JP2006112245A - エンジン停止再始動制御装置、その方法及びそれを搭載した車両 - Google Patents

Abstract

【課題】 エンジン停止時に圧縮行程にある気筒の気筒内圧力を効率的に調整する。
【解決手段】 このアイドルストップ機能を備えた自動車では、エンジン停止時に圧縮行程にある気筒に対して、ステップＳ２００でエンジンの再始動条件が成立し、続いてステップＳ２４０で該気筒の気筒内圧力Ｐｃがインテークマニホールド内圧力Ｐｉｎよりも高いと判断されたときには、ステップＳ２５０で吸気バルブを開いて該気筒の気筒内圧力Ｐｃを低下させた後にステップＳ２７０でエンジンを再始動させる。このように、エンジン停止時に圧縮行程にある気筒の気筒内圧力Ｐｃがインテークマニホールド内圧力Ｐｉｎよりも高いときに限って該気筒の気筒内圧力Ｐｃを調整するため、エンジン始動にあたりエンジンの気筒内圧力Ｐｃを無駄なく効率的に調整することができる。
【選択図】 図４

Description

本発明は、エンジン停止再始動制御装置、その方法及びそれを搭載した車両に関する。

従来、エンジン停止再始動制御装置としては、エンジンの停止時にはエンジンの回転数が所定値以下に低下したときにエンジンの気筒内の圧力を抜くために用いる装置であるデコンプ装置を作動状態にし、エンジンの始動時にはエンジンを車載発電電動機によって始動させた後エンジンの回転数が所定値以上に上昇したときにデコンプ装置を停止状態にするものが知られている（例えば特許文献１参照）。この装置では、エンジンの始動時からエンジンの回転数が所定値以上に上昇するまでデコンプ装置を作動状態にしておくので、エンジンの起動トルクを低減することができる。
特開平８−２８３１３号公報

しかしながら、上述のエンジン停止再始動制御装置では、エンジンの始動時及び停止時に常にデコンプ装置を作動状態にしておくため、デコンプ装置を必要以上に作動させてしまい無駄が多かった。また、エンジンを始動させるために用いられる電気エネルギ消費量について十分考慮されていなかった。

本発明は、このような問題を解決するためになされたものであり、エンジンの始動にあたりエンジンの気筒内圧力を無駄なく効率的に調整することができるエンジン停止再始動制御装置を提供することを目的の一つとする。また、このエンジン停止再始動制御装置を搭載した車両を提供することを目的の一つとする。

本発明は、上述の目的の少なくとも一部を達成するために以下の手段を採った。

即ち、本発明のエンジン停止再始動制御装置は、
所定のエンジン停止条件が成立したときにエンジンを停止させ、その後所定のエンジン再始動条件が成立したときに前記エンジンをスタータモータによって再始動させるエンジン停止再始動制御装置であって、
前記エンジンの各気筒の気筒内圧力を調整することが可能な調圧手段と、
前記エンジンの各気筒の気筒内圧力又は気筒内圧力に相関するパラメータを検出する検出手段と、
前記エンジンの停止時に前記検出手段によって検出された圧縮行程にある気筒の気筒内圧力又は気筒内圧力に相関するパラメータが所定値を超えるときには前記調圧手段を用いて該気筒内圧力を低下させるよう制御する気筒内圧力制御手段と、
を備えたものである。

このエンジン停止再始動制御装置では、エンジンの停止時に圧縮行程にある気筒の気筒内圧力又は気筒内圧力に相関するパラメータが所定値を超えるときにその気筒内圧力を低下させる。このように、エンジンの停止時に圧縮行程にある気筒の気筒内圧力が高いときに限って気筒内圧力を低下させるため、エンジンの気筒内圧力を無駄なく効率的に調整することができる。また、エンジンを停止状態から始動状態に移行する時点で必要とされるエンジンの起動トルク及びスタータモータの電気エネルギ消費量を低減することができる。

なお、「所定値」は、例えば、エンジンの再始動にあたりエンジンを停止状態から始動状態に移行する時点で必要とされるスタータモータ消費電力が予め定めた値以下になるような値として経験的に定めればよく、具体的には、調圧手段として吸気バルブを用いる場合にはインテークマニホールド内圧力に基づいて設定された値又はこれに相関するパラメータ値としてもよく、また調圧手段として排気バルブを用いる場合にはエキゾーストマニホールド内圧力に基づいて設定された値又はこれに相関するパラメータ値としてもよい（以下同じ）。

本発明のエンジン停止再始動制御装置において、前記気筒内圧力制御手段は、アイドルストップ制御による前記エンジンの停止時に前記検出手段によって検出された圧縮行程にある気筒の気筒内圧力又は気筒内圧力に相関するパラメータが所定値を超えるときには前記調圧手段を用いて該気筒内圧力を低下させるようにしてもよい。アイドルストップ制御が行われると走行途中に何度もエンジン停止と再始動とを繰り返すため、本発明を適用する意義が大きい。

本発明のエンジン停止再始動制御装置は、さらに、前記エンジンの停止時に前記検出手段によって検出された圧縮行程にある気筒の気筒内圧力又は気筒内圧力に相関するパラメータが所定値以下に低下するまで前記エンジンの再始動を禁止するエンジン再始動制御手段を備えていてもよい。こうすれば、エンジンの停止時に圧縮行程にある気筒の気筒内圧力が高いときにはエンジンを再始動させないため、エンジンを停止状態から始動状態に移行する時点で必要とされるスタータモータの電気エネルギ消費量が大きい状態でのエンジンの再始動を回避することができる。

本発明のエンジン停止再始動制御装置において、前記調圧手段は、電磁弁であってもよい。こうすれば、エンジンの回転とは無関係に気筒内を調圧することができる。

本発明のエンジン停止再始動制御装置において、前記検出手段は、前記気筒内圧力に相関するパラメータとして、前記エンジンのクランク角を検出するクランク角センサであってもよい。こうすれば、クランク角センサとは別に検出手段を設ける必要がない。すなわち、圧縮行程にある気筒では、圧縮行程が進むにつれて気筒内圧力が高くなると共にクランク角も大きくなることから、クランク角を気筒内圧力に相関するパラメータとして用いることができる。

