JPH104699A - 内燃機関の発電装置 - Google Patents

内燃機関の発電装置

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JPH104699A
JPH104699A JP9072726A JP7272697A JPH104699A JP H104699 A JPH104699 A JP H104699A JP 9072726 A JP9072726 A JP 9072726A JP 7272697 A JP7272697 A JP 7272697A JP H104699 A JPH104699 A JP H104699A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 発電機の騒音を減少可能な内燃機関の発電装
置を提供する。 【解決手段】 三相交流発電機10を駆動する際に,所
定の条件の下で比較的強い騒音発生が生じる場合がある
ので,所定の条件の下で励磁電流IEの削減により騒音
発生を減少させることができる。この励磁電流IEの削
減は,制御機構25によって行われ,制御機構25は電
圧制御器12の構成部材とすることができ,供給又は記
録されている情報から励磁電流IEの削減の条件を求め
て,これに応じた駆動信号Aを出力する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は,内燃機関の発電装
置に関し,特に内燃機関により駆動される発電機と,発
電機から電気的エネルギーを供給される負荷と,発電機
の出力電圧を励磁電流の調節によって制御し,かつ制御
機構を有する電圧制御器とを備えると共に,制御機構に
設定可能な情報を供給可能であって,発電機の駆動中に
発生する騒音の発生を減少させるために,情報に基づい
て発電機の調節が行われる内燃機関の発電装置に関す
る。
【0002】
【従来の技術】例えば自動車の電気的負荷に給電するた
めに,現在,三相交流発電機が一般的に広く使用されて
いる。この発電機は,交流電圧及び交流電流を発生さ
せ,この交流電流が,発電機に接続されている整流装置
内で整流された後,負荷に給電するため,およびバッテ
リを充電するために使用されている。また,発電機の出
力電圧は,発電機の回転数に非常に依存しているため,
発電機の励磁電流を調節する電圧制御器を用いることに
よって,電圧の制御が行われている。そして,この制御
は,励磁電流をトランジスタによって連続的にオン・オ
フ切り替えすることによって行われるのが一般的であ
る。
【0003】また,発電機の制御又は発電機の駆動は,
最適な方法で種々の要因に関係しているので,例えばド
イツ連邦共和国公開公報DE−OS3729722に開
示されている発電装置においては,発電機,オンボード
システム又は制御器などの複数の要因が検出され,さら
に特別な評価回路装置によって評価された後,特別な要
請に適合可能な発電機の制御が行われるように構成され
ている。この場合,特に発電機の回転数は,騒音の発生
に関して,最適な範囲内で移動するように設定すること
が好ましい。その結果,所定の回転数において可能な騒
音ピークが,障害として作用することを防止することが
できる。また,発電装置の磁気的騒音を減少させるた
め,上記公報により開示されている発電装置において
は,所定の駆動条件の下では,内燃機関と発電機との間
の電気的中間駆動に作用して,この伝達比を調節し,騒
音が大きい発電機の回転数領域を排除することが提案さ
れている。このような方法は,内燃機関又は発電機が,
これらを介して駆動される内燃機関の軸と発電機との間
に,制御可能な中間駆動機構が存在する場合に限り実施
可能である。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら,一般的
な内燃機関の発電装置には,上述したような中間駆動機
構は備えられてはいない。従って,すでに使用されてい
る内燃機関の発電装置に,中間駆動装置を取り付けるこ
とは困難である場合が多い。また,これから例えば自動
車に取り付けられる内燃機関の発電装置に,中間駆動装
置を備える場合であっても,その発電装置の構成を変更
しなければならないと共に,中間駆動装置を備えること
によって該発電装置の生産コストを上昇させてしまうこ
とがある。さらに,中間駆動装置を備えずに,例えば発
電機の配置の変更により騒音の発生を減少させる場合に
は,例えば自動車の設計上,困難な場合が多い。
