JP3772352B2 - エンジンの制御装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、オルタネータの負荷の増大時にその発電電圧を徐々に増大させる徐励手段と、オルタネータの負荷の増大に応じてエンジンの吸入空気量を増大させる空気量制御手段と、エンジンの始動後に吸入空気量を一時的に増大させる始動後制御手段と、この始動後制御手段により増大される吸入空気量の制御値を各種条件に応じて設定する制御値設定手段とを備え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、例えば特開平２−１８４３００号公報に示されるように、オルタネータにより充電される車載バッテリの電圧が設定値未満の場合に、オルタネータの界磁コイルに流す界磁電流を増大させて発電電圧を上昇させることにより、上記車載バッテリの充電量を増大させるように構成されたオルタネータ制御装置において、バッテリ電圧が設定値を超える場合に、界磁電流を減少させて発電電圧を低下させることにより、車載バッテリの充電量を減少させてバッテリ電圧を目標電圧に制御するようにしたものが知られている。
【０００３】
そして上記オルタネータ制御装置は、電気負荷の増大時に界磁電流の変化を緩やかに制御してオルタネータの発電電圧を徐々に増大させることにより、駆動トルクの急変を防止してエンジン回転数の急激な変化を抑制し、これによって特にエンジンのアイドル回転数を安定させるように構成されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上記のように電気負荷の増大時にオルタネータの発電電圧を徐々に増大させるように構成した場合には、図３（ａ）の実線に示すように、エンジンの始動後にエンジン回転数が最大となった時点Ａから一旦エンジン回転数が低下した後に、再度エンジン回転数が上昇する再吹き上がり現象が生じ易く、運転者に違和感が与えられるとともに、エンジンのアイドル回転数を安定させることができないという問題がある。
【０００５】
すなわち、エンジンの始動後には、エンジンの作動状態を安定させるとともに、運転者にエンジンが始動したことを感知させるため、図３（ｂ）に示すように、エンジンの吸入空気量を一時的に増大させた後、この吸入空気量を徐々に減衰させてエンジン回転数をアイドル回転数に一致させるように構成されている。
【０００６】
これに対して上記オルタネータの最大負荷は、エンジンの始動後に一定時間が経過した時点で発生するため、この最大負荷の発生時点から徐々にオルタネータの発電電圧を増大させるように制御すると、始動後にエンジン回転数が最大値となった時点Ａから、さらに所定時間が経過した時点Ｂにおいて、図３（ｃ）の実線に示すように、オルタネータの発電電流が最大となり、これに応じてエンジン回転数の再吹き上がり現象が生じて運転者に違和感が与えられるという問題があった。
【０００７】
本発明は、上記問題点を解決するためになされたものであり、エンジンの始動後にエンジン回転数が一旦低下した後に、再度エンジン回転数が上昇する再吹き上がり現象が生じるのを防止することを目的としている。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
請求項１に係る発明は、オルタネータの負荷の増大時にその発電電圧を徐々に増大させる徐励手段と、オルタネータの負荷の増大に応じてエンジンの吸入空気量を増大させる空気量制御手段と、エンジンの始動後に吸入空気量を一時的に増大させる始動後制御手段と、この始動後制御手段により増大される吸入空気量の制御値を各種条件に基づいて設定する制御値設定手段と、エンジン始動後にオルタネータが最大発電電圧となる時期が、上記始動後制御手段により増大される吸入空気量に応じてエンジン回転数が最大値となる時期よりも時間的に早くなるように上記徐励手段の作動状態を制限する作動制限手段とを設けたものである。
【０００９】
請求項２に係る発明は、請求項１記載のエンジンの制御装置において、制御値設定手段により設定された吸入空気量の制御値に基づいて徐励手段の作動制限状態を変更するように構成したものである。
【００１０】
請求項３に係る発明は、上記請求項１または２記載のエンジンの制御装置において、エンジンの冷却水温を検出する水温検出手段を設け、始動後制御手段により増大される吸入空気量の制御値を上記水温検出手段の検出値に基づいて変更するように構成したものである。
【００１１】
請求項４に係る発明は、上記請求項１〜３のいずれか記載のエンジンの制御装置において、エンジンの始動後に、所定時間に亘って徐励手段の作動を禁止するように構成したものである。
【００１２】
請求項５に係る発明は、上記請求項１〜４のいずれかに記載のエンジンの制御装置において、エンジンの冷却水温を検出する水温検出手段を設け、この水温検出手段によって検出された冷却水温が予め設定された基準温度以上であることが確認された場合にのみ、徐励手段の作動状態を制限するように構成したものである。
【００１５】
【作用】
上記請求項１記載の発明によれば、エンジンの始動後に、徐励手段の作動状態が制限される結果、オルタネータの負荷の増大時にその発電電圧が迅速に増大され、これによって始動後におけるオルタネータの最大発電電圧の発生時期が、上記始動後制御手段による吸入空気量の増大に応じてエンジン回転数が最大値となる時期よりも時間的に早くなるように制御されることにより、始動後にエンジン回転数の再吹き上がり現象が生じることが防止されることになる。
【００１６】
上記請求項２記載の発明によれば、制御値設定手段により設定された吸入空気増量値の初期値が小さいとともに、その減衰値が大きい場合には、徐励手段の作動制限時期を長くし、あるいは徐励度合を小さくする等により、上記徐励手段の作動制限状態が変更され、これによって徐励手段により増大されるオルタネータの最大発電電圧の発生時期が、上記始動後制御手段による吸入空気量の増大に応じてエンジン回転数が最大値となる時期よりも時間的に早くなるように、確実に制御されることになる。
【００１７】
上記請求項３記載の発明によれば、水温検出手段によって検出されたエンジンの冷却水温が低い場合には、制御値設定手段により吸入空気増量値の初期値が大きな値に設定されるとともに、吸入空気増量値の減衰値が小さな値に設定され、始動後にエンジンに吸入される空気量が多くなってエンジン回転数が最大値となる時期が遅く設定されることになる。
【００１８】
上記請求項４記載の発明によれば、エンジン始動後に、徐励手段の作動が禁止されることにより、オルタネータの負荷の増大時にその発電電圧が極めて迅速に増大されることになる。
【００１９】
上記請求項５記載の発明によれば、エンジンの冷却水温が高い温間始動後に徐励手段の作動状態が制限されることにより、オルタネータの負荷の増大時にその発電電圧が迅速に増大されることになる。
【００２２】
【実施例】
図１は本発明に係るエンジンの制御装置の実施例を示している。このエンジンの制御装置には、エンジン本体１に吸入空気を供給する吸気通路２と、エンジン本体１から導出された排気ガスを排出する排気通路３と、エンジン本体１のクランク軸によって駆動されるオルタネータ４と、スタータ５およびヘッドランプ６等の電気負荷に電力を供給するバッテリ７と、エンジン本体１の冷却水温を検出する温度センサからなる水温検出手段８とが設けられている。
【００２３】
また、上記吸気通路２にはＩＳＣ（アイドルスピードコントロール）バルブ９を有するバイパス通路１０が設けられている。このＩＳＣバルブ９および上記オルタネータ４は、エンジンコントロールユニット（ＥＣＵ）１１によってその作動状態が制御されるよう構成されている。
【００２４】
上記エンジンコントロールユニット１１には、図２に示すように、エンジンの始動後に、エンジンの作動状態を安定させるとともに、運転者に始動感を与えるために吸入空気量を一時的に増大させる始動後制御手段１２と、上記エンジンの始動後に始動後制御手段１２により増大される吸入空気量の制御値を設定する制御値設定手段１３と、上記オルタネータ４の負荷の増大に応じてエンジンの吸入空気量を増大させる空気量制御手段１４とが設けられている。
【００２５】
上記始動後制御手段１２は、スタータ５の作動状態を示す出力信号等に応じてエンジンが始動後の状態にあることが確認された場合に、上記制御値設定手段１３で設定された制御値に応じ、上記ＩＳＣバルブ９の開度を調節してエンジン本体１に供給される吸入空気量を一時的に増大させる制御信号を上記制御値設定手段１３を介して上記空気量制御手段１４に出力するように構成されている。
【００２６】
