專利名稱：發(fā)動機的轉速控制裝置及轉速控制方法
技術領域：
本發(fā)明涉及發(fā)動機的轉速控制裝置及轉速控制方法，特別是涉及作為發(fā)電動機、 泵或割草機等的動力源使用的小型通用發(fā)動機的轉速控制裝置及轉速控制方法。
背景技術：
目前，作為發(fā)電動機、泵或割草機等作業(yè)機的動力源使用的小型通用發(fā)動機，公知的是通過促動器驅動化油器(汽化器)的節(jié)流閥的電氣調速器搭載機。在具有電子調速器的小型通用發(fā)動機中，即使在發(fā)動機負載發(fā)生變動的情況下， 也能夠以調節(jié)發(fā)動機的轉速和燃料噴射量(扭矩T)，使發(fā)動機的轉速保持一定的方式工作。即，電子調速器以使發(fā)動機的轉速與設定的目標轉速無誤差的方式通過反饋控制調節(jié)節(jié)流閥的開度，增減燃料噴射量。在驅動上述作業(yè)機的小型通用發(fā)動機中，在驅動發(fā)動機的狀態(tài)下暫時中斷作業(yè)這樣的情況等，作業(yè)機處于無負載狀態(tài)時，優(yōu)選降低發(fā)動機的轉速，提高發(fā)動機的燃料效率， 同時降低噪音。例如，在專利文獻1中，公開了具有怠速降低(減速)檢測用開關進入怠速降低側時，調節(jié)化油器的節(jié)氣門開度，使發(fā)動機呈怠速旋轉的電子調速器的汽油發(fā)動機。另外，假設與作業(yè)機不連接，專利文獻2及專利文獻3中，公開了發(fā)動機的怠速轉速的控制。專利文獻2中，公開了設置有在學習修正單元工作時，不管電氣負載的變動，依然將由發(fā)動機驅動的交流發(fā)電動機的勵磁電流維持在規(guī)定值的交流發(fā)電動機控制單元的發(fā)動機的怠速轉速控制裝置。另外，在專利文獻3中，公開了將反饋控制內燃發(fā)動機的怠速運轉時的加法修正項設定為與當時的負載狀態(tài)相應的適當值的內燃發(fā)動機的怠速轉速控制方法。在專利文獻3中，上述內燃發(fā)動機的無負載狀態(tài)及負載狀態(tài)的判定例如如下決定，液體耦合的自動變速機的選擇器位置是分別處于空檔，或是處于前進檔。專利文獻1 專利第觀16556號公報專利文獻2 日本特公平6-84732號公報專利文獻3 日本特開昭6H94152號公報但是，在作業(yè)機無負載時，為了進行降低發(fā)動機的轉速的空轉運轉，需要判定作業(yè)機是否為無負載狀態(tài)。因此，在專利文獻1所述的帶電子調速器的汽油發(fā)動機中，使怠速降低檢測用開關與作業(yè)機的停止單元聯動。這樣，在專利文獻1中，通過從作業(yè)機輸出的負載信息來進行怠速降低，因此結構復雜。另外，專利文獻1是作業(yè)者手動輸入怠速降低檢測用開關，使其進行怠速旋轉的結構，因此，作業(yè)者的作業(yè)效率降低。特別是作業(yè)機的負載狀態(tài)頻繁變動的情況下，不僅作業(yè)者的作業(yè)效率顯著降低，還難以根據變動的負載狀態(tài)適當地切換為空轉運轉。
進一步來說，專利文獻2及專利文獻3由于不是假設與作業(yè)機連接的情形，因此不能根據作業(yè)機的負載狀態(tài)，切換為空轉運轉。

發(fā)明內容
本發(fā)明是鑒于上述情況而作出的，其目的在于，提供能夠不依靠作業(yè)機，判定作業(yè)機的無負載狀態(tài)，自動切換為空轉運轉的發(fā)動機的轉速控制裝置及轉速控制方法。本發(fā)明涉及一種發(fā)動機的轉速控制裝置，其用于驅動作業(yè)機，其特征在于，具備 存儲單元，其存儲與所述發(fā)動機的目標轉速對應的節(jié)氣門開度閾值；第一判別單元，其從所述存儲單元讀取與所述目標轉速對應的節(jié)氣門開度閾值，判別當前節(jié)氣門開度是否在所述節(jié)氣門開度閾值以下；目標轉速變更單元，其在通過所述第一判別單元判別為所述當前節(jié)氣門開度在與所述目標轉速對應的節(jié)氣門開度閾值以下的情況下，將所述目標轉速減小至低怠速轉速；開度調節(jié)單元，其基于所述目標轉速，調節(jié)節(jié)流閥的開度。根據所述發(fā)動機的轉速控制裝置，能夠不依靠作業(yè)機，判定作業(yè)機的無負載狀態(tài)， 因此不需要在發(fā)動機和作業(yè)機間進行信號傳遞的電氣系統(tǒng)、探測無負載狀態(tài)的傳感器，能夠形成簡單的結構。另外，基于無負載判定，自動變更目標轉速，調節(jié)節(jié)流閥的開度，因此，能夠自動切換為空轉運轉。即，怠速降低不需要作業(yè)者的操作，能夠提高作業(yè)效率。在此，低怠速轉速意味著與無負載狀態(tài)的作業(yè)機連結的發(fā)動機不熄火的最低轉速。