JPWO2013065127A1 - 内燃機関の制御装置 - Google Patents

Abstract

本発明の制御装置（１００）は、アイドルストップ機構（３０）を有する過給機（１４）付き内燃機関（１０）の制御装置である。該制御装置は、触媒（１６）温度の過上昇を抑制するために、大気圧を検出し、該検出された大気圧が低い値であるほど、アイドルストップ機構によるアイドルストップ処理の実施を許可するパラメータに係る閾値を、アイドルストップ処理の実施が許可されない側へ変更する制御手段（３０）を備える。

Description

本発明は、例えば自動車等の車両に搭載される内燃機関の制御装置の技術分野に関する。

この種の装置として、例えば、ハイブリッド自動車に搭載されるエンジンの制御装置であって、エンジンの停止条件が成立し、且つ浄化装置の温度が閾値以下であることを条件にエンジンを停止させ、エンジンの停止条件が成立し、且つ浄化装置の温度が閾値より高いことを条件に、予め設定されたエンジン始動後の点火タイミングでエンジンの運転を継続する装置が提案されている（特許文献１参照）。

或いは、車両運行中に内燃機関の運転が停止される、例えばエコラン車等において、排気ガス浄化触媒コンバータ内の触媒の温度が所定の閾値以下でない場合には内燃機関を停止させない装置が提案されている（特許文献２参照）。

或いは、アイドル運転の自動停止条件が成立した際に、触媒温度が油水温、外気温等に基づいて設定された所定温度を超えるときに、排気温度の低い圧縮自己着火燃焼によるアイドル運転を実行し、触媒温度が該所定温度以下のときにアイドル運転を自動停止する装置が提案されている（特許文献３参照）。

特開２００７−３０９１１３号公報 特開２００３−２３９７８２号公報 特開２００２−１８８４８４号公報

ところでターボチャージャを有する内燃機関では、大気圧が比較的低くなる高地においても出力を維持するために、ターボチャージャのタービン、及び該タービンの下流に配置された触媒に投入されるエネルギーが増大する。すると、高地においてアイドルストップが実施されると、触媒温度が過度に上昇してしまう可能性があるという技術的問題点があるが、上述の特許文献１乃至３では該問題点は考慮されていない。

本発明は、例えば上記問題点に鑑みてなされたものであり、触媒温度の過上昇を抑制することができる内燃機関の制御装置を提供することを課題とする。

本発明の制御装置は、上記課題を解決するために、アイドルストップ機構を有する過給機付き内燃機関の制御装置であって、大気圧を検出し、前記検出された大気圧が低い値であるほど、前記アイドルストップ機構によるアイドルストップ処理の実施を許可するパラメータに係る閾値を、前記アイドルストップ処理の実施が許可されない側へ変更する制御手段を備える。

本発明の制御装置によれば、当該制御装置は、アイドルストップ機構を有する過給機付き内燃機関を制御する。「アイドルストップ機構」は、車両の停車を検知して内燃機関を停止すると共に、該車両の発進操作を検知して該内燃機関を再始動する機構である。アイドルストップ機構には、公知の各種態様を適用可能であるので、その詳細についての説明は割愛する。

例えばメモリ、プロセッサ等を備えてなる制御手段は、大気圧を検出し、該検出された大気圧が低い値であるほど、アイドルストップ機構によるアイドルストップ処理の実施を許可するパラメータに係る閾値を、アイドルストップ処理の実施が許可されない側へ変更する。

本願発明者の研究によれば、以下の事項が判明している。即ち、内燃機関の排気通路に配置される触媒に対しては、排ガスを適切に浄化するために、冷間時に触媒暖機制御が実施される。

大気圧が比較的低い高地では、内燃機関への吸入空気量が減少するため触媒へ投入されるエネルギーが減少し、触媒の活性化及び触媒の活性状態の維持が困難となる。特に、アイドルストップ機構を有する内燃機関では、アイドルストップ処理の実施に起因して内燃機関が比較的頻繁に停止するため、触媒の活性化等がより困難となる。

このため、高地では、例えば比較的高温の排ガスを触媒に供給する等の触媒暖機制御が比較的頻繁に実施されることとなる。特に、アイドルストップ機構を有する内燃機関では、車両の走行中に触媒暖機制御が実施されることとなり、該車両の運転者の操作（例えば、アクセル操作等）によっては、触媒に意図した以上のエネルギーが供給され、該触媒の温度が過度に上昇してしまう可能性がある。