本発明のエンジン停止再始動制御装置において、前記調圧手段は、吸気バルブであって、
前記所定値は、インテークマニホールド内圧力に基づいて設定された値又はこれに相関するパラメータ値であってもよい。こうすれば、吸気バルブとは別に調圧手段を設ける必要がない。また、インテークマニホールド内圧力はエキゾーストマニホールド内圧力よりも圧力が低いことから、より早い時期に圧縮行程気筒の圧縮力を低下させることができ、これによりエンジンを停止状態から始動状態に移行する時点で必要とされるスタータモータの電気エネルギ消費量をより低減することができる。

本発明のエンジン停止再始動制御装置において、前記調圧手段は、排気バルブであって、
前記所定値は、エキゾーストマニホールド内圧力に基づいて設定された値又はこれに相関するパラメータ値であってもよい。こうすれば、排気バルブとは別に調圧手段を設ける必要がない。また、エキゾーストマニホールド内圧力はインテークマニホールド内圧力よりも圧力が高いことから、より遅い時期に圧縮行程の圧縮力を低下させることができ、これにより気筒内圧力を無駄なく調整することができる。

本発明のエンジン停止再始動制御装置は、
所定のエンジン停止条件が成立したときにエンジンを停止させ、その後所定のエンジン再始動条件が成立したときに前記エンジンをスタータモータによって再始動させるエンジン停止再始動制御装置であって、
前記エンジンの各気筒の気筒内圧力又は気筒内圧力に相関するパラメータを検出する検出手段と、
前記エンジンの停止時に前記検出手段によって検出された圧縮行程にある気筒の気筒内圧力又は気筒内圧力に相関するパラメータが所定値を超えるときには該気筒内圧力又は気筒内圧力に相関するパラメータが所定値以下に低下するまで前記エンジンの再始動を禁止するエンジン再始動制御手段と、
を備えたものとしてもよい。

このエンジン停止再始動制御装置では、エンジンの停止時に圧縮行程にある気筒の気筒内圧力又は気筒内圧力に相関するパラメータが所定値を超えるときにはその値が所定値以下に低下するまでエンジンの再始動を禁止する。こうすれば、気筒内圧力が高い場合であっても通常は気筒と各部品との接触面に生じた隙間を介して圧力が抜けるため、気筒内圧力が低下するまでの時間の経過を待つことによって、調圧手段を用いることなく気筒内圧力を低下させた後にエンジンを始動させることができる。また、エンジンの停止時に圧縮行程にある気筒の気筒内圧力が高いときにはエンジンを再始動させないため、エンジンを停止状態から始動状態に移行する時点で必要とされるスタータモータの電気エネルギ消費量が大きい状態でのエンジンの再始動を回避することができる。

このエンジン停止再始動制御装置において、前記所定値は、インテークマニホールド内圧力に基づいて設定された値又はこれに相関するパラメータ値であってもよい。こうすれば、インテークマニホールド内圧力はエキゾーストマニホールド内圧力よりも圧力が低いことから、より早い時期に圧縮行程気筒の圧縮力を低下させることができ、これによりエンジンを停止状態から始動状態に移行する時点で必要とされるスタータモータの電気エネルギ消費量を低減することができる。

このエンジン停止再始動制御装置において、前記所定値は、エキゾーストマニホールド内圧力に基づいて設定された値又はこれに相関するパラメータ値であってもよい。こうすれば、エキゾーストマニホールド内圧力はインテークマニホールド内圧力よりも圧力が高いことから、より遅い時期に圧縮行程の圧縮力を低下させることができる。

本発明のエンジン停止再始動方法は、
所定のエンジン停止条件が成立したときにエンジンを停止させ、その後所定のエンジン再始動条件が成立したときに前記エンジンをスタータモータによって再始動させるエンジン停止再始動方法であって、
（ａ）エンジンが停止するときに圧縮行程で停止する気筒の気筒内圧力又は気筒内圧力に相関するパラメータを検出するステップと、
（ｂ）前記ステップ（ａ）で検出された気筒内圧力又は気筒内圧力に相関するパラメータが所定値を超えると判定されたときには前記エンジンの停止している間に該気筒内圧力を低下させるステップと、
を含むものである。

このエンジン停止再始動方法では、エンジンの停止時に圧縮行程にある気筒の気筒内圧力又は気筒内圧力に相関するパラメータが所定値を超えるときにその気筒内圧力を低下させる。このように、エンジンの停止時に圧縮行程にある気筒の気筒内圧力が高いときに限って気筒内圧力を低下させるため、エンジンの気筒内圧力を無駄なく効率的に調整することができる。なお、このエンジン停止再始動方法は上述したエンジン停止再始動制御装置が備えている各種の構成手段の機能を実現するようなステップを追加してもよい。

本発明のエンジン停止再始動方法は、
所定のエンジン停止条件が成立したときにエンジンを停止させ、その後所定のエンジン再始動条件が成立したときに前記エンジンをスタータモータによって再始動させるエンジン停止再始動方法であって、
（ａ）エンジンが停止するときに圧縮行程で停止する気筒の気筒内圧力又は気筒内圧力に相関するパラメータを検出するステップと、
（ｂ）前記ステップ（ａ）で検出された気筒内圧力又は気筒内圧力に相関するパラメータが所定値を超えると判定されたときには前記エンジンの再始動を禁止するステップと、
を含むものとしてもよい。

このエンジン停止再始動方法では、エンジンの停止時に圧縮行程にある気筒の気筒内圧力又は気筒内圧力に相関するパラメータが所定値を超えるときにはその値が所定値以下に低下するまでエンジンの再始動を禁止する。こうすれば、気筒内圧力が高い場合であっても通常は気筒と各部品との接触面に生じた隙間を介して圧力が抜けるため、気筒内圧力が低下するまでの時間の経過を待つことによって、調圧手段を用いることなく気筒内圧力を低下させた後にエンジンを始動させることができる。また、エンジンの停止時に圧縮行程にある気筒の気筒内圧力が高いときにはエンジンを再始動させないため、エンジンを停止状態から始動状態に移行する時点で必要とされるスタータモータの電気エネルギ消費量が大きい状態でのエンジンの再始動を回避することができる。なお、このエンジン停止再始動方法は上述したエンジン停止再始動制御装置が備えている各種の構成手段の機能を実現するようなステップを追加してもよい。

