JP2005248896A - エンジン駆動車両 - Google Patents

Abstract

【課題】車両の停止時に発電機を運転して負荷を駆動できるようにしたエンジン駆動車両において、スロットルバルブをバイパスするバイパス通路を通して流れる空気を制御することにより発電機の出力制御とアイドル制御とを高い分解能で行い得るようにする。
【解決手段】エンジン１のスロットルバルブ１２をバイパスする第１のバイパス通路１０１及び第２のバイパス通路１０２と、これらのバイパス通路を通過する空気の流れを制御する第１及び第２のバルブ１０３及び１０４とを設ける。車両の走行時には第１のバルブを完全に閉じた状態で第２のバルブ１０４の開度を制御することによりエンジンのアイドル制御を行う。車両を停止して発電機１７を運転する際には、第１のバルブ１０３を全開状態にして第２のバルブ１０４の開度を制御することにより発電機１７から所定の出力を得るようにエンジン１の回転速度を制御する。
【選択図】 図２

Description

本発明は、走行を停止した状態でエンジンの出力を発電機に伝達して電気負荷を駆動することができるようにしたエンジン駆動車両に関するものである。

エンジン駆動車両として、車両の停止時にエンジンにより発電機を駆動して、該発電機から各種の電気負荷に電力を供給することができるようにしたものがある。特に、不整地を走行することを主目的としたエンジン駆動車両であるＡＴＶ(All Terrain Vehicle、いわゆるバギー車)や、トラクター、或いはレクリエーションビークルなどのエンジン駆動車両においては、電動工具や、家庭電化製品等の屋外での使用を可能にするために、車両駆動用のエンジンにより駆動される発電機を電源として、ＡＣ１００ＶやＡＣ２００Ｖ（５０Ｈｚまたは６０Ｈｚ）等の商用交流出力を発生する電源装置を搭載することが行われるようになっている。この種のエンジン駆動車両は例えば、特許文献１や特許文献２に示されている。

この種のエンジン駆動車両は、エンジンと、エンジンにより駆動される走行装置と、エンジンにより駆動される発電機を電源として負荷に電力を供給する電源装置と、エンジン及び発電機を制御する制御装置とを備えていて、車両走行装置を駆動する際の制御モードである走行時制御モードと、発電機を駆動する際の制御モードである発電時制御モードとでエンジンが制御される。

走行装置は、駆動輪やキャタピラなどからなる走行手段と、エンジンと走行装置との間に設けられて、エンジンの回転を走行手段に伝達する動力伝達装置とにより構成される。エンジンと駆動車輪との間に設ける動力伝達装置としては、動力の伝達を断つギアポジションを有する自動変速機または無断変速機（ＣＶＴ等）などの変速機と、機関の回転速度が所定の動力伝達開始回転速度以上になったときに動力を伝達する状態になる遠心クラッチやトルクコンバータ（流体クラッチ）などの自動クラッチ機構とを備えたものを用いることが多い。

この種の車両に搭載される電源装置は、エンジンに取り付けられる発電機に応じて適宜の構成をとる。
例えば、エンジンに取り付ける発電機として、界磁制御を行うことができない磁石式交流発電機を用いる場合には、発電機の出力を整流する整流器と、この整流器の出力を商用周波数の交流出力に変換するインバータと、インバータの出力から高調波成分を除去するフィルタとにより電源装置を構成する。またエンジンに取り付ける発電機として界磁制御が可能な同期発電機を用いる場合には、該発電機自体により電源装置を構成する。

上記のように、電源装置を搭載したエンジン駆動車両の制御装置には、エンジンの運転に必要な制御を行うエンジン制御部（ＥＣＵ）の外に、エンジンの制御モードを走行モードとするか発電モードとするかを選択するモード選択手段と、モード選択手段により発電モードが選択されたときに電源装置から負荷に所定の電力を供給するために必要な回転速度でエンジンを回転させるように、エンジンのスロットルバルブや、ＩＳＣバルブ（スロットルバルブをバイパスするバイパス通路を通して流れる空気量を調整するバルブ）の開度を制御する発電時回転速度制御手段を備えた発電制御部とが設けられる。

エンジン制御部は、例えば、エンジンの回転速度、スロットルバルブ開度、エンジンの温度、エンジンと車輪との間に設けられる変速機のギアポジションなどを制御条件として、エンジンの点火時期や燃料噴射量（燃料供給手段としてインジェクタを用いる場合）を制御するように構成される。

