JP4775360B2 - Automatic engine stop device - Google Patents
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Description
本発明は、エンジンの自動停止装置に関する。 The present invention relates to an automatic engine stop device.
従来より、燃費やエミッション性の向上を目的として、所定の自動停止条件が成立したときにエンジンを自動的に停止させると共に、エンジンの自動停止中に所定の再始動条件が成立したときに、当該エンジンを自動的に始動させる、いわゆるアイドルストップを行うシステムが知られている(例えば特許文献1参照)。 Conventionally, for the purpose of improving fuel economy and emission, the engine is automatically stopped when a predetermined automatic stop condition is satisfied, and when the predetermined restart condition is satisfied during the automatic engine stop, There is known a system for automatically starting an engine, that is, a so-called idle stop (see, for example, Patent Document 1).
こうしたアイドルストップシステムにおいて、バッテリが劣化していた場合にエンジンを自動的に停止させてしまうと、始動モータの駆動に支障が生じてエンジンの再始動が行い得ない虞がある。このことから前記の自動停止条件には、バッテリが劣化していないという非劣化条件が含まれる。
ところで、バッテリが劣化していることに起因してエンジンの自動停止が禁止されているときに、バッテリが例えば新品に交換されることによりバッテリの劣化状態が解消された場合には、そのことをできるだけ早期に検出してエンジンの自動停止を再開することが、燃費やエミッション性の向上を図る上で望ましい。 By the way, when the engine is prohibited from being automatically stopped due to the deterioration of the battery, for example, if the deterioration of the battery is resolved by replacing the battery with a new one, for example. In order to improve fuel efficiency and emissions, it is desirable to detect the detection as early as possible and restart the automatic engine stop.
本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、エンジンの自動停止装置において、バッテリの劣化状態の解消をできるだけ早期にかつ正確に判定することにある。 The present invention has been made in view of this point, and an object of the present invention is to determine, as soon as possible and accurately, the elimination of the deterioration state of the battery in the automatic engine stop device.
本発明の一側面によると、エンジンの自動停止装置は、エンジンと、車両に搭載された電気負荷に常時接続されて、当該電気負荷に電力を供給する第1バッテリと、前記エンジンの始動モータに常時接続されて、当該始動モータに電力を供給する第2バッテリと、前記エンジンによって駆動されると共に、前記第1及び第2バッテリに発電電力を供給する発電機と、前記第1バッテリと前記始動モータとの間に介設されて、両者を接続状態と非接続状態とに切り替える第1切替手段と、前記第2バッテリと前記発電機との間に介設されて、両者を接続状態と非接続状態とに切り替える第2切替手段と、前記第2バッテリが劣化していることを判断するバッテリ劣化判定手段と、前記第2バッテリが劣化していない非劣化条件を少なくとも含む所定の停止条件が成立したときに前記エンジンを自動停止させると共に、その自動停止後、所定の始動条件が成立したときに前記エンジンを再始動させる制御手段と、を備える。 According to one aspect of the present invention, an automatic engine stop device includes an engine, a first battery that is always connected to an electric load mounted on the vehicle and supplies electric power to the electric load, and a starting motor for the engine. A second battery that is always connected and supplies power to the starter motor, a generator that is driven by the engine and supplies generated power to the first and second batteries, the first battery, and the starter A first switching means that is interposed between the motor and the two switches between a connected state and a disconnected state; and is interposed between the second battery and the generator so that they are not connected and disconnected. It includes at least a second switching means for switching to a connected state, a battery deterioration determining means for determining that the second battery has deteriorated, and a non-deteriorating condition in which the second battery has not deteriorated. It said engine when the constant of the stop condition is satisfied with automatically stopping comprises after its automatic stop, and control means in which a predetermined starting condition is to restart the engine when satisfied, the.
前記制御手段はさらに、乗員のイグニッション操作に基づいて前記エンジンを始動させるときには、前記第1切替手段によって第1バッテリと始動モータとを接続状態にして、前記第1及び第2バッテリの双方から前記始動モータに電力を供給させる一方、前記バッテリ劣化判定手段によって前記第2バッテリが劣化していると判断されているときには、前記イグニッション操作に基づくエンジンの始動の際に、前記第1切替手段による第1バッテリと始動モータとの接続を禁止して、前記第2バッテリのみから始動モータに電力を供給させると共に、それに伴う第2バッテリの電圧低下度合いを検出して当該第2バッテリの劣化状態が解消されたか否かを判定しかつ、その検出後、前記第1切替手段により第1バッテリと始動モータとを接続状態にして、前記第1及び第2バッテリの双方から前記始動モータに電力を供給させることで前記エンジンを始動させる。 Further, when the engine is started based on the ignition operation of the occupant, the control means places the first battery and the starter motor in a connected state by the first switching means, and from both the first and second batteries, When power is supplied to the starting motor while the second battery is determined to be deteriorated by the battery deterioration determining means, the first switching means uses the first switching means when starting the engine based on the ignition operation. 1 The connection between the battery and the starter motor is prohibited, power is supplied from only the second battery to the starter motor, and the accompanying voltage drop of the second battery is detected to eliminate the deterioration state of the second battery. And after the detection, the first switching means connects the first battery and the starting motor. In the state, to start the engine by to supply power to the starter motor from both the first and second battery.
この構成は、第1及び第2バッテリを含む、いわゆる2バッテリシステムであり、第1バッテリは主に電気負荷に電力を供給するバッテリ、第2バッテリは始動モータに電力を供給するバッテリである。 This configuration is a so-called two-battery system including a first battery and a second battery. The first battery is a battery that mainly supplies power to an electric load, and the second battery is a battery that supplies power to a starter motor.