本発明のエンジン停止再始動制御装置を搭載した車両は、本発明のエンジン停止再始動制御装置を搭載しているため、エンジンの始動にあたり気筒内圧力を無駄なく効率的に調整することができると共に、エンジンを停止状態から始動状態に移行する時点で必要とされるスタータモータの電気エネルギ消費量が大きい状態でのエンジンの再始動を回避することができる。

次に、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。図１は、本発明の一実施形態であるアイドルストップ機能を備えた自動車２０の構成の概略を示す説明図である。本実施形態のアイドルストップ機能を備えた自動車２０は、ガソリンにより駆動するエンジン３０と、エンジン３０の各気筒３１に燃料を噴射するインジェクタ３２と、エンジン３０の各気筒内の混合気に点火する点火プラグ３３と、エンジン３０を始動させるスタータモータ２６と、エンジン３０をコントロールするエンジン用電子制御ユニット（以下、エンジンＥＣＵという）７０とを備える。

エンジン３０は、本実施形態では４気筒エンジンであり、各気筒３１は、インテークマニホールドの吸気通路２２のうち吸気バルブ３４の手前に設けられた吸気ポート３６にインジェクタ３２がガソリンを噴射するポート式として構成されている。ここで、図示しないエアクリーナ及びスロットルバルブを介してインテークマニホールドの吸気通路２２に吸入された空気は、吸気ポート３６でインジェクタ３２から噴射されたガソリンと混合されて混合気となる。この混合気は、吸気バルブ３４を開くことにより燃焼室３７へ吸入され、点火プラグ３３のスパークによって点火されて爆発燃焼し、その燃焼エネルギによりピストンリング３９付きのピストン３８が往復運動して、クランクシャフト４０を回転運動させる。そして、燃焼後の排ガスは、排気バルブ３５を開くことにより燃焼室３７からエキゾーストマニホールドの排気通路２４に排出される。ここで、エンジン３０の各気筒は、吸気行程、圧縮行程、膨張行程（燃焼行程ともいう）、排気行程を１サイクルとしてこのサイクルを順次繰り返すものであり、クランクシャフト４０が２回転つまり７２０°回転するごとに１サイクル進む。また、４つの気筒の点火タイミングは本実施形態では１番気筒、２番気筒、４番気筒、３番気筒という順であり、従って例えば１番気筒が膨張行程にあるとき、２番気筒は圧縮行程、３番気筒は排気行程、４番気筒は吸気行程となる。図２にクランク角ＣＡと各気筒の行程との対応関係を表す。図２において、ＴＤＣは上死点，ＢＤＣは下死点を表す。

エンジン３０のクランクシャフト４０の端には、エンジン３０の本体外側に露出した状態でフライホイール２８が備えられている。このフライホイール２８の外周には外歯歯車が刻まれており、エンジン始動時にはスタータモータ２６の回転軸の先端に設けられた外歯歯車とフライホイール２８の外歯歯車が噛み合って始動クランキングが行われる。

エンジン３０の各気筒３１の吸気バルブ３４や排気バルブ３５は、本実施形態では、それぞれ電磁コイル３４ｆ，３５ｆに通電していない状態では燃焼室３７の吸気口や排気口を閉鎖し、通電した状態では吸気口や排気口を開放する。具体的には、吸気バルブ３４は、下端にテーパ状の弁体３４ａを有するステム３４ｂと、このステム３４ｂの上端に接合された円筒状で可動鉄心の機能を果たすリフタ３４ｃと、図示しないシリンダヘッドに取り付けられ固定鉄心の機能を果たすステイ３４ｄと、このステイ３４ｄとリフタ３４ｃとの間に配置されステイ３４ｄに対してリフタ３４ｃを離間させる方向に付勢するスプリング３４ｅと、リフタ３４ｃやステイ３４ｄの周囲に配置された電磁コイル３４ｆとを備えている。そして、電磁コイル３４ｆに通電していない状態では、スプリング３４ｅがリフタ３４ｃをステイ３４ｄから離間させる方向に付勢するため、リフタ３４ｃと一体化されたステム３４ｂは弁体３４ａと共にリフタ３４ｃと同方向に付勢される。この結果、弁体３４ａは吸気口の周縁に当接して吸気口を閉鎖する。一方、電磁コイル３４ｆに通電すると、電磁コイル３４ｆが電磁石として働くため、可動鉄心であるリフタ３４ｅはスプリング３４ｅの付勢力に抗して固定鉄心であるステイ３４ｄに吸引される。この結果、弁体３４ａは吸気口の周縁から離間して吸気口を開放する。なお、排気バルブ３５については、吸気バルブ３４と同様の構成を備え同様に作動するため、その説明を省略する。

エンジン３０のクランクシャフト４０は、オートマチックトランスミッション５０と接続されている。このオートマチックトランスミッション５０は、エンジン３０からクランクシャフト４０に出力された動力を変速してデファレンシャルギア５２を介して駆動輪５４ａ，５４ｂに伝達する。また、クランクシャフト４０にはクランク角センサ５６が取り付けられている。クランク角センサ５６は、本実施形態では、クランクシャフト４０と一体となって回転するタイミングロータ５６ａに対向する位置にピックアップコイル５６ｂが配置された電磁ピックアップ式センサである。タイミングロータ５６ａには２枚欠歯した３４枚の歯が設けられ、タイミングロータ５６ａの歯がピックアップコイル５６ｂのコアに接近するごとにパルスを出力する。そして、クランクシャフト４０が１回転（３６０°）すると３４個のパルスを発生し、このパルスによって１０°ごとのクランク角ＣＡを特定したりエンジン回転数Ｎｅを求めたりすることができる。

エンジン３０の燃焼室３７には、気筒内圧力センサ５８が取り付けられ、インテークマニホールドには、吸気管圧力センサ６０が取り付けられている。この気筒内圧力センサ５８及び吸気管圧力センサ６０は、センサの内部に取り付けられたダイヤフラムの変形を電気量に変換するダイヤフラム式圧力センサであり、気筒内圧力センサ５８によって気筒内圧力Ｐｃを検出することができ、吸気管圧力センサ６０によってインテークマニホールド内圧力Ｐｉｎを検出することができる。

