JPH04314939A

JPH04314939A - 原動機の回転数制御装置

Info

Publication number: JPH04314939A
Application number: JP10878891A
Authority: JP
Inventors: Osamu Tomikawa; 修富川
Original assignee: Hitachi Construction Machinery Co Ltd
Current assignee: Hitachi Construction Machinery Co Ltd
Priority date: 1991-04-12
Filing date: 1991-04-12
Publication date: 1992-11-06

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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、例えば油圧ショベル等
の建設機械に設けられ、原動機の回転数を制御するのに
用いて好適な原動機の回転数制御装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、建設機械は、原動機としてディ
ーゼルエンジンを搭載し、このディーゼルエンジンによ
って油圧ポンプ等を駆動するようにしている。

【０００３】このため、従来の建設機械は運転室にコン
トロールレバーを設け、該コントロールレバーとエンジ
ンのガバナ機構との間をコントロールケーブル、リンク
ロッド等で接続し、エンジンの回転数制御を行なってい
た。しかし、コントロールレバーとガバナ機構との間を
コントロールケーブル，リンクロッド等で機械的に連結
する場合には、機械的抵抗が大きいために、大きな操作
力を必要とする欠点がある。

【０００４】このような欠点を改良し、ガバナ機構を電
気的に遠隔操作するために、エンジンの近傍にはガバナ
のガバナレバーを駆動する電動モータを設け、運転室に
は燃料レバーまたはアップダウンスイッチ等からなる回
転数指令手段と、マイクロコンピュータ等からなるコン
トローラとを設け、該コントローラは回転数指令手段か
らの指令信号に基づき電動モータに駆動信号を出力し、
オープンループ制御によってガバナのガバナレバーを電
動モータで回動させるようしたものが知られている。

【０００５】そこで、図７にこの種の従来技術による原
動機の回転数制御装置を建設機械に用いた場合を例に挙
げて示す。

【０００６】図において、１は建設機械に搭載される原
動機としてのディーゼルエンジン（以下、「エンジン」
という）、２は該エンジン１に設けられたガバナで、該
ガバナ２には、ガバナレバー３と、該ガバナレバー３に
当接してガバナレバー３の回動範囲を規制するストッパ
４，５とが設けられ、ガバナレバー３を増速Ｈ、減速Ｌ
方向に回動するに応じてエンジン１の回転数を増減させ
る。そして、該ガバナ２はガバナレバー３がストッパ４
に当接した時に、エンジン１の回転数を最低回転数（ア
イドル回転数）または零とし、ストッパ５に当接した時
にエンジン１の回転数を最高回転数（フル回転数）に設
定する。

【０００７】６はガバナ２のガバナレバー３を回動させ
る電動モータとしてのステッピングモータを示し、該ス
テッピングモータ６の出力軸には回動レバー６Ａが取付
けられ、該回動レバー６Ａはリンク７を介してガバナレ
バー３と連結されている。そして、該ステッピングモー
タ６は後述のコントローラ９から駆動パルス信号が出力
されることにより正、逆転され、リンク７を介してガバ
ナレバー３を増速Ｈ、減速Ｌ方向に回動させる。

【０００８】８は建設機械の運転室に設けられ、エンジ
ン１の回転数を指令する回転数指令手段としての指令装
置を示し、該指令装置８は燃料レバーまたはアップダウ
ンスイッチ等によって構成され、操作量に対応した指令
信号をコントローラ９に出力するようになっている。

【０００９】９は運転室内等に設けられ、マイクロコン
ピュータ等によって構成されたコントローラを示し、該
コントローラ９は、指令装置８からの指令信号が入力さ
れる入力部１０と、該入力部１０に入力された指令信号
に基づいてエンジン１の目標回転数を演算し、駆動信号
としての駆動パルス信号を出力部１１からステッピング
モータ６に出力させる演算部１２と、出力部１１から出
力される駆動パルス信号のパルス数を計数し、その計数
値を演算部１２に出力するモニタ手段としてのカウンタ
１３とからなり、演算部１２はカウンタ１３の計数値が
前記目標回転数に対応する値となるまで駆動パルス信号
を出力部１１から出力させる。ここで、該コントローラ
９の演算部１２は出力部１１と共に駆動信号出力手段を
構成し、駆動パルス信号でスッテピングモータ６を回動
させることによって、エンジン１の回転数が目標回転数
となるように回転数制御を行う。

