JP2010222989A - エンジン回転数制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】エンジンの冷暖態状態を正確に把握できて、エンジン回転数の安定性を向上できるエンジン回転数制御装置を提供することを目的とする。
【解決手段】潤滑油温度センサ１１ａと、冷却水温度センサ１７ａと、エンジン回転数センサ２ｂと、を備えるエンジン１００のエンジン回転数制御装置５０において、エンジン回転数制御装置５０は、目標回転数に対して、目標回転数と実回転数との回転数偏差毎にＰＩＤゲインを定めたゲインマップ２００と、潤滑油温度と冷却水温度との温度偏差毎に補正係数を定めた補正マップ３００と、を備え、潤滑油温度センサ１１ａにより検出された潤滑油温度と、冷却水温度センサ１７ａにより検出された冷却水温度との温度偏差に対応する補正係数を補正マップ３００から呼出して、ゲインマップ２００から呼出されたＰＩＤゲインと乗じた値を用いてＰＩＤ制御を行なうようにした。
【選択図】図５

Description

本発明は、エンジン回転数を制御するエンジン回転数制御装置の技術に関する。

エンジン回転数を制御するエンジン回転数制御装置は、エンジンの目標回転数と実回転数との偏差を算出し、偏差量に応じて入力信号を変化させるフィードバック制御を行なうものが知られている。フィードバック制御とは、出力信号に応じて入力信号を変化させる信号経路が構成された制御システムをいい、ＰＩＤ制御はその代表的な制御手法である。

ＰＩＤ制御は、目標値と実際値との偏差に比例して入力信号を変化させる比例動作と、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とからなり、これらの各動作は予め設定されたＰＩＤゲインに従って行なうものとされる。

このようなＰＩＤ制御を用いたエンジン回転数制御装置では、エンジンの潤滑油温度等に応じた補正係数をＰＩＤゲインに乗じて制御を行なうことで、細やかな制御を可能とし、エンジン回転数の安定性を向上させたものがあった（例えば特許文献１参照。）。

特開２００９−３６１８０号公報

しかし、潤滑油の温度が十分に低い状態にある場合は潤滑油の粘度が高く、その後、エンジンの運転によって潤滑油が暖められると粘度は低下するために、エンジンの冷暖態状態をより正確に把握するとともに、潤滑油の粘度変化を加味した制御を行なうことによってエンジン回転数の安定性を向上させたいとの要望があった。

本発明は、このような問題を解決すべくなされたものであり、エンジンの冷暖態状態を正確に把握できて、潤滑油の粘度変化を加味した制御を行なうことによってエンジン回転数の安定性を向上できるエンジン回転数制御装置を提供することを目的とする。

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。

即ち、請求項１においては、潤滑油温度センサと、冷却水温度センサと、エンジン回転数センサと、を備えるエンジンのエンジン回転数の制御を行なうエンジン回転数制御装置において、
前記エンジン回転数制御装置は、エンジンの目標回転数に対して、前記目標回転数と実回転数との回転数偏差毎にＰＩＤゲインを定めたゲインマップと、
エンジンの潤滑油温度とエンジンの冷却水温度との温度偏差毎に補正係数を定めた補正マップと、を備え、
前記潤滑油温度センサにより検出された潤滑油温度と、前記冷却水温度センサにより検出された冷却水温度との温度偏差に対応する補正係数を前記補正マップから呼出して、
前記ゲインマップから呼出されたＰＩＤゲインと乗じた値を用いてＰＩＤ制御を行なうものである。

請求項２においては、前記補正マップは、エンジン冷態時に用いる冷態用補正マップと、
エンジン暖態時に用いる暖態用補正マップと、からなり、
前記潤滑油温度センサにより検出された潤滑油温度が所定の冷態時温度以下である場合は、前記冷態用補正マップから補正係数を呼出し、
所定の暖態時温度以上である場合は、前記暖態用補正マップから補正係数を呼出して、
前記ゲインマップから呼出されたＰＩＤゲインと乗じた値を用いてＰＩＤ制御を行なうものである。

請求項３においては、潤滑油温度センサと、燃料温度センサと、エンジン回転数センサと、を備えるエンジンのエンジン回転数の制御を行なうエンジン回転数制御装置において、
前記エンジン回転数制御装置は、エンジンの目標回転数に対して、前記目標回転数と実回転数との回転数偏差毎にＰＩＤゲインを定めたゲインマップと、
エンジンの潤滑油温度とエンジンの燃料温度との温度偏差毎に補正係数を定めた補正マップと、を備え、
前記潤滑油温度センサにより検出された潤滑油温度と、前記燃料温度センサにより検出された燃料温度との温度偏差に対応する補正係数を前記補正マップから呼出して、
前記ゲインマップから呼出されたＰＩＤゲインと乗じた値を用いてＰＩＤ制御を行なうものである。

請求項４においては、前記補正マップは、エンジン冷態時に用いる冷態用補正マップと、
エンジン暖態時に用いる暖態用補正マップと、からなり、
前記潤滑油温度センサにより検出された潤滑油温度が所定の冷態時温度以下である場合は、前記冷態用補正マップから補正係数を呼出し、
所定の暖態時温度以上である場合は、前記暖態用補正マップから補正係数を呼出して、
前記ゲインマップから呼出されたＰＩＤゲインと乗じた値を用いてＰＩＤ制御を行なうものである。