【0005】本発明は,従来の内燃機関の発電装置が有
する,上記のような問題点に鑑みて成されたものであ
り,電圧制御器に備えられている制御機構によって,励
磁電流を発電機の騒音の発生が減少するように調整する
ことにより,機械的な装置の設計変更や装置の配置の変
更等を伴うことがなく,かつ生産コストの上昇を招くこ
となく,発電機の騒音の発生を減少させることが可能
な,新規かつ改良された内燃機関の発電装置を提供する
ことを目的としている。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明に係る内燃機関の
発電装置は,内燃機関と発電機との間に備えられる中間
駆動機構の存在とは無関係に,発電装置が機能するとい
う特徴を有している。かかる特徴は,電圧制御器が,励
磁電流を磁気的な騒音の問題となる回転数領域で,その
磁気的騒音が減少するように調整することによって達成
される。また,この調整は,好ましい方法によって一括
して行うことができ,この場合には,公知のように,最
も高い騒音の発生が生じる所定の回転数領域において,
発生する騒音を測定することなく,励磁電流の削減が行
われる構成となっている。本発明を実施するための好ま
しい実施の形態においては,実際に発生する磁気的な騒
音を専用のセンサによって測定し,その騒音が設定可能
な限界値を上回った場合にのみ,励磁電流の削減が行わ
れる構成となっている。
【0007】また,他の好ましい実施の形態において
は,電圧制御器又は電圧制御器の構成部分とすることが
でき,あるいは別の回路として形成された評価回路内
で,種々の情報の論理結合が行われ,例えば発電機電
流,励磁電流,発電機又は周囲の選択可能な箇所の温
度,内燃機関又は発電機の回転数,および発電機の記録
されている振動などが論理結合によって評価されて,騒
音を減少させるための励磁電流の削減を選別する条件が
形成される。そして,評価回路がマイクロプロセッサと
して形成されている場合には,そのメモリは,発電機の
形式と,発電機の使用時の励磁電流と,磁気的騒音を所
望に減少させることができる励磁電流とをプログラムす
る構成となっている。
【0008】
【発明の実施の形態】以下に,添付図面を参照しなが
ら,本発明にかかる内燃機関の発電装置の実施の一形態
について詳細に説明する。図1には,オンボードシステ
ム11に給電する三相交流発電機10が,概略的に図示
されている。この三相交流発電機10の出力電圧UB+
の制御は,電圧制御器12によって行われる。三相交流
発電機10及び電圧制御器12に設けられている接続端
子は,それぞれD−,DF,D+で示されている。三相
交流発電機10は,さらに端子B+を有し,この端子B
+を介して,整流された発電機電流IGがオンボードシ
ステム11へ流れる。なお,端子B+での電圧は,UB
+で示されている。
【0009】また,三相交流発電機10は,ステータ
(固定子)巻線13a,13b,13cの他に,さらに
励磁巻線14を有し,この励磁巻線14を通じて励磁電
流IEが流れる構成となっている。さらに,三相交流発
電機10の部分構成は,通常,三相交流発電機10の出
力電流IGの整流と,場合によっては励磁電流IEの整
流にも用いられるブリッジ整流器とから構成されてい
る。
【0010】また,図1中には,オンボードシステム1
1の中で,幾つかの重要な構成部材のみ,例えば充電コ
ントロールランプ15と端子KL.15のみが図示され
ており,端子KL.15は,イグニションスイッチ16
と接続されている。また,バッテリ19は,三相交流発
電機10の接続端子B+とアース間に配置されている。
さらに,負荷18は,スイッチ17を介してバッテリ1
9と接続されている。さらにまた,スタータ20は,ス
イッチ21を介してイグニションスイッチ16の端子K
L.15と接続されている。
【0011】また,同図中の電圧制御器12について
は,重要な構成要素として次のものが示されている。す
なわち,並列に接続された保護ダイオード23,フリー
ホイール(一方向)ダイオード24,およびスイッチン
グトランジスタ22の作動を司る制御機構25を有する
スイッチング素子,例えばスイッチングトランジスタ2
2が図示されている。このスイッチングトランジスタ2
2のスイッチング区間の開閉によって,端子D+と端子
DFとの間に配置された励磁巻線14を流れる励磁電流
IEが制御される。さらに,三相交流発電機10の回転
数または負荷18に従って,スイッチングトランジスタ
22のスイッチングによって生じるパルスのデューティ
