JP6752178B2 - エンジン回転数制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、冷態時においてもエンジン回転数を適正に制御することが可能なエンジン回転数制御装置に関する。

エンジン回転数を制御するエンジン回転数制御装置は、目標エンジン回転数と実際のエンジン回転数との偏差を算出し、該偏差量に応じてエンジン回転数を増減させるパラメータ、例えば、燃料噴射量を変化させ、実際のエンジン回転数を目標エンジン回転数に一致させるフィードバック制御を実行する。

上記したフィードバック制御の代表的な手法として、ＰＩＤ制御が広く知られている。ＰＩＤ制御は、目標値と実際値の偏差に比例して機器に入力される制御信号を変化させる比例動作（Ｐ動作）と、該偏差の時間積分値に比例して入力信号を変化させる積分動作（Ｉ動作）と、該偏差の時間微分値に比例して入力信号を変化させる微分動作（Ｄ動作）とから構成され、これらの各動作は、ＰＩＤゲインに従って実行される。

上記したＰＩＤ制御をエンジンの回転数制御装置に適用する場合、エンジンの動作がエンジンの冷暖態状態に影響を受けることから、エンジンの温度に応じて補正係数を設定し、予め設定されたＰＩＤゲインに該補正係数を乗じて補正し、補正されたＰＩＤゲインをエンジン回転数制御に適用することで、エンジンの温度に応じた制御を行い、エンジン回転数の安定性を向上させることが提案されている（例えば、特許文献１を参照。）。

また、エンジンの冷暖態状態を検出し、より細かくエンジン回転数制御装置のＰＩＤ制御に反映させるため、エンジンの潤滑油温度に加え、冷却水温度も検出し、該潤滑油温度と該冷却水温度との温度偏差に対応する補正係数を算出し、該補正係数をＰＩＤゲインに乗じてＰＩＤゲインを補正し、エンジン回転数制御に適用することも試みられている（例えば、特許文献２を参照。）。

特開２００９−０３６１８０号公報 特開２０１０−２２２９８９号公報

上記した特許文献１、２に記載されたエンジン回転数制御装置によれば、エンジンの冷暖態状態をエンジン回転数のＰＩＤ制御に反映させることで、冷態時におけるエンジン回転数制御をある程度安定させることが可能となる。しかし、冷態時におけるエンジンの回転数制御においては、上記した特許文献１、２に記載された技術によってもエンジン回転数が安定せず、上記対策でも必ずしも十分とはいえない場合があった。

出願人が、冷態時のエンジン回転数制御の安定性をさらに図るべく鋭意研究を行った結果、燃料噴射量の調量を燃料噴射ポンプのラックの動作により行う場合には、当該ラックの動作応答性がエンジンの冷暖態状態の影響を受け、エンジン回転数の安定性を乱す要因になっていることが判明した。

本発明は、上記事実に鑑みなされたものであり、その主たる技術課題は、エンジンの冷暖態状態に係わらず、エンジンの回転数を目標のエンジン回転数に速やかに収束させることができるエンジン回転数制御装置を提供することにある。

上記主たる技術課題を解決するため、本発明によれば、エンジンの回転数を検出するエンジン回転数検出手段と、エンジンの冷却水の温度を検出する冷却水温度検出手段と、燃料噴射ポンプのラック位置を検出するラック位置検出手段と、エンジンの潤滑油温度を検出する潤滑油温検出手段と、を少なくとも備えたエンジンのエンジン回転数制御装置において、
該エンジン回転数制御装置は、
目標エンジン回転数を算出し、該目標エンジン回転数とエンジン回転数検出手段により検出されたエンジン回転数とのエンジン回転数偏差に基づいて第一のＰＩＤゲインを算出する第一のＰＩＤゲイン算出ステップと、
該第一のＰＩＤゲインを冷却水温度検出手段により検出された冷却水温度に基づく水温補正係数によって補正することにより燃料噴射ポンプの目標ラック位置を算出する目標ラック位置算出ステップと、
該目標ラック位置と該ラック位置検出手段により検出されたラック位置とのラック位置偏差に基づいて第二のＰＩＤゲインを算出する第二のＰＩＤゲイン算出ステップと、
該第二のＰＩＤゲインを該潤滑油温検出手段により検出された潤滑油温度に基づく潤滑油温補正係数によって補正することによりラック制御信号を作成するラック制御信号作成ステップと、を実行し、
該ラック制御信号に基づいて該ラック位置を制御してエンジン回転数を制御するものであって、
該第一のＰＩＤゲインの補正に適用した該水温補正係数を第二のＰＩＤゲインの補正に適用せず、該第二のＰＩＤゲインの補正に適用した該潤滑油温補正係数を第一のＰＩＤゲインの補正に適用しないエンジン回転数制御装置が提供される。

