JP2009235990A - ディーゼルエンジンの自動停止装置 - Google Patents

Abstract

【課題】アイドルストップ状態からのエンジン再始動時に燃料の着火不全が生じるのを有効に防止することができるディーゼルエンジンの自動停止装置を提供する。
【解決手段】アイドルストップを行うエンジン１０には、ＥＧＲ通路４１と、ＥＧＲ弁４２と、ＥＧＲクーラ４３とを備えたＥＧＲ装置４０が設けられている。さらにＥＧＲ装置４０は、ＥＧＲクーラ４３をバイパスさせてＥＧＲガスを流すバイパス通路４４と、ＥＧＲガスの供給経路を切り換える切換弁４５とを備えている。そして、エンジン１０のアイドルストップを行う際に、エンジン水温が基準温度未満であれば、ＥＧＲ弁４２が開かれるとともに、切換弁４５がオンされ、バイパス通路４４を通して燃焼室１７内に高温のＥＧＲガスが供給され、燃焼室１７内が高温状態に維持され、これによりエンジン再始動時における燃料の着火不全が防止される。
【選択図】図１

Description

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ときにディーゼルエンジンを自動的に再始動させるようにしたディーゼルエンジンの自動停止装置に関するものである。

ディーゼルエンジンは、熱効率が高く燃費性能が高いので、地球温暖化の一因である二酸化炭素の排出量を少なくすることができ、また耐久性及び信頼性が高いので、自動車用のエンジンとして広く用いられている。そして、ディーゼルエンジンでは、燃料室内に吸入した空気をピストンで断熱圧縮してこの空気を燃料の着火温度以上に昇温させ、燃料をこの高温の空気中に噴射して自己着火させることにより燃焼させるようにしている。

ところで一方、一般に、自動車の一時停止時等においては、エンジンはアイドリング状態で回転しているが、かかるアイドリングは、自動車の燃費性能を低下させるとともに、二酸化炭素の排出量を増加させる。そこで、近年、自動車の一時停止時ないしはアイドリング時にエンジンを自動的に停止させ、自動車の発進時ないしはアクセルペダルの踏み込み時にエンジンを自動的に再始動させるといった動作、すなわちアイドルストップを行うようにしたエンジンが用いられている。そして、元々燃費性能が高く二酸化炭素の排出量が少ないディーゼルエンジンにおいても、なお一層の燃費性能の向上と二酸化炭素排出量の削減とを図るためにアイドルストップを行うようにしたものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。
特開２００４−１７６５６９号公報（段落［００２０］、図２）

しかしながら、ディーゼルエンジンでアイドルストップを行う場合、エンジン停止時に気筒内温度が下がるので、エンジン再始動時に燃料室内に吸入した空気をピストンで圧縮したときに、燃焼室内の空気のもつ熱の一部が周囲に散逸し、燃焼室内の空気の温度が十分に上昇せず、燃料の着火不全が生じることがあるといった問題がある。そこで、例えば特許文献１に開示されたディーゼルエンジンでは、アイドルストップ時にグロープラグを使用して燃焼室内を加熱し、気筒内温度の低下を抑制するようにしている。しかし、市街地における通常の運転状態では、アイドルストップが頻繁に行われるので、そのたびにグロープラグに通電すると、グロープラグの信頼性ないしは耐久性が低下するとともに、電力消費が大幅に増えるといった問題が生じる。

本発明は、上記従来の問題を解決するためになされたものであって、グロープラグの信頼性ないしは耐久性の低下あるいは電力消費量の増加などといった不具合を招くことなく、アイドルストップ状態からのエンジン再始動時に燃料の着火不全が生じるのを有効に防止することができるディーゼルエンジンの自動停止装置を提供することを解決すべき課題とする。

上記課題を解決するためになされた本発明に係るディーゼル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ディーゼルエンジンを自動停止させる一方、所定の再始動条件が成立したときにディーゼルエンジンを自動的に再始動させる自動停止・再始動制御手段を備えている。ここで、ディーゼルエンジンは、吸気通路と排気通路とを接続する排気ガス還流通路（ＥＧＲ通路）と、排気ガス還流通路に配設された排気ガス還流弁（ＥＧＲ弁）と、排気ガス還流弁を介して排気ガス（ＥＧＲガス）の還流状態を制御する排気ガス還流制御手段とを備えている。そして、排気ガス還流制御手段は、上記自動停止条件が成立したときに、排気ガス還流弁を開弁方向に制御するよう構成されている。

