JP4670768B2 - エンジン停止制御装置及びエンジン停止制御方法 - Google Patents

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Description

この発明は、エンジン停止指令があったときに吸気バルブのバルブタイミング機構を操作して吸気バルブの開閉タイミングを変更して次回のエンジン始動に備えるエンジン停止制御装置及びエンジン停止制御方法に関する。
特許文献1では、環境及び燃費対策として、あらかじめ定められた運転条件下でエンジンを自動停止する車両(例えば、ハイブリッド車両や、エンジンストップ車両など)において、エンジン自動停止指令があったときに可変動弁機構を制御して吸気バルブの閉弁時期を最遅角時期に制御している。
特開2001−263117号公報
しかし、前述した従来装置にあっては以下の問題が発生する。すなわちエンジンを自動停止するときに排出される排気エミッションを抑制したり、触媒を保護するために、自動停止指令後、所定時間アイドリング運転を継続してからエンジンを停止することがある。
この場合に、アイドリング運転中に吸気バルブタイミングを変更したときは、吸気バルブの閉弁時期が最遅角位置になった後も、アイドリング運転を継続することがあり、アイドリング運転中のエンジンの燃焼状態が不安定になり、ラフアイドルやエンストを引き起こすおそれがあった。
本発明は、このような従来の問題点に着目してなされたものであり、エンジン停止前のアイドリング運転中にエンジンが不安定運転になってしまうことを防止するエンジン停止制御装置及びエンジン停止制御方法を提供することを目的とする。
本発明は以下のような解決手段によって前記課題を解決する。なお、理解を容易にするために本発明の実施形態に対応する符号を付するが、これに限定されるものではない。
本発明は、エンジン停止指令があったときに吸気バルブのバルブタイミング機構(100)を操作して吸気バルブの開閉タイミングを変更して次回のエンジン始動に備えるエンジン停止制御装置であって、エンジン停止指令があった後、エンジン停止前アイドリング要求があるか否かを判定するアイドリング要求判定手段(ステップS4)と、前記エンジン停止前アイドリング要求があるときは、その要求に基づくエンジン停止前アイドリング運転が終了するタイミング以降に、前記バルブタイミング機構の作動が終了するようにバルブタイミング機構の操作を開始するバルブタイミング機構操作手段(ステップS12)と、前記バルブタイミング機構の作動が終了した後、エンジンを停止するエンジン停止手段(ステップS13)とを有することを特徴とする。
本発明によれば、エンジン停止前アイドリング要求があるときは、その要求に基づくエンジン停止前アイドリング運転が終了するタイミング以降に、バルブタイミング機構の作動が終了するようにバルブタイミング機構の操作を開始するようにしたので、エンジン停止前のアイドリング運転中にエンジンが不安定運転になってしまうことを防止できるとともに、燃費の悪化を生じない。
以下では図面等を参照して本発明を実施するための最良の形態について説明する。
図1は、本発明によるエンジン停止制御装置の第1実施形態を示す図であり、特にエンジン停止制御装置をハイブリッド車両に適用した場合を例示して説明する。
ハイブリッド車両のパワートレインは、モータ1と、エンジン2と、電磁クラッチ3と、モータ4と、無段変速機5と、減速装置6と、差動装置7と、駆動輪8とを有する。
モータ1は、所定の回転比を有する減速装置(図示せず)を介してエンジン2と相互駆動可能に連結されている。モータ1の出力軸、エンジン2の出力軸及びクラッチ3の入力軸は互いに連結されている。またクラッチ3の出力軸、モータ4の出力軸及び無段変速機5の入力軸は互いに連結されている。
クラッチ3が締結されているときは、エンジン2及びモータ4が車両の推進源となる。クラッチ3が開放されているときは、モータ4のみが車両の推進源となる。エンジン2又はモータ4の駆動力は、無段変速機5、減速装置6及び差動装置7を介して駆動輪8へ伝達される。無段変速機5には油圧装置9から圧油が供給され、ベルトのクランプと潤滑がなされる。
モータ1は、主としてエンジン始動と発電に用いられる。ただしクラッチ3が締結されれば、モータ1は車両の力行と制動にも用いられる。