エンジンＥＣＵ７０は、エンジン３０の運転を制御するものであり、図示しないが、ＣＰＵを中心とするマイクロプロセッサにより構成され、ＣＰＵのほかに処理プログラムやデータなどを記憶するＲＯＭや一時的にデータを記憶するＲＡＭや出力ポート、通信ポートなどを備えている。このエンジンＥＣＵ７０には、エンジン３０の運転状態を示す種々のセンサ、例えば、前出のクランク角センサ５６、気筒内圧力センサ５８、吸気管圧力センサ６０のほか、図示しないが吸入空気の温度を検出する吸気温センサ、スロットルバルブの開度（ポジション）を検出するスロットルバルブポジションセンサ、エンジン３０の冷却水の温度（水温）を検出する水温センサなどが接続されており、各種センサからの検出信号が入力される。また、エンジンＥＣＵ７０からは、スタータモータ２６やインジェクタ３２への駆動信号、吸気バルブ３４及び排気バルブ３５の開閉を行う電磁コイル３４ｆ，３５ｆへの制御信号、点火プラグ３３に放電電圧を印加するイグニッションコイル６２への制御信号などが出力される。なお、運転者の操作に基づく要求動力をエンジン３０から出力するために、エンジンＥＣＵ７０には、シフトレバー７２のポジションを検出するシフトポジションセンサ７３からのシフトポジションやアクセルペダル７４のポジションを検出するアクセルペダルポジションセンサ７５からのアクセルペダルポジション、ブレーキペダル７６が踏み込まれているか否かを検出するブレーキポジションセンサ７７からのオンオフ信号も入力される。

次に、本実施形態のアイドルストップ機能を備えた自動車２０の動作、特に通常の走行時におけるエンジン３０の吸気バルブ３４及び排気バルブ３５の動作について以下に説明する。このエンジン３０は、４気筒であるため、原則的には、吸気バルブ３４は吸気行程の上死点で開いて下死点で閉じ、排気バルブ３５は排気行程の下死点で開いて上死点で閉じるが、実際には、バルブ動作に遅れが生じたり吸気や排気が慣性の影響を受けたりするため、これより早めにバルブを開いて遅めにバルブを閉じるように設定されている。具体的には、インテークマニホールドの吸気通路２２に吸入された空気とインジェクタ３２から噴射されたガソリンが混合された混合気は、吸気行程に入る少し前つまりピストン３８が上死点へ達する少し前に、吸気バルブ３４の電磁コイル３４ｆに通電して吸気バルブ３４を開くことによって燃焼室３７に吸入される。そして、圧縮行程に入った少し後つまりピストン３８が上昇に転じた後しばらくしてから、吸気バルブ３４の電磁コイル３４ｆへの通電を停止して吸気バルブ３４を閉じる。圧縮行程に引き続く膨張行程では、ピストン３８が上死点に達する直前に、エンジンＥＣＵ７０は、イグニッションコイル６２に通電するよう指令し、これにより点火プラグ３３をスパークさせて混合気に点火する。この結果、混合気が燃焼し、燃焼により発生した排ガスは、ピストン３８を下死点まで押し下げる。そして、ピストン３８が下死点に達する少し手前で、排気バルブ３５の電磁コイル３５ｆに通電することによって排気バルブ３５を開き、燃焼室３７から排気バルブ３５を介してエキゾーストマニホールドの排気通路２４に排ガスを排出する。その後、吸気行程に入った後つまりピストン３８が上昇して上死点に達した後しばらくしてから、排気バルブ３５の電磁コイル３５ｆへの通電を停止して排気バルブ３５を閉じる。この動作を１サイクルとしてこのサイクルを順次繰り返すことにより通常の走行を行う。

次に、本実施形態のアイドルストップ機能を備えた自動車２０の動作、特にアイドルストップ制御に伴う動作について以下に説明する。このアイドルストップ機能を備えた自動車２０では、アイドル停止時にアクセルペダル７４が踏み込まれていないアクセルＯＦＦであると共にブレーキペダル７６が踏み込まれているブレーキＯＮの状態でエンジン回転数Ｎｅが所定の低速回転数以下であるなどの所定の停止条件が成立したときにエンジン３０を自動停止し、その後ブレーキＯＦＦとされると共にアクセルＯＮされるなどの所定の始動条件が成立したときにスタータモータ２６によりエンジン３０が自動再始動されるアイドルストップ制御が行われる。以下には、このアイドルストップ制御で行われる自動停止制御ルーチンと自動再始動制御ルーチンについて説明する。

まず、自動停止制御ルーチンについて説明する。図３はこのルーチンのフローチャートである。このルーチンは、エンジン運転中、所定タイミングごと（例えば数ｍｓｅｃごと）にエンジンＥＣＵ７０によって実行される。このルーチンが開始されると、エンジンＥＣＵ７０は、アクセルペダルポジションセンサ７５からのアクセルポジションがアクセルＯＦＦでありブレーキポジションセンサ７７からのブレーキペダルポジションがブレーキＯＮであってエンジン回転数Ｎｅが所定の低速回転数以下という停止条件が揃ったか否かを判定する（ステップＳ１００）。ここで、エンジン回転数Ｎｅはクランク角センサ７８から出力されるパルスの時間間隔に基づいて算出される。また、所定の低速回転数は本実施形態では通常のアイドリング回転数をわずかに上回る数値に設定されている。

