JP3571014B2

JP3571014B2 - 内燃機関の自動停止始動制御装置

Info

Publication number: JP3571014B2
Application number: JP2001260695A
Authority: JP
Inventors: 滋青木; 恵隆黒田
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 2001-08-30
Filing date: 2001-08-30
Publication date: 2004-09-29
Anticipated expiration: 2021-08-30
Also published as: EP1288491A3; DE60209968D1; EP1288491A2; JP2003065105A; DE60209968T2; US20030041831A1; CA2398012C; EP1288491B1; CA2398012A1; US6772723B2

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、車両の停止中に、その車両を駆動する内燃機関を自動的に停止させるとともに、再始動させる制御（内燃機関の無駄なアイドリングを止めるアイドルストップ制御）を行う、内燃機関の自動停止始動制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
内燃機関とモータとを併用するハイブリッド車両において、アイドルストップ制御を行う場合、機関の再始動時においては、先ずモータによってクランキングを行い、機関回転数が始動回転数に達した時点から機関の始動を開始する技術が従来より知られている（特開２０００−２０４９９７号公報）。
【０００３】
この公報に示された装置においては、前記始動回転数が要求駆動力が大きくなるほど低く設定され、始動開始直後に当該車両の運転者がアクセルペダルを踏み込んだ場合、すなわち要求駆動力が大きくなった場合には、より早期に機関の再始動が開始されるようにしている。
【０００４】
しかしながら、ハイブリッド車両であってもモータの負担を軽減するために、機関の再始動は要求駆動力の大きさに拘わらず、できるだけ迅速に行うことが望ましい。また内燃機関のみにより駆動される通常の車両においてアイドルストップ制御を行う場合には、ブレーキが解除されることにより運転者の車両発進意志が検出されたら、可能な限り迅速に機関の再始動を行う必要がある。
【０００５】
図１２は、従来の再始動制御を、４気筒の内燃機関の場合で説明するためのタイムチャートである。同図（ａ）は、＃１気筒から＃４気筒の行程を示し、同図（ｂ）はブレーキの状態を検出するブレーキスイッチの出力（低レベルがブレーキの解除を示す）を示す。同図（ｃ）は、各気筒のピストンが上死点に達する直前に発生するＴＤＣパルスを示す。また同図（ｄ）及び（ｅ）は、それぞれ各気筒に対応した燃料噴射弁の駆動制御信号及び点火信号を示す。
【０００６】
ブレーキが解除され、スタータモータにより機関のクランキングが開始されると、最初のＴＤＣパルスＰ１１が発生した後に、４つの気筒に対して燃料の斉時噴射が行われる。このとき先ず最初に、吸入行程にある＃４気筒に燃料が吸入され、圧縮行程を経て点火プラグに発生する火花により着火され、初爆が発生する。ここで、初爆が発生する＃４気筒に着目すると、機関停止時は排気行程にあり、クランキング開始後吸入行程及び圧縮行程を経て爆発工程に至る。すなわち、クランキング開始から初爆発生まで、約１回転半を要しており、３つのＴＤＣパルスＰ１１，Ｐ１２及びＰ１３が発生した後に初爆が発生している。
【０００７】
図１３は、図１２に示す手法で実際に内燃機関の始動を行った場合の機関回転数の推移及びＴＤＣパルスの発生を示すタイムチャートであり、３つのＴＤＣパルス発生後に初爆が発生していることが確認できる。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、アイドルストップ後の機関の再始動は可能な限り迅速に行うことが望ましく、さらなる改善が望まれていた。
本発明はこの点に着目してなされたものであり、従来に比べてより迅速に機関の再始動を行うことができる、内燃機関の自動停止始動制御装置を提供することを目的とする。
【０００９】
上記目的を達成するために請求項１に記載の発明は、車両に搭載された内燃機関を、前記車両及び前記機関の運転状態に応じて自動的に停止させるとともに再始動させる制御を行う、内燃機関の自動停止始動制御装置において、前記機関には、前記機関の吸入空気量を増加させる吸入空気量増加手段が設けられており、前記機関を停止させる機関停止条件が満たされたときは、前記機関の少なくとも１つの気筒に対して燃料供給を実行した後に、前記機関の全ての気筒に対する燃料供給を停止させると共に、前記燃料供給を行う少なくとも１つの気筒が前記機関停止時に圧縮行程となるように制御する燃料供給停止制御手段と、前記機関停止条件が満たされた後に、前記吸入空気量増加手段により、吸入空気量を増加させる空燃比調整手段と、前記機関を再始動させる再始動条件が満たされた時点で、少なくとも１つの気筒に対応する燃料供給を直ちに実行する燃料供給開始制御手段とを備えることを特徴とする。
【００１０】
