(57)【要約】【課題】エンジンが冷態状態から暖態状態へ移行する遷移期間にある場合にエンジン回転数の安定性を向上でき、エンジンが暖態状態にある場合にエンジン回転数の制御応答性を向上できるエンジン回転数制御装置を提供する。【解決手段】エンジン回転数センサ６Ｎｓと冷却水温度センサ６Ｗｓを備えたエンジン回転数制御装置５であって、エンジン１００の目標回転数に対して該目標回転数と実回転数との偏差量毎にＰＩＤゲインを定めたゲインマップ２００と、冷却水の温度毎に補正係数を定めた第一補正係数表３００と第二補正係数表４００とを備え、エンジン始動後、時々刻々と変化する冷却水の温度を所定期間毎に取得して、これに対応する補正係数を第一補正係数表から呼び出し、呼び出された補正係数を前記ゲインマップに基づいて決定されたＰＩＤゲインに乗じることによってＰＩＤ制御を行なう構成とした。【選択図】図５
2014098397.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジン回転数を検出するエンジン回転数センサと、冷却水の温度を検出する冷却水温度センサとを備えたエンジン回転数制御装置であって、
前記エンジンの目標回転数に対して目標回転数と実回転数との偏差量毎にＰＩＤゲインを定めたゲインマップと、冷却水の温度毎に補正係数を定めたエンジンの冷態時に用いる第一補正係数表と、冷却水の温度毎に補正係数を定めたエンジンの暖態時に用いる第二補正係数表とを備え、
前記冷却水温度センサによって検出された冷却水の温度がエンジンにおけるハンチングが発生しない冷却水の温度である第一判定温度未満である場合、エンジンが冷態状態であると判断して、前記エンジンの冷態時に用いる第一補正係数表を選択した後、エンジンを始動させることとし、
エンジン始動後、時々刻々と変化する冷却水の温度を所定期間毎に取得して、これに対応する補正係数を第一補正係数表から呼び出し、呼び出された補正係数を前記ゲインマップに基づいて決定されたＰＩＤゲインに乗じることによってＰＩＤ制御を行なう構成とし、
この状態で、冷却水の温度がエンジンにおけるハンチングが発生する直前の冷却水の温度である第二判定温度に達した場合、単位エンジン回転数あたりの冷却水の温度変化率を算出し、この算出された値と所定の閾値とを比較し、
前記算出された値が所定の閾値未満である場合、エンジンが冷態状態であると判断し、
前記冷却水の温度とエンジンにおけるハンチングが発生しなくなるときの冷却水の温度である第三判定温度とを比較し、
前記冷却水の温度が第三判定温度以上である場合、エンジンが暖態状態であると判断し、
前記選択しているエンジンの冷態時に用いる第一補正係数表からエンジンの暖態時に用いる第二補正係数表に切替え、第二補正係数表から冷却水の温度に応じた補正係数を呼び出し、呼び出された補正係数を前記ゲインマップに基づいて決定されたＰＩＤゲインに乗じることによってＰＩＤ制御を行なう構成とした
ことを特徴とするエンジン回転数制御装置。
【請求項２】
エンジン回転数を検出するエンジン回転数センサと、冷却水の温度を検出する冷却水温度センサとを備えたエンジン回転数制御装置であって、
前記エンジンの目標回転数に対して目標回転数と実回転数との偏差量毎にＰＩＤゲインを定めたゲインマップと、冷却水の温度毎に補正係数を定めたエンジンの冷態時に用いる第一補正係数表と、冷却水の温度毎に補正係数を定めたエンジンの暖態時に用いる第二補正係数表とを備え、
前記冷却水温度センサによって検出された冷却水の温度がエンジンにおけるハンチングが発生しない冷却水の温度である第一判定温度未満である場合、エンジンが冷態状態であると判断して、前記エンジンの冷態時に用いる第一補正係数表を選択した後、エンジンを始動させることとし、
エンジン始動後、時々刻々と変化する冷却水の温度を所定期間毎に取得して、これに対応する補正係数を第一補正係数表から呼び出し、呼び出された補正係数を前記ゲインマップに基づいて決定されたＰＩＤゲインに乗じることによってＰＩＤ制御を行なう構成とし、
この状態で、冷却水の温度がエンジンにおけるハンチングが発生する直前の冷却水の温度である第二判定温度に達した場合、単位エンジン回転数あたりの冷却水の温度変化率を算出し、この算出された値と所定の閾値とを比較し、
前記算出された値が所定の閾値未満である場合、エンジンが冷態状態であると判断し、
前記冷却水の温度が前記第二判定温度に達してから所定の設定時間が経過したか否かを判断し、
前記所定の設定時間が経過したと判断した場合、エンジンが暖態状態であると判断し、
前記選択しているエンジンの冷態時に用いる第一補正係数表からエンジンの暖態時に用いる第二補正係数表に切替え、第二補正係数表から冷却水の温度に応じた補正係数を呼び出し、呼び出された補正係数を前記ゲインマップに基づいて決定されたＰＩＤゲインに乗じることによってＰＩＤ制御を行なう構成とした
ことを特徴とする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の技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