より好ましくは、該潤滑油温検出手段は燃料噴射ポンプに配設され、該燃料噴射ポンプの潤滑油温度を検出する。

本発明によるエンジン回転数制御装置は、目標エンジン回転数を算出し、該目標エンジン回転数とエンジン回転数検出手段により検出されたエンジン回転数とのエンジン回転数偏差に基づいて第一のＰＩＤゲインを算出する第一のＰＩＤゲイン算出ステップと、該第一のＰＩＤゲインを冷却水温度検出手段により検出された冷却水温度に基づく水温補正係数によって補正することにより燃料噴射ポンプの目標ラック位置を算出する目標ラック位置算出ステップと、該目標ラック位置と該ラック位置検出手段により検出されたラック位置とのラック位置偏差に基づいて第二のＰＩＤゲインを算出する第二のＰＩＤゲイン算出ステップと、該第二のＰＩＤゲインを該潤滑油温検出手段により検出された潤滑油温度に基づく潤滑油温補正係数によって補正することによりラック制御信号を作成するラック制御信号作成ステップと、を実行し、該ラック制御信号に基づいて該ラック位置を制御してエンジン回転数を制御するものであって、該第一のＰＩＤゲインの補正に適用した該水温補正係数を第二のＰＩＤゲインの補正に適用せず、該第二のＰＩＤゲインの補正に適用した該潤滑油温補正係数を第一のＰＩＤゲインの補正に適用しない。これにより、エンジンの潤滑油温度に基づいてラック位置偏差に基づくＰＩＤゲインを補正してエンジン回転数のＰＩＤ制御に用いることにより、燃料噴射ポンプの目標ラック位置に対するラック位置の追従性を向上させることができ、エンジン回転数の実回転数を目標エンジン回転数に収束させやすくすることができる。

さらに、潤滑油温検出手段を燃料噴射ポンプに配設し、燃料噴射ポンプの潤滑油温度を検出する構成にすることで、燃料噴射ポンプのラックの動作応答性に直接的に影響を与える燃料噴射ポンプの潤滑油温度を、エンジンの実潤滑油温度としてＰＩＤ制御に反映させるので、よりエンジン回転数制御の安定性が図られる。

本発明のエンジン制御装置が適用されるエンジンの概略図である。 図１に示すエンジンに適用される燃料噴射ポンプの斜視図である。 図２に示す燃料噴射ポンプに配設される燃料加圧機構の内部構成を示す概略図である。 本発明に基づいて構成されるエンジン制御装置が実行するエンジン制御の制御フローを示す図である。 図４に示す制御フローを実行する際に参照される第一のゲインマップである。 図４に示す制御フローを実行する際に参照される水温補正マップである。 図４に示す制御フローを実行する際に参照される第二のゲインマップである。 図４に示す制御フローを実行する際に参照される潤滑油温補正マップである。

以下、本発明に基づき構成されたエンジン回転数制御装置について添付図面を参照しながら説明する。

図１には、本実施形態のエンジン回転数制御装置が適用された４気筒のディーゼルエンジン１００の概略図が示されている。このディーゼルエンジン１００は、例えば、乗用農機、乗用芝刈り機等に用いられ、走行用の動力としてだけでなく、搭載された作業機を駆動するための動力源としても利用される。

ディーゼルエンジン１００は、エンジン本体１と、燃料噴射ポンプ２とを少なくとも含み、エンジン本体１には、エンジンの冷却水を冷却するためのラジエータ３が冷却水路３ａ、３ｂを介して接続され、さらに、燃料を貯留する燃料タンク４が、燃料供給路４ａ、燃料噴射ポンプ２、燃料戻り通路４ｂ等を介して接続されて、オーバーフローした燃料は、燃料タンク４に戻される構造となっている。なお、燃料供給路４ａには、燃料噴射ポンプ２に燃料を圧送するためのフィードポンプが配設されている（図示は省略する。）。

エンジン本体１には、４つのシリンダ１１（点線で示す。）が設けられており、各シリンダ１１内には、上下に摺動可能なピストン１２が配設されている。シリンダ１１と、ピストン１２の上面と、図示しないシリンダヘッドによって燃焼室が形成され、該シリンダヘッドには、燃料噴射ノズル１３の先端部が該燃焼室に臨むように配設されており、燃料ポンプ２から供給される燃料が適宜のタイミング、例えば、ピストン１２が圧縮上死点近傍に到達したタイミングで噴射される。ピストン１２の上昇によって圧縮された高温、高圧の燃焼室空間に燃料が供給されると、燃料が自己着火し、ピストン１２を押し下げ、ピストン１２が連結された図示しないクランクシャフトを回転駆動する。エンジン本体１を構成するシリンダブロックには、エンジンの冷却水温度Ｔｗを検出する冷却水温度検出手段（以下「水温センサ」という。）１ａ、及びエンジン本体１内の作動部を潤滑する潤滑油の温度を検出する潤滑油温検出手段（エンジン油温センサ）１ｂが配設され、それぞれ制御手段３０に接続される。なお、上記燃焼室空間には吸気通路、排気通路が接続されるが、本発明においては発明の要部を構成しないため、図示は省略している。

