JPH01277650A - 内燃機関の回転制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本考案は、電気負荷変動に起因する内燃機関の回転変動
、特に、アイドル時の回転変動を防止するようになした
。内燃機関の回転制御装置に関する。

（従来の技術） 内燃機関のアイドル回転の安定性を乱すものの一つに電
気負荷、即ち、車両のライト、電動ファン、オルタネー
タ等、のオン、オフによる変動がある。特に、オルタネ
ータ等の発電機は他の電気負荷が増加すると、バッテリ
上がりを防止すべくその電気負荷情報に応じて発電量を
増加させるように切り替え操作されるものが多い。

即ち、第７図に示すように、従来の車両の電源回路５１
はバッテリ５２に対して発電機５３と複数の負荷５４が
並列接続されている。ここで、負荷スイッチ５５がオン
されると１発電機５３の電気負荷情報入力端としてのＳ
端子へのバッテリ電圧が低下する。

このバッテリ電圧の低下時、即ち、電気負荷の急増時に
は発電機５３に内蔵されたＩＣレギュレータが直ちに発
電量を増加すべくフィールド電流を増加させ、これによ
りバッテリ上がりを防止している。

この場合、第８図に示すように、電気負荷が時点Ｔｏで
オンすると、バッテリ電圧は急減するが。

この電気負荷情報を受けた発電機５３は直ちにフィール
ド電流を増加させ、これにより発電量を増加させている
（第３図に電圧低下、即ちｖ２よりＶｌへの急変時の発
電増量特性を実線で一例として示した）。これにより、
バッテリ側には充電電流が、他の電気負荷側には消費電
流がそれぞれ出力されるため、バッテリ電圧は適正値に
戻り、バッテリ上がりは防止される。

（発明が解決しようとする課題） ところで、バッテリ５２の発電量が時点Ｔｏ直後に増え
ると、第８図に示すように、内燃機関には電気負荷に応
じた回転負荷が加わるため、機関回転数Ｎは急減する。

この場合、機関のアイドル回転数制御装置（以後単にＮ
ＳＣと記す）、例えば、アイドルスピードコントロール
バルブ（以後単にＩＳＯバルブと記す）及びその制御手
段としてのエンジンコントロールユニット（以後単にＥ
ＣＵと記す）が吸入空気量を見込みで増大させる。即ち
、ＥＣＵがＩＳＣバルブを開かせることにより、吸入空
気量増が図られ、これにより機関の回転トルク増が図ら
れ、機関回転数Ｎの回復が図られることとなる。

ところが、ＩＳＯバルブの開処理による空気量供給が見
込どうりに行われ、機関の回転数Ｎがスムーズに回復す
る（第８図に破線で示した特性時）ことは比較的少なく
、問題となっている。即ち、機関のアイドル時に電気負
荷増が生じ、フィールド電流増処理がなされても、この
後１機関回転数が低下し、これを検出したＥ　ＣＵがＩ
ＳＣバルブを所定量開き、このバルブの開作動に応じて
、吸気増量が図られることとなる。この場合、特に、吸
気系の流動抵抗や、大容量のサージタンクの緩衝作用に
より機関の燃焼室に供給される空気の増量は遅れる傾向
にある。この空気増量遅れのため、機関回転数の落ちこ
みが進み、共振振動数域に近づく場合があり、車体に不
快な振動が発生するという不具合が生じ易い。更に５回
転低下がひどい場合には、エンストに至ることもありう
る。

このように、フィールド電流増処理の後、吸気増による
回転回復がなされるまでの遅れ時間の間に機関回転数が
大きく低下し、アイドル回転の安定性を損なうことがあ
り、開運と成っている。

本発明の目的は、電気負荷変動に基づく内燃機関の回転
変動を防止出来る内燃機関の回転制御装置を提供するこ
とにある。

（課題を解決するための手段） 上述の目的を解決するために本発明は、内燃機関に駆動
されると共にバッテリ及び電気負荷側に電力を供給する
発電機と、上記発電機のフィールド電流情報を出力する
フィールド電流情報発生手段と、上記内燃機関の吸気系
の吸入空気量を弁開度を増減操作することにより操作す
る空気量調整手段と、上記フィールド電流値が増加する
のに応じて上記吸入空気量を増大させる特性に基づき上
記フィールド電流情報に応じた弁開度位置値を算出する
弁開度位置算出手段と、上記弁開度位置値に基づき上記
空気量調整手段を上記弁開度位置に保持すべく切り替え
作動させる回転数制御手段とを有するように構成されて
いる。

