JP6623799B2 - 発電機制御装置、及び内燃機関制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、内燃機関の補機として設けられる発電機を制御する発電機制御装置、及び同発電機の制御と内燃機関の制御とを行う内燃機関制御装置に関する。

車載等の内燃機関のクランクシャフトには、発電機や空調用コンプレッサなどの補機がベルト機構を介して駆動連結されている。そして従来、特許文献１には、そうした内燃機関の補機として用いられる空調用コンプレッサとして、リミッタ機構付きのコンプレッサが開示されている。同文献の空調用コンプレッサの回転軸は、リミッタ機構を介してプーリに連結されている。そして、リミッタ機構は、回転軸とプーリとの間のねじりトルクが一定の値以上となったときに破断して、プーリを空転させることで、空調用コンプレッサのロック時のプーリとの滑りによる摩耗からベルトを保護するように構成されている。

特開２００１−０６５５９５号公報

リミッタ機構の破断に必要なねじりトルクは、プーリに対するベルトの滑り摩擦により発生し、そうした摩擦の大きさはベルト張力に概ね比例する。ベルトの設定張力（静的状態でのベルトの張力）を、そうしたリミッタ機構の破断に必要な張力（以下、破断張力と記載する）以上に設定すれば、コンプレッサのロック時のリミッタ機構の破断を確実に保証することができる。一方、ロック時以外にリミッタ機構が破断しないように、破断張力はある程度高くする必要がある。そのため、そうした場合には、ベルトの設定張力が高くなって、内燃機関の補機駆動損失の増大や、プーリなどのベルト機構の構成部品の要求強度の増加を招いてしまう。

本発明は、こうした実状に鑑みてなされたものであり、その解決しようとする課題は、ベルトの設定張力の増大を抑えつつ、コンプレッサのロック時の摩耗からベルトを好適に保護することのできる発電機制御装置、及び内燃機関制御装置を提供することにある。

上記課題を解決する発電機制御装置は、空調用のコンプレッサと共に、ベルト機構を介して内燃機関のクランクシャフトに駆動連結された発電機の発電電流値を可変制御する発電制御部を備える。また、上記コンプレッサは、同コンプレッサがロックした際に破断してベルト機構から同コンプレッサを切り離すリミッタ機構を備えるものとなっている。ここで、ベルト機構のベルト張力を、コンプレッサのロック時に前記リミッタ機構を破断可能な張力に維持するために必要な発電電流値を破断電流値とする。このとき、上記発電機制御装置の発電制御部は、破断電流値を下限値として発電電流値の可変制御を行うようにしている。

上記のように構成された発電機制御装置では、コンプレッサのロック時にリミッタ機構を破断可能な張力（破断張力）よりもベルトの設定張力が低くても、ベルト張力が破断張力以上となるように発電機の発電電流値が制御される。そのため、ベルトの設定張力の増大を抑えつつ、コンプレッサのロック時の摩耗からベルトを好適に保護することができる。

ところで、コンプレッサのロック時に備えて、発電機の発電電流値を常に破断電流値以上に保持すれば、本来必要な発電電流値が破断電流値未満の場合にも、破断電流値分の発電が行われるため、内燃機関の発電負荷の増加を招いてしまう。これに対しては、上記発電機制御装置の発電制御部が、コンプレッサの回転速度が規定値を上回るときには、発電電流値の下限値を上記破断電流値よりも小さくするようにするとよい。コンプレッサがロックする際には、それに先立って同コンプレッサの回転速度が低下する。そのため、コンプレッサの回転速度が判定値を上回っている間は、発電機の発電電流値が破断電流値未満となっていても、同コンプレッサの回転速度が判定値以下となったときに発電電流値を破断電流値以上に保持すれば、コンプレッサがロックしたときのベルト機構のベルト張力を、リミット機構の破断に必要な張力に保持できるようになる。こうした場合、コンプレッサがロックする兆しがないときには、発電機の発電電流値を破断電流値未満とすることが許容されるため、コンプレッサのロック時にリミッタ機構を破断させるための内燃機関の発電負荷の増加が抑えられる。

上記課題を解決する内燃機関制御装置は、空調用のコンプレッサと共に、ベルト機構を介してクランクシャフトに駆動連結された発電機を補機として備える内燃機関に適用される。また、同内燃機関が補機として備える上記コンプレッサは、同コンプレッサがロックした際に破断してベルト機構から同コンプレッサを切り離すリミッタ機構を備えるものとなっている。

そして、上記内燃機関制御装置は、電力の需給状況に応じて設定された要求電流値とすべく前記発電機の発電電流値を可変制御する発電制御部を備える。発電制御部は、コンプレッサの回転速度が規定値以下のときに、破断電流値を同発電電流値の下限値に設定して、発電電流値の可変制御を行うようにしている。こうした発電制御部を備える制御装置が適用された内燃機関では、ベルト機構のベルトの設定張力が破断張力よりも低くても、コンプレッサがロックする兆しが確認されたときには、ベルト張力が破断張力以上となるように発電機の発電電流値が制御される。そのため、ベルトの設定張力の増大を抑えつつ、コンプレッサのロック時の摩耗からベルトを好適に保護することができる。しかも、コンプレッサがロックする兆しがないときには、発電機の発電電流値を破断電流値未満することが許容されるため、内燃機関の発電負荷の増加が抑えられる。

さらに、上記内燃機関制御装置は、内燃機関が搭載された車両の走行速度が規定の速度以下のときに規定の条件の成立を必要条件として前記内燃機関の運転停止を実施する自動停止制御部を備える。こうした自動停止制御部により、内燃機関の運転が停止されると、ベルト機構のベルトの走行も止まり、その後に内燃機関が再始動されると、停止したベルトの走行が再開されるようになる。

