JPS6220651A - 内燃機関用電子式ガバナ装置 - 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】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、燃料噴射ポンプのラッ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。

［弁明の概要］ 本発明は、速度検出信号とアクセル位置信号とに基いて
発生させた速度偏差信号を積分して得た積分信号から燃
料噴射ポンプのラックを操作するラック操作手段の操作
量を演算して、該操作量だけラック操作手段を操作する
ことにより機関の実回転速度と指示回転速度との差を許
容範囲以下にするように制御する内燃機関用電子式ガバ
ナ装置であって、 前記積分信号と一定の関係にあるドループ率信号を速度
偏差演算回路にフィードバックしてアクセル位置信号と
ドループ率信号との和または差と速α検出信号との差に
相当する信号を速度偏差信号とすることにより、 機関の回転速度の負荷に対する特性のドループ率を適宜
に選択し得るようにしたものである。

［従来の技術］ ディ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では、燃料噴射ポンプのラック（
噴ｒＡ量調整手段）の位置を制御することにより回転速
度［ｒｐｍ］の制御を行っている。

内燃機関用燃料噴射ポンプのラック位置を制御して回転
速度を制御する電子式がバナ装置として、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ｒ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ッ
ク位置を検出するセンサから得られるラック位置検出信
号とアクセル操作部材の位置を検出するごンサから得ら
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
ラックの目標位置を演算する。そしてこの演算されたラ
ックの目標位置にラックを位置させるために必要な制御
電圧を発生させ、この制御電圧でラックを操作するアク
チュエータを駆動することにより、ラックを目標位置ま
で移動させる。

［発明が解決しようとする問題点］ 上記のようにラック位置検出信号から操作量を決定する
従来のがバナ装置を用いた内燃機関では、第５図に斜線
ａで示したように、負荷率（実負荷／定格負荷）δの変
化に対する回転速度Ｎの変化を示す特性線がドループ（
傾斜）する、いわゆるドループ特性を示す。ここでドル
ープの程度を表す旦として、以下の式で定義されるドル
ープ率りを用いる。

Ｄ＝　（（Ｎ１／Ｎ２１１　）　ｘ１００％　　　・・
・（１）ここでＮ１は負荷率がＯＸの時の回転速度であ
り、Ｎ２は負荷率が１００％の時の回転速度である。

尚通常ドループ特性は、負荷率の上昇に伴って回転速度
が低下する特性を言うが、本明細書で言う「ドループ特
性」は、負荷率の増大に伴って回転速度が低下する特性
だけでなく、負荷率の増大に伴って回転速度が上昇する
特性をも含むものとする。

ところで内燃機関においては、用途によってドループ率
を異ならせる必要があり、負荷変動にかかわらず回転速
度を一定に保つ定速度回転制御を行う必要がある場合に
は、ドループ率を零にすることが必要である。

しかしながら従来のガバナ装置では、負荷率が１００％
の時の回転速度Ｎ２と負荷率がＯｘの時の回転速度Ｎ１
との差がある程度小さくなると制御系のゲインが高くな
り過ぎて機関の回転速度が不安定になるため、ドループ
率を自由に選択することができないという問題があった
。

また従来の装置では、回転速度を制御するためにラック
の位置を検出するラック位置セン丈を必要としたため、
装置が複雑になるという問題もあった。

本発明の目的は、ラック位置を検出するセンサを用いる
ことなく回転速度の制御を行わせることができる一ヒに
、ドループ率を零から自由に選択できるようにした内燃
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、その実施例を示す第１図に見られるように、
電気的に駆動されて内燃機関用燃料噴射ポンプの噴射量
調節用ラックを操作するラック操作手段２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
てアクセル位置信号Ｖｓを出力するアクセルセンサ４と
、内燃機関の実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３と、速度検
出信号Ｖｎとアクセル位置信号Ｖｓとを入力として速度
偏差信号Ｖｎｄを出力する速度偏差演算回路６と、速度
偏差信号Ｖｎｄを積分する積分器７と、積分器７が出力
する積分信号Ｖｉを入力として実回転速度と指示回転速
度との偏差を一定の範囲以下にするために必要なラック
操作手段の操作船を演算する操作ｍ演算回路９と、操作
ｍ演算回路９が演算した操作量に応じてラック操作手段
２を駆動する駆動回路１１とを備えた内燃ｅｌｌＩｌ用
電子式ガバナ装置であって、本発明においては、積分信
号Ｖｉを入力として該積分信号に比例した大きさを有す
るドループ率信号ｖａを出力するドループ演算回路８が
設けられて該ドループ率信号■ａが速度偏差演算回路６
にフィードバックされている。

