JP4404024B2 - ダイレクトスタートエンジンの制御装置 - Google Patents

Description

本発明は停止状態にあるエンジンの膨張行程気筒に燃料を噴射させてエンジンを再始動させるダイレクトスタートエンジンの制御装置に関する。

ダイレクトスタートエンジンの一例を挙げると、スタータによりエンジンを始動させるのに代えて、図１４（ａ）に示すように、停止状態のエンジンの膨張行程にある燃焼室Ｃに燃料ｆと空気ａを供給し、図１４（ｂ）、（ｃ）に示すように、点火プラグ１１０により混合気の着火、それに続く混合気の燃焼を行わせ、そのエネルギーによりピストンクランク機構１２０が燃焼エネルギーを回転エネルギーに変換してエンジンを直接始動している。

このようなダイレクトスタートエンジンのエンジン停止時の制御として、例えば、特開２００１−５００７９号公報（特許文献１）では、リーン運転を行う内燃機関の停止時は、そのままエンジンを停止した場合、筒内圧が比較的大きく保持されることより停止振動が大きい。そこで、エンジン停止直前に理論混合比に近い運転に切換え、吸入空気量を抑え、筒内圧を低下させて筒内作動ガスを減少させ、運転者に不快感を与えるような車体のブルブル振動を抑制している。
また、特開２００４−２９３４７２号公報（特許文献２）では、エンジン停止条件成立後、既燃ガスを減らして、再始動しやすくするため、スロットル開度を一旦増大させている。

特開２００１−５００７９号公報 特開２００４−２９３４７２号公報

しかし、膨張行程にある気筒に燃料を供給して着火させても、その時のピストン１００の位置によってはエンジン始動のための充分なトルクが得られるとは限らず、円滑に再始動を行うためにはピストン１００を着火性と発生トルクの大きさが必要となり得るようなピストン位置Ｐｈに予め停止させることが必要となる。
ここで再始動するためのピストンの適正停止位置とは、一般的には上死点後６０°〜１００°ＣＡ（クランク角）付近であり、この位置でピストンを停止させると、適度に存在する筒内空気と再始動時に供給される燃料とで良好な燃焼が得られること、排気バルブが開くまでの間に十分な膨張仕事ができることから再始動に充分なトルクを発生させ易い。

一方、エンジン停止直前においては、圧縮行程にある気筒ではピストンが上死点に近づくにつれて空気が圧縮されてピストン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下死点側に押し返されると、膨張行程にある気筒のピストンが上死点側に移動し空気が圧縮され、下死点側に押し返される。このような挙動によりピストンがある程度振動してから停止し、この際、圧縮行程及び膨張行程においてそれぞれピストンが上死点に近いほどこれが押し戻される傾向にある。
このように、圧縮行程と膨張行程にある各気筒のピストンが上死点側に対して押し戻されるという挙動は筒内圧、即ち、停止前の吸気管内圧の程度、カム角、あるいは、吸気管負圧に影響を与える補機類の挙動、等により不安定にずれ移動する傾向にある。

そこで、本願発明者はリーンバーンエンジンにおいて、エンジン停止前スロットル開度とピストン停止位置との関係を計測し、その一例を、図１３（ａ）、（ｂ）に示したデーターとして得た。
ここで明らかなように、エンジン停止前スロットル開度が大きな場合、あるいは中程度の場合、エンジン運転域がストイキオで、吸気遅角排気進角で停止状態（図１３（ａ）の場合）であっても、あるいは、エンジン運転域が圧縮リーンで、吸排気遅角で停止状態（図１３（ｂ）の場合）であっても、ほぼ、上死点後６０°〜１００°付近に停止する確率が高い。これに対して、エンジン停止前スロットル開度が小さな場合、エンジン運転域がストイキオで、吸気遅角排気進角で停止状態（図１３（ａ）の場合）であっても、あるいは、エンジン運転域が圧縮リーンで、吸排気遅角で停止状態（図１３（ｂ）の場合）であっても、ピストン停止位置は上死点あるいは下死点にずれ、このずれは他の吸気及び排気気筒側のカム角の影響や、補機の運転状態および、吸気管内圧の状態の影響によると見做される。

ところで、上述のように、特許文献１及び特許文献２は、燃焼によって充分な再始動トルクが得られるように、ピストンの停止位置を規制すべく、スロットル弁開度を増大させている。しかし、膨張行程にあるピストンが適正位置（例えば、６０°〜１００°）に安定して停止させることは十分にはなされていなかった。

本発明は以上のような経緯に基づき成されたもので、ダイレクトスタートエンジンの圧縮行程にあるピストンを、エンジン停止後の再始動を容易化できる適正位置に停止させることができるダイレクトスタートエンジンの制御装置を提供するものである。