発電制御部は、発電機の構成に応じて適宜の構成をとる。例えば、発電機として磁石式交流発電機を用いて、該発電機の整流出力をインバータにより商用周波数の交流出力に変換するインバータ発電機の構成をとる場合には、インバータの出力電圧を目標値に一致させるようにエンジンの目標回転速度を求める目標回転速度演算手段と、エンジンの回転速度を目標回転速度に保つようにエンジンの吸入空気量を制御する発電時回転速度制御手段とにより発電制御部の主要部が構成される。

また界磁制御が可能な同期発電機により上記電源装置を構成する場合には、同期発電機の出力周波数を商用周波数に保つために必要な回転速度でエンジンを回転させるように、エンジンの吸入空気量を制御する発電時回転速度制御手段と、同期発電機の出力電圧を設定範囲に保つように該発電機の界磁電流を制御する界磁電流制御手段とにより発電制御部の主要部が構成される。

エンジンを走行モードで運転する際には、変速機のギアポジションをハイスピードポジション（Ｈポジション）、ロースピードポジション（Ｌポジション）またはリバースポジション（Ｒポジション）のいずれかの位置にセットしてスロットルバルブを開き、エンジンの回転速度を上昇させる。エンジンの回転速度がクラッチイン速度（自動クラッチ機構がつながるときの回転速度）まで上昇すると、エンジンの回転が変速機を介して走行手段に伝達され、車両が前進または後退する。

また車両を停止させてエンジンを発電モードで運転する際には、変速機のギアポジションをニュートラルポジション（Ｎポジション）またはパーキングポジション（Ｐポジション）にセットして、エンジンを走行手段から切り離し、スロットルバルブを操作するスロットルアクチュエータを制御するコントローラによりスロットルバルブを制御してエンジンの回転速度を発電時に適した回転速度に調節する。コントローラは、ギアポジションセンサがニュートラルポジションまたはパーキングポジションを検出していること及びモード選択手段により発電モードが選択されていることを条件として、エンジンを所定の回転速度で回転させるようにスロットルアクチュエータを制御する。

界磁制御が可能な同期発電機により電源装置を構成する場合には、電源装置の出力周波数を一定に保つため、発電機を一定の回転速度（例えば３０００r/min）で回転させるようにエンジンの回転速度が制御される。また交流発電機と該交流発電機の整流出力を所定の周波数の交流出力に変換するインバータとにより電源装置を構成する場合には、接続された電気負荷が要求する発電量を得るようにエンジンの回転速度が制御される。

発電制御部により、発電機から所定の出力を発生させるようにエンジンを制御する際には、アイドリング状態からエンジンの吸入空気量を増加させて、発電機から所望の出力を発生させるために必要な回転速度までエンジンの回転速度を上昇させる制御を行う必要がある。エンジンの吸入空気量を調節する制御は、スロットルバルブを操作するスロットルアクチュエータを設けて、このスロットルアクチュエータを制御することにより行うことができるが、スロットルアクチュエータを制御する方法によると、複雑な制御が必要になる上に、複雑で高価な制御装置が必要になるのを避けられない。

即ち、スロットルアクチュエータを設けた場合、通常走行時のスロットルバルブの開閉操作を可能にするために、スロットルアクチュエータとスロットルバルブとの間にクラッチ機構を設けるとともに、スロットルバルブとアクセル操作部材（レバーまたはペダル）との間をワイヤで連結して、上記クラッチ機構によりスロットルアクチュエータをスロットルバルブから切り離した状態で、アクセルレバーによりワイヤを介してスロットルバルブを操作するようにすることが考えられる。しかしながら、このように構成した場合には、スロットルバルブとスロットルアクチュエータとの間にクラッチ機構を設けることが必要になる上に、アイドル制御時にスロットルアクチュエータをスロットルバルブに接続し、走行時にはスロットルアクチュエータをスロットルバルブから切り離すように上記クラッチ機構を制御する複雑な制御装置を設ける必要があるため、コストが著しく高くなるのを避けられない。

またアクセル操作部材とスロットルバルブとの間をワイヤで連結することなく、アクセル操作部材の変位を検出するアクセルセンサを設けるとともに、このアクセルセンサにより検出されたアクセル操作部材の変位に見合った量だけスロットルバルブを変位させるようにスロットルアクチュエータを制御する制御系を設けて、いわゆる電動スロットルを構成することが考えられるが、電動スロットルを構成するためには、スロットルセンサの外にアクセルセンサを必要とするためコストが高くなるのを避けられない。また電気的なノイズによりスロットルバルブが誤操作されて車両が暴走する等の問題が生じるのを防ぐために、制御系の構成を、フェイルセーフを何重にも図った構成とする必要があるため、制御装置が複雑で高価なものになるのを避けられない。

