JP2009055655A

JP2009055655A - エンジンの自動停止装置

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Publication number: JP2009055655A
Application number: JP2007217324A
Authority: JP
Inventors: Masayuki Tetsuno; 雅之鐵野
Original assignee: Mazda Motor Corp
Current assignee: Mazda Motor Corp
Priority date: 2007-08-23
Filing date: 2007-08-23
Publication date: 2009-03-12

Abstract

【課題】エンジン１の自動停止装置において、オルタネータ２８の制御によってピストンの停止位置を所定の範囲内に正確に収まるようにして、エンジン１の再始動性を高める。
【解決手段】オルタネータ制御手段（ＥＣＵ２）は、エンジン１を自動停止させている最中においてピストンの停止位置を所定の範囲内に収めるべく、オルタネータ２８からエンジン１に所定の回転負荷が作用するように、推定されたオルタネータ温度に基づいてオルタネータ２８の界磁電流を制御する。オルタネータ制御手段はまた、自動停止条件の成立後、エンジン１に回転負荷を作用させる前の停止準備期間内において、オルタネータ２８のレギュレート電圧をバッテリ８０ａの電圧よりも低下させる。オルタネータ２８の温度は、レギュレート電圧がバッテリ８０ａの電圧よりも低下しているときにおけるオルタネータ２８の界磁電流と発電電流とに基づいて推定される。
【選択図】図１

Description

本発明は、エンジンの自動停止装置に関する。

従来より、燃費やエミッション性の向上を目的として、所定の自動停止条件が成立したときに、エンジンを自動的に停止させると共に、エンジンの自動停止中に所定の再始動条件が成立したときに、当該エンジンを自動的に始動させる、いわゆるアイドルストップを行うシステムが知られている（例えば特許文献１参照）。

特許文献１に開示されたアイドルストップシステムは特に、自動停止させたエンジンの再始動を、短時間で行うようにしたシステムであって、具体的には自動停止時に圧縮行程で停止状態にある気筒内に燃料を噴射して点火、燃焼させることにより、エンジンを逆回転させた後、自動停止時に膨張行程にある気筒に燃料を噴射して点火することにより、エンジンを正転方向に始動させるようにしている。

こうした、いわゆる燃焼始動を行う場合においては、停止時圧縮行程気筒内及び停止時膨張行程気筒内に十分な空気量を確保することが、再始動に際し燃焼エネルギを十分に発生させることになるため、エンジンの再始動性を高める上で好ましい。そのためには、エンジンの自動停止時におけるピストンの位置を所定の範囲内に収める必要がある。前記のアイドルストップシステムにおいては、エンジンを自動停止している途中でオルタネータの発電量を制御することによってエンジンに所定の回転負荷を作用させるようにしており、それによって、ピストンの停止位置を、再始動に適した所定の範囲内に収めるようにしている。
特開２００５−２８２４３４号公報

ところで、前記特許文献１のシステムにおいては、オルタネータの制御パラメータを、オルタネータの界磁電流（フィールドコイルへの通電電流）に設定しているが、オルタネータの界磁電流値とオルタネータの発電電流値との関係は、オルタネータの温度状態によって異なる。このため、オルタネータの制御パラメータである界磁電流値が仮に同じであっても、オルタネータの温度状態によってその発電量が異なることになる。つまり、オルタネータの発電量が異なる結果、エンジンに作用する回転負荷が異なることになるため、ピストンの停止位置が所定の範囲から外れてしまうことが起こり得る。

本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、エンジンの自動停止装置において、オルタネータの制御によってピストンの停止位置を所定の範囲内に正確に収まるようにして、エンジンの再始動性を高めることにある。

本発明の一側面によると、エンジンの自動停止装置は、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、その自動停止中に所定の再始動条件が成立したときに前記エンジンを自動始動させる自動停止制御手段と、前記エンジンのクランク軸に連結されかつ、当該エンジンによって駆動されるオルタネータと、前記オルタネータの発電電流によって充電されるバッテリと、前記オルタネータの界磁電流を制御するオルタネータ制御手段と、前記オルタネータの界磁電流と発電電流とに基づいて、前記オルタネータの温度を推定するオルタネータ温度推定手段と、を備え、前記オルタネータ制御手段はまた、前記自動停止制御手段によって前記エンジンを自動停止させている途中において、前記エンジンのピストンの停止位置を所定の範囲内に収めるべく、前記オルタネータからエンジンに所定の回転負荷が作用するように、前記オルタネータ温度推定手段によって推定された温度に基づいて前記オルタネータの界磁電流を制御し、前記オルタネータ制御手段はさらに、前記自動停止条件の成立後、前記オルタネータの制御によって前記エンジンに所定の回転負荷を作用させる前の停止準備期間内において、前記オルタネータのレギュレート電圧を前記バッテリの電圧よりも低下させ、前記オルタネータ温度推定手段は、前記オルタネータのレギュレート電圧が前記バッテリの電圧よりも低下しているときにおける前記オルタネータの界磁電流と発電電流とに基づいて、前記オルタネータの温度を推定する。

