JP2016050529A - 内燃機関の制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】圧力センサの故障により、ブレーキブースタ内圧が確保できていないにもかかわらず、アイドルストップが実行されることを抑制できる内燃機関の制御装置を提供する。
【解決手段】ＥＣＵは、エンジンの作動中において、ブレーキの作動の検出の有無とブレーキブースタの内圧とに基づいて、圧力センサが故障しているか否かを判定する。ＥＣＵは、圧力センサが故障していないと判定された場合、エンジンの吸気圧とブレーキブースタの内圧との差分ΔＰを計算する（ステップ２２２）。ＥＣＵは、圧力センサが故障していると判定された場合、アイドルストップの実行を禁止し（ステップ２２５）、圧力センサが故障していないと判定され、かつ、エンジンの作動中において、差分ΔＰが閾値Ｐ２より小さいと判定された場合、アイドルストップの実行を許可する（ステップ２２４）。
【選択図】図４

Description

本発明は、内燃機関の制御装置に関する。

エンジンのアイドルストップ制御装置は、車両の運転状態に応じてエンジンを自動的に停止又は再始動させるものである（例えば、特許文献１参照）。具体的には、例えば、アイドルストップ制御装置を搭載した車両が市街地走行中に赤信号で停車しアイドル状態にある場合、車両のエンジンは所定の条件下でアイドルストップ制御装置からの指令により自動的に停止される。そして信号が青信号に変わったときは、例えば、運転者がクラッチペダルあるいはアクセルペダルを踏み込む、もしくはブレーキペダルから足を離すことによりエンジンが再始動され、車両は再び走行することとなる。

このようにエンジンのアイドルストップ制御装置は、車両停車中に行われるアイドル運転の期間を短縮することにより、環境保護の観点から排ガスの低減と燃料消費の抑制を図ろうとするものである。

一方、車両のブレーキに用いられるブレーキブースタは、ドライバーのブレーキペダルの踏力を倍加することにより、軽い踏力でブレーキを効くようにしたものである（例えば、特許文献２参照）。この装置では、エンジンの吸気管内負圧がブレーキブースタに導かれるように構成される。内燃式のエンジンでは、吸気工程にポンプの作用をまかなわせることができるので、簡単にブレーキブースタのための負圧を発生することができる。この負圧と大気圧の圧力差によりブレーキペダルの踏力が軽減される。

通常、この負圧は、エンジン外に設けたブレーキブースタに蓄えるようにしている。これによりドライバーがブレーキ操作を数回程度連続して行っても、倍力を続けて発生することができる。ところが、エンジンのアイドルストップ制御装置を搭載した車両では、エンジンが停止するとエンジンの吸気管内の負圧が途絶えてしまうため、ポンピングブレーキのように倍力のエネルギーを頻繁に使う操作が行われると、ブレーキブースタ内の負圧が低下し倍力が次第に効かなくなる。

これに対し、自動停止を行う車両にあっても常に十分なブレーキアシスト機能を確保することができる自動停止・再始動制御装置が知られている（例えば、特許文献３参照）。特許文献３には、エンジン作動中、吸気圧とブレーキブースタ内圧との差が所定値より小さくなった場合に、エンジンの自動停止を許可することが記載されている。

特開昭５８−１８５５６号公報 特開昭６２−２１４２４５号公報 特許第３５３６７１７号公報

特許文献３記載されるような技術では、ブレーキブースタ内圧を正しく検知していないと、ブレーキ操作を維持できるブレーキブースタ内圧が確保できていないにもかかわらず、アイドルストップ制御によるエンジン停止状態を許可してしまう問題がある。

つまり、ブレーキブースタ内圧を測定する圧力センサの故障により、ブレーキブースタ内圧が確保できていないにもかかわらず、アイドルストップが実行される恐れがあった。

本発明の目的は、ブレーキブースタ内圧を測定する圧力センサの故障により、ブレーキブースタ内圧が確保できていないにもかかわらず、アイドルストップが実行されることを抑制することができる内燃機関の制御装置を提供することにある。

