JP6004810B2

JP6004810B2 - 制御装置

Info

Publication number: JP6004810B2
Application number: JP2012167959A
Authority: JP
Inventors: 中野　英茂; 英茂中野; 拓真大芝
Original assignee: Daihatsu Motor Co Ltd
Current assignee: Daihatsu Motor Co Ltd
Priority date: 2012-07-30
Filing date: 2012-07-30
Publication date: 2016-10-12
Anticipated expiration: 2032-07-30
Also published as: JP2014025445A

Description

本発明は、アイドルストップ車両を制御する制御装置に関する。特に、アイドルストップ後の機関の再始動の際の燃料ポンプの制御に関する。

信号待ち等、車両の一時停車時に内燃機関のアイドル回転を停止させて燃費の向上を図るアイドリングストップシステムが周知である。アイドリングストップシステムでは、車速が所定以下で、ブレーキペダルが踏み込まれており、冷却水温及びバッテリ電圧が十分高い、といった諸条件が成立したときに、内燃機関を自動的に停止させる。そして、アイドルストップの後、運転者がブレーキペダルから足を離す、またはアクセルペダルを踏み込む等の再始動要求があったときに、スタータモータのピニオンギアをフライホイール（ＭＴ車の場合）またはドライブプレート（ＡＴ車の場合）外周のリングギアに噛合させ、クランキングを行い機関を再始動する。

また、アイドルストップ中は、オルタネータによる発電を望めないこともあり、電力消費を回避して車載バッテリの充電レベルの低下を抑制するべく、インジェクタ（燃料噴射弁）に向けて燃料を圧送するための電動燃料ポンプの駆動をも停止させることが通例である（例えば、下記特許文献を参照）。

燃料ポンプが稼働していない間は、当然に、インジェクタに向かう燃料の圧力が低下してゆく。燃料の圧力が必要な大きさを下回ると、機関の再始動の際にインジェクタから十分な量の燃料が噴射されず、再始動に支障を来す。そこで、従来より、機関の再始動要求があったときに、所定時間燃料ポンプを最大出力で駆動させる制御を実施し、燃料の圧力を再始動のために十分な大きさまで回復させるようにしている。

特開２００４−２７８３６５号

ところが、実際には、燃料ポンプの停止に伴う燃料圧力の低下の度合いはアイドルストップ期間の長さ、換言すれば燃料ポンプを停止している時間の長さに応じて異なる。にもかかわらず、現状、機関の再始動要求があったときには必ず一定の時間燃料ポンプを最大出力で駆動させている。つまり、さほど燃料圧力が低下していない場合に不必要に長時間燃料ポンプをフル稼働していることがあり、余分な電力を消費して実効的な燃費の低下を招いていると言えた。

本発明は、上述の問題に初めて着目してなされたものであって、アイドルストップ車両の燃費のさらなる追求を所期の目的としている。

本発明では、内燃機関のアイドリングを停止するアイドルストップ中に燃料ポンプの駆動を停止し、燃料ポンプを停止してからアイドルストップ状態で経過した時間を計数するとともに、内燃機関の再始動要求があったときの経過時間から推測される燃料圧力の推測値に基づき、再始動要求からある遅延時間内に燃料圧力が再始動に必要な大きさまで回復するように燃料ポンプの出力を操作することを特徴とする制御装置を構成した。

並びに、本発明では、内燃機関のアイドリングを停止するアイドルストップ中に燃料ポンプの駆動を停止し、燃料ポンプを停止してから経過した時間に応じて低下する燃料圧力を推測するとともに、内燃機関の再始動要求があったときの燃料圧力の推測値に基づき、再始動要求からある遅延時間内に燃料圧力が再始動に必要な大きさまで回復するように燃料ポンプの出力を操作するものであり、前記遅延時間の長さが、内燃機関の再始動要求の内容に応じて異なることを特徴とする制御装置を構成した。なお、前記遅延時間が経過した後は、内燃機関の要求負荷に応じた燃料圧力となるように燃料ポンプの出力を操作することが好ましい。即ち、再始動直後に内燃機関の出力を急速に高めなくてはならないような場合を除いて、再始動に必要十分な大きさまで燃料の圧力を上昇させた後は、徒に燃料ポンプの出力を高めず、電力消費を抑制する。

本発明によれば、アイドルストップ車両の燃費のさらなる向上を期待できる。

本発明の一実施形態における内燃機関の概略構成を示す図。同実施形態における燃料ポンプモータの制御回路を示す図。燃料ポンプ停止後の経過時間と燃料圧力との関係を例示する図。燃料ポンプ再稼働時の吐出量及び経過時間と燃料圧力との関係を例示する図。同実施形態の制御装置が実施する処理の手順例を示すフロー図。