（作　　用） 弁開度位置算出手段がフィールド電流情報発生手段から
発電機のフィールド電流情報を受け、しかも、この弁開
度位置算出手段が上記フィールド電流値が増加するのに
応じて上記吸入空気量を増大させる特性に基づき上記フ
ィールド電流情報に応じた弁開度位置値を算出する。そ
して、この弁開度位置値を受けた回転数制御手段は、上
記空気量調整手段を弁開度位置値に基づく弁開度位置に
保持すべく切り替え作動させる。

（実　施　例） 第１図には本発明の一実施例としての内燃機関の発電機
制御装置を示した。この発電機制御装置は多気筒エンジ
ン（以後単にエンジンと記す）Ｅに装着されている。

ここで、エンジンＥは機関本体内の各燃焼室に吸気路２
により吸気を吸入し、排気路３により排気を排出してお
り、燃料は吸気分岐管４に設けられた複数の電磁式の燃
料噴射弁（以後単にインジェクタと記す）５から供給を
受けている。

吸気路２は吸気分岐管４、サージタンク５．吸気管６及
びエアクリーナ７とにより形成され、排気路３は排気分
岐管８、図示しない排気管及びマフラ等により形成され
ている。

吸気管６には主吸入空気量を操作可能なスロットル弁９
が取付けられ、しかも、開弁の配設部分と並列に、スロ
ットル弁９をバイパスするバイパス路１０が設けられて
いる。

バイパス路１０には、ＩＳＣバルブ１１とファーストア
イドルエアバルブ（ＦＩＡバルブ）１２とが相互に並列
的に配設されている。ＩＳＣバルブ１１は後述のＩＳＣ
バルブドライバ２７よりのパルス数に応じた開閉量だけ
弁体１１１を開閉作動させる。Ｆ工Ａバルブ１２はワッ
クスタイプのもので、エンジン温度が高く成るに従いバ
イパス路１０を閉じるようになっている。

第１図のエンジンでは吸気分岐管４の枝管にインジェク
タ５を装着し、いわゆるマルチポイント噴射方式を採っ
ている。

各インジェクタ５へは図示しない燃料ポンプ及び燃圧レ
ギュレータとにより所定フィード圧に調圧した燃料を周
知の燃料供給管系Ｆｃにより供給されるようになってい
る。

発電機１は第１図（ａ）、（ｂ）に示すように、主部４
０と、ＩＣレギュレータ４１とを内湯するオルタネータ
であり、機関の出力回転を受けて発電作動し、車面のバ
ッテリ１３や、各種の電気負荷５例えば各ライト類、エ
アコン、各電動ファン、制御機器の電源回路等に電力を
供給する。この発電機１は、バッテリ１３に接続される
Ｓ端子、接地されるＥ端子、フィールド電流のレベルを
決定し１発電１を操作するための電気負荷情報を受ける
Ｓ端子とを備える。なお、発電機１の発電特性を第３図
に実線で示した。即ち、電気負荷情報としてのＳ端子電
圧が調整電圧ｖｏを上回っていると発電率を低下させ、
下回っていると、発電率を増大させる。

主部４０はアーマチュア４２、フィールドコイル４３、
整流器４４、励磁ダイオード４５とで構成され、ＩＣレ
ギュレータ４１は調整電圧■０を設定するツェナーダイ
オードＺＤ、抵抗Ｒ１，Ｒ２、Ｒ３，トランジスタＴｒ
ｉ、Ｔｒ２とで構成されていφ。

