JPH06343300A - 内燃機関用発電機制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 エンジンのアイドリング時の電気負荷作動時
における燃料消費を抑制しながらアイドリング回転数の
安定化を図り、燃費の向上等を可能とする。 【構成】 エンジンのアイドリング時に，電気負荷３が
作動されることに伴い電気負荷用スイッチ２から電気負
荷信号が出力された場合は，オルタネータ４のロータコ
イル６の界磁電流を変化させてオルタネータ４の出力電
圧を低下させた後，所定時間内に元の出力電圧まで徐々
に復帰させる出力電圧制御機能を有する電子制御ユニッ
ト１を備える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、車両等に装備される内
燃機関用発電機制御装置に係り、特に、アイドリング時
における電気負荷の作動時にアイドリング回転数の安定
化を図る場合に好適な内燃機関用発電機制御装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】従来、電子式燃料噴射制御機能を装備し
た車両では、例えば図６及び図７に示す如く、エンジン
のアイドリング状態においては、電気負荷用スイッチ５
０の投入に伴い電気負荷５１がオンとなった時点でエン
ジンのアイドリング回転数が低下するため、電子制御ユ
ニット（ＥＣＵ）５２は、電気負荷用スイッチ５０から
のオン信号（電気負荷信号）の入力に基づきアイドルス
ピードコントロールＶＳＶ５３を制御（デューティを変
更）してエンジンへ供給する燃料を増加させることによ
り、エンジンのアイドリング回転数を安定化している。
この場合、オルタネータの出力電流は、電気負荷５１の
オンに伴い急激に増大する。

【０００３】ここで、図８は従来例におけるオルタネー
タの回路構成図であり、星形結線されたステータコイル
５５の各出力端子には、ダイオード５６，５７，５８，
５９，６０，６１が接続されると共に、各出力端子がＩ
Ｃレギュレータ６２のＢ端子，Ｐ端子，Ｆ端子，Ｅ端子
へ接続され、また、ステータコイル５５の中性点には、
ダイオード６３，６４が接続されている。Ｆ端子及びＥ
端子は、トランジスタ６５へ接続され、Ｂ端子とＦ端子
との間には、ロータコイル６６が接続されている。ＩＣ
レギュレータ６２のＩＧ端子は、イグニッションスイッ
チ６７を介してバッテリ６８，電気負荷用スイッチ６
９，電気負荷７０へ接続され、Ｌ端子は、チャージラン
プ７１へ接続されている。更に、オルタネータ４のＢ端
子は、バッテリ６８，電気負荷用スイッチ６９へ接続さ
れている。この場合、ステータコイル５５と各ダイオー
ド５６〜６１とが、三相全波整流回路を構成している。

【０００４】ＩＣレギュレータ６２のＩＧ端子は、電源
用の端子であり、Ｌ端子は、オルタネータ５４の非発電
時にコンビネーションメータ内のチャージランプ７０を
点灯させるための端子であり、Ｂ端子及びＰ端子は、電
圧検知用の端子であり、Ｆ端子は、ロータコイル６６の
励磁電流制御用の端子である。また、オルタネータ５４
の出力端子ＢＴは、バッテリ６８への電力供給用の端子
である。図７に示す従来例では、ＩＣレギュレータ６２
が、Ｆ端子を介して前記励磁電流を制御することによ
り、オルタネータ５４の発電電圧を一定に保持してい
る。

【０００５】また、図９は他の従来例におけるオルタネ
ータの回路構成図であり、ＩＣレギュレータ７２にＣ端
子（コントロール端子）を増設すると共に，Ｃ端子に全
開スイッチ７３を接続したものである。他の構成は上記
図７と共通であるため共通構成には同一符号を付し説明
を省略する。図８に示す従来例では、ＩＣレギュレータ
７２が、全開スイッチ７３のオン／オフに基づきオルタ
ネータ７４の発電電圧を制御している。即ち、全開スイ
ッチ７３のオン時（Ｃ端子：ローレベル）には発電電圧
を１１．５Ｖに制御し、全開スイッチ７３のオフ時（Ｃ
端子：ハイレベル）には発電電圧を１３．５Ｖに制御す
る。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前述し
た従来技術においては、エンジンのアイドリング状態に
おいて電気負荷がオンとなった時点で，アイドルスピー
ドコントロールバルブ（スロットルバルブのバイパス用
バルブ）における空気流量を増加させて燃料を増量する
ことによりアイドリング回転数を一時的に上昇させてア
イドリング回転数の安定化を図る制御を行っていたた
め、アイドリング時に電気負荷がオン操作される度毎に
前述した燃料の消費が行われることとなり、この結果、
燃費が悪化するという問題があった。