【００１０】従来技術による原動機の回転数制御装置は
上述の如き構成を有するもので、オペレータが指令装置
８から所望の回転数指令をコントローラ９に出力すると
、該コントローラ９の演算部１２は指令装置８からの指
令信号に基づいてエンジン１の目標回転数を演算し、カ
ウンタ１３の計数値が目標回転数に対応する値となるま
で駆動パルス信号を出力部１１から出力させ、駆動パル
ス信号でスッテピングモータ６を正、逆回転させること
により、ガバナレバー３を増速Ｈ、減速Ｌ方向に回動さ
せ、エンジン１の回転数が指令信号に対応した目標回転
数となるようにオープンループ制御を行う。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上述した従
来技術では、コントローラ９の出力部１１からステッピ
ングモータ６に駆動パルス信号を出力し、該ステッピン
グモータ６でガバナ２のガバナレバー３を回動させるこ
とにより、オープンループ制御でエンジン１の回転数を
制御するようにしているから、ガバナレバー３等の回動
角を検出する回動角検出器が不要となり、全体の構成を
簡略化できるという利点がある。

【００１２】しかし、従来技術では、例えばガバナレバ
ー３がストッパ４，５に衝突したとき等に、ステッピン
グモータ６にリンク７等を介して過負荷が作用するため
、ステッピングモータ６が所謂脱調等を起こして故障す
ることがあり、この場合にはその後の回転数制御が困難
になるという問題がある。また、ステッピングモータ６
の脱調モードとしては、コントローラ９に外部ノイズが
侵入してカウンタ１３にリセットがかかり、演算部１２
が誤動作してステッピングモータ６の回動位置を把握で
きなくなる場合等もあり、この場合でも前記と同様に回
転数制御が困難となる。

【００１３】一方、他の従来技術としてガバナレバー等
の回動角を検出する回動角検出器としてのポテンショメ
ータを設け、該ポテンショメータからの検出信号に基づ
きエンジンの回転数をフィードバック制御するようにし
たものが知られている。

【００１４】しかし、この場合にはエンジン等からの振
動にポテンショメータがさらされるので、ポテンショメ
ータの検出レバー等に一定の遊びを設け、ポテンショメ
ータからの検出信号が外部からの振動により変動するの
を防止する必要があり、このためにポテンショメータの
検出特性が低下し、エンジンの回転数を高精度にフィー
ドバック制御するのが難しいという問題がある。

【００１５】本発明は上述した従来技術の問題に鑑みな
されたもので、本発明はステッピングモータ等の電動モ
ータが脱調モードとなったときに、これを早期に検出で
き、オープンループ制御をその後も続行でき、回転数を
高精度に制御できるようにした原動機の回転数制御装置
を提供することを目的としている。

【００１６】

【課題を解決するための手段】上述した課題を解決する
ために第１の発明が採用する構成の特徴は、電動モータ
の回動角を検出する回動角検出手段と、該回動角検出手
段からの回動角検出値とモニタ手段からの信号に基づく
モニタ値とを比較し、その比較値が所定値を越えたか否
かを判定する判定手段とを備えたことにある。

【００１７】また、第２の発明が採用する構成の特徴は
、電動モータの回動角を検出する回動角検出手段と、原
動機の実回転数を検出する回転数検出手段と、該回転数
検出手段からの実回転数検出値とモニタ手段からの信号
に基づくモニタ値とを比較し、その比較値が所定値を越
えたか否かを判定する判定手段とを備えたことにある。

【００１８】そして、前記第１，第２の発明では、前記
判定手段により比較値が所定値を越えたと判定したとき
に、前記回動角検出手段からの回動角検出値に基づき前
記電動モータに補正信号を出力し、該電動モータを基準
位置に戻す補正信号出力手段と、該補正信号出力手段と
駆動信号出力手段とを選択的に動作させる動作選択手段
とを備える構成とするのが好ましい　　。

