JP4206847B2

JP4206847B2 - 車両の制御装置

Info

Publication number: JP4206847B2
Application number: JP2003193181A
Authority: JP
Inventors: 卓二川田; 宣英瀬尾; 賢治森本; 一保堂園; 道宏今田
Original assignee: Mazda Motor Corp
Current assignee: Mazda Motor Corp
Priority date: 2003-07-07
Filing date: 2003-07-07
Publication date: 2009-01-14
Anticipated expiration: 2023-07-07
Also published as: JP2005030218A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は車両の制御装置に関し、エンジンの停止後に再始動条件が成立した時点でエンジンを再始動させるように構成された車両の制御装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、燃費低減およびＣＯ_２排出量抑制等のため、アイドル時等にエンジンを自動的に一旦停止させ、その後に発進操作等の再始動条件が成立した時点でエンジンを自動的に再始動させるようにした自動停止制御、いわゆるアイドルストップ制御の技術が開発されている。このアイドルストップ制御時における再始動は、車両の発進操作等に応じてエンジンを即座に始動させる迅速性が要求されるが、従来から一般的に行われているように、スタータモータによりエンジンの出力軸を駆動するクランキングを経てエンジンを再始動させる方法によると、始動完了までにかなりの時間を要するという問題がある。
【０００３】
そこで、アイドルストップ制御の再始動に好適な始動制御装置として、燃料噴射弁の燃料噴射により混合気を形成する火花点火式内燃機関の運転中に、この内燃機関の運転状態が自動停止条件を満足した場合に内燃機関を停止し、自動始動条件を満足した場合に内燃機関を自動始動する内燃機関の自動停止始動制御装置において、内燃機関の自動停止直前に、内燃機関が自動停止状態となった場合に圧縮行程にて吸気弁と排気弁とが共に閉じた状態となると推定される気筒の燃焼室内に燃料を噴射することにより、内燃機関の自動停止状態で当該気筒の燃焼室内を火花点火可能な混合気状態とするようにしたものが知られている（例えば特許文献１参照）。
【０００４】
【特許文献１】
特開２００１−３４２８７６号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上記特許文献１に開示されているようにエンジンが自動停止状態となる直前に、所定の気筒内に燃料を噴射することにより生成された混合気に、エンジンの再始動条件が成立した時点で点火することによりエンジンを再始動させるように構成した場合には、この気筒内に噴射された燃料の気化・霧化状態がエンジンの自動停止時間に応じて顕著に変化し、この自動停止時間が長くなると、上記気筒内の温度および圧力が著しく低下することに起因して混合気に点火することが困難となり、エンジンの再始動を行うことができなくなる等の問題がある。
【０００６】
このような事態の発生を防止するため、エンジンの再始動条件が成立した時点で、エンジンの出力軸を駆動してエンジンを再始動させる再始動モータを作動させることによりスタートアシストを行いつつ、上記気筒に燃料が噴射されることにより生成された混合気に点火することも考えられる。しかし、上記構成によれば、車両に搭載されたバッテリの残量に応じて再始動モータの駆動トルクが変動した場合には、上記混合気を燃焼させるとともに、上記再始動モータから駆動トルクを付与してエンジンを再始動させる際に、必要以上に駆動トルクが大きくなると騒音が発生し、あるいはエンジンに付与される駆動トルクが不足して再始動性が低下する等の問題があった。
【０００７】
本発明は上記の事情に鑑み、エンジンの停止後に再始動条件が成立した時点でエンジンを迅速かつ適正に再始動させることができる車両の制御装置を提供するものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
請求項１に係る本発明は、エンジンの停止時に少なくとも膨張行程になる気筒に対してエンジンの停止直前に燃料を噴射する燃料噴射手段と、エンジンの停止後に再始動条件が成立した時点でエンジンの出力軸を駆動してエンジンを再始動させる再始動モータと、エンジンの再始動時に上記気筒に燃料が噴射されることにより生成された混合気に点火するように制御する点火制御手段と、上記再始動モータに電力を供給するバッテリの残量を検出するバッテリ残量検出手段と、このバッテリ残量検出手段により検出されたバッテリ残量が少ない場合には、バッテリ残量が多い場合に比べてエンジンの停止直前に上記気筒に噴射される燃料の噴射量を大きな値に設定する燃料噴射制御手段とを備えたものである。
