JP2018003620A - エンジンの自動停止制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】車両Ａのエンジン１を所定の停止条件の成立に応じて停止させる自動停止制御装置において、停車に伴い燃料タンク３９内の燃料の流動によって発生する異音が運転者に違和感を与えないようにする。【解決手段】所定の停止条件が成立し、かつ車速Ｖが所定値以下になってから予め設定した遅延時間Δｔが経過した後に、エンジン１を停止させる（ステップＳ１０２，Ｓ１０６，Ｓ１０７：停止制御手段）。燃料センサ６５を用いて燃料タンク３９内の燃料の残量を検出し、これが所定量以上の場合に所定量未満の場合に比べて、遅延時間Δｔを長くする（ステップＳ１０３〜Ｓ１０５：遅延時間変更手段）。【選択図】図３

Description

本発明は、車両のエンジンを所定の停止条件の成立に応じて停止させるようにした自動停止制御装置に関し、特にエンジンを停止させるまでの遅延時間の設定に係る。

従来より、自動車などの車両において燃費の低減を図るべく、走行が停止したとき、または停止前であっても所定の停止条件が成立したときに、エンジンを自動で停止させるようにしたものがある（いわゆるアイドルストップ）。例えば、運転者がアクセルペダルを離して、車両の走行速度が所定車速以下になるとエンジンは停止され、その後、再びアクセルペダルの踏み操作が行われるなど、所定の再始動条件が成立すれば、エンジンは始動される。

また、一例として特許文献１に記載の車両では、停止条件が成立してからエンジンを停止させるまでの間に遅延時間を設けるとともに、この遅延時間の長さを車両の走行状態や運転者の操作状態に応じて補正することで、アイドルストップに感じる煩わしさを軽減するようにしている。例えば、エンジンの自動停止後や再始動中にアクセルペダルが踏まれていることが多い場合は、遅延時間が短いと推測し、次回の遅延時間を延長する。

特開２０１４−０８４７７３号公報

ところが、前記のようにアイドルストップが行われ、車両の停車する直前または直後にエンジンが停止すると、車両が停車する際に燃料タンク内で流動する燃料の音が運転者に違和感を与えるおそれがあった。すなわち、車両の減速時に燃料タンク内の前側に偏った燃料が、停車後に後側に流動してタンク内側面に衝突したり、跳ね上げられて天井面に衝突したりして、車室内に異音を発生させるのである。

そのようにして発生する異音はあまり大きくはないので、アイドルストップが行われなければエンジン音に隠れてしまうが、アイドルストップによって車両の停車直前または直後にエンジンが停止すると、運転者が異音を聞き取ってしまい、違和感を覚えることになる。なお、燃料タンクの内部に仕切りなどを追加して燃料の流動を抑えることも考えられるが、こうするとコストの上昇を招くことになる。

そこで、前記のような異音の発生について詳細に検討を重ねた結果、本発明の発明者は、燃料タンクにおける燃料の残量が大きいときには、流動するマスが大きくなることから大きな異音が発生するとともに、流動のおさまるまでの時間も長くなるので、アイドルストップによってエンジンが停止すると、異音が運転者の耳に届きやすくなることに着目した。

かかる知見に基づいて本発明の目的は、車両のエンジンの自動停止や再始動を行うようにした場合に、停車の際に燃料タンク内の燃料の流動によって発生する異音が運転者に違和感を与えないようにすることにある。

前記の目的を達成するために本発明は、車両のエンジンを所定の停止条件の成立に応じて停止させるようにした自動停止制御装置を対象として、前記の停止条件が成立し、かつ車両の走行速度が所定値以下になってから予め設定した遅延時間が経過した後に、エンジンを停止させる停止制御手段と、燃料タンク内の燃料の残量を検出する燃料量検出手段と、検出された燃料の残量が所定量以上の場合に、所定量未満の場合に比べて前記遅延時間を長くする遅延時間変更手段と、を備えたものである。

前記の発明特定事項によると、例えば車両の走行中に運転者がアクセルペダルを戻し、車速が低下して（或いは車両が停車して）、エンジンの停止条件が成立すると、車速が所定値（零でもよい）以下になってから遅延時間が経過した後に、停止制御手段によってエンジンが停止させられる。このときには、車両の減速に伴い一旦、燃料タンク内の前側に偏った燃料が、車両の停車後に後側に流動し、タンク内側面や天井面に衝突することによって、車室内に異音が発生することになる。