この構成によれば、機関を停止させる機関停止条件が満たされたときは、前記機関の少なくとも１つの気筒に対して燃料供給が実行された後に、前記機関の全ての気筒に対する燃料供給が停止されると共に、前記燃料供給を行う少なくとも１つの気筒が前記機関停止時に圧縮行程となるように制御される。そして前記機関を再始動させる再始動条件が満たされた時点で、少なくとも１つの気筒に対応する燃料供給が直ちに実行される。機関停止条件が満たされたときの燃料供給及び燃料供給が行われた気筒を機関停止時に圧縮行程とする制御により、再始動時の最初の点火パルスによる燃焼（初爆）が行われ、再始動開始時の燃料供給により次の点火パルスによる燃焼が行われるので、従来に比べて初爆の発生を早めることができ、再始動をより迅速に行うことができる。さらに機関停止条件が満たされた後に、吸入空気量が増量されるので、少なくとも１つの気筒に供給される混合気の空燃比が通常よりリーン側に制御され、自己着火を確実に防止し、かつ再始動時に確実に着火させることができる。
【００１１】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の内燃機関の自動停止始動制御装置において、前記燃料供給停止制御手段は、前記機関停止条件が満たされたときは、先ず第１所定数の気筒への燃料供給を停止し、次いで前記少なくとも１つの気筒に対する燃料供給を実行することを特徴とする。
【００１２】
ここで「第１所定数」は、燃料が供給される少なくとも１つの気筒が、機関停止時に圧縮行程となるように設定される。具体的には、例えば４気筒機関では「２」に設定され、６気筒機関あるいは８気筒機関でも「２」に設定される。すなわち、気筒数に拘わらず一定値に設定される。
【００１３】
この構成によれば、機関停止条件が満たされたときは、先ず第１所定数の気筒への燃料供給が停止され、次いで前記少なくとも１つの気筒に対する燃料供給が実行されるので、機関を確実に停止させるとともに、未燃燃料の排出を防止することができる。
【００１４】
請求項３に記載の発明は、請求項１または２に記載の内燃機関の自動停止始動制御装置において、前記機関停止条件が満たされたときは、第２所定数の気筒の点火を実行し、以後の点火を実行しないようにする点火制御手段をさらに備えることを特徴とする。
【００１５】
ここで「第２所定数」は、機関停止条件成立前に燃料が供給され、機関停止条件成立後に点火時期が到来する気筒の数に設定される。具体的には、例えば４気筒機関では「２」に設定され、６気筒機関では「３」に設定され、８気筒機関では「４」に設定される。
【００１６】
この構成によれば、機関停止条件が満たされたときは、第２所定数の気筒の点火を実行し、以後の点火を実行しないように制御されるので、機関停止条件成立前に供給された燃料を確実に燃焼させるとともに、機関停止条件成立後の不要な点火を防止することができる。
【００１７】
請求項４に記載の発明は、請求項１から３の何れか１項に記載の内燃機関の自動停止始動制御装置において、前記車両は、前記機関の出力軸を回転駆動可能に設けられ、かつ前記出力軸の回転エネルギを電気エネルギに変換する回生動作を行うことができるモータを備え、前記機関停止条件が満たされたときに、前記モータの回生動作を行わせる回生制御手段をさらに備えることを特徴とする。
【００１８】
この構成によれば、機関停止条件が満たされたときに、回生動作可能なモータの回生動作が行われるので、回生動作によるブレーキ効果により機関停止を早めることができる。
請求項５に記載の発明は、請求項１から４の何れか１項に記載の内燃機関の自動停止始動制御装置において、前記燃料供給開始制御手段は、前記再始動条件が満たされた時点から第１所定時間（ＴＩＮＪ）経過するまでの期間内は、前記機関に供給する燃料量を通常制御時より減少させる燃料量制御手段を備えることを特徴とする。
【００１９】
この構成によれば、再始動条件が満たされた時点から第１所定時間経過するまでの期間内は、機関に供給する燃料量が通常制御時より減少される。したがって、前記少なくとも１つの気筒に供給される混合気の空燃比が通常よりリーン側に制御されるので、自己着火を確実に防止し、かつ再始動時に確実に着火させることができる。
【００２０】
請求項６に記載の発明は、請求項１から５の何れか１項に記載の内燃機関の自動停止始動制御装置において、前記機関の再始動時において、前記機関の回転速度が所定回転速度（ＮＥＬ）以上となった時点から第２所定時間（ＴＲＴＤ）経過するまでの期間内は、前記機関の点火時期を通常制御時より遅角させる遅角制御手段をさらに備えることを特徴とする。
【００２１】
この構成によれば、機関の再始動時において、機関の回転速度が所定回転速度以上となった時点から第２所定時間経過するまでの期間内は、機関の点火時期が通常制御時より遅角されるので、機関出力が抑制され、機関回転速度のいわゆる吹け上がりを防止する効果が得られる。
【００２３】
この構成によれば、機関停止条件が満たされた後に、吸入空気量増加手段により、吸入空気量が増加されるので、前記少なくとも１つの気筒に供給される混合気の空燃比が通常よりリーン側に制御され、自己着火を確実に防止し、かつ再始動時に確実に着火させることができる。
【００２４】
請求項７に記載の発明は、請求項１に記載の内燃機関の自動停止始動制御装置において、前記再始動条件が満たされた時点から第３所定時間（ＴＭＯＴ）経過するまでの期間内は、前記吸入空気量増加手段の作動を禁止する禁止手段をさらに備えることを特徴とする。
