JP2009036115A - 車両用エンジンの制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】無駄なピストン停止位置制御を抑制しつつ制動中の発進要求に対するレスポンスを向上すること。
【解決手段】エンジン１の運転状態を判定する運転状態判定部１０１と、少なくともエンジン１の自動停止と再始動制御とを司る燃焼制御部１０２とを備えている。燃焼制御部１０２は、エンジン停止条件が成立した場合において、再始動時に電動駆動装置３６の併用が見込まれる運転状態にあると運転状態判定部１０１が判定したときは、所定の制動処理を軽減した簡易停止処理によってエンジン１を自動停止するものであるとともに、簡易停止制御の開始後、エンジン１が所定回転速度Ｎｒ１よりも高速で回転しているときに所定の発進要求条件が成立した場合には、掃気処理を実行し、その後、燃焼再始動を実行するものである。
【選択図】図８

Description

本発明は、所定の自動停止条件が成立したときにエンジンを自動停止させ、その後、所定の再始動条件が成立したときにエンジンを自動的に再始動させる車両用エンジンの制御装置に関する。

例えば、特許文献１、２に開示されているように、この種の車両用エンジンの制御装置において、所定のエンジン停止条件が成立したときにエンジンを自動停止し、該エンジンの自動停止後に所定の再始動条件が成立したときに、少なくともエンジン停止時に膨張行程にあった停止時膨張行程気筒で混合気を燃焼させてエンジンを再始動するものが知られている。

特に特許文献２に開示されているように、燃焼によって自動停止したエンジンを再始動する場合、スロットル弁の開度を増大させる掃気処理をエンジンの自動停止時に実行する技術も知られている。
特開２００４−２４５２１９号公報 特開２００４−２９３４７４号公報

上述した特許文献１、２に開示されている技術では、車両の運転状況に拘わらず、自動停止条件が成立した場合には、自動停止時に上述のような掃気処理を実行することになる。しかし、上述のような掃気処理は、エンジンの制動期間が相当長くなるため、電動駆動装置によって再始動が見込まれる運転状況下であるにも拘わらず、掃気処理を画一的に実行することは時間的、経済的に好ましくない。

本発明は上記不具合に鑑みてなされたものであり、無駄な掃気処理を抑制することのできる車両用エンジンの制御装置を提供することを課題としている。

上記課題を解決するために本発明は、所定のエンジン停止条件が成立したときにエンジンを自動停止し、該エンジンの自動停止後に所定の再始動条件が成立したときに、少なくともエンジン停止時に膨張行程にあった停止時膨張行程気筒で混合気を燃焼させて前記エンジンを再始動する車両用エンジンの制御装置において、前記エンジンの運転状態を判定する運転状態判定部と、前記運転状態判定部の判定に基づいて、少なくとも前記エンジンの自動停止と再始動制御とを司るとともに、スロットル弁の開度を増大させる掃気処理を実行する燃焼制御部と、停止中のエンジンを始動アシスト可能な電動駆動装置と、前記運転状態判定部の判定に基づく所定のアシスト条件が、前記再始動条件の成立時に成立した場合に前記電動駆動装置を駆動する電動駆動装置制御部とを備え、前記燃焼制御部は、前記エンジン停止条件が成立した場合において、再始動時に前記電動駆動装置の併用が見込まれる運転状態にあると前記運転状態判定部が判定したときは、少なくとも前記掃気処理を軽減した簡易停止制御によって前記エンジンを自動停止するものであるとともに、前記簡易停止制御の開始後、前記エンジンが所定回転速度よりも高速で回転しているときに所定の発進要求条件が成立した場合には、掃気処理を実行し、その後、燃焼再始動を実行するものであることを特徴とする車両用エンジンの制御装置である。この態様では、エンジンを自動停止する際、運転状況に応じて無駄なピストン停止位置制御を抑制することができる。すなわち、再始動時に電動駆動装置の併用が見込まれる運転状態では、ピストン停止位置を制御しても、徒に制動時間が長くなるだけで、再始動の効率化には何等寄与しないことになるが、本態様では、再始動時に電動駆動装置の併用が見込まれる運転状態にあると判定される場合には、掃気処理が軽減された簡易停止制御によってエンジンが自動停止されるので、制動制御を単純化でき、制動時間を短くすることができる。また、掃気処理が軽減されるので、自動停止時に生じやすい振動騒音（いわゆるＮＶＨ）レベルを低減することができる。他方、簡易停止制御の開始後、エンジンが所定の回転速度以上にあるときに発進要求条件が成立した場合には、掃気処理を実行し、その後、燃焼再始動が実行されるので、掃気性を確保しつつ迅速に再始動を実行することができる。

好ましい態様において、簡易停止制御の開始後終了前に前記発進要求条件が成立した場合に前記エンジン回転速度が前記所定回転速度以下のとき、前記燃焼制御部は、前記掃気処理を軽減したまま前記エンジンを停止するものである。この態様では、簡易停止制御によってエンジンが掃気を充分に行うことができない低速回転域に減速した場合には、発進要求条件が成立しても簡易停止制御をそのまま実行してエンジンを停止させることにより、静音で速やかにエンジンを停止させることができる。