請求項５においては、潤滑油温度センサと、冷却水温度センサと、燃料温度センサと、エンジン回転数センサと、を備えるエンジンのエンジン回転数の制御を行なうエンジン回転数制御装置において、
前記エンジン回転数制御装置は、エンジンの目標回転数に対して、前記目標回転数と実回転数との回転数偏差毎にＰＩＤゲインを定めたゲインマップと、
エンジンの潤滑油温度とエンジンの冷却水温度との温度偏差に対して、エンジンの潤滑油温度とエンジンの燃料温度との温度偏差毎に補正係数を定めた補正マップと、を備え、
前記潤滑油温度センサにより検出された潤滑油温度と、前記冷却水温度センサにより検出された冷却水温度との温度偏差、ならびに前記潤滑油温度センサにより検出された前記潤滑油温度と前記燃料温度センサにより検出された燃料温度との温度偏差に対応する補正係数を前記補正マップから呼出して、
前記ゲインマップから呼出されたＰＩＤゲインと乗じた値を用いてＰＩＤ制御を行なうものである。

請求項６においては、吸気温度センサと、エンジン回転数センサと、を備えるエンジンのエンジン回転数の制御を行なうエンジン回転数制御装置において、
前記エンジン回転数制御装置は、エンジンの目標回転数に対して、前記目標回転数と実回転数との回転数偏差毎にＰＩＤゲインを定めたゲインマップと、
エンジンの吸気温度毎に補正係数を定めた寒冷用補正マップと、
エンジンの吸気温度毎に補正係数を定めた温暖用補正マップと、を備え、
前記吸気温度センサにより検出された吸気温度が所定の寒冷空気温度以下である場合は、前記寒冷用補正マップから補正係数を呼出し、
所定の温暖空気温度以上である場合は、前記温暖用補正マップから補正係数を呼出して、
前記ゲインマップから呼出されたＰＩＤゲインと乗じた値を用いてＰＩＤ制御を行なうものである。

本発明の効果として、以下に示すような効果を奏する。

請求項１に記載の発明によれば、エンジンの潤滑油と冷却水の温度偏差から正確にエンジンの冷暖態状態が把握できて、潤滑油の粘度変化を加味した制御を行なうことで、エンジン回転数の安定性を向上することができる。

請求項２に記載の発明によれば、エンジンの潤滑油と冷却水の温度偏差から正確にエンジンの冷暖態状態が把握できて、エンジンが冷態状態または暖態状態である場合に潤滑油の粘度変化を加味した制御を行なうことで、エンジン回転数の安定性を向上することができる。

請求項３に記載の発明によれば、エンジンの潤滑油と燃料の温度偏差から正確にエンジンの冷暖態状態が把握できて、潤滑油の粘度変化を加味した制御を行なうことで、エンジン回転数の安定性を向上することができる。

請求項４に記載の発明によれば、エンジンの潤滑油と燃料の温度偏差から正確にエンジンの冷暖態状態が把握できて、エンジンが冷態状態または暖態状態である場合に潤滑油の粘度変化を加味した制御を行なうことで、エンジン回転数の安定性を向上することができる。

請求項５に記載の発明によれば、エンジンの潤滑油と冷却水の温度偏差ならびに潤滑油と燃料の温度偏差からより正確にエンジンの冷暖態状態が把握できて、潤滑油の粘度変化を加味した制御を行なうことで、エンジン回転数の安定性を向上することができる。

請求項６に記載の発明によれば、エンジンの吸気温度からエンジンの始動時の潤滑油粘度が把握できて、潤滑油の粘度変化を加味した制御を行なうことで、エンジン回転数の安定性を向上することができる。

エンジンとその近傍に配置される部材の構成を示す概略図。 （Ａ）燃料噴射ポンプの構成を示す概略図。（Ｂ）燃料噴射ポンプの燃料の圧送ならびに調量を示す図。 ゲインマップを示す図。 潤滑油と冷却水の温度偏差毎に定めた補正マップを示す図。 制御フローを示す図。 （Ａ）潤滑油と冷却水の温度偏差毎に定めた冷態用補正マップを示す図。（Ｂ）潤滑油と冷却水の温度偏差毎に定めた暖態用補正マップを示す図。 潤滑油と燃料の温度偏差毎に定めた補正マップを示す図。 （Ａ）潤滑油と燃料の温度偏差毎に定めた冷態用補正マップを示す図。（Ｂ）潤滑油と燃料の温度偏差毎に定めた暖態用補正マップを示す図。 潤滑油と冷却水の温度偏差に対して、潤滑油と燃料の温度偏差毎に定めた補正マップを示す図。 （Ａ）エンジンの吸気温度毎に定めた寒冷用補正マップを示す図。（Ｂ）エンジンの吸気温度毎に定めた温暖用補正マップを示す図。

まず、図１、図２を用いて、エンジン１００と、その近傍に配置される部材について説明するとともに、エンジン１００が冷態状態から暖態状態へ移行する際に、潤滑油の粘度変化がエンジン回転数の安定性に及ぼす影響と、潤滑油や冷却水、燃料のそれぞれについての温度の変化についてを説明する。

図１に示すエンジン１００は、圧縮された空気に燃料を供給することで燃焼させて、その膨張エネルギーから回転動力を得るディーゼルエンジンとされる。エンジン１００は、主にエンジン主体部１と、燃料噴射ポンプ２とから構成されて、その近傍には、エンジン１００によって暖められた冷却水を冷却するためのラジエータ３や、燃料が貯えられる燃料タンク４等が配置されている。

エンジン主体部１は、主にシリンダブロック１１やシリンダヘッド１２等の本体部と、ピストン１３やクランク軸１４等の運動部とからなり、シリンダブロック１１に設けられたシリンダ穴と、該シリンダ穴に摺動可能に内設されたピストン１３と、該ピストン１３に対向するように配置されたシリンダヘッド１２とで燃焼室を構成している。そして、シリンダヘッド１２には燃料噴射ノズル１５が設けられており、燃焼室内に燃料を適宜供給可能としている。