しかるに本発明では、上述の如く、制御手段により、検出された大気圧が低い値であるほど、アイドルストップ処理の実施を許可するパラメータに係る閾値が、アイドルストップ処理の実施が許可されない側へ変更される。

このため、アイドルストップ処理の実施頻度が低下するので、触媒の温度低下が抑制され、もって、触媒暖機制御の実施頻度が低下する。この結果、触媒温度の過上昇を抑制することができる。加えて、触媒暖機制御の実施頻度が低下するので、燃費の悪化を抑制することができる。更に、触媒の温度低下が抑制されるので、エミッションの悪化を抑制することができる。

本発明の制御装置の一態様では、前記パラメータは、前記過給機付き内燃機関の排気通路に配置された触媒の温度である。

この態様によれば、好適に触媒温度の過上昇を抑制することができる。

本発明の作用及び他の利得は次に説明する実施するための形態から明らかにされる。

実施形態に係る車両の構成を示すブロック図である。 大気圧とエンジンストップ実施触媒床温との関係を示すマップの一例である。 実施形態に係るＥＣＵが実施するエンジンストップ実行判定処理を示すフローチャートである。

以下、本発明の内燃機関の制御装置の実施形態について、図面に基づいて説明する。

（内燃機関の構成）
本実施形態に係る内燃機関の構成について、図１を参照して説明する。図１は、実施形態に係る車両の構成を示すブロック図である。

図１において、内燃機関１０は、例えば自動車等である車両１に搭載されている。内燃機関１０は、複数の気筒を有する本体部１１と、該本体部１１に夫々接続された吸気通路１２及び排気通路１３と、該吸気通路１２に配置されたコンプレッサ１４ｃ及びタービン１４ｔを有するターボチャージャ１４と、吸気通路１２に配置されると共に該吸気通路１２に流入する空気量（即ち、吸気量）を調整可能なバルブ１５と、排気通路１３に配置された触媒１６と、排気通路１３に配置されると共にターボチャージャ１４への排気配分を調整可能なバルブ１７と、複数の気筒各々へ供給される燃料量を調整可能なインジェクタ１８と、を備えて構成されている。

内燃機関１０の吸気通路１２には、吸気量を計測可能なセンサ２１が設けられている。また、内燃機関１０の排気通路１３には、空燃比を計測可能なセンサ２２と、ターボチャージャ１４を通過した排気の温度を計測可能なセンサ２３と、ターボチャージャ１４を通過していない排気の温度を計測可能なセンサ２４と、触媒１６の触媒床温を検出可能なセンサ２５と、が設けられている。

車両１が備えるＥＣＵ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｃｏｎｔｏｒｏｌ Ｕｎｉｔ：電子制御ユニット）３０は、各種センサ２１、２２、２３、２４及び２５から出力される信号に応じて、インジェクタ１８並びに各種バルブ１５及び１７を制御する。ＥＣＵ３０は、車両１の状態に応じて、例えば「市街地モード（内燃機関１０の回転数及び負荷が比較的低い：低回転低負荷）」や「高速モード（内燃機関１０の回転数及び負荷が比較的高い：高回転高負荷）」等の走行モードを切り替えるスイッチＳＷを制御する。

本実施形態では特に、ＥＣＵ３０は、車両１の停車を検知して内燃機関１０を停止させると共に、該車両１に係る発進操作（例えば、ブレーキペダルの踏み込み量がゼロになる等）を検知して内燃機関１０を再始動させる。つまり、ＥＣＵ３０は、アイドルストップ処理を実施可能に構成されている。

本実施形態に係る「ターボチャージャ１４」及び「ＥＣＵ３０」は、夫々、本発明に係る「過給機」及び「アイドルストップ機構」の一例である。

（制御装置の構成）
本実施形態に係る制御装置１００は、大気圧を検出し、該検出された大気圧が低い値であるほど、アイドルストップ処理の実施を許可するパラメータに係る閾値を、該アイドルストップ処理の実施が許可されない側へ変更する、本発明に係る「制御手段」の一例としての、ＥＣＵ３０を備えて構成されている。つまり、本実施形態では、車両１の各種電子制御用のＥＣＵ３０の機能の一部を、制御装置１００の少なくとも一部として用いている。

