(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジンのクランク軸と連動して回転する高圧ポンプで目標圧力に昇圧した燃料をコモンレール内に蓄え、その蓄えられた燃料を噴射ノズルを通じて気筒内に噴射するコモンレールシステムを備えた内燃機関のアイドリングストップの制御方法であって、
前記エンジンの停止要求が発生したときには、前記目標圧力を前記コモンレールシステムの最大許容圧力まで増加させ、該エンジンの停止過程中に前記コモンレール内に蓄えられた燃料圧を利用して、前記クランク軸に負荷をかけてブレーキとして作用させることを特徴とする内燃機関のアイドリングストップの制御方法。
【請求項２】
前記停止要求の発生後に再始動要求が発生したときには、前記エンジンが完全停止した後に該エンジンを再始動させる請求項１に記載の内燃機関のアイドリングストップの制御方法。
【請求項３】
前記エンジンが完全停止した後に、前記噴射ノズル内のアクチュエータを前記燃料が前記気筒内に噴射しない程度に瞬間的かつ断続的に開閉することで、前記燃料圧を前記エンジンの再始動時における通常の目標圧力になるまで低下させてから該エンジンを再始動させる請求項２に記載の内燃機関のアイドリングストップの制御方法。
【請求項４】
前記コモンレールに圧抜き弁を設け、前記エンジンが完全停止した後に、前記圧抜き弁を断続的に開閉することで、前記燃料圧を前記エンジンの再始動時における通常の目標圧力になるまで低下させてから該エンジンを再始動させる請求項２に記載の内燃機関のアイドリングストップの制御方法。
【請求項５】
前記エンジンが完全停止した後に、該エンジンを再始動させるとともに、前記噴射ノズルからの燃料噴射を通常の制御用マップとは異なる高圧燃料噴射用のマップに従って制御する請求項２に記載の内燃機関のアイドリングストップの制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関のアイドリングストップの制御方法に関し、更に詳しくは、アイドリングストップ時におけるエンジンの再始動を、コストを増加させることなく従来よりも速やかに行うことができる内燃機関のアイドリングストップの制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、自動車のエンジンには、燃費の節減及び排気ガスによる環境悪化の防止の観点から、停車時においてエンジンを自動停止し、かつ発車時にエンジンを自動で再始動させる、いわゆるアイドリングストップ機構が搭載されるようになっている。具体的には、エンジンの停止要求が発せられたときにはエンジンへの燃料供給を停止し、エンジンの再始動要求が発せられたときは、燃料供給を再開してスタータでエンジンを再始動させることが自動的に行われるようになっている。
【０００３】
このエンジンの再始動に用いられるスタータは、モータにより回転駆動されるピニオンを、エンジンのクランク軸に連結されたリングギアに向けて押し出して両者を噛合させることで、エンジンをクランキングするものである。そのため、従来のアイドリングストップ機構では、エンジンが完全停止する前に再始動要求が発せられた場合でも、スタータのピニオンとリングギアとがスムーズに噛合するように、エンジンが完全停止してからスタータを起動してエンジンをクランキングすることが行われていた。
【０００４】
しかし、そのようにエンジンの完全停止を待っていては、再始動要求の発生からエンジンの再始動までにタイムロスが発生するので、ドライバーに再始動が遅いという感覚（もたつき感）を抱かせることになってしまう。
【０００５】
そのため近年では、エンジンが完全停止する前に再始動要求が発せられた場合には、エンジンの完全停止を待たずにスタータを起動させて、エンジンをクランキングするようなシステムが登場してきている。しかし、スタータのピニオンとリングギアとは互いに回転しているためスムーズに噛み合わないことがあり、そのようなケースでは異音が発生し、最悪の場合にはスタータが損傷してしまうおそれがある。
【０００６】
このような問題を解決するために、スタータの回転とピニオンとを別々に操作可能に構成したスタータが提案されている（例えば、特許文献１を参照）。
【０００７】
