JP2006336552A - 内燃機関の発電制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 車両の発電機の発電による排出ガス有害成分排出量の増加分を少なくする。 【解決手段】 エンジン運転中に、発電機の単位発電量当たりの有害成分排出量の増加分ＣＥＭを下記式で算出し、この有害成分排出量の増加分ＣＥＭが小さい条件を選択して発電を実施する。
ＣＥＭ＝（発電時有害成分排出量−非発電時有害成分排出量）／発電量
ここで、発電時有害成分排出量は、エンジン運転中に発電機の発電を実行した場合の排出ガス有害成分の排出量であり、非発電時有害成分排出量は、発電機の発電を停止した場合の排出ガス有害成分の排出量である。また、バッテリの充電不足が懸念される場合は、単位発電量当たりの有害成分排出量増加分ＣＥＭが少し大きくなる運転条件であっても、発電機の発電を優先的に行わせてバッテリ充電割合ＳＯＣを回復させる。
【選択図】 図３

Description

本発明は、内燃機関運転中の排出ガス有害成分の総排出量が少なくなるように発電機の発電を制御する内燃機関の発電制御装置に関する発明である。

車両に搭載された発電機の制御は、バッテリの充電状態を監視して、バッテリが充電不足とならないように発電機の制御電流（界磁電流）を制御して発電量を制御するようにしたものが多い（特許文献１，２参照）。

この発電機は、内燃機関（エンジン）の動力で駆動されて行うため、発電時には、発電機を駆動する負荷に応じて燃料が余分に消費されることになる。そこで、発電時の燃料消費量が少なくなる領域でのみ、発電機の発電を行うようにしたものがある（特許文献３参照）。
特開２０００−４５０２号公報 特開２００１−７８３６５号公報 特表平６−５０５６１９号公報

ところで、発電機が発電する負荷により内燃機関にかかる負荷が増加して、排出ガス中のＮＯｘ等の有害成分の排出量が増加するという関係がある。
上述したように、従来の発電機の制御は、バッテリの充電状態の維持や燃料消費量低減を目標として行われていたため、発電の負荷によって排出ガスの有害成分排出量が大きく増加する領域でも発電機の発電が行われることがあり、発電時の排出ガスの有害成分排出量の増加が問題となっていた。

本発明はこのような事情を考慮してなされたものであり、従ってその目的は、発電による排出ガス有害成分排出量の増加分を少なくすることがきる内燃機関の発電制御装置を提供することにある。

上記目的を達成するために、請求項１に係る発明は、内燃機関運転中に発電機の発電を実行した場合の排出ガス有害成分の排出量（以下「発電時有害成分排出量」という）と発電機の発電を停止した場合の排出ガス有害成分の排出量（以下「非発電時有害成分排出量」という）とを予測して両者の差分から発電による有害成分排出量増加分を予測する排出ガス予測手段を備え、前記発電による有害成分排出量増加分を考慮して発電機の発電を制御するようにしたものである。このようにすれば、例えば、発電による有害成分排出量増加分が少なくなる運転条件を選択して発電機の発電を行わせるという制御が可能となり、選択的な発電によりバッテリ充電割合を確保しながら、発電による有害成分排出量の増加分を少なくすることがきて、内燃機関運転中の有害成分の総排出量を少なくすることができる。

具体的には、請求項２のように、発電による有害成分排出量増加分を算出する際に、前記発電時有害成分排出量と前記非発電時有害成分排出量との差分を前記発電機の発電量で割り算して単位発電量当たりの有害成分排出量増加分を求め、この単位発電量当たりの有害成分排出量増加分が少ない運転条件を選択して発電機の発電を実行するようにすると良い。このようにすれば、内燃機関運転中の排出ガス有害成分の総排出量を少なくするための発電実行条件の判断が容易となる。

また、請求項３のように、バッテリの充放電電流を検出する電流検出手段と、検出した充放電電流に基づいてバッテリの充電割合（ＳＯＣ）を算出する充電割合算出手段とを備え、発電による有害成分排出量増加分の他に、バッテリの充電割合も考慮して発電機の発電を制御するようにしても良い。このようにすれば、バッテリの充電不足が懸念される場合は、発電による有害成分排出量増加分が少し大きくなる運転条件であっても、発電機の発電を優先的に行わせてバッテリの充電割合を回復させるという制御が可能となり、バッテリが充電不足に陥る事態を回避することができる。

また、請求項４のように、内燃機関運転中に前記発電機の発電を実行した場合の燃料消費量（以下「発電時燃料消費量」という）と、発電機の発電を停止した場合の燃料消費量（以下「非発電時燃料消費量」という）とを予測して両者の差分から発電による燃料消費量増加分を予測する燃料消費量予測手段を備え、発電による有害成分排出量増加分の他に、発電による燃料消費量増加分も考慮して発電機の発電を制御するするようにしても良い。このようにすれば、発電による有害成分排出量増加分の低減と燃費低減とを容易に両立させることができる。

更に、請求項５のように、発電による有害成分排出量増加分の他に、バッテリの充電割合と発電による燃料消費量増加分も考慮して発電機の発電を制御するようにしても良い。このようにすれば、低燃費でバッテリの充電割合を確保しながら、発電による有害成分排出量増加分を少なくすることができる。

