JPH0734925A - エンジンの回転数制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 始動時のエンジン回転数の立上がり時に発生
し易いオーバーシュートに起因する不快なエンジン運転
音の発生を抑制することのできるエンジンの回転数制御
装置を提供する。 【構成】 エンジンの回転数制御装置は、前記エンジン
の回転数が所定値に到達したか否かを判別する回転数判
別手段と、この回転数判別手段によって判別された前記
エンジンの回転数が所定値以下のとき、前記目標回転数
を強制的に低回転数に設定すると共に前記エンジンの回
転数が前記所定値を越えた後は前記目標回転数を前記低
回転数から緩やかに復帰させる回転数設定手段とを備
え、前記燃料制御手段は、この回転数設定手段によって
設定された前記目標回転数にしたがって前記アクチュエ
ータの前記動作位置を制御する。したがって、始動時の
オーバーシュートによる一時的な高い響きのエンジン運
転音の発生を抑制できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は始動等のエンジン回転の
立ち上がり時のいわゆるオーバーシュートを抑制するよ
うにしたエンジンの回転数制御装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】この種のエンジンの回転数制御装置とし
て、目標回転数とエンジン回転数との差に応じた電圧に
比例、積分、微分（ＰＩＤ）演算を施し、演算した結果
にしたがって燃料噴射装置やスロットル制御装置等の燃
料供給量を制御する技術が従来より知られている。

【０００３】ところで、燃料供給量の増減とエンジン回
転数の変化との関係は一定ではなく、以下の特性を有す
る。エンジン回転数が低い場合は燃料供給量の増減に対
して回転数の変化幅は大きく、その時間遅れも大きい。
したがって、制御の安定性を確保するためには微分増幅
および比例増幅を低くするのが望ましい。エンジンの回
転数が高い場合は燃料供給量の増減に対してエンジン回
転数の変化幅は小さく、その時間遅れも小さい。したが
って、比例、積分、微分の各増幅率を高めて過渡特性
（瞬時変動率、整定時間）を改善するのが望ましい。こ
の改善策として、本出願人は特開平３−１１１４１号公
報に示すようにエンジンの回転数に応じてＰＩＤ演算の
各係数の一部または全部を可変するようにしたものをす
でに提案している。この方法によればエンジンの低速回
転時には、比例、積分、微分動作の係数を小さくして安
定性の高い制御を行ない、高速回転時には各係数を大き
くして過渡特性に優れた制御を行なうことができる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、この種
のエンジン回転数制御装置においては、始動時にエンジ
ンの回転数が予め設定した目標回転数に立ち上がる際に
図２に示すようにいわゆるオーバーシュートが発生し易
い。そして、このオーバーシュートが発生するとエンジ
ン運転音が一時的に高い響きになるため、エンジンの設
置場所によってはこれが不快音となり周囲環境に違和感
を与えていた。

【０００５】本発明はこのような事情に鑑み、始動時の
エンジン回転数の立上がり特性を改善して不快なエンジ
ン運転音の発生を抑制できるエンジンの回転数制御装置
を提供することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記目的を解決するため
に本発明のエンジンの回転数制御装置は、エンジンの目
標回転数を設定する目標回転数設定手段と、前記エンジ
ンの回転数を検出する回転数検出手段と、前記エンジン
に動作位置に応じた燃料を供給するアクチュエータと、
前記回転数検出手段によって検出される前記エンジンの
回転数と前記目標回転数設定手段によって設定された前
記目標回転数に基づいて、前記アクチュエータの動作位
置を制御する燃料制御手段とを備えたエンジンの回転数
制御装置において、前記エンジンの回転数が所定値に到
達したか否かを判別する回転数判別手段と、この回転数
判別手段によって判別された前記エンジンの回転数が所
定値以下のとき、前記目標回転数を強制的に低回転数に
設定すると共に前記エンジンの回転数が前記所定値を越
えた後は前記目標回転数を前記低回転数から緩やかに復
帰させる回転数設定手段とを備え、前記燃料制御手段
は、この回転数設定手段によって設定された前記目標回
転数にしたがって前記アクチュエータの前記動作位置を
制御するように構成した。

