(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジンにより回転駆動されて発電する発電機と、
前記発電機の発電電流を検出する発電電流検出手段と、
前記発電電流検出手段の出力の変動を除去する電流値変動除去手段と、
前記電流値変動除去手段の出力に基づき前記エンジンに吸入される吸気量の補正量を演算する補正量演算手段と、
前記エンジンの情報に基づき前記エンジンの目標回転数を設定するとともに、前記エンジンの回転数を前記目標回転数に制御すべく前記エンジンに吸入される吸気量を演算する目標回転数制御手段と、
前記目標回転数制御手段及び前記補正量演算手段の出力に基づき前記エンジンに吸入される吸気量を調節する調節手段とを備え、
前記電流値変動除去手段は、
前記発電電流検出手段で検出された発電電流を平滑化する平滑化手段と、
前記検出された発電電流と前記平滑化手段で平滑化された発電電流とを比較して前記発電電流の変動量が所定量以内にあるか否かを判定する変動量判定手段とを含み、
前記発電電流の変動量が前記所定量以内のときは前記平滑化された発電電流を出力するとともに、
前記発電電流の変動量が前記所定量よりも大きいときは前記検出された発電電流を出力することを特徴とするエンジンの制御装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、エンジンに対する電気負荷量の大きさに応じてエンジンの出力を制御するようにしたエンジンの制御装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、この種のエンジンの制御装置について、例えば、実開平３−４７４４５号公報に示されるものが提案されている。
このものは、オルタネータの界磁に電流を通流するあるいは非通流にするパワートランジスタのデューティ率とエンジンの回転数とに基づきオルタネータの出力電流、即ち電気負荷量を予測し、アクチュエータを駆動してこの電気負荷量に見合った分だけエンジンの吸気量を増加してエンジンの出力を大きくするというものである。
これにより電気負荷がかかっても、バッテリを所定電圧に制御できると共に、負荷投入によるエンジンの回転数降下を防止するものである。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来のものでは実際の電気負荷量が一定であってもパワートランジスタのデューティ率が変動している。これは例えば、上記パワートランジスタの動作遅れや電源の不安定などに起因するものである。
従って、デューティ率が変動することにより電気負荷量が変動していると認識され、これに対応して吸気の補正量が応動しエンジンの回転のハンチング、あるいはアクチュエータの寿命低下という問題を引き起こしていた。
【０００４】
また、従来は、バッテリの電圧を所定の値に制御すべく界磁電流をコントロールしていたので、例えばバッテリの温度の低下などの外的要因によるバッテリ電圧の低下であっても界磁電流を増加させ、これに見合った分だけ吸気量を増加してエンジンの出力を増大させていた。
従って、運転者が負荷投入を行っていないにも拘わらずエンジンの出力が増大することがあり、その際、運転者に無用な不安を抱かせてしまっていた。
【０００５】
また、従来はエンジンの目標回転数を変更するアイドルアップ、アイドルダウンの判定をパワートランジスタのデューティ率によって行っていたので、エンジンの運転状態によってはアイドルアップ、アイドルダウンを繰り返す恐れがあった。
【０００６】
また、アイドルアップ、アイドルダウンが間欠負荷のオン／オフに応動して行われエンジンの回転が不安定になるという恐れがあった。
【０００７】
この発明は、上述の問題点を解決するために為されたものであって、エンジンの制御装置の動作を安定させ、信頼性を向上させるものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