この構成において、乗員のイグニッション操作に基づくエンジンの始動時には、第1切替手段によって第1バッテリと始動モータとを接続状態にして、前記第1及び第2バッテリの双方から前記始動モータに電力を供給させることで、エンジンを始動させる。 In this configuration, when the engine is started based on the ignition operation of the occupant, the first battery and the starting motor are connected by the first switching means, and power is supplied from both the first and second batteries to the starting motor. To start the engine.
ここで、前述したバッテリの劣化状態が解消されたことを可及的に早期に判断しようとすると、イグニッション操作に基づきエンジンを始動する時に判断することが望ましい。しかしながら、イグニッション操作に基づくエンジンの始動時には、第1切替手段によって第1バッテリと始動モータとを接続状態にして第1及び第2バッテリの双方から始動モータに電力を供給しているため、第2バッテリの状態(例えば電圧低下度合い)を正確に判断することができない。 Here, if an attempt is made to determine as soon as possible that the above-described degradation state of the battery has been eliminated, it is desirable to determine when starting the engine based on the ignition operation. However, when starting the engine based on the ignition operation, the first switching means connects the first battery and the starter motor to supply power to the starter motor from both the first and second batteries. The battery state (for example, the degree of voltage drop) cannot be accurately determined.
そこで、前記の構成では、バッテリ劣化判定手段によって第2バッテリが劣化していると判断されているときには、第1切替手段による第1バッテリと始動モータとの接続を一時禁止して、第2バッテリのみから始動モータに電力を供給する。それによって、第2バッテリの電圧低下度合いを正確に検出することができ、それに基づいて第2バッテリの劣化状態が解消されたか否かを判定することが可能になる。従って、第2バッテリの劣化状態が解消されたか否かを、可及的に早期にかつ、精度良く判定することができる。このことは、エンジンの自動停止が早期に再開されることを意味するため、燃費及びエミッションの向上が図られることになる。 Therefore, in the above configuration, when it is determined by the battery deterioration determination means that the second battery has deteriorated, the connection between the first battery and the starter motor by the first switching means is temporarily prohibited, and the second battery Only supply power to the starting motor. As a result, the degree of voltage drop of the second battery can be accurately detected, and it is possible to determine whether or not the deterioration state of the second battery has been eliminated based on this. Therefore, it can be determined as early as possible with high accuracy whether or not the deterioration state of the second battery has been eliminated. This means that the automatic stop of the engine is restarted at an early stage, so that fuel efficiency and emission are improved.
そうして、第2バッテリの電圧低下度合いの検出が終了すれば、第1切替手段によって第1バッテリと始動モータとを接続状態にし、第1及び第2バッテリの双方から始動モータに電力を供給することによって、エンジンを確実に始動させることが可能になる。 Then, when the detection of the voltage drop degree of the second battery is completed, the first battery and the starting motor are connected by the first switching means, and power is supplied from both the first and second batteries to the starting motor. By doing so, it is possible to reliably start the engine.
このように、この構成では、エンジン始動時の当初は、第2バッテリからの電力のみを始動モータに供給しているため、エンジンの始動性はその分低下してしまう。しかしながら、その始動性の低下は、第2バッテリが劣化していると判定されているときに限定されると共に、始動性の低下という現象が生じることにより、乗員に対しバッテリの劣化を認識させることができ、ひいてはバッテリの交換を促すことにもつながる。 Thus, in this configuration, since only the power from the second battery is supplied to the starter motor at the start of the engine start, the startability of the engine is reduced accordingly. However, the decrease in the startability is limited when it is determined that the second battery is deteriorated, and the phenomenon that the startability is decreased is caused to cause the occupant to recognize the deterioration of the battery. Can be encouraged to replace the battery.
前記制御手段は、前記第2バッテリの温度が所定よりも低いときには、前記バッテリ劣化判定手段によって前記第2バッテリが劣化していると判断されているときでも、前記イグニッション操作に基づくエンジンの始動の際に、前記第1切替手段によって第1バッテリと始動モータとを接続状態にして、前記第1及び第2バッテリの双方から前記始動モータに電力を供給させる、とすることが好ましい。
When the temperature of the second battery is lower than a predetermined value, the control means is configured to start the engine based on the ignition operation even when the battery deterioration determination means determines that the second battery is deteriorated. In this case, it is preferable that the first battery and the starter motor are connected to each other by the first switching unit, and power is supplied to the starter motor from both the first and second batteries.
つまり、エンジンの始動性が低下する条件のときには、始動性がさらに低下することを回避すべく、当初から第1及び第2バッテリ双方の電力を、始動モータに供給することが好ましい。 In other words, when the engine startability is reduced, it is preferable to supply both the first and second battery power to the starter motor from the beginning in order to avoid further deterioration of the startability.
また、前記制御手段は、前記第2バッテリの劣化解消判定に際し、当該第2バッテリの温度に応じて補正を行う、とすることが好ましい。バッテリの温度に応じてバッテリの電圧低下度合いは変動するため、温度補正を行うことにより、第2バッテリの電圧低下度合いをより正確に検出して、第2バッテリの劣化状態が解消されたか否かの判定精度がより一層高くなる。 In addition, it is preferable that the control unit performs correction according to the temperature of the second battery when determining the deterioration elimination of the second battery. Since the degree of battery voltage drop varies according to the battery temperature, whether or not the deterioration state of the second battery has been eliminated by detecting the degree of voltage drop of the second battery more accurately by performing temperature correction. The determination accuracy becomes even higher.