【０００７】

【作用】本発明のエンジンの回転数制御装置は、目標回
転数設定手段によりエンジンの目標回転数を設定し、回
転数検出手段により前記エンジンの回転数を検出し、ア
クチュエータにより前記エンジンに動作位置に応じた燃
料を供給し、前記回転数検出手段によって検出される前
記エンジンの回転数と前記目標回転数設定手段によって
設定された前記目標回転数に基づいて、燃料制御手段に
より前記アクチュエータの動作位置を制御する際に、回
転数判別手段により前記エンジンの回転数が所定値に到
達したか否かを判別し、この回転数判別手段によって判
別された前記エンジンの回転数が所定値以下のとき、回
転数設定手段により前記目標回転数を強制的に低回転数
に設定すると共に前記エンジンの回転数が前記所定値を
越えた後は前記目標回転数を前記低回転数から緩やかに
復帰させ、前記燃料制御手段は、この回転数設定手段に
よって設定された前記目標回転数にしたがって前記アク
チュエータの前記動作位置を制御する。

【０００８】

【実施例】本発明のエンジンの回転数制御装置の実施例
を図面に基づいて説明する。図１および図２はエンジン
の回転数制御装置１０の電気的構成を示す回路図であ
る。回転数制御装置１０はエンジンの目標回転数を電圧
信号ｅｃとして出力する目標回転数設定部２０と、エン
ジン始動時の始動回転数を設定する始動回転数設定部３
０と、回転数検出器５８から出力されるエンジン回転数
に比例する周期のパルス信号Ｐｎを電圧信号ｅｎに変換
する周波数電圧変換回路（Ｆ／Ｖ変換回路）６９と、前
述の目標回転数あるいは始動回転数とエンジン回転数と
の差に応じてアクチュエータ５７ａの動作位置を制御す
るＰＩＤ（比例積分微分）回路４０とを備える。始めに
これら各部の構成をその動作に基づいて説明する。

【０００９】まず、目標回転数設定部２０では目標回転
数設定器６２で設定された目標回転数に相当する電圧信
号ｅｓが重畳回路２３で信号処理されると電圧信号ｅｃ
になり、ＰＩＤ回路４０の一方の入力端子４０ａに入力
される。ＰＩＤ回路４０の他方の入力端子４０ｂにはエ
ンジン回転数に相当する電圧信号ｅｎが入力される。こ
の電圧信号ｅｎは前述したように回転数検出器５８から
出力されるエンジン回転数に比例する周期のパルス信号
Ｐｎを周波数電圧変換回路（Ｆ／Ｖ変換回路）６９によ
ってパルス信号Ｐｎの周期に応じた電圧値に変換するこ
とで形成される。

【００１０】ＰＩＤ回路４０は重畳回路２３の電圧信号
ｅｃとエンジン回転数を示す電圧信号ｅｎの差にしたが
って比例、積分、微分の各演算を実行し、演算後の出力
電圧ｅｏをＰＷＭ（パルス幅変調）変換回路５６に出力
する。ＰＩＤ回路４０は演算増幅器８４、この演算増幅
器８４の出力端子８４ｄと反転入力端子８４ｅとの間に
設けられた積分回路９０、反転入力端子８４ｅに一端が
接続された入力抵抗器９１および反転入力端子８４ｅに
一端が接続された微分回路９２から構成される。積分回
路９０はコンデンサ９０ａおよびこのコンデンサ９０ａ
に並列接続されたコンデンサ９０ｂと抵抗器９０ｃの直
列回路から構成される。微分回路９２はコンデンサ９２
ａおよび抵抗器９２ｂの直列回路で構成される。

【００１１】ＰＷＭ変換回路５６は次段のパワートラン
ジスタＴｒをスイッチング動作させることによってスロ
ットル制御装置５７のソレノイド式アクチュエータ５７
ａを駆動する。このアクチュエータ５７ａの駆動により
エンジン５５の燃料供給量は増減し、エンジン５５の回
転数が制御される。このパワートランジスタＴｒはＮＰ
Ｎ型のもので、そのベースＢはＰＷＭ変換回路５６の出
力に接続され、コレクタＣはアクチュエータ５７ａとダ
イオードＤの並列回路の一端に接続され、エミッタＥは
接地される。