請求項１の発明は、エンジン始動時に、膨張行程にある気筒に燃料を噴射させて点火、燃焼を行わせ、エンジンを始動させるエンジン制御装置において、上記エンジンの吸気圧を検出計測または推定する吸気圧検出手段を備え、上記エンジンの停止時におけるスロットル弁開度を、上記吸気管内圧が比較的小さい第１所定値以下で開き、比較的大きい第２所定値以上で閉じ、上記第１所定値と第２所定値の間にあるとスロットル弁開度を現位置に維持するよう補正する、ことを特徴とする。

請求項２の発明は、エンジン始動時に、膨張行程にある気筒に燃料を噴射させて点火、燃焼を行わせ、エンジンを始動させるエンジン制御装置において、上記エンジンの吸気バルブと排気バルブとの少なくとも排気バルブにバルブタイミング可変機構が設けられ、上記エンジン停止時におけるスロットル弁開度を算出する際、まず、その時の吸気管内圧に応じた基準スロットル開度を求め、次いで、同基準スロットル開度に上記バルブタイミング可変機構の排気バルブタイミングの進角偏倚が大きくなるほどスロットル弁の開量を増加させ、遅角偏倚が大きくなるほどスロットル弁の閉量を増加させるような目標スロットル開度補正値を加算して算出する、ことを特徴とする。

請求項３の発明は、請求項２記載のダイレクトスタートエンジンの制御装置において、上記バルブタイミング可変機構は吸気バルブに設けられ、上記エンジン停止時におけるスロットル弁開度は上記バルブタイミング可変機構の吸気バルブタイミングの進角偏倚が大きくなるほど閉量を増加させ、遅角偏倚が大きくなるほど開量を増加させることを特徴とする。

請求項１の発明によれば、エンジンの吸気管内圧を計測または推定し、その値に応じてエンジン停止処理におけるスロットル開度を設定するので、膨張行程にある気筒のピストン位置をダイレクトスタートに適した位置に停止させることが容易となる。

特に、吸気管内圧に応じて、スロットル弁開度をより適切に切換えることができ、膨張行程にある気筒のピストン位置をダイレクトスタートに適した位置に停止させることがより容易となる。

請求項２の発明によれば、ピストン停止位置に直接影響するのはクランク停止直前の筒内圧力（吸気管内圧）とカム反力であるが、この際、バルブタイミング可変機構付エンジンの場合には、バルブタイミングもパラメータとすることで、カム反力の影響をより的確に考慮して、膨張行程にある気筒のピストン位置をダイレクトスタートに適した位置に停止させることが容易となる。しかも、エンジン停止時において、バルブタイミング可変機構の排気バルブタイミングの進角、遅角状態に応じて、スロットル弁開度を開閉調整して、膨張行程にある気筒のピストン位置をダイレクトスタートに適した位置に停止させることが容易となる。

請求項３の発明によれば、特に、エンジン停止時において、バルブタイミング可変機構の吸気バルブタイミングの進角、遅角状態に応じて、スロットル弁開度を開閉調整して、膨張行程にある気筒のピストン位置をダイレクトスタートに適した位置に停止させることが容易となる。

以下、本発明の一実施形態としてのダイレクトスタートエンジンの制御装置を説明する。
図１は本発明の第１の実施形態によるエンジンの概略構成を示している。
エンジン１は、例えば、燃料噴射モードを切換えることで吸気行程での燃料噴射（吸気行程噴射）とともに圧縮行程での燃料噴射（圧縮行程噴射）を実施可能な筒内噴射型火花点火式ガソリンエンジン（リーンバーンエンジン）が採用される。このエンジン１は理論空燃比（ストイキ）での運転やリッチ空燃比での運転（リッチ空燃比運転）の他、リーン空燃比での運転（リーン空燃比運転）が実現可能である。

このエンジン１は４気筒４サイクルエンジンであり、エンジン本体２内に４つの気筒３（詳しくは、図２に示す状態で上から順に１番気筒３Ａ、２番気筒３Ｂ、３番気筒３Ｃ、４番気筒３Ｄ）を有している。各気筒３にはピストン４が嵌挿され、ピストン４の上方に燃焼室Ｃが形成されている。ピストン４はコンロッド５を介してクランクシャフト６に連結されている。エンジン１はそのエンジン本体２がシリンダブロック２ａ、シリンダヘッド２ｂ、ヘッドカバー２ｃ、オイルパン２ｄ等を一体結合してなり、しかも、各気筒の燃焼室Ｃには吸気路７より吸気が供給され、燃焼ガスが排気路８より排出される。各燃焼室Ｃには燃料噴射弁９によって燃料噴射が成され、点火プラグ１１により混合気の点火処理が成され、これによりピストンクランク機構５、６が燃焼エネルギーを回転エネルギーに変換して不図示の駆動輪側に伝達する。

エンジン１の吸気路７はエアクリーナ１２、スロットルバルブ１３、サージタンク１０、吸気多岐管１４、各燃焼室Ｃがこの順に配備される。排気路８は排気多岐管１５、不図示の排ガス浄化装置及びマフラー等を経て大気開放されている。
エンジン本体２内に配備されるクランクシャフト６には単位クランク角信号θｃ、気筒判別信号（基準信号）θｂ及びこれらに基づくエンジン回転速度Ｎｅ情報を検出するクランク角センサ１６が対設され、これは後述の電子コントロールユニット（ＥＣＵ）１７に検出信号を出力する。

