JPH04129859U - 内燃機関用回転速度制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】内燃機関用の回転速度制御装置に制御の不感帯
が生じるのを防止する。 【構成】速度検出信号Ｖn と目標速度設定信号Ｖnoとを
比較する比較器８の出力で積分回路９を制御することに
より、速度検出信号が目標速度設定信号よりも大きいと
きに下降し、速度検出信号が目標速度設定信号よりも小
さいときに上昇する積分電圧Ｖi ´を得る。この積分電
圧を鋸歯状波信号電圧Ｖc と比較することにより、パル
ス幅変調されたパルス信号Ｖa を得る。このパルス信号
をアクチュエータ駆動回路１２に与えて、アクチュエー
タ３の駆動電流をオンオフさせる。積分回路に電圧制限
回路１３及び１４を接続し、これにより積分電圧の変化
の範囲を鋸歯状波信号電圧Ｖc の振幅の範囲内に制限し
て、制御の不感帯をなくす。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は、内燃機関の回転速度を目標速度に一致させるように制御する内燃機 関用回転速度制御装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】

内燃機関の回転速度を目標速度に一致させるように制御する回転速度制御装置 として、特公昭５５−１５６２３号に示されたように、機関の実際の回転速度と 目標速度との大小関係に応じてパルス幅変調されたパルス信号を得て、このパル ス信号により、機関への燃料の供給量を調節するアクチュエータの駆動電流をオ ンオフさせるようにしたものがある。

【０００３】 図４は従来の回転速度制御装置の構成を概略的に示したもので、同図において １は内燃機関、２は内燃機関への燃料の供給量を調節する燃料供給量調節手段で 、この調節手段は例えばスロットルバルブや、燃料噴射ポンプの噴射量調節用ラ ックである。３は駆動電流に応じて燃料噴射量調節手段２を操作するアクチュエ ータで、このアクチュエータはバッテリ等の直流電源４により駆動される。

【０００４】 ５は、図３（Ａ）に示したように内燃機関の実回転速度Ｎ［rpm]に比例する速 度検出信号Ｖn を出力する速度検出回路で、この速度検出回路は、機関の回転数 に比例した周波数の信号（例えば点火コイルの１次電圧や速度発電機の）を入力 として、該信号の周波数を電圧信号に変換する周波数電圧変換回路からなってい る。

【０００５】 ６は目標速度設定回路で、この回路は、機関の目標回転速度を与える目標速度 設定信号Ｖnoを出力する。

【０００６】 ７は演算回路で、この演算回路は比較器８と積分回路９とからなっている。比 較器８は、速度検出信号Ｖn と目標速度設定信号Ｖnoとを比較して、速度検出信 号が目標速度設定信号を超えているときにその出力段がオン状態になって低レベ ル（接地レベル）の出力を発生する。また比較器８は、速度検出信号が目標速度 設定信号以下になっているときにその出力段がオフ状態になって高レベルの出力 を発生する。積分回路９は抵抗Ｒ1 と積分コンデンサＣ1 とからなっていて、比 較器８が高レベルの出力を発生している期間抵抗Ｒ1 を通して積分コンデンサＣ 1 を一定の時定数で充電する。これにより、積分コンデンサＣ1 の両端に、速度 検出信号が目標速度設定信号よりも低いときに所定の傾きで上昇し、速度検出信 号が目標速度設定信号を超えているときに所定の傾きで下降する積分電圧Ｖi が 得られる。

【０００７】 １０は演算増幅器ＯＰ1 と、コンデンサＣ2 と抵抗Ｒ2 ないしＲ5 とダイオー ドＤ1 とからなる発振器（公知の無安定マルチバイブレータ）で、この発振器は 鋸歯状波信号Ｖc を発生する。

【０００８】 １１は比較器ＣＰ1 からなるパルス変調回路で、比較器ＣＰ1 の非反転入力端 子及び反転入力端子にそれぞれ積分コンデンサＣ1 の両端に得られる積分電圧Ｖ i 及び鋸歯状波信号電圧Ｖc が入力されている。比較器ＣＰ1 は、積分電圧Ｖi が鋸歯状波信号電圧Ｖc を超えている期間高レベルになるパルス信号Ｖa を発生 する。このパルス信号Ｖa はアクチュエータ駆動回路１２に入力される。

【０００９】 アクチュエータ駆動回路１２はパルス信号Ｖa によりオンオフされるトランジ スタ等のスイッチ素子を備えていて、パルス信号Ｖa が高レベルになっている期 間アクチュエータ３に駆動電流を供給する。

