(57)【要約】【課題】ターボ過給機を備えた内燃機関が一時的な停止から再始動する際の筒内流入空気量のズレを抑制する。【解決手段】タービン３２とコンプレッサ２２とにより構成されるターボ過給機を備えたエンジン１０において、内燃機関の停止要求が出された場合に、停止時のタービン回転数を推定する。エンジンの再始動時に、停止時のタービン回転数とエンジンの停止時間に基づいて、現在のタービン回転数を推定する。現在のタービン回転数が所定の閾値よりも大きい場合に、スロットル２６、ＡＢＶ２８又はＩＮ−ＶＶＴ等の空気系アクチュエータの操作量を、筒内流入空気量を低下させる方向に補正する。【選択図】図３
2015190379.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
排気通路に配置されたタービンと吸気通路の配置されたコンプレッサとにより構成されるターボ過給機を備えた内燃機関において、
前記内燃機関の停止要求が出された場合に、停止時のタービン回転数を推定する第１推定手段と、
前記内燃機関の再始動時に、前記停止時のタービン回転数と前記内燃機関の停止時間に基づいて、現在のタービン回転数を推定する第２推定手段と、
前記現在のタービン回転数が所定の閾値よりも大きい場合に、空気系アクチュエータの操作量を、筒内流入空気量を低下させる方向に補正する補正手段と、
を備えることを特徴とする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し、詳しくは、ターボ過給機を備えた内燃機関の制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、例えば特開２０１３−２４５５９５号公報には、過給機を有するエンジンを備えるハイブリッド車両において、エンジンの始動後におけるドライバビリティの悪化を抑制するための技術が開示されている。より詳しくは、このハイブリッド車両では、エンジンの停止が要求されたときにおいて、アイドリング運転又はモータリング運転が行われているときには、これらが行われていないときよりも過給機の過給圧を減圧させてからエンジンの停止処理が行われる。これにより、エンジンの停止に伴う車両振動の発生が抑制される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１３−２４５５９５号公報
【特許文献２】特開２０１０−１４０７１号公報
【特許文献３】特開２０１３−１８４５５４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、ターボ過給機を備える内燃機関では、高負荷走行時にエンジン停止要求が出された場合に、エンジン停止後もタービンが回転し続けることがある。このような状態で再びエンジンの再始動要求が出されると、始動時の筒内流入新気量が目標値よりも多量になってしまい、所望のトルクを実現できない、エミッションが悪化するといった不具合が起きるおそれがある。
【０００５】
本発明は、上述のような課題に鑑みてなされたもので、ターボ過給機を備えた内燃機関において、内燃機関が一時的な停止から再始動する際の筒内流入空気量のズレを抑制することのできる内燃機関の制御装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
第１の発明は、上記の目的を達成するため、排気通路に配置されたタービンと吸気通路の配置されたコンプレッサとにより構成されるターボ過給機を備えた内燃機関の制御装置において、
前記内燃機関の停止要求が出された場合に、停止時のタービン回転数を推定する第１推定手段と、
前記内燃機関の再始動時に、前記停止時のタービン回転数と前記内燃機関の停止時間に基づいて、現在のタービン回転数を推定する第２推定手段と、
前記現在のタービン回転数が所定の閾値よりも大きい場合に、空気系アクチュエータの操作量を筒内流入空気量を低下させる方向に補正する補正手段と、
を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
第１の発明によれば、内燃機関の停止要求が出された場合に、停止時のタービン回転数が推定され、当該停止時のタービン回転数と停止時間とに基づいて、再始動時のタービン回転数が推定される。そして、推定された再始動時のタービン回転数が所定の基準値よりも大きい場合に、筒内に流入する空気量が低下する方向に空気系アクチュエータが制御される。このため、本発明によれば、再始動時のタービン回転の影響による筒内流入空気量の増大を抑制することができるので、所望のトルクを実現できない、エミッションが悪化するといった不具合が起きることを抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の実施の形態１に適用されるハイブリッド車のシステム構成を示す構成図である。