【０００７】

【発明の目的】本発明は、上記従来例の有する不都合を
改善し、特に、エンジンのアイドリング時における電気
負荷作動時にはオルタネータの出力電圧を低下させ所定
時間内に徐々に元の出力電圧まで上昇させていく制御を
行うことにより、燃料消費の増加を抑制しながらアイド
リング回転数の安定化を図り、これによって燃費の向上
等を可能とした内燃機関用発電機制御装置の提供を目的
とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明は、エンジン駆動
による発電機の出力を消費する電気負荷の作動時に作動
信号を出力する作動信号出力手段と、前記発電機の出力
が充電される電源と、前記エンジンのアイドリング時に
前記作動信号出力手段から作動信号が出力された場合は
前記エンジンへ供給する燃料を増加させて当該エンジン
のアイドリング回転数を安定化する制御手段とを備えた
内燃機関用発電機制御装置において、該制御手段が、前
記エンジンのアイドリング時に前記作動信号出力手段か
ら作動信号が出力された場合は前記発電機の界磁電流を
変化させて当該発電機の出力電圧を低下させたあと所定
時間内に元の出力電圧まで徐々に復帰させる出力電圧制
御機能を具備する構成としている。これにより、前述し
た目的を達成しようとするものである。

【０００９】

【作用】本発明によれば、エンジンのアイドリング時に
おいて、電気負荷が作動されることに伴い作動信号出力
手段から作動信号が出力されると、制御手段は、発電機
の界磁電流を変化させることにより、発電機の出力電圧
を一旦低下させた後、低下させた出力電圧を所定時間内
に元の出力電圧まで徐々に復帰させる制御を行う。これ
により、エンジンの負荷が急激に変化してアイドリング
回転数が変動する現象を防止することが可能となり、こ
の結果、エンジンへ供給する燃料の増量を少なめに抑制
しながらアイドリング回転数を安定化することができ
る。これにより、燃費を向上させることが可能となる。

【００１０】

【実施例】以下、本発明の内燃機関用発電機制御装置を
適用してなる実施例を図面に基づいて説明する。

【００１１】先ず、本実施例における車両に装備したオ
ルタネータ（交流発電機）の制御系の基本的構成を図２
及び図３に基づき説明すると、電子制御ユニット（ＥＰ
Ｉ・ＥＣＵ）１は、エンジンのアイドリング時において
電気負荷用スイッチ２の投入に伴い電気負荷３がオンと
なった時点で，オルタネータ４の出力電圧を低下させた
後，所定時間内に元の出力電圧まで徐々に上昇させてい
く制御を行うことにより、エンジンに対する電気負荷３
による影響を低減させ、エンジンへ供給する燃料の増量
を抑制しながらエンジンのアイドリング回転数の安定化
を図るようになっている。

【００１２】即ち、電子制御ユニット１は、図３に示す
如く、電気負荷３がオフ状態からオン状態となると、オ
ルタネータ４の出力電圧を低下（例えば１４Ｖ→１２
Ｖ）させた後、所定時間（例えば数秒のオーダー）内に
元の出力電圧まで徐々に復帰（１２Ｖ→１４Ｖ）させる
ようになっている。この時、オルタネータ４の出力電
流，バッテリの出力電流，エンジンの回転数は図示のよ
うな特性を示すようになっている。