ここで主部４０、ＩＣレギュレータ４１共に周知の構成
を成すが、ここでは、特に、小抵抗Ｒ３と、その出力回
路４６とがフィールド電流情報発生手段を構成している
。この出力回路４６にはフィールド電流情報としての微
少電圧を増幅するバッフ７アンプ４７と、この出力を平
滑化するローパスフィルター４８と、その出力をデジタ
ル化してＥＣＵ１９内のＣＰＵ２０に出力するＡ／Ｄ変
換器４９とが順次接続されている。

この発電機１は、始動時には励磁ダイオード４５よりの
電流がフィールドコイル４３、トランジスタＴｒ２．小
抵抗Ｒ３を介して流れる。この時ツェナーダイオードｚ
Ｏはオフ、トランジスタＴｒｉは閉に保持される。次に
、回転数が高速回転時には、Ｓ端子電圧が上昇し、ツェ
ナーダイオードＺＯがオフ、トランジスタＴｒｉがオン
、トランジスタＴｒ２がオフとなり、フィールド電流が
遮断され、発電機の発生電圧が低下するよう作動します
。

ところで、エンジンＥについては、燃料供給制御、点火
時期制御、アイドル回転制御等の種々の制御が施される
が、かかる制御を行うために、種々のセンサが設けられ
ている。

即ち、第１図に示すように、エアーフローセンサ１４、
吸気温センサ１５、スロットルポジションセンサ１６．
水温センサ１７、エンジン回転センサ１８、アイドルス
イッチ３５．ニュートラルスイッチ３６゜その他の周知
の図示しない機関状態量検出用のセンサが設けられてい
る。

ここで、エアーフローセンサ１４はエアークリーナ７内
に設けられ、カルマン渦を検出することにより、吸入空
気量に比例した周波数パルスを出力する。吸気温センサ
１５もエアクリーナ７内に設けられ、吸気温情報を出力
する。スロットルポジションセンサ１６はスロットル弁
９の開度時報を出力するもので、ポテンショメータ式の
ものが使用される。水温センサ１７は機関の冷却水温情
報を出力するもので、サーミスタ等が使用される。エン
ジン回転センサ１８はクランク位置センサであり、出力
されるパルス信号間隔を測ることにより機関回転数を検
出することができる。アイドルスイッチ３５はスロット
ル弁９が閉位置にあると出力を発するよう構成され、ニ
ュートラルスイッチ３６は図示しない変速機内のギア列
のニュートラル情報を出力するよう構成されている。

上述の各センサからの検出信号は電子制御装置（以下Ｅ
ＣＵと記す）１９へ入力されるようになっている。なお
、ＥＣＵ１９のハードウェア構成は第１図のようになっ
ているが、ＥＣＵ１９はその主要部として中央演算処理
装置（以下ＣＰＵと記す）２０を備えており、同ＣＰＵ
２０へは吸気温センサ１５゜水温センサ１７．スロット
ルポジションセンサ１６、及び電気負荷情報発生手段と
してのバッテリセンサ（Ｂ端子の出力回路）２１からの
検出信号が入力インターフェイス２２、Ａ／Ｄコンバー
タ２３を介して入力される。そして、小抵抗Ｒ３と、そ
の出力回路４６とからなるフィールド電流情報発生手段
からフィールド電流情報が上述のようにＣＰＵ２０に入
力され、アイドルスイッチ３５．ニュートラルスイッチ
３６からの検出信号が入力インターフェイス３７を介し
て入力され、エアーフローセンサ１４、エンジン回転セ
ンサ１８からの検出信号が直接に入力ポートへ入力され
るようになっている。

更に、ＣＰＵ２０はパスラインを介してプログラムデー
タや固定値データを記憶するＲ　ＯＭ　２４、更新して
順次書替られるＲＡＭ２５との間でデータの授受を行う
ようになっている。

今、ＥＣＵ１９には上述の各制御毎に詳細なプログラム
がセットされ、かかるプログラムはプログラムメモリに
格納されている。なお、制御のためのデータはマツプ化
されＲＯＭ２４やＲＡＭ２５に記憶処理されている。

