JP5077078B2 - アイドルストップ車両の制御装置 - Google Patents

Description

本発明はアイドルストップ車両の制御装置に関する。

従来から、エンジンの吸気マニホールドに流入する空気量と、吸気マニホールドから流出してシリンダへ吸入される空気量と、に応じて吸気マニホールド内の空気量を演算するものがある。そして、シリンダに吸入される空気量を、吸・排気弁のバルブオーバーラップ量に応じた残留ガス（内部ＥＧＲガス）の量に基づいて補正したシリンダ容積と、吸気マニホールド容積と、吸気マニホールド内の空気量と、によって算出することが開示されている（例えば、特許文献１参照）。
特願２００２−２２７６８７号公報

しかしながら、アイドルストップ車両の場合、アイドルストップ時に吸気マニホールド内に空気以外のガス（不燃ガスや燃料含有ガスなど）が残っていると、エンジン再始動時の吸入空気量の演算精度が悪化し、エミッションが悪化するという問題点がある。

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、エンジンの再始動時のエミッションの悪化を抑制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。

本発明は、予め設定されたエンジン停止条件の成立時にエンジンを停止し、予め設定されたエンジン再始動条件の成立時にエンジンを再始動するアイドルストップ車両の制御装置であって、吸気中に含まれる空気以外の不燃ガスの量を算出するガス量算出手段と、前記エンジン停止条件が成立したときの不燃ガスの量を考慮して、アイドルストップ後の再始動時の吸入空気量を算出する再始動時吸入空気量算出手段と、前記空気以外の不燃ガスの量が所定量より多いときは、アイドルストップを禁止するアイドルストップ禁止手段と、を備えることを特徴とする。

アイドルストップ時において、吸気マニホールド内に所定量以上の不燃ガスが残留しているときは、アイドルストップを禁止するので、エンジンの再始動時のエミッションの悪化を抑制することができる。

以下、図面等を参照して本発明の実施形態について説明する。

（第１実施形態）
図１は、本発明の第１実施形態によるアイドルストップ車両の制御装置の概略を示すシステム図である。

アイドルストップ車両は、エンジン１と、クラッチ２と、モータジェネレータ３と、バッテリ４と、変速機５と、を備える。

エンジン１は、アイドルストップ車両の駆動力を発生する。エンジン１の構成については図２を参照して後述する。

クラッチ２は、エンジンのクランクシャフト１１と、モータジェネレータ３の入力回転軸３１と、を断接する。クラッチ２を接続することで、エンジン１の駆動力をモータジェネレータ３の入力回転軸３１に伝達することができる。

モータジェネレータ３は、エンジン１によって駆動されて発電する発電機としての機能と、バッテリ４の電力によってアイドルストップ車両の駆動力を発生するモータとしての機能と、を有する。

バッテリ４は、モータジェネレータ３によって発電された電力を蓄電する一方で、モータジェネレータ３に電力を供給して駆動する。電力の蓄電及び供給は、それぞれインバータ４１を介して行われる。

変速機５は、エンジン１及びモータジェネレータ３の駆動力を車両走行状況に応じた駆動力に減速して、プロペラシャフト５１に出力する。プロペラシャフト５１に出力された駆動力が、デファレンシャルギア５２及びドライブシャフト５３を介して左右の駆動輪５４に伝達され、車両を駆動する。

アイドルストップ車両は上記のように構成されて、エンジン１又はモータジェネレータ３のいずれか一方又は双方の動力を用いて走行することができる。すなわち、エンジン走行、モータ走行及びハイブリッド（エンジン＋モータ）走行の３つの走行モードから最適な走行モードを運転状態に応じて選択し、走行することができる。そして、アイドルストップ車両は、バッテリ４の充電量が十分であるときなど、運転状態によってはエンジン１を停止させる。

図２は、エンジン１の概略構成図である。

エンジン１は、シリンダブロック６と、シリンダブロック６の頂部を覆うシリンダヘッド７とを備える。

シリンダブロック６には、複数のシリンダ６１が形成される。シリンダ６１には、ピストン６２が摺動自在に嵌合する。ピストン６２は、コンロッド６３によってクランクシャフト１１に連結される。

シリンダヘッド７には、燃焼室７１の頂壁に開口する吸気通路７２と排気通路７３とが形成され、燃焼室７１の頂壁中心に点火栓７４が設けられる。また、シリンダヘッド７には、吸気通路７２の開口を開閉する一対の吸気弁７５と、排気通路７３の開口を開閉する一対の排気弁７６とが設けられる。図２では図面の煩雑を防止するため、一方の吸気弁及び排気弁のみを記載してある。さらに、シリンダヘッド７には、吸気弁７５を開閉駆動すると共にその開閉時期を任意の時期に設定できる吸気弁可変動弁機構７７と、排気弁７６を開閉駆動する排気カムシャフト７８とが設けられる。

吸気通路７２には、上流から順にエアフローセンサ７２１と、スロットル弁７２２と、吸気温センサ７２３と、燃料噴射弁７２４とが設けられる。

エアフローセンサ７２１は、エンジン１に吸入される新気の体積を検出する。

スロットル弁７２２は、アクセル操作に対して独立にその開度を変更することができる電子制御式のスロットル弁である。スロットル弁７２２は、エンジン１の吸入空気量を調節する。