【００２５】
この構成によれば、再始動条件が満たされた時点から第３所定時間経過するまでの期間内は、吸入空気量増加手段の作動が禁止され、吸入空気量の増量は行われない。したがって、機関出力が抑制され、機関回転速度のいわゆる吹け上がりを防止する効果が得られる。
【００２６】
【発明の実施の形態】
以下本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。
図１は本発明の一実施形態にかかる車両の駆動系の概略構成を示す図である。本実施形態の車両はいわゆるハイブリッド車両であり、内燃機関（以下「エンジン」という）１によって駆動される駆動軸２は、変速機４を介して駆動輪５を駆動できるように構成されている。モータ３は、駆動軸２を直接回転駆動できるように配設されており、また駆動軸２の回転による運動エネルギを電気エネルギに変換して出力する回生機能を有する。本実施形態では、補機を駆動するクランクプーリ（図示せず）にモータ３を内蔵する構成が採用されている。これにより、モータの取付スペースを節約することができる。
【００２７】
図２はエンジン１の自動停止始動制御装置を含むエンジン１の制御系の構成を示す図である。４気筒を有するエンジン１の吸気管１２の途中にはスロットル弁１３が配されている。スロットル弁１３にはスロットル弁開度（ＴＨＡ）センサ１４が連結されており、当該スロットル弁１３の開度に応じた電気信号を出力してエンジン制御用電子制御ユニット（以下「ＦＩ／ＡＴ−ＥＣＵ」という）１５に供給する。
【００２８】
吸気管１２にはスロットル弁１３をバイパスするバイパス通路２６が接続されており、バイパス通路２６の途中には該バイパス通路を介してエンジン１に供給する空気量を制御するアイドル制御弁２７が設けられている。アイドル制御弁２７は、ＦＩ／ＡＴ−ＥＣＵ１５に接続されており、ＦＩ／ＡＴ−ＥＣＵ１５によりその開弁量が制御される。
【００２９】
燃料噴射弁１６は吸気管１２内に燃料を噴射するように各気筒毎に設けられており、各噴射弁は図示しない燃料ポンプに接続されていると共にＦＩ／ＡＴ−ＥＣＵ１５に電気的に接続されてＦＩ／ＡＴ−ＥＣＵ１５からの信号により燃料噴射弁１６の開弁時間が制御される。
【００３０】
一方、スロットル弁１３の直ぐ下流には吸気管内絶対圧（ＰＢＡ）センサ１７が設けられており、この絶対圧センサ１７により電気信号に変換された絶対圧信号はＦＩ／ＡＴ−ＥＣＵ１５に供給される。また、その下流には吸気温（ＴＡ）センサ１８が取付けられており、吸気温ＴＡを検出して対応する電気信号を出力してＦＩ／ＡＴ−ＥＣＵ１５に供給する。
【００３１】
エンジン１の本体に装着されたエンジン水温（ＴＷ）センサ１９はサーミスタ等から成り、エンジン水温（冷却水温）ＴＷを検出して対応する温度信号を出力してＦＩ／ＡＴ−ＥＣＵ１５に供給する。
エンジン１の各気筒の点火プラグ２１は、ＦＩ／ＡＴ−ＥＣＵ１５に接続されており、点火プラグ２１による点火時期がＦＩ／ＡＴ−ＥＣＵ１５により制御される。
【００３２】
ＦＩ／ＡＴ−ＥＣＵ１５には、エンジン１のクランク軸（図示せず）の回転角度を検出するクランク角度位置センサ２０が接続されており、クランク軸の回転角度に応じた信号がＦＩ／ＡＴ−ＥＣＵ１５に供給される。クランク角度位置センサ２０は、エンジン１の特定の気筒の所定クランク角度位置でパルス（以下「ＣＹＬパルス」という）を出力する気筒判別センサ、各気筒の吸入行程開始時の上死点（ＴＤＣ）に関し所定クランク角度前のクランク角度位置で（４気筒エンジンではクランク角１８０度毎に）ＴＤＣパルスを出力するＴＤＣセンサ及びＴＤＣパルスより短い一定クランク角周期（例えば３０度周期）で１パルス（以下「ＣＲＫパルス」という）を発生するＣＲＫセンサから成り、ＣＹＬパルス、ＴＤＣパルス及びＣＲＫパルスがＦＩ／ＡＴ−ＥＣＵ１５に供給される。これらの信号パルスは、燃料噴射時期、点火時期等の各種タイミング制御及びエンジン回転数（エンジン回転速度）ＮＥの検出に使用される。
【００３３】
三元触媒２５はエンジン１の排気管２２に配置されており、排気ガス中のＨＣ，ＣＯ，ＮＯｘ等の成分の浄化を行う。排気管２２の三元触媒２５の上流側には、酸素濃度センサ２４が装着されており、この酸素濃度センサ２４は排気ガス中の酸素濃度に応じた検出信号を出力しＦＩ／ＡＴ−ＥＣＵ１５に供給する。
【００３４】
ＦＩ／ＡＴ−ＥＣＵ１５には、エンジン１によって駆動される車両の走行速度（車速）ＶＰを検出する車速センサ３１が接続されており、その検出信号がＦＩ／ＡＴ−ＥＣＵ１５に供給される。またＦＩ／ＡＴ−ＥＣＵ１５には、当該車両のブレーキペダルが操作されたことを検出するブレーキスイッチ３２が接続されており、ブレーキスイッチ３２の出力信号がＦＩ／ＡＴ−ＥＣＵ１５に供給される。
【００３５】
ＦＩ／ＡＴ−ＥＣＵ１５は、各種センサからの入力信号波形を整形し、電圧レベルを所定レベルに修正し、アナログ信号値をデジタル信号値に変換する等の機能を有する入力回路、中央演算処理ユニット（以下「ＣＰＵ」という）、該ＣＰＵで実行される各種演算プログラム及び演算結果等を記憶するメモリ回路、燃料噴射弁１６、アイドル制御弁２７などに駆動信号を供給する出力回路等から構成される。
【００３６】
ＦＩ／ＡＴ−ＥＣＵ１５のＣＰＵは、エンジン運転状態に応じて上死点からの進角量として定義される点火時期ＩＧＬＯＧを算出するとともに、燃料噴射弁１６の開弁時間である燃料噴射時間ＴＯＵＴを算出する。
