(57)【要約】【課題】運転状態に応じて適切にエンジンの駆動負荷を下げて吸気管負圧を増大させ、ブレーキブースタの作動圧を確保する。【解決手段】負荷調整部１０４は、ブレーキ負圧判定部１０１でブレーキブースタ２０に供給する負圧が不足すると判定されたとき、バッテリ状態判定部１０２の判定結果に応じてエンジンの駆動負荷を調整してスロットル弁４を閉方向に制御し、吸気管負圧を増大させる。バッテリ３０からの電流出力が可能な状態では、オルタネータ４０の発電負荷を低下させ、バッテリ３０からの出力が不可の状態では、更に発電負荷判定部１０３でオルタネータ４０の発電負荷の低減が可能か否かを判定し、発電負荷の低減が可能と判定された場合、電気負荷の作動量を低減若しくは停止し、一方、発電負荷の低減が不可と判定された場合には、点火時期を進角させたり、エンジンによって機械的に駆動される補機類の駆動負荷を低減する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両に搭載されるエンジンのスロットル弁下流側の吸気系からブレーキブースタに負圧を供給するエンジンの制御装置であって、
前記ブレーキブースタに供給する負圧の不足を判定するブレーキ負圧判定部と、
車両のバッテリの状態が電気負荷への出力が可能な状態か否かを判定するバッテリ状態判定部と、
前記ブレーキブースタに供給する負圧が不足すると判定され、且つ前記バッテリの状態が電気負荷への出力可能と判定された場合、発電機の発電負荷を低下させて前記スロットル弁を閉方向に制御し、前記ブレーキブースタに供給する負圧が不足すると判定され、且つ前記バッテリの状態が電気負荷への出力不可と判定された場合には、エンジンの点火時期と前記発電機の発電負荷と補機類の駆動負荷との少なくとも一つを調整して前記スロットル弁を閉方向に制御する負荷調整部と
を備えることを特徴とするエンジンの制御装置。
【請求項２】
前記バッテリの状態が電気負荷への出力不可と判定された場合、前記発電機の発電負荷を低減可能か否かを判定する発電負荷判定部を更に備え、
前記負荷調整部は、前記発電機の発電負荷の低減不可と判定された場合、前記発電機の発電負荷を増加させると共にエンジンの駆動トルクが前記発電機の発電負荷以上となるよう点火時期を進角させ、前記スロットル弁を閉方向に制御することを特徴とする請求項１記載のエンジンの制御装置。
【請求項３】
前記ブレーキブースタに負圧ポンプを接続し、該負圧ポンプの駆動負荷を前記負荷調整部で調整することを特徴とする請求項１又は２記載のエンジンの制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、スロットル弁下流側の吸気系からブレーキブースタに負圧を供給するエンジンの制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、自動車等の車両においては、油圧ブレーキ系統に、ドライバの制動力をアシストする負圧作動式のブレーキブースタが装着されている。このブレーキブースタには主として吸気管負圧を供給するが、状況によっては吸気管負圧が不足する虞がある。
【０００３】
このため、特許文献１には、内燃機関の運転を特定の条件で制御するとき、ブレーキブースタの予め設定された作動圧を確保するため、エンジンによって駆動される補機類の駆動負荷を低減させてスロットル開度を狭めることにより、吸気管内の負圧を増大させる技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１３−１１７２０６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１に開示の技術は、異常発生時のフェールセーフ制御下を想定し、このフェールセーフ制御下でブレーキブースタの作動圧を確保して所要のブレーキ性能を維持することを主眼としている。このため、通常の運転状態においては、必ずしもオルタネータの発電負荷を低減してエンジンの駆動負荷を低減できるとは限らず、確実に吸気管負圧を増大させることは困難である。
【０００６】
