JP5791252B2 - 内燃機関の空燃比制御方法 - Google Patents

Description

本発明は、車両の停止時に内燃機関を自動停止し、その後に再始動する内燃機関の空燃比制御方法に関するものである。

従来、例えば自動車に搭載されるエンジンにおいて、走行の途中で例えば信号などにより一時的に自動車が停止した場合に、エンジンを自動的に停止してアイドル運転状態をなくす、いわゆるアイドルストップ機能を備えたものが知られている。このようなアイドルストップ機能を備えるものとして、例えば特許文献１が知られている。

特許文献１に記載のものは、アイドルストップ機能によりエンジンを自動停止した後に再始動する際の制御に関するもので、エンジンを始動する際にエンジンキーによるキー始動か自動停止後の自動始動であるかを判断し、キー始動の際のアイドル空気流量の始動時補正量初期値と自動始動の際のそれとを異ならせて設定するものです。具体的には、後者を前者に比べて小さく設定するものである。これにより、自動停止後の自動停止におけるアイドル回転数の不要な上昇を防止して、燃費を改善している。

一般的に、燃料噴射式のエンジンでは、燃料噴射弁を例えばその噴射口を吸気ポートに向けて備えている。燃料噴射弁はその構造から、エンジンが停止している間に燃料が漏洩するいわゆる油密漏れを生じることがある。油密漏れが生じると、漏れた燃料がインテークマニホルドや吸気ポートに付着し、エンジンの再始動時において、付着した燃料が気化することによりそれらの内部の空燃比がリッチになることがある。

このような状況で、特許文献１のように、自動始動の際のアイドル空気流量の始動時補正量初期値を、エンジンキーによる始動の際のそれよりも小さくすると、吸入空気量が少ない状態で再始動することになり、目標とする空燃比よりリッチな空燃比による燃焼となる。このため、エンジン再始動時の排気ガスに含まれる大気汚染物質の排出量が増加する、つまり排気ガスの質の低下を招くことになる。

特開平１０‐４７１０４号公報

そこで本発明は以上の点に着目し、自動停止後の再始動時に、自動変速機において生じる係合ショックを防止しつつ、排気ガスの質の低下の抑制を図ることを目的としている。

すなわち、本発明の内燃機関の空燃比制御方法は、走行ポジションと非走行ポジションとを有する自動変速機を備える車両に搭載され、所定停止条件が成立した場合に運転が自動停止され、かつ前記自動停止後に所定再始動条件が成立した場合に再始動される内燃機関における再始動時の空燃比制御方法であって、前記自動停止後に自動変速機の変速ポジションを判定し、変速ポジションが非走行ポジションであることを判定した場合に、前記自動停止後の再始動時の目標吸入空気量を、走行ポジションであることを判定した場合よりも多く設定し、前記再始動条件が成立した場合に吸入空気量が設定した目標吸入空気量となるようにして再始動を実施することを特徴とする。

このような構成によれば、変速ポジションが非走行ポジションであると、目標吸入空気量を変速ポジションが走行ポジションにある場合に比べて多くするので、上述した油密漏れによって燃料が多くなっても、空燃比がリッチになることを抑制し、よって排気ガスに含まれる大気汚染物質の排出量を低く抑えて排気ガスの質の低下を抑制することが可能になる。

本発明は、以上説明したような構成であり、自動停止後の再始動時に、自動変速機において生じる係合ショックを防止しつつ、排気ガスの質の低下を抑制することができる。

本発明の実施形態のエンジンを模式的に示す構成説明図。 同実施形態の電子制御装置とセンサ類とを示すブロック図。 同実施形態の制御手順を示すフローチャート図。

以下、本発明の一実施形態を、図面を参照して説明する。

図１に示す内燃機関（以下、エンジンと称する）１００は、燃料を噴射する燃料噴射弁１を吸気系２の吸気マニホルド３の吸気ポート４側の端部に備えるガソリンエンジンで、自動車に搭載されるものである。エンジン１００自体は、この分野でよく知られた構成のものであってよい。この実施形態のエンジン１００は、アイドル運転におけるエンジン回転数を制御するアイドル回転制御装置５が、スロットル弁６を迂回してその上流と下流とに接続される迂回路７と、迂回路７を通過する空気量を制御する流量制御弁８と、流量制御弁８の開度を目標アイドル回転数に制御する電子制御部とを備える構成である。

このエンジン１００は、自動変速機（図示しない）に連結される。この自動変速機自体についても、この分野でよく知られた構成のものであってよく、例えば、トルクコンバータと、油圧により制御される各種クラッチと、トルクコンバータを介して伝達されるエンジンの回転を変速するための遊星歯車機構と、変速ポジションを選択するシフトレバーと、シフトレバーの位置を検出するポジションセンサ９とを備えている。

