JP4811505B2

JP4811505B2 - エンジンの制御方法及び制御装置

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Publication number: JP4811505B2
Application number: JP2009176184A
Authority: JP
Inventors: 邦公南谷; 勝正吉田; 晴洋平野; 章友久米; 英樹佐内; 和也小谷
Original assignee: Mazda Motor Corp
Current assignee: Mazda Motor Corp
Priority date: 2009-07-29
Filing date: 2009-07-29
Publication date: 2011-11-09
Anticipated expiration: 2029-07-29
Also published as: EP2295773B1; JP2011027077A; US8433502B2; US20110029221A1; EP2295773A1

Description

本発明は、所定のエンジン停止条件が成立したときに自動停止し、この後所定のエンジン再始動条件が成立したときに自動的に再始動する自動停止機能を備えているエンジンの制御方法及び制御装置に関するものである。

一般に、自動車の運転時（停車時を含む）においては、エンジンは、動力を生成する必要がないとき、例えば自動車の停車時又は減速時においてアクセルが踏み込まれていないときでもアイドリング状態で稼働している。しかし、このような場合、燃料を無駄に消費することになるので、自動車の燃費性能が低下するとともに、地球温暖化の一因である二酸化炭素の排出量が不必要に増加するといった問題がある。

そこで、近年、自動車の運転時においてエンジンが動力を生成する必要がないときにはエンジンへの燃料の供給を停止してエンジンを自動停止させ、その後動力を生成する必要が生じたときにモータでエンジンを駆動するとともにエンジンへの燃料の供給を再開してエンジンを再始動させるようにした、いわゆるアイドルストップエンジンが種々提案されている（例えば、特許文献１参照）。

特開２００４−１０８３２７号公報

例えば特許文献１に開示された従来のアイドルストップエンジンでは、エンジンを自動停止させた後、エンジンを再始動させる際に、モータの駆動によりエンジン回転数が所定回転数に達したときに燃料の供給を再開するようにしている。しかしながら、エンジン回転数が所定回転数に達したとしても、自動車は必ずしも燃料の供給の再開が必要な状態、例えば自動車を発進させあるいは加速させる状態になっているとは限らない。このため、従来のアイドルストップエンジンでは、まだ燃料を供給する必要がないときに早まって燃料を供給することもあり、エンジンの自動停止による燃費性能の向上効果が徹底されないといった問題がある。

本発明は、上記従来の問題を解決するためになされたものであって、アイドルストップエンジンが自動停止した後、燃料の供給を再開すべき適切な時期にエンジンを再始動させて不必要な燃料の消費を低減又は防止することを可能にする手段を提供することを解決すべき課題とする。

上記課題を解決するためになされた本発明に係るエンジンの制御方法は、（ｉ）エンジン出力軸に自動変速機が接続され、所定のエンジン停止条件が成立したときに自動停止し、この後所定のエンジン再始動条件が成立したときに自動的に再始動する自動停止機能を備えているエンジン（アイドルストップエンジン）の制御方法において、（ｉｉ）エンジンの自動停止中においてエンジン回転数が所定回転数以下のとき（回転停止状態を含む）に所定の第１条件が成立すれば、モータによりエンジン回転数を上記所定回転数まで上昇させて維持する第１工程と、（ｉｉｉ）第１工程の後において所定の第２条件が成立すれば、エンジンへの燃料の供給（及び該燃料の燃焼）を開始させるとともにモータの駆動を停止させる第２工程とを有し、（ｉｖ）第１条件はブレーキ踏込量が所定値以下になることである一方、第２条件はアクセル踏込量が所定値以上になることであり、（ｖ）第１条件が成立した後において所定時間を経過したときには、第２条件が成立していないときでも、エンジンへの燃料の供給を開始させることを特徴とするものである。

