JP2008095655A - エンジンの制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】エンジンの自動停止時にピストンを確実に所望の位置に停止させて、エンジンを容易に再始動させる。
【解決手段】エンジンを自動停止させるとともに、少なくとも当該エンジンの自動停止時に膨張行程にあった停止時膨張行程気筒での燃焼によってエンジンを再始動させる多気筒４サイクルエンジンの制御装置において、ピストン１３の停止位置を識別するピストン停止位置識別手段７０と、各ピストン１３の停止位置が、停止時膨張行程気筒での燃焼による再始動に適した適正範囲Ｒ１内であるかどうかを判定するピストン停止位置判定手段８０と、ピストン１３の停止位置が適正範囲Ｒ１外であると判定されたときに、前記エンジンの自動停止時に圧縮行程にあった停止時圧縮行程気筒での燃焼によって前記ピストン１３の位置を前記所定範囲Ｒ１内に矯正するピストン停止位置矯正手段９０とを設ける。
【選択図】図７

Description

本発明は、エンジンの制御装置に関し、特にアイドル時にエンジンを自動で停止するとともに当該エンジンを燃焼により再始動するようにしたエンジンの制御装置に関する。

前記のようなエンジンを自動で停止、再始動させる装置としては、例えば特許文献１に開示されるエンジンの制御装置のように、停止状態で膨張行程にある気筒内に燃料を噴射して燃焼させることによりエンジンを即時的に始動させるようにしたものが開発されている。

このような制御装置では、エンジンの自動停止時に各気筒のピストン位置が不適切である場合、例えば膨張行程にあった気筒のピストン位置が上死点に極めて近い場合には、当該気筒内の空気量が少なく、かつ、ピストン位置と下死点までの距離が長いため、当該気筒での燃焼によってこのピストンを下死点を越えて回転させることが困難となり、エンジンを再始動させることができなくなる場合がある。すなわち、前記のような制御装置では、エンジンの自動停止時に前記膨張行程気筒のピストンを、下死点までの距離が所定範囲内であって、かつ、当該気筒内の空気量が確保されるような位置に停止させる必要がある。

これに対して、前記特許文献１に開示されたエンジンの制御装置は、オルタネータを制御してエンジン停止前のエンジンの回転数を調整することで、前記気筒のピストンの停止位置を所望の位置にするよう構成されている。そして、この方法によれば、エンジン回転数とピストンの停止位置との関係を予め求めておき、この関係に基づいてオルタネータの発電量を調整してエンジン回転数をピストンの停止位置が所望の位置となるような値にすることで、ピストンの停止位置をある程度所望の位置にすることができる。
特開２００５−２８２４３４号公報

しかしながら、ピストンの停止位置は各気筒内の空気量のバランス等により決定される。そのため、エンジンの個体差やエンジンの温度および大気状態の変化に伴って、前記エンジン回転数とピストンの停止位置との関係が変化する場合がある。このような場合には、予め設定したエンジン回転数とピストンの停止位置との関係に基づいてオルタネータを制御してエンジン回転数を調整しても、ピストンの停止位置を所望の位置にすることができない。従って、このようにピストンの停止位置を適正範囲におさめることができず、停止時膨張行程気筒での燃焼による再始動が困難となった場合には、スタータモータによりエンジンを強制始動させねばならないため、スタータの使用頻度が増加してスタータモータの信頼性が低下してしまうという問題が生じる。

本発明は、かかる事情に鑑み、エンジンの自動停止時にピストンを所望の位置に停止させて、エンジンをより確実に燃焼により再始動させることで、スタータモータの使用頻度を抑制することのできるエンジンの停止制御装置の提供を目的とする。

上記課題を解決するための請求項１に係る発明は、予め設定されたエンジンの自動停止条件が成立したときに当該エンジンを自動停止させるとともに、予め設定されたエンジンの再始動条件が成立したときに、少なくとも当該エンジン自動停止時に膨張行程にあった停止時膨張行程気筒での燃焼によってエンジンを再始動させる多気筒４サイクルエンジンの制御装置において、前記エンジン自動停止時における前記エンジンの各気筒に設けられたピストンの停止位置を識別するピストン停止位置識別手段と、当該ピストン停止位置識別手段によって識別された各ピストンの停止位置が、予め設定された前記停止時膨張行程気筒での燃焼による再始動に適した適正範囲内であるかどうかを判定するピストン停止位置判定手段と、当該ピストン停止位置判定手段によって、前記ピストンの停止位置が前記適正範囲にないと判定された場合に、前記エンジン自動停止時に圧縮行程にあった停止時圧縮行程気筒での燃焼によって前記ピストンの位置を前記適正範囲内に矯正するピストン停止位置矯正手段とを有することを特徴とするものである（請求項１）。