吸気温センサ７２３は、吸気マニホールドのコレクタ部７２５に設けられ、コレクタ部７２５の吸気温度Ｔ_IN[Ｋ]を検出する。

燃料噴射弁７２４は、エンジン運転状態に応じて燃料を噴射する。

排気通路７３には、上流から順に排気圧センサ７３１と、排気温センサ７３２と、排気還流（Exhaust Gas Recirculation；以下「ＥＧＲ」という）通路７３３と、が設けられる。

排気圧センサ７３１は、排気通路７３の排気圧力Ｐ_EX[Ｐａ]を検出する。

排気温センサ７３２は、排気通路７３の排気温度Ｔ_EX[Ｋ]を検出する。

ＥＧＲ通路７３３は、排気通路７３と、吸気通路７２のコレクタ部７２５と、を連通する。ＥＧＲ通路７３３にはＥＧＲ弁７３４が設けられ、ＥＧＲ弁７３４を開くと、圧力差によって排気の一部がコレクタ部７２５に還流する。ＥＧＲ弁７３４は、ＥＧＲガス流量を調節する。

コントローラ８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）、不揮発メモリ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８には、上述したセンサ信号のほかにも、クランク角に基づいてエンジン回転速度を検出するエンジン回転速度センサ８１、アクセル操作量を検出するアクセルストロークセンサ８２、車速を検出する車速センサ８３などの各種センサからの信号が入力される。

コントローラ８は、検出されたアクセル操作量及び車速に基づいて要求駆動力を算出し、要求駆動力が実現されるようにエンジン１及びモータジェネレータ３のトルクを制御する。

コントローラ８は、運転状態に応じてスロットル弁７２２及びＥＧＲ弁７３４の開度を調節し、各弁を通過する空気及びＥＧＲガスの流量を演算する。

コントローラ８は、例えば信号待ちによって車両が停止したときなどに、所定のエンジン停止条件が成立していればエンジン１を自動停止させ、その後、所定のエンジン再始動条件が成立すればエンジン１を再始動させるアイドルストップ制御を実施する。

エンジン停止条件としては、アクセル操作量が所定量より小さいこと、ブレーキペダルが踏み込まれていること、車速が所定値よりも小さいことなどがある。エンジン再始動条件としては、アクセル操作量が所定量より大きいこと、ブレーキペダルが踏み込まれていないことなどがある。

コントローラ８は、検出された吸入空気量などに基づいてエンジン１に燃料を供給する。

ところで、アイドルストップ車両の場合、アイドルストップ時に吸気マニホールド内に空気以外のガス（不燃ガスや燃料含有ガスなど）が残っていると、エンジン再始動時の吸入空気量の演算精度が悪化し、エミッションが悪化するという問題がある。

これは、アイドルストップ時の吸気マニホールド内の不燃ガス量を算出することはできるが、アイドルストップ中にスロットル弁などから空気の出入りが生じるので、アイドルストップ時に算出した不燃ガス量と、再始動時の実際の不燃ガス量と、が一致しなくなるためである。

そこで本実施形態では、算出した吸気マニホールド内の不燃ガス量が所定量より多いときにはアイドルストップを禁止する。

以下、図３〜図７のブロック図等を参照して、吸気マニホールド内の不燃ガス量の算出手段について説明する。その後、図８のフローチャートを参照して、本実施形態によるアイドルストップ禁止制御について説明する。

図３は、本実施形態による燃料噴射制御部を示すブロック図である。

燃料噴射制御部は、シリンダ吸入空気量算出部１００と、シリンダ吸入ＥＧＲガス量算出部２００と、燃料噴射パルス幅算出部３００と、を備える。

シリンダ吸入空気量算出部１００には、基本的な入力パラメータとして、スロットル通過空気流量Ｑ_th[ｋｇ／ｈ]と、ＥＧＲガス流量Ｑ_EGR[ｋｇ／ｈ]と、エンジン回転速度Ｎｅと、が入力される。また、シリンダ吸入空気量算出部１００には、この他にも後述するシリンダ吸入ＥＧＲガス量算出部２００で算出されたパラメータが入力される。

シリンダ吸入空気量算出部１００は、これらの入力パラメータに基づいてシリンダ内に吸入される空気量（以下「シリンダ吸入空気量」という）ＭＡ_CYL[ｇ]を算出する。シリンダ吸入空気量算出部１００の詳細については、図５を参照して後述する。

シリンダ吸入空気量算出部１００は、シリンダ吸入空気量ＭＡ_CYL[ｇ]の算出過程で、吸気マニホールド内のガス（空気及びＥＧＲガスなどの不燃ガス）の量（以下「マニホールド内総ガス量」という）ＭＩ_MANI[ｇ]と、シリンダ内に吸入されるガスの量（以下「シリンダ吸入総ガス量」という）ＭＩ_CYL[ｇ]と、を算出する。これら、マニホールド内総ガス量ＭＩ_MANI[ｇ]と、シリンダ吸入総ガス量ＭＩ_CYL[ｇ]とは、後述するシリンダ吸入ＥＧＲガス量算出部２００に入力される。

