(57)【要約】【課題】エンジンの仮想ドループ制御において、出力補正時に的確にエンジン出力を確保する。【解決手段】電子ガバナ機構５によって、アイソクロナス制御時のエンジン回転数Ｎを、所定エンジン出力以上から出力の増加に伴って減少させて補正するエンジン制御（仮想ドループ制御）装置において、出力補正時における前記減少補正するためのエンジン回転数補正分（仮想ドループ回転数補正量Ｎ´）を、エンジン最大出力に対する所定割合（仮想ドループ余裕負荷率ＲＬｖｄ）と、エンジン最大出力における前記機関回転数の減少値（仮想ドループダウン回転数Ｎｖｄ）と、のみによって算出する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電子ガバナ機構によって、アイソクロナス制御時のエンジン回転数を、所定エンジン出力以上から出力の増加に伴って一定割合で減少させて補正する手段を備えるエンジン制御（仮想ドループ制御）装置において、
出力補正時における前記減少補正するためのエンジン回転数補正分（仮想ドループ回転数補正量）を、
エンジン最大出力に対する所定割合（仮想ドループ余裕負荷率）と、
エンジン最大出力における前記機関回転数の減少値（仮想ドループダウン回転数）と、
のみによって算出する
ことを特徴とするエンジン制御装置。
【請求項２】
請求項１記載のエンジン制御装置において、
前記仮想ドループ余裕負荷率は、エンジンの目標回転数毎に予め定められている
ことを特徴とするエンジン制御装置。
【請求項３】
請求項１記載のエンジン制御装置において、
前記仮想ドループダウン回転数は、前記目標回転数毎に予め定められている
ことを特徴とするエンジン制御装置。
【請求項４】
請求項１乃至３記載のエンジン制御装置において、
前記エンジン出力を、前記電子ガバナ機構のラック位置にて置き換える
ことを特徴とするエンジン制御装置。
【請求項５】
請求項４記載のエンジン制御装置において、
前記目標回転数を前記仮想ドループ回転数補正量の移動平均値とする
ことを特徴とするエンジン制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、アイソクロナス制御時のエンジン回転数を、所定エンジン出力以上から出力の増加に伴って一定割合で減少させて補正する手段を備えるエンジン制御装置の技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、エンジン制御装置として電子ガバナ機構は公知である。電子ガバナ機構は、エンジンの燃料噴射量を電子的に制御し、エンジン回転数を目標回転数に安定させる制御装置である。また、燃料噴射量の制御手段として、アイソクロナス制御及びドループ制御は良く知られている。アイソクロナス制御は、エンジンに負荷がかかり回転数が減少すると、減少した分だけ回転数を戻して元の回転数に補正し、一定の回転数を維持する制御である。他方、ドループ制御は、エンジンに負荷がかかるとその負荷の大きさに応じてエンジン回転数を減少させながら燃料噴射量を増加させる制御である。
【０００３】
特許文献１は、アイソクロナス制御とドループ制御とを組み合わせた擬似アイソクロナス制御（以下、仮想ドループ制御とする）を開示している。ここで、仮想ドループ制御は、アイソクロナス制御において、エンジン回転数を、所定エンジン出力（ラック位置）以上から出力の増加に伴って一定割合で減少させて補正する制御である。
【特許文献１】特開２０００−１１０６３５号公報
【０００４】
ここで、図７を用いて、従来の仮想ドループ制御における補正分（仮想ドループ回転数補正量）の決定について、詳細に説明する。
図７は従来の仮想ドループ制御のエンジン回転数補正値の決定を示すグラフ図である。ここで、ラック位置Ｒは、ラックアクチュエーター１５の操作量（％）であり、エンジンの燃料噴射量Ｑすなわちエンジン出力を表している。また、アイドルラック位置（図中における１点破線）は、無負荷時（Ｒ＝０％）のラック位置を表している。さらに、グラフの実線は、エンジン回転数Ｎ及びラック位置Ｒの限界を表している。なお、実線と平行なＮ―Ｒグラフは実線以外にも存在する。また、グラフの右上Ｐは、エンジン定格を表している。
