JP2014145331A - 直噴ガソリンエンジンの制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】アイドリングストップ車両に搭載された直噴ガソリンエンジンの制御装置において、圧縮行程噴射から吸気行程噴射への噴射形態切換時のトルク段差を抑制する。
【解決手段】アイドリングストップ機能を備える車両に搭載された直噴ガソリンエンジンの制御装置である。エンジン再始動要求があったときに、吸気管内の圧力が大気圧に相当する圧力となるような第１開度Ａ１までスロットルバルブを開き、その後エンジン回転数ＮＥが所定の始動判定回転数ＮＥｓｔ以上になったときに、第１開度Ａ１よりも小さい第２開度Ａ２までスロットルバルブを閉じるとともに、エンジン再始動時に圧縮行程噴射を所定回数行った後に、圧縮行程噴射から吸気行程噴射へ噴射形態を切換える制御を実行する。
【選択図】図５

Description

本発明は、直噴ガソリンエンジンの制御装置に関し、特に、車両停止時にエンジンを一時的に停止させるアイドリングストップ機能を備える車両に搭載された直噴ガソリンエンジンの制御装置に関するものである。

従来から、例えば、低負荷時には、圧縮行程で燃料を噴射して点火プラグ近傍に燃料を集中させる成層燃焼を行なう一方、中高負荷時には、吸気行程で燃料噴射して点火までに気筒内に均質混合気を形成する均質燃焼を行うというように、気筒内の燃焼モードを変更可能な内燃機関が知られている。

一例として、特許文献１には、成層燃焼カウンタおよび均質燃焼カウンタの少なくとも一方の積算値に基づいて、成層燃焼制御を禁止するとともに、燃料噴射孔の堆積物を除去するための除去運転制御を開始することで、カーボン除去不良や、次回のカーボン除去燃焼運転制御への移行の遅延を回避するようにした内燃機関の燃焼制御装置が開示されている。

特開２０１２−０８７６６８号公報

ところで、複数の気筒は吸気、圧縮、膨張、排気の各行程にあるところ、吸気行程で燃料噴射をして圧縮行程を経て圧縮上死点近傍で点火する吸気行程噴射を最初に行うよりも、圧縮行程で燃料を噴射して圧縮上死点近傍で点火する圧縮行程噴射を最初に行う方が、早期始動に有利となる。それ故、早期始動が望まれるアイドリングストップ機能を備える車両に搭載された直噴ガソリンエンジンにおいては、エンジン再始動時に成層燃焼（圧縮行程噴射）を行うことが多い。そうして、エンジン再始動時に成層燃焼を行う場合には、通常、エンジンが始動した後、所定の条件が成立したときに、均質燃焼（吸気行程噴射）への切換えが行われる。

しかしながら、アイドリングストップ後のエンジン再始動時に、圧縮行程噴射から吸気行程噴射へ切換えると、切換直前のエンジントルクと切換直後のエンジントルクとが不連続となってトルク段差が発生し、エンジン回転数が不安定となるおそれがある。

ここで、あるスロットル開度Ｘにおいて圧縮行程噴射を何回行えば、吸気管内の圧力が定常値になるかは、実験や経験等から推定することができ、また、圧縮行程噴射から吸気行程噴射へ切換える際の吸気圧（吸気量）が定常値になっていれば、切換直前のエンジントルクと切換直後のエンジントルクとの差を小さくすることが可能となる。

そこで、噴射形態切換時のトルク段差を抑制すべく、アイドリングストップ後のエンジン再始動時に、スロットル弁を開度Ｘまで開くとともに、吸気圧（吸気量）が当該スロットル開度Ｘに相当する定常値になるように、圧縮行程噴射を目標回数（推定された回数）行った後に、吸気行程噴射へ切換える制御が考えられる。

かかる制御によれば、エンジン回転数が上昇して始動判定回転数に達する辺りで、大気圧であった吸気管内に負圧が発生し、圧縮行程噴射が行われる度に、吸気管内の負圧が大きくなり、圧縮行程噴射が目標回数だけ行われると、吸気圧（吸気量）が定常値になることから、そのときに吸気行程噴射への切換えることで、燃焼形態切換時のトルク段差を抑制することが可能となる。

しかしながら、かかる制御では、以下のような問題がある。すなわち、クランキング回転数やピストン停止位置は、エンジン再始動が行われる度に異なり得ることから、スタータが始動してから第１回目の燃焼（以下、第１燃焼ともいう）までの期間にばらつきが生じる可能性がある。エンジン再始動時の開度Ｘは通常低めに設定されているため、スタータ始動から第１燃焼までの期間にばらつきが生じると、吸気圧の挙動（吸気管内において大気圧から負圧が発生するまでの挙動）がばらつき、圧縮行程噴射を目標回数行った時点における吸気圧（吸気量）もばらつくことから、切換直前のエンジントルクと切換直後のエンジントルクとの差が大きくなるおそれがある。

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、アイドリングストップ機能を備える車両に搭載された直噴ガソリンエンジンの制御装置において、圧縮行程噴射から吸気行程噴射への噴射形態切換時のトルク段差を抑制する技術を提供ことにある。

上記目的を達成するため、本発明では、スタータが始動してから第１回目の燃焼（噴射）までの期間にばらつきが生じた場合にも、吸気圧の挙動を狙い通りに制御するために、スロットル開度を調整するようにしている。

具体的には、本発明は、車両停止時にエンジンを一時的に停止させるアイドリングストップ機能を備える車両に搭載された直噴ガソリンエンジンの制御装置を対象としている。

そして、アイドリングストップ制御によるエンジン停止中にエンジン再始動要求があったときに、吸気管内の圧力が大気圧に相当する圧力となるような第１開度までスロットル弁を開き、その後エンジン回転数が所定の始動判定回転数以上になったときに、上記第１開度よりも小さい第２開度までスロットル弁を閉じるとともに、エンジン再始動時に圧縮行程噴射を所定回数行った後に、圧縮行程噴射から吸気行程噴射へ噴射形態を切換える制御を実行することを特徴とするものである。

この構成によれば、アイドリングストップ制御によるエンジン停止中にエンジン再始動が要求されると、スロットル弁が第１開度まで開かれることから、スタータが始動してから第１燃焼までの期間にばらつきが生じても、始動開始当初の吸気管内の圧力は大気圧に相当する圧力で維持される。

そうして、エンジン回転数が所定の始動判定回転数以上になると、第１開度よりも小さい第２開度までスロットル弁が閉じられる。このように、スロットル弁を絞った状態で圧縮行程噴射を行うと、吸気管内において負圧が発生するが、負圧発生の出発点（スロットル弁を第２開度まで閉じた時点）では、吸気圧は大気圧に相当する圧力であることから、スタータ始動から第１燃焼までの期間にばらつきが生じても、第２燃焼（噴射）以降の負圧の発生時期がばらつくのを抑えることができる。これにより、エンジン再始動時におけるクランキング回転数やピストン停止位置によらず、吸気管内における負圧の遷移状態を常に略同じ状態とすることが可能となるので、吸気圧の挙動を狙い通りに制御することができる。

それ故、例えば、所定回数を、圧縮行程噴射を当該所定回数行った場合の吸気管内の圧力が、第２開度に相当する圧力となるような値（仮に第１所定回数とする）に設定すれば、圧縮行程噴射を第１所定回数だけ行うことで、吸気圧を常に定常値にすることが可能となる。これにより、圧縮行程噴射から吸気行程噴射への切換時に、切換直前のエンジントルクと切換直後のエンジントルクとの差が小さくなるので、噴射形態切換時のトルク段差を抑制することができる。

一方、例えば、所定回数を第１所定回数よりも少ない回数（仮に第２所定回数とする）とすると、圧縮行程噴射を第２所定回数行った場合には、噴射形態の切換えを吸気圧の定常値で行った場合に比して、気筒に吸入される空気量は多くなる。この場合は切換え直後の、例えば点火時期等を調整することによってトルク段差を抑制することが容易となる。

以上により、本発明によれば、アイドリングストップ車両に搭載された直噴ガソリンエンジンの制御装置において、圧縮行程噴射から吸気行程噴射への噴射形態切換時のトルク段差を抑制することが可能となる。

上記制御装置においては、圧縮行程噴射時の点火時期は、上記吸気管内の圧力が上記第２開度に相当する圧力である場合に、圧縮行程噴射を実行することによって発生するエンジントルクが、吸気行程噴射時の最適点火時期で吸気行程噴射を実行することによって発生するエンジントルクと等しくなるような所定点火時期に設定されていることが好ましい。