シリンダ吸入ＥＧＲガス量算出部２００には、基本的な入力パラメータとして、ＥＧＲガス流量Ｑ_EGRと、エンジン回転速度Ｎｅと、が入力される。また、シリンダ吸入空気量算出部１００から、マニホールド内総ガス量ＭＩ_MANIと、シリンダ吸入総ガス量ＭＩ_CYLと、が入力される。

シリンダ吸入ＥＧＲガス量算出部２００は、これらの入力パラメータに基づいて、シリンダ内に吸入されるＥＧＲガスの量（以下「シリンダ吸入ＥＧＲガス量」という）ＭＥ_CYL[ｇ]を算出する。シリンダ吸入ＥＧＲガス量算出部２００の詳細については、図４を参照して後述する。

シリンダ吸入ＥＧＲガス量算出部２００は、シリンダ吸入ＥＧＲガス量ＭＥ_CYL[ｇ]の算出過程で、吸気マニホールド内のＥＧＲガスの量（以下「マニホールド内ＥＧＲガス量」という）ＭＥ_MANI[ｇ]を算出する。これら、マニホールド内ＥＧＲガス量ＭＥ_MANI[ｇ]と、シリンダ吸入ＥＧＲガス量ＭＥ_CYL[ｇ]とが、前述したシリンダ吸入空気量算出部１００に入力される。

燃料噴射パルス幅算出部３００は、シリンダ吸入空気量ＭＡ_CYL[ｇ]に基づいて、燃料噴射パルス幅Ｔｉを算出する。燃料噴射弁７２４は、算出した燃料噴射パルス幅Ｔｉに基づいて、シリンダ吸入空気量ＭＡ_CYL[ｇ]に見合った燃料を噴射する。

図４は、シリンダ吸入ＥＧＲガス量算出部２００の詳細を示すブロック図である。

シリンダ吸入ＥＧＲガス量算出部２００は、マニホールド内ＥＧＲガス量演算部２０１と、シリンダ吸入ＥＧＲガス量演算部２０２と、シリンダ吸入ＥＧＲガス流量算演算部２０３と、を備える。

マニホールド内ＥＧＲガス量演算部２０１は、まず、ＥＧＲ弁７３４を通過するＥＧＲガス流量Ｑ_EGR[ｋｇ／ｈ]に、ＥＧＲ弁７３４からコレクタ部７２５までの伝達遅れ分の無駄時間処理を施したＥＧＲガス流量Ｑ_EGRD[ｋｇ／ｈ]を算出する。

次に、コレクタ部７２５から流出してシリンダ６１に吸入されるＥＧＲガス流量の前回値ＱＥ_CYLz[ｋｇ／ｈ]を、ＥＧＲガス流量Ｑ_EGRD[ｋｇ／ｈ]から差し引く。その後、差し引いた流量を、演算周期Δｔ[ｓ]当たりの吸気マニホールド内のＥＧＲガスの変化量ΔＭＥ_MANI[ｇ]に換算する（（１）式参照）。

ΔＭＥ_MANI［ｇ］が正の値であれば、吸気マニホールド内のＥＧＲガス量は増加し、負の値であれば、ＥＧＲガス量が減少する。

最後に、この変化量ΔＭＥ_MANI[ｇ]をマニホールド内ＥＧＲガス量の前回値ＭＥ_MANIz[ｇ]に積算して、現在のマニホールド内ＥＧＲガス量ＭＥ_MANI[ｇ]を算出する（（２）式参照）。

シリンダ吸入ＥＧＲガス量演算部２０２は、まず、マニホールド内ＥＧＲガス量ＭＥ_MANI［ｇ］を、マニホールド内総ガス量ＭＩ_MANI［ｇ］で除算して、ＥＧＲガス量比ＭＥ_GMNRを算出する（（３）式参照）。

次に、シリンダ内総ガス量ＭＩ_CYL［ｇ］に、ＥＧＲガス量比ＭＥ_GMNRを乗算して、１シリンダ、かつ１サイクル当たりのシリンダ吸入ＥＧＲガス量ＭＥ_CYL［ｇ］を算出する（（４）式参照）。これは、シリンダ内においても吸気マニホールド内と同一のＥＧＲガス量比でＥＧＲガスを含んでいると考えられるためである。

シリンダ吸入ＥＧＲガス流量演算部２０３は、ＥＧＲガス量ＭＥ_CYL［ｇ］を、エンジン回転速度Ｎｅに基づいてシリンダ内へ吸入される時間当たりのＥＧＲガス流量ＱＥ_CYL［ｋｇ／ｈ］に換算する（（５）式参照）。

図５は、シリンダ吸入空気量算出部１００の詳細を示すブロック図である。

シリンダ吸入空気量算出部１００は、マニホールド内総ガス量演算部１０１と、シリンダ吸入総ガス量演算部１０２と、シリンダ吸入空気量演算部１０３と、シリンダ吸入総ガス流量演算部１０４と、を備える。