上記目的を達成するために、本発明は、エンジンの作動中において、ブレーキの作動の検出の有無と圧力センサによって測定されたブレーキブースタの内圧とに基づいて、前記圧力センサが故障しているか否かを判定する第１の判定部と、前記圧力センサが故障していないと判定された場合、前記エンジンの吸気圧と前記圧力センサによって測定された前記ブレーキブースタの内圧との差分を計算する計算部と、前記エンジンの作動中において、前記差分が第１の閾値より小さいか否かを判定する第２の判定部と、前記圧力センサが故障していると判定された場合、アイドルストップの実行を禁止し、前記圧力センサが故障していないと判定され、かつ、前記エンジンの作動中において、前記差分が第１の閾値より小さいと判定された場合、前記アイドルストップの実行を許可するアイドルストップ制御部と、を備えるようにしたものである。

本発明によれば、ブレーキブースタ内圧を測定する圧力センサの故障により、ブレーキブースタ内圧が確保できていないにもかかわらず、アイドルストップが実行されることを抑制することができる。上記した以外の課題、構成及び効果は、以下の実施形態の説明により明らかにされる。

本発明の第１の実施形態によるＥＣＵ（内燃機関の制御装置）を含むアイドルストップ制御装置の構成図である。 図１に示すＥＣＵがアイドルストップから再始動まで処理を行う際の制御フローチャートである。 図２に示すブレーキブースタ内圧検知状態判定の処理を示すフローチャートである。 図２に示すブレーキブースタ内圧確保判定の処理を示すフローチャートである。 本発明の第２の実施形態によるＥＣＵが実行するブレーキブースタ内圧検知状態判定の処理を示すフローチャートである。 本発明の第３の実施形態によるＥＣＵが実行するブレーキブースタ内圧確保判定の処理を示すフローチャートである。

以下、図面を用いて本発明の第１〜第３の実施形態による内燃機関の制御装置の構成及び動作を説明する。内燃機関の制御装置は、以下で説明するように、エンジンのアイドルストップなどを制御する。なお、各図において、同一符号は同一部分を表す。

（第１の実施形態）
最初に、図１を用いて、アイドルストップ制御装置の構成を説明する。図１は、本発明の第１の実施形態によるＥＣＵ８（内燃機関の制御装置）を含むアイドルストップ制御装置の構成図である。

図１に示すように、エンジン１の吸気ポート２には、経路３を介してブレーキブースタ４が接続されている。ブレーキブースタ４は図示しない車体に固定されており、その内部は負圧室と制御気圧室とに分けられている。負圧室には、経路３を介して負圧が導入される。制御気圧室は大気または負圧室に連通され、両室間に気圧差が与えられる。ブレーキペダル５が踏み込まれると、マスタシリンダ６が作動して油圧を出力し、図示しない車輪ブレーキを作動させる。

このように、ブレーキブースタ４は、エンジン１の吸気圧を用いてアクセルペダル５に与えられた踏力を増幅する。増幅された踏力はマスタシリンダ６に伝達される。

一方、ブレーキブースタ４には、圧力センサ７（ブレーキブースタ内圧検知手段）が設けられており、ブレーキブースタ内の負圧を検知（測定）するように構成される。圧力センサ７により検知された負圧はＥＣＵ８に入力される。また、エンジンの自動停止又は再始動を行うためのエンジン始動停止条件が同様にＥＣＵ８に入力される。ここで、エンジンの自動停止又は再始動の一般的な制御については、例えば特許文献１に開示された技術を用いることができる。このエンジン始動停止条件及び圧力センサ７により検知された負圧に基づいてエンジン１が制御される。

次に、図２を用いて、本発明の第１の実施形態によるＥＣＵ８の動作を説明する。図１に示すＥＣＵ８がアイドルストップから再始動まで処理を行う際の制御フローチャートである。この制御フローチャートで示した動作の処理は、ＥＣＵ８にて繰り返し実行される。なお、以下では、ステップ２０１〜２０９の処理を説明した後、ステップ２１０及びステップ２２０の処理を説明する。

ステップ２０１で車速センサやブレーキスイッチなどの各入力条件がアイドルストップ許可条件を満たすとステップ２０２で燃料カット処理が実行される。ステップ２０１にはブレーキブースタ内圧と吸気圧を比較し差圧が所定値より小さいという許可条件が含まれる。

