(57)【要約】      （修正有）【課題】アイドリングストップシステムを備えた車両や減速時等に燃料カットを行う制御装置を備えた車両において、ノッキングの発生を抑制する。【解決手段】車両に搭載され、吸気弁の開閉タイミングを変更可能な内燃機関の制御装置たるＥＣＵが、機関温度が所定値を上回る場合において（Ｓ２、Ｓ３）燃料カットを行う場合、吸気弁の開弁タイミングを遅角させる（Ｓ４）制御を行う。【選択図】図３
2014066227.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両に搭載され、吸気弁の開閉タイミングを変更可能な内燃機関を制御するものであって、
機関温度が所定値を上回る場合において燃料カットを行う場合、吸気弁の開弁タイミングを遅角させる制御を行うことを特徴とする内燃機関の制御装置。
【請求項２】
車両に搭載され、吸気弁の開閉タイミングを変更可能な内燃機関のアイドリングを停止するアイドルストップを行う制御装置であって、
アイドルストップを行うべく燃料噴射を停止し内燃機関が惰性回転している際に、吸気弁の開弁タイミングを遅角させる制御を行うことを特徴とする内燃機関の制御装置。
【請求項３】
吸気温が所定温度を下回る場合前記吸気弁の開弁タイミングを遅角させる制御は行わない請求項１又は２記載の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、車両に搭載され、吸気弁の開閉タイミングを変更可能な内燃機関を制御する制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
信号待ち等、車両の一時停車時に内燃機関のアイドル回転を停止させて燃費の向上を図るアイドリングストップシステムが周知である。アイドリングストップシステムでは、車速が所定値以下で、ブレーキペダルが踏み込まれており、冷却水温及びバッテリ電圧が十分高い、といった諸条件すなわちアイドルストップ条件が成立したときに、内燃機関を自動的に停止させる（例えば、特許文献１を参照）。
【０００３】
ところで、従来のアイドリングストップシステムにより内燃機関を停止させた後、内燃機関の機関温度が高温である状態で再始動させると、ノッキングが起こりやすいという不具合が存在する。この不具合は、内燃機関の停止中に気筒内に空気が満たされてスロットル弁を全開した場合と同様となり、また、再始動時のとくに１サイクル目では回転数が低いためピストンが下降するのに時間を要し、火花の発生時に混合気が圧縮されて自着火することがあるためである。
【０００４】
以上に述べたような不具合は、アイドリングストップシステムを備えた車両に限らず、減速時等に燃料カットを行う制御装置を備えた車両であっても、燃料カットからの復帰時には同様に起こりうる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１２−１１７４１３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は以上の点に着目し、アイドリングストップシステムを備えた車両や減速時等に燃料カットを行う制御装置を備えた車両において、ノッキングの発生を抑制することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
以上の課題を解決すべく、本発明に係るアイドルストップ車両の制御装置は、以下に述べるような制御を行う。すなわち本発明に係る内燃機関の制御装置の一つは、車両に搭載され、吸気弁の開閉タイミングを変更可能な内燃機関を制御するものであって、機関温度が所定値以上である場合において燃料カットを行う場合、吸気弁の開弁タイミングを遅角させる制御を行う。
【０００８】
また、本発明に係る内燃機関の制御装置の他の一つは、車両に搭載され、吸気弁の開閉タイミングを変更可能な内燃機関のアイドリングを停止するアイドルストップを行う制御装置であって、アイドルストップを行うべく燃料噴射を停止し内燃機関が惰性回転している際に、吸気弁の開弁タイミングを遅角させる制御を行う。
【０００９】
これらのような制御を行えば、吸気弁の開弁タイミングを遅角させることにより、排気上死点から吸気弁が開弁するまでの間の期間は気筒内が負圧となり、気筒内の空気が断熱膨張することにより気筒内の温度及び気筒の内壁を形成するシリンダブロックの温度が低下するので、ノッキングの発生が抑制される。
【００１０】
なお、本発明において、「燃料カットを行う場合」とは、燃料噴射を行わない運転状態全般を示す概念であり、具体的には、アイドルストップを行う場合、及び減速時等において燃料の噴射を行わない燃料カット制御を行う場合等を含む概念である。
