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JP2017106391A - 内燃機関の制御装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】ＰＮの増加を抑制できる内燃機関の制御装置を提供する。【解決手段】本発明の制御装置は、間欠停止からの再始動時における内燃機関の要求動作点を読み込み（Ｓ１２）、その要求動作点が減筒運転可能領域Ａ２に属する場合であって（Ｓ１４）、高負荷側である減筒運転制限領域ａに属すると判断した場合（Ｓ１６）には、全筒運転を実施し（Ｓ１７、Ｓ１９、Ｓ２６）、その後減筒運転に切り替える（Ｓ２５）。要求動作点が減筒運転可能領域Ａ２に属しかつ低負荷側である減筒運転制限領域ａに属しないと判断した場合（Ｓ１６）には、全筒運転を実施せずに減筒運転に切り替える（Ｓ１８、Ｓ１９）。【選択図】図５

Description

本発明は、減筒運転を実施可能な内燃機関に適用される制御装置に関する。
複数の気筒の一部の気筒の吸気弁及び排気弁の少なくとも一方を閉じることによって一部の気筒を休止し残りの気筒を稼働する減筒運転を実施可能な内燃機関が知られている。減筒運転は吸気抵抗を減少させて燃費向上を図るために有効であることが知られているが、種々の状況によって減筒運転の実施が制限される場合がある。
例えば、蒸発燃料を収容するキャニスタから蒸発燃料を吸気系にパージする場合やブレーキブースタ内の負圧が低下した場合に、サージタンク内の負圧の低下を伴う減筒運転を禁止する制御装置が知られている（特許文献１）。また、減筒運転の実施に使用する気筒休止機構を駆動するためのオイルの粘性が十分に低くなる油温になるまで、内燃機関の始動時のエンジン水温に基づいて減筒運転の実施の待ち時間を設定する制御装置も知られている（特許文献２）。その他、本発明に関連する先行技術文献として、特許文献３及び４が知られている。
特開２００４−１４３９８９号公報 特開２００４−３４６９０３号公報 特開２００８−１２８０１６号公報 特開平１０−１８８７２号公報
内燃機関の排ガス規制の対象となる指標として、粒子状物質の個数（ＰＮ：ｐａｒｔｉｃｕｌａｔｅ ｎｕｍｂｅｒ）があり、このＰＮは一気筒あたりの燃料噴射量が多いほど増加し、かつその増加率は燃焼室内温度（筒内温度）が低いほど高くなる特性がある。
上述した減筒運転は、全筒運転と同じ空燃比で同じ出力を得る場合、一気筒あたりの吸入空気量及び燃料噴射量が全筒運転と比べて多くなる。特許文献１等の制御装置は、ＰＮが増加するか否かの観点で減筒運転の実施を制限するものではないので、減筒運転の実施によってＰＮが増加する可能性がある。
そこで、本発明は、ＰＮの増加を抑制できる内燃機関の制御装置を提供することを目的とする。
本発明の内燃機関の制御装置は、複数の気筒を有し、前記複数の気筒の一部の気筒を稼働し残りの気筒を休止する減筒運転と前記減筒運転よりも気筒の稼働数が多い特定運転とを所定の目標空燃比にて実施可能であり、かつ間欠停止からの再始動可能な内燃機関に適用され、前記内燃機関の要求動作点が所定の減筒運転可能領域に属する場合に前記減筒運転が実施されるように前記内燃機関を制御する内燃機関の制御装置において、間欠停止からの再始動時における前記内燃機関の要求動作点が前記減筒運転可能領域に属する場合であって、高負荷側である場合には前記特定運転を実施してから前記減筒運転に切り替え、低負荷側である場合には前記特定運転を実施せずに前記減筒運転に切り替えるものである（請求項１）。