ー比が変化する。そして,このような励磁電流IEの調
節によって,三相交流発電機10の端子B+から出力さ
れる出力電圧UB+が,設定可能な値に制御される。
【0012】また,電圧制御器12の制御機構25によ
っては,対応するセンサを用いて検出された,または直
接,内燃機関制御装置に基づいた他の情報が,制御機構
25に供給される場合がある。これらの情報は,例えば
三相交流発電機10の電流IG,励磁電流IE,三相交
流発電機10または電圧制御器12の設定可能な構成部
材の温度T,周囲温度,三相交流発電機10の回転数n
Gまたは内燃機関の回転数n,三相交流発電機10の振
動に関する情報,または三相交流発電機10の固体音響
を測定する1つまたは2つ以上のセンサからの出力信号
である。これらの信号は,一括して電流Iまたは電圧U
として示されている。
【0013】制御機構25へ供給される情報またはデー
タから作動信号Aが形成され,この作動信号は,時には
励磁電流IEの減少をもたらすことがある。また,制御
機構25は,例えばマイクロプロセッサとして形成され
ているので,励磁電流IEを減少させるために,マイク
ロプロセッサのメモリに記録されている三相交流発電機
10の形式と,三相交流発電機10の使用に関するプロ
グラミングを利用することもできる。そして,どのよう
な原理に基づいて,磁気的騒音を減少させるための励磁
電流IEの減少が行われるかということは,必要な条件
に適合させることができる。この可能な方法の幾つかの
例を,以下で詳細に説明する。
【0014】三相交流発電機10の磁気的騒音は,通常
三相交流発電機10の電流IGまたは励磁電流IEに関
係する。特に,比較的大きな回転数範囲において,冷た
い三相交流発電機10の磁気的騒音は,煩わしく感じら
れる。なお,三相交流発電機10の温度が設定可能な所
定の温度以下にある場合に,三相交流発電機10が冷た
いと定義することとし,これは特に外気温が低い時の運
転開始後の場合である。また,例えば約2000〜30
00回転の三相交流発電機10の回転数の狭い回転数範
囲における騒音ピークは,三相交流発電機10が駆動し
て暖まった場合にも発生することがある。原則的に磁気
的騒音は,発電機の形式に関係する。
【0015】また,三相交流発電機10の磁気的騒音
は,機械的振動によってもたらされることがある。ま
ず,機械的振動を生じさせる系であるロータ(回転子)
及びステータが,機械的振動をエンドシールド(Lag
erschilde)に伝達する。そして,このエンド
シールドと,場合によっては揺動アーム及びホルダ(固
定部材)を介して結合された内燃機関部分とが,いわゆ
るラウドスピーカメンブレン(スピーカのコーン)のよ
うな作用をして,三相交流発電機10の磁気的騒音を増
幅する。これら磁気的騒音又は機械的振動は,運転手ま
たは乗客にとって不快なものである。ところで,機械的
振動は,ロータの幾何学的配置,エアギャップまたはエ
ンドシールドとステータとの間の結合,三相交流発電機
10,ホルダおよび内燃機関間の結合を変更することに
よって,減少させることができる。しかし,このような
変更は,すべて発電機構造の原則的な構造変更と結び付
いており,従って即座に実施することはできない。従っ
て,本実施の形態によれば,発電機,例えば三相交流発
電機10の望ましくない磁気的騒音を,励磁電流IEを
適宜減少させることによって排除することが提案されて
いる。これは,励磁電流IE又は励磁電流IEによって
もたらされる起磁力が,機械的振動を起こす系における
機械的振動の発生を調整することによって可能になる。
従って,励磁電流IEの減少によって機械的振動の発生
と,それに伴ない磁気的騒音も減少させることができ
る。この場合には,それぞれの三相交流発電機10の利
用に応じて,発電機電流IGも減少される。
【0016】励磁電流IEの減少によって,磁気的騒音
を減少させることが可能な方法としては,次の方法が実
施されることが提案される。 (1) 三相交流発電機10の回転数が,比較的大きい
範囲に渡って広がる設定可能な回転数範囲において,三
相交流発電機10が冷たい場合には,原則的に励磁電流
IEが減少される。三相交流発電機10が冷たいという
条件は,三相交流発電機10の選択可能な箇所の温度
が,基準温度と比較されることによって決定され,三相
交流発電機10が冷たいという仮定は,三相交流発電機
10の温度が基準温度よりも低い場合に成立する。ま
た,三相交流発電機10が冷たいという決定は,内燃機
