(57)【要約】      （修正有）【課題】燃料消費を抑えながら、ピストンの停止位置を正確に制御することによる速やか、且つ均一な再始動を実現し得る内燃機関の制御装置を提供する。【解決手段】内燃機関１００の制御装置たるＥＣＵｏは、車速情報たる車速信号ａと回転数情報たるクランク角信号ｂとブレーキ情報たるブレーキ踏量信号ｄとに基づきクランクシャフト１０の停止直前を検知し、この停止直前を検知したときに停止時のピストン１３の推定停止位置と目標停止位置との差分値が一定値以上の場合に、ピストン１３が停止する前にモータジェネレータ１０をトルク増加側に所定量制御することによりピストン１３を目標停止位置に停止させる。【選択図】図２
2014040794.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車速情報と回転数情報とブレーキ情報とに基づきクランクシャフトの停止直前を検知し、
この停止直前を検知したときに停止時のピストンの推定停止位置と目標停止位置との差分値が一定値以上の場合に、ピストンが停止する前にモータジェネレータをトルク増加側に所定量制御することによりピストンを目標停止位置に停止させる内燃機関の制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、スタータ機能と発電機能とを有するモータジェネレータを搭載した車両に搭載された内燃機関の制御装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、特にアイドルストップを行う車両において、速やか且つ均一なタイミングでの再始動を実現すべく、ピストンが所望の位置で停止するように制御を行う技術が種々提案されている（例えば、特許文献１参照）。当該特許文献１に記載のものは、停止直前の回転数とピストンの位置から、惰性回転で停止する位置を推定し、所望の位置とは異なる位置で停止すると予想された場合に、燃焼によりトルクを発生させてピストンの停止位置を制御しようとするものである。
【０００３】
しかしながら、上記特許文献１のように燃焼によるトルクを発生させる制御を行うものでは、一定以上の回転数が保たれていなければ制御を行うことができない。しかもピストンの停止は燃料カット後におけるクランクシャフトの惰性回転に依存していることを鑑みると、一定以上の回転数が保たれた状態からの停止位置の制御を余儀なくされ、結果として制御結果にばらつきが生じ易いものとなっていた。また燃焼によるトルクの発生はつまり燃焼消費を増大させるという不具合も含むものとなっていた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特表２００３−５１８５８５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、このような不具合に着目したものであり、燃料消費を抑えながらピストンの停止位置を正確に制御することによる速やか且つ均一な再始動を実現し得る内燃機関の制御装置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】
【０００６】
本発明は、このような目的を達成するために、次のような手段を講じたものである。
【０００７】
すなわち本発明に係る内燃機関の制御装置は、車速情報と回転数情報とブレーキ情報とに基づきクランクシャフトの停止直前を検知し、この停止直前を検知したときに停止時のピストンの推定停止位置と目標停止位置との差分値が一定値以上の場合に、ピストンが停止する前にモータジェネレータをトルク増加側に所定量制御することによりピストンを目標停止位置に停止させることを特徴とする。
【０００８】
このようなものであれば、ピストンの停止位置が予測し易いクランクシャフトの回転の停止直前でモータジェネレータをトルク増加側に制御することにより燃料による燃料消費を経なくともピストンの停止位置を正確に制御することができる。そしてクランクシャフトの回転動作の終了よりも前にモータジェネレータの制御を行うために停止しているクランクシャフトを回転させるよりも小さなトルクでの制御、及び早いタイミングでのピストンの停止を実現し得る。またモータジェネレータをクランクシャフトの回転と同方向、すなわち発電機としてではなくモータとして機能するように制御するため、スタータジェネレータ自体の発生トルク及びそれに係る電力消費も少なくて済むので、ひいては燃費を有効に抑えながら正確にピストンの停止位置を制御することができる。これにより、燃費を抑えながらも、速やか且つ均一な再始動を実現することが可能となる。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、燃料消費を抑えながらピストンの停止位置を正確に制御することによる速やか且つ均一な再始動を実現し得る内燃機関の制御装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の一実施形態に係る概略構成図。
【図２】同実施形態に係る内燃機関の概略構成図。
【図３】同実施形態に係るタイミングチャート。
【図４】同フローチャート。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
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の駆動装置の一例の基本構造を示し、図２は車両用内燃機関１００の概要を示す。
【００１２】
内燃機関１００の一端側にはトランスミッション１２０が固定され、内燃機関１００に対してトランスミッション１２０とは反対側にモータジェネレータ１１０が配置されている。モータジェネレータ１１０が配置された内燃機関１００の一方側の外側壁に空調用コンプレッサ１３０が固定されている。本実施形態では、従来の車両では内燃機関１００のトランスミッション１２０側に配置されていたスタータモータは省略されており、モータジェネレータ１１０が図示しないバッテリの電力により回転させることによりクランキングを行い得る。また、本実施形態では、一例として内燃機関１００のみを駆動源とした車両を示しているが勿論、ハイブリッド車（ＨＶ車）であってもよい。
