JP2006327363A - 車両の制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 内燃機関内に一旦堆積されたデポジットを除去しやすくするような内燃機関の制御構成を提供する。
【解決手段】 内燃機関の燃焼停止中（ステップＳ１００のＹＥＳ判定時）において、内燃機関内のデポジット堆積大のとき（ステップＳ１１０のＹＥＳ判定時）には、デポジット堆積度に応じて設定された空気導入期間（ステップＳ１２０）の間、ＶＶＴ機構により吸気弁および排気弁の両方が開状態となるオーバラップ状態とされる（ステップＳ１３０）。これにより、内燃機関内に空気が導入されて、一旦堆積されたデポジットが乾燥風化されることでデポジット除去効果が高められる。
【選択図】 図２

Description

この発明は、車両の制御装置に関し、より特定的には、内燃機関を備えた車両の制御装置に関する。

ガソリン等の燃料燃焼により車両駆動力を発生する内燃機関（エンジン）では、燃料の燃焼に伴い発生した炭化物や酸化物等が燃焼室内に堆積する、いわゆるデポジット堆積が問題点として発生することが知られている。特に、デポジット堆積の問題は、筒内に直接燃料を噴射する筒内噴射用インジェクタ（直噴インジェクタ）を備えたエンジンで顕著となる傾向がある。

このため、たとえば特許文献１には、筒内噴射用燃料噴射弁（インジェクタ）および吸気通路噴射用燃料噴射弁（インジェクタ）の両方を備えた内燃機関の燃料噴射制御において、均質燃焼運転時には、筒内噴射用インジェクタからの燃料噴射を停止することによってこのインジェクタの先端温度上昇によりデポジット堆積が発生することを防止するように、筒内噴射用インジェクタと吸気通路噴射用インジェクタとを併用して燃料噴射を行なう技術が開示されている。

また、車軸へ動力伝達可能に連結された車両駆動力源として、エンジンの他に電動機をさらに備えたハイブリッド車両について、たとえば特許文献２には、良好な運転性を確保しつつ格段の燃料消費節減を図るために、減速時にはエンジンの燃料燃焼を停止するとともに、電動機によってエンジンをモータリング（空転駆動）して車両停止まではエンストを防止する技術が開示されている。
特開２００２−３６４４０９号公報 特開平１０−３３１６７７号公報

しかしながら、特許文献１は、筒内噴射用インジェクタの先端温度上昇を防止して、当該インジェクタへのデポジット発生を抑制する技術を開示するものの、吸気ポート、吸気バルブ周辺を含めた内燃機関に堆積するデポジットについて、一旦堆積したデポジットを除去するための技術については何ら開示していない。

また、特許文献２には、ハイブリッド自動車の減速時にエンジンをモータリングすることによりエンストを防止する技術が開示されているが、内燃機関内のデポジット除去の問題については何ら言及されていない。

この発明は、このような問題点を解決するためになされたものであって、この発明の目的は、内燃機関内に一旦堆積されたデポジットを除去効果を高めることが可能な内燃機関の制御構成を提供することである。

この発明による車両の制御装置は、車軸へ動力伝達可能に連結された内燃機関を制御する。制御装置は、検出手段と、空気導入手段とを備える。検出手段は、内燃機関内へのデポジット堆積度を検出する。空気導入手段は、検出手段によりデポジット堆積度が所定以上と検出された場合に、内燃機関の燃焼停止時に内燃機関内へ空気を導入する。

上記車両の制御装置によれば、内燃機関内でのデポジット堆積検知時には、燃焼停止時に内燃機関内へ空気を導入することにより、堆積したデポジットが乾燥風化させて、次回のエンジン燃焼開始後にデポジットが剥離されやすくなる状態とすることができる。これにより、一旦内燃機関内に発生したデポジットの除去効果を高めることが可能となる。

好ましくは、本発明の車両の制御装置は、内燃機関の吸気弁および排気弁の開閉を制御するバルブ制御手段をさらに備える。さらに、空気導入手段は、内燃機関の燃焼停止時に、少なくとも一部の気筒において吸気弁および排気弁が開状態（すなわち、オーバーラップ状態）となるようにバルブ制御手段の制御を指示する手段を含む。

上記車両の制御装置によれば、たとえば、内燃機関の吸気弁および排気弁のバルブタイミング（バルブ位相角、開閉タイミング）を制御するバルブ制御手段（可変バルブタイミング（ＶＶＴ）機構）によって、内燃機関の燃焼停止時に少なくとも一部の気筒において吸気弁−燃焼室内−排気弁に至る空気導入経路を形成することができる。これにより、内燃機関の燃焼停止時には、少なくとも一部の気筒において空気を導入して、一旦発生したデポジットを乾燥風化させて次回の燃焼開始時にデポジット剥離しやすくすることができる。

さらに好ましくは、本発明の車両の制御装置は、空気導入手段は、内燃機関の燃焼停止時に吸気弁および排気弁が開状態となる空気導入気筒を選択する気筒選択手段をさらに備える。特に、気筒選択手段は、内燃機関の停止ごとに空気導入気筒を変化させる。

上記車両の制御装置によれば、内燃機関の燃焼停止時に一部気筒のみに空気導入経路が形成される構成においても、各気筒に順次空気を導入してデポジットの剥離・除去を図ることができる。

あるいは好ましくは、本発明の車両の制御装置では、車両は、内燃機関へ動力伝達可能に連結された第１の電動機をさらに備える。さらに、空気導入手段は、内燃機関の燃焼停止時に、第１の電動機によって内燃機関を所定期間空転駆動する手段を含む。

上記車両の制御装置によれば、内燃機関の燃焼停止時に内燃機関を空転駆動（モータリング）することによって、バルブタイミング設定に関係なく燃焼停止中の内燃機関内に空気を導入できる。これにより、一旦燃焼室内に発生したデポジットの除去効果を高めることができる。

さらに好ましくは、本発明の車両の制御装置では、車両は、車軸へ動力伝達可能に配設された、内燃機関とは他の駆動力源をさらに備え、制御装置は、車両全体に要求される全体駆動力について内燃機関および他の駆動力源の間での出力分担を制御する駆動力配分手段をさらに備える。特に、空気導入手段は、全体駆動力が他の駆動力源により出力可能な駆動力以下であり、かつ、検出手段によりデポジット堆積度が所定以上と検出された場合に、内燃機関による出力駆動力を零としてその燃焼を停止させる手段を含む。

