(57)【要約】【課題】内燃機関の停止後に過給機の主軸が回転し続けることを防止し、乗員の違和感または不快感を低減することができる内燃機関の制御装置を提供すること。【解決手段】転がり軸受によって主軸が軸支された過給機を有する内燃機関の制御装置であって、内燃機関が停止したが否かを判断する判断部と、前記判断部によって前記内燃機関が停止したと判断された場合に、前記主軸の回転数を低下させる回転数低減制御を行う制御部と、を備える内燃機関の制御装置。【選択図】図２
2019019775.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
転がり軸受によって主軸が軸支された過給機を有する内燃機関の制御装置であって、
前記内燃機関が停止したか否かを判断する判断部と、
前記判断部によって前記内燃機関が停止したと判断された場合に、前記主軸の回転数を低下させる回転数低減制御を行う制御部と、を備える
内燃機関の制御装置。
【請求項２】
前記判断部は、さらに、前記内燃機関の停止態様を判断し、
前記制御部は、前記停止態様に応じて前記回転数低減制御における制御内容を変更する
請求項１に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項３】
前記制御部は、前記判断部によって前記内燃機関の停止後に再始動が行われると判断された場合、前記主軸の回転数を急減させる回転数急減制御を行い、その後、前記主軸の回転数が予め定められた所定の回転数閾値以下となったときに、前記回転数急減制御を終了する
請求項２に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項４】
前記制御部は、前記判断部によって前記内燃機関の停止後に再始動が行われると判断された場合、前記内燃機関の停止から所定時間経過後に、前記主軸の回転数を急減させる回転数急減制御を開始する
請求項２に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項５】
前記制御部は、前記判断部によって前記内燃機関の停止後に再始動が行われると判断された場合、前記主軸の回転数を時間の経過とともに徐々に低減させる
請求項２に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、内燃機関の制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、過給機を備えた内燃機関が開示されている。特許文献１では、過給機を構成するタービンおよびコンプレッサを結合する主軸が、ボールベアリングによって軸支されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１２−０５７５４４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１に記載のものでは、過給機の主軸を軸支するボールベアリングの転がり抵抗が極めて小さいことに起因して、内燃機関を停止させた場合に、過給機の主軸が回転を続けることがある。内燃機関の停止後に過給機の主軸が回転し続けると、乗員が違和感を感じたり、ボールベアリングの回転音を乗員が不快なノイズとして認識するおそれがある。
【０００５】
本発明の目的は、内燃機関の停止後に過給機の主軸が回転し続けることを防止し、乗員の違和感または不快感を低減することができる内燃機関の制御装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明に係る内燃機関の制御装置は、転がり軸受によって主軸が軸支された過給機を有する内燃機関の制御装置であって、前記内燃機関が停止したか否かを判断する判断部と、前記判断部によって前記内燃機関が停止したと判断された場合に、前記主軸の回転数を低下させる回転数低減制御を行う制御部と、を備える。
【発明の効果】
【０００７】
本発明に係る内燃機関の制御装置によれば、内燃機関の停止後に過給機の主軸が回転し続けることを防止し、乗員の違和感または不快感を低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】エンジンの全体構成を示す概略図
【図２】回転数低減制御の処理内容を示すフローチャート
【図３】主軸の回転数の推移を示す図
