JP2009228638A

JP2009228638A - エンジンの制御装置

Info

Publication number: JP2009228638A
Application number: JP2008078035A
Authority: JP
Inventors: Nozomi Nakamura; 望中村; Fumiaki Hiraishi; 文昭平石; Nobuaki Murakami; 信明村上
Original assignee: Mitsubishi Motors Corp
Current assignee: Mitsubishi Motors Corp
Priority date: 2008-03-25
Filing date: 2008-03-25
Publication date: 2009-10-08

Abstract

【課題】エンジン停止時において所定の範囲内にピストンを停止させ、ダイレクトスタートによるエンジンの始動性を向上させることのできるエンジンの制御装置を提供すること。
【解決手段】エンジンが停止した際の停止クランク角θを検出し(S4)、当該停止クランク角θが第１所定クランク角θ１よりも遅角側である場合には、エンジン停止前に設定される所定のエンジン回転数Ｎｅを増加させ(S10)、当該停止クランク角θが第２所定クランク角θ２よりも進角側である場合には、エンジン停止前に設定される所定のエンジン回転数Ｎｅを減少させることで(S9)、次回のエンジン停止時に第１所定クランク角θ１から第２所定クランク角θ２までの所定範囲内でピストンが停止するようにする。
【選択図】図２

Description

本発明は、エンジンの制御装置に係り、詳しくはエンジンの停止制御に関するものである。

従来、エンジンを始動する際にはスタータモータを用いることが一般的であったが、近年ではエンジン始動時の騒音を低減するとともに迅速な始動を実現するため、スタータモータによるクランキングを行うことなくエンジンの燃焼室内に燃料噴射及び点火を行って始動させる所謂ダイレクトスタートを行う始動装置が提案されている。特に、近年では環境保護や省エネルギの観点から車両停止時に一時的にエンジンを停止する、所謂アイドルストップを行うようにした車両が提案されており、アイドルストップで停止したエンジンを再び始動する際には、スタータモータによるクランキングを必要とせずに迅速なエンジン始動が可能となることから、ダイレクトスタートが好適である。

当該ダイレクトスタートでは、エンジンの停止時に膨張行程にある気筒（以下膨張行程気筒ともいう）を判別し、車両の発進操作や運転者のスタート操作等に応じてエンジンを再始動する際には、膨張行程気筒に対して燃料を噴射した後に点火を行って噴射燃料を燃焼させ、このときに発生する燃焼圧によりエンジンを始動する。
そこで、エンジンを停止させる際に、エンジン回転数を上昇させて、エンジンの燃焼ガスの掃気を充分に行うことでダイレクトスタートの始動性を向上させる技術がある（特許文献１参照）。
特開２００６−２００３８５号公報

しかしながら、上記特許文献１に開示されて技術では、燃焼ガスの掃気を充分に行うことができるが、ピストン停止位置を調節することはできない。
当該ダイレクトスタートでは、エンジン停止時におけるピストン停止位置によりエンジンの始動性が変化するため、予め設定した所定の位置にピストンを停止させることが好ましい。

当該ピストン停止位置は、圧縮行程にある気筒のピストンによる残留空気の圧縮圧力や、エンジン各部の摩擦抵抗、或いはバルブスプリングの付勢力がカムシャフトを介してクランクシャフトに作用する、いわゆるカム反力などクランクシャフトに作用する様々な力が寄与するため、実際のピストン停止位置は推定した位置よりずれが生じる場合がある。特に、エンジンオイルを交換等してエンジンの運転状態が変化した場合等にはピストン停止位置が大きく変わるという問題がある。

また、上記特許文献１では燃焼室内に直接燃料を噴射可能な筒内噴射型エンジンについて適用しているが、燃焼室内に直接燃料を噴射することができない吸気管噴射型（Multi Point Injection：MPI）エンジン（以下ＭＰＩエンジンという）である場合には、ピストン停止時に膨張行程となる気筒の燃焼室内に予め停止直前の吸気行程中に燃料を供給しておく必要があり、ピストンを所定の範囲に確実に停止させる必要がある。