ステップＳ１００で前出の停止条件が揃っていないときには、ステップＳ１７０へと進み、停止制御実行中フラグＦ１をゼロにセットした後に本ルーチンを終了する。一方、ステップＳ１００で停止条件が揃ったときには、停止制御実行中フラグＦ１が値１か否かを判定する（ステップＳ１１０）。ここで、停止制御実行中フラグＦ１とは、エンジン３０の停止条件が成立しているか否かを示すフラグであり、ゼロのときは停止条件が成立していないことを示し、値１のときは停止条件が成立していることを示す。そして、ステップＳ１１０で停止制御実行中フラグＦ１がゼロのときは、停止制御実行中フラグＦ１を値１にセットして（ステップＳ１２０）、エンジン３０の各気筒３１のインジェクタ３２への通電を停止すると共に点火プラグ３３のイグニッションコイル６２への通電を停止する（ステップＳ１３０）。この結果、エンジン３０の各気筒３１の点火及び燃料噴射は停止されるため、エンジン３０はクランクシャフト４０を回転させるトルクを発生しなくなる。このため、クランクシャフト４０は慣性力のみで回転する。この慣性力は、圧縮行程の気筒で発生するガス圧縮力などによって減衰されるため、クランクシャフト４０の回転は停止に向けて収束する。

ステップＳ１１０で停止制御実行中フラグＦ１が値１のとき、又はステップＳ１３０で各気筒３１の点火及び燃料噴射を停止した後には、エンジンＥＣＵ７０は、エンジン回転数Ｎｅがゼロになったか否かを判定し（ステップＳ１４０）、エンジン回転数Ｎｅがゼロになっていないときには、そのまま本ルーチンを終了する。一方、エンジン回転数Ｎｅがゼロになったときには、圧縮行程にある気筒３１を検出する（ステップＳ１５０）。ここで、圧縮行程気筒の検出は、クランク角センサ５６から出力されるパルスに基づいて行われる。本実施形態では、クランク角センサ５６はクランクシャフト４０が１回転するごとに３４個のパルスを出力するように設定され、また、第１気筒が膨張行程に入るときをクランク角０°とするよう予め設定されている。そして、クランク角センサ５６により算出されたクランク角ＣＡを、図２に示すクランク角ＣＡと各気筒３１の行程との対応関係に照らすことにより、どの気筒がどの行程にあるのかを判別することができる。クランク角センサ５６から出力される信号は、エンジンＥＣＵ７０へ入力され、その後圧縮行程にある気筒３１を識別する情報を図示しないバックアップＲＡＭに保存する（ステップＳ１６０）。そして、停止制御実行中フラグＦ１をゼロにリセットし（ステップＳ１７０）、その後本ルーチンを終了する。これにより、アイドルストップ制御において、エンジン３０が停止したときに圧縮行程で停止する気筒３１を特定することができる。なお、ステップＳ１００で停止条件が成立した後であってステップＳ１４０でエンジン回転数Ｎｅがゼロになる前にアクセルペダル７４が踏み込まれてエンジン３０の停止条件が不成立となったときには、ステップＳ１７０で停止制御実行中フラグＦ１をゼロにリセットした後に本ルーチンを終了し、通常の走行時の制御を実行することになる。

次に、自動再始動制御ルーチンについて説明する。図４はこのルーチンのフローチャートである。このルーチンは、自動停止制御ルーチンによって停車した後、所定タイミングごと（例えば数ｍｓｅｃごと）にエンジンＥＣＵ７０によって実行される。このルーチンが開始されると、エンジンＥＣＵ７０は、ブレーキポジションセンサ７７からのブレーキペダルポジションがブレーキＯＦＦでアクセルペダルポジションセンサ７５からのアクセルポジションがアクセルＯＮという再始動条件が揃ったかを判定する（ステップＳ２００）。

ステップＳ２００で前出の再始動条件が揃っていないときには、ステップＳ２８０へ進み、再始動制御実行中フラグＦ２をゼロにした後にそのまま本ルーチンを終了する。一方、ステップＳ２００で再始動条件が揃ったときには、エンジンＥＣＵ７０は、図示しないバックアップＲＡＭから圧縮行程にある気筒３１を読み出し（ステップＳ２１０）、再始動制御実行中フラグＦ２が値１か否かを判定する（ステップＳ２２０）。ここで、再始動制御実行中フラグＦ２とは、エンジン３０の再始動条件が成立しているか否か示すフラグであり、ゼロのときは再始動条件が成立していないことを示し、値１のときは再始動条件が成立していることを示す。そして、ステップＳ２２０で再始動制御実行中フラグＦ２がゼロのときは、再始動制御実行中フラグＦ２を値１にセットし（ステップＳ２３０）、エンジン３０の燃焼室３７に取り付けられている気筒内圧力センサ５８により検出される圧縮行程気筒の気筒内圧力Ｐｃが、インテークマニホールドに取り付けられている吸気管圧力センサ６０により検出されるインテークマニホールド内圧力Ｐｉｎよりも高いか否かを判定する（ステップＳ２４０）。ここで、エキゾーストマニホールド内圧力ではなくインテークマニホールド内圧力Ｐｉｎをしきい値として気筒内圧力Ｐｃが高いか否かを判定するのは、インテークマニホールド内圧力はエキゾーストマニホールド内圧力よりも圧力が低いことから、より早い時期に圧縮行程気筒の気筒内圧力を調整することができるからであり、これによりエンジン３０を停止状態から始動状態に移行する時点で必要とされるスタータモータ２６の電気エネルギ消費量を低減することができる。

ステップＳ２４０で圧縮行程気筒の気筒内圧力Ｐｃがインテークマニホールド内圧力Ｐｉｎよりも高いときには、圧縮行程にある気筒３１の吸気バルブ３４の電磁コイル３４ｆに通電する（ステップＳ２５０）。この結果、吸気バルブ３４が押し下げられて燃焼室３７の吸気口が開放され、圧縮行程気筒の気筒内圧力Ｐｃはインテークマニホールド内圧力Ｐｉｎに向かって低下する。

ステップＳ２２０で再始動制御実行中フラグＦ２が値１のときつまり前回の本ルーチン実行中に既にエンジン３０の再始動条件が成立してそのまま本ルーチンを終了していたとき、又はステップＳ２５０で圧縮行程気筒の吸気バルブ３４を開いた後には、エンジンＥＣＵ７０は、圧縮行程気筒の気筒内圧力Ｐｃが実質的にインテークマニホールド内圧力Ｐｉｎ以下まで低下したか否かを判定する（ステップＳ２６０）。ここで、圧縮行程気筒の気筒内圧力Ｐｃがインテークマニホールド内圧力Ｐｉｎ以下になったか否かを判定するのは、圧縮行程気筒の気筒内圧力Ｐｃがインテークマニホールド内圧力Ｐｉｎと等しいか又はそれ以下であれば圧縮行程気筒の圧縮力は小さくなり、エンジン３０を停止状態から始動状態に移行する時点で必要とされるスタータモータ２６の電気エネルギ消費量を低減することができるからである。

