JP2011208588A - 内燃機関の制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】アイドル回転数制御用のバルブ開度の学習機会を確保しつつ、アイドルストップ制御が行われる回数をできるだけ増加させる。
【解決手段】所定の停止条件が成立したときに内燃機関のアイドリングを停止し、所定の再始動条件が成立したときに内燃機関を自動的に再始動するアイドリングストップ機能を備え、さらに、内燃機関のアイドリング中に所定の学習実行条件が成立したときにアイドル回転数制御のためのバルブ開度の学習を行う内燃機関の制御方法において、前記停止条件の一つに、内燃機関のアイドリング中に所定の学習実行条件が成立してから所定時間が経過したことを含ませる。
【選択図】図２

Description

本発明は、アイドリングストップ機能を備えた内燃機関の制御方法に関する。

従来より、内燃機関のアイドル回転数を所要の目標回転数に恒常的に維持する目的で、アイドリング中に、電子スロットルバルブ又はＩＳＣバルブの開度値を学習することが周知である。これは、経年変化に伴い電子スロットルバルブ等にデポジットが付着し、バルブ開度に対する吸入空気量が減少するという点に着目したものである。アイドル回転数制御の際のバルブ開度の学習は、所定の学習実行条件が成立したときに電子スロットルバルブ等を操作し、実測エンジン回転数が目標アイドル回転数近傍に安定したときの開度を記憶することによって行う。バルブ開度の学習値は、以後のアイドル回転数制御に利用する。

一方、車両が停止しており（すなわち、車速が０）、ブレーキペダルが踏み込まれ、バッテリ電圧が所定以上であること等の条件が成立したときに、燃費向上を図るべく、内燃機関のアイドリングを停止するアイドルストップ制御を行うことも普及しつつある。

アイドルストップ制御を実施する場合、必然的に内燃機関のアイドリングが発生する回数が少なくなるので、上述したバルブ開度の学習の実行回数も少なくなる。すると、デポジットのバルブへの付着に対するバルブ開度の修正が、長期間にわたって行われないままとなる。そのため、吸入空気量が不足してアイドリング中の内燃機関の回転数が不安定となる。

この問題を解消するために、アイドリングストップを実施する内燃機関において、上述したバルブ開度の学習が完了するまではアイドリングストップをせずにアイドリングを維持するという手法が考えられている（例えば、特許文献１を参照）。

アイドル回転数制御用のバルブ開度の学習は、その学習中に補機負荷が安定していないと、完了までに長い時間を要する。例えば、学習中にエアコンディショナやライト等が操作されてしまうと、補機負荷が変動し、エンジン回転数が目標アイドル回転数になかなか収束しなくなる。特許文献１記載の手法を採用した場合、特にエアコンディショナが常時運転される夏季や冬季等においては、車両の停止から再発進までの間に学習が完了せず、アイドリングストップの機会が失われ、結果として燃費の向上効果が得られにくくなる。

特許第３９６９３６５号公報

本発明は、アイドル回転数制御用のバルブ開度の学習機会を確保しつつ、アイドルストップ制御が行われる回数をできるだけ増加させることを所期の目的とする。

すなわち本発明の内燃機関のアイドルストップ制御方法は、所定の停止条件が成立したときに内燃機関のアイドリングを停止し、所定の再始動条件が成立したときに内燃機関を自動的に再始動するアイドリングストップ機能を備え、さらに、内燃機関のアイドリング中に所定の学習実行条件が成立したときにアイドル回転数制御のためのバルブ開度の学習を行う内燃機関の制御方法であって、前記停止条件の一つに、内燃機関のアイドリング中に所定の学習実行条件が成立してから所定時間が経過したことが含まれていることを特徴とする。

ここで、「バルブ開度」とは、電子スロットルバルブの開度だけでなく、スロットル弁を迂回するＩＳＣバイパス通路が設けてあり、そのＩＳＣバイパス通路にアイドル運転時の吸入空気量を制御するＩＳＣバルブ（アイドル速度制御弁）が設けてある内燃機関におけるＩＳＣバルブ等、内燃機関のアイドリング中に空気を供給する通路中のバルブの開度全般を含む。

