JP2019203456A - エンジン停止制御装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】制御プログラムの容量を小さくすることができるエンジン停止制御装置を提供すること。【解決手段】エンジン回転数を算出するエンジン回転数算出部101と、エンジンのクランク角を検出するクランク角検出部102と、エンジンの状態が所定条件を満たす場合に初期化され、所定のクランク角間隔毎に1ずつ加算されるクランク角カウンタ104と、クランク角カウンタ104の値とエンジン回転数とに基づいて、予め設定されたマップ105を参照してISG120から発生させるISG要求トルクを算出する制御部103と、を備える。【選択図】図2

Description

本発明は、エンジン停止制御装置に関する。
エンジン始動時の振動を抑制する、もしくはエンジン始動時間の短縮の手段として、エンジン駆動状態からのエンジン停止時に、エンジンのクランクシャフトを目標クランク角位置に停止させる制御が知られている。
特許文献1には、エンジン回転が目標停止クランク角で停止するまでのクランク角と目標エンジン回転速度との関係を所定クランク角間隔で表す目標軌道を算出する手段と、エンジン回転挙動を目標軌道に合わせるように車両状態から目標エンジン回転速度と実エンジン回転速度との偏差を小さくするようにオルタネータの負荷をフィードバック制御してエンジン回転を停止させる手段と、を有する制御技術が開示されている。
特許第4666286号公報
しかしながら、特許文献1に記載の技術では、制御が複雑なため制御プログラムが肥大化し、制御プログラムを記憶する記憶媒体の容量を圧迫してしまう。また、他機種へ展開する上で適合性が欠如していることが課題となっている。
そこで、本発明は、制御プログラムの容量を小さくすることができるエンジン停止制御装置を提供することを目的としている。
上記課題を解決するため本発明は、エンジンを目標クランク角位置で停止させるために、モータジェネレータを用いて前記エンジンに対して制動トルクを付与するエンジン停止制御装置であって、エンジン回転数を算出するエンジン回転数算出部と、前記エンジンのクランク角を検出するクランク角検出部と、前記エンジンの状態が所定条件を満たす場合に初期化され、所定のクランク角間隔毎に1ずつ加算されるクランク角カウンタと、前記クランク角カウンタの値と前記エンジン回転数とに基づいて、予め設定されたマップを参照して前記モータジェネレータから発生させるモータジェネレータ要求トルクを算出する制御部と、を備えるものである。
このように、本発明によれば、制御プログラムの容量を小さくすることができる。
図1は、本発明の一実施例に係るエンジン停止制御装置の要部の構成図である。 図2は、本発明の一実施例に係るエンジン停止制御装置の制御系のブロック図である。 図3は、本発明の一実施例に係るエンジン停止制御装置のエンジンとISGの連結方法の第1例を示す図である。 図4は、本発明の一実施例に係るエンジン停止制御装置のエンジンとISGの連結方法の第2例を示す図である。 図5は、本発明の一実施例に係るエンジン停止制御装置のマップの例を示す図である。 図6は、本発明の一実施例に係るエンジン停止制御装置の補正マップの例を示す図である。 図7は、本発明の一実施例に係るエンジン停止制御装置のクランク角停止位置制御処理の手順を示すフローチャートである。 図8は、本発明の一実施例に係るエンジン停止制御装置のエンジン所定条件判定処理の手順を示すフローチャートである。 図9は、本発明の一実施例に係るエンジン停止制御装置のクランク角カウント処理の手順を示すフローチャートである。 図10は、本発明の一実施例に係るエンジン停止制御装置のISG要求トルク算出処理の手順を示すフローチャートである。
本発明の一実施の形態に係るエンジン停止制御装置は、エンジンを目標クランク角位置で停止させるために、モータジェネレータを用いてエンジンに対して制動トルクを付与するエンジン停止制御装置であって、エンジン回転数を算出するエンジン回転数算出部と、エンジンのクランク角を検出するクランク角検出部と、エンジンの状態が所定条件を満たす場合に初期化され、所定のクランク角間隔毎に1ずつ加算されるクランク角カウンタと、クランク角カウンタの値とエンジン回転数とに基づいて、予め設定されたマップを参照してモータジェネレータから発生させるモータジェネレータ要求トルクを算出する制御部と、を備えるよう構成されている。
