JP2010084647A - ディーゼルエンジンの自動停止装置及びディーゼルエンジンの制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】エンジン１０の再始動性を向上させたディーゼルエンジン１０の自動停止装置及びその制御方法を提供する。
【解決手段】制御方法は、自動停止条件が成立したときに燃料供給を停止する工程と、燃料供給停止と同時に又はその直後に吸気弁２６及び排気弁２７を共に閉じた状態に保持する工程と、燃料供給の停止と吸気弁２６及び排気弁２７の閉弁とを経て、ディーゼルエンジン１０を完全停止させる工程と、再始動条件が成立したときに燃料供給を再開することによって、エンジン１０を再始動させる工程と、備える。
【選択図】図３

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該ディーゼルエンジンを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及びその制御方法に関する技術分野に属する。

従来より、燃費低減及びＣＯ_２排出量抑制等を目的として、アイドル時等の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るようにしている。そして、このようなエンジンの自動停止を行う場合には、エンジンの再始動が必要になるが、この再始動は確実にかつ速やかに行うことが要求される。

ここで、ディーゼルエンジンの場合には、エンジン冷間時に吸入空気を暖めて燃料の着火性を高めるためのグロープラグが設けられており、例えば特許文献１に示すものでは、エンジンの停止に伴い筒内温度が低下することに起因する燃料着火性の悪化を防止するべく、前記グロープラグにより筒内を加熱することで、エンジンの再始動性を向上させるようにしている。

一方、近年では、吸気弁及び排気弁を、クランク軸の回転位置とは無関係に個々に独立してアクチュエータで駆動する弁駆動手段を設けて、この弁駆動手段の作動を制御するものが知られている。このような弁駆動手段の作動を制御することで、吸気弁の作動状態、つまり吸気弁の開度（リフト量）や開弁期間を自在に制御することができ、例えば吸気行程や排気行程で全閉状態にすることも可能となる。
特開２００４−１７６５６９号公報

前記従来例のように、エンジンの再始動性を向上させるためにグロープラグにより筒内を加熱する方法では、グロープラグの消費電力が大きいため、バッテリ電力が低下し易くなったりグロープラグ以外の電気負荷への供給電力が低下したりするという問題があり、グロープラグは出来る限り使用しないことが好ましい。

本発明は、斯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、エンジンの再始動性を向上させたディーゼルエンジンの自動停止装置及びその制御方法を提供することにある。

本発明の一側面によると、制御方法は、気筒の吸気弁及び排気弁の作動状態を制御すると共に、当該気筒への燃料供給を制御することによって運転されるディーゼルエンジンの制御方法である。

この制御方法は、所定の自動停止条件が成立したときに前記気筒への燃料供給を停止する工程と、前記燃料供給停止と同時に又はその直後に前記気筒の吸気弁及び排気弁を共に閉じた状態に保持する工程と、前記燃料供給の停止と前記吸気弁及び排気弁の閉弁とを経て、前記ディーゼルエンジンを停止させる工程と、所定の再始動条件が成立したときに前記気筒への燃料供給を再開することによって、前記停止させたディーセルエンジンを再始動させる工程と、備える。

この構成によると、所定の自動停止条件が成立して気筒への燃料供給を停止することにより、ディーゼルエンジンが完全停止に至るまでのエンジン停止過程に移行することになる。

このエンジン停止過程において、前記燃料供給の停止と同時に又はその直後に気筒の吸気弁及び排気弁を共に閉じる。このことにより、ディーゼルエンジンの吸気側から新気が新たに気筒内へ吸入されることがなくなり、筒内温度の低下が抑制される。

また、吸気弁及び排気弁の閉弁により、気筒内ではわずかな空気しか圧縮されなくなり、エンジン停止過程において気筒内の空気の圧縮に伴って生じる停止振動が抑制される。

そうして、所定の再始動条件が成立して、気筒への燃料供給を再開することによって停止させたディーセルエンジンを再始動させるときには、筒内温度の低下が抑制されていることにより、その始動性が向上する。