また、請求項６のように、発電による燃料消費量増加分を算出する際に、発電時燃料消費量と非発電時燃料消費量との差分を発電機の発電量で割り算して単位発電量当たりの燃料消費量増加分を求めるようにすると良い。このようにすれば、燃費低減を実現するための発電実行条件の判断が容易となる。

本発明は、請求項７のように、発電による有害成分排出量増加分を少なくすることを優先するエミッション優先発電と、発電による燃料消費量増加分を少なくすることを優先する燃費優先発電とを所定条件で切り換えるようにしたり、或は、請求項７のように、発電による有害成分排出量増加分を少なくすることを優先するエミッション優先発電と、バッテリの充電割合を所定値以上に保つことを優先する充電割合優先発電とを所定条件で切り換えるようにしたり、或は、請求項９のように、発電による有害成分排出量増加分を少なくすることを優先するエミッション優先発電と、発電による燃料消費量増加分を少なくすることを優先する燃費優先発電と、バッテリの充電割合を所定値以上に保つことを優先する充電割合優先発電とを所定条件で切り換えるようにしても良い。このようにすれば、内燃機関運転中に燃費優先発電及び／又は充電割合優先発電とエミッション優先発電のうちの最も優先度が高いものを選択して実行でき、有害成分排出量低減、燃費低減、充電割合確保の要求をバランス良く満たすことができる。

ここで、前記所定条件は消費電力であっても良いし（請求項１０）、運転条件であっても良い（請求項１１）。このようにすれば、エミッション優先発電、燃費優先発電、充電割合優先発電の優先度合を消費電力で設定したり、運転条件で設定することができる。

また、請求項１２のように、冷却水温検出手段で検出した冷却水温に応じて発電による有害成分排出量増加分を補正するようにしても良い。有害成分排出量は、冷却水温（内燃機関の温度）に応じて増減するため、冷却水温に応じて発電による有害成分排出量増加分を補正すれば、発電による有害成分排出量増加分を精度良く予測することができる。

また、請求項１３のように、吸気温検出手段で検出した吸気温に応じて前記発電による有害成分排出量増加分を補正するようにしても良い。有害成分排出量は、吸気温によっても増減するため、吸気温に応じて発電による有害成分排出量増加分を補正すれば、発電による有害成分排出量増加分の予測精度を向上させることができる。

また、請求項１４のように、ＥＧＲ量検出手段で検出したＥＧＲ量（排出ガス還流量）に応じて発電による有害成分排出量増加分を補正するようにしても良い。有害成分排出量は、ＥＧＲ量によっても増減するため、ＥＧＲ量に応じて発電による有害成分排出量増加分を補正すれば、発電による有害成分排出量増加分の予測精度を向上させることができる。

また、ＥＧＲ制御手段の異常の有無を診断する異常診断手段を備えたシステムにおいては、請求項１５のように、異常診断手段の診断結果に応じて発電による有害成分排出量増加分を補正するようにしても良い。このようにすれば、ＥＧＲ制御手段が異常になった場合でも、発電による有害成分排出量増加分を精度良く予測することができる。

また、請求項１６のように、空燃比検出手段で検出した空燃比に応じて発電による有害成分排出量増加分を補正するようにしても良い。有害成分排出量は、空燃比によっても増減するため、空燃比に応じて発電による有害成分排出量増加分を補正すれば、発電による有害成分排出量増加分の予測精度を向上させることができる。

以下、本発明を実施するための最良の形態を具体化した４つの実施例１〜４を説明する。

本発明の実施例１を図１乃至図３に基づいて説明する。まず、図１に基づいてシステム全体の構成を説明する。
制御装置１１は、バッテリ１２からキースイッチ１３を介して電源が供給され、エンジン運転中に点火装置１４と噴射装置１５の動作を制御すると共に、後述する方法で単位発電量当たりの有害成分排出量増加分ＣＥＭを算出して、この単位発電量当たりの有害成分排出量増加分ＣＥＭが少ない運転条件を選択して発電機１６（オルタネータ）の発電を実行する。更に、制御装置１１は、バッテリ１２の充電割合ＳＯＣを算出し（この機能が特許請求の範囲でいう充電割合算出手段に相当する）、バッテリ１２の充電割合ＳＯＣが所定値以下に低下した場合は、発電による有害成分排出量増加分が少し大きくなる運転条件であっても、発電機１６の発電を優先的に行わせてバッテリ１２の充電割合ＳＯＣを回復させる。

この場合、バッテリ１２の充電割合ＳＯＣを算出する処理は、バッテリ１２の充放電電流を電流センサ１７（電流検出手段）で検出して、その検出値を積算していく。この際、バッテリ１２の充電電流をプラス値とし、バッテリ１２の放電電流をマイナス値とすることで、充放電電流積算値をバッテリ１２の充電充電割合ＳＯＣに応じて増減させる。これにより、充放電電流積算値をバッテリ充電割合ＳＯＣの検出データとして用いることが可能となる。尚、バッテリ充電割合ＳＯＣは、上記以外の方法で算出しても良いことは言うまでもない。

