JP2015042097A - Apparatus for controlling generator - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は発電機の制御装置に係り、特に、内燃機関の駆動力により発電を行う発電機によって内燃機関の振動を抑制させる発電機の制御装置に関する。 The present invention relates to a generator control device, and more particularly to a generator control device that suppresses vibrations of an internal combustion engine by a generator that generates electric power using the driving force of the internal combustion engine.
一般的に発電機は、内燃機関のクランクシャフトから動力を得て、発電を行うものが知られている。このような発電機において、例えば下記の特許文献1には、内燃機関の回転変動によって生じる回転子の慣性トルクを低減させるように発電トルクを発生させるべく、回転子に流す励磁電流を制御する発電機の制御装置が開示されている。具体的には、内燃機関の回転数が高くなる期間に発電トルクが発生するように、励磁電流を制御するものである。
この特許文献1に開示される制御装置によれば、回転子の慣性トルクを低減するように発電トルクを発生させるため、内燃機関は回転変動が低下し振動を抑制することができると共に、内燃機関と発電機とに巻きかけられた伝達ベルトの張力変動を低減することができるとしている。
ところで、内燃機関のクランクシャフトと、発電機の回転軸とは、各軸上に設けられたプーリと、これらのプーリに巻きかけられた伝達ベルトとで接続されることが一般的に知られている(例えば、特許文献2)。また、このような発電装置においては、プーリとクランクシャフト又は発電機の回転軸との間には、衝撃を緩和させるためのダンパが設けられる。
Generally, a generator that generates power by obtaining power from a crankshaft of an internal combustion engine is known. In such a generator, for example, the following Patent Document 1 discloses a power generation that controls an excitation current flowing through a rotor so as to generate a power generation torque so as to reduce the inertia torque of the rotor caused by the rotational fluctuation of the internal combustion engine. A machine control device is disclosed. Specifically, the excitation current is controlled so that the power generation torque is generated during the period when the rotational speed of the internal combustion engine is high.
According to the control device disclosed in Patent Document 1, since the power generation torque is generated so as to reduce the inertia torque of the rotor, the internal combustion engine can reduce the rotational fluctuation and suppress the vibration. And the tension fluctuation of the transmission belt wound around the generator can be reduced.
By the way, it is generally known that the crankshaft of the internal combustion engine and the rotating shaft of the generator are connected by pulleys provided on each shaft and a transmission belt wound around these pulleys. (For example, Patent Document 2). Moreover, in such a power generator, a damper for reducing the impact is provided between the pulley and the crankshaft or the rotating shaft of the generator.
ここで、上記のような内燃機関の振動を抑制する制御(以下、抑制制御という)を行う制御装置においては、図21に示すように、内燃機関の回転変動(クランクシャフトの角速度変動)が低減されるように、発電機の励磁電流のデューティ電圧を制御し、予め設定された所定期間に内燃機関の回転方向と逆方向の発電トルクを生じさせ、回転変動を抑制するよう構成される。
しかしながら、クランクシャフトと発電機の回転軸との間に伝達ベルトやダンパなどの弾性部材が備えられた場合、弾性部材の張力変化に伴い、図22に示すように、発電トルクの発生時期にずれ(位相遅れθ)を生じる場合がある。この場合は、クランクシャフトに伝わる発電トルクに遅れが生じるため、目標の回転変動(角速度変動)に対して抑制制御による実際の回転変動が大きくなり、充分に振動を抑制できなくなるおそれがある。
Here, in the control device that performs the control for suppressing the vibration of the internal combustion engine as described above (hereinafter referred to as suppression control), as shown in FIG. 21, the rotational fluctuation of the internal combustion engine (angular speed fluctuation of the crankshaft) is reduced. Thus, the duty voltage of the excitation current of the generator is controlled to generate a power generation torque in a direction opposite to the rotation direction of the internal combustion engine during a predetermined period set in advance to suppress rotation fluctuation.
However, when an elastic member such as a transmission belt or a damper is provided between the crankshaft and the rotating shaft of the generator, as shown in FIG. (Phase delay θ) may occur. In this case, since the power generation torque transmitted to the crankshaft is delayed, the actual rotational fluctuation due to the suppression control becomes large with respect to the target rotational fluctuation (angular speed fluctuation), and vibration may not be sufficiently suppressed.
そこで、この発明は、上記の問題に鑑みて成されたものであり、弾性部材の張力変化に起因する発電トルクのずれを防止し、適切な時期に発電トルクを発生させることができる発電機の制御装置を提供することを目的とする。 Therefore, the present invention has been made in view of the above-described problems, and is a generator that can generate a power generation torque at an appropriate time by preventing a shift in power generation torque due to a change in tension of an elastic member. An object is to provide a control device.
この発明は、内燃機関の駆動力により発電を行う発電機を備え、前記内燃機関の振動を抑制するために所定期間発電トルクを発生させるよう前記発電機を制御する発電機の制御装置において、前記内燃機関のクランクシャフトと、前記発電機の回転軸と、前記クランクシャフトと前記回転軸とを連結し、前記内燃機関の駆動力を前記発電機へ伝達する動力伝達装置と、前記動力伝達装置に備えられ前記内燃機関の駆動力を緩衝させると共に、前記内燃機関の運転状態に応じて張力が変化する弾性部材と、前記内燃機関の運転状態に基づき前記所定期間のずれが補正されるように前記発電機を制御する抑制制御部と、を備えたことを特徴とする。 The present invention provides a generator control apparatus that includes a generator that generates electric power by a driving force of an internal combustion engine, and controls the generator to generate a power generation torque for a predetermined period in order to suppress vibration of the internal combustion engine. A power transmission device for connecting the crankshaft of the internal combustion engine, the rotation shaft of the generator, the crankshaft and the rotation shaft, and transmitting the driving force of the internal combustion engine to the generator; and the power transmission device The driving force of the internal combustion engine is provided, an elastic member whose tension changes according to the operating state of the internal combustion engine, and the deviation of the predetermined period based on the operating state of the internal combustion engine is corrected. And a suppression control unit that controls the generator.
この発明は、内燃機関の運転状態によって弾性部材の張力が変化した場合であっても、弾性部材の張力変化に起因する所定期間の位相ずれの変化量を推定し、位相ずれが補正されるように発電機を制御するため、内燃機関の振動を抑制するために確実な時期に発電トルクを発生させることができる。 According to the present invention, even if the tension of the elastic member changes depending on the operating state of the internal combustion engine, the amount of change in phase shift during a predetermined period due to the change in tension of the elastic member is estimated, and the phase shift is corrected. Since the generator is controlled at the same time, it is possible to generate the power generation torque at a certain time in order to suppress the vibration of the internal combustion engine.
