JP2014202168A - エンジンの制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】イグニッションスイッチがオフにされエンジンが停止した後の直噴インジェクタから燃料室内への燃料漏れを防ぎ、かつエンジンの間欠運転中に発生するＰＭの量を低減させる。
【解決手段】イグニッションスイッチ３４がオフにされた場合は、燃料フィードポンプ１２を制御してフィード圧を直噴インジェクタ２４から燃料室２８内への燃料漏れが生じない程度の圧力である第１圧力とした後、エンジン１を停止させて高圧燃料通路２２内の燃料の圧力を第１圧力に低下させ、エンジン１の間欠停止要求があった場合は、燃料フィードポンプ１２を制御してフィード圧を第１圧力よりも高い圧力である第２圧力とした後、エンジン１を間欠停止させて間欠停止中の高圧燃料通路２２内の燃料の圧力を第２圧力に低下させる。
【選択図】図２

Description

本発明は、エンジンの制御装置に関する。特に、吸気ポートに燃料を噴射するポートインジェクタと気筒内の燃料室に燃料を噴射する直噴インジェクタとを備えたハイブリッド車両用エンジンの制御装置に関する。

直噴インジェクタを備えるエンジンにおいては、高圧に加圧された燃料が直噴インジェクタから気筒内の燃料室に噴射される。直噴インジェクタに供給される燃料の圧力は、エンジン停止後に直ちに低下しない場合があり、イグニッションスイッチがオフにされエンジンが停止した後に、燃料の残圧により燃料が直噴インジェクタから燃料室内に漏れることがある。このような燃料漏れは、次回のエンジン始動時にＨＣ（炭化水素）の排出量を増大させ、排気ガス性能を悪化させる。従来からこのような燃料漏れを防ぐ技術が提案されている。

特許文献１には、エンジン停止中にＤＭＥ（ジメチルエーテル）が燃料室内に漏れることを防止するため、エンジン停止時に、低圧燃料供給経路と高圧燃料供給経路とを接続する電磁開閉弁を開くとともに、低圧燃料供給経路にＤＭＥを供給するためのフィードポンプを逆転させることで、低圧燃料供給経路及び高圧燃料供給経路のＤＭＥを回収する技術が開示されている。

特許文献２には、燃料をフィード圧力まで加圧する燃料フィードポンプをエンジン停止時に停止させ、フィード圧力から高圧サプライポンプによりさらに加圧された燃料を燃料噴射弁に供給するための高圧燃料配管に接続された圧力リリーフ弁をフィード圧力の消滅を利用して開弁させ、高圧燃料配管内の燃料を圧力リリーフ弁内のリリーフ室に放出させることで高圧燃料配管内の燃料の圧力を低下させる技術が開示されている。

特開２００８−０４５５３６号公報 特開平０７−１５８５３６号公報

しかしながら、特許文献１に記載の発明では、フィードポンプを逆転させる必要があり、フィードポンプのモータを正転及び逆転させるために、モータに流す電流の方向を切り替えるための駆動回路（例えばＨブリッジ構成）を用意しなければならない。モータを正転のみさせる場合は、駆動回路に必要なトランジスタは１個であるが、正転及び逆転させるために駆動回路をＨブリッジ構成とする場合は、トランジスタが４個必要となってしまう。このように、フィードポンプを正転及び逆転させる場合、ＥＣＵ（エンジンコントロールユニット）のコストが高くなってしまう。

特許文献２に記載の発明では、エンジン停止時には常に燃料フィードポンプを停止させていることから、エンジン停止時は常に一定の圧力までフィード圧が下がることになってしまう。このため、次のエンジン始動時に燃料の圧力が十分上がらず、若しくは燃料の圧力が上がるまでに時間がかかってしまうことになり、燃料の霧化を悪化させ未燃焼ガスが増大しＰＭ（微粒子状物質）の発生が多くなるという問題を有する。

本発明は、ＥＣＵのコストを増大させることなく、イグニッションスイッチがオフにされエンジンが停止した後においては直噴インジェクタから燃料室内への燃料漏れを最小限に抑え次のエンジン始動時のＨＣ排出量を低減させることができ、エンジンの停止・始動を繰り返すエンジンの間欠運転中においてはエンジンの始動時に発生するＰＭの量を低減させることを目的とする。