エンジン回転数を制御するエンジン回転数制御装置は、エンジンの目標回転数と実回転数との偏差量を算出し、この偏差量に応じて入力信号を変化させる、いわゆるフィードバック制御を行なうものが知られている。フィードバック制御とは、出力信号に応じて入力信号を変化させる信号経路が構成された制御システムをいい、ＰＩＤ制御はその代表的な制御手法である。
【０００３】
ＰＩＤ制御は、目標値と実際値との偏差量に比例して、入力信号を変化させる比例動作と、該偏差量の時間積分値に比例して入力信号を変化させる積分動作と、該偏差量の時間微分値に比例して入力信号を変化させる微分動作と、から構成されて、これらの各動作は予め設定されたＰＩＤゲインに従って行なわれる。
【０００４】
そして、このようなＰＩＤ制御を用いたエンジン回転数制御装置においては、補正係数をＰＩＤゲインに乗じることによって制御応答性を調節でき、これによって、エンジン回転数の安定性を向上できるとしたものがあった（例えば特許文献１参照。）。
【０００５】
しかし、例えば潤滑油の温度毎に補正係数を定めてエンジン回転数の制御を行なう場合であっても、エンジンが冷態状態から暖態状態へ移行する遷移期間においては、潤滑油の温度が上昇して急激にその粘度が低下するためにエンジン回転数の制御応答性が鋭敏になりやすく、更に、温度の上昇速度が遅いために依然として密度の高い燃料と吸入空気が燃焼室に供給されることによってエンジン回転数の不安定化、即ち、ハンチングを発生させる場合があった。
【０００６】
一方、エンジン回転数の不安定化、即ち、ハンチングを防ぐためにエンジン回転数の制御応答性を抑制した場合においては、エンジンの過渡運転特性が緩慢になるという問題が存在するため、ハンチングが発生しない暖態状態ではエンジン回転数の制御応答性を向上させることによって運転フィーリングの改善を図ることが求められていた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００９−３６１８０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は、このような問題を解決すべくなされたものであり、エンジンが冷態状態から暖態状態へ移行する遷移期間にある場合においては、エンジン回転数の安定性を向上でき、エンジンが暖態状態にある場合においては、エンジン回転数の制御応答性を向上できるエンジン回転数制御装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の解決しようとする課題は以上の如くであり、次にこの課題を解決するための手段を説明する。
【００１０】
請求項１においては、エンジン回転数を検出するエンジン回転数センサと、冷却水の温度を検出する冷却水温度センサとを備えたエンジン回転数制御装置であって、前記エンジンの目標回転数に対して目標回転数と実回転数との偏差量毎にＰＩＤゲインを定めたゲインマップと、冷却水の温度毎に補正係数を定めたエンジンの冷態時に用いる第一補正係数表と、冷却水の温度毎に補正係数を定めたエンジンの暖態時に用いる第二補正係数表とを備え、前記冷却水温度センサによって検出された冷却水の温度がエンジンにおけるハンチングが発生しない冷却水の温度である第一判定温度未満である場合、エンジンが冷態状態であると判断して、前記エンジンの冷態時に用いる第一補正係数表を選択した後、エンジンを始動させることとし、エンジン始動後、時々刻々と変化する冷却水の温度を所定期間毎に取得して、これに対応する補正係数を第一補正係数表から呼び出し、呼び出された補正係数を前記ゲインマップに基づいて決定されたＰＩＤゲインに乗じることによってＰＩＤ制御を行なう構成とし、この状態で、冷却水の温度がエンジンにおけるハンチングが発生する直前の冷却水の温度である第二判定温度に達した場合、単位エンジン回転数あたりの冷却水の温度変化率を算出し、この算出された値と所定の閾値とを比較し、前記算出された値が所定の閾値未満である場合、エンジンが冷態状態であると判断し、前記冷却水の温度とエンジンにおけるハンチングが発生しなくなるときの冷却水の温度である第三判定温度とを比較し、前記冷却水の温度が第三判定温度以上である場合、エンジンが暖態状態であると判断し、前記選択しているエンジンの冷態時に用いる第一補正係数表からエンジンの暖態時に用いる第二補正係数表に切替え、第二補正係数表から冷却水の温度に応じた補正係数を呼び出し、呼び出された補正係数を前記ゲインマップに基づいて決定されたＰＩＤゲインに乗じることによってＰＩＤ制御を行なう構成としたものである。
【００１１】
