JPH037526B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は駆動システムに係り、特に、駆動シス
テムへのエネルギ入力を制御して最大効率を得る
様にする手段に係る。

駆動システムを運転する場合に最大のエネルギ
利用効率を得ることが次第に重要になつて来てい
る。内燃機関等の個々の原動機は容易に決定でき
る運転特性を有しており、所与の負荷動力及び速
度に対して原動機の最適な運転を決定できること
は知られている。この様な駆動特性は得られる
が、この様な特性を効果的に利用するのに適した
制御装置はこれまで全く開発されていない。

特に原動機の利用効率を高める既知のシステム
は駆動システムの色々なパラメータに関連した
種々の色々な装置及び方法を用いているが、これ
らは駆動機の実効最大効率までは達しない。例え
ば、内燃機関の様な原動機を作動する際に効率を
向上させるという目的に向つて内燃シリンダ構
造、圧縮比、燃料霧化等の変更が試みられてい
る。モータ又はエンジンを低い速度で作動させて
所要動力を下げる様にしつつも負荷を高速度で駆
動できる様にするため高速ギヤ比を用いたトラン
スミツシヨンが開発されている。

本発明は、原動機の運転中に実効最大効率を得
るための改良されたシステムに関する。この改良
された駆動システムは、内燃機関の運転を制御す
るのに便利に用いられ、従つて自動車エンジンの
利用効率を改善するのに便利に用いられる。

１形態において、本発明の駆動システムは、負
荷の動力と、負荷の速度と、そして更に、所望の
負荷動力及び速度を与える際に原動機の速度を最
低にせしめるのに必要なトランスミツシヨンの調
整速度比との決定に基づいてシステムの可変トラ
ンスミツシヨンを調整する手段を用いている。

原動機がマルチシリンダ内燃機関より成る場合
の別の形態においては、エンジンの、作動すべき
シリンダの数、即ち運転中に燃料を付与すべきシ
リンダの数、を調整することによつて原動機が調
整される。

上記決定を行なう場合には、決定された負荷パ
ラメータがエンジン又は他の原動機の運転特性に
関する情報と相関せしめられ、記憶された特性に
より示された最適効率点へ駆動システムの作動を
もつていくことによつて駆動システムの制御が行
なわれる様にされる。

更に別の形態においては、駆動システムの使用
中にブレーキのエネルギ消費率が常時監視され、
そしてブレーキのエネルギ消費率が瞬間的に減少
するか増加するかについての決定が行なわれる。
この様な決定により、原動機はトランスミツシヨ
ンのギヤ比を増加又は減少する様に調整される。
この調整がブレーキのエネルギ消費率を減少する
様に働く場合には、その方向に調整を続けていく
と、やがてこの調整がブレーキのエネルギ消費率
を増加する様に逆に作用する様になり、この際に
調整が逆転される。この様な調整は、駆動システ
ムを実効最大効率の作動状態に維持する様に連続
的に行なわれる。

本発明の駆動システムは、所要動力が一定の速
度で変化したり負荷の所要動力及び速度が一緒に
変化したりする様な負荷に用いられる。本発明の
駆動システムは好都合にもスパーク点火エンジン
に用いられるだけでなく、圧縮点火即ちジーゼル
エンジンにも等しく用いられる。

本発明の駆動システムは、その構造が非常に簡
単で且つ経済的であり然もこの様なシステムの作
動においてそのエネルギ効率を新規で且つ簡単な
やり方で著しく改善するものである。

本発明の他の特徴及び効果は添付図面を参照し
た以下の詳細な説明より明らかとなろう。

第１図に示された本発明の実施例においては、
一般的に１０で示す駆動システムは、一般的に１
２で示す可変負荷を駆動するために一般的に１１
で示す動力駆動装置を備えて示されている。

こゝに説明する実施例では、駆動装置１１は、
内燃機関を含む原動機１３、および一般的に１４
で示す伝達比を調整できる可変のトランスミツシ
ヨンを備えている。上に述べた様に内燃機関１３
は火花点火機関、デーゼル機関その他から成り立
つてもよい。

第１図に示す様に、内燃機関の出力はスロツト
ル１５による様な通常の方法で制御され、そして
このスロツトルへの入力１６は自動車のフツトペ
ダルの様な通常の手段で制御される。この代りと
してこの入力は当業者に明らかな様にサーボ機構
等を用いた閉ループ系を通して制御されてもよ
い。

