JP2010077903A - エンジンの制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】アイドルストップ中のエンジンを再始動させる際、運転者に違和感を与えることなく、バッテリの劣化を精度よく検出することができるエンジンの制御装置を提供する。
【解決手段】車両のエンジン２を自動的に停止させているとき、発進操作に伴いエンジン２を再始動させるための第１の復帰条件、又は、発進操作とは無関係にエンジン２を再始動させるための第２の復帰条件のいずれか一方が成立すると、バッテリ６からの電力供給によりエンジン２を自動的に再始動させるエンジンの制御装置において、第２の復帰条件の成立に伴う前記再始動時、第１の復帰条件の成立に伴う前記再始動時よりも遅れてエンジン２の燃料の燃焼を開始させ、この遅らせた時間を利用して、前記電力供給時の電圧及び／又は電流に基づきバッテリ６の劣化を検出する。
【選択図】図４

Description

本発明は、アイドルストップシステムを備えた車両に搭載されるエンジンの制御装置に関する。

近年、環境問題への配慮、及び燃費向上の観点から、アイドルストップシステムに関する技術の開発が進められている。

アイドルストップシステムを備えた車両は、車速が０ｋｍ／ｓであること、アクセルが全閉であること、及び／又はブレーキスイッチがオンであること等をエンジンの停止条件とし、エンジンの停止条件が成立したとき自動的にエンジンが停止するように制御される。

一方、アイドルストップ中のエンジンの再始動は、運転者の発車意思による復帰条件、すなわち発進操作に伴う復帰条件（例えばブレーキスイッチのオフ等）が成立したとき、或いは、発進操作（運転者の発車意思）とは無関係にエンジンを再始動させるための復帰条件（例えばエアコンの冷房機能低下又はバッテリ容量の減少等）が成立したときに行われる（例えば特許文献１参照）。

特開２００１−２２７３７５号公報

ところで、アイドルストップシステムを備えた車両では、エンジンの停止と再始動が頻繁に繰り返されることに伴い、バッテリの放電と充電も頻繁に繰り返されるため、バッテリの劣化が進みやすい傾向にある。よって、適当な頻度でバッテリ劣化の検出を行うことが好ましい。

具体的に、バッテリ劣化の検出は、バッテリの電圧及び／又は電流を検出することにより行われる。また、バッテリ劣化の検出を精度よく行うためには、バッテリの電圧及び／又は電流の検出をある程度長い時間行う必要がある。

例えば、アイドルストップ中のエンジンを再始動させる際にのみ電力を供給するサブバッテリが車両に搭載される場合、エンジンの再始動時にサブバッテリの劣化を検出することが考えられる。しかしながら、エンジンが再始動される度にバッテリ劣化の検出が行われて車両の発進が遅れると、運転者に違和感を与えることがある。

そこで、本発明は、アイドルストップ中のエンジンを再始動させる際、運転者に違和感を与えることなく、バッテリの劣化を精度よく検出することができるエンジンの制御装置を提供することを、基本的な目的とする。

上記課題を解決するため、本願の第１の発明に係るエンジンの制御装置は、
車両のエンジンを自動的に停止させているとき、発進操作に伴いエンジンを再始動させるための第１の復帰条件、又は、発進操作とは無関係にエンジンを再始動させるための第２の復帰条件のいずれか一方が成立すると、バッテリからの電力供給によりエンジンを自動的に再始動させるエンジンの制御装置であって、
第２の復帰条件の成立に伴う前記再始動時、第１の復帰条件の成立に伴う前記再始動時よりも遅れてエンジンの燃料の燃焼を開始させる燃焼制御手段と、
第２の復帰条件の成立に伴う前記再始動時、前記電力供給時の電圧及び／又は電流に基づき、前記バッテリの劣化を検出するバッテリ劣化検出手段と、を備えたことを特徴とする。

