JP5812617B2

JP5812617B2 - 内燃機関の制御装置

Info

Publication number: JP5812617B2
Application number: JP2011015438A
Authority: JP
Inventors: 正田　勝博; 勝博正田; 俊介深谷
Original assignee: Daihatsu Motor Co Ltd
Current assignee: Daihatsu Motor Co Ltd
Priority date: 2011-01-27
Filing date: 2011-01-27
Publication date: 2015-11-17
Anticipated expiration: 2031-01-27
Also published as: JP2012154279A

Description

本発明は、いわゆるアイドリングストップを実施する内燃機関における再始動時の燃料噴射量を調整する内燃機関の制御装置に関する

従来のアイドリングストップ車ではエンジンが停止してから再始動を行っていたため、再始動時には通常の始動時と同じ燃料量を噴射していた（例えば、特許文献１参照）。しかし、エンジン停止動作中に再始動要求があってもエンジン停止を待つため、この待つだけの間、再始動が遅れるものとなっている。このことが、ユーザに再始動が遅いと感じられて、ユーザの操作に対しもたつき感を感じさせる等、適切な応答が出来ていないものとなっていた。

そこで近年では、アイドリングストップにおけるエンジン停止動作に再始動要求があると、エンジン回転中であってもスタータを回して再始動できるシステムが考えられている。しかしこのようなシステムでは、エンジン回転中は一般的に吸気管内の圧力が低いため、エンジン停止中と同じ燃料量を噴射すると必要以上の量の燃料を噴射することになり、燃費の悪化や排気ガスの質の低下が引き起こるという懸念がある。

特開平１０−４７１０４号公報

本発明は、上述した点のうち、必要以上に燃費の悪化や排気ガスの質の低下を回避すべく、アイドリングストップにおける再始動時の燃費悪化や排気ガスの質の低下を回避し得る内燃機関を提供することを目的としている。

本発明は、このような目的を達成するために、次のような手段を講じたものである。

すなわち本発明に係る内燃機関の制御装置は、運転中に所定の停止条件が成立すると停止制御を実行して内燃機関を自動停止し、自動停止後に所定の再始動条件が成立すると再始動条件を実行して再始動する内燃機関の制御装置であって、停止制御が実行されてから内燃機関を停止するまでの間に再始動条件が成立した場合、停止制御が実行されてからのエンジン回転数の変化速度に応じて始動時燃料噴射量を補正するとともに、スタータを作動させて再始動する。

すなわち、アイドリングストップにおける停止制御中の再始動では、通常の始動時と異なり吸気管内圧が低い状態となっているものの、再始動時ではエンジン回転数が低くしかも不安定であるため、吸気圧センサで正確な吸入空気量を感知出来ない状態にある。そこで本発明では、吸気管内圧が低い状態では、停止制御すなわち燃料カット後のエンジン回転数の低下速度が速く、再始動時のエンジン回転数の上昇速度が遅くなるという、エンジン回転数の変化速度と吸気管内圧との相関に着目することによりなされたものである。

このようなものであれば、吸気管内圧が正しく測定し難い始動時であってもエンジン回転数の変化速度から吸気管内圧を的確に推定することにより最適な燃料噴射量を設定することができるので、特に再始動時に必要以上の量の燃料を噴射することによる燃費の悪化や排気ガスの質の低下を有効に回避することができる。

また、再始動時の燃料噴射量を比較的早いタイミングで推定するために本発明は、停止制御が実行されてからのエンジン回転数の低下速度が速いほど、燃料噴射量が少なくなるように補正するようにすることを特徴としている。

そして、上記のような場合、エンジン回転数の低下速度を正確に把握するための具体的な態様としては、エンジン停止制御が実行されてからスタータを挿入可能なエンジン回転数まで回転が低下する時間を計測することによりエンジン回転数の低下速度を算出するという態様を挙げることができる。

他方、実際に再始動のタイミングにより近いタイミングで吸気管内圧を推定することで、より確実な燃料噴射量の推定を行うために本発明は、スタータを作動させてからのエンジン回転数の上昇速度が速いほど、燃料噴射量を多く設定するようにすることを特徴としている。

