(57)【要約】【課題】エンジンの過回転を空気量制御で行い、燃料供給のＯＮ−ＯＦＦ制御で行う場合のような触媒の損傷や運転性の悪化を招くことなく、良好な過回転防止機能を確保する。【解決手段】エンジンの目標回転速度Ｎｔ（ｉ）を、上限回転速度Ｎｍａｘと前回の実回転速度Ｎ（ｉ−１）との偏差に変化率ゲインＤｔｇを乗じた値を、Ｎ（ｉ−１）に加算して更新設定し、実回転速度Ｎ（ｉ）が目標回転速度Ｎｔ（ｉ）より大きくなると、負の偏差［Ｎｍａｘ−Ｎ（ｉ−１）］に応じて設定されるＰ分トルクとＩ分トルクとで設定されるリミッタ要求トルクがドライバ要求トルクより減少し、該リミッタ要求トルクでトルク制御することによりエンジン回転速度の上昇が抑制され、オーバーシュートを抑制されつつ上限回転速度Ｎｍａｘに収束し、過回転が防止される。【選択図】  図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジン回転速度を周期的に検出し、上限回転速度と前回検出したエンジン回転速度との偏差に基づいて目標回転速度変化率を算出し、前回検出したエンジン回転速度に前記算出した目標回転速度変化率を加算して目標回転速度を更新設定し、該目標回転速度に基づいてエンジン回転速度を制御することにより、加速操作時のエンジンの過回転を防止することを特徴とするエンジンの過回転防止制御装置。
【請求項２】
前記エンジン回転速度制御は、エンジン回転速度が前記目標回転速度以下のときは、エンジントルクをドライバの要求に応じたドライバ要求トルクに制御し、エンジン回転速度が前記目標回転速度を超えてからは、エンジントルクを前記ドライバ要求トルクより減少する制御であることを特徴とする請求項１に記載のエンジンの過回転防止制御装置。
【請求項３】
前記エンジン回転速度が前記目標回転速度を超えてからは、直前のドライバ要求トルクを初期値として目標回転速度とエンジン回転速度との偏差に応じて減少補正したエンジントルクに制御することを特徴とする請求項２に記載のエンジンの過回転防止制御装置。
【請求項４】
前記エンジントルクの減少補正量を、目標回転速度とエンジン回転速度との偏差に応じたＰ分トルクとＩ分トルクとにより算出することを特徴とする請求項３に記載のエンジンの過回転防止制御装置。
【請求項５】
前記ドライバ要求トルクは、アクセル開度とエンジン回転速度とに基づいて設定されることを特徴とする請求項２〜請求項４のいずれか１つに記載のエンジンの過回転防止制御装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、エンジンの過回転を防止するように回転速度制御する技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
エンジン過回転を防止する対策として、従来、エンジン回転速度が所定の上限回転速度以上になった場合、エンジンへの燃料供給を一時中断し、その後、上限回転速度から所定のヒステリシス回転速度分減じた回転速度を下回ったときに、エンジンへの燃料供給を再開するといった燃料供給のＯＮ−ＯＦＦ制御による回転速度制限方法が主流であった（特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】
特開平１−１６７４４０号公報。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、近年排気ガス規制の規制強化に応じた触媒の薄壁化が進められており、その際、エンジン過回転中の燃料供給のＯＮ−ＯＦＦによる触媒内部の偏温増大が触媒損傷の原因となることが懸念されている。
【０００５】
また、エンジン回転速度制限中、燃料供給のＯＮ−ＯＦＦ制御では車両の前後方向の加速度変化が大きく、乗員に不快感を与えるものでもあった。
上記の現状を鑑み、電制スロットルによりエンジン供給空気量を調節することによってエンジンの過回転を防止することが求められている。
【０００６】
電制スロットル制御方法としてエンジン回転速度のフィードバック制御によりエンジントルクを制限する方法が考えられるが、燃料供給のＯＮ−ＯＦＦ制御と比較すると、電制スロットルによる空気量コントロールは、応答遅れが大きいため、エンジン回転上昇速度が大きい場合は、間に合わず上限回転速度を大きく超えてしまうことがあった。