関を始動にした後の設定可能な期間の間は,冷たい三相
交流発電機10とみなすことによっても行うことができ
る。さらに,励磁電流IEをどの程度減少させるかとい
うことは,個別に決定することができる。
【0017】(2) 磁気的騒音は,1つまたは2つ以
上の小さい回転数範囲において励磁電流IEの減少によ
って減少され,この場合に回転数範囲というのは,騒音
のピークが発生する三相交流発電機10の回転数と考え
ることができる。このような回転数範囲は,通常発電機
の形式に依存し,従って特殊な発電機について騒音ピー
クが予測される回転数範囲を決定することができる。三
相交流発電機10の回転数が,この回転数範囲の領域内
にある場合には,励磁電流IEは減少される。
【0018】(3) 磁気的騒音の検出は,直接または
センサ,例えば固体音響センサを介して間接的に行われ
る。この場合には,固体音響センサの出力信号が,評価
装置として構成されている制御機構25へ供給される。
制御装置(評価装置)25は,求められた固体音響と,
最大許容される騒音レベルに一致する限界値と比較す
る。そして,測定された固体音響が最大値に達した場合
には,励磁電流IEをこの値が再び下回るまでの間,減
少させる構成となっている。
【0019】(4) 励磁電流IEの減少による磁気的
騒音の減少は,制御機構25内で種々のパラメータの論
理結合が形成されて,論理結合が所定の条件を満たすと
すぐに,励磁電流IEの減少を導入する駆動信号が出力
されることによっても,行うことができる。種々のパラ
メータの論理結合は,たとえば電流(発電機電流IGま
たは励磁電流IE),温度(発電機温度,制御器温度,
周囲温度),回転数(発電機回転数,クランク軸回転
数)あるいは振動振幅とすることができ,その場合に振
動振幅は適当なセンサを用いて検出することができる。
【0020】(5) 磁気的騒音を減少させる他の方法
は,制御機構25又は制御器がマイクロプロセッサとし
て構成されており,それが発電機の形式,発電機のホル
ダ,発電機が使用されるエンジンなどの情報に関して,
プログラム可能であることにある。そして,これらの情
報は,制御器のメモリに記録することができる。このよ
うな制御器によって,磁気的騒音を減少させるための励
磁電流IEの減少が,供給される他の情報とは関係なく
行うことができると共に,逆に上記(1)〜(4)で説
明した方法の1つまたは2つ以上の組合わせも選択可能
であるので,励磁電流IEの低減の条件及び電流IGの
低減の強さを簡単な方法で変更することができる。
【0021】また,他の実施の形態においては,励磁電
流IGの低減は,電圧制御器12の構成部材ではない,
付加的な制御機構を用いて行うことができる。この制御
機構は,独立した制御機構として発電機に設けることが
でき,またはエンジンの制御装置の構成部材として形成
することもできる。
【0022】以上,本発明の好適な実施の一形態につい
て,添付図面を参照しながら説明したが,本発明はかか
る構成に限定されるものではない。特許請求の範囲に記
載された技術的思想の範疇において,当業者であれば,
各種変更例及び修正例に相当し得るものであり,それら
変更例及び修正例についても本発明の技術的範囲に属す
るものと了解される。
【0023】
【発明の効果】以上説明したように,本発明によれば,
制御機構は,励磁電流を特に選択可能な発電機の回転数
範囲内で,発電機の騒音の発生が減少するように調整す
るため,当該装置の機械的な設計変更や当該装置の配置
変更などを必要とすることなく,発電機の騒音の発生を
減少させることできる。また,励磁電流は,騒音のピー
クが予測される実質的に小さい回転数範囲で減少される
ため,効果的に騒音を減少させることができると共に,
発電機の電気的エネルギーの出力に影響を与えることが
ない。さらに,発電機の駆動開始直後や発電機の冷たい
ことが検出された時にも,励磁電流が減少する構成であ
るため,騒音ピークが予測される回転数範囲だけではな
く,包括的に騒音の発生を減少させることができる。さ
らにまた,励磁電流の調整を,種々の要因を記録及び検
出可能なマイクロプロセッサにより行うことで,各種騒
音の発生の要因に応じた調整を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明を適用可能な内燃機関の発電装置を説
明するための概略的な説明図である。
【符号の説明】
10 三相交流発電機 11 オンボードシステム 12 電圧制御器 14 励磁巻線 18 負荷 25 制御機構 IE 励磁電流