この構成によると、自動停止制御手段によってエンジンを自動停止させている途中には、オルタネータ制御手段によってオルタネータの界磁電流を制御することにより、オルタネータからエンジンに所定の回転負荷を作用させ、それによって、ピストンの停止位置を所定の範囲内に収めるようにする。このときにオルタネータ制御手段は、オルタネータ温度推定手段によって推定されたオルタネータの温度に基づいてオルタネータの界磁電流を制御する。オルタネータの温度によってオルタネータの発電電流、ひいてはエンジンに作用する回転負荷は変化するものの、その温度を考慮しながらオルタネータの界磁電流を制御することで、正確に所定の回転負荷をエンジンに作用させて、ピストンの停止位置が所定の範囲内に正確に収まる。

前記の構成ではさらに、オルタネータの界磁電流と発電電流とに基づいて推定するオルタネータの温度を、自動停止条件の成立後、エンジンに所定の回転負荷を作用させる前の停止準備期間内において、オルタネータのレギュレート電圧をバッテリの電圧よりも低下させているときのオルタネータの界磁電流と発電電流とに基づいて推定する。これは、オルタネータの温度の推定精度が、バッテリ状態によっては低下してしまうとの知見によるものである。

すなわち、バッテリ電圧が相対的に低いときには、オルタネータの発電電流がバッテリ側に流れることで、オルタネータの発電電流が正確に把握できず、それによってオルタネータの温度の推定精度が低下してしまうことになる。これに対し、前記の構成では、オルタネータのレギュレート電圧をバッテリの電圧よりも低下させることによって、オルタネータの発電電流がバッテリ側に流れなくなるため、オルタネータの発電電流が正確に把握可能になる。それによって、オルタネータの界磁電流と発電電流とに基づくオルタネータの温度の推定精度が向上する結果、より一層正確に所定の回転負荷をエンジンに作用させて、ピストンの停止位置が所定の範囲内により一層正確に収まる。つまり、エンジンの再始動性がより一層高まる。

前記オルタネータ制御手段は、前記停止準備期間内において、前記オルタネータの界磁電流を所定値まで低下させると共に、当該界磁電流を低下させているときに、前記レギュレート電圧を前記バッテリの電圧よりも低下させる、としてもよい。

前述したように自動停止制御手段がエンジンを自動停止するために、オルタネータの界磁電流を制御してエンジンに所定の回転負荷を作用させるときには、オルタネータの発電電流によってバッテリが充電されるべく、バッテリを予め放電しておくことが好ましい。そこで、オルタネータによる回転負荷を作用させる前の停止準備期間においては、オルタネータの界磁電流を低下させて発電電流を低下させることによって、バッテリを放電させることが好ましい。

前記の構成では、そうしてバッテリを放電させているタイミングで、オルタネータの温度を推定すべく、オルタネータのレギュレート電圧をバッテリ電圧よりも低下させている。このため、オルタネータのレギュレート電圧を低下させることの弊害が抑制され、好適である。

前記エンジンの自動停止装置は、前記オルタネータ及びバッテリの少なくとも一方からの電力供給を受けて、前記車両の停車中にブレーキ液圧を保持するヒルホルダ機構をさらに備え、前記オルタネータ制御手段は、前記停止準備期間内において、前記オルタネータのレギュレート電圧を、前記ヒルホルダ機構の作動保証電圧まで低下させる、としてもよい。

この構成によると、停止準備期間内において、オルタネータのレギュレート電圧を低下させたとしても、少なくともヒルホルダ機構の作動保証電圧は確保されるため、ヒルホルダ機構には必要十分な電力が供給される。そのため、ヒルホルダ機構の機能低下に伴う車両のずり下がり等は、確実に回避される。

前記自動停止制御手段は、前記ピストンの停止位置が所定の範囲内に収まっているときには、停止時圧縮行程にある気筒に燃料を噴射して点火することにより、前記エンジンを逆回転させた後、停止時膨張行程にある気筒に燃料を噴射して点火することにより、前記エンジンを正回転させて始動させる、としてもよい。

