JP2018131983A - エンジンの制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】燃料カットの後に気筒２毎の点火制御を停止して、エンジンの運転を停止させる場合に、エミッションの悪化を招くことなく無駄な電力消費を抑制するとともに、点火コイル２１の早期劣化を防止する。【解決手段】燃料カットの後にクランクシャフト１３の回転速度が低下するとき（ステップＳＴ２０１，２０２）、クランク回転速度Ｎｃが閾値Ｎｃ１よりも高ければ、気筒２毎の点火コイル２１への通電開始から所定期間の経過後（通電遮断時期）に通電を遮断して、点火プラグ２０により火花放電を行わせる一方、クランク回転速度Ｎｃが閾値Ｎｃ１以下になれば、点火制御を停止する（ＳＴ２０３〜ＳＴ２０５：点火制御手段）。【選択図】図４

Description

本発明は、エンジンへの燃料供給および点火を停止して、その運転を停止させるようにした制御装置に関し、特に気筒毎の点火制御に係る。

従来より一般に、車両のエンジンをアイドル時などに自動で停止させ、その後、自動で再始動させるようにしたシステム（アイドリングストップシステム）は公知である。このようなシステムにおいてエンジンを停止させるときには通常、スロットルバルブを閉じるとともに、インジェクタによる燃料の供給を停止し（燃料カット）、その後、暫くは点火制御を継続して、気筒内に残存する未燃燃料が燃焼した頃に点火制御を停止するようにしている（例えば特許文献１を参照）。

特開２０１０−２５５５９１号公報

ところが、前記のように燃料カットの後、暫く点火制御を継続するようにした場合は、その継続時間が問題になる。すなわち、点火制御を継続する時間が短いと、気筒内の未燃燃料を十分に燃焼させることができず、大気中に放出されてしまうことから、エミッションの悪化を招くおそれがある。一方で未燃燃料がほぼなくなった後まで不要な点火制御を継続することは、無駄な電力消費の増大に繋がる。

さらに、エンジンの停止直前のクランクシャフトの逆転動作によって通電時間が非常に長くなってしまう結果として、点火コイルの劣化が早まり、その寿命が縮むおそれもある。詳しくは、まず、前記のように燃料カットすると、その後、暫くの間はクランクシャフトが惰性で回転し、その回転速度の低下とともに回転部分の運動エネルギが徐々に小さくなってゆく。

そして、いずれかの気筒の圧縮行程において上死点を越えることができなくなり、その手前でクランクシャフトが一旦、停止した後に逆転動作するようになり、このときには通常、上死点付近に設定されている点火コイルの通電遮断時期にならないことがある。よって、その逆転動作の前に点火コイルへの通電が開始されていると、その保護のために設定されているガード時間の経過まで通電が継続してしまうのである。

このような実状を考慮して本発明の目的は、エンジン停止の際に燃料カット後の好適な点火制御によって、エミッションの悪化を招くことなく無駄な電力消費を抑制し、さらには点火コイルの早期劣化を防止することにある。

前記の目的を達成するために本願の第１の発明は、エンジンへの燃料供給を停止した後に、気筒毎の点火制御を停止して当該エンジンの運転を停止させるようにした制御装置を対象として、気筒毎に点火コイルへの通電開始から所定期間の経過後（例えば気筒の圧縮上死点付近の通電遮断時期、即ち点火時期になったとき）に通電を遮断して、点火プラグにより火花放電を行わせる点火制御手段を備えている。

そして、前記の点火制御手段を、前記燃料供給の停止後にクランクシャフトの回転速度（以下、クランク回転速度ともいう）が低下して、予め設定した閾値以下になった後の気筒から点火制御を停止するようにしたものである。なお、クランク回転速度は、例えばクランク信号に基づいて算出される回転速度をなました値であり、いわゆるエンジン回転数であってもよい。

前記の構成により、まず、エンジンの運転を停止させるために燃料カットが行われ、惰性で回転するクランクシャフトの回転速度が徐々に低下してゆくときに、これが予め設定した閾値よりも高ければ、点火制御が継続され、気筒内の未燃燃料が燃焼するようになる。一方、クランク回転速度が閾値以下になれば、点火制御が停止され、無駄な電力消費が抑制される。また、点火コイルへの通電開始後にクランクシャフトが逆転動作する可能性は低くなるので、前記のように通電時間が非常に長くなることも抑制できる。

好ましくは前記閾値を、それよりもクランクシャフトの回転速度が低くなると、気筒の圧縮反力によってクランクシャフトが逆転動作するような回転速度に設定することである。こうすれば、点火コイルへの通電開始後にクランクシャフトが逆転動作することはなくなり、点火コイルへの通電時間が非常に長くなることを阻止できる。よって、エミッションの悪化を招くことなく無駄な電力消費を抑制できるとともに、点火コイルの早期劣化も防止できる。

次に本願の第２の発明は、前記第１の発明と同様に燃料カットの後に点火制御を停止するようにした制御装置を対象として、気筒毎に点火コイルへの通電開始から所定期間の経過後に通電を遮断して、点火プラグにより火花放電を行わせる点火制御手段を備えている。そして、燃料カットの後にクランクシャフトの回転速度が低下するときには、その回転速度が低くなるほど、前記の点火制御手段によって点火コイルへの通電開始時期を遅角させるようにしたものである。

前記の構成により、まず、エンジンの運転を停止させるために燃料カットが行われた後も点火制御が継続されることで、気筒内の未燃燃料が燃焼するようになる。このとき、惰性で回転するクランクシャフトの回転速度が徐々に低下してゆくのに応じて、点火制御手段により点火コイルへの通電開始時期が遅角されるので、点火プラグへの通電時間が短くなり、無駄な電力消費が抑制される。