次に、単位発電量当たりの有害成分排出量増加分ＣＥＭの算出方法について説明する。図２は、排出ガスの代表的な有害成分であるＮＯｘの排出量とエンジン運転条件との関係を示す図である。図２に示すように、ＮＯｘの排出量は、エンジン回転速度とエンジントルクによって変化する。ＮＯｘ排出量は、エンジントルクに応じて曲線的に変化するため、エンジン回転速度が一定の場合は、エンジントルクの増加量に対して、ＮＯｘ排出量の増加量が大きい条件と小さい条件がある。例えば、発電機１６で一定量の発電を実施した場合、発電によりエンジントルクに発電機１６によるトルクが付加され、エンジンの動作点が変わる。このため、ＮＯｘ排出量は、発電量により変化する。この時、発電によるＮＯｘ増加量が少ない条件のみ選択して、発電を実施すれば、ＮＯｘ排出量を低減することが可能となる。そこで、本実施例１では、発電機１６の単位発電量当たりの有害成分排出量の増加分ＣＥＭを下記式で算出し、この有害成分排出量の増加分ＣＥＭが小さい条件を選択して発電を実施するようにしている。

ＣＥＭ(g/skW) ＝（発電時有害成分排出量−非発電時有害成分排出量）／発電量
ここで、発電時有害成分排出量(g/s) は、エンジン運転中に発電機１６の発電を実行した場合の排出ガス有害成分の排出量であり、非発電時有害成分排出量(g/s) は、発電機１６の発電を停止した場合の排出ガス有害成分の排出量である。

以上説明した本実施例１の発電制御は、制御装置１１によって図３の発電制御ルーチンによって次のように実行される。本ルーチンは、エンジン運転中に所定周期（例えば８ｍｓ周期）で実行され、特許請求の範囲でいう発電制御手段としての役割を果たす。本ルーチンが起動されると、まず、ステップ１０１で、現在の運転条件（例えばエンジン回転速度、吸入空気量、要求発電量等）を読み込む。ここで、要求発電量は、現在のバッテリ充電割合ＳＯＣと目標充電割合との偏差に基づいて算出される。

この後、ステップ１０２に進み、現在の運転条件から現在のエンジントルクを算出した後、ステップ１０３に進み、要求発電量をトルクに換算し（つまり要求発電量分の発電を行うのに必要なトルクを算出し）、これを要求発電量トルクとして制御装置１１のＲＡＭに記憶する。

そして、次のステップ１０４で、発電機１６が発電中であるか否かを判定し、発電中であれば、ステップ１０５に進み、現在の発電量をトルクに換算して、これを現在の発電量トルクとして制御装置１１のＲＡＭに記憶し、次のステップ１０６で、上記ステップ１０２で算出した現在のエンジントルクから上記ステップ１０５で算出した現在の発電量トルクを差し引いて非発電時トルクを求める。この非発電時トルクは、発電機１６の発電を停止した場合のエンジントルクに相当する。一方、上記ステップ１０４で、発電中でないと判定されれば、ステップ１０７に進み、現在のエンジントルクをそのまま非発電時トルクとする。

以上のようにして非発電時トルクを算出した後、ステップ１０８に進み、上記ステップ１０２で算出した現在のエンジントルクに上記ステップ１０３で算出した要求発電量トルクを加算して発電時トルクを求める。この発電時トルクは、発電機１６の発電を実行した場合のエンジントルクに相当する。

この後、ステップ１０９に進み、現在のエンジン回転速度と非発電時トルクに応じた非発電時有害成分排出量(g/s) を図２と同様の有害成分排出量算出マップにより算出する。この非発電時有害成分排出量は、発電機１６の発電を停止した場合の排出ガス有害成分の排出量に相当する。有害成分排出量の算出マップは、定常運転条件における有害成分の排出量を予め計測し、設定しておく。

この後、ステップ１１０に進み、現在のエンジン回転速度と発電時トルクに応じた発電時有害成分排出量(g/s) を図２と同様の有害成分排出量算出マップにより算出する。この発電時有害成分排出量は、発電機１６の発電を実行した場合の排出ガス有害成分の排出量に相当する。

この後、ステップ１１１に進み、発電時有害成分排出量(g/s) と非発電時有害成分排出量(g/s) との差分を現在の発電量(kW)で割り算して、単位発電量当たりの有害成分排出量増加分ＣＥＭ(g/skW) を求める。

ＣＥＭ(g/skW) ＝（発電時有害成分排出量−非発電時有害成分排出量）／発電量
以上説明したステップ１０１〜１１１の処理は、特許請求の範囲でいう排出ガス予測手段としての役割を果たす。

この後、ステップ１１２に進み、単位発電量当たりの有害成分排出量増加分ＣＥＭを所定値と比較して、単位発電量当たりの有害成分排出量増加分ＣＥＭが所定値以下であれば、単位発電量当たりの有害成分排出量増加分ＣＥＭが少ない発電許可領域と判断して、ステップ１１３に進み、要求発電量を発電指令値にセットする。これにより、発電機１６の界磁コイルに発電指令値に応じた制御電流が流されて、要求発電量に応じた電力が発電される。

