JP2010043534A - エンジン停止制御装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】エンジン回転の目標停止位置より少し手前の上死点(TDC)に設定した基準点の目標回転速度を設定すると共に、エンジン回転停止挙動開始から基準点の目標回転速度に至るまでの目標とするエンジン回転挙動の軌道(目標軌道)を基準点の目標回転速度とエンジンフリクションとに基づいて算出する。そして、エンジン回転停止挙動中に、エンジン回転挙動を目標軌道に一致させるようにオルタネータのトルクを制御する。この際、基準点から所定クランク角手前の位置でオルタネータのトルクが発生しなくなることを考慮して、基準点から所定クランク角手前の位置で目標軌道とエンジン回転挙動とのエネルギ偏差が0となるようにオルタネータのトルクを制御する。
【選択図】図22
Description
まず、図1に基づいてエンジン制御システム全体の概略構成を説明する。
内燃機関であるエンジン11の吸気管12の最上流部には、エアクリーナ13が設けられ、このエアクリーナ13の下流側には、吸入空気量を検出するエアフローメータ14が設けられている。このエアフローメータ14の下流側には、モータ15によって開度調節されるスロットルバルブ16と、このスロットルバルブ16の開度(スロットル開度)を検出するスロットル開度センサ17とが設けられている。スロットルバルブ16の下流側には、サージタンク18が設けられ、このサージタンク18には、エンジン11の各気筒に空気を導入する吸気マニホールド20が設けられ、各気筒の吸気マニホールド20の吸気ポート近傍に、それぞれ燃料を噴射する燃料噴射弁21が取り付けられている。また、エンジン11のシリンダヘッドには、各気筒毎に点火プラグ22が取り付けられ、各点火プラグ22の火花放電によって筒内の混合気に着火される。
図3の時間同期ルーチンは、ECU30の電源オン期間中(イグニッションスイッチの電源オン期間中)にECU30によって所定周期(例えば8ms周期)で繰り返し実行される。本ルーチンが起動されると、まずステップ100で、後述する図5のエンジン停止要求判定ルーチンを実行して、エンジン停止要求(アイドルストップ要求)が発生しているか否かを判定する。
図4のクランク角同期ルーチンは、ECU30の電源オン期間中(イグニッションスイッチの電源オン期間中)にECU30によって所定クランク角毎(例えば30degCA毎)に繰り返し実行される。本ルーチンが起動されると、まずステップ500で、後述する図14のエンジン始動制御(2) ルーチンを実行して、自動始動時の燃料噴射制御、点火制御、第1点火気筒の失火判定を実行する。
図5のエンジン停止要求判定ルーチンは、図3の時間同期ルーチンのステップ100で実行されるサブルーチンである。本ルーチンが起動されると、まずステップ101で、自動停止条件(アイドルストップ実行条件)が成立しているか否かを判定する。
(a) シフト位置が前進ギア、かつ、車速が所定値以下(例えば10km/h以下)、かつ、ブレーキ踏み込み(ブレーキON)、かつ、クラッチ切断(クラッチペダル踏み込み状態)であること
(b) シフト位置がニュートラル位置、かつ、クラッチ接続(クラッチペダルが踏み込まれていない状態)であること
(c) シフト位置が前進レンジ又はニュートラルレンジ、かつ、車速が所定値以下(例えば10km/h以下)、かつ、ブレーキ踏み込み(ブレーキON)であること
(d) シフト位置がパーキングレンジであること
図6のエンジン始動要求判定ルーチンは、図3の時間同期ルーチンのステップ200で実行されるサブルーチンである。本ルーチンが起動されると、まずステップ201で、自動始動条件が成立しているか否か(つまり運転者が車両を発進させるための操作を行ったか否か)を判定する。
(a) シフト位置が前進ギア、かつ、ブレーキ操作解除(ブレーキOFF)又はクラッチ接続(クラッチペダルが踏み込まれていない状態)であること
(b) シフト位置がニュートラル位置、かつ、クラッチ切断(クラッチペダル踏み込み状態)であること
(c) シフト位置がパーキングレンジ以外、かつ、ブレーキ操作解除(ブレーキOFF)であること
図7のエンジン停止制御(1) ルーチンは、図3の時間同期ルーチンのステップ300で実行されるサブルーチンである。本ルーチンが起動されると、まずステップ301で、前記図5のエンジン停止要求判定ルーチンの処理結果に基づいてエンジン停止要求が出力されたか否かを判定し、エンジン停止要求が出力されていなければ、以降の処理を行わず、そのまま本ルーチンを終了する。