間欠停止可能な内燃機関の場合、内燃機関の運転が停止されると停止時間の経過とともに筒内温度が低下して再始動時にＰＮが増加しやすい状況となる。そのため、間欠停止からの再始動時に要求動作点が減筒運転可能領域に属することを原因として減筒運転を直ちに実施すると、一気筒あたりの燃料噴射量の増加によってＰＮが増加する可能性が高まる。そして、内燃機関が高負荷の場合には低負荷の場合よりも一気筒あたりの燃料噴射量が多くなるので、再始動時にＰＮが増加する課題がより顕著になる。本発明の制御装置によれば、減筒運転が実施可能な減筒運転可能領域に要求動作点が属する場合であっても、間欠停止からの再始動時でありかつ高負荷側である場合には減筒運転よりも気筒の稼働数が多い特定運転が実施されてから減筒運転が実施される。この特定運転の実施により、一気筒あたりの燃料噴射量の増加を抑えながら筒内温度を上昇させることができる。したがって、ＰＮが増加する可能性が高まる状況を避けて減筒運転を実施できるので、減筒運転を再始動後に直ちに実施する場合と比べてＰＮの増加を抑制できる。また、間欠停止からの再始動時に要求動作点が減筒運転可能領域に属する場合でも低負荷側では一気筒あたりの燃料噴射量が比較的少ないので特定運転を実施する必要性が小さい。したがって、本発明の制御装置は、間欠停止からの再始動時に要求動作点が減筒運転可能領域に属しかつ低負荷側である場合には特定運転を実施せずに減筒運転に切り替えるので、減筒運転の実施期間を長く確保できる利点がある。
本発明の制御装置の一態様において、前回の停止から今回の再始動時までの時間である間欠停止時間が長いほど、前記特定運転が長く実施されるように前記内燃機関を制御してもよい（請求項２）。間欠停止時間が長いほど筒内温度が低下するため、再始動後の特定運転の実施によって筒内温度の上昇に時間を要する。この態様によれば、間欠停止時間が短く筒内温度が比較的高い場合に、特定運転の実施が過剰に長くなることを回避しつつできるだけ早く減筒運転に切り替えることができる。これにより、間欠停止時間が短く筒内温度が比較的高い場合に特定運転が長引くことによる燃費悪化等のデメリットを低減できる。
特定運転は減筒運転よりも気筒の稼働数が多ければそれだけ一気筒あたりの燃料噴射量の増加を抑えることができるのでＰＮの増加抑制に有効である。もっとも、前記複数の気筒の全部の気筒を稼働する全筒運転を前記特定運転として実施してもよい（請求項３）。この場合にはＰＮの増加抑制効果を最大限得ることができる。
以上説明したように本発明の制御装置によれば、特定運転の実施により一気筒あたりの燃料噴射量の増加を抑えながら筒内温度を上昇させることができる。したがって、ＰＮが増加する可能性が高まる状況を避けて減筒運転を実施できるので、減筒運転を再始動後に直ちに実施する場合と比べてＰＮの増加を抑制できる。
本発明の一形態に係る制御装置が適用されたハイブリッド車両の全体構成を示した図。 全筒運転と減筒運転との切り替えを行う各種領域を示した図。 一気筒あたりの燃料噴射量とＰＮとの関係が筒内温度によって変化する特性を示した図。 内燃機関を停止するために使用される第１の形態に係る制御ルーチンの一例を示したフローチャート。 内燃機関の再始動及びその後の運転のために使用される第１の形態に係る制御ルーチンの一例を示したフローチャート。 内燃機関の再始動及びその後の運転のために使用される第１の形態の変形例に係る制御ルーチンの一例を示したフローチャート。 内燃機関の再始動及びその後の運転のために使用される第１の形態の他の変形例に係る制御ルーチンの一例を示したフローチャート。 内燃機関を停止するために使用される第２の形態に係る制御ルーチンの一例を示したフローチャート。 内燃機関の再始動及びその後の運転のために使用される第２の形態に係る制御ルーチンの一例を示したフローチャート。 内燃機関の再始動及びその後の運転のために使用される第２の形態の変形例に係る制御ルーチンの一例を示したフローチャート。 内燃機関の再始動及びその後の運転のために使用される第２の形態の他の変形例に係る制御ルーチンの一例を示したフローチャート。
（第１の形態）
図１に示すように、車両１は複数の動力源を組み合わせたハイブリッド車両として構成されている。車両１は、内燃機関３と、２つのモータ・ジェネレータ４、５とを走行用動力源として備えている。内燃機関３は複数の気筒（不図示）を備えたレシプロ式の火花点火型内燃機関として構成され、所定の目標空燃比（例えば理論空燃比）で運転される。また、内燃機関３は複数の気筒の全てを稼働する特定運転としての全筒運転と複数の気筒の一部を休止し残りを稼働する減筒運転とを実施できる。全筒運転と減筒運転との切り替えは不図示の気筒休止機構にて実施される。周知のように、気筒休止機構は複数の気筒の一部の気筒の吸気弁及び排気弁の少なくとも一方を閉じることによって一部の気筒を休止させることができる。