ここで、ディーゼルエンジンの排気ガス還流通路に、排気ガスを冷却する排気ガス冷却手段（ＥＧＲクーラ）と、該排気ガス冷却手段をバイパスさせて排気ガスを流通させるバイパス通路と、該バイパス通路の排気ガスの流通状態を切り換えることが可能な切換弁とが設けられている場合、排気ガス還流制御手段は、切換弁を、所定のバイパス条件が成立したときに排気ガスがバイパス通路を流通する側に作動させるとともに、上記自動停止条件が成立したときに排気ガスがバイパス通路を流通する側に作動させるよう構成されているのが好ましい。

また、ディーゼルエンジンに、エンジン温度（又はエンジン水温）を検出するエンジン温度検出手段が設けられている場合、排気ガス還流制御手段は、上記自動停止条件が成立した場合において、エンジン温度検出手段により検出されたエンジン温度が所定温度よりも低いときに、排気ガス還流弁を開弁方向に制御するとともに、切換弁を排気ガスがバイパス通路を流通する側に作動させるよう構成されているのが好ましい。

本発明に係るディーゼルエンジンの自動停止装置においては、排気ガス還流制御手段は、上記自動停止条件が成立して排気ガス還流弁を開弁方向に制御した後において、ディーゼルエンジンが実際に停止したことが検出されたときに、排気ガス還流弁を閉作動させるよう構成されているのが好ましい。

本発明に係るディーゼルエンジンの自動停止装置によれば、自動停止条件が成立してエンジンが自動停止される際に、排気ガス還流弁が開弁方向に制御され、燃焼室内（気筒内）に高温の排気ガスが導入され、燃焼室内ないしは燃焼室の周囲は、エンジン再始動に至るまで高温状態に維持される。このため、エンジン再始動時に圧縮行程の上死点付近で、燃焼室内の空気の温度を断熱圧縮により支障なく燃料の自己着火温度以上に高めることができ、燃料を有効に自己着火させることができる。よって、グローランプを使用することなく、アイドルストップ状態からのエンジン再始動時に燃料の着火不全が生じるのを有効に防止することができる。

本発明に係るディーゼルエンジンの自動停止装置において、切換弁を自動停止条件が成立したときに排気ガスがバイパス通路を流通する側に作動させるようにした場合は、燃焼室内（気筒内）に、排気ガス冷却手段によって冷却されていない高温の排気ガスが導入され、燃焼室内ないしは燃焼室の周囲は、エンジン再始動に至るまでより高温状態に維持される。このため、エンジン再始動時に圧縮行程の上死点付近で、燃焼室内の空気の温度をより高めることができ、燃料の着火不全が生じるのをより有効に防止することができる。

本発明に係るディーゼルエンジンの自動停止装置において、エンジン温度が所定温度よりも低いとき、すなわちエンジン温度が低く燃料の自己着火性が悪い場合にのみ、排気ガス還流弁を開弁方向に制御するとともに、切換弁を排気ガスがバイパス通路を流通する側に作動させるようにした場合は、元々燃料の自己着火性が良い状態で不必要に排気ガスを燃焼室に供給することを防止しつつ、燃料の自己着火性が悪い場合における燃料の自己着火性ひいてはエンジンの再始動性を向上させることができる。

本発明に係るディーゼルエンジンの自動停止装置において、自動停止条件が成立して排気ガス還流弁を開弁方向に制御した後において、ディーゼルエンジンが実際に停止したことが検出されたときに排気ガス還流弁を閉作動させるようにした場合は、エンジン停止後に過剰に排気ガスが吸気系に供給されるのが防止され、排気ガスの過剰供給に起因してエンジンの再始動性が低下するのを防止ないしは抑制することができる。