そして速度偏差演算回路６はアクセル位置信号Ｖｓとド
ループ率信号■ａとの和（Ｖｓ　＋■ａ　）または差（
Ｖｓ　−Ｖａ　）と速度検出信号Ｖｎとの差Ｖｎ　−（
Ｖｓ　＋Ｖａ）またハＶｎ　−（Ｖｓ　−Ｖａ　）に相
当する信号を前記速度偏差信号として出力する。

［発明の作用］ 上記の構成において、速度偏差演算回路は速度偏差信号
Ｖｎ　−（Ｖｓ　＋Ｖａ）またはＶｎ　−（Ｖｓ−Ｖａ
＞を出力する。ここで（Ｖｓ　＋Ｖａ　）または（Ｖｓ
−Ｖａ）は指示回転速度（回転速度の目標値）Ｖｎｏを
示す信号に相当する。積分器はこの偏差信号を積分して
速度偏差の積分値Ｋｆ（Ｖｎ−（Ｖｓ　十Ｖａ））ｄｔ
またはＫｆ　（Ｖｎ　−（Ｖｓ　−Ｖａ））ｄｔに相当
する積分信号Ｖｉを出力する。

ここでＫは積分定数である。操作ｍ演算回路はこの積分
信号に基いて機関の実回転速度と指示回転速度との差を
許容範囲以下（当然零を含む）にするために必要なラッ
ク操作手段の操作量を演算し、駆動回路はこの操作量だ
けラック操作手段を駆動して機関の回転速度を指示回転
速度に近付ける。

これにより速度偏差を零に近付ける方向で制御が繰返さ
れ、積分器は速度偏差がほぼ零になった時点でその時の
積分値を保持する。

負荷率がＯｚの時のドループ率信号Ｖａは負荷率が１０
０％の時のドループ率信号Ｖａより大きくなるため、指
示速度信号Ｖｎｏをｙｓ　＋Ｖａとした場合には、負荷
率の増大に伴って回転速度が低下するドループ特性が得
られ、指示速度信号■ｎｏをＶｓ−Ｖａとした場合には
、負荷率の増大に伴って回転速度が上昇するドループ特
性が得られる。これらのドループ特性のドループ率りは
ドループ率信号Ｖａの大きさによって変化させることが
でき、Ｖａ＝Ｏとすると、ドループ率を零にして、負倚
変動のいかｌυにかかわらず回転速度を一定に保つ定速
度特性を得ることができる。

［実施例］ 以下添削図面を参照して本発明の詳細な説明する。

第１図は本発明の実施例の全体的構成を示したもので、
同図において１は内燃機関（この例ではディーゼル機関
）であり、この内燃機関はラック（噴射口調節部材）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
ラックを操作するラック操作手段で、このラック操作手
段２としては、モータを駆ｖＪ源としてラックを操作す
るもの、あるいは電磁プランジャを駆動源としてラック
を操作するもの等を用いることができる。

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ｆ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■ｎを出力する周波数電圧変換回路（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［１１の回転速度を指示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で、このアクセ
ル位置センサはアクセル操作部材の位置を示すアクセル
位置信号Ｖｓを出力する。

上記アクセル位置信号Ｖｓは後記するドループ信号Ｖａ
とともに指示速度信号発生回路６八に入力されている。

指示速度信号発生回路６Ａはアクセル位置信号Ｖｓとド
ループ率信号■ａとの和または差を、指示速度（回転速
度の目標値）を示ず指示速度信号Ｖｎｏとして出力する
。

すなわら、負荷率の増大に伴って回転速度が減少するド
ループ特性を得る場合には、アクセル位置信号Ｖｓとド
ループ率信号Ｖａどの和（Ｖｓ　＋Ｖａ）を指示速度信
号Ｖｎｏとし、負荷率の増大に伴って回転速度が上昇す
るドループ特性を得る場合には、アクセル位置信号Ｖｓ
とドループ率信号■ａとの差（Ｖｓ−Ｖａ）を指示速度
信号Ｖｎｏどする。

指示速度信号Ｖｎｏは、速度検出信号Ｖｎとともに偏差
演算回路６Ｂに入力され、この偏差演算回路６Ｂは速度
検出信号Ｖｎと指示速度信号Ｖｎｏとの偏差（Ｖｎ−Ｖ
ｎｏ）に相当する速度偏差信号Ｖｎｄ＝ａ　（Ｖｎ　−
Ｖｎｏ）　　［ａは定数］を出力する。

