(57)【要約】【課題】エンジン回転数制御装置について、負荷変動があってもサージングを起こすことなくアクセル操作による目標エンジン回転数を安定的に実現可能とする。【解決手段】アクセルポジションセンサ信号及びクランクポジションセンサ信号が入力される電子制御ユニット１０Ａと電子ガバナ３を備えており、エンジン１に対し、目標エンジン回転数及び実エンジン回転数を基に電子制御ユニット１０Ａが駆動信号を生成して電子ガバナ３に出力し、目標エンジン回転数を実現させるように制御を行うエンジン回転数制御装置において、電子制御ユニット１０Ａが連続的に入力されているアクセルポジションセンサ信号による目標エンジン回転数の移動範囲を、連続した目標エンジン回転数が所定幅で複数段階のブロックに分けられてブロック毎に１の目標エンジン回転数を設定してなる条件律により、同一のブロック内である限り同一の目標エンジン回転数を適用するように制限しながら制御を行う。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
アクセルポジションセンサ信号及びクランクポジションセンサ信号が入力される電子的制御手段とスロットル開閉手段を備えており、スロットルバルブを配置した吸気通路から燃料混合気が供給されて駆動するエンジンに対し、入力された前記アクセルポジションセンサ信号による目標エンジン回転数及び前記クランクポジションセンサ信号による実エンジン回転数を基に、前記電子的制御手段が駆動信号を生成して前記スロットル開閉手段に出力し、アクセル操作による前記目標エンジン回転数を実現させるように制御を行うエンジン回転数制御装置において、前記電子的制御手段は、連続的に入力されている前記アクセルポジションセンサ信号による目標エンジン回転数の移動範囲を、連続した前記目標エンジン回転数が所定幅で複数段階のブロックに分けられて前記ブロック毎に１の目標エンジン回転数を設定してなる条件律により、同一の前記ブロック内である限り前記１の目標エンジン回転数を使用するように制限しながら制御を行うことを特徴とするエンジン回転数制御装置。
【請求項２】
前記駆動信号が、前記目標エンジン回転数と前記実エンジン回転数との差に基づき、ＰＩＤ制御用のアルゴリズムを用いて生成されることを特徴とする請求項１に記載したエンジン回転数制御装置。
【請求項３】
前記アルゴリズムのパラメータが、直前の前記スロットル開閉手段への駆動信号又は／及び直前のＢｏｏｓｔ信号に基づいて更新されることを特徴とする請求項２に記載したエンジン回転数制御装置。
【請求項４】
前記複数段階のブロックが５乃至７段階であることを特徴とする請求項１，２または３に記載したエンジン回転数制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エンジン回転数制御装置に関し、殊に、エンジン回転数を検知しながらスロットルバルブに付設したアクチュエータに出力してスロットル開度を調整することにより、アクセル操作に応じたエンジン回転数を実現させるように制御を行う、エンジン回転数制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
電子的制御手段に駆動制御されたアクチュエータでスロットルバルブを開閉操作して操縦者によるアクセル操作に応じたエンジン回転数を安定的に実現させるための電子ガバナは、例えば特開平４−１１６２５６号公報に記載されているように汎用エンジンの分野においても広く普及している。
【０００３】
図１は、このような電子ガバナを有したエンジン回転数制御装置が配設され後述する本発明の実施の形態とハード構成が共通している、大型芝刈り車両用のエンジンシステムの配置図を示している。このエンジン回転数制御装置では、電子制御ユニット１０Ｂが、アクセルポジションセンサ８による信号とエンジン１のフライホイール１２外周側に設けたクランクポジションセンサ１１による信号を取り込み、これらの入力信号に基づいて電子ガバナ３への駆動信号を生成してスロットル４を開閉制御するようになっている。
【０００４】
具体的には、電子制御ユニット１０Ｂが、アクセルポジションセンサ８による入力信号から目標エンジン回転数を入手し、クランクポジションセンサ１１による入力信号から実エンジン回転数を入手して、例えば下記の数式１、数式２のＰＩＤ制御アルゴリズムを利用することで目標エンジン回転数と実エンジン回転数の差を限りなく小さくするように電子ガバナ３への出力信号を算出して、目標エンジン回転数に実エンジン回転数を収束させる方向で制御を実行する。
【０００５】
【数１】
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【０００６】
【数２】
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【０００７】
上記の数式１のＤUは駆動モータ制御入力、ξ1,ξ2,ξ3はそれぞれＰ分Ｉ分Ｄ分のパラメータであり、数式２のe(t)は目標エンジン回転数に対する誤差であり、ＲTは目標エンジン回転数、Ｒは実エンジン回転数である。
【０００８】
目標エンジン回転数を決めるアクセルポジションセンサ８は、０(Ｖ)から５(Ｖ)間の電圧変化を目標エンジン回転数に変換するが、これはアイドル回転１５５０ｒｐｍからハイアイドル３６００ｒｐｍの領域のうち、何処でも移動可能となっている。そして、前述したようにクランクポジションセンサ１１から入手した実エンジン回転数との差を縮小する方向で電子制御ユニット１０Ｂが数式１，２等を用いた演算を行いながら制御を実行することで、実エンジン回転数が若干遅れて目標エンジン回転数に近づいていく。