以下、図面に基づいて、この発明の実施例を説明する。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
図1〜図9は、この発明の実施例1を示すものである。図7において、車両などに搭載される内燃機関1は、複数の気筒♯を有し、駆動力を出力するクランクシャフト2を備えている。内燃機関1は、クランクシャフト2が出力する駆動力により駆動される補機として、ウォータポンプ3と発電機4(例えば、オルタネータ)と備えている。
内燃機関1は、駆動力をウォータポンプ3、発電機4へ伝達する動力伝達装置5を備えている。動力伝達装置5は、クランクシャフト2にクランクプーリ6を備え、ウォータポンプ3のポンプ回転軸7にポンププーリ8を備え、発電機4の発電機回転軸9に発電機プーリ10を備えている。クランクプーリ6とポンププーリ8と発電機プーリ10とには、アイドラプーリ11を介して伝達ベルト12を巻き掛けている。また、前記クランクプーリ6は、ダンパ13を介してクランクシャフト2に取り付けている。前記伝達ベルト12とダンパ13は、弾性部材からなり、内燃機関1の駆動力を緩衝させると共に、内燃機関1の運転状態に応じて張力が変化する。
内燃機関1の駆動力は、クランクシャフト2から伝達ベルト12を介してウォータポンプ3と発電機4とに伝達される。ウォータポンプ3は、内燃機関1の駆動力によりラジエータとの間で冷却水を循環させ、内燃機関1の冷却を行う。発電機4は、内燃機関1の駆動力により発電を行う。
1 to 9 show Embodiment 1 of the present invention. In FIG. 7, an internal combustion engine 1 mounted on a vehicle or the like includes a plurality of cylinders # and a
The internal combustion engine 1 includes a
The driving force of the internal combustion engine 1 is transmitted from the
前記発電機4は、出力線14によりバッテリ15の正極端子に接続している。バッテリ15は、接地線16により負極端子を車両の車体に接地している。バッテリ15は、発電機4の発電した電力を蓄電する。また、バッテリ15は、出力線14に接続された電装部品などの電気負荷17に電力を供給する。
前記発電機4は、制御装置18により発電量を制御される。制御装置18には、クランクシャフト2の回転角を検出するクランク角センサ19と、カムシャフトの回転角を検出するカム角センサ20と、内燃機関1の吸気圧を検出する吸気圧センサ21と、内燃機関1の吸気量を検出する吸気量センサ22と、内燃機関1の冷却水の水温を検出する水温センサ23と、接地線16に設けたバッテリ15の電圧・電流などのバッテリ状態を検出するバッテリセンサ24と、変速機の変速制御及びロックアップ制御を行う変速制御装置25とを接続している。制御装置18は、これらセンサ19〜24及び変速制御装置25から入力するクランク角、カム角、吸気圧、吸気量、水温、バッテリ電圧、バッテリ電流、変速レンジ、ロックアップなどの情報に基づいて、発電機4の駆動を制御する。
発電機4の制御装置18は、抑制制御部26と記憶部27とを備えている。抑制制御部26は、内燃機関1の振動を抑制するために、所定期間、発電トルクを発生させるように発電機4を制御する。抑制制御部26の抑制制御により発電機4が発生した電力は、バッテリ15に蓄電される。記憶部27は、メモリからなり、制御のデータを記憶する。
前記バッテリ15は、図8に示すように、充電可能な電気容量を充電容量とすると、使用可能な電力が残存容量であり、充電容量と残存容量との差が空き容量である。制御装置18は、バッテリ15の充電容量、残存容量、空き容量をバッテリ電圧によって管理している。
制御装置18は、バッテリ電圧によって、バッテリ15の残存容量の枯渇おそれを判定する設定値VBlow、充電容量の上限電圧を設定する設定値VB1及び設定値VB2を設定している。設定値VBlowと設定値VB1と設定値VB2とは、VBlow<VB1<VB2の関係になっている。制御装置18は、充電容量の設定値VB1を設定値VB2に変更することで充電容量を増加させ、この結果として空き容量を増加させる。
The
The power generation amount of the
The
As shown in FIG. 8, when the chargeable electric capacity of the
The
前記発電機4の制御装置18は、通常はバッテリ15のバッテリ電圧が設定値VBlow未満になると、発電機4により発電を行い、発生した電力をバッテリ15に蓄電する(通常制御)。制御装置18は、変速機がロックアップ状態、且つバッテリ電圧が設定値VBlow超えの条件が成立すると、抑制制御部26により内燃機関1の振動を抑制するように発電機4の駆動を制御する(抑制制御)。
制御装置18は、通常制御に対して、抑制制御時に抑制制御部26によりクランク角を基準として発電機4の制御を行う。抑制制御部26は、変速機のロックアップ時において、内燃機関1の振動原因であるクランク角速度変動を抑制するために、クランク角速度が速くなるタイミングに合わせて発電機4の回転子に励磁電流を流し、発電負荷を増やす。抑制制御部26によって増加された発電負荷は、伝達ベルト12を通じてクランクシャフト2に伝達されることで、図9に破線で示すように、クランクシャフト2の角速度(a)を適度に調整する。
図9の(a)は、クランクシャフト2の角速度を示している。内燃機関1が低速度の回転速度で運転すると、クランクシャフト2の角速度(a)は実線のように変動する。このとき、変速機がロックアップ状態になると、このクランクシャフト2の回転変動が車体に伝わり易くなる。そこで、制御装置18は、ロックアップ中に内燃機関1の回転変動を抑制するために、各気筒♯のクランク角(c)が0度から180度までの間(各気筒♯の燃焼期間)において、発電機4を駆動制御して所定期間の発電トルク(b)を発生させる。
クランク角速度が速くなる期間(クランク角)は、予め制御装置18内の記憶部27に期間設定マップデータとして記録させておく。抑制制御部26は、クランク角センサ19の検出値より算出されたクランク角を基準とし、内燃機関1の回転数および負荷と記憶部27に記憶した前述期間設定マップとにより発電機4の励磁電流を流す所定期間(タイミング及び長さ)を決定する。
抑制制御部26は、図9に示すように、発電機4の発電トルク(b)が予備トルク、抑制トルクの2段階で増加するように発電機4に励磁電流を2段階に増加させて流すことで、急激なトルク変動による伝達ベルト12の滑りを防止する。励磁電流は、デューティ比により設定される。励磁電流のデューティ比は、記憶部27にデューティ比マップデータとして記録させておく。制御装置18は、充電容量を設定値VB1から設定値VB2に変更することで充電容量を増加させ、この結果として空き容量を増加させる。
Normally, when the battery voltage of the
The
FIG. 9A shows the angular velocity of the
The period during which the crank angular speed is high (crank angle) is recorded in advance in the
As shown in FIG. 9, the
また、発電機4の制御装置18は、抑制制御を実行しない通常制御時のバッテリ15の充電容量を、設定値VB1(例えば、12V)に設定する。制御装置18は、変速制御装置25からロックアップ制御信号を受信し、その他の条件(バッテリ15の残存容量が設定値VBlow(例えば、11V)を越えた)も満たすと、バッテリ15の充電容量を設定値VB2(例えば、14V)に変更して抑制制御を開始する。
制御装置18は、ロックアップ制御信号を受信したときに、バッテリ15の残存容量が設定値VBlow(例えば、11V)以下の場合、バッテリ15の優先充電のために抑制制御を禁止し、通常の充電制御を行う。また、制御装置18は、抑制制御中にバッテリ15のバッテリ電圧が設定値VBlowを下回った場合、抑制制御を中止し、通常の充電制御を行う。これにより、発電機4の制御装置18は、抑制制御の機会を増やす。
Further, the
When the
この発電機4の制御装置18は、内燃機関1の振動を抑制するために発生する発電トルクの所定期間が、弾性部材の伝達ベルト12やダンパ13などの張力変化に伴いずれることを防止するために、抑制制御部26によって、内燃機関1の運転状態(回転数、負荷、水温など)に基づき、発電トルクの所定期間のずれが補正されるように発電機4を制御する。
抑制制御部26は、内燃機関1の運転状態として内燃機関1の水温を含み、発電トルクの所定期間のずれが補正されるように発電機4を制御する。また、抑制制御部26は、内燃機関1の運転状態として内燃機関1の回転数と負荷とを含み、発電トルクの所定期間のずれが補正されるように発電機4を制御する。
The
The
次に作用を説明する。
図1において、発電機4の制御装置18は、発電制御のプログラムがスタートすると、各センサ19〜24及び変速制御装置25から出力される信号を取得する(S1)。具体的には、クランク角センサ19、カム角センサ20、吸気圧センサ21、吸気量センサ22、水温センサ23、バッテリセンサ24の出力値を取得し、変速制御装装置25からロックアップの状態情報を取得する。
制御装置18は、変速制御装置25からの情報に基づき、変速機がロックアップ中であるか否かを判断する(S2)。
判断(S2)がYESの場合は、バッテリセンサ24からの出力値に基づき、バッテリ電圧(残存容量)が設定値VBlow超えであるか否かを判断する(S3)。
制御装置18は、バッテリ電圧がVBlowより高く、判断(S3)がYESの場合、バッテリ15の残存容量が枯渇する心配が無いので、バッテリ15の上限電圧(充電容量)を設定値VB2に設定し(S4)、抑制制御を実行し(S5)、補正制御を実行し(S6)、信号の取得(S1)にリターンする。
前記設定値VB2は、抑制制御が停止中である場合に設定される上限電圧の設定値VB1よりも、高い値である。上限電圧が設定値VB2に設定されると、バッテリ15はバッテリ電圧が設定値VB2に達するまで充電を実行される。
すなわち、制御装置18は、上限電圧を設定値VB1から設定値VB2へ引き上げることで、バッテリ15の最大充電容量を増加させる。このように、抑制制御を実行するにあたり、バッテリ15の最大充電容量を増加させることで、バッテリ15が満充電状態となり、抑制制御が実行不能となることを防止できる。
前記補正制御(S6)においては、内燃機関1の運転状態に基づき伝達ベルト12やダンパ13などの張力変化を予測し、所定期間のずれを補正する補正値θを算出する。算出された補正値θは、次回の抑制制御において、発電トルクの所定期間のずれの補正に使用される。
一方、前記判断(S2)がNO(変速機がロックアップ中でない)の場合、また、前記判断(S3)がNO(バッテリ電圧がVBlow以下)の場合、制御装置18は、抑制制御が実行中であれば抑制制御を停止し(S7)、変速制御装置25へ回転数を上昇させるように要求信号を出力し(S8)、バッテリ15の上限電圧を設定値VB1に設定し(S9)、信号の取得(S1)にリターンする。なお、要求信号を受信した変速制御装置25は、変速比を制御して回転数を上昇させる。
Next, the operation will be described.
