JP2009062960A - ディーゼルエンジンの制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】可及的に燃費の向上を図りつつ、自動停止したディーゼルエンジンの再始動性を高めこと。
【解決手段】停止時に圧縮行程にある停止時圧縮行程気筒での自着火の可否を判定する。再始動条件の成立時において、停止時圧縮行程気筒での自着火を可とするときには、停止時圧縮行程気筒に最初の燃料を噴射し、不可とするときには、停止時に吸気行程にある停止時吸気行程気筒に最初の燃料を噴射する。停止時圧縮行程気筒での燃料噴射制御が実行される場合には、スタータモータ３４の駆動時間を可及的に短縮して再始動を図ることができる。
【選択図】図６

Description

本発明はディーゼルエンジンの制御装置に関する。

例えば、特許文献１に開示されているように、所定の自動停止条件が成立した場合にエンジンを自動停止し、自動停止したエンジンを所定の再始動条件の成立時に自動的に再始動する自動停止／再始動制御がディーゼルエンジンにも採用されつつある。

自動停止したディーゼルエンジンを再始動する場合、停止時に圧縮行程にある気筒に燃料を噴射させ、筒内で自着火させる必要がある。そのため、ディーゼルエンジンが自動停止中に温度が低下すると、始動性が悪化することが頻繁に起こるという問題がある。かかる問題を解決するため、特許文献１には、ディーゼルエンジンに付設されているグロープラグへの大電流の供給をクランキング開始時とする構成や、停止時に圧縮工程にある気筒に設けたグロープラグへの通電量を他のグロープラグへの通電量より大きくする技術が開示されている。
特開２００６−４６２５１号公報

しかしながら、特許文献１に開示されている技術では、専ら再始動時のグロープラグの通電量のみに依存して着火性の向上を図っているため、停止時間が長くなると、徒にグロープラグへの通電量や通電時間が長くなり、燃費低下やグロープラグの短命化を招来することになる。

本発明は上記不具合に鑑みてなされたものであり、可及的に燃費の向上を図りつつ、自動停止したディーゼルエンジンの再始動性を高めことのできるディーゼル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、所定の自動停止条件が成立したときにディーゼルエンジンを自動停止させるとともに、所定の再始動条件が成立した際に自動停止後の前記ディーゼルエンジンを自動的に再始動するディーゼルエンジンの制御装置において、前記ディーゼルエンジンを搭載した車両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前記ディーゼルエンジンの燃料噴射を制御する燃料噴射制御部と、前記運転状態判定部の判定に基づいて前記再始動条件の成立時に前記ディーゼルエンジンのスタータモータを駆動制御するスタータ制御部とを備え、前記運転状態判定部は、停止時に圧縮行程にある停止時圧縮行程気筒での自着火の可否を判定するものであり、前記燃料噴射制御部は、前記再始動条件の成立時において、前記運転状態判定部が停止時圧縮行程気筒での自着火を可とするときには、停止時圧縮行程気筒に最初の燃料を噴射し、不可とするときには、停止時に吸気行程にある停止時吸気行程気筒に最初の燃料を噴射するものであることを特徴とするディーゼルエンジンの制御装置である。この態様では、ディーゼルエンジンの停止状態に応じて最初に燃料噴射される気筒を選択することにより、再始動性を高めることができる。すなわち、停止時圧縮行程気筒での自着火が可能な状態にあるときには、停止時圧縮行程に燃料が噴射され、スタータモータが駆動されることによって、停止時圧縮行程気筒で燃料の混合気が自着火し、ディーゼルエンジンが再始動される。このため、スタータモータの駆動時間を可及的に短縮することができる。また、停止時圧縮行程気筒での自着火が困難な状態にあるときには、停止時圧縮行程気筒への燃料噴射が中止され、停止時吸気行程気筒に燃料が噴射されるので、スタータモータの駆動時間が若干長くはなるものの、充分な有効圧縮比で確実に燃料の混合気が自着火し、再始動性を確保することができる。停止時圧縮行程気筒での自着火の可否は、当該気筒での筒内温度をパラメータとして直接判定する方法であってもよく、或いは、ピストンが圧縮上死点に到達したときの推定温度をパラメータとしてもよい。さらには、停止時圧縮行程気筒でのピストンの停止位置に基づいて自着火の可否を判定するようにしてもよい。

好ましい態様において、前記運転状態判定部は、燃料の噴射対象となる気筒のピストンが圧縮上死点に到達したときの着火前筒内温度を推定するものであり、前記燃料噴射制御部は、前記着火前筒内温度が低いほど燃料噴射タイミングを進角させるものである。この態様では、着火前筒内温度に応じて燃料噴射タイミングを進角することにより、気化潜熱による温度低下を抑制し、着火遅れの増加を軽減することができるので、始動性をより高めることができる。

好ましい態様において、前記運転状態判定部は、前記停止時圧縮行程気筒での自着火を可と判定した場合に、当該ピストンが圧縮上死点に到達したときの前記停止時圧縮行程気筒の着火前筒内温度を推定するものであり、前記燃料噴射制御部は、前記着火前筒内温度が所定の設定温度以下のときには燃料を分割噴射するものである。この態様では、比較的筒内温度が低い状態でディーゼルエンジンの再始動を実行する際、噴射された燃料の気化潜熱によって生じる筒内の温度低下を最低限に抑制し、失火を可及的に抑制することができる。

好ましい態様において、前記運転状態判定部は、前記停止時圧縮行程気筒での自着火を不可と判定した場合に、前記停止時吸気行程気筒でのピストンが圧縮上死点に到達したときの前記停止時圧縮行程気筒の着火前筒内温度を推定するものであり、前記燃料噴射制御部は、前記着火前筒内温度が所定の設定温度以下のときには燃料を分割噴射するものである。この態様では、停止時圧縮行程気筒での燃焼によってディーゼルエンジンを再始動できない運転状況において、比較的筒内温度が低い状態でディーゼルエンジンの再始動を実行する際、噴射された燃料の気化潜熱によって生じる筒内の温度低下を最低限に抑制し、失火を可及的に抑制することができる。

