JPH0893526A - アイドル回転速度制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】バッテリ電圧の変動を抑止しつつアイドル回転
速度を設定値に敏速に安定させ得るアイドル回転速度制
御装置を提供する。 【構成及び効果】アイドル状態と判定した場合に回転速
度と設定値との差に基づいてこの差を低減する方向にス
イッチ２１を開閉する。例えば、回転速度が設定値より
過大であればスイッチ２１を閉じて発電機１の負荷を増
大し、発電機駆動用トルクを増大させ、エンジン２の回
転速度を低下させ、逆に回転速度が設定値より小さけれ
ばスイッチ２１を開いて発電機１の負荷を軽減し、発電
機駆動用トルクを削減し、エンジン２の回転速度を増加
させる。このようにすれば、エンジン２の負荷トルク増
減のための発電機１の出力電流の増加に応じて実際の電
気負荷２５も増減するので、バッテリ電圧の変動を抑止
できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、アイドル回転速度制御
装置に関し、詳しくは、車両用バッテリ給電用の発電機
を用いたアイドル回転速度制御装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】特開昭６３−３１４３４６号公報は、検
出したアイドル回転速度とアイドル回転速度の平均値と
の差に基づいて発電機出力をフィードバック制御するこ
とにより、アイドル回転速度の変動を抑止することを提
案している。また、本出願人の出願になる特開平５−３
２８７９９号公報は、エンジンの回転速度の変化速度
（変化率）が所定値を超える場合に、発電機出力の変化
速度（変化率）を抑圧することにより、アイドル回転の
変動を抑止することを提案している。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記し
た特開昭６３−３１４３４６号公報は、アイドル回転速
度がアイドル回転速度の平均値に収束するように発電機
出力をフィードバック制御するので、アイドル回転速度
を変動抑止が充分でないという不具合を本質的に内包し
ている。

【０００４】すなわち、アイドル回転速度は一定の設定
値となるように制御されねばならないが、このようなア
イドル回転速度がアイドル回転速度の平均値に収束する
ようなフィードバック制御では、このようにアイドル回
転速度を所定の設定値に収束させることが容易ではな
く、また収束する場合でも応答速度が遅い。例えば、過
去のアイドル回転速度の平均値が高ければ、アイドル回
転速度の検出値が上記設定値を上回っていても発電機出
力の充分な増加を指令できず、場合によっては発電機出
力の減少を指令してアイドル回転速度を設定値から引き
離す場合も生じてしまう。

【０００５】また、上記した特開昭６３−３１４３４６
号公報の技術によれば、例えばＡＴ車のモード変更など
によりアイドル回転速度の設定値を切り換える制御を行
う場合、同様にアイドル回転速度を新しい設定値に収束
させることが容易ではなく、また収束する場合でも応答
速度が遅く、場合によっては発電機出力の減少を指令し
てアイドル回転速度を設定値から引き離す場合も生じて
しまう。

【０００６】一方、上記した特開平５−３２８７９９号
公報は、エンジンの回転速度の変化速度（変化率）が所
定値を超える場合に、発電機出力の変化速度（変化率）
を抑圧するので、エンジンの回転速度の変化速度（変化
率）が大きい場合に、発電機出力の変化により更にエン
ジンの回転速度の変化速度（変化率）が増倍されるのが
抑止されるものの、エンジンのアイドル回転速度の充分
な変動抑圧ができず、また、回転速度の変化速度（変化
率）が小さい場合にもエンジンのアイドル回転速度の充
分な変動抑圧ができなかった。また、発電機出力はエン
ジン回転変化によって制御されるので、バッテリ電圧が
異常に低下あるいは上昇する可能性が考慮される。

【０００７】更に、上記両公報の提案によると、アイド
ル回転速度やその変化速度の変動に伴うバッテリ電圧の
変動が大きいという問題もあった。本発明は上記問題点
に鑑みなされたものであり、バッテリ電圧の変動を抑止
しつつアイドル回転速度を設定値に敏速に安定させ得る
アイドル回転速度制御装置を提供することを、その目的
としている。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明のアイドル回転速
度制御装置の第１の構成は、エンジンにより駆動される
とともに蓄電手段に給電しかつスイッチを通じて電気負
荷に給電する発電機と、前記発電機の界磁電流を前記発
電機の出力電圧に関連する所定の制御パラメータに基づ
いて制御して前記出力電圧に関連する所定の制御パラメ
ータを所定レベルに制御する電圧調整器と、前記エンジ
ンの回転速度を検出する回転速度検出手段と、前記エン
ジンのアイドル状態を判別するとともに前記アイドル状
態判別時に前記回転速度の検出値と所定の設定値との差
を解消する方向に前記エンジンの流入空気量又は燃料噴
射量を制御する制御手段とを備え、前記制御手段は、前
記アイドル状態判別時に前記回転速度の検出値が前記所
定の設定値より大きい場合に前記スイッチを閉じ、か
つ、前記アイドル状態判別時に前記回転速度の検出値が
前記所定の設定値より小さい場合に前記スイッチを開く
ものであることを特徴としている。