好ましい態様において、簡易停止制御の開始後終了前に前記発進要求条件が成立した場合に前記エンジンの回転速度が前記所定回転速度以下のとき、前記電動駆動装置制御部は、エンジン停止後に前記電動駆動装置を駆動するものである。この態様では、簡易停止制御によってエンジンが掃気を充分に行うことができない低速回転域に減速した場合に、電動駆動装置によって静音で速やかに停止したエンジンを再始動することができる。

好ましい態様において、前記燃焼制御部は、前記エンジンの自動停止制御による制動中に前記発進要求条件が成立した場合において、前記掃気処理を実行し終えたときは、当該エンジンの減速後最初の逆転の遅くとも前半に膨張行程に燃料を噴射し、正転に転じた後に点火するものである。この態様では、エンジンが減速し、遂には圧縮上死点をピストンが乗り越えることができなくなる状態では、膨張行程にある気筒でピストンが逆方向に移動することにより、筒内の空気を圧縮する。そこで、エンジンの自動停止制御による制動中に前記発進要求条件が成立した場合において、掃気処理を実行し終えたときには、逆転によって膨張行程にある気筒の逆転が終了する直前に当該膨張行程気筒に燃料を噴射することにより、燃料の気化霧化と筒内圧力の低下とがバランスするところで混合気を生成し、正転後の点火によって高いトルクを出力することができる。

以上説明したように、本発明は、再始動時に電動駆動装置の併用が見込まれる運転状態にあると判定される場合には、所定の制動処理が軽減された簡易停止処理によってエンジンが自動停止されるので、制動制御を単純化でき、制動時間を短くすることができるとともに、エンジンが所定の回転速度以上にあるときに発進要求条件が成立した場合には、掃気処理を実行し、その後、燃焼再始動が実行されるので、掃気性を確保しつつ迅速に再始動を実行することができるという顕著な効果を奏する。

以下、添付図面を参照しながら本発明の好ましい実施の形態について説明する。

図１および図２は本発明の本実施形態に係る車両用エンジン１の概略構成を示す構成図である。

各図に示すエンジン１は、４サイクル火花点火式ガソリンエンジンであって、４つの気筒１２Ａ〜１２Ｄ（図２参照）が設けられている。また、各気筒１２Ａ〜１２Ｄの内部には、図略のコネクティングロッドによってクランクシャフト３に連結されたピストン１３が嵌挿されることにより、当該ピストン１３の上方に燃焼室１４が形成されている。各気筒１２Ａ〜１２Ｄに設けられたピストン１３は、所定の位相差をもってクランクシャフト３の回転に伴い上下運動を行うように構成されている。

一般的に、多気筒４サイクルエンジンにおいては、各気筒が所定の位相差をもって吸気、圧縮、膨張、排気の各行程からなる燃焼サイクルを行うようになっている。本実施形態の４気筒エンジンの場合、気筒列方向一端側から１番気筒１２Ａ、２番気筒１２Ｂ、３番気筒１２Ｃ、４番気筒１２Ｄと呼ぶと、１番気筒（＃１）、３番気筒（＃３）、４番気筒（＃４）、２番気筒（＃２）の順にクランク角で１８０度ずつの位相差をもって燃焼が行われるようになっている。さらに本実施形態では、エンジンの自動停止中に圧縮行程にあった気筒を停止時圧縮行程気筒、膨脹行程にあった気筒を停止時膨脹行程気筒と称する（同様に吸気行程にあった気筒を停止時吸気行程気筒、排気行程にあった気筒を停止時排気行程気筒と称する）。

シリンダヘッド１０には、燃焼室１４の頂部に配置され、プラグ先端が燃焼室１４内に臨むように点火プラグ１５が気筒１２Ａ〜１２Ｄ毎に設けられている。また、シリンダヘッド１０には、燃焼室１４の側方から内部に燃料を直接噴射する燃料噴射弁１６が気筒１２Ａ〜１２Ｄ毎に設けられている。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、エンジン制御ユニット１００の燃焼制御部１０２（図３参照）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に分岐しており、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、図略のスロットルボディが設けられている。スロットルボディには、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を駆動するスロットルモータ２４と、図略のアイドリング回転速度制御装置（ＩＳＣ：Idling Speed Control device）とが設けられている。

スロットル弁２３の上流側には、それぞれ吸気流量を検出するエアフローセンサ２５と、吸気温度を検出する吸気温センサ２９とが設置され、下流側には吸気圧力を検出する吸気圧センサ２６が設置されている。

また、上記エンジン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に連結された発電機としてのオルタネータ２８が付設されている。このオルタネータ２８は、図略の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に入力されるエンジン制御ユニット１００（図３参照）からの制御信号に基づき、車両の車両電気負荷および車載されたバッテリ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。

またエンジン１には、電動駆動装置としてのスタータモータ３６が設けられている。このスタータモータ３６は、モータ本体３６ａ（電気モータ）とピニオンギア３６ｄとを有し、エンジン１を駆動するものである。ピニオンギア３６ｄの回転軸は、モータ本体３６ａの出力軸と同軸で、その回転軸に沿って往復移動する。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始動する場合には、ピニオンギア３６ｄが所定の噛合位置に移動して、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。