このような異音は、燃料タンク内の燃料の残量が多いときには大きな音となり、また、それがおさまるまでの時間も長くなるが、前記発明特定事項によると、燃料の残量が所定量以上であれば、エンジンを停止させるまでの遅延時間が長くなるので、そのエンジン音に異音が隠れてしまい、運転者には違和感を与え難くなる。一方、燃料の残量が少なければ遅延時間は短くなるので、早期にエンジンを停止させて、燃料の消費を抑えることができる。

つまり、アイドルストップによる燃費の低減効果をあまり損なうことなく、燃料タンク内の燃料の流動による異音が運転者に違和感を与えないようにすることができる。また、燃料タンク内に仕切りを追加する必要もなく、コストの上昇を招くことはない。

なお、前記燃料の残量の所定量というのは、それ未満の残量であれば燃料が流動しても、あまり大きな異音は発生しない分量であり、予め車種毎に実験などによって設定すればよい。また、所定量以上の残量であればその量が多いほど、遅延時間を長くするようにしてもよく、こうすれば前記遅延時間を、燃費の低減および異音の抑制の両方について最適化できる。

以上、説明したように本発明に係るエンジンの自動停止制御装置によると、車両が停車などしてからエンジンを停止させるまでの遅延時間を、燃料タンク内の燃料の残量に応じて変更するようにしたので、アイドルストップによる燃費の低減効果をあまり損なうことなく、燃料タンク内の燃料の流動による異音が運転者に違和感を与えないようにすることができる。

実施の形態に係るエンジンおよび制御系の概略構成図である。 車両の減速、停車などの際の車速の変化、エンジンの状態および燃料の消費量などを互いに関連づけて示す説明図である。 エンジンのアイドルストップ制御ルーチンを示すフローチャートである。 実施の形態のアイドルストップ制御を行った場合の図２相当図である。

以下、本発明に係る自動停止制御装置を、自動車（車両）に搭載された多気筒ガソリンエンジンに適用した場合について説明する。

−エンジンの概略構成−
図１は、実施の形態に係るエンジン１および制御系の概略構成を示し、各気筒２には燃焼室１１を区画するようにピストン１２が収容され、コンロッド１４によってクランクシャフト１３と連結されている。クランクシャフト１３の端部にはフライホイール１５（仮想線で示す）が取り付けられ、これを駆動できるようにスタータモータ１６が配設されている。シリンダブロック１７の下部には、クランクシャフト１３の回転角を検出するクランク角センサ６１が配設されている。

一方、シリンダブロック１７の上端にはシリンダヘッド１８が締結されて、各気筒２の上端を閉ざしている。このシリンダヘッド１８には、気筒２内に臨むように点火プラグ２０が配設され、後述のＥＣＵ１００によって制御されるイグナイタ２１から高電圧が供給されると、火花放電するようになっている。なお、シリンダブロック１７の側壁の上部には、エンジン１の冷却水温を検出する水温センサ６２が配設されている。

また、各気筒２毎の燃焼室１１に連通するように、吸気通路３および排気通路４が設けられている。吸気通路３の下流側（吸気流の下流側）の部分は、シリンダヘッド１８に形成された吸気ポートであり、これが燃焼室１１に臨む開口に吸気バルブ３１が配設されている。同様に排気通路４の上流側（排気流の上流側）の部分は排気ポートであり、その開口には排気バルブ４１が配設されている。これら吸気バルブ３１および排気バルブ４１を動作させるための動弁系５はシリンダヘッド１８に設けられている。

一例として本実施の形態の動弁系５は、吸気バルブ３１を駆動する吸気カムシャフト５１と、排気バルブ４１を駆動する排気カムシャフト５２とを備えている。これら２つのカムシャフト５１，５２が、図示しないタイミングチェーンなどを介してクランクシャフト１３により駆動されることで、吸気バルブ３１および排気バルブ４１は所定のタイミングで開閉される。なお、吸気カムシャフト５１には電動のＶＶＴ５３が備わっており、吸気バルブ３１の開閉タイミングは後述のＥＣＵ１００によって制御される。