【００１３】
同図に示すモータジェネレータ１１０は例えばインナーロータ方式であり、永久磁石を持つロータと、ロータの外周面に対向するようにコイルを持つステータとを備えており、ロータはロータ軸１１２の外周に固定されている通常の構成をなす。ロータ軸１１２の一端側とクランクシャフト１０との間には、モータクラッチ１１１が設けられている。
【００１４】
ロータ軸１１２の他端側に突出した軸端部にはプーリ１１３が固定されている。プーリ１１３にはベルト１１４が巻きかけられており、このベルト１１４は例えば空調用コンプレッサ１３０の出力軸１３２に固定されたプーリ１３３にも巻きかけられている。空調用コンプレッサ１３０には、周知のようにマグネットクラッチ１３１が装備されている。同図では、マグネットクラッチ１３１から突出する出力軸１３２の先端部にプーリ１３３が固定された例を示したが、例えばマグネットクラッチ１３１の外周部に設けられたロータがプーリ１３３を兼ねていてもよい。なお、ベルト１７は、空調用コンプレッサ１３０以外の補機（オイルポンプ、ウオータポンプなど）のプーリに巻きかけられていてもよい。また、モータジェネレータ１１０としては、磁石レスモータやＡＣモータ等の種々のモータを用いてもよい。
【００１５】
本実施形態における内燃機関１００は図２に示すように、火花点火式ガソリンエンジンであり、複数の気筒１（図２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、複数の気筒１に亘って回転可能に設けられたクランクシャフト１０にコンロッド１４を介して接続されたピストン１３が往復動可能に収納された各気筒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。
【００１６】
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、電子スロットルバルブ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。
【００１７】
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。
【００１８】
本実施形態の制御装置たる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。
【００１９】
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情報たる車速信号ａ、クランクシャフト１０の回転角度及びエンジン回転数を検出するエンジン回転センサから出力される回転数情報たるクランク角信号（Ｎ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情報た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、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、バッテリの電圧を検出する図示しない電圧計から出力されるバッテリ電圧信号ｇ、吸気カムシャフトまたは排気カムシャフトの複数のカム角にてカム角センサから出力されるカム角信号（Ｇ信号）ｈ等が入力される。
【００２０】
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、そしてモータジェネレータ１１０を発電機或いはスタータモータとして作動させるための作動信号ｏ等を出力する。
【００２１】
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１００の運転を制御する。ＥＣＵ０は、内燃機関１００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、エンジン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、それらエンジン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、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。しかして、ＥＣＵ０は、運転パラメータに対応した各種制御信号ｉ、ｊ、ｋ、ｏを出力インタフェースを介して印加する。
【００２２】
また、ＥＣＵ０は、内燃機関１００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、モータジェネレータ１１０に制御信号ｏを入力し、クランクシャフト１０を直接回転させるクランキングを行う。クランキングは、初爆から連爆へと至り、エンジン回転数が冷却水温等に応じて定まる閾値を超えたときに（完爆したものと見なして）終了する。
【００２３】
本実施形態のＥＣＵ０は、このような構成において自動停止始動装置として機能することにより、いわゆるアイドリングストップを行い得る。アイドリングストップを実施するにあたって、ＥＣＵ０には、アイドリングストッププログラムが格納してあり、そのアイドリングストッププログラムにおいてアイドリングストップ条件と再始動条件とが設定してある。アイドリングストップ条件は、少なくとも、バッテリの充電量が所定充電量以上であること、外気温が所定温度以上であること、エンジン温度が所定温度以上であること、前回のアイドルストップ以降に車速が所定速度以上で走行した履歴があること、前回内燃機関１００のを始動してから所定始動後時間が経過していること、車両が停止してから所定停止時間が経過していること、アイドル運転状態で所定アイドル時間経過していること、ブレーキペダルが踏まれていることである。アイドリングストップは、これらのアイドリングストップ条件が全て成立した場合に実施される。
【００２４】
これに対して、再始動条件は、少なくとも、ブレーキペダルの操作（例えば踏み込み）をやめること、アクセルペダルが操作される（例えば踏み込まれる）こと、アイドリングストップの開始から所定再始動時間が経過したことなどである。そして、再始動は、再始動条件の少なくとも一つが成立する場合に実施される。なお、以上に説明したアイドリングストップ条件及び再始動条件は、列記した事項に限定されるものではなく、この分野で知られているものを採用するものであってよい。