【００１３】次に、本実施例における車両に装備したオ
ルタネータ及び電子制御ユニット等の構成を図１に基づ
き説明すると、オルタネータ４は、ステータコイル５，
ロータコイル６，ダイオード７，８，９，１０，１１，
１２，１３，１４，ＩＣレギュレータ１５を備える構成
となっており、ステータコイル５は星形結線されると共
に、ステータコイル５とダイオード７〜１２とが三相全
波整流回路を構成している。また、オルタネータ４に
は、イグニッションスイッチ１６，バッテリ１７，電気
負荷用スイッチ２，電気負荷３，チャージランプ１８，
及び電子制御ユニット１が接続されている。

【００１４】オルタネータ４を中心とした構成を詳述す
ると、星形結線されたステータコイル５の各出力端子に
は、ブリッジに組んだダイオード７〜１２が接続されて
おり、ステータコイル５の各出力端子は、各ダイオード
７〜１４，ロータコイル６を介してＩＣレギュレータ１
５のＢ端子，Ｐ端子，Ｆ端子，Ｅ端子へ接続されると共
に、オルタネータ４のＢ端子へ接続されている。また、
ステータコイル５の中性点には、ダイオード１３，１４
が接続されており、ダイオード１３，１４は、ダイオー
ド７〜１２へ接続されている。

【００１５】また、ＩＣレギュレータ１５のＦ端子及び
Ｅ端子は、ＩＣレギュレータ１５内のトランジスタ１９
のコレクタ端子及びエミッタ端子へ各々接続されてお
り、Ｂ端子とＦ端子との間には、ロータコイル６が接続
されている。更に、ＩＣレギュレータ１５のＩＧ端子
は、イグニッションスイッチ１６を介しバッテリ１７，
電気負荷用スイッチ２，電気負荷３へ接続され、Ｌ端子
は、オルタネータ４の非発電時に点灯するチャージラン
プ１８へ接続され、Ｃ端子（コントロール端子）は、電
子制御ユニット１のＧＣ端子へ接続されている。更に、
電子制御ユニット１のＥＬ端子（電気負荷端子）は、電
気負荷用スイッチ２と電気負荷３との間へ接続されてい
る。

【００１６】イグニッションスイッチ１６がオンとなっ
た場合には、オルタネータ４のＩＣレギュレータ１５の
トランジスタ１９が作動してロータコイル６へ電流が流
れるため、ロータコイル６が磁化され磁束を生ずるよう
になっている。エンジン始動によりロータコイル６が回
転すると、ロータの磁束がステータを切るため、ステー
タコイル５に三相交流電圧が発生し、当該交流電圧がダ
イオード７〜１２で整流され直流電圧となってＩＣレギ
ュレータ１５のＢ端子へ供給されるようになっている。
これにより、オルタネータ４の出力電流が、Ｂ端子から
電気負荷３及びバッテリ１７へ供給されるようになって
いる。

【００１７】電子制御ユニット１のＥＬ端子は、電気負
荷３がオフ状態の時は「Ｌｏレベル」となり、電気負荷
用スイッチ２の投入に伴い電気負荷３がオン状態となっ
た時は「Ｈｉレベル」となるようになっている。また、
電子制御ユニット１のＧＣ端子は、電気負荷３がオフの
時（ＥＬ端子が「Ｌｏレベル」の時）は「Ｈｉレベル」
となり、電気負荷３がオンの時（ＥＬ端子が「Ｈｉレベ
ル」の時）は「Ｌｏレベル」となるようになっている。
更に、電子制御ユニット１には、エンジンの回転速度を
示す回転情報入力端子が接続されており、オルタネータ
４の出力電圧の低下時にはアイドリング回転数を低下さ
せないように電気負荷３へバッテリ１７から電力を供給
させるようになっている。

【００１８】本実施例では、電子制御ユニット１は、エ
ンジンのアイドリング時におけるオルタネータ４の出力
電圧を、電気負荷３がオフの時（ＥＬ端子が「Ｌｏレベ
ル」の時）は例えば１４Ｖに調整し、電気負荷３がオン
の時（ＥＬ端子が「Ｈｉレベル」の時）は例えば１２Ｖ
に調整するようになっている。この後、電子制御ユニッ
ト１は、１２Ｖまで低下させたオルタネータ４の出力電
圧を，所定時間（例えば数秒間）内に徐々に１４Ｖまで
復帰させていくようになっている。