そして、前記吸気通路３には、その上流側から順にエアクリーナ３２、エアフローメータ６３、吸気温センサ６４（エアフローメータ６３に内蔵）、および、電子制御式のスロットルバルブ３３が配設されている。このスロットルバルブ３３はスロットルモータ３４によって駆動され、吸気の流れを絞ってエンジン１の吸気量を調整するものであり、その開度（スロットル開度）は、後述のＥＣＵ１００によって制御される。

また、吸気通路３には各気筒２毎に燃料噴射用のインジェクタ３５も配設されており、このインジェクタ３５が後述のＥＣＵ１００によって制御され、吸気通路３内に燃料を噴射するようになっている。すなわち、各気筒２毎のインジェクタ３５は共通のデリバリパイプ３６に接続され、燃料供給管３７を介して燃料が供給されるようになっている。燃料供給管３７には、燃料ポンプ３８によって燃料タンク３９から吸い上げられた燃料が供給される。

燃料タンク３９は、例えば樹脂製の容器であって概ね直方体状とされ、その内部には燃料に漬かるようにして燃料ポンプ３８が配設されている。すなわち、一例として燃料ポンプ３８は、いわゆるインタンク型の電動フィードポンプであり、燃料フィルターや燃料計を作動させるフロート式の燃料センサ６５と共にアッセンブリされている。この燃料センサ６５が、燃料タンク３９内の燃料の残量を検出する燃料量検出手段になる。

そして、各気筒２毎のインジェクタ３５から吸気通路３内に噴射された燃料が、吸気と混じり合いながら気筒２内に吸入され、燃焼室１１において可燃性の混合気を形成する。この混合気に所定のタイミングで点火プラグ２０により点火されて燃焼すると、発生した既燃ガスは排気通路４へ流出し、触媒コンバータ４２によって浄化される。なお、触媒コンバータ４２の上流側には空燃比センサ６６が配設されている。

−ＥＣＵ−
ＥＣＵ１００は、公知の電子制御ユニット（Electronic Control Unit）からなり、ＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭ、入出力インターフェース等を備えたマイクロコンピュータである。ＲＯＭは、エンジン１の制御プログラムなどを記憶しており、ＲＡＭはＣＰＵでの演算結果や各センサから入力されたデータ等を一時的に記憶するメモリである。また、バックアップＲＡＭは、エンジン１の停止時にその保存すべきデータ等を記録する。

ＥＣＵ１００には、図１を参照して上述したようにクランク角センサ６１、水温センサ６２、エアフローメータ６３、吸気温センサ６４、燃料センサ６５、空燃比センサ６６などが接続されている。また、ＥＣＵ１００には、車室内に設けられたアクセルペダル７の操作量（アクセル開度）を検出するアクセル開度センサ６７も接続され、さらに、図示はしないが、エンジン１の運転制御に用いられるそれ以外のセンサやスイッチも接続されている。

そして、ＥＣＵ１００は、前記の各種センサ、スイッチ等から入力する信号に基づいて種々の制御プログラムを実行することにより、アクセル開度やエンジン１の負荷および回転数、或いは車速等に基づいてエンジン１への要求トルクを算出し、この要求トルクを出力するように、イグナイタ２１による点火時期の制御、スロットルモータ３４によるスロットル開度の制御（即ち、吸気量の制御）インジェクタ３５による燃料噴射の制御などを行う。また、ＥＣＵ１００は、燃料ポンプ３８やＶＶＴ５３も制御する。

さらに、ＥＣＵ１００は、車両の走行が停止したとき、または車両の走行中であっても所定の停止条件が成立すれば、エンジン１を自動で停止させるようにしており（いわゆるアイドルストップ）、その後、再びアクセルペダル７の踏み操作が行われるなど、所定の再始動条件が成立すれば、スタータモータ１６によりクランクシャフト１３を回転させて（クランキング）エンジン１を始動するようにしている。

−アイドルストップ制御−
ところで、本実施の形態のように車両の停車する直前または直後にエンジン１が停止すると、燃料タンク３９内で流動する燃料の音が運転者に違和感を与えるおそれがあった。すなわち、図２には模式的に示すように例えば車両Ａ（図２、４にのみ符号を付して示す）の走行中に運転者がアクセルペダル７を戻して、車速Ｖが低下してゆく減速時には、同図の上段（ａ）に示すように燃料タンク３９内の前側（同図の右側）に燃料が偏るようになり、後側には空間ができる。