In FIG. 1, when the power generation control program is started, the
The
If the determination (S2) is YES, based on the output value from the
When the battery voltage is higher than VBlow and the determination (S3) is YES, the
The set value VB2 is higher than the set value VB1 of the upper limit voltage that is set when the suppression control is stopped. When the upper limit voltage is set to set value VB2,
That is, the
In the correction control (S6), a change in tension of the
On the other hand, when the determination (S2) is NO (the transmission is not locked up), and when the determination (S3) is NO (battery voltage is VBlow or less), the
前記抑制制御(S5)においては、図2に示すように、抑制制御のプログラムがスタートすると、制御装置18は内燃機関1の各気筒♯の工程を算出する(S51)。具体的には、カム角センサ20の出力値に基づき、各気筒♯がどの工程中にあるのかを判定する。
次に、制御装置18は、工程判別の結果に基づき、発電機4に励磁電流を出力する所定期間を設定する(S52)。具体的には、図9に示すように、工程判別(S51)によって算出された燃焼工程の期間であって、かつ期間設定マップを参照して求められたクランク角の期間を励磁電流を出力する所定期間として設定する。なお、期間設定マップは、予め実験などによって、内燃機関1の回転数および負荷に応じたクランク角の期間を求め、これらの情報を記憶部27に保存したものである。
さらに、制御装置18は、前回算出した補正量θを所定期間に加算し進角させ(S53)、発電機4の励磁電流のテューティ比を設定する(S54)。このテューティ比は、デューティマップを参照して決定される。このデューティマップは、予め実験などによって、内燃機関1の回転数および負荷とに応じた適切なデューティ比を求め、これらの情報を記憶部27に保存したものである。
制御装置18は、クランク角が設定された所定期間であるとき、所定のデューティ比で励磁電流を発電機4に出力し(S55)、図9に示すように発電トルクを発生させて内燃機関1の回転変動を抑制し、図1に示すメインフローチャートのステップS6へリターンする。
In the suppression control (S5), as shown in FIG. 2, when the suppression control program starts, the
Next, the
Further, the
When the crank angle is set for a predetermined period, the
前記補正制御(S6)においては、図3に示すように、補正制御のプログラムがスタートすると、制御装置18は各センサ19〜24及び変速制御装置25から出力される信号を取得する(S61)。
具体的には、クランク角センサ19、吸気圧センサ21、吸気量センサ22、水温センサ23などである。制御装置18は、クランク角センサ19の信号に基づき内燃機関1の回転数を算出し、吸気圧センサ21または吸気量センサ22の信号に基づき内燃機関1の負荷を算出することができる。
制御装置18は、取得した信号から内燃機関1の運転状態に基づき補正量θを算出する(S61)。
具体的には、水温センサ23の出力値から伝達ベルト12やダンパ13の弾性係数の変化量を予測し、内燃機関1の水温に伴う所定期間の位相ずれ量θaを算出する。次に、内燃機関1の負荷に基づき、内燃機関1の駆動力に伴う所定期間の位相ずれ量θbを算出する。
内燃機関1の水温に伴う位相ずれ量θaは、図4に示すような水温補正テーブルより算出する。内燃機関1の駆動力に伴う位相ずれ量θbは、図5に示すような回転数−負荷マップより算出する。水温補正テーブルおよび回転数−負荷マップは、事前のテストによって導き出した発電機4とクランクシャフト2の角速度変動の位相差であり、記憶部27に保存してある。
そして、算出された位相ずれ量のθaとθbとを加算(θ=θa+θb)して補正量θを求め、発電トルクを発生する所定期間の開始時期を補正量θだけ補正し、図1に示すメインフローチャートにリターンする。
なお、上述回転数−負荷マップについては、負荷の違いによって位相差がほとんど変わらない場合は、回転数−水温補正マップとしてもよい。また、補正量θは、θaとθbとのいずれか一方でもよい。
In the correction control (S6), as shown in FIG. 3, when the correction control program is started, the
Specifically, the
The
Specifically, the change amount of the elastic coefficient of the
The phase shift amount θa accompanying the water temperature of the internal combustion engine 1 is calculated from a water temperature correction table as shown in FIG. The phase shift amount θb accompanying the driving force of the internal combustion engine 1 is calculated from a rotation speed-load map as shown in FIG. The water temperature correction table and the rotation speed-load map are the phase differences of the angular velocity fluctuations of the
Then, the calculated phase shift amounts θa and θb are added (θ = θa + θb) to obtain the correction amount θ, and the start timing of the predetermined period for generating the power generation torque is corrected by the correction amount θ, as shown in FIG. Return to the main flowchart.
In addition, about the above-mentioned rotation speed-load map, when a phase difference hardly changes with the difference in load, it is good also as a rotation speed-water temperature correction map. Further, the correction amount θ may be one of θa and θb.