前記制御方法は、少なくとも、前記ディーゼルエンジンが停止するときに圧縮行程となる特定気筒において、その停止直前の吸気行程で吸気を行う工程をさらに備えてもよい。

前述したように、吸気弁及び排気弁を閉弁した状態のままディーゼルエンジンを停止させた場合、次にエンジンを再始動させるときには先ず、筒内に空気を取り入れ、その後それを圧縮して膨張行程へと移行しなければならず、ディーゼルエンジンの始動遅れが生じてしまう。

そこで、ディーゼルエンジンが停止するときに圧縮行程となる特定気筒において、その停止直前の吸気行程で吸気を行うことによって、エンジンの停止時、換言すればエンジンの再始動時には、特定気筒はその筒内に空気を入れた状態となる。このためエンジンの再始動時に、その特定気筒の空気を圧縮して膨張行程へと移行することが可能になり、ディーゼルエンジンが速やかに始動することになる。

前記吸気を行う工程は、前記特定気筒の吸気弁を閉じかつ排気弁を開けることによって行う、としてもよい。

エンジンの停止過程においては、それまでの排気熱により、ディーゼルエンジンの排気側の温度が吸気側に比べて高くなっている。そこで、特定気筒において、停止直前の吸気行程で吸気を行うときに、特定気筒の吸気弁を閉じかつ排気弁を開けることにより、ディーゼルエンジンの排気側から吸気を行うことで、筒内温度が高まる。その結果、ディーゼルエンジンの再始動性がさらに向上する。

前記制御方法は、前記特定気筒以外の気筒において、前記再始動条件が成立して前記気筒への燃料供給を再開した後の吸気行程で吸気を行う工程をさらに備えてもよい。

つまり、エンジンの停止前に筒内に空気を取り入れない気筒については、エンジンの再始動時の吸気行程において吸気を行えばよい。

前記吸気を行う工程は、前記気筒の吸気弁を閉じかつ排気弁を開けることにより前記ディーゼルエンジンの排気側から吸気する排気側吸込制御による、としてもよい。

前述したように、ディーゼルエンジンの排気側から吸気を行うことで、筒内温度が高まる。その結果、ディーゼルエンジンの再始動性が向上する。

前記排気側吸込制御は、前記燃料供給の再開後、前記ディーゼルエンジンの回転数が所定回転数に到達するまで行い、前記回転数が所定回転数に到達した後は、前記吸気行程において吸気弁を開けかつ排気弁を閉じることによって前記ディーゼルエンジンの吸気側から吸気する通常制御を行う、としてもよい。

前記排気側吸込制御は、前記燃料供給の再開後の最初の吸気行程において行い、２回目以降の吸気行程では、前記吸気行程において吸気弁を開けかつ排気弁を閉じることによって前記ディーゼルエンジンの吸気側から吸気する通常制御を行う、としてもよい。

ディーゼルエンジンの再始動の開始後は、排気側に燃焼ガスが排出されるため、所定のタイミングで吸気側からの吸気に切り替えることが、エンジンの始動性向上の上では望ましい。

前記制御方法は、前記エンジン停止過程において、前記ディーゼルエンジンの排気側に二次空気を供給する工程をさらに備えてもよい。

こうすることで、前述したように、ディーゼルエンジンの排気側から吸気を行う場合に、酸素濃度の高い空気が筒内に吸入される。これにより、燃料着火性が向上し、エンジンの始動性が高まる。

前記二次空気の供給は、前記各気筒の吸気弁及び排気弁を共に閉じた後に開始することが好ましい。

こうすることで、排気側に供給した二次空気が排気側の下流に流れていってしまうことが抑制され、二次空気が排気弁の近くに留まるようになる。その結果、吸気行程で排気弁を開けたときに、その二次空気を多量に含む空気が筒内に吸入される。

本発明の別の側面によると、ディーゼルエンジンの自動停止装置は、吸気弁及び排気弁が設けられた気筒を少なくとも１つ備え、当該吸気弁及び排気弁の作動状態を制御すると共に、前記気筒への燃料供給を制御することによって運転されるディーゼルエンジンと、所定の自動停止条件が成立したときに前記気筒への燃料供給を停止することによって前記ディーゼルエンジンを自動停止させると共に、所定の再始動条件が成立したときに前記気筒への燃料供給を再開することによって前記ディーゼルエンジンを再始動させる自動停止・再始動制御手段と、前記気筒の吸気弁及び排気弁を駆動する弁駆動手段と、前記弁駆動手段による前記吸気弁及び排気弁の作動状態を制御する弁作動制御手段と、を備え、前記弁作動制御手段は、前記自動停止・再始動制御手段による前記気筒への燃料供給停止と同時に又はその直後に、前記気筒の前記吸気弁及び排気弁を共に閉じた状態に保持する。