ＦＩ／ＡＴ−ＥＣＵ１５のＣＰＵは、エンジン運転状態に応じてアイドル制御弁２７の開弁量を制御するための開弁制御量ＩＣＭＤを算出する。アイドル制御弁２７を介してエンジン１の吸入される空気量は、この開弁制御量ＩＣＭＤにほぼ比例する。
【００３７】
ＦＩ／ＡＴ−ＥＣＵ１５は、上述のようにして求めた点火時期ＩＧＬＯＧに基づく点火信号を点火プラグ２１に供給し、燃料噴射時間ＴＯＵＴに基づく駆動信号を燃料噴射弁１６に供給するとともに、開弁制御量ＩＣＭＤに基づく駆動信号をアイドル制御弁２７に供給する。
【００３８】
図３は、モータ３の制御系の構成を示す図である。モータ３は３相交流モータであり、各相の電流を供給するライン４７，４８及び４９は、パワードライブユニット（以下「ＰＤＵ」という）４２に接続されている。各相の電流ＩＵ，ＩＶ，ＩＷを検出する電流センサ５０，５１，及び５２が設けられており、これらのセンサの検出信号は、モータ制御用電子制御ユニット（以下「ＭＯＴ−ＥＣＵ」という）４１に供給される。
【００３９】
モータ３はレゾルバ（図示せず）を有しており、レゾルバは、モータ３のロータの回転角度位置を示す回転角度位置信号ＲＳを出力し、ＭＯＴ−ＥＣＵ４１に供給する。
ＰＤＵ４２は、ライン５３及びメインコンタクタ４３を介して高圧系バッテリ４４に接続されている。ライン５３にはバッテリ出力電流ＩＢを検出する電流センサ４６が設けられており、その検出信号はＭＯＴ−ＥＣＵ４１に供給される。
【００４０】
バッテリ４４には、温度センサ４５が設けられており、該温度センサ４５はバッテリ温度ＴＢを示す信号をＭＯＴ−ＥＣＵ４１に供給する。さらにバッテリ出力電圧ＶＢを検出するためにバッテリ出力端子がＭＯＴ−ＥＣＵ４１に接続されている。
【００４１】
ＭＯＴ−ＥＣＵ４１は、ＦＩ／ＡＴ−ＥＣＵ１５と接続されており、ＦＩ／ＡＴ−ＥＣＵ１５との間で、必要な情報のやりとりを行う。
ＭＯＴ−ＥＣＵ４１は、バッテリ出力電圧ＶＢ，バッテリ出力電流ＩＢ及びバッテリ温度ＴＢに基づいてバッテリの残量（残電荷量）ＱＲを検出する。ＭＯＴ−ＥＣＵ４１は、エンジン運転状態を含む車両運転状態、バッテリ残量ＱＲ、モータ電流ＩＵ，ＩＶ及びＩＷ、モータ回転角度位置信号ＲＳに基づいて、ＰＤＵ４２を制御し、モータ３の駆動制御及び回生制御を行う。
なお、メインコンタクタ４３は、車両運転中はオン状態に維持される。
【００４２】
次に図４を参照して本実施形態におけるエンジン停止制御について説明する。車両停止中に自動的にエンジンを停止させるエンジン停止制御は、エンジン停止条件が成立したとき開始される。エンジン停止条件は、具体的には、エンジン１の暖機が完了していること（エンジン水温ＴＷが所定温度ＴＷ０以上であること）、スロットル弁３が全閉状態にあること、車速ＶＰが「０」であること、バッテリ残量ＱＲが所定量ＱＲ０以上あること、及びブレーキ操作がなされること（ブレーキスイッチ３２がオンすること）により成立する。図４では、ブレーキスイッチ３２のオンによってエンジン停止条件が成立した場合が示されている（同図（ｂ））。
【００４３】
時刻ｔ０にエンジン停止条件が成立すると、同図（ｄ）に示すように、その直後の＃４気筒に対応する燃料噴射及びその次の＃２気筒に対応する燃料噴射が停止される。その次の＃１気筒に対応する燃料噴射が実行され、エンジン回転数ＮＥが所定停止回転数ＮＥＳＴＰ以下になると、その時点以後の燃料噴射が停止される。図４には最も典型的な動作例が示されており、通常燃料噴射を実行した気筒の次の気筒の噴射タイミング（＃３気筒に対応する燃料噴射タイミング）では、エンジン回転数ＮＥが所定停止回転数ＮＥＳＴＰ以下となっている。したがって、＃３気筒に対応する燃料噴射は停止される。その直後にエンジン１が停止するので、エンジン回転数ＮＥが所定停止回転数ＮＥＳＴＰ以下となった時点以後は、エンジンへの燃料供給は行われない。所定停止回転数ＮＥＳＴＰは、エンジンが慣性力で回転しない回転数、例えば１５０ｒｐｍに設定される。
【００４４】
＃１気筒に対応する燃料噴射を実行するときは、点火カット状態で自己着火しないような空燃比（例えばＡ／Ｆ１７程度）となるように、燃料噴射量を制御する。＃１気筒が圧縮行程となった状態でエンジン１が停止するので、＃１気筒に供給される燃料は、エンジン再始動時に初爆を発生させるために使用される。
【００４５】
また同図（ｅ）に示すように、エンジン停止条件が成立した時刻ｔ０の直後の点火タイミング気筒（＃１気筒）と、次の点火タイミング気筒（＃３気筒）の点火が実行され、以後の点火が停止される。これにより、エンジン停止条件成立前に供給された燃料を確実に燃焼させるとともに、エンジン停止条件成立後の不要な点火を防止することができる。
【００４６】
さらに同図（ｆ）に示すように、エンジン停止条件成立後、アイドル制御弁２７の開弁制御量ＩＣＭＤを通常制御値ＩＣＭＤ１より大きい所定値ＩＣＭＤ２へ変更し、エンジン１の吸入空気量を増量する。この所定値ＩＣＭＤ２は、例えば吸気管内絶対圧ＰＢＡが４１ｋＰａ（３１０ｍｍＨｇ）程度となるような値に設定する。このように、吸入空気量を増量することにより、再始動時の初爆用の燃料を残す気筒（＃１気筒）内の混合気の空燃比を自己着火しないような空燃比とすることができる。なお、アイドル制御弁２７は、エンジン回転数ＮＥが所定停止回転数ＮＥＳＴＰ以下となると閉弁される。
【００４７】