【００１９】

【作用】上記構成により、第１の発明では回動角検出値
とモニタ値との比較値が所定値を越えたか否かで、ステ
ッピングモータ等の電動モータの脱調モードを早期に検
出でき、脱調モードの検出時には、例えば電動モータを
基準位置に戻すことによって、この基準位置から電動モ
ータを再駆動してオープンループ制御を再び行うことが
可能となる。

【００２０】また、第２の発明では実回転数検出値とモ
ニタ値との比較値が所定値を越えたか否かで、ステッピ
ングモータ等の電動モータの脱調モードを早期に検出で
き、第１の発明と同様にオープンループ制御を続行する
ことが可能となる。

【００２１】

【実施例】以下、本発明の実施例を図１ないし図６に基
づき説明する。なお、実施例では前述した図７に示す従
来技術と同一の構成要素に同一の符号を付し、その説明
を省略するものとする。

【００２２】而して、図１ないし図３は本発明の第１の
実施例を示している。

【００２３】図中、２１はステッピングモータ６の回動
角を検出する回動角検出手段としてのポテンショメータ
を示し、該ポテンショメータ２１は検出レバー２１Ａを
有し、該検出レバー２１Ａはガバナレバー３とステッピ
ングモータ６の回動レバー６Ａとの間でリンク７の途中
に連結されている。そして、該ポテンショメータ２１は
検出レバー２１Ａを介してステッピングモータ６の回動
角を検出し、その検出信号を後述のコントローラ２２に
回動角検出値としての検出値Ｅｋとして出力するように
なっている。

【００２４】２２はマイクロコンピュータ等によって構
成されるコントローラを示し、該コントローラ２２は従
来技術で述べたコントローラ９とほぼ同様に入力部２３
，出力部２４，演算部２５およびカウンタ２６等から構
成されているものの、該コントローラ２２にはポテンシ
ョメータ２１から検出信号をＡ−Ｄ変換し、検出値Ｅｋ
　として演算部２５に出力するＡ−Ｄ変換器２７が付設
されている。そして、該コントローラ２２は演算部２５
の記憶回路内に図２に示すプログラム等を格納し、エン
ジン１の回転数制御処理および回転数補正処理等を行う
ようになっている。

【００２５】また、該コントローラ２２の演算部２５は
記憶回路の記憶エリア２５Ａ内に図３に例示するモニタ
値設定マップと、例えばエンジン１がアイドル回転数と
なるようにガバナレバー３をステッピングモータ６で回
動したときのステッピングモータ６の回動角に該当する
基準位置としての基準値Ｅｉ　と、所定値としてのヒス
テリシス値ｅ等とが格納され、モニタ値設定マップは図
３に示す如く、カウンタ２６の計数値Ｃに基づいて検出
値Ｅｋ　に対応すべきモニタ値Ｅｒ　を設定するように
なっている。そして、該コントローラ２２の演算部２５
はこのモニタ値Ｅｒ　が目標回転数に対応する値となる
まで、出力部２４からステッピングモータ６に駆動パル
ス信号を出力し、目標回転数に対応する値となったとき
に駆動パルス信号の出力を停止し、ステッピングモータ
６の回動レバー６Ａをその回動位置に保持させる。

【００２６】さらに、前記記憶エリア２５Ａ内には動作
選択手段としてのフラグＦが格納され、該フラグＦがＦ
＝０に設定されている間は、コントローラ２２の出力部
２４からステッピングモータ６に指令装置８による指令
信号に基づいた駆動パルス信号が出力される。そして、
後述する図２のステップ６でステッピングモータ６の脱
調モードを検出したときには、フラグＦがＦ＝１に設定
され、コントローラ２２の出力部２４からステッピング
モータ６にポテンショメータ２１からの検出値Ｅｋ　に
基づいた補正信号が出力される。なお、このフラグＦは
図２のステップ８でＦ＝１と設定されない限り、常時は
Ｆ＝０として初期設定されている。

【００２７】本実施例によるエンジン１の回転数制御装
置は上述の如き構成を有するもので、次にコントローラ
２２によるエンジン１の回転数補正処理について図２を
参照して述べる。