この速度偏差信号ｎｄは積分器７に入力され、積分器７
は速度偏差信号Ｖｎｄを積分し゛Ｃ速度偏差の積分値Ｋ
ｆ（Ｖｎ　−（Ｖｓ　十Ｖ、ａ））ｄｔまたはＫｆ　（
Ｖｎ　−（Ｖｓ−Ｖａ））ｄｔに相当する積分信号Ｖｉ
を出力する。

積分信号Ｖｉはドループ演算回路８及び操作量演算回路
９に入力されている。ドループ演算回路８は積分信号Ｖ
ｉに所定の定数γ（零を含む）を乗じる演算を行ってド
ループ率を示すドループ率信号Ｖａ（＝γＸＶｉ）を出
力する。

１０は速度検出信号■ｎを微分する微分器で、この微分
器が出力する微分信号ＶＤは前記積分信号Ｖｉ　ととも
に操作量演算回路９に人力されている。操作量演算回路
９は回転速度と指示回転速度との偏差を許容範囲以下に
する為に必要なラック操作手段の操作量、すなわち、Ｖ
ｎΦＶｎｏとするために必要なラック操作手段の操作ａ
を演算し、演算した操作量を示す信号を駆動回路１１に
入力する。駆動回路１１は操作量演算回路９が演算した
操作量だ（ノラック操作手段２を駆動して機関の実回転
速度を指示回転速度に近付けるように燃利噴）１ポンプ
のラックを所定の方向に移動させる。

先ず上記の実施例において、第５図のａに示ずように負
荷率δの増大に伴って回転速度が低下するドループ特性
を得るものとする。この場合には指示速度信号発生回路
６Ａから、アクセル位置信号Ｖｓとドループ率信号Ｖａ
との和（ＭＳ−１４／ａ）を指示速度信号Ｖｎｏどして
出力させる。

今負荷率が０％の時に積分器９の出力がＶｉ（０）で、
機関がＶｎ＝Ｖｎｏで安定に運転されているとする。

この状態で負荷を投入すると、機関の回転速度が低下し
、Ｖｎ＜Ｖｎｏとなる。この速度変化により先ず微分信
号ＶＤが生じる。操作量演算回路１１はこの微分信号■
０が入力された時に直ちにその速度変動を修正する方向
にラック操作手段２を駆動づ“るための信号を出力する
。これにより速度変動の修正動作が開始される。また機
関の回転速度が低下すると操作量演算回路９は積分信号
ｖ１に基いて機関の実回転速度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ラック操作手段
２の操作量を′ｔｊ算し、駆動回路１１はこの操作量だ
けラック操作手段２を駆動して機関の実回転速度Ｎを指
示回転速度Ｎｏに近付ける。積分器７はＶｎ：Ｖｎｏと
なった時点でその時の積分信号出力を保持する。

本発明においては、積分信号Ｖｉをドループ率演算回路
８に入力してこの演算回路によりドループ率信号Ｖａ−
γＸ　Ｖ　ｉ（γは定数）を発生さけ、このドループ率
信号を指示速度信号発生回路５にフィードバックするこ
とに１二り指示速度信号Ｖｎ。

＝Ｖｓ十Ｖａを発生させる。第６図に示したように、負
荷率が０％の時のドループ率信号ｖａ（１００）は負荷
率が１００％の時のドループ率信号Ｖａ（０）より大き
くなるため、指示速度信号ＶｎｏをＶｓ＋Ｖａとした場
合には、負荷率の増大に伴って指示速度信号Ｖｎｏが減
少し、負荷率の増大に伴って回転速度が低下するドルー
プ特性が得られる。このドループ特性のドループ率りは
ドループ率信号Ｖａの大きさによって自由に選択するこ
とができる。Ｖａ＝０とすると、ドループ率りが零にな
り、第５図のｂのように負荷変動のいかんにかかわらず
回転速度を一定に保つ定速度特性を得ることができる。

次に第５図のＣに示したように負荷率δの増大に伴って
回転速廓を上昇させるドループ特性を得る場合には、指
示速度信号発生回路５から、アクセル位置信号Ｖｓとド
ループ率信号Ｖａとの差（Ｖｓ　−Ｖａ　）を指示速度
信号Ｖｎｏとして出力させる。この場合には、負荷率の
増大に伴って指示速度信号Ｖｎｏが増大するため負荷率
の増大に伴って回転速度が上昇するドループ特性が得ら
れる。

