JPH0914030A - 電気負荷制御によるアイドル回転制御方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】電気負荷の投入された際の運転状態に応じて吸
入空気量を補正する。 【構成】エンジンにより機械的に駆動され、かつ電気負
荷が選択的に接続される駆動用電源の電圧変化に応じて
発電量を可変するオルタネータの発電量に基づいてアイ
ドル運転時に電気負荷が投入された際のエンジンの吸入
空気量を補正する電気負荷制御によるアイドル回転制御
方法であって、オルタネータの発電量を検出し、電気負
荷が投入された際のオルタネータの発電量の変化量を演
算し、少なくとも前記変化量に基づいて吸入空気量の補
正量を設定する

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、自動車等のエンジンに
適用される電気負荷制御によるアイドル回転制御方法に
関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、自動車用のエンジンにおいて、ア
イドル回転に影響する外的要因として、オートマチック
トランスミッション（Ａ／Ｔ）、エアコンディショナ
（Ａ／Ｃ）及びヘッドライトやカーステレオ等の電気負
荷等がある。ここで、電気負荷が投入されると、オルタ
ネータの充電要求が生じ、エンジンの負荷となったオル
タネータの状態に応じて吸入空気量の補正が行われるも
のが知られている。例えば、特開平２−２９１４４４号
公報のもののように、エンジンに対する外部負荷が投入
されるとスロットルバルブを迂回する補助空気通路に設
けられた制御弁を開成し、その負荷がエンジンから遮断
された場合には制御弁を所定時間だけそのままに維持
し、その後に閉成する制御方法が知られている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上記の構成
のものでは、電気負荷に対して補正される空気量は、電
気負荷の大きさにかかわらず一定量である。このため、
スモールライトのように容量の小さい電気負荷にあって
は、補正される空気量が大量であるため、補正量の過多
によりエンジン回転が上昇することがある。これとは逆
に、ヘッドライトのように大きい電気負荷の場合では、
補正量が過少であるために一時的にエンジン回転が低下
することがある。このため、電気負荷に最適な補正量と
ならない場合には、アイドル回転時において電気負荷の
投入に起因してエンジン回転が変動する不具合が発生し
た。

【０００４】本発明は、このような不具合を解消するこ
とを目的としている。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明は、このような目
的を達成するために、次のような手段を講じたものであ
る。すなわち、本発明に係る電気負荷制御によるアイド
ル回転制御方法は、エンジンにより機械的に駆動され、
かつ電気負荷が選択的に接続される駆動用電源の電圧変
化に応じて発電量を可変するオルタネータの発電量に基
づいてアイドル運転時に電気負荷が投入された際のエン
ジンの吸入空気量を補正する電気負荷制御によるアイド
ル回転制御方法であって、オルタネータの発電量を検出
し、電気負荷が投入された際のオルタネータの発電量の
変化量を演算し、少なくとも前記変化量に基づいて吸入
空気量の補正量を設定することを特徴とする。

【０００６】

【作用】本発明の構成のものであれば、電気負荷が投入
された際のオルタネータの発電量の変化量を演算するこ
とにより、オルタネータに対する負荷の変化すなわちエ
ンジンに対する負荷の変化を検出する。そして、その変
化量に基づいて吸入空気量の補正量を設定するため、電
気負荷の投入の前後で必要となる吸入空気量を正確に把
握することが可能になる。したがって、投入された電気
負荷の大きさに応じて、その時点で必要な補正量を的確
に設定でき、アイドル運転時のエンジン回転数を変動さ
せることなく維持することが可能になる。

【０００７】

【実施例】以下、本発明の一実施例を、図面を参照して
説明する。

【０００８】図１に概略的に示したエンジンは自動車用
のもので、その吸気系１１には図示しないアクセルペダ
ルに応動して開閉するスロットルバルブ１２を配設する
とともに、このスロットルバルブ１２を迂回するバイパ
ス通路１３を設け、このバイパス通路１３にアイドル回
転数制御用の流量制御弁１４を介設している。流量制御
弁１４は、ＶＳＶと略称される電磁開閉式のものであっ
て、その端子１４ａに印加する駆動電圧のデューティ比
を制御することによってその実質的な開度を変化させる
ことができ、それによって前記バイパス通路１３の空気
流量を調整し得るようになっている。