これに対して、上記ステップ１１２で、単位発電量当たりの有害成分排出量増加分ＣＥＭが所定値よりも大きいと判定されれば、ステップ１１４に進み、バッテリ充電割合ＳＯＣを所定値と比較して、バッテリ充電割合ＳＯＣが所定値以下であれば、バッテリ１２が充電不足であると判断して、ステップ１１３に進み、要求発電量を発電指令値にセットする。これにより、バッテリ１２の充電不足が懸念される場合は、単位発電量当たりの有害成分排出量増加分ＣＥＭが少し大きくなる運転条件であっても、発電機１６の発電を優先的に行わせてバッテリ充電割合ＳＯＣを回復させるという制御が行われる。

一方、上記ステップ１１４で、バッテリ充電割合ＳＯＣが所定値よりも大きいと判定されれば、まだバッテリ充電割合ＳＯＣに余裕があると判断して、ステップ１１５に進み、発電指令値を０にセットして、発電機１６の発電を停止させる。これにより、バッテリ充電割合ＳＯＣに余裕がある場合は、単位発電量当たりの有害成分排出量増加分ＣＥＭが所定値よりも大きい運転条件では、発電機１６の発電が停止され、有害成分排出量の増加が抑制される。

以上説明した本実施例１では、発電時有害成分排出量と非発電時有害成分排出量との差分を現在の発電量で割り算して単位発電量当たりの有害成分排出量増加分ＣＥＭを求め、この単位発電量当たりの有害成分排出量増加分ＣＥＭが所定値以下となる運転条件を選択して発電機１６の発電を実行するようにしたので、発電による有害成分排出量の増加分を少なくすることがきて、エンジン運転中の有害成分の総排出量を少なくすることができる。

しかも、本実施例１では、バッテリ１２の充電不足が懸念される場合は、単位発電量当たりの有害成分排出量増加分ＣＥＭが少し大きくなる運転条件であっても、発電機１６の発電を優先的に行わせてバッテリ充電割合ＳＯＣを回復させるようにしたので、バッテリ１２が充電不足に陥る事態を未然に回避することができる。

上記実施例１では、単位発電量当たりの有害成分排出量増加分ＣＥＭとバッテリ充電割合ＳＯＣとを考慮して発電機１６の発電を制御するようにしたが、この他に、単位発電量当たりの燃料消費量増加分も考慮して発電機１６の発電を制御するようにしても良い。

図４は、単位時間当たりの燃料消費量である燃料消費率とエンジン運転条件との関係を示す図である。図４に示すように、燃料消費率は、エンジン回転速度とエンジントルクによって変化する。燃料消費率は、エンジントルクに応じて曲線的に変化するため、エンジン回転速度が一定の場合は、エンジントルクの増加量に対して、燃料消費率の増加量が大きい条件と小さい条件がある。例えば、発電機１６で一定量の発電を実施した場合、発電によりエンジントルクに発電機１６によるトルクが付加され、エンジンの動作点が変わる。このため、燃料消費率は、発電量により変化する。この時、燃料消費率が少ない条件のみ選択して、発電を実施すれば、燃料消費率を低減することが可能となる。

そこで、本発明の実施例２では、前記実施例１と同様の方法で発電機１６の単位発電量当たりの有害成分排出量増加分ＣＥＭを算出すると共に、単位発電量当たりの燃料消費率増加分（以下「電費」という）ＣＦＣを下記式で算出し、この電費ＣＦＣと単位発電量当たりの有害成分排出量増加分ＣＥＭが小さい条件を選択して発電を実施するようにしている。

ＣＦＣ(g/skW) ＝（発電時燃料消費率−非発電時燃料消費率）／発電量
ここで、発電時燃料消費率は、エンジン運転中に発電機１６の発電を実行した場合の燃料消費率であり、非発電時燃料消費率は、発電機１６の発電を停止した場合の燃料消費率である。

以上説明した本実施例２の発電制御は、制御装置１１によって図５及び図６の発電制御ルーチンによって次のように実行される。本ルーチンは、エンジン運転中に所定周期（例えば８ｍｓ周期）で実行され、特許請求の範囲でいう発電制御手段としての役割を果たす。本ルーチンが起動されると、まず、ステップ２０１〜２１１で、前記図３の発電制御ルーチンのステップ１０１〜１１１と同様の方法で、単位発電量当たりの有害成分排出量増加分ＣＥＭを算出する。

この後、ステップ２１２に進み、現在のエンジン回転速度と非発電時トルクに応じた非発電時燃料消費率(g/s) を図４と同様の燃料消費率算出マップにより算出する。この非発電時燃料消費率は、発電機１６の発電を停止した場合の燃料消費率に相当する。燃料消費率の算出マップは、定常運転条件における燃料消費率を予め計測し、設定しておく。

この後、ステップ２１３に進み、現在のエンジン回転速度と発電時トルクに応じた発電時燃料消費率(g/s) を図４と同様の燃料消費率算出マップにより算出する。この発電時燃料消費率は、発電機１６の発電を実行した場合の燃料消費率に相当する。