この発明に係るエンジンの制御装置は、発電機の発電電流を検出する発電電流検出手段と、この発電電流検出手段の出力の変動を除去する電流値変動除去手段と、この電流値変動除去手段の出力に基づきエンジンに吸入される吸気量の補正量を演算する補正量演算手段と、エンジンの情報に基づきエンジンの目標回転数を設定するとともに、エンジンの回転数を目標回転数に制御すべくエンジンに吸入される吸気量を演算する目標回転数制御手段と、この目標回転数制御手段及び補正量演算手段の出力に基づきエンジンに吸入される吸気量を調節する調節手段を備え、電流値変動除去手段は、発電電流検出手段で検出された発電電流を平滑化する平滑化手段と、検出された発電電流と平滑化された発電電流とを比較して発電電流の変動量が所定量以内にあるか否かを判定する変動量判定手段とを有し、発電電流の変動量が所定量以内のときは平滑化された発電電流を出力するとともに、発電電流の変動量が所定量よりも大きいときは検出された発電電流を出力するようにしたものである。
【００１３】
【作用】
この発明に係るエンジンの制御装置は、発電電流検出手段の出力の変動を除去し、変動を除去した発電電流に基づきエンジンに吸入される吸気量の補正量を演算する。
また、この発明に係るエンジンの制御装置は、発電電流の変動量が所定量以内のときは平滑化された発電電流を出力すると共に、発電電流の変動量が所定量よりも大きいときは検出された発電電流をそのまま出力する。
【００１８】
【実施例】
実施例１．
図１は、この発明の実施例１の構成を示すブロック図である。
図において、１は図示しないエンジンにより回転駆動されて発電する発電機としてのオルタネータであって、その詳細を図２に示す。１ａは交流電圧を発生するステータコイル、１ｂはステータコイル１ａで発生した電圧を整流する整流器で、上側アームが端子Ｂに接続されていると共に、下側アームが端子ＧＮＤに接続されている。この端子ＧＮＤは、接地されている。１ｃはフィールドコイル１ｄに通流する界磁電流を調整する制御トランジスタＴｒを内蔵したＩＣレギュレータであって、制御トランジスタＴｒのベースは端子ＦＲに接続されている。このＩＣレギュレータ１ｃは、制御トランジスタＴｒを図３の如きデューティ信号でＯＮ／ＯＦＦ制御する。このデューティ信号のデューティ率が大きくなるほど界磁電流は大きくなる。この様子を図４に示す。さて、界磁電流が大きくなるとフィールドコイル１ｄが形成する磁界の強さが大きくなるので、図５に示すように界磁電流が大きくなるほどオルタネータ１の出力も大きくなる。また、オルタネータ１の出力は、オルタネータ１の回転数（エンジン回転数にプーリ比を乗じた回転数）にも左右される。即ち、オルタネータ１の回転数が大きくなればそれだけ磁界の変化が早くなり、これに伴ってオルタネータの出力も大きくなる。
図１に戻って、オルタネータ１の端子Ｂは、バッテリ２とスイッチ３とに接続され、スイッチ３は更に電気負荷４に接続されている。
即ち、オルタネータ１は、電気負荷量としてバッテリ２と電気負荷４とを有している。
なお、ここではスイッチ３及び電気負荷４を１つしか図示していないが、これは実際には複数個存在する。
【００１９】
１００は、オルタネータ１の端子ＦＲからの信号及び種々の情報Ｓに基づいてバイパス吸気量調整用のアクチュエータ５を制御するコントローラである。ここでアクチュエータ５はエンジンに吸入される吸気量を調節する調節手段を構成している。１０１は端子ＦＲからの信号を受けて界磁電流のデューティ率を判定するデューティ率判定回路、１０２は図示しない回転数センサからの信号を受けてオルタネータ１の回転数を判定する回転数判定回路、１０３はデューティ率判定回路１０１と回転数判定回路１０２との信号を受け図５のマップに基づきオルタネータ１の発電電流を判定する発電電流検出手段としての出力判定回路、１０４は出力判定回路１０３の出力を受けこの出力の変動を除去する電流値変動除去手段としての電流値変動除去回路、１０５は電流値変動除去回路１０４の出力に基づき電気負荷量（バッテリ２及び電気負荷４）に応じた分だけバイパス吸気量を補正する補正量を演算する補正量演算手段としての吸気補正量変換回路で、ここで演算された補正量は後段のアクチュエータ制御回路１０６に伝達される。
