(57)【要約】【課題】バルブオーバーラップ状態で停止することを防止するため、電子制御装置からの指令に対し、スロットル弁を適正なタイミングで動作させる装置を提供する。【解決手段】本発明の内燃機関の停止時にスロットル弁を制御する装置は、イグニションがオフされた後、回転数センサで検出されるエンジンの回転数NEが予め定めた値Nd以下になることに応じて、スロットル弁14を開く指令をメモリに記憶している遅延設定値だけ早いタイミングでスロットル弁14を駆動するアクチュエータ18に送る手段と、前記指令を送った時間から、開度センサ20が、前記スロットル弁14が開いたことを検出する時間までの遅延時間を算出する手段と、前記算出された遅延時間に基づいて前記遅延設定値を更新する手段と、を備える。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の吸入空気量を制御するスロットル弁と、
前記スロットル弁を駆動するためのアクチュエータと、
前記スロットル弁の開度を検出する開度センサと、
前記内燃機関の回転数を検出する回転数センサと、
前記内燃機関を制御する電子制御装置と、を備え、
前記電子制御装置は、
前記スロットル弁を開く指令を送った時間から、前記開度センサが前記スロットル弁が開いたことを検出する時間までの遅延時間を算出する手段と、
前記算出された遅延時間をメモリに記憶し、遅延設定値として更新する手段と、
前記内燃機関の停止指令がされたときに、予め設定された前記内燃機関の回転数で前記スロットル弁を開くように、前記回転数センサで検出される前記内燃機関の回転数が所定値以下になることに応じて、前記スロットル弁を開く指令を前記アクチュエータに送る手段と、
メモリに記憶されている前記遅延設定値を参照して前記所定値を補正する手段と、
を備える、内燃機関の停止時にスロットル弁を制御する装置。
【請求項２】
前記更新する手段は、前記算出された遅延時間で前記遅延設定値を置き換える、請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記更新する手段は、前記算出された遅延時間と前記遅延設定値との差が予め定めた値より大きいとき、前記算出された遅延時間で前記遅延設定値を置き換える、請求項２に記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関の停止時にスロットル弁を制御する装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ディーゼルエンジン、ガソリンエンジンなどの内燃機関においては、燃焼室で燃焼が停止しても、ピストンは、ピストンの惰性が摩擦で消費されるまで数十回程度往復運動し、エンジンを振動させる。この振動を低減するために、エンジンを停止するときには吸気通路上のスロットル弁を完全に閉じることが行われた。しかし、スロットル弁を完全に閉じて吸気通路を閉じてしまうと、燃焼停止後しばらく継続するピストンの往復運動によって吸気通路内の圧力が大きな負圧になる。かかる状況において、停止しようとしているピストンは、圧縮行程において気筒内の空気量が減少した結果、前記したピストンの惰性による往復運動の慣性エネルギに抗することができなくなる。このため惰性運動をするピストンは上死点近傍で停止しやすくなる。
【０００３】
特許文献１には、ピストンが上死点付近で停止した状態では、クランクアームとクランクロッドとが直列になり、ピストンを動かすのに必要なトルクが大きいので、エンジンの始動性が悪いことが記載されている。このため、特許文献１は、エンジン停止時に惰性によるエンジン回転数が予め設定された値を下回ると、スロットル弁を少し開いて吸気通路内の負圧を弱めることを提案している。
【０００４】
特許文献２には、エンジン停止時のエンジンの振動を低減するため、スロットル弁の開度をより細かく制御することが記載されている。
【０００５】
近年、内燃機関の出力および燃費を向上させるため、吸気バルブの開状態と排気バルブの開状態が部分的に重なるバルブオーバーラップが多く採用されている。特に、吸気バルブまたは排気バルブの開閉タイミングまたはリフト量を変化させる可変動弁機構（Variable Valve Timing and Lift Control System）においてはバルブオーバーラップの状態が頻繁に生ずる。その一例を特許文献３に見ることができる。
【特許文献１】特開２０００―２１３３７５号公報
【特許文献２】特開２００５−３２０９０９号公報
