JP2012002068A - Method of controlling generator of internal combustion engine - Google Patents
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Description
本発明は、自動車などの車両に搭載される内燃機関に取り付けられた発電機の制御方法に関するものである。 The present invention relates to a method for controlling a generator attached to an internal combustion engine mounted on a vehicle such as an automobile.
従来、この種の内燃機関は、車両に搭載されるバッテリを充電するとともに、電装品の電源として機能する発電機(以下、オルタネータと称する)を備えている。オルタネータは、ベルトによりクランク軸の回転力が伝達されて発電する。 Conventionally, this type of internal combustion engine includes a generator (hereinafter referred to as an alternator) that charges a battery mounted on a vehicle and functions as a power source for electrical components. The alternator generates electric power when the rotational force of the crankshaft is transmitted by the belt.
ところで、内燃機関において、アイドル運転時などの低回転運転時においては、ピストンの移動方向により、つまり各行程によりクランク軸におけるトルクが変動する。このようなトルクの変動に合わせて、オルタネータの発電を制御して、内燃機関の回転を円滑にする試みが知られている(例えば特許文献1)。具体的には、膨張行程を含む区間においてオルタネータを作動させて発電させ、トルクが増加する場合にオルタネータの発生する逆トルク、つまり内燃機関のトルクを相殺するように作用するトルクにより、内燃機関のトルクを膨張行程以外との間で均衡を図るものである。 By the way, in the internal combustion engine, during low-speed operation such as idle operation, the torque on the crankshaft varies depending on the moving direction of the piston, that is, each stroke. An attempt to smooth the rotation of the internal combustion engine by controlling the power generation of the alternator in accordance with such torque fluctuation is known (for example, Patent Document 1). Specifically, the alternator is operated in the section including the expansion stroke to generate power, and when the torque increases, the reverse torque generated by the alternator, that is, the torque that acts to cancel the torque of the internal combustion engine, It is intended to balance the torque with other than the expansion stroke.
このようなオルタネータの発電制御において、膨張行程に対応させてオルタネータを作動させるが、車両が走行してバッテリが満充電状態になっていると、それに合わせてオルタネータの発電量を少なくするものとなる。このように、オルタネータの発電量を少なくすると、内燃機関に対してオルタネータが負荷にはならず、言い換えれば、オルタネータで発生させる逆トルクが内燃機関の膨張行程の、他の行程より高いトルクを抑制することができなくなる。そのため、内燃機関の回転変動を抑制することが困難になる。 In such alternator power generation control, the alternator is operated in accordance with the expansion stroke, but when the vehicle is running and the battery is fully charged, the power generation amount of the alternator is reduced accordingly. . In this way, when the amount of power generated by the alternator is reduced, the alternator does not become a load on the internal combustion engine, in other words, the reverse torque generated by the alternator suppresses higher torque than the other strokes in the expansion stroke of the internal combustion engine. Can not do. Therefore, it becomes difficult to suppress the rotational fluctuation of the internal combustion engine.
そこで本発明は以上の点に着目し、発電機の内燃機関に対する負荷を増大することができるようにして、内燃機関のトルク変動の抑制を図ることを目的としている。 Accordingly, the present invention focuses on the above points and aims to suppress the torque fluctuation of the internal combustion engine by increasing the load on the internal combustion engine of the generator.
すなわち、本発明の内燃機関の発電機の制御方法は、内燃機関が発電機を備え、発電機は車両に搭載される蓄電池に対して電力を供給し、内燃機関が所定回転数以下の機関回転数で運転されている際に、機関出力トルクの変動を吸収するタイミングで発電機に発電をさせる内燃機関の発電機の制御方法であって、機関回転数を検出し、検出した機関回転数が所定回転数を上回ることを判定した場合に、蓄電池の充電容量が所定値を超える時点で充電を停止することを特徴とする。 That is, according to the method for controlling a generator of an internal combustion engine of the present invention, the internal combustion engine includes a generator, the generator supplies electric power to a storage battery mounted on the vehicle, and the internal combustion engine rotates at an engine speed equal to or less than a predetermined rotational speed. A generator control method for an internal combustion engine that causes a generator to generate power at a timing of absorbing fluctuations in engine output torque when the engine is operated at a number, wherein the engine speed is detected, and the detected engine speed is When it is determined that the rotation speed exceeds a predetermined number of revolutions, charging is stopped when the charge capacity of the storage battery exceeds a predetermined value.