つまり、本構成のエンジンの自動停止装置は、そのエンジンの自動停止に際し、ピストンの停止位置を所定の範囲内に正確に収めることができるから、いわゆる燃焼再始動を行うエンジン、特にエンジンを一旦逆転させた後に、停止時膨張行程気筒内に燃料を噴射して点火することによりエンジンを正回転させて始動させる逆転燃焼再始動を行うエンジンについて好適である。

以上説明したように、本発明によれば、オルタネータの温度を正確に推定すると共に、その温度に応じてオルタネータの界磁電流を制御することで、自動停止途中のエンジンに対し、正確に所定の回転負荷を作用させることができるから、ピストンの停止位置を正確に所定の範囲内に収めることができ、エンジンの再始動性を向上させることができる。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。尚、以下の好ましい実施形態の説明は、本質的に例示に過ぎず、本発明、その適用物或いはその用途を制限することを意図するものではない。

−アイドルストップシステムの概略構成−
図１及び図２は、本実施形態に係るエンジンの自動停止装置を含むアイドルストップシステムの実施形態を示している。このシステムＥは、シリンダヘッド１０及びシリンダブロック１１を備えたエンジン１と、該エンジン１を制御するためのＥＣＵ２（エンジンコントローラ）とを備えている。前記エンジン１には、図２に示すように４つの気筒１２Ａ〜１２Ｄが設けられていて、該各気筒１２Ａ〜１２Ｄの内部には、図１に示すように、クランク軸３に連結されるピストン１３がそれぞれ嵌挿され、これにより、前記各気筒１２Ａ〜１２Ｄ内部でピストン１３の上方には燃焼室１４が形成されている。

ここで、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おり、この実施形態の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。そうして、エンジン１の駆動に伴う出力トルクは、クランク軸３に連結されたトルクコンバータ及び自動変速機（ＡＴ）５２（図３参照）を介して、図示省略の駆動輪に伝達されることになる。

前記各気筒１２Ａ〜１２Ｄのそれぞれの燃焼室１４の頂部には、該燃焼室１４内の混合気に点火して燃焼させるための点火プラグ１５が設けられていて、それらの各点火プラグ１５先端の電極が前記燃焼室１４を臨むように配置されている。また、前記燃焼室１４の側方（図１の右方向）には、先端の噴孔を燃焼室１４に臨ませて燃料噴射弁１６が配設されている。この燃料噴射弁１６は、図示しないニードル弁及びソレノイドを内蔵し、前記ＥＣＵ２からのパルス信号の入力によりそのパルス幅に対応する時間だけ開弁駆動されて、その駆動時間に応じた量の燃料を各気筒１２Ａ〜１２Ｄ内に直接、噴射するように構成されている。そして、その燃料の噴射方向が前記点火プラグ１５の電極付近に向かうように調整されている。

また、前記燃料噴射弁１６には、図示しないが、燃料ポンプにより燃料供給通路等を介して燃料が供給されるようになっており、その燃料供給圧は、各気筒１２Ａ〜１２Ｄの圧縮行程中期以降で高圧の気筒内燃焼室１４に燃料を噴射できるように、その燃焼室１４の圧力よりも高い値に設定されている。

前記各気筒１２Ａ〜１２Ｄの燃焼室１４の上部には、該燃焼室１４に向かって開口する吸気ポート１７及び排気ポート１８が設けられていて、これらのポート１７，１８に吸気弁１９及び排気弁２０がそれぞれ配設されている。これらの吸気弁１９及び排気弁２０は、図示省略のカムシャフト等からなる動弁機構により駆動され、上述のとおり、各気筒１２Ａ〜１２Ｄが所定の位相差をもって燃焼サイクルを行うように、該各気筒毎の吸・排気弁１９，２０の開閉タイミングが設定されている。

また、前記吸気ポート１７及び排気ポート１８にそれぞれ連通するように吸気通路２１及び排気通路２２が設けられており、図２に示すように、前記吸気ポート１７に近い吸気通路２１の下流側は各気筒１２Ａ〜１２Ｄ毎に独立の分岐吸気通路２１ａとされ、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よりも上流の吸気通路２１は各気筒１２Ａ〜１２Ｄに共通の共通吸気通路２１ｃであり、この通路２１ｃには例えばバタフライ弁により通路断面積を調節して吸気流を絞るスロットル弁２３と、これを駆動するアクチュエータ２４とが配設されている。さらに、スロットル弁２３の上流側には吸気量を検出するためのエアフローセンサ２５が配設され、下流側には吸気圧力（負圧）を検出する吸気圧センサ３３（図１参照）が配設されている。

