JP5152134B2 - エンジンの自動停止制御装置 - Google Patents

Description

この発明は、エンジンの自動停止制御装置に関する。

ドライバがアクセルペダルを離したことやブレーキペダルを踏み込んだことを検知し、その情報に基づいてエンジンを自動的に停止し、エンジンが停止した状態からドライバがブレーキを離したことやアクセルを操作したことを検知し、その情報に基づいてエンジンを自動的に始動させるアイドルストップシステムが知られている。
このように自動的にエンジンを停止・始動するシステムにおいて、頻繁にアイドルストップ後のエンジン再始動が行われると、再始動時の始動ショックが問題となるので、理論空燃比よりもリーンな空燃比でエンジンを再始動することが挙げられる。
しかしながら、リーン空燃比でエンジンを始動すると、三元触媒は活性しているにも関らず窒素酸化物ＮＯｘが排出されてしまってエミッションが悪化するおそれがある。そこで特許文献１では、エンジンの自動停止直前に空燃比をリッチにして三元触媒をリッチ状態にしておくことで、リーン空燃比でのエンジン再始動に備えている。

特開２００３−１４８２０１号公報

上述の特許文献において、エンジン自動停止前に空燃比をリッチに制御するためには、エンジン自動停止条件が成立後に所定のディレイ期間を設定し、その間に空燃比をリッチな状態で制御し、その後、エンジンを停止する必要がある。しかしながら、この場合、エンジン自動停止の条件が成立しても実際にエンジンが停止されるまでにディレイ期間が存在するため、この期間中にドライバがアクセルペダルを踏み込んで再加速したときには、エンジンの自動停止条件がキャンセルされてしまい、ディレイ期間中に実行したリッチ制御により触媒のリッチ状態が過剰になってしまって排気浄化性能が低下してエミッションが悪化するおそれがある。

本発明は、このような問題点に着目してなされたものであり、エンジンの自動停止前に空燃比をリッチに制御するものにおいて、ドライバがアクセルペダルを踏み込んで再加速することにより自動停止条件がキャンセルされるような場合であっても、エミッションの悪化を抑制することができるエンジンの自動停止制御装置を提供することを目的とする。

本発明は以下のような解決手段によって前記課題を解決する。なお、理解を容易にするために本発明の実施形態に対応する符号を付するが、これに限定されるものではない。

本発明は、エンジンの自動停止要求の有無を判定する自動停止要求判定部(ステップＳ３)と、前記自動停止要求判定部によりエンジンの自動停止要求があったと判断されたときに、空燃比をリッチに制御するエンジン自動停止前リッチ制御部(ステップＳ５)と、前記自動停止要求判定部によりエンジンの自動停止要求があったが、実際にエンジンが停止する前にドライバのアクセル操作に基づくキャンセル要求があるごとにカウントアップする誤増量カウンタが基準値を超えたか否かを判定する誤増量カウンタ判定部(ステップＳ４)と、前記誤増量カウンタが基準値を超えたら前記エンジン自動停止前リッチ制御部による空燃比のリッチ化を禁止または抑制するエンジン自動停止前リッチ制御抑制部(ステップＳ６)と、エンジン自動停止条件が成立したか否かを判定する停止条件判定部(ステップＳ７)と、エンジン自動停止条件が成立したらエンジンを自動停止する自動停止部(ステップＳ８)と、を有することを特徴とする。

本発明によれば、ドライバの要求に基づくエンジン自動停止のキャンセル要求に伴って、エンジンの自動停止前の空燃比のリッチ化制御によって却って排気エミッションが悪化する場合は、エンジンの自動停止前のリッチ化制御を禁止若しくは抑制することで浄化性能を優先することとなり、排気浄化性能が低下してエミッションが悪化してしまうことを防止できるという優れた効果を奏する。

本発明によるエンジンの自動停止制御装置の一実施形態を示す概略構成図である。 本発明によるエンジンの自動停止制御装置の制御ロジックの一例を示すフローチャートである。 制御ロジックを実行したときの作動を説明するタイミングチャートである。

以下では図面等を参照して本発明を実施するための最良の形態について説明する。

本実施の形態の車両では、エンジン１に加えて、図示しないモータを駆動力として併用するハイブリッドシステムを採用している。

そして、図１は、本実施の形態によるエンジンの自動停止始動制御装置を示す概略構成図である。

エンジン１に吸入される空気は、エアクリーナ２を通過後、エアフローメータ３で流量を計測されて電制スロットル弁４に導かれる。この電制スロットル弁４で吸入空気量の制御が行われる。吸入空気は、その後、吸気コレクタ５、吸気マニホールド６を通り、吸気弁７を介して燃焼室８内に導入される。