【００１０】 上記の制御装置において、パルス幅変調回路１１の比較器ＣＰ1 の出力は積分 電圧Ｖi が鋸歯状波信号電圧Ｖc を超えている期間だけ高レベルになるため、比 較器ＣＰ1 の出力側には積分電圧Ｖi によりパルス幅変調されたパルス信号Ｖa が得られる。アクチュエータ駆動回路１２はパルス信号Ｖa が高レベルになって いる期間Ｔonの間アクチュエータ３に駆動電流Ｉを流す。アクチュエータ３は駆 動電流Ｉが与えられている間燃料供給量調節手段を燃料増量側に操作して機関へ の燃料の供給量を増加させる。燃料供給量は、アクチュエータ３の駆動電流Ｉ（ 平均値）に応じて図３（Ｂ）に示すように増減する。

【００１１】 上記の制御装置において、機関の回転速度が目標速度よりも低い（Ｖn ＜Ｖno ）ときには、積分器９から得られる積分電圧Ｖi が上昇していくため、比較器Ｃ Ｐ1 から得られるパルスのパルス幅が広くなっていく。これによりアクチュエー タ３に供給される駆動電流が増加し、機関への燃料の供給量が増加する。これに より機関の回転速度が目標速度に近付く。

【００１２】 機関の回転速度にはふらつきがあるため、機関の回転速度が目標回転速度付近 に達すると、比較器８の出力段はオンオフを繰り返し、その出力レベルは低レベ ル状態と高レベル状態との間を上下する。このとき積分コンデンサＣ1 の両端に 得られる積分電圧Ｖi はほぼ一定になる。

【００１３】 また機関の回転速度が目標速度よりも高いときには、積分器９から得られる積 分電圧Ｖi が減少していくため、比較器ＣＰ1 から得られるパルスのパルス幅が 狭くなっていく。これにより機関への燃料の供給量が減少し、回転速度が目標速 度側に戻される。

【００１４】 図２（Ａ）ないし（Ｃ）に示した信号波形は、上記の制御装置において、演算 回路７及び発振器１０が単電源（アースレベルに対して＋側または−側のみの電 源）により駆動される場合の波形であり、同図の横軸は時間、縦軸は電圧である 。図２（Ａ）は、演算回路７に入力される速度検出信号Ｖn と目標速度設定信号 Ｖnoとの関係を示したもので、この例では目標速度設定信号Ｖnoが一定レベルの 直流電圧からなっている。図２（Ｂ）は、積分電圧Ｖi の波形と、鋸歯状波信号 電圧Ｖc の波形とを示したもので、鋸歯状波信号電圧Ｖc は、接地レベルＧＮＤ よりも高い最低レベルＶcLと電源電圧よりも低い最高レベルＶcHとの間で変化す る。

【００１５】 ここで、抵抗Ｒ2 ないしＲ4 の抵抗値をそれぞれの抵抗を示す符号で表すと、 鋸歯状波信号電圧Ｖc の振幅の最大値ＶcHは、 ＶcH＝Ｖcc｛Ｒ3 ／（Ｒ2 ＋Ｒ3 ）｝ …（１） またダイオードＤ1 での電圧降下を無視すると、鋸歯状波信号電圧Ｖc の振幅 の最小値ＶcLは、 ＶcL＝（Ａ／Ｂ）Ｖcc …（２） 但し、 Ａ＝（Ｒ3 Ｒ4 ）／（Ｒ3 ＋Ｒ4 ） …（３） Ｂ＝Ｒ2 ＋（Ｒ3 Ｒ4)／（Ｒ3 ＋Ｒ4 ） …（４） 一般に演算増幅器ＯＰ1 の入力信号は、演算素子の駆動電圧内に設定するため 、発振条件は０＜ＶcL＜ＶcH＜Ｖccである。そのため鋸歯状波信号電圧Ｖc は、 ＶcLとＶcHとの間で振動する波形となる。

【００１６】 一方積分電圧Ｖi は、Ｖn ＞Ｖnoのときは、一定の傾きで下降していき、Ｖn ＞Ｖnoの状態が長く続くとＶi は０に近づく。またＶn ＜Ｖnoのときには、積分 電圧Ｖi が所定の傾きで上昇していき、Ｖn ＜Ｖnoの状態が長く続くとＶi は電 源電圧Ｖccに近づく。従って、積分電圧Ｖi は電源電圧Ｖccと接地電位０Ｖとの 間で変化する。

【００１７】 図２（Ｃ）はパルス幅変調回路を構成する比較器ＣＰ1 から得られるパルス信 号Ｖa の波形を示したもので、速度検出信号Ｖn が目標速度設定信号Ｖnoよりも 低いときにはパルス信号Ｖa のパルス幅が広くなり、速度検出信号Ｖn が目標速 度設定信号Ｖnoよりも高いときにはパルス信号Ｖa のパルス幅が狭くなる。