しかし本発明を理解するためには、スロツトル
１５を適当に調整して内燃機関１３の速度を所望
通りに変えるということを考えれば充分であろ
う。同様に、内燃機関の構造は本発明の部分を構
成せず、当業者に明らかな様に適当な原動機を利
用してもよい。更に同様に伝達比を調整できるト
ランスミツシヨンの特定の構造は本発明の部分を
構成せず、本発明を実施する際にはいかなる適当
な調整できるトランスミツシヨンを利用してもよ
いということは当業者に明らかである。

更に第１図を説明すれば、駆動システム構造体
は、負荷の動力及び負荷の速度を感知する負荷ト
ランスジユーサを備えている。当業者に良く知ら
れている様に、瞬時負荷トルクを測定するのに多
数の型式のトルクメータを利用できそして瞬時負
荷速度を測定するのに多数の型式の速度計を利用
できる。

更に第１図について説明すれば、感知した負荷
トルク及び負荷速度のパラメータは、負荷トルク
及び負荷速度の入力から動力を瞬時決定するため
に通常の構造の計算器１８に与えられる。この計
算器は当業者によく知られているものであるから
こゝでは詳細に述べない。

決定した負荷動力は最適な伝達比の計算器１９
に送られる。この計算器１９は、色々な速度及び
負荷条件の下でのエンジン特性に関する情報をそ
のメモリ２０に記憶している通常の計算器であ
る。上述の様に、この様なエンジン特性は当業者
によく知られている様な普通の手段によつて容易
に決定でき、そして通常の標準的なプログラミン
グ方法によつて一般の計算器１９のメモリに容易
に与えられる。

更に当業者によく知られている様に、この様な
計算器は記憶された特性データを入力データと比
較し、そして入力信号の関数として、決定された
エンジン運転状態に相当する出力を与える様に用
いることができる。第１図に示す様に、負荷トラ
ンスジユーサ１７から供給された負荷速度決定値
は負荷動力決定値と共に計算器１９へ与えられ、
該計算器に与えられる記憶されたエンジン特性と
相関比較され、２１で一般的に示された出力比指
令信号を発生する。この指令信号は指令信号の方
向および大きさの関数としてトランスミツシヨン
を適当に調整させるために適当なトランスジユー
サ２２を通して、伝達比を調整できるトランスミ
ツシヨンに印加される。

この様にして、第１図に示された駆動システム
１０は、負荷トルク及び負荷速度のパラメータを
エンジン特性と比較することによつて負荷トルク
及び負荷速度を常時決定して、トランスミツシヨ
ンを常時適当に調整せしめ、このシステムの作動
レンジに亘りあらゆる所要負荷トルク及び速度に
対して内燃機関の運転効率を最大にする様な最適
な比に計算されたギヤ比を与える。

又、駆動システム１０は、前もつて決定された
エンジン特性２０の関数として内燃機関を運転す
るためブレーキの最低燃料消費率を常時有効に決
定する。

さて第２図を参照すれば、１１０で一般的に示
された本発明による駆動システムの変形態様が示
されており、この駆動システム１１０は前記駆動
システム１０と一般的に類似しているが、トラン
スミツシヨンの所望の調整値を決定する変型手段
を用いており、エンジン特性に関する情報を得る
という必要性をなくしている。駆動システム１１
０は、伝達比を調整できるトランスミツシヨン１
１４を通して負荷１１２を駆動する内燃機関１１
３の出力を制御するためにスロツトル１１５を用
いている点では駆動システム１０と同様である。
負荷トルク及び負荷速度を瞬時に感知しそしてこ
の情報を一般的に１２３で示したブレーキ燃料消
費率の計算器に与えるために負荷トランスジユー
サ１１７が設けられている。計算器１２３は更
に、燃料供給源１２５から内燃機関１１３に与え
られる燃料流量を感知する燃料流量トランスジユ
ーサ１２４から燃料流量に関する情報も受ける。
この様なトランスジユーサは当業者によく知られ
ており、本発明の部分を構成しない。

計算器１２３は、負荷トルク、負荷速度及び燃
料流量の入力信号を相関させて、システムのブレ
ーキ燃料消費率を即座に計算する様にプログラム
された普通の計算器である。

最適な伝達比の計算器１１９は、ブレーキ燃料
消費率を即座に決定する計算器１２３から出力信
号を受ける。計算器１１９は比の指令信号１２１
を与え、この信号１２１はトランスジユーサ１２
２を経て送られて該信号の方向及び大きさでトラ
ンスミツシヨン１１４を調整する。しかし乍ら、
計算器１１９はブレーキ燃料消費率信号に減少す
る限りは同じ方向の比の指令信号を継続して与え
るようプログラムされている。図示された実施例
では、計算器１１９は、内燃機関１１３の低速度
運転で所望の負荷作動を行なえる様にトランスミ
ツシヨン１１４を調整する比の指令信号１２１を
与え続ける。

