JP6188346B2 - 内燃機関の制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、内燃機関のアイドル回転を停止させるアイドリングストップ制御を実施する制御装置に関する。

近時、信号待ち等による車両の停車中に内燃機関のアイドル回転を停止させるアイドルストップを実行することが普遍化しつつある（例えば、下記特許文献を参照）。

アイドリングストップシステムでは、車速がある制御許可車速を上回った後にある基準車速以下となったときに、ブレーキペダルが踏まれているか、冷却水温及びバッテリ電圧が十分高いか、エアコンディショナや電装による負荷が大きくないか、ボンネットや運転席のドアが開いていないか、といった諸条件の成否を判断する。これら諸条件が成立しているならば、内燃機関を停止させる。

そして、アイドルストップ中に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、アイドルストップ期間が３分を越えた、等のうち何れかの条件が成立したときに、内燃機関を再始動する。

燃費性能のさらなる追求のためには、アイドルストップしている期間を少しでも延長することが望ましい。制御許可車速と基準車速との差を小さく設定すれば、アイドルストップ条件の成否を判断する機会が増加し、結果としてアイドルストップの実行回数が増加し、アイドルストップ期間が延びることになる。

しかしながら、単純に制御許可車速と基準車速との差を小さくすると、ドライバビリティに悪影響を及ぼす懸念がある。例えば、道路が混雑ないし渋滞している状況では、運転者がアクセルペダルを踏み込んだり緩めたりを繰り返しながら車両を比較的低速で走行させる。この際、必然的に小刻みな加速と減速とが反復するが、制御許可車速と基準車速との差が小さいと、そのような低速走行の最中にもアイドルストップ条件が成立し、不意にアイドルストップしてしまうおそれがある。

特開２０１２−１３７０１８号公報

本発明は、アイドルストップによる燃費のより一層の改善を図りながら、ドライバビリティを高く保つことを所期の目的としている。

本発明では、車速が制御許可車速を上回った後、基準車速以下に低下したことを条件の一つに含むアイドルストップ条件が成立したときに内燃機関の回転を停止し、その後所定のアイドルストップ終了条件が成立したときに内燃機関を再始動する制御を実施するものであって、前記制御許可車速及び前記基準車速の組として、制御許可車速Ｖ _H1 及び基準車速Ｖ _H2 の組と、Ｖ _H1 よりも低い制御許可車速Ｖ _L1 及び基準車速Ｖ _L2 の組とが存在しており、基準車速Ｖ _H2 が制御許可車速Ｖ _H1 よりも低く、基準車速Ｖ _L2 が制御許可車速Ｖ _L1 よりも低く、（Ｖ_H1−Ｖ_H2）＜（Ｖ_L1−Ｖ_L2）の関係が成立する内燃機関の制御装置を構成した。

即ち、アイドルストップの可否を判断する機会を発生させる車速の条件として、比較的高速側の領域に新たに制御許可車速及び基準車速を設定した。さすれば、より早期にアイドルストップを開始することが可能になる。

その上で、比較的低速側の領域における制御許可車速と基準車速との差をある程度以上大きくとっておけば、運転者が車両を低速走行させている際に不意にアイドルストップしてしまうおそれを回避できる。

本発明によれば、アイドルストップによる燃費のより一層の改善を図りながら、ドライバビリティを高く保つことができる。

本発明の一実施形態における車両用内燃機関の全体構成を示す図。 同実施形態の制御装置によるアイドルストップ制御の内容を説明するタイミング図。

本発明の一実施形態を、図面を参照して説明する。図１に、本実施形態における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。

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。電子スロットルバルブ３２は、吸気通路３を流通し気筒１に充填される吸気の量を増減させる吸気絞り用のバルブである。

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。

本実施形態の内燃機関の制御装置たるＥＣＵ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｕｎｉｔ）０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、機関の冷却水温を検出する水温センサから出力される冷却水温信号ｆ、シフトレバーのレンジを知得するためのセンサ（または、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、点火タイミングといった各種運転パラメータを決定する。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、電動機（スタータモータまたはモータジェネレータ）に制御信号ｏを入力し、電動機によりクランクシャフトを回転させるクランキングを行う。クランキングは、内燃機関が初爆から連爆へと至り、エンジン回転数即ちクランクシャフトの回転速度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。

本実施形態のＥＣＵ０は、アイドルストップ条件が成立した場合に、内燃機関の回転を停止させるアイドルストップを実行する。具体的には、車速がある制御許可車速を上回った後、ある基準車速以下となったときに、ブレーキペダルが踏まれているか、冷却水温及びバッテリ電圧が十分高いか、エアコンディショナや電装による負荷が大きくないか、ボンネットや運転席のドアが開いていないか、等の各条件の成否を判断する。これらの条件がおしなべて成立していると判断したならば、インジェクタ１１からの燃料噴射及び点火プラグ１２による火花点火を中止し、内燃機関を停止に至らしめる。

