JP2016130454A - 内燃機関の制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】走行用モータを備えず内燃機関の駆動力により走行する車両に適用され、燃料使用量を減少させることのできる内燃機関の制御装置を提供する。【解決手段】内燃機関には、鉛蓄電池（２０）から供給される電力により駆動するスタータモータ（４１）と、鉛蓄電池よりも広い残容量範囲で充放電可能な所定蓄電池（３０）から供給される電力により駆動して、車両の駆動に直接作用せず内燃機関の駆動を補助する電動発電機（１０）と、が連結されており、内燃機関の制御装置（９０）は、内燃機関のアイドリング運転中の回転速度を目標回転速度に制御する回転速度制御手段を備え、回転速度制御手段は、内燃機関のアイドリング運転中において所定蓄電池の電力により電動発電機を駆動可能な場合に、内燃機関の目標回転速度を内燃機関の停止が懸念される閾値よりも高く設定された所定回転速度に低下させることを特徴とする内燃機関の制御装置。【選択図】 図２

Description

本発明は、電動発電機が連結された内燃機関に関して、アイドリング中の制御を行なう制御装置に関する。

従来の内燃機関では、アイドリング中にエアコンディショナ（以下、エアコンと称する）などの負荷が内燃機関にかかると、内燃機関のアイドリング回転速度が急激に低下して、内燃機関が停止してしまうことがある。このため、安定したアイドリング運転を可能とするために、アイドリング運転時の目標回転速度を高めに設定しておくことで、負荷がかかった場合に不具合が生じないように備えている。しかし、このような制御を実施しているため、目標回転速度が高めに設定される分だけ燃料使用量が増加し、燃費を悪化させてしまっている。

このような問題を解決するために、例えば特許文献１に記載のものが知られている。特許文献１では、ハイブリッド車両内にある内燃機関がアイドリング運転中に、目標アイドリング回転速度を漸次低くし、内燃機関が停止してしまうことが懸念される閾値よりもアイドル回転速度が低くなった場合に目標回転速度を上げ、モータによりアイドル運転をアシストする制御を行なっている。この際、アイドル回転速度が閾値を下回るごとに記憶した目標アイドリング回転速度の平均値を演算し、演算した目標アイドリング回転速度の平均値に余裕回転速度を加算して、新規の目標アイドリング回転速度を設定している。

特開２００６−３４７３３９

しかしながら、特許文献１に記載の先行技術は、モータの駆動力により車両を走行させることが可能なハイブリッド車両に限定されたものである。よって、モータは大きな駆動力を発生させる必要がある為大型で高価であり、車両構築後に追加することが困難である。

本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、その主たる目的は、走行用モータを備えず内燃機関の駆動力により走行する車両に適用され、燃料使用量を減少させることのできる内燃機関の制御装置を提供することにある。

本発明は、内燃機関の制御装置であって、内燃機関には、鉛蓄電池から供給される電力により駆動して、前記内燃機関を初回に始動させるスタータモータと、前記鉛蓄電池よりも広い残容量範囲で充放電可能な所定蓄電池から供給される電力により駆動して、車両の駆動に直接作用せず前記内燃機関の駆動を補助し、前記内燃機関を２回目以降に始動させるとともに、前記車両からの駆動力により回生発電して前記所定蓄電池を充電する電動発電機と、が連結されており、前記内燃機関を制御する内燃機関の制御装置は、前記内燃機関のアイドリング運転中の回転速度を目標回転速度に制御する回転速度制御手段を備え、前記回転速度制御手段は、前記内燃機関のアイドリング運転中において前記所定蓄電池の電力により前記電動発電機を駆動可能な場合に、前記内燃機関の前記目標回転速度を前記内燃機関の停止が懸念される閾値よりも高く設定された所定回転速度に低下させることを特徴とする。

上記構成によれば、内燃機関にはスタータモータが連結されており、鉛蓄電池から供給される電力により駆動して、内燃機関を初回に始動させる。また、内燃機関には電動発電機が連結されており、鉛蓄電池よりも広い残容量範囲で充放電可能な所定蓄電池から供給される電力により駆動して、車両の駆動に直接作用せず内燃機関の駆動を補助し、内燃機関を２回目以降に始動させるとともに、車両からの駆動力により回生発電して所定蓄電池を充電する。

内燃機関の制御装置は、回転速度制御手段を備えており、内燃機関のアイドリング運転中の回転速度を目標回転速度に制御する。この回転速度制御手段は、内燃機関のアイドリング運転中において、所定蓄電池の電力により電動発電機を駆動可能な場合に、内燃機関の目標回転速度を内燃機関の停止が懸念される閾値よりも高く設定された所定回転速度に低下させる。このため、アイドリング運転中に内燃機関の回転速度が所定回転速度まで低下させられ、燃料使用量を減少させることが可能となる。さらに、所定蓄電池の電力により電動発電機を駆動可能であるため、内燃機関の回転速度が所定回転速度よりも低下した場合には、電動発電機により内燃機関の駆動を補助して内燃機関が停止してしまうことを抑制することが可能となる。また、内燃機関の駆動力により走行する車両に適用することができるため、ハイブリッド車両等とは異なり、車両構築後に本制御装置を適用することが可能となる。