また、ピストン１３は、図示しないコネクティングロッドによってクランク軸１４と連動連結されており、ピストン１３の摺動によってクランク軸１４は回転駆動される。

このような構成により、まず、ピストン１３をシリンダヘッド１２側へ摺動させることで燃焼室内の空気を圧縮し、圧縮されて高温、高圧となった空気に燃料噴射ノズル１５から燃料を供給することによって燃焼室内で燃焼させることが可能となる。そして、この燃焼による膨張エネルギーがピストン１３を反シリンダヘッド１２側へ摺動させることで、クランク軸１４を回転させる回転動力が得られるものとされる。

燃料噴射ポンプ２は、燃料噴射ノズル１５へ燃料を圧送するものであり、図２（Ａ）に示すように、主にプランジャ２１やプランジャバレル２２、カム軸２３等の圧送部と、コントロールスリーブ２４やコントロールラック２５、アクチュエータ２６等の調量部とから構成される。燃料噴射ポンプ２は、プランジャバレル２２に設けられたバレル穴２２ｂに摺動可能に嵌挿された略円筒形状のプランジャ２１を、該プランジャ２１の下方に横設されたカム軸２３の回転によって摺動させることで、燃料を圧送可能としている。

また、プランジャ２１の軸心方向（図示上下方向）の中途部には該プランジャ２１と一体となって、プランジャ２１の軸心を中心に回転可能とするコントロールスリーブ２４が外嵌されており、該コントロールスリーブ２４の外周に設けられたピニオン２４ａと、プランジャ２１の軸心方向に対して直交するように配置されたコントロールラック２５のラック２５ａとが噛合されている。なお、コントロールラック２５は、アクチュエータ２６と連動連結されており、後述するエンジン回転数制御装置５０からの制御信号によって可動可能とされる。

燃料の圧送は、図２（Ｂ）に示すように、軸心方向（図示上下方向）へ摺動されるプランジャ２１によって、プランジャバレル２２に設けられたポート穴２２ａを塞ぐことで開始される。つまり、プランジャ２１が上方向へ摺動されてもプランジャバレル２２のバレル穴２２ｂに充填された燃料は、ポート穴２２ａが連通している状態では溢流するために圧送されず、ポート穴２２ａがプランジャ２１によって塞がれると、バレル穴２２ｂ内の燃料の圧力が上昇して圧送が開始される。

また、燃料の調量は、プランジャ２１がポート穴２２ａを塞ぐ時期と再び連通する時期とを調節することで可能とされる。つまり、プランジャ２１の上端面とその下方には、該プランジャ２１の軸心方向に対してそれぞれ所定の角度となるように切欠２１ａ・２１ｂが穿設されているために、プランジャ２１を、その軸心を中心として回転させることでポート穴２２ａを塞ぐ時期と連通する時期とを調節できて、圧送される燃料の調量を可能としている。

このような構成により、プランジャ２１を軸心方向（図示上下方向）へ摺動させることで、燃料を燃料噴射ノズル１５に圧送することが可能となる。そして、アクチュエータ２６がコントロールラック２５を介してコントロールスリーブ２４ならびにプランジャ２１を回転させることで、燃料噴射ノズル１５に圧送される燃料を調量できて、エンジン回転数を変更することが可能となる。

なお、コントロールラック２５やプランジャ２１等の可動部は、潤滑油によって潤滑されているために、エンジン回転数制御装置５０がアクチュエータ２６に制御信号を出力して該アクチュエータ２６がコントロールラック２５等を介してプランジャ２１を回転させる際に、潤滑油の粘度が制御応答性に影響を及ぼす場合があった。つまり、潤滑油は、潤滑油温度が低い場合は粘度が高く、潤滑油温度が高い場合では粘度が低いために、潤滑油の温度によってプランジャ２１の回転に抵抗差が生じることとなり、制御応答性に影響を及ぼし、エンジン回転数が不安定になる場合があった。

ラジエータ３は、エンジン１００によって暖められた冷却水を冷却する熱交換器であり、本実施形態ではエンジン１００に設けられた空冷ファン１６からの送風によって、冷却が行われる空冷式ラジエータとされる。冷却水は、ラジエータ３によって冷却された後に、冷却水入口ホース３ａによってエンジン１００まで送られて、エンジン１００に設けられた冷却水ポンプ１７によってシリンダブロック１１やシリンダヘッド１２の内部に設けられた冷却水通路に送られる。そして、シリンダブロック１１やシリンダヘッド１２によって暖められた冷却水は、冷却水出口ホース３ｂを通って再びラジエータ３に戻される。

なお、冷却水ポンプ１７には、冷却水温度が所定の温度以下の場合に冷却水をラジエータ３に戻さずに、再びシリンダブロック１１やシリンダヘッド１２の冷却水通路に送り返すサーモスタット１７ｂが設けられている。そのため、エンジン１００が冷態状態である場合においても冷却水を早急に暖めることができて、エンジン１００が素早く暖態状態へ移行できるように構成されている。

このような構成により、エンジン１００が始動直後の冷態状態から暖態状態へ移行する遷移状態にある場合においては、エンジン１００から受ける熱によって、冷却水は徐々に暖められていくことになる。そして、冷却水が所定の温度以上となると、冷却水はサーモスタット１７ｂによってラジエータ３へ戻されるようになり、エンジン１００とラジエータ３を循環することとなる。その後、エンジン１００が遷移状態を経て暖態状態となると、冷却水がエンジン１００から受ける熱とラジエータ３等から放出される熱とが平衡状態となるために、冷却水の温度は一定となる。

つまり、エンジン１００が始動直後の冷態状態から暖態状態へ移行する遷移状態にある場合においては、エンジン１００内部を流れる冷却水の温度は徐々に上昇していき、その後、暖態状態となると一定の温度で飽和されて安定することとなる。

燃料タンク４は、エンジン１００に供給される燃料を貯えるものである。燃料は、フィードポンプ５によって加圧された後に、燃料入口ホース４ａによって燃料噴射ポンプ２まで送られて、該燃料噴射ポンプ２により各燃料噴射ノズル１５まで圧送される。

