KR870000168B1 - 액압동력계의 제어장치 - Google Patents

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내용 없음.

Description

액압동력계의 제어장치

제1도는 본 발명의 1실시예를 구비한 내연기관과 액압펌프를 가진 액압동력계의 제어장치의 개략도.

제2도는 제1도의 내연기관의 연료분사펌프에 대한 랙 구동수단의 구체예를 나타낸 개략도.

제3도는 제1도의 액압펌프의 사판 조작 기구의 구체예를 나타낸 개략도.

제4도는 본 발명의 1실시예의 내연기관 제어내용을 나타낸 플로우챠트.

제5도, 제6도 및 제7도는 제4도의 제어내용에 있어서의 내연기관의 회전수 편차와 랙변위 목표치의 함수관계를 나타낸 선도.

제8도는 제7도에 나타낸 함수관계를 이용한 경우의 내연기관의 출력회전수와 출력 토오크의 관계를 나타낸 선도.

제9도는 제5도 및 제6도에 나타낸 함수관계를 이용한 경우의 내연기관의 출력회전수와 출력토오크의 관계를 나타낸 선도.

제10도는 제4도의 제어내용에 있어서의 내연기관과 앵글러히(angleich) 특성을 얻기 위한 출력회전수와 랙변위 목표치의 최대값과의 관계를 나타낸 선도.

제11도는 본 발명의 1실시예의 액압펌프의 제어장치를 나타낸 플로우챠트.

제12도는 제11도의 제어장치에 있어서의 토출출력과 회전수 편차와 액압펌프의 사판경전량 목표치의 함수관계를 나타낸 선도.

제13도는 제12도의 관계를 근사적으로 실현하기 위해 사용하는 액압펌프 입력의 일정한 곡선의 기준을 나타낸 선도.

제14도는 제13도에 나타낸 선도를 평행으로 이동하는 경우를 설명하기 위한 선도.

제15도는 제11도의 제어장치에 있어서의 내연기관의 회전수 편차와 액압펌프의 입력토오크의 관계의 1예를 나타낸 선도.

제16도는 제15도의 관계를 얻기 위한 회전수 편차와 토출압력의 보정치의 관계를 나타낸 선도.

제17도는 제15도의 관계를 얻기 위한 회전수 편차와 펌프사판 경전량의 보정치의 관계를 나타낸 선도.

제18도는 제13도 내지 제17도에 나타낸 선도에 근거하여 사판 경전량의 목표치를 결정하는 수순을 나타낸 플로우챠트.

제19는 토출압력의 허용최대치를 얻기 위하여 사용하는 함수를 나타낸 선도.

제20도는 제11도의 제어장치에 있어서의 사판조작 기구의 제어플로우챠트.

제21도는 종래의 연료분사량의 제어장치에 사용되고 있는 기계식 전속력 조속기의 개략도.

제22도는 기계식 전속력 조속기를 사용한 경우의 내연기관의 수개의 목표회전수 위치에 있어서의 랙 변위특성을 나타낸 선도.

제23도는 출력토오크 특성을 나타낸 선도.

제24도는 본 발명의 제어장치의 제2실시예를 나타낸 개략도.

제25도는 제24도의 제어장치에 있어서의 연료분사장치의 개략도.

제26도는 제24도의 제어장치에 있어서의 랙변위 목표치에 대한 함수발생기의 설정함수 관계를 나타낸 선도.

제27도 및 제28도는 제24도의 제어장치에 있어서 제어압력에 대한 함수발생기의 설정함수 관계를 나타낸 선도.

제29도는 제24도에 나타낸 제어장치의 수개의 목표 회전수 위치에 있어서의 랙변위 특성을 나타낸 제22도와 같은 선도.

제30도는 출력토오크 특성을 나타낸 제23도와 같은 선도.

제31도 및 제32도는 제24도의 제어장치에 의해 제어되는 액압펌프의 입력토오크의 최대치를 나타낸선도.

제33도는 본 발명의 제3실시예에 있어서의 펌프 제어장치의 연산처리를 나타낸 플로우챠트.

제34도는 제33도에 나타낸 제어장치에 있어서의 액압펌프의 사판경전 제어함수를 나타낸 선도.

제35도는 제33도에 나타낸 제어장치에 있어서의 액압펌프의 입력토오크의 제어함수를 나타낸 선도.

제36도는 제3의 실시예의 펌프 제어장치의 변형예를 나타낸 개략도.

본 발명은 액압쇼벨의 구동장치와 같은 연료분사 펌프에 의해 연료가 공급되는 내연기관과, 이 내연기관에 의해 구동되는 하나의 가변용량형 액압펌프등을 가진 액압동력계의 제어장치에 관한 것이다.

종래 액압쇼벨의 구동장치와 같이 한대의 내연기관에 의해 복수의 가변용량형 액압펌프를 구동하여 액압동력을 발생시키는 액압동력계에서는 내연기관의 출력을 액압펌프에 배분하는 수단으로서 대개는,

(가) 개별 제어방식

(나) 크로스센싱(Cross Sensing)방식

(다) 엔진 스피드 센싱방식의 3종류의 제어방식을 사용하였다.

(가)의 개별제어방식은 예를들면 액압펌프가 2대인 경우에는 각각의 액압펌프내에 내연기관의 최대출력의 1/2씩 배분하여 각각의 액압펌프의 회로압력을 단독으로 검출하여 펌프의 토출량을 제어하는 방식이다. 이 방식에서는 한쪽의 액압펌프의 무부하인 경우라도, 다른쪽 액압펌프는 그 잉여마력을 활용할 수 없으므로 적합치 못하였다.

(나)의 크로스 센싱방식은 2대의 액압펌프에 각각의 회로압력을 상호간에 서로 전달함으로써 한쪽 액압펌프의 부하가 가벼운 때는 다른쪽 액압펌프가 그 잉여마력의 일부를 사용할 수 있도록 한 것이다. 이 방식은 마력을 이용하는 면에서는 개별 제어방식 보다는 우수하나 펌프 토출량을 제어하는 조절기의 구조가 복잡해진다. 그리고

(다)의 엔진스피드 센싱방식은 내연기관의 회전수 저하를 검출하여 액압펌프의 토출량을 제한하는 것으로서 마력을 이용하는 면에서는 가장 우수한 방식이다.

이와 같은 종래의 예로서 예를들면 SAE 논문 760687이 있다.

이 제어방식은 내연기관의 회전수 저하를 검출하여 액압펌프의 배출용적, 즉 경전각(傾轉角)에 제한을 가한다는 점에서는 원리적으로 우수한 것이다. 그러나 상기 종래의 제어방식에 있어서는, 내연기관의 회전수 저하를 검출하는데 기계식 전속력 조속기를 사용하고 있기 때문에, 내연기관의 회전수에 미세한 변화가 있을때 그 회전수 변화가 모든 회전수 범위에 있어서 기관의 운전상태에 대해 동일 변화상태라고는 말할 수 없는 것이다.

예를들면, 어떤 미소한 회전수 변화에 의해 어떤 회전수 범위에서는 기관이 실속방향으로 향할지도 모를 일이며, 같은 회전수 변화가 있다손 치더라도, 다른 회전수 범위에서는 기관은 정상적으로 계속 운전될지도 모르는 일이다. 또 기계식 전속력 조속기는 기계 가공에서의 제작 오차 또는 시간경과에 따른 변화에 의해 성능에 불균일이 생겨 특정한 회전수 범위에서 기관의 미소한 회전수 변화에 의한 기관의 운전상태의 변화는 기계식 조속기마다, 또한 시간 경과와 더불어 미묘하게 달라지게 된다. 따라서 내연기관의 회전수 변화에 대응시켜 펌프의 경전량을 제어하기 위한 설정점의 조정이 매우 곤란하다. 또 어떤 회전수 변화를 기준으로 하여 펌프의 경전량에 제한을 가하도록 설정점을 조정하였다 하더라도, 특정의 회전수 범위이외의 범위에서는 기관의 출력을 최대한으로 이용할 수가 없다.

또 상기한 종래의 제어방식에서는, 액압쇼벨과 같이 하나의 액압펌프에, 복수개의 액압작동기가 결합되어 있는 경우에는, 그 특성이 변하기 때문에 펌프토출압력등의 변동에 대한 응답지연을 방지하는 직열보상을 채용하고 있으나, 성능의 개선에는 한계가 있어 제어계의 안정성이 양호하지 않다는 등의 문제점도 있다.

여기에 SAE paper 760687에 개시되어 있는 종래의 기계식 전속력 조속기를 사용한 내연기관의 제어방식 및 그 문제점을 제21도 내지 제23도를 참조하여 더욱 상세히 설명한다.

제21도는 종래의 기계식 전속력 조속기의 구성을 나타낸다. 도면에서 101은 엔진의 출력축과 치차를 개재하여 접속된 캠축, 102는 캠축(101)의 끝부에 피버트부착된 부하 변동감지용의 플라이웨이트(fly weight), 103은 플라이웨이트(102)에 부착된 로울러, 104는 접동가능하게 지지된 시프터, 105는 목표회전수를 설정하는 드로틀레버, 106는 시프터(104)와 드로틀레버(105)간에 설치된 스프링, 107은 피버트 지지된 플로우팅(floating)레버이고, 플로우팅 레버(107)에는 장공(107a)이 설치되어 있으며 장공(107a)에는 시프터(104)의 돌기(104a)가 끼워져 있다.

108은 연료분사 펌프에 연결되어 연료분사량을 제어하는 랙, 109는 양단이 각각 플로우팅 레버(107) 및 랙(108)에 피버트 결합된 링크, 110은 랙(108)의 최대변위를 규제하는 스톱퍼이다. 이 기계식 전속력 조속기에 있어서는 드로틀레버(105)의 조작량(목표회전수)이 일정한 경우에, 부하 변동에 의해 엔진의 출력회전수가 감소하면, 캠축(101)의 회전수가 감소하므로, 플라이웨이트(102)의 작용하는 원심력이 감소하여 시프터(104)가 스프링(106)에 의해 왼쪽으로 억압된다. 이 때문에 랙(108)이 왼쪽으로 이동하게 되면 랙(108)의 변위가 증가하기 때문에 연료분사 펌프의 연료분사량이 증가하여 엔진의 출력토오크가 증가한다. 그리고 랙(108)이 스톱퍼(110)에 닿으면, 랙(108)의 변위가 최대로 되어 연료 분사량이 최대가 되므로 출력토오크도 최대가 된다.

반대로 출력회전수가 증가했을 경우에는, 상술한 바와는 반대의 작용에 의해 출력토오크가 감소한다. 따라서 드로틀 레버(105)의 조작량(목표회전수)이 일정한 경우에는 부하에 대응한 출력토오크를 내도록 랙(108)의 변위를 조정하면서 출력회전수가 거의 일정하게 유지된다. 또 드로틀레버(105)는 스프링(106)을 수축시키는 방향으로 회동했을 경우 즉, 드로틀레버(105)의 조작량(목표회전수)을 크게 했을 경우에는, 스프링에 의해 스프터(106)가 강한 힘으로 왼쪽으로 눌려져 랙의 변위가 일시적으로 크게 증가하나, 그에 수반하여 출력회전수가 커지고 플라이 웨이트(102)에 작용하는 원심력이 커짐으로써 시프터(104)를 오른쪽으로 억압하는 반발력이 발생하여 랙(108)의 변위를 작게하여 플라이 웨이트(102)의 원심력과 스프링(106)의 탄력이 평행을 이루는 곳에서 출력회전수가 일정하게 되어, 드로틀 레버(105)의 조작량에 따른 출력회전수로 유지된다. 반대로 드로틀레버(105)의 조작량(목표회전수)을 작게했을 경우에도 마찬가지로 그 조작량에 따른 출력회전수로 유지된다.