このような構成によれば、所定回転数を上回る機関回転数で内燃機関を運転する場合に、蓄電池の充電容量が所定値を超える時点までしか充電しない。このため、蓄電池には、未充電容量が確保される。内燃機関を所定回転数以下の回転数で運転する場合に、未充電容量が確保されているため、発電機の負荷を増大させることが可能になる。しかも、所定回転数以上で運転しているときに、バッテリを満充電になるまで充電しないので、充電に要する燃料消費を低減することが可能になる。 According to such a configuration, when the internal combustion engine is operated at an engine speed exceeding a predetermined speed, charging is performed only until the charging capacity of the storage battery exceeds a predetermined value. For this reason, uncharged capacity is ensured in the storage battery. When the internal combustion engine is operated at a rotational speed equal to or lower than a predetermined rotational speed, since the uncharged capacity is secured, the load on the generator can be increased. Moreover, since the battery is not charged until it is fully charged when operating at a predetermined speed or higher, it is possible to reduce fuel consumption required for charging.
本発明は、以上説明したような構成であり、内燃機関を所定回転数以下の回転数で運転する場合に、発電機の負荷を増大させることができ、内燃機関のトルク変動を吸収することができ、しかも、所定回転数以上で運転している時に、充電に要する燃料消費を低減することができる。 The present invention is configured as described above, and when the internal combustion engine is operated at a rotational speed equal to or lower than a predetermined rotational speed, the load on the generator can be increased and torque fluctuations of the internal combustion engine can be absorbed. In addition, it is possible to reduce the fuel consumption required for charging when operating at a predetermined rotational speed or higher.
以下、本発明の一実施形態を、図面を参照して説明する。 Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
この実施形態のエンジン1は例えば、車両に搭載される二気筒の火花点火式のもので、第一気筒と第二気筒との行程が360°離れた等間隔爆発型式のものである。このエンジン1は三相交流発電機であるICレギュレータ付オルタネータ2を備えている。エンジン自体は、二気筒のものに限定されるものではなく、この分野で広く知られている各種のものを適用することができる。
The
オルタネータ2は、プーリ3及びベルト4を介して、エンジン1から駆動力を得て発電する。オルタネータ2は、発電した三相交流を一体的に取り付けられているICレギュレータ(図示しない)により直流に整流して、車両に搭載される蓄電池(以下、バッテリと称する)5の充電器及び電子制御装置6と電装品7との電源として機能する。このような構成のオルタネータ4は、この分野で広く知られているものを使用するものであってよい。
The
具体的には、オルタネータ4は、ロータコイル(フィールドコイル)とステータコイルとを備え、ロータコイルに供給する電流をICレギュレータにより制御して、ステータコイルに発生する交流の発電量を制御する構成である。ICレギュレータは、エンジン1の運転状態を制御する電子制御装置6により制御される。オルタネータ4は、ロータコイルへの通電を制御することにより、高電圧、その高電圧よりも低く満充電時のほぼバッテリ端子電圧に等しい低電圧、及び0ボルトの三種類の電圧で発電することができる。
Specifically, the alternator 4 includes a rotor coil (field coil) and a stator coil, and controls the current supplied to the rotor coil by an IC regulator to control the amount of AC power generated in the stator coil. is there. The IC regulator is controlled by an
電子制御装置6は、中央演算装置と記憶装置と入力インターフェースと出力インターフェースとを具備してなるコンピュータシステムを主体に構成されるもので、エンジン1の運転状態を把握するために、各種のセンサから送られてくる出力信号に基づいて、エンジン1の運転状態を制御する。これらのセンサとしては、具体的には、クランク軸の回転数したがってエンジン1の回転数を検出する回転数センサ、吸気管圧力を検出する吸気圧センサ、カム軸に取り付けられてクランク角度信号及び気筒判別用信号を出力するクランクセンサ等が挙げられる。又、バッテリ5の充電状態を検知するために、バッテリ5の端子間の電圧を検出するための電圧検出手段(電圧計)及びバッテリ5の放電電流を検出するための電流検出手段(電流計)が電子制御装置6に接続される。電子制御装置6は、電圧検出手段及び電流検出手段からの出力信号に基づいて、バッテリ5の充放電量を積算する。
The
この電子制御装置6は、エンジン1が所定回転数以下のエンジン回転数で運転されている際に、エンジン出力トルクの変動を吸収するタイミングでオルタネータ2に発電をさせるようにオルタネータ2を制御するもので、検出したエンジン回転数が所定回転数を上回ることを判定した場合に、バッテリ5の充電容量が所定値を超える時点で充電を停止するオルタネータ2の制御プログラムを内蔵している。オルタネータ2の制御手順を、図2を参照して説明する。なお、このオルタネータ2の制御プログラムは、エンジン1の運転中は所定の間隔で繰り返し実行するものである。
The
まず、ステップS1では、回転数センサから出力される出力信号に基づいてエンジン回転数を検出する。 First, in step S1, the engine speed is detected based on an output signal output from the speed sensor.