なお、本発明において、「吸気行程噴射時の最適点火時期」とは、成層燃焼においてエンジントルクが最大となる点火時期である、ＭＢＴ（Minimum advance for Best Torque）を意味する。

また、「第２開度に相当する圧力」とは、スロットル開度を第２開度とした場合において、吸気管内に発生する負圧が飽和することで定常状態となった吸気圧（定常値）を意味する。

ところで、点火プラグ近傍に燃料を集中させる成層燃焼と、気筒内に均質混合気を形成する均質燃焼とでは、燃焼形態が異なるため、吸気圧（吸気量）が同じ場合でも、両者で発生するエンジントルクは必ずしも一致しない。このため、噴射形態切換時におけるトルク段差を抑制するには、点火時期等を調整することで、切換直前（圧縮行程噴射）のエンジントルクと切換直後（吸気行程噴射）のエンジントルクとを連続させることが必要となる場合もある。

ここで、圧縮行程噴射時のエンジントルクを基準として、吸気行程噴射時の点火時期を遅角させると、吸気行程噴射時のエンジントルクが不足し、例えば、機関アイドル時の均質燃焼において、エンジン回転数が目標アイドル回転数よりも低下するおそれがある。

この点、上記構成によれば、吸気圧（吸気量）が定常値である場合に、最適点火時期で吸気行程噴射を実行することによって発生するエンジントルクを基準として、圧縮行程噴射時の点火時期を設定することから、均質燃焼におけるエンジントルクが低下しないので、エンジン回転数を安定させることができる。

上記制御装置においては、上記所定回数は、圧縮行程噴射を当該所定回数行った場合における上記吸気管内の圧力が、上記第２開度に相当する圧力となるような値に設定されており、噴射形態が切り換わったときに、圧縮行程噴射時の所定点火時期から吸気行程噴射時の最適点火時期へ、点火時期を進角させる制御を実行することが好ましい。

この構成によれば、圧縮行程噴射を所定回数行った場合には、吸気管内の圧力が定常値になる。したがって、切換直前のエンジントルクと切換直後のエンジントルクとの差が小さくなるので、噴射形態切換時におけるトルク段差を抑制することができる。

また、噴射形態（燃焼形態）が切り換わったときに、圧縮行程噴射時の所定点火時期から、吸気行程噴射時の最適点火時期となるように、点火時期を進角させることから、均質燃焼におけるエンジントルクが低下しないので、エンジン回転数を安定させることができる。

ところで、ディーゼルエンジンでは、排気中に含まれる浮遊粒子状物質である煤に代表されるパティキュレートマター（Particulate Matter）の除去が重要な課題となっているが、パティキュレートマターはディーゼルエンジンだけでなく、ガソリンエンジンでも発生することがある。特に、直噴ガソリンエンジンでは、成層燃焼（圧縮行程噴射）を行う場合に、点火プラグ近傍の燃料が過濃となってスモークが発生し易くなることから、スモークに伴うパティキュレートマターが発生するおそれがある。

かかるパティキュレートマターを抑制するために、圧縮行程噴射から吸気行程噴射への切換えを出来るだけ早く実行する（圧縮行程噴射回数を少なくする）ことが考えられる。しかしながら、第２開度に相当する吸気圧（定常値）に達する前に吸気行程噴射へ切換えると、吸気圧が高い（気筒に吸入される空気量が多い）状態で切換えを実行することになり、吸気行程噴射時のエンジントルクが大きくなることから、噴射形態切換時のトルク段差が大きくなるおそれがある。

そこで、上記制御装置においては、上記所定回数は、圧縮行程噴射を当該所定回数行った場合における上記吸気管内の圧力が、上記第２開度に相当する圧力よりも大きくなるような値に設定されており、噴射形態が切り換わったときに、吸気行程噴射時の点火時期を、徐々に進角させて吸気行程噴射時の最適点火時期にする制御を実行することが好ましい。

この構成によれば、所定回数が、圧縮行程噴射を当該所定回数行った場合における吸気管内の圧力が、第２開度に相当する圧力よりも大きくなるような値に設定されていることから、吸気圧が定常値に達する前に吸気行程噴射への切換えが実行される。これにより、圧縮行程噴射回数が少なくなるので、パティキュレートマターの発生を抑制することができる。

この場合には、吸気圧が高い（気筒に吸入される空気量が多い）状態で切換えが実行されるが、噴射形態が切り換わったときに、吸気行程噴射時の点火時期を最適点火時期にするのではなく、点火時期を徐々に進角させて吸気行程噴射時の最適点火時期にすることから、噴射形態切換時のトルク段差が大きくなるのを抑えることができる。したがって、パティキュレートマターの発生を抑制すべく、圧縮行程噴射回数を少なくした場合にも、噴射形態切換時のトルク段差を抑制することができる。

そうして、吸気行程噴射が行われる度に、吸気管内の負圧が大きくなり、燃焼室への吸気量が減少していくところ、点火時期を徐々に進角させて、吸気行程噴射時の最適点火時期にすることから、吸気圧が定常値に達するまでの過程で、エンジン回転数が変動するのを抑えることができる。

このように、圧縮行程噴射を所定回数行った場合における吸気管内の圧力が、第２開度に相当する圧力よりも大きくなるように、所定回数を設定した場合には、噴射形態が切り換わったときに、吸気行程噴射時の点火時期を、圧縮行程噴射時の所定点火時期にするとともに、その後、吸気行程噴射時の点火時期を、徐々に進角させて吸気行程噴射時の最適点火時期にする制御を実行することが好ましい。

この構成によれば、噴射形態が切り換わったときに、吸気行程噴射時の点火時期を圧縮行程噴射時の所定点火時期とすることから、換言すると、吸気行程噴射時の点火時期を遅角させることから、吸気行程噴射時のエンジントルクが大きくなるのを確実に抑えることができる。したがって、パティキュレートマターの発生を抑制すべく、圧縮行程噴射回数を少なくした場合にも、噴射形態切換時のトルク段差を抑制することができる。

また、圧縮行程噴射を所定回数行った場合における吸気管内の圧力が、第２開度に相当する圧力よりも大きくなるように、所定回数を設定した場合には、噴射形態が切り換わったときに、吸気行程噴射時の点火時期を、圧縮行程噴射時の所定点火時期から更に遅角させた点火時期にするとともに、その後、吸気行程噴射時の点火時期を徐々に進角させて吸気行程噴射時の最適点火時期にする制御を実行することが好ましい。

この構成によれば、噴射形態が切り換わったときに、吸気行程噴射時の点火時期を圧縮行程噴射時の所定点火時期から更に遅角させることから、換言すると、吸気行程噴射時の点火時期を大きく遅角させることから、吸気行程噴射時のエンジントルクが増大するのをより確実に抑えることができる。

以上、説明したように本発明に係る直噴ガソリンエンジンの制御装置によれば、エンジン再始動時におけるクランキング回転数やピストン停止位置により、スタータ始動から第１燃焼までの期間にばらつきが生じても、吸気圧の挙動を狙い通りに制御することが可能となることから、圧縮行程噴射から吸気行程噴射への噴射形態切換時におけるトルク段差を抑制することができる。

本発明の実施形態に係る車両の要部を示す概略構成図である。 制御装置の構成の一例を示すブロック図である。 実施形態１に係るエンジン再始動制御の一例を示すフローチャート（前半部）である。 実施形態１に係るエンジン再始動制御の一例を示すフローチャート（後半部）である。 制御装置が実行するエンジン再始動制御の一例を示すタイミングチャートである。 実施形態２に係るエンジン再始動制御の一例を示すフローチャート（前半部）である。 実施形態２に係るエンジン再始動制御の一例を示すフローチャート（後半部）である。 実施形態２に係る点火ルーチンの一例を示すフローチャートである。 制御装置が実行するエンジン再始動制御の一例を示すタイミングチャートである。 制御装置が実行するエンジン再始動制御の一例を示すタイミングチャートである。 その他の実施形態に係るエンジン再始動制御の一例を示すフローチャートであり、図４に示すフローチャートのステップＳＡ１６の代わりに実行されるステップＳＡ１６−１及びステップＳＡ１６−２を示す図である。

以下、本発明を実施するための形態を図面に基づいて説明する。

（実施形態１）
−装置構成−
図１は、本実施形態に係る車両の要部を示す概略構成図である。エンジン１は、車両に搭載される４気筒ガソリンエンジンであって、シリンダブロック１ａ内に形成された４つの気筒それぞれに、上下に往復動するようにピストン１ｃが収容されている。このエンジン１は、点火プラグ３を備えた火花点火式の４ストロークエンジンであるとともに、気筒内に燃料であるガソリンを直接噴射する直噴インジェクタ２を備えた筒内直噴式のガソリンエンジンでもある。なお、図１では、４つの気筒のうち１つの気筒のみが示されている。また、各気筒には筒内圧（燃焼圧）を検出するための筒内圧センサ２７が取り付けられている。

