JP5589910B2 - エンジン制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、エンジンの自動停止及び自動始動を行うアイドルストップ機能を有するエンジン制御装置に関する。

従来より、特許文献１にあるように、エンジンの自動停止及び自動始動を行うアイドルストップ機能を有するエンジン制御装置が知られている。また、高圧に蓄圧された燃料を保持するコモンレールから燃料噴射弁に燃料を供給する蓄圧式燃料噴射装置を備えたディーゼルエンジンのエンジン制御装置では、高圧燃料供給手段からコモンレールに高圧燃料を供給すると共に、高圧燃料供給手段からの燃料量を変更して、コモンレールの燃料圧を制御している。

その際、センサによりコモンレールの燃料圧を検出し、検出した燃料圧と目標圧とに基づいて、燃料圧と目標圧との差が小さくなるように、高圧燃料供給手段をフィードバック制御している。また、高圧燃料供給手段の応答性の劣化等を補正するために、フィードバック制御による制御量と高圧燃料供給手段からの実燃料量との関係を学習するようにしている。

特開２０１０−１８５３１０号公報

こうした従来のものでは、制御量と実燃料量との関係学習を、エンジンの運転状態が負荷により変化しないアイドル運転時に実施する必要がある。アイドルストップ機能により自動停止するとアイドル運転になることなく停止するので関係学習できない場合があり、自動停止する前にアイドル運転を行うようにして、関係学習を実施する必要がある。しかし、自動停止する前にアイドル運転を行うようにすると、アイドルストップ機能による燃費低減効果が軽減されてしまうという問題があった。

本発明の課題は、制御量と実燃料量との関係を学習できると共に、アイドルストップ機能による燃費低減効果を軽減しないようにしたエンジン制御装置を提供することにある。

かかる課題を達成すべく、本発明は課題を解決するため次の手段を取った。即ち、高圧に蓄圧された燃料を保持し燃料噴射弁に供給するコモンレールと前記コモンレールに高圧燃料を供給する高圧燃料供給手段とを備え、前記コモンレールの燃料圧と目標圧とに基づいて前記高圧燃料供給手段への制御量をフィードバック制御すると共に、アイドル運転のときに前記高圧燃料供給手段の劣化を学習し、エンジンの自動停止及び自動始動を行うエンジン制御装置において、アイドル運転のときに、前記燃料圧と前記目標圧との差が小さい状態で設定時間経過し、かつ、前記制御量のうちの積分項の増加が大きいときには前記高圧燃料供給手段の劣化の学習を実行させ、前記積分項の増加が小さいときにはアイドルストップを実行させる学習条件判断手段を備えたことを特徴とするエンジン制御装置がそれである。

また、本発明は課題を解決するため次の手段を取った。即ち、高圧に蓄圧された燃料を保持し燃料噴射弁に供給するコモンレールと前記コモンレールに高圧燃料を供給する高圧燃料供給手段とを備え、前記コモンレールの燃料圧と目標圧とに基づいて前記高圧燃料供給手段への制御量をフィードバック制御すると共に、アイドル運転のときに前記高圧燃料供給手段の劣化を学習し、エンジンの自動停止及び自動始動を行うエンジン制御装置において、前記エンジンの前記自動停止による燃料噴射停止時に、前記エンジンの環境条件に基づいてアイドル運転に移行するか否かを判断するアイドル移行判断手段と、前記アイドル移行判断手段により移行したアイドル運転のときに、前記制御量のうちの積分項の増加が大きいときには前記高圧燃料供給手段の劣化の学習を実行させ、前記積分項の増加が小さいときにはアイドルストップを実行させる学習条件判断手段と、を備えたことを特徴とするエンジン制御装置がそれである。

本発明のエンジン制御装置は、アイドル運転のときに、フィードバック制御の制御量のうちの積分項の増加が大きいときには高圧燃料供給手段の劣化の学習を実行させ、積分項の増加が小さいときにはアイドルストップを実行させるので、制御量と実燃料量との関係を学習できると共に、アイドルストップによる燃費低減効果を軽減することがないという効果を奏する。