따라서 상기 기계식 전속력 조속기에 있어서는, 드로틀 레버(105)의 조작량(목표회전수)에 의해 변위가 조정되는 스프링(106)의 탄력과 내연기관과 연동하여 회전하는 플라이 웨이트(102)의 원심력을 시프터를 개재하여 대향시켜, 양자의 평형점에 의해 정해지는 랙(108)의 변위에 따른 연료 분사량이 되게 함으로써 출력토오크를 제어한다. 즉 부하변동에 의한 출력회전수의 변화 또는 드로틀레버(105)의 조작에 의한 목표회전수의 변경등이 있을 경우에는 일단 그 변화를 플라이 웨이트(102)의 원심력 및 스프링(106)의 탄력의 변화로 치환하고 그 치환된 값으로 랙(108)의 변위 즉, 연료분사량을 제어하고 있다. 그러나 당연한 일로 플라이 웨이트(102)의 원심력은 출력회전수에 직선적으로 비례하는 것이 아니고 자승에 비례하기 때문에, 출력 회전수의 변화에 의해 제어된 랙의 변위도, 출력회전수의 크기 여하에 따라 그 자승에 비례하는 형태로 증감한다. 지금 이점을 드로틀 레버의 조작량(목표회전수)을 일정하게 하여 부하 변동에 의해 랙 변위를 제어하는 경우에 관하여 검토해보면, 제22도에 표시한 목표회전수를 Na로 설정한 경우에는, 랙 변위는 직선(a)와 같이 변화하고, Nb으로 설정했을 경우에는 직선(b)와 같이 변화하고, 마찬가지로 Nc 및 Nd로 설정했을 경우에는 직선(c), (d)와 같이 변화한다.

따라서, 목표회전수가 Na일 경우에는 그에 대한 출력회전수의 편차가 △N₁이 될때 랙 변위는 A점에서 최대치인 M_max을 표시하더라도, 목표회전수를 Nb, Nc, Nd로 변경하면 같은 편차 △N₁에 의해 랙 변위가 B점, C점, D점에 있는 최대치 M_max을 표시하지 않고, B'점, C'점, D'점으로 표시된 바와같이 점차 작아지는 값을 취하게 된다.

또 내연기관의 출력토오크는, 연료 분사량에 의해 정해지기 때문에 상술한 바와같은 관계를 토오크 곡선에 관련시켜 보면 제23도에 표시한 바와 같이된다. 도면중 제22도에서와 동일 부호는 동일 양 또는 상태를 나타낸다.

따라서 출력토오크도 목표회전수의 크기에 따라 회전수 변화에 대한 변화량이 다르고 목표회전수와 출력회전수와의 편차가 같더라도, 목표회전수에 따라 출력토오크가 다른 값을 표시하게 되며, 목표회전수와 출력회전수와의 비교값이 반드시 내연기관의 출력토오크 운전 특성을 정확하게 반영한 값이 아니라는 것을 알 수 있다.

또 상기한 기계식 전속력 조속기에 있어서는, 스프링(106)의 스프링 정수가 제작시의 불균일도 있고, 또 플라이 웨이트(102)의 중량 및 아암의 길이에도 제작시나 조립시에 불균일하게 될 수 있다. 또 이들 각 부재는 경년적인 변화를 받게 된다.

따라서 예를 들면 목표회전수가 Na로 되도록 드로틀 레버(105)의 조작량을 설정했을 경우의 랙 변위의 특성을 나타낸 제22도의 직선(a)의 구배, 즉 출력토오크의 특성을 나타낸 제23도의 직선(a)의 구배에도 상당한 불균일이 있고, 목표회전수(Na)와, 랙 변위 및 출력토오크(T)가 최대값을 나타내는 A점에 있어서의 출력회전수와의 차 △N₁, 즉 조속기의 작동범위에 상당한 불균일이 발생한다. 예를들면 목표회전수가 2,000rpm인 경우에는 조속기의 작동범위는 통상적으로 150rpm정도이나, 상기한 불균일에 의해 조속기의 작동범위가 ±50rpm정도의 오차를 갖는 것이 보통이다. 또 스프링(106)의 자유길이 설정에도 불균일이 있고, 이것은 드로틀 레버(105)에 의한 목표회전수의 설정에도 영향을 미친다. 예를들면 회전수를 2,000rpm에 설정하더라도, 무부하에 있어서의 실제의 출력회전 속도는 2,000rpm에 대하여 ±50rpm정도의 오차가 발생하게 된다. 따라서 이와같은 관점에서 목표회전수와 출력회전수를 비교하여 보더라도 그 편차가 반드시 내연기관의 출력토오크의 운전특성을 정확하게 나타내는 값으로는 될 수 없었다.

이상과 같은 사실은 종래의 엔진 속도감지의 제어방식에서는 다음과 같은 문제점을 발생하게 된다. 모든 드로틀 레버의 조작량(목표회전수)에 대하여 내연기관의 과부하로 되지 않고, 기관출력을 최대로 인출하기 위해서는 제23도의 A, B, C, D점과 같은 최대의 토오크 곡선인 M_max상에서의 출력토오크와 부하(액압펌프의 입력토오크)를 평형시키는 것이 이상적이다.

따라서 부하가 최대의 토오크 곡선인 T_max상의 점을 초과할 만큼 큰 경우에는 부하를 경감시켜 줄 필요가 있는 것이다. 부하의 주요부로 되는 액압펌프의 입력토오크는 액압펌프의 토출량과 토출압력과의 곱으로 표시되고, 액압펌프의 토출량은 사판식 펌프에 있어서는 사판의 경전각에 비례한다. 따라서 부하를 경감시켜 주기 위해서는 액압펌프의 토출량 즉, 사판의 경전각을 감소시켜주면 된다(액압실린더나 작동기등의 작업량이 증가하면 회로압력이 증가하고 이것이 액압펌프의 토출압력의 증가 즉, 부하의 증가형태로 나타난다).

그러나 A, B, C등의 각점에 도달했음을 감지한 후 액압펌프의 토출량등을 감소시켜 부하 토오크를 경감하는 방식에서는 제어계의 이득을 매우 크게하여야 하기 때문에 통상 출력회전수와 부하토오크(액압펌프의 토출량등)가 주기적으로 변동하는 소위 헌팅(hunting)을 일으킨다. 제어제의 이득을 작게했을 경우에도 물론, 출력토오크가 A, B, C등의 점에 도달한 것을 감지한 후 즉시로는 부하를 경감할 수 없으며, 부하의 변동이 급격하게 발생했을 경우에 출력 회전수가 크게 저하하게 된다. 여기서 예를들면 SAE Paper 760687에 개시되어 있는 바와같이, 출력토오크가 A, B, C등의 점에 도달하기 전에 가변용량형 액압펌프의 입력토오크의 부하를 감소시키기 시작하고 이들 각점을 약간 초과한 곳에서 부하를 최소로 하도록 액압펌프의 토출량 등을 제어하는 것이 제안되어 있다. 즉, 이와같은 종래의 제어방식에 있어서는, 부하를 경감시키기 시작하는 점으로서는, 예를들면 목표회전수가 Na로 되도록 드로를 레버의 조작량을 설정했을 경우의 제23도의 직선(a)으로 표시한 운전특성을 기준으로 하여, 그 운전상태에 있어서의 최대출력 토오크점(A)보다는 약간 출력토오크가 작은 A₁점을 선택하고, 부하를 최소로 하는 점으로서는 A점보다도 약간 출력토오크가 높은 점A₂을 선택하고, A₁점은 A점의 회전수편차(△N₁)보다 약간 작은 회전수편차(△N₀)를 나타내고, A₂점은 회전수편차(△N₁)보다 약간 큰 회전수편차(△N₂)를 나타내게 하여 회전수편차를 감시하고 그것이 △N₀, △N₂가 되었을때에 각각의 제어를 행한다.

따라서 이와같은 종래의 제어방식에서는, 목표회전수를 Na로 설정하고 직선(a)을 따라 기관을 운전시킬 때에는 가령 부하가 급격하게 증대했다 하더라도 출력토오크가 A₁점에 달하여 회전수편차가 △N₀가 되면 가변용량형 액압펌프의 입력토오크를 감소시키기 시작하고 출력토오크가 A₂점에 달하면 회전수편차가 △N₂가 되면 액압 펌프의 입력토오크가 최소가 되도록 부하를 제어함으로써 결국 출력회전수와 부하는 A점의 가장 가까운 근방에서 평형이 된다.

그러나 상술한 바와같이 기계식 전속력 조속기를 사용한 종래의 제어방식에 있어서는 회전수편차가 같다 하더라도, 목표회전수의 설정위치에 따라 출력 토오크의 특성이 다르게 된다. 즉 제23도를 참조하면 목표회전수를 Nb로 설정했을때의 출력토오크는 직선(b)과 같이 변화하고, Nc에 설정했을때의 출력토오크는 직선 (c)과 같이 변화하고, 회전수편차가 상기한 △N₁으로 되었을 때의 이들 직선 (b), (c)에 따른 출력토오크는 최대값인 B점, C점이 아니라 그 보다 작은 B'점, C'점으로 어긋나 버린다. 따라서 상기 종래 방식에 있어서 감시하고 있는 회전수 편차가 △N₀로 되는 점 및 △N₂로 되는 점도, 각각 B₁', C₁'점 및 B₂', C₂'점으로 최대출력토오크 점에서 벗어나게 되어, 이들 목표회전수의 설정위치에서는 기관출력을 최대한으로 이용할 수 없게 된다. 또 상술한 바와같이 기계식 전속력 조속기는 제품마다 또는 시간에 따른 변화에 의해 제22도 및 제23도에 표시된 랙 변위의 특성 및 출력토오크의 특성을 표시하는 직선(a)의 구배에 불균일이 발생하게 되며 실제로는 상기 회전수 편차(△N₁), (△N₀), (△N₂)의 각점이 반드시 A점, A₁점, A₂점에 정확하게 일치되지 않고 부하의 변동에 의한 기관의 정지를 방지하기 위해서는 부하를 감소시키기 시작하는 회전수편차(△N₀) 및 부하 최소치 회전수편차(△N₂)에 여유를 주어 그것들을 작은 값으로 설정하지 않을 수 없게 되고 이 경우 출력토오크가 최대값에 도달하기 전에 부하가 최소가 되도록 제어되어 버리기 때문에 기관출력을 최대한까지 이용할 수가 없게 된다.