以上説明したように、本発明によれば、第2バッテリの劣化が判定されているときには、イグニッション操作に基づくエンジンの始動の際に、第2バッテリのみから始動モータに電力を供給するようにして、その第2バッテリの電圧低下度合いを検出することにより、当該第2バッテリの劣化状態が解消されたか否かの判定を可及的に早期にかつ、精度よく行うことができる。それによって、第2バッテリの劣化状態が解消されたときには、エンジンの自動停止を早期に再開することができ、燃費及びエミッションをより一層向上させることができる。 As described above, according to the present invention, when the deterioration of the second battery is determined, power is supplied from the second battery only to the starting motor when the engine is started based on the ignition operation. By detecting the degree of voltage drop of the second battery, it is possible to determine whether or not the deterioration state of the second battery has been eliminated as quickly and accurately as possible. Thereby, when the deterioration state of the second battery is resolved, the automatic engine stop can be restarted at an early stage, and fuel consumption and emission can be further improved.
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。尚、以下の好ましい実施形態の説明は、本質的に例示に過ぎず、本発明、その適用物或いはその用途を制限することを意図するものではない。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. It should be noted that the following description of the preferred embodiment is merely illustrative in nature, and is not intended to limit the present invention, its application, or its use.
−アイドルストップシステムの概略構成−
図1及び図2は、本実施形態に係るエンジンの自動停止装置を含むアイドルストップシステムの実施形態を示している。このシステムEは、シリンダヘッド10及びシリンダブロック11を備えたエンジン1と、該エンジン1を制御するためのECU2(エンジンコントローラ)とを備えている。前記エンジン1には、図2に示すように4つの気筒12A〜12Dが設けられていて、該各気筒12A〜12Dの内部には、図1に示すように、クランク軸3に連結されるピストン13がそれぞれ嵌挿され、これにより、前記各気筒12A〜12D内部でピストン13の上方には燃焼室14が形成されている。
-Schematic configuration of idle stop system-
1 and 2 show an embodiment of an idle stop system including an engine automatic stop device according to this embodiment. The system E includes an
ここで、一般的に、多気筒4サイクルエンジンにおいては、各気筒が所定の位相差をもって吸気、圧縮、膨張、排気の各行程からなる燃焼サイクルを行うようになっており、この実施形態の4気筒エンジンの場合、気筒列方向一端側から1番気筒12A、2番気筒12B、3番気筒12C、4番気筒12Dと呼ぶと、1番気筒(#1)、3番気筒(#3)、4番気筒(#4)、2番気筒(#2)の順にクランク角で180度ずつの位相差をもって燃焼が行われるようになっている。そうして、エンジン1の駆動に伴う出力トルクは、クランク軸3に連結されたトルクコンバータ及び自動変速機(AT)52(図3参照)を介して、図示省略の駆動輪に伝達されることになる。
Here, in general, in a multi-cylinder four-cycle engine, each cylinder performs a combustion cycle composed of intake, compression, expansion, and exhaust strokes with a predetermined phase difference. In the case of a cylinder engine, when referred to as the
前記各気筒12A〜12Dのそれぞれの燃焼室14の頂部には、該燃焼室14内の混合気に点火して燃焼させるための点火プラグ15が設けられていて、それらの各点火プラグ15先端の電極が前記燃焼室14を臨むように配置されている。また、前記燃焼室14の側方(図1の右方向)には、先端の噴孔を燃焼室14に臨ませて燃料噴射弁16が配設されている。この燃料噴射弁16は、図示しないニードル弁及びソレノイドを内蔵し、前記ECU2からのパルス信号の入力によりそのパルス幅に対応する時間だけ開弁駆動されて、その駆動時間に応じた量の燃料を各気筒12A〜12D内に直接、噴射するように構成されている。そして、その燃料の噴射方向が前記点火プラグ15の電極付近に向かうように調整されている。
A
また、前記燃料噴射弁16には、図示しないが、燃料ポンプにより燃料供給通路等を介して燃料が供給されるようになっており、その燃料供給圧は、各気筒12A〜12Dの圧縮行程中期以降で高圧の気筒内燃焼室14に燃料を噴射できるように、その燃焼室14の圧力よりも高い値に設定されている。
Although not shown, fuel is supplied to the
前記各気筒12A〜12Dの燃焼室14の上部には、該燃焼室14に向かって開口する吸気ポート17及び排気ポート18が設けられていて、これらのポート17,18に吸気弁19及び排気弁20がそれぞれ配設されている。これらの吸気弁19及び排気弁20は、図示省略のカムシャフト等からなる動弁機構により駆動され、上述のとおり、各気筒12A〜12Dが所定の位相差をもって燃焼サイクルを行うように、該各気筒毎の吸・排気弁19,20の開閉タイミングが設定されている。
An
また、前記吸気ポート17及び排気ポート18にそれぞれ連通するように吸気通路21及び排気通路22が設けられており、図2に示すように、前記吸気ポート17に近い吸気通路21の下流側は各気筒12A〜12D毎に独立の分岐吸気通路21aとされ、この各分岐吸気通路21aの上流端がそれぞれサージタンク21bに連通している。このサージタンク21bよりも上流の吸気通路21は各気筒12A〜12Dに共通の共通吸気通路21cであり、この通路21cには例えばバタフライ弁により通路断面積を調節して吸気流を絞るスロットル弁23と、これを駆動するアクチュエータ24とが配設され、さらに、図2にのみ示すが、スロットル弁23の上流側には吸気量を検出するためのエアフローセンサ25が配設されている。
