(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
所定の停止条件が成立したときに火花点火式内燃機関のアイドリングを停止し、所定の再始動条件が成立したときに内燃機関を自動的に再始動するアイドリングストップ機能を備え、さらに、内燃機関のアイドリング中に所定の学習実行条件が成立したときにアイドル回転数制御のためのバルブ開度の学習を行う内燃機関の制御装置であって、
前記バルブ開度の学習後であり且つ内燃機関の温度が所定温度よりも高いときに前記所定の再始動条件が成立した場合、前記学習による学習値に対し空気量を減量する補正を行い始動し前記学習値に至るまで補正量を徐々に小さくしていくことを特徴とする内燃機関の制御装置。
【背景技術】
【0002】
車両に搭載される内燃機関では、その運転状況に応じて燃料噴射を中断する燃料カットを実行することが知られている。そして近時では、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リングストップを実行することも普遍化している(例えば、下記特許文献1を参照)。既知の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、内燃機関を停止させる。アイドリングストップ後、運転者がブレーキペダルから足を離すか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、またはアイドリングストップしている期間の長さが所定以上となったときには、内燃機関を再始動する。
【0003】
そして上記特許文献1に記載のものは、アイドリングストップからの再始動時のアイドル空気量の起動時補正量初期値をキー始動時のアイドル空気量の始動時補正量初期値よりも小さくしている。すなわち、始動時の吸気量及びそれにともなう燃料噴射量の増量値を抑えることで、いわゆる「吹き上がり」と呼ばれる始動時の回転数の過剰な上昇及び燃費を抑えようとするものである。
【0004】
しかしながら上記特許文献1に記載のものでは、やはりアイドル空気量よりも増量されているタイミングでの回転数の上昇は十分に抑え切れていないのが現状である。
【発明を実施するための形態】
【0013】
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。
【0014】
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、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。加えて、吸気通路3における、スロットルバルブ32の上流側と下流側とを短絡するバイパス流路35には、当該流路35の開度を調節することのできるアイドルスピードコントロールバルブ(ISCバルブ)36を設けてある。
【0015】
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。
【0016】
図2に、車両が備える駆動系の例を示す。この駆動系は、トルクコンバータ7及び自動変速機8、9を備えてなる。特に、本実施形態では、自動変速機8、9の構成要素として、遊星歯車機構を利用した前後進切換装置8、及び無段変速機の一種であるベルト式CVT(Continuously Variable Transmission)9を採用している。
【0017】
内燃機関が出力する回転駆動力は、内燃機関のクランクシャフトからトルクコンバータ7の入力側のポンプインペラ71に入力され、出力側のタービンランナ72に伝達される。タービンランナ72の回転は、前後進切換装置8を介してCVT9の駆動軸94に伝わり、CVT9における変速を経て従動軸95を回転させる。従動軸95の回転は、出力ギア101に伝達される。出力ギア101は、デファレンシャル装置のリングギア102と噛合し、デファレンシャル装置を介して車軸103及び駆動輪(図示せず)を回転させる。
【0018】
トルクコンバータ7は、ロックアップ機構を備える。ロックアップ機構は、この分野では既知のもので、トルクコンバータ7の入力側と出力側とを相対回動不能に締結するロックアップクラッチ73と、ロックアップクラッチ73を断接切換駆動するための作動液圧(油圧)を制御するロックアップソレノイドバルブ(図示せず)とを要素とする。ロックアップソレノイドバルブは、制御信号lを受けてその開度を変化させる流量制御弁である。
【0019】
原則として、車速がある程度以上高い状況下、例えば10km/h以上では、ほぼ常時トルクコンバータ7をロックアップする。そして、車速が10km/hよりも低くなったならば、トルクコンバータ7のロックアップを解除する。
【0020】