본 발명의 목적은 연료분사 펌프에 의하여 연료를 공급하는 내연기관과, 이 내연기관에 의하여 구동되는 적어도 하나의 가변용량형 액압펌프를 포함하는 액압동력계에 있어서, 설정점의 조정이 용이하고, 또한 모든 회전수 범위에서 기관출력을 최대한으로 유효하게 이용할 수가 있고 또한 펌프 토출압력의 변동에 대한 안정성이 양호한 제어장치를 제공하는데 있다. 그리고 본 발명의 목적은,

(가) 연료분사펌프에 의해 연료가 공급되는 내연기관과 이 내연기관에 의해 구동되는 적어도 하나의 가변용량형 액압펌프를 포함하는 액압동력계의 제어장치에 있어서, 상기 내연기관의 가속량에 따라 설정되는 목표 회전수와 내연기관의 출력 회전수와의 차를 취하여 편차를 구하는 회전수편차 결정수단과, 적어도 상기 회전수편차에 의거하여, 이 편차와 소정의 함수관계에 있는 연료분사량 목표치를 구하는 연료분사량 목표치결정 수단과, 상기 연료분사량목표치에 의거하여 연료분사 펌프의 연료분사량을 제어하는 연료분사량제어수단과, 적어도 상기 회전수편차와 액압펌프의 실제의 토출압력에 의거하여, 그 회전수편차가 증대함에 따라 액압펌프의 입력토오크가 감소되도록 액압펌프의 배출용적 목표치를 결정하는 배출용적결정 수단과, 상기 배출용적 목표치에 의거하여 액압펌프의 배출용적을 제어하는 배출용적 제어수단을 포함하여 구성되는 제어장치.

(나) 상기 연료분사량 목표치 결정수단이 목표회전수가 아이들링 범위인지, 중속범위인지, 고속범위인지를 판별하는 제1의 목표회전수 판별수단과, 목표회전수가 아이들링 범위일때는 사전에 설정된 제1의 함수에 의거하여, 상기 회전수 편차로부터 상기 연료분사량 목표치를 구하는 제1의 연료분사량 목표치 연산수단과, 목표회전수가 중속범위일때는 사전에 설정한 제2의 함수에 의거하여, 상기 회전수 편차로부터 상기 연료분사량목표치를 구하는 제2의 연료분사량 목표치연산 수단과, 상기 목표회전수가 고속범위일때는, 사전에 설정한 제3의 함수에 의거하여, 상기 회전수편차로부터 연료분사량 목표치를 구하는 제3연료분사량 목표치 연산수단을 포함하는 제어장치.

(다) 제1및 제2의 연료분사량 목표치연산수단은 각각의 제1 및 제2함수가 회전수편차가 제1의 소정치에 도달될 때까지는 상기 연료분사량 목표치가 거의 직선적으로 증가하고, 그 후에는 보다 작은 비율로 증가하고 또한 제1함수의 증가비율이 제2함수의 증가비율보다도 크게 구성하고, 상기 제3의 연료분사량 목표치 연산수단 제3함수가 회전수 편차가 2제의 소정치에 도달할때까지는 연료분사량 목표치가 거의 직선적으로 증가하고, 그 후에는 거의 일정한 최대치를 취하도록 구성되는 제어장치.

(라) 상기 연료분사량 목표치 결정수단이 사전에 설정된 공지의 앵글레히 특성함수에 의거하여 상기 출력 회전수편차로부터 허용최대 연료분사량을 구하는 허용최대 연료분사량 목표치 연산수단과, 상기 제1, 2, 3의 연료분사량 목표치 연산수단에 의하여 구해진 연료분사량 목표치와 상기 허용최대 연료분사량 목표치 연산수단에 의해 구해진 허용최대 연료분사량과 비교하여 상기 연료분사량 목표치가 허용최대연료분사량보다 클때에는, 허용최대 연료분사량 최종적인 연료분사량 목표치로 선택하는 연료분사량 목표치선택 수단을 포함하는 제어장치.

(마) 상기 배출용적 목표치 결정수단이 회전수편차가 증대함에 따라 액압펌프의 실제 토출압력과 배출용적 목표치와의 곱이 감소되도록 사전설정된 함수관계에 의거하여 상기 회전수편차와 토출압력으로부터 배출용적 목표치를 연산하는 배출용적 목표치 연산수단을 포함하는 제어장치.

(바) 상기 배출용적 목표치 연산수단이 배출용적 목표치와 액압펌프의 배출용적 외부조작량과를 비교하여 상기 배출용적 목표치가 외부조작량보다 클때에는, 그 외부조작량을 최종적인 배출용적 목표치로 선택하는 제1의 배출용적 목표치 선택수단을 가진 제어장치.

(사) 상기 배출용적 목표치 결정수단은 배출용적 목표치와 액압펌프의 실제 토출압력만으로 연산한 허용 최대배출용적을 비교하여 배출용적 목표치가 허용최대 배출용적보다도 클때에는, 허용최대 배출용적을 최종적인 배출용적 목표치로 선택하는 제2의 배출용적 목표치 선택수단을 포함하는 제어장치.

(아) 상기 배출용적 목표치 결정수단이, 배출용적 목표치와 액압펌프의 배출용적 조작량과, 상기 액압펌프의 실제 토출압력만으로부터 연산한 허용최대 배출용적을 비교하고 그 중의 최소의 것을 최종적 배출용적 목표치로서 선택하는 제3의 배출용적 목표치 선택수단을 포함하는 제어장치.

(자) 상기 배출용적 목표치 결정수단은 회전수 편차로부터 그 편차와 소정의 함수관계에 있는 제어압력지령치를 구하는 제어압력지령치 연산수단과 제어압력 지령치를 액압적인 제어압력으로 변환하는 제어압력 지령치 변환수단과, 상기 제어압력과 액압펌프의 실제 토출압력을 액압펌프의 배출용적 조정용의 액압서어보 수단에 도입하여 상기 배출용적 목표치를 결정하는 액압적 배출용적 목표치 결정수단을 포함하는 제어장치.

(차) 상기 배출용적 목표치 결정수단이, 회전수 편차가 증대함에 따라 액압펌프의 실제 배출용적과 액압펌프의 토출압력 목표치와의 곱이 감소하도록 사전에 설정된 함수관계에 의거하여 상기 회전수편차와 실제 배출용적으로부터 토출압력 목표치를 연산하는 토출압력 목표치 연산수단과, 상기 토출압력 목표치와 실제 토출압력의 차를 취하는 감산수단과, 상기 압력차가 커짐에 따라 액압펌프의 배출용적 증분치가 커지도록 사전에 설정된 함수관계에 의거하여, 상기 압력차로부터 배출용적 증분치를 연산하는 배출용적 증분치 연산수단과, 상기 배출용적 증분치를 전회의 배출용적 목표치에 증감시켜서 새로운 배출용적 목표치를 구하는 배출용적 목표치 연산수단을 포함하는 제어장치를 제공함으로써 달성된다.

본 발명을 더욱 상세하게 설명하기 위하여 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명한다.

제1도는 본 발명의 제어장치의 한 실시예를 구비한 내연기관과 가변용량형 액압펌프를 가진 액압동력계를 표시한 도면이다. 제1도에 있어서, 1은 내연기관, 2, 3은 내연기관(1)에 의해 구동되는 가변용량형 액압펌프이다. 4, 5는 각각 펌프(2), (3)의 배출용적, 즉 사판(또는 사축 : 斜軸)의 경전각(傾轉角)을 제어하는 사판 조작기구이고, 그 구체적인 구성이 제3도에 도시되어 있다.

6은 내연기관(1)의 연료분사 펌프이고, 이 연료분사펌프(6)는 이에 설치된 랙을 조작함으로써 소망하는 양의 연료를 내연기관에 공급한다. 이 연료분사펌프(6)의 랙조작장치의 구체적인 구성이 제2도에 도시되어 있다. 7은 내연기관(1)의 가속량 즉, 드로틀레버(도시무)의 조작량 검출기이고, 8, 9는 펌프(2), (3)의 사판경전량의 최대치를 외부로부터 조작하기 위한 조작레버(도시무)의 조작량검출기, 10은 내연기관(1)의 출력회전수를 검출하는 검출기, 11은 연료 분사펌프(6)의 랙 변위를 검출하는 검출기이다. 12는 내연기관(1)의 제어장치이고, 이 제어장치(12)는 검출기(7)로부터의 가속량 신호, 즉 드로를 레버의 조작량신호[내연기관의 회전수의 목표치](7a), 검출기(10)로부터의 내연기관(1)의 출력회전수신호(10a) 및 검출기(11)로부터의 연료분사펌프(6)의 랙 변위신호(11a)에 의거하여 랙 조작신호(12a)를 연료분사펌프(6)에 출력함과 동시에, 내연기관(1)의 회전수 편차신호(12b)를 펌프(2), (3)의 제어장치(13)에 출력한다. 액압펌프(2), (3)의 제어장치(13)는 펌프(2)의 사판경전량의 외부조작신호(8a), 펌프(3)의 사판경전량의 외부조작신호(9a), 펌프(2)의 사판경전량 신호(4a), 펌프(3)의 사판경전량 신호(5a), 압력검출기(14)에서 검출한 펌프(2)의 토출압력신호(14a), 압력검출기(15)에서 검출한 펌프(3)의 토출압력신호(15a) 및 내연기관(1)의 제어장치(12)로부터 부여되는 내연기관(1)의 회전수 편차신호(12b)에 의거하여 액압펌프(2)의 사판조작신호(13a) 및 액압펌프(3)의 사판조작신호(13b)를 각각의 펌프의 사판 조작기구(4), (5)에 출력한다.

상술한 연료분사 펌프(6) 및 랙 조작장치의 구체적인 예를 제2도에 따라 설명한다.

이 도면에서 제1도와 동일부호는 동일부분을 표시한다. 내연기관(1)으로의 연료분사량은 랙(16)의 변위와 함수관계에 있다. 이 랙(16)은 가동선륜(17)에 의해 구동된다. 18은 요우크, 19는 영구자석, 20은 랙 복귀스프링이다. 21은 전류증폭기이고, 이 전류증폭기(21)는 내연기관(1)의 제어장치(12)로부터의 랙 조작신호(12a)를 받아 직류전류 신호 또는 펄스폭 변조신호(21a)로 하여 가동선륜(17)을 구동한다. 랙 변위 검출기(11)는 그 출력을 증폭기 또는 파형정형회로(22)에 의해 랙 변위신호(11a)로 변형하여 내연기관(1)의 제어장치(12)에 귀환시킨다.

상술한 액압펌프(2)의 사판조작기구(4)의 구체적인 예를 제3도에 의하여 설명한다.

이 도면에서 제1도와 같은 부호는 동일부분을 표시한다. 액압펌프(2)의 사판(2a)은 액압실린더(23a), (23b)로 구동된다. 액압실린더(23a), (23b)는 4개의 2위치 2방향 전자밸브(24~27)로 제어한다. 즉 사판조작신호(13a)에 의하여 전자밸브(24), (25)의 솔레노이드(24a), (25a)를 여자하면, 파일럿 액압원(28)으로부터의 압유가 실린더(23a)에 작용함과 동시에, 실린더(23b)는 탱크(29)에 연결되므로 펌프(2)의 사판(2a)의 경전량이 증가한다. 반대로 사판조작신호(13a)에 의해 전자밸브(26), (27)의 솔레노이드(26a), (27a)를 여자하면, 액압펌프(2)의 사판경전량은 감소한다. 그리고 사판조작신호(13a)에 의해 전자밸브(25), (27)의 솔레노이드(25a), (27a)를 여자하면, 전자밸브(24~27)는 모두 회로를 폐쇄하기 때문에 액압펌프(2)의 사판경전량은 그 상태를 유지한다.

30은 액압펌프(2)의 사판(2a) 경전량을 검출하는 검출기이고 그 출력신호는 증폭기 또는 파형정형회로(31)를 거쳐 사판경전량 신호(4a)로서 펌프의 제어장치(13)에 귀환된다. 액압펌프(3)의 사판조작기구(5)도 마찬가지로 구성되어 있기 때문에 그 상세한 설명은 생략한다.