エンジン１のシリンダヘッド２ｂには、図１、２に示すように、各気筒毎に点火プラグ１１とともに電磁式の燃料噴射弁９が取り付けられており、これにより、燃料を燃焼室Ｃ内に直接噴射可能である。
点火プラグ１１には高電圧を出力する点火ユニット１８が接続されている。ここでの点火ユニット１８は、不図示のタイミング制御回路と高圧電源回路と点火コイルとで構成される。なお、ＥＣＵ１７にはノック信号Ｓｎを出力するノックセンサ１９が接続され、このノック信号Ｓｎに応じて基準点火時期θｂを補正するようにしている。

燃料噴射弁９には不図示の燃料パイプを介して不図示の燃料タンクを含む燃料供給装置２１が接続されている。燃料供給装置２１は不図示の燃料タンク内の燃料を燃料噴射弁９に供給し、該燃料を燃料噴射弁９から燃焼室Ｃ内に向けて所望の燃圧で噴射可能である。なお、各燃料噴射弁９は、ＥＣＵ１７の噴射信号を噴射駆動回路４１を介して受けて燃料噴射駆動を行う。

各気筒３の燃焼室Ｃに対して吸気ポートｉｐ及び排気ポートｅｐが開口し、これらに吸気弁２１及び排気弁２２が装備されている。これら吸気弁２１及び排気弁２２は、カムシャフト２３、２４等からなる動弁機構により駆動される。ここで、後に詳述するように各気筒が所定の位相差をもって燃焼サイクルを行うように、各気筒の吸・排気弁の開閉タイミングが設定されている。
吸気弁２１及び排気弁２２の開閉時期は、カム位相可変機構（吸排ＶＶＴ機構）２５、２６によって可変となっている。

カム位相可変機構２５、２６は、例えば特開２０００−２７６０９号公報等で公知のため詳細は説明しないが、各カムシャフト２３、２４に連結された不図示のタイミングプーリと吸排ハウジングとベーンロータとを相互回動可能に連結した構成を採る。吸排ＶＶＴ２５，２６には、位相調整用の吸排オイルコントロールバルブ（ＯＣＶ）３７、３８が接続される。吸排オイルコントロールバルブ（ＯＣＶ）３７、３８はエンジン１のオイルポンプ３９から供給される作動油を不図示のベーンロータに作用させて、不図示のタイミングプーリに対するカムシャフト２３、２４の位相、即ち、図４（ａ）、（ｂ）に示すように吸気弁２１、排気弁２２の開閉タイミング（排気実バルブタイミングδｏｅ、δｃｅ、吸気実バルブタイミングδｏｉ、δｃｉ）を切換え、回転位相を基準位置（２点差線で示す）からクランクシャフト６の回転位相に対して実線で示すように進角、遅角変動させる機構である。なお、図４（ａ）には吸気遅角、排気進角を実線で示し、図４（ｂ）には吸排気遅角を実線で示し、符号ＯＲでオーバーラップ量を示す。

ここでの吸排オイルコントロールバルブ（ＯＣＶ）３７、３８は油圧弁ドライバー３７１、３８１を介してＥＣＵ１７に接続されている。
さらにカムシャフト２３、２４に対し、その特定回転位置を検出することで気筒識別信号を与えることのできるカム角センサ３５、３６が設けられている。
サージタンク１０の上流の共通の吸気通路７は吸気管３３に連通し、同部にはスロットル弁１３が設けられる。スロットル弁１３は燃焼室Ｃに導入される吸気量を調節するスロットル駆動装置で駆動されている。なお、サージタンク１０には吸気管内圧Ｐｍを検出してＥＣＵ１７に出力する吸気圧センサ２０が設けられる。

スロットル駆動装置は電子制御式であり、不図示のアクセルペダルの操作量θａをアクセル開度センサ２７で検出し、この検出結果と他の情報量とに基づいてその制御機能部を成すエンジンコントローラ１７がスロットルバルブ１３の開度を決定するものである。スロットルバルブ１３は、これに付随して配設されたスロットルモータ２８によって開閉される。また、スロットルバルブ１３に付随して、その開度θｓを検出するスロットルポジションセンサ２９及びアイドル信号Ｓａｉを出力するアイドルスイッチ３１も配設されている。
エアクリーナ１２内には、吸気量Ｑａ情報を得るエアフローセンサ３２が配備され、その情報はＥＣＵ１７に出力される。またエンジン本体２の水温Ｔｗ情報を検出する水温センサ３４が配備され、その検出信号はＥＣＵ１７に出力されている。

