JPS63297744A - エンジンのアイドル回転速度制御方法および装置 - 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］ 本発明は、エンジンのアイドル回転速度制御方法および
装置に係り、特にアイドル回転速度をほぼ一定速度に安
定させるエンジンのアイドル回転速度制御方法および装
置に関−する。

〔従来の技術〕

エンジンのアイドル回転速度を一定にする回転速度制御
装置としてはスロットル弁を迂回するバイパス通路の空
気量を制御する装置や燃料噴射量を制御する装置などが
提案されている０例えば特開昭５９−２０１９３６号公
報に示されるような燃料制御による方式は、気筒、毎の
エンジン回転速度が全気筒の平均回転速度に近づくよう
に、気筒毎の燃料噴射量に補正を加えるものである。し
かし、このような燃料を制御する装置あるいは空気量を
制御する装置では、燃料あるいは空気を制御してから結
果が現われるのに、吸入、圧縮、爆発といった工程遅れ
があるため即応性に欠け、十分な安定性効果が挙げられ
ないといった不具合がある。

一方、空気量を制御するエンジンのアイドル回転速度制
御装置、燃料を制御するエンジンのアイドル回転速度制
御装置以外の装置として特開昭６１−１０４１３０号公
報に示されるような、オルタネータを制御するエンジン
のアイドル回転速度＠御装置がある。

これは、アイドル運転時の電気負荷投入時に、オルタネ
ータに起因して発生する瞬間的なエンジン回転数の低下
を防止するようにしたもので、電気負荷投入時にオルタ
ネータの励磁電流をエンジン回転数低下の許容限界値に
所定時間維持するものであった。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかしながら、この装置では電気負荷投入時の回転変動
防止に対し有効ではあるが、不規則な回転変動とかレー
シング時からアイドル状態に移行した際のオーバシュー
トぎみの回転変動に対しては何ら考慮されていないため
、アイドル安定性に関し十分とは言いがたい。

本発明は以上のような点に鑑みて成されたもので、回転
変動に対してアイドル安定性に優れた、エンジンのアイ
ドル回転速度制御方法および装置を提供することを目的
とする。

〔問題点を解決するための手段〕　（その１）上記目的
を達成するために第１の発明は、電気負荷への電力の供
給あるいはバッテリへの充電をするエンジン駆動式のオ
ルタネータを備えたエンジンのアイドル回転速度を制御
するにあたって、エンジンの回転速度を検出するととも
にエンジンのアイドル運転状態を検出し、アイドル状態
検出時にバッテリ電圧を所定値に保持する平均発電電力
制御指令値に、回転速度信号が目標回転速度になるよう
に決定される回転速度補正指令値を加えて、オルタネー
タの発電電力を制御することを特徴とする。

〔問題点を解決するための手段〕　（その２）上記目的
を達成するために第２の発明は、電気負荷への電力の供
給あるいはバッテリへの充電をするエンジン駆動式のオ
ルタネータを備えたエンジンのアイドル回転速度制御装
置において、エンジンの回転速度を検出する回転速度検
出手段と、エンジンのアイドル運転状態を検出するアイ
ドル状態検出手段と、前記アイドル状態検出手段がアイ
ドル状態を検出した場合にはバッテリ電圧を所定値に保
持する平均発電電力が制御指令値に前記回転速度検出手
段で検出された回転速度信号が目標回転速度になるよう
に決定される回転速度補正指令値を加えて前記オルタネ
ータの発電電力を制御する発電電力制御手段と、を設け
ることを特徴とする。

〔作用〕

本発明によれば、アイドル状態検出手段によりエンジン
がアイドル状態と判断された場合にはオルタネータの発
電電力制御手段によって、回転速度検出手段で検出され
た回転速度信号が目標回転速度になるように決定される
回転速度補正指令値に基づいてオルタネータの発電電力
の増減が決まる発電電力制御指令値が決定され、この制
御指令値に対応した発電電力制御が行なわれる。従って
、オルタネータの発電電力を制御することによってエン
ジン負荷を制御することができエンジン回転変動の９収
制御を行なうことができる。