燃焼噴射弁９は、燃焼室８内の吸入空気に対して燃料を噴射して混合気を形成し、点火プラグ１０は、この混合気を着火燃焼させる。そして、燃焼排気は、排気弁１１を介して排気通路１２へと排出される。排気通路１２には、排気浄化触媒１３が設けられている。

排気浄化触媒１３は、例えば、白金（Ｐｔ）−ロジウム（Ｒｈ）やパラジウム（Ｐｄ）−ロジウム系の貴金属（触媒成分）と、セリア（ＣｅＯ２）やランタン（Ｌａ）などの添加物（助触媒）とが担持された三元触媒であり、理論空燃比において、排気中の有害成分であるＣＯ、ＨＣ、ＮＯｘを高い効率で浄化する。

排気浄化触媒１３の上流側には、排気中の酸素濃度を検出する酸素濃度センサ１４が設けられており、エンジン１を理論空燃比で運転するときには、燃料噴射制御に際し、この酸素濃度センサ１４の出力信号に基づく空燃比フィードバック制御が実行される。電制スロットル４、燃料噴射弁９及び点火プラグ１０は、コントローラ２０によって駆動される。

コントローラ２０には、エアフローメータ３により検出される吸入空気量Ｑｍ、酸素濃度センサ１４の出力信号のほか、アクセルペダルセンサ２１により検出されるアクセル開度ＡＰＯ、クランク角センサ２２により検出されるエンジン回転速度Ｎｅ、水温センサ２３により検出されるエンジン冷却水温度Ｔｗ、吸気圧センサ２４により検出される吸気圧力Ｐａ，車速センサ２５により検出される車速Ｖ、ブレーキセンサ２６により検出されるブレーキ（図示省略）の作動（ＯＮ／ＯＦＦ）、シフトレバー位置センサ２７により検出される自動変速機（図示省略）のシフトレバー位置などが入力される。

そして、コントローラ２０は、通常運転時においては、主にアクセル開度ＡＰＯに基づいてエンジン１の要求トルクを算出ｔＴｅし、この要求トルクｔＴｅ、エンジン回転速度Ｎｅ、エンジン冷却水温度Ｔｗ等に基づいて目標当量比ＴＦＢＹＡを算出する。この目標当量比ＴＦＢＹＡは空気過剰率λの逆数であり、理論空燃比では１．０、リーン空燃比では１より小さな値、リッチ空燃比では１より大きな値をとる。そして、かかる目標当量比ＴＦＢＹＡを実現するために必要な空気量を得るように電制スロットル弁４を駆動する。

また、吸入空気量Ｑｍとエンジン回転速度Ｎｅとから、基本燃料噴射量Ｔｐ＝Ｋ×Ｑｍ／Ｎｅ（Ｋ；定数）を算出し、これに目標当量比ＴＦＢＹＡを乗算することで最終的な燃料噴射量Ｔｉ＝Ｔｐ×ＴＦＢＹＡ×ＣＯＥＦ（ＣＯＥＦ；各種補正係数）を演算する。そして、この最終的な燃料噴射量Ｔｉに相当するパルス幅の燃料噴射パルス信号を出力して燃料噴射弁９を駆動する。なお、点火プラグ１０による点火時期は、エンジン回転速度Ｎｅ及び要求トルクｔＴｅ等に基づいて制御される。

さらに、コントローラ２０は、所定のエンジン自動停止条件が成立した場合には、エンジン１を自動停止させるとともに、エンジンが一端停止された後にドライバがアクセルペダルを踏み込む等、所定のエンジン自動始動条件が成立した場合には、自動的にスタータ１５を駆動してエンジン１を再始動させる、いわゆるアイドルストップ（自動停止・自動始動）制御を実行する。

本実施の形態は、ハイブリッドシステムに適用されているため、車両走行中であってもドライバがアクセルを離したことを検知し、積極的にエンジンを自動的に停止させている。このため、通常の車両が停車状態でアイドルストップを行うシステムに比して頻繁に自動停止・自動始動が行われる。

上述したように、従来手法では、エンジン自動停止前に空燃比をリッチに制御するために、エンジン自動停止条件が成立後に所定のディレイ期間を設定し、その間に空燃比をリッチな状態で制御し、その後、エンジンを停止する必要がある。

