(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ターボチャージャにモータを組合わせた電動アシストターボチャージャをエンジンの吸排気系に接続し、車両停車中の前記エンジンのアイドル時に前記エンジンへの燃料噴射を中断させるアイドルストップ制御を行うアイドルストップ制御部を備えたエンジンシステムにおいて、
前記アイドルストップ制御部は、前記アイドルストップ制御中に再加速動作を検知したとき、前記モータを作動させつつ前記エンジンへの燃料噴射を再開させ、前記エンジンを再始動させるようにすると共に、前記アイドルストップ制御中のエンジン回転数を検出し、前記アイドルストップ制御中に再加速動作を検知した際の前記エンジン回転数が、前記モータ作動時の前記エンジンが燃焼サイクルを継続できる回転数以上であったときには、前記モータを作動させつつ前記エンジンへの燃料噴射を再開させ、前記エンジンを再始動させることを特徴とするエンジンシステム。
【請求項２】
前記アイドルストップ制御部は、前記アイドルストップ制御中に再加速動作を検知した際の前記エンジン回転数が、前記モータ作動時の前記エンジンが燃焼サイクルを継続できる回転数未満であったときには、前記エンジンが完全停止した後に、前記モータと前記エンジンが備えるスタータとを作動させつつ前記エンジンへの燃料噴射を再開させ、前記エンジンを再始動させる請求項１記載のエンジンシステム。
【請求項３】
前記アイドルストップ制御部は、ブレーキリリース、パーキングブレーキ解除、あるいはクラッチペダル操作から前記再加速動作を検知する請求項１又は２に記載のエンジンシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はアイドルストップ制御を行うエンジンシステムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、車両の燃費向上（あるいは排出ＣＯ2低減）の為に、アイドリング時のエンジン停止システム（Idle Stop and Start system；ＩＳＳ）の開発が盛んに行われている（例えば、特許文献１〜４参照）。
【０００３】
図３に示すように、アイドルストップ制御により燃料噴射を中断したエンジンの回転数減少中に、例えば赤信号が青信号となるなどの状況変化を受けたドライバーが再加速動作（チェンジオブマインド）を行った際、再加速動作を検知したＩＳＳは車両を再加速させるべくエンジンの再始動を行うが、この再始動時の制御は再加速動作を検知したときのエンジン回転数により大きく異なる。
【０００４】
エンジン回転数がエンジン自立可能回転数、すなわち、エンジンが燃焼サイクルを継続できる限界の回転数（図３中の細い破線）以上である場合には、エンジンの燃料噴射を再開させてエンジンの再始動を直ちに行う。
【０００５】
一方、エンジン回転数がエンジン自立可能回転数未満である場合には、エンジンを再始動させるためにエンジンが備えるスタータを作動させる必要がある。さらに、従来のエンジンが備えるスタータではエンジンが完全停止するまで再始動が禁止され、スタータの作動はエンジンの完全停止後に行われる。これは、完全停止前のエンジンのリングギアにスタータのピニオンギアを係合させようとしたとき、特にエンジンが逆回転しているところへピニオンギアを係合させようとすると、ピニオンギアやスタータモータが破損する虞があるためである。
【０００６】
ＩＳＳを備えた車両では、エンジン停止、再始動後即発進の頻度が増加するため、再加速が要求された際に速やかにエンジンを再始動して加速するなど、発進製や運転性の確保が課題となる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００１−１７３５４６号公報
【特許文献２】特開２０１０−１９０２２６号公報
【特許文献３】特開２０１０−１９６６２９号公報
【特許文献４】特開２００６−１７７１７１号公報
【非特許文献】
【０００８】
【非特許文献１】茨木誠一ほか，「電動アシストターボチャージャ“ハイブリッドターボ”の開発」，三菱重工技報，第４３巻，第３号，２００６年，ｐｐ．３６−４０
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
近年ではさらなる燃費向上のため、エンジンを小型化する技術の開発が行われている。小型化したエンジンはエンジン内部の摩擦による燃費低下を低減できる。
【００１０】
