(57)【要約】      （修正有）【課題】アイドルストップの実行時に生起する内燃機関の逆回転を可及的速やかに停止させる。【解決手段】クランクシャフトの回転力を以て補機を駆動するとともに、クランクシャフトと補機との間に回転力を伝達する断接切換可能なクラッチを介在させている機構を有した内燃機関を制御する制御装置において、アイドリングストップを行う際に、クランクシャフトと補機との間に介在させたクラッチを接続することで内燃機関の制動を図ることとした。【選択図】図２
2013011212.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
クランクシャフトの回転力を以て補機を駆動するとともに、クランクシャフトと補機との間に回転力を伝達する断接切換可能なクラッチを介在させている機構を有した内燃機関を制御する制御装置であって、
アイドリングストップを行う際に、前記クラッチを接続することで内燃機関の制動を図ることを特徴とする制御装置。
【請求項２】
補機がエアコンディショナのコンプレッサであり、
アイドリングストップ開始直前にエアコンディショナのコンプレッサを作動させていた場合には、一旦前記クラッチを切断し、その後エンジン回転数がアイドル回転数よりも低い所定の回転数以下となったときにクラッチを再度接続する請求項１記載の制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、アイドリングストップ機能を実現する内燃機関の制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
信号待ち等、車両の一時停車時に内燃機関のアイドル回転を自動的に停止させ、燃費の向上を図るアイドリングストップシステムが既知である（例えば、下記特許文献を参照）。アイドルストップの後、運転者がブレーキペダルから足を離す、または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、スタータモータのピニオンギアをフライホイール（ＭＴ車）またはドライブプレート（ＡＴ車）外周のリングギアに噛合させ、クランキングにより機関を再始動する。
【０００３】
アイドルストップの実行時、気筒への燃料供給を遮断しても、内燃機関の回転が即座に停止するわけではない。燃料の燃焼がなくとも、クランクシャフトは惰性で回転し、ピストンが気筒内で往復動する。そしてさらに、完全停止の寸前に、気筒内で圧縮された空気がピストンを空気ばねの如く押し戻し、クランクシャフトを逆回転させるのである。
【０００４】
機関の回転が完全に停止していない段階で再始動要求が発生した場合には、再始動のためのクランキングに支障を生ずることがある。特に、クランクシャフトの逆回転中にピニオンギアをリングギアに噛合させようとすると、ギアが摩耗する懸念がある。逆回転の停止を待ってからクランキングを試みることも考えられるものの、再始動の遅れ、もたつき感を運転者に与えてしまう。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００６−２５８０７８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、上述の問題に初めて着目してなされたものであって、アイドルストップの実行時に内燃機関の回転を可及的速やかに停止させ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】
【０００７】
本発明ではクランクシャフトの回転力を以て補機を駆動するとともに、クランクシャフトと補機との間に回転力を伝達する断接切換可能なクラッチを介在させている機構を有した内燃機関を制御する制御装置であって、アイドリングストップを行う際に、クランクシャフトと補機との間に介在させたクラッチを接続することで内燃機関の制動を図ることを特徴とする制御装置を構成した。
【０００８】
即ち、アイドルストップの実行時に、クランクシャフトと補機とを機械的に接続し、補機の負荷により機械的損失及び慣性質量を高めてクランクシャフトが逆回転する時間を短縮するようにしたのである。
【０００９】
補機は、典型的にはエアコンディショナのコンプレッサである。コンプレッサは、冷媒ガスの圧縮にクランクシャフトから得られる回転駆動力を利用している。エアコンディショナの稼働中は、冷媒からコンプレッサひいてはクランクシャフトに対して逆転方向の反作用力を印加することになる。従って、アイドリングストップ開始直前にエアコンディショナのコンプレッサを作動させていた場合には、一旦クラッチを切断して冷媒ガスの圧力を低下させ、その後エンジン回転数がアイドル回転数よりも低い所定の回転数以下となったときにクラッチを再度接続する操作を実行して、コンプレッサ内圧によりクランクシャフトの逆回転が助長されることを回避する。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、アイドルストップの実行時に内燃機関の回転を可及的速やかに停止させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の一実施形態における内燃機関の全体構成を示す図。
【図２】同実施形態の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チャート。
【図３】同実施形態の制御装置によるアイドルストップ制御の態様を示すタイミングチャート。
