JP2005201197A - 内燃機関の制御装置および内燃機関の制御方法並びに自動車 - Google Patents

Abstract

【課題】 エンジンの運転を停止させる際に発生する振動を抑制する。
【解決手段】 所定の停止条件が成立したとき、エンジンの点火時期をトルク最大点火時期にすると共に吸入空気量を通常にアイドル運転するときより少なくしたアイドル運転を所定時間行った後に（ステップＳ１２０，Ｓ１３０）、エンジンを停止させる（ステップＳ１４０）。この結果、エンジンを停止させるときにシリンダ内の圧力を充分さげることができるので、エンジンを停止させるときに発生する振動を抑制することができる。
【選択図】 図３

Description

本発明は、内燃機関の制御装置および内燃機関の制御方法並びに自動車に関する。

従来、この種の内燃機関の制御装置としては、エンジンを停止させるときに閉じているスロットルバルブを一旦開けてエンジンの回転数を増加させた後に再びスロットルバルブを閉じてエンジンを停止させるものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。この装置では、エンジンの回転数を増加させ、シリンダ内の圧力を下げた後にスロットルバルブを閉じてエンジンを停止させることにより、エンジンを停止させるときにピストンの往復運動でシリンダ内の圧力が変動することに基づいて発生するエンジンの振動を抑制している。

特開２０００−２４０４８３号公報（図４）

しかしながら、上述した内燃機関の制御装置では、エンジンを停止するときにはその回転数を増加させるため、このような制御装置を自動車などに適用したときには運転者に違和感を与える場合がある。例えば、停車したときに自動的にエンジンを停止すると共に運転者が発進しようとしたときに自動的にエンジンを始動するいわゆるアイドルストップを実行する自動車では、エンジン停止時の回転数の一時的な増加は運転者にとっては予期しない動作となるため、この動作に対して運転者は違和感を感じてしまう。エンジン停止時の回転数の一時的な増加に対する違和感は、こうしたアイドルストップだけでなく、運転者の操作に基づいてエンジンの運転を停止するときにも生じる。自動車の乗り心地の向上を図るためには、エンジンを停止させるときにエンジンの振動をできる限り抑制しつつ運転者に違和感を与えないような制御を行なうことが望まれている。

本発明の内燃機関の制御装置および内燃機関の制御方法並びに自動車は、内燃機関の運転を停止させる際に発生する振動を抑制することを目的の一つとする。また、本発明の内燃機関の制御装置および内燃機関の制御方法並びに自動車は、内燃機関の運転を停止させる際に運転者に違和感を与えるのを抑制することを目的の一つとする。

本発明の内燃機関の制御装置および内燃機関の制御方法並び自動車は、上述の目的の少なくとも一部を達成するために以下の手段を採った。

本発明の内燃機関の制御装置は、
内燃機関の制御装置であって、
前記内燃機関の吸入空気量を調節する吸入空気量調節手段と、
前記内燃機関の点火時期を調節する点火時期調節手段と、
所定の停止条件が成立したとき、前記内燃機関を通常にアイドル運転するときより吸入空気量が少なくなると共にトルクが大きくなる点火時期でアイドル運転されるよう前記吸入空気量調節手段と前記点火時期調節手段とを制御する停止前アイドル運転制御をした後に該内燃機関の運転を停止する停止制御手段と、
を備えることを要旨とする。

この本発明の内燃機関の制御装置では、所定の停止条件が成立したとき、内燃機関を通常にアイドル運転するときより吸入空気量が少なくなると共にトルクが大きくなる点火時期でアイドル運転されるよう吸入空気量調節手段と点火時期調節手段とを制御する停止前アイドル運転制御をした後に内燃機関の運転を停止する。この結果、内燃機関の運転を停止させる前にシリンダ内の圧力を下げることができる。従って、内燃機関の運転を停止させる際にピストンの往復運動でシリンダ内の圧力が変動することに基づいて発生する内燃機関の振動を抑制することができる。しかも、停止前に内燃機関をアイドル回転数で運転させるので、内燃機関の回転数を増加させることに比べて内燃機関の運転を停止させる際に運転者に違和感を与えるのを抑制することができる。