【特許文献３】特開２００７−１８２７６０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
バルブオーバーラップが採用されたエンジンでは、一つの気筒のピストンが上死点付近で停止すると、他の少なくとも一つの気筒が吸気弁および排気弁の両方が開いたバルブオーバーラップ状態で停止することがある。この状態では、排気系のガスが吸気管に逆流する。この状態でエンジンを始動すると、吸入空気に排ガスが混入していて酸素の量が不足するので燃焼が弱くなりエンジンの始動性が悪くなる。
【０００７】
ピストンが上死点付近で停止するのを避けるため、スロットル弁を開いて空気を導入する際、電子制御装置（ECU）が指令する開弁のタイミングに対し、ハードウェアには、製品のばらつき、経年変化によるばらつきなどがあるので、実際にスロットル弁が開くタイミングにばらつきを生じる。
【０００８】
したがって、ECUからの指令に対し、スロットル弁を適正なタイミングで動作させる技術が求められている。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の内燃機関の停止時にスロットル弁を制御する装置は、内燃機関の吸入空気量を制御するスロットル弁と、前記スロットル弁を駆動するためのアクチュエータと、前記スロットル弁の開度を検出する開度センサと、前記内燃機関の回転数を検出する回転数センサと、前記内燃機関を制御する電子制御装置と、を備えている。前記電子制御装置は、前記スロットル弁を開く指令を送った時間から、前記開度センサが前記スロットル弁が開いたことを検出する時間までの遅延時間を算出する手段と、前記算出された遅延時間をメモリに記憶し、遅延設定値として更新する手段と、前記内燃機関の停止指令がされたときに、予め設定された前記内燃機関の回転数で前記スロットル弁を開くように、前記回転数センサで検出される前記内燃機関の回転数が所定値以下になることに応じて、前記スロットル弁を開く指令を前記アクチュエータに送る手段と、メモリに記憶されている前記遅延設定値を参照して前記所定値を補正する手段と、を備えている。
【００１０】
かかる構成によって、ECUからの指令に対し、開くタイミングのばらつきがあるスロットル弁を適正なタイミングで動作させることができる。
【００１１】
また、前記更新する手段は、前記算出された遅延時間で前記遅延設定値を置き換える構成とすることができる。
【００１２】
また、前記更新する手段は、前記算出された遅延時間と前記遅延設定値との差が予め定めた値より大きいとき、前記算出された遅延時間で前記遅延設定値を置き換える構成とすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
次に図面を参照して、この発明の実施の形態を説明する。図１は、内燃機関の停止時にスロットル弁を制御する装置の全体的な構成を示すブロック図である。エンジン１０は、たとえば４気筒の自動車エンジンである。
【００１４】
吸気管１２にはスロットル弁１４が配置されている。スロットル弁１４は、電子制御装置（Electronic Control Unit, ECU）６０からの制御信号に応じてアクチュエータ１８によって駆動される。ＥＣＵ６０は、図に示さないアクセルペダル開度センサからの出力に応じて、スロットル弁１４の開度を制御する制御信号をアクチュエータ１８に送る。この方式は、ドライブバイワイヤ方式と呼ばれており、他の方式には、ワイヤ１６をアクセルペダルに接続してアクセルペダルにより直接的にスロットル弁を制御する方式がある。スロットル弁１４の近くにスロットル弁開度センサ２０が設けられており、スロットル開度θTHに応じた信号を出力する。
【００１５】
スロットル弁１４とエンジン１０の吸気弁との間に、気筒ごとに燃料噴射弁２４が設けられている。燃料噴射弁２４は、燃料ポンプ（図示せず）に接続され、該燃料ポンプを介して燃料タンク（図示せず）から燃料の供給を受ける。燃料噴射弁２４は、ＥＣＵ６０からの制御信号に従って駆動される。
【００１６】
吸気管１２のスロットル弁１４の下流には吸気管圧力センサ３２および吸気温センサ３４が備えられ、それぞれ吸気管内絶対圧ＰＢおよび吸気温ＴＡを示す電気信号を出力する。
【００１７】
エンジン１０のカムシャフトまたはクランクシャフトの付近に気筒判別センサ(ＣＹＬ)４０が設けられており、たとえば第１気筒の所定クランク角度位置で気筒判別信号ＣＹＬを出力する。また、ＴＤＣセンサ４２およびクランク角センサ(ＣＲＫ)４４が備えられており、前者は、各気筒のピストン上死点(TDC)位置に関連した所定のクランク角度位置でＴＤＣ信号を出力し、後者は、ＴＤＣ信号よりも周期の短いクランク角度（たとえば30度）でＣＲＫ信号を出力する。