学習条件判断手段が、燃料圧と目標圧との差が小さい状態で設定時間経過し、かつ、制御量のうちの積分項の増加が大きいときには高圧燃料供給手段の劣化の学習を実行させ、積分項の増加が小さいときにはアイドルストップを実行させることにより、安定した運転状態で積分項の増加を判断でき、学習をするか、あるいは、アイドルストップを実行するかを適切に判断できる。更に、アイドル移行判断手段を備え、アイドル移行判断手段によりアイドル運転に移行するか否かを判断することにより、学習に適さない環境条件ではアイドルストップによる自動停止を行って、燃費を軽減できる。

本発明の一実施形態としてのエンジン制御装置を示す全体構成図である。 本実施形態の電子制御ユニットにおいて行われる学習制御処理の一例を示すフローチャートである。 本実施形態のアイドル移行条件、アイドル条件、学習条件の各成立を示すタイムチャートである。

以下本発明を実施するための形態を図面に基づいて詳細に説明する。図１は本発明の一実施形態としてのエンジン制御装置を示す全体構成図である。
図１に示すように、本実施形態のエンジン制御装置は、例えば、４気筒のディーゼルエンジン１に適用されており、エンジン１は高圧燃料を蓄えるコモンレール２と、燃料タンク３からフィードポンプ１０により汲み上げた燃料を加圧してコモンレール２に供給する高圧燃料供給ポンプ４と、高圧配管１７を介してコモンレール２より供給される高圧燃料をエンジン１の気筒内の燃焼室２１に噴射する燃料噴射弁５と、燃料噴射弁５等を電子制御する電子制御ユニット６（以下ＥＣＵ６と呼ぶ）とを備えている。

コモンレール２は、ＥＣＵ６により運転状態等に基づいて目標圧が設定され、高圧燃料供給ポンプ４から供給された高圧燃料を目標圧に蓄圧する。このコモンレール２には、蓄圧された燃料圧を検出してＥＣＵ６に出力する燃料圧センサ７が取り付けられている。

高圧燃料供給ポンプ４は、エンジン１に駆動されて図示しないピストンを往復動させ、フィードポンプ１０より送り出された燃料を吸入し、加圧された燃料を吐出弁１２を押し開いてコモンレール２に供給するように構成されている。

高圧燃料供給ポンプ４には、圧力制御弁１４が設けられており、圧力制御弁１４は図示しないソレノイドを励磁することにより閉弁すると共に、燃料圧を閉弁方向に受けて閉弁状態を維持し、吸入時の負圧による作用力等により開弁する。

本実施形態では、燃料を吸入した後、図示しないピストンが圧縮行程に移行しても直ちに圧力制御弁１４を閉弁せずに、開弁を保持して余剰の燃料を排出し、送油量に応じた通電時期にソレノイドを励磁して閉弁し、供給時に送油量の調量を行なうプレストローク制御を行って、コモンレール２の燃料圧を制御している。尚、本実施形態では、高圧燃料供給ポンプ４と圧力制御弁１４とにより高圧燃料供給手段を構成している。

各センサ等はＥＣＵ６に接続されており、ＥＣＵ６は、周知のＣＰＵ６２、ＲＯＭ６４、ＲＡＭ６６等を中心に論理演算回路として構成され、外部と入出力を行う入出力回路、ここでは入出力回路６８をコモンバス７０を介して相互に接続されている。

ＣＰＵ６２は、燃料圧センサ７、パルサ１６に形成された複数の歯を検出する電磁ピックアップを用いた回転センサ１８、アクセルペダル１９の踏込量に応じたアクセル開度を検出するアクセル開度センサ２０、冷却水温度を検出する水温センサ２２、燃料の温度を検出する燃料温度センサ２４からの入力信号を入出力回路６８を介して入力する。

これらの信号及びＲＯＭ６４、ＲＡＭ６６内のデータや予め記憶された制御プログラムに基づいてＣＰＵ６２は、回転センサ１８により検出される回転数やアクセル開度センサ２０により検出されるアクセル開度等の運転状態に基づいて燃料噴射弁５からの噴射量や噴射時期を算出する。また、回転数や噴射量に基づいて、コモンレール２の目標圧を算出し、噴射量とコモンレール２の目標圧とに基づいて、高圧燃料供給ポンプ４からコモンレール２に供給する送油量を算出する。