上記車両の制御装置によれば、内燃機関と他の駆動力源とを備えたハイブリッド車両において、他の駆動力源のみにより車両全体に要求される全体駆動力での要求駆動力を発生可能な場合には、デポジット堆積が所定以上となったときに、積極的に内燃機関の燃焼を停止させて内燃機関をモータリングさせることができる。この結果、ハイブリッド車両において、内燃機関内に発生したデポジットの除去効果を高めることができる。

特にこのような構成においては、他の駆動力源は、車軸へ動力伝達可能に連結された第２の電動機を含み、第２の電動機の出力トルクは、全体駆動力に対応する第１のトルクと、第１の電動機によって内燃機関を空転駆動することにより車軸に伝達されるトルクを相殺するための第２のトルクとの和に従って設定される。

上記車両の制御装置によれば、他の駆動力源として設けられた第２の電動機によって、デポジット除去のために内燃機関をモータリングする際に車軸に伝達されるトルク変動を相殺することができる。これにより、デポジット除去制御により車両駆動力に外乱が発生することを防止できる。

あるいは好ましくは、本発明の車両の制御装置では、車両は、内燃機関の排気が通過するように配設された触媒をさらに備え、制御装置は、温度検知手段と、空転駆動中止手段とをさらに備える。温度検知手段は、触媒の温度を検知する。空転駆動中止手段は、空気導入手段による内燃機関の空転駆動中に、温度検知手段により触媒の温度が所定の基準値以下に低下したことが検出されるのに応答して、空気導入手段による内燃機関の空転駆動を中止する。

上記車両の制御装置によれば、内燃機関のデポジット除去のためのモータリングにより触媒温度が低下し過ぎて排気性状が悪化してしまうことを防止できる。

また好ましくは、本発明の車両の制御装置では、車両は、内燃機関の排気が通過するように配設された触媒をさらに備え、制御装置は、温度検知手段と、空転駆動禁止手段とをさらに備える。温度検知手段は、触媒の温度を検知する。空転駆動禁止手段は、温度検知手段により触媒の温度が所定の基準値以下であると検知された場合には、検出手段によりデポジット堆積度が所定以上と検出されていても空気導入手段による内燃機関の空転駆動の実行を禁止する。

上記車両の制御装置によれば、触媒温度の低下時に、内燃機関のデポジット除去のためのモータリングの実施により触媒温度がさらに低下して排気性状が悪化することを防止できる。

さらに好ましくは、本発明の車両の制御装置では、所定期間は、検出手段により検出されるデポジット堆積度に応じて可変設定される。

上記車両の制御装置によれば、内燃機関を燃焼停止して電動機によりモータリングする所定期間（モータリング期間）を、デポジットの堆積量に応じて可変設定できる。これにより、モータリング期間の長さを適切に設定して、バッテリ電力が無用に消費されるのを防止して燃費改善を図ることができる。

また好ましくは、本発明の車両の制御装置では、内燃機関は、燃焼室内へ直接燃料噴射するための第１の燃料噴射手段を含む。

上記車両の制御装置によれば、デポジット堆積が特に懸念される筒内噴射用インジェクタ（直噴インジェクタ）を備えた内燃機関において、デポジットを除去効果を高めることができる。

さらに好ましくは、内燃機関は、吸気通路へ燃料噴射するための第２の燃料噴射手段をさらに含む。

上記車両の制御装置によれば、筒内噴射用インジェクタおよび吸気通路噴射用インジェクタの両方を含む内燃機関において、内燃機関へのデポジット堆積を抑制できる。この結果、デポジット堆積の観点から、均質燃焼運転時に筒内噴射用インジェクタの噴射期間を強制的に設定する必要性が低下するので、より運転性能を確保した燃料噴射分担とすることが可能となる。

あるいは好ましくは、本発明の車両の制御装置は、内燃機関内の空燃比を目標値に維持するように空燃比の検出値に基づいて燃料噴射量を制御する空燃比制御手段をさらに備える。さらに、検出手段は、空燃比制御手段による燃料噴射量の補償量に基づいてデポジット堆積度を検出する。

上記車両の制御装置によれば、空燃比制御手段による燃料噴射補償量（空燃比制御学習値）に基づいてデポジット堆積度を検出できる。したがって、新たなセンサ等を設けることなく、効率的かつ正確に内燃機関内でのデポジット堆積度を評価することが可能となる。

この発明による車両の制御装置によれば、内燃機関内に一旦堆積されたデポジットの除去効果を高めるような内燃機関の制御を行なうことができる。

以下において、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。なお、以下では図中の同一または相当部分には同一符号を付してその説明は原則的に繰返さないものとする。

［実施の形態１］
図１は、本発明の実施の形態１に係る車両の制御装置であるエンジンＥＣＵ（Electronic Control Unit）によって制御されるエンジンシステムについて説明する。図１には、エンジンの１つの気筒（シリンダ）を代表的に示した図を示すが、本発明の実施の形態が適用される内燃機関（エンジン）が備える気筒の数およびその配置は限定されるものではない。

図１を参照して、エンジン５は、シリンダブロック１２とシリンダブロック１２の上部に連結されるシリンダヘッド１４とを備えるシリンダ１０と、シリンダ１０内を往復動するピストン２０とを有して構成される。このピストン２０は、エンジン５の出力軸であるクランクシャフト２２にコンロッド２４およびクランクアーム２６を連結され、そのコンロッド２４によりピストン２０の往復運動がクランクシャフト２２の回転に置換えられるようになっている。そして、シリンダ１０内においては、シリンダブロック１２およびシリンダヘッド１４の内壁とピストンの頂面とによって混合気を燃焼するための燃焼室３０が区画形成されている。

シリンダヘッド１４には、この燃焼室３０に突出する態様で混合気に点火を行なう点火プラグ４０、燃焼室３０に燃料を噴射供給する筒内噴射用インジェクタ５０が配設されている。さらに、吸気通路６０と燃焼室３０との連通部分である吸気ポートまたは／および吸気通路６０に燃料供給するための吸気通路噴射用インジェクタ１００が吸気通路６０に取付けられている。

