JPS628620B2

JPS628620B2 -

Info

Publication number: JPS628620B2
Application number: JP56056676A
Authority: JP
Inventors: Yukio Aoyanagi; Eiki Izumi; Hiroshi Watanabe; Kazuo Pponma; Yoshio Nakajima
Original assignee: Hitachi Construction Machinery Co Ltd
Current assignee: Hitachi Construction Machinery Co Ltd
Priority date: 1981-04-15
Filing date: 1981-04-15
Publication date: 1987-02-24
Also published as: JPS57171042A

Description

【発明の詳細な説明】本発明は液圧シヨベルの駆動装置のような、燃
料噴射量の調整により制御される内燃機関と、こ
の内燃機関により駆動される少なくとも１つの可
変容量型液圧ポンプとを含む系の制御装置に関す
る。

従来上記駆動装置において、内燃機関への過負
荷を防止しかつ内燃機関の出力を最大限有効利用
するための試みが種々なされ、その１つに、内燃
機関の回転数の低下を検出して、この内燃機関に
より駆動される可変容量型液圧ポンプの吐出量を
減少させ、内燃機関にかかる負荷を軽減させるエ
ンジンスピードセンシング方式がある。このエン
ジンスピードセンシング方式のうち、目標回転数
と実際の出力回転数を対照又は比較し、機関の出
力トルクの制御で対処し得なくなつた時に比較値
に基づき負荷を制限する方法が、例えば特開昭55
−12245号公報及びSEA−paper760687（T.P.
Neal著Electrohydraulic Control of Hydrostatic
Transmissions）に開示されている。

しかしながらこれら従来例はいずれも、内燃機
関の目標回転数（設定回転数）と出力回転数（実
際回転数）とを比較して出力トルクを制御する燃
料噴射量制御装置の構成が、出力回転数を最終的
にあるいは直接的に制御する制御量と関連づけら
れておらず、目標回転数と出力回転数とを比較し
た内容が、必らずしも内燃機関の出力トルクなど
の運転特性を正確に反映した値とはなり得なかつ
た。

今上記の点を第１図から第３図を参照して詳述
すれば、従来燃料噴射量の調整により制御される
内燃機関においては、目標回転数と出力回転数と
を比較して出力トルクを制御する装置として通
常、第１図に示すようなメカニカルオールスピー
ドガバナを使用している。図において１はエンジ
ンの出力軸と歯車を介して接続されたカム軸、２
はカム軸１の端部に枢動可能に取付けられた負荷
変動を感知するフライウエイト、３はフライウエ
イト２に取付けられたローラ、４は摺動可能に支
持されたシフタ、５は目標回転数を設定するスロ
ツトルレバー、６はシフタ４とスロツトルレバー
５との間に設けられたスプリング、７は枢動可能
に支持されたフローテイングレバーで、フローテ
イングレバー７には長孔７ａが設けられており、
長孔７ａにはシフタ４の突起４ａが嵌合してい
る。８は燃料噴射ポンプに連結され燃料噴射量を
制御するラツク、９は両端がそれぞれフローテイ
ングレバー７及びラツク８に枢動結合されたリン
ク、１０はラツク８の最大変位を規制するストツ
パである。

このメカニカルオールスピードガバナにおいて
は、スロツトルレバー５の操作量（目標回転数）
が一定の場合に、負荷変動によりエンジンの出力
回転数が減少すると、カム軸１の回転数が減少す
るから、フライウエイト２に作用する遠心力が減
少し、シフタ４がスプリング６によつて左方に押
される。このため、ラツク８が左方に移動するす
なわちラツク８の変位が増加するから、燃料噴射
ポンプの燃料噴射量が増加し、エンジンの出力ト
ルクが増加する。そして、ラツク８がストツパ１
０に当たると、ラツク８の変位が最大となつて燃
料噴射量が最大となり、出力トルクも最大とな
る。反対に、出力回転数Ｎが増加したときには、
上述とは反対の作用により出力トルクが減少す
る。したがつて、スロツトルレバー５の操作量
（目標回転数）が一定の場合には、負荷に対応し
た出力トルクを出すべくラツク８の変位を調整し
ながら、出力回転数がほぼ一定に保たれる。ま
た、スロツトルレバー５をスプリング６を縮める
方向に回動した場合すなわちスロツトルレバー５
の操作量（目標回転数）を大きくした場合には、
スプリング６によりシフタ４が強い力で左方に押
され、ラツクの変位が一時的に大きく増加する
が、それに伴なつて出力回転速度が大きくなり、
フライウエイト２に作用する遠心力が大きくなる
ことによりシフタ４を右方に押し返す力が発生
し、ラツク８の変位を小さくし、フライウエイト
２の遠心力とスプリング６のばね力がバランスし
たところで出力回転数が一定となり、スロツトル
レバー５の操作量に応じた出力回転数に維持され
る。反対にスロツトルレバー５の操作量（目標回
転数）を小さくした場合も同様に、その操作量に
応じた出力回転数に維持される。