上記制御値設定手段１３は、図３（ｂ）示すように、エンジンの始動後に吸入空気量を一時的に増大させるために設定される吸入空気増量値Ｇｓｗの初期値と、その減衰値とからなる制御値をエンジンの冷却水温に応じて設定するように構成されている。すなわち、図４（ａ）に示すように、冷却水温Ｗｔに応じて予め設定されたグラフから吸入空気増量値Ｇｓｗの初期値を読み出すことにより、エンジンの冷却水温が低いほど上記吸入空気増量値Ｇｓｗの初期値が大きな値に設定されるようになっている。また、図４（ｂ）に示すように、冷却水温Ｗｔに応じて予め設定されたグラフから吸入空気増量値Ｇｓｗの減衰値を読み出すことにより、エンジンの冷却水温が低いほど上記吸入空気増量値Ｇｓｗの減衰値が小さな値に設定されるようになっている。
【００２７】
また、上記エンジンコントロールユニット１１には、後述するようにオルタネータ４の負荷の増大時にその発電電圧を徐々に増大させるようにオルタネータ４の作動状態を制御する徐励手段１５と、エンジンの始動後に、上記徐励手段１５の作動を制限する作動制限手段１６とが設けられている。
【００２８】
上記作動制限手段１６は、エンジンの始動後に、所定時間に亘って上記徐励手段１５の作動を禁止するとともに、図３（ｃ）の破線に示すように、エンジンの始動後にオルタネータ４の発電電流が最大値となる時期Ｂ´、つまりオルタネータ４の最大発電電圧の発生時期が、上記始動後制御手段１２による吸入空気量の増大に応じてエンジン回転数Ｎｅが最大値となる時期Ａよりも早くなるように、上記制御値設定手段１３において設定された制御値に基づいて上記徐励手段１５の作動禁止時間を変更するように構成されている。
【００２９】
すなわち、上記制御値設定手段１３によって設定された吸入空気増量値Ｇｓｗの初期値が大きく、かつその減衰値が小さい程、つまりエンジンの冷却水温が低く、エンジン始動後における吸入空気の増大量が多い程、上記徐励手段１５の作動を禁止する作動禁止時間を長くし、これによってエンジンの始動後にオルタネータ４の発電電流が最大値となる時期Ｂ´が、上記エンジン回転数Ｎｅが最大値となる時期Ａよりも早くなるようにしている。
【００３０】
上記オルタネータ４および徐励手段１５の具体的構成を図５に基づいて説明する。上記オルタネータ４は、３相の電機子コイル４ａと、９個の整流用ダイオードＤ１〜Ｄ９と、界磁コイル４ｂとを有している。また、上記図５において、１７は上記徐励手段１５を有するオルタネータ４のコントローラ、１８はオルタネータ４をバッテリ７に接続するハーネス、１９はイグニッションキーである。
【００３１】
上記コントローラ１７には、オルタネータ４の界磁コイル４ｂへの導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を有する制御用ユニット２０とを有している。この制御用ユニット２０のＡ／Ｄ端子２０ａには、オルタネータ４の整流ダイオードＤ７〜Ｄ９を経て内部出力電圧信号Ｖｔが入力され、Ａ／Ｄ端子２０ｂには、バッテリ７の端子電圧Ｖｓが入力されている。そして、上記Ａ／Ｄ端子２０ｂによってバッテリ７の端子電圧Ｖｓを検出するバッテリ電圧検出手段２１が構成されている。
【００３２】
また、上記制御用ユニット２０のＡ／Ｄ端子２０ｃには、エンジンの吸気温度を検出する吸気温度検出手段２２の検出信号が入力され、ＰＷＭ端子２０ｄには、上記制御トランジスタＴｒ１のベースが接続され、ＰＯ端子２０ｅには、車室内に配設された警告ランプ２３を点灯制御するトランジスタＴｒ２のベースが接続されている。
【００３３】
そして、上記コントローラ１７は、上記吸気温度検出手段２２の検出信号に基づいてバッテリ７の電解液の温度を推定し、この推定値に基づいてバッテリ７の目標電圧Ｖｒｅｇを設定する目標電圧設定機能と、上記目標電圧Ｖｒｅｇからバッテリ３の端子電圧Ｖｓを減算する減算機能と、オルタネータ４の目標発電電流を比例−積分制御により設定する目標発電電流設定機能と、上記減算により得た電圧偏差ΔＶ（＝Ｖｒｅｇ−Ｖｓ）および比例定数Ｋｐ、線分定数Ｋｉに基づいて目標電流ｉａを算出して設定する目標電流設定機能とを有している。
【００３４】
また、上記コントローラ１７は、上記目標電流ｉａとオルタネータ４の回転数に対応するエンジン回転数Ｎｅの検出値とに基づき、予め設定されたマップから上記目標電流ｉａおよびエンジン回転数Ｎｅに対応する目標磁界電流ｉｆを演算する目標磁界電流演算機能と、上記目標磁界電流ｉｆに対して界磁コイル４ｂのインダクタンスの起因する界磁電流の変化遅れを補償する一次進み補正を行なって制御界磁電流ｉｆｃを演算する制御界磁電流演算機能とを有している。
【００３５】
さらに、コントローラ１７は、上記制御界磁電流ｉｆｃに応じた制御デューティ率ｆｄｕｔｙを上記トランジスタＴｒ１のベースに出力する制御デューティ演算機能と、上記目標発電電流ｉａに基づいてエンジンのアイドル回転数を電気負荷５，６の作動時に補正するアイドル回転補正機能とを有している。
【００３６】
上記エンジンコントロールユニット１１によって実行される制御動作を、図６に示すフローチャートに基づいて説明する。上記制御動作がスタートすると、まずステップＳ１において、上記各検出手段の検出信号を入力した後、ステップＳ２において、エンジンの冷却水温Ｗｔが予め設定された基準温度Ｔよりも高いか否かを判別することにより、エンジンが温間運転状態にあるか否かを判定する。そして、上記ステップＳ２でＮＯと判定され、エンジンが冷間運転状態にあることが確認された場合には、始動後の吸入空気量が十分に多く、始動後にエンジン回転数の再吹き上がり現象が生じる可能性が低いため、そのままリターンする。
【００３７】
また、上記ステップＳ２でＹＥＳと判定され、エンジンが温間運転状態にあることが確認された場合には、ステップＳ３において、エンジンが無負荷の運転状態にあるか否かを判定するとともに、ステップＳ４において、エンジンが始動ゾーンにあるか否かを判定することにより、現時点がエンジンの始動後の状態にあるか否かを判別する。そして、ステップＳ３もしくはステップＳ４のいずれかにおいてＮＯと判定され、現時点がエンジンの始動後の状態にないことが確認された場合には、上記エンジン回転数Ｎｅの再吹き上がり現象を抑制する制御を実行する必要がないので、そのままリターンする。
【００３８】
また、上記ステップＳ３およびステップＳ４の両方でＹＥＳと判定された場合には、ステップＳ５において、上記制御値設定手段１３の出力信号に応じ、上記徐励手段１５の作動を禁止する作動禁止時間ｔを、上記吸入空気増量値Ｇｓｗの初期値およびその減衰値に対応させて設定した後、ステップＳ６において、上記作動制限手段１６により徐励手段１５の作動を禁止する。
【００３９】
次いで、ステップＳ７において、上記作動禁止時間ｔが経過したか否かを判定し、この作動禁止時間ｔが経過するまで、上記徐励手段１５の作動禁止状態を維持する。そして、上記ステップＳ７でＹＥＳと判定され、作動禁止時間ｔが経過したことが確認された時点で、ステップＳ８において、上記徐励手段１５によるオルタネータ４の徐励制御を開始する。
【００４０】
次に、上記オルタネータ４の制御動作を、図７に示すフローチャートに基づいて説明する。上記制御動作がスタートすると、まずステップＳ１１において、バッテリ電圧Ｖｓの検出値を入力するとともに、ステップＳ１２において、吸気温度の検出信号を入力する。次いで、ステップＳ１３において、上記吸気温度に基づいてバッテリ７の目標電圧Ｖｒｅｇを設定した後、ステップＳ１４において、上記目標電圧Ｖｒｅｇとバッテリ電圧Ｖｓとの偏差ΔＶを演算する。
【００４１】
その後、ステップＳ１５において、上記偏差ΔＶに応じて図８（ａ），（ｂ）に示す制御ゲインテーブルから比例制御ゲインｉａｐおよび積分制御ゲインｉａｉをそれぞれ読み出す。上記制御ゲインテーブルは、上記電気負荷５，６の作動開始時または作動停止時にバッテリ７の目標電圧Ｖｒｅｇが吸気温度の変化に応じて変更、設定される際等のオルタネータ４の負荷変動時に、オルタネータ４の発電電圧が徐々に変化するように、上記各制御ゲインｉａｐ，ｉａｉがそれぞれ小さな値に設定されるとともに、その変化率が小さな値に設定されている。
【００４２】
また、上記図８（ａ）に示す比例制御ゲインテーブルでは、電圧偏差ΔＶの正領域と負領域とにおいて、上記偏差ΔＶの変化に対する比例制御ゲインｉａｐの変化率がそれぞれ等しくなるように設定され、上記図８（ｂ）に示す積分制御ゲインテーブルでは、上記偏差ΔＶの変化に対する積分制御ゲインｉａｉの変化率が電圧偏差ΔＶの正領域に比べて負領域の方が大きくなるように設定されている。
【００４３】
そして、ステップＳ１６において、上記各制御ゲインｉａｐ，ｉａｉに基づいてオルタネータ４の目標発電電流ｉａを演算する。また、ステップＳ１７において、エンジン回転数Ｎｅの検出値を入力した後、ステップＳ１８において、エンジン回転数Ｎｅおよび上記発電電流ｉａに対応して予め設定された発電特性マップから、界磁電流ｉｆｔを読み出す。
【００４４】
次いで、ステップＳ１９において、オルタネータ４の界磁コイル１ｂのインダクタンスの存在に起因する界磁電流の変化遅れを補償するための一次進み補正を上記界磁電流ｉｆｔに施すことにより、制御界磁電流ｉｆｃを演算した後、ステップＳ２０において、上記制御界磁電流ｉｆｃに対応するトランジスタＴｒ１のデューティ率ｆｄｕｔｙを、予め設定されたテーブルから読み出し、このデューティ率ｆｄｕｔｙに応じてトランジスタＴｒ１をデューティ制御することにより、上記オルタネータ４の発電電圧を制御する。
