JP2006077580A

JP2006077580A - Electronic governor

Info

Publication number: JP2006077580A
Application number: JP2004259341A
Authority: JP
Inventors: Masanori Fujiwara; 正徳藤原; Yasuo Fujii; 保生藤井; Hajime Yama; 一山
Original assignee: Kubota Corp
Current assignee: Kubota Corp
Priority date: 2004-09-07
Filing date: 2004-09-07
Publication date: 2006-03-23

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To maintain an initial responsiveness of an actuator 2 even if a hysteresis width of the actuator 2 is increased with a secular change of the actuator 2. <P>SOLUTION: An operation time tabulating means 61 tabulates operation times of an engine. The operation times tabulation means 61 clocks the operation times, adds the clocked operation times to the tabulated operation times and newly record the added operation times as a tabulated operation time, for instance. A dither width setting means 62 increases a dither width of a dither current in accordance with the collected operation times. In concrete, the dither width setting means 62 increases a pulse width of the dither signal in accordance with the collected operation times, thereby increasing the dither width of the dither current. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

本発明は、アクチュエータを用いてエンジンの回転数を目標回転数に制御する電子ガバナに関し、詳細には、アクチュエータ駆動電流にディザ電流を重畳させることにより、アクチュエータの応答性を向上させる電子ガバナに関する。 The present invention relates to an electronic governor that uses an actuator to control the engine speed to a target speed, and more particularly to an electronic governor that improves the response of the actuator by superimposing a dither current on the actuator drive current.

昨今、アクチュエータを用いてエンジンの回転数を目標回転数に制御する電子ガバナが多く用いられている。アクチュエータは、エンジンがディーゼルエンジンである場合には、燃料供給量を調節する調量ラックを操作することにより、エンジンの回転数が目標回転数になるように燃料供給量を調節する。このアクチュエータは、図３の実線に示されるように、アクチュエータ駆動電流に対してヒステリシス特性を有している。図３は、アクチュエータのヒステリシス特性を示す図であり、縦軸はアクチュエータの駆動に応じて移動する調量ラックの位置を示し、横軸はアクチュエータを駆動させるアクチュエータ駆動電流を示す。このヒステリシス特性により、アクチュエータがアクチュエータ駆動電流の変化に応じて駆動しない場合がある。例えば調量ラックの位置をＡ点からＢ点に移動させるようにアクチュエータを駆動させる場合、アクチュエータ駆動電流をＣ点からＤ点に増加させてもアクチュエータは駆動しないため、さらにアクチュエータ駆動電流をＥ点まで増加させる必要がある。アクチュエータが駆動しないＣ点からＤ点までのアクチュエータ駆動電流の幅をヒステリシス幅といい、アクチュエータ駆動電流の変化幅がヒステリシス幅より短い場合に、アクチュエータが駆動することはない。このヒステリシス特性の影響を防ぐために、従来の電子ガバナでは、アクチュエータ駆動電流にディザ電流を重畳することによってアクチュエータを微小振動させ、アクチュエータの応答性向上を実現している（特許文献１参照）。アクチュエータを微小振動させるために、ディザ電流の振幅（以下、ディザ幅と称す）はアクチュエータのヒステリシス幅の少なくとも半分程度に初期設定されている。 Recently, electronic governors that use an actuator to control the engine speed to a target speed are often used. When the engine is a diesel engine, the actuator adjusts the fuel supply amount by operating a metering rack for adjusting the fuel supply amount so that the engine rotational speed becomes the target rotational speed. As shown by the solid line in FIG. 3, this actuator has a hysteresis characteristic with respect to the actuator drive current. FIG. 3 is a diagram illustrating the hysteresis characteristics of the actuator. The vertical axis indicates the position of the metering rack that moves in accordance with the driving of the actuator, and the horizontal axis indicates the actuator driving current that drives the actuator. Due to this hysteresis characteristic, the actuator may not drive in response to changes in the actuator drive current. For example, if the actuator is driven so that the position of the metering rack is moved from point A to point B, the actuator will not be driven even if the actuator drive current is increased from point C to point D. Need to be increased. The width of the actuator drive current from point C to point D where the actuator is not driven is called the hysteresis width, and the actuator is not driven when the change width of the actuator drive current is shorter than the hysteresis width. In order to prevent the influence of this hysteresis characteristic, in the conventional electronic governor, the actuator is minutely vibrated by superimposing a dither current on the actuator drive current, and the response of the actuator is improved (see Patent Document 1). In order to minutely vibrate the actuator, the dither current amplitude (hereinafter referred to as dither width) is initially set to at least about half the hysteresis width of the actuator.