またエンジンのアイドルスピード制御やアイドルアップ制御を行うために、特許文献３に示されているように、スロットルバルブをバイパスするバイパス通路にバルブ（ＩＳＣバルブ）を設けて、このＩＳＣバルブを制御することにより、エンジンの吸入空気量を制御することが行われている。ＩＳＣバルブは小形であるため、ＩＳＣバルブを操作するアクチュエータとしては小形で安価なのものを用いることができ、またその制御はエンジンの回転速度を目標回転速度に一致させるだけの制御であるため、比較的簡単に行うことができる。

そこで、車両の停止時に発電機を駆動して電気負荷に電力を供給し得るようにしたエンジン駆動車両において、発電機から所望の出力を発生させるために必要な回転速度までエンジンの回転速度を上昇させる制御を行う際に、上記ＩＳＣバルブを用いてエンジンの吸入空気量を制御することが考えられる。
米国特許第６，１３８，０６９号公報 特開２００１−２３１１０６号公報 特開平６−１１７２８８号公報

車両の停止時に発電機を駆動して電気負荷に電力を供給し得るようにしたエンジン駆動車両において、発電機から所望の出力を発生させるために必要な回転速度までエンジンの回転速度を上昇させる制御を行う際に、ＩＳＣバルブを用いてエンジンの吸入空気量を制御する場合には、ＩＳＣバルブの全開時に発電機から負荷が要求する最大電力を出力させるために必要な回転速度でエンジンを回転させる際に必要な吸入空気量を確保するために、スロットルバルブをバイパスするバイパス通路の断面積を十分に大きくして、該バイパス通路を通してアイドリング時に必要とする空気量よりも十分に多い量の空気を流すことができるようにしておく必要がある。

ところが、上記のようにバイパス通路の断面積を大きく設定すると、同じＩＳＣバルブを用いてアイドルスピード制御やアイドルアップ制御を行う際に、ＩＳＣバルブの開度が低い範囲のみを用いることになるため、制御の分解能が悪くなるという問題が生じる。

本発明の目的は、制御の分解能を低下させることなく、スロットルバルブをバイパスするバイパス通路に設けたバルブを用いて、アイドルスピード制御及び（または）アイドルアップ制御と、発電モード時のエンジンの制御とを行うことができるようにしたエンジン駆動車両を提供することにある。

本発明は、エンジンと、エンジンにより駆動される車両走行装置と、エンジンにより駆動される発電機を電源として負荷に供給する電力を発生する電源装置と、エンジンの制御モードを走行時制御モードとするか、または発電時制御モードとするかを選択するモード選択手段と、モード選択手段により発電時制御モードが選択されているときに発電機から所定の電力を発生させるために必要な回転速度でエンジンを回転させるようにエンジンの吸入空気量を制御する発電時吸入空気量制御手段と、モード選択手段により走行時制御モードが選択されている状態でエンジンのアイドルスピード制御及び（または）アイドルアップ制御を行う際に、エンジンの回転速度を目標回転速度に保つようにエンジンの吸入空気量を制御するアイドル運転時吸入空気量制御手段とを備えたエンジン駆動車両を対象とする。

本発明においては、エンジンに、スロットルバルブをバイパスする第１及び第２のバイパス通路と、第１及び第２のバイパス通路内の空気流をそれぞれ制御する第１及び第２のバルブとを設ける。また発電時吸入空気量制御手段は、第１のバルブを開状態にして、第２のバルブの開度を制御することによりエンジンの吸入空気量を制御するように構成され、アイドル運転時吸入空気量制御手段は、第１のバルブを閉状態にして第２のバルブの開度を制御することによりエンジンの吸入空気量を制御するように構成される。

上記のように、スロットルバルブをバイパスするバイパス通路として、第１のバイパス通路と第２のバイパス通路との２つの通路を設けるとともに、第１及び第２のバイパス通路内の空気流をそれぞれ制御する第１及び第２のバルブを設けて、第１のバルブを開いた状態で、第２のバルブの開度を制御することにより、エンジンの吸入空気量を制御するように発電時吸入空気量制御手段を構成すると、発電機を運転する際に、エンジンの吸入空気量を十分に多くして該吸入空気量を高い分解能で制御することができる。