エンジン１００には、エンジン１００の運転状態を検出するために、図２に示すような、各種のセンサ類が取り付けてある。具体的には、スロットル弁６の開閉状態を検出するためのアイドルスイッチ１０、スロットル弁６の開度を検出するためのスロットル開度センサ１１、吸気系２のサージタンク１２に取り付けられて吸気管内圧を検出するための吸気圧センサ１３、エンジン１００の回転状態を検出するためのクランク角センサ１４、エンジン１００の温度を検出するための温度センサ１５などがエンジン１００に取り付けてある。又、自動車の走行状態を検出するために、車体には、自動車の速度を検出するための車速センサ１６、ブレーキペダルの操作状態を検出するためのブレーキスイッチ１７、アクセルペダルの操作状態を検出するアクセルセンサ１８、外気温を検出するための外気温センサ１９などが取り付けてある。これらのセンサやスイッチから出力される出力信号は、エンジン１００の運転状態を制御する電子制御装置２０に入力される。

電子制御装置２０は、プロセッシングユニット２０ａとメモリ２０ｂと入力インターフェース２０ｃと出力インターフェース２０ｄとを具備してなるコンピュータシステムを主体に構成されている。上述した出力信号、バッテリの充電状態を検出するための電圧・電流信号などが、入力インターフェース２０ｃに入力される。出力インターフェース２０ｄからは、燃料噴射弁１を制御するための燃料噴射信号、点火プラグ２１に対してイグニッションパルス、流量制御弁８に対して開度信号などが出力される。なお、アイドル回転制御装置５の電子制御部は、電子制御装置２０により達成されるものである。

このような構成において、アイドリングストップを実施するにあたって、電子制御装置２０には、アイドリングストッププログラムが格納してあり、そのアイドリングストッププログラムにおいてアイドリングストップ条件と再始動条件とが設定してある。アイドリングストップ条件は、少なくとも、バッテリの充電量が所定充電量以上であること、外気温が所定温度以上であること、エンジン温度が所定温度以上であること、前回のアイドルストップ以降に車速が所定速度以上で走行した履歴があること、前回エンジンを始動してから所定始動後時間が経過していること、車両が停止してから所定停止時間が経過していること、アイドル運転状態で所定アイドル時間経過していること、ブレーキペダルが踏まれていることである。アイドリングストップは、これらのアイドリングストップ条件が全て成立した場合に実施される。

これに対して、再始動条件は、少なくとも、ブレーキペダルの操作（例えば踏み込み）をやめること、アクセルペダルが操作される（例えば踏み込まれる）こと、アイドリングストップの開始から所定再始動時間が経過したことなどである。所定再始動時間は、後述する燃料噴射弁１の下限品における油密漏れに関連して設定する。そして、再始動は、再始動条件の少なくとも一つが成立する場合に実施される。なお、以上に説明したアイドリングストップ条件及び再始動条件は、列記した事項に限定されるものではなく、この分野で知られているものを採用するものであってよい。

この実施形態では、アイドリングストップ後の再始動の際に、アイドル回転制御装置５を制御して、自動変速機の変速ポジションに応じて目標吸入空気量を変更する構成である。具体的には、電子制御装置２０には、アイドリングストップ条件が成立した場合のエンジン１００の自動停止後に自動変速機の変速ポジションを判定し、変速ポジションが非走行ポジションであることを判定した場合に、自動停止後の再始動時の目標吸入空気量を、走行ポジションであることを判定した場合よりも多くする空燃比制御プログラムが格納してある。この実施形態において、非走行ポジションとは、いわゆるＰレンジ及びＮレンジを指し、走行ポジションとは、いわゆるＤレンジ及びＲレンジさらにはＳレンジやＢレンジを指すものである。この実施形態における空燃比制御の手順を、図３により説明する。

まず、ステップＳ１において、上述したアイドリングストップ条件が成立してアイドリングストップを実施し、エンジン１００の運転を自動停止したか否かを判定する。自動停止をしたことを判定した場合は、ステップＳ２において、変速ポジションが非走行ポジションであるか否かを判定する。すなわちアイドリングストップを実施した後つまりエンジン１００の自動停止後の時点での自動変速機が、パーキングレンジ又はニュートラルレンジのいずれかに切り替えられているか否かを判定する。