【図２】本発明の実施の形態１によるエンジンのシステム構成を説明するための構成図である。
【図３】本発明の実施の形態１でＥＣＵ５０により実行されるエンジン停止時の制御のためのルーチンを示すフローチャートである。
【図４】本発明の実施の形態１でＥＣＵ５０により実行されるエンジン再始動時の制御のためのルーチンを示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
実施の形態１．
本発明の実施の形態１について図を参照して説明する。
【００１０】
［実施の形態１の構成］
以下、図１乃至図４を参照して、本発明の実施の形態１について説明する。図１は、本発明の実施の形態１に適用されるハイブリッド車のシステム構成を示す構成図である。ハイブリッド車の車両１には、モータ２、伝達機構３、動力分割機構５、ジェネレータ６、バッテリ９、内燃機関（エンジン）１０等が搭載されている。モータ２は、エンジン１０と共に車両１の動力源を構成するもので、モータ２の出力側は、減速機構等を含む伝達機構３を介して車輪４に連結されている。また、エンジン１０の出力側は、動力分割機構５を介して伝達機構３とジェネレータ６に連結されている。ジェネレータ６は、インバータ７及び昇圧コンバータ８を介してバッテリ９に接続されている。
【００１１】
動力分割機構５は、エンジン１０から伝達機構３とジェネレータ６にそれぞれ伝達される駆動力の比率を調整する。これにより、ハイブリッド車においては、車輪４に伝達されるモータ２とエンジン１０の駆動力の比率を動力分割機構５により制御しつつ、ジェネレータ６によりバッテリ９の充電を実行することができる。そして、車両１の走行中には、モータ２を停止した状態でエンジン１０の駆動力により走行するエンジン走行と、エンジン１０を停止した状態でモータ２の駆動力により走行するモータ走行と、両方の駆動力を用いて走行するハイブリッド走行とが実現される。なお、これらの車両制御は、後述のＥＣＵ５０により実行される。
【００１２】
次に、図２を参照して、エンジン１０の構成について説明する。図２は、本発明の実施の形態１によるエンジンのシステム構成を説明するための構成図である。図２に示すエンジン１０は、火花点火式の４ストロークレシプロエンジンである。エンジン１０は、各気筒の燃焼室内に空気を供給するための吸気系、排気ガスを排出するための排気系、およびエンジン１０の運転を制御するための制御系の構成を有している。以下、これらの構成についてそれぞれ詳細に説明する。
【００１３】
エンジン１０の吸気系は吸気通路１２を備えている。吸気通路１２の入口側にはエアクリーナ１４が取り付けられている。吸気通路１２におけるエアクリーナ１４の下流側には、吸気通路１２に吸入される空気の流量に応じた信号を出力するエアフローメータ（ＡＦＭ）１６が取り付けられている。吸気通路１２の出口側は、サージタンク１８および吸気バルブを介して各気筒２０の燃焼室に接続されている。吸気バルブには、バルブタイミングを可変に設定するための可変バルブタイミング機構（ＩＮ−ＶＶＴ）が設けられている。また、サージタンク１８には、吸気管圧力（過給圧）Pimを検出するための圧力センサ５２が設けられている。
【００１４】
吸気通路１２におけるエアフローメータ１６の下流側にはターボ過給機のコンプレッサ２２が配置されている。コンプレッサ２２の下流側の吸気通路１２には、コンプレッサ２２によって圧縮された吸気を冷却するためのインタークーラ２４が配置されている。インタークーラ２４の下流側の吸気通路には、エンジン１０内に供給される空気量を調整するためのスロットル２６が配置されている。
【００１５】
吸気通路１２には、コンプレッサ２２をバイパスして空気を流すためのエアバイパスバルブ（以下、「ＡＢＶ」とも称する）２８が設けられている。このエアバイパスバルブ２８は、例えば任意の開度を実現するアクティブ制御対応の電動式のエアバイパスバルブで構成され、スロットル２６の急閉時に開弁されることによりサージの発生を抑制してコンプレッサ２２を保護する。
【００１６】
エンジン１０の排気系は排気通路３０を備えている。排気通路３０の一端側は排気バルブを介して各気筒２０の燃焼室に接続されている。排気バルブには、バルブタイミングを可変に設定するための可変バルブタイミング機構（ＥＸ−ＶＶＴ）が設けられている。