【０００９】
この構成によると、エンジンを停止させる際に、エンジンの停止時にバッテリ残量が少ないことが確認された場合には、バッテリ残量が多い場合に比べてエンジンの停止直前に上記気筒に噴射される燃料の噴射量を大きな値に設定されることにより、バッテリ残量が少ないことに起因して上記再始動モータからエンジンに付与される駆動トルクが不足することによる始動性の低下を効果的に防止し、エンジンを適正に再始動させることが可能となる。
【００１０】
請求項２に係る本発明は、上記請求項１に記載の車両の制御装置において、エンジンの再始動時に車両の低速発進が要求される走行環境にあるか否かを検知する走行環境検知手段を備え、車両の低速発進が要求される走行環境にある場合には、エンジンの停止直前に上記気筒に噴射される燃料の噴射量を減少補正するものである。
【００１１】
この構成によると、エンジンを停止させる際に、車両が渋滞路の走行状態、または自車の前方に他車が停止した状態にある等により、車両の急発進が不可能な状態にあるか否かを判別し、低速発進が要求される走行環境にあることが確認された場合には、エンジンを自動停止させる際における上記燃料の噴射量が減少補正されるため、エンジンの再始動に不必要に大きな駆動トルクが付与されることが防止され、走行環境に適合した駆動トルクが得られることになる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
図１および図２は本発明の実施形態によるエンジンの概略構成を示している。これらの図において、エンジン本体１には、複数の気筒２が設けられ、各気筒２にはピストン３が嵌挿されることにより、その上方に燃焼室４が形成されている。上記ピストン３は、図外のコンロッドを介してクランクシャフト５に連結されている。
【００１３】
上記気筒２の燃焼室４には、その頂部に点火プラグ１３が装備されるとともに、吸気ポート６および排気ポート７が開口し、この吸気ポート６には、燃料噴射弁８が設けられている。この燃料噴射弁８は、図外のニードル弁およびソレノイドを内蔵し、パルス信号が入力されることにより、このパルス入力時にパルス幅に対応する時間だけ駆動されて開弁し、その開弁時間に応じた量の燃料を吸気ポート６に噴射するように構成されている。
【００１４】
上記吸気・排気ポート６，７には、吸気弁６ａおよび排気弁７ｂがそれぞれ装備されている。これらの吸気弁６ａおよび排気弁７ａは、カムシャフト等を有する動弁機構により駆動されるようになっている。そして、各気筒２が所定の位相差をもって燃焼サイクルを行うように、各気筒２の吸・排気弁６ａ，７ａの開閉タイミングが設定されている。
【００１５】
上記吸気ポート６および排気ポート７には、吸気通路９および排気通路１０が接続されている。この吸気通路９には、ロータリバルブからなるスロットル弁１２が配設されている。このスロットル弁１２はアクチュエータ１２ａにより駆動されるようになっている。また、エンジン本体１のクランクシャフト５に対し、その回転角を検出するクランク角センサ１４が設けられている。
【００１６】
図２に示すように、上記クランクシャフト５には、その一端部にエンジン１の回転を変速して車輪１５に伝達するトランスミッション１６が配設されるとともに、他端部にエンジンの再始動装置が配設されている。この再始動装置は、車両に搭載されたバッテリ１８からインバータ１９を介して供給された電力により回転駆動される再始動モータ２０と、この再始動モータ２０の駆動力をクランクシャフト５に伝達するチェーンまたはベルトを有する動力伝達機構２１とを有している。
【００１７】
そして、エンジンの再始動時に下記ＥＣＵ（エンジンコントロールユニット）３０から出力される制御信号に応じ、上記再始動モータ２０が作動状態となってクランクシャフト５を回転駆動するように構成されている。また、上記再始動モータ２０には、その回転角を検出する回転角センサ２２が設けられている。
【００１８】
上記ＥＣＵ３０には、図３に示すように、エンジンの再始動時における車両の走行環境を検出する走行環境検知手段３１と、アクセルペダルの踏込状態を検出するアクセルセンサ３２と、シフトレバーの操作位置を検出するシフトポジションセンサ３３と、運転者によるイグニッションキーの操作に応じてＯＮ・ＯＦＦ操作されるイグニッションスイッチ３４と、ブレーキペダルの踏込状態を検出するブレーキスイッチ３５と、バッテリ電圧に応じてバッテリ残量を検出するバッテリ残量センサ３６とからそれぞれ出力される各検出信号が入力されるようになっている。