〔実施例〕

以下図面を参照して本発明に係る実施例を詳細に説明す
る。

第１図には第１実施例のエンジンのアイドル回転速度制
御装置のブロック図が示されている。図に示されるよう
に車両電装品（電気負荷）１０の一端およびバッテリ１
２の陽極はオルタネータ１４の出力端子Ｂに接続されて
いる。このオルタネータ１４はロータのロータコイル１
６に励磁電流を通電することによってロータに磁束が発
生し、ロータがエンジンの回転速度に基づいて回転され
ることによってステータコイル１８に発電作用が起こり
、３相交流を発生する。この３相交流は整流器２０によ
り全波整流され、出力端子Ｂに出力されるようになって
いる。

ロータコイル１６の一端は出力接点Ｂに接続されるとと
もにダイオード１７０カソードに接続されている。ロー
タコイル１６の他端およびダイオード１７のアノードは
パルス幅変調回路２２の出力を受けてオン、オフするト
ランジスタＴ、１のコレクタに接続されている。トラン
ジスタＴ、１のエミッタはアースされ、ベースはパルス
幅変調回路２２に接続されている。

このパルス幅変調回路２２とトランジスタＴ、、１−と
で励磁電流設定手段２４を″構成しており、このトラン
ジスタＴ、１　はパルス幅変調回路２２によりデユーテ
ィ比が制御される。

励磁電流設定手段２４の入力側には接点ｃ、ｂ、ａを備
えた切替スイッチ２６の接点Ｃが接続されている。この
切替スイッチ２６の接点ａはバッテリ電圧比較回路２８
を介してバッテリ１２の陽極に接続されている。

このバッテリ電圧比較回路２８は、バッテリ１２の電圧
が規定値（調整電圧）より高い時にはＬ（Ｌｏｗ）信号
を出力し、逆にバッテリ１２の電圧が規定値より低い時
にはＨ（Ｈｉｇｈ）信号を出力するようになっており制
御指令信号■を接点ａに出力するようになっている。

切替スイッチ２６の接点すは加算器３０に接続されてい
る。この加算器３０には積分３３２を介してバッテリ電
圧比較回路２８と接点ａとの接続線に接続されている。

従ってバッテリ電圧比較回路２ＢからのＨＳＬ信号を積
分器３２によって直流電圧に直し、バッテリ１２の電圧
が規定値となるような制御指令信号を加算器３０に入力
するようになっている。

また、加算器３０にはゲイン調整器３４を介して偏差検
出回路３６が接続されている。この偏差検出回路３６に
は、エンジンの回転速度検出手段３８が接続されている
。従って、エンジンの回転速度検出手段３８からのクラ
ンク角に同期した回転速度信号を偏差検出回路３６に入
力し、この偏差検出回路３６によって予め設定されたア
イドル回転数の目標回転数と回転速度信号との偏差を求
め、ゲイン調整器３４によってこの偏差信号をＰＩＤ制
御して回転速度補正指令信号を加算器３０に入力するよ
うになっている。

従って加算器３０は、上記入力される制御指令信号と回
転速度補正指令信号とを合成して制御指令信号■を接点
すに出力する。この制御指令信号■はアナログ電圧で、
この電圧が高い程デユーティ比すなわちトランジスタＴ
ｒｉのオン時間が長くなる制御が行なわれ励磁電流が制
御される。

また、切替スイッチ２６はアイドル状態検出手段４０に
連動されており、アイドル状態以外の場合には接点Ｃが
接点ａに接続され、アイドル状態の場合には接点Ｃが接
点すに接続されるようになっている。

以上のように構成された第１実施例のエンジンのアイド
ル回転速度制御装置の作動を説明する。

アイドル状態検出手段４０によってアイドル状態ではな
いと検出された場合には切替スイッチ２６の接点Ｃが接
点ａに接続される。すると励磁電流設定手段２４は制御
指令信号Ｉで制御される。

すなわちバッテリ電圧比較回路２Ｂからのｔ（、Ｌ信号
に基づいて励磁電流設定手段２４が制御され、バッテリ
電圧が調整電圧以上の間はトランジスタＴ、ｌをオフに
し、逆にバッテリ電圧が調整電圧以下の間はトランジス
タＴ、１をオンにする。このようにアイドル以外の運転
状態ではオルタネータ１４は公知の電圧レギュレート機
能により電力供給手段として作用する。