以上のようにしてエンジン停止制御により、エンジン停止中に圧縮行程にある気筒に、再始動時に初爆を発生させるための混合気が保持される。
さらに図４に示していないが、モータ３を回生動作させることにより、エンジン１の負荷を増加させ、エンジン１の停止を早める制御が行われる（図１０（ｈ）参照）。
【００４８】
次に図５を参照してエンジン１の再始動制御について説明する。
時刻ｔ１にブレーキスイッチ３２がオフされると（同図（ｂ））、エンジン１の再始動条件が満たされ、モータ３を回転駆動することによりエンジンの再始動が開始される。本実施形態では、同図（ｄ）に示すように、再始動条件が満たされると同時に全ての気筒に対応する燃料噴射（斉時噴射）が実行される。このとき噴射した燃料は、各気筒の吸気行程において燃焼室に吸入される。
【００４９】
また時刻ｔ１において点火許可がなされ、同図（ｅ）に示すように、最初のＴＤＣパルスＰ１の発生に対応して、圧縮行程にある＃１気筒の点火が行われる。＃１気筒には、初爆を発生させるための混合気が保持されており、最初の点火で初爆が発生する。次に＃３気筒に対して点火が行われる。＃３気筒には、時刻ｔ１に噴射された燃料が吸入されており、点火によりその燃料が燃焼する。以後＃４気筒、＃２気筒及び＃１気筒では、それぞれの爆発工程において、時刻ｔ１に噴射された燃料が燃焼する。以後は通常の順次噴射により各気筒に燃料が供給され、順次点火される。
【００５０】
図６（ａ）（ｂ）（ｃ）には、それぞれ図５に示すような再始動制御を実行した場合の、エンジン回転数ＮＥの推移、ＴＤＣパルス及び吸気管内絶対圧ＰＢＡの推移が示され、同図（ｄ）〜（ｇ）には、モータ３の駆動期間、燃料噴射制御、点火制御及びアイドル制御弁の制御が示されている。モータ３は、同図（ｄ）に示すように、クランキングのために所定時間（モータ駆動時間）ＴＭＯＴに亘って駆動される。
【００５１】
再始動時においては、エンジン回転数ＮＥの吹け上がり防止のために、同図（ｅ）に示すように、再始動制御開始時（時刻ｔ１）から所定時間ＴＩＮＪ経過するまでの期間内は、一定量の燃料噴射が実行される。このときの燃料供給量は、空燃比が２０程度なるように設定される。すなわち、理論空燃比（１４．７）を目標空燃比とする通常制御に比べて燃料噴射量を減少させる制御を実行する。なお、本実施形態では、所定時間ＴＩＮＪは、所定時間ＴＭＯＴと同一の時間（例えば７５０ｍｓｅｃ）に設定されている。
【００５２】
また点火時期ＩＧＬＯＧは、同図（ｆ）に示すように、エンジン回転数ＮＥが所定回転数ＮＥＬ（例えば５００ｒｐｍ）に達した時点ｔ２から所定時間ＴＲＴＤ（例えば５００ｍｓｅｃ）経過するまでの期間内は、通常制御時よりリタードされる。
【００５３】
さらにアイドル制御弁２７は、同図（ｇ）に示すように、再始動制御開始時（時刻ｔ１）からモータ駆動時間ＴＭＯＴ経過するまでの期間内は、全閉状態に維持される。
以上の制御により、エンジン１の出力が抑制され、再始動時のエンジン回転数ＮＥの吹け上がりを防止することができる。
【００５４】
図７は、上述したエンジン停止制御のフローチャートであり、具体的には、燃料噴射制御処理（同図（ａ））、点火制御処理（同図（ｂ））、アイドル制御弁（ＩＣＶ）制御処理（同図（ｃ）、及びモータ制御処理（同図（ｄ））のフローチャートが示されている。燃料噴射制御処理、点火制御処理、及びアイドル制御弁制御処理は、ＦＩ／ＡＴ−ＥＣＵ１５のＣＰＵで、ＴＤＣパルスの発生に同期して実行される。モータ制御処理は、ＭＯＴ−ＥＣＵ４１のＣＰＵで実行される。
【００５５】
同図（ａ）のステップＳ１１では、今回の処理実行タイミングがエンジン停止条件成立後最初の燃料噴射タイミングに該当するか否かを判別し、その答が肯定（ＹＥＳ）であるときは、燃料噴射を停止する（ステップＳ１５）。またエンジン停止条件成立後最初の燃料噴射タイミングに該当しないときは、エンジン停止条件成立後２回目の燃料噴射タイミングに該当するか否かを判別する（ステップＳ１２）。この答が肯定（ＹＥＳ）であるときは、前記ステップＳ１５に進み、燃料噴射を停止する。
【００５６】
ステップＳ１２の答が否定（ＮＯ）であるときは、エンジン回転数ＮＥが所定停止回転数ＮＥＳＴＰ（例えば１５０ｒｐｍ）以下か否かを判別する（ステップＳ１３）。その結果、ＮＥ＞ＮＥＳＴＰであるときは、再始動用の燃料の噴射を実行する（ステップＳ１４）。エンジン回転数ＮＥが所定停止回転数ＮＥＳＴＰまで低下したときは、燃料噴射を停止する（ステップＳ１５）。
以上の処理により、図４に示したように、エンジン停止中圧縮行程にある気筒への燃料供給が行われる。
【００５７】
図７（ｂ）のステップＳ２１では、今回の処理実行タイミングがエンジン停止条件成立後最初の点火タイミングに該当するか否かを判別し、その答が肯定（ＹＥＳ）であるときは、通常の点火を行う（ステップＳ２４）。またエンジン停止条件成立後最初の点火タイミングに該当しないときは、エンジン停止条件成立後２回目の点火タイミングに該当するか否かを判別する（ステップＳ２２）。この答が肯定（ＹＥＳ）であるときは、前記ステップＳ２４に進み、通常の点火を実行する。
【００５８】
ステップＳ２２の答が否定（ＮＯ）であるときは、点火を停止する（ステップＳ２３）。
以上の処理により、図４（ｅ）に示したように、エンジンの点火が行われる。
【００５９】