モータ4は、主として車両の力行と減速時の回生運転に用いられる。ただしクラッチ3が締結されれば、モータ4はエンジン始動や発電に用いられる。
モータ10は、油圧装置9のオイルポンプを駆動する。
モータ1,4,10はインバータ11〜13で駆動される。インバータ11〜13は共通のDCリンク14を介して強電バッテリ15に接続される。インバータ11〜13は、強電バッテリ15の直流電力を交流電力に変換してモータ1,4,10へ供給する。またインバータ11〜13は、モータ1,4の交流発電電力を直流電力に変換して強電バッテリ15を充電する。なお、インバータ11〜13は互いにDCリンク14を介して接続されているので、回生運転中のモータにより発電された電力を強電バッテリ15を介さずに直接、力行運転中のモータへ供給することもできる。
コントローラ70は本発明の制御系の各手段の機能を備える。コントローラ70は中央演算装置(CPU)、読み出し専用メモリ(ROM)、ランダムアクセスメモリ(RAM)及び入出力インタフェース(I/Oインタフェース)を備えたマイクロコンピュータで構成される。コントローラ70を複数のマイクロコンピュータで構成してもよい。コントローラ70は、クラッチ3の伝達トルク、モータ1,4,10の回転数や出力トルク、無段変速機5の変速比、エンジン2の燃料噴射量・噴射時期、点火時期、吸気弁作動時期などを制御する。このコントローラ70には低圧の補助バッテリ33から電源が供給される。
図2は、本発明によるエンジン停止制御装置のコントローラの構成を示す図である。
図2に示すように、コントローラ70には、キースイッチ21、セレクトレバースイッチ22、アクセルペダルセンサ23、ブレーキスイッチ24、車速センサ25、バッテリ温度センサ26、バッテリSOC検出装置27、クランク角センサ28、スロットル開度センサ29が接続される。
アクセルペダルセンサ23はアクセルペダルの踏み込み量を検出する。ブレーキスイッチ24はブレーキペダルの踏み込み状態を検出する。車速センサ25は車両の走行速度を検出する。バッテリ温度センサ26は強電バッテリ15の温度を検出する。バッテリSOC検出装置27は強電バッテリ15の実容量の代表値であるSOC(State Of Charge)を検出する。クランク角センサ28はエンジン2の回転速度を検出する。スロットル開度センサ29はエンジン2のスロットルバルブ開度を検出する。
コントローラ70にはさらに、エンジン2の燃料噴射装置31、点火装置32、可変動弁装置100などが接続される。コントローラ70は、燃料噴射装置31を制御してエンジン2への燃料の噴射/停止並びに燃料噴射量及び噴射時期を調節する。またコントローラ70は、点火装置32を駆動してエンジン2の点火時期を制御する。さらにコントローラ70は、可変動弁装置100を介してエンジンの吸気弁作動時期を制御する。コントローラ70は、車両運転状態に応じて予め定められた条件下でエンジン2の停止/再始動を制御する。この場合コントローラ70は、エンジン2を停止するときは燃料噴射装置31による燃料供給を停止させる。またコントローラ70は、停止状態となったエンジン2を再始動させるときはモータ1により始動クランキングを行うとともに燃料噴射装置31に燃料供給を再開させる。
図3は、可変動弁装置100の一例の概略図である。
可変動弁装置100の吸気カム軸111の軸端部には内筒112が取り付けられ、内筒112を包囲する外筒113との間にピストン114が嵌装される。
ピストン114の前後には遅角側油室115a、進角側油室115bが形成される。ピストン114は内筒112又は外筒113に対して斜めスプラインを介して嵌合する。ピストン114は図の左右何れかの方向に移動するとことで内筒112及び外筒113が相対回転する。
エンジン回転を吸気カム軸111に伝達するカムスプロケット(図示せず)は外筒113に取り付けられ、したがって吸気カム軸111はピストン114の位置に応じてエンジンクランク軸に対する位相を変化させる。
ピストン114の位置は、その前後油室115a又は前後油室115bへの供給油圧により制御される。
バルブ装置120は、油圧供給を制御する。バルブ装置120は、主に油圧供給方向を切り換えるスプール121と、このスプール121の位置を制御するソレノイド122とからなっている。