【０００９】吸気系１１にはさらに燃料噴射弁１５が設
けてあり、この燃料噴射弁１５や前記流量制御弁１４を
電子制御装置４により制御するようにしてある。この電
子制御装置（Ｅ／Ｇ ＥＣＵ）４は、図２に示すオルタ
ネータ１の発電仕事量ＦＤＵＴＹの検出をもするもので
ある。

【００１０】電子制御装置４は、中央演算処理装置４ａ
と、記憶装置４ｂと、入力インターフェース４ｃと、出
力インターフェース４ｄとを具備してなるマイクロコン
ピュータシステムを主体に構成されている。そして、そ
の入力インターフェース４ｃには、サージタンク１６内
の圧力を検出する吸気圧センサ１７から出力される吸気
圧信号ａ、エンジン回転数ＮＥを検出するための回転数
センサ１８から出力される回転数信号ｂ、車速を検出す
るための車速センサ１９から出力される車速信号ｃ、ス
ロットルバルブ１２の開閉状態を検出するためのアイド
ルスイッチ２０から出力されるスロットル信号ｄ、エン
ジンの冷却水温を検出するための水温センサ２１から出
力される水温信号ｅ、ディストリビュータ２２に内蔵さ
れるクランク角基準位置センサ２３から出力されるクラ
ンク角信号ｆ等が入力されるとともに、オルタネータ１
の発電を制御するＩＣレギュレータ２から制御信号ｇが
入力される。

【００１１】図２に示すオルタネータ１は、図示しない
プーリとベルトとによってエンジンの回転数に応じた回
転数により回転駆動されるもので、発電制御のためのＩ
Ｃレギュレータ２が接続されるとともに、バッテリ３が
接続される。このオルタネータ１は、ステータの溝中に
巻かれて３相星形結線される３つのステータコイルＬ１
〜Ｌ３と、ステータの内側で回転可能に支持されたロー
タの中に巻かれたフィールドコイルＬｆとを有し、ステ
ータコイルＬ１〜Ｌ３から出力される３相交流をダイオ
ードＤ１〜Ｄ６により全波整流して出力する構成であ
る。ダイオードＤ１，Ｄ３，Ｄ５のカソードは、バッテ
リ３の正極に接続されるとともにＩＣレギュレータ２の
充電端子Ｂに接続される。また、ダイオードＤ２，Ｄ
４，Ｄ６のアノードは接地してある。

【００１２】ＩＣレギュレータ２は、その電源入力端子
ＩＧが、バッテリ３の端子電圧をモニタするためにその
正極に接続され、フィールドコイル制御端子Ｆがオルタ
ネータ１のフィールドコイルＬｆに接続されるとともに
電子制御装置４に接続され、相信号入力端子Ｐがステー
タコイルＬ１に接続されている。このＩＣレギュレータ
２の２つのトランジスタＴｒ１，Ｔｒ２は、ＩＣ２ａか
ら出力される信号によりオン・オフし、一方のトランジ
スタＴｒ１がオン・オフすることにより公知のレギュレ
ート動作を行う。つまり、この実施例のものでは、トラ
ンジスタＴｒ１をオンさせることによってオルタネータ
１のフィールドコイルＬｆに励磁電流を流して（電子制
御装置４に対してはオン信号Ｓｏｎが出力されたことに
相当する）、オルタネータ１のステータコイルＬ１〜Ｌ
３に電流を誘起させて発電を行う。また、他方のトラン
ジスタＴｒ２をオンさせることによって図示しないチャ
ージングランプ（端子Ｌに接続される）を点灯させる。
すなわち、トランジスタＴｒ１のオン・オフは、バッテ
リ３の端子電圧が一定になるようにオルタネータ１の発
電を制御するもので、電源入力端子ＩＧに入力されるバ
ッテリ３の端子電圧とＩＣ２ａに設定された目標電圧
（例えば１４．５Ｖ）とを比較し、端子電圧が目標電圧
より低ければオン、反対に高ければオフとされる。上記
したように、トランジスタＴｒ１がオンすると、フィー
ルドコイル制御端子Ｆからはオン信号Ｓｏｎが電子制御
装置４に出力され、またオフすることによりオフ信号Ｓ
ｏｆｆが出力されることになる。なお、ダイオードＤ１
〜Ｄ６に並列に設けた２個のダイオードＤ７，Ｄ８から
なる直列接続体５は、中性点ダイオードであり、オルタ
ネータ１の作動時にステータコイルＬ１〜Ｌ３の中性点
に生じる電位変動を還元してエネルギの有効利用を図る
ものである。