以下、添付の図面を参照しつつ、本発明の実施の形態を具体的に説明する。図１は、本発明に係る自動停止装置を備えた直噴式のディーゼルエンジン１０（以下、略して「エンジン１０」という。）のシステム構成を示している。エンジン１０は４気筒エンジンであるが、図１では１つの気筒のみを示し、他の気筒の図示は省略している。なお、本発明は４気筒エンジンに限定されるものではなく、４気筒以外の多気筒エンジン（例えば、６気筒エンジン、８気筒エンジン…）に適用することができるのはもちろんである。

図１に示すように、エンジン１０は、シリンダヘッド１１とシリンダブロック１２とを備えている。そして、シリンダヘッド１１とシリンダブロック１２とにわたって、第１〜第４気筒１４Ａ〜１４Ｄが設けられている。また、各気筒１４Ａ〜１４Ｄの内部には、図示していないが、コネクチングロッドによりクランクシャフト１５に連結されたピストン１６が嵌挿されている。ピストン１６の上部には、シリンダヘッド１１とともに燃焼室１７を画成するキャビティ１６ａが形成されている。

各気筒１４Ａ〜１４Ｄに設けられた各ピストン１６は、それぞれ、所定の位相差でもってクランクシャフト１５の回転に伴い、気筒中心軸方向に往復運動を行う。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が所定の位相差でもって吸気、圧縮、膨張、排気の各行程からなるサイクルを繰り返す。各サイクルは、第１気筒１４Ａ、第３気筒１４Ｃ、第４気筒１４Ｄ、第２気筒１４Ｂの順で、クランク角で１８０°（１８０°ＣＡ）の位相差でもって繰り返される。

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。各燃料噴射弁１９は、燃料を該燃料噴射弁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、それぞれ気筒１４Ａ〜１４Ｄ毎に配設された分岐管２１を介して接続されている。各燃料噴射弁１９は、通電して電磁力で燃料通路を開くことにより、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ピストン１６のキャビティ１６ａに向けて直接噴射する。コモンレール２０には、燃料圧力を検出する燃圧センサＳＷ１が設けられている。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、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。

シリンダヘッド１１には、燃焼室１７に向かって開口する吸気ポート２４と排気ポート２５とが設けられている。そして、吸気ポート２４と排気ポート２５とには、それぞれ、吸気弁２６と排気弁２７とが配設されている。吸気ポート２４と排気ポート２５とには、それぞれ、吸気通路２８と排気通路２９とが接続されている。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に分岐している。各分岐吸気通路２８ａの上流端は、それぞれサージタンク２８ｂに接続されている。サージタンク２８ｂより上流側には、共通吸気通路２８ｃが設けられている。

共通吸気通路２８ｃには、各気筒１４Ａ〜１４Ｄへの吸気流入量を調整することができる吸気シャッタ弁３０と、吸気流通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センサＳＷ４とが設けられている（図２参照）。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。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。オルタネータ３２は、詳しくは図示していないが、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を内蔵している。そして、オルタネータ３２は、レギュレータ回路３３に入力されるコントロールユニットＣからの制御信号に基づいて、車両の電気負荷及び車載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構成されている。

エンジン１０には、該エンジン１０を始動するためのスタータモータ３４が設けられている。スタータモータ３４は、モータ本体３４ａとピニオンギヤ３４ｂとを備えている。ピニオンギヤ３４ｂは、モータ本体３４ａの出力軸上で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、フライホイール（図示せず）に固定されたリングギヤ３５が同軸状に設けられている。そして、スタータモータ３４を用いてエンジン１０を始動する場合は、ピニオンギヤ３４ｂが所定の噛合位置に移動して、フライホイールに固定されたリングギヤ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。

さらに、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つのクランク角センサＳＷ５、ＳＷ６が設けられている。そして、一方のクランク角センサ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、両クランク角センサ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（クランク角）が検出される。さらに、エンジン１０には、エンジン水温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、車両のブレーキペダル３７の操作を検出するブレーキペダルセンサＳＷ９とが設けられている。

エンジン１０には、ＥＧＲ装置４０（排気還流装置）が設けられている。ＥＧＲ装置４０は、ＥＧＲガス（還流排気ガス）を排気通路２９から吸気通路２８（吸気系）に還流させるＥＧＲ通路４１と、ＥＧＲ通路４１の途中に設けられたＥＧＲ弁４２とを備えている。なお、ＥＧＲ弁４２は、後で説明するコントロールユニットＣによって、その開度が制御される。さらに、ＥＧＲガスの流れ方向にみてＥＧＲ弁４２より上流側において、ＥＧＲ通路４１には、ＥＧＲガスを冷却するための水冷式のＥＧＲクーラ４３が設けられている。