マニホールド内総ガス量演算部１０１は、まず、スロットル通過空気流量Ｑ_th[ｋｇ／ｈ]と、ＥＧＲガス流量Ｑ_EGR[ｋｇ／ｈ]と、を加算して、吸気マニホールドへ流入するガスの総流量（以下「マニホールド流入総ガス流量」という）Ｑ_TRM[ｋｇ／ｈ]を算出する（（６）式参照）。

次に、マニホールド流入総ガス流量Ｑ_TRM[ｋｇ／ｈ]から、シリンダ吸入総ガス流量の前回値を差し引いた流量を、演算周期Δｔ[ｓ]当たりの吸気マニホールド内の総ガスの変化量ΔＭＩ_MANI[ｇ]に換算する（（７）式参照）。

ΔＭＩ_MANI［ｇ］が正の値であれば、吸気マニホールド内の総ガス量は増加し、負の値であれば、総ガス量が減少する。

最後に、この変化量ΔＭＩ_MANI［ｇ］をマニホールド内総ガス量の前回値ＭＩ_MANIz[ｇ]に積算して、現在のマニホールド内総ガス量ＭＩ_MANI[ｇ]を算出する（（８）式参照）。

シリンダ吸入総ガス量演算部１０２は、吸気マニホールド・シリンダ実効容積算出部１１０を備える。吸気マニホールド・シリンダ実効容積算出部１１０の詳細については、図６及び図７を参照して後述する。

シリンダ吸入総ガス量演算部１０２は、まず、マニホールド内総ガス量ＭＩ_MANI[ｇ]を、吸気マニホールドの実効容積Ｖ_MANI［ｍ³］で除算して、マニホールド部内のガスの密度Ｄ_MANI［ｇ／ｍ³］を算出する（（９）式参照）。

次に、マニホールド内ガス密度Ｄ_MANI［ｇ／ｍ³］に、吸気弁閉時期におけるシリンダの容積（以下「実効容積」という）Ｖ_CYL［ｍ³］を乗算して、シリンダに吸入されたガスの総量（シリンダ吸入総ガス量）ＭＩ_CYL［ｇ］を算出する（（１０）式参照）。

このようにして、マニホールド部内とシリンダ内とでガスの密度に実質的な差が生じないものとして扱う（温度及び圧力がほぼ一致する）。

シリンダ吸入空気量演算部１０３は、シリンダ吸入ガス総量ＭＩ_CYLからシリンダ吸入ＥＧＲ量ＭＥ_CYL［ｇ］を差し引いて、１サイクル当たりにシリンダに吸入されるＥＧＲガスを含まない空気の量（シリンダ吸入空気量）ＭＡ_CYL［ｇ］を算出する（（１１）式参照）。

シリンダ吸入総ガス流量演算部１０４は、シリンダ吸入総ガス量ＭＡ_CYL［ｇ］を、エンジン回転速度Ｎｅに基づいてシリンダ内へ吸入される時間当たりの総ガス流量Ｑ_CYL［ｋｇ／ｈ］に換算する（（１２）式参照）。

次に、図６及び図７を参照して、吸気マニホールド・シリンダ実効容積算出部１１０におけるシリンダの実効容積Ｖ_CYL［ｍ³］及び吸気マニホールドの実効容積Ｖ_MANI［ｍ³］の算出方法について説明する。

図６は、吸気弁閉時期ＩＶＣにおける吸気マニホールド及び各シリンダのガスの状態を示す図である。

図６に示すように、シリンダの実効容積Ｖ_CYL［ｍ³］は、吸気弁閉時期ＩＶＣにあるシリンダ（以下「対象シリンダ」という）ｃ１内のガスの容積である。

吸気マニホールドの実効容積Ｖ_MANIは、シリンダの実効容積Ｖ_CYL［ｍ³］と、対象シリンダｃ１のＩＶＣにおいて吸気マニホールドと連通するシリンダ（以下「連通シリンダ」という）ｃ４内のガスの容積Ｖ_CYL’［ｍ³］と、スロットル弁の回転軸の位置から吸気ポートまでの固定された容積（以下「幾何マニホールド容積」という）Ｖ_MANI#［ｍ³］と、を足し合わせた容積である。なお、幾何マニホールド容積Ｖ_MANI#［ｍ³］は、エンジン１に固有のものとして幾何学的に算出されるものである。

図７は、吸気マニホールド・シリンダ実効容積算出部１１０を示すブロック図である。

吸気マニホールド・シリンダ実効容積算出部１１０は、対象シリンダ実効容積演算部１１１と、連通シリンダ実効容積演算部１１２と、吸気マニホールド実効容積演算部１１３と、を備える。

対象シリンダ実効容積演算部１１１は、吸気弁閉時期ＩＶＣに基づき算出した対象シリンダの実容積（ピストンが移動する空間及び燃焼室の容積）Ｖ_C［ｍ³］に吸気効率Ｉ_TAVを乗算して、対象シリンダの実効容積Ｖ_CYL［ｍ³］を算出する（（１３）式参照）。なお、吸気効率Ｉ_TAVは、吸気弁閉時期ＩＶＣ、エンジン回転速度Ｎｅ及び吸気圧力Ｐ_INに基づいて算出される。

