JP2011012628A - 内燃機関の制御装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】直噴型の内燃機関10は、オイルパン38内の潤滑油に混入した燃料の蒸発ガスを吸気通路20に還流させる還流通路40を備える。ECU50は、内燃機関の冷却水温が許可温度以上となったときに、アイドル運転状態の内燃機関10を一時的に停止させるアイドル停止制御を行う。また、ECU50は、潤滑油のオイル希釈率と機関温度とに基いて前記許可温度を補正する停止条件補正制御を実行する。これにより、アイドル停止制御の実行頻度や継続時間をオイル希釈率に応じて適切に調整し、オイル希釈率を許容範囲に収めることができる。
【選択図】図4
Description
内燃機関の潤滑油中に混入した噴射燃料の蒸発ガスを吸気系に還流させる還流手段と、
前記潤滑油中に混入した燃料の量に対応する燃料混入パラメータを取得するパラメータ取得手段と、
所定の停止条件が成立したときに、内燃機関を一時的に停止させる機関停止制御を行う機関停止手段と、
少なくとも前記燃料混入パラメータに基いて前記機関停止制御の停止条件を補正する停止条件補正手段と、
を備えることを特徴とする。
前記機関停止手段は、前記機関温度が停止許可温度以上であるか否かの判定を前記停止条件として、前記機関温度が前記停止許可温度以上であると判定されたときに前記機関停止制御を実行する構成とし、
前記停止条件補正手段は、前記燃料混入パラメータが所定の基準値を超えたときに、前記停止許可温度を通常よりも上昇させる構成としている。
前記機関停止手段により内燃機関を停止するときには、前記補助動力手段により車両の駆動力を発生する構成としている。
前記停止条件補正手段は、前記機関停止要求基準値を増大させることにより前記停止条件を補正する構成としている。
前記機関停止制御により内燃機関が停止するときに、内燃機関の機関温度を停止時温度として取得する停止時温度取得手段と、
前記機関停止制御による内燃機関の停止時間を計測する停止時間計測手段と、
内燃機関が再始動したときの機関温度を、前記外気温、前記停止時温度及び前記停止時間に基いて推定する再始動時温度推定手段と、
を備える構成としている。
[実施の形態1の構成]
以下、図1乃至図4を参照しつつ、本発明の実施の形態1について説明する。図1は、本発明の実施の形態1のシステム構成を説明するための全体構成図である。本実施の形態のシステムは、例えば直噴型の多気筒エンジンからなる内燃機関10を備えている。なお、図1では、内燃機関10に搭載された複数気筒のうちの1気筒を例示している。内燃機関10の各気筒12には、ピストン14の往復動作により拡大,縮小する燃焼室16が設けられている。ピストン14は、内燃機関10の出力軸であるクランク軸18に連結されている。
アイドル停止制御は、例えば燃費性能、排気エミッション等を向上させるために、内燃機関を一時的に停止させる機関停止制御(エンジンストップ制御)の一つである。そして、アイドル停止制御では、車両がアイドル運転状態となり、かつ所定の停止条件が成立したときに、内燃機関を自動的に停止させる。停止条件の一例としては、下記の条件(1)〜(3)等が挙げられる。
(1)内燃機関の機関温度が停止許可温度以上である
(2)バッテリ電圧が十分に高い状態に維持されている
(3)アイドル運転が所定の時間以上継続されている
この補正制御では、アイドル停止制御の停止条件の一つである停止許可温度を、オイル希釈率Kと機関温度とに応じて補正する。これにより、アイドル停止制御が行われる温度領域を調整し、後述のようにオイル希釈率Kを制御することができる。即ち、停止許可温度は、オイル希釈率Kを低減し、蒸発ガスの還流による燃焼状態の変化を抑制する方向に補正される。ここで、オイル希釈率Kとは、潤滑油中に混入した燃料の量に対応する燃料混入パラメータであり、潤滑油が燃料の混入により希釈された割合を表している。また、オイル希釈率Kは、内燃機関の運転状態等に基いて後述の方法により取得される。