スタータモータ３６によってエンジンを始動させる形態には２通りある。第１の形態は運転者が図略のイグニションキースイッチを回してスタータモータ３６を駆動させ、それによってエンジン１を始動させるものであり、キー始動と呼ばれるものである。第２の形態は、エンジンの自動停止後の再始動時に、エンジン制御ユニット１００のスタータ制御部１０３（図３参照）が自動的にスタータモータ３６を駆動させ、それによってエンジン１を始動させるものである。

またエンジン１には、クランクシャフト３の回転角を検出する２つのクランク角度センサ３０、３１が設けられている。一方のクランク角度センサ３０から出力される検出信号（パルス信号）に基づいてエンジン回転速度Ｎｅが検出されるとともに、この両クランク角度センサ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度センサ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とが設けられている。

またエンジン１の各気筒２４Ａ〜２４Ｄ内の空気密度状態を検出する空気密度状態検出手段として、エンジン制御ユニット１００には、大気圧センサ３９が接続されている。エンジン制御ユニット１００は、大気圧センサ３９による検出信号が高いほど、各気筒１２Ａ〜１２Ｄ内の空気密度が高い状態であると判定する。

図３は、本発明の本実施形態に係る車両のエンジン制御ユニット１００を中心とする制御ブロック図である。図３では、特に本実施形態の説明に必要な部分のみを抽出して示している。

エンジン制御ユニット１００には、上述した各種のセンサやスイッチ類、すなわちエアフローセンサ２５、吸気圧センサ２６、クランク角度センサ３０、３１、カム角度センサ３２、水温センサ３３、アクセルセンサ３４、並びに大気圧センサ３９等を初めとする種々の入力要素からの信号が入力される。

またエンジン制御ユニット１００は、その制御対象である燃料噴射弁１６、スロットル弁２３のスロットルモータ２４、点火装置２７、オルタネータ２８、スタータモータ３６等の出力要素に対して制御信号を出力する。

エンジン制御ユニット１００は、ＣＰＵ、メモリ、カウンタタイマ群、インターフェースおよびこれらを接続するバスを有するマイクロプロセッサで構成されている。そしてエンジン制御ユニット１００は、燃焼制御部１０２、運転状態判定部１０１、スタータ制御部１０３、並びにオルタネータ制御部１０４を論理的に構成している。

運転状態判定部１０１は、エアフローセンサ２５、吸気圧センサ２６、クランク角度センサ３０、３１、カム角度センサ３２、水温センサ３３、およびアクセルセンサ３４からのセンサ信号に基づきピストン１３の位置や、筒内温度、或いはエンジン１が正転しているか否か等、種々の運転状態を判定するモジュールである。

この運転状態判定部１０１は、エンジン１が自動停止時しているときにおけるピストン１３の停止位置を判定するものでもある。さらに運転状態判定部１０１に判定される運転状態としては、予めメモリに記憶されたデータに基づいて推定される各気筒の筒内温度や、アシスト条件、或いは燃焼再始動不可条件の成否も含まれる。

アシスト条件とは、例えば、ピストン１３の停止位置が予めメモリに記憶された所定の停止位置から外れている場合等に、スタータモータ３６によるアシストを要するとされる条件をいう。

また、燃焼再始動不可条件とは、エンジン１を自動停止させた後、エンジン１を燃焼によって再始動することができず、スタータモータ３６のアシストが必要と見込まれる運転状態をいう。本実施形態において、燃焼再始動不可条件は、水温センサ３３が検出したエンジン１の水温が８０℃よりも高く１１０℃よりも低い場合、または、大気圧が標準大気圧（＝１０１３ｈＰａ）よりも所定量低い高地、山岳地相当の値（例えば８９．４５９ｈＰａ）の場合である。これらの運転状態においては、ピストン１３の停止位置制御が困難であるか、または、停止時吸気行程気筒１２Ｃにおいて、自着火（Autoignition）が生じやすい運転環境にあると判定されるので、燃焼のみによってエンジン１を再始動するのではなく、スタータモータ３６を併用してエンジン１を再始動するように制御するためである。なお、本実施形態において、エンジン制御ユニット１００のメモリには、フラグを記憶する記憶領域が設けられており、運転状態判定部１０１によって判定された運転状態が、燃焼再始動不可条件を満たしているときは、フラグＦの値が１に設定され、それ以外の場合には、フラグＦの値が０に設定されるようになっている。フラグＦの初期値は、０に設定される。