另外，還可以具備第一學習單元，其通過所述第一判別單元判別為所述當前節(jié)氣門開度在與所述目標轉速對應的節(jié)氣門開度閾值以下的情況下，將與所述目標轉速對應的所述節(jié)氣門開度閾值更新為將比節(jié)氣門開度的平均偏差大的值與所述當前節(jié)氣門開度相加得到的值。由此，與所述目標轉速對應的節(jié)氣門開度閾值在運轉中隨時更新學習，因此能夠提高不依靠作業(yè)機的無負載判定的精度。另外，即使是在由于發(fā)動機的經時變化，無負載狀態(tài)的判定基準發(fā)生變動的情況下，也能夠維持無負載判定的精度。另外，節(jié)氣門開度的平均偏差是指節(jié)氣門開度的變動幅度，能夠通過節(jié)氣門開度的實測值〔統(tǒng)計的概率分布O 3 σ )〕求得。另外，優(yōu)選的是，還具備第二判別單元，其將在所述目標轉速成為所述低怠速轉速的情況下的節(jié)氣門開度閾值作為第二節(jié)氣門開度閾值，判別所述當前節(jié)氣門開度是否在比節(jié)氣門開度的平均偏差大的值與所述第二節(jié)氣門開度閾值相加得到的值以上，在所述第二判別單元中，當判別為所述當前節(jié)氣門開度在比所述節(jié)氣門開度的平均偏差大的值與所述第二節(jié)氣門開度閾值相加得到的值以上的情況下，所述目標轉速變更單元增大所述目標轉速。由此，空轉運轉中向作業(yè)機施加負載時，能夠結束空轉運轉，迅速回歸至正常運轉。另外，還可以具備開關，其用于輸入所述作業(yè)機為無負載狀態(tài)的信息；第二學習單元，其在通過所述開關輸入所述作業(yè)機為無負載的信息的情況下，將與所述目標轉速對應的節(jié)氣門開度閾值更新為所述當前節(jié)氣門開度與比所述節(jié)氣門開度的平均偏差大的值相加得到的值，同時將所述第二節(jié)氣門開度閾值更新為所述當前節(jié)氣門開度。由此，使用用于輸入作業(yè)機為無負載狀態(tài)的信息的開關，能夠將節(jié)氣門開度閾值更新為更適當的值。通常，由于長期使用發(fā)動機，從而發(fā)動機輸出降低，因此需要慢慢地打開空轉運轉時的節(jié)氣門開度。因此，發(fā)動機出廠時設定的節(jié)氣門開度閾值不一定是正確的值。另一方面，例如，不學習更新節(jié)氣門開度閾值，長期保管發(fā)動機，然后，使發(fā)動機輸出和作業(yè)機側的摩擦突然變大的情況下，以前運轉時學習的節(jié)氣門開度閾值也可能是不正確的值。因此，使用上述開關，將當前節(jié)氣門開度閾值改寫成與最新的發(fā)動機狀態(tài)對應的節(jié)氣門開度閾值。因此，即使是在由于發(fā)動機的經時變化，無負載狀態(tài)的判定基準發(fā)生變動的情況下，也能夠維持無負載判定的精度。另外，用于輸入所述作業(yè)機為無負載狀態(tài)的信息的開關可以與切換上述目標轉速變更單元及目標轉速維持單元的開關分體，也可以相同。設定為同一開關時，能夠通過使操作方法不同來區(qū)別使用。另外，所述存儲單元為易失性存儲器，與所述易失性存儲器不同，也可以具備存儲所述目標轉速對應的節(jié)氣門開度閾值及所述第二節(jié)氣門開度閾值的非易失性存儲器。由此，即使發(fā)動機停止，也能夠保存與目標轉速對應的節(jié)氣門開度閾值及學習內容。另外，通過使用易失性存儲器和非易失性存儲器作為存儲單元，能夠減少非易失性存儲器的保存次數。本發(fā)明涉及一種發(fā)動機，其特征在于，具備所述發(fā)動機的轉速控制裝置。根據所述發(fā)動機，能夠不依靠作業(yè)機而判定作業(yè)機的無負載狀態(tài)，因此，不需要在發(fā)動機和作業(yè)機間進行信號傳遞的電氣系統(tǒng)、探測無負載狀態(tài)的傳感器，能夠形成簡單的結構。另外，基于無負載判定，自動變更目標轉速，調節(jié)節(jié)流閥的開度，因此，能夠自動切換為空轉運轉。即，怠速降低不需要作業(yè)者的操作，能夠提高作業(yè)效率。本發(fā)明涉及一種發(fā)動機的轉速控制方法，用于驅動作業(yè)機，其特征在于，具備存儲工序，將與所述發(fā)動機的目標轉速對應的節(jié)氣門開度閾值預先存儲在存儲單元中；第一判別工序，從所述存儲單元讀取與所述目標轉速對應的節(jié)氣門開度閾值，判別當前節(jié)氣門開度是否在所述節(jié)氣門開度閾值以下；第一目標轉速變更工序，通過所述第一判別工序判別為所述當前節(jié)氣門開度在與所述目標轉速對應的節(jié)氣門開度閾值以下的情況下，將所述目標轉速減小至低怠速轉速；開度調節(jié)工序，基于所述目標轉速，調節(jié)節(jié)流閥的開度。