しかし乍ら、計算器１１９に与えられるブレー
キ燃料消費率信号を瞬時的に増加する様にトラン
スミツシヨンの連続調整が決定された時には、計
算器１１９は比の指令信号１２１の方向を逆転さ
せてトランスミツシヨンの逆方向調整を行なわ
せ、これはこゝに示す実施例ではエンジン１１３
の速度を高めて所望の負荷作動を行なわせる。

従つて、計算器１１９は、エンジンの速度をエ
ンジンの最大効率に有効に保持する様最適の設定
値に関してトランスミツシヨンをハンチングさせ
る。

この様にして駆動システム１１０は、エンジン
特性を決定する必要をなくし、その代りにブレー
キ燃料消費率を常時監視して、このブレーキ燃料
消費率を実質的にその最小値に維持する様に駆動
システムを適当に調整するという点で前記駆動シ
ステム１０と異なる。その結果、内燃機関の運転
は可変負荷１１２を駆動する場合常に最適の効率
に有効に維持される。

さて第３図の実施例を参照すれば、２１０で一
般的に示された駆動システムが示されており、こ
のシステム２１０は前記駆動システム１０と一般
的に同様であるが、伝達比を調整できるトランス
ミツシヨンを必要とせずに調整が行なわれる。本
発明のこの実施例の説明においては、前記システ
ム１０にエンジン特性記憶手段２０が用いられた
のと同様にエンジン特性記憶手段２２０がこのシ
ステム２１０にも用いられるものとして示すが、
その代りに前記システム１１０のブレーキ燃料消
費率制御を等しく適用できることも理解された
い。

従つて、第３図を参照すれば、内燃機関２１３
は、シリンダ２１３ａ，２１３ｂ，２１３ｃ……
２１３ｎを有するマルチシリンダ内燃機関を構成
する様に示されている。

駆動システム２１０のこの実施例において、駆
動システムの制御とは、燃料源２２５から各々の
シリンダへ燃料を選択的に付与制御することであ
る。第３図に示された様に、燃料は適当な燃料計
算量ポンプ手段２２６の如きによつて種々のシリ
ンダへ付与される。ポンプ送りされる燃料を各々
のシリンダへ選択付与することは２２７で一般的
に示された弁によつて制御され、これらの弁は例
えば燃料流れ制御部２２７ａ及び通気制御部２２
７ｂを備えている。従つて図示された様に、燃料
流れ制御部はその関連ポンプからシリンダへの燃
料の流れを選択的に通過又は阻止し、そして通気
制御部２２７ｂはシリンダへの燃料付与が遮断さ
れた時にシリンダを通気する様に燃料流れ制御部
と整合される。

図示された実施例において、シリンダ２１３ａ
はポンプ手段２２６に直結され、従つて負荷を駆
動する際には常にエンジンの少なくとも１つのシ
リンダが作動される。

駆動システム２１０において、負荷トランスジ
ユーサ２１７は負荷トルク及び負荷速度を感知し
そしてこの情報を動力の計算器２１８へ与え、こ
の計算器は計算された動力を表わす出力を最適な
エンジンシリンダ出力の計算器２１９へ与え、こ
の計算器２１９は負荷速度入力信号も受け取る。

計算器２１９は弁２２７の開及び閉状態を選択
的に制御するため出力比指令信号２２１を与え
る。特に、瞬時負荷速度及び動力を記憶されたエ
ンジン特性と比較することにより、エンジンの動
力を減少することが計算器２１９で決定された場
合には、信号２２１が１つ或いはそれ以上の弁２
２７ａを閉じ、所望の負荷トルク及び速度を与え
る最適の効率又はその付近でエンジンを運転せし
める。

駆動システム２１０の実施例においては、エン
ジンの調整は、各々の弁２２７を制御することに
より作動又は不作動化される別々のシリンダの個
数の関数としての個々のステツプの１つであるこ
とに注意されたい。この点については、当業者に
明らかな様に、駆動システム１０及び１１０のト
ランスミツシヨン手段１４及び１１４は、自動車
の一般の段階式ギヤトランスミツシヨンの様な
個々のステツプを与えるトランスミツシヨンより
成る。或いは又、トランスミツシヨンは所望なら
ば一般の構造の無制限に可変なトランスミツシヨ
ンであつてもよい。更に、トランスミツシヨン
は、自動車の分野で一般のギヤシフト機構に関連
して用いられる一般のトルクコンバータの様な無
制限に可変な部分を備えてもよい。