請求項１に係る発明は、燃料をフィード圧まで加圧する燃料フィードポンプと、前記燃料フィードポンプによりフィード圧に加圧された燃料が供給される低圧燃料通路と、前記低圧燃料通路から燃料がさらに加圧されて供給され、燃料室内に燃料を噴射する直噴インジェクタに燃料を供給するための高圧燃料通路と、前記低圧燃料通路と前記高圧燃料通路の間に接続され、エンジンの停止時又は間欠停止時に開弁することで前記高圧燃料通路内の燃料の圧力を前記フィード圧まで低下させる圧力調整弁と、を備えるエンジンの制御装置であって、イグニッションスイッチがオフにされた場合は、前記燃料フィードポンプを制御して前記フィード圧を前記直噴インジェクタから前記燃料室内への燃料漏れが生じない程度の圧力である第１圧力とした後、エンジンを停止させて前記高圧燃料通路内の燃料の圧力を前記第１圧力に低下させ、エンジンの間欠停止要求があった場合は、前記燃料フィードポンプを制御して前記フィード圧を前記第１圧力よりも高い圧力である第２圧力とした後、エンジンを間欠停止させて間欠停止中の前記高圧燃料通路内の燃料の圧力を前記第２圧力に低下させる、ことを特徴とするエンジンの制御装置である。

本発明は、ＥＣＵのコストを増大させることなく、イグニッションスイッチがオフにされエンジンが停止した後においては直噴インジェクタから燃料室内への燃料漏れを最小限に抑え次のエンジン始動時のＨＣ排出量を低減させることができ、かつ、エンジンの停止・始動を繰り返すエンジンの間欠運転中においてはエンジンの始動時に発生するＰＭの量を低減させることができる。

本実施例により制御されるエンジン１の構成を示す図である。 本実施例に係るエンジン１の制御装置の処理の流れを示すフローチャートである。 通常運転時及び間欠運転時のエンジン１のオンオフの様子を示す図である。

以下、本発明に係るエンジンの制御装置の実施例について説明する。図１は、本実施例により制御されるエンジン１の構成を示す図である。

本実施例に係るエンジン１はハイブリッド車両用のエンジンであり、燃料を貯留する燃料タンク１０、燃料フィードポンプ１２、低圧燃料通路１４、ポートインジェクタ１６、高圧ポンプ２０、高圧燃料通路２２、直噴インジェクタ２４、内部に燃料室２８を有する気筒２６、燃料圧力センサ３０、圧力調整弁３２、及びＥＣＵ３６を含んで構成される。

燃料フィードポンプ１２は、燃料タンク１０内に設けられ又は燃料タンク１０に接続され、燃料タンク１０に貯留されている燃料をフィード圧まで加圧して低圧燃料通路１６に供給する。燃料フィードポンプ１２は、ＥＣＵ３６からの指示に応じて、フィード圧を任意に変更することが可能である。

低圧燃料通路１４は、燃料フィードポンプ１２、ポートインジェクタ１６、高圧ポンプ２０、及び圧力調整弁３２に接続される。燃料フィードポンプ１２によりフィード圧に加圧された燃料は、低圧燃料通路１４を経由してポートインジェクタ１６及び高圧ポンプ２０へ供給される。

ポートインジェクタ１６は、気筒２６毎に設けられ、各ポートインジェクタ１６の噴口が対応する各吸気ポート１８内に臨むよう設けられ、低圧燃料通路１６から供給されるフィード圧に加圧された燃料を吸気ポート１８に噴射する。

高圧ポンプ２０は、低圧燃料通路１６から供給されるフィード圧に加圧された燃料を、さらに加圧して高圧燃料通路２２へ供給する。高圧ポンプ２０は、燃料フィードポンプ１２同様、ＥＣＵ３６からの指示に応じて、加圧後の圧力を任意に変更することが可能である。

高圧燃料通路２２は、高圧ポンプ２０、直噴インジェクタ２４、及び圧力調整弁３２に接続される。高圧ポンプ２０によりフィード圧からさらに加圧された燃料は、高圧燃料通路２２を経由して直噴インジェクタ２４に供給される。

直噴インジェクタ２４は、気筒２６毎に設けられ、各直噴インジェクタ２４の墳口が対応する各気筒２６の燃料室２８内に臨むよう設けられ、高圧燃料通路２２から供給されるフィード圧からさらに加圧された燃料を燃料室２８内に噴射する。

燃料圧力センサ３０は、高圧燃料通路２２に設けられ、高圧燃料通路２２内の燃料の圧力を検出する。燃料圧力センサ３０は、検出した燃料の圧力情報をＥＣＵ３６へ送る。

圧力調整弁３２は、低圧燃料通路１４及び高圧燃料通路２２に接続され、エンジン停止時にＥＣＵ３６からの指示により開弁する。これにより、高圧燃料通路２２内の燃料の圧力を低圧燃料通路内の燃料の圧力、すなわちフィード圧まで低下させる。