【００４５】
上記のように徐励手段１５によりオルタネータ４の負荷の増大時にその発電電圧を徐々に増大させるとともに、空気量制御手段１４によりオルタネータの負荷の増大に応じてエンジンの吸入空気量を増大させるように構成したため、電気負荷の急変時にオルタネータ４の駆動トルクが急変することを効果的に防止しつつ、上記電気負荷に応じてエンジンの作動状態を制御して必要な駆動トルクを得ることができる。
【００４６】
また、始動後制御手段１２によりエンジンの始動後に吸入空気量を一時的に増大させるように構成したため、エンジンの始動後における吸入空気量を上記始動後制御手段１２により適正に制御してエンジンの作動状態を安定させることができるとともに、運転者にエンジンが始動されたことを感知させることができる。
【００４７】
そして、エンジンの始動後に、作動制限手段１６により上記徐励手段１５の作動を所定時間に亘って禁止することにより、図３（ｃ）の破線に示すように、エンジンの始動後にオルタネータ４の発電電流が最大値となる時期Ｂ´が、上記始動後制御手段１２による吸入空気量の増大に応じてエンジン回転数Ｎｅが最大値となる時点Ａよりも早くなるように構成したため、エンジンの始動後にエンジン回転数Ｎｅが一旦低下した後、再度上昇するという再吹き上がり現象の発生を効果的に防止することができる。
【００４８】
すなわち、エンジンの始動後にオルタネータ４の発電電圧を徐々に変化させる徐励制御が上記徐励手段１５によって実行された場合には、図３（ｃ）の実線に示すように、エンジンの始動後にオルタネータ４の負荷が最大値となった時点から、所定時間が経過した時点Ｂにおいて、オルタネータ４の最大発電電流が発生する。
【００４９】
したがって、何らの対策も講じなければ、上記エンジン回転数Ｎｅが最大値となる時点Ａから一旦、エンジン回転数Ｎｅが低下した後、再度エンジン回転数Ｎｅが上昇するエンジン回転数Ｎｅの再吹き上がり現象が生じることになるが、上記のようにエンジンの始動後に、上記徐励手段１５の作動を所定時間に亘って禁止するように構成した場合には、エンジン始動後にオルタネータ４の負荷の増大時にその発電電圧を迅速に増大させ、オルタネータ４が最大発電電流となる時期Ｂ´を早めることができるため、これによって上記エンジン回転数Ｎｅの再吹き上がり現象が生じるのを効果的に防止することができる。
【００５０】
また、上記制御値設定手段１３により設定されたエンジン始動後における吸入空気量の制御値に基づいて上記作動制限手段１６による徐励手段１５の作動制限状態を変更し、吸入空気増量値Ｇｓｗの初期値が小さいとともに、その減衰値が大きい場合に、上記徐励手段１５の作動制限時間を長くするようにした上記構成によると、吸入空気の増大量が少ない場合におけるエンジン回転数Ｎｅの再吹き上がり現象の発生を確実に防止することができる。
【００５１】
そして、上記吸入空気増量値Ｇｓｗの初期値が大きいとともに、その減衰値が小さく、吸入空気の増大量が大きい場合には、上記エンジン回転数Ｎｅの再吹き上がり現象が生じにくいので、上記徐励手段１５の作動制限時間を短くすることにより、オルタネータ４の発電電圧が急変することを防止し、エンジン回転数Ｎｅを効果的に安定させることができる。
【００５２】
また、上記のように水温検出手段８の検出値に基づいて上記制御値設定手段１３により設定される吸入空気量の制御値を変更するように構成した場合には、始動後に増大される吸入空気量をエンジンの冷却水温に応じて適正に調節することができる。すなわち、上記冷却水温が低い冷間始動時には、エンジンの作動状態が安定しにくいため、上記吸入空気増量値Ｇｓｗの初期値を大きくするとともに、その減衰値を小さくして吸入空気量を多く設定することにより、エンジンの作動状態を効果的に安定させることができる。
【００５３】
これに対して上記冷却水温が高い温間始動時には、エンジンの作動状態が安定し易いため、上記吸入空気増量値Ｇｓｗの初期値を小さくするとともに、その減衰値を大きくして吸入空気量を少なく設定することにより、エンジンの始動後に、必要以上に多くの空気がエンジンに供給されてエンジン回転数Ｎｅが急激に上昇するのを防止することができる。なお、上記制御値設定手段１３により設定される吸入空気量の制御値を、吸気温度検出手段２２の検出値に基づいて変更するように構成してもよい。
【００５４】
なお、上記実施例では、エンジンの始動後に、徐励手段１５によるオルタネータ４の徐励制御を所定時間に亘り禁止するように構成した例について説明したが、この構成に代えて上記徐励手段１５によるオルタネータ４の除励度合を低減させることにより、エンジンの始動後にオルタネータ４が最大発電電圧となる時期を早め、これによって上記エンジン回転数Ｎｅの再吹き上がり現象を防止するように構成してもよい。
【００５５】
さらに、上記制御値設定手段１３により設定された吸入空気量の制御値に基づいてオルタネータ４の除励度合を変更するように構成することにより、吸入空気の増大量が少ない温間始動時に、エンジン回転数Ｎｅの再吹き上がり現象の発生を確実に防止しつつ、吸入空気の増大量の多い冷間始動時に、オルタネータ４の発電電圧が急変することを防止してエンジン回転数Ｎｅを効果的に安定させることができる。
【００５６】
また、上記のように冷却水温検出手段８によって検出されたエンジンの冷却水温Ｗｔが予め設定された基準値Ｔ以上であることが確認された温間始動時にのみ、上記作動制限手段１６によって徐励手段１５の作動を制限するように構成した場合には、吸入空気量が多くエンジン回転数Ｎｅの再吹き上がり現象が生じにくい冷間始動時に、上記徐励手段１５の作動が制限されることによるオルタネータ４の発電電圧の急変を防止することができる。しかも、吸入空気量が少なく、エンジン回転数Ｎｅの再吹き上がり現象が生じ易い温間始動時に、上記徐励手段１５の作動を制限することにより、エンジン回転数Ｎｅの再吹き上がり現象が生じるのを確実に防止することができる。
【００５７】
また、上記実施例では、オルタネータ４の負荷の変化時に、その発電電圧を徐励手段１５によって徐々に変化させる場合に、その負荷の増大時と減少時とで発電電圧の変化速度を変更し、負荷の減少時に上記発電電圧の変化速度を大きく設定したため、オルタネータ４の負荷の増大時における駆動トルクの急変を防止することができるとともに、アイドル回転数の安定化を確保しつつ、オルタネータ４の負荷の減少時における過電流の発生を防止してバッテリや給電系の信頼性を向上させることができる。
【００５８】
図９は、本発明に係るエンジンの制御装置の別の実施例を示している。このエンジンの制御装置には、上記始動後制御手段１２、制御値設定手段１３、空気量制御手段１４および徐励手段１５に加えて、エンジン回転数の変化状態を検出する回転数検出手段２４と、このエンジン回転数検出手段２４によってエンジン回転数が上昇傾向にあることが確認された場合に、エンジン回転数Ｎｅを低下させる方向に吸入空気量を補正する空気量補正手段２５とが設けられている。
【００５９】
そして、上記エンジンの制御装置は、エンジン始動後に、空気量補正手段２５によってエンジン回転数の上昇方向への変化を抑制するように吸入空気量を補正し、これによって上記エンジン回転数Ｎｅの再吹き上がり現象が生じるのを防止するように構成されている。
【００６０】
すなわち、図１０に示すように、ステップＳ３１において、各検出手段の検出信号を入力した後、ステップＳ３２において、現在エンジンが始動中であるか否を判定し、ＹＥＳと判定された場合には、ステップＳ３３において、吸入空気の始動制御量が設定されるとともに、ステップＳ３４において、上記始動制御量に対応する制御信号が上記ＩＳＣバルブ９に出力される。
【００６１】
そして、ステップＳ３２においてＮＯと判定され、エンジンが始動中でないことが確認された場合には、ステップＳ３５において、エンジンがアイドル回転状態にあるか否かが判定される。この判定結果がＮＯである場合には、ステップＳ３６において、通常時における吸入空気の固定制御量が設定された後、上記ステップＳ３４に移行する。
【００６２】
また、上記ステップＳ３５においてＹＥＳと判定され、エンジンがアイドル回転状態であることが確認された場合には、ステップＳ３７において、エンジンのアイドル目標回転数Ｎ0が演算される。このアイドル目標回転数Ｎ0の演算は、予め設定されたエンジンの冷却水温とアイドル目標回転数Ｎ0との間の関係を示す関係式に基づいて行われる。
【００６３】
次いで、ステップＳ３８において、エンジン回転数Ｎｅを上記アイドル目標回転数Ｎ0に一致させるために必要とされるバイパス通路１０を通る吸気空気の基本制御量ＧＢが演算される。その後、ステップＳ３９において、上記現時点が、上記ステップＳ３５の判定結果がＹＥＳからＮＯに変わった始動直後であるか否かを判定し、ＮＯと判定された場合には、ステップＳ４０において、エンジン始動後における吸入空気増量値Ｇｓｗの初期値を上記図４（ａ）のグラフに示す関係式に基づいて設定する。