特開２００１−２０７８９号公報JP 2001-20789 A

このようにディザ幅はアクチュエータのヒステリシス幅に対応して初期設定されるが、アクチュエータのヒステリシス幅は、以下に説明するように長時間にわたるエンジンの稼働から生じるアクチュエータの経時変化によって増加する。 Thus, the dither width is initially set in correspondence with the hysteresis width of the actuator, but the hysteresis width of the actuator increases with the change of the actuator over time resulting from the operation of the engine over a long period of time as described below.

アクチュエータは、プランジャを有しており、このプランジャを軸方向に移動させることによって調量ラックを軸方向に移動させる。プランジャは、軸受によって軸方向のみに移動するように予め軸支されているために、軸方向の力を与えられると確実に軸方向に移動する。
しかし、長時間にわたるエンジンの稼動により、プランジャが摺動する軸受内面は磨耗する。これにより、プランジャは、軸方向のみに移動するのではなく、軸方向に対して左右上下に移動するようになる。この結果、プランジャに与えられる軸方向の力から分力する軸方向とは垂直の力（以下、軸受方向の力と称す）が増加し、この軸受方向の力の増加がプランジャと軸受との間の摩擦力を増加させる。この摩擦力の増加によりヒステリシス幅が増加する。 The actuator has a plunger, and moves the metering rack in the axial direction by moving the plunger in the axial direction. Since the plunger is pivotally supported in advance so as to move only in the axial direction by the bearing, the plunger surely moves in the axial direction when an axial force is applied.
However, the inner surface of the bearing on which the plunger slides wears due to the operation of the engine for a long time. As a result, the plunger moves not only in the axial direction but also in the horizontal and vertical directions with respect to the axial direction. As a result, a force perpendicular to the axial direction divided from the axial force applied to the plunger (hereinafter referred to as a bearing direction force) increases, and this increase in the bearing direction force increases between the plunger and the bearing. Increase the friction force. The hysteresis width increases with the increase of the frictional force.

図４は、長時間にわたってエンジンを稼動させたことにより、アクチュエータのヒステリシス幅が増加することを示す図である。図４に示されているように、エンジンを長時間にわたって稼動させた後のヒステリシス幅（例えば破線のＦ点からＧ点までの幅）は初期のヒステリシス幅（例えば実線のＨ点からＩ点までの幅）より大きくなる。このようにヒステリシス幅が大きくなると、初期のヒステリシス幅に対応して初期設定されたディザ幅は、アクチュエータのヒステリシス幅の半分より小さくなる。この結果、アクチュエータが微小振動しなくなり、アクチュエータの応答性がヒステリシス特性によって低下するおそれがある。 FIG. 4 is a diagram showing that the hysteresis width of the actuator is increased by operating the engine for a long time. As shown in FIG. 4, the hysteresis width after the engine has been operated for a long time (for example, the width from the dotted F point to the G point) is the initial hysteresis width (for example, from the solid H point to the I point). Width). When the hysteresis width is increased in this way, the dither width that is initially set corresponding to the initial hysteresis width becomes smaller than half of the hysteresis width of the actuator. As a result, the actuator does not vibrate minutely, and the response of the actuator may be reduced due to the hysteresis characteristic.

本発明は、上記問題を解決すると共に、エンジンの稼働時間に応じて生じる摺動変化等のアクチュエータの経時変化によってアクチュエータのヒステリシス幅が大きくなった場合でも、アクチュエータの応答性を初期の応答性に維持できる電子ガバナを提供することを目的とする。 The present invention solves the above-mentioned problem, and even if the hysteresis width of the actuator becomes large due to the change of the actuator over time such as the sliding change that occurs according to the operating time of the engine, the response of the actuator becomes the initial response. An object is to provide an electronic governor that can be maintained.