一方、アイドル状態検出手段４０によってアイドル状態
が検出された場合には切替スイッチ２６の接点Ｃが接点
すに接続される。すると励磁電流設定手段２４は制御指
令信号■で制御される。すなわち加算器３０によってバ
ッテリ電圧が調整電圧となるような制御指令信号と、回
転速度検出手段３８からの回転速度信号と目標回転速度
との偏差信号と、が合成された制御指令信号■で励ｍｔ
流設定手段２４のトランジスタＴ、１がデユーティ比制
御されることによって発電電力制御が行なわれる。すな
わち、アイドル回転速度が目標回転速度より速い場合に
は、バッテリ電圧が調整電圧に維持されながらオルタネ
ータを発電してエンジンにかかる機械的な負荷を大きく
する。するとアイドル回転速度が遅くなり目標回転速度
になるように制御される。また、アイドル回転速度が目
標回転速度より遅い場合には、バッテリ電圧が調整電圧
に維持されながらオルタネータの発電を軽減してエンジ
ンにかかる機械的な負荷を小さくする。

するとアイドル回転速度が速くなり目標回転速度になる
ように制御される。その結果、所定のバッテリ電圧を維
持しながらアイドル回転速度を目標値に保持する回転速
度制御が行なわれる。

第２図には第２実施例のエンジンのアイドル回転速度制
御装置のブロック図が示されている。

図に示されるようにオルタネータ１４の出力端子Ｂはト
ランジスタＴ、２とパルス幅変調回路２２とからなる出
力電流設定手段５０のトランジスタＴ、２のコレクタに
接続されている。トランジスタＴ、２のエミッタはバッ
テリ１２の陽極および電気負荷１０に接続され、ベース
はパルス幅変調回路２２に接続されている。このトラン
ジスタＴ、２にはリレー５２が並列接続されている。

このトランジスタＴ、２はパルス幅変調回路２２により
デユーティ比が制御され、その制御指令はアナログ電圧
で行なわれる。ここで電圧が高い程デユーティ比すなわ
ちトランジスタＴ、２のオン時間が長くなる制御を行な
っている。

一方、オルタネータ１４のロータコイル１６の一端は出
力端子Ｂに接続されているとともにダイオード１７のカ
ソードに接続されている。ロータコイル１６の他端およ
びダイオード１７のアノードはトランジスタＴ、１　の
コレクタに接続されている。トランジスタＴ、１　のエ
ミッタはアースされ、ベースは接点ｃ、ｂ、ａを備えた
切替スイッチ２６の接点Ｃに接続されている。

切替スイッチ２６の接点ａは抵抗Ｒを介してバッテリ１
２の陽極に接続され、接点すはバッテリ電圧比較回路２
８を介してバッテリ１２の陽極に接続されている。接点
すとバッテリ電圧比較回路２８との接続線には積分器３
２を介して加算器３０が接続されている。また、この加
算器３ｏには、ゲイン調整器３４、偏差検出回路３６を
介して回転速度検出手段３８が接続されているとともに
接点ｅＳ　ｆ、ｄを備えた切替スイッチ５４の接点ｅが
接続されている。切替スイッチ５４の接点ｒはアースさ
れ、接点ｄはパルス幅変調回路２２に接続されている。

リレー５２、切替スイッチ２６．５４はアイドル状態検
出手段４０に連動されており、アイドル状態以外の場合
には、リレー５２の接点ｇと接点りとが接続され、切替
スイッチ２６の接点Ｃと接点すとが接続され、切替スイ
ッチ５４の接点ｄと接点ｆとが接続されるようになって
いる。また、アイドル状態の場合には、リレー５２の接
点ｇと接点りとが開放され、切替スイッチ２６の接点Ｃ
と接点ａとが接続され、切替スイッチ５４の接点ｄと接
点ｅとが接続されるようになっている。