なお、本発明が適用される車両の内燃機関においては、筒内噴射用インジェクタ５０および吸気通路噴射用インジェクタ１００の少なくとも一方が配置されていればよく、両インジェクタが配置されていることが必ずしも必要ではない。ただし、以下の説明から明らかになるように、本発明は、筒内噴射用インジェクタが配置された内燃機関を備えた車両への適用に好適である。また、筒内噴射機能と吸気通路噴射機能とを併有するような１個のインジェクタを有する内燃機関に対しても本発明を適用することが可能である。

さらに燃焼室３０には、吸気通路６０および排気通路７０がそれぞれ吸気弁８０および排気弁９０を介して連通されている。

吸気通路６０は、各気筒に共通のサージタンク（図示せず）に接続されている。このサージタンクは、吸気ダクト１５０を介してエアクリーナ１６０に接続される。吸気ダクト１５０内には、吸入空気量を測定するエアフローメータ１５２が配置されるとともに、電動モータ１５４によって駆動されるスロットルバルブ１５６が配置されている。このスロットルバルブ１５６は、アクセルペダルとは独立してエンジンＥＣＵ３００の出力信号に基づいてその開度が制御される。

排気通路７０は、各気筒に共通のエキゾーストマニホールド１８０に連結され、このエキゾーストマニホールド１８０は三元触媒コンバータ１４０に連結されている。三元触媒コンバータ１４０上流のエキゾーストマニホールド１８０には、排気ガス中の酸素濃度に比例した出力電圧を発生する空燃比センサ１８５が取付けられ、この空燃比センサ１８５の出力電圧は、エンジンＥＣＵ３００へ入力される。

さらに、エンジン５には、アクセルセンサ２１０、クランクセンサ２２０、回転数センサ２３０および水温センサ２４０等の各種センサが設けられている。

アクセルセンサ２１０は、図示しないアクセルペダルの近傍に設けられ、その開度（踏込み量）を検出するセンサである。アクセルセンサ２１０での検出値はエンジンＥＣＵ３００で適宜にＡ／Ｄ変換された後、エンジンＥＣＵ３００内に設けられているマイクロコンピュータに取込まれる。

クランクセンサ２２０は、エンジン５のクランクシャフト２２に装着されたロータと、その近傍に配設されてロータの外周に設けられ突起の通過を検出する電磁ピックアップとを備えて構成される。クランクセンサ２２０は、クランクシャフト２２の回転位相（クランク角）を示すパルス信号を生成する。回転数センサ２３０は、エンジン回転数を示すパルス信号を生成する。クランクセンサ２２０および回転数センサ２３０からのパルス信号は、エンジンＥＣＵ３００内のマイクロコンピュータに取込まれる。

水温センサ２４０は、エンジン５の機関冷却水通路に設けられ、機関冷却水温（エンジン水温）に比例した出力電圧を出力する。水温センサ２４０の出力電圧は、エンジンＥＣＵ３００で適宜にＡ／Ｄ変換された後、エンジンＥＣＵ３００内に設けられているマイクロコンピュータに取込まれる。

エンジンＥＣＵ３００は、マイクロコンピュータによって所定プログラムを実行することにより、図１に例示されたセンサを始めとするセンサ群からの信号に基づいてエンジンシステムの全体動作を制御するための各種制御信号を生成する。

エンジン５に対しては、始動装置（スタータ）２５０が設けられる。一般的に、始動装置２５０は、エンジンＥＣＵ３００からの動作指令に応答して通電される電動機によって構成される。エンジンＥＣＵ３００から動作指令が発せられたときには、始動装置２５０によってエンジン５のフライホイール（図示せず）が回転されて、エンジン５が始動される。始動装置２５０への動作指令は、運転者のキー操作等によるエンジン始動指令に応答して発せられる。

さらに、吸気弁８０および排気弁９０の開閉タイミングを制御するバルブタイミング制御部（ＶＶＴ制御部）３１０が設けられる。代表的には、ＶＶＴ制御部３１０が油圧あるいは電動機出力によって、エンジン５のカムシャフト（図示せず）の位相を変化させることにより、バルブタイミングが可変設定される。ＶＶＴ制御部３１０によるカムシャフトの位相変化量は、エンジンＥＣＵ３００からの制御信号により設定される。ＶＶＴ制御部３１０は、本発明での「バルブ制御手段」に対応する。

エンジンＥＣＵ３００は、さらに、燃焼室３０内の空燃比を制御する空燃比制御部３２０をさらに含む。空燃比制御部３２０は、空燃比センサ１８５によって検出された空燃比検出値と空燃比設定値との比較に基づいて燃料噴射量を制御する。なお、空燃比設定値は、均質燃焼運転時には、理論空燃比近傍（たとえばＡ／Ｆ＝１４．５）程度に設定され、成層燃焼運転時には理論空燃比よりも高い値に設定される。

空燃比制御部３２０は、エンジンの運転状況に定められた燃料噴射量に対して、空燃比設定値に対する燃料不足分あるいは燃料過剰分に対応する燃料噴射補償量ΔＦａｆを設定する。このフィードバック制御により、空燃比実績が空燃比設定値と一致するように、燃料噴射補償量ΔＦａｆが逐次学習制御されていく。以下では、燃料噴射補償量ΔＦａｆを空燃比制御学習値とも称する。エンジンＥＣＵ３００による燃料噴射量設定値は、理論的に求められた燃料噴射量と、この空燃比制御学習値ΔＦａｆとの和で与えられる。空燃比制御部３２０は、本発明での「空燃比制御手段」に対応する。

エンジン５での燃料燃焼に伴い、各インジェクタ５０，１００、燃焼室３０の内部、吸気弁８０等にデポジット堆積が発生する。特に、筒内噴射用インジェクタ５０では、その先端温度が上昇しやすいため先端部分にデポジットが堆積し易くなる。このようなインジェクタへのデポジット堆積が増加すると、実際の燃料噴射量が不足するため空燃比制御学習値ΔＦａｆが増加する傾向となる。

図２は、本発明の実施の形態１によるデポジット除去制御を説明するフローチャートである。図２に示すフローチャートは、エンジンＥＣＵ３００による所定プログラムに従った演算処理の実行によって実現することができる。