ロックアップ時、ロックアップクラッチ73はトルクコンバータカバー74に押し付けられ、トルクコンバータカバー74と一体となって回転する。ロックアップ時、トルクコンバータ7の入力側のドライブプレートに入力された機関のトルクは、トルクコンバータカバー74からロックアップクラッチ73を経由してトルクコンバータ7の出力側にある前後進切換装置8に直接伝達される。ロックアップ時、トルクコンバータ7の出力側回転数の入力側回転数に対する比である速度比は1となる。
【0021】
非ロックアップ時には、ロックアップクラッチ73がトルクコンバータカバー74から離反する。非ロックアップ時、トルクコンバータ7の入力側に入力された機関のトルクは、トルクコンバータカバー74からポンプインペラ71、タービン72へと伝わり、前後進切換装置8に伝達される。非ロックアップ時、トルクコンバータ7の速度比は、駆動状態に応じて1よりも小さくなったり大きくなったりする。
【0022】
前後進切換装置8は、そのサンギア81がタービンランナ72と連絡し、リングギア82が駆動軸94と連絡している。プラネタリギア831を支持するプラネタリキャリア83と変速機ケースとの間には、断接切換可能な液圧クラッチたるフォワードブレーキ84を介設している。また、プラネタリキャリア83とサンギア81(または、トルクコンバータ7の出力側)との間にも、断接切換可能な液圧クラッチたるリバースクラッチ85を介設している。
【0023】
走行レンジのうちのDレンジでは、フォワードブレーキ84を締結し、リバースクラッチ85を切断する。これにより、トルクコンバータ7の出力軸の回転が逆転されかつ減速されて駆動軸94に伝達され、前進走行となる。Rレンジでは、リバースクラッチ85を締結し、フォワードブレーキ84を切断する。これにより、サンギア81とプラネタリキャリア83とが一体的に回転し、トルクコンバータ7の出力軸と駆動軸94とが直結して後進走行となる。フォワードブレーキ84またはリバースクラッチ85断接切換駆動するための作動液圧を制御するソレノイドバルブ(図示せず)は、制御信号mを受けてその開度を変化させる流量制御弁である。
【0024】
非走行レンジであるNレンジ、Pレンジでは、フォワードブレーキ84及びリバースクラッチ85をともに切断する。要するに、前後進切換装置8は、内燃機関と車軸103との間を接続し、並びに、内燃機関と車軸103との間を切断するためのクラッチとしての役割を担っている。
【0025】
CVT9は、駆動プーリ91及び従動プーリ92と、両プーリ91、92に巻き掛けられたベルト93とを要素とする。駆動プーリ91は、駆動軸94に固定した固定シーブ911と、駆動軸91上にローラスプラインを介して軸方向に変位可能に支持させた可動シーブ912と、可動シーブ912の後背に配設された液圧サーボ913とを有しており、液圧サーボ913を操作し可動シーブ912を変位させることを通じて変速比を無段階に変更できる。並びに、従動プーリ92は、従動軸95に固設した固定シーブ921と、従動軸95上にローラスプラインを介して軸方向に変位可能に支持させた可動シーブ922と、可動シーブ922の後背に配設された液圧サーボ923とを有しており、液圧サーボ923を操作し可動シーブ922を変位させることを通じてトルク伝達に必要なベルト推力を与える。
【0026】
走行レンジを操作するべくフォワードブレーキ84またはリバースクラッチ85に供給される作動液(作動油)、また変速比を操作するべく液圧サーボ913、923に供給される作動液を吐出する液圧ポンプ(図示せず)は、内燃機関のクランクシャフトから回転駆動力の伝達を受けて稼働する、既知の機械式(非電動式)のものである。この作動液は、トルクコンバータ7に用いられる流体と共通である。
【0027】
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。
【0028】
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機関の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、内燃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、トルクコンバータ7及び自動変速機8、9に使用される作動液の温度を検出する液温センサから出力される作動液温信号h等が入力される。
【0029】
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、ロックアップクラッチ73の断接切換用のロックアップソレノイドバルブに対して開度制御信号l、フォワードブレーキ84またはリバースクラッチ85の断接切換用のソレノイドバルブに対して開度制御信号m、CVT9に対して変速比制御信号n等を出力する。
【0030】