また、このＥＧＲ装置４０には、ＥＧＲガスの流れ方向にみて、ＥＧＲクーラ４３より上流側の部位Ｂ１（分岐部）でＥＧＲ通路４１から分岐させられ、ＥＧＲクーラ４３とＥＧＲ弁４２の間の部位Ｂ２（集合部）で再びＥＧＲ通路４１と集合させられ、ＥＧＲクーラ４３をバイパスさせてＥＧＲガスを流すバイパス通路４４が設けられている。そして、バイパス通路４４とＥＧＲ通路４１とが集合する部位Ｂ２（集合部）には、コントロールユニットＣによって制御される切換弁４５が設けられている。

切換弁４５は、コントロールユニットＣによってオンされたとき（オン信号が印加されたとき）には、バイパス通路４４を開く一方、ＥＧＲ通路４１を閉止する。この場合、ＥＧＲガスは、ＥＧＲクーラ４３によって冷却されずに、バイパス通路４４を通って吸気通路２８に供給される。他方、切換弁４５は、コントロールユニットＣによってオフされたとき（オフ信号が印加されたとき）には、バイパス通路４４を閉止する一方、ＥＧＲ通路４１を開く。この場合、ＥＧＲガスは、バイパス通路４４を通らず、ＥＧＲクーラ４３により冷却されて吸気通路２８に供給される。

以下、エンジン１０の制御システムを説明する。エンジン１０にはコントロールユニットＣが設けられている。このコントロールユニットＣは、課題を解決するための手段の欄に記載された「自動停止・再始動制御手段」及び「排気ガス還流制御手段」を含む、エンジン１０ないしはその付属機器の総合的な制御手段である。詳しくは図示していないが、コントロールユニットＣは、制御信号の入出力を行う入出力部（インターフェース）、データや制御情報等を記憶する記憶部（ＲＯＭ、ＲＡＭ等のメモリ）、各種演算処理を行う中央処理装置（ＣＰＵ）、タイマ、カウンタ、バス等を備えたコンピュータである。

図２に示すように、コントロールユニットＣは、各センサＳＷ１〜ＳＷ９等の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、スタータモータ３４、グロープラグ１８等の各アクチュエータへ制御信号を出力する。例えば、運転条件に応じて燃料の噴射量、噴射時期等を演算し、燃料噴射弁１９等に制御信号を出力する。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に出力する。

詳しくは図示していないが、コントロールユニットＣは、機能的ないしは論理的にみれば、運転状態判定部、燃料噴射制御部、吸気流通量制御部、スタータ制御部、グロープラグ制御部、ＥＧＲ制御部等に区分される。なお、これらの判定部ないし各制御部は、ハードウェアとして区別されるものではない。ここで、運転状態判定部は、車両の運転状態を判定する。燃料噴射制御部は、運転状態判定部の判定に基づいてエンジン１０の燃料噴射を制御する。吸気流通量制御部は、運転状態判定部の判定に基づいて燃焼室１７内へ流入する吸気流通量を調整する。スタータ制御部は、運転状態判定部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。グロープラグ制御部は、グロープラグ１８を制御する。ＥＧＲ制御部は、ＥＧＲ装置４０を駆動制御する。

以下、機能的ないしは論理的にコントロールユニットＣを構成する上記判定部ないし各制御部の機能を説明する。
（運転判定部）
運転状態判定部は、燃圧センサＳＷ１、エアフローセンサＳＷ２、吸気圧センサＳＷ３、吸気温センサＳＷ４、クランク角センサＳＷ５、ＳＷ６、水温センサＳＷ７、アクセル開度センサＳＷ８、ブレーキペダルセンサＳＷ９等の出力信号に基づいて、エンジン１０の自動停止条件や再始動条件の成立又は解除、燃料圧力、ピストン１６の停止位置、筒内温度、あるいはエンジン１０が正転しているか否か等、種々の運転状態を判定する。