この構成によると、前述したように、エンジン停止過程において、燃料供給の停止と同時に又はその直後に気筒の吸気弁及び排気弁を共に閉じることで、筒内温度の低下が抑制されて、エンジンの再始動性が向上する。

以上説明したように、本発明によると、エンジン停止過程において、燃料供給の停止と同時に又はその直後に気筒の吸気弁及び排気弁を共に閉じることにより、筒内温度の低下を抑制することができ、その結果、ディーゼルエンジンの再始動性を向上させることができる。また、吸気弁及び排気弁の閉弁により、エンジン停止過程における停止振動を抑制することができる。

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。

図１は本発明の実施形態１に係る自動停止装置を備えた４サイクルディーゼルエンジン１０（以下、単にエンジン１０という）の概略構成を示している。尚、本実施形態では、エンジン１０を手動変速機に連結した車両に搭載した例を示している。

図１を参照して、上記エンジン１０は、シリンダヘッド１１及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及びシリンダブロック１２には、エンジン前側から順に４つの気筒１４Ａ〜１４Ｄが直列に配設されている。これら各気筒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が嵌挿されている。このピストン１６には、シリンダヘッド１１と共に燃焼室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、膨張及び排気の各行程から
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１４Ａ、３番気筒１４Ｃ、４番気筒１４Ｄ、２番気筒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。

上記シリンダヘッド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。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を区画するピストン１６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。

また、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及び排気ポート２５が各気筒１４Ａ〜１４Ｄの上部に設けられている。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、吸気弁２６及び排気弁２７がそれぞれ装備されている。

上記吸気弁２６は、電磁式の吸気弁駆動手段２６Ａによって開閉駆動され、同様に、排気弁２７も、電磁式の排気弁駆動手段２７によって開閉駆動されるようになっている。これら吸気弁２６及び排気弁２７は共に、クランクシャフト１５との機械的な連係は採択されておらず、クランクシャフト１５の回転位置に関わらず、上記弁駆動手段２６Ａ，２７Ａの作動によって開閉される。すなわち、吸気弁駆動手段２６Ａが消磁されたときには、吸気弁２６が、図示省略のリターンスプリングによって閉弁される一方、吸気弁駆動手段２６Ａが励磁されたときには、吸気弁２６がリターンスプリングに抗して開弁されるようになっている。同様に、排気弁駆動手段２７Ａが消磁されたときには、排気弁２７が、図示省略のリターンスプリングによって閉弁される一方、排気弁駆動手段２７Ａが励磁されたときには、排気弁２７がリターンスプリングに抗して開弁されるようになっている。本実施形態では、吸気弁駆動手段２６Ａの励磁力を段階的又は無段階に調整することが可能であり、これにより、吸気弁２６の開度（リフト量）を変更できるようになっている。すなわち、エンジン回転速度及びエンジン負荷に応じて吸気弁２６の開度を変更する。一方、排気弁駆動手段２７ＡはＯＮ・ＯＦＦ的に作動されるものとされて、排気弁２７の開度が常時一定となるように設定されている。尚、吸気弁２６及び排気弁２７両方の開度を変更できるようにしてもよく、常時一定となるように設定してもよい。

上記吸気弁２６の開弁時間は、吸気弁２６の開度に対応して予め決まっており、開度が大きいほど長い時間となる。この場合、吸気弁２６の開度（リフト量）の大小に拘わらず、クランク角に対する開弁開始時期は揃っている一方、閉弁完了時期は、吸気弁２６の開度が小さくなるに連れて早くなることが好ましい。これにより、ポンピングロスを低減することができるようになる。尚、吸気弁２６の開弁時間は、吸気弁２６の開度に関係なく一定になるようにしてもよい。

上記弁駆動手段２６Ａ，２７Ａは、後述するエンジン制御ユニット１００の吸排気弁作動制御部１０３からの指令を受けて作動するようになっており、この吸排気弁作動制御部１０３によって、弁駆動手段２６Ａ，２７Ａによる吸気弁２６及び排気弁２７の作動状態が制御されることになる。このことで、吸排気弁作動制御部１０３は、本発明の弁作動制御手段を構成することになる。