停止条件補正制御では、まず、オイル希釈率Kが所定の基準値Klowを超えたときに、停止許可温度を通常よりも上昇させる。ここで、「通常」とは、オイル希釈率Kが基準値Klow以下の場合を意味している。また、基準値Klowとは、例えば停止条件補正制御の効果により混合気のA/Fずれを許容範囲に収めることが可能なオイル希釈率Kの最大値として定義されるもので、ECU50に予め記憶されている。
次に、停止許可温度の補正量と機関温度(油温)との関係について説明する。停止条件補正制御では、図2に示すように、オイル希釈率Kが基準値Klowを超えた状態で、油温が高いほど、停止許可温度の上昇幅を増大させる構成としている。ここで、図3は、燃料の蒸留割合と燃料温度との関係を示す特性線図である。この図に示すように、オイル希釈率Kが一定でも、燃料の蒸発ガスは、温度の上昇幅が大きいほど多量に発生する。従って、油温が低い場合には、内燃機関の暖機が進むにつれて、油温が低温から暖機後の一定温度(例えば、90℃程度)まで大きく上昇し、この温度上昇に伴って比較的多量の蒸発ガスが発生することになる。
内燃機関の運転状態によっては、上述の停止条件補正制御を実行しても、十分な効果が得られない場合がある。このため、本実施の形態では、オイル希釈率Kが所定の上限値Kocを超えたときに、前記停止条件(1)の成立状態に関係なく、内燃機関を可能な限り停止させ、アイドル運転を制限(実質的に禁止)する。ここで、「実質的に禁止する」とは、車両性能を維持するために最低限必要とされる場合を除いて、アイドル運転を禁止することである。また、上限値Kocは、例えばA/Fずれがすぐにも発生し得るような高レベルのオイル希釈率Kとして定義されるもので、停止条件補正制御の効果が十分であれば到達するはずのない希釈率である。よって、上限値Kocは、前記基準値Klowよりも大きな値として設定されており(Koc>Klow)、基準値Klowと共にECU50に予め記憶されている。
また、上述した各制御において、オイル希釈率Kは、例えば内燃機関の負荷率、燃料噴射量、噴射周期、噴射タイミング、冷却水温等をパラメータとして、1回の燃料噴射により生じる燃料希釈量を算出し、その算出値を積算することにより算出される。この算出方法は、例えば特開2003−322047号公報、特開2004−293394号公報等に記載されているように、一般的に公知なものである。
次に、油温センサ48を使用しない油温の取得方法について説明する。本発明では、油温センサ48に代えて、以下の取得方法(1)〜(3)の何れかにより油温を推定的に取得する構成としてもよい。なお、これらの取得方法は一般的に公知なものである。
(1)潤滑油の油温と、機関始動時の冷却水温と、機関が始動してからの燃料噴射量の積算値との関係をデータ化した特性データをECUに予め記憶しておき、この特性データから始動時の冷却水温と燃料噴射量の積算値とに基いて油温を算出する。
(2)潤滑油の油温と、機関始動時の冷却水温と、機関が始動してからの経過時間との関係をデータ化した特性データをECUに予め記憶しておき、この特性データから始動時の冷却水温と経過時間とに基いて油温を算出する。
(3)潤滑油の油温に対して、シリンダ内での燃焼、冷却水との熱交換および外気との熱交換がそれぞれ与える影響を数式化し、この数式に基いて油温を算出する。
図4は、本発明の実施の形態1において、ECUにより実行される制御のフローチャートである。図4に示すルーチンでは、まず、センサ系統から入力される信号に基いて、機関回転数、吸入空気量、冷却水温Tw、油温To等を含む各種の運転情報を取得する(ステップ100)。ステップ100の処理には、取得した運転情報に基いて負荷率やオイル希釈率Kを算出する処理も含まれている。次に、内燃機関が既に自動停止中(アイドル停止制御中)であるか否かを判定する(ステップ102)。そして、この判定成立時には、後述のステップ120に移行し、始動用の判定処理を行う。