【０００５】
図７に示すように、例えば定格における仮想ドループ回転数補正量Ｎ´は、仮想ドループ負荷余裕量Ｒｍと仮想ドループ係数ｄ＝ΔＲ／ΔＮとから算出される。仮想ドループ負荷余裕量Ｒｍは、予め与えられている所定値であって、エンジン目標回転数Ｎｍ毎に設定されていることもある。同様に、仮想ドループ係数ｄは、予め与えられている所定値であって、エンジン目標回転数Ｎｍ毎に設定されていることもある。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
エンジンは、工場出荷時において、定格をはじめとするいくつかの点（回転数／出力）について、回転数に対し出力が確保されているか確認し、望む出力が得られない場合にはラック位置を補正する。
図７に示すように、定格出力ＰをＰ２に補正したい場合において、仮想ドループ回転数補正量は、予め定められる仮想ドループ負荷余裕量Ｒｍと仮想ドループ係数ｄとによって算出される。しかし、実際には、定格Ｐを位置Ｐ２に補正しようとするものの、定格回転数からずれた位置Ｐ１に補正されることになる。
【０００７】
つまり、出力補正時に出力を上げるためにラック位置を補正しても、仮想ドループ負荷余裕量と仮想ドループ係数が変わらないため、ねらいの補正出力（回転数）を確保できない。
そこで、解決しようとする課題は、エンジンの仮想ドループ制御において、出力補正時に的確にエンジン出力を確保することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
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。
【０００９】
すなわち、請求項１においては、電子ガバナ機構によって、アイソクロナス制御時のエンジン回転数を、所定エンジン出力以上から出力の増加に伴って一定割合で減少させて補正する手段を備えるエンジン制御（仮想ドループ制御）装置において、出力補正時における前記減少補正するためのエンジン回転数補正分（仮想ドループ回転数補正量）を、エンジン最大出力に対する所定割合（仮想ドループ余裕負荷率）と、エンジン最大出力における前記機関回転数の減少値（仮想ドループダウン回転数）と、のみによって算出するものである。
【００１０】
請求項２においては、請求項１記載のエンジン制御装置において、前記仮想ドループ余裕負荷率は、エンジンの目標回転数毎に予め定められているものである。
【００１１】
請求項３においては、請求項１記載のエンジン制御装置において、前記仮想ドループダウン回転数は、前記目標回転数毎に予め定められているものである。
【００１２】
請求項４においては、請求項１乃至３記載のエンジン制御装置において、前記エンジン出力を、前記電子ガバナ機構のラック位置にて置き換えるものである。
【００１３】
請求項５においては、請求項４記載のエンジン制御装置において、前記目標回転数を前記仮想ドループ回転数補正量の移動平均値とするものである。
【発明の効果】
【００１４】
本発明の効果として、以下に示すような効果を奏する。
【００１５】
請求項１においては、仮想ドループ回転数補正量を、エンジン最大出力に依存する仮想ドループ余裕負荷率及び仮想ドループダウン回転数のみで決定できる。そのため、例えば工場出荷時において、出力補正時に的確に補正後のエンジン出力を確保できる。
【００１６】
請求項２においては、請求項１記載の効果に加え、エンジン回転数を変化させたくない低出力領域（アイドルから所定負荷まで）をエンジンの目標回転数に応じて設定できる。すなわち、目標回転数に適したエンジン制御ができる。
【００１７】
請求項３においては、請求項１記載の効果に加え、仮想ドループ制御におけるエンジン回転数の減少割合をエンジンの目標回転数に応じて設定できる。すなわち、目標回転数に適したエンジン制御ができる。
【００１８】
