JP2504012B2 - 車両用の発電機制御装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ この発明は、車両に搭載されるエンジンによって駆動
される発電機の制御装置に係るものであり、特に上記エ
ンジンの回転変動を抑制するエンジン負荷として上記発
電機が使用されるようにする車両用の発電機制御装置に
関する。

［従来の技術］ エンジンにあっては、吸入、圧縮、爆発燃焼、さらに
排気の行程によって動作しているものであり、その中で
爆発燃焼の行程にあっては、クランク軸に大きな回転駆
動力が作用するようになる。このため、例えば４気筒の
エンジンにあっては、クランク軸の１回転で２回瞬時回
転速度が上昇するものであり、180°CA毎に回転速度が
周期的に変動するものである。

このようなエンジンの回転変動を抑制する手段として
は、例えば特開昭60−35926号公報に記載されているよ
うな手段が考えられている。すなわち、エンジンが平均
回転速度より速い速度で回転している状態で、このエン
ジンによって駆動されている発電機の界磁電流を増大さ
せるように制御するもので、この状態で発電機で消費さ
れるトルクを増大させ、エンジンの回転速度の上昇を抑
制させるようにするものである。

しかし、この発電機界磁電流を可変制御する手段にあ
っては、発電機の消費トルクが変動するまでの応答時間
の遅いものであり、このトルクをエンジンの回転変動に
同期させて変化させるようにすることは非常に困難であ
る。

また、エンジンの回転速度の変動状態は、気筒毎に相
違するようになるものであり、この回転変動を効果的に
抑制するには、気筒毎に抑制制御状態を個別制御するこ
とも要求される。しかし、上記のような界磁電流制御で
は、このような気筒別制御を実行することが困難であ
る。

［発明が解決しようとする問題点］ この発明は上記のような点に鑑みなされたもので、例
えばアイドリング運転状態におけるエンジンの回転変動
を、充分な応答性をもって、このエンジンによって駆動
される発電機によって抑制制御できるようにすると共
に、特にこの抑制制御がエンジンの気筒別に制御できる
ようにして、回転変動抑制効果がより向上されるように
するものである。

［問題点を解決するための手段］ すなわち、この発明に係る発電機制御装置にあって
は、エンジンの各気筒別に、例えばその燃焼行程で生ず
る回転変動の幅を検出させるようにすると共に、この検
出変動幅と平均変動幅との関連から、各気筒別に補正角
量を算出させるようにする。また、発電機にあっては、
例えば出力電流量によって発電機に作用する発電機負荷
量が可変制御されるようにしているものであり、この発
電機負荷量がエンジンの回転変動に同期するようにし
て、クランク角に基づいてオン・オフ制御されるように
する。そして、上記発電機負荷のオンされるクランク角
位置を、上記補正角量に基づいて補正させるようにする
ものである。

［作用］ 上記のように構成される発電機制御装置にあっては、
応答性の良好な発電機負荷によって発電機で消費される
トルクが変動制御されるものであり、この発電機を駆動
するエンジンの燃焼行程で生ずる回転変動が効果的に抑
制制御されるようになる。また、この発電機負荷は、発
電出力を例えば通電角制御によって得るようにした場
合、非常に応答性良好な状態とすることができるばかり
でなく、細かくその負荷状態が制御できるものであり、
特にこの発電機負荷のオンされるクランク角位置の補正
でこの負荷量が調整制御できる。したがって、エンジン
の気筒別の発電機負荷制御が実行されるようになり、例
えば各気筒毎に回転変動幅が異なるような状態となって
も、この回転変動が均一な状態とされるように抑制制御
できるようになり、エンジンで発生される振動をより効
果的に抑制できるようになるものである。

［発明の実施例］ 以下、図面を参照してこの発明の一実施例を説明す
る。第１図は車両用の発電機制御装置の基本的な構成を
示すもので、発電機11は車両に搭載されるエンジン12に
よって駆動されるようになっている。そして、この発電
機11で発電された電力は、バッテリ13に充電電力として
供給され、特に図示していないが車両内装置で消費され
るようになる。

上記発電機11からの出力電流は、通電角位相制御回路
14によって制御されるもので、この制御回路14には負荷
電流I_Rが制御指令として供給されている。そして、発電
機11からの出力電流が車両で要求されている負荷電流量
に対応して制御され、バッテリ13の充電収支も効果的に
保たれるようにしているものである。

上記通電角位相制御回路14には、回転変動抑制制御回
路15からの指令信号も供給されている。この回転変動抑
制制御回路15は、各気筒別オン・オフ演算装置151およ
び発電機負荷オン・オフ制御装置152とによって構成さ
れているもので、各気筒別オン・オフ演算装置151にあ
っては、回転変動演算回路16からの演算出力である回転
変動幅ΔＮ、さらにエンジン12からの気筒信号によっ
て、各気筒別に発電機負荷のオン位置を演算する。