コンプレッサがロックした状態でベルトを走らせると、コンプレッサとベルトとの間に滑りが発生する。こうした滑りが始まる直前には、コンプレッサのプーリに対するベルトの滑り摩擦が特に大きくなり、リミッタ機構に加わるねじりトルクも大きくなる。そのため、内燃機関の運転停止に応じて停止したベルトの走行が再開される内燃機関の再始動時は、コンプレッサのロック時に、リミッタ機構を破断させる好機となる。よって、コンプレッサのロック時に、上記自動停止制御部による内燃機関の運転停止が実施されれば、リミット機構がより破断されやすくなる。

そこで、上記内燃機関制御装置の自動停止制御部は、コンプレッサの回転速度が規定値以下のときには、上記規定の条件を必須条件から除外して、車両の走行速度が規定の速度以下となったときの内燃機関の運転停止を実施するようにしている。そのため、コンプレッサがロックする兆しが確認されたときには、自動停止制御部による内燃機関の運転停止が実施されやすくなり、リミッタ機構の破断の好機が増えるようになる。

こうした内燃機関制御装置では、コンプレッサがロックする兆しが確認されると、内燃機関の運転停止制御、及び発電機の発電制御を通じて、リミット機構が破断しやすい状況が整えられる。そのため、ベルトの設定張力をあまり大きくせずとも、コンプレッサのロック時にリミット機構を破断することが可能となる。したがって、上記内燃機関制御装置によれば、ベルトの設定張力の増大を抑えつつ、コンプレッサのロック時の摩耗からベルトを好適に保護することができる。

発電機制御装置の第１実施形態の全体構成を模式的に示す略図。 （ａ）は同実施形態の適用対象となる発電機が設けられた内燃機関の補機レイアウトを示す略図であり、（ｂ）は同内燃機関のベースとなった内燃機関の補機レイアウトを示す略図である。 上記内燃機関に設けられたコンプレッサにおけるＡ／Ｃプーリ周辺部分の断面図。 上記実施形態の発電機制御装置において実行される充電制御ルーチンのフローチャート。 目標電流値に下限値を設定せずに充電制御を行う比較例における要求電流値とベルト張力との関係を示すグラフ。 上記実施形態の発電機制御装置における要求電流値とベルト張力との関係を示すグラフ。 第２実施形態にかかる内燃機関制御装置の構成を模式的に示す図。 同実施形態の制御装置が備える自動停止制御部により実行される運転停止判定ルーチンのフローチャート。 同実施形態の制御装置が備える発電制御部により実行される充電制御ルーチンのフローチャート。

（第１実施形態）
以下、発電機制御装置の第１実施形態を、図１〜図６を参照して詳細に説明する。本実施形態の発電機制御装置は、車載内燃機関の補機として設けられた発電機に適用されている。

図１に示すように、発電機１０は、発電電圧を調整するＩＣレギュレータ１１を備えている。そして、発電機１０は、電気配線１２を介してバッテリ１３、及び車両に搭載された各種の電気負荷１４（ブロワモータ、ワイパーなど）に電気的に接続されている。

こうした発電機１０は、発電制御部としての電子制御ユニット１５により制御されている。電子制御ユニット１５は、発電機１０の制御に係る各種演算処理を行う中央演算処理装置、制御用のプログラムやデータが予め記憶された読出専用メモリ、中央演算処理装置の演算結果やセンサの検知結果などが一時的に記憶される読書可能メモリを備える。

電子制御ユニット１５には、バッテリ１３の充放電電流値を検知するバッテリ電流センサ１６、バッテリ１３の温度を検知するバッテリ温度センサ１７に加え、車速などの車両走行状況を検知する各種センサ１８の検知結果が入力されている。なお、本実施形態の発電機制御装置に採用のバッテリ温度センサ１７は、バッテリ電流センサ１６に内蔵されている。また、電子制御ユニット１５は、バッテリ１３の充電電圧（バッテリ電圧）や各電気負荷１４の作動状況を検知している。

図２（ａ）に、こうした発電機１０が補機として設けられた内燃機関２０の補機レイアウトを示す。内燃機関２０には、発電機１０に加え、空調用のコンプレッサ２１が補機として設けられている。そして、発電機１０及びコンプレッサ２１は、ベルト機構を介して内燃機関２０のクランクシャフト２２に駆動連結されている。ベルト機構は、クランクシャフト２２に設けられたクランクプーリ２３、発電機１０に設けられたオルタプーリ２４、コンプレッサ２１に設けられたＡ／Ｃプーリ２５、それらに巻き掛けられたベルト２６、及びベルト２６に張力を付加するテンショナ２７を備える。このベルト機構でのベルト２６の進行方向における各プーリの巻き掛け順序は、クランクプーリ２３、オルタプーリ２４、Ａ／Ｃプーリ２５の順とされている。また、このベルト機構では、テンショナ２７は、オルタプーリ２４とクランクプーリ２３との間に掛け渡された部分においてベルト２６への張力の付加を行うように設置されている。なお、この内燃機関２０では、冷却水を循環させるウォータポンプとして、電動式のウォータポンプ２８が採用されている。

ちなみに、この内燃機関２０は、図２（ｂ）に示すような補機レイアウトを採用する内燃機関１２０をベースに開発されている。このベースとなった内燃機関１２０では、ウォータポンプに、機械式のウォータポンプ１２８が採用されており、このウォータポンプ１２８もベルト機構を通じて駆動されるようになっている。すなわち、この内燃機関１２０のベルト機構には、ウォータポンプ１２８に設けられたＷ／Ｐプーリ２９がオルタプーリ２４とＡ／Ｃプーリ２５の間の部分に配置されている。そして、ベルト２６は、オルタプーリ２４からＷ／Ｐプーリ２９を経由してＡ／Ｃプーリ２５に至るように巻き掛けられている。なお、本実施形態の適用される内燃機関２０のベルト機構では、上記のような補機レイアウトの変更の結果、Ａ／Ｃプーリ２５のベルト２６の巻き角φが、ベースとなった内燃機関１２０のものよりも小さくなっている。

