JP3592767B2 - エンジンの制御装置 - Google Patents
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Description
【産業上の利用分野】
本発明は、エンジンに対する電気負荷量の大きさに応じてエンジンの出力を制御するようにしたエンジンの制御装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
従来、この種のエンジンの制御装置について、例えば、実開平3−47445号公報に示されるものが提案されている。
このものは、オルタネータの界磁に電流を通流するあるいは非通流にするパワートランジスタのデューティ率とエンジンの回転数とに基づきオルタネータの出力電流、即ち電気負荷量を予測し、アクチュエータを駆動してこの電気負荷量に見合った分だけエンジンの吸気量を増加してエンジンの出力を大きくするというものである。
これにより電気負荷がかかっても、バッテリを所定電圧に制御できると共に、負荷投入によるエンジンの回転数降下を防止するものである。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来のものでは実際の電気負荷量が一定であってもパワートランジスタのデューティ率が変動している。これは例えば、上記パワートランジスタの動作遅れや電源の不安定などに起因するものである。
従って、デューティ率が変動することにより電気負荷量が変動していると認識され、これに対応して吸気の補正量が応動しエンジンの回転のハンチング、あるいはアクチュエータの寿命低下という問題を引き起こしていた。
【0004】
また、従来は、バッテリの電圧を所定の値に制御すべく界磁電流をコントロールしていたので、例えばバッテリの温度の低下などの外的要因によるバッテリ電圧の低下であっても界磁電流を増加させ、これに見合った分だけ吸気量を増加してエンジンの出力を増大させていた。
従って、運転者が負荷投入を行っていないにも拘わらずエンジンの出力が増大することがあり、その際、運転者に無用な不安を抱かせてしまっていた。
【0005】
また、従来はエンジンの目標回転数を変更するアイドルアップ、アイドルダウンの判定をパワートランジスタのデューティ率によって行っていたので、エンジンの運転状態によってはアイドルアップ、アイドルダウンを繰り返す恐れがあった。
【0006】
また、アイドルアップ、アイドルダウンが間欠負荷のオン/オフに応動して行われエンジンの回転が不安定になるという恐れがあった。
【0007】
この発明は、上述の問題点を解決するために為されたものであって、エンジンの制御装置の動作を安定させ、信頼性を向上させるものである。
【0008】
【課題を解決するための手段】
この発明に係るエンジンの制御装置は、発電機の発電電流を検出する発電電流検出手段と、この発電電流検出手段の出力の変動を除去する電流値変動除去手段と、この電流値変動除去手段の出力に基づきエンジンに吸入される吸気量の補正量を演算する補正量演算手段と、エンジンの情報に基づきエンジンの目標回転数を設定するとともに、エンジンの回転数を目標回転数に制御すべくエンジンに吸入される吸気量を演算する目標回転数制御手段と、この目標回転数制御手段及び補正量演算手段の出力に基づきエンジンに吸入される吸気量を調節する調節手段を備え、電流値変動除去手段は、発電電流検出手段で検出された発電電流を平滑化する平滑化手段と、検出された発電電流と平滑化された発電電流とを比較して発電電流の変動量が所定量以内にあるか否かを判定する変動量判定手段とを有し、発電電流の変動量が所定量以内のときは平滑化された発電電流を出力するとともに、発電電流の変動量が所定量よりも大きいときは検出された発電電流を出力するようにしたものである。
【0013】
【作用】
この発明に係るエンジンの制御装置は、発電電流検出手段の出力の変動を除去し、変動を除去した発電電流に基づきエンジンに吸入される吸気量の補正量を演算する。
また、この発明に係るエンジンの制御装置は、発電電流の変動量が所定量以内のときは平滑化された発電電流を出力すると共に、発電電流の変動量が所定量よりも大きいときは検出された発電電流をそのまま出力する。
【0018】
【実施例】
実施例1.
