JP2015155687A - 車両用アイドリングストップ制御装置 - Google Patents
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Abstract
Description
アイドルストップ制御は、アイドルストップ条件が成立した場合はエンジンを停止し、アイドルストップ条件が解除された場合はエンジンを再始動するもので、エンジン停止位置に基づいて再始動する。
しかしながら、逆転検知機能付きのクランク角センサを用いることにより大幅なコストアップを招来してしまうことから、クランク角センサとして逆転検知機能を有しない機能性の低いセンサを用いることが望まれている。
即ち、圧力センサの微分値が”0”になった場合にピストン位置が上死点(以下、TDC)でなかったときはエンジンが逆転したと判定してエンジン位置の積算(クランク角センサからのパルス信号のカウント値)を減算し、次に同様の判定した場合はエンジン位置の積算を加算するもので、このような動作をエンジンが停止するまで実行するものである。
以下、本発明の第1実施形態について図1から図6を参照して説明する。尚、図1では、本発明に関係しない構成の図示を省略した。
図1に示すように、エンジンECU1(制御手段、クランク角検出手段、圧力変化判定手段、停止気筒判定手段に相当)は、例えば4気筒の4サイクルエンジン2(内燃機関に相当)を制御する機能を有する。気筒3内にはピストン4が上下動可能に配置されており、そのピストン4の軸4aにコネクティングロッド5の上端が取付けられている。コネクティングロッド5の下端はエンジンのクランク軸6に取付けられており、ピストン4の上下運動に応じてクランク軸6が回転する。
尚、本実施形態で用いられているクランク角センサ8は、逆転検知機能を有しない機能性の低いもので、エンジン2が逆転した場合でもクランク角パルス信号が出力される。
しかしながら、エンジン2を停止(燃料噴射を停止)した場合、エンジン2は直ちに停止せず、慣性力により短時間だけ回転してから停止する。この場合、各気筒3の内、圧縮行程と膨張行程に位置する気筒3では、吸気バルブ12と排気バルブ13により気筒3内が閉鎖した密閉空間となっていることから、気筒3内に密閉された空気がエンジンの回転に対して弾性的な抵抗力として作用する。このような作用の結果、エンジン2は正回転と逆回転とを繰返す振動状態から停止するようになる。
しかしながら、TDC近傍で微分値が”0”となってもエンジンが逆転する可能性があることと、エンジン停止寸前では圧縮された空気が気筒内から抜けていき微分値が”0”となることがあることから、従来の判定方法では、エンジン停止位置が本来のエンジン停止位置からずれてしまうことが依然として課題として残されている。
エンジンECU1は、クランク角パルス信号が入力する毎に図5に示すクランク割込を実行する。クランク割込は、一の気筒3の筒内圧であるCPxを取得し(S101)、今回のCPxであるCPxiか、前回のCPxであるCPxi−1のいずれかが大気圧以上かを判定する(S102)。これは、筒内圧が大気圧以上であることを条件とすることによりノイズとなるCPxを判定対象としてしまうことを防止するためである。エンジン2の動作状態では吸気行程の気筒3を除く気筒3のCPxは大気圧を上回っているので(S102:YES)、CPxi/CPxi−1の比を演算して所定の閾値RATIO1と比較し(S103)、CPxi/CPxi−1>RATIO1の場合は(S103:YES)、CPxの圧力状態は増加状態であると判定する(S104)。CPxi/CPxi−1<RATIO1の場合は(S103):NO)、CPxi/CPxi−1と所定の閾値RATIO2(但し、RATIO2<RATIO1)とを比較し(S106)、CPxi/CPxi−1<RATIO2の場合は(S106:YES)、CPx圧力状態は減少状態であると判定する(S107)。RATIO1≧CPxi/CPxi−1≧RATIO2の場合は(S106:NO)、CPx圧力状態は安定状態であると判定する(S108)。
尚、ステップS112、S114、S116、S118のCP1は気筒♯1の筒内圧を示し、CP2は気筒♯2の筒内圧を示し、CP3は気筒♯3の筒内圧を示し、CP4は気筒♯4の筒内圧を示している。
以上の動作により、アイドルストップ条件が成立した以後においては、クランク角パルス信号が入力する毎に不安定状態となった2つの気筒3の筒内圧が更新記憶される。
以上のようにして、アイドルストップからのエンジン2の再始動を迅速に行うことができる。
ここで、クランク角パルス信号と欠歯の検出タイミングに基づいてエンジン位置を精度良く求めて燃料噴射するのが一般的であるが、本実施形態では、上述したようにカム角パルス信号が各気筒3の圧縮行程に対応して出力されるように構成されていることから、次のようにしてスタート操作時の始動性を高めるようにした。
即ち、カム角パルス信号は各気筒3のTDCに対応し、圧縮行程に位置する気筒3の筒内圧が増加する過程で出力するように設定されているので、カム角パルス信号の出力タイミングで筒内圧が増加している気筒3が圧縮行程であると判定することができる。この場合、カム角パルス信号とクランク角パルス信号とは対応関係にあることから、カム角パルス信号の出力タイミングでエンジン位置を特定することができる。
そして、エンジンECU1は、上述のようにして判定したエンジン停止位置に基づいて次に吸気行程に位置している気筒3を特定し、燃料噴射を実行することによりエンジン2を始動する。
エンジンECU1は、アイドルストップ条件が成立したことによりエンジン2を停止した際に、筒内圧センサ19により筒内圧が不安定状態から安定状態となった2つの気筒3をエンジン停止気筒であると判定し、アイドルストップ条件が解除された場合は、エンジン停止気筒に基づいて次に燃料噴射する気筒3を判定するので、筒内圧センサ19を用いながらエンジン2の再始動性を高めることができる。