【０００７】
上記課題に対して回転速度の変化速度を制御パラメータに持つＰＩＤ制御を行った場合でも、目標回転速度を常に上限回転速度一定としているため、明らかに上限回転速度を超えるような速度で回転速度が上昇している際にも、Ｐ分演算値、Ｉ分演算値は上限回転速度を上回るまではトルクアップ方向に作用するため、残りのＤ分演算値のみで打ち消す必要があり、リミッタ作動初期のオーバーシュート規制とその後の安定性を両立するのが難しい。
【０００８】
また、リミッタ作動初期時の減速度を調節したい場合においても、Ｐ，Ｉ，Ｄそれぞれのゲインが相互に影響しているため手間がかかる。
本発明は、このような従来の課題に着目してなされたもので、リミッタ作動初期時の減速度を適切に調節でき、オーバーシュートを抑制しつつ安定した速度制御を行えるようにすることを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
このため本発明は、上限回転速度と周期的に検出されるエンジン回転速度の前回値との偏差に基づいて目標回転速度変化率を算出し、前回検出したエンジン回転速度に前記算出した目標回転速度変化率を加算して目標回転速度を更新設定する。そして、更新した目標回転速度に基づいてエンジン回転速度を制御する構成とした。
【００１０】
このようにすれば、目標回転速度が実回転速度の上昇に応じて徐々に増大するように設定されるので、該目標回転速度に基づいてエンジン回転速度を制御することにより、実エンジン回転速度が上限回転速度に達する前に回転速度上昇を抑制する制御が開始され、過度の回転上昇が抑制される。
【００１１】
燃料供給をＯＮ−ＯＦＦさせることなく空気量制御によって実現できるため、排気浄化触媒の損傷や運転性悪化を招くようなこともない。
また、目標回転速度の設定を変えるだけでよいため、上記回転速度制限制御開始時の減速度を容易に調節することができる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図に基づいて説明する。
図１は、本発明の一実施形態のシステム構成を示す。
【００１３】
アクセル開度センサ１は、ドライバによって踏み込まれたアクセルペダルの操作量（アクセル開度）を検出する。
クランク角センサ２は、単位クランク角毎のポジション信号及び気筒行程位相差毎の基準信号を発生し、前記ポジション信号の単位時間当りの発生数を計測することにより、あるいは前記基準信号発生周期を計測することにより、エンジン回転速度を検出できる。
【００１４】
エアフローメータ３は、エンジン４への（単位時間当りの）吸入空気量を検出する。
水温センサ５は、エンジンの冷却水温度を検出する。
【００１５】
空燃比センサ６は、排気中の酸素成分等からエンジンに供給される混合気の空燃比を検出する。
エンジン４には、燃料噴射信号によって駆動し、燃料を噴射供給する燃料噴射弁７、燃焼室に装着されて点火を行う点火栓８が設けられる。
【００１６】
また、エンジン４の吸気通路９には、スロットル弁１０が介装され、該スロットル弁１０の開度をステップモータ等により電子制御するスロットル制御装置１１が備えられている。また、前記スロットル弁１０の開度を検出するスロットルセンサ１２が装着されている。
【００１７】
前記各種センサ類からの検出信号は、コントロールユニット１３へ入力され、該コントロールユニット１３は、前記センサ類からの信号に基づいて目標エンジントルクを設定し、該目標エンジントルクが得られるように前記スロットル制御装置１１を介してスロットル弁１０の開度を制御し吸入空気量を制御すると共に前記燃料噴射弁７を駆動して燃料噴射量を制御し、点火時期を設定して該点火時期で前記点火栓８を点火させる制御を行う。
【００１８】
ここで、本発明にかかる構成として、前記目標エンジントルクへのスロットル制御において、エンジンが過回転となるのを制限するように制御する。
図２は、かかる過回転防止機能を含むスロットル制御の制御ブロックを示す。
【００１９】
