(57)【要約】【課題】エンジン回転数制御装置について、負荷変動が連続する使用状況においても、エンジン回転数を安定的に維持するとともにスロットル駆動モータの駆動を最小限に抑えてその耐久性を確保する。【解決手段】電子制御ユニット１０Ａとスロットルバルブ４を開閉させるＤＣモータ３０を備えており、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際のエンジン回転数を基に、電子制御ユニット１０Ａが所定の演算により制御信号ＤＵＴＹを生成してＤＣモータ３０に駆動信号として出力し、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、実際のエンジン回転数の目標エンジン回転数に対する乖離が所定の基準量以下である場合に、電子制御ユニット１０Ａは実際のエンジン回転数が目標エンジン回転数に一致していると判定する。【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バルブを開閉させるスロットル駆動モータを備えて、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際のエンジン回転数を基に前記電子的制御手段が所定の演算により制御信号ＤＵＴＹを生成して前記スロットル駆動モータに駆動信号として出力し、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、前記実際のエンジン回転数の前記目標エンジン回転数に対する乖離が所定の基準量以下である場合は、前記実際のエンジン回転数が前記目標エンジン回転数に一致していると判定することを特徴とするエンジン回転数制御装置。
【請求項２】
前記基準量は、前記目標エンジン回転数を中心として±１５ｒｐｍ乃至±３５ｒｐｍで設定されている、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】
前記基準量は、前記目標エンジン回転数を中心として±２０ｒｐｍ乃至±３０ｒｐｍで設定されてい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】
大型芝刈り機エンジン用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、実際のエンジン回転数を検知しながらスロットルバルブを開閉するスロットル駆動モ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目標エンジン回転数を安定的に実現させる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スロットル駆動モータでスロットルバルブを開閉操作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させるための電子ガバナは、例えば特開平５−２４００７３号公報に記載されているように周知であり、また、特開平４−１１６２５６号公報や特開平６−１３３６２９号公報に記載されているように、農業用機器等に使用される汎用エンジンの分野でも用いられている。
【０００３】
例えば、農業機器に属する大型芝刈り機においては、従来より燃料噴射制御装置としてキャブレターが使用されるのが一般的であるが、近年の環境問題を起因とする燃費性能・作業能率等の確保の要請から、電子ガバナを備えたエンジン回転数制御装置を採用したものが増加しつつある。
【０００４】
図１は、このような大型芝刈り機エンジン用として、電子ガバナを備えて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従来例としてのエンジン回転数制御装置の配置図を示している。このエンジン回転数制御装置は、電子制御ユニット１０Ｂが図示しないアクセルポジションセンサ（ＡＰＳ）による信号とクランクポジションセンサ（ＣＰＳ）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のスロットル駆動モータであるＤＣモータ３０への駆動信号を生成して、スロットルバルブ４の開閉制御を行うものである。
【０００５】
具体的には、電子制御ユニット１０ＢはＡＰＳ信号から目標エンジン回転数を入手し、ＣＰＳ信号から実際のエンジン回転数を算出して、ＰＩＤ制御アルゴリズム等の所定の演算方法を利用することにより、目標エンジン回転数と実際のエンジン回転数の差を限りなく小さくするようにＤＣモータ３０の駆動信号（制御信号ＤＵＴＹ）を演算して、実際のエンジン回転数を目標エンジン回転数に収束させる方向で制御を実行する。
【０００６】
このような大型芝刈り機は一般にＺＴＲと呼ばれ、操縦者が搭乗して走行しながら自然の植物を刈り取るものであることから、刈り取り対象である植物の抵抗が変化することでエンジンの負荷が常に激しく変動しやすい特徴を有しており、エンジン回転数を一定の状態に安定させることが難しいという問題点を有している。
【０００７】
