(57)【要約】【課題】バッテリの劣化を抑制することができ、かつ、エンジンの再始動に不具合を生じさせることなくアイドルストップを実行する機会又は期間を最大限に確保することを可能にするエンジンの自動停止制御装置を提供する。【解決手段】コントロールユニットは、アイドルストップ実行条件が成立したときにエンジンを停止させる一方、エンジン再始動条件が成立したときにエンジンを再始動させる。エンジン停止中にバッテリ放電深度がバッテリ放電深度限界値以上となったことがアイドルストップ実行条件とされている。さらに、アイドルストップ頻度が算出され、このバッテリ放電深度限界値はアイドルストップ頻度が大きいときには小さい値とされ、アイドルストップ頻度が小さいときには大きい値とされ、これにより、バッテリの劣化を抑制しつつ、アイドルストップを実行する機会又は期間を最大限に確保するようにしている。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定のエンジン停止条件が成立したときにエンジンを自動的に停止させる一方、該エンジン停止後において所定のエンジン再始動条件が成立したときにエンジンを再始動させる自動停止・再始動制御手段を備えていて、上記エンジン停止中にバッテリの放電深度が所定の放電深度限界値以上となったことが上記エンジン再始動条件の１つとされているエンジンの自動停止制御装置であって、
自動停止・再始動制御手段による上記エンジン停止の頻度を検出する停止頻度検出手段と、
停止頻度検出手段によって検出された停止頻度が大きいときには上記放電深度限界値を小さく設定する一方、該停止頻度が小さいときには上記放電深度限界値を大きく設定する放電深度限界値設定手段とを備えていることを特徴とするエンジンの自動停止制御装置。
【請求項２】
放電深度限界値設定手段は、上記停止頻度の変化に対する上記放電深度限界値の変更を徐々に行うようになっていることを特徴とする、請求項１に記載のエンジンの自動停止制御装置。
【請求項３】
停止頻度検出手段は、該エンジンを搭載した車両の走行中、所定期間毎にエンジン停止頻度を検出するようになっていることを特徴とする、請求項１に記載のエンジンの自動停止制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、所定のエンジン停止条件が成立したときにエンジンを自動的に停止させる一方、エンジン停止後において所定のエンジン再始動条件が成立したときにエンジンを再始動させるようになっているエンジンの自動停止制御装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般に、赤信号等による自動車の一時停止時においては、エンジンはアイドリング状態で回転しているが、かかるアイドリングは、自動車の燃費性能を低下させるとともに、地球温暖化の一因となる二酸化炭素の生成量を増加させる。そこで、近年、自動車の一時停止時ないしはアイドリング時に所定の条件が成立すればエンジンを自動的に停止させ、自動車の発進時ないしはアクセルペダルの踏み込み時にエンジンを自動的に再始動させるといった動作、いわゆるアイドルストップを行うことにより、燃費性能の向上と二酸化炭素生成量の低減とを図るようにしたエンジン（以下「アイドルストップエンジン」という。）が用いられている。
【０００３】
かかるアイドルストップエンジンでは、アイドルストップ時にはオルタネータが停止するので、もっぱらバッテリの放電により自動車の各種電気負荷に電力が供給される。このため、アイドルストップ時におけるバッテリの充電状態ないしは電気負荷の電力消費状態によっては、エンジンの再始動を迅速ないしは円滑に行うことができないことがある。このような不具合を回避するため、電気負荷の消費電流値が所定値を超え、又はバッテリ消費電流積算値が所定値を超えたときにはアイドルストップの実行を禁止し、また、すでにアイドルストップ実行中であればアイドルストップを解除してエンジンを強制的に再始動させ、バッテリ充電状態を回復させるようにしたアイドルストップエンジンないしはその制御装置が提案されている（特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００１−１７３４８０号公報(段落[0029]〜[0031]、図２)