다음에 내연기관(1)의 제어장치(12)에 있어서의 제어내용을 제4도에 의해 설명한다.

제4도는 제어장치(12)로서 마이크로컴퓨터를 사용한 경우의 제어플로우챠트이다.

먼저 최초 수순(40)에서, 드로틀레버의 조작량신호(7a)에 의한 목표회전수(Nr)와, 출력회전수신호(10a)에 의한 출력회전수(Ne) 및 랙변위신호(11a)에 의한 랙 변위(Z)를 읽어 넣어서 해당 기억번지에 기억시킨다. 다음에 수순(41)에서 내연기관(1)의 회전수편차 △N = Nr=Ne를 연산하고 그 결과를 기억함과 동시에, 수순(42)에서 회전수편차(△N)의 값을 신호(12b)로서 펌프의 제어장치(13)에 출력한다. 다음에 목표회전수(Nr)의 값으로부터 아이들링인지의 여부를 판단하고, 아이들링 상태이면 수순(44)에서 미리 ROM에 기입되어 있는 아이들링시의 연료분사량 목표치 즉, 랙 변위 목표치함수 M=fi(△N)를 조회하고, 아이들링시의 랙변위 목표치(M)의 값을 정하여 수순(45)으로 이행한다.

여기서 랙 변위 목표치함수 M=fi(△N)는 제5도에 표시한 형태이다.

즉, 랙 변위의 목표치(M)는 회전수편차(△N)가 △Ni에 도달할때까지는 소정비율로 거의 직선적으로 증가하고, 그 다음은 보다 적은 비율로 증가한다. 또한 증가는 직선적이 아니라 곡선형태라도 좋다. 수순(43)에서 아이들링 상태가 아닌 경우에는, 수순(46)에서 중속인가 고속인가를 판단하고, 그 결과 고속이면 수순(47)에서 고속시용의 랙 변위의 목표치함수 M=fh(△N)를 조회하고, 이때의 랙변위 목표치(M)의 값을 결정한 후 수순(45)으로 이행한다. 또 중속시인 경우에는 수순(48)에서 중속시용의 랙 변위 목표치함수 M=fh(△N)를 조회하여, 이때의 랙변위 목표치(M)의 값을 결정한 후 수순(45)으로 이행한다. 여기서 중속시용의 랙변위 목표치의 함수 M=fp(△N)는 제6도에 나타낸 바와같은 형태가 된다. 즉 랙변위 목표치(M)는 회전수편차(△N)가 △Np에 달할때까지는 소정비율로 거의 직선적으로 증가하고, 그 다음은 보다 작은 비율로 증가한다. 또한 △Np 이후의 증가비율은 제5도에 나타낸 아이들링시의 랙변위의 목표치함수 M=fi(△N)의 증가비율보다도 작게 된다. 또 고속시용의 랙변위의 목표치 함수 M=fh(△N)는 제7도에 나타낸 바와 같은 형태로 된다. 즉, 랙변위 목표치(M)는 회전수편차(△N)가 △Nh에 달할때까지는 소정비율로 거의 직선적으로 증가하고, 그 다음은 거의 일정한 최대치를 나타낸다.

또한 이들의 랙변위 목표치의 증가는 직선적이 아니라 곡선형상이더라도 좋다. 이상의 실시예에 있어서 랙변위 목표치 함수로서 아이들링시, 중속시 및 고속시의 3종류를 준비하고, 목표회전수(Nr)의 속도범위에 따라 사용했으나, 속도범위에 관계없이 제7도에 나타낸 바와같은 하나의 함수로 랙변위 목표치를 구해도 좋다. 그러나 속도범위에 의하여 분류하여 사용한 도면의 실시예와 같이 하는 것이 바람직하며, 그 이유를 제8도 및 제9도를 참조하여 설명한다. 랙변위목표치(M)를 구하기 위하여 제7도에 나타낸 바와같은 하나의 함수를 사용했을 경우, 내연기관의 출력회전수(Ne)와 출력토오크(Te)의 관계(출력특성)는 제8도에 나타낸 바와같이 된다. 제7도에 있어서 △No는 후술하는 바와같이 액압펌프의 입력토오크의 감소를 개시하는 회전수편차이다. 내연기관의 목표회전수(Nr)가 높은 경우 Nr-Nrh에는 제8도의 2점쇄선(35)으로 나타낸 바와같이 토오크반력(Tp)이 Teh이상이 되었다 하더라도, △N>△No에서 출력토오크(Te)는 Teh이상이 될 수 있으므로, 액압펌프의 입력토오크의 감소율을 극단적으로 크게 설정하지 않더라도, 즉 경전각을 갑자기 작게하지 않아도 엔진의 정지는 일어나지 않는다. 그러나 제8도의 2점 쇄선(36)으로 나타낸 바와같이 목표회전수 Nr=Nrp(중속)의 경우나, Nr=Nri(이아들링)의 경우에는, 토오크반력(Tp)이 Tep 또는 Tei에 달하게 되면 출력토오크(Te)는 Tep 또는 Tei이상으로는 되지 않기 때문에, 랙변위 목표치(M)가 최대치에 달하면 즉시 출력토오크가 저하한다. 이 때문에 액압펌프의 입력토오크 감소율을 크게 설정하지 않으며, 즉 경전각을 급히 작게하지 않으면, 엔진 정지가 생기게 된다. 한편 액압펌프의 입력토오크 감소율을 크게 하는 것은 제어계의 이득 정수를 크게 설정하는 것과 같으며, 제어계의 발진(發振)을 초래할 위험성이 있다. 그러므로 상술한 바와 같은 모순을 피하기 위해서는 제5도 및 제6도에 나타낸 바와 같이 △N>△No에서는 회전수 편차(△N)에 대한 랙변위목표치(M)의 경사를 완만하게 상승시키면 된다. 이와같이 하면 내연기관(1)의 출력특성은 제9도에 나타낸 바와같이 된다. 그리고 펌프의 입력토오크가 감소를 개시하는 시점으로부터 잠깐 시간의 구간에서 출력회전수(Ne)의 감소에 수반하여 출력토오크(Te)가 증대하게 되므로, 펌프의 입력토오크 감소율을 극단적으로 크게 하지 않더라도 엔진정지가 일어나지 않게 되어, 안정성도 향상된다.

그러나 이것은 제9도의 2점쇄선(37)으로 나타낸 중속시나 아이들링시에는 양호한 경향을 나타내지만 고속시에는 제9도의 2점쇄선(38)으로 나타낸 바와같이 필요이상으로 토오크 상승구간이 길어져 유효마력이 그만큼 작아지는 결점이 있다. 그러므로 아이들링시나 중속시에는 제5도 및 제6도와 같은 특성을 각각 사용하고 고속시에는 제7도와 같은 특성을 선택하는 것이 바람직하다. 수순(45)에서는 출력회전수(Ne)로부터 ROM에 미리 기입되어 있는 랙변위 목표치(M)의 허용최대치 M_max=g(Ne)를 조회하고, 다음의 수순(46)에서는 이 랙변위 목표치(M)의 값과 그 허용최대치(M_max)의 값을 비교한다. 그리하여 M>M_max이면 수순(47)에서 M의 값을 M_max와 치환하여 수순(48)으로 이행한다. 만일 M≤M_max이면 M의 값을 바꾸지 않고 수순(48)으로 이행한다. 랙변위 목표치의 허용최대치 M_max=g(Ne)는 출력회전수(Ne)에 대하여 제10도의 표시와 같이 저하하는 관계로 된다. 이 목적은 다음과 같다. 즉, 일반적으로 연료분사펌프(6)의 1사이클당의 연료분사량은 랙변위가 같은 경우, 내연기관(1)의 회전수가 증가됨에 따라 증대하는 성질이 있다. 따라서 회전수가 저하함에 따라서 출력토오크가 저하한다.

그러므로 저회선 영역에서의 토오크를 확보하기 위하여, 랙변위 최치대를 크게 조정해두면, 고속영역에서의 연료분사량이 너무 많아져 불완전 연소가 생기고, 내연기관(1)으로부터 검은 연기가 분출된다. 이와 같은 문제점을 극복하기 위하여, 제10도에 나타낸 바와같이 출력회전수(Ne)와 랙변위 목표치의 허용최대치(M_max)의 관계를 우강(右降)특성으로 해두면 좋다. 이것을 앵글러히(angleich)특성이라고 부르고 있다. 이 특성은 기계식 조속기에서는 매우 복잡한 기구를 조합하여 실현하고 있으나 전자식, 특히 마이크로컴퓨터를 제어장치로 사용하면, 대단히 간단하게 실현할 수가 있다.

이상과 같이하여 연료분사량 목표치 즉, 랙변위 목표치(M)를 결정한 후 제4도에 나타낸 수순(48)에서는 랙변위 목표치(M)와 랙변위(Z)로부터 랙변위편차(△Z)를 연산하고, 수순(49)에서 그값을 제2도에 나타낸 전류증폭기(2)에 랙조작신호(12a)로서 출력하고, 처음 위치로 복귀한다.

다음에 펌프의 제어장치(13)에 있어서의 제어내용을 제11도에 의해 설명한다. 제11도는 펌프의 제어장치(3)를 마이크로컴퓨터를 사용하여 실현한 경우의 제어플로우챠트이다.

먼저 수순(50)에서 액압펌프(2)에 관한 상태량, 즉 액압펌프(2)의 외부조작에 의한 배출용적 목표치 즉 사판경전량 목표치(X_L), 사판경전량(Y), 투출압력(P) 및 내연기관(1)의 회전수편차(△N)를 각각 신호(8a), (14a), (12b)에 의거하여 잃어넣어 기억한다.

이어서 수순(51)에서 입력토오크 제어함수 f₁(△N, P)에 의거한 배출용적의 목표치 즉, 사판경전량 목표치(X_H)를 결정한다. 이 사판경전량 목표치(X_H)를 결정하는 수순을 제12도에 표시된 입력토오크 제어함수에 의해 설명한다.

액압펌프(2)의 입력토오크는 펌프(2)의 사판경전량(Y)과 토출압력(P)를 곱한 것에 비례한다. 따라서 내연기관(1)의 출력회전수(Ne)의 저하, 즉 회전수편차(△N)의 증가에 따라 사판경전량(Y)과 토출압력(P)의 곱을 작게하도록 사판경전량을 제어하기 위해 사용하는 것이 입력토오크 제어함수 f₁(△N, P)이다.

제12도에 있어서의 횡축은 토출압력(P)이고, 종축은 입력토오크 제어함수 f₁(△N, P)에 의거한 사판경전량 목표치(X_H)이다. 입력토오크 제어함수 f₁(△N, P)는 쌍곡선군 또는 근사 쌍곡선군이고,

△H>△N_O에서는

P·X_H= T_max-K(△N-△N_O)

를 만족하는 곡선군이다. 즉, 토출압력(P)과 내연기관(1)의 회전수편차(△N)를 사용하여, 입력토오크 제어함수(f₁)로부터 가장 적합한 사판경전량 목표치(X_H)를 결정할 수가 있다. 입력토오크 제어함수 f₁(△N, P)는 f₁₀(△N₀, P), f₁₁(△N₁, P)… f_1i(Ni, P)와 같이 회전수편차(△N)에 대응하여 복수개의 함수표를 기억부에 미리 기억해두고, 실제의 회전수 편차에 가장 가까운 회전수 편차에 대응하는 함수표로부터 직선보간(直線補間)을 사용하여 소망하는 사판경전량 목표치를 연산하도록 구성해도 좋으며, 다음과 같은 근사적인 수법을 사용하여도 좋다. 이것은 제13도에 나타낸 바와같은 1개의 쌍곡선 f₀(P)을 회전수편차(△N)의 값에 따라 평행이동하여 토출압력(P)과 회전수편차(△N)에 대응한 사판경전량 목표치(X_H)를 구하는 것이다. 이때의 평행 이동요령을 제14도를 사용하여 설명한다.