【００１３】そして、電子制御装置４には、吸気圧セン
サ１７と回転数センサ１８からの信号を主な情報として
燃料噴射弁開成時間を決定し、その決定により燃料噴射
弁１５を制御してエンジン負荷に応じた燃料を該燃料噴
射弁１５から吸気系１１に噴射させるためのプログラム
が内蔵させてある。また、エンジンにより機械的に駆動
され、かつ電気負荷が選択的に接続される駆動用電源の
電圧変化に応じて発電量を可変するオルタネータの発電
量に基づいてアイドル運転時に電気負荷が投入された際
のエンジンの吸入空気量を補正するものであって、オル
タネータの発電量を検出し、電気負荷が投入された際の
オルタネータの発電量の変化量を演算し、少なくとも前
記変化量に基づいて吸入空気量の補正量を設定するプロ
グラムが内蔵されている。このプログラムにあっては、
エンジン回転数ＮＥと発電仕事量ＦＤＵＴＹとをパラメ
ータとして、アイドル運転時の流量制御弁１４の開度す
なわち空気補正量を二次元マップにより設定してある。
あるエンジン回転数ＮＥにおける電気負荷投入時の発電
仕事量ＦＤＵＴＹと空気補正量との関係を図３に示す。

【００１４】通常、オルタネータ１の発電仕事量ＦＤＵ
ＴＹとエンジン回転数ＮＥと発生電流との間、及びエン
ジン回転数ＮＥとオルタネータ１の負荷トルクとの間に
は、図４に示すような関係がある。すなわち、あるエン
ジン回転数Ｎにおいて、発電仕事量ＦＤＵＴＹが６０％
から１００％（同図のＡ１からＡ２）に変化した場合、
負荷トルクについても同様に変化する（同図のＢ１から
Ｂ２）。このことに着目して、発電仕事量ＦＤＵＴＹの
変化量ΔＦＤに基づいてオルタネータ１の負荷トルクの
増減すなわち電気負荷の大小を判定することが可能にな
る。しかも、電気負荷投入時において、発電仕事量ＦＤ
ＵＴＹはある値から１００％に移行することが一般的で
あるので、図３に示したような、空気補正量との関連付
けが可能となる。なお、図５は、電気負荷投入時の発電
仕事量ＦＤＵＴＹとエンジン回転数ＮＥと空気補正量と
の関係を示している。

【００１５】このアイドル回転制御プログラムの概要は
図６に示すようなものである。まず、吸入空気量の補正
に先立って行われるオルタネータ１の発電仕事量ＦＤＵ
ＴＹの検出について説明する。オルタネータ１の発電仕
事量ＦＤＵＴＹの検出は、単位時間あたりのオン信号Ｓ
ｏｎとオフ信号ＳｏｆｆとからなるＦＤＵＴＹ信号のオ
ン／オフ比率により行われる。具体的には、前記単位時
間として、ピストンの上死点ＴＤＣから次の上死点ＴＤ
Ｃまでの時間を１つの区切として行われる。これは、ア
イドリング状態や電気負荷の少ない状態では、スパーク
プラグで消費するエネルギが、電子制御装置４や燃料噴
射弁あるいはフューエルポンプなどで消費されるそれに
比べて大きく、フィールドコイル制御端子ＦからのＦＤ
ＵＴＹ信号のオン／オフ切替わりタイミングは、ほぼ点
火のタイミングに同期しているためである。この上死点
ＴＤＣの検出は、前記クランク角基準位置センサから出
力される圧縮上死点を示すＮ（気筒判別）信号を使用し
て行うものである。そして、電子制御装置４は、内蔵す
るカウンタにより入力インターフェース４ｃに入力され
るフィールドコイル制御端子ＦからのＦＤＵＴＹ信号の
オン／オフそれぞれの持続時間ｔｏｎα，ｔｏｆｆα
（αは正の整数とする）を測定する。この場合、カウン
タは、それぞれの持続時間ｔｏｎα，ｔｏｆｆαを個別
に計時するために２つとし、それぞれのカウンタは時間
を積算して計時できるもので、上死点ＴＤＣのタイミン
グでクリアされるものとする。この持続時間ｔｏｎα，
ｔｏｆｆαの測定は、図７に示すように、上死点ＴＤＣ
から次の上死点ＴＤＣの間の区間ＭＰに行われ、その間
のオン信号Ｓｏｎの持続時間ｔｏｎαの合計とオフ信号
Ｓｏｆｆの持続時間ｔｏｆｆαの合計とが、フィールド
コイルＬｆの通電時間Ｔｏｎと断電時間Ｔｏｆｆとして
後述する発電仕事量の検出に使用される。