根據所述發(fā)動機的轉速控制方法，能夠不依靠作業(yè)機而判定作業(yè)機的無負載狀態(tài)，因此，不需要在發(fā)動機和作業(yè)機間進行信號傳遞的電氣系統(tǒng)、探測無負載狀態(tài)的傳感器，能夠形成簡單的結構。另外，基于無負載判定，自動變更目標轉速，調節(jié)節(jié)流閥的開度，因此，能夠自動切換為空轉運轉。即，怠速降低不需要作業(yè)者的操作，能夠提高作業(yè)效率。另外，也可以具備第一學習工序，通過第一判別工序判別所述當前節(jié)氣門在與所述目標轉速對應的節(jié)氣門開度閾值以下的情況下，將與所述目標轉速對應的所述節(jié)氣門開度閾值更新為比節(jié)氣門開度的平均偏差大的值與所述當前節(jié)氣門開度相加得到的值。由此，與所述目標轉速對應的節(jié)氣門開度閾值在運轉中隨時更新學習，因此，能夠提高不依靠作業(yè)機的無負載判定的精度。另外，即使是在由于發(fā)動機的經時變化，無負載狀態(tài)的判定基準發(fā)生變動的情況下，也能夠維持無負載判定的精度。優(yōu)選的是，還具備第二判別工序，將所述目標轉速成為所述低怠速轉速的情況下的節(jié)氣門開度閾值作為第二節(jié)氣門開度閾值，判別所述當前節(jié)氣門開度是否在比節(jié)氣門開度的平均偏差大的值與所述第二節(jié)氣門開度閾值相加得到的值以上，在所述第二判別工序中，當判別為所述當前節(jié)氣門開度在比所述節(jié)氣門開度的平均偏差大的值與所述第二節(jié)氣門開度閾值相加得到的值以上的情況下，所述目標轉速變更工序增大所述目標轉速。由此，空轉運轉中向作業(yè)機施加負載的情況下，能夠結束空轉運轉，迅速回歸至正常運轉。另外，也可以是，具備開關，其用于輸入所述作業(yè)機為無負載狀態(tài)的信息，具備第二學習工序，其在通過所述開關輸入所述作業(yè)機為無負載的信息的情況下，將與所述目標轉速對應的節(jié)氣門開度閾值更新為所述當前節(jié)氣門開度與比所述節(jié)氣門開度的平均偏差大的值相加得到的值，將所述第二節(jié)氣門開度閾值更新為所述當前節(jié)氣門開度。由此，使用用于輸入所述作業(yè)機為無負載狀態(tài)的信息的開關，能夠將節(jié)氣門開度閾值更新為更適當的值。因此，即使是在由于發(fā)動機的經時變化，無負載狀態(tài)的判定基準發(fā)生變動的情況下，也能夠維持無負載判定的精度。另外，優(yōu)選的是，在所述存儲工序中，使用易失性存儲器進行存儲，使用與所述易失性存儲器不同的非易失性存儲器存儲與所述目標轉速對應的節(jié)氣門開度閾值及所述第二節(jié)氣門開度閾值。由此，即使發(fā)動機停止，也能夠保存與目標轉速對應的節(jié)氣門開度閾值及學習內容。另外，通過使用易失性存儲器和非易失性存儲器作為存儲單元，能夠減少非易失性存儲器的保存次數。根據本發(fā)明，能夠不依靠作業(yè)機，判定作業(yè)機的無負載狀態(tài)，因此，不需要在發(fā)動機和作業(yè)機間進行信號傳遞的電氣系統(tǒng)、探測無負載狀態(tài)的傳感器，能夠形成簡單的結構。另外，基于無負載判定，自動變更目標轉速，調節(jié)節(jié)流閥的開度，因此能夠自動切換為空轉運轉。即，怠速降低不需要作業(yè)者的操作，能夠提高作業(yè)效率。由此，能夠不依靠作業(yè)機，判定作業(yè)機的無負載狀態(tài)，自動切換為空轉運轉。


圖1是實施方式1的發(fā)動機的轉速控制裝置的結構方框圖；圖2是表示目標轉速對應的節(jié)氣門開度閾值的一例的圖；圖3是表示與作業(yè)機在無負載狀態(tài)下的發(fā)動機轉速對應的節(jié)氣門開度的實測值的圖；圖4是具有節(jié)流閥的化油器的縱向截面圖；圖5是表示實施方式1的發(fā)動機的轉速控制的流程7
圖6是實施方式2的發(fā)動機的轉速控制裝置的結構方框圖；圖7是表示實施方式2的發(fā)動機的轉速控制的流程圖；圖8是表示實施方式2的子順序的流程圖。
具體實施例方式下面，根據

本發(fā)明的實施方式。[實施方式1]圖1是實施方式1的發(fā)動機的轉速控制裝置的結構方框圖。圖2是表示與圖1的存儲部所存儲的目標轉速對應的節(jié)氣門開度閾值的一例的圖。圖3是表示與作業(yè)機在無負載狀態(tài)下的發(fā)動機轉速對應的節(jié)氣門開度的實測值的圖。圖4是具有圖1所示的節(jié)流閥的化油器的縱向截面圖。圖1所示的發(fā)動機的轉速控制裝置1是控制驅動作業(yè)機22的發(fā)動機20的轉速的