Further, an
一方、前記各気筒12A〜12Dからの排気が集合する排気通路22の集合部下流には、排気を浄化するための触媒29が配設されている。この触媒29は、いわゆる三元触媒とすればよいが、これに限るものではなく、例えば、いわゆるリーンNOx触媒であってもよい。
On the other hand, a
また、前記エンジン1には、ベルト等によりクランク軸3に駆動連結されたオルタネータ28が付設されており、このオルタネータ28によって発電された電力は、図3に示すようにバッテリ80に蓄電されるようになっている。
Further, the
さらに、前記エンジンシステムEには、前記クランク軸3の回転角を検出する2つのクランク角センサ30,31が設けられており、主に一方のクランク角センサ30からの信号に基づいてエンジン回転速度を求めるとともに、それら2つのクランク角センサ30,31から出力される互いに位相のずれたクランク角信号によって、前記クランク軸3の回転方向及び回転角度を検出するようになっている。加えて、このエンジンシステムEには、カムシャフトの特定の回転位置を検出して気筒識別信号として出力するカム角センサ32、エンジン1の運転・停止を手動で切替えるオンオフ操作が行われるイグニッションスイッチ33(IGスイッチ)、車速を検出する電磁ピックアップからなる車速センサ34、ブレーキ液圧を検出するブレーキ液圧センサ35等が配設されている。
Further, the engine system E is provided with two
前記ECU2は、前記各センサ及びスイッチ25,30〜35からの信号を受け、前記燃料噴射弁16に対して燃料噴射量及びその噴射時期を制御する信号を出力するとともに、点火プラグ15の点火装置27に対して点火時期を制御する信号を出力し、さらに、前記スロットル弁23のアクチュエータ24に対してスロットル開度を制御する信号を出力する。そして、以下に詳述するが、前記ECU2は、アイドル時において所定のエンジン停止条件が成立したときに、各気筒12A〜12Dへの燃料供給を停止して(燃料カット)自動的にエンジンを停止させるとともに、その後、運転者のブレーキ操作等により所定のエンジン再始動条件が成立したときには、自動的にエンジン1を再始動させるようになっている。
The
ここで、本実施形態に係るエンジン1は、その再始動に際し、後述する始動モータ54の力を借りることなく、エンジン1を自力で始動させることが可能にされている。すなわち、まず、ピストン13が圧縮行程の途中で停止している気筒12で最初の燃焼を行わせて、ピストン13を押し下げることにより、クランク軸3を少しだけ逆転させ、これにより、膨張行程にある気筒12のピストン13を上昇させて、この気筒12内の混合気を圧縮する。そして、そのようにして圧縮されて温度及び圧力の高くなった膨張行程気筒12内の混合気に点火して、燃焼させることにより、クランク軸3に正転方向のトルクを与えて、エンジン1を始動するようにしている(いわゆる燃焼始動)。
Here, the
そのようにエンジン1を自力で始動させるためには、停止時に膨張行程にある気筒12の燃焼によってクランク軸3にできるだけ大きな正転方向のトルクを与え、これにより、続いて圧縮上死点(以下、TDCと略称)を迎える気筒12が、その圧縮反力(圧縮圧力)に打ち勝ってTDCを越えるようにしなければならない。従って、エンジン1の確実な始動のためには前記停止時膨張行程気筒12内に燃焼のための空気を十分に確保しておく必要がある。
In order to start the
それと共に、エンジンの始動性を高める上では、膨張行程にある気筒12のピストン13の停止位置を、再始動に好適な所定範囲内に収めるようにする必要がある。
At the same time, in order to improve the startability of the engine, it is necessary to keep the stop position of the
そのために前記のエンジン1は、後述するように、その自動停止時に、スロットル弁23の開度調整による停止時圧縮行程気筒12や膨張行程気筒12内への吸入空気量を調整したり、オルタネータ28の発電量の調整によるエンジン1の外部負荷の調整を行ったりする。
Therefore, as described later, the
但し、そのような自動停止時の制御を行っても、種々の要因により、膨張行程にある気筒12のピストン13の停止位置が所定範囲内に収まらない場合があり、その場合には、燃焼始動によるエンジン1の再始動を行わずに、始動モータ54による始動を行うことが望ましい。
However, even if such control at the time of automatic stop is performed, the stop position of the
前記エンジン1には、エンジン1を最初に始動するとき(つまり、イグニッション操作によってエンジン1を始動するとき)や、前述した燃焼始動によるエンジン1の再始動が不可能なときにエンジン1を始動するために、始動モータ54が設けられている。この始動モータ54は、前記クランク軸3に固定されたリングギヤ55に噛み合うピニオンギヤを備えており、このピニオンギヤは、リングギヤに噛み合う噛合位置と、リングギヤから離れた退避位置との間を往復移動可能にされている。始動モータ54によってエンジン1を再始動する際には、ECU2による制御に従って、ピニオンギヤを移動させてリングギヤ55に噛み合わせると共に始動モータ54を駆動させることによって、クランク軸3を回転駆動、つまり、クランキングすることになる。
The
図3は、アイドルストップシステムに係る電力供給系の構成を示し、このシステムは、メインバッテリ80aと、サブバッテリ80bとの2つのバッテリを備えた、2バッテリシステムとされている。
FIG. 3 shows a configuration of a power supply system according to the idle stop system, and this system is a two-battery system including two batteries of a
メインバッテリ80aは、相対的に容量の大きいバッテリである。メインバッテリ80aは、車両電気負荷82に常時接続されていて、主としてこれらに対する電力供給を行う。車両電気負荷82は、第1負荷群82a、第2負荷群82b、及び第3負荷群82cに大別される。
The
第1負荷群82aは、一般的な電気負荷のうち、始動モータ54によるクランキング時にバッテリ電圧が一時的に低下することが望ましくない電気負荷である。具体的には、エアバッグコントロールユニット、EHPAS(電子油圧式パワーステアリング)コントロールユニット、ナビゲーションシステム、オーディオ、各種メータ類等が挙げられる。
The
第2負荷群82bは、一般的な電気負荷のうち、始動モータ54によるクランキング時に、バッテリ電圧が一時的に低下してもあまり問題にならない電気負荷である。具体的には、各種ライト、デフォッガ等が挙げられる。
The
第3負荷群82cは、この車両特有の電気負荷であり、具体的には坂道停車中に車両のずり下がりを防止するヒルホルダ機構、電動パワーステアリングのモータ等が挙げられる。ヒルホルダ機構は、エンジン1の自動停止中にパワーブレーキが作動しないことをカバーするものであり、電動パワーステアリングは、エンジン1の自動停止中にEHPASが作動しないことをカバーするものである。