なお、フィードポンプ５から燃料噴射ポンプ２まで送られた燃料のうち、燃料噴射ノズル１５へ圧送される燃料は一部であり、残りの燃料は燃料出口ホース４ｂによって燃料タンク４へ戻される。また、燃料噴射ポンプ２から燃料噴射ノズル１５まで圧送された燃料のうち、燃焼室内へ供給される燃料も一部であって、残りの燃料は燃料出口ホース４ｂに合流して燃料タンク４へ戻されることとなる。

このような構成により、エンジン１００が始動直後の冷態状態から暖態状態へ移行する遷移状態にある場合においては、圧送のための圧力上昇による昇温やエンジン１００から受ける熱によって、燃料は徐々に暖められていくことになる。そして、エンジン１００が遷移状態を経て暖態状態となると、圧送のための圧力上昇による昇温やエンジン１００から受ける熱と燃料タンク４等から放出される熱とが平衡状態となるために、燃料の温度は一定となる。

つまり、エンジン１００が始動直後の冷態状態から暖態状態へ移行する遷移状態にある場合においては、燃料噴射ポンプ２へ供給される燃料の温度は徐々に上昇していき、その後、暖態状態となると一定の温度で飽和されて安定することとなる。

また、エンジン１００の内部に貯えられる潤滑油は、冷態状態から暖態状態へ移行する遷移状態にある場合においては、例えばエンジン１００のクランク軸１４を軸支する軸受けや燃料噴射ポンプ２の可動部等を潤滑するとともに、ピストン１３等の高温部品に供給されて冷却を行なうために、これらから熱を受けて徐々に暖められていくことになる。そして、エンジン１００が暖態状態となると、エンジン１００から受ける熱と冷却水等へ放出される熱とが平衡状態となるために、潤滑油の温度は一定となる。

つまり、エンジン１００が始動直後の冷態状態から暖態状態へ移行する遷移状態にある場合においては、潤滑油の温度は徐々に上昇していき、その後、暖態状態となると一定の温度で飽和されて安定することとなる。

このような、潤滑油の温度を計測するための潤滑油温度センサ１１ａは、シリンダブロック１１に備えられ、冷却水の温度を計測するための冷却水温度センサ１７ａは、冷却水ポンプ１７に備えられている。また、燃料の温度を計測するための燃料温度センサ２ａならびにエンジン１００のエンジン回転数を計測するためのエンジン回転数センサ２ｂは、それぞれ燃料噴射ポンプ２に備えられて、該エンジン回転数センサ２ｂは、カム軸２３の回転数を計測することでエンジン回転数が把握される構成となっている。そして、これらの温度センサ１１ａ・１７ａ・２ａやエンジン回転数センサ２ｂによる計測結果は、エンジン回転数制御装置５０へ時々刻々と送られる。

次に、正確にエンジン１００の冷暖態状態を把握して、潤滑油と冷却水の温度偏差毎に定めた補正マップ３００を用いることで、最適なエンジン回転数の制御を行なう本発明の第一実施形態に係るエンジン回転数制御装置５０について説明する。

まず、エンジン１００の潤滑油温度ならびに冷却水温度を計測することによって、エンジン回転数制御装置５０が正確にエンジン１００の冷暖態状態を把握する構成について説明する。

エンジン１００を長時間運転停止していた後に始動させる場合、エンジン１００の潤滑油ならびに冷却水は共に冷えた状態にあり、その温度はエンジン１００の周囲温度と同じとなっている。この状態からエンジン１００を始動させると、上述したように潤滑油ならびに冷却水は徐々に暖められていくことになるが、冷却水の温度上昇は潤滑油の温度上昇より早いとされている。これは、上述したサーモスタット１７ｂの効果や互いの熱容量の差から生じるものであり、従って、このときの潤滑油温度をＴｏ１、冷却水温度をＴｗ１とすると下記の式で表すことができる。
Ｔｏ１−Ｔｗ１＜０

つまり、エンジン１００が始動直後の冷態状態から暖態状態へ移行する遷移状態においては、冷却水の温度は潤滑油の温度より高く、換言すると、冷却水の温度が潤滑油の温度より高い場合は、エンジン１００が暖気途中にあることを示している。

このように、潤滑油の温度や冷却水の温度をそれぞれ計測して温度偏差を算出することによって、その偏差量からエンジン１００の冷暖態状態を正確に把握することが可能となる。

次に、エンジン回転数制御装置５０が、エンジン１００の冷暖態状態に応じて、潤滑油の粘度変化を加味した制御を行なう構成について説明する。

エンジン回転数を制御するエンジン回転数制御装置５０は、前述した潤滑油温度センサ１１ａや冷却水温度センサ１７ａ、エンジン回転数センサ２ｂ、アクセルペダル等のエンジン回転数設定手段６と電気的に接続されて、これらからの電気信号に基づいて制御信号を作成し、アクチュエータ２６等に出力するものとされる。なお、本発明に係るエンジン回転数制御装置５０は、エンジン回転数設定手段６により任意に設定された目標回転数と実回転数との偏差を算出して、該偏差量に応じて入力信号を変化させるフィードバック制御を行なうものであり、その制御手法にはＰＩＤ制御が用いられている。

ＰＩＤ制御を用いたエンジン回転数制御装置５０では、エンジン１００の目標回転数と実回転数との回転数偏差に比例して入力信号を変化させる比例動作が行なわれる。このときのアクチュエータ２６によるコントロールラック２５の制御操作量ｕと、目標回転数と実回転数の回転数偏差をコントロールラック２５の位置偏差とした位置偏差量ｅとの関係は、ｕ＝Ｋｐ・ｅと表される。なお、Ｋｐは比例ゲインと呼ばれる制御定数である。