燃焼制御部１０２は、運転状態判定部１０１の判定に基づき、エンジン１の適正なスロットル開度（吸気量）、燃料噴射量とその噴射タイミング、および適正点火時期を設定し、燃料噴射弁１６、スロットルモータ２４、点火装置２７を制御するモジュールである。この燃焼制御部１０２の機能により、エンジン制御ユニット１００は、全体として、所定の自動停止条件が成立したときにエンジン１を自動停止させ、停止後、所定の再始動条件が成立したときに、エンジン１を自動的に再始動させるように構成されている。本実施形態に係る再始動制御は、再始動条件が成立したときに、エンジン１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アシスト再始動させる燃焼再始動制御と、スタータモータ３６を併用するスタータ併用再始動制御のいずれかの制御方法が選択され実行される。また、燃焼再始動の際には、停止時圧縮行程気筒で混合気を燃焼してエンジン１を一旦逆転し、その後、停止時膨張行程気筒で混合気を燃焼してエンジン１を正転に戻す逆転再始動方式が採用されるようになっている。他方、スタータ併用再始動制御の際には、停止時膨張行程気筒で混合気を燃焼し、直ちにエンジン１を正転駆動するように構成されている。

スタータ制御部１０３は、キー始動時およびエンジン自動停止制御における再始動においてスタータモータ３６の駆動が必要とされたときに、スタータモータ３６に駆動信号を送りスタータモータ３６を駆動させて、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、モータ本体３６ａの回転力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とともに、所定の条件が成立したときにスタータモータ３６によるエンジン１の駆動を停止させるモジュールである。

オルタネータ制御部１０４は、オルタネータ２８のＤｕｔｙ比を制御し、その駆動信号を上記レギュレータ回路に出力するモジュールである。オルタネータ制御部１０４には、通常は、出力電圧（レギュレート電圧）の目標値（例えば１３Ｖ）が設定され、エンジン回転速度等が変動してもその目標値を維持するように発電量をフィードバック制御する。またオルタネータ制御部１０４は、上記発電量制御において、オルタネータ２８の発電量自体を調節することによってエンジン１の負荷を変化させ、ピストン１３が再始動に適した適正範囲に停止するような制御を行っている。

次に、本実施形態に係るエンジンの制御例について説明する。

図４および図５は、本実施形態に係る自動停止制御の一例を示すフローチャートである。また、図６は、図４および図５を実行した場合のエンジン回転速度を示すタイミングチャートである。なお、図６において、実線は、燃焼再始動不可条件が成立した場合の制御例を示しており、破線は、燃焼再始動不可条件が成立しなかった場合の制御例を示している。

図４を参照して、エンジン制御ユニット１００は、エンジン１の自動停止制御において、燃焼再始動不可条件に関するフラグＦの値を初期化（Ｆ＝０）する（ステップＳ２０）。次いで、エンジン停止条件が成立するのを待機し（ステップＳ２１）、成立した場合には、さらに、水温センサ３３や大気圧センサ３９のセンサ信号から、燃焼再始動不可条件の成否を判定する（ステップＳ２２）。仮に、燃焼再始動不可条件が成立している場合、エンジン制御ユニット１００は、フラグＦの値を１に更新し（ステップＳ２３）、スロットル開度Ｔｈを所定の制動時開度Ｔｈ２（例えば、Ｔｈ２＝２０％。第２の制動時開度）％に設定し（ステップＳ２４）、オルタネータ２８の駆動期間Ｔａを所定の駆動期間Ｔａ２（第２の駆動期間）設定する（ステップＳ２５）。

他方、ステップＳ２２において、燃焼再始動不可条件が成立しないと判定した場合、エンジン制御ユニット１００は、アイドリング回転速度を上昇する制御を実行する（ステップＳ２６）。この制御により、エンジン１は、一旦、通常のアイドリング運転時の回転速度（例えば６００ｒｐｍ）よりも高い回転速度Ｎｅ（例えば、８１０ｒｐｍ）で回転し、その後の制動制御の精度を高めることが可能になる。また、エンジン制御ユニット１００は、スロットル開度Ｔｈを所定の制動時開度Ｔｈ１（例えば、Ｔｈ１＝３０％。第１の制動時開度）％に設定し（ステップＳ２７）、オルタネータ２８の駆動期間Ｔａを所定の駆動期間Ｔａ１（第１の駆動期間）設定する（ステップＳ２８）。

ステップＳ２４、Ｓ２５、Ｓ２７、Ｓ２８の各設定において、各設定値の関係は、
Ｔｈ１＞Ｔｈ２、
Ｔａ１＞Ｔａ２
になっている。

次に、図５および図６を参照して、ステップＳ２５またはステップＳ２８までの処理が終了すると、エンジン制御ユニット１００は、タイミングｔ１で、燃料カットを実行するとともに、スロットル開度をＴｈに制御する（ステップＳ３１）。この結果、エンジン１は、タイミングｔ１から減速することになるのであるが、運転状態が燃焼再始動不可条件を満たしている場合、ステップＳ２６で示したアイドル回転速度の上昇制御が省略された簡易停止処理によってエンジン１が制動されるので、エンジン停止条件が成立したタイミングｔ０からタイミングｔ１までの期間を可及的に短縮することができる。他方、燃焼再始動不可条件を満たしていない場合、エンジン制御ユニット１００は、ステップＳ２６で示したアイドル回転速度の上昇制御を実行した後、燃料カット制御等を実行するので、精緻なピストン停止制御を実行できる反面、タイミングｔ０からタイミングｔ１までの期間は比較的長くなる。他方、このステップＳ３１で設定されるスロットル開度Ｔｈは、燃焼再始動不可条件の成否によって異なっている（ステップＳ２４、Ｓ２７）。このため、本実施形態では、燃焼再始動不可条件が成立していない場合には、スロットル開度Ｔｈが比較的高い第１の制動時開度Ｔｈ１に設定されるので、ブースト圧を上昇させ、充分な掃気を図ることができる一方、燃焼再始動不可条件が成立している場合には、第１の制動時開度Ｔｈ１よりも低い第２の制動時開度Ｔｈ２にスロットル開度Ｔｈが設定されるので、エンジン１の振動、特に、車両とのマウント部分における共振を防止し、騒音等を抑制することができる。