図でスプール121が左方に駆動されるとメーンギャラリ123からのエンジン油圧がスプール中央のポートc及び遅角側油路124aを介して遅角側油室115aに導入される。これと同時に進角側油室115bは進角側油路124b及びスプール右側のポートbを介してドレン通路125に接続される。これによりピストン114は左方に移動し、吸気カム軸111を遅角方向に回転させる。
これと反対に、スプール121が右方に駆動されるとメーンギャラリ123からのエンジン油圧がスプール中央のポートc及び進角側油路124bを介して進角側油室115bに導入される。また遅角側油室115aは遅角側油路124ba及びスプール左側のポートaを介してドレン通路125に接続される。これによりピストン114は右方に移動して吸気カム軸111を進角方向に回転させる。
図3はスプール121が中立位置にある状態を図示しており、このときは、油路124a,124b及び油室115a,115bが何れのポートa,b,cとも連通しないオイルロック状態となるので、ピストン114及び吸気カム軸111はそのときの位置で固定される。
可変動弁装置100による吸気弁作動時期の制御は、吸気弁位置検出手段として機能するカム位置検出センサ126からの信号に基づいて、コントローラ70が所定の吸気弁作動時期となるようにソレノイド122を駆動してフィードバック制御する。
例えばクランク角センサ28から発せられる基準位置信号(REF信号)をトリガとしてカム位置検出センサ126からのカムターゲット信号が入力するまでの回転角度をカウントし、このカウント結果caと予め定められたカム基準位置との偏差から吸気カム軸111の実位置を検出する(図3のセンサ信号部参照)。
このようにして求めた実カム位置が目標位置となるようにコントローラ70はPI制御によってバルブ装置120を駆動する。このとき、バルブ装置120の不感帯を除去するとともに応答を高めるためにバルブ駆動信号にディザ信号を重畳させている(図3の制御信号部参照)。
以上は本発明が適用可能なハイブリッド車両の基本的な構成例を示したものであり、本発明では例えばこのような可変動弁装置100とエンジン自動停止機能を備えた車両において、エンジンのラフアイドルやエンストを引き起こすことなくエンジン停止できることを目的としている。以下にこのためのコントローラ70の制御内容の実施形態につき図面を参照しながら説明する。
図4は、コントローラのエンジン停止制御にかかる機能をブロック図として表したものである。
コントローラ70は、ハイブリッドコントロール部71と、エンジンコントロール部72とを有する。
ハイブリッドコントロール部71が発電アイドルモータリング中にアイドルストップ移行を判定したら、アイドル又はモータリング運転に切り替えるとともに、エンジンコントロール部72に対してバルブタイミング操作(最遅角)要求信号を出力する。
エンジンコントロール部72は、この要求信号を受けて、バルブタイミング操作通常制御から、バルブタイミング最遅角制御へと切り替えるとともに、ハイブリッドコントロール部71に対してバルブタイミング最遅角状態通知信号を出力する。
ハイブリッドコントロール部71は、最遅角状態通知信号を受けてエンジン停止制御を実行するとともに、エンジンコントロール部72に対してエンジンフェールカット要求信号を出力する。
エンジンコントロール部72は、この要求信号を受けてエンジンを停止する。
以下ではコントローラ70の具体的なエンジン停止制御ロジックについて図5のフローチャートに沿って説明する。なおコントローラ70はこの処理を微少時間(例えば10ミリ秒)サイクルで繰り返し実行している。
ステップS1においてコントローラ70は、エンジン停止信号があったか否かを判定する。エンジン停止信号があったらステップS2へ処理を移行し、以降の処理を実行する。
ステップS2においてコントローラ70は、エンジン回転速度Neが基準回転速度(ここではアイドリング回転速度N0)よりも大きいか否かを判定する。大きい間はこの処理を一旦抜け、エンジン回転速度Neが基準回転速度以下になったらステップS3へ処理を移行する。
