JP3678095B2

JP3678095B2 - 内燃機関の制御装置

Info

Publication number: JP3678095B2
Application number: JP35872599A
Authority: JP
Inventors: 勝彦宮本; 賢司五島; 信明村上
Original assignee: Mitsubishi Motors Corp
Current assignee: Mitsubishi Motors Corp
Priority date: 1999-12-17
Filing date: 1999-12-17
Publication date: 2005-08-03
Anticipated expiration: 2019-12-17
Also published as: JP2001173473A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、内燃機関の制御装置に関し、特に内燃機関の停止制御に関するものとである。
【０００２】
【従来の技術】
排気ガス対策や燃費向上の手法として、車両が信号でアイドル状態で停止しているとき、エンジンを自動的に停止させ、発進時に自動的に再始動させて円滑に発進させるようにした技術が各種提案されている。この場合、エンジンの再始動に時間が掛かるとドライバの発進意思に対してレスポンスが遅れてドライバビリティが悪化するため、如何に早く且つ円滑に再始動させるかが重要となっている。また、エンジンとモータとを有するハイブリッド車において、エンジンを始動する場合でも、バッテリ能力低下や加速性向上等のために速やかにエンジンを始動することが重要である。更に、イグニッションキーによってエンジンを始動するものでも、ドライバビリティを向上させるために速やかにエンジンを始動することが重要である。
【０００３】
このようなエンジンの始動性を向上するものとして、例えば、特開平１１−１０７７９３号公報に開示されたものがある。この公報に開示された「内燃機関の停止位置制御装置」は、イグニッションスイッチがオフにされたときにエンジン回転数及び吸気管内圧力に応じて最後に燃焼させるべき最終燃焼気筒を特定するように、燃料供給及び点火を制御してエンジンを停止させることで、クランク軸が常に吸気行程上死点位置にある位置で停止するようにし、始動性を損なうことなく機関始動時における排気ガス特性を向上することができるものである。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、クランク軸の停止位置は燃料供給量や点火時期のほか、筒内圧の影響が大きく、この従来の「内燃機関の停止位置制御装置」では、外乱によって筒内圧が変化したときには、クランク軸は所望の位置に停止しない虞がある。そして、クランク軸を所望の位置に停止させるために、燃料供給及び点火を高精度に制御しようとすると、マッチング工数の増加や制御の複雑化により高コスト化を招いてしまう。
【０００５】
本発明はこのような問題を解決するものであって、エンジンを所望のクランク角度で停止することでエンジン始動性の向上を図った内燃機関の制御装置を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上述の目的を達成するために請求項１の発明の内燃機関の制御装置では、エンジン停止条件判定手段によりエンジン停止条件が成立したと判定されると、吸気圧力増大手段によりエンジン停止時のクランク角位置を６０° BTDC 近傍とすべく吸気圧力を増大し、その後にエンジン停止手段によりエンジンを停止するようにしている。従って、エンジンを停止前に吸気圧力を増大させることでエンジンの圧縮圧が増大し、エンジンを所望のクランク角度で停止することができ、その結果、エンジン始動性が向上する。
【０００７】
また、上記の内燃機関の制御装置では、エンジンは、理論空燃比噴射モードと希薄空燃比噴射モードとを有し、吸気圧力増大手段は、希薄空燃比噴射モードを選択することにより吸気圧力を増大させるようにしている。従って、別途、吸気圧力を増大させるための装置を追加することなく、簡単にエンジンの停止前に吸気圧力を増大させることができる。
【０００８】