제14도에 있어서, 기준 쌍곡선을 f₀(△P)로 하여 액압펌프(2)의 입력 토오크가 최소입력 토오크(T₀)로 되는 압력(P)과 사판경전량 목표치(X_H)와의 관계를 사용하는 것으로 한다. 이때 내연기관(1)의 회전수편차(△N)에 따라 변화하는 △P=g₁(△N)인 함수를 사용하여 압력신호 P 대신에 P'=P-△P로 치환한 함수(f₀)로 부터 X_H를 구하도록 하면, 제14도에서 f₀(P-△P)로 표시한 곡선과 같이 f₀(P)의 곡선을 △P만큼 횡축 방향으로 이동한 것과 같은 형태로 된다. 이 곡선은 입력 토오크가 거의 일정한 직선과는 상당히 동떨어진 곡선이 된다. 여기서 다시, 회전수편차(△N)에 따라 변화하는 △X =g₂(△N)인 함수를 사용하여 사판경전량 목표치(X_H)를 보정한다.

즉, X_H=f₀(P-△P)+△X

인 연산을 하여 곡선 f₀(P-△P)를 △X만큼 종축 방향으로 이동시킨다. 그 결과 얻어지는 곡선을 제14도에 파선으로 나타냈다.

이와 같은 방법으로 평행 이동시키면 각각의 회전수 편차에 따라 상당히 양호한 입력 토오크가 일정한 곡선이 얻어진다.

여기서 내연기관(1)의 회전수편차(△N)의 증가에 대하여 액압펌프(2)의 입력토오크(T)가 제15도와 같은 형태로 감소하도록 제어하기 위해서는, 보정함수 △P=g₁(△N), △X=g₂(△N)는 각각 제16도, 제17도에 도시한 바와같은 형태로 된다.

이상 설명한 수순을 플로우챠트의 형태로 나타낸 것이 제18도이다. 또한 기준이 되는 입력토오크의 제어함수(f₀)로서는 쌍곡선이 아니라 직선을 사용하면, 입력토오크 일정 곡선으로부터의 오차가 커지게 되나 그래도 토출압력과 관계없이 액압펌프의 사판경전량을 제어하는 종래의 방식보다는 훨씬 안정성이 양호해지므로 입력토오크의 제어함수 (f₀)를 직선을 이요하는 경우에도 본 발명의 취지에 어긋나는 것은 아니다.

제11도에 돌아가 수순(52)이하의 제어수순을 설명한다. 입력토오크의 제어함수f₁(△N, P)로부터 입력토오크에 관한 사판경전량 목표치(X_H)를 결정한 후 그값을 일시 기억하고 다음의 수순(52)으로 이행한다. 수순(52)에서는 토출입력(P)이 비정상적으로 상승했을 경우에는 외부조작량에 의한 사판경전량 목표치(X_L) 또는 입력토오크를 제한하는 사판경전량 목표치(X_H)와 관계없이 사판경전량(Y)를 줄여서 액압회로의 릴리이프밸브(도시않음)로부터 압유를 릴리이프하여 에너지가 손실되는 것을 방지하기 위한 허용최대사판경전량을 구한다. 즉, 제19도의 표시와 같은 함수 Xc=f₂(P)를 기억부에 준비해두고 이 함수를 조회함으로써 토출압력에 따른 허용최대사판경전량 목표치(Xc)를 결정한다.

다음에 수순(53)에서는 이상의 수순에서 결정한 사판경전량 목표치(X_L), (X_H), (X_C)의 셋을 비교하여 그 최소값을 최종적인 사판경전량 목표치(X)로 선택하고 수순(54)의 사판경전량 제어로 이행한다.

다음에 수순(54)에서 실행하는 펌프제어 루틴을 제20도를 참조하여 설명한다. 먼저 수순(61)에서는 펌프(2)의 사판경전량 목표치(X)와 펌프(2)의 경전량(Y)로부터 펌프(2)의 경전각편차 D=X-Y를 연산한다.

이서서 수순(62)에서는 펌프(2)의 경전각편차(D)의 정부를 판정한다.

그 결과가 정이면 수순(63)에서 경전각편차(D)가 불감대(△)보다 큰지의 여부를 체크한다. 만약 D >△이면 수순(64)으로 이행하여 펌프(2)의 경전각 증가지령 〔제3도에 나타낸 전자밸브(24), (25)의 솔레노이드(24a), (25a)를 여자하는 지령]을 출력하여 메인루틴으로 복귀한다. 만약 수순(63)에서 D≤△이면 수순(65)에서 펌프(2)의 경전각 유지지령[제3도에 나타낸 전자밸브(25), (27)의 솔레노이드(25a), (27a)를 여자하는 지령]을 출력하여 메인루틴으로 복귀한다. 수순(62)에서 경전각편차(D)의 값이 부이면 수순(66)으로 이동하여 경전각 편차(D)의 절대값을 취하고, 새로히 D=|D|로 한다. 다음에 수순(67)에서는 경전각편차(D)와 불감대(△)와의 대소를 비교한다. 그리하여 D >△이면 수순(68)에서 펌프(2)의 경전각 감소지령 [제3도에 나타낸 전자밸브(26), (27)의 솔레노이드(26a), (27a)를 여자하는 지령]을 출력하고 메인루틴으로 복귀한다. 만약 수순(67)에서 D ≤△이면 수순(65)으로 이행하여 펌프(2)의 경전각 유지지령을 출력하고 메인루틴으로 복귀한다. 지금까지의 설명은 펌프(2)에 관한 것이었으나 펌프(3)의 제어루틴도 이와같기 때문에 그 설명을 생략한다.

이상 제11도에 표시한 수순(50)내지 수순(54)에 의해 액압펌프(2)의 제어를 행하였으나, 같은 수순을 수순(55)에서 액압펌프(3)에 대하여 행하고, 그것이 끝나면 다시 처음으로 복귀하여 동일한 제어수순을 반복한다. 여기서 만약 펌프(2)와 펌프(3)의 흡수마력의 배분을 동일하게 취한다면 수순(51)에서 결정한 X_H를 그대로 수순(55)에서도 사용할 수가 있기 때문에 X_H결정 수순은 수순(55)에서는 생략할 수가 있다.

이상의 설명은 액압펌프(2),(3)의 사판경전량(Y)이 정의값만을 취하는 소위 편경전형(片傾轉形)의 펌프에 관해서 기술했으나 Y가 정부의 값을 취할 수 있는 소위 양경전형 펌프를 사용한 액압 폐회로의 구동장치에도 동일하게 적용할 수가 있다.

또한 상술한 실시예에서는 본 발명의 내용을 쉽게 이해할 수 있도록 하기 위하여 내연기관(1)의 제어장치(12)와 펌프의 제어장치(13)를 별개의 하아드 웨어로 하여 설명하였으나 1개의 마이크로컴퓨터를 사용하여 동일한 하아드웨어로 구성하는 것도 가능하다.

또한, 본 발명의 제어장치는 논리제어를 필요로 하기 때문에 설명을 알기 쉽게 하기 위해서 제어장치에 마이크로 컴퓨터를 사용한 경우의 실시예를 나타냈으나, 애널로그회로와 논리소자를 사용하여 본 발명의 제어장치를 실현하는 것도 용이하다.

다음에 본 발며의 장치에 있어서 액압펌프의 배출용적의 제어에 유체회로를 이용한 제2의 실시예를 설명한다. 제24도에 있어서, 120은 디젤엔진등의 연료분사량 조정에 의해 제어되는 내연기관이고, 그 연료분사량의 조정은, 연료분사펌프를 가진 연료분사장치(122)에 의해 행해지며 연료분사장치(122)의 설명은 후술한다. 내연기관(120)에는 2개의 가변용량형 액압펌프(124), (126)가 연결되고 이들을 구동하도록 되어있다.

이 실시예에서는 가변용량형 액압펌프(124)는 일정방향형의 사판 펌프이고 부하계통(128)에 압유를 공급하여 그안에 있는 작동부를 구동한다. 액압펌프(124)의 사판경전각 즉, 배출용적은 실린더(130)에 의해 조정되고, 실린더(130)는 서어보밸브(132)와 더불어 액압 서어보 기구를 구성하고 서어보밸브(132)는 액압펌프(124)의 토출압력에 따라 액압원(134)으로부터의 압유의 공급에 의해 실린더(130)를 작동시킨다. 펌프(124)의 토출압력에 대한 서어보밸브(132)의 작동조건은 스프링(136)의 탄력에 의해 설정되고 스프링(136)의 탄력은 후술하는 파일럿 압력지령에 의해 피스톤 기구(138)를 통하여 조정된다. 실린더(130)와 서어보밸브(132)로 이루어지는 액압서어보 기구는 액압펌프(124)에 대한 입력토오크 제한기구를 구성한다. 이 입력토오크 제한기구는 액압펌프(124)의 토출압력이 서어보밸브(132)의 스프링(136)에 의한 설정치보다도 작은 동안은 실린더(130)의 오른쪽 실(室)에 압유가 공급되어 이것이 유지되기 때문에 액압펌프(124)의 사판경전각을 최대로 하여, 토출량을 최대로 유지하게 된다. 부하계통(128)내의 작동부에 작용하는 부하가 증대하여 액압펌프(124)의 토출압력이 증대되고 이것이 스프링(136)에 의한 설정값 보다도 커지면 서어보밸브(132)를 오른쪽으로 이동시키고 실린더(130)의 왼쪽실에 압유를 공급하고 액압펌프(124)의 사판경전각을 감소시켜 그토출량을 감소시킨다.

따라서 액압펌프(124)의 입력토오크는 토출압력이 스프링(136)에 의한 설정값에 달하여 서어보밸브(132)가 작동하기 시작할 때의 값이상으로는 증가하지 않는다. 그리고 본 발명에 있어서는, 서어보밸브(132)의 스프링(136)의 탄력을 피스톤 기구(138)로 조정하도록 했으므로 피스톤 기구(138)에 도입되는 파일럿 제어압력의 크기에 따라 액압펌프(124)의 입력토오크의 최대값을 제어할 수가 있게 된다.