本発明は、アクチュエータ（2）を駆動するアクチュエータ駆動電流を制御することによってアクチュエータ（2）に燃料供給調節手段を操作させ、燃料供給調節手段にエンジンの回転数が目標回転数になるように燃料供給量を調節させる電子ガバナであって、エンジンの回転数を検出する回転数検出手段(3)と、目標回転数を設定する目標回転数設定手段(4)と、エンジンの回転数を目標回転数に調節するようにアクチュエータ駆動電流を制御する駆動電流制御手段(5)と、アクチュエータ駆動電流にディザ電流を重畳させるディザ電流重畳手段(6)と、ディザ電流を重畳させたアクチュエータ駆動電流をアクチュエータ(2)に出力する駆動手段(7)とを具備し、ディザ電流重畳手段(6)は、エンジンの稼動時間を集計し、集計された稼動時間に応じてディザ電流のディザ幅を増加させ、これにより上記目的を達成する。 The present invention controls the actuator drive current for driving the actuator (2) to cause the actuator (2) to operate the fuel supply adjusting means, and causes the fuel supply adjusting means to operate the fuel so that the engine speed becomes the target speed. An electronic governor that adjusts the supply amount, a speed detection means (3) for detecting the engine speed, a target speed setting means (4) for setting the target speed, and a target speed for the engine speed Drive current control means (5) for controlling the actuator drive current so as to adjust to the number, dither current superposition means (6) for superimposing the dither current on the actuator drive current, and actuator drive current with the dither current superimposed on the actuator Drive means (7) for outputting to (2), and the dither current superimposing means (6) counts the operating time of the engine, and outputs the time according to the totaled operating time. Dither width of the current increases, thereby achieving the above object.

本発明は、エンジンの稼働時間に応じて生じる摺動変化等のアクチュエータの経時変化によってアクチュエータのヒステリシス幅が大きくなった場合でも、エンジンの稼動時間に応じてディザ幅を増加させることによってアクチュエータを微小運動させ、これによりアクチュエータの初期の応答性を維持できる電子ガバナを提供することを可能にする。 Even when the hysteresis width of the actuator increases due to the change of the actuator over time, such as a sliding change that occurs according to the operating time of the engine, the present invention makes the actuator minute by increasing the dither width according to the operating time of the engine. It is possible to provide an electronic governor that can be moved and thereby maintain the initial responsiveness of the actuator.

以下、本発明の実施形態を図面を参照して説明する。
図１は、本発明の実施形態である電子ガバナ１の一例を示したブロック図である。
本発明の実施形態である電子ガバナ１は、アクチュエータ２を駆動するアクチュエータ駆動電流を制御する。制御されたアクチュエータ駆動電流がアクチュエータ２に出力されると、アクチュエータ２は、燃料供給量を調節する燃料供給調節手段（図示せず）を操作することにより、エンジンの回転数が目標回転数になるように燃料供給量を調節する。例えば、アクチュエータ２はソレノイドであり、アクチュエータ駆動電流は励磁電流である。燃料供給調節手段は、例えば燃料噴射ポンプに設けられた燃料調量ラックであり、エンジンへの燃料供給量を調節する。
本実施形態の電子ガバナ１は、回転数検出手段３と、目標回転数設定手段４と、駆動電流制御手段５と、ディザ電流重畳手段６と、駆動手段７とを備える。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a block diagram showing an example of an electronic governor 1 according to an embodiment of the present invention.
The electronic governor 1 according to the embodiment of the present invention controls an actuator driving current for driving the actuator 2. When the controlled actuator drive current is output to the actuator 2, the actuator 2 operates the fuel supply adjusting means (not shown) for adjusting the fuel supply amount, so that the engine speed becomes the target speed. Adjust the fuel supply amount. For example, the actuator 2 is a solenoid, and the actuator drive current is an excitation current. The fuel supply adjusting means is, for example, a fuel metering rack provided in the fuel injection pump, and adjusts the fuel supply amount to the engine.
The electronic governor 1 of the present embodiment includes a rotation speed detection unit 3, a target rotation number setting unit 4, a drive current control unit 5, a dither current superimposing unit 6, and a drive unit 7.

回転数検出手段３はエンジンの回転数を検出する。回転数検出手段３は、例えばアクチュエータ駆動電流または１回転数当りで検出されるパルス数に基いて回転数を検出する。
目標回転数設定手段４は目標回転数を設定する。目標回転数設定手段４は例えば調速レバーである。 The rotational speed detection means 3 detects the rotational speed of the engine. The rotation speed detection means 3 detects the rotation speed based on, for example, the actuator drive current or the number of pulses detected per rotation speed.
The target rotational speed setting means 4 sets the target rotational speed. The target rotation speed setting means 4 is, for example, a speed control lever.