第１の実施の形態であるダイレクトスタートエンジンの制御装置のエンジンコントローラ１７は双方向性バスによって互いに接続されたＲＯＭ（リードオンリメモリ）１７１、ＲＡＭ（ランダムアクセスメモリ）１７２、ＤＲＡＭ（不揮発メモリ）１７３、ＣＰＵ（マイクロプロセッサ）１７０、入力ポート１７４および出力ポート１７５を備え、特に、周知のエンジン駆動制御手段Ａ０と、気筒判別手段Ａ１と、スロットル弁開度補正手段Ａ２と、ＶＶＴ制御手段Ａ３としての機能を備える。
図５に示すように、エンジン駆動制御手段Ａ０は、燃料供給部ａ１、点火時期制御部ａ２、スロットル駆動制御部ａ３としての機能を備える。

ここで、燃料供給部ａ１は、暖機時、定常時、過渡時等の各運転モードに沿って現在の吸入空気量Ｑａ、エンジン回転数Ｎｅ相当の基本噴射量（噴射時間パルス幅に相当する）Ｔｉｎｊを求め、これに水温補正値δｑｗを加算して燃料噴射量Ｐｗ（＝Ｔｂｉｎｊ−δｑｗ）を決定する。更に、各運転モードに応じた噴射時期ｔｉを決定し、燃料噴射量Ｐｗを各気筒の燃料噴射弁９の噴射駆動回路４１にセットする。点火時期制御部ａ２は、エンジン回転数Ｎｅ相当の基本点火時期θｐｂを不図示のノックセンサにより得たノック信号ｓｎに応じて一定量遅角処理して点火時期θｐを決定し、その点火時期θｐを各気筒の点火駆動回路１８にセットしている。

スロットル駆動制御部ａ３は、不図示のアクセルペダルの操作量θａをアクセル開度センサ２７で検出し、この検出結果とスロットル弁開度補正手段Ａ２からの補正量δθとに基づいてスロットルバルブ１３の目標開度を決定し、現開度を目標開度にスロットルモータ２８を用いて修正駆動する。
気筒判別手段Ａ１はクランク角センサ１６からの気筒判別信号（基準信号）θｂと単位クランク角信号θｃを常時取り込み、気筒判別信号（基準信号）θｂによって１番気筒３Ａを、判別すると共に単位クランク角信号θｃのカウントにより、現在のクランク角における４つの気筒の各クランク角位置を算出する機能を備える。

スロットル弁開度補正手段Ａ２は、エンジン停止条件判別手段Ａ２−１を備え、これよりエンジン停止条件成立時を判定し、エンジン停止条件成立信号Ｓｓの入力時におけるスロットル弁開度θｓをその時の吸気管内圧センサ２０からの吸気管内圧Ｐｍに応じた開度にスロットル駆動制御部ａ３を介して補正する。ここでは、図６に目標スロットル開度補正量マップｍａｐ１に沿って目標スロットル開度補正量を算出する。即ち、図３に示すように、エンジン停止条件成立Ｓｓの時に、スロットル弁開度θｓを、図３に示すように、吸気管内圧Ｐｍが比較的小さい第１所定値Ｐα１以下で開き（図３の吸気管負圧参照）、比較的大きい第２所定値Ｐα２以上で閉じ、吸気管内圧Ｐｍが第１所定値Ｐα１と第２所定値Ｐα２の間にあるとスロットル弁開度を現位置維持とする機能を備える。

更に、スロットル弁開度補正手段Ａ２は、吸気弁２１の開閉タイミングであるδｏｉ、δｃｉ、と排気弁２２の開閉タイミングδｏｅ、δｃｅとを取り込み、現在の吸気、排気弁２１、２２の進角、遅角量に対するスロットル弁開度補正量δθを、図７（ａ）、（ｂ）に示す特性に沿って算出する。ここで吸気弁２１の進角、遅角量に対するスロットル弁開度補正量δθは進角するほど閉弁補正量を増し、遅角するほど開弁補正量を増す。更に、排気弁２２の進角、遅角量に対するスロットル弁開度補正量δθは進角するほど開弁補正量を増し、遅角するほど閉弁補正量を増す。これにより、吸気、排気弁２１、２２の進角、遅角量が大きな場合に比較的カム反力の影響が大きくなることを抑制するようにしている。なお、図７（ｃ）には図７（ａ）、（ｂ）に示す特性を１つのマップに合成した場合の特性線図を示し、この特性に沿って、吸、排気弁２１、２２の進角、遅角量に対するスロットル弁開度補正量を演算するマップを形成しても良く、この場合、マップ数を低減できる。

ＶＶＴ制御手段Ａ３は、図７（ａ）〜（ｃ）に示すように、目標スロットル開度補正量マップｍａｐ２〜ｍａｐ３に沿って目標スロットル開度補正量を算出する。即ち、ここでは、エンジン回転数Ｎｅとエンジン負荷であるアクセル開度θａに応じて吸気弁２１の開閉タイミングであるδｏｉ、δｃｉ、と排気弁２２の開閉タイミングδｏｅ、δｃｅとを設定し、その開閉タイミング相当の駆動信号を油圧弁ドライバー３７１、３８１を介して吸排オイルコントロールバルブ（ＯＣＶ）３７、３８に出力して吸気弁２１と排気弁２２の回転位相を切換える機能を備える。

