JPH057550B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、燃料噴射ポンプのラツクを制御する
ことにより内燃機関の回転速度を制御する内燃機
関用電子式ガバナ装置に関するものである。

［発明の概要］ 本発明は、燃料噴射ポンプのラツクを制御する
ことにより機関の回転速度を制御するガバナ装置
において、機関の実回転速度を示す速度検出信号
とラツクの位置を示すラツク位置検出信号とアク
セル操作部材により指示された指示回転速度を示
す指示速度信号とから機関の実回転速度と指示回
転速度との偏差を許容範囲以下に保つ制御を行わ
せるための定速度制御用動作信号とラツクの位置
と最大ラツク位置との偏差を許容範囲以下に保つ
制御を行わせるための最大ラツク位置制御用動作
信号とを発生させて、制御モード切換器によりこ
れらの動作信号を選択して操作量演算回路側に供
給することにより、定速度回転制御と最大ラツク
位置制御との双方を行わせることができるように
したものである。

［従来の技術］ デイーゼル機関のように燃料噴射ポンプにより
燃料を供給する内燃機関においては、燃料噴射ポ
ンプのラツク（噴射量調整手段）の位置を制御す
ることにより回転速度［rpm］の制御を行つてい
る。

内燃機関用燃料噴射ポンプのラツク位置を制御
して回転速度を制御する電子式ガバナ装置とし
て、特開昭57−171037号に示されたものがある。
この従来の電子式ガバナ装置では、機関の回転速
度を検出するセンサから得られる回転速度検出信
号と、燃料噴射ポンプのラツク位置を検出するセ
ンサから得られるラツク位置検出信号とアクセル
操作部材の位置を検出するセンサから得られるア
クセル位置検出信号とに基いて、そのアクセル位
置により指示される機関の回転速度を得るために
必要なラツクの目標位置を演算する。そしてこの
演算されたラツクの目標位置にラツクを位置させ
るために必要な制御電圧を発生させ、この制御電
圧でラツクを操作するアクチユエータを駆動する
ことにより、ラツクを目標位置まで移動させる。

また内燃機関においては、燃料供給量によりト
ルクが決まるが、各回転速度における出力（トル
ク×回転数）はほぼ一定に保つことが望ましいた
め、各回転速度において供給し得る燃料の量には
上限があり、一般に最大燃料供給量は最大トルク
発生回転速度以上の回転領域で機関の回転速度の
上昇に伴つて減少していく。このように、内燃機
関においては各回転速度において最大燃料供給量
が決められているため、燃料噴射ポンプが用いら
れる場合には、各回転速度において最大ラツク位
置［本明細書ではラツクが開位置側（燃料増量
側）へ変位する際の許容限界位置を言う。］が決
められている。そのため上記従来の装置では、ラ
ツク位置検出信号と回転速度検出信号とにより所
定の最大ラツク位置を演算して各回転速度におい
てラツクの位置が最大ラツク位置を越えないよう
に制御を行つている。

上記従来の装置で得られる機関の特性は第４図
に示す通りである。すなわち、無負荷（トルクＴ
＝０）時の機関の回転速度ＮがNsとなるアクセ
ル位置を保つて負荷トルクＴを零から全負荷トル
クToまで増大させていくと、機関の回転速度が
No（＜Ns）まで低下する、いわゆるドループ特
性となる。次に全負荷トルクTo時にラツク位置
が最大ラツク位置に到達すると、それ以上の負荷
トルクに対しては最大ラツク位置特性に従つて
（ラツクの位置が最大ラツク位置を保つように制
御が行なわれて）機関の回転速度Ｎが低下してい
く。

［発明が解決しようとする問題点］ 上記従来のガバナー装置は、負荷変動に対する
特性がドループ特性となり、定速度特性を得るこ
とができなかつたため、負荷変動に対して回転速
度を一定に保つ必要がある用途には使用すること
ができなかつた。

例えば溶接負荷と一般の負荷との双方に対して
用いられるウエルダー発電機を駆動する内燃機関
に対しては第５図に示すような特性が要求され
る。このウエルダー発電機は、巻線を切換えるこ
とにより50／60Hzの定周波交流発電機と、溶接機
駆動用発電機との双方に共用し得るようにしたも
ので、50／60Hzの交流発電機として使用する場合
には、負荷トルクの変動（発電機の負荷変動）に
対して回転速度（発電機の出力周波数）を一定に
保つ特性が要求される。この場合機関の使用負荷
範囲は無負荷から全負荷Toまでの範囲であり、
この負荷範囲で機関の回転速度を一定値Noに保
つことが要求される。これに対し、溶接機駆動用
発電機として用いる場合には、全負荷トルクTo
付近で運転され、機関に出来るだけ大きな出力を
発生させるためにラツク位置を各回転速度におけ
る最大ラツク位置に保つことが要求される。

