JP3225069B2 - エンジンの制御装置 - Google Patents
エンジンの制御装置Info
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Description
良に関し、特にエンジンとオルタネータの双方を制御す
るものの改良に関する。
て、例えば特開昭62−7339号公報に開示されるよ
うに、オルタネータにより充電される車載バッテリを備
えると共に、該車載バッテリの温度を検出するセンサを
設け、該センサにより検出されたバッテリ温度が高い場
合には低温時に比してオルタネータの発電量を低減する
ことにより、車載バッテリへの充電量を減少させて、バ
ッテリ温度が高い際の過充電を防止したものが知られて
いる。
オルタネータ制御装置では、バッテリ温度を検出するセ
ンサを別途必要とするため、これに代用してエンジンの
吸気温度センサを兼用することが考えられるが、この考
えでは、該吸気温度センサの故障時にエンジン側では常
温として20〜25℃内の設定値が吸気温度として使用
され、これにより吸気温度センサの故障時であっても燃
料噴射量等を略適正に制御し得てエンジンを良好に運転
できるものの、オルタネータ制御側で常温の上記設定値
を使用すると、図8に示すように、実際のバッテリ液温
toが上記設定値(例えば20℃)に比して高い値であ
るため、上記設定値に対応するバッテリの目標電圧が高
く設定されてしまい、過充電を招く欠点が生じる。
共通して車載バッテリの電圧をセンサで検出し、その検
出したバッテリ電圧に応じてエンジンとオルタネータと
を各々制御する場合がある。例えば、エンジン側ではバ
ッテリ電圧に応じて燃料噴射量の無効噴射パルス幅を変
更する制御を行い、オルタネータ側ではバッテリ電圧を
目標電圧にフィードバック制御する場合がある。この場
合、センサにて検出したバッテリ電圧信号にはオルタネ
ータ(3相交流発電機)の発電々圧が影響し、この発電
々圧は3相交流発電機の発電後の整流により常にリップ
ルが生じている関係上、バッテリ電圧信号に含まれるリ
ップルを除去する必要があるものの、該リップル除去用
のフィルタ定数は、オルタネータ制御側では、その発電
量の制御の応答性の点及びオルタネータの高回転数時を
考慮して、できる限り小さな値(ローパスフィルタのカ
ットオフ周波数としては高い値)が望まれる。これに対
し、エンジン制御側ではリップルによる無効噴射パルス
幅の変化を抑えて混合気の空燃比の変動を抑制する観点
から、フィルタ定数として大きな値(ローパスフィルタ
のカットオフ周波数としては低い値)が望まれる。従っ
て、上記フィルタ定数をエンジン制御とオルタネータ制
御とで同一値を使用すると、その双方の制御を適正に行
い得ない憾みが生じる。
あり、その目的は、上記のようにバッテリ温度やバッテ
リ電圧を検出するセンサをエンジン制御とオルタネータ
制御とで共用する場合であっても、エンジン制御とオル
タネータ制御との何れか一方又は双方が不適切に制御さ
れるという共通の技術的課題を解決して、エンジン制御
とオルタネータ制御との双方を適切に行い得る構成とす
ることにある。
め、本発明では、吸気温度センサをエンジン制御とオル
タネータ制御との双方で共用する場合に、該吸気温度セ
ンサの故障時には、該吸気温度センサの吸気温度信号の
代用として使用する設定吸気温度値をエンジン制御用と
オルタネータ制御用とで異なる値に設定する。
エンジン制御とオルタネータ制御との双方で共用する場
合には、バッテリ電圧センサのバッテリ電圧信号に含ま
れるリップル除去用のフィルタ定数をエンジン制御用と
オルタネータ制御用とで異なる値に設定する。
制御装置の具体的な解決手段は、図1(a)に示すよう
に、エンジン制御に係わるパラメータとしてエンジンの
吸気温度を検出する検出手段11と、該検出手段11に
より検出された吸気温度に基いてエンジンを制御するエ