内燃機関３と第１モータ・ジェネレータ４とは動力分割機構６に連結されている。第１モータ・ジェネレータ４は動力分割機構６にて分割された内燃機関３の動力を受けて発電する発電機として機能するとともに、交流電力にて駆動される電動機としても機能する。同様に、第２モータ・ジェネレータ５は電動機及び発電機としてそれぞれ機能する。第１モータ・ジェネレータ４及び第２モータ・ジェネレータ５のそれぞれはバッテリ７と電気的に接続されている。
動力分割機構６はシングルピニオン型の遊星歯車機構として構成され、外歯歯車のサンギアＳと、サンギアＳと同軸に配置された内歯歯車のリングギアＲと、これらのギアＳ、Ｒに噛み合うピニオンＰを自転及び公転可能に保持するプラネットキャリアＣとを有している。内燃機関３が出力するエンジントルクは動力分割機構６のプラネットキャリアＣにトーショナルダンパ１０を介して伝達される。トーショナルダンパ１０の入力側には内燃機関３のクランク軸３ａが、トーショナルダンパ１０の出力側にはプラネットキャリアＣがそれぞれ連結されている。第１モータ・ジェネレータ４は動力分割機構６のサンギアＳに連結されている。
動力分割機構６のリングギアＲの外周には外歯歯車の出力ギア１２が設けられている。出力ギア１２はドリブンギア１３と噛み合っている。第２モータ・ジェネレータ５のモータ軸１４にはドリブンギア１３と噛み合うモータギア１５が設けられている。ドリブンギア１３はカウンタ軸１７に固定されており、カウンタ軸１７にはドライブギア１８が固定されている。ドライブギア１８はディファレンシャル機構２０のリングギア２１と噛み合っている。したがって、出力ギア１２から出力されたトルク及び第２モータ・ジェネレータ５のモータトルクは、ドリブンギア１３及びドライブギア１８を介してディファレンシャル機構２０に伝達される。ディファレンシャル機構２０に伝達されたトルクは左右の駆動輪２５にそれぞれ分配される。
車両１の構成から明らかなように、動力分割機構６に連結される第１モータ・ジェネレータ４のモータトルク及びモータ回転数を制御することにより、出力ギア１２の回転数を維持した状態つまり車速を維持した状態で、内燃機関３のエンジン回転数及びエンジントルク（負荷）で定義される内燃機関３の動作点を変更できる。
車両１の各部の制御はコンピュータとして構成された電子制御装置（ＥＣＵ）３０にて制御される。ＥＣＵ３０は内燃機関３及び各モータ・ジェネレータ４、５等に対して各種の制御を行う。ＥＣＵ３０には車両１の各種の情報が入力される。例えば、ＥＣＵ３０には、アクセルペダル２６の踏み込み量に対応する信号を出力するアクセル開度センサ３１の出力信号、車両１の車速に応じた信号を出力する車速センサ３２の出力信号、及び内燃機関３のクランク角に対応する信号を出力するクランク角センサ３３の出力信号等がそれぞれ入力される。
ＥＣＵ３０は、アクセル開度センサ３１の出力信号と車速センサ３２の出力信号とを参照して運転者が要求する要求出力を計算し、その要求出力に対するシステム効率が最適となるように各種のモードを切り替えながら車両１を制御する。例えば、内燃機関３の熱効率が低下する低負荷領域では内燃機関３の燃焼を停止して第２モータ・ジェネレータ５を駆動するＥＶモードが選択される。また、内燃機関３だけではトルクが不足する場合やバッテリ７の残量が不足する場合などには、内燃機関３又は内燃機関３とともに第２モータ・ジェネレータ５を走行用駆動源とするハイブリッドモードが選択される。