図３に、コンプレッサ２１におけるＡ／Ｃプーリ２５の周辺部分の断面構造を示す。同図に示すように、Ａ／Ｃプーリ２５は、コンプレッサ２１のハウジング３１に対して、ベアリング３０を介して回転可能に取り付けられている。また、Ａ／Ｃプーリ２５は、コンプレッサ２１の回転軸３２に対して、ハブ３３及びゴムダンパ３４を介して連結されている。ハブ３３には、脆弱な部分が設けられており、コンプレッサ２１がロックしたとき、すなわち回転軸３２が回転しなくなったときに、その脆弱な部分が破断して、回転軸３２とＡ／Ｃプーリ２５との連結を切断する。すなわち、このコンプレッサ２１では、こうしたハブ３３が、コンプレッサ２１がロックした際に破断してベルト機構からコンプレッサ２１を切り離すリミッタ機構となっている。

こうしたハブ３３の脆弱部分の破断は、ベルト２６の滑り摩擦を受けて回転しようとするＡ／Ｃプーリ２５と、回転不能となった回転軸３２との間に発生するねじりトルクにより行われる。一方、ベルト２６の張力が同じであれば、ベルト２６の巻き角φが小さいほど、コンプレッサ２１のロック時にＡ／Ｃプーリ２５に加わるベルト２６の摩擦トルクは小さくなる。よって、上述のようにＡ／Ｃプーリ２５におけるベルト２６の巻き角φが小さくされたこの内燃機関２０では、ベースとなった内燃機関１２０のものよりも、ロック時のハブ３３の破断により大きいベルト張力が必要となっている。本実施形態では、下記の充電制御を通じて、ハブ３３の破断に必要なベルト張力を確保している。

図４に、本実施形態の発電機制御装置において実行される充電制御ルーチンのフローチャートを示す。同ルーチンの処理は、内燃機関２０の運転中に、電子制御ユニット１５によって、規定の制御周期毎に繰り返し実行される。

本ルーチンの処理が開始されると、まずステップＳ１００において、充電制御の実行条件が成立しているか否かが判断される。充電制御の実行条件は、例えば下記（イ）〜（ホ）がすべて満たされるときに成立する。ここで、充電制御の実行条件が成立していれば（Ｓ１００：ＹＥＳ）、ステップＳ１０１に処理が進められ、成立していなければ（ＮＯ）、そのまま今回の本ルーチンの処理が終了される。

（イ）内燃機関の始動時でないこと。
（ロ）車両の加速走行時、又は減速走行時でないこと。
（ハ）バッテリ１３の過充電時、又は過放電時でないこと。

（ニ）バッテリ温度が適正温度範囲内にあること。
（ホ）電気負荷１４の高負荷作動時でないこと。
ステップＳ１０１に処理が進められると、そのステップＳ１０１において、バッテリ１３の要求電流値Ｉｒの演算が行われる。具体的には、電気負荷１４の作動状況から電気負荷１４の消費電流値が求められるとともに、バッテリ１３の充電状況からバッテリ１３の充電容量を適切な値に維持するために必要なバッテリ１３の充放電電流値（要求充放電電流値）が求められる。そして、電気負荷１４の消費電流値とバッテリ１３の要求充放電電流値との合計が要求電流値Ｉｒの値として演算される。なお、電子制御ユニット１５は、バッテリ電流センサ１６の検出した充放電電流値の積算値を求めており、その積算値が一定の値に保たれるように上記要求充放電電流値の値を求めている。

続いて、ステップＳ１０２において、先のステップＳ１０１で演算した要求電流値Ｉｒの値が破断電流値Ｉｆ以下であるか否かが判定される。破断電流値Ｉｆの値には、上記ベルト機構におけるＡ／Ｃプーリ２５の巻き掛け部分のベルト張力Ｔを、コンプレッサ２１のロック時にハブ３３を破断可能な張力に維持するために必要な発電電流値が設定されている。こうした破断電流値Ｉｆの値は、予め、ベルト機構の設計仕様などから計算して求められている。

ここで、要求電流値Ｉｒの値が破断電流値Ｉｆ以下であれば（Ｓ１０２：ＹＥＳ）、ステップＳ１０３に処理が進められる。そして、そのステップＳ１０３において、目標電流値Ｉｐの値として破断電流値Ｉｆの値が設定された後、ステップＳ１０５に処理が進められる。一方、要求電流値Ｉｒの値が破断電流値Ｉｆを超えていれば（Ｓ１０２：ＮＯ）、ステップＳ１０４に処理が進められる。そして、そのステップＳ１０４において、目標電流値Ｉｐの値として要求電流値Ｉｒの値が設定された後、ステップＳ１０５に処理が進められる。すなわち、ここでは、破断電流値Ｉｆにより、要求電流値Ｉｒを下限ガードした値を、目標電流値Ｉｐに設定するようにしている。

ステップＳ１０５に処理が進められると、発電機１０の発電電流値を目標電流値Ｉｐとするために必要な発電電圧が求められる。そして、同ステップＳ１０５において、その発電電圧が発電機１０のＩＣレギュレータ１１に指示された後、今回の本ルーチンの処理が終了される。

（作用）
続いて、以上のように構成された本実施形態の発電機制御装置の作用を説明する。
上記充電制御では、バッテリ１３の充電容量を一定に保つために必要な発電電流値として演算された要求電流値Ｉｒに対して、破断電流値Ｉｆにより下限ガードを行った値が目標電流値Ｉｐに設定される。そして、発電電流値が目標電流値Ｉｐとなるように、発電機１０の発電電圧が制御される。そのため、充電制御中の発電機１０の発電電流値は、破断電流値Ｉｆ以上に保たれる。そして、上述のように破断電流値Ｉｆの値は、ベルト張力Ｔを、コンプレッサ２１のロック時にハブ３３を破断可能な張力に維持するために必要な発電電流値に設定されている。よって、充電制御中にコンプレッサ２１がロックすると、ハブ３３が破断されてＡ／Ｃプーリ２５が空転するようになる。そしてその結果、ベルト２６が、回転不能となったＡ／Ｃプーリ２５に対する滑り摩耗から保護されるようになる。

