間は第２人力軸５の回転角速度へ該変換器３４で変換される。該 測定速度用手段２８の出力端でもある該変換器３４の該出力端からの信号は該補 正信号発生用差動ユニット３５の該入力端へ行く。該差信号は、該補正チャンネ ル２７の該出力端でもある該差動ユニット３５の該出力端から供給され、該制御 信号形成装置１９の該補正入力端２５すなわち該加算器２４の第２入力端へ行く 。

該加算器２４の該出力端からの該信号は該変換器２６の該入力端へ行き、その出 力端からの信号は、該電動機２へ例えば同期（ｓｙｎｃｓ）の形態で供給される 。

全体として、エンジンおよび機械ユニットの特別の応用では、該機械ユニットの 特別の応用を考慮する所定法則に従って燃料の外部および部分−負荷速度制御特 性を形成することを要求する。該機械ユニットの性能を高めるために、高精度で この特性を形成することが望ましいということが注目される。このため、該燃料 計測部材９の該制御は、該エンジン６の選定速度およびその負荷に依存する対応 法則に従ってなされるように要求される。

その目的のために、該調速機１は該エンジンの該燃料計測部材位置を制御する該 チャンネル３６を有し、このチャンネルの該出力端からの信号は該制御プログラ ム形成用装置２２の該制御入力端４０へ行く。該入力軸の角位置を検出する該セ ンサ１２および２９から取られる信号は、第１および第２人力軸の角位置座標間 の差を測定する該装置３９の該入力端３７．３８へ該制御チャンネル３２にて供 給される。該差を測定する該装置３９の該出力端からの該信号は該燃料計測部材 ９の位置情報を運ぶ。この信号は該プログラム形成用装置２２の該制御入力端に 達し、この装置の該データ入力端４１は該エンジン６の速度情報を受ける。一定 時刻での該入力軸３゜５０角位置座標間の差は、該出力軸８、それ故にそれに接 続される該燃料計測部材９の回転角座標を厳格に測定し、該燃料計測部材の該位 置は順に該エンジン６の負荷に依存する。

該差動機構４の該入力軸３．５の角位置座標間の該差信号は下記のようにして測 定される。該角位置センサによって発生されるパルス信号は、該入力端３７．３ ８を介して、座標間の時間ずれを測定する該ユニット４４、すなわち、該フリッ プ−フロップ４９へ供給される。該センサ１２からの該パルス１１（第２図）は 、該フリップ−フロップ４９（第１図）を、通電している該第１安定状態ヘトリ ガし、該周期Ｔ、のクロックは該クロック５０（第２図）へ行く。新パルスｉ２ （第２図）が、該フリップ−フロップ４９（第１図）を、阻止される第２不安定 状態ヘトリガするように該センサ２９からそこへ達しまたクロックが該カウンタ ５０へ達しなくなるまで、該フリップ−フロップ４９はこの通電状態（第１図） のままにある。次のパルスｉＳ　（第２図）が該センサ１２から該フリップ−フ ロップ４９へ達すると、該フリップ−フロップは、再び通電するようになり、ま た、パルス＋４（第２図）が該センサ２９から達するまで、次のパルス列は該カ ウンタ５０（第１図）に格納される。核間＠Ｔｉで該カウンタ５０（第１図）に 格納されるクロック数は該概略周期τ（第２図）を決定する。該概略周期τは該 駆動部材１３および３０（第１図）の現在座標の関連位置または該入力軸３．５ の角位置座標間の咳差に依存する。τに対応する該信号は、該コンピュータ４５ の該入力端４６へデジタルの形態で供給され、該コンピュータ４５は該速度測定 用手段１１　、２８からの信号を受ける入力端４７　、４８を有する。該信号は 上述の式（２）によって該コンピュータ４５にて処理される。該入力端４７．４ ８に達する該信号は、該加算器５２でまず加算される。その後にその結果は、該 計算機４５の該入力端４６すなわち該乗算器５１の該入力端へ供給される該入力 軸３．５の角位置座標間の時間ずれに対応する該信号をかけられるように、該乗 算器５１へ供給される。該入力軸３．５の角速度または速度は下記のようにして 測定される。該センサ１２からの該パルスｉ、（ｉ２図）が該フリップ−フロッ プ１５　（第４図）の該入力端へ行くので、該フリップ−フロップ１５は、該周 期ＴＩのクロックが該カウンタ１６の該入力端に達する第１安定状態へトリガさ れる。次のパルスｉ、が該センサ１２（ｉ２図）から達して、該フリップ−フロ ップが阻止される第２安定状態へ該フリップ−フロップ１５をトリガしさらにク ロックが該カウンタ１６に達するのを停止するまで、該フリップ−フロップ１５ （第１図）はこの状態を維持する。次のパルスｉｓ（第２図）が該センサ１２か ら達すると、７　ｆルスｉ６（第２図）が該センサ１２から達するまで該フリッ プ−フロップ（第１図）は再び次のパルス列が格納される該カウンタ１６を駆動 する。