さらに、そうして点火コイルへの通電開始時期が遅角されることで、その後にクランクシャフトが逆転動作し、前記のように通電遮断時期にならないことがあっても、通電開始が遅くなる分は、通電時間が短くなる。つまり、クランクシャフトの逆転動作に起因して点火コイルへの通電時間が長くなってしまうことを抑制し、点火コイルの早期劣化を防止することができる。

好ましいのは、クランクシャフトの回転速度が予め設定した閾値以下になれば、点火コイルへの通電開始時期を気筒の圧縮上死点後まで遅角させることである。こうすれば、気筒の圧縮上死点の手前でクランクシャフトが逆転動作したときには、点火プラグへの通電が始まらなくなるので、クランクシャフトの逆転動作に起因して前記のように点火コイルへの通電時間が非常に長くなることはない。

次に本願の第３の発明は、前記第１、第２の発明と同様に燃料カットの後に点火制御を停止するようにした制御装置を対象とし、気筒毎に点火コイルへの通電開始から所定期間の経過後に通電を遮断して、点火プラグにより火花放電を行わせる点火制御手段を備えている。そして、点火コイルへの通電開始後にクランクシャフトが逆転動作すれば、前記の点火制御手段によって、前記所定期間の経過前であっても通電を遮断するようにしたものである。

前記の構成により、まず、エンジンの運転を停止させるために燃料カットが行われた後も点火制御が継続されることで、気筒内の未燃燃料が燃焼するようになる。そして、惰性で回転するクランクシャフトの回転速度が徐々に低下してゆき、いずれかの気筒の点火コイルへ通電が開始された後に、クランクシャフトが逆転動作すると、通電開始から所定期間が経過する前であっても（即ち通電遮断時期にならなくても）通電が遮断される。

すなわち、上述したように点火制御による点火コイルへの通電開始後にクランクシャフトが逆転動作し、通電遮断時期にならないとしても、そのことによって通電時間が非常に長くなることはない。よって、無駄な電力消費を抑制し、点火コイルの早期劣化を防止することができる。

以上、説明したように本発明の制御装置によると、エンジンの運転を停止する際に、燃料の供給を停止した後も暫くの間は点火制御を継続することで、気筒内の未燃燃料を燃焼させることができる。そして、第１の発明では、クランクシャフトの回転速度が低下して閾値以下になれば、点火制御を停止することで、無駄な電力消費を抑制できるとともに、点火コイルへの通電時間が非常に長くなることを抑制できる。

また、第２の発明では、前記のようにクランクシャフトの回転速度が低下するのに応じて、点火コイルへの通電開始時期を遅角させることにより、無駄な電力消費を抑制でき、点火コイルへの通電時間が非常に長くなることも抑制できる。さらに、第３の発明では、クランクシャフトが逆転動作すれば通電を遮断することによって、通電時間が非常に長くなることを阻止できる。

よって、前記第１〜第３の各発明により、エンジンを停止させるときにエミッションの悪化を招くことなく無駄な電力消費を抑制できるとともに、通電時間が非常に長くなることによる点火コイルの早期劣化を防止することができる。

実施の形態に係るエンジンの制御装置の概略構成図である。 エンジンが停止する際のエンジン回転数、クランクシャフトの回転速度、およびクランクカウンタの変化の一例を示すタイミングチャートである。 実施の形態に係るアイドリングストップ制御のルーチンを示すフローチャート図である。 実施の形態に係る自動停止処理のルーチンを示すフローチャート図である。 エンジン自動停止の際のクランク回転速度の低下と、燃料カット後の点火制御とを対応付けて示すタイミングチャートである。 クランク回転速度の低下に応じて通電開始時期を遅角させるようにした変形例１に係る図４相当図である。 変形例１に係る図５相当図である。 クランクシャフトが逆転動作すれば直ちに通電を遮断するようにした変形例２に係る図４相当図である。 変形例２に係る図５相当図である。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。本実施の形態は一例として、本発明を車両に搭載されたガソリンエンジンに適用する場合について説明する。

−エンジンの概要−
図１にはエンジン１の概略構成を示すが、本実施の形態のエンジン１は４気筒ガソリンエンジンであって、第１〜第４の４つの気筒２（図には１つのみ示す）のそれぞれには燃焼室１１を区画するようにピストン１２が収容されている。ピストン１２とクランクシャフト１３はコンロッド１４によって連結されており、そのクランクシャフト１３の回転角（クランク角）を検出するためのクランク角センサ１０１が設けられている。

詳しくは、前記クランクシャフト１３にはシグナルロータ１７が取り付けられており、その外周面に複数の歯１７ａが設けられている。一方、クランク角センサ１０１は、例えば２つの電磁ピックアップを備えており、クランクシャフト１３の回転によってシグナルロータ１７の歯１７ａが通過する都度、それぞれの電磁ピックアップからパルス信号が出力されるようになっている。

前記２つの電磁ピックアップのうち一方から出力される信号がクランク信号であり、他方から出力される信号は、クランク信号と所定の位相差を有している。このため、一方の電磁ピックアップからの信号の立ち上がり時または立ち下がり時に、他方の信号がロー、ハイのいずれであるかによって、クランクシャフト１３が正回転中か否か（逆転動作中か）判定することができる。