本願の第２の発明に係るエンジンの制御装置は、第１の発明において、
前記車両は、第１のバッテリと第２のバッテリとを備え、
エンジンを自動的に停止させているときは、第１のバッテリから車両用電気負荷へ電力を供給し、
第２の復帰条件の成立に伴う前記再始動時は、第２のバッテリからエンジンのスタータへ電力を供給し、且つ、前記バッテリ劣化検出手段により第２のバッテリの劣化を検出することを特徴とする。

なお、本明細書でいう「車両用電気負荷」とは、車両に搭載された種々の電力供給先（エンジンのスタータを除く。）を指し、車両用電気負荷の具体例としては、エンジンの点火プラグ及び燃料噴射弁、各種ランプ、オーディオ機器、並びに空調装置等が挙げられる。

本願の第３の発明に係るエンジンの制御装置は、第２の発明において、
エンジン始動操作によるエンジン始動時は、第１のバッテリと第２のバッテリの両方からエンジンのスタータに電力を供給することを特徴とする。

本願の第１の発明によれば、自動停止中のエンジンが発進操作（運手者の発車の意思）とは無関係に再始動されるとき、発進操作（運手者の発車の意思）に伴い再始動されるときよりも遅れてエンジンの燃料の燃焼が開始されるため、これによりエンジンの再始動までに確保される時間を利用して、バッテリの劣化を精度よく検出することができる。また、エンジンの再始動が遅れるのは、運転者の意思とは無関係にエンジンが再始動されるときのみであるため、運転者に違和感を与えることを防止することができる。

本願の第２の発明によれば、エンジンの自動停止中に車両用電気負荷に電力を供給する第１のバッテリとは別に、エンジンの再始動時にエンジンのスタータに電力を供給する第２のバッテリが設けられているため、エンジンの再始動時にバッテリにかかる負担を軽減でき、エンジン再始動の安定性を確保できる。また、エンジンの再始動に伴い第２のバッテリからエンジンのスタータへ電力供給されることを利用して、第２のバッテリの劣化の検出を行うことができる。

本願の第３の発明によれば、エンジン始動操作による通常のエンジン始動時は、複数のバッテリからエンジンのスタータに電力が供給されるため、通常のエンジン始動を安定的に行うことができる。

以下、本発明の実施形態について、添付図面を参照しながら詳細に説明する。

図１は、本発明の一実施形態に係る自動車のエンジンの制御装置を示す概略図である。本実施形態に係る自動車は、自動車の駆動源であるエンジン２と、エンジン２のスタータ１４と車両用電気負荷とに電力を供給可能なメインバッテリ（第１のバッテリ）４及びサブバッテリ（第２のバッテリ）６と、自動車に搭載された種々の装置の動作を制御するＥＣＵ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｕｎｉｔ）２０とを備えている。

また、本実施形態に係る自動車は、アイドルストップシステムを装備しており、駆動中のエンジン２は所定の停止条件が成立すると自動的に停止するように制御され、自動停止中のエンジン２は所定の復帰条件が成立すると自動的に再始動するように制御される。エンジン２の自動停止及び再始動に関する具体的な構成は後述する。

メインバッテリ４とサブバッテリ６は、図１に示すようにエンジン２のスタータ１４、車両用電気負荷、及び発電機１２に対して、所定箇所においては第１のリレー８又は／及び第２のリレー１０を介して電気的に接続されている。

例えばイグニッションキーの操作による通常のエンジン２の始動時は、第１のリレー８がオンで且つ第２のリレー１０がオフになるように制御され、メインバッテリ４とサブバッテリ６の両者からエンジン２のスタータ１４に電力が供給され、これによりスタータ１４が駆動されてエンジン２が始動される。エンジン２の駆動中は、第１のリレー８と第２のリレー１０が共にオフになるように制御され、メインバッテリ４のみから車両用電気負荷に電力が供給される。なお、エンジン２の駆動中においては、発電機１２から供給される電力によりメインバッテリ４が充電される。エンジン２の自動停止中においても、エンジン２の駆動中と同様、第１のリレー８と第２のリレー１０が共にオフになるように制御され、メインバッテリ４のみから車両用電気負荷に電力が供給される。自動停止中のエンジン２の再始動時は、第１のリレー８と第２のリレーが共にオフになるように制御され、サブバッテリ６のみからエンジン２のスタータ１４に電力が供給され、これによりスタータ１４が駆動されてエンジン２が再始動される。なお、エンジン２が再始動された後の所定時間、第２のリレー１０がオンにされて、発電機１２から供給される電力によりサブバッテリ６が充電される。