ステップS2では、検出したエンジン回転数が所定回転数以上であるか否かを判定する。所定回転数は、エンジン1を運転している場合に、エンジン回転数の変動が生じる値に設定する。この実施形態のエンジン1にあっては、所定回転数は、無負荷の場合のアイドリング回転数より高い低回転数に設定している。ステップS2において、エンジン回転数が所定回転数以上であると判定した場合は、ステップS3に進む。
In step S2, it is determined whether or not the detected engine speed is equal to or higher than a predetermined speed. The predetermined rotational speed is set to a value that causes fluctuations in the engine rotational speed when the
ステップS3では、バッテリ5の充電容量が所定量以上であるか否かを判定する。充電容量は例えば、バッテリ5の充放電量を積算して測定する。所定量は例えば、満充電量の70パーセント程度に設定し、エンジン回転数が所定回転数未満の場合のトルク変動に対応して、オルタネータ2が発電した電力を充電できる未充電容量となるように設定する。ステップS3において、充電容量が所定値以上であると判定した場合は、ステップS4に進む。
In step S3, it is determined whether or not the charge capacity of the
ステップS4では、バッテリ5の充電を停止する。これに対して、ステップS2において、エンジン回転数が所定回転数未満であると判定した場合、及びステップS3において、充電容量が所定量未満であると判定した場合は、ステップS5において、バッテリ5を充電する。
In step S4, the charging of the
このような構成において、エンジン1を始動すると、エンジン回転数が所定回転数に達しない状態ではステップS1、ステップS2及びステップS5を実行してバッテリ5を充電する。この場合、バッテリ5の充電状態の如何にかかわらず、オルタネータ2に対して、電子制御装置6は発電の指示を出力するものである。この場合、オルタネータ2が上記高電圧で発電を継続し、バッテリ5及び電装品7に供給される。
In such a configuration, when the
このようにしてエンジン回転数が所定回転数未満であるエンジン1の運転状態では、バッテリ5を充電するものであるが、この実施形態ではバッテリ5の充電状態に応じてオルタネータ2の発電量を制御している。具体的には、バッテリ5の充電量が設定された下限充電量(ほぼ、電装品7の電源として使用可能な残りの充電量)以下である場合は、オルタネータ2を常時発電させてバッテリ5を充電する。この後、充電量が、下限充電量を上回り、かつ設定された上限充電量(ほぼ満充電量)以下である状態に変化した、つまり下限充電量を上回ってバッテリ5が充電された場合は、高電圧での発電を断続する、言い換えれば高電圧での発電を間欠的に実行して、充電量を制御する。そして、充電量が上限充電量以上となった場合は、発電を停止し、電装品7への電力供給をバッテリ5からのみとする。このように、バッテリ5の充電状態によりオルタネータ2の発電制御を変更することにより、エンジン1に対する負荷のかかり方を制御して、回転変動を抑制するものである。
In this way, in the operating state of the
次に、加速などによりエンジン回転数が所定回転数以上になった場合には、ステップS3においてバッテリ5の充電状態を判定し、バッテリ5の充電容量が所定量に達していなければ、ステップS5を実行して所定量までバッテリ5を充電する。一方、ステップS3において、充電容量が所定量以上であると判定した場合は、ステップS4を実行してバッテリ5の充電を停止する。この場合、オルタネータ2の発電を完全に停止するか、もしくはオルタネータ2を低電圧で発電し、バッテリ5の充電量が所定量を下回らないように、バッテリ5の放電を抑制するためにオルタネータ2の発電電圧を制御して発電を継続する。つまり、バッテリ5の充電を停止することは、オルタネータ2の発電を停止することではない。
Next, when the engine speed becomes equal to or higher than the predetermined speed due to acceleration or the like, the charge state of the
この場合、発電された電力は、電子制御装置6及び電装品7において消費されるものであるが、発電された電力が電子制御装置6及び電装品7の消費電力量に足らない場合は、不足分がバッテリ5から供給されるものとなる。したがって、バッテリ5の放電が生じた場合は、エンジン1の運転状態及びバッテリ5の充電状態に応じて、上述したようにオルタネータ2の発電を制御する。
In this case, the generated power is consumed in the