従つて上記メカニカルオールスピードガバナに
おいては、スロツトルレバー５の操作量（目標回
転数）により変位を調整されるスプリング６のば
ね力と、内燃機関と連動して回転するフライウエ
イト２の遠心力とをシフタ４を介して対抗させ、
両者のバランス点として定まるラツク８の変位に
応じた燃料噴射量とすることにより、出力トルク
を制御している。即ち負荷変動による出力回転数
の変化又はスロツトルレバー５の操作による目標
回転数の変更などがあつた場合、一担その変化を
フライウエイト２の遠心力及びスプリング６のば
ね力の変化に置き変え、その置き変えた値でラツ
ク８の変位即ち燃料噴射量を制御している。

ところが当然のことながら、フライウエイト２
の遠心力は出力回転数に直線的に比例するのでは
なくその２乗に比例するので、出力回転数の変化
に対する制御されたラツク変位も、出力回転数の
大きさのいかんによつてその２乗に比例した形で
増減する。今この点を、スロツトルレバーの操作
量（目標回転数）を一定にして、負荷の変動によ
りラツク変位が制御された場合について見てみる
と、第２図に示すように、目標回転数をNaに設
定した場合には、ラツク変位は直線ａのように変
化し、Nbに設定した場合は直線ｂのように変化
し、同様にNc及びNdに設定した場合は直線ｃ及
びｄのように変化する。従つて目標回転数がNa
の場合、それに対する出力回転数の偏差が△No
の時にラツク変位ＭはＡ点で最大値Ｍ_naxを示し
たとしても、目標回転数をNb，Nc，Ndと変更さ
れた場合には、同じ偏差△Noでラツク変位Ｍは
Ｂ点、Ｃ点、Ｄ点にある最大値Ｍ_naxを示さず、
B′点、C′点、D′点で示されるような次第に小さ
な値をとるようになる。

また内燃機関の出力トルクは燃料噴射量により
定まるから、上述の関係をトルク曲線との関連で
見れば、第３図に示すようになる。図中第２図と
同じ符号は同じ量又は状態を表わす。従つて出力
トルクＴも目標回転数の大きさによつて、回転数
変化に対する変化量が異なり、目標回転数と出力
回転数との偏差が同じであつても、目標回転数に
応じて出力トルクが異なる値を示し、目標回転数
と出力回転数との比較値が、必らずしも内燃機関
の出力トルクなどの運転特性を正確に反映した値
ではないことが分かる。

また上記メカニカルオールスピードガバナにお
いては、スプリング６のばね定数には製作時のバ
ラツキがあり、またフライウエイト２の重量およ
び腕の長さにも製作時、組立時などのバラツキが
ある。またこれら各部材は経年変化を受ける。こ
のため、たとえば目標回転数がNaとなるように
スロツトルレバー５の操作量を設定した場合のラ
ツク変位の特性を示す第２図の直線ａの勾配従つ
て出力トルクの特性を示す第３図の直線ａの勾配
にも相当のバラツキがあり、目標回転数Naと、
ラツク変位及び出力トルクＴが最大値を示すＡ点
における出力回転数との差△No即ちガバナ作動
範囲に相当のバラツキが生ずる。たとえば、目標
回転数が2000rpmのときには、ガバナ作動範囲は
通常150rpm程度であるが、上記のバラツキによ
りガバナ作動範囲が±50rpm程度の誤差を有する
のが普通である。また、スプリング６の自由長の
設定にもバラツキがあり、これはスロツトルレバ
ー５による目標回転数の設定にも影響を及ぼし、
たとえば目標回転数を2000rpmに設定しても、無
負荷における実際の出力回転速度は2000rpmに対
して±50rpm程度の誤差が生ずる。