そして、アイドルストップ条件の成立後、所定のアイドルストップ終了条件が成立した場合に、内燃機関を再始動する。ＥＣＵ０は、運転者がブレーキペダルから足を離した、逆にブレーキペダルがさらに強く踏み込まれた、アクセルペダルが踏み込まれた、アイドルストップ状態で所定時間（例えば、３分）が経過した等のうちの何れかを以て、アイドルストップ終了条件が成立したものと判断し、内燃機関をクランキングしつつ燃料噴射及び点火を再開する再始動処理を行う。

しかして、本実施形態では、アイドルストップする機会を増やし、アイドルストップ期間を延長する目的で、制御許可車速及び基準車速の組を複数設定している。

比較的高速側の領域では、制御許可車速Ｖ_H1を例えば１３．５ｋｍ／ｈとし、基準車速Ｖ_H2を例えば１３ｋｍ／ｈとする。制御許可車速Ｖ_H1は、基準車速Ｖ_H2よりも高い。図２に示すように、ＥＣＵ０は、車速が制御許可車速Ｖ_H1を超えて上昇した後、基準車速Ｖ_H2まで低下した時点ｔ_Hで、他のアイドルストップ条件の成否を判断する。その条件が成立していれば、アイドルストップを開始する。

比較的低速側の領域では、制御許可車速Ｖ_L1を例えば９．５ｋｍ／ｈとし、基準車速Ｖ_L2を例えば７ｋｍ／ｈとする。制御許可車速Ｖ_L1は、基準車速Ｖ_L2よりも高い。図２に示すように、ＥＣＵ０は、車速が制御許可車速Ｖ_L1を超えて上昇した後、基準車速Ｖ_L2まで低下した時点ｔ_Lで、他のアイドルストップ条件の成否を判断する。その条件が成立していれば、アイドルストップを開始する。

本実施形態において、高速側の基準車速Ｖ_H2は、低速側の制御開始車速Ｖ_L1よりも高い。その上で、本実施形態では、低速側の制御許可車速Ｖ_L１と基準車速Ｖ_L2との差（Ｖ_L1−Ｖ_L2＝２．５ｋｍ／ｈ）を、高速側の制御許可車速Ｖ_H1と基準車速Ｖ_H2との差（Ｖ_H1−Ｖ_H2＝０．５ｋｍ／ｈ）よりも大きくしている。

これにより、道路が混雑ないし渋滞しているような状況下で、運転者がアクセルペダルを踏み込んだり緩めたりを繰り返しながら車両を比較的低速で走行させている際に、「車速が制御許可車速Ｖ_L1を超えた後基準車速Ｖ_L2まで低下する」という条件が成立しにくくなる。従って、低速走行の最中に不意にアイドルストップが開始され、ドライバビリティを低下させることが回避される。

翻って、高速側における制御許可車速Ｖ_H1と基準車速Ｖ_H2との差（Ｖ_H1−Ｖ_H2）は小さく設定していることから、比較的車速が高い状況、即ち１３ｋｍ／ｈ程度まで加速している状況では、「車速が制御許可車速Ｖ_H1を超えた後基準車速Ｖ_H2まで低下する」という条件が成立しやすくなる。ひいては、アイドルストップ条件が成立してアイドルストップを実行する機会が増加する。

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。例えば、上記実施形態では、Ｖ_H2＞Ｖ_L1となっていたが、Ｖ_H2≦Ｖ_L1となるようにこれらを設定することを妨げるものではない。

車速以外のアイドルストップ条件の内容は、上記実施形態におけるものには限定されず、適宜に変更することが許される。同様に、アイドルストップ終了条件の内容も適宜に変更してよい。

その他各部の具体的構成は、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、車両に搭載される内燃機関の制御に適用できる。

０…制御装置（ＥＣＵ）
ａ…車速信号
Ｖ_H1…高速側の領域における制御許可車速
Ｖ_H2…高速側の領域における基準車速
Ｖ_L1…低速側の領域における制御許可車速
Ｖ_L2…低速側の領域における基準車速

Claims (1)

1. 車速が制御許可車速を上回った後、基準車速以下に低下したことを条件の一つに含むアイドルストップ条件が成立したときに内燃機関の回転を停止し、その後所定のアイドルストップ終了条件が成立したときに内燃機関を再始動する制御を実施するものであって、
   前記制御許可車速及び前記基準車速の組として、制御許可車速Ｖ _H1 及び基準車速Ｖ _H2 の組と、Ｖ _H1 よりも低い制御許可車速Ｖ _L1 及び基準車速Ｖ _L2 の組とが存在しており、
   基準車速Ｖ _H2 が制御許可車速Ｖ _H1 よりも低く、基準車速Ｖ _L2 が制御許可車速Ｖ _L1 よりも低く、（Ｖ_H1−Ｖ_H2）＜（Ｖ_L1−Ｖ_L2）の関係が成立する内燃機関の制御装置。

Images