次に、図5を参照して、本発明の実施の形態2について説明する。本実施の形態では、前記実施の形態1と同様のシステム構成(図1)を採用しているものの、以下に述べる制御内容において、実施の形態1と構成が異なっている。なお、本実施の形態では、前記実施の形態1と同一の構成要素に同一の符号を付し、その説明を省略するものとする。
(アイドル制限制御の判定条件)
本実施の形態では、下記の判定条件(1),(2)が両方とも成立したときに、実施の形態1と同様のアイドル制限制御を実行する構成としている。
(1)オイル希釈率Kが上限値Kocよりも大きい
(2)機関温度(例えば、油温To)が所定の温度基準値Tocよりも高い
前述したように、内燃機関の自動停止中には、所定の始動条件が成立すると、アイドル停止制御が終了し、内燃機関が再始動される。このとき、潤滑油の油温は、機関が停止していた分だけ低下しており、運転が継続されていた場合と異なる挙動を示す。このため、本実施の形態では、内燃機関の停止時間を考慮して、再始動時の油温を推定する構成としている。
図5は、本発明の実施の形態2において、ECUにより実行される制御のフローチャートである。図5に示すルーチンでは、まず、ステップ200〜204において、実施の形態1の100〜104と同様の判定処理を行う。
次に、図6乃至図8を参照して、本発明の実施の形態3について説明する。本実施の形態の特徴は、内燃機関とモータとを動力源として併用するハイブリッド車に適用したことにある。なお、本実施の形態では、前記実施の形態1と同一の構成要素に同一の符号を付し、その説明を省略するものとする。
図6は、本発明の実施の形態3のシステム構成を説明するための全体構成図である。この図に示すように、本実施の形態の車両は、少なくとも内燃機関10が停止したときに動力を発生する補助動力手段としての電動モータ60を備えており、所謂ハイブリッド車として構成されている。
潤滑油から蒸発した燃料の蒸発ガスは吸気系に還流されるが、この還流量が一定であっても、低負荷運転領域では、吸入空気量が少ない分だけ空気量に対する蒸発燃料の割合が増大し、A/Fずれが生じ易い。しかも、蒸発ガスの単位時間当りの発生量が増大した場合には、還流ガス中の燃料濃度が高くなる分だけ、高負荷側の運転領域でもA/Fずれが生じ易くなり、機関走行に適さない運転領域は、高負荷側に拡大することになる。
図8は、本発明の実施の形態3において、ECUにより実行される制御のフローチャートである。この図に示すルーチンは、ECU50の電源投入中に繰返し実行されるものとする。図8に示すルーチンでは、まず、油温Toが温度基準値Tocよりも高いか否かを判定し(ステップ300)、この判定成立時には、オイル希釈率Kが上限値Kocよりも大きいか否かを判定する(ステップ302)。これらの判定処理は、実施の形態2(図5)のステップ204,216とほぼ同様のものである。即ち、ステップ300,302の判定を行うことにより、A/Fずれの回避が早急に必要となる状況においてのみ、停止条件補正制御を行うことができ、実施の形態2とほぼ同様の作用効果を得ることができる。
20 吸気通路
22 排気通路
24 エアフローメータ
26 スロットルバルブ
30 燃料噴射弁(燃料噴射手段)
32 点火プラグ
34 吸気バルブ
36 排気バルブ
38 オイルパン
40 還流通路(還流手段)
42 クランク角センサ
44 吸気温センサ(気温検出手段)
46 水温センサ(機関温度取得手段)
48 油温センサ(機関温度取得手段)
50 ECU
60 電動モータ(補助動力手段)
Klow 基準値
Koc 上限値
Ta 平均吸気温度(外気温)
Tos 停止時油温(停止時温度)
S アイドル停止時間(停止時間)