こうした本発明の内燃機関の制御装置において、前記停止制御手段は、前記停止前アイドル運転制御として前記内燃機関から出力されるトルクが最大となる点火時期近傍で点火されるよう前記点火時期調節手段を制御する手段であるものとしたり、前記停止前アイドル運転制御として通常にアイドル運転するときより進角側で点火されるよう前記点火時期調節手段を制御する手段であるものとすることもできる。こうすれば、シリンダ内の圧力をより下げることができるので、振動を更に抑制することができる。

また、本発明の内燃機関の制御装置において、前記停止制御手段は、前記停止前アイドル運転制御を所定時間行なった後に前記内燃機関の運転を停止する手段であるものとすることもできる。

さらに、本発明の内燃機関の制御装置において、所定の始動条件が成立したとき、前記停止制御手段により運転が停止された前記内燃機関を始動する始動制御手段を備えるものとすることもできる。こうすれば、停止した内燃機関を自動的に始動することができる。

あるいは、本発明の内燃機関の制御装置において、前記停止制御手段は、操作者により前記内燃機関の停止の指示がなされたときには、前記停止前アイドル運転制御を実行することなく該内燃機関の運転を停止する手段であるものとすることもできる。こうすれば、操作者による内燃機関の停止の際に操作者が意図しない内燃機関のアイドル運転を抑止することができる。

本発明の自動車は、内燃機関と、上述したいずれかの態様の本発明の内燃機関の制御装置、すなわち、基本的には、内燃機関の制御装置であって、前記内燃機関の吸入空気量を調節する吸入空気量調節手段と、前記内燃機関の点火時期を調節する点火時期調節手段と、所定の停止条件が成立したとき、前記内燃機関を通常にアイドル運転するときより吸入空気量が少なくなると共にトルクが大きくなる点火時期でアイドル運転されるよう前記吸入空気量調節手段と前記点火時期調節手段とを制御する停止前アイドル運転制御をした後に該内燃機関の運転を停止する停止制御手段と、を備える内燃機関の制御装置と、を搭載することを要旨とする。

この本発明の自動車では、上述したいずれかの態様の内燃機関の制御装置を搭載するから、本発明の内燃機関の制御装置が奏する効果、例えば、内燃機関の運転を停止させる際に発生する振動を抑制する効果や、内燃機関の運転を停止させる際に運転者に違和感を与えるのを抑制する効果などと同様な効果を奏することができる。

本発明の内燃機関の制御方法は、
所定の停止条件が成立したときに内燃機関の運転を停止する際の制御方法であって、
前記内燃機関を通常にアイドル運転するときより吸入空気量が少なくなると共にトルクが大きくなる点火時期でアイドル運転した後に該内燃機関の運転を停止する
ことを要旨とする。

この本発明の内燃機関の制御方法では、所定の停止条件が成立したときには、内燃機関を通常にアイドル運転するときより吸入空気量が少なくなると共にトルクが大きくなる点火時期でアイドル運転した後に内燃機関の運転を停止する。この結果、内燃機関の運転を停止させる前にシリンダ内の圧力を下げることができる。従って、内燃機関の運転を停止させる際にピストンの往復運動でシリンダ内の圧力が変動することに基づいて発生する内燃機関の振動を抑制することができる。しかも、停止前に内燃機関をアイドル回転数で運転させるので、内燃機関の回転数を増加させることに比べて内燃機関の運転を停止させる際に運転者に違和感を与えるのを抑制することができる。