【００１８】
エンジン１０には排気管４６が接続されている。燃焼によって生じた排出ガスは触媒装置５０で浄化され、外部に排出される。触媒装置５０の上流には広域空燃比(ＬＡＦ)センサ５２が設けられ、リーンからリッチにわたる広範囲において排出ガス中の酸素濃度に比例する信号を出力する。
【００１９】
自動車の車輪を駆動するドライブシャフトの付近に車速センサ５４が配置され、ドライブシャフトの所定回転ごとに信号を出力する。イグニッションスイッチ５５は、運転席に配置され、エンジンの始動および停止を行わせ、ＯＮもしくはＯＦＦの信号を出力する。また、車両には大気圧センサ５６が設けられ、大気圧に応じた信号を出力する。
【００２０】
これらのセンサの出力は、ＥＣＵ（電子制御装置）６０に送られる。ＥＣＵ６０は、マイクロコンピュータで構成されており、演算を行うプロセッサＣＰＵ６０ａ、制御プログラムおよび各種データのリスト、テーブル、マップを格納するＲＯＭ６０ｂ、およびＣＰＵ６０ａによる演算結果などを一時記憶するＲＡＭ６０ｃを有する。ＥＣＵ６０は、不揮発性のメモリを備えており、次回の運転サイクルでのエンジン制御に必要なデータなどをこの不揮発性メモリに保存する。不揮発性メモリは、書き換え可能なＲＯＭであるＥＥＰＲＯＭ、または車両の電源がオフにされていても保持電流が供給されて記憶を保持するバックアップ機能付きのＲＡＭで構成することができる。
【００２１】
各種センサの出力は、ＥＣＵ６０の入力インタフェース６０ｄに入力される。入力インタフェース６０ｄは、入力信号を整形して電圧レベルを修正する回路、およびアナログ信号からディジタル信号に変換するA/D変換器を備えている。
【００２２】
ＣＰＵ６０ａは、クランク角センサ４４からのＣＲＫ信号をカウンタでカウントしてエンジン回転数NEを検出し、また、車速センサ５４からの信号をカウントして車両の走行速度VPを検出する。ＣＰＵ６０ａは、ＲＯＭ６０ｂに格納されたプログラムに従って演算を実行し、出力インタフェース６０ｅを介して燃料噴射弁２４、スロットル弁１４のアクチュエータ１８などに駆動信号を送る。
【００２３】
図２は、この発明の一実施形態に従う、エンジン停止制御プロセスの制御フローである。このプロセスはＥＣＵ６０のＣＰＵ６０ａにより実行される。なお、本実施形態ではイグニッションスイッチ５５がＯＦＦされた場合を一実施例として説明するが、エンジンの停止指令はイグニッションオフに限定されず、アイドル時にエンジンを自動停止する場合がある。かかるエンジン自動停止においても本発明が適用できることは言うまでもない。
【００２４】
イグニッションスイッチ５５がＯＦＦされると、ＥＣＵ６０は、イグニッションスイッチ５５のＯＦＦに伴うＯＦＦ信号の入力に応答してエンジン停止制御プロセスを開始する（ステップＳ１０１：ＹＥＳ）。イグニッションスイッチ５５がＯＮの場合はプロセスを終了する（ステップＳ１０１：ＮＯ）。
【００２５】
ステップＳ１０２において、ＥＣＵ６０は、入力インタフェース６０ｄを介して、気筒判別信号ＣＹＬを検出して、特定の気筒におけるクランク角センサ４４からのＣＲＫ信号をカウンタでカウントしてエンジン回転数NEを検出してエンジン回転数NEを所定値Ncと比較する。
【００２６】
ここで所定値Ncは、スロットル弁１４を閉弁させるか、開弁させるか判定するための最初のしきい値である。イグニッションスイッチ５５がＯＦＦされると、エンジン回転数NEは徐々に下降する。しかし、燃焼停止後においてもピストンは惰性で往復運動を行うため、この往復運動がエンジンを振動させる。そこで特許文献１に記載されているように、スロットル弁１４を閉弁させれば、吸入空気の供給が停止され、エンジン停止の際の振動性を向上させることができる。ＥＣＵ６０は、エンジン回転数NEがイグニッションスイッチ５５のＯＦＦ直後のエンジン回転数から所定値Ncへ下降するまでは（ステップＳ１０２：ＹＥＳ）、アクチュエータ１８に信号を送り、スロットル弁１４の閉弁制御を実行する（ステップＳ１０３）。
【００２７】
ステップＳ１０２において、エンジン回転数NEが所定値Ncよりも小さい場合はスロットル弁１４の開弁制御を実行するか否かを判定するプロセスに移行する。
【００２８】
該プロセスの詳細な説明を行う前に、図３と図４を参照して判定手法の一例を説明する。図３は排気弁と吸気弁の挙動を説明するための図であり、図４はエンジン回転数NEとＥＣＵ６０の指令とスロットル弁１４の開閉挙動を説明するための図である。