本実施形態に係る内燃機関の制御装置を示す模式図である。 本実施形態に係るＥＣＵの制御フローチャートである。 本実施形態にかかるエンジン回転速度及び車速の変遷を示したタイミングチャートである。 図２に示されている動作例の一変形例を示す制御フローチャートである。

以下、本実施形態を図面に基づいて説明する。

エンジン（図示略）には、図１に記載のスタータモータ４１が設けられている。スタータモータ４１は、始動指令に伴うエンジンの始動時においてエンジンのクランク軸（出力軸）に歯車機構（図示略）によって機械的に噛み合わされ、クランク軸に対して外部よりトルクを与えてエンジンを始動させる。

更に、クランク軸には、従来のオルタネータに代えて、クランク軸によって駆動されて発電を行う発電機能に加えてエンジン始動機能及び出力補助機能を有する回転機１０が接続されている。回転機１０は、エンジン始動機能として、アイドリングストップ再始動などの暖機後であってエンジンの燃焼が停止されている始動時に、クランク軸に対して外部よりトルクを与えてエンジンを始動させる。また、回転機１０は、出力補助機能として、エンジンの始動において車両の走行中にクランク軸に対して外部よりトルクを与えてクランク軸の駆動を補助する。

図１に記載の回転機（電動発電機に該当）１０は、ベルトを介してクランク軸に接続されるベルト駆動のＩＳＧ（Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｓｔａｒｔｅｒ Ｇｅｎｅｒａｔｏｒ）を想定している。なお、回転機１０は、エンジンのクランク軸と変速機（図示略）との間に挟み込まれ、クランク軸によって直接駆動され又クランク軸を直接駆動するものであってもよい。回転機１０はクランク軸に常に接続されているため、クランク軸が完全停止していない状態でもトルクを与えてエンジン始動を開始することができる。このため、回転機１０はアイドリングストップ再始動において、好適にエンジン始動を行うことができる。更に、スタータモータ４１のトルク出力特性を冷間始動に、回転機１０のトルク出力特性を暖機後の始動にそれぞれ適合させることで、始動指令に伴うエンジンの始動及びアイドリングストップ再始動をそれぞれ好適に行うことができる。

図１に本実施形態における補機制御システム１００の一例を示す。補機制御システム１００は、回転機１０、第１蓄電池としての鉛蓄電池２０、第２蓄電池としてのリチウムイオン蓄電池３０（所定蓄電池に該当）、スタータモータ４１、各種の電気負荷４２，４３、接続スイッチとしてのＭＯＳスイッチ５０、第１蓄電池スイッチとしてのＰＢスイッチ６０、第２蓄電池スイッチとしてのＳＭＲスイッチ７０、ＥＣＵ９０（制御装置に該当）を備えている。鉛蓄電池２０、リチウムイオン蓄電池３０、スタータモータ４１、及び電気負荷４２，４３は、接続線としての給電線１５により回転機１０に対して並列に電気接続されている。この給電線１５により、上記の各電気要素について相互の給電経路が形成されている。

鉛蓄電池２０は周知の汎用蓄電池である。これに対し、リチウムイオン蓄電池３０は、鉛蓄電池２０に比べて充放電のエネルギ効率、出力密度、及び、エネルギ密度の高い高密度蓄電池である。リチウムイオン蓄電池３０は、複数の単電池を直列に接続してなる組電池により構成されている。リチウムイオン蓄電池３０は、鉛蓄電池２０よりも広い残容量範囲で充放電が可能である。

ＭＯＳスイッチ５０は、ＭＯＳＦＥＴからなる半導体スイッチであり、回転機１０及びリチウムイオン蓄電池３０と、鉛蓄電池２０との間に設けられている。ＭＯＳスイッチ５０は、回転機１０及びリチウムイオン蓄電池３０に対する鉛蓄電池２０の導通（オン）と遮断（オフ）を切り替えるスイッチとして機能する。また、給電線１５には、ＭＯＳスイッチ５０と並列にバイパスリレー５１が設けられている。バイパスリレー５１は、ノーマリクローズ式の電磁リレーであり、鉛蓄電池２０又はリチウムイオン蓄電池３０が電力供給を行う通常時においてはオフ状態とされ、ＭＯＳスイッチ５０が常時オフ状態となる異常が発生した場合などにおいてオン状態とされることで電力をバイパスさせる。