その後ステップ２０３で運転者からのチェンジ・オブ・マインド要求が有りと判定された場合、ステップ２０６でピニオンギヤの飛び込み可能範囲の目安であるエンジン１の予測回転数が所定範囲Ｂ５〜Ｂ６（たとえば３０ｍｓ後のエンジン回転数が０〜１８０ｒｐｍ）内であれば、ステップ２０７でスタータ駆動ＯＮし、ピニオンギヤをリングギヤへ飛び込ませてモータを駆動し、エンジン１をクランキングする。

その後、ステップ２０８へ進み、エンジン回転数が所定値Ｃ（たとえばエンジン回転数が５００ｒｐｍ）以上か否かを判定して、所定値Ｃ以上の場合は、ステップ２０９へ進み、スタータ本体の駆動をＯＦＦとする。

ステップ２０３でチェンジ・オブ・マインド要求が無い場合は、ステップ２０４へ進みエンジン停止で待機状態となる。次に、ステップ２０５で再始動要求を受けた場合は、ステップ２０７へ進みスタータを駆動して再始動を行う流れである。

しかし、ステップ２０１でブレーキブースタ内圧と吸気圧を比較する際に、ブレーキブースタ内圧を正しく検知していないと、ブレーキ操作を維持できるブレーキブースタ内圧が十分に確保できていないにもかかわらず、アイドルストップ制御によるエンジン停止状態を許可してしまう問題がある。

よって、まずステップ２１０でブレーキブースタ内圧検知状態判定を行い、圧力センサ７が正常と判定された場合に、ステップ２１１のブレーキブースタ内圧確保判定でブレーキブースタ内圧と吸気圧を比較し差圧が所定値より小さければアイドルストップを許可する条件の一つとする。なお、ブレーキブースタ内圧検知状態判定（ステップ２１０）、ブレーキブースタ内圧確保判定（ステップ２２０）については、図３、図４を用いて、それぞれ後述する。

次に、図３を用いて、ブレーキブースタ内圧検知状態判定の処理の一例を説明する。図３は、図２に示すブレーキブースタ内圧検知状態判定（ステップ２１０）の処理を示すフローチャートである。

ステップ３０１では状態判定における外乱を省くため、エンジン回転数およびエンジン負荷およびスロットル開度およびアクセル開度および車速および大気圧およびバッテリ電圧および始動後経過時間および吸気圧が一定領域内の時に、ブレーキブースタ内圧検知状態判定条件成立とする。

ステップ３０３ではステップ３０２でエンジン作動中にブレーキが踏み込まれた際にブレーキブースタ内圧が所定値Ｐ１を超えた場合、圧力センサ７が正常と判定し、ステップ２２０へ移行する。エンジン作動中にブレーキが踏まれた状態でブレーキブースタ内圧が所定値Ｐ１以下の場合、圧力センサ７が異常と判定しアイドルストップ許可条件不成立とする。

ここで、ＥＣＵ８は、エンジン１の作動中において、ブレーキの作動の検出の有無と圧力センサ７によって測定されたブレーキブースタ４の内圧とに基づいて、圧力センサ７が故障しているか否かを判定する第１の判定部として機能する。

具体的に、ＥＣＵ８（第１の判定部）は、エンジン１の作動中において、ブレーキの作動が検出され、かつ、ブレーキの作動が検出された後に圧力センサ７によって測定されたブレーキブースタ４の内圧が閾値Ｐ１を超える場合（ステップ３０３；Ｙｅｓ）、圧力センサ７が故障していない（正常）と判定する（ステップ３０４）。このとき、ＥＣＵ８（第１の判定部）は、圧力センサ７が故障しているか否かを示す故障フラグfailure_flgを０に設定する。

一方、ＥＣＵ８（第１の判定部）は、エンジン１の作動中において、ブレーキの作動が検出され、かつ、ブレーキの作動が検出された後に圧力センサ７によって測定されたブレーキブースタ４の内圧が閾値Ｐ１以下の場合（ステップ３０３；Ｎｏ）、圧力センサ７が故障している（異常）と判定する（ステップ３０５）。このとき、ＥＣＵ８（第１の判定部）は、故障フラグfailure_flgを１に設定する。

