(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジンのスロットル開度設定部によって設定された開度設定信号に基づき、スロットル開度ストローク制御部を介してエンジンを制御するものにおいて、
前記エンジンのスロットル開度制御からエンジンの回転数制御に切り換えた時にオン状態となる切換スイッチを介して設定信号を出力するエンジン回転数設定部と、
この設定部からの回転数設定信号と回転数検出部によって検出されたエンジンの回転数検出信号との偏差を算出し、回転数検出信号が回転数設定信号以下のとき切換信号を発生するコンパレータと、
前記エンジンの回転数制御時にエンジンのスロットル開度の初期目標値を出力する初期目標開度設定部と、
前記コンパレータ出力信号によってオン状態となる切替スイッチを介してスロットル開度の上限値を出力する開度上限設定部と、
この設定部からの入力信号がある間入力信号レベルまで所定の傾斜で上昇すると共に、入力信号がなくなると所定の傾斜で下降する時間関数を発生する第１の時間関数発生部と、
前記エンジンの回転数制御時にフルスケールまでに到達する最大時間が設定される最大時間設定部と、
初期値として設定され、フルスケールに到達するまでの最小時間が設定される最小時間設定部と、
前記最大時間設定部からの信号と最小時間設定部からの信号に基づき、前記第１の時間関数発生部の上昇、下降の傾斜を最大値から最小値まで次第に変化させる時間関数を発生する第２の時間関数発生部とを備え、
前記エンジンの回転数制御時に、前記スロットル開度設定部からの開度設定信号を解放し、前記初期目標開度設定部からの開度設定信号と第１の時間関数発生部からの時間関数信号の和の信号を前記スロットル開度ストローク制御部出力するよう構成したことを特徴とするエンジンの回転数制御装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、自動車やオートバイ等のガソリンエンジンやディーゼルエンジンの回転数制御装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来のエンジンの回転数制御装置は、通常、モータやダイナモメータ等の回転数制御と同様に構成されており、図４はその一例である。図において、１はエンジン回転数指令と一次遅れ要素のエンジン回転数検出部２からの検出回転数との偏差を検出する偏差検出部であり、この偏差信号は速度制御増幅部３によりＰＩまたはＰＩＤ演算され、エンジンのスロットル開度指令信号θSが得られる。指令信号θSはスロットル開度ストローク制御部４に入力され、これに応じてスロットル開度ストローク制御部４はスロットル開度制御信号θをエンジン５に入力し、エンジン５のスロットル開度を制御してエンジン５の回転数Ｎeが指令値になるように制御する。エンジン５は、スロットル開度に応じて出力トルクτeを発生するエンジン特性要素６と、出力トルクτeと負荷トルクτLとの偏差を検出する偏差検出部７と、この偏差を入力されるエンジン５の慣性モーメントＪeによる積分要素８として示される。なお、各ブロック内の記号はそれぞれの構成要素の伝達関数である。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記した従来のエンジンの回転数制御装置においては、車両（特に二輪車）のトランスミッションがニュートラルの時やクラッチを切った時のエンジンの回転数制御を円滑に行うことができなかった。即ち、このような場合、エンジン特性要素６の出力トルクτeに比べて負荷トルクτLやエンジン慣性モーメントＪeが小さくなるため、伝達ゲインが大きくなり、スロットル開度θが少し変化すると出力トルクτeが大きく変化することになり、エンジン回転数Ｎeも大きく変化し、制御系が不安定になった。又、スロットル開度θとエンジン回転数Ｎeとの間の伝達ゲインが大きいために、制御系を安定させるためには、エンジン回転数の制御ゲインを大きくすることができず、スロットル操作のためのアクセルワイヤ等の機構上のガタや制御上のヒステリシス領域を通過するのに時間がかかり、ワンテンポ遅れた応答しか得られなかった。又、ヒステリシス等の影響によりオーバシュートが生じ易く、安定した回転が得られなかった。又、制御系の安定のためにさらに制御ゲインを下げると、応答が遅くなって制御系として使用不能となった。
【０００４】
図５（ａ），（ｂ）は従来装置のエンジン回転数Ｎe及びスロットル開度θの変化を示し、速度制御増幅部３の比例分Ｐが小さく、積分分Ｉが大きいためにスロットル開度θの立ち上がりに応答遅れが生じ、これに伴って回転数Ｎeについても立ち上がりに遅れが生じた。又、回転数Ｎeについては、前記のような理由によりオーバシュートが生じて変動幅が大きくなり、応答性，収束性も悪いものとなった。