【００６４】
また、ステップＳ４１において、上記吸入空気増量値Ｇｓｗの減衰値を図４（ｂ）のグラフに示す関係式に基づいて設定する。なお、上記ステップＳ３９にＮＯと判定された場合には、上記吸入空気増量値Ｇｓｗの初期値および減衰値が既に設定されているため、直接下記のステップＳ４２に移行する。
【００６５】
そして、ステップＳ４２において、上記吸入空気増量値Ｇｓｗが０未満であるか否かが判定され、ＹＥＳと判定された場合には、ステップＳ４３において、上記吸入空気増量値Ｇｓｗを０に設定した後、ステップＳ４４において、基本制御量ＧＢのフィードバック（Ｆ／Ｂ）補正値ＧＦＢが演算される。次いでステップＳ４５において、電気負荷量等に応じたその他の補正が行われるとともに、ステップＳ４６において最終的な制御量、つまりバイパス通路３を通る最終通気量が設定された後、上記ステップＳ３４に移行する。
【００６６】
また、上記ステップＳ４２でＮＯと判定され、上記吸入空気増量値Ｇｓｗが０以上であることが確認された場合には、ステップＳ４７において、エンジンの始動後に吸入空気量を吸入空気増量値Ｇｓｗの初期値に基づいて増大させた後、上記吸入空気増量値Ｇｓｗの減衰値に基づいて吸入空気量を減衰させる制御を実行する。そして、ステップＳ４８において、上記回転数検出手段２４の検出値に基づいてエンジン回転数の変化率ΔＮｅを演算する。
【００６７】
次いで、ステップＳ４９において、上記エンジン回転数の変化率ΔＮｅが０よりも大きいか否か、つまりエンジン回転数Ｎｅが上昇傾向にあるか否かを判定し、ＹＥＳと判定された場合には、ステップＳ５０において、上記エンジン回転数Ｎｅを低下させる方向に補正するための減量制御量を上記変化率ΔＮｅに基づいて設定する。すなわち、上記変化率ΔＮｅの絶対値が大きい場合には、上記減量制御量を大きな値に設定し、また上記変化率ΔＮｅの絶対値が小さい場合には、上記減量制御量を小さな値に設定した後、上記ステップＳ４５に移行する。
【００６８】
また、上記ステップＳ４９でＮＯと判定され、エンジン回転数Ｎｅが上昇傾向にないことが確認された場合には、エンジン回転数Ｎｅを低下する方向に補正する必要がないので、ステップＳ５１において、上記減量制御量を０に設定した後、上記ステップＳ４５に移行する。
【００６９】
このようにエンジンの始動後に回転数検出手段２４の検出値に基づいてエンジン回転数Ｎｅが上昇傾向にあることが確認された場合に、空気量補正手段２５によってエンジン回転数Ｎｅを低下させる方向に吸入空気量を補正するように構成したため、エンジンの始動後に、上記徐励手段１５によってオルタネータ４の徐励制御が実行されることに起因したエンジン回転数Ｎｅの再吹き上がり現象の発生を確実に防止することができる。
【００７０】
また、上記のようにエンジン回転数Ｎｅを低下させる方向に補正するための減量制御量を上記エンジン回転数の変化率ΔＮｅに基づいて変更するように構成した場合には、エンジンの始動後にエンジン回転数Ｎｅが必要以上に低下することを抑制しつつ、上記エンジン回転数Ｎｅの再吹き上がり現象の発生を確実に防止できるという利点がある。
【００７１】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１に係る発明は、オルタネータの負荷の増大時にその発電電圧を徐々に増大させる徐励手段と、オルタネータの負荷の増大に応じてエンジンの吸入空気量を増大させる空気量制御手段と、エンジンの始動後に吸入空気量を一時的に増大させる始動後制御手段と、この始動後制御手段により増大される吸入空気量の制御値を各種条件に基づいて設定する制御値設定手段とを備えたエンジンの制御装置において、エンジン始動後にオルタネータが最大発電電圧となる時期が、上記始動後制御手段により増大される吸入空気量に応じてエンジン回転数が最大値となる時期よりも時間的に早くなるように上記徐励手段の作動状態を作動制限手段によって制限するように構成したため、エンジンの始動後にエンジン回転数が一旦低下した後、再度上昇するという再吹き上がり現象の発生を効果的に防止することができる。
【００７２】
請求項２に係る発明は、制御値設定手段により設定された吸入空気量の制御値に基づいて徐励手段の作動制限状態を変更し、吸入空気増量値の初期値が小さいとともに、その減衰値が大きい場合に、上記徐励手段の作動制限時間を長くし、あるいはその除励度合を小さくするように構成したため、吸入空気の増大量が少ない場合におけるエンジン回転数の再吹き上がり現象の発生を確実に防止することができる。また、上記吸入空気増量値の初期値が大きいとともに、その減衰値が小さい場合、つまり吸入空気の増大量が大きいためにエンジン回転数の再吹き上がり現象が生じにくい場合に、上記徐励手段の作動制限時間を短くし、あるいはその除励度合を大きくすることにより、オルタネータの負荷の増大に応じて発電電圧が急変することを防止し、エンジン回転数を効果的に安定させることができる。
【００７３】
請求項３に係る発明は、水温検出手段の検出値に基づいて制御値設定手段により設定される吸入空気量の制御値を変更するように構成したため、上記冷却水温が低くエンジンが始動しにくい冷間始動時に、上記吸入空気増量値の初期値を大きくするとともに、その減衰値を小さくして吸入空気量を多く設定することにより、エンジンの作動状態を効果的に安定させることができる。また、上記冷却水温が高くエンジンが始動し易い温間始動時には、上記吸入空気増量値の初期値を小さくするとともに、その減衰値を大きくして吸入空気量を少なく設定することにより、必要以上に多くの吸入空気がエンジンに供給されてエンジン回転数が急激に上昇するのを防止することができる。
【００７４】
請求項４に係る発明は、エンジンの始動後に、徐励手段の作動を所定時間に亘って禁止するように構成したため、エンジン始動後にオルタネータの負荷の増大時にその発電電圧を迅速に増大させ、オルタネータが最大発電電圧となる時期を効果的に早めることができ、これによって上記エンジン回転数の再吹き上がり現象が生じることを確実に防止することができる。
【００７５】
請求項５に係る発明は、冷却水温検出手段によって検出されたエンジンの冷却水温が予め設定された基準値上であることが確認された温間始動時にのみ、上記徐励手段の作動を制限するように構成したため、吸入空気量が多く上記エンジン回転数の再吹き上がり現象が生じにくい冷間始動時に、上記徐励手段の作動が制限されることによるオルタネータの発電電圧の急変を防止しつつ、上記温間始動時にエンジン回転数の再吹き上がり現象が生じることを確実に防止できるという利点がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るエンジンの制御装置の実施例を示す説明図である。
【図２】エンジンの制御装置の要部を示すブロック図である。
【図３】（ａ）はエンジン回転数の変化状態を示すグラフ、（ｂ）吸入空気増量値の変化状態を示すグラフ、（ｃ）はオルタネータ電流の変化状態を示すグラフである。
【図４】（ａ）は吸入空気増量値の初期値と冷却水温との対応関係を示すグラフ、（ｂ）は吸入空気増量値の減衰値と冷却水温との対応関係を示すグラフである。
【図５】オルタネータおよびそのコントローラの具体的構成を示す電気回路図である。
【図６】本発明に係るエンジンの制御装置の制御動作を示すフローチャートである。
【図７】オルタネータの制御動作を示すフローチャートである。
【図８】（ａ）は比例制御ゲインテーブルを示すグラフ、（ｂ）積分制御ゲインテーブルを示すグラフである。
【図９】本発明に係るエンジンの制御装置の別の実施例を示すブロック図である。
【図１０】図９に示すエンジンの制御装置の制御動作を示すフローチャートである。
【符号の説明】
１ エンジン本体
４ オルタネータ
８ 水温検出手段
１２ 始動後制御手段
１３ 制御値設定手段
１４ 空気量制御手段
１５ 徐励手段
１６ 作動制限手段
２４ 回転数検出手段
２５ 空気量補正手段
【産業上の利用分野】
本発明は、オルタネータの負荷の増大時にその発電電圧を徐々に増大させる徐励手段と、オルタネータの負荷の増大に応じてエンジンの吸入空気量を増大させる空気量制御手段と、エンジンの始動後に吸入空気量を一時的に増大させる始動後制御手段と、この始動後制御手段により増大される吸入空気量の制御値を各種条件に応じて設定する制御値設定手段とを備え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、例えば特開平２−１８４３００号公報に示されるように、オルタネータにより充電される車載バッテリの電圧が設定値未満の場合に、オルタネータの界磁コイルに流す界磁電流を増大させて発電電圧を上昇させることにより、上記車載バッテリの充電量を増大させるように構成されたオルタネータ制御装置において、バッテリ電圧が設定値を超える場合に、界磁電流を減少させて発電電圧を低下させることにより、車載バッテリの充電量を減少させてバッテリ電圧を目標電圧に制御するようにしたものが知られている。