【００１１】
このような内燃機関において、吸気温が低い場合には気筒内及びシリンダブロックの温度が低下しすぎて始動性が悪化する不具合が発生しうるが、吸気温が所定温度を下回る場合前記吸気弁の開弁タイミングを遅角させる制御は行わない制御を行うものであれば、このような不具合の発生を抑制することができる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、アイドリングストップシステムを備えた車両や減速時等に燃料カットを行う制御装置を備えた車両において、ノッキングの発生を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の一実施形態における内燃機関の概略構成図。
【図２】同実施形態の制御装置が制御する可変バルブタイミング機構を示す概略図。
【図３】同実施形態の制御装置が実施する処理の手順例を示すフローチャート。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
図１に、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、火花点火式ガソリンエンジンであり、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。
【００１５】
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。また、吸気ポート中には、吸気弁３５を配している。この吸気弁３５は、バルブスプリングにより閉弁側に付勢されている。
【００１６】
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。また、排気ポート中には、排気弁４０を配している。この排気弁４０は、バルブスプリングにより閉弁側に付勢されている。
【００１７】
また、図２に示すように、本実施形態における内燃機関では、クランクスプロケット７１、吸気側スプロケット７２及び排気側スプロケット７３にタイミングチェーン７４を巻き掛け、このタイミングチェーン７４により、クランクシャフトからもたらされる回転駆動力を吸気側スプロケット７２を介して吸気カムシャフト６３に、排気側スプロケット７３を介して排気カムシャフト６４に、それぞれ伝達している。
【００１８】
その上で、吸気側スプロケット７２と吸気カムシャフトとの間に、可変バルブタイミング機構６を介設している。本実施形態における可変バルブタイミング機構６は、クランクシャフトに対する吸気カムシャフトの回転位相を変化させることにより吸気バルブの開閉タイミングを変化させるものである。
【００１９】
可変バルブタイミング機構６のハウジング６１は、吸気側スプロケット７２に固着しており、吸気側スプロケット７２とハウジング６１とは一体となってクランクシャフトに同期して回転する。これに対し、吸気カムシャフトの一端部に固着したロータ６２は、ハウジング６１内に収納され、吸気側スプロケット７２及びハウジング６１に対して相対的に回動することが可能である。ハウジング６１の内部には、作動液が流出入する複数の流体室が形成され、各流体室は、ロータ６２の外周部に成形されたベーン６２１によって進角室６１２と遅角室６１１とに区画されている。
【００２０】
可変バルブタイミング機構６の液圧（特に、油圧）回路には、オイルパン８１内に蓄えられた作動液が液圧ポンプ８２より供給される。液圧ポンプ８２は、内燃機関からの動力で駆動される。液圧ポンプ８２と可変バルブタイミング機構６との間には、切換制御弁であるＯＣＶ（Ｏｉｌ  Ｃｏｎｔｒｏｌ  Ｖａｌｖｅ）９を設けている。作動液の流量及び方向をこのＯＣＶ９を介して操作することで、オイルパン８１から汲み上げた作動液を進角室６１２または遅角室６１１に選択的に供給することができる。さすれば、ハウジング６１がロータ６２に対して相対回動し、吸気バルブの開閉タイミングを進角または遅角させることができる。
【００２１】
ＯＣＶ９は、いわゆる電磁式の四方向スプール弁である。図４に示すように、ＯＣＶ９は、液圧ポンプ８２の吐出口と接続する供給ポート９１、ハウジング６１の進角室６１２と接続するＡポート９２、ハウジング６１の遅角室６１１と接続するＢポート９３、並びにオイルパン８１と接続するドレインポート９４、９５を有している。ＯＣＶ９のスプールは、進退動作により内部粒体経路を切り換えて、Ａポート９２及びＢポート９３をそれぞれ供給ポート９１、ドレインポート９４、９５の何れかに連通させる。また、スプール９６が中立位置をとるときには内部流体経路が断絶し、Ａポート９２及びＢポート９３を供給ポート９１にもドレインポート９４、９５にも連通させない。図４では、スプール９６が中立位置にある状態を示している。