イグニッションスイッチ３４は、オン状態とオフ状態が切替可能なスイッチであり、エンジン１を始動・停止させるためにユーザが操作するものである。

ＥＣＵ３６は、燃料フィードポンプ１２、ポートインジェクタ１６、高圧ポンプ２０、直噴インジェクタ２４、圧力調整弁３２、及びイグニッションスイッチ３４に接続される。ＥＣＵ３６は、燃料フィードポンプ１２に対しフィード圧を指示する信号を送る。上述の通り、燃料フィードポンプ１２はＥＣＵ３６からの指示に応じたフィード圧に燃料を加圧する。同様に、ＥＣＵ３６は、高圧ポンプ２０に加圧後の圧力を指示する信号を送り、高圧ポンプ２０はＥＣＵ３６からの指示に応じた圧力に燃料を加圧する。

また、ＥＣＵ３６は、ポートインジェクタ１６及び直噴インジェクタ２４に制御信号を送り、それぞれのインジェクタについて、エンジンの運転状態に応じた燃料噴射タイミングや燃料噴射量等を指示する。エンジン１のように、直噴インジェクタ２４とポートインジェクタ１６とを併用するエンジンでは、状況に応じて直噴インジェクタ２４とポートインジェクタ１６との噴射量の比率や、それぞれのインジェクタの燃料噴射タイミングを変化させることができる。例えば、ＥＣＵ３６は、燃料圧力センサ３０からの燃料の圧力情報を受け、高圧燃料通路２２内の燃料の圧力が十分に高くないと判断した場合は、直噴インジェクタ２４の噴射比率を下げポートインジェクタ１６の噴射比率を上げる指示を直噴インジェクタ２４及びポートインジェクタ１６に送ることで、直噴インジェクタ２４から噴射される燃料の気化が促進されないことに起因する燃焼状態の悪化を低減させることが可能になる。

また、ＥＣＵ３６は、イグニッションスイッチ３４の状態の識別、イグニッションスイッチ３４の状態に基づくエンジン１の始動・停止制御、エンジン１の運転状態の識別等の処理を行う。

エンジン１はハイブリッド車に搭載され、エンジン１が搭載される車両にはエンジン１の他にモータジェネレータも搭載される。ハイブリッド車においては、燃費の向上のために、車両の走行中であってもエンジン１が停止させられる場合がある。例えば、要求トルクをモータジェネレータのみの出力で満たすことができる等の条件を満たした場合に、ＥＣＵ３６はエンジン１を所定時間停止させる。そして、例えば要求トルクがモータジェネレータのみの出力が満たすことができなくなり、エンジン１の出力が必要となった場合に再度エンジン１を始動させる。このように、イグニッションスイッチ３４がオンの状態のままエンジン１が交互に停止状態・動作状態をとることをエンジンの間欠運転という。エンジンが間欠運転中に停止状態をとること、すなわちイグニッションスイッチ３４がオンの状態のままエンジン１が停止状態をとることを間欠停止という。所定の条件を満たしたときにＥＣＵ３６に送られる、エンジン１を間欠停止させる旨の信号を間欠停止要求という。

図２は、本実施例に係るエンジン１の制御装置の処理の流れを示すフローチャートである。また、図３は、通常運転時及び間欠運転時のエンジン１の動作状態及び停止状態の様子を示す図である。以下、図２及び図３を参照して、本実施例に係るエンジン１の制御装置の処理の流れを説明する。

図２のステップＳ１０において、ＥＣＵ３６は、エンジン１が間欠停止中であるか否かを判断する。エンジン１が間欠停止中であると判断された場合、すなわち図３のＴ３の期間である場合はステップＳ２８に進む。エンジン１が間欠停止中でないと判断された場合、すなわち図３のＴ１又はＴ２の期間である場合はステップＳ１２に進む。

ステップＳ１２において、ＥＣＵ３６は、エンジン１に対して間欠停止要求があったか否かを判断する。エンジン１に対して間欠停止要求があったと判断された場合はステップＳ２６に進む。エンジン１に対して間欠停止要求がなかったと判断された場合、すなわち図３のＴ１又はＴ２の期間の状態（動作状態）が維持される場合はステップＳ１４に進む。

ステップＳ１４において、ＥＣＵ３６は、図３のＴ１又はＴ２の期間においてイグニッションスイッチ３４がオフにされたか否かを判断する。イグニッションスイッチ３４がオフにされたと判断された場合はステップＳ１６に進む。イグニッションスイッチ３４がオンのまま維持されていると判断された場合はステップＳ２４に進む。