本発明によれば、ピストン停止位置識別手段によってエンジン自動停止時のピストンの停止位置が再始動に適した適正範囲内にないと判定された場合に、ピストン停止位置矯正手段によってピストンの位置を適正範囲内に矯正するので、エンジンの温度等によってピストンが前記適正範囲内にて停止しない場合であっても、ピストンの停止位置を適正範囲におさめることができ、停止時膨張行程気筒での燃焼によるエンジンの再始動をより確実に行うことができる。特に、このピストン停止位置矯正手段では、前記停止時圧縮行程気筒での燃焼によりピストンの停止位置を変更しているので、ピストンの停止位置を矯正するために別途装置等を設ける必要がない。すなわち、本発明によれば、簡単な構成で燃焼による再始動の頻度を増加させスタータモータの使用頻度を抑制してスタータモータの信頼性を確保するとともに、エンジンをより確実に再始動させることができる。

また本発明において、前記ピストン停止位置判定手段は、前記停止時膨張行程気筒のピストンの停止位置が、前記適正範囲よりも上死点側で、かつ、前記エンジン自動停止時の前記停止時膨張行程気筒内に当該停止時膨張行程気筒での燃焼によりエンジンを再始動させることが可能な量の空気量が確保されるような矯正範囲にあるかどうかを判定するとともに、前記ピストン停止位置矯正手段は、前記ピストン停止位置判定手段によって前記停止時膨張行程気筒のピストンの停止位置が前記矯正範囲内であると判定された場合に、前記停止時圧縮行程気筒での燃焼によって前記ピストンの位置を前記適正範囲内に矯正するのが好ましい（請求項２）。

この構成によれば、停止時膨張行程気筒内の空気量が確保された状態で、ピストンの停止位置が前記適正範囲に矯正されるので、より確実に、この停止時膨張行程気筒での燃焼によるエンジンの再始動を実現することができる。また、前記矯正範囲では、停止時圧縮行程気筒のピストンは前記適正範囲に近い位置にあるので、この停止時圧縮行程気筒内の空気量は十分に確保される。従って、この停止時圧縮行程気筒内での燃焼によりピストンの停止位置を矯正したとしても、当該停止時圧縮行程気筒内には十分な空気が残存することになるので、前記停止時膨張行程気筒での燃焼に続くこの停止時圧縮行程気筒での燃焼を実現することができ、再始動をよりスムーズに行うことができる。

また本発明において、前記ピストン停止位置判定手段によって前記停止時膨張行程気筒のピストンの停止位置が前記矯正範囲内であると判定された場合に、前記ピストン停止位置矯正手段が、前記停止時膨張行程気筒のピストンの停止位置が上死点から遠いほど前記停止時圧縮行程気筒内の空燃比をリッチにするのが好ましい（請求項３）。

前記のように、停止時膨張行程気筒のピストンの停止位置が前記矯正範囲内であると判定され、このピストン位置を矯正するために停止時圧縮行程気筒内の混合気の燃焼が開始されると、停止時圧縮行程気筒内のピストンは燃焼により下方に押し下げられる。それに伴い、前記停止時膨張行程気筒のピストンは上方に押し上げられる。そして、この停止時膨張行程気筒のピストンは一旦上死点近くまで上昇した後圧縮反力により反転して下降することで前記適正範囲内に矯正されることになる。すなわち、当該停止時膨張行程気筒のピストンの停止位置が上死点から遠いほど前記適正範囲までのピストンの移動量が大きいことになる。従って、この停止時膨張行程気筒のピストンの停止位置が上死点から遠いほど空燃比をリッチにしてやれば、前記適正範囲からのずれに応じた燃焼トルクを得ることができ、より確実にピストンの停止位置を適正範囲に矯正することができる。

また本発明において、前記エンジンを始動可能な電動駆動手段を有し、前記再始動条件成立時に、前記ピストン停止位置判定手段によって前記停止時膨張行程気筒のピストンの停止位置が前記適正範囲にないと判定された場合には、前記電動駆動手段によってエンジンを再始動させるのが好ましい（請求項４）。

このようにすれば、ピストンの停止位置が前記適正範囲になく、前記燃焼によるエンジンの再始動が困難な場合にも、電動駆動手段によりエンジンを確実に再始動させることができる。そして、このようにピストンの停止位置が適正範囲外の場合には電動駆動手段が駆動されるが、本発明では、前記ピストン停止位置矯正手段を有することによって再始動時にピストンの停止位置が適正範囲になる確率が上昇するので、前記電動駆動手段の使用頻度を小さくすることができる。

以上説明したように、本発明によれば、エンジンの自動停止時にピストンの停止位置を適正範囲におさめることで、燃焼によるエンジンの再始動をより確実に実現し、スタータモータ等の電動駆動手段の使用頻度を抑制することのできるエンジンの制御装置を提供することができる。

以下、本発明の好ましい実施の形態について図面を参照して説明する。

図１および図２は本発明に係るエンジンの制御装置を有する４サイクル火花点火式エンジンの概略構成を示している。このエンジンには、シリンダヘッド１０およびシリンダブロック１１を有するエンジン本体１と、エンジン制御用のＥＣＵ２とを備えている。