また、運転状態判定部は、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が停止すべき適正な停止位置ＳＡの設定を行う。ここで、停止時圧縮行程気筒の適正な停止位置ＳＡ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。後で説明するように、エンジン１０では、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燃料を自己着火させる必要がある。このため、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、確実な自己着火とスタータモータ３４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の範囲に設定される。ただし、気筒内温度が高い場合、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、適正な停止位置ＳＡは、気筒内温度によって上死点側に補正される。気筒内温度は、予めメモリに記憶されたデータに基づいて推定される。なお、運転状態判定部は、車両のブレーキペダル３７のオン・オフや車速等も判定する。

（各制御部）
燃料噴射制御部は、運転状態判定部の判定に基づいて、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。吸気流通量制御部は、運転状態判定部の判定に基づいて、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。スタータ制御部は、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。グロープラグ制御部は、暖機時等にグロープラグ１８の駆動を制御する。ＥＧＲ制御部は、基本的には、所定の部分負荷運転領域においてＥＧＲ弁４２を開くことにより燃焼の安定ないしはＮＯｘ発生量の低減を図り、かつアイドルストップ時にＥＧＲ弁４２を開くことにより燃焼室１７を高温に維持してエンジン１０の再始動性を高める。

次に、図３及び図４に示すフローチャートと図５に示すタイムチャートとを参照しつつ、コントロールユニットＣによって行われる、本発明に係るエンジン１０の自動停止・再始動制御を説明する。この自動停止・再始動制御が開始されると、まずステップＳ１で、エンジン停止条件（自動停止条件）が成立しているか否かが判定される。ここで、エンジン停止条件が成立していないと判定された場合は（ＮＯ）、このステップＳ１が繰り返し実行される。つまり、ステップＳ１では、予め設定されたエンジンの自動停止条件が成立するまで待機する。具体的には、例えばブレーキペダル３７の作動状態が所定時間継続し、車速が所定値以下である場合は、エンジン１０の自動停止条件が成立していると判定される。

ステップＳ１でエンジン停止条件が成立していると判定された場合は（ＹＥＳ）、ステップＳ２で、オルタネータ制御を含むエンジン回転速度調整制御が開始される。続いて、ステップＳ３で、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）未満であるか否かが判定される。ここで、エンジン回転数ＮｅがＮ１以上であると判定された場合は（ＮＯ）、このステップＳ３が繰り返し実行される。つまり、ステップＳ３では、エンジン回転数ＮｅがＮ１未満に低下するまで待機する。

他方、ステップＳ３でエンジン回転数ＮｅがＮ１未満であると判定された場合は（ＹＥＳ）、ステップＳ４で燃料噴射弁１９による燃料噴射が停止される（燃料カット）。すなわち、図５中においてエンジン回転速度Ｎｅが第１の回転速度Ｎ１になったタイミングｔ１で、燃料噴射弁１９からの燃料噴射が停止される。続いて、ステップＳ５で、燃料カットとほぼ同時（タイミングｔ１）に、吸気シャッタ弁３０が閉じられる（全閉される）。この制御により、ピストン１６が適正な停止位置ＳＡに停止する確率を高めることが可能となる。

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における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のバランスによりほぼ決定される。したがって、ディーゼルエンジンであるエンジン１０において、ピストン１６を適正な停止位置ＳＡ内に停止させるには、まず停止時膨張行程気筒及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、両気筒に対する空気量を調節する必要がある。そこで、この自動停止・再始動制御では、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及び停止時圧縮行程気筒の空気量を低減している。

タイミングｔ１で燃料噴射弁１９からの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。これにより、エンジン１０の回転速度は、振動しつつ低下し、４気筒４サイクルのエンジン１０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のうちのいず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が振動する谷のタイミングと一致している。