以上のように構成された第２実施例のエンジンのアイド
ル回転速度制御装置の作動を説明する。

アイドル状態検出手段４０によってアイドル状態ではな
いと検出された場合には、出力電流設定手段５０のトラ
ンジスタＴ、、２に並列に接続されているリレー５２の
接点ｇと接点りとが接続されるとともに切替スイッチ５
４の接点ｄと接点ｆとが接続される。従ってトランジス
タＴ、２がオフして、オルタネータ１４からの出力電流
はリレー５２を介してバッテリ１２および電気負荷１ｏ
へ流れる。

さらにトランジスタＴ、１のベースに接続されている切
替スイッチ２６の接点Ｃと接点すとが接続される。従っ
てバッテリ電圧比較回路２８からの信号によってトラン
ジスタＴ、１が制御される。

すなわちバッテリ電圧比較回路２８はバッテリ電圧が調
整電圧より高いとＬ　（Ｌｏｗ）信号を出力し、バッテ
リ電圧が調整電圧より低いとＨ（Ｈ３ｇｈ）信号を出力
するようになっているので、トランジスタＴ、１はバッ
テリ電圧が調整電圧より高いとオフし、逆にバッテリ電
圧が調整電圧より低いとオンとなる。このようにアイド
ル以外の運転状態ではオルタネータ１４は公知の電圧レ
ギュレート機能により電力供給手段として作用する。

一方、アイドル状態検出手段４０によってアイドル状態
であると検出された場合には、トランジスタＴ、１のベ
ースに接続されている切替スイッチ２６の接点Ｃと接点
ａとが接続される。このためトランジスタＴ、１　はオ
ンとなり励磁電流は最大励磁状態となる。また、出力電
流設定手段５０に並列に接続されているリレー５２の接
点ｇと接点りとが開放状態となると同時に切替スイッチ
５４の接点ｄｔ接点ｅとが接続され、加算器３０からの
信号によって出力電流設定手段５０が制御される。この
ためオルタネータ１４からの出力電流は出力電流設定手
段５０を介してバッテリ１２、電気負荷１０に流れるこ
とになる。

この加算器３０からの信号はバッテリ電圧比較回路２日
からのＨ％Ｌ信号を積分器３２に通して直流電圧に直し
、バッテリ電圧が調整電圧となるような制御指令信号と
、回転速度検出手段３８からの回転速度信号を偏差検出
回路３６に入力して目標回転速度との偏差を求め、この
偏差信号をゲイン調整器３４でＰＩＤ制御した回転速度
補正指令信号と、を合成した制御指令信号■である。す
なわち、制御指令信号■で出力電流設定手段５０のトラ
ンジスタＴ、２がオン、オフ制御されることによって発
電電力制御が行なわれる。すなわち、アイドル回転速度
が目標回転速度より速い場合には、バッテリ電圧が調整
電圧に維持されながらオルタネータからの出力電流をバ
ッテリ、電気負荷に供給してオルタネータの電気的負荷
を太き（してエンジンにかかる機械的な負荷を大きくす
る。

するとアイドル回転速度が遅くなり目標回転速度になる
ように制御される。また、アイドル回転速度が目標回転
速度より遅い場合には、バッテリ電圧が調整電圧に維持
されながらオルタネータからの出力電流の供給を軽減し
てオルタネータの電気的負荷を小さくしてエンジンにか
かる機械的な負荷を小さくする。するとアイドル回転速
度が速くなり目標回転速度になるように制御される。そ
の結果所定のバッテリ電圧を維持しながらアイドル回転
速度を目標値に保持する回転・速度制御が行なわれる。

第３図には第３実施例のエンジンのアイドル回転速度制
御装置のブロック図が示されている。

この第３実施例は前記第１実施例と同様の機能を、マイ
クロコンピュータで構成される電子制御装置で実現した
ものである。

図に示されるようにオルタネータ１４の出力端子Ｂはバ
ッテリ１２の陽極および車両電装品（電気負荷）１０の
一端に接続されている。またオルタネータ１４内のロー
タコイル１６の一端は出力接点Ｂに接続されるとともに
ダイオード１７０カソードに接続されている。ロータコ
イル１６の他端およびダイオード１７のアノードはパル
ス幅変調回路２２の出力を受けてオン・オフするトラン
ジスタＴ、１のコレクタに接続されている。

