(57)【要約】      （修正有）【課題】軽負荷走行時の失火を予防しつつ、車両の空走感または飛び出し感を抑制する。【解決手段】アクセルペダルの踏込量が０または０に近い閾値以下である燃焼運転時にエンジン回転数を目標アイドル回転数に収束させるアイドル回転制御を行い、車両の走行中にアイドル回転制御を実施する場合には、目標アイドル回転数を所定量嵩上げするとともに発電機による発電量を増大させることとした。これにより、吸気量及び燃料噴射量を増量して燃焼を安定化させることができる上、増加するエンジントルクを発電機における発電に振り向けてエンジン回転数及び車速の上昇を抑制することができる。【選択図】図３
2014101849.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両に搭載された内燃機関及びこの内燃機関から駆動力の供給を受けて発電を行う発電機を制御するものであって、
アクセルペダルの踏込量が０または０に近い閾値以下である燃焼運転時にエンジン回転数を目標アイドル回転数に収束させるアイドル回転制御を行い、
車両の走行中に前記アイドル回転制御を実施する場合、目標アイドル回転数を嵩上げするとともに発電機による発電量を増大させる
ことを特徴とする制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両に搭載された内燃機関及びこの内燃機関に付帯する発電機を制御する制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
駆動系を介して車軸（駆動輪）にエンジントルクを供給する必要のない状況、典型的には車両の停車中に、エンジン回転数を最低限の目標アイドル回転数に収束させるフィードバック制御を行うことが周知である（例えば、下記特許文献を参照）。
【０００３】
このようなアイドル回転制御は、例えば車両が降坂路を走行している等により、運転者がアクセルペダルを殆どまたは全く踏んでいないような軽負荷走行時にも実施される。気筒に充填される吸気量及び燃料噴射量が少ない条件での走行運転では、気筒における混合気の燃焼が不安定化し、失火するおそれがある。そこで、軽負荷走行時には、目標アイドル回転数を停車時のそれよりも嵩上げし、ＩＳＣ（Ｉｄｌｅ  Ｓｐｅｅｄ  Ｃｏｎｔｒｏｌ）バルブまたは電子スロットルバルブの開度を拡大させて吸気量及び燃料噴射量の増量を図り、以て失火の発生を防いでいる。
【０００４】
近時では、燃費性能のより一層の向上を目的として、内燃機関や駆動系のフリクションロスを低減することに不断の努力が注がれている。その結果として、軽負荷走行時に目標アイドル回転数を嵩上げすると、エンジン回転数や車速が運転者の想定を超えて加速する「空走感」または「飛び出し感」を与えることがあり、ドライバビリティの低下につながっていた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平２０００−１７０８００号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、軽負荷走行時の失火を予防しつつ、車両の空走感または飛び出し感を抑制することを所期の目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明では、車両に搭載された内燃機関及びこの内燃機関から駆動力の供給を受けて発電を行う発電機を制御するものであって、アクセルペダルの踏込量が０または０に近い閾値以下である燃焼運転時にエンジン回転数を目標アイドル回転数に収束させるアイドル回転制御を行い、車両の走行中に前記アイドル回転制御を実施する場合、目標アイドル回転数を嵩上げするとともに発電機による発電量を増大させることを特徴とする制御装置を構成した。
【０００８】
つまり、目標アイドル回転数の嵩上げにより、気筒に充填される吸気量及び燃料噴射量を増量して燃焼を安定化させ、失火を防止する。同時に、増加するエンジントルクを発電機における発電に振り向けることで、エンジン回転数及び車速の上昇を抑えながらエネルギを電力の形で回収する。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、軽負荷走行時の失火を予防しつつ、車両の空走感または飛び出し感を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の一実施形態における車両用内燃機関の全体構成を示す図。
【図２】同実施形態における電装系の回路図。
【図３】同実施形態の制御装置が実施するアイドル回転制御の内容を説明するタイミング図。