また、図示はしないがクランクシャフト１３の端部には、一体に回転するようにフライホイールが取り付けられており、その外周に形成されたリングギヤにピニオンギヤを噛み合わせて、回転させることができるようにスタータモータ１８（図１には模式的に示す）が配設されている。このスタータモータ１８は、エンジン１の通常の始動の際に、後述するようにＥＣＵ１００からの信号を受けて動作する。

また、シリンダブロック１５の上部にはシリンダヘッド１６が載置されており、各気筒２毎にインジェクタ１９が配設されて、燃焼室１１に臨んでいる。例えば気筒２の吸気行程でインジェクタ１９から噴射された燃料は、気筒２内の吸気の流動に乗って拡散しながら混合気を形成する。こうして形成される混合気に点火するためにシリンダヘッド１６には各気筒２毎に点火プラグ２０が配設されている。

この点火プラグ２０には直接、点火コイル２１が取り付けられており、図には便宜上、分けて示すが、点火コイル２１には一体にイグナイタ２２が設けられている。イグナイタ２２は、ＥＣＵ１００からの通電信号を受けて点火コイル２１に（１次側コイルに）通電し、その後、遮断信号を受けて通電を急速遮断することにより、点火コイル２１から（２次側コイルから）点火プラグ２０に高電圧を供給させる。

さらに、シリンダヘッド１６には、各気筒２内の燃焼室１１に連通するように吸気ポート３０および排気ポート４０が形成されており、それぞれの気筒２内に臨む開口部が吸気バルブ３１および排気バルブ４１によって開閉されるようになっている。これら吸気バルブ３１および排気バルブ４１を動作させる動弁系は、吸気および排気の２本のカムシャフト３２，４２を備え、図示しないタイミングチェーンおよびスプロケットを介して、クランクシャフト１３により回転される。

また、吸気カムシャフト３２の近傍には、いずれかの気筒２が所定クランク角位置（例えば第１気筒２が上死点）にあるときにパルス信号（以下、カム信号という）を出力するように、カム角センサ１０２が設けられている。吸気カムシャフト３２はクランクシャフト１３の半分の速度で回転するので、クランクシャフト１３が２回転（クランク角で７２０°変化）する毎に、カム角センサ１０２は少なくとも１回、カム信号を出力する。

また、前記吸気ポート３０の上流側（吸気の流れの上流側）に連通する吸気通路３には、エアフローメータ１０３、吸気温センサ１０４（エアフローメータ１０３に内蔵）、および、電子制御式のスロットルバルブ３３が配設されている。このスロットルバルブ３３はスロットルモータ３４によって駆動され、吸気の流れを絞ってエンジン１の吸気量を調整するようになっている。

そのようにスロットルバルブ３３によって流量調整された吸気の流れが吸気ポート３０から各気筒２内に流入し、前記のようにインジェクタ１９から噴射された燃料と混じり合って混合気を形成する。そして、圧縮行程の後半に点火プラグ２０により点火されて燃焼し、これにより発生したガスが気筒２の排気行程で排気ポート４０に流出する。この排気ポート４０の下流側（排気の流れの下流側）に連通する排気通路４には、排気浄化用の触媒４３が配設され、その上流側には空燃比センサ１０５が配設されている。

−ＥＣＵ−
以上のように構成されたエンジン１はＥＣＵ１００によって制御される。ＥＣＵ１００は、公知の電子制御ユニット（Electronic Control Unit）からなり、図示は省略するが、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）およびバックアップＲＡＭなどを備えている。ＣＰＵは、ＲＯＭに記憶された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、ＲＡＭは、ＣＰＵ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し、バックアップＲＡＭは例えばエンジン１の停止時に保存すべきデータ等を記憶する。

そして、ＥＣＵ１００には、前記したクランク角センサ１０１、カム角センサ１０２、エアフローメータ１０３、吸気温センサ１０４、空燃比センサ１０５などの他に、アクセルペダルの操作量（アクセル開度）を検出するアクセルセンサ１０６、ブレーキペダルの操作を検出するブレーキスイッチ（ブレーキＳＷ）１０７、スタータモータ１８を動作させるためのスタータスイッチ（スタータＳＷ）１０８などが接続されている。

そして、それらの各種センサおよびスイッチ１０１〜１０８から入力する信号に基づいてＥＣＵ１００は、種々の制御プログラムを実行することにより、エンジン１の運転状態を制御する。例えばＥＣＵ１００は、インジェクタ１９による燃料噴射制御（噴射量および噴射時期の制御）、イグナイタ２２による点火制御（点火プラグ２０による点火時期の制御）、およびスロットルモータ３４によるスロットルバルブ３３の制御（即ち、吸気量の制御）などを実行する。

そのような燃料噴射制御や点火制御は各気筒２毎に好適なタイミングで行われるものであり、そのために、クランクシャフト１３の２回転（クランク角で７２０°）を１周期とするクランクカウンタが生成される。図２に一例を示すようにクランクカウンタは、例えば第１気筒２の上死点（＃１ＴＤＣ）を基準として生成され、図２の下段に示すように時刻ｔ１にカム信号の入力に応じてリセットされて、カウント値が零（０）になった後に、クランク信号の入力に応じてカウントアップされてゆく。

また、ＥＣＵ１００は、スタータＳＷ１０８がオン操作されるとスタータモータ１８を動作させ、クランクシャフト１３を回転させる（クランキング）とともに、始動時の燃料噴射および点火の制御を実行して、エンジン１を始動（通常の始動）させる。さらに、以下に説明するようにＥＣＵ１００は、車両の停止時など所定の状況下において自動的にエンジン１を停止させるとともに、その後の運転者の所定操作に応じて、スタータモータ１８を用いずにエンジン１を再始動させる、アイドリングストップ制御も実行する。