このようなものであれば、アイドル回転数制御用のバルブ開度の学習中に補機負荷が安定せず、学習の完了までに長い時間を要する場合であっても、学習実行条件が成立してから所定時間が経過すれば内燃機関のアイドリングを停止するので、アイドルストップ制御が行われる回数を増加させることができる。

本発明によれば、アイドル回転数制御用のバルブ開度の学習機会を確保しつつ、アイドルストップ制御が行われる回数をできるだけ増加させることが可能になる。

本発明の一実施形態に係る内燃機関を概略構成説明図。 同実施形態の制御手順を示すフローチャート。

本発明の一実施形態を、図面を参照して説明する。

内燃機関１００は、自動車用の火花点火式のもので、複数の気筒を有する。図１には、その１気筒の構成を代表して図示している。

この内燃機関１００の吸気系１には、電子スロットルバルブ２が配設され、その下流側にはサージタンク３が設けられている。サージタンク３の下流には、燃料噴射弁４が取り付けられている。燃焼室５を形成するシリンダヘッド６には、吸気弁７及び排気弁８が配設されるとともに、火花を発生する点火プラグ９が装着されている。電子スロットルバルブ２、燃料噴射弁４、及び点火プラグ９は、電子制御装置１０により制御される。電子スロットルバルブ２の開度は、通常、アクセルペダルの操作量（踏度）に応じて制御されるが、アイドリング時等、アクセルペダルの操作量とは無関係に制御されることもある。

この内燃機関１００の排気系１１には、図示しないマフラに至るまでの排気管路１２に触媒である三元触媒１３が配設され、排気ガス中の酸素濃度に応じた信号を電子制御装置１０に出力するＯ₂センサ１４が取り付けてある。

電子制御装置１０は、ＣＰＵ１０ａ、ＲＡＭ１０ｂ、ＲＯＭ１０ｃ、フラッシュメモリ１０ｄ、Ｉ／Ｏインタフェース１０ｅ等を包有するマイクロコンピュータシステムである。Ｉ／Ｏインタフェース１０ｅには、吸気系１を構成するサージタンク３内の圧力を検出する吸気圧センサ１５から出力される吸気圧信号ａ、アイドル回転数を含むエンジン回転数を検出するための回転数センサ１６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１７から出力される車速信号ｃ、電子スロットルバルブ２の開度状態を検出するためのスロットルセンサ１８から出力される開度信号ｄ、内燃機関１００の温度としてのエンジンの冷却水温を検知するための水温センサ１９から出力される水温信号ｅ、アクセルペダルの操作量を検出するアクセルセンサ２０から出力されるアクセル信号ｆ、ブレーキの操作量を検出するブレーキセンサ２１から出力されるブレーキ信号ｇ、バッテリの電圧を検出する電圧計２２から出力されるバッテリ電圧信号ｈ、Ｏ₂センサ１４からの信号ｉ等が入力される。また、Ｉ／Ｏインタフェース１０ｅからは、電子スロットルバルブ２に対してその開閉を行うための開度制御信号ｐが、燃料噴射弁４に対して演算された燃料噴射時間に対応する開弁駆動信号ｑが、点火プラグ９に対して点火信号ｒが、それぞれ出力される。各種制御用のプログラムはＲＯＭ１０ｃ又はフラッシュメモリ１０ｄに格納されており、そのプログラムがＲＡＭ１０ｂに読み込まれＣＰＵ１０ａによって解読される。電子制御装置１０は、当該プログラムに従い、吸入空気量の制御、燃料噴射量の制御、点火時期の制御等を実施する。

電子制御装置１０は、アイドリング時、エンジン回転数を所要のアイドル回転数に維持するためのアイドル回転数制御を行う。さらに、アイドリング中に所定の学習実行条件が成立した暁には、アイドル回転数制御用のスロットルバルブ開度の学習を行う。

前記学習実行条件には、車速が０であり、冷却水温が所定閾値以上であり、かつエンジン回転数が（目標アイドル回転数付近の）一定のアイドル域の範囲内にある、といった条件が含まれる。本実施形態において、前記学習実行条件は、ユーザが操作することで内燃機関１００にかかる補機負荷が変動してしまうものを含まない。すなわち、エアコンディショナ、ブロワ、デフォッガ等の運転状態や、ライトの点灯状態等の電気負荷は含まない。

