JP2010270667A - エンジン回転数制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】エンジン回転数制御装置について、過負荷状態が続いた後に負荷が急に低下した場合でも回転数の過剰な急上昇を最小限に抑える。
【解決手段】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制御ユニット１０Ａとスロットル開閉手段としての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、その電子制御ユニット１０Ａが実際のエンジン回転数が目標エンジン回転数を所定レベル以上超えた状態で所定時間経過したのを検知することにより蓄積した演算を一旦リセットしてから通常のエンジン回転数制御を行うものとした。
【選択図】図１

Description

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に付設したアクチュエ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実現させるエンジン回転数制御装置に関する。

電子的制御手段に駆動制御されたアクチュエ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電子ガバナは、例えば特開平４−１１６２５６号公報に記載されているように汎用エンジンの分野においても広く普及している。

図１は、このような電子ガバナを備え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のエンジン回転数制御装置の配置図を示すものであり、このエンジン回転数制御装置は、大型芝刈り機エンジン用として使用することを想定したものであり、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ＤＣモータ３０に対する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。

具体的には、電子制御ユニット１０Ｂが、アクセルポジションセンサの信号から目標エンジン回転数を入手し、クランクポジションセンサ１１の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。

ところで、大型芝刈り機では常に負荷レベルが変動しやすく、時にはエンジン最大トルク以上の負荷が加わったり負荷が抜けて急に低下したりすることがある。また、エンジン最大トルク以上の負荷が加わっている状況では、スロットルバルブ４が全開であっても実際のエンジン回転数は電子ガバナ３に対する制御上の目標回転数よりも低くなるところ、従来のエンジン回転数制御では回転数を目標にしてスロットルバルブ４を開こうとする演算を続けることから、その演算が蓄積されてしまう結果となっていた。

そのため、図４の実際のエンジン回転数と制御信号ＤＵＴＹのグラフに示すように、このような状態で負荷が急に抜けた場合には蓄積された制御演算により制御信号ＤＵＴＹのレベルが下がらなくなるため、スロットルバルブ４が速やかに戻らずに実際のエンジン回転数が過剰に急上昇するトラブルを招いていた。

特開平４−１１６２５６号公報

本発明は、上記のような問題を解決して、電子的制御手段がスロットル開閉手段に出力して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、過負荷状態が続いた後に負荷が急に低下した場合でも、エンジン回転数の過剰な急上昇を最小限に抑えられるようにすることを課題とする。

前記課題を解決するためになされた本発明は、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開閉手段を備えており、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開閉手段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が目標エンジン回転数を所定レベル以上超えた状態で所定時間経過したのを検知することにより、蓄積した演算を一旦リセットしてから通常のエンジン回転数制御を行うことを特徴とするものとした。

従来では過負荷状態により実際のエンジン回転数が目標エンジン回転数よりも低い状況が続いて制御信号ＤＵＴＹの演算が蓄積した後に、負荷が急に下がることにより蓄積した演算によるスロットル開方向の駆動信号が出力され、エンジン回転数が過剰に急上昇して異常な高回転状態を招いていたが、このように、実際のエンジン回転数が目標エンジン回転数を所定レベル以上超えた状態が所定時間以上続いた場合に電子的制御手段が演算をリセットするようにしたことで、異常な高回転状態に至る前に正常なエンジン回転数に戻すことが可能なものとなる。

また、この場合、その電子的制御手段による演算のリセットは、このリセットがなかった場合の目標エンジン回転数と最大実際のエンジン回転数の差に対し、少なくとも３分の２以下の差となる最大実際のエンジン回転数に抑えるタイミングで行われるものとすれば、負荷抜けによるエンジン回転数の過剰な上昇を回避しながら短時間で目標エンジン回転数に収束しやすいものとなる。

さらに、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、エンジン回転数の過剰な急上昇を招きやすい大型芝刈り機におけるエンジン回転数安定化に極めて有効なものとなる。

実際のエンジン回転数が目標エンジン回転数を所定レベル以上超えた状態で所定時間経過した場合に電子的制御手段が制御信号ＤＵＴＹの演算をリセットするものとした本発明によると、過負荷状態が続いた後で負荷が急に低下した場合でもエンジン回転数の過剰な急上昇を最小限に抑えることができるものである。