【００１２】アクチュエータ５７ａの動作位置はアクチ
ュエータ位置検出器６０で検出され、その出力信号６０
ａは検出回路６１でアクチュエータ５７ａの動作位置を
示す電圧信号ｅａに変換される。この電圧信号ｅａはコ
ンデンサ６２ａと抵抗器６２ｂからなる微分回路６２で
微分されるとアクチュエータ５７ａの動作位置の変化
（動作速度）を示す信号となり、この動作位置の変化を
示す信号は演算増幅器（オペアンプ）６３で構成される
電圧フォロア回路を介して重畳回路２３に入力される。
ここで、検出回路６１ではアクチュエータ５７ａが燃料
噴射量の増量側に変位していると、そのアクチュエータ
５７ａの位置を検出するアクチュエータ位置検出器６０
からの出力信号６０ａに基づいて電圧信号ｅａが高くな
るように構成されている。

【００１３】重畳回路２３は演算増幅器７３と、この演
算増幅器７３の出力端子７３ｂと反転入力端子７３ｃと
の間に接続された抵抗器６４と、この抵抗器６４の両端
に接続された抵抗器６５および可変インピーダンス素子
６６の直列回路と、更にこの反転入力端子７３ｃに一端
が接続された入力抵抗器６７とこの入力抵抗器６７と並
列に接続された位相進み回路６８を備える。この位相進
み回路６８はコンデンサ６８ａと抵抗器６８ｂの直列回
路で構成される。また、抵抗器６７の他端には演算増幅
器６３の出力端子６３ｂが接続され、演算増幅器７３の
非反転入力端子７３ｄには目標回転数設定器６２の電圧
信号ｅｓが入力されている。したがって、反転入力端子
７３ｃに前述の微分された電圧信号ｅａが入力されてい
ない状態では重畳回路２３の電圧信号ｅｃは目標回転数
設定器６２の電圧信号ｅｓと同じで、アクチュエータ５
７ａの動作位置が燃料の増量側へ移動した場合は微分回
路６２からの入力により重畳回路２３の電圧信号ｅｃは
電圧信号ｅｓより低い電圧となり、燃料の減量側に移動
したときは前記電圧ｅｓより高い電圧となるように構成
されている。

【００１４】また、演算増幅器７３のフィードバック抵
抗として作用する可変インピーダンス素子６６にはフォ
トＦＥＴ６６ａが用いられる。フォトＦＥＴ６６ａのソ
ースおよびドレインは演算増幅器７３の出力端子７３ｂ
と抵抗器６５の一端にそれぞれ接続されている。フォト
ＦＥＴ６６ａとアイソレーションカップリングされる発
光ダイオード７８には、抵抗器７９を介してエンジン回
転数に相当する電圧信号ｅｎに比例する電流が供給され
る。フォトＦＥＴ６６ａの抵抗値は発光ダイオード７８
に供給される電流値が増すと逆比例して小さくなるの
で、エンジン回転数が高くなるとフォトＦＥＴ６６ａの
抵抗値は小さくなって演算増幅器７３のフィードバック
抵抗値は下がる。

【００１５】重畳回路２３の出力端子２３ａとＰＩＤ回
路４０の入力端子４０ａの間には抵抗器Ｒ５、コンデン
サＣ５からなる時定数回路３３が設けられている。した
がって、電圧信号ｅｃが後述する始動時の目標回転数
（＝通常運転時の目標回転数よりも低く設定される）か
ら通常運転時の目標回転数に切り替わっても時定数Ｃ５
Ｒ５の立上がり特性で緩やかに移行する。また、抵抗器
Ｒ５とコンデンサＣ５の間のライン３３ｂとコンパレー
タ３５の出力端子３５ｃとの間には２個直列にダイオー
ド３８が接続されている。コンパレータ３５はオペアン
プから構成されており、その反転入力端子３５ａには抵
抗器Ｒ６、Ｒ７で分圧される電圧、すなわちエンジンが
始動できたか否かを判別する回転数に相当する基準電圧
ｖｓが印加されている。本実施例では始動できたかどう
かを判別する回転数を５００ｒｐｍに設定し、この回転
数５００ｒｐｍに相当する基準電圧ｖｓになるように抵
抗器Ｒ６／Ｒ７の分圧比が決められている。また、非反
転入力端子３５ｂには前述のＦ／Ｖ変換回路６９が接続
されている。したがって、Ｆ／Ｖ変換回路６９からの電
圧信号ｅｎが基準電圧ｖｓを越えていない時にはコンパ
レータ３５の出力信号はＬレベルとなるので、ダイオー
ド３８は順バイアスされて導通する。この２個直列に接
続されたダイオード３８の順方向降下電圧Ｖｄ（シリコ
ンダイオードの場合、約０．７Ｖ × ２＝ 約１．４Ｖ
）はＰＩＤ回路４０の入力端子４０ａを一定電圧にク
ランプすることになり、この電圧Ｖｄは始動回転数６０
０ｒｐｍに相当する（６００〜１０００ｒｐｍ位に設定
するのが好ましい）。エンジン５５の回転数が上がる
と、Ｆ／Ｖ変換回路６９からの電圧信号ｅｎが基準電圧
ｖｓを越えるようになり、このときコンパレータ３５の
出力はＨレベルとなるのでダイオード３８は逆バイアス
されて非導通になる。したがって、重畳回路２３の電圧
信号ｅｃはダイオード３８の順方向降下電圧Ｖｄにクラ
ンプされることなくそのままＰＩＤ回路４０の入力端子
４０ａに入力される。このとき、ダイオード３８は非導
通状態になるので、電圧信号ｅｃはコンパレータ３５か
ら遮断される。このとき、入力端子４０ａの電圧は前述
した時定数回路３３の立上がり特性にしたがって通常運
転時の目標回転数に対応する電圧までゆっくりと上昇す
る。