図1は、この発明の実施例1の構成を示すブロック図である。
図において、1は図示しないエンジンにより回転駆動されて発電する発電機としてのオルタネータであって、その詳細を図2に示す。1aは交流電圧を発生するステータコイル、1bはステータコイル1aで発生した電圧を整流する整流器で、上側アームが端子Bに接続されていると共に、下側アームが端子GNDに接続されている。この端子GNDは、接地されている。1cはフィールドコイル1dに通流する界磁電流を調整する制御トランジスタTrを内蔵したICレギュレータであって、制御トランジスタTrのベースは端子FRに接続されている。このICレギュレータ1cは、制御トランジスタTrを図3の如きデューティ信号でON/OFF制御する。このデューティ信号のデューティ率が大きくなるほど界磁電流は大きくなる。この様子を図4に示す。さて、界磁電流が大きくなるとフィールドコイル1dが形成する磁界の強さが大きくなるので、図5に示すように界磁電流が大きくなるほどオルタネータ1の出力も大きくなる。また、オルタネータ1の出力は、オルタネータ1の回転数(エンジン回転数にプーリ比を乗じた回転数)にも左右される。即ち、オルタネータ1の回転数が大きくなればそれだけ磁界の変化が早くなり、これに伴ってオルタネータの出力も大きくなる。
図1に戻って、オルタネータ1の端子Bは、バッテリ2とスイッチ3とに接続され、スイッチ3は更に電気負荷4に接続されている。
即ち、オルタネータ1は、電気負荷量としてバッテリ2と電気負荷4とを有している。
なお、ここではスイッチ3及び電気負荷4を1つしか図示していないが、これは実際には複数個存在する。
【0019】
100は、オルタネータ1の端子FRからの信号及び種々の情報Sに基づいてバイパス吸気量調整用のアクチュエータ5を制御するコントローラである。ここでアクチュエータ5はエンジンに吸入される吸気量を調節する調節手段を構成している。101は端子FRからの信号を受けて界磁電流のデューティ率を判定するデューティ率判定回路、102は図示しない回転数センサからの信号を受けてオルタネータ1の回転数を判定する回転数判定回路、103はデューティ率判定回路101と回転数判定回路102との信号を受け図5のマップに基づきオルタネータ1の発電電流を判定する発電電流検出手段としての出力判定回路、104は出力判定回路103の出力を受けこの出力の変動を除去する電流値変動除去手段としての電流値変動除去回路、105は電流値変動除去回路104の出力に基づき電気負荷量(バッテリ2及び電気負荷4)に応じた分だけバイパス吸気量を補正する補正量を演算する補正量演算手段としての吸気補正量変換回路で、ここで演算された補正量は後段のアクチュエータ制御回路106に伝達される。
107はエンジンの冷却水温などの情報Sに基づいて目標とするアイドリング回転数を設定し、実際のエンジン回転数と該目標回転数とからフィードバック吸気補正量を演算する目標回転数制御手段としての目標回転数制御回路で、ここで演算された吸気補正量は後段のアクチュエータ制御回路106に伝達される。アクチュエータ制御回路106は、目標回転数制御回路107で演算された吸気補正量を吸気補正量変換回路105で演算された補正量で補正し、その結果に基づきアクチュエータ5を駆動し、吸気管をバイバスするバイパス吸気量を所望の量に調節する。
【0020】
次に動作について説明する。デューティ率判定回路101は、端子FRからのデューティ信号に基づいてデューティ率を判定する。その様子を図6に示す。上述したように、平均するとデューティ率は50%であるが、サンプリング周期毎のデューティ率は個々に相違している。出力判定回路103は、このデューティ率判定回路101で判定したデューティ率と及び回転数判定回路102で判定した回転数に基づきオルタネータ1の発電電流を判定する。
上述したようにデューティ率が変動しているので、出力判定回路で判定した発電電流値も変動している。この変動を有する発電電流値は、電流値変動除去回路104に伝達される。
【0021】
電流値変動除去回路104では、上記変動を除去するために移動平均値を演算して出力すると共に、オルタネータ1の発電電流の変動が予め定めた設定値以上になれば発電電流値をそのまま出力する。