燃料カットによって、エンジン１は減速する。エンジン制御ユニット１００は、エンジン１が所定の回転速度Ｎ１以下に減速するのを待機する（ステップＳ３２）。エンジン１が回転速度Ｎ１以下に減速すると、そのタイミングｔ２にて、エンジン制御ユニット１００は、オルタネータ駆動Ｄｕｔｙ比を１００％に増加する（ステップＳ３３）。このＤｕｔｙ比の増加により、エンジン１の回転速度Ｎｅは、一層低減する。次いでスロットル開度Ｔｈを上述した設定値よりも低いＴｈ３に低減するのであるが、本実施形態では、エンジン１の回転速度Ｎｅに基づいてスロットル開度Ｔｈを制御するのではなく、オルタネータ２８の駆動Ｄｕｔｙ比を１００％に変更したタイミングｔ２からの駆動期間Ｔａで決定される。そして、駆動期間Ｔａは、燃焼再始動不可条件が不成立の場合には、比較的長い第１の駆動期間Ｔａ１に設定される一方、燃焼再始動不可条件が成立している場合には、第１の駆動期間Ｔａ１よりも短いＴａ２に設定される（ステップＳ２５、Ｓ２８）。この結果、燃焼再始動不可条件が不成立の場合には、オルタネータ２８によって、エンジン１を確実に制動できる一方、燃焼再始動不可条件が成立している場合には、オルタネータ２８の負荷上昇に伴うランプのちらつき等を防止することができる。

駆動期間Ｔａを過ぎると、スロットル開度Ｔｈは、第２の制動時開度Ｔｈ２よりも低いＣ％（例えば、Ｃ＝１０％）に設定される（ステップＳ３５、Ｓ３６）。この制御により、タイミングｔ３からやや遅れてブースト圧Ｂｔが減少し始め、エンジン１の各気筒１２Ａ〜１２Ｄに吸入される吸気流量が減少する。スロットル弁２３を開放しているタイミングｔ１からタイミングｔ２までの間に吸入された空気は、共通吸気通路２１ｃおよびサージタンク２１ｂを経由して各気筒１２Ａ〜１２Ｄの分岐吸気通路２１ａに導かれる。そして吸気行程を迎えた気筒１２Ａ〜１２Ｄから順にその空気を吸入することになる。

エンジン回転速度Ｎｅがさらに低下し、最後の圧縮上死点通過タイミング（図６に示すタイミングｔ４）を過ぎると、何れの気筒１２Ａ〜１２Ｄも上死点を通過することがなく、行程の遷移はなされなくなる。ピストン１３は、その行程内で減衰振動（逆向きに動くときはクランクシャフト３が逆転し、エンジン回転速度Ｎｅが負になる）する。

そのため、エンジン制御ユニット１００は、エンジン１の回転速度Ｎｅが、所定の基準速度Ｎ２以下に下がるのを待機する（ステップＳ３７）。

そして、回転速度Ｎｅが基準速度Ｎ２以下に低減した場合には、タイミングｔ４と略同時（やや遅らせてもよい）にスロットル弁２３の開度Ｔｈを例えば４０％程度まで増大させる等、オルタネータ２８の駆動Ｄｕｔｙ比をエンジン回転速度Ｎｅに応じて制御するようにし（ステップＳ３８）、エンジン１が停止するまで、オルタネータ２８の駆動Ｄｕｔｙ比の制御を繰り返すようにしている（ステップＳ３９）。これによって停止時圧縮行程気筒や停止時圧縮行程気筒における吸気流量バランスに影響を及ぼすことなく、そのバランスに応じた狙いの位置にピストン１３がより停止しやすくなっている。

なお、ステップＳ３７以降の制御は、フラグＦが１のとき、すなわち、燃焼再始動不可条件が成立している場合には省略してもよい。

図６を参照して、上述した制御手順では、燃焼再始動不可条件が成立している場合には、アイドル回転速度制御（ステップＳ２６）等を省略した簡易停止処理によってエンジン１を制動することができるので、制動時間を短縮でき、しかも、燃費の低下を抑制することが可能になる。

図７は、本実施形態においてエンジン１が自動停止した後に再始動する時の制御例を示すフローチャートである。

図７を参照して、エンジン制御ユニット１００は、エンジン１の停止後に再始動条件が成立するのを待機する（ステップＳ４０）。再始動条件は、例えば運転者によるアクセル操作をアクセルセンサ３４で検出する等によって判定される。