【００２８】まず、処理動作がスタートすると、ステッ
プ１でフラグＦがＦ＝１に設定されているか否かを判定
し、「ＮＯ」と判定したときにはフラグＦがＦ＝０とし
て初期設定されているから、ステップ２に移って指令装
置８による指令信号に基づき出力部２４からステッピン
グモータ６に出力された駆動パルス信号のパルス数を、
カウンタ２６からの計数値Ｃとして読込み、ステップ３
でこの計数値Ｃに基づき図３のモニタ値設定マップから
モニタ値Ｅｒ　を読出す。

【００２９】次に、ステップ４では、ポテンショメータ
２１からの検出値Ｅｋを読込み、ステップ５でこの検出
値Ｅｋ　とモニタ値Ｅｒ　との比較値ΔＥを、

【００３
０】

【数１】ΔＥ＝Ｅｋ　−Ｅｒとして演算し、ステップ６に移ってこの比較値ΔＥの絶
対値｜ΔＥ｜が所定のヒステリシス値ｅの範囲内にある
か否かを判定し、「ＹＥＳ」と判定したときには比較値
ΔＥが実質的に零であり、ステッピングモータ６の回動
角に該当する検出値Ｅｋ　とモニタ値Ｅｒ　とが対応し
ているので、ステッピングモータ６は脱調モードとなる
ことなく、正規の駆動状態にあると判定でき、ステップ
７に移ってリターンさせる。

【００３１】また、ステップ６で「ＮＯ」と判定したと
きには比較値ΔＥが所定のヒステリシス値ｅの範囲を超
え、ステッピングモータ６が脱調モードになっているか
ら、ステップ８に移ってフラグＦをＦ＝１として設定し
、ステップ９で検出値Ｅｋ　がアイドル回転数に対応す
る基準値Ｅｉ　と等しいか否かを判定し、「ＹＥＳ」と
判定したときにはステッピングモータ６の回動角がエン
ジン１のアイドル回転数に対応する基準回動位置となっ
ているので、ステップ１０でフラグＦをＦ＝０と設定し
、カウンタ２６の計数値Ｃをクリアさせてステップ７で
リターンする。

【００３２】一方、ステップ９で「ＮＯ」と判定したと
きには脱調モードとなったステッピングモータ６を基準
回動位置に戻さない限り、従来技術の場合と同様にステ
ッピングモータ６を駆動パルス信号によりオープンルー
プ制御することが困難となるから、ステップ１１に移っ
て検出値Ｅｋ　が基準値Ｅｉ　よりも大きいか否かを判
定し、「ＹＥＳ」と判定したときにはステップ１２でス
テッピングモータ６を基準回動位置に向けて逆転させる
ように補正信号を出力し、ステップ７でリターンさせる
。また、ステップ１１で「ＮＯ」と判定したときにはステ
ップ１３に移ってステッピングモータ６を基準回動位置
に向けて正転させるように補正信号を出力し、ステップ
７でリターンさせる。

【００３３】そして、ステップ９で「ＮＯ」と判定され
る限りは、ステップ１からステップ８〜１３に亘る処理
が繰返され、ステップ１２またはステップ１３でステッ
ピングモータ６に補正信号を出力し続けることにより、
ステッピングモータ６は基準回動位置へと戻され、ステ
ップ９，１０およびステップ７の処理を行った後に、ス
テップ１で「ＮＯ」と判定され、ステップ２〜７による
処理が繰返される。

【００３４】かくして、本実施例によれば、カウンタ２
６の計数値Ｃに基づくモニタ値Ｅｒとポテンショメータ
２１による検出値Ｅｋ　との比較値ΔＥからステッピン
グモータ６が脱調モードとなっているか否かを早期に検
出でき、脱調モードの検出時にはステッピングモータ６
を補正信号によってエンジン１のアイドル回転数に対応
する基準回動位置に戻すことができ、この基準回動位置
からステッピングモータ６を再びオープンループ制御す
ることが可能となる。