電子スロットルバルブ２の開度の学習は、アイドリング中に電子スロットルバルブ２を操作して、実測エンジン回転数が目標アイドル回転数近傍に安定したときの開度を学習値として記憶することによって行う。記憶したスロットルバルブ開度の学習値は、以後のアイドル回転数制御に利用する。本実施形態では、このスロットルバルブ開度の学習を、イグニッションスイッチがＯＮになってからイグニッションスイッチがＯＦＦになるまでの期間（１トリップ）に１回行うようにしている。

加えて、電子制御装置１０は、所定の停止条件が成立したときに内燃機関１００のアイドリングを停止し、所定の再始動条件が成立したときに内燃機関１００を自動的に再始動するアイドルストップ制御を実施する。このアイドルストップ制御のためのプログラムは、所定の停止条件が成立するごとに実行される。

前記停止条件には、少なくとも、アクセルペダルの操作量が０である（踏まれていない）こと、ブレーキペダルの操作量が０でない（踏まれている）こと、バッテリ電圧が所定以上であることが含まれる。その上で、本実施形態では、最後にイグニッションスイッチがＯＮになってから少なくとも１回アイドル回転数制御のためのスロットルバルブ開度の学習を完了しているか、又は、アイドリング中に所定の学習実行条件が成立した後所定時間が経過したことを条件として、アイドリングを停止するものとしている。前記所定時間は、例えば３０秒に設定する。これは、ユーザの操作による推定容易でない補機負荷の変動がなければ、数秒ないし３０秒程度でスロットルバルブ開度の学習が完了することに基づいている。言い換えれば、前記所定時間は、エアコンディショナ、ブロワ、デフォッガ、ライト等が稼働していない条件の下で学習を完了するのに要する最大時間（の予想値）に対応している。

以下、フローチャートである図２を参照しつつ、内燃機関１００のアイドリング中に電子制御装置１０がアイドルストップ制御のためのプログラムに従い実行する処理の手順を述べる。

ステップＳ１では、最後にイグニッションスイッチがＯＮとなってから（つまり、同じトリップ中に）アイドル回転数制御用のスロットルバルブ開度の学習を既に１回以上完了しているか否かを判断する。既に学習を１回以上完了している場合には、ステップＳ６に進む。未だ学習を完了していない場合には、ステップＳ２に進む。

ステップＳ２では、スロットルバルブ開度の学習実行条件が成立したか否かを判定する。学習実行条件が成立したならば、ステップＳ３に進む。

ステップＳ３では、スロットルバルブ開度の学習を行う。この学習では、実測エンジン回転数と目標アイドル回転数との差を縮小するべく電子スロットルバルブ２を開操作または閉操作して、実測エンジン回転数が目標アイドル回転数近傍に収束し安定するのを待つ。

ステップＳ４では、スロットルバルブ開度の学習が完了したか否かを判定する。すなわち、実測エンジン回転数が目標アイドル回転数近傍に安定し、そのときのスロットルバルブ開度を学習値として記憶することができたかどうかを判定する。学習が完了したならば、ステップＳ６に進む。

ステップＳ５では、スロットルバルブ開度の学習が完了しないまま、学習実行条件の成立から所定時間（３０秒）を経過してしまったかどうかを判定する。学習実行条件が成立してから所定時間を経過している場合には、ステップＳ６に進む。さもなくば、ステップＳ３に進み、学習を続行する。

ステップＳ６では、アイドルストップを許容する他の条件が成立しているか否か、具体的には、アクセルペダルの操作量が０であり、ブレーキペダルの操作量が０でなく、かつバッテリ電圧が所定以上であるか否かを判定する。アイドルストップを許容する他の条件が成立している場合には、ステップＳ７に進む。さもなくば、アイドリングを続行する。