これにより、本発明の一実施の形態に係るエンジン停止制御装置は、制御プログラムの容量を小さくすることができる。
以下、図面を参照して、本発明の実施例に係るエンジン停止制御装置について詳細に説明する。
図1、図2において、本発明の一実施例に係るエンジン停止制御装置を搭載した車両1は、エンジン10と、後述する複数のセンサと、ECU(Electronic Control Unit)100と、ISG(Integrated Starter Generator)120と、を含んで構成されている。
図1に示すように、エンジン10は、例えば直列4気筒のガソリンエンジンで構成されている。なお、エンジン10の気筒数は4気筒に限られない。また、エンジン10は、ガソリンエンジンに限らず、ディーゼルエンジンであってもよい。エンジン10は、本発明における駆動源を構成している。
エンジン10は、シリンダブロック12と、シリンダブロック12の上部に締結されたシリンダヘッド13とを含んで構成されている。シリンダブロック12には、シリンダ15が形成されている。シリンダ15には、シリンダ15内を上下に往復動可能なピストン16が収納されている。また、シリンダ15の上部には、燃焼室17が設けられている。
エンジン10は、シリンダ15内でピストン16が往復する間に、吸気行程、圧縮行程、膨張行程および排気行程からなる一連の4行程を行う、いわゆる4サイクルのガソリンエンジンである。
ピストン16は、コネクティングロッド18を介してクランクシャフト9に連結されている。コネクティングロッド18は、ピストン16の往復運動をクランクシャフト9の回転運動に変換する。
シリンダヘッド13には、点火プラグ20と、吸気ポート21と、排気ポート22とが設けられている。点火プラグ20は、燃焼室17内に電極を突出させた状態でシリンダヘッド13に設けられ、図示しないイグナイタによってその点火時期が調整される。
吸気ポート21は、燃焼室17と後述する吸気通路26aとを連通する。吸気ポート21には、吸気バルブ24が設けられている。排気ポート22は、燃焼室17と後述する排気通路36aとを連通する。排気ポート22には、排気バルブ34が設けられている。
吸気バルブ24および排気バルブ34は、クランクシャフト9との間に巻き掛けられた図示しないタイミングチェーンまたはタイミングベルトによって、クランクシャフト9の回転と同期して開閉される。
また、シリンダヘッド13の吸気ポート21側には、吸気管26が接続されている。吸気管26の内部には、吸気ポート21と連通する吸気通路26aが形成されている。吸気通路26aには、電子制御式のスロットルバルブ28が設けられている。
スロットルバルブ28は、後述するECU100に電気的に接続されている。したがって、スロットルバルブ28は、ECU100からの指令信号に応じてスロットル開度が制御されることで、エンジン10の吸入空気量を調整する。
また、エンジン10は、インジェクタ23を備えている。インジェクタ23は、図示しない燃料タンクから燃料ポンプによって圧送された燃料を吸気ポート21内に噴射する、ポート噴射式の燃料噴射弁である。
このように構成されたエンジン10において、吸気通路26aを通過する空気は、スロットルバルブ28により流量が調整された後、吸気ポート21に導入される。そして、吸気ポート21に導入された空気は、インジェクタ23から噴射された燃料と混合され、燃焼室17に導入される。
一方、シリンダヘッド13の排気ポート22側には、排気管36が接続されている。排気管36の内部には、排気ポート22と連通する排気通路36aが形成されている。排気通路36a上には、触媒37が設けられている。触媒37は、燃焼室17から排出された排気ガスを浄化する。
エンジン10には、ISG120が連結されている。ISG120は、図3に示すように、ISG120の回転軸121に連結されたISG用プーリー122を備えている。ISG用プーリー122は、エンジン10のクランクシャフト9に連結されたクランク軸プーリー123とベルト124を介して動力伝達可能に接続されている。