【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、火花点火式の４ストロークエンジンであり、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。
【００１２】
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の開度を調節するためのＩＳＣバルブ３６を設けてある。
【００１３】
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。
【００１４】
自動車では、内燃機関の出力の一部を利用して発電を行い、その発電した電力を車載のバッテリ１２０に充電するとともに、運転制御を司る制御装置たるＥＣＵ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ  Ｃｏｎｔｒｏｌ  Ｕｎｉｔ）２や車体に装備されている照明灯、ラジエータやエアコンディショナのコンデンサを空冷するファンのモータ、ヒータ、デフォッガ、オーディオ機器、カーナビゲーションシステム等といった種々の電気負荷５に供給することが通例である。
【００１５】
図２に、電装系の回路図を示す。電気負荷５の各々は、電源であるバッテリ１２０及びオルタネータ１１０に対して並列に接続する。電気負荷５には、途上にリレースイッチ６、またはパワートランジスタ、パワーＭＯＳＦＥＴ等に代表されるパワーデバイス（電力用半導体素子）７を設けた通電回路を介して通電する。そして、リレースイッチ６またはパワーデバイス７のスイッチ動作により、電気負荷５への通電をＯＮ／ＯＦＦする。パワーデバイス７のスイッチ動作を惹起する点弧信号ｑをパワーデバイス７に入力して、電気負荷５に印加する電圧をＰＷＭ制御することも可能である。
【００１６】
発電機たるオルタネータ１１０は、内燃機関のクランクシャフトから駆動力の伝達を受けて回転する。このオルタネータ１１０が発電し出力する電圧の大きさは、レギュレータ１３０を介して制御される。レギュレータ１３０は、オルタネータ１１０に付帯するＩＣ式の既知のものである。オルタネータ１１０の出力電圧、即ちステータコイルに誘起される電圧は、フィールドコイルを流れるフィールド電流のＤＵＴＹ比、即ちｆＤＵＴＹに比例して大きくなる。レギュレータ１３０は、ＥＣＵ２からオルタネータ１１０の出力電圧を指令する信号ｌを受け付け、その指令された出力電圧を実現するようにｆＤＵＴＹを調節するＰＷＭ制御を行う。
【００１７】
内燃機関の運転及び補機の制御を司るＥＣＵ２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。
【００１８】
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、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ｄ、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ｅ、車両が現在所在している路面の勾配や車両の加速度を検出する加速度センサから出力される加速度信号ｆ、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、バッテリ１２０の充放電状況に関わるバッテリ電流及びバッテリ温度を検出するセンサから出力されるバッテリ信号ｎ、並びに、照明灯、エアコンディショナ、ヒータ、デフォッガ、オーディオ機器、カーナビゲーションシステム等を稼働させることを望むユーザの手によって操作される操作入力デバイス（操作スイッチ、ボタン、タッチパネル等）から与えられる信号ｏ等が入力される。
【００１９】
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、ＩＳＣバルブ３６に対して開度操作信号ｋ、レギュレータ１３０に対して出力電圧指令信号ｌ、電装系の通電回路上のリレースイッチ６に対してＯＮ信号ｐ、パワーデバイス７に対して点弧信号ｑ等を出力する。
【００２０】
ＥＣＵ２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。ＥＣＵ２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、ｎ、ｏ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。また、バッテリ１２０の充電状態や各種電気負荷５の稼働状況を知得するとともに、オルタネータ１１０において発電するべき電力を推算する。そして、要求される燃料噴射量、燃料噴射時期（一度の燃焼に対する燃料噴射の回数を含む）、燃料噴射圧、点火時期、オルタネータ１１０の発電電圧等といった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。ＥＣＵ２は、運転パラメータ及びユーザの操作に対応した各種制御信号ｉ、ｊ、ｋ、ｌ、ｐ、ｑを出力インタフェースを介して印加する。