上記吸気ポート２４及び排気ポート２５には、吸気通路２８及び排気通路２９がそれぞれ接続されている。この吸気通路２８の下流側の部分は、気筒１４Ａ〜１４Ｄ毎に分岐した分岐吸気通路２８ａとされ、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、上記共通吸気通路２８ｃには、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度センサＳＷ４とが設けられている。

また、排気通路２９における上流側の部分は、各気筒１４Ａ〜１４Ｄに分岐した分岐排気通路とされている。

上記エンジン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に構成されている。

また、エンジン１０には、当該エンジン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。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、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。また、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、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。

また、エンジン１０には、排気還流装置４０が設けられている。この排気還流装置４０は、排気ガスの一部を排気通路２９から吸気通路２８に環流するＥＧＲ通路４１と、このＥＧＲ通路４１の途中に設けられたＥＧＲ弁４２とを備えている。ＥＧＲ弁４２は、次に説明するエンジン制御ユニット１００のＥＧＲ制御部１０６によって、開閉制御されるようになっている。

さらに、エンジン１０には、排気通路２９内に空気を供給する二次空気供給装置５が設けられている。この二次空気供給装置５は、排気通路２９において、排気ポート２５の近傍に連通する二次空気供給通路５１と、その二次空気供給通路５１の途中に設けられた電動ポンプ５２とからなり、後述するエンジン制御ユニット１００の二次空気制御部１０７によって電動ポンプ５２が駆動制御されることにより、必要に応じて排気通路２９内における、排気ポート２５乃至排気弁２７の付近に空気が供給されるようになっている。

尚、本実施形態では、吸気通路２８に吸気絞り弁は設けられておらず、吸気弁２６が吸気絞り弁と同様の役割を果たす。

上記エンジン１０は、エンジン制御ユニット１００によって運転制御される。

このエンジン制御ユニット１００は、ＣＰＵ、メモリ、カウンタタイマ群、インターフェース及びこれらのユニットを接続するパスを有するマイクロプロセッサで構成され、各センサＳＷ１〜ＳＷ９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及び噴射時期を演算し、燃料噴射弁１９等に制御信号を出力している。また、エンジン１０の運転状態（エンジン回転速度及びエンジン負荷）に応じて、吸気弁２６の開度（リフト量）の目標値を演算し、その開度がこの目標値となるような制御信号を吸気弁駆動手段２６Ａに出力する。

上記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、この運転状態判定部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、上記弁駆動手段２６Ａ，２７Ａの作動を制御する吸排気弁作動制御部１０３と、上記運転状態判定部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を制御するグロープラグ制御部１０５と、排気還流装置４０のＥＧＲ弁４２を駆動制御するＥＧＲ制御部１０６とを論理的に構成している。

上記運転状態判定部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、アクセル開度センサＳＷ８、ブレーキペダルセンサＳＷ９等からのセンサ信号に基づき、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、及び、エンジン１０の運転状態が低負荷運転状態にあるか否か等を判定するモジュールである。この他にも、運転状態判定部１０１は、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。この運転状態判定部１０１は、エンジン１０が自動停止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ＳＡ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（エンジン１０の自動停止完了時に圧縮行程となる気筒）の適正停止位置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。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ＳＡ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。尚、本実施形態において、運転状態判定部１０１は、車両のブレーキペダル３７のＯＮ／ＯＦＦ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。

上記燃料噴射制御部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。

上記吸排気弁作動制御部１０３は、上記運転状態判定部１０１の判定に基づいて吸気弁２６の開度（リフト量）の目標値を演算するとともに、その目標値と両クランク角度センサＳＷ５，ＳＷ６により検出されるクランクシャフト１５の回転角度とに応じて上記弁駆動手段２６Ａ，２７Ａの作動を制御するモジュールである。

上記スタータ制御部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。

上記グロープラグ制御部１０５は、エンジン冷間時や、エンジン再始動の際に、停止時圧縮行程気筒のピストン１６が上記適正停止位置ＳＡよりも上死点側にあるときにグロープラグ１８の駆動を制御するモジュールである。

