JPS63208642A - エンジン制御装置 - 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、土木・建設襲械や、車両機械等のエンジンを
電子制罪するエンジン制御１１装置に関し、特に外部負
荷模擬信号に基いてエンジン制御を行なう手段に関する
。

〔従来の技術〕

第３図は従来のこの種のエンジン制御Ｉ装置の構成を示
すブロック線図である。図示しないオペレータが、エン
ジン外部負荷７を予測してアクセルレバ−１を調整する
と、変位−電圧変換器２からアクセルレバ−変位に応じ
た電圧信号が出力される。この電圧信号はエンジン回転
数設定信号■ｅＯとしてＰＩＤコントローラ３へ入力す
る。

ＰＩＤコントローラ３では、上記エンジン回転数設定信
号ＶｅＯとエンジン回転数フィードバック信号Ｖｅとの
偏差についてのＰＭＤ演算が実行される。このＰＩＤ演
算の結果は、ラック開度指令信号＞（ｒｏとして燃料ポ
ンプラック駆動ｔｉｌｆ４へ供給される。そうすると燃
料ポンプラック駆動波［４が作動し、エンジン本体５の
ラック開度Ｘｒａの操作が行なわれる。これにより、エ
ンジン本体５への燃料噴射量が調整され、エンジン回転
数Ｎｅがコントロールされる。上記エンジン回転数Ｎｅ
は、エンジン回転数検出器６により検出され、その検出
信号が前記エンジン回転数フィードバック信号Ｖｅとし
てＰＩＤコントローラ３に与えられる。かくしてエンジ
ン外部負荷７に打勝った状態でエンジン回転数Ｎｅが制
御される。このように従来のエンジン制御装置は、エン
ジン回転数Ｎｅを手動で設定する方式のものであって、
かつ典型的な電子式フィードバック制御系からなるもの
であった。

〔発明が解決しようとする問題点〕

上記した従来のエンジン制御装置には次のような問題が
あった。すなわち、エンジン回転数Ｎｅを手動で設定す
る方式であるため、例えば土木・建設機械のように負荷
変動が激しく、その負荷変動がしばしばエンジンに加わ
るような場合においては、外部負荷に見合った回転数を
その都度手動で設定し直す必要がある。しかし、このよ
うな設定操作を実際に行なうことは不可能に近い。そこ
で通常の場合は、エンジンストップを避けるために、オ
ペレータが予め最大負荷に見合ったアクセル操作を行な
うことにより、回転数設定を行なっている。

第４図は従来のエンジン制御装置による制御動作例を示
す図である。第４図に示すように、回転数設定信号Ｖｅ
ｏは常時最大負荷ａに見合ったレベルに設定されており
、負荷が低負荷すとなった場合でも設定回転数は一定で
ある。その結果、低負荷すのときでもエンジン回転数Ｎ
ｅは最高回転数に保持されることになり、可動部のＦＪ
擦による損失が大きい。またその回転数領域は、エンジ
ン効率が比較的低い回転数領域にあるため、エンジンの
省エネルギー化を計ることが困難であった。

そこで本発明は、負荷変動に応じた適正な回転数が自動
的に設定され、可動部の摩擦による損失が少なく、かつ
回転数指令に対して時間遅れなしに自動追従制御するこ
とができ、エンジンの回転数を常に負荷に見合った回転
数に保持できることと相俟って、エンジン効率が良く、
省エネルギー化を計ることのできるエンジン制御装置を
提供することを目的とする。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明は上記問題点を解決し目的を達成するために、次
のような手段を講じた。すなわち、エンジン外部負荷模
擬信号発生器により、エンジン側の係数から外部負荷を
模擬した外部負荷模擬信号を発生させて、エンジンの外
部負荷変動を把握するようにし、上記模擬信号に基いて
外部負荷に見合ったエンジン回転数を設定するためのエ
ンジン回転数設定値信号をつくり出すと共に、上記外部
負荷を外乱として扱い、フィードフォワード制御方式に
てラック開度を直接設定するようにした。

〔作用〕

□　このような手段を講じたことにより次のような作用
を呈する。すなわち模擬された外部負荷変動に応じてエ
ンジン回転数が自動的に設定されるので、常に負荷変動
に応じた適正な回転数が確保され、可動部の摩擦による
損失が少なくなる。また負荷変動をエンジンの外乱の一
種として取扱いフィードフォワード制御系を構成し、回
転数指令に対して時間遅れなしに自動追従制御するよう
にしたので、エンジンの回転数を常に負荷に見合った回
転数に保持できることと相俟って、省エネルギー化を計
ることが可能となる。