その様子を図7に示す。図において実線は出力判定回路103で判定した発電電流値、破線は発電電流の移動平均値、一点鎖線は発電電流の変動量が所定量以内にあるか否かを判定する設定値であって、移動平均値の±5Aに設定されている。
これは、発電電流の移動平均値をとれば定常状態における変動を除去できるが、大きな電気負荷量の変動があった場合には吸気量の補正が追従できないという不都合を解決するものである。
【0022】
図8に、電流値変動除去回路104の動作をフローチャートで示す。
ステップS1は平滑化手段であって、出力判定回路103の出力を平均化する。ここでの平均化は、上述した移動平均でも良いし、算術平均あるいは積分などでも良く、要は出力判定回路103の出力を平滑化すればよい。ステップS2は変動量判定手段であって、出力判定回路103からの出力とステップS1で平均化した値とを比較して、その差が5Aよりも大きいか否かを判定する。もし、その差が5A以下の場合は、大きな電気負荷量の変動が生じていないと判断してステップS3に進み、平均化した値を電流値変動除去回路104の出力とする。
これにより、出力判定回路103の出力の変動分を除去することができ、吸気補正量変換回路で演算される補正量がサンプリング周期毎に変動することが無くなり、アクチュエータ5の動作も安定する。
逆に、その差が5Aよりも大きい場合は、大きな電気負荷量の変動が生じたと判断してステップS4に進み出力判定値103からの出力をそのまま出力する。吸気補正量変換回路105はこの出力を受け、この変動分に見合った吸気量の補正量を演算し、バイパス吸気量を速やかに補正する。
【0023】
以上のように、実施例1によれば、発電電流値の変動を除去してエンジンの回転のハンチング、あるいはアクチュエータの寿命低下を防止することができる。
【0024】
また、電気負荷量が大きく変動したときには、これに見合った分だけバイパス吸気量を速やかに補正して、アイドリング回転数の落ち込みなどを防止することができる。
【0025】
なお、バッテリの温度の低下などの外的要因によるバッテリ電圧の低下であっても界磁電流を増加させ、これに見合った分だけ吸気量を増加してエンジンの出力を増大させることにより、運転者が負荷投入を行っていないにも拘わらずエンジンの出力が増大することがあり、その際、運転者に無用な不安を抱かせてしまっていたという問題点を解決することもできる。
この場合、ある電流値I0以下では電気負荷量に対応する吸気量の補正を禁止して上記問題点を解決している。
【0026】
この場合の構成は実施例1とほぼ同様で、吸気補正量変換回路105が使用するマップのみが異なっている。このマップは、図9に示すとおりである。通常、無電気負荷のアイドリング時での電流値は7〜10A程度である。これに対し、電流値I0はアイドリング時の予測される変動範囲よりも大きな値14Aに設定されている。
従って、仮に外的要因によってバッテリ2の電圧が低下した場合、オルタネータ1は界磁電流を増加してその発電電流を増加させるが、その電流値が14Aを超えることはないのでこれに対応して吸気量が増量されることがなく、エンジンの出力が大きくなることもない。
ここで、マップは補正禁止手段を構成している。
【0027】
これにより、運転者に無用な不安を抱かせることが防止される。
【0028】
なお、電流値I0が小さすぎると上述の問題点を解決することができず、逆に大きすぎると吸気量の補正が必要な領域における補正をも禁止してしまうので、この点を勘案して適当な値を定めなければならない。
【0029】
また、エンジンの運転状態によってアイドルアップ、アイドルダウンを繰り返したりすることのないエンジンの制御装置を得ることもできる。
ここで、アイドルアップ、アイドルダウンとは、アイドリング時の目標回転数を必要に応じて変更するものである。
まず、アイドルアップ、アイドルダウンの判定をデューティ率で行う場合を説明しておく。図10において、デューティ率がα超えて大きくなるとアイドリングの目標回転数が高く設定され(アイドルアップ)、αを超えて小さくなると目標回転数が小さく設定される(アイドルダウン)。
