JP2539935B2

JP2539935B2 - 可変容量ポンプの制御方法

Info

Publication number: JP2539935B2
Application number: JP2003087A
Authority: JP
Inventors: 新一楳村
Original assignee: Kobe Steel Ltd
Current assignee: Kobe Steel Ltd
Priority date: 1990-01-09
Filing date: 1990-01-09
Publication date: 1996-10-02
Anticipated expiration: 2011-10-02
Also published as: JPH03210082A

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本発明は、可変容量ポンプの吐出量をエンジンの負荷
状態に応じて制御する所謂エンジンスピードセンジング
制御方式をとる可変容量ポンプの制御方法に関するもの
である。

〔従来の技術〕

エンジンスピードセンシング（以下、ESSと記す）制
御方式は、エンジン負荷の増加によってエンジン回転数
が低下した場合に、エンジン馬力の有効活用およびエン
スト防止等のために、ポンプ吐出量を減少させてトータ
ルの消費馬力がエンジン馬力以上にならないようにする
制御方式である。

具体的には、エンジンスロットルによって設定される
エンジンの目標回転数と実際のエンジン回転数とを比較
し、その差が大きくなった場合に、エンジン負荷の増加
とみなしてポンプ吐出量が小さくなる方向のポンプ制御
信号を出力するようにしている。

ところが、このESS制御方式ではつぎのような弊害が
生じていた。

すなわち、エンジンスロットルが急操作されたとき
（以下、急スロットル操作時という）に、負荷の急変時
と同じように目標回転数と実際回転数の差が大きくなる
ため、運転者は増速の意図をもってスロットル操作した
にもかかわらず、操作時点でポンプ吐出量が逆に急減す
る結果となる。このため、スロットル操作直後にアクチ
ュエータが急激に減速されてショックを与え、また操作
性が悪いという問題が生じていた。

そこで従来、特公昭61−18028号および同61−31318号
両公報等に示されているように、目標回転数と実際回転
数の差が一定値以上となった場合に、これを急スロット
ル操作と判断し、一定時間、ESS制御を停止してポンプ
吐出量を変化直前の吐出量のままに保持する方法が提案
された。

〔発明が解決しようとする課題〕

ところが、この方法によると、保持時間中に、実際回
転数が増加して目標回転数との差が零またはそれに近い
状態となる場合があることから、保持時間経過後にESS
制御が再開されると、負荷状態によばれポンプ制御係数
Ｋは「１」またはそれに近い値が出力されるため、増加
したエンジン回転数に基づいてポンプ吐出量が急増し、
これによりアクチュエータが急作動するという結果を招
くこととなっていた。

そこで本発明は、このような急スロットル操作時のポ
ンプ吐出量の急変によるアクチュエータのショックを防
止し、操作性を改善することができる可変容量ポンプの
制御方法を提供するものである。

〔課題を解決するための手段〕

請求項１の発明は、エンジンスロットルによって設定
されるエンジンの目標回転数と実際の回転数との差を求
め、この回転数差に応じて、可変容量ポンプの吐出量を
制御するエンジンスピードセンシング制御を行なう可変
容量ポンプの制御方法において、上記エンジンの目標回
転数の変化量を検出し、この変化量が一定値を超えない
スロットル緩操作時には上記エンジンスピードセンシン
グ制御を行ない、変化量が一定値を超えるスロットル急
操作時には、変化直前の運転状態に基づいて、その後の
ポンプ吐出量の制御パターンを、予め設定されたポンプ
制御パターンのうちから選択し、この選択したポンプ制
御パターンに従って、かつ、一定周期でポンプ制御信号
をサンプリングしながらポンプ吐出量を制御するパター
ン制御を行なった後、このパターン制御における最後の
サンプリング周期でサンプリングされたポンプ制御信号
を基礎として、このポンプ制御信号を、パターン制御終
了時点でサンプリングされたエンジンスピードセンシン
グ制御信号に近づけるように補正する補正制御を経て上
記エンジンスピードセンシング制御に移行するものであ
る。

請求項２の発明は、上記スロットル急操作時における
変化直前の運転状態として、変化直前のポンプ制御信号
とエンジンの実際の回転数のうちの一方と、ポンプによ
って駆動されるアクチュエータの負荷状態とを用いるも
のである。