直ο發(fā)動機的轉速控制裝置1由下述部分構成設定轉速計算部2，其計算發(fā)動機20 的設定轉速；怠速降低開關4，其決定有無實施怠速降低；存儲部8，其存儲與發(fā)動機20的目標轉速對應的節(jié)氣門開度閾值；目標轉速決定部16，其決定目標轉速；轉速檢測部18，其檢測發(fā)動機20的發(fā)動機轉速；節(jié)氣門開度運算部12，其運算節(jié)氣門開度。設定轉速計算部2計算作業(yè)機22正常運轉時的發(fā)動機20的目標轉速(設定轉速或正常轉速)。正常轉速，若是普通的作業(yè)機則是固定的，作業(yè)者也能夠通過節(jié)氣門操作來計算。存儲部8中存儲有與目標轉速對應的節(jié)氣門開度閾值，例如圖2所示，也可以存儲在每一目標轉速的范圍決定節(jié)氣門開度閾值的圖表。在此，表示將低怠速轉速設定為例如 2200rpm的一例。詳細情況在后面說明，但是，在本實施方式中，若當前節(jié)氣門開度在與目標轉速對應的節(jié)氣門開度閾值以下，則判斷為作業(yè)機22為無負載狀態(tài)。如圖2所示的圖表能夠基于在作業(yè)機22無負載的狀態(tài)下，使發(fā)動機20的轉速發(fā)生變化時實測的節(jié)流閥10的節(jié)氣門開度生成。例如圖3所示，也可以決定將比在作業(yè)機22 無負載的狀態(tài)下，一邊使發(fā)動機20的轉速發(fā)生變化，一邊實測的節(jié)氣門開度的最大值102 大的值作為各個轉速區(qū)域的節(jié)氣門開度閾值100。另外，節(jié)氣門開度閾值是由節(jié)氣門開度的實測值預先決定的，但是，由于發(fā)動機或作業(yè)機的個體差異不同，所以涉及使用的發(fā)動機及作業(yè)機的組合的適當節(jié)氣門開度閾值優(yōu)選像下述那樣，通過學習功能更新。存儲部8只要能夠保存與目標轉速對應的節(jié)氣門開度閾值及學習內容就沒有特別限定，例如，也可以并用易失性存儲器和非易失性存儲器。由此，即使發(fā)動機20停止，也能夠保存與目標轉速對應的節(jié)氣門開度閾值及學習內容，同時能夠減少非易失性存儲器的保存次數。轉速檢測部18基于發(fā)動機20的點火脈沖，計算發(fā)動機20的轉速。具體而言，在曲軸旋轉一圈的期間，檢測出一個點火脈沖，因此，從一分鐘檢測出的點火脈沖的個數，計算發(fā)動機的轉速(循環(huán)數)。在節(jié)氣門開度運算部12，計算由目標轉速決定部16決定的目標轉速和由轉速檢測部18檢測出的發(fā)動機轉速的偏差，計算節(jié)氣門操作量△ eth。在本實施方式中，節(jié)氣門開度運算部12進行PI控制(反饋控制)，以使目標轉速和發(fā)動機轉速的偏差接近零。圖1所示的節(jié)氣門開度調節(jié)部14基于由節(jié)氣門開度運算部12運算的節(jié)氣門操作量Δ θ th，調節(jié)節(jié)流閥10的節(jié)氣門開度。節(jié)流閥10如圖4所示，配置于化油器30的進氣通道34。能夠通過轉動節(jié)流閥10， 調節(jié)吸入空氣量。另外，化油器30由上述節(jié)流閥10、成為吸入空氣的通道的進氣通道34、設置于進氣通道34的下面?zhèn)鹊奈那鹄锊?6、及突設于文丘里部36上的主噴嘴32構成。圖中未圖示，節(jié)氣門開度調節(jié)部14為了開關節(jié)氣門而具備促動器。該促動器沒有特別限定，例如可以使用步進電動機或轉矩產生電動機(DC電動機)。下面，作為促動器，將能夠控制轉動軸的旋轉角度的步進電動機作為例子來說明。然后，說明本實施方式中的發(fā)動機轉速控制方法。圖5是表示使用圖1所示的轉速控制裝置控制發(fā)動機的轉速的順序的流程圖。在圖5所示的發(fā)動機的轉速控制中，首先，讀取目標轉速(步驟1)。具體而言，讀取通過設定轉速計算部(圖1的符號幻計算的正常運轉時的目標轉速(正常轉速或設定轉速)。然后，在步驟2進行目標轉速的穩(wěn)定判別。在此，將過去數次轉速偏差為N[rpm] 以下時作為穩(wěn)定。在步驟2，判定目標轉速是否穩(wěn)定，穩(wěn)定時進入步驟3，不穩(wěn)定時進入步驟 13。在步驟3，判定目標轉速是否為低怠速轉速，目標轉速為低怠速轉速時進入步驟 12，目標轉速不是低怠速轉速時進入步驟4。在步驟3判斷為目標轉速不是低怠速轉速的情況為作業(yè)機不是無負載狀態(tài)的情況時(正常運轉時)。在步驟4，存儲于存儲部的無負載判斷用節(jié)氣門開度閾值θ th_idle(參照圖2)作為設定轉速中的怠速判斷閾值而被識別。