JP2635483B2 - エンジンのアイドル回転数制御装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はエンジンのアイドル回転
数制御装置に関し、特にエンジンにより駆動されるオル
タネータに、車両用のライト、熱線、パワーウィンドウ
などの電気負荷がかけられる場合のアイドル回転数制御
装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、この種のアイドル回転数制御装置
においては、該オルタネータにかけられている電気負荷
を、該オルタネータからの信号（例えば発電電圧）、あ
るいは各電気負荷スイッチのオン・オフ信号から読みと
り、そのときの負荷状態に応じてエンジンのアイドル回
転数制御弁（以下ＩＳＣ弁という）の開度を補正するよ
うに構成されている。

【０００３】しかし仮に該オルタネータにかけられる電
気負荷が増加して該ＩＳＣ弁の開度を増加するような制
御がなされても、現実に該ＩＳＣ弁開度が増加して該Ｉ
ＳＣ弁に流入する空気量が増量するようになるまでには
ある時間おくれが生ずるため、実際には該オルタネータ
の負荷がエンジンにかかった後に（そのときかかってい
る電気負荷に応じて該オルタネータのフィールドコイル
に供給されるフィールド電流を増加させて該オルタネー
タの発電量が増加させられるため、該オルタネータを駆
動するエンジンにそれに応じた負荷（トルク）がかかる
ことになり、このような負荷がかかった後に）、該ＩＳ
Ｃ弁に上記したようなアイドルアップのための空気が流
入するようになる。すなわち該電気負荷が入ったときに
はすでに該オルタネータはそれに応じた発電を始めてエ
ンジンに負荷を与えており、該ＩＳＣ弁開度の増加がそ
れに間に合わなくなる。したがって該電気負荷が入った
瞬間には空気量が不足して、該エンジンの回転数が低下
してしまうという問題点がある。また逆に該電気負荷が
切れたときには、上記と同様の時間おくれが原因して、
エンジン回転数が上がりすぎるとともに、燃費にも悪影
響を及ぼすという問題点があった。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】本発明はかかる課題を
解決するためになされたもので、エンジンのアイドル運
転時に上記した車両用ライトなどの電気負荷がオン又は
オフとされたときにおけるエンジン回転数の低下や異常
上昇をなくし、これによって耐エンスト性や燃費性能を
も向上させるようにしたものである。

【０００５】

【課題を解決するための手段】かかる課題を解決するた
めに本発明によれば、エンジンにより駆動されるオルタ
ネータに車両用バッテリとともに接続される電気負荷の
状態に応じて該オルタネータに対する発電要求信号を出
力する出力手段と、該発電要求信号に応じてアイドル回
転数制御弁の開度を制御する制御手段と、前記エンジン
の状態に応じて前記オルタネータのフィールドコイルに
供給するフィールド電流の基準値を算出する算出手段
と、前記発電要求信号の変化により前記負荷の状態変化
が検出された時点から所定のディレイ時間を設定するデ
ィレイ時間設定手段と、該ディレイ時間設定手段により
設定されたディレイ時間中は、前記算出手段により算出
された前記基準値に基づいて前記フィールド電流を前記
フィールドコイルに供給し、前記ディレイ時間設定手段
により設定されたディレイ時間経過後は前記基準値を前
記発電要求信号に応じて補正した値のフィールド電流を
前記フィールドコイルに供給する供給手段とを備えるこ
とを特徴とする、エンジンのアイドル回転数制御装置が
提供される。

【０００６】ここで、該発電要求信号（例えば後述する
ように該オルタネータの出力側に接続されているレギュ
レータ部から、該ＩＳＣ弁開度を制御するコンピュータ
に、可変デューティ値のパルス信号としてとり込まれ
る）が所定値以上変化したとき、該ＩＳＣ弁開度を所定
値だけ補正するように制御することができる。また、前
記発電要求信号は電気負荷の状態により変化する前記車
両用バッテリの電圧変化に応じて変化し、前記アイドル
回転数制御弁の開度が前記エンジンの回転数と前記発電
要求信号の値とに応じて可変的に制御され、これにより
前記電気負荷に見合った前記アイドル回転数制御弁の開
度補正がなされるようにすることもできる。