一方、前記各気筒１２Ａ〜１２Ｄからの排気が集合する排気通路２２の集合部下流には、排気を浄化するための触媒２９が配設されている。この触媒２９は、いわゆる三元触媒とすればよいが、これに限るものではなく、例えば、いわゆるリーンＮＯｘ触媒であってもよい。

また、前記エンジン１には、ベルト等によりクランク軸３に駆動連結されたオルタネータ２８が付設されている。オルタネータ２８は、レギュレータ回路２８ａを内蔵している。レギュレータ回路２８ａは、ＥＣＵ２からの制御信号に基づいて、図示しないフィールドコイルへの通電電流（界磁電流。以下、これを「ｆｄｕｔｙ」と称し、その大きさを最大値に対するパーセントで表す）をオルタネータ２８の制御パラメータとして、出力電圧を調整する。このことにより、車両の電気負荷８２及びバッテリ８０（図３参照）の電圧等に対応した発電量の制御が実行されることになる。

さらに、前記エンジンシステムＥには、前記クランク軸３の回転角を検出する２つのクランク角センサ３０，３１が設けられており、主に一方のクランク角センサ３０からの信号に基づいてエンジン回転速度を求めるとともに、それら２つのクランク角センサ３０，３１から出力される互いに位相のずれたクランク角信号によって、前記クランク軸３の回転方向及び回転角度を検出するようになっている。加えて、このエンジンシステムＥには、カムシャフトの特定の回転位置を検出して気筒識別信号として出力するカム角センサ３２、エンジンの冷却水温度を検出する水温センサ３４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３５とが配設されており、これらの各センサ３２，３４，３５から出力される各検出信号がＥＣＵ２に入力されるようになっている。

前記ＥＣＵ２は、前記各センサ２５，３０〜３５からの信号を受け、前記燃料噴射弁１６に対して燃料噴射量及びその噴射時期を制御する信号を出力するとともに、点火プラグ１５の点火装置２７に対して点火時期を制御する信号を出力し、さらに、前記スロットル弁２３のアクチュエータ２４に対してスロットル開度を制御する信号を出力する。そして、以下に詳述するが、前記ＥＣＵ２は、アイドル時において所定のエンジン停止条件が成立したときに、各気筒１２Ａ〜１２Ｄへの燃料供給を停止して（燃料カット）自動的にエンジン１を停止させるとともに、その後、運転者のアクセル操作等により所定のエンジン再始動条件が成立したときには、自動的にエンジン１を再始動させるようになっている。

ここで、本実施形態に係るエンジン１は、その再始動に際し、始動モータ５４の力を借りることなく、エンジン１を自力で始動させることが可能にされている。すなわち、まず、ピストン１３が圧縮行程の途中で停止している気筒１２で最初の燃焼を行わせて、ピストン１３を押し下げることにより、クランク軸３を少しだけ逆転させ、これにより、膨張行程にある気筒１２のピストン１３を上昇させて、この気筒１２内の混合気を圧縮する。そして、そのようにして圧縮されて温度及び圧力の高くなった膨張行程気筒１２内の混合気に点火して、燃焼させることにより、クランク軸３に正転方向のトルクを与えて、エンジン１を始動するようにしている（いわゆる逆転燃焼始動）。

そのようにエンジン１を自力で始動させるためには、停止時に膨張行程にある気筒１２の燃焼によってクランク軸３にできるだけ大きな正転方向のトルクを与え、これにより、続いて圧縮上死点（以下、ＴＤＣと略称）を迎える気筒１２が、その圧縮反力（圧縮圧力）に打ち勝ってＴＤＣを越えるようにしなければならない。従って、エンジン１の確実な始動のためには前記停止時膨張行程気筒１２内に燃焼のための空気を十分に確保しておく必要がある。

それと共に、エンジンの始動性を高める上では、膨張行程にある気筒１２のピストン１３の停止位置を、再始動に好適な所定範囲内に収めるようにする必要がある。

そのために前記のエンジン１は、その自動停止時に、スロットル弁２３の開度調整による停止時圧縮行程気筒１２や膨張行程気筒１２内への吸入空気量を調整したり、オルタネータ２８の発電量の調整によるエンジン１の外部負荷の調整を行ったりする。

但し、そのような自動停止時の制御を行っても、種々の要因により、膨張行程にある気筒１２のピストン１３の停止位置が所定範囲内に収まらない場合があり、その場合には、燃焼始動によるエンジン１の再始動を行わずに、始動モータ５４による始動を行うことが望ましい。