本発明はこのような問題を解決するためになされたもので、その目的とするところは、エンジン停止時において所定の範囲内にピストンを停止させ、ダイレクトスタートによるエンジンの始動性を向上させることのできるエンジンの制御装置を提供することにある。

上記した目的を達成するために、請求項１のエンジンの制御装置では、エンジンの制御装置であって、前記エンジンの停止前のエンジン回転数を所定のエンジン回転数に設定する停止前エンジン回転数制御手段と、前記エンジンが停止したときのピストン停止位置を検出するピストン停止位置検出手段と、前記ピストン停止位置検出手段により検出されるピストン停止位置が、第１の所定位置よりも遅角側である場合には、前記停止前エンジン回転数制御手段により設定される前記所定のエンジン回転数を増加させ、該ピストン停止位置が前記第１の所定位置より進角した位置である第２の所定位置よりも進角側である場合には、前記停止前エンジン回転数制御手段により設定される前記所定のエンジン回転数を減少させる停止前エンジン回転数補正手段と、を備えることを特徴としている。

請求項２のエンジンの制御装置では、請求項１において、前記停止前エンジン回転数補正手段は、前記ピストン停止位置検出手段により検出されるピストン停止位置が、前記第１の所定位置よりも遅角側である場合には、該ピストン停止位置及び該第１の所定位置との差に応じた増加量で、前記停止前エンジン回転数制御手段により設定される前記所定のエンジン回転数を増加させ、該ピストン停止位置が前記第２の所定位置よりも進角側である場合には、該ピストン停止位置及び該第２の所定位置との差に応じた減少量で、前記停止前エンジン回転数制御手段により設定される前記所定のエンジン回転数を減少させることを特徴としている。

上記手段を用いる本発明の請求項１のエンジンの制御装置によれば、エンジンが停止した際のピストン停止位置を検出し、当該ピストン停止位置が第１の所定位置よりも遅角側である場合には、エンジン停止前に設定される所定のエンジン回転数を増加させ、当該ピストン停止位置が第２の所定位置よりも進角側である場合には、エンジン停止前に設定される所定のエンジン回転数を減少させることで、次回のエンジン停止時に第１の所定位置から第２の所定位置までの所定の範囲内でピストンが停止するようにする。

つまり、エンジンの点火終了後におけるエンジンの惰性回転は、当該点火終了直前のエンジン回転数に応じて変化することから、ピストンが所定の範囲で停止しなかった場合に当該点火終了前、即ちエンジン停止前のエンジン回転数を補正することで、ピストン停止位置を調節する。
ピストン停止位置が所定範囲に到達しない場合、即ち第１の所定位置より遅角側である場合には、次回のエンジン停止前のエンジン回転数を増加させることで、点火終了後のエンジンの惰性回転量を増加させ、ピストン停止位置を進角させる。

一方、ピストン停止位置が所定範囲を超えた場合、即ち第２の所定位置より進角側である場合には、次回のエンジン停止前のエンジン回転数を減少させることで、点火終了後のエンジンの惰性回転を低下させ、ピストンの停止位置を遅角させる。
以上のようにして、エンジン停止時のピストン停止位置に応じて、エンジン停止前のエンジン回転数を補正することで、当該ピストンを所定の範囲で停止させることができる。

したがって、エンジンオイル等の交換によりエンジンの運転状態が変化した場合にも、変化後の運転状態に適応してピストン停止位置を所定の範囲で停止させることができる。
そして、このように所定の範囲にピストンを停止させることができ、始動に有利な範囲にピストンを停止させることでダイレクトスタートによるエンジンの始動性を向上させることができる。