次に、本発明を実施するための最良の形態を実施例を用いて説明する。

次に、本発明の実施の形態を実施例を用いて説明する。図１は、本発明の一実施例としてのハイブリッド自動車２０の構成の概略を示す構成図であり、図２は、ハイブリッド自動車２０に搭載されるエンジン２２の構成の概略を示す構成図である。実施例のハイブリッド自動車２０は、図示するように、エンジン２２と、エンジン２２をコントロールするエンジン用電子制御ユニット（以下、エンジンＥＣＵという）２４と、エンジン２２からクランクシャフト２６に出力された動力を変速してデファレンシャルギヤ３２を介して駆動輪３４ａ，３４ｂに伝達するオートマチックトランスミッション２８と、このオートマチックトランスミッション２８の変速を制御するオートマチックトランスミッション用電子制御ユニット（以下、ＡＴＥＣＵという）３０と、エンジン２２のクランクシャフト２６と動力のやり取りを行なうモータジェネレータ３６と、このモータジェネレータ３６とインバータ３８を介して電力のやり取りを行なうバッテリ４０と、エンジン２２の始動や停止，モータジェネレータ３６の駆動などを制御するハイブリッド用電子制御ユニット５０とを備える。

エンジン２２は、例えばガソリンまたは軽油などの炭化水素系の燃料により動力を出力可能な内燃機関として構成されており、エアクリーナ１２２により清浄された空気をスロットルバルブ１２４を介して吸入する共に燃料噴射弁１２６からガソリンを噴射して吸入された空気とガソリンとを混合し、この混合気を吸気バルブ１２８を介して燃料室に吸入し、点火プラグ１３０による電気火花によって爆発燃焼させて、そのエネルギにより押し下げられるピストン１３２の往復運動をクランクシャフト２６の回転運動に変換する。エンジン２２からの排気は、一酸化炭素（ＣＯ）や炭化水素（ＨＣ），窒素酸化物（ＮＯｘ）の有害成分を浄化する浄化装置（三元触媒）１３４を介して外気へ排出されるようになっている。

エンジン２２は、エンジン用電子制御ユニット（以下、エンジンＥＣＵという）２４により制御されている。エンジンＥＣＵ２４には、エンジン２２の状態を検出する種々のセンサからの信号が図示しない入力ポートを介して入力されている。例えば、エンジンＥＣＵ２４には、クランクシャフト２６の回転位置を検出するクランクポジションセンサ１４０からのクランクポジションや、エンジン２２の冷却水の温度を検出する水温センサ１４２からの冷却水温、燃焼室へ吸排気を行なう吸気バルブ１２８や排気バルブを開閉するカムシャフトの回転位置を検出するカムポジションセンサ１４４からのカムポジション、スロットルバルブ１２４のポジションを検出するスロットルバルブポジションセンサ１４６からのスロットルポジションＳＰなどが入力ポートを介して入力されている。また、エンジンＥＣＵ２４からは、エンジン２２を駆動するための種々の制御信号が図示しない出力ポートを介して出力されている。例えば、エンジンＥＣＵ２４からは、燃料噴射弁１２６への駆動信号や、スロットルバルブ１２４のポジションを調節するスロットルモータ１３６への駆動信号、イグナイタと一体化されたイグニッションコイル１３８への制御信号、吸気バルブ１２８の開閉タイミングの変更可能な可変バルブタイミング機構１５０への制御信号などが出力ポートを介して出力されている。なお、エンジンＥＣＵ２４は、ハイブリッド用電子制御ユニット５０と通信しており、ハイブリッド用電子制御ユニット５０からの制御信号によりエンジン２２を運転制御すると共に必要に応じてエンジン２２の運転状態に関するデータを出力する。

モータジェネレータ３６は、電動機として駆動すると共に発電機としても駆動する例えば同期電動発電機として構成されており、その回転軸に取り付けられたモータ用プーリ４６は、エンジン２２のクランクシャフト２６にクラッチ４２を介して接続されたエンジン側プーリ４４にベルト４８により接続されている。このため、モータジェネレータ３６は、エンジン２２からクランクシャフト２６に出力された動力を用いて発電してバッテリ４０を充電したり、バッテリ４０からの電力を用いて動力をクランクシャフト２６に出力できる。