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、このように電気負荷の消費電流値又はバッテリ消費電流積算値に基づいてアイドルストップを禁止しあるいは強制的に解除する場合、エンジンの再始動に際しての上記不具合（バッテリ上がり等）は解消することができるものの、アイドルストップを実行する機会ないしは期間がかなり減少するので、燃費性能の向上及び二酸化炭素生成量の低減を十分に実現することができないといった問題がある。
【０００５】
また、一般に自動車用のバッテリとしては鉛蓄電池が用いられるが、鉛蓄電池は充放電を繰り返すと、サルフェーション等により次第に劣化してその給電能力が低下してゆく。そして、かかる鉛蓄電池の劣化の態様は、とくにアイドルストップに関連する充放電の態様によって大きく相違する。しかしながら、特許文献１に開示された従来のアイドルストップエンジンでは、このようなバッテリの充放電ないしは劣化の態様の相違を考慮していないので、バッテリの劣化を十分に抑制することができないといった問題がある。
【０００６】
本発明は、上記従来の問題を解決するためになされたものであって、アイドルストップに起因するバッテリの劣化を有効に抑制することができ、かつ、アイドルストップ状態からのエンジンの再始動に不具合を生じさせることなくアイドルストップを実行する機会ないしは期間を最大限に確保することを可能にするエンジンの自動停止制御装置を提供することを解決すべき課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するためになされた本発明に係るエンジンの自動停止制御装置は、所定のエンジン停止条件が成立したときにエンジンを自動的に停止させる一方、該エンジン停止後において所定のエンジン再始動条件が成立したときにエンジンを再始動させる自動停止・再始動制御手段を備えている。ここで、エンジン停止中にバッテリの放電深度が所定の放電深度限界値（最大放電深度）以上となったことがエンジン再始動条件の１つとされている。さらに、このエンジンの自動停止制御装置は、自動停止・再始動制御手段によるエンジン停止の頻度を検出する停止頻度検出手段と、停止頻度検出手段によって検出された停止頻度が大きいときには放電深度限界値を小さく設定する一方、該停止頻度が小さいときには放電深度限界値を大きく設定する放電深度限界値設定手段とを備えている。
【０００８】
本発明に係るエンジンの自動停止制御装置においては、放電深度限界値設定手段は、停止頻度の変化に対する放電深度限界値の変更を徐々に行うようになっているのが好ましい。また、停止頻度検出手段は、該エンジンを搭載した車両の走行中、所定期間毎にエンジン停止頻度を検出するようになっているのが好ましい。
【発明の効果】
【０００９】
本発明に係るエンジンの自動停止制御装置おいては、自動車をアイドルストップ頻度（停止頻度）が大きい環境下で使用する場合、例えば主として市街地等で使用する場合、すなわちアイドルストップに起因するバッテリの劣化が進行しやすい環境下にある場合は、放電深度限界値が小さくなるので、アイドルストップに起因するバッテリの劣化を有効に抑制することができる。また、アイドルストップ状態からのエンジンの再始動を迅速かつ円滑に行うことができる。
【００１０】
他方、自動車をアイドルストップ頻度が小さい環境下で使用する場合、例えば主として郊外ないしは過疎地等で使用する場合、すなわちアイドルストップに起因するバッテリの劣化が進行しにくい環境下にある場合は、放電深度限界値が大きくなるので、アイドルストップ状態からのエンジンの再始動に不具合を生じさせることなく、アイドルストップを実行する機会をできる限り多くすることがき、あるいはアイドルストップを実行する期間をできる限り長くすることができる。
【００１１】
つまり、本発明によれば、アイドルストップに起因するバッテリの劣化を抑制することができ、かつ、アイドルストップ状態からのエンジンの再始動に不具合を生じさせることなく、アイドルストップを実行する機会ないしは期間を十分に確保することができ、燃費性能を向上させることができるとともに二酸化炭素の生成量を低減することができる。
【００１２】
本発明に係るエンジンの自動停止制御装置において、放電深度限界値設定手段が停止頻度の変化に対する放電深度限界値の変更を徐々に行うようになっている場合は、走行環境の変化に対し、アイドルストップを実行する機会ないしは期間が急激に変化することによる乗員の違和感を解消ないしは抑制することができる。また、停止頻度検出手段が車両走行中に所定期間毎にエンジン停止頻度を検出するようになっている場合は、最新の走行環境の変化に応じて放電深度限界値を設定することができ、より有効にバッテリの劣化を抑制しつつ、アイドルストップを実行する機会ないしは期間を最大限に確保することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、添付の図面を参照しつつ、本発明の実施の形態（本発明を実施するための最良の形態）を具体的に説明する。
