(57)【要約】【課題】アイドルストップを開始した内燃機関の運転者の意思に沿わない再始動を避け、また運転者の意思に沿って再始動を行うときにその再始動に要する時間をできる限り短縮する。【解決手段】内燃機関の始動のためのクランキングに用いる始動用モータとは別に、内燃機関の出力軸を駆動することが可能な補助モータを設けており、車両が停車する前に内燃機関のアイドルストップを開始した場合において、ブレーキペダルの踏込量が０または０に近い閾値以下となったとき、補助モータで内燃機関の出力軸を駆動してその回転を所定期間維持し、当該所定期間内にアクセルペダルの踏込量が閾値以上となったならば始動用モータを用いて内燃機関の始動のためのクランキングを行い、さもなくば補助モータによる内燃機関の出力軸の駆動を停止する車両を構成した。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の始動のためのクランキングに用いる始動用モータとは別に、内燃機関の出力軸を駆動することが可能な補助モータを設けており、
車両が停車する前に内燃機関のアイドルストップを開始した場合において、ブレーキペダルの踏込量が０または０に近い閾値以下となったとき、補助モータで内燃機関の出力軸を駆動してその回転を所定期間維持し、当該所定期間内にアクセルペダルの踏込量が閾値以上となったならば始動用モータを用いて内燃機関の始動のためのクランキングを行い、さもなくば補助モータによる内燃機関の出力軸の駆動を停止する車両。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関のアイドルストップを実行可能な車両に関する。
【背景技術】
【０００２】
信号待ち等による車両の停車中に、内燃機関のアイドル回転を停止させるアイドルストップを実施することが知られている（例えば、下記特許文献を参照）。既存のアイドル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、内燃機関の冷却水温及び車載バッテリの電圧が十分高い、等といった諸条件がおしなべて成立したときに、内燃機関を停止させる。アイドルストップ中、運転者がブレーキペダルから足を離すか、アクセルペダルを踏み込む等の再始動要求があったときには、内燃機関を再始動する。
【０００３】
近時では、車両の燃費性能の一層の向上を図るべく、アイドルストップ条件の一つである車速の条件を引き上げ、車両が停止するよりも先に内燃機関のアイドルストップを開始することが増えてきている。
【０００４】
車両の停車前にアイドルストップを開始したときに、運転者がブレーキペダルから足を離したが、その意図が車両の再加速ではなく車両の惰性走行または減速度の調整であった場合、車両を再加速させようとする意思を当初は有していたが気が変わったような場合、あるいは単に運転者がうっかりブレーキペダルの踏み込みを緩めた場合、従来のシステムではアイドルストップ終了（内燃機関の再始動）条件が成立したと判断して内燃機関を再始動させていた。即ち、運転者の意思にそぐわない再始動が行われ、燃料が浪費されるとともに内燃機関のクランキングに伴う騒音が発生するという不都合が生じていた。
【０００５】
また、内燃機関を再始動させる際には、各気筒が現在どの行程にあるかを確認する行程判別を行う必要がある。内燃機関のクランクシャフト及びカムシャフトにはそれぞれ、その回転角度を知得するためのクランク角センサ及びカム角センサが付設されている。クランク角センサ及びカム角センサは、シャフトと一体となって回転するロータに形成された歯または突起が近傍を通過したことをピックアップコイルにより検出し、その都度パルス信号を出力するものである。
【０００６】
車両の停車前にアイドルストップを開始し、その後内燃機関が完全に停止する前にアイドルストップ終了条件が成立して内燃機関を再始動させようとするとき、クランクシャフト及びカムシャフトの回転速度が遅いと、クランク角センサやカム角センサが出力するパルス信号の周期が長くなり、またＳ／Ｎ比の高い綺麗なパルスを得られない。これにより、現在のクランクシャフト及びカムシャフトの回転角度の誤認、ひいては各気筒が現在どの行程にあるかを誤って判断してしまうおそれがある。気筒の行程判別の誤りは、内燃機関の再始動の失敗に繋がり、内燃機関を一旦完全に停止させてからでないと始動を再試行できなくなる。結果として、内燃機関の再始動が遅れてしまう。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２０１５−１２１１８４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は、アイドルストップを開始した内燃機関の運転者の意思に沿わない再始動を避け、また運転者の意思に沿って再始動を行うときにその再始動に要する時間をできる限り短縮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】
【０００９】