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、本発明の実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。なお、以下に説明する実施形態は一例であり、本発明はこの実施形態により限定されるものではない。
【００１０】
まず、図１を参照して、エンジン１の全体構成について説明する。
【００１１】
エンジン１は、吸気通路１０と、排気通路２０と、ターボチャージャ（過給機）３０と、排気環流装置（ＥＧＲ装置）４０と、を備える。
【００１２】
吸気通路１０へ吸入された空気は、吸気Ｇ１としてターボチャージャ３０のコンプレッサ３１により圧縮される。コンプレッサ３１により圧縮された吸気Ｇ１は、インタークーラー１１で冷却された後に、インテークスロットルバルブ１２によって流量を調整されて、インテークマニホルド１３を経てエンジン本体２に供給される。
【００１３】
エンジン本体２から排出された排気Ｇ２は、エキゾーストマニホルド２１から排気通路２０へ排出される。排気通路２０へ排出された排気Ｇ２の一部は、排気通路２０から分岐して設けられたＥＧＲ上流側通路４１へＥＧＲガスＧ３となって分流する。
【００１４】
ＥＧＲガスＧ３は、ＥＧＲクーラー４２によって冷却された後、ＥＧＲ下流側通路４３内を流通し、ＥＧＲバルブ４４によって流量を調整されて吸気通路１０へ環流される。ＥＧＲ下流側通路４３と吸気通路１０とは、インテークスロットルバルブ１２よりも下流側において連通している。
【００１５】
排気通路２０を流通する排気Ｇ２のうち、ＥＧＲ上流側通路４１へ分流しなかった排気Ｇ２は、可変ノズル３２を経てターボチャージャ３０のタービン３３へ流入し、タービン３３を回転駆動させた後に、排ガス処理装置２２を経て大気中へ放出される。
【００１６】
ターボチャージャ３０におけるコンプレッサ３１およびタービン３３は、主軸３４により結合されている。主軸３４は、ボールベアリング３５によってハウジングに対して軸支されている。
【００１７】
排気通路２０におけるタービン３３と排ガス処理装置２２との間には、エキゾーストブレーキバルブ２３が設けられている。また、排気通路２０における排ガス処理装置２２の下流側には、エキゾーストスロットルバルブ２４が設けられている。
【００１８】
制御装置５０は、判断部５１および制御部５２を機能的要素として備える。判断部５１は、エンジン１が停止したか否かを判断する。また、判断部５１は、エンジン１の停止態様（後述する。）を判断する。制御部５２は、判断部５１による判断結果に基づき、インテークスロットルバルブ１２、ＥＧＲバルブ４４、可変ノズル３２、エキゾーストブレーキバルブ２３およびエキゾーストスロットルバルブ２４をそれぞれ制御する。
【００１９】
次に、図２を参照して、主軸３４の回転数を低下させる制御（以下、「回転数低減制御」という。）の処理内容について説明する。図２に示す処理は、電源が投入されている間、所定の制御周期で繰り返し実行される。
【００２０】
まずステップＳ１で、制御装置５０（具体的には、判断部５１）は、エンジン１が停止したか否かを判断する。この判断は、エンジン１の回転数等の公知のパラメータに基づいて、公知の手法により行うことができる。
【００２１】
エンジン１が停止していない場合（ステップＳ１：ＮＯ）、ステップＳ１の処理を繰り返す。一方、エンジン１が停止した場合（ステップＳ１：ＹＥＳ）、処理はステップＳ２へ進む。
【００２２】
ステップＳ２で、制御装置５０（具体的には、判断部５１）は、エンジン１の停止態様を判断する。具体的には、エンジン１の停止がアイドルストップ制御によるものなのか否かを判断する。
【００２３】
ここで、アイドルストップ制御とは、例えば、運転者がブレーキペダルを踏んで車両が一時的に停止した場合に、エンジン１を停止させ、その後、運転者がブレーキペダルから足を離した場合にエンジン１を再始動させる制御である。
【００２４】
なお、本発明において、「アイドルストップ制御」という用語は、上述の制御に限らず、イグニッションキーが操作されることなくエンジン１の停止が行われる様々な制御を含む広い概念で用いる。また、アイドルストップ制御によるエンジン１の停止は、短時間でエンジン１が再始動されることを前提としている。
【００２５】