【００１９】
また、上記ＥＣＵ３０には、エンジン回転数を検出するクランク角センサ１４と、上記再始動モータ２０の回転角を検出する回転角センサ２２と、エンジンの冷却水温度または潤滑油温度等に基づいてエンジンの気筒内温度を検出するエンジン温度センサ３７と、吸気温度を検出する吸気温センサ３８と、吸気量を検出するエアフローセンサ３９と、吸気管内の負圧を検出する吸気管負圧センサ４０とからそれぞれ出力される検出信号が入力されるようになっている。
【００２０】
また、上記ＥＣＵ３０には、スロットル弁１２の開度を制御するスロットル弁制御手段４１と、燃料噴射弁８から噴射される燃料の噴射タイミングおよび噴射量を制御する燃料噴射制御手段４２と、点火プラグ１３による混合気の点火タイミングを制御する点火制御手段４３と、エンジンの自動停止制御を実行する自動停止制御手段４４と、エンジンの停止時および再始動時に上記再始動モータ２０の作動状態を制御する再始動モータ制御手段４５とが設けられている。
【００２１】
上記スロットル弁制御手段４１は、クランク角センサ１４からのクランク角速度情報に基づいて算出されたエンジン回転速度や、アクセル開度センサ３２からのアクセル開度情報等に応じて必要なスロットル弁１２の開度を演算し、この演算結果に対応した制御信号を上記アクチュエータ１２ａに出力してスロットル弁１２を開閉制御するように構成されている。
【００２２】
また、上記燃料噴射制御手段４２および点火制御手段４３は、上記アクセル開度情報やエンジン回転数情報に加え、エアフローセンサ３９により検出された吸気量情報や、エンジン温度センサ２４により検出されたエンジン温度情報等に基づき、必要な燃料噴射量とその噴射時期および適正な混合気の点火時期を演算し、この演算結果に対応した制御信号を燃料噴射弁８および点火プラグ１３に出力するようになっている。
【００２３】
また、スロットル弁制御手段４１、燃料噴射制御手段４２および点火制御手段４３は、エンジンの自動停止制御を行う場合に、上記制御に加えて、次に述べる自動停止制御手段４４から出力される制御信号に対応した制御を実行するものである。すなわち、自動停止制御手段４４は、上記シフトポジションセンサ３３、ブレーキスイッチ３５およびバッテリ残量センサ３６等の出力信号に応じてエンジンの自動停止条件が成立したか否かを判別し、この自動停止条件が成立したことが確認された場合に、燃料噴射弁８からの燃料噴射を所定のタイミングで停止させるとともに、点火プラグ１３による混合気の点火を停止させることにより、エンジンを自動停止させるように構成されている。
【００２４】
また、上記自動停止制御手段４４によりエンジンを自動停止させる際には、エンジンの停止時に膨張行程になる気筒および圧縮行程になる気筒、つまりエンジンの停止後に吸気弁６ａおよび排気弁７ｂが閉止状態となって燃焼室４が密閉される気筒を予測して特定するとともに、これらの気筒に対してエンジンの停止直前に所定のタイミングで燃料を噴射する制御が実行されるようになっている。
【００２５】
エンジンを自動停止させる際における上記燃料の噴射量は、バッテリ残量センサ３６により検出されたバッテリ残量に応じて調節され、このバッテリ残量が少ない場合には、多い場合に比べて上記燃料の噴射量が大きな値に設定される。さらに、上記燃料の噴射量は、走行環境検知手段３１により検知された車両の走行環境によっても調節される。具体的には、エンジンの自動停止後に再始動させる際に低速発進が要求される走行環境にあること、つまり車両が渋滞路の走行状態、または自車の前方に他車が停止した状態にある等により、車両の急発進が不可能な状態にあることが確認された場合には、エンジンを自動停止させる際に噴射される上記再始動用燃料の噴射量が減少補正されるようになっている。
【００２６】
上記自動停止制御手段４４は、エンジンの自動停止状態で上記各センサの出力信号に応じて再始動条件が成立したか否かを判定し、再始動条件が成立したことが確認された場合に、上記再始動モータ２０を作動させるとともに、エンジンの停止直前に上記気筒に燃料が噴射されることにより生成された混合気に点火し、かつエンジンの再始動時に吸気行程および排気行程にある気筒にそれぞれ燃料を順次噴射して所定のタイミングで点火することにより、エンジンを自動的に再始動させるように構成されている。
【００２７】