請求項４においては、請求項１乃至３記載の効果に加え、エンジン出力を電子ガバナ機構のラック位置に置き換えて制御することで、的確にエンジン制御ができる。
【００１９】
請求項５においては、請求項４記載の効果に加え、エンジンの回転数変動が発生することなく、安定してエンジン回転数制御ができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
次に、発明の実施の形態を説明する。
図１は本発明の実施例に係る電子ガバナ機構を示す構成図、図２は本発明である仮想ドループ制御のエンジン回転数補正値の決定を示すＮＱ線図、図３はエンジン回転数毎の仮想ドループ余裕負荷率を示すマップ図である。図４はエンジン回転数毎の仮想ドループダウン回転数を示すマップ図、図５は本発明である仮想ドループ制御において定格出力を補正する場合を示すＮＱ線図、図６は仮想ドループ補正量の移動平均値を示す時系列グラフ図である。図７は従来の仮想ドループ制御のエンジン回転数補正値の決定を示すグラフ図である。
【００２１】
まず、図１を用いて、本発明の実施例である電子ガバナ機構５について、簡単に説明する。
図１に示すように、例えば建設機械のエンジンで使用する電子ガバナ機構５は、電子ガバナコントローラ（以下、コントローラ１０）を中心に信号伝達経路が構成されている。
すなわち、コントローラ１０は、ラック位置センサー１１、アクセルセンサー１２、及び回転数センサー１３から入力信号を受け、ラックアクチュエーター１５に出力信号を送る構成とされている。また、コントローラ１０は、設定器１４にも接続されている。
【００２２】
ラック位置センサー１１は、エンジンの燃料噴射量を調整するラックの位置を検出し、ラック位置検出信号をアナログ入力回路（図示略）を介してコントローラ１０に入力する。具体的には、ラック位置センサー１１は、後述するラックアクチュエーター１５の動きを検出する。
【００２３】
アクセルセンサー１２は、アクセルの入れ込み量（目標回転数設定位置）を検出し、アクセル位置検出信号をアナログ入力回路（図示略）を介してコントローラ１０に入力する。本実施例では建設機械を想定しているので、アクセルセンサー１２は、アクセルレバーの操作量を検出する。
【００２４】
回転数センサー１３は、エンジン回転数を検出し、エンジン回転数検出信号を回転数入力回路（図示略）を介してコントローラ１０に入力する。
【００２５】
ラックアクチュエーター１５は、エンジンの燃料噴射ポンプにおける燃料噴射量調整ラックを摺動調整する装置である。コントローラ１０は、アクセル位置検出信号からエンジン目標回転数を算出し、実回転数との差分を補正するようにＣＰＵまたはトランジスタ出力回路（図示略）を介してラックアクチュエーター１５へ出力し、ラックアクチュエーター１５を操作して燃料噴射量を調整する。
【００２６】
設定器１４は、エンジン制御における各設定値をコントローラ１０に入力する装置である。例えば、後述する仮想ドループ余裕負荷率マップ２１及び仮想ドループダウン回転数マップ２２等も設定器１４によってコントローラ１０に入力されている。
【００２７】
次に、図２乃至図４を用いて、本発明である仮想ドループ制御について、詳細に説明する。なお、図３及び図４における仮想ドループ余裕負荷率マップ２１及び仮想ドループダウン回転数マップ２２の各セルの数値は、本実施例に限定されるものではない。また、仮想ドループ余裕負荷率マップ２１及び仮想ドループダウン回転数マップ２２はコントローラ１０のＲＯＭ等のメモリに記憶されている。
図２は、横軸をエンジン回転数Ｎ（ｒｐｍ）、縦軸をラック位置Ｒ（％）として、仮想ドループ制御を表したＮＱ線図である。
ここで、ラック位置Ｒは、ラックアクチュエーター１５の操作量（％）であり、エンジンの燃料噴射量すなわちエンジン出力を表している。つまり、エンジン出力をラックアクチュエーター１５の操作量（％）に置き換えている。また、アイドルラック位置（図中１点破線）は、無負荷時（Ｒ＝０％）のラック位置を表している。さらに、グラフの実線は、エンジン回転数Ｎ及びラック位置Ｒの限界値（最大値）を表している。なお、実線と平行なＮＱグラフは実線以外にも存在する。また、グラフの右上Ｐは、エンジン定格を表している。
