JPH0834723B2 - 車両に搭載される発電機の制御装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ この発明は、車両用エンジンの回転速度が制御できる
ようにしている発電機の制御装置に係るものであり、さ
らにはアイドリング運転状態において、上記エンジンの
回転速度を目標回転速度に一致させるような制御を実行
させるようにする車両に搭載される発電機の制御装置に
関する。

［従来の技術］ 例えば、エンジンのアイドリング運転状態において、
このエンジンの回転速度を設定された目標回転速度に一
致させるように制御するには、通常このアイドリング運
転状態で閉じられているスロットル弁部分をバイパスす
るように設定したバイパス空気通路に流れる空気量を、
電磁弁機構によって制御するようにしている。

しかし、エンジンの吸入空気量を変化させてエンジン
回転速度を制御するようにしたのでは、この吸入空気量
を変化させてから実際にエンジン回転速度が変化するま
でに、大きな遅れが存在する。例えば、第11図で示すよ
うに電磁弁等によって、吸入空気のバイパス空気量を変
化させてから、エンジンの回転数が目標回転数に達する
までに、例えば500m秒以上要するようになる。この遅れ
は、バイパス空気をエンジンが吸気してから、圧縮およ
び爆発行程を経て、初めて回転速度変化として現れるよ
うになるからである。

また、このように電磁弁によってバイパス空気量を変
化させてエンジン回転速度を目標回転速度に一致させる
制御を行なう場合、例えば第12図で示すようにエンジン
回転速度を上昇させる必要の生じたときに、吸入空気の
バイパス通路に設定した電磁弁を開くように制御するも
のである。しかし、このように吸入空気量を変化させる
ようにした場合、この空気流変化が空燃比特性に現れる
ようになり、電磁弁の開度変化に伴って、空燃比も大き
く乱れるようになる。そして、当然エンジン回転速度が
目標回転速度に集束するのに多くの時間を必要とするよ
うになる。

［発明が解決しようとする問題点］ この発明は上記のような点に鑑みなされたもので、エ
ンジンの燃焼行程等で生ずる回転素度変動を効果的に抑
制制御できるようにすると共に、この制御によってエン
ジンの平均的な回転速度制御をも実行できるようにする
ものであり、エンジンのアイドル回転状態で、このエン
ジンの回転速度を目標回転速度に充分な応答性をもって
一致させるように制御できるようにするものであり、こ
の場合さらに空燃比等に影響を与えることなく、エンジ
ン回転速度制御が実行できるようにする車両に搭載され
る発電機の制御装置を提供しようとするものである。

［問題点を解決するための手段］ すなわち、この発明に係る発電機の制御装置にあって
は、この発電機がエンジンによって駆動されるように設
定するものであり、且つこの発電機で要求されるトルク
を発電機負荷によって可変制御されるようにしているも
のである。ここで上記発電機負荷は、発電機出力を通電
角位相制御によって設定されるようにしているものであ
り、この通電角を大きな状態に設定する発電機負荷オン
状態と、通電角を小さく望ましくは零の状態とする発電
機負荷オフの状態とが選択的に設定されるようにしてい
る。そして、エンジンの瞬時回転速度の上昇状態で、上
記発電機負荷がオンされるようにしている。また、エン
ジンの回転速度と目標回転速度との差に対応した補正値
を算出し、この補正値に基づいて上記発電機負荷のオン
またはオフの設定時間幅が制御されるようにしているも
のである。

［作用］ 上記のような発電機の制御装置にあっては、エンジン
の爆発燃焼行程によって、このエンジンの瞬時回転速度
が上昇されるタイミングで、上記発電機負荷がオンされ
るようになり、この発電機で消費されるトルクが増加さ
れるようになる。したがって、エンジン回転変動が効果
的に抑制制御されるようになる。また、上記発電機負荷
の作用状態に応じてエンジンに作用する負荷が変化する
ものであり、例えばエンジンの回転速度が目標回転速度
に比べて低い状態にあるときは、発電機負荷のオン時間
幅が減少されまたはオフ時間幅が増加されることによっ
て、速やかな応答速度で、エンジンの回転速度が目標回
転速度に向けて円滑に上昇される。この場合、吸入空気
量等は安定状態に保たれているものであるため、空燃比
特性等に影響を与えることがない。