【００３５】従って本実施例では、ステッピングモータ
６の脱調モードを検出して該ステッピングモータ６を基
準回動位置に強制的に戻すことにより、オープンループ
制御をその後も続行でき、エンジン１の回転数をポテン
ショメータ２１からの検出信号に依存することなく高精
度に行うことができる。また、ステッピングモータ６の
脱調モードを検出したときにはエンジン１の回転数をア
イドル回転数に必ず戻すことにより、エンジン１の暴走
等を効果的に抑えることができ、安全性を向上させるこ
とができる。

【００３６】次に、図４ないし図６は本発明の第１の実
施例を示し、本実施例では前記第１の実施例と同一の構
成要素に同一の符号を付し、その説明を省略するものと
するに、本実施例の特徴はエンジン１に実回転数を検出
する回転数検出手段としてのクランク角センサ３１を設
け、該クランク角センサ３１からコントローラ３２に出
力される実回転数検出値としての実回転数Ｎｋ　に基づ
きステッピングモータ６の脱調モードを検出する構成と
したことにある。

【００３７】ここで、コントローラ３２は前記第２の実
施例で述べたコントローラ２２とほぼ同様に、入力部３
３，出力部３４，演算部３５，カウンタ３６およびＡ−
Ｄ変換器３７を備えているものの、該コントローラ３２
はクランク角センサ３１からの実回転数信号を後述のモ
ニタ回転数Ｎｒ　に対応すべき実回転数Ｎｋ　として変
換する変換部３８を備えている。そして、該コントロー
ラ３２の演算部３５はその記憶回路内に図５に示すプロ
グラム等を格納し、エンジン１の回転数制御処理等を行
うようになっている。

【００３８】また、演算部３５の記憶回路にはその記憶
エリア３５Ａ内に、ヒステリシス値ｅ，基準値Ｅ　ｉ，
フラグＦおよびモニタ回転数設定マップ等が格納され、
この設定マップは図６に示す如くカウンタ３６の計数値
Ｃに基づきエンジン１の実回転数Ｎｋ　に対応すべきモ
ニタ値としてのモニタ回転数Ｎｒ　を設定するようにな
っている。

【００３９】次に、コントローラ３２によるエンジン１
の回転数補正処理について図５を参照して説明するに、
ステップ２１，２２では図２のステップ１，２と同様の
処理を行い、ステップ２３ではカウンタ３６の計数値Ｃ
に基づき図６に示す設定マップからモニタ回転数Ｎｒ　
を読出し、ステップ２４で実回転数Ｎｋ　を読込み、ス
テップ２５で実回転数Ｎｋ　とモニタ回転数Ｎｒ　との
比較値ΔＮを、

【００４０】

【数２】ΔＮ＝Ｎｋ　−Ｎｒとして演算し、ステップ２６で比較値ΔＮの絶対値｜Δ
Ｎ｜が所定のヒステリシス値ｅの範囲内にあるか否かを
判定し、「ＹＥＳ」と判定したときにはステッピングモ
ータ６が正規の状態であるから、ステップ２７でリター
ンさせる。

【００４１】また、ステップ２６で「ＮＯ」と判定した
ときにはステッピングモータ６が脱調モードとなってい
るから、ステップ２８に移ってフラグＦをＦ＝１に設定
し、ステップ２９でポテンショメータ２１からの検出値
Ｅｋ　を読込み、ステップ３０〜ステップ３４の処理を
図２中のステップ９〜ステップ１３と同様に行う。

【００４２】かくして、このように構成される本実施例
でも、前記第１の実施例とほぼ同様の作用効果を得るこ
とができるが、特に本実施例では、数２に示す如く実回
転数Ｎｋ　とモニタ回転数Ｎｒ　との比較値ΔＮに基づ
いてステッピングモータ６の脱調モードを検出するよう
にしたから、前記第１の実施例の如くポテンショメータ
２１からの検出値Ｅｋ　を用いる場合に比較してより正
確に脱調モードを検出できる。

【００４３】なお、前記各実施例では、図２（図５）に
示すステップ６（ステップ２６）が本発明の構成要件で
ある判定手段の具体例を示し、ステップ１２，１３（ス
テップ３３，３４）が補正信号出力手段の具体例を示し
、ステップ１，８，１０（ステップ２１，２８，３１）
が動作選択手段の具体例を示している。また、コントロ
ーラ２２（３２）の演算部２５（３５）は出力部２４（
３４）と共に駆動信号出力手段を構成し、カウンタ２６
（３６）はモニタ手段を構成している。