従つてこのような意味でも目標回転数と出力回
転数を比較してみてもその偏差が、必らずしも内
燃機関の出力トルクなどの運転特性を正確に示す
値にはなり得なかつた。

以上の事実は従来のエンジンスピードセンシン
グ方式の制御方法では下記の問題点を生じる。

全てのスロツトルレバーの操作量（目標回転
数）に対して内燃機関が過負荷とならず、しかも
機関出力を最大限に引出すためには、第３図の
Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ点のような最大トルク曲線Ｍ_nax
上で、出力トルクと負荷（液圧ポンプの入力トル
ク等）とをバランスさせるのが理想である。従つ
て負荷が最大トルク曲線Ｔ_nax上の点を超える程
大きい場合には、負荷を軽減してやる必要があ
る。負荷の主なものである液圧ポンプの入力トル
クは液圧ポンプの吐出量と吐出圧力との積で表わ
され、液圧ポンプの吐出量は斜板式ポンプにおい
ては斜板傾転角に比例する。従つて負荷を軽減す
るためには液圧ポンプの吐出量即ち斜板傾転角を
減少させてやればよい。（なお液圧シリンダまた
はアクチユエータなどの仕事が増えれば回路圧力
が増加しそれが液圧ポンプの吐出圧力の増加、従
つて負荷の増加という形になつて表われる。）しかしながら、Ａ，Ｂ，Ｃ等の各点に達したこ
とを検知してから液圧ポンプの吐出量などを減少
させて負荷トルクを軽減する方法では、制御系の
ゲインを非常に大きくしなければならないので、
通常出力回転数と負荷トルク（液圧ポンプの吐出
量など）が周期的に変動するいわゆるハンチング
を起す。制御系のゲインを小さくした場合にはも
ちろん、出力トルクがＡ，Ｂ，Ｃ等の点に達した
ことを検出してから直ちに負荷を軽減することが
できず、負荷の変動が急激に生じた場合に出力回
転数が大幅に低下してしまう。

そこで例えば上記SEA paper760687に開示さ
れているように、出力トルクがＡ，Ｂ，Ｃ等の点
に達する前に可変容量型液圧ポンプの入力トルク
などの負荷を減少させ始め、これら各点を若干超
えたところで負荷を最小にするように液圧ポンプ
の吐出量などを制御することが提案されている。

即ちこの従来の制御方法においては、負荷を軽
減させ始める点としては、例えば目標回転数が
Naとなるようにスロツトルレバーの操作量を設
定した場合の第３図に直線ａで示される運転特性
を基準として、その運転状態における最大出力ト
ルク点Ａよりも若干出力トルクが小さなA₁点を
選び、負荷を最小にする点としてはＡ点よりも若
干出力トルクの高いA₂点を選び、A₁点はＡ点の
回転数偏差△N₀より若干小さな回転数偏差△N₁
を示し、A₂点は回転数偏差△N₀より若干大きな
回転数偏差△N₂を示すので、回転数偏差を監視
してそれが△N₁，△N₂になつた時にそれぞれの
制御を行なう。

従つてこの従来の制御方法では、目標回転数を
Naに設定し、直線ａに沿つて機関を運転させて
いたときには、たとえ負荷が急激に増大したとし
ても、出力トルクがA₁点に達し回転数偏差が△
N₁となつた時には可変容量型液圧ポンプの入力
トルクを減少させ始め、出力トルクがA₂点に達
し回転数偏差が△N₂となつた時に液圧ポンプの
入力トルクを最少とするように負荷を制御するの
で、結局出力回転数と負荷はＡ点の極く近傍でバ
ランスする。

しかしながら前述したように従来の制御方法は
メカニカルオールスピードガバナを使用している
ので、製品ごと又は経年変化により、第２図及び
第３図に示すラツク変位の特性及び出力トルクの
特性を示す直線ａの勾配にバラツキがあり、実際
には上記回転数偏差△N₀，△N₁，△N₂の各点が
必らずしもＡ点、A₁点、A₂点に正確に一致して
おらず、負荷の変動による機関の停止を防止する
ためには、負荷を減少させ始める回転数偏差△
N₁及び負荷を最小値とする偏差△N₂に余裕を持
たせそれらを小さな値に設定せざるを得ず、この
場合には出力トルクを最大値に達しないうちに負
荷が最小となるよう制御されてしまい、機関出力
を最大限まで利用できない。