［発明の実施例］ 以下、図面を参照してこの発明の一実施例を説明す
る。第１図は発電機11の制御装置の基本的な構成を示す
もので、上記発電機11はエンジン12によって駆動される
ようになっている。そして、上記発電機11には発電機負
荷制御回路13から、発電機負荷の制御信号が供給されて
いるもので、この制御信号によって発電機に作用する負
荷が、オン・オフ制御されるようになっているものであ
る。

また、上記エンジン12からは、その回転速度に対応し
た回転数信号Ｎが検出されているもので、この回転数信
号Ｎはコンパレータ14に供給し、このコンパレータ14で
目標回転数N_Kと比較されるようになっている。そして、
その比較結果に対応した出力信号によって、上記発電機
負荷制御回路13が制御されるようにしている。すなわ
ち、エンジン12の平均回転速度に対応した回転数信号Ｎ
が、目標回転数N_Kより低い状態では、発電機負荷制御が
小さな状態に制御され、発電機11に作用する負荷を小さ
くしてエンジン12の回転速度が効果的に上昇制御される
ようにしている。また、エンジン回転速度が目標回転速
度より大きい状態では、発電機負荷制御が大きい状態に
設定され、エンジン12の回転速度が効果的に降下される
ようにしている。

第２図は上記制御装置の発電機11に関連する部分を取
出して示しているもので、この場合発電機11は３相の磁
石式で構成されるようにしている。そして、この発電機
11からの３層の出力は、それぞれダイオードD1〜D3、お
よびサイリスタS1〜S3によって整流され、車載用のバッ
テリ15に充電電力として供給されるようになっている。
そして、上記サイリスタS1〜S3は、通電角位相制御回路
16によって点弧角が制御されるようにしている。

すなわち、通電角位相制御回路16ではバッテリ15およ
び車両内装置で要求される負荷電流量によって通電角を
設定制御し、上記負荷電流に応じた出力電力がこの発電
機11から得られるようにしている。そして、バッテリ15
の充電収支が効果的に保たれるようにしているものであ
る。

ここで、エンジン12の動作状態を考察してみると、エ
ンジンの各気筒では、吸気、圧縮、爆発燃焼、および排
気の４行程が繰返し実行されているものであり、その燃
焼行程でクランク軸の大きな回転力が作用し、このエン
ジン12の瞬時回転速度が上昇するようになる。例えば、
このエンジン12が４気筒で構成される場合、その２回転
で各気筒が１度づつ燃焼行程の入り、２回転で４回瞬時
回転速度が上昇して、第３図で示すように180゜CA毎に
エンジン回転速度が１サイクル変動するようになる。

このようなエンジン12の回転速度変動に対して、発電
機負荷が変化され、上記回転速度の上昇するタイミング
で発電機11に大きな負荷が作用するようにしている。す
なわち、発電機負荷制御信号が第３図で示したように変
化するものである。

このような発電機負荷制御信号は、エンジン12のクラ
ンク角を検出することにより形成されるもので、エンジ
ン12のいずれかの気筒が燃焼行程に入る位置で発電機負
荷がオンされ、その気筒が燃焼行程から排気行程に入る
ときに発電機負荷がオフ制御されるようになっている。

このようにオン・オフ制御される発電機負荷は、通電
角位相制御回路16において、サイリスタS1〜S3のそれぞ
れ点弧角を制御することによって実行される。

例えば、第４図（Ａ）に示すような発電機負荷制御信
号が設定された場合、同図の（Ｂ）で示すように制御信
号のオン状態で点弧角θ１を設定し、制御信号のオフ状
態で点弧角を零とするものである。そして、制御信号の
オン状態で設定される通電角θ１で要求される負荷電流
I_R1が得られるようにしている。