また、上記自動停止制御手段４４によるエンジンの再始動制御を実行する際には、エンジンの停止時点から再始動時点までの停止継続時間が測定され、この停止継続時間に基づいて上記再始動モータ制御手段４５により再始動モータ２０の駆動トルクを調節されるように構成されている。すなわち、ＥＣＵ３０内に設けられたタイマーによりエンジンが自動停止状態となった後に再始動条件が成立するまでの時間が停止継続時間として計測され、この停止継続時間が長い場合には、短い場合に比べて上記再始動モータ２０の駆動トルクが小さな値に設定されるようになっている。
【００２８】
さらに、上記エンジンの自動停止中にイグニッションスイッチ３４が運転者によりＯＦＦ操作されたことが検出された場合には、この時点で、エンジンの停止直前に上記気筒に再始動用燃料が噴射されることにより生成された混合気に点火する制御が、上記点火制御手段４３において実行されるように構成されている。
【００２９】
上記のように構成されたエンジンの制御装置により実行されるエンジンの制御動作を図４および図５に示すフローチャートに基づいて説明する。この制御動作がスタートすると、各種センサ類からの出力された検出信号を入力した後（ステップＳ１）、エンジンが自動停止状態にあるか否かを判定し（ステップＳ２）、ＮＯと判定された場合には、上記検出信号に基づき、エンジンの自動停止条件が成立したか否かを判定する（ステップＳ３）。具体的には、上記各種センサ類の検出信号に基づき、車速がゼロの状態で、ブレーキスイッチ３５のＯＮ状態が所定時間に亘り継続し、かつバッテリ残量が予め設定された第１基準値以上であることが確認された場合には、エンジンの自動停止条件が成立したと判定され、上記要件の一つでも満足されていない場合には、上記自動停止条件が成立していないと判定されるようになっている。
【００３０】
上記ステップＳ３でＮＯと判定されてエンジンの自動停止条件が成立していないことが確認された場合には、エンジン回転数と吸気量とに応じた通常の燃料噴射制御および点火制御を実行する（ステップＳ４）。
【００３１】
上記ステップＳ３でＹＥＳと判定されてエンジンの自動停止条件が成立したことが確認された場合には、上記バッテリ残量センサ３６により検出されたバッテリ残量Ｖが、上記第１基準値よりも大きな値に設定された第２基準値未満であるか否かを判定する（ステップＳ５）。このステップＳ５でＮＯと判定され、バッテリ残量が充分にあること、つまりバッテリ電圧が充分に高いことが確認された場合には、上記走行環境検知手段３１の出力信号に応じて車両の低速発進が要求される走行環境にあるか否かを判定する（ステップＳ６）。
【００３２】
上記ステップＳ６でＹＥＳと判定されて低速発進が要求される走行環境にあることが確認された場合には、停止直前に上記気筒に噴射される再始動用燃料の噴射量を減少補正する（ステップＳ７）。すなわち、エンジンの停止時に膨張行程となる気筒および圧縮行程となる気筒に対して停止直前に燃料を噴射することにより、当該気筒の空気過剰率がλ＝１となるように予め設定された燃料の基本噴射量から所定の補正値を減算することにより、上記両気筒に対する燃料噴射量の減少補正を行う。
【００３３】
一方、上記ステップＳ５でＮＯと判定されてバッテリ残量Ｖが上記第２基準値未満であることが確認された場合には、エンジンの停止直前に上記両気筒に噴射される再始動用燃料の噴射量として予め設定された上記基本噴射量に所定の補正値を加算する増大補正を行った後（ステップＳ８）、エンジンを自動停止させるために、燃料噴射弁８からの燃料供給を停止するとともに、点火プラグ１３による混合気の点火を停止する（ステップＳ９）。
【００３４】
次いで、エンジン回転数Ｎが、エンジンの停止時に膨張行程となる気筒および圧縮行程となる気筒を特定するために予め行った実験等に基づいて設定された基準回転数Ｒとなったか否かを判定した後（ステップＳ１０）、エンジンの停止時に膨張行程となる気筒および圧縮行程となる気筒を判別するとともに、エンジンの停止時に膨張行程となる気筒および圧縮行程となる気筒に対して所定のタイミングで再始動用燃料を噴射する停止前噴射を実行する（ステップＳ１１）。
【００３５】
例えば、図６および図７に示すように、第１気筒〜第４気筒を有し、第１気筒、第３気筒、第４気筒および第２気筒の順に燃焼が行われるように構成された４気筒４サイクルエンジンにおいて、回転数Ｎが５００ｒｐｍとなった後にエンジンが約２回転して停止することが実験により確認されている場合には、上記基準回転数Ｒとして５００ｒｐｍを設定し、この回転数となった時点ｔ０で膨張行程にある第１気筒を、エンジンの停止時に膨張行程となる気筒として特定するとともに、上記時点で圧縮行程にある第３気筒を、エンジンの停止時に圧縮行程となる気筒として特定する。そして、上記第１気筒のクランクアングルが圧縮上死点ＴＤＣ前の５４０°（ＡＴＤＣ−５４０ｄｅｇ）となった時点ｔ１の後に、第１気筒の吸気ポートに対する燃料噴射Ｆ１を行うとともに、上記クランクアングルが３６０°となった時点ｔ２の後に、第３気筒の吸気ポートに対する燃料噴射Ｆ２を行う。