なお、吸気圧力増大手段は、希薄空燃比噴射モードの他、点火時期を遅角したり、ＥＧＲ量の増大やスロットル開度の増大などにより吸入空気量を増大することで実行してもよい。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、図面に基づいて本発明の実施形態を詳細に説明する。
【００１０】
図１に本発明の一実施形態に係る内燃機関の制御装置の概略構成、図２に本実施形態の内燃機関の制御装置による制御のフローチャート、図３に異なる筒内圧でのエンジン停止位置頻度を表すグラフ、図４に異なるクランク角位置でのエンジン始動特性を表すグラフを示す。
【００１１】
本実施形態の内燃機関の制御装置が適用されたハイブリッド車において、図１に示すように、搭載されるエンジン１１は、例えば、筒内噴射型の火花点火式ガソリンエンジンであって、気筒ごとに点火プラグ１２及びインジェクタ１３が取付けられ、ピストン１４の上方に形成される燃焼室１５内にこのインジェクタ１３の噴射口が開口し、燃料が燃焼室１５内に直接噴射されるようになっている。また、シリンダヘッドには燃焼室１５を臨む吸気ポート１６及び排気ポート１７が形成され、吸気ポート１６は吸気弁１８により開閉され、排気ポート１７は排気弁１９により開閉される。そして、このエンジン１１には各気筒の所定のクランク位置でクランク角信号を出力するクランク角センサ２０が設けられ、クランク角センサ２０はエンジン回転速度を検出可能となっている。更に、吸気ポート１６には吸気管２１が接続され、空気取入口にはエアクリーナ２２が取付けられており、この吸気管２１には電子制御スロットル弁２３及びスロットルポジションセンサ２４が取付けられ、このスロットル弁２３上流側にはエアフローセンサ２５が取付けられている。排気ポート１７には排気管２６が接続されている。
【００１２】
なお、図示しないが、エンジン１１にはＥＧＲ通路が設けられており、所定のエンジン運転状態において、排気ガスを吸気系に導入することが可能であると共に、ＥＧＲ通路に設けられたＥＧＲ弁により排気ガス循環量を調整可能となっている。
【００１３】
このように構成されたエンジン１１のクランク軸２７は伝達クラッチ２８を介して電気モータ２９の出力軸３０と断接可能となっており、この伝達クラッチ２８は図示しない油圧駆動装置で作動するアクチュエータ３１により駆動可能となっている。そして、この電気モータ２９はバッテリ３２から電力の供給を受けて駆動可能であると共に、エンジン１１からの駆動力を受けて発電して電力をバッテリ３２に充電可能となっている。
【００１４】
この電気モータ２９の出力軸３０は無段変速機としてのＣＶＴ３３に接続されている。このＣＶＴ３３は、図示しない一対の可変Ｖ形プーリの間に無端のスチールベルトを掛け回し、一方の可変Ｖ形プーリの回転軸を入力側となる出力軸３０に連結し、他方の可変Ｖ形プーリの回転軸を出力側となる出力軸３４に連結して構成されており、油圧の給排により各可変Ｖ形プーリの幅を変更してプーリ比を変えることで、エンジン１１や電気モータ２９から伝達される回転力を一対の可変Ｖ形プーリ及びスチールベルトを介して無段階に調節して出力軸３４に伝達することができる。そして、ＣＶＴ３３の出力軸３４は発進クラッチ３５を介してデファレンシャルギヤ３６に接続されており、この発進クラッチ３５は図示しない油圧駆動装置で作動するアクチュエータ３６により駆動可能となっており、出力軸３４から左右の駆動輪３８へのトルク伝達量を調整することができる。
【００１５】
また、車両にはエンジン１１、電気モータ２９、ＣＶＴ３３などを制御する電子制御ユニット（ＥＣＵ）３９が設けられ、このＥＣＵ３９には、入出力装置、制御プログラムや制御マップ等の記憶を行う記憶装置、中央処理装置及びタイマやカウンタ類が具備されており、このＥＣＵ３９により筒内噴射エンジン１１の総合的な制御が実施される。即ち、前述したクランク角センサ２０、スロットルポジションセンサ２４、エアフローセンサ２５に加えてドライバが踏み込むアクセルペダルのポジションセンサ４０などの各種センサ類の検出情報、イグニッションキースイッチ４２の信号がＥＣＵ３９に入力され、ＥＣＵ３９が各種センサ類の検出情報に基づいて、燃料噴射モードや燃料噴射量、点火時期等を決定し、点火プラグ１２、インジェクタ１８のドライバ、スロットル弁２３の駆動モータ、ＥＧＲ弁開度等を駆動制御する。
【００１６】