前記エンジン本体１には、図２に示すように４つの気筒１２Ａ〜１２Ｄが設けられている。また、各気筒１２Ａ〜１２Ｄの内部には、クランクシャフト３に連結されたピストン１３が嵌挿されることにより、その上方に燃焼室１４が形成されている。前記４つの気筒１２Ａ〜１２Ｄにそれぞれ設けられたピストン１３は、クランクシャフト３の回転に伴ってそれぞれ１８０度ずつの位相差をもって上下運動を行っている。

前記各気筒１２Ａ〜１２Ｄの燃焼室１４の頂部には、プラグ先端が燃焼室１４内に臨むように点火プラグ１５が設置されている。また、当該燃焼室１４の側方には、燃焼室１４内に燃料を直接噴射する燃料噴射弁１６が設けられている。この燃料噴射弁１６は、図外のニードル弁およびソレノイドを内蔵し、前記ＥＣＵ２から入力されたパルス信号のパルス幅に対応する時間だけ駆動されて開弁し、その開弁時間に応じた量の燃料を上記点火プラグ１５の電極付近に向けて噴射するように構成されている。

また、各気筒１２Ａ〜１２Ｄの上部には、燃焼室１４に向かって開口する吸気ポート１７および排気ポート１８が設けられている。そして、これらのポート１７，１８と燃焼室１４との連結部分には、吸気バルブ１９および排気バルブ２０がそれぞれ装備されている。この吸気ポート１７および排気ポート１８には、吸気通路２１および排気通路２２が接続されている。吸気ポート１７に近い吸気通路２１の下流側は、図２に示すように、各気筒１２Ａ〜１２Ｄに対応して独立した分岐吸気通路２１ａとなっており、この各分岐吸気通路２１ａの上流端がそれぞれサージタンク２１ｂに連通している。このサージタンク２１ｂよりも上流側には共通吸気通路２１ｃが設けられている。この共通吸気通路２１ｃには、各気筒１２Ａ〜１２Ｄに流入する空気量を調整可能なスロットル弁２３とこのスロットル弁２３を駆動するアクチュエータ２４とが設けられている。スロットル弁２３の上流側および下流側には、それぞれ吸気流量を検出するエアフローセンサ２５と、吸気圧力を検出する吸気圧センサ２６とが設置されている。

また、前記エンジン本体１には、図１に示すように、タイミングベルト等によりクランクシャフト３に連結されたオルタネータ２８が付設されている。このオルタネータ２８は、図示を省略したフィールドコイルの電流を制御して出力電圧を調節することにより発電量を調整するレギュレータ回路２８ａを内蔵し、このレギュレータ回路２８ａに入力される前記ＥＣＵ２からの制御信号に基づき、車両の電気負荷および車載バッテリーの電圧等に対応した発電量の制御が実行されるように構成されている。

また、前記エンジン本体１には、エンジンを始動するためのスタータモータ（電動駆動手段）３６が設けられている。このスタータモータ３６は、モータ３６ａとピニオンギア３６ｄとを有している。ピニオンギア３６ｄは、モータ３６ａの出力軸上にて相対回転不能な状態で往復移動する。また、クランクシャフト３には、図略のフライホイールと、このフライホイールに固定されたリングギア３５が、回転中心に対して同心に設けられている。そして、このスタータモータ３６を用いてエンジンを再始動する場合には、このピニオンギア３６ｄが所定の噛合位置に移動して、前記フライホイールに固定されたリングギア３５に噛合することにより、クランクシャフト３が回転駆動されるようになっている。

さらに、前記エンジン１には、クランクシャフト３の回転角を検出する２つのクランク角センサ３０，３１が設けられ、一方のクランク角センサ３０から出力される検出信号に基づいてエンジン回転数ＮＥが検出されるとともに、この両クランク角センサ３０，３１から出力される位相のずれた検出信号に基づいてクランクシャフト３の回転角度が検出されるようになっている。さらに、エンジン１には、吸気側カムシャフトの回転位置を検出するカム角センサ３２と、冷却水温度を検出する水温センサ３３と、運転者のアクセル操作量に対応したアクセル開度を検出するアクセルセンサ３４とが設けられており、これらの各センサから出力される検出信号がＥＣＵ２に入力される。

ＥＣＵ２は、上記各センサからの検出信号に基づき種々の演算を行うとともに、各アクチュエータの制御信号を出力するものである。例えば、運転条件に応じた燃料の噴射量および噴射時期や点火時期を演算し前記燃料噴射弁１６や点火装置２７に制御信号を出力している。また、運転条件に応じてスロットル弁２３の目標開度を演算し、スロットル弁２３の開度がこの目標開度となるような制御信号をアクチュエータ２４に出力している。