또 이 실시예에 있어서 가변용량형 액압펌프(126)의 가변형의 사판펌프이고, 액압모우터(140)와 접속되어 폐회로를 구성한다. 액압펌프(126)의 사판경전각 즉, 배출용적은 실린더(142)에 의해조정되고, 실린더(142)는 서어보밸브(144) 및 후술하는 제어밸브(146)와 더불어 액압 서어보기구를 구성하고, 서어보밸브(144)의 입력 조작에 따라 작동한다. 액압원(134)으로부터 서어보밸브(144)로의 압유의 공급은 제어밸브(146)에 의해 제어되고, 제어밸브(146)는 펌프(126)와 모우터(140)로 구성되는 폐회로의 주회로 압력에 응동하여 작동한다. 이 폐회로의 주회로 압력은 셔틀밸브(148)에 의해 취해진다. 폐회로의 주회로 압력에 대한 제어밸브(146)의 작동 조건의 스프링(150)의 탄력에 의해 설정되고, 이 스프링(150)의 탄력은 후술하는 파일럿 압력지령에 의해 피스톤 기구(152)을 거쳐 조정된다. 실린더(142)와 서어보밸브(144)와 제어밸브(146)로 이루어지는 액압서어보 기구는 액압펌프(126)와 액압모우터(140)로 구성되는 폐회로의 주회로 압력에 대한 정압 제어기구를 구성한다. 이 정압 제어기구는, 액압펌프(126)가 서어보밸브(144)의 입력조작에 의해, 그 조작량에 따라 실린더(142)를 작동하여 사판경전각 즉, 배출용적을 결정하게 되는 것이나, 액압펌프의 기동시에 액압모우터(140)의 관성 부하가 크고, 액압펌프(126)의 토출압력이 증대하여 그 토출압력이 제어밸브(146)의 스프링(150)에 의한 설정치를 초과하려고 할때는, 제어밸브(146)을 오른쪽으로 이동시켜 서어보밸브(144)로의 압유 공급량을 줄여 액압펌프(126)의 사판경전각 즉, 배출용적의 증가속도를 지연시켜 준다. 따라서 액압펌프(126)는 그 토출압력을 스프링(150)에 의한 설정치로 유지하면서 배출용적을 서어보밸브(144)의 조작량에 대응하는 값까지 증대시키게 되므로, 주회로 압력을 스프링(150)에 의한 설정치로 유지할 수가 있게 된다.

그리고 본 발명에 있어서는 제어밸브(146)의 스프링(150)의 탄력을 피스톤 기구(152)에 의해 조정토록 하였으므로 피스톤 기구(152)에 도입되는 파일럿 제어압력의 크기에 따라, 유지되어야 할 주회로 압력을 조정할 수가 있어 결과적으로는 액압펌프(126)의 입력토오크의 최대값을 제어할 수 있게 된다. 내연기관(120)의 목표회전수는 드로틀레버(154)의 조작량에 의하여 결정되며, 드로틀레버(154)는 조작량에 비례한 전압을 목표회전수(Nr)의 의 신호로서 발생한다.

한편 내연기관(120)의 실제 회전수인 출력회전수는 검출기(156)에 의해 검출되고, 그에 비례한 전압을 출력회전수(Ne)를 신호로서 발생한다. 드로틀레버(154)로부터의 목표회전수(Nr)의 신호와 검출기(156)로부터의 출력회전수(Ne)의 신호는 가산기(158)에서 그 차가 연산되고, 그에 비례한 전압을 회전수편차(△N)의 신호로서 발생한다.

회전수편차(△N)의 신호는 함수발생기(160)에 보내지고 함수발생기(160)에서는 회전수 편차(△N)의 신호에 의거하여 소정의 함수관계를 만족시키는 크기의 전압을 랙변위 목표치신호 즉, 연료분사량 목표치(M)의 신호로서 발생한다. 랙변위의 목표치(M)의 신호는 연료분사장치(122)에 보내져 연료분사 펌프의 연료분사량을 조정한다. 회전수 편차(△N)의 신호는 또한 함수발생기(162)에 보내지고 함수발생기(162)에서는 회전수편차(△N)의 신호에 의거하여 소정의 함수관계를 만족시키는 크기의 전압을 제어압력 지령치(S)로서 발생한다.

제어압력지령치(S)는 비례 전자밸브로 구성되는 전기 유압변환밸브(164)에 보내지고, 전기 유압변환밸브(164)에서는 제어압력 지령치(S)의 크기에 비례한 크기의 제어압력을 발생하고 이것을 파일럿 입력지령으로써 피스톤 기구(138)의 수압부에 도입한 후 상기 액압펌프(124)의 입력토오크의 최대치를 회전수편차(△N)의 신호가 증대했을 때에 감소시키도록 제어한다. 회전수편차(△N)의 신호는 다시 함수발생기(166)에 보내지고, 함수발생기(166)에서는 회전수 편차신호에 의거하여, 그것과 소정의 함수관계를 만족시키는 크기의 전압을 제어압력 지령치(R)로서 발생한다. 제어압력지령치(R)는 비례 전자밸브로 구성되는 전기유압 변환밸브(168)에 보내지고 전기 유압변환밸브(168)에서는 제어압력 지령치(R)의 크기에 비례한 크기의 제어압력을 발생하고, 이것을 파일럿 압력지령으로서 피스톤 기구(152)의 수압부에 도입하고, 상기 액압펌프(126)의 입력토오크 최대치를 회전수편차(△N)가 증대했을 때에 감소시키도록 제어한다.

연료분사장치(122)의 구체적 구성의 한예를 제25도를 참조하여 설명한다. 연료분사장치(122)는 연료분사펌프(170)를 가지고 있으며, 연료분사펌프(170)는 랙(172)의 변위에 따라 그 연료분사량이 조정된다. 랙(172)은 가동선륜(174)에 의해 구동된다. 176은 요우크, 178은 영구자석, 180은 랙(172)의 복귀스프링이다. 랙(172)은 변위는 랙 변위검출기(182)에 의해 검출되고, 랙변위 검출기의 검출신호는 증폭기 또는 파형정형회로(84)를 거쳐 랙변위(Z)의 신호로 가산기(186)에 보낸다. 가산기(168)에는 또 상기 함수발생기(160)로 부터의 랙변위 목표치(M)의 신호가 인가되어 있고 양신호의 차 △Y를 구하여 이를 랙 조작신호로써 전류증폭기(188)에 보내고 여기서 이를 직류전류신호 또는 펄스폭 변조신호로 변환하여 출력하여 가동선륜(174)를 구동한다.

랙변위 목표치(M)를 출력하는 함수발생기(160)는, 본 실시예에서는 제26도의 표시와 같이 회전수 편차의 소정치가 △N₁에 달할때까지는 랙변위의 목표치 즉, 연료분사량 목표치가 거의 직선적으로 증가하고 그 다음 랙변위 목표치가 거의 일정한 최대값을 나타내도록 회전수편차(△N)와 랙변위 목표치(M)와의 함수관계가 설정되어 있다. 제어압력지령치(S)를 출력하는 함수발생기(162)는, 본 실시예에 있어서는 제27도의 표시와 같이, 회전수편차의 소정치가 △N₀에 달할때까지는 제어압력이 거의 일정한 최소치를 나타내고, 이어서 소정치가 △N₂에 달할때까지는 제어압력이 거의 직선적으로 증가한 후에 제어압력이 거의 일정한 최대값을 나타내도록, 회전수편차(△N)와 제어압력지령치(S)의 함수관계가 설정되어 있다. 제어압력지령치(R)를 출력하는 함수발생기(166)는 본 실시예에서는 제28도의 표시와 같이, 회전수편차가 △N₀에 달할때까지는 제어압력이 거의 일정한 최소치를 나타내고 이어서 △N₂에 달할때까지는 제어압력이 거의 직선적으로 감소한 후, 제어압력이 거의 일정한 최소치를 나타내도록 회전수편차(△N)와 제어압력 장치(R)와의 함수관계가 설정되어 있다.

또 상기 회전수편차(△N₀), (△N₁), (△N₂)는 제27도 및 제28도로부터 알 수 있는 바와같이 본 실시예에 있어서는 △N₀< △N₁<△N₂의 관계가 있게 된다. 상기 실시예에서, 드로틀레버(154), 출력회전수검출기(156), 가산기(158), 함수발생기(160) 및 연료분사장치(122)는 목표회전수와 출력회전수를 비교하여 내연기관(120)의 출력토오크를 제어하는 장치를 구성한다. 그리고 이 장치에서는, 함수발생기(160)에서 회전수편차(△N)의 신호로부터 직접적으로 랙변위 목표치(M)를 출력하고, 이 랙변위 목표치(M)에 의해 연료분사량을 제어하여 출력토오크를 제어하므로 목표회전수와 출력회전수의 차인 회전수편차는 내연기관의 출력토오크 등의 운전특성을 정확하게 반영한 값이된다.

즉 본 발명에서는 회전수편차(△N)에 대한 랙변위의 관계는 함수발생기(160)에서 근본적으로 정해지는 것이므로 목표회전수의 크기에는 전혀 영향을 주지 않는다. 이것을 제22도와 같이 Na, Nb, Nc, Nd의 각 목표회전수 위치에서의 랙변위 특성편에서 고려했을 경우 제29도의 표시와 같이, 각 특성을 표시하는 직선(a), (b), (c), (d)가 완전히 평행이된다. 물론 목표회전수가 Na인 경우에 A점에서 랙변위 목표치(M)의 허용최대치(M_max)을 부여하는 회전수편차(△N₁)는 목표회전수(Nb), (Nc), (Nd)로 되었을때도 각각 B점, C점 및 D점에서의 랙변위 최대치를 부여하게 된다.

또한 상기의 점을 제23도와 같이 Na, Nb, Nc 및 Nd의 각 목표회전수 변위에 있어서의 출력토오크의 특성면에서 고찰할때 제30도의 표시와 같이 목표회전수(Na)인 경우의 최대출력 토오크 곡선상의 A점에서의 출력토오크(Te)의 최대치를 나타내는 회전수편차(△N₁')는 목표회전수가 Nb, Nc 및 Nd가 되었을 경우에도, 각각 거의 최대 출력 토오크 곡선상의 B점, C점 및 D점에서의 출력토오크 최대치를 나타낸다. 따라서, 본 발명에 있어서의 회전수편차(△N)는 매우 신뢰성 있는 값이라는 것을 알 수 있다.

또한, 상기 실시예의 함수발생기(160)에 있어서 랙변위 목표치(M)를 최대로 하는 회전수편차(△N₁)는 제29도의 △N₁과 대응한다.

또 △N₀및 △N₂는 제29도 및 제30도에는, 상기 회전수편차의 신뢰성 때문에 A점, B점, C점 및 D점의 비교적 가까운 근방에 설정된다.

상기 제어장치의 작용에 관하여 설명하면, 먼저 드로틀 레버(154)의 조작량을 어떤 목표회전수에 설정했다고 가정하면, 목표회전수(Nr)의 신호와 출력회전수(Ne)의 신호의 차가 가산기(158)에서 산출되고, 회전수편차(△N)의 신호가 함수발생기(160)에 보내지고, 여기서 설정되어 있는 함수관계에 의해 결정된 랙변위 목표치(M)의 신호가 연료분사장치(122)로 보내져 이 신호에 따른 연료분사량을 내연기관(120)에 공급한다. 이 연료분사량에 따라 정해지는 연료분사장치(122)의 출력토오크와, 액압펌프(124), (126)의 입력토오크의 총합이 평형되는 점에서, 내연기관(122)은 일정한 출력회전수를 유지하여 운전된다. 여기서 부하계통(128)내의 작동부의 부하가 증대하든가 내연기관(120)으로의 부하가 증대되면, 내연기관(120)의 출력회전수(Ne)가 감소한다.