−アイドリングストップ制御−
図３にはアイドリングストップ制御ルーチンの全体的な処理の流れを示している。このルーチンは、ＥＣＵ１００において所定のタイミングで繰り返し実行されるものであり、まず、ステップＳＴ１０１において、エンジン１の運転中に所定の自動停止条件が成立したか否か判定する。そして、否定判定（ＮＯ）であればリターンする一方、肯定判定（ＹＥＳ）になればステップＳＴ１０２に進んでエンジン１の自動停止処理を実行する。

なお、前記の自動停止条件としては、一例としてエンジン１が運転中であること、アクセルオフ（アクセル開度が所定閾値以下でほぼ０）であること、ブレーキオン（ブレーキ踏力が所定の閾値以上）であること、車速が所定閾値以下であること（停止直前と考えられる場合、および実質、停止していると考えられる場合）などを含むように設定すればよい。

前記ステップＳＴ１０２の自動停止処理について詳しくは後述するが、これは、インジェクタ１９からの燃料噴射を停止させ（燃料カット）、少し遅れて点火プラグ２０による点火も停止させるものである。これにより混合気の燃焼トルクが発生しなくなるので、惰性で回転するクランクシャフト１３の回転速度は、前記の図２に表れているように徐々に低下してゆく。

なお、そうしてクランクシャフト１３の回転速度が低下してゆくときに、スロットルバルブ３３の開度はクランク回転速度Ｎｃ（クランクシャフト１３の回転速度をなました値であり、図２には一点鎖線で示す）の低下度合いに応じて制御するのが好ましい。また、例えばオルタネータやエアコンのコンプレッサなど、エンジン１の外部負荷となる補機の動作を停止させるのが好ましい。

そして、以下に詳述するようにクランクシャフト１３の回転の停止が判定され（ステップＳＴ１０３）、否定判定（ＮＯ）であれば後述のステップＳＴ１０８に進んで、所定の再始動条件が成立したか否か判定する。この判定も否定判定（ＮＯ）であれば前記ステップＳＴ１０２に戻る一方、肯定判定（ＹＥＳ）であればステップＳＴ１０９に進んで、エンジン１の着火始動処理を行ってルーチンを終了する（ＥＮＤ）。

なお、着火始動処理というのはクランクシャフト１３の回転の慣性を利用して、スタータモータ１８を使用せずにエンジン１を再始動する処理であり、エンジン１の自動停止の途中で運転者が心変わり（Change Of Mind：COM）し、再びエンジン１を始動させるときに行われる。このような場合、運転者は例えばブレーキペダルを離して、アクセルペダルを踏み込むので、エンジン１の再始動条件が成立する。

そこで、圧縮行程にある気筒２（例えば図２を参照して上述した時刻ｔ１〜ｔ２であれば第３気筒２）が上死点（＃３ＴＤＣ）を越えて膨張行程に移行したときに、インジェクタ１９により燃料を噴射させ、これにより混合気が形成されるのを待って点火プラグ２０により点火する。これによりクランクシャフト１３に回転力を付与することができ、スタータモータ１８を用いずにエンジン１を始動させることができる。

一方、前記のステップＳＴ１０３においてクランクシャフト１３の回転が停止したと肯定判定（ＹＥＳ）すれば、即ちエンジン１の停止過程が終了すれば、ステップＳＴ１０４に進んで所定のデータをバックアップＲＡＭに記憶する。そして、ステップＳＴ１０５に進んでエンジン１の再始動条件が成立したか否か判定し、否定判定（ＮＯ）であればステップＳＴ１０６に進んで、例えば車両のイグニッションスイッチがオフされたなど、アイドリングストップ制御の終了条件が成立したか否か判定する。

そして、その終了条件が成立して肯定判定（ＹＥＳ）すれば、ルーチンを終了する（ＥＮＤ）一方、終了条件が成立しておらず否定判定（ＮＯ）すれば、前記のステップＳＴ１０５に戻って、再び再始動条件の成立について判定する。こうして待機している間に、再始動条件が成立して肯定判定（ＹＥＳ）すれば、ステップＳＴ１０７に進んでエンジン１の通常の再始動処理を実行する。

なお、前記ステップＳＴ１０５，ＳＴ１０８におけるエンジン１の再始動条件としては例えば、ブレーキペダルの踏力が緩められて所定の閾値よりも小さくなったこと、アクセル踏み操作がなされたこと、シフトレバーの所定の操作がなされたこと、などを含むように設定すればよい。

また、前記通常の再始動処理について詳細な説明は省略するが、例えばスタータモータ１８を作動させてクランキングを開始するとともに、インジェクタ１９による燃料の噴射を開始させ、さらに点火プラグ２０による点火も開始する。これにより、いずれかの気筒２において燃焼が始まり（初爆）、エンジン回転数が所定値まで上昇すれば（始動完了）、ルーチンを終了する（ＥＮＤ）。

−エンジンの停止判定−
次に、前記フローのステップＳＴ１０３におけるクランクシャフト１３の回転停止の判定について詳細に説明すると、まず、エンジン１が停止するときには、前記図２の上段に表れているようにエンジン回転数が低下するが、このときには、同図の中段に示すようにクランクシャフト１３の回転速度も全体として低下してゆく。また、クランク信号の入力する間隔が長くなってゆくことから、同図の下段に示すようにクランクカウンタのグラフの傾斜は徐々に緩やかになってゆく。