【００３６】
なお、エンジン回転数Ｎが予め行った実験等に基づいて設定された基準回転数Ｒとなった時点ｔ０で膨張行程にある気筒を判別することにより、エンジンの停止時に膨張行程となる気筒を特定するようにした上記構成に代え、エンジン回転数が所定値になった時点におけるクランクシャフト５の回転速度から回転エネルギーＡを算出し、この回転エネルギーＡと、各気筒の１行程の間（クランクシャフト５が１８０°回転する間）に失われる損失エネルギーＢとに基づき、上記時点ｔ０からエンジンが停止するまでの回転量を演算により求めるようにしてもよい。上記損失エネルギーＢは、エンジンのポンピングロスと、回転部の機械抵抗と、各気筒の圧縮漏れによるロスとを加算することにより求められる。
【００３７】
上記エンジンの停止直前における燃料噴射Ｆ１，Ｆ２を行った後、後述するモータアシスト制御を実行するとともに（ステップＳ１２）、エンジン回転数Ｎが０になったか否かを判定し（ステップＳ１３）、ＹＥＳと判定されてエンジンが自動停止状態となったことが確認された時点ｔ３で、上記停止継続時間Ｔの計測を開始する（ステップＳ１４）。
【００３８】
一方、上記ステップＳ２でＹＥＳと判定され、現在エンジンが自動停止状態にあることが確認された場合には、運転者によるイグニッションスイッチ３４のＯＦＦ操作が行われたか否かを判定する（ステップＳ１６）。このステップＳ１６でＹＥＳと判定され、運転者が停車することを意図してイグニッションスイッチ３４をＯＦＦ操作したことが確認された場合には、停止時に膨張行程となる第１気筒および圧縮行程となる第３気筒に上記燃料噴射Ｆ１，Ｆ２が行われることにより生成された混合気に対する点火を同時に行うとともに（ステップＳ１７）、上記停止継続時間Ｔの計測値をリセットした後（ステップＳ１８）、リターンする。
【００３９】
また、上記ステップＳ１６でＮＯと判定され、イグニッションスイッチ３４のＯＦＦ操作が行われていないことが確認された場合には、エンジンの再始動条件が成立したか否か判定する（ステップＳ１９）。上記再始動条件としては、ブレーキスイッチ３５がＯＦＦ状態となったこと、ブレーキ負圧（吸気管負圧）が所定値以下となったこと、停止継続時間Ｔが所定値以上となったこと、またはバッテリ残量Ｖが第１基準値未満となったこと等があり、これらの要件の一つでも満足された場合に、エンジンの再始動条件が成立した判定される。
【００４０】
上記ステップＳ１９でエンジンの再始動条件が成立したと判定されると、上記再始動モータ２０の駆動トルクをテーブルから読み出す等により設定する（ステップＳ２０）。上記停止継続時間Ｔの計測値に対応した駆動トルクを設定するためのテーブルは、停止継続時間Ｔに基づいて設定され、この停止継続時間Ｔが長い場合には、短い場合に比べて駆動トルクが小さな値に設定されている。また、上記再始動条件の成立時点ｔ４で再始動モータ２０を作動させるとともに、エンジンの停止直前に上記両気筒に燃料が噴射されることにより生成された混合気に対して所定のタイミングで点火Ｓ１，Ｓ２を行うことによりエンジンを再始動させる（ステップＳ２１）。
【００４１】
そして、上記再始動条件の成立時点ｔ４で吸気行程にある第４気筒および排気行程にある第２気筒に対する燃料噴射Ｆ３，Ｆ４を行うとともに（ステップＳ２２）、これらの気筒が圧縮上死点となった時点で順次、混合気の点火Ｓ３，Ｓ４を行った後（ステップＳ２３）、上記停止継続時間Ｔの計測値を０にリセットする（ステップＳ２４）。
【００４２】
次に、上記ステップＳ１２で実行されるモータアシスト制御を、図８および図９に基づいて説明する。上記制御動作がスタートすると、エンジンの停止時に膨張行程になると判定された第１気筒のクランクアングルが所定値となった時点ｔａ，ｔｂにおける実際のエンジン回転数Ｎと、予め実験により求められた目標回転数との回転数偏差δを算出するとともに（ステップＳ３１）、この回転数偏差δに対応した再始動モータ２０の駆動トルク、つまり停止時アシスト力を求める（ステップＳ３２）。
【００４３】
例えば、図８に示すように、上記第１気筒のクランクアングルが圧縮上死点ＴＤＣ前の１８０°となった時点ｔａにおけるエンジン回転数Ｎが目標回転数以下であり、上記時点ｔａにおける回転数偏差δ１が負の値であることが確認された場合には、エンジン回転数Ｎを目標回転数に近づけるために、上記回転数偏差δ１に対応した正駆動トルクを設定する。また、上記第１気筒のクランクアングルが圧縮上死点ＴＤＣとなった時点ｔｂにおけるエンジン回転数Ｎが目標回転数以上であり、上記時点ｔｂにおける回転数偏差δ２が正の値であることが確認された場合には、上記偏差に対応した逆駆動トルク（ブレーキトルク）をクランクシャフト５に入力することにより、エンジン回転数Ｎを目標回転数に近づけるように制御する。
