(57)【要約】【課題】エンジンの実回転速度を目標回転速度に制御するときに、オーバーシュート・アンダーシュートを抑制できる燃料噴射量制御装置を提供する。【解決手段】エンジンの実回転速度Ｅｎを目標回転速度Ｅｏに制御する燃料噴射量制御装置であって、目標回転速度Ｅｏから実回転速度Ｅｎを減じて偏差ｅを求める偏差演算手段１と、上記偏差ｅに所定の比例定数Ｋｐを乗じて比例項出力値Ｑｐを求める比例項演算手段２と、上記偏差ｅに所定の積分定Ｋｉ数を乗じたものを積算した積分項出力値Ｑｉを求める積分項演算手段３と、上記偏差ｅを微分したものに所定の微分定数Ｋｄを乗じた微分項出力値Ｑｄを求める微分項演算手段５と、上記比例項出力値Ｑｐと積分項出力値Ｑｉとを加算して噴射量を決定する噴射量演算手段６とを有し、且つ上記偏差ｅがマイナスのとき積分項出力値Ｑｉの下限を微分項出力値Ｑｄにより制限して噴射量の過度な減少を抑制すると共に、偏差ｅがプラスのとき積分項出力値Ｑｉの上限を微分項出力値Ｑｄにより制限して噴射量の過度な増量を抑制する補正手段４を備えた。【選択図】      図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジンの実回転速度を目標回転速度に制御する燃料噴射量制御装置であって、目標回転速度から実回転速度を減じて偏差を求める偏差演算手段と、上記偏差に所定の比例定数を乗じて比例項出力値を求める比例項演算手段と、上記偏差に所定の積分定数を乗じたものを積算した積分項出力値を求める積分項演算手段と、上記偏差を微分したものに所定の微分定数を乗じた微分項出力値を求める微分項演算手段と、上記比例項出力値と積分項出力値とを加算して噴射量を決定する噴射量演算手段とを有し、且つ上記偏差がマイナスのとき積分項出力値の下限を微分項出力値により制限して噴射量の過度な減少を抑制すると共に、偏差がプラスのとき積分項出力値の上限を微分項出力値により制限して噴射量の過度な増量を抑制する補正手段を備えたことを特徴とする燃料噴射量制御装置。
【請求項２】
上記補正手段は、エンジンと駆動系とが切断され、且つ実回転速度が目標回転速度に所定値以内に近づいたときに、作動する請求項１記載の燃料噴射量制御装置。
【請求項３】
上記補正手段は、偏差がプラスからマイナス又はマイナスからプラスに反転したときに、作動を中止してリセットされる請求項１乃至２記載の燃料噴射量制御装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、エンジンの実回転速度を目標回転速度に制御するときに、オーバーシュート・アンダーシュートを抑制できる燃料噴射量制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
エンジンの実回転速度（ｒｐｍ）を目標回転速度（ｒｐｍ）に制御するときには、燃料噴射量を増量または減量制御することになる。この燃料噴射量を算出するため、本発明者等は以下の手法を開発中である。
【０００３】
この手法は、目標回転速度から実回転速度を減じて偏差ｅを求め、偏差ｅに所定の比例定数Ｋｐを乗じて比例項出力値（Ｑｐ＝Ｋｐ・ｅ）を求め、偏差ｅに所定の積分定数Ｋｉを乗じたものを積算した積分項出力値（Ｑｉ＝∫（Ｋｉ・ｅ）ｄｔ）を求め、これら比例項出力値Ｑｐと積分項出力値Ｑｉとを加算して最終噴射量とするものである。この手法によれば、比例項出力値Ｑｐのみならず積分項出力値Ｑｉをも用いているので、速応性が良好となる。
【０００４】
なお、関連する先行技術文献として、特許文献１等が知られている。
【０００５】