このようにエンジン１の停止する過程においてクランクシャフト１３の回転は、各気筒２毎の圧縮行程において上昇する筒内圧（圧縮反力）によって減速され、図の中段に表れているように上死点（ＴＤＣ）に近づくに連れて、クランクシャフト１３の回転速度が低下する。一方、上死点を越えて膨張行程に移行すれば、今度は筒内圧によってクランクシャフト１３の回転が加速されるので、その回転速度は上昇する。

すなわち、クランクシャフト１３の回転速度は、各気筒２の上死点（＃１ＴＤＣ、＃３ＴＤＣ、＃４ＴＤＣ、…）の前後で低下および上昇を繰り返しながら、図２には一点鎖線で示すように全体としては徐々に低下してゆく。これにより回転の慣性力が小さくなってゆき、図示の例では時刻ｔ２において第３気筒２の上死点（＃３ＴＤＣ）を越えた後に、時刻ｔ３において第４気筒２の筒内圧に抗して上死点（＃４ＴＤＣ：到達しない）を越えることができなくなる。

このためクランクシャフト１３は、上死点の手前で一瞬、停止した後に逆転動作し、その後、再び正回転の向きに少しだけ動作する、という揺り戻しの期間を経て完全に停止するようになる。このとき、時刻ｔ３においてクランクシャフト１３が逆転動作した後は、クランク信号に応じてクランクカウンタが減少し、また、時刻ｔ４において再び正回転の向きになれば、時刻ｔ５においてクランクカウンタは増大する。

そうして揺り戻し期間を経て停止するまでの間にクランクシャフト１３の回動する角度が小さくなると、クランク角センサ１０１からはクランク信号が出力されなくなる。そして、時刻ｔ５〜ｔ６のようにクランク信号の入力しない時間が予め設定した時間Δｔになると（時刻ｔ６）、クランクシャフト１３の回転が停止した（即ちエンジン１が完全に停止した）と判定される。

−エンジン停止時の点火制御−
ところで、前記したエンジン１の自動停止処理（図３のステップＳＴ１０２）として、本実施の形態では、先に燃料カットした後で暫くの間は点火制御を継続し、点火プラグ２０によって気筒２内の未燃燃料に点火することにより、エミッションの低減を図るようにしている。このとき通常、点火コイル２１への通電開始時期は気筒２の上死点前とし、また、通電遮断時期（即ち点火プラグ２０による点火時期）は上死点後とする。

しかしながら、そのように燃料カット後に点火制御を継続する時間が長いと、未燃燃料がほぼなくなった後まで不要な点火制御が行われてしまい、無駄な電力消費が多くなるおそれがあった。さらに、点火コイル２１への通電中にクランクシャフト１３が逆転動作すると、通電時間が非常に長くなってしまう結果として、無駄な電力消費が非常に多くなるとともに、点火コイル２１の劣化が早まり、その寿命が縮んでしまうおそれもあった。

すなわち、図２を参照して上述したようにエンジン１の停止直前には、いずれかの気筒２の筒内圧の上昇によって、その上死点の手前でクランクシャフト１３が逆転動作するようになり、このときには上死点後の通電遮断時期に到達しないことになる。このため、その逆転動作が始まる前に点火コイル２１への通電が開始されていると、その保護のために設定されているガード時間（例えば数十ミリ秒）が経過するまで通電が継続することになり、その時間が非常に長くなってしまうのである。

そこで、本実施の形態では、エンジン１の自動停止の際に、燃料カットの後にクランク回転速度Ｎｃが低下して、予め設定した閾値Ｎｃ１以下になった後に点火制御（即ち点火コイル２１への通電制御）を停止するようにしている。そして、その閾値Ｎｃ１は、それよりもクランク回転速度Ｎｃが低くなると、前記のように気筒２の筒内圧（圧縮反力）によってクランクシャフト１３が逆転動作すると考えられる回転速度に設定している。

以下では図４のフローチャートに従い、図５のタイミングチャートも参照して、エンジン１の自動停止処理について具体的に説明する。図４に示すルーチンは、図３を参照して上述したエンジン１の自動停止処理（ステップＳＴ１０２）であり、所定のタイミングで（例えば前記自動停止処理の実行を示すフラグがオンになったときに）スタートして、まず、ステップＳＴ２０１では、各気筒２のインジェクタ１９による燃料の噴射を停止する（燃料カット）。

これにより、図５の時刻ｔ０において燃料カットが開始され、ＥＣＵ１００からの噴射信号が出力されなくなると、エンジン１の各気筒２において混合気の燃焼トルクが発生しなくなり、惰性で回転するクランクシャフト１３の回転速度（および一点鎖線で示すクランク回転速度Ｎｃ）は徐々に低下してゆく。一方、この間も点火制御は継続され、ＥＣＵ１００からイグナイタ２２には通電信号および遮断信号（図５に示すパルスの立ち上がりが通電信号で、立ち下がりが遮断信号であり、以下では合わせて点火信号ともいう）がそれぞれ出力される。

すなわち、図４のフローのステップＳＴ２０２では、クランク信号から算出されるクランクシャフト１３の回転速度の所定時間における移動平均として、クランク回転速度Ｎｃを算出する。なお、本実施の形態ではクランク回転速度Ｎｃは、エンジン回転数よりも短い時間における平均値としているが、これに限らず、エンジン回転数を算出するための時間における平均値としてもよい。

そして、前記のように算出したクランク回転速度Ｎｃが予め設定した閾値Ｎｃ１以下になったか否かステップＳＴ２０３において判定する。この閾値Ｎｃ１は上述したように、それよりもクランク回転速度Ｎｃが低くなると、気筒２の筒内圧の上昇に抗して上死点を越えることができなくなり、クランクシャフト１３が逆転動作するような回転速度として、予め実験やシミュレーションによって設定されている。