ンジン制御手段25と、上記検出手段11により検出さ
れた吸気温度に基いてバッテリの目標電圧を変更する目
標電圧変更手段26と、上記バッテリの電圧を前記目標
電圧変更手段26により変更された目標電圧にするよう
にオルタネータを制御するオルタネータ制御手段27
と、上記検出手段11の故障時に、上記検出手段11で
検出される吸気温度の代用として、上記エンジン制御手
段25で使用されるエンジン制御用の吸気温度値を所定
値に設定すると共に、上記目標電圧変更手段26で使用
されるオルタネータ制御用の吸気温度値を上記エンジン
制御用の設定値よりも高い値に設定する吸気温度設定手
段28とを配置する構成とする。
(b)に示すように、エンジン制御に係わるパラメータ
としてバッテリの電圧を検出する検出手段13と、該検
出手段13のバッテリ電圧信号をエンジン制御用とオル
タネータ制御用とに別け、該オルタネータ制御用のバッ
テリ電圧信号に含むリップルをオルタネータ制御用の設
定フィルタ定数で除去する一方、上記エンジン制御用の
バッテリ電圧信号に含むリップルを上記オルタネータ制
御用の設定フィルタ定数よりも大値のエンジン制御用の
設定フィルタ定数で除去する信号処理手段29と、該信
号処理手段29によりリップルを除去されたエンジン制
御用のバッテリ電圧信号に基いてエンジンを制御するエ
ンジン制御手段30と、上記信号処理手段29によりリ
ップルを除去されたオルタネータ制御用のバッテリ電圧
信号に基いてオルタネータを制御するオルタネータ制御
手段31とを配置する構成としている。
吸気温度の検出手段11が故障した場合であっても、エ
ンジン制御手段25は、吸気温度設定手段28により設
定された例えば常温の20℃近傍の設定値に基いてエン
ジンの制御を良好に続行できると共に、目標電圧変更手
段26は、上記吸気温度設定手段28により設定された
エンジン側の設定値よりも高い値、例えば実際のバッテ
リ温度近傍の70℃の設定値によってバッテリの目標電
圧を通常通り低い値に良好に設定するので、オルタネー
タ制御手段27はバッテリを過充電なく良好に目標電圧
に制御できる。
ータ制御手段31においては、バッテリ電圧信号に含む
リップルが信号処理手段29により小さなフィルタ定数
によって除去されるので、バッテリ電圧に精度良く対応
したオルタネータの制御が可能になると共に、エンジン
制御手段30では、バッテリ電圧信号に含むリップルが
信号処理手段29により大きなフィルタ定数によって除
去されるので、そのリップルの多くを除去できてバッテ
リ電圧を平均化でき、その結果、無効噴射パルス幅等が
リップルによって変化することが確実に防止されて、燃
料噴射量制御が不用意に変動せず、混合気の空燃比が良
好に制御されることになる。
ンジンの制御装置によれば、吸気温度センサをエンジン
制御とオルタネータ制御とで兼用した場合に、この吸気
温度センサが故障しても、常温範囲の吸気温度設定値を
用いてエンジンを良好に制御できると共に、実際のバッ
テリ温度近傍の吸気温度設定値でもってバッテリの目標
電圧を略適正に設定し、オルタネータの過発電を防止し
てバッテリを適正電圧に制御することができる。
電圧センサをエンジン制御とオルタネータ制御とで兼用
した場合に、このバッテリ電圧センサにより検出したバ
ッテリ電圧信号のリップルをオルタネータ制御側では小
さなフィルタ定数で除去して、バッテリ電圧に精度良く
対応した応答性の良いバッテリ電圧制御を行い得ると共
に、エンジン制御側ではバッテリ電圧信号のリップルを
大きなフィルタ定数で除去して、そのリップルの存在に
起因する燃料噴射量の変動等を防止して、混合気の空燃
比を適正値に制御できる等、エンジン制御を良好に行う
ことができる。
いて説明する。
した場合の全体構成図を示す。同図において、1は他励
交流発電機より成り、エンジンの出力軸に駆動連係され
たオルタネータであって、その内部には、3相の電機子