前記エンジン１には、エンジン１を最初に始動するときや、前述した燃焼始動によるエンジン１の再始動が不可能なときにエンジン１を始動するために、始動モータ５４が設けられている。この始動モータ５４は、前記クランク軸３に固定されたリングギヤ５５に噛み合うピニオンギヤを備えており、このピニオンギヤは、リングギヤに噛み合う噛合位置と、リングギヤから離れた退避位置との間を往復移動可能にされている。始動モータ５４によってエンジン１を再始動する際には、ＥＣＵ２による制御に従って、ピニオンギヤを移動させてリングギヤ５５に噛み合わせると共に始動モータ５４を駆動させることによって、クランク軸３を回転駆動、つまり、クランキングすることになる。

図３は、アイドルストップシステムに係る電力供給系の構成を示し、このシステムは、メインバッテリ８０ａと、サブバッテリ８０ｂとの２つのバッテリを備えた、２バッテリシステムとされている。

メインバッテリ８０ａは、相対的に容量の大きいバッテリである。メインバッテリ８０ａは、車両電気負荷８２に常時接続されていて、主としてこれらに対する電力供給を行う。車両電気負荷８２は、第１負荷群８２ａ、第２負荷群８２ｂ、及び第３負荷群８２ｃに大別される。

第１負荷群８２ａは、一般的な電気負荷のうち、始動モータ５４によるクランキング時にバッテリ電圧が一時的に低下することが望ましくない電気負荷である。具体的には、エアバッグコントロールユニット、ＥＨＰＡＳ（電子油圧式パワーステアリング）コントロールユニット、ナビゲーションシステム、オーディオ、各種メータ類等が挙げられる。

第２負荷群８２ｂは、一般的な電気負荷のうち、始動モータ５４によるクランキング時に、バッテリ電圧が一時的に低下してもあまり問題にならない電気負荷である。具体的には、各種ライト、デフォッガ等が挙げられる。

第３負荷群８２ｃは、この車両特有の電気負荷であり、具体的には坂道停車中に車両のずり下がりを防止するヒルホルダ機構、電動パワーステアリングのモータ等が挙げられる。ヒルホルダ機構は、エンジン１の自動停止中にパワーブレーキが作動しないことをカバーするものであり、電動パワーステアリングは、エンジン１の自動停止中にＥＨＰＡＳが作動しないことをカバーするものである。

メインバッテリ８０ａはまた、パワーリレー８５を介して始動モータ５４に接続されている。パワーリレー８５はＥＣＵ２によってそのオン・オフが制御される。パワーリレー８５がオフのときには、メインバッテリ８０ａから始動モータ５４への電力供給がなされず、パワーリレー８５がオンのときに、メインバッテリ８０ａから始動モータ５４への電力供給が可能となる。

メインバッテリ８０ａはさらに、オルタネータ２８に常時接続されており、これによって、オルタネータ２８によって発電された電力はメインバッテリ８０ａに蓄電される。

サブバッテリ８０ｂは、相対的に容量の小さいバッテリであり、ここでは始動モータ５４の駆動専用のバッテリとされている。サブバッテリ８０ｂは、始動モータ５４に対し常時接続されており、始動モータ５４に対し電力供給が可能とされている。サブバッテリ８０ｂはまた、チャージリレー８７を介してオルタネータ２８（メインバッテリ８０ａ）に接続されている。チャージリレー８７はＥＣＵ２によってそのオン・オフが制御される。チャージリレー８７がオンのときには、オルタネータ２８で発電された電力はサブバッテリ８０ｂにも蓄電される。

前記メインバッテリ８０ａ及びサブバッテリ８０ｂはそれぞれＥＣＵ２に接続されており、ＥＣＵ２は、メインバッテリ８０ａ及びサブバッテリ８０ｂそれぞれのバッテリ電圧の値又は充電状態（State Of Charge：ＳＯＣ）に基づいて各バッテリ８０ａ，８０ｂの劣化状態を判断する。ＥＣＵ２はまた、その劣化状態に応じて、オルタネータ２８による発電量の制御をしたり、自動停止中のエンジン１の再始動を行ったりする。

また、前述したように、ＩＧスイッチ３６の操作によってエンジン１を始動させるときや、燃焼始動によるエンジン１の再始動が不可能なときには、始動モータ５４によるクランキングによってエンジン１が始動される。このときには、基本的には、サブバッテリ８０ｂから始動モータ５４に電力が供給されて、始動モータ５４が駆動することになる。このクランキング時における始動モータ５４での消費電力は比較的大きいため、サブバッテリ８０ｂのバッテリ電圧は一時的に大きく低下する。しかしながら、車両電気負荷８２は、メインバッテリ８０ａからの電力供給を受けており、サブバッテリ８０ｂの電圧降下の影響は受けない。これは特に、バッテリ電圧の低下が望ましくない第１負荷群８２ａや第３負荷群８２ｃに対する電圧降下を防止する上で効果的である。尚、サブバッテリ８０ｂの劣化状態により、そのサブバッテリ８０ｂからの電力のみではエンジン１を始動させることができないときには、パワーリレー８５がオンにされて、サブバッテリ８０ｂとメインバッテリ８０ａとの双方から、始動モータ５４に電力が供給される。