なお、そのような閾値Ｎｃ１は、クランクシャフト１３を含めた回転部分のイナーシャやフリクションの個体ばらつき、オルタネータなどエンジン補機の動作による負荷の変化、エンジンオイルの性状、さらには気筒２に充填されている吸気の量などの影響も受けて変化する。よって、逆転動作の起きることを余裕を持って判定できるように、閾値Ｎｃ１は少し高めの値に設定している。

前記のステップＳＴ２０３において否定判定（ＮＯ）すれば、ステップＳＴ２０４に進んで点火制御を実行する。すなわち、次に上死点を迎える気筒２（圧縮行程にある気筒２）から順に上死点前の所定クランク角に通電信号の出力し、点火コイル２１への通電を開始するとともに、上死点後の所定クランク角（通電遮断時期）に遮断信号を出力して、点火コイル２１への通電を遮断し、点火プラグ２０により点火を行わせてルーチンを終了する（エンド）。

こうすると、図３を参照して上述したように、アイドリングストップ制御ルーチンにおいてクランクシャフト１３の回転の停止が判定されるまで（ステップＳＴ１０３でＮＯ）、或いはエンジン再始動条件の成立が判定されるまで（ステップＳＴ１０８でＮＯ）、ステップＳＴ１０２に戻ってエンジン１の自動停止処理を継続する。つまり、図４のフローのステップＳＴ２０１〜ＳＴ２０３の処理が繰り返される。

このようにして燃料カット後も暫くの間（図５の時刻ｔ０〜ｔ１）、点火制御が継続され、図５の例では第２気筒２、第１気筒２、第３気筒２、第４気筒２、そして再び第２気筒２および第１気筒２の点火プラグ２０によって点火が行われて、未燃燃料が燃焼する。そして、クランク回転速度Ｎｃが低下して図５の時刻ｔ１に示すように閾値Ｎｃ１以下になれば、図４のフローのステップＳＴ２０３において肯定判定されて（ＹＥＳ）ステップＳＴ２０５に進み、点火制御を停止してルーチンを終了する（エンド）。

これにより時刻ｔ１以降は、図５に仮想線で示すように点火信号は出力されなくなり、点火コイル２１への通電が行われなくなる。そして、図５の例では時刻ｔ２において第３気筒２の上死点（＃３ＴＤＣ）を越えた後に、時刻ｔ３において第４気筒２の筒内圧の上昇によりクランクシャフト１３が逆転動作し、その後、揺り戻しの期間（時刻ｔ３〜Ｔ５）を経て、完全に停止する（時刻ｔ６）。

このようにクランクシャフト１３が逆転動作すると、第４気筒２の上死点（＃４ＴＤＣ）を越えて通電遮断時期に至ることはないので、仮に点火制御が継続していると、仮想線で示すように点火コイル２１への通電時間が非常に長くなってしまうが、本実施の形態では、既に点火制御が停止されており、点火コイル２１への通電は開始されていないので、そのように通電時間が長くなる心配はない。

前記図４のフローのステップＳＴ２０３〜ＳＴ２０５を実行することによってＥＣＵ１００は、エンジン１の気筒２毎に点火コイル２１への通電開始から所定期間の経過後に通電を遮断して、点火プラグ２０により火花放電を行わせる点火制御手段を構成する。そして、この点火制御手段は、燃料カット後にクランク回転速度Ｎｃが低下して、予め設定した閾値Ｎｃ１以下になった後の気筒２から点火制御を停止するように構成されている。

以上、説明したように本実施の形態では、アイドリングストップ制御によって車両のエンジン１を自動停止させる際に、まず、燃料カットが行われ、これによりクランクシャフト１３の回転速度が徐々に低下してゆく。この際、クランク回転速度Ｎｃが閾値Ｎｃ１よりも高ければ、点火制御が継続されることで、気筒２内の未燃燃料が燃焼するようになり、エミッションの悪化が抑制される。

一方、クランク回転速度Ｎｃが低下して前記の閾値Ｎｃ１以下になれば、点火制御が停止されることによって、無駄な電力消費が抑制される。本実施の形態では前記の閾値Ｎｃ１を、それよりもクランク回転速度Ｎｃが低くなればクランクシャフト１３の回転が停止し、逆転動作するような回転速度に設定しているので、この閾値Ｎｃ１以下で点火制御を停止することによって、点火コイル２１への通電中にクランクシャフト１３が逆転動作することはなくなり、通電時間が非常に長くなることを阻止できる。

つまり、燃料カット後の好適な点火制御によって、エンジン１の自動停止時のエミッションの悪化を招くことなく、点火コイル２１への不要な通電による無駄な電力消費を抑制することができ、その上さらに、エンジン停止直前のクランクシャフト１３の逆転動作に起因する点火コイル２１の早期劣化を防止できる。

−変形例１−
次に、エンジン１の自動停止時にクランク回転速度Ｎｃの低下に応じて、点火コイル２１への通電開始時期を遅角させるようにした変形例１について、図６および図７を参照して説明する。なお、この変形例１においてもエンジン１の制御系の構成やアイドリングストップ制御の手順などは、上述した実施の形態と同じであり、以下では異なる部分について説明する。

図６には、変形例１に係る自動停止処理のルーチンを示しており、まず、スタート後のステップＳＴ３０１〜ＳＴ３０３では、図４のフローのステップＳＴ２０１〜ＳＴ２０３と同じ処理が行われる。そして、ステップＳＴ３０３においてクランク回転速度Ｎｃが閾値Ｎｃ１よりも高いと否定判定（ＮＯ）すれば、ステップＳＴ３０４に進んでステップＳＴ２０４と同様の点火制御を実行して、ルーチンを終了する（エンド）。