１０７はエンジンの冷却水温などの情報Ｓに基づいて目標とするアイドリング回転数を設定し、実際のエンジン回転数と該目標回転数とからフィードバック吸気補正量を演算する目標回転数制御手段としての目標回転数制御回路で、ここで演算された吸気補正量は後段のアクチュエータ制御回路１０６に伝達される。アクチュエータ制御回路１０６は、目標回転数制御回路１０７で演算された吸気補正量を吸気補正量変換回路１０５で演算された補正量で補正し、その結果に基づきアクチュエータ５を駆動し、吸気管をバイバスするバイパス吸気量を所望の量に調節する。
【００２０】
次に動作について説明する。デューティ率判定回路１０１は、端子ＦＲからのデューティ信号に基づいてデューティ率を判定する。その様子を図６に示す。上述したように、平均するとデューティ率は５０％であるが、サンプリング周期毎のデューティ率は個々に相違している。出力判定回路１０３は、このデューティ率判定回路１０１で判定したデューティ率と及び回転数判定回路１０２で判定した回転数に基づきオルタネータ１の発電電流を判定する。
上述したようにデューティ率が変動しているので、出力判定回路で判定した発電電流値も変動している。この変動を有する発電電流値は、電流値変動除去回路１０４に伝達される。
【００２１】
電流値変動除去回路１０４では、上記変動を除去するために移動平均値を演算して出力すると共に、オルタネータ１の発電電流の変動が予め定めた設定値以上になれば発電電流値をそのまま出力する。
その様子を図７に示す。図において実線は出力判定回路１０３で判定した発電電流値、破線は発電電流の移動平均値、一点鎖線は発電電流の変動量が所定量以内にあるか否かを判定する設定値であって、移動平均値の±５Ａに設定されている。
これは、発電電流の移動平均値をとれば定常状態における変動を除去できるが、大きな電気負荷量の変動があった場合には吸気量の補正が追従できないという不都合を解決するものである。
【００２２】
図８に、電流値変動除去回路１０４の動作をフローチャートで示す。
ステップＳ１は平滑化手段であって、出力判定回路１０３の出力を平均化する。ここでの平均化は、上述した移動平均でも良いし、算術平均あるいは積分などでも良く、要は出力判定回路１０３の出力を平滑化すればよい。ステップＳ２は変動量判定手段であって、出力判定回路１０３からの出力とステップＳ１で平均化した値とを比較して、その差が５Ａよりも大きいか否かを判定する。もし、その差が５Ａ以下の場合は、大きな電気負荷量の変動が生じていないと判断してステップＳ３に進み、平均化した値を電流値変動除去回路１０４の出力とする。
これにより、出力判定回路１０３の出力の変動分を除去することができ、吸気補正量変換回路で演算される補正量がサンプリング周期毎に変動することが無くなり、アクチュエータ５の動作も安定する。
逆に、その差が５Ａよりも大きい場合は、大きな電気負荷量の変動が生じたと判断してステップＳ４に進み出力判定値１０３からの出力をそのまま出力する。吸気補正量変換回路１０５はこの出力を受け、この変動分に見合った吸気量の補正量を演算し、バイパス吸気量を速やかに補正する。
【００２３】
以上のように、実施例１によれば、発電電流値の変動を除去してエンジンの回転のハンチング、あるいはアクチュエータの寿命低下を防止することができる。
【００２４】
また、電気負荷量が大きく変動したときには、これに見合った分だけバイパス吸気量を速やかに補正して、アイドリング回転数の落ち込みなどを防止することができる。
【００２５】
なお、バッテリの温度の低下などの外的要因によるバッテリ電圧の低下であっても界磁電流を増加させ、これに見合った分だけ吸気量を増加してエンジンの出力を増大させることにより、運転者が負荷投入を行っていないにも拘わらずエンジンの出力が増大することがあり、その際、運転者に無用な不安を抱かせてしまっていたという問題点を解決することもできる。
この場合、ある電流値Ｉ０以下では電気負荷量に対応する吸気量の補正を禁止して上記問題点を解決している。
【００２６】
この場合の構成は実施例１とほぼ同様で、吸気補正量変換回路１０５が使用するマップのみが異なっている。このマップは、図９に示すとおりである。通常、無電気負荷のアイドリング時での電流値は７〜１０Ａ程度である。これに対し、電流値Ｉ０はアイドリング時の予測される変動範囲よりも大きな値１４Ａに設定されている。