上記のように従来の電子式カバナ装置では、負
荷トルクの変動に対して回転速度を一定に保つ特
性を得ることができなかつたため、交流発電機を
駆動する内燃機関に適用した場合に負荷変動に伴
つて発電機の出力周波数が変動し、負荷に良質の
電力を供給することができなかつた。

本発明の目的は、定速度回転制御と最大ラツク
位置制御との双方を行うことができる内燃機関用
電子式ガバナ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］ 本発明は、ラツクにより燃料の噴射量が調整さ
れる燃料噴射ポンプにより燃料が供給される内燃
機関の回転速度を制御する内燃機関用電子式ガバ
ナ装置である。

本発明をその実施例を示す第１図を参照して説
明すると、１は制御対象である内燃機関、２は電
気的に駆動されて内燃機関１に燃料を供給する燃
料噴射ポンプのラツクを操作するラツク操作手段
である。３は内燃機関１の回転速度を検出して速
度検出信号Vnを出力する速度検出装置、４は内
燃機関の回転速度を設定するアクセル操作部材の
位置を検出してアクセル操作部材の位置に対応す
る指示回転速度を示す指示速度信号Vnoを出力す
る指示速度信号発生回路である。５はラツクの位
置を検出してラツクの位置を示すラツク位置検出
信号VLを出力するラツク位置検出装置、６は速
度検出信号Vnと指示速度信号Vnoとを入力とし
て実回転速度と指示回転速度との偏差を許容範囲
以下に保つように制御するための定速度制御用動
作信号Vndを出力する速度偏差演算回路、７は速
度検出信号Vn及びラツク位置検出信号VLを入力
としてラツクの位置と各回転速度における最大ラ
ツク位置との間の偏差を許容範囲以下に保つよう
に制御するための最大ラツク位置制御用動作信号
VLdを出力するラツク位置偏差演算回路である。
８は所定の条件に従つて定速度制御用動作信号
Vndと最大ラツク位置制御用動作信号VLdとを選
択して出力する制御モード切換器で、この切換器
は、速度検出信号Vnが指示速度信号Vno以上で
ある時には定速度制御用動作信号Vndを出力し、
速度検出信号Vnが指示速度信号より小さくてラ
ツクの位置が最大ラツク位置より手前にある時に
は定速度制御用動作信号Vndを出力し、速度検出
信号Vnが指示速度信号Vnoより小さくてラツク
の位置が最大ラツク位置を越えている時には最大
ラツク位置制御用動作信号VLdを出力する。９
は制御モード切換器８の出力を積分する積分器
で、この積分器９の出力信号Viは操作量演算回
路１１に入力されている。操作量演算回路１１は
回転速度の偏差またはラツク位置の偏差を一定の
範囲以下にするために必要なラツク操作手段の操
作量を演算し、この操作量を駆動回路１２に与え
る。駆動回路１２は演算回路１１が演算した操作
量に応じてラツク操作手段２を駆動してラツクの
位置を目標位置に近付けるように移動させる。

［発明の作用］ 上記のように、制御モード切換器８を設けて、
速度検出信号Vnが指示速度信号Vno以上である
時、及び速度検出信号Vnが指示速度信号より小
さくてラツクの位置が最大ラツク位置より手前に
ある時に定速度制御用動作信号Vndを積分器に入
力して機関の回転速度と指示回転速度との偏差を
許容範囲以下に保つための制御を行わせ、速度検
出信号Vnが指示速度信号Vnoより小さくてラツ
クの位置が最大ラツク位置を越えている時には最
大ラツク位置制御用動作信号VLdを積分器に入
力してラツクの位置と各回転速度における最大ラ
ツク位置との偏差を許容範囲以下に保つための制
御を行わせると、負荷変動に対して機関の回転速
度を一定に保つように制御する定速度回転制御
と、ラツクの位置を各回転速度における最大ラツ
ク位置に保つように制御する最大ラツク位置制御
との双方を行わせることができる。従つて溶接負
荷と一般負荷との双方を駆動する必要があるエン
ジン発電機に用いる内燃機関のように、負荷変動
に対して回転速度を一定に保つ特性と、ラツクの
位置を各回転速度における最大ラツク位置に保つ
て全負荷トルク付近のトルクを発生させる特性と
の双方が要求される場合に有用である。