このパルス幅変調回、路２２とトランジスタＴ、１　と
で励磁電流設定手段２４を構成しており、このトランジ
スタＴ、１　はパルス幅変調回路２２によりデユーティ
比制御される。このデユーティ比はアナログ電圧で制御
され、その作動は電圧値が高い程デユーティ比すなわち
Ｔ、１のオン時間が長くなるようになっている。

励磁電流設定手段２４の入力側には、接点Ｃ３ｂ５ａを
備えた切替スイッチ２６の接点Ｃが接続すしている。こ
の切替スイッチ２６の接点ａはバッテリ電圧比較回路２
８を介してバッテリ１２の陽極に接続されている。

このバッテリ電圧比較回路２８はバッテリ１２の電圧が
規定値（調整電圧）より−高い時にはＬ（Ｌｏｗ　）信
号を出力し、逆にバッテリ１２の・電圧が規定値より低
い時にはＨ（旧ｇｈ）信号を出力するようになっており
、制御指令信号■を接点ａに出力するようになっている
。

切替スイッチ２６．の接点すはマイクロコンビュ−夕で
構成される電子制御袋Ｍ５０の出力すなわち制御指令信
号■が接続されている。

そして電子制御装置５０の入力側にはバッテリエ２の陽
極と、回転速度手段３８からの回転速度信号と、アイド
ル状態検出手段４０からの出力信号とが接続されている
。

また、切替スイッチ２６はアイドル状態検出手段４０に
連動されており、アイドル状態以外の場合には接点Ｃが
接点ａに接続され、アイドル状態の場合には接点Ｃが接
点すに接続されるようになっている。

以上のように構成された第３実施例のエンジンのアイド
ル回転速度制御装置の作動を第４図を参照して説明する
。この第４図は電子制御装置５０の制御フローチャート
を示したものである。

アイドル状態検出手段４０によってアイドル状態ではな
いと検出された場合には切替スイッチ２６の接点Ｃが接
点ａに接続される。−すると、励磁電流設定手段２４は
制御指令信号Ｉで制御される。

すなわちバッテリ電圧比較回路２８からのＨ１Ｌ信号に
基づいて励磁電流設定手段が制御され、バッテリ電圧が
調整電圧以上の間はトランジスタＴ、１をオフにし、逆
にバッテリ電圧が調整電圧以下の間はトランジスタＴ、
１をオンにする。

一方、電子制御装置５０はステップｌＯｏにおいてアイ
ドルかどうかを判断し、その結果この場合アイドル以外
の状態である事から、オルタネータの発電電力制御の演
算は行われない。

このようにアイドル以外の運転状態ではオルタネータ１
４は公知の電圧レギュレート機能により電力供給手段と
して作用する。

一方、アイドル状態検出手段４０によってアイドル状態
が検出された場合には切替スイッチ２６の接点Ｃが接点
すに接続される。すると励磁電流設定手段２４は制御指
令信号■で制御される。

すなわち電子制御装置５０ではステップ１００において
アイドル状態と判断すると次のような演算が行われる。

１つはステップ１０２においてバッテリ電圧■Ｉが読込
まれ、ステップ１０４においてバッテリ電圧Ｖ、と調整
電圧Ｖａｓｔ　との偏差量が求められ、ステップ１０６
においてこの偏差量よりバッテリ電圧が調整電圧となる
ような平均発電電力制御指令値の計算が行われる。もう
１つはステップ１０８においてエンジン回転速度Ｎｅが
読込まれ、ステップ１１０おいてエンジン回転速度Ｎｅ
と目標回転速度Ｎ、、、との偏差量が求められ、ステッ
プ１１２において、この偏差量よりエンジン回転速度が
目標回転速度となるような回転速度補正指令値の計算が
行われる。ステップ！１４において両指令値を加えて発
電電力制御指令値が算出され、ステップ１１６において
制御指令信号■として出力される。