在步驟5，判定該無負載判斷用節(jié)氣門開度閾值eth_idle是否在當前節(jié)氣門開度θ th以上。在步驟5，不滿足θ th彡θ th_idle時，進入步驟11，以維持在設定轉速的狀態(tài)設定目標轉速，在步驟17，進行PI控制，發(fā)動機維持正常運轉。在步驟5，滿足θ th彡θ th_idle時，判斷作業(yè)機為無負載狀態(tài)，進入步驟6。在步驟6，當前節(jié)氣門開度θ th加+3，將相加得到的值作為設定轉速中的怠速判斷閾值學習，更新存儲部的無負載判斷用節(jié)氣門開度閾值。另外，與當前節(jié)氣門開度θ th相加的值是比節(jié)氣門開度的平均偏差大的值(α)。 在本實施方式中，假設節(jié)氣門開度的變動幅度為2的情況，將與當前節(jié)氣門開度θ th相加的值α設定為+3，以使怠速運轉的開始和結束適當進行。其中，α為整數(α >0)。然后，在步驟7判定怠速降低開關是ON(開啟)還是OFF(關閉)。在步驟7，怠速降低開關是OFF的情況下，進入步驟11，以維持在設定轉速的狀態(tài)設定目標轉速，在步驟 17，進行PI控制，發(fā)動機維持正常運轉。在步驟7，怠速降低開關是ON的情況下，進入步驟8，能夠開始怠速降低。
怠速降低開關與步驟5的無負載判斷的判斷結果無關，能夠根據作業(yè)者的意志切換 ON 禾口 OFF。若開始怠速降低，則將目標轉速設定為低怠速轉速。但是，急劇的目標轉速的變更會產生擺動或超程，因此，在步驟8中一點一點地減小目標轉速。重復此操作，直到在步驟 9中，判定目標轉速是否為低怠速轉速，目標轉速成為低怠速轉速為止。在步驟9，若滿足目標轉速=低怠速轉速，則進入步驟10。在步驟10，將目標轉速設定為低怠速轉速，在步驟17中進行PI控制，發(fā)動機維持空轉運轉。另一方面，在步驟3，判定目標轉速為低怠速轉速時，如上所述進入步驟12。目標轉速為低怠速轉速時是空轉運轉時。在步驟12，當前節(jié)氣門開度θ th加+3，將相加得到的值作為低怠速轉速中的怠速判斷閾值學習，更新存儲部的低怠速判斷用節(jié)氣門開度閾值(參照圖2)。將與當前節(jié)氣門開度θ th相加的值α設定為+3。這時，滿足能夠學習更新的條件，即目標轉速為低怠速轉速，且目標轉速穩(wěn)定。在步驟12，若更新節(jié)氣門開度閾值，則進入步驟13。在步驟13，存儲于存儲部的低怠速無負載判斷用節(jié)氣門開度閾值θ th_idle作為低怠速轉速中的怠速判斷閾值而被識別。然后，在步驟14，判斷是否滿足下述條件。θ th > θ th_idle+4或，怠速降低開關為OFFθ th:當前節(jié)氣門開度θ th_idle 低怠速轉速中的怠速判斷閾值另外，條件式的+4是與當前節(jié)氣門開度9 th相加的值(β)。與當前節(jié)氣門開度 θ th相加的值(β)和上述與當前節(jié)氣門開度θ th相加的值(α)相同，是比節(jié)氣門開度的平均偏差大的值。在本實施方式中，將與當前節(jié)氣門開度9 th相加的值β設為+4，以使空轉運轉的結束適當進行。其中，β為整數(β >0)。在步驟14，θ th > θ th_idle+4或怠速降低開關為OFF的情況下，進入步驟16， 將目標轉速設定為設定轉速后，結束空轉運轉，在步驟17進行PI控制，使其向正常運轉回歸。在步驟14，不滿足θ th > θ th_idle+4，且怠速降低開關不是OFF的情況下，進入步驟15，將目標轉速設定為低怠速轉速，在步驟17進行PI控制，發(fā)動機維持空轉運轉。在步驟17，基于設定的目標轉速，進行PI控制。具體而言，基于由目標轉速決定部根據設定轉速計算部、存儲部及怠速降低開關的輸出設定的目標轉速，通過節(jié)氣門開度運算部進行PI控制，運算節(jié)氣門操作量△ 9 th。在步驟18，基于在步驟17運算的節(jié)氣門操作量Δ θ th，驅動步進電動機，開關節(jié)流閥。步進電動機在節(jié)氣門操作量△ θ th小時，進行1-2相勵磁控制，在節(jié)氣門操作量 Δ θ th大時，進行2相勵磁控制。2相勵磁控制主要是加減速磁體的勵磁方法。在步驟18，基于節(jié)氣門操作量Δ θ th，開關節(jié)流閥后，進入步驟19。在步驟19，計算節(jié)氣門開度θ th，進入步驟20。