また前述したようにメカニカルオールスピード
ガバナを使用した従来の制御方法においては、回
転数偏差が同じであつても、目標回転数の設定位
置によつて出力トルクの特性が異なる。即ち第３
図を参照して、目標回転数をNbに設定した時の
出力トルクは直線ｂのように変化し、Ncに設定
した時の出力トルクは直線ｃのように変化し、回
転数偏差が上記△N₀となつた時のこれら直線
ｂ，ｃに沿つた出力トルクは最大値であるＢ点、
Ｃ点ではなく、それよりも小さなB′点、C′点と
ずれてしまう。従つて上記従来方法において監視
している回転数偏差が△N₁となる点及び△N₂と
なる点も、それぞれB′₁，C′₁点及びB′₂，C′₂点と
最大出力トルク点からずれてしまい、これら目標
回転数設定位置においては機関出力を最大限まで
利用できなくなる。

本発明の目的は、上記従来技術の欠点に鑑み、
燃料噴射量の調整により制御される内燃機関と、
この内燃機関により駆動される少なくとも１つの
可変容量型液圧ポンプとを含む系において、負荷
が急激に増大しても機関が停止することがなく、
しかも機関出力を確実に最大限利用することので
きる制御装置を提供することである。

次に本発明の好適実施例を図面を参照して説明
する。

第４図において、２０はデイーゼルエンジン等
の、燃料噴射量の調整により制御される内燃機関
であり、その燃料噴射量の調整は、燃料噴射ポン
プを含む燃料噴射装置２２によつて行なわれ、燃
料噴射装置２２の詳細については後述する。内燃
機関２０には２つの可変容量型液圧ポンプ２４，
２６が連結されこれらを駆動するようになつてい
る。

この実施例では可変容量型液圧ポンプ２４は定
方向型の斜板ポンプで、負荷系統２８に圧油を供
給してその中の作動部を駆動する。液圧ポンプ２
４の斜板傾転角即ち吐出量はシリンダ３０によつ
て調整され、シリンダ３０はサーボ弁３２と共に
油圧サーボ機構を構成し、サーボ弁３２は液圧ポ
ンプ２４の吐出圧力に応じて油圧源３４からの圧
油の供給によりシリンダ３０を作動させる。ポン
プ２４の吐出圧力に対するサーボ弁３２の作動条
件はスプリング３６のばね力で設定されており、
スプリング３６のばね力は、後述するパイロツト
圧力指令によりピストン機構３８を介して調整さ
れる。

シリンダ３０とサーボ弁３２とからなる油圧サ
ーボ機構は液圧ポンプ２４に対する入力トルク制
限機構を構成する。この入力トルク制限機構にお
いては、液圧ポンプ２４の吐出圧力がサーボ弁３
２のスプリング３６による設定値よりも小さい間
は、シリンダ３０の右方の室に圧油が供給されこ
れが保持されているので、液圧ポンプ２４の斜板
傾転角を最大とし、その吐出量を最大に維持す
る。負荷系統２８内の作動部に作用する負荷が増
大して液圧ポンプ２４の吐出圧力も増大し、これ
がスプリング３６による設定値よりも大きくなる
と、サーボ弁３２を右方に動かし、シリンダ３０
の左方の室に圧油を供給し、液圧ポンプ２４の斜
板傾転角を減少させ、その吐出量を減少させる。
従つて液圧ポンプ２４の入力トルクは、吐出圧力
がスプリング３６による設定値に達しサーボ弁３
２が作動し始める時の値以上には増加しない。

そして本発明においては、サーボ弁３２のスプ
リング３６のばね力をピストン機構３８で調整す
るようにしたので、ピストン機構３８に導入され
るパイロツト制御圧力の大きさに応じて、液圧ポ
ンプ２４の入力トルクの最大値を制御することが
できる。

またこの実施例において、可変容量型液圧ポン
プ２６は可変型の斜板ポンプで、液圧ポンプ４０
と接続されて閉回路を構成する。液圧ポンプ８の
斜板傾転角度即ち吐出量はシリンダ４２によつて
調整され、シリンダ４２はサーボ弁４４と共に油
圧サーボ機構を構成し、サーボ弁４４の入力操作
に応じて作動される。油圧源３４からサーボ弁４
４への圧油の供給は制御弁４６によつて制御さ
れ、制御弁４６はポンプ２６とモータ４０とで構
成される閉回路の主回路圧力に応動して作動す
る。この閉回路の主回路圧力はシヤトル弁４８に
よつて取り出される。閉回路の主回路圧力に対す
る制御弁４６の作動条件はスプリング５０のばね
力により設定され、このスプリング５０のばね力
は、後述するパイロツト圧力指令によりピストン
機構５２を介して調整される。