また、エンジン回転数制御を行う電子制御ユニット１０Ｂでは、目標エンジン回転数が１ｒｐｍ単位で設定されていることから、スロットルバルブを作動させる電子ガバナ３のＤＣモータ３０は、連続する微細な負荷変動に対してもエンジン回転数を一定に維持するために常に休まずに駆動することになる。そのため、ＤＣモータ３０は比較的短期間で消耗してダメージを受け、使用寿命が短くなりやすい傾向があり、これがサージングを生じる原因の一つとなっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開平５−２４００７３号公報
【特許文献２】特開平４−１１６２５６号公報
【特許文献３】特開平６−１３３６２９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
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、電子的制御手段がスロットル駆動モータを駆動操作しながら吸入空気量を調整することでエンジン回転数を制御するエンジン回転数制御装置について、負荷変動が連続する使用状況においても、エンジン回転数を安定的に維持するとともにスロットル駆動モータの駆動を最小限に抑えてその耐久性を確保することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
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バルブを開閉させるスロットル駆動モータを備えており、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際のエンジン回転数を基に、電子的制御手段が所定の演算により制御信号ＤＵＴＹを生成してスロットル駆動モータに駆動信号として出力し、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は、実際のエンジン回転数の目標エンジン回転数に対する乖離が所定の基準量以下である場合は、実際のエンジン回転数が目標エンジン回転数に一致していると判定する、ことを特徴とするものとした。
【００１１】
従来のエンジン回転数制御においては、エンジンに微小な負荷が連続的に加わるような使用状況に対し、実際のエンジン回転数を目標エンジン回転数に一致させるべく常にスロットル駆動モータを駆動操作して制御を行うため、実際のエンジン回転数が安定しにくいことに加え、スロットル駆動モータが短期間で消耗しやすかった。これに対し、目標エンジン回転数に対し実際のエンジン回転数を一致させる制御に所定の余裕幅を設けて、両者の乖離が所定の基準量以下である限り乖離はないものとしてスロットル駆動モータを敏感に駆動させない制御を行うことにより、スロットル駆動モータの消耗を最小限に抑えながら実際のエンジン回転数の安定化を実現しやすいものとした。
【００１２】
また、このエンジン回転数制御装置において、その乖離の基準量は目標エンジン回転数を中心として±１５ｒｐｍ〜±３５ｒｐｍで設定されているものとすれば、エンジン回転数制御として充分な精度を達成しながらスロットル駆動モータの消耗が軽減されやすいものとなり、この場合、その基準量が目標エンジン回転数を中心として±２０ｒｐｍ〜±３０ｒｐｍで設定されているものとすれば、エンジン回転数制御の精度確保とスロットル駆動モータの消耗回避のバランスの観点から、より優れたものとなる。
【００１３】
さらにまた、上述したエンジン回転数制御装置が大型芝刈り機エンジン用であるものとすれば、エンジンの負荷が常に激しく変動しやすい大型芝刈り機において、エンジン回転数の安定化及びスロットル駆動モータの耐久性の確保について極めて有効なものとなる。
【発明の効果】
【００１４】
目標エンジン回転数に対し実際のエンジン回転数を一致させ制御において所定の余裕幅を設けて両者の乖離が所定の基準量以下である場合に乖離がないものとしてスロットル駆動モータを駆動させないものとした本発明によると、負荷変動が連続する使用状況においても、エンジン回転数を安定的に維持するとともにスロットル駆動モータの駆動を最小限に抑えて、その耐久性を充分に確保できるものである。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【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回転数制御装置のハード構成を示す配置図である。
【図２】図１のエンジン回転数制御装置による制御ロジックを示すフローチャートである。
【図３】本発明による制御結果を示す目標エンジン回転数、実際のエンジン回転数、トルクのグラフである。
【図４】従来例による制御結果を示す目標エンジン回転数、実際のエンジン回転数、トルクのグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
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。
【００１７】
図１は、本実施の形態のエンジン回転数制御装置のハード構成を示す配置図であるが、この装置は前述した従来のエンジン回転数制御装置とハード構成が共通していることからその詳細な説明は省略するが、その電子制御ユニット１０Ａのソフト構成及びこれによるエンジン回転数制御方法が異なる。
【００１８】