この後、ステップ２１４に進み、発電時燃料消費率(g/s) と非発電時燃料消費率(g/s) との差分を現在の発電量(kW)で割り算して、単位発電量当たりの燃料消費率である電費ＣＦＣ(g/skW) を求める。
ＣＦＣ(g/kWs) ＝（発電時燃料消費率−非発電時燃料消費率）／発電量
以上説明したステップ２１２〜２１４の処理は、特許請求の範囲でいう燃料消費量予測手段としての役割を果たす。

この後、図６のステップ２１５に進み、平均消費電力をなまし処理等により算出し、次のステップ２１６で、この平均消費電力が所定値以上であるか否かで、発電による有害成分排出量増加分（ＣＥＭ）を少なくすることを優先するエミッション優先発電と、発電による燃料消費量増加分（電費ＣＦＣ）を少なくすることを優先する燃費優先発電とを切り換える。

このステップ２１６で、平均消費電力が所定値以上であると判定されれば、燃費優先発電が選択され、ステップ２１７に進み、電費ＣＦＣを所定値と比較して、電費ＣＦＣが所定値以下であれば、電費ＣＦＣが少ない発電許可領域と判断して、ステップ２１８に進み、要求発電量を発電指令値にセットして要求発電量分の電力を発電する。

これに対して、上記ステップ２１７で、電費ＣＦＣが所定値よりも大きいと判定されれば、ステップ２１９に進み、バッテリ充電割合ＳＯＣを所定値と比較して、バッテリ充電割合ＳＯＣが所定値以下であれば、バッテリ１２が充電不足であると判断して、ステップ２１８に進み、要求発電量を発電指令値にセットして要求発電量に相当する電力を発電する。

一方、上記ステップ２１９で、バッテリ充電割合ＳＯＣが所定値よりも大きいと判定されれば、まだバッテリ充電割合ＳＯＣに余裕があると判断して、ステップ２２０に進み、発電指令値を０にセットして、発電機１６の発電を停止させる。

また、前述したステップ２１６で、平均消費電力が所定値よりも小さいと判定されれば、エミッション優先発電が選択され、ステップ２２１に進み、単位発電量当たりの有害成分排出量増加分ＣＥＭを所定値と比較して、単位発電量当たりの有害成分排出量増加分ＣＥＭが所定値以下であれば、単位発電量当たりの有害成分排出量増加分ＣＥＭが少ない発電許可領域と判断して、ステップ２２２に進み、要求発電量を発電指令値にセットして要求発電量に相当する電力を発電する。

これに対して、上記ステップ２２１で、単位発電量当たりの有害成分排出量増加分ＣＥＭが所定値よりも大きいと判定されれば、ステップ２２３に進み、バッテリ充電割合ＳＯＣを所定値と比較して、バッテリ充電割合ＳＯＣが所定値以下であれば、バッテリ１２が充電不足であると判断して、ステップ２２２に進み、要求発電量を発電指令値にセットして要求発電量に相当する電力を発電する。

一方、上記ステップ２２３で、バッテリ充電割合ＳＯＣが所定値よりも大きいと判定されれば、まだバッテリ充電割合ＳＯＣに余裕があると判断して、ステップ２２４に進み、発電指令値を０にセットして、発電機１６の発電を停止させる。

以上説明した本実施例２では、単位発電量当たりの燃料消費率増加分（電費）ＣＦＣと単位発電量当たりの有害成分排出量増加分ＣＥＭが小さい条件を選択して発電を実施するようにしたので、発電による有害成分排出量増加分の低減と燃費低減とを容易に両立させることができる。

上記実施例２では、エミッション優先発電と燃費優先発電とを消費電力（平均消費電力）によって切り換えるようにしたが、図７及び図８に示す本発明の実施例３では、エミッション優先発電と燃費優先発電とをエンジン回転速度等の運転条件によって切り換えるようにしている。

本実施例３では、前述した図５の発電制御ルーチンのステップ２０１〜２１４の処理を実行した後、図７のステップ２１５ａに進み、エンジン回転速度等の運転条件に基づいて切り換えトルク判定値を算出する。この切り換えトルク判定値は、例えば図８に示すように、エンジン回転速度が高くなるほど、切り換えトルク判定値が小さくなるように設定された切り換えトルク判定値算出マップを用いて算出される。これにより、エンジン回転速度が高くなるほど、エミッション優先発電の運転領域が拡大され、エンジン回転速度が低くなるほど、燃費優先発電の運転領域が拡大される。

この後、ステップ２１６ａに進み、現在のエンジントルクを切り換えトルク判定値と比較して、現在のエンジントルクが切り換えトルク判定値よりも小さければ、燃費優先発電の処理（ステップ２１７〜２２０）を実行し、現在のエンジントルクが切り換えトルク判定値以上であれば、エミッション優先発電の処理（ステップ２２１〜２２４）を実行する。この他の処理は、前記実施例２と同じである。

以上説明した本実施例３においても、発電による有害成分排出量増加分の低減と燃費低減とを容易に両立させることができる。
尚、本実施例３において、消費電力（平均消費電力）が大きい場合にも、燃費優先発電の処理（ステップ２１７〜２２０）を実行するようにしたり、或は、前記実施例２において、エンジントルクが大きい場合にも、燃費優先発電の処理（ステップ２１７〜２２０）を実行するようにしても良い。