請求項２においては、エンジン回転数を検出するエンジン回転数センサと、冷却水の温度を検出する冷却水温度センサとを備えたエンジン回転数制御装置であって、前記エンジンの目標回転数に対して目標回転数と実回転数との偏差量毎にＰＩＤゲインを定めたゲインマップと、冷却水の温度毎に補正係数を定めたエンジンの冷態時に用いる第一補正係数表と、冷却水の温度毎に補正係数を定めたエンジンの暖態時に用いる第二補正係数表とを備え、前記冷却水温度センサによって検出された冷却水の温度がエンジンにおけるハンチングが発生しない冷却水の温度である第一判定温度未満である場合、エンジンが冷態状態であると判断して、前記エンジンの冷態時に用いる第一補正係数表を選択した後、エンジンを始動させることとし、エンジン始動後、時々刻々と変化する冷却水の温度を所定期間毎に取得して、これに対応する補正係数を第一補正係数表から呼び出し、呼び出された補正係数を前記ゲインマップに基づいて決定されたＰＩＤゲインに乗じることによってＰＩＤ制御を行なう構成とし、この状態で、冷却水の温度がエンジンにおけるハンチングが発生する直前の冷却水の温度である第二判定温度に達した場合、単位エンジン回転数あたりの冷却水の温度変化率を算出し、この算出された値と所定の閾値とを比較し、前記算出された値が所定の閾値未満である場合、エンジンが冷態状態であると判断し、前記冷却水の温度が前記第二判定温度に達してから所定の設定時間が経過したか否かを判断し、前記所定の設定時間が経過したと判断した場合、エンジンが暖態状態であると判断し、前記選択しているエンジンの冷態時に用いる第一補正係数表からエンジンの暖態時に用いる第二補正係数表に切替え、第二補正係数表から冷却水の温度に応じた補正係数を呼び出し、呼び出された補正係数を前記ゲインマップに基づいて決定されたＰＩＤゲインに乗じることによってＰＩＤ制御を行なう構成としたものである。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の効果として、以下に示すような効果を奏する。
【００１３】
本発明によれば、エンジンの始動時における冷却水の温度に基づいてエンジンが冷態状態にあると判断し、単位エンジン回転数あたりの冷却水の温度変化率に基づいてエンジンが冷態状態にあると判断した場合は、第一補正係数表を用いて制御を行なうことで、エンジン回転数の安定性を向上させることが可能となる。
【００１４】
また、エンジンが暖態状態にあると判断した場合は、第二補正係数表を用いて制御を行なうことで、エンジン回転数の制御応答性を向上させることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】エンジンの全体構成を示す概略図。
【図２】（Ａ）燃料噴射ポンプの構成を示す概略図。（Ｂ）燃料噴射ポンプによる燃料の圧送と調量を示す図。
【図３】目標回転数に対して該目標回転数と実回転数との偏差量毎にＰＩＤゲインを定めたゲインマップを示す図。
【図４】（Ａ）冷却水の温度毎に補正係数を定めた第一補正係数表を示す図。（Ｂ）冷却水の温度毎に補正係数を定めた第二補正係数表を示す図。
【図５】本発明の第一実施形態に係るエンジン回転数制御装置の制御フローを示す図。
【図６】冷却水の温度変化率と経過時間との関係を示す図。
【図７】本発明の第二実施形態に係るエンジン回転数制御装置の制御フローを示す図。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
まず、図１を用いて、エンジン１００の全体構成について説明する。なお、図中に示す矢印は、冷却水ならびに燃料の流れを示している。
【００１７】
図１に示すように、エンジン１００は、主にエンジン主体部１と、燃料噴射ポンプ２と、ラジエータ３と、燃料タンク４と、エンジン回転数制御装置５と、から構成される。
【００１８】
エンジン主体部１は、主にシリンダブロック１１やシリンダヘッド１２等の本体部と、ピストン１３やクランク軸１４等の運動部と、から構成される。エンジン主体部１は、燃焼室がシリンダブロック１１に摺動可能に内設されたピストン１３と、該ピストン１３に対向するように配置されたシリンダヘッド１２と、で構成される。
【００１９】
ピストン１３は、コネクティングロッドによってクランク軸１４と連動連結されており、該ピストン１３の摺動によってクランク軸１４を回転させる。そして、クランク軸１４の回転は、シリンダブロック１１に取り付けられたエンジン回転数センサ６Ｎｓによって検出されて、エンジン回転数制御装置５へ送信される。
【００２０】
燃料噴射ポンプ２は、回転するクランク軸１４によってギヤ等を介して駆動され、燃料噴射ノズル１５へ燃料を圧送するものである。なお、燃料噴射ノズル１５は、噴射口が設けられた先端部を燃焼室の内部に突出するようにシリンダヘッド１２に取り付けられ、燃料噴射ポンプ２からの燃料を燃焼室に適宜に供給可能としている。
【００２１】
図２（Ａ）に示すように、燃料噴射ポンプ２は、主にプランジャ２１やプランジャバレル２２、カム軸２３等の圧送部と、コントロールスリーブ２４やコントロールラック２５、アクチュエータ２６等の調量部と、から構成される。
【００２２】
燃料噴射ポンプ２の構成について詳細に説明すると、略円筒形状のプランジャ２１の下方には該プランジャ２１を摺動させるカム軸２３が配置され、プランジャ２１の軸心方向の中途部には該プランジャ２１と一体となって回転するコントロールスリーブ２４が外嵌されている。
【００２３】
そして、コントロールスリーブ２４の外周に設けられたピニオンギヤ２４ａは、コントロールラック２５のラックギヤ２５ａと噛合され、コントロールラック２５は、アクチュエータ２６と連動連結されている。なお、アクチュエータ２６は、エンジン回転数制御装置５と電気的に接続されて、該エンジン回転数制御装置５からの出力信号によって駆動される。
【００２４】