【０００９】
しかしこの場合、１ｒｐｍ刻みで設定されるアイドルからハイアイドルまで２０５０箇所の目標エンジン回転数の領域において負荷の変動が伴うことがあるため、Ａ／Ｆ、ＰＩＤパラメータ、デーブルデータの最適化は実際には困難となっている。そのため、あるパーシャル領域の回転で負荷の変動が発生した場合には、目標エンジン回転数に実エンジン回転数が収束せずに不安定となって、サージングを起こしてしまうという問題がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開平４−１１６２５６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
本発明は、上記のような問題を解決しようとするものであり、エンジン回転数制御装置について、負荷変動があってもサージングを起こすことなくアクセル操作による目標エンジン回転数を安定的に実現可能とすることを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
そこで、本発明は、アクセルポジションセンサ信号及びクランクポジションセンサ信号が入力される電子的制御手段とスロットル開閉手段を備えており、スロットルバルブを配置した吸気通路から燃料混合気が供給されて駆動するエンジンに対し、入力されたアクセルポジションセンサ信号による目標エンジン回転数及びクランクポジションセンサ信号による実エンジン回転数を基に、電子的制御手段が所定の方法で駆動信号を生成してスロットル開閉手段に出力し、アクセル操作による目標エンジン回転数を実現させるように制御を行うエンジン回転数制御装置において、その電子的制御手段が、連続的に入力されているアクセルポジションセンサ信号による目標エンジン回転数の移動範囲を、連続した目標エンジン回転数が所定幅で複数段階のブロックに分けられてそのブロック毎に１の目標エンジン回転数を設定してなる条件律により、同一のブロック内である限り同一の目標エンジン回転数を使用するように制限しながら、制御を行うこととした。
【００１３】
このように、アクセルポジションセンサ信号による目標エンジン回転数の移動（変動）範囲を、各々１の目標エンジン回転数を設定した複数段階のブロック（モード）からなる条件律で制限したことにより、負荷変動が生じた場合でもパーシャル領域におけるサージングの発生を回避しやすくなる。
【００１４】
またこの場合、そのスロットル開閉手段への駆動信号は、アクセルポジションセンサ信号による目標エンジン回転数とクランクポジションセンサ信号による実エンジン回転数との差に基づいて、ＰＩＤ制御用のアルゴリズムを用いて生成されることを特徴としたものとすれば、的確なエンジン回転数制御を実現しやすくなる。
【００１５】
さらに、このＰＩＤ制御用のアルゴリズムを用いるエンジン回転数制御装置において、そのアルゴリズムのパラメータは、直前のスロットル開閉手段への駆動信号又は直前のＢｏｏｓｔ信号の少なくとも一方に基づいて更新されることを特徴としたものとすれば、アクセルポジションセンサ信号により最終的に変動する実エンジン回転数に先んじて、事前実験等で各回転別に最適化したパラメータに更新することにより、サージングの発生を確実に回避できるようになる。
【００１６】
さらにまた、上述したエンジン回転数制御装置において、その目標エンジン回転数の複数段階のブロックが５乃至７段階とされたものとすれば、汎用エンジンに対する適用において適度なものとなる。
【発明の効果】
【００１７】
目標エンジン回転数の移動範囲を複数段階のブロックに適用して制限するものとした本発明によると、負荷変動があってもサージングを起こすことなくアクセル操作による目標エンジン回転数を安定的に実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の実施の形態及び従来例に共通したエンジンシステムの配置図である。
【図２】図１のエンジン回転数制御装置による制御手順を示すフローチャートである。
【図３】従来例による目標エンジン回転数が３６００ｒｐｍの場合の制御結果を示すエンジン回転数と空燃比のグラフである。
【図４】本発明による目標エンジン回転数が３６００ｒｐｍの場合の制御結果を示すエンジン回転数と空燃比のグラフである。
【図５】従来例による目標エンジン回転数が２８００ｒｐｍの場合の制御結果を示すエンジン回転数と空燃比のグラフである。
【図６】従来例による目標エンジン回転数が２３００ｒｐｍの場合の制御結果を示すエンジン回転数と空燃比のグラフである。
【図７】従来例による目標エンジン回転数が２５００ｒｐｍの場合の制御結果を示すエンジン回転数と空燃比のグラフである。
【図８】本発明による目標エンジン回転数が２５００ｒｐｍの場合の制御結果を示すエンジン回転数と空燃比のグラフである。
【図９】従来例による目標エンジン回転数が２０００ｒｐｍの場合の制御結果を示すエンジン回転数と空燃比のグラフである。
【図１０】本発明による目標エンジン回転数が２０００ｒｐｍの場合の制御結果を示すエンジン回転数と空燃比のグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下に、図面を参照しながら本発明を実施するための形態を説明する。
【００２０】