ISG120は、図4に示すように、ISG120の回転軸121に連結されたISG用ギヤ125と、エンジン10のクランクシャフト9に連結されたクランク軸ギヤ126とで動力伝達可能に構成してもよい。
ISG120は、電力が供給されることにより回転することでエンジン10を回転駆動させる電動機の機能と、クランクシャフト9から入力された回転力を電力に変換する発電機の機能とを有する。ISG120は、モータジェネレータとして機能する。
図1、図2において、車両1はスロットルポジションセンサ52を備えており、このスロットルポジションセンサ52は、スロットルバルブ28の開度を検出し、検出信号をスロットルバルブ開度としてECU100に送信する。
車両1はクランク角センサ54を備えており、このクランク角センサ54は、エンジン10のクランクシャフト9の回転角度を検出し、検出信号をECU100に送信する。
車両1はエアフローセンサ56を備えており、このエアフローセンサ56は、吸気管26を通ってエンジン10に吸気される空気の量(吸気量)を検出し、検出信号をECU100に送信する。
車両1は大気圧センサ57を備えており、この大気圧センサ57は、大気圧を検出し、検出信号をECU100に送信する。
車両1は油温センサ58を備えており、この油温センサ58は、エンジン10を流通するオイルの温度(油温)を検出し、検出信号をECU100に送信する。
車両1は冷却水温センサ59を備えており、この冷却水温センサ59は、シリンダブロック12に形成されたウォータジャケット12a内を流通する冷却水の温度を検出し、検出信号をECU100に送信する。
車両1は吸気温センサ60を備えており、この吸気温センサ60は、吸気管26を通ってエンジン10に吸気される空気の温度(吸気温度)を検出し、検出信号をECU100に送信する。
車両1はOセンサ62を備えており、Oセンサ62は、触媒37の上流側で排気ガス中の酸素を検出し、検出信号をECU100に送信する。Oセンサ62は、空燃比に対して理論空燃比を基準にしてリッチ側とリーン側とで出力が急変する出力特性を有する酸素センサである。なお、酸素センサとしては、Oセンサ62に代えて、空燃比に対してリニアな出力特性を有するA/Fセンサを用いてもよい。
車両1はISG回転数センサ66を備えており、このISG回転数センサ66は、ISG120の回転軸121の回転数であるISG回転数を検出し、検出信号をECU100に送信する。
ECU100は、CPU(Central Processing Unit)と、RAM(Random Access Memory)と、ROM(Read Only Memory)と、バックアップ用のデータなどを保存するフラッシュメモリと、入力ポートと、出力ポートとを備えたコンピュータユニットによって構成されている。
このコンピュータユニットのROMには、各種定数や各種マップ等とともに、当該コンピュータユニットをECU100として機能させるためのプログラムが格納されている。
すなわち、CPUがRAMを作業領域としてROMに格納されたプログラムを実行することにより、これらのコンピュータユニットは、本実施例におけるECU100として機能する。
ECU100の入力ポートには、上述したスロットルポジションセンサ52、クランク角センサ54、大気圧センサ57、油温センサ58、ISG回転数センサ66を含む各種センサ類が接続されている。
一方、ECU100の出力ポートには、上述したISG120を含む各種制御対象類が接続されている。
バッテリ110は、例えば鉛蓄電池又はリチウムイオン電池等で構成されている。このバッテリ110は、ECU100やISG120などと電気的に接続されている。
ECU100は、クランク角停止位置制御用のエンジン10のクランクシャフト9の回転数であるクランク角停止位置制御用エンジン回転数を算出するエンジン回転数算出部101として機能する。
エンジン回転数算出部101は、例えば、ISG120の回転軸121の回転数に基づいて、ISG用プーリー122とクランク軸プーリー123のプーリー比を用いてクランク角停止位置制御用エンジン回転数を算出する。
エンジン回転数算出部101は、例えば、ISG120の回転軸121の回転数に基づいて、ISG用ギヤ125とクランク軸ギヤ126のギヤ比を用いてクランク角停止位置制御用エンジン回転数を算出する。