ドライバ要求トルク算出部Ａは、前記アクセル開度センサ１によって検出されるアクセル開度と、クランク角センサ２により検出されるエンジン回転速度とに基づいて、図３に示したようなマップからの検索等によってドライバの要求するエンジントルク（ドライバ要求トルク）を算出する。
【００２０】
高回転リミッタ制御部Ｂは、エンジンの過回転を防止するためのリミッタ要求トルクを算出する。
ＭＩＮ判定部Ｃは、これらドライバ要求トルクとリミッタ要求トルクとを入力し、これらのうち小さい方を選択し、トルク指令値としてスロットル開度制御部Ｄに出力する。
【００２１】
スロットル開度制御部Ｄは、前記トルク指令値に基づいて目標スロットル開度を算出し、該目標スロットル開度信号を前記スロットル制御装置１１に出力する。
【００２２】
スロットル制御装置１１は前記スロットルセンサ１２で検出された実スロットル開度と目標スロットル開度とに基づいてスロットル弁１０の開度を制御する。
上記スロットル制御の詳細なフローを図４に示す。以下、図４に従って説明する。
【００２３】
ステップ（図ではＳと記す。以下同様）１では、ノイズ除去のため次式のように、前記クランク角センサ２からの信号に基づいて検出される実エンジン回転速度Ｎｅを、一次遅れフィルタ処理（加重平均演算処理）を施して回転速度Ｎ（ｉ）を算出する。
【００２４】
Ｎ（ｉ）＝Ｆｇ×Ｎｅ（ｉ）＋（１−Ｆｇ）×Ｎ（ｉ−１）
ただし、Ｎ（ｉ）：フィルタ処理後エンジン回転速度（現在値）
Ｎ（ｉ−１）：フィルタ処理後エンジン回転速度（前回値）
Ｆｇ：エンジン回転速度フィルタゲイン
ステップ２では、次式のように、上限回転速度Ｎｍａｘと実エンジン回転速度（前回値）Ｎ（ｉ−１）との偏差に目標回転速度変化率ゲインＤｔｇを乗じることによって、目標回転速度変化率ＤＮｔ（ｉ）を算出する。
【００２５】
ＤＮｔ（ｉ）＝Ｄｔｇ×［Ｎｍａｘ−Ｎ（ｉ−１）］
ステップ３では、次式のように、実エンジン回転速度（前回値）Ｎ（ｉ−１）に、前記目標回転速度変化率ＤＮｔ（ｉ）を加えることによって、前回のエンジン回転速度から目標回転速度変化率でエンジン回転速度が変化した場合の現在のエンジン回転速度を算出し、この算出値を今回の目標回転速度Ｎｔ（ｉ）とする。
【００２６】
Ｎｔ（ｉ）＝Ｎ（ｉ−１）＋ＤＮｔ（ｉ）
ステップ４では、ドライバ要求トルクＴａｃ（ｉ）とリミッタ要求トルク（前回値）Ｔｒｅｖ（ｉ−１）との大小を比較する。
【００２７】
そして、ドライバ要求トルクＴａｃ（ｉ）よりリミッタ要求トルクＴｒｅｖ（ｉ−１）の方が大きいときは、リミッタ（回転速度制限）を作動させる必要がなく、この場合は、ステップ５に進んでＩ分トルクＴｉ（ｉ）をドライバ要求トルクＴａｃ（ｉ）とする。
【００２８】
ドライバ要求トルクＴａｃ（ｉ）がリミッタ要求トルクＴｒｅｖ（ｉ−１）以上になると、リミッタを開始するためステップ６に進み、前回ステップ５でセットされたドライバ要求トルクＴａｃ（ｉ−１）を初期値として積分動作を開始する。具体的には、次式のように、ステップ３で設定した目標回転速度Ｎｔ（ｉ）とステップ１で求めた今回の実エンジン回転速度Ｎ（ｉ）との偏差にＩ分ゲインＩｇを乗じたものを、Ｉ分トルクの前回値Ｔｉ（ｉ−１）に加え、今回のＩ分トルクＴｉ（ｉ）とする。
【００２９】
Ｔｉ（ｉ）＝Ｔｉ（ｉ−１）＋Ｉｇ×［Ｎｔ（ｉ）−Ｎ（ｉ）］
ステップ７では、Ｐ分トルクＴｐ（ｉ）を算出する。具体的には次式のように、前記目標回転速度Ｎｔ（ｉ）と実エンジン回転速度Ｎ（ｉ）との偏差にＰ分ゲインＰｇを乗じて算出する。
【００３０】
Ｔｐ（ｉ）＝Ｐｇ×［Ｎｔ（ｉ）−Ｎ（ｉ）］
ステップ８では、次式のように、上記のように算出したＰ分トルクＴｐ（ｉ）とＩ分トルクＴｉ（ｉ）とを加算してリミッタ要求トルクＴｒｅｖ（ｉ）とする。
【００３１】
Ｔｒｅｖ（ｉ）＝Ｔｐ（ｉ）＋Ｔｉ（ｉ）
ステップ９では、上記ドライバ要求トルクＴａｃ（ｉ）と、リミッタ要求トルクＴｒｅｖ（ｉ）とのうち、小さい方を選択してトルク指令値Ｔｃｏｍ（ｉ）とする。すなわち、ドライバ要求トルクＴａｃ（ｉ）よりリミッタ要求トルクＴｒｅｖ（ｉ）が小さくなった場合だけ、リミッタ要求トルクＴｒｅｖ（ｉ）をトルク指令値Ｔｃｏｍ（ｉ）として設定することにより、エンジンの過回転を防止する。
【００３２】
加速時の上記スロットル制御による過回転防止動作を、図５のタイムチャートを参照して説明する。
