JP2010185322A - 内燃機関の制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】内燃機関の自動始動失敗後における再始動性を向上させることができる内燃機関の制御装置を提供すること。
【解決手段】内燃機関１０の吸気通路２０に設けられたスロットルバルブ２１の開閉を制御し、所定の自動停止条件成立時に内燃機関１０を自動停止させ、所定の自動始動条件成立時に内燃機関１０を自動始動させる制御装置６０において、内燃機関１０を自動始動させるときに、スロットルバルブ２１の開度をアイドル時に要求される開度Ｄ０より所定値ΔＱだけ小さく設定して、内燃機関１０に供給される吸気量を減少させ、燃費の向上及び排気ガスの低減を図る。また、制御装置６０は、内燃機関１０の自動始動の失敗を検出し、内燃機関１０の自動始動の失敗が検出された場合に、内燃機関１０の再始動時におけるスロットルバルブ２１の開度を、前回の自動始動時に設定された開度より大きくする。
【選択図】 図２

Description

本発明は、内燃機関の自動始動失敗後における再始動性を向上させる技術に関する。

従来、燃費の向上等を目的として、所定の自動停止条件が成立した場合に内燃機関を自動停止させるエコラン機能を備えた車両が知られている。こうした車両では、内燃機関を自動停止させた後、所定の自動始動条件が成立すると、内燃機関が自動始動されるようになっている。

ここで、例えば特許文献１には、エコラン機能を備えた車両において、内燃機関の自動始動時にアクセル要求に関わらずスロットル開度を所定開度に制限して、内燃機関に供給される吸気量を減少させる技術が開示されている。この技術によれば、内燃機関（エンジン）の自動始動時に、エンジンの吹き上がりを抑制することができる。その結果、燃費を向上させることができる。

特開２００６−１５２９６５号公報

しかしながら、上記特許文献１に開示された技術によると、内燃機関の自動始動時に内燃機関に供給される吸気量が制限される。その上で、運転者の操作ミス等により内燃機関の自動始動が失敗するおそれがあった（エンジンストール）。このように、内燃機関の自動始動が失敗に終わると、スロットル開度の制限により負圧が生じた吸気通路（インテークマニホールド）側に、排気ガスが逆流してしまう。この排気ガスの逆流により、内燃機関を再始動させる際に、始動性が悪化するという問題があった。

そこで、本発明は、上記した問題点を解決するためになされたものであり、内燃機関の自動始動失敗後における再始動性を向上させることができる内燃機関の制御装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明に係る内燃機関の制御装置は、内燃機関の吸気通路に設けられたスロットルバルブの開閉を制御する開閉制御手段と、所定の自動停止条件成立時に内燃機関を自動停止させる自動停止手段と、前記自動停止手段により自動停止させた内燃機関を、所定の自動始動条件成立時に自動始動させる自動始動手段とを備え、前記自動始動手段により内燃機関を自動始動させるときに、前記開閉制御手段が、スロットルバルブの開度をアイドル時に要求される開度より所定値だけ小さく設定して、内燃機関に供給される吸気量を減少させる内燃機関の制御装置であって、内燃機関の自動始動の失敗を検出する自動始動失敗検出手段を備え、前記自動始動失敗検出手段により内燃機関の自動始動の失敗が検出された場合に、前記開閉制御手段は、内燃機関の再始動時におけるスロットルバルブの開度を、前回の自動始動時に設定された開度より大きくすることを特徴とする。
ここで、「所定値」としては、例えば通常始動時に要求される開度（通常始動開度）の２／３程度の開度を例示できる。