このように、発電機4の制御装置18は、内燃機関1の運転状態によって弾性部材である伝達ベルト12、ダンパ13の張力が変化した場合であっても、伝達ベルト12、ダンパ13の張力変化に起因する所定期間の位相ずれの変化量を推定して補正量θを求め、図6に示すように、位相ずれが補正されるように所定期間を補正量θだけ補正して発電機4を制御する。
このため、発電機4の制御装置18は、内燃機関1の振動を抑制するために確実な時期に発電トルクを発生させることができる。発電トルクは、理想のタイミングでクランクシャフト2に伝わるので、クランクシャフト2の角速度変動を目標レベルまで抑制できる。
また、制御装置18は、補正量θを求めるための内燃機関1の運転状態に、この内燃機関1の水温を含めている。これにより、制御装置18は、内燃機関1の水温が上昇し、伝達ベルト12、ダンパ13の弾性係数が変化した場合であっても、適切なタイミングで所定期間の発電トルクを発生させることができる。
さらに、制御装置18は、補正量θを求めるための内燃機関1の運転状態に、この内燃機関1の回転数および負荷を含めている。これにより、制御装置18は、内燃機関1の回転数及び負荷に応じて、伝達ベルト12、ダンパ13の張力変化に起因する位相ずれの変化量を推定して補正量θを求め、この位相ずれが解消されるように所定期間を補正量θだけ補正するため、適切なタイミングで所定期間の発電トルクを発生させることができる。
この発電機4の制御装置18は、内燃機関1のクランクシャフト2に設けられたクランクプーリ6(第1プーリ)と、発電機4の発電機回転軸9に設けられた発電機プーリ10(第2プーリ)と、これらクランクプーリ6と発電機プーリ10との間に巻きかけられた弾性部材の伝達ベルト12とで構成される動力伝達装置5を備えている。
これにより、制御装置18は、弾性部材である伝達ベルト12の張力が変化した場合であっても、発電機4を制御して発電トルクのずれを補正することができる。従って、制御装置18は、抑制制御が伝達ベルト12の張力変化の影響を受けることを防止できる。
また、この発電機4の制御装置18は、内燃機関1のクランクシャフト2に設けられたクランクプーリ6(第1プーリ)と、発電機4の発電機回転軸9に設けられた発電機プーリ10(第2プーリ)と、これらクランクプーリ6と発電機プーリ10との間に巻きかけられた弾性部材の伝達ベルト12と、クランクプーリ6と発電機プーリ10とのいずれか1つ、この実施例ではクランクプーリ6に備えられた弾性部材のダンパ13とで構成される動力伝達装置5を備えている。
これにより、制御装置18は、第性部材であるダンパ13の張力が変化した場合であっても、発電機4を制御して発電トルクのずれを補正することができる。従って、制御装置18は、抑制制御がダンパ13の張力変化の影響を受けることを防止できる。
As described above, the
For this reason, the
Further, the
Further, the
The
As a result, the
The
Thereby, even if the tension | tensile_strength of the
上記実施例1の発電機4の制御装置18は、補正制御(S6)において、内燃機関1の水温に伴う位相ずれ量θaと内燃機関1の駆動力に伴う位相ずれ量θbとを加算(θ=θa+θb)して補正量θを求めた。
これに対して、実施例2の発電機4の制御装置18は、さらに精細な補正制御とするために、クランクプーリ6にダンパ13を有する内燃機関1では、伝達ベルト12とダンパ13の各々が位相遅れθbelt、θdampを持つため、補正量θを伝達ベルト12張力変化に伴う位相ずれ量θbeltとダンパ13の張力変化に伴う位相ずれ量θdampに分解して補正量θを求めることで、より細かい補正制御を行っている。
In the correction control (S6), the
In contrast, in the internal combustion engine 1 having the
実施例2の発電機4の制御装置18は、実施例1と同様に図7の構成を有しているので、図1の符号を引用して説明する。実施例2の制御装置18は、図1、図2に示すように制御を行い、図6に示すように発電トルクを発生する所定期間のずれを補正し、図9に示すように内燃機関1の回転変動を抑制する。
このとき、実施例2の制御装置18は、図1の補正制御(S6)において、図10に示す制御を行う。制御装置18は、図10において、補正制御のプログラムがスタートすると、各センサ19〜24及び変速制御装置25から出力される信号を取得する(S71)。
具体的には、クランク角センサ19、吸気圧センサ21、吸気量センサ22、水温センサ23などである。制御装置18は、クランク角センサ19の信号に基づき内燃機関1の回転数を算出し、吸気圧センサ21または吸気量センサ22の信号に基づき内燃機関1の負荷を算出することができる。
制御装置18は、取得した信号から内燃機関1の運転状態に基づき補正量θを算出する(S72)。
具体的には、水温センサ23の出力値から伝達ベルト12とダンパ13の弾性係数の変化量を予測し、内燃機関1の水温に伴う伝達ベルト12の位相ずれ量θbeltaおよびダンパ13の位相ずれ量θdampaを算出する。次に、内燃機関1の負荷に基づき、内燃機関1の駆動力に伴う伝達ベルト12の位相ずれ量θbeltbおよびダンパ13の位相ずれ量θdampbを算出する。
内燃機関1の水温に伴う位相ずれ量θbeltaおよび位相ずれ量θdampaは、図4に示すような水温補正テーブルより算出する。内燃機関1の駆動力に伴う位相ずれ量θbeltbおよび位相ずれ量θdampbは、図5に示すような回転数−負荷マップより算出する。水温補正テーブルおよび回転数−負荷マップは、事前のテストによって導き出した発電機4とクランクシャフト2の角速度変動の位相差であり、記憶部27に保存してある。
そして、算出された位相ずれ量のθbeltaおよびθdampaとθbeltbおよびθdampbθaとを加算(θ=θbelta+θbeltb+θdampa+θdampb)して補正量θを求め、図1に示すメインフローチャートにリターンする。
Since the
At this time, the
Specifically, the
The
Specifically, the change amount of the elastic coefficient of the
The phase shift amount θbelta and the phase shift amount θdampa accompanying the water temperature of the internal combustion engine 1 are calculated from a water temperature correction table as shown in FIG. The phase shift amount θbeltb and the phase shift amount θdampb accompanying the driving force of the internal combustion engine 1 are calculated from a rotation speed-load map as shown in FIG. The water temperature correction table and the rotation speed-load map are the phase differences of the angular velocity fluctuations of the
Then, the calculated phase shift amounts θbelta and θdampa are added to θbeltb and θdampbθa (θ = θbelta + θbeltb + θdampa + θdampb) to obtain the correction amount θ, and the process returns to the main flowchart shown in FIG.
すなわち、制御装置18は、伝達ベルト12とダンパ13による補正量θを、θ=θbelt+θdampとする。さらに、θbeltとθdampには、上記の温度補正や回転数−負荷補正を当てはめて、θbelt=θbelta+θbeltb、θdamp=θdampa+θdampbとする。このように、上記4項について、温度補正テーブルや回転数−負荷マップを持たせて制御を行う。
これにより、制御装置18は、例えば伝達ベルト12の諸元が変更された場合は、ベルト側のみの定数適合を行えば、制御を変更することができる。あるいは、制御装置18は、クランクプーリ6がダンパ13を廃止され、ソリッドプーリ(ダンパ無し)になった場合は、ダンパ補正用のテーブルやマップ定数をゼロ設定とすれば、制御を変更することができる。
このように、実施例2の制御装置18は、伝達ベルト12とクランクプーリ13の位相遅れを補正項として補正量θを算出することで、制御変更への対応が容易になる。
That is, the
Thereby, for example, when the specification of the
As described above, the
図11〜図20は、この発明の実施例3を示すものである。なお、実施例3の発電機4の制御装置18は、実施例1と同様に図7の構成を有しているので、図7の符号を引用して説明するとともに、図8、図9の内容を引用して説明する。
車両などに搭載される内燃機関1は、複数の気筒♯を有し、駆動力を出力するクランクシャフト2を備えている。内燃機関1は、クランクシャフト2が出力する駆動力により駆動される補機として、ウォータポンプ3と発電機4(例えば、オルタネータ)と備えている。
内燃機関1は、駆動力をウォータポンプ3、発電機4へ伝達する動力伝達装置5を備えている。動力伝達装置5は、クランクシャフト2にクランクプーリ6を備え、ウォータポンプ3のポンプ回転軸7にポンププーリ8を備え、発電機4の発電機回転軸9に発電機プーリ10を備えている。クランクプーリ6とポンププーリ8と発電機プーリ10とには、アイドラプーリ11を介して伝達ベルト12を巻き掛けている。また、前記クランクプーリ6は、ダンパ13を介してクランクシャフト2に取り付けている。前記伝達ベルト12とダンパ13は、弾性部材からなり、内燃機関1の駆動力を緩衝させると共に、内燃機関1の運転状態に応じて張力が変化する。
内燃機関1の駆動力は、クランクシャフト2から伝達ベルト12を介してウォータポンプ3と発電機4とに伝達される。ウォータポンプ3は、内燃機関1の駆動力によりラジエータとの間で冷却水を循環させ、内燃機関1の冷却を行う。発電機4は、内燃機関1の駆動力により発電を行う。
11 to 20 show a third embodiment of the present invention. Since the
An internal combustion engine 1 mounted on a vehicle or the like includes a