【０００９】本発明の第２の構成は、上記第１の構成に
おいて更に、前記電気負荷が、デフォガまたは電動クー
リングファン又は補助バッテリ又はコンデンサからなる
ことを特徴としている。なお、制御手段は、例えばスロ
ットルバルブの開度などの特別の検出器からの入力信号
に基づいて前記アイドル状態の判別を行う他、前記エン
ジンの回転速度に基づいてアイドル状態の判定を行うこ
ともできる。

【００１０】

【作用及び発明の効果】本発明のアイドル回転速度制御
装置の第１の構成では、アイドル状態と判定した場合に
回転速度と設定値との差に基づいてこの差を低減する方
向にスイッチを開閉する。例えば、回転速度が設定値よ
り過大であればスイッチを閉じて発電機の負荷を増大
し、発電機駆動用トルクを増大させ、エンジンの回転速
度を低下させ、逆に回転速度が設定値より小さければス
イッチを開いて発電機の負荷を軽減し、発電機駆動用ト
ルクを削減し、エンジンの回転速度を増加させる。

【００１１】このようにすれば、アイドル回転速度の変
動を発電機負荷の増減により素早く補償できるととも
に、エンジンの負荷トルク増減のための発電機の出力電
流の増減に応じて実際の電気負荷も増減するので、バッ
テリの過充電や過放電を防止することができ、更に、ア
イドル回転速度やその変化速度の変動に伴うバッテリ電
圧の変動を抑止できる。

【００１２】本発明の第２の構成は、上記第１の構成に
おいて更に、電気負荷として、デフォガまたは電動クー
リングファン又は補助バッテリ又はコンデンサを採用す
る。これらの負荷は乗員に過度な不快感を与えることな
く頻繁な断続が可能であり、上記用途に支障なく採用で
きる。

【００１３】

【実施例】本発明のアイドル回転速度制御装置の一実施
例を図１に示される回路図を参照しつつ説明する。１
は、車載のエンジン２によって駆動される車両用交流発
電機であり、３はその界磁コイル、４はその三相電機子
コイル、５はその三相全波整流器であり、三相電機子コ
イル４の各相電圧は三相全波整流器５で整流されて発電
機１の出力電圧としてバッテリ６及び電気負荷７に給電
される。発電機１の出力電圧は界磁コイル３又はフライ
ホイルダイオードＤを通じて界磁電流制御用のトランジ
スタ１４のコレクタに印加され、そのエミッタは接地さ
れている。

【００１４】８は、発電機１の出力電圧（ここではバッ
テリ電圧）の検出値（ここではバッテリ電圧の分圧）Ｖ
ｂが所定の基準値Ｖｒと等しくなるように発電機１の励
磁コイル３の励磁電流を制御する励磁電流制御装置（レ
ギュレータ）である。９は、アイドル時においてエンジ
ンの吸入空気量を制御する周知のアイドルスピードコン
トロ−ル用のＩＳＣアクチュエータであり、例えば吸気
経路に配設されたバルブ（図示せず）を駆動制御する電
動モータからなる。

【００１５】１０は、エンジン２の運転制御のためのマ
イコン構成のエンジンコントロールユニット（ＥＣＵ）
であり、以下、単にＩＳＣコントローラとも呼ぶ。ＥＣ
Ｕ１０はＣＰＵ２０、ＲＯＭ２１、ＲＡＭ２２、Ｉ／Ｏ
ポート１８を有する。１６は、エンジン２の回転速度を
検出するためのピックアップ（本発明でいうアイドル回
転速度検出手段）である。

【００１６】１９は、エンジン２のアイドル状態を判別
するためにエンジン２のスロットルバルブ（図示せず）
の全閉を検出するためのスイッチである。レギュレータ
８は、発電機１の発電電圧を分圧する分圧回路を構成す
る抵抗１２、１３を有し、この分圧回路は発電電圧の分
圧Ｖｓをコンパレータ１４の−入力端に出力する。ま
た、発電電圧は抵抗３１と定電圧ダイオード１１とから
なる定電圧回路に印加され、定電圧ダイオード１１両端
の定電圧は抵抗３２、３３からなる分圧回路で分圧され
て基準電圧Ｖｒとしてコンパレータ１４の＋入力端に入
力される。