〔作用〕

この方法によると、急スロットル操作時以外には、通
常のESS制御が実行され、急スロットル操作時には、そ
の操作直前のESS制御運転状態に基づいて、予め設定さ
れ記憶された制御パターンのうちから選択されたポンプ
制御パターンに従って一定時間、ポンプ吐出量のパター
ン制御が行われる。

これにより、急スロットル操作時におけるポンプ吐出
量の急変、これによるアクチュエータのショックが防止
される。

そして、このパターン制御後に、本来のESS制御に移
行させるにあたって、上記のようにして行われたパター
ン制御における最後のサンプリング周期でサンプリング
されたポンプ制御信号を基礎として、パターン制御終了
時点でサンプリングされたESS制御信号に近づけるよう
に補正する補正制御を行うことにより、移行時のポンプ
吐出量の急変を防止することができる。

また、請求項２の発明によると、変化直前の運転状態
として、直前のポンプ制御信号またはエンジンの実際の
回転数に加えて、ポンプの負荷状態をも用いるため、よ
り適正なパターン制御を行なうことができる。

〔実施例〕

本発明の実施例を図によって説明する。

第１図において、１はエンジンスロットルで、このエ
ンジンスロットル１の操作によって設定されるエンジン
２の目標回転数Neの信号がエンジンガバナに入力され
る。

このエンジン２の目標回転数Neはガバナ位置検出器３
で、また実際のエンジン回転数Nsは回転数検出器４でそ
れぞれ検出され、この両回転数信号がコントローラ５に
入力される。

このコントローラ５は、アナログ入力部（A/D変換
器）６、デジタル入力部７、中央演算処理装置（CPU）
８、ROMとRAMとからなる記憶装置９、それに可変容量ポ
ンプ（以下、単にポンプという）10のレギュレータ11に
ポンプ制御信号（傾転指令電流）ｉを出力するレギュレ
ータ駆動部12とを具備している。

記憶装置９には、ESS制御のための関数、パターン制
御のための各種パターン関数等が記憶され、これら記憶
値が適時CPU8に読出され、また各種データがこの記憶装
置９に書込まれる。さらに、一定のサンプリング周期ご
とに目標回転数、実際回転数、ポンプ制御信号が記憶装
置９に取り込まれて（サンプリングされて）一時記憶さ
れ、更新される。

CPU8の内部構成を第２図によって説明する。

13は目標回転数Neと実際回転数Nsとの差ΔＮを求める
回転数差演算手段、14はこの回転数差ΔＮに応じてESS
制御信号を演算するESS信号演算手段である。

このESS制御信号演算手段14においては、回転数差Δ
Ｎが一定値を超えないときには係数Ｋ＝１、超えるとき
には回転数差ΔＮが大きくなるほど小さな制御係数Ｋを
決定し、それに基づくポンプ制御信号isを第１図のレギ
ュレータ駆動部12に対する出力手段15に出力する。

すなわち、エンジン負荷の変動を回転数差ΔＮの変化
で読取り、負荷が大きくなったとき（回転数差ΔＮが大
きくなったとき）にポンプ10の吐出量を減少させるESS
制御が行なわれる。

また、CPU8には、急スロットル検出手段16が設けられ
ている。この急スロットル検出手段16は、第１図のガバ
ナ位置検出器３で検出された目標回転数Neの単位時間当
りの変化量ΔNeを検出し、これが一定値を超える場合に
急スロットル操作と判断する。

この急スロットル操作信号はパターン選択手段17に送
られ、ここで、急スロットル操作直前のESS制御運転状
態における最後のサンプリング周期のポンプ制御信号に
基づいて、その後の制御パターンが、急スロットルの度
合いの大小に基づいて予め第１図の記憶装置９に記憶さ
れた種々の制御パターンのうちから選択される。