この制御指令信号■はアナログ電圧で、この信号を受け
て励磁電流設定手段２４のトランジスタＴ、１がデユー
ティ比制御されることによって発電電力制御が行われる
。

すなわち、アイドル回転速度が目ｍ回転速度より速い場
合には、バッテリ電圧が調整電圧に維持されながオルタ
ネータを発電してエンジンにかかる機械的な負荷を大き
くする。するとアイドル回転速度が遅くなり目標回転速
度になるように制御−される、また、アイドル回転速度
が目標回転速度より遅い場合には、バッテリ電圧が調整
電圧に維持されながらオルタネータの発電を軽減してエ
ンジンにかかる機械的な負荷を小さくする。するとエン
ジン回転速度が速くなり目標回転速度になるように制御
される。

その結果、所定のバッテリ電圧を維持しながらアイドル
回転速度を目標値に保持する回転速度制御が行われる。

以上説明したように本実施例によれば、オルタネータは
バッテリ充電機能を損ねることなく、アイドル回転速度
を目標回転速度に保持するような回転変動吸収制御が可
能となるため安定なアイドル運転状態が実現できる。

〔発明の効果〕

本発明による具体的な効果を図面（第５図、６図、７図
）を参照して説明する。

第５図はエンジンのアイドル安定性改善効果の一例を示
したものである。この図ではエンジンの安定性を回転速
度変動の標準偏差のかたちで表現しており、標準偏差の
値が小さい程安定という事を示している。これによれば
第１の実施例、第１２図の実施例ともに標準偏差の値が
小さくなっており安定性の改善されてている事がわかる
。

また第６図は周期的な低周波のアイドル回転変動すなわ
ちハンチングに対する抑制効果を示した一例である。こ
の例は第１の実施例の構成で実施したもので、ハンチン
グに対し有効に作用していることがわかる。

さらに第７図はレーシング時からアイドル状態に移行し
た際のオーバシュートぎみの回転速度変動に対する効果
を示したものである。これによれば、オーバシュートぎ
みの回転変動が抑制され速度の整定かすみやかに行われ
ている事がわかる。

以上説明したように本発明によれば、不規則なアイドル
回転速度の変動、ハンチング、およびレーシング時から
アイドル状態に移行゛した際のオーバシュートぎみの回
転速度の変動に対してもアイドル回転速度を一定速度に
安定させることができる、という効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る第１実施例のエンジンのアイドル
回転速度制御装置を示すブロック図、第２図は本発明に
係る第２実施例のエンジンのアイドル回転速度制御装置
を示すブロック図、第３図および第４図は本発明に係る
第３実施例のエンジンのアイドル回転速度制御装置を示
すブロック図と制御フローチャート図、第５図〜第７図
は本発明に係る発明の効果を具体的に示した図面である
。 １２・・・バッテリ、 １４・・・オルタネータ、 ３８・・・回転速度検出手段、 ２４・・・励磁電流設定手段。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）　電気負荷への電力の供給あるいはバツテリへの
   充電をするエンジン駆動式のオルタネータを備えたエン
   ジンのアイドル回転速度を制御するにあたって、エンジ
   ンの回転速度を検出するとともにエンジンのアイドル運
   転状態を検出し、アイドル状態検出時にバツテリ電圧を
   所定値に保持する平均発電電力制御指令値に、回転速度
   信号が目標回転速度になるように決定される回転速度補
   正指令値を加えて、オルタネータの発電電力を制御する
   ことを特徴とするエンジンのアイドル回転速度制御方法
   。
2. （２）　電気負荷への電力の供給あるいはバツテリへの
   充電をするエンジン駆動式のオルタネータを備えたエン
   ジンのアイドル回転速度制御装置において、エンジンの
   回転速度を検出する回転速度検出手段と、エンジンのア
   イドル運転状態を検出するアイドル状態検出手段と、前
   記アイドル状態検出手段がアイドル状態を検出した場合
   にはバツテリ電圧を所定値に保持する平均発電電力制御
   指令値に前記回転速度検出手段で検出された回転速度信
   号が目標回転速度になるように決定される回転速度補正
   指令値を加えて前記オルタネータの発電電力を制御する
   発電電力制御手段と、を設けることを特徴とするエンジ
   ンのアイドル回転速度制御装置。