請求項２のエンジンの制御装置によれば、ピストン停止位置と第１の所定位置または第２の所定位置との差に応じて、停止前エンジン回転数制御手段により設定される所定のエンジン回転数の増加量または減少量を設定する。
これにより、より正確にエンジン停止前のエンジン回転数を補正することができ、確実に所定の範囲にピストンを停止させることができる。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づき説明する。
図１を参照すると、本発明に係るエンジンの制御装置の概略構成図が示されている。
エンジン１は、４気筒が直列に並んで構成され１８０°ＣＡ毎に等間隔で爆発する吸気管噴射型（Multi Point Injection：MPI）の４サイクル直列４気筒型エンジンであり、図１にはそのうちの１つの気筒についての縦断面が示されている。なお、他の気筒についても同様の構成をしているものとして図示及び説明を省略する。

図１に示すように、エンジン１はシリンダブロック２にシリンダヘッド４が載置されて構成されている。
当該シリンダブロック２に形成されている気筒６内にはピストン８が上下摺動可能に嵌挿されており、当該気筒６、ピストン８頂面、シリンダヘッド４下面に囲まれて燃焼室１０が形成されている。

ピストン８はコンロッド１２を介してクランクシャフト１４に連結されている。当該クランクシャフト１４の一端には、当該クランクシャフト１４と一体に回転するリングギヤ１６が設けられている。
一方、シリンダヘッド４には、燃焼室１０内に電極部が臨むようにして点火プラグ１８が設けられている。

また、当該シリンダヘッド４には、燃焼室１０内に吐出口が臨み、当該燃焼室１０内に直接空気を供給可能な空気供給弁２０（空気供給手段）が設けられている。当該空気供給弁２０は、図示しないコンプレッサから供給された圧縮空気を蓄える蓄圧器２２と空気供給管２４を介して接続されており、当該蓄圧器２２から空気が供給される。
また、シリンダヘッド４には、燃焼室１０と連通しエンジン１の幅方向一側に延びる吸気ポート２６が形成されおり、当該吸気ポート２６内に噴射口が臨み、当該噴射口から吸気ポート２６内を通して燃焼室１０内に燃料を供給可能な燃料噴射弁２８が設けられている。

また、シリンダヘッド４には、燃焼室１０と連通しエンジン１の幅方向他側に延びる排気ポート３０が形成されている。
さらに、シリンダヘッド４には、吸気カム３２及び図示しない排気カムによって駆動され、燃焼室１０と吸気ポート２６、及び燃焼室１０と排気ポート３０との連通と遮断を行う吸気弁３４及び排気弁３６が設けられている。

また、エンジン１の一側には吸気ポート２６と連通するように、吸気マニホールド３８が接続されており、当該吸気マニホールド３８はサージタンク４０を介して吸気管４２と接続されている。
当該吸気管４２内には、図示しない電動アクチュエータにより開閉駆動されるスロットル弁４４が設けられている。

一方、エンジン１の他側には、排気ポート３０と連通するように排気マニホールド４６が接続されており、当該排気マニホールド４６の一端には図示しない排気管が接続されている。
また、エンジン１には、上記クランクシャフト１４と一体に回転するリングギヤ１６の回転を用いて当該クランクシャフト１４の回転角、即ちクランク角を検出するクランク角センサ４８（ピストン停止位置検出手段）、吸気カム３２を回転駆動するカムシャフトの回転角、即ちカム角を検出するカム角センサ５０が設けられている。なお、当該クランク角センサにより検出されるクランク角からエンジン回転数を算出することができ、カム角センサ５０により検出されるカム角と併せることで気筒判別等も可能である。

さらに、当該エンジン１を搭載している車両には、車両の走行速度を検出する車速センサ５２、運転席に設けられたセレクトレバーの操作位置を検出するシフト位置センサ５４、及び運転者によるブレーキ操作を検出するブレーキスイッチ５６などの各種センサ類が設けられている。
そして、上記点火プラグ１８、空気供給弁２０、燃料噴射弁２８、スロットル弁４４、クランク角センサ４８、カム角センサ５０、車速センサ５２、シフト位置センサ５４、ブレーキスイッチ５６等の各種装置や各種センサ類はＥＣＵ（電子コントロールユニット）５８（停止前エンジン回転数制御手段、停止前エンジン回転数補正手段）と電気的に接続されており、当該ＥＣＵ５８は各種センサ類からの各情報に基づき各種装置を作動制御する。