【特許文献１】
特開平４−１３４１５５号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記手法では、例えば実回転速度を目標回転速度まで引き上げる場合すなわち偏差がプラスの場合には、それらの偏差が０になるまで積分項出力値の算出過程で偏差が積算され続けるため、偏差が０になった時点では燃料噴射量が過大となり、オーバーシュート（実回転速度が目標回転速度を上回ること）となる場合がある。
【０００７】
逆に、実回転速度を目標回転速度まで引き下げる場合すなわち偏差がマイナスの場合には、それらの偏差が０になるまで積分項出力値の算出過程で偏差が減算され続けるため、偏差が０になった時点では燃料噴射量が過小となり、アンダーシュート（実回転速度が目標回転速度を下回ること）となる場合がある。
【０００８】
以上の事情を考慮して創案された本発明の目的は、エンジンの実回転速度を目標回転速度に制御するときに、オーバーシュート・アンダーシュートを抑制できる燃料噴射量制御装置を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために本発明は、エンジンの実回転速度を目標回転速度に制御する燃料噴射量制御装置であって、目標回転速度から実回転速度を減じて偏差を求める偏差演算手段と、上記偏差に所定の比例定数を乗じて比例項出力値を求める比例項演算手段と、上記偏差に所定の積分定数を乗じたものを積算した積分項出力値を求める積分項演算手段と、上記偏差を微分したものに所定の微分定数を乗じた微分項出力値を求める微分項演算手段と、上記比例項出力値と積分項出力値とを加算して噴射量を決定する噴射量演算手段とを有し、且つ上記偏差がマイナスのとき積分項出力値の下限を微分項出力値により制限して噴射量の過度な減少を抑制すると共に、偏差がプラスのとき積分項出力値の上限を微分項出力値により制限して噴射量の過度な増量を抑制する補正手段を備えたものである。
【００１０】
上記補正手段は、エンジンと駆動系とが切断され、且つ実回転速度が目標回転速度に所定値以内に近づいたときに、作動するものであることが好ましい。
【００１１】
上記補正手段は、偏差がプラスからマイナス又はマイナスからプラスに反転したときに、作動を中止してリセットされるものであることが好ましい。
【００１２】
【発明の実施の形態】
本発明の一実施形態を添付図面に基いて説明する。
【００１３】
本実施形態に係る燃料噴射量制御装置は、エンジン（ディーゼルエンジン等）の実回転速度Ｅｎを目標回転速度Ｅｏに制御するものであり、例えばマニュアル変速機を機械操作で変速するセミオートマチック又はフルオートマチック変速機の回転合わせや、アイドリング制御等に用いられる。
【００１４】
図１に示すように、この燃料噴射量制御装置は、後述する比例項出力値Ｑｐと積分項出力値Ｑｉとを加算し、それに零噴射量の下限制限と最大制限噴射量Ｑｍの上限制限とを施し、最終噴射量Ｑとする噴射量演算手段６を有する。すなわち、この噴射量制御装置は、比例積分制御（ＰＩ制御）を基本とする。
【００１５】
燃料噴射量制御装置は、図２に示すように、目標回転速度Ｅｏから実回転速度Ｅｎを減じて偏差ｅを求める偏差演算手段１を有する。目標回転速度Ｅｏは、上記変速機の回転合わせ時にコンピュータにより適宜設定される回転数（ｒｐｍ）や、アイドリング回転数（ｒｐｍ）に設定される。また、実回転速度Ｅｎは、クランク軸の回転速度（ｒｐｍ）を測定する回転センサによって得られる。
【００１６】