また上記のように、第１のバイパス通路と第２のバイパス通路と、第１及び第２のバイパス通路内の空気流をそれぞれ制御する第１及び第２のバルブとを設けて、第１のバルブを閉じた状態で、第２のバルブの開度を制御することにより、エンジンの吸入空気量を制御するようにアイドル運転時吸入空気量制御手段を構成すると、エンジンのアイドルスピード制御及び（または）アイドルアップ制御を行う際に高い分解能で吸入空気量を制御して、制御性を良好にすることができる。

以上のように、本発明によれば、エンジンに、スロットルバルブをバイパスする第１のバイパス通路及び第２のバイパス通路と、第１及び第２のバイパス通路内の空気流をそれぞれ制御する第１及び第２のバルブとを設けて、第１のバルブを開いた状態で、第２のバルブの開度を制御することにより、エンジンの吸入空気量を制御するように発電時吸入空気量制御手段を構成したので、発電機を運転する際に、エンジンの吸入空気量を十分に多くして該吸入空気量を高い分解能で制御することができる。

また本発明によれば、第１のバルブを閉じた状態で、第２のバルブの開度を制御することにより、エンジンの吸入空気量を制御するようにアイドル運転時吸入空気量制御手段を構成したので、エンジンのアイドルスピード制御及び（または）アイドルアップ制御を行う際に高い分解能で吸入空気量を制御して、制御性を良好にすることができる。

従って本発明によれば、アイドルスピード制御及び（または）アイドルアップ制御の制御性を何ら犠牲にすることなく、かつスロットルアクチュエータを制御する場合に比べてコストの低減を図って、発電時制御モードにおけるエンジンの吸入空気量の制御を高い分解能で行うことができる。

以下図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。
本発明が対象とするエンジン駆動車両は、ＡＴＶ（バギー車）、トラクタ、レクリエーショナルビークル等、車両の停止時にエンジンに取り付けられた発電機を電源として用いて商用周波数の交流電力を発生する電源装置を搭載したものであればよく、車両の用途、構造、型式等は任意である。

図１は、本発明が対象とするエンジン駆動車両の全体的な構成の一例を示したものであり、図２は、本発明の実施形態の要部を概略的に示した断面図である。また図３は本発明の実施形態の全体的に構成を示したブロック図である。
図１において１は車両の車体（図示せず。）に搭載されたエンジンで、エンジン１のクランク軸１ａの一端は、自動クラッチ機構２とベルト変速機構３及びギアボックス４を有するＣＶＴ（無断変速機）５とからなる動力伝達装置６と差動歯車機構７とを通して、車体に支持された車軸９に接続されている。車軸９には車両の駆動輪８が取り付けられている。

本実施形態の自動クラッチ機構２は、遠心クラッチ機構からなっていて、エンジンの回転速度が動力伝達開始回転速度に達したときに動力を伝達する状態になる。ギアボックス４にはギアポジション選択レバー４ａが取り付けられていて、このレバーを操作することにより、ギアポジションをパーキングポジションＰ、ハイポジションＨ、ローポジションＬ、ニュートラルポジションＮ及びリバース（後退）ポジションＲにそれぞれ切り換えることができるようになっている。ギアボックス４には、ギアポジションを検出するギアポジションセンサ１０が取り付けられている。これらのギアポジションの内、ニュートラルポジションＮ及びパーキングポジションＰは、エンジンから駆動車輪側への動力の伝達を断つポジションであり、ハイポジションＨ、ローポジションＬ及びリバース（後退）ポジションＲは、エンジンから駆動輪側へ動力を伝達するポジションである。

エンジンの吸気管１ｂにはスロットルバルブ１２が取り付けられ、このスロットルバルブの操作軸には、該スロットルバルブの開度に比例した電気信号を発生するスロットルセンサ１４の入力軸が接続されている。

エンジンの吸気管１ｂにはまた、図２に示したように、スロットルバルブ１２をバイパスする第１のバイパス通路１０１及び第２のバイパス通路１０２が設けられ、これらのバイパス通路１０１及び１０２には、それぞれを流れる空気の流れを制御する第１のバルブ１０３及び第２のバルブ１０４が設けられている。なお図２において、１０５は吸気管１ｂに接続されたエアフィルタである。