好ましい態様において、前記運転状態判定部は、前記停止時吸気行程気筒のピストン停止位置から当該気筒に導入される新気導入割合を演算し、この新気導入割合に基づいて当該停止時吸気行程気筒の着火前筒内温度を算出するものである。この態様では、停止時吸気行程気筒のピストンが作動することにより導入された新気導入割合に応じて着火前筒内温度が演算されるので、着火前筒内温度の演算精度が高まり、より始動性の高い燃料噴射制御を実現することができる。

好ましい態様において、前記運転状態判定部は、前記ディーゼルエンジンのピストン停止位置、吸気温度、エンジン水温、前記ディーゼルエンジンの停止時間のうち少なくとも一つから筒内温度を推定するものである。

好ましい態様において、前記運転状態判定部は、前記停止時圧縮行程気筒のピストンが所定の適正停止位置に停止しているか否かを判定するものであり、前記燃料噴射制御部は、前記再始動条件の成立時において、前記停止時圧縮行程気筒のピストンが前記適正停止位置にあるときには、前記停止時圧縮行程気筒に最初の燃料を噴射し、前記適正位置から上死点側に外れているときには、前記停止時吸気行程気筒に最初の燃料を噴射するものである。この態様では、停止時圧縮行程気筒のピストンが適正位置にあるときには、停止時圧縮行程に燃料が噴射され、スタータモータが駆動されることによって、停止時圧縮行程気筒で燃料の混合気が自着火し、ディーゼルエンジンが再始動される。このため、スタータモータの駆動時間を可及的に短縮することができる。また、ピストンが適正位置から上死点側に外れているときには、停止時圧縮行程気筒への燃料噴射が中止され、停止時吸気行程気筒に燃料が噴射されるので、スタータモータの駆動時間が若干長くはなるものの、充分な有効圧縮比で確実に燃料の混合気が自着火し、再始動性を確保することができる。

好ましい態様において、前記ディーゼルエンジンの筒内昇温手段を制御する昇温制御部を備え、前記昇温制御部は、前記停止時圧縮行程気筒のピストンが前記適正停止位置から上死点側に外れている場合には、前記筒内昇温手段を作動させるものであり、前記運転状態判定部は、前記停止時圧縮行程気筒の筒内温度に応じて前記適正停止位置を上死点側に補正するものである。この態様では、停止時圧縮行程気筒のピストンが適正停止位置から上死点側にずれている場合であっても、可及的に始動性を高めることができる。すなわち、自着火の遅れは、筒内の温度に依存する特性を有することから、筒内温度を高めることにより、圧縮度合の不足分を補い、始動性を高めることができるのである。しかも、適正停止位置をより上死点側にシフトすることができるので、停止時圧縮行程気筒での自着火によるディーゼルエンジンの再始動を図ることができる結果、スタータモータの駆動時間も可及的に低減することができる。

以上説明したように、本発明は、ディーゼルエンジンの停止状態に応じて、再始動時に最初に燃料が噴射される気筒が選択されることにより、確実に始動性を高めることができるので、可及的に燃費の向上を図りつつ、自動停止したディーゼルエンジンの再始動性を高め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サイクルディーゼルエンジンの概略構成を示している。

図１を参照して、エンジン１０は、シリンダヘッド１１およびシリンダブロック１２を有している。これらシリンダヘッド１１およびシリンダブロック１２には、４つの気筒１４Ａ〜１４Ｄが設けられている。また、各気筒１４Ａ〜１４Ｄ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１５に連結されたピストン１６が嵌挿される。ピストン１６には、シリンダヘッド１１とともに燃焼室１７を区画するキャビティ１６ａが形成されている。各気筒１４Ａ〜１４Ｄに設けられたピストン１６は、所定の位相差をもってクランクシャフト１５の回転に伴い上下運動を行うように構成されている。ここで、４気筒４サイクルエンジンであるエンジン１０では、各気筒１４Ａ〜１４Ｄ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サイクルを行うようになっており、各サイクルが１番気筒（図示の例では気筒１４Ａ）、３番気筒（図示の例では気筒１４Ｃ）、４番気筒（図示の例では気筒１４Ｄ）、２番気筒（図示の例では気筒１４Ｂ）の順にクランク角で１８０°（１８０°ＣＡ）の位相差をもって行われるように構成されている。

シリンダヘッド１１には、プラグ先端が燃焼室１７内に臨むように配置された筒内昇温手段としてのグロープラグ１８が気筒１４Ａ〜１４Ｄ毎に設けられている。また、シリンダヘッド１１には、燃料噴射弁１９が気筒１４Ａ〜１４Ｄ毎に設けられている。この燃料噴射弁１９は、燃料を当該燃料噴射弁１９の開弁圧（噴射圧）以上の高圧状態で蓄えて分配するコモンレール２０に対し、気筒１４Ａ〜１４Ｄ毎に配設された分岐管２１を介してそれぞれ接続されている。各燃料噴射弁１９は、通電により電磁力で燃料通路を開くことで燃料圧力により噴射ノズルの真弁が開き、コモンレール２０から供給される高圧の燃料を、噴射ノズル先端の複数の噴孔から燃焼室１７のキャビティ１６ａに向けて気筒１４Ａ〜１４Ｄ内に直接噴射供給するものである。本実施形態においては、燃料圧力を検出するための燃圧センサＳＷ１がコモンレール２０に設けられている。燃料噴射弁１９の燃料噴射量は、通電時間で制御される。また、燃料噴射弁１９に燃料を供給するコモンレール２０は、高圧燃料供給管２２を介して燃料供給ポンプ２３に接続されている。