ＥＣＵ３０は、車両１の走行中に運転条件が変化した場合、ハイブリッドモードから内燃機関３の燃焼を停止してＥＶモードに切り替えたり、ＥＶモードから内燃機関３を始動してハイブリッドモードに切り替えたりする。このように、車両１はハイブリッド車両の特徴として内燃機関３の始動と停止とが比較的短期間に繰り返される間欠運転モードが実施される。間欠運転モードの実施中に、ハイブリッドモードからＥＶモードへ切り替えるために内燃機関３を停止することを間欠停止と称することがある。間欠停止の停止時間が長くなるほど筒内温度が低下する。本形態は、内燃機関３が間欠停止から再始動する際に実施される制御に特徴がある。以下、図２〜図５を参照しながらＥＣＵ３０が実施する制御について説明する。
図２に示すように、内燃機関３の全筒運転と減筒運転との切り替えは内燃機関３の運転領域に設定された全筒運転可能領域Ａ１及び減筒運転可能領域Ａ２のいずれかに内燃機関３の要求動作点が属するか否かに基づいて実施される。すなわち、内燃機関３の要求動作点が全筒運転可能領域Ａ１に属する場合は全筒運転が実施され、要求動作点が減筒運転可能領域Ａ２に属する場合は減筒運転が実施される。もっとも、間欠停止からの再始動時においては、要求動作点が減筒運転可能領域Ａ２に属していても、内燃機関３のエンジントルクが高い場合つまり高負荷の場合は減筒運転の実施が制限されて全筒運転が実施される。このような制御を実施するため、減筒運転可能領域Ａ２内には高負荷側にハッチングで示した減筒運転制限領域ａが設定されている。ＥＣＵ３０は間欠停止からの再始動時に内燃機関３の要求動作点が減筒運転制限領域ａに属する場合には減筒運転が可能であっても全筒運転を実施する。その後、ＥＣＵ３０は、例えばＰＮ発生量が所定値以下となる筒内温度となるように設定された特定運転時間まで全筒運転を継続し、その特定運転時間の経過後に減筒運転に切り替える。一方、減筒運転制限領域ａに要求動作点が属しない場合、つまり要求動作点が低負荷側の場合、ＥＣＵ３０は、減筒運転可能領域Ａ２に基づいて全筒運転を実施せずに減筒運転に切り替える。
上述したように、減筒運転は全筒運転と同じ空燃比で同じ出力を得る場合、一気筒あたりの吸入空気量及び燃料噴射量が全筒運転と比べて多くなる。図３に示したように、ＰＮは一気筒あたりの燃料噴射量が多いほど増加し、かつその増加率は筒内温度が低いほど高くなる特性がある。また、全筒運転の実施期間が長くなるほど筒内温度が上昇する関係にある。したがって、減筒運転の実施及び間欠停止による筒内温度の低下はＰＮを増加させる要因となり得るので、間欠停止からの再始動時においては減筒運転が可能であっても全筒運転を実施してから減筒運転に切り替える。
このような制御を実現する形態の一例として、ＥＣＵ３０は図４及び図５に示した各制御ルーチンを並行して実施する。図４及び図５の各制御ルーチンのプログラムはＥＣＵ３０に保持されており、適時に読み出されて所定間隔で繰り返し実行される。これにより、ＥＣＵ３０は本発明の制御装置として機能する。
内燃機関３の停止は図４の制御ルーチンによって実施される。まず、ステップＳ１において、ＥＣＵ３０はエンジン停止条件の成否を判定する。例えば、ＥＣＵ３０はアクセル開度センサ３１や車速センサ３２の出力信号を参照して車両１の状態を把握し、車両１が停止している場合や要求出力が低くＥＶモードでの走行に適している場合などにエンジン停止条件が成立したと判断する。エンジン停止条件が成立している場合はステップＳ２に進み、そうでない場合は以後の処理をスキップして今回のルーチンを終了する。
ステップＳ２において、ＥＣＵ３０は内燃機関３の停止が完了しているか否かを判定する。内燃機関３の停止が完了している場合はステップＳ３に進み、そうでない場合はステップＳ４に進む。
ステップＳ３において、ＥＣＵ３０は内燃機関３の停止制御を実施する。この停止制御は、内燃機関３の再始動時の準備のために所定のピストン位置でクランク軸を停止させることを含む周知の制御であるので詳細は省略する。
ステップＳ４において、ＥＣＵ３０は間欠停止タイマＴｓをカウントアップする。間欠停止タイマＴｓは内燃機関３が停止してからの時間を管理するための変数であり、例えば、間欠停止タイマＴｓの値に１を加えた値に更新することにより間欠停止タイマＴｓをカウントアップする。次に、ステップＳ５において、ＥＣＵ３０は始動経過タイマＴｃをリセットする。始動経過タイマＴｃは内燃機関３が再始動してからの時間を管理するための変数である。