以下、このように構成された第１の実施の形態に係るダイレクトスタートエンジンの制御装置の作動を不図示のメインルーチン及び図８のフローチャートを用いて説明する。
ＥＣＵ１７は図示しないメインスイッチのキーオンにより不図示のメインルーチンでの制御に入る。ここでは、まず、エンジン回転数Ｎｅ、アクセル開度θａ、スロットル開度θｓ、吸入空気量Ｑａ、水温Ｔｗ等の各値が各センサから最新検出値として取り込まれる。次いで、エンジン駆動制御手段Ａ０として、運転条件に応じて圧縮行程噴射モード、吸気行程噴射モード、それ以外のストイキ域での理論空燃比モード等が算出され、それぞれのモードでの最適なエンジン出力を得るよう、現在の吸入空気量Ｑａ、エンジン回転数Ｎｅに基づき噴射時期を決定し、算出した燃料噴射量で各気筒の燃料噴射弁９を駆動する。しかも、エンジン回転数Ｎｅに基づき点火時期を決定し、その点火時期θｐに点火プラグ１１を着火処理し、アクセル開度θａに基づく目標開度θｓを決定して、同開度にスロットルバルブ１３の開度を修正駆動する。このようなメインルーチンの途中の所定の制御ステップ位置に達すると、図８のスロットル弁駆動制御ルーチンに達する。

ここでのステップｓ１では、吸気管内圧Ｐｍ等の最新のデータの取り込みを行い、ステップｓ２でエンジン停止条件のチェックを行う。ここでは、アイドル信号Ｓａｉの入力、水温Ｔｗが暖気完了値以上、不図示のインヒビタスイッチからのニュートラル信号、等の所定のエンジン停止条件が成立し、エンジン停止条件成立信号Ｓｓが入力か否か判断する。ステップｓ３ではエンジン停止条件成立信号Ｓｓが入力を待ち、その前はこの回の制御を終了させ、メインルーチンにリターンし、エンジン停止条件成立信号Ｓｓが入力（例えば図３の時点ｔ１）でステップｓ４に進む。ここでは最新の吸気管内圧（吸気管内圧）Ｐｍが読み込まれ、ステップｓ５では、第１の所定値Ｐα１（図３参照）を上回るか判断し、下回る場合はステップｓ６に進み、スロットル弁開度θｓを所定開度ａ１だけ開き補正し（例えば図３の時点ｔ２）、リターンする。一方、ステップｓ５で吸気管内圧Ｐｍが第１の所定値Ｐα１（図３参照）を下回るとステップｓ７に進む。ここでは、現在の吸気管内圧Ｐｍが第１の所定値Ｐα１より大きい第２の所定値値Ｐα２（図３参照）を上回るか判断し、例えば図３のθ２の開度であると、ステップｓ８において、スロットル弁開度θｓを所定開度ａ２だけ閉じ補正し、リターンする。ステップｓ７よりＮｏ側のステップｓ９に達すると、ここでは吸気管内圧Ｐｍが第１所定値Ｐα１と第２所定値Ｐα２の間、たとえば、図３に示すＰｍ３の場合であり、スロットル弁開度θｓを現位置（例えば図３のθ１の開度）を維持し、メインルーチンにリターンする。

この図８のスロットル弁駆動制御ルーチンの後のメインルーチンでは、スロットル弁１３が補正値に修正処理され、燃料噴射弁９が燃料カット処理（例えば図３の時点ｔ３）され、時点ｔ４でエンジン１がストップする。この時点での膨張行程にある気筒、たとえば、図３では第１気筒３Ａが演算され、再始動時に、この第１気筒３Ａへの燃料噴射と点火処理が成されることとなる。

ここでは図３に示すように、いずれの運転域にあった場合も、ほぼ、時点ｔ４でエンジンストップに入る時までの吸気管内圧（Ｐｍａ）が比較的低圧化され、特に、膨張行程の燃焼室Ｃの残留ガスによるピストン４への押圧力が低く抑えられ、膨張行程のピストン４はほぼ上死点ＴＤＣ後６０°〜１００°付近に停止でき、再始動時の燃焼膨張を安定して行い、エンジン再始動を容易化できる。

このように、第１の実施の形態である図１、５のダイレクトスタートエンジンの制御装置ではエンジン停止処理直前の吸気管内圧Ｐｍ（吸気管内圧）を計測し、その値に応じてエンジン停止処理開始からクランク停止する停止直前期間におけるスロットル開度θｓを吸気管内圧Ｐｍに応じて増減調整して設定するので、膨張行程にある気筒のピストン位置をダイレクトスタートに適した位置に停止させることが容易となる。特に、エンジン停止処理開始からクランク停止する期間にスロットル弁開度を現位置維持とする場合、膨張行程にある気筒のピストン位置をダイレクトスタートに適した位置に停止させるにあたり、不要なスロットル開度補正をしなくてよく、制御の簡素化を図れる。