また、ＥＣＵ２には、再始動制御手段４０とエンジン停止制御手段５０とが設けられている。

このエンジン停止制御手段５０とは、予め設定されたエンジンの自動停止条件が成立したときに各気筒１２Ａ〜１２Ｄへの燃料噴射を所定のタイミングで停止（燃料カット）して自動的にエンジンを停止させるとともに、自動停止時の前記ピストン１３の停止位置を後述する適正範囲Ｒ１に停止させるよう各種制御を行うものである。

前記再始動制御手段４０とは、前記エンジン停止制御手段５０によってエンジンが自動停止された後に、運転者によるアクセル操作等に基づき再始動条件が成立したときにエンジンを再始動させるものである。この再始動制御手段４０では、再始動条件が成立したときに、エンジンの自動停止時に膨張行程にあった停止時膨張行程気筒内での燃焼により自動的にエンジンを再始動させる燃焼再始動制御と、前記スタータモータ３６により強制的にエンジンを再始動させるスタータ始動制御とのいずれかの制御方法が選択され実行される。より具体的には、後述するピストン停止位置識別手段７０にて識別されたピストン１３の位置が前記再始動条件成立時に適正範囲Ｒ１内にある場合には前記燃焼再始動制御が行われ、前記位置が適正範囲Ｒ１内にない場合にはスタータ始動制御が行われる。

前記スタータ始動制御とは、前述のようにスタータモータ３６のピニオンギア３６ｄをフライホイールに固定されたリングギア３５に噛合わせ、モータ３５ａの回転をこのピニオンギア３６ｄおよびリングギア３５を介してフライホイールに伝達することで、エンジンを強制的に始動させるものである。

前記燃焼再始動制御とは、まずエンジンの自動停止時に圧縮行程にあった停止時圧縮行程気筒に燃料を噴射し点火することで初回の燃焼を行わせ、次にエンジンの自動停止時に膨張行程にあった停止時膨張行程気筒に燃料を噴射し点火することで２回目の燃焼を行わせて、エンジンを再始動させるものである。この燃焼再始動では、前記初回の燃焼によりエンジンが少しだけ逆回転して前記停止時圧縮行程気筒のピストン１３が押し下げられ、停止時膨張行程気筒のピストン１３が上昇する。これにより停止時膨張行程気筒内の空気は圧縮される。従って、この圧縮された空気に燃料を噴射し点火することで前記２回目の燃焼が実現されて、クランクシャフト３に正回転の駆動トルクが与えられる結果、エンジンが自動的に再始動する。

このようにエンジンを燃焼により自動的に再始動させれば、スタータモータ３６を使用する必要がなくなり、スタータモータ３６の使用頻度を低減することができる。

前記のようにスタータモータ３６等を使用することなく、停止時膨張行程気筒に噴射された燃料に点火するだけでエンジンを適正に再始動させるためには、この停止時膨張行程気筒で得られる燃焼エネルギーを充分に確保することにより、これに続いて圧縮上死点を迎える気筒がその圧縮反力に打ち勝って圧縮上死点を超えるようにしなければならない。従って、停止時圧縮行程気筒内に所定量の空気量を確保するとともに、停止時膨張行程気筒内にも充分な空気量を確保しておく必要がある。さらに、燃焼エネルギーによってこの気筒のピストンが下死点を越えて回転できるように、停止時膨張行程気筒のピストンの停止位置と下死点までの距離が長くなりすぎないようにせねばならない。具体的には、図３および図４に示すように、前記停止時膨張行程気筒のピストン１３が、圧縮上死点後のクランク角が９０°ＣＡとなる位置よりもやや下死点側の所定範囲、例えば圧縮上死点後のクランク角が１００°〜１２０°ＣＡとなる適正範囲Ｒ１内に停止させる必要がある。

そこで、本エンジン１では、前述のように、エンジン停止制御手段５０において、自動停止時のピストン１３の停止位置を前記適正範囲Ｒ１に停止させる制御を行っている。このエンジン停止制御手段５０には、図１に示すように、スロットル弁制御手段６１と、オルタネータ制御手段６２と、ピストン停止位置識別手段７０と、ピストン停止位置判定手段８０と、ピストン停止位置矯正手段９０とが設けられている。

スロットル弁制御手段６１とは、スロットル弁２３を制御して、各気筒に流入する吸入空気量を調整するものである。具体的には、まず、燃料噴射の停止時点でスロットル弁２３の開度を大きな値に設定して、停止時膨張行程気筒および停止時圧縮行程気筒に所定量の空気を吸入させた後、所定時間が経過した時点でスロットル弁２３の開度を低減している。

また、前記オルタネータ制御手段６２とは、オルタネータ２８の発電量を制御することにより燃料噴射停止後のエンジン回転数ＮＥの落ち込み具合を調整して、ピストン１３の停止位置を調整するものである。このオルタネータ制御手段６２では、まず、燃料噴射を停止する前に、エンジン回転数ＮＥを所定の停止前回転数Ｎ１に制御する。そして、エンジン回転数ＮＥがこのＮ１となった状態で燃料噴射を停止させる。その後、エンジン回転数ＮＥが低下する過程で、１８０°ＣＡ毎（各気筒が圧縮上死点を通過する際）のエンジン回転数ＮＥを検出し、この検出結果と予め設定した所定の落ち込み具合とを比較して、エンジン回転数ＮＥの落ち込み具合がこの所定の落ち込み具合となるようにオルタネータ２８の発電量を制御している。前記停止前回転数Ｎ１とは、エンジン回転数ＮＥの落ち込み具合がより前記所定の落ち込み具合となるように予め設定された値である。