【００１７】２５は、発電機１の発電量を制御するため
の電気負荷（例えばデフォガまたは電動クーリングファ
ン）であり、エミッタが高位電源線ＨＬに接続されるＰ
ＮＰトランジスタ２１を通じて発電電圧が印加されてい
る。２３はベース電流制限抵抗２４を通じてＥＣＵ１０
により駆動制御されるエミッタ接地のＮＰＮトランジス
タでそのコレクタはベース電流制限抵抗２２を通じてト
ランジスタ２１のベースに接続されている。

【００１８】以下、この装置の動作を説明する。レギュ
レータ８は、通常の構成であり、アイドル状態（スロッ
トルスイッチ：ＯＦＦ、エンジン回転Ｎｅ＜１２００ｒ
ｐｍ）では、コンパレータ１５は発電電圧の分圧Ｖｓが
基準電圧Ｖｒに一致するように励磁電流制御用のトラン
ジスタ１４を断続制御して励磁コイル３に流れる励磁電
流を調整している。

【００１９】一方、ＥＣＵ１０は、後述する制御ルーチ
ンに基づいて、アイドル時においてエンジン回転Ｎｅが
目標アイドル回転数よりも大きくなるとその偏差量に応
じてＩＳＣアクチュエータ９を作動させ、エンジン２の
流入空気通路断面積を狭め、吸入空気量を減少し、偏差
量を解消する。更に、エンジン回転数Ｎｅが目標アイド
ル回転数よりも大きくなると、図３に示すフロ−チャ−
トで示すように、ＥＣＵ１０からのＣ出力がＨｉとなっ
てトランジスタ２３、２１が導通する。その結果、バッ
テリ電圧が低下し、電圧調整器８の検出値Ｖｓも低下
し、トランジスタ１４が導通して界磁電流が増加する。
この結果、発電機１の出力電流が電気負荷２５の供給電
流分だけ増加し、発電機１が発生する負荷トルクが増加
するため、エンジン回転は抑制されて目標アイドル回転
数に近づく。

【００２０】逆に、エンジン回転数Ｎｅが目標アイドル
回転数よりも低回転であると、その偏差量に応じてＩＳ
Ｃアクチュエータ９を作動して、エンジン２の流入空気
通路を広げ、吸入空気量を増加し、偏差量を解消する。
更に、図３に示すフロ−チャ−トに従ってＥＣＵ１０か
らのＣ出力がＬｏとなってトランジスタ２３、２１がオ
フする。その結果、発電機１の出力電流が電気負荷２５
の供給電流分だけ減少し、この発電低下により、発電機
トルクが減少してエンジン回転は上昇し、目標アイドル
回転数に近づく。

【００２１】ＩＳＣアクチュエータ９によるエンジン２
への流入空気通路の制御によって、エンジントルクの増
加あるいは減少は数秒の応答遅れがあるが、エンジント
ルクの制御範囲は広く、発電機トルクによる制御範囲は
比較的狭いが、その応答性は界磁電流の応答性で定ま
り、その時定数は０．１〜０．２秒以内と良好な応答性
が得られる。従って、上記２つの制御を並用すること
で、応答性が早く広範囲の制御が可能となるアイドル回
転速度制御装置を得ることができる。 （実施例２）上記実施例では電気負荷２５として例えば
デフォガを用いたが、エンジン２のアイドル状態でデフ
ォガが断続的に使用されると、不必要な発熱によるエネ
ルギー損失が発生することになる。また必要な時にデフ
ォガがフル出力になれないという問題がある。そこで、
図２に示すこの実施例では、バッテリまたはコンデンサ
７０１、７０２を上記電気負荷２５として用いている。

【００２２】以下、エンジン回転数に応じてコンデンサ
７０１、７０２の接続を切り換える電気負荷駆動制御回
路７を説明する。エンジン回転が高い時、ＥＣＵ１０か
ら出力されるＣ出力はＨｉとなり、ノット回路７１９は
コンパレータ７１３の＋入力端にＬｏを出力し、それに
よりコンパレータ７１３はアンド回路７１１の出力をＬ
ｏとし、トランジスタ７０７、７０４がオフされる。

【００２３】一方、抵抗７１５と定電圧ダイオード７１
６とからなる定電圧回路はコンパレータ７１４の−入力
端に基準電圧を入力する。また、抵抗７１７とコンデン
サ７１８との直列回路は一時遅延回路（積分回路）を構
成しており、上述の如くノット回路７１９の出力がＬｏ
となると、多少の遅延後、コンパレータ７１４がＬｏを
出力し、ノア回路７１２の両入力がＬｏとなるので、ノ
ア回路７１２は抵抗７０９、７１０を通じてトランジス
タ７０５、７０６をオンする。