そして、車速Ｖが所定値Ｖ＊に低下してエンジン１の停止条件が成立すると（時刻ｔ１）、エンジン１が停止することになり、再始動時（〜ｔ３）までの燃料消費（ハッチングを入れて示す）を削減できるのであるが、時刻ｔ２において車両Ａが停車すると、燃料タンク３９内では燃料が後側（図の左側）に流動することになり、同図の上段（ｂ）に示すように燃料が後側のタンク内側面に衝突したり（図に星印☆で示す）、跳ね上げられて天井面に衝突したりすることから、これにより発生する振動が車室の床に伝わって異音を発生させる。

さらに、そうして一旦、燃料タンク３９内の後側に流動した燃料は、その後、同図の上段（ｃ）に示すように再び前側に流動して、前側のタンク内側面や天井面に衝突し（図に星印☆で示す）、前記のように異音を発生させることになる。このような異音はあまり大きくはないので、アイドルストップが行われなければエンジン音に隠れるようになるが、本実施の形態では、前記のように車両Ａの停車直前にエンジン１が停止することから、運転者が異音を聞き取ってしまい、違和感を覚えることになる。

このような問題に対して本実施の形態では、前記のような燃料の流動に起因する異音の大きさおよび時間が、燃料タンク３９内の燃料の残量に依存することに着目した。すなわち、燃料の残量が多いときには、流動するマスが大きくなって異音も大きくなるとともに、液面の変動がおさまるまでの時間も長くなるので、車両Ａの停車から比較的長い時間、比較的大きな異音が発生し、運転者に違和感を与えやすい。

一方、燃料の残量が少なければ、それが流動して前記のように燃料タンク３９の内側面や天井面に衝突しても、これにより発生する異音は小さくなり、またその流動がおさまるまでの時間も短くなる。このことから本実施の形態では、燃料タンク３９内の燃料の残量が所定量以上である場合に、停止条件が成立しても暫くの間はエンジン１の停止を遅延させ、そのエンジン音に異音が隠れるようにしている。

以下、図３に示すフローチャートを参照してエンジン１のアイドルストップ制御ルーチンを具体的に説明する。この制御ルーチンは、車両のイグニッションスイッチがオンになっている間、所定のタイミングで（例えば一定の時間間隔で）実行される。

まず、図３に示すスタート後のステップＳ１０１において、エンジン１が運転中であるか否か判定する。これは例えば運転フラグの値から判別し、エンジン停止中で否定判定すれば（ＮＯ）後述のステップＳ１０８に進む一方、エンジン運転中で肯定判定すれば（ＹＥＳ）、ステップＳ１０２に進む。そして、車両の走行中におけるエンジン１の停止条件が成立したか否か判定し、否定判定すれば（ＮＯ）一旦、処理を終了し（エンド）、エンジン１の運転は継続する。

なお、エンジン１の停止条件は一例として、アクセルオフ（アクセル開度が所定閾値以下でほぼ０）であること、車速Ｖが所定値Ｖ＊以下であること、などを含むように設定すればよい。そして、このように設定した停止条件が成立しており、前記ステップＳ１０２において肯定判定すれば（ＹＥＳ）ステップＳ１０３に進んで、今度は燃料タンク３９内の燃料の残量が所定量以上であるか否か判定する。

この燃料の残量は、燃料センサ６５からの信号に基づいて別ルーチンで算出され、ＥＣＵ１００のＲＡＭに記憶（更新）されている。また、燃料残量の所定量というのは、それよりも少ない残量であれば燃料が流動しても、大きな異音が発生する可能性は低い分量として予め車種毎に実験などによって設定されている。前記ステップＳ１０３では両者を比較し、所定量以上で肯定判定すれば（ＹＥＳ）ステップＳ１０４に進み、エンジン停止までの遅延時間Δｔを相対的に長い時間に設定する。

本実施の形態では遅延時間Δｔは、前記の所定量以上である燃料の残量が多いほど、時間が長くなるように設定されている。これは、図２を参照して上述したように燃料の流動によって発生する異音が、燃料の残量が多いほど大きくなるとともに、異音の発生する時間も長くなるからである。そこで、例えば遅延時間Δｔは、予め車種毎に実験などによって、エンジン音に異音が隠れるような時間を燃料の残量に応じてマップとして設定すればよい。