【０００３】
そして上記オルタネータ制御装置は、電気負荷の増大時に界磁電流の変化を緩やかに制御してオルタネータの発電電圧を徐々に増大させることにより、駆動トルクの急変を防止してエンジン回転数の急激な変化を抑制し、これによって特にエンジンのアイドル回転数を安定させるように構成されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上記のように電気負荷の増大時にオルタネータの発電電圧を徐々に増大させるように構成した場合には、図３（ａ）の実線に示すように、エンジンの始動後にエンジン回転数が最大となった時点Ａから一旦エンジン回転数が低下した後に、再度エンジン回転数が上昇する再吹き上がり現象が生じ易く、運転者に違和感が与えられるとともに、エンジンのアイドル回転数を安定させることができないという問題がある。
【０００５】
すなわち、エンジンの始動後には、エンジンの作動状態を安定させるとともに、運転者にエンジンが始動したことを感知させるため、図３（ｂ）に示すように、エンジンの吸入空気量を一時的に増大させた後、この吸入空気量を徐々に減衰させてエンジン回転数をアイドル回転数に一致させるように構成されている。
【０００６】
これに対して上記オルタネータの最大負荷は、エンジンの始動後に一定時間が経過した時点で発生するため、この最大負荷の発生時点から徐々にオルタネータの発電電圧を増大させるように制御すると、始動後にエンジン回転数が最大値となった時点Ａから、さらに所定時間が経過した時点Ｂにおいて、図３（ｃ）の実線に示すように、オルタネータの発電電流が最大となり、これに応じてエンジン回転数の再吹き上がり現象が生じて運転者に違和感が与えられるという問題があった。
【０００７】
本発明は、上記問題点を解決するためになされたものであり、エンジンの始動後にエンジン回転数が一旦低下した後に、再度エンジン回転数が上昇する再吹き上がり現象が生じるのを防止することを目的としている。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
請求項１に係る発明は、オルタネータの負荷の増大時にその発電電圧を徐々に増大させる徐励手段と、オルタネータの負荷の増大に応じてエンジンの吸入空気量を増大させる空気量制御手段と、エンジンの始動後に吸入空気量を一時的に増大させる始動後制御手段と、この始動後制御手段により増大される吸入空気量の制御値を各種条件に基づいて設定する制御値設定手段と、エンジン始動後にオルタネータが最大発電電圧となる時期が、上記始動後制御手段により増大される吸入空気量に応じてエンジン回転数が最大値となる時期よりも時間的に早くなるように上記徐励手段の作動状態を制限する作動制限手段とを設けたものである。
【０００９】
請求項２に係る発明は、請求項１記載のエンジンの制御装置において、制御値設定手段により設定された吸入空気量の制御値に基づいて徐励手段の作動制限状態を変更するように構成したものである。
【００１０】
請求項３に係る発明は、上記請求項１または２記載のエンジンの制御装置において、エンジンの冷却水温を検出する水温検出手段を設け、始動後制御手段により増大される吸入空気量の制御値を上記水温検出手段の検出値に基づいて変更するように構成したものである。
【００１１】
請求項４に係る発明は、上記請求項１〜３のいずれか記載のエンジンの制御装置において、エンジンの始動後に、所定時間に亘って徐励手段の作動を禁止するように構成したものである。
【００１２】
請求項５に係る発明は、上記請求項１〜４のいずれかに記載のエンジンの制御装置において、エンジンの冷却水温を検出する水温検出手段を設け、この水温検出手段によって検出された冷却水温が予め設定された基準温度以上であることが確認された場合にのみ、徐励手段の作動状態を制限するように構成したものである。
【００１５】
【作用】
上記請求項１記載の発明によれば、エンジンの始動後に、徐励手段の作動状態が制限される結果、オルタネータの負荷の増大時にその発電電圧が迅速に増大され、これによって始動後におけるオルタネータの最大発電電圧の発生時期が、上記始動後制御手段による吸入空気量の増大に応じてエンジン回転数が最大値となる時期よりも時間的に早くなるように制御されることにより、始動後にエンジン回転数の再吹き上がり現象が生じることが防止されることになる。
【００１６】
上記請求項２記載の発明によれば、制御値設定手段により設定された吸入空気増量値の初期値が小さいとともに、その減衰値が大きい場合には、徐励手段の作動制限時期を長くし、あるいは徐励度合を小さくする等により、上記徐励手段の作動制限状態が変更され、これによって徐励手段により増大されるオルタネータの最大発電電圧の発生時期が、上記始動後制御手段による吸入空気量の増大に応じてエンジン回転数が最大値となる時期よりも時間的に早くなるように、確実に制御されることになる。
【００１７】
上記請求項３記載の発明によれば、水温検出手段によって検出されたエンジンの冷却水温が低い場合には、制御値設定手段により吸入空気増量値の初期値が大きな値に設定されるとともに、吸入空気増量値の減衰値が小さな値に設定され、始動後にエンジンに吸入される空気量が多くなってエンジン回転数が最大値となる時期が遅く設定されることになる。
【００１８】
上記請求項４記載の発明によれば、エンジン始動後に、徐励手段の作動が禁止されることにより、オルタネータの負荷の増大時にその発電電圧が極めて迅速に増大されることになる。
【００１９】
上記請求項５記載の発明によれば、エンジンの冷却水温が高い温間始動後に徐励手段の作動状態が制限されることにより、オルタネータの負荷の増大時にその発電電圧が迅速に増大されることになる。
【００２２】
【実施例】
図１は本発明に係るエンジンの制御装置の実施例を示している。このエンジンの制御装置には、エンジン本体１に吸入空気を供給する吸気通路２と、エンジン本体１から導出された排気ガスを排出する排気通路３と、エンジン本体１のクランク軸によって駆動されるオルタネータ４と、スタータ５およびヘッドランプ６等の電気負荷に電力を供給するバッテリ７と、エンジン本体１の冷却水温を検出する温度センサからなる水温検出手段８とが設けられている。
【００２３】
また、上記吸気通路２にはＩＳＣ（アイドルスピードコントロール）バルブ９を有するバイパス通路１０が設けられている。このＩＳＣバルブ９および上記オルタネータ４は、エンジンコントロールユニット（ＥＣＵ）１１によってその作動状態が制御されるよう構成されている。
【００２４】
上記エンジンコントロールユニット１１には、図２に示すように、エンジンの始動後に、エンジンの作動状態を安定させるとともに、運転者に始動感を与えるために吸入空気量を一時的に増大させる始動後制御手段１２と、上記エンジンの始動後に始動後制御手段１２により増大される吸入空気量の制御値を設定する制御値設定手段１３と、上記オルタネータ４の負荷の増大に応じてエンジンの吸入空気量を増大させる空気量制御手段１４とが設けられている。
【００２５】
上記始動後制御手段１２は、スタータ５の作動状態を示す出力信号等に応じてエンジンが始動後の状態にあることが確認された場合に、上記制御値設定手段１３で設定された制御値に応じ、上記ＩＳＣバルブ９の開度を調節してエンジン本体１に供給される吸入空気量を一時的に増大させる制御信号を上記制御値設定手段１３を介して上記空気量制御手段１４に出力するように構成されている。
【００２６】
上記制御値設定手段１３は、図３（ｂ）示すように、エンジンの始動後に吸入空気量を一時的に増大させるために設定される吸入空気増量値Ｇｓｗの初期値と、その減衰値とからなる制御値をエンジンの冷却水温に応じて設定するように構成されている。すなわち、図４（ａ）に示すように、冷却水温Ｗｔに応じて予め設定されたグラフから吸入空気増量値Ｇｓｗの初期値を読み出すことにより、エンジンの冷却水温が低いほど上記吸入空気増量値Ｇｓｗの初期値が大きな値に設定されるようになっている。また、図４（ｂ）に示すように、冷却水温Ｗｔに応じて予め設定されたグラフから吸入空気増量値Ｇｓｗの減衰値を読み出すことにより、エンジンの冷却水温が低いほど上記吸入空気増量値Ｇｓｗの減衰値が小さな値に設定されるようになっている。
【００２７】
また、上記エンジンコントロールユニット１１には、後述するようにオルタネータ４の負荷の増大時にその発電電圧を徐々に増大させるようにオルタネータ４の作動状態を制御する徐励手段１５と、エンジンの始動後に、上記徐励手段１５の作動を制限する作動制限手段１６とが設けられている。
【００２８】