【００１８】

【考案が解決しようとする課題】

図４に示した制御装置においては、積分電圧Ｖi が鋸歯状波信号電圧Ｖc の最 大値ＶcHと電源電圧Ｖccとの間にある場合、及び積分電圧Ｖi が鋸歯状波信号電 圧Ｖc の最小値ＶcLと０Ｖとの間にある場合に比較器ＣＰ1 の出力が変化しない ため、制御に不感帯が生じ、制御の応答が遅くなってオーバシュートが大きくな るという問題があった。

【００１９】 本考案の目的は、制御に不感帯が生じるのを防止して、制御特性を向上させる ことができるようにした内燃機関用回転速度制御装置を提供することにある。

【００２０】

【課題を解決するための手段】

本考案は、内燃機関への燃料の供給量を調節する燃料供給量調節手段と、燃料 供給量調節手段を操作するアクチュエータと、内燃機関の回転速度を検出して速 度検出信号を出力する回転速度検出回路と、内燃機関の目標速度を与える速度設 定信号を出力する目標速度設定回路と、速度検出信号と目標速度設定信号とを比 較して速度検出信号が目標速度設定信号を超えているときに積分指令信号を出力 する比較器と、比較器が積分指令信号を出力しているときに積分コンデンサを一 定の時定数で充電する積分回路と、接地レベルよりも高い最低レベルと電源電圧 よりも低い最高レベルとの間で変化する鋸歯状波信号電圧を発生する発振器と、 積分コンデンサの両端に得られる積分電圧と鋸歯状波信号電圧とを比較して積分 電圧が鋸歯状波信号電圧を超えている期間高レベルになるパルス信号を発生する パルス幅変調回路と、パルス幅変調回路から得られるパルス信号を入力として該 パルス信号が高レベルになっている期間アクチュエータに駆動電流を流すアクチ ュエータ駆動回路とを備えた内燃機関用回転速度制御装置に係わるものである。 本考案においては、積分電圧の最高レベル及び最低レベルをそれぞれ鋸歯状波 信号電圧の最高レベル以下及び最低レベル以上に制限する電圧制限回路を設けた 。

【００２１】

【作用】

上記のように構成すると、積分電圧を常に鋸歯状波信号電圧の振幅の範囲内で 変化させることができるため、制御に不感帯が生じるのを防ぐことができ、制御 の応答を早めることができる。

【００２２】

【実施例】

図１は本考案の実施例の構成を示したもので、同図において図４の各部と同等 の部分にはそれぞれ同一の符号を付してある。本考案においては、積分電圧Ｖi ´の最高レベル及び最低レベルをそれぞれ鋸歯状波信号電圧Ｖc の最高レベルＶ cH以下及び最低レベルＶcL以上に制限する電圧制限回路１３及び１４を設けた。 電圧制限回路１３は演算増幅器ＯＰ2 とダイオードＤ2 と、ダイオードＤ2 と 、抵抗Ｒ6 及びＲ7 とからなる電圧クランプ回路で、その出力端子（ダイオード Ｄ2 のアノード）が積分コンデンサＣ1 の非接地側端子に接続されている。この 電圧制限回路において、積分コンデンサＣ1 の両端の電圧が抵抗Ｒ7 の両端の電 圧よりも低いときには、演算増幅器ＯＰ2 の出力段がオフ状態にあるため、ダイ オードＤ2 を通して電流が流れることはなく、電圧制限回路１３は積分電圧Ｖi ´に影響を与えることはない。積分コンデンサＣ1 の両端の電圧が抵抗Ｒ7 の両 端の電圧をこえると演算増幅器ＯＰ2 の出力段がオン状態になるため、コンデン サＣ1 の充電電流がダイオードＤ2 を通して演算増幅器の出力段に吸い込まれ、 コンデンサＣ1 の両端の電圧の上昇が阻止される。これにより積分電圧Ｖi ´が 抵抗Ｒ7 の両端の電圧［クランプ電圧＝｛Ｒ7 ／（Ｒ6 ＋Ｒ7 ）｝Ｖcc］以下に 制限される。

【００２３】 電圧制限回路１４は、演算増幅器ＯＰ3 とダイオードＤ3 と抵抗Ｒ8 及びＲ9 とからなり、その出力端子（ダイオードＤ3 のカソード）が積分コンデンサＣ1 の非接地側端子に接続されている。この電圧制限回路において、積分コンデンサ Ｃ1 の両端の電圧が抵抗Ｒ9 の両端の電圧よりも高いときには演算増幅器ＯＰ3 の出力段がオン状態にあるため、ダイオードＤ3 を通して積分コンデンサＣ1 側 に電流が流れることはなく、従って電圧制限回路１４は積分電圧に影響を与えな い。積分コンデンサの両端の電圧が抵抗Ｒ9 の両端の電圧よりも低くなると、演 算増幅器ＯＰ3 の出力段がオフ状態になるため、電源からダイオードＤ3 を通し 積分コンデンサＣ1 に充電電流が流れ込み、コンデンサＣ1 の端子電圧の低下を 阻止する。これにより積分電圧Ｖi ´が抵抗Ｒ9 の両端の電圧［クランプ電圧＝ ｛Ｒ9 ／（Ｒ8 ＋Ｒ9 ）｝Ｖcc］よりも低くなるのが阻止される。