しかしながら、この場合、エンジン自動停止の条件が成立しても実際にエンジンが停止されるまでにディレイ期間が存在するため、この期間中にドライバがアクセルペダルを踏み込んで再加速したときには、エンジンの自動停止条件がキャンセルされてしまい、ディレイ期間中に実行したリッチ制御により触媒のリッチ状態が過剰になってしまって排気浄化性能が低下してエミッションが悪化することが本発明者らに知見された。

特に、ハイブリッドシステムにおいては、車両が走行中にエンジンを自動的に停止するため、ドライバが加速・再加速を頻繁に行う場合には、自動停止条件に入り易く、また入ったにもかかわらずその条件がキャンセルされ易い。その結果として自動停止前の空燃比リッチ制御は、自動始動時のリーン制御を伴うこと無く行われることになり、再加速時にエミッションが悪化してしまうのである。

そこで、本実施の形態では、ドライバのアクセル操作がこのような条件に入りやすいかを判定することにより、ドライバがエンジン自動停止条件の成立後であって実際にエンジンを停止する前にアクセルペダルを踏み込むことが多い場合には、エンジン自動停止前の空燃比リッチ制御とエンジン自動始動時の空燃比リーン制御を禁止若しくは抑制するようにしたのである。

そこで以下では具体的な制御内容について説明する。

図２は、本発明によるエンジンの自動停止制御装置の制御ロジックの一例を示すフローチャートであり、上記のようにドライバがエンジン自動停止条件の成立後であって実際にエンジンを停止する前にアクセルペダルを踏み込んだ回数を誤増量カウンタによりカウントし、カウント値が所定値を超えたらエンジン自動停止前の空燃比リッチ制御とエンジン自動始動時の空燃比リーン制御を禁止若しくは抑制するものである。

なおコントローラ２０はこの処理を数ミリ秒サイクルで繰り返し実行する。

ステップＳ１においてコントローラ２０は、エンジン自動停止中か否かを判定する。コントローラ２０は、エンジン自動停止中であればステップＳ１１へ処理を移行し、そうでなければステップＳ２へ処理を移行する。

ステップＳ２においてコントローラ２０は、エンジンの自動停止要求があったが実際に自動停止をする前に、キャンセル要求があったか否かを判定する。コントローラ２０は、キャンセル要求があればステップＳ１０へ処理を移行し、キャンセル要求がなければステップＳ３へ処理を移行する。なおキャンセル要求とは、たとえばアクセルペダルが踏み込まれることによる加速要求などである。

ステップＳ３においてコントローラ２０は、エンジンの自動停止要求があるか否かを判定する。コントローラ２０は、要求があればステップＳ４へ処理を移行し、要求がなければ処理を抜ける。なおエンジンの自動停止要求とは、たとえばアクセルペダルが放されたことなどである。

ステップＳ４においてコントローラ２０は、誤増量カウンタが基準値よりも小さいか否かを判定する。コントローラ２０は、小さければステップＳ５へ処理を移行し、大きければステップＳ６へ処理を移行する。

ステップＳ５においてコントローラ２０は、自動停止前の燃料噴射の増量処理を実行する。

ステップＳ６においてコントローラ２０は、自動停止前の燃料噴射の増量を抑制して処理する。なおこの抑制した増加量はステップＳ５での増加量よりも少なければよく、たとえば後述する図３ではゼロにしている。また、増量値をゼロにするのではなく、リッチ制御そのものを禁止してもよい。

ステップＳ７においてコントローラ２０は、エンジン自動停止条件が成立したか否かを判定する。成立するまでは処理を抜け、成立したらステップＳ８へ処理を移行する。

ステップＳ８においてコントローラ２０は、エンジンを自動停止する。

ステップＳ９においてコントローラ２０は、誤増量カウンタを前回値に対して１マイナスする。

ステップＳ１０においてコントローラ２０は、誤増量カウンタを前回値に対して５プラスする。

ステップＳ１１においてコントローラ２０は、エンジン自動始動条件が成立したか否かを判定する。コントローラ２０は、成立するまでは処理を抜け、成立したらステップＳ１２へ処理を移行する。

ステップＳ１２においてコントローラ２０は、エンジンの自動停止を終了してエンジンを自動的に始動する。

図３は、制御ロジックを実行したときの作動を説明するタイミングチャートである。

以上の制御ロジックが実行されて以下のように作動する。

最初、エンジンは動作中である。エンジンの自動停止要求があるまでは、コントローラ２０はステップＳ１→Ｓ２→Ｓ３を繰り返し実行する。

時刻ｔ１でエンジン自動停止要求があると、コントローラ２０はステップＳ３→Ｓ４と処理を進める。そして時刻ｔ１では誤増量カウンタが基準値よりも小さいのでコントローラ２０はステップＳ４→Ｓ５→Ｓ７と処理を進めて自動停止前の燃料噴射の増量処理を実行する(図３(Ｃ))。そしてエンジンが自動停止する前にアクセルペダルが踏み込まれたら、次サイクルでステップＳ１→Ｓ２→Ｓ１０と処理され、図３(Ｂ)に示されるように誤増量カウンタが前回値に対して５プラスされる。