−エンジンの自動停止制御−
次に、前記ＥＣＵ２により実行される、エンジン１の自動停止制御について、図４に示すフローチャートと、図５に示すタイミングチャートとを参照しながら説明する。

先ずステップＳ１１では車両の車速が０ｋｍ／ｈであるか否かを判定する。車速が０ｋｍ／ｈでないのＮＯのときにはステップＳ１１を繰り返す一方、車速が０ｋｍ／ｈであるのＹＥＳのときにはステップＳ１２に移行する。

ステップＳ１２では、レギュレータ回路２８ａを制御することによって、オルタネータ２８の目標レギュレート電圧を、通常時の１３．５Ｖから１０．５Ｖに低下させる（図５参照）。つまり、目標レギュレート電圧を、バッテリ電圧（メインバッテリ８０ａの電圧であり、以下同様。）よりも低くかつ、前記第３電気負荷群８２ｃに含まれるヒルホルダ機構の作動保証電圧よりも高い電圧とする。尚、目標レギュレート電圧の値は、前記の制約の下で適宜設定すればよい。

続くステップＳ１３では、バッテリ電圧が１１．５Ｖよりも高いか否かを判定し、バッテリ電圧が１１．５Ｖ以下のＮＯのときにはステップＳ１４に移行して、バッテリ電圧が低く、メインバッテリ８０ａを充電する必要があるとしてアイドルストップを禁止して、フローを終了する。一方、バッテリ電圧が１１．５Ｖよりも高いのＹＥＳのときにはステップＳ１５に移行する。

ステップＳ１５では、アイドルストップ条件の成立判定を行う。例えば車速が０ｋｍ／ｈの状態が所定時間継続したことが確認された後、図５に示すように、エンジンの自動停止フラグが立ってアイドルストップ条件が成立する。アイドルストップ条件が成立していないのＮＯのときにはステップＳ１１に戻る一方、アイドルストップ条件が成立したのＹＥＳのときにはステップ１６に移行する。

ステップＳ１６では、アイドルストップ条件の成立後、図５に示すように、アイドル時５００ｒｐｍであったエンジンの回転数を、約９００ｒｐｍに高め、ブースト圧を−３２０ｍｍＨｇにし、スロットル開度を０．１にする。これは気筒内の燃焼ガスを掃気するためである。以下、アイドルストップ条件成立から後述する燃料カット（Ｆ／Ｃ）までの期間を停止準備期間とし、その停止準備期間内に行う制御を停止準備制御と称する。

続くステップＳ１７では、オルタネータ２８のｆｄｕｔｙを所定値に制御する。つまり、図５に示すように、ｆｄｕｔｙを比較的低い値となるように制御する。こうすることで、オルタネータ２８の発電量を低減させ、メインバッテリ８０ａを放電させるようにする。

続くステップＳ１８では、エンジン回転数が所定範囲内か否かが、つまりステップＳ１６で設定した約９００ｒｐｍであるか否かを判定する。エンジン回転数が約９００ｒｐｍでないのＮＯのときにはステップＳ１８を繰り返す一方、エンジン回転数が約９００ｒｐｍであるのＹＥＳのときにはステップＳ１９に移行する。

ステップＳ１９ではオルタネータ２８の温度状態を推定する。オルタネータ２８の温度状態は、予め実験的に求められかつＥＣＵ２に記憶されている、オルタネータ２８の発電電流値とフィールドコイルへの通電電流値（ｆｄｕｔｙ）との温度相関特性マップに基づいて推定される（図６参照）。図６（ａ）（ｂ）に示すように、温度相関特性マップは、エンジン１の回転数に応じて設定されてＥＣＵ２に記憶されており、このステップＳ１９では、エンジン１の回転数が９００ｒｐｍであるときの温度相関特性マップ（図６（ａ）参照）を利用して、オルタネータ２８の発電電流値と、フィールドコイルへの通電電流値（ｆｄｕｔｙ）とから、オルタネータ２８の温度が推定される。