なお、failure_flg＝０は、圧力センサ７が故障していないこと（正常）を示し、failure_flg＝１は、圧力センサ７が故障していること（異常）を示す。ＥＣＵ８は、一例として、クランク角センサの信号から計算したエンジン回転数に基づいて、エンジン１が作動中であるか否かを判定する。また、ＥＣＵ８は、一例として、ブレーキスイッチの信号に基づいて、ブレーキの作動の検出の有無を判定する。

（変形例）
図３に示すステップ３０３の代わりに、エンジン作動中にブレーキが踏まれた状態でブレーキブースタ内圧が変化しない場合、圧力センサ７が異常と判定しアイドルストップ許可条件不成立としてもよい。

ここで、ＥＣＵ８（第１の判定部）は、ブレーキの作動が検出され、かつ、ブレーキの作動が検出される期間において圧力センサ７によって測定されたブレーキブースタ４の内圧が変化する場合、圧力センサ７が故障していないと判定する。一方、ＥＣＵ８（第１の判定部）は、ブレーキの作動が検出され、かつ、ブレーキの作動が検出される期間において圧力センサ７によって測定されたブレーキブースタの内圧が変化しない場合、圧力センサ７が故障していると判定する。

次に、図４を用いて、ブレーキブースタ内圧確保判定の処理の一例を説明する。図４は、図２に示すブレーキブースタ内圧確保判定（ステップ２２０）の処理を示すフローチャートである。

ＥＣＵ８は、圧力センサ７が正常であるか否かを判定する（ステップ２２１）。具体的には、ＥＣＵ８は、故障フラグfailure_flgが０であるか否かを判定する。

ＥＣＵ８（計算部）は、圧力センサ７が正常であると判定された場合（ステップ２２１；Ｙｅｓ）、エンジン１の吸気圧と圧力センサ７によって測定されたブレーキブースタ４の内圧との差分ΔＰを計算する（ステップ２２２）。なお、ＥＣＵ８は、一例として、吸気ポート２に連通する部分に設置された圧力センサからの信号に基づいて、エンジン１の吸気圧を取得する。

ＥＣＵ８（第２の判定部）は、エンジン１の作動中において、差分ΔＰが閾値Ｐ２より小さいか否かを判定する（ステップ２２３）。

ＥＣＵ８（アイドルストップ制御部）は、ステップ２２１でＮｏと判定された場合、アイドルストップを許可するか否かを示す許可フラグallow_flgを０に設定する（ステップ２２５）。

ＥＣＵ８（アイドルストップ制御部）は、ステップ２２１でＹｅｓ、ステップ２２３でＹｅｓと判定された場合、許可フラグallow_flgを１に設定する（ステップ２２４）。

ＥＣＵ８（アイドルストップ制御部）は、ステップ２２１でＹｅｓ、ステップ２２３でＮｏと判定された場合、許可フラグallow_flgを０に設定する（ステップ２２５）。

なお、許可フラグallow_flg＝１は、アイドルストップを許可することを示し、許可フラグallow_flg＝０は、アイドルストップを禁止することを示す。許可フラグallow_flg＝１は、アイドルストップを開始する条件の１つである。

本実施形態によれば、ブレーキブースタ内圧を測定する圧力センサ７の故障により、ブレーキブースタ内圧が確保できていないにもかかわらず、アイドルストップが実行されることを抑制することができる。

（第２の実施形態）
次に、図５を用いて、ブレーキブースタ内圧検知状態判定の他の例を説明する。図５は、本発明の第２の実施形態によるＥＣＵ８が実行するブレーキブースタ内圧検知状態判定の処理を示すフローチャートである。

ステップ３０１でブレーキブースタ内圧検知状態判定条件が成立している場合、ステップ４０３ではステップ４０２でエンジン作動中にブレーキが踏まれていない状態でブレーキブースタ内圧が変化しない場合、圧力センサ７が正常と判定し、ステップ２２０へ移行する。エンジン作動中にブレーキが踏まれていない状態でブレーキブースタ内圧が変化した場合、圧力センサ７が異常と判定しアイドルストップ許可条件不成立とする。

