(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
吸気管に流入する空気量を検出する吸入空気量検出手段と、自動停止および自動再始動を行うアイドルストップ機能と、を備えたエンジンを制御する電子制御装置において、
前記電子制御装置は、吸入空気量を用いて演算を行う吸入空気量の演算手段として、前記吸気管に流入する吸入空気量を実測する実測手段と、前記吸気管に流入する吸入空気量を推定する推定手段と、を切り替える切り替え判定手段を備え、
前記エンジンの自動停止実行後、前記エンジンが停止していない状態で自動再始動を実行するときに、前記切り替え判定手段に基づいて前記吸入空気量の演算を切り替えることを特徴とする電子制御装置。
【請求項２】
前記切り替え判定手段は、前記エンジンの回転数が所定値以下になったときに、前記吸入空気量の演算手段を、前記実測手段から前記推定手段に切り替えることを特徴とする請求項１に記載の電子制御装置。
【請求項３】
前記切り替え判定手段は、前記推定手段と前記実測手段によって求めた吸入空気量の差が、所定値以上であるときに、前記吸入空気量の演算手段を、前記実測手段から前記推定手段に切り替えることを特徴とする請求項１に記載の電子制御装置。
【請求項４】
前記切り替え判定手段は、前記エンジンの自動停止実行したときに、前記吸入空気量の演算手段を、前記実測手段から前記推定手段に切り替えることを特徴とする請求項１に記載の電子制御装置。
【請求項５】
前記切り替え判定手段は、前記エンジンの回転数が所定値以上になったときに、前記吸入空気量の演算手段を、前記推定手段から前記実測手段に切り替えることを特徴とする請求項１に記載の電子制御装置。
【請求項６】
前記切り替え判定手段は、前記推定手段と前記実測手段によって求めた吸入空気量の差が、所定値以下であるときに、前記吸入空気量の演算手段を、前記推定手段から前記実測手段に切り替えることを特徴とする請求項１に記載の電子制御装置。
【請求項７】
前記推定手段は、スロットル開度とエンジン回転数から吸入空気量を推定することを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項に記載の電子制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は車両用の電子制御装置に関し、特に自動始動および自動再始動を行うエンジンを制御する電子制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
吸入空気量が少ないときにエアフローセンサを用いての空燃比の計算を行う場合、エアフローセンサの流量測定感度を下回り、正しく吸入空気量を取得することが出来ない。吸気管に入る吸入空気量が少ないときの排気改善方法として、特許文献１記載の技術がある。この公報には、「低空気流速領域においてインテークマニホールドに取り付けられている圧力センサを用い、かつ、高空気流速領域においてはエアフローメータを用い、かつ、電子制御ユニットは、エンジンの空気流速からなるデータを考慮することで圧力センサあるいはエアフローメータのいずれを用いるかを決定する」という記載がある。
特許文献１では、アイドル付近などの吸入空気量が少ないときには、圧力センサから取得した吸気管圧力によって燃料噴射量を設定しているものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開2013-234680号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
吸入空気量が少ないとき、例えばエンジン初回始動時やアイドルストップからの再始動時などでは、エアフローセンサの流量測定感度を下回り、正しく吸入空気量が測定できない為、吸入空気量から演算する燃料噴射量を正しく測定することが出来ない問題がある。ここで、エンジンが完全に停止してからの始動時では必要な燃料噴射量をあらかじめある程度確定することができるが、アイドルストップ時にエンジンが完全に停止する前に再始動する場合は、吸気管内の流量は停止前のエンジン状態に影響されて確定することが困難である。
【０００５】
ここで、特許文献１記載の技術では、吸入空気量が少ないときには圧力センサから取得した吸気管圧力に基づいて燃料噴射量を設定しているが、それには圧力センサを使用する必要があり、圧力センサを用いずに再始動時の吸入空気量を正しく測定する方法については何ら開示がない。
【０００６】
本発明は、このような課題に鑑みてなされたものであって、圧力センサを使用せずにエンジン再始動時のようにエアフローセンサの流量測定感度を下回る場合でも、排気性能を向上させることを目的とする。