【００１７】
排気通路３０の途中には、ターボ過給機のタービン３２が配置されている。タービン３２の下流側の排気通路３０には、スタート触媒（以下、「Ｓ／Ｃ」と称する）３４が配置されている。Ｓ／Ｃ３４は所謂三元触媒であって、理論空燃比近傍において排気ガスに含まれるＨＣ，ＣＯ，ＮＯｘの３成分を効率的に浄化する。
【００１８】
また、排気通路３０には、タービン３２をバイパスして排気ガスを流すためのウエストゲートバルブ（以下、「ＷＧＶ」とも称する）３６が設けられている。また、排気通路３０におけるタービン３２の上流側には、排気圧力Pexを検出するための圧力センサ５４が設けられている。
【００１９】
本実施形態のエンジン１０は、その制御系としてＥＣＵ（Electronic Control Unit）５０を備えている。ＥＣＵ５０の出力側には、前述のスロットル２６、ＡＢＶ２８、ＷＧＶ３６、ＩＮ−ＶＶＴの他、点火プラグ（図示せず）等の種々のアクチュエータが接続されている。ＥＣＵ５０の入力側には、前述のエアフローメータ１６、圧力センサ５２，５４の他、クランク軸（図示せず）の回転角度に応じた信号を出力するクランク角センサや空燃比センサ（何れも図示せず）等の種々のセンサ類が接続されている。ＥＣＵ５０は、エンジンが備える各センサの出力に基づき、所定の制御プログラムにしたがってエンジンが備える各アクチュエータを動作させるようになっている。
【００２０】
［実施の形態１の動作］
次に、本実施の形態１の動作について説明する。ハイブリッド車においては、トルク要求がない場合にエンジンが停止される。ここで、ターボ過給機を備えるエンジンにおいて高負荷走行からエンジンを停止する場合には、エンジン停止後もタービンがしばらく回転し続ける。このため、エンジンを停止した後即座にアクセルペダルが踏まれたような場合には、タービンの回転によって過給された状態でエンジンを再始動することとなるため、目標よりも多くの空気が筒内に流入してしまう。この場合、筒内空燃比がリーンになるため、所望のトルクを実現できない、エミッションが悪化するといった不具合が起きるおそれがある。
【００２１】
そこで、本実施の形態のシステムでは、エンジンを再始動するときのタービン回転数を推定し、筒内へ流入する空気量が目標よりも過多にならないようにスロットル２６が調整される。以下、本実施の形態で実行されるエンジン停止時の制御、及びエンジン再始動時の制御についてフローチャートを用いて説明する。
【００２２】
図３のフローチャートは、本実施の形態でＥＣＵ５０により実行されるエンジン停止時の制御のためのルーチンを示している。このルーチンでは、先ずエンジンの停止要求が出されたか否かが判定される（ステップＳ１００）。その結果、エンジンの停止要求が出されていない場合には、本ルーチンは速やかに終了される。一方、エンジンの停止要求が出された場合には、次のステップに移行し、エンジンが停止される（ステップＳ１０２）。
【００２３】
次に、タービン回転数推定運転領域か否かが判定される（ステップＳ１０４）。ここでは、具体的には、エンジン停止前のエンジン負荷率、エンジン回転数が閾値以上か否かが判定される。なお、閾値は、エンジンの停止後もタービンが回転するエンジン負荷率、エンジン回転数として、予め定められた値が使用される。その結果、タービン回転数推定運転領域ではないと判定された場合には、再始動時のタービン回転による影響がないと判断されて、本ルーチンは終了される。一方、タービン回転数推定運転領域であると判定された場合には、次のステップに移行して、推定タービン回転数が算出される（ステップＳ１０６）。ここでは、具体的には、圧力センサ５４によって検出される排気圧力Pex、圧力センサ５２によって検出される吸気管圧力（過給圧）Pim、およびＷＧＶ３６の開度が取得される。そして、排気圧力Pexから算出されるタービンを回す力、ＷＧＶ３６の開度から算出されるタービンに流れ込む排気量、および過給圧Pimから算出されるコンプレッサ流量に基づいて、エンジン停止前の推定タービン回転数が算出される。本ステップが終了されると、本ルーチンによるエンジン停止時の制御が終了される。
【００２４】
図４のフローチャートは、本実施の形態でＥＣＵ５０により実行されるエンジン再始動時の制御のためのルーチンを示している。このルーチンでは、先ずエンジンの再始動要求が出されたか否かが判定される（ステップＳ２００）。その結果、エンジンの再始動要求が出されていない場合には、本ルーチンは速やかに終了される。一方、エンジンの再始動要求が出された場合には、次のステップに移行し、エンジンを停止してから再始動するまでのエンジンの停止時間が算出される（ステップＳ２０２）。