The
メインバッテリ80aはまた、パワーリレー85を介して始動モータ54に接続されている。パワーリレー85はECU2によってそのオン・オフが制御される。パワーリレー85がオフのときには、メインバッテリ80aから始動モータ54への電力供給がなされず、パワーリレー85がオンのときに、メインバッテリ80aから始動モータ54への電力供給が可能となる。このように、パワーリレー85は、メインバッテリ80aから始動モータ54への電力供給とその供給停止とを切り替える第1切替手段として機能する。
The
メインバッテリ80aはさらに、オルタネータ28に常時接続されており、これによって、オルタネータ28によって発電された電力はメインバッテリ80aに蓄電される。
Further, the
サブバッテリ80bは、相対的に容量の小さいバッテリであり、ここでは始動モータ54の駆動専用のバッテリとされている。サブバッテリ80bは、始動モータ54に対し常時接続されており、始動モータ54に対し電力供給が可能とされている。サブバッテリ80bはまた、チャージリレー87を介してオルタネータ28(メインバッテリ80a)に接続されている。チャージリレー87はECU2によってそのオン・オフが制御される。チャージリレー87がオンのときには、オルタネータ28で発電された電力はサブバッテリ80bにも蓄電される。このように、チャージリレー87は、オルタネータ28からサブバッテリ80bへの発電電力の供給とその供給停止とを切り替える第2切替手段として機能する。
The sub-battery 80b is a battery having a relatively small capacity, and is a battery dedicated to driving the
前述したように、燃焼始動によるエンジン1の再始動が不可能なときには、始動モータ54によるクランキングによってエンジン1が始動される。このときには、パワーリレー85がオフにされることで、サブバッテリ80bから始動モータ54に電力が供給されて、始動モータ54が駆動することになる。このクランキング時における始動モータ54での消費電力は比較的大きいため、サブバッテリ80bのバッテリ電圧は一時的に大きく低下する。しかしながら、車両電気負荷82は、メインバッテリ80aからの電力供給を受けており、サブバッテリ80bの電圧低下の影響は受けない。これは特に、バッテリ電圧の低下が望ましくない第1負荷群82aや第3負荷群82cに対する電圧低下を防止する上で効果的である。
As described above, when the
さらに、IGスイッチ33の操作によってエンジン1を始動させるときには、後述するように、基本的にはパワーリレー85をオンにすることで、サブバッテリ80bとメインバッテリ80aとの双方から、始動モータ54に電力が供給される。
Furthermore, when starting the
そうして、サブバッテリ80bの電力によってエンジン1を始動させた後には、チャージリレー87をオンにすることで、サブバッテリ80bの充電が行われるようになる。
Then, after starting the
前記メインバッテリ80a及びサブバッテリ80bはそれぞれECU2に接続されており、ECU2は、メインバッテリ80a及びサブバッテリ80bそれぞれのバッテリ電圧やSOC(State of Charge)の検出値に基づいて、各バッテリ80a,80bの劣化状態(劣化しているか否か)を随時判断する。そうして、サブバッテリ80bが劣化していると判断したときには、ECU2は、サブバッテリ劣化フラグをオンにする。このサブバッテリ劣化フラグは、後述するように、エンジン1の自動停止制御及びエンジン1の始動時における制御に利用される。
The
−エンジンの自動停止始動制御−
次に、前記ECU2により実行される、エンジン1の自動停止制御について、図4に示すフローチャートを参照しながら説明する。
−Automatic engine stop / start control−
Next, the automatic stop control of the
先ずステップS11においては、車速センサ34の検出値に基づいて車速が0km/hであるか否かを判定し、車速が0km/hでないのNOのときにはステップS11を繰り返す一方、車速が0であるのYESのときにはステップS12に移行する。 First, in step S11, it is determined whether or not the vehicle speed is 0 km / h based on the detected value of the vehicle speed sensor 34. If the vehicle speed is not 0 km / h, step S11 is repeated while the vehicle speed is 0. If YES, the process proceeds to step S12.
ステップS12では、アイドルストップ条件(エンジンの自動停止条件)が成立したか否かを判定する。具体的に自動停止条件には、アクセルがオフで、ブレーキがオンの他に、ブレーキ液圧センサ35の検出値に基づき、検出したブレーキ液圧が所定のしきい値以上である、の条件が含まれる。また、前述したようにサブバッテリ80bが劣化しているときに立てられるサブバッテリ劣化フラグがオフであるの条件(非劣化条件)が含まれる。これは、サブバッテリ80bが劣化している状態でエンジン1を停止させてしまうと、サブバッテリ80bからの電力によってエンジン1を再始動させることができなくなる虞があるためである。
In step S12, it is determined whether or not an idle stop condition (an automatic engine stop condition) is satisfied. Specifically, the automatic stop condition includes a condition that the detected brake fluid pressure is equal to or higher than a predetermined threshold based on the detected value of the brake fluid pressure sensor 35 in addition to the accelerator being off and the brake being on. included. Further, as described above, a condition (non-deterioration condition) that the sub-battery deterioration flag that is set when the sub-battery 80b is deteriorated is included. This is because if the
自動停止条件が成立していないのNOのときにはステップS12を繰り返す一方、自動停止条件が成立したのYESのときにはステップS13に移行する。 If the automatic stop condition is not satisfied, step S12 is repeated. If the automatic stop condition is satisfied, the process proceeds to step S13.