駆動システム２１０は上記した駆動システム１
０と同様に機能し、トルク及び速度の負荷パラメ
ータを常時監視することによつてエンジンの最適
作動を与える。エンジンの制御は第３図に示した
様にこれらのパラメータを記憶されたエンジン特
性と比較することによつて行なわれてもよいし、
或いは所望ならば駆動システム１１０に用いられ
た様な瞬時ブレーキ燃料消費率計算手段を用いる
ことによつて行なわれてもよい。

当業者に明らかな様に、計算器１２３を用いる
ことによつて与えられる自動制御器の過剰なハン
チングをなくすために、計算器１１９によつて比
の指令信号を作り出す計算プログラムに適当なデ
ツドバンドが組み込まれる。

添付図面に示された別々の実施例においては、
100づつ異なる同様の参照番号で対応要素が示さ
れている。上記した別々の駆動システムは上記で
特に述べたこと以外は同様に機能する。

以上に述べた特定の実施例は本発明を解説する
ものに過ぎない。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による駆動システムの概略図、
第２図は本発明による駆動システムの変型態様の
概略図、第３図は本発明による駆動システムの更
に別の変型態様の概略図である。 １０……駆動システム、１１……動力駆動装
置、１２……可変負荷、１３……原動機（内燃機
関）、１４……伝達比を調整できるトランスミツ
シヨン、１５……スロツトル、１６……入力、１
７……負荷トランスジユーサ、１８……動力計算
器、１９……最適な伝達比の計算器、２０……メ
モリ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 可変入力エネルギに応答して可変速度で負荷
   を駆動する駆動装置を有し、所望の負荷速度及び
   動力を発生するに必要な最底のブレーキエネルギ
   消費率で上記駆動装置を作動することにより最高
   の入力エネルギ利用効率がえられる様にする駆動
   システムにおいて、 負荷動力と；負荷速度と；そして更に、所望の
   負荷動力及び速度をあたえる際に上記ブレーキエ
   ネルギ消費率を最低にせしめるに必要な上記駆動
   装置の調整値とを決定する手段、及び 上記決定された調整値に基づいて上記駆動装置
   を調整し、上記駆動装置の最低ブレーキエネルギ
   消費率の作動を得る手段とを具備したことを特徴
   とする駆動システム。 ２ 上記駆動装置は内燃機関を備え、そして上記
   ブレーキエネルギ消費率はブレーキ燃料消費率を
   含む特許請求の範囲第１項に記載の駆動システ
   ム。 ３ 上記駆動装置は、内燃機関と、該内燃機関と
   負荷との間に接続された可変速度トランスミツシ
   ヨンとを備え、そして上記エネルギ消費率はブレ
   ーキ燃料消費率を含み、上記駆動装置を調整する
   上記手段は上記トランスミツシヨンを調整する手
   段より成る特許請求の範囲第１項に記載の駆動シ
   ステム。 ４ 上記駆動装置は複数個のシリンダを有する内
   燃機関を備え、そして上記ブレーキエネルギ消費
   率はブレーキ燃料消費率を含み、上記駆動装置を
   調整する上記手段は作動すべきシリンダの数を調
   整する手段より成る特許請求の範囲第１項に記載
   の駆動システム。 ５ 可変入力エネルギに応答して可変速度駆動を
   生じさせる原動機を有し、所望の負荷速度及び動
   力を生じるに必要な最低の速度で原動機を作動す
   ることによつて最大の入力エネルギ利用効率が得
   られる様にされ、そして更に、可変比の原動機速
   度を負荷速度に与える可変トランスミツシヨン手
   段を有している様な駆動システムにおいて、 負荷動力と；負荷速度と；そして更に、所望の
   負荷動力及び速度を与える際に上記原動機速度を
   最低にせしめるに必要な上記トランスミツシヨン
   手段の調整速度比とを決定する手段と、 上記調整速度比の決定に基づいて上記トランス
   ミツシヨンを調整して、上記原動機の最低ブレー
   キエネルギ消費率の作動を得る手段とを具備した
   ことを特徴とする駆動システム。 ６ 上記原動機は内燃機関より成る特許請求の範
   囲第５項に記載の駆動システム。 ７ 上記必要な速度比を決定する上記手段は、上
   記決定された動力及び負荷速度を原動機の運転特
   性と比較する手段を備えた特許請求の範囲第５項
   に記載の駆動システム。 ８ 上記必要な速度比を決定する上記手段は、上
   記決定された動力及び負荷速度を原動機の運転特
   性と比較する手段を備え、上記運転特性は上記決