シリンダ４２とサーボ弁４４とからなる油圧サ
ーボ機構と制御弁４６とは液圧ポンプ２６と液圧
モータ４０とで構成される閉回路の主回路圧力に
対する定圧制御機構を構成する。この定圧制御機
構においては、液圧ポンプ２６はサーボ弁４４の
入力操作により、その操作量に応じてシリンダ４
２が作動され斜板傾転角即ち吐出量が決定される
ものであるが、液圧ポンプの起動時に液圧モータ
４０の慣性負荷が大きく、液圧ポンプ２６の吐出
圧力が増大し、その吐出圧力が制御弁４６のスプ
リング５０による設定値を超えようとする時に
は、制御弁４６を右方に動かし、サーボ弁４４へ
の圧油の供給量を少なくし、液圧ポンプ２６の斜
板傾転角即ち吐出量の増加速度を遅くしてやる。
従つて液圧ポンプ２６は、その吐出圧力をスプリ
ング５０による設定値に維持しながら吐出量をサ
ーボ弁４４の操作量に対応する値まで増大させる
ので、主回路圧力をスプリング５０による設定値
に維持することができる。

そして本発明においては、制御弁４６のスプリ
ング５０のばね力をピストン機構５２により調整
するようにしたので、ピストン機構５２に導入さ
れるパイロツト制御圧力の大きさに応じて、維持
されるべき主回路圧力を調整することができ、結
果として液圧ポンプ２６の入力トルクの最大値を
制御することができる。

内燃機関２０の目標回転数はスロツトルレバー
５４の操作量によつて設定され、スロツトルレバ
ー５４は操作量に比例した電圧を目標回転数信号
Nrとして発生する。他方内燃機関２０の実際回
転数である出力回転数は検出器５６によつて検出
され、それに比例した電圧を出力回転数信号Ｎと
して発生する。スロツトルレバー５４からの目標
回転数信号Nrと検出器５６からの出力回転数信
号Ｎとは、加算器５８でその差が演算され、それ
に比例した電圧を回転数偏差信号△Ｎとして発生
する。

回転数偏差信号△Ｎは関数発生器６０に送ら
れ、関数発生器６０では回転数偏差信号△Ｎに基
づき、それと所定の関数関係を満足させる大きさ
の電圧を目標ラツク変位信号即ち燃料噴射量指令
信号Ｍとして発生する。目標ラツク変位信号Ｍは
燃料噴射装置２２に送られ、燃料噴射ポンプの燃
料噴射量を調整する。

回転数偏差信号△Ｎはまた関数発生器６２に送
られ、回数発生器６２では回転数偏差信号△Ｎに
基づき、それと所定の関数関係を満足させる大き
さの電圧を制御圧力指令信号Ｓとして発生する。
制御圧力指令信号Ｓは比例電磁弁で構成される電
気油圧変換弁６４に送られ、電気油圧変換弁６４
では制御圧力指令信号Ｓの大きさに比例した大き
さの制御圧力を発生し、これをパイロツト圧力指
令としてピストン機構３８の受圧部に導入し、前
述したように液圧ポンプ２４の入力トルクの最大
値を、回転数偏差信号△Ｎが増大した時に減少さ
せるように制御する。

回転数偏差信号△Ｎはさらに関数発生器６６に
送られ、関数発生器６６では回転数偏差信号に基
づき、それと所定の関数関係を満足させる大きさ
の電圧を制御圧力指令信号Ｒとして発生する。制
御圧力指令信号Ｒは比例電磁弁で構成される電気
油圧変換弁６８に送られ、電気油圧変換弁６８で
は制御圧力指令信号Ｒの大きさに比例した大きさ
の制御圧力を発生し、これをパイロツト圧力指令
としてピストン機構５２の受圧部に導入し、前述
したように液圧ポンプ２６の入力トルクの最大値
を、回転数偏差△Ｎが増大した時に減少させるよ
うに制御する。

燃料噴射装置２２の具体的構成の一例を第５図
を参照して説明すると、燃料噴射装置２２は燃料
噴射ポンプ７０を有し、燃料噴射ポンプ７０はラ
ツク７２の変位によつてその燃料噴射量が調選さ
れる。ラツク７２は可動線輪７４によつて駆動さ
れる。７６はヨーク、７８は永久磁石、８０はラ
ツク７２の戻しばねである。ラツク７２の変位は
ラツク変位検出器８２によつて検出され、ラツク
変位検出器の検出信号は増幅器若しくは波形整形
回路８４を介してラツク変位信号Ｙとして加算器
８６に送られる。加算器８６には又、前述した関
数発生器６０からの目標ラツク変位信号Ｍが来て
おり、両信号の差△Ｙをとつてそれをラツク操作
信号として電流増幅器８８に送り、ここでそれを
直流電流信号若しくはパルス幅変調信号に変換し
て出力し、可動線輪８０を駆動する。