ステップＳ７では、アイドリングを停止する。アイドリングの停止は、再始動条件の成立まで続く。

以上に述べたアイドルストップ制御のためのプログラムの実行中に再始動条件が成立した場合は、直ちに内燃機関１００を自動的に再始動するための制御を行う。

アイドルストップを許容する他の条件が成立していると仮定して、本実施形態の制御方法を実施したときの作用を述べる。まず、運転者がイグニッションキーを差し込んでイグニッションスイッチをＯＮにした後の最初のアイドル運転時には、必ずアイドル回転数制御用のスロットルバルブ開度の学習を行う。この学習が完了するまでは、ステップＳ１→Ｓ２→Ｓ３→Ｓ４の手順が順次行われ、アイドル運転が続行される。この学習が所定時間以内すなわち３０秒以内に完了した場合には、それ以降、ステップＳ６→Ｓ７の手順が順次行われ、アイドルストップ制御が実行される。これに対し、この学習が３０秒以内に完了しない場合には、学習実行条件が成立してから３０秒経過するまではステップＳ１→Ｓ２→Ｓ３→Ｓ４→Ｓ５の手順が順次行われ、アイドル運転が続行されるが、学習実行条件が成立してから３０秒経過した後はステップＳ６→Ｓ７の手順が順次行われ、アイドルストップ制御が実行される。

運転者がイグニッションスイッチをＯＮにした後二回目以降のアイドル運転時において、スロットルバルブ開度の学習を以前のアイドル運転時に完遂している場合は、ステップＳ１→Ｓ６→Ｓ７の手順が順次行われ、アイドルストップ制御が実行される。学習が未だ完了していない場合には、前段で述べた最初のアイドル運転時と同様に、学習が完了するまで、又は学習実行条件が成立してから３０秒を経過するまでアイドル運転が続行され、それ以降アイドルストップ制御が実行される。

以上に述べたように、本実施形態の内燃機関１００のアイドルストップ制御方法によれば、補機を使用していない、又は補機負荷が安定しておりアイドル回転数制御用のバルブ開度の学習に時間を要しない場合には、学習を完了し次第、内燃機関１００を停止することができる。翻って、エアコンディショナが常時運転される夏季や冬季等、バルブ開度の学習中に補機負荷が安定せず、学習の完了までに長い時間を要する場合であっても、学習実行条件が成立してから３０秒経過すれば学習を断念して内燃機関１００を停止するので、アイドルストップ制御が行われる回数を可及的に増加させることができる。しかも、補機の稼働状況如何によらずバルブ開度の学習を試みるため、必要十分な学習機会を確保してバルブデポジット付着に起因する吸入空気量不足の問題を有効に解決することができる。

なお、本発明は以上に述べた実施の形態に限らない。

例えば、スロットル弁を迂回するＩＳＣバイパス通路が設けてあり、そのＩＳＣバイパス通路に吸入空気量を制御するＩＳＣバルブが設けてある内燃機関に本発明を適用してもよい。すなわち、内燃機関のアイドリング中に所定の学習実行条件が成立したときにＩＳＣバルブを操作し、実測エンジン回転数が目標アイドル回転数近傍に安定したときのＩＳＣバルブ開度を記憶することによってアイドル回転数制御用のＩＳＣバルブ開度の学習を行う制御方法において、所定の学習実行条件が成立してから所定時間が経過したことを含む所定の停止条件が成立したときに内燃機関のアイドリングを停止するようにしてもよい。

また、上記実施形態では、１トリップ中に１回学習を完了した以後は、同トリップ中に再度の学習を行わないものとしていたが、このような態様には限定されない。学習を所定距離、例えば５０００ないし６０００ｋｍ走行する毎に１回行うこととし、その走行の間に１回学習を完了した以後は、次の所定距離の走行に入るまで再度の学習を行わないものとしてもよい。

その他、本発明の趣旨を損ねない範囲で種々に変更してよい。

１００…内燃機関
１０…電子制御装置
２０…アクセルセンサ
２１…ブレーキセンサ
２２…電圧計

Claims (1)

1. 所定の停止条件が成立したときに内燃機関のアイドリングを停止し、所定の再始動条件が成立したときに内燃機関を自動的に再始動するアイドリングストップ機能を備え、
   さらに、内燃機関のアイドリング中に所定の学習実行条件が成立したときにアイドル回転数制御のためのバルブ開度の学習を行う内燃機関の制御方法であって、
   前記停止条件の一つに、
   内燃機関のアイドリング中に所定の学習実行条件が成立してから所定時間が経過したこと
   が含まれていることを特徴とする内燃機関の制御方法。

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