ここで、第１のバルブ１０３は、開状態または閉状態のいずれかの状態をとる開閉バルブからなり、第２のバルブ１０４は、開度を連続的に調整し得る開度可変バルブからなっている。これら第１のバルブ１０３及び第２のバルブ１０４をそれぞれ操作するために、第１のバルブアクチュエータ１５及び第２のバルブアクチュエータ１６が設けられている。

第１のバルブアクチュエータ１５はオンオフソレノイド（電磁石）からなっていて、第１のバルブを開状態から閉状態にまたは閉状態から開状態に操作する。また第２のバルブアクチュエータ１６は駆動電流がデューティ制御されるデューティソレノイドを駆動源とするか、またはステッピングモータを駆動源として第２のバルブ１０４を操作するアクチュエータで、駆動パルスが与えられる毎に第２のバルブ１０４を開方向または閉方向に微小開度ずつ操作する。

図示してないが、エンジン１の吸気管１ｂにインジェクタ（電磁式燃料噴射弁）が取り付けられ、エンジンのシリンダヘッドに点火プラグが取り付けられている。エンジン１のクランク軸１ａの他端には発電機１７の回転子が取り付けられ、該発電機の固定子は、エンジンのケースやカバーなどに設けられた取付け部に固定されている。

図示の発電機１７は磁石式交流発電機からなっていて、発電機１７から得られる交流出力は、インバータ・コントローラユニット１８に入力されている。インバータ・コントローラユニット１８は、図３に示したように、発電機１７の交流出力を整流する整流器１８ａと、該整流器１８ａの出力を交流出力に変換するインバータ１８ｂと、インバータを制御するコントローラ１８ｃとをユニット化したものである。コントローラ１８ｃは、インバータ１８ｂから商用周波数の交流電圧Ｖo を出力させるように該インバータを制御するインバータ制御手段と、インバータの出力電圧が目標電圧となるようにエンジンの目標回転速度Ｎoを求める目標回転速度演算手段とを備えている。この例では、発電機１７と、インバータ・コントローラユニット１８とにより、車両の運転休止時に、商用周波数の交流電圧を発生する電源装置が構成される。

図１において、１９はマイクロプロセッサを備えた制御装置で、この制御装置には、手動操作されるモード選択スイッチ２０から制御モードを走行時制御モードとするか、発電時制御モードとするかを選択する選択指令が与えられる。モード選択スイッチ２０から与えられる選択指令は、インバータ・コントローラユニット１８内のコントローラにも与えられている。

エンジン１にはまた、エンジンの特定のクランク角位置でパルス信号を発生する信号発生器２１が取り付けられ、信号発生器２１の出力がギアポジションセンサ１０の出力及びスロットルセンサ１４の出力とともに制御装置１９に入力されている。

図示の信号発生器２１は、発電機１７の回転子ヨークの外周に設けられた突起からなるリラクタ（誘導子）１７ａの回転方向の前端側エッジ及び後端側エッジをそれぞれ検出したときにパルス信号を発生するように構成されている。

インバータ・コントローラユニット１８のコントローラ１８ｃに設けられるインバータ制御手段は、インバータから所定の周波数（通常は商用周波数）の交流電圧を出力させるように、インバータを構成するスイッチ素子を所定のタイミングでオンオフ制御する。コントローラ１８ｃに設けられる目標回転速度演算手段は、モード選択手段２０により発電時制御モードが選択されているときに、インバータ１８ｂから出力させる交流電圧Ｖoを目標電圧に一致させるようにエンジンの目標回転速度Ｎoを演算して、この目標回転速度Ｎoを示す信号を制御装置１９に与える。

また図３に示したように、エンジンを点火するために点火装置２３が設けられ、エンジンに燃料を供給するために燃料噴射装置２４が設けられている。点火装置２３は、点火コイルと、点火信号Ｖiが与えられたときに該点火コイルの一次電流に急激な変化を生じさせて点火コイルの二次コイルに点火用の高電圧を誘起させる点火回路とを備えていて、点火コイルの二次コイルに誘起する点火用高電圧をエンジンに取り付けられた点火プラグに印加することにより、点火プラグで火花放電を生じさせてエンジンを点火する。