【００２２】
スプール９６はソレノイド９７によって駆動する。即ち、制御信号ｍとしてソレノイド９７に入力するパルス電流（または、電圧）のデューティ比に応じて、スプール９６の進退の距離が変化する。
【００２３】
制御信号ｎのデューティ比が比較的大きい場合には、液圧ポンプ８２から吐出される作動液圧がＡポート９２を通じて進角室６１２に供給される一方、既に遅角室６１１に貯留していた作動液がＢポート９３を通じてオイルパン８１に向けて流下することとなり、進角室６１２の容積が拡大、遅角室６１１の容積が縮小するようにベーン６２１及びロータ６２が回動する。結果、吸気カムシャフト６３の回転位相、換言すれば吸気カムシャフト６３のクランクシャフトに対する変位角が進角して、吸気弁３５のバルブタイミングが進角化する。
【００２４】
逆に、制御信号ｎのデューティ比が比較的小さい場合には、液圧ポンプ８２から吐出される作動液圧がＢポート９３を通じて遅角室６１１に供給される一方、既に進角室６１２に貯留していた作動液がＡポート９２を通じてオイルパン８１に向けて流下することとなり、遅角室６１１の容積が拡大、進角室６１２の容積が縮小するようにベーン６２１及びロータ６２が回動する。結果、吸気カムシャフト６３のクランクシャフトに対する変位角が遅角して、吸気弁３５のバルブタイミングが遅角化する。
【００２５】
総じて言えば、制御信号ｎのデューティ比が大きいほど吸気弁３５のバルブタイミングが進角し、デューティ比が小さいほど吸気弁３５のバルブタイミングが遅角する。
【００２６】
内燃機関の運転制御を司る制御装置であるＥＣＵ０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。
【００２７】
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（いわば、要求負荷）を検出するセンサから出力されるアクセル踏量信号ｃ、ブレーキペダルの踏込量またはマスタシリンダ圧を検出するセンサから出力されるブレーキ踏量信号ｄ、吸気通路３（特に、サージタンク３３）内の吸気温を検出する吸気温センサから出力される吸気温信号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、シフトレバーのレンジを知得するためのセンサ（シフトポジションスイッチ）から出力されるシフトレンジ信号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、加速度センサから出力される加速度信号ｉ、潤滑油温を検出する油温センサから出力される潤滑油温信号ｊ等が入力される。
【００２８】
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ｋ、インジェクタ１１に対して燃料噴射信号ｌ、スロットルバルブ３２に対して開度操作信号ｍ、ＯＣＶ９に対して制御信号ｎ等を出力する。
【００２９】
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の運転を制御する。ＥＣＵ０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、ｉ、ｊ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。これら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。ＥＣＵ０は、運転パラメータに対応した各種制御信号ｋ、ｌ、ｍ、ｎを出力インタフェースを介して印加する。
【００３０】
また、ＥＣＵ０は、メモリに内蔵したアイドルストップ制御プログラムをＣＰＵが実行することにより、アイドルストップ条件が成立したか否か、具体的にはシフトレンジ信号ｇが示すシフトポジションが走行レンジであり（ＡＴ車の場合）、ブレーキ踏量信号ｄが示すブレーキペダルの踏み込み量が所定踏み込み量以上であり、加速度信号ｉが示す上り勾配が上り勾配判定閾値以下である、車載バッテリの電圧が所定電圧以上であり、冷却水温信号ｆが示す内燃機関の冷却水温が所定水温ＴW0以上であり、油温信号ｋが示す潤滑油の油温が所定油温ＴO0以上であり、吸気温信号ｅが示す吸気温が所定吸気温ＴA0以上である、等の諸条件がおしなべて成立したか否かの判定を行い、前記アイドルストップ条件が成立した場合に内燃機関の運転を停止する制御を行う。