［実施例］ 以下添附図面を参照して本発明の実施例を説明
する。

第１図は本発明の実施例の全体的な構成を示し
たもので、同図において１は内燃機関（この例で
はデイーゼル機関）であり、この内燃機関はラツ
ク（噴射量調節部材）により噴射量が調節される
燃料噴射ポンプを備えている。２は電気的に駆動
されて内燃機関１の燃料噴射ポンプのラツクを操
作するラツク操作手段で、このラツク操作手段２
としては、モータを駆動源としてラツクを操作す
るもの、あるいは電磁プランジヤを駆動源として
ラツクを操作するもの等を用いることができる。

この実施例では、回転速度Ｎと最大ラツク位置
Lmとの間に第３図Ａに示す関係があるとする。
すなわち、機関の回転速度Ｎ［rpm］が設定回路
速度N1以下の回転領域では、開位置側の一定位
置L1を最大ラツク位置としてこの最大ラツク位
置にラツク位置を保持させるように制御し、設定
回転速度N1以上の回転領域では回転速度の増大
に伴つてラツク位置を閉位置側に直接的に変化さ
せる。機関のトルクは、燃料噴射ポンプのラツク
の位置により定まり、ラツクの位置を開位置側
（噴射量を増大させる側）に移動させると機関の
トルクが増大する。第３図Ａにおいて回転速度
N1は最大トルクTm（第３図Ｂ参照）を生じる回
転速度で、最大ラツク位置LmをL1以上にすると
機関が破損するおそれがあることを意味してい
る。回転速度N1以上の領域では、機関の最大出
力（回転速度×最大トルク）を一定に保つため、
回転速度の上昇に伴つて最大燃料噴射量を減少さ
せていくように最大ラツク位置を閉位置側に近付
けていく。従つてこの例では、各回転速度におい
てラツクの位置が第３図Ａに示す最大ラツク位置
Lmを越えないように制御を行う。本実施例で
は、第３図Ａに示すNoを図示しないアクセル操
作部材により指示された指示回転速度とする。こ
の場合、指示回転速度Noにおける最大ラツク位
置（指示回転速度Noにおいて最大トルクToを生
じるラツク位置）Loを越えないようにラツクの
位置を制御し、第３図Ｂに示すように、無負荷か
ら回転速度Noにおける最大負荷トルクToまでの
範囲では、機関の回転速度Ｎを指示回転速度No
に保持するようにラツクの位置を閉位置と最大ラ
ツク位置Loとの間で制御して定速度回転制御を
行わせ、負荷トルクが最大負荷トルクToを越え
る範囲では、ラツク位置を各回転速度での最大ラ
ツク位置に保つように最大ラツク位置制御を行わ
せる。最大ラツク位置制御が行われる負荷範囲で
は、機関の回転速度が負荷の増減に応じて変動す
るが、ラツク位置はそれぞれの回転速度における
最大ラツク位置に保たれる。

３ａは内燃機関の回転速度を検出する回転速度
センサ、例えば速度発電機で、このセンサの出力
の周波数が機関の回転速度に比例している。３ｂ
はセンサ３ａの出力の周波数を電圧に変換して機
関の回転速度に比例した速度検出信号Vnを出力
する周波数変換回路（Ｆ／Ｖ変換回路）で、回転
速度センサ３ａ及び周波数電圧変換回路３ｂによ
り速度検出装置３が構成されている。

４ａは内燃機関１の回転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セン
サ、４ｂはセンサ４ａの出力をアクセル操作部材
の位置に対応する指示回転速度を示す指示速度信
号Vnoに変換する信号変換回路であり、アクセル
位置センサ４ａ及び信号変換回路４ｂにより指示
速度信号発生回路４が構成されている。