コイル1aと、9個の整流用ダイオードD1〜D9と、
界磁コイル1bとが備えられる。
を制御するコントローラ、3は上記オルタネータ1から
給電用ハーネス4を経て充電される車載バッテリ、5は
該車載バッテリ3に車両のイグニッションキー6を介し
て接続されたパワーウインドやリヤ熱線等の車載電装品
である。
タネータ1の界磁コイル1bへの通電をデューティ制御
する制御トランジスタTr1と、内部にCPUを有する
制御ユニット10とを有し、該制御ユニット10のA/
D端子10aにはオルタネータ1の整流ダイオードD7
〜D9を経て内部出力電圧信号aVbが入力されると共
に、他のA/D端子10bには車載バッテリ3の端子電
圧aVaが印加されていて、上記両A/D端子10a,
10bへの電圧信号の入力により、エンジン制御に係わ
るパラメータとして車載バッテリ3のバッテリ電圧を検
出する検出手段13を構成している。また、他のA/D
端子10cにはエンジン制御に係わる他のパラメータと
してエンジンの吸気温度を検出する他の検出手段として
吸気温度センサ11の吸気温度信号が入力され、PWM
端子10dには上記制御トランジスタTr1のベースが
接続され、出力端子10eには発電警告ランプ12を点
灯制御するトランジスタTr2のベースが接続される。
って、該エンジン31にはシリンダ32内に嵌挿したピ
ストン33により容積可変に形成される燃焼室34が形
成されている。該各燃焼室34は、各々、吸気通路35
を介して大気に連通されると共に、排気通路36を介し
て大気に開放される。上記吸気通路35には、吸入空気
量を調整するスロットル弁37と、該スロットル弁37
下流側で燃料を噴射供給する燃料噴射弁38とが配設さ
れ、燃焼室34の頂部には点火プラグ39が配設されて
いる。また、40は上記スロットル弁37をバイパスさ
せる吸気バイパス通路41のバイパス吸気量を調整し
て、エンジン31のアイドル回転数を調整するアイドル
回転数調整装置、42は吸気通路35のスロットル弁7
上流側で吸入空気量を検出する熱線式のエアフローセン
サ、43は高電圧を発生するイグナイタ、44は高電圧
を上記各点火プラグ39に配電するディストリビュー
タ、45は該ディストリビュータ44に付設されて点火
信号に基いてエンジン30のクランク角を検出するクラ
ンク角センサである。
力端子10f,10gには、上記エアフローセンサ42
及びクランク角センサ45の各検出信号が入力されると
共に、2個の出力端子10h,10iには上記燃料噴射
弁38及びイグナイタ43が接続され、PWM端子10
jにはアイドル回転数調整装置40が接続される。
1の発電々流制御を図3のブロック図に基いて説明す
る。同図において、15は上記吸気温度センサ11の吸
気温度信号に基いて車載バッテリ3の電解液の温度を推
定し、該温度に基いて車載バッテリ3の目標電圧Vre
g を補正設定する目標電圧設定手段、16は該目標電
圧設定手段15の目標電圧Vreg から車載バッテリ
3の端子電圧Vsを減算する減算器である。また、17
はオルタネータ1の目標発電々流を比例- 積分制御によ
り設定する目標発電々流設定手段であって、上記減算器
16で得た電圧偏差ΔV(=Vreg −Vs)を入力
し、これと比例定数Kp及び積分定数kiに基いて目標
発電々流iaを下記式 ia=Kp・ΔV+∫Ki・ΔVdt から算出設定するものである。
17により設定された目標発電々流iaとオルタネータ
1の回転数としてのエンジン回転数Ne信号とを受け、
予め記憶するマップから該エンジン回転数Ne及び目標
発電々流iaに応じた目標界磁電流iftを演算する目
標界磁電流演算手段、19は該目標界磁電流演算手段1
8により演算された目標界磁電流iftに対して界磁コ
イル1bのインダクタンスに起因する界磁電流の変化遅
れを補償する1次進み補正を行って、制御界磁電流if
cを演算する制御界磁電流演算手段、20は該制御界磁