このようにすることで、エンジン回転数が微小回転数(0から300rpm程度)であっても精度良くクランク角停止位置制御用エンジン回転数を算出することができる。
ECU100は、エンジン10のクランクシャフト9の回転角を検出するクランク角検出部102として機能する。
クランク角検出部102は、例えば、クランクシャフト9が所定の角度回転する毎にクランク角検出信号を制御部103に出力する。
ECU100は、エンジン10の停止時に、ISG120から発生させる負荷トルクによりエンジン10を目標クランク角位置で停止させる制御部103として機能する。
制御部103は、例えば、クランク角検出部102の出力するクランク角検出信号を受信する毎に1ずつ加算するクランク角カウンタ104を有している。
制御部103は、例えば、図5に示すような、クランク角カウンタ104の値とクランク角停止位置制御用エンジン回転数からISG要求トルクが決まるマップ105を有している。
制御部103は、例えば、クランク角カウンタ104の値とクランク角停止位置制御用エンジン回転数からマップ105によりISG要求トルクを求め、このISG要求トルクをISG120に出力させてエンジン10を目標クランク角位置で停止させる。
制御部103は、例えば、ISG120の制御モードをエンジン10の負荷トルクとなる制動トルクが発生する制動モードにし、ISG要求トルクをISG120に出力させてエンジン10を停止させる。
マップ105は、クランク角カウンタ104の値が大きくなるほどエンジン10の負荷トルクが大きくなるように、クランク角停止位置制御用エンジン回転数が高いほどエンジン10の負荷トルクが大きくなるように設定される。
例えば、図5の矢印のようにクランク角カウンタ104の値とクランク角停止位置制御用エンジン回転数が推移して、エンジン10が停止する。
クランク角カウンタ104は、例えば、ECU100のRAMなどの記憶装置に記憶される。マップ105は、ECU100のROMに予め記憶される。
このように、マップ105によりISG要求トルクを求め、このISG要求トルクによりエンジン10を停止させるため、エンジン10を目標クランク角位置で停止させるクランク角停止位置制御を単純にすることができる。このため、制御プログラムの容量を小さくすることができる。また、他機種への展開時に適応を容易にすることができる。
また、エンジン機差(指示値と実際値との差)、エンジン状態、ISGトルクのばらつきを吸収して、エンジン10を目標クランク角位置で停止させることができる。
また、ISG120の制御モードに制動モードのみを使用しているため、制御を簡素化することができ、安定したISGトルクの制御性が得られ、クランク角停止位置制御の制御性を均質に保つことができる。
ISG120の制御モードに発電モードを使用すると、バッテリ状態によってISGトルクの制御性が左右されるため、クランク角停止位置制御の制御性が悪化する。また、発電モード及び制動モードの両方を使用すると、上述の問題に加え、切り替えによる応答遅れが発生し、さらに制御プログラムの容量が増大してしまう。
制御部103は、例えば、エンジン10の状態が所定条件になったとき、クランク角カウンタ104の値をゼロにし、クランク角検出信号を受信する毎に1ずつ加算する。
所定条件としては、例えば、エンジン回転数が閾値以下になったこと、燃料カットが行なわれていること、任意の気筒のクランク位置が所定値になったこと、などの全てが成立したことを条件とする。
燃料カット状態としているため、エンジントルクによる阻害を回避し、クランク角停止位置制御の制御性を向上させることができる。ISGトルクは、エンジントルクとは逆方向にトルクを掛けるが、燃料カットされていない状態であると、ISGトルクによるエンジン回転数の制御を阻害することになる。
制御部103は、エンジン10の状態が所定条件になったとき、スロットルバルブ28の開度を所定のスロットル開度に固定するようにしてもよい。
このようにすることで、エンジン10の負圧の減少とコンプレッショントルクの増大によるクランク角停止位置制御の制御性悪化を抑制することができる。また、エンジン10の負圧の戻りを早期化してエンジン10の再始動性を向上させることができる。