ディーゼルエンジン１００を構成する燃料噴射ポンプ２の概略斜視図を図２に示す。図に示す燃料噴射ポンプ２は、エンジン本体１の図示しないクランクシャフトによってカム軸２１３が回転駆動されることにより、各シリンダ１１に配設された燃料噴射ノズル１３に燃料を圧送する所謂列型の噴射ポンプからなり、主として燃料加圧機構２１と、ガバナ機構２２とを含んで構成される。燃料加圧機構２１及びガバナ機構２２は、それぞれ、ポンプケース２ａ、ガバナケース２ｂにより覆われており、ポンプケース２ａ内には、ディーゼルエンジン１００のシリンダ数と同じ数の燃料加圧機構２１が備えられ、ガバナケース２ｂ内には、燃料加圧機構２１から吐出される燃料を調量するためのガバナ機構２２が配設されている。また、燃料噴射ポンプ２には、燃料噴射ポンプ２内の実潤滑油温度を検出するためのポンプ油温検出手段（以下「ポンプ油温センサ」という。）２３と、燃料噴射ポンプ２のカム軸の回転速度からエンジン回転数を検出するためのエンジン回転数検出手段（以下「エンジン回転数センサ」という。）２４が配設されている。燃料噴射ポンプ２内部の作動部には、図示しない配管によってエンジン本体１の内部を流通する潤滑油が供給され燃料噴射ポンプ２内を潤滑した潤滑油はエンジン本体１に戻される。図２に示す燃料噴射ポンプ２では、説明の都合上、ポンプケース２ａとガバナケース２ｂの一部を切り欠き、燃料噴射ポンプ２内の一部が見えるように記載してある。なお、エンジン回転数センサは、上記した燃料噴射ポンプ２に配設されることに限定されず、エンジン本体１の図示しないクランクシャフトの回転を検出するもの、燃焼によって生じる振動を検出するものなど、周知の検出方法を適宜採用することができる。

図２に加え、図３を参照しながら、上記燃料加圧機構２１について説明する。図３に示すように、該燃料加圧機構２１は、プランジャ２１１、プランジャバレル２１２、カム軸２１３等を含む圧送部と、コントロールスリーブ２１４、コントロールラック（以下「ラック」という。）２１５からなる調量部とから構成される。

該調量部を構成するラック２１５は、ガバナ機構２２に備えられた電気的に作動するラック駆動手段（以下「ラックアクチュエータ」という。）２２１によって操作され、ラックアクチュエータ２２１の進退部材２２２の動作がリンク機構２２３を介してラック２１５の端部に伝達される。リンク機構２２３の下端部２２３ａはガバナケース２ｂ側に設けられる固定軸に軸支されており、リンク機構２２３の上端部２２３ｂは、副リンク２２４を介してラック２１５の端部に軸支されている。ラックアクチュエータ２２１の進退部材２２２の先端部はリンク機構２２３の略中腹部２２３ｃに軸支され、進退部材２２２が進退させられることにより、ラック２１５が図中矢印で示す方向に駆動される。

燃料加圧機構２１は、プランジャバレル２１２に設けられたバレル穴２１２ａに摺動可能に嵌挿された略円筒状のプランジャ２１１を、プランジャ２１１の下方に配設されたカム軸２１３の回転によって上下に摺動させられることで燃料を圧送する。

プランジャ２１１の軸心方向の中途部には、プランジャ２１１と一体となってプランジャ２１１の軸心を中心に回転するコントロールスリーブ２１４が外嵌されており、コントロールスリーブ２１４の外周に設けられたピニオン２１４ａと、プランジャ２１１の軸心方向に対して直交するように配置されるラック２１５とが噛合わされている。そして、ラック２１５は、上記したように、ラックアクチュエータ２２１とリンク機構２２３等を介して連結されており、後述するエンジン回転数制御装置３０からのラック制御信号が駆動デバイス２５に供給されるによってラックアクチュエータ２２１が制御される。

上記したように、ラック２１５を操作することでコントロールスリーブ２１４が回転させられ、プランジャ２１１によって吐出が開始されるタイミングと、吐出が完了するタイミングとを変化させることにより、目標とする燃料噴射を可能にする。ラックアクチュエータ２２１には、図に示すように、ガバナケース２ｂを介して駆動デバイス２５が連結されており、駆動デバイス２５にはラック２１５の作動位置を検出するための図示しないラック位置検出手段（以下「ラックセンサ」という。）及びラックアクチュエータ２２１に所望の駆動電流を供給するドライバ回路等が含まれる。該駆動デバイス２５を作動してラックアクチュエータ２２１の作動量が制御され、ラック２１５を所望の位置に制御することが可能である。なお、ラック２１５によってコントロールスリーブ２１４が回転させられることにより、プランジャ２１１によって燃料の吐出が開始されるタイミング、及び吐出が完了するタイミングが変化する点については、列型燃料噴射ポンプの構成として当業者において極めて周知な技術事項であるため、その詳細については省略する。