各気筒１４Ａ〜１４Ｄの上部には、燃焼室１７に向かって開口する吸気ポート２４および排気ポート２５が設けられている。そして、これらのポート２４、２５と燃焼室１７との連結部分には、吸気バルブ２６および排気バルブ２７がそれぞれ装備されている。吸気ポート２４および排気ポート２５には、吸気通路２８および排気通路２９が接続されている。吸気通路２８の下流側は、気筒１４Ａ〜１４Ｄ毎に分岐した分岐吸気通路２８ａに分岐しており、この各分岐吸気通路２８ａの上流端がそれぞれサージタンク２８ｂに連通している。このサージタンク２８ｂよりも上流側には共通吸気通路２８ｃが設けられている。図１では模式化されているが、この共通吸気通路２８ｃには、各気筒１４Ａ〜１４Ｄに流入する空気量を調整可能な吸気シャッタ弁３０と、吸気流量を検出するエアフローセンサＳＷ２と、吸気圧力を検出する吸気圧センサＳＷ３と、吸気温度を検出する吸気温度センサＳＷ４とが設けられている。吸気シャッタ弁３０は、アクチュエータ３０ａによって開閉駆動されるように構成されている。図示の例において、吸気シャッタ弁３０は、全閉状態でも空気が流通するように設定されている。

エンジン１０には、タイミングベルト等によりクランクシャフト１５に連結されたオルタネータ３２が付設されている。このオルタネータ３２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３３を内蔵し、このレギュレータ回路３３に入力されるエンジン制御ユニット１００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。

エンジン１０には、エンジンを始動するためのスタータモータ３４が設けられている。このスタータモータ３４は、モータ本体３４ａとピニオンギア３４ｂとを有している。ピニオンギア３４ｂは、モータ本体３４ａ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１５には、図略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３４を用いてエンジン１０を再始動する場合には、このピニオンギア３４ｂ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１５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１０には、クランクシャフト１５の回転角を検出する２つのクランク角度センサＳＷ５、ＳＷ６が設けられ、一方のクランク角度センサＳＷ５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ＳＷ５、ＳＷ６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１５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１０には、冷却水温度を検出する水温センサＳＷ７と、車両のアクセルペダル３６の操作量に対応したアクセル開度を検出するアクセル開度センサＳＷ８とが設けられている。

エンジン１０は、エンジン制御ユニット１００によって運転制御される。

エンジン制御ユニット１００は、ＣＰＵ、メモリ、カウンタタイマ群、インターフェース並びにこれらのユニット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、各センサＳＷ１〜ＳＷ８を初めとする入力要素からの検出信号に基づき、種々の演算を行うとともに、燃料噴射弁１９やスタータモータ３４、或いはグロープラグ１８等の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、燃料噴射弁１９等に制御信号を出力している。また、運転条件に応じて吸気シャッタ弁３０の目標開度を演算し、吸気シャッタ弁３０の開度がこの目標開度となるような制御信号を吸気シャッタ弁３０のアクチュエータ３０ａに出力している。

エンジン制御ユニット１００は、車両の運転状態を判定する運転状態判定部１０１と、運転状態判定部１０１の判定に基づいてエンジン１０の燃料噴射を制御する燃料噴射制御部１０２と、運転状態判定部１０１の判定に基づいて筒内へ流入する吸気流量を調整する吸気量流制御部１０３と、運転状態判定部１０１の判定に基づいて再始動条件の成立時にエンジン１０のスタータモータ３４を駆動制御するスタータ制御部１０４と、グロープラグ１８を制御する昇温制御部１０５とを論理的に構成している。

運転状態判定部１０１は、燃圧センサＳＷ１、エアフローセンサＳＷ２、吸気圧センサＳＷ３、吸気温度センサＳＷ４、クランク角度センサＳＷ５、ＳＷ６、水温センサＳＷ７、およびアクセル開度センサＳＷ８等からのセンサ信号に基づき、燃料圧力、ピストン１６の停止位置、筒内温度、或いはエンジン１０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１０が自動停止時しているときにおけるピストン１６の停止位置の判定や、ピストン１６が停止すべき適正停止位置Ａの設定をするものでもある。本実施形態において、停止時圧縮行程気筒の適正停止位置Ａは、デフォルトでは、圧縮上死点前１２０°ＣＡから圧縮上死点前１００°ＣＡの範囲に設定される。後述するように、ディーゼルエンジンにおいては、停止時圧縮行程気筒に燃料を噴射し、スタータモータ３４でピストン１６を駆動して、当該燃料が噴射された気筒内で混合気を自着火させる必要があるため、ピストン１６は、下死点側に停止しているのが好ましい。他方、ピストン１６が下死点近傍にある場合には、スタータモータ３４の駆動時間が長くなるので、確実な自着火とスタータモータの駆動時間短縮とを両立させるために、デフォルトでは、圧縮上死点前１２０°ＣＡから圧縮上死点前１００°ＣＡの範囲に設定されているのである。但し、筒内温度が高い場合には、停止時圧縮行程気筒の有効圧縮比を小さく設定することができるので、適正停止位置Ａは、筒内温度によって上死点側に補正されるようになっている。筒内温度は、予めメモリに記憶されたデータに基づいて推定されるように構成されている。なお本実施形態において、運転状態判定部１０１は、車両のブレーキ状態や車速等も判定できるように図略のセンサからの検出信号が入力されるようになっている。