エンジン１の停止がアイドルストップ制御によるものである場合（ステップＳ２：ＹＥＳ）、処理はステップＳ３へ進む。そして、ステップＳ３で、制御装置５０（具体的には、制御部５２）は、アイドルストップ時回転数低減制御を実行して、処理を終了する。
【００２６】
一方、エンジン１の停止がアイドルストップ制御によるものでない場合（ステップＳ２：ＮＯ）、処理はステップＳ４へ進む。そして、ステップＳ４で、制御装置５０（具体的には、制御部５２）は、非アイドルストップ時回転数低減制御を実行して、処理を終了する。
【００２７】
なお、ステップＳ２において「ＮＯ」と判断されるのは、典型的には運転者によるイグニッションキーのキーオフ等によりエンジン１が停止された場合である。このような場合には、エンジン１が短時間で再始動されることはないと捉えることもできる。
【００２８】
（非アイドルストップ時回転数低減制御）
ここで、上述のステップＳ３で行われるアイドルストップ時回転数低減制御について詳細な説明を行う前に、上述のステップＳ４で行われる非アイドルストップ時回転数低減制御について簡単に説明する。
【００２９】
非アイドルストップ時回転数低減制御では、制御部５２は、インテークスロットルバルブ１２、ＥＧＲバルブ４４、可変ノズル３２、エキゾーストブレーキバルブ２３およびエキゾーストスロットルバルブ２４をそれぞれ以下のように制御する。
【００３０】
インテークスロットルバルブ１２は、全閉とされる。これにより、吸気通路１０を流通する吸気Ｇ１の流量を低減する。
【００３１】
ＥＧＲバルブ４４は、全開とされる。これにより、排気通路２０からＥＧＲ上流側通路４１およびＥＧＲ下流側通路４３を流通して吸気通路１０に環流されるＥＧＲガスＧ３の流量を増大させ、タービン３３へ供給される排気Ｇ２の流量を低減する。
【００３２】
可変ノズル３２は、全開とされる。これにより、タービン３３に対する排気Ｇ２の流入面積を増大させ、タービン３３の上流側における排気Ｇ２のスピードを低下させる。
【００３３】
エキゾーストブレーキバルブ２３は、全閉とされる。これにより、大気中に排出される排気Ｇ２の流れを阻害する。
【００３４】
エキゾーストスロットルバルブ２４は、全閉とされる。これにより、大気中に排出される排気Ｇ２の流れを阻害する。
【００３５】
以上のようにインテークスロットルバルブ１２、ＥＧＲバルブ４４、可変ノズル３２、エキゾーストブレーキバルブ２３およびエキゾーストスロットルバルブ２４がそれぞれ制御されることを、以下の説明では「回転数急減制御」と呼ぶ。
【００３６】
非アイドルストップ時回転数低減制御では、エンジン１が停止したと判断されると、主軸３４の回転数が、乗員が違和感または不快なノイズと感じなくなる回転数になるまで、回転数急減制御が行われる。そのため、主軸３４の回転数は急減し、主軸３４は早期に停止する。
【００３７】
図３に、ターボチャージャ３０の主軸３４の回転数の推移を示す。図３において、縦軸は主軸３４の回転数であり、横軸は時間である。時刻ｔ１においてエンジン１が停止すると、時刻ｔ１以降、主軸３４の回転数が低下する。
【００３８】
回転数低減制御が行われない場合、図３の二点鎖線に示すように、主軸３４の回転数は緩やかに低下する。そのため、エンジン１の停止後もターボチャージャ３０の主軸３４が回転し続けることに起因して、乗員が違和感または不快感を感じるおそれがある。
【００３９】
ここで、図３における回転数閾値Ｒ１について簡単に説明する。回転数閾値Ｒ１は、主軸３４の回転数が回転数閾値Ｒ１よりも高いと、乗員が違和感または不快感を強く感じる一方で、主軸３４の回転数が回転数閾値Ｒ１よりも低ければ、乗員が違和感または不快感をそれほど感じない回転数として、実験等により予め決定されたものである。回転数閾値Ｒ１は、ボールベアリング３５のサイズや仕様等によっても異なる値である。
【００４０】
図３において回転数閾値Ｒ１よりも高い主軸３４の回転数領域は、乗員が違和感または不快感を強く感じる回転数領域である。回転数低減制御を実行しないと、主軸３４の回転数が、このような回転数領域に長く留まることになり、乗員が違和感または不快感を強く感じることになる。
【００４１】
これに対して、非アイドルストップ時回転数低減制御を実行すると、図３の実線に示すように、主軸３４の回転数はエンジン１の停止が判断された時刻ｔ１から時間の経過とともに略一定の割合で減少していき、時刻ｔ２でゼロとなる。
【００４２】