このようにオルタネータ２８の温度状態は、ステップＳ１６〜Ｓ１８を経ることによってエンジン１を特定の状態にしてから推定される。これは、オルタネータ２８の温度状態を、常に同一条件で推定するためである。また、オルタネータ２８の温度状態は、オルタネータ２８の目標レギュレータ電圧をバッテリ電圧よりも低下させた状態におけるフィールドコイルへの通電電流値と発電電流値とに基づいて推定される。これは、オルタネータ２８の発電電流がメインバッテリ８０ａ側に流れないようにして、オルタネータ２８の発電電流値を、メインバッテリ８０ａの状態の影響を受けることなく把握するためである。このようにオルタネータ２８の温度状態を、エンジン回転数について同じ条件で推定すると共に、その推定の際にはバッテリ状態の影響を排除することにより、オルタネータ２８の温度の推定精度を大幅に向上させることができる。

オルタネータ２８の温度状態を推定した後のステップＳ２０では、燃料カット（Ｆ／Ｃ）を行う。これによって図５に示すように、Ｆ／Ｃ開始フラグが立つ。以下、Ｆ／Ｃが開始され、エンジン１が停止するまでの制御を停止制御と称する。

ステップＳ２１では、スロットル開度を０．３に制御し、続くステップＳ２２ではオルタネータ２８のｆｄｕｔｙを１００％に制御する。つまり、オルタネータ２８に最大に発電させる。

ステップＳ２３では、エンジン１の回転数が所定値以下か否かを判定する。前記ステップＳ２１でスロットル開度が０．３に高くされ、ステップＳ２２でオルタネータ２８の発電量が最大に設定されることにより、エンジン１は吸気しつつ、オルタネータ２８から与えられる回転負荷により回転数が減少していく。その回転数が所定値以下、例えば先の９００ｒｐｍよりも低い６００ｒｐｍに低下したときには、ステップＳ２３からステップＳ２４に移行する一方、そうでない場合は、所定値以下に低下するまでステップＳ２３を繰り返す。

ステップＳ２４ではスロットル開度を０（零）に設定し、続くステップＳ２５で、エンジン回転数が所定範囲内であるか否か、つまり、スロットル開度が０になることによってピストンに吸気抵抗が作用することにより、エンジン回転数が前記ステップ２３で判定された回転数以下の、所定の範囲内にあるか否かが判定される。例えば５５０ｒｐｍ前後の範囲内であるか否かが判定される。エンジン１の回転数が所定の範囲内でないのＮＯのときには、ステップＳ２５を繰り返す一方、所定の範囲内であるのＹＥＳのときには、ステップＳ２６に移行する。

ステップＳ２６では、フィールドコイルへの通電電流値（ｆｄｕｔｙ）が設定される。ここでは、ステップＳ１７とは異なり、自動停止途中のエンジン１に対して、オルタネータ２８から所定の回転負荷、つまりピストンが所定の位置に停止するような所定の回転負荷が作用するように、ｆｄｕｔｙが設定される。

具体的にオルタネータ２８からエンジン１に作用する回転負荷の大きさは、オルタネータ２８の発電量に対応し、その発電量はオルタネータ２８の発電電流とバッテリ電圧とから求まる。従って、ｆｄｕｔｙは、オルタネータ２８が、前記所定の回転負荷に対応する発電電流を発電するように設定すればよく、ここではステップＳ２５におけるエンジン回転数（５５０ｒｐｍ）でのｆｄｕｔｙと発電電流との温度相関特性（図６（ｂ）参照）と、ステップＳ１９で推定したオルタネータ２８の温度状態と、からｆｄｕｔｙを設定する。

そうしてエンジン１に対して所定の回転負荷が作用した状態で、ステップＳ２７においてエンジン停止制御を継続し、ステップＳ２８でエンジン１が完全に停止したか否かを判定する。エンジン１が完全に停止していないのＮＯのときにはステップＳ２７に戻りエンジン停止制御を継続する一方、エンジン１が完全に停止したのＹＥＳのときにはフローを終了する。

このように、前記のアイドルストップシステムでは、自動停止途中のエンジン１に対して、オルタネータ２８からの所定の回転負荷を作用させることによってピストンの停止位置を、エンジン１の再始動に適した所定の範囲内に収めるようにしている（ステップＳ２６）。このときに、オルタネータ２８の温度状態に応じてｆｄｕｔｙを設定することで、オルタネータ２８からエンジン１に作用する回転負荷を、正確に所定の回転負荷とすることができる。さらに、オルタネータ２８の温度状態を、レギュレート電圧をバッテリ電圧よりも低下させ、それによってオルタネータ２８の発電電流がバッテリ側に流れないようにした状態において推定する（ステップＳ１９）ことで、その推定精度を高めることができる。その結果、オルタネータ２８のｆｄｕｔｙを正確に設定することができて、ピストンの停止位置を、所定の範囲内に正確に収めることができる。