４つの気筒におけるピストン１ｃの往復運動はそれぞれ、コネクティングロッド１６を介してクランクシャフト１５の回転運動に変換される。クランクシャフト１５は、トルクコンバータ（又はクラッチ）等を介して変速機（図示せず）に連結されており、かかる変速機を介してエンジン１の出力を車両の駆動輪に伝達することができる。この変速機は、一例としてクラッチ及びブレーキ等の摩擦係合要素と遊星歯車機構とを用いた多段式の自動変速機であってもよいし、ベルト式無段変速機であってもよい。

また、クランクシャフト１５は、エンジン１の始動時に起動されるスタータモータ１０と連結可能になっており、このスタータモータ１０によってクランクシャフト１５を強制的に回転させる（クランキング）ことができる。クランクシャフト１５にはシグナルロータ１７が取り付けられており、当該シグナルロータ１７の外周面には３つの歯（突起）１７ａが設けられている。

このシグナルロータ１７の側方近傍には、クランク角を検出するクランクポジションセンサ３１が配置されている。クランクポジションセンサ３１は、例えば電磁ピックアップであって、クランクシャフト１５が回転する際にシグナルロータ１７の歯１７ａに対応するパルス状の信号を発生する。このクランクポジションセンサ３１の出力信号からエンジン回転数Ｎｅを算出することができる。

一方、シリンダブロック１ａの上端にはシリンダヘッド１ｂが締結されており、このシリンダヘッド１ｂによって上端を閉じられた各気筒には、ピストン１ｃの往復運動によって容積が変化する燃焼室１ｄが形成されている。シリンダヘッド１ｂには、この燃焼室１ｄに臨むように、気筒毎に点火プラグ３が配置されており、かかる点火プラグ３による点火のタイミングはイグナイタ４によって調整される。イグナイタ４はＥＣＵ（Electronic Control Unit）２００によって制御される。

燃焼室１ｄには吸気通路（吸気管）１１と排気通路１２とがそれぞれ連通し、新気の吸入と燃焼ガスの排出とを行うようになっている。吸気通路１１には、吸気を濾過するためのエアクリーナ７、吸気通路１１を通過する空気の流量を検出するための熱線式のエアフローメータ３３、エンジン１の吸入空気量を調整するための電子制御式のスロットルバルブ５、サージタンク１１ｃなどが配置されている。

スロットルバルブ（スロットル弁）５は、サージタンク１１ｃの上流側に設けられており、スロットルモータ６によって駆動されて、その開度が制御される。スロットルバルブ５の開度は、スロットルバルブ５の近傍に設けられたスロットル開度センサ３５によって検出され、エンジン１の運転状態に応じた最適な吸入空気量となるようにＥＣＵ２００によってフィードバック制御される。

一方、排気通路１２には三元触媒８が配置されている。三元触媒８は、排気通路１２に排出された排気ガス中のＣＯ、ＨＣの酸化およびＮＯｘの還元を行い、それらを無害なＣＯ₂、Ｈ₂Ｏ、Ｎ₂とすることで排気ガスを浄化する。

排気通路１２における三元触媒８の上流側には、例えば空燃比に対してリニアな特性を示すフロント空燃比センサ３７が配置されている一方、排気通路１２における三元触媒８の下流側には、例えばラムダセンサからなるリアＯ₂センサ３８が配置されている。これらフロント空燃比センサ３７及びリアＯ₂センサ３８の出力信号はＥＣＵ２００にフィードバックされて、空燃比の制御に供される。

４つの気筒の頂部には、燃焼室１ｄに臨むように直噴インジェクタ２がそれぞれ配置されている。これらの４つの直噴インジェクタ２は共通のデリバリパイプ１０１に接続されていて、各直噴インジェクタ２に対して燃料供給系１００から燃料が供給される。燃料供給系１００は、デリバリパイプ１０１に接続された燃料供給管１０２、燃料ポンプ１０３および燃料タンク１０４などを備えている。この燃料ポンプ１０３は、エンジン１のカムシャフト（図示せず）から取り出した動力にて駆動される周知のプランジャ式ポンプとして構成されている。また、このデリバリパイプ１０１には、燃料タンク１０４から供給される燃料圧力を検出するための燃圧センサ２９が設けられている。

直噴インジェクタ２はＥＣＵ２００によって制御され、各気筒に所定のタイミングで燃料噴射を行うことで、圧縮行程噴射と吸気行程噴射とを切換可能となっている。例えば、成層燃焼（圧縮行程噴射）の場合には、点火プラグ３近傍に燃料を集中させるために、燃料は圧縮行程で直噴インジェクタ２から燃焼室１ｄ内に噴射される。一方、均質燃焼（吸気行程噴射）の場合には、点火プラグ３による点火までに気筒内に均質混合気を形成するために、燃料は吸気行程で直噴インジェクタ２から燃焼室１ｄ内に噴射される。そして、噴射された燃料は、気筒の圧縮行程の終盤に点火プラグ３によって点火されて燃焼し、高温高圧の燃焼ガスがピストン１ｃを押し下げた後に、排気バルブ１４の開弁に伴い排気通路１２に排出される。

上記のような燃焼室１ｄの吸気および排気は、吸気バルブ１３および排気バルブ１４の開閉動作によって行われる。そして、タイミングチェーン等を介してクランクシャフト１５により回転される吸気および排気の各カムシャフト（図示せず）によって、吸気バルブ１３および排気バルブ１４がそれぞれ所定のタイミングで開閉される。

より具体的には、吸気および排気の各カムシャフトはそれぞれ、クランクシャフト１５の１／２の回転速度で回転し、ピストン１ｃが２往復する間に１回転する。換言すると、クランクシャフト１５が２回転（７２０°回転）して、ピストン１ｃが吸気、圧縮、膨張および排気の各行程を行う間に、各カムカムシャフトが１回転し、それぞれの気筒の吸気行程で吸気バルブ１３を開き、排気行程で排気バルブ１４を開くようになっている。

図２は、本実施形態に係る制御装置の構成の一例を示すブロック図である。ＥＣＵ２００は、図２に示すように、ＣＰＵ（Central Processing Unit）２０１、ＲＯＭ（Read Only Memory）２０２、ＲＡＭ（Random Access Memory）２０３及びバックアップＲＡＭ２０４などを備えている。

ＲＯＭ２０２には、各種制御プログラムや、それら各種制御プログラムを実行する際に参照されるマップ等が記憶されている。ＣＰＵ２０１は、ＲＯＭ２０２に記憶された各種制御プログラムやマップに基づいて各種の演算処理を実行する。また、ＲＡＭ２０３は、ＣＰＵ２０１での演算結果や各センサから入力されたデータ等を一時的に記憶するメモリであり、バックアップＲＡＭ２０４は、例えばエンジン１の停止時にその保存すべきデータ等を記憶する不揮発性のメモリである。

以上のＣＰＵ２０１、ＲＯＭ２０２、ＲＡＭ２０３及びバックアップＲＡＭ２０４は、バス２０７を介して互いに接続されるとともに、入力インターフェース２０５及び出力インターフェース２０６と接続されている。

入力インターフェース２０５には、筒内圧センサ２７、燃圧センサ２９、クランクポジションセンサ３１、エアフローメータ３３、スロットル開度センサ３５、アクセルペダルの踏み込み量に応じた検出信号を出力するアクセル開度センサ３６、フロント空燃比センサ３７、リアＯ₂センサ３８、車両の走行速度に応じた検出信号を出力する車速センサ８３、運転席近傍に配設されたシフトレバーの操作位置を検出し、その操作位置に応じた検出信号を出力するシフトレバー位置センサ８４、ブレーキペダルがＯＮ操作（制動操作）された際にブレーキＯＮ信号を出力するブレーキペダルセンサ８５等の各種センサ類が接続されている。

また、入力インターフェース２０５には、車両のメイン電源をＯＮ／ＯＦＦするためのイグニッションスイッチ４８と、車両の乗員によってエンジン１の始動に係る操作が行われるスタータスイッチ４９とが接続されている。イグニッションスイッチ４８がＯＮ操作されると、ＥＣＵ２００によるエンジン１の制御が開始され、スタータスイッチ４９がＯＮ操作されると、スタータモータ１０によるエンジン１のクランキングが開始される。