内燃機関３の間欠停止からの再始動及びその後の運転は図５の制御ルーチンにて実施される。ステップＳ１１において、ＥＣＵ３０はエンジン運転条件の成否を判定する。エンジン運転条件の成否は、ＥＣＵ３０がエンジン停止条件と同様に車両１の状態を把握することにより判定される。例えば、ＥＣＵ３０は、ＥＶモードでの走行中に要求出力が高まるなど内燃機関３を再始動してハイブリッドモードへ切り替えるべき場合などにエンジン運転条件が成立したと判断する。
ステップＳ１２において、ＥＣＵ３０は内燃機関３の始動が完了したか否かを判断する。例えば、その判断はクランク角センサ３３の出力信号をＥＣＵ３０が参照してエンジン回転数が始動完了判定値を超えているか否かにより実施される。内燃機関３の始動が完了している場合はステップＳ２３に進む。一方、内燃機関３の始動が完了していない場合は、ＥＣＵ３０は内燃機関３の始動のためにステップＳ１３〜ステップＳ１９の処理を実施する。
ステップＳ１３において、ＥＣＵ３０は図示しない他のルーチンで計算され、内燃機関３の再始動した場合における要求動作点を読み込む。要求動作点は上述したように内燃機関３のエンジン回転数とエンジントルクとによって定義される。
ステップＳ１４において、ＥＣＵ３０は要求動作点が減筒運転可能領域Ａ２（図２参照）に属するか否かを判定する。要求動作点が減筒運転可能領域Ａ２に属する場合はステップＳ１５に進む。一方、要求動作点が減筒運転可能領域Ａ２に属しない場合は要求動作点が全筒運転可能領域Ａ１に属ことになるので、ＥＣＵ３０はステップＳ１７において内燃機関３を再始動する始動モードとして、内燃機関３を全筒運転で再始動する全筒始動モードを選択する。
ステップＳ１５において、ＥＣＵ３０は間欠停止タイマＴｓを参照し、間欠停止タイマＴｓの値が閾値Ｔ１以上であるか否かを判定する。閾値Ｔ１は筒内温度の低下が少なくＰＮの増加に影響しない短時間の間欠停止の場合に減筒運転の実施制限を回避するために設定されている。したがって、間欠停止タイマＴｓの値が閾値Ｔ１未満の場合は減筒運転の実施を制限する必要がないので、ＥＣＵ３０はステップＳ１８おいて内燃機関３の始動モードとして内燃機関３を減筒運転で再始動する減筒始動モードを選択する。一方、間欠停止タイマＴｓの値が閾値Ｔ１以上の場合はステップＳ１６に進む。
ステップＳ１６において、ＥＣＵ３０は要求動作点が減筒運転制限領域ａに属するか否かを判定し、要求動作点が減筒運転制限領域ａに属する場合にはステップＳ１７で全筒始動モードを、そうでない場合にはステップＳ１８で減筒始動モードをそれぞれ選択する。
ステップＳ１９において、ＥＣＵ３０は、ステップＳ１７及びステップ１８で選択した始動モードで内燃機関３が再始動されるように内燃機関３及び第１モータ・ジェネレータ４等を制御する。これにより、内燃機関３の要求動作点が減筒運転可能領域Ａ２に属し（ステップＳ１４）、かつ高負荷側である場合（ステップＳ１６）に内燃機関３が全筒運転で再始動される。つまり、減筒運転が実施可能な減筒運転可能領域Ａ２に要求動作点が属する場合であっても高負荷側である場合には全筒運転が実施されることになる。
ステップＳ２０において、ＥＣＵ３０は始動経過タイマＴｃの初期値をセットする。この初期値として例えば１を設定してもよい。ステップＳ２１において、ＥＣＵ３０は間欠停止タイマＴｓの値を参照し、間欠停止タイマＴｓの値が大きいほど大きくなるように閾値Ｔ２を決定する。この閾値Ｔ２は減筒運転が制限されて全筒運転が実施される期間（特定運転時間）を定めるためのものであり、ＰＮ発生量が所定値以下となる筒内温度となるように設定される。次に、ステップＳ２２において、ＥＣＵ３０は間欠停止タイマＴｓをリセットする。そして、今回のルーチンを終了する。
ステップＳ２３において、ＥＣＵ３０は始動経過タイマＴｃをカウントアップする。例えば、始動経過タイマＴｃの初期値が１に設定された場合は、ＥＣＵ３０は始動経過タイマＴｃの値に１を加えた値に更新することにより始動経過タイマＴｃをカウントアップする。