従って、仮に外的要因によってバッテリ２の電圧が低下した場合、オルタネータ１は界磁電流を増加してその発電電流を増加させるが、その電流値が１４Ａを超えることはないのでこれに対応して吸気量が増量されることがなく、エンジンの出力が大きくなることもない。
ここで、マップは補正禁止手段を構成している。
【００２７】
これにより、運転者に無用な不安を抱かせることが防止される。
【００２８】
なお、電流値Ｉ０が小さすぎると上述の問題点を解決することができず、逆に大きすぎると吸気量の補正が必要な領域における補正をも禁止してしまうので、この点を勘案して適当な値を定めなければならない。
【００２９】
また、エンジンの運転状態によってアイドルアップ、アイドルダウンを繰り返したりすることのないエンジンの制御装置を得ることもできる。
ここで、アイドルアップ、アイドルダウンとは、アイドリング時の目標回転数を必要に応じて変更するものである。
まず、アイドルアップ、アイドルダウンの判定をデューティ率で行う場合を説明しておく。図１０において、デューティ率がα超えて大きくなるとアイドリングの目標回転数が高く設定され（アイドルアップ）、αを超えて小さくなると目標回転数が小さく設定される（アイドルダウン）。
今、図中Ａの状態で運転されていたとする。この状態でＡ／Ｃ等の電気負荷４が投入されると界磁電流のデューティ率を大きくして、負荷の増量分を賄う（状態Ｂ）。このときデューティ率がαを超えて大きくなるのでアイドルアップが行われ回転数が高くなる。回転数が高くなると、界磁電流をそれほど多く流さなくても必要な電流を得ることができるのでデューティ率を小さくする（状態Ｃ）。このとき、デューティ率がαを超えて小さくなるのでアイドルダウンが行われる。このため、回転数が低くなるので、上記負荷の増量分を賄うために、デューティ率を大きくする（状態Ｂ）。
以後、エンジンは状態Ｂと状態Ｃとを繰り返し、アイドルアップ／アイドルダウンが繰り返されるわけである。
【００３０】
そのため、ここでは、アイドルアップ／アイドルダウンの判定に電流値Ｉ２を用いている。
この場合、Ａ／Ｃが投入されて電気負荷４が増加し、これを賄うために界磁電流のデューティ率を大きくして発電電流を増加する（状態Ｂ）。このときオルタネータの発電電流が所定値Ｉ２を超えて大きくなるのでアイドルアップが行われる。このアイドルアップにより、界磁電流のデューティ率を小さくしても電気負荷４の増加をまかなえる。よってデューティ率を小さくする（状態Ｃ）。
このとき、即ち、状態Ｂから状態Ｃへ移行する際、発電電流は一定であるので所定値Ｉ２を跨ぐことがない。
したがって、アイドルアップ／アイドルダウンを繰り返すことがない。
【００３１】
上記アイドルアップ／アイドルダウンを繰り返すことがない場合の構成を図１１に示す。図において、前出と同一符号を伏しているものは同一または相当部分を示す。
図１１では、図１に比し電流値変動除去回路１０４が削除されるとともに、アイドルアップ判定回路１０８が追加されている。１０８は出力判定回路１０３で判定した発電電流値と予め定められた所定値Ｉ２とを比較して目標回転数を変更する目標回転数変更手段としてのアイドルアップ判定回路である。
【００３２】
即ち、アイドルアップ判定回路１０８は、出力判定回路１０３で判定して発電電流値が所定値Ｉ２を超えて大きくなれば目標回転数を高く設定し直してアイドルアップを行うと共に、発電電流値が所定値Ｉ２を超えて小さくなれば目標回転数を低く設定し直してアイドルダウンを行う。
目標回転数制御手段１０７は、アイドルアップ判定回路で設定し直された目標回転数に制御すべく、実際のエンジン回転数と該目標回転数とからフィードバック吸気補正量を演算する。また、吸気補正量変換回路１０５は、出力判定回路１０３及びアイドルアップ判定回路１０８の出力を受け電気負荷量に対応して吸気量の補正量を演算する。
アクチュエータ制御回路１０６は、目標回転数制御回路１０７からのフィードバック吸気補正量を吸気補正量変換回路１０５の補正量で補正してアクチュエータ５を駆動する。
【００３３】
上記構成によればアイドルアップ／アイドルダウンが繰り返されることが無く制御装置の劣化を防止することができる。
【００３４】
なお、ここではアイドルアップを１段階としたが、アイドルアップの判定値を所定値Ｉ１、所定値Ｉ２及び所定値Ｉ３（Ｉ１＜Ｉ２＜Ｉ３）のように複数個用意し、アイドルアップを多段階に設定するようにしても良い。