따라서 회전수편차(△N)의 신호는 증대하고, 함수발생기(160)에서는 설정된 함수관계에 따라 랙변위 목표치(M)가 증대되어 연료분사량을 증대시켜 출력토오크를 증대시킨다. 그러나, 부하가 다시 증대하여 과부하 상태가 되면, 출력토오크가 제30도의 A점등을 초과함으로써 저하하려고 한다. 이와같은 경우 회전수편차(△N)의 신호가 증대하여 △N₀에 달하면, 이 신호를 받는 함수발생기(162)에 의해 만들어지는 제어압력지령치(S)가 설정되어 있는 함수관계에 따라 커져서, 그것이 전기 유압변환밸브(164)에 출력되고, 그에 따른 제어압력이 피스톤기구(138)의 수압부에 공급되어, 스프링(136)의 탄성력을 약하게 한다. 따라서 상기한 바와같이 액압펌프(124)의 입력토오크의 최대치는 작아지게 된다.

제31도는 회전수편차(△N)가 △N₀를 초과하여 증대됨에 따라, 액압펌프(12)의 입력토오크(T)가 T₀, T₁, T₂로 감소되어 가는 것을 나타낸다. 따라서 내연기관(120)으로의 부하를 감소시켜 과부하를 방지한다.

또한 회전수 편차(△N)의 신호는 함수발생기(160)에도 공급되므로, 설정되어 있는 함수관계에 따라 작아진 제어압력지령치(R)가 전기 유압변환밸브(168)에 출력되고 이에 따라 제어압력이 피스톤기구(152)의 수압부에 출력된다.

이에 따라 피스톤기구(152)는 제어밸브(146)의 스프링(150)의 탄성력을 약하게 하여 상기한 바와같이 결국에는 액압펌프(126)의 입력토오크의 최대값이 작아진다. 제32도는 이와같이 회전수편차(△N)가 △N₀를 초과하여 증대됨에 따라, 주회로의 압력을 저하시키고 또한 액압펌프(126)의 입력토오크(T)가 T₀', T₁', T₂',T₃'으로 감소되어감을 나타내고 있다.

따라서, 내연기관(120)의 부하를 감소시켜 과부하를 방지한다. 또한 상기 실시예에서는 2개 이상의 가변용량형 액압펌프에 본 발명을 적용했을 경우, 내연기관의 출력토오크가 각 액압펌프 부하에 따라 분배됨으로써 출력이 더욱 유효하게 이용된다. 또한 이상의 실시예에 있어서, 함수발생기(160), (162), (166)에 설정한 함수관계는 하나의 예이고, 각각 희망하는 출력특성과 피스톤기구(138), (152)의 구성등에 따라 각종의 변형도 할 수 있음은 물론이다. 예를 들면 모우터(140)에 외력이 작용되는 경우에 내연기관(120)이 회전상태이고, 제어계통의 고장에 의해 전기 유압변환밸브(168)에 지령신호가 출력될 수 없게 되었을 경우, 본 실시예의 구성으로는 제어밸브(146)의 설정압력이 저하하게 되므로 외력에 의해 액압모우터(140)가 회전이 되는 좋지 못한 상태가 발생한다. 이와같은 경우는 피스톤 기구(152)를 피스톤 기구(138)의 구성으로 하고, 함수발생기(166)의 함수를 함수발생기(162)와 동일하게 설정하면 좋다. 이와같은 고장시에 액압펌프(124)의 입력토오크를 최소로 하는 것이 바람직한 경우에는, 반대로 피스톤기구(138)를 피스톤기구(152)의 구성과 같게하고 한편 함수발생기(162)의 함수를 함수발생기(166)와 같게 설정하면 된다.

또 내연기관이 구동하는 가변용량형 액압펌프의 수도 2개로만 한정되는 것이 아니라, 예를들면 하나라도 무방하다. 또한 액압펌프가 관련되는 액압회로의 종류도 상기의 것으로만 한정되는 것이 아니라 예를들면 통상의 레버 조작식 방향절환밸브를 가진 액압회로에 적용해도 좋다.

또 피스톤기구를 제어하는 제어압력은 공기압력이라도 된다.

본 발명의 제어장치의 제3의 실시예를 제33도 내지 제36도를 참조하여 설명한다. 제3실시예는 제1도 내지 제20도를 참조하여 설명한 제1의 실시예와는 제1도의 액압펌프(2), (3)의 제어장치(13)에 있어서의 제어내용이 다를뿐이고, 제11도 내지 제19도를 제외한 제1실시예의 설명과 동일하다. 따라서 이하 설명에 있어서 공통된 구성의 설명은 생략하고, 부호는 제1의 실시예의 것을 인용한다. 제33도는 제3의 실시예에 의한 액압 펌프(2), (3)의 제어장치(13)에 있어서의 제어내용을 나타낸 것으로, 마이크로 컴퓨터를 사용한 경우의 예이다.

먼저 수순(70)에서 액압펌프(2)에 관한 상태량 즉, 액압펌프(2)의 외부조작량에 의한 사판경전량 목표치(X_L)(제1도의 신호 8a에 상당함), 토출압력(Y)(제1도의 신호 4a에 상당함), 토출압력(P)(제1도의 신호 14a에 상당함) 및 내연기관(1)의 회전수편차(△N)(제1도의 신호 12b에 상당함)를 읽어기억한다.

계속해서 수순(71)에서, 앞서의 수순에서 기억한 회전수편차(△N), 사판경전량(Y)에 의해 미리 설정한 입력토오크 제어함수 g₁(△N, Y)에 의거하여 토출압력 목표치(Pr)를 결정한다. 여기서, 사판경전량(Y) 대신에 전회의 제어사이클에서 출력한 펌프(2)의 사판경전량 목표치(X)를 사용하여도 좋다. 입력 토오크 제어함수 g₁(△N, Y)을 제34도에 표시하였다.

액압펌프(2)의 입력토오크는 펌프의 사판경전량(Y)과 토출압력(P)과의 곱에 비례한다. 따라서, 엔진(1)의 출력회전수의 저하 즉 회전수편차(△N)의 증가에 따라 사판경전량(Y)과 토출압력(P)과의 곱을 작게 하도록 토출압력(P)을 제어할 필요가 있다. 이를 위해 사용하는 것이 입력토오크 제어함수 g₁(△N, Y)이다.

이 제34도에 표시한 입력토오크 제어함수(g₁)에 관하여 설명하면 도면에서 횡축은 사판경전량(Y)이고, 종축은 토출압력 목표치(Pr)이다. 입력 토오크 제어함수 g₁(△N, Y)는 쌍곡선군 또는 근사 쌍곡선군이고, 회전수편차(△N)가 사전설치인 △N₀에 대하여

△N > △N₀에서는

Pr·Y=T_max-K_N(△N-△N₀)……(1)

단 T_max: 액압펌프의 최대입력 토오크

K_N: 정수

를 만족하는 곡선군이다. 즉 사판경전량(Y)과 엔진(1)의 회전수편차(△N)를 사용하여 입력토오크 제어함수 g₁(△N, Y)에 의해 가장 적합한 토출압력 목표치(Pr)를 결정할 수 있다.

다음에 수순(72)에서는 수순(71)에서 결정한 토출압력 목표치(Pr)와 실제의 토출압력(P)과의 차를 구하여 그 값을 △P로 한다.

다음에 수순(73)에서는 수순(72)에서 구한 △P의 값에 의거하여 제35도의 표시와 같이 기억된 함수g₂(△P)로부터, 펌프(21)의 사판경전량의 충분치(△X)를 결정한다. 여기서 함수 g₂는 △X=Kp·△P(Kp는 정수)의 포화특성을 조합시킨 것이지만 포화특성에 관해서는 본 발명과는 특별한 관계가 없다.

다음에 수순(74)에서는 펌프(2)의 외부조작량에 의한 사판경전량 목표치(X_L)와 전회의 제어사이클에서 출력한 펌프(2)의 사판경전량 목표치(X)와의 차 E를 구한다. 그리고 그 차 E가 정인 경우에는 수순(7)에서 전회에 출력한 목표치(X)에 수순(73)에서 구한 증분치(△X)를 더하여 새로운 목표치(X)로 한다. 또 E가 부인 경우에는 상술과는 반대의 상태이기 때문에 수순(77)의 표시와 같이 전회에 출력한 목표치(X)에서 증분치(△X)를 감산하여 새로운 목표치(X)로 한다. 이상의 수순은 펌프(2)의 사판경전량(Y)를 외부조작량에 의한 사판경전량목표치(X_L)에 추종시키기 위하여 필요하다. 수순(78)에서는 이상의 수순에서 구한 목표치(X)에 대하여 사판경전량(Y)을 추종시키는 제어를 행한다. 이 제어는 제20도의 표시와 완전히 동일한 루틴에 의하여 행해지기 때문에 설명은 생략한다.

이제까지의 설명은 펌프(2)에 관한 것이었으나 펌프(3)의 제어루틴도 이것과 같기 때문에 설명은 생략한다. 이상 제33도에 표시한 수순(70) 내지 수순(78)에 의해 액아버2의 제어를 행하였으나, 수순(79)에서 동일한 수순을 액압펌프(3)에 관해서도 행한다. 그것을 마치면 다시 처음으로 되돌아가 같은 제어수순을 반복한다. 이 수순은 사이클타임 △T에 1회의 비율로 반복되기 때문에 사판경전속도 dx/dt는

dx/dt≒△X/△T

가 된다.

이와같은 제어를 행하면, 토출압력 편차(△P)에 액압펌프의 사판경전 속도가 비례하게 되어 구동장치의 부하가 순관성(純慣性)부하의 경우에도 급격한 토출압력의 변동이 발생하지 않으며, 제어성능의 안정성이 향상된다.

이상의 설명은 액압펌프(2), (3)의 사판경전량(Y)이 정의값만으로 취하는 소위 편경전형(片傾轉形)의 펌프에 관하여 설명했으나 사판경전량(Y)이 정부의 값을 취할수 있는 소위 양경전형(兩傾轉形)의 펌프를 사용한 액압폐회로의 구동장치에도 같은 방법으로 작용할 수가 있다.

상기 제3실시예는 펌프 제어장치(13)를 마이크로컴퓨터에 의하여 실현한 것이었으나 이 펌프제어장치(13)를 애날로그 회로로 실현하는 것도 가능하다.

그 한 예를 제36도에 의해 설명한다.

도면에 있어서 제3의 실시예와 동일 부호의 것은 동일부분이다. 329는 가산기이고, 이 가산기(329)는 액압펌프(2)의 외부조작량에 의한 사판경전량 목표치(X_L)의 신호(신호 8a에 상당함)와 펌프(2)의 사판경전량 목표치(X)와의 차 E를 구한다. 330은 비교기이고 이 비교기(330)는 가산기(329)에서의 차 E가 정인 경우에는 +1를, 부인 경우에는 -1를 출력한다. 331은 곱셈기이고, 이 곱셈기(331)는 발생기(332)의 증분치(△X)와 비교기(330)의 출력(+1 또는 -1)과를 승산하여 적분기(333)에 출력한다. 함수발생기(332)는 제35도에 나타낸 액압펌프의 사판경전속도 제어함수 △X=g₂(△P)를 기억하고 있다. 적분기(333)의 출력은 펌프(2)의 사판경전량 목표치(X)이다. 이 목표치(X)는 가산기(334)에 출력됨과 동시에 가산기(329)에 귀환된다. 가산기(334)는 펌프(2)의 사판경전량 목표치(X)와 사판경전량(Y)와의 편차를 구하고 이것을 펌프사판 제어회로(335)에 출력한다.

또 검출기(327)에서 검출된 펌프(2)의 사판경전량(Y)은 함수발생기(336)에 입력된다. 이 함수발생기(336)는 제34도의 표시와 같은 입력토오크 제어함수 Pr=g₁(△N, Y)를 기억하고 있다.