しかしながら、上記のように従来品とは異なる特別なスタータを用いると、自動車の製造コスト等が増加してしまうという問題がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特許４２１４４０１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明の目的は、アイドリングストップ時におけるエンジンの再始動を、コストを増加させることなく従来よりも速やかに行うことができる内燃機関のアイドリングストップの制御方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記の目的を達成する本発明の内燃機関のアイドリングストップの制御方法は、エンジンのクランク軸と連動して回転する高圧ポンプで目標圧力に昇圧した燃料をコモンレール内に蓄え、その蓄えられた燃料を噴射ノズルを通じて気筒内に噴射するコモンレールシステムを備えた内燃機関のアイドリングストップの制御方法であって、前記エンジンの停止要求が発生したときには、前記目標圧力を前記コモンレールシステムの最大許容圧力まで増加させ、該エンジンの停止過程中に前記コモンレール内に蓄えられた燃料圧を利用して、前記クランク軸に負荷をかけてブレーキとして作用させることを特徴とするものである。
【００１２】
また、停止要求の発生後に再始動要求が発生したときには、エンジンが完全停止した後に、そのエンジンを再始動させるようにすることが望ましい。
【００１３】
その場合には、エンジンが完全停止した後に、噴射ノズル内のアクチュエータを燃料が気筒内に噴射しない程度に瞬間的かつ断続的に開閉することで、燃料圧をエンジンの再始動時における通常の目標圧力になるまで低下させてからエンジンを再始動させる。または、コモンレールに圧抜き弁を設けて、エンジンが完全停止した後に、その圧抜き弁を断続的に開閉することで、燃料圧をエンジンの再始動時における通常の目標圧力になるまで低下させてからエンジンを再始動させる。
【００１４】
あるいは、エンジンが完全停止した後に、エンジンを再始動させるとともに、噴射ノズルからの燃料噴射を通常の制御用マップとは異なる高圧燃料噴射用のマップに従って制御するようにしても良い。
【発明の効果】
【００１５】
本発明の内燃機関のアイドリングストップの制御方法によれば、エンジンの停止要求が発生したときにコモンレール圧力の目標圧力をコモンレールシステムの最大許容圧力まで増加させるようにしたので、コモンレールに燃料を圧送する高圧ポンプの圧送量が増加して仕事量が増え、それにより高圧ポンプと連動するクランク軸に負荷がかかり、エンジン回転速度を減少させるブレーキとして作用して、エンジンが完全停止するまでの時間が短縮されるため、従来よりもエンジンの再始動を速やかに行うことができる。また、従来のアイドリングステップをそのまま使用できるので、コストが増加することはない。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】内燃機関のアイドリングストップシステムの構成図である。
【図２】本発明の第１の実施形態からなる内燃機関のアイドリングストップシステムの制御方法を説明するフロー図である。
【図３】本発明の第１の実施形態からなる内燃機関のアイドリングストップシステムの制御方法におけるエンジン回転速度及びコモンレール圧力の経時変化を示すグラフである。
【図４】本発明の第２の実施形態からなる内燃機関のアイドリングストップシステムの制御方法を説明するフロー図である。
【図５】内燃機関のアイドリングストップシステムの別の例の構成図である。
【図６】噴射ノズルのアクチュエータの特性を示すグラフである。
【図７】本発明の第２の実施形態からなる内燃機関のアイドリングストップシステムの制御方法の別の例を説明するフロー図である。
【図８】本発明の第３の実施形態からなる内燃機関のアイドリングストップシステムの制御方法を説明するフロー図である。
【図９】高圧燃料噴射用のマップの例を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下に、本発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。
【００１８】
図１は、本発明の内燃機関のアイドリングストップの制御方法を実施する内燃機関のアイドリングストップシステムを示す。
【００１９】
この内燃機関のアイドリングストップシステムは、燃料タンク１から供給される燃料で駆動するエンジン２と、そのエンジン２のクランク軸３の回りにフライホイール４を介して接続されたリングギア５と、そのリングギア６を通じてエンジン２をクランキングするスタータ６と、エンジン２の運転を制御するＥＣＵ７とから主に構成されている。
【００２０】
エンジン２は、クランク軸３に接続するピストン８が往復動するシリンダ９からなる４個の気筒１０を有している。燃料タンク１内に貯留する燃料は、高圧ポンプ１１により燃料供給管１２に介設された流量制御弁１３を通じてコモンレール１４へ圧送されて、コモンレール１４内で蓄圧される。このときのコモンレール圧力（燃料圧）は、コモンレール１４に取り付けられた圧力センサ１５により測定される。蓄圧された燃料は、噴射ノズル１６を通じて各気筒１０内の圧縮空気中に噴射されて燃焼・膨張することでピストン８を上下動させる。高圧ポンプ１１は、その駆動軸１７が歯車１８等を介してクランク軸３と機械的に連結しており、エンジン２の出力に連動して駆動されるようになっている。