ＰＢスイッチ６０は、ＭＯＳスイッチ５０と同様に、ＭＯＳＦＥＴからなる半導体スイッチにより構成されており、回転機１０、スタータモータ４１、電気負荷４２及びＭＯＳスイッチ５０が接続される第１接続点（図のＸ）と鉛蓄電池２０との間に設けられている。ＰＢスイッチ６０は、スタータモータ４１、電気負荷４２及びＭＯＳスイッチ５０の接続点に対する鉛蓄電池２０の導通及び遮断を切り替えるスイッチとして機能する。

ＳＭＲスイッチ７０は、ＭＯＳスイッチ５０及びＰＢスイッチ６０と同様に、ＭＯＳＦＥＴからなる半導体スイッチにより構成されており、ＭＯＳスイッチ５０及び電気負荷４３が接続される第２接続点（図のＹ）とリチウムイオン蓄電池３０との間に設けられている。ＳＭＲスイッチ７０は、回転機１０、ＭＯＳスイッチ５０及び電気負荷４３の接続点に対するリチウムイオン蓄電池３０の導通及び遮断を切り替えるスイッチとして機能する。

ＭＯＳスイッチ５０、ＰＢスイッチ６０及びＳＭＲスイッチ７０のオン作動（導通作動）とオフ作動（遮断作動）との切替はスイッチ制御手段としてのＥＣＵ８０により実施される。

リチウムイオン蓄電池３０と、スイッチ５０，７０と、ＥＣＵ８０とは筐体（収容ケース）に収容されることで一体化され、電池ユニットＵとして構成されている。ＥＣＵ８０は、電池ユニット外のＥＣＵ９０に接続されている。つまり、これらＥＣＵ８０，９０は、ＬＩＮ等の通信ネットワークにより接続されて相互に通信可能となっており、各ＥＣＵ８０，９０に記憶される各種データが互いに共有できるものとなっている。

電気負荷４３は、供給電力の要求電圧が所定電圧よりも小さく、安定していることが要求される定電圧要求電気負荷であり、ＭＯＳスイッチ５０に対してリチウムイオン蓄電池３０の側に電気接続されている。これにより、定電圧要求電気負荷である電気負荷４３への電力供給は、主にリチウムイオン蓄電池３０が分担することとなる。

電気負荷４３はエンジンにかかる負荷が所定値よりも小さいものが挙げられ、具体例としては車載ナビゲーション装置や車載オーディオ装置などが該当する。例えば、供給電力の電圧が一定ではなく大きく変動している場合、電圧が瞬時的に最低動作電圧よりも低下して、車載ナビゲーション装置等の動作がリセットする不具合が生じる。そこで、電気負荷４３へ供給される電力は、電圧が最低動作電圧よりも低下することのない一定の値に安定していることが要求される。

電気負荷４２は、電気負荷４３（定電圧要求電気負荷）及びスタータモータ４１以外の一般的な電気負荷である。電気負荷４２の具体例としてはパワーステアリング、パワーウィンドウ、ヘッドライト、フロントウインドシールド等のワイパ、空調装置の送風ファン、リヤウインドシールドのデフロスタ用ヒータ等が挙げられる。スタータモータ４１及び電気負荷４２は、ＭＯＳスイッチ５０に対して鉛蓄電池２０の側に電気接続されている。これにより、スタータモータ４１及び電気負荷４２への電力供給は主に鉛蓄電池２０が分担することとなる。デフロスタ用ヒータを動作させる際に、必要な電力を回転機１０により発電するためにエンジンにかかる負荷は上記所定値よりも大きくなる。

駆動負荷４４は、ＥＣＵ９０の駆動指令により駆動する。また、エンジンの駆動により駆動するものであり、エンジンにかかる負荷が上記所定値よりも大きい負荷である。駆動負荷４４の具体例としては、エンジンの駆動力により駆動されるコンプレッサを備えるエアコンなどが挙げられる。

回転機１０は、エンジンのクランク軸の回転エネルギにより発電するものである。回転機１０で発電した電力は、電気負荷４２，４３へ供給されるとともに、鉛蓄電池２０及びリチウムイオン蓄電池３０へ供給される。エンジンの駆動が停止して回転機１０で発電が実施されていない場合には、鉛蓄電池２０及びリチウムイオン蓄電池３０から回転機１０、スタータモータ４１及び電気負荷４２，４３へ電力が供給される。鉛蓄電池２０及びリチウムイオン蓄電池３０から回転機１０、スタータモータ４１及び電気負荷４２〜４３への放電量、及び、回転機１０から各蓄電池２０，３０への充電量は、各蓄電池２０，３０のＳＯＣ（Ｓｔａｔｅ ｏｆ ｃｈａｒｇｅ：充電状態、即ち、満充電時の充電量に対する実際の充電量の割合）が過充放電とならない範囲（適正範囲）となるよう制御される。