ステップＳ２４において、ＥＣＵ３０は始動経過タイマＴｃの値が閾値Ｔ２以上か否かを判定する。始動経過タイマＴｃの値が閾値Ｔ２未満の場合はステップＳ２６に進み、ＥＣＵ３０は全筒運転を続ける。一方、始動経過タイマＴｃの値が閾値Ｔ２以上の場合はステップＳ２５に進み、ＥＣＵ３０は全筒運転から減筒運転へ切り替えて今回のルーチンを終了する。
本形態によれば、減筒運転が実施可能な減筒運転可能領域Ａ２に要求動作点が属する場合であっても、減筒運転制限領域ａに属する場合には全筒運転が実施されてから減筒運転が実施される。この全筒運転の実施により、一気筒あたりの燃料噴射量の増加を抑えながら筒内温度を上昇させることができる。したがって、ＰＮが増加する可能性が高まる状況を避けて減筒運転を実施できるので、減筒運転を再始動後に直ちに実施する場合と比べてＰＮの増加を抑制できる。
また、上述したように、全筒運転を実施する期間を決めるための閾値Ｔ２は間欠停止タイマＴｓの値が大きいほど大きな値であり、かつ間欠停止タイマＴｓの値は間欠停止時間すなわち内燃機関３の前回の停止から今回の再始動までの時間が長いほど大きな値となる。したがって、再始動の際に要求動作点が減筒運転制限領域ａに属することによって全筒運転が実施される場合、その全筒運転は間欠停止時間が長いほど長く実施されることになる。上述したように、全筒運転の実施期間を定める特定運転時間はＰＮ発生量が所定値以下となる筒内温度となるように設定されているので、間欠停止時間が短く筒内温度が比較的高い場合に、特定運転の実施が過剰に長くなることを回避しつつできるだけ早く減筒運転に切り替えることができる。これにより、間欠停止時間が短く筒内温度が比較的高い場合に全筒運転の実施が過剰に長くなることを回避しつつできるだけ早く減筒運転に切り替えることができるので、全筒運転が長引くことによる燃費悪化等のデメリットを低減できる。
もっとも、ＥＣＵ３０が図５のステップ２１の処理で閾値Ｔ２を決定することによって、ステップＳ２４で全筒運転の実施期間が決まる制御の代わりに、例えば、閾値Ｔ２を間欠停止時間に従って変化しない一定値として予め定めておいて、全筒運転の実施期間を一定とすることも可能である。この制御は、図５の制御ルーチンの代わりに、図５のステップＳ２１を削除した図６の制御ルーチンをＥＣＵ３０が実施することにより実現可能である。このような変形例であっても、減筒運転の実施が制限されるのでＰＮの増加を抑制できる。
また、ＥＣＵ３０がステップＳ１５の処理を実行することにより、間欠停止時間が短時間の場合に減筒運転の実施制限を回避する制御の代わりに、間欠停止時間に関わらずに減筒運転の実施制限が行われるようにすることも可能である。この制御は、図５の制御ルーチンの代わりに、図５のステップＳ１５を削除した図７の制御ルーチンをＥＣＵ３０が実施することにより実現可能である。これにより、内燃機関３の要求動作点が減筒運転可能領域Ａ２に属し（ステップＳ１４）、かつ高負荷側である場合（ステップＳ１６）には、間欠停止時間に関わらず内燃機関３が全筒運転で再始動され、その後、全筒運転から減筒運転に切り替えられる。このような変形例であっても、間欠停止時間に関わらずに減筒運転の実施が制限されるのでＰＮの増加を抑制できる。なお、図７のステップＳ２１を削除した形態にさらに変更することも可能である。
（第２の形態）
次に、図８及び図９を参照しながら本発明の第２の形態を説明する。第２の形態は、その物理的構成及び基本的な制御内容が第１の形態と共通するが、全筒運転の実施期間を決めるためのパラメータとして積算空気量を用いることが第１の形態と相違する。第２の形態の物理的構成については図１と同じであるので説明を省略する。また、第２の形態の制御において、第１の形態と共通の処理については説明を省略または簡略化する。
第２の形態の制御はＥＣＵ３０が図８及び図９の各制御ルーチンを実行することにより実施される。図８及び図９の各制御ルーチンのプログラムはＥＣＵ３０に保持されており、適時に読み出されて所定間隔で繰り返し実行される。これにより、ＥＣＵ３０は本発明の制御装置として機能する。