本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、運転状態に応じて適切にエンジンの駆動負荷を下げて吸気管負圧を増大させ、ブレーキブースタの作動圧を確保することのできるエンジンの制御装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の一態様によるエンジンの制御装置は、車両に搭載されるエンジンのスロットル弁下流側の吸気系からブレーキブースタに負圧を供給するエンジンの制御装置であって、前記ブレーキブースタに供給する負圧の不足を判定するブレーキ負圧判定部と、車両のバッテリの状態が電気負荷への出力が可能な状態か否かを判定するバッテリ状態判定部と、前記ブレーキブースタに供給する負圧が不足すると判定され、且つ前記バッテリの状態が電気負荷への出力可能と判定された場合、発電機の発電負荷を低下させて前記スロットル弁を閉方向に制御し、前記ブレーキブースタに供給する負圧が不足すると判定され、且つ前記バッテリの状態が電気負荷への出力不可と判定された場合には、エンジンの点火時期と前記発電機の発電負荷と補機類の駆動負荷との少なくとも一つを調整して前記スロットル弁を閉方向に制御する負荷調整部とを備える。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、運転状態に応じて適切にエンジンの駆動負荷を下げて吸気管負圧を増大させ、ブレーキブースタの作動圧を確保することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】エンジン制御系の概略構成図
【図２】ブレーキ負圧制御処理のフローチャート
【図３】図２におけるラベルＡの処理を示すフローチャート
【図４】図２におけるラベルＢの処理を示すフローチャート
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。図１において、符号１は車両の走行駆動源としてのエンジンであり、火花点火式の自然吸気型内燃エンジンである。このエンジン１の吸気マニホルド２に吸気チャンバ３が連通され、吸気チャンバ３の上流側にスロットル弁４が介装されている。尚、図１においては、スロットル弁下流側の吸気系を図示し、スロットル弁上流側の吸気系、排気系については図示を省略している。
【００１１】
吸気チャンバ３には、負圧作動式のブレーキブースタ２０が接続されている。ブレーキブースタ２０は、車両の油圧ブレーキシステムにおいて、ブレーキペダルから入力されるドライバの制動力を吸気管負圧によって増強してマスターシリンダに伝達する周知の装置であり、その内部がダイアフラムにて区画され、マスターシリンダ側に区画される負圧室と大気を導入可能な大気室とが設けられている。ブレーキブースタ２０の負圧室は、負圧通路２１を介して吸気チャンバ３に連通されている。
【００１２】
本実施の形態においては、更に、負圧通路２１に負圧ポンプ２２が接続されており、この負圧ポンプ２２による負圧と吸気チャンバ３の負圧とがブレーキブースタ２０の負圧室に導入されるように構成されている。負圧ポンプ２２は、モータで駆動される電動ポンプ或いはエンジン１によって駆動される機械式ポンプとして構成される。
【００１３】
また、エンジン１には、各種補機類が連設されている。例えば、エンジン１によって駆動される補機類として、各種電装部品に供給する電力及びバッテリ３０を充電するための電力を発電するオルタネータ４０やエアコンディショナー（エアコン）用のコンプレッサ４１がエンジン１の出力軸にベルト等を介して連設されている。また、エンジン１に連設される電動の補機類として、エンジン１の冷却系統で冷却水を循環させる電動ウォーターポンプ４２、エンジン１内の各部に潤滑及び冷却用のオイルを圧送する電動オイルポンプ４３等がエンジン１に連設されている。
【００１４】
尚、オルタネータ４０は、電圧レギュレータを一体的に備えた交流発電機であり、所定に調整された電圧を各種電気負荷に供給すると共にバッテリ３０を充電する。また、エアコン用コンプレッサ４１は、例えば可変容量型のコンプレッサであり、低容量運転でエンジンの駆動負荷を軽減することができる。
【００１５】
以上のエンジン１は、電子制御ユニット（ＥＣＵ）１００によって電子的に制御される。ＥＣＵ１００は、ＣＰＵ，ＲＯＭ，ＲＡＭ，Ｉ／Ｏインターフェイス等からなるマイクロコンピュータを中心として構成され、その他、Ａ／Ｄ変換器、タイマ、カウンタ、各種ロジック回路等の周辺回路を備えている。
【００１６】