今、図中Aの状態で運転されていたとする。この状態でA/C等の電気負荷4が投入されると界磁電流のデューティ率を大きくして、負荷の増量分を賄う(状態B)。このときデューティ率がαを超えて大きくなるのでアイドルアップが行われ回転数が高くなる。回転数が高くなると、界磁電流をそれほど多く流さなくても必要な電流を得ることができるのでデューティ率を小さくする(状態C)。このとき、デューティ率がαを超えて小さくなるのでアイドルダウンが行われる。このため、回転数が低くなるので、上記負荷の増量分を賄うために、デューティ率を大きくする(状態B)。
以後、エンジンは状態Bと状態Cとを繰り返し、アイドルアップ/アイドルダウンが繰り返されるわけである。
【0030】
そのため、ここでは、アイドルアップ/アイドルダウンの判定に電流値I2を用いている。
この場合、A/Cが投入されて電気負荷4が増加し、これを賄うために界磁電流のデューティ率を大きくして発電電流を増加する(状態B)。このときオルタネータの発電電流が所定値I2を超えて大きくなるのでアイドルアップが行われる。このアイドルアップにより、界磁電流のデューティ率を小さくしても電気負荷4の増加をまかなえる。よってデューティ率を小さくする(状態C)。
このとき、即ち、状態Bから状態Cへ移行する際、発電電流は一定であるので所定値I2を跨ぐことがない。
したがって、アイドルアップ/アイドルダウンを繰り返すことがない。
【0031】
上記アイドルアップ/アイドルダウンを繰り返すことがない場合の構成を図11に示す。図において、前出と同一符号を伏しているものは同一または相当部分を示す。
図11では、図1に比し電流値変動除去回路104が削除されるとともに、アイドルアップ判定回路108が追加されている。108は出力判定回路103で判定した発電電流値と予め定められた所定値I2とを比較して目標回転数を変更する目標回転数変更手段としてのアイドルアップ判定回路である。
【0032】
即ち、アイドルアップ判定回路108は、出力判定回路103で判定して発電電流値が所定値I2を超えて大きくなれば目標回転数を高く設定し直してアイドルアップを行うと共に、発電電流値が所定値I2を超えて小さくなれば目標回転数を低く設定し直してアイドルダウンを行う。
目標回転数制御手段107は、アイドルアップ判定回路で設定し直された目標回転数に制御すべく、実際のエンジン回転数と該目標回転数とからフィードバック吸気補正量を演算する。また、吸気補正量変換回路105は、出力判定回路103及びアイドルアップ判定回路108の出力を受け電気負荷量に対応して吸気量の補正量を演算する。
アクチュエータ制御回路106は、目標回転数制御回路107からのフィードバック吸気補正量を吸気補正量変換回路105の補正量で補正してアクチュエータ5を駆動する。
【0033】
上記構成によればアイドルアップ/アイドルダウンが繰り返されることが無く制御装置の劣化を防止することができる。
【0034】
なお、ここではアイドルアップを1段階としたが、アイドルアップの判定値を所定値I1、所定値I2及び所定値I3(I1<I2<I3)のように複数個用意し、アイドルアップを多段階に設定するようにしても良い。
また、更には、発電電流と比例的な関係でアイドルアップを行う無段連続制御としても良い。
このようにすれば、より高精度で無駄のないアイドルアップ制御が行える。
【0035】
また、図11では、電流値変動除去回路104が削除されているが、必要であれば付加しておいても良い。
また、実施例2のように吸気補正量変換回路105のマップを変更しても良い。
その構成を図12に示す。109は吸気補正量変換回路105のマップを図9の如く変更した吸気量補正回路である。
図12の回路の動作については前述と重複するので省略する。
このように構成すれば、前述の実施例1、2の作用効果を全て得ることができる。
【0036】
また、アイドルアップ、アイドルダウンが間欠負荷のオン/オフに応動して行われエンジンの回転が不安定になるという問題点を解決するために、フィルタ手段を備えてもよい。
前述の図11の構成によれば、アイドルアップ/アイドルダウンの繰り返しを防止することができたが、間欠負荷(ワイパー、ウインカー、ハザードライト、パッシングなど)の場合は、電気負荷量が変動するので所定値I2を跨いでしまいアイドルアップ/アイドルダウンを繰り返すことがある。
そこで、アイドルアップ判定回路では、間欠負荷に応動してアイドルアップ/アイドルダウンを繰り返すことのないようにフィルタ手段を設けている。
【0037】