ここで、ＥＣＵ８（第１の判定部）は、ブレーキの作動が検出されず、かつ、ブレーキの作動が検出されない期間に圧力センサ７によって測定されたブレーキブースタ４の内圧が変化しない場合（ステップ４０３；Ｙｅｓ）、圧力センサ７が故障していない（正常）と判定する（ステップ３０４）。このとき、ＥＣＵ８（第１の判定部）は、故障フラグfailure_flgを０に設定する。

一方、ＥＣＵ８（第１の判定部）は、ブレーキの作動が検出されず、かつ、ブレーキの作動が検出されない期間において圧力センサ７によって測定されたブレーキブースタ４の内圧が変化する場合、圧力センサ７が故障している（異常）と判定する（ステップ３０５）。このとき、ＥＣＵ８（第１の判定部）は、故障フラグfailure_flgを１に設定する。

本実施形態によれば、ブレーキブースタ内圧を測定する圧力センサ７の故障により、ブレーキブースタ内圧が確保できていないにもかかわらず、アイドルストップが実行されることを抑制することができる。また、閾値を用いずに、圧力センサ７の故障を判定できる。

（第３の実施形態）
次に、図６を用いて、ブレーキブースタ内圧確保判定の他の例を説明する。図５は、本発明の第３の実施形態によるＥＣＵ８が実行するブレーキブースタ内圧確保判定の処理を示すフローチャートである。なお、図６では、図４と比較して、ステップ２２６が追加されている。

本実施形態では、エンジン作動中にブレーキブースタ内圧と吸気圧を比較し、検知された差圧が所定値より小さくならず、ブレーキブースタ内圧（負圧）が確保できていないと判定し、アイドルストップを不許可とした後、同一ドライビングサイクル中に再度ブレーキブースタ内圧を確保できたと判定しても、イグニッションOFFするまでアイドルストップを許可しない。

なお、ドライビングサイクルは、イグニッションスイッチをオンにしてエンジンを始動してから最初にイグニッションスイッチをオフにしてエンジンを停止するまでの期間をいう。

ここで、ＥＣＵ８（第３の判定部）は、現在のドライビングサイクル中に、エンジン１の作動中において、差分ΔＰが閾値Ｐ２以上と判定されたことがあるか否かを判定する（ステップ２２６）。一例として、ＥＣＵ８は、現在のドライビングサイクル中に、ステップ２２３でＮｏとなった回数Ｎｕｍをカウントし、回数Ｎｕｍ＞０の場合、ステップ２２６でＹｅｓと判定し、回数Ｎｕｍ＝０の場合、ステップ２２６でＮｏと判定する。

ＥＣＵ８（アイドルストップ制御部）は、現在のドライビングサイクルにおいて、差分ΔＰが閾値Ｐ２以上と判定されたことがない場合（ステップ２２６；Ｎｏ）、許可フラグallow_flgを１に設定する（ステップ２２４）。

ＥＣＵ８（アイドルストップ制御部）は、圧力センサ７が故障していないと判定され（ステップ２２１；Ｙｅｓ）、エンジン１の作動中において、差分ΔＰが閾値Ｐ２より小さいと判定され（ステップ２２３；Ｙｅｓ）、かつ、現在のドライビングサイクル中に、エンジン１の作動中において、差分ΔＰが閾値Ｐ２以上と判定されたことがある場合（ステップ２２６；Ｙｅｓ）、許可フラグallow_flgを０に設定する（ステップ２２５）。

本実施形態によれば、ブレーキブースタ内圧を測定する圧力センサ７の故障により、ブレーキブースタ内圧が確保できていないにもかかわらず、アイドルストップが実行されることを抑制することができる。

一般に、ポンピングブレーキをするか否かはユーザの習慣に依存する。本実施形態では、例えば、ポンピングブレーキにより、ブレーキブースタ内圧が確保できないことがあった場合、それと同じドライビングサイクル中にブレーキブースタ内圧がたまたま確保できていても、アイドルストップを禁止する。これにより、ブレーキブースタの倍力機能の低下を未然に防止できる。

なお、本発明は上記した実施形態に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。上記した実施形態は本発明を分かりやすく説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施形態の構成の一部を他の実施形態の構成に置き換えることも可能であり、ある実施形態の構成に他の実施形態の構成を加えることも可能である。また、各実施形態の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることも可能である。