図２を参照して、エンジンＥＣＵ３００は、エンジン燃焼停止中（ステップＳ１００のＹＥＳ判定時）に、以下のステップＳ１１０〜Ｓ１５０の実行によりエンジン内のデポジット除去制御を行なう。一方、エンジン燃焼中（Ｓ１００のＮＯ判定時）には、実施の形態１によるデポジット除去制御は行なわれない。

エンジンＥＣＵ３００は、ステップＳ１１０では、エンジン５でのデポジット堆積度が所定以上に大きいかどうかを判定する。たとえば、その時点での空燃比制御学習値ΔＦａｆが所定の判定値Ｆｊを超えている場合には、インジェクタへのデポジット堆積大であることが推定されるため、エンジン５でのデポジット堆積度を所定以上と判定する。一方、空燃比制御学習値ΔＦａｆが判定値Ｆｊ以下である場合には、デポジットは堆積大との検出がなされず、以降のステップによるデポジット除去制御は行なわれない。

デポジット堆積大の検出時（ステップＳ１１０のＹＥＳ判定時）には、エンジンＥＣＵ３００は、ステップＳ１２０により、デポジット堆積度に応じて、デポジット除去のための空気導入期間を設定する。すなわち、空気導入期間は、その時点での空燃比制御学習値ΔＦａｆに応じて設定できる。

たとえば、図３に実線で示すように、空気導入期間は、デポジット堆積度を示す空燃比制御学習値ΔＦａｆの増加に応じて、判定値Ｆｊを超える領域で連続的に設定される。また、図３に点線で示すように、空燃比制御学習値ΔＦａｆの増加に応じて空気導入期間を段階的に設定してもよい。

再び図２を参照して、エンジンＥＣＵ３００は、ステップＳ１３０では、空気導入期間中には、吸気弁８０および排気弁９０の両方が開弁するオーバーラップ期間が確保されるように（好ましくはオーバーラップ期間が設定可能な最大値となるように）バルブタイミングを設定する。すなわち、エンジンＥＣＵ３００は、ＶＶＴ制御部３１０に対して、上記バルブタイミングを設定させるための制御指令を発生する。ＶＶＴ制御部３１０では、エンジン停止中であっても、電動ポンプによる油圧の発生等によりカムシャフトの位相を変化させる動力を確保する機構が設けられる。または、機関駆動式ポンプによってカムシャフトの位相変化のための油圧を発生している場合には、エンジン停止時にカムシャフトを所望の位相で固定（ロック）する機構を設けることにより、上記のような空気導入を確保するバルブタイミングを設定することができる。

ステップＳ１３０により、このときのクランク角度に応じて、一部の気筒において吸気弁８０および排気弁９０の両方が開弁状態となる。これにより、開弁された吸気弁８０および排気弁９０を経て、吸気通路６０−燃焼室３０−排気通路７０の空気導入経路が形成されて、燃焼室３０内すなわちエンジン５の内部に空気が導入される。これにより、一旦エンジン内に堆積したデポジット、すなわち筒内燃料噴射用インジェクタ５０に堆積したインジェクタのみならず、吸気通路噴射用インジェクタ１００、吸気弁８０、燃焼室３０内部等に堆積したデポジットについても、導入空気により乾燥風化される。これにより、次回のエンジン燃焼開始後に、一旦堆積したデポジットが剥離されやすくなる状態とすることができる。

ステップＳ１３０によるバルブオーバーラップ状態の設定は、ステップＳ１４０により、ステップＳ１２０で設定された空気導入期間の経過が検知されるまでの間（ステップＳ１４０のＮＯ判定中）、継続的に実行される。

空気導入期間の経過後（ステップＳ１４０のＹＥＳ判定時）には、エンジンＥＣＵ３００は、ステップＳ１５０により、ステップＳ１３０によるバルブオーバーラップ状態を解除する。これに応じて、カムシャフトの位相を固定するためにベーン（図示せず）等に設けられたロックピン（図示せず）等により、エンジン停止時における通常のバルブ初期状態（一般的には、オーバーラップが発生しないバルブタイミング最遅角状態）が設定される。

このようなデポジット除去制御により、エンジン内でのデポジット堆積検知時には、エンジン燃焼停止中に燃焼室内への空気導入経路を形成することにより、堆積したデポジットを乾燥風化されて、次回のエンジン燃焼開始後にデポジットが剥離・除去されやすくなる状態とすることができる。

なお、ステップＳ１００で判定される「エンジン燃焼停止中」には、運転車指示によるエンジン停止中の他に、所定条件成立時にエンジンを自動停止するエコノミランニングシステムの搭載車両におけるエンジンの一時的な自動停止、および、エンジンおよび他の車両駆動力源（代表的には電動機）を搭載したハイブリッド車両の走行中におけるエンジン停止期間も含まれる。

上記のように、吸気弁８０および排気弁９０の両方を開弁状態として燃焼室に空気を導入できる気筒は、エンジン燃焼停止状態でのクランク角度に応じて決まる。したがって、エンジン燃焼停止時にクランク停止角度を制御する機構を設ければ、クランク停止角度設定値を順次変更することにより、各気筒に順次空気を導入してデポジットの剥離・除去を図ることができる。

すなわち、図１１に示すように、ステップＳ１１０によりデポジット堆積度が所定以上と判定されたとき（ステップＳ１１０のＹＥＳ判定時）には、ステップＳ１１０♯を実行して、クランク停止角度の設定を順次切換えること等によって、バルブオーバーラップ状態となる気筒（すなわち、空気導入対象となる気筒）をエンジン停止ごとに変更することも可能である。このような制御は、エンジン燃焼停止頻度が高いエコノミランニングシステム搭載車両やハイブリッド車両に好適である。

図２に示したフローチャートと本発明の構成との対応関係について説明すると、ステップＳ１１０が本発明の「検出手段」に対応し、ステップＳ１３０が本発明の「空気導入手段」に対応する。また、図１１のステップＳ１１０♯は、本発明の「気筒選択手段」に対応する。

なお、図４に示すように、スロットルバルブ１７０よりも下流側（吸気通路６０側）に空気を圧送するエアーポンプ１７５をさらに配置する構成としてもよい。エアーポンプ１７５は、図２に示したステップＳ１３０でのバルブオーバーラップ状態設定期間中に、エンジンＥＣＵ３００による動作指示によって作動される。