本発明に係る内燃機関の制御装置では、所定の自動始動条件成立時に、自動始動手段が内燃機関を自動始動させる。このとき、開閉制御手段がスロットルバルブの開度を通常始動開度より所定値だけ小さく設定する。その結果、内燃機関に供給される吸気量を減少させて、吹き上がりを抑制し、燃費を向上させることができる。ところで、内燃機関に供給される吸気量が減少した上で、運転者の操作ミス等により内燃機関が自動始動を失敗すると、スロットル開度の制限により負圧が生じた吸気通路側に排気ガスが逆流し、再始動性を悪化させることになる。そこで、この装置では、自動始動失敗検出手段により自動始動の失敗が検出された場合に、開閉制御手段が内燃機関の再始動時におけるスロットルバルブの開度を、前回の自動始動時に設定された開度より大きく設定している。これにより、内燃機関の自動始動失敗後に再始動させる際、内燃機関に供給される吸気量を増加させることができる。その結果、たとえ内燃機関の自動始動が失敗して吸気通路側に排気ガスが逆流した場合であっても、次回の内燃機関の自動始動時に内燃機関に十分な吸気量を供給して再始動性を向上させることができる。

また、この制御装置では、吸気通路に設けられたスロットルバルブの開閉を制御することにより、再始動時における内燃機関への吸気量を増加させている。これにより、例えば内燃機関の気筒ごとに設けられた吸気バルブを制御する場合に比べて、本発明を容易に実現することができる。

本発明に係る内燃機関の制御装置において、前記開閉制御手段は、前記所定値を小さくすることにより、内燃機関の再始動時に、スロットルバルブの開度を前回の自動始動時に設定された開度より大きくする態様を例示できる。

この制御装置では、前記所定値を小さくすることにより、内燃機関の自動始動失敗後に再始動させる際、内燃機関に供給される吸気量を容易に増加させることができる。これにより、内燃機関の自動始動失敗後における再始動性を容易に向上させることができる。

本発明に係る内燃機関の制御装置において、前記開閉制御手段は、前記所定値をゼロとすることにより、内燃機関の再始動時に、スロットルバルブの開度を前回の自動始動時に設定された開度より大きくする態様を例示できる。

この制御装置では、前記所定値をゼロとすることにより、内燃機関の自動始動失敗後に再始動させる際、内燃機関に供給される吸気量をさらに容易にかつ確実に増加させることができる。これにより、内燃機関の自動始動失敗後における再始動性をさらに容易にかつ確実に向上させることができる。

本発明に係る内燃機関の制御装置によれば、上記した通り、内燃機関の自動始動失敗後における再始動性を向上させることができる。

本発明の第１実施形態に係るエンジンシステムを示す全体構成図である。 同システムのＥＣＵが行う制御内容を示すフローチャートである。 同システムのＥＣＵの制御によるエンジン及びスロットルバルブの挙動を示すタイミングチャートである。 本発明の第２実施形態に係るエンジンコントロールシステムのＥＣＵが行う制御内容を示すフローチャートである。 本発明の第３実施形態に係るエンジンコントロールシステムのＥＣＵが行う制御内容を示すフローチャートである。

［第１実施形態］
以下、本発明に係る内燃機関の制御装置を具体化したエンジンシステムの一実施形態について、図面を参照しながら説明する。まず、第１実施形態に係るエンジンシステムの全体構成について、図１を参照しながら説明する。図１は、本発明の第１実施形態に係るエンジンシステムを示す全体構成図である。
エンジンシステムは、図１に示すように、車両の動力源となるエンジン１０と、エンジンシステムを総括的に制御するＥＣＵ６０とを備えている。なお、本実施形態のエンジン１０が、本発明の「内燃機関」に相当し、本実施形態のＥＣＵ６０が、本発明の「内燃機関の制御装置」に相当する。

エンジン１０は、図１に示すように、燃料と吸気との混合気体を燃焼させる燃焼室１１と、燃焼室１１に吸気を供給する通路となる吸気通路２０と、燃焼室１１から排気ガスを排出する通路となる排気通路３０とを備えている。

燃焼室１１は、吸気通路２０に連通する吸気ポート１２と、排気通路３０に連通する排気ポート１４とを備えている。そして、吸気ポート１２には、吸気バルブ１３が設けられている。この吸気バルブ１３を駆動することにより、吸気ポート１２が開閉されるようになっている。また、排気ポート１４には、排気バルブ１５が設けられている。この排気バルブ１５を駆動することにより、排気ポート１４が開閉されるようになっている。