ハイブリッド用電子制御ユニット５０は、ＣＰＵを中心とするマイクロプロセッサにより構成されており、図示しないがＣＰＵの他に処理プログラムやデータなどを記憶するＲＯＭや一時的にデータを記憶するＲＡＭや入出力ポート、通信ポートを備えている。ハイブリッド用電子制御ユニット５０には、モータジェネレータ３６に取り付けられた図示しない回転数センサや温度センサからのモータ回転数やモータ温度、インバータ３８内の取り付けられた図示しない電流センサからのモータジェネレータ３６への相電流、バッテリ４０に取り付けられた図示しない温度センサからのバッテリ温度、バッテリ４０の出力端子近傍に取り付けられた図示しない電圧センサや電流センサからの端子間電圧や充放電電流、シフトレバー５２の操作位置を検出するシフトポジションセンサ５３からのシフトポジションＳＰ，アクセルペダル５４の踏み込み量に対応したアクセル開度Ａｃｃを検出するアクセルペダルポジションセンサ５５からのアクセル開度Ａｃｃ，ブレーキペダル５６の踏み込み量を検出するブレーキペダルポジションセンサ５７からのブレーキペダルポジションＢＰ，車速センサ５８からの車速Ｖなどが入力ポートを介して入力されており、ハイブリッド用電子制御ユニット５０からは、エンジン２２のクランクシャフト２６をクランキングするスタータモータ２３への駆動信号やモータジェネレータ３６を駆動制御するためのインバータ３８へのスイッチング制御信号、クラッチ４２への駆動信号などが出力ポートを介して出力されている。また、ハイブリッド用電子制御ユニット５０は、通信ポートを介してエンジンＥＣＵ２４やＡＴＥＣＵ３０と接続されており、必要に応じてエンジンＥＣＵ２４からエンジン２２の状態に関するデータやＡＴＥＣＵ３０からオートマチックトランスミッション２８の状態に関するデータなどを受信すると共にエンジンＥＣＵ２４やＡＴＥＣＵ３０に制御信号を送信する。

こうして構成された実施例のハイブリッド自動車２０では、基本的には、アイドル停車時にアクセルペダル５４が踏み込まれていないアクセルＯＦＦであると共にブレーキペダルが踏み込まれているブレーキＯＮの状態でエンジン回転数Ｎｅが所定回転数以下であるなどの所定の停止条件が成立したときにエンジン２２を自動停止し、ブレーキＯＦＦとされると共にアクセルＯＮされるなどの所定の始動条件が成立したときにモータジェネレータ３６によりエンジン２２が自動始動されるアイドルストップ制御が行なわれる。以下、こうしたアイドルストップ制御におけるエンジン２２の自動停止の際の動作について説明する。

図２は、アクセルペダル５４が踏み込まれていないアクセルＯＦＦであると共にブレーキペダルが踏み込まれているブレーキＯＮの状態でエンジン回転数Ｎｅが所定回転数以下であるなどの所定の停止条件が成立したときにエンジンＥＣＵ２４により実行されるエンジン２２の自動停止処理ルーチンの一例を示すフローチャートである。このルーチンが実行されると、エンジンＥＣＵ２４は、まず、エンジン２２がアイドル運転しているか否かを判定し（ステップＳ１００）、エンジン２２がアイドル運転していないときには、エンジン２２をアイドル運転させる処理（ステップＳ１１０）を実行する。

エンジン２２をアイドル運転させると、続いて、エンジン２２の点火時期を通常のアイドル運転の際の点火時期からエンジン２２から出力されるトルクが最大となる点火時期（トルク最大点火時期）まで進角させると共にエンジン２２がアイドル回転数を維持するよう吸入空気量を調節する（ステップＳ１２０）。具体的には、クランクポジションセンサ１４０からのクランクポジション信号などに基づいてイグニッションコイル１３８への制御信号のタイミングを通常のアイドル運転での点火時期（例えば、エンジン２２の燃費が最も良くなる点火時期）から進角（例えば、５°進角）したトルク最大点火時期に変更すると共にこの点火時期でエンジン２２がアイドル運転するようスロットルバルブ１２０の開度を調節することにより行なう。スロットルバルブ１２０の開度は、点火時期がトルク最大点火時期とされているから、通常のアイドル運転に比して小さくなる。したがって、シリンダに供給される吸入空気量は通常のアイドル運転より少なくなり、シリンダ内の圧力は小さくなる。