次に、ステップＳ６で、エンジン水温（エンジン温度）が基準温度Ｔ１未満であるか否かが判定される。この基準温度Ｔ１は、エンジン水温が該基準温度Ｔ１以上であれば、エンジン再始動時に格別の処置を講じなくても燃料が自己着火することが可能である温度、例えば８０℃又は７０℃に設定される。ここで、エンジン水温が基準温度Ｔ１未満であると判定された場合は（ＹＥＳ）、ステップＳ７で切換弁４５がオンされ、続いてステップＳ８でＥＧＲ弁４２が開弁（全開）される。このとき、切換弁４５は、バイパス通路４４を開く一方、ＥＧＲ通路４１を閉止し、ＥＧＲガスはＥＧＲクーラ４３によって冷却されずに、バイパス通路４４を通って吸気通路２８に供給される。これにより、燃焼室１７内に、ＥＧＲクーラ４３によって冷却されていない高温のＥＧＲガスが導入され、燃焼室１７内ないしは燃焼室の周囲は、後で説明するエンジン再始動に至るまで高温状態に維持される。この後、ステップＳ９が実行される。

他方、ステップＳ６でエンジン水温が基準温度Ｔ１以上であると判定された場合は（ＮＯ）、燃焼室１７にＥＧＲガスを導入しなくても、エンジン再始動時において、圧縮行程上死点付近で燃料室１７内の空気の温度が燃料の自己着火温度以上となると予測されるので、ステップＳ７〜Ｓ８をスキップして、ステップＳ９が実行される。すなわち、元々燃料の自己着火性が良い状態で不必要に排気ガスを燃焼室１７に供給することを防止しつつ、燃料の自己着火性が悪い状況下での燃料の自己着火性ひいてはエンジン再始動性を向上させることができる。

このように、タイミングｔ１で吸気シャッタ弁３０が閉じられ、また、エンジン水温が基準温度Ｔ１未満であるときには燃焼室１７内に高温のＥＧＲガスが供給された後、ステップＳ９で、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）未満であるか否かが判定される。ここで、エンジン回転数ＮｅがＮ２以上であると判定された場合は（ＮＯ）、このステップＳ９が繰り返し実行される。つまり、ステップＳ９では、エンジン回転数ＮｅがＮ２未満に低下するまで（すなわち図５中のタイミングｔ２）待機する。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。

他方、ステップＳ９でエンジン回転数ＮｅがＮ２未満であると判定された場合は（ＹＥＳ）、ステップＳ１０で吸気シャッタ弁３０が開弁される。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及び排気バルブ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。

次に、ステップＳ１１で、エンジン１０が停止したか否かが判定される。ここで、エンジン１０が停止していないと判定された場合は（ＮＯ）、エンジン１０が停止するまでこのステップＳ１１が繰り返し実行される。すなわち、前記のとおり、コントロールユニットＣ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ているので、クランク角センサＳＷ５、ＳＷ６の検出値に基づいてエンジン１０が完全に停止するまで待機する。

他方、ステップＳ１１でエンジン１０が停止していると判定された場合は（ＹＥＳ）、ステップＳ１２で、エンジン回転速度調整制御が終了する。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及び排気バルブ２７は、おおむね閉じているので、大量に燃焼室１７内（気筒内）に吸入された空気が下死点を通過したピストン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１６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、気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。したがって、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、図５中のタイミング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（この実施の形態では圧縮上死点前１００°ＣＡから圧縮上死点前１２０°ＣＡ）に停止させることができる。

このようにエンジン１０が完全に停止した後、ステップＳ１３で、クランク角センサＳＷ５、ＳＷ６の検出値に基づいて判定されたピストン１６の停止位置が記憶される。次に、ステップＳ１４で切換弁４５がオフされる。これにより、切換弁４５は、バイパス通路４４を閉止する一方、ＥＧＲ通路４１を開く。続いて、ステップＳ１５でＥＧＲ弁４２が閉じられる（全閉される）。これにより、エンジン停止後に過剰にＥＧＲガスが吸気通路２８に供給されるのが防止され、排気ガスの過剰供給に起因してエンジン１０の再始動性が低下するのを防止ないしは抑制することができる。

このようにエンジン１０が停止した後、ステップＳ１６で、停止時間が計測され、積算される。気筒内温度（燃焼室１７内の温度）は、エンジン１０の停止時間に依存するので、この実施の形態においては、コントロールユニットＣ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格納しておき、エンジン１０の停止時間に基づいて気筒内温度を推定するようにしている。