The internal combustion engine 1 includes a
The driving force of the internal combustion engine 1 is transmitted from the
前記発電機4は、出力線14によりバッテリ15の正極端子に接続している。バッテリ15は、接地線16により負極端子を車両の車体に接地している。バッテリ15は、発電機4の発電した電力を蓄電する。また、バッテリ15は、出力線14に接続された電装部品などの電気負荷17に電力を供給する。
前記発電機4は、制御装置18により発電量を制御される。制御装置18には、クランクシャフト2の回転角を検出するクランク角センサ19と、カムシャフトの回転角を検出するカム角センサ20と、内燃機関1の吸気圧を検出する吸気圧センサ21と、内燃機関1の吸気量を検出する吸気量センサ22と、内燃機関1の冷却水の水温を検出する水温センサ23と、接地線16に設けたバッテリ15の電圧・電流などのバッテリ状態を検出するバッテリセンサ24と、変速機の変速制御及びロックアップ制御を行う変速制御装置25とを接続している。制御装置18は、これらセンサ19〜24及び変速制御装置25から入力するクランク角、カム角、吸気圧、吸気量、水温、バッテリ電圧、バッテリ電流、変速レンジ、ロックアップなどの情報に基づいて、発電機4の駆動を制御する。
発電機4の制御装置18は、抑制制御部26と記憶部27とを備えている。抑制制御部26は、内燃機関1の振動を抑制するために、所定期間、発電トルクを発生させるように発電機4を制御する。抑制制御部26の抑制制御により発電機4が発生した電力は、バッテリ15に蓄電される。記憶部27は、メモリからなり、制御のデータを記憶する。
前記バッテリ15は、図8に示すように、充電可能な電気容量を充電容量とすると、使用可能な電力が残存容量であり、充電容量と残存容量との差が空き容量である。制御装置18は、バッテリ15の充電容量、残存容量、空き容量をバッテリ電圧によって管理している。
制御装置18は、バッテリ電圧によって、バッテリ15の残存容量の枯渇おそれを判定する設定値VBlow、充電容量の上限電圧を設定する設定値VB1及び設定値VB2を設定している。設定値VBlowと設定値VB1と設定値VB2とは、VBlow<VB1<VB2の関係になっている。制御装置18は、充電容量の設定値VB1を設定値VB2に変更することで充電容量を増加させ、この結果として空き容量を増加させる。
The
The power generation amount of the
The
As shown in FIG. 8, when the chargeable electric capacity of the
The
前記発電機4の制御装置18は、通常はバッテリ15のバッテリ電圧が設定値VBlow未満になると、発電機4により発電を行い、発生した電力をバッテリ15に蓄電する(通常制御)。制御装置18は、変速機がロックアップ状態、且つバッテリ電圧が設定値VBlow超えの条件が成立すると、抑制制御部26により内燃機関1の振動を抑制するように発電機4の駆動を制御する(抑制制御)。
制御装置18は、通常制御に対して、抑制制御時に抑制制御部26によりクランク角を基準として発電機4の制御を行う。抑制制御部26は、変速機のロックアップ時において、内燃機関1の振動原因であるクランク角速度変動を抑制するために、クランク角速度が速くなるタイミングに合わせて発電機4の回転子に励磁電流を流し、発電負荷を増やす。抑制制御部26によって増加された発電負荷は、伝達ベルト12を通じてクランクシャフト2に伝達されることで、図9に破線で示すように、クランクシャフト2の角速度(a)を適度に調整する。
図9の(a)は、クランクシャフト2の角速度を示している。内燃機関1が低速度の回転速度で運転すると、クランクシャフト2の角速度(a)は実線のように変動する。このとき、変速機がロックアップ状態になると、このクランクシャフト2の回転変動が車体に伝わり易くなる。そこで、制御装置18は、ロックアップ中に内燃機関1の回転変動を抑制するために、各気筒♯のクランク角(c)が0度から180度までの間(各気筒♯の燃焼期間)において、発電機4を駆動制御して所定期間の発電トルク(b)を発生させる。
クランク角速度が速くなる期間(クランク角)は、予め制御装置18内の記憶部27に期間設定マップデータとして記録させておく。抑制制御部26は、クランク角センサ19の検出値より算出されたクランク角を基準とし、内燃機関1の回転数および負荷と記憶部27に記憶した前述期間設定マップとにより発電機4の励磁電流を流す所定期間(タイミング及び長さ)を決定する。
抑制制御部26は、図9に示すように、発電機4の発電トルク(b)が予備トルク、抑制トルクの2段階で増加するように発電機4に励磁電流を2段階に増加させて流すことで、急激なトルク変動による伝達ベルト12の滑りを防止する。励磁電流は、デューティ比により設定される。励磁電流のデューティ比は、記憶部27にデューティ比マップデータとして記録させておく。制御装置18は、充電容量を設定値VB1から設定値VB2に変更することで充電容量を増加させ、この結果として空き容量を増加させる。
Normally, when the battery voltage of the
The
FIG. 9A shows the angular velocity of the
The period during which the crank angular speed is high (crank angle) is recorded in advance in the
As shown in FIG. 9, the
また、発電機4の制御装置18は、抑制制御を実行しない通常制御時のバッテリ15の充電容量を、設定値VB1(例えば、12V)に設定する。制御装置18は、変速制御装置25からロックアップ制御信号を受信し、その他の条件(バッテリ15の残存容量が設定値VBlow(例えば、11V)を越えた)も満たすと、バッテリ15の充電容量を設定値VB2(例えば、14V)に変更して抑制制御を開始する。
制御装置18は、ロックアップ制御信号を受信したときに、バッテリ15の残存容量が設定値VBlow(例えば、11V)以下の場合、バッテリ15の優先充電のために抑制制御を禁止し、通常の充電制御を行う。また、制御装置18は、抑制制御中にバッテリ15のバッテリ電圧が設定値VBlowを下回った場合、抑制制御を中止し、通常の充電制御を行う。これにより、発電機4の制御装置18は、抑制制御の機会を増やす。
Further, the
When the
前述実施例1・実施例2の発電機4の制御装置18は、内燃機関1の振動を抑制するために発生する発電トルクの所定期間が、弾性部材の伝達ベルト12やダンパ13などの張力変化に伴いずれることを防止するために、抑制制御部26によって、内燃機関1の運転状態(回転数、負荷、水温など)に基づき、発電トルクの所定期間のずれが補正されるように発電機4を制御する。
前述実施例1・実施例2の制御装置18は、オープン制御である。実施例3の制御装置18は、さらにフィードバック制御、学習制御、および伸び判定制御を行うことで、内燃機関1の固体差を吸収し、また最適な位相差にて随時制御できるようにする。また、学習制御によって、伝達ベルト12やダンパ13の伸びを予測し、張力調整の判定や劣化判定を実施することができるようにする。
発電機4の制御装置18は、内燃機関1の振動を抑制するために発生する発電トルクの所定期間が、弾性部材の伝達ベルト12やダンパ13などの張力変化に伴いずれることを防止するために、抑制制御部26によって、内燃機関1の運転状態(回転数、負荷、水温など)に基づき内燃機関1の振動を検出し、当該振動が所定の値に低下するまで、前記所定期間を進角するように発電機4を制御する。
抑制制御部26は、発電トルクの所定期間を進角した後、内燃機関1の振動が大きくなること又は振動が低下しないことを条件として、前記所定期間を遅角する。また、抑制制御部26は、所定期間の進角量又は遅角量を保存する記憶部27を備えている。抑制制御部26は、内燃機関1の振動が目標値付近となったときの進角量又は遅角量を、記憶部27に保存された前回の進角量又は遅角量と置き換える。さらに、抑制制御部26は、置き換えられた進角量又は遅角量を含む値が設定値を超えたことを条件として、運転者に警告を発する。
In the
The
The
After the advancement of the power generation torque for a predetermined period, the
次に作用を説明する。
図11おいて、発電機4の制御装置18は、発電制御のプログラムがスタートすると、各センサ19〜24及び変速制御装置25から出力される信号を取得する(S101)。具体的には、クランク角センサ19、カム角センサ20、吸気圧センサ21、吸気量センサ22、水温センサ23、バッテリセンサ24の出力値を取得し、変速制御装装置25からロックアップの状態情報を取得する。
制御装置18は、変速制御装置25からの情報に基づき、変速機がロックアップ中であるか否かを判断する(S102)。
判断(S102)がYESの場合は、バッテリセンサ24からの出力値に基づき、バッテリ電圧(残存容量)が設定値VBlow超えであるか否かを判断する(S103)。
制御装置18は、バッテリ電圧がVBlowより高く、判断(S103)がYESの場合、バッテリ15の残存容量が枯渇する心配が無いので、バッテリ15の上限電圧(充電容量)を設定値VB2に設定し(S104)、抑制制御を実行し(S105)、フィードバック制御を実行し(S106)、フィードバック制御の学習制御を実行し(S107)、伝達ベルト12やダンパ13の伸び判定制御を実行し(S108)、信号の取得(S101)にリターンする。
前記設定値VB2は、抑制制御が停止中である場合に設定される上限電圧の設定値VB1よりも、高い値である。上限電圧が設定値VB2に設定されると、バッテリ15はバッテリ電圧が設定値VB2に達するまで充電を実行される。
すなわち、制御装置18は、上限電圧を設定値VB1から設定値VB2へ引き上げることで、バッテリ15の最大充電容量を増加させる。このように、抑制制御を実行するにあたり、バッテリ15の最大充電容量を増加させることで、バッテリ15が満充電状態となり、抑制制御が実行不能となることを防止できる。
一方、前記判断(S102)がNO(変速機がロックアップ中でない)の場合、また、前記判断(S103)がNO(バッテリ電圧がVBlow以下)の場合、制御装置18は、抑制制御が実行中であれば抑制制御を停止し(S109)、変速制御装置25へ回転数を上昇させるように要求信号を出力し(S110)、バッテリ15の上限電圧を設定値VB1に設定し(S111)、信号の取得(S101)にリターンする。なお、要求信号を受信した変速制御装置25は、変速比を制御して回転数を上昇させる。
Next, the operation will be described.