本発明では、内燃機関の始動のためのクランキングに用いる始動用モータとは別に、内燃機関の出力軸を駆動することが可能な補助モータを設けており、車両が停車する前に内燃機関のアイドルストップを開始した場合において、ブレーキペダルの踏込量が０または０に近い閾値以下となったとき、補助モータで内燃機関の出力軸を駆動してその回転を所定期間維持し、当該所定期間内にアクセルペダルの踏込量が閾値以上となったならば始動用モータを用いて内燃機関の始動のためのクランキングを行い、さもなくば補助モータによる内燃機関の出力軸の駆動を停止する車両を構成した。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、アイドルストップを開始した内燃機関の運転者の意思に沿わない再始動を避けることができ、運転者の意思に沿って再始動を行うときにもその再始動に要する時間を短縮することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の一実施形態における車両用内燃機関及び制御装置の概略構成を示す図。
【図２】同実施形態における内燃機関とモータ及びオルタネータとの接続の構造を模式的に示す図。
【図３】同実施形態における制御装置がプログラムに従い実行する処理の手順例を示すフロー図。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
本発明の一実施形態を、図面を参照して説明する。図１に示す車両用内燃機関１００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。
【００１３】
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。
【００１４】
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。
【００１５】
外部ＥＧＲ（Ｅｘｈａｕｓｔ  Ｇａｓ  Ｒｅｃｉｒｃｕｌａｔｉｏｎ）装置２は、いわゆる高圧ループＥＧＲを実現するものである。ＥＧＲ装置２は、排気通路４における触媒４１の上流側と吸気通路３におけるスロットルバルブ３２の下流側とを連通する外部ＥＧＲ通路２１と、ＥＧＲ通路２１上に設けたＥＧＲクーラ２２と、ＥＧＲ通路２１を開閉し当該ＥＧＲ通路２１を流れるＥＧＲガスの流量を制御するＥＧＲバルブ２３とを要素とする。ＥＧＲ通路２１の入口は、排気通路４における排気マニホルド４２またはその下流の所定箇所に接続している。ＥＧＲ通路２１の出口は、吸気通路３におけるスロットルバルブ３２の下流の所定箇所、具体的にはサージタンク３３に接続している。
【００１６】
図２に示すように、本実施形態における内燃機関１００には、始動用モータとしてのスタータモータ（セルモータ）１４０、このスタータモータ１４０とは別に内燃機関１００の出力軸であるクランクシャフト１０を駆動することが可能な補助モータ１３０、及び発電機であるオルタネータ１１０が付帯している。
【００１７】
スタータモータ１４０は、主として冷間始動（運転者がイグニッションスイッチ（スタートスイッチ）またはイグニッションキーを操作して内燃機関１００を始動）時に内燃機関１００のクランクシャフト１０を回転駆動する、クランキング専用の電動機である。スタータモータ１４０は、その出力軸にピニオンギア１４１を有し、このピニオンギア１４１が内燃機関１００のクランクシャフト１０に固定されたリングギア１０３に噛合することで、クランクシャフト１０に回転駆動力を伝達する。ピニオンギア１４１は、スタータモータ１４０による内燃機関１００のクランキング中以外は、リングギア１０３から離脱している。
【００１８】
補助モータ１３０は、主としてアイドルストップした内燃機関１００の再始動時に、内燃機関１００のクランクシャフト１０を回転駆動する。尤も、補助モータ１３０は、それ単独では内燃機関１００をクランキングして始動を完了することができるほどの加速をクランクシャフト１０に与えることができない。補助モータ１３０は、ベルト１３４及びプーリ１０２、１３３を要素とする巻掛伝動機構を介してクランクシャフト１０の一端側と接続している。
【００１９】
なお、補助モータ１３０は、車両または内燃機関１００に付随する電動の補機、例えば車室内空調用のエアコンディショナの冷媒を圧縮する電動コンプレッサや、内燃機関１００の冷却水を循環させるための電動ウォータポンプ等の駆動源となるモータであることがある。
【００２０】
オルタネータ１１０は、内燃機関のクランクシャフト１０から駆動力の伝達を受けて発電する発電機としての機能とを兼ね備える。オルタネータ１１０は、ベルト１１３及びプーリ１０１、１１２を要素とする巻掛伝動機構を介してクランクシャフト１０の一端側と接続している。
【００２１】
内燃機関１００と車両の車軸ひいては駆動輪とを繋ぐトランスミッション１２０は、クランクシャフト１０の他端側に設置する。トランスミッション１２０は、既知のトルクコンバータ及び自動変速機を含む。
【００２２】
内燃機関１００及びスタータモータ１４０、補助モータ１３０等の制御を司る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。
【００２３】