【００１６】つぎに、上記構成を有する回転数制御装置
１０の動作について説明する。検出回路６１の電圧信号
ｅａは、前述したように微分回路６２で微分されるとア
クチュエータ５７ａの動作位置の変化（動作速度）に相
当する電圧を示すことになる。この微分された電圧信号
ｅａは位相進み回路６８で位相補償されると、重畳回路
２３の演算増幅器７３の反転入力端子７３ｃに入力され
る。演算増幅器７３の非反転入力端子７３ｄには目標回
転数設定器６２の電圧信号ｅｓが入力されるが、この電
圧信号ｅｓに微分かつ位相進み補償がなされた電圧信号
ｅａが演算増幅器７３で重畳されて増幅される。したが
って、重畳回路２３から出力される電圧信号ｅｃはアク
チュエータ５７ａの位置の変化を含む目標回転数を示す
ことになる。

【００１７】重畳回路２３にはフィードバック抵抗とし
て作用するフォトＦＥＴ６６ａからなる可変インピーダ
ンス６６が設けられているので、エンジン５５の回転数
が低い場合にはＦ／Ｖ変換回路６９の電圧信号ｅｎが低
くなり、発光ダイオード７８には僅かの電流しか供給さ
れないため、フォトＦＥＴ６６ａの抵抗値Ｒｘは極めて
大きな値になる。このとき、演算増幅器７３の増幅率Ｇ
は、抵抗器６４、６５、６７の抵抗値をそれぞれＲ１、
Ｒ２、Ｒ３とすると、ほぼＲ１／Ｒ３となる。一方、エ
ンジン５５の回転数が高い場合には、Ｆ／Ｖ変換回路６
９の電圧信号ｅｎが高くなり、発光ダイオード７８には
大きな電流が供給されるため、フォトＦＥＴ６６ａの抵
抗値Ｒｘは極めて小さな値（ほぼ「０」オーム）とな
る。このとき、演算増幅器７３の増幅率ＧはほぼＲ１・
Ｒ２／Ｒ３（Ｒ１＋Ｒ２）となる。すなわち、増幅率Ｇ
はエンジン５５の回転数によってＲ１・Ｒ２／Ｒ３（Ｒ
１＋Ｒ２）からＲ１／Ｒ３まで連続的に変化することに
なる。

【００１８】したがって、エンジン５５の回転数が低く
回転数制御の応答性が遅い場合には演算増幅器７３の増
幅率Ｇを上げて、アクチュエータ５７ａの位置の変化を
示す電圧信号ｅａの目標回転数の電圧信号ｅｓに対する
重畳度を増やしてアクチュエータ５７ａの制動を強く
し、アクチュエータ５７ａの動きを遅くして安定性を図
る。一方、エンジン５５の回転数が高く回転数制御の応
答性が早い場合には増幅率Ｇを下げて回転数の低い場合
よりも電圧信号ｅｓに対する重畳度を減らしてアクチュ
エータ５７ａの動きを速くして追従性の向上を図る。