本発明によれば、アイドルストップ要求から内燃機関の完全停止までの間に再始動要求が発生した場合における、再始動の遅れ、もたつき感を緩和ないし解消することができるとともに、再始動時の燃費悪化や排気ガスの質の低下を有効に回避することができる。

本発明の実施形態の概略的構成図。同実施形態の概略的構成図。同実施形態の制御手順を示すフローチャート。同実施形態の変形例の制御手順を示すフローチャート。

以下、本発明の一実施形態を、図面を参照して説明する。

図１に概略的に示したエンジン１００は、その１気筒の構成を代表して図示する、自動車用の火花点火式４サイクル４気筒のものである。このようなエンジン１００を搭載する自動車は、図２に概略的に示すように、動力源である前記エンジン１００を有する他に、このエンジン１００と駆動輪５０とが、動力伝達機構５１及びＣＶＴ５２を介して連結されている。

エンジン１００の吸気系１には、図示しないアクセルペダルの操作量（踏度）に応動して開閉するとともにアイドル運転時の吸入空気量を制御できる電子制御式スロットルバルブ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に連通する一方の端部近傍には、さらに燃料噴射弁４が設けてあり、その燃料噴射弁４を、電子制御装置５により制御するようにしている。燃焼室６を形成するシリンダヘッド７には、吸気弁８及び排気弁９が配設されるとともに、火花を発生する点火プラグ１０が取り付けてある。

また排気系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を測定して空燃比を制御するための信号を出力するＯ₂センサ１４が取り付けてある。

動力伝達機構５１は、例えば、従来トルクコンバータとして周知の物と同様の構成を有するものである。

ＣＶＴ５２は、駆動軸１５に設けた駆動側プーリ１６と、従動軸１７に設けた従動側プーリ１８と、駆動側プーリ１６と従動側プーリ１８とに巻き掛けられたＶベルト１９とを少なくとも備えた通常のものである。駆動側プーリ１６及び従動側プーリ１８は、作動油を供給するオイルポンプ２０と、オイルポンプ２０から圧送された作動油の液圧を調整する液圧調整機構２１と、オイルポンプ２０と各プーリ１６、１８に設けられた可変シーブ２２、２３とを接続するパイプ２４、２５とを主体として構成される。オイルポンプ２０は、エンジン１００から動力の供給を受けて作動するもので、エンジン停止時には各プーリ１６、１８に対して作動油の供給及び循環を行わない。

本実施形態においては、作動油温を検出するための作動油温センサ３０を備えている。通常、オイルポンプ２０の部材温度が高いと作動油温も高くなり、作動油の粘度は低くなるため、エンジン１００に対し停止制御が実行されてから停止するまでの時間は長くなる傾向にある。逆に、オイルポンプ２０の部材温度が低いと作動油温も低くなり、作動油の粘度は高くなるエンジン１００に対し停止制御が実行されてから停止するまでの時間は短くなる傾向にある。すなわち、作動油の粘度が高いほど、エンジン１００に対する負荷が大きくなる。

エンジン１００の始動時にエンジン１００をクランキングするスタータを構成するスタータモータ８１は、そのピニオンギヤ８２がドライブプレート８３外周部のリングギヤ８４に噛合してドライブプレート８３を回転駆動する。