また、オルタネータ２８の温度状態を推定するために、レギュレート電圧をバッテリ電圧よりも低下させているものの、このタイミングはオルタネータ２８のｆｄｕｔｙを比較的低下させてバッテリ８０ａを放電させているタイミングである（ステップＳ１７）ため、レギュレート電圧を低下させることによる弊害は生じない。

さらに、レギュレート電圧を低下させるとはいえ、ヒルホルダ機構の作動保証電圧は確保しているため、車両の停車中においてヒルホルダ機構の作動は確実に行われる。従って、ヒルホルダ機構の機能低下に伴い車両のずり下がりが生じること等は、確実に回避することができる。

尚、前記の実施形態では、エンジン１を、逆転燃焼始動によって始動させているが、これに限らず、例えば停止時膨張行程気筒内に燃料を噴射して点火することにより、エンジン１を逆回転させることなく、始動させるようにしてもよい。この場合でも、エンジン１の始動性を向上させる上で、ピストンの停止位置を所定の範囲内に正確に収めることが重要である。

以上説明したように、本発明は、ピストンの停止位置を所定の範囲内に正確に収めて、エンジンの再始動性を向上させることができるから、エンジンの自動停止装置として有用である。

本発明の実施形態に係るアイドルストップシステムの概略構成図である。エンジンの吸気系及び排気系の構成を示す模式図である。アイドルストップシステムに係る電力供給系の概略構成図である。エンジンの自動停止に係る制御を示すフローチャートである。エンジンの自動停止に係る制御のタイミングチャートである。オルタネータの界磁電流と発電電流との温度相関特性を示す図である。

符号の説明

１エンジン
２ＥＣＵ（自動停止制御手段、オルタネータ制御手段、オルタネータ温度推定手段）
２８オルタネータ
８０ａメインバッテリ（バッテリ）
８２ｃ第３負荷群（ヒルホルダ機構）

Claims

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、その自動停止中に所定の再始動条件が成立したときに前記エンジンを自動始動させる自動停止制御手段と、
前記エンジンのクランク軸に連結されかつ、当該エンジンによって駆動されるオルタネータと、
前記オルタネータの発電電流によって充電されるバッテリと、
前記オルタネータの界磁電流を制御するオルタネータ制御手段と、
前記オルタネータの界磁電流と発電電流とに基づいて、前記オルタネータの温度を推定するオルタネータ温度推定手段と、を備え、
前記オルタネータ制御手段はまた、前記自動停止制御手段によって前記エンジンを自動停止させている途中において、前記エンジンのピストンの停止位置を所定の範囲内に収めるべく、前記オルタネータからエンジンに所定の回転負荷が作用するように、前記オルタネータ温度推定手段によって推定された温度に基づいて前記オルタネータの界磁電流を制御し、
前記オルタネータ制御手段はさらに、前記自動停止条件の成立後、前記オルタネータの制御によって前記エンジンに回転負荷を作用させる前の停止準備期間内において、前記オルタネータのレギュレート電圧を前記バッテリの電圧よりも低下させ、
前記オルタネータ温度推定手段は、前記オルタネータのレギュレート電圧が前記バッテリの電圧よりも低下しているときにおける前記オルタネータの界磁電流と発電電流とに基づいて、前記オルタネータの温度を推定するエンジンの自動停止装置。
請求項１に記載のエンジンの自動停止装置において、
前記オルタネータ制御手段は、前記停止準備期間内において、前記オルタネータの界磁電流を所定値まで低下させると共に、当該界磁電流を低下させているときに、前記レギュレート電圧を前記バッテリの電圧よりも低下させるエンジンの自動停止装置。
請求項１に記載のエンジンの自動停止装置において、
前記車両の停車中に、前記オルタネータ及びバッテリの少なくとも一方からの電力供給を受けてブレーキ液圧を保持するヒルホルダ機構をさらに備え、
前記オルタネータ制御手段は、前記停止準備期間内において、前記オルタネータのレギュレート電圧を、前記ヒルホルダ機構の作動保証電圧まで低下させるエンジンの自動停止装置。
請求項１に記載のエンジンの自動停止装置において、
前記自動停止制御手段は、前記ピストンの停止位置が所定の範囲内に収まっているときには、停止時圧縮行程にある気筒に燃料を噴射して点火することにより、前記エンジンを逆回転させた後、停止時膨張行程にある気筒に燃料を噴射して点火することにより、前記エンジンを正回転させて始動させるエンジンの自動停止装置。