ＥＣＵ１９からは各部へ制御信号が出力される。

即ち、ＥＣＵ１９からはインジェクタ５、ＩＳＣバルブ
１１、図示しない点火時期制御部等へ、それぞれに適し
た制御信号が出力されるようになっている。

インジェクタ５はＥＣＵ１９内のインジェクタドライバ
２６より所要のデユーティ率で供給されるパルス信号を
受け、同信号に応じた時間幅で開弁じて燃料噴射作動す
る。

ＩＳＣバルブ１１は工ＳＣバルブドライバ２７より所要
のパルス信号を受け、内蔵される各コイル部への通電順
序によって弁体１１１の弁開度を調整するものである。

なお、ＥＣＵ１９内では、ＩＳＯのための周知の回転数
フィードバック制御がなされており、吸気量情報、スロ
ットル開度情報、機関回転数情報、吸気温情報、水温情
報、等より目標アイドル回転数を算出し、これと現アイ
ドル回転数との偏差値を求め、ＩＳＣバルブ１１の弁体
１１１の弁開度位置を偏差値に応じ調整して現アイドル
回転数を目標アイドル回転数に近づけることが行われて
いる。

点火コイル３０には点火ドライバー（図示せず）を介し
て点火時期制御用信号が入力され、このコイルの発する
高圧電流がディストリビュータ（図示せず）を介して各
点火プラグ３２に加わる。

ところで、ＩＳＣ制御に着目した上で、ソフトウェア的
にＥＣＵ１９を見ると、第２図に示すように、ＥＣＵ１
９は、まず、発電機１００と内燃機関の吸気系１０５の
吸入空気量を弁開度を増減操作することにより操作する
空気量調整手段１０４とを備える。そして、フィールド
電流情報発生手段１０１により発電機１００のフィール
ド電流情報を出力し、弁開度位置算出手段１０２が弁開
度位置値を算出し、回転数制御手段１０３が弁開度位置
値に基づき空気量調整手段１０４を上記弁開度位置に保
持すべく切り替え作動させるようになっている。

ここで弁開度位置算出手段１０２は現在のフィールド電
流情報に応じた。弁開度位置値を算出する。

この場合、例えば、第４図に示したデータマツプの特性
線図に基づき算出を行うこととなる。即ち、フィールド
電流値Ｉｆが増加するのに応じて吸入空気量を増大させ
る特性、即ち、発電負荷の上乗せ分に相当するステップ
モータの開作動骨Ｐｆを求めることとなる。

次に、上記構成による作動を説明する。本実施例ではＥ
ＣＵ１９のＲＯＭ２４に格納されたプログラムに従って
制御処理を実行することと成る。

第５図に示すように、メインルーチンではキースイッチ
３９のオンにより起動処理がなされ、その後各演算ルー
チンが順次実行される。

先ず各部の初期機能がセットされ、チエツク機能が働き
、異常部チエツクがなされる。そして、ステップ３では
水温情報、大気温情報、吸気量情報、機関回転情報、ス
ロットル開度情報、その他の運転状態量が各センサ類か
ら取り込まれ、ＲＡＭ２５の所定のアドレスに入力され
る。

ステップ４では機関回転数、負荷より基準点火時期を求
め、水温、大気圧、大気温の各情報に基づく補正値を算
出し、この点火時期出力値を所定エリアに入力するとい
う周知の点火時期演算処理を行う。続いて、ステップ５
では吸入空気量より基本噴射量を算出し、暖機補正、吸
気温補正、大気圧補正、加速増量補正等の各補正値を算
出し、これらより燃料噴射量を算出し所定エリアに入力
するという周知の燃料噴射量演算処理を行う。ステップ
６ではアイドル回転数制御処理に入る。

ここでは、まず、現時点でのフィールド電流値ＩｆがＡ
／Ｄ変換器４９を介して出力回路４６より取り込まれ、
続いてＩｆに応じた発電負荷の上乗せ分としての開作動
分Ｐｆがデータマツプ（第４図参照）に基づき算出され
る。

ステップ８に達すると、ここでは車両がアイドル運転だ
とステップ９に、そうでないと、リターンする。ステッ
プ９では変速段がニュートラルであるとステップ１０へ
、そうでないとリターンする。