【０００７】

【作用】上記構成によれば、エンジンのアイドル運転時
において上記した電気負荷がオン又はオフとされたと
き、該エンジンの回転数がそのときの目標回転数となる
ように予め該ＩＳＣ弁開度をフィードバック制御し、該
ＩＳＣ弁開度の制御によってそのときの電気負荷分に応
じた空気量が流入して燃焼に使用されうるようになった
所定のディレイ時間経過後に、該オルタネータに対する
発電制御（上記発電要求信号にもとづいて、該オルタネ
ータのフィールドコイルに供給されるフィード電流（可
変デューティ値のパルス信号）の値を補正することによ
りなされる）が開始されるようになる。このようにして
エンジンに負荷がかかる前に該ＩＳＣ弁開度の見込み制
御がなされるので、かかる電気負荷のオン又はオフ時に
おいても、該エンジンの回転数の変動やエンストなどを
防止することができる。しかも、所定のディレイ時間中
には、エンジンの状態に応じて算出されたオルタネータ
のフィールドコイルに供給するフィールド電流の基準値
に基づいたフィールド電流がフィールドコイルに供給さ
れるため、所定のディレイ時間中もエンジンに無理な負
荷をかけない範囲での発電は行われる。

【０００８】またこの場合、前記発電要求信号は電気負
荷の状態により変化する前記車両用バッテリの電圧変化
に応じて変化させ、該ＩＳＣ弁の開度を、エンジン回転
数と該オルタネータに対する発電要求信号の値とに応じ
て可変的に制御することによって、該電気負荷にもとづ
く該ＩＳＣ弁開度の補正と無負荷時における基本的な該
ＩＳＣ弁開度の補正とを完全に分離することができる。
したがってそのときの電気負荷状態が種々に変更されて
も、そのときの電気負荷（オルタネータ負荷）に見合っ
た該ＩＳＣ弁開度の補正を行うことができ、したがって
耐エンスト性やエンジン回転数の安定性をより一層向上
させることができる。

【０００９】

【実施例】図１は本発明の１実施例としてのアイドル回
転数制御装置の全体構成を示すもので、図２は該装置の
動作を説明するタイミング図である。該図１中、ＡＬＴ
はエンジンによって駆動されるオルタネータであって、
ＡＣはその発電子コイル、ＦＣはバッテリＢによって励
磁される（後述するようにレギュレータ部ＲＧおよびエ
ンジン制御コンピュータＣＮＴを介して、その励磁の強
さが負荷状態に応じて制御される）フィードコイルであ
る。そして該発電子コイルＡＣで発生した三相交流電圧
はダイオードＤ１〜Ｄ８で整流され、更にレギュレータ
部ＲＧを介して該整流電圧により該バッテリＢが充電さ
れる。また該バッテリＢと並列的に、負荷Ｌ（後述する
エアコンのほか、上記した車両用ライトなどの各種の電
気負荷を含む）が接続される。なお該レギュレータ部Ｒ
Ｇは図示するＩＣレギュレータのほか、該ＩＣレギュレ
ータに外付けされるトランジスタＴ１，Ｔ２、コンデン
サＣおよびダイオードＤなどにより構成される。またＳ
Ｗ１は負荷スイッチ（実際には例えば互いに並列接続さ
れている各負荷毎に設けられる）、ＳＷ２はイグニショ
ンスイッチ、ＬＰは表示ランプを示す。

【００１０】またエンジンのアイドル回転数制御弁（Ｉ
ＳＣ弁）の開度を制御するエンジン制御コンピュータＣ
ＮＴには、エンジン回転数、ニュートラルスイッチから
のオン・オフ信号、エアコンからのオン・オフ信号、エ
ンジン水温信号などがとり込まれ、該ニュートラルスイ
ッチおよびエアコンのオン・オフ信号およびエンジン水
温などのエンジン状態に応じて決められるアイドル時の
目標回転数を該コンピュータＣＮＴに記憶させておき、
該エンジン回転数がそのときの目標回転数になるように
該ＩＳＣ弁開度が制御される。

