引擎的超转速防止控制装置 【技术领域】
本发明涉及进行旋转速度控制来防止引擎的超转速的技术。
背景技术
作为防止引擎超转速的对策，以往主要是以下这样的基于燃料供给ON-OFF控制的旋转速度限制方法：在引擎旋转速度成为规定的上限旋转速度以上地情况下，暂时中断向引擎的燃料供给，然后在从上限旋转速度下降了规定的滞后旋转速度量的旋转速度时，再重新向引擎供给燃料(参照专利文献1)。
专利文献1：特开平1-167440号公报。
但是，近年随着尾气限制的限制强化，催化剂也进一步被薄壁化，这时就会担心引擎超旋转过程中的基于燃料供给ON-OFF的催化剂内部的高温提高而成为催化剂损伤的原因。
另外，在限制引擎旋转速度的过程中，在燃料供给的ON-OFF控制中车辆前后方向的加速度变化变大，会给乘员带来不舒服感。
鉴于上述现状，可以考虑通过由电动节流阀调节引擎供给空气量来防止引擎的超转速。
作为电动节流阀控制方法可以考虑通过引擎旋转速度的反馈控制来限制引擎转矩的方法，但与燃料供给的ON-OFF控制相比，由于基于电动节流阀的空气量控制响应比较迟缓，所以在引擎旋转上升速度快的情况下，因来不及调整就会大大超过上限旋转速度。
对于上述问题，即使在进行具有旋转速度的变化速度的控制参数的PID控制的情况下，由于将目标旋转速度总是设置为一定的上限旋转速度，所以即使在旋转速度明显地上升到超过了上限旋转速度时，由于P量运算值、I量运算值到上升到上限旋转速度为止作用到转矩升高方向，所以有必要只消除剩下的D量运算值，难以同时实现限制器动作初期的过调限制和其后的稳定性。
另外，即使在限制器动作初期时希望调节减速度的情况下，由于P、I、D各自的增益相互影响，所以很费事。
【发明内容】
本发明就是鉴于这样的现有问题而提出的，其目的是能够适当地调节限制器动作初期时的减速度，在抑制过调的同时能够进行稳定的速度控制。
因此，本发明构成为：根据上限旋转速度与周期地检测出的引擎旋转速度的前次值的偏差，计算目标旋转速度变化率，将上述计算出的目标旋转速度变化率加到前次检测出的引擎旋转速度，更新设置目标旋转速度。然后，根据更新的目标旋转速度控制引擎旋转速度。
通过这样，由于对应于实际旋转速度的上升逐渐增大设置目标旋转速度，所以通过根据该目标旋转速度控制引擎旋转速度，在实际引擎旋转速度达到上限旋转速度之前开始控制来抑制旋转速度的上升，抑制过分的转速上升。
由于能够不进行燃料供给ON-OFF地通过控制空气量来实现，所以不会造成尾气净化催化剂的损伤和运转性恶化。
另外，由于可以只改变目标旋转速度的设置，所以能够容易地调节上述旋转速度限制控制开始时的减速度。
【附图说明】
图1是展示本发明的实施例的系统结构的图。
图2是展示上述实施例的节流阀控制的框图。
图3是用来设置驾驶员要求转矩的特性图。
图4是展示上述节流阀控制的详细情况的流程图。
图5是展示上述实施例的超转速防止动作的时序图。
【具体实施方式】
以下，根据附图说明本发明的实施例。
图1展示了本发明的一个实施例的系统结构。
加速踏板开度传感器1检测由驾驶员踏下的加速踏板的操作量(加速踏板开度)。
曲柄角传感器2产生每个单位曲柄角的位置信号和每个气缸行程相位差的基准信号，通过测量上述位置信号的单位时间内的产生数或通过测量上述基准信号产生周期，能够检测引擎旋转速度。
气流测量器3检测吸入引擎4的(单位时间内的)空气量。
水温传感器5检测引擎的冷却水温度。
空气燃烧比传感器6根据尾气中的氧气成分等检测向引擎供给混合气的空气燃烧比。
