JP4948364B2 - エンジン補機の制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、エンジン補機の制御装置に関し、詳しくは、クランク軸に設けられた駆動プーリと、エンジン補機の回転軸に設けられた被動プーリとの間に掛け渡されたベルトの共振を防止するためのエンジン補機の制御装置である。

従来、車両のエンジン周辺には、発電機や車室の空調装置のコンプレッサといったエンジン補機が設けられている。そして、クランク軸には駆動プーリが設けられ、各エンジン補機の回転軸には従動プーリが設けられ、これらのプーリ間に無端ベルトが掛け渡されて、各補機の回転軸はエンジンのクランク軸の回転に従動して回転するように連結されている。このように構成されたエンジンおよびエンジン補機の連結構造では、エンジン駆動時のある条件下において、ベルトが共振することが確認されている。

ベルトには、クランク軸の回転に起因する振動が加わっており、この振動の周波数とベルトの固有振動数とが近づいたときに、共振が発生する。クランク軸の回転に起因する振動の周波数はクランク軸の回転速度によって変化する。ベルトの固有振動数はベルトに加わる張力によって変化し、ベルトに加わる張力はクランク軸の回転速度および各エンジン補機から受ける負荷によって変化する。そのため、エンジンおよびエンジン補機の駆動状態が変化し、クランク軸の回転に起因する周波数と、ベルトの固有振動数とが近づいた場合には、ベルトの共振状態が発生する。

ベルトが共振することにより、騒音の発生やベルトの異常磨耗、ベルトに加わる張力が変動するといった問題が発生する。特に、ベルトに加わる張力は、定常時には約３０Ｎであっても共振時には約２００Ｎまで上昇することがあり、エンジン補機の回転軸を支持するベアリングを複列にする等の対策が必要となっている。また、張力が上昇する部位が発生することにより他の部位ではベルトが緩むため、クランク軸に設けられた駆動プーリとベルトの間にスリップが発生することがある。その他、ベルトのばたつきによりオートテンショナが追従するが、摩擦によりオートテンショナの温度が上昇するという問題がある。

ベルトの共振を防止するために、ベルトが共振する可能性がある状態にあるか否かを判定し、共振する可能性がある状態であると判定した場合には、発電機の出力を制御するようにした制御装置がある（例えば、特許文献１）。このような制御装置では、ベルトの共振状態が生じる際のエンジンの運転状態と、その共振状態を回避することができる発電機の出力電流とを試験を行って確認し、それらを予め制御装置のメモリに記憶している。そして、運転状態が記憶されたエンジンの運転状態となったときに、発電機の出力電流が、共振状態を回避することができる出力電流として予め記憶された発電機の出力電流となるように、発電機を制御する。発電機の出力電流が変化すると、発電機の回転軸を回転させるために必要な力が変化するため、ベルトに加わる張力が変化する。ベルトに加わる張力が変化するとベルトの固有振動数が変化するため、共振状態を回避することができる。

また、騒音計等のベルトの共振状態を検出するためのセンサを設置し、その検出結果に基づいて発電機の出力電流を増減することによって、共振状態を回避するようにすることが考えられている。
特開２００６−３４００７号公報

しかしながら、従来の制御装置では、初期データとして記憶された運転状態と、ベルトの共振状態との関係に基づいてベルトの共振状態を判定するため、ベルトの経年劣化等により、ベルトの共振状態が発生する運転条件が変化した場合には、正確にベルトの共振状態を判定することができないという問題がある。また、騒音計等のベルトの共振状態を検出するセンサを新たに設ける場合には、製造費が増加するといった問題がある。また、ベルトの共振状態を回避するために発電機の出力電流を増減させるときに、発電機に連結されたバッテリの充電状態を考慮していないため、バッテリが過放電または過充電になるといった問題がある。

本発明は、以上の問題を鑑みてなされたものであって、付加的なセンサを設けずにベルトの共振状態を確実に検出し、ベルトの共振状態を防止することができるエンジン補機の制御装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、第１の発明は、クランク軸（２ａ）に設けられた駆動プーリ（クランクプーリ２）と、少なくとも１つ以上のエンジン補機の回転軸（発電機の回転軸４ａ）に設けられた被動プーリ（発電機プーリ４）との間に掛け渡されたベルト（９）の共振を防止するためのエンジン補機の制御装置であって、少なくとも１つ以上のエンジン補機は、発電機（３）を含み、発電機の出力に基づいて、ベルトが共振しているか否かの判定を行う共振判定手段（１６）を有することを特徴とする。

第２の発明は、第１の発明において、共振判定手段は、発電機の出力から、ベルトが共振する可能性がある周波数としての特定周波数の出力成分を抽出する特定周波数成分抽出手段（１８）を有し、特定周波数成分抽出手段により抽出された出力成分が所定値以上である場合に、ベルトが共振していると判定することを特徴とする。発電機の出力は、電流および電圧を含む。