このスロットル弁制御手段６１とオルタネータ制御手段６２とを用いれば、ピストン１３の停止位置をある程度前記適正範囲Ｒ１に近い位置におさめることができる。しかしながら、エンジンの個体差や大気状態によっては、前記手段だけではピストン１３の停止位置を適正範囲Ｒ１内におさめるのが困難な場合がある。そこで、本発明では、前記ピストン停止位置識別手段７０と、ピストン停止位置判定手段８０と、ピストン停止位置矯正手段９０とにより、ピストン１３の停止位置をより確実に適正範囲Ｒ１内におさめるように構成している。

前記ピストン停止位置識別手段７０とは、前記エンジンの自動停止時におけるピストン１３の停止位置を識別するためのものである。具体的には、前記クランク角センサ３０，３１の信号に基づきピストン１３の停止位置を演算する。

前記ピストン停止位置判定手段８０とは、前記演算されたピストン１３の停止位置が、予め設定された前記適正範囲Ｒ１、矯正範囲Ｒ２の範囲内にあるかどうかを判定するためのものである。

ここで、矯正範囲Ｒ２とは、図３に示すように、停止時膨張行程気筒において適正範囲Ｒ１から所定量上死点側の範囲であって、例えば、圧縮上死点後のクランク角が８０°〜１００°ＣＡの範囲である。具体的には、図４に示すように停止時膨張行程気筒内の空気量が、基準空気量ｍ１以上であり、後述するピストン停止位置矯正手段９０による停止時圧縮行程気筒内での燃焼によりピストン１３の停止位置を前記適正範囲Ｒ１に矯正すれば、この停止時膨張行程気筒内での燃焼によりエンジンを再始動させることが可能な量の空気量が確保されている領域である。すなわち、この基準空気量ｍ１とは、停止時膨張行程気筒内での燃焼によりエンジンを再始動させることができる最低限の空気量である。

前記ピストン停止位置矯正手段９０とは、前記ピストン停止位置判定手段８０によって、ピストン１３の停止位置が、前記矯正範囲Ｒ２にある場合に、ピストン１３の停止位置を適正範囲Ｒ１内に矯正するためのものである。ピストン停止位置矯正手段９０には、図５に示すように、空気量演算手段９２と要求噴射量演算手段９４とが設けられている。この空気量演算手段９２とは、エンジン自動停止時の停止時圧縮行程気筒内の空気量を演算するためのものである。また、要求噴射量演算手段９４とは、この演算された空気量に基づいてピストン１３を適正範囲Ｒ１内に矯正するために必要な要求噴射量を演算するためのものである。

以下に、前記ピストン停止位置矯正手段９０の制御内容について説明する。

前記ピストン停止位置矯正手段９０では、前記ピストン停止位置判定手段８０によってピストン１３の停止位置が矯正範囲Ｒ２であると判定されると、前記空気量演算手段９２にて停止時圧縮行程気筒内の空気量が算出される。具体的には、前記ピストン停止位置識別手段７０により識別されたピストン１３の停止位置に基づいて停止時圧縮行程気筒の筒内容積（燃焼室の容積）が算出される。そして、この筒内容積と排気量との関係から体積効率が算出され、これに水温、吸気温、大気圧等の補正を行って空気量が算出される。

次に、前記要求噴射量演算手段９４にて、この算出された空気量と前記ピストン停止位置識別手段７０で識別されたピストン１３の停止位置に基づいて、ピストン１３を適正範囲Ｒ１に矯正するために必要な要求噴射量が算出される。そして、停止時圧縮行程気筒に燃料が噴射され、この気筒内の混合気が点火されて燃焼する。このとき、停止時圧縮行程気筒のピストン１３は燃焼トルクを受けて下方に押し下げられ逆回転し、一旦下死点近くまで下降した後再び上昇する。これに伴い、停止時膨張行程気筒のピストン１３は一旦上死点近くまで上昇した後下降することで適正範囲Ｒ１に矯正される。特に、前記エンジンの逆回転時に停止時圧縮行程気筒に設けられた吸気バルブが開くと、この気筒内のガスが外部へ流出するので、この停止時圧縮行程気筒の圧縮反力を低下させることができ、より確実にピストン１３を前記適正範囲Ｒ１におさめることができる。