在引擎4中，设置了通过燃料喷射信号驱动的，安装在喷射供给燃料的燃料喷射阀7、燃烧室的进行点火的点火栓8。
另外，在引擎4的吸气通路9中安装了节流阀10，并具备通过步进电动机等电控制该节流阀10的开度的节流阀控制装置11。另外，还安装了检测上述节流阀10的开度的节流阀传感器12。
来自上述各种传感器的检测信号被输入到控制器单元13，该控制器单元13根据来自上述传感器的信号设置目标引擎转矩，经由上述节流阀控制装置11控制节流阀10的开度而控制吸入空气量，使得得到该目标引擎转矩，同时驱动上述燃料喷射阀7控制燃料喷射量，设置点火时间，在该点火时间控制使得上述点火栓8点火。
在此，作为本发明的结构，在达到上述目标引擎转矩为止的节流阀控制中，进行控制使得限制引擎成为超转速。
图2展示了包含该超转速防止功能的节流阀控制的控制框图。
驾驶员要求转矩计算部件A根据通过上述加速踏板开度传感器1检测出的加速踏板开度、通过曲柄角传感器2检测出的引擎旋转速度，通过从图3所示那样的图进行检索等计算驾驶员要求的引擎转矩(驾驶员要求转矩)。
高旋转限制器控制部件B计算为了防止引擎的超转速的限制器要求转矩。
MIN判断部件C输入这些驾驶员要求转矩和限制器要求转矩，选择其中小的一个作为转矩指令值输出到节流阀开度控制部件D。
节流阀开度控制部件D根据上述转矩指令值计算目标节流阀开度，并将该目标节流阀开度信号输出到上述节流阀控制装置11。
节流阀控制装置11根据通过上述节流阀传感器12检测出的实际的节流阀开度和目标节流阀开度，控制节流阀10的开度。
图4展示了上述节流阀控制的详细流程。以下，依照图4进行说明。
在步骤(在图中标记为S，以下相同)1，如用来消除干扰的下式那样地，根据来自上述曲柄角传感器2的信号，对检测出的实际的引擎旋转速度Ne实施一次延迟过滤处理(加权平均运算处理)，计算旋转速度N(i)。
N(i)＝Fg×Ne(i)+(1-Fg)×N(i-1)
其中，N(i)为过滤处理后的引擎旋转速度(现在值)
N(i-1)为过滤处理后引擎旋转速度(前次值)
Fg为引擎旋转速度过滤器增益
在步骤2，如下式那样，通过将上限旋转速度Nmax和实际引擎旋转速度(前次值)N(i-1)的偏差与目标旋转速度变化率增益Dtg相乘，计算目标旋转速度变化率DNt(i)。
DNt(i)＝Dtg×[Nmax-N(i-1)]
在步骤3，如下式那样，通过将实际引擎旋转速度(前次值)N(i-1)与上述目标旋转速度变化率DNt(i)相加，根据前次引擎旋转速度计算出引擎旋转速度以目标旋转速度变化率变化的情况下的现在的引擎旋转速度，将该计算值作为本次的目标旋转速度Nt(i)。
Nt(i)＝N(i-1)+DNt(i)
在步骤4，比较驾驶员要求转矩Tac(i)和限制器要求转矩(前次值)Trev(i-1)的大小。
然后，在限制器要求转矩Trev(i-1)比驾驶员要求转矩Tac(i)大时，不需要使限制器(限制旋转速度)动作，在该情况下，前进到步骤5，并将I量转矩Ti(i)作为驾驶员要求转矩Tac(i)。
如果驾驶员要求转矩Tac(i)大于等于限制器要求转矩Trev(i-1)，则为了启动限制器而前进到步骤6，将前次在步骤5设置的驾驶员要求转矩Tac(i-1)作为初始值开始进行积分动作。具体地说，如下式那样，将在步骤3设置的目标旋转速度Nt(i)与在步骤1求出的本次的实际引擎旋转速度N(i)的偏差乘上I量增益Ig，并将其结果加上I量转矩的前次值Ti(i-1)，作为本次的I量转矩Ti(i)。