ステップS3においてコントローラ70は、フラグFが1であるか否かを判定し、1でなければステップS4へ処理を移行し、1であればステップS12へ処理を移行する。なおフラグFの初期値はゼロである。
ステップS4においてコントローラ70は、エンジン停止前アイドリング要求があるか否かを判定する。エンジン停止前アイドリング要求がなければステップS5へ処理を移行し、あればステップS7へ処理を移行する。
なおエンジン停止前アイドリングとは、例えば触媒への負担を低減するために行うアイドリング運転である。具体的にはエンジン回転速度が高いところからコースト状態、モータリング(モータによって所定のエンジン回転速度に維持)すると、エンジンとしてはファイアリングがない状態で長時間回転させられる。このとき触媒には排気ではなく吸気がそのまま供給されるので破損に至る可能性がある。そこで例えばモータリングが5秒間継続されたら、1秒間はファイアリングして触媒に吸着されている酸素O2を飛ばす。この運転がエンジン停止前アイドリングである。
ステップS5においてコントローラ70は、時間t3にゼロをセットする。
ステップS6においてコントローラ70は、フラグFに1をセットするとともに、timerをリセットする。
ステップS7においてコントローラ70は、エンジン停止前アイドリング運転を維持する。
ステップS8においてコントローラ70は、アイドリング要求の中で現時点以降最も遅く終了するアイドリング要求に要する時間t1を求める。
ステップS9においてコントローラ70は、吸気バルブの閉弁時期が現時点のタイミングから最遅角タイミングになるまでに要する時間t2を求める。
ステップS10においてコントローラ70は、時間t1から時間t2を減算して時間t3を求める。
ステップS11においてコントローラ70は、フラグFに1をセットするとともに、timerをリセットする。
ステップS12においてコントローラ70は、timerをインクリメントする。
ステップS13においてコントローラ70は、timerがt3を上回ったか否かを判定する。上回るまではステップS14へ処理を移行し、上回ったらステップS15へ処理を移行する。
ステップSS14においてコントローラ70は、timer2をリセットする。
ステップS15においてコントローラ70は、吸気バルブの閉弁時期を遅角する。
ステップSS16においてコントローラ70は、timer2をインクリメントする。
ステップS17においてコントローラ70は、吸気バルブの閉弁時期が最遅角タイミングになり、かつエンジン停止前アイドリングが終了したか否かを判定する。この条件が成立するまではステップS18へ処理を移行し、成立したらステップS19へ処理を移行する。
ステップS18においてコントローラ70は、吸気バルブの閉弁時期の遅角制御が開始してからの経過時間timer2が所定時間を経過(すなわちタイムアウト)したか否かを判定する。経過していなければこの処理を一旦抜け、経過したらステップS19へ処理を移行する。
ステップS19においてコントローラ70は、エンジンを停止する。
次に図6に示すタイムチャートを参照して本発明によるエンジン停止制御装置の動作を説明する。なおフローチャートとの対応が分かりやすくなるように、ステップ番号をS付けで併記する。
エンジン停止信号があったらステップS2以降の処理を進める。
エンジン回転速度Neがアイドリング回転速度N0よりも大きい間はコントローラはステップS1→S2の処理を繰り返す。
時刻t11でエンジン回転速度Neがアイドリング回転速度N0を下回ったら(ステップS2でNo)、アイドリング要求の有無を判定する(ステップS4)。図6では、エンジン停止前アイドリング要求A、B、Cがなされており、時刻t11以降もエンジン停止前アイドリング運転を維持する(ステップS7)。
そしてアイドリング要求A,B,Cの中で現時点以降最も遅く終了するアイドリング要求に要する時間t1を求める(ステップS8)。図6ではアイドリング要求Aが現時点以降最も遅く終了するアイドリング要求である。また吸気バルブの閉弁時期が現時点のタイミングから最遅角タイミングになるまでに要する時間t2を求める。そして時間t1から時間t2を減算して時間t3を求める。
次サイクルではフラグFに1がセットされているので、ステップS1→S2→S3→S12→S13→S14と処理される。時間t3が経過するまでは、ステップS1→S2→S3→S12→S13→S14が繰り返し処理され、エンジン回転速度がアイドリング回転速度に維持されるとともに、吸気バルブの閉弁時期も現状のまま維持される。