ＥＣＵ８０は、リチウムイオン蓄電池３０の温度、出力電圧及び充放電電流を検出し、その検出値に基づいてリチウムイオン蓄電池３０のＳＯＣを算出する。また、ＥＣＵ９０（回転速度制御手段及び自動停止手段に該当）は、鉛蓄電池２０の温度、出力電圧及び充放電電流を検出し、その検出値に基づいて鉛蓄電池２０のＳＯＣを算出する。ＥＣＵ８０は、各蓄電池のＳＯＣに基づいてスイッチ５０，６０，７０を開閉し、そのＳＯＣが適正範囲となるように制御を行う。

また、回転機１０は蓄電池から電力を供給されてクランク軸の駆動を補助し、エンジンを２回目以降に始動する。回転機１０は、ＭＯＳスイッチ５０に対してリチウムイオン蓄電池３０の側に電気接続されている。これにより、回転機１０への電力供給は主にリチウムイオン蓄電池３０が分担することとなる。

本実施形態では、車両の回生エネルギにより回転機１０を発電させて両蓄電池２０，３０（主にはリチウムイオン蓄電池３０）に充電させる減速回生を行っている。この減速回生は、車両が減速状態であること、回生発電が可能である下限速度としての所定速度ｖｅ０よりも車速ｖｅが高いこと、エンジンへの燃料噴射をカットしていること等の条件が成立した時にＥＣＵ９０の制御により実施される。ここで、両蓄電池２０，３０は並列接続されている。このため、回転機１０により発電された電力を充電する際には、スイッチ５０，６０，７０を全てオン状態に制御していれば、端子電圧の低い方の蓄電池に対して優先的に充電がなされることになる。

回生発電時には、リチウムイオン蓄電池３０の端子電圧が鉛蓄電池２０の端子電圧より低くなる機会が多くなるようにして、鉛蓄電池２０よりも優先してリチウムイオン蓄電池３０に対する充電が実施されるようになっている。こうした設定は、両蓄電池２０，３０の開放端電圧及び内部抵抗値を設定することで実現可能であり、開放端電圧の設定は、リチウムイオン蓄電池３０の正極活物質、負極活物質及び電解液を選定することで実現可能である。

また、本実施形態では、所定の自動停止条件を満たした場合にエンジンを自動停止させる、アイドリングストップを行っている。アイドリングストップは、ＥＣＵ９０の制御により実施される。

なお、所定の自動停止条件とは、一時停止を実施すべき車両の運転操作状況等であって、より具体的には、以下に列挙するものから少なくとも１つを用いることが可能である。（ｉ）ブレーキＯＮ（ブレーキセンサにより検出されるブレーキペダル操作量Ａｂが所定量Ａｂ０以上）、（ii）アクセルＯＦＦ（アクセル開度センサにより検出されるアクセル開度量Ａｃｃが所定量Ａｃｃ０未満）、（iii）車速ｖｅが減速ＩＳ可能閾値ｖｅｔｈよりも低い。本実施形態においては、上記の（ｉ）〜（iii）のすべての条件が成立したことをもって、自動停止条件が成立したとみなされ、アイドリングストップが実施される。なお、減速ＩＳ可能閾値ｖｅｔｈは、アイドリングストップ可能な車速ｖｅの上限値として設定される。

所定の自動停止条件が成立し、車両がアイドリングストップを実行するまでの間のアイドル運転中に、通常の車両ではアイドリング運転時の目標アイドル回転速度を高めに設定しておくことで、負荷がかかった場合にエンジンストールなどの不具合が生じないように備えている。本実施形態では、アイドリング運転時にリチウムイオン蓄電池３０のＳＯＣが後述する所定残容量Ｐｔｈ１よりも多く残っている場合に、目標アイドル回転速度を所定回転速度まで低下させるアイドル回転速度低減制御を実施する。このため、燃料噴射弁による燃料噴射量を減少させることができ、車両の燃費を向上させることが可能となる。

以下にＥＣＵ９０が実行する図２のアイドル運転時の省燃費制御の制御内容を説明する。図２に示すアイドル運転時の省燃費制御は、ＥＣＵ９０の電源オン期間中にＥＣＵ９０によって所定周期で繰り返し実行される。

本制御が起動されると、まずステップ１００にて、車両がアイドル運転中か否かが判定される。この場合、例えば検出した吸気圧がアイドル運転状態を判定する下限値と上限値との間であればアイドル運転状態であると判定する。

車両がアイドル運転中でない場合には（Ｓ１００：ＮＯ）、そのまま本制御を終了する。車両がアイドル運転中である場合には（Ｓ１００：ＹＥＳ）、ステップ１１０に進む。

ステップ１１０では、車速ｖｅが所定速度ｖｅ０よりも低いか否かを判定する。車速ｖｅが所定速度ｖｅ０よりも低くない場合には（Ｓ１１０：ＮＯ）、そのまま本制御を終了する。すなわち、回転機１０の回生発電により、リチウムイオン蓄電池３０が充電される。車速ｖｅが所定速度ｖｅ０よりも低い場合には（Ｓ１１０：ＹＥＳ）、ステップ１２０に進む。