図13にフィルタ手段を備えた場合のアイドルアップ判定回路の動作をフローチャートで示すとともに、図14にそのタイムチャートを示す。
このフローチャートは、一度アイドルアップを行うと、アイドルダウンの指令が所定時間T以上継続しない限りアイドルアップの状態を維持するというものである。
ステップS1では発電電流が判定値1(アイドリング回転数においてデューティ率90%のときの電流値)以上であるか否か判定する。間欠負荷の投入によって判定値1よりも発電電流が大きければステップS2に進み発電電流の立ち上がりに同期してアイドルアップを行う。
次に間欠負荷が立ち下がる。このときステップS1でNと判定されステップS3に進む。ステップS3では発電電流が判定値2(アイドリング回転数においてデューティ率70%のときの電流値)よりも小さい状態が所定時間T継続したか否かを判定する。この所定時間Tは、間欠負荷の周期よりも長い時間に設定されている。従って、間欠負荷が立ち下がって、発電電流が判定値2を下回ってもその状態が所定時間T以上継続することがないので、ステップS3ではNと判定され何もせず処理を終える。
やがて、間欠負荷がオフされると、発電電流が判定値2を下回った状態が所定時間T以上継続するためステップS3でYと判定され、所定時間T後にステップS4に進みアイドルダウンが行われる。
【0038】
これにより、間欠負荷をオンすると間欠負荷をオフするまではアイドルアップの状態が維持され、無用なアイドルアップ/アイドルダウンが防止される。
ここで、図13のフローチャートはフィルタ手段を構成している。
【0039】
また、フィルタ手段を図13のフローチャートに代えて、図15のフローチャートとしても良い。図15はアイドルアップ判定回路の動作を示すフローチャート、図16はそのタイムチャートである。図において、判定値1、判定値2及び所定時間Tは、図13のものと同値である。
図15のフローチャートは、間欠負荷に対してはアイドルアップを行わないように構成されている。
ステップS10では、発電電流が判定値1以上の状態が所定時間T以上継続したか否かを判定する。所定時間Tは間欠負荷の周期よりも長く設定されているのでこの場合Nと判定されステップS11に進む。ステップS11では発電電流が判定値2よりも小さいか否かが判定される。ステップS11において発電電流が判定値2よりも小さければステップS12でアイドルダウンが行われると共に、発電電流が判定値2以上であれば何もせず処理を終了する。
つぎに大きな電気負荷4、例えばA/C等が投入されたとする。このとき、発電電流は判定値1よりも大きくなると共にその状態が所定時間T以上に亘って継続する。ステップS10では、この状態が所定時間T継続したときYと判定してステップS13に進んでアイドルアップを行う。
【0040】
よって、アイドルアップ判定回路のフローチャートを、図13のフローチャートに代えて図15のフローチャートを採用した場合は、間欠負荷に対してはアイドルアップを行わないと共に、アイドルアップが必要なときには確実にアイドルアップを行うので、エンジンの回転数が無用に上昇することが無く、ひいては燃費を向上させることができる。
なお、上記フィルタ手段は、図12のアイドルアップ判定回路に適用することができる。そのようにすれば、前述の実施例1、2の作用効果を全て得ることができる。
【0041】
また、上記実施例では図2の如きオルタネータによって説明したが、図17のようにデューティ信号をフィールドコイルから直接取り出すオルタネータを使用しても良い。
また、これらに限らず、フィールドコイルのデューティ率が出力できるオルタネータであればその内部回路には拘わらず同様の作用効果が得られる。
【0042】
また、エンジンの吸気量を調整するアクチュエータは、ステッピングモータ、ソレノイドバルブあるいはリニアソレノイドバルブなどどのようなものを使用しても良い。
また、上記実施例では、スロットルバルブをバイパスするバイパス通路の吸気量を調整するものについて説明したが、これに限らず例えば、スロットルバルブを直接駆動して吸気量を調整するものについても同様に適用することができる。
【0043】
【発明の効果】
以上のように、この発明のエンジン制御装置によれば、発電電流検出手段の出力の変動を除去し、変動を除去した発電電流に基づきエンジンに吸入される吸気量の補正量を演算するので、デューティ率が変動することに起因して吸気の補正量が応動しエンジンの回転のハンチング、あるいはアクチュエータの寿命低下を引き起こすことを防止することができる。