具体的には、ＥＣＵ３０は、下記式（１）〜（３）を用いてアイドルストップ処理の実施を許可するパラメータに係る閾値（ここでは、触媒床温に係る閾値である“Ｔ_ｈ＿ｏｎ”）を変更する。

（１）

（２）

（３）
ここで、“Ｔ_ｈ＿ｏｎ”、“Ｔ_ｌ＿ｏｎ”、“Ｔ_ｓｃ”、“Ｑ_ｈ＿ｉｎ”、“Ｑ_{ｈ＿ｏｕｔ}”、“Ｑ_ｌ＿ｉｎ”、“Ｑ_{ｌ＿ｏｕｔ}”、“Ｇａ”、“Ａ／Ｆ”、“ΔＱ”、“Ｑ_{ｏｕｔ＿ＮＡ}”、“Ｑ_{ｏｕｔ＿ＴＣ}”、“ＷＧＶ”、“Ｐ_ｈ”及び“Ｐ_ｌ”は、夫々、「高地でのエンジンストップ実行床温（Ｋ）」、「平地でのエンジンストップ実行床温（Ｋ）」、「触媒活性温度（Ｋ）」、「高地でのエンジン発生熱量（Ｊ）」、「高地でのエンジン放熱量（Ｊ）」、「平地でのエンジン発生熱量（Ｊ）」、「平地でのエンジン放熱量（Ｊ）」、「エンジン投入空気量（ｇ）」、「空燃比」、「単位燃料当たりの発熱量（Ｊ／ｇ）」、「ターボチャージャを通過しない経路の排気放熱量」、「ターボチャージャを通過する経路の排気放熱量」、「ターボチャージャを通過する経路の排気量割合」、「高地の大気圧（ｋＰａ）」、及び「平地の大気圧（ｋＰａ）」である。尚、“（）”内の記号は単位を表わしている。

本実施形態に係る「平地」は、大気圧が１気圧程度の地域を意味する。他方、本実施形態に係る「高地」は、内燃機関１０への吸入空気量に影響が出る程度の大気圧の地域を意味する。

平地でのエンジンストップ実行床温Ｔ_ｌ＿ｏｎ、平地でのエンジン発生熱量Ｑ_ｌ＿ｉｎ、平地でのエンジン放熱量Ｑ_{ｌ＿ｏｕｔ}、及び高地でのエンジン発生熱量Ｑ_ｈ＿ｉｎは、夫々、例えば実験やシミュレーション等により予め求められた既定値である。触媒活性温度Ｔ_ｓｃ、及び単位燃料当たりの発熱量ΔＱは、夫々固定値である。

エンジン投入空気量Ｇａは、センサ２１から出力される信号に基づいて算出又は推定される。ターボチャージャを通過しない経路の排気放熱量Ｑ_{ｏｕｔ＿ＮＡ}は、センサ２４から出力される信号に基づいて算出又は推定される。ターボチャージャを通過する経路の排気放熱量Ｑ_{ｏｕｔ＿ＴＣ}は、センサ２３から出力される信号に基づいて算出又は推定される。ターボチャージャを通過する経路の排気量割合ＷＧＶは、バルブ１７の開度に基づいて算出又は推定される。空燃比Ａ／Ｆは、センサ２２により計測される。

平地の大気圧Ｐ_ｌ及び高地の大気圧Ｐ_ｈは、夫々、バルブ１５の開度と、センサ２１から出力される信号により示される吸気量との相関に基づいて推定される。ここで、平地の大気圧Ｐ_ｌは、車両１が平地を走行している際に（即ち、高地に到達する前に）予め求めればよい。尚、大気圧の推定方法には、公知の各種態様を適用可能であるので、その詳細についての説明は割愛する。

ＥＣＵ３０は、触媒１６の触媒床温が、算出された高地でのエンジンストップ実行床温Ｔ_ｈ＿ｏｎよりも高い場合に、アイドリングストップ処理を実施する。他方、ＥＣＵ３０は、触媒１６の触媒床温が、算出された高地でのエンジンストップ実行床温Ｔ_ｈ＿ｏｎよりも低い場合、アイドリングストップ処理の実施を禁止する。尚、触媒床温と、高地でのエンジンストップ実行床温Ｔ_ｈ＿ｏｎとが「等しい」場合には、どちらかの場合に含めて扱えばよい。

ここで、触媒床温は、センサ２５により計測された値を用いてもよいし、例えば排気温度と、ターボチャージャを通過する排気量割合ＷＧＶとにより推定されてもよい。尚、触媒床温の推定方法には、公知の各種態様を適用可能であるので、その詳細についての説明は割愛する。