ステップS13では、エンジン1の停止制御を実行する。このエンジン1の停止制御は、ピストン位置を燃焼始動に最適な所定の範囲内に収めるための制御であり、具体的には、スロットル弁23の開度調整による停止時圧縮行程気筒12や膨張行程気筒12内への吸入空気量を調整したり、オルタネータ28の発電量の調整によるエンジン1の外部負荷の調整を行ったりする。それによりエンジン1の回転速度を調整して、ピストン13を所定の停止範囲に収まるように、エンジン1を停止させる。このようにしてエンジン1が自動停止されることになる。
In step S13, stop control of the
次に、前記ECU2により実行される、エンジン1の再始動制御について、図5に示すフローチャートを参照しながら説明する。
Next, the restart control of the
先ず、ステップS21では、再始動条件が成立したか否かを判定する。例えばブレーキ液圧センサ35の検出値に基づき、運転者がブレーキペダルを戻し操作して、車両を発進させようとしているとき等は、再始動条件が成立したことになる。再始動条件が成立していないのNOのときにはステップS21を繰り返す一方、再始動条件が成立したのYESのときにはステップS22に移行する。 First, in step S21, it is determined whether a restart condition is satisfied. For example, when the driver tries to start the vehicle by returning the brake pedal based on the detection value of the brake fluid pressure sensor 35, the restart condition is established. When the restart condition is not satisfied, step S21 is repeated. When the restart condition is satisfied, the process proceeds to step S22.
ステップS22では、ピストン13の停止位置に基づいて、そのピストン停止位置が、燃焼始動が可能な所定範囲内に収まっているか否かを判定し、所定範囲内に収まっているのYESのときにはステップS23に移行する一方、所定範囲内に収まっていないのNOのときにはステップS24に移行する。
In step S22, based on the stop position of the
ステップS23では、前述したように燃焼始動によってエンジン1を再始動させる一方、燃焼始動が不可能であるステップS24では、サブバッテリ80bからの電力供給のみで始動モータ54を駆動して、クランキングによりエンジン1を再始動させる。
In step S23, as described above, the
次に、図6を参照しながら、イグニッション操作に基づきエンジン1を始動する際の制御について説明する。この制御においては、サブバッテリ80bが劣化していると判定されているときには、エンジン1の始動の際にそのサブバッテリ80bの劣化状態が解消されたか否かを判定するようにしている。
Next, control when starting the
先ずスタート後のステップS31では、ECU2が起動しているか否かを判定し、ECU2が起動していないのNOのときにはステップS31を繰り返し、ECU2が起動しているのYESのときにはステップS32に移行する。
First, in step S31 after the start, it is determined whether or not the
ステップS32では、IGスイッチ33がオンになったか否かを判定し、オンになっていないのNOのときにはステップS32を繰り返し、オンになったのYESのときにはステップS33に移行する。
In step S32, it is determined whether or not the
ステップS33では、サブバッテリ劣化フラグがオンであるか否かを判定し、サブバッテリ劣化フラグがオンでない(サブバッテリ80bが劣化していない)のNOのときには、ステップS34に移行してパワーリレー85をオンにした後に、ステップS35に移行する一方、サブバッテリ劣化フラグがオンである(サブバッテリ80bが劣化していると判定されている)のYESのときには、ステップS34に移行することなく、ステップS35に移行する。
In step S33, it is determined whether or not the sub-battery deterioration flag is on. If the sub-battery deterioration flag is not on (NO in the sub-battery 80b), the process proceeds to step S34 and the
ステップS35ではIGスイッチ33のポジションが「スタータ」であるか否かを判定する。スタータでないのNOのときにはステップS35を繰り返し、スタータであるのYESのときにはステップS36に移行する。
In step S35, it is determined whether or not the position of the
ステップS36では、始動モータ54を駆動させる。このときに、サブバッテリ劣化フラグがオンでないときには、パワーリレー85がオンにされているため、メイン及びサブの2つのバッテリ80a,80bから始動モータ54に電力が供給され、それによって始動モータ54が駆動される。これに対し、サブバッテリ劣化フラグのオンのときには、パワーリレー85がオンにされていないため、サブバッテリ80bのみから始動モータ54に電力が供給され、それによって始動モータ54が駆動される。
In step S36, the starting
そうして、続くステップS37では、サブバッテリ劣化フラグがオンであるか否かを判定し、サブバッテリ劣化フラグがオンであるときにはステップS38に移行する一方、サブバッテリ劣化フラグがオンでないときには、ステップS38〜S312におけるサブバッテリ80bの劣化解消判定を経ることなく、ステップS313に移行する。
Then, in the following step S37, it is determined whether or not the sub-battery deterioration flag is on. If the sub-battery deterioration flag is on, the process proceeds to step S38. The process proceeds to step S313 without passing through the deterioration elimination determination of the
ステップS38では、エンジン回転数、バッテリ電圧及びバッテリ液温をそれぞれ検出し、それに基づいてサブバッテリ80bの状態を算出する。すなわち、始動モータ54の駆動に伴うサブバッテリ80bの消費電流とバッテリ電圧との関係を検出する。具体的には、図7に示すように、ECUに予め記憶されているマップ又は算出式等に基づいて、検出したエンジン回転数に対応する始動モータの逆起電力を算出する。そうして、その逆起電力、バッテリ電圧、及び予め設定されている始動モータ54の抵抗値に基づいて、
電流値=(バッテリ電圧−逆起電力)/始動モータの抵抗値
により、サブバッテリ80bの電流値を算出する。
In step S38, the engine speed, the battery voltage, and the battery fluid temperature are detected, and the state of the
The current value of the
ステップS39では、サブバッテリ80bの状態検出が完了したか否かを判定し、完了していないのNOのときにはステップS38に戻り、サブバッテリ80bの状態検出を継続する一方、完了したのYESのときにはステップS310に移行する。
In step S39, it is determined whether or not the detection of the state of the
ステップS310では、図8に示すように、前記サブバッテリ80bの消費電流に対するバッテリ電圧値(同図の白丸参照)と、予め設定されてECU2に記憶されている新品のバッテリにおける電圧低下度合い(同図における実線参照:評価指標)と、を比較し、そのギャップの大きさ(電圧値の差、同図の矢印参照)に基づいて、サブバッテリ80bの劣化状態が解消されたか、つまり、サブバッテリ80bが交換されたか否かを判定する。つまり、ギャップの大きさが所定よりも小さいときには、サブバッテリ80bが交換されたと判定することが可能になる。
In step S310, as shown in FIG. 8, the battery voltage value with respect to the consumption current of the sub-battery 80b (see the white circle in FIG. 8) and the voltage drop degree in the new battery preset and stored in the ECU 2 (same as above). (See the solid line in the figure: evaluation index), and based on the size of the gap (difference in voltage value, see arrow in the figure), whether the deterioration state of the sub-battery 80b has been eliminated, that is, the sub-battery It is determined whether or not 80b has been replaced. That is, when the size of the gap is smaller than the predetermined value, it can be determined that the
ここで、バッテリの電圧低下度合いは、当該バッテリの温度によって変動することから、検出したサブバッテリ80bの液温に応じて前記評価指標の補正(傾きの補正)を、例えば補正係数やマップを用いることによって行うようにしてもよい。 Here, since the degree of voltage drop of the battery varies depending on the temperature of the battery, the evaluation index is corrected (inclination correction) according to the detected liquid temperature of the sub-battery 80b, for example, using a correction coefficient or a map. You may be made to do by.