さらに、運転状態判定部１０１は、停止時圧縮行程気筒や停止時吸気行程気筒の筒内温度や、各気筒でピストンが圧縮上死点に到達した時の着火前筒内温度Ｔｔを演算する機能を有している。特に、停止時吸気行程気筒の着火前筒内温度Ｔｔを演算する際には、当該吸気行程気筒が圧縮行程に移行するまでに導入される新気の導入割合Ｒａを算出し、この新気導入割合Ｒａに基づいて筒内温度Ｔや着火前筒内温度Ｔｔを演算するように構成されている。この筒内温度の算出に当たっては、ピストン１６の停止位置、吸気温度、エンジン水温、エンジン１０の停止時間の少なくとも一つから推定するものであればよい。

燃料噴射制御部１０２は、運転状態判定部１０１の判定に基づき、エンジン１０の適正な空燃比に対応する燃料噴射量と、燃料噴射タイミングとを設定し、その設定に基づいて、燃料噴射弁１９を駆動制御するモジュールである。この燃料噴射制御部１０２は、運転状態判定部１０１が算出した着火前筒内温度Ｔｔに基づき、燃料噴射量Ｑ、分割比、燃料噴射タイミングの進角量を定めるための制御マップＭ１〜Ｍ３（図５参照）を記憶している。

吸気量流制御部１０３は、運転状態判定部１０１の判定に基づき、エンジン１０の適正な吸気流通量を設定し、その設定に基づいて、吸気シャッタ弁３０を駆動制御するモジュールである。

スタータ制御部１０４は、エンジン１０の始動時にスタータモータ３４に制御信号を出力し、スタータモータ３４を駆動するモジュールである。

昇温制御部１０５は、エンジンの暖機時等にグロープラグ１８を駆動するモジュールである。ここで本実施形態では、筒内温度と燃料圧力に基づいて決定される適正停止位置Ａに基づいて、グロープラグ１８を制御するものでもある。

次に、エンジン１０の自動停止制御、再始動制御について、その制御例を説明する。

図２は、本実施形態に係る自動停止制御を中心とするフローチャートであり、図３は、図２の制御例に基づくエンジン回転速度Ｎｅの推移を示すタイミングチャートである。

図２を参照して、エンジン制御ユニット１００は、予め設定されたエンジン１０の自動停止条件が成立するのを待機する（ステップＳ１０）。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１０の自動停止条件が成立したと判定される。

ステップＳ１０において、自動停止条件が成立したと判定した場合には、オルタネータ制御を含むエンジン回転速度調整制御を開始する（ステップＳ１１）。具体的には、エンジン回転速度Ｎｅが所定の第１の回転速度Ｎ１（例えば８５０ｒｐｍ）に調節されるのを待機する（ステップＳ１２）。そして、エンジン回転速度Ｎｅがこの第１の回転速度Ｎ１になったタイミング（ステップＳ１２でＹＥＳのタイミング）ｔ１で、燃料噴射弁１９からの燃料供給を停止する（ステップＳ１４）。このタイミングｔ１において、エンジン制御ユニット１００は、吸気シャッタ弁３０を全閉にする（ステップＳ１５）。この制御により、ピストン１６が適正停止位置Ａに停止する確率を高めることが可能になる。

すなわち、ピストン１６の停止位置は、エンジン１０が完全に停止する直前の停止時膨張行程気筒内の空気量と停止時圧縮行程気筒内の空気量とのバランスにより略決定される。従って、ディーゼルエンジンにおいてピストン１６を適正停止位置Ａ内に停止させるためには、まず停止時膨張行程気筒および停止時圧縮行程気筒の吸気流通量を一旦低減し、その後、停止時圧縮行程気筒に充分な空気を供給して、停止時膨張行程気筒の空気量よりも多くなるように、両気筒に対する吸気流量を調節する必要がある。そこで本実施形態では、タイミングｔ１で吸気シャッタ弁３０を全閉にすることにより吸気圧を低減し、停止時膨張行程気筒および停止時圧縮行程気筒の吸気流量を低減しているのである。

タイミングｔ１で燃料噴射が停止されると、各気筒１４Ａ〜１４Ｄでは、極めて少ない吸気流通量で吸気、圧縮、膨張、排気のサイクルが繰り返され、クランクシャフト１５等が有する運動エネルギーが摩擦抵抗による機械的な損失や、各気筒１４Ａ〜１４Ｄのポンプ仕事によって消費されることにより、エンジン１０は、小刻みに波打ちながら降下し、４気筒４サイクルのエンジンでは、１０回前後の圧縮上死点を迎えた後に停止する。この過程で、気筒１４Ａ〜１４Ｄのうちの何れかの気筒が圧縮上死点を超えるタイミングは、エンジン回転速度Ｎｅが波打つ谷のタイミングと一致している。

そこで、本実施形態では、タイミングｔ１で吸気シャッタ弁３０を全閉にした後、エンジン制御ユニット１００は、エンジン回転速度Ｎｅが所定の第２の回転速度Ｎ２（例えば約４００ｒｐｍ）よりも低くなるのを待機する（ステップＳ１６）。この第２の回転速度Ｎ２は、停止時圧縮行程気筒のピストン１６が膨張行程から吸気行程の上死点に達するタイミングと一致している。

ステップＳ１６においてＹＥＳの場合、エンジン制御ユニット１００は、吸気シャッタ弁３０を開弁する（ステップＳ１７）。この開弁動作により、停止時膨張行程気筒では、少ない空気量で吸気バルブ２６および排気バルブ２７が閉じて圧縮行程に移行しているのに対し、停止時圧縮行程気筒では、吸気バルブ２６が開くことにより、相対的に多量の新気が筒内に吸入されることになる。この結果、停止時圧縮行程気筒では、停止時膨張行程気筒よりも空気量が多くなる。

その後もエンジン制御ユニット１００はオルタネータ制御を継続してピストン１６の停止位置調整を実行し続け、クランク角度センサＳＷ５、ＳＷ６の検出値に基づいてエンジン１０が完全に停止するのを待機する（ステップＳ１８）。エンジン１０が完全に停止した場合には、エンジン回転速度調整制御を終了する（ステップＳ１９）。