そして時間t3が経過した時刻t12において、吸気バルブの閉弁時期の遅角制御を開始し(ステップS15)、吸気バルブの閉弁時期が最遅角タイミングになり、かつエンジン停止前アイドリングが終了するまで、ステップS1→S2→S3→S12→S13→S15→S17→S18が繰り返し処理される。
時刻t13において、吸気バルブの閉弁時期が最遅角タイミングになり、かつエンジン停止前アイドリングが終了したら、エンジンを停止する(ステップS19)。
次に比較のために、従来のエンジン停止制御装置の動作について図7に示すタイムチャートを参照して説明する。
従来は、エンジン回転速度Neがアイドリング回転速度N0よりも小さくなったら(時刻t21)、エンジン停止前アイドリング要求があっても、吸気バルブの閉弁時期の遅角制御を開始していた。そのためエンジン停止前アイドリングが終了する時刻t22まで、エンジンの燃焼が不安定な状態となって、ラフアイドルやエンストを引き起こすおそれがあった。
それに対処するために図7の破線に示すようにエンジン停止前アイドリングが終了した時刻t22で吸気バルブの閉弁時期の遅角制御を開始することも考えられる。しかしそのようにすると、エンジンの完全停止が時刻t23まで延びることとなり燃費が悪化する。特にエンジンを自動停止する車両(例えば、ハイブリッド車両や、エンジンストップ車両など)はエンジン停止頻度が多く、またこのような車両では特に高燃費が求められるので、燃費悪化の原因となる制御はできるだけ除去したい。
そこで本発明では、上述の通り、エンジン停止前アイドリング要求があるときは、その要求に基づくエンジン停止前アイドリング運転が終了するタイミング以降に、バルブタイミング機構の作動が終了するようにバルブタイミング機構の操作を開始するようにしたので、エンジン停止前のアイドリング運転中にエンジンが不安定運転になってしまうことを防止できるのである。また燃費の悪化を生じないのである。
またエンジン停止前アイドリング要求があっても、その要求に基づくエンジン停止前アイドリング運転時間が、バルブタイミング機構の操作に要する時間よりも短いとき、すなわち時間t3が負値のときには、直ちにバルブタイミング機構の操作を開始するようにした。またエンジン回転速度が基準回転速度(アイドリング回転速度N0)を下回ってもエンジン停止前アイドリング要求がないときは、時間t3にゼロを設定することで、直ちにバルブタイミング機構の操作を開始するようにした。このようにしたので、余分な燃料消費を抑えることができ、燃費が向上する。
さらに吸気バルブを最遅角位置にしてエンジンを停止するので、次回のエンジン始動が容易になる。
以上説明した実施形態に限定されることなく、その技術的思想の範囲内において種々の変形や変更が可能であり、それらも本発明の技術的範囲に含まれることが明白である。
例えば、上記実施形態では、アイドリング要求の中で現時点以降最も遅く終了するアイドリングの終了タイミングと、吸気バルブが最遅角位置になるタイミングとが一致するように制御している。しかし部品バラツキ等によって、そのようにちょうど一致させるのは困難である。そこで安全率を考慮して、アイドリングの終了タイミング以降に吸気バルブが最遅角位置になるようにしてもよい。この場合は、例えば時間t1を大きめに設定したり、時間t2を小さめに設定して、時間t3を大きめに設定すればよい。
本発明によるエンジン停止制御装置の第1実施形態を示す図である。 本発明によるエンジン停止制御装置のコントローラの構成を示す図である。 可変動弁装置の一例の概略図である。 コントローラのエンジン停止制御にかかる機能を表すブロック図である。 コントローラの具体的なエンジン停止制御ロジックを示すフローチャートである。 本発明によるエンジン停止制御装置の動作を説明するタイムチャートである。 従来のエンジン停止制御装置の動作を説明するタイムチャートである。
符号の説明
1 モータ
2 エンジン
3 電磁クラッチ
4 モータ
5 無段変速機
9 油圧装置
15 バッテリ
70 コントローラ
100 可変動弁装置(バルブタイミング機構)
111 吸気カム軸