ステップS310において、サブバッテリ80bが新品であると判定されたとき(YESのとき)には、ステップS311に移行してサブバッテリ劣化フラグをクリア(フラグをオフ)した後にステップS312に移行する一方、サブバッテリ80bが新品でないと判定されたとき(NOのとき)には、ステップS311に移行することなくステップS312に移行する。
When it is determined in step S310 that the sub-battery 80b is new (YES), the process proceeds to step S311 and the sub-battery deterioration flag is cleared (flag is turned off), and then the process proceeds to step S312. When it is determined that the
ステップS312では、パワーリレー85をオンにし、それによってメインバッテリ80a及びサブバッテリ80bの双方から始動モータ54に電力を供給する。そうして、続くステップS313において、IGスイッチ33がスタータからオンに戻ったか否かを判定し、IGスイッチ33がオンに戻ってない(オンでない)のNOのときにはステップS3313を繰り返して始動モータ54を駆動し続ける一方、IGスイッチ33がオンに戻った(つまり、エンジン1が始動した)のYESのときにはステップS314に移行する。ステップS314ではパワーリレー85をオフにし、フローを終了する。
In step S312, the
こうしてサブバッテリ劣化フラグがオフにされた後は、エンジン1の自動停止条件に含まれる前記非劣化条件が成立することになるから、エンジン1が自動停止され得ることになる(図4参照)。
After the sub-battery deterioration flag is turned off in this way, the non-deterioration condition included in the automatic stop condition of the
このように、前記のアイドルストップシステムでは、サブバッテリ80bが劣化しているときは、エンジン1の自動停止を禁止する一方で、イグニッション操作に基づくエンジン1の始動の際に、サブバッテリ80bが交換されたか否かを判定することで、サブバッテリ80bの劣化状態が解消されたことを可及的に早期に判定することができる。それによって、サブバッテリ80bの劣化に起因して禁止していたエンジン1の自動停止を早期に再開させることができ、燃費及びエミッションの向上を図る上で有利になる。
As described above, in the idle stop system, when the
また、そのバッテリ交換に係る判定は、メインバッテリ80aから始動モータ54への電力供給を一時的に禁止して、サブバッテリ80bのみから始動モータ54に電力を供給することに基づいて行っているため、サブバッテリ80bの状態(始動モータ54の駆動に伴うサブバッテリ80bの電圧低下度合い)を精度良く判定することができ、サブバッテリ80bの劣化状態が解消されたことの判定精度を高くすることができる。そうして、エンジン1の自動停止制御を適切に再開することができる。
Further, the determination relating to the battery replacement is made based on the fact that the power supply from the
また、このようにサブバッテリ80bのみから始動モータ54に電力を供給することによって、エンジン1の始動性はその分低下してしまうが、これは、サブバッテリ80bが劣化していると判定されているときに限定されると共に、始動性の低下という現象が生じることにより、乗員に対しバッテリの劣化を認識させて、ひいてはバッテリの交換を促すことも期待できる。
Further, by supplying power to the
さらに、サブバッテリ80bの劣化解消判定においては、そのサブバッテリ80bの液温(バッテリ温度)に応じて評価指標の補正を行うため、サブバッテリ80bが新品に交換されたか否かをより精度良く判定することができ、誤判定を回避することができる。
Further, in the deterioration elimination determination of the
尚、前記のイグニッション操作に基づくエンジン1の始動制御フローにおいて、図9に示すように、ステップS33とステップS35との間に、バッテリ液温(バッテリの温度)が所定値よりも高いか否かを判定するステップ(ステップS315)を追加してもよい。つまり、バッテリ温度が所定値よりも高いときには、ステップS35に移行してサブバッテリ80bのみの電力によって始動モータ54を駆動させる一方、バッテリ温度が所定値以下のときには、ステップS34に移行してパワーリレー85をオンにし、それによってサブバッテリ80bのみからの電力供給を禁止するようにしてもよい。これは、エンジン1の始動性を考慮した制御である。つまり、バッテリ温度が比較的低く、エンジン1の始動性が悪い条件のときには、サブバッテリ80bが劣化していると判定されているときであっても、そのサブバッテリ80bの劣化解消判定を行わないようにして、エンジン1の始動性のさらなる悪化を回避するようにしてもよい。尚、前記ステップS315では、バッテリ液温の代わりに、エンジン水温に基づき、エンジン水温が所定値よりも高いときには、ステップS35に移行してサブバッテリ80bのみの電力によって始動モータ54を駆動させる一方、エンジン水温が所定値以下のときには、ステップS34に移行してパワーリレー85をオンにし、それによってサブバッテリ80bのみからの電力供給を禁止するようにしてもよい。
In the starting control flow of the
尚、前記のエンジン1は燃焼始動が可能に構成されていたが、これに限らず、例えばエンジン1は始動モータ54による始動のみが可能に構成されていてもよい。
The
以上説明したように、本発明は、バッテリの劣化状態が解消されたことを早期に検出することで、燃費及びエミッションを向上させることができるから、エンジンの自動停止装置として有用である。 As described above, the present invention is useful as an automatic engine stop device because it can improve fuel efficiency and emission by detecting early that the deterioration state of the battery has been eliminated.