一方、出力インターフェース２０６には、一例として各気筒の直噴インジェクタ２、同じく各気筒の点火プラグ３のイグナイタ４、スロットルバルブ５のスロットルモータ６及びスタータモータ１０などが接続されている。

そして、ＥＣＵ２００は、前記した各種センサ及びスイッチからの信号に基づいて、直噴インジェクタ２の駆動制御（燃料の噴射量および噴射時期の制御）、点火プラグ３による点火時期の制御、スロットルモータ６の駆動制御（スロットル開度の制御）などを含むエンジン１の各種制御を実行する。

−アイドリングストップ制御−
本実施形態に係る車両は、交差点での信号待ち等のように一時的に停車した際に、エンジン１の各気筒に備えられた直噴インジェクタ２からの燃料供給を停止（フューエルカット）してエンジン１を一時的に停止させる所謂アイドリングストップ制御を行うようになっている。

図２に示すように、エンジン１の運転状態を制御するＥＣＵ２００にはアイドリングストップ制御を行うためのアイドルストップコントローラ１０８が接続されている。このアイドルストップコントローラ１０８は、アイドリングストップ条件の成立時に、ＥＣＵ２００に向けてフューエルカット信号を発信する。一方、エンジン再始動条件が成立した際（エンジン再始動要求があったとき）、このアイドルストップコントローラ１０８は、ＥＣＵ２００に向けてフューエルカット解除信号を発信すると同時に、再始動制御信号をスタータモータ１０に送信するようになっている。

このアイドルストップコントローラ１０８には、車速センサ８３からの車速検知信号、シフトレバー位置センサ８４からのシフト位置信号、アクセル開度センサ３６からのアクセルペダルの踏み込み量に応じた検出信号、ブレーキペダルセンサ８５からのブレーキペダル踏み込み信号及びブレーキペダル踏み込み解除信号が直接的にまたはＥＣＵ２００を介して入力されるようになっている。また、アイドルストップコントローラ１０８は、クランクポジションセンサ３１により検出されたエンジン回転数ＮＥに対応する信号をＥＣＵ２００から受けるようになっている。

アイドリングストップ条件は、例えば、イグニッションスイッチ４８がＯＮの状態で、車速センサ８３からの車速検知信号によって車速が「０」であることが検知され、且つブレーキペダルセンサ８５からのブレーキペダル踏み込み信号によってブレーキペダルの踏み込み操作がなされていることが検知された場合に成立する。このアイドリングストップ条件が成立することで、アイドルストップコントローラ１０８は、ＥＣＵ２００に向けてフューエルカット信号を発信することになる。また、このフューエルカット信号の発信に伴って、ＥＣＵ２００は、直噴インジェクタ２の燃料噴射動作を停止する制御を行ってエンジン１を停止させる。

一方、このアイドリングストップ制御によってエンジン１が停止している状態からエンジン１を再始動させるためのエンジン再始動条件は、アイドリングストップ条件が成立した後に、例えば、ブレーキペダルセンサ８５からのブレーキペダル踏み込み解除信号によってブレーキペダルの踏み込み解除操作がされたことが検知されるか、または、アクセルペダルの踏み込み操作がされたことが検知された場合に成立する。このエンジン再始動条件が成立することで、アイドルストップコントローラ１０８がＥＣＵ２００に向けてフューエルカット解除信号を発信すると同時に、再始動制御信号をスタータモータ１０に送信するようになっている。フューエルカット解除信号を受けたＥＣＵ２００は直噴インジェクタ２の燃料噴射動作を開始する制御を行う。また、再始動制御信号によってスタータモータ１０が作動してエンジン１のクランキングが行われる。

−エンジン再始動制御−
以下、エンジン再始動条件成立後における、直噴ガソリンエンジン１の再始動制御について説明する。

ＥＣＵ２００は、アイドリングストップ後のエンジン再始動時における早期始動のために、原則として成層燃焼（圧縮行程噴射）を最初に行うように構成されている。これは、４つの気筒は吸気、圧縮、膨張、排気の各行程にあるところ、吸気行程で燃料噴射をして圧縮行程を経て圧縮上死点近傍で点火する吸気行程噴射を最初に行うよりも、圧縮行程で燃料を噴射して圧縮上死点近傍で点火する圧縮行程噴射を最初に行う方が、早期始動に有利となるからである。

もっとも、ＥＣＵ２００は、圧縮行程噴射実行条件が成立しないときには、例外的に均質燃焼（吸気行程噴射）を最初から行うように構成されている。そして、本実施形態における圧縮行程噴射実行条件は、燃圧が所定圧以上であること、及び、クランク位置が確定していることである。なぜなら、成層燃焼は、気筒の圧縮行程後期に燃焼室１ｄ内に燃料を噴射することにより、点火プラグ３近傍のみに可燃空燃比の混合気を成層させるものであるから、ピストン１ｃが圧縮上死点近傍に位置しているか否かを正確に検出するために、クランク位置が確定していること、及び、短時間で所定量の燃料を吹き切るために、ある程度の燃圧が確保されていることが要求されるからである。

ここで、本実施形態の制御装置はクランク角を検出するクランクポジションセンサ３１を備えており、また、プランジャ式ポンプである燃料ポンプ１０３の油圧はエンジン１停止後も暫くは保持されることから、通常、圧縮行程噴射実行条件が不成立となることは想定し難い。しかしながら、クランクポジションセンサ３１がノイズ等のためにクランク角を正確に検出できない場合や、燃料ポンプ１０３の油圧が抜ける場合も、全く無いとは言えないことから、フェールセーフとして圧縮行程噴射実行条件を設定している。

そうして、ＥＣＵ２００は、圧縮行程噴射実行条件が成立してエンジン再始動時に成層燃焼を行う場合には、エンジン再始動要求があったときにスロットルバルブ５を第１開度Ａ１まで開くとともに、エンジン始動判定がなされたときに（エンジン回転数ＮＥが所定の始動判定回転数ＮＥｓｔ以上になったときに）、スロットルバルブ５を第２開度Ａ２まで閉じるようにスロットルモータ６を制御する。また、ＥＣＵ２００は、圧縮行程噴射回数Ｎが第１所定回数Ｎｃｈｇとなったときに、噴射形態を均質燃焼（吸気行程噴射）へ切換えるように直噴インジェクタ２を制御する。

ここで、「第１開度Ａ１」は、吸気通路１１内の圧力が大気圧に相当する圧力となるようなスロットル開度であり、例えばスロットル全開に相当する。

また、「第２開度Ａ２」は、第１開度Ａ１よりも小さいスロットル開度であればよく、特に限定しないが、エンジン再始動時であることを考慮すれば、機関アイドル時の均質燃焼におけるエンジン回転数ＮＥが目標アイドル回転数になるような要求スロットル開度であることが好ましい。なお、かかる要求スロットル開度は、燃費向上のために、通常低めに（閉じ側の開度範囲内に）設定されている。

さらに、「第１所定回数Ｎｃｈｇ」とは、第２開度Ａ２において圧縮行程噴射を当該第１所定回数Ｎｃｈｇだけ行った場合に、吸気通路１１内の圧力（吸気圧）ＰＭが、第２開度Ａ２に相当する圧力になるような、換言すると、定常値ＰＭｔになるような噴射回数であり、実験や経験等から推定することが可能な値である。

ここで、エンジントルクは吸気圧ＰＭ（吸気量）に比例すると考えることができるから、圧縮行程噴射から吸気行程噴射へ切換える際の吸気圧ＰＭ（吸気量）が定常値ＰＭｔになっていれば、切換直前のエンジントルクと切換直後のエンジントルクとの差を小さくすることが可能となる。それ故、圧縮行程噴射回数Ｎが第１所定回数Ｎｃｈｇとなったときに、圧縮行程噴射から吸気行程噴射へ切換える本実施形態の制御装置では、噴射形態切換時のトルク段差を抑制することが可能となっている。

また、ＥＣＵ２００は、上述の如く、エンジン再始動要求があったときにスロットルバルブ５を第２開度Ａ２まで開くのではなく、一旦スロットルバルブ５を第１開度Ａ１まで開き、その後（エンジン始動判定がなされたときに）、スロットルバルブ５を第２開度Ａ２まで閉じる制御を行うが、これは以下の理由による。