図２（Ｂ）に示すように、燃料の圧送は、プランジャ２１が摺動して燃料室２２ｂに充填された燃料を昇圧することによって行なわれる。詳細に説明すると、プランジャバレル２２の燃料室２２ｂに充填された燃料は、プランジャ２１の摺動によってポート穴２２ａが塞がれたときから昇圧が開始される。そして、燃料室２２ｂに充填された燃料は、その圧力が所定の値に達すると調圧弁２２ｃが開弁されて燃料噴射ノズル１５へ圧送されるのである。
【００２５】
また、燃料の調量は、プランジャ２１がポート穴２２ａを塞ぐ時期と該ポート穴２２ａが再び燃料室２２ｂに連通する時期を調節することによって行なわれる。詳細に説明すると、プランジャ２１の上端面と外周面には、該プランジャ２１の軸心方向に対して所定の角度となるように切欠２１ａ・２１ｂが穿設されているため、プランジャ２１がその軸心方向を中心として回転することによってポート穴２２ａを塞ぐ時期と該ポート穴２２ａが燃料室２２ｂに連通する時期を調節できる。そして、燃料室２２ｂに充填された燃料は、その昇圧の開始時期と昇圧の終了時期が変更されることによって燃料噴射ノズル１５への圧送量が調量されるのである。
【００２６】
このように、燃料噴射ポンプ２は、カム軸２３がプランジャ２１を摺動させることによって燃料を圧送可能としている。また、アクチュエータ２６がコントロールラック２５等を介してプランジャ２１を回転させることによって圧送される燃料を調量可能としている。これにより、エンジン主体部１は、オペレータが要求する出力に応じた燃料の供給を受けることができ、エンジン回転数を一定に維持したり、エンジン回転数を変更したりすることが可能となるのである。
【００２７】
しかし、プランジャ２１やコントロールラック２５等の可動部は、潤滑油によって潤滑されているため、この潤滑油の粘度がエンジン回転数の制御応答性に影響を及ぼす場合があった。これは、潤滑油の温度が低いときにはその粘度が高く、潤滑油の温度が高いときにはその粘度が低いために、プランジャ２１の回転によって燃料を調量する際に抵抗差を生じるからである。こうして、潤滑油の粘度によってエンジン回転数の制御応答性が影響を受けることとなり、例えばエンジン回転数の制御応答性が鋭敏になったときにはエンジン回転数が不安定性になる場合があったのである。
【００２８】
なお、エンジン１００が始動直後の冷態状態から暖態状態へ移行する遷移期間においては、エンジン主体部１や燃料噴射ポンプ２の内部に貯えられた潤滑油は、エンジン主体部１等からの受熱によって徐々に暖められることになる。その後、エンジン１００が遷移期間を経て暖態状態になると、潤滑油のエンジン主体部１等からの受熱量と冷却水等への放熱量とが平衡状態となるために潤滑油の温度は一定になる。
【００２９】
つまり、エンジン１００が冷態状態から暖態状態へ移行する遷移期間にある場合においては、潤滑油の温度は徐々に上昇していき、その後、エンジン１００が暖態状態になると、ある温度で飽和されて一定に維持するのである。
【００３０】
ラジエータ３は、冷却水の放熱を行なう空冷式熱交換器である。ラジエータ３は、エンジン主体部１に設けられたファン１６と対向するように配置され、該ファン１６からの送風を受けて冷却水の放熱を行なうとしている。
【００３１】
エンジン主体部１からラジエータ３に送られた冷却水は、ファン１６からの送風を受けて放熱し、その後、冷却水供給ホース３ａを通ってエンジン主体部１へ戻される。そして、エンジン主体部１へ戻された冷却水は、エンジン主体部１を構成するシリンダブロック１１やシリンダヘッド１２等を冷却した後に冷却水排出ホース３ｂを通って再びラジエータ３へ送られる。
【００３２】
また、エンジン主体部１の冷却水通路には冷却水ポンプ１７が設けられており、該冷却水ポンプ１７が駆動することによって冷却水の循環を可能としている。なお、冷却水の温度は、冷却水ポンプ１７に取り付けられた冷却水温度センサ６Ｗｓによって検出されて、エンジン回転数制御装置５へ送信される。
【００３３】
このような構成により、エンジン１００が始動直後の冷態状態から暖態状態へ移行する遷移期間においては、エンジン主体部１やラジエータ３を循環する冷却水は、エンジン主体部１等からの受熱によって徐々に暖められることになる。その後、エンジン１００が遷移期間を経て暖態状態になると、冷却水のエンジン主体部１等からの受熱量とラジエータ３等からの放熱量とが平衡状態となるために冷却水の温度は一定になる。
【００３４】
つまり、エンジン１００が冷態状態から暖態状態へ移行する遷移期間にある場合においては、冷却水の温度は徐々に上昇していき、その後、エンジン１００が暖態状態になると、ある温度で飽和されて一定に維持するのである。
【００３５】
燃料タンク４は、エンジン主体部１に供給される燃料を貯溜するものである。燃料タンク４に貯溜された燃料は、燃料供給ホース４ａの中途部に配置されたフィードポンプ１８によって加圧されて燃料噴射ポンプ２へ送られる。そして、燃料噴射ポンプ２へ送られた燃料は、該燃料噴射ポンプ２によって燃料噴射ノズル１５へ圧送されて該燃料噴射ノズル１５から燃焼室に供給される。
【００３６】