図９乃至図１１に示す本発明の実施例４では、有害成分排出量が、冷却水温（エンジン温度）、吸気温、空燃比、ＥＧＲ量、ＥＧＲ制御手段の異常の有無によって変化することを考慮して、冷却水温（エンジン温度）、吸気温、空燃比、ＥＧＲ量、ＥＧＲ制御手段の異常の有無に応じて有害成分排出量を補正するようにしている。

以下、本実施例４で実行する図９乃至図１１の発電制御ルーチンの処理内容を説明する。本ルーチンは、エンジン運転中に所定周期（例えば８ｍｓ周期）で実行され、特許請求の範囲でいう発電制御手段としての役割を果たす。本ルーチンが起動されると、まず、ステップ３０１〜３０８で、前記図３の発電制御ルーチンのステップ１０１〜１０８と同様の方法で、非発電時トルクと発電時トルクを算出する。

この後、ステップ３０９に進み、冷却水温センサ（冷却水温検出手段）で検出した冷却水温を読み込み、次のステップ３１０で、冷却水温、運転条件（エンジン回転速度等）、非発電時トルクをパラメータとする冷却水温補正係数算出マップを参照して、有害成分排出量を冷却水温に応じて補正するための冷却水温補正係数を算出する。一般に、冷却水温が低いほど、ＮＯｘ排出量が減少し、ＨＣ排出量が増加するため、暖機完了後の状態を基準にして設定された有害成分排出量のマップ値を、冷却水温に応じた冷却水温補正係数で補正するようにしたものである。

この後、ステップ３１１に進み、吸気温センサ（吸気温検出手段）で検出した吸気温を読み込み、次のステップ３１２で、吸気温、運転条件（エンジン回転速度等）、非発電時トルクをパラメータとする吸気温補正係数算出マップを参照して、有害成分排出量を吸気温に応じて補正するための吸気温補正係数を算出する。一般に、吸気温が高いほど、ＮＯｘ排出量が増加するため、基準吸気温（例えば２５℃）を基準にして設定された有害成分排出量のマップ値を、吸気温に応じた吸気温補正係数で補正するようにしたものである。

この後、図１０のステップ３１３に進み、ＥＧＲ弁が開き放しになる“ＥＧＲ開故障”が発生しているか否かを、制御装置１１に実装されたＥＧＲ自己診断機能（異常診断手段）の診断結果に基づいて判定し、ＥＧＲ開故障が発生していると判定されれば、ステップ３１４に進み、現在の運転条件に応じたＥＧＲ量をマップ等により算出する。

これに対して、上記ステップ３１３で、ＥＧＲ開故障が発生していないと判定されれば、ステップ３１５に進み、ＥＧＲ弁が閉じ放しになる“ＥＧＲ閉故障”が発生しているか否かをＥＧＲ自己診断機能の診断結果に基づいて判定し、ＥＧＲ閉故障が発生していると判定されれば、ステップ３１６に進み、ＥＧＲ量を０に設定する。また、上記ステップ３１５で、ＥＧＲ閉故障が発生していないと判定されれば、ステップ３１７に進み、ＥＧＲ量検出手段で検出したＥＧＲ量を読み込む。

以上のようにして、ＥＧＲ開故障、ＥＧＲ閉故障の有無に応じてＥＧＲ量を算出した後、ステップ３１８に進み、ＥＧＲ量、運転条件（エンジン回転速度等）、非発電時トルクをパラメータとするＥＧＲ量補正係数算出マップを参照して、有害成分排出量を補正するためのＥＧＲ量補正係数を算出する。一般に、ＥＧＲ量が多いほど、ＮＯｘ排出量が減少し、ＨＣ排出量が増加するため、各運転条件での暖機完了後の目標ＥＧＲ量を基準にして設定された有害成分排出量のマップ値を、ＥＧＲ量に応じたＥＧＲ量補正係数で補正するようにしたものである。

この後、ステップ３１９に進み、排気管に設置された空燃比センサ（空燃比検出手段）で検出した空燃比を読み込み、次のステップ３２０で、空燃比、運転条件（エンジン回転速度等）、非発電時トルクをパラメータとする空燃比補正係数算出マップを参照して、有害成分排出量を空燃比に応じて補正するための空燃比補正係数を算出する。一般に、空燃比がリーンになるほどＮＯｘ排出量が増加し、更にリーンになるとＮＯｘ排出量が減少していくため、各運転条件での基準空燃比（例えば理論空燃比）を基準にして設定された有害成分排出量のマップ値を、空燃比に応じた空燃比補正係数で補正するようにしたものである。

この後、図１１のステップ３２１に進み、現在のエンジン回転速度と非発電時トルクに応じた基準状態の非発電時有害成分排出量(g/s) を図２と同様の有害成分排出量算出マップにより算出し、この基準状態の非発電時有害成分排出量のマップ値に、冷却水温補正係数、吸気温補正係数、ＥＧＲ量補正係数、空燃比補正係数を乗算して非発電時有害成分排出量(g/s) を求める。
非発電時有害成分排出量＝基準状態の非発電時有害成分排出量マップ値
×冷却水温補正係数×吸気温補正係数×ＥＧＲ量補正係数×空燃比補正係数