ステップＳ２４０で圧縮行程気筒の気筒内圧力Ｐｃがインテークマニホールド内圧力Ｐｉｎ以下であるとき、又はステップＳ２６０で圧縮行程気筒の気筒内圧力Ｐｃが実質的にインテークマニホールド内圧力Ｐｉｎ以下になったときには、スタータモータ２６の回転軸を突出させてこの回転軸の先端に設けられた外歯歯車とフライホイール２８の外歯歯車を噛み合わせた後にスタータモータ２６に電力を供給する（ステップＳ２７０）。この結果、スタータモータ２６の回転軸の先端に設けられた外歯歯車とフライホイール２８の外歯歯車が噛み合いながら回転し、このフライホイール２６の回転力によってクランクシャフト４０を回転させてエンジン３０を再始動させる。このとき、ステップＳ２３０により圧縮行程気筒の気筒内圧力Ｐｃは実質的にインテークマニホールド内圧力Ｐｉｎまで低下しているため、圧縮行程気筒の圧縮力は小さくなり、エンジン３０を停止状態から始動状態に移行する時点で必要とされる起動トルク及びスタータモータ２６の電気エネルギ消費量を低減することができる。そして、ステップＳ２７０でエンジン３０を始動した後は、ステップＳ２８０で再始動制御実行中フラグＦ２をゼロにリセットした後に本ルーチンを終了する。一方、ステップＳ２６０で圧縮行程気筒の気筒内圧力Ｐｃがインテークマニホールド内圧力Ｐｉｎよりも高いときには、そのまま本ルーチンを終了する。なお、ステップＳ２５０で圧縮行程気筒の吸気バルブ３４を開きステップＳ２７０でエンジン３０を始動して本ルーチンを終了した後は、圧縮行程気筒のピストン３８が上死点に達したときに吸気バルブ３４の電磁コイル３４ｆへの通電を停止して吸気バルブ３４を閉じるようにし、また、ステップＳ２７０でエンジン３０を始動して本ルーチンを終了した後は、エンジン３０が完爆状態になった後にスタータモータ２６の回転軸を元の位置に戻してスタータモータ２６によるクランキングを停止し、通常の走行時の制御を実行することになる。

ここで、本実施形態の構成要素と本発明の構成要素との対応関係を明らかにする。本実施形態の吸気バルブ３４が本発明の調圧手段に相当し、気筒内圧力センサ５８が検出手段に相当し、エンジンＥＣＵ７０が気筒内圧力制御手段及びエンジン再始動制御手段に相当する。なお、本実施形態では、アイドルストップ機能を備えた自動車２０の動作を説明することにより本発明のエンジン停止再始動制御装置の一例を明らかにすると共に本発明のエンジン停止再始動方法の一例も明らかにしている。

以上詳述した本実施形態のアイドルストップ機能を備えた自動車２０によれば、アイドルストップ制御におけるエンジン３０の停止時に圧縮行程にある気筒３１の気筒内圧力Ｐｃがインテークマニホールド内圧力Ｐｉｎを超えるときには、その気筒内圧力Ｐｃをインテークマニホールド内圧力Ｐｉｎまで低下させた後にエンジン３０を再始動させる。このように、エンジン３０の停止時に圧縮行程にある気筒３１の気筒内圧力Ｐｃがインテークマニホールド内圧力Ｐｉｎよりも高いときに限って気筒内圧力Ｐｃを低下させるため、エンジン３０の気筒内圧力Ｐｃを無駄なく効率的に調整することができる。また、エンジン３０の停止時に圧縮行程にある気筒３１の気筒内圧力Ｐｃがインテークマニホールド内圧力Ｐｉｎよりも高いときにはエンジン３０を再始動させないため、気筒内圧力Ｐｃが高い状態でのエンジン３０の再始動を回避できると共に、エンジン３０を停止状態から始動状態に移行する時点で必要とされるエンジン３０の起動トルク及びスタータモータ２６の電気エネルギ消費量を低減することができる。

また、アイドルストップ制御では走行途中に何度もエンジン停止と再始動とを繰り返すため、低減される電気エネルギの使用量の累積値が大きくなり有利である。

更に、エンジン停止時に圧縮行程気筒の気筒内圧力Ｐｃの調整には吸気バルブ３４を用いるため、新たに調圧手段を設ける必要がない。

更にまた、吸気バルブ３４は、電磁コイル３４ｆに通電していない状態では燃焼室３７の吸気口を閉鎖し、通電した状態では吸気口を開放するため、エンジン３０の回転とは無関係に圧縮行程気筒内を調圧することができる。

そして、エンジン３０を再始動させるときに圧縮行程気筒の気筒内圧力Ｐｃが高いか否かはインテークマニホールド内圧力Ｐｉｎをしきい値として判定することから、エキゾーストマニホールド内圧力をしきい値として判定するときよりも早い時期に圧縮行程気筒の圧縮力を低下させることができ、これによりエンジン３０を停止状態から始動状態に移行する時点で必要とされるスタータモータ２６の電気エネルギ消費量を低減することができる。

なお、本発明は上述した実施形態に何ら限定されることはなく、本発明の技術的範囲に属する限り種々の態様で実施し得ることはいうまでもない。

例えば、上述した実施形態の自動再始動制御ルーチンでは図４の自動再始動制御ルーチンを採用したが、図５又は図６の自動再始動制御ルーチンを採用してもよい。つまり、図５の自動再始動制御ルーチンでは、エンジンＥＣＵ７０は、ステップＳ２００およびＳ２１０と同様のステップＳ３００およびＳ３１０の処理を行い、その後ステップＳ２４０およびＳ２５０と同様のステップＳ３２０およびＳ３３０を実行する。そして、圧縮行程気筒の気筒内圧力Ｐｃがインテークマニホールド内圧力Ｐｉｎと等しいか又はこれ以下に低下したか否かを判定することなくエンジン３０を再始動させ（ステップＳ３４０）、本ルーチンを終了する。この場合においても、圧縮行程気筒の吸気バルブ３４を開いて気筒内圧力Ｐｃを低下させるため、通常のエンジン始動方法で始動するときよりもエンジン３０を停止状態から始動状態に移行する時点で必要とされるエンジン３０の起動トルク及びスタータモータ２６の電気エネルギ消費量を低減することができる。また、圧縮行程気筒の気筒内圧力Ｐｃがインテークマニホールド内圧力Ｐｉｎまで低下する前であってもエンジン３０を再始動させるため、より早い時期にエンジン３０を再始動することができる。