第３の発明は、第２の発明において、発電機の発電負荷を算出する発電負荷算出手段（１７）を有し、特定周波数成分抽出手段は、発電負荷に基づいて特定周波数を変更することを特徴とする。

第４の発明は、第１の発明〜第３の発明において、発電機により充電されるバッテリ（１０）の充電量を測定するバッテリ充電量測定手段（１４）と、共振判定手段によりベルトが共振していると判定された場合において、バッテリの充電量が所定値以上である場合には発電機の発電負荷を減少させ、バッテリの充電量が所定値未満である場合には発電機の発電負荷を増加させる発電機制御手段（１１）とを有することを特徴とする。

第５の発明は、第１の発明〜第３の発明において、エンジン補機は、発電機に加えて設けられた少なくとも１つ以上の第２エンジン補機を有し、共振判定手段によりベルトが共振していると判定された場合に、第２エンジン補機の回転軸に設けられた第２被動プーリを回転させるための駆動トルクを変更させることを特徴とする。

第６の発明は、第５の発明において、第２エンジン補機は、当該エンジン補機の制御装置が搭載された車両の空調装置のコンプレッサ（２１）であり、車両の車室温度を検出する車室内温度検出手段（２２）と、共振判定手段によりベルトが共振していると判定された場合において、車室温度が所定値以上である場合にはコンプレッサの回転軸（５ａ）に設けられた被動プーリ（５）を回転させるための駆動トルクを増加させ、車室温度が所定値未満である場合には駆動トルクを減少させるコンプレッサ制御手段（２３）とを有することを特徴とする。

第１の発明によれば、発電機の出力に基づきベルトの共振状態を判定するため、ベルトの共振状態を検出するための付加的なセンサを設ける必要がない。第２の発明によれば、ベルトの共振に関係する周波数成分について実際に測定を行い、共振の発生の有無を判定することから、共振状態を確実に判定することができる。第３の発明によれば、発電機の発電負荷から共振が発生する可能性がある特定周波数を決定し、その特定周波数における出力成分を抽出するため、測定する周波数帯域を狭く設定することができ、ノイズの混入を防いでベルトの共振状態の判定精度を向上させることができる。特定周波数は、共振に関与するベルトの固有振動数はベルトに加わる張力によって変化し、ベルトに加わる張力は発電負荷によって変化することから、発電負荷を測定することで把握することができる。第４の発明によれば、ベルトの共振を回避するべく発電機の発電負荷を変化させる場合に、バッテリの充電量を考慮して発電機の出力を増減させるため、バッテリの充電不足または過充電を防ぐことができる。第５の発明によれば、第２エンジン補機の回転軸に設けられた第２被動プーリを回転させるために必要な駆動トルクを変化させることにより、ベルトの張力を変化させて共振状態を回避することができる。第６の発明によれば、コンプレッサの回転軸に設けられた被動プーリを回転させるための駆動トルクを変化させ、ベルトの共振を防止することができる。また、駆動トルクの変化により空調装置の出力変動が生じるが、車室温度を考慮して駆動トルクを変化させるため、車室温度は適温に保たれ、乗員に不快感を与えないようにすることができる。

＜第１実施形態の装置構成＞
以下、本発明を、エンジンを有する自動車に適用した第１実施形態を、図面を参照しながら説明する。エンジンは、ガソリンエンジンやディーゼルエンジンであってよい。図１は、第１実施形態に係るエンジン補機の各プーリの配置を示す模式図である。図２は、第１実施形態に係るエンジン補機の制御装置の概略構成を示すブロック図である。

図１に示すように、エンジン１のクランク軸２ａに設けられた駆動プーリとしてのクランクプーリ２と、エンジン補機としての発電機３の回転軸４ａに設けられた従動プーリとしての発電機プーリ４と、空調装置のコンプレッサ２１の回転軸５ａに設けられた従動プーリとしてのコンプレッサプーリ５と、パワーステアリングポンプ（図示しない）の回転軸６ａに設けられた従動プーリとしてのパワーステアリングポンププーリ６と、アイドラプーリ７と、テンショナプーリ８とにベルト９が掛け渡されている。

ベルト９は、可撓性を有する環状（無端）のベルトであって、例えばＶリブドベルトである。クランクプーリ２、発電機プーリ４、コンプレッサプーリ５およびパワーステアリングポンププーリ６の円周部にはＶリブドベルトの形状と一致する凹凸が形成されている。また、エンジン１がディーゼルエンジンであり、クランクプーリ２の回転変動が大きい場合にはクラッチプーリを用いてもよい。クランクプーリ２はクランク軸と共に回転し、発電機プーリ４、コンプレッサプーリ５およびパワーステアリングポンププーリ６は、ベルト９を介してクランクプーリ２の回転力を受け、回転する。