上記作動制限手段１６は、エンジンの始動後に、所定時間に亘って上記徐励手段１５の作動を禁止するとともに、図３（ｃ）の破線に示すように、エンジンの始動後にオルタネータ４の発電電流が最大値となる時期Ｂ´、つまりオルタネータ４の最大発電電圧の発生時期が、上記始動後制御手段１２による吸入空気量の増大に応じてエンジン回転数Ｎｅが最大値となる時期Ａよりも早くなるように、上記制御値設定手段１３において設定された制御値に基づいて上記徐励手段１５の作動禁止時間を変更するように構成されている。
【００２９】
すなわち、上記制御値設定手段１３によって設定された吸入空気増量値Ｇｓｗの初期値が大きく、かつその減衰値が小さい程、つまりエンジンの冷却水温が低く、エンジン始動後における吸入空気の増大量が多い程、上記徐励手段１５の作動を禁止する作動禁止時間を長くし、これによってエンジンの始動後にオルタネータ４の発電電流が最大値となる時期Ｂ´が、上記エンジン回転数Ｎｅが最大値となる時期Ａよりも早くなるようにしている。
【００３０】
上記オルタネータ４および徐励手段１５の具体的構成を図５に基づいて説明する。上記オルタネータ４は、３相の電機子コイル４ａと、９個の整流用ダイオードＤ１〜Ｄ９と、界磁コイル４ｂとを有している。また、上記図５において、１７は上記徐励手段１５を有するオルタネータ４のコントローラ、１８はオルタネータ４をバッテリ７に接続するハーネス、１９はイグニッションキーである。
【００３１】
上記コントローラ１７には、オルタネータ４の界磁コイル４ｂへの導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を有する制御用ユニット２０とを有している。この制御用ユニット２０のＡ／Ｄ端子２０ａには、オルタネータ４の整流ダイオードＤ７〜Ｄ９を経て内部出力電圧信号Ｖｔが入力され、Ａ／Ｄ端子２０ｂには、バッテリ７の端子電圧Ｖｓが入力されている。そして、上記Ａ／Ｄ端子２０ｂによってバッテリ７の端子電圧Ｖｓを検出するバッテリ電圧検出手段２１が構成されている。
【００３２】
また、上記制御用ユニット２０のＡ／Ｄ端子２０ｃには、エンジンの吸気温度を検出する吸気温度検出手段２２の検出信号が入力され、ＰＷＭ端子２０ｄには、上記制御トランジスタＴｒ１のベースが接続され、ＰＯ端子２０ｅには、車室内に配設された警告ランプ２３を点灯制御するトランジスタＴｒ２のベースが接続されている。
【００３３】
そして、上記コントローラ１７は、上記吸気温度検出手段２２の検出信号に基づいてバッテリ７の電解液の温度を推定し、この推定値に基づいてバッテリ７の目標電圧Ｖｒｅｇを設定する目標電圧設定機能と、上記目標電圧Ｖｒｅｇからバッテリ３の端子電圧Ｖｓを減算する減算機能と、オルタネータ４の目標発電電流を比例−積分制御により設定する目標発電電流設定機能と、上記減算により得た電圧偏差ΔＶ（＝Ｖｒｅｇ−Ｖｓ）および比例定数Ｋｐ、線分定数Ｋｉに基づいて目標電流ｉａを算出して設定する目標電流設定機能とを有している。
【００３４】
また、上記コントローラ１７は、上記目標電流ｉａとオルタネータ４の回転数に対応するエンジン回転数Ｎｅの検出値とに基づき、予め設定されたマップから上記目標電流ｉａおよびエンジン回転数Ｎｅに対応する目標磁界電流ｉｆを演算する目標磁界電流演算機能と、上記目標磁界電流ｉｆに対して界磁コイル４ｂのインダクタンスの起因する界磁電流の変化遅れを補償する一次進み補正を行なって制御界磁電流ｉｆｃを演算する制御界磁電流演算機能とを有している。
【００３５】
さらに、コントローラ１７は、上記制御界磁電流ｉｆｃに応じた制御デューティ率ｆｄｕｔｙを上記トランジスタＴｒ１のベースに出力する制御デューティ演算機能と、上記目標発電電流ｉａに基づいてエンジンのアイドル回転数を電気負荷５，６の作動時に補正するアイドル回転補正機能とを有している。
【００３６】
上記エンジンコントロールユニット１１によって実行される制御動作を、図６に示すフローチャートに基づいて説明する。上記制御動作がスタートすると、まずステップＳ１において、上記各検出手段の検出信号を入力した後、ステップＳ２において、エンジンの冷却水温Ｗｔが予め設定された基準温度Ｔよりも高いか否かを判別することにより、エンジンが温間運転状態にあるか否かを判定する。そして、上記ステップＳ２でＮＯと判定され、エンジンが冷間運転状態にあることが確認された場合には、始動後の吸入空気量が十分に多く、始動後にエンジン回転数の再吹き上がり現象が生じる可能性が低いため、そのままリターンする。
【００３７】
また、上記ステップＳ２でＹＥＳと判定され、エンジンが温間運転状態にあることが確認された場合には、ステップＳ３において、エンジンが無負荷の運転状態にあるか否かを判定するとともに、ステップＳ４において、エンジンが始動ゾーンにあるか否かを判定することにより、現時点がエンジンの始動後の状態にあるか否かを判別する。そして、ステップＳ３もしくはステップＳ４のいずれかにおいてＮＯと判定され、現時点がエンジンの始動後の状態にないことが確認された場合には、上記エンジン回転数Ｎｅの再吹き上がり現象を抑制する制御を実行する必要がないので、そのままリターンする。
【００３８】
また、上記ステップＳ３およびステップＳ４の両方でＹＥＳと判定された場合には、ステップＳ５において、上記制御値設定手段１３の出力信号に応じ、上記徐励手段１５の作動を禁止する作動禁止時間ｔを、上記吸入空気増量値Ｇｓｗの初期値およびその減衰値に対応させて設定した後、ステップＳ６において、上記作動制限手段１６により徐励手段１５の作動を禁止する。
【００３９】
次いで、ステップＳ７において、上記作動禁止時間ｔが経過したか否かを判定し、この作動禁止時間ｔが経過するまで、上記徐励手段１５の作動禁止状態を維持する。そして、上記ステップＳ７でＹＥＳと判定され、作動禁止時間ｔが経過したことが確認された時点で、ステップＳ８において、上記徐励手段１５によるオルタネータ４の徐励制御を開始する。
【００４０】
次に、上記オルタネータ４の制御動作を、図７に示すフローチャートに基づいて説明する。上記制御動作がスタートすると、まずステップＳ１１において、バッテリ電圧Ｖｓの検出値を入力するとともに、ステップＳ１２において、吸気温度の検出信号を入力する。次いで、ステップＳ１３において、上記吸気温度に基づいてバッテリ７の目標電圧Ｖｒｅｇを設定した後、ステップＳ１４において、上記目標電圧Ｖｒｅｇとバッテリ電圧Ｖｓとの偏差ΔＶを演算する。
【００４１】
その後、ステップＳ１５において、上記偏差ΔＶに応じて図８（ａ），（ｂ）に示す制御ゲインテーブルから比例制御ゲインｉａｐおよび積分制御ゲインｉａｉをそれぞれ読み出す。上記制御ゲインテーブルは、上記電気負荷５，６の作動開始時または作動停止時にバッテリ７の目標電圧Ｖｒｅｇが吸気温度の変化に応じて変更、設定される際等のオルタネータ４の負荷変動時に、オルタネータ４の発電電圧が徐々に変化するように、上記各制御ゲインｉａｐ，ｉａｉがそれぞれ小さな値に設定されるとともに、その変化率が小さな値に設定されている。
【００４２】
また、上記図８（ａ）に示す比例制御ゲインテーブルでは、電圧偏差ΔＶの正領域と負領域とにおいて、上記偏差ΔＶの変化に対する比例制御ゲインｉａｐの変化率がそれぞれ等しくなるように設定され、上記図８（ｂ）に示す積分制御ゲインテーブルでは、上記偏差ΔＶの変化に対する積分制御ゲインｉａｉの変化率が電圧偏差ΔＶの正領域に比べて負領域の方が大きくなるように設定されている。
【００４３】
そして、ステップＳ１６において、上記各制御ゲインｉａｐ，ｉａｉに基づいてオルタネータ４の目標発電電流ｉａを演算する。また、ステップＳ１７において、エンジン回転数Ｎｅの検出値を入力した後、ステップＳ１８において、エンジン回転数Ｎｅおよび上記発電電流ｉａに対応して予め設定された発電特性マップから、界磁電流ｉｆｔを読み出す。
【００４４】
次いで、ステップＳ１９において、オルタネータ４の界磁コイル１ｂのインダクタンスの存在に起因する界磁電流の変化遅れを補償するための一次進み補正を上記界磁電流ｉｆｔに施すことにより、制御界磁電流ｉｆｃを演算した後、ステップＳ２０において、上記制御界磁電流ｉｆｃに対応するトランジスタＴｒ１のデューティ率ｆｄｕｔｙを、予め設定されたテーブルから読み出し、このデューティ率ｆｄｕｔｙに応じてトランジスタＴｒ１をデューティ制御することにより、上記オルタネータ４の発電電圧を制御する。
【００４５】
上記のように徐励手段１５によりオルタネータ４の負荷の増大時にその発電電圧を徐々に増大させるとともに、空気量制御手段１４によりオルタネータの負荷の増大に応じてエンジンの吸入空気量を増大させるように構成したため、電気負荷の急変時にオルタネータ４の駆動トルクが急変することを効果的に防止しつつ、上記電気負荷に応じてエンジンの作動状態を制御して必要な駆動トルクを得ることができる。
【００４６】
また、始動後制御手段１２によりエンジンの始動後に吸入空気量を一時的に増大させるように構成したため、エンジンの始動後における吸入空気量を上記始動後制御手段１２により適正に制御してエンジンの作動状態を安定させることができるとともに、運転者にエンジンが始動されたことを感知させることができる。