そして時刻ｔ２で再びエンジン自動停止要求があると、コントローラ２０はステップＳ３→Ｓ４と処理を進める。そして時刻ｔ２でも誤増量カウンタが基準値よりも小さいのでコントローラ２０はステップＳ４→Ｓ５→Ｓ７と処理を進めて自動停止前の燃料噴射の増量処理を実行する(図３(Ｃ))。そしてエンジンが自動停止する前にアクセルペダルが踏み込まれたら、次サイクルでステップＳ１→Ｓ２→Ｓ１０と処理され、図３(Ｂ)に示されるように誤増量カウンタが前回値に対して５プラスされる。

時刻ｔ３でエンジンの自動停止条件が成立したら、コントローラ２０はステップＳ７→Ｓ８→Ｓ９と処理を進めてエンジンを停止するとともに(図３(Ａ))、誤増量カウンタが前回値に対して１マイナスする(図３(Ｂ))。

時刻ｔ４まではエンジン停止中であってエンジン自動始動条件は不成立である。このときコントローラ２０はステップＳ１→Ｓ１１と処理を進める。

時刻ｔ４でエンジン自動始動条件が成立したら、コントローラ２０はステップＳ１１→Ｓ１２と処理を進めてエンジンを再始動する(図３(Ａ))。

時刻ｔ５まではエンジン作動中であってエンジンの自動停止要求がないので、コントローラ２０はステップＳ１→Ｓ２→Ｓ３を繰り返し実行する。

時刻ｔ５でエンジンの自動停止要求があったら、コントローラ２０はステップＳ３→Ｓ４と処理を進める。そして時刻ｔ５では誤増量カウンタが基準値よりも小さいのでコントローラ２０はステップＳ４→Ｓ５と処理を進めて自動停止前の燃料噴射の増量処理を実行する(図３(Ｃ))。そしてエンジン自動停止条件が成立したらエンジンを停止し(ステップＳ８；図３(Ａ))、誤増量カウンタが前回値に対して１マイナスする(ステップＳ９；図３(Ｂ))。

時刻ｔ６まではエンジン停止中であってエンジン自動始動条件は不成立である。このときコントローラ２０はステップＳ１→Ｓ１１と処理を進める。

時刻ｔ６でエンジン自動始動条件が成立したら、コントローラ２０はステップＳ１１→Ｓ１２と処理を進めてエンジンを自動的に始動する(図３(Ａ))。

そして時刻ｔ７でエンジン自動停止要求があると、コントローラ２０はステップＳ３→Ｓ４と処理を進める。そしてこの時点では誤増量カウンタが基準値よりも小さいのでコントローラ２０はステップＳ４→Ｓ５→Ｓ７と処理を進めて自動停止前の燃料噴射の増量処理を実行する(図３(Ｃ))。

そして時刻ｔ８では誤増量カウンタが基準値を超えているので、自動停止前の燃料噴射の増量を抑制して(ステップＳ６)、すなわち本実施形態では燃料増量することなくエンジンを停止し(ステップＳ８；図３(Ａ))、誤増量カウンタが前回値に対して１マイナスする(ステップＳ９；図３(Ｂ))。

時刻ｔ９でエンジン自動始動条件が成立したら、コントローラ２０はステップＳ１１→Ｓ１２と処理を進めてエンジンを再始動する(図３(Ａ))。

そして時刻ｔ１０では誤増量カウンタが基準値を超えているので、自動停止前の燃料噴射の増量を抑制して(ステップＳ６)、すなわち本実施形態では燃料増量することなくエンジンを停止し(ステップＳ８；図３(Ａ))、誤増量カウンタが前回値に対して１マイナスする(ステップＳ９；図３(Ｂ))。

時刻ｔ１１でエンジン自動始動条件が成立したら、コントローラ２０はステップＳ１１→Ｓ１２と処理を進めてエンジンを再始動する(図３(Ａ))。

そして時刻ｔ１２でも誤増量カウンタが基準値を超えているので、自動停止前の燃料噴射の増量を抑制して(ステップＳ６)、すなわち本実施形態では燃料増量することなくエンジンを停止し(ステップＳ８；図３(Ａ))、誤増量カウンタが前回値に対して１マイナスする(ステップＳ９；図３(Ｂ))。