この電子ガバナ３を備えたエンジン回転数制御装置は、主としてエンジンの負荷が常に変動しやすい大型芝刈り機用エンジンに付設することを想定したものであり、その電子制御ユニット１０Ａの演算に基づく制御信号ＤＵＴＹを、スロットルバルブ４の駆動モータであるＤＣモータ３０に駆動信号として送信することで、スロットルバルブ４を開閉操作するようになっている。
【００１９】
このＤＣモータ３０の回転は、センタギア３１を介してスロットルシャフト３３に直結したシャフトギア３２を回転させ、スロットルバルブ４の開度を調整しながら目標エンジン回転数に収束するように吸入空気量を変化させるようになっている。尚、スロットルバルブ４の開き方向の動作は電子制御ユニット１０Ａの演算結果に基づくＤＣモータ３０の駆動により行われるが、閉じ方向の動作はスロットルシャフト３３に設けたリターンスプリング３４により行われる。
【００２０】
そして、その制御信号ＤＵＴＹは、図示しないクランクポジションセンサによる信号から算出された実際のエンジン回転数が、図示しないアクセルポジションセンサによる信号から定められる目標エンジン回転数に一致するように、所定の演算方法により算出されて生成され、フィードバック制御の駆動信号として出力されるものである。
【００２１】
図４のグラフは、従来のエンジン回転数制御装置を大型草刈り機エンジンに適用した場合の、実際のエンジン回転数、目標エンジン回転数、トルクの各推移をイメージ的に表したものであるが、微細なトルク変動が連続することに対応して電子制御ユニット１０Ｂが実際のエンジン回転数を目標エンジン回転数に収束させるように、連続的にスロットルバルブを開閉操作する結果、実際のエンジン回転数が安定しにくいことに加え、ＤＣモータ３０が休まずに駆動して短期間で消耗するという問題があった。
【００２２】
これに対し、本実施の形態のエンジン回転数制御装置における電子制御ユニット１０Ａによる制御では、検知している実際のエンジン回転数の目標エンジン回転数に対する乖離が予め定めた基準量以下に収まっている場合は、実際のエンジン回転数が目標エンジン回転数に一致している、即ち乖離がないと判定するものとして、負荷変動に対して従来例よりも鈍感な制御を行うようにした。
【００２３】
この場合、実際のエンジン回転数と目標エンジン回転数との間の乖離がないと判定する基準量として、目標エンジン回転数を中心として±１５ｒｐｍ〜±３５ｒｐｍの範囲で設定することにより、エンジン回転数制御としては充分な精度を達成しながらスロットル駆動モータの消耗が軽減されやすいものとなるが、この基準量を±２０ｒｐｍ〜±３０ｒｐｍの範囲で設定、さらに好ましくは±２５ｒｐｍで設定することにより、エンジン回転数制御の精度確保とスロットル駆動モータの消耗回避のバランスの観点から、より優れたものとなる。
【００２４】
図２は、この電子制御ユニット１０Ａによる制御ロジックをフローチャートで示したものであるが、エンジンのクランキング後にアクセルポジションセンサによる信号を検知（Ｓ１）すると、これを基に目標エンジン回転数を検出し（Ｓ２）、クランクポジションセンサによる信号を基にエンジンの負荷変動量を検出する（Ｓ３）。
【００２５】
そして、乖離がないと判定するための基準量を例えば±２５ｒｐｍと設定した場合は、実際のエンジン回転数と目標エンジン回転数の乖離Ｎが２５ｒｐｍ以下であるか否かを判断し（Ｓ４）、Ｙｅｓであれば実際のエンジン回転数は目標エンジン回転数に一致していると判定し（Ｓ６）、ＮｏであればＤＣモータ３０を駆動させることで（Ｓ５）実際のエンジン回転数を目標エンジン回転数に一致させるようにし（Ｓ６）、その後リターンする。
【００２６】
図３は、本実施の形態によるエンジン回転数制御装置を大型芝刈り機用エンジンに付設した場合の実際のエンジン回転数、目標エンジン回転数、トルクの各推移をイメージ的に表したものであるが、本実施の形態のエンジン回転数制御装置による制御では、トルクが連続的に変動した場合でも実際のエンジン回転数と目標エンジン回転数との乖離が予め設定した基準量である±２５ｒｐｍ以下（上下幅として５０ｒｐｍ）である場合はスロットルバルブを開閉させるＤＣモータが駆動されないため、微細なトルク変動に対しスロットルバルブが敏感に反応しないものとなって、実際のエンジン回転数が安定しやすいことに加えＤＣモータの駆動（回数）が最小限に抑えられる結果となる。
【００２７】
以上、述べたように、電子的制御手段がスロットル駆動モータを駆動操作しながら吸入空気量を調整することでエンジン回転数を制御するエンジン回転数制御装置について、本発明により、負荷変動が連続する使用状況においても、エンジン回転数を安定的に維持するとともにスロットル駆動モータの駆動を最小限に抑えその使用寿命の短縮化を回避できるようになった。
【符号の説明】
【００２８】
３  電子ガバナ、４  スロットルバルブ、１０Ａ  電子制御ユニット、３０  ＤＣモータ
【図１】
2011027016.tif 000003
【図２】
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【図３】
2011027016.tif 000005
【図４】
2011027016.tif 000006