これにより、図７の時刻ｔ０において燃料カットが開始され、惰性で回転するクランクシャフト１３の回転速度（および一点鎖線で示すクランク回転速度Ｎｃ）が徐々に低下してゆくときに、点火制御が継続されてＥＣＵ１００からイグナイタ２２に点火信号が出力される。よって、エンジン１の気筒２内では未燃燃料が燃焼するようになり、エミッションの悪化が抑制される。

そして、クランク回転速度Ｎｃが低下して図７の時刻ｔ１に示すように閾値Ｎｃ１以下になれば、図６のフローのステップＳＴ３０３において肯定判定されて（ＹＥＳ）、ステップＳＴ３０５に進む。ここでは点火制御を継続しつつ、点火コイル２１への通電開始時期（点火信号の立ち上がりである通電信号の出力時期）を気筒２の上死点後まで遅角させて、ルーチンを終了する（エンド）。

これにより、図７の例では時刻ｔ１以降に最初に上死点を迎える第３気筒２において、その上死点（＃３ＴＤＣ）後まで点火コイル２１への通電開始が遅延されることになり、図７には実線で示すように、時刻ｔ２において第３気筒２の上死点（＃３ＴＤＣ）を越えた直後に、点火コイル２１への通電および遮断が行われて、点火プラグ２０によって未燃燃料に点火される。

そして、時刻ｔ３において第４気筒２の筒内圧の上昇によりクランクシャフト１３が逆転動作すると、この第４気筒２の上死点を越えて通電開始時期になることはないので、ＥＣＵ１００から点火信号は出力されず、点火コイル２１への通電は行われない。よって、図７に仮想線で示すように通電時間が非常に長くなってしまうことはなく、このことによる点火コイル２１の早期劣化を防止できる。

したがって、この変形例１においても前記した実施の形態と同じく、燃料カット後の好適な点火制御によって、エンジン１の自動停止時のエミッションの悪化を招くことなく、点火コイル２１への不要な通電による無駄な電力消費を抑制できるとともに、クランクシャフト１３の逆転動作に起因する点火コイル２１の早期劣化を防止できる。

なお、前記のようにクランク回転速度Ｎｃが閾値Ｎｃ１以下になってから、点火コイル２１への通電開始時期を遅角させるのではなく、それ以前からクランク回転速度Ｎｃの低下に応じて徐々に通電開始時期を遅角させるようにしてもよい。こうすれば、通電開始時期が遅角する分、通電時間が短くなるので、電力消費のさらなる抑制が可能になる。

−変形例２−
次に、前記実施の形態や変形例１のように、クランク回転速度Ｎｃの低下に応じて点火制御を変更するのではなく、クランクシャフト１３の逆転動作に応じて点火コイル２１への通電を遮断するようにした変形例２について、図８および図９を参照して説明する。この変形例２においてもエンジン１の制御系の構成やアイドリングストップ制御の手順などは前記実施の形態と同じであり、以下では異なる部分について説明する。

図８には、変形例２に係る自動停止処理のルーチンを示しており、まず、スタート後のステップＳＴ４０１では、図４のフローのステップＳＴ２０１と同じく燃料カットを行い、続くステップＳＴ４０２では、ステップＳＴ２０４と同じく点火制御の処理を行う。これにより、図９の時刻ｔ０において燃料カットが開始された後、クランクシャフト１３の回転速度が低下してゆくときに、点火制御は継続され、気筒２内では未燃燃料が燃焼するようになる。

そして、図８のフローのステップＳＴ４０３では点火コイル２１への通電中か否か判定し、通電中でないと否定判定（ＮＯ）すれば、ルーチンを終了する（エンド）一方、通電中であると肯定判定すれば（ＹＥＳ）ステップＳＴ４０４に進んで、今度はクランクシャフト１３が逆転動作したか否か判定し（クランク逆転？）、この判定が否定判定（ＮＯ）であればルーチンを終了する（エンド）。

図９においては時刻ｔ３でクランクシャフト１３が逆転動作するまで、このようにしてルーチンが終了し、所定サイクルで前記ステップＳＴ４０１〜ＳＴ４０４の処理が繰り返される。前記実施の形態や変形例１のようにクランク回転速度Ｎｃが閾値Ｎｃ１以下に低下しても（時刻ｔ１）、点火制御は継続される。そして、クランクシャフト１３の回転が停止する前の最後の上死点（図示の例では第３気筒２の上死点＃３ＴＤＣ）の前後でも、点火コイル２１への通電が行われる。

そうして第３気筒２の上死点（＃３ＴＤＣ）を越えた後に、図９の時刻ｔ３において第４気筒２の筒内圧の上昇によりクランクシャフト１３が逆転動作することになり、上死点（＃４ＴＤＣ）を越えて通電遮断時期に至ることはない。図９の例ではクランクシャフト１３の逆転動作の前に点火コイル２１への通電が開始されているので、仮想線で示すように通電時間が非常に長くなってしまうおそれがあった。

しかしながら、このときには、前記図８のステップＳＴ４０３，ＳＴ４０４において、それぞれ肯定判定（ＹＥＳ）してステップＳＴ４０５に進み、点火コイル２１への通電を遮断してルーチンを終了する（エンド）。すなわち、ＥＣＵ１００からイグナイタ２２に遮断信号が出力され、図９の時刻ｔ３において点火信号のパルスが立ち下がって、点火コイル２１への通電が遮断される。