燃料噴射量制御装置は、図３に示すように、偏差ｅに所定の比例定数Ｋｐを乗じて比例項出力値Ｑｐを求める比例項演算手段２を有する（Ｑｐ＝Ｋｐ・ｅ）。比例定数Ｋｐは、上記偏差ｅと水温Ｔとから、マップＭ１に基づいて定められる。水温Ｔは、冷却水の水温を測定する水温センサによって得られる。
【００１７】
燃料噴射量制御装置は、図４に示すように、偏差ｅに所定の積分定数Ｋｉを乗じたものを積算した積分項出力値Ｑｉを求める積分項演算手段３を有する（Ｑｉ＝∫（Ｋｉ・ｅ）ｄｔ）。積分定数Ｋｉは、上記偏差ｅと水温Ｔとから、マップＭ２に基づいて定められる。積分項出力値Ｑｉは、後述する補正手段４により、その最大値および最小値が制限される。
【００１８】
燃料噴射量制御装置は、図５に示すように、偏差ｅを微分したものに所定の微分定数Ｋｄを乗じた微分項出力値Ｑｄを求める微分項演算手段５を有する（Ｑｄ＝ｄ／ｄｔ（Ｋｄ・ｅ）。微分定数Ｋｄは、偏差ｅを係数演算手段Ｃａｌに入力して算出し、偏差ｅの微分値は、微小回転速度ΔｒｐｍをフィルタＦｉｌに入力して算出する。そして、それらを乗じて微分項出力値Ｑｄを求める。
【００１９】
上記補正手段４は、図４に示すように、偏差ｅがマイナスのとき積分項出力値Ｑｉの下限を微分項出力値Ｑｄによって制限して噴射量の過度な減少（減らし過ぎ）を抑制すると共に、偏差ｅがプラスのとき積分項出力値Ｑｉの上限を微分項出力値Ｑｄによって制限して噴射量の過度な増量（増やし過ぎ）を抑制するものである。
【００２０】
すなわち、積分項演算手段３及び補正手段４は、先ず、偏差ｅに所定の積分定数Ｋｉを乗じた出力値Ｑｉ１と前回の積分項出力値Ｑｉ−１とを加算して加算値Ｑｉ２を求める。そして、加算値Ｑｉ２の下限を微分項出力値Ｑｄと０との大きい方（下限値Ｑｙ）までに制限し、噴射量の過度な減少を抑制する。これにより、アンダーシュートが防止される。
【００２１】
具体的には、補正手段４は、微分項出力値Ｑｄと０との大きい方を選択する選択部４４と、選択部４４から出力された下限値Ｑｙで積分項出力値Ｑｉの下限を制限する下限リミッター４５とを有する。これにより、加算値Ｑｉ２が下限値Ｑｙよりも小さいときには、下限値Ｑｙが出力され、これが新たな積分項出力値Ｑｉとなる。これにより、アンダーシュートが防止される。
【００２２】
また、積分項演算手段３及び補正手段４は、偏差ｅに所定の積分定数Ｋｉを乗じた出力値Ｑｉ１と前回の積分項出力値Ｑｉ−１とを加算して加算値Ｑｉ２を求めた後、その加算値Ｑｉ２の上限を微分項出力値Ｑｄと０との小さい方に最大制限噴射量Ｑｍを加えた値（上限値Ｑｘ）までに制限し、噴射量の過度な増量を抑制する。これによりオーバーシュートが防止される。
【００２３】
具体的には、補正手段４は、微分項出力値Ｑｄと０との小さい方を選択する選択部４１と、選択部４１の出力値に最大制限噴射量Ｑｍを加算する加算部４２と、加算部４２から出力された上限値Ｑｘによって積分項出力値Ｑｉの上限を制限する上限リミッター４３とを有する。これにより、加算値Ｑｉ２が上限値Ｑｘよりも大きいときには、上限値Ｑｘが出力され、これが新たな積分項出力値Ｑｉとなる。これによりオーバーシュートが防止される。
【００２４】
補正手段４は、エンジンと駆動系とが切断され、且つ実回転速度Ｅｎが目標回転速度Ｅｏに所定値（例えば３００〜４００ｒｐｍ程度）以内に近づいたときに、作動（加算値Ｑｉ２の上限または下限制御）するようになっている。常に補正手段４による上限または下限制御を行うと、本来の比例積分制御による良好な速応性が阻害されるからである。
【００２５】