すなわち、クランキング回転数やピストン停止位置は、エンジン再始動が行われる度に異なり得ることから、クランキング回転数やピストン停止位置如何によっては、スタータモータ１０が始動してから例えば第１回目の燃焼（以下、第１燃焼ともいう）までの期間にばらつきが生じる可能性がある。それ故、図５のスロットル開度の太破線で示すように、スタータモータ１０の始動と同時にスロットルバルブ５を第２開度Ａ２まで開くと（スロットル開度を閉じ側にすると）、スタータモータ１０の始動から第１燃焼までの期間にばらつきが生じた場合には、図５の吸気圧の太破線で示すように、吸気通路１１内において大気圧から負圧が発生するまでの挙動が狙い（実線）に対してばらつき、想定よりも早く吸気通路１１内に負圧が発生する可能性がある。そうすると、圧縮行程噴射を第１所定回数Ｎｃｈｇ行った時点での吸気圧ＰＭ（吸気量）もばらつくことから、切換直前のエンジントルクと切換直後のエンジントルクとの差が大きくなり、噴射形態切換時に大きなトルク段差が発生するおそれがある。

これに対し、本実施形態の制御装置では、エンジン再始動が要求されると、吸気通路１１内の圧力ＰＭが大気圧に相当する圧力となるような第１開度Ａ１までスロットルバルブ５を開くことから、スタータモータ１０が始動してから第１燃焼までの期間にばらつきが生じても、始動開始当初の吸気通路１１内の圧力ＰＭは大気圧に相当する圧力で維持される。そうして、エンジン始動判定がなされると、第２開度Ａ２までスロットルバルブ５が閉じられるが、スロットルバルブ５を第２開度Ａ２まで閉じた時点では、吸気圧ＰＭは大気圧に相当する圧力であることから、スタータモータ１０の始動から第１燃焼までの期間にばらつきが生じても、例えば第２燃焼（噴射）以降の負圧の発生時期がばらつくのを抑えることができる。これにより、エンジン再始動時におけるクランキング回転数やピストン停止位置によらず、吸気通路１１内における負圧の遷移状態を常に略同じ状態とすることが可能となるので、吸気圧ＰＭの挙動を狙い通りに制御することが可能となる。したがって、圧縮行程噴射を第１所定回数Ｎｃｈｇだけ行うと、吸気通路１１内の圧力ＰＭが常に定常値ＰＭｔになることから、スタータモータ１０の始動から第１燃焼までの期間にばらつきが生じても、切換直前のエンジントルクと切換直後のエンジントルクとの差を小さくして、トルク段差を抑制することができる。

もっとも、点火プラグ３近傍に燃料を集中させる成層燃焼と、気筒内に均質混合気を形成する均質燃焼とでは、燃焼形態が異なるため、吸気圧ＰＭ（吸気量）が同じ場合でも、両者で発生するエンジントルクは必ずしも一致しない。このため、噴射形態切換時におけるトルク段差の発生を抑えるには、点火時期等を調整することで、切換直前のエンジントルクと切換直後のエンジントルクとを連続させることが必要となる場合もある。

そこで、ＥＣＵ２００は、噴射形態が切り換わったときに、圧縮行程噴射時の所定点火時期ＳＡｃから、吸気行程噴射時の最適点火時期ＳＡｉに、点火時期を進角させるように、イグナイタ４を制御する。

なお、「吸気行程噴射時の最適点火時期ＳＡｉ」は、均質燃焼においてエンジントルクが最大となる点火時期であるＭＢＴ（Minimum advance for Best Torque）を意味し、エンジン回転数ＮＥと吸気圧の定常値ＰＭｔとから、ＲＯＭ２０２に記憶された点火制御用マップに基づいて算出可能である。

また、「所定点火時期ＳＡｃ」は、吸気圧ＰＭが定常値ＰＭｔである場合に、圧縮行程噴射を実行することによって発生するエンジントルクと、吸気行程噴射時の最適点火時期ＳＡｉで吸気行程噴射を実行することによって発生するエンジントルクとが等しくなるような、圧縮行程噴射時の点火時期である。

このように、圧縮行程噴射時の所定点火時期ＳＡｃから、吸気行程噴射時の最適点火時期ＳＡｉとなるように、点火時期を進角させることから、切換直前のエンジントルクと切換直後のエンジントルクとを連続させることができる。また、定常値ＰＭｔにおける吸気縮行程噴射でのエンジントルクを基準として、圧縮行程噴射時の点火時期を設定することから、機関アイドル時の均質燃焼におけるエンジン回転数ＮＥを安定させることができる。

次いで、本実施形態に係るエンジン再始動制御の一例を、図３及び図４のフローチャートを参照して説明する。なお、図３の丸１、丸２、丸３は、図４の丸１、丸２、丸３にそれぞれ繋がっているものとする。

先ず、ステップＳＡ１では、ＥＣＵ２００が、再始動フラグがＯＮか否かを判定する。この再始動フラグは、アイドリングストップ制御による車両停止中にエンジン再始動要求があったとき（エンジン再始動条件が成立したとき）に、ＯＮ設定されるものであり、制御の開始時には当然ＯＦＦとなっている。よって、このステップＳＡ１における第１回目の判定は、ＮＯとなるので、ステップＳＡ２に進む。

次のステップＳＡ２では、ＥＣＵ２００が、エンジン停止状態からエンジン再始動要求があったか否か、すなわち、アイドリングストップ制御によってエンジン１が停止している状態からエンジン再始動条件が成立したか否かを判定する。このステップＳＡ２での判定がＮＯのときには、そのままリターンする。一方、例えば、ブレーキペダルセンサ８５からのブレーキペダル踏み込み解除信号によってブレーキペダルの踏み込み解除操作がされたことが検知された場合や、アクセル開度センサ３６からの信号によってアクセルペダルの踏み込み操作がされたことが検知された場合には、ＥＣＵ２００はエンジン再始動要求ありと判定し（ステップＳＡ２でＹＥＳ判定を行い）、ステップＳＡ３に進む。次のステップＳＡ３では、ＥＣＵ２００が、再始動フラグをＯＮにした後、ステップＳＡ４に進む。

次のステップＳＡ４では、ＥＣＵ２００が、燃圧センサ２９からの信号に基づき、燃圧が所定圧以上か否かを判定する。このステップＳＡ４での判定がＮＯのとき、例えば、プランジャ式ポンプである燃料ポンプ１０３の油圧が不足している場合には、ステップＳＡ７に進む。一方、このステップＳＡ４での判定がＹＥＳのときには、ステップＳＡ５に進む。

次のステップＳＡ５では、ＥＣＵ２００が、クランク位置が確定されているか否かを判定する。このステップＳＡ５での判定がＮＯのとき、例えば、クランクポジションセンサ３１がノイズ等のためにクランク角を正確に検出できない場合には、ステップＳＡ７に進む。一方、このステップＳＡ５での判定がＹＥＳのときには、圧縮行程噴射実行条件が成立していることから、ステップＳＡ６に進み、実行フラグ（圧縮行程噴射実行フラグ）をＯＮにする。

ステップＳＡ７に進むということは、圧縮行程噴射実行条件が成立していない場合であることから、実行フラグをＯＦＦにした後、ステップＳＡ１８に進む。そうして、ステップＳＡ１８でＥＣＵ２００が直噴インジェクタ２を制御して吸気行程噴射を行った後、次のステップＳＡ１９でＥＣＵ２００がイグナイタ４を制御して、吸気行程噴射時の最適点火時期ＳＡｉで点火を実行し、その後リターンする。

このように、圧縮行程噴射実行条件が成立せず最初から吸気行程噴射が実行されると、それ以降は、ステップＳＡ１での判定がＹＥＳとなり、実行フラグがＯＮか否かを判定するステップＳＡ８での判定がＮＯとなることから、吸気行程噴射実行（ステップＳＡ１８）及び最適点火時期ＳＡｉでの点火実行（ステップＳＡ１９）が継続されることになる。

一方、ステップＳＡ６で実行フラグがＯＮに設定されると、ステップＳＡ８での判定がＹＥＳとなることから、ステップＳＡ９に進む。次のステップＳＡ９では、ＥＣＵ２００が、スロットル開度センサ３５からの信号に基づいて、スロットル開度が第２開度Ａ２であるか否かを判定する。この点、エンジン再始動要求があった時点では、スロットルバルブ５は閉じられていることから、このステップＳＡ９における第１回目の判定はＮＯとなるので、ステップＳＡ１０に進む。

次のステップＳＡ１０では、ＥＣＵ２００がスロットルモータ６を制御して、スロットルバルブ５を第１開度Ａ１まで開いた（全開させた）後、ステップＳＡ１１に進む。そうして、ステップＳＡ１１でＥＣＵ２００が直噴インジェクタ２を制御して第１回目の圧縮行程噴射を行った後、次のステップＳＡ１２でＥＣＵ２００がイグナイタ４を制御して、圧縮行程噴射時の所定点火時期ＳＡｃで点火を実行する。