함수발생기(336)는 펌프의 사판경전량(Y)과 엔진(1)의 회전수편차(△N)에 의해 구한 토출 압력 목표치(Pr)를 가산기(337)에 출력한다. 가산기(337)는 검출기(14)에 의하여 검출된 액압회로(338)의 회로압력 즉, 펌프(2)의 토출압력(P)과 토출압력 목표치(Pr)을 비교하여 그 차 △P를 구하고, 이것을 함수 발생기(332)에 출력한다. 그리하여 함수 발생기(332)는 액압펌프의 사판경전량의 증분치(△X)를 연산할 수가 있다. 이 증분치(△X)는 제33도를 참조한 실시예와 마찬가지로 이 승산기(331)에 있어서 펌프(2)의 사판전량목표치(X)에 승산된다. 또 토출압력의 목표치의 최대값은 보통 유압기기의 정격압력으로 제한을 받기 때문에 그 값을 Pr_max로서 제34도에 표시하였다.

이와같은 함수를 사용하면, 액압펌프의 입력토오크 제한 제어와 동시에 입력 차단제어가 가능해지며 유압회로에 있어서의 릴리이프 손실이 방지되어 성(省)에너지 효과를 얻을 수 있다. 따라서 이상 설명과 같이 본 발명의 제어장치에 의하여 내연기관의 연료분사량을 제어하는데 있어 회전수편차에 의거하여 그 편차와 소정의 함수관계에 있는 연료분사량 목표치를 구하여 행하게 되므로 회전수편차는 내연기관의 운전상태를 적합하게 반영할 수가 있으며, 또한 이 회전수 편차를 사용하여 액압펌프의 입력토오크를 제어하게 되므로, 제어계의 조정이 매우 용이하고 동시에 모든 회전수 범위에 있어서 기관출력을 최대한으로 이용할 수가 있다. 그리고 액압펌프의 배출용적의 제어는, 회전수편차만이 아니라 펌프의 실제 토출 압력에도 의존하여 행하게 되므로 종래에 행하던 직렬 보상에서는 얻을 수 없었던 피이드 백보상의 효과를 얻을 수가 있어 제어계 전체의 안전성이 현저하게 향상된다.

Claims (17)

1. 연료분사펌프에 의해 연료가 공급되는 내연기관과 이 내연기관에 의해 구동되는 적어도 하나의 가변용량형 액압펌프를 포함하는 액압동력계의 제어장치에 있어서, 상기 내연기관의 가속량에 따라 설정되는 목표회전수와 내연기관의 출력회전수와의 차를 취하여 회전수 편차를 구하는 회전수편차 결정 수단과, 적어도 상기 회전수편차에 의거하여, 이 편차와 소정의 함수관계에 있는 연료분사량 목표치를 구하는 연료분사량 목표치를 구하는 연료분사량 목표치결정 수단과, 상기 연료분사량 목표치에 의거하여 연료분사 펌프의 연료분사량을 제어하는 연료분사량 제어수단과, 적어도 상기 회전수편차와 액압펌프의 실제의 토출압력에 의거하여, 그 회전수편차가 증대함에 따라 액압펌프의 입력토오크가 감소되도록 액압펌프의 배출용적 목표치를 결정하는 배출용적 결정수단과, 상기 배출용적 목표치를 기초로하여 액압펌프의 배출용적을 제어하는 배출용적 제어수단을 포함하여 구성되는 액압동력계의 제어장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 연료분사량 목표치 결정 수단이 상기 연료 분사 목표치가 회전수편차에 대하여 회전수편차가 소정치에 도달할때까지는 거의 직선적으로 증가하고, 그 후에는 대략 일정한 최대치를 취하는 함수관계를 가지도록 구성하는 액압동력계의 제어장치.
3. 제1항에 있어서, 연료분사량 목표치 결정 수단이, 목표회전수가 아이들링 범위인지, 중속범위인지, 고속범위인지를 판별하는 제1의 목표회전수 판별수단과, 목표회전수가 아이들링 범위일때는 사전에 설정된 제1의 함수에 의거하여 상기 회전수 편차로부터 상기 연료분사량 목표치를 구하는 제1의 연료분사량 목표치연산 수단과, 목표회전수가 중속범위일때는 사전에 설정한 제2의 함수에 의거하여, 상기 회전수 편차로부터 상기 연료분사량 목표치를 구하는 제2의 연료분사량 목표치 연산수단과, 상기 목표회전수가 고속범위일때는 사전에 설정한 제3의 함수에 의거하여, 상기 회전수편차로부터 연료분사량 목표치를 구하는 제3의 연료분사량 목표치연수단을 포함하는 액압동력계의 제어장치.
4. 제3항에 있어서, 제1 및 제2의 연료분사량 목표치연산수단은 각각의 제1 및 제2함수가 회전수편차가 제1의 소정치의 도달될때까지는 상기 연료분사량 목표치가 거의 직선적으로 증가하고, 그 후에는 보다 작은 비율로 증가하고, 또한 제1함수의 증가 비율이 제2함수의 증가비율보다도 크게 구성하고, 상기 제3의 연료분사량 목표치 연산수단은 제3함수가 회전수 편차가 제2의 소정치에 도달할때까지는 연료분사량 목표치가 거의 직선적으로 증가하고 그 후에는 거의 일정한 최대치를 취하도록 구성되는 액압동력계의 제어장치.
5. 제3항에 있어서, 연료분사량 목표치결정 수단이, 사전에 설정된 공지의 앵글러히 특성함수에 의거하여 상기 출력회전수 편차로부터 허용최대 연료분사량을 구하는 허용 최대연료분사량 목표치 연산수단과, 상기 제1, 2, 3의 연료분사량 목표치 연산수단에 의하여 구해진 연료분사 목표치와 상기 허용최대 연료분사량 목표치 연산수단에 의해 구해진 허용최대 연료분사량과를 비교하여 상기 연료분사량 목표치가 허용최대 연료분사량보다 클때에는, 그 허용최대 연료분사량을 최종적인 연료분사량 목표치로 선택하는 연료분사량 목표치 선택수단을 포함하는 액압동력계의 제어장치.
6. 제1항에 있어서, 상기 배출용적 목표치 결정수단이 회전수편차가 증대함에 따라 액압펌프 실제 토출압력과 배출용적 목표치와의 곱이 감소되도록 사전설정된 함수관계에 의거하여 상기 회전수편차와 토출압력으로부터 배출용적 목표치를 연산하는 배출용적 목표치 연산수단을 포함하는 액압동력계의 제어장치.
7. 제6항에 있어서, 상기 배출용적을 목표치 연산수단이 연산한 배출용적 목표치가 상기 실제 토출압력에 대하여 쌍곡선 함수의 관계로 구성되는 액압동력계의 제어장치.
8. 제6항에 있어서, 배출용적 목표치 연산수단이, 배출용적 목표치와 액압펌프의 배출용적 외부조작량과를 비교하여, 상기 배출용적 목표치가 외부조작량보다 클때에는, 그 외부 조작량을 최종적인 배출용적 목표치로 선택하는 제1의 배출용적 목표치 선택수단을 가진 액압동력계의 제어장치.
9. 제6항에 있어서, 상기 배출용적 목표치 결정수단은, 배출용적 목표치와 액압펌프의 실제 토출압력만으로부터 연산한 허용최대 배출 용적을 비교하여 배출용적 목표치가 허용최대 배출용적 보다도 클때에는 허용최대 배출용적을 최종적인 배출용적목표치로 선택하는 제2의 배출용적 목표치 선택수단을 포함하는 액압동력계의 제어장치.
10. 제6항에 있어서, 상기 배출용적 목표치 결정수단이, 배출용적 목표치와, 액압펌프의 배출용적 조작량과, 상기 액압펌프의 실제 토출압력만으로부터 연산한 허용최대 배출용적을 비교하고 그중의 최소의 것을 최종적 배출용적 목표치로서 선택하는 제3의 배출용적 목표치 선택수단을 포함하는 액압동력계의 제어장치.
11. 제1항에 있어서, 상기 배출용적 목표치 결정수단은 회전수 편차로부터 그 편차와 소정의 함수관계에 있는 제어압력 지령치를 구하는 제어압력 지령치 연산수단과, 제어압력 지령치를 액압적인 제어압력으로 변환하는 제어압력 지령치 변환수단과, 상기 제어 압력과 액압펌프의 실제 토출압력을 액압펌프의 배출용적 조정용의 액압서어보 수단에 도입하여 상기 배출용적 목표치를 결정하는 액압적 배출용적 목표치 결정수단을 포함하는 액압동력계의 제어장치.
12. 제11항에 있어서, 상기 제어압력 지령치 연산수단은 제어압력 지령치가 회전수 편차에 대하여 그 회전수편차가 제1의 소정치에 도달할때가지는 거의 일정한 최소치를 나타내고, 다음에는 그 회전수편차가 제2의 소정치에 도달할 때까지는 거의 직선적으로 증가하고, 그후에는 거의 일정한 최대치를 나타내는 함수관계가 되도록 구성되는 액압동력계의 제어장치.
13. 제11항에 있어서, 제어압력 지령치 연산수단이 상기 제어압력 지령치가 회전수편차에 대하여 그 회전수 편차가 제1의 소정치에 도달할때까지는 거의 일정한 최대치를 나타내고, 다음에는 회전수 편차가 제2의 소정치에 도달할때까지는 거의 직선적으로 감소하고, 그후는 거의 일정한 최소치를 나타내는 함수관계가 되도록 구성되는 액압동력계의 제어장치.
14. 제1항에 있어서, 배출용적 목표치 결정수단이, 회전수 편차가 증대함에 따라 상기 액압펌프의 실제 배출용적과 액압펌프의 토출압력 목표치와의 곱이 감소하도록 사전에 설정된 함수관계에 의거하여 상기 회전수 편차와 실제 배출용적으로부터 토출압력 목표치를 연산하는 토출압력 목표치 연산수단과 상기 토출압력 목표치와 실제 토출압력의 차를 취하는 감산수단과, 상기 압력차가 커짐에 따라 액압펌프의 배출용적 증분치가 커지도록 사전에 설정된 함수관계에 의거하여, 상기 압력차로부터 배출용적 증분치를 연산하는 배출용적 증분치 연산수단과, 상기 배출용적 증분치를 전회의 배출용적 목표치에 증감시켜서 새로운 배출용적 목표치를 구하는 배출용적 목표치 연산수단을 포함하는 액압동력계의 제어장치.
15. 제14항에 있어서, 상기 토출압력 목표치 연산수단이, 상기 토출압력 목표치가 실제의 배출용적에 대하여 쌍곡선 함수의 관계로 되도록 구성되어 있는 액압동력계의 제어장치.
16. 제14항에 있어서, 상기 토출압력 목표치 연산수단이 상기 토출압력 목표치가 실제의 배출용적에 대하여 쌍곡선 관계에 있고 또한 기기의 정격압력에 의하여 설정되는 허용최대 토출압력 보다는 작아지도록 구성되는 액압동력계의 제어장치.
17. 제14항에 있어서, 상기 배출용적 증분치 연산수단이, 배출용적 증분치가 압력차에 대하여 그 압력차가 소정치에 도달될때까지는 거의 직선적으로 증가하고, 그 후는 거의 일정한 최대치를 나타내는 관계로 되도록 구성되는 액압동력계의 제어장치.

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