５ａは燃料噴射ポンプのラツクの位置を検出す
るラツク位置センサで、このラツク位置センサの
出力は信号変換回路５ｂに入力されている。ラツ
ク位置センサ５ａは第３図Ｄに示したように、ラ
ツク位置Ｌに対して直線的に変化する検出信号
VL′を出力する。信号変換回路５ｂは、検出信号
VL′を全閉位置で零から立上がるラツク位置検出
信号VLに変換する。ラツク位置センサ５ａ及び
信号変換回路５ｂによりラツク位置検出装置５が
構成されている。ラツク位置センサ５ａとしては
ポテンシヨメータ等の変位量検出手段を用いるこ
とができ、ラツク位置検出信号変換回路５ｂとし
てはラツク位置センサの構成に応じて適宜の構成
のものを用いることができる。

上記指示速度信号Vnoと速度検出信号Vnとは
速度偏差演算回路６に入力されている。この速度
偏差演算回路６は速度検出信号Vnと指示速度信
号Vnoとを入力として実回転速度と指示回転速度
との偏差を許容範囲以下（当然偏差零を含む）に
するように制御するための定速度制御用動作信号
Vnd＝α×（Vn−Vno）［αは比例定数。］を出力
する。

７は速度検出信号Vnとラツク位置検出信号VL
とを入力としてラツクの位置と各回転速度におけ
る最大ラツク位置との偏差を許容範囲以下（当然
偏差零を含む）に保つように制御するための最大
ラツク位置制御用動作信号VLdを出力するラツ
ク位置偏差演算回路で、本実施例で用いる最大ラ
ツク位置偏差演算回路は、速度検出信号Vnを一
定の関数関係を有する最大ラツク位置制御用速度
情報信号Vmに変換する信号変換回路７ａと、速
度情報信号Vmとラツク位置検出信号VLとを入
力として最大ラツク位置制御用動作信号VLdを
出力する演算回路７ｂとにより構成されている。

本実施例においては、最大ラツク位置制御用動
作信号VLdを、VLd＝β×（Vm＋VL）−Vrで表
される信号とし、最大ラツク位置制御用速度情報
用信号Vmとラツク位置検出信号VLとの和にあ
る係数β（βは１でも可）を乗じた量、β×（Vm
＋VL）と一定値Vrとの偏差を常に許容範囲以下
にするように制御することにより、最大ラツク位
置と実際のラツク位置との偏差を許容範囲以下
（当然偏差零を含む）に保つように制御を行わせ
る。すなわち、速度情報信号Vmが増大した時に
はラツク位置検出信号VLを減少させ、速度情報
信号Vmが減少した時にはラツク位置検出信号
VLを増大させるように制御を行わせことにより
回転速度Ｎの増大に応じて最大ラツク位置を減少
させる制御特性を得るものとし、回転速度の上昇
に応じて最大ラツク位置が減少する制御特性が第
３図Ａの設定回転速度N1以上の回転領域でのみ
生じるようにする。そのため、最大ラツク位置制
御用速度情報信号Vmとして、第３図Ｃに示すよ
うに設定回転速度N1から変化し始める信号を用
いる。この様な速度情報信号Vmは、速度検出信
号Vnから、設定回転速度N1における速度検出信
号の大きさVpを減ずることにより得ることがで
きる。

速度偏差演算回路６が出力する動作信号Vnd及
びラツク位置偏差演算回路７が出力する動作信号
VLdは制御モード切換器８に入力されている。
この制御モード切換器８は所定の条件に従つて動
作信号VndまたはVLdを選択して次段に供給する
もので、この制御モード切換器８が動作信号Vnd
またはVLdを選択する条件は次の通りである。

(a) 機関の回転速度Ｎが指示回転速度No以上に
なつていて、速度信号Vnが指示速度信号Vno
以上になつている時には定速度制御用動作信号
Vndを出力する。

(b) 回転速度Ｎが指示回転速度No未満で速度検
出信号Vnが指示速度信号Vnoより小さく、か
つラツクの位置が最大ラツク位置より手前にあ
る時には定速度制御用動作信号Vndを出力す
る。

(c) 速度検出信号Vnが指示速度信号Vnoより小
さく、かつラツクの位置が最大ラツク位置を噴
射量増大側に越えている時には最大ラツク位置
制御用動作信号VLdを出力する。

上記制御モード切換器８が出力する動作信号
VndまたはVLdは積分器９に入力されて積分さ
れ、積分器９が出力する積分信号Viは操作量演
算回路１１に入力されている。