【０００５】
この発明は上記のような課題を解決するために成されたものであり、変動幅を小さくし、応答性、安定性、収束性を高めることができるエンジンの回転数制御装置を得ることを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
この発明に係るエンジンの回転数制御装置は、エンジンのスロットル開度設定部によって設定された開度設定信号に基づき、スロットル開度ストローク制御部を介してエンジンを制御するものにおいて、
前記エンジンのスロットル開度制御からエンジンの回転数制御に切り換えた時にオン状態となる切換スイッチを介して設定信号を出力するエンジン回転数設定部と、
この設定部からの回転数設定信号と回転数検出部によって検出されたエンジンの回転数検出信号との偏差を算出し、回転数検出信号が回転数設定信号以下のとき切換信号を発生するコンパレータと、
前記エンジンの回転数制御時にエンジンのスロットル開度の初期目標値を出力する初期目標開度設定部と、
前記コンパレータ出力信号によってオン状態となる切替スイッチを介してスロットル開度の上限値を出力する開度上限設定部と、
この設定部からの入力信号がある間入力信号レベルまで所定の傾斜で上昇すると共に、入力信号がなくなると所定の傾斜で下降する時間関数を発生する第１の時間関数発生部と、
前記エンジンの回転数制御時にフルスケールまでに到達する最大時間が設定される最大時間設定部と、
初期値として設定され、フルスケールに到達するまでの最小時間が設定される最小時間設定部と、
前記最大時間設定部からの信号と最小時間設定部からの信号に基づき、前記第１の時間関数発生部の上昇、下降の傾斜を最大値から最小値まで次第に変化させる時間関数を発生する第２の時間関数発生部とを備え、
前記エンジンの回転数制御時に、前記スロットル開度設定部からの開度設定信号を解放し、前記初期目標開度設定部からの開度設定信号と第１の時間関数発生部からの時間関数信号の和の信号を前記スロットル開度ストローク制御部出力するよう構成したことを特徴とするものである。
【０００７】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施の形態を図面とともに説明する。図１はこの実施形態によるエンジンの回転数制御装置の構成を示し、９はエンジン回転数を設定するエンジン回転数設定部、１０はエンジン回転数設定部９の出力とエンジン回転数検出部２４の検出値とを比較する比較部、１１は比較部１０の出力に応じて動作するリレー付コンパレータ、１２〜１５はエンジン回転数制御の際に切り換わる切換スイッチ、１６はスロットル開度設定部、１７はエンジン５のスロットル開度の初期目標値を設定する初期目標開度設定部、１８は開度上限設定部、１９は加算部、１１ａはリレー付コンパレータ１１の動作に応じて動作する切換スイッチ、２０は第１の時間関数発生部、２１は最大時間設定部、２２は最小時間設定部、２３は第２の時間関数発生部である。
【０００８】
次に、上記構成の動作を説明する。まず、最初は、切換スイッチ１２，１４をオフとし、切換スイッチ１３，１５を図示の位置とする。スロットル開度設定部１６はエンジン５のスロットル開度θを設定し、切換スイッチ１３を介して指令信号θSをスロットル開度ストローク制御部４に入力する。これを受けてスロットル開度ストローク制御部４はエンジン５に制御信号θを送り、エンジン５のスロットル開度θを制御する。次に、このようなスロットル開度制御からエンジン回転数制御に切り換えると、各切換スイッチ１２〜１５は切り換わる。回転数設定部９はエンジン５の回転数を設定し、回転数検出部２４はエンジン５の回転数を検出する。又、初期目標開度設定部１７はスロットル開度の発進時の開度等の初期目標開度を設定する（図２（ｂ）参照）。
【０００９】
開度上限設定部１８はスロットル開度の上限値（例えば、５０％）を設定する。比較部１０はエンジン回転数の設定値と検出値を比較し、検出値が設定値以下の場合にはリレー付コンパレータ１１がオンし、切換スイッチ１１ａもオンし、スロットル開度の上限値が第１の時間関数発生部２０に入力される。第１の時間関数発生部２０は図３に示すように、このように入力信号がある場合には入力信号を限度として時間ｔ0でフルスケールまで上昇する傾斜で上昇し、入力信号がなくなると同様の傾斜で下降する時間関数を発生する。この上昇、下降の傾斜は第２の時間関数発生部２３からの時間設定信号ｔ0により定まる。
【００１０】