エアーポンプ１７５により圧送された空気が上記空気導入経路を流れることにより、エンジン５内に導入される空気量を増加させて、デポジット除去効果をさらに高めることができる。すなわち、エアーポンプ１７５の作動期間は、エンジンＥＣＵ３００により、ステップＳ１２０（図２）で設定された空気導入期間に対応させて制御される。

なお、吸気弁８０および排気弁９０の開閉をカムシャフトによらず直接電子制御する構成のエンジンでは、ステップＳ１３０において、各気筒の吸気弁８０および排気弁９０に対して共に開弁指令を発することにより、デポジット除去のための空気導入期間を各気筒で一斉に設けることが可能である。

また、図１のように筒内噴射用インジェクタ５０および吸気通路噴射用インジェクタ１００の両方を有するエンジンでは、本発明の適用によってデポジット除去効果が高められることにより、特許文献１のようにデポジット堆積防止の観点から筒内噴射用インジェクタ５０の噴射期間を強制的に設定する必要性が薄れる。したがって、両インジェクタ間の燃料噴射分担を、より純粋にエンジン条件に対応した制御とすることが可能となる。この結果、運転性能の向上を図ることが可能となる。

［実施の形態２］
実施の形態２では、ハイブリッド車両におけるエンジン燃焼停止中におけるデポジット除去制御について説明する。

まず、図５を用いて、本発明の実施の形態２に係る車両の制御装置によって制御されるハイブリッド車両の概略構成を説明する。

図５を参照して、ハイブリッド車両５００は、エンジン５の他に、バッテリ５１０、電力変換部（ＰＣＵ：Power Control Unit）５２０、電動機および発電機のいずれとしても動作可能なモータジェネレータ５３０，５６０、動力分割機構５５０、減速機５７０、駆動輪５８０ａ，５８０ｂおよび、ハイブリッド車両５００の全体動作を制御するハイブリッドＥＣＵ５９０を備える。

なお、図５には、前輪のみが駆動輪であるハイブリッド車両を示したが、さらに後輪駆動用の電動機を設けて、４ＷＤハイブリッド車両を構成することも可能である。

バッテリ５１０は、充電可能な二次電池（たとえばニッケル水素またはリチウムイオン等の二次電池）から構成される。電力変換部５２０は、バッテリ５１０から供給された直流電圧を、モータジェネレータ５３０（ＭＧ２）駆動用の交流電圧に変換するインバータ（図示せず）を含む。このインバータは、双方向の電力変換が可能なように構成され、ＭＧ２の回生制動動作による発電電力（交流電圧）およびモータジェネレータ５６０（ＭＧ１）による発電電力（交流電圧）を、バッテリ５１０充電用の直流電圧に変換する機能を併せ持つものとする。

さらに、電力変換部５２０は、直流電圧のレベル変換を行なう昇降圧コンバータ（図示せず）をさらに含んでもよい。このような昇降圧コンバータを配置することにより、バッテリ５１０の供給電圧よりも高電圧を振幅とする交流電圧によってＭＧ２を駆動することができるので、モータ駆動効率を向上することができる。

エンジン５としては、たとえば、図１に示したエンジンシステムが適用される。動力分割機構５５０は、エンジンによって生じた駆動力を、減速機５７０を介して駆動輪５８０ａ，５８０ｂへ伝達する経路と、ＭＧ１へ伝達する経路とに分割可能である。ＭＧ１は、動力分割機構５５０を介して伝達されたエンジン５からの駆動力によって回転されて発電する。ＭＧ１による発電電力は、電力変換部５２０によって、バッテリ５１０の充電電力、あるいはＭＧ２の駆動電力として用いられる。

また、動力分割機構５５０を介して、ＭＧ１の出力によりエンジン５を回転駆動可能である。代表的には、エンジン５の始動時には、ＭＧ１出力によってエンジン５のクランクシャフト２２へ回転力が与えられる。すなわち、図１に示した始動装置２５０は、ハイブリッド車両５００ではＭＧ１により構成される。

ＭＧ２は、電力変換部５２０から供給された交流電圧によって回転駆動されて、その駆動力は、減速機５７０を介して駆動輪５８０ａ，５８０ｂへ伝達されて、車両駆動力となる。すなわち、ＭＧ２は、本発明における、エンジン（内燃機関）とは「他の駆動力源」に対応する。また、ＭＧ２が駆動輪５８０ａ，５８０ｂの減速に伴って回転される回生制動動作時には、ＭＧ２は発電機として作用する。

ハイブリッド車両の運転開始時には、ハイブリッドシステムが起動されて、車輪駆動用電源であるバッテリ５１０がＭＧ２に接続されて、ＭＧ２による走行が可能となる。一方、ハイブリッド車両の運転停止時には、ハイブリッドシステムが停止されて、バッテリ５１０がＭＧ２から切り離される。

ハイブリッド車両５００では、発進時ならびに低速走行時あるいは緩やかな坂を下るときとの軽負荷時には、エンジン効率の領域を避けるために、エンジン５の駆動力を用いることなく、ＭＧ２による駆動力で走行する。したがって、この場合には、暖機運転やバッテリ充電のための運転が必要な場合を除いてエンジン５の運転が停止される。なお、暖機運転あるいはバッテリ充電用運転が必要な場合には、エンジン５はアイドル運転される。

一方、通常走行時には、エンジン５が始動され、エンジン５から出力された駆動力は、動力分割機構５５０によって駆動輪５８０ａ，５８０ｂの駆動力と、ＭＧ１での発電用駆動力とに分割される。ＭＧ１による発電電力は、電動機５３０の駆動に用いられる。したがって、通常走行時には、エンジン５による駆動力をＭＧ２による駆動力でアシストして、駆動輪５８０ａ，５８０ｂが駆動される。

本発明の実施の形態２に係る車両の制御装置に対応するハイブリッドＥＣＵ５９０は、動力分割機構５５０による動力分割比率を、全体の比率が最大となるように制御する。さらに、全開加速時には、バッテリ５１０から供給される電力がＭＧ２の駆動にさらに用いられて、駆動輪５８０ａ，５８０ｂの駆動力がさらに増加する。