在步驟20，判定發(fā)動機是否處于停止狀態(tài)。在步驟20，發(fā)動機不處于停止狀態(tài)時，返回步驟1。在步驟20，發(fā)動機處于停止狀態(tài)時，進入步驟21，寫入非易失性存儲器。具體而言，在步驟6及步驟12，將學習更新的節(jié)氣門開度閾值存儲在存儲部。通過存儲這樣學習更新的節(jié)氣門開度閾值，能夠提高基于發(fā)動機、作業(yè)機的經時變化的無負載判斷的精度。向非易失性存儲器的寫入可以在怠速降低結束時進行，也可以每隔一定時間進行，但是非易失性存儲器的寫入次數是有限制的，因此，優(yōu)選如上所述，在發(fā)動機停止時進行。若在發(fā)動機停止時寫入，則能夠進一步減少寫入次數，且效率高。因此，根據上述實施方式，能夠不依靠作業(yè)機22而判定圖1所示的作業(yè)機22的無負載狀態(tài)，因此不需要在發(fā)動機20和作業(yè)機22之間進行信號傳遞的電氣系統(tǒng)、探測無負載狀態(tài)的傳感器，能夠形成簡單的結構。另外，基于無負載判定自動變更目標轉速，調節(jié)節(jié)流閥10的開度，因此，能夠自動切換為空轉運轉。即，怠速降低不需要作業(yè)者的操作，能夠提高作業(yè)效率。[實施方式2]然后，說明實施方式2的發(fā)動機的轉速控制裝置及轉速控制方法。圖6是實施方式2的發(fā)動機的轉速控制裝置的結構方框圖。圖7及8是表示使用圖6所示的轉速控制裝置控制發(fā)動機的轉速的順序的流程圖。本實施方式的發(fā)動機的轉速控制裝置40如圖6所示，在設置怠速降低強制開關6 這一點上，與已說明的轉速控制裝置1(參照圖1)不同。另外，本實施方式的發(fā)動機的轉速控制的順序除了涉及怠速降低強制開關6的步驟以外，與利用圖5說明的順序相同，因此， 在此省略共同的說明。在圖7所示的發(fā)動機的轉速控制中，首先，讀取目標轉速(步驟1)。具體而言，讀取由設定轉速計算部(圖1的符號幻計算的正常運轉時的目標轉速(正常轉速或設定轉速)。然后，在步驟2中進行目標轉速的穩(wěn)定判別。在此，將過去數次轉速偏差為N[rpm] 以下時作為穩(wěn)定。在步驟2，判定目標轉速是否穩(wěn)定，穩(wěn)定時進入步驟3，不穩(wěn)定時進入步驟 13。在步驟3，判定目標轉速是否為低怠速轉速，目標轉速為低怠速轉速時進入步驟 12，目標轉速不是低怠速轉速時進入步驟31。在步驟3中判斷為目標轉速不是低怠速轉速的情況，是作業(yè)機不是無負載狀態(tài)時 (正常運轉時)。但是，低怠速轉速中的怠速判斷閾值過低時，即使開始怠速降低，也會馬上隨意地判斷作業(yè)機為負載狀態(tài)后，結束空轉運轉。因此，設置怠速降低強制開關6(圖1)，改寫低怠速轉速中的怠速判斷閾值，強制實施怠速降低。另外，圖6中表示了怠速降低開關4和怠速降低強制開關6分體設置的結構，但是也可以是同一開關。在怠速降低開關4和怠速降低強制開關6為同一開關的情況下，能夠通過使操作方法不同來區(qū)別使用。
11
作為操作方法，一方面是繼續(xù)進行ON/OFF的操作，另一方面進行特殊操作。特殊操作是指，例如可以舉出怠速降低開關4在OFF狀態(tài)持續(xù)五秒以上后，在兩秒以內完成 0FF-0N-0FF-0N的操作，怠速降低開關4有效的情況、長按怠速降低開關4的情況等。由此，能夠構成具備怠速降低開關4及怠速降低強制開關6兩者的功能的同一怠速降低開關。這樣構成的怠速降低強制開關在步驟31中判定怠速降低強制開關是ON還是OFF。 怠速降低強制開關是ON的情況下，進入圖8所示的步驟32、步驟33。在步驟32，當前節(jié)氣門開度θ th加+3，將相加得到的值作為設定轉速中的怠速判斷閾值學習，更新存儲部的無負載判斷用節(jié)氣門開度閾值。在步驟33，將當前節(jié)氣門開度θ th作為低怠速轉速中的怠速判斷閾值學習，更新存儲部的無負載判斷用節(jié)氣門開度閾值。由此，強制實施怠速降低。另外，與實施方式1相同，+3是與當前節(jié)氣門開度θ th相加的值(α)。與當前節(jié)氣門開度9 th相加的值(α)是比節(jié)氣門開度的平均偏差大的值。在步驟32、步驟33中，更新閾值后，進入步驟8。若開始怠速降低，則在步驟8中一點一點地減小目標轉速。重復此操作，直到在步驟9中，判定目標轉速是否為低怠速轉速，目標轉速成為低怠速轉速為止。在步驟9，若滿足目標轉速=低怠速轉速，則進入步驟10。在步驟10，將目標轉速設定為低怠速轉速，在步驟117進行PI控制，發(fā)動機維持空轉運轉。另一方面，在步驟31，怠速降低強制開關是OFF的情況下，進入步驟4，與實施方式 1相同地自動實施開始怠速降低。在步驟4，存儲于存儲部的無負載判斷用節(jié)氣門開度閾值θ th_idle(參照圖2)作為設定轉速中的怠速判斷閾值而被識別。