そのため、エンジン１の停止後にターボチャージャ３０の主軸３４が回転し続けるのを防止することができ、乗員の違和感または不快感を低減することができる。特に、乗員に違和感または不快感を与える回転数領域を素早く通過させることができるため、乗員の違和感または不快感を好適に低減することができる。
【００４３】
（アイドルストップ時回転数低減制御）
非アイドルストップ時に上述の非アイドルストップ時回転数低減制御が行われるのに対して、アイドルストップ時には、エンジン１が再始動されることを前提として、以下のようなアイドルストップ時回転数低減制御が実行される。
【００４４】
（アイドルストップ時回転数低減制御の第１例）
アイドルストップ時回転数低減制御の第１例では、エンジン１の停止が判断されると、まず、回転数急減制御が行われる。そして、主軸３４の回転数が所定の回転数閾値Ｒ１を下回ると、回転数急減制御が終了される。
【００４５】
すなわち、インテークスロットルバルブ１２、ＥＧＲバルブ４４、可変ノズル３２、エキゾーストブレーキバルブ２３およびエキゾーストスロットルバルブ２４は、それぞれ、回転数急減制御が行われるよりも前の状態とされる。
【００４６】
なお、主軸３４の回転数が所定の回転数閾値Ｒ１を下回るか否かの判断は、主軸３４の回転数を検出する回転数センサを用いて行ってもよい。また、回転数急減制御を行った場合の主軸３４の回転数の時間変化を予め実験等により求めておき、主軸３４の回転数が所定の回転数閾値Ｒ１を下回ると予測される時刻で回転数急減制御を終了するようにしてもよい。
【００４７】
図３における破線が、アイドルストップ時回転数低減制御の第１例を実行した場合の主軸３４の回転数の推移である。図３に示すように、主軸３４の回転数はエンジン１の停止が判断された時刻ｔ１から時間の経過とともに略一定の割合で減少していく。破線の傾きは、実線の傾きと同様の傾きである。なお、図３では、理解を容易にするため、実線と破線とをずらして示している。
【００４８】
そして、主軸３４の回転数が所定の回転数閾値Ｒ１まで低下した時刻ｔ３以降、破線の傾きは、二点鎖線の傾きと同様の傾きとなり、主軸３４の回転数は緩やかに低下していく。このように制御することにより、乗員が違和感または不快感を強く感じる回転数領域を素早く通過しつつ、エンジン１が再始動された場合に速やかに過給を行うことができる。
【００４９】
（アイドルストップ時回転数低減制御の第２例）
アイドルストップ時回転数低減制御の第２例では、エンジン１の停止が判断された後、所定時間、回転数急減制御を行わず、所定時間が経過した後に、回転数急減制御を開始する。
【００５０】
ここで、所定時間は、エンジン１の再始動が期待される時間に応じて予め設定されてもよい。例えば、車両ごとに、アイドルストップ制御によってエンジン１が停止され、その後エンジン１が再始動される割合が５割となるような時間を所定期間として予め設定してもよく、もしくは個々の車両ごとに過去のアイドルストップ時間を学習して設定してもよい。
【００５１】
図３における一点鎖線が、アイドルストップ時回転数低減制御の第２例を実行した場合の主軸３４の回転数の推移である。図３に示すように、一点鎖線の傾きは、エンジン１の停止が判断された時刻ｔ１から時刻ｔ４までは、二点鎖線の傾きと同様の傾きである。なお、図３では、理解を容易にするため、二点鎖線と一点鎖線とをずらして示している。
【００５２】
そして、時刻ｔ４以降、一点鎖線の傾きは、実線の傾きと同様の傾きとなり、主軸３４の回転数は急減する。このように制御することにより、時刻ｔ４までは、エンジン１が再始動された場合に速やかに過給を行うことができる。
【００５３】
また、時刻ｔ４以降は、乗員が違和感または不快感を強く感じる回転数領域を素早く通過させることができるため、乗員の違和感または不快感を好適に低減することができる。
【００５４】
（アイドルストップ時回転数低減制御の第３例）
上述の第１例および第２例では、回転数急減制御を実行するタイミングおよび期間を非アイドルストップ時回転数低減制御と異ならせた。第３例では、インテークスロットルバルブ１２、ＥＧＲバルブ４４、可変ノズル３２、エキゾーストブレーキバルブ２３およびエキゾーストスロットルバルブ２４の制御内容を回転数急減制御とは異なったものにしている。
【００５５】
具体的には、第３例では、エンジン１の停止が判断された後、時間の経過とともに徐々に主軸３４の回転数が低下するように、各制御対象（インテークスロットルバルブ１２、ＥＧＲバルブ４４、可変ノズル３２、エキゾーストブレーキバルブ２３およびエキゾーストスロットルバルブ２４）を制御する。