【００２５】
次に、上記ステップＳ１０６にて算出された推定タービン回転数と、上記ステップＳ２０２にて算出されたエンジン停止時間とに基づいて、現在のタービン回転数である現在推定回転数が算出される（ステップＳ２０４）。エンジンの停止後、タービン回転数はフリクションによって減衰する。ここでは、具体的には、エンジン停止時間から当該減衰率が推定される。そして、当該減衰率と推定タービン回転数とに基づいて、現在推定回転数が算出される。
【００２６】
次に、現在推定回転数が所定の閾値よりも大きいか否かが判定される（ステップＳ２０６）。閾値は、筒内流入空気量が目標の空気量からずれるか否かを判定するための値として、予め定められた値が使用される。その結果、現在推定回転数＞閾値の成立が認められない場合には、空気量の調整は不要と判断されて、本ルーチンは速やかに終了される。
【００２７】
一方、上記ステップＳ２０６において、現在推定回転数＞閾値の成立が認められた場合には、次のステップに移行する。次のステップでは、スロットル２６の操作量が筒内流入空気量を低下させる方向に補正されて、筒内流入空気量が目標の空気量に調整される（ステップＳ２０８）。ここでは、具体的には、現在推定回転数が大きい場合に、スロットル２６の開度が閉側に補正される。
【００２８】
以上説明した通り、本実施の形態１のシステムによれば、エンジンが停止された後再始動する際のタービン回転数（現在推定回転数）が算出されるので、回転数センサを用いることなくタービン回転数を取得することができる。また、現在推定回転数に基づいてスロットル２６の操作量が補正されるので、タービンの回転によって過給された状態であっても、再始動時の筒内空気量を制御目標値に制御することができる。
【００２９】
ところで、上述した実施の形態１のシステムでは、ハイブリッド車両において、エンジンが再始動される場合に実行される制御として説明したが、本発明の制御が適用可能なシステムはハイブリッド車両のシステムに限られない。すなわち、例えば、ターボ過給機付きエンジンのみを動力源とする車両のシステムにおいて、アイドル運転中にエンジンが停止されてその後再始動される場合に本発明の制御を適用することとしてもよい。
【００３０】
また、上述した実施の形態１のシステムでは、現在推定回転数＞閾値の成立が認められた場合にスロットル２６の操作量を補正することとした。しかしながら、補正対象はスロットル２６の操作量に限らず、当該スロットル２６の操作量に替えてまたはこれに加えてＡＢＶ２８、ＩＮ−ＶＶＴ等の他の空気系アクチュエータの操作量を補正することとしてもよい。この場合、現在推定回転数が大きい場合には、ＡＢＶ２８の開度は開側に補正すればよく、また、ＩＮ−ＶＶＴは遅閉じ側に補正すればよい。
【００３１】
なお、上述した実施の形態１の制御装置では、現在推定回転数が第１の発明の「現在のタービン回転数」に、推定タービン回転数が第１の発明の「停止時のタービン回転数」に、それぞれ相当している。また上述した実施の形態１の制御装置では、ＥＣＵ５０が上記ステップＳ１００からＳ１０６の処理を実行することにより、第１の発明の「第１推定手段」が、ＥＣＵ５０が上記ステップＳ２００からＳ２０４の処理を実行することにより、第１の発明の「第２推定手段」が、ＥＣＵ５０が上記ステップＳ２０６からＳ２０８の処理を実行することにより、第１の発明の「補正手段」が、それぞれ実現されている。
【符号の説明】
【００３２】
１  車両
２  モータ
３  伝達機構
５  動力分割機構
６  ジェネレータ
７  インバータ
８  昇圧コンバータ
９  バッテリ
１０  内燃機関（エンジン）
１２  吸気通路
１４  エアクリーナ
１６  エアフローメータ（ＡＦＭ）
１８  サージタンク
２０  気筒
２２  コンプレッサ
２４  インタークーラ
２６  スロットル
２８  エアバイパスバルブ（ＡＢＶ）
３０  排気通路
３２  タービン
３４  スタート触媒（Ｓ／Ｃ）
３６  ウエストゲートバルブ（ＷＧＶ）
５０  ＥＣＵ（Electronic Control Unit）
５２，５４  圧力センサ
【図１】
2015190379.tif 000003
【図２】
2015190379.tif 000004
【図３】
2015190379.tif 000005
【図４】
2015190379.tif 000006