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 フリードヘルム メイヤー ドイツ連邦共和国,75428 イリンゲン, ファルケンシュトラーセ 29 (72)発明者 ハンス−ヨアヒム ルッツ ドイツ連邦共和国,68623 ランペルトハ イム,ハンス−トーマ−シュトラーセ 3

Claims (8)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 内燃機関により駆動される発電機と,前
    記発電機により電気的エネルギーを供給される負荷と,
    前記発電機の出力電圧を励磁電流の調節によって制御
    し,かつ制御機構を有する電圧制御器とを備え,前記制
    御機構に設定可能な情報を伝達可能であって,前記発電
    機の駆動中に発生する騒音の発生を減少させるために,
    前記情報に基づいて前記発電機の調節が行われる内燃機
    関の発電装置において,前記制御機構は,前記励磁電流
    を,特に選択可能な前記発電機の回転数範囲内で,前記
    発電機の前記騒音の発生が減少するように調整すること
    を特徴とする,内燃機関の発電装置。
  2. 【請求項2】 前記励磁電流は,1つ又は2つ以上の実
    質的に小さい回転数範囲で減少され,前記回転数範囲
    は,その中で少なくとも1つの前記騒音のピークが予測
    される範囲であることを特徴とする,請求項1に記載の
    内燃機関の発電装置。
  3. 【請求項3】 前記発電機が冷たいことが検出された場
    合には,前記励磁電流は,実質的に大きい前記回転数範
    囲で減少するように調整されることを特徴とする,請求
    項1に記載の内燃機関の発電装置。
  4. 【請求項4】 前記発電機が冷たいということの検出
    は,前記発電機の設定可能な箇所の温度を測定して,限
    界値と比較し,測定された前記温度が前記限界値を上回
    らない限り,前記発電機が冷たいという判断が成される
    ことにより行われることを特徴とする,請求項3に記載
    の内燃機関の発電装置。
  5. 【請求項5】 前記発電機の駆動開始直後に開始される
    選択可能な期間の間は,前記発電機が冷たいとみなされ
    ることを特徴とする,請求項3に記載の内燃機関の発電
    装置。
  6. 【請求項6】 磁気的な前記騒音は,直接,またはセン
    サ,特に固体音響センサにより検出され,前記励磁電流
    の減少は,設定可能な最大の前記騒音のピークを上回ら
    ないように行われることを特徴とする,請求項1,2,
    3,4又は5のいずれかに記載の内燃機関の発電装置。
  7. 【請求項7】 前記励磁電流の減少は,種々の要因,特
    に電流と,温度と,回転数と,振動振幅との評価と,論
    理結合とにより,実質的に大きな前記騒音が予測される
    条件において,前記励磁電流を削減する駆動信号が発生
    されることにより行われることを特徴とする,請求項
    1,2,3,4,5又は6のいずれかに記載の内燃機関
    の発電装置。
  8. 【請求項8】 前記励磁電流の削減を行わせる制御機構
    は,前記発電機の形式,発電機の取り付け手段,前記内
    燃機関などに関しての情報をプログラム可能なマイクロ
    プロセッサであって,このマイクロプロセッサにより,
    前記励磁電流の削減は,プログラム可能な前記情報に従
    って行われることを特徴とする,請求項1,2,3,
    4,5,6又は7のいずれかに記載の内燃機関の発電装
    置。
JP07272697A 1996-03-08 1997-03-10 内燃機関の発電装置 Expired - Fee Related JP4057093B2 (ja)

Applications Claiming Priority (2)

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DE19608992A DE19608992B4 (de) 1996-03-08 1996-03-08 Generatoranlage für eine Brennkraftmaschine
DE19608992.1 1996-03-08

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