【００４４】

【発明の効果】以上詳述した通り本発明によれば、回動
角検出手段からの回動角検出値または回転数検出手段か
らの実回転数検出値とモニタ手段からの信号に基づくモ
ニタ値とを比較し、この比較値が所定値を越えたか否か
を判定するようにしたから、この比較値に基づいて電動
モータの脱調モードを確実に検出でき、脱調モードのと
きには電動モータを一旦基準位置に戻すことによって再
びオープンループ制御が可能となり、原動機の回転数を
フィードバック制御することなく、高精度に制御でき、
原動機の暴走等を抑え安全性を大幅に向上できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例によるエンジンの回転数
制御装置を示す全体構成図である。

【図２】第１の実施例によるエンジンの回転数補正処理
を示す流れ図である。

【図３】コントローラの記憶エリア内に格納されたモニ
タ値設定マップの説明図である。

【図４】第２の実施例によるエンジンの回転数制御装置
を示す全体構成図である。

【図５】第２の実施例によるエンジンの回転数補正処理
を示す流れ図である。

【図６】コントローラの記憶エリア内に格納されたモニ
タ回転数設定マップの説明図である。

【図７】従来技術によるエンジンの回転数制御装置を示
す全体構成図である。

【符号の説明】

１　　エンジン（原動機）２　　ガバナ３　　ガバナレバー４，５　　ストッパ６　　ステッピングモータ（電動モータ）７　　リンク８　　指令装置（回転数指令手段）２１　　ポテンショメータ（回動角検出手段）２２，３
２　　コントローラ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】　　原動機と、該原動機に付設され、ガバ
ナレバーの回動角に応じて該原動機の回転数を増減させ
るガバナと、該ガバナのガバナレバーを回動させる電動
モータと、前記原動機の回転数を指令する回転数指令手
段と、該回転数指令手段からの指令信号に基づき前記電
動モータに駆動信号を出力する駆動信号出力手段と、該
駆動信号出力手段から出力される駆動信号をモニタする
モニタ手段とからなる原動機の回転数制御装置において
、前記電動モータの回動角を検出する回動角検出手段と
、該回動角検出手段からの回動角検出値と前記モニタ手
段からの信号に基づくモニタ値とを比較し、その比較値
が所定値を越えたか否かを判定する判定手段とを備えた
ことを特徴とする原動機の回転数制御装置。
【請求項２】　　前記判定手段により比較値が所定値を
越えたと判定したときに、前記回動角検出手段からの回
動角検出値に基づき前記電動モータに補正信号を出力し
、該電動モータを基準位置に戻す補正信号出力手段と、
該補正信号出力手段と前記駆動信号出力手段とを選択的
に動作させる動作選択手段とを備えてなる請求項１に記
載の原動機の回転数制御装置。
【請求項３】　　原動機と、該原動機に付設され、ガバ
ナレバーの回動角に応じて該原動機の回転数を増減させ
るガバナと、該ガバナのガバナレバーを回動させる電動
モータと、前記原動機の回転数を指令する回転数指令手
段と、該回転数指令手段からの指令信号に基づき前記電
動モータに駆動信号を出力する駆動信号出力手段と、該
駆動信号出力手段から出力される駆動信号をモニタする
モニタ手段とからなる原動機の回転数制御装置において
、前記電動モータの回動角を検出する回動角検出手段と
、前記原動機の実回転数を検出する回転数検出手段と、
該回転数検出手段からの実回転数検出値と前記モニタ手
段からの信号に基づくモニタ値とを比較し、その比較値
が所定値を越えたか否かを判定する判定手段とを備えた
ことを特徴とする原動機の回転数制御装置。
【請求項４】　　前記判定手段により比較値が所定値を
越えたと判定したときに、前記回動角検出手段からの回
動角検出値に基づき前記電動モータに補正信号を出力し
、該電動モータを基準位置に戻す補正信号出力手段と、
該補正信号出力手段と前記駆動信号出力手段とを選択的
に動作させる動作選択手段とを備えてなる請求項３に記
載の原動機の回転数制御装置。