図９には図１のダイレクトスタートエンジンの制御装置におけるスロットル弁駆動制御ルーチンの変形例（第２の実施形態）を示す。なお、ここでは図８のスロットル弁駆動制御ルーチンと同一処理には同一のステップ番号を付し、重複説明を簡略化する。
ステップｓ１、ｓ２では、吸気管内圧Ｐｍ等の最新のデータの取り込み、エンジン停止条件のチェックを行い、ステップｓ３でエンジン停止条件成立信号Ｓｓの入力を待ち、エンジン停止条件成立信号Ｓｓが入力でステップｓ４に進む。ここでは最新の吸気管内圧（吸気管内圧）Ｐｍが読み込まれ、ステップｓ１０、ｓ１１で吸気、排気弁２１、２２のバルブタイミングを読み込み、エンジン回転速度Ｎｅを読み込み、ステップｓ１２に達する。ここでは、吸気、排気弁２１、２２の各バルブタイミング（進角、遅角量）に応じた目標スロットル開度補正値δθを、図７（ａ）、（ｂ）のマップを用いてそれぞれ演算する。更に、吸気管内圧Ｐｍ及びエンジン回転速度Ｎｅ相当の基準スロットル開度θｓｂを求め、これに目標スロットル開度補正値δθを加算して、修正した目標スロットル開度θｓｏを算出し、メインルーチンにリターンする。

図９のスロットル弁駆動制御ルーチンの後、不図示のメインルーチンでは、スロットル弁１３がθｓｏに修正処理され、燃料噴射弁９が燃料カットされ、エンジン１がストップする。この場合もエンジン停止で膨張行程にある気筒が、たとえば、図３では第１気筒３Ａが演算され、再始動時に、この第１気筒３Ａへの燃料噴射と点火処理が成されることとなる。

この場合も図８のスロットル弁駆動制御ルーチンの場合と同様の作用効果が得られ、特に、吸排ＶＶＴ２５，２６の吸気、排気弁２１、２２の進角、遅角情報を有効利用して吸気、排気カム反力を考慮しての修正目標スロットル開度θｓｏを算出し、エンジン停止で膨張行程にある気筒のピストン位置を上死点後６０°〜１００°付近に保持でき、これにより再始動時に、この膨張行程にある気筒への燃料噴射と点火処理が容易に成され、再始動を容易化できる。

図１０には本発明の第３の実施形態としてのダイレクトスタートエンジンの制御装置を示した。この装置は図１の装置と比較し同一構成部分が多く、同一部材には同一符号を付し、重複説明を略す。ここで、第１の実施形態に対して第２の実施形態の相違点は、以下の２点のみである。
ここで、排気多岐管１５の合流部と接続された排気管４５の上流端には、空燃比Ａ／Ｆ情報をＥＣＵ１７ａに出力する空燃比センサ４６が配備されている。更に、スロットル弁１３より下流の部分でサージタンク１０の吸入口ｈ１の近傍には戻り口４７が形成され、これらをＥＧＲパイプ５０が連通し、ＥＧＲ通路ｒ１が設けられる。同ＥＧＲ通路ｒ１はＥＣＵ１７ａに制御されるＥＧＲバルブ５１によりその開度が制御され、排気通路１６を通る排気の一部がＥＧＲ通路５０を介して吸気通路７に還流され、再び吸気として各気筒に供される。即ち、ＥＧＲ（排気還流）がなされる。

図１１には第３の実施形態のダイレクトスタートエンジンの制御装置が用いるＥＣＵ１７ａの制御機能を示した。ここでのＥＣＵ１７ａは図１の機能部と比較し、同一機能部を多く含み、ここでは同一機能部には同一符号を付し、重複説明を略す。
ＥＣＵ１７ａは、周知のエンジン駆動制御手段Ａ０ａと、気筒判別手段Ａ１と、スロットル弁開度補正手段Ａ２ａと、ＶＶＴ制御手段Ａ３と、ＥＧＲ弁制御手段Ａ４しての機能を備える。

図１１に示すように、エンジン駆動制御手段Ａ０ａは、燃料供給部ａ１’、点火時期制御部ａ２、スロットル駆動制御部ａ３としての機能を備える。ここでの燃料供給部ａ１’は空燃比センサ４６の空燃比情報に沿って、各運転モードに応じた噴射時期ｔｉを決定し、燃料噴射量Ｐｗを算出し、これらを各気筒の燃料噴射弁９の噴射駆動回路４１にセットする。点火時期制御部ａ２及びスロットル駆動制御部ａ３は図５のＥＣＵ１７と同一機能をなす。