在步驟5，判定該無負載判斷用節(jié)氣門開度閾值eth_idle是否在當前節(jié)氣門開度θ th以上。在步驟5，不滿足θ th彡θ th_idle時，進入步驟11，以維持在設定轉速的狀態(tài)設定目標轉速，在步驟17進行PI控制，發(fā)動機維持正常運轉。在步驟5，滿足eth彡θ th_idle時，判斷作業(yè)機為無負載狀態(tài)，進入步驟6。在步驟6，當前節(jié)氣門開度θ th加+3，將相加得到的值作為設定轉速中的怠速判斷閾值學習，更新存儲部的無負載判斷用節(jié)氣門開度閾值。與當前節(jié)氣門開度9 th相加的值是比節(jié)氣門開度的平均偏差大的值(α)。然后，在步驟7，判定怠速降低開關是ON還是OFF。在步驟7，怠速降低開關是OFF 的情況下，進入步驟11，以維持在設定轉速的狀態(tài)設定目標轉速，在步驟17進行PI控制，發(fā)動機維持正常運轉。在步驟7，怠速降低開關是ON的情況下，進入步驟8，能夠開始怠速降低。怠速降低開關與步驟5的無負載判斷的判斷結果無關，能夠根據作業(yè)者的意志切換 ON 禾口 OFF。在步驟3，判定目標轉速為低怠速轉速的情況下，進行步驟12 步驟17，但是，在此，是與實施方式1的步驟12 步驟17共同的處理，因此，省略其說明。同樣地，關于步驟 17 步驟21，也是與實施方式1的步驟17 步驟21共同的處理，因此，省略其說明。因此，根據上述實施方式，能夠不依靠作業(yè)機22而判定圖6所示的作業(yè)機22的無負載狀態(tài)，因此不需要在發(fā)動機20和作業(yè)機22之間進行信號傳遞的電氣系統(tǒng)、探測無負載狀態(tài)的傳感器，能夠形成簡單的結構。另外，基于無負載判定自動變更目標轉速，調節(jié)節(jié)流閥10的開度，因此，能夠自動切換為空轉運轉。即，怠速降低不需要作業(yè)者的操作，能夠提高作業(yè)效率。進而，通過怠速降低強制開關6，不僅能夠自動地，而且還可以手動地切換為空轉運轉。由此，發(fā)動機出廠時，或中途變更設置有發(fā)動機的作業(yè)機時等，即使作業(yè)機的發(fā)動機扭矩不同，也能夠手動更新設定目標轉速中的節(jié)氣門開度閾值。上面，詳細說明了本發(fā)明的實施方式，但本發(fā)明并不僅限于此，在不脫離本發(fā)明的宗旨的范圍內，可以進行各種改良或變形。例如，在上述實施方式1及2中，說明了 PI控制所使用的比例增益Kp及積分時間 Ti 一定的例子，但是，比例增益Kp及積分時間Ti也可以根據情況適當變更。具體而言，在步驟11，與將目標轉速設定為設定轉速時(即，正常運轉時)相比，在步驟10及15中，也可以較小地設定將目標轉速設定為低怠速轉速時(即，低怠速運轉時) 的比例增益Kp。由此，能夠進行穩(wěn)定的PI控制，能夠防止急劇的節(jié)氣門操作引起的熄火。另外，在步驟11，與將目標轉速設定為設定轉速時(即，正常運轉時)相比，在步驟16，也可以較大地設定將目標轉速設定為設定轉速時(即，從低怠速運轉向正常運轉切換時)的比例增益Kp。由此，能夠提高PI控制的適應性，迅速使目標轉速和發(fā)動機轉速偏差接近零。
權利要求
1.一種發(fā)動機的轉速控制裝置，其用于驅動作業(yè)機，其特征在于，具備 存儲單元，其存儲與所述發(fā)動機的目標轉速對應的節(jié)氣門開度閾值；第一判別單元，其從所述存儲單元讀取與所述目標轉速對應的節(jié)氣門開度閾值，判別當前節(jié)氣門開度是否在所述節(jié)氣門開度閾值以下；目標轉速變更單元，其在通過所述第一判別單元判別為所述當前節(jié)氣門開度在與所述目標轉速對應的節(jié)氣門開度閾值以下的情況下，將所述目標轉速減小至低怠速轉速； 開度調節(jié)單元，其基于所述目標轉速，調節(jié)節(jié)流閥的開度。
2.如權利要求1所述的發(fā)動機的轉速控制裝置，其特征在于，還具備第一學習單元，其通過所述第一判別單元判別為所述當前節(jié)氣門開度在與所述目標轉速對應的節(jié)氣門開度閾值以下的情況下，將與所述目標轉速對應的所述節(jié)氣門開度閾值更新為將比節(jié)氣門開度的平均偏差大的值與所述當前節(jié)氣門開度相加得到的值。
3.如權利要求1或2所述的發(fā)動機的轉速控制裝置，其特征在于，還具備第二判別單元，其將所述目標轉速成為所述低怠速轉速的情況下的節(jié)氣門開度閾值作為第二節(jié)氣門開度閾值，判別所述當前節(jié)氣門開度是否在比節(jié)氣門開度的平均偏差大的值與所述第二節(jié)氣門開度閾值相加得到的值以上，在所述第二判別單元中，當判別為所述當前節(jié)氣門開度在比所述節(jié)氣門開度的平均偏差大的值與所述第二節(jié)氣門開度閾值相加得到的值以上的情況下，所述目標轉速變更單元增大所述目標轉速。