ステップＳ２において、変速ポジションが非走行ポジションであると判定した場合は、ステップＳ３において、再始動時の目標吸入空気量を、変速ポジションが走行ポジションである場合の再始動時の目標吸入空気量より多くなるように設定する。これに対して、ステップＳ２において、変速ポジションが非走行ポジションでないと判定した場合は、ステップＳ４において、再始動時の目標吸入空気量を、変速ポジションが非走行ポジションである場合の再始動時の目標吸入空気量より少なくなるように設定する。

この後、上述した再始動条件が成立した場合は、設定した目標吸入空気量となるように流量制御弁８の開度を制御して、再始動を実施する。

このような構成において、自動車が停止してアイドリングストップを実施している間に、燃料噴射弁１から油密漏れにより微量ではあるが燃料（ガソリン）が吸気ポート４内に漏れ出している。この傾向は、燃料噴射弁１の油密漏れに関する下限品ほど大きくなる。そして、このような油密漏れにより、時間の経過と共に吸気ポート４内の燃料蒸発量が多くなり、吸気ポート４内の空燃比が過剰にリッチな状態となる。この吸気ポート４内の空燃比は、アイドリングストップを実施してから、そのアイドリングストップをしている時間が長くなるほどリッチである度合いが増すものである。

アイドリングストップ実施中に、例えば運転者がブレーキペダルの踏み込みをやめる、つまりブレーキペダルから足を離して上述の再始動条件が成立すると、エンジン自動停止すなわちアイドリングストップ後の再始動を実施する。この場合、アイドリングストップの実施に際して、自動変速機の変速ポジションが、走行ポジションにある場合は、ステップＳ１、ステップＳ２及びステップＳ４を実行して、再始動時の目標吸入空気量を変速ポジションが非走行ポジションである場合の再始動時の目標吸入空気量に比べて少なくなるように設定する。

このため、上述したように、吸気ポート内の空燃比がリッチであってもエンジンの吹け上がりが小さく、再始動後に自動変速機の油圧が上昇してその内部の各クラッチが係合しても、その際の係合ショックを低く抑えることができる。加えて、走行ポジションにおいてアイドリングストップとなった後の再始動では、再始動の開始とほぼ同時に運転者がアクセルペダルを操作するので、スロットル弁６が開いて吸入空気量が増加する。この結果、空燃比が過剰にリッチになることを抑制することができ、排気ガスの質が低下することを抑えることができる。

一方、アイドリングストップの実施に際して、自動変速機の変速ポジションが、非走行ポジションにある場合は、ステップＳ１、ステップＳ２及びステップＳ３を実行して、再始動時の目標吸入空気量を変速ポジションが走行ポジションである場合の再始動時の目標吸入空気量より多くなるように設定する。したがって、再始動時の吸入空気量が多くなり、吸気ポート４内の空燃比が過剰にリッチな状態となることを回避することができる。このため、エンジン１００が再始動された際の排気ガスの質の低下を抑制することができる。

さらに、この実施形態にあっては、アイドリングストップの開始から所定時間が経過した時点で自動的に再始動を実施するので、長時間にわたって油密漏れが進行し、吸気ポート４や吸気マニホルド３のその近傍部分における空燃比が過剰にリッチになり、よって吸入される混合気の空燃比についても同様になることで、エンジン１００の再始動が非常に困難になる、といった不具合を確実に回避することができる。

なお、本発明は上述の実施形態に限定されるものではない。

上述の実施形態にあっては、迂回通路７と流量制御弁８とを備えるアイドル回転制御装置５を説明したが、再始動時の吸入空気量を増減するために、スロットル弁を電磁アクチュエータにより開閉するいわゆる電子スロットルを、アイドル回転制御装置５に代えて採用するものであってよい。

自動変速機としては、無段自動変速機であってもよい。

その他、各部の具体的構成についても上記実施形態に限られるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形が可能である。

本発明の活用例として、燃料を吸気ポートに噴射するように、吸気マニホルドに１又は複数本の燃料噴射弁を備えるエンジンを挙げることができる。

１…燃料噴射弁
５…アイドル回転制御装置
８…流量制御弁
２０…電子制御装置

Claims (1)

1. 走行ポジションと非走行ポジションとを有する自動変速機を備える車両に搭載され、所定停止条件が成立した場合に運転が自動停止され、かつ前記自動停止後に所定再始動条件が成立した場合に再始動される内燃機関における再始動時の空燃比制御方法であって、
   前記自動停止後に自動変速機の変速ポジションを判定し、
   変速ポジションが非走行ポジションであることを判定した場合に、前記自動停止後の再始動時の目標吸入空気量を、走行ポジションであることを判定した場合よりも多く設定し、
   前記再始動条件が成立した場合に吸入空気量が設定した目標吸入空気量となるようにして再始動を実施する内燃機関の空燃比制御方法。

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