本発明の一実施形態を、図面を参照して説明する。

図１に、車両用内燃機関の概要を示す。本実施形態における内燃機関は、火花点火式ガソリンエンジンであり、複数の気筒１（図１には、そのうち一つを図示している）を具備している。各気筒１の吸気ポート近傍には、燃料を噴射するインジェクタ１１を設けている。また、各気筒１の燃焼室の天井部に、点火プラグ１２を取り付けてある。点火プラグ１２は、点火コイルにて発生した誘導電圧の印加を受けて、中心電極と接地電極との間で火花放電を惹起するものである。点火コイルは、半導体スイッチング素子であるイグナイタとともに、コイルケースに一体的に内蔵される。

インジェクタ１１は、燃料ポンプ６１から燃料の供給を受ける。燃料ポンプ６１は、燃料タンク内に収容され、燃料タンクに貯留された燃料を吸込んで吐出する既知のインタンク型もので、電動のポンプモータ６２により回転駆動される。図２に示すように、ポンプモータ６２は、車載のバッテリ６３に電気的に接続し、バッテリ６３から電力供給を受ける。

ポンプモータ６２に印加される電流または電圧は、燃料ポンプコントローラ６４を介して制御される。燃料ポンプコントローラ６４は、本実施形態の制御装置たるＥＣＵ（ＥｌｅｃｔｒｏｎｉｃＣｏｎｔｒｏｌＵｎｉｔ）０からもたらされる、燃料吐出量（吐出圧力）を制御する信号ｌを受信する。そして、燃料ポンプ６１が当該信号ｌによって示唆される燃料の吐出出力を達成できるような大きさの印加電流または印加電圧を、ポンプモータ６２に入力する。なお、燃料ポンプコントローラ６４は、印加電流または印加電圧をＰＷＭ（ＰｕｌｓｅＷｉｄｔｈＭｏｄｕｌａｔｉｏｎ）制御するものであることがある。

吸気を供給するための吸気通路３は、外部から空気を取り入れて各気筒１の吸気ポートへと導く。吸気通路３上には、エアクリーナ３１、電子スロットルバルブ３２、サージタンク３３、吸気マニホルド３４を、上流からこの順序に配置している。

排気を排出するための排気通路４は、気筒１内で燃料を燃焼させた結果発生した排気を各気筒１の排気ポートから外部へと導く。この排気通路４上には、排気マニホルド４２及び排気浄化用の三元触媒４１を配置している。

内燃機関の運転制御を司るＥＣＵ０は、プロセッサ、メモリ、入力インタフェース、出力インタフェース等を有したマイクロコンピュータシステムである。

入力インタフェースには、車両の実車速を検出する車速センサから出力される車速信号ａ、クランクシャフトの回転角度及びエンジン回転数を検出するエンジン回転センサから出力されるクランク角信号（Ｎ信号）ｂ、アクセルペダルの踏込量またはスロットルバルブ３２の開度をアクセル開度（いわば、要求負荷）として検出するセンサから出力されるアクセル開度信号ｃ、ブレーキペダルの踏込量またはマスタシリンダ圧を検出するセンサから出力されるブレーキ踏量信号ｄ、吸気通路３（特に、サージタンク３３）内の吸気温及び吸気圧を検出する温度・圧力センサから出力される吸気温・吸気圧信号ｅ、車両が現在所在している路面の勾配や車両の加速度を検出する加速度センサから出力される勾配信号ｆ、シフトレバーのレンジを知得するためのセンサ（シフトポジションスイッチ）から出力されるシフトレンジ信号ｇ、吸気カムシャフトまたは排気カムシャフトの複数のカム角にてカム角センサから出力されるカム角信号（Ｇ信号）ｈ等が入力される。

出力インタフェースからは、点火プラグ１２のイグナイタに対して点火信号ｉ、インジェクタ１１に対して燃料噴射信号ｊ、スロットルバルブ３２に対して開度操作信号ｋ、燃料ポンプコントローラ６４に対して燃料吐出量制御信号ｌ等を出力する。

ＥＣＵ０のプロセッサは、予めメモリに格納されているプログラムを解釈、実行し、運転パラメータを演算して内燃機関の運転を制御する。ＥＣＵ０は、内燃機関の運転制御に必要な各種情報ａ、ｂ、ｃ、ｄ、ｅ、ｆ、ｇ、ｈを入力インタフェースを介して取得し、エンジン回転数を知得するとともに気筒１に充填される吸気量を推算する。そして、それらエンジン回転数及び吸気量等に基づき、要求される燃料噴射量、燃料噴射タイミング（一度の燃焼に対する燃料噴射の回数を含む）、燃料噴射圧、点火タイミング、ブレーキ力といった各種運転パラメータを決定する。これら運転パラメータの決定手法自体は、既知のものを採用することが可能である。ＥＣＵ０は、運転パラメータに対応した各種制御信号ｉ、ｊ、ｋ、ｌを出力インタフェースを介して印加する。