120 バルブ装置
126 カム位置検出センサ
ステップS4 アイドリング要求判定手段/アイドリング要求判定工程
ステップS12 バルブタイミング機構操作手段/バルブタイミング機構操作工程
ステップS13 エンジン停止手段/エンジン停止工程

Claims (8)

  1. エンジン停止指令があったときに吸気バルブのバルブタイミング機構を操作して吸気バルブの開閉タイミングを変更して次回のエンジン始動に備えるエンジン停止制御装置であって、
    エンジン停止指令があった後、エンジン停止前アイドリング要求があるか否かを判定するアイドリング要求判定手段と、
    前記エンジン停止前アイドリング要求があるときは、その要求に基づくエンジン停止前アイドリング運転が終了するタイミング以降に、前記バルブタイミング機構の作動が終了するようにバルブタイミング機構の操作を開始するバルブタイミング機構操作手段と、
    前記バルブタイミング機構の作動が終了した後、エンジンを停止するエンジン停止手段と、
    を有することを特徴とするエンジン停止制御装置。
  2. 前記アイドリング要求判定手段が、複数のエンジン停止前アイドリング要求を判定したときに、その中から判定時点以降最も遅く終了するアイドリング要求を選択するアイドリング要求選択手段をさらに備え、
    前記バルブタイミング機構操作手段は、前記アイドリング要求選択手段で選択したアイドリング要求に基づくエンジン停止前アイドリング運転が終了するタイミング以降に、前記バルブタイミング機構の作動が終了するようにバルブタイミング機構の操作を開始する、
    ことを特徴とする請求項1に記載のエンジン停止制御装置。
  3. 前記バルブタイミング機構操作手段は、前記エンジン停止前アイドリング要求に基づくエンジン停止前アイドリング運転が終了するタイミングと同時に、バルブタイミング機構の作動が終了するようにバルブタイミング機構の操作を開始する、
    ことを特徴とする請求項1又は請求項2に記載のエンジン停止制御装置。
  4. 前記バルブタイミング機構操作手段は、前記エンジン停止前アイドリング要求があっても、その要求に基づくエンジン停止前アイドリング運転時間が、前記バルブタイミング機構の操作に要する時間よりも短いときには、直ちに前記バルブタイミング機構の操作を開始する、
    ことを特徴とする請求項1から請求項3までのいずれか1項に記載のエンジン停止制御装置。
  5. 前記バルブタイミング機構操作手段は、エンジン回転速度が基準回転速度を下回っても前記エンジン停止前アイドリング要求がないときは、直ちに前記バルブタイミング機構の操作を開始する、
    ことを特徴とする請求項1から請求項4までのいずれか1項に記載のエンジン停止制御装置。
  6. 前記バルブタイミング機構操作手段は、前記バルブタイミング機構の作動終了時に前記吸気バルブの閉弁時期が最遅角位置になるようにする、
    ことを特徴とする請求項1から請求項5までのいずれか1項に記載のエンジン停止制御装置。
  7. エンジン停止指令があったときに吸気バルブのバルブタイミング機構を操作して吸気バルブの開閉タイミングを変更して次回のエンジン始動に備えるエンジン停止制御方法であって、
    エンジン停止指令があった後、エンジン停止前アイドリング要求があるか否かを判定するアイドリング要求判定工程と、
    前記エンジン停止前アイドリング要求があるときは、その要求に基づくエンジン停止前アイドリング運転が終了するタイミング以降に、前記バルブタイミング機構の作動が終了するようにバルブタイミング機構の操作を開始するバルブタイミング機構操作工程と、
    前記バルブタイミング機構の作動が終了した後、エンジンを停止するエンジン停止工程と、
    を有することを特徴とするエンジン停止制御方法。
  8. 前記バルブタイミング機構操作工程は、前記エンジン停止前アイドリング要求に基づくエンジン停止前アイドリング運転が終了するタイミングと同時に、バルブタイミング機構の作動が終了するようにバルブタイミング機構の操作を開始する、
    ことを特徴とする請求項7に記載のエンジン停止制御方法。
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