ラジエータ３は、ディーゼルエンジン１００によって暖められた冷却水を冷却するいわゆる熱交換器であり、エンジン本体１に配設され図示しないクランクシャフトから取り出された回転駆動力により回転させられる空冷ファン１６の送風によって内部を通過する冷却水の熱交換が実施される。該冷却水は、エンジン本体１に配設された冷却水ポンプ１７によって循環させられるものであり、ラジエータ３によって冷却された後に、エンジン本体１に導く冷却水入口ホース３ａを通って冷却水ポンプ１７を介してエンジン本体１内部の図示しない冷却水通路に送られる。また、エンジン本体１内の該冷却水通路を通って暖められた冷却水は、冷却水ポンプ１７を介して冷却水出口ホース３ｂを通り、ラジエータ３に戻される。

冷却水ポンプ１７には、図示しないサーモスタットが配設され、エンジン本体１が冷暖態状態であるか否かを判断するための閾値となる所定の温度以下である場合は、冷却水をラジエータ３側に流さずにそのままエンジン本体１の冷却水通路に戻すように構成されている。この構成により、ディーゼルエンジン１００が冷態状態である場合には、冷却水が早急に暖められて、暖態状態に速やかに移行され、暖態状態に移行した後は、冷却水温度は一定の温度に維持される。

本実施形態のディーゼルエンジン１００は、概ね以上のように構成されており、ディーゼルエンジン１００に配設されるエンジン回転数制御装置３０が、ディーゼルエンジン１００の冷暖態状態に応じたエンジン回転数の制御を実施する構成について、さらに詳細に説明する。

エンジン回転数制御装置３０は、コンピュータにより構成され、制御プログラムに従って演算処理する中央演算処理装置（ＣＰＵ）と、制御プログラムや後述するマップ等を格納するリードオンリメモリ（ＲＯＭ）と、各検出手段によって検出した検出値、演算結果等を一時的に格納するための読み書き可能なランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）と、入力インターフェース、及び出力インターフェースとを備えている（詳細についての図示は省略する。）。また、エンジン回転数制御装置３０には、上記した水温センサ１ａ、エンジン油温センサ１ｂ、ポンプ油温センサ２３、エンジン回転数センサ２４、駆動デバイス２５、アクセルペダル６等が電気的に接続されている。

ディーゼルエンジン１００のエンジン回転数制御は、エンジン停止状態からオペレータにキーオンされてスタータモータが起動され始動判定エンジン回転数（例えば、９００ｒｐｍ）に達するまでの状態に適用される始動モードと、該始動判定エンジン回転数に達した後の通常運転に適用される運転モードとに分けられる。なお、始動判定エンジン回転数は、一般的に、運転モードにおける目標アイドル回転数よりも高い値に設定され、始動モードにおいてはエンジン回転数のフィードバック制御は実施しない。

エンジン本体１の燃焼室空間には、上記した燃料噴射ノズル１３の近傍に臨むように図示しないグロープラグが配設されており、該オペレータによりキーオンされた場合、エンジン本体１の水温センサ１ａの検出値に応じて、冷暖態状態を判定し、スタータモータによってクランクシャフトが回転させられる前、及び始動開始後の該グロープラグの通電時間が制御される。なお、該グロープラグに対して電力が供給されると、その表面は８００〜９００℃程度まで上昇させられる。

また、該始動モードにおいては、水温センサ１ａの検出値に応じて、燃料噴射時期をピストン１２が上死点に達するよりも所定量早いタイミングに設定すると共に、燃料噴射量の増量も図られる。該グロープラグの通電時間、燃料の噴射開始時期、及び燃料噴射量の増量値は、予め実験により冷却水温、燃料噴射開始時期、燃料噴射量をパラメータとする始動制御マップに規定され（図示は省略する。）、エンジン制御手段３０に記憶した該始動制御マップを適宜参照することにより始動モードにおける始動性の最適化が図られる。該始動判定エンジン回転数は、冷却水温度に応じて変更することができ、冷却水温度が低い程、該始動判定エンジン回転数が高くなるよう設定してもよい。なお、始動モードにおける燃料噴射時期の変更、燃料噴射量の増量は、上記したラック２１５によってコントロールスリーブ２１４を回転させることにより実現される。

オペレータのキーオン動作により始動モードが開始され、エンジン回転数センサ２４から検出される実エンジン回転数Ｎｒが上記した始動判定エンジン回転数に到達すると、該始動モードが完了して、運転モードに移行する。そして、運転モードに移行した後は、実エンジン回転数Ｎｒを目標エンジン回転数Ｎｍに一致させるべく本発明に基づいて構成されたＰＩＤ制御を適用したフィードバック制御が実施される。