4.如權利要求1 3中任一項所述的發(fā)動機的轉速控制裝置，其特征在于，具備 開關，其用于輸入所述作業(yè)機為無負載狀態(tài)的信息；第二學習單元，其在通過所述開關輸入所述作業(yè)機為無負載的信息的情況下，將與所述目標轉速對應的節(jié)氣門開度閾值更新為所述當前節(jié)氣門開度與比所述節(jié)氣門開度的平均偏差大的值相加得到的值，同時將所述第二節(jié)氣門開度閾值更新為所述當前節(jié)氣門開度。
5.如權利要求1 4中任一項所述的發(fā)動機的轉速控制裝置，其特征在于， 所述存儲單元為易失性存儲器，與所述易失性存儲器不同，具備存儲與所述目標轉速對應的節(jié)氣門開度閾值及所述第二節(jié)氣門開度閾值的非易失性存儲器。
6.一種發(fā)動機，其特征在于，具備如權利要求1 5中任一項所述的發(fā)動機的轉速控制直ο
7.一種發(fā)動機的轉速控制方法，用于驅動作業(yè)機，其特征在于，具備存儲工序，將與所述發(fā)動機的目標轉速對應的節(jié)氣門開度閾值預先存儲在存儲單元中；第一判別工序，從所述存儲單元讀取與所述目標轉速對應的節(jié)氣門開度閾值，判別當前節(jié)氣門開度是否在所述節(jié)氣門開度閾值以下；第一目標轉速變更工序，通過所述第一判別工序判別為所述當前節(jié)氣門開度在與所述目標轉速對應的節(jié)氣門開度閾值以下的情況下，將所述目標轉速減小至低怠速轉速； 開度調節(jié)工序，基于所述目標轉速，調節(jié)節(jié)流閥的開度。
8.如權利要求7所述的發(fā)動機的轉速控制方法，其特征在于，具備第一學習工序，通過第一判別工序判別所述當前節(jié)氣門在與所述目標轉速對應的節(jié)氣門開度閾值以下的情況下，將與所述目標轉速對應的所述節(jié)氣門開度閾值更新為比節(jié)氣門開度的平均偏差大的值與所述當前節(jié)氣門開度相加得到的值。
9.如權利要求7或8所述的發(fā)動機的轉速控制方法，其特征在于，具備第二判別工序，將所述目標轉速成為所述低怠速轉速的情況下的節(jié)氣門開度閾值作為第二節(jié)氣門開度閾值，判別所述當前節(jié)氣門開度是否在比節(jié)氣門開度的平均偏差大的值與所述第二節(jié)氣門開度閾值相加得到的值以上，在所述第二判別工序中，當判別為所述當前節(jié)氣門開度在比所述節(jié)氣門開度的平均偏差大的值與所述第二節(jié)氣門開度閾值相加得到的值以上的情況下，所述目標轉速變更工序增大所述目標轉速。
10.如權利要求7 9中任一項所述的發(fā)動機的轉速控制方法，其特征在于， 具備開關，其用于輸入所述作業(yè)機為無負載狀態(tài)的信息，具備第二學習工序，其在通過所述開關輸入所述作業(yè)機為無負載的信息的情況下，將與所述目標轉速對應的節(jié)氣門開度閾值更新為所述當前節(jié)氣門開度與比所述節(jié)氣門開度的平均偏差大的值相加得到的值，將所述第二節(jié)氣門開度閾值更新為所述當前節(jié)氣門開度。
11.如權利要求7 10中任一項所述的發(fā)動機的轉速控制方法，其特征在于， 在所述存儲工序中，使用易失性存儲器進行存儲，使用與所述易失性存儲器不同的非易失性存儲器存儲與所述目標轉速對應的節(jié)氣門開度閾值及所述第二節(jié)氣門開度閾值。
全文摘要
本發(fā)明提供一種能夠不依靠作業(yè)機來判定作業(yè)機的無負載狀態(tài)，自動切換為空轉運轉的發(fā)動機的轉速控制裝置及轉速控制方法。其具備存儲部(8)，其存儲與發(fā)動機(20)的目標轉速對應的節(jié)氣門開度閾值；第一判別單元，其從存儲部(8)讀取與目標轉速對應的節(jié)氣門開度閾值，判別當前節(jié)氣門開度是否在所述節(jié)氣門開度閾值以下；目標轉速決定部(16)，其通過所述第一判別單元判別為當前節(jié)氣門開度在與目標轉速對應的節(jié)氣門開度閾值以下的情況下，為了將目標轉速減小至低怠速轉速，而設定轉速；開度調節(jié)部(14)，其基于目標轉速，調節(jié)節(jié)流閥(10)的開度。
文檔編號F02D29/00GK102472171SQ20108002889
公開日2012年5月23日 申請日期2010年4月13日 優(yōu)先權日2009年7月31日
發(fā)明者牧和宏, 鈴木由希子 申請人:三菱重工業(yè)株式會社