例えば、当該ＥＣＵ５８は信号待ちや渋滞等による車両の停車中には、エンジン１を一時的に自動停止させるアイドルストップ制御を実行する。本実施形態ではエンジン停止条件として、車速センサ５２により検出された車速が０ｋｍ／ｈであること、ブレーキスイッチ５６によりブレーキ操作が検出されていること、及びシフト位置センサ５４により検出されたシフト位置がＤ（ドライブ）レンジ等の走行レンジまたはＮ（ニュートラル）レンジであることが設定されており、これらの条件が満たされると、ＥＣＵ５８はエンジン１の停止制御を行う。

また、アイドルストップ制御におけるエンジン始動条件としては、ブレーキスイッチ５６によりブレーキ操作の解除が検出されていること、及びシフト位置センサ５４により検出されたシフト位置がＤレンジ等の走行レンジであることが設定されており、これらの条件が満たされると、ＥＣＵ５８はエンジン１の始動制御を行う。
当該始動制御では、停止制御時において燃焼室１０内に予め燃料が供給され膨張行程でピストン８が停止している気筒６を、上記クランク角センサ４８及びカム角センサ５０により検出されるクランク角及びカム角から判別し、当該気筒６の燃焼室１０内に前記空気供給弁２０により空気を供給するとともに点火プラグ１８により点火する。そして、当該膨張行程気筒で燃焼を生起させ、このときに発生する燃焼圧によりエンジン１を始動する。このようにして、所謂ダイレクトスタートを行う。

一方、当該ＥＣＵ５８によるアイドルストップ制御におけるエンジン１の停止制御について以下詳しく説明する。
図２、３を参照すると、図２にはＥＣＵ５８により実行されるエンジン１の停止制御ルーチンがフローチャートで示されており、図３にはエンジン回転数制御量設定マップがそれぞれ示されており、以下、図２のフローチャートに沿って説明する。

図２に示すように、ＥＣＵ５８により実行されるエンジン停止制御では、ステップＳ１において上記エンジン停止条件が成立したか否かを判別する。当該判別結果が偽（Ｎｏ）である場合は当該ステップＳ１の判別を繰り返し、判別結果が真（Ｙｅｓ）となった場合にはステップＳ２に進む。
ステップＳ２では、エンジン停止前のエンジン回転数、即ちアイドル回転数を所定のエンジン回転数Ｎｅに設定する。

そして、ステップＳ３では、点火を終了する。
ステップＳ４では、エンジン回転が停止したことを確認する。なお、点火終了時点から当該エンジン回転停止までの間において、エンジン停止時に膨張行程となる気筒６を推定し、エンジン回転が停止する前に当該気筒６が最後の吸気行程中にあるときに燃料噴射弁２８により燃料噴射を行う。これにより、エンジン停止時に膨張行程となる気筒６の燃焼室１０内に燃料が供給される。

ステップＳ５では、上記クランク角センサ４８により停止クランク角θを検出し、当該停止クランク角θからピストン停止位置を検出する。なお、ここでは、膨張行程で停止している気筒６のピストン停止位置に基づき説明する。
ステップＳ６では、上記ステップＳ５で検出した停止クランク角θが所定の範囲内にあるか否かを判別する。当該所定の範囲とは、第１所定クランク角θ１以上、第２所定クランク角θ２以下の範囲であり、例えば当該実施形態では、θ１＝ＡＴＤＣ（上死点後）４０°、θ２＝ＡＴＤＣ１００°とする。

当該判別結果が真（Ｙｅｓ）である場合、即ちθ１≦θ≦θ２である場合にはステップＳ７に進む。
ステップＳ７では、上記ステップＳ２で設定されるエンジン停止前のエンジン回転数Ｎｅを特に変更することなく、当該ルーチンを抜ける。
一方、上記ステップＳ６の判別結果が偽（Ｎｏ）である場合、即ち停止クランク角θが所定の範囲外（θ＜θ１、θ２＜θ）である場合にはステップＳ８に進む。