【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、本実施形態における車両用内燃機関の概要を示す。本実施形態の内燃機関は、複数の気筒１（図１には、そのうち一つを図示している）と、各気筒１内に燃料を噴射するインジェクタ１１と、各気筒１に吸気を供給するための吸気通路３と、各気筒１から排気を排出するための排気通路４と、吸気通路３を流通する吸気を過給する排気ターボ過給機５と、排気通路４から吸気通路３に向けてＥＧＲ（Ｅｘｈａｕｓｔ  Ｇａｓ  Ｒｅｃｉｒｃｕｌａｔｉｏｎ）ガスを還流させる外部ＥＧＲ装置２とを具備している。
【００１３】
吸気通路３は、外部から空気を取り入れて気筒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、過給機５のコンプレッサ５１、インタクーラ３２、電子スロットル弁３３、サージタンク３４、吸気マニホルド３５を、上流からこの順序に配置している。
【００１４】
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、過給機５の駆動タービン５２及び三元触媒４１を配置している。加えて、タービン５２を迂回する排気バイパス通路４３、及びこのバイパス通路４３の入口を開閉するバイパス弁であるウェイストゲート弁４４を設けてある。ウェイストゲート弁４４は、アクチュエータに制御信号ｌを入力することで開閉操作することが可能な電動ウェイストゲート弁であり、そのアクチュエータとしてＤＣサーボモータを用いている。
【００１５】
排気ターボ過給機５は、駆動タービン５２とコンプレッサ５１とを同軸で連結し連動するように構成したものである。そして、駆動タービン５２を排気のエネルギを利用して回転駆動し、その回転力を以てコンプレッサ５１にポンプ作用を営ませることにより、吸入空気を加圧圧縮（過給）して気筒１に送り込む。
【００１６】
外部ＥＧＲ装置２は、いわゆる高圧ループＥＧＲを実現するものである。外部ＥＧＲ通路の入口は、排気通路４におけるタービン５２の上流の所定箇所に接続している。外部ＥＧＲ通路の出口は、吸気通路３におけるスロットル弁３３の下流の所定箇所、具体的にはサージタンク３４に接続している。外部ＥＧＲ通路上にも、ＥＧＲクーラ２１及びＥＧＲ弁２２を設けてある。
【００１７】
内燃機関の運転制御を司るＥＣＵ０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。
【００１８】
入力インタフェースには、車速を検出する車速センサから出力される車速信号ａ、クランクシャフトの回転角度ひいてはエンジン回転数を検出するエンジン回転センサから出力されるエンジン回転信号ｂ、アクセルペダルの踏込量またはスロットル弁３３の開度を検出するアクセル開度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３４）内の吸気温及び吸気圧（過給圧）を検出する温度・圧力センサから出力される温度・圧力信号ｄ、シフトポジションスイッチから出力されるシフトポジション信号ｅ、内燃機関の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ｆ、ブレーキペダルの踏込量を検出するブレーキセンサから出力されるブレーキ信号ｇ、エアコンディショナの稼働／稼働停止を指令する目的で操作されるエアコンスイッチから出力されるＯＮ／ＯＦＦ信号ｈ等が入力される。
【００１９】
出力インタフェースからは、点火プラグ（のイグニッションコイル）に対して点火信号ｉ、ＥＧＲ弁２２に対して開度操作信号ｊ、スロットル弁３３に対して開度操作信号ｋ、ウェイストゲート弁４４に対して開度操作信号ｌ、インジェクタ１１に対して燃料噴射信号ｍ、内燃機関のクランクシャフトとエアコンディショナのコンプレッサとの間を断接切換する電磁クラッチ６に対してクラッチ接続信号ｎ等を出力する。クラッチ接続信号ｎは、電磁クラッチ６に通電する電気回路を短絡／遮断するリレースイッチに入力され、このスイッチを短絡側に駆動するものである。
【００２０】
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、実行して、内燃機関の運転を制御する。ＥＣＵ０は、内燃機関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、それらに基づいて吸気量や要求燃料噴射量、点火時期、要求ＥＧＲ率（または、ＥＧＲ量）等を演算する。そして、演算結果に対応した各種制御信号ｉ、ｊ、ｋ、ｌ、ｍ、ｎを出力インタフェースを介して印加する。
【００２１】
その上で、本実施形態の制御装置たるＥＣＵ０は、アイドリングストップ機能を実現するための制御を実施する。
【００２２】
図２に、アイドリングストップに際してＥＣＵ０が実行する処理の手順を示す。ＥＣＵ０は、アイドルストップ要求が発生したとき（ストップＳ１）、インジェクタ１１からの燃料噴射（及び、点火）を停止する（ステップＳ２）。ステップＳ１では、例えば、車速が所定値（７ｋｍ／ｈ）以下で、冷却水温が所定以上高く、シフトポジションが走行レンジであり（ＡＴ車）、ブレーキペダルが踏まれている等の諸条件が成立したことを以て、アイドルストップ要求があったものと判定する。
【００２３】