また、ＥＣＵ０は、内燃機関の始動（冷間始動であることもあれば、アイドリングストップからの復帰であることもある）時において、スタータモータ（セルモータ、図示せず）に制御信号ｍを入力し、スタータモータのピニオンギアをドライブプレート外周のリングギアに噛合させて機関を回転させるクランキングを行う。クランキングは、初爆から連爆へと至り、エンジン回転数が冷却水温等に応じて定まる判定値を超えたときに（完爆したものと見なして）終了する。

図５に、本実施形態のＥＣＵ０がアイドルストップに際して実行する処理の手順を示す。ＥＣＵ０は、アイドルストップ要求が発生したときに（ストップＳ１）、内燃機関におけるインジェクタ１１からの燃料噴射（及び、点火）を停止する（ステップＳ２）。

ステップＳ１では、車速が所定値（例えば、７ｋｍ／ｈ）以下であり、シフトポジションが走行レンジであり（ＡＴ車の場合）、ブレーキペダルが踏み込まれておりマスタシリンダ圧が所定値以上であり、車載バッテリ６３の電圧が所定以上であり、内燃機関の冷却水温が所定以上高い等の諸条件がおしなべて成立したことを以て、アイドルストップ要求があったものと判定する。

並びに、燃料ポンプ６１の稼働を停止する（ステップＳ３）。ステップＳ３では、ＥＣＵ０から燃料ポンプコントローラ６４に対して、燃料ポンプ６１の吐出量を０とするような制御信号ｌを与える。この信号ｌを受けた燃料ポンプコントローラ６４は、ポンプモータ６２への印加電流または印加電圧を遮断する。結果、燃料ポンプ６１が回転駆動されなくなる。

アイドルストップ中、ＥＣＵ０は、アイドルストップ状態で経過した時間を計数する（ステップＳ４）。この経過時間が長くなるほど、燃料ポンプ６１とインジェクタ１１とを接続する燃料供給管（いわゆるデリバリパイプやコモンレールであることがある）の内部の燃料圧力が低下してゆく。図３に、アイドルストップ中の燃料圧力の低下の推移を例示する。

その上で、アイドルストップ中に再始動要求が発生したときには（ステップＳ５）、燃料ポンプ６１を再稼働して燃料圧力を回復させ（ステップＳ６ないしＳ９）、その後スタータモータのピニオンギアをフライホイール（ＭＴ車の場合）またはドライブプレート（ＡＴ車の場合）外周のリングギアに噛合させて内燃機関のクランキングを行い、かつインジェクタ１１からの燃料噴射（及び、点火）を再開して内燃機関を再始動する（ステップＳ１０）。

ステップＳ５では、シフトポジションが非走行レンジに変更された（ＡＴ車の場合）、ブレーキペダルの踏み込みが緩められてマスタシリンダ圧が所定値以下に低下した、逆にブレーキペダルの踏み込みが強められてマスタシリンダ圧が所定値以上に上昇した、アクセルペダルが踏まれた、またはアイドルストップ期間の長さが所定時間（例えば、３分）を超えた、等の何れかの成立を以て、再始動要求があったものと判定する。

燃料ポンプ６１の再稼働においては、まず、内燃機関の再始動要求があったときの燃料圧力の推測値を、燃料ポンプ６１を停止してから経過した時間に基づいて演算する（ステップＳ６）。例えば、燃料圧力の低下の推移を近似する関数式に、燃料ポンプ６１を停止してから経過した時間を代入することを通じて、再始動要求のあったときの燃料圧力を推算することが可能である。

そして、その推算された燃料圧力を、ある遅延時間内に内燃機関の再始動に必要な所定の大きさまで回復させることができるような、燃料ポンプ６１の吐出量を設定する（ステップＳ７）。ステップＳ７では、再始動要求時の燃料圧力の推測値と、内燃機関の再始動に必要な燃料圧力との差分の大きさに応じて、燃料ポンプ６１の吐出量、ひいてはポンプモータ６２に印加する電流または電圧の大きさを決定することとなる。図４に、燃料ポンプ６１の吐出量即ちポンプモータ６２への印加電流または印加電圧と、インジェクタ１１に供給される燃料の圧力の上昇の推移との関係を例示する。図４中、実線は燃料ポンプ６１の吐出量が比較的小さい場合、破線は燃料ポンプ６１の吐出量が比較的大きい場合、鎖線はそれらの中間程度の場合を示している。ＥＣＵ０は、再始動要求時の燃料圧力と、内燃機関の再始動に必要な燃料圧力との差が大きいほど、燃料ポンプ６１の吐出量を大きく設定し、単位時間あたりの燃料圧力の増加量、つまりは燃料圧力の上昇の勾配を大きくする。