送油量の算出の際には、フィードバック制御が行われ、燃料圧センサ７により検出されるコモンレール２の燃料圧と、目標圧との圧力偏差△Ｐを算出する。比例ゲインＫp に圧力偏差△Ｐを乗算してフィードバック制御の補正量に用いられる比例項を算出する。次に、積分ゲインＫi に燃料圧と目標圧との圧力偏差△Ｐの積分値を乗算して、積分項を算出する。続いて、指令送油量に比例項と積分項とを加算して圧力制御弁１４に出力し、圧力制御弁１４をフィードバック制御する。

下記（１）式のように、補正量に微分ゲインＫd に圧力偏差△Ｐの微分値を乗算した微分項を加味したＰＩＤ制御によるフィードバック制御を行ってもよい。
補正量＝Ｋp ×△Ｐ＋Ｋi ×∫△Ｐ＋Ｋd ×d/dt△Ｐ…（１）
経時変化等により、高圧燃料供給手段の応答性、特に、圧力制御弁１４の応答性が劣化すると、通電時期にソレノイドを励磁しても閉弁するまでの応答性が劣化して送油量が低下し、それに伴って補正量のうち、積分項が劣化に応じて増加する。

また、コモンレール２への送油量Ｑとそれによるコモンレール２内の圧力変化量△Ｐとの関係は下記（２）式により算出できる。ここで、ＶCRはコモンレール２の容積、Ｋはコモンレール２内の燃料の体積弾性係数である。

Ｑ＝△Ｐ×ＶCR／Ｋ…（２）
予め送油量Ｑと圧力制御弁１４への通電時期との関係が記憶されており、この関係に基づいて、送油量Ｑから圧力制御弁１４への通電時期が算出される。

更に、アイドルストップ機能（ＩＳＳ）を備えており、アイドルストップ機能は運転時に自動停止条件が成立するとエンジン１の運転を自動的に停止させ、エンジン１が自動停止された後に自動始動条件が成立するとエンジン１を自動的に始動させる。例えば、エンジン１の冷却水温度が所定の範囲にあり、アクセルペダル１９が踏まれていない状態にあり、バッテリの電圧が基準電圧以上であり、図示しないブレーキペダルが踏み込まれている状態であり、車両速度が所定速度以下である全ての条件がみたされたときに自動停止条件が成立している判断し、いずれか一つでも満たされないときには自動始動条件が成立すると判断する。

次に、ＥＣＵ６により実行される学習制御処理について図２に示すフローチャートに基づいて説明する。
まず、車両の走行中に、アイドルストップ機能の要求があったか否かを判断する（ステップ１００。以下Ｓ１００という。以下同様。）。例えば、車両の走行中に、アクセルペダル１９が踏まれていない状態であることがアクセル開度センサ２０により検出され、車両が減速状態になって（無負荷減速の状態）、アイドルストップ機能の要求があると判断すると（Ｓ１００：ＹＥＳ）、アイドルストップ機能モードをスタートする（Ｓ１１０）。尚、アイドルストップ機能の要求がないときには（Ｓ１００：ＮＯ）、待機する。

アイドルストップ機能モードでは、燃料噴射弁５からの燃料噴射を停止する。そして、次に、この燃料噴射停止時に、アイドル移行条件が成立したか否かを環境条件やシステム条件に基づいて判断する（Ｓ１２０）。

環境条件やシステム条件としての各条件を満たしているとき、例えば、本実施形態では、水温センサ２２により検出される冷却水温度が予め設定された温度以上で、図示しないバッテリの電圧が予め設定された値以上で、燃料温度センサ２４により検出される燃料温度が予め設定された温度以上で、図示しないスタータモータが駆動されていない状態で、かつ、故障診断システムにより学習禁止が設定されていない状態の全てが満たされたときに、アイドル移行条件が成立したと判断する。

アイドル移行条件が成立していないと判断すると（Ｓ１２０：ＮＯ）、アイドルストップ機能モードを継続し（Ｓ１３０）、エンジン１を自動的に停止させる（Ｓ２１０）。
また、アイドル移行条件が成立したと判断すると（Ｓ１２０：ＹＥＳ）、環境条件やシステム条件が後述するＳ１９０のポンプ学習の実施に適した状態にあると判断して、アイドル移行モードを実行する（Ｓ１５０）。アイドル移行モードでは、エンジン１をアイドル運転するために、アイドル運転時の噴射量の燃料を燃料噴射弁５から噴射する。