図４には、運転モードにおけるエンジン回転数制御の制御フローが示されている。始動モードから運転モードに移行すると、運転状態に応じて算出される目標エンジン回転数Ｎｍと、エンジン回転数センサ２４によって検出される実エンジン回転数Ｎｒとの回転数偏差ΔＮを算出する（ステップＳ１）。目標エンジン回転数Ｎｍは、オペレータが操作するアクセル６の開度、及び作業機の負荷等に応じて算出され設定される。なお、本発明における目標エンジン回転数Ｎｍは、例えば、オペレータが操作しエンジン回転数を設定するためのアクセルレバーやダイヤル等によって設定されてもよく、上記した設定方法には限定されない。

上記したステップＳ１を実行することにより回転数偏差ΔＮが算出されたならば、図５に示すような目標エンジン回転数Ｎｍと、回転数偏差ΔＮとをパラメータとする第一のゲインマップ（ｍａｐ１）を参照する。該第一のゲインマップ（ｍａｐ１）は、予め実験等により設定されるものであり、図５に示すように、目標エンジン回転数ＮｍがＮｍ（０）からＮｍ（ｍａｘ）まで区分され、これに対する回転数偏差ΔＮがΔＮ（ｍｉｎ）からΔＮ（ｍａｘ）まで区分されており、例えば目標エンジン回転数Ｎｍ（ｘ）と回転数偏差ΔＮ（ｘ）に対応した第一のＰＩＤゲイン（Ｋ１ｐ（ｘ），Ｋ１ｉ（ｘ），Ｋ１ｄ（ｘ））が設定されている。すなわち、目標エンジン回転数Ｎｍが設定され、回転数偏差ΔＮが算出されると、第一のゲインマップ（ｍａｐ１）を参照し、目標回転数Ｎｍ、及び回転数偏差ΔＮに対応する第一のＰＩＤゲイン（Ｋ１ｐ，Ｋ１ｉ，Ｋ１ｄ）が算出される（第一のＰＩＤゲイン算出ステップ：ステップＳ２）。なお、ΔＮ（ｍｉｎ）は目標エンジン回転数Ｎｍに対して実エンジン回転数Ｎｒが大幅に上回っている場合（負の値）、ΔＮ（ｍａｘ）は、目標エンジン回転数Ｎｍに対して実エンジン回転数が大幅に下回っている場合（正の値）を想定して設定される。上記した第一のＰＩＤゲインのうち、第一の比例ゲインＫ１ｐは、回転数偏差ΔＮに比例して設定される制御定数であり、第一の積分ゲインＫ１ｉは、回転数偏差ΔＮの時間積分値に比例して設定される制御定数であり、第一の微分ゲインＫ１ｄは、回転数偏差ΔＮの時間微分値に比例して設定される制御定数である。

ステップＳ２を実行することにより第一のＰＩＤゲイン（Ｋ１ｐ，Ｋ１ｉ，Ｋ１ｄ）を算出する一方で、目標ラック位置Ｒｓｅｔを算出するために必要な水温補正係数を算出する。より具体的には、冷却水温度Ｔｗを所定時間毎（例えば、数ｍｓ毎）に検出し（ステップＳ１００）、図６に示すような予め実験等により設定される水温補正マップ（ｍａｐ２）を参照する。水温補正マップ（ｍａｐ２）は、冷却水温ＴｗがＴｗ（０）からＴｗ（ｍａｘ）まで区分され、例えば冷却水温Ｔｗ（ｘ）に対応した水温補正係数（ε１ｐ（ｘ），ε１ｉ（ｘ），ε１ｄ（ｘ））が設定されている。よって、該水温補正マップ（ｍａｐ２）を参照することで、冷却水温Ｔｗに対応する水温補正係数（ε１ｐ，ε１ｉ，ε１ｄ）が算出される（ステップＳ１０１）。

水温補正係数（ε１ｐ，ε１ｉ，ε１ｄ）は、冷却水温Ｔｗが検出される所定時間毎に更新され、冷却水温度Ｔｗの変化に応じてエンジン回転数制御手段３０に記憶される。この水温補正係数（ε１ｐ，ε１ｉ，ε１ｄ）は、エンジンの冷却水温度Ｔｗが低い程、エンジン回転数制御におけるフィードバック制御の追従性が悪化することを考慮して設定される。

第一のＰＩＤゲイン（Ｋ１ｐ，Ｋ１ｉ，Ｋ１ｄ）が算出されたならば、ＰＩＤ合成を実施する。より具体的には、エンジン回転数偏差ΔＮをコントロールラック２１５の位置偏差とする位置偏差量ｅとすると、比例動作に対応するラック制御量はｕ１（ｐ）＝Ｋ１ｐ・ｅと表され、積分動作に対応するラック制御量はｕ１（ｉ）＝Ｋ１ｉ∫ｅｄｔと表され、微分動作に対応するラック制御量はｕ１（ｄ）＝Ｋ１ｄ・ｄｅ／ｄｔと表される。そして、各ラック制御量に水温補正係数（ε１ｐ，ε１ｉ，ε１ｄ）を乗じることで、目標ラック位置Ｒｓｅｔを算出するためのＰＩＤ合成が以下の式（１）のように実施される（ステップＳ３）。