駆動電流制御手段５は、エンジンの回転数を目標回転数に調節するようにアクチュエータ駆動電流を制御する。駆動電流制御手段５は、回転数偏差演算手段５１と、目標電流値演算手段５２と、電流検出手段５３と、電流偏差演算手段５４と、ＰＷＭ信号演算手段５５とを備える。これら駆動電流制御手段５の諸手段は、例えばＥＣＵ等のコンピュータにおいて実現されている。
回転数偏差演算手段５１は、エンジンの回転数と目標回転数との回転数偏差を演算する。目標電流値演算手段５２は、演算された回転数偏差を許容範囲内にするようにアクチュエータ駆動電流値を設定する。電流検出手段５３は、シャント抵抗（図示せず）によってアクチュエータから検出された電流をＡ／Ｄ変換し、Ａ／Ｄ変換した後の値からアクチュエータの検出電流値を算出する。電流偏差演算手段５４は、設定されたアクチュエータ駆動電流値とアクチュエータの検出電流値との電流値偏差を演算する。ＰＷＭ信号演算手段５５は、演算された電流値偏差を許容範囲内にするＰＷＭ信号のデューティ比をＰＩＤ制御に基いて演算する。 The drive current control means 5 controls the actuator drive current so as to adjust the engine speed to the target speed. The drive current control means 5 includes a rotation speed deviation calculation means 51, a target current value calculation means 52, a current detection means 53, a current deviation calculation means 54, and a PWM signal calculation means 55. These means of the drive current control means 5 are realized by a computer such as an ECU, for example.
The rotational speed deviation calculating means 51 calculates the rotational speed deviation between the engine rotational speed and the target rotational speed. The target current value calculation means 52 sets the actuator drive current value so that the calculated rotation speed deviation is within an allowable range. The current detection means 53 performs A / D conversion on the current detected from the actuator by a shunt resistor (not shown), and calculates the detected current value of the actuator from the value after the A / D conversion. The current deviation calculation means 54 calculates a current value deviation between the set actuator drive current value and the detected current value of the actuator. The PWM signal calculation means 55 calculates the duty ratio of the PWM signal that makes the calculated current value deviation within an allowable range based on PID control.

ディザ電流重畳手段６は、エンジンの稼働時間を集計し、集計された稼働時間に応じてディザ電流のディザ幅を増加させ、次いで、ディザ電流をアクチュエータ駆動電流に重畳させる。ディザ電流重畳手段６は、稼動時間集計手段６１と、ディザ幅設定手段６２と、ＰＷＭ信号出力手段６３とを備える。これらディザ電流重畳手段６の諸手段は、例えばＥＣＵ等のコンピュータにおいて実現されている。 The dither current superimposing means 6 totals the operating time of the engine, increases the dither width of the dither current according to the total operating time, and then superimposes the dither current on the actuator driving current. The dither current superimposing unit 6 includes an operation time totaling unit 61, a dither width setting unit 62, and a PWM signal output unit 63. These means of the dither current superimposing means 6 are realized by a computer such as an ECU, for example.

稼動時間集計手段６１はエンジンの稼動時間を集計する。稼動時間集計手段６１は、例えば、稼動時間を計時し、計時された稼動時間を既に集計された稼動時間に加算し、さらに加算された稼動時間を集計された稼働時間として新たに記録する。稼動時間は、例えば回転数検出手段３によって回転数が検出される時間であってもよいし、アクチュエータ駆動電流が検出される時間であってもよい。また、稼動時間の集計の開始時点は、初期設定によってエンジン試運転後に開始してもよいし、任意に設定した時点（例えばエンジンの調整毎に）開始してもよい。 The operating time counting means 61 totals the operating time of the engine. For example, the operating time counting means 61 counts the operating time, adds the measured operating time to the already calculated operating time, and newly records the added operating time as the totaled operating time. The operation time may be, for example, a time when the rotation speed is detected by the rotation speed detection means 3 or a time when the actuator drive current is detected. Moreover, the start time of totaling of operation time may be started after the engine trial operation by the initial setting, or may be started arbitrarily (for example, every time the engine is adjusted).

