JP2025123745A - 内燃機関の制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】内燃機関の制御装置において、アイドリング運転時の内燃機関を、リザーブトルクを設定しない最適な状態に制御することにより、アイドリング運転中の負荷変動時にエンストする不具合を抑制しつつ、燃費を改善する。
【解決手段】内燃機関がアイドリング運転状態にあることを検出するアイドリング運転検出手段と、内燃機関の負荷を検出する負荷センサと、アイドリング運転状態が検出されると、内燃機関の点火時期を、負荷に応じて最大トルクを発生する点火時期に設定する点火時期設定手段と、車両を停止させて休憩する際に乗員により操作される休憩スイッチと、オルタネータ等の車両補機の負荷が増大する作動状態を検出する補機作動検出手段と、休憩スイッチが操作されている状態で、車両補機の作動状態を検出すると、車両補機作動による負荷を、車両補機の作動検出後の時間経過と共に必要量まで漸次増加するように制御する車両補機制御手段と、を備える。
【選択図】図２

Description

本明細書に開示の技術は、内燃機関の制御装置に関する。

車両用の内燃機関（以下、エンジンともいう）では、アイドリング運転時においても空調装置（以下、エアコンともいう）の作動、非作動によって内燃機関によって駆動される負荷が変動する。そのため、アイドリング運転時の負荷変動によって内燃機関がエンジンストール（以下、エンストという）することがないように考慮されている。具体的には、空調装置が非作動のアイドリング運転状態では、内燃機関の点火時期を最適のタイミングよりも遅角してリザーブトルクを設定しておき、空調装置が作動されたときには、直ちに点火時期を最適のタイミングに戻して内燃機関のトルクを回復することにより、内燃機関の負荷変動に関わらず、内燃機関がエンストしないようにしている（特許文献１参照）。

特開２０１０－６５５７１号公報

しかし、上記従来技術では、空調装置が非作動のアイドリング運転状態では、点火時期が最適のタイミングよりも遅角されているため、アイドリング運転時における内燃機関の燃費が悪くなる問題がある。

本明細書が開示する技術の課題は、内燃機関の制御装置において、アイドリング運転時の内燃機関を、リザーブトルクを設定しない最適な状態に制御することにある。それにより、アイドリング運転中の負荷変動時に内燃機関がエンストする不具合を抑制しつつ、燃費を改善することにある。

上記課題を解決するために本明細書に開示の内燃機関の制御装置は、次の手段をとる。

第１の手段は、内燃機関の運転状態に基づいて内燃機関の燃料供給量及び点火時期を制御する内燃機関の制御装置であって、内燃機関がアイドリング運転状態にあることを検出するアイドリング運転検出手段と、内燃機関の負荷を検出する負荷センサと、前記アイドリング運転検出手段によりアイドリング運転状態にあることが検出されると、内燃機関の点火時期を、前記負荷センサにより検出される負荷に応じて、最大トルクを発生する点火時期に設定する点火時期設定手段と、を備える。

上記第１の手段によれば、内燃機関は、アイドリング運転時に内燃機関の負荷に応じた最適な点火時期で運転される。そのため、内燃機関の出力トルクがリザーブトルクを設定しない分だけ大きくされ、負荷変動に関わらずエンストを抑制することができる。しかも、リザーブトルクを設定していないため、燃費を改善することができる。

第２の手段は、上述した第１の手段において、車両を停止させて休憩する際に乗員により任意に操作されてオン、オフ信号を発生する休憩スイッチと、内燃機関により駆動される空調装置、オルタネータ等の車両補機の負荷が増大する作動状態を検出する補機作動検出手段と、前記休憩スイッチがオン操作されている状態で、前記補機作動検出手段が車両補機の作動状態を検出すると、車両補機作動による負荷を、車両補機の作動検出後の時間経過と共に必要量まで漸次増加するように制御する車両補機制御手段と、を備える。

上記第２の手段によれば、休憩スイッチがオン操作されている状態で、車両補機が作動されると、車両補機制御手段は、車両補機作動による負荷を、車両補機の作動検出後から時間経過と共に必要量まで漸次増加させる。そのため、車両補機が作動されても、車両補機作動のための内燃機関の駆動負荷は、車両補機の作動開始後の時間経過と共に漸次増加され、駆動負荷の急増を防止してエンストの発生を抑制することができる。

一実施形態のシステム構成図である。 エンジンコントロールユニットにおけるアイドリング制御のコンピュータプログラムを示すフローチャートである。 内燃機関の点火時期に対するトルク特性を説明する説明図である。