こうしたトルク最大点火時期でのアイドル運転の制御を開始すると、この制御を開始してから所定時間経過するのを待って（ステップＳ１３０）、エンジン２２の運転を停止する（ステップＳ１４０）。ここで、所定時間経過するのを待つのは、上述のアイドル運転の制御が安定するのを待つためである。したがって、この所定時間については、エンジン２２の特性などにより定めることができる。こうしたトルク最大点火時期でのアイドル運転の制御を所定時間行なってエンジン２２を停止することにより、シリンダ内の圧力を下げた状態でエンジン停止を行なうことができる。この結果、エンジン２２を停止させるときにピストンの往復運動でシリンダ内の圧力が変動するのを抑制することができ、エンジン２２を停止させるときに発生する振動を抑制することができる。

以上説明した実施例のハイブリッド自動車によれば、所定の停止条件が成立したときには、エンジン２２をトルク最大点火時期でアイドル運転することにより、エンジン２２を停止させるときに発生する振動を抑制することができる。しかも、エンジン２２を停止する前にアイドル回転数より回転数を上げる制御を行なわないから、エンジン２２を停止する前に回転数を上げるものに比べて運転者に違和感を与えるのを抑制することができる。

実施例のハイブリッド自動車２０では、エンジン２２の運転を停止する際には点火時期をトルク最大点火時期としてアイドル運転するものとしたが、エンジン２２から出力されるトルクが通常にアイドル運転するときより大きくなるような点火時期であればトルク最大点火時期より若干ずれた時期としてアイドル運転するものとしてもよい。

実施例のハイブリッド自動車２０では、アイドルストップ制御におけるエンジン２２の停止の際にトルク最大点火時期でのアイドル運転を行なうものとしたが、こうした制御はアイドルストップ制御におけるエンジン２２の停止の際に限られず、運転者によるイグニッションオフの操作によってエンジン２２を停止する際にも実行するものとしてもよい。

実施例のハイブリッド自動車２０では、エンジン２２のクランクシャフト２６にベルト４８を介してモータジェネレータ３６が取り付けられた構成としたが、エンジン２２を自動停止できる構成であれば如何なる構成としてもよい。例えば、エンジンと、エンジンの出力軸に接続されたジェネレータと、ジェネレータからの発電電力を充電するバッテリと、駆動輪に接続された駆動軸に機械的に接続されバッテリからの電力の供給を受けて駆動するモータとを備えるいわゆるシリーズ型のハイブリッド自動車として構成してもよい。また、図４に示すように、エンジン２２と、エンジン２２に接続されたプラネタリギヤ１６０と、プラネタリギヤ１６０に接続された発電可能なモータＭＧ１と、同じくプラネタリギヤ１６０に接続されると共に駆動輪３４ａ，３４ｂに接続された駆動軸に直接動力が出力可能に駆動軸に機械的に接続されたモータＭＧ２とを備えるいわゆる機械分配型のハイブリッド自動車１２０として構成してもよいし、図５に示すように、図４に示された機械分配型のハイブリッド自動車１２０においてモータＭＧ２の動力をリングギヤ軸が接続された車軸（駆動輪３４ａ，３４ｂが接続された車軸）とは異なる車軸（図５における車輪３５ａ，３５ｂに接続された車軸）に接続するものとしたり、図６に示すように、エンジン２２の出力軸に接続されたインナーロータ３３２と駆動輪３４ａ，３４ｂに接続された駆動軸に取り付けられたアウターロータ３３４とを有しインナーロータ３３２とアウターロータ３３４との電磁的な作用により相対的に回転するモータ３３０と、駆動軸に直接動力が出力可能に駆動軸に機械的に接続されたモータＭＧ２と備えるいわゆる電気分配型のハイブリッド自動車３１０として構成してもよい。