なお、燃料タンク４からフィードポンプ１８を介して燃料噴射ポンプ２へ送られた燃料は、その一部が燃料噴射ノズル１５へ圧送され、残りの燃料は燃料排出ホース４ｂによって再び燃料タンク４へ戻される。また、燃料噴射ポンプ２から燃料噴射ノズル１５へ圧送された燃料は、その一部が燃焼室に供給され、残りの燃料は燃料排出ホース４ｂに合流して燃料タンク４へ戻される。
【００３７】
このような構成により、エンジン１００が始動直後の冷態状態から暖態状態へ移行する遷移期間においては、燃料タンク４に貯溜された燃料は、エンジン主体部１等からの受熱によって徐々に暖められることになる。その後、エンジン１００が遷移期間を経て暖態状態になると、燃料のエンジン主体部１等からの受熱量と燃料タンク４等からの放熱量とが平衡状態となるために燃料の温度は一定になる。
【００３８】
つまり、エンジン１００が冷態状態から暖態状態へ移行する遷移期間にある場合においては、燃料の温度は徐々に上昇していき、その後、エンジン１００が暖態状態になると、ある温度で飽和されて一定に維持するのである。
【００３９】
なお、エンジン１００が冷態状態から暖態状態へ移行する遷移期間においては、上述したように、潤滑油、冷却水及び燃料は徐々に暖められていくことになるが、燃料温度の上昇速度は潤滑油や冷却水温度の上昇速度よりも遅いとされる。これは、燃料タンク４の容量や燃料タンク４の配置等によって差異があるものの一般的であり、このときの潤滑油温度の上昇速度をＶｏ、冷却水温度の上昇速度をＶｗ、燃料温度の上昇速度をＶｆとすると下記の式で表すことができる。
Ｖｏ＞Ｖｆ
Ｖｗ＞Ｖｆ
【００４０】
つまり、エンジン１００が冷態状態から暖態状態へ移行する遷移期間においては、燃料の温度は潤滑油や冷却水の温度よりも低く、潤滑油や冷却水がある温度まで上昇して一定に維持した後も依然として温度が低い状態にあるとされる。
【００４１】
従って、エンジン１００が冷態状態から暖態状態へ移行する遷移期間においては、潤滑油の温度が上昇することによって粘度が低下するためにエンジン回転数の制御応答性が鋭敏になりやすく、また、この状態において、未だに温度が低く密度の高い燃料が燃焼室に供給されることでエンジン回転数の不安定化、即ち、ハンチングを発生させる場合があったのである。
【００４２】
次に、エンジン回転数制御装置５について説明する。
【００４３】
エンジン回転数制御装置５は、中央処理装置や記憶装置等で構成される。エンジン回転数制御装置５は、エンジン回転数センサ６Ｎｓや冷却水温度センサ６Ｗｓ、アクセルペダル等のエンジン出力設定手段７Ａｓと電気的に接続されて、これらからの入力信号に基づいて出力信号を作成するとともに前述したアクチュエータ２６等にこの出力信号を送信するものである。
【００４４】
また、エンジン回転数制御装置５は、キースイッチ７Ｋｓとも電気的に接続されており、該キースイッチ７Ｋｓからの入力信号を受けて所定の制御を開始するとしている。
【００４５】
なお、エンジン回転数制御装置５は、エンジン出力設定手段７Ａｓによって任意に設定されたエンジン回転数、即ち、目標回転数とエンジン回転数センサ６Ｎｓによって検出されたエンジン回転数、即ち、実回転数との偏差量を算出し、算出された偏差量に応じて入力信号を変化させる、いわゆるフィードバック制御を行なうものとしている。そして、その制御手法にはＰＩＤ制御が用いられる。
【００４６】
ＰＩＤ制御について具体的に説明すると、エンジン回転数制御装置５は、エンジン１００の目標回転数と実回転数との偏差量を算出し、この偏差量に比例して入力信号を変化させる比例動作を行なう。このときのアクチュエータ２６によるコントロールラック２５の制御操作量ｕと上述した偏差量をコントロールラック２５の位置で表した位置偏差量ｅの関係は、ｕ＝Ｋｐ・ｅで表される。なお、Ｋｐは、比例ゲインと呼ばれる制御定数である。
【００４７】
また、エンジン回転数制御装置５は、エンジン１００の目標回転数と実回転数との偏差量に基づいてその時間積分値を算出し、この時間積分値に比例して入力信号を変化させる積分動作を行なう。このときのアクチュエータ２６によるコントロールラック２５の制御操作量ｕは、ｕ＝Ｋｉ∫ｅｄｔで表される。なお、Ｋｉは、積分ゲインと呼ばれる制御定数である。
【００４８】
更に、エンジン回転数制御装置５は、エンジン１００の目標回転数と実回転数との偏差量に基づいてその時間微分値を算出し、この時間微分値に比例して入力信号を変化させる微分動作を行なう。このときのアクチュエータ２６によるコントロールラック２５の制御操作量ｕは、ｕ＝Ｋｄ・ｄｅ／ｄｔで表される。なお、Ｋｄは、微分ゲインと呼ばれる制御定数である。
【００４９】
エンジン回転数制御装置５には、比例ゲインＫｐや積分ゲインＫｉ、微分ゲインＫｄなどの制御定数（以降「ＰＩＤゲイン」という。）が目標回転数に対して該目標回転数と実回転数との偏差量毎にそれぞれ設定されて記憶されている。
【００５０】
具体的には、目標回転数をＮｍ、実回転数をＮｒ、目標回転数Ｎｍと実回転数Ｎｒの偏差量をΔＮとすると、図３に示すように、目標回転数Ｎｍが回転数Ｎｍ（０）から回転数Ｎｍ（ｍａｘ）まで区分され、偏差量ΔＮが偏差量ΔＮ（ｍｉｎ）から偏差量ΔＮ（ｍａｘ）まで区分されて、それぞれに対応するＰＩＤゲインが設定されたゲインマップ２００として記憶されている。
【００５１】