図２に示すように、ＥＣＵ２０には、自動車に搭載された種々の検出装置が電気的に接続されており、それらの検出装置の出力信号がＥＣＵ２０に入力されるようにしてある。具体的に、ＥＣＵ２０に接続された検出装置には、エンジン２の回転速度（単位時間当たりの回転数）Ｎｅを検出するエンジン回転速度センサ４１、自動車の走行速度Ｓを検出する車速センサ４２、アクセル開度θを検出するアクセル開度センサ４３、車両用ブレーキのオン又はオフを検出するブレーキスイッチ４４、メインバッテリ４から供給される電力の電圧Ｖ１を検出する電圧センサ４５、メインバッテリ４から供給される電力の電流Ｉ１を検出する電流センサ４６、サブバッテリ６から供給される電力の電圧Ｖ２を検出する電圧センサ４７、及び、サブバッテリ６から供給される電力の電流Ｉ２を検出する電流センサ４８が含まれる。なお、電圧センサ４５と電流センサ４６はメインバッテリ４に内蔵され、電圧センサ４７と電流センサ４８はサブバッテリ６に内蔵されている。

また、ＥＣＵ２０には、自動車に搭載された種々の装置が電気的に接続されており、それらの装置の動作がＥＣＵ２０から送られる信号により制御されるようにしてある。具体的に、ＥＣＵ２０により制御される装置には、エンジン２の点火プラグ３２、エンジン２への燃料供給を調整する燃料噴射弁３４、及びエンジン２のスタータ１４が含まれる。

ＥＣＵ２０は、メインバッテリ４とサブバッテリ６の劣化を検出するバッテリ劣化検出部２２と、エンジン２における燃料の燃焼を制御する燃焼制御部２４と、エンジン２のスタータ１４の駆動を制御するスタータ制御部２６とを備えている。

以下、アイドルストップシステムを用いた制御の具体例を説明する。

［エンジンの自動停止制御］
図３を参照しながら、駆動中のエンジン２を自動的に停止させる制御の各処理の流れについて説明する。

図３に示すように、先ずステップＳ１〜ステップＳ３において、自動車の走行速度Ｓが車速センサ４２により検出され、アクセル開度θがアクセル開度センサ４３により検出され、車両用ブレーキのオン又はオフがブレーキスイッチ４４により検出される。

続くステップＳ４〜ステップＳ６では、エンジン２を自動的に停止させるための停止条件が成立しているか否かを確認するための処理が行われる。

具体的に、ステップＳ４では、ステップＳ１の検出に基づき、自動車の走行速度Ｓが０ｍ／ｓであるか否かが判断される。ステップＳ４において走行速度Ｓが０ｍ／ｓであると判断されると、ステップＳ５に進む。一方、ステップＳ４において走行速度Ｓが０ｍ／ｓでないと判断され、停止条件が成立していないことが確認されると、エンジン２の燃料供給と点火がオンに維持された状態で（ステップＳ８）、図示しないメインルーチンに戻る。

ステップＳ５では、ステップＳ２の検出に基づき、アクセル開度θが０％であるか否か、すなわち、アクセルが全閉であるか否かが判断される。ステップＳ５においてアクセルが全閉であると判断されると、ステップＳ６に進む。一方、ステップＳ５においてアクセルが全閉でないと判断され、停止条件が成立していないことが確認されると、エンジン２の燃料供給と点火がオンに維持された状態で（ステップＳ８）、図示しないメインルーチンに戻る。