次のステップＳＡ１３では、ＥＣＵ２００が圧縮行程噴射回数Ｎをカウントする。ここで、Ｎの初期値は「０」に設定されており、ステップＳＡ１３を行う度に圧縮行程噴射回数Ｎが１ずつ増加するようになっている。よって、ステップＳＡ１１で第１回目の圧縮行程噴射を行った場合には、Ｎ＝１がＲＡＭ２０３に記憶される。

次のステップＳＡ１４では、ＥＣＵ２００が、エンジン回転数ＮＥが始動判定回転数ＮＥｓｔ以上になったか否か、すなわち、エンジン始動判定がなされたか否かを判定する。このステップＳＡ１４での判定がＮＯの場合、すなわち、クランクポジションセンサ３１の出力信号から算出されたエンジン回転数ＮＥが未だ始動判定回転数ＮＥｓｔ未満の場合には、リターンする。そうして、このステップＳＡ１４での判定がＮＯとなってリターンした場合には、再始動フラグ及び実行フラグがＯＮであることから、ステップＳＡ１及びそれに続くステップＳＡ８での判定が共にＹＥＳとなる。そうして、スロットルバルブ５はステップＳＡ１０で第１開度Ａ１まで開かれたまま変化していないので、ステップＳＡ９の判定がＮＯとなり、ステップＳＡ１０でスロットル開度が第１開度Ａ１で維持されたまま、圧縮行程噴射（ステップＳＡ１１）及び所定点火時期ＳＡｃで点火（ステップＳＡ１２）が実行されるとともに、圧縮行程噴射回数Ｎが加算（ステップＳＡ１３）される。一方、ステップＳＡ１４での判定がＹＥＳの場合には、ステップＳＡ１５に進み、ＥＣＵ２００がスロットルモータ６を制御して、スロットルバルブ５を第１開度Ａ１から第２開度Ａ２まで閉じる。

次のステップＳＡ１６では、ＥＣＵ２００が、圧縮行程噴射回数Ｎが第１所定回数Ｎｃｈｇになったか否か、すなわち、吸気通路１１内の圧力ＰＭが定常値ＰＭｔに達したか否かを判定する。このステップＳＡ１６での判定がＮＯの場合にはリターンし、再始動フラグ及び実行フラグがＯＮであることから、ステップＳＡ１及びそれに続くステップＳＡ８での判定が共にＹＥＳとなる。一方、スロットルバルブ５はステップＳＡ１５で第２開度Ａ２まで閉じられたことから、ステップＳＡ９の判定がＹＥＳとなり、圧縮行程噴射（ステップＳＡ１１）及び所定点火時期ＳＡｃで点火（ステップＳＡ１２）が実行されるとともに、圧縮行程噴射回数Ｎが加算（ステップＳＡ１３）される。

一方、ステップＳＡ１６での判定がＹＥＳの場合には、ステップＳＡ１７に進み、実行フラグをＯＦＦにした後、リターンする。このように、ステップＳＡ１７で実行フラグがＯＦＦにされると、それ以降は、ステップＳＡ１での判定はＹＥＳとなるが、ステップＳＡ８での判定がＮＯとなることから、吸気行程噴射（ステップＳＡ１８）及び最適点火時期ＳＡｉでの点火実行（ステップＳＡ１９）が継続されることになる。

次に、本実施形態に係るエンジン再始動制御について、図５に示すタイミングチャートを用いて説明する。なお、スロットル開度および吸気圧における太破線は、スタータモータ１０の始動と同時にスロットルバルブ５を第２開度Ａ２まで開いた場合を示している。

先ず、アイドリングストップ制御によってエンジン１が停止している状態である時刻ｔ₀では、エンジン回転数ＮＥが「０」であり、スロットルバルブ５が閉じられているとともに、吸気圧ＰＭが大気圧になっている。

この状態から、時刻ｔ₁においてエンジン再始動条件が成立すると、再始動フラグがＯＮになり、アイドルストップコントローラ１０８からの信号によりスタータモータ１０が駆動を開始する（ＯＮになる）とともに、ＥＣＵ２００がスロットルモータ６を制御することでスロットル開度が全開状態である第１開度Ａ１となる。

そうして、時刻ｔ₂において第１回目の圧縮行程噴射が行われて初爆が発生すると、エンジン回転数ＮＥが上昇する。次いで、時刻ｔ₃においてエンジン回転数ＮＥが始動判定回転数ＮＥｓｔに達してエンジン始動判定がなされと、ＥＣＵ２００がスロットルモータ６を制御することでスロットル開度が第２開度Ａ２となる。このときまで、スロットルバルブ５は全開状態であったことから、スタータモータ１０が始動してから第１燃焼までの期間にばらつきが生じても、時刻ｔ₃における吸気通路１１内の圧力ＰＭは大気圧に維持されている。

時刻ｔ₃においてスタータモータ１０に対し停止信号が出てから微小時間経過後の時刻ｔ₄においてスタータモータ１０が停止するとともに、その前後で大気圧であった吸気通路１１内に負圧が発生する。

そうして、圧縮行程噴射が行われる度に、負圧が大きくなり、時刻ｔ₅において圧縮行程噴射回数Ｎが第１所定回数Ｎｃｈｇになると、吸気圧ＰＭが定常値ＰＭｔになることから、ＥＣＵ２００が直噴インジェクタ２を制御して吸気行程噴射への切換えを行う。これと同時に、ＥＣＵ２００がイグナイタ４を制御することで、点火時期が、圧縮行程噴射時の所定点火時期ＳＡｃから吸気行程噴射時の最適点火時期ＳＡｉへ不連続に進角する。このように、吸気圧ＰＭが定常値ＰＭｔになったときに、圧縮行程噴射から吸気行程噴射への切換え、及び、点火時期の進角を行うことから、トルク段差を抑制することができる。

（実施形態２）
本実施形態は、圧縮行程噴射から吸気行程噴射への切換えるまでの圧縮行程噴射回数、および、燃料噴射時期を補正する点が、上記実施形態１と異なるものである。他の構成については実施形態１と同様であることから、以下、実施形態１と異なる点について説明する。

本実施形態に係るエンジン１のような直噴ガソリンエンジンでは、点火プラグ３近傍に燃料を集中させる成層燃焼（圧縮行程噴射）を行うと、点火プラグ３近傍の燃料が過濃となってスモークが発生し易くなることから、スモークに伴うパティキュレートマターが発生するおそれがある。

かかるパティキュレートマターを抑制するために、本実施形態では、圧縮行程噴射から吸気行程噴射への切換えを出来るだけ早く実行するように、具体的には、上記第１所定回数Ｎｃｈｇよりも少ない第２所定回数Ｎｃｈｇ’で噴射形態の切換えを行うように、ＥＣＵ２００が直噴インジェクタ２を制御する。なお、「第２所定回数Ｎｃｈｇ’」は、第１所定回数Ｎｃｈｇよりも少ない回数と定義できるが、これを積極的に定義すると、第２開度Ａ２において圧縮行程噴射を当該第２所定回数Ｎｃｈｇ’だけ行った場合に、吸気通路１１内の圧力ＰＭ（吸気量）が、第２開度Ａ２に相当する圧力よりも大きくなるような噴射回数ということができる。

このような制御を行えば、圧縮行程噴射回数Ｎが少なくなることから、パティキュレートマターを確実に抑制することが可能となる。もっとも、第１所定回数Ｎｃｈｇよりも少ない第２所定回数Ｎｃｈｇ’で圧縮行程噴射から吸気行程噴射への切換えを行うということは、吸気圧ＰＭが定常値ＰＭｔに達する前に吸気行程噴射を行うことを意味することから、均質燃焼における吸気行程で、第２開度Ａ２に相当する吸気量を超える大量の空気が気筒内に吸入されることになる。そうすると、切換直後（吸気行程噴射）のエンジントルクが大きくなり、大きなトルク段差が生じることになる。

そこで、本実施形態では、トルク段差を抑制するべく、噴射形態が切り換わったときに点火時期を補正するようにしている。具体的には、ＥＣＵ２００は、噴射形態が切り換わったときに、吸気行程噴射時の点火時期を、圧縮行程噴射時の所定点火時期ＳＡｃに補正するとともに、その後、吸気行程噴射が行われる度に、補正点火時期ＳＡｂｕｆを徐増量αだけ徐々に進角させて吸気行程噴射時の最適点火時期ＳＡｉにするように、イグナイタ４を制御する。