上記ＥＧＲ制御部１０６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、燃焼安定性を図るモジュールである。

前記二次空気制御部１０７は、エンジン１０を自動停止させている最中のエンジン停止過程において、電動ポンプ５２を駆動することにより、二次空気供給通路５１を通じて排気通路２９内に空気を供給して、エンジン１０の再始動性を向上させるモジュールである。

上記エンジン制御ユニット１００は、所定の自動停止条件が成立したときにエンジン１０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、該自動停止させたエンジン１０を再始動させる自動停止・再始動制御手段を構成するものである。このエンジン制御装置１００におけるエンジン１０の自動停止制御及び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及び再始動制御を含むフローチャートであり、図３は、図２の制御例に基づく吸気弁２６及び排気弁２７の作動状態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の自動停止条件が成立するのを待機する（ステップＳ２１）。具体的には、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といった場合（つまりエンジン１０のアイドル運転状態が所定時間継続していると想定される場合）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Ｓ２１において、自動停止条件が成立したと判定した場合には、燃料噴射弁１９からの燃料供給を停止し（ステップＳ２２）、エンジン停止過程に移行する。エンジン制御ユニット１００（吸排気弁作動制御部１０３）は、各気筒１４Ａ〜１４Ｄの全行程で、吸気弁２６及び排気弁２７を全閉状態とする（ステップＳ２３）。すなわち、吸気行程でも吸気弁２６を全閉状態とし、排気行程でも排気弁２７を全閉状態とする。これにより、各気筒１４Ａ〜１４Ｄ内に新気が新たに吸入されることによる筒内温度の低下を抑制することができる。また、吸気弁２６及び排気弁２７の閉弁により、各気筒１４Ａ〜１４Ｄ内では極僅かな空気しか圧縮されず、エンジン停止時に気筒１４Ａ〜１４Ｄ内の空気の圧縮に伴って生じる停止振動を抑制することができる。このステップＳ２３は、ステップＳ２２と同時またはその直後に実行される。

続くステップＳ２４で、エンジン制御ユニット１００（二次空気制御部１０７）は、電動ポンプ５２を駆動させて、排気通路２９内に二次空気を供給する。このように各気筒１４Ａ〜１４Ｄの吸気弁２６及び排気弁２７を閉弁した後に二次空気を供給することにより、排気流動によって、供給した二次空気が排気通路２９の下流側に流れていってしまうことが防止され、排気ポート２５乃至排気弁２７の付近に二次空気を留めることが可能になる。尚、この二次空気の供給は、所定時間経過後に停止する。

そして、各気筒１４Ａ〜１４Ｄを閉弁した状態で、クランク角度センサＳＷ５，ＳＷ６の検出信号等に基づいて、エンジン１０の停止位置を予測する（ステップＳ２５）。

そうして、予測したエンジン１０の停止位置に基づいて、エンジン１０の停止時に圧縮行程にある気筒については、ステップＳ２６の判定からステップＳ２７に移行する一方、それ以外の気筒については、ステップＳ２１１に移行する。

停止時圧縮行程気筒は、ステップＳ２７で、エンジン停止の直前の吸気行程中に、排気弁２７を開けかつ吸気弁２６を閉じることにより、排気側から空気を吸入する。図３においては、２番気筒が停止時圧縮行程気筒に相当し、エンジン停止（図３のタイミングｔ２）の直前の吸気行程中に、排気弁２７が開けられている。ここで、前記ステップＳ２４において、排気側には二次空気が供給されているため、この二次空気を含むと共に、排気側において排気熱により温められた空気が筒内に吸入されることとなる。そうしてステップＳ２８でエンジン１０が停止に至る。

これに対し、停止時圧縮行程気筒以外の気筒、つまり、停止時吸気行程気筒、停止時排気行程気筒及び停止時膨張行程気筒については、そのままエンジン１０の停止に至る（ステップＳ２１１。尚、ステップＳ２８とＳ２１１は同じステップである）。