本実施例ではまた速度検出信号Vnが微分器１
０に入力されて微分され、この微分器１０が出力
する微分信号VDが操作量演算回路１１に入力さ
れている。

操作量演算回路１１は回転速度Ｎと指示回転速
度Noとの偏差またはラツク位置と最大ラツク位
置との偏差を許容範囲以下に保つために必要なラ
ツク操作手段２の操作量を演算する。この操作量
を示す信号は駆動回路１２に入力され、駆動回路
１２は操作量演算回路１１が演算した操作量に応
じてラツク操作手段２を駆動してラツクを所定の
目標位置に移動させる。

上記実施例において、速度検出装置３は第３図
Ｃに示すように機関の回転速度Ｎに比例した速度
検出信号Vnを出力する。この速度検出信号Vnは
速度偏差演算回路６と、ラツク位置偏差演算回路
７と微分回路１０とに入力される。

またラツク位置検出装置５は第３図Ｄに示すよ
うにラツク位置Ｌの全閉位置から全開位置まで直
線的に変化するラツク位置検出信号VLを出力す
る。このラツク位置検出信号VLはラツク位置偏
差演算回路７に入力される。

今アクセル操作部材が指示回転速度Noを指示
する位置に固定されたとすると、指示速度信号発
生回路４は指示回転速度がNoであることを示す
指示速度信号Vnoを出力し、速度偏差演算回路６
は、速度検出信号Vnと指示速度信号Vnoとの偏
差に相応する定速度回転制御用動作信号Vnd＝α
（Vn−Vno）を出力する。またラツク位置偏差演
算回路７は最大ラツク位置制御用動作信号VLd
＝β（Vm＋VL）−Vrを出力する。

今機関の回転速度Ｎが指示回転速度No以上に
なつたとすると、速度信号Vnが指示速度信号
Vno以上になるため、制御モード切換器８が定速
度制御用動作信号Vndを出力する。この時積分器
９は積分信号Vi＝K₁∫（Vn−Vno）αdt（K1は定
数。）を出力し、操作量演算回路１１は、この積
分信号Viを入力として、機関の実回転速度Ｎと
指示回転速度Noとの偏差を許容範囲以下にする
（好ましくは一致させる）のに必要なラツク操作
手段２の操作量を演算し、演算した操作量を示す
信号を駆動回路１２に供給する。操作量演算回路
１１はまた回転速度が変動して微分器１０が信号
を出力した時にこの速度変動を修正する方向にラ
ツク操作手段を駆動する信号を出力する。

駆動回路１２は、微分信号VDが発生した時に
演算回路１１から出力される信号に基づいて速度
変動をおさえる方向にラツク操作手段２を駆動す
る修正動作を開始し、次いで積分信号Viが発生
して演算回路１１が演算した操作量を出力する
と、その操作量だけラツク操作手段２を駆動す
る。これによりラツクが閉位置側に所定の位置
（ＮとNoとの差を許容範囲以下にするために必要
な位置）まで移動し、回転速度Ｎが指示速度No
に近付く。

ここで負荷が増大したとすると、回転速度Ｎが
指示回転速度Noより低くなつて速度検出信号Vn
が指示速度信号Vnoより小さくなる。この時の負
荷トルクＴが指示回転速度Noにおける最大トル
クToより低いとすると、ラツクの位置は最大ラ
ツク位置より手前にあるため、制御モード切換器
８は定速度制御用動作信号Vndを出力する。従つ
て操作量演算回路１１は回転速度Ｎと指示回転速
度Noとの差を許容範囲以下にするために必要な
操作量を演算してその操作量を駆動回路１２に与
え、駆動回路１２はその操作量だけラツク操作手
段２を駆動する。負荷トルクＴが指示回転速度
Noにおける最大トルクTo以下の範囲では、これ
らの動作により、機関の回転速度Ｎが指示回転速
度Noに保たれる。

本発明においては、積分器９及び微分器１０を
設けて、動作信号の積分値と回転速度の検出値の
微分値とから操作量を演算することにより、比例
−積分−微分動作（PID動作）を行わせている。
このように積分動作を加えることによりオフセツ
トを少なくすることができる。また微分動作を加
えると、積分信号が発生する前に修正動作を開始
させることができるため、整定時間を短くするこ
とができる。