小型化したエンジンは排気量が低下してエンジントルクが減少するため、ターボチャージャを搭載して過給を行い動力性能を向上させることが行われるが、発進時など低負荷時では大排気量エンジンと比較して排気エネルギがさらに低下するため、ターボチャージャの排気タービン・吸気コンプレッサを応答性よく回転させることが困難であり、一般に発進性が低下する。
【００１１】
小型化エンジンにおいてもＩＳＳを備えて燃費性能をさらに向上させることが望まれるが、前述の通りＩＳＳはエンジン停止、再始動後即発進の頻度が増すため、小型化エンジンでの発進性確保が課題である。
【００１２】
本発明は上記の問題を解決すべく為されたものであり、アイドルストップ制御によるエンジン回転数減少中にドライバーの再加速動作を検知した際、直ちにエンジンを再始動することができるエンジンシステムを提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記目的を達成するために本発明は、ターボチャージャにモータを組合わせた電動アシストターボチャージャをエンジンの吸排気系に接続し、車両停車中の前記エンジンのアイドル時に前記エンジンへの燃料噴射を中断させるアイドルストップ制御を行うアイドルストップ制御部を備えたエンジンシステムにおいて、
前記アイドルストップ制御部は、前記アイドルストップ制御中に再加速動作を検知したとき、前記モータを作動させつつ前記エンジンへの燃料噴射を再開させ、前記エンジンを再始動させるようにしたものである。
【００１４】
前記アイドルストップ制御部は、前記アイドルストップ制御中のエンジン回転数を検出し、前記アイドルストップ制御中に再加速動作を検知した際の前記エンジン回転数が、前記モータ作動時の前記エンジンが燃焼サイクルを継続できる回転数以上であったときには、前記モータを作動させつつ前記エンジンへの燃料噴射を再開させ、前記エンジンを再始動させると良い。
【００１５】
前記アイドルストップ制御部は、前記アイドルストップ制御中に再加速動作を検知した際の前記エンジン回転数が、前記モータ作動時の前記エンジンが燃焼サイクルを継続できる回転数未満であったときには、前記エンジンが完全停止した後に、前記モータと前記エンジンが備えるスタータとを作動させつつ前記エンジンへの燃料噴射を再開させ、前記エンジンを再始動させると良い。
【００１６】
エンジン回転数に関わらずエンジンを直ちに再始動可能なスタータを備えても良い。
【００１７】
前記アイドルストップ制御部は、ブレーキリリース、パーキングブレーキ解除、あるいはクラッチペダル操作から前記再加速動作を検知すると良い。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、アイドルストップ制御によるエンジン回転数減少中にドライバーの再加速動作を検知した際、エンジンの回転数が自立可能回転数未満であっても、直ちにエンジンを再始動することができるエンジンシステムを提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明のエンジンシステムの構成を示す図である。
【図２】本発明のエンジンシステムの動作概要と効果を説明する図である。
【図３】停車した車両のエンジンがＩＳＳにより燃料噴射を中断され、そのエンジンが完全停止するまでのエンジン回転数の推移を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下に、本発明の好適な実施の形態を図面に基づき説明する。
【００２１】
図１は、本発明のエンジンシステムの構成を示す図である。
【００２２】
図１に示すように、本発明のエンジンシステム１は、エンジン２からの排気エネルギおよび／あるいはモータ３の作動により駆動されてエンジン２にエアを過給する電動アシストターボチャージャ４を備える。ここでは、本実施の形態に係るエンジン２は、すなわち、エンジン自立可能回転数未満では、エンジンの完全停止まで作動が禁止されるスタータを備える場合について説明するが、本発明はこれに限定されず、チェンジオブマインド対応スタータ（すなわち、エンジン回転数に依らず直ちに作動可能なスタータ）を備えたエンジン２としても良い。
【００２３】
電動アシストターボチャージャ４は、排気ガスの排気エネルギにより回転駆動される排気タービン５と、排気タービン５の回転駆動が伝達されて駆動する吸気コンプレッサ７と、吸気コンプレッサ７の回転駆動を電動アシストするモータ３と、を備える。ここではモータ３のモータ軸が、排気タービン５の回転駆動を吸気コンプレッサ７に伝達するターボ軸６と一体に形成されている。
【００２４】