燃料噴射装置２４は、エンジンの吸気管内に燃料を噴射するように取り付けられたインジェクタ（電磁式燃料噴射弁）と、燃料タンクからインジェクタに燃料を供給する燃料ポンプと、燃料ポンプからインジェクタに与えられる燃料の圧力を一定に保つように制御するプレッシャレギュレータと、噴射指令Ｖjが与えられたときにインジェクタに駆動電流を供給するインジェクタ駆動回路とからなっていて、噴射指令Ｖiが与えられている間インジェクタの弁を開いて該インジェクタから燃料を噴射させる。インジェクタに与えられる燃料の圧力はプレッシャレギュレータにより一定に保たれるため、インジェクタから噴射させられる燃料の量（噴射量）は噴射時間（インジェクタから燃料を噴射する時間）により管理される。

エンジンの点火時期及び燃料噴射量を制御するために用いる制御条件（スロットルバルブ開度、エンジンの温度、大気圧等）を検出する各種のセンサ（図示せず。）が設けられ、これらのセンサの出力が制御装置１９に入力されている。

本実施形態では、制御装置１９に、モード選択手段１９Ａと、回転速度検出手段１９Ｂと、点火・噴射制御部１９Ｃと、アイドル運転時吸入空気量制御手段１９Ｄと、発電時吸入空気量制御手段１９Ｅと、判定・保安制御部１９Ｆとが設けられている。

モード選択手段１９Ａは、モード選択スイッチ２０がオン状態にされたときに発電時制御モードを選択し、モード選択スイッチ２０がオフ状態にされたときに走行時制御モードを選択するように構成されている。

回転速度検手段１９Ｂは、エンジン１の回転速度を検出する手段で、信号発生器２１の出力パルスの発生周期（エンジンのクランク軸が所定の角度回転するのに要する時間）からエンジンの回転速度を検出するように構成されている。

点火・噴射制御部１９Ｃは、エンジンを点火する点火装置２３に点火信号Ｖiを与える時期（点火時期）を制御するとともに、エンジンに燃料を供給する燃料噴射装置２４に噴射指令Ｖjを与えるタイミングと該噴射指令を与える時間（噴射時間）とを制御する部分で、この点火・噴射制御部１９Ｃは、エンジンの点火時期及び燃料噴射量をそれぞれ演算する点火時期演算手段及び噴射量演算手段と、演算された点火時期が検出されたときに点火回路に与える点火信号Ｖiを発生する点火信号発生手段と、所定の噴射開始時期が検出されたときにインジェクタ駆動回路に与える噴射指令信号Ｖjを発生する噴射指令信号発生手段等により構成される。噴射指令信号Ｖjは、演算された噴射量の燃料を噴射するために必要な信号幅を有する矩形波信号からなっていて、該噴射指令信号が発生している間にインジェクタから燃料が噴射される。

アイドル運転時吸入空気量制御手段１９Ｄは、モード選択手段２０により走行時制御モードが選択されているときにエンジンのアイドルスピード制御及び（または）アイドルアップ制御を行うべく第１のバルブアクチュエータ１５及び第２のバルブアクチュエータ１６を制御する手段である。このアイドル運転時吸入空気量制御手段１９Ｄは、第１のバルブ１０３を閉状態に保持した状態で、第２のバルブ１０４の開度を制御することにより、回転速度検出手段１９Ｂにより検出されるエンジンの回転速度を、通常のアイドル運転時の目標回転速度またはアイドルアップ時の目標回転速度に一致させるべくエンジンの吸入空気量を制御するように構成される。

発電時吸入空気量制御手段１９Ｅは、モード選択手段２０により発電時制御モードが選択されているときに発電機１７からインバータの負荷が要求する所定の電力を発生させるために必要な目標回転速度Ｎoでエンジン１を回転させるようにエンジンの吸入空気量を制御する手段で、この発電時吸入空気量制御手段１９Ｅは、発電時制御モードが選択されたときに、第１のバルブ１０３を開状態にして第２のバルブ１０４の開度を制御することにより、エンジンの回転速度を目標回転速度Ｎoに一致させるべくエンジンの吸入空気量を制御するように構成される。

判定・保安制御部１９Ｆは、発電時制御モードでエンジンを運転する際に、安全のために車両が走り出さないようにするための制御を行う部分で、この判定・保安制御部は、モード選択手段１９Ａにより発電時制御モードが選択されたときに、動力伝達装置６が動力の伝達を行う状態にあるか否かを判定して、動力電圧装置が動力の伝達を行う状態にあると判定されたときにエンジンの回転速度が上昇するのを阻止するための制御を行う。