engstop 停止要求出力(停止条件、機関停止要求基準値)
engstart 始動要求出力(始動条件)
Claims (12)
- 内燃機関の燃料噴射を行う燃料噴射手段と、
内燃機関の潤滑油中に混入した噴射燃料の蒸発ガスを吸気系に還流させる還流手段と、
前記潤滑油中に混入した燃料の量に対応する燃料混入パラメータを取得するパラメータ取得手段と、
所定の停止条件が成立したときに、内燃機関を一時的に停止させる機関停止制御を行う機関停止手段と、
少なくとも前記燃料混入パラメータに基いて前記機関停止制御の停止条件を補正する停止条件補正手段と、
を備えることを特徴とする内燃機関の制御装置。 - 内燃機関の冷却水温または前記潤滑油の油温を機関温度として取得する機関温度取得手段を備え、
前記機関停止手段は、前記機関温度が停止許可温度以上であるか否かの判定を前記停止条件として、前記機関温度が前記停止許可温度以上であると判定されたときに前記機関停止制御を実行する構成とし、
前記停止条件補正手段は、前記燃料混入パラメータが所定の基準値を超えたときに、前記停止許可温度を通常よりも上昇させる構成としてなる請求項1に記載の内燃機関の制御装置。 - 前記停止条件補正手段は、前記燃料混入パラメータが前記基準値を超えた状態で大きくなるほど、前記停止許可温度の上昇幅を減少させる構成としてなる請求項2に記載の内燃機関の制御装置。
- 前記停止条件補正手段は、前記燃料混入パラメータが前記基準値を超えた状態で前記機関温度が高くなるほど、前記停止許可温度の上昇幅を増大させる構成としてなる請求項2または3に記載の内燃機関の制御装置。
- 前記燃料混入パラメータが前記基準値よりも大きな値である所定の上限値を超えたときに、前記停止条件の成立状態に関係なく、内燃機関のアイドル運転を禁止するアイドル運転制限手段を備えてなる請求項2乃至4のうち何れか1項に記載の内燃機関の制御装置。
- 少なくとも内燃機関が停止したときに動力を発生する補助動力手段を備え、
前記機関停止手段により内燃機関を停止するときには、前記補助動力手段により車両の駆動力を発生する構成としてなる請求項1に記載の内燃機関の制御装置。 - 前記機関停止手段における前記停止条件とは、前記車両の要求駆動力が内燃機関を停止すべき機関停止要求基準値よりも小さくなったときに内燃機関を停止状態に保持するという条件であり、
前記停止条件補正手段は、前記機関停止要求基準値を増大させることにより前記停止条件を補正する構成としてなる請求項6に記載の内燃機関の制御装置。 - 前記停止条件補正手段は、前記燃料混入パラメータが大きくなるほど、前記機関停止要求基準値を増大させる構成としてなる請求項7に記載の内燃機関の制御装置。
- 前記停止条件補正手段は、前記蒸発ガスの単位時間当りの発生量が多くなるほど、前記機関停止要求基準値を増大させる構成としてなる請求項7または8に記載の内燃機関の制御装置。
- 外気温を検出する気温検出手段と、
前記機関停止制御により内燃機関が停止するときに、内燃機関の機関温度を停止時温度として取得する停止時温度取得手段と、
前記機関停止制御による内燃機関の停止時間を計測する停止時間計測手段と、
内燃機関が再始動したときの機関温度を、前記外気温、前記停止時温度及び前記停止時間に基いて推定する再始動時温度推定手段と、
を備えてなる請求項1乃至9のうち何れか1項に記載の内燃機関の制御装置。 - 前記機関停止手段は、前記停止条件と異なる始動条件が成立したときに、前記機関停止制御を終了して内燃機関を始動させる構成としてなる請求項1乃至10のうち何れか1項に記載の内燃機関の制御装置。
- 前記燃料噴射手段は、内燃機関の筒内に燃料を噴射する直噴型の燃料噴射弁である請求項1乃至11のうち何れか1項に記載の内燃機関の制御装置。
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