ＥＣＵ１００の入力側には、吸気チャンバ３内の吸気管圧力を検出する吸気管圧力センサ５やバッテリ３０の充電率(SOC:State of Charge)等のバッテリ状態を検出するバッテリ状態検出センサ６等の各種センサ類が接続されている。また、ＥＣＵ１００の出力側には、燃料を噴射するインジェクタ（図示せず）、点火プラグに接続される点火コイル一体型のイグナイタ１０、スロットル弁４を開閉駆動するスロットルアクチュエータ１１、前述の負圧ポンプ２２、オルタネータ４０、エアコン用コンプレッサ４１、電動ウォーターポンプ４２、電動オイルポンプ４３等のアクチュエータ類が接続されている。
【００１７】
尚、ＥＣＵ１００には、更に、ＣＡＮ（Controller Area Network）等による車内ネットワークを介して、変速機を制御するトランスミッション制御ユニット、ブレーキを制御するブレーキ制御ユニット等の他の複数の制御ユニットが双方向通信可能に接続されている。
【００１８】
ＥＣＵ１００は、運転状態を検出する各種センサ類からの信号、車内ネットワークを介して入力される各種制御情報に基づいて、燃料噴射制御や点火時期制御等の各種制御量を演算する。そして、これらの制御量に基づいて各種アクチュエータ類を駆動し、エンジンの筒内燃焼を最適化しつつ出力トルクを制御する。
【００１９】
また、ＥＣＵ１００は、運転状態に起因する吸気管圧力の変化とバッテリ３０の状態とを監視し、吸気管負圧の低下（吸気管絶対圧力の大気圧側への上昇）や負圧ポンプ２２の能力低下によるブレーキブースタ２０のブレーキアシスト力の低下を防止する。このため、ＥＣＵ１００は、ブレーキブースタ２０の負圧不足を解消するためのブレーキ負圧制御に係る機能として、ブレーキ負圧判定部１０１、バッテリ状態判定部１０２、発電負荷判定部１０３、負荷調整部１０４を備えている。
【００２０】
ブレーキ負圧判定部１０１は、ブレーキブースタ２０に供給する負圧が不足するか否かを判定する。本実施の形態においては、ブレーキブースタ２０に負圧通路２１を介して連通する吸気チャンバ３内の吸気管圧力Ｐ（絶対圧）を吸気管圧力センサ５で検出し、検出した吸気管圧力Ｐ（絶対圧）を閾値Ｐbr（絶対圧）と比較することで、ブレーキブースタ２０を作動させる負圧が足りているか不足するかを判定する。
【００２１】
閾値Ｐbrは、ドライバのブレーキ操作力に対するアシスト倍率が既定値となるブレーキブースタ２０の作動圧であり、油圧ブレーキ系の作動液圧、ブレーキブースタ２０の容量、負圧ポンプ２２の能力等を考慮して、予め実験的に或いはシミュレーションを実施して設定されている。そして、Ｐ＜Ｐbrの場合、吸気管負圧は足りていると判定し、Ｐ≧Ｐbrの場合には、吸気管負圧が不足すると判定する。
【００２２】
尚、吸気管圧力に代えて、大気圧センサによって検出した高度や外気温センサによって検出した外気温に基づいて吸気管圧力を推定し、閾値と比較するようにしても良い。
【００２３】
バッテリ状態判定部１０２は、バッテリ状態検出センサ６からの出力に基づいて、バッテリ３０の状態が電気負荷に供給する電流の出力が可能な状態か否かを判定する。バッテリ状態検出センサ６は、バッテリ３０の充電／放電電流、電圧、温度をモニタして充電率(SOC:State Of Charge)、放電性能(SOF:State Of Function)、劣化状態(SOH:State Of Health)等のバッテリ状態を推定するスマートセンサであり、推定したバッテリ状態をＥＣＵ１００のバッテリ状態判定部１０２に送信する。尚、このバッテリ状態検出センサ６は、バッテリ３０のマイナスポスト端子に取り付けられている。
【００２４】
バッテリ状態判定部１０２は、車載の電動機器（電気負荷）の作動状態を調べて現在の消費電力を算出する。そして、バッテリ状態検出センサ６から送信されたバッテリ状態に基づいて、オルタネータ４０の発電量を下げてもバッテリ３０からの出力で各機器の作動を確保することが可能なバッテリ状態か否かを判定する。
【００２５】
発電負荷判定部１０３は、バッテリ３０の状態が電気負荷への出力不可の状態と判定された場合、オルタネータ４０の発電負荷を低減可能か否かを判定する。バッテリ３０からの電流出力が不可の状態では、オルタネータ４０の発電電力によって各種電気負荷を駆動し、またバッテリ３０を充電する必要があるが、エンジンの運転状態によっては各電気負荷の消費電力を抑制できる場合がある。
【００２６】