図１に示すように、エンジン１は、詳しくは図示していないが、吸気通路（図示せず）内のエア中、又は燃焼室（図示せず）内のエア中に燃料噴射弁２から燃料（例えば、ガソリン）を噴射して混合気を生成し、この混合気を燃焼室内で点火プラグ３により点火して燃焼させ、混合気の燃焼により生成された熱エネルギをクランク軸４の回転運動に変換するようになっている。エンジン１は、後で説明するように、コンピュータを備えたコントロールユニットＣによって制御されるようになっている。なお、この実施の形態では、エンジン１は点火式エンジンであるが、本発明は点火式エンジン以外のエンジン、例えばディーゼルエンジンにも適用することができるのはもちろんである。
【００１４】
エンジン１には、該エンジン１ないしはこれを搭載した自動車の種々の電気負荷５に電力を供給するとともに、余剰の電力でバッテリ６を充電するオルタネータ７（発電機）が設けられている。クランク軸４の前端部（図１中では左端部）に取り付けられた駆動プーリ８と、オルタネータ７の回転軸９の前端部に取り付けられた従動プーリ１０とにわたってＶベルト１１が巻き掛けられ、オルタネータ７はクランク軸４によって回転駆動され電力を生成するようになっている。また、エンジン１には、該エンジン１を始動させるスタータ１２（スタータモータ）が設けられている。このスタータ１２は、詳しくは図示していないが、スタータスイッチ（図示せず）がオンされてバッテリ６から電力が供給されたときに回転し、ギヤセット（図示せず）等を介してクランク軸４を回転させ、エンジン１を始動させるようになっている。
【００１５】
バッテリ６は鉛蓄電池であり、そのプラス極６ａは、プラス側導線１３により、種々の電気負荷５、オルタネータ７、スタータ１２、コントロールユニットＣ等に電気的に接続されている。ここで、プラス側導線１３には、オルタネータ７から出力された電流の値（発電電流）を検出する第１電流センサ１４と、電気負荷５に供給される電流の値（消費電流）を検出する第２電流センサ１５とが設けられている。また、バッテリ６のマイナス極６ｂは、マイナス側導線１６により、アース部１７（例えば、車体のフレーム）に電気に接続されている。なお、バッテリ６には、その出力電圧（バッテリ電圧）を検出する電圧センサ１８が取り付けられている。
【００１６】
コントロールユニットＣは、コンピュータを備えたエンジン１の総合的な制御装置であって、第１電流センサ１４によって検出されるオルタネータ７の出力電流、第２電流センサ１５によって検出される電気負荷５の消費電流、電圧センサ１８によって検出されるバッテリ電圧（バッテリ６の出力電圧）、車速センサ２０によって検出される車速、アクセル開度センサ２１によって検出されるアクセル開度、ブレーキスイッチ２２によって検出されるブレーキのオン・オフ等を制御情報として用い、アイドルストップ制御を含む種々のエンジン制御を行うようになっている。
【００１７】
しかしながら、アイドルストップ制御以外のエンジン制御、例えば燃料噴射制御、点火時期制御、ＥＧＲ制御等の一般的なエンジン制御は、当業者にはよく知られており、またかかる一般的なエンジン制御は本願発明の要旨とするところでもないので、その説明を省略し、以下では、本願発明の要旨に係るアイドルストップ制御についてのみ、図２に示すフローチャートに従って、その制御方法を説明する。
【００１８】
図２に示すように、本発明に係るアイドルストップ制御が開始されると、まずステップＳ１で、オルタネータ７の出力電流、電気負荷５の消費電流、バッテリ電圧、車速、アクセル開度、ブレーキのオン・オフ等の制御情報（各種信号）が読み込まれる。なお、ステップＳ１では、これらの制御情報に基づいて、バッテリ充電状態（ＳＯＣ：State of Charge）、バッテリ劣化状態（ＳＯＨ：State of Health）、バッテリ放電深度等が算出される。続いて、ステップＳ２で、すでにアイドルストップ実行中であるか否かが判定される。ここで、アイドルストップ実行中であれば（ＹＥＳ）、以下のステップＳ３〜Ｓ７をスキップして、後で説明するステップＳ８で、エンジン再始動条件が成立しているか否かが判定される。