【００２９】
図３に示すピストン上死点（ＴＤＣ）付近において排気弁と吸気弁とが同時に開弁している期間をバルブオーバーラップという。バルブオーバーラップはエンジンの出力を向上させるためにできるだけ多くの混合気を取り込むために設定されている。エンジン始動性を向上させるために、エンジン停止の際にはバルブオーバーラップとならないよう、ピストンが上死点近傍で停止することを回避する必要がある。該回避をするためには、ピストンの仕事量、エンジンのフリクション、エンジンの慣性等が考慮されるが、特許文献１に記載されているように、スロットル弁１４を、実際のエンジン回転数NEが予め設定された回転数Nkのときに開弁制御することで、吸気管１２内を昇圧して、ピストンが上死点近傍の停止を防止することが可能である。
【００３０】
しかしながら、ハードウェアには、製品のばらつき、経年変化によるばらつきなどがあるので、スロットル弁１４を開いて空気を導入する際、ＥＣＵ６０が指令する開弁のタイミングに対し、実際にスロットル弁が開くタイミングにばらつきを生じる。このため、ピストンが上死点近傍で停止する場合がある。
【００３１】
図４を参照すると、イグニッションスイッチ５５がＯＦＦされると、ＥＣＵ６０は、アクチュエータ１８に信号を送り、スロットル弁１４を閉弁する。二点鎖線で示すエンジン回転数NEは徐々に下降する。エンジン回転数NEが所定値Npになると、ＥＣＵ６０は、出力インタフェース６０ｅを介して、スロットル弁１４を開弁する制御指令ECUCMDの駆動信号をアクチュエータ１８へ送る。この所定値Npは、初期から設定されている値であり、エンジン回転数NEが所定値Npになったときにスロットル弁１８を開弁させる制御指令を出力することによって、実際のエンジン回転数NEが予め設定された回転数Nkのときにスロットル弁１４を開弁させることができる。所定値Npは、標準的な開弁のハードウェア動作等にかかる時間を考慮して設定されており、例えば工場出荷時に設定することができる。
【００３２】
すなわち、アクチュエータ１８はスロットル弁１４を駆動するが、初めにＥＣＵ６０からの信号を受信してからハードウェアを動作させる必要があり、図４の実線で示したスロットル弁開度θthpの挙動に見られるように、駆動信号が送信されてから実際に動作するまでには一定の遅れCRDPが生じる。このCRDPおよび後記するCRDAは、図４に示すように、スロットル弁１４を開方向に駆動するコマンドがＥＣＵ６０から出力され、実際にスロットル弁１４が開き始めるまでの時間を表している。
【００３３】
この遅れCRDPは、通信上の遅れのばらつきやハードウェア自体のばらつきによって、車両（エンジン）ごとに異なるおそれがある。図４の破線は、ＥＣＵ６０からスロットル弁１４を開弁する制御指令ECUCMDの駆動信号を受けたときの、あるエンジンにおいて検出されたスロットル弁開度θthaの変化を示している。製品の設定値である実線θthpで示した遅れCRDPを伴う線分に対して、破線θthaで示したあるエンジンにおいて実際に検出された遅れCRDAは、さらに差DCRDだけ遅くなっている。このため、予め設定したエンジン回転数の条件Nkからズレが生じ（図４のΔNE）、その結果ピストンの停止位置が意図した箇所とならないおそれがあった。
【００３４】
そこで、本実施形態は破線で示すあるエンジンにおける遅れCRDAをスロットル弁開度センサ２０によって検出する。そして、この遅れCRDAと製品の設定値の遅れCRDPとの差分をとり、図４の一点鎖線で示すように、ＥＣＵ６０が制御指令ECUCMDの駆動信号をアクチュエータ１８へ送るタイミングを差DCRD分だけ黒矢印方向に進角させるようにしている。該進角させる補正によって、スロットル弁１４の開制御に移行するエンジン回転数NEは、初期の設定値である所定値Npから、差DCRD分だけ進角させる補正がされた新たな所定値Ndとされる。このように、メモリに記憶されている遅延設定値である差DCRDを参照して所定値を補正する。かかる補正によって、図４の白矢印に示すように、破線θthaで示したあるエンジンにおけるスロットル弁開度θthaの変化は、実線θthpと一致し、スロットル弁１４が実際に開くときのエンジン回転数NEのズレΔNEを消滅させることができる。
【００３５】
再び、図２のプロセスのフローに戻り、エンジン回転数NEが所定値Ncよりも小さい場合（ステップＳ１０２：ＮＯ）、ＥＣＵ６０はスロットル弁開制御を行うか否か判定するためのしきい値である回転数Ndを算出する（ステップＳ１０４）。