【００４４】
そして、再始動モータ２０に作動指令信号を出力することにより（ステップＳ３３）、上記ステップＳ３２で求められた停止時アシスト力をクランクシャフト５に作用させた後、エンジンの停止時に膨張行程になると判定された第１気筒のクランクアングルが目標停止位置となった時点、つまり上記第１気筒のクランクアングルが圧縮上死点ＴＤＣ後の１２０°となった時点ｔｃにおけるエンジン回転数Ｎに基づき、停止時に発生するエンジンの逆転量を予測する（ステップＳ３４）。その後、上記逆転量に対応した作動指令信号を再始動モータ２０に出力することにより、上記逆転量の予測値に対応した正駆動トルクをクランクシャフト５に付与する（ステップＳ３５）。
【００４５】
すなわち、エンジン停止に至る場合、圧縮行程にある気筒ではピストン３が上死点に近づくにつれて当該気筒内の空気が圧縮されてピストン３を押し返す方向に圧力が作用し、これによりエンジンが逆転して上記気筒のピストン３が下死点側に押し返されるととともに、膨張行程にある気筒のピストン３が上死点側に移動し、それに伴い当該気筒内の空気が圧縮され、その圧力で膨張行程にある気筒のピストン３が下死点側に押し返される逆転現象が生じるため、この逆転量に対応した正駆動トルクをクランクシャフト５に作用させることにより、このクランクシャフト５の停止位置を目標停止位置に正確に一致させることが可能となる。
【００４６】
なお、上記のように所定時点における実際のエンジン回転数Ｎと、予め実験により求められた目標回転数との回転数偏差δに基づき、上記再始動モータ２０から付与される駆動トルクを制御することにより、上記気筒のクランク位置が目標停止位置となった時点でエンジンを停止させるようにした上記実施形態に代え、例えばエアフローセンサ３９およびクランク角センサ１４の出力信号等に応じて算出された吸気の充填効率に基づき、所定のタイミングでクランク軸トルクを算出し、この値に基づいて上記再始動モータ２０よって付与される駆動トルクを制御するようにしてもよい。
【００４７】
例えば図１０に示すように、上記吸気の充填効率に基づいて第１気筒の膨張トルクを求めるとともに、第３気筒の圧縮トルク、第４気筒の吸気抵抗、第２気筒の排気抵抗およびエンジン全体の機械抵抗を求め、これらの値を上記第１気筒の膨張トルクから減算することにより、クランク軸トルクを算出するようにしてもよい。そして、上記クランク軸トルクの算出値と、予め設定された目標軸トルクとの偏差に基づき、上記再始動モータ２０よって付与される駆動トルクを制御するようにしてもよい。
【００４８】
また、図１１に示すように、吸気の充填効率と、エンジン回転数とをパラメータとして予め設定されたマップからクランク軸トルクのピーク値を読み出し、この値と、予め設定された目標軸トルクとの偏差に基づき、上記再始動モータ２０よって付与される駆動トルクを制御するようにしてもよい。
【００４９】
さらに、図１２に示すように、所定時点ｔａから上記エンジン回転数Ｎと目標回転数との偏差を順次算出し、あるいは上記クランク軸トルクと目標軸トルクとの偏差を順次算出し、これらの偏差に基づいて上記再始動モータ２０より付与される駆動トルクをフィードバック制御することにより、上記気筒のクランク位置が目標停止位置となった時点でエンジンを停止させるようにしてもよい。
【００５０】
上記のようにエンジンの停止時に膨張行程および圧縮行程になる気筒に対してエンジンの停止直前に燃料を噴射する燃料噴射弁８からなる燃料噴射手段と、エンジンの停止後に再始動条件が成立した時点でエンジンの出力軸、つまりクランクシャフト５を駆動してエンジンを再始動させる再始動モータ２０と、エンジンの再始動時に上記両気筒に燃料が噴射されることにより生成された混合気に点火するように制御する点火制御手段４３と、バッテリ残量を検出するバッテリ残量センサ３６からなるバッテリ残量検出手段と、このバッテリ残量検出手段により検出されたバッテリ残量が少ない場合には、バッテリ残量が多い場合に比べてエンジンの停止直前に上記両気筒に噴射される燃料の噴射量を大きな値に設定する燃料噴射制御手段４２とを設けたため、バッテリ残量が少ないことに起因して上記再始動モータ２０からエンジンに付与される駆動トルクが不足することによる始動性の低下を効果的に防止し、上記気筒に噴射される燃料を燃焼させることにより得られる燃焼エネルギーと、上記再始動モータ２０からエンジンに付与される駆動トルクとによりエンジンを適正に再始動させることができるという利点がある。
【００５１】