【００１６】オルタネータ１の発電仕事量ＦＤＵＴＹ
は、区間ＭＰの時間Ｔｍｐ（＝Ｔｏｎ＋Ｔｏｆｆ）に対
する通電時間Ｔｏｎの比率により検出されるもので、下
式により算出される。

【００１７】 FDUTY(％) ＝Ton ×100 /Tmp＝Ton ×100/(Ton＋Toff) 図７に示す場合にあっては、点火（図中矢印Ｉで示す）
に対応してオン信号Ｓｏｎが出力され、オルタネータ１
がその都度発電を行うもので、区間Ｔｍｐの中間には前
回の点火から次回の点火までの中間のタイミングがあ
り、その部分ではオフ信号Ｓｏｆｆが出力されておりオ
ルタネータ１の発電が停止する場合がある。電子制御装
置４は、ＩＣレギュレータ２から出力されるこれらオン
信号Ｓｏｎ及びオフ信号Ｓｏｆｆの持続時間をカウンタ
にて計時する。この場合、カウンタは、入力インターフ
ェースに上死点ＴＤＣの信号が入力されたことを受けて
オン信号Ｓｏｎ１の持続時間を計時し、次にオフ信号Ｓ
ｏｆｆの持続時間を計時し、さらにオン信号Ｓｏｎ２の
持続時間を次回の上死点ＴＤＣの信号が入力されるまで
計時する。そして得られたそれぞれの信号Ｓｏｎ１，Ｓ
ｏｎ２，Ｓｏｆｆの持続時間に基づいて、オルタネータ
１の発電仕事量ＦＤＵＴＹを、以下のように演算する。

【００１８】 Ton ＝Son1＋Son2 Toff ＝Soff FDUTY(％) ＝Ton ×100 /(Ton ＋Toff) ＝(Son1 ＋Son2) ×100/（Son1＋Son2＋Soff) これらの演算を繰り返し行うことで、エンジンが運転中
のオルタネータ１の発電仕事量ＦＤＵＴＹがリアルタイ
ムで検出され、その値は一時的に記憶装置４ｂに記憶さ
れる。

【００１９】以上のようにしてオルタネータ１の発電仕
事量ＦＤＵＴＹが検出されている状態において、まずス
テップＳ１では，電気負荷がオフの状態からオンの状態
に切り替えられたつまり電気負荷が投入されたか否かを
判定し、電気負荷が投入された場合はステップＳ２に進
み、そうでない場合は別のルーチンに移行する。電気負
荷の投入は、例えば、それぞれの電気負荷のスイッチか
ら信号をとるものであってもよいし、ＩＣレギュレータ
２における発電要求信号の有無を検出して判定するもの
であってもよい。ステップＳ２では、電気負荷が投入さ
れた時点の発電仕事量ＦＤＵＴＹを計算し、エンジン回
転数ＮＥを読み込む。ステップＳ３では、電気負荷が投
入される直前の発電仕事量ＦＤＵＴＹと投入された直後
の発電仕事量ＦＤＵＴＹとから発電仕事量ＦＤＵＴＹの
変化量ΔＦＤを演算し、読み込んだエンジン回転数ＮＥ
と変化量ΔＦＤとから二次元マップを検索して空気補正
量を計算する。ステップＳ４では、算出された空気補正
量に基づいて流量制御弁１４を制御し、アイドル運転時
のエンジン回転数ＮＥを目標回転数に維持するように制
御する。