【００３６】
ステップＳ１０４において、ＥＣＵ６０は、メモリに格納されたCRDAとCRDPの差分DCRDを参照し（ステップＳ１０５）、ＥＣＵ６０のメモリに格納されたマップ等を参照してしきい値となる回転数Ndを算出する。このマップは、例えば、図２のステップＳ１０４１のように差分DCRDを横軸とし、エンジン回転数NEを縦軸とするものである。ここで、差分DCRDは（CRDA-CRDP）の差であり、図２横軸の矢印方向が正(+)の値、逆方向が負(-)の値を示している。
【００３７】
差分DCRDが正(+)の値で大きくなるに伴い、所定値NdはNpと比較して大きくなり、一方差分DCRDが負(-)方向で大きくなるに伴い、所定値NdはNpと比較して小さくなる。すなわち、このマップは０を基準として、スロットル弁１４が遅れて作動する場合を右の矢印方向とし、左方向はスロットル弁１４の応答が設定値より早い場合を示している。このようにスロットル弁１４の作動は遅れる場合と早くなる場合の二つが考えられるからである。
【００３８】
バラツキの設定値である差DCRDが算出されたとき該マップによって新たな所定値Ndが算出され、しきい値として用いられる。なお、最初のプロセスが実行される時点では、遅れCRDAは検出されていないため、Ndは初期的な設定値であるNpとされる。
【００３９】
ステップＳ１０６において、ＥＣＵ６０は、エンジン回転数NEとNdとを比較する。エンジン回転数NEがNdより大きければ（ステップＳ１０６：ＮＯ）、ＥＣＵ６０はアクチュエータ１８に信号を送り、スロットル弁１４の閉制御を継続して実行する（ステップＳ１０３）。エンジン回転数NEがNdより小さければ（ステップＳ１０６：ＹＥＳ）、ＥＣＵ６０はアクチュエータ１８に信号を送り、スロットル弁１４の開制御を実行する（ステップＳ１０７）。
【００４０】
ステップＳ１０８において、ＥＣＵ６０はスロットル弁１４の近くに備えられたスロットル弁開度センサ２０によって、スロットル開度θTHに応じた信号を取得する。そして、ＥＣＵ６０は、制御指令ECUCMDの駆動信号とスロットル開度θTHの信号とから遅れCRDAを算出する。
【００４１】
ステップＳ１０９において、ＥＣＵ６０は設定値Npでスロットル弁開制御を実行するときの遅れCRDPと算出された遅れCRDAとの差分DCRDを算出し、メモリに保管して、プロセスを終了する。このとき算出された遅れCRDAもメモリに保管され、次回のプロセスではこのCRDAが前回値CRDPとして用いられる。
【００４２】
ステップＳ１０８，１０９で説明したCRDAとDCRDの算出は、これらの算出結果を用いる制御（ステップＳ１０６，１０７）と併せて実行されることが好ましい。しかしながら、通常運転時におけるスロットル弁１４の駆動制御の際にCRDAとDCRDの算出を行っても良い。
【００４３】
本実施形態は、かかる構成とすることによって、ECUからの指令に対し、スロットル弁を適正なタイミングで動作させることができる。そして、スロットル弁を開いて空気を導入する際、電子制御装置（ECU）が指令する開弁のタイミングに対し、製品のばらつき、経年変化によるばらつきなどがある場合であっても、ピストンが上死点付近で停止するのを避けることができる。
【００４４】
以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明はこのような実施形態に限定されることはなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において改変して用いることができる。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】内燃機関のアイドル回転数制御装置の全体的な構成を示すブロック図である。
【図２】本発明の一実施形態に従う、エンジン停止制御プロセスの制御フローである。
【図３】排気弁と吸気弁の挙動を説明するための図である。
【図４】エンジン回転数NEとＥＣＵの指令とスロットル弁の開閉挙動を説明するための図である。
【符号の説明】
【００４６】
１０      エンジン
１２      吸気管
１４      スロットル弁
１８      アクチュエータ
２０      スロットル開度センサ
６０      ＥＣＵ
【図１】
2010127269.tif 000003
【図２】
2010127269.tif 000004
【図３】
2010127269.tif 000005
【図４】
2010127269.tif 000006