要求オルタトルク=Tofs +Tfb
0<Tofs <最大トルク
要求オルタトルク=Tofs
図8の基準点学習ルーチンは、図7のエンジン停止制御(1) ルーチンのステップ313で実行されるサブルーチンであり、特許請求の範囲でいう学習補正手段としての役割を果たす。本ルーチンが起動されると、まずステップ321で、停止位置誤差を次式により算出する。
+{(720/N)×K−目標停止位置クランク角}
例えば、「実停止位置クランク角−今回基準点クランク角」が1000[degCA]であれば、(1000)mod720=280[degCA]となる。
規範Ne2 誤差上限=規範Ne2 誤差上限マップ(停止位置誤差)
規範Ne2 誤差下限=規範Ne2 誤差下限マップ(停止位置誤差)
図16に示す規範Ne2 誤差上限・下限マップは、停止位置誤差が大きくなるほど、規範Ne2 誤差上限・下限が大きくなるように設定されている。
次回基準点目標Neベース値上限=√(今回基準点実Ne2 −規範Ne2 誤差下限)
次回基準点目標Neベース値下限=√(今回基準点実Ne2 −規範Ne2 誤差上限)
次回基準点目標Neベース値=次回基準点目標Neベース値下限
次回基準点目標Neベース値=次回基準点目標Neベース値上限
次回基準点目標Neベース値=今回基準点目標Ne
=今回基準点目標Ne−γ・(今回基準点目標Ne−次回基準点目標Neベース値) 上式において、γはなまし係数で、0<γ≦1である。
図9のフリクション学習ルーチンは、図7のエンジン停止制御(1) ルーチンのステップ314で実行されるサブルーチンである。本ルーチンが起動されると、まずステップ330で、フリクション学習実行条件が成立しているか否かを、後述する停止位置制御モード=1(フィードバック補正トルクTfb=0)であるか否かによって判定して、フリクション学習実行条件が成立していなければ、以降の処理を行うことなく、本ルーチンを終了する。
yn ={基準点実Ne2 ,m=1時実Ne2 ,……,m=M1 時実Ne2 }
この後、ステップ332に進み、最小二乗法で傾き1を次式により算出する。
この後、ステップ333に進み、傾き1を用いて、フリクション1(Tfr1 )を次式により算出する。
ここで、Iはエンジン慣性モーメント[kgm]である。
xn ={0,720/N,……,(720/N)×(M−M1 )}
yn ={M1 時実Ne2 ,m=M1 +1時実Ne2 ,……,m=M時実Ne2 }
ここで、xn は、フリクション2(図2参照)を算出する区間の各TDC(M1 〜M)のクランク角であり、yn は、フリクション2の区間の各TDCの実Ne2 である。
Tfr2 =(π・I/10)×傾き2
フリクションが3つ以上ある場合は、上述した最小二乗法で傾きを算出してフリクションを算出する処理を繰り返せば良い。
図10のエンジン停止制御(2) ルーチンは、図4のクランク角同期ルーチンのステップ600で実行されるサブルーチンである。本ルーチンが起動されると、まずステップ601で、目標Neを次のようにして算出する。
={10/(π・I)}×[0,720Tfr1 /N,(720Tfr1 /N)×2,… …,(720Tfr1 /N)×M1 ,(720Tfr2 /N)×(M1 +1),… …,(720Tfr2 /N)×(M−1)]+基準点目標Ne2
(1/2)・I・ω2 =Tfr・Θ
ここで、ωは角速度[rad/s]、Θは回転角[rad]である。
ω=(2π/60)・Ne
Θ=(π/180)・θ
θ:回転角[deg]
Ne2 =(10/π・I)・Tfr・θ
上式の関係を利用して、目標Ne2 [M]を算出する。
目標Ne2 [M]の算出後、次式を満足するm(但し0≦m≦M)を求める。
ここで、0≦α≦1である。上式を満足するmは、今回制御しようとするTDCの位置(基準点からm番目のTDC)を表す。
目標Ne=√目標Ne2
これにより、実Neが低下するに従って、各TDCの目標NeがフリクションTfr1 ,Tfr2 と基準点目標Neとに基づいて順次算出され、目標軌道が設定される。
(a) 燃料カット後のTDC数が所定値(例えば2)以上であること
(b) 1<m<所定値(例えば15)であること
ここで、mは基準点までのTDC数である。