また、更には、発電電流と比例的な関係でアイドルアップを行う無段連続制御としても良い。
このようにすれば、より高精度で無駄のないアイドルアップ制御が行える。
【００３５】
また、図１１では、電流値変動除去回路１０４が削除されているが、必要であれば付加しておいても良い。
また、実施例２のように吸気補正量変換回路１０５のマップを変更しても良い。
その構成を図１２に示す。１０９は吸気補正量変換回路１０５のマップを図９の如く変更した吸気量補正回路である。
図１２の回路の動作については前述と重複するので省略する。
このように構成すれば、前述の実施例１、２の作用効果を全て得ることができる。
【００３６】
また、アイドルアップ、アイドルダウンが間欠負荷のオン／オフに応動して行われエンジンの回転が不安定になるという問題点を解決するために、フィルタ手段を備えてもよい。
前述の図１１の構成によれば、アイドルアップ／アイドルダウンの繰り返しを防止することができたが、間欠負荷（ワイパー、ウインカー、ハザードライト、パッシングなど）の場合は、電気負荷量が変動するので所定値Ｉ２を跨いでしまいアイドルアップ／アイドルダウンを繰り返すことがある。
そこで、アイドルアップ判定回路では、間欠負荷に応動してアイドルアップ／アイドルダウンを繰り返すことのないようにフィルタ手段を設けている。
【００３７】
図１３にフィルタ手段を備えた場合のアイドルアップ判定回路の動作をフローチャートで示すとともに、図１４にそのタイムチャートを示す。
このフローチャートは、一度アイドルアップを行うと、アイドルダウンの指令が所定時間Ｔ以上継続しない限りアイドルアップの状態を維持するというものである。
ステップＳ１では発電電流が判定値１（アイドリング回転数においてデューティ率９０％のときの電流値）以上であるか否か判定する。間欠負荷の投入によって判定値１よりも発電電流が大きければステップＳ２に進み発電電流の立ち上がりに同期してアイドルアップを行う。
次に間欠負荷が立ち下がる。このときステップＳ１でＮと判定されステップＳ３に進む。ステップＳ３では発電電流が判定値２（アイドリング回転数においてデューティ率７０％のときの電流値）よりも小さい状態が所定時間Ｔ継続したか否かを判定する。この所定時間Ｔは、間欠負荷の周期よりも長い時間に設定されている。従って、間欠負荷が立ち下がって、発電電流が判定値２を下回ってもその状態が所定時間Ｔ以上継続することがないので、ステップＳ３ではＮと判定され何もせず処理を終える。
やがて、間欠負荷がオフされると、発電電流が判定値２を下回った状態が所定時間Ｔ以上継続するためステップＳ３でＹと判定され、所定時間Ｔ後にステップＳ４に進みアイドルダウンが行われる。
【００３８】
これにより、間欠負荷をオンすると間欠負荷をオフするまではアイドルアップの状態が維持され、無用なアイドルアップ／アイドルダウンが防止される。
ここで、図１３のフローチャートはフィルタ手段を構成している。
【００３９】
また、フィルタ手段を図１３のフローチャートに代えて、図１５のフローチャートとしても良い。図１５はアイドルアップ判定回路の動作を示すフローチャート、図１６はそのタイムチャートである。図において、判定値１、判定値２及び所定時間Ｔは、図１３のものと同値である。
図１５のフローチャートは、間欠負荷に対してはアイドルアップを行わないように構成されている。
ステップＳ１０では、発電電流が判定値１以上の状態が所定時間Ｔ以上継続したか否かを判定する。所定時間Ｔは間欠負荷の周期よりも長く設定されているのでこの場合Ｎと判定されステップＳ１１に進む。ステップＳ１１では発電電流が判定値２よりも小さいか否かが判定される。ステップＳ１１において発電電流が判定値２よりも小さければステップＳ１２でアイドルダウンが行われると共に、発電電流が判定値２以上であれば何もせず処理を終了する。
つぎに大きな電気負荷４、例えばＡ／Ｃ等が投入されたとする。このとき、発電電流は判定値１よりも大きくなると共にその状態が所定時間Ｔ以上に亘って継続する。ステップＳ１０では、この状態が所定時間Ｔ継続したときＹと判定してステップＳ１３に進んでアイドルアップを行う。