ここで、気筒判別手段Ａ１と、ＶＶＴ制御手段Ａ３とは図５のＥＣＵ１７と同一機能をなす。
スロットル弁開度補正手段Ａ２ａは、エンジン停止条件判別手段Ａ２−１でエンジン停止条件成立時を判定し、吸気管内圧推定手段Ａ２−２でスロットル弁開度θｓと、その時の吸気管内圧センサ２０からの吸気管内圧Ｐｍ、同吸気管内圧に変動要素であるＥＧＲ弁５１（補機）の開度信号、空燃比Ａ／Ｆ、吸排ＶＶＴ２５，２６の吸気、排気弁２１、２２の進角、遅角情報、エンジン回転速度Ｎｅ、等を考慮して推定吸気管内圧レベルＰｅｓを算出する。その上で、推定吸気管内圧レベルＰｅｓと、吸気弁２１と排気弁２２の開閉バルブタイミングと、エンジン回転速度Ｎｅと、ＥＧＲ弁５１（補機）の開度信号とに沿って目標スロットル開度補正量を算出する。

ここでは、吸気弁２１と排気弁２２の開閉バルブタイミングとを取り込み、進角、遅角量に対するスロットル弁開度補正量δθを、図７（ａ）、（ｂ）に示す特性に沿って算出する。これにより、吸気、排気弁２１、２２の進角、遅角量が大きな場合に比較的カム反力の影響が大きくなることを抑制するようにしている。
ＥＧＲ弁制御手段Ａ４は予め設定されるＥＧＲ率マップ（不図示）を用い、エンジン回転速度Ｎｅと負荷情報であるアクセル開度θａに応じたＥＧＲ率を算出し、同ＥＧＲ率相当の駆動信号をＥＧＲバルブ５１に出力するように機能する。
以下、このように構成された第１の実施の形態に係るダイレクトスタートエンジンの制御装置の作動を不図示のメインルーチン及び図１２のフローチャートを用いて説明する。

ＥＣＵ１７ａは不図示のメインルーチンで各センサから最新検出値を取り込み、エンジン駆動制御手段Ａ０として、圧縮行程噴射モード、吸気行程噴射モード、理論空燃比モード等が算出され、それぞれのモードでの最適なエンジン出力を得るよう、現在の空燃比Ａ／Ｆ、吸入空気量Ｑａ、エンジン回転数Ｎｅに基づき噴射時期を決定し、算出した燃料噴射量で各気筒の燃料噴射弁９を駆動する。しかも、エンジン回転数Ｎｅに基づく点火時期θｐに点火プラグ１１を着火処理し、アクセル開度θａに基づくスロットル開度θｓｂを決定して、同開度にスロットルバルブ１３の開度を駆動する。このようなメインルーチンの途中の所定の制御ステップ位置に達すると、図１２のスロットル弁駆動制御ルーチンに達する。

ここではステップｓ１、ｓ２で、吸気管内圧Ｐｍ等の最新のデータの取り込み、エンジン停止条件のチェックを行い、ステップｓ３でエンジン停止条件成立信号Ｓｓの入力を待ち、エンジン停止条件成立信号Ｓｓが入力でステップｓ２１に進む。ここでは最新の空燃比Ａ／Ｆが読み込まれ、ステップｓ２２〜ｓ２５では順位、スロットル開度θｓが検出され、補機である不図示のエアコンのオンオフが検出され、ＥＧＲバルブ５１の開度が検出され、エンジン回転速度Ｎｅを読み込まれ、これらが次のステップｓ２６で用いられる。このステップｓ２６では、吸気管内圧推定手段Ａ２−２として機能する。即ち、上述の空燃比Ａ／Ｆ、スロットル開度θｓ、吸気、排気弁２１、２２のバルブタイミング、不図示のエアコンのオンオフ、ＥＧＲバルブ５１の開度により、吸気管内圧Ｐｅｓを算出する。この場合、スロットル弁開度θｓ大、吸気管内圧Ｐｍ大で吸気管内圧Ｐｅｓをそれぞれ低減修正し、ＥＧＲ弁５１の開度大で吸気管内圧Ｐｅｓを増修正し、空燃比Ａ／Ｆリーンで吸気管内圧Ｐｅｓを増修正し、エンジン回転速度Ｎｅ大で吸気管内圧Ｐｅｓを低下修正し、吸排ＶＶＴ２５，２６の吸気、排気弁２１、２２のオーバーラップ値が大きいほど吸気管内圧Ｐｅｓを増修正する、等の各補正値を予め設定した不図示のマップを用いることとなる。

この後、ステップｓ２７では、推定吸気管内圧Ｐｅｓ相当の基本的なスロットル弁開度θｓｂ’を求め、更に、吸気、排気弁２１、２２の進角、遅角程度、エンジン回転速度Ｎｅ、補機である不図示のエアコンのオンオフ状態、ＥＧＲバルブ５１の開度に応じて補正を加え、修正した目標スロットル開度θｓｏが算出され、メインルーチンにリターンする。

この図１２のスロットル弁駆動制御ルーチンの後、メインルーチンでは、スロットル弁１３がθｓｏに修正処理され、燃料噴射弁９が燃料カットされ、エンジン１がストップする。この場合もエンジン停止で膨張行程にある気筒が、たとえば、図３では第１気筒３Ａが演算され、再始動時に、この第１気筒３Ａへの燃料噴射と点火処理が成されることとなる。