ステップ１０では設定アイドル回転数（ここでは７００
ｒｐｍ）と現在の回転数ＲＰＭとの差分ΔＲＰＭが求め
られる。この場合、現在の回転数ＲＰＭは第６図に示し
たようなエンジン回転算出ルーチンで求められる。

このエンジン回転算出ルーチンはクランク位置センサで
あるエンジン回転センサ１８の出力により算出される。

即ち、クランクパルスの検出毎にこのルーチンは割込み
処理され、その都度、時刻Ｔｎｅｕ値が入力され、前回
の値Ｔｏｌｄとの差分である周期ＴａＯが求められ、こ
の値は前回値Ｔａと更新される。そして、この周期Ｔａ
はその逆数に定数Ｃを乗算して機関の現在の回転数ＲＰ
Ｍが算出される。

ステップ１１では、差分ΔＲＰＭに比例定数Ｋを乗算し
て、現在の回転偏差、即ち、ＩＳＣバルブ１１内の弁体
を駆動させるステップモータの位置偏差を算出し、且つ
、同値ΔＲＰＭ・Ｋにより現回転偏差ΔＰを書替える。

そして、ステップ１２に達すると、目標アイドル回転数
に相当する目標ポジションＰ　（＝ＰＢ＋ΔＰ＋Ｐｆ）
が算出される。ここで。

ＰｆはＩＳＣバルブ１１の弁体の基準位置を示している
。このステップ１２によりアイドル回転数の設定がなさ
れ、所定エリアに入力され、リターンする。

このようなメインルーチンで求められた月標ポジション
Ｐ値は図示しない周知のＩＳＣバルブの駆動ルーチンで
取り込まれ、ＩＳＣバルブドライバ２７を介してＩＳＣ
バルブ１１に出力される。これにより、電気負荷による
アイドル回転数の落ちこみを吸収し、アイドル回転数を
安定化させることが出来る。

この処理により、吸入空気量が増量され１機関の出力が
高まり、電気負荷による回転低下要因が吸収され、アイ
ドル回転数を安定化させることが出来る。特に、フィー
ルド電流の変動を直ちに発電負荷の上乗せ分としての開
作動分Ｐｆとして目標ポジションＰ値に取り込み、弁開
度を拡大させるため、応答性よくアイドル回転数の低下
を押さえ、安定化させることが出来る。

（発明の効果） 以上のように、本発明による内燃機関の回転制御装置は
、電気負荷が急増した際に生じる発電機内のフィールド
電流の増加を検知すると、直ちに機関の空気量の増加を
図る。このため、機関トルク増が図られ１機関回転数の
落ちこみを防止するようにしたので、アイドル回転を安
定化出来、車両に不快な共振が発生するのを防ぎ、エン
ストを防止出来る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の一実施例としての内燃機関の回転制御
装置の全体構成図、第２図は同上装置の機能ブロック図
、第３図は同上装置内の発電機のＳ端子電圧−一バッテ
リ電圧特性線図、第４図はＩｆ−−Ｐｆデータマツプの
特性線図、第５図、６図は同上装置の制御処理に用いる
制御プログラムのフローチャート、第７図は従来装置の
概略図、第８図は従来装置の要部の経時特性線図である
。 １・・・発電機、２・・・吸気路、１１・・・ＩＳＣバ
ルブ、１３・・・バッテリ、 １９・・・ＥＣＵ、２０・・・ＣＰＵ、２１・・・バッ
テリセンサ、４６・・・出力回路、Ｒ３・・・小抵抗、
Ｅ・・・エンジン。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 内燃機関に駆動されると共にバッテリ及び電気負荷側に
   電力を供給する発電機と、上記発電機のフィールド電流
   情報を出力するフィールド電流情報発生手段と、上記内
   燃機関の吸気系の吸入空気量を弁開度を増減操作するこ
   とにより操作する空気量調整手段と、上記フィールド電
   流値が増加するのに応じて上記吸入空気量を増大させる
   特性に基づき上記フィールド電流情報に応じた弁開度位
   置値を算出する弁開度位置算出手段と、上記弁開度位置
   値に基づき上記空気量調整手段を上記弁開度位置に保持
   すべく切り替え作動させる回転数制御手段とを有した内
   燃機関の回転制御装置。