エンジン１０の自動停止後は、再始動条件が成立するのを待つ（ステップＳ２９及びステップＳ２１２）。再始動条件が成立したときに、停止時圧縮行程気筒には、排気側から空気が予め吸入されているため、スタータ制御部１０４がスタータモータ３４を駆動することにより当該気筒内の空気が圧縮されて、筒内温度が上がることになり、燃料噴射制御部１０２が燃料噴射弁１９を駆動制御することによって所定のタイミングで、筒内に燃料が噴射されて膨張行程に移行することになる。そうして、停止時圧縮行程気筒は、再始動条件の成立後はそのまま、通常制御に移行することになる（ステップＳ２１０）。

一方、停止時吸気行程気筒（図３の例では１番気筒）、停止時排気行程気筒（図３の例では３番気筒）及び停止時膨張行程気筒（図３の例では４番気筒）については、最初の吸気行程中に、排気弁２７を開けかつ吸気弁２６を閉じることにより、排気側から空気を吸入する。そうして、圧縮行程から膨張行程へと移行することになる。

また、停止時圧縮行程気筒以外の気筒も、通常制御に移行することになり（ステップＳ２１０）、これにより、これらの気筒において２回目以降の吸気行程では、吸気弁２６を開けかつ排気弁２７を閉じることにより、吸気側から新気を吸入することになる（図３では図示しない）。そうして、エンジン１０が再始動されることになる。

したがって、本実施形態では、上記エンジン制御ユニット１００における自動停止制御において、エンジン１０の自動停止条件が成立してエンジン１０への燃料供給を停止するのと同時に、又はその直後に、各気筒１４Ａ〜１４Ｄの吸気弁２６及び排気弁２７を閉弁するようにしたので、新気が新たに吸入されることによる筒内温度の低下を抑制することができる。また、エンジン停止時に気筒１４Ａ〜１４Ｄ内の空気の圧縮に伴って生じる停止振動を抑制することができる。

そのようにして、エンジン１０の自動停止条件の成立時から、エンジン１０が実際に停止完了するまで各気筒１４Ａ〜１４Ｄの吸気弁２６及び排気弁２７を閉弁するものの、エンジン１０の停止時に圧縮行程気筒となる気筒については、その停止直前の吸気行程中において吸気を行う。このことにより、エンジン１０の再始動時にはその圧縮行程気筒内の空気を圧縮することによって、当該気筒から自己着火させてエンジン１０を始動させることができ、エンジン１０が迅速に始動することになる。

しかも、前記停止時圧縮行程気筒は、その吸気行程中に、排気弁２７を開けて排気側から吸気をするため、排気側において温められた空気を筒内に吸入することができ、筒内温度が上昇してエンジン１０が確実に始動する。

さらにまた、二次空気供給装置５によって排気側に二次空気が供給されているため、前記停止時圧縮行程気筒に対して多量の酸素が吸入され、エンジン１０の始動性をさらに向上させることができる。

一方、停止時圧縮行程気筒以外の気筒については、エンジン１０の再始動条件成立後、最初の吸気行程において排気側から吸気することで、前述したように、温められた空気（二次空気を含む）が筒内に吸入されて、エンジン１０の始動性の向上が図られる。

また、２回目以降の吸気行程においては、吸気側から新気を吸入することによって、酸素を多量に含む新気が筒内に吸入されて、例えば、アクセルペダル３６の踏み込み操作により、車両の加速が要求されたときにでも、その要求に速やかに対応することが可能になる。

尚、前記の制御では、停止時圧縮行程気筒以外の気筒について、最初の吸気行程においては排気側から吸気し、２回目以降の吸気行程においては吸気側から吸気するようにしているが、例えばエンジン回転数に基づいて、エンジン回転数が所定回転数以上になる前は、排気側から吸気し（つまり、排気側吸込制御）、エンジン回転数が所定回転数（例えばアイドル回転数）以上になった後は、吸気側から吸気する（つまり、通常制御）ようにしてもよい。こうすることで早期に通常制御に移行することが可能になり、例えば加速要求に対しても速やかに対応することが可能になる。

また、本発明は、４気筒ディーゼルエンジンに限らず、６気筒や８気筒等の複数気筒を有するディーゼルエンジンにも適用することができる。

本発明は、自動停止後のディーゼルエンジンの再始動性を向上させることができるから、例えば車両に搭載されるディーゼルエンジンの自動停止装置及び制御方法として有用である。