電流演算手段19で演算された制御界磁電流ifcに応
じた制御デューティ率fdutyを求め、該制御デューティ
率fduty信号を上記制御トランジスタtr1のベースに
出力する制御デューティ率演算手段である。尚、図中2
1は上記目標発電々流設定手段17により設定された目
標発電々流iaに基いてエンジンのアイドル回転数を車
載電装品5の作動時に補正するアイドル回転数電気負荷
補正手段である。
ネータ1の発電々流制御及びエンジン30への燃料噴射
量制御を図4の制御フローに基いて説明する。スタート
して、ステップS1でオルタネータ1の内部出力電圧信
号aVbを電源電圧として読込むと共に、ステップS2
で車載バッテリ3の端子電圧aVaを読込む。その後、
ステップS3で上記バッテリ電圧aVaを設定低電圧値
(例えば8.5V)と比較し、aVa≧8.5Vの正常
時にはステップS4で故障フラグfail =0に設定
する一方、aVa<8.5の低電圧時には給電ハーネス
4の開放した故障時と判断して、ステップS5で故障フ
ラグfail =1に設定する。
Vb(i) をフィルタ定数αを用いて下記式に基いて演算
する。 Vb(i) =α・Vb(i-1) +(1−α)・aVb(i)
算すべく、先ずステップS7でエンジン回転数Neに応
じて平均バッテリ電圧演算用のフィルタ定数βを演算し
た後、ステップS8で上記故障フラグfail の値を
判別し、fail =0の正常時には、ステップS9で
車載バッテリ3の端子電圧aVaを使用し、該バッテリ
電圧aVaと上記演算したフィルタ定数βとを使用し
て、下記式に基いてバッテリ電圧の平均値Va(i) を演
算する。 Va(i) =β・Va(i-1) +(1−β)・aVa(i)
のフィルタ定数αは、平均バッテリ電圧Va(i) 演算用
のフィルタ定数βよりも大きな値(α>β)に設定され
ている。
il =1の故障時には、ステップS10においてオル
タネータ1の内部出力電圧信号aVbを用いて平均バッ
テリ電圧Va(i) を演算することとし、下記式に基いて
演算する。 Va(i) =β・Va(i-1) +(1−β)・aVb(i)
(i) 及び平均バッテリ電圧Va(i) を演算した後は、図
5のエンジン30の燃料噴射量制御及び図6のオルタネ
ータ1の発電々流制御を行う。
ップS1で要求噴射パルス幅tmを、エンジンの吸気充
填量Ce,補正係数KF 、及び吸気温度センサ11によ
り検出した吸気温度thaeに応じた吸気温度補正係数f(t
hae)に基いて算出すると共に、ステップS2で無効噴射
パルス幅tvを、上記演算した平均電源電圧Vbを使用
して、 tv=f2 (Vb) の式により平均電源電圧Vbに応じた値に算出し、その
後、ステップS3で上記算出した要求噴射パルス幅tm
及び無効噴射パルス幅tvを加算して、噴射パルス幅t
i(=tm+tv)を算出し、該パルス幅tiを燃料噴
射弁38に出力して、リターンする。
御は、ステップS1で車載バッテリ3の目標電圧Vreg
を吸気温度センサ11にて検出した吸気温度に応じて高
吸気温度時ほど低くするように設定すると共に、オルタ
ネータ1の目標発電々流iaを、平均バッテリ電圧Va
と上記目標電圧Vreg との偏差ΔVa、比例定数K
p及び積分定数kiに基いて下記式 ia=Kp・ΔVa+Ki・∫ΔVadt により演算する。
発電々流iaに対応するオルタネータ1の界磁コイル1
bへの界磁電流ifを、目標発電々流ia及びオルタネ
ータ回転数(エンジン回転数Ne)に基いて算出して、
ステップS3で該界磁電流ifに対応する制御トランジ
スタTr1の制御デューティ率fdutyを演算し、該
制御デューティ率fdutyを制御トランジスタTr1
に出力して、リターンする。
対策フローを図7に示す。同図では、ステップS1で先
ず吸気温度センサ11の故障時か否かを判別し、その故
障でない正常時には、ステップS2で吸気温度センサ1
1の出力信号をエンジン30の燃料の要求噴射パルス幅