なお、記憶装置９に記憶される制御パターン（サンプ
リング周期ごとのポンプ制御信号の変化状況を定めたも
の）は次のようにして求められる。

整定電流（定常運転時のポンプ制御電流）の計測種々の負荷条件による整定電流を計測することによ
り、急スロットル操作後の制御パターンの目標範囲の目
安を決める。

制御パターンの仮決定上記の結果に基づいて制御パターンを仮決定する。

実機確認テスト実機操作で負荷を変え、ショックがないことを確認す
る。ショックがあれば制御パターンを一部変更し、再度
確認テストを行なう。

制御パターンの決定上記でショックがなくなれば制御パターンを決定す
る。

この制御パターンの例として、第５図（イ）（ロ）
に、時間の経過とともに（サンプリング周期ごとに）ポ
ンプ制御信号を直線的に変化させるパターンを示してい
る。

また、第２図において、18は選択された制御パターン
に基づいてパターン制御信号（パターン制御時のポンプ
制御信号）is1を演算するパターン制御信号演算手段、1
9はパターン制御の開始とともに計時作動を行なうカウ
ンタで、このカウンタ19によって計時される所定時間
（第５図のt₀〜t₁〜t₂）内で、パターン制御と、比較・
補正手段20による補正制御とが連続して行なわれる。

次に、この方法によるポンプ制御作用を第３図のフロ
ーチャート、第４図（イ）〜（ニ）、第５図（イ）
（ロ）のグラフを併用して説明する。

制御開始とともに目標回転数Ne、実際回転数Ns等の各
種データが読込まれ（ステップS₁）、ついで、第２図の
回転数差演算手段13によって求められた回転数差ΔＮに
基づいて、ESS制御信号演算手段14によりESS制御信号is
が計算される（ステップS₂）。なお、各種データの読み
込み、ESS制御信号の計算は、後述するパターン制御に
移っても継続して行われる。

この後、第２図の急スロットル検出手段16により急ス
ロットル操作されたか否かが判別され（ステップS₃）、
急スロットル操作でない場合には、そのまま通常通りES
S制御が実行される（ステップS₄,ステップ_５）。

一方、ステップS₃で急スロットル操作であると判断さ
れると（第４図各図のA₁は急スロットル操作時点を示
す）、フラグがセットされ（ステップS₆）、急スロット
ル操作直前のESS制御における最後のサンプリング周期
のポンプ制御信号に基づいて、第２図のパターン選択手
段17によりその後の制御パターンが選択される（ステッ
プS₇）。

ここからパターン制御が開始され、まず急スロットル
操作のフラグがセットされたことが確認された（ステッ
プS₄）後、パターン選択手段17で選択された制御パター
ンの関数を用いて、第２図のパターン制御信号演算手段
18によってパターン制御信号is1が計算される（ステッ
プS₈）。

また、このときカウンタ19による計時作動が開始され
（ステップS₉）、このカウント値ｔが、予め定められた
定数t₁よりも小さい期間〔第４図（ハ）におけるt₀〜t₁
のパターン制御期間C₁）〕で、パターン制御信号is1が
ポンプ制御信号ｉとして出力される（ステップS₁₀,ステ
ップS₁₁）。

なお、ステップS₁₁の後は、ステップS₂₁を経てステッ
プS₁に戻り、ステップS₂、ステップS₃を経てステップS₄
に移る。ここからさらにステップS₈、ステップS₉、ステ
ップS₁₀と移行し、カウント値ｔが定数t₁より大きくな
ったとき（パターン制御期間終了）にステップS₁₂に移
る。

こうして、急スロットル操作時点から一定時間内、ES
S制御に代えてパターン制御を行なうことにより、ESS制
御の弊害であるポンプ吐出量の急変を防止し、アクチュ
エータのショックなしにポンプ吐出量を制御することが
できる。

そして、このパターン制御期間C₁が経過する（ステッ
プS₁₀でNOとなる）と、以後、ステップS₁₂でYESの期
間、すなわち、第４図（ハ）におけるt₁〜t₂の補正制御
期間C₂内は、次のような補正制御が行なわれる。

まず、ステップS₁₃、ステップS₁₄において、パターン
制御終了時点（補正制御開始時点）でサンプリングされ
る、すなわちこの時点の目標回転数と実際回転数の差に
基づいて求められるESS制御信号isに一定の幅（オフセ
ット値）±αをもたせた数値を、上記パターン制御にお
ける最後のサンプリング周期でのポンプ制御信号（以
下、直前パターン制御信号という）is2と比較し、以後
のサンプリング周期毎に補正値（定数）δを累次加算ま
たは減算した値is3（＝is2＋δ・ｎΔＴまたはis2−δ
・ｎΔＴ）が出力される。括弧内の式中のΔＴはサンプ
リング周期、ｎはサンプリング周期の回数である。