再始動条件が成立した場合、エンジン制御ユニット１００は、フラグＦの値を参照し、フラグＦの値が０であるか否かを判別する（ステップＳ４１）。仮にフラグＦの値が１である場合、すなわち、燃焼再始動不可条件が成立していた場合、エンジン制御ユニット１００は、直ちにスタータ併用再始動サブルーチンを実行する（ステップＳ４２）。他方、フラグＦの値が０である場合、すなわち、燃焼再始動不可条件が成立していない場合、エンジン制御ユニット１００は、さらに、ピストン１３が所定の停止位置に停止しているか否かを判定し（ステップＳ４３）、所定の停止位置に停止していない場合には、スタータ併用再始動サブルーチン（ステップＳ４２）を実行する一方、停止している場合には、燃焼再始動サブルーチンを実行する（ステップＳ４４）。フラグＦの値が１である場合や、ピストン１３が所定の停止位置に停止していない場合には、燃焼再始動制御を実行しても、エンジン１を燃焼のみによって駆動することは困難であるので、燃焼再始動サブルーチンに至るまでに、ステップＳ４１、Ｓ４３のような判定を行ない、燃焼再始動に適した状態でエンジン１が停止している場合にのみ、燃焼再始動サブルーチンを実行するようにしているのである。

燃焼再始動サブルーチン、スタータ併用再始動サブルーチン自体は、公知の技術によって実施可能であるので、その詳細については説明を省略する。

これらサブルーチンの何れかを実行した後、エンジン制御ユニット１００は、公知の通常運転サブルーチンを実行し（ステップＳ４５）、処理を終了する。

次に、図４および図５に示した自動停止制御の途中で発進要求があった場合の割り込み制御について説明する。

図８および図９は、本発明の実施形態において、自動停止制御の途中で発進要求があった場合の割り込み制御例を示すフローチャートである。

まず、図８を参照して、エンジン制御ユニット１００は、自動停止制御中に発進要求条件が成立するのをモニタしている（ステップＳ５０）。発進要求条件は、例えば、自動停止制御中にアクセルが踏み込まれた場合に成立する操縦者の発進要求を判定する条件である。仮に発進要求条件が成立した場合（ステップＳ５０において、ＹＥＳの場合）、エンジン制御ユニット１００は、フラグＦの値を参照する（ステップＳ５１）。仮にフラグＦの値が１である場合、すなわち、燃焼再始動不可条件が成立していた場合、エンジン制御ユニット１００は、さらにエンジン回転速度Ｎｅが所定回転速度Ｎｒ１（例えば４００ｒｐｍ）以下であるか否かを判定する。この所定回転速度Ｎｒ１は、ステップＳ２３からＳ２５の設定に基づいてエンジン１の自動停止制御が実行されている場合に、ステップＳ２７、Ｓ２８で示したような大きなスロットル開度で掃気を図りつつ燃焼による再始動が可能な速度を実験等で求めたものである。

仮にエンジン回転速度Ｎｅが所定回転速度Ｎｒ１以下であった場合、エンジン１は、大きな制動状態に入っており、掃気も困難であることから燃焼制御を実行しても再始動は困難な状態にある。そこで、本実施形態では、エンジン回転速度Ｎｅが所定回転速度Ｎｒ１以下であると判定した場合には、まずエンジン１が停止するのを待機し（ステップＳ５３）、停止後にスタータ併用再始動（ステップＳ５４）を実行し、その後、通常運転制御に戻る（ステップＳ５５）ようにしている。

他方、ステップＳ５２において、エンジン回転速度Ｎｅが所定回転速度Ｎｒ１を越えていた場合、エンジン制御ユニット１００は、まず、スロットル弁２３を所定開度に開いて掃気を実行する（ステップＳ５６）。その後、最終の圧縮上死点を経過するのを待機し（ステップＳ５７）、最終の圧縮上死点を通過した後は、スロットル弁２３を全閉にする（ステップＳ５８）。このスロットル弁２３の全閉制御により、エンジン１の急激なトルクショック（いわゆる吹き上がり）を防止することが可能になる。その後、逆転利用再始動サブルーチン（ステップＳ５９）を実行することにより、エンジンが逆転と正転を繰り返そうとする最初の逆転時の圧縮力で圧縮された膨張行程気筒の筒内に燃料を噴射し、正転に転じた後に点火プラグ１５を駆動することにより、エンジン１を燃焼再始動するようにしている。逆転利用再始動サブルーチンを実行した後は、ステップＳ５５に移行してエンジン１を通常運転制御する。なお、ステップＳ５９の逆転利用再始動サブルーチンは、例えば本件出願人が先に提案している特願２００３−３９２２５７号に開示された技術を適宜利用することができるので、その詳細については説明を省略する。