続いて、アイドル条件が成立しているか否かを運転条件に基づいて判断する（Ｓ１６０）。運転条件としての各条件を満たしているとき、例えば、本実施形態では、アクセル開度センサ２０により検出されるアクセルペダル１９が踏まれていない状態で、回転センサ１８により検出されるエンジン１の回転数ＮＥがアイドル回転数で、燃料圧センサ７により検出されるコモンレール２の燃料圧が予め設定された燃料圧以上で、燃料噴射量がアイドル運転時の噴射量で、車両がほぼ停止状態である状態の全てを満たしているときに、アイドル条件が成立していると判断する。

アイドル条件が成立していないときには（Ｓ１６０：ＮＯ）、成立するまで待機し、アイドル条件が成立したと判断すると（Ｓ１６０：ＹＥＳ）、アイドル運転での負荷の変動のない安定したエンジン１の運転状態であると判断して、学習条件が成立した状態で予め設定された設定時間経過し、例えば５秒経過したか否かを判断する（Ｓ１７０）。

燃料圧センサ７により検出されるコモンレール２の燃料圧と目標圧との差が小さく、前述したフィードバック制御での前回の制御量から積分項の変化が大きいときに、例えば、積分項の変化が予め設定された閾値よりも大きいときに、学習条件が成立したと判断する。高圧燃料供給手段の応答性が経時変化等により劣化すると、フィードバック制御での積分項が大きくなる。フィードバック制御の際、前回の制御量の積分項と、今回の制御量の積分項とを比較して、その差が大きいときに学習条件が成立したと判断する。

学習条件が成立していないときには（Ｓ１７０：ＮＯ）、学習を実行することなく、アイドルストップ機能モードに移行し（Ｓ１８０）、燃料噴射を停止してエンジン１を自動的に停止させる（Ｓ２１０）。

学習条件が成立しているときには（Ｓ１７０：ＹＥＳ）、高圧燃料供給手段の応答性が経時変化等により劣化が大きいと判断して、ポンプ学習を実施する（Ｓ１９０）。ポンプ学習では、高圧燃料供給手段の応答性の劣化を学習し、劣化量に応じて圧力制御弁１４の図示しないソレノイドの通電時期を早める。アイドル運転時には負荷の変動等がなく、ほぼ一定の運転状態であり、コモンレール２の目標圧や送油量がほぼ一定の状態となる。

アイドル運転時に高圧燃料供給ポンプ４からコモンレール２に高圧燃料が供給され、供給された実燃料量に応じてコモンレール２の燃料圧が上昇する。この燃料圧を燃料圧センサ７により検出する。応答性が劣化していなければ、制御量に応じた高圧燃料が供給されてコモンレール２の圧力が目標圧になる。応答性が劣化して、制御量に応じた高圧燃料が供給されないと、燃料圧センサ７により検出される燃料圧も低くなる。応答性が劣化しているときには劣化量に応じて圧力制御弁１４の図示しないソレノイドの通電時期を早め、制御量と実燃料量との関係を学習する。

次に、ポンプ学習が完了したか否かを判断し（Ｓ２００）、完了していないときには（Ｓ２００：ＮＯ）、Ｓ１９０以下の処理を繰り返し、完了したときには（Ｓ２００：ＹＥＳ）、燃料噴射を停止してエンジン１を自動的に停止させる（Ｓ２１０）。そして、本制御処理を一旦終了する。尚、本実施形態では、Ｓ１００〜Ｓ１５０の処理の実行がアイドル移行判断手段として働き、Ｓ１６０〜Ｓ２００の処理の実行が学習条件判断手段として働く。

前出した学習制御処理の実行により、図３に示すタイムチャートのように、無負荷減速の状態となり、アイドルストップ機能の要求があると（Ｓ１００：ＹＥＳ）、アイドルストップ機能モードをスタートして（Ｓ１１０）、燃料噴射を停止する。これにより、早期に燃料噴射を停止して、燃費を改善できる。