〔実施例〕

第１因は本発明の一実施例の構成を示すブロックｍ図で
ある。なお第３図と同一機能を有する部分には同一符号
を付しである。

第１図において、１０は低信号選択回路、１１は加算器
、１２はラツ′り開度検出器、１３は外部負荷模擬信号
発生器、１４は回転数自動設定器、１５はラック開度自
動設定器である。これら各要素１０〜１５を付加した点
以外は、第３図に示した従来例の構成と基本的には同一
である。

図示しないオペレータが、アクセルレバ−１を操作する
ことによって最大負荷回転数相当の変位を与えると、変
位−電圧変換器２からアクセルレバ−変位に応じた電圧
信号ｙａｃｃが出力され、低信号選択回路１０に供給さ
れる。そうすると低信号選択回路１０において、前記出
力信号Ｖａｃｃと後述する回転数設定値信号ＶＳＳとの
三信号のうち、レベルの低い方の信号が選択され、これ
が回転数設定信号■ｅＯとしてＰＩＤコントローラ３に
供給される。そうするとＰＩＤコント０−ラ３において
、上記回転数設定信号ｖｅｏとエンジン回転数検出器６
からのエンジン回転数検出信号ｖｅとの偏差についての
ＰＩＤ演算が実行される。このＰＩＤ演算結果は、ラッ
ク開度制御信号Ｖｒｐｉｄとして加算器１１に供給され
る。

このラック開度制御信号Ｖｒｐｉｄと後述するラック開
度設定値信号Ｖｒｉとが、上記加算器１１において加算
され、その加算値がラック開度指令信号Ｘｒｏとして燃
料ポンプラック駆′ｖＪ装置４へ供給される。そうする
と燃料ポンプラック駆動装置４が作動し、エンジン本体
５のラック開度Ｘｒａの操作が行なわれる。これにより
、エンジン本体５への燃料噴射量が調整され、エンジン
回転数Ｎｅがコントロールされる。

ところで、燃料ポンプラック駆動装置４の出力であるラ
ック開度Ｘｒａは、ラック開度検出器１２により検出さ
れ、その検出されたラック開度検出信号ｙｘｒａは外部
負荷模擬信号発生器１３に入力する。またエンジン本体
６の出力であるエンジン回転数Ｎｅがエンジン回転数検
出器６により検出され、その検出信号ｖｅは同じく外部
負荷模擬信号発生器１３に入力する。外部負荷模擬信号
発生器１３は、外部負荷がラック開度Ｘｒａとエンジン
回転数Ｎｅの関数であることに基いて負荷を計算する。

すなわち入力した三信号ｙｘｒａ。

■ｅに基いて外部負荷相当の模擬信号Ｖ１をつくる。こ
の模擬信号Ｖ１は、回転数自動設定器１４およびラック
開度自動設定器１５にそれぞれ入力する。回転数自動設
定器１４は、入力した模擬信号ｖｉに基いて外部負荷相
当の回転数設定置信号ＶＳＳをつくり、これを前記低信
号選択回路１０に供給する。またラック開度自動設定器
１５は、入力した模擬信号Ｖｉに基いて外部負荷相当の
ラック開度設定値信号Ｖｒｉをつくり、これを前記加算
器１１に供給する。

第２図は本実施例のエンジン制御装置による制郊動作例
を示す図である。第２図に示すように、エンジン外部負
荷が時刻ｔ１においてＡからＢに減少すると、エンジン
回転ＨＮｅが低下し、その検出信号Ｖｅは下降する。こ
の検出信号ｖｅは一方においてＰＩＤコントローラ３に
入力するため、従来例と同様に燃料ポンプラック駆動装
置４が働き、エンジン回転数Ｎｅを一定化しようとする
。

一方、エンジン回転数検出信号Ｖｅとラック開度検出信
号ｖＸｒａとが外部負荷模擬信号発生器１３に入力する
ので、この外部負荷模擬信号発生器１３により外部負荷
の模擬信号ｖ１がつくられる。そして上記模擬信号■１
に基いて、回転数自動設定器１４によりエンジン効率が
最もよい最適回転数に相当する回転数設定値信号Ｖｓｓ
がつくられ、これが低信号選択回路１０に入力する。か
くして負荷変動に応じ、エンジンストップを起こさない
範囲の最適な回転数設定信号Ｖｅｏが得られる。また、
ラック開度自動設定器１５により、上記模擬信号ｖ１に
基いて負荷変動に見合った最適ラック開度に相当するラ
ック開度設定値信号■ｒｉがつくられ、これが加算器１
１に入力する。

かくしてフィードフォワード制御系が構成され、系の安
定が計られ、追従性も良くなる。

すなわち回転散設定直信号Ｖｓｓだけでは、省エネルギ
ー効果は期待できるが、負荷変動に対応する変化の偏差
が大きいので、追従遅れが生じてしまう。しかるに加算
器１１に予めラック開度設値信号ｖｒｉが入力される結
果、先行してフィードフォワード・コントロールが行な
われることになり、系の安定化が計られると共に、追従
性も良くなる。仮に加算器１１およびラック開度自動設
定器１５がないものとすると、ラック開度Ｘｒａおよび
エンジン回転数Ｎｅの追従特性は、第２図に破線で示す
ようなものとなり、時間遅れを生じることになる。かく
して本実施例を従来のものと比較すると次のような差異
がある。