次に、ステップＳ１７で、吸気温センサＳＷ４によって検出された吸気温度、水温センサＳＷ７によって検出されたエンジン水温、エンジン１０の停止時間、及び、グロープラグ１８の駆動時間に基づいて、気筒内温度が算出される。続いて、ステップＳ１８で、演算された気筒内温度に基づいて、目標となる燃料圧力が決定され、この燃料圧力に基づいて適正な停止位置ＳＡが設定される。この実施の形態では、気筒内温度と目標となる燃料圧力とによって適正な停止位置ＳＡを設定しているので、より好適な停止位置判定を行うことができる。

このように適正な停止位置ＳＡが設定された後、ステップＳ１９で、停止時圧縮行程気筒のピストン１６が適正な停止位置ＳＡよりも上死点側にあるか否かが判定される。ここで、ピストン１６が適正な停止位置ＳＡよりも上死点側にあると判定された場合は（ＹＥＳ）、ステップＳ２０でグロープラグ１８がオンされ、気筒内が加熱される。他方、ステップＳ１９で、停止時圧縮行程気筒のピストン１６が適正な停止位置ＳＡよりも上死点側にないと判定された場合（ＮＯ）、すなわちピストン１６が適正な停止位置ＳＡ内にある場合は、ステップＳ２１でグロープラグ１８がオフされる。

次に、ステップＳ２２で、エンジン１０の再始動条件が成立しているか否かが判定される。再始動条件としては、例えばアクセルペダル３６が踏込まれたこと、自動停止条件がエンジン１０の停止後に解除されたことなどがあげられる。ここで、エンジン１０の再始動条件が成立していないと判定された場合は（ＮＯ）、ステップＳ１６に戻って、ステップＳ１６〜Ｓ２２の処理が繰り返される。このため、計測時間や気筒内温度の変化に伴って、ステップＳ２３に設定される適正な停止位置ＳＡも変化することになる。

他方、ステップＳ２２でエンジン１０の再始動条件が成立していると判定された場合は（ＹＥＳ）、ステップＳ２３でスタータモータ３４が駆動される。これにより、停止時圧縮行程気筒では、ピストン１６が気筒内の空気を圧縮しながら上死点に移動する。続いて、ステップＳ２４で、停止時圧縮行程気筒のピストン１６が適正な停止位置ＳＡよりも上死点側にあるか否かが判定される。

ステップＳ２４で停止時圧縮行程気筒のピストン１６が適正な停止位置ＳＡよりも上死点側にあると判定された場合は（ＹＥＳ）、ステップＳ２５で、停止時吸気行程気筒が圧縮行程に入るまで待機し、停止時吸気行程気筒が圧縮行程に入った後、所定のタイミングで燃料噴射弁１９から燃料が噴射される。すなわち、このようにピストン停止位置が適正な停止位置ＳＡから外れている場合は、停止時圧縮行程気筒での燃焼は中止される。

他方、ステップＳ２４で停止時圧縮行程気筒のピストン１６が適正な停止位置ＳＡよりも上死点側でないと判定された場合（ＮＯ）、すなわちピストン停止位置が適正な停止位置ＳＡ内である場合は、ステップＳ２６で、停止時圧縮行程気筒に燃料噴射弁１９から燃料が噴射され、この気筒における燃料の燃焼により、エンジン１０の再始動が図られる。

このように、ステップＳ２５又はステップＳ２６が実行された後、ステップＳ２７で、エンジン１０は通常運転に移行させられ、今回の自動停止・再始動処理は終了する（エンド）。

以上、本発明の実施の形態に係るエンジンの自動停止装置ないしは自動停止・再始動制御によれば、自動停止条件が成立しエンジン１０が自動停止される際に、ＥＧＲ弁４２が開弁方向に制御され、燃焼室１７内（気筒内）に高温の排気ガスが導入され、燃焼室１７内ないしは燃焼室１７の周囲は、エンジン再始動に至るまで高温状態に維持される。このため、エンジン再始動時に圧縮行程の上死点付近で、燃焼室１７内の空気の温度を断熱圧縮により支障なく燃料の自己着火温度以上に高めることができ、燃料を有効に自己着火させることができる。よって、不必要にグローランプ１８を使用することなく、アイドルストップ状態からのエンジン再始動時に燃料の着火不全が生じるのを有効に防止することができる。