また、エンジン回転数制御装置５には、エンジン１００が冷態状態にある場合に用いる補正係数とエンジン１００が暖態状態にある場合に用いる補正係数が冷却水の温度毎にそれぞれ設定されて記憶されている。
【００５２】
具体的には、冷却水の温度をＴｗとすると、図４（Ａ）、図４（Ｂ）に示すように、冷却水の温度Ｔｗが温度Ｔｗ（ｍｉｎ）から温度Ｔｗ（ｍａｘ）まで区分されて、それぞれに対応する補正係数（εｐ、εｉ、εｄ）が設定された第一補正係数表３００ならびに第二補正係数表４００として記憶されている。
【００５３】
第一補正係数表３００ならびに第二補正係数表４００について詳細に説明すると、各補正係数表３００・４００は、上述したように冷却水の温度Ｔｗ毎に補正係数が設定されて、冷却水の温度Ｔｗが低い程に補正係数の値が小さく、冷却水の温度Ｔｗが高い程に補正係数の値が大きくなっている。
【００５４】
これは、冷却水の温度Ｔｗが低い領域においては、制御応答性を抑制させることによってエンジン回転数の安定性向上を図り、冷却水の温度Ｔｗが高い領域においては、制御応答性を向上させることによって運転フィーリングの改善を図っているためである。
【００５５】
また、第一補正係数表３００ならびに第二補正係数表４００は、冷却水の温度Ｔｗが低い領域においては、同一又は略同一の値の補正係数が設定されているが、冷却水の温度Ｔｗが高い領域においては、第一補正係数表３００に設定された補正係数のほうが第二補正係数表４００に設定された補正係数よりも値が小さくなっている。
【００５６】
これは、上述したように、エンジン１００が冷態状態から暖態状態へ移行する遷移期間においては、潤滑油の粘度の低下によってエンジン回転数の制御応答性が鋭敏になり、その状態で温度が低く密度の高い燃料が燃焼室に供給されることによってハンチングが発生するため、この防止を図っているのである。
【００５７】
つまり、第一補正係数表３００は、エンジン１００が冷態状態から暖態状態へ移行する遷移期間においてハンチングを回避するために、制御応答性を抑制するような補正係数が設定されているのである。
【００５８】
次に、図５を用いて、本発明の第一実施形態に係るエンジン回転数制御装置５の制御フローについて説明する。
【００５９】
まず、エンジン回転数制御装置５は、キースイッチ７Ｋｓからの入力信号を受けて以下に説明する制御を開始する。
【００６０】
ステップＳ１０１において、エンジン回転数制御装置５は、冷却水温度センサ６Ｗｓからの入力信号によって冷却水の温度を取得する。つまり、エンジン回転数制御装置５は、エンジン１００の始動時における冷却水の温度を取得する。
【００６１】
ステップＳ１０２において、エンジン回転数制御装置５は、ステップＳ１０１にて取得された冷却水の温度に基づいてエンジン１００が冷態状態又は暖態状態のいずれにあるかを判断する。
【００６２】
具体的には、エンジン回転数制御装置５は、ステップＳ１０１にて取得された冷却水の温度と第一判定温度とを比較して、冷却水の温度が第一判定温度未満である場合にエンジン１００が冷態状態にあると判断し、冷却水の温度が第一判定温度以上である場合にエンジン１００が暖態状態にあると判断する。そして、エンジン回転数制御装置５は、エンジン１００が冷態状態にあると判断した場合はステップＳ１０３へ移行し、エンジン１００が暖態状態にあると判断した場合はステップＳ１１３へ移行する。
【００６３】
ここで、第一判定温度とは、第一判定温度と等しい温度の潤滑油がエンジン１００の運転によって暖められると、その粘度は低下していくこととなるが、この状態で第一判定温度と等しい温度の燃料が燃焼室に供給されてもハンチングが発生しない場合の冷却水の温度をいう。なお、第一判定温度は、エンジン１００におけるハンチングの有無をパラメータとして試験によって定められた値であり、その具値的な数値について限定するものではない。
【００６４】
ステップＳ１０３において、エンジン回転数制御装置５は、エンジン回転数の制御に用いる補正係数を第一補正係数表３００から呼び出すため、該第一補正係数表３００を選択する。
【００６５】
そして、ステップＳ１０４において、エンジン回転数制御装置５は、スタータモータへ出力信号を送信し、これを駆動することによってエンジン１００を始動させる。その後、エンジン回転数制御装置５は、時々刻々と変化する冷却水の温度を所定期間毎に取得して、これに対応する補正係数を第一補正係数表３００から呼び出し、呼び出された補正係数をＰＩＤゲインに乗じることによってＰＩＤ制御を行なうのである。
【００６６】
一方、エンジン回転数制御装置５は、ステップＳ１０１にて取得された冷却水の温度が第一判定温度以上であってエンジン１００が暖態状態にあると判断した場合、ステップＳ１１３において、エンジン回転数の制御に用いる補正係数を第二補正係数表４００から呼び出すため、該第二補正係数表４００を選択する。
【００６７】
そして、ステップＳ１１４において、エンジン回転数制御装置５は、スタータモータへ出力信号を送信し、これを駆動することによってエンジン１００を始動させる。その後、エンジン回転数制御装置５は、時々刻々と変化する冷却水の温度を所定期間毎に把握して、これに対応する補正係数を第二補正係数表４００から呼び出し、呼び出された補正係数をＰＩＤゲインに乗じることによってＰＩＤ制御を行なうのである。