好ましくは前記のマップは、前記のように燃料の残量が所定量以上の場合に、車両の減速度が大きいほど遅延時間Δｔが長くなるように設定してもよい。これは、車両の減速度が大きいほど、燃料タンク３９内における燃料の流動が大きくなるからである。なお、車両の減速度については車速Ｖを微分して算出するようにしてもよく、また、前後方向の加速度を検出するＧセンサが装備されている車両であれば、このＧセンサの出力から算出するようにしてもよい。

一方、燃料の残量が前記所定量未満で、ステップＳ１０３で否定判定すれば（ＮＯ）、ステップＳ１０５に進んで遅延時間Δｔを相対的に短い時間に設定する。燃料の残量が所定量未満であれば、燃料の流動によって大きな異音が発生する可能性は低いので、遅延時間Δｔは非常に短く設定することができ、零としてもよい。そして、前記のステップＳ１０４またはＳ１０５のいずれかに続いてステップＳ１０６では、車両が停車してから前記の遅延時間Δｔが経過したか否か判定する。

この判定が否定判定（ＮＯ）であれば一旦、処理を終了する（エンド）。即ち、停止条件が成立しても遅延時間Δｔが経過するまではエンジン１を停止させない。一方、遅延時間Δｔが経過して、ステップＳ１０６で肯定判定すれば（ＹＥＳ）、ステップＳ１０７に進んでエンジン１の運転を停止させる。すなわち、インジェクタ３５による燃料噴射およびイグナイタ２１による点火を停止させ、エンジン１の運転フラグをオフにする。

上述した停止制御に続いてステップＳ１０８では、エンジン１の再始動条件が成立したかどうか判定し、否定判定（ＮＯ）であれば一旦、処理を終了する（エンド）一方、再始動条件が成立して肯定判定すれば（ＹＥＳ）、ステップＳ１０９に進んで、エンジン１を始動させる。なお、前記の再始動条件は一例として、ブレーキオフ、アクセルオンなどの他に、運転者によるステアリングの所定の操作がなされたこと、などを含むように設定すればよい。

エンジン１の始動のためには、スタータモータ１６を作動させてクランキングを開始するとともに、インジェクタ３５による燃料の噴射やイグナイタ２１による点火制御などを開始する。そして、いずれかの気筒２において燃焼が始まり（初爆）、これによりエンジン回転数が予め設定した値まで上昇して、始動完了と判定すれば（ステップＳ１１０でＹＥＳ）、処理を終了する（エンド）
前記図３のフローのステップＳ１０２，Ｓ１０６，Ｓ１０７を実行することによってＥＣＵ１００は、エンジン１の停止条件が成立し、かつ車速Ｖが所定値Ｖ＊以下になってから遅延時間Δｔが経過した後に、エンジン１を停止させる停止制御手段を構成し、ステップＳ１０３〜Ｓ１０５を実行することによって、燃料の残量が所定量以上の場合に、所定量未満の場合に比べて前記遅延時間Δｔを長くする遅延時間変更手段を構成する。

以上、説明したように本実施の形態に係るエンジンの自動停止制御装置によると、図４に模式的に示すように車両Ａの減速時に車速Ｖが低下してゆくときには、図２を参照して上述したように燃料タンク３９内の前側に燃料が偏るようになり、また、その車速Ｖが所定値Ｖ＊まで低下すると、エンジン１の停止条件が成立する（時刻ｔ１）。その後、車両Ａが停車すると（時刻ｔ２）燃料タンク３９内では燃料が後側に流動し、タンク内側面や天井面に衝突するようになる（図に星印☆で示す）。

このとき、燃料タンク３９内の燃料の残量が所定量以上であると、前記のように流動する燃料がタンク内側面や天井面に衝突することによって、車室内に比較的大きな異音が発生することになるが、この場合は、車両Ａが停車してから遅延時間Δｔが経過するまでエンジン１の停止が遅延される。このため、車室内の異音はエンジン音に隠れるようになり、運転者には違和感を与え難い。