このように、停止時圧縮行程気筒のピストン１３を下方に一旦押し下げてから上昇させる場合、すなわち、停止時膨張行程気筒を一旦上昇させた後下降させて適正範囲Ｒ１に矯正する場合では、停止時膨張行程気筒のピストン１３の停止位置が上死点から遠いほど適正範囲Ｒ１までの移動距離が大きいことになる。従って、前記噴射量演算手段９４では、前記ピストン停止位置判定手段８０によってピストン１３の停止位置が矯正範囲Ｒ２であると判定された場合には、停止時膨張行程気筒のピストン１３が上死点から遠いほど停止時圧縮行程気筒内の空燃比がリッチ（但し、Ａ／Ｆにて６０くらいが好ましい）になるような要求噴射量を演算している。

一方、前記ピストン停止位置判定手段８０によって、ピストン１３の停止位置が適正範囲Ｒ１、矯正範囲Ｒ２のいずれにもない場合には、前記ピストン停止位置矯正手段９０によるピストン１３の位置矯正は停止される。そして、スタータモータ３６によるスタータ始動が行われる。これは、前記のように停止時膨張行程気筒のピストン１３の停止位置が矯正範囲Ｒ２よりも上死点側あるいはこの停止位置が適正範囲Ｒ１より下死点側となるような場合では、停止時膨張行程気筒あるいは停止時圧縮行程気筒のいずれかの空気量が十分に確保されないためである。

すなわち、停止時膨張行程気筒のピストン１３の停止位置が矯正範囲Ｒ２よりも上死点側となる状態では、停止時膨張行程気筒内の空気量は、前記基準空気量ｍ１よりも小さいため、ピストン１３の停止位置を適正範囲Ｒ１に矯正したとしても燃焼再始動を実現することができない。また、ピストン１３の停止位置を矯正するために停止時圧縮行程気筒内で燃焼を行ったとしても、停止時圧縮行程気筒が下死点に近い位置にあるため、ピストン１３に対して十分な燃焼トルクを伝達することができず、ピストン１３を適正範囲Ｒ１に矯正するのが困難となる。

一方、停止時膨張行程気筒のピストン１３の停止位置が適正範囲Ｒ１よりも下死点側となる状態では、停止時圧縮行程気筒のピストン１３が上死点に近い位置にあり、この停止時圧縮行程気筒内の空気量が十分に確保されない。従って、ピストン１３を何らかの手段で適正範囲Ｒ１に矯正したとしても再始動時に各気筒での燃焼を実現することができず、スムーズな始動が困難となる可能性が高い。

そこで、本実施形態では、前述のように、ピストン１３の停止位置が適正範囲Ｒ１、矯正範囲Ｒ２のいずれにもおさまっていない場合には、ピストン停止位置矯正手段９０による位置矯正を停止し、スタータモータ３６によるスタータ始動を行うよう構成されている。

次に、本実施形態におけるエンジンの自動停止から再始動までの具体的な制御例を図６および図７を参照しながら説明する。図６はエンジンの自動停止までの制御手順を示すフローチャートである。一方、図７はエンジンの自動停止から再始動までの制御手順を示すフローチャートである。

まず、最初に、各種センサ類からの検出信号に基づいて、エンジンの自動停止条件が成立したか否かの判定を行う（ステップＳ１）。具体的には、ブレーキの作動状態が所定時間継続し、車速が所定値以下であるといった場合には、エンジンの自動停止条件が成立したと判定される。次に、エンジン回転数ＮＥを前記停止前回転数Ｎ１に制御する（ステップＳ２）。そして、エンジン回転数ＮＥがこのＮ１になった後（ステップＳ３）、燃料噴射を停止して（ステップＳ４）。スロットル弁２３を開き側に制御する（ステップＳ５）。また、前記オルタネータ制御手段５２によりオルタネータ２８の発電量を制御して（ステップＳ６）、エンジン回転数ＮＥが所定の値Ｎ２（例えば７００ｒｐｍ）まで低下した時点で（ステップＳ７）スロットル弁２３を閉じ側に制御する（ステップＳ８）。その後、エンジン回転数ＮＥが低下していく過程で、前記オルタネータ制御手段５２によりオルタネータ２８の発電量を制御して、このエンジン回転数ＮＥの落ち込み具合を調整する（ステップＳ９）。

その後、エンジン回転数ＮＥが所定の値Ｎ３（例えば０ｒｐｍ）以下となり、エンジンの自動停止が判定されると（ステップＳ１０にてＹＥＳ）、前記ピストン停止位置判定手段８０にて、前記ピストン停止位置識別手段７０により識別されたピストン１３の停止位置が前記適正範囲Ｒ１内かどうかが判定される（ステップＳ１１）。ここで、このピストン１３の停止位置が適正範囲Ｒ１内であると判定されると（ステップＳ１１でＹＥＳ）、そのまま、ステップＳ２０に進む。一方、ピストン１３の停止位置が適正範囲Ｒ１内でないと判定されると（ステップＳ１１でＮＯ）、次にこのピストン１３の停止位置が矯正範囲Ｒ２内であるかどうかが判定される（ステップＳ１２）。