（１）設定回転数は、従来は最大負荷に見合った回転故
に固定的に設定されていたが本実施例の場合は負荷に見
合った設定回転数に自動設定されることになる。

（２）ラック開度は、従来は負荷変動に対して回転数が
設定回転数（−最大負荷に見合った回転数）に落着くよ
うに自動制御されていたが、本実施例の場合は負荷に見
合ったラック開度に自Ｕ設定されることになる。

上記（１）（２）の結果、従来のものでは低負荷運転に
おけるエネルギーの損失が大きかったが、本実施例にお
いては無駄がなくなり、省略エネルギー効果が大きく、
しかも追従性にすぐれたちのとなる。

なお本発明は前記実施例に限定されるものではなく、本
発明の要旨を逸脱しない範囲で種々変形実施可能である
のは勿論である。

〔発明の効果〕

本発明によれば、エンジン外部負荷模擬信号発生器によ
り、エンジン側の係数から外部負荷を模擬した外部負荷
模擬信号を発生させて、エンジンの外部負荷変動を把握
するようにし、上記模擬信号に基いて外部負荷に見合っ
たエンジン回転数を設定するためのエンジン回転数設定
値信号をつくり出すと共に、上記外部負荷を外乱として
扱い゛、フィードフォワード制御方式にてラック開度を
直接設定するようにしたので、負荷変動に応じた適正な
回転数が自動的に設定され、可動部の摩擦による損失が
少なく、かつ回転数指令に対して時間遅れなしに自動追
従制御することができ、エンジンの回転数を常に負荷に
見合った回転数に保持できることと相俟って、エンジン
効率が良く、省エネルギー化を計ることのできるエンジ
ン制御装置を提供できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の構成を示すブロック線図、
第２図は同実施例の制御動作例を示す波形図、第３図は
従来例の構成を示すブロック線図、第４図は同従来例の
制御動作例を示す波形図である。 １・・・アクセルレバ−１２・・・変位−電圧変換器、
３・・・ＰＩＤコントローラ、４・・・燃料ポンプラッ
ク駆動装置、５・・・エンジン本体、６・・・エンジン
回転数検出器、７・・・エンジン外部負荷、１０・・・
低信号選択回路、１１・・・加算器、１２・・・ラック
開度検出器、１３・・・外部負荷模擬信号発生器、１４
・・・回転数自動設定器、１５・・・ラック開度自動設
定器。 出願人代理人　弁理士　鈴江武彦 第　４図 手続補正書　　　７゜ 昭和６３年０５月２６日　　　（１ 特許庁長官小川邦夫殿　　　　　　　　体６１、事件の
表示 特願昭６２−０４３５７４号 ２、発明の名称 エンジン制御装置 ３、補正をする者 事件との関係　　　特許出願人 （６２０）　　三菱重工業株式会社 （ほか１名） ４、代理人 東京都千代田区霞が関３丁目７番２号　ＵＢＥビル補正
の内容 ）明細書第８ページ第１４行の「エンジン本」を「エン
ジン本体５」と訂正する。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　回転数設定を行なうアクセルレバーの変位を電圧信号
   に変換する変位−電圧変換器と、この変換器の出力信号
   と回転数設定値信号とを比較してレベルの低い方の信号
   を選択する低信号選択回路と、この低信号選択回路の出
   力信号とエンジン回転数検出信号との偏差についてＰＩ
   Ｄ演算を実行するＰＩＤコントローラと、このＰＩＤコ
   ントローラの出力信号とラック開度設定値信号とを加算
   する加算器と、この加算器の出力信号に基いてラック開
   度を駆動操作しエンジンへの燃料噴射量を調整する燃料
   ポンプラック駆動装置と、この燃料ポンプラック駆動装
   置により駆動操作されるラック開度を検出してラック開
   度検出信号を得るラック開度検出器と、エンジン回転数
   を検出して前記エンジン回転数検出信号を得るエンジン
   回転数検出器と、前記ラック開度検出信号およびエンジ
   ン回転数検出信号に基いてエンジン外部負荷の模擬信号
   を発生させる外部負荷模擬信号発生器と、この外部負荷
   模擬信号発生器の出力信号に基いて前記エンジン回転数
   設定値信号をつくり出す回転数自動設定器と、前記外部
   負荷模擬信号発生器の出力信号に基いて前記ラック開度
   設定値信号をつくり出すラック開度自動設定器とを具備
   したことを特徴とするエンジン制御装置。