吸気通路２０は、通路２０の途中に設けられて吸気の流量を制御するスロットルバルブ２１と、スロットルバルブ２１の開度を検出するスロットルセンサ２２とを備えている。このスロットルセンサ２２は、ＥＣＵ６０へと接続されている。

ＥＣＵ６０は、エンジンシステムに備わる各部位の電子制御を司るマイクロコンピュータ（マイコン）を備えている。このマイコンは、周知のように中央処理装置（ＣＰＵ）、読み出し書き換えメモリ（ＲＡＭ）、読み出し専用メモリ（ＲＯＭ）等を備え、ＥＣＵ６０に入力された信号の処理等を行うものである。ＥＣＵ６０は、各種センサ及びスイッチ等に接続されており、例えば、ブレーキスイッチ６１からのブレーキのＯＮ／ＯＦＦ信号、回転数センサ６２からのエンジン回転数、ドライバー席ドアスイッチ６３からのドアのＯＰＥＮ／ＣＬＯＳＥ信号、エンジンフードスイッチ６４からのフードのＯＰＥＮ／ＣＬＯＳＥ信号、ターンスイッチ６５からのウインカやハザードのＯＮ／ＯＦＦ信号、アクセル開度センサ６６からのアクセル踏込量、シフトポジションスイッチ６７からのシフトポジション、車速センサ６８からの車速などを入力として受け取るようになっている。なお、本実施形態のＥＣＵ６０は、本発明の「開閉制御手段」「自動停止手段」「自動始動手段」「自動始動失敗検出手段」を兼ねている。

次に、本実施形態のＥＣＵ６０が行う制御内容について、図２を参照しながら説明する。図２は、同システムのＥＣＵが行う制御内容を示すフローチャートである。

図２に示すように、ステップＳ２１において、ＥＣＵ６０は、エンジン１０の自動停止条件が成立したか否かを判断する。自動停止条件としては、（１）ウインカ、ハザードがＯＦＦであること、（２）車速がゼロであること、（３）シフトレンジがＮレンジ（ニュートラルポジション）であること、（４）エンジンフードが閉じていること、（５）ドライバー席のドアが閉じていること等を挙げることができる。そして、ＥＣＵ６０は、自動停止条件が成立していないと判断した場合（Ｓ２１：Ｎｏ）、例えば上記条件（１）〜（５）のうち一つでも満たされていない場合に、その後の処理を終了する。一方、ＥＣＵ６０は、自動停止条件が成立したと判断した場合（Ｓ２１：Ｙｅｓ）、例えば上記条件（１）〜（５）のすべてが満たされた場合に、処理をステップＳ２２に移行する。

ステップＳ２２において、ＥＣＵ６０は、エンジン１０を自動停止させる。本実施形態に係るエンジンシステムでは、こうしたエコラン機能により、燃費の向上や排気ガスの低減を図ることができる。そして、ＥＣＵ６０は、処理をステップＳ２３に移行する。

ステップＳ２３において、ＥＣＵ６０は、エンジン１０の自動始動条件が成立したか否かを判断する。自動始動条件としては、（６）シフトレンジがＤレンジ（前進ポジション）又はＲレンジ（後進ポジション）であること、（７）ブレーキスイッチがＯＮであること、（８）アクセル踏込量がゼロであること等を挙げることができる。そして、ＥＣＵ６０は、自動始動条件が成立していないと判断した場合（Ｓ２３：Ｎｏ）、例えば上記条件（６）〜（８）のうち一つでも満たされていない場合に、その後の処理を終了する。一方、ＥＣＵ６０は、自動始動条件が成立したと判断した場合（Ｓ２３：Ｙｅｓ）、例えば上記条件（６）〜（８）のすべてが満たされた場合に、処理をステップＳ２４に移行する。

ステップＳ２４において、ＥＣＵ６０は、エンジン１０の自動始動を開始させる。そして、ＥＣＵ６０は、処理をステップＳ２５に移行する。
ステップＳ２５において、ＥＣＵ６０は、スロットルバルブ２１の開度を、通常始動時に要求される開度（通常始動開度）Ｄ０よりΔＱだけ減少させる（図３参照）。このΔＱが、本発明の「所定値」に相当する。このように、エンジン１０に供給される吸気量を減少させることにより、エンジン１０の自動始動時における吹き上がりを抑制して、燃費を向上させることができる。そして、ＥＣＵ６０は、処理をステップＳ２６に移行する。