ここで、ピストン１３の停止位置が矯正範囲Ｒ２内であると判定された場合には（ステップＳ１２でＹＥＳ）、前記ピストン停止位置矯正手段９０の空気量演算手段９２にて停止時圧縮行程気筒内の空気量が算出される（ステップＳ１３）。そして、算出された空気量とピストン１３の停止位置とに基づいて要求噴射量が算出される（ステップＳ１４）。その後、この要求噴射量に相当するパルス信号が停止時圧縮行程気筒に取り付けられた燃料噴射弁１６に送られ、停止時圧縮行程気筒内に燃料が噴射されるとともにこの気筒内の混合気が点火される（ステップＳ１５）。これにより停止時圧縮行程気筒内の混合気が燃焼して、停止時圧縮行程気筒のピストン１３が一旦下方に押し下げられた後上方に移動して、ピストン１３の位置が矯正される。

一方、前記ステップＳ１２でＮＯと判定された場合、すなわち、ピストン１３の停止位置が前記矯正範囲Ｒ２内にもないと判定された場合には、ピストン１３の位置の矯正を停止してステップＳ２０に進む。

以上のようにして、矯正範囲Ｒ２内に停止したピストン１３はその位置が適正範囲Ｒ１内におさまるように矯正される。

次に、ステップＳ２０において、再始動の要求があったかどうかが判定される。再始動要求があった場合（ステップＳ２０でＹＥＳ）、具体的にはアクセル操作が行われた場合等には、ピストン１３の位置が前記適正範囲Ｒ１内であるかどうかが判定される（ステップＳ２１）。ここで、ピストン１３の位置が適正範囲Ｒ１内の場合（ステップＳ２１でＹＥＳ）には、燃焼再始動制御が行われる（ステップＳ２２）。すなわち、停止時圧縮行程気筒内での燃焼およびそれに続く停止時膨張行程気筒での燃焼を実施して、エンジンを自動的に再始動させる。一方、ピストン１３の位置が適正範囲Ｒ１内にない場合（ステップＳ２１でＮＯ）には、スタータモータ３６を駆動してスタータモータ３６によるスタータ始動制御を行う（ステップＳ２３）。

以上のように、本エンジンの制御装置によれば、前記ピストン停止位置識別手段７０によりエンジンが自動停止したときのピストン１３の位置を識別し、前記ピストン停止位置判定手段８０によりこのピストン１３の位置が前記適正範囲Ｒ１内であるかどうかを判定し、この判定により、ピストン１３の停止位置が適正範囲Ｒ１内にない場合には、前記ピストン停止位置矯正手段９０において、停止時圧縮行程気筒内での燃焼によりピストン１３の位置を前記適正範囲Ｒ１内におさまるよう矯正しているので、燃焼再始動の機会を増やすことができスタータモータ３６の使用頻度を抑制してスタータモータ３６の信頼性を確保することが可能になる。

また、前記のように、前記ピストン停止位置判定手段８０によりこのピストン１３の位置が前記適正範囲Ｒ１より上死点側に設けられた矯正範囲Ｒ２内であるかどうかを判定し、前記ピストン１３の位置が前記矯正範囲Ｒ２内の場合には、停止時圧縮行程気筒の燃焼によりピストン１３の位置を矯正するように構成すれば、停止時膨張行程気筒内の空気量を確保しつつ、ピストン１３の停止位置を適正範囲Ｒ１に矯正することができ、エンジンの燃焼再始動をより確実に実現することができる。特に、前記矯正範囲では、停止時圧縮行程気筒のピストンは適正範囲に近い位置にあるので、この停止時圧縮行程気筒内の空気量は十分に確保されている。従って、この停止時圧縮行程気筒内での燃焼によりピストンの停止位置を矯正したとしても、当該停止時圧縮行程気筒内には十分な空気が残存することになるので、前記停止時膨張行程気筒での燃焼に続くこの停止時圧縮行程気筒での燃焼を実現することができ、再始動をよりスムーズに行うことができる。

また、ピストン１３の停止位置が矯正範囲Ｒ２の場合には、停止時圧縮行程気筒内での燃焼により停止時膨張行程気筒のピストン１３を一旦上昇させた後下降させることでその位置を適正範囲Ｒ１に矯正するので、前記のように、ピストン停止位置矯正手段９０において、停止時膨張行程気筒のピストン１３の停止位置が上死点から遠いほど停止時圧縮行程気筒内の空燃比をリッチにするよう構成すれば、停止時膨張行程気筒のピストン１３の停止位置が上死点から遠く、ピストン１３を移動させねばならない距離が大きいほど、大きな燃焼トルクを得ることができるので、より確実にピストン１３の停止位置を適正範囲Ｒ１内に矯正することが可能になる。