ＰＩＤ合成＝ε１ｐ・ｕ１（ｐ）＋ε１ｉ・ｕ１（ｉ）−ε１ｄ・ｕ１（ｄ）
・・・（１）

上記の式（１）により、ＰＩＤ合成を実施したならば、上記したエンジン回転数偏差ΔＮを解消するためのラック２１５の目標位置となる目標ラック位置Ｒｓｅｔが以下の式（２）に基づいて算出される（目標ラック位置算出ステップ：ステップＳ４）。
Ｒｓｅｔ＝α・［式（１）］＋Ｒｉｄｌ ・・・（２）

上記した式（２）のうち、αは、ＰＩＤ合成（式（１））により求められたＰＩＤゲインを、ラック２１５が目標とすべき目標ラック位置Ｒｓｅｔに置き換えるための係数であり、使用する燃料噴射ポンプ２の特性等により適宜設定される数値である。また、Ｒｉｄｌは、アイドル運転時を想定した基準となるアイドルラック基準位置である。該目標ラック位置Ｒｓｅｔの算出にアイドルラック基準位置Ｒｉｄｌが導入されていることで、始動モードから運転モードに移行した場合の繋がりが良くなり、大きな回転変動を抑制することができる。なお、本実施形態では、上記した式（２）により目標ラック位置Ｒｓｅｔを算出するに際し、アイドルラック基準位置Ｒｉｄｌを使用したが、本発明はこれに限定されるわけではなく、制御性を考慮して適宜別の値を使用することも除外しない。例えばエンジン温度が低い場合や、始動モードから運転モードに移行した場合に回転数偏差が大きい場合は、アイドルラック基準位置Ｒｉｄｌよりも大きな値が設定されるようにしてもよい。

ステップＳ４にて目標ラック位置Ｒｓｅｔが算出されたならば、次に、燃料噴射ポンプ２の駆動デバイス２５に備えられたラックセンサ（図示は省略する。）により現在の実ラック位置Ｒｒを検出し、目標ラック位置Ｒｓｅｔと実ラック位置Ｒｒとのラック偏差ΔＲを算出する（ステップＳ５）。

ステップＳ５を実行することによりラック偏差ΔＲを算出したならば、第二のゲインマップ（ｍａｐ３）を参照する。該第二のゲインマップ（ｍａｐ３）は、予め実験等により設定されるものであり、図７に示すように、目標ラック位置ＲｓｅｔがＲｓｅｔ（０）からＲｓｅｔ（ｍａｘ）まで区分され、これに対するラック位置偏差ΔＲがΔＲ（ｍｉｎ）からΔＲ（ｍａｘ）まで区分されており、例えば目標ラック位置Ｒｓｅｔ（ｘ）とラック位置偏差ΔＲ（ｘ）に対応した第二のＰＩＤゲイン（Ｋ２ｐ（ｘ），Ｋ２ｉ（ｘ），Ｋ２ｄ（ｘ））が設定されている。すなわち、目標ラック位置Ｒｓｅｔが設定され、ラック位置偏差ΔＲが算出されると、第二のゲインマップ（ｍａｐ３）を参照し、目標ラック位置Ｒｓｅｔ、及びラック位置偏差ΔＲに対応する第二のＰＩＤゲイン（Ｋ２ｐ，Ｋ２ｉ，Ｋ２ｄ）が算出される（第二のＰＩＤゲイン算出ステップ：ステップＳ６）。なお、上記した第二のＰＩＤゲインのうち、第二の比例ゲインＫ２ｐは、ラック位置偏差ΔＲに比例して設定される制御定数であり、第二の積分ゲインＫ２ｉは、ラック位置偏差ΔＲの時間積分値に比例して設定される制御定数であり、第二の微分ゲインＫ２ｄは、ラック位置偏差ΔＮの時間微分値に比例して設定される制御定数である。

ステップＳ６を実行することにより第二のＰＩＤゲイン（Ｋ２ｐ，Ｋ２ｉ，Ｋ２ｄ）が算出される一方で、最終的なラック制御信号Ｒｆｓｅｔを算出するために必要な潤滑油温補正係数を算出する。本実施形態では、エンジンの潤滑油温として燃料噴射ポンプ２に配設されたポンプ油温センサ２３によって検出されるポンプ油温Ｔｐを使用する。ポンプ油温Ｔｐを所定時間毎（例えば、数ｍｓ毎）に検出し（ステップＳ２００）、図８に示すような予め実験等により設定される潤滑油温補正マップ（ｍａｐ４）を参照する。潤滑油温補正マップ（ｍａｐ４）は、ポンプ油温Ｔｐ（０）からＴｐ（ｍａｘ）まで区分されポンプ油温Ｔｐ（ｘ）に対応する潤滑油温補正係数（ε２ｐ（ｘ），ε２ｉ（ｘ），ε２ｄ（ｘ））が設定されている。よって、該潤滑油温補正マップ（ｍａｐ４）を参照することで、検出されたポンプ油温Ｔｐに対応する、第二のＰＩＤゲインのそれぞれ（Ｋ２ｐ，Ｋ２ｉ，Ｋ２ｄ）を補正するための潤滑油温補正係数（ε２ｐ，ε２ｉ，ε２ｄ）が算出される（ステップＳ２０１）。