なお微分器１０を省略して比例積分動作を行な
わせるように構成することもできる。

負荷トルクＴが指示回転速度Noにおける最大
トルクToを越えると、回転速度Ｎが指示回転速
度Noより低くなつて速度検出信号Vnが指示速度
信号Vnoより小さくなり、かつラツクの位置が最
大ラツク位置を噴射量増大側に越えるようにな
る。この時制御モード切換器８は最大ラツク位置
制御用動作信号VLd＝β（Vm＋VL）−Vrを出力
し、積分器９は積分信号Vi＝K₂∫｛β×（Vm＋
VL）−Vr｝dt（K₂は定数）を出力する。演算回路
１１はこの積分信号Viを入力として、β（Vm＋
VL）＝Vrとするために必要なラツク操作手段２
の操作量を演算し、この操作量を駆動回路１２に
与える。これにより駆動回路１２はラツクの位置
と最大ラツク位置との偏差を許容範囲以下にする
ようにラツク操作手段２を駆動する。すなわち、
回転速度が低下した時には速度情報信号Vmが小
さくなるため、ラツク位置検出信号VLを大きく
するように、すなわちラツクを開位置側に変位さ
せるようにラツク操作手段２を駆動し、β（Vm
＋VL）＝Vrとなつた位置（この位置が最大ラツ
ク位置になるように設定しておく。）でラツクを
停止させる。また回転速度が高くなつた場合には
速度情報信号Vmが大きくなるため、ラツク位置
検出信号VLを小さくするように、すなわちラツ
クを閉位置側に変位させるようにラツク操作手段
２を駆動し、β（Vm＋VL）＝Vrとなつた位置で
ラツクを停止させる。

次に第２図を参照すると、第１図の構成のう
ち、速度偏差演算回路６、ラツク位置偏差演算回
路７、制御モード切換器８及び積分器９の具体的
な構成例が示されている。この第２図に示した実
施例において、速度偏差演算回路６は演算増幅器
OP１と抵抗Ｒ１乃至Ｒ６とからなり、演算増幅
器OP１の正相入力端子及び逆相入力端子にそれ
ぞれ速度検出信号Vn及び指示速度信号Vnoが入
力されて、増幅器OP１の出力端子に定速度回転
制御用動作信号Vnd＝α（Vn−Vno）が得られ
る。なお後記するように、実際にはこの動作信号
には積分器からフイードバツクされた積分信号
Viが加わる。

ラツク位置偏差演算回路７の信号変換回路７ａ
は演算増幅器OP₂と抵抗Ｒ７乃至Ｒ１２とからな
り、演算回路７ｂは演算増幅器OP３，OP４及び
抵抗Ｒ１３乃至Ｒ２３と、後記する制御モード切
換器８の一部をも構成する抵抗Ｒ２４及びＲ２５
とからなつている。信号変換回路７ａの演算増幅
器OP２の正相入力端子に速度検出信号Vnが入力
され、図示しない直流電源の電圧を抵抗Ｒ８とＲ
９とにより分圧して得た電圧Vpが演算増幅器OP
２の逆相入力端子に入力されている。従つて該演
算増幅器OP２の出力側には、速度検出信号電圧
Vnと一定電圧Vpとの差に相当する最大ラツク位
置制御用速度情報信号Vmが得られる。

上記速度情報信号Vmはラツク位置検出信号
VLとともに演算増幅器OP３の正相入力端子に入
力され、演算増幅器OP３の出力端子にβ（Vm＋
VL）の信号が得られる。この信号は演算増幅器
OP４の正相入力端子に与えられている。図示し
ない直流電圧を抵抗Ｒ２４及びＲ２５により分圧
して得た基準電圧Vrが演算増幅器OP４の逆相入
力端子に与えられ、該演算増幅器OP４の出力側
に最大ラツク位置制御用動作信号VLd＝β（Vm
＋VL）−Vrが得られる。後記するように、実際
にはこの動作信号にも積分器からフイードバツク
された積分信号Viが加わる。

制御モード切換器８は、演算増幅器OP５及び
OP６とナンド回路NA１と、ナンド回路NA２及
びNA３により構成されたフリツプフロツプ回路
FFと、抵抗Ｒ２４及びＲ２５からなる分圧回路
と、インバータIN１と、アナログスイツチＡ１
及びＡ２とからなつている。アナログスイツチＡ
１及びＡ２は入力端子ａと、出力端子ｂと、コン
トロール端子ｃとを有し、コントロール端子ｃの
電位が高レベルになつた時に入出力端子ａ，ｂ間
のインピーダンスが低く（ほぼ零に）なつて導通
状態になり、コントロール端子ｃの電位が低レベ
ルになつた時に入出力端子ａ，ｂ間のインピーダ
ンスが高くなつて遮断状態になる。