また、目標回転数と実回転数との回転数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では、コントロールラック２５の制御操作量ｕは、ｕ＝Ｋｉ∫ｅｄｔと表される。なお、Ｋｉは積分ゲインと呼ばれる制御定数である。

そして、目標回転数と実回転数との回転数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では、コントロールラック２５の制御操作量ｕは、ｕ＝Ｋｄ・ｄｅ／ｄｔと表される。なお、Ｋｄは微分ゲインと呼ばれる制御定数である。

エンジン回転数制御装置５０には、比例ゲインＫｐや積分ゲインＫｉ、微分ゲインＫｄなどのＰＩＤゲインが、目標回転数に対して、目標回転数と実回転数との回転数偏差毎にそれぞれ設定されて記憶されている。具体的には目標回転数をＮｍ、実回転数をＮｒ、目標回転数Ｎｍと実回転数Ｎｒとの回転数偏差をΔＮとすると、図３に示すように、目標回転数Ｎｍが回転数Ｎｍ（０）から回転数Ｎｍ（ｍａｘ）まで区分され、これに対する回転数偏差ΔＮが偏差ΔＮ（ｍｉｎ）から偏差ΔＮ（ｍａｘ）まで区分されて、それぞれに対応するＰＩＤゲインが設定されたゲインマップ２００として記憶されている。

更に、エンジン回転数制御装置５０には、潤滑油の粘度変化を加味した制御を行なうための補正係数が、潤滑油の温度と冷却水の温度との温度偏差毎に設定されて記憶されている。具体的には潤滑油温度をＴｏ、冷却水温度をＴｗ、潤滑油温度Ｔｏと冷却水温度Ｔｗとの温度偏差をΔＴｏｗとすると、図４に示すように、潤滑油の温度Ｔｏと冷却水の温度Ｔｗとの温度偏差ΔＴｏｗ毎に補正係数（εｐ、εｉ、εｄ）が設定された補正マップ３００として記憶されている。

このような構成により、図５に示すように、例えばエンジン回転数設定手段６によりエンジン１００に対して目標回転数Ｎｍ（ｘ）が設定されると、目標回転数Ｎｍ（ｘ）とエンジン回転数センサ２ｂにより計測された実回転数Ｎｒとの回転数偏差ΔＮ（ｘ）が算出されて（Ｓ１１０）、目標回転数Ｎｍ（ｘ）と回転数偏差ΔＮ（ｘ）に対応するＰＩＤゲインがゲインマップ２００から呼出される（Ｓ１２０）。更に、潤滑油温度センサ１１ａにより計測された潤滑油温度Ｔｏ（ｘ）と冷却水温度センサ１７ａにより計測された冷却水温度Ｔｗ（ｘ）との温度偏差ΔＴｏｗ（ｘ）が算出されて（Ｓ１３０）、該温度偏差ΔＴｏｗ（ｘ）に対応する補正係数が補正マップ３００から呼出される（Ｓ１４０）。

そして、ステップＳ１２０にて呼出されたＰＩＤゲインとステップＳ１４０にて呼出された補正係数とを乗じた値を用いて制御信号を作成し（Ｓ１５０）、アクチュエータ２６に出力することで、制御応答性に影響を与える潤滑油の粘度変化を加味した最適な制御が実現されて、エンジン回転数の安定性を向上させることが可能となる。

なお、第二実施形態として図６に示すように、補正マップはエンジン１００の冷態状態においてのみ補正を行なう冷態用補正マップ３１０と、暖態状態においてのみ補正を行なう暖態用補正マップ３２０とからなり、潤滑油の温度が所定の冷態時温度より低い場合は冷態用補正マップ３１０を用いて制御を行ない、潤滑油の温度が所定の暖態時温度より高い場合は暖態用補正マップ３２０を用いて制御を行なうものとしても良い。また、冷態用補正マップ３１０と暖態用補正マップ３２０のいずれかのみを備えるものとすることも可能である。

次に、正確にエンジン１００の冷暖態状態を把握して、潤滑油と燃料の温度偏差毎に定めた補正マップ４００を用いることで、最適なエンジン回転数の制御を行なう本発明の第三実施形態に係るエンジン回転数制御装置５０について説明する。

まず、エンジン１００の潤滑油温度ならびに燃料温度を計測することによって、エンジン回転数制御装置５０が正確にエンジン１００の冷暖態状態を把握する構成について説明する。

エンジン１００を長時間運転停止していた後に始動させる場合、エンジン１００の潤滑油ならびに燃料は共に冷えた状態にあり、その温度はエンジン１００の周囲温度と同じとなっている。この状態からエンジン１００を始動させると、上述したように潤滑油ならびに燃料は徐々に暖められていくことなるが、このときの燃料の温度上昇は潤滑油の温度上昇よりも早いとされる。従って、このときの潤滑油温度をＴｏ１、燃料温度をＴｆ１とすると下記の式で表すことができる。
Ｔｏ１−Ｔｆ１＜０

つまり、エンジン１００が始動直後の冷態状態から暖態状態へ移行する遷移状態においては、燃料の温度は潤滑油の温度より高く、換言すると、燃料の温度が潤滑油の温度より高い場合は、エンジン１００が暖気途中にあることを示している。

このように、潤滑油の温度や燃料の温度をそれぞれ計測して温度偏差を算出することによって、その偏差量からエンジン１００の冷暖態状態を正確に把握することが可能となる。

次に、エンジン回転数制御装置５０が、エンジン１００の冷暖態状態に応じて、潤滑油の粘度変化を加味した制御を行なう構成について説明する。

エンジン回転数を制御するエンジン回転数制御装置５０は、前述した潤滑油温度センサ１１ａや燃料温度センサ２ａ、エンジン回転数センサ２ｂ、アクセルペダル等のエンジン回転数設定手段６と電気的に接続されて、入力された電気信号に基づいて制御信号を作成し、アクチュエータ２６等に出力するものとされる。