図５は、目標電流値Ｉｐに下限値を設定せず、要求電流値Ｉｒに応じて成り行きで充電制御を行う発電機制御装置の比較例における要求電流値Ｉｒとベルト張力Ｔとの関係を示す。このときのベルト張力Ｔは、設定張力Ｔｂに、発電機１０の駆動負荷（以下、発電負荷と記載する）による増加分Δ１と、それ以外の要因（クランクプーリ２３の回転変動やコンプレッサ２１の駆動負荷など）による増加分Δ２を足し合わせた値となる（Ｔ＝Ｔｂ＋Δ１＋Δ２）。また、この場合の充電制御中の発電機１０の発電電流値は、状況によってはゼロまで低下して、発電負荷によるベルト張力Ｔの増加分Δ１もゼロとなることがある。また、発電負荷以外の要因によるベルト張力Ｔの増加分Δ２も、発生するかどうかは状況次第であるため、ゼロとなることを想定する必要がある。よって、この場合、コンプレッサ２１のロック時におけるハブ３３の破断を保証するには、ベルト２６の設定張力Ｔｂを破断張力Ｔｆ以上に設定する必要がある。

一方、発電負荷によるベルト張力Ｔの増加分Δ１は、発電機１０の発電電流値がその制御範囲の最大値（最大発電電流値Ｉｍａｘ）となったときに最大となる。こうした発電負荷によるベルト張力Ｔの増加分Δ１の最大値を「Δ１ｍａｘ」とし、発電負荷以外の要因によるベルト張力Ｔの増加分Δ２の最大値を「Δ２ｍａｘ」とする。このときのベルト張力Ｔの最大値（最大ベルト張力Ｔｍａｘ）は最低でも、破断張力ＴｆにΔ１ｍａｘ、Δ２ｍａｘを足し合わせた値以上となる（Ｔｍａｘ≧Ｔｂ＋Δ１ｍａｘ＋Δ２ｍａｘ）。

なお、上記のように内燃機関２０のベルト機構では、ベースとなった内燃機関１２０のものよりも、Ａ／Ｃプーリ２５のベルト２６の巻き角φが小さくなっており、その結果、破断張力Ｔｆは内燃機関１２０のものより大きくなっている。そのため、この場合には、ベースとなった内燃機関１２０のものよりも、テンショナ２７のバネ荷重を増して、ベルト２６の設定張力Ｔｂを高める必要がある。そして、設定張力Ｔｂと共に最大ベルト張力Ｔｍａｘも高まるため、リブ数を増すなどの補強を行い、Ａ／Ｃプーリ２５の強度を高めることが必要となる。

図６は、破断電流値Ｉｆを目標電流値Ｉｐの下限値に設定して充電制御を行う本実施形態での、要求電流値Ｉｒとベルト張力Ｔとの関係を示す。なお、同図には、上記比較例のそれらの関係が一点鎖線にて併せ示されている。

この場合の充電制御中の発電機１０の発電電流値は、要求電流値Ｉｒに拘らず、破断電流値Ｉｆ以上に維持される。よって、この場合には、発電電流値が破断電流値Ｉｆとなっているときの発電負荷によるベルト張力Ｔの増加分Δ１ｍｉｎと設定張力Ｔｂとの合計が破断張力Ｔｆ以上となっていれば、コンプレッサ２１のロック時におけるハブ３３の破断を保証できる。よって、最低限必要な設定張力Ｔｂは、「Ｔｆ−Δ１ｍｉｎ」となる。

一方、最大発電電流値Ｉｍａｘは変わらないため、増加分Δ１の最大値Δ１ｍａｘの大きさは、上記比較例の場合と同じである。また、増加分Δ２の最大値Δ２ｍａｘの大きさも、上記比較例の場合と同じである。そのため、本実施形態では、比較例の場合よりも、設定張力Ｔｂの低下分、最大ベルト張力Ｔｍａｘも低下して、Ａ／Ｃプーリ２５の要求強度もその分低くなる。

以上説明した本実施形態の発電機制御装置によれば、以下の効果を奏することができる。
（１）コンプレッサ２１のロック時にリミッタ機構であるハブ３３を破断するために必要なベルト２６の設定張力をより低くすることができる。そのため、ベルト２６の設定張力Ｔｂの増大を抑えつつ、コンプレッサ２１のロック時の摩耗からベルトを好適に保護することができる。

（２）ベルト２６の設定張力Ｔｂの増大による補機駆動損失の増大を抑えることができるため、内燃機関２０の燃費性能を改善することができる。
（３）ベルト２６の設定張力Ｔｂの増大に伴うＡ／Ｃプーリ２５等のベルト機構の構成部品の要求強度の増加を、ひいてはそれらの重量や製造コストの増加を抑えることができる。

（４）破断張力Ｔｆを低下させるためにＡ／Ｃプーリ２５の巻き角φを大きくする必要がないため、補機レイアウトの自由度が増すようになる。
なお、上記実施形態は、以下のように変更して実施することもできる。

・上記実施形態では、ハブ３３がリミッタ機構を構成していたが、これとは異なる構成のリミッタ機構を採用してもよい。
・上記充電制御ルーチンにおける充電制御の実行条件として、上記実施形態と異なる条件を設定してもよい。

・上記充電制御ルーチンにおける要求電流値Ｉｒの演算態様として、上記実施形態と異なる演算態様を採用してもよい。
・発電機１０、コンプレッサ２１以外の補機がベルト機構に追加されていたり、ベルト機構における各補機のプーリの配置が異なったりするなど、上記実施形態と異なる補機レイアウトを採用する補機系の発電機にも、上記実施形態の発電機制御装置は適用することができる。