この制御モード切換器８において、定速度回転
制御を行うべき時（ラツク位置が各回転速度にお
ける最大ラツク位置より閉位置側にある時）に
は、β（Vm＋VL）≦Vrであるため、演算増幅器
OP６の出力の電位が低レベル（ほぼ接地電位）
にある。また機関の回転速度Ｎが指示回転速度
Noを中心にして上下を繰返しているため、演算
増幅器OP５の出力端子の電位は低レベル状態と
高レベル状態とを繰返している。この時ナンド回
路NA１の出力は高レベル（演算増幅器OP６の
出力が零のため）になている。従つてフリツプフ
ロツプ回路FFの出力は低レベルになつている。
この時アナログスイツチＡ１のコントロール端子
ｃは高レベルにあり、アナログスイツチＡ２のコ
ントロール端子ｃは低レベルになつているため、
アナログスイツチＡ１が導通し、アナログスイツ
チＡ２が遮断状態にある。従つてアナログスイツ
チＡ１を通して定速度回転制御用動作信号Vndが
出力される。

また最大ラツク位置制御を行うべき時には、β
×（Vm＋VL）＞Vrとなるため、演算増幅器OP６
の出力が高レベルになる。この状態で速度検出信
号Vnが指示速度信号Vnoより小さく（Vn＜
Vno）なると、フリツプフロツプ回路FFが反転
して、アナログスイツチＡ１が遮断状態になり、
アナログスイツチＡ２が導通状態になる。従つて
アナログスイツチＡ２を通して最大ラツク位置制
御用動作信号VLdが出力される。

次にVn＞Vnoとなると、演算増幅器OP５の出
力が低レベルになるため、ナンド回路NA１の出
力が高レベルになり、フリツプフロツプ回路FF
の出力が低レベルになる。従つてアナログスイツ
チＡ２が遮断し、アナログスイツチＡ１が導通し
て定速度回転制御用動作信号Vndが出力される。

すなわち、速度検出信号Vnが指示速度信号
Vnoを越えた時に定速度回転制御に復帰する。

上記定速度回転制御用動作信号Vndまたは最大
ラツク位置制御用動作信号VLdは、積分器９に
入力される。積分器９は抵抗Ｒ２６及びＲ２７と
コンデンサＣ１とバツフアとしての演算増幅器
OP７とにより構成され、動作信号Vndまたは
VLdにより抵抗Ｒ２６またはＲ２７を通してコ
ンデンサＣ１が充電されて積分動作が行われる。
保持機能を持たせるため、積分器９の出力が演算
増幅器OP１及びOP４にフイードバツクされてい
る。従つて実際の定速度制御用動作信号Vndは
Vnd＝Vi＋（Vn−Vno）αで与えられ、最大ラツ
ク位置制御用動作信号VLdは、VLd＝Vi＋β
（Vm＋VL）−Vrで与えられる。

第２図の回路を用いる場合のガバナ装置の動作
を説明すると、第３図Ｂの無負荷から最大負荷ト
ルクToまでの負荷範囲では、アナログスイツチ
Ａ１が閉じて動作信号Vndが出力され、積分器９
により、Vnd＝Vi＋（Vn−Vno）αが積分され
る。操作量演算回路１１はこの積分信号を入力と
して操作量を演算し、Vn＝Vnoとなつた点で係
は安定する。積分器９はこの時の出力を保持す
る。

負荷トルクが回転速度Noにおける最大トルク
Toを越えると、アナログスイツチＡ２が閉じ、
動作信号VLd＝Vi＋β（Vm＋VL）−Vrが出力さ
れる。この信号は積分器９により積分される。演
算回路１１はこの積分信号を入力としてβ（Vm
＋VL＝Vrとするための操作量を演算する。これ
によりラツクが最大ラツク位置に向けて移動し、
ラツク位置が最大ラツク位置となつてβ（Vm＋
VL＝Vrとなつた時点で系が安定する。積分器９
はこの時の出力を保持する。