図７（ｃ）のステップＳ３１では、エンジン停止条件が成立した後にアイドル制御弁２７の開弁制御量ＩＣＭＤを通常制御値ＩＣＭＤ１より大きい所定値ＩＣＭＤ２へ変更し、エンジン１の吸入空気量を増量する。その後開弁制御量ＩＣＭＤを「０」に設定し、アイドル制御弁２７を閉弁する。
【００６０】
図７（ｄ）のステップＳ４１では、エンジン停止条件成立後、モータ３を回生動作させる。これにより、エンジン１の負荷を増加させ、エンジン１の停止を早めることができる。
【００６１】
図８及び図９は、上述したエンジン再始動制御のフローチャートであり、具体的には、燃料噴射制御処理（図８）、点火制御処理（図９（ａ））、アイドル制御弁制御処理（図９（ｂ））、及びモータ制御処理（図９（ｃ））のフローチャートが示されている。燃料噴射制御処理、点火制御処理、及びアイドル制御弁制御処理は、ＦＩ／ＡＴ−ＥＣＵ１５のＣＰＵで実行される。モータ制御処理は、ＭＯＴ−ＥＣＵ４１のＣＰＵで実行される。
【００６２】
図８に示す燃料噴射制御処理は、再始動条件成立時に実行され、以後ＴＤＣパルスの発生に同期して実行される。
ステップＳ５１では今回の実行が本処理の最初の実行か否かを判別し、その答が肯定（ＹＥＳ）であるときは、全ての燃料噴射弁を開弁させる斉時噴射を実行する（ステップＳ５２）。またステップＳ５１の答が否定（ＮＯ）であるときは、直ちにステップＳ５３に進む。
【００６３】
ステップＳ５３では、噴射タイミングが所定回数、すなわち４回経過したか否かを判別し、その答が否定（ＮＯ）であるときは、燃料噴射を停止する（ステップＳ５７）。その後、ステップＳ５３の答が肯定（ＹＥＳ）となると、再始動条件成立時点から所定時間ＴＩＮＪ経過したか否かを判別する（ステップＳ５４）。所定時間ＴＩＮＪ経過するまでの期間内であれば、燃料噴射量を通常制御時より減少させて燃料噴射を実行する（ステップＳ５５）。
【００６４】
再始動条件成立時点から所定時間ＴＩＮＪ経過したときは、ステップＳ５４からステップＳ５６に進み、通常の燃料噴射制御を実行する。
以上の処理により図５（ｄ）に示した再始動時の燃料噴射制御が実行される。
【００６５】
図９（ａ）に示す点火制御処理は、ＴＤＣパルスの発生に同期して実行される。
ステップＳ６１では点火の実行を許可し、ステップＳ６２では、エンジン回転数ＮＥが所定回転数ＮＥＬ以上か否かを判別する。最初はこの答は否定（ＮＯ）となるので、通常の点火を行う（ステップＳ６５）。その後ステップＳ６２の答が肯定（ＹＥＳ）となると、再始動条件成立時点から所定時間ＴＲＴＤが経過したか否かを判別する（ステップＳ６３）。最初はこの答は否定（ＮＯ）となるので、ステップＳ６４に進み、点火時期を通常制御時よりリタードさせて点火を行う。その後、ステップＳ６３の答が肯定（ＹＥＳ）となると、ステップＳ６５に進み、通常制御に戻る。
以上の処理により、図５（ｅ）に示した再始動時の点火制御が実行される。
【００６６】
図９（ｂ）に示すアイドル制御弁制御処理は、ＴＤＣパルスの発生に同期して実行される。
ステップＳ７１では、再始動条件成立した時点から所定時間（モータ駆動時間）ＴＭＯＴが経過したか否かを判別する。最初はこの答が否定（ＮＯ）となり、ステップＳ７２に進んでアイドル制御弁２７を閉弁する。その後ステップＳ７１の答が肯定（ＹＥＳ）となると、通常制御に移行する（ステップＳ７３）。
以上の処理により、図６（ｇ）に示したアイドル制御弁制御が実行される。
【００６７】
図９（ｃ）のステップＳ８１では、再始動条件成立時点から所定時間ＴＭＯＴが経過したか否かを判別する。最初はこの答が否定（ＮＯ）となり、クランキング（エンジン始動のためのモータ駆動）を行う（ステップＳ８２）。その後所定時間ＴＭＯＴが経過すると、直ちに処理を終了する。これにより、再始動条件成立時点から所定時間ＴＭＯＴに亘ってモータ３が駆動される。
【００６８】
図１０は、エンジン停止制御及び再始動制御を説明するためのタイムチャートである。同図（ａ）には、エンジン停止条件成立時から再始動条件成立時まで「１」に設定されるアイドルストップフラグＦＩＤＬＳＴＰの推移が示されている。同図（ｂ）にはＴＤＣパルスが示されている。同図（ｃ）〜（ｈ）には、それぞれエンジン回転数ＮＥ、吸気管内絶対圧ＰＢＡ、燃料噴射時間ＴＯＵＴ、点火時期ＩＧＬＯＧ、吸入空気量ＱＡＩＲ及びモータ３の発生トルクＴＲＱＭの推移が示されている。
【００６９】
時刻ｔ０にエンジン停止条件が成立すると、上述したエンジン停止制御が実行され、約０．６秒程度でエンジンは停止する。モータ３は回生動作をするため、発生トルクＴＲＱＭは負値となっている。
時刻ｔ１に再始動条件が成立すると、モータ３によるクランキングが開始され、エンジン回転数ＮＥが徐々に上昇するとともに、吸気管内絶対圧ＰＢＡが徐々に低下する。燃料噴射時間ＴＯＵＴは、再始動条件成立時点から所定時間ＴＩＮＪ経過する時刻ｔ４までは、空燃比２０程度となるような、ほぼ一定値に維持される。点火時期ＩＧＬＯＧは、時刻ｔ２からｔ３の間、遅角される。またアイドル制御弁２７は時刻ｔ４まで全閉状態が維持される。モータ出力トルクは、時刻ｔ４以後は「０」とされる。
【００７０】
図１１は、エンジン再始動時のエンジン回転数ＮＥの推移を、従来技術と比較して示すタイムチャートである。この図においてラインＬ１が本実施形態に対応し、ラインＬ２が従来技術に対応する。この図から明らかなように、本実施形態によれば、初爆の発生は約２９０ｍｓｅｃ早められ、また始動後のエンジン回転の吹け上がりの防止効果が得られた。
【００７１】