【００４７】
そして、エンジンの始動後に、作動制限手段１６により上記徐励手段１５の作動を所定時間に亘って禁止することにより、図３（ｃ）の破線に示すように、エンジンの始動後にオルタネータ４の発電電流が最大値となる時期Ｂ´が、上記始動後制御手段１２による吸入空気量の増大に応じてエンジン回転数Ｎｅが最大値となる時点Ａよりも早くなるように構成したため、エンジンの始動後にエンジン回転数Ｎｅが一旦低下した後、再度上昇するという再吹き上がり現象の発生を効果的に防止することができる。
【００４８】
すなわち、エンジンの始動後にオルタネータ４の発電電圧を徐々に変化させる徐励制御が上記徐励手段１５によって実行された場合には、図３（ｃ）の実線に示すように、エンジンの始動後にオルタネータ４の負荷が最大値となった時点から、所定時間が経過した時点Ｂにおいて、オルタネータ４の最大発電電流が発生する。
【００４９】
したがって、何らの対策も講じなければ、上記エンジン回転数Ｎｅが最大値となる時点Ａから一旦、エンジン回転数Ｎｅが低下した後、再度エンジン回転数Ｎｅが上昇するエンジン回転数Ｎｅの再吹き上がり現象が生じることになるが、上記のようにエンジンの始動後に、上記徐励手段１５の作動を所定時間に亘って禁止するように構成した場合には、エンジン始動後にオルタネータ４の負荷の増大時にその発電電圧を迅速に増大させ、オルタネータ４が最大発電電流となる時期Ｂ´を早めることができるため、これによって上記エンジン回転数Ｎｅの再吹き上がり現象が生じるのを効果的に防止することができる。
【００５０】
また、上記制御値設定手段１３により設定されたエンジン始動後における吸入空気量の制御値に基づいて上記作動制限手段１６による徐励手段１５の作動制限状態を変更し、吸入空気増量値Ｇｓｗの初期値が小さいとともに、その減衰値が大きい場合に、上記徐励手段１５の作動制限時間を長くするようにした上記構成によると、吸入空気の増大量が少ない場合におけるエンジン回転数Ｎｅの再吹き上がり現象の発生を確実に防止することができる。
【００５１】
そして、上記吸入空気増量値Ｇｓｗの初期値が大きいとともに、その減衰値が小さく、吸入空気の増大量が大きい場合には、上記エンジン回転数Ｎｅの再吹き上がり現象が生じにくいので、上記徐励手段１５の作動制限時間を短くすることにより、オルタネータ４の発電電圧が急変することを防止し、エンジン回転数Ｎｅを効果的に安定させることができる。
【００５２】
また、上記のように水温検出手段８の検出値に基づいて上記制御値設定手段１３により設定される吸入空気量の制御値を変更するように構成した場合には、始動後に増大される吸入空気量をエンジンの冷却水温に応じて適正に調節することができる。すなわち、上記冷却水温が低い冷間始動時には、エンジンの作動状態が安定しにくいため、上記吸入空気増量値Ｇｓｗの初期値を大きくするとともに、その減衰値を小さくして吸入空気量を多く設定することにより、エンジンの作動状態を効果的に安定させることができる。
【００５３】
これに対して上記冷却水温が高い温間始動時には、エンジンの作動状態が安定し易いため、上記吸入空気増量値Ｇｓｗの初期値を小さくするとともに、その減衰値を大きくして吸入空気量を少なく設定することにより、エンジンの始動後に、必要以上に多くの空気がエンジンに供給されてエンジン回転数Ｎｅが急激に上昇するのを防止することができる。なお、上記制御値設定手段１３により設定される吸入空気量の制御値を、吸気温度検出手段２２の検出値に基づいて変更するように構成してもよい。
【００５４】
なお、上記実施例では、エンジンの始動後に、徐励手段１５によるオルタネータ４の徐励制御を所定時間に亘り禁止するように構成した例について説明したが、この構成に代えて上記徐励手段１５によるオルタネータ４の除励度合を低減させることにより、エンジンの始動後にオルタネータ４が最大発電電圧となる時期を早め、これによって上記エンジン回転数Ｎｅの再吹き上がり現象を防止するように構成してもよい。
【００５５】
さらに、上記制御値設定手段１３により設定された吸入空気量の制御値に基づいてオルタネータ４の除励度合を変更するように構成することにより、吸入空気の増大量が少ない温間始動時に、エンジン回転数Ｎｅの再吹き上がり現象の発生を確実に防止しつつ、吸入空気の増大量の多い冷間始動時に、オルタネータ４の発電電圧が急変することを防止してエンジン回転数Ｎｅを効果的に安定させることができる。
【００５６】
また、上記のように冷却水温検出手段８によって検出されたエンジンの冷却水温Ｗｔが予め設定された基準値Ｔ以上であることが確認された温間始動時にのみ、上記作動制限手段１６によって徐励手段１５の作動を制限するように構成した場合には、吸入空気量が多くエンジン回転数Ｎｅの再吹き上がり現象が生じにくい冷間始動時に、上記徐励手段１５の作動が制限されることによるオルタネータ４の発電電圧の急変を防止することができる。しかも、吸入空気量が少なく、エンジン回転数Ｎｅの再吹き上がり現象が生じ易い温間始動時に、上記徐励手段１５の作動を制限することにより、エンジン回転数Ｎｅの再吹き上がり現象が生じるのを確実に防止することができる。
【００５７】
また、上記実施例では、オルタネータ４の負荷の変化時に、その発電電圧を徐励手段１５によって徐々に変化させる場合に、その負荷の増大時と減少時とで発電電圧の変化速度を変更し、負荷の減少時に上記発電電圧の変化速度を大きく設定したため、オルタネータ４の負荷の増大時における駆動トルクの急変を防止することができるとともに、アイドル回転数の安定化を確保しつつ、オルタネータ４の負荷の減少時における過電流の発生を防止してバッテリや給電系の信頼性を向上させることができる。
【００５８】
図９は、本発明に係るエンジンの制御装置の別の実施例を示している。このエンジンの制御装置には、上記始動後制御手段１２、制御値設定手段１３、空気量制御手段１４および徐励手段１５に加えて、エンジン回転数の変化状態を検出する回転数検出手段２４と、このエンジン回転数検出手段２４によってエンジン回転数が上昇傾向にあることが確認された場合に、エンジン回転数Ｎｅを低下させる方向に吸入空気量を補正する空気量補正手段２５とが設けられている。
【００５９】
そして、上記エンジンの制御装置は、エンジン始動後に、空気量補正手段２５によってエンジン回転数の上昇方向への変化を抑制するように吸入空気量を補正し、これによって上記エンジン回転数Ｎｅの再吹き上がり現象が生じるのを防止するように構成されている。
【００６０】
すなわち、図１０に示すように、ステップＳ３１において、各検出手段の検出信号を入力した後、ステップＳ３２において、現在エンジンが始動中であるか否を判定し、ＹＥＳと判定された場合には、ステップＳ３３において、吸入空気の始動制御量が設定されるとともに、ステップＳ３４において、上記始動制御量に対応する制御信号が上記ＩＳＣバルブ９に出力される。
【００６１】
そして、ステップＳ３２においてＮＯと判定され、エンジンが始動中でないことが確認された場合には、ステップＳ３５において、エンジンがアイドル回転状態にあるか否かが判定される。この判定結果がＮＯである場合には、ステップＳ３６において、通常時における吸入空気の固定制御量が設定された後、上記ステップＳ３４に移行する。
【００６２】
また、上記ステップＳ３５においてＹＥＳと判定され、エンジンがアイドル回転状態であることが確認された場合には、ステップＳ３７において、エンジンのアイドル目標回転数Ｎ0が演算される。このアイドル目標回転数Ｎ0の演算は、予め設定されたエンジンの冷却水温とアイドル目標回転数Ｎ0との間の関係を示す関係式に基づいて行われる。
【００６３】
次いで、ステップＳ３８において、エンジン回転数Ｎｅを上記アイドル目標回転数Ｎ0に一致させるために必要とされるバイパス通路１０を通る吸気空気の基本制御量ＧＢが演算される。その後、ステップＳ３９において、上記現時点が、上記ステップＳ３５の判定結果がＹＥＳからＮＯに変わった始動直後であるか否かを判定し、ＮＯと判定された場合には、ステップＳ４０において、エンジン始動後における吸入空気増量値Ｇｓｗの初期値を上記図４（ａ）のグラフに示す関係式に基づいて設定する。
【００６４】
また、ステップＳ４１において、上記吸入空気増量値Ｇｓｗの減衰値を図４（ｂ）のグラフに示す関係式に基づいて設定する。なお、上記ステップＳ３９にＮＯと判定された場合には、上記吸入空気増量値Ｇｓｗの初期値および減衰値が既に設定されているため、直接下記のステップＳ４２に移行する。
【００６５】
そして、ステップＳ４２において、上記吸入空気増量値Ｇｓｗが０未満であるか否かが判定され、ＹＥＳと判定された場合には、ステップＳ４３において、上記吸入空気増量値Ｇｓｗを０に設定した後、ステップＳ４４において、基本制御量ＧＢのフィードバック（Ｆ／Ｂ）補正値ＧＦＢが演算される。次いでステップＳ４５において、電気負荷量等に応じたその他の補正が行われるとともに、ステップＳ４６において最終的な制御量、つまりバイパス通路３を通る最終通気量が設定された後、上記ステップＳ３４に移行する。