【００２１】
スタータ６は、リングギア５に噛合可能なピニオン１９と、そのピニオン１９を回転駆動するモータ２０とから主に構成されている。モータ２０の回転軸２１は、アクチュエータによってリングギア５に向けて伸縮可能になっている。
【００２２】
ＥＣＵ７は、車両の運転状態に応じて適切なコモンレール圧力の目標圧力を決定し、圧力センサ１５の検出値がその目標圧力になるように流量制御弁１３を制御する。そして、制御用マップに従って噴射ノズル１６内のアクチュエータ（例えば、ソレノイドや圧電素子など）を駆動して、各気筒１０内に燃料を噴射させる。また、エンジン２の停止要求が発生したときには、噴射ノズル１６からの燃料噴射を停止する。一方、エンジン２の再始動要求が発生したときには、モータ２０を起動してピニオン１９を回転駆動させ、アクチュエータにより回転軸２１を伸長させてピニオン１９をリングギア５に噛合させることでエンジン２をクランキングする。なお、エンジン２の停止要求は、例えば、車速（車輪速センサにより検知）やバッテリー電圧などの項目のうちのいくつかが、所定の条件を満たしたときに発せられる。また、エンジン２の再始動要求は、例えば、ギアの位置やクラッチペダルの状態などが、所定の条件を満たしたときに発せられる。
【００２３】
更にＥＣＵ７は、フライホイール４又はリングギア５の側面に取り付けられた回転センサ２２により、エンジン２の回転速度を検知する。この回転センサ２２としては、ホール素子や電磁ピックアップにより、フライホイール４の表面に刻まれた凹凸やリングギア５の歯数を検出するものを例示することができる。
【００２４】
このような構成を有するアイドリングストップシステムにおいて、エンジン２の停止要求が発生した場合における内燃機関のアイドリングストップの制御方法を、図２に示すフロー図に基づいて以下に説明する。
【００２５】
まず、エンジン２の停止要求が発生すると（Ｓ１０）、流量制御弁１３を開弁してコモンレール圧力（燃料圧）の目標圧力を増加させる（Ｓ２０）。この目標圧力の増加値としては、エンジン２の再始動時の通常の目標圧力（例えば、アイドリング時の目標圧力である３０ＭＰａ）超である必要があるが、望ましくは、高圧ポンプ１１の能力やコモンレールシステムの高圧部分のシール性などから定められるコモンレール１４の最大許容圧力（例えば、１８０〜２００ＭＰａ）とする。なお、このような最大許容圧力は、実用上は流量制御弁１３の開度を約１００％にすることで設定する。
【００２６】
このようにコモンレール圧力の目標圧力を増加させると、高圧ポンプ１１の圧送量が増加して仕事量が増え、それにより高圧ポンプ１１と連動するクランク軸３に負荷がかかり、エンジン回転速度を減少させるブレーキとして作用する。
【００２７】
このときのエンジン回転速度及びコモンレール圧力の経時変化の例を図３に示す。このグラフでは、コモンレール圧力の目標圧力を増加させた場合（実施例）と、目標圧力を増加させない場合（従来例）とを比較して示している。
【００２８】
エンジン２の停止要求が発生すると、ＥＣＵ７は目標燃料噴射量をゼロにする（図３（ｂ））とともに、コモンレール圧力の目標圧力を１８０ＭＰａに増加させる。この目標圧力の増加により、高圧ポンプ１１の吐出量が増大してコモンレール圧力が増加する（図３（ｃ））。そして、高圧ポンプ１１からクランク軸３に加わる負荷がブレーキとして作用し、従来例よりも大きな割合でエンジン回転速度が低下する（図３（ａ））。
【００２９】
一方、このエンジン回転速度の低下に伴う高圧ポンプ１１の吐出量の減少により、コモンレール圧力は実際には目標圧力（１８０ＭＰａ）まで到達せず、吐出量と高圧ポンプ１１や噴射ノズル１６からの燃料のリーク量とがバランスした時点においてピーク値（約１５０ＭＰａ）を示し、その後は減少に転じることになる（図３（ｃ））。なお、エンジン回転数がゼロになった時点でコモンレール圧力の低下は一瞬停止するが、その後は、噴射ノズル１６などからの燃料リークにより再度減少する（図３（ａ）（ｃ））。
【００３０】
そして、再始動要求があったときには（Ｓ３０）、回転センサ２２からの信号でエンジン２が完全停止したことを確認した後に（Ｓ４０）、スタータ６によりエンジン２をクランキングして再始動させる（Ｓ５０）。
【００３１】
このように、エンジン２の停止要求の発生後にコモンレール圧力の目標圧力を増加させることで、高圧ポンプ１１からクランク軸３に負荷がかかりブレーキとして作用するので、エンジン２が完全停止するまでの時間が短縮されることになるため、従来よりもエンジン２の再始動を速やかに行うことができるのである。また、特別なスタータなどを用いることなく、既存のアイドリングストップシステムをそのまま使用できるので、コストが増加することはない。
【００３２】