なお、上記の遅延時間の長さは、内燃機関の再始動要求の内容に応じて異なる。即ち、運転者がブレーキペダルの踏み込みを緩め、またはアクセルペダルを踏み込んだことに起因して再始動を行う場合には、速やかなる再始動を実現するために、遅延時間を可及的に短くする必要がある。よって、例えば、遅延時間を０．３秒とし、再始動要求から０．３秒以内に燃料圧力を再始動に必要な大きさまで回復させることができるよう、燃料ポンプ６１の吐出量を設定する必要がある。

これに対し、運転者がアイドルストップ中にブレーキペダルをさらに強く踏み込んだ、またはアイドルストップ期間が所定時間を超えた等の理由により再始動を行う場合には、必ずしも速やかに内燃機関を再始動しなければならないわけではない。よって、遅延時間を０．３秒よりも長くしてよく、その分だけ燃料ポンプ６１の吐出量も小さく設定することが許される。

しかして、ＥＣＵ０は、ステップＳ７にて決定した吐出量に対応する制御信号ｌを燃料ポンプコントローラ６４に入力し、燃料ポンプ６１に当該吐出量を出力させる（ステップＳ８）。このステップＳ８は、上記の遅延時間だけ継続する。

その後、ＥＣＵ０は、燃料ポンプ６１の吐出量を低下させる制御信号ｌを燃料ポンプコントローラ６４に入力する（ステップＳ９）。ステップＳ９による（上記の遅延時間後の）燃料ポンプ６１の吐出量（吐出圧力）は、例えば、内燃機関の再始動の際のアクセル開度（要求負荷）が大きいほど大きく設定し、及び／または、内燃機関の再始動の際の冷却水温や吸気温が低いほど大きく設定する。

本実施形態では、内燃機関のアイドリングを停止するアイドルストップ中に燃料ポンプ６１の駆動を停止し、燃料ポンプ６１を停止してから経過した時間に応じて低下する燃料圧力を推測するとともに、内燃機関の再始動要求があったときの燃料圧力の推測値に基づき、再始動要求からある遅延時間内に燃料圧力が再始動に必要な大きさまで回復するように燃料ポンプ６１の出力を操作することを特徴とする制御装置０を構成した。

本発明によれば、アイドルストップ期間が長くなく、燃料圧力がさほど低下していない場合には、内燃機関の再始動の際の燃料ポンプ６１の吐出出力を抑制することができ、電力消費を低減して実効燃費を高めることが可能となる。

加えて、前記遅延時間が経過した後は、内燃機関の要求負荷に応じた燃料圧力となるように燃料ポンプ６１の出力を操作することとしている。燃料ポンプ６１の稼働による、単位時間あたりの燃料圧力の増加量即ち燃料圧力の上昇の勾配が大きいほど、ポンプモータ６２が消費する電力が多くなることから、再始動の際の要求負荷が比較的小さい場合には、燃料圧力の回復後の燃料ポンプ６１の吐出量を十分に低下させることで、より一層の燃費の向上を実現できる。

なお、本発明は以上に詳述した実施形態に限られるものではない。各部の具体的構成や具体的な処理の手順等は、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。

本発明は、アイドルストップ車両の制御に利用できる。

０…制御装置（ＥＣＵ）
６１…燃料ポンプ
６２…ポンプモータ
ｌ…吐出出力の制御信号

Claims

内燃機関のアイドリングを停止するアイドルストップ中に燃料ポンプの駆動を停止し、
燃料ポンプを停止してからアイドルストップ状態で経過した時間を計数するとともに、
内燃機関の再始動要求があったときの経過時間から推測される燃料圧力の推測値に基づき、再始動要求からある遅延時間内に燃料圧力が再始動に必要な大きさまで回復するように燃料ポンプの出力を操作することを特徴とする制御装置。
内燃機関のアイドリングを停止するアイドルストップ中に燃料ポンプの駆動を停止し、
燃料ポンプを停止してから経過した時間に応じて低下する燃料圧力を推測するとともに、
内燃機関の再始動要求があったときの燃料圧力の推測値に基づき、再始動要求からある遅延時間内に燃料圧力が再始動に必要な大きさまで回復するように燃料ポンプの出力を操作するものであり、
前記遅延時間の長さが、内燃機関の再始動要求の内容に応じて異なることを特徴とする制御装置。