エンジン回転数制御装置５０には、比例ゲインＫｐや積分ゲインＫｉ、微分ゲインＫｄなどのＰＩＤゲインが、目標回転数に対して、目標回転数と実回転数との回転数偏差毎にそれぞれ設定されて記憶されている。具体的には図３に示すように、目標回転数Ｎｍが回転数Ｎｍ（０）から回転数Ｎｍ（ｍａｘ）まで区分され、これに対する回転数偏差ΔＮが偏差ΔＮ（ｍｉｎ）から偏差ΔＮ（ｍａｘ）まで区分されて、それぞれに対応するＰＩＤゲインが設定されたゲインマップ２００として記憶されている。

更に、エンジン回転数制御装置５０には、潤滑油の粘度変化を加味した制御を行なうための補正係数が、潤滑油の温度と冷却水の温度との温度偏差毎に設定されて記憶されている。具体的には潤滑油温度をＴｏ、燃料温度をＴｆ、潤滑油温度Ｔｏと燃料温度Ｔｆとの温度偏差をΔＴｏｆとすると、図７に示すように、潤滑油の温度Ｔｏと燃料の温度Ｔｆとの温度偏差ΔＴｏｆ毎に補正係数（εｐ、εｉ、εｄ）が設定された補正マップ４００として記憶されている。

このような構成により、例えばエンジン回転数設定手段６によりエンジン１００に対して目標回転数Ｎｍ（ｘ）が設定されると、目標回転数Ｎｍ（ｘ）とエンジン回転数センサにより計測された実回転数Ｎｒとの回転数偏差ΔＮ（ｘ）が算出されて、目標回転数Ｎｍ（ｘ）と回転数偏差ΔＮ（ｘ）に対応するＰＩＤゲインがゲインマップ２００から呼出される。更に、潤滑油温度センサ１１ａにより計測された潤滑油温度Ｔｏ（ｘ）と燃料温度センサ２ａにより計測された燃料温度Ｔｆ（ｘ）との温度偏差ΔＴｏｆ（ｘ）が算出されて、該温度偏差ΔＴｏｆ（ｘ）に対応する補正係数が補正マップ４００から呼出される。

そして、この呼出されたＰＩＤゲインと呼出された補正係数とを乗じた値を用いて制御信号を作成し、アクチュエータ２６に出力することで、制御応答性に影響を与える潤滑油の粘度変化を加味した最適な制御が実現されて、エンジン回転数の安定性を向上させることが可能となる。

なお、第四実施形態として図８に示すように、補正マップはエンジン１００の冷態状態においてのみ補正を行なう冷態用補正マップ４１０と、暖態状態においてのみ補正を行なう暖態用補正マップ４２０とからなり、潤滑油の温度が所定の冷態時温度より低い場合は冷態用補正マップ４１０を用いて制御を行ない、潤滑油の温度が所定の暖態時温度より高い場合は暖態用補正マップ４２０を用いて制御を行なうものとしても良い。また、冷態用補正マップ４１０と暖態用補正マップ４２０のいずれかのみを備えるものとすることも可能である。

次に、正確にエンジン１００の冷暖態状態を把握して、潤滑油と冷却水の温度偏差に対して、潤滑油と燃料の温度偏差毎に補正係数を定めた補正マップ５００を用いることで、最適なエンジン回転数の制御を行なう本発明の第五実施形態に係るエンジン回転数制御装置５０について説明する。

まず、エンジン１００の潤滑油温度や冷却水温度、燃料温度を計測することによって、エンジン回転数制御装置５０が正確にエンジン１００の冷暖態状態を把握する構成について説明する。

エンジン１００を長時間運転停止していた後に始動させる場合、エンジン１００の潤滑油や冷却水や燃料は共に冷えた状態にあり、その温度はエンジン１００の周囲温度と同じとなっている。この状態からエンジン１００を始動させると、上述したように潤滑油や冷却水、燃料は徐々に暖められていくことになるが、このときの冷却水の温度上昇は潤滑油の温度上昇より早く、燃料の温度上昇は潤滑油の温度上昇よりも早いとされる。従って、このときの潤滑油温度をＴｏ１、冷却水温度をＴｗ１、燃料温度をＴｆ１とすると下記の式で表すことができる。
Ｔｏ１−Ｔｗ１＜０
Ｔｏ１−Ｔｆ１＜０

つまり、エンジン１００が始動直後の冷態状態から暖態状態へ移行する遷移状態においては、冷却水の温度は潤滑油の温度より高く、また、燃料の温度は潤滑油の温度より高いとされる。換言すると、冷却水の温度が潤滑油の温度よりも高く、燃料の温度が潤滑油の温度よりも高い場合は、エンジン１００が暖気途中にあることを示している。

このように、潤滑油の温度や冷却水の温度、燃料の温度をそれぞれ計測して温度偏差を算出することによって、それぞれの偏差量からエンジン１００の冷暖態状態を正確に把握することが可能となる。

次に、エンジン回転数制御装置５０が、エンジン１００の冷暖態状態に応じて、潤滑油の粘度変化を加味した制御を行なう構成について説明する。

エンジン回転数を制御するエンジン回転数制御装置５０は、前述した潤滑油温度センサ１１ａや冷却水温度センサ１７ａ、燃料温度センサ２ａ、エンジン回転数センサ２ｂ、アクセルペダル等のエンジン回転数設定手段６と電気的に接続されて、入力された電気信号に基づいて制御信号を作成し、アクチュエータ２６等に出力するものとされる。