【００６８】
このような制御構成により、エンジン回転数制御装置５は、エンジン１００の始動時における冷却水の温度に基づいて該エンジン１００が冷態状態にあると判断した場合は、第一補正係数表３００を用いて制御を行なうことでエンジン回転数の安定性を向上させることが可能となるのである。
【００６９】
また、エンジン回転数制御装置５は、エンジン１００の始動時における冷却水の温度に基づいて該エンジン１００が暖態状態にあると判断した場合は、第二補正係数表４００を用いて制御を行なうことでエンジン回転数の制御応答性を向上させることが可能となるのである。
【００７０】
以降に、ステップＳ１０２にてエンジン１００が冷態状態にあると判断され、第一補正係数表３００から補正係数を呼び出してＰＩＤ制御を行なっている場合（ステップＳ１０４）のその後の制御構成について説明する。
【００７１】
エンジン回転数制御装置５は、エンジン１００の運転によって冷却水の温度が徐々に上昇していき、その温度が第二判定温度に達したときに以下に説明する制御を開始する。
【００７２】
ここで、第二判定温度とは、エンジン１００が冷態状態から暖態状態へ移行する遷移期間にハンチングが発生するとした場合、ハンチングが発生する直前の冷却水の温度をいう。なお、図６に示すように、エンジン１００が冷態状態にあったときの冷却水の温度変化率Ｒｃと、エンジン１００が暖態状態にあったときの冷却水の温度変化率Ｒｈが乖離をしたときにハンチングが発生するため、本実施形態においては乖離を始めたとき（図中Ｔｄ点）の冷却水の温度を第二判定温度としている。また、第二判定温度は、エンジン１００におけるハンチングの有無をパラメータとして試験によって定められた値であり、その具値的な数値について限定するものではない。
【００７３】
ステップＳ１０５において、エンジン回転数制御装置５は、単位エンジン回転数あたりの冷却水の温度変化率Ｒｒを算出し、この算出された値に基づいてエンジン１００が冷態状態又は暖態状態のいずれにあるかを判断する。なお、単位時間Ｔにおける冷却水の温度変化をＴｗ２−Ｔｗ１、このときのエンジン回転数をＮｒとすると、単位エンジン回転数あたりの冷却水の温度変化率Ｒｒは下記の式で表される。
Ｒｒ＝（（Ｔｗ２−Ｔｗ１）／Ｔ）／Ｎｒ
【００７４】
具体的には、エンジン回転数制御装置５は、算出された値と所定の閾値とを比較して、算出された値が閾値未満である場合にエンジン１００が冷態状態にあると判断し、算出された値が閾値以上である場合にエンジン１００が暖態状態にあると判断する。そして、エンジン回転数制御装置５は、エンジン１００が冷態状態にあると判断した場合はステップＳ１０６へ移行し、エンジン１００が暖態状態にあると判断した場合はステップＳ１２７へ移行する。
【００７５】
ここで、所定の閾値とは、エンジン１００におけるハンチングの有無をパラメータとして試験によって定められた値であり、具値的な数値について限定するものではない。
【００７６】
ステップＳ１０６において、エンジン回転数制御装置５は、そのときの冷却水の温度に基づいてエンジン１００が冷態状態又は暖態状態のいずれにあるかを判断する。
【００７７】
具体的には、エンジン回転数制御装置５は、冷却水の温度と第三判定温度とを比較して、冷却水の温度が第三判定温度未満である場合にエンジン１００が冷態状態にあると判断し、冷却水の温度が第三判定温度以上である場合にエンジン１００が暖態状態にあると判断する。そして、エンジン回転数制御装置５は、エンジン１００が冷態状態にあると判断した場合はステップＳ１０６を繰り返し、エンジン１００が暖態状態にあると判断した場合はステップＳ１０７へ移行する。
【００７８】
ここで、第三判定温度とは、エンジン１００の運転によって燃料と吸入空気の温度が徐々に上昇していき、ハンチングが発生しなくなるときの冷却水の温度をいう。なお、第三判定温度は、エンジン１００におけるハンチングの有無をパラメータとして試験によって定められた値であり、その具値的な数値について限定するものではない。
【００７９】
そして、ステップＳ１０７において、エンジン回転数制御装置５は、エンジン回転数の制御に用いる補正係数を第二補正係数表４００から呼び出すため、第一補正係数表３００から第二補正係数表４００へ切替える。その後、エンジン回転数制御装置５は、第二補正係数表４００から冷却水の温度に応じた補正係数を呼び出し、呼び出された補正係数をＰＩＤゲインに乗じることによってＰＩＤ制御を行なうのである。
【００８０】
一方、エンジン回転数制御装置５は、ステップＳ１０５にて算出された単位エンジン回転数あたりの冷却水の温度変化率Ｒｒが所定の閾値以上であってエンジン１００が暖態状態にあると判断した場合、ステップＳ１２７において、エンジン回転数の制御に用いる補正係数を第二補正係数表４００から呼び出すため、第一補正係数表３００から第二補正係数表４００へ切替える。その後、エンジン回転数制御装置５は、第二補正係数表４００から冷却水の温度に応じた補正係数を呼び出し、呼び出された補正係数をＰＩＤゲインに乗じることによってＰＩＤ制御を行なうのである。
【００８１】