即ち、最小時間設定部２２は例えばフルスケールまで３秒の最小時間ｔ1を設定し、これを回転数制御開始前に第２の時間関数発生部２３に回転数制御の初期値として設定しており、第２の時間関数発生部２３は第１の時間関数発生部２０に対して時間設定信号ｔ0＝ｔ1として入力する。最大時間設定部２１は例えばフルスケールまで６０秒の最大時間ｔ2を設定し、この最大時間ｔ2は回転数制御の開始後に第２の時間関数発生部２３へ入力され、第２の時間関数発生部２３は時間設定信号ｔ0を最小時間ｔ1から最大時間ｔ2まで次第に例えば３０秒間で変化させて行く。従って、第１の時間関数発生部２０の上昇、下降の傾斜は次第に小さくなって行く。
【００１１】
初期目標開度設定部１７からの設定値と第１の時間関数発生部２０からの上昇する時間関数は加算部１９で加算され、切換スイッチ１３を介してスロットル開度指令信号としてストローク制御部４へ入力され、制御信号θとしてエンジン５へ加えられ、エンジン５のスロットル開度が制御されてエンジン回転数が設定値になるように制御される。やがて、エンジン回転数の検出値が設定値を上回ると、リレー付コンパレータ１１がオフし、切換スイッチ１１ａがオフとなり、第１の時間関数発生部２０は入力信号がなくなるので、その出力はそのときの時間設定信号ｔ0に従った傾斜で下降する。
【００１２】
この下降によりスロットル開度指令信号θSは小さくなり、再びエンジン回転数の検出値が設定値より小さくなるとリレー付コンパレータ１１がオンして切換スイッチ１１ａもオンし、第１の時間関数発生部２０へは開度上限設定部１８からの上限値が入力され、第１の時間関数発生部２０の出力はそのときの時間設定信号ｔ0に従って上昇する。以上の動作を繰り返して、図２（ｂ）に示すようにスロットル開度θは初期目標開度を中心に上昇、下降を繰り返しながらその傾斜は次第に緩やかになり、ある幅に収束して行く。従って、エンジン回転数Ｎeも図２（ａ）に示すように設定値を中心に上下に変化し、次第にある幅に収束して行く。
【００１３】
エンジン回転数制御は使用目的から見て、モータの回転数制御のようにプラス、マイナス１ｒｐｍの精度は要求されず、例えば発進時のエンスト防止のためエンジン回転を約２０００ｒｐｍにしておくことなどが主な目的であり、変動幅が許容されている。特に、オートバイのエンジンのように小排気量のエンジンでは、人が操作してもエンジン回転を一定にすることは難しく、実際にはスロットル開度を小刻みにあおりながら必要な回転数を維持するようにしている。上記実施形態においても、人による操作方法と同様に、オンオフ制御をするとともに、スロットル開度の操作量の変化に時間関数を用いて徐々に時間を長くして安定化への収束を図っており、オーバシュートも比較的小さくなり、安定性、収束性を向上することができる。又、ＰＩ制御を用いないので、立ち上がりの応答性も改善された。このことは、スロットル開度の制御ばかりでなく、エンジン回転数制御についても同様である。
【００１４】
【発明の効果】
以上のようにこの発明によれば、エンジン回転数の検出値が設定値以下か否かにより第１の時間関数発生部の入力信号をオンオフし、これに応じて第１の時間関数発生部は所定の傾斜で上昇、下降する時間関数を発生し、しかもこの傾斜は時間の経過と共に次第に緩やかなものとなる。従って、この第１の時間関数発生部の出力と初期目標開度とを加算したものによりエンジンのスロットル開度を制御することにより、安定性、収束性を高めることができる。又、ＰＩ制御を用いないので、応答性も高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  この発明によるエンジンの回転数制御装置の構成図である。
【図２】  この発明によるスロットル開度及びエンジン回転数の変化図である。
【図３】  時間関数発生部の出力例を示す図である。
【図４】  従来装置の構成図である。
【図５】  従来のスロットル開度及びエンジン回転数の変化図である。
【符号の説明】
４…スロットル開度ストローク制御部
５…エンジン
９…回転数設定部
１１…リレー付コンパレータ
１１ａ，１２〜１５…切換スイッチ
１７…初期目標開度設定部
１８…開度上限設定部
１９…加算部
２０…第１の時間関数発生部
２１…最大時間設定部
２２…最小時間設定部
２３…第２の時間関数発生部
２４…回転数検出部
【図１】
0003937519.tif 000002
【図２】
0003937519.tif 000003
【図３】
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【図４】
0003937519.tif 000005
【図５】
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