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１のエンジン回転数制御装置による制御手順を示すフローチャートである。 本発明による制御結果を示すエンジン回転数とＤＵＴＹ信号値のグラフである。 従来例による制御結果を示すエンジン回転数とＤＵＴＹ信号値のグラフである。

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。

図１は、本実施の形態のエンジン回転数制御装置について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の内容が、前述した従来例による電子制御ユニット１０Ｂとは異なり、その相違点が本発明における特徴部分となっている。

この電子ガバナ３を備えたエンジン回転数制御装置は、負荷抜けによるエンジンの過剰な急上昇を生じ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るが、電子制御ユニット１０Ａの演算に基づく制御信号ＤＵＴＹがスロットルバルブ４の開閉手段であるＤＣモータ３０に駆動信号として送信されてスロットルバルブ４を開閉操作するものである。

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な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。

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演算されることにより、フィードバック制御の駆動信号として出力される。

従来のエンジン回転数制御装置における電子制御ユニット１０Ｂによる制御では、図４のグラフに示したようにエンジン過負荷状態により制御用の演算が蓄積した後で負荷が急に抜けた場合に、スロットルバルブ４が速やかに戻らないことでエンジン回転数の過剰な急上昇を招く結果となっていた。

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、実際のエンジン回転数が目標エンジン回転数よりも予め定めた値以上高い状態で予め定めた時間以上経過したことを電子制御ユニット１０Ａが検知した場合に、制御信号ＤＵＴＹの演算を一旦リセットしてから通常の制御を行うものとした点を特徴としている。

尚、この場合、電子制御ユニット１０Ａにおける演算のリセットは、例えばリセットがなかった場合の目標エンジン回転数と最大実際のエンジン回転数の差に対し、３分の２以下の回転数差となる最大実際のエンジン回転数に抑えられるタイミングで行うように設定しておけば、負荷抜けによるエンジン回転数の過剰な上昇を回避しながら、短時間で目標エンジン回転数に収束しやすいものとなる。

図２は、この電子制御ユニット１０Ａによる制御手順をフローチャートで示したものである。Ｓ１〜Ｓ４までは従来の制御と同様であるが、検知している実際のエンジン回転数が目標エンジン回転数を所定レベル以上超えた状態が所定時間以上続いたか否かを判定し（Ｓ５）、ＹＥＳであれば制御演算をリセット（Ｓ６）してからリターンし、ＮＯであればリターンにより通常の制御に戻るようになっており、過負荷状態が続いて制御演算が蓄積した状態で負荷が急に抜けた場合であっても、エンジン回転数の過剰な急上昇を最小限に抑えることを可能としている。

図３は、本実施の形態のエンジン回転数制御装置におけるハード構成・ソフト構成と同様にして実際に作成したエンジン回転数制御装置をエンジン試験ベンチで過負荷状態を再現し、その状態で瞬時に負荷を抜いた場合の実際のエンジン回転数と制御信号ＤＵＴＹレベルの推移を記録したグラフを示すものである。

このグラフから分かるように、本実施の形態の電子制御ユニット１０Ａによる制御では、エンジン過負荷状態で制御演算が蓄積した状態で負荷が抜けた際に、スロットルバルブが戻らないことでエンジン回転数の上昇を誘発しているものの、前述のような制御を実行したことにより、これと同様のハード構成・条件で実施した図４の従来例によるグラフと比べて、エンジン回転数の上昇における最大値が大きく抑えられているとともに、過剰な高回転状態からの回復時間も顕著に短縮されたものとなっている。

以上、述べたように、電子的制御手段がスロットル開閉手段に出力して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、過負荷状態が続いた後に負荷が急に低下した場合でもエンジン回転数の過剰な急上昇を最小限に抑えられるようになった。

２ 吸気通路、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

Claims (3)

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開閉手段を備えており、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を生成してスロットル開閉手段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、前記電子的制御手段は、前記実際のエンジン回転数が前記目標エンジン回転数を所定レベル以上超えた状態で所定時間経過したのを検知することにより蓄積した前記演算を一旦リセットしてから通常のエンジン回転数制御を行うことを特徴とするエンジン回転数制御装置。
2. 前記演算のリセットは、該リセットがなかった場合の目標エンジン回転数と最大実際のエンジン回転数の差に対し、少なくとも３分の２以下の差となる最大実際のエンジン回転数に抑えるタイミングで行われ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。
3. 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または２に記載したエンジン回転数制御装置。