【００２８】
仮想ドループ制御とは、アイソクロナス制御時のエンジン回転数を、所定エンジン出力以上から出力の増加に伴って減少させて補正するエンジン回転数制御である。なお、仮想ドループ制御自体は、従来技術である。
本発明は、仮想ドループ制御の出力補正時において、減少補正するためのエンジン回転数補正分（仮想ドループ回転数補正量Ｎ´）を、エンジン最大出力に対する所定割合（仮想ドループ余裕負荷率ＲＬｖｄ）と、エンジン最大出力におけるエンジン回転数の減少値（仮想ドループダウン回転数Ｎｖｄ）のみによって算出するエンジン回転数制御である。
【００２９】
図２に示すように、仮想ドループ回転数補正量Ｎ´は、仮想ドループ制御において、アイソクロナス制御（図における破線）時のエンジン回転数から、減少補正すべき回転数量である。
【００３０】
図２に示すように、仮想ドループ余裕負荷率ＲＬｖｄは、仮想ドループ制御において、エンジン回転数Ｎに対し、負荷（出力）が増加しても回転数Ｎが変化しない出力域を示している。本発明において、仮想ドループ余裕負荷率ＲＬｖｄは、エンジン最大出力すなわち制限ラック位置Ｒ−ｍａｘの所定割合としている。つまり、仮想ドループ余裕負荷率ＲＬｖｄは、制限ラック位置Ｒ−ｍａｘに応じて変化する。
図３に示すように、仮想ドループ余裕負荷率ＲＬｖｄは、目標回転数Ｎｍ毎に仮想ドループ余裕負荷率マップ２１として、メモリに記憶され、設定器１４で変更可能とされている。本実施例では、目標回転数Ｎｍが増加するに伴って、仮想ドループ余裕負荷率ＲＬｖｄは減少する。
【００３１】
図２に示すように、仮想ドループダウン回転数Ｎｖｄは、仮想ドループ制御において、エンジン出力の増加に伴って減少するときの最大減少値である。本発明において、仮想ドループダウン回転数Ｎｖｄは、エンジン最大出力すなわち制限ラック位置Ｒ−ｍａｘにおける減少値である。つまり、仮想ドループ制御において、エンジン出力の増加に伴って減少するときの割合は一定であり、仮想ドループダウン回転数Ｎｖｄのみによって算出される。
図４に示すように、仮想ドループダウン回転数Ｎｖｄは、目標回転数Ｎｍ毎に仮想ドループダウン回転数マップ２２として、メモリに記憶され、設定器１４で変更可能とされている。本実施例では、目標回転数Ｎｍが増加するに伴って、仮想ドループダウン回転数Ｎｖｄは増加する。
【００３２】
以上より、本発明において、コントローラ１０における補正する手段は、エンジンの最大回転数Ｎ―ｍａｘ（ｒｐｍ）及び任意のエンジン出力（ラック位置の割合で表すとＲＬ１（％）とする負荷率）における仮想ドループ回転数補正量Ｎ´を、以下の式から求めて、エンジンが目標回転数となるように制御している。
Ｎ´＝Ｎｖｄ×（ＲＬ１−ＲＬｖｄ）／（１００−ＲＬｖｄ）
前述したように、仮想ドループダウン回転数Ｎｖｄ及び仮想ドループ余裕負荷率ＲＬｖｄは、実回転数Ｎ１と、仮想ドループ余裕負荷率マップ２１及び仮想ドループダウン回転数マップ２２よりそれぞれ算出される。
【００３３】
このような構成とすることで、以下の効果が得られる。
すなわち、仮想ドループ回転数補正量を、エンジン最大出力に依存する仮想ドループ余裕負荷率及び仮想ドループダウン回転数のみで決定できる。また、エンジン回転数を変化させたくない低出力領域（アイドルから所定出力まで）をエンジンの目標回転数に応じて設定できる。すなわち、目標回転数に適したエンジン制御ができる。さらに、仮想ドループ制御における機関回転数の減少割合をエンジンの目標回転数に応じて設定できる。すなわち、目標回転数に適したエンジン制御ができる。
ここで、これらのエンジン回転数制御手段において、エンジン出力を電子ガバナ機構のラック位置に置き換えて制御することで、的確にエンジン制御ができる。
【００３４】
さらに、図５を用いて、定格出力を補正するときの本発明の効果について、詳細に説明する。
エンジンは、工場出荷時に、定格をはじめとするいくつかの点（回転数／出力）において、回転数に対し出力が確保されているか確認し、望む出力が得られない場合にはラック位置Ｒを補正する。