連通シリンダ実効容積算出部１１２は、連通シリンダの実容積Ｖ_C’［ｍ³］に吸気効率Ｉ_TAV’乗算して、連通シリンダの実効容積Ｖ_CYL’［ｍ³］を算出する（（１４）式参照）。なお、吸気効率Ｉ_TAV’は、吸気弁閉時期ＩＶＣ、エンジン回転速度Ｎｅ及び吸気圧力Ｐ_INに基づいて算出される。

吸気マニホールド実効容積算出部１１３は、対象シリンダの実効容積Ｖ_CYL［ｍ³］と連通シリンダの実効容積Ｖ_CYL’［ｍ³］と足し合わせた容積に、幾何マニホールド容積Ｖ_MANI#［ｍ³］を足し合わせて、吸気マニホールドの実効容積Ｖ_MANI［ｍ³］算出する（（１５）式参照）。

次に、図８を参照して本実施形態によるアイドルストップ禁止制御について説明する。

図８は、本実施形態によるアイドルストップ禁止制御について説明するフローチャートである。コントローラ８は、このルーチンを所定の演算周期Δｔ[ｓ]（例えば１０ミリ秒）で繰り返し実行する。

ステップＳ１において、コントローラ８は、アイドルストップを禁止するか否かを判定する。具体的には、マニホールド内ＥＧＲガス量ＭＥ_MANIと、アイドルストップを許可できるマニホールド内のＥＧＲガス量の上限値ＩＳＭＥ_MMXと、の大小を比較する。コントローラ８は、マニホールド内ＥＧＲガス量ＭＥ_MANIのほうが大きければステップＳ２に処理を移行し、小さければステップＳ３に処理を移行する。

ステップＳ２において、コントローラ８は、アイドルストップを禁止する。

ステップＳ３において、コントローラ８は、アイドルストップを許可する。

以上説明した本実施形態によれば、ハイブリッド車両のようなアイドルストップを実施する車両において、吸気マニホールド内に占める不燃ガス量が所定値より多ければ、アイドルストップを禁止する。

これにより、アイドルストップ時に算出した不燃ガス量と、再始動時の実際の不燃ガス量と、が一致しなくなって、エンジン１再始動時の吸入空気量の演算精度が悪化することがなくなる。そのため、エンジン１再始動時におけるエミッションの悪化を低減できる。

なお、残留不燃ガスを考慮して、アイドルストップ時に一定時間アイドルストップを禁止することも考えられるが、この場合には、実際に不燃ガスが吸気マニホールドにどれだけ残存しているかは分からない。そのため、アイドルストップ禁止期間にマージンを設ける必要があるので、燃費が悪化する。

これに対して本実施形態では、不燃ガス量を算出してアイドルストップを禁止するか否かを判定するので、アイドルストップ禁止期間を必要最小限にすることができる。したがって、燃費の悪化を抑制することができる。

（第２実施形態）
次に、図９を参照して、本発明の第２実施形態によるアイドルストップ禁止制御について説明する。本実施形態は、シリンダ吸入ＥＧＲガス量ＭＥ_CYLに基づいて、アイドルストップを禁止するか否かを判定する点で、第１実施形態と相異する。以下、その相違点を中心に説明する。なお、以下に示す各実施形態では前述した第１実施形態と同様の機能を果たす部分には、同一の符号を用いて重複する説明を適宜省略する。

図９は、本実施形態によるアイドルストップ禁止制御について説明するフローチャートである。

ステップＳ２１において、コントローラ８は、アイドルストップを禁止するか否かを判定する。具体的には、シリンダ内ＥＧＲガス量ＭＥ_CYLと、アイドルストップを許可できるシリンダ内のＥＧＲガス量の上限値ＩＳＭＥ_CMXと、の大小を比較する。コントローラ８は、シリンダ内ＥＧＲガス量ＭＥ_CYLのほうが大きければステップＳ２に処理を移行し、小さければステップＳ３に処理を移行する。

以上説明した本実施形態によれば、第１実施形態と同様の効果が得られる他、シリンダ内ＥＧＲガス量に基づいてアイドルストップを禁止するので、より正確な判定を実施できる。

（第３実施形態）
次に、図１０〜図１２を参照して、本発明の第３実施形態によるアイドルストップ禁止制御について説明する。本実施形態は、シリンダ吸入空気量算出部１００が第１実施形態と相異する。以下、その相違点を中心に説明する。

前述してきた各実施形態では、内部ＥＧＲガスについては考慮していなかった。前述してきた各実施形態においても、シリンダの実効容積Ｖ_CYLを、吸気弁閉時期におけるシリンダ容積からピストン上死点位置におけるシリンダ容積を差し引いた容積とすることで、予め内部ＥＧＲ量分を除去したシリンダ吸入空気量を算出することができる。

しかし、この方法では、バルブオーバーラップによる排気の吹き返し量等が考慮されておらず、内部ＥＧＲガス量を正確に算出できない。そこで、本実施形態では、内部ＥＧＲ量分を正確に除去したシリンダ吸入空気量を算出する。