算出される高地でのエンジンストップ実行床温Ｔ_ｈ＿ｏｎと、大気圧との関係は、例えば図２に示すように、大気圧が低くなるほど、高地でのエンジンストップ実行床温Ｔ_ｈ＿ｏｎの値が高くなる。このため、大気圧が低くなるほど、触媒床温が、高地でのエンジンストップ実行床温Ｔ_ｈ＿ｏｎ（即ち、閾値）より高くなりにくくなる。この結果、大気圧が低くなるほど、アイドリングストップ処理が実施されにくくなる。尚、図３は、大気圧とエンジンストップ実施触媒床温との関係を示すマップの一例である。

（エンジンストップ実行判定処理）
次に、以上のように構成された制御装置１００の一部としてのＥＣＵ３０が、車両１の走行中又は停車中に実施するエンジンストップ実行判定処理を、図３のフローチャートを参照して説明する。

図３において、先ず、ＥＣＵ３０は、エンジンストップ実行判定を行うタイミングであるか否かを判定する（ステップＳ１０１）。エンジンストップ実行判定を行うタイミングでないと判定された場合（ステップＳ１０１：Ｎｏ）、一旦処理が終了される。他方、エンジンストップ実行判定を行うタイミングであると判定された場合（ステップＳ１０１：Ｙｅｓ）、ＥＣＵ３０は、各種センサから出力される信号により示される値を取得する（ステップＳ１０２）。

尚、ＥＣＵ３０は、例えば、前回エンジンストップ実行判定が実施されてから所定時間経過したか否かを判定することにより、エンジンストップ実行判定を行うタイミングであるか否かを判定すればよい。

次に、ＥＣＵ３０は、上述した式（１）〜（３）を用いて、高地でのエンジンストップ実行床温Ｔ_ｈ＿ｏｎを算出する（ステップＳ１０３）。次に、ＥＣＵ３０は、計測又は推定された触媒床温が、算出された高地でのエンジンストップ実行床温Ｔ_ｈ＿ｏｎより高いか否かを判定する（ステップＳ１０４）。

計測又は推定された触媒床温が、算出された高地でのエンジンストップ実行床温Ｔ_ｈ＿ｏｎより高いと判定された場合（ステップＳ１０４：Ｙｅｓ）、ＥＣＵ３０は、アイドリングストップ処理（即ち、車両１が停止した際のエンジンストップ）の実施を許可する（ステップＳ１０５）。他方、計測又は推定された触媒床温が、算出された高地でのエンジンストップ実行床温Ｔ_ｈ＿ｏｎより低いと判定された場合（ステップＳ１０４：Ｎｏ）、ＥＣＵ３０は、アイドリングストップ処理の実施を禁止する（ステップＳ１０６）。

尚、高地でのエンジンストップ実行床温Ｔ_ｈ＿ｏｎは、例えば、車両１の運転者の運転パターン（例えば、触媒暖機期間における運転者のアクセル操作等）を学習し、該学習された運転パターンから得られる係数、車両１の走行経路に係る情報（例えば、信号間隔、路面勾配、渋滞情報等）を取得し、該取得された情報に係る係数、等により補正されてもよい。

尚、本発明は、アイドルストップ機構を備える車両に限らず、ハイブリッド車両にも適用可能である。

本発明は、上述した実施形態に限られるものではなく、請求の範囲及び明細書全体から読み取れる発明の要旨或いは思想に反しない範囲で適宜変更可能であり、そのような変更を伴う内燃機関の制御装置もまた本発明の技術的範囲に含まれるものである。

１…車両、１０…内燃機関、１１…本体部、１２…吸気通路、１３…排気通路、１４…ターボチャージャ、１６…触媒、３０…ＥＣＵ、１００…制御装置

Claims (2)

1. アイドルストップ機構を有する過給機付き内燃機関の制御装置であって、
   大気圧を検出し、前記検出された大気圧が低い値であるほど、前記アイドルストップ機構によるアイドルストップ処理の実施を許可するパラメータに係る閾値を、前記アイドルストップ処理の実施が許可されない側へ変更する制御手段を備える
   ことを特徴とする制御装置。
2. 前記パラメータは、前記過給機付き内燃機関の排気通路に配置された触媒の温度であることを特徴とする請求項１に記載の制御装置。

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