すなわち、上記のように通電角制御することによっ
て、発電機負荷制御信号のオン状態で発電機が必要とす
るトルクが発電機負荷オフ時に比較して増大し、エンジ
ン12の回転速度上昇を制御するようになる。この場合、
要求負荷電流の状態に応じて上記通電角が変化されるも
のであり、要求負荷電流が小さくなると、同図の（Ｃ）
で示すように通電角はθ２のように小さくなるものであ
り、この制御によってバッテリ15の充電収支が保たれる
ようになる。

このように通電角制御による発電機負荷のオン・オフ
制御によって、この発電機11を駆動するエンジン12に要
求されるトルク量を変化させ、このエンジン12の回転速
度制御のためにも作用させるようにすることができる。
例えば第５図に示すように、エンジン12のアイドル運転
時の回転速度が、目標回転速度より低い状態にある場合
には、このエンジン12の回転速度を上昇させるために、
発電機負荷量を制御させるようにするものである。具体
的には、エンジン回転速度が目標回転速度より低い状態
で、発電機負荷量を低い値に設定し、エンジン回転速度
が目標回転速度より高い状態で発電機負荷量を大きな値
に設定し、エンジン12に作用する負荷量を、エンジン12
の回転速度が目標回転速度に近付く方向に変化されるよ
うに可変制御するものである。したがって、このような
手段でエンジン回転速度が可変制御されるようにすれ
ば、その間吸入空気量は変化されないものであるため、
空燃比は効果的に理想空燃比の状態に保たれるようにな
る。

第６図は発電機11に作用される発電機負荷のオンおよ
びオフの状態を、エンジン12の回転速度制御との関係で
示したもので、基本的には第３図で示したように、エン
ジン12の瞬時回転速度の変化状態に対応して、発電機負
荷がオン・オフ制御されるようにしている。すなわち、
４気筒エンジンの場合180゜CAを１つの周期として、発
電機負荷のオン状態（Ton）およびオフ状態（Toff）が
繰返し実行されるようになる。

この場合、エンジン12の平均回転速度Noが一定に保た
れるようにしている場合には、燃焼行程に入るクランク
角位置で発電機負荷がオンされ、この燃焼行程が終了し
て排気行程に入るところで発電機負荷がオフされるよう
になって、TonおよびToffが略等しい状態に設定され
る。これに対して、エンジン12の平均回転速度N₀を目標
回転速度N_Kに近付けるように上昇させる場合には、発電
機負荷がオフされる期間Toffの幅を拡大する補正量ΔＤ
を設定し、発電機負荷量を減少させて、発電機11で消費
されるトルク量を減少制御させるようにする。そして、
エンジン12の平均回転速度N₀が目標回転速度N_Kに効果的
に近付くようにしているものである。

第７図は上記のようなエンジン12の回転速度制御を実
行させるための、発電機負荷のオン・オフ制御処理の流
れを示しているもので、まずステップ101でエンジン12
の平均回転速度N₀を読み込む。そして、ステップ102で
この平均回転速度N₀と目標回転速度N_Kとの差ΔＮを演算
し、ステップ103で上記求めたΔＮの絶対値が設定値Ｋ
より大きいか否かを判定する。

上記平均回転速度N₀と目標回転速度N_Kとの差ΔＮの絶
対値が設定値Ｋより大きいと判断された場合には、次の
ステップ104でΔＮに対応した補正量ΔＤを演算する。

このステップ104では、例えば第７図に示すようにΔ
Ｎの絶対値と補正量ΔＤとの関係を設定した、例えばこ
のように処理制御を実行するマイクロコンピュータのRA
Mに記憶設定したマップから、補正量ΔＤが算出される
ようにしている。