【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、本発明の内燃機関の制御装置は、吸気管に流入する吸入空気量を検出する吸入空気量検出手段を、自動停止および自動再始動を行うアイドルストップ機能と、を備えたエンジンを制御する電子制御装置において、前記電子制御装置は、前記吸気管に流入する吸入空気量を推定する推定手段を備え、前記エンジンの自動停止実行後、前記エンジン回転が停止していない状態で自動再始動を実行するときに、前記推定手段に基づいて前記吸入空気量を演算することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、圧力センサを使用せずにエンジン再始動時のようにエアフローセンサの流量測定感度を下回る場合でも、排気性能を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明に係る筒内燃料噴射式内燃機関の制御システムの一実施形態を示す全体の構成概略図である。
【図２】本発明の実施形態におけるエンジン出力制御装置の構成を示すブロック図である。
【図３】本発明における課題である、エンジン自動再始動後に、実際の吸入空気量とエアフローセンサ取得の吸入空気量に差があることを示す図である。
【図４】本発明における実施例を示す一例のフローチャートである。
【図５】本発明における実施例を示す一例で、吸入空気量を推定で実行する条件（エンジン自動停止時、エンジン回転数の閾値）を示す図である。
【図６】本発明における実施例を示す一例で、吸入空気量を推定で実行する条件（推定値とエアフローセンサ実測値との差）を示す図である。
【図７】本発明における実施例を示す一例で、吸入空気量をエンジン回転数とスロットル開度で推定することを示した図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
スロットル開度とエンジン回転数から吸入空気量を推定し、エアフローセンサが測定可能状態のときはエアフローセンサの吸入空気量を燃料噴射量演算に使用し、それ以外のときは推定によって求めた吸入空気量から燃料噴射量を演算する。
【００１１】
以下、本発明の実施の形態を、図を用いて詳細に説明する。
【００１２】
図１は、本発明の一実施形態をなす、筒内燃料噴射式内燃機関１の制御システム全体の構成概略図である。エアクリーナ１０２の入口部から取り入れられた吸入空気は、吸入空気流量計（エアフローセンサ）１０３が配置された流量計測部を通り、その流量が計測される。その後、吸入空気は、吸入空気流量を制御する電制スロットル弁１０４を通って各シリンダ（各気筒）１２４に接続された吸気管１０５に分配される。吸入空気は、吸気管１０５に分配された後、各気筒に設けられた吸気弁１１９を通り燃焼室１０６に導入される。燃焼室１０６はシリンダ１２４の内壁面とシリンダ１２４内を往復動作するピストン１２５の冠面１２５ａとによって形成され、ピストン１２５の往復動作によってその容積が変化する。吸入空気流量計１０３からは、吸入空気流量を表す出力信号がエンジン制御ユニット（ＥＣＵ）１０１に入力される。電制スロットル弁１０４には電制スロットル弁１０４の開度を検出するスロットル開度センサ１０７が取り付けられており、その出力信号もエンジン制御ユニット１０１に入力される。
【００１３】
燃料は、低圧燃料ポンプ（図示せず）により１次加圧された後、高圧燃料ポンプ１０８で更に高い圧力に２次加圧され、コモンレール１１７を介して各シリンダに設けられている燃料噴射弁１０９から燃焼室１０６に噴射される。燃焼室１０６に噴射された燃料は、吸入空気との混合気を生成し、点火コイル１１０からの点火エネルギにより点火プラグ１１１で着火され、燃焼室１０６内で燃焼する。
【００１４】
混合気の燃焼によって生じた排気ガスは燃焼室１０６からから各気筒に設けられた排気弁１２２を通じて排気管１２３へ排出される。排気管１２３の途中には空燃比センサ１２７、触媒１２６が設けられている。空燃比センサ１２７にて検出された排気ガスの空燃比センサ出力信号はエンジン制御ユニット１０１に入力さる。これに基づいて所定空燃比となるようにエンジン制御ユニット１０１から燃料噴射弁１０９へフィードバック制御が実行される。空燃比センサ１２７は、理論空燃比付近で出力電圧が急変するＯ２センサ、または実空燃比が検出されるＡ／Ｆセンサが採用されている。
【００１５】
触媒１２６は三元触媒により構成され、排気ガスの浄化が行われる。触媒１２６の浄化作用が発揮されるには、活性化温度に達している必要があり、エンジン制御ユニット１０１により触媒を早期に暖気状態にする制御が実行される。そのためには触媒温度状態を検出する必要があり、吸入空気流量計１０３からの吸入空気量積算値による推定、水温センサ１２８または油温センサ１２９での代用、直接触媒温度センサ（図示せず）での検出等の方法で実行される。
【００１６】