1…エンジン
2…吸気ポート
3…経路
4…ブレーキブースタ
5…ブレーキペダル
6…マスタシリンダ
7…圧力センサ
8…ＥＣＵ（エンジンコントロールユニット）

Claims (7)

1. エンジンの作動中において、ブレーキの作動の検出の有無と圧力センサによって測定されたブレーキブースタの内圧とに基づいて、前記圧力センサが故障しているか否かを判定する第１の判定部と、
   前記圧力センサが故障していないと判定された場合、前記エンジンの吸気圧と前記圧力センサによって測定された前記ブレーキブースタの内圧との差分を計算する計算部と、
   前記エンジンの作動中において、前記差分が第１の閾値より小さいか否かを判定する第２の判定部と、
   前記圧力センサが故障していると判定された場合、アイドルストップの実行を禁止し、前記圧力センサが故障していないと判定され、かつ、前記エンジンの作動中において、前記差分が第１の閾値より小さいと判定された場合、前記アイドルストップの実行を許可するアイドルストップ制御部と、
   を備えることを特徴とする内燃機関の制御装置。
2. 請求項１に記載の内燃機関の制御装置であって、
   前記第１の判定部は、
   前記ブレーキの作動が検出され、かつ、前記ブレーキの作動が検出された後に前記圧力センサによって測定された前記ブレーキブースタの内圧が第２の閾値を超える場合、前記圧力センサが故障していないと判定し、
   前記ブレーキの作動が検出され、かつ、前記ブレーキの作動が検出された後に前記圧力センサによって測定された前記ブレーキブースタの内圧が第２の閾値以下の場合、前記圧力センサが故障していると判定する
   ことを特徴とする内燃機関の制御装置。
3. 請求項１に記載の内燃機関の制御装置であって、
   前記第１の判定部は、
   前記ブレーキの作動が検出され、かつ、前記ブレーキの作動が検出される期間において前記圧力センサによって測定された前記ブレーキブースタの内圧が変化する場合、前記圧力センサが故障していないと判定し、
   前記ブレーキの作動が検出され、かつ、前記ブレーキの作動が検出される期間において前記圧力センサによって測定された前記ブレーキブースタの内圧が変化しない場合、前記圧力センサが故障していると判定する
   ことを特徴とする内燃機関の制御装置。
4. 請求項１に記載の内燃機関の制御装置であって、
   前記第１の判定部は、
   前記ブレーキの作動が検出されず、かつ、前記ブレーキの作動が検出されない期間に前記圧力センサによって測定された前記ブレーキブースタの内圧が変化しない場合、前記圧力センサが故障していないと判定し、
   前記ブレーキの作動が検出されず、かつ、前記ブレーキの作動が検出されない期間において前記圧力センサによって測定された前記ブレーキブースタの内圧が変化する場合、前記圧力センサが故障していると判定する
   ことを特徴とする内燃機関の制御装置。
5. 請求項１に記載の内燃機関の制御装置であって、
   現在のドライビングサイクル中に、前記エンジンの作動中において、前記差分が第１の閾値以上と判定されたことがあるか否かを判定する第３の判定部をさらに備え、
   前記アイドルストップ制御部は、
   現在の前記ドライビングサイクル中に、前記エンジンの作動中において、前記差分が第１の閾値以上と判定されたことがない場合、前記アイドルストップの実行を許可する
   ことを特徴とする内燃機関の制御装置。
6. 請求項５に記載の内燃機関の制御装置であって、
   前記アイドルストップ制御部は、
   前記圧力センサが故障していないと判定され、前記エンジンの作動中において、前記差分が第１の閾値より小さいと判定され、かつ、現在の前記ドライビングサイクル中に、前記エンジンの作動中において、前記差分が第１の閾値以上と判定されたことがある場合、アイドルストップの実行を禁止する
   ことを特徴とする内燃機関の制御装置。
7. 請求項１に記載の内燃機関の制御装置であって、
   前記ブレーキブースタは、
   前記エンジンの吸気圧を用いてアクセルペダルに与えられた踏力を増幅する
   ことを特徴とする内燃機関の制御装置。

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