【００１９】また、始動時には、Ｆ／Ｖ変換回路６９か
らの電圧信号ｅｎがエンジンが始動できたか確認できる
５００ｒｐｍに相当する電圧Ｖｓになるまでは、前述し
たようにコンパレータ３５の出力がＬレベルに維持され
ることによって目標回転数が通常運転時の目標回転数よ
りもずっと低い値に抑えられる。そして、エンジンの回
転数が５００ｒｐｍを越えることによって電圧Ｖｓを越
えると、目標回転数は目標回転数設定器６２で設定され
た電圧信号ｅｓとアクチュエータ５７ａの位置変化を示
す電圧信号ｅａから定まる値に切替えられるが、その目
標回転数の急激な変化は時定数回路Ｃ５Ｒ５によって緩
和される。このように、始動時には通常運転時の目標回
転数よりもずっと低い回転数を目標にエンジン５５の回
転数制御を行ない、エンジンの回転数が設定値以上とな
ることによって始動したことが確認された後は目標回転
数を緩やかに上昇させていく。したがって、図３の実線
ａに示すようにオーバーシュートの発生を抑制すること
ができる。図３の破線ｂはこのときの目標回転数を示
す。したがって、オーバーシュートの発生により始動時
に一時的に高い響きのエンジンの運転音が発生するとい
ったような問題を解消することが容易となる。

【００２０】尚、上記実施例は本発明の範囲を逸脱しな
い限りにおいて、種々の変更が可能なのは勿論である。

【００２１】

【発明の効果】以上示したように本発明のエンジンの回
転数制御装置によれば、始動時のエンジン回転数の制御
を、始動後の前記目標回転数に較べて強制的に低く設定
された回転数を目標として行ない、始動が確認された後
に目標回転数を緩やかに通常の運転状態に復帰させてい
くように構成したので、エンジンの回転数の立上がり時
に発生し易い、いわゆるオーバーシュートを効果的に抑
制することができる。したがって、オーバーシュートに
よる一時的な高い響きのエンジン運転音の発生を抑制し
て周囲環境に及ぼす悪影響を極力低減することができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施例のエンジンの回転数制御装置１０の電気
的構成を示す回路図である。

【図２】図１につづくエンジンの回転数制御装置１０の
電気的構成を示す回路図である。

【図３】エンジン回転数の始動時の立上がり特性を示す
説明図である。

【符号の説明】

１０… エンジンの回転数制御装置 ２０… 目標回転数設定部 ２３… 重畳回路 ３０… 始動回転数設定部 ４０… ＰＩＤ回路 ６９… 周波数電圧変換回路（Ｆ／Ｖ変換回路）

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 エンジンの目標回転数を設定する目標回
   転数設定手段と、 前記エンジンの回転数を検出する回転数検出手段と、 前記エンジンに動作位置に応じた燃料を供給するアクチ
   ュエータと、 前記回転数検出手段によって検出される前記エンジンの
   回転数と前記目標回転数設定手段によって設定された前
   記目標回転数に基づいて、前記アクチュエータの動作位
   置を制御する燃料制御手段とを備えたエンジンの回転数
   制御装置において、 前記エンジンの回転数が所定値に到達したか否かを判別
   する回転数判別手段と、 この回転数判別手段によって判別された前記エンジンの
   回転数が所定値以下のとき、前記目標回転数を強制的に
   低回転数に設定すると共に前記エンジンの回転数が前記
   所定値を越えた後は前記目標回転数を前記低回転数から
   緩やかに復帰させる回転数設定手段とを備え、 前記燃料制御手段は、この回転数設定手段によって設定
   された前記目標回転数にしたがって前記アクチュエータ
   の前記動作位置を制御するように構成したことを特徴と
   するエンジンの回転数制御装置。
2. 【請求項２】 前記目標回転数設定手段は前記目標回転
   数に応じた直流電圧を前記目標回転数の設定信号として
   出力する出力ラインを設け、 この出力ラインと前記回転数判別手段の出力端子との間
   に前記出力ラインから前記回転数判別手段に順方向に接
   続されるダイオードを設け、 前記回転数判別手段によって前記エンジン回転数が所定
   値以下であると判別されているとき、前記出力ラインに
   出力される目標回転数の設定信号を前記ダイオードの順
   方向降下電圧によって決定される電圧に保持することに
   より前記目標回転数を強制的に低くするように構成した
   ことを特徴とする請求項１記載のエンジンの回転数制御
   装置。
3. 【請求項３】 前記出力ラインに時定数回路を設け、前
   記出力ラインの電圧変化を緩和することを特徴とする請
   求項２記載のエンジンの回転数制御装置。