また、上記実施形態では、走行環境検知手段３１の出力信号に応じてエンジンの再始動時に低速発進が要求される走行環境にあるか否か、つまり車両が渋滞路の走行状態、または自車の前方に他車が停止した状態にある等により、車両の急発進が不可能な状態にあるか否かを判別し、低速発進が要求される走行環境にあることが確認された場合には、エンジンを自動停止させる際における上記燃料の噴射量が減少補正するように構成したため、エンジンの再始動に不必要に大きな駆動トルクが発生するのを防止し、走行環境に適合した駆動トルクが得られるという利点がある。
【００５２】
さらに、上記実施形態に示すように、エンジンの停止時点から再始動時点までの停止継続時間Ｔに応じて上記再始動モータ２０の駆動トルクを調節する再始動モータ制御手段４５とを設けた場合には、上記混合気に点火することにより得られる燃焼エネルギーと、上記再始動モータ２０からエンジンクランクシャフト５に付与される駆動力とに応じてエンジンを迅速かつ適正に再始動させることができるという利点がある。
【００５３】
すなわち、エンジンの停止時に少なくとも膨張行程になる気筒に対してエンジンの停止直前に燃料を噴射することにより生成された混合気の状態が、エンジンの停止時点から再始動時点までの停止継続時間Ｔに対応して変化するため、これに対応して再始動モータ２０の駆動トルクを調節する制御を上記再始動モータ制御手段４５において実行することにより、上記再始動モータ２０から不要な駆動トルクがエンジンのクランクシャフト５に付与されることに起因した電力の消費および騒音の発生を防止しつつ、必要な駆動トルクを付与してエンジンを適正に再始動させることができる。
【００５４】
例えばエンジンの停止継続時間Ｔが長い場合には、エンジンの停止直前に噴射された燃料が充分に気化・霧化した状態となり、混合気の燃焼による出力トルクが充分に得られるため、停止継続時間Ｔが短い場合に比べて上記再始動モータの駆動トルクを小さな値に設定することにより、不要な電力消費を抑制することができる。一方、エンジンの停止継続時間Ｔが短い場合には、エンジンの停止直前に噴射された燃料の気化・霧化が不充分となり、混合気の燃焼による出力トルクが充分に得られない傾向があるため、再始動モータ２０の駆動トルクを大きな値に設定することにより、エンジンを適正に再始動させることができるという利点がある。
【００５５】
なお、エンジンの停止継続時間Ｔが予め設定された基準時間内にあるか否かを判定し、基準時間内にあることが確認された場合には、上記停止継続時間Ｔが長いほど再始動モータ２０の駆動トルクを小さな値に設定し、エンジンの停止継続時間Ｔが予め設定された基準時間を超える場合には、停止継続時間Ｔが長いほど再始動モータ２０の駆動トルクを大きな値に設定するように構成してもよい。
【００５６】
上記の構成によると、エンジンの停止継続時間Ｔが予め設定された基準時間内において、この停止継続時間Ｔが長いために、エンジンの停止直前に噴射された燃料が充分に気化・霧化した状態となり、混合気の燃焼による出力トルクが充分に得られる状態にある場合には、上記再始動モータ２０の駆動トルクを小さな値に設定することにより、不要な電力消費を抑制しつつ、エンジンを適正に再始動させることができる。一方、エンジンの停止継続時間Ｔが予め設定された基準時間を超えた場合には、気筒内からの混合気の漏出と気筒内温度の低下に起因して混合気の燃焼による出力トルクが低下する傾向があるため、上記停止継続時間Ｔが長くなるのに対応して再始動モータ２０の駆動トルクを大きな値に設定することにより、混合気の燃焼による出力トルクが低下することに起因した再始動性の低下を防止し、エンジンを確実に再始動させることができる。
【００５７】
また、上記実施形態では、予め設定された自動停止条件が成立したときにイグニッションスイッチ３４をＯＮ状態のままエンジンを停止させるとともに、エンジンの停止時に膨張行程になる気筒と圧縮行程になる気筒との両方に対してエンジンの停止直前に燃料を噴射するように制御する自動停止制御手段４４を設け、このエンジンの自動停止制御中に、上記イグニッションスイッチ３４が運転者によりＯＦＦ操作されたことが検出された場合には、この時点で上記両気筒に燃料を噴射することにより生成された混合気を同時に燃焼させるように構成したため、顕著なトルク変動を生じることなく、未燃焼ガスが外部に排出されるのを防止できるという利点がある。
【００５８】
すなわち、エンジンの自動停止後に運転者によりイグニッションスイッチ３４かＯＦＦ操作されて停車状態なったことが確認された場合には、エンジンの自動停止中に上記両気筒に燃料を噴射することにより生成された混合気に点火して同時に燃焼させるようにしたため、上記両気筒の燃料により発生した出力トルクが互いに打ち消し合うように作用することにより、顕著なトルク変動が生じるのを防止しつつ、未燃焼ガスの排出を防止してエミッションの悪化を防止することができる。