この後、ステップ３２２に進み、現在のエンジン回転速度と発電時トルクに応じた基準状態の発電時有害成分排出量(g/s) を図２と同様の有害成分排出量算出マップにより算出し、この基準状態の発電時有害成分排出量のマップ値に、冷却水温補正係数、吸気温補正係数、ＥＧＲ量補正係数、空燃比補正係数を乗算して発電時有害成分排出量(g/s) を求める。
発電時有害成分排出量＝基準状態の発電時有害成分排出量マップ値
×冷却水温補正係数×吸気温補正係数×ＥＧＲ量補正係数×空燃比補正係数

この後、ステップ３２３に進み、発電時有害成分排出量(g/s) と非発電時有害成分排出量(g/s) との差分を現在の発電量(kW)で割り算して、単位発電量当たりの有害成分排出量増加分ＣＥＭ(g/skW) を求める。

この後、ステップ３２４〜３２７で、前記図３のステップ１１２〜１１５と同じ処理を行い、単位発電量当たりの有害成分排出量増加分ＣＥＭが所定値以下となる運転条件を選択して発電機１６の発電を行うと共に、バッテリ充電割合ＳＯＣが所定値以下の場合は、単位発電量当たりの有害成分排出量増加分ＣＥＭが少し大きくなる運転条件であっても、発電機１６の発電を優先的に行わせてバッテリ充電割合ＳＯＣを回復させる。

以上説明した本実施例４では、冷却水温（エンジン温度）、吸気温、空燃比、ＥＧＲ量、ＥＧＲ制御手段の異常の有無に応じて非発電時有害成分排出量と発電時有害成分排出量を補正するようにしたので、単位発電量当たりの有害成分排出量増加分ＣＥＭの算出精度を向上させることができる。

尚、本実施例４では、非発電時有害成分排出量と発電時有害成分排出量をそれぞれ冷却水温（エンジン温度）、吸気温、空燃比、ＥＧＲ量、ＥＧＲ制御手段の異常の有無に応じて補正するようにしたが、図３のステップ１１１や図５のステップ２１１で算出した単位発電量当たりの有害成分排出量増加分ＣＥＭを冷却水温（エンジン温度）、吸気温、空燃比、ＥＧＲ量、ＥＧＲ制御手段の異常の有無に応じて補正するようにしても良い。

また、この補正は、冷却水温（エンジン温度）、吸気温、空燃比、ＥＧＲ量、ＥＧＲ制御手段の異常の有無のうちの一部のものについてのみ行うようにしても良く、また、これ以外の補正、例えば可変バルブタイミング（内部ＥＧＲ量）等に応じた補正を追加するようにしても良い。

実施例１のシステム構成を説明するブロック図である。 ＮＯｘの排出量とエンジン運転条件との関係を示す図である。 実施例１の発電制御ルーチンの処理の流れを示すフローチャートである。 燃料消費率とエンジン運転条件との関係を示す図である。 実施例２の発電制御ルーチンの前半部の処理の流れを示すフローチャートである。 実施例２の発電制御ルーチンの後半部の処理の流れを示すフローチャートである。 実施例３の発電制御ルーチンの後半部の処理の流れを示すフローチャートである。 エンジン回転速度をパラメータとして切り換えトルク判定値を算出するマップの一例を概念的に示す図である。 実施例４の発電制御ルーチンの処理の流れを示すフローチャートである（その１）。 実施例４の発電制御ルーチンの処理の流れを示すフローチャートである（その２）。 実施例４の発電制御ルーチンの処理の流れを示すフローチャートである（その３）。

符号の説明

１１…制御装置（排出ガス予測手段，発電制御手段，燃料消費量予測手段，充電割合算出手段，異常診断手段）、１２…バッテリ、１３…キースイッチ、１６…発電機、１７…電流センサ（電流検出手段）

Claims (16)