本実施形態では、ＦＩ／ＡＴ−ＥＣＵ１５が、燃料供給停止制御手段、燃料供給開始制御手段、点火制御手段、燃料量制御手段、遅角制御手段、空燃比調整手段、及び禁止手段を構成する。またＭＯＴ−ＥＣＵ４１が、回生制御手段を構成する。より具体的には、図７（ａ）の処理が、燃料供給停止制御手段に相当し、図８の処理が燃料供給開始制御手段に相当し、図７（ｂ）の処理が点火制御手段に相当し、図７（ｄ）の処理が回生制御手段に相当し、図７（ａ）のステップＳ１４が燃料量制御手段に相当し、図９（ａ）のステップＳ６２、Ｓ６３及びＳ６４が遅角制御手段に相当し、図７（ｃ）の処理が空燃比調整手段に相当し、図９（ｂ）のステップＳ７１及びＳ７２が禁止手段に相当する。またバイパス通路２６及びアイドル制御弁２７が吸入空気量増加手段に相当する。
【００７２】
なお本発明は上述した実施形態に限るものではなく、種々の変形が可能である。例えば、エンジン停止制御においては、エンジン停止条件成立時点からエンジン回転数ＮＥが所定停止回転数ＮＥＳＴＰ以下となる時点までの期間、自己着火が起きない程度の空燃比となるような燃料量で燃料供給を継続するようにしてもよい。ただし、エンジン停止条件が成立したときは、その直後の点火及び次の点火を実行し、以後の点火を実行しないようにする必要がある。このようにしても、エンジン停止中に圧縮行程にある気筒に初爆用の燃料を保持しておくことができる。しかし、未燃燃料の排出により排気特性に悪影響を与えるので、本実施形態のように燃料供給をできるだけ停止し、必要な気筒にのみ初爆用の燃料を保持させるようにすることが望ましい。
【００７３】
また上述した実施形態では、再始動条件が成立した時点で、４つの気筒に対する斉時噴射を実行し、以後４回の燃料噴射タイミングでの燃料噴射を実行しないようにしたが、これに限るものではなく、エンジン停止中吸気行程にある気筒（図５の例では＃３気筒）に対する燃料噴射を、再始動条件が成立した時点で実行し、以後順次噴射を実行するようにしてもよい。また、エンジン停止中吸気行程にある気筒を含む２つまたは３つの気筒に対する斉時噴射を実行し、以後２回または３回の燃料噴射を実行せず、以後順次噴射を実行するようにしてもよい。
【００７４】
また上述した実施形態では、エンジン回転の吹け上がり防止のために、燃料量の減量、点火時期のリタード及びアイドル制御弁の閉弁のすべてを実行するようにしたが、これらのうちのいずれか１つまたは２つを実行するようにしてもよい。
【００７５】
また吸入空気量増加手段は、バイパス通路２６とアイドル制御弁２７に代えて、アクチュエータでスロットル弁を駆動することにより実現するようにしてもよい。
また上述した実施形態では、ハイブリッド車両に本発明を適用したが、本発明は、通常の内燃機関及びスタータモータを備えた車両にも適用可能である。
【００７６】
また上述した実施形態では４気筒の内燃機関に本発明を適用したが、本発明は、６気筒、８気筒など他の気筒数の内燃機関にも適用可能である。その場合エンジン停止条件成立後に燃料供給を停止する気筒数（第１所定数）、及び通常点火を実行する気筒数（第２所定数）は、以下のようになる。すなわち、６気筒機関の場合には、第１所定数は「２」であり、第２所定数は「３」である。また８気筒機関の場合には、第１所定数は「２」あり、第２所定数は「４」である。
また上述した実施形態では、第１所定時間ＴＩＮＪと第３所定時間ＴＭＯＴは、同一値としたが、異なる値に設定してもよい。
【００７７】
【発明の効果】
以上詳述したように請求項１に記載の発明によれば、機関を停止させる機関停止条件が満たされたときは、前記機関の少なくとも１つの気筒に対して燃料供給が実行された後に、前記機関の全ての気筒に対する燃料供給が停止されると共に、前記燃料供給を行う少なくとも１つの気筒が前記機関停止時に圧縮行程となるように制御される。そして前記機関を再始動させる再始動条件が満たされた時点で、少なくとも１つの気筒に対応する燃料供給が直ちに実行される。機関停止条件が満たされたときの燃料供給及び燃料供給が行われた気筒を機関停止時に圧縮行程とする制御により、再始動時の最初の点火パルスによる燃焼（初爆）が行われ、再始動開始時の燃料供給により次の点火パルスによる燃焼が行われるので、従来に比べて初爆の発生を早めることができ、再始動をより迅速に行うことができる。さらに機関停止条件が満たされた後に、吸入空気量が増量されるので、少なくとも１つの気筒に供給される混合気の空燃比が通常よりリーン側に制御され、自己着火を確実に防止し、かつ再始動時に確実に着火させることができる。
【００７８】
請求項２に記載の発明によれば、機関停止条件が満たされたときは、先ず第１所定数の気筒への燃料供給が停止され、次いで前記少なくとも１つの気筒に対する燃料供給が実行されるので、機関を確実に停止させるとともに、未燃燃料の排出を防止することができる。
【００７９】
請求項３に記載の発明によれば、機関停止条件が満たされたときは、第２所定数の気筒の点火を実行し、以後の点火を実行しないように制御されるので、機関停止条件成立前に供給された燃料を確実に燃焼させるとともに、機関停止条件成立後の不要な点火を防止することができる。
【００８０】
請求項４に記載の発明によれば、機関停止条件が満たされたときに、回生動作可能なモータの回生動作が行われるので、回生動作によるブレーキ効果により機関停止を早めることができる。