ステップ１２０では、リチウムイオン蓄電池３０のＳＯＣが所定残容量Ｐｔｈ１よりも多いか否かが判定される。なお、所定残容量Ｐｔｈ１は、リチウムイオン蓄電池３０の電力により回転機１０の駆動が可能である値として設定されている。

リチウムイオン蓄電池３０のＳＯＣが所定残容量Ｐｔｈ１よりも多くない場合には（Ｓ１２０：ＮＯ）、ステップ１７０に進み、通常のアイドリング運転時の燃料噴射量に設定される。リチウムイオン蓄電池３０のＳＯＣが所定残容量Ｐｔｈ１よりも多い場合には（Ｓ１２０：ＹＥＳ）、ステップ１３０に進む。

ステップ１３０では、アイドル回転速度Ｎｅの低減制御を実行する。具体的には、アイドル運転時に設定されたエンジンの目標アイドル回転速度を所定アイドル回転速度Ｎｅ０に設定を変更する。なお、所定アイドル回転速度Ｎｅ０は、電気負荷４３が動作可能な最低限の回転速度として設定される。

ステップ１４０では、リチウムイオン蓄電池３０のＳＯＣが所定残容量Ｐｔｈ２よりも多いか否かが判定される。なお、所定残容量Ｐｔｈ２は、所定残容量Ｐｔｈ１よりも高く、さらに高ＳＯＣであると判断される下限値（具体的にはＳＯＣ＞５０％）として設定されている。

リチウムイオン蓄電池３０のＳＯＣが所定残容量Ｐｔｈ２よりも多くない場合には（Ｓ１４０：ＮＯ）、ステップ１７０に進み、アイドル回転速度Ｎｅが所定アイドル回転速度Ｎｅ０に追随するように燃料噴射量を決定する。リチウムイオン蓄電池３０のＳＯＣが所定残容量Ｐｔｈ２よりも多い場合には（Ｓ１４０：ＹＥＳ）、ステップ１５０に進み、回転機１０によるエンジンの出力補助の大きさを決定する。回転機１０によるエンジンの出力補助の大きさは、リチウムイオン蓄電池３０のＳＯＣに依存する。具体的にはＳＯＣが多く残っているほど、回転機１０によるエンジンの出力補助の大きさもまた大きくなる。

ステップ１６０では、決定された回転機１０による出力補助の大きさに従って、実際に回転機１０はクランク軸にトルクを付与する。そして、ステップ１７０により、所定アイドル回転速度Ｎｅ０にアイドル回転速度Ｎｅが追随するように、燃料噴射弁による燃料噴射量を決定する。なお、回転機１０による出力補助の大きさ次第で、燃料噴射量は変化する。具体的には、回転機１０による出力補助が大きくなれば大きくなるほど、燃料噴射量は少なくなる。

ステップ１８０では、アイドル回転速度Ｎｅが閾値Ｎｅｔｈよりも大きいか否かを判定する。なお、閾値Ｎｅｔｈは、エンジンストールが懸念される回転速度として設定される。アイドル回転速度Ｎｅが閾値Ｎｅｔｈよりも大きくない場合には（Ｓ１９０：ＮＯ）、ステップ２００に進み、エンジンストール発生が懸念されるとしてアイドル回転速度Ｎｅの低減制御を解除する。具体的には、所定アイドル回転速度Ｎｅ０を通常のアイドリング運転時に設定される目標アイドル回転速度に上昇させ、アイドル回転速度Ｎｅは回転機１０によるエンジンの出力補助により目標アイドル回転速度に追随させられる。アイドル回転速度Ｎｅが閾値Ｎｅｔｈよりも大きい場合には（Ｓ１９０：ＹＥＳ）、本制御を終了する。

なお、上記制御実行中、いずれのステップにおいても、デフロスタ用ヒータ及びエンジンの駆動力により駆動される駆動負荷４４の動作時には、本制御を禁止し、通常のアイドル運転時の制御に戻る。

次に、ＥＣＵ９０が実行する制御動作を、図３を参照して通常のアイドリング運転時のものと比較しながら説明する。

まず通常のアイドリング運転時のエンジン回転速度の変遷を説明する。通常時のアイドリング運転時では、車速ｖｅが所定速度ｖｅ０よりも低下しても、アイドル回転速度Ｎｅは一定を保っている（時間ｔ１参照）。そして、車速ｖｅが減速ＩＳ可能閾値ｖｅｔｈよりも低くなると、アイドリングストップが実行され、エンジンが停止しようとすることでアイドル回転速度Ｎｅが急激に下降する（時間ｔ２参照）。