エンジン１０が完全に停止したタイミングでは、停止時圧縮行程気筒のピストン１６が吸気行程の下死点を通過し、圧縮行程に移行する。このタイミングでは、吸気バルブ２６および排気バルブ２７は、概ね閉じているので、大量に筒内に吸入された空気が下死点を追加したピストン１６によって圧縮されることになる。他方、停止時膨張行程気筒においては、相対的に少ない空気量にある筒内を圧縮したピストンが圧縮上死点を通過して、膨張行程に移行している。このため、停止時圧縮行程気筒では、筒内の圧縮反力によって比較的下死点側で停止することになる。従って、予め実験等によって、第２の回転速度Ｎ２や、この第２の回転速度Ｎ２を検出したタイミングｔ２での吸気流通量等を適切に設定しておくことにより、停止時圧縮行程気筒のピストン１６を所定の下死点側停止位置（本実施形態では圧縮上死点前１００°ＣＡから圧縮上死点前１２０°ＣＡ）に停止することができる。

エンジン１０が完全に停止すると、エンジン制御ユニット１００は、クランク角度センサＳＷ５、ＳＷ６の検出によって運転状態判定部１０１が判定したピストン１６の停止位置を記憶する（ステップＳ２０）。

次に図４を参照して、エンジンの再始動について説明する。図４および図５は、本実施形態に係る再始動制御を中心とするフローチャートである。

図４を参照して、エンジン制御ユニット１００は、エンジン１０の停止後、再始動条件が成立するのを待機する（ステップＳ２１）。再始動条件としては、アクセルペダル３６が踏込まれたこと、自動停止条件が不成立になったこと等が含まれる。

再始動条件が成立すると、運転状態判定部１０１は、エンジン１０の停止位置から停止時圧縮行程気筒の有効圧縮比εｒを算出する（ステップＳ２２）。具体的には、クランク角度センサＳＷ５、ＳＷ６の検出値に基づき、停止時圧縮行程気筒のピストン１６を下死点とする圧縮比を有効圧縮比εｒとして求める。

次いで、運転状態判定部１０１は、吸気温度センサＳＷ４の検出した吸気温度、水温センサＳＷ７の検出した冷却水の温度、並びにタイマーで積算されるエンジン停止時間から、停止時圧縮行程気筒の筒内温度Ｔｃを算出する（ステップＳ２３）。

さらに、筒内温度Ｔｃと有効圧縮比εｒとから、停止時圧縮行程気筒のピストン１６が圧縮上死点に到達した際の着火前筒内温度Ｔｔを算出する（ステップＳ２４）。この着火前筒内温度Ｔｔは、本実施形態において、燃料噴射制御のための重要なパラメータとなる。

まず、本実施形態において、運転状態判定部１０１は、着火前筒内温度Ｔｔを予め設定された判定温度Ｔｓｔ１以下であるか否かを判定する（ステップＳ２５）。着火前筒内温度Ｔｔが判定温度Ｔｓｔ１以下であった場合、運転状態判定部１０１は、停止時圧縮行程気筒での燃焼による再始動が不可であると判定し、燃料噴射制御部１０２は、停止時圧縮行程気筒での燃料噴射を中止する（ステップＳ２６）。この場合、エンジン制御ユニット１００は、停止時吸気行程気筒に燃料を噴射して混合気を燃焼させることにより、再始動運転を実行するように動作する。なお、着火前筒内温度Ｔｔが判定温度Ｔｓｔ１を越えている場合、運転状態判定部１０１は、後述する図５のフローに直ちに移行する。

停止時吸気行程気筒で混合気を燃焼してエンジン１０を再始動するために、運転状態判定部１０１は、クランク角度センサＳＷ５、ＳＷ６の検出した検出値に基づき、停止時吸気行程気筒のピストン１６が停止している位置から当該停止時吸気行程気筒に導入される新気導入割合Ｒａを算出する（ステップＳ２７）。停止時吸気行程気筒が圧縮行程に移行するまでに、通常は筒内よりも低温（例えば、６０℃）の新気が導入されるので、この新気導入割合Ｒａを考慮したより精度の高い筒内温度を算出するようにしているのである。

次いで、運転状態判定部１０１は、吸気温度センサＳＷ４が検出した吸気温度、水温センサＳＷ７が検出した冷却水の温度に基づき、停止時吸気行程気筒の筒内温度Ｔｉを算出する（ステップＳ２８）。そして、この筒内温度Ｔｉと新気導入割合Ｒａと圧縮比から、停止時吸気行程気筒においてピストン１６が圧縮上死点に到達した際の着火前筒内温度Ｔｔが算出される（ステップＳ２９）。

次に、図５を参照して、燃料噴射制御部１０２は、燃料噴射対象となる気筒の空気量（有効圧縮比εｒ）に基づき、所定の空燃比になる燃料噴射量Ｑを制御マップＭ１から索引し、設定する（ステップＳ３０）。次いで、燃料噴射制御部１０２は、索引された燃料噴射量Ｑと、ピストン停止位置と着火前筒内温度Ｔｔに基づき、燃料の分割比を決定する（ステップＳ３１）。着火前筒内温度Ｔｔが低い場合、筒内で噴射した燃料が気化霧化するときの気化潜熱によって、筒内温度が過度に下がり、着火遅れが大きくなって混合気が自着火しなくなるおそれがある。そこで、着火前筒内温度Ｔｔに応じて噴射される燃料を分割することにより、気化潜熱による着火遅れの増加を抑制し、失火を防止するために分割比を決定するようにしているのである。本実施形態において、この分割比の設定では、着火前筒内温度Ｔｔが所定の分割判定温度Ｔｓｔ２を越えている場合には、燃料を所定のクランク位置で一度に噴射し、分割判定温度Ｔｓｔ２以下の場合には、燃料噴射タイミングを二段階に設定するようにしている。また、分割比も予め実験等で定めた制御マップＭ２に基づき、着火前温度が低いほど、前段で噴射される燃料の割合を多くして、気化潜熱による温度低下をピストン１６の上昇による圧力上昇で補うようにしている。