吸気コンプレッサ７のコンプレッサハウジング８は吸気通路９に配置され、吸気通路９の最上流にエアクリーナ１１が、下流側にインタークーラ１２と吸気スロットル１３が順次設けられる。吸気通路９の最下流は、エンジン２の吸気マニホールド１４に接続される。エアクリーナ１１から吸入されたエアは、吸気管９、コンプレッサハウジング８、インタークーラ１２、吸気スロットル１３、吸気マニホールド１４、を経て、エンジン２に供給される。
【００２５】
一方、排気タービン５のタービンハウジング１５は排気通路１６に配置され、タービンハウジング１５の下流側には排気スロットル１８と消音器１９が順次設けられる。排気通路１６の最上流は、エンジン２の排気マニホールド２０に接続される。エンジン２から排出された排気ガスは、排気マニホールド２０、排気通路１６、タービンハウジング１５、排気スロットル１８、消音器１９、を経て、大気へ排出される。なお本発明では、ＤＰＦ（Diesel Particulate Filter）システムや、Ｄｅ−ＮＯｘ触媒などを排気通路１６に設けるなどしても良い。
【００２６】
またエンジンシステム１は、エンジン２から排出される排気ガスの一部を吸気側に還流させ、エンジンアウトのＮＯｘ量を低減するためのＥＧＲ（Exhaust Gas Recirculation）システム２１を備える。
【００２７】
ＥＧＲシステム２１は、排気マニホールド２０と吸気マニホールド１４を接続するＥＧＲ管２２と、ＥＧＲ管２２を通過する排気ガスの温度を冷却するＥＧＲクーラ２３と、吸気側に還流させる排気ガスの量を調節するためのＥＧＲバルブ２４と、からなり、ＥＣＵ（Electronical Control Unit）２５と接続されたＥＧＲバルブは、エンジンの運転状態に合わせて、エンジンアウトのＮＯｘ量を低減させるように開度を制御・調節される。
【００２８】
ＥＣＵ２５は、ＥＧＲバルブの他にもエンジン２、モータ３、吸気スロットル１３、排気スロットル１８と接続され、これらの動作を制御する。その他、ＥＣＵ２５では車速、エンジン回転数、燃料噴射量、アクセル開度、ブレーキ信号、クラッチ信号など、車両の運転パラメータに関わる信号が認識される。
【００２９】
さて、本発明のエンジンシステムは、車両の燃費性能を向上させるべく、車両停車中のエンジンのアイドル時に、エンジンへの燃料噴射を中断してエンジンを停止するアイドルストップ制御を行う。この場合、アイドルストップ制御中に状況変化を受けたドライバーが再加速動作（チェンジオブマインド）を行った際には、エンジンを再始動して速やかに車両を再加速させることが求められる。
【００３０】
電動アシストターボチャージャ４を備えるエンジンシステム１では、極低速でもモータ３の作動により過給を行い、エンジントルクを上昇させることが出来るため、エンジン２が燃焼サイクルを自立継続できる限界の回転数をより低回点側（例えば１５０ｒｐｍ程度）とすることができる。
【００３１】
そこで本発明のエンジンシステム１では、図１に示すように、アイドルストップ制御中に再加速動作を検知したとき、電動アシストターボチャージャ４のモータ３を作動させつつエンジン２への燃料噴射を再開させ、エンジン２を再始動させるアイドルストップ制御部２６を備える。
【００３２】
またアイドルストップ制御部２６は、アイドルストップ制御中のエンジン２の回転数を検出し、アイドルストップ制御中に再加速動作を検知した際のエンジン回転数が、モータ３作動時（すなわち、電動アシスト過給時）のエンジン２が燃焼サイクルを継続できる回転数（電動アシストターボチャージャ４付きエンジン２の自立運転可能速度）以上であったときには、モータ３を作動させつつエンジン２への燃料噴射を再開させ、エンジン２を再始動させるように構成される。電動ターボ付きエンジンの自立回転数は、エンジンシステムが備えるエンジン２の排気量、電動アシストターボチャージャ４の過給性能、モータ３の出力、などを基に適宜設定可能であり、例えば１５０ｒｐｍ程度に設定される。
【００３３】
さらにアイドルストップ制御部２６は、アイドルストップ制御中に再加速動作を検知した際のエンジン回転数が、電動アシストターボチャージャ４付きエンジン２の自立運転可能速度未満であったときには、エンジン２が完全停止した後に、モータ３とエンジン２が備えるスタータとを作動させつつエンジン２への燃料噴射を再開させ、エンジン２を再始動させるように構成される。
【００３４】
なお、エンジン２が備えるスタータがチェンジオブマインド対応スタータであったときには、エンジン回転数に依らずスタータを直ちに作動させてエンジンの再始動を行うように構成される。