＜一実施形態のシステム構成＞
図１は、一実施形態のシステム構成を示す。この実施形態では、エンジン１０は、火花点火式の車載ガソリンエンジンであり、コンピュータ制御のエンジンコントロールユニット２０により制御されている。エンジン１０は、エンジンコントロールユニット２０により点火時期、燃料供給量などが制御されている。

エンジンコントロールユニット２０には、公知のように、エンジン１０の点火時期、燃料噴射量などを制御するために必要な各種信号が入力されている。図１では、アイドル検出スイッチ３１、エンジン負荷センサ（単に負荷センサともいう）３２、シフトスイッチ３３、及び休憩スイッチ３４から信号が入力されている。アイドル検出スイッチ３１は、スロットルバルブ（図示略）が閉じられたアイドル位置にあることを検出して検出信号を出力する。エンジン負荷センサ３２は、エンジンの吸入吸気量を検出して検出信号を出力する。シフトスイッチ３３は、車両のシフトレバーがパーキングレンジ（Ｐレンジ）にあることを検出して検出信号を出力する。休憩スイッチ３４は、車両を停止させて休憩する際に運転者（乗員）によって任意に操作されてオン、オフ信号を出力する。エンジンコントロールユニット２０には、この他にも各種信号が入力されているが、ここでの説明は割愛する。

エンジン１０には、空調装置のコンプレッサ（図示略）及びオルタネータ４２を駆動するように連結されている。ここでは、空調装置及びオルタネータ４２を総称して車両補機という。エンジンコントロールユニット２０には、空調装置の作動を制御するエアコンコントロールユニット４１及びオルタネータ４２が接続されている。エンジンコントロールユニット２０は、エアコンコントロールユニット４１から空調装置の作動信号を入力し、空調装置の作動を制御する制御信号を出力している。また、エンジンコントロールユニット２０は、オルタネータ４２が受けた発電要求量の信号を入力し、発電量を制御する制御信号を出力している。

＜エンジンコントロールユニット２０におけるアイドリング制御＞
図２は、エンジンコントロールユニット２０におけるアイドリング制御ルーチンのプログラムを示す。このプログラムが実行されると、ステップＳ１にて休憩スイッチ３４がオン操作されているか否かが判定される。休憩スイッチ３４がオン操作されている場合は、ステップＳ１は肯定判断され、ステップＳ２においてシフトスイッチ３３にてシフトレバーがＰレンジにあることが検出されているか否かが判定される。Ｐレンジにある場合は、ステップＳ２は肯定判断され、ステップＳ１、Ｓ２が共に肯定判断される場合は、アイドリング運転状態にあるとして、ステップＳ３以降の処理に進む。一方、ステップＳ１、Ｓ２が否定判断される場合は、アイドリング運転状態にないためステップＳ３以降の処理はスキップされる。

ステップＳ３では、アイドル回転数及び点火時期が最適化される。アイドル回転数は例えば８００ＲＰＭに設定され、点火時期はエンジントルクが最大となる最適点火時期（ＭＢＴ）に設定される（図３参照）。図３において、トルク特性線上の×印は、従来技術においてリザーブトルクを設定する際の点火時期とトルクを示す。従って、図３の縦方向の矢印Ｒがリザーブトルクの絶対値を示す。

ステップＳ４では、オルタネータ４２から取り込まれたオルタネータの発電要求量が増加しているか否かが判定される。オルタネータの発電要求量が増加している場合は、ステップＳ４は肯定判断され、ステップＳ５にてオルタネータの発電量が要求量（「課題を解決するための手段」における必要量に相当）に向けて除変され少しずつ増加される。例えば、発電要求の増加量が「１００」とすると、増加以前の発電要求量に対してステップＳ５の処理を実行するごとに「０．５」刻みで発電要求量が増加される。図２のアイドリング制御ルーチンが１００ミリ秒ごとに実行されるとすると、「１００」の発電要求の増加量を２０秒かけて達成することになる。このため、オルタネータ発電量が要求に応じて急増することはなく、時間をかけて徐々に増加することになる。従って、エンジン１０にかかるオルタネータ４２を駆動するための負荷も急増せず徐々に増加し、エンジン１０がエンストを起こすことが抑制される。一方、オルタネータの発電要求量が増加していない場合は、ステップＳ４は否定判断され、ステップＳ５の処理はスキップされる。