一方、図６の自動始動制御ルーチンでは、エンジンＥＣＵ７０は、ステップＳ２００及びＳ２１０と同様のステップＳ４００及びＳ４１０の処理を行ったあと、圧縮行程気筒の気筒内圧力Ｐｃがインテークマニホールド内圧力Ｐｉｎ以下であるか否かを判定する（ステップＳ４２０）。そして、圧縮行程気筒の気筒内圧力Ｐｃがインテークマニホールド内圧力Ｐｉｎ以下であるときには、エンジン３０を再始動させ（ステップＳ４３０）、本ルーチンを終了する。一方、圧縮行程気筒の気筒内圧力Ｐｃがインテークマニホールド内圧力Ｐｉｎよりも高いときには、エンジン３０を再始動させることなく本ルーチンを終了する。この結果、圧縮行程気筒の気筒内圧力Ｐｃがインテークマニホールド内圧力Ｐｉｎよりも高いときには、気筒内圧力Ｐｃがインテークマニホールド内圧力Ｐｉｎ以下になるまで待ってからエンジン３０を再始動させることになる。すなわち、気筒内圧力Ｐｃが高い場合であっても通常は気筒３１とピストンリング３９との間に生じた隙間を介して圧力が抜けるため、気筒内圧力Ｐｃが低下するまでの時間の経過を待つことによって、調圧手段を用いることなく気筒内圧力Ｐｃを低下させた後にエンジン３０を始動させる。こうすれば、エンジン３０の停止時に圧縮行程にある気筒３１の気筒内圧力Ｐｃが高いときにはエンジン３０を再始動させないため、エンジン３０を停止状態から始動状態に移行する時点で必要とされるスタータモータ２６の電気エネルギ消費量が大きい状態でのエンジン３０の再始動を回避することができる。

また、上述した実施形態では、調圧手段として吸気バルブ３４を採用したが、排気バルブ３５を採用してもよい。この場合、エキゾーストマニホールド内圧力値に基づいて設定された値をしきい値として気筒内圧力Ｐｃを調整する。また、調圧手段は、例えば、吸気バルブ３４又は排気バルブ３５の近傍に電磁弁として設けられた補助バルブであってもよい。こうすれば、吸気バルブ３４及び排気バルブ３５の開閉を通常のカム機構によって行わせたまま、エンジン３０の回転とは無関係に圧縮行程気筒内を調圧することができる。

更に、上述した実施形態では、検出手段として気筒内圧力センサ５８を採用したが、気筒内圧力Ｐｃに相関するパラメータとしてクランク角ＣＡを検出するクランク角センサ５６を採用してもよい。すなわち、圧縮行程にある気筒３１では、圧縮行程が進みピストン３８が下死点から上死点に向かうにつれて気筒内圧力Ｐｃが高くなると共にクランク角ＣＡも大きくなることから、気筒内圧力Ｐｃに相関するパラメータとしてクランク角ＣＡを採用することができる。こうすれば、気筒内圧力センサ５８を検出手段として新たに設けなくても気筒内圧力Ｐｃを調整することができる。

更にまた、上述した実施形態では、クランク角センサ５６として電磁ピックアップ式センサを採用したが、クランクシャフト４０に取り付けられたマグネットロータに対向する位置に磁気抵抗素子を配置したＭＲＥ回転センサを採用してもよいし、マグネットロータに対抗する位置にホール素子を配置して磁束密度変化を電圧変化に変換する磁電変換式センサを採用してもよいし、発光ダイオードとフォトトランジスタとを対向させその間をスリットを切った円盤が回転することによりクランク角を検出する光電式センサを採用してもよい。

そして、上述した実施形態では、インテークマニホールド内圧力Ｐｉｎをしきい値として気筒内圧力Ｐｃを調整したが、エンジン３０の再始動にあたりスタータモータ２６の消費電力が予め定めた値以下になるような値として経験的に定めた値をしきい値として気筒内圧力Ｐｃを調整してもよい。

そしてまた、上述した実施形態では、ステップＳ２５０及びステップＳ３３０で圧縮行程気筒の吸気バルブ３４を開いてピストン３８が上死点に達したときに閉じたが、圧縮行程に続いて行われる膨張行程や排気行程の途中又は膨張行程が終了したときに吸気バルブ３４を閉じてもよいし、排気行程に続いて行われる吸気行程が終了したときに吸気バルブ３４を閉じてもよい。

そして更に、上述した実施形態では、エンジン３０の停止時に圧縮行程にある気筒３１のみを対象として気筒内圧力Ｐｃを調整したが、エンジン３０の始動後次に圧縮行程に入る気筒３１に対しても上述した実施形態と同様の処理を実行してもよい。

そして更に、上述した実施形態では、４気筒エンジンを例に挙げて説明したが、他の多気筒エンジンにおいても同様にして本発明を適用することができる。例えば、６気筒エンジンは、タイミングによっては二つの気筒３１が圧縮行程に入ることがあるが、その場合には双方の気筒３１に対して上述した実施形態と同様の処理を実行する。

そして更にまた、上述した実施形態では、アイドルストップ機能を備えた自動車２０に本発明を適用した場合を例示したが、モータジェネレータを搭載してその動力を車両駆動軸に伝達させる構成のハイブリッド自動車に本発明のエンジン停止再始動制御方法を適用してもよいことはいうまでもない。

アイドルストップ機能を備えた自動車の構成の概略を示す説明図である。 クランク角ＣＡと各気筒の行程との対応関係を表す説明図である。 自動停止制御ルーチンのフローチャートである。 自動再始動制御ルーチンのフローチャートである。 他の自動再始動制御ルーチンのフローチャートである。 他の自動再始動制御ルーチンのフローチャートである。