前記エンジン１００、ＣＶＴ５２及びスタータモータ８１は、電子制御装置５により制御される。電子制御装置５は、中央演算処理装置３１と、記憶装置３２と、入力インターフェース３３と、出力インターフェース３４とを具備してなるマイクロコンピュータシステムを主体に構成されている。中央演算処理装置３１は、記憶装置３２に格納された後述のプログラムを実行して、エンジン１００の運転制御を行うものである。入力インターフェース３３には、ＣＶＴ５２の回転数検出装置のピックアップ３５、３６から出力される回転数信号ａ１、ａ２、作動油の液圧を検出するための液圧センサ３７から出力される液圧信号ｂ、オイルポンプ２０内の作動油温を検出するための油温センサ３０から出力される油温信号ｃが入力される。また、運転状態を検出するために、ブレーキの踏み込み状態を検出するブレーキセンサ４５から出力されるブレーキ信号ｒ、変速比切り替えを行うシフトレバーの位置を検出するシフトレバーセンサ４６から出力される変速信号ｓ、サージタンク３内の圧力すなわち吸気管圧力を検出するための吸気圧センサ３９から出力される吸気圧信号ｄ、エンジン１００の回転状態を検出するためのカムポジションセンサ４０から出力される気筒判別信号ｅ、クランク角度基準位置信号ｆ及びエンジン回転数信号ｇ、車速を検出するための車速センサ４２から出力される車速信号ｈ、スロットルバルブ２の開閉状態を検出するためのアイドルスイッチ４３から出力されるＩＤＬ信号ｉ、エンジン１００の冷却水温を検出するための水温センサ４４から出力される水温信号ｊ、上記したＯ₂センサ１４から出力される電圧信号ｋ、図示しないバッテリに接続されたバッテリ電圧検出器４７から出力されるバッテリ電圧信号ｌ等が入力される。一方、出力インターフェース３４からは、ＣＶＴ５２のモータに対して変速信号ｐが、燃料噴射弁４に対して燃焼噴射信号ｍが、また点火プラグ１０に対してイグニションパルスｎが出力されるようになっている。並びに、エンジン１００の始動時にはスタータを作動させるようになっている。具体的には、スタータモータ８１に通電するとともに当該スタータモータ８１を挿入し、ピニオンギヤ８２とリングギヤとを噛合させることによってエンジン１００クランキングを行う。

電子制御装置５の記憶装置３２には、吸気圧センサ３９から出力される吸気圧信号ｄとカムポジションセンサ４０から出力されるエンジン回転数信号ｇとを主な情報とし、エンジン１００の運転状態に応じて決まる各種の補正値で基本噴射時間（基本噴射量）を補正して燃料噴射弁開成時間すなわちインジェクタ最終通電時間を決定し、その決定された通電時間により燃料噴射弁４を制御して、エンジン負荷に応じた燃料を吸気系１に噴射させるための燃料噴射量制御用プログラムが内蔵してある。

前記記憶装置３２には、上記の他に、所定の停止条件が成立した時にエンジン１００を自動停止するとともに、所定の再始動条件が成立した時に自動停止したエンジン１００を再始動するというアイドリングストップ制御用プログラムが内蔵されている。

そして、図３に示すように、本実施形態における内燃機関の制御装置たる電子制御装置５には、エンジン１００の自動停止のための停止制御が実行されてから停止するまでの間に再始動条件が成立した場合、停止制御が実行されてからのエンジン回転数の変化速度に応じて始動時燃料噴射量を補正するとともに、スタータモータ８１を作動させて再始動するようにプログラミングしてある。具体的には、停止制御が実行されてからのエンジン回転数の低下速度が速いほど、再始動時の燃料噴射量が少なくなるように補正するプログラムが含まれている。

まず、ステップＳ１１で所定の停止条件が成立したか否かを判断し、所定の停止条件が成立した時にエンジン１００を自動停止する（ステップＳ１２）。ここで、所定の停止条件とは、例えば車両が停止した状態でエンジンのアイドリング停止条件が成立した時点で、燃料噴射を停止するものである。したがって、電子制御装置５は、アイドリング停止条件として、例えばブレーキセンサ４５の出力信号ｒを受信した状態で、車両の走行速度が０ｋｍ／ｈである場合などが成立したことを判定して、アイドリング運転を停止するようにエンジン１００を制御するものであってもよい。

そして、ステップＳ１３において、エンジン１００の停止すなわち燃料噴射の停止とほぼ同時に、エンジン１００の回転数の計測を開始し、エンジン回転数がスタータモータ８１を挿入可能な回転数、例えば３００ｒｐｍを下回るまでの時間を計測し、（ステップＳ１３）回転数の変化速度に応じた、燃料噴射量の基本量に乗じるための燃料噴射量の第一の補正値を決定する。すなわち本実施形態では、エンジン回転数が３００ｐｒｍ以下にならないと、再始動をはじめとした以降のステップは行われない。なお本実施形態における「燃料噴射量の基本量」とは、通常始動時用に設定・適合された値である。