例えば、定常走行下の運転でエンジンの負荷が比較的小さく、走行風による熱交換が十分に期待できる状態で冷却水の温度が安定している場合には、電動ウォーターポンプ４２の作動量を低減若しくは停止させることも可能であり、これにより、オルタネータ４０の発電電力を低減して発電負荷を小さくすることができる。また、エンジンが比較的低回転で運転されており、各部の温度が安定している場合には、潤滑油の循環量を減少させることが可能であり、このような場合、電動オイルポンプ４３の作動量を低減若しくは停止させることにより、オルタネータ４０の発電電力を低減して発電負荷を小さくすることができる。
【００２７】
負荷調整部１０４は、ブレーキ負圧判定部１０１でブレーキブースタ２０に供給する負圧が不足すると判定されたとき、バッテリ状態判定部１０２の判定結果に応じてエンジンの駆動負荷を調整することにより、スロットル弁４を閉方向に制御し、吸気管負圧を増大させる。エンジンの駆動負荷は、バッテリ３０からの電流出力が可能な状態では、オルタネータ４０の発電負荷を低下させることで調整し、バッテリ３０からの電流出力が不可の状態では、オルタネータ４０の発電負荷の低減、補機類の駆動負荷の低減、点火時期の少なくとも一つで調整する。
【００２８】
すなわち、バッテリ３０からの電流出力が不可の状態では、更に、発電負荷判定部１０３でオルタネータ４０の発電負荷の低減が可能か否かを判定し、発電負荷の低減が可能と判定された場合、負荷調整部１０４は、電動ウォーターポンプ４２、電動オイルポンプ４３、その他の電気負荷の作動量を低減若しくは停止してオルタネータ４０の発電負荷を下げ、エンジンの駆動動負荷を下げる。そして、この駆動負荷の低減分だけエンジン出力を下げるため、スロットルアクチュエータ１１を介してスロットル弁４を閉方向に制御し、スロットル開度を相対的に小さくする。結果、スロットル開度の減少により吸気管負圧が増大する。
【００２９】
一方、発電負荷の低減が不可と判定された場合には、点火時期を進角させたり、エンジンによって機械的に駆動される補機類の駆動負荷を低減することで、エンジンの駆動トルクを調整する。点火時期を進角させる場合には、オルタネータ４０の発電負荷を増加させ、点火時期進角によって増加するエンジンの駆動トルクが発電負荷の増加を補償するトルク分を上回るように設定する。そして、上回った駆動トルク分を打ち消すようにスロットル開度を小さくすることにより、吸気管負圧を増大させる。
【００３０】
また、補機類の駆動負荷を低減する場合には、例えば、車室内の空調状態が設定温度で安定した状態にあり、エアコン用コンプレッサ４１の作動量を低減若しくは停止することが可能な場合には、エアコン用コンプレッサ４１の作動量を低減若しくは停止することでエンジンの駆動負荷を低減する。そして、このエンジンの駆動負荷の低減に応じてスロットル開度を相対的に小さくし、吸気管負圧を増大させる。
【００３１】
この吸気管負圧の増大により、ブレーキブースタ２０への負圧供給源として併用する負圧ポンプ２２の作動量を低減若しくは停止させることも可能となる。
【００３２】
次に、ＥＣＵ１００におけるブレーキ負圧制御のプログラム処理について、図２乃至図４のフローチャートを用いて説明する。
【００３３】
このブレーキ負圧制御処理では、最初のステップＳ１において、吸気管圧力センサ５によって吸気管圧力Ｐ（絶対圧）を検出し、ステップＳ２で吸気管圧力Ｐを閾値Ｐbr（絶対圧）と比較する。その結果、Ｐ＜Ｐbrの場合には、ブレーキブースタ２０の負圧は十分と判定して本処理を抜け、Ｐ≧Ｐbrの場合、ブレーキブースタ２０の負圧が不足して規定のブレーキアシスト力を得られないと判定してステップＳ３へ進む。
【００３４】
ステップＳ３では、バッテリ状態検出センサ６によってバッテリ３０の状態を検出し、ステップＳ４でバッテリ３０から電流出力が可能な状態か否かを判定する。バッテリ３０から電流出力が可能な場合には、ステップＳ４からステップＳ５へ進んでオルタネータ４０の発電負荷を下げる。この発電負荷の低減は、例えば、オルタネータ４０の励磁コイルの通電電流を制御して発電電圧を通常の目標電圧よりも低下させる等して行う。そして、ステップＳ６で、発電負荷の低減に対応してエンジン出力を下げるため、スロットルアクチュエータ１１を介してスロットル弁４を閉方向に制御してスロットル開度を小さくし、吸気管負圧を増大させる。
【００３５】