【００２４】これにより、コンデンサ７０１、７０９が
抵抗７２０を通して並列充電されることになる。その結
果、発電負荷の増大により発電機トルクが増加し、エン
ジン回転は抑制されて、目標アイドル回転数に近づく。
逆に、エンジン回転が低い時はＣ出力がＬｏとなり、ノ
ット回路７１９はコンパレータ７１３の＋入力端にＨｉ
を出力し、コンパレータ７１３はアンド回路７１１、ノ
ア回路７１２にＨｉを出力する。

【００２５】一方、上述の如くノット回路７１９の出力
がＨｉとなると、多少の遅延後、コンパレータ７１４が
Ｈｉを出力し、ノア回路７１２の両入力がＨｉとなるの
で、ノア回路７１２は抵抗７０９、７１０を通じてトラ
ンジスタ７０５、７０６をオフする。これにより、コン
デンサ７０１、７０９はトランジスタ７０４を通じて直
列接続され、抵抗７２０を通じて高位電源線ＨＬに放電
する。その結果、発電負荷の減少により発電機トルクが
減少し、エンジン回転が増加し、目標アイドル回転数に
近づく。

【００２６】以下、上記ＥＣＵ１０の動作を図３のフロ
ーチャートを参照して説明する。エンジン２のスタ−ト
後、ルーチンを開始し、ステップ１００、１０２にて、
アイドル状態かどうかを調べる。スロットルスイッチ１
９がオフ（スロットルバルブ全閉）でかつピックアップ
１６からの回転速度信号によりエンジン回転数が１２０
０ｒｐｍ以下であるかどうかを調べ、そうであればアイ
ドル状態としてステップ１０４に進み、そうでなければ
非アイドル状態であると判定してＣ出力をＬｏとして
（１０８）、ステップ１００にリターンする。

【００２７】一方、アイドル状態と判定されれば、図示
しないステップでピックアップ１６から読み込んだエン
ジン回転数Ｎｅが所定のアイドル設定回転数以上かどう
かを判定し（１０４）、低い場合にはＣ出力をＬｏとし
（１０８）、以上の場合はＣ出力をＨｉとしてステップ
１００にリターンする。なお、上記各実施例において、
ＥＣＵ１０は本発明でいう制御手段を構成し、６は蓄電
手段を構成し、電気負荷駆動制御回路７、トランジスタ
２１は本発明でいうスイッチを構成し、１６は本発明で
いう回転速度検出手段を構成する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のアイドル回転速度制御装置の一実施例
を示す回路図である。

【図２】本発明のアイドル回転速度制御装置の他実施例
を示す要部回路図である。

【図３】本発明のアイドル回転速度制御装置のＥＣＵ１
０の動作を説明するフローチャートである。

【符号の説明】

１は発電機、２はエンジン、６はバッテリ（蓄電手
段）、８は電圧調整器、１０はＥＣＵ（制御手段）、１
６は回転速度検出手段、 ２１はトランジスタ（スイッ
チ）、２５は電気負荷。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｆ０２Ｄ 45/00 ３２２ Ｚ Ｈ０２Ｊ 7/16 Ｘ Ｈ０２Ｐ 9/04 Ｍ 9/30 Ｄ

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】エンジンにより駆動されるとともに蓄電手
   段に給電しかつスイッチを通じて電気負荷に給電する発
   電機と、前記発電機の界磁電流を前記発電機の出力電圧
   に関連する所定の制御パラメータに基づいて制御して前
   記出力電圧に関連する所定の制御パラメータを所定レベ
   ルに制御する電圧調整器と、前記エンジンの回転速度を
   検出する回転速度検出手段と、前記エンジンのアイドル
   状態を判別するとともに前記アイドル状態判別時に前記
   回転速度の検出値と所定の設定値との差を解消する方向
   に前記エンジンの流入空気量又は燃料噴射量を制御する
   制御手段とを備え、 前記制御手段は、前記アイドル状態判別時に前記回転速
   度の検出値が前記所定の設定値より大きい場合に前記ス
   イッチを閉じ、かつ、前記アイドル状態判別時に前記回
   転速度の検出値が前記所定の設定値より小さい場合に前
   記スイッチを開くものであることを特徴とするアイドル
   回転速度制御装置。
2. 【請求項２】前記電気負荷は、デフォガまたは電動クー
   リングファン又は補助バッテリ又はコンデンサからなる
   請求項１記載のアイドル回転速度制御装置。