ステップＳ２６において、ＥＣＵ６０は、エンスト（エンジンストール）を検出したか否かを判断する。具体的には、ＥＣＵ６０は、例えば回転数センサ６２から得られるエンジン回転数に基づき、エンストを検出する。そして、エンストを検出していない場合（Ｓ２６：Ｎｏ）、ＥＣＵ６０は、その後の処理を終了する。一方、エンストを検出した場合（Ｓ２６：Ｙｅｓ）、ＥＣＵ６０は、処理をステップＳ２７に移行する。

ステップＳ２７において、ＥＣＵ６０は、次回のスロットル開度の減少量をΔＱ／２に設定する。そして、ＥＣＵ６０は、その後の処理を終了する。これにより、次回の自動始動時におけるエンジン１０への吸気量を、前回よりΔＱ／２分だけ増加させることができる。その結果、たとえエンジン１０の自動始動が失敗して吸気通路２０側に排気ガスが逆流した場合であっても、次回のエンジン１０の自動始動時にはエンジン１０に十分な吸気量を供給して再始動性を向上させることができる。

なお、仮にエンジン１０が再始動をも失敗した場合には、ＥＣＵ６０は、次回の始動時におけるスロットル開度の減少量を前回より小さい値、例えばΔＱ／４に設定するとよい。これにより、次回の自動始動時におけるエンジン１０の始動性をさらに確実に向上させることができる。

続いて、上記したＥＣＵ６０の制御により、エンジン１０及びスロットルバルブ２１が示す挙動の一例について、図３を参照しながら説明する。図３は、本システムのＥＣＵの制御によるエンジン及びスロットルバルブの挙動を示すタイミングチャートである。

図３（ｂ）に示すように、時刻ｔ１前では、シフトレンジがＤレンジとなっているため、上記条件（１）を満たさず、自動停止条件が成立していない（ステップＳ２１：Ｎｏ）。したがって、ＥＣＵ６０は、エンジンを自動停止させない。そして、時刻ｔ１になると、シフトレンジがＮレンジ（他の自動停止条件は満たされているものとする）となるため、ＥＣＵ６０は、自動停止条件が成立したと判断する（ステップＳ２１：Ｙｅｓ）。そして、ＥＣＵ６０は、図３（ａ）に示すように、エンジン１０を自動停止させる（ステップＳ２２）。

時刻ｔ１から時刻ｔ２までの間では、図３（ｂ）に示すように、シフトレンジがＮレンジのままであるため、上記条件（６）を満たさず、自動始動条件が成立しない（ステップＳ２３：Ｎｏ）。
その後、時刻ｔ２になると、シフトレンジがＤレンジ、ブレーキスイッチがＯＮ（他の自動始動条件は満たされているものとする）となるため、ＥＣＵ６０は、自動始動条件が成立したと判断する（ステップＳ２３：Ｙｅｓ）。そして、ＥＣＵ６０は、図３（ａ）に示すように、エンジン１０の自動始動を開始させる（ステップＳ２４）。このとき、ＥＣＵ６０は、図３（ｄ）に示すように、スロットルバルブ２１の開度を、通常始動開度Ｄ０よりΔＱだけ減少させた開度Ｄ１にしている。これにより、エンジン１０に供給される吸気量が減少するので、エンジン回転数の吹き上がりが抑制される。なお、吸気量を減少させる時間Δｔとしては、特に限定されないが、例えば数秒程度でよい。