次に、燃料噴射制御部１０２は、決定された燃料噴射量Ｑと燃料分割比に基づき、燃料噴射タイミングを制御マップＭ３から索引し、設定する（ステップＳ３２）。この制御マップＭ３では、着火前筒内温度Ｔｔが低いほど、進角するように予め実験等で定められた燃料噴射タイミングが設定されている。これにより、燃料噴射タイミングの設定からも、再始動時の失火が抑制されるようになっている。なお、ステップＳ３１の設定により、燃料噴射タイミングが多段に分割される場合には、そのそれぞれについて、燃料噴射タイミングの進角量が設定される。

次いで、燃料噴射制御部１０２は、着火前筒内温度Ｔｔの判定を実行し（ステップＳ３３）、着火前筒内温度Ｔｔが分割判定温度Ｔｓｔ２以下である場合には、ステップＳ３１で設定された分割比に基づき、前段の燃料を噴射する（ステップＳ３４）。

スタータ制御部１０４は、ステップＳ３４の燃料噴射の後、または、ステップＳ３３において、着火前筒内温度Ｔｔが分割判定温度Ｔｓｔ２を越えていると判定された場合に、スタータモータ３４を駆動する（ステップＳ３５）。

これにより、クランクシャフト１５が駆動される。そして、燃料噴射制御部１０２は、燃料の噴射対象となっている気筒において、ピストン１６がステップＳ３２で設定された所定のクランク位置に移動するのを待機し（ステップＳ３６）、ピストン１６が該クランク位置に到達したタイミングで当該気筒に燃料を噴射する（ステップＳ３７）。これにより、燃料が噴射された気筒で混合気の自着火が生じ、その燃焼エネルギーでピストン１６が駆動されてエンジン１０が再始動する。その後、エンジン制御ユニット１００は、通常運転に移行し（ステップＳ３８）、処理を終了する。

以上説明したように本実施形態では、エンジン１０の停止状態に応じて最初に燃料噴射される気筒を選択することにより、再始動性を高めることができる。すなわち、停止時圧縮行程気筒での自着火が可能な状態にあるときには、停止時圧縮行程に燃料が噴射され、スタータモータ３４が駆動されることによって、停止時圧縮行程気筒で燃料の混合気が自着火し、エンジン１０が再始動される。このため、スタータモータ３４の駆動時間を可及的に短縮することができる。また、停止時圧縮行程気筒での自着火が困難な状態にあるときには、停止時圧縮行程気筒への燃料噴射が中止され、停止時吸気行程気筒に燃料が噴射されるので、スタータモータ３４の駆動時間が若干長くはなるものの、充分な有効圧縮比εｒで確実に燃料の混合気が自着火し、再始動性を確保することができる。

また本実施形態では、運転状態判定部１０１は、燃料の噴射対象となる気筒のピストン１６が圧縮上死点に到達したときの着火前筒内温度Ｔｔを推定するものであり、燃料噴射制御部１０２は、着火前筒内温度Ｔｔが低いほど燃料噴射タイミング（クランク位置）を進角させるものである。このため本実施形態では、着火前筒内温度Ｔｔに応じて燃料噴射タイミングを進角することにより、気化潜熱による温度低下を抑制し、着火遅れの増加を軽減することができるので、始動性をより高めることができる。

また本実施形態では、運転状態判定部１０１は、停止時圧縮行程気筒での自着火を可と判定した場合に、当該ピストン１６が圧縮上死点に到達したときの停止時圧縮行程気筒の着火前筒内温度Ｔｔを推定するものであり、燃料噴射制御部１０２は、着火前筒内温度Ｔｔが所定の設定温度以下のときには燃料を分割噴射するものである。このため本実施形態では、比較的筒内温度が低い状態でエンジン１０の再始動を実行する際、噴射された燃料の気化潜熱によって生じる筒内の温度低下を最低限に抑制し、失火を可及的に抑制することができる。

また本実施形態では、運転状態判定部１０１は、停止時圧縮行程気筒での自着火を不可と判定した場合に、停止時吸気行程気筒でのピストン１６が圧縮上死点に到達したときの停止時圧縮行程気筒の着火前筒内温度Ｔｔを推定するものであり、燃料噴射制御部１０２は、着火前筒内温度Ｔｔが所定の設定温度以下のときには燃料を分割噴射するものである。このため本実施形態では、停止時圧縮行程気筒での燃焼によってエンジン１０を再始動できない運転状況において、比較的筒内温度が低い状態でエンジン１０の再始動を実行する際、噴射された燃料の気化潜熱によって生じる筒内の温度低下を最低限に抑制し、失火を可及的に抑制することができる。

また本実施形態では、運転状態判定部１０１は、停止時吸気行程気筒のピストン停止位置から当該気筒に導入される新気導入割合Ｒａを演算し、この新気導入割合Ｒａに基づいて当該停止時吸気行程気筒の着火前筒内温度Ｔｔを算出するものである。このため本実施形態では、停止時吸気行程気筒のピストン１６が作動することにより導入された新気導入割合Ｒａに応じて着火前筒内温度Ｔｔが演算されるので、着火前筒内温度Ｔｔの演算精度が高まり、より始動性の高い燃料噴射制御を実現することができる。