【００２５】
しかして本実施形態に係る内燃機関１００の制御装置たるＥＣＵ０は、車速情報たる車速信号ａと回転数情報たるクランク角信号ｂとブレーキ情報たるブレーキ踏量信号ｄとに基づきクランクシャフト１０の停止直前を検知し、この停止直前を検知したときに停止時のピストン１３の推定停止位置と目標停止位置Ｐとの差分値が一定値以上の場合に、ピストン１３が停止する前にモータジェネレータ１１０をトルク増加側に所定量制御することによりピストン１３を目標停止位置Ｐに停止させることを特徴とするものである。
【００２６】
以下、図３のタイミングチャート及び図４のフローチャートを基に本実施形態に係るピストン１３を目標停止位置Ｐで停止させるための制御を説明する。
【００２７】
まず、燃料カットが行われている状態での車速信号ａ、クランク角信号ｂ及びブレーキ情報たるブレーキ踏量信号ｄから、車両が停車直前であるか否かを検知する。そして車速及び回転数が十分に低下した状態で且つブレーキが踏み込まれている状態を検知すると、車両が停車直前であると検知し、ピストン１３停止位置制御を許可する（ステップＳ１）。そしてピストン停止位置制御が開始されると（ステップＳ２）、その時点でのクランク角信号ｄ及び冷却水温信号ｆにより、ピストン１３の停止位置を予測する。ピストン１３の停止位置を予測する態様の一例としては、クランク角信号ｂから得られる回転速度及びピストン１３の位置、及び冷却水温から得られるクランクシャフト１０の回転に係る機関摩擦とピストン１３の予測される停止位置との相関を予めマップとして記憶させておき、当該マップから該当する停止位置を読み出すという態様が挙げられる。勿論ピストン１３の停止位置の予測には、他にもマグネットクラッチ１３１の断接状態を初めとした補機の使用状態をも参照しても良い。
【００２８】
そしてピストン１３の予測された停止位置と予め設定された目標停止位置Ｐとが等しいか、それらの差が所定値（角度）以下であれば、そのままピストン停止位置制御を終了し、ピストン１３を目標停止位置Ｐで停止させる。他方、ピストン１３の予測された停止位置と目標停止位置Ｐとが異なるか、それらの差が所定値（角度）よりも大きい場合は、クランクシャフト１０の回転が停止する前にモータジェネレータ１１０を所定量及び／又は所定時間、トルク増加側に制御する(ステップＳ４)。ここで、モータジェネレータ１１０を制御する量又は時間を決める態様の一つとしては、クランク角信号ｂから得られる回転速度及びピストン１３の位置、及び冷却水温から得られるクランクシャフト１０の回転に係る機関摩擦、そしてピストン１３の予測される停止位置と目標停止位置Ｐとの差から導き出される最適なモータジェネレータ１１０の駆動量（電力）及び／又は駆動時間を予めマップとして記憶させておき、当該マップから該当するモータジェネレータ１１０の駆動量（電力）及び／又は駆動時間を読み出すという態様が挙げられる。モータジェネレータ１１０の駆動量（電力）及び／又は駆動時間の決定には、他にもマグネットクラッチ１３１の断接状態を初めとした補機の使用状態をも参照しても良い。このようにすることで、図３に示す通り、ピストン１３を目標停止位置Ｐで正確に停止させることができる。
【００２９】
以上のようにすることにより、本実施形態に係るＥＣＵ０は、ピストン１３の停止位置が予測し易いクランクシャフト１０の回転の停止直前でモータジェネレータ１１０をトルク増加側に制御することにより燃料による燃料消費を経なくともピストン１３の停止位置を正確に制御し得るようになっている。そしてクランクシャフト１０の回転動作の終了よりも前にモータジェネレータ１１０の制御を行うために停止しているクランクシャフト１０を回転させるよりも小さなトルクでの制御、及び早いタイミングでのピストン１３の停止を実現している。またモータジェネレータ１１０をクランクシャフト１０の回転と同方向、すなわち発電機としてではなくモータとして機能するように制御するため、スタータジェネレータ自体の発生トルク及びそれに係る電力消費も少なくて済み、ひいては燃費を有効に抑えながら正確にピストン１３の停止位置を制御せしめている。その結果、燃費を抑えながらも、速やか且つ均一なアイドルストップからの再始動を初めとした内燃機関１００の再始動を実現している。
【００３０】
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。
【００３１】
例えば、上記実施形態ではポート噴射型の内燃機関に本発明を態様を開示したが勿論、直噴型の内燃機関に適用したものであってもよい。その場合はピストンの目標停止位置をクランキングを経ずに始動を行うのに最適な位置に設定しても良い。また上記実施形態ではモータジェネレータをトルクが増加する方向のみに制御する態様を開示したが勿論、トルクを増加させるタイミングとトルクを減少させるタイミングとを併用する制御を行うようにしても良い。その他、ピストンの目標停止位置や停止直前と判断する回転数や車速といった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。
【００３２】
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。
【産業上の利用可能性】
【００３３】
本発明はスタータ機能と発電機能とを有するモータジェネレータを搭載した車両の、特にアイドルストップを行う車両における内燃機関の制御装置として利用することができる。
【符号の説明】
【００３４】
０…内燃機関の制御装置（ＥＣＵ）
１００…内燃機関
１０…クランクシャフト
１３…ピストン
１１０…モータジェネレータ
ａ…車速情報（車速信号）
ｂ…回転数情報（クランク角信号）
ｄ…ブレーキ情報（ブレーキ踏量信号）
ｏ…作動信号
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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