アイドルストップ要求があったときにエアコンスイッチがＯＮとなっている、換言すればエアコンディショナが稼働状態にある場合には（ステップＳ３）、エンジン回転数がアイドル回転数（通常、７００ないし８００ｒｐｍ）以下またはアイドル回転数より多少低い回転数となるのを待って（ステップＳ４）、電磁クラッチ６に入力していた接続信号ｎを遮断し、既に締結している電磁クラッチ６を一旦切断する（ステップＳ５）。これは、エアコンディショナのコンプレッサで圧縮している冷媒ガスの圧力を下げるためである。そして、エンジン回転数が所定回転数以下まで低下した後（ステップＳ６）、電磁クラッチ６に接続信号ｎを入力して電磁クラッチ６を再締結する（ステップＳ７）。ステップＳ６における所定回転数は、内燃機関のアイドル回転数よりも低い値とする。
【００２４】
逆に、アイドルストップ要求があったときにエアコンスイッチがＯＦＦとなっている、換言すればエアコンディショナが停止状態にある場合には、ステップＳ４及びＳ５を経ることなく、エンジン回転数が所定回転数まで低下した後（ステップＳ６）に電磁クラッチ６に接続信号ｎを入力して電磁クラッチ６を締結する（ステップＳ７）。
【００２５】
締結していた電磁クラッチ６は、クランクシャフトの回転が完全に停止した後に切断する（ステップＳ８、Ｓ９）。
【００２６】
図３に、ＥＣＵ０によるアイドルストップ時の制御の模様を示す。従来のシステムでは、アイドルストップ要求が発生したとき、電磁クラッチ６を締結せず、エアーコンディショナのコンプレッサを作動させることなしに燃料供給を遮断する。これに対し、本実施形態では、アイドルストップ要求の発生時点ｔ0からある程度の時間が経過し、エンジン回転数が所定回転数まで低下した時点ｔ1にて、電磁クラッチ６の締結を行う。内燃機関のクランクシャフトとエアコンディショナのコンプレッサとの間に介在する電磁クラッチ６を締結することで、コンプレッサの負荷による機械的損失及び慣性質量が高まり、クランクシャフトが逆回転する時間が短縮し、機関が速やかに完全停止する。
【００２７】
さらに、図３中実線で示しているように、当該時点ｔ1の後の時点であって内燃機関が完全に停止する前の時点ｔ2にて、電子スロットル弁３３の開度を拡開する操作を行ってもよい。スロットル弁３３を開弁することで、吸気通路３から何れかの気筒１内に空気を吸引することに係わるポンピングロスが低下し、その分だけクランクシャフトが逆回転しにくくなる。因みに、従来のシステムでは、図３中破線で示すように、時点ｔ2よりもずっと早い時点ｔ3でスロットル弁３３を開弁する操作を行っており、スロットル弁３３の開度も本実施形態と比較して小さい。
【００２８】
しかして、再始動要求が発生したときには（ストップＳ１０）、スタータモータのピニオンギアをフライホイール（ＭＴ車）またはドライブプレート（ＡＴ車）外周のリングギアに噛合させてクランキングを行う（ステップＳ１１）とともに、インジェクタ３からの燃料噴射を再開して（ステップＳ１２）内燃機関を再始動する。ステップＳ８では、例えば、車速が所定値以上に上昇した、シフトポジションが非走行レンジに変更された（ＡＴ車）、ブレーキペダルから足が離れた、アクセルペダルが踏まれた、または内燃機関の停止から所定時間（３分）が経過したことを以て、再始動要求があったものと判定する。
【００２９】
本実施形態では、クランクシャフトの回転力を以て補機を駆動するとともに、クランクシャフトと補機との間に回転力を伝達する断接切換可能なクラッチ６を介在させている機構を有した内燃機関を制御するものであって、アイドリングストップを行う際に、クランクシャフトと補機との間に介在させたクラッチ６を接続することで内燃機関の制動を図ることを特徴とする制御装置０を構成した。
【００３０】
本実施形態によれば、アイドルストップの実行時にクランクシャフトと補機とを機械的に接続し、クランクシャフトが逆回転する時間を短縮することができる。そして、アイドルストップ要求から間もない再始動要求に対応してクランキングを行っても、ピニオンギアやリングギアが摩耗するおそれが低減する。並びに、機関の再始動を速やかに開始することができるので、再始動の遅れ、もたつき感を運転者に与えることもなくなる。
【００３１】
前記補機はエアコンディショナのコンプレッサであるので、既存の構成部材や機構をそのまま用いて上記の効用を得ることができる。
【００３２】
また、アイドリングストップ開始直前にエアコンディショナのコンプレッサを作動させていた場合、一旦クラッチ６を切断して冷媒ガスの圧力を低下させ、その後エンジン回転数がアイドル回転数よりも低い所定の回転数以下となったときにクラッチ６を再度接続する操作を実行するようにしているので、圧縮されて高まっていた冷媒の圧力によってクランクシャフトの逆回転が助長されることを回避できる。
【００３３】
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、クラッチにより断接切換される補機は、エアコンディショナのコンプレッサには限定されない。補機は、スーパーチャージャのコンプレッサ、発電機、ポンプ等であってもよい。
【００３４】
その他、各部の具体的構成や具体的な処理の手順は、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】
【００３５】
本発明は、車両等に搭載される内燃機関に利用することができる。
【符号の説明】
【００３６】
０…制御装置（ＥＣＵ）
６…クラッチ（電磁クラッチ）
【図１】
2013011212.tif 000003
【図２】
2013011212.tif 000004
【図３】
2013011212.tif 000005