上述した実施形態は、本発明の好ましい具体例に過ぎず、本発明は、上述した実施形態に限定されない。

図６は、本発明の別の実施形態に係る再始動制御を中心とするフローチャートである。

図６を参照して、エンジン制御ユニット１００は、エンジン１０が停止した後、停止時間を計測し、積算する（ステップＳ１０１）。筒内の温度は、エンジン１０の停止時間に依存しているので、図６の実施形態においては、エンジン制御ユニット１００に予め停止時間と温度との関係をマップ化したデータを持たせ、停止時間に基づいて筒内温度を推定するようにしているのである。

次いで、運転状態判定部１０１は、吸気温度センサＳＷ４が検出した吸気温度、水温センサＳＷ７が検出した冷却水の温度、エンジン１０の停止時間、並びにグロープラグ１８の駆動時間に基づいて、停止時圧縮行程気筒の筒内温度を算出する（ステップＳ１０２）。

次いで、演算された筒内温度から目標となる燃料圧力が決定され、この燃料圧力から適正停止位置Ａが設定される（ステップＳ１０３）。図６の実施形態では、筒内温度と目標となる燃料圧力とによって適正停止位置Ａを設定しているので、より好適な停止位置判定ができることになる。

次いで、運転状態判定部１０１は、停止時圧縮行程気筒のピストン１６が適正停止位置Ａよりも上死点側にあるか否かを判定する（ステップＳ１０４）。仮に上死点側にある場合、グロープラグ１８が駆動され（ステップＳ１０５）、筒内が加温される。また、適正停止位置Ａ内であれば、グロープラグ１８が停止される（ステップＳ１０６）。

次に、エンジン制御ユニット１００は、再始動条件が成立したか否かを判定する（ステップＳ１０７）。再始動条件としては、図４の実施形態と同様に、アクセルペダル３６が踏込まれたこと、自動停止条件が不成立になったこと等が含まれる。

仮に再始動条件が成立していない場合、エンジン制御ユニットは、ステップＳ１０１に戻って処理を繰り返す。このため、計測時間や筒内温度の変化に伴って、ステップＳ１０３に設定される適正停止位置Ａも変化することになる。

他方、ステップＳ１０７において、再始動条件が成立した場合、燃料噴射制御部１０２は、停止時圧縮行程気筒のピストン１６が適正停止位置Ａよりも上死点側にあるか否かを判定する（ステップＳ１０８）。仮に上死点側にある場合、運転状態判定部１０１は、停止時圧縮行程気筒での燃焼を不可と判定し、停止時吸気行程気筒を燃料噴射対象に設定する（ステップＳ１０９）。すなわち、ピストン停止位置が適正停止位置Ａから外れている場合には、停止時圧縮行程気筒での燃焼は中止されることになる。その後は、図４のステップＳ２６以降の制御を実行し、吸気行程気筒での燃料噴射制御が実行される。

他方、ピストン停止位置が適正停止位置Ａ内である場合には、運転状態判定部１０１は、停止時圧縮行程気筒での燃焼を可と判定し、停止時圧縮行程気筒を燃料噴射対象に設定する（ステップＳ１１０）。

その後は、図４のステップＳ２２以降の制御を実行し、着火前筒内温度Ｔｔが充分に高ければ停止時圧縮行程気筒での燃料噴射制御が実行され、着火前筒内温度Ｔｔが判定温度Ｔｓｔ１以下であれば、停止時吸気行程気筒での燃料噴射制御が実行される。

図６に示した実施形態では、運転状態判定部１０１は、停止時圧縮行程気筒のピストン１６が所定の適正停止位置Ａに停止しているか否かを判定するものであり、燃料噴射制御部１０２は、再始動条件の成立時において、停止時圧縮行程気筒のピストン１６が適正停止位置Ａにあるときには、停止時圧縮行程気筒に最初の燃料を噴射し、適正位置から上死点側に外れているときには、停止時に吸気行程にある停止時吸気行程気筒に最初の燃料を噴射するものである。このため図６に示した実施形態では、停止時圧縮行程気筒のピストン１６が適正位置にあるときには、停止時圧縮行程に燃料が噴射され、スタータモータ３４が駆動されることによって、停止時圧縮行程気筒で燃料の混合気が自着火し、エンジン１０が再始動される。このため、スタータモータ３４の駆動時間を可及的に短縮することができる。また、ピストン１６が適正位置から上死点側に外れているときには、停止時圧縮行程気筒への燃料噴射が中止され、停止時吸気行程気筒に燃料が噴射されるので、スタータモータ３４の駆動時間が若干長くはなるものの、充分な有効圧縮比で確実に燃料の混合気が自着火し、再始動性を確保することができる。

また図６に示した実施形態では、エンジン１０のグロープラグ１８を制御する昇温制御部１０５は、停止時圧縮行程気筒のピストン１６が適正停止位置Ａから上死点側に外れている場合には、グロープラグ１８を作動させるものであり、エンジン制御ユニット１００は、停止時圧縮行程気筒の筒内温度に応じて適正停止位置Ａを上死点側に補正するものである。このため図６に示した実施形態では、停止時圧縮行程気筒のピストン１６が適正停止位置Ａから上死点側にずれている場合であっても、可及的に始動性を高めることができる。すなわち、自着火の遅れは、筒内の温度に依存する特性を有することから、筒内温度を高めることにより、圧縮度合の不足分を補い、始動性を高めることができるのである。しかも、適正停止位置Ａをより上死点側にシフトすることができるので、停止時圧縮行程気筒での自着火によるエンジン１０の再始動を図ることができる結果、スタータモータ３４の駆動時間も可及的に低減することができる。