一方で、本実施形態では、所定速度ｖｅ０に車速ｖｅが低下すると、省燃費制御が実行される（時間ｔ１参照）。エンジンのアイドル回転速度Ｎｅが下降を始め、所定アイドル回転速度Ｎｅ０に達すると、リチウムイオン蓄電池３０のＳＯＣが所定残容量Ｐｔｈ２よりも多い場合に回転機１０によるエンジンの出力補助が実行され、その回転速度が維持される。そして、車速ｖｅが減速ＩＳ可能閾値ｖｅｔｈよりも低くなると（時間ｔ２参照）、アイドリングストップが実行され、エンジンが停止しようとすることでアイドル回転速度Ｎｅが急激に下降する。

以上詳述した本実施形態は、以下の効果を奏する。

・補機制御システム１００は、ＥＣＵ９０を備えており、エンジンのアイドリング運転中のアイドル回転速度Ｎｅを目標アイドル回転速度に制御する。このＥＣＵ９０は、エンジンのアイドリング運転中において、リチウムイオン蓄電池３０の電力により回転機１０を駆動可能な場合に、エンジンの目標アイドル回転速度をエンジンの停止が懸念される閾値Ｎｅｔｈよりも高く設定された所定アイドル回転速度Ｎｅ０に低下させる。このため、アイドリング運転中にアイドル回転速度Ｎｅを通常のアイドリング制御時に比べ低下させることが出来、燃料使用量を減少させることが可能となる。さらに、リチウムイオン蓄電池３０の電力により回転機１０を駆動可能である。このため、エンジンのアイドル回転速度Ｎｅが閾値Ｎｅｔｈよりも低下した場合には、回転機１０によりエンジンの駆動を補助してエンジンが停止してしまうことを抑制することが可能となる。また、エンジンの駆動力により走行する車両に適用することができるため、ハイブリッド車両等とは異なり、車両構築後に本制御装置を適用することが可能となる。

・ＥＣＵ９０は、アイドリング運転中、リチウムイオン蓄電池３０のＳＯＣが所定残容量Ｐｔｈ２よりも多い場合に、リチウムイオン蓄電池３０のＳＯＣに応じて回転機１０によるエンジンの駆動補助の大きさを決定する。そして、エンジンのアイドル回転速度Ｎｅが所定アイドル回転速度Ｎｅ０に追随するために必要な燃料噴射弁による燃料噴射量を決定する。よって、回生発電時の充電等によりリチウムイオン蓄電池３０のＳＯＣに余裕がある場合には、燃料噴射弁による燃料噴射量を低減できるため、アイドリング運転中における燃料使用量を減少させることが可能となる。

・ＥＣＵ９０は、アイドリング運転中、エンジンのアイドル回転速度Ｎｅが閾値Ｎｅｔｈよりも低くなった場合に、目標アイドル回転速度を上昇させ、回転機１０がエンジンのアイドル回転速度Ｎｅを目標アイドル回転速度まで上昇させる。このため、エンジンに負荷がかかりアイドル回転速度Ｎｅを大きく低下させて閾値Ｎｅｔｈよりも小さくなっても、目標アイドル回転速度を上昇させ、エンジンの駆動を回転機１０に補助することによりエンジンのアイドル回転速度Ｎｅを上昇させ、エンジンが停止してしまう可能性を抑制する事が可能となる。また、回生発電によりリチウムイオン蓄電池３０に充電された電力を用いて、エンジンのアイドル回転速度Ｎｅを目標アイドル回転速度まで上昇させることができるため、燃料の使用量が増加することを抑制することが可能となる。

・閾値Ｎｅｔｈとは、電気負荷４３を動作可能な最低限の回転速度である。このため、エンジンに係る負荷が所定値よりも小さい電気負荷４３が動作されている間は、アイドル回転速度Ｎｅを通常のアイドル制御時よりも低下させた状態を維持することができ、燃料の使用量を減少させることができる。

・エンジンのアイドリング運転期間中において、デフロスタ用ヒータ及びエンジンの駆動力により駆動される駆動負荷４４の動作時には、ＥＣＵ９０による制御を禁止する。このため、駆動負荷４４の駆動によりエンジンの駆動に負荷がかかることで、エンジンの停止が懸念される閾値Ｎｅｔｈを超えてアイドル回転速度Ｎｅが低下してしまう事を未然に防ぐ事が可能となる。

・エンジンのアイドリング運転中において、車速ｖｅが所定速度ｖｅ０よりも低くなりさらに減速ＩＳ可能閾値ｖｅｔｈよりも低くなるまでの期間に、ＥＣＵ９０による制御を実施する。このため、車速ｖｅが所定速度ｖｅ０よりも低くなり回生発電によりリチウムイオン蓄電池３０に充電を実施できなくなり、エンジンがアイドリングストップを実施するまでの間、燃料の使用量を減少させることができる。

・本実施形態において、回転機１０に電力供給をする蓄電池として、リチウムイオン蓄電池３０が適用された。このリチウムイオン蓄電池３０は、広い残容量範囲で充放電可能であり、回生発電による電力を効率的に充電することができる。