内燃機関１の側面には燃焼中に発生するノッキングを検出するノックセンサ１３０が設けられ、その検出信号はエンジン制御ユニット１０１に出力する。
【００１７】
内燃機関１のクランク軸１１５に取り付けられたクランク角センサ１１６は、クランク軸１１５の回転位置を表す信号をエンジン制御ユニット１０１に出力する。
【００１８】
内燃機関１のカム軸１２０に取り付けられたカム角センサ１２１は、カム軸の回転位置を表す信号をエンジン制御ユニット１０１に出力する。カム軸１２０及びカム角センサ１２１は、吸気弁１１９及び排気弁１２２のそれぞれに対して設けられている。
【００１９】
図２は、エンジン制御ユニット（ＥＣＵ）２０１のシステム構成を入力するセンサ等の各種の入力信号、および、エンジン制御ユニット２０１から制御機器等に出力する各種の出力信号とともに示す図である。
【００２０】
エンジン制御ユニット２０１の入力回路には、車両の不図示のアクセルペダルの踏み込み量を検知するアクセル開度センサ２１０、不図示のスロットルバルブの開き量を検知するスロットル開度センサ２１１、内燃機関１のシリンダ内へ吸入される吸入空気量を計測するエアフローセンサ２１２、車両の走行速度を検出する車速センサ２１３、不図示のフットブレーキの操作を検知するブレーキスイッチ２１４、エンジンの点火、噴射タイミングの算出や気筒判定に用いるカム角信号とクランク角信号を検出するカム角センサ２１５とクランク角センサ２１６が接続されている。
【００２１】
出力回路には、燃料を噴射するインジェクタ２２０と、点火を行うイグナイタ２２１が接続されている。
【００２２】
エンジン制御ユニット２０１には、エアフローセンサ２１２から取得する吸入空気量を用いて実行する吸入空気量演算処理２０２と、クランク角センサ２１６、もしくはクランク角センサ２１６とカム角センサ２１５によって演算を実行するエンジン回転数演算処理２０２と、スロットル開度センサ２１１から取得スロットル開度を用いて実行するスロットル開度演算処理２０４と、エンジンを停止する条件が成立したとき、たとえば、車速センサ２１３から取得する車速が一定以下になったとき、あるいは、車速が一定以下になったときかつブレーキスイッチ２１４がＯＮになりブレーキが踏まれていると判定したときに実行する自動エンジン停止判定処理２１４と、自動エンジン停止後に、自動エンジン停止からの再始動判定をしたとき、たとえば、自動エンジン停止後にアクセル開度センサ２１０が一定値をこえたとき、あるいは、ブレーキスイッチ２１４がＯＦＦになりブレーキが離されたと判定したときに実行する自動エンジン再始動判定処理２０６がある。さらに自動エンジン再始動判定処理２０６には、自動エンジン停止後に、エンジンが完全に停止してから自動エンジン再始動を行うものと、エンジンが完全に停止する前にドライバの要求（チェンジオブマインド）、たとえば、アクセルを踏み込む、ブレーキを離すなどを行ったときに、エンジンが完全に停止する前に自動エンジン再始動を行うものがある。
【００２３】
図３は、アイドルストップ制御によってエンジン自動停止したときに、エンジン回転が完全に停止する前に、自動再始動判定したとき、例えばブレーキオフしたときの、エンジン回転数と、実際の吸入空気量から演算した要求燃料噴射量と、エアフローセンサから取得した吸入空気量から演算した要求燃料噴射量を示す図である。
【００２４】
ここでは、自動再始動したときには、吸入空気量がエアフローセンサの検出感度を満たしていない為、エアフローセンサから取得した吸入空気量の値の精度が悪く、実際の吸入空気量から演算した要求燃料噴射量に対して誤差が大きいことを示している。
【００２５】
図４は、本発明における請求項１の一例の制御フローチャートである。まずステップ１００１アイドルストップによる自動停止が実行された後、ステップ１００２アイドルストップからのエンジン自動再始動要求があったときに、ステップ１００３でエンジンがまだ回転しているのか判定する。エンジンが完全に停止しているときは、ステップ１００４通常のエンジン始動制御を行う。通常のエンジン始動制御とは、エンジンが停止している状態であるため、吸気管の圧力が一定であることやエンジンを停止状態から動かすために必要な噴射量などがあらかじめわかるために、始動時に必要な燃料噴射量や点火タイミングがある程度確定できる状態での始動制御である。ステップ１００３でエンジンが完全に停止していないと判定したときは、エンジンの状態、例えば吸気管の圧力などが不確定であり、燃料噴射量を確定することが困難であるため、正しい空燃比で燃料噴射するためには吸入空気量から燃料噴射量を求める必要がある。ただし、実際の吸入空気量がエアフローセンサの検出感度よりも低いときに、たとえば、エアフローセンサが所定流量以下のときは０Ｖとなるような処理の場合、エアフローセンサを用いて吸入空気量を求めると実際の吸気空気量と誤差が大きくなり、正しく吸入空気量が測定できないため、ステップ１００５にて演算方法を切り替える。