ステップ104でΔＤが算出されたならば、次のステッ
プ105で前記求められた速度差ΔＮが「０」より大きい
か否かを判定するもので、ΔＮが「０」より大きく正の
値であると判定されたならば、ステップ106で予め設定
された発電機負荷オンのデューティ時間幅Duに、上記算
出されたΔＤを加算する。また、速度差ΔＮが「０」よ
り小さく負の値であると判定されたならば、ステップ10
7で発電機オンの設定されるデューティ時間幅Duから上
記補正量ΔＤを減算させるようにする。そして、上記ス
テップ106あるいは107で求められたデューティDuをセッ
トし、このデューティ時間幅Duが設定されるように発電
機負荷のオンおよびオフ位置が設定されるようにするも
のである。

前記ステップ103でΔＮの絶対値が設定値Ｋより小さ
いと判断された場合には、特に発電機負荷のオン状態の
デューティを変化制御する必要が無いと判断し、ステッ
プ108に進むようにしている。

すなわち、第６図で示しているようにエンジン12の平
均回転速度N₀が目標回転速度N_Kより低い状態にあり、こ
のエンジン回転速度を目標回転速度に近付けるように制
御する場合には、平均回転速度N₀と目標回転速度N_Kとの
差ΔＮを求めるもので、この場合にはΔＮは負の値とな
る。したがって、発電機負荷のオン状態となる時間幅To
nがΔＤだけ減じられるように制御するようにしている
ものである。

上記説明ではエンジン12のアイドリング運転時におい
て、エンジン回転速度を目標回転速度に上昇制御させる
場合を示しているものであるが、例えばこのアイドリン
グ運転状態で、エンジン12によって駆動されるエアコン
装置が起動されたような場合でも、上記発電機負荷制御
によって、エンジン12の回転速度をエアコン運転状態時
の目標回転速度に、充分な応答性をもって設定させるこ
とができるものである。

第９図はエアコン起動に対応した発電機負荷制御の流
れを示しているもので、まずステップ201でエアコンが
オフ状態からオン状態に切換えられたか否かを判定す
る。すなわち、第10図で示すようにエアコンがオフ状態
からオン状態に切換えられ、エアコン起動と判定された
場合には、ステップ202に進んで発電機負荷量を減少制
御する。そして、ステップ203で発電機負荷のオン・オ
フによる発電機制御によるエンジンの回転速度の増速制
御状態をオン設定する。

さらにステップ204では、上記発電機制御による増速
操作と共に吸入空気のバイパス用の電磁弁をオン設定
し、吸入空気量を増大させて、目標回転速度に対応した
吸入空気量が設定されるようにしている。

また、ステップ201でエアコンの起動操作状態ではな
いと判定された場合には、ステップ205に進んで発電機
制御による増速操作がオン状態であるか否かを判定す
る。そして、この発電機負荷制御がオン状態であると判
定された場合には、ステップ206に進んでそのときのエ
ンジンの平均回転速度N₀が目標回転速度N_Kより大きいか
否かを判定する。そして、回転速度N₀がN_Kより小さいと
判定された場合には、ステップ207で発電機負荷量を徐
々に増加させる。すなわち、エアコン起動直後の発電機
負荷の減少状態を徐々に解除して、発電機制御によるエ
ンジン回転速度の上昇速度を制御し、この回転速度N₀が
徐々に目標回転速度N_Kに近付くように制御される。

また、ステップ206で平均回転速度N₀が目標回転速度N
_Kより小さいと判断されたならば、ステップ208に進んで
N₀がN_Kと等しくなったか否かを判定するもので、等しく
ない場合には上記ステップ207に進む。そして、エンジ
ン12の回転速度N₀が目標値N_Kと等しいと判断されたなら
ば、ステップ209に進んで発電機制御によるエンジン回
転速度制御をオフ制御するものである。