該カウンタ１６（第１図）に格納される間隔Ｔｓのクロック数（第２図）は、該 センサ１２から達する２つの連続）＜ルス列間の全時間周期Ｔ１を決定し、また 第１人力軸３および該入力軸３に適切に取り付けられる該駆動部材１３（第１図 ）の回転角速度に依存する。デジタル形態の信号は、該カウンタ１６の該出力端 から該変換器１７の該入力端へ供給され、またその出力端の信号は１７Ｔ１に等 しい。結果として、信号は該変換器１７の該出力端および第１人力軸３の速度に 比例する速度を測定する手段１１の該出力端でそれぞれ形成される。

第２人力軸５（第１図）に対する該周期Ｔ、（第２図）および該入力軸５の速度 は、同様の方法にて、該駆動部材３０、発生器３１、フリップ−フロップ３２、 クロックカウンタ３３および変換器３４０手段によって測定される。

処理された信号は、該コンピュータの該出力端から、すなわち該乗算器５１の該 出力端から該速度制御プログラム形成用装置２２の該制御入力端へ供給される。

さて、該加速器の第１位置（第３図における曲線Ａ、Ｂ。

Ｃ，）によるディーゼルエンジンに用いられる該エンジン燃料供給の外部速度制 御特性の形成を検討する。無負荷および公称負荷値の間にある範囲の負荷下で、 該領域Ａ１の該ディーゼルエンジンの動作中に、該調速機は、無負荷モードに対 応する燃料供給割合ｑｘ　（第３図）から公称負荷値に対応する燃料供給割合ｑ ０への範囲で該燃料計測部材９（第１図）の位置を設定することによって、前も ってセットされた速度モードｎ１を維持する。該入力軸３および５（第１図）の 角位置座標間の該差はこの場合には該燃料計測部材の位置によって決定されるの で、！Ｐ８からア。（第３図）までの範囲内でそれぞれ設定される。該ディーゼ ルエンジンの該負荷が該公称値よりも大きくなると、該燃料供給割合はｑ。より も高くなり、したがって該入力軸３．５　（第１図）の角位置座標間の咳差は増 加する。結果的に該制御プログラム形成用装置２２の該制御入力端４０に、該燃 料計測部材の位置を制御する該チャンネル３６の該出力端から達する該信号が変 化するため、該ディーゼルエンジンは該領域Ｂ、（第３図）で、動作を開始する 。該ディーゼルエンジンの負荷がさらに増加すると、該燃料供給割合が該エンジ ン（点ｑｋ、５’ｋ　）に対して臨界になる最大値に達するときに、該ディーゼ ルエンジンが該領域Ｃ＋　（第３図）で動作を開始する該値に対する信号は該制 御チャンネル３６（第１図）の該出力端で形成される。該ディーゼルエンジンが 該領域Ｃ３で作動するときには、該燃料供給は制限される。

燃料供給の部分−負荷速度制御特性は、同様にして加速器の第２位置に対して領 域Ａ２　、Ｂ２　、Ｃ２および加速器の第３位置に対して領域Ａｓ　、Ｂ３　、 Ｃｓで形成され、最小無負荷速度制御特性は加速器の第４位置に対して領域Ａ４ ．Ｂａでまた起動速度制御特性は領域りで形成される。