図１は、本実施の形態のエンジン回転数制御装置を配設した例えば大型草刈り車両におけるエンジンシステムの配置図を示している。このエンジンシステムは前述した従来の大型草刈り車両のエンジンシステムとハード構成は共通していることからその詳細な説明は省略するが、そのエンジン回転数制御装置を構成する電子制御ユニット１０Ａのソフト構成が前述した電子制御ユニット１０Ｂと異なっており、その相違点について以下に詳細に説明する。
【００２１】
本発明は、アクセルポジションセンサ（ＡＰＳ）８からの入力信号による目標エンジン回転数の移動範囲を、６段階前後の複数ブロック（複数モード）に制限して制御範囲を縮小したことにより、負荷変動が生じた際にパーシャル領域でのサージングの発生を回避可能として、アクセル操作に応じた目標エンジン回転数を安定的に実現できるようにしたものである。
【００２２】
即ち、本実施の形態のエンジン回転数制御装置においては、以下の表１のアクセルポジションセンサ（ＡＰＳ）の移動領域拘束表がマップとして電子制御ユニット１０Ａに記憶されて条件律としてあり、アクセルポジションセンサ信号の電圧、Blade On, Offの条件により、目標エンジン回転数の移動位置が決まるように制限（拘束）するものであり、実際のエンジン回転数はアクセルポジションセンサ信号から若干遅れて追従するようになっている。
【００２３】
【表１】
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【００２４】
このように、所定幅の範囲（回転範囲）を有する１つのブロックに対し１つの目標エンジン回転数（移動回転）を設定してなる６段階のモードを適用して、アクセルポジションセンサ信号を拘束しながら目標エンジン回転数の移動範囲を規制したことにより、制御範囲が全体制御から局部制御に縮小するため、高い制御精度を容易に実現すること可能となる。
【００２５】
また、本実施の形態のエンジン回転数制御装置は、その電子制御ユニット１０Ａが、Ｂｏｏｓｔ信号や電子ガバナ３へのＤｕｔｙ信号（駆動信号）に基づいて、検知している実エンジン回転数を用いる場合よりも速いタイミングでＰＩＤやＡ／Ｆ等における最適パラメータを更新可能とされ、一層サージングの発生を回避しやすくしたものであり、以上の電子制御ユニット１０Ａの制御手順をフローチャートで表すと図２のようになる。
【実施例１】
【００２６】
前述した実施の形態（表１の６モード制御を適用）のエンジン回転数制御装置を備えた大型草刈り車両（本発明）と、これとハード構成は同じであるが通常制御の大型草刈り車両（従来例）を用い、複数のエンジン回転数における回転数安定化の効果について、エンジン回転数(ｒｐｍ)及び空燃比(Ａ／Ｆ)の変動状況を比較することにより検証した。
【００２７】
図３は、従来例による目標エンジン回転数が３６００ｒｐｍの場合の制御結果を示すエンジン回転数と空燃比のグラフであり、図４は本発明による目標エンジン回転数が３６００ｒｐｍの場合の結果を示すものであるが、本発明の方がグラフの波が小さいことが分かる。図５及び図６は、目標エンジン回転数が表１の各ブロックの設定にはないものであり、従来例の２８００ｒｐｍと２３００ｒｐｍの場合の結果を示しているが、両者ともエンジン回転数が不安定になっていることが分かる。
【００２８】
図７は、従来例による目標エンジン回転数が２５００ｒｐｍの場合の制御結果を示すエンジン回転数と空燃比のグラフであり、図８は本発明による目標エンジン回転数が２５００ｒｐｍの場合の制御結果を示すエンジン回転数と空燃比のグラフである。これらのグラフから本発明の方がエンジン回転数が安定していることが分かる。図９は、従来例による目標エンジン回転数が２０００ｒｐｍの場合の制御結果を示すエンジン回転数と空燃比のグラフであり、図１０は本発明による目標エンジン回転数が２０００ｒｐｍの場合の制御結果を示すエンジン回転数と空燃比のグラフであり、これらのグラフからも同様に本発明の方が安定していることがわかる。以上の本発明と従来例による効果の比較を纏めたものが以下の表２である。
【００２９】
【表２】
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【００３０】
このように、本発明はエンジンの全回転領域を直線補間や補正を利用して制御する手法とは異なり、回転領域を６ブロック前後に単純化したことにより短時間で適合可能な実用的な手法であり、且つ、エンジン運転中に複数段階のブロック内で負荷変動が生じた場合でも、その負荷変動とほぼ同時に変動が生じるＢｏｏｓｔ信号やＤｕｔｙ信号に基づいてＰＩＤやＡ／Ｆ等における最適パラメータを更新するため、サージングを起こすことなくエンジン回転数を安定的に維持することができる。
【００３１】
以上、述べたように、エンジン回転数制御装置について、本発明により負荷変動があってもサージングを起こすことなくアクセル操作による目標エンジン回転数を安定的に実現できるようになった。
【符号の説明】
【００３２】
１  エンジン、２  吸気通路、３  電子ガバナ、４  スロットルバルブ、８  アクセルポジションセンサ、１１  クランクポジションセンサ、１０Ａ  電子制御ユニット
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
2010196479.tif 000014
【図９】
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【図１０】
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