本実施形態では、潤滑油温補正係数を算出するための潤滑油温度として、燃料噴射ポンプ２のポンプ油温センサ２３から検出される値を使用したが、本発明はこれに限定されず、エンジン本体１に配設されるエンジン油温センサ１ｂによって検出される潤滑油の温度を使用することもできる。ただし、燃料噴射ポンプ２のラック２１５の作動状態をエンジン回転数制御により正確に反映させるためには、ラック２１５に近い温度を検出するポンプ油温Ｔｐを使用することが好ましい。

潤滑油温補正係数（ε２ｐ，ε２ｉ，ε２ｄ）は、ポンプ油温Ｔｐが検出される所定時間毎に随時更新され、ポンプ油温Ｔｐの変化に応じてエンジン回転数制御手段３０に記憶される。この潤滑油温補正係数（ε２ｐ，ε２ｉ，ε２ｄ）は、燃料噴射ポンプ２の潤滑油温度が低い程、潤滑油の粘度が高いことから、ラック２１５の作動抵抗が大きくなり、フィードバック制御の追従性が悪化することを考慮して設定される。

上記した第二のＰＩＤゲイン（Ｋ２ｐ，Ｋ２ｉ，Ｋ２ｄ）が算出されることで、ラック２１５の目標ラック位置Ｒｓｅｔと実ラック位置Ｒｒとの位置偏差量をｅ’とすると、比例動作に対応するラック制御量はｕ２（ｐ）＝Ｋ２ｐ・ｅ’と表され、積分動作に対応するラック制御量ｕ２（ｉ）＝Ｋ２ｉ∫ｅ’ｄｔと表され、微分動作に対応するラック制御量はｕ２（ｄ）＝Ｋ２ｄ・ｄｅ’／ｄｔと表される。そして、各ラック制御量に、上記した潤滑油温補正係数（ε２ｐ，ε２ｉ，ε２ｄ）を乗じて補正するＰＩＤ合成を以下の式（３）のように実施する（ステップＳ７）。

ＰＩＤ合成＝ε２ｐ・ｕ２（ｐ）＋ε２ｉ・ｕ２（ｉ）−ε２ｄ・ｕ２（ｄ）
・・・（３）

上記の式（３）により、ＰＩＤ合成を実施したならば、上記したラック位置偏差ΔＲを解消するためのラック２１５の最終的な目標位置となるラック制御信号Ｒｆｓｅｔが以下の式（４）に基づいて作成される（ラック制御信号作成ステップ：ステップＳ８）。
Ｒｆｓｅｔ＝β・［式（３）］＋Ｒｉｄｌ ・・・（４）

上記した式（４）のうち、βは、上記の式（３）のＰＩＤ合成により求められたゲインを、ラック２１５の最終的なラック制御信号Ｒｆｓｅｔに置き換えるための係数であり、使用する燃料噴射ポンプ２の特性等により適宜設定される係数である。また、Ｒｉｄｌは、アイドル運転時に適用される基準となるラック２１５のアイドルラック基準位置である。

上記した式（４）によりラック制御信号Ｒｆｓｅｔが算出されたならば、エンジン回転数制御手段３０からラック制御信号Ｒｆｓｅｔが駆動デバイス２５に供給され、ラック制御信号Ｒｆｓｅｔに応じた駆動電流がラックアクチュエータ２２１に供給されラック２１５位置が制御される。

運転モードが実行されている間は、図４に示す制御フローを繰り返し実行する。これにより、第一のＰＩＤゲイン算出ステップ、目標ラック位置算出ステップ、第二のＰＩＤゲイン算出ステップ、ラック制御信号作成ステップと、を順に実行し、作成されたラック制御信号に基づいて該ラック位置を制御して、エンジン回転数が目標エンジン回転数に収束するようにフィードバック制御される。

本発明は、上記した実施形態に限定されず、本発明の技術的範囲に含まれる限り、種々の実施形態を想定することができる。例えば、上記実施形態では、第一のゲインマップ（ｍａｐ１）、第二のゲインマップ（ｍａｐ３）、水温補正マップ（ｍａｐ３）、潤滑油温補正マップ（ｍａｐ４）については、それぞれ一つのマップを使用するように説明したが、必ずしも一つのマップでエンジン回転数制御を実行することに限定されず、それぞれのマップに関し、冷態時用のマップ、暖態時用のマップを作成して運転状態に応じて使い分けるようにしても良い。そうすることで、エンジンの冷暖態状態に対応してより細やかにエンジン回転数制御を実行することが可能になり、エンジン回転数をより速やかに目標エンジン回転数に収束させることが可能になる。