Ti(i)＝Ti(i-1)+Ig×[Nt(i)-N(i)]
在步骤7，计算P量转矩Tp(i)。具体地说如下式那样，将上述目标旋转速度Nt(i)与实际引擎旋转速度N(i)的偏差乘上P量增益Pg进行计算。
Tp(i)＝Pg×[Nt(i)-N(i)]
在步骤8，如下式那样，将如上计算出的P量转矩Tp(i)和I量转矩Ti(i)进行相加，作为限制器要求转矩Trev(i)。
Trev(i)＝Tp(i)+Ti(i)
在步骤9，选择上述驾驶员要求转矩Tac(i)和限制器要求转矩Trev(i)中小的一个作为转矩指令值Tcom(i)。即，只在限制器要求转矩Trev(i)比驾驶员要求转矩Tac(i)小的情况下，通过将限制器要求转矩Trev(i)设置为转矩指令值Tcom(i)，来防止引擎的超转速。
下面，参照图5的时序图说明加速时的基于上述节流阀控制的超转速防止动作。
在现在的引擎旋转速度N(i)小于等于上限旋转速度Nmax时，将正的旋转速度偏差[Nmax-N(i-1)]乘上增益Dtg(＜1)，再将其值加上前次的引擎旋转速度N(i-1)，将其结果设置为本次的目标旋转速度Nt(i)，加速开始后不久，将目标旋转速度Nt(i)设置得比现在的引擎旋转速度N(i)大。
这时，由于限制器要求转矩Trev(i)是将等于驾驶员要求转矩Tac(i)的I量转矩Ti(i)加上正的P量转矩Tp(i)而计算出来的，所以比驾驶员要求转矩Tac(i)大，因而选择比限制器要求转矩Trev(i)小的驾驶员要求转矩Tac(i)作为转矩指令值Tcom(i)。即，基于限制器的旋转速度限制还没有开始，就能够以符合驾驶员要求的转矩进行加速，能够确保良好的加速性能。
如果这样以驾驶员要求转矩进行控制，则由于加速度增大，实际引擎旋转速度N(i)会追上目标旋转速度Nt(i)(图5的a点)并超过。这是因为加速度比加上了前次引擎旋转速度N(i-1)的偏差[Nmax-N(i-1)]乘上增益Dtg的值大。
所以，如果实际引擎旋转速度N(i)比目标旋转速度Nt(i)大，则上述偏差[Nmax-N(i-1)]成为负值，因而P量转矩Tp(i)成为负值，通过将I量转矩Ti(i)也加上负的转矩量Ig×[Nt(i)-N(i)]来转为减少。所以，限制器要求转矩Trev(i)变得比驾驶员要求转矩Tac(i)小，选择限制器要求转矩Trev(i)作为转矩指令值Tcom(i)，开始基于限制器的旋转速度限制。
然后，通过由PI控制逐渐减少地设置的限制器要求转矩Trev(i)，迅速地抑制旋转速度上升，在抑制过调的同时，迅速地使上限旋转速度Nmax收敛。
这样，通过进行本发明相关的目标旋转速度的设置，在实际引擎旋转速度达到上限速度之前，使实际引擎旋转速度下降到目标旋转速度以下地使限制器动作，因而能够抑制过调并防止超转速。
另外，可以与空转旋转速度控制一样，根据从加速初期开始逐渐更新的目标旋转速度与实际引擎旋转速度的偏差，反馈控制引擎转矩，但如果这样，就无法通过从加速初期开始控制为比驾驶员要求转矩小的转矩，来得到符合要求的加速性能了。即，在作为本发明的对象的超转速防止控制中，并不是从一开始就达到符合要求的目标旋转速度，但至少是为了不超过上限旋转速度而进行的控制。
所以，根据本实施例，从实际旋转速度大于周期性被更新设置的目标旋转速度时开始，使限制动作而开始旋转速度限制控制，使得与上限旋转速度和实际引擎旋转速度的偏差对应地增加，从而在确保符合要求的加速性能的同时，能够平滑地使上限旋转速度收敛而防止超转速。