ＥＣＵ０の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１０の回転角度及びエンジン回転数を検出するクランク角センサ（エンジン回転センサ）から出力されるクランク角信号ｂ、アクセルペダルの踏込量をアクセル開度（いわば、内燃機関１００に対する要求負荷）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センサから出力される吸気温・吸気圧信号ｄ、内燃機関の温度を示唆する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、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信号ｆ、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、車載のバッテリの端子電圧及び／または端子電流を検出するセンサから出力されるバッテリ電圧／電流信号ｈ等が入力される。
【００２４】
クランク角センサは、典型的には、クランクシャフト１０が１０°ＣＡ（クランク角度）回転する毎に、クランク角信号ｂとしてパルス信号を発信する。但し、クランク角センサは、クランクシャフト１０が一回転する間に三十六回のパルスを出力するわけではなく、クランクシャフト１０の特定の回転位相角、具体的には０°ＣＡ及び３６０°ＣＡ、並びに１８０°ＣＡ及び５４０°ＣＡにおいてパルスの欠損が生じる。この欠損を基にして、クランクシャフト１０の絶対的な角度（姿勢）、換言すれば各気筒１のピストンの現在位置を知ることが可能である。他方、カム角センサは、カムシャフトの一回転を気筒数で割った角度毎に、カム角信号ｇとしてパルス信号を出力する。三気筒エンジンの場合には、カムシャフトが１２０°回転する都度、クランク角度に換算すれば２４０°ＣＡ毎に、パルス信号を出力する。
【００２５】
ＥＣＵ０の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、ＥＧＲバルブ２３に対して開度操作信号ｌ、オルタネータ１１０に対してこれを制御するための制御信号ｎ、スタータモータ１４０に対してこれを制御するための制御信号ｐ、補助モータ１３０に対してこれを制御するための制御信号ｑ等を出力する。
【００２６】
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、気筒１に充填される吸気量に見合った要求燃料噴射量、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、要求ＥＧＲ率、オルタネータ１１０の発電量または出力電圧等といった各種運転パラメータを決定する。ＥＣＵ０は、運転パラメータに対応した各種制御信号ｉ、ｊ、ｋ、ｌ、ｎ、ｐ、ｑを出力インタフェースを介して印加する。
【００２７】
本実施形態のＥＣＵ０は、所定のアイドルストップ条件が成立したときに、内燃機関１００のアイドル回転を停止させるアイドルストップを実行する。ＥＣＵ０は、ブレーキペダルの踏込量が閾値以上であり（ブレーキペダルが踏まれた）、内燃機関の冷却水温が所定以上に高く、車載のバッテリの充電量または端子電圧が所定以上に高く、シフトレンジが走行レンジであり、車両が所在している路面の勾配の絶対値が所定以下であり、ブレーキブースタが蓄えている負圧（大気圧とブレーキブースタ負圧との差圧）の大きさが閾値以上であり、前回のアイドルストップ終了からある車速（例えば、１０ｋｍ／ｈ）以上まで加速した経歴があり、かつ現在の車速がある車速（例えば、９ｋｍ／ｈ）以下である、等といった諸条件がおしなべて成立したことを以て、アイドルストップ条件が成立したものと判断する。
【００２８】
アイドルストップ条件の成立後、所定のアイドルストップ終了条件が成立したときには、内燃機関１００を再始動する。ＥＣＵ０は、ブレーキペダルの踏込量が０または０に近い閾値未満となった（ブレーキペダルが踏まれなくなった）、逆にブレーキペダルの踏込量がさらに増大した（ブレーキペダルがさらに強く踏み込まれた）、アクセルペダルの踏込量が閾値以上となった（アクセルペダルが踏まれた）、ブレーキブースタが蓄えている負圧の大きさが閾値未満に低下した、アイドルストップ状態で所定時間（３分）が経過した、等のうち何れかを以て、アイドルストップ終了条件が成立したものと判断する。アクセルペダルの踏込量と比較するべき閾値は、通常、アクセル全開となる踏込量の５％ないし１０％の間の値である。但し、この閾値は、０または０に近い値であることがある。
【００２９】
但し、本実施形態では、単にブレーキペダルから運転者の足が離れただけでは、内燃機関１００の始動のためのクランキングを開始しない。
【００３０】
図３に、本実施形態のＥＣＵ０が内燃機関の再始動に際して実行する処理の手順例を示す。ＥＣＵ０は、車両が停車する前に内燃機関１００のアイドルストップを開始した場合において、車速またはエンジン回転数が０となる前に、ブレーキペダルの踏込量が０または０に近い閾値未満となった（ステップＳ１）ならば、補助モータ１３０により内燃機関１００のクランクシャフト１０を駆動してその回転速度を所定値または所定範囲内（例えば、３００ｒｐｍないし４００ｒｐｍ）に維持する（ステップＳ２）とともに、クランク角信号ｂ及びカム角信号ｇを参照した各気筒１の現在の行程の判別を行う（ステップＳ３）。
【００３１】