   定手段に記憶される特許請求の範囲第５項に記載
   の駆動システム。 ９ 上記決定手段は、瞬時負荷トルク及び負荷速
   度を決定してそしてこの決定された負荷トルク及
   び速度をそれに対応する瞬時負荷動力の決定へと
   変換する手段を備えた特許請求の範囲第５項に記
   載の駆動システム。 １０ 可変入力エネルギに応答して可変速度駆動
   を生じさせるマルチシリンダ内燃機関を有し、所
   望の負荷速度及び動力を生じさせるに必要な最低
   の速度でこの内燃機関を運転することによつて最
   大の入力エネルギ利用効率が得られ様にする駆動
   システムにおいて、 負荷動力と；負荷速度と；そして更に、所望の
   負荷動力及び速度を与える際に上記内燃機関の速
   度を最低にせしめるために上記内燃機関において
   作動させることが必要とされるシリンダの所要数
   とを決定する手段と、 調整速度比の決定に基づいて作動すべきシリン
   ダの数を調整し、内燃機関の最低ブレーキ燃料消
   費率の作動を得る手段とを具備することを特徴と
   する駆動システム。 １１ 作動すべきシリンダの数を調整する上記手
   段は、シリンダへの燃料の流れを選択的に制御す
   る手段を備えた特許請求の範囲第１０項に記載の
   駆動システム。 １２ 作動すべきシリンダの数を調整する上記手
   段は、シリンダへの燃料の流れを選択的に制御す
   る手段と、上記調整手段によつて燃料の流れが遮
   断されたシリンダを通気する手段とを備えた特許
   請求の範囲第１０項に記載の駆動システム。 １３ 作動すべきシリンダの数を調整する上記手
   段は、シリンダへの燃料の流れを選択的に制御す
   る手段を備え、作動すべきシリンダの上記所要数
   を決定する上記手段は、決定された動力及び負荷
   速度を内燃機関の運転特性と比較する手段を備え
   た特許請求の範囲第１０項に記載の駆動システ
   ム。 １４ 作動すべきシリンダの数を調整する上記手
   段は、シリンダへの燃料の流れを選択的に制御す
   る手段を備え、作動すべきシリンダの上記所要数
   を決定する上記手段は決定された動力及び負荷速
   度を内燃機関の運転特性と比較する手段を備え、
   上記運転特性は上記決定手段に記憶される特許請
   求の範囲第１０項に記載の駆動システム。 １５ 上記決定手段は、瞬時負荷トルク及び負荷
   速度を決定しそしてこの決定された負荷トルク及
   び速度をそれに対応する瞬時負荷動力の決定へと
   変換する手段を備えた特許請求の範囲第１０項に
   記載の駆動システム。 １６ 可変入力エネルギに応答して可変速度駆動
   を生じさせる原動機を有し、所望の負荷速度及び
   動力を生じさせるに必要な最低の速度で上記原動
   機を運転することによつて最大の入力エネルギ利
   用効率が得られる様にされ、そして更に、可変比
   の原動機速度を負荷速度に与える可変トランスミ
   ツシヨン手段を有している様な駆動システムにお
   いて、 瞬時負荷動力と；負荷速度と；上記原動機への
   エネルギ入力の比と；ブレーキエネルギ消費率
   と；所望の負荷動力及び速度を与える際に上記ブ
   レーキエネルギ消費率を最低にせしめるに必要な
   上記トランスミツシヨン手段の調整速度比とを常
   時決定する手段、及び 上記調整速度比の決定に基づいて上記トランス
   ミツシヨンを調整し、それにより上記原動機の最
   低のブレーキエネルギ消費率の作動を常時効果的
   に得る手段を具備したことを特徴とする駆動シス
   テム。 １７ 上記原動機は内燃機関より成り、上記エネ
   ルギ入力は内燃機関への燃料の付与を含み、それ
   により上記ブレーキエネルギ消費率はブレーキ燃
   料消費率を含む特許請求の範囲第１６項に記載の
   駆動システム。 １８ 上記決定手段は、上記ブレーキエネルギ消
   費率が増加するか減少するかを実質的に常時決定
   する手段と、ブレーキエネルギ消費率を減少すべ
   きであると決定された場合にはトランスミツシヨ
   ンの調整モードを続け且つブレーキエネルギ消費
   率を増加すべきであると決定された時にはトラン
   スミツシヨンを逆に調整する手段とを備えている
   特許請求の範囲第１６項に記載の駆動システム。 １９ 上記決定手段は、瞬時負荷トルク及び負荷
   速度を決定しそしてこの決定された負荷トルク及
   び速度をそれに対応する瞬時負荷動力の決定へと
   変換する手段を備えている特許請求の範囲第１６
   項に記載の駆動システム。