目標ラツク変位信号Ｍを出力する関数発生器６
０は、この実施例では、第６図に示すように、回
転数偏差が所定の値△N₀に達するまでは目標ラ
ツク変位即ち燃料噴射量がほぼ直線的に増加し、
その後目標ラツク変位即ち燃料噴射量が最大値で
一定になるように、回転数偏差信号△Ｎと目標ラ
ツク変位信号Ｍとの関数関係が設定されている。

制御圧力指令信号Ｓを出力する関数発生器６２
は、この実施例では、第７図に示すように、回転
数偏差が所定の値△N₁に達するまでは制御圧力
がほぼ一定の最小値を示し、次いで所定の値△
N₂に達するまでは制御圧力がほぼ直線的に増加
し、その後制御圧力がほぼ一定の最大値を示すよ
うに、回転数偏差信号△Ｎと制御圧力信号Ｓとの
関数関係が設定されている。

制御圧力指令信号Ｒを出力する関数発生器６６
は、この実施例では、第８図に示すように、回転
数偏差が△N₁に達するまでは制御圧力がほぼ一
定の最小値を示し、次いで△N₂に達するまでは
制御圧力がほぼ直線的に減少し、その後制御圧力
がほぼ一定の最小値を示すように、回転数偏差△
Ｎと制御圧力指令信号Ｓとの関数関係が設定され
ている。

また上記回転数偏差△Ｎ、及び△N₂は、第７
図及び第８図から分かるように、この実施例では
△N₁＜△N₀＜△N₂の関係にある。

上述した実施例において、スロツトルレバー５
４、出力回転数検出器５６、加算器５８、関数発
生器６０、及び燃料噴射装置２２は、目標回転数
と出力回転数を比較して内燃機関２０の出力トル
クを制御する装置を構成する。そしてこの装置に
おいては、関数発生器６０で回転数偏差信号△Ｎ
から直接的に目標ラツク位置信号Ｍを出力し、こ
の目標ラツク位置信号Ｍで燃料噴射量を制御して
出力トルクを制御しているので、目標回転数と出
力回転数との差である回転数偏差は内燃機関の出
力トルクなどの運転特性を正確に反映した値とな
つている。

即ち本発明においては、回転数偏差△Ｎに対す
るラツク変位Ｍの関係は関数発生器６０で一義的
に定められるので、目標回転数の大きさには全く
影響されない。これを第２図と同様にNa，Nb，
Nc及びNdの各目標回転数位置におけるラツク変
位特性で考えてみた場合、第９図に示すように、
各特性を示す直線ａ，ｂ，ｃ及びｄは完全に平行
となる。また言うまでもなく目標回転数Naの時
にＡ点でラツク変位Ｍの最大値Ｍ_naxを与える回
転数偏差△N₀は、目標回転数がNb，Nc及びNdと
なつた時も、それぞれＢ点、Ｃ点及びＤ点でラツ
ク変位の最大値を与える。

また上記の点を第３図と同様にNa，Nb，Nc及
びNdの各目標回転数位置における出力トルク特
性で見てみた場合、第１０図に示すように、目標
回転数Naの時に最大出力トルク曲線上のＡ点で
出力トルクＴの最大値を示す回転数偏差△
N₀′は、目標回転数がNb，Nc及びNdとなつた時
にも、それぞれほぼ最大出力トルク曲線上のＢ
点、Ｃ点及びＤ点で出力トルクの最大値を示す。
従つて本発明における回転数偏差△Ｎは極めて信
頼性のある値であることが分かる。

なお上記実施例の関数発生器６０において目標
ラツク変位信号Ｍを最大とする回転数偏差△N₀
は第９図の△N₀と対応する。また△N₁及び△N₂
は第９図及び第１０図では、上記回転数偏差の信
頼性故、第９図及び第１０図においてはＡ点、Ｂ
点、Ｃ点及びＤ点などの比較的近傍に設定され
る。