このように、所定回転数以上にエンジン回転数が上昇し、バッテリ5の充電容量が所定量に達している場合に、バッテリの充電を停止するので、所定量から満充電量までの未充電容量が確保できる。この結果、エンジン1が所定回転数未満で運転される場合に、エンジン1に対するオルタネータ2の負荷が増大する。つまり、オルタネータ2がエンジン1に対して発生させる逆トルクが増大することができる。
In this way, when the engine speed increases to a predetermined speed or more and the charging capacity of the
このようにオルタネータ2を制御することにより、低回転数で回転しているエンジン1の回転数が上昇する際に、オルタネータ2が発生させる逆トルクがエンジン1に対してブレーキとして作用し、結果としてエンジン1のトルク変動の際のトルクを逆トルクが相殺することで、エンジン1のトルク変動を吸収する。したがって、エンジン1の回転変動を抑制することができ、ドライバビリティを向上させることができる。
By controlling the
また、所定回転数以上でエンジン1を運転している場合に、バッテリ5が満充電状態になるまでオルタネータ2を作動させないので、充電に要するエンジン1の出力が不要になるので、燃料消費を低減することができる。
Further, when the
なお、各気筒の膨張行程それぞれに合わせて変動するトルクに対応して、オルタネータ2を制御するものであってもよい。この場合、クランクセンサから出力されるクランク角度信号に基づいて角速度を演算し、得られた角速度に基づいてトルクの変動を検出し、トルクの変動が増加するタイミングに合わせて、オルタネータ2が発電し、かつトルクの変動が低下するタイミングに合わせてオルタネータ2の発電を停止するようにオルタネータ2を制御する。このように、各気筒の膨張行程などのトルクの変動に応じてオルタネータ2の発電状態を制御することにより、より円滑にエンジン1の回転変動を抑制することができる。
Note that the
その他、各部の具体的構成についても上記実施形態に限られるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形が可能である。 In addition, the specific configuration of each part is not limited to the above embodiment, and various modifications can be made without departing from the spirit of the present invention.
本発明の活用例として、低速運転領域におけるトルク変動が顕在化しやすい二気筒ガソリンエンジンや小排気量の内燃機関に対するものが挙げられる。 Examples of utilization of the present invention include those for a two-cylinder gasoline engine and a small displacement internal combustion engine in which torque fluctuations in the low-speed operation region are likely to become obvious.
1…エンジン
2…オルタネータ
5…バッテリ
6…電子制御装置
7…電装品
DESCRIPTION OF
Claims (1)
機関回転数を検出し、
検出した機関回転数が所定回転数を上回ることを判定した場合に、蓄電池の充電容量が所定値を超える時点で充電を停止する内燃機関の発電機の制御方法。 The internal combustion engine includes a generator, and the generator supplies electric power to a storage battery mounted on the vehicle. When the internal combustion engine is operated at an engine speed equal to or lower than a predetermined speed, fluctuations in engine output torque are generated. A method for controlling a generator of an internal combustion engine that causes a generator to generate power at a timing of absorption,
Detects the engine speed,
A control method for a generator of an internal combustion engine, which stops charging when a charging capacity of a storage battery exceeds a predetermined value when it is determined that the detected engine speed exceeds a predetermined speed.
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