符号の説明

２０ アイドルストップ機能を備えた自動車、２２ インテークマニホールドの吸気通路、２４ エキゾーストマニホールドの排気通路、２６ スタータモータ、２８ フライホイール、３０ エンジン、３１ 気筒、３２ インジェクタ、３３ 点火プラグ、３４ 吸気バルブ、３５ 排気バルブ、３４ａ 弁体、３４ｂ ステム、３４ｃ リフタ、３４ｄ ステイ、３４ｅ スプリング、３４ｆ，３５ｆ 電磁コイル、３６ 吸気ポート、３７ 燃焼室、３８ ピストン、３９ ピストンリング、４０ クランクシャフト、５０ オートマチックトランスミッション、５２ デファレンシャルギヤ、５４ａ，５４ｂ 駆動輪、５６ クランク角センサ、５６ａ タイミングロータ、５６ｂ ピックアップコイル、５８ 気筒内圧力センサ、６０ 吸気管圧力センサ、６２ イグニッションコイル、７０ エンジンＥＣＵ、７２ シフトレバー、７３ シフトポジションセンサ、７４ アクセルペダル、７５ アクセルペダルポジションセンサ、７６ ブレーキペダル、７７ ブレーキポジションセンサ。

Claims (13)

1. 所定のエンジン停止条件が成立したときにエンジンを停止させ、その後所定のエンジン再始動条件が成立したときに前記エンジンをスタータモータによって再始動させるエンジン停止再始動制御装置であって、
   前記エンジンの各気筒の気筒内圧力を調整することが可能な調圧手段と、
   前記エンジンの各気筒の気筒内圧力又は気筒内圧力に相関するパラメータを検出する検出手段と、
   前記エンジンの停止時に前記検出手段によって検出された圧縮行程にある気筒の気筒内圧力又は気筒内圧力に相関するパラメータが所定値を超えるときには前記調圧手段を用いて該気筒内圧力を低下させるよう制御する気筒内圧力制御手段と、
   を備えたエンジン停止再始動制御装置。
2. 前記気筒内圧力制御手段は、アイドルストップ制御による前記エンジンの停止時に前記検出手段によって検出された圧縮行程にある気筒の気筒内圧力又は気筒内圧力に相関するパラメータが所定値を超えるときには前記調圧手段を用いて該気筒内圧力を低下させる、
   請求項１記載のエンジン停止再始動制御装置。
3. 請求項１又は２記載のエンジン停止再始動制御装置であって、
   前記エンジンの停止時に前記検出手段によって検出された圧縮行程にある気筒の気筒内圧力又は気筒内圧力に相関するパラメータが所定値以下に低下するまで前記エンジンの再始動を禁止するエンジン再始動制御手段、
   を備えたエンジン停止再始動制御装置。
4. 前記調圧手段は、電磁弁である、
   請求項１〜３のいずれか記載のエンジン停止再始動制御装置。
5. 前記検出手段は、前記気筒内圧力に相関するパラメータとして前記エンジンのクランク角を検出するクランク角センサである、
   請求項１〜４のいずれか記載のエンジン停止再始動制御装置。
6. 前記調圧手段は、吸気バルブであって、
   前記所定値は、インテークマニホールド内圧力に基づいて設定された値又はこれに相関するパラメータ値である、
   請求項１〜５のいずれか記載のエンジン停止再始動制御装置。
7. 前記調圧手段は、排気バルブであって、
   前記所定値は、エキゾーストマニホールド内圧力値に基づいて設定された値又はこれに相関するパラメータ値である、
   請求項１〜５のいずれか記載のエンジン停止再始動制御装置。
8. 所定のエンジン停止条件が成立したときにエンジンを停止させ、その後所定のエンジン再始動条件が成立したときに前記エンジンをスタータモータによって再始動させるエンジン停止再始動制御装置であって、
   前記エンジンの各気筒の気筒内圧力又は気筒内圧力に相関するパラメータを検出する検出手段と、
   前記エンジンの停止時に前記検出手段によって検出された圧縮行程にある気筒の気筒内圧力又は気筒内圧力に相関するパラメータが所定値を超えるときには該気筒内圧力又は気筒内圧力に相関するパラメータが所定値以下に低下するまで前記エンジンの再始動を禁止するエンジン再始動制御手段と、
   を備えたエンジン停止再始動制御装置。
9. 前記所定値は、インテークマニホールド内圧力に基づいて設定された値又はこれに相関するパラメータ値である、
   請求項８記載のエンジン停止再始動制御装置。
10. 前記所定値は、エキゾーストマニホールド内圧力値に基づいて設定された値又はこれに相関するパラメータ値である、
    請求項８記載のエンジン停止再始動制御装置。
11. 所定のエンジン停止条件が成立したときにエンジンを停止させ、その後所定のエンジン再始動条件が成立したときに前記エンジンをスタータモータによって再始動させるエンジン停止再始動方法であって、
    （ａ）エンジンが停止するときに圧縮行程で停止する気筒の気筒内圧力又は気筒内圧力に相関するパラメータを検出するステップと、
    （ｂ）前記ステップ（ａ）で検出された気筒内圧力又は気筒内圧力に相関するパラメータが所定値を超えると判定されたときには前記エンジンの停止している間に該気筒内圧力を低下させるステップと、
    を含むエンジン停止再始動方法。
12. 所定のエンジン停止条件が成立したときにエンジンを停止させ、その後所定のエンジン再始動条件が成立したときに前記エンジンをスタータモータによって再始動させるエンジン停止再始動方法であって、
    （ａ）エンジンが停止するときに圧縮行程で停止する気筒の気筒内圧力又は気筒内圧力に相関するパラメータを検出するステップと、
    （ｂ）前記ステップ（ａ）で検出された気筒内圧力又は気筒内圧力に相関するパラメータが所定値を超えると判定されたときには前記エンジンの再始動を禁止するステップと、
    を含むエンジン停止再始動方法。
13. 請求項１〜１０のいずれか記載のエンジン停止再始動制御装置を搭載した車両。

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