請求項５に記載の発明によれば、再始動条件が満たされた時点から第１所定時間経過するまでの期間内は、機関に供給する燃料量が通常制御時より減少される。したがって、前記少なくとも１つの気筒に供給される混合気の空燃比が通常よりリーン側に制御されるので、自己着火を確実に防止し、かつ再始動時に確実に着火させることができる。
【００８１】
請求項６に記載の発明によれば、機関の再始動時において、機関の回転速度が所定回転速度以上となった時点から第２所定時間経過するまでの期間内は、機関の点火時期が通常制御時より遅角されるので、機関出力が抑制され、機関回転速度のいわゆる吹け上がりを防止する効果が得られる。
【００８３】
請求項７に記載の発明によれば、再始動条件が満たされた時点から第３所定時間経過するまでの期間内は、吸入空気量増加手段の作動が禁止され、吸入空気量の増量は行われない。したがって、機関出力が抑制され、機関回転速度のいわゆる吹け上がりを防止する効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態にかかる車両の駆動系の概略構成を示す図である。
【図２】図２は内燃機関の自動停止始動制御装置を含む内燃機関の制御系の構成を示す図である。
【図３】図３は、図１に示すモータの制御系の構成を示す図である。
【図４】エンジン停止制御を説明するためのタイムチャートである。
【図５】エンジン再始動制御を説明するためのタイムチャートである。
【図６】エンジン再始動時の動作及びエンジン回転の吹け上がり防止のための制御を説明するためのタイムチャートである。
【図７】エンジン停止制御のフローチャートである。
【図８】エンジン再始動時の燃料噴射制御のフローチャートである。
【図９】エンジン再始動時の点火時期制御、アイドル制御弁制御、及びモータ制御のフローチャートである。
【図１０】エンジン停止制御及び再始動制御を説明するためのタイムチャートである。
【図１１】エンジン再始動時のエンジン回転数の推移を示すタイムチャートである。
【図１２】従来のエンジン再始動制御を説明するためのタイムチャートである。
【図１３】従来の制御を適用してエンジンの再始動を行った場合におけるエンジン回転数の推移を示すタイムチャートである。
【符号の説明】
１内燃機関
３モータ
１５エンジン制御用電子制御ユニット（燃料供給停止制御手段、燃料供給開始制御手段、点火制御手段、燃料量制御手段、遅角制御手段、空燃比調整手段、禁止手段）
１６燃料噴射弁
２１点火プラグ
２６バイパス通路（吸入空気量増加手段）
２７アイドル制御弁（吸入空気量増加手段）
３１車速センサ
３２ブレーキスイッチ
４１モータ制御用電子制御ユニット（回生制御手段）

Claims

車両に搭載された内燃機関を、前記車両及び前記機関の運転状態に応じて自動的に停止させるとともに再始動させる制御を行う、内燃機関の自動停止始動制御装置において、
前記機関には、前記機関の吸入空気量を増加させる吸入空気量増加手段が設けられており、
前記機関を停止させる機関停止条件が満たされたときは、前記機関の少なくとも１つの気筒に対して燃料供給を実行した後に、前記機関の全ての気筒に対する燃料供給を停止させると共に、前記燃料供給を行う少なくとも１つの気筒が前記機関停止時に圧縮行程となるように制御する燃料供給停止制御手段と、
前記機関停止条件が満たされた後に、前記吸入空気量増加手段により、吸入空気量を増加させる空燃比調整手段と、
前記機関を再始動させる再始動条件が満たされた時点で、少なくとも１つの気筒に対応する燃料供給を直ちに実行する燃料供給開始制御手段とを備えることを特徴とする内燃機関の自動停止始動制御装置。
前記燃料供給停止制御手段は、前記機関停止条件が満たされたときは、先ず第１所定数の気筒への燃料供給を停止し、次いで前記少なくとも１つの気筒に対する燃料供給を実行することを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の自動停止始動制御装置。
前記機関停止条件が満たされたときは、第２所定数の気筒の点火を実行し、以後の点火を実行しないようにする点火制御手段をさらに備えることを特徴とする請求項１または２に記載の内燃機関の自動停止始動制御装置。
前記車両は、前記機関の出力軸を回転駆動可能に設けられ、かつ前記出力軸の回転エネルギを電気エネルギに変化する回生動作を行うことができるモータを備え、前記機関停止条件が満たされたときに、前記モータの回生動作を行わせる回生制御手段をさらに備えることを特徴とする請求項１から３の何れか１項に記載の内燃機関の自動停止始動制御装置。
前記燃料供給開始制御手段は、前記再始動条件が満たされた時点から第１所定時間経過するまでの期間内は、前記機関に供給する燃料量を通常制御時より減少させる燃料量制御手段を備える請求項１から４の何れか１項に記載の内燃機関の自動停止始動制御装置。
前記機関の再始動時において、前記機関の回転速度が所定回転速度以上となった時点から第２所定時間経過するまでの期間内は、前記機関の点火時期を通常制御時より遅角させる遅角制御手段をさらに備えることを特徴とする請求項１から５の何れか１項に記載の内燃機関の自動停止始動制御装置。
前記再始動条件が満たされた時点から第３所定時間経過するまでの期間内は、前記吸入空気量増加手段の作動を禁止する禁止手段をさらに備えることを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の自動停止始動制御装置。