以上、本発明を実施するための最良の形態について実施例を用いて説明したが、本発明はこうした実施例に何等限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、種々なる形態で実施し得ることは勿論である。

本発明は、自動車産業などに利用可能である。

発明の一実施例であるハイブリッド自動車２０の構成の概略を示す構成図である。 実施例のエンジン２２の構成の概略を示す構成図である。 実施例のエンジンＥＣＵ２４により実行される自動停止処理ルーチンの一例を示すフローチャートである。 変形例のハイブリッド自動車１２０の構成の概略を示す構成図である。 変形例のハイブリッド自動車２２０の構成の概略を示す構成図である。 変形例のハイブリッド自動車３２０の構成の概略を示す構成図である。

符号の説明

２０ １２０ ２２０ ３２０ ハイブリッド自動車、２２ エンジン、２３ スタータモータ、２４ エンジン用電子制御ユニット（エンジンＥＣＵ）、２６ クランクシャフト、２８ オートマチックトランスミッション、３０ オートマチックトランスミッション用電子制御ユニット（ＡＴＥＣＵ）、３２ デファレンシャルギヤ、３４ａ，３４ｂ 駆動輪、３６ モータジェネレータ、３８ インバータ、４０ バッテリ、４２ クラッチ、４４ エンジン側プーリ、４６ モータ用プーリ、４８ ベルト、５０ ハイブリッド用電子制御ユニット、５２ シフトレバー、５３ シフトポジションセンサ、５４ アクセルペダル、５５ アクセルペダルポジションセンサ、５６ ブレーキペダル、５７ ブレーキペダルポジションセンサ、５８ 車速センサ、６０ 動力分配統合機構、３３０ 対ロータ電動機、３３２ インナーロータ ３３４ アウターロータ、４３０ 変速機 ４４０ モータ ＭＧ１，ＭＧ２ モータ。

Claims (8)

1. 内燃機関の制御装置であって、
   前記内燃機関の吸入空気量を調節する吸入空気量調節手段と、
   前記内燃機関の点火時期を調節する点火時期調節手段と、
   所定の停止条件が成立したとき、前記内燃機関を通常にアイドル運転するときより吸入空気量が少なくなると共にトルクが大きくなる点火時期でアイドル運転されるよう前記吸入空気量調節手段と前記点火時期調節手段とを制御する停止前アイドル運転制御をした後に該内燃機関の運転を停止する停止制御手段と、
   を備える内燃機関の制御装置。
2. 前記停止制御手段は、前記停止前アイドル運転制御として前記内燃機関から出力されるトルクが最大となる点火時期近傍で点火されるよう前記点火時期調節手段を制御する手段である請求項１記載の内燃機関の制御装置。
3. 前記停止制御手段は、前記停止前アイドル運転制御として通常にアイドル運転するときより進角側で点火されるよう前記点火時期調節手段を制御する手段である請求項１記載の内燃機関の制御装置。
4. 前記停止制御手段は、前記停止前アイドル運転制御を所定時間行なった後に前記内燃機関の運転を停止する手段である請求項１ないし３いずれか記載の内燃機関の制御装置。
5. 所定の始動条件が成立したとき、前記停止制御手段により運転が停止された前記内燃機関を始動する始動制御手段を備える請求項１ないし４いずれか記載の内燃機関の制御装置。
6. 前記停止制御手段は、操作者により前記内燃機関の停止の指示がなされたときには、前記停止前アイドル運転制御を実行することなく該内燃機関の運転を停止する手段である請求項１ないし５いずれか記載の内燃機関の制御装置。
7. 内燃機関と、
   該内燃機関を制御する請求項１ないし６いずれか記載の制御装置と、
   を搭載した自動車。
8. 所定の停止条件が成立したときに内燃機関の運転を停止する際の制御方法であって、
   前記内燃機関を通常にアイドル運転するときより吸入空気量が少なくなると共にトルクが大きくなる点火時期でアイドル運転した後に該内燃機関の運転を停止する
   内燃機関の制御方法。

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