【００１９】
ステップＳ２でアイドルストップ実行中でないと判定された場合は（ＮＯ）、ステップＳ３でアイドルストップ実行条件（エンジン停止条件）が成立したか否かが判定される。ここで、アイドルストップ実行条件は、下記の個別条件をすべて充足することである。なお、このアイドルストップ実行条件ないしは個別条件は、単なる例示であり、本発明に係るアイドルストップ実行条件がこれに限定されるものでないことはもちろんである。例えば、下記の個別条件のいずれかを削除しても、またその他の個別条件を追加してもよい。
（１）アクセル開度が０である（アクセルオフ）。
（２）ブレーキがオンである。
（３）車速が０である。
（４）バッテリ電圧が所定の設定値以上である。
（５）バッテリ充電状態（ＳＯＣ）が所定の設定値以上である。
（６）バッテリ劣化状態（ＳＯＨ）が所定の設定値未満である。
（７）バッテリ放電深度がバッテリ放電深度限界値未満である。
【００２０】
ステップＳ３で、アイドルストップ実行条件が成立していないと判定された場合（ＮＯ）、すなわち上記個別条件のうちの１つでも充足されていなければ、アイドルストップを実行することができないので、以下の全ステップＳ３〜Ｓ９をスキップして、ステップＳ１に復帰する（リターン）。他方、ステップＳ３でアイドルストップ実行条件が成立していると判定された場合（ＹＥＳ）、すなわち上記個別条件がすべて充足されていれば、ステップＳ４でアイドルストップが実行される。すなわち、燃料噴射弁２からの燃料噴射が停止されるとともに、点火プラグ３による火花放電が停止され、エンジン１は停止する。
【００２１】
このようにアイドルストップが実行された後、まずステップＳ５で、所定期間あたりのアイドルストップ頻度（以下、略して「アイドルストップ頻度」という。）が算出される。ここで、上記所定期間は、例えばイグニッションスイッチ（図示せず）がオンとなっている時間（すなわち、アイドルストップ状態を含むエンジン１の稼働時間）の積算値が所定の設定値に達するまでの期間である。なお、イグニッションスイッチのオン・オフにかかわりなく、単純に一定の時間を上記所定期間としてもよい。これにより、最新の走行環境の変化に応じてバッテリ放電深度限界値を設定ないしは変更することができ、有効にバッテリ６の劣化を抑制しつつ、アイドルストップを実行する機会ないしは期間を最大限に確保することができる。
【００２２】
次に、ステップＳ６で、アイドルストップ頻度に基づいて、前記のアイドルストップ実行条件の１つの要素であり、かつエンジン再始動条件の１つの要素でもあるバッテリ放電深度限界値が算出される。なお、バッテリ放電深度は、バッテリ６の放電電気量の積算値であり、例えばある時点におけるバッテリ放電深度が５％であるとすれば、その時点におけるバッテリ６の充電量ないしは残存電気量は、バッテリ６が完全に充電されている場合の充電量ないしは残存電気量の９５％である。
【００２３】
図３に示すように、バッテリ放電深度限界値は、アイドルストップ頻度に応じて決定される値であって、アイドルストップ頻度が大きいときほどバッテリ放電深度限界値は小さくなる。すなわち、アイドルストップ頻度が大きいときには、バッテリ６の放電による劣化が進行しないように、バッテリ放電深度限界値を小さくし、アイドルストップの実行頻度を少なくし、又はアイドルストップの解除すなわちエンジン１の再始動を早めるようにしている。他方、アイドルストップ頻度が小さいときには、バッテリ放電深度限界値を大きくし、アイドルストップの機会をできるだけ多くし、あるいはアイドルストップの期間をできるだけ長くして、燃費性能の向上と二酸化炭素生成量の低減とを図るようにしている。
【００２４】
図４に、バッテリ放電深度と、バッテリ６が一定の劣化状態（例えば、バッテリ交換すべき状態）となるまでの充放電サイクル数との関係を示す。なお、このデータは、バッテリ６を４０℃の環境下で使用した場合のものである。図４から明らかなとおり、バッテリ放電深度が大きくなればなるほど、放電サイクル数は少なくなる。すなわち、バッテリ放電深度が大きいと、バッテリ６が急速に劣化し、その寿命が短くなる。したがって、バッテリ６の劣化を抑制しつつアイドルストップの機会をできるだけ多くし、あるいはアイドルストップの期間をできるだけ長くするには、バッテリ放電深度を適切に制御することが必要である。そこで、このアイドルストップ制御では、エンジン１の運転状態に応じてバッテリ放電深度限界値を変更するようにしている。