制御部103は、マップ105により求めたISG要求トルクを、例えば、大気圧やエンジン油温に基づいて補正するようにしてもよい。
制御部103は、例えば、図6に示すような、大気圧とエンジン油温から補正ゲインが決まる補正マップにより補正ゲインを求め、マップ105により求めたISG要求トルクに補正ゲインを乗算してISG要求トルクを補正する。
補正ゲインは、エンジン油温が低くなるほど小さい値を設定する。エンジン油温が低くなるとエンジンロスが大きくなり、エンジン10が止まりやすくなるため、ISG要求トルクを小さくする必要がある。
補正ゲインは、大気圧が下がるほど大きい値を設定する。大気圧が下がるとエンジンロスが小さくなり、エンジン10が止まりにくくなるため、ISG要求トルクを大きくする必要がある。
以上のように構成された本実施例に係るエンジン停止制御装置によるクランク角停止位置制御処理について、図7を参照して説明する。なお、以下に説明するクランク角停止位置制御処理は、ECU100が動作を開始すると開始され、予め設定された時間間隔で実行される。
ステップS1において、制御部103は、エンジン10を停止させるエンジン停止要求が有るか否かを判定する。エンジン停止要求が無いと判定した場合、制御部103は、処理を終了する。
ステップS1においてエンジン停止要求が有ると判定した場合、ステップS2において、制御部103は、ISG120またはバッテリ110がエラーを検出しているか否かを判定する。ISG120またはバッテリ110がエラーを検出していると判定した場合、制御部103は、処理を終了する。
ステップS2においてISG120またはバッテリ110がエラーを検出していないと判定した場合、ステップS3において、制御部103は、後述するエンジン所定条件判定処理により、エンジン10が所定条件になるまで待機する。
ステップS4において、制御部103は、ISG120の制御モードを制動モードにする。
ステップS5において、制御部103は、エンジン10のスロットル開度を所定のスロットル開度に固定する。
ステップS6において、制御部103は、後述するクランク角カウント処理により、クランク角カウンタ104の算出を開始する。
ステップS7において、制御部103は、後述するISG要求トルク算出処理により、ISG要求トルクを算出する。
ステップS8において、制御部103は、ISG要求トルクに応じてISG120を制御して、ISGトルクを制御する。
ステップS9において、制御部103は、エンジン回転数が閾値以下となれば制御を終了し、処理を終了する。
本実施例に係るエンジン停止制御装置によるエンジン所定条件判定処理について、図8を参照して説明する。なお、以下に説明するエンジン所定条件判定処理は、上述したクランク角停止位置制御処理のステップS3の処理により実行される。
ステップS11において、制御部103は、エンジン回転数が閾値以下になったか否かを判定する。エンジン回転数が閾値以下になっていないと判定した場合、ステップS11の処理を繰り返す。
ステップS11においてエンジン回転数が閾値以下になったと判定した場合、ステップS12において、制御部103は、燃料カット要求が有るか否かを判定する。燃料カット要求が無いと判定した場合、ステップS13において、制御部103は、強制的に燃料カットを実施する。
ステップS12において燃料カット要求が有ると判定した場合、または、ステップS13において強制的に燃料カットを実施した後、ステップS14において、制御部103は、任意の気筒のクランク角位置が所定値になったか否かを判定する。任意の気筒のクランク角位置が所定値になっていないと判定した場合、制御部103は、ステップS14の処理を繰り返す。
ステップS14において任意の気筒のクランク角位置が所定値になったと判定した場合、制御部103は、処理を終了する。
本実施例に係るエンジン停止制御装置によるクランク角カウント処理について、図9を参照して説明する。なお、以下に説明するクランク角カウント処理は、上述したクランク角停止位置制御処理のステップS6の処理により実行される。
ステップS21において、制御部103は、クランク角カウンタ104の値をゼロとする。
ステップS22において、制御部103は、クランクシャフト9が所定の角度回転したことを検出する毎にクランク角カウンタ104に1を加算していく。