このような制御構成により、エンジン回転数制御装置５は、単位エンジン回転数あたりの冷却水の温度変化率Ｒｒに基づいてエンジン１００が冷態状態にあると判断した場合は、引き続き第一補正係数表３００を用いて制御を行なうことでエンジン回転数の安定性を向上させることが可能となるのである。
【００８２】
また、エンジン回転数制御装置５は、単位エンジン回転数あたりの冷却水の温度変化率Ｒｒに基づいてエンジン１００が暖態状態にあると判断した場合は、第二補正係数表４００に切替えて制御を行なうことでエンジン回転数の制御応答性を向上させることが可能となるのである。
【００８３】
更に、エンジン回転数制御装置５は、ステップＳ１０５にてエンジン１００が冷態状態にあると判断した場合であっても、その後に冷却水の温度が所定の第三判定温度に達したときにはエンジン１００が暖態状態にあると判断する。これにより、エンジン回転数制御装置５は、第二補正係数表４００を用いて制御を行なうことでエンジン回転数の制御応答性を向上させることが可能となるのである。
【００８４】
次に、図７を用いて、本発明の第二実施形態に係るエンジン回転数制御装置５の制御フローについて説明する。但し、第一実施形態と同一の制御構成ついては同一の符号を付し、異なる部分を中心に説明する。
【００８５】
第二実施形態に係るエンジン回転数制御装置５は、ステップＳ１０５にてエンジン１００が冷態状態にあると判断した場合、その後の制御構成が第一実施形態と異なる。
【００８６】
まず、エンジン回転数制御装置５は、ステップＳ１０５にてエンジン１００が冷態状態にあると判断した場合、ステップＳ１３６へ移行する。
【００８７】
ステップＳ１３６において、エンジン回転数制御装置５は、冷却水の温度が第二判定温度に達したときから所定の設定時間が経過したか否かを判断する。そして、エンジン回転数制御装置５は、冷却水の温度が第二判定温度に達したときから所定の設定時間が経過したと判断した場合に、エンジン１００が暖態状態にあると判断してステップＳ１０７へ移行する。
【００８８】
なお、冷却水の温度が第二判定温度に達したときからステップＳ１０７へ移行するまでの設定時間は、エンジン１００におけるハンチングの有無をパラメータとして試験によって定められた値であり、その具値的な数値について限定するものではない。
【００８９】
そして、ステップＳ１０７において、エンジン回転数制御装置５は、エンジン回転数の制御に用いる補正係数を第二補正係数表４００から呼び出すため、第一補正係数表３００から第二補正係数表４００へ切替える。その後、エンジン回転数制御装置５は、第二補正係数表４００から冷却水の温度に応じた補正係数を呼び出し、呼び出された補正係数をＰＩＤゲインに乗じることによってＰＩＤ制御を行なうのである。
【００９０】
このような制御構成により、エンジン回転数制御装置５は、ステップＳ１０５にてエンジン１００が冷態状態にあると判断した場合であっても、冷却水の温度が第二判定温度に達したときから所定時間が経過したときにはエンジン１００が暖態状態にあると判断する。これにより、エンジン回転数制御装置５は、第二補正係数表４００を用いて制御を行なうことでエンジン回転数の制御応答性を向上させることが可能となるのである。
【００９１】
また、本実施形態においては、冷却水の温度と第三判定温度とを比較することによってエンジン１００が冷態状態又は暖態状態のいずれにあるかを判断する制御構成を含んでいないが、例えばこのような制御構成を含むとともに冷却水の温度が第二判定温度に達したときから所定の設定時間が経過した場合に、エンジン１００が暖態状態にあると判断するとしても良い。
【００９２】
このような制御構成により、エンジン回転数制御装置５は、冷却水の温度と第三判定温度とを比較して、エンジン１００が冷態状態にあると判断した場合であっても、冷却水の温度が第二判定温度に達したときから所定時間が経過したときにはエンジン１００が暖態状態にあると判断する。これにより、エンジン回転数制御装置５は、第二補正係数表４００を用いて制御を行なうことでエンジン回転数の制御応答性を向上させることが可能となるのである。
【符号の説明】
【００９３】
１        エンジン主体部
２        燃料噴射ポンプ
３        ラジエータ
４        燃料タンク
５        エンジン回転数制御装置
６Ｎｓ    エンジン回転数センサ
６Ｗｓ    冷却水温度センサ
７Ａｓ    エンジン出力設定手段
７Ｋｓ    キースイッチ
１００    エンジン
２００    ゲインマップ  
３００    第一補正係数表
４００    第二補正係数表
Ｋｐ      比例ゲイン（ＰＩＤゲイン）
Ｋｉ      積分ゲイン（ＰＩＤゲイン）
Ｋｄ      微分ゲイン（ＰＩＤゲイン）
Ｒｒ      単位エンジン回転数あたりの冷却水の温度変化率
【図１】
2014098397.tif 000003
【図２】
2014098397.tif 000004
【図３】
2014098397.tif 000005
【図４】
2014098397.tif 000006
【図５】
2014098397.tif 000007
【図６】
2014098397.tif 000008
【図７】
2014098397.tif 000009