ステップＳ８では、停止クランク角θが所定範囲よりも進角側（θ２＜θ）であるか否か、即ちピストン８の停止位置が所定範囲を通過した位置に停止しているか否かを判別する。
当該判別結果が真（Ｙｅｓ）である場合は、ステップＳ９に進む。
ステップＳ９では、上記ステップＳ２で設定する停止前エンジン回転数Ｎｅを所定のエンジン回転数補正量ΔＮｅ分減少させた値に補正し、当該ルーチンを抜ける。つまり、次回のエンジン停止制御において、ステップＳ２で設定されるエンジン停止前に設定するエンジン回転数Ｎｅを減少させる（Ｎｅ←Ｎｅ−ΔＮｅ）。

一方、上記ステップＳ８の判別結果が偽（Ｎｏ）である場合、つまり停止クランク角θが所定範囲よりも遅角側（θ＜θ１）である場合、即ちピストン８の停止位置が所定範囲に到達しない位置で停止した場合には、ステップＳ１０に進む。
ステップＳ１０では、上記ステップＳ２で設定する停止前エンジン回転数Ｎｅを所定のエンジン回転数補正量ΔＮｅ分増加させた値に補正し、当該ルーチンを抜ける。つまり、次回のエンジン停止制御において、ステップＳ２で設定されるエンジン停止前に設定するエンジン回転数Ｎｅを増加させる（Ｎｅ←Ｎｅ＋ΔＮｅ）。

ここで、ステップＳ９、Ｓ１０において減少または増加させる所定のエンジン回転数補正量ΔＮｅは、図３のマップに基づき、停止クランク角θと所定範囲との差に比例して設定される。
詳しくは、当該図３に示すように、第１所定クランク角θ１以上、第２所定クランク角θ２以下の所定範囲は、ダイレクトスタートによる始動可能範囲（例えばＡＴＤＣ３０°〜１２０°）内にあり、始動に有利な範囲に設定されている。

そして、エンジン回転数補正量ΔＮｅは、停止クランク角θが第１所定クランク角θ１（＝４０°）より遅角側、即ちＴＤＣ側である場合は、当該第１所定クランク角θ１との差が大きいほど増加させるエンジン回転数補正量ΔＮｅが大きくなるよう設定されている。
一方、停止クランク角θが第２所定クランク角θ２（＝１００°）より進角側、即ちＢＤＣ側である場合は、当該第２所定クランク角θ２との差が大きいほどエンジン回転数補正量ΔＮｅ、即ちエンジン回転数の減少量が大きくなるよう設定されている。

例えば、エンジン停止制御において、エンジン停止前のエンジン回転数Ｎｅを１０００ｒｐｍに設定してエンジン１を停止させた結果、停止クランク角θがＡＴＤＣ２０°であった場合には、図３のマップより増加させるエンジン回転数補正量ΔＮｅは１００ｒｐｍとなり、次回のエンジン停止前のエンジン回転数Ｎｅは１０００＋１００＝１１００ｒｐｍに補正される。

これにより、次回のエンジン停止制御では、エンジン停止前のエンジン回転数Ｎｅは１１００ｒｐｍに設定され、前回よりもエンジン停止前のエンジン回転数が増加したことで、点火終了後のエンジン１の惰性回転量が増加し、ピストン停止位置は進角側となり、所定の範囲内で停止することとなる。
一方、エンジン停止前のエンジン回転数Ｎｅを１０００ｒｐｍに設定してエンジン１を停止させた結果、停止クランク角θがＡＴＤＣ１４０°であった場合には、図３のマップより減少させるエンジン回転数補正量ΔＮｅは２００ｒｐｍとなり、次回のエンジン停止前のエンジン回転数Ｎｅは１０００−２００＝８００ｒｐｍに補正される。