詳述すると、（イ）is2≧is＋αのケース（ステップS₁₃でNOの場合）
では、補正制御開始後１回目のサンプリング周期でis2
から補正値δを差引いたis2−δの値、２回目のサンプ
リング周期で（is2−δ）−δの値というようにis2から
補正値δを累次減算して出力し、（ロ）is2≦is−αのケース（ステップS₁₄でNOの場合）
では、１回目のサンプリング周期でis2に補正値δを加
えたis2＋δの値、２回目のサンプリング周期で（is2＋
δ）＋δの値というようにis2から補正値δを累次加算
して出力する（ステップS₁₅,ステップS₁₆）。

この後、パターン制御の場合と同様に、ステップ
S₂₁、ステップS₁、ステップS₂、ステップS₃、ステップS
₄、ステップS₈、ステップS₉、ステップS₁₀、ステップS
₁₂、ステップS₁₃と移り、ここからステップS₁₅またはス
テップS₁₆に移行するという動作が補正制御終了まで行
われる。

これにより、補正制御信号is3が第５図（イ）（ロ）
に示すように時間の経過とともに変化してESS制御信号i
sに近づく信号となる。

一方、is2＞is−αのケース（ステップS₁₄でYESの場
合）では、補正終了としてフラグリセットされ（ステッ
プS₁₇）、ESS制御信号isがポンプ制御信号ｉとして出力
される。

また、カウント値ｔが定数t₂を超えると（ステップS
₁₂でNOの場合）、上記同様にフラグリセットされ（ステ
ップS₁₉）、その後、ESS制御信号isがポンプ制御信号ｉ
として出力される（ステップ₂₀）。

なお、ステップS₂₁では、これらのポンプ制御信号
ｉ、すなわちESS制御信号is、パターン制御信号is1、補
正制御信号is3のいずれかが、それまで行われた制御デ
ータ（ｉ′）として第１図の記憶装置９に書込まれる
（ステップ₂₁）。

このように、パターン制御から本来のESS制御に移行
させるにあたって、ポンプ制御信号をESS制御信号isに
徐々に近づける補正を行なうことにより、移行がスムー
スに行なわれ、移行時のポンプ吐出量の急変を防止する
ことができる。

第４図（ハ）に示すポンプ制御信号の動向を第５図に
さらに詳しく示している。

第５図（イ）はポンプ吐出量が大の状態から増速方向
に急スロットル操作された場合、同（ロ）はポンプ吐出
量が小の状態から増速方向に急スロットル操作された場
合をそれぞれ示している。

ESS制御によると、両図の一点鎖線で示すように、急
スロットル操作時点A₁からポンプ吐出量が一旦急減した
後、エンジン実際回転数が目標回転数に近づくに連れて
ポンプ吐出量が漸増することになる。

一方、本方法によると、A₁点からA₂点までのパターン
制御期間でポンプ吐出量が漸次変化し、続くA₂点からA₃
点までの補正制御期間でESS制御値に接近し、そしてほ
ぼ重なってESS制御に移行する。

以上の制御により、急スロットル操作によるポンプ吐
出量の急変を防止し、ポンプ吐出量をエンジンの実際回
転数の変化にしたがってスムースに変化させることがで
きる。このため、第４図（ニ）に示すようにアクチュエ
ータスピードを滑らかに変化させることができる。

ところで、上記実施例では、制御パターンを選択する
要素（変数）としての急スロットル操作直前の運転状態
として、ESS制御運転時における直前のポンプ制御信号i
sを用いる構成としたが、直前のエンジンの実際回転数
を用いた場合でも上記実施例同様の作用効果を得ること
ができる。

あるいは、これらに加えて、第１図中に破線で示すよ
うにアクチュエータの負荷状態を検出する負荷検出器21
を設け、このアクチュエータ負荷状態をも制御パターン
選択の要素として用いてもよい。こうすれば、第６図に
示すように、アクチュエータの負荷状態に応じて制御パ
ターンを変えることができるため、より一層ポンプ吐出
量の急変のない、またエンジン馬力に対して効率の良い
制御を行なうことができる。