また、発電電流の変動量が所定量以内のときは平滑化された発電電流を出力すると共に、発電電流の変動量が所定量よりも大きいときは検出された発電電流をそのまま出力するので、デューティ率の変動に起因するエンジン回転数のハンチングあるいはアクチュエータの寿命低下を防止するとともに、大きな電気負荷量の変動にも速やかに対処することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の実施例1の構成を示すブロック図である。
【図2】オルタネータの構成図である。
【図3】デューティ信号の一例を示す信号図である。
【図4】デューティ率と界磁電流との関係を示す特性図である。
【図5】界磁電流、オルタネータ回転数およびオルタネータ発電電流の関係を示す特性図である。
【図6】サンプリング周期毎のデューティ率を示すタイムチャートである。
【図7】電流値変動除去回路の動作を説明する動作説明図である。
【図8】電流値変動除去回路の動作を示すフローチャートである。
【図9】吸気補正量変動回路で使用されるマップの一例を示す特性図である。
【図10】アイドルアップ判定回路の動作を説明する動作説明図である。
【図11】この発明に関連した構成例を示すブロック図である。
【図12】この発明の実施例1に関連した構成を示すブロック図である。
【図13】この発明に関連した他の構成例でのアイドルアップ判定回路の動作を示すフローチャートである。
【図14】図13のフローチャートに対応するタイムチャートである。
【図15】図13に示したアイドルアップ判定回路の別な動作を示すフローチャートである。
【図16】図15のフローチャートに対応するタイムチャートである。
【図17】この発明に適用できるオルタネータの一例を示す構成図である。
【符号の説明】
1 オルタネータ、2 バッテリ、3 スイッチ、4 電気負荷、5 アクチュエータ、100 コントローラ、101 デューティ率判定回路、102 回転数判定回路、103 出力判定回路、104 電流値変動除去回路、105 吸気補正量変換回路、106 アクチュエータ制御回路、107 目標回転数制御回路、108 アイドルアップ判定回路、109 吸気補正量変換回路。
Claims (1)
- エンジンにより回転駆動されて発電する発電機と、
前記発電機の発電電流を検出する発電電流検出手段と、
前記発電電流検出手段の出力の変動を除去する電流値変動除去手段と、
前記電流値変動除去手段の出力に基づき前記エンジンに吸入される吸気量の補正量を演算する補正量演算手段と、
前記エンジンの情報に基づき前記エンジンの目標回転数を設定するとともに、前記エンジンの回転数を前記目標回転数に制御すべく前記エンジンに吸入される吸気量を演算する目標回転数制御手段と、
前記目標回転数制御手段及び前記補正量演算手段の出力に基づき前記エンジンに吸入される吸気量を調節する調節手段とを備え、
前記電流値変動除去手段は、
前記発電電流検出手段で検出された発電電流を平滑化する平滑化手段と、
前記検出された発電電流と前記平滑化手段で平滑化された発電電流とを比較して前記発電電流の変動量が所定量以内にあるか否かを判定する変動量判定手段とを含み、
前記発電電流の変動量が前記所定量以内のときは前記平滑化された発電電流を出力するとともに、
前記発電電流の変動量が前記所定量よりも大きいときは前記検出された発電電流を出力することを特徴とするエンジンの制御装置。
Priority Applications (2)
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Applications Claiming Priority (1)
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Publications (2)
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JP (1) | JP3592767B2 (ja) |
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