【００２６】
切り替え手段として、例えば、図５で示すように、自動再始動時にエンジン回転数の閾値N１が所定値以下のとき、もしくは、ステップ１００１のアイドルストップによるエンジン自動停止をしたとき、とする。また、演算方法を、推定で演算する方法からエアフローセンサで演算する方法へ戻す条件として、エンジン回転数の閾値N２が所定値以上となったとき、とする。エンジン回転数の閾値N2は、たとえば、アイドル回転数とする。
【００２７】
切り替え手段として、例えば、図６で示すように、自動再始動時に、エアフローセンサから取得した吸入空気量から演算した要求燃料噴射量と推定によって演算した要求燃料噴射量との差ΔTP１が一定以上になったとき、とする。また、演算方法を、推定で演算する方法からエアフローセンサで演算する方法へ戻す条件として、エアフローセンサから取得した吸入空気量から演算した要求燃料噴射量と推定によって演算した要求燃料噴射量との差ΔTP２が一定以下になったとき、とする。
【００２８】
切り替えが必要と判定したときは、吸入空気量をエアフローセンサから取得した値ではなく、ステップ１００６推定した吸入空気量を用いて演算を行う。推定方法として、圧力センサを取り付けて吸気管圧力を求める方法があるが、本発明では圧力センサを取り付けることなく推定にて吸入空気量を求める。例えば、図７で示すように、吸入空気量をスロットル開度とエンジン回転数から推定する。エアフローセンサの感度を下回る吸入空気量のとき、たとえばエアフローセンサの値が０Ｖとなるときには、実際の値と大きく異なる。しかし、図７で示すように、スロットル開度センサから求めるスロットル開度や、クランク角センサから求めるエンジン回転数は、エンジン始動時のようなシーンでも検出は可能である。そのため、エンジン始動時などの吸入空気量が少ないときには、エアフローセンサで検出する方法と比較して、スロットル開度とエンジン回転数から推定できる吸気流量の方が実際の吸気流量に近い。
【００２９】
切り替えが不要と判定したときは、ステップ１００７吸入空気量をエアフローセンサから取得した値を使用する。
【００３０】
これによりエアフローセンサで測定できないときにでも、他のセンサの情報、たとえば圧力センサを取り付けて吸気管の圧力を取得して吸入空気量を求めるのではなく、推定によって求めた吸入空気量を使用することで、エアフローセンサから求める吸入空気量と比較してより精度の高い吸入空気量を求めることができる。
【００３１】
最後にステップ１００８吸入空気量に基づいてエンジン制御を行う。エンジン制御は、例えば、燃料噴射制御、または点火制御などである。
【００３２】
以上のように、本実施形態に係る電子制御装置は、吸気管に流入する吸入空気量を推定する推定手段を備え、アイドルストップによるエンジンの自動停止実行後、エンジン回転が停止していない状態で再始動を実行するときに、前記推定手段による吸入空気量を演算するか否かを判定し、前記推定手段を用いて演算を行うと判定したときは、前記推定手段に基づいて吸入空気量の演算を行う。従って、アイドルストップからの再始動時など、エアフローセンサの流量測定感度を下回り、正しく吸入空気量が測定できず、吸入空気量から演算する燃料噴射量を正しく測定することが出来ない場合でも、排気性能を向上させることができる。即ち、エンジンの始動に必要な燃料噴射量をあらかじめ確定することが困難なエンジン完全停止前の再始動時において、測定誤差の大きいエアフローセンサの測定値を用いずに他のアクチュエータの状態から推定した吸入空気量の推定値を用いることで、他のセンサを用いる必要なく再始動要求時に吸入空気量誤差を低減することができる。ひいては正しい空燃比で燃料を噴射することができ、排気性能を向上することができる。
【符号の説明】
【００３３】
１０１…エンジン制御ユニット（ＥＣＵ）、１０２…エアクリーナ、１０３…吸入空気流量計（エアフローセンサ）、１０４…電制スロットル弁、１０５…吸気管、１０６…燃焼室、１０７…スロットル開度センサ、１０８…高圧燃料ポンプ、１０９…燃料噴射弁、１１０…点火コイル、１１１…点火プラグ、１１５…クランク軸、１１６…クランク角センサ、１１７…コモンレール、１１９…吸気弁、１２０…カム軸、１２１…カム角センサ、１２２…排気弁、１２３…排気管、１２４…シリンダ、１２５…ピストン、１２６…触媒、１２７…空燃比センサ、１２８…水温センサ、１２９…油温センサ、１３０…ノックセンサ
【図１】
0006397745.tif 000002
【図２】
0006397745.tif 000003
【図３】
0006397745.tif 000004
【図４】
0006397745.tif 000005
【図５】
0006397745.tif 000006
【図６】
0006397745.tif 000007
【図７】
0006397745.tif 000008