本実施形態では、内部ＥＧＲガス量ＭＲＥＳを、バルブオーバーラップ期間中に排気通路から吸気通路に吹き返す排気の量（吹き返しガス量）ＭＲＥＳ_OLと、排気行程時にシリンダから排出されずにシリンダ内に滞留する排気の量（滞留ガス量）ＭＲＥＳ_EVCとの合計として算出する（（１６）式参照）。

なお、吸気弁の弁特性のみ可変とし、排気弁の弁特性は一定とする。

まず、吹き返しガス量ＭＲＥＳ_OLの算出方法について説明する。

吹き返しガス量ＭＲＥＳ_OLは、吸気弁閉時期ＩＶＣ、排気温度Ｔ_EX及び排気圧力Ｐ_EXに基づいて、以下の（１７）式によって算出される。

（１７）式において、ＭＲＥＳ_OLtempは、排気が吹き返す際の平均流速であり、吸気弁又は排気弁によって吸気ポート又は排気ポートに形成される微小な隙間をオリフィスとみなして、以下の（１８）式によって算出する。

（１８）式において、Ｐ_EVCは、排気弁閉時期ＥＶＣにおけるシリンダ内圧力であり、ＥＶＣ直前における排気圧力Ｐ_EXによって近似する。

同じく（１８）式において、Ｄ_MRSolは、排気の密度であり、排気のガス定数Ｒ_EX、及び排気弁閉時期ＥＶＣにおけるシリンダ内温度Ｔ_EVCをもとに、以下の（１９）式によって算出する。なお、Ｒ_EXは、目標当量比に基づいて算出することができる。Ｔ_EVCは、ＥＶＣ直前における排気温度Ｔ_EXにより近似する。

同じく（１８）式において、Ｐ_MRSolは、排気の圧力であり、吸気マニホールドと排気マニホールドとの間の圧力比Ｐ_INBYEX（＝Ｐ_IN／Ｐ_EX）をもとに、以下の（２０）式によって算出する。なお、ＳＨＥＡＴＲは、比熱比であり、目標当量比に基づいて算出することができる。

また、（１７）式において、ＡＳＵＭ_OLは、前記オリフィスの積算開口面積であり、以下の（２１）式に示すように、吸気弁又は排気弁のうちリフト量の小さい方の弁が形成するクランク角Δθ毎の区間開口面積ＡＳＩＩＴＡを、オーバーラップ期間全体に渡り積算して算出する。

次に、滞留ガス量ＭＲＥＳ_EVCの算出方法について説明する。

滞留ガス量ＭＲＥＳ_EVCは、排気温度Ｔ_EX及び排気圧力Ｐ_EXに基づいて、以下の（２２）式によって算出される。なお、Ｖ_EVCは、排気弁閉時期ＥＶＣにおけるシリンダの容積である。本実施形態では排気弁の弁特性が不変であるため、予め算出された所定値である。

以上のようにして算出される吹き返しガス量ＭＲＥＳ_OLと、滞留ガス量ＭＲＥＳ_EVCと、に基づいて、対象シリンダｃ１について第１の内部ＥＧＲガス量ＭＲＥＳ１が算出される（（２３）式参照）。

さらに、連通シリンダｃ４について第２の内部ＥＧＲガス量ＭＲＥＳ２が算出される（（２４）式及び（２５）式参照）。

（２４）式において、ＯＬ_RATIOは、オーバーラップ開口面積比である。連通シリンダについて算出される、バルブオーバーラップ期間中のクランク角θ_ivcまでの積算開口面積ＳＩＧＭＡＡと（図１０参照）、対象シリンダについて算出される、オーバーラップ期間全体に亘る積算開口面積ＡＳＵＭ_OLとの比として、以下の（２６）式によって算出される。

そして、対象シリンダの内部ＥＧＲガス量ＭＲＥＳ１と、連通シリンダの内部ＥＧＲガス量ＭＲＥＳ２とを加算し、総内部ＥＧＲガス量ＭＲＥＳ_TTLを算出する（（２７）式参照）。

図１０は、オーバーラップ期間中における吸気弁７５および排気弁７６の弁特性を示しており、斜線で示す部分の面積がＳＩＧＭＡＡに相当する。

図１１は、クランク角θ_ivcにおける対象シリンダｃ１及び連通シリンダｃ４のピストン位置を示しており、４気筒エンジンの場合を（ａ）に、６気筒エンジンの場合を（ｂ）に示している。

４気筒エンジンの場合は、対象シリンダｃ１が吸気弁閉時期ＩＶＣにあるθ_ivcにおいて、連通シリンダｃ４が排気弁閉時期ＥＶＣを過ぎているため、ＯＬ_RATIOは１に設定される。

他方、６気筒エンジンの場合は、θ_ivcにおいて、２つの連通シリンダｃ２、ｃ３のうち、一方がＥＶＣを通り過ぎているが、他方がオーバーラップ期間中にあるため、連通シリンダｃ２については、ＯＬ_RATIOは１に、連通シリンダｃ３については、ＯＬ_RATIOは１未満の値に設定される。