【００３５】
このアイドルストップ制御部２６は、ＥＣＵ２５にプログラムとして搭載される。
【００３６】
次に、本発明のエンジンシステム１の、アイドルストップ制御時の動作について説明する。
【００３７】
図２は、本発明のエンジンシステム１の動作の概要と、本発明の効果を説明する図である。
【００３８】
車両が停車してエンジン２がアイドル回転している状態が所定時間継続するなどしたとき、ＥＣＵ２５のアイドルストップ制御部２６は、エンジン２への燃料噴射を中断し、エンジン２を停止することを行う。車両が停車状態にあることを検知するための手段を本発明は限定するものではなく、車速センサからの信号を基に停車状態を検知するなどすればよい。
【００３９】
アイドルストップ制御中には、アイドルストップ制御部２６はＥＣＵ２５に入力されるエンジン２の回転数を取得する。
【００４０】
アイドルストップにより燃料噴射を中断されたエンジン２は徐々に回転数が減少するが、赤信号が青信号になるなどの状況変化を受けたドライバーが車両を再加速させるための再加速動作を行ったとき、その再加速動作を検知したアイドルストップ制御部２６は、エンジン２の再始動を行うべく以下の動作を実行する。
【００４１】
再加速動作を検知したとき、アイドルストップ制御部２６は電動アシストターボチャージャ４のモータ３を作動させて、電動アシストターボチャージャ４によるエアの過給を行いつつ、エンジン２への燃料噴射を再開し、エンジン２が備えるスタータを作動させることなくエンジン２を再始動する。
【００４２】
このとき、常に電動アシストターボチャージャ４をモータ３で回転させることは電力浪費（すなわち、燃費悪化）につながる為、運転手の再加速動作において、例えば、ブレーキペダルを離す、パーキングブレーキを解除、クラッチペダルの操作（ＭＴ車）などを起点としてモータ３を制御することで、効率的なモータアシストが可能となる。
【００４３】
一方、アイドルストップ制御により燃料噴射を中断されたエンジン２は徐々に回転数が減少していくが、再加速動作を検知した際に、エンジン２の回転数が、電動アシストターボチャージャ４付きエンジン２の自立運転可能速度未満であったときには、エンジン２が完全停止した後に、電動アシストターボチャージャ４によるエアの過給を行いつつエンジン２が備えるスタータを作動させ、エンジン２への燃料噴射を再開してエンジン２を再始動する。なお、エンジン２が備えるスタータがチェンジオブマインド対応スタータであった場合には、エンジン２の回転数に依らず直ちにチェンジオブマインド対応スタータを作動させ、エンジンの再始動を行う。
【００４４】
以上の動作により、本発明のエンジンシステム１では、従来のエンジンシステムではトルクの低下によりエンジンが燃焼サイクルを自立継続できなくなる回転数未満においても、電動アシストターボチャージャ４のモータ３を作動させてエアを過給し、より大きなトルクをエンジン２に発生させ、エンジン２が備えるスタータを作動させることなく、エンジン２を直ちに再始動して車両を再加速できる運転領域を広げることができる。
【００４５】
つまり、従来のエンジンシステムではエンジンの再始動を禁止されていた自立運転可能速度以下においても、本発明ではエンジンを再始動することが可能となり、エンジンが自立運転できなくなってから完全停止して再始動可能となるまでの時間を、従来システムよりも短縮することができる。これにより、本発明のエンジンシステム１を搭載する車両では運転性を向上することができる。
【００４６】
また、電動アシストターボ付きエンジンはエンジン速度に依らずトルクを発生可能な為、燃費の為に小排気量化したエンジンでも、大排気量エンジンと同様の発進が可能となる。つまり、エンジンを再始動した際には電動アシストターボチャージャによる過給が行われているため、エンジントルクを速やかに上昇させ、スムーズな発進を行うことができる。
【００４７】
さらに、チェンジオブマインド対応スタータ（すなわち、エンジンの回転数に依らず常に再始動可能なスタータ）と、本発明を組合わせた場合には、スタータの作動回数を減少させることで、スタータ寿命を向上させ、スタータ駆動時の振動・騒音の低減を図ることができる。
【符号の説明】
【００４８】
２  エンジン
３  モータ
４  電動アシストターボチャージャ
２６  アイドルストップ制御部
【図１】
0005644377.tif 000002
【図２】
0005644377.tif 000003
【図３】
0005644377.tif 000004