tm演算用の吸気温度、及び車載バッテリ3の端子電圧
の目標値Vreg 補正用の吸気温度として取込む一
方、吸気温度センサ11の故障時には、ステップS3で
上記燃料の要求噴射パルス幅tm演算用の吸気温度とし
て、常温の20〜25℃内の定数Eを設定すると共に、
車載バッテリ3の目標電圧Vreg 補正用の吸気温度
として、上記定数Eよりも大値の定数A(例えば実際の
車載バッテリ3の電解液温度近傍の70℃)(A>E)
を設定して、ステップS4で上記各設定吸気温度値E、
Aを使用して、燃料の無効噴射量を演算すると共に、車
載バッテリ3の目標電圧Vreg を補正して、終了す
る。
及びS3並びに図7の制御フローのステップS4によ
り、吸気温度センサ11により検出された吸気温度th
aeに応じた吸気温度補正係数f(thae)を得て、こ
の補正係数f(thae)に基づいて要求噴射パルス幅t
m、更には噴射パルス幅ti(=tm+tv)を算出し
て、燃料噴射弁38からこの噴射パルス幅tiに応じた
燃料を噴射供給するようにエンジン31を制御するよう
にしたエンジン制御手段25を構成している。
より、吸気温度センサ11の吸気温度信号に基いて車載
バッテリ3の端子電圧の目標電圧Vreg を補正演算
して変更するようにした目標電圧変更手段26を構成し
ている。
ローのステップS4により、車載バッテリ3の電圧が上
記目標電圧変更手段26で変更された目標電圧Vreg
に一致するように、平均バッテリ電圧Vaとこの目標
電圧Vreg との偏差ΔVa、更にはこの偏差ΔVa
に応じたオルタネータ1の目標発電電流iaを算出し
て、この目標発電電流iaになるようにオルタネータ1
をフィードバック制御するようにしたオルタネータ制御
手段27を構成している。
1、S3及びS4により、吸気温度センサ11の故障時
に、この吸気温度センサ11で検出される吸気温度の代
用として、上記エンジン制御手段25で使用されるエン
ジン制御用の設定吸気温度値として常温の20〜25℃
内の温度値Eを使用し、一方、オルタネータ制御手段2
7で使用されるオルタネータ制御用の設定吸気温度とし
て上記エンジン制御用の温度値Eよりも高い設定値(例
えば70℃)に設定するようにした吸気温度設定手段2
8を構成している。
びS9により、バッテリ電圧検出手段13のバッテリ電
圧信号に含むリップルを除去するフィルタ定数をエンジ
ン制御用とオルタネータ制御用とに別けて、エンジン制
御用のフィルタ定数αをオルタネータ制御用のフィルタ
定数βよりも大きく(α>β)設定して、オルタネータ
制御用のフィルタ定数βでもってオルタネータ制御用の
バッテリ電圧信号に含むリップルを除去してバッテリ電
圧の平均値Vaを演算し、一方、上記エンジン制御用の
フィルタ定数αでもってエンジン制御用のバッテリ電圧
信号に含むリップルを除去して電源電圧の平均値Vbを
演算するようにした信号処理手段29を構成している。
2、S3及び図7のフローのステップS4により、上記
信号処理手段29により除去されたエンジン制御用のバ
ッテリ電圧信号、即ち平均電源電圧Vbで無効噴射パル
ス幅tvを演算し、燃料噴射量を調整してエンジン1を
制御するようにしたエンジン制御手段30を構成してい
る。
S3及び図7のフローのステップS4により、上記信号
処理手段29により除去されたオルタネータ制御用のバ
ッテリ電圧信号、即ち平均バッテリ電圧Vaに基いて目
標発電々流iaを演算して、該目標発電々流iaにオル
タネータ1を制御するようにしたオルタネータ制御手段
31を構成している。
ジン制御とオルタネータ制御とで吸気温度センサ11を
兼用した場合に、この吸気温度センサ11の故障時であ
っても、エンジン30側では常温の例えば20℃の設定
値を用いて吸気温度補正係数f(thae)を求めて燃料の要
求噴射パルス幅tmが演算されるので、ほぼ実際の吸気
温度に対応した精度良い燃料噴射量を燃料噴射弁38か