なお、オーバーラップ期間が存在しない場合は、吹き返しガス量ＭＲＥＳ_OLが０となり、内部ＥＧＲガス量として滞留ガス量ＭＲＥＳ_EVCが出力される。

図１２は、第３実施形態によるシリンダ吸入空気量算出部１００の詳細を示すブロック図である。

図に示すように、本実施形態では、マニホールド内総ガス量演算部１０１において、マニホールド内総ガス量ＭＩ_MANIの算出の際に、総内部ＥＧＲガス量ＭＲＥＳ_TTLを加算する。

一方で、シリンダ吸入総ガス量ＭＩ_CYLから対象シリンダの内部ＥＧＲガス量ＭＲＥＳ１を減算し、この減算した値からシリンダ吸入空気量ＭＡ_CYL及びシリンダ吸入空気流量Ｑ_CYLを算出する。

以上した本実施形態によれば、第１実施形態と同様の効果が得られる他に、内部ＥＧＲガス量を質量として算出しつつマニホールド内空気量ＭＩ_MANIの演算に反映させた。そのため、内部ＥＧＲガスによる吸気マニホールド内の状態（主に密度）の変化を考慮して、シリンダ内のガスの密度、ひいてはシリンダ吸入空気量Ｑ_CYLをより正確に算出することができる。

また、各内部ＥＧＲガス量ＭＲＥＳ１，ＭＲＥＳ２を吹き返しガス量ＭＲＥＳ_OL及び滞留ガス量ＭＲＥＳ_EVCの合計として扱うことにした。そのため、内部ＥＧＲガス量を正確に算出することができると共に、オーバーラップ期間中にある連通シリンダに関する内部ＥＧＲガス量の的確な評価が可能となる。

なお、本発明は上記の実施形態に限定されずに、その技術的な思想の範囲内において種々の変更がなしうることは明白である。

例えば、空気以外のガスとして、ＥＧＲガスの他に、種々の周知の手段によって検出された吸気通路７２に戻されるパージガスやブローバイガスの量を加えてもよい。

アイドルストップ車両の制御装置の概略を示すシステム図である。 エンジンの概略構成図である。 燃料噴射制御部を示すブロック図である。 シリンダ吸入ＥＧＲガス量算出部の詳細を示すブロック図である。 シリンダ吸入空気量算出部の詳細を示すブロック図である。 吸気弁閉時期ＩＶＣにおける吸気マニホールド及び各シリンダのガスの状態を示す図である。 吸気マニホールド・シリンダ実効容積算出部を示すブロック図である。 第１実施形態によるアイドルストップ禁止制御について説明するフローチャートである。 第２実施形態によるアイドルストップ禁止制御について説明するフローチャートである。 オーバーラップ期間中における吸気弁７５および排気弁７６の弁特性を示す図である。 クランク角θ_ivcにおける対象シリンダｃ１及び連通シリンダｃ４のピストン位置を示す図である。 第３実施形態によるシリンダ吸入空気量算出部の詳細を示すブロック図である。

符号の説明

１ エンジン
８ コントローラ（空気流量及び外部ＥＧＲガス流量の検出手段）
６１ シリンダ
７２ 吸気通路
７３ 排気通路
１０１ マニホールド内総ガス量演算手段
１０２ シリンダ吸入総ガス量演算手段
２０１ マニホールド内ＥＧＲガス量演算手段（ガス量算出手段）
２０２ シリンダ吸入ＥＧＲガス量演算手段（ガス量算出手段）
２０３ シリンダ吸入ＥＧＲガス流量演算手段
７２２ スロットル弁
７２５ コレクタ部（マニホールド部）
７３３ ＥＧＲ通路
７３４ ＥＧＲ弁
Ｓ１，Ｓ３ アイドルストップ禁止手段
Ｓ２１，Ｓ３ アイドルストップ禁止手段

Claims (8)