したがって、高信頼性、低電動機出力要求、簡単な構造およびエンジン速度制御 の高動的性能の他に、本発明による該エンジン調速機は、前もってセットされる 負荷依存法則に従って、燃料供給の外部および部分−負荷速度制御特性を形成す ることについて高精度を確保する。結果として、該調速機は使途が多くなり、エ ンジンを取り入れるいかなる機械ユニットにおいても相当に使用されうる。この 事は、燃料供給の外部および部分−負荷速度制御特性の形成について精度に課さ れる要請が特に苛酷であるディーゼルエンジントラクタおよび機械ユニットにつ いて特に当てはまる。

産業上の適応性 本発明は、内燃機関、好ましくは機械およびトラクタユニットのディーゼルエン ジン、農業機械、コンバイン、自動車、ディーゼル−電気ユニット、定置動力プ ラント、産業用トラクタ、建設および道路建設装置ならびにタービンのような他 の形のエンジンを取り入れる機械ユニットの速度を制御する動力技術に使用され うる。

国際調査報告

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．差動機構（４）を含み、該差動機構の第１入力軸（３）は一方向電動機（２ ）へ可動に接続され、第２入力軸（５）はエンジン（６）によって回転され、出 力軸（８）は該エンジン（６）の燃料計測部材（９）へ可動に接続され、該電動 機速度を制御するチャンネル（１０）を含み、該チャンネル（１０）では、該差 動機構の第１入力軸の速度を測定する手段（１１）は制御信号を形成する装置（ １９）の入力端（１８）へ接続され、該装置（１９）は該電動機（２）へ接続さ れる出力端および主信号を加える入力端（２３）を有する電動機速度制御プログ ラム形成用装置（２２）の出力端へ接続される主入力端を備え、 該エンジンの速度に従って該電動機を補正するチャンネル（２７）を含み、該チ ャンネル（２７）では、該差動機構の第２軸の速度を測定する手段（２８）は該 電動機速度制御チャンネル（１０）における制御信号を形成する該装置（１９） の補正入力端（２５）へ接続される出力端を有する差動ユニット（３５）の入力 端へ接続される出力端を備えるエンジン調速機であって、 該エンジンの燃料計測部材（９）の位置を制御するチャンネル（３６）を備え、 該チャンネル（３６）は該差動機構の第１および第２入力軸の角位置のセンサ（ １２，２９）を含み、該センサ（１２，２９）は該差動機構の第１および第２入 力軸の角位置座標間の差を決定する装置（３９）の入力端へ接続される出力端を 有し、該装置（３９）の該出力端は電動機速度制御プログラムを形成する該装置 （２２）の制御入力端（４０）へ接続され、該差動機構の第２入力軸の速度を測 定する手段（２８）の該出力端は電動機速度制御プログラムを形成する該装置（ ２２）のデータ入力端（４１）へ接続されることを特徴とするエンジン調速機。 ２．該差動機構の第１および第２入力軸の角位置座標間の差を決定する該手段（ ３３）は該差動機構の第１および第２軸の角位置座標間の時間ずれを決定するユ ニット（４４）を含み、該差動機構の第１および第２軸の角位置座標間の時間ず れを決定する該ユニット（４４）の出力端へ接続される一方の入力端（４６）お よび該差動機構の第１および第２軸の速度を測定する該手段（１１，２８）の該 出力端へ接続される他方の入力端（４７，４８）を有するコンピュータ（４５） を含むことを特徴とする請求の範囲第１項記載のエンジン調速機。 ３．該コンピュータ（４５）は乗算器（５１）を含み、該乗算器（５１）の該入 力端の一つへ接続される出力端を有する加算器（５２）を含むことを特徴とする 請求の範囲第２項記載のエンジン調速機。 ４．該差動機構の第１および第２入力軸の角位置の該センサ（１２，２９）がパ ルス角位置センサの形態にある場合には、該差動機構の第１および第２入力軸の 角位置座標間の時間ずれを決定する該ユニット（４４）はフリップーフロップ（ ４９）およびクロックカウンタ（５０）からなる直列回路を含むことを特徴とす る請求の範囲第１項または第２項記載のエンジン調速機。