ステップＳ６では、ステップＳ３の検出に基づき、車両用ブレーキがオンであるか否かが判断される。ステップＳ６においてブレーキがオンであると判断され、停止条件が成立したことが確認されると、ステップＳ７に進む。一方、ステップＳ６においてブレーキがオフであると判断され、停止条件が成立していないことが確認されると、エンジン２の燃料供給と点火がオンに維持された状態で（ステップＳ８）、図示しないメインルーチンに戻る。

停止条件が成立すると、ステップＳ７において、エンジン２への燃料供給が停止されるように燃料噴射弁３４が制御されるとともに、エンジン２の点火が停止されるように点火プラグ３２が制御されて、これによりエンジン２が停止される。

［エンジンの再始動制御］
続いて、図４を参照しながら、自動停止中のエンジン２を再始動させる制御の各処理の流れについて説明する。

図４に示すように、先ずステップＳ１１において、車両用ブレーキのオン又はオフがブレーキスイッチ４４により検出される。

続くステップＳ１２では、発進操作（運転者の発車の意思）の有無を確認するため、ステップＳ１１の検出に基づき、車両用ブレーキがオンであるか否かが判断される。ステップＳ１２において、ブレーキがオンであると判断され、発進操作がなされていない（運転者の発車の意思がない）ことが確認されると、ステップＳ１３に進む。一方、ステップＳ１２において、ブレーキがオフであると判断され、発進操作（運転者の発車の意思）に伴いエンジン２を再始動させるための第１の復帰条件が成立したことが確認されると、ステップＳ２４に進み、エンジン２のスタータ１４が駆動された後、ステップＳ２０に進む。

なお、ステップＳ１２の処理は、ブレーキのオン・オフの判断に限定されず、アクセルペダルのオン・オフの判断、クラッチペダルのオン・オフの判断、又はそれらの判断の組み合わせであってもよい。

ステップＳ１３では、発進操作（運転者の発車の意思）とは無関係にエンジン２を再始動させるための第２の復帰条件が成立しているか否かが判断される。第２の復帰条件としては、例えば、エンジン２の自動停止に伴う車両用電気負荷への供給電力の不足に起因して生じる種々の現象、具体的には、自動車に搭載された空調装置の冷房機能の低下等が挙げられる。第２の復帰条件が空量装置の冷房機能の低下である場合、ステップＳ１３では、例えば、実際の車室内温度が、空調装置の設定温度（目標の車室内温度）よりも所定温度以上高いか否かが判断される。ただし、第２の復帰条件としては、その他の種々の条件が考えられ、具体的には、メインバッテリ４の残容量が、エンジン２の自動停止中の放電により所定容量以下になること等が考えられる。

ステップＳ１３において、第２の復帰条件が成立していないと判断されると、エンジン２の燃料供給と点火がオフに維持された状態で（ステップＳ１４）、図示しないメインルーチンに戻る。

一方、ステップＳ１３において、第２の復帰条件が成立したと判断されると、ステップＳ１５に進み、サブバッテリ６からの電力供給によりエンジン２のスタータ１４が駆動されて、エンジン２の回転が開始される。

エンジン２のスタータ１４が駆動されると、ステップＳ１６において、カウンタＡによるカウントが開始され、ステップＳ１７に進む。

ステップＳ１７では、スタータ１４へ電力供給中であるサブバッテリ６の電圧Ｖ２と電流Ｉ２が検出され、続くステップＳ１８において、ステップＳ１７で検出された電圧Ｖ２と電流Ｉ２に基づき、サブバッテリ６の内部抵抗Ｒ２が算出される。内部抵抗Ｒは、サブバッテリ６の劣化の有無のパラメータである。

次のステップＳ１９では、カウンタＡによるカウントが所定時間Ｔに達したか否かが判断される。所定時間Ｔは、サブバッテリ６の劣化を精度よく検出するのに十分な時間に設定される。