上記制御装置の作用について説明すれば、まず
スロツトルレバー５４の操作量をある目標回転数
に設定したとすると、上述したように目標回転数
信号Nrと出力回転数信号Ｎとの差が加算器５８
で算出され、回転数偏差信号△Ｎが関数発生器６
０に送られ、ここで設定されている関数関係で決
定された目標ラツク変位信号Ｍが燃料噴射装置２
２に送られ、信号Ｍに応じた燃料噴射量を内燃機
関２０に供給する。この燃料噴射量に応じて定ま
る内燃機関２２の出力トルクと、液圧ポンプ２
４，２６の入力トルクの総和とがバランスしたと
ころで、内燃機関２２は一定の出力回転数を維持
して運転される。

ここで負荷系統２８内の作動部の負荷が増大す
るなどして内燃機関２０への負荷が増すと、内燃
機関２０の出力回転数Ｎが減少し、従つて回転数
偏差信号△Ｎは増大し、関数発生器６０では設定
された関数関係に従つて目標ラツク変位信号Ｍを
増し燃料噴射量を増して、出力トルクを増す。

しかしながら負荷がさらに増大して過負荷状態
になると、出力トルクが第１０図のＡ点等を越え
て低下しようとする。

このような場合回転数偏差信号△Ｎが増大して
△N₁に達すると、その信号を受ける関数発生器
６２によつて作られる制御圧力指令信号Ｓがそこ
に設定された関数関係に従つて大きくされ、それ
が電気油圧変換弁６４に出力され、これに応じた
制御圧力がピストン機構３８の受圧部に供給さ
れ、スプリング３６のばね力を弱める。従つて前
述したように液圧ポンプ２４の入力トルクの最大
値は小さくされる。第１１図はそののように回転
数偏差△Ｎが△N₁を超えて増大するに従つて、
液圧ポンプ２４の入力トルクＴがT₁，T₂，T₃へ
と減少して行くことを示す。従つて内燃機関２０
への負荷を減少させて、過負荷を防止する。

また回転数偏差信号△Ｎは関数発生器６６にも
送られているので、設定されている関数関係に従
つて小さくされた制御圧力指令信号Ｒが電気油圧
変換弁６８に出力され、これに応じた制御圧力が
ピストン機構５２の受圧部に出力される。これに
よりピストン機構５２は制御弁４６のスプリング
５０のばね力を弱め、前述したように主回路圧力
の設定圧力を小さくする。従つて結局液圧ポンプ
２６の入力トルクを小さくする。第１２図はその
ように回転数偏差△Ｎが△N₁を超えて増大する
に従つて、主回路圧力を低下させ、かつ液圧ポン
プ２６の入力トルクＴがT₁′，T₂′，T₃′及びT₄′へ
と減少して行くことを示す。従つてこれによつて
も内燃機関２０への負荷を減少させて、過負荷を
防止する。

さらに上記実施例のように２つ以上の可変容量
型液圧ポンプに本発明を適用した場合には、内燃
機関の出力トルクが各液圧ポンプに負荷に応じて
分配され、出力のより有効利用が可能である。

なお以上の実施例において関数発生器６０，６
２及び６６に設定した関数関係は一例であり、そ
れぞれ希望する出力特性、ピストン機構３８，５
２の構成などに応じて種々変形が可能なものであ
る。

例えばモータ４０に外力が作用するような場合
には、内燃機関２０が回転状態でかつ制御系統の
故障により、電気油圧変換弁６８に指令信号が出
力されなくなつた時、本実施例の構成では、制御
弁４６の設定圧力が低下することになり、外力に
よりモータ４０が回転してしまう不具合が生ず
る。このような場合には、ピストン機構５２をピ
ストン機構３８の構成とし、関数発生器６６の関
数を関数発生器６２と同様に設定すればよい。同
様の故障時に、液圧ポンプ２４の入力トルクを最
小とすることが望ましい場合には、逆にピストン
機構３８をピストン機構５２の構成と同様にし、
かつ関数発生器６２の関数を関数発生器６６と同
様に設定すればよい。

また内燃機関が駆動する可変容量型液圧ポンプ
の数も２つには限定されず、例えば１つであつて
もよい。また液圧ポンプが関連する液圧回路の種
類も上記のものには限られず、例えば通常のレバ
ー操作式方向切換弁を持つ液圧回路に適用しても
よい。またピストン機構を制御する制御圧力は空
気圧力でもよい。