【００２４】 上記クランプ電圧は｛ＶcH≧Ｒ7 ／（Ｒ6 ＋Ｒ7)｝Ｖcc＞｛Ｒ9 ／（Ｒ8 ＋Ｒ 9 ）｝Ｖcc≧ＶcLに設定する。Ｒ7 ／（Ｒ6 ＋Ｒ7)｝Ｖcc＝ＶcH，｛Ｒ9 ／（Ｒ 8 ＋Ｒ9 ）｝Ｖcc＝ＶcLとすることにより、ＶcL≦Ｖi ´≦ＶcHの範囲で積分電 圧を変化させることができる。

【００２５】 上記のように電圧制限回路１３及び１４を設けると、図２（Ｂ）に破線で示し たように、積分電圧Ｖi ´は鋸歯状波信号電圧Ｖc の振幅の範囲内で変化するこ とになる。そのため、制御に不感帯が生じることがない。また図２に実線で示し た制限されていない積分電圧Ｖi による場合と、制限された積分電圧Ｖi ´によ る場合とを比較すると、積分電圧Ｖi ´の方がＶi よりもＴ1 時間またはＴ2 時 間早く鋸歯状波信号電圧Ｖc と比較されるレベルの範囲に入るため、積分電圧Ｖ i ´による場合の方が制御の応答が早くなることがわかる。

【００２６】 上記のように、電圧制限回路１３及び１４を設けて、積分電圧の変化範囲を鋸 歯状波信号電圧の振幅の範囲に制限すると、制御の不感帯をなくすことができる ため、制御の応答を早くすることができる上に、オーバシュートを少なくするこ とができる。

【００２７】

【考案の効果】

以上のように、本考案によれば、積分電圧の変化範囲を制限する電圧制限回路 を設けて、積分電圧を鋸歯状波信号電圧の振幅の範囲内で変化させるようにした ので、制御の不感帯をなくすことができ、制御の応答を早くすることができる上 に、オーバシュートを少なくすることができる利点がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案の実施例を示した回路図である。

【図２】（Ａ）ないし（Ｃ）は本考案の実施例及び従来
例の各部の信号電圧波形を示した波形図である。

【図３】（Ａ）は本考案に係わる回転速度制御装置で用
いる速度検出回路の特性例を示した線図である。（Ｂ）
は本考案に係わる回転速度制御装置における駆動電流と
燃料供給量との関係の一例を示した線図である。

【図４】従来の回転速度制御装置を示した回路図であ
る。

【符号の説明】

１…内燃機関、２…燃料供給量調節手段、３…アクチュ
エータ、５…速度検出回路、６…目標速度設定回路、７
…演算回路、８…比較器、９…積分回路、１０…発振
器、１１…パルス幅変調回路、１２…アクチュエータ駆
動回路。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 内燃機関への燃料の供給量を調節する燃
   料供給量調節手段と、前記燃料供給量調節手段を操作す
   るアクチュエータと、内燃機関の回転速度を検出して速
   度検出信号を出力する回転速度検出回路と、内燃機関の
   目標速度を与える速度設定信号を出力する目標速度設定
   回路と、前記速度検出信号と目標速度設定信号とを比較
   して速度検出信号が目標速度設定信号を超えているとき
   に積分指令信号を出力する比較器と、前記比較器が積分
   指令信号を出力しているときに積分コンデンサを一定の
   時定数で充電する積分回路と、接地レベルよりも高い最
   低レベルと電源電圧よりも低い最高レベルとの間で変化
   する鋸歯状波信号電圧を発生する発振器と、前記積分コ
   ンデンサの両端に得られる積分電圧と鋸歯状波信号電圧
   とを比較して積分電圧が鋸歯状波信号電圧を超えている
   期間高レベルになるパルス信号を発生するパルス幅変調
   回路と、前記パルス幅変調回路から得られるパルス信号
   を入力として該パルス信号が高レベルになっている期間
   前記アクチュエータに駆動電流を流すアクチュエータ駆
   動回路とを備えた内燃機関用回転速度制御装置におい
   て、前記積分電圧の最高レベル及び最低レベルをそれぞ
   れ前記鋸歯状波信号電圧の最高レベル以下及び最低レベ
   ル以上に制限する電圧制限回路を設けたことを特徴とす
   る内燃機関用回転速度制御装置。