すなわち、第10図で示しているように、エアコンがオ
ン状態に起動されたならば発電機負荷量が急激に減少さ
れ、エンジン12の回転速度が目標回転速度に向けて円滑
に上昇されるようになる。そして、発電機負荷量がこの
回転速度の上昇過程に合せるような状態で可変制御さ
れ、エンジン12の回転速度N₀が目標回転速度N_Kに収束制
御されるようになるものである。この場合、吸入空気量
制御も合せて実行されているものであるため、エンジン
12の回転速度は、エアコンのオン状態に対応した目標回
転速度に円滑に導かれるようになるものである。

ここで、例えばエアコン起動時に発電機制御を実行せ
ずに、バイパス空気量制御のみによってエンジン回転速
度制御を実行しようとすると、第10図で破線で示すよう
に、エアコン起動時に過渡的な回転速度の落ち込みが生
じ、エンジン回転速度が目標回転速度に円滑に収束でき
ないようになる。しかし、上記発電機制御を併用するこ
とによって、上記過渡的な回転速度の落ち込みは効果的
に回避できるものである。

尚、上記実施例では発電機負荷オンのデューティ時間
幅Duを求めて制御した例を示したが、発電機負荷オフの
デューティ時間幅を求めて制御するようにしても、同様
の効果が得られるようになる。

［発明の効果］ 以上のようにこの発明に係る発電機の制御装置によれ
ば、エンジンによって駆動される発電機によって、この
エンジンで発生している回転変動の抑制制御が効果的に
実行されるようになるものであり、特にアイドリング時
において車両に伝達される振動が効果的に抑制されるよ
うになる。また、この発電機負荷の量によって、エンジ
ンに作用するトルク量が相対的に可変制御できるもので
あり、エンジンの平均回転速度を目標回転速度に向けて
制御することもできるものである。この場合、発電機負
荷によって、この発電機を駆動するエンジンに作用する
トルク量が充分な応答速度をもって可変制御されるもの
であり、エンジンの目標回転速度に近傍させるための回
転速度制御が、充分に円滑に実行されて、例えば過渡的
な回転数の変動の発生が抑制されるようになるものであ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例に係る車両に搭載される発
電機の制御装置を説明する構成図、第２図は上記制御装
置における発電機部分を説明する構成図、第３図は上記
発電機によるエンジンの回転変動抑制制御状態を説明す
る波形図、第４図は上記抑制制御における発電機負荷制
御の状態を説明する波形図、第５図は上記発電機制御を
用いて行なったエンジンの回転速度制御状態を説明する
波形図、第６図は上記回転速度制御を発電機負荷のオン
・オフによって実行させる場合を説明する波形図、第７
図は上記発電機負荷による制御の流れを説明するフロー
チャート、第８図は上記制御処理で使用されるマップを
示す図、第９図は発電機制御に他の例を説明するフロー
チャート、第10図は上記制御の状態を説明する波形図、
第11図は従来のエンジン回転速度制御の状態を説明する
波形図、第12図は上記従来の制御手段によるエンジン回
転速度制御状態を説明する波形図である。 11……発電機、12……エンジン、13……発電機負荷制御
回路、14……コンパレータ、15……バッテリ、16……通
電角位相制御回路。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】車両用のエンジンによって駆動される発電
   機で消費されるトルクが選択的に増加されるように設定
   される発電機負荷手段と、 上記エンジンの瞬時回転速度が上昇される行程で上記発
   電機負荷手段をオン設定し、上記瞬時回転速度が下降さ
   れる行程でオフ設定させる発電機負荷制御手段と、 上記エンジンの平均回転速度と設定される目標回転速度
   との差を検出する手段と、 この検出手段で検出された差の量に対応した補正値を算
   出する手段と、 上記検出された差の方向に応じて、上記算出された補正
   値に基づいて上記発電機負荷のオンまたはオフされる時
   間幅を加減制御する手段とを具備し、 上記平均回転速度が目標回転速度より低い状態で上記発
   電機負荷のオン時間幅が減少補正され、この逆の場合に
   発電機負荷のオン時間幅が増大されるようにしたことを
   特徴とする車両に搭載される発電機の制御装置。