なお、上記実施形態を、以下のように変更して実施することもできる。

・上記実施形態では、第２蓄電池としてリチウムイオン蓄電池３０を適用していた。このことについてニッケル水素電池を代用してもよい。

・上記実施形態では、駆動負荷４４はＥＣＵ９０からの駆動指令により駆動するものとしていたが、ＥＣＵ９０に限らず別のＥＣＵが駆動負荷４４の駆動制御を行なってもよい。この場合、駆動負荷４４の駆動制御を行なうＥＣＵは、ＥＣＵ９０及び駆動負荷４４に駆動指令を送ることになる。

・上記実施形態における制御の実行中、デフロスタ用ヒータ及びエンジンの駆動力により駆動される駆動負荷４４の動作時には、本制御を禁止し、通常のアイドル運転時の制御に戻ることとしていた。この本制御の禁止条件に代えて、アイドリングストップ禁止条件の成立時に本制御を禁止するとしてもよい。このとき、アイドリングストップ禁止条件として、例えば、（１）アクセルＯＮ（アクセル開度センサにより検出されるアクセル開度量Ａｃｃが所定量Ａｃｃ０よりも多い）、（２）シフトレバーの位置がリバースポジションにセットされている、（３）エンジンの冷却水温が所定水温よりも低い、ことと設定されており、これらのうちいずれか１つでも成立すればアイドリングストップ禁止条件が成立したものとする。

・所定残容量Ｐｔｈ２は、高ＳＯＣであると判断される下限値（具体的にはＳＯＣ＞５０％）として設定されていた。高ＳＯＣであると判断される下限値について、所定残容量Ｐｔｈ１よりも多ければＳＯＣ＞５０％に限らず任意の値を設定してもよい。

・上記実施形態では、アイドリング運転中において、車速ｖｅが所定速度ｖｅ０よりも低い場合に本制御が実行されることとしていた。このことについて、アイドリング運転中であればいつ本制御が実行されてもよい。

・上記実施形態では、アイドリング運転中において、リチウムイオン蓄電池３０のＳＯＣが所定残容量Ｐｔｈ２よりも多い場合に、ＳＯＣに応じて回転機１０によるエンジンの出力補助の大きさを決定し、その後でアイドル回転速度Ｎｅが所定アイドル回転速度Ｎｅ０に追随するために必要な燃料噴射弁による燃料噴射量を決定していた。このことについて、アイドリング運転中において、リチウムイオン蓄電池３０のＳＯＣが所定残容量Ｐｔｈ２よりも多い場合に、まず燃料噴射量を低減させた後に、アイドル回転速度Ｎｅが所定アイドル回転速度Ｎｅ０に追随するように回転機１０によるエンジンの出力補助の大きさを決定してもよい。

・所定アイドル回転速度Ｎｅ０は、電気負荷４３が動作可能な最低限の回転速度として設定されていた。このことについて、通常時のアイドル回転速度Ｎｅよりも低く閾値Ｎｅｔｈよりも高ければどこで所定アイドル回転速度Ｎｅ０を設定してもよい。

・上記実施形態では、本制御実行中に、アイドル回転速度Ｎｅが閾値Ｎｅｔｈよりも低くなってしまった場合に、目標アイドル回転速度を上昇させていた。このことについて、アイドル回転速度Ｎｅが閾値Ｎｅｔｈよりも低くなってしまっても、目標アイドル回転速度はそのままで回転機１０によるエンジンの出力補助を実施することとしてもよい。

・上記実施形態では、本制御実行中に、アイドル回転速度Ｎｅが閾値Ｎｅｔｈよりも低くなってしまった場合に、目標アイドル回転速度を上昇させ、回転機１０によりアイドル回転速度Ｎｅを目標アイドル回転速度にまで上昇させていた。このことについて、回転機１０による出力補助を行わずに燃料噴射量を増やすことで、アイドル回転速度Ｎｅを上昇させてもよい。ただし、燃料使用量を減少させるためには、回転機１０によりアイドル回転速度Ｎｅを目標アイドル回転速度にまで上昇させることが望ましい。

・図４は、図２のフローチャートの一部を変容したものである。すなわち、ステップ１７０は削除される。また、ステップ１４０に該当するリチウムイオン蓄電池３０のＳＯＣが所定残容量Ｐｔｈ２よりも多いか否かの判定に代えて、内燃機関のアイドル回転速度Ｎｅが所定アイドル回転速度Ｎｅ０よりも小さいか否かを判定する（ステップ２４０に該当）。ステップ１５０に該当するリチウムイオン蓄電池３０のＳＯＣに依存して回転機１０によるエンジンの出力補助の大きさを決定することに代えて、ステップ２５０では所定アイドル回転速度Ｎｅ０にアイドル回転速度Ｎｅが追随するように回転機１０によりエンジンの駆動を補助する（ステップ２５０に該当）。