（第２実施形態）
続いて、発電機制御装置及び内燃機関制御装置の実施形態としての第２実施形態を、図７〜図９を併せ参照して説明する。なお、本実施形態にあって、上述の第１実施形態のものと同様の構成については、同一の符号を付してその詳細な説明は省略する。

図７に示すように、本実施形態の内燃機関制御装置は、電子制御ユニット４０を備える。電子制御ユニット４０は、各種演算処理を行う中央演算処理装置、制御用のプログラムやデータが予め記憶された読出専用メモリ、中央演算処理装置の演算結果やセンサの検知結果などが一時的に記憶される読書可能メモリを備えており、内燃機関２０の各種制御を実施する。また、電子制御ユニット４０は、内燃機関２０の制御の一環としてその補機である発電機１０の制御も行っている。

電子制御ユニット４０は、自動停止制御部４１と発電制御部４２とを備える。自動停止制御部４１は、内燃機関２０が搭載された車両の停車、発進に応じて内燃機関２０を自動的に停止、再始動する、いわゆるアイドリングストップに係る制御を行い、発電制御部４２は、発電機１０の発電電圧の制御を行う。本実施形態の内燃機関制御装置では、こうした発電制御部４２が、発電機１０を制御する発電制御装置として機能する。

自動停止制御部４１には、内燃機関２０が搭載された車両の走行速度を検知する車速センサ４３、アクセルペダル及びブレーキペダルの踏込量をそれぞれ検知するアクセルペダルセンサ４４及びブレーキペダルセンサ４５、内燃機関２０の冷却水温を検知する水温センサ４６の各検知信号が入力されている。さらに、自動停止制御部４１には、コンプレッサ２１の回転速度を検知するコンプレッサ回転速度センサ４７の検知信号も入力されている。

一方、発電制御部４２には、上述のバッテリ電流センサ１６、バッテリ温度センサ１７の各検知信号に加え、上記コンプレッサ回転速度センサ４７の検知信号が入力されている。また、発電制御部４２は、バッテリ１３の充電電圧（バッテリ電圧）や各電気負荷１４の作動状況を検知してもいる。

なお、内燃機関２０が搭載された車両には、蓄冷式の空調装置が採用されている。内燃機関２０の運転が停止すると、コンプレッサ２１も停止して冷媒の冷却サイクルが止まる。蓄冷式の空調装置では、内燃機関２０の運転中に、蓄冷材に冷熱を蓄えておき、コンプレッサ２１が止まる内燃機関２０の停止中は、蓄冷材に蓄えられた冷熱を利用して車室の冷房を継続している。

図８に、自動停止制御部４１が実行する運転停止判定ルーチンのフローチャートを示す。自動停止制御部４１は、同ルーチンの処理を、電子制御ユニット４０の稼働中に、規定の制御周期毎に繰り返し実行する。

本ルーチンの処理が開始されると、まずステップＳ２００において、アクセル・オフ、且つブレーキ・オンの状態、すなわちアクセルペダルが踏まれておらず、ブレーキペダルが踏まれた状態にあるか否かが判定される。そして、肯定判定（ＹＥＳ）の場合には、ステップＳ２０１に処理が進められ、否定判定（ＮＯ）の場合には、ステップＳ２０７に処理が進められる。

一方、ステップＳ２０１に処理が進められると、そのステップＳ２０１において、車両の走行速度Ｖが規定の停止許可速度Ｖｍ以下であるか否かが判定される。停止許可速度Ｖｍの値には、内燃機関２０の自動停止を許可する走行速度Ｖの上限値が設定されている。そして、走行速度Ｖが停止許可速度Ｖｍ以下の場合（ＹＥＳ）には、ステップＳ２０２に処理が進められ、走行速度Ｖが停止許可速度Ｖｍを超えている場合（ＮＯ）には、ステップＳ２０７に処理が進められる。

ステップＳ２０２では、バッテリ充電量Ｓが停止許可充電量Ｓｍ以上であるか否かが判定される。停止許可充電量Ｓｍの値には、内燃機関２０を確実に再始動可能な充電量が設定されている。そして、バッテリ充電量Ｓが停止許可充電量Ｓｍ以上の場合（ＹＥＳ）には、ステップＳ２０３に処理が進められ、バッテリ充電量Ｓが停止許可充電量Ｓｍ未満の場合（ＮＯ）には、ステップＳ２０７に処理が進められる。

ステップＳ２０３では、コンプレッサ回転速度Ｎｃが規定の低下判定値Ｎｍ以下であるか否かが判定される。低下判定値Ｎｍには、コンプレッサ２１が正常動作しているときの内燃機関２０のアイドル運転時におけるコンプレッサ回転速度Ｎｃの想定値を若干下回る値が設定されている。

コンプレッサ回転速度Ｎｃが低下判定値Ｎｍを上回っている場合（ＮＯ）には、ステップＳ２０４に処理が進められる。ステップＳ２０４では、内燃機関２０の冷却水温Ｔｗが規定の停止許可水温Ｔｍ以上であるか否かが判定される。停止許可水温Ｔｍの値には、内燃機関２０の運転が停止しても、車室内の暖房を一定の時間、継続可能な冷却水温が設定されている。そして冷却水温Ｔｗが停止許可水温Ｔｍ以上の場合（ＹＥＳ）にはステップＳ２０５に処理が進められ、停止許可水温Ｔｍ未満の場合（ＮＯ）には、ステップＳ２０７に処理が進められる。

ステップＳ２０５では、空調装置の蓄冷が完了しているか否かが判定される。そして、蓄冷が完了している場合（ＹＥＳ）には、ステップＳ２０６に処理が進められ、完了していない場合（ＮＯ）には、ステップＳ２０７に処理が進められる。