【００１１】ここで該オルタネータのレギュレータ部Ｒ
Ｇは、該バッテリＢと並列的に接続される負荷の状態に
応じて変化する該バッテリの電圧変化に応じて該レギュ
レータ部ＲＧのＦ端子から、該エンジン制御コンピュー
タＣＮＴに、図１におけるのルートを通して、可変デ
ューティ値（例えば図２の(1) に示されるように上記負
荷の増加に応じてそのデューティ値が増加する）の発電
要求信号（パルス信号）が出力される。そして該エンジ
ン制御コンピュータＣＮＴでは、該Ｆ端子からの出力デ
ューティ値によってそのときの電気負荷の大きさを求
め、例えば該電気負荷が増加したことにより、該出力デ
ューティ値がある値（上記図２の(1) ではａ(%) として
示される）以上大きくなったときには、図２の(2) に示
されるように、電気負荷判定フラグをオフからオンに切
換えて、図２の(3) に示されるように先ず該ＩＳＣ弁の
開度をその電気負荷に合った分だけ大きくするような制
御がなされる（図２の(3) では、該ＩＳＣ弁への出力デ
ューティ値をｂ(%) だけ増加させた場合が示されてい
る）。そして上記制御により該開度が増加されたＩＳＣ
弁を通して増量された空気が燃焼室に流入したタイミン
グで（図２に示されるように上記ＩＳＣ弁への出力デュ
ーティ値の制御がなされてからｄミリ秒だけ遅らせたタ
イミングで）、図２の(4) に示されるように該エンジン
制御コンピュータＣＮＴから該オルタネータのフィード
コイルＦＣに、上記図１におけるのルートを通して、
上記Ｆ端子からの出力デューティ値に応じてそのオン時
間（デューティ値）が増加側に補正されたフィールド電
流が供給され、これによって該オルタネータの発電量が
増加される。また逆に上記電気負荷がオフとされたとき
には、先ず上記ＩＳＣ弁の開度を該オフとされた電気負
荷分だけ小さくするように制御し、その後（上述したよ
うなディレイ時間経過後に）、該オルタネータに通常の
（すなわちデューティ値が減少側に補正された）フィー
ルド電流が供給される。

【００１２】図３は、上記オルタネータにかけられる電
気負荷が増加した場合において、後述する図７に示され
るＩＳＣ弁開度の電気負荷補正値ＤＢを決定するために
上記エンジン制御コンピュータＣＮＴでなされる処理手
順をフローチャートで例示するもので、ステップ１では
上記レギュレータ部ＲＧのＦ端子から出力される発電要
求信号の出力デューティ値が、上記図２(1) に示され
るように該電気負荷が入ったとする所定のしきい値ａ
(%) 以上増加したか否かが判定され、ノウであればステ
ップ２に進んでディレイカウンタＣＤＵがクリヤされる
とともにステップ３で該電気負荷補正値ＤＢが０とされ
るが、イエスの場合にはステップ４に進んで該電気負荷
補正値ＤＢとして、所定の電気負荷増量分（ＩＳＣ弁開
度増量分に相当する）ｂが設定される。なお上記ステッ
プ４に進んだ場合は該ディレイカウンタＣＤＵはオンの
ままとされる。

【００１３】次に図４は上記図１に示されるフィールド
コイルへのオン出力を決定するために上記エンジン制
御コンピュータＣＮＴでなされる処理手順をフローチャ
ートで例示するもので、先ず図４(A) のメインルーチン
ではステップ１１でそのときのエンジン回転数より、無
負荷時において該フィールドコイルに供給されるフィー
ルド電流の基準デューティ値ＤＵＢが算出され、次いで
ステップ１２で上記レギュレータ部のＦ端子から上記図
１ののルートを通してとり込まれる上記発電要求信号
の出力デューティ値をもとにして該出力デューティ値に
比例した補正デューティ値（そのときかけられている負
荷に応じて増加する）ＤＵＨが算出される。次いでステ
ップ１３で該ディレイカウンタＣＤＵのカウント値が上
記ディレイ時間であるｄミリ秒に達したか否かが判別さ
れ、ノウである間はステップ１４に進んで該フィールド
電流の最終デューティ値が上記基準デューティ値ＤＵＢ
のままとされるが、イエスとなれば（上記ディレイ時間
であるｄミリ秒に達した時には）、ステップ１５に進ん
で該フィールド電流の最終デューティ値が（ＤＵＢ＋Ｄ
ＵＨ）に増加される。