このドループ特性のドループ率もドループ率信号Ｖａの
大きさによって自由に選択することができる。

次に第１図の鎖線で囲った部分の具体的構成例を第２図
乃至第４図を参照して説明する。

第２図に示した例は、負荷率の上昇に伴って回転速度を
低下させるドループ特性を得る場合に用いる回路の一例
を示したものである。この例では演算増幅器ＯＰ１及び
抵抗Ｒ１乃至Ｒ５からなる加算器により指示速度信号発
生回路６＾が構成され、演ｎ増幅器ＯＰ２と抵抗Ｒ６乃
至１又１１とにより偏差演算回路６Ｂｂ（構成されてい
る。また抵抗Ｒ１２と、積分コンデンサＣ１と、バッフ
ァアンプを構成するように結線された演等増幅器ＯＰ３
とにより積分′ｌｉ７が構成され、抵抗Ｒ１３及びＲ１
４によりドループ演算回路８が構成されている。

上記指示速度信号発生回路６Ａはアクセル位置信号Ｖｓ
とドループ率信号Ｖａとを加算して指示速度信号ＶｎＯ
を出力する。偏差演算回路６Ｂは、速度検出信号Ｖｎと
指示速度信号Ｖｎｏと積分信号■ｉ　とを入力として速
度偏差信号■ｎｄ＝Ｖｉ−＋（Ｖｎ−Ｖｎｏ）を出力す
る。

積分回路７は速度偏差信号Ｖｎｄで抵抗Ｒ１２を通して
コンデンサＣ１を充電して積分動作を行い、積分信号電
圧Ｖｉを出力する。

ドループ演算回路８はこの積分信号電圧Ｖｉを分圧して
ドループ率信号Ｖａを出力する。

第２図の回路において、ドループ演算回路８の出力電圧
（ドループ率）Ｖａを零にすると、定速度特性を得るこ
とができる。また指示速度信号発生回路６Ａを減算器に
より構成すると、負荷率δの増大に伴って回転速度Ｎが
上昇するドループ特性を得ることができる。

第３図ｔま第１図の鎖線で囲んだ部分の他の構成例を示
したもので、この例では、演算増幅器ＯＰ２及びＯＦ２
と抵抗Ｒ６乃至Ｒ１１及びＲ１５乃至Ｒ１８とにより、
速度偏差演算回路６が構成されている。積分回路７及び
ドループ演算回路８は第２図の例と同様に構成されてい
る。

第３図の回路においては、、演算増幅器ＯＰ４と抵抗Ｒ
１５乃至Ｒ１８とからなる演算回路により速度検出信号
Ｖｎとドループ率信号Ｖａとの差に相当する信号Ｖｎ’
＝Ｖｎ−Ｖａが得られ、演算増幅器ＯＰ２と抵抗Ｒ６乃
至Ｒ１１とからなる演算回路により、速度偏差信号Ｖｎ
ｄ＝Ｖｎ　＝　（Ｖａ　＋Ｖｓ）が得られる。その他の
点は第２図に示した例と同様である。

第４図は第１図の鎖線で囲んだ部分の更に伯の構成例を
示したもので、この例では、演算増幅器ＯＰ２と抵抗Ｒ
６乃至Ｒ１１とにより速度偏差演算回路６が構成されて
いる。イの他の点は第２図または第３図の例と同様であ
る。

第４図に示した例では、アクセルセンサ４が機関の指示
回転速度を示す信号Ｖ　Ｓ（７Ｖ　ｎｏ）を出力する。

演算増幅器ＯＰ２はこの指示速度信号■ｎＯと速度検出
信号Ｖｎとドループ率信号ｖａとを入力として（Ｖｎ　
十Ｖａ　−Ｖｓ）に相当する偏差信号Ｖｎｄを出力する
。この回路の安定点はｖｉ＝■ｎｄ＝Ｖｎ　十Ｖａ−Ｖ
ｓとなる点であり、Ｖｎ　＝Ｖｓ＋　（Ｖｉ−Ｖａ）と
なる点で係が安定する。すなわち、第４図に示す回路を
用いる場合には、アクセル位置信号Ｖ　ｓ（＝　Ｖ　ｎ
ｏ）　ｋ：信号（Ｖｉ　−Ｖａ）ヲ加えた信号に対応す
る回転速度で係が安定する。負荷率δに対する信号（Ｖ
ｉ　−Ｖａ）の特性は第７図に示す通りで、負荷率δ−
θ％の時の信号（Ｖｉ　−Ｖａ）と負荷率δ＝１００％
の時の信号（Ｖｉ　−Ｖａ）との差がドループ量を与え
る。