エンジン回転数制御装置５０には、比例ゲインＫｐや積分ゲインＫｉ、微分ゲインＫｄなどのＰＩＤゲインが、目標回転数に対して、目標回転数と実回転数との回転数偏差毎にそれぞれ設定されて記憶されている。具体的には図３に示すように、目標回転数Ｎｍが回転数Ｎｍ（０）から回転数Ｎｍ（ｍａｘ）まで区分され、これに対する回転数偏差ΔＮが偏差ΔＮ（ｍｉｎ）から偏差ΔＮ（ｍａｘ）まで区分されて、それぞれに対応するＰＩＤゲインが設定されたゲインマップ２００として記憶されている。

更に、エンジン回転数制御装置５０には、潤滑油の粘度変化を加味した制御を行なうための補正係数が、潤滑油の温度と冷却水の温度との温度偏差に対して、潤滑油の温度と燃料の温度との温度偏差毎に設定されて記憶されている。具体的には潤滑油温度をＴｏ、冷却水温度をＴｗ、燃料温度をＴｆ、潤滑油温度Ｔｏと冷却水温度Ｔｗとの温度偏差をΔＴｏｗ、潤滑油温度Ｔｏと燃料温度Ｔｆとの温度偏差をΔＴｏｆとすると、図９に示すように、温度偏差ΔＴｏｗが偏差ΔＴｏｗ（ｍｉｎ）から偏差ΔＴｏｗ（ｍａｘ）まで区分され、これに対する温度偏差ΔＴｏｆが偏差ΔＴｏｆ（ｍｉｎ）から偏差ΔＴｏｆ（ｍａｘ）まで区分されて、それぞれに対応する補正係数（εｐ、εｉ、εｄ）が設定された補正マップ５００として記憶されている。

このような構成により、例えばエンジン回転数設定手段６によりエンジン１００に対して目標回転数Ｎｍ（ｘ）が設定されると、目標回転数Ｎｍ（ｘ）とエンジン回転数センサにより計測された実回転数Ｎｒとの回転数偏差ΔＮ（ｘ）が算出されて、目標回転数Ｎｍ（ｘ）と回転数偏差ΔＮ（ｘ）に対応するＰＩＤゲインがゲインマップ２００から呼出される。更に、潤滑油温度センサ１１ａにより計測された潤滑油温度Ｔｏ（ｘ）と冷却水温度センサ１７ａにより計測された冷却水温度Ｔｗ（ｘ）との温度偏差ΔＴｏｗ（ｘ）が算出されるとともに、潤滑油温度センサ１１ａにより計測された潤滑油温度Ｔｏ（ｘ）と燃料温度センサ２ａにより計測された燃料温度Ｔｆ（ｘ）との温度偏差ΔＴｏｆ（ｘ）が算出されて、該温度偏差ΔＴｏｗ（ｘ）と該温度偏差ΔＴｏｆ（ｘ）に対応する補正係数が補正マップ５００から呼出される。

そして、この呼出されたＰＩＤゲインと呼出された補正係数とを乗じた値を用いて制御信号を作成し、アクチュエータ２６に出力することで、制御応答性に影響を与える潤滑油の粘度変化を加味した最適な制御が実現されて、エンジン回転数の安定性を向上させることが可能となる。

次に、エンジン１００の吸気温度毎に補正係数を定めた寒冷用補正マップ６１０と温暖用補正マップ６２０を用いることで、最適なエンジン回転数の制御を行なう本発明の第六実施形態に係るエンジン回転数制御装置５０について説明する。

本実施形態においては、エンジン主体部１に吸入された空気の温度を計測するための吸気温度センサ１ａが備えられるものとされ（図１参照。）、該吸気温度センサ１ａと前述したエンジン回転数センサ２ｂ、アクセルペダル等のエンジン回転数設定手段６とがエンジン回転数制御装置５０に電気的に接続されている。

エンジン回転数制御装置５０には、比例ゲインＫｐや積分ゲインＫｉ、微分ゲインＫｄなどのＰＩＤゲインが、目標回転数に対して、目標回転数と実回転数との回転数偏差毎にそれぞれ設定されて記憶されている。具体的には図３に示すように、目標回転数Ｎｍが回転数Ｎｍ（０）から回転数Ｎｍ（ｍａｘ）まで区分され、これに対する回転数偏差ΔＮが回転数偏差ΔＮ（ｍｉｎ）から回転数偏差ΔＮ（ｍａｘ）まで区分されて、それぞれに対応するＰＩＤゲインが設定されたゲインマップ２００として記憶されている。

更に、エンジン回転数制御装置５０には、潤滑油の粘度変化を加味した制御を行なうための補正係数がエンジンの吸気温度毎に定められて記憶されている。具体的には図１０に示すように、吸気温度センサ１ａにより計測されたエンジン１００の吸入空気の温度Ｔａが、所定の寒冷空気温度より低い場合に用いられる寒冷用補正マップ６１０と、吸入空気の温度Ｔａが、所定の温暖空気温度より高い場合に用いられる温暖用補正マップ６２０とが記憶されている。

このような構成により、例えばエンジン回転数設定手段６によりエンジン１００に対して目標回転数Ｎｍ（ｘ）が設定されると、目標回転数Ｎｍ（ｘ）とエンジン回転数センサにより計測された実回転数Ｎｒとの回転数偏差ΔＮ（ｘ）が算出されて、目標回転数Ｎｍ（ｘ）と回転数偏差ΔＮ（ｘ）に対応するＰＩＤゲインがゲインマップ２００から呼出される。更に、例えば吸気温度センサ１ａにより計測された吸入空気の温度Ｔａが所定の値より低い場合は、寒冷用補正マップ６１０から温度Ｔａに対応する補正係数が呼出される。また、例えば吸気温度センサ１ａにより計測された吸入空気の温度Ｔａが所定の値より高い場合は、温暖用補正マップ６２０から温度Ｔａに対応する補正係数が呼出される。