他方、ステップＳ５１でフラグＦの値が０であった場合、すなわち、燃焼再始動不可条件が成立していない場合、エンジン制御ユニット１００は、図９の制御に移行する。

図９を参照して、燃焼再始動不可条件が成立していない状態で自動停止制御が実行されている場合には、自動停止制動中に圧縮行程で停止することが予測される気筒と膨張行程で停止することが予測される気筒とにおいて、各気筒のピストン１３の上死点方向への移動に対する抵抗を高めるようにスロットル弁２３の開度を増大させる掃気処理が実行されている（ステップＳ２６〜Ｓ２８）。そこで、この状況下で発進要求が成立した場合、エンジン制御ユニット１００は、まず、スロットル弁２３の状態を判定し（ステップＳ６０）、スロットル弁２３が開いている場合には、これを全閉にして吹き上がりを防止するようにしている（ステップＳ６１）。

次いで、エンジン制御ユニット１００は、エンジン回転速度Ｎｅが所定回転速度Ｎｒ２（例えば４００ｒｐｍ）以下であるか否かを判定する。この所定回転速度Ｎｒ２は、直ちに吸気行程気筒または圧縮行程気筒に燃料を供給して、燃焼再始動を実行し得る速度であり、実験等で求められたものである。

仮にエンジン回転速度Ｎｅが所定回転速度Ｎｒ２を越えていた場合、燃料カットを中止し、直ちに吸気行程気筒または圧縮行程気筒に燃料を供給する（ステップＳ６３）。その後は、ステップＳ５５に移行し、通常運転制御を実行する。

他方、ステップＳ６２において、エンジン回転速度Ｎｅが所定回転速度Ｎｒ２以下であった場合、エンジン制御ユニット１００は、最後の圧縮上死点を追加した後、最初の逆転が終了する前であるか否かを判定する（ステップＳ６４）。最初の逆転であれば、膨張行程気筒内の空気を比較的好適に圧縮し、燃料の適切な気化霧化を図って高い燃焼トルクを得ることができるのに対し、２回目移行の逆転時には、逆転による圧縮圧力が大幅に低下し、所期の燃焼トルクを得ることができないからである。

仮に最初の逆転の終了前であれば、燃料噴射可能なタイミングであるか否かが判定される（ステップＳ６５）。逆転を利用しての燃焼再始動では、燃料の気化霧化を迅速に行う必要がある点と、燃料噴射による筒内圧力の過度の低下を軽減する必要があることから、膨張行程気筒への燃料噴射は、逆転が始まった直後（遅くとも逆転の前半）で噴射する必要がある。そこで、本実施形態では、最初の逆転が終了する前であっても、燃料噴射が可能なタイミングであるか否かを改めて検証し、燃料噴射が可能なタイミングである場合にのみステップＳ５９の逆転利用再始動サブルーチンに移行するようにしている。

ステップＳ６４において、最小の逆転が終了していたと判定された場合、またはステップＳ６５において、燃料噴射可能なタイミングを徒過していると判定された場合、エンジン制御ユニット１００は、エンジン１が停止するのを待機し（ステップＳ６６）、エンジン１が停止した場合には、ピストン停止位置の判定を実行して（ステップＳ６７）、適正位置に停止していれば、燃焼再始動サブルーチンを実行し（ステップＳ６８）、適正位置から外れた位置で停止していれば、ステップＳ５４に移行してスタータモータ３６を駆動する。

以上説明したように本実施形態では、エンジン１を自動停止する際、運転状況に応じて無駄なピストン停止位置制御を抑制することができる。すなわち、再始動時にスタータモータ３６の併用が見込まれる運転状態では、ピストン停止位置を制御しても、徒に制動時間が長くなるだけで、再始動の効率化には何等寄与しないことになるが、本実施形態では、再始動時にスタータモータ３６の併用が見込まれる運転状態にあると判定される場合には、掃気処理が省略された簡易停止制御によってエンジン１が自動停止されるので、制動制御を単純化でき、制動時間を短くすることができる。また、掃気処理が省略されるので、自動停止時に生じやすい振動騒音（いわゆるＮＶＨ）レベルを低減することができる。

他方、簡易停止制御の開始後、エンジン１が所定回転速度Ｎｒ１以上にあるときに所定の発進要求条件が成立した場合には、掃気処理を実行し、その後、燃焼再始動が実行されるので、掃気性を確保しつつ迅速に再始動を実行することができる。

また本実施形態では、簡易停止制御の開始後終了前に再始動条件が成立した場合にエンジン１回転速度が所定回転速度Ｎｒ１以下のとき、燃焼制御部１０２は、掃気処理を軽減したままエンジン１を停止するものである。このため本実施形態では、簡易停止制御によってエンジン１が掃気を充分に行うことができない低速回転域に減速した場合には、発進要求条件が成立しても簡易停止制御をそのまま実行してエンジン１を停止させることにより、静音で速やかにエンジン１を停止させることができる。

また本実施形態では、簡易停止制御の開始後終了前に再始動条件が成立した場合にエンジン１の回転速度が所定回転速度Ｎｒ１以下のとき、スタータ制御部１０３は、エンジン停止後にスタータモータ３６を駆動するものである。このため本実施形態では、簡易停止制御によってエンジン１が掃気を充分に行うことができない低速回転域に減速した場合に、スタータモータ３６によって静音で速やかに停止したエンジン１を再始動することができる。