補正手段４は、偏差ｅがプラスからマイナス又はマイナスからプラスに反転したときに、作動（加算値Ｑｉ２の上限または下限制御）を中止し、リセットされるようになっている。補正手段４の作動後に偏差ｅが反転するときには、既に微分項出力値Ｑｄによる制限は不要となっており、微分項出力値Ｑｄを初期状態に戻すためである。
【００２６】
以上の構成からなる本実施形態の作用を図６に基づいて説明する。
【００２７】
図例は、マニュアル変速機を機械操作で変速するセミオートマチック又はフルオートマチック変速機の回転合わせの際に、実回転速度Ｅｎを目標回転速度Ｅｏまで引き下げる場合の説明図である。
【００２８】
先ずクラッチが切られていることが前提となる。そして、実回転速度Ｅｎが目標回転速度Ｅｏに所定値Ｚ（４００ｒｐｍ程度）以内に近づくまでは、補正手段４による制御が停止され、一般的な比例積分制御がなされる。すなわち、図４において積分項出力値Ｑｉを求める際、補正手段４を構成する各要素の機能が停止され、加算値Ｑｉ２は、上限制御または下限制御されることなく、そのまま出力されて積分項出力値Ｑｉとなる。そして、その積分項出力値Ｑｉを用いて図１に示すようにして最終噴射量Ｑを求める。このように、通常の比例積分制御を行うことで、実回転速度Ｅｎが目標回転速度Ｅｏに所定値Ｚ以内に近づくまでは、速応性に優れた制御を行うことができる。
【００２９】
しかし、かかる比例積分制御を実回転速度Ｅｎが目標回転速度Ｅｏに所定値Ｚ以内に近づいた後も継続すると、実回転速度Ｅｎを目標回転速度Ｅｏまで引き下げる場合には、目標回転速度Ｅｏから実回転速度Ｅｎを減算した偏差ｅがマイナスとなるため、図４の出力値Ｑｉ１及び前回値Ｑｉ−１が共にマイナスとなり、偏差が０になるまで積分項出力値Ｑｉの算出過程で減算され続ける。このため、偏差が０になった時点では燃料噴射量が過小となり、アンダーシュート（実回転速度Ｅｎが目標回転速度Ｅｏを下回ること）となる場合がある。そこで、本実施形態では、かかるアンダーシュートを抑制するために、積分項出力値Ｑｉの算出過程における加算値Ｑｉ２の下限を、０と微分項出力値Ｑｄとの大きい方（Ｑｙ）までに制限し、燃料噴射量が過小にならないようにしている。
【００３０】
これを図６を用いて説明すると、実回転速度Ｅｎが目標回転速度Ｅｏから所定値Ｚ以内に近づくまでは、本実施形態における積分項出力値Ｑｉは、補正手段４で上限または下限値が制限されない値が用いられる（領域Ａ）。その後、実回転速度Ｅｎが目標回転速度Ｅｏから所定値Ｚ未満まで低下したときには、積分項出力値Ｑｉは、その算出過程における加算値Ｑｉ２の下限が０と微分項出力値Ｑｄとの大きい方までに制限され、図例では０に制限されている（領域Ｂ）。その後、実回転速度Ｅｎが更に低下し、これに伴って微分項出力値Ｑｄが０より大きくなったならば、積分項出力値Ｑｉは、その算出過程における加算値Ｑｉ２の下限が０ではなく微分項出力値Ｑｄに制限される（領域Ｃ）。
【００３１】
一旦、領域Ｃにおいて、積分項出力値Ｑｉの下限が微分項出力値Ｑｄで制限されたならば、図４に示すように、その制限された値が前回値Ｑｉ−１となって順次積算され、得られる積分項出力値Ｑｉは、図６に示すように目標回転速度Ｅｏに見合った値に収束する。そして、Ｄ点にて、積分項出力値Ｑｉが微分項出力値Ｑｄよりも大きくなるため、微分項出力値Ｑｄに基づいて積分項出力値Ｑｉの下限を制限する意味がなくなる。すなわち、本制御は、制限前の積分項出力値Ｑｉが微分項出力値Ｑｄを下回ったときに、積分項出力値Ｑｉの下限を微分項出力値Ｑｄまたは０までに制限して噴射量の過度な減少を防止するものであるため、Ｄ点以降のように積分項出力値Ｑｉが微分項出力値Ｑｄよりも大きくなった場合には制御の必要がない。よって、Ｄ点以降で微分項出力値Ｑｄを０にリセットすればよい。図例では、Ｅ点（偏差ｅがマイナスからプラスに反転した点）で０にリセットしている。