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、機関の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、それら機関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、トルクコンバータ7のロックアップを行うか否か、クラッチ84、85の接続/切断、自動変速機8、9の変速比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、l、m、nを出力インタフェースを介して印加する。
【0031】
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、内燃機関の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。
【0032】
本実施形態のECU0は、車両への減速要求時に、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)を停止し、気筒1への燃料供給を中断する燃料カットを実行する。ECU0は、少なくとも、アクセルペダルの踏込量が0または0に近い閾値以下となり、かつ機関の回転数が燃料カット許可回転数以上あることを以て、燃料カット条件が成立したものと判断する。
【0033】
因みに、実際には、燃料カット条件が成立したとしても、即時に燃料噴射を停止するわけではない。エンジントルクが比較的大きい段階で、急に燃料供給を遮断すると、機関の回転数や車速がステップ的に急落するトルクショックが発生し、運転者を含む搭乗者に衝撃を感じさせる。このトルクショックを軽減するべく、燃料カット条件が成立した後、遅延時間の経過を待ってから、はじめて燃料噴射を停止する。この遅延時間中には、点火タイミングを遅角補正し、エンジントルクを積極的に低下させる。
【0034】
燃料カットの最中に、所定の燃料カット終了条件が成立したときには、燃料カットを終了することとし、燃料噴射(及び、点火)を再開する。ECU0は、アクセルペダルの踏込量が閾値を上回った、機関の回転数が下限回転数(燃料カット復帰回転数)まで低下した等のうちの何れかを以て、燃料カット終了条件が成立したものと判断する。
【0035】
並びに、本実施形態のECU0は、信号待ち等による車両の停車時に、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を実行する。ECU0は、車速が所定値以下で、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く、ブレーキブースタ負圧が十分に確保されている等といった諸条件がおしなべて成立したことを以て、アイドリングストップ条件が成立したものと判断する。
【0036】
アイドリングストップ条件の成立後、所定のアイドリングストップ終了条件が成立したときには、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、アイドリング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、アイドリングストップ終了条件が成立したものと判断する。
【0037】
車両の走行中に運転者がアクセルペダルから足を離し、車両が減速して停止する際には、まず燃料カット条件が成立して燃料カットが開始され、その後に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へと移行する。斯かる制御の一例としては、車速が10km/h程度まで低下した時点で燃料カット終了条件が成立し、燃料噴射が一時再開される。しかる後、トルクコンバータ7のロックアップが解除され、車速が7km/h程度に低下することでアイドリングストップ条件が成立して、再び燃料噴射が停止されるという手順を挙げることができる。
【0038】
また本実施形態のECU0は、アイドリング時、エンジン回転数を所要のアイドル回転数に維持するためのアイドル回転数制御を行う。さらに、アイドリング中に所定の学習実行条件が成立した暁には、アイドル回転数制御用のISCバルブ36の開度の学習を行う。
【0039】
前記学習実行条件には、車速が0であり、冷却水温が所定閾値以上であり、かつエンジン回転数が(目標アイドル回転数付近の)一定のアイドル域の範囲内にある、といった条件が含まれる。本実施形態において、前記学習実行条件は、ユーザが操作することで内燃機関にかかる補機負荷が変動してしまうものを含まない。すなわち、エアコンディショナ、ブロワ、デフォッガ等の運転状態や、ライトの点灯状態等の電気負荷は含まない。
【0040】