1. 内燃機関の動力で駆動される発電機と、前記発電機で発電した電力が充電されるバッテリと、前記発電機の発電を制御する発電制御手段とを備えた内燃機関の発電制御装置において、
   内燃機関運転中に前記発電機の発電を実行した場合の排出ガス有害成分の排出量（以下「発電時有害成分排出量」という）と前記発電機の発電を停止した場合の排出ガス有害成分の排出量（以下「非発電時有害成分排出量」という）とを予測して両者の差分から発電による排出ガス有害成分排出量増加分を予測する排出ガス予測手段を備え、
   前記発電制御手段は、前記発電による有害成分排出量増加分を考慮して前記発電機の発電を制御することを特徴とする内燃機関の発電制御装置。
2. 前記排出ガス予測手段は、前記発電による有害成分排出量増加分を算出する際に、前記発電時有害成分排出量と前記非発電時有害成分排出量との差分を前記発電機の発電量で割り算して単位発電量当たりの有害成分排出量増加分を求め、
   前記発電制御手段は、前記単位発電量当たりの有害成分排出量増加分が少ない運転条件を選択して前記発電機の発電を実行することを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の発電制御装置。
3. 前記バッテリの充放電電流を検出する電流検出手段と、検出した充放電電流に基づいて前記バッテリの充電割合を算出する充電割合算出手段とを備え、
   前記発電制御手段は、前記発電による有害成分排出量増加分の他に、前記バッテリの充電割合も考慮して前記発電機の発電を制御することを特徴とする請求項１又は２に記載の内燃機関の発電制御装置。
4. 内燃機関運転中に前記発電機の発電を実行した場合の燃料消費量（以下「発電時燃料消費量」という）と前記発電機の発電を停止した場合の燃料消費量（以下「非発電時燃料消費量」という）とを予測して両者の差分から発電による燃料消費量増加分を予測する燃料消費量予測手段を備え、
   前記発電制御手段は、前記発電による有害成分排出量増加分の他に、前記発電による燃料消費量増加分も考慮して前記発電機の発電を制御することを特徴とする請求項１又は２に記載の内燃機関の発電制御装置。
5. 前記バッテリの充放電電流を検出する電流検出手段と、検出した充放電電流に基づいて前記バッテリの充電割合を算出する充電割合算出手段と、内燃機関運転中に前記発電機の発電を実行した場合の燃料消費量（以下「発電時燃料消費量」という）と前記発電機の発電を停止した場合の燃料消費量（以下「非発電時燃料消費量」という）とを予測して両者の差分から発電による燃料消費量増加分を予測する燃料消費量予測手段とを備え、
   前記発電制御手段は、前記発電による有害成分排出量増加分の他に、前記バッテリの充電割合と前記発電による燃料消費量増加分も考慮して前記発電機の発電を制御することを特徴とする請求項１又は２に記載の内燃機関の発電制御装置。
6. 前記燃料消費量予測手段は、前記発電による燃料消費量増加分を算出する際に、前記発電時燃料消費量と前記非発電時燃料消費量との差分を前記発電機の発電量で割り算して単位発電量当たりの燃料消費量増加分を求めることを特徴とする請求項４又は５に記載の内燃機関の発電制御装置。
7. 前記発電制御手段は、前記発電による有害成分排出量増加分を少なくすることを優先するエミッション優先発電と、前記発電による燃料消費量増加分を少なくすることを優先する燃費優先発電とを所定条件で切り換えることを特徴とする請求項４又は５に記載の内燃機関の発電制御装置。
8. 前記発電制御手段は、前記発電による有害成分排出量増加分を少なくすることを優先するエミッション優先発電と、前記バッテリの充電割合を所定値以上に保つことを優先する充電割合優先発電とを所定条件で切り換えることを特徴とする請求項３又は５に記載の内燃機関の発電制御装置。
9. 前記発電制御手段は、前記発電による有害成分排出量増加分を少なくすることを優先するエミッション優先発電と、前記発電による燃料消費量増加分を少なくすることを優先する燃費優先発電と、前記バッテリの充電割合を所定値以上に保つことを優先する充電割合優先発電とを所定条件で切り換えることを特徴とする請求項５に記載の内燃機関の発電制御装置。
10. 前記所定条件は消費電力であることを特徴とする請求項７乃至９のいずれかに記載の内燃機関の発電制御装置。
11. 前記所定条件は運転条件であることを特徴とする請求項７乃至９のいずれかに記載の内燃機関の発電制御装置。
12. 内燃機関の冷却水温を検出する冷却水温検出手段を備え、
    前記排出ガス予測手段は、前記冷却水温検出手段で検出した冷却水温に応じて前記発電による有害成分排出量増加分を補正することを特徴とする請求項１乃至１１のいずれかに記載の内燃機関の発電制御装置。
13. 内燃機関の吸気温を検出する吸気温検出手段を備え、
    前記排出ガス予測手段は、前記吸気温検出手段で検出した吸気温に応じて前記発電による有害成分排出量増加分を補正することを特徴とする請求項１乃至１２のいずれかに記載の内燃機関の発電制御装置。
14. 内燃機関の排出ガスの一部を吸気管に還流させるＥＧＲ量を制御するＥＧＲ制御手段と、前記ＥＧＲ量を検出するＥＧＲ量検出手段とを備え、
    前記排出ガス予測手段は、前記ＥＧＲ量検出手段で検出したＥＧＲ量に応じて前記発電による有害成分排出量増加分を補正することを特徴とする請求項１乃至１３のいずれかに記載の内燃機関の発電制御装置。
15. 前記ＥＧＲ制御手段の異常の有無を診断する異常診断手段を備え、
    前記排出ガス予測手段は、前記異常診断手段の診断結果に応じて前記発電による有害成分排出量増加分を補正することを特徴とする請求項１４に記載の内燃機関の発電制御装置。
16. 排出ガスの空燃比を検出する空燃比検出手段を備え、
    前記排出ガス予測手段は、前記空燃比検出手段で検出した空燃比に応じて前記発電による有害成分排出量増加分を補正することを特徴とする請求項１乃至１５のいずれかに記載の内燃機関の発電制御装置。

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