In FIG. 11, when the power generation control program is started, the
The
If the determination (S102) is YES, based on the output value from the
When the battery voltage is higher than VBlow and the determination (S103) is YES, the
The set value VB2 is higher than the set value VB1 of the upper limit voltage that is set when the suppression control is stopped. When the upper limit voltage is set to set value VB2,
That is, the
On the other hand, when the determination (S102) is NO (the transmission is not locked up), and when the determination (S103) is NO (battery voltage is equal to or lower than VBlow), the
前記抑制制御(S105)においては、図12に示すように、抑制制御のプログラムがスタートすると、制御装置18は内燃機関1の各気筒♯の工程を算出する(S510)。具体的には、カム角センサ20の出力値に基づき、各気筒♯がどの工程中にあるのかを判定する。
次に、制御装置18は、工程判別の結果に基づき、発電機4に励磁電流を出力する所定期間を設定する(S520)。具体的には、図9に示すように、工程判別(S510)によって算出された燃焼工程の期間であって、かつ期間設定マップを参照して求められたクランク角の期間を励磁電流を出力する所定期間として設定する。なお、期間設定マップは、予め実験などによって、内燃機関1の回転数および負荷に応じたクランク角の期間を求め、これらの情報を記憶部27に保存したものである。
制御装置18は、補正量θを算出し、所定期間に加算する(S530)。補正量θは、内燃機関1の回転数と負荷とのマップから求められた基準値θbseと、前回のフィードバック値θfbと、学習値θlrとを合計した値である。(θ=θbse+θfb+θlr)
さらに、制御装置18は、発電機4の励磁電流のテューティ比を設定する(S540)。このテューティ比は、デューティマップを参照して決定される。このデューティマップは、予め実験などによって、内燃機関1の回転数および負荷とに応じた適切なデューティ比を求め、これらの情報を記憶部27に保存したものである。
制御装置18は、クランク角が設定された所定期間であるとき、所定のデューティ比で励磁電流を発電機4に出力し(S550)、図9に示すように発電トルクを発生させて内燃機関1の回転変動を抑制し、図11に示すメインフローチャートのステップS106へリターンする。
In the suppression control (S105), as shown in FIG. 12, when the suppression control program starts, the
Next, the
The
Further, the
When the crank angle is set for a predetermined period, the
次に、前記フィードバック制御(S106)を説明する。フィードバック制御(S106)においては、図18〜図20に示すように、2気筒♯を有する内燃機関1を例にして、基準位置からの所定期間のずれを進角制御、遅角制御する。
ここで、フィードバック制御(S106)においては、以下の前提1、2を用いる。
前提1:補正量θは、上記内燃機関1の回転数−負荷マップから算出した基準値θbse、フィードバック位相値θfb、及び学習値θlrの合計とする。(θ=θbse+θfb+θlr)
前提2:x気筒目のyサイクル目におけるクランクシャフト2の角速度最大値をωxyと表記する。
なお、学習値については、後述する学習制御(S107)において説明する。
Next, the feedback control (S106) will be described. In the feedback control (S106), as shown in FIGS. 18 to 20, the internal combustion engine 1 having two cylinders # is taken as an example, and a deviation of a predetermined period from the reference position is advanced and retarded.
Here, in the feedback control (S106), the following
Assumption 1: The correction amount θ is the sum of the reference value θbse, the feedback phase value θfb, and the learning value θlr calculated from the rotation speed-load map of the internal combustion engine 1. (Θ = θbse + θfb + θlr)
Assumption 2: The maximum angular velocity value of the
The learning value will be described in learning control (S107) described later.
前記フィードバック制御(S106)においては、図13に示すように、フィードバック制御のプログラムがスタートすると、制御装置18は伝達ベルト12、ダンパ13の張力変化の影響を補正するために進角制御を実行する(S610)。
制御装置18は、進角制御(S610)を実行後、最大角速度ωxyが目標角速度ωaを超えたか否か(ωxy>ωa)を判断する(S620)。
この判断(S620)がYESの場合は、最大角速度ωxyと目標角速度ωaの偏差が設定値を超えたか否か(ωxy−ωa>設定値)を判断する(S630)。
この判断(S630)がYESの場合は、カウンタCをインクリメント(増加)し(S640)、カウンタCが設定回数を超えたか否か(C>設定回数)を判断する(S650)。
この判断(S650)がYESの場合は、カウンタCを0にリセットし(S660)、遅角制御を実行し(S670)、図11に示すメインフローチャートのステップS107へリターンする。
前記判断(S620)、(S630)、(S650)がNOの場合は、図11に示すメインフローチャートのステップS107へリターンする。
このように、制御装置18は、フィードバック制御(S106)において、進角制御を実行後、最大角速度ωxyが目標角速度ωaを越えている状態が設定回数以上継続した場合(C>設定回数:YES)、振動が低減していないものと判定し、遅角制御を実行する(S610、S630〜S670)。
制御装置18は、進角制御が継続して実行され、最大角速度ωxyと目標角速度ωaの偏差が設定値を超えた場合、最大角速度が目標角速度から乖離していると判定し、遅角制御へ切り換える(S630)。また、制御装置18は、進角制御の実行後、角速度ωxyが目標角速度ωa以下となる場合は、過度な進角を防止するため遅角制御を実行する(S670)。
In the feedback control (S106), as shown in FIG. 13, when the feedback control program is started, the
After executing the advance angle control (S610), the
If this determination (S620) is YES, it is determined whether or not the deviation between the maximum angular velocity ωxy and the target angular velocity ωa exceeds the set value (ωxy−ωa> set value) (S630).
If this determination (S630) is YES, the counter C is incremented (incremented) (S640), and it is determined whether the counter C has exceeded the set number of times (C> set number of times) (S650).
If this determination (S650) is YES, the counter C is reset to 0 (S660), the retard angle control is executed (S670), and the process returns to step S107 of the main flowchart shown in FIG.
If the determinations (S620), (S630), and (S650) are NO, the process returns to step S107 of the main flowchart shown in FIG.