その他、本発明の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。

本発明に係るエンジンの制御装置を有する４サイクルディーゼルエンジンの概略構成を示している。 本実施形態に係る自動停止制御を中心とするフローチャートである。 図２の制御例に基づくエンジン回転速度の推移を示すタイミングチャートである。 本実施形態に係る再始動制御を中心とするフローチャートである。 本実施形態に係る再始動制御を中心とするフローチャートである。 本発明の別の実施形態に係る再始動制御を中心とするフローチャートである。

符号の説明

１０ エンジン
１４Ａ 気筒
１４Ｂ 気筒
１４Ｃ 気筒
１４Ｄ 気筒
１６ ピストン
１８ グロープラグ（筒内昇温手段の一例）
１９ 燃料噴射弁
３４ スタータモータ
３４ａ モータ本体
１００ エンジン制御ユニット
１０１ 運転状態判定部
１０２ 燃料噴射制御部
１０４ スタータ制御部
１０５ 昇温制御部
Ｑ 燃料噴射量
Ｒａ 新気導入割合
ＳＷ１ 燃圧センサ
ＳＷ２ エアフローセンサ
ＳＷ３ 吸気圧センサ
ＳＷ４ 吸気温度センサ
ＳＷ５ クランク角度センサ
ＳＷ６ クランク角度センサ
ＳＷ７ 水温センサ
ＳＷ８ アクセル開度センサ
Ｔｃ 筒内温度
Ｔｉ 筒内温度
Ｔｓｔ１ 判定温度
Ｔｓｔ２ 分割判定温度
Ｔｔ 着火前筒内温度
εｒ 有効圧縮比

Claims (8)

1. 所定の自動停止条件が成立したときにディーゼルエンジンを自動停止させるとともに、所定の再始動条件が成立した際に自動停止後の前記ディーゼルエンジンを自動的に再始動するディーゼルエンジンの制御装置において、
   前記ディーゼルエンジンを搭載した車両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前記ディーゼルエンジンの燃料噴射を制御する燃料噴射制御部と、
   前記運転状態判定部の判定に基づいて前記再始動条件の成立時に前記ディーゼルエンジンのスタータモータを駆動制御するスタータ制御部と
   を備え、
   前記運転状態判定部は、停止時に圧縮行程にある停止時圧縮行程気筒での自着火の可否を判定するものであり、
   前記燃料噴射制御部は、前記再始動条件の成立時において、前記運転状態判定部が停止時圧縮行程気筒での自着火を可とするときには、停止時圧縮行程気筒に最初の燃料を噴射し、不可とするときには、停止時に吸気行程にある停止時吸気行程気筒に最初の燃料を噴射するものである
   ことを特徴とするディーゼルエンジンの制御装置。
2. 請求項１記載のディーゼルエンジンの制御装置において、
   前記運転状態判定部は、燃料の噴射対象となる気筒のピストンが圧縮上死点に到達したときの着火前筒内温度を推定するものであり、
   前記燃料噴射制御部は、前記着火前筒内温度が低いほど燃料噴射タイミングを進角させるものである
   ことを特徴とするディーゼルエンジンの制御装置。
3. 請求項１記載のディーゼルエンジンの制御装置において、
   前記運転状態判定部は、前記停止時圧縮行程気筒での自着火を可と判定した場合に、当該ピストンが圧縮上死点に到達したときの前記停止時圧縮行程気筒の着火前筒内温度を推定するものであり、
   前記燃料噴射制御部は、前記着火前筒内温度が所定の設定温度以下のときには燃料を分割噴射するものである
   ことを特徴とするディーゼルエンジンの制御装置。
4. 請求項１または３記載のディーゼルエンジンの制御装置において、
   前記運転状態判定部は、前記停止時圧縮行程気筒での自着火を不可と判定した場合に、前記停止時吸気行程気筒でのピストンが圧縮上死点に到達したときの前記停止時圧縮行程気筒の着火前筒内温度を推定するものであり、
   前記燃料噴射制御部は、前記着火前筒内温度が所定の設定温度以下のときには燃料を分割噴射するものである
   ことを特徴とするディーゼルエンジンの制御装置。
5. 請求項４記載のディーゼルエンジンの制御装置において、
   前記運転状態判定部は、前記停止時吸気行程気筒のピストン停止位置から当該気筒に導入される新気導入割合を演算し、この新気導入割合に基づいて当該停止時吸気行程気筒の着火前筒内温度を算出するものである
   ことを特徴とするディーゼルエンジンの制御装置。
6. 請求項１から５の何れか１項に記載のディーゼルエンジンの制御装置において、
   前記運転状態判定部は、前記ディーゼルエンジンのピストン停止位置、吸気温度、エンジン水温、前記ディーゼルエンジンの停止時間のうち少なくとも一つから筒内温度を推定するものである
   ことを特徴とするディーゼルエンジンの制御装置。
7. 請求項１から６の何れか１項に記載のディーゼルエンジンの制御装置において、
   前記運転状態判定部は、前記停止時圧縮行程気筒のピストンが所定の適正停止位置に停止しているか否かを判定するものであり、
   前記燃料噴射制御部は、前記再始動条件の成立時において、前記停止時圧縮行程気筒のピストンが前記適正停止位置にあるときには、前記停止時圧縮行程気筒に最初の燃料を噴射し、前記適正位置から上死点側に外れているときには、前記停止時吸気行程気筒に最初の燃料を噴射するものである
   ことを特徴とするディーゼルエンジンの制御装置。
8. 請求項７記載のディーゼルエンジンの制御装置において、
   前記ディーゼルエンジンの筒内昇温手段を制御する昇温制御部を備え、
   前記昇温制御部は、前記停止時圧縮行程気筒のピストンが前記適正停止位置から上死点側に外れている場合には、前記筒内昇温手段を作動させるものであり、
   前記運転状態判定部は、前記停止時圧縮行程気筒の筒内温度に応じて前記適正停止位置を上死点側に補正するものである
   ことを特徴とするディーゼルエンジンの制御装置。

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