【００５６】
例えば、時刻ｔ１から所定時間経過した時点で、インテークスロットルバルブ１２を全閉とし、さらに所定時間が経過するごとにＥＧＲバルブ４４、可変ノズル３２、エキゾーストブレーキバルブ２３およびエキゾーストスロットルバルブ２４を順次制御する等、各制御対象の制御開始時期をずらすようにしてもよい。
【００５７】
また、例えば、時刻ｔ１から、インテークスロットルバルブ１２、エキゾーストブレーキバルブ２３およびエキゾーストスロットルバルブ２４を徐々に閉じていき、ＥＧＲバルブ４４および可変ノズル３２を徐々に開いていくようにしてもよい。
【００５８】
こうすることで、図３に点線で示すように、時間の経過とともに主軸３４の回転数を徐々に低減することができる。これにより、回転数急減制御を行うのに比べて、主軸３４の回転数を長期間に渡って比較的高回転に維持することができる。
【００５９】
以上説明したように、本実施形態に係る内燃機関の制御装置は、転がり軸受によって主軸が軸支された過給機を有する内燃機関の制御装置であって、内燃機関が停止したか否かを判断する判断部と、判断部によって内燃機関が停止したと判断された場合に、主軸の回転数を低下させる回転数低減制御を行う制御部と、を備える。
【００６０】
これにより、内燃機関の停止後に、主軸の回転数を速やかに低下させることができる。そのため、内燃機関の停止後も過給機の主軸が回転し続けることに起因する乗員の違和感または不快感を低減することができる。
【００６１】
また、本実施形態に係る内燃機関の制御装置は、内燃機関の停止態様を判断し、停止態様に応じて回転数低減制御における制御内容を変更する。具体的には、内燃機関の停止がアイドルストップ制御によるものでない場合、内燃機関の停止が判断されると、主軸が停止するまで回転数急減制御を行う。
【００６２】
また、内燃機関の停止がアイドルストップ制御によるものである場合、回転数急減制御を実行するタイミングまたは期間を非アイドルストップ時と異ならせる。もしくは、内燃機関の停止がアイドルストップ制御によるものである場合、時間の経過とともに主軸の回転数を徐々に低下させる。
【００６３】
これにより、内燃機関の停止がアイドルストップ制御によるものである場合、内燃機関が再始動されたときに速やかに過給を行うことができる。また、内燃機関の停止がアイドルストップ制御によるものでない場合、主軸の回転数を速やかにゼロとすることができる。
【００６４】
なお、上述の実施形態では、インテークスロットルバルブ、ＥＧＲバルブ、可変ノズル、エキゾーストブレーキバルブおよびエキゾーストスロットルバルブを備える内燃機関を例に挙げて説明を行ったが、これに限定されない。例えば、これらのいずれか一つ以上を備えない内燃機関でもよい。
【００６５】
また、上述の実施形態では、インテークスロットルバルブ、ＥＧＲバルブ、可変ノズル、エキゾーストブレーキバルブおよびエキゾーストスロットルバルブの全てを制御するものを例に挙げて説明を行ったが、これに限定されない。例えば、これらのいずれか一つ以上を制御しなくてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００６６】
本発明に係る内燃機関の制御装置は、内燃機関の停止後も過給機の主軸が回転し続けることに起因する乗員の違和感または不快感を低減することができ、産業上の利用可能性は多大である。
【符号の説明】
【００６７】
１  エンジン
２  エンジン本体
１０  吸気通路
１１  インタークーラー
１２  インテークスロットルバルブ
１３  インテークマニホルド
２０  排気通路
２１  エキゾーストマニホルド
２２  排ガス処理装置
２３  エキゾーストブレーキバルブ
２４  エキゾーストスロットルバルブ
３０  ターボチャージャ
３１  コンプレッサ
３２  可変ノズル
３３  タービン
３４  主軸
３５  ボールベアリング
４０  排気環流装置（ＥＧＲ装置）
４１  ＥＧＲ上流側通路
４２  ＥＧＲクーラー
４３  ＥＧＲ下流側通路
４４  ＥＧＲバルブ
５０  制御装置
５１  判断部
５２  制御部
【図１】
2019019775.tif 000003
【図２】
2019019775.tif 000004
【図３】
2019019775.tif 000005