この場合も図８のスロットル弁駆動制御ルーチンの場合と同様の作用効果が得られ、特に、吸気管内圧センサ２０を排除し、これに代えて、ＥＣＵ１７ａが、吸気管内圧推定手段Ａ２−２として機能し、修正目標スロットル開度θｓｏを算出するので、装置の簡素化を図れる。しかも、この場合も、エンジン停止で膨張行程にある気筒のピストン位置を上死点後６０°〜１００°付近に保持でき、これにより再始動時に、この膨張行程にある気筒への燃料噴射と点火処理が容易に成され、再始動を容易化できる。

本発明の一実施形態としてのダイレクトスタートエンジンの制御装置を装備したエンジンの概略構成図である。 図１のエンジンの概略構成の平面図である。 図１のダイレクトスタートエンジンの制御装置が行う制御特性の説明図である。 図１のダイレクトスタートエンジンの吸気、排気弁のリフト説明線図である。 図１のダイレクトスタートエンジンの制御機能ブロック図である。 図１のダイレクトスタートエンジンのＥＣＵが用いる吸気管内圧―目標スロットル開度補正量演算マップの特性説明図である。 図１のダイレクトスタートエンジンのＥＣＵが用いるＶＶＴ位相―目標スロットル開度補正値演算マップの特性説明図で、（ａ）は吸気弁用、（ｂ）は排気弁用、（ｃ）は吸気及び排気弁の特性を合成した特性説明図である。 図１のダイレクトスタートエンジンのＥＣＵが用いる第１実施形態でのスロットル弁駆動ルーチンのフローチャートである。 図１のダイレクトスタートエンジンのＥＣＵが用いる第２実施形態でのスロットル弁駆動ルーチンのフローチャートである。 本発明の第３実施形態としてのダイレクトスタートエンジンの制御装置を装備したエンジンの概略構成図である。 本発明の第３実施形態としてのダイレクトスタートエンジンの制御機能ブロック図である。 図１０の第３実施形態としてのダイレクトスタートエンジンのＥＣＵが用いるスロットル弁駆動ルーチンのフローチャートである。 ダイレクトスタートエンジンでのピストン停止確立を説明する特性図で、（ａ）はエンジン運転域がストイキオで吸気遅角排気進角で停止状態、（ｂ）はエンジン運転域が圧縮リーンで吸排気遅角で停止状態を示す。 ダイレクトスタートエンジンでの再始動説明図で、（ａ）は噴射時、（ｂ）は点火時、（ｃ）は膨張時を示す。

符号の説明

１ エンジン（内燃機関）
９ 燃料噴射弁
１１ 点火プラグ
２０ 吸気圧センサ（吸気圧検出手段）
２１ 吸気弁
２２ 排気弁
Ａ０ エンジン駆動制御手段
Ａ１ 気筒判別手段
Ａ２ スロットル弁開度補正手段
Ａ３ ＶＶＴ制御手段
Ａ４ ＥＧＲ弁制御手段
Ａ２−２ 吸気管内圧推定手段
Ｃ 燃焼室
Ｐｍ 吸気管内圧
Ｓｓ 再始動条件成立信号
θａ アクセル開度
θｓ スロットル弁開度

Claims (3)

1. エンジン始動時に、膨張行程にある気筒に燃料を噴射させて点火、燃焼を行わせ、エンジンを始動させるエンジン制御装置において、
   上記エンジンの吸気圧を検出計測または推定する吸気圧検出手段を備え、
   上記エンジンの停止時におけるスロットル弁開度を、上記吸気管内圧が比較的小さい第１所定値以下で開き、比較的大きい第２所定値以上で閉じ、上記第１所定値と第２所定値の間にあるとスロットル弁開度を現位置維持するよう補正する、ことを特徴とするダイレクトスタートエンジンの制御装置。
2. エンジン始動時に、膨張行程にある気筒に燃料を噴射させて点火、燃焼を行わせ、エンジンを始動させるエンジン制御装置において、
   上記エンジンの吸気バルブと排気バルブとの少なくとも排気バルブにバルブタイミング可変機構が設けられ、
   上記エンジン停止時におけるスロットル弁開度を算出する際、まず、その時の吸気管内圧に応じた基準スロットル開度を求め、次いで、同基準スロットル開度に上記バルブタイミング可変機構の排気バルブタイミングの進角偏倚が大きくなるほどスロットル弁の開量を増加させ、遅角偏倚が大きくなるほどスロットル弁の閉量を増加させるような目標スロットル開度補正値を加算して算出する、
   ことを特徴とするダイレクトスタートエンジンの制御装置。
3. 請求項２記載のダイレクトスタートエンジンの制御装置において、
   上記バルブタイミング可変機構が吸気バルブに設けられ、
   上記エンジン停止時におけるスロットル弁開度は上記バルブタイミング可変機構の吸気バルブタイミングの進角偏倚が大きくなるほど閉量を増加させ、遅角偏倚が大きくなるほど開量を増加させることを特徴とするダイレクトスタートエンジンの制御装置。

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