発電機３は、交流発電機（ＡＣＧ）であり、回転軸４ａに設けられた発電機プーリ４が回転させられることにより、交流電圧および交流電流を発生する。図２に示すように、交流発電機は、発電部３ａと整流部３ｂとを備えている。整流部３ｂは、バッテリ１０と、発電機制御手段としての発電制御装置１１と、電気負荷１２とに接続されている。発電部３ａは、図示しないが回転軸４ａに設けられたロータと発電機のケーシングに固定されたステータとを主要構成要素として備えている。ロータは、回転軸に固定されたポールコア（図示しない）と、回転軸に巻回されたフィールドコイル１１ａとを備えている。ステータは、図示しないがロータを覆うように環状に形成されたステータコアと、ステータコアに巻回された３相のステータコイルとを備えている。ロータが回転することによってステータコイルに交流電流が発生する。整流部３ｂは、例えば６個のダイオードを備えた回路であり、発電部で発生した３相の交流電流を全波整流し、直流電流に変換する。

整流部３ｂを通過した直流電流は、バッテリ１０へと流れ、バッテリ１０を充電する。整流部３ｂとバッテリ１０との間の回路には、発電機３より出力される直流電流の値（Ａ）を検出する直流電流検出手段１３が設けられている。バッテリ１０には、バッテリ１０の充電量（電位）を測定するバッテリ充電量検出手段１４が設けられている。

発電制御装置１１は、発電機３の発電負荷を変化させて、発電機３より出力される電圧および電流を制御する。発電制御装置１１は、例えば公知のＩＣレギュレータであってよく、バッテリ１０に加わる電圧に応じてフィールドコイル１１ａに流れる電流を調整し、バッテリ１０に加わる電圧を制御する。また、発電制御装置１１は、エンジン１の駆動制御を主として行うＥＣＵ（エンジン制御装置）１５と接続されており、ＥＣＵ１５からの信号を受けて発電機３の出力電圧および出力電流を制御する。ＥＣＵ１５は、エンジン１の回転数（ＮＥ）を検出する。

発電機３には、発電機３からの出力に基づいてベルト９が共振しているか否かの判定を行う共振判定手段１６が接続されている。共振判定手段１６は、発電負荷算出手段１７と、特定周波数成分抽出部１８と、メモリ１９と、共振判定部２０とを有している。

発電負荷算出手段１７は、直流電流検出手段１３により検出された直流電流値（Ａ）と、ＥＣＵにより検出されたエンジン回転数（ＮＥ）とを受け取り、これらの値に基づき発電機３の発電負荷値（Ｌ）を算出し、発電負荷値（Ｌ）を特定周波数成分抽出部１８に出力する。なお、他の実施形態では、発電機３からの出力電流である直流電流値（Ａ）に代えて、発電機３からの出力電圧値、フィールドコイル１１ａに流れる励磁電流値、または発電機３の出力目標値（電流または電圧）を使用してもよい。

特定周波数成分抽出部１８は、発電負荷算出手段１７に接続され、発電負荷算出手段１７より出力された発電負荷値（Ｌ）を受け取る。また、特定周波数成分抽出部１８は発電機３の発電部３ａと整流部３ｂとの間に接続され、発電部３ａから特定周波数成分抽出部１８に連続した波としての交流電圧（Ｖ）が出力される。

特定周波数成分抽出部１８は、メモリ１９と接続されており、メモリ１９に記憶されたデータを参照することができる。メモリ１９には、発電負荷値（Ｌ）と、その発電負荷値（Ｌ）の場合にベルト９が共振する可能性がある周波数としての特定周波数（ｆ）とが予め入力されたマップが記憶されている。特定周波数（ｆ）は、１つの発電負荷値（Ｌ）に対して、少なくとも１つ以上の値が記憶されている。特定周波数成分抽出部１８は、発電負荷算出手段１７より入力した発電負荷値（Ｌ）に基づいてメモリ１９に記憶されたマップを参照し、特定周波数（ｆ）を決定する。そして、発電機３より出力された交流電圧（Ｖ）の特定周波数（ｆ）における出力成分を抽出し、その出力成分の絶対値の最大値を特定周波数成分（Ｓ（ｆ））として共振判定部２０に出力する。特定周波数成分の抽出およびその出力成分における最大値の決定は、例えばバンドパスフィルタおよびピークホールド回路によって行われる。

共振判定部２０は、特定周波数成分抽出部１８より出力される特定周波数成分（Ｓ（ｆ））を受け取り、特定周波数成分（Ｓ（ｆ））と所定値とを比較して、交流電圧の特定周波数成分が所定の値以上である場合にはベルト９が共振状態にあると判定する。共振判定部２０は、ベルト９が共振状態であると判定した場合には、ＥＣＵ１５にベルト９が共振状態であることを伝える共振発生信号を出力し、これに対して、ベルト９は共振状態でないと判定した場合には、ＥＣＵ１５に非共振信号を出力する。