ステップＳ１６において、ＥＣＵ３６は、燃料フィードポンプ１２に対しフィード圧を目標圧力Ｐ１とする旨の指示を送信する。ここで、目標圧力Ｐ１とは、イグニッションスイッチ３４がオフにされエンジン１が停止した後に直噴インジェクタ２４から燃料室２８内への燃料漏れが生じない程度の圧力である。

ステップＳ１８〜Ｓ２０において、ＥＣＵ３６は、エンジン１を所定時間自立（アイドル）運転させる。ステップＳ１８〜Ｓ２０の間に、燃料フィードポンプ１２は、ＥＣＵ３６からの指示に従って燃料タンク１０に貯留された燃料を目標圧力Ｐ１に加圧して低圧燃料通路１４に供給し続ける。やがて低圧燃料通路１４内の燃料の圧力が目標圧力Ｐ１となる。ステップＳ２０における所定時間は、低圧燃料通路１４内の燃料の圧力が目標圧力Ｐ１となるのに十分な時間が設定される。

ステップＳ２２では、ステップＳ１８〜Ｓ２０でエンジン１を所定時間自立運転させた後、すなわち低圧燃料通路１４内の燃料の圧力が目標圧力Ｐ１となった後、ＥＣＵ３６は、エンジン１を停止させるとともに、圧力調整弁３２に対して開弁する旨の指示を送る。圧力調整弁３２が開弁されると、高圧燃料通路２４と低圧燃料通路１６が連通され、高圧燃料通路２４内の燃料の圧力が低圧燃料通路１６内の燃料の圧力まで低下する。すなわち、高圧燃料通路２４内の燃料の圧力は、エンジン１が停止した後に直噴インジェクタ２４から燃料室２８内への燃料漏れが生じない程度の圧力である目標圧力Ｐ１まで低下する。

このように、本実施例では、イグニッションスイッチ３４がオフにされた場合、エンジン１を停止させる前に低圧燃料通路１６内のフィード圧を、エンジン１が停止した後に直噴インジェクタ２４から燃料室２８内への燃料漏れが生じない程度の圧力である目標圧力Ｐ１とし、エンジン１の停止とともに圧力調整弁３２を開弁させることで、高圧燃料通路２４内の燃料の圧力を目標圧力Ｐ１まで低下させている。これにより、イグニッションスイッチ３４がオフにされエンジン１が停止した後の直噴インジェクタ２４から燃料室２８内への燃料漏れを防ぐことができる。

ステップＳ１４でイグニッションスイッチ３４がオフにされずオンのまま維持されていると判断された場合はステップＳ２４に進む。ステップＳ２４では、エンジン１は動作状態が維持されている（図３のＴ１又はＴ２の期間の状態が維持されている）状態である。したがって、ステップＳ２４において、ＥＣＵ３６は、エンジン１の負荷等に応じて適宜フィード圧を設定する。

ステップＳ１２で間欠停止要求があったと判断された場合に進むステップＳ２６において、ＥＣＵ３６は、燃料フィードポンプ１２に対しフィード圧を目標圧力Ｐ２とする旨の指示を送信する。ここで、目標圧力Ｐ２とは、目標圧力Ｐ１よりも高い圧力である。具体的には、高圧燃料通路２２内の燃料の圧力が目標圧力Ｐ２のときにエンジンを始動させた場合に発生するＰＭの量が、高圧燃料通路２２内の燃料の圧力が目標圧力Ｐ１のときにエンジンを始動させた場合に発生するＰＭの量よりも低減される程度の圧力である。

以後、ステップＳ１８〜Ｓ２２では、上記同様に、ＥＣＵ３６は、エンジン１を所定時間自立運転させ、低圧燃料通路１４内の燃料の圧力を目標圧力Ｐ２としてからエンジンを停止させ、高圧燃料通路２４内の燃料の圧力を目標圧力Ｐ２まで低下させる。間欠運転中の処理におけるステップＳ２２のエンジン停止とは、エンジン１の間欠停止を意味する。通常運転中の処理におけるステップＳ２０の所定時間と間欠運転中の処理におけるステップＳ２０の所定時間とを、異なる時間に設定してもよい。

このように、本実施例では、エンジン１の動作中に間欠停止要求があった場合、エンジン１を間欠停止させる前に、低圧燃料通路１６内のフィード圧を目標圧力Ｐ１よりも高い圧力である目標圧力Ｐ２とし、エンジン１の間欠停止とともに圧力調整弁３０を開弁させることで、高圧燃料通路２４内の燃料の圧力を目標圧力Ｐ２まで低下させている。これにより、間欠運転時には頻繁に行われ得るエンジン始動時において、未燃焼ガスの発生を抑えＰＭの発生を低減させることができる。