補助モータ１３０によりクランクシャフト１０の回転を維持するのは、クランク角センサ及びカム角センサからＥＣＵ０に向けてＳ／Ｎ比の高いクランク信号ｂ及びカム角信号ｇが出力される状態を保つためであり、補助モータ１３０により内燃機関１００の始動のためのクランキングを遂行するためではない。クランク角信号ｂ及びカム角信号ｇを参照した各気筒１の現在の行程の判別には、コンマ数秒の時間を要する。ステップＳ２及びＳ３の段階では、スタータモータ１４０によるクランキングはまだ行わない。
【００３２】
そして、補助モータ１３０によるクランクシャフト１０の駆動を開始してから所定期間（例えば、数秒間ないし十秒間）内に、アクセルペダルの踏込量が閾値以上となった（ステップＳ４）ならば、スタータモータ１４０によるクランキングの実行、燃料噴射及び点火を開始する（ステップＳ５）。ステップＳ５では、先にステップＳ３にて実施した各気筒１の行程判別の結果をそのまま用いて、各気筒１における燃料噴射タイミング及び点火タイミングを決定することが可能である。クランキングは、内燃機関１００が初爆から連爆へと至り、クランクシャフト１０の回転速度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。
【００３３】
一方、補助モータ１３０によるクランクシャフト１０の駆動を開始してから所定期間内に、アクセルペダルの踏込量が閾値以上とならなかった（ステップＳ４、Ｓ８）場合、車速が０または０に近い閾値以下となった（車両が停車した）場合（ステップＳ６）、またはブレーキペダルの踏込量が再び増加して閾値以上となった（ステップＳ７）場合には、運転者が車両を再加速させる意思を有していないものと考えられるため、補助モータ１３０によるクランクシャフト１０の駆動を中止し（ステップＳ９）、内燃機関１００を完全に停止させる。
【００３４】
本実施形態では、内燃機関１００の始動のためのクランキングに用いる始動用モータ１４０とは別に、内燃機関１００の出力軸１０を駆動することが可能な補助モータ１３０を設けており、車両が停車する前に内燃機関１００のアイドルストップを開始した場合において、ブレーキペダルの踏込量が０または０に近い閾値以下となったとき、補助モータ１３０で内燃機関１００の出力軸１０を駆動してその回転を所定期間維持し、当該所定期間内にアクセルペダルの踏込量が閾値以上となったならば始動用モータ１４０を用いて内燃機関１００の始動のためのクランキングを行い、さもなくば補助モータ１３０による内燃機関１００の出力軸１０の駆動を停止する車両を構成した。
【００３５】
本実施形態によれば、車両の停車前に内燃機関１００のアイドルストップを開始した場合において、運転者がブレーキペダルから足を離したがアクセルペダルを踏もうとしないならば、内燃機関１００のクランキングを開始しない。従って、運転者の意思にそぐわない内燃機関１００の再始動が回避され、燃料を浪費せずに済み、また始動用モータ１４０とクランクシャフト１０との間に介在するギア１４１、１０３による騒音の発生機会を減少させることができる。
【００３６】
また、始動用モータ１４０によるクランキングの開始に先んじて、補助モータ１３０によりクランクシャフト１０をある程度の回転速度まで加速し、かつ各気筒１の行程判別を完了しておくことができるので、アクセルペダルが踏まれて内燃機関１００を再始動する際のクランキングの期間が短縮される。つまり、運転者の意思に沿った内燃機関１００の再始動が早くなり、ギア１４１、１０３による騒音の発生時間も短くなって、車両のＮＶ（Ｎｏｉｓｅ  ａｎｄ  Ｖｉｂｒａｔｉｏｎ）の向上に資する。
【００３７】
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、始動用モータ１４０によるクランキングの開始に先んじた、補助モータ１３０によるクランクシャフト１０の駆動は、車両が停車した後の内燃機関１００のアイドルストップにおいても実施することができる。
【００３８】
即ち、アイドルストップ中にブレーキペダルの踏込量が０または０に近い閾値未満となったならば、補助モータ１３０により内燃機関１００のクランクシャフト１０を駆動してその回転速度を所定値または所定範囲内に加速し、クランク角信号ｂ及びカム角信号ｇを参照した各気筒１の現在の行程の判別を行う。その後、所定期間内にアクセルペダルの踏込量が０または０に近い閾値以上となったならば、スタータモータ１４０による内燃機関１００の始動のためのクランキングの実行、燃料噴射及び点火を開始する。翻って、所定期間内にアクセルペダルの踏込量が０または０に近い閾値以上とならなかった、またはブレーキペダルの踏込量が再び増加して閾値以上となったならば、補助モータ１３０によるクランクシャフト１０の駆動を停止するのである。
【００３９】
その他、各部の具体的構成や処理の手順は、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】
【００４０】
本発明は、車両に搭載される制御装置に適用できる。
【符号の説明】
【００４１】
０…制御装置（ＥＣＵ）
１０…内燃機関の出力軸（クランクシャフト）
１００…内燃機関
１３０…補助モータ
１４０…始動用モータ（スタータモータ、セルモータ）
【図１】
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【図２】
2018071439.tif 000004
【図３】
2018071439.tif 000005