つまり、ステップＳ１３により測定した回転数が３００ｒｐｍを下回るまでの時間が短いほど燃料噴射量が少なくなるように第一の補正値を決定する（ステップＳ１４）。続いて、シフトがＤレンジであれば（ステップＳ１５）、油温センサ３０から出力される油温信号ｃにより油温を測定し、当該油温に応じた、燃料噴射量の基本量に乗じるための燃料噴射量の第二の補正値を決定する（ステップＳ１６）。つまり、油温が高いほど作動油の粘性が低くなるためエンジン回転数の速度変化の影響が少ないと考えられる。そのため、油温が高いほど第二の補正値を、燃料噴射量が少なくなるように設定する。なおシフトがＤレンジではなくＮレンジであれば、ステップＳ１７へと移行する。そしてステップＳ１７では上記第一の補正値及び／又は第二の補正値を燃料噴射量の基本量に乗じることにより、燃料噴射量を算出する。つまり、ステップＳ１５によりシフトがＤレンジであれば上記第一、第二の補正値を燃料噴射量の基本量に乗じることにより燃料噴射量を算出し、Ｎレンジであれば上記第一の補正値のみを燃料噴射量の基本量に乗じることにより燃料噴射量を算出する。

次に、ステップＳ１８で所定の再始動条件が成立したか否かを判断する。所定の再始動条件とは、例えばブレーキ操作が解除されたことである。そして所定の再始動条件が成立した時にスタータモータ８１を作動させ、ステップＳ１７で算出された燃料噴射量に基づいてエンジン１００を再始動する（ステップＳ１９）。

以上のように、本実施形態に係るエンジン１００の制御装置である電子制御装置５を採用すれば、所定の停止条件が成立した時にエンジン１００を自動停止するとともに、所定の再始動条件が成立した時に自動停止したエンジン１００を再始動するエンジン１００において、推定した吸入空気量に基づいて燃料噴射量を制御することができるため、従来のようなエンジン１００への燃料の過剰供給を抑制し得るものとなっている。したがって、吸気管内圧が正しく測定し難いとされる再始動時停止条件の成立に応じた燃料カットからエンジン１００の回転の完全停止までの間に再始動要求が発生した場合における再始動の遅れ、もたつき感を緩和ないし解消し得るとともに、再始動時の燃費悪化や排気ガスの質の低下を有効に回避し得るものとなっている。

また本実施形態では、再始動時の燃料噴射量を比較的早いタイミングで推定することによる素早い応答を実現すべく、停止制御が実行されてからの回転数の低下速度が速いほど、燃料噴射量が少なくなるように補正するという態様を採用している。

特に本実施形態では、作動油の油温をも基にして吸入空気量を推定しているので、内燃機関の再始動時の吸入空気量をより精度よく最適化し得たものとなっている。

＜変形例＞
以下に、本実施形態の変形例について詳述する。なお本変形例において、上記実施形態と同じ構成要素については同じ符号を付すとともに、その詳細な説明を省略するものとする。

図４に示すように、本実施形態における内燃機関の制御装置たる電子制御装置５には、上記実施形態同様、エンジン１００の自動停止のための停止制御が実行されてから停止するまでの間に再始動条件が成立した場合、停止制御が実行されてからのエンジン回転数の変化速度に応じて始動時燃料噴射量を補正するとともに、スタータモータ８１を作動させて再始動するようにプログラミングしてある。

ここで本変形例では、スタータモータ８１を作動させてからの回転上昇速度が速いほど、燃料噴射量を多く設定するように補正するプログラムが含まれている。

まず、ステップＳ２１で所定の停止条件が成立したか否かを判断し、所定の停止条件が成立した時にエンジン１００を自動停止する（ステップＳ２２）。そして、ステップＳ２３において、エンジン回転数がスタータモータ８１を挿入可能な回転数、例えば３００ｒｐｍを下回っているかを判定する（ステップＳ２３）。

次に本変形例では、ステップＳ２４にてシフトがＤレンジであるかを判定し、Ｄレンジであれば油温センサ３０により油温を測定し、当該油温に応じた、燃料噴射量の基本量に乗じるための燃料噴射量である第二の補正値を決定する（ステップＳ２５）。つまり、油温が高いほど作動油の粘性が低くなるためエンジン回転数の速度変化の影響が少ないと考えられる。そのため、油温が高いほど第二の補正値を、燃料噴射量が少なくなるように設定する。なおシフトがＤレンジではなくＮレンジであれば、ステップＳ２６へと移行する。