【００１４】次に図４(B) に示される４ミリ秒毎に実行
されるルーチンでは、ステップ１６で上記ステップ１４
又はステップ１５で設定された最終デューティ値をもと
にして該フィールド電流（パルス電流）をオンとさせて
おく時間が算出され、ステップ１７で上記図１ののル
ートを通して該フィールドコイルに供給されるフィール
ド電流（パルス電流）を直ちにオンとする。次いでステ
ップ１８で、該オンとされた時間（現時間）から上記ス
テップ１６で算出されたオン時間だけ経過した後の時刻
を該コンピュータＣＮＴ内に設けられているコンペアレ
ジスタにセットするとともにステップ１９で該コンペア
レジスタに該フィールド電流のオフをもセットする。こ
れによって該コンペアレジスタにセットされた時刻と該
コンピュータＣＮＴ内に設けられたタイマの経過時間と
が一致した時点で該フィールド電流がオフとされる。

【００１５】図５乃至図８は、上記図１に示されるＩＳ
Ｃ弁の開度を制御するために上記エンジン制御コンピュ
ータＣＮＴでなされる処理手順をフローチャートで例示
するもので、先ず図５中、ステップ２１ではエンジンが
停止しているか否かが判別され、イエスであればステッ
プ２２で該ＩＳＣ弁開度が０％とされる。そしてノウで
あればステップ２３に進みテストモード（製造時等にＩ
ＳＣ弁の作動チェックを行う）と判別された時は、ステ
ップ２４で該ＩＳＣ弁開度が５０％とされる。またステ
ップ２３の判定がノウであればステップ２５に進み、Ｉ
ＳＣ弁開度計算タイミング（ＩＳＣ弁開度をそのときの
負荷状態に応じて計算するタイミングは例えば１８０°
ＣＡであるとする）であるか否かが判別され、イエスで
あればステップ２６に進む。

【００１６】そしてステップ２６ではエンジン始動時の
場合における始動直後の開度補正値（始動時補正量）Ｄ
ＳＴＡが算出され、ステップ２７では、冷間時の暖機運
転の際にエンジン回転数を上げるための開度補正値（水
温補正量）ＤＴＨＷが算出され、ステップ２８ではレー
シングあるいは減速時などにおけるエンジン回転数の落
ち込みを防ぐための開度補正値（エンスト防止補正量）
ＤＤＮが算出され、ステップ２９では加速時のドライバ
ビリティ向上のための開度補正値（ダッシュポット補正
量）ＤＤＰが算出され、更にステップ３０ではＮレンジ
からＤレンジにシフトした時のエンジン回転数の落ち込
みやＤレンジ負荷（トランスミッションのトルクによ
る）を補償するための開度補正値（ＮＤシフト時補正
量）ＤＥが算出される。

【００１７】次いで図６のステップ３１に進み、各負荷
に見合ったアイドル時の目標回転数が算出され、該目標
回転数とそのときのエンジン回転数との差に応じて該目
標回転数となるように該ＩＳＣ弁開度がフィードバック
制御される。次にステップ３２でエアコンがオンとなっ
ているか否かが判別され、イエスであればステップ３３
でエアコン・オン時の目標回転数となるようなフィード
バック制御がなされ、ステップ３４で該目標回転数とす
るための該ＩＳＣ弁開度Ｘ(%) が（ＤＡＣ＋ＤＧ)(ここ
でＤＧは該目標回転数に早く達するための学習値から求
められる）に設定される。一方、ステップ３２の判定が
ノウであれば、ステップ３５でエアコン・オフ時の目標
回転数となるようなフィードバック制御がなされ、更に
ステップ３６で所定の学習制御がなされてから、ステッ
プ３７で該エアコン・オフ時の目標回転数とするための
該ＩＳＣ弁開度Ｘ(%) がＤＩに設定される。