本発明の実施の形態に係るディーゼルエンジンのシステム構成を示す模式図である。 図１に示すエンジンの制御システムの構成を示すブロック図である。 図１に示すエンジンの自動停止・再始動制御の制御手順を示すフローチャートの一部（前段）である。 図１に示すエンジンの自動停止・再始動制御の制御手順を示すフローチャートの一部（後段）である。 図３及び図４に示す自動停止・再始動制御が行われる場合の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。

符号の説明

１０ ディーゼルエンジン（エンジン）、１１ シリンダヘッド、１２ シリンダブロック、１４Ａ〜１４Ｄ 第１〜第４気筒、１５ クランクシャフト、１６ ピストン、１６ａ キャビティ、１７ 燃焼室、１８ グロープラグ、１９ 燃料噴射弁、２０ コモンレール、２１ 分岐管、２２ 高圧燃料供給管、２３ 燃料供給ポンプ、２４ 吸気ポート、２５ 排気ポート、２６ 吸気弁、２７ 排気弁、２８ 吸気通路、２８ａ 分岐吸気通路、２８ｂ サージタンク、２８ｃ 共通吸気通路、３０ 吸気シャッタ弁、３０ａ アクチュエータ、３２ オルタネータ、３３ レギュレータ回路、３４ スタータモータ、３４ａ モータ本体、３４ｂ ピニオンギヤ、３５ リングギヤ、３６ アクセルペダル、３７ ブレーキペダル、４０ ＥＧＲ装置、４１ ＥＧＲ通路、４２ ＥＧＲ弁、４３ ＥＧＲクーラ、４４ バイパス通路、４５ 切換弁、Ｃ コントロールユニット、ＳＷ１ 燃圧センサ、ＳＷ２ エアフローセンサ ＳＷ３ 吸気圧センサ、ＳＷ４ 吸気温センサ、ＳＷ５ クランク角センサ、ＳＷ６ クランク角センサ、ＳＷ７ 水温センサ、ＳＷ８ アクセル開度センサ、ＳＷ９ ブレーキペダルセンサ。

Claims (4)

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一方、所定の再始動条件が成立したときにディーゼルエンジンを自動的に再始動させる自動停止・再始動制御手段を備えているディーゼルエンジンの自動停止装置において、
   吸気通路と排気通路とを接続する排気ガス還流通路と、
   上記排気ガス還流通路に配設された排気ガス還流弁と、
   上記排気ガス還流弁を介して排気ガスの還流状態を制御する排気ガス還流制御手段とを備えていて、
   上記排気ガス還流制御手段は、上記自動停止条件が成立したときに、上記排気ガス還流弁を開弁方向に制御するよう構成されていることを特徴とするディーゼルエンジンの自動停止装置。
2. 上記排気ガス還流通路に、排気ガスを冷却する排気ガス冷却手段と、該排気ガス冷却手段をバイパスさせて排気ガスを流通させるバイパス通路と、該バイパス通路の排気ガスの流通状態を切り換えることが可能な切換弁とが設けられていて、
   上記排気ガス還流制御手段は、上記切換弁を、所定のバイパス条件が成立したときに排気ガスが上記バイパス通路を流通する側に作動させるとともに、上記自動停止条件が成立したときに排気ガスが上記バイパス通路を流通する側に作動させるよう構成されていることを特徴とする、請求項１に記載のディーゼルエンジンの自動停止装置。
3. エンジン温度を検出するエンジン温度検出手段が設けられていて、
   上記排気ガス還流制御手段は、上記自動停止条件が成立した場合において、上記エンジン温度検出手段により検出されたエンジン温度が所定温度よりも低いときに、上記排気ガス還流弁を開弁方向に制御するとともに、上記切換弁を排気ガスが上記バイパス通路を流通する側に作動させるよう構成されていることを特徴とする、請求項２に記載のディーゼルエンジンの自動停止装置。
4. 上記排気ガス還流制御手段は、上記自動停止条件が成立して上記排気ガス還流弁を開弁方向に制御した後において、ディーゼルエンジンが実際に停止したことが検出されたときに、上記排気ガス還流弁を閉作動させるよう構成されていることを特徴とする、請求項１に記載のディーゼルエンジンの自動停止制御装置。

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