ところで、この一例では、図３（ｃ）に示すように、時刻ｔ３に、誤作動や運転者のミス等の要因でブレーキがＯＦＦとなる。このため、エンジン１０は、図３（ａ）に示すように、自動始動を失敗する。つまり、ＥＣＵ６０は、エンストを検出する（ステップＳ２６：Ｙｅｓ）。ここで、エンジン１０が自動始動を失敗すると、スロットルバルブ２１の開度Ｄ１への制限により負圧が生じた吸気通路２０側に排気ガスが逆流する。この排気ガスの逆流により、エンジン１０を再始動させる際に、始動性を悪化させるおそれがある。そこで、ＥＣＵ６０は、次回の始動時におけるスロットル開度の減少量をΔＱ／２に設定する（ステップＳ２７）。そして、時刻ｔ４になると、ブレーキがＯＮとなって、再び自動始動条件が成立し、ＥＣＵ６０はエンジン１０の再始動を開始する。このとき、ＥＣＵ６０は、図３（ｄ）に示すように、スロットルバルブ２１の開度を、通常始動開度Ｄ０よりΔＱ／２だけ減少させた開度Ｄ２にする。これにより、エンジン１０を再始動させる際、エンジン１０に供給される吸気量を、前回の始動時よりΔＱ／２に対応した分だけ増加させることができる。

以上、詳細に説明したように本実施形態に係るエンジンシステムによれば、ＥＣＵ６０が、エンジン１０の自動始動の失敗を検出した場合に、エンジン１０の再始動時におけるスロットルバルブ２１の開度Ｄ２を、前回の自動始動時に設定された開度Ｄ１より大きく設定している。その結果、たとえエンジン１０の自動始動が失敗して吸気通路２０側に排気ガスが逆流した場合であっても、次回のエンジン１０の自動始動時にエンジン１０に十分な吸気量を供給して再始動性を向上させることができる。

また、このシステムでは、吸気通路２０に設けられたスロットルバルブ２１の開閉を制御することにより、再始動時におけるエンジン１０への吸気量を増加させている。このため、例えばエンジン１０の気筒ごとに設けられた吸気バルブ１３を制御する場合に比べて、エンジン１０の再始動性を容易に向上させることができる。

［第２実施形態］
次に、本発明に係る内燃機関の制御装置を具体化したエンジンシステムの第２実施形態について、図４を参照しながら説明する。図４は、本発明の第２実施形態に係るエンジンコントロールシステムのＥＣＵが行う制御内容を示すフローチャートである。

第２実施形態に係るエンジンシステムは、ＥＣＵ６０が行う制御内容において、上記第１実施形態のものと相違する。なお、システムの全体構成については、上記第１実施形態と同様であるため、同一の構成部品については同一符号を用いる。以下では、上記第１実施形態との相違点を中心に説明する。

このシステムでは、図４に示すように、エンジン１０の自動停止条件が成立してエンジン１０が自動停止され（ステップＳ４１：Ｙｅｓ、ステップＳ４２）、エンジン１０の自動始動条件が成立してエンジン１０が自動始動する（ステップＳ４３：Ｙｅｓ、ステップＳ４４）ときに、ＥＣＵ６０は、スロットル開度をΔＱだけ減少させる（ステップＳ４５）。ここまでは、上記第１実施形態と同様であるが、本実施形態のＥＣＵ６０は、エンストを検出した場合（ステップＳ４６）、次回のスロットル開度の減少量を、ΔＱではなく適正値に設定している（ステップＳ４７）。ここで、適正値とは、エンジン１０の状態に応じてエンジン１０を適切に始動させるのに必要な吸気量を供給するために、ΔＱより小さいスロットル開度の減少量をいう。そして、ＥＣＵ６０は、その後の処理を終了する。

このように、次回のスロットル開度の減少量を適正値に設定することにより、次回の自動始動時におけるエンジン１０への吸気量を前回より適正値に応じた分だけ増加させることができる。その結果、たとえエンジン１０の自動始動が失敗して吸気通路２０側に排気ガスが逆流した場合であっても、次回のエンジン１０の自動始動時にはエンジン１０に適正量の吸気を供給して再始動性を効果的に向上させることができる。

［第３実施形態］
次に、本発明に係る内燃機関の制御装置を具体化したエンジンシステムの第３実施形態について、図５を参照しながら説明する。図５は、本発明の第３実施形態に係るエンジンコントロールシステムのＥＣＵが行う制御内容を示すフローチャートである。