ＥＣＵ１５は、共振発生信号を受けた場合に、発電制御装置１１を制御してフィールドコイル１１ａに流れる電流を調整し、発電機３の発電負荷を変化させる。その際、ＥＣＵ１５は、バッテリ充電量検出手段１４により入力されるバッテリ１０の充電量と所定の値とを比較することにより、バッテリ１０の充電量の情報を取得する。そして、バッテリ１０の充電量に応じて、フィールドコイル１１ａに流れる電流を増加または減少させて発電機３の発電負荷を調整する。これに対して、ＥＣＵ１５は、非共振信号を入力した場合には、発電制御装置１１に対して付加的な指令を行わない。なお、バッテリ充電量の推定方法は上記方法に限定されず、バッテリ１０へと流れる充電電流の値等を測定することによってバッテリ充電量を推定してもよい。

＜第１実施形態の制御要領＞
次に、第１実施形態に係るエンジン補機の制御装置の制御要領について説明する。図３は、第１実施形態に係るエンジン補機の制御装置が行うメイン制御を示すフロー図である。図４は、第１実施形態に係るエンジン補機の制御装置が行う共振判定を示すフロー図である。図５は、第１実施形態に係るエンジン補機の制御装置が行う共振制御を示すフロー図である。

図３に示すメイン制御について説明する。メイン制御では、共振判定手段１６での共振判定の結果に基づいて、発電機３の発電負荷を変化させるべく、発電制御装置１１を制御する。最初に、ステップＳＴ１では、共振判定手段１６の特定周波数成分抽出部１８が、発電機３より出力される交流電圧（Ｖ）を取得する。

次のステップＳＴ２は、共振判定手段１６において行われる。共振判定は、図４に示すフロー図に従って行われる。共振判定の詳細については後述する。ステップＳＴ２で共振判定が行われると、共振判定の結果として共振発生信号または非共振信号が、共振判定手段１６よりＥＣＵ１５に出力される。

ステップＳＴ３では、ＥＣＵ１５が、共振判定手段１６より出力された共振判定の結果に基づき、ベルト９が共振状態であるか否かで判定を行う。共振判定手段１６より共振発生信号を受けた場合には共振状態である（Ｙｅｓ）と判定し、非共振信号を受けた場合には共振状態ではない（Ｎｏ）と判定する。ステップＳＴ３での判定がＹｅｓである場合には、ステップＳＴ４に進み、発電機３によるベルト９の共振回避制御が行われ、判定がＮｏである場合には、ステップＳＴ５に進み、発電機３を通常制御し、付加的な制御は行わない。共振回避制御は、図５に示すフロー図に従って行われる。共振回避制御の詳細については後述する。以上で、メイン制御は終了する。

次に、図４に示す共振判定について説明する。共振判定では、発電機３の発電負荷値（Ｌ）を算出し、発電負荷値（Ｌ）に基づいて特定周波数（ｆ）を決定し、発電機３より出力される交流電圧（Ｖ）の特定周波数成分（Ｓ（ｆ））と所定値との比較を行い、ベルト９が共振状態であるか否かを判定する。最初のステップＳＴ６では、直流電流検出手段１３が、発電機３の整流部３ｂを通過して出力される直流電流の直流電流値（Ａ）を検出する。

ステップＳＴ７では、ＥＣＵ１５がエンジン１のエンジン回転数（ＮＥ）を検出する。

ステップＳＴ８では、発電負荷算出手段１７が、ＥＣＵ１５によって検出されたエンジン回転数（ＮＥ）と、直流電流検出手段１３によって検出された直流電流値（Ａ）とに基づいて、発電機３の発電負荷値（Ｌ）を算出する。

ステップＳＴ９では、特定周波数成分抽出部１８が、ステップＳＴ７で算出された発電負荷値（Ｌ）に基づいて、メモリ１９に記憶されたマップを参照し、発電負荷値（Ｌ）に対応する特定周波数（ｆ）を決定する。

ステップＳＴ１０では、特定周波数成分抽出部１８が、交流電圧（Ｖ）の特定周波数（ｆ）における出力成分を抽出し、その出力成分の絶対値の最大値を特定周波数成分（Ｓ（ｆ））とする。

ステップＳＴ１１では、共振判定部２０が、特定周波数成分（Ｓ（ｆ））が所定値以上であるか否かの判定を行う。ステップＳＴ１１での判定がＹｅｓの場合には、ステップＳＴ１２に進み、共振判定部２０はベルト９が共振状態であるとしてＥＣＵ１５に共振発生信号を出力する。ステップＳＴ１１での判定がＮｏの場合には、ステップＳＴ１３に進み、共振判定部２０はベルト９に共振は発生していないとしてＥＣＵ１５に非共振状態であると非共振信号を出力する。以上で、共振判定は終了する。