【００４０】
よって、アイドルアップ判定回路のフローチャートを、図１３のフローチャートに代えて図１５のフローチャートを採用した場合は、間欠負荷に対してはアイドルアップを行わないと共に、アイドルアップが必要なときには確実にアイドルアップを行うので、エンジンの回転数が無用に上昇することが無く、ひいては燃費を向上させることができる。
なお、上記フィルタ手段は、図１２のアイドルアップ判定回路に適用することができる。そのようにすれば、前述の実施例１、２の作用効果を全て得ることができる。
【００４１】
また、上記実施例では図２の如きオルタネータによって説明したが、図１７のようにデューティ信号をフィールドコイルから直接取り出すオルタネータを使用しても良い。
また、これらに限らず、フィールドコイルのデューティ率が出力できるオルタネータであればその内部回路には拘わらず同様の作用効果が得られる。
【００４２】
また、エンジンの吸気量を調整するアクチュエータは、ステッピングモータ、ソレノイドバルブあるいはリニアソレノイドバルブなどどのようなものを使用しても良い。
また、上記実施例では、スロットルバルブをバイパスするバイパス通路の吸気量を調整するものについて説明したが、これに限らず例えば、スロットルバルブを直接駆動して吸気量を調整するものについても同様に適用することができる。
【００４３】
【発明の効果】
以上のように、この発明のエンジン制御装置によれば、発電電流検出手段の出力の変動を除去し、変動を除去した発電電流に基づきエンジンに吸入される吸気量の補正量を演算するので、デューティ率が変動することに起因して吸気の補正量が応動しエンジンの回転のハンチング、あるいはアクチュエータの寿命低下を引き起こすことを防止することができる。
また、発電電流の変動量が所定量以内のときは平滑化された発電電流を出力すると共に、発電電流の変動量が所定量よりも大きいときは検出された発電電流をそのまま出力するので、デューティ率の変動に起因するエンジン回転数のハンチングあるいはアクチュエータの寿命低下を防止するとともに、大きな電気負荷量の変動にも速やかに対処することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施例１の構成を示すブロック図である。
【図２】オルタネータの構成図である。
【図３】デューティ信号の一例を示す信号図である。
【図４】デューティ率と界磁電流との関係を示す特性図である。
【図５】界磁電流、オルタネータ回転数およびオルタネータ発電電流の関係を示す特性図である。
【図６】サンプリング周期毎のデューティ率を示すタイムチャートである。
【図７】電流値変動除去回路の動作を説明する動作説明図である。
【図８】電流値変動除去回路の動作を示すフローチャートである。
【図９】吸気補正量変動回路で使用されるマップの一例を示す特性図である。
【図１０】アイドルアップ判定回路の動作を説明する動作説明図である。
【図１１】この発明に関連した構成例を示すブロック図である。
【図１２】この発明の実施例１に関連した構成を示すブロック図である。
【図１３】この発明に関連した他の構成例でのアイドルアップ判定回路の動作を示すフローチャートである。
【図１４】図１３のフローチャートに対応するタイムチャートである。
【図１５】図１３に示したアイドルアップ判定回路の別な動作を示すフローチャートである。
【図１６】図１５のフローチャートに対応するタイムチャートである。
【図１７】この発明に適用できるオルタネータの一例を示す構成図である。
【符号の説明】
１  オルタネータ、２  バッテリ、３  スイッチ、４  電気負荷、５  アクチュエータ、１００  コントローラ、１０１  デューティ率判定回路、１０２  回転数判定回路、１０３  出力判定回路、１０４  電流値変動除去回路、１０５  吸気補正量変換回路、１０６  アクチュエータ制御回路、１０７  目標回転数制御回路、１０８  アイドルアップ判定回路、１０９  吸気補正量変換回路。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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