【００１９】また、電子制御ユニット１は、ＧＣ端子か
らオルタネータ４のＩＣレギュレータ１５のＣ端子へ出
力する出力信号のデューティＤを、出力信号の周期Ｔ，
出力信号の「Ｌｏレベル」の時間τに基づき（図４参
照）、 Ｄ＝（τ／Ｔ）×１００［％］ なる式から算出するようになっている。当該算出したデ
ューティＤは、後述する如く、１２Ｖまで低下させたオ
ルタネータ４の出力電圧を徐々に１４Ｖまで復帰させて
いく際の時間制御に使用するようになっている。この場
合、出力信号の「Ｌｏレベル」の時間τは、任意の時間
に変更できるようになっている。

【００２０】次に、上記の如く構成した本実施例の作用
を図５を中心に説明する。

【００２１】車両運転者が、エンジンキーを回してイグ
ニッションスイッチ１６をオンとすると、エンジンが回
転する。また、オルタネータ４のＩＣレギュレータ１５
のトランジスタ１９が作動してロータコイル６へ電流が
流れるため、ロータコイル６が磁化され磁束を生ずる。
エンジン始動によりロータコイル６が回転すると、ロー
タの磁束がステータを切るため、ステータコイル５に三
相交流電圧が発生し、当該交流電圧がダイオード７〜１
２で整流され直流電圧となってＩＣレギュレータ１５の
Ｂ端子へ供給される。これにより、オルタネータ４の出
力電流が、Ｂ端子から電気負荷３及びバッテリ１７へ供
給される。

【００２２】この時、電子制御ユニット１は、車両エン
ジンのアイドリング時において、ＥＬ端子が「Ｌｏレベ
ル」から「Ｈｉレベル」となったか否か，即ち電気負荷
用スイッチ２の投入に伴い電気負荷３がオフ状態からオ
ン状態となったか否かを判定する（ステップＳ１）。

【００２３】電子制御ユニット１は、電気負荷用スイッ
チ２の投入により電気負荷３がオン状態となり，これに
よりＥＬ端子が「Ｈｉレベル」となったと判定した場合
は（ステップＳ１の肯定）、ＥＬ端子が「Ｈｉレベル」
となってからの時間ｔ（電気負荷用スイッチ２が投入さ
れてからの時間）を初期設定し（ｔ＝０）、更に、デュ
ーティＤを初期設定する（Ｄ＝１００）。

【００２４】次に、電子制御ユニット１は、電気負荷３
がオン状態となったことに伴いオルタネータ４の出力電
圧１４Ｖを１２Ｖへ低下させた後，出力電圧を例えば５
秒後に１４Ｖへ復帰させる場合には、デューティＤの変
化分（ｄＤ／ｄｔ＝−２０）を算出し、 Ｄ＝Ｄ＋（ｄＤ／ｄｔ） なる式に基づきデューティＤを演算する（ステップＳ
２）。デューティＤが求まれば、電子制御ユニット１の
ＧＣ端子の「Ｌｏレベル」の時間が判明するため、オル
タネータ４の出力電圧を１４Ｖから１２Ｖへ低下させて
から再度１４Ｖへ復帰させるまでの時間が判明する。

【００２５】即ち、電子制御ユニット１は、電気負荷３
がオン状態となった時点で，オルタネータ４のＩＣレギ
ュレータ１５を介してロータコイル６の励磁電流を変化
させることにより、オルタネータ４の出力電圧を１４Ｖ
から１２Ｖへ低下た後，出力電圧を所定時間内（例えば
５秒間等）に１２Ｖから１４Ｖへ徐々に復帰させる制御
を行う。これにより、オルタネータ４の出力電圧は、エ
ンジンのアイドリング時に電気負荷３がオン状態となっ
ている間は通常の電圧より低い電圧に維持される。この
場合、オルタネータ４の出力電圧が１４Ｖへ復帰するま
での間は、電気負荷３へバッテリ１７から電流が供給さ
れる。