【００２５】
次に、ステップＳ７で、バッテリ放電深度限界値に重み付け処理が施される。すなわち、アイドルストップ頻度の変化に応じてバッテリ放電深度限界値が徐々に変更される。これにより、走行環境の変化に対し、アイドルストップを実行する機会ないしは期間が急激に変化することによる乗員の違和感を解消ないしは抑制することができる。なお、バッテリ放電深度限界値の重み付け処理は、例えば次の式１により行われる。
Ａ＝Ａｉ×α＋Ａｉ−１×（１−α）…………………………………………式１
Ａ：重み付け処理が施されたバッテリ放電深度限界値
Ａｉ：今回算出されたバッテリ放電深度限界値
Ａｉ−１：前回算出されたバッテリ放電深度限界値
α：重み付け係数（０＜α＜１）
【００２６】
続いて、ステップＳ８で、エンジン再始動条件が成立したか否かが判定される。このアイドルストップ制御では、前記のアイドルストップ実行条件における個別条件のうちの少なくとも１つが充足されなくなったときに、アイドルストップを解除し、エンジン１を再始動させるようにしている。つまり、このアイドルストップ制御では、エンジン再始動条件は、アイドルストップ実行条件が不成立となることである。なお、エンジン再始動条件がこれに限定されるものでないことはもちろんである。
【００２７】
ステップＳ８でエンジン再始動条件が成立していると判定された場合は（ＹＥＳ）、ステップＳ９で、燃料噴射弁２からの燃料噴射が再開されるとともに、点火プラグ３による火花放電が再開され、エンジン１が再始動させられる。この後、制御は、ステップＳ１に復帰する（リターン）。他方、ステップＳ８でエンジン再始動条件が成立していないと判定された場合は（ＮＯ）、アイドルストップを続行させるため、ステップＳ９をスキップして、ステップＳ１に復帰する。
【００２８】
このようなアイドルストップ制御が行われる結果、自動車をアイドルストップ頻度が大きい環境下で使用する場合、例えば主として市街地等で使用する場合、すなわちアイドルストップに起因するバッテリ６の劣化が進行しやすい環境下にある場合は、バッテリ放電深度限界値が小さくなるので、アイドルストップに起因するバッテリ６の劣化を有効に抑制することができる。他方、自動車をアイドルストップ頻度が小さい環境下で使用する場合、例えば郊外ないしは過疎地等で使用する場合、すなわちアイドルストップに起因するバッテリ６の劣化が進行しにくい環境下にある場合は、バッテリ放電深度限界値が大きくなるので、アイドルストップ状態からのエンジン１の再始動に不具合（例えばバッテリ上がり）を生じさせることなく、アイドルストップを実行する機会をできる限り多くすることがき、あるいはアイドルストップを実行する期間をできる限り長くすることができる。
【００２９】
つまり、アイドルストップに起因するバッテリ６の劣化を抑制することができ、かつ、アイドルストップ状態からのエンジン１の再始動に不具合を生じさせることなく、アイドルストップを実行する機会ないしは期間を最大限に確保することができ、燃費性能を向上させることができるとともに、二酸化炭素の生成量を低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明の実施の形態に係るエンジンの電気系統の概要を示す模式図である。
【図２】図１に示すエンジンにおけるアイドルストップ制御の制御方法を示すフローチャートである。
【図３】アイドルストップ頻度とバッテリ放電深度限界値との関係を示すグラフである。
【図４】バッテリ放電深度と、バッテリが一定の劣化状態となるまでの充放電サイクル数との関係を示すグラフである。
【符号の説明】
【００３１】
Ｃ  コントロールユニット、１  エンジン、２  燃料噴射弁、３  点火プラグ、４  クランク軸、５  電気負荷、６  バッテリ、６ａ  バッテリのプラス極、６ｂ  バッテリのマイナス極、７  オルタネータ、８  駆動プーリ、９  回転軸、１０  従動プーリ、１１  Ｖベルト、１２  スタータ、１３  プラス側導線、１４  第１電流センサ、１５  第２電流センサ、１６  マイナス側導線、１７  アース部、１８  電圧センサ、２０  車速センサ、２１  アクセル開度センサ、２２  ブレーキスイッチ。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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