エンジン１に間欠停止要求があった場合は、高圧燃料通路２４内の燃料の圧力は目標圧力１よりも高い圧力である目標圧力２とされる。したがって、エンジン１の間欠停止中は、高圧燃料通路２４内の燃料の圧力を目標圧力１としたときよりも燃料室２８への燃料漏れの量が増加する場合がある。しかしながら、エンジン１の間欠運転中は、エンジン１が頻繁に始動・停止するため、燃料室２８へ燃料が漏れることによるＨＣの排出量の増大よりも、エンジン始動時における未燃焼ガスの発生によるＰＭの発生量の方が深刻な問題となる。したがって、本実施例では、エンジン１の間欠運転中においては、エンジン１の間欠停止中の燃料室２８への燃料漏れの防止よりもエンジン１の始動時における未燃焼ガスの発生の防止を優先させている。

ステップＳ１０でエンジン１が間欠停止中であると判断された場合、すなわち図３のＴ３の期間である場合に進むステップＳ２８において、ステップＳ１４同様、ＥＣＵ３６は、イグニッションスイッチ３４がオフにされたか否かを判断する。イグニッションスイッチ３４がオフにされたと判断された場合はステップＳ３０に進む。イグニッションスイッチ３４がオフにされずオンのまま維持されていると判断された場合は何も処理せずに終了する。

ステップＳ３０において、ＥＣＵ３６はエンジン１を始動させる。エンジン１を始動させた後、ステップＳ３２に進む。

ステップＳ３２において、ステップＳ１６同様、ＥＣＵ３６は、燃料フィードポンプ１２に対しフィード圧を目標圧力Ｐ１とする旨の指示を送信する。以後ステップＳ１８〜Ｓ２２において上記同様の処理を行う。

図３のＴ３の期間においては、エンジン１が間欠停止中であるため、ＥＣＵ３６がフィード圧の制御を行うことができない。しかし、Ｔ３の期間にイグニッションスイッチ３４がオフにされた場合であっても、エンジン１が停止した後の燃料漏れを防ぐためにフィード圧を目標圧力Ｐ１としてからエンジン１を停止させたい。そこで、本実施例では、エンジン１の間欠停止中にイグニッションスイッチ３４がオフにされた場合は、フィード圧の制御のためにエンジン１を一度始動させている。そしてエンジン１を始動させた後、ステップＳ１６〜Ｓ２２の処理により、エンジン１を所定時間自立運転させ、低圧燃料通路１４内の燃料の圧力を目標圧力Ｐ１としてからエンジンを停止させ、高圧燃料通路２４内の燃料の圧力を目標圧力Ｐ１まで低下させている。

１ エンジン、１０ 燃料タンク、１２ 燃料フィードポンプ、１４ 低圧燃料通路、１６ ポートインジェクタ、１８ 吸気ポート、２０ 高圧ポンプ、２２ 高圧燃料通路、２４ 直噴インジェクタ、２６ 気筒、２８ 燃料室、３０ 燃料圧力センサ、３２ 圧力調整弁、３４ イグニッションスイッチ、３６ ＥＣＵ。

Claims (1)

1. 燃料をフィード圧まで加圧する燃料フィードポンプと、
   前記燃料フィードポンプによりフィード圧に加圧された燃料が供給される低圧燃料通路と、
   前記低圧燃料通路から燃料がさらに加圧されて供給され、燃料室内に燃料を噴射する直噴インジェクタに燃料を供給するための高圧燃料通路と、
   前記低圧燃料通路と前記高圧燃料通路の間に接続され、エンジンの停止時又は間欠停止時に開弁することで前記高圧燃料通路内の燃料の圧力を前記フィード圧まで低下させる圧力調整弁と、
   を備えるエンジンの制御装置であって、
   イグニッションスイッチがオフにされた場合は、前記燃料フィードポンプを制御して前記フィード圧を前記直噴インジェクタから前記燃料室内への燃料漏れが生じない程度の圧力である第１圧力とした後、エンジンを停止させて前記高圧燃料通路内の燃料の圧力を前記第１圧力に低下させ、
   エンジンの間欠停止要求があった場合は、前記燃料フィードポンプを制御して前記フィード圧を前記第１圧力よりも高い圧力である第２圧力とした後、エンジンを間欠停止させて間欠停止中の前記高圧燃料通路内の燃料の圧力を前記第２圧力に低下させる、
   ことを特徴とするエンジンの制御装置。

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