1. 予め設定されたエンジン停止条件の成立時にエンジンを停止し、予め設定されたエンジン再始動条件の成立時にエンジンを再始動するアイドルストップ車両の制御装置であって、
   吸気中に含まれる空気以外の不燃ガスの量を算出するガス量算出手段と、
   前記エンジン停止条件が成立したときの不燃ガスの量を考慮して、アイドルストップ後の再始動時の吸入空気量を算出する再始動時吸入空気量算出手段と、
   前記空気以外の不燃ガスの量が所定量より多いときは、アイドルストップを禁止するアイドルストップ禁止手段と、
   を備えることを特徴とするアイドルストップ車両の制御装置。
2. 吸気通路に設けられたスロットル弁と、
   排気通路と前記スロットル弁より下流に設けられる前記吸気通路のマニホールド部とを連通するＥＧＲ通路と、
   前記ＥＧＲ通路に設けられたＥＧＲ弁と、
   前記ＥＧＲ弁を通過して前記マニホールド部に流入する外部ＥＧＲガス流量を検出する手段と、
   を備え、
   前記ガス量算出手段は、
   前記外部ＥＧＲガス流量に応じて、前記マニホールド部に存在する外部ＥＧＲガス量であるマニホールド内ＥＧＲガス量を演算し、そのマニホールド部に存在する外部ＥＧＲガス量を前記空気以外の不燃ガスの量として算出する
   ことを特徴とする請求項１に記載のアイドルストップ車両の制御装置。
3. 前記スロットル弁を通過して前記マニホールド部に流入する空気流量を検出する手段と、
   前記空気流量と、前記外部ＥＧＲガス流量と、に応じて、前記マニホールド部に存在する空気及び外部ＥＧＲガスの総量であるマニホールド内総ガス量を演算するマニホールド内総ガス量演算手段と、
   前記マニホールド内総ガス量に応じて、シリンダに吸入される空気及び外部ＥＧＲガスの総量であるシリンダ吸入総ガス量を演算するシリンダ吸入総ガス量演算手段と、
   前記マニホールド内総ガス量と、前記シリンダ吸入総ガス量と、前記マニホールド内ＥＧＲガス量と、に応じてシリンダに吸入される外部ＥＧＲガス量を演算するシリンダ内ＥＧＲガス量演算手段と、
   エンジン回転速度に基づいて、前記シリンダに吸入される外部ＥＧＲガス量を、単位時間当たりにシリンダに吸入される外部ＥＧＲガス流量であるシリンダ吸入ＥＧＲガス流量に換算するシリンダ吸入ＥＧＲガス流量演算手段と、
   を備え、
   前記ガス量算出手段は、
   前記マニホールド部に流入する前記外部ＥＧＲガス流量と、前記マニホールドから流出してシリンダに吸入される前記シリンダ吸入ＥＧＲガス流量と、に基づいて、前記マニホールド部に存在する外部ＥＧＲガス量の変化量を演算し、前記マニホールド部に残留して存在している外部ＥＧＲガス量を算出する
   ことを特徴とする請求項２に記載のアイドルストップ車両の制御装置。
4. 吸気通路に設けられたスロットル弁と、
   排気通路と前記スロットル弁より下流に設けられる前記吸気通路のマニホールド部とを連通するＥＧＲ通路と、
   前記ＥＧＲ通路に設けられたＥＧＲ弁と、
   前記スロットル弁を通過して前記マニホールド部に流入する空気流量を検出する手段と、
   前記ＥＧＲ弁を通過して前記マニホールド部に流入する外部ＥＧＲガス流量を検出する手段と、
   前記空気流量と、前記外部ＥＧＲガス流量と、に応じて、前記マニホールド部に存在する空気及び外部ＥＧＲガスの総量であるマニホールド内総ガス量を演算するマニホールド内総ガス量演算手段と、
   前記マニホールド内総ガス量に応じて、シリンダに吸入される空気及び外部ＥＧＲガスの総量であるシリンダ吸入総ガス量を演算するシリンダ吸入総ガス量演算手段と、
   前記外部ＥＧＲガス流量に応じて、前記マニホールド部に存在する外部ＥＧＲガス量であるマニホールド内ＥＧＲガス量を演算するマニホールド内ＥＧＲガス量演算手段と、
   を備え、
   前記ガス量算出手段は、
   前記マニホールド内総ガス量と、シリンダ吸入総ガス量と、前記マニホールド内ＥＧＲガス量と、に応じてシリンダに吸入される外部ＥＧＲガス量を演算し、そのシリンダに吸入される外部ＥＧＲガス量を前記空気以外の不燃ガスの量として算出する
   ことを特徴とする請求項１に記載のアイドルストップ車両の制御装置。
5. 前記ガス量算出手段は、
   前記マニホールド内ＥＧＲガス量を前記マニホールド内総ガス量で除算した比に、前記シリンダ吸入総ガス量を乗算して、シリンダに吸入される外部ＥＧＲガス量を算出する
   ことを特徴とする請求項４に記載のアイドルストップ車両の制御装置。
6. 前記マニホールド内総ガス量演算手段は、
   前記マニホールド部に流入する前記空気流量及び前記外部ＥＧＲガス流量と、前記マニホールドから流出してシリンダに吸入される前記空気流量及び前記外部ＥＧＲガス流量と、に基づいて、前記マニホールド部の前記総ガス量の変化量を演算し、前記マニホールド部に存在している前記総ガス量を算出する
   ことを特徴とする請求項３から５までのいずれか１つに記載のアイドルストップ車両の制御装置。
7. 前記シリンダ吸入総ガス量演算手段は、
   前記マニホールド内総ガス量を前記マニホールドの容積で除算して算出したガス密度に、シリンダ容積を乗算して、前記シリンダ吸入総ガス量を算出する
   ことを特徴とする請求項３から６までのいずれか１つに記載のアイドルストップ車両の制御装置。
8. 前記ガス量算出手段は、
   バルブオーバーラップ期間中に前記排気通路から前記吸気通路に吹き返す排気の量と、排気行程時にシリンダから排出されずにシリンダ内に滞留する排気の量と、の合計である内部ＥＧＲガス量を、前記空気以外の不燃ガスの量として算出する
   ことを特徴とする請求項１から７までのいずれか１つに記載のアイドルストップ車両の制御装置。

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