【００３１】
また、ＥＣＵ０は、内燃機関の始動（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、スタータモータ（セルモータ、図示せず）に制御信号ｐを入力し、スタータモータのピニオンギアをドライブプレート外周のリングギアに噛合させて機関を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判定値を超えたときに（完爆したものと見なして）終了する。
【００３２】
加えて、ＥＣＵ０は、上述したアイドルストップ制御プログラムの制御により内燃機関の運転を停止した後に、メモリに内蔵した吸気弁開閉タイミング制御プログラムをＣＰＵが実行することにより、機関温度が所定温度を上回り、かつ吸気温が所定吸気温を上回る場合に吸気弁３５の開弁タイミングを遅角させて気筒内の空気を断熱膨張させる制御を行う。ここで、本実施形態では、水温信号ｊが示す内燃機関の冷却水温が所定水温ＴW0を上回るか、又はアイドルストップを行う直前に高負荷運転状態であった、すなわちアクセル踏量信号ｃが示すアクセルペダルの踏込量が所定踏込量を上回っていた場合に、「機関温度が所定温度を上回っている」と判定する。
【００３３】
以下、本実施形態の吸気弁開閉タイミング制御プログラムによりＥＣＵ０が実行する処理の手順を図３を参照しつつ説明する。
【００３４】
まず、アイドルストップが行われており、換言すれば、アイドルストップ条件が成立したことを受けて燃料カットが行われ、内燃機関が停止に至るまでの惰性による回転中であり（ステップＳ１）、機関温度が所定温度を上回っており、換言すれば内燃機関の冷却水温が所定水温ＴW0を上回っているかアイドルストップを行う直前のアクセルペダルの踏込量が所定踏込量を上回っており（ステップＳ２）、かつ吸気温が所定吸気温ＴA0を上回っている場合は（ステップＳ３）吸気弁３５の開弁タイミングを所定クランク角、本実施形態では排気上死点後約６０°ＣＡ遅角させる（ステップＳ４）。一方、機関温度が所定温度を上回っていない場合又は吸気温が所定吸気温ＴA0を上回っていない場合は、通常のタイミングで吸気弁３５を開弁させる（ステップＳ５）。
【００３５】
すなわち、本発明によれば、機関温度が所定温度を上回っており、かつ吸気温が所定吸気温ＴA0を上回っている場合は、吸気弁３５の開弁タイミングを排気上死点後約６０°ＣＡまで遅角させることにより、排気上死点から吸気弁３５を開弁するまでの間に気筒中の空気が断熱膨張して気筒中の空気及び気筒の内壁を構成するシリンダブロックが冷却される。従って、アイドルストップから復帰した直後であっても高温の混合気が圧縮されて自着火することによるノッキングの発生を抑制することができる。
【００３６】
その一方で、機関温度が所定温度を上回っている場合であっても吸気温が所定吸気温ＴA0を上回っていない場合は吸気弁３５の開弁タイミングの遅角を行わないので、上述したような気筒中の空気の断熱膨張及びシリンダブロックの冷却は発生せず、気筒の内部及びシリンダブロックが冷却されすぎることに伴う始動性の悪化を抑制することができる。
【００３７】
なお、本発明は上述した実施形態に限らない。
【００３８】
例えば、アイドルストップは行わず、減速時燃料カットを行う車両の制御装置が、燃料カット中機関温度が所定値を上回る場合に吸気弁の開弁タイミングの遅角を行うようにしても良い。この場合も、燃料カット中に気筒及びシリンダブロックを冷却して燃料カットからの復帰時のノッキングの発生を抑制することができる。
【００３９】
また、上述した実施形態では、吸気温が所定吸気温を上回らない場合には吸気弁の開弁タイミングの遅角は行わないようにしているが、吸気温に関わらず吸気弁の開弁タイミングの遅角を行う態様を採用しても、燃料カット状態からの復帰直後のノッキングの発生を抑制することはできる。
【００４０】
その他、本発明の趣旨を損ねない範囲で種々に変更してよい。
【符号の説明】
【００４１】
０…ＥＣＵ（制御装置）
６…ＶＶＴ（可変バルブタイミング機構）
ｃ…アクセル踏量信号
ｅ…吸気温信号
ｆ…冷却水温信号
【図１】
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【図２】
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【図３】
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