本発明に係る自動停止装置を備えたエンジンを示す概略構成図である。 エンジン制御装置における自動停止制御及び再始動制御を示すフローチャートである。 エンジン停止及び再始動過程における吸気弁及び排気弁の作動状態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
１４Ａ〜１４Ｄ 気筒
２６ 吸気弁
２６Ａ 吸気弁駆動手段（弁駆動手段）
２７ 排気弁
２７Ａ 排気弁駆動手段（弁駆動手段）
１００ エンジン制御装置（自動停止・再始動制御手段）
１０３ 吸排気弁作動制御部（弁作動制御手段）

Claims (10)

1. 気筒の吸気弁及び排気弁の作動状態を制御すると共に、当該気筒への燃料供給を制御することによって運転されるディーゼルエンジンの制御方法であって、
   所定の自動停止条件が成立したときに前記気筒への燃料供給を停止することによって、ディーゼルエンジンを自動停止させるべくエンジン停止過程に移行する工程と、
   前記エンジン停止過程において前記燃料供給停止と同時に又はその直後に前記気筒の吸気弁及び排気弁を共に閉じた状態に保持する工程と、
   前記燃料供給の停止と前記吸気弁及び排気弁の閉弁とを経て、前記ディーゼルエンジンを完全停止させる工程と、
   所定の再始動条件が成立したときに前記気筒への燃料供給を再開することによって、前記停止させたディーセルエンジンを再始動させる工程と、備えた制御方法。
2. 請求項１に記載の制御方法において、
   少なくとも、前記ディーゼルエンジンが停止するときに圧縮行程となる特定気筒において、その停止直前の吸気行程で吸気を行う工程をさらに備えた制御方法。
3. 請求項２に記載の制御方法において、
   前記吸気を行う工程は、前記特定気筒の吸気弁を閉じかつ排気弁を開けることによって行う制御方法。
4. 請求項２又は３に記載の制御方法において、
   前記特定気筒以外の気筒において、前記再始動条件が成立して前記気筒への燃料供給を再開した後の吸気行程で吸気を行う工程をさらに備えた制御方法。
5. 請求項４に記載の制御方法において、
   前記吸気を行う工程は、前記気筒の吸気弁を閉じかつ排気弁を開けることにより前記ディーゼルエンジンの排気側から吸気する排気側吸込制御による制御方法。
6. 請求項５に記載の制御方法において、
   前記排気側吸込制御は、前記燃料供給の再開後、前記ディーゼルエンジンの回転数が所定回転数に到達するまで行い、
   前記回転数が所定回転数に到達した後は、前記吸気行程において吸気弁を開けかつ排気弁を閉じることによって前記ディーゼルエンジンの吸気側から吸気する通常制御を行う制御方法。
7. 請求項５に記載の制御方法において、
   前記排気側吸込制御は、前記燃料供給の再開後の最初の吸気行程において行い、２回目以降の吸気行程では、前記吸気行程において吸気弁を開けかつ排気弁を閉じることによって前記ディーゼルエンジンの吸気側から吸気する通常制御を行う制御方法。
8. 請求項３又は５に記載の制御方法において、
   前記エンジン停止過程において、前記ディーゼルエンジンの排気側に二次空気を供給する工程をさらに備えた制御方法。
9. 請求項８に記載の制御方法において、
   前記二次空気の供給は、前記各気筒の吸気弁及び排気弁を共に閉じた後に開始する制御方法。
10. 吸気弁及び排気弁が設けられた気筒を少なくとも１つ備え、当該吸気弁及び排気弁の作動状態を制御すると共に、前記気筒への燃料供給を制御することによって運転されるディーゼルエンジンと、
    所定の自動停止条件が成立したときに前記気筒への燃料供給を停止することによって前記ディーゼルエンジンを自動停止させると共に、所定の再始動条件が成立したときに前記気筒への燃料供給を再開することによって前記ディーゼルエンジンを再始動させる自動停止・再始動制御手段と、
    前記気筒の吸気弁及び排気弁を駆動する弁駆動手段と、
    前記弁駆動手段による前記吸気弁及び排気弁の作動状態を制御する弁作動制御手段と、を備え、
    前記弁作動制御手段は、前記自動停止・再始動制御手段による前記気筒への燃料供給停止と同時に又はその直後に、前記気筒の前記吸気弁及び排気弁を共に閉じた状態に保持するディーゼルエンジンの自動停止装置。

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