このように、噴射形態が切り換わったときに、補正点火時期ＳＡｂｕｆを、圧縮行程噴射時の所定点火時期ＳＡｃにすることから、換言すると、吸気行程噴射時の点火時期を遅角させることから、吸気行程噴射時のエンジントルクが大きくなるのを抑えることができる。したがって、パティキュレートマターを抑制すべく、圧縮行程噴射回数Ｎを少なくした場合にも、噴射形態切換時のトルク段差を抑制することができる。

そうして、圧縮行程噴射が行われる度に、吸気通路１１内の負圧が大きくなり、燃焼室１ｄへの吸気量が減少していくところ、吸気行程噴射が行われる度に、補正点火時期ＳＡｂｕｆを、圧縮行程噴射時の所定点火時期ＳＡｃから徐増量αだけ徐々に進角させて、吸気行程噴射時の最適点火時期ＳＡｉにすることから、吸気圧ＰＭが定常値ＰＭｔに達するまでの過程で、エンジン回転数ＮＥが変動するのを抑えることができる。

なお、徐増量αは、最適点火時期ＳＡｉと所定点火時期ＳＡｃとの角度差を、第１所定回数Ｎｃｈｇと第２所定回数Ｎｃｈｇ’との回数差で、割ることによって容易に求めることができる。

次いで、本実施形態に係るエンジン再始動制御の一例を、図６及び図７のフローチャートを参照して説明する。なお、図６の丸４、丸５、丸６は、図７の丸４、丸５、丸６にそれぞれ繋がっているものとする。また、上記図３及び図４におけるステップＳＡ１〜ステップＳＡ１５と、図６及び図７におけるステップＳＢ１〜ステップＳＢ１５とは、全く同じ手順なので、その説明を適宜省略する。

先ず、圧縮行程噴射実行条件が成立していない場合（ステップＳＢ４及びステップＳＢ５の判定がＮＯの場合）には、ステップＳＢ７に進み実行フラグをＯＦＦにした後、ステップＳＢ１９に進む。そうして、ステップＳＢ１９で、ＥＣＵ２００が直噴インジェクタ２を制御して吸気行程噴射を行った後、ステップＳＢ２０に進む。

次のステップＳＢ２０では、ＥＣＵ２００が、履歴フラグがＯＮか否かを判定する。この履歴フラグは、圧縮行程噴射を経て吸気行程噴射に至ったときにＯＮ設定されるものであり、圧縮行程噴射実行条件が成立していない場合には、当然ＯＦＦとなっている。よって、圧縮行程噴射実行条件が成立していない場合におけるステップＳＢ２０の判定は、ＮＯとなるので、ステップＳＢ２３に進む。

次の、ステップＳＢ２３では、ＥＣＵ２００がイグナイタ４を制御して、吸気行程噴射時の最適点火時期ＳＡｉで点火を実行し、その後リターンする。このように、圧縮行程噴射実行条件が成立せず最初から吸気行程噴射が実行されると、それ以降は、ステップＳＢ８およびステップＳＢ２０での判定がＮＯとなることから、吸気行程噴射実行（ステップＳＢ１９）及び最適点火時期ＳＡｉでの点火実行（ステップＳＢ２３）が継続されることになる。

一方、圧縮行程噴射実行条件が成立した場合には、上記実施形態１と同様に、ステップＳＢ１５において、ＥＣＵ２００がスロットルモータ６を制御して、スロットルバルブ５を第１開度Ａ１から第２開度Ａ２まで閉じた後、ステップＳＢ１６に進む。次のステップＳＢ１６では、ＥＣＵ２００が、圧縮行程噴射回数Ｎが第２所定回数Ｎｃｈｇ’になったか否かを判定する。このステップＳＢ１６での判定がＮＯの場合にはリターンし、当該ステップＳＢ１６での判定がＹＥＳになるまで、圧縮行程噴射（ステップＳＢ１１）及び所定点火時期ＳＡｃで点火（ステップＳＢ１２）が実行されるとともに、圧縮行程噴射回数Ｎが加算（ステップＳＢ１３）される。

一方、ステップＳＢ１６での判定がＹＥＳの場合には、ステップＳＢ１７に進み、実行フラグをＯＦＦにした後、ステップＳＢ１８に進む。このステップＳＢ１８では、圧縮行程噴射を経て吸気行程噴射に至ったことを示す履歴フラグがＯＮにされ、その後リターンする。このように、ステップＳＢ１７で実行フラグがＯＦＦにされると、それ以降は、ステップＳＢ８での判定がＮＯとなることから、吸気行程噴射（ステップＳＢ１９）が実行されることになる。

次のステップＳＢ２０では、ＥＣＵ２００が、履歴フラグがＯＮか否かを判定するが、圧縮行程噴射実行条件が成立した場合には、ステップＳＢ１８において履歴フラグがＯＮにされることから、このステップＳＢ２０の判定はＹＥＳとなるので、ステップＳＢ２１の点火ルーチンに進む。

図８に示す点火ルーチンでは、先ず、ステップＳＣ１において、ＥＣＵ２００が、実行フラグがＯＮからＯＦＦに変わった直後か否かを判定する。この点、ステップＳＢ１９において第１回目の吸気行程噴射が行われた場合には、実行フラグがＯＮからＯＦＦに変わった直後であることから、このステップＳＣ１の判定はＹＥＳとなるので、ステップＳＣ２に進む。次のステップＳＣ２では、補正点火時期ＳＡｂｕｆの初期値を、圧縮行程噴射時の所定点火時期ＳＡｃに設定し、その後エンドする。

ステップＳＢ２１の点火ルーチンが終了すると、再び図７に示すフローチャートに戻り、ステップＳＢ２２に進む。このステップＳＢ２２では、ＥＣＵ２００がイグナイタ４を制御して、ステップＳＣ２で設定された補正点火時期ＳＡｂｕｆ、すなわち、圧縮行程噴射時の所定点火時期ＳＡｃで点火を実行し、その後リターンする。

そうして、第２回目以降の吸気行程噴射では、点火ルーチンにおけるステップＳＣ１の判定は必ずＮＯとなるので、ステップＳＣ３に進む。次のステップＳＣ３では、補正点火時期ＳＡｂｕｆが徐増量αだけ進角される。具体的には、第２回目の吸気行程噴射では、補正点火時期ＳＡｂｕｆ＝ＳＡｃ＋α、第３回目の吸気行程噴射では、補正点火時期ＳＡｂｕｆ＝ＳＡｃ＋２α、…、第ｎ回目の吸気行程噴射では（ｎは正の整数）、補正点火時期ＳＡｂｕｆ＝ＳＡｃ＋（ｎ−１）×αというように、吸気行程噴射が行われる度に、点火時期がαだけ徐々に進角することになる。

次のステップＳＣ４では、ＥＣＵ２００が、補正点火時期ＳＡｂｕｆが吸気行程噴射時の最適点火時期ＳＡｉ以上になったか否かを判定する。このステップＳＣ４での判定がＮＯのときは、そのままエンドし、ステップＳＢ２２において、ＥＣＵ２００が補正点火時期ＳＡｂｕｆ＝ＳＡｃ＋（ｎ−１）×αで点火を実行するようにイグナイタ４を制御し、その後リターンする。そうして、ステップＳＣ４での判定がＹＥＳになるまでは、ステップＳＣ３に進むことから、補正点火時期ＳＡｂｕｆはαだけ徐々に進角し続けることになる。

一方、ステップＳＣ４での判定がＹＥＳのとき、すなわち、補正点火時期ＳＡｂｕｆが吸気行程噴射時の最適点火時期ＳＡｉ以上になったときには、ステップＳＣ５に進み、履歴フラグをＯＦＦにした後、エンドする。

このように、ステップＳＣ５において履歴フラグがＯＦＦにされると、それ以降の吸気行程噴射においては、ステップＳＢ２０における判定が必ずＮＯになるので、ステップＳＢ２３において吸気行程噴射時の最適点火時期ＳＡｉで点火が実行されることになる。

次に、本実施形態に係るエンジン再始動制御について、図９に示すタイミングチャートを用いて説明する。なお、図９における時刻ｔ₀’〜時刻ｔ₄’の状態は、図５における時刻ｔ₀〜時刻ｔ₄の状態と全く同じであることから、説明を省略する。