次に、ステップＳ２６で所定の再始動条件が成立したか否かを判断する。所定の再始動条件とは、例えばブレーキ操作が解除されたことである。そして所定の再始動条件が成立した時にエンジン１００を再始動すべくスタータモータ８１を挿入・作動させる（ステップＳ２７）。

しかして本変形例では、ステップＳ２８においてスタータモータ８１を駆動し初爆に到る以前のバッテリ電圧検出器４７から出力されるバッテリ電圧信号ｌを測定し、バッテリ電圧に応じた燃料噴射量の基本量に乗じるための第三の補正値を決定する。つまり、バッテリ電圧が高いほどトルクが高いと考えられるためエンジン回転上昇速度が遅く、すなわち吸気の吸い込み負荷が大きく吸気管内圧が低いと推定する。そのため、バッテリ電圧が高いほど第三の補正値を、燃料噴射量が少なくなるように設定する。そして、ステップＳ２６及び／又はステップＳ２８に基づいて燃料噴射量を算出し、算出された燃料噴射量に基づいて燃料を噴射する（ステップＳ２９）。なお、ステップＳ２６においてシフトがＤレンジであれば上記第二、第三の補正値を燃料噴射量の基本量に乗じることにより燃料噴射量を算出し、Ｎレンジであれば上記第三の補正値のみを燃料噴射量の基本量に乗じることにより燃料噴射量を算出する。

以上のように本変形例によれば、スタータモータ８１を挿入・駆動させてからの回転上昇速度が速いほど、燃料噴射量を多く設定するように燃料噴射量を補正するようにしているので、実際に燃料を噴射するタイミングにより近いタイミングで、より確度の高い吸気管内圧の推定を実現している。

以上、本発明の実施形態及び変形例について説明したが、本発明は以上に述べた実施形態並びに変形例に限られない。例えば上記実施形態並びに変形例では燃料噴射量の補正は基本の燃料噴射量に所定の補正値を乗じる態様を開示したが勿論、所定の値を加減するように補正する態様としても良い。また例えば、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。また停止条件や再始動条件等の具体的な態様は上記実施形態のものに限定されることはなく、既存のものを含め、種々の態様のものを適用することができる。

その他、各部の具体的構成についても上記実施形態に限られるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形が可能である。

本発明はアイドリングストップを実施する内燃機関における再始動時の燃料噴射量を調整する内燃機関の制御装置として利用することができる。

５…制御装置（電子制御装置）
１００…内燃機関（エンジン）

Claims

運転中に所定の停止条件が成立すると停止制御を実行して内燃機関を自動停止し、自動停止後に所定の再始動条件が成立すると再始動条件を実行して再始動する内燃機関の制御装置であって、
停止制御が実行されてから内燃機関を停止するまでの間に再始動条件が成立した場合、
停止制御が実行されてからのエンジン回転数の変化速度に応じて始動時燃料噴射量を補正するとともに、スタータを作動させて再始動するものであり、
停止制御が実行されてからのエンジン回転数の低下速度が速いほど、燃料噴射量が少なくなるように補正することを特徴とする内燃機関の制御装置。
エンジン停止制御が実行されてからスタータを挿入可能なエンジン回転数まで回転が低下する時間を計測することによりエンジン回転数の低下速度を算出する請求項１記載の内燃機関の制御装置。
運転中に所定の停止条件が成立すると停止制御を実行して内燃機関を自動停止し、自動停止後に所定の再始動条件が成立すると再始動条件を実行して再始動する内燃機関の制御装置であって、
停止制御が実行されてから内燃機関を停止するまでの間に再始動条件が成立した場合、
停止制御が実行されてからのエンジン回転数の変化速度に応じて始動時燃料噴射量を補正するとともに、スタータを作動させて再始動するものであり、
スタータを作動させてからのエンジン回転数の上昇速度が速いほど、燃料噴射量を多く設定することを特徴とする内燃機関の制御装置。