ステップＳ６では、エアコンが作動中か否かが判定される。具体的には、エアコンのコンプレッサが作動中か否か判定される。コンプレッサが作動中の場合は、ステップＳ６は肯定判断され、ステップＳ７においてコンプレッサの電磁クラッチを間欠作動させてエンジン出力軸に対するコンプレッサの接続を徐々に行う。即ち、電磁クラッチへの通電をデューティ制御し、通電の比率（デューティ比）を時間の経過とともに徐々に多くなるように制御する。電磁クラッチが接続されると、エンジン負荷の増加によりエンジン回転数は低下するが、デューティ制御により直ぐに電磁クラッチの接続が解除されるため、エンジン回転数の低下は直ぐに回復する。また、エンジン１０は、公知のようにアイドル回転数を一定に制御するアイドル回転数制御バルブを備えているため、電磁クラッチの接続に伴いエンジン回転数が低下すると、アイドル回転数制御バルブは開いてエンジン回転数を回復するように働く。従って、電磁クラッチのデューティ制御によりエンジン回転数の低下を抑制しながら時間をかけて電磁クラッチを連続通電（「課題を解決するための手段」における必要量に相当）させ完全に接続させることができる。このようにして、エアコンの作動開始時、電磁クラッチは徐々に接続されることになる。そのため、エアコンの作動に伴ってエンジン１０にかかる負荷は、作動開始と同時に急増せず、漸次増加することになり、エンジン１０がエンストを起こすことが抑制される。一方、エアコンが作動中でない場合は、ステップＳ６は否定判断され、ステップＳ７の処理はスキップされる。

以上のアイドリング制御プログラムにおいて、ステップＳ１、Ｓ２の処理は、「課題を解決するための手段」におけるアイドリング運転検出手段に相当し、ステップＳ３の処理は、点火時期設定手段に相当し、ステップＳ４、Ｓ６の処理は、補機作動検出手段に相当し、ステップＳ５、Ｓ７の処理は、車両補機制御手段に相当する。

＜一実施形態の作用効果＞
シフトレバーをパーキングレンジとし、且つ休憩スイッチをオン操作して、仮眠するようなとき、オルタネータの発電量が増加したり、エアコンのコンプレッサが作動したりして、エンジン１０の負荷が増加するとき、その負荷が急増せず、漸次増加するように制御される。そのため、エンジン１０の点火時期を負荷に応じた最大トルクを発生するＭＢＴに設定していても車両補機作動時にエンストが発生することを防止することができる。従って、従来技術のようにリザーブトルクを設定することを不要とすることができる。その結果、アイドリング運転中の燃費を改善することができる。また、休憩スイッチをオン操作して車両を停止させている状態であるため、仮にエンストが発生しても交通事故の発生につながるような弊害は生じない。

＜その他の実施形態＞
以上、本明細書に開示の技術を特定の実施形態について説明したが、その他各種の形態で実施可能なものである。例えば、上記実施形態では、休憩スイッチ及びシフトスイッチをアイドリング運転検出手段としたが、アイドル検出スイッチ３１をアイドリング運転検出手段としてもよい。

１０ エンジン（内燃機関）
２０ エンジンコントロールユニット
３１ アイドル検出スイッチ
３２ エンジン負荷センサ（負荷センサ）
３３ シフトスイッチ
３４ 休憩スイッチ
４１ エアコンコントロールユニット
４２ オルタネータ

Claims (2)

1. 内燃機関の運転状態に基づいて内燃機関の燃料供給量及び点火時期を制御する内燃機関の制御装置であって、
   内燃機関がアイドリング運転状態にあることを検出するアイドリング運転検出手段と、
   内燃機関の負荷を検出する負荷センサと、
   前記アイドリング運転検出手段によりアイドリング運転状態にあることが検出されると、内燃機関の点火時期を、前記負荷センサにより検出される負荷に応じて、最大トルクを発生する点火時期に設定する点火時期設定手段と、を備える
   内燃機関の制御装置。
2. 請求項１において、
   車両を停止させて休憩する際に乗員により任意に操作されてオン、オフ信号を発生する休憩スイッチと、
   内燃機関により駆動される空調装置、オルタネータ等の車両補機の負荷が増大する作動状態を検出する補機作動検出手段と、
   前記休憩スイッチがオン操作されている状態で、前記補機作動検出手段が車両補機の作動状態を検出すると、車両補機作動による負荷を、車両補機の作動検出後の時間経過と共に必要量まで漸次増加するように制御する車両補機制御手段と、を備える
   内燃機関の制御装置。