本実施形態においては、第１のバイパス通路１０１内の空気通路の断面積及び第２のバイパス通路１０２内の空気通路の断面積を以下に示す条件を満足するように設定する。
即ち、スロットルバルブ１２を全閉状態にし、第２のバルブ１０４を完全に閉じて、第１のバルブ１０３を全開状態にしたときに、発電時制御モードでエンジン１を制御する際のエンジンの回転速度の変動範囲内に設定された基準回転速度までエンジンの回転速度を上昇させるために必要な吸入空気量が得られるように、第１のバイパス通路１０１内の空気通路の断面積を設定する。上記基準回転速度は例えば、インバータ１８ｂが無負荷であるときにインバータから設定された出力電圧を発生させる回転速度や、インバータ１８ｂの負荷が要求する電力を発電機１７から出力させるために必要なエンジンの回転速度の変動範囲（負荷の変動に伴う回転速度の変動範囲）の下限値、または該下限値よりも僅かに低い値に設定する。

またスロットルバルブ１２を全閉状態にし、第１のバルブ１０３を閉じた状態で、第２のバルブ１０４の開度を全閉状態から全開状態まで変化させた際に、アイドルスピード制御及び（または）アイドルアップ制御を行う際に必要とされる吸入空気量が得られ、かつ第１のバルブ１０３を開いた状態で、第２のバルブ１０４の開度を全閉状態から全開状態まで変化させた際に、発電時制御モードにおいて、インバータの負荷の変動に応じてエンジンの回転速度を変化させるために必要とされる吸入空気量の変動量を確保することができるように、第２のバイパス通路１０２内の空気通路の断面積を設定しておく。

図３に示したモード選択手段１９Ａ、アイドル運転時吸入空気量制御手段１９Ｄ、及び発電時吸入空気量制御手段１９Ｅを構成するためにマイクロプロセッサに実行させるタスクのアルゴリズムを示すフローチャートを図４に示した。図４に示したタスクは、微小時間間隔毎に実行されるもので、このアルゴリズムによる場合には、ステップ１において先ずモード選択スイッチ２０がオン状態にあるか否かを判定する。その結果モード選択スイッチがオン状態にあると判定されたときにステップ２で発電時制御モードを選択し、ステップ３で第１のバルブ１０１を開状態にする。これによりエンジンの回転速度を前述の基準回転速度まで上昇させる。次いでステップ４で負荷が要求する発電量を演算し、ステップ５で発電機で要求発電量の発電を行わせるために必要なエンジンの回転速度を目標回転速度Ｎoとして演算する。次いでステップ６に進んで、エンジンの回転速度を目標回転速度Ｎoに一致させるように第２のバルブ１０４の開度を制御し、このタスクを終了する。

図４のステップ１において、モード選択スイッチ２０がオン状態でないと判定されたときには、ステップ７に進んで走行時制御モードを選択し、ステップ８で第１のバルブを閉状態にする。次いでステップ９でエンジンの現在の運転状態がアイドル運転状態であるかを判定する。アイドル運転状態であるか否かの判定はスロットルバルブが閉位置にあるか否かにより行うことができる。ステップ９での判定の結果、現在の運転状態がアイドル運転状態ではないと判定されたときには、以後何もしないでこのタスクを終了する。

ステップ９での判定の結果、現在の運転状態がアイドル運転状態であると判定されたときには、ステップ１０に進んでアイドル運転時の目標回転速度を演算する。この目標回転速度は通常のアイドル運転時と、アイドルアップ運転時とで相違する。ステップ１０でアイドル運転時の目標回転速度を演算した後、ステップ１１でエンジンの回転速度を目標回転速度に一致させるように第２のバルブ１０４の開度を制御し、このタスクを終了する。

図４に示したアルゴリズムによる場合には、ステップ１とステップ２及び７とによりモード選択手段１９Ａが構成される。またステップ３ないし６により、発電時吸入空気量制御手段１９Ｅが構成され、ステップ８ないし１１により、アイドル運転時吸入空気量制御手段１９Ｄが構成される。

回転速度検出手段１９Ｂ及び点火・噴射制御部１９Ｃは、従来のエンジン制御装置において用いられているもの同様に構成すればよいので詳細な説明は省略する。

判定・保安制御部１９Ｆは、例えば、ギアポジションセンサ１０により変速機がニュートラル位置またはパーキング位置以外の位置にあることが検出されたときに動力伝達装置６が動力の伝達を行う状態にあると判定して、点火装置２３の点火動作を間欠的に停止させたり、完全に停止させたりすることによりエンジンの回転速度が上昇するのを阻止し、ギアポジションセンサ１０により変速機がニュートラル位置またはパーキング位置にあることが検出されているときに動力伝達装置６が動力の伝達を行う状態にないと判定して、点火装置２３に正常な点火動作を行わせるように構成することができる。