また、上記した実施形態では、第一のＰＩＤゲイン、第二のＰＩＤゲイン、水温補正係数、潤滑油温補正係数を算出するに際し、予めそれぞれの値を算出するためのマップを作成しておき、各マップを参照することで各数値を算出するようにしていたが、必ずしも予めマップを作成し、各マップを参照することに限定されない。例えば、各マップを区分するパラメータを変数とする演算式を作成しておき、該演算式に基づき各数値を算出するようにしてもよい。特に、水温補正係数、潤滑油温補正係数は補正係数を算出するためのパラメータが一つであることから、該補正係数を算出するための演算式を設定しやすく、演算式によって補正係数を設定できれば、エンジン回転数制御装置のメモリ容量を節約することができる。

上記した実施形態では、第一のＰＩＤゲインを冷却水温度Ｔｗに基づいて補正することにより燃料噴射ポンプ２の目標ラック位置Ｒｓｅｔを算出するようにしたが、本発明は、必ずしも、冷却水温度Ｔｗのみに基づいて第一のＰＩＤゲインを補正することに限定されない。エンジン回転数を制御する際に参照されるパラメータとしては、種々のパラメータが知られており、該冷却水温度に加え、例えば、エンジン本体の潤滑油温度、シリンダ内に吸入される吸気の温度、大気圧、燃料タンク内の燃料温度等に基づいて補正することを含んでもよい。

上記した第一のＰＩＤゲインと同様に、第二のＰＩＤゲインについても、該潤滑油温検出手段により検出された実潤滑油温のみに基づいて補正することに限定されず、潤滑油温に基づいて補正することに加え、エンジン本体の冷却水温度、シリンダ内に吸入される吸気の温度、大気圧、燃料タンク内の燃料温度等に基づいてさらに補正することを含んでもよい。

１：エンジン本体
１ａ：冷却水温度検出手段（水温センサ）
１ｂ：潤滑油温検出手段（エンジン油温センサ）
２：燃料噴射ポンプ
２ａ：ポンプケース
２ｂ：ガバナケース
３：ラジエータ
３ａ：冷却水入口ホース
３ｂ：冷却水出口ホース
４：燃料タンク
４ａ：燃料供給路
４ｂ：燃料戻り通路
６：アクセル
１１：シリンダ
１２：ピストン
１３：燃料噴射ノズル
２１：燃料加圧機構
２１１：プランジャ
２１２：プランジャバレル
２１３：カム軸
２１４：コントロールスリーブ
２１５：コントロールラック（ラック）
２２：ガバナ機構
２２１：ラック駆動手段（ラックアクチュエータ）
２２２：ロッド
２２３：リンク機構
２２４：副リンク
２３：潤滑油温検出手段（ポンプ油温センサ）
２４：エンジン回転数検出手段（エンジン回転数センサ）
２５：駆動デバイス
１００：ディーゼルエンジン

Claims (2)

1. エンジンの回転数を検出するエンジン回転数検出手段と、エンジンの冷却水の温度を検出する冷却水温度検出手段と、燃料噴射ポンプのラック位置を検出するラック位置検出手段と、エンジンの潤滑油温度を検出する潤滑油温検出手段と、を少なくとも備えたエンジンのエンジン回転数制御装置において、
   該エンジン回転数制御装置は、
   目標エンジン回転数を算出し、該目標エンジン回転数とエンジン回転数検出手段により検出されたエンジン回転数とのエンジン回転数偏差に基づいて第一のＰＩＤゲインを算出する第一のＰＩＤゲイン算出ステップと、
   該第一のＰＩＤゲインを冷却水温度検出手段により検出された冷却水温度に基づく水温補正係数によって補正することにより燃料噴射ポンプの目標ラック位置を算出する目標ラック位置算出ステップと、
   該目標ラック位置と該ラック位置検出手段により検出されたラック位置とのラック位置偏差に基づいて第二のＰＩＤゲインを算出する第二のＰＩＤゲイン算出ステップと、
   該第二のＰＩＤゲインを該潤滑油温検出手段により検出された潤滑油温度に基づく潤滑油温補正係数によって補正することによりラック制御信号を作成するラック制御信号作成ステップと、を実行し、
   該ラック制御信号に基づいて該ラック位置を制御してエンジン回転数を制御するものであって、
   該第一のＰＩＤゲインの補正に適用した該水温補正係数を第二のＰＩＤゲインの補正に適用せず、該第二のＰＩＤゲインの補正に適用した該潤滑油温補正係数を第一のＰＩＤゲインの補正に適用しないエンジン回転数制御装置。
2. 該潤滑油温検出手段は燃料噴射ポンプに配設され、該燃料噴射ポンプの潤滑油温度を検出する、請求項１に記載のエンジン回転数制御装置。