次に、図５に示す発電機共振回避制御について説明する。発電機共振回避制御では、バッテリ１０の充電量（ＳＯＣ）を検出し、バッテリ充電量（ＳＯＣ）に基づいて発電機３の出力を増加または減少させるべく発電制御装置１１を制御する。最初のステップＳＴ１４では、バッテリ充電量検出手段１４が、バッテリ１０のバッテリ充電量（ＳＯＣ）を検出する。

ステップ１５では、ＥＣＵ１５が、バッテリ充電量（ＳＯＣ）が所定値以上であるか否かの判定を行う。所定値は、例えば、バッテリ１０の満充電電位の値、または満充電電位より若干低く設定された値（例えば、満充電電位の９５％）である。ステップＳＴ１５での判定がＹｅｓの場合にはステップＳＴ１６に進み、判定がＮｏの場合にはステップＳＴ１７に進む。

ステップＳＴ１６では、ＥＣＵ１５が発電制御装置１１に発電負荷を減少させるように指令し、発電制御装置１１はフィールドコイル１１ａに流す電流を減少させる。その結果、発電部３ａのロータに発生する磁界が弱くなり、発電負荷は減少する。それによって、発電機３の回転軸４ａを回転させるための駆動トルクが低減する。また、フィールドコイル１１ａに流す電流を減少させることによって、発電機３の出力（発電電圧および発電電流）が減少する。

ステップＳＴ１７では、ＥＣＵ１５が発電制御装置１１に発電負荷を増加させるように指令し、発電制御装置１１はフィールドコイル１１ａに流す電流を増加させる。その結果、発電部３ａのロータに発生する磁界が増加して発電負荷は増加する。それによって、発電機３の回転軸を回転させるための駆動トルクが増大する。また、フィールドコイル１１ａに流す電流を増加させることによって、発電機３の出力（発電電圧および発電電流）が増加する。以上で、発電機共振制御を終了する。

＜第１実施形態の作用効果＞
以上のように構成し、制御することによって、発電機３の出力からベルト９が共振状態であるか否かを判別し、共振状態である場合には共振状態を回避するように制御することができる。ベルト９が共振状態にあるか否かを判定する際に、発電機３の発電部３ａより出力される交流電圧（Ｖ）について、実際に共振が発生しているか否かを判定するため、共振状態を確実に判定することができる。また、判定は、交流電圧の特定周波数成分（Ｓ（ｆ））についてのみ行うので、測定範囲を狭くすることができ、その結果として誤差の混入が少なく判定の精度が向上する。

ベルト９の共振状態が発生する可能性がある周波数としての特定周波数（ｆ）は、以下の考え方に基づき、発電機３の発電負荷値（Ｌ）から算出することができる。

最初に、ベルト９の共振が発生していない場合には、特定周波数成分抽出部１８に入力される交流電圧（Ｖ）は図６および図７に示すような波形の電圧である。図６は交流電圧（Ｖ）の経時変化を示す波形１００を示すグラフであり、図７は図６の交流電圧波形１００を高速フーリエ変換して表したものである。

図７に示すように、交流電圧（Ｖ）には、第１周波数成分１０１および第２周波数成分１０２が含まれる。第１周波数成分１０１は、クランク軸の規則的な回転によって発生する成分であり、第２周波数成分１０２は、エンジン１の燃焼サイクルにおける爆発行程によって発生する成分である。例えば、エンジンが８気筒であり、発電機３が３相であり、発電機プーリ４の回転比がクランクプーリ２に対して２．５倍であり、エンジン回転数が１５００ｒｐｍの場合には、第１周波数成分１０１は１８７．５Ｈｚ（１５００×２．５×３／６０）であり、第２周波数成分１０２は１００Ｈｚ（１５００×８／２／６０）である。

次に、ベルト９の共振が発生している場合には、特定周波数成分抽出部１８に入力される交流電圧（Ｖ）は図８および図９に示すような波形の電圧となる。図８は交流電圧（Ｖ）の経時変化を示す波形１０３を示すグラフであり、図９は図８の交流電圧波形１０３を高速フーリエ変換して表したものである。

図９に示すように、ベルト９が共振状態にある場合には、第１および第２周波数成分１０１・１０２に加えて、共振周波数成分１０４が検出される。ベルト９の共振は、ベルト９の固有振動数と、第１周波数成分１０１または第２周波数成分とが近づくことによって発生し、共振周波数成分１０４の周波数はベルト９の固有振動数の基本振動、およびその整数倍の周波数となる。ベルト９の共振は、主として発電機プーリ４と隣接するパワーステアリングポンププーリ６またはテンショナプーリ８の間のベルトから発生することが確認されている。ベルト９の固有振動数は後述するようにベルト９に加わる張力（Ｔ）によって変化するため、ベルト９の張力（Ｔ）に影響を与える発電機３の発電負荷値（Ｌ）によって変化し、第１および第２周波数成分１０１・１０２はエンジン回転数により変化するため、運転状態が変化することにより共振状態が発生する場合が生じる。