本実施例に係るエンジン停止制御装置によるISG要求トルク算出処理について、図10を参照して説明する。なお、以下に説明するISG要求トルク算出処理は、上述したクランク角停止位置制御処理のステップS7の処理により実行される。
ステップS31において、制御部103は、ISG回転数からクランク角停止位置制御用エンジン回転数を算出する。
ステップS32において、制御部103は、クランク角カウンタ104の値とクランク角停止位置制御用エンジン回転数のマップ105よりISGベース要求トルクを算出する。
ステップS33において、制御部103は、エンジン油温と大気圧のマップより補正ゲインを算出する。
ステップS34において、制御部103は、ISGベース要求トルクと補正ゲインを掛け合わせてISG要求トルクを算出して、処理を終了する。
本実施例では、各種センサ情報に基づきECU100が各種の判定や算出を行なう例について説明したが、これに限らず、車両1が外部サーバ等の車外装置と通信可能な通信部を備え、該通信部から送信された各種センサの検出情報に基づき車外装置によって各種の判定や算出が行なわれ、その判定結果や算出結果を通信部で受信して、その受信した判定結果や算出結果を用いて各種制御を行なってもよい。
本発明の実施例を開示したが、当業者によっては本発明の範囲を逸脱することなく変更が加えられうることは明白である。すべてのこのような修正及び等価物が次の請求項に含まれることが意図されている。
1 車両
9 クランクシャフト
10 エンジン
54 クランク角センサ
57 大気圧センサ
58 油温センサ
66 ISG回転数センサ
100 ECU
101 エンジン回転数算出部
102 クランク角検出部
103 制御部
104 クランク角カウンタ
105 マップ
120 ISG(モータジェネレータ)
121 回転軸
122 ISG用プーリー
123 クランク軸プーリー
124 ベルト
125 ISG用ギヤ
126 クランク軸ギヤ

Claims (6)

  1. エンジンを目標クランク角位置で停止させるために、モータジェネレータを用いて前記エンジンに対して制動トルクを付与するエンジン停止制御装置であって、
    エンジン回転数を算出するエンジン回転数算出部と、
    前記エンジンのクランク角を検出するクランク角検出部と、
    前記エンジンの状態が所定条件を満たす場合に初期化され、所定のクランク角間隔毎に1ずつ加算されるクランク角カウンタと、
    前記クランク角カウンタの値と前記エンジン回転数とに基づいて、予め設定されたマップを参照して前記モータジェネレータから発生させるモータジェネレータ要求トルクを算出する制御部と、
    を備えるエンジン停止制御装置。
  2. 前記制御部は、大気圧に基づいて補正ゲインを算出し、前記補正ゲインによって前記モータジェネレータ要求トルクを補正する請求項1に記載のエンジン停止制御装置。
  3. 前記制御部は、エンジン油温に基づいて補正ゲインを算出し、前記補正ゲインによって前記モータジェネレータ要求トルクを補正する請求項1に記載のエンジン停止制御装置。
  4. 前記エンジンのクランク軸と前記モータジェネレータの回転軸とはプーリーを介して連結され、
    前記エンジン回転数算出部は、モータジェネレータ回転数から前記モータジェネレータのプーリーと前記エンジンのプーリーとのプーリー比を用いて前記エンジン回転数を算出する請求項1から請求項3のいずれか1項に記載のエンジン停止制御装置。
  5. 前記エンジンのクランク軸と前記モータジェネレータの回転軸とはギヤを介して連結され、
    前記エンジン回転数算出部は、モータジェネレータ回転数から前記モータジェネレータのギヤと前記エンジンのギヤとのギヤ比を用いて前記エンジン回転数を算出する請求項1から請求項3のいずれか1項に記載のエンジン停止制御装置。
  6. 前記制御部は、前記エンジンを目標クランク角位置で停止させるエンジンクランク角停止位置制御中、スロットル開度を所定のスロットル開度に固定する請求項1から請求項5のいずれか1項に記載のエンジン停止制御装置。
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