また、遅延時間Δｔが経過して（時刻ｔ３）、エンジン１が運転を停止するときには、図２を参照して上述したような燃料タンク３９内の燃料の流動は概ねおさまっており、車室内に大きな異音が発生して、運転者に違和感を与えることはない。そして、その後、例えば運転者のブレーキやアクセル操作に応じてエンジン１が再始動され（時刻ｔ４）、続いて車両Ａが発進するようになる（時刻ｔ５）。

このように本実施の形態では、車両Ａが停車してから暫くの間（時刻ｔ３まで）、エンジン１の停止を遅延させることで、燃料タンク３９内の燃料の流動に起因する車室内の異音が、運転者に違和感を与えないようにすることができる。また、その後の再始動まで、即ち遅延時間Δｔが経過するまでの間（ｔ３〜ｔ４）の燃料消費（ハッチングを入れて示す）を削減できる。

特に本実施の形態では、前記の遅延時間Δｔを燃料の残量に応じて変更するようにしているので、残量が多くて異音が大きく、かつそれが発生する時間が長くなりやすいときほど、遅延時間Δｔが長くなり、より確実に運転者に違和感を与えないようにすることができる。一方、燃料の残量があまり多くなければ、その分、遅延時間Δｔは短くなってゆき、所定量未満であれば遅延時間Δｔは非常に短くなるので、燃料の消費を十分に削減することができる。

つまり、エンジン１のアイドルストップによる燃費の低減効果をあまり損なうことなく、燃料タンク３９内の燃料の流動に起因する異音が運転者に違和感を与えないようにすることができる。このことから、燃料の流動を抑えるように燃料タンク３９内に仕切りなどを新設する必要もなく、そのためにコストの上昇を招くこともない。

−他の実施形態−
本発明は、上述した実施の形態に限定されず、それ以外の種々の構成も包含する。例えば前記実施の形態では、エンジン１の停止条件に車速Ｖが閾値（Ｖ＊≒０）以下であることを含んでおり、車両の停車前にエンジン１の運転を停止するようにしているが、これは一例に過ぎず、例えば車両の停車後にエンジン１を停止するようにしてもよい。

また、前記実施の形態では、車両の停車後（車速Ｖ＝０）、遅延時間Δｔが経過するまでの間、エンジン１を停止させないようにしているが、これは停車前であって車速が所定値未満になってから遅延時間Δｔが経過するまで、としてもよい。言い換えると、エンジン１の停止条件に含まれる車速Ｖの閾値Ｖ＊と、遅延時間Δｔの始まる車速Ｖの所定値とは同じであっても、違っていてもよい。

また、前記実施の形態では、燃料タンク３９内の燃料の残量が所定量以上の場合に、エンジン１の停止を遅延させるとともに、その遅延時間Δｔを燃料の残量に応じて変更するようにしているが、燃料の残量が所定量以上の場合には、その残量によらず一定の遅延時間Δｔとしてもよい。

さらに、前記実施の形態では、一例として自動車（車両）に搭載された多気筒ガソリンエンジン１に本発明を適用した場合について説明しているが、これにも限定されず、本発明は、例えばディーゼルエンジンやアルコールエンジン、ガスエンジンなどに適用することもでき、それらエンジンの他に走行用の電動モータを備えたハイブリッドシステムにも適用可能である。

本発明は、エンジンをアイドルストップする車両において、停車に伴い燃料タンク内の燃料の流動によって発生する異音が運転者に違和感を与えないようにすることができるので、特に自動車に適用して効果が高い。

Ａ 車両
１ エンジン
３９ 燃料タンク
６５ 燃料センサ（燃料量検出手段）
１００ ＥＣＵ（停止制御手段、遅延時間変更手段）

Claims (1)

1. 車両のエンジンを所定の停止条件の成立に応じて停止させるようにした自動停止制御装置であって、
   前記停止条件が成立し、かつ車両の走行速度が所定値以下になってから予め設定した遅延時間が経過した後に、エンジンを停止させる停止制御手段と、
   燃料タンク内の燃料の残量を検出する燃料量検出手段と、
   前記の検出された燃料の残量が所定量以上の場合に、所定量未満の場合に比べて前記遅延時間を長くする遅延時間変更手段と、を備えることを特徴とするエンジンの自動停止制御装置。

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