ディザ幅設定手段６２は、集計された稼働時間に応じてディザ電流のディザ幅を増加させる。具体的には、ディザ幅設定手段６２は、集計された稼働時間に応じてディザ信号のパルス幅を増加させることにより、ディザ電流のディザ幅を増加させる。ディザ幅設定手段６２は、例えば、図２に示されるように離散的にディザ信号のパルス幅を増加させてもよいし、図示はされていないが連続的にディザ信号のパルス幅を増加させてもよい。稼動時間に応じたパルス幅の増加量は、アクチュエータ２の初期の応答性を維持するように予め設定されている。パルス幅の増加量は、エンジンを長時間にわたって試運転させることによって取得された経験的データに基いて予め設定される。 The dither width setting means 62 increases the dither width of the dither current according to the total operating time. Specifically, the dither width setting means 62 increases the dither width of the dither current by increasing the pulse width of the dither signal according to the total operating time. For example, the dither width setting means 62 may increase the pulse width of the dither signal discretely as shown in FIG. 2 or may increase the pulse width of the dither signal continuously, although not shown. Also good. The increase amount of the pulse width according to the operation time is set in advance so as to maintain the initial response of the actuator 2. The amount of increase in the pulse width is preset based on empirical data acquired by letting the engine run for a long time.

ＰＷＭ信号出力手段６３は、ディザ電流のディザ幅を増加させるように制御されたパルス幅を有するディザ信号を、ＰＷＭ信号演算手段５５によって演算されたＰＷＭ信号に重畳させる。次いで、ＰＷＭ信号出力手段６３は、ディザ信号を重畳させたＰＷＭ信号を駆動手段７に出力する。 The PWM signal output means 63 superimposes a dither signal having a pulse width controlled to increase the dither width of the dither current on the PWM signal calculated by the PWM signal calculation means 55. Next, the PWM signal output means 63 outputs a PWM signal on which the dither signal is superimposed to the driving means 7.

駆動手段７は、ＰＷＭ信号出力手段６３から入力されたＰＷＭ信号に基いて、ディザ電流を重畳させたアクチュエータ駆動電流をアクチュエータ２に出力する。駆動手段７は例えばアクチュエータ２がソレノイドである場合には励磁回路を備える。 Based on the PWM signal input from the PWM signal output unit 63, the driving unit 7 outputs an actuator driving current on which the dither current is superimposed to the actuator 2. For example, when the actuator 2 is a solenoid, the driving unit 7 includes an excitation circuit.

以上のように説明してきた電子ガバナは、本発明の一実施形態に過ぎず、本発明は、この実施形態に限定されることはなく、請求の範囲に基く技術的範囲内で適宜変更して実施することができる。 The electronic governor described above is only one embodiment of the present invention, and the present invention is not limited to this embodiment, and can be appropriately changed within the technical scope based on the claims. Can be implemented.

本発明の実施形態である電子ガバナの一例を示したブロック図である。It is the block diagram which showed an example of the electronic governor which is embodiment of this invention. 集計された稼動時間に応じてディザ信号のパルス幅の増加量を示したグラフ図である。It is the graph which showed the increase amount of the pulse width of a dither signal according to the total operation time. アクチュエータのヒステリシス特性を示した図である。It is the figure which showed the hysteresis characteristic of the actuator. 長時間にわたってエンジンを稼動させたことにより、アクチュエータのヒステリシス幅が増加することを示す図である。It is a figure which shows that the hysteresis width of an actuator increases by operating an engine for a long time.

Explanation of symbols

１…電子ガバナ
２…アクチュエータ
３…回転数検出手段
４…目標回転数設定手段
５…駆動電流制御手段
６…ディザ電流重畳手段
７…駆動手段

DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Electronic governor 2 ... Actuator 3 ... Speed detection means 4 ... Target speed setting means 5 ... Drive current control means 6 ... Dither current superposition means 7 ... Drive means

Claims

By controlling the actuator drive current that drives the actuator (2), the fuel supply adjusting means is operated by the actuator (2) and the fuel supply adjusting means adjusts the fuel supply amount so that the engine speed becomes the target engine speed. Electronic governor
Speed detection means (3) for detecting the engine speed, target speed setting means (4) for setting the target speed, and actuator drive current to adjust the engine speed to the target speed Drive current control means (5), dither current superimposing means (6) for superimposing the dither current on the actuator drive current, and drive means (7) for outputting the actuator drive current with the dither current superimposed on the actuator (2) And
The dither current superimposing means (6) is an electronic governor that counts the engine operating time and increases the dither width of the dither current according to the total operating time.