減速および制動時には、ＭＧ２は、駆動輪５８０ａ，５８０ｂによって回転駆動されて発電する。ＭＧ２の回生発電によって回収された電力は、電力変換部５２０によって直流電圧に変換されてバッテリ５１０の充電に用いられる。さらに、車両停止時には、エンジン５は自動的に停止される。

このように、ハイブリッド車両５００は、エンジン５によって発生された駆動力と電気エネルギを源としてＭＧ２によって発生された駆動力との組合せによって、すなわち車両状況に応じてエンジン５およびＭＧ１，ＭＧ２の動作を制御することにより燃費を向上させた車両運転を行なう。すなわち、ハイブリッドＥＣＵ５９０は、ＭＧ２およびエンジン５が発生する駆動力の配分を運転状況に応じて制御する。ハイブリッドＥＣＵ５９０による上記駆動力配分機能部分は、本発明での「駆動力配分手段」に対応する。また、図５に示したＭＧ１は本発明での「第１の電動機」に対応し、ＭＧ２は本発明での「第２の電動機」に対応する。

図６は、本発明の実施の形態２によるデポジット除去制御の第１の例を説明するフローチャートである。以下に示す実施の形態２によるデポジット除去制御の各例についても、ハイブリッドＥＣＵ５９０による所定プログラムに従った演算処理の実行によって実現することができる。

図６を参照して、ハイブリッドＥＣＵ５９０は、ステップＳ１００♯では、エンジン燃焼停止中であるかどうかを検出する。たとえば、エンジン５およびＭＧ２の間の駆動力配分に従って、エンジン出力＝０であるかどうかにより、エンジン燃焼停止中を検出できる。

ハイブリッドＥＣＵ５９０は、エンジン燃焼停止中（ステップＳ１００♯のＹＥＳ判定時）には、さらに実施の形態１（図２）と同様のステップＳ１１０により、エンジン内のデポジット堆積が大であるかどうかを判定する。

ステップＳ１００♯およびＳ１００のうちのいずれか一方がＮＯ判定である場合には、以下のステップ群は実行されずデポジット除去制御は実行されない。

これに対して、ステップＳ１１０がＹＥＳ判定である場合には、ステップＳ２３０により、デポジット堆積度に応じてモータリング期間を設定する。デポジット堆積度に応じたモータリング期間の設定は、実施の形態１（図２）での空気導入期間と同様に設定される。たとえば、図３において、縦軸をモータリング期間とすることにより、ステップＳ２３０での処理を実行可能である。

さらに、ハイブリッドＥＣＵ５９０は、ステップＳ２４０では、エンジン５の燃焼を停止させた状態で、ＭＧ１の出力によりエンジン５を空転駆動（モータリング）する。モータリング期間では、エンジン５における吸気弁８０，排気弁９０の動作は、通常のエンジン運転時と同様に設定される。

モータリングにより、エンジン５内に空気導入経路が形成されて、一旦エンジン内に堆積したデポジットが導入空気により乾燥風化される。これにより、次回のエンジン燃焼開始後に、一旦堆積したデポジットが剥離されやすくなる状態とすることができる。

ステップＳ２４０によるモータリングは、ステップＳ２５０により、ステップＳ２３０で設定されたモータリング期間の経過が検知されるまでの間（ステップＳ２５０のＮＯ判定中）継続的に実行される。

モータリング期間の経過後（ステップＳ２５０のＹＥＳ判定時）には、ハイブリッドＥＣＵ５９０は、ステップＳ２５５により、ＭＧ１によるモータリングを解除する。これにより、エンジン５は通常の停止状態とされる。

このようなデポジット除去制御により、ハイブリッド車両では、エンジン５を回転駆動可能に連結されたＭＧ１によって、エンジンの燃焼停止中にエンジンを空転駆動（モータリング）されることにより、燃焼室内へ空気を導入して一旦堆積されたデポジットを乾燥風化させて、次回のエンジン燃焼開始後にデポジットが剥離・除去されやすくなる状態とすることができる。

あるいは、ハイブリッド車両では、デポジット堆積検知時にはエンジンの燃焼停止状態を積極的に作り出して、デポジット除去制御を行なうことも可能である。

図７は、本発明の実施の形態２によるデポジット除去制御の第２の例を説明するフローチャートである。

図７を参照して、ハイブリッドＥＣＵ５９０は、ステップＳ２００により、現在のアクセル開度、車速より車両全体での要求出力Ｐ１を算出する。

さらに、ハイブリッドＥＣＵ５９０は、ステップＳ２１０により、ステップＳ２００で算出された全体要求出力Ｐ１がＭＧ２のみによって出力可能な車両駆動力に対応するモータ限界出力Ｐｍ以下であるかどうかを判定する。

車両全体の要求出力Ｐ１がモータ限界出力Ｐｍを超える場合には、以降のステップは実行されず、実施の形態２の第２の例に従うデポジット除去制御は実行されない。

一方、全体要求出力Ｐ１がモータ限界出力Ｐｍ以下である場合（ステップＳ２１０のＹＥＳ判定時）には、実施の形態１（図２）と同様のステップＳ１１０によりデポジット堆積が大であるかどうかが判定される。

デポジット堆積が大である場合、すなわちステップＳ１１０のＹＥＳ判定時には、図６と同様のステップＳ２３０が実行されて、デポジット堆積度に応じてモータリング期間が設定される。

さらに、ハイブリッドＥＣＵ５９０は、ステップＳ２４０♯では、駆動力配分修正によりエンジン出力＝０としてエンジンの燃焼を停止するとともに、ステップＳ２４０と同様のＭＧ１によるエンジン５のモータリングを実行する。すなわち、ＭＧ２により車両全体での要求出力Ｐ１に対応した出力が発生される。

ステップＳ２４０♯によるモータリングは、ステップＳ２５０により、ステップＳ２３０で設定されたモータリング期間の経過が検知されるまでの間（ステップＳ２５０のＮＯ判定中）継続的に実行される。

モータリング期間の経過後（ステップＳ２５０のＹＥＳ判定時）には、ハイブリッドＥＣＵ５９０は、ステップＳ２６０により、ＭＧ１によるモータリングを解除するとともに、エンジン５およびＭＧ２の間の駆動力配分をステップＳ２４０による修正状態から通常状態に戻す。これにより、エンジン５の強制的な燃焼停止は解除され、通常の運転が再開される。