また、発電機負荷オン・オフ制御装置152にあって
は、エンジン12の瞬時回転速度が上昇する状態で、すな
わちエンジンに設定される複数の気筒の中でいずれかの
気筒が燃焼行程にあって、エンジン12の回転速度が上昇
するクランク角位置で、発電機負荷をオン制御するもの
であり、その発電機負荷をオンさせるクランク角位置
を、各気筒別オン・オフ演算装置151からの指令にした
がって設定させるようにする。

ここで、上記発電機負荷は上記通電角位相制御回路14
において、通電角を大きくすることによって設定される
ようになるものであり、発電機負荷オフの状態では、上
記通電角が零の状態、あるいは発電機負荷オンのときに
比較して充分小さく設定されるものである。

上記回転変動演算回路16にあっては、エンジン12から
の瞬時的な回転速度信号Neに基づいて、エンジン12の回
転速度状態を監視しているもので、このエンジン12に回
転変動が存在する場合に、その回転変動幅ΔＮを演算出
力しているものである。

第２図は上記のような発電機制御装置の特に発電機11
に関連する部分を取出して示したもので、発電機11は３
相の磁石式で構成されている。そして、この発電機11か
らの３相の出力は、それぞれダイオードD1〜D3、および
サイリスタS1〜S3によって整流され、バッテリ13に充電
電力として供給されるようになっている。そして、上記
サイリスタS1〜S3は、通電角位相制御回路14によって点
弧角が制御されるようになっている。

エンジン12にあっては、このエンジン12が４気筒で構
成されている場合、その各気筒＃１〜＃４それぞれの燃
焼行程に対応して、第３図（Ａ）に示すように回転速度
が上昇するようになる。すなわち、180°CAの周期で回
転変動が発生するもので、その気筒に対応してそれぞれ
回転変動幅ΔＮが設定されるようになる。ΔN0は回転変
動幅の平均値である。

これに対して、同図の（Ｂ）で示すように発電機負荷
がオンおよびオフ制御されるもので、エンジン回転速度
の上昇するクランク角位置で、発電機負荷がオン設定さ
れ、上記エンジン12の回転速度の上昇動作を抑制するよ
うにしている。そして、回転速度の下降するクランク角
位置で、上記発電機負荷をオフし、エンジン12の回転変
動幅ΔＮが抑制制御されるようにしているものである。

第４図は発電機負荷の制御状態を説明するもので、同
図の（Ａ）に示すような発電機負荷のオン・オフ制御信
号に対応して、同図の（Ｂ）で示すように通電角が設定
制御されるようにする。すなわち、発電機負荷のオンの
状態のときに通電角θを設定し、発電機負荷オフで通電
角を止めるようにしているものである。そして、発電機
負荷オンの状態で、この発電機11で消費されるトルクが
増大され、エンジン12の回転速度の上昇を抑制する力が
作用されるようにしているものである。

ここで、エンジン12について考察してみると、各気筒
の圧縮比は基本的には均一に設定されるようにしている
ものであるが、実質的には微妙に相違しているものであ
り、また空燃比も気筒間で相違しているものである。し
たがって、エンジン12の回転変動の状態をみると、例え
ば第５図の（Ａ）に示すように各気筒それぞれに対応す
る回転変動幅ΔＮが相違するような状態となり、その最
大変動幅がΔN1で示すようになる。したがって、このよ
うな回転変動を効果的に抑制するためには、各気筒それ
ぞれに対応して独自の発電機負荷制御を実行する必要が
ある。

具体的には、各気筒毎に回転変動幅ΔＮを検出し、こ
の変動幅ΔＮに対応して同図の（Ｂ）で示すように発電
機負荷のオンされている区間を変化させるようにする。
例えば回転変動幅ΔＮが大きくなるような状態で、発電
機負荷のオンされるクランク角位置を進角させ、発電機
負荷のオンされている区間を増加させるようにする。し
たがって、このような発電機負荷の制御を実行すれば、
回転速度が大きく上昇されるような状態のときに発電機
負荷が増加されるようになり、気筒間の回転変動幅のば
らつきが抑制され、同図の（Ｃ）で示すように一定の回
転変動幅ΔN2が各気筒で設定されるようになるものであ
る。

上記のような発電機負荷の制御は、例えばマイクロコ
ンピュータによって構成される回転変動抑制制御回路14
において実行されるもので、第６図は気筒別制御を実行
するための処理の流れを示している。すなわち、ステッ
プ101ではエンジンの各気筒における爆発燃焼行程時の
回転上昇分による回転変動幅ΔＮと、この回転上昇を起
こさせた燃焼行程の実行された気筒の番号とを読取る。
そして、次のステップ102では上記読取られた回転変動
幅ΔＮと回転変動幅の平均値ΔＮ_Ａとからその差分ΔＮ
_Ｏを算出し、ステップ103に進んで、設定されたマップ
から補正角Δθを読取る。

ここで、上記補正角Δθを読取るマップは、例えば第
７図で示すように設定されているもので、ΔＮとΔＮ_Ａ
との差の絶対値に対応して補正角Δθが算出されるよう
になっているものであり、またΔＮとΔＮ_Ａとの差の方
向によって、別個のΔθが算出されるようになってい
る。