ISCバルブ36の開度の学習は、アイドリング中にISCバルブ36を操作して、実測エンジン回転数が目標アイドル回転数近傍に安定したときの開度を学習値として記憶することによって行う。記憶したISCバルブ36の開度の学習値は、以後のアイドル回転数制御に利用する。本実施形態では、このISCバルブ36の開度の学習を、イグニッションスイッチがONになってからイグニッションスイッチがOFFになるまでの期間(1トリップ)に1回行うようにしている。
【0041】
しかして本実施形態に係るECU0は、ISCバルブ36開度の学習後であり且つ内燃機関の温度が所定温度よりも高いときに前記所定の再始動条件が成立した場合、吸気マニホルド33内に滞留する空気が吸入空気として使われ徐々に滞留する空気の吸入量が減るのに合わせるべく、前記学習による学習値に対し空気量を減量する補正を行い始動し前記学習値に至るまで補正量を徐々に小さくしていく制御を行うようにしている。なお勿論、燃料噴射量は吸入空気量に応じて適宜調整制御されていることはいうまでもない。
【0042】
以下、本実施形態に係る再始動時の制御について、
図3のタイミングチャート及び
図4のフローチャートに基づいて説明する。
【0043】
まず、ISCバルブ36の開度の学習が完了した状態で(ステップS1)、アイドリングストップからの再始動条件が成立し(ステップS2)、さらに冷却水温及び自動変速機8、9の作動液温がともに所定値よりも高く(ステップS3)、つまりメカニカルロスが小さい状態と判断されたとき、ISCバルブ36開度の学習値に対する減量補正を実行する(ステップS4)。ここで、本実施形態では補正実行時の補正量を、ISCバルブ36の開度が0となる量に設定しているが勿論、0ではない所定の開度に設定するようにしても良い。なお
図3では、当該ステップS4からの経時的な変化を図示している。
【0044】
続いて内燃機関の始動を行う(ステップS5)こととなるが、このとき、吸気マニホルド33内に滞留している空気の存在を加味して、未だISCバルブ36は閉じた状態としている。ここで上述の通り補正量如何によっては、ISCバルブ36を所定の開度とするようにしても良い。そして暫く後、吸気マニホルド33内に滞留する空気が有る程度少なくなるタイミングにて、ISCバルブ36を開き始める(ステップS6)。そしてISCバルブ36を開き始めた後、補正量を徐々に減少させてゆく(ステップS7)。そしてISCバルブ36の開度が学習値に等しく(ステップS8)、換言すれば補正量が0となれば、処理が終了する。すなわち
図3に示すようにISCバルブ36の開度は始動の暫く後のタイミングから、学習値に向かって漸増していく挙動をとることになる。この間、従来のような学習値よりもISCバルブ36を開くような増量補正は行われることはない。しかしながら回転数は不安定な挙動をとることなく、アイドル回転数へ吹き上がりが抑えられながら収斂していくことになる。
【0045】
以上のような構成とすることにより、本実施形態では、冷却水温及び作動液温が所定値よりも高いという一定条件を満たしたアイドリングストップからの再始動時では増量補正を行わなくとも安定した始動ができることが明らかとした。そして本実施形態によれば、アイドリングストップからの再始動時に必要以上の空気量が燃焼室に入ることなく回転数が必要以上に吹き上がることを有効に回避することができる。これにより、回転数の吹き上がりを抑えたドライバビィティの向上を吸気量に応じた燃料噴射量も有効に抑えられる燃費の向上とを併せて実現している。
【0046】
つまり本実施形態とは異なる通常のキー始動時は、エンジン及び変速機の温度が一定でなく、アイドル学習ができていない状態であり、吸気マニホルド33内に滞留する空気を加味したISCバルブ36開度の制御が行い難い。しかしその反面に本実施形態では、冷却水温及び作動液温が十分に高い条件でのアイドリングストップからの再始動時は必要空気量が安定した条件なのでISCバルブ36開度の見積もりも精度良く行うことができるため、確実な始動を担保しつつ安定して上記効果を奏することができる。
【0047】
以上、本発明の実施形態について説明したが、各部の具体的な構成は、上述した実施形態のみに限定されるものではなく、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。
【0048】
例えば、上記実施形態では、スロットルバルブの上流側と下流側とを短絡するバイパス流路を設けるとともに当該流路の開度を調節することのできるアイドルスピードコントロールバルブを設けた態様を開示したが、勿論、スロットルバルブを電子スロットルバルブとし、アクセルペダル踏み込み時のみならずアイドル回転時の吸気量の制御も併せて行わせるようにしたものであってもよい。またアイドリングストップ条件やISCバルブ開度の学習の具体的な態様は上記実施形態のものに限定されることはなく、既存のものを含め、種々の態様のものを適用することができる。
【0049】
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。