図４は、本発明の第２の実施形態からなる内燃機関のアイドリングストップの制御方法を示す。上述の図２に示す第１の実施形態では、コモンレール圧力が通常よりも高くなるため、燃焼圧力上昇が過大になって、再始動時における燃焼音が大きくなるおそれがある。そのため本実施形態では、エンジン２が完全停止したことを確認した後に（Ｓ４０）、コモンレール１４の圧抜きを行い（Ｓ４２）、コモンレール圧力をエンジン２の再始動時の通常の目標圧力（例えば、アイドリング時の目標圧力である３０ＭＰ）まで低下させる（Ｓ４５）ようにしている。そして、目標圧力を上記の通常の目標圧力に再設定してから（Ｓ４７）、エンジン２を再始動させる（Ｓ５０）のである。
【００３３】
コモンレール１４の圧抜き手段としては、既存の噴射ノズル１６を利用する方法と、図５に示すような専用の圧抜き弁２３を用いる方法とがある。
【００３４】
前者の噴射ノズル１６を利用する方法においては、噴射ノズル１６内のアクチュエータを、気筒１０内に燃料が噴射しない程度の微小な時間で断続的に（パルス状に）作動させて、燃料圧を作動油として抜くようにする。
【００３５】
また、後者の圧抜き弁２３を用いる方法では、アクチュエータにより電気的に開閉可能な圧抜き弁２３をコモンレールに設置し、ＥＣＵ７で制御して圧抜き弁２３を断続的に作動させて圧抜きを行うようにする。
【００３６】
噴射ノズル１６を利用する場合におけるアクチュエータの作動時間としては、例えば図６から求められるように、燃料噴射量（燃料漏出量）がゼロとなる最小パルス幅Ｐｗ（約１５０〜５５０マイクロ秒）とすることが好ましく例示される。但し、複数の噴射ノズル１６間のバラツキを考慮して、最小パルス幅Ｐｗに補正係数ｋ（例えば０．５）を乗じることが好ましい。また、アクチュエータの作動頻度としては、図１や図５のような４気筒１０のエンジンでは、１８０°未満のクランク角度毎（例えば１０°毎）や一定時間毎（例えば１０ミリ秒毎）とするのが良い。
【００３７】
このように、エンジン２の完全停止後に、コモンレール１４を圧抜きして、再始動時の通常の目標圧力まで燃料圧を低下させてからエンジン２の再始動を行うようにすることで、再始動時の燃焼音の増加を防止することができるのである。
【００３８】
上記の第２の実施形態においては、コモンレール１４の不要な圧抜き作業を避けるために、図７に示すように、燃料圧と再始動時の通常の目標圧力とを比較して（Ｓ４１）、燃料圧の方が高い場合にのみコモンレール１４の圧抜き（Ｓ４２）を行うようにすることが好ましい。また、ステップ４１及びステップ４５においては、エンジン２の再始動時の通常の目標圧力の代わりに、噴射ノズル１６から燃料が噴射されかつその燃料が気筒１０内で燃焼するのに必要な圧力である最低圧力Ｐｓを用いるようにしても良い。そのような最低圧力Ｐｓとしては、アイドリング時の目標圧力である３０ＭＰ以上の値が好ましく例示される。
【００３９】
図８は、本発明の第３の実施形態からなる内燃機関のアイドリングストップの制御方法を示す。上述の図４、７に示す第２の実施形態では、コモンレール１４の圧抜きの際に噴射ノズル１６の負担が増加して使用寿命が短くなったり、新たに圧抜き弁２３を取り付けるためのコストが増加する可能性がある。そのため、本実施形態では、エンジン２の完全停止後（Ｓ４０）にエンジン２を再始動させる（Ｓ５０）とともに、噴射ノズル１６からの燃料噴射を通常の制御用マップとは異なる高圧燃料噴射用のマップに従って制御する（Ｓ６０）ようにしている。この高圧燃料噴射用のマップは、燃焼音の低減に有利な制御を行うものであり、例えば噴射のタイミングを遅延させたり、噴射を分割して行ったりする制御内容が記載されている。
【００４０】
高圧燃料噴射用のマップの例を図９に示す。この例では、ベースとなる通常の制御用マップに対して、噴射のタイミングを遅延させる補正量をコモンレール圧力に応じて規定している。このように噴射のタイミングを適切に遅延させることで、燃焼圧力の上昇を抑えて燃焼音の増加を防止することができる。
【符号の説明】
【００４１】
１  燃料タンク
２  エンジン
３  クランク軸
４  フライホイール
５  リングギア
６  スタータ
７  ＥＣＵ
８  ピストン
９  シリンダ
１０  気筒
１１  高圧ポンプ
１２  燃料供給管
１３  流量制御弁
１４  コモンレール
１５  圧力センサ
１６  噴射ノズル
１７  駆動軸
１８  歯車
１９  ピニオン
２０  モータ
２１  回転軸
２２  回転センサ
２３  圧抜き弁
【図１】
0005891830.tif 000002
【図２】
0005891830.tif 000003
【図３】
0005891830.tif 000004
【図４】
0005891830.tif 000005
【図５】
0005891830.tif 000006
【図６】
0005891830.tif 000007
【図７】
0005891830.tif 000008
【図８】
0005891830.tif 000009
【図９】
0005891830.tif 000010