このようにして補正角Δθが算出されたならば、ステ
ップ104に進んで発電機負荷のオン位置θonの補正ルー
チンを実行させ、ステップ105でこれをセットする。そ
して、ステップ106で上記ルーチンで算出された、発電
機負荷をオンさせるクランク角位置θonを、気筒別に設
定したRAM等に記憶設定させるものであり、この設定さ
れたクランク角位置θonでその気筒での次の燃焼行程に
おける発電機負荷がオン制御されるようにしている。

第８図は気筒別補正を実行する場合の処理の流れの他
の例を示しているもので、まずステップ301で前記ステ
ップ101と同様に気筒番号と回転上昇分となる回転変動
幅ΔＮを検出する。そして、ステップ302で上記変動幅
ΔＮの絶対値と回転変動幅の平均値ΔＮ_Ａの絶対値との
差の絶対値を求め、この差の絶対値が設定された基準値
ａより大きいか否かを判定する。そして、上記絶対値が
設定値ａより小さいと判定された場合には、この処理は
そのまま終了される。

ステップ302で上記絶対値が設定値ａより大きいと判
定された場合には、次のステップ303に進み、ΔＮおよ
びΔＮ_Ａの差ΔＮ_Ｏを求め。ステップ304で第７図のマ
ップよりΔθを算出する。そして、このΔθに基づきス
テップ305で負荷オンのクランク角θonを補正し、ステ
ップ306でこれをセットする。そして、このルーチンで
算出された発電機負荷オン位置を示すクランク角θon
を、ステップ307でRAM等にストアするものであり、この
θonが更新記憶されるようにしているものである。

［発明の効果］ 以上のようにこの発明に係る発電機制御装置にあって
は、エンジンの回転変動が生ずるようなクランク角位置
に対応して、この発電機で消費されるトルクを増大され
るようになる発電機負荷がオン設定されるものであり、
充分な応答速度をもって、エンジンの回転変動抑制制御
が実行されるようになる。この場合、エンジンの回転変
動は気筒単位で検出されているものであり、各気筒別に
検出される回転変動幅にしたがって、上記発電機負荷の
オン位置が可変制御されるようにしている。したがっ
て、各気筒別に検出された回転変動幅に対応した発電機
負荷量が設定されるようになり、気筒別に回転変動幅が
異なるような場合であっても、全体的に均一のとれた回
転変動抑制制御が実行されるようになる。

ここで、上記発電機負荷の設定を、実施例で示したよ
うにこの発電機出力を制御する通電角位相制御手段によ
って実行するようにすることによって、発電機で要求さ
れる負荷電流量が確実に出力されるようになり、例えば
バッテリの充電収支等も確実に保証されるようになる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例に係る車両用の発電機制御
装置を説明する構成図、第２図は上記制御装置における
発電機に関連する部分を取出して示した構成図、第３図
は上記制御装置におけるエンジンの回転変動抑制制御の
状態を説明する波形図、第４図は同じく発電機負荷制御
状態を説明する波形図、第５図は気筒毎に回転変動が異
なる場合の回転変動抑制制御を説明する波形図、第６図
は気筒別の発電機負荷オン位置の補正処理の流れを説明
するフローチャート、第７図は上記処理の流れで使用さ
れる補正角を設定したマップを示す図、第８図は気筒別
発電機負荷オン位置補正処理の他の例を説明するフロー
チャートである。 11……発電機、12……エンジン、13……バッテリ、14…
…通電角位相制御回路、15……回転変動抑制制御装置、
151……各気筒別オン・オフ演算装置、152……発電機負
荷オン・オフ制御装置、16……回転変動演算回路。

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】車両用エンジンによって駆動される発電機
   で消費されるトルクを選択的に増加設定させるようにす
   る発電機負荷手段と、 上記エンジンの瞬時回転速度が上昇するようになるクラ
   ンク角位置で上記発電機負荷をオン設定し、上記エンジ
   ンの瞬時回転速度が下降するようになるクランク角位置
   で上記発電機負荷手段をオフ設定する回転変動抑制制御
   手段と、 上記エンジンの各気筒それぞれでの回転変動幅を、上記
   各気筒それぞれに対応して検出する手段と、 この手段で検出された回転変動幅の状態に対応した補正
   角量を算出する手段と、 この手段で算出された補正角量に基づき、上記発電機負
   荷のオン制御時のクランク角位置を各気筒単位で補正
   し、その補正クランク角位置に基づき各気筒単位で発電
   機負荷オンのクランク角位置を補正更新する手段とを具
   備し、 上記補正更新されたクランク角位置で、上記各気筒それ
   ぞれの回転変動幅に対応して上記発電機負荷がオン設定
   されるようにしたことを特徴とする車両用の発電機制御
   装置。
2. 【請求項２】上記発電機負荷手段は、上記発電機出力電
   流を制御する手段によって構成され、発電機負荷のオン
   状態でそのオフ状態に比較して出力電流量が大きく設定
   されるようにした特許請求の範囲第１項記載の発電機制
   御装置。