内燃機関３の停止は図８の制御ルーチンによって実施される。ステップＳ５１において、ＥＣＵ３０はエンジン停止条件の成否を判定し、エンジン停止条件が成立している場合はステップＳ５２に進み、そうでない場合は以後の処理をスキップして今回のルーチンを終了する。
ステップＳ５２において、ＥＣＵ３０は内燃機関３の停止が完了しているか否かを判定する。内燃機関３の停止が完了している場合はステップＳ５３に進み、ＥＣＵ３０は内燃機関３の停止制御を実施する。一方、内燃機関３の停止が完了していない場合はステップＳ５４に進み、ＥＣＵ３０は間欠停止タイマＴｓのカウントアップを行う。次に、ステップＳ５５において、ＥＣＵ３０は内燃機関３に吸入される積算空気量Ｇｓをリセットして今回のルーチンを終了する。積算空気量ＧｓはＥＣＵ３０に設定された変数であり、その算出開始からリセットされるまで逐次更新される。吸入空気量の検出は不図示のエアフローメータの出力信号をＥＣＵ３０が参照することにより実施される。
内燃機関３の間欠停止からの再始動及びその後の運転は図９の制御ルーチンにて実施される。図９のステップＳ６１〜ステップＳ６９の各処理は第１の形態の図５のステップＳ１１〜ステップＳ１９の各処理と同じであるので説明を省略する。ステップＳ６１〜ステップＳ６９の各処理により、減筒運転が実施可能な減筒運転可能領域Ａ２に要求動作点が属する場合であっても高負荷側である場合には全筒運転が実施されることになる。
ステップＳ７０において、ＥＣＵ３０は積算空気量Ｇｓの算出を開始する。次に、ステップＳ７１において、ＥＣＵ３０は間欠停止タイマＴｓの値を参照し、間欠停止タイマＴｓの値が大きいほど大きくなるように閾値Ｔ３を決定する。この閾値Ｔ３は減筒運転が制限されて全筒運転が実施される期間（特定運転時間）を定めるためのものであり、ＰＮ発生量が所定値以下となる筒内温度となるように設定される。次に、ステップＳ７２において、ＥＣＵ３０は間欠停止タイマＴｓをリセットする。そして、今回のルーチンを終了する。
ステップＳ７３において、ＥＣＵ３０は現在の積算空気量Ｇｓを読み込む。次に、ステップＳ７４において、ＥＣＵ３０は現在の積算空気量Ｇｓが閾値Ｔ３以上か否かを判定する。積算空気量Ｇｓの値が閾値Ｔ３未満の場合はステップＳ７６に進み、ＥＣＵ３０は全筒運転を続ける。一方、積算空気量Ｇｓの値が閾値Ｔ３以上の場合はステップＳ７５に進み、ＥＣＵ３０は全筒運転から減筒運転へ切り替えて今回のルーチンを終了する。
本形態によれば、第１の形態と同様にＰＮの増加を抑制できる。また、全筒運転を実施する期間を決めるための閾値Ｔ３は間欠停止タイマＴｓの値が大きいほど大きな値に設定されるので、第１の形態と同様に、全筒運転は間欠停止時間が長いほど長く実施されることになる。これにより、第１の形態と同様に全筒運転が長引くことによる燃費悪化等のデメリットを低減できる。
特に、第２の形態は、内燃機関３の再始動からの積算空気量を用いているので、第１の形態のように再始動からの経過時間に基づいて全筒運転の実施期間を決める場合よりも筒内温度が十分に上昇してＰＮの増加を確実に抑制できるタイミングで減筒運転に切り替えることができる。再始動後の筒内温度は全筒運転の運転時間が長いほど上昇するが、再始動後の全筒運転が定常運転であるとは限らない。例えば、負荷（空気量）が時間とともに変化する場合、運転時間だけを基準として筒内温度を推定しても、実際の筒内温度は負荷が異なれば同じ運転時間でも相違する。したがって、第３の形態は積算空気量を使用することによって、筒内温度の推定に負荷の相違が反映されることになるので、全筒運転が定常運転でない場合でも内燃機関３の筒内温度を正確に把握できる。これにより、全筒運転の実施期間が第１の形態よりも適切に決定できるため、ＰＮの増加を抑制しつつ全筒運転が長引くことを確実に回避できる。