また、前記のように、ピストン１３の停止位置が適正範囲Ｒ１、矯正範囲Ｒ２のいずれにもない場合には、前記ピストン停止位置矯正手段９０による矯正を停止し、さらに、前記再始動条件成立時に、ピストン１３の停止位置が前記適正範囲Ｒ１内にない場合にはスタータモータ３６によりエンジンを再始動させるようにすれば、前記燃焼再始動が困難な場合にも確実にエンジンを再始動させることができる。但し、前記のように本エンジン制御手段によれば、矯正範囲Ｒ２にあったピストン１３の停止位置を適正範囲Ｒ１におさめることができ、燃焼再始動の頻度を増加させることができるので、スタータモータ３６の使用頻度を低減し、スタータモータ３６の信頼性の低下を抑制することができる。

ここで、前記実施形態では、エンジン自動停止後の再始動の際に、まず停止時圧縮行程気筒内の混合気を燃焼させてエンジン本体１を少しだけ逆回転させた後、停止時膨張行程気筒の混合気を燃焼させる場合について示したが、最初に停止時膨張行程気筒の混合気を燃焼させて再始動を実現するようにしてもよい。

また、前記適正範囲Ｒ１、矯正範囲Ｒ２の具体的な範囲は、前記に限らず、エンジンの種類等に応じて適宜設定可能である。

本発明に係るエンジンの制御装置を備えたエンジンの概略断面図である。 図１に示すエンジンの吸気系および排気系の構成を示す説明図である。 図１に示すエンジンの停止時に膨張行程および圧縮行程になる気筒のピストン停止位置を示す説明図である。 図１に示すエンジンの停止時に膨張行程および圧縮行程になる気筒の空気量を示す説明図である。 図１に示すエンジンの制御装置の一部を示す概略ブロック図である。 エンジンの制御動作のうち自動停止までの動作を示すフローチャートである。 エンジンの制御動作のうち自動停止から再始動までの動作を示すフローチャートである。

符号の説明

１ エンジン本体
２ ＥＣＵ
３ クランクシャフト
１３ ピストン
１６ 燃料噴射弁
１９ 吸気バルブ
２３ スロットル弁
２８ オルタネータ
３６ スタータモータ
５０ エンジン停止制御手段
７０ ピストン停止位置識別手段
８０ ピストン停止位置判定手段
９０ ピストン停止位置矯正手段
Ｒ１ 適正範囲
Ｒ２ 矯正範囲

Claims (4)

1. 予め設定されたエンジンの自動停止条件が成立したときに当該エンジンを自動停止させるとともに、予め設定されたエンジンの再始動条件が成立したときに、少なくとも当該エンジン自動停止時に膨張行程にあった停止時膨張行程気筒での燃焼によってエンジンを再始動させる多気筒４サイクルエンジンの制御装置において、
   前記エンジン自動停止時における前記エンジンの各気筒に設けられたピストンの停止位置を識別するピストン停止位置識別手段と、
   当該ピストン停止位置識別手段によって識別された各ピストンの停止位置が、予め設定された前記停止時膨張行程気筒での燃焼による再始動に適した適正範囲内であるかどうかを判定するピストン停止位置判定手段と、
   当該ピストン停止位置判定手段によって、前記ピストンの停止位置が前記適正範囲にないと判定された場合に、前記エンジン自動停止時に圧縮行程にあった停止時圧縮行程気筒での燃焼によって前記ピストンの位置を前記適正範囲内に矯正するピストン停止位置矯正手段とを有することを特徴とするエンジンの制御装置。
2. 請求項１に記載のエンジンの制御装置において、
   前記ピストン停止位置判定手段は、前記停止時膨張行程気筒のピストンの停止位置が、前記適正範囲よりも上死点側で、かつ、前記エンジン自動停止時の前記停止時膨張行程気筒内に当該停止時膨張行程気筒での燃焼によりエンジンを再始動させることが可能な量の空気量が確保されるような矯正範囲にあるかどうかを判定するとともに、
   前記ピストン停止位置矯正手段は、前記ピストン停止位置判定手段によって前記停止時膨張行程気筒のピストンの停止位置が前記矯正範囲内であると判定された場合に、前記停止時圧縮行程気筒での燃焼によって前記ピストンの位置を前記適正範囲内に矯正することを特徴とするエンジンの制御装置。
3. 請求項２に記載のエンジンの制御装置において、
   前記ピストン停止位置判定手段によって前記停止時膨張行程気筒のピストンの停止位置が前記矯正範囲内であると判定された場合に、前記ピストン停止位置矯正手段が、前記停止時膨張行程気筒のピストンの停止位置が上死点から遠いほど前記停止時圧縮行程気筒内の空燃比をリッチにすることを特徴とするエンジンの制御装置。
4. 請求項１〜３のいずれかに記載のエンジンの制御装置において、
   前記エンジンを始動可能な電動駆動手段を有し、
   前記再始動条件成立時に、前記ピストン停止位置判定手段によって前記停止時膨張行程気筒のピストンの停止位置が前記適正範囲にないと判定された場合には、前記電動駆動手段によってエンジンを再始動させることを特徴とするエンジンの制御装置。

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