また、ＥＣＵ３９には図示しないバッテリ容量センサが検出するバッテリ３２の充電容量が入力されており、このバッテリ充電容量に応じて電気モータ２９を制御している。更に、ＣＶＴ３３は、前述したように、一対の可変Ｖ形プーリの幅を変更するための油圧駆動回路を有しており、ＥＣＵ３９はこの油圧駆動回路を制御することでプーリ比を変えて変速比を設定変更するようにしている。なお、伝達クラッチ２８及び発進クラッチ３５の各アクチュエータ３１，３７の制御もＥＣＵ３９が行うようにしている。
【００１７】
ところで、エンジン１１の始動特性は、エンジン始動時（前回の停止時）におけるクランク角度位置に大きな影響を受ける。図４に示すグラフは、ハイブリッド車がモータのみの駆動力により走行しているときに、加速条件等が成立してエンジンを始動した場合における３つの異なるクランク角位置での始動特性を表している。このグラフにて、実線がクランク角６０°BTDCでエンジンを始動した場合、点線がクランク角９０°BTDCでエンジンを始動した場合、一点鎖線がクランク角１２０°BTDCでエンジンを始動した場合である。このグラフからわかるように、特に、エンジントルク及びモータトルク、エンジン回転数は、クランク角６０°BTDCに比べてクランク角９０°BTDCやクランク角１２０°BTDCは所定時間だけ遅れることとなる。従って、車両の加速性や始動の迅速性では、クランク角６０°BTDCでエンジンを始動することが最良であることがわかる。
【００１８】
一方、エンジンの停止前に圧縮圧が高いと、ピストンが下方への反力を受けて上死点を乗り越えられずにその前で停止することから、このクランク軸の停止位置は吸気圧力に大きく影響される。図３に示すグラフは、エンジンが停止するときの３つの異なる吸気圧力に対するクランク軸の停止位置の頻度を表している。図３(ａ)は、スロットルを全開として吸気圧（マニホールド圧）を０mmHg（大気圧）とした場合であり、クランク軸はクランク角６０°BTDCで停止する頻度が高い。また、図３(ｂ)は、吸気圧（マニホールド圧）を−２００mmHgとした場合であり、クランク軸はクランク角５０°BTDCで停止する頻度が高い。これは圧縮圧の減少に伴ってピストンなどの慣性力と圧縮圧との釣り合うクランク角度がＴＤＣ側に移行するためであり、上述した図３(ａ)よりもややＴＤＣ側にずれた位置でピストンが停止するものと考えられる。更に、図３(ｃ)は、吸気圧（マニホールド圧）を−４００mmHgとした場合であり、クランク軸はクランク角１５０°BTDC以上で停止する頻度が高くなっている。これはピストンなどの慣性力が圧縮圧に打ち勝ってＴＤＣを乗り越えた後にピストンが停止するためであり、圧縮圧の影響を受けていないものと考えられる。従って、吸気圧を約−２００mmHg以上した場合に、クランク軸がクランク角６０°BTDC近傍で停止する頻度が高いことがわかる。
【００１９】
このようなことから、本実施形態の内燃機関の制御装置にあって、ＥＣＵ３９は、エンジン１１の停止条件が成立したかどうかを判定（エンジン停止条件判定手段）し、エンジン停止条件が成立したら吸気圧力を増大（吸気圧力増大手段）し、その後にエンジン１１を停止（エンジン停止手段）するようにしている。そして、ここでは、エンジン１１が、理論空燃比近傍で燃料を噴射する理論空燃比噴射モードと、希薄空燃比で燃料を噴射する希薄空燃比噴射モードとを有しているため、希薄空燃比噴射モードを選択することにより吸気圧力を増大させるようにしている。
【００２０】
ここで、上述した本実施形態の内燃機関の制御装置におけるＥＣＵ３９の制御を図２のフローチャートに基づいて詳細に説明する。
【００２１】
図２に示すように、ステップＳ１１にて、エンジン１１の停止条件が成立したかどうかを判定するが、エンジン１１の停止には、ドライバによるイグニッションキースイッチのＯＦＦ操作による手動停止と、アイドルストップによる自動停止、ハイブリッド車でのバッテリ電力や運転状態によるエンジン停止があり、アイドルストップによる自動停止の場合には、予め設定された停止条件、例えば、シフトレバーの中立位置、車速０状態の一定時間継続、ブレーキスイッチのＯＮなどがエンジンの停止条件となる。
【００２２】