ら噴射でき、混合気の空燃比を設定値に精度良く制御で
きる。また、オルタネータ1側では、吸気温度として上
記常温空気温度の20℃よりも高い設定値(70℃)を
使用して、車載バッテリ3の目標電圧Vreg が補正
演算され、これにより上記エンジン制御用の設定吸気温
度値(20℃)を用いて目標電圧を演算する場合に比し
て、目標電圧Vreg を実際の車載バッテリ3の電解
液温度に対応する適正電圧値近傍の低い電圧値に設定で
きるので、オルタネータ1の発電々流を小値に制限し
て、その過発電を有効に防止することができる。
で電圧検出手段13を兼用した場合に、エンジン制御側
では、平均電源電圧Vb演算用のフィルタ定数αが大値
に設定されているので、平均電源電圧Vb信号はリップ
ルの極く小さい又は無い直流波形になる。従って、オル
タネータ1での整流後の発電々圧aVbにリップルが含
まれていても、この平均電源電圧Vbに基いて演算され
る無効噴射パルス幅tvには変動が極く少ないので、エ
ンジン30への実際の燃料噴射量とその適正値との偏差
が極く少なく、混合気の空燃比が設定空燃比に良好に制
御される。また、オルタネータ制御側では、平均バッテ
リ電圧Va演算用のフィルタ定数βが小値(β<α)に
設定されているので、実際のバッテリ電圧を精度良く検
出でき、バッテリ電圧aVaを目標電圧Vreg に応
答性良く制御できる。
を制御ユニット10内のCPU内で変更したが、請求項
2記載の発明は、フィルタ回路を使用したハードウェア
構成であっても同様に適用できるのは勿論である。
ク図である。
図である。
成図である。
ャート図である。
ローチャート図である。
フローチャート図である。
ャート図である。
を示す図である。
Claims (2)
- 【請求項1】 エンジン制御に係わるパラメータとして
エンジンの吸気温度を検出する検出手段と、 該検出手段により検出された吸気温度に基いてエンジン
を制御するエンジン制御手段と、 上記検出手段により検出された吸気温度に基いてバッテ
リの目標電圧を変更する目標電圧変更手段と、 上記バッテリの電圧を上記目標電圧変更手段により変更
された目標電圧にするようにオルタネータを制御するオ
ルタネータ制御手段と、 上記検出手段の故障時に、上記検出手段で検出される吸
気温度の代用として、上記エンジン制御手段で使用され
るエンジン制御用の吸気温度値を所定値に設定すると共
に、上記目標電圧変更手段で使用されるオルタネータ制
御用の吸気温度値を上記エンジン制御用の設定値よりも
高い値に設定する吸気温度設定手段とを備える ことを特
徴とするエンジンの制御装置。 - 【請求項2】 エンジン制御に係わるパラメータとして
バッテリの電圧を検出する検出手段と、 該検出手段のバッテリ電圧信号をエンジン制御用とオル
タネータ制御用とに別け、該オルタネータ制御用のバッ
テリ電圧信号に含むリップルをオルタネータ制御用の設
定フィルタ定数で除去する一方、上記エンジン制御用の
バッテリ電圧信号に含むリップルを上記オルタネータ制
御用の設定フィルタ定数よりも大値のエンジン制御用の
設定フィルタ定数で除去する信号処理手段と、 該信号処理手段によりリップルを除去されたエンジン制
御用のバッテリ電圧信号に基いてエンジンを制御するエ
ンジン制御手段と、 上記信号処理手段によりリップルを除去されたオルタネ
ータ制御用のバッテリ電圧信号に基いてオルタネータを
制御するオルタネータ制御手段とを備える ことを特徴と
するエンジンの制御装置。
Priority Applications (1)
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JP34350291A JP3225069B2 (ja) | 1991-12-25 | 1991-12-25 | エンジンの制御装置 |
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