エンジン自動始動時のショックを低減するとともに排気エミッションの悪化を防止するために、エンジン自動停止する直前に触媒に対して空燃比をリッチに制御してからエンジンを停止し、エンジンの自動始動時には理論空燃比よりもリーンな空燃比で再始動する手法が知られていた。上述のように、実際にエンジン自動停止前に空燃比をリッチに制御するために、エンジン自動停止条件が成立後に所定のディレイ期間を設定し、その間に空燃比をリッチな状態で制御し、その後、エンジンを停止する必要がある。

しかしながら、エンジン自動停止の条件が成立しても実際にエンジンが停止されるまでにディレイ期間が存在するため、この期間中にドライバがアクセルペダルを踏み込んで再加速したときには、エンジンの自動停止条件がキャンセルされてしまい、ディレイ期間中に実行したリッチ制御により触媒のリッチ状態が過剰になってしまって排気浄化性能が低下してエミッションが悪化することが本発明者らに知見された。

そこでエンジン自動停止条件が成立した後であって、エンジンが実際に停止する前にドライバがアクセルペダルを踏み込むことで、自動停止条件がキャンセルされることが多い場合には、この状態を検知して、エンジン自動停止前の空燃比リッチ制御とエンジン自動始動時の空燃比リーン制御を禁止若しくは抑制するようにしたのである。

このようにすることで、エンジンの自動始動時のショック対策によって、却って排気エミッションが悪化する場合は、エンジンの自動始動時のショック対策（エンジン自動停止直前のリッチ制御）を禁止若しくは抑制することで浄化性能を優先することとなり、排気浄化性能が低下してエミッションが悪化してしまうことを防止できるのである。

以上説明した実施形態に限定されることなく、その技術的思想の範囲内において種々の変形や変更が可能であり、それらも本発明の技術的範囲に含まれることが明白である。

たとえば、本実施形態では、ステップＳ６において自動停止前の燃料噴射増量をゼロにする場合を例示して説明したが、ステップＳ５での増加量よりも少なくなるように抑制すればよい。

また、本実施の形態では、リッチ制御の実施後に正常にエンジンが自動停止された場合に誤増量カウンタをマイナスしたが、これを行わなくてもよいし、マイナスする値を自動停止がキャンセルされた場合の値（プラス側の値）と同様に、−５としてもよい。

また、本実施の形態では、誤増量カウンタが基準値を超えて初めて、次回以降のエンジン自動停止前の空燃比リッチ制御を抑制、若しくは禁止するようにしたが、空燃比のリッチ化制御の実行中にキャンセル条件が成立した時点で、その後のリッチ化制御を禁止してもよい。

なお本実施形態は、車両の駆動にエンジンのみならずモーターも併用するハイブリッド車両のエンジンにも、あるいはエンジンのみを使用する通常のエンジン車両エンジンにも適用することができる。

１ エンジン
９ 燃焼噴射弁
１３ 排気浄化触媒
２０ コントローラ
ステップＳ３ 自動停止要求判定部
ステップＳ５ エンジン自動停止前リッチ制御部
ステップＳ６ エンジン自動停止前リッチ制御抑制部

Claims (2)

1. エンジンの自動停止要求の有無を判定する自動停止要求判定部と、
   前記自動停止要求判定部によりエンジンの自動停止要求があったと判断されたときに、空燃比をリッチに制御するエンジン自動停止前リッチ制御部と、
   前記自動停止要求判定部によりエンジンの自動停止要求があったが、実際にエンジンが停止する前にドライバのアクセル操作に基づくキャンセル要求があるごとにカウントアップする誤増量カウンタが基準値を超えたか否かを判定する誤増量カウンタ判定部と、
   前記誤増量カウンタが基準値を超えたら前記エンジン自動停止前リッチ制御部による空燃比のリッチ化を禁止または抑制するエンジン自動停止前リッチ制御抑制部と、
   エンジン自動停止条件が成立したか否かを判定する停止条件判定部と、
   エンジン自動停止条件が成立したらエンジンを自動停止する自動停止部と、
   を有することを特徴とするエンジン自動停止制御装置。
2. 請求項１に記載のエンジン自動停止制御装置において、
   前記自動停止要求判定部によりエンジンの自動停止要求が判定され、かつ、その後ドライバのアクセル操作に基づくキャンセル要求が無くエンジンを停止したときに前記誤増量カウンタを減算する減算部を備える、
   ことを特徴とするエンジン自動停止制御装置。

Images