そして、このステップＳ１１にて、このようなエンジン１１の停止条件が成立したら、ステップＳ１２にて、ＥＣＵ３９がエンジン１１の希薄空燃比噴射モードを選択して圧縮リーンで運転することで、吸気圧力を増大して圧縮圧を増大させる。そして、ステップＳ１３にて、吸気圧力の増大から所定時間経過したら、圧縮圧がピストンを所定位置で停止することが可能な反力を得ることができるまで上昇したものと判断してステップＳ１４にてエンジン１１を停止する。
【００２３】
このようにエンジン１１の停止条件が成立したら希薄空燃比噴射モードを選択して圧縮リーンとして吸気圧力を増大してから所定時間経過後にエンジン１１を停止するようにしたことで、エンジン１１は停止前に圧縮圧が増大してピストンが下方への反力を受けて上死点を乗り越えられずにその前、つまり、クランク軸はクランク角６０°BTDC近傍で停止する確率が高くなる。そのため、次のエンジン１１の始動時には、エンジン着火及び燃焼開始が早期化し、図４の実線で示すように、エンジントルク及びモータトルク、エンジン回転数等は早期に上昇することとなり、車両の加速性、始動の迅速性が良くなる。
【００２４】
なお、上述の実施形態では、吸気圧力増大手段として、エンジン１１を希薄空燃比噴射モードで運転することで吸気圧力を増大させるようにしたが、この方法に限定されるものではなく、例えば、点火時期を遅角することにより低下する出力を補うためにスロットル開度を増大することで吸気量を増大させたり、また、ＥＧＲ量を増大することで吸気量を増大させたり、単にスロットル開度のみを増加して吸気圧力を増大させるようにしてもよい。
【００２５】
但し、エンジン停止時の吸気圧力増大手段の作動前後でエンジン出力が変化すると、エンジン停止時に出力変化に伴うショックが発生してドライバビリティを悪化させる可能性があるため、吸気圧力増大手段の作動前後でエンジン出力が変化しないようにすることが好ましい。そのため、上述した実施形態では、同一エンジン出力となるように希薄空燃比噴射モードに切り換えることによりエンジン出力変化を防止している。また、スロットル開度を増加するものでは、点火時期をリタードすることによりエンジン出力を一定とし、更に、ＥＧＲ量を増大するものでは、点火時期を遅角することによりエンジン出力を一定とすれば、エンジン出力を一定としてエンジン停止時のドライバビリティの悪化を防止できる。
【００２６】
【発明の効果】
以上、実施形態において詳細に説明したように請求項１の発明の内燃機関の制御装置によれば、エンジン停止条件が成立したと判定されるとエンジン停止時のクランク角位置を６０° BTDC 近傍とすべく吸気圧力を増大し、その後にエンジンを停止するようにしたので、エンジンを停止前に圧縮圧が増大することでエンジンを所望のクランク角度で停止することができ、エンジン始動時における着火及び燃焼開始が早期化してエンジン始動の迅速性を向上することができ、その結果、車両の加速性を向上することができる。
【００２７】
また、上記の内燃機関の制御装置によれば、エンジンが理論空燃比噴射モードと希薄空燃比噴射モードとを有し、希薄空燃比噴射モードを選択することにより吸気圧力を増大させるようにしたので、別途、吸気圧力を増大させるための装置を追加することなく、簡単にエンジンの停止前に吸気圧力を増大させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係る内燃機関の制御装置の概略構成図である。
【図２】本実施形態の内燃機関の制御装置による制御のフローチャートである。
【図３】異なる筒内圧でのエンジン停止位置頻度を表すグラフである。
【図４】異なる筒内圧でのエンジン始動特性を表すグラフである。
【符号の説明】
１１エンジン
２７クランク軸
２９電気モータ
３３ＣＶＴ
３９電子制御ユニット、ＥＣＵ（エンジン停止条件判定手段、吸気圧力増大手段、エンジン停止手段）

Claims

筒内噴射エンジンの停止条件が成立したかどうかを判定するエンジン停止条件判定手段と、該エンジン停止条件判定手段によりエンジン停止条件が成立したと判定されるとエンジン停止時のクランク角位置を６０° BTDC 近傍とすべく吸気圧力を増大する吸気圧力増大手段と、該吸気圧力増大手段の作動後に前記エンジンを停止するエンジン停止手段とを具え、前記エンジンは、理論空燃比近傍で燃料を噴射する理論空燃比噴射モードと、希薄空燃比で燃料を噴射し圧縮リーンで運転する希薄空燃比噴射モードとを有し、前記吸気圧力増大手段は、前記希薄空燃比噴射モードを選択することにより吸気圧力を増大させることを特徴とする内燃機関の制御装置。