1 エンジン
2 ECU(制御手段、バッテリ劣化判定手段)
28 オルタネータ(発電機)
33 IGスイッチ
54 始動モータ
80a メインバッテリ(第1バッテリ)
80b サブバッテリ(第2バッテリ)
82 車両電気負荷
85 パワーリレー(第1切替手段)
87 チャージリレー(第2切替手段)
1
28 Alternator (generator)
33
80b Sub battery (second battery)
82 Vehicle
87 Charge relay (second switching means)
Claims (3)
車両に搭載された電気負荷に常時接続されて、当該電気負荷に電力を供給する第1バッテリと、
前記エンジンの始動モータに常時接続されて、当該始動モータに電力を供給する第2バッテリと、
前記エンジンによって駆動されると共に、前記第1及び第2バッテリに発電電力を供給する発電機と、
前記第1バッテリと前記始動モータとの間に介設されて、両者を接続状態と非接続状態とに切り替える第1切替手段と、
前記第2バッテリと前記発電機との間に介設されて、両者を接続状態と非接続状態とに切り替える第2切替手段と、
前記第2バッテリが劣化していることを判断するバッテリ劣化判定手段と、
前記第2バッテリが劣化していない非劣化条件を少なくとも含む所定の停止条件が成立したときに前記エンジンを自動停止させると共に、その自動停止後、所定の始動条件が成立したときに前記エンジンを再始動させる制御手段と、を備え、
前記制御手段はさらに、
乗員のイグニッション操作に基づいて前記エンジンを始動させるときには、前記第1切替手段によって第1バッテリと始動モータとを接続状態にして、前記第1及び第2バッテリの双方から前記始動モータに電力を供給させる一方、
前記バッテリ劣化判定手段によって前記第2バッテリが劣化していると判断されているときには、前記イグニッション操作に基づくエンジンの始動の際に、前記第1切替手段による第1バッテリと始動モータとの接続を禁止して、前記第2バッテリのみから始動モータに電力を供給させると共に、それに伴う第2バッテリの電圧低下度合いを検出して当該第2バッテリの劣化状態が解消されたか否かを判定しかつ、その検出後、前記第1切替手段により第1バッテリと始動モータとを接続状態にして、前記第1及び第2バッテリの双方から前記始動モータに電力を供給させることで前記エンジンを始動させるエンジンの自動停止装置。 Engine,
A first battery that is always connected to an electric load mounted on the vehicle and supplies electric power to the electric load;
A second battery that is always connected to the starter motor of the engine and supplies power to the starter motor;
A generator driven by the engine and supplying generated power to the first and second batteries;
A first switching means interposed between the first battery and the starter motor, for switching between a connected state and a disconnected state;
A second switching means interposed between the second battery and the generator to switch both between a connected state and a disconnected state;
Battery deterioration determining means for determining that the second battery is deteriorated;
The engine is automatically stopped when a predetermined stop condition including at least a non-deteriorating condition in which the second battery has not deteriorated, and after the automatic stop, the engine is restarted when a predetermined start condition is satisfied. Control means for starting,
The control means further includes
When starting the engine based on the ignition operation of the occupant, the first battery and the starting motor are connected by the first switching means, and power is supplied to the starting motor from both the first and second batteries. While letting
When it is determined by the battery deterioration determining means that the second battery has deteriorated, when the engine is started based on the ignition operation, the first switching means connects the first battery and the starter motor. Prohibiting, supplying power to the starting motor only from the second battery, detecting a voltage drop degree of the second battery associated therewith to determine whether or not the deterioration state of the second battery has been eliminated, and After the detection, the first switching means connects the first battery and the starter motor and supplies power to the starter motor from both the first and second batteries to start the engine. Automatic stop device.
前記制御手段は、前記第2バッテリの温度が所定よりも低いときには、前記バッテリ劣化判定手段によって前記第2バッテリが劣化していると判断されているときでも、前記イグニッション操作に基づくエンジンの始動の際に、前記第1切替手段によって第1バッテリと始動モータとを接続状態にして、前記第1及び第2バッテリの双方から前記始動モータに電力を供給させるエンジンの自動停止装置。
The automatic engine stop device according to claim 1,
When the temperature of the second battery is lower than a predetermined value, the control means is configured to start the engine based on the ignition operation even when the battery deterioration determination means determines that the second battery is deteriorated. In this case, the engine automatic stop device is configured to connect the first battery and the starter motor to the connected state by the first switching unit and to supply power to the starter motor from both the first and second batteries.
前記制御手段は、前記第2バッテリの劣化解消判定に際し、当該第2バッテリの温度に応じて補正を行うエンジンの自動停止装置。 The automatic engine stop device according to claim 1,
The control unit is an automatic engine stop device that performs correction in accordance with the temperature of the second battery when determining whether or not the second battery has deteriorated.
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