ベルト９の固有振動数は、次の式１によって求めることができる。
ν＝ｎ／（２ｌ）・√（Ｔ／ρ） （式１）
ここで、νは固有振動数（Ｈｚ）、ｎは整数、ｌは発電機プーリ４とテンショナプーリ８またはパワーステアリングポンププーリ６との軸間距離（ｍ）、Ｔはベルト９に加わる張力（Ｎ）、ρはベルト９の線密度（ｋｇ／ｍ）である。ベルト９に加わる張力（Ｔ）は、発電機プーリ４を回転させるために必要な力、すなわち回転負荷によって定まるため、発電機３の発電負荷値（Ｌ）に基づいて算出することができる。ベルト９の線密度（ρ）およびプーリの軸間距離（ｌ）は、ベルトの選定およびプーリの配置によって定まるため、発電負荷値（Ｌ）からベルト９の固有振動数を算出することができ、固有振動数の基本振動（ｎ＝１）の倍音（ｎ＝２、３、・・・）を求めることで共振周波数を算出することができる。以上の関係から、発電負荷値（Ｌ）により、ベルト９の共振が発生する可能性がある振動数としての複数の特定周波数（ｆ）が定まる。

発電負荷値（Ｌ）と特定周波数（ｆ）の関係から、それぞれの発電負荷値（Ｌ）に対する特定周波数（ｆ）を予め記録したマップを作成しておくことで、発電負荷値（Ｌ）に基づきマップを参照することで容易に特定周波数（ｆ）を決定することができる。

ベルト９が共振していると判定された場合には、発電機３の発電負荷を変化させることでベルト９の共振状態を回避することができる。式１に示すように、ベルト９の固有振動数はベルト９に加わる張力（Ｔ）によって変化するため、フィールドコイル１１ａを流れる電流を変化させて、発電機３の発電負荷を変化させることで、発電機３の回転軸および発電機プーリ４を回転させるために必要なトルクが変化し、ベルト９に加わる張力（Ｔ）が変化し、ベルト９の固有振動数が変化して、クランク軸から発生する周波数成分とずれが生じ共振状態が解消される。

発電負荷を変化させる場合に、バッテリ１０の充電状態を考慮するようにしたことで、共振状態の回避制御に起因して、バッテリ１０が過充電または過放電となることを防止することができる。

発電機３からの出力を利用してベルト９の共振状態を判定することから、共振判定のために付加的なセンサを設ける必要を省略することができる。また、ベルト９の共振の発生に直接的に影響するベルト９の張力との関係が強い発電負荷値（Ｌ）を測定することにより、特定共振周波数（ｆ）を求めるため、ベルト９の経年劣化等による判定精度の劣化を防止することができる。

＜第２実施形態の装置構成＞
以下、本発明を、エンジンを有する自動車に適用した第２実施形態を、図面を参照しながら説明する。第１実施形態と同様の構成については、第１実施形態と同一の符号を付し、説明を省略する。図１０は、第２実施形態に係るエンジン補機の制御装置を示すブロック図である。

第２実施形態は、ベルト９が共振状態であると判定された場合に、車室用の空調装置のコンプレッサ２１の回転軸５ａに加わる回転負荷を制御することによって、被動プーリとしてのコンプレッサプーリ５を回転させるための駆動トルクを変化させ、ベルト９の張力（Ｔ）を変化させて共振状態を回避する。第２実施形態は、コンプレッサ２１が駆動されている場合に使用することができる。

図１０に示すように、第２実施形態では、第１実施形態に加えて、当該制御装置が設けられた自動車の車室内の温度を検出し、ＥＣＵ１５に検出結果を送る車室温度検出手段２２が設けられている。車室温度検出手段は、公知の温度計等であってよく、検出した温度値をＥＣＵ１５に送る。

コンプレッサ２１は、例えば斜板式の可変容量型コンプレッサである。コンプレッサ制御手段２３は、ＥＣＵ１５からの指令を受けてコンプレッサ２１の吐出容量を変化させる。コンプレッサ２１は、吐出容量を変化させることにより、コンプレッサ２１の回転軸５ａに加わる回転負荷を変化させて、コンプレッサプーリ５を回転させるための駆動トルクを変化させる。

＜第２実施形態の制御要領＞
次に、第２実施形態に係るエンジン補機の制御装置の制御要領について説明する。図１１は第２実施形態に係るエンジン補機の制御装置が行うメイン制御を示すフロー図であり、図１２は第２実施形態に係るエンジン補機の制御装置が行う共振制御を示すフロー図である。