第３実施形態に係るエンジンシステムは、ＥＣＵ６０が行う制御内容において、上記実施形態のものと相違する。なお、システムの全体構成については、上記実施形態と同様であるため、同一の構成部品については同一符号を用いる。以下では、上記実施形態との相違点を中心に説明する。

このシステムでは、図５に示すように、エンジン１０の自動停止条件が成立してエンジン１０が自動停止され（ステップＳ５１：Ｙｅｓ、ステップＳ５２）、エンジン１０の自動始動条件が成立してエンジン１０が自動始動する（ステップＳ５３：Ｙｅｓ、ステップＳ５４）ときに、ＥＣＵ６０は、スロットル開度をΔＱだけ減少させる（ステップＳ５５）。ここまでは、上記実施形態と同様であるが、本実施形態のＥＣＵ６０は、エンストを検出した場合（ステップＳ５６）、次回のスロットル開度の減少量を、ΔＱではなくゼロに設定している（ステップＳ５７）。すなわち、ＥＣＵ６０は、エンジン１０の自動停止を失敗した場合、再始動時にはスロットル開度を減少させず、通常始動開度Ｄ０に設定する。そして、ＥＣＵ６０は、その後の処理を終了する。

このように、次回のスロットル開度の減少量をゼロに設定することにより、次回の自動始動時におけるエンジン１０への吸気量を容易にかつ確実に増加させることができる。したがって、エンジン１０の自動始動失敗後における再始動性を容易にかつ確実に向上させることができる。

なお、上記実施形態は単なる例示にすぎず、本発明を何ら限定するものではなく、その要旨を逸脱しない範囲内で種々の改良、変形が可能であることはもちろんである。

例えば、上記実施形態では、自動停止条件として上記条件（１）〜（５）を例示したが、これに限られず他のセンサ等の値を利用して自動停止条件を設定してもよい。また、上記実施形態では、自動始動条件として上記条件（６）〜（８）を例示したが、これに限られず他のセンサ等の値を利用して自動停止条件を設定してもよい。

１０ エンジン
１１ 燃焼室
２０ 吸気通路
２１ スロットルバルブ
３０ 排気通路
６０ ＥＣＵ
６１ ブレーキスイッチ
６２ 回転数センサ
６３ ドライバー席ドアスイッチ
６４ エンジンフードスイッチ
６５ ターンスイッチ
６６ アクセル開度センサ
６７ シフトポジションスイッチ
６８ 車速センサ
Ｄ０ 通常始動開度
ΔＱ 所定値

Claims (3)

1. 内燃機関の吸気通路に設けられたスロットルバルブの開閉を制御する開閉制御手段と、
   所定の自動停止条件成立時に内燃機関を自動停止させる自動停止手段と、
   前記自動停止手段により自動停止させた内燃機関を、所定の自動始動条件成立時に自動始動させる自動始動手段とを備え、
   前記自動始動手段により内燃機関を自動始動させるときに、前記開閉制御手段が、スロットルバルブの開度を通常始動時に要求される開度より所定値だけ小さく設定して、内燃機関に供給される吸気量を減少させる内燃機関の制御装置であって、
   内燃機関の自動始動の失敗を検出する自動始動失敗検出手段を備え、
   前記自動始動失敗検出手段により内燃機関の自動始動の失敗が検出された場合に、前記開閉制御手段は、内燃機関の再始動時におけるスロットルバルブの開度を、前回の自動始動時に設定された開度より大きくする
   ことを特徴とする内燃機関の制御装置。
2. 請求項１に記載する内燃機関の制御装置において、
   前記開閉制御手段は、前記所定値を小さくすることにより、内燃機関の再始動時に、スロットルバルブの開度を前回の自動始動時に設定された開度より大きくする
   ことを特徴とする内燃機関の制御装置。
3. 請求項１に記載する内燃機関の制御装置において、
   前記開閉制御手段は、前記所定値をゼロとすることにより、内燃機関の再始動時に、スロットルバルブの開度を前回の自動始動時に設定された開度より大きくする
   ことを特徴とする内燃機関の制御装置。

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