以上の処理の結果、ステップＳ２０６に処理が進められた場合には、そのステップＳ２０６において、運転停止フラグＦがセットの状態とされた後、今回の本ルーチンの処理が終了される。一方、ステップＳ２０７に処理が進められた場合には、そのステップＳ２０７において、運転停止フラグＦがクリアの状態とされた後、今回の本ルーチンの処理が終了される。

これに対して、ステップＳ２０３において、コンプレッサ回転速度Ｎｃが低下判定値Ｎｍ以下となっていると判定された場合（Ｓ２０３：ＹＥＳ）には、ステップＳ２０４及びステップＳ２０５の処理を経由せずに直接、ステップＳ２０６に処理が進められる。すなわち、この場合には、ステップＳ２０４、Ｓ２０５での判定を行うことなく、運転停止フラグＦがセットの状態とされる。

自動停止制御部４１は、本ルーチンの処理による運転停止フラグＦの操作の結果に基づいて、内燃機関２０の自動停止／再始動を実施する。具体的には、自動停止制御部４１は、本ルーチンの処理により、運転停止フラグＦがクリアの状態からセットの状態に切り替えられたときに、内燃機関２０の運転を停止する。また、自動停止制御部４１は、本ルーチンの処理により、運転停止フラグＦがセットの状態からクリアの状態に切り替えられたときに、内燃機関２０を再始動する。

図９に、本実施形態において実行される充電制御ルーチンのフローチャートを示す。同ルーチンの処理は、内燃機関２０の運転中に、発電制御部４２によって、規定の制御周期毎に繰り返し実行される。

本ルーチンのステップＳ３００〜Ｓ３０２の処理は、第１実施形態の充電制御ルーチンのステップＳ１００〜Ｓ１０２の処理と同様である。すなわち、本ルーチンの処理が開始されると、まずステップＳ３００において、充電制御の実行条件が成立しているか否かが判定され、成立していれば（Ｓ３００：ＹＥＳ）、ステップＳ３０１に処理が進められ、成立していなければ（ＮＯ）、そのまま今回の本ルーチンの処理が終了される。ステップＳ３０１では、バッテリ１３の要求電流値Ｉｒが演算され、ステップＳ３０２では、その要求電流値Ｉｒの値が破断電流値Ｉｆ以下であるか否かが判定される。なお、本実施形態での充電制御の実行条件、要求電流値Ｉｒの演算態様、及び破断電流値Ｉｆの値の設定は、第１実施形態の場合と同じである。

本ルーチンにおいても、要求電流値Ｉｒの値が破断電流値Ｉｆを超える場合には（Ｓ３０２：ＮＯ）、ステップＳ３０５において、目標電流値Ｉｐの値として要求電流値Ｉｒが設定される。一方、本ルーチンでは、要求電流値Ｉｒの値が破断電流値Ｉｆ以下の場合（Ｓ３０２：ＹＥＳ）、ステップＳ３０３において、コンプレッサ回転速度Ｎｃが低下判定値Ｎｍ以下であるか否かが判定される。そして、コンプレッサ回転速度Ｎｃが低下判定値Ｎｍ以下である場合にのみ（ＹＥＳ）、ステップＳ３０４において、目標電流値Ｉｐの値として破断電流値Ｉｆが設定される。これに対して、コンプレッサ回転速度Ｎｃが低下判定値Ｎｍを上回っている場合には（ＮＯ）、要求電流値Ｉｒが破断電流値Ｉｆ未満であっても、ステップＳ３０５において、目標電流値Ｉｐの値として要求電流値Ｉｒが設定される。

こうしたステップＳ３０４又はステップＳ３０５での目標電流値Ｉｐの設定後は、ステップＳ３０６に処理が進められる。そして、ステップＳ３０６において、発電機１０の発電電流値を目標電流値Ｉｐとするために必要な発電電圧が発電機１０のＩＣレギュレータ１１に指示された後、今回の本ルーチンの処理が終了される。

こうした本ルーチンによれば、コンプレッサ回転速度Ｎｃが低下判定値Ｎｍ以下の場合、破断電流値Ｉｆを下限値として目標電流値Ｉｐの値が設定されることになる。すなわち、この場合には、破断電流値Ｉｆを下限値として発電機１０の発電電流値の可変制御が行われる。

一方、コンプレッサ回転速度Ｎｃが低下判定値Ｎｍ以下の場合には、要求電流値Ｉｒがそのまま目標電流値Ｉｐの値に設定される。すなわち、この場合には、発電機１０の発電電流値を、破断電流値Ｉｆを下回る値とすることが許容される。この場合の発電電流値の下限値は、要求電流値Ｉｒの設定範囲の最小値（例えば「０」）となり、その値は破断電流値Ｉｆよりも小さい値となる。したがって、この場合には、発電機１０の発電電流値の下限値が、コンプレッサ回転速度Ｎｃが低下判定値Ｎｍ以下の場合よりも小さくされることになる。

（作用）
コンプレッサ２１がロックする際には、その前兆として、コンプレッサ回転速度Ｎｃの低下が生じる。一方、コンプレッサ回転速度Ｎｃは、内燃機関２０の回転速度（以下、機関回転速度Ｎｅと記載する）に概ね比例し、また、内燃機関２０は、アイドル運転時の目標回転速度であるアイドル回転速度を機関回転速度Ｎｅが下回らないように運転されている。そのため、コンプレッサ２１が正常動作していれば、内燃機関２０の運転中にコンプレッサ回転速度Ｎｃが最小となるのは、同内燃機関２０がアイドル運転されているときとなる。よって、コンプレッサ回転速度Ｎｃが、内燃機関２０のアイドル運転時おける同コンプレッサ回転速度Ｎｃの想定値未満の値に設定された低下判定値Ｎｍ以下に低下する場合には、コンプレッサ２１がロックする兆しがある、と判断することができる。