本発明に係るエンジン出力軸に自動変速機が接続されているエンジンの制御装置は、所定のエンジン停止条件が成立したときに自動停止し、この後所定のエンジン再始動条件が成立したときに自動的に再始動させるよう制御する自動停止制御部を備えている。このエンジンの制御装置は、（ｉ）エンジンへの燃料供給を制御する燃料制御部と、（ｉｉ）エンジンに接続され、その駆動力によりエンジンを回転させるモータと、（ｉｉｉ）モータの駆動を制御するモータ制御部と、（ｉｖ）エンジン回転数を検出するエンジン回転数検出部とを備えている。ここで、自動停止制御部は、エンジンの自動停止中において、エンジン回転数検出手段により検出されたエンジン回転数が所定回転数以下のときに所定の第１条件が成立すれば、前記モータ制御部により前記モータの駆動力によりエンジンを回転させ、エンジン回転数を上記所定回転数まで上昇させて維持し、この後において所定の第２条件が成立すれば、燃料制御部によりエンジンへの燃料の供給を開始させるとともにモータの駆動を停止させる。第１条件はブレーキ踏込量が所定値以下になることである一方、第２条件はアクセル踏込量が所定値以上になることである。また、自動停止制御部は、第１条件が成立した後において所定時間を経過したときには、第２条件が成立していないときでも、エンジンへの燃料の供給を開始させることを特徴とする。

本発明に係るエンジンの制御方法又は制御装置によれば、エンジンの自動停止からの復帰に際し、モータにより回転数を維持しつつ、エンジンの自動停止期間を発進動作又は加速動作直前まで延長することができる。このため、エンジンの再点火時のレスポンスの維持と、燃費性能の向上を両立することができる。したがって、アイドルストップエンジンが自動停止した後、燃料の供給を再開すべき適切な時期にエンジンを再始動させて不必要な燃料の消費を低減又は防止することができる。

なお、上記効果は、自動変速機付きの自動車において、第１条件をブレーキ踏込量に基づいて設定する一方、第２条件をアクセル踏込量に基づいて設定しているので、より顕著なものとなっている。

エンジン及び自動変速機を備えた本発明の実施形態１に係るパワープラントのシステム構成を示す模式図である。図１に示すエンジンの吸気系及び排気系の構成を示す模式図である。図１に示すパワープラントの電力供給系統の模式図である。図１に示すパワープラントにおけるアイドルストップ制御の制御手法を示すフローチャートである。図４に示すアイドルストップ制御を行う場合のパワープラントないしは該パワープラントを搭載した自動車の動作状態の経時変化を示すグラフである。エンジン及び手動変速機を備えた本発明の実施形態２に係るパワープラントのシステム構成を示す模式図である。図６に示すパワープラントにおけるアイドルストップ制御の制御手法を示すフローチャートである。図７に示すアイドルストップ制御を行う場合のパワープラントないしは該パワープラントを搭載した自動車の動作状態の経時変化を示すグラフである。

以下、添付の図面を参照しつつ、本発明の実施形態１、２を具体的に説明する。実施形態１は、図１に示すような自動変速機を備えたパワープラントによって駆動される自動車（Ａ／Ｔ車）に関するものである。また、実施形態２は、図６に示すような手動変速機を備えたパワープラントによって駆動される自動車（Ｍ／Ｔ車）に関するものである。なお、実施形態１、２では、自動車に搭載されているエンジンは、火花点火式エンジンであるが、本発明は火花点火式エンジンを備えた自動車だけでなく、ディーゼルエンジンを備えた自動車にも同様に適用することができる。

（実施形態１）
以下、図１〜図５を参照しつつ、本発明の実施形態１を具体的に説明する。
図１及び図２に示すように、実施形態１に係る自動車のパワープラントＰ１には、火花点火式の４気筒４サイクルエンジンであるエンジン１が設けられている。このエンジン１は、エンジンコントローラ２（以下「ＥＣＵ２」という。）によって制御され、その稼動時、すなわちエンジン１が燃料を燃焼させて動力を生成しているときに、所定のエンジン停止条件が成立すれば自動停止し、この後所定のエンジン再始動条件が成立したときに自動的に再始動する自動停止機能を備えたアイドルストップエンジンである。

エンジン１には、その外殻をなすシリンダヘッド１０と、該シリンダヘッド１０の下側に配置されたシリンダブロック１１とが設けられている。そして、シリンダブロック１１内には、第１〜第４気筒１２Ａ〜１２Ｄが設けられている。第１〜第４気筒１２Ａ〜１２Ｄの内部には、それぞれ、コネクチングロッド等の連結機構（図示せず）を介してクランク軸３に連結されたピストン１