従つて本発明によれば、内燃機関の燃料噴射量
は回転数偏差信号に基づいて関数発生器で定めら
れる燃料噴射量指令信号で制御するようにし、か
つ同じ回転数偏差信号に基づいて関数発生器で定
められる制御圧力信号で液圧ポンプの入力トルク
の最大値を制限するようにしたので、内燃機関の
出力トルクを安定にかつ精度良く制御することが
でき、従つて負荷が急激な増大による機関の停止
を防止しながら、機関出力を確実に最大限利用す
ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の制御装置に使用されているメカ
ニカルオールスピードガバナの概略図、第２図は
メカニカルオールスピードガバナを用いた従来の
制御装置における機関のいくつかの目標回転数位
置におけるラツク変位特性を示すグラフ、第３図
は同出力トルク特性を示すグラフ、第４図は本発
明の制御装置の一実施例を示す回路図、第５図は
第４図の燃料噴射装置の詳細図、第６図は第４図
の目標ラツク変位に対する関数発生器の設定関数
関係を示すグラフ、第７図及び第８図は第４図の
制御圧力に対する関数発生器の設定関数関係を示
すグラフ、第９図は第４図に示す制御装置のいく
つかの目標回転数位置におけるラツク変位特性を
示すグラフ、第１０図は同出力トルク特性を示す
グラフ、及び第１１図及び第１２図は第４図の制
御装置によつて制御される液圧ポンプの入力トル
クの最大値を示すグラフである。図中、符号２０……内燃機関、２２……燃料噴
射装置、２４，２６……可変容量型液圧ポンプ、
３８，５２……ピストン機構、５４……スロツト
ルレバー、５６……出力回転数検出器、５８……
加算器、６０，６２，６６……関数発生器、６
４，６８……電気油圧変換弁。

Claims

【特許請求の範囲】１燃料噴射量の調整により制御される内燃機関
と、前記内燃機関により駆動される少なくとも１
つの可変容量型液圧ポンプとを含む系の制御装置
において、 (a) 前記内燃機関の目標回転数を設定しそれに対
応する目標回転数信号を発生する操作装置と、 (b) 前記内燃機関の出力回転数を検知しそれに対
応する出力回転数信号を発生する検知装置と、 (c) 前記目標回転数信号と前記出力回転数信号と
の差をとりそれに対応する回転数偏差信号を発
生する演算装置と、 (d) 前記回転数偏差信号に基づき、それと所定の
関数関係を満足させる燃料噴射量指令信号を発
生する第１の関数発生器装置と、 (e) 前記第１の関数発生器装置の指令信号により
燃料噴射量を調整する装置と、 (f) 前記回転数偏差信号に基づき、それと所定の
関数関係を満足させる制御圧力指令信号を発生
する第２の関数発生器装置と、 (g) 前記第２の関数発生器装置の指令信号から制
御圧力を求め、この制御圧力により前記可変容
量型液圧ポンプの入力トルクの最大値を前記回
転数偏差の増大に伴ない減少させるように制限
するための装置と、を有することを特徴とする制御装置。２特許請求の範囲第１項記載の制御装置におい
て、前記第１の関数発生器装置が、前記回転数偏
差が所定の値に達するまでは燃料噴射量がほぼ直
線的に増加し、その後燃料噴射量が最大値を示す
ように、前記回転数偏差信号と指令信号との関数
関係を設定した関数発生器である制御装置。３特許請求の範囲第１項又は第２項記載の制御
装置において、前記燃料噴射量指令信号が燃料噴
射ポンプに対する目標ラツク変位信号である制御
装置。４特許請求の範囲第１項記載の制御装置におい
て、前記第２の関数発生器装置が、前記回転数偏
差が第１の所定の値に達するまでは制御圧力がほ
ぼ一定の最小値を示し、次いで第２の所定の値に
達するまでは制御圧力がほぼ直線的に増加し、そ
の後制御圧力がほぼ一定の最大値を示すように、
前記回転数偏差信号と指令信号との関数関係を設
定した関数発生器である制御装置。５特許請求の範囲第１項記載の制御装置におい
て、前記第２の関数発生器装置が、前記回転数偏
差が第１の所定の値に達するまでは制御圧力がほ
ぼ一定の最大値を示し、次いで第２の所定の値に
達するまでは制御圧力がほぼ直線的に減少し、そ
の後制御圧力がほぼ一定の最小値を示すように、
前記回転数偏差信号と指令信号との関数関係を設
定した関数発生器である制御装置。６特許請求の範囲第１項記載の制御装置におい
て、前記系が少なくとも２つの可変容量型液圧ポ
ンプを含み、前記第２の関数発生器装置が少なく
とも２つの関数発生器を有し、これら関数発生器
の制御圧力信号のそれぞれで前記少なくとも２つ
の液圧ポンプの入力トルクの最大値を前記回転数
偏差の増大に伴なつて減少させるように制限する
ようにした制御装置。