［発明の効果］ 以上のように、本発明によれば、速度偏差信号を積分し
て得た積分信号を入力として該積分信号に比例した大き
さを有するドループ率信号を出力するドループ演算回路
を設けて、該ドループ率信号を速度偏差演算回路にフィ
ードバックすることにより、アクセル位置信号とドルー
プ率信号との和または差と速度検出信号との差に相当す
る信号を速度偏差信号とするようにしたので、ドループ
率信号の大きさを変えることにより、ドループ率を自由
に選択することができる利点がある。またラック位置を
検出するセンサを必要としないので、ガバナ装置の構成
を簡単にすることができる。

【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ック
図、第２図乃至第４図はそれぞれ本発明で用いる速度偏
差演算回路、積分回路及びドループ演算回路の構成例を
示す回路図、第５図は負荷率に対する１ｉｌＩｌの回転
速度の特性を示す線図、第６図は負荷率に対する積分信
号及びドループ率信号の特性を示す縮図、第７図は負荷
率に対する積分信号の特性及び負荷率に対する積分信号
とドループ率信号との差信号の特性を示す線図である。 １・・・内燃機関、２・・・ラック操作手段、３・・・
速度検出装置、４・・・アクセルセンサ、６・・・速度
偏差演算回路、６＾・・・指示速度信号発生回路、６Ｂ
・・・偏差演算回路、７・・・積分回路、８・・・ドル
ープ率演算回路、９・・・操作ω演算回路、１１・・・
駆動回路。 第５図 −〉憂項李Ｓ 第７図 一１呻Ｓ 手続ン…正書（自発）（２） 昭和６１年　７月　８日　　に１１ 特許庁長官　宇　賀　道　部　毀　　　　　　　　　れ
≦１、事件の表示　特願昭６０−１５７０００号　　　
（３）２、発明の名称　　　　　　　　　　　　　　　
　　に１内燃機関用電子式ガバナ装置 ３、補正をする者 事件との関係　特許出願人 （１３４）国産電機株式会社 ４、代理人 東京都港区新橋４−３１−６　　文山ビル６階松本特許
事務所（電話４３７−５７８１番）５、補正の対象 第１４頁第１２行の［Ｖ　ａ（１００）　ＪをｒＶａ（
０）Ｊ１頁第１３行の［Ｖ　ａ（０）Ｊをｒ　Ｖ　ａ（
１００）Ｊ　ニそうれ訂正する。 第１７頁第１５行のｒ＝Ｖｎ　Ｊをｒ＝Ｖｎ’Ｊ丁圧す
る。 以上

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 電気的に駆動されて内燃機関用燃料噴射ポンプの噴射量
   調節用ラックを操作するラック操作手段と、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
   アクセル位置信号Ｖｓを出力するアクセルセンサと、前
   記内燃機関の実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、前記速度
   検出信号Ｖｎとアクセル位置信号Ｖｓとを入力として速
   度偏差信号Ｖｎｄを出力する速度偏差演算回路と、前記
   速度偏差信号を積分する積分器と、前記積分器が出力す
   る積分信号Ｖｉを入力として前記実回転速度と指示回転
   速度との偏差を一定の範囲以下にするために必要な前記
   ラッ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ッ
   ク操作手段を駆動する駆動回路とを備えた内燃機関用電
   子式ガバナ装置であって、 前記積分信号Ｖｉを入力として該積分信号に比例した大
   きさを有するドループ率信号Ｖａを出力するドループ演
   算回路が設けられて該ドループ率信号Ｖａが前記速度偏
   差演算回路にフィードバックされ、 前記速度偏差演算回路は前記アクセル位置信号Ｖｓとド
   ループ率信号Ｖａとの和（Ｖｓ＋Ｖａ）または差（Ｖｓ
   −Ｖａ）と前記速度検出信号Ｖｎとの差Ｖｎ−（Ｖｓ＋
   Ｖａ）またはＶｎ−（Ｖｓ−Ｖａ）に相当する信号を前
   記速度偏差信号として出力することを特徴とする内燃機
   関用電子式ガバナ装置。