上記の実施例では、ラツク位置偏差演算回路７
が動作信号VLd＝β（Vm＋VL）−Vrを出力する
としたが、信号変換回路７ａの代りに回転速度Ｎ
に対して第３図Ａに示すように変化する最大ラツ
ク位置信号VLmを発生する関数発生器を設けて
この関数発生器の出力（最大ラツク位置信号）
VLmとラツク位置検出信号VLとの偏差を演算回
路７ｂで算出することにより、動作信号VLd＝
α×（VL−VLm）を得て、この動作信号を制御
モード切換器８に入力するようにしてもよい。こ
の場合、操作量演算回路１１はラツク位置検出信
号VLと最大ラツク位置信号VLmとの偏差を許容
範囲以下にするように操作量を演算する。

［発明の効果］ 以上のように、本発明によれば、速度偏差演算
回路とラツク位置偏差演算回路と制御モード切換
器とを設けて、定速度回転制御用動作信号と最大
ラツク位置制御用動作信号とを選択的に出力させ
ることにより、定速度回転制御と最大ラツク位置
制御とを行わせることができるようにしたので、
負荷変動に対して回転速度を一定に保つ必要があ
る負荷と最大トルクを発生させる必要がある負荷
との双方を駆動する内燃機関を得ることができる
利点がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例の全体的な構成を示す
ブロツク図、第２図は第１図の要部の具体的構成
を示す回路図、第３図Ａ乃至Ｄはそれぞれ本発明
の実施例における最大ラツク位置と回転速度との
関係、トルクと回転速度との関係、速度検出信号
と回転速度との関係及びラツク位置検出信号とラ
ツク位置との関係を示す線図、第４図は従来のガ
バナを用いた場合のトルクと回転速度との関係を
示す線図、第５図はウエルダー発電機を駆動する
内燃機関に要求される特性を示す線図である。 １…内燃機関、２…ラツク操作手段、３…速度
検出信号、４…指示速度信号発生回路、５…ラツ
ク位置検出装置、６…速度偏差演算回路、７…ラ
ツク位置偏差演算回路、８…制御モード切換器、
９…積分器、１０…微分器、１１…操作量演算回
路、１２…駆動回路。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ ラツクにより燃料の噴射量が調整される燃料
   噴射ポンプにより燃料が供給される内燃機関の回
   転速度を制御する内燃機関用電子式ガバナ装置に
   おいて、 電気的に駆動されて前記ラツクを操作するラツ
   ク操作手段と、 内燃機関の回転速度を指示するアクセル操作部
   材の位置を検出してアクセル操作部材の位置に対
   応する指示回転速度Noを示す指示速度信号Vno
   を出力する指示速度信号発生回路と、 前記内燃機関の回転速度を検出して回転速度に
   比例した速度検出信号Vnを出力する速度検出装
   置と、 前記ラツクの位置を検出してラツクの位置を示
   すラツク位置検出信号VLを出力するラツク位置
   検出装置と、 前記速度検出信号Vnと指示速度信号Vnoとを
   入力として実回転速度と指示回転速度との偏差を
   許容範囲以下に保つように制御するための定速度
   制御用動作信号Vndを出力する速度偏差演算回路
   と、 前記速度検出信号Vnとラツク位置検出信号VL
   とを入力して前記ラツクの位置と各回転速度にお
   ける最大ラツク位置との偏差を許容範囲以下に保
   つように制御するための最大ラツク位置制御用動
   作信号VLdを出力するラツク位置偏差演算回路
   と、 前記定速度制御用動作信号Vndと最大ラツク位
   置制御用動作信号VLdとを入力として、前記速
   度検出信号Vnが指示速度信号Vno以上になつて
   いる時には前記定速度制御用動作信号Vndを出力
   し、前記速度検出信号Vnが前記指示速度信号
   Vnoより小さくて前記ラツクの位置が最大ラツク
   位置より手前にある時には前記定速度制御用動作
   信号Vndを出力し、前記速度検出信号Vnが前記
   指示速度信号Vnoより小さくて前記ラツクの位置
   が最大ラツク位置を越えている時には前記最大ラ
   ツク位置制御用動作信号VLdを出力する制御モ
   ード切換器と、 前記制御モード切換器の出力を積分する積分器
   と、 前記積分器の出力信号Viを入力として実回転
   速度と指示回転速度との偏差または前記ラツクの
   位置と最大ラツクとの偏差を一定の範囲以下にす
   るために必要な前記ラツク操作手段の操作量を演
   算する操作量演算回路と、 前記操作量演算回路が演算した操作量に応じて
   前記ラツク操作手段を駆動する駆動回路とを具備
   したことを特徴とする内燃機関用電子式ガバナ装
   置。