時刻ｔ₅’において圧縮行程噴射が第２所定回数Ｎｃｈｇ’だけ行われると、吸気行程噴射への切換えを行うが、点火時期は、圧縮行程噴射時の所定点火時期ＳＡｃに維持される。このことは、吸気行程噴射時の点火時期を遅角させていることに相当する。このように、吸気行程噴射時の点火時期を遅角させることで、吸気圧ＰＭが定常値ＰＭｔに達する前に吸気行程噴射を行うことにより大量の空気が気筒内に吸入されても、トルク段差が生じるのを抑えることができる。

そうして、時刻ｔ₅’〜時刻ｔ₆’では、吸気行程噴射が行われる度に、吸気通路１１内の負圧が大きくなり、燃焼室１ｄへの吸気量が減少していくが、吸気行程噴射が行われる度に、補正点火時期ＳＡｂｕｆを徐増量αだけ徐々に進角させるので、吸気圧ＰＭが定常値ＰＭｔに達するまでの過程で、エンジン回転数ＮＥが変動するのを抑えることができる。

（実施形態２の変形例）
上記実施形態２では、噴射形態が切り換わったときに、吸気行程噴射時の補正点火時期ＳＡｂｕｆを、圧縮行程噴射時の所定点火時期ＳＡｃにするようにしたが、本変形例では、図１０のタイミングチャートに示すように、時刻ｔ₅”において噴射形態が切り換わったときに、吸気行程噴射時の補正点火時期ＳＡｂｕｆを、圧縮行程噴射時の所定点火時期ＳＡｃから更にβだけ遅角させるようにしている。そうして、その後に吸気行程噴射が行われる度に、補正点火時期ＳＡｂｕｆを徐増量αだけ徐々に進角させて、吸気圧ＰＭが定常値ＰＭｔに達する時刻ｔ₆”において、補正点火時期ＳＡｂｕｆを吸気行程噴射時の最適点火時期ＳＡｉになるようにしている。

なお、かかる遅角制御は、図８に示す点火ルーチンのステップＳＣ２において、括弧内に示すように、補正点火時期ＳＡｂｕｆの初期値を、ＳＡｃ−βに設定することで容易に実現することができる。

この変形例によれば、噴射形態が切り換わったときに、吸気行程噴射時の点火時期を、圧縮行程噴射時の所定点火時期ＳＡｃからβだけ更に遅角させることから、換言すると、吸気行程噴射時の点火時期を大きく遅角させることから、吸気行程噴射時のエンジントルクが大きくなるのをより一層抑えることができる。

（その他の制御例）
次に、圧縮行程噴射から吸気行程噴射への噴射形態切換時のトルク段差を抑制し得る他の制御例について説明する。

上記実施形態１では、圧縮行程噴射回数Ｎが第１所定回数Ｎｃｈｇとなったときに、噴射形態を均質燃焼（吸気行程噴射）へ切換えるようにしたが、例えば吸気通路１１内の圧力ＰＭを検出する吸気圧センサが吸気通路１１に設けられている場合には、吸気圧ＰＭが目標吸気圧ＰＭｔに達したときに、噴射形態を切換えるようにしてもよい。

この場合には、図４に示すフローチャートのステップＳＡ１６に代えて、図１１に示すステップＳＡ１６−１及びステップＳＡ１６−２を実行することによって、トルク段差を抑制することができる。すなわち、ステップＳＡ１６−１で、吸気圧ＰＭの定常値である目標吸気圧ＰＭｔ（定常値）を算出し、ステップＳＡ１６−２の判定がＮＯのとき（吸気圧センサによって検出された吸気圧ＰＭが目標吸気圧ＰＭｔより大きいとき）にはリターンする一方、ステップＳＡ１６−２の判定がＹＥＳのとき（吸気圧センサによって検出された吸気圧ＰＭが目標吸気圧ＰＭｔ以下のとき）には、ステップＳＡ１７に進み、実行フラグをＯＦＦにした後、リターンする。

このようにすれば、推定された圧縮行程噴射回数Ｎ等によらず、吸気圧ＰＭが定常値ＰＭｔに達したときに確実に噴射形態を切換えて、トルク段差を抑制することができる。

さらに、吸気圧センサに代えて、吸気量やエンジン回転数ＮＥ等に基づいて、吸気通路１１内の圧力ＰＭを算出し、算出された吸気圧ＰＭが目標吸気圧ＰＭｔに達したときに、噴射形態を切換えるようにしてもよい。

（その他の実施形態）
本発明は、実施形態に限定されず、その精神又は主要な特徴から逸脱することなく他の色々な形で実施することができる。

上記各実施形態では、本発明を、４気筒ガソリンエンジン１に適用したが、これに限らず、気筒数が４未満または４を超えるガソリンエンジンに適用してもよい。

また、上記各実施形態では、第２開度Ａ２を、機関アイドル時の均質燃焼におけるエンジン回転数ＮＥが目標アイドル回転数になるような要求スロットル開度したが、これに限らず、第２開度Ａ２を、第１開度Ａ１よりも小さいスロットル開度において適宜設定してもよい。

このように、上述の実施形態はあらゆる点で単なる例示に過ぎず、限定的に解釈してはならない。さらに、特許請求の範囲の均等範囲に属する変形や変更は、全て本発明の範囲内のものである。

本発明によると、圧縮行程噴射から吸気行程噴射への切換えの際にトルク段差を抑制することができるので、車両停止時にエンジンを一時的に停止させるアイドリングストップ機能を備える車両に搭載された直噴ガソリンエンジンの制御装置に適用して極めて有益である。

１ 直噴ガソリンエンジン
５ スロットルバルブ（スロットル弁）
１１ 吸気通路（吸気管）
２００ ＥＣＵ（制御装置）

Claims (6)

1. 車両停止時にエンジンを一時的に停止させるアイドリングストップ機能を備える車両に搭載された直噴ガソリンエンジンの制御装置であって、
   アイドリングストップ制御によるエンジン停止中にエンジン再始動要求があったときに、吸気管内の圧力が大気圧に相当する圧力となるような第１開度までスロットル弁を開き、その後エンジン回転数が所定の始動判定回転数以上になったときに、上記第１開度よりも小さい第２開度までスロットル弁を閉じるとともに、
   エンジン再始動時に圧縮行程噴射を所定回数行った後に、圧縮行程噴射から吸気行程噴射へ噴射形態を切換える制御を実行することを特徴とする直噴ガソリンエンジンの制御装置。
2. 上記請求項１に記載の直噴ガソリンエンジンの制御装置において、
   圧縮行程噴射時の点火時期は、
   上記吸気管内の圧力が上記第２開度に相当する圧力である場合に、圧縮行程噴射を実行することによって発生するエンジントルクが、吸気行程噴射時の最適点火時期で吸気行程噴射を実行することによって発生するエンジントルクと等しくなるような所定点火時期に設定されていることを特徴とする直噴ガソリンエンジンの制御装置。
3. 上記請求項２に記載の直噴ガソリンエンジンの制御装置において、
   上記所定回数は、圧縮行程噴射を当該所定回数行った場合における上記吸気管内の圧力が、上記第２開度に相当する圧力となるような値に設定されており、
   噴射形態が切り換わったときに、圧縮行程噴射時の所定点火時期から吸気行程噴射時の最適点火時期へ、点火時期を進角させる制御を実行することを特徴とする直噴ガソリンエンジンの制御装置。
4. 上記請求項２に記載の直噴ガソリンエンジンの制御装置において、
   上記所定回数は、圧縮行程噴射を当該所定回数行った場合における上記吸気管内の圧力が、上記第２開度に相当する圧力よりも大きくなるような値に設定されており、
   噴射形態が切り換わったときに、吸気行程噴射時の点火時期を、徐々に進角させて吸気行程噴射時の最適点火時期にする制御を実行することを特徴とする直噴ガソリンエンジンの制御装置。
5. 上記請求項４に記載の直噴ガソリンエンジンの制御装置において、
   噴射形態が切り換わったときに、吸気行程噴射時の点火時期を、圧縮行程噴射時の所定点火時期にするとともに、その後、吸気行程噴射時の点火時期を、徐々に進角させて吸気行程噴射時の最適点火時期にする制御を実行することを特徴とする直噴ガソリンエンジンの制御装置。
6. 上記請求項４に記載の直噴ガソリンエンジンの制御装置において、
   噴射形態が切り換わったときに、吸気行程噴射時の点火時期を、圧縮行程噴射時の所定点火時期から更に遅角させた点火時期にするとともに、その後、吸気行程噴射時の点火時期を徐々に進角させて吸気行程噴射時の最適点火時期にする制御を実行することを特徴とする直噴ガソリンエンジンの制御装置。

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