このようなデポジット除去制御により、ハイブリッド車両では、ＭＧ２出力のみで走行可能な場合には、デポジット堆積検知時に駆動力配分修正によってエンジンのモータリングを積極的に行なうことにより、一旦堆積されたデポジットを乾燥風化させて剥離・除去されやすくなる状態とすることができる。

なお、エンジン５のモータリングに伴い触媒温度が低下するが、触媒温度が低下し過ぎると排気性状の悪化を招く危険性がある。このため、エンジンのモータリングを積極的に行なうことによるデポジット除去制御の実行時には、触媒温度の監視を並行して行なうことが好ましい。

図８は、本発明の実施の形態２によるデポジット除去制御の第３の例を説明するフローチャートである。

図８を図７と比較して、実施の形態２による第３の例のデポジット除去制御では、ハイブリッドＥＣＵ５９０は、ステップＳ２４０によるモータリング実施時に、触媒温度をチェックするステップＳ２４２およびＳ２４５をさらに実行する。図８のフローチャート中のその他の部分の制御構造については図７と同様であるので詳細な説明は繰返さない。

ハイブリッドＥＣＵ５９０は、ステップＳ２４２では、ステップＳ２４０によるモータリング実行時における触媒温度をチェックする。

触媒温度については、三元触媒コンバータ１４０に温度センサを設けてそのセンサ出力値をチェックしてもよいし、三元触媒コンバータ１４０を通過する空気量（吸入空気量）および温度に応じて、触媒温度の推定値を算出してこの推定値をチェックしてもよい。

ステップＳ２４５では、ハイブリッドＥＣＵは、ステップＳ２４２によりチェックされた触媒温度が所定の基準温度Ｔｊを下回っていることがないかどうかを判定する。基準温度Ｔｊは、三元触媒コンバータ１４０の特性および要求される排気性状レベルに対応して適宜設定される。

ハイブリッドＥＣＵ５９０は、触媒温度が基準値Ｔｊを下回っている場合（ステップＳ２４５のＹＥＳ判定時）には、モータリングによる触媒温度低下により排気性状が悪化することを防止するために、モータリング期間未経過であっても、ステップＳ２６０を実行してモータリング制御を中止する。

一方、触媒温度が基準値Ｔｊ以上である場合（ステップＳ２４５のＮＯ判定時）には、
図７に示したデポジット除去制御と同様に、ステップＳ２３０で設定されたモータリング期間が経過するまでの間、エンジン５のモータリングによるデポジット除去動作が行なわれる。

このようなデポジット除去制御により、図７に示したフローチャートに従うデポジット除去制御の効果に加えて、モータリングにより触媒温度が低下し過ぎて排気性状が悪化してしまうことを防止できる。

あるいは、図９に示す変形例のように、モータリング期間設定要否についての判定条件に触媒温度を加える構成としても良い。

図９を参照して、ステップＳ１１０によりデポジット堆積大と判定された場合には、ステップＳ２４２およびＳ２４５と同様のステップＳ１１２およびＳ１１５を実行することにより、触媒温度が所定の基準温度Ｔｊを下回っている場合には、モータリング期間の設定を禁止できる。これにより、モータリングの実施により触媒温度がさらに低下して排気性状が悪化することを防止できる。なお、ステップＳ１１５およびＳ２４５の間では基準温度を異なる値に設定することも可能である。

図１０は、本発明の実施の形態２によるデポジット除去制御の第４の例を説明するフローチャートである。

図１０を図７と比較して、実施の形態２による第４の例のデポジット除去制御では、ハイブリッドＥＣＵ５９０は、ステップＳ２４０♯によるモータリング実施時に、ステップＳ２４６をさらに実行する。図１０のフローチャート中のその他の部分の制御構造については図７と同様であるので詳細な説明は繰返さない。

ステップＳ２４６では、ハイブリッドＥＣＵ５９０は、ＭＧ１によるモータリングによって車軸に発生するトルク変動を補償するように、ＭＧ２の出力トルク設定を行なう。具体的には、全体要求出力Ｐ１に対応する出力トルクをＴ１とし、ＭＧ１によるモータリングにより車軸に発生されるトルク変動Ｔｍを相殺するための出力トルクをＴ２（すなわち、Ｔ２＋Ｔｍ＝０）とすると、ＭＧ２のトルク設定値Ｔｃｏｍは、Ｔｃｏｍ＝Ｔ１＋Ｔ２とされる。

このような制御構成とすることにより、デポジット除去のためのモータリング実行時に、車両駆動力に変動が発生することを抑制できる。なお、図８，９および図１０に示したフローチャートを組合せて、図８，９に示したステップＳ２４２，Ｓ２４５および／または図９に示したステップＳ１１２，Ｓ１１５を、ステップＳ２４６の実行後および／またはステップＳ１１０の実行後に追加するような構成とすることも可能である。

なお、図６〜図１０に示したフローチャートでのステップＳ２４０，２４０♯は、本発明での「空気導入手段」に対応する。また、図８，９のステップＳ１１２，Ｓ２４２は、本発明での「温度検知手段」に対応し、ステップＳ２４５は本発明での「空転駆動中止手段」に対応し、ステップＳ１１２は本発明での「空転駆動禁止手段」に対応する。

また、ステップＳ２３０において、ＭＧ１による電力消費が発生するモータリング期間の長さを、デポジット堆積度に応じて可変設定することにより、バッテリ電力が無用に消費されるのを防止して燃費改善を図ることができる。

今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

本発明の実施の形態１に係る車両の制御装置によって制御されるエンジンシステムを説明するブロック図である。 本発明の実施の形態１に係る車両の制御装置によるエンジンのデポジット除去制御を説明するフローチャートである。 デポジット堆積度に応じた空気導入期間の設定を説明する概念図である。 本発明の実施の形態１に係る車両の制御装置によって制御されるエンジンシステムの他の構成例を説明するブロック図である。 本発明の実施の形態２に係る車両の制御装置によって制御されるハイブリッド車両の概略構成を説明するブロック図である。 本発明の実施の形態２によるデポジット除去制御の第１の例を説明するフローチャートである。 本発明の実施の形態２によるデポジット除去制御の第２の例を説明するフローチャートである。 本発明の実施の形態２によるデポジット除去制御の第３の例を説明するフローチャートである。 本発明の実施の形態２によるデポジット除去制御の第３の例の変形を説明するフローチャートである。 本発明の実施の形態２によるデポジット除去制御の第４の例を説明するフローチャートである。 本発明の実施の形態１によるデポジット除去制御の変形例を説明するフローチャートである。