図５は、定格Ｐにおいて所望出力が得られないため、制限ラック位置Ｒを増加させてＮＱ線図における定格を定格Ｐ（Ｎ−ｍａｘ、Ｒ−ｍａｘ）から定格Ｐ２（Ｎ−ｍａｘ、Ｒ´−ｍａｘ）に変更する場合を示している。
本発明は、仮想ドループ回転数補正量Ｎ´は、仮想ドループ余裕負荷率ＲＬｖｄ及び仮想ドループダウン回転数Ｎｖｄのみで決定される。このとき、仮想ドループ余裕負荷率ＲＬｖｄ及び仮想ドループダウン回転数Ｎｖｄは、最大出力に対する割合で定められているため、出力増加分（ラック位置増加分）に伴い増加する。例えば仮想ドループ制御の傾斜（従来の仮想ドループ係数）は、その傾き自体が変更されることになる。
すなわち、回転数Ｎ−ｍａｘは変化することなく、所望の出力を得る最大ラック位置Ｒ´−ｍａｘに補正することができる。
このようにして、定格等の出力補正時において、的確に補正後のエンジン出力を確保できる。
【００３５】
さらに、図６を用いて、前記仮想ドループ回転数補正量Ｎ´の移動平均値について、詳細に説明する。
本実施例では、最終の目標回転数を算出するため、仮想ドループ回転数補正量Ｎ´について、さらにその移動平均値を算出する。移動平均とは、短期的な変動を平滑化し、長期的な傾向や周期を明らかにする補正手段である。本実施例では、データ（リアルタイムの仮想ドループ回転数補正量Ｎ´）の重み付けのない単純移動平均を採用している。その他に、加重移動平均、指数加重移動平均等も同様に適用できる。
【００３６】
図６は、横軸を時系列ｔ（ｍｓ）、縦軸を前記仮想ドループ回転数補正量Ｎ´（ｒｐｍ）として、前記仮想ドループ回転数補正量Ｎ´の移動平均値（図における実線）を表している。
移動平均値Ｎ´ｍａ（図における実線）は、リアルタイムの仮想ドループ回転数補正量Ｎ´（図における一点破線）における区間ｔ１毎の平均値（図における黒丸）を結んだ線である。つまり、本実施例では、最終の目標回転数を算出する際に、リアルタイムの仮想ドループ回転数補正量Ｎ´ではなく、移動平均値Ｎ´ｍａを演算する。
【００３７】
このようにして、エンジンの回転数変動が発生することなく、安定してエンジン回転数制御ができる。すなわち、なめらかなエンジン回転数制御ができる。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】本発明の実施例に係る電子ガバナ機構を示す構成図。
【図２】本発明である仮想ドループ制御のエンジン回転数補正値の決定を示すＮＱ線図。
【図３】エンジン回転数毎の仮想ドループ余裕負荷率を示すマップ図。
【図４】エンジン回転数毎の仮想ドループダウン回転数を示すマップ図。
【図５】本発明である仮想ドループ制御において定格出力を補正する場合を示すＮＱ線図。
【図６】仮想ドループ補正量の移動平均値を示す時系列グラフ図。
【図７】従来の仮想ドループ制御のエンジン回転数補正値の決定を示すグラフ図。
【符号の説明】
【００３９】
５    電子ガバナ機構
１０    電子ガバナコントローラ
１１    ラック位置センサー
１２    アクセルセンサー
１３    回転数センサー
１４    設定器
１５    ラックアクチュエーター
２１    仮想ドループ余裕負荷率マップ
２２    仮想ドループダウン回転数マップ
Ｎ    エンジン回転数
Ｎｍ    エンジン目標回転数
Ｎ´    仮想ドループ回転数補正量
Ｎ´ｍａ    仮想ドループ回転数補正量の移動平均値
Ｎｖｄ    仮想ドループ回転数
ＲＬｖｄ    仮想ドループ余裕負荷率
【図１】
2009036179.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
2009036179.tif 000006
【図５】
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【図６】
2009036179.tif 000008
【図７】
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