一方、バッテリ３０の状態が電流出力不可の状態である場合には、ステップＳ４からステップＳ７へ進んで、発電負荷の低減が可能であるか否かを判定する。そして、電負荷の低減が不可の場合、図３に示すラベルＡの処理を実行し、発電負荷の低減が可能である場合、図４に示すラベルＢの処理を実行する。
【００３６】
発電負荷の低減が不可の場合の図３の処理では、点火時期進角による負荷調整とエアコンによる負荷調整とを並列的に実行する。点火時期進角に際しては、ステップＳ８_１で発電負荷を上げておき、ステップＳ９_１で、発電負荷の増加分を上回るエンジン駆動トルクが得られるような進角量で点火時期を進角させる。同時に、ステップＳ８_２において、エアコンが作動している状態ではエアコンの停止が可能か否かを調べ、エアコンの停止が可能の場合、ステップＳ９_２でエアコン用コンプレッサ４１の電磁クラッチを開放する等してエアコンを停止させ、オルタネータ４０の発電負荷を低減させる。
【００３７】
そして、ステップＳ１０でスロットルアクチュエータ１１を介してスロットル弁４を閉方向に制御する。スロットル弁４の閉制御は、点火時期の進角による余剰トルク分の削減に対して、エアコン停止が可能である場合には、このエアコン停止による発電負荷の減少に対応したエンジン駆動トルクの削減可能分を加味して制御され、スロットル開度の減少により、吸気管負圧を増大することが可能となる。
【００３８】
また、発電負荷の低減が可能である場合の図４の処理では、本実施の形態においては、電動ウォーターポンプ４２による負荷調整と電動オイルポンプ４３による負荷調整とを並列的に実行し、更に、その他の電気負荷による負荷調整を実行する。すなわち、ステップＳ１０_１で冷却水温の上昇が許容されるか否かを調べ、冷却水温の上昇が許容される場合、ステップＳ１１_１で電動ウォーターポンプ４２の作動量を低減若しくは停止させることでオルタネータ４０の発電負荷を下げる。同時に、ステップＳ１０_２でエンジン油温の上昇が許容されるか否かを調べ、油温の上昇が許容される場合、ステップＳ１１_２で電動オイルポンプ４３の作動量を低減若しくは停止させることでオルタネータ４０の発電負荷を下げる。
【００３９】
更に、ステップＳ１１_３で、電動ウォーターポンプ４２及び電動オイルポンプ４３以外で作動量を低減若しくは停止が可能な他の電気負荷による負荷調整を行い、ステップＳ１２でスロットルアクチュエータ１１を介してスロットル弁４を閉方向に制御する。このスロットル弁４の閉方向への制御により、吸気管負圧を増大させることが可能となる。
【００４０】
尚、エアコン用コンプレッサ４１が電動式のコンプレッサである場合には、図３のステップＳ８_２，Ｓ９_２は、図４の電動ウォーターポンプ４２及び電動オイルポンプ４３との並列処理として実行する。
【００４１】
このように本実施の形態においては、ブレーキブースタ２０に供給する負圧が不足すると判定した場合、バッテリの状態が電気負荷への出力が可能な状態か否かに応じて、オルタネータ４０の発電負荷、点火時期、補機類の駆動負荷を調整してエンジンの駆動負荷を下げ、スロットル弁を閉方向に制御することにより、運転状態に応じて適切にエンジンの駆動負荷を下げて吸気管負圧を増大させることができ、ブレーキブースタ２０の作動圧を確保することができる。
【００４２】
また、負圧ポンプ２２の作動量低減若しくは停止により、負圧ポンプ２２が電動ポンプである場合には消費電力の抑制、機械式ポンプである場合にはフリクション低減による燃費向上を図ることが可能となる。更に、負圧ポンプ２２を小型化若しくは廃止して、燃費向上、軽量化、コスト低減を図ることも可能となる。
【符号の説明】
【００４３】
１  エンジン
２  吸気マニホルド
３  吸気チャンバ
４  スロットル弁
５  吸気管圧力センサ
６  バッテリ状態検出センサ
１１  スロットルアクチュエータ
２０  ブレーキブースタ
３０  バッテリ
４０  オルタネータ
４１  エアコン用コンプレッサ
４２  電動ウォーターポンプ
４３  電動オイルポンプ
１００  電子制御ユニット
１０１  ブレーキ負圧判定部
１０２  バッテリ状態判定部
１０３  発電負荷判定部
１０４  負荷調整部
【図１】
2016173064.tif 000003
【図２】
2016173064.tif 000004
【図３】
2016173064.tif 000005
【図４】
2016173064.tif 000006