符号の説明

５ エンジン、１０ シリンダ、１２ シリンダブロック、１４ シリンダヘッド、２０ ピストン、２２ クランクシャフト、２４ コンロッド、２６ クランクアーム、３０ 燃焼室、４０ 点火プラグ、５０ 筒内噴射用インジェクタ、６０ 吸気通路、７０ 排気通路、８０ 吸気弁、９０ 排気弁、１００ 吸気通路噴射用インジェクタ、１４０ 三元触媒コンバータ、１５０ 吸気ダクト、１５２ エアフローメータ、１５４ 電動モータ、１５６ スロットルバルブ、１６０ エアクリーナ、１７０ スロットルバルブ、１７５ エアーポンプ、１８０ エキゾーストマニホールド、１８５ 空燃比センサ、２１０ アクセルセンサ、２２０ クランクセンサ、２３０ 回転数センサ、２４０ 水温センサ、２５０ 始動装置、３００ エンジンＥＣＵ、３１０ ＶＶＴ制御部、３２０ 空燃比制御部、５００ ハイブリッド車両、５１０ バッテリ、５２０ 電力変換部、５３０ モータジェネレータ（ＭＧ１）、５５０ 動力分割機構、５６０ モータジェネレータ（ＭＧ２）、５７０ 減速機、５８０ａ，５８０ｂ 駆動輪、５９０ ハイブリッドＥＣＵ、Ｐ１ 車両全体要求出力、Ｐｍ モータ限界出力、Ｔｊ 基準値（触媒温度）、ΔＦａｆ 空燃比制御学習値（空燃比制御による燃料噴射補償量）。

Claims (12)

1. 車軸へ動力伝達可能に連結された内燃機関を備えた車両の制御装置であって、
   前記内燃機関内へのデポジット堆積度を検出する検出手段と、
   前記検出手段により前記デポジット堆積度が所定以上と検出された場合に、前記内燃機関の燃焼停止時に前記内燃機関内へ空気を導入する空気導入手段とを備えた、車両の制御装置。
2. 前記内燃機関の吸気弁および排気弁の開閉を制御するバルブ制御手段をさらに備え、
   前記空気導入手段は、前記内燃機関の燃焼停止時に、少なくとも一部の気筒において前記吸気弁および前記排気弁が開状態となるように前記バルブ制御手段の制御を指示する手段を含む、請求項１記載の車両の制御装置。
3. 前記空気導入手段は、前記内燃機関の燃焼停止時に前記吸気弁および前記排気弁が開状態となる空気導入気筒を選択する気筒選択手段をさらに備え、
   前記選択手段は、前記内燃機関の停止ごとに前記空気導入気筒を変化させる、請求項２記載の車両の制御装置。
4. 前記車両は、前記内燃機関へ動力伝達可能に連結された第１の電動機をさらに備え、
   前記空気導入手段は、前記内燃機関の燃焼停止時に、前記第１の電動機によって前記内燃機関を所定期間空転駆動する手段を含む、請求項１記載の車両の制御装置。
5. 前記車両は、前記車軸へ動力伝達可能に配設された、前記内燃機関とは他の駆動力源をさらに備え、
   前記制御装置は、
   前記車両全体に要求される全体駆動力について前記内燃機関および前記他の駆動力源の間での出力分担を制御する駆動力配分手段をさらに備え、
   前記空気導入手段は、前記全体駆動力が前記他の駆動力源により出力可能な駆動力以下であり、かつ、前記検出手段により前記デポジット堆積度が所定以上と検出された場合に、前記内燃機関による出力駆動力を零としてその燃焼を停止させる手段を含む、請求項４記載の車両の制御装置。
6. 前記他の駆動力源は、前記車軸へ動力伝達可能に連結された第２の電動機を含み、
   前記第２の電動機の出力トルクは、前記全体駆動力に対応する第１のトルクと、前記第１の電動機によって前記内燃機関を空転駆動することにより前記車軸に伝達されるトルクを相殺するための第２のトルクとの和に従って設定される、請求項５記載の車両の制御装置。
7. 前記車両は、前記内燃機関の排気が通過するように配設された触媒をさらに備え、
   前記制御装置は、
   前記触媒の温度を検知する温度検知手段と、
   前記空気導入手段による前記内燃機関の空転駆動中に、前記温度検知手段により前記触媒の温度が所定の基準値以下に低下したことが検出されるのに応答して、前記空気導入手段による前記内燃機関の空転駆動を中止する空転駆動中止手段とをさらに備える、請求項４記載の車両の制御装置。
8. 前記車両は、前記内燃機関の排気が通過するように配設された触媒をさらに備え、
   前記制御装置は、
   前記触媒の温度を検知する温度検知手段と、
   前記温度検知手段により前記触媒の温度が所定の基準値以下であると検知された場合には、前記検出手段により前記デポジット堆積度が前記所定以上と検出されていても前記空気導入手段による前記内燃機関の空転駆動の実行を禁止する空転駆動禁止手段とをさらに備える、請求項４記載の車両の制御装置。
9. 前記所定期間は、前記検出手段により検出される前記デポジット堆積度に応じて可変設定される、請求項５〜８のいずれか１項に記載の車両の制御装置。
10. 前記内燃機関は、燃焼室内へ直接燃料噴射するための第１の燃料噴射手段を含む、請求項１から９のいずれか１項に記載の車両の制御装置。
11. 前記内燃機関は、吸気通路へ燃料噴射するための第２の燃料噴射手段をさらに含む、請求項１０記載の車両の制御装置。
12. 前記制御装置は、前記内燃機関内の空燃比を目標値に維持するように前記空燃比の検出値に基づいて燃料噴射量を制御する空燃比制御手段をさらに備え、
    前記検出手段は、前記空燃比制御手段による前記燃料噴射量の補償量に基づいて前記デポジット堆積度を検出する、請求項１から１１のいずれか１項に記載の車両の制御装置。

Images