これにより、次回のエンジン停止制御では、エンジン停止前のエンジン回転数Ｎｅは８００ｒｐｍに設定され、前回よりもエンジン停止前のエンジン回転数が減少したことで、点火終了後のエンジン１の惰性回転量が減少し、ピストン停止位置は遅角側となり、所定の範囲内で停止することとなる。
以上のようにして、エンジン停止時のピストン停止位置に応じて、エンジン停止前に設定するエンジン回転数Ｎｅを補正することで、当該ピストン８を所定の範囲で停止させることができる。

したがって、エンジンオイル等の交換によりエンジン１の運転状態が変化した場合にも、変化後の運転状態に適応してピストン停止位置を所定の範囲で停止させることができる。
そして、このように所定の範囲にピストン８を停止させることができ、始動に有利な範囲にピストン８を停止させることでダイレクトスタートによるエンジン１の始動性を向上させることができる。

以上で本発明に係るエンジンの制御装置の実施形態についての説明を終えるが、実施形態は上記実施形態に限られるものではない。
例えば、上記実施形態では、エンジン１はＭＰＩエンジンであるが、これに限られるものではなく、燃料噴射弁の噴射口が燃焼室内に臨み、当該燃料室内に直接燃料を噴射可能な筒内噴射型エンジンでも構わない。当該筒内噴射型エンジンであれば、始動時に膨張行程気筒の燃焼室内に燃料を噴射すればいいことから、ピストン停止時に膨張行程となる気筒へ予め燃料を噴射する必要はない。

また、上記実施形態では、燃焼室１０内に空気を供給する空気供給弁２０が設けられているが、当該空気供給弁は必須のものではなく、当該空気供給弁を備えていないエンジンにも本願発明は適用可能である。
また、上記実施形態では、車速センサ５２、シフト位置センサ５４、ブレーキスイッチ５６からの検出結果に基づきアイドルストップ条件を設定しているが、当該アイドルストップ条件はこれに限られるものではなく、他の条件を設定した構成であっても構わない。

また、上記実施形態では、第１所定クランク角θ１、第２所定クランク角θ２等の数値は例示的なものであり、これに限られるものではない。

本発明に係るエンジンの制御装置における実施形態の概略構成図である。本発明に係るエンジンの制御装置において実行されるエンジンの停止制御ルーチンを示すフローチャートである。停止前エンジン回転数補正マップである。

符号の説明

１エンジン
６気筒
８ピストン
１０燃焼室
１８点火プラグ
２０空気供給弁
４８クランク角センサ（ピストン停止位置検出手段）
５０カム角センサ
５２車速センサ
５４シフト位置センサ
５６ブレーキスイッチ
５８ＥＣＵ（停止前エンジン回転数制御手段、停止前エンジン回転数補正手段）

Claims

エンジンの制御装置であって、
前記エンジンの停止前のエンジン回転数を所定のエンジン回転数に設定する停止前エンジン回転数制御手段と、
前記エンジンが停止したときのピストン停止位置を検出するピストン停止位置検出手段と、
前記ピストン停止位置検出手段により検出されるピストン停止位置が、第１の所定位置よりも遅角側である場合には、前記停止前エンジン回転数制御手段により設定される前記所定のエンジン回転数を増加させ、該ピストン停止位置が前記第１の所定位置より進角した位置である第２の所定位置よりも進角側である場合には、前記停止前エンジン回転数制御手段により設定される前記所定のエンジン回転数を減少させる停止前エンジン回転数補正手段と、
を備えることを特徴とするエンジンの制御装置。
前記停止前エンジン回転数補正手段は、前記ピストン停止位置検出手段により検出されるピストン停止位置が、前記第１の所定位置よりも遅角側である場合には、該ピストン停止位置及び該第１の所定位置との差に応じた増加量で、前記停止前エンジン回転数制御手段により設定される前記所定のエンジン回転数を増加させ、該ピストン停止位置が前記第２の所定位置よりも進角側である場合には、該ピストン停止位置及び該第２の所定位置との差に応じた減少量で、前記停止前エンジン回転数制御手段により設定される前記所定のエンジン回転数を減少させることを特徴とする請求項１記載のエンジンの制御装置。