図11の停止位置制御ルーチンは、上記図10のエンジン停止制御(2) ルーチンのステップ603で実行されるサブルーチンである。本ルーチンが起動されると、まずステップ611で、停止位置制御モード判定済みであるか否かを判定して、停止位置制御モード判定済みであれば、以降の処理を行うことなく、本ルーチンを終了する。
÷{(4π/N)×(m−1−β)}
要するに、図22に示すように、基準点から所定クランク角[(4π/N)×β]手前の位置でオルタネータ33のトルクが発生しなくなるため、上式により、基準点から所定クランク角[(4π/N)×β]手前の位置で目標Ne2 と実Ne2 との偏差(エネルギ偏差)が0となるようにフィードバック補正トルクTfbを算出するものである。この場合、基準点から所定クランク角[(4π/N)×β]手前の位置は、実Neがオルタネータ33のトルク発生回転速度範囲の下限回転速度となる位置に設定しているが、オルタネータ33のトルク発生回転速度範囲の下限回転速度よりも少し高い回転速度となる位置に設定しても良い。
図12のエンジン始動制御(1) ルーチンは、図3の時間同期ルーチンのステップ400で実行されるサブルーチンである。本ルーチンが起動されると、まずステップ401で、前記図6のエンジン始動要求判定ルーチンの処理結果に基づいてエンジン始動要求があるか否かを判定し、エンジン始動要求がなければ、そのまま本ルーチンを終了する。
[エンジン始動制御(2) ルーチン]
図14のエンジン始動制御(2) ルーチンは、図4のクランク角同期ルーチンのステップ500で実行されるサブルーチンである。本ルーチンが起動されると、まずステップ501で、前記図6のエンジン始動要求判定ルーチンの処理結果に基づいてエンジン始動要求があるか否かを判定し、エンジン始動要求がなければ、そのまま本ルーチンを終了する。
要求オルタトルク=Tofs +Tfb
また、本実施例では、エンジン停止制御中にオルタネータ33のトルクを制御するようにしたが、オルタネータ33以外の電動機(例えばハイブリッド車の発電電動機等)を制御するようにしても良い。
Claims (5)
- エンジン停止要求に応じてエンジン回転を停止させる際に、エンジン回転停止位置を目標停止位置に制御するようにエンジン回転挙動を電動機のトルクで制御するエンジン停止制御を実行するエンジン停止制御装置において、
前記目標停止位置から第1の所定クランク角手前に設定した基準点の目標回転速度を設定する基準点目標回転速度設定手段と、
前記エンジン停止制御開始から前記基準点の目標回転速度に至るまでの目標とするエンジン回転挙動の軌道(以下「目標軌道」という)を前記基準点の目標回転速度とエンジンフリクションとに基づいて算出する目標軌道算出手段と、
前記エンジン停止制御の実行中にエンジン回転挙動を前記目標軌道に一致させるように前記電動機のトルクを制御する停止制御手段とを備え、
前記停止制御手段は、前記基準点から第2の所定クランク角手前の位置で前記目標軌道とエンジン回転挙動とのエネルギ偏差が0となるように前記電動機のトルクを制御することを特徴とするエンジン停止制御装置。 - 前記基準点目標回転速度設定手段は、前記基準点の目標回転速度を電動機のトルクが発生する回転速度範囲の下限回転速度以下に設定し、
前記停止制御手段は、前記基準点から第2の所定クランク角手前の位置を、エンジン回転速度が前記電動機のトルク発生回転速度範囲の下限回転速度となる位置に設定することを特徴とする請求項1に記載のエンジン停止制御装置。 - 前記停止制御手段は、前記エンジン停止制御開始当初の前記エネルギ偏差が所定の上限値より大きい場合は前記電動機のトルクを最大値に固定して前記エンジン停止制御を実行し、前記エンジン停止制御開始当初の前記エネルギ偏差が所定の下限値より小さい場合は前記電動機のトルクを最小値に固定して前記エンジン停止制御を実行することを特徴とする請求項1又は2に記載のエンジン停止制御装置。
- 前記停止制御手段は、前記エンジン停止制御開始当初の前記エネルギ偏差の絶対値が所定値よりも小さい場合に、前記電動機のトルクを一定値に固定して前記エンジン停止制御を実行し、そのエンジン停止制御中のエンジン回転挙動に基づいて前記エンジンフリクションを学習することを特徴とする請求項1乃至3のいずれかに記載のエンジン停止制御装置。
- 前記停止制御手段は、前記エンジン停止要求に応じて燃料カットされてから第3の所定クランク角回転した位置から前記エンジン停止制御を開始することを特徴とする請求項1乃至4のいずれかに記載のエンジン停止制御装置。
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