As described above, the
When the advance angle control is continuously executed and the deviation between the maximum angular velocity ωxy and the target angular velocity ωa exceeds the set value, the
前記進角制御(S610)においては、図14に示すように、進角制御のプログラムがスタートすると、制御装置18は基準値θbseを算出する(S611)。この基準値θbseは、水温のテーブルと、内燃機関1の回転数および負荷のマップとを参照して求める。
次に、制御装置18は、最大角速度ωxyを算出する(S612)。ここで、変数xは、抑制制御開始後のサイクル数を表し、変数yは気筒数を表す。例えば、2気筒を有する内燃機関1の場合、図18に示すように、ω12とは、1サイクル目の2番気筒♯2の最大角速度を示す。この最大角速度は、内燃機関1の回転数と負荷とのマップを参照して求める。
さらに、制御装置18は、目標角速度ωaを算出する(S613)。目標角速度ωaは、水温のテーブルと、内燃機関1の回転数および負荷のマップとを参照して求める。
制御装置18は、求めた最大角速度ωxyが目標角速度ωaを越えているか否かを判断する(S614)。
最大角速度ωxyが目標角速度ωaよりも大きく、判断(S614)がYESの場合は、所定期間の位相がずれているものと判断し、フィードバック値θfbを設定値(例えばクランク角度において10°)だけ進角させる(S615)。すなわち、フィードバック値θfbを設定値だけ増加させる。
制御装置18は、フィードバック値θfbを進角(S615)させた後、最大角速度ωxyと目標角速度ωaとの差が閾値ωb未満であるか否かを判断する(S616)。
最大角速度ωxyと目標角速度ωaとの差が閾値ωbより小さく、判断(S616)がYESの場合は、進角させたフィードバック値θfbを前回のフィードバック値θfbと置き換えて、記憶部27に保存し(S617)、図13に示すフィードバック制御のフローチャートのステップS620へリターンする。
前記判断(S614)、(S616)がNOの場合は、図13に示すフィードバック制御のフローチャートのステップS620へリターンする。
In the advance angle control (S610), as shown in FIG. 14, when the advance angle control program is started, the
Next, the
Further, the
The
If the maximum angular velocity ωxy is greater than the target angular velocity ωa and the determination (S614) is YES, it is determined that the phase of the predetermined period is shifted, and the feedback value θfb is advanced by a set value (for example, 10 ° at the crank angle). The corner is formed (S615). That is, the feedback value θfb is increased by the set value.
The
If the difference between the maximum angular velocity ωxy and the target angular velocity ωa is smaller than the threshold ωb and the determination (S616) is YES, the advanced feedback value θfb is replaced with the previous feedback value θfb and stored in the storage unit 27 ( S617), the process returns to step S620 of the flowchart of the feedback control shown in FIG.
If the determinations (S614) and (S616) are NO, the process returns to step S620 in the flowchart of the feedback control shown in FIG.
このように、進角制御(S610)において、発電機4の制御装置18は、図18に示すように、サイクル毎の最大角速度ωxyが目標値ωaを満足しない場合に進角する。
制御装置18は、抑制制御の開始後、補正量θは基本値θbseのみとし、フィードバック値θfb、学習値θlrは0としてスタートする。1番気筒♯1の1サイクル目の最大角速度ω11を、制御目標値の目標角速度ωaと比較する。
ここで、目標角速度ωaは、上記基本値θbseと同様に水温テーブル及び内燃機関1の回転数−負荷マップより算出した値である。
最大角速度ω11が目標角速度ωaを越えている場合(ω11>ωa)は、フィードバック値θfbを進角(例えば、10degCA:クランク角度で10°)し、2番気筒♯2の1サイクル目に補正値θに反映する。最大角速度ω11が目標角速度ωa以下の場合(ω11≦ωa)は、フィードバック値θfbを進角させず(0degCA)、そのまま維持する。
2番気筒♯2の1サイクル目の最大角速度ω21が目標角速度ωaを越えている場合(ω21>ωa)は、フィードバック値θfbをさらに進角(例えば、10degCA増加)し、進角値を20degCAとして1番気筒♯1の2サイクル目に反映する。最大角速度ω21が目標角速度ωa以下の場合(ω21≦ωa)は、フィードバック値θfbの進角値を10degCAで維持する。
1番気筒♯1の2サイクル目の最大角速度ω12が目標角速度ωaを越えている場合(ω12>ωa)は、フィードバック値θfbをさらに進角する。最大角速度ω12が目標角速度ωa以下の場合(ω12≦ωa)は、フィードバック値θfbの進角値を20degCAで維持する。
ただし、進角量にはガード値を設けておき、ガード値以上には進角しないようする。また、別の制御方法として、上記のように最大角速度ωxy≦目標角速度ωaとなった場合にはフィードバック値θfbを維持するのではなく、そのまま遅角制御を実行してもよい。
Thus, in the advance angle control (S610), the
After the start of the suppression control, the
Here, the target angular velocity ωa is a value calculated from the water temperature table and the rotation speed-load map of the internal combustion engine 1 in the same manner as the basic value θbse.
When the maximum angular velocity ω11 exceeds the target angular velocity ωa (ω11> ωa), the feedback value θfb is advanced (for example, 10 deg CA: 10 ° in crank angle), and the correction value is obtained in the first cycle of the
When the maximum angular velocity ω21 in the first cycle of the
When the maximum angular velocity ω12 in the second cycle of the first cylinder # 1 exceeds the target angular velocity ωa (ω12> ωa), the feedback value θfb is further advanced. When the maximum angular velocity ω12 is equal to or lower than the target angular velocity ωa (ω12 ≦ ωa), the advance value of the feedback value θfb is maintained at 20 degCA.
However, a guard value is provided for the advance amount, and the advance is not made more than the guard value. As another control method, when the maximum angular velocity ωxy ≦ target angular velocity ωa as described above, the feedback value θfb may not be maintained, but the retard angle control may be executed as it is.
上記進角制御(S610)のみでは、サイクル変動などによって最大角速度ωxyが目標角速度ωaを満足しない度に進角する一方となる。これは、過度にクランク角速度変動を抑制して燃費悪化を招いたり、あるいは進角制御によって最大角速度ωxyが目標角速度ωaから遠ざかっていく場合もさらに進角することになるため、制御的には好ましくない。このため、抑制制御性を向上するために前記遅角制御(S670)を行う。
この遅角制御(S670)においては、以下の基本概念1、2を用いる。
基本概念1:最大角速度ωxyが目標角速度ωaを満足するサイクルが一定数続いた場合に遅角する。(図19参照)
基本概念2:進角し続けた時に、目標角速度ωaまでの差分(ωxy−ωa)が上昇し続ける場合、進角を中止して遅角する。もしくは、フィードバック値θfbをリセット後、遅角する。(図20参照)
すなわち、「進角すると角速度変動が悪化する」判定フラグを立てた上で、「最大角速度ωxyが目標角速度ωaを満足しない場合は遅角する」制御に切り替える。ただし、遅角量にはガード値を設けておき、ガード値以上には遅角しないようにする。
With only the advance angle control (S610), the maximum angular velocity ωxy is advanced one time each time the maximum angular velocity ωxy does not satisfy the target angular velocity ωa due to cycle fluctuation or the like. This is preferable from the viewpoint of control because the crank angular speed fluctuation is excessively suppressed and fuel consumption is deteriorated, or the maximum angular speed ωxy is further advanced from the target angular speed ωa by the advance control. Absent. For this reason, in order to improve suppression controllability, the retardation control (S670) is performed.
In this retard control (S670), the following
Basic concept 1: The angle is retarded when a certain number of cycles in which the maximum angular velocity ωxy satisfies the target angular velocity ωa continues. (See Figure 19)
Basic concept 2: If the difference (ωxy−ωa) up to the target angular velocity ωa continues to rise while continuing to advance, advance is stopped and retarded. Alternatively, the angle is retarded after the feedback value θfb is reset. (See Figure 20)
That is, after setting a determination flag “angular velocity fluctuations worsen when the angle is advanced”, the control is switched to “retard if the maximum angular velocity ωxy does not satisfy the target angular velocity ωa”. However, a guard value is provided for the retard amount, and the retard amount is not retarded beyond the guard value.
前記遅角制御(S670)においては、図15に示すように、遅角制御のプログラムがスタートすると、制御装置18は最大角速度ωxyが目標角速度ωa以下であるか否かを判断する(S631)。
最大角速度ωxyが目標角速度ωaよりも小さく、判断(S631)がYESの場合は、フィードバック値θfbを設定値(例えば、10degCA:クランク角度で10°)だけ遅角させる(S632)。すなわち、フィードバック値θfbを設定値だけ減少させる。
制御装置18は、フィードバック値θfbを遅角(S632)させた後、図13に示すフィードバック制御のフローチャートへリターンする。また、制御装置18は、前記判断(S631)がNOの場合は、図10に示すフィードバック制御のフローチャートへリターンする。
発電機4の制御装置18は、以上のようなフィードバック制御の進角制御、遅角制御により、クランク角速度が随時目標値を満足し、かつその差分が小さくなるような位相で抑制制御を行う。
In the retard control (S670), as shown in FIG. 15, when the retard control program is started, the
When the maximum angular velocity ωxy is smaller than the target angular velocity ωa and the determination (S631) is YES, the feedback value θfb is retarded by a set value (for example, 10 deg CA: 10 ° crank angle) (S632). That is, the feedback value θfb is decreased by the set value.