【００３２】
以上説明したように、本実施形態では、図６に示すように、積分項出力値Ｑｉを補正手段４によって領域Ａ、Ｂ、Ｃと変化させることで、噴射燃料量の過度な減少（減らし過ぎ）に基づくアンダーシュートを抑制している。逆をいえば、繰り返しにはなるが、積分項出力値Ｑｉを補正手段４で補正しない場合には、二点鎖線で示すように積分項出力値Ｑｉが偏差ｅ（マイナス値）に応じて積算（マイナス積算）されて漸減するため、噴射燃料量が目標回転速度Ｅｏに対して減らされ過ぎ、アンダーシュートが発生してしまうのである。
【００３３】
図７は、実回転速度Ｅｎを目標回転速度Ｅｏまで高める場合の説明図である。図７（ａ）は積分項出力値Ｑｉの上限を微分項出力値Ｑｄに基づいて制限しない場合の実回転速度Ｅｎの変動を示し、図７（ｂ）は積分項出力値Ｑｉの上限を図４に示す補正手段４によって微分項出力値Ｑｄに基づいて制限した場合（本実施形態）の実回転速度Ｅｎの変動を示す（共にシミュレーション）。これらを比較すれば明らかなように、本実施形態によれば、前述したアンダーシュートを抑制できる理由と同様の理由により、オーバーシュートを抑制できる。
【００３４】
なお、本実施形態においては、図２及び図５に示すように、微分項出力値Ｑｄを目標回転速度Ｅｏと実回転速度Ｅｎとの偏差ｅに基づいて演算することとしているが、目標回転速度Ｅｏが動的に変化しない場合（例えばアイドルエンジン回転速度制御等）には、偏差ｅの微分値と実回転速度Ｅｎの微分値とは同等となるため、演算上、実回転速度Ｅｎのみの微分値を用いて微分項出力値Ｑｄを算出しても構わない。
【００３５】
【発明の効果】
以上説明したように本発明に係る燃料噴射量制御装置によれば、エンジンの実回転速度を目標回転速度に制御するときに、オーバーシュート・アンダーシュートを抑制できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係る燃料噴射量制御装置の概要を示す説明図である。
【図２】偏差演算手段を示す説明図である。
【図３】比例項演算手段を示す説明図である。
【図４】積分項演算手段を示す説明図である。
【図５】微分項演算手段を示す説明図である。
【図６】積分項出力値の変動による実回転速度の変動の関係を示す説明図である（回転低下時）。
【図７】積分項出力値の変動による実回転速度の変動の関係を示す説明図である（回転上昇時）。
【符号の説明】
１    偏差演算手段
２    比例項演算手段
３    積分項演算手段
４    補正手段
５    微分項演算手段
６    噴射量演算手段
Ｅｎ  実回転速度
Ｅｏ  目標回転速度
ｅ    偏差
Ｋｐ  比例定数
Ｋｉ  積分定数
Ｋｄ  微分定数
Ｑｐ  比例項出力値
Ｑｉ  積分項出力値
Ｑｄ  微分項出力値
Ｑｉ−１  前回の積分項出力値
Ｑｉ１    偏差に積分定数を乗じたもの
Ｑｉ２    加算値
Ｚ        所定値
【図１】
2004218580.tif 000003
【図２】
2004218580.tif 000004
【図３】
2004218580.tif 000005
【図４】
2004218580.tif 000006
【図５】
2004218580.tif 000007
【図６】
2004218580.tif 000008
【図７】
2004218580.tif 000009