ステップＳ１９において、カウンタＡのカウントが所定時間Ｔに達していないと判断されると、エンジン２の燃料供給と点火がオフに維持された状態で（ステップＳ１４）、図示しないメインルーチンに戻る。すなわち、第２の復帰条件が成立してから所定時間Ｔが経過するまで、サブバッテリ６の内部抵抗Ｒが繰り返し算出される（ステップＳ１８）。このように、発進操作とは無関係の第２の復帰条件が成立した場合、エンジン２の燃料供給と点火（エンジン２の再始動）を敢えて遅らせることで確保された所定時間Ｔを利用して、サブバッテリ６の劣化の有無を正確に検出することができる。この場合、運転者には発車の意思がないため、エンジン２の再始動が遅れることに対する違和感を運転者に与えることを回避できる。

一方、ステップＳ１９において、カウンタＡのカウントが所定時間Ｔに達したと判断され、サブバッテリ６の劣化の検出が完了するとステップＳ２０に進む。

ステップＳ２０では、エンジン２の燃料供給と点火が開始されるように燃料噴射弁２４と点火プラグ３２が制御され、これによりエンジン２が再始動される。

続くステップＳ２１では、エンジン回転速度センサ４１によりエンジン２の回転速度Ｎｅが検出され、次のステップＳ２２において、エンジン２の回転速度Ｎｅが所定速度Ｐに達したか否かが判断される。

ステップＳ２２において、回転速度Ｎｅが所定速度Ｐに達していないと判断されると、図示しないメインルーチンに戻る。すなわち、回転速度Ｎｅが所定速度Ｐに達するまで回転速度Ｎｅが繰り返し検出される（ステップＳ２１）。一方、ステップＳ２２において、回転速度Ｎｅが所定速度Ｐに達したと判断されると、ステップＳ２３に進んでスタータ１４の駆動が停止され、処理が終了する。

以上、上述の実施形態を挙げて本発明を説明したが、本発明は上述の実施形態に限定されるものではない。

本発明の一実施形態に係るエンジンの制御装置を示す概略図である。 本発明の一実施形態に係るエンジンの制御装置の制御系を示すブロック図である。 エンジンを自動的に停止させる制御の処理の流れを示すフローチャートである。 エンジンを自動的に再始動させる制御の処理の流れを示すフローチャートである。

符号の説明

２：エンジン、４：メインバッテリ、６：サブバッテリ、１４：スタータ、２０：ＥＣＵ、２２：バッテリ劣化検出部、２４：燃焼制御部、２６：スタータ制御部、３２：点火プラグ、３４：燃料噴射弁、４１：エンジン回転速度センサ、４２：車速センサ、４３：アクセル開度センサ、４４：ブレーキスイッチ、４５：メインバッテリの電圧センサ、４６：メインバッテリの電流センサ、４７：サブバッテリの電圧センサ、４８：サブバッテリの電流センサ。

Claims (3)

1. 車両のエンジンを自動的に停止させているとき、発進操作に伴いエンジンを再始動させるための第１の復帰条件、又は、発進操作とは無関係にエンジンを再始動させるための第２の復帰条件のいずれか一方が成立すると、バッテリからの電力供給によりエンジンを自動的に再始動させるエンジンの制御装置であって、
   第２の復帰条件の成立に伴う前記再始動時、第１の復帰条件の成立に伴う前記再始動時よりも遅れてエンジンの燃料の燃焼を開始させる燃焼制御手段と、
   第２の復帰条件の成立に伴う前記再始動時、前記電力供給時の電圧及び／又は電流に基づき、前記バッテリの劣化を検出するバッテリ劣化検出手段と、を備えたことを特徴とするエンジンの制御装置。
2. 前記車両は、第１のバッテリと第２のバッテリとを備え、
   エンジンを自動的に停止させているときは、第１のバッテリから車両用電気負荷へ電力を供給し、
   第２の復帰条件の成立に伴う前記再始動時は、第２のバッテリからエンジンのスタータへ電力を供給し、且つ、前記バッテリ劣化検出手段により第２のバッテリの劣化を検出することを特徴とする請求項１に記載のエンジンの制御装置。
3. エンジン始動操作によるエンジン始動時は、第１のバッテリと第２のバッテリの両方からエンジンのスタータに電力を供給することを特徴とする請求項２に記載のエンジンの制御装置。

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