【００２１】
本実施形態のＥＣＵ２は、駆動系を介して車軸にエンジントルクを供給する必要のない状況に、エンジン回転数を目標アイドル回転数に収束せしめるべく、実測のエンジン回転数と目標アイドル回転数との偏差に応じてＩＳＣバルブ３６の開度（即ち、吸気量）及びインジェクタ１１の燃料噴射量を調節するフィードバック制御を行う。このアイドル回転制御は、車両の停車中の他、運転者がアクセルペダルを殆どまたは全く踏んでいないような軽負荷走行時にも実施される。
【００２２】
車両が平坦路や降坂路を走行しており、車速がある程度以上高い状況では、内燃機関のクランクシャフトと車軸との間に介在する駆動系（例えば、トルクコンバータ、前後進切換装置（クラッチ）及び自動変速機）が切り離されていないが、その駆動系及び車軸は内燃機関に対して殆ど機械的負荷とならない。そのような軽負荷走行時には、スロットルバルブ３２の開度が非常に小さく、気筒１に充填される吸気量及び燃料噴射量が少ないために、気筒１における混合気の燃焼が不安定化する傾向にある。
【００２３】
そこで、本実施形態のＥＣＵ２は、失火を防止するべく、アクセルペダルの踏込量が０または０に近い閾値以下である軽負荷走行時のアイドル回転制御において、目標アイドル回転数を停車時のそれよりも所定量高い値に設定する。目標アイドル回転数の嵩上げ量は、従来のシステムのアイドル回転制御における嵩上げ量よりも大きい。
【００２４】
その結果、図３に示すように、軽負荷走行時のアイドル回転制御におけるバイパス流路３５を流通する吸気の量（または、ＩＳＣバルブ３６の開度。実線で表す）が、停車時のアイドル回転制御におけるバイパス流路３５を流通する吸気の量（破線で表す）よりも大きくなり、気筒１に充填される吸気量及び燃料噴射量が増す。
【００２５】
さらに、ＥＣＵ２は、図３に示しているように、目標アイドル回転数を嵩上げする間、オルタネータ１１０が発電する電力、換言すればオルタネータ１１０の出力電圧を、目標アイドル回転数の嵩上げ前の出力電圧よりも高くする。これにより、内燃機関に対するオルタネータ１１０の機械的負荷が増大するため、吸気量及び燃焼噴射量の増量に伴うクランクシャフト及び車軸の加速が抑制される。オルタネータ１１０が発電した電力は、バッテリ１２０に蓄えられ、後の電気負荷５の稼働に利用されるので、省エネルギにつながる。
【００２６】
本実施形態によれば、車両に搭載された内燃機関及びこの内燃機関から駆動力の供給を受けて発電を行う発電機１１０を制御するものであって、アクセルペダルの踏込量が０または０に近い閾値以下である燃焼運転時にエンジン回転数を目標アイドル回転数に収束させるアイドル回転制御を行い、車両の走行中に前記アイドル回転制御を実施する場合、目標アイドル回転数を嵩上げするとともに発電機１１０による発電量を増大させることを特徴とする制御装置２を構成したため、軽負荷走行時の失火を予防しつつ、車両の空走感または飛び出し感を抑制できる。
【００２７】
なお、本発明は以上に詳述した実施形態に限られるものではない。例えば、内燃機関の吸気通路３にバイパス流路３５及びＩＳＣバルブ３６が存在せず、ＥＣＵ２が開度を自在に操作できる電子スロットルバルブが実装されている場合には、アイドル回転制御において、ＩＳＣバルブ３６ではなく電子スロットルバルブの開度を調節することとなる。
【００２８】
発電機１１０は、内燃機関のクランクシャフトまたは車軸を回転駆動する機能を兼ね備えたモータジェネレータであることがある。この場合、目標アイドル回転数の嵩上げの際に発電しバッテリ１２０に蓄えた電力を、クランクシャフトまたは車軸を回転させる駆動力として再利用することができる。
【００２９】
その他、各部の具体的構成や処理の手順等は、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】
【００３０】
本発明は、車両に搭載される内燃機関及び発電機の制御に利用できる。
【符号の説明】
【００３１】
２…制御装置（ＥＣＵ）
１１０…発電機（オルタネータ）
１２０…バッテリ
【図１】
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【図２】
2014101849.tif 000004
【図３】
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