図１１に示すメイン制御について説明する。メイン制御では、共振判定手段１６での共振判定の結果に基づいて、コンプレッサ２１の吐出容量を変化させてコンプレッサプーリ５の回転トルクを制御し、ベルト９の共振を防止する。最初に、ステップＳＴ１では、共振判定手段１６の特定周波数成分抽出部１８が、発電機３より出力される交流電圧（Ｖ）を取得する。

次のステップＳＴ１９では、共振判定が行われる。共振判定は、図４に示す第１実施形態の共振判定と同様であり、その詳細についての説明は省略する。ステップＳＴ１９で共振判定が行われると、共振判定の結果として共振発生信号または非共振信号が、共振判定手段１６よりＥＣＵ１５に送られる。

ステップＳＴ２０は、第１実施形態のステップＳＴ３と同様であり、ＥＣＵ１５が、共振判定手段１６より入力した共振判定の結果に基づき、ベルト９が共振状態であるか否かの判定を行う。ステップＳＴ２０での判定がＹｅｓである場合には、ステップＳＴ２１に進み、コンプレッサ２１によるベルト９の共振回避制御が行われ、判定がＮｏである場合には、ステップＳＴ２２に進み、コンプレッサ２１を通常制御し、吐出容量を変更するといった付加的な制御は行わない。共振回避制御は、図１２に示すフロー図に従って行われる。以上で、メイン制御は終了する。

次に、図１２に示すコンプレッサ共振回避制御について説明する。コンプレッサ共振回避制御では、車室温度を検出し、車室温度に基づいてコンプレッサ２１の回転負荷を増加または減少させる。最初のステップＳＴ２３では、車室温度検出手段２２が、車室温度を検出する。

ステップＳＴ２４では、ＥＣＵ１５が、車室温度が所定値以下であるか否かの判定を行う。所定値は、例えば、平均的な空調装置の設定温度（例えば、２８℃）や、判定時の空調装置の設定温度であってよい。ステップＳＴ２４での判定がＹｅｓの場合にはステップＳＴ２５に進み、判定がＮｏの場合にはステップＳＴ２６に進む。

ステップＳＴ２５では、ＥＣＵ１５がコンプレッサ制御手段２３にコンプレッサプーリ５の駆動トルクを減少させるように指令する。コンプレッサ制御手段２３は、コンプレッサ２１の吐出容量を減少させ、コンプレッサ２１の回転軸５ａの回転負荷を減少させる。その結果、コンプレッサプーリ５の駆動トルクは減少し、コンプレッサプーリ５に掛け渡されたベルト９の張力（Ｔ）は減少する。また、空調装置の出力は減少し、車室温度は上昇する。

ステップＳＴ２６では、ＥＣＵ１５がコンプレッサ制御手段２３にコンプレッサプーリ５の駆動トルクを増加させるように指令する。コンプレッサ制御手段２３は、コンプレッサ２１の吐出容量を増加させて、コンプレッサ２１の回転軸５ａの回転負荷を増加させる。その結果、コンプレッサプーリ５の駆動トルクは増加し、コンプレッサプーリ５に掛け渡されたベルト９の張力（Ｔ）は増加する。また、空調装置の出力は増加し、車室温度は低下する。以上で、発電機共振制御を終了する。

＜第２実施形態の作用効果＞
以上のように構成し、制御することによって、第１実施形態と同様に、ベルト９が共振状態であるか否かを判別し、共振状態である場合には共振状態を回避するように制御することができる。可変容量型のコンプレッサ２１の吐出容量を増減することによって、コンプレッサプーリ５に掛け渡されたベルト９の張力が変化し、ベルト９の固有振動数が変化して共振状態を回避することができる。車室温度を考慮してコンプレッサ２１の吐出容量を変化させるため、ベルト９の共振状態の回避制御に伴う車室温度の変化は快適温度に近づく方向の変化となり、乗員に不快感を与えないようにすることができる。

なお、第２実施形態の変形実施形態として、コンプレッサ２１を定容量型のコンプレッサとし、コンプレッサ制御手段は、コンプレッサ２１の回転軸５ａとコンプレッサプーリ５との間に設けられたクラッチをオン・オフ制御して、コンプレッサプーリ５に加わる駆動トルクを変化させてもよい。クラッチのオン・オフ制御は、オンからオフまたはオフからオンへの一回の切り替え操作や、デューティ制御によりコンプレッサプーリ５の駆動トルクが所定値となるようにしてもよい。