それ以外のステップについて、図４の各ステップ２００，２１０，２２０，２３０，２６０，２８０，及び２９０の処理は、それぞれ、図２の各ステップ１００，１１０，１２０，１３０，１６０，１８０，及び１９０の処理と同一である。

本別例では、ＥＣＵ９０は、アイドリング運転中、エンジンのアイドル回転速度Ｎｅが所定アイドル回転速度Ｎｅ０よりも低下する場合に、所定アイドル回転速度Ｎｅ０にアイドル回転速度Ｎｅが追随するように回転機１０によりエンジンの駆動を補助する。このため、エンジンのアイドル回転速度Ｎｅを所定アイドル回転速度Ｎｅ０に維持することが出来、またエンジンに負荷がかかりアイドル回転速度Ｎｅが低下しても回転機１０による必要最低限の補助で、アイドル回転速度Ｎｅの低下を抑制する事が可能となる。

本別例に、図２のフローチャートにあるステップ１４０〜ステップ１７０を追加してもよい。この場合、図４のステップ２６０とステップ２８０の間に図２のステップ１４０，ステップ１５０，ステップ１６０，ステップ１７０が追加される。これにより、所定アイドル回転速度Ｎｅ０にアイドル回転速度Ｎｅが追随するように回転機１０によりエンジンの駆動を補助するほか、リチウムイオン蓄電池３０のＳＯＣが多く残っている場合に噴射量を低減させ、回転機１０によりエンジンの駆動を補助することで燃費を低減することが可能となる。

１０…回転機、２０…鉛蓄電池、３０…リチウムイオン蓄電池、４１…スタータモータ、９０…ＥＣＵ。

Claims (8)

1. 内燃機関には、
   鉛蓄電池（２０）から供給される電力により駆動して、前記内燃機関を初回に始動させるスタータモータ（４１）と、
   前記鉛蓄電池よりも広い残容量範囲で充放電可能な所定蓄電池（３０）から供給される電力により駆動して、前記内燃機関の駆動を補助し、前記内燃機関を２回目以降に始動させるとともに、車両からの駆動力により回生発電して前記所定蓄電池を充電する電動発電機（１０）と、
   が連結されており、
   前記内燃機関を制御する内燃機関の制御装置（９０）は、
   前記内燃機関のアイドリング運転中の回転速度を目標回転速度に制御する回転速度制御手段を備え、
   前記回転速度制御手段は、前記内燃機関のアイドリング運転中において前記所定蓄電池の電力により前記電動発電機を駆動可能な場合に、前記内燃機関の前記目標回転速度を前記内燃機関の停止が懸念される閾値よりも高く設定された所定回転速度に低下させることを特徴とする内燃機関の制御装置。
2. 前記内燃機関は、前記内燃機関で燃焼される燃料を噴射する燃料噴射弁を備えており、
   前記回転速度制御手段は、前記アイドリング運転中、前記所定蓄電池の残容量が所定残容量よりも多い場合に、前記所定蓄電池の残容量に応じて前記電動発電機による前記内燃機関の駆動補助の大きさを決定し、前記内燃機関の回転速度が前記目標回転速度に追随するために必要な前記燃料噴射弁による燃料噴射量を設定することを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の制御装置。
3. 前記回転速度制御手段は、前記アイドリング運転中、前記内燃機関の回転速度が前記所定回転速度よりも低下する場合に、前記所定回転速度に前記回転速度が追随するように前記電動発電機により前記内燃機関の駆動を補助することを特徴とする請求項１又は２に記載の内燃機関の制御装置。
4. 前記回転速度制御手段は、前記アイドリング運転中、前記内燃機関の回転速度が前記閾値よりも低くなった場合に、前記目標回転速度を上昇させ、前記電動発電機の駆動力により前記内燃機関の回転速度を前記目標回転速度まで上昇させることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の内燃機関の制御装置。
5. 前記所定回転速度とは、前記内燃機関にかかる負荷が所定値よりも小さい補機類（４３）を動作可能な最低限の回転速度であることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の内燃機関の制御装置。
6. 前記内燃機関のアイドリング運転中において、前記内燃機関にかかる負荷が所定値よりも大きい補機類（４４）の動作時には、前記回転速度制御手段による制御を禁止することを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の内燃機関の制御装置。
7. 前記車両の速度が所定速度よりも低くなった場合に、前記内燃機関のアイドリングを自動停止させる自動停止手段を備え、
   前記内燃機関のアイドリング運転中において、前記自動停止手段により前記内燃機関のアイドリングが自動停止されるまでの期間に、前記回転速度制御手段による制御を実施することを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の内燃機関の制御装置。
8. 前記所定蓄電池はリチウムイオン蓄電池であることを特徴とする請求項１乃至７のいずれか1項に記載の内燃機関の制御装置。

Images