また本実施形態では、燃焼制御部１０２は、エンジン１の自動停止中に再始動条件が成立した場合において、掃気処理を実行し終えたときは、当該エンジン１の減速後最初の逆転の遅くとも前半に膨張行程に燃料を噴射し、正転に転じた後に点火するものである。このため本実施形態では、エンジン１が減速し、遂には圧縮上死点をピストン１３が乗り越えることができなくなる状態では、膨張行程にある気筒でピストン１３が逆方向に移動することにより、筒内の空気を圧縮する。そこで、エンジン１の自動停止中に発進要求条件が成立した場合において、掃気処理を実行し終えたときには、逆転によって膨張行程にある気筒の逆転が終了する直前に当該膨張行程気筒に燃料を噴射することにより、燃料の気化霧化と筒内圧力の低下とがバランスするところで混合気を生成し、正転後の点火によって高いトルクを出力することができる。

上述した実施形態は本発明の好ましい具体例を例示したものに過ぎず、本発明は上述した実施形態に限定されない。

例えば、簡易停止制御は、掃気処理を省略したものであってもよい。

その他、特許請求の範囲内で種々の変更が可能であることはいうまでもない。

本発明の実施形態に係る車両用エンジンの概略構成を示す断面略図である。 本発明の実施形態に係る車両用エンジンの概略構成を示す平面略図である。 本発明の実施形態に係る車両のエンジン制御ユニットを中心とする制御ブロック図である。 本実施形態に係る自動停止制御の一例を示すフローチャートである。 本実施形態に係る自動停止制御の一例を示すフローチャートである。 図４および図５を実行した場合のエンジン回転速度を示すタイミングチャートである。 本実施形態においてエンジンが自動停止した後に再始動する時の制御例を示すフローチャートである。 本発明の実施形態において、自動停止制御の途中で発進要求があった場合の割り込み制御例を示すフローチャートである。 本発明の実施形態において、自動停止制御の途中で発進要求があった場合の割り込み制御例を示すフローチャートである。

符号の説明

１ 車両用エンジン
１２Ａ-１２Ｄ 気筒
１３ ピストン
２３ スロットル弁
２４ スロットルモータ
３６ スタータモータ（電動駆動装置の一例）
１００ エンジン制御ユニット
１０１ 運転状態判定部
１０２ 燃焼制御部
１０３ スタータ制御部
Ｎｒ１ 所定回転速度
Ｎｒ２ 所定回転速度

Claims (4)

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自動停止し、該エンジンの自動停止後に所定の再始動条件が成立したときに、少なくともエンジン停止時に膨張行程にあった停止時膨張行程気筒で混合気を燃焼させて前記エンジンを再始動する車両用エンジンの制御装置において、
   前記エンジンの運転状態を判定する運転状態判定部と、
   前記運転状態判定部の判定に基づいて、少なくとも前記エンジンの自動停止と再始動制御とを司るとともに、スロットル弁の開度を増大させる掃気処理を実行する燃焼制御部と、
   停止中のエンジンを始動アシスト可能な電動駆動装置と、
   前記運転状態判定部の判定に基づく所定のアシスト条件が、前記再始動条件の成立時に成立した場合に前記電動駆動装置を駆動する電動駆動装置制御部と
   を備え、
   前記燃焼制御部は、前記エンジン停止条件が成立した場合において、再始動時に前記電動駆動装置の併用が見込まれる運転状態にあると前記運転状態判定部が判定したときは、少なくとも前記掃気処理を軽減した簡易停止制御によって前記エンジンを自動停止するものであるとともに、前記簡易停止制御の開始後、前記エンジンが所定回転速度よりも高速で回転しているときに所定の発進要求条件が成立した場合には、掃気処理を実行し、その後、燃焼再始動を実行するものである
   ことを特徴とする車両用エンジンの制御装置。
2. 請求項１記載の車両用エンジンの制御装置において、
   簡易停止制御の開始後終了前に前記発進要求条件が成立した場合に前記エンジン回転速度が前記所定回転速度以下のとき、前記燃焼制御部は、前記掃気処理を軽減したまま前記エンジンを停止するものである
   ことを特徴とする車両用エンジンの制御装置。
3. 請求項２記載の車両用エンジンの制御装置において、
   簡易停止制御の開始後終了前に前記発進要求条件が成立した場合に前記エンジンの回転速度が前記所定回転速度以下のとき、前記電動駆動装置制御部は、エンジン停止後に前記電動駆動装置を駆動するものである
   ことを特徴とする車両用エンジンの制御装置。
4. 請求項１から３の何れか１項に記載の車両用エンジンの制御装置において、
   前記燃焼制御部は、前記エンジンの自動停止制御による制動中に前記発進要求条件が成立した場合において、前記掃気処理を実行し終えたときは、当該エンジンの減速後最初の逆転の遅くとも前半に膨張行程に燃料を噴射し、正転に転じた後に点火するものである
   ことを特徴とする車両用エンジンの制御装置。

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