もっとも、ＥＣＵ３０が図９のステップ７１の処理で閾値Ｔ３を決定することによって、ステップＳ７４で全筒運転の実施期間が決まる制御の代わりに、例えば、閾値Ｔ３を間欠停止時間に従って変化しない一定値として予め定めておくことによって全筒運転の実施期間が決まる制御に変更可能である。この制御は、図９の制御ルーチンの代わりに、図９のステップＳ７１を削除した図１０の制御ルーチンをＥＣＵ３０が実施することにより実現可能である。このような変形例であっても、減筒運転の実施が制限されるのでＰＮの増加を抑制できる。
また、ＥＣＵ３０がステップＳ６５の処理を実行することにより、間欠停止時間が短時間の場合に減筒運転の実施制限を回避する制御の代わりに、間欠停止時間に関わらずに減筒運転の実施制限が行われるようにすることも可能である。この制御は、図９の制御ルーチンの代わりに、図９のステップＳ６５を削除した図１１の制御ルーチンをＥＣＵ３０が実施することにより実現可能である。これにより、内燃機関３の要求動作点が減筒運転可能領域Ａ２に属し（ステップＳ６４）、かつ高負荷側である場合（ステップＳ６６）には、間欠停止時間に関わらず内燃機関３が全筒運転で再始動され、その後、全筒運転から減筒運転に切り替えられる。このような変形例であっても、間欠停止時間に関わらずに減筒運転の実施が制限されるのでＰＮの増加を抑制できる。なお、図１１のステップＳ７１を削除した形態にさらに変更することも可能である。
本発明は上記各形態に限定されず、本発明の要旨の範囲内において種々の形態にて実施できる。上記各形態では、間欠停止から再始動が実施される内燃機関としてハイブリッド車両に搭載される内燃機関に対して本発明が適用されているが、本発明の適用対象はハイブリッド車両に搭載される内燃機関に限らない。例えば、車両停止時に内燃機関を停止させて走行開始時に再始動を行うアイドリングストップを実施する車両に搭載される内燃機関に本発明を適用することも可能である。また、本発明の適用対象となる内燃機関は火花点火型に限らずディーゼル機関でもよい。
上記各形態の制御では、特定運転としての全筒運転を実施してから減筒運転に切り替えているが、全筒運転は特定運転の一例にすぎない。例えば、減筒運転から全筒運転まで稼働気筒数を段階的に変更できる内燃機関を本発明の適用対象とした場合、減筒運転よりも気筒の稼働数が多い運転を上述した全筒運転の代わりに特定運転として実施することも可能である。この場合においても、減筒運転よりも一気筒あたりの燃料噴射量が少なくなるのでＰＮの増加を抑制する効果が得られる。
上記各形態の制御では、要求動作点が減筒運転制限領域ａに属するか否かによって内燃機関３が高負荷側にあるか否かを判断しているが、減筒運転制限領域ａを利用することを一例にすぎない。例えば、要求動作点が減筒運転可能領域Ａに属する場合に内燃機関の負荷を計算し、その負荷が所定の閾値を超える場合に高負荷側と判断して減筒運転を制限することも可能である。この場合の負荷は燃料噴射量で代用することも可能である。
３ 内燃機関
３０ ＥＣＵ（制御装置）
Ａ２ 減筒運転可能領域

Claims (3)

  1. 複数の気筒を有し、前記複数の気筒の一部の気筒を稼働し残りの気筒を休止する減筒運転と前記減筒運転よりも気筒の稼働数が多い特定運転とを所定の目標空燃比にて実施可能であり、かつ間欠停止からの再始動可能な内燃機関に適用され、前記内燃機関の要求動作点が所定の減筒運転可能領域に属する場合に前記減筒運転が実施されるように前記内燃機関を制御する内燃機関の制御装置において、
    間欠停止からの再始動時における前記内燃機関の要求動作点が前記減筒運転可能領域に属する場合であって、高負荷側である場合には前記特定運転を実施してから前記減筒運転に切り替え、低負荷側である場合には前記特定運転を実施せずに前記減筒運転に切り替える内燃機関の制御装置。
  2. 前回の停止から今回の再始動時までの時間である間欠停止時間が長いほど、前記特定運転が長く実施されるように前記内燃機関を制御する請求項１に記載の制御装置。
  3. 前記複数の気筒の全部の気筒を稼働する全筒運転を前記特定運転として実施する請求項１又は２に記載の制御装置。
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