現在のエンジン回転速度Ｎ（ｉ）が上限回転速度Ｎｍａｘ以下のときは、正の回転速度偏差［Ｎｍａｘ−Ｎ（ｉ−１）］にゲインＤｔｇ（＜１）を乗じた値を、前回のエンジン回転速度Ｎ（ｉ−１）に加えたものが今回の目標回転速度Ｎｔ（ｉ）として設定され、加速開始後しばらくは目標回転速度Ｎｔ（ｉ）が現在のエンジン回転速度Ｎ（ｉ）より大きく設定される。
【００３３】
このとき、リミッタ要求トルクＴｒｅｖ（ｉ）は、ドライバ要求トルクＴａｃ（ｉ）に等しいＩ分トルクＴｉ（ｉ）に正のＰ分トルクＴｐ（ｉ）を加えた値として算出されるため、ドライバ要求トルクＴａｃ（ｉ）より大きくなり、したがって、リミッタ要求トルクＴｒｅｖ（ｉ）より小さいドライバ要求トルクＴａｃ（ｉ）がトルク指令値Ｔｃｏｍ（ｉ）として選択される。つまり、まだ、リミッタによる回転速度制限は開始されずドライバ要求に見合ったトルクで加速され良好な加速性能を確保できる。
【００３４】
このようにしてドライバ要求トルクで制御されると、加速度の増大により実エンジン回転速度Ｎ（ｉ）が目標回転速度Ｎｔ（ｉ）に追いつき（図５のａ点）追い越していく。これは、前回のエンジン回転速度Ｎ（ｉ−１）に加算される偏差［Ｎｍａｘ−Ｎ（ｉ−１）］にゲインＤｔｇを乗じた値より、加速度の方が上回るからである。
【００３５】
そして、実エンジン回転速度Ｎ（ｉ）が目標回転速度Ｎｔ（ｉ）より大きくなると、前記偏差［Ｎｍａｘ−Ｎ（ｉ−１）］が負の値となるので、Ｐ分トルクＴｐ（ｉ）は負の値となり、Ｉ分トルクＴｉ（ｉ）も負のトルク分Ｉｇ×［Ｎｔ（ｉ）−Ｎ（ｉ）］が加えられることで減少に転じる。したがって、ドライバ要求トルクＴａｃ（ｉ）よりリミッタ要求トルクＴｒｅｖ（ｉ）の方が小さくなって、リミッタ要求トルクＴｒｅｖ（ｉ）がトルク指令値Ｔｃｏｍ（ｉ）として選択され、リミッタによる回転速度制限が開始される。
【００３６】
そして、ＰＩ制御により徐々に減少して設定されるリミッタ要求トルクＴｒｅｖ（ｉ）により、回転速度上昇が速やかに抑制され、オーバーシュートを抑制しつつ上限回転速度Ｎｍａｘに速やかに収束維持される。
【００３７】
このように、本発明にかかる目標回転速度の設定により、実エンジン回転速度が上限速度に達する前に、目標回転速度が実エンジン回転速度を下回ってリミッタが作動するので、オーバーシュートを抑制して過回転を防止できる。
【００３８】
なお、アイドル回転速度制御と同様に、加速初期から逐次更新される目標回転速度と実エンジン回転速度との偏差に基づいてエンジントルクをフィードバック制御するようなことも可能であるが、そのようにすると加速初期からドライバ要求トルクより小さいトルクに制御されることになり、要求に見合った加速性能が得られなくなる。すなわち、本発明の対象とする過回転防止制御では、初めから要求に応じた目標回転速度があるわけではなく、あくまで、上限回転速度を超えないようにするための制御である。
【００３９】
したがって、本実施形態のように、上限回転速度と実エンジン回転速度との偏差に応じて増加するように周期的に更新設定される目標回転速度を実エンジン回転速度が上回ったときからリミッタを作動させて回転速度制限制御を開始することで、要求に見合った加速性能を確保しつつ上限回転速度に滑らかに収束させて過回転を防止することができるのである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態のシステム構成を示す図。
【図２】同上実施形態によるスロットル制御を示すブロック図。
【図３】ドライバ要求トルクを設定するための特性マップ。
【図４】同上スロットル制御の詳細を示すフローチャート。
【図５】同上実施形態による過回転防止動作を示すタイムチャート。
【符号の説明】
１…アクセル開度センサ
２…クランク角センサ
４…エンジン
７…燃料噴射弁
９…吸気通路
１０…スロットル弁
１１…スロットル制御装置
１２…スロットルセンサ
１３…コントロールユニット
【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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