そして、この呼出されたＰＩＤゲインと呼出された補正係数とを乗じた値を用いて制御信号を作成してアクチュエータ２６に出力することで、制御応答性に影響を与える潤滑油の粘度変化を加味した最適な制御が実現されて、エンジン回転数の安定性を向上させることが可能となる。

１００ エンジン
１ エンジン主体部
２ 燃料噴射ポンプ
３ ラジエータ
４ 燃料タンク
１ａ 吸気温度センサ
２ａ 燃料温度センサ
２ｂ エンジン回転数センサ
１１ａ 潤滑油温度センサ
１７ａ 冷却水温度センサ
５０ エンジン回転数制御装置
２００ ゲインマップ
３００ 補正マップ
３１０ 冷態用補正マップ
３２０ 暖態用補正マップ
４００ 補正マップ
４１０ 冷態用補正マップ
４２０ 暖態用補正マップ
５００ 補正マップ
６１０ 寒冷用補正マップ
６２０ 温暖用補正マップ

Claims (6)

1. 潤滑油温度センサと、冷却水温度センサと、エンジン回転数センサと、を備えるエンジンのエンジン回転数の制御を行なうエンジン回転数制御装置において、
   前記エンジン回転数制御装置は、エンジンの目標回転数に対して、前記目標回転数と実回転数との回転数偏差毎にＰＩＤゲインを定めたゲインマップと、
   エンジンの潤滑油温度とエンジンの冷却水温度との温度偏差毎に補正係数を定めた補正マップと、を備え、
   前記潤滑油温度センサにより検出された潤滑油温度と、前記冷却水温度センサにより検出された冷却水温度との温度偏差に対応する補正係数を前記補正マップから呼出して、
   前記ゲインマップから呼出されたＰＩＤゲインと乗じた値を用いてＰＩＤ制御を行なうことを特徴とするエンジン回転数制御装置。
2. 前記補正マップは、エンジン冷態時に用いる冷態用補正マップと、
   エンジン暖態時に用いる暖態用補正マップと、からなり、
   前記潤滑油温度センサにより検出された潤滑油温度が所定の冷態時温度以下である場合は、前記冷態用補正マップから補正係数を呼出し、
   所定の暖態時温度以上である場合は、前記暖態用補正マップから補正係数を呼出して、
   前記ゲインマップから呼出されたＰＩＤゲインと乗じた値を用いてＰＩＤ制御を行なう請求項１に記載のエンジン回転数制御装置。
3. 潤滑油温度センサと、燃料温度センサと、エンジン回転数センサと、を備えるエンジンのエンジン回転数の制御を行なうエンジン回転数制御装置において、
   前記エンジン回転数制御装置は、エンジンの目標回転数に対して、前記目標回転数と実回転数との回転数偏差毎にＰＩＤゲインを定めたゲインマップと、
   エンジンの潤滑油温度とエンジンの燃料温度との温度偏差毎に補正係数を定めた補正マップと、を備え、
   前記潤滑油温度センサにより検出された潤滑油温度と、前記燃料温度センサにより検出された燃料温度との温度偏差に対応する補正係数を前記補正マップから呼出して、
   前記ゲインマップから呼出されたＰＩＤゲインと乗じた値を用いてＰＩＤ制御を行なうことを特徴とするエンジン回転数制御装置。
4. 前記補正マップは、エンジン冷態時に用いる冷態用補正マップと、
   エンジン暖態時に用いる暖態用補正マップと、からなり、
   前記潤滑油温度センサにより検出された潤滑油温度が所定の冷態時温度以下である場合は、前記冷態用補正マップから補正係数を呼出し、
   所定の暖態時温度以上である場合は、前記暖態用補正マップから補正係数を呼出して、
   前記ゲインマップから呼出されたＰＩＤゲインと乗じた値を用いてＰＩＤ制御を行なう請求項３に記載のエンジン回転数制御装置。
5. 潤滑油温度センサと、冷却水温度センサと、燃料温度センサと、エンジン回転数センサと、を備えるエンジンのエンジン回転数の制御を行なうエンジン回転数制御装置において、
   前記エンジン回転数制御装置は、エンジンの目標回転数に対して、前記目標回転数と実回転数との回転数偏差毎にＰＩＤゲインを定めたゲインマップと、
   エンジンの潤滑油温度とエンジンの冷却水温度との温度偏差に対して、エンジンの潤滑油温度とエンジンの燃料温度との温度偏差毎に補正係数を定めた補正マップと、を備え、
   前記潤滑油温度センサにより検出された潤滑油温度と、前記冷却水温度センサにより検出された冷却水温度との温度偏差、ならびに前記潤滑油温度センサにより検出された前記潤滑油温度と前記燃料温度センサにより検出された燃料温度との温度偏差に対応する補正係数を前記補正マップから呼出して、
   前記ゲインマップから呼出されたＰＩＤゲインと乗じた値を用いてＰＩＤ制御を行なうことを特徴とするエンジン回転数制御装置。
6. 吸気温度センサと、エンジン回転数センサと、を備えるエンジンのエンジン回転数の制御を行なうエンジン回転数制御装置において、
   前記エンジン回転数制御装置は、エンジンの目標回転数に対して、前記目標回転数と実回転数との回転数偏差毎にＰＩＤゲインを定めたゲインマップと、
   エンジンの吸気温度毎に補正係数を定めた寒冷用補正マップと、
   エンジンの吸気温度毎に補正係数を定めた温暖用補正マップと、を備え、
   前記吸気温度センサにより検出された吸気温度が所定の寒冷空気温度以下である場合は、前記寒冷用補正マップから補正係数を呼出し、
   所定の温暖空気温度以上である場合は、前記温暖用補正マップから補正係数を呼出して、
   前記ゲインマップから呼出されたＰＩＤゲインと乗じた値を用いてＰＩＤ制御を行なうことを特徴とするエンジン回転数制御装置。

Images