以上で具体的実施形態の説明を終えるが、本発明は上記実施形態に限定されることなく幅広く変形実施することができる。例えば、第１および第２実施形態では、発電機３より出力される交流電圧について特定周波数成分を抽出し、判定をおこなったが、発電機３より出力される交流電流に対して同様に抽出、判定を行ってもよい。また、発電負荷算出手段は、発電機３より出力される直流電流の値から発電負荷を算出したが、交流電流・交流電圧の値から発電負荷を算出してもよい。また、実施形態では、説明を明確にするために共振判定手段１６をＥＣＵ１５と分離して設けたが、共振判定手段１６をＥＣＵ１５上に組み込んでもよい。その他制御装置の構成は、発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。

第１実施形態に係るエンジン補機の各プーリの配置を示す模式図である。 第１実施形態に係るエンジン補機の制御装置の概略構成を示すブロック図である。 第１実施形態に係るエンジン補機の制御装置が行うメイン制御を示すフロー図である。 第１実施形態に係るエンジン補機の制御装置が行う共振判定を示すフロー図である。 第１実施形態に係るエンジン補機の制御装置が行う共振回避制御を示すフロー図である。 第１実施形態に係る発電機の出力波形を示すグラフである。 第１実施形態に係る発電機の出力波形を高速フーリエ変換を行って示すグラフである。 第１実施形態に係る発電機の共振状態における出力波形を示すグラフである。 第１実施形態に係る発電機の共振状態における出力波形を高速フーリエ変換を行って示すグラフである。 第２実施形態に係るエンジン補機の制御装置の概略構成を示すブロック図である。 第２実施形態に係るエンジン補機の制御装置が行うメイン制御を示すフロー図である。 第２実施形態に係るエンジン補機の制御装置が行う共振回避制御を示すフロー図である。

符号の説明

２ クランクプーリ
３ 発電機
３ａ 発電部
３ｂ 整流部
４ 発電機プーリ
５ コンプレッサプーリ
６ パワーステアリングポンププーリ
９ ベルト
１０ バッテリ
１１ 発電制御装置
１１ａ フィールドコイル
１３ 電流検出手段
１４ バッテリ充電量検出手段
１５ ＥＣＵ
１６ 共振判定手段
１７ 発電負荷算出手段
１８ 特定周波数成分抽出部
１９ メモリ
２０ 共振判定部
２１ コンプレッサ
２２ 車室温度検出手段
２３ コンプレッサ制御手段

Claims (6)

1. クランク軸に設けられた駆動プーリと、少なくとも１つ以上のエンジン補機の回転軸に設けられた被動プーリとの間に掛け渡されたベルトの共振を防止するためのエンジン補機の制御装置であって、
   前記少なくとも１つ以上のエンジン補機は、発電機を含み、
   前記発電機の出力に基づいて、前記ベルトが共振しているか否かの判定を行う共振判定手段を有することを特徴とするエンジン補機の制御装置。
2. 前記共振判定手段は、
   前記発電機の出力から、前記ベルトが共振する可能性がある周波数としての特定周波数の出力成分を抽出する特定周波数成分抽出手段を有し、
   前記特定周波数成分抽出手段により抽出された前記出力成分が所定値以上である場合に、前記ベルトが共振していると判定することを特徴とする、請求項１に記載のエンジン補機の制御装置。
3. 前記発電機の発電負荷を算出する発電負荷算出手段を有し、
   前記特定周波数成分抽出手段は、前記発電負荷に基づいて前記特定周波数を変更することを特徴とする、請求項２に記載のエンジン補機の制御装置。
4. 前記発電機により充電されるバッテリの充電量を測定するバッテリ充電量測定手段と、
   前記共振判定手段により前記ベルトが共振していると判定された場合において、前記バッテリの充電量が所定値以上である場合には前記発電機の発電負荷を減少させ、前記バッテリの充電量が所定値未満である場合には前記発電機の発電負荷を増加させる発電機制御手段と
   を有することを特徴とする、請求項１〜請求項３のいずれかの項に記載のエンジン補機の制御装置。
5. 前記エンジン補機は、前記発電機に加えて設けられた少なくとも１つ以上の第２エンジン補機を有し、
   前記共振判定手段により前記ベルトが共振していると判定された場合に、前記第２エンジン補機の回転軸に設けられた第２被動プーリを回転させるための駆動トルクを変更させることを特徴とする、請求項１〜請求項３のいずれかの項に記載のエンジン補機の制御装置。
6. 前記第２エンジン補機は、当該エンジン補機の制御装置が搭載された車両の空調装置のコンプレッサであり、
   前記車両の車室温度を検出する車室温度検出手段と、
   前記共振判定手段により前記ベルトが共振していると判定された場合において、前記車室温度が所定値以上である場合には前記コンプレッサの回転軸に設けられた被動プーリを回転させるための駆動トルクを増加させ、前記車室温度が所定値未満である場合には前記駆動トルクを減少させるコンプレッサ制御手段と
   を有することを特徴とする、請求項５に記載のエンジン補機の制御装置。

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