【００２０】今、アイドルスイッチ２０がオンしてアイ
ドル運転中を検出し、電気負荷以外の負荷がオルタネー
タ１にかかっており、発電仕事量ＦＤＵＴＹが例えば４
０％であるとすると、電気負荷としてのヘッドライトが
投入されると、投入と同時に発電仕事量ＦＤＵＴＹは１
００％に移行する。この場合、制御は、ステップＳ１→
Ｓ２→Ｓ３→Ｓ４と進み、発電仕事量ＦＤＵＴＹの変化
量ΔＦＤである６０％の増加量に対してエンジン回転数
ＮＥに応じた補正空気量を計算し、流量制御弁１４を開
成制御して吸入空気量を増量補正する。つまり、算出さ
れる補正空気量は、電気負荷の投入により不足となる吸
入空気量、言い換えれば電気負荷の投入によりその時点
のオルタネータ１の状態から判断して必要とされる吸入
空気量であり、電気負荷が投入されたことにより一定量
の空気を補正するものとは相違している。このため、補
正空気量は、電気負荷投入時点のエンジンの運転状態を
反映した適量であり、発電仕事量ＦＤＵＴＹの６０％分
の変化に起因して生じるオルタネータ１の負荷トルクの
変動そしてエンジン回転数ＮＥの変動を吸収するのに十
分なものである。したがって、吸入空気量の補正量が過
多になったり、あるいは逆に過少になったりして、エン
ジン回転が変動することを効率よく防止することができ
る。

【００２１】なお、本発明は以上に説明した実施例に限
定されるものではない。例えば、上記実施例において、
補正空気量を計算するにあたって発電仕事量ＦＤＵＴＹ
とエンジン回転数ＮＥとをパラメータしていたが、例え
ば、冷却水温、大気圧等をパラメータとして追加するも
のであってもよい。このようにパラメータを追加するこ
とにより、さらにきめ細かなアイドル回転の制御が実施
できるものとなる。

【００２２】その他、各部の構成は図示例に限定される
ものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変
形が可能である。

【００２３】

【発明の効果】本発明は、以上に詳述したように、電気
負荷が投入された場合に、その時のエンジンの運転状態
に応じた必要十分な吸入空気量を補正するので、電気負
荷の大小に対応してアイドル運転時のエンジン回転数を
制御することができる。したがって、補正空気量が過不
足になることでエンジン回転数が変動することを確実に
防止することができ、電気負荷の投入に影響されること
なく安定したアイドル運転状態を保持することができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示す概略構成説明図。

【図２】同実施例のオルタネータに関係する部分の電気
回路図。

【図３】同実施例の発電仕事量と補正空気量との関係を
示すグラフ図。

【図４】同実施例の発電仕事量とオルタネータの負荷ト
ルクとの関係を示すグラフ図。

【図５】同実施例のエンジン回転数が異なった場合の発
電仕事量と補正空気量との関係を示すグラフ図。

【図６】同実施例の制御手順を示すフローチャート。

【図７】同実施例の発電仕事量の検出タイミングを示す
波形図。

【符号の説明】

１…オルタネータ ２…ＩＣレギュレータ ３…バッテリ ４…電子制御装置 ４ａ…中央演算処理装置 ４ｂ…記憶装置 ４ｃ…入力インターフェース ４ｄ…出力インターフェース １４…流量制御弁

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】エンジンにより機械的に駆動され、かつ電
   気負荷が選択的に接続される駆動用電源の電圧変化に応
   じて発電量を可変するオルタネータの発電量に基づいて
   アイドル運転時に電気負荷が投入された際のエンジンの
   吸入空気量を補正する電気負荷制御によるアイドル回転
   制御方法であって、 オルタネータの発電量を検出し、 電気負荷が投入された際のオルタネータの発電量の変化
   量を演算し、 少なくとも前記変化量に基づいて吸入空気量の補正量を
   設定することを特徴とする電気負荷制御によるアイドル
   回転制御方法。