本実施形態において自動停止制御部４１は、コンプレッサ回転速度Ｎｃが低下判定値Ｎｍを上回っている場合には、車両の走行速度Ｖが停止許可速度Ｖｍ以下のときに、下記条件（ヘ）〜（リ）を必要条件として内燃機関２０の運転を停止する。

（ヘ）アクセルペダルが踏まれておらず、ブレーキペダルが踏まれている。
（ト）バッテリ充電量Ｓが停止許可充電量Ｓｍ以上である。
（チ）冷却水温Ｔｗが停止許可水温Ｔｍ以上である。

（リ）空調装置の蓄冷が完了している。
上記条件（ヘ）の成立は、運転者が車両を停止させる操作を行っていることを示す。また、上記条件（ト）の成立は、内燃機関２０の運転を停止した場合に、その後の車両の再発進に際して内燃機関２０を確実に再始動できるだけのバッテリ充電量Ｓが確保されていることを示す。さらに、上記条件（チ）及び（リ）の成立は、内燃機関２０の運転を停止した場合に、その停止中、車室内の暖房や冷房をある程度の期間継続可能な状態にあることを示す。

一方、自動停止制御部４１は、コンプレッサ回転速度Ｎｃが低下判定値Ｎｍ以下となっている場合には、車両の走行速度Ｖが停止許可速度Ｖｍ以下のときに、上記条件（ヘ）及び（ト）が成立していれば、上記条件（チ）及び（リ）の成立、不成立に拘らず、内燃機関２０の運転を停止する。すなわち、コンプレッサ回転速度Ｎｃが低下判定値Ｎｍ以下となっているときには、上記条件（チ）及び（リ）は、車両の走行速度Ｖが停止許可速度Ｖｍ以下のときの自動停止制御部４１による内燃機関２０の運転停止の必要条件から除外される。ちなみに、条件（チ）及び（リ）の不成立時に内燃機関２０の運転を停止しても、内燃機関２０の停止中に暖房や冷房を継続できずに乗員の快適性が低下する虞はあるものの、内燃機関２０の再始動の遅延などの車両の走行に対する影響は生じない。

自動停止制御部４１により、内燃機関２０の運転が停止されると、ベルト２６の走行が停止して、コンプレッサ２１の動作も停止する。その後、自動停止制御部４１により内燃機関２０が再始動されると、ベルト２６の走行が再開されて、コンプレッサ２１の動作も再開される。このとき、コンプレッサ２１がロックしてＡ／Ｃプーリ２５が回転不能となっていると、ベルト２６の走行の再開と共に、Ａ／Ｃプーリ２５とベルト２６との間に滑りが発生する。こうした滑りが始まる直前には、Ａ／Ｃプーリ２５、ベルト２６間の摩擦力が特に大きくなる。そして、コンプレッサ２１のリミッタ機構として機能するハブ３３にも、特に大きなねじりトルクが加わるようになる。すなわち、内燃機関２０の再始動は、コンプレッサ２１がロックした際にリミッタ機構を破断させる好機となる。上述のように本実施形態では、コンプレッサ２１がロックする兆しが確認されると、条件（チ）及び（リ）が必要条件から除外されて、自動停止制御部４１による内燃機関２０の運転停止が実施されやすくなる。そして、その結果、内燃機関２０の再始動の機会が増えて、リミッタ機構が破断されやすくなる。

さらに、本実施形態における発電制御部４２は、コンプレッサ回転速度Ｎｃが低下判定値Ｎｍ以下となって、コンプレッサ２１のロックの兆しが確認されたときにのみ、発電機１０の目標電流値Ｉｐを破断電流値Ｉｆ以上に保持するようにしている。換言すれば、コンプレッサ２１のロックの兆しがないときには、破断電流値Ｉｆ未満の目標電流値Ｉｐの設定を許容している。

第１実施形態では、目標電流値Ｉｐを常に破断電流値Ｉｆ以上に保持しており、要求電流値Ｉｒが破断電流値Ｉｆ未満の場合には、必要とされる分以上の発電が行われるため、内燃機関２０の発電負荷の不要な増加を招いてしまう。これに対して本実施形態では、コンプレッサ２１がロックする兆しがないときには、発電機の発電電流値を破断電流値Ｉｆ未満とすることが許容される。そのため、リミッタ機構の破断に関しては第１実施形態の場合と同等でありながらも、内燃機関２０の発電負荷を第１実施形態の場合よりも低くすることができる。

以上説明した本実施形態は、次のように変更してもよい。
・上記実施形態では、コンプレッサ回転速度Ｎｃが低下判定値Ｎｍを上回っているときには、要求電流値Ｉｒをそのまま目標電流値Ｉｐの値に設定していた。すなわち、このときには、要求電流値Ｉｒの設定範囲の最小値が、発電機１０の発電電流値の下限値となっていた。このときの発電電流値の下限値として、要求電流値Ｉｒの設定範囲の最小値、及び破断電流値Ｉｆ以外の下限値を設定するようにしてもよい。いずれにせよ、その下限値が破断電流値Ｉｆよりも小さければ、コンプレッサ２１がロックする兆しが無いときには、発電機１０の発電電流値を破断電流値Ｉｆ未満とすることが許容されるため、内燃機関２０の発電負荷を、第１実施形態の場合よりも小さくすることができる。

・上記実施形態では、上記条件（チ）及び（リ）を、コンプレッサ回転速度Ｎｃが低下判定値Ｎｍ以下のときに自動停止制御部４１による内燃機関２０の運転停止の必要条件から除外する条件としていた。このときの必要条件から除外する条件を、上記条件（チ）及び（リ）の組み合わせ以外の条件としてもよい。いずれにせよ、コンプレッサ回転速度Ｎｃが低下判定値Ｎｍ以下となったときに、自動停止制御部４１による内燃機関２０の運転停止の実施条件が緩和されれば、コンプレッサ２１のロック時におけるリミッタ機構の破断の機会が増えることになる。なお、このときの必要条件から除外する条件としては、不成立時に内燃機関２０の運転を停止しても、車両の走行に対して影響を与えない条件を選択することが望ましい。