【００１８】次いで図７のステップ３８に進み、該ＩＳ
Ｃ弁開度Ｘ(%) として、上記ステップ３４（エアコン・
オン時）又はステップ３７（エアコン・オフ時）で設定
されたＸに上記ステップ２６乃至ステップ３０で算出さ
れた各補正値を加算した値（Ｘ＋ＤＳＴＡ＋ＤＴＨＷ＋
ＤＤＮ＋ＤＤＰ＋ＤＥ）が設定される。更にステップ３
９で上記図３のステップ３（上記した車両用ライトなど
の電気負荷がそれ程かかっていないとき）又はステップ
４（該電気負荷がかかっていることにより上記Ｆ端子か
ら出力される出力デューティ値がａ(%) 以上増加したと
き）で設定される電気負荷補正値ＤＢが算出され（上記
図３に示される例では該ＤＢの値が０（ステップ３）又
はｂ（ステップ４）とされ）、ステップ４０で該ＩＳＣ
弁開度Ｘ(%) として、上記ステップ３８で設定されたＸ
に該ステップ３９で算出されたＤＢを加算した値（Ｘ＋
ＤＢ）が設定される。なおステップ４１で燃料カット制
御中と判定された場合には、ステップ４２で該ＩＳＣ弁
開度ＸがＤＦＣ（燃料カットからの復帰時のエンスト防
止やドライバビリティ向上のために必要な値）とされる
が、該ステップ４１の判定がノウである限り上記ステッ
プ４０で設定されたＩＳＣ弁開度とされる。

【００１９】そして図８に示される４ミリ秒毎に実行さ
れるルーチンでは、ステップ４６において、上記ステッ
プ４０又は４２で設定されたＩＳＣ弁開度Ｘ(%) をもと
にして該ＩＳＣ弁への制御パルス信号をオンとさせてお
く時間が算出され、ステップ４７で該ＩＳＣ弁に出力さ
れる制御パルス信号を直ちにオンとする。次いでステッ
プ４８で該オンとされた時間（現時間）から上記ステッ
プ４６で算出されたオン時間だけ経過した後の時刻を上
記したコンペアレジスタにセットするとともにステップ
４９で該コンペアレジスタに該ＩＳＣ弁制御出力のオフ
をもセットする。これによって該コンペアレジスタにセ
ットされた時刻と該コンピュータＣＮＴ内に設けられた
タイマの経過時間とが一致した時点で該ＩＳＣ弁制御出
力がオフとされる。

【００２０】上記実施例では、該ＩＳＣ弁開度の電気負
荷補正値ＤＢが、上記レギュレータ部のＦ端子から出力
される発電要求信号（上記した電気負荷の増加に応じて
そのデューティ値が増加する）が所定値以上（例えばａ
(%) 以上）増加したときに所定値ｂとなるように設定さ
れているが、本発明では、また上記ＩＳＣ弁開度の電気
負荷補正値ＤＢが、エンジン回転数と該発電要求信号の
値（上記Ｆ端子からの出力デューティ値）とに応じて可
変的に設定されるようにすることもできる。

【００２１】図９は上記したように該ＩＳＣ弁開度の電
気負荷補正値ＤＢを、エンジン回転数と上記Ｆ端子から
の出力デューティ値（上記図１に示されるのルートを
通して該コンピュータＣＮＴにとり込まれるパルス信号
のデューティ値）とに応じて、可変的に決定するための
２次元マップを示すもので、該図９には該Ｆ端子からの
出力デューティ値が１００％，７５％，５０％，および
２５％となっている場合における、該エンジン回転数と
該補正値ＤＢ(%) との関係が、４つの曲線（この曲線は
エンジンにかかるトルクの値に対応する）で示されてい
る。

【００２２】このように該オルタネータの発電デューテ
ィ（上記Ｆ端子からの出力デューティ値）を読みとるこ
とによって、そのときのオルタネータの発電による負荷
特性がわかり、またエンジン回転数による負荷特性もわ
かるため、これらを該エンジンにかかるトルクに対応す
るようなマップ値とすることによって、該オルタネータ
にかかっている電気負荷（したがってそれに見合ったＩ
ＳＣ弁開度補正量）を算出することができる。