The
The
さらに、発電機4の制御装置18は、内燃機関1の回転変動をより効果的に抑制するために、フィードバック制御の学習制御(S107)と弾性部材の伸び判定制御(S108)とを実行する。
前記フィードバック制御の学習制御(S107)において、図16に示すように、学習制御のプログラムがスタートすると、制御装置18は学習制御の実行条件が成立したか否かを判断する(S701)。学習制御の実行条件は、例えば内燃機関1の水温が設定値以上、且つ内燃機関1の回転数が特定の低回転数領域内であること、とする。ここで、特定の低回数転領域とは、特に精度良く抑制制御を実施したい回転数領域である。なお、学習制御の実行条件は、学習精度が高い内燃機関1の運転状態(抑制制御を実施したい運転状態)であればよいため、回転数領域に代えて負荷領域としても良い。
制御装置18は、学習条件が成立して判断(S701)がYESになると、図14に示す進角制御のステップS617で記憶部27に保存したフィードバック値θfbを設定回数分読み出し、フィードバック平均値θavを算出する(S702)。
制御装置18は、算出したフィードバック平均値θavをフィードバック学習値θlrとして記憶部27に保存し(S703)、図11に示すメインフローチャートへリターンする。
このように、学習制御(S107)においては、学習制御の実行条件の成立時に、フィードバック制御の進角制御(S610)によって角速度最大値ωxyが目標値ωaを満足し、かつ最大角速度ωxyと目標角速度ωaとの差(ωa−ωxy)が閾値ωbを下回った際のフィードバック値θfbを記憶部27から設定回数だけ読み出し、その平均値θavをフィードバック学習値θlrとして記憶部27に保存する。
Furthermore, the
In the feedback control learning control (S107), as shown in FIG. 16, when the learning control program starts, the
When the learning condition is satisfied and the determination (S701) becomes YES, the
The
As described above, in the learning control (S107), when the execution condition of the learning control is satisfied, the maximum angular velocity value ωxy satisfies the target value ωa by the advance control (S610) of the feedback control, and the maximum angular velocity ωxy and the target angular velocity are set. The feedback value θfb when the difference from ωa (ωa−ωxy) falls below the threshold ωb is read from the storage unit 27 a set number of times, and the average value θav is stored in the
ところで、弾性部材の伝達ベルト12、ダンパ13が初期伸びや経年劣化等によって張力が低下していくと、発電トルクの位相遅れも大きくなる。これに伴って、前記学習制御(S107)による学習値θlrも徐々に大きくなる。
そこで、伸び判定制御(S108)においては、学習値θlrに対してある判定値θaを設定しておき、θlr>θaとなった時には伝達ベルト12、ダンパ13が伸びたものと判定し、警告を発することで運転者にベルト張力調整もしくはプーリ交換を促す。
前記伝達ベルト12やダンパ13の伸び判定制御(S108)において、図17に示すように、伸び判定制御のプログラムがスタートすると、制御装置18はフィードバック学習値θlrが判定値θaを超えたか否かを判断する(S801)。
制御装置18は、フィードバック学習値θlrが判定値θaを超えて判断(S801)がYESの場合、弾性部材の伝達ベルト12やダンパ13が伸びたものと判定し、警告を発する(S802)。警告を発した(S802)後は、図11に示すメインフローチャートへリターンする。また、前記判断(S801)がNOの場合は、図11に示すメインフローチャートへリターンする。前記弾性部材の伸びとは、伝達ベルト12ではベルト長が長くなることを意味する。また、ダンパ13の場合は、張力が減退したことを意味する。なお、警告は、表示灯や音声などで行われる。これにより、運転者にベルト張力調整もしくはプーリ交換を促すことができる。
By the way, when the tension of the
Therefore, in the elongation determination control (S108), a certain determination value θa is set for the learning value θlr, and when θlr> θa is determined, it is determined that the
In the elongation determination control (S108) of the
When the feedback learning value θlr exceeds the determination value θa and the determination (S801) is YES, the
このように、発電機4の制御装置18は、動力伝達装置5が伝達ベルト12、ダンパ13などの弾性部材を備え、内燃機関1の運転状態に基づき内燃機関1の振動をクランクシャフト2の角速度変動として検出し、この角速度が所定の目標値に低下するまで所定期間を進角するように発電機4を制御する抑制制御部26を備えている。
これにより、発電機4の制御装置18は、内燃機関1や弾性部材である伝達ベルト12、ダンパ13の個体差による張力変化に差が生じたとしても、その差に応じて発電トルクを発生させる所定期間の位相を調整することができる。
従って、制御装置18は、例えば内燃機関1の温度上昇速度に固体差があったとしても、各内燃機関1の特性に応じて発電トルクの所定期間の位相を調整することができ、抑制制御の機能低下を防止することができる。
また、発電機4の制御装置18は、発電トルクの所定期間を進角した後、振動であるクランクシャフト2の角速度変動が大きくなること、又は低下しないことを条件として、発電トルクの所定期間を遅角する。
これにより、制御装置18は、弾性部材の伝達ベルト12、ダンパ13の張力変化の差による位相ずれを補正するために、発電トルクを発生させる所定期間の位相を進角させた結果、かえって振動が大きくなる場合に、直ちに遅角制御へと切替えることができる。このようにすれば、車両の運転者等の不快感を増大させることを防止できる。
さらに、発電機4の制御装置18は、発電機トルクの所定期間の進角量又は遅角量を保存する記憶部27を備えており、内燃機関1の振動であるクランクシャフト2の角速度変動が目標値付近となったときの進角量又は遅角量を、前記記憶部27に保存された前回の進角量又は遅角量と置き換える。
これにより、制御装置18は、内燃機関1や弾性部材の伝達ベルト12、ダンパ13などが経年劣化した場合であっても、その経年劣化の状況に応じて進角量又は遅角量を調整できるため、経年劣化が生じても振動の抑制効果を維持し続けることができる。
さらに、発電機4の制御装置18は、置き換えられた進角量又は遅角量を含む値が設定値を超えたことを条件として、運転者に警告を発することで、伝達ベルト12、ダンパ13の経年劣化による張力変化を検出でき、伝達ベルト12、ダンパ13の交換を促すことができる。
As described above, in the
Thereby, even if the
Therefore, for example, even if there is a solid difference in the temperature rise speed of the internal combustion engine 1, the
Further, the
As a result, the
Further, the
As a result, even when the internal combustion engine 1, the
Further, the
この発明は、動力伝達装置に備える弾性部材の張力変化に起因する発電トルクのずれを防止し、適切な時期に発電トルクを発生させることができるものであり、内燃機関の駆動力により発電を行う発電機を搭載した車両、船舶などの産業機器に適用が可能である。 The present invention prevents a shift in power generation torque caused by a change in tension of an elastic member included in a power transmission device, and can generate power generation torque at an appropriate time, and generates power using the driving force of an internal combustion engine. It can be applied to industrial equipment such as vehicles and ships equipped with generators.
1 内燃機関
2 クランクシャフト
4 発電機
6 クランクプーリ
10 発電機プーリ
12 伝達ベルト
13 ダンパ
15 バッテリ
17 電気負荷
18 制御装置
19 クランク角センサ
20 カム角センサ
21 吸気圧センサ
22 吸気量センサ
23 水温センサ
24 バッテリセンサ
25 変速制御装置
26 抑制制御部
27 記憶部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1
Claims (9)
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2021162009A (en) * | 2020-04-03 | 2021-10-11 | ボッシュ株式会社 | Fuel injection control device and control method for the same |
-
2013
- 2013-08-23 JP JP2013172862A patent/JP2015042097A/en active Pending
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