・上記実施形態では、コンプレッサ回転速度Ｎｃが、アイドル運転時における同コンプレッサ回転速度Ｎｃの想定値未満の値に設定された低下判定値Ｎｍ以下となったときに、コンプレッサ２１がロックする兆しがあると判定していた。コンプレッサ２１が正常に動作しているときのコンプレッサ回転速度Ｎｃは、機関回転速度Ｎｅに概ね比例する。そこで、現在の機関回転速度Ｎｅから想定される正常動作時のコンプレッサ回転速度Ｎｃよりも、実際のコンプレッサ回転速度Ｎｃが低いことをもって、コンプレッサ２１がロックする兆しがあると判定するようにしてもよい。具体的には、現在の機関回転速度Ｎｅから想定される正常動作時のコンプレッサ回転速度Ｎｃ未満の値となるように、機関回転速度Ｎｅに応じて低下判定値Ｎｍの値を可変設定する。こうした場合には、コンプレッサ２１のロックの前兆の有無をより早期且つより正確に判断することが可能となる。

・上記実施形態では、コンプレッサ２１のロックの前兆となるコンプレッサ回転速度Ｎｃの低下を、コンプレッサ回転速度センサ４７の検知結果から直接的に確認するようにしていた。すなわち、コンプレッサ回転速度センサ４７により検知されたコンプレッサ回転速度Ｎｃが規定の低下判定値Ｎｍ以下である場合、コンプレッサ２１がロックする兆しが有ると判定していた。なお、コンプレッサ２１の冷媒吐出圧は、コンプレッサ回転速度Ｎｃの上昇に応じて高くなるため、冷媒吐出圧をコンプレッサ回転速度Ｎｃの指標値として用いることができる。そこで、コンプレッサ回転速度Ｎｃを直接検知するセンサが設けられていない場合には、コンプレッサ回転速度Ｎｃの低下を、コンプレッサ２１の冷媒吐出圧から間接的に確認するようにしてもよい。例えば、図８のステップＳ２０３、Ｓ３０３を、コンプレッサ２１の冷媒吐出圧が、内燃機関２０のアイドル運転時における同冷媒吐出圧の想定値未満の値に設定された判定値以下であるか否かを判定する処理に置き換えるようにしてもよい。また、上述したように、コンプレッサ回転速度Ｎｃは、機関回転速度Ｎｅに概ね比例するため、上記判定での判定値を、機関回転速度Ｎｅに応じて可変設定するようにすることも可能である。

・上記実施形態における発電制御部４２による発電機１０の発電制御は、上記実施形態における自動停止制御部４１による内燃機関２０の運転停止制御から切り離して単独で実施することも可能である。すなわち、上記実施形態における発電制御部４２を発電機制御装置としてそれ単体で実施してもよい。なお、この場合、自動停止制御部４１による内燃機関２０の運転停止制御を上記実施形態とは別の態様で行うようにしてもよいし、同運転停止制御自体を行わない、すなわち自動停止制御部４１を割愛するようにしてもよい。

１０…発電機、１１…ＩＣレギュレータ、１３…バッテリ、１５…電子制御ユニット（発電制御部）、２０…内燃機関、２１…コンプレッサ、２２…クランクシャフト、２３…クランクプーリ（ベルト機構）、２４…オルタプーリ（ベルト機構）、２５…Ａ／Ｃプーリ（ベルト機構）、２６…ベルト（ベルト機構）、２７…テンショナ（ベルト機構）、３３…ハブ（リミッタ機構）、４０…電子制御ユニット、４１…自動停止制御部、４２…発電制御部（発電機制御装置）。

Claims (3)

1. 空調用のコンプレッサと共に、ベルト機構を介して内燃機関のクランクシャフトに駆動連結された発電機の発電電流値を可変制御する発電制御部を備える発電機制御装置において、
   前記コンプレッサは、同コンプレッサがロックした際に破断して前記ベルト機構から同コンプレッサを切り離すリミッタ機構を備えるものであり、
   前記ベルト機構のベルト張力を、前記コンプレッサのロック時に前記リミッタ機構を破断可能な張力に維持するために必要な前記発電電流値を破断電流値としたとき、
   前記発電制御部は、前記破断電流値を下限値として前記発電電流値の可変制御を行う、
   ことを特徴とする発電機制御装置。
2. 前記発電制御部は、前記コンプレッサの回転速度が規定値を上回るときには、前記発電電流値の下限値を前記破断電流値よりも小さくする請求項１に記載の発電機制御装置。
3. 空調用のコンプレッサと共に、ベルト機構を介してクランクシャフトに駆動連結された発電機を補機として備える内燃機関に適用されて、電力の需給状況に応じて設定された要求電流値とすべく前記発電機の発電電流値を可変制御する発電制御部と、前記内燃機関が搭載された車両の走行速度が規定の速度以下であるときに、規定の条件の成立を必要条件として、前記内燃機関の運転停止を実施する自動停止制御部と、を備える内燃機関制御装置において、
   前記コンプレッサは、同コンプレッサがロックした際に破断して前記ベルト機構から同コンプレッサを切り離すリミッタ機構を備えるものであり、
   前記ベルト機構のベルト張力を、前記コンプレッサのロック時に前記リミッタ機構を破断可能な張力に維持するために必要な前記発電電流値を破断電流値としたとき、
   前記発電制御部は、前記コンプレッサの回転速度が規定値以下のときに、前記破断電流値を同発電電流値の下限値に設定して、前記発電電流値の可変制御を行い、
   前記自動停止制御部は、前記コンプレッサの回転速度が前記規定値以下であるときには、前記規定の条件を必要条件から除外して、前記車両の走行速度が前記規定の速度以下のときの前記内燃機関の運転停止を実施する
   ことを特徴とする内燃機関制御装置。

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