【００５９】
以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明の装置の具体的構成は上記実施形態に限定されず、特許請求の範囲内で種々変更可能である。例えば、再始動モータの出力軸に設けられたピニオンと、クランクシャフトに設けられたスタータリングギヤとからなる動力伝達機構によりクランクシャフトを駆動してエンジンを再始動させるように構成してもよい。また、エンジンの停止時に膨張行程および圧縮行程になる気筒に対してエンジンの停止直前に燃料を噴射するようにした上記実施形態に代え、エンジンの停止時に膨張行程になる気筒に対してのみ燃料を噴射するようにしてもよい。
【００６０】
上記実施形態では、燃料噴射弁８から吸気ポート６に燃料を噴射するように構成された吸気ポート噴射タイプのエンジンについて説明したが、各気筒２の燃焼室４内に直接燃料を噴射する直噴タイプのエンジンについても本発明を適用可能である。上記吸気ポート噴射のエンジンでは、高圧の燃料を供給する高圧ポンプが不要であるため、直噴タイプに比べ構造を簡略化できるという利点がある。しかも、上記のようにエンジンの停止直前に燃料噴射することにより、エンジンの停止時に少なくとも膨張行程にある気筒において混合気を生成することが可能である。
【００６１】
【発明の効果】
以上のように本発明は、エンジンの停止時に少なくとも膨張行程になる気筒に対してエンジンの停止直前に燃料を噴射する燃料噴射手段と、エンジンの停止後に再始動条件が成立した時点でエンジンの出力軸を駆動してエンジンを再始動させる再始動モータと、エンジンの再始動時に上記気筒に燃料が噴射されることにより生成された混合気に点火するように制御する点火制御手段と、バッテリ残量を検出するバッテリ残量検出手段と、このバッテリ残量検出手段により検出されたバッテリ残量が少ない場合には、バッテリ残量が多い場合に比べてエンジンの停止直前に上記気筒に噴射される燃料の噴射量を大きな値に設定する燃料噴射制御手段とを設けたため、バッテリ残量が少ないことに起因して上記再始動モータからエンジンに付与される駆動トルクが不足することによる始動性の低下を効果的に防止し、上記気筒に噴射される燃料を燃焼させることにより得られる燃焼エネルギーと、上記再始動モータからエンジンに付与される駆動トルクとによりエンジンを適正に再始動させることができるという利点がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る制御装置を備えたエンジンの概略説明図である。
【図２】上記エンジンの再始動装置の構成を示す説明図である。
【図３】本発明に係る車両の制御装置の実施形態を示すブロック図である。
【図４】上記制御装置の制御動作の前半部を示すフローチャートである。
【図５】上記制御装置の制御動作の後半部を示すフローチャートである。
【図６】上記制御装置の制御動作を示すタイムチャートである。
【図７】エンジン回転数の変化状態を示すタイムチャートである。
【図８】モータアシスト制御動作を示すフローチャートである。
【図９】モータアシスト制御動作を示すタイムチャートである。
【図１０】クランク軸トルクの演算手段の具体的構成を示すブロック図である。
【図１１】軸トルクピーク値を求めるためのマップの一例を示すグラフである。
【図１２】モータアシスト制御動作の別の例を示すタイムチャートである。
【符号の説明】
５クランクシャフト（出力軸）
８燃料噴射弁（燃料噴射手段）
２０再始動モータ
３１走行環境検知手段
３６バッテリ残量センサ（バッテリ残量検出手段）
４２燃料噴射制御手段
４３点火制御手段
４４自動停止制御手段
４５再始動モータ制御手段

Claims

エンジンの停止時に少なくとも膨張行程になる気筒に対してエンジンの停止直前に燃料を噴射する燃料噴射手段と、エンジンの停止後に再始動条件が成立した時点でエンジンの出力軸を駆動してエンジンを再始動させる再始動モータと、エンジンの再始動時に上記気筒に燃料が噴射されることにより生成された混合気に点火するように制御する点火制御手段と、上記再始動モータに電力を供給するバッテリの残量を検出するバッテリ残量検出手段と、このバッテリ残量検出手段により検出されたバッテリ残量が少ない場合には、バッテリ残量が多い場合に比べてエンジンの停止直前に上記気筒に噴射される燃料の噴射量を大きな値に設定する燃料噴射制御手段とを備えたことを特徴とするエンジンの制御装置。
エンジンの再始動時に車両の低速発進が要求される走行環境にあるか否かを検知する走行環境検知手段を備え、車両の低速発進が要求される走行環境にある場合には、エンジンの停止直前に上記気筒に噴射される燃料の噴射量を減少補正することを特徴とする請求項１記載のエンジンの制御装置。