【００６６】
また、上記ステップＳ４２でＮＯと判定され、上記吸入空気増量値Ｇｓｗが０以上であることが確認された場合には、ステップＳ４７において、エンジンの始動後に吸入空気量を吸入空気増量値Ｇｓｗの初期値に基づいて増大させた後、上記吸入空気増量値Ｇｓｗの減衰値に基づいて吸入空気量を減衰させる制御を実行する。そして、ステップＳ４８において、上記回転数検出手段２４の検出値に基づいてエンジン回転数の変化率ΔＮｅを演算する。
【００６７】
次いで、ステップＳ４９において、上記エンジン回転数の変化率ΔＮｅが０よりも大きいか否か、つまりエンジン回転数Ｎｅが上昇傾向にあるか否かを判定し、ＹＥＳと判定された場合には、ステップＳ５０において、上記エンジン回転数Ｎｅを低下させる方向に補正するための減量制御量を上記変化率ΔＮｅに基づいて設定する。すなわち、上記変化率ΔＮｅの絶対値が大きい場合には、上記減量制御量を大きな値に設定し、また上記変化率ΔＮｅの絶対値が小さい場合には、上記減量制御量を小さな値に設定した後、上記ステップＳ４５に移行する。
【００６８】
また、上記ステップＳ４９でＮＯと判定され、エンジン回転数Ｎｅが上昇傾向にないことが確認された場合には、エンジン回転数Ｎｅを低下する方向に補正する必要がないので、ステップＳ５１において、上記減量制御量を０に設定した後、上記ステップＳ４５に移行する。
【００６９】
このようにエンジンの始動後に回転数検出手段２４の検出値に基づいてエンジン回転数Ｎｅが上昇傾向にあることが確認された場合に、空気量補正手段２５によってエンジン回転数Ｎｅを低下させる方向に吸入空気量を補正するように構成したため、エンジンの始動後に、上記徐励手段１５によってオルタネータ４の徐励制御が実行されることに起因したエンジン回転数Ｎｅの再吹き上がり現象の発生を確実に防止することができる。
【００７０】
また、上記のようにエンジン回転数Ｎｅを低下させる方向に補正するための減量制御量を上記エンジン回転数の変化率ΔＮｅに基づいて変更するように構成した場合には、エンジンの始動後にエンジン回転数Ｎｅが必要以上に低下することを抑制しつつ、上記エンジン回転数Ｎｅの再吹き上がり現象の発生を確実に防止できるという利点がある。
【００７１】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１に係る発明は、オルタネータの負荷の増大時にその発電電圧を徐々に増大させる徐励手段と、オルタネータの負荷の増大に応じてエンジンの吸入空気量を増大させる空気量制御手段と、エンジンの始動後に吸入空気量を一時的に増大させる始動後制御手段と、この始動後制御手段により増大される吸入空気量の制御値を各種条件に基づいて設定する制御値設定手段とを備えたエンジンの制御装置において、エンジン始動後にオルタネータが最大発電電圧となる時期が、上記始動後制御手段により増大される吸入空気量に応じてエンジン回転数が最大値となる時期よりも時間的に早くなるように上記徐励手段の作動状態を作動制限手段によって制限するように構成したため、エンジンの始動後にエンジン回転数が一旦低下した後、再度上昇するという再吹き上がり現象の発生を効果的に防止することができる。
【００７２】
請求項２に係る発明は、制御値設定手段により設定された吸入空気量の制御値に基づいて徐励手段の作動制限状態を変更し、吸入空気増量値の初期値が小さいとともに、その減衰値が大きい場合に、上記徐励手段の作動制限時間を長くし、あるいはその除励度合を小さくするように構成したため、吸入空気の増大量が少ない場合におけるエンジン回転数の再吹き上がり現象の発生を確実に防止することができる。また、上記吸入空気増量値の初期値が大きいとともに、その減衰値が小さい場合、つまり吸入空気の増大量が大きいためにエンジン回転数の再吹き上がり現象が生じにくい場合に、上記徐励手段の作動制限時間を短くし、あるいはその除励度合を大きくすることにより、オルタネータの負荷の増大に応じて発電電圧が急変することを防止し、エンジン回転数を効果的に安定させることができる。
【００７３】
請求項３に係る発明は、水温検出手段の検出値に基づいて制御値設定手段により設定される吸入空気量の制御値を変更するように構成したため、上記冷却水温が低くエンジンが始動しにくい冷間始動時に、上記吸入空気増量値の初期値を大きくするとともに、その減衰値を小さくして吸入空気量を多く設定することにより、エンジンの作動状態を効果的に安定させることができる。また、上記冷却水温が高くエンジンが始動し易い温間始動時には、上記吸入空気増量値の初期値を小さくするとともに、その減衰値を大きくして吸入空気量を少なく設定することにより、必要以上に多くの吸入空気がエンジンに供給されてエンジン回転数が急激に上昇するのを防止することができる。
【００７４】
請求項４に係る発明は、エンジンの始動後に、徐励手段の作動を所定時間に亘って禁止するように構成したため、エンジン始動後にオルタネータの負荷の増大時にその発電電圧を迅速に増大させ、オルタネータが最大発電電圧となる時期を効果的に早めることができ、これによって上記エンジン回転数の再吹き上がり現象が生じることを確実に防止することができる。
【００７５】
請求項５に係る発明は、冷却水温検出手段によって検出されたエンジンの冷却水温が予め設定された基準値上であることが確認された温間始動時にのみ、上記徐励手段の作動を制限するように構成したため、吸入空気量が多く上記エンジン回転数の再吹き上がり現象が生じにくい冷間始動時に、上記徐励手段の作動が制限されることによるオルタネータの発電電圧の急変を防止しつつ、上記温間始動時にエンジン回転数の再吹き上がり現象が生じることを確実に防止できるという利点がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るエンジンの制御装置の実施例を示す説明図である。
【図２】エンジンの制御装置の要部を示すブロック図である。
【図３】（ａ）はエンジン回転数の変化状態を示すグラフ、（ｂ）吸入空気増量値の変化状態を示すグラフ、（ｃ）はオルタネータ電流の変化状態を示すグラフである。
【図４】（ａ）は吸入空気増量値の初期値と冷却水温との対応関係を示すグラフ、（ｂ）は吸入空気増量値の減衰値と冷却水温との対応関係を示すグラフである。
【図５】オルタネータおよびそのコントローラの具体的構成を示す電気回路図である。
【図６】本発明に係るエンジンの制御装置の制御動作を示すフローチャートである。
【図７】オルタネータの制御動作を示すフローチャートである。
【図８】（ａ）は比例制御ゲインテーブルを示すグラフ、（ｂ）積分制御ゲインテーブルを示すグラフである。
【図９】本発明に係るエンジンの制御装置の別の実施例を示すブロック図である。
【図１０】図９に示すエンジンの制御装置の制御動作を示すフローチャートである。
【符号の説明】
１ エンジン本体
４ オルタネータ
８ 水温検出手段
１２ 始動後制御手段
１３ 制御値設定手段
１４ 空気量制御手段
１５ 徐励手段
１６ 作動制限手段
２４ 回転数検出手段
２５ 空気量補正手段
Claims (5)
- オルタネータの負荷の増大時にその発電電圧を徐々に増大させる徐励手段と、オルタネータの負荷の増大に応じてエンジンの吸入空気量を増大させる空気量制御手段と、エンジンの始動後に吸入空気量を一時的に増大させる始動後制御手段と、この始動後制御手段により増大される吸入空気量の制御値を各種条件に基づいて設定する制御値設定手段と、エンジン始動後にオルタネータが最大発電電圧となる時期が、上記始動後制御手段により増大される吸入空気量に応じてエンジン回転数が最大値となる時期よりも時間的に早くなるように上記徐励手段の作動状態を制限する作動制限手段とを設けたことを特徴とするエンジンの制御装置。
- 制御値設定手段により設定された吸入空気量の制御値に基づいて徐励手段の作動制限状態を変更するように構成したことを特徴とする請求項１記載のエンジンの制御装置。
- エンジンの冷却水温を検出する水温検出手段を設け、制御値設定手段により設定される吸入空気量の制御値を上記水温検出手段の検出値に基づいて変更するように構成したことを特徴とする請求項１または２記載のエンジンの制御装置。
- エンジンの始動後に、所定時間に亘って徐励手段の作動を禁止するように構成したことを特徴とする請求項１〜３のいずれか記載のエンジンの制御装置。
- エンジンの冷却水温を検出する水温検出手段を設け、この水温検出手段によって検出された冷却水温が予め設定された基準温度以上であることが確認された場合にのみ、徐励手段の作動状態を制限するように構成したことを特徴とする請求項１〜４のいずれか記載のエンジンの制御装置。
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