【００２３】したがってかかるマップをもとにした可変
的な制御を行うことによって、該電気負荷にもとづく該
ＩＳＣ弁開度の補正量と無負荷時における基本的な該Ｉ
ＳＣ弁開度の補正量とを完全に分離でき、該電気負荷に
もとづく該ＩＳＣ弁開度の補正量を正確に予測して、そ
のときの電気負荷に見合った開度補正を確実に行うこと
ができる。このようにして該無負荷状態での基本的なＩ
ＳＣ弁開度を一定値に確保しうるようなフィードバック
制御を行うことができるので、該電気負荷がオン又はオ
フしたときにおけるエンジン回転数の安定性や耐エンス
ト性をより一層向上させることができ、またオプション
による電気負荷増加に対する配慮の必要もなくなる。

【００２４】

【発明の効果】本発明によれば、エンジンのアイドル運
転時において車両用ライトなどの電気負荷がオン又はオ
フとされたときにも、オルタネータのフィールドコイル
への電流供給が遮断されることなく行われるためエンジ
ンの負荷変動が小さく、エンジン回転数の変動を確実に
防止して、耐エンスト性や燃費性能などをも向上させる
ことができる。更に、元々オルタネータの制御に使用し
ている検出手段を利用して電気負荷の変化を検出してい
るため、簡単な構成で各負荷の状態変化に応じた精密な
制御が可能になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の１実施例としてのアイドル回転数制御
装置の全体構成図である。

【図２】図１に示される装置の動作を説明するタイミン
グ図である。

【図３】図７に示されるＩＳＣ弁開度の電気負荷補正値
ＤＢを決定するための処理手順をフローチャートで例示
する図である。

【図４】図１に示されるフィールドコイルへの出力を
決定するための処理手順をフローチャートで例示する図
である。

【図５】図１に示されるＩＳＣ弁の開度を決定するため
の処理手順をフローチャートで例示する図である。

【図６】図１に示されるＩＳＣ弁の開度を決定するため
の処理手順をフローチャートで例示する図である。

【図７】図１に示されるＩＳＣ弁の開度を決定するため
の処理手順をフローチャートで例示する図である。

【図８】図１に示されるＩＳＣ弁の開度を決定するため
の処理手順をフローチャートで例示する図である。

【図９】図７に示されるＩＳＣ弁開度の電気負荷補正値
ＤＢを決定するためのマップを例示する図である。

【符号の説明】

ＡＬＴ…オルタネータ ＦＣ…オルタネータのフィールドコイル ＲＧ…レギュレータ部 Ｂ…車両用バッテリ Ｌ…負荷 ＣＮＴ…エンジン制御コンピュータ

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 エンジンにより駆動されるオルタネータ
   に車両用バッテリとともに接続される電気負荷の状態に
   より変化する前記バッテリの電圧変化に応じた発電要求
   信号を前記オルタネータに対して出力する出力手段と、 該発電要求信号に応じてアイドル回転数制御弁の開度を
   制御する制御手段と、 前記エンジンの状態に応じて前記オルタネータのフィー
   ルドコイルに供給するフィールド電流の基準値を算出す
   る算出手段と、 前記発電要求信号の変化により前記バッテリの電圧変化
   が検出された時点から所定のディレイ時間を設定するデ
   ィレイ時間設定手段と、 該ディレイ時間設定手段により設定されたディレイ時間
   中は、前記算出手段により算出された前記基準値に基づ
   いて前記フィールド電流を前記フィールドコイルに供給
   し、前記ディレイ時間設定手段により設定されたディレ
   イ時間経過後は前記基準値を前記発電要求信号に応じて
   補正した値のフィールド電流を前記フィールドコイルに
   供給する供給手段とを有し、 前記アイドル回転数制御弁の開度を前記エンジンの回転
   数と前記発電要求信号の値とに応じて変化させる ことを
   特徴とするエンジンのアイドル回転数制御装置。