したがって、この変形例２においては、前記した実施の形態や変形例１と同じく、燃料カット後も点火制御を継続することによって、エンジン１の自動停止時のエミッションの悪化をできるとともに、そのための点火コイル２１への通電を開始した後にクランクシャフトが逆転動作すれば、直ちに通電を遮断するようにしたので、このことによって通電時間が非常に長くなることはなく、無駄な電力消費を抑制し、点火コイルの早期劣化を防止することができる。

−他の実施の形態−
以上、説明した実施の形態の記載は例示に過ぎず、本発明の構成や用途などについても限定することを意図しない。例えば前記実施の形態では、アイドリングストップ制御によってエンジン１を自動停止させる際に、クランク回転速度Ｎｃが閾値Ｎｃ１以下になれば点火制御を停止させるようにしているが、これに限らず、例えばエンジン回転数が閾値以下になったときに、点火制御を停止させるようにしてもよい。

また、前記実施の形態および変形例１では、クランク回転速度Ｎｃが閾値Ｎｃ１以下になれば点火制御を停止させたり、点火コイル２１への通電開始時期を遅角させたりしているが、これにも限定されず、例えば点火コイル２１の保護のために設定されている通電時間のガード時間を短くするようにしてもよい。

さらに、前記実施の形態の変形例１では、クランク回転速度Ｎｃの低下に応じて、点火コイル２１への通電開始時期を遅角させるようにしており、変形例２では、クランクシャフト１３の逆転動作に応じて点火コイル２１への通電を遮断するようにしているが、これら変形例１、２の構成を適宜、組み合わせてもよい。

例えば、燃料カット後にクランク回転速度Ｎｃの低下に応じて、点火コイル２１への通電開始時期を遅角させてゆき、クランク回転速度Ｎｃが閾値Ｎｃ１以下になれば点火制御を停止させるようにしてもよい。また、燃料カット後にクランク回転速度Ｎｃの低下に応じて、点火コイル２１への通電開始時期を遅角させてゆき、クランクシャフト１３の逆転動作に応じて点火コイル２１への通電を遮断するようにしてもよい。

さらにまた、前記実施の形態では自動停止条件として、車速が所定閾値以下であること（停止直前と考えられる場合、および実質、停止していると考えられる場合）などを含むように設定しているが、これにも限定されず、車両の走行中にエンジン１を自動で停止させ、再始動する場合にも、本発明を適用することができる。また、エンジン１の自動停止の際だけでなく、手動停止の場合にも本発明を適用することができる。

また、前記実施の形態では、車両に搭載された筒内噴射式のガソリンエンジン１に本発明を適用した場合について説明しているが、これにも限定されず本発明は、ポート噴射式のガソリンエンジンにも適用可能である。また、ガソリンエンジンにも限定されず、ディーゼルエンジンやアルコールエンジン、或いはガスエンジンなどにも本発明は適用可能である。

本発明は、エンジン停止の際にエミッションの悪化を招くことなく無駄な電力消費を抑制し、さらには点火コイルの早期劣化を防止することができるので、例えば自動車に搭載されたエンジンのアイドリングストップ制御などに適用して効果が高い。

１ エンジン
２ 気筒
１３ クランクシャフト
２０ 点火プラグ
２１ 点火コイル
１００ ＥＣＵ（点火制御手段）
Ｎｃ クランク回転速度（クランクシャフトの回転速度）
Ｎｃ１ 閾値

Claims (5)

1. エンジンへの燃料供給を停止した後に、気筒毎の点火制御を停止して当該エンジンの運転を停止させるようにしたエンジンの制御装置であって、
   前記気筒毎に点火コイルへの通電開始から所定期間の経過後に通電を遮断して、点火プラグにより火花放電を行わせる点火制御手段を備え、
   前記点火制御手段は、前記燃料供給の停止後にクランクシャフトの回転速度が低下して、予め設定した閾値以下になった後の気筒から点火制御を停止することを特徴とするエンジンの制御装置。
2. 請求項１に記載のエンジンの制御装置において、
   前記閾値は、それよりもクランクシャフトの回転速度が低くなると、気筒の圧縮反力によってクランクシャフトが逆転動作するような回転速度に設定されている、エンジンの制御装置。
3. エンジンへの燃料供給を停止した後に、気筒毎の点火制御を停止して当該エンジンの運転を停止させるようにしたエンジンの制御装置であって、
   前記気筒毎に点火コイルへの通電開始から所定期間の経過後に通電を遮断して、点火プラグにより火花放電を行わせる点火制御手段を備え、
   前記点火制御手段は、前記燃料供給の停止後にクランクシャフトの回転速度が低下するときに、その回転速度が低くなるほど、点火コイルへの通電開始時期を遅角させることを特徴とするエンジンの制御装置。
4. 請求項３に記載のエンジンの制御装置において、
   前記点火制御手段は、クランクシャフトの回転速度が予め設定した閾値以下になれば、点火コイルへの通電開始時期を気筒の圧縮上死点後まで遅角させる、エンジンの制御装置。
5. エンジンへの燃料供給を停止した後に、気筒毎の点火制御を停止して当該エンジンの運転を停止させるようにしたエンジンの制御装置であって、
   前記気筒毎に点火コイルへの通電開始から所定期間の経過後に通電を遮断して、点火プラグにより火花放電を行わせる点火制御手段を備え、
   前記点火制御手段は、点火コイルへの通電開始後にクランクシャフトが逆転動作すれば、前記所定期間の経過前であっても通電を遮断することを特徴とするエンジンの制御装置。

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