クランク角パルス信号が入力する毎に筒内圧の圧力状態を判定するようにしたので、エンジン2の停止寸前でクランク軸6の回転速度が小さい状態であっても筒内圧の圧力状態を確実に判定することができる。
イグニッションスイッチに対するスタート操作に応じてエンジン2を始動する場合は、カム角パルス信号と筒内圧の変化状態との組合せに基づいてエンジン位置を特定するようにしたので、イグニッションスイッチに対するスタート操作に応じてエンジン2を始動する場合であっても始動性を高めることができる。
次に本発明の第2実施形態について説明する。この第2実施形態は、クランク角パルス信号が出力される毎に筒内圧の状態を判定するのに代えて、クランク角パルス信号が所定数出力される毎に筒内圧の状態を判定することを特徴とする。
エンジンECU1は、クランク角パルス信号をカウントしており、そのカウント値が例えば3、つまりクランクが30°CA回転する毎に判定タイミングであるとして、第1実施形態と同一の動作を実行する。
尚、クランク角パルス信号をカウントするカウント値としては3に限定されることなく、2でもよいし、4以上であってもよい。
次に本発明の第3実施形態について図7を参照して説明する。この第3実施形態は、今回と前回の筒内圧の圧力比を検出するのに代えて、圧力差を検出し、その圧力差に基づいて筒内圧の圧力状態の変化状態を判定することを特徴とする。尚、図7では、第1実施形態と同一の動作は同一のステップ番号を付した。
図7に示すように、エンジンECU1は、今回の筒内圧CPxiから前回の筒内圧CPx−iを減算した値と所定の閾値DIF1、DIF2(但し、DIF1>DIF2)との比較に基づいて(S301、S302)、筒内圧の圧力状態を判定する(S104、S107、S108)。他の動作は第1実施形態と同一であるので、その説明を省略する。
尚、第2実施形態と同様に、クランク角パルス信号が所定数出力される毎に図7の動作を実行するようにしてもよい。
本発明は、上記実施形態に限定されることなく、次のように変形または拡張したり、各変形例を上記実施形態と組合せたり、各変形例を組合せるようにしてもよい。
筒内圧の変化を履歴として所定期間記憶し、その履歴を分析することにより不安定状態から安定状態となった2つの気筒3を判定するようにしてもよい。このような構成によれば、不安定状態から安定状態となった気筒3の判定精度を高めることが可能となる。
本発明を4気筒以外のエンジンに適用してもよいし、直噴エンジン、ディーゼルエンジンに適用してもよい。尚、直噴エンジン、或いはディーゼルエンジンの場合は、アイドルストップ条件が解除された場合に、最初に吸気行程となる気筒3ではなく、最初に圧縮行程に位置する気筒3を特定して燃料噴射を実行する必要がある。
Claims (8)
- アイドリングストップ条件が成立した場合は内燃機関を停止し、アイドリングストップ条件が解除された場合は内燃機関を再始動する制御手段(1)を備えた車両用アイドリングストップ制御装置において、
内燃機関のクランク軸(6)が所定角度回転する毎にパルス信号を出力するクランク角センサ(8)と、
前記クランク角センサから出力されるパルス信号に基づいて基準位置からのクランク角を検出するクランク角検出手段(1)と、
前記内燃機関の各気筒(3)内の圧力を検出する圧力検出手段(19)と、
前記クランク角検出手段からのパルス信号の出力に基づくタイミングで前記圧力検出手段が検出した圧力の今回値と前回値との比較値により圧力の変化状態を判定する圧力変化判定手段(1)と、
前記圧力変化判定手段による判定結果に基づいて不安定状態から安定状態となった2つの停止気筒を特定する停止気筒判定手段(1)と、
を備え、
前記制御手段は、アイドリングストップ条件が解除された場合は、前記停止気筒判定手段が特定した2つの停止気筒に基づいて内燃機関を再始動することを特徴とする車両用アイドリングストップ制御装置。 - 前記内燃機関の不安定状態とは、2つの気筒内の圧力の一方が増加状態、他方が減少状態であることを特徴とする請求項1記載の車両用アイドリングストップ制御装置。
- 前記圧力変化判定手段は、前記クランク角検出手段からパルス信号が出力される毎に気筒内の圧力変化状態を判定することを特徴とする請求項1または2記載の車両用アイドリングストップ制御装置。
- 前記圧力変化判定手段は、前記クランク角検出手段からパルス信号が所定数出力される毎に気筒内の圧力変化状態を判定することを特徴とする請求項1または2記載の車両用アイドリングストップ制御装置。
- 前記比較値は、今回値に対する前回値の比率であることを特徴とする請求項1から4のいずれか一項に記載の車両用アイドリングストップ制御装置。
- 前記比較値は、今回値と前回値との差であることを特徴とする請求項1から4のいずれか一項に記載の車両用アイドリングストップ制御装置。
- 内燃機関のカム軸が各気筒に対応した回転角となる毎にパルス信号を出力するカム角センサ(15)を設け、
前記制御手段は、前記カム角センサから出力されたパルス信号と気筒との対応関係に基づいて内燃機関を再始動することを特徴とする請求項1から6のいずれか一項に記載の車両用アイドリングストップ制御装置。 - 前記制御装置は、イグニッションスイッチからスタート信号を入力したときは、前記圧力検出手段が検出した各気筒内の圧力と前記カム角センサから出力されるパルス信号との対応関係に基づいて内燃機関を始動することを特徴とする請求項7記載の車両用アイドリングストップ制御装置。
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