そして、アイドル移行条件が成立すると（Ｓ１２０：ＹＥＳ）、アイドル運転に移行して（Ｓ１５０）、アイドル運転時の噴射量の燃料を燃料噴射弁５から噴射する。尚、アイドル移行条件が成立しないときには（Ｓ１２０：ＮＯ）、アイドルストップ機能の実行を維持し、エンジン１の回転数ＮＥが低下してエンジン１が自動的に停止する（Ｓ２１０）。

アイドル運転に移行すると、エンジン１の回転数ＮＥがアイドル回転数にまで徐々に低下し、アイドル回転数になると、アイドル回転数を維持する。そして、アイドル条件が成立し（Ｓ１６０：ＹＥＳ）、予め設定された時間、例えば、５秒が経過し、学習条件が成立すると（Ｓ１７０：ＹＥＳ）、引き続き、アイドル運転状態を維持し、その間にポンプ学習を実行する（Ｓ１９０）。ポンプ学習の実行を完了するまでには、１０秒程度の時間を必要とする。

一方、５秒経過して学習条件が成立しないときには（Ｓ１７０：ＮＯ）、アイドルストップ機能モードに移行して、燃料噴射を停止してエンジン１を自動的に停止させる（Ｓ２１０）。

従って、フィードバック制御の積分項の変化が大きく、学習条件が成立したときに、ポンプ学習を実施するので、経時変化等による劣化があるときに、有効に応答性劣化の学習をすることができる。また、フィードバック制御の積分項の変化が小さいときには、経時変化等による劣化も小さいので、ポンプ学習を実施することなく、アイドルストップ機能の実行を行って、早期にエンジン１を自動的に停止させて、燃費の改善を図る。

以上本発明はこの様な実施形態に何等限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々なる態様で実施し得る。

１…ディーゼルエンジン ２…コモンレール
３…燃料タンク ４…高圧燃料供給ポンプ
５…燃料噴射弁 ６…電子制御ユニット
７…燃料圧センサ １０…フィードポンプ
１２…吐出弁 １４…圧力制御弁
１８…回転センサ ２０…アクセル開度センサ
２２…水温センサ ２４…燃料温度センサ

Claims (3)

1. 高圧に蓄圧された燃料を保持し燃料噴射弁に供給するコモンレールと前記コモンレールに高圧燃料を供給する高圧燃料供給手段とを備え、
   前記コモンレールの燃料圧と目標圧とに基づいて前記高圧燃料供給手段への制御量をフィードバック制御すると共に、アイドル運転のときに前記高圧燃料供給手段の劣化を学習し、エンジンの自動停止及び自動始動を行うエンジン制御装置において、
   アイドル運転のときに、前記燃料圧と前記目標圧との差が小さい状態で設定時間経過し、かつ、前記制御量のうちの積分項の増加が大きいときには前記高圧燃料供給手段の劣化の学習を実行させ、前記積分項の増加が小さいときにはアイドルストップを実行させる学習条件判断手段を備えたことを特徴とするエンジン制御装置。
2. 高圧に蓄圧された燃料を保持し燃料噴射弁に供給するコモンレールと前記コモンレールに高圧燃料を供給する高圧燃料供給手段とを備え、
   前記コモンレールの燃料圧と目標圧とに基づいて前記高圧燃料供給手段への制御量をフィードバック制御すると共に、アイドル運転のときに前記高圧燃料供給手段の劣化を学習し、エンジンの自動停止及び自動始動を行うエンジン制御装置において、
   前記エンジンの前記自動停止による燃料噴射停止時に、前記エンジンの環境条件に基づいてアイドル運転に移行するか否かを判断するアイドル移行判断手段と、
   前記アイドル移行判断手段により移行したアイドル運転のときに、前記制御量のうちの積分項の増加が大きいときには前記高圧燃料供給手段の劣化の学習を実行させ、前記積分項の増加が小さいときにはアイドルストップを実行させる学習条件判断手段と、
   を備えたことを特徴とするエンジン制御装置。
3. 前記学習条件判断手段は、前記燃料圧と前記目標圧との差が小さい状態で設定時間経過し、かつ、前記制御量のうちの積分項の増加が大きいときには前記高圧燃料供給手段の劣化の学習を実行させ、前記積分項の増加が小さいときにはアイドルストップを実行させることを特徴とする請求項２に記載のエンジン制御装置。

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