〔発明の効果〕

上記のように本発明によるときは、エンジンスピード
センシング制御方式を前提として、エンジンの目標回転
数の変化量を検出し、この変化量が一定値を超えるスロ
ットル急操作時に、変化直前の運転状態に基づいて、そ
の後のポンプ吐出量の制御パターンを、予め設定された
ポンプ制御パターンのうちから選択し、この選択したポ
ンプ制御パターンに従ってポンプ吐出量を制御した後、
このパターン制御における最後のサンプリング周期でサ
ンプリングされたポンプ制御信号を基礎として、このポ
ンプ制御信号を、パターン制御終了時点でサンプリング
されたエンジンスピードセンシング制御信号に近づける
ように補正する補正制御を経てエンジンスピードセンシ
ング制御に移行するようにしたから、従来のような急ス
ロットル操作直後、またはエンジンスピードセンシング
制御への移行時のポンプ吐出量の急変、これによるアク
チュエータのショック発生を防止することができるとと
もに、操作性を改善することができる。

また、請求項２の発明によると、変化直前の運転状態
として、直前のポンプ制御信号またはエンジンの実際の
回転数に加えて、ポンプで駆動されるアクチュエータの
負荷状態を用いるため、パターン制御の正確度が増し、
より適正な制御を行なうことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例にかかる制御方法を実施するた
めの装置のブロック構成図、第２図は同装置におけるCP
Uの内部構成を示すブロック構成図、第３図は同方法に
よる作用を説明するためのフローチャート、第４図
（イ）は急スロットル操作以後のエンジンの目標回転数
の変化状況、同図（ロ）は同実際回転数の変化状況、同
図（ハ）は同ポンプ制御信号の変化状況、同図（ニ）は
同アクチュエータスピードの変化状況をそれぞれ示す
図、第５図（イ）（ロ）は第４図（ハ）の変化状況をよ
り詳細に示す図、第６図はアクチュエータの負荷状態を
パターン選択の要素として併用した場合の第４図（ハ）
相当図である。１……エンジンスロットル、２……エンジン、３……目
標回転数検出手段としてのエンジンガバナ位置検出器、
４……実際回転数検出手段としての回転数検出器、５…
…コントローラ、８……同コントローラのCPU、９……
同記憶装置、13……CPU内の回転数差演算手段、14……
エンジンスピードセンシング制御のための制御信号演算
手段、16……急スロットル検出手段、17……パターン選
択手段、18……パターン制御のための制御信号演算手
段、19……カウンタ、20……補正制御のための比較・補
正手段。

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】エンジンスロットルによって設定されるエ
ンジンの目標回転数と実際の回転数との差を求め、この
回転数差に応じて、可変容量ポンプの吐出量を制御する
エンジンスピードセンシング制御を行なう可変容量ポン
プの制御方法において、上記エンジンの目標回転数の変
化量を検出し、この変化量が一定値を超えないスロット
ル緩操作時には上記エンジンスピードセンシング制御を
行ない、変化量が一定値を超えるスロットル急操作時に
は、変化直前の運転状態に基づいて、その後のポンプ吐
出量の制御パターンを、予め設定されたポンプ制御パタ
ーンのうちから選択し、この選択したポンプ制御パター
ンに従って、かつ、一定周期でポンプ制御信号をサンプ
リングしながらポンプ吐出量を制御するパターン制御を
行なった後、このパターン制御における最後のサンプリ
ング周期でサンプリングされたポンプ制御信号を基礎と
して、このポンプ制御信号を、パターン制御終了時点で
サンプリングされたエンジンスピードセンシング制御信
号に近づけるように補正する補正制御を経て上記エンジ
ンスピードセンシング制御に移行することを特徴とする
可変容量ポンプの制御方法。
【請求項２】スロットル急操作時における変化直前の運
転状態として、変化直前のポンプ制御信号とエンジンの
実際の回転数のうちの一方と、ポンプによって駆動され
るアクチュエータの負荷状態とを用いることを特徴とす
る請求項１記載の可変容量ポンプの制御方法。