上記の実施形態のように、エンジン１に、スロットルバルブ１２をバイパスする第１のバイパス通路１０１及び第２のバイパス通路１０２と、これら第１及び第２のバイパス通路内の空気流をそれぞれ制御する第１及び第２のバルブ１０３及び１０４とを設けて、第１のバルブ１０３を開いた状態で、第２のバルブ１０４の開度を制御することにより、エンジンの吸入空気量を制御するように発電時吸入空気量制御手段を構成すると、発電機１７を運転する際に、エンジンの吸入空気量を十分に多くして該吸入空気量を高い分解能で制御することができる。

また上記実施形態のように、第１のバルブ１０３を閉じた状態で、第２のバルブ１０４の開度を制御することにより、エンジンの吸入空気量を制御するようにアイドル運転時吸入空気量制御手段を構成すると、エンジンのアイドルスピード制御及び（または）アイドルアップ制御を行う際に高い分解能で吸入空気量を制御して、制御性を良好にすることができる。

上記の実施形態では、発電機１７として磁石式交流発電機を用いたが、発電機１７として、界磁制御が可能な同期発電機を用いる場合にも本発明を適用することができる。同期発電機を用いる場合には、発電機の回転速度を設定値（出力周波数を所定の値に保つために必要な回転速度）に保って、その界磁を制御することにより負荷の変動に対応するため、発電時制御モードにおける前記基準回転速度は上記設定速度に等しくする。

この場合は、スロットルバルブ１２を全閉状態とし、第２のバルブ１０４を完全に閉じた状態で、第１のバルブ１０３を全開状態にしたときに、例えば、無負荷状態にある発電機の回転速度を上記設定値に保つために必要な吸入空気量が得られるように第１のバイパス通路１０１内の空気通路の断面積を設定しておく。

本発明の実施形態のハードウェアの構成を概略的に示した構成図である。 図１の実施形態で用いるエンジンの吸気管に設ける第１及び第２のバイパス通路及び第１及び第２のバルブの構成を示した要部の断面図である。 マイクロプロセッサにより構成される機能実現手段を含む図１の実施形態の全体的な構成を示したブロック図である。 図１の実施形態においてマイクロプロセッサに実行させるタスクのアルゴリズムを示したフローチャートである。

符号の説明

１ エンジン
６ 動力伝達装置
１２ スロットルバルブ
１ａ 吸気管
１０１ 第１のバイパス通路
１０２ 第２のバイパス通路
１０３ 第１のバルブ
１０４ 第２のバルブ
１９ 制御装置
１９Ａ モード選択手段
１９Ｂ 回転速度検出手段
１９Ｃ 点火・噴射制御部
１９Ｄ アイドル運転時吸入空気量制御手段
１９Ｅ 発電時吸入空気量制御手段

Claims (1)

1. エンジンと、前記エンジンにより駆動される車両走行装置と、前記エンジンにより駆動される発電機を電源として負荷に供給する電力を発生する電源装置と、前記エンジンの制御モードを走行時制御モードとするか、または発電時制御モードとするかを選択するモード選択手段と、前記モード選択手段により発電時制御モードが選択されているときに前記発電機から所定の電力を発生させるために必要な回転速度で前記エンジンを回転させるように前記エンジンの吸入空気量を制御する発電時吸入空気量制御手段と、前記モード選択手段により前記走行時制御モードが選択されている状態で前記エンジンのアイドルスピード制御及び（または）アイドルアップ制御を行う際に、前記エンジンの回転速度を目標回転速度に保つように前記エンジンの吸入空気量を制御するアイドル運転時吸入空気量制御手段とを備えたエンジン駆動車両において、
   前記エンジンは、スロットルバルブをバイパスする第１及び第２のバイパス通路と、前記第１及び第２のバイパス通路内の空気流をそれぞれ制御する第１及び第２のバルブとを備え、
   前記発電時吸入空気量制御手段は、前記第１のバルブを開状態にして、前記第２のバルブの開度を制御することにより前記エンジンの吸入空気量を制御するように構成され、
   前記アイドル運転時吸入空気量制御手段は、前記第１のバルブを閉状態にして前記第２のバルブの開度を制御することにより前記エンジンの吸入空気量を制御するように構成されていること、
   を特徴とするエンジン駆動車両。
   

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