【００２６】上述したように、本実施例によれば、エン
ジンのアイドリング時において電気負荷３がオンとなっ
た場合は，オルタネータ４の出力電圧を低下させた後，
所定時間内に元の出力電圧へ徐々に復帰させるため、エ
ンジンの負荷が急激に変化してアイドリング回転数が変
動する現象を防止することが可能となり、この結果、エ
ンジンへ供給する燃料の増量を少なめに抑制しながらア
イドリング回転数を安定化することができる。これによ
り、車両の燃費を向上させることが可能となる。

【００２７】また、本実施例によれば、アイドリング回
転数を安定化することができるため、従来のように電気
負荷作動時におけるアイドリング回転数の変動に伴いイ
グニッションコイルの点火タイミングが遅くなる等の不
具合を解消することも可能となる。

【００２８】また、本実施例では、オルタネータ４の出
力電圧低下時はバッテリ１７から電気負荷３へ電力を供
給するため、オルタネータ４の出力電圧を低下させても
電気負荷３を適正に作動させることができる。

【００２９】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の内燃機関
用発電機制御装置によれば、エンジンのアイドリング時
に電気負荷が作動された場合には発電機の界磁電流を変
化させて発電機の出力電圧を低下させたあと所定時間内
に元の出力電圧まで徐々に復帰させる制御を行うため、
エンジンの負荷が急激に変化してアイドリング回転数が
変動する現象を防止することが可能となり、この結果、
エンジンへ供給する燃料の増量を少なめに抑制しながら
アイドリング回転数を安定化することができ、これによ
り、燃費を向上させることが可能となり、更に、アイド
リング回転数を安定化することができるため、従来のよ
うに電気負荷作動時におけるアイドリング回転数の変動
に伴い点火タイミングが遅くなる等の不具合を解消する
ことも可能となる、等の種々の効果を奏することができ
る。

【００３０】また、制御手段が，発電機の出力電圧の低
下時にはエンジンのアイドリング回転数を低下させない
ように電源から電気負荷へ電力を供給させる電力供給制
御機能を備えた場合には、発電機の出力電圧低下に関わ
らず電気負荷を適正に作動させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明を適用した本実施例におけるオルタネー
タ等の構成を示す回路図である。

【図２】本実施例における電気負荷・オルタネータ・電
子制御ユニット等の構成を示す概略図である。

【図３】本実施例における電気負荷オン／オフ時のタイ
ムチャートである。

【図４】本実施例における電子制御ユニットのＥＬ端子
のレベル状態を示す説明図である。

【図５】本実施例におけるデューティ演算手順を示す流
れ図である。

【図６】従来例における電気負荷・電子制御ユニット等
の構成を示す概略図である。

【図７】従来例における電気負荷オン／オフ時のタイム
チャートである。

【図８】従来例におけるオルタネータ等の構成を示す回
路図である。

【図９】他の従来例におけるオルタネータ等の構成を示
す回路図である。

【符号の説明】

１ 制御手段としての電子制御ユニット ２ 作動信号出力手段としての電気負荷用スイッチ ３ 電気負荷 ４ 発電機としてのオルタネータ

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 エンジン駆動による発電機の出力を消費
   する電気負荷の作動時に作動信号を出力する作動信号出
   力手段と、前記発電機の出力が充電される電源と、前記
   エンジンのアイドリング時に前記作動信号出力手段から
   作動信号が出力された場合は前記エンジンへ供給する燃
   料を増加させて当該エンジンのアイドリング回転数を安
   定化する制御手段とを備えた内燃機関用発電機制御装置
   において、 該制御手段が、前記エンジンのアイドリング時に前記作
   動信号出力手段から作動信号が出力された場合は前記発
   電機の界磁電流を変化させて当該発電機の出力電圧を低
   下させたあと所定時間内に元の出力電圧まで徐々に復帰
   させる出力電圧制御機能を具備したことを特徴とする内
   燃機関用発電機制御装置。
2. 【請求項２】 前記制御手段が、前記発電機の出力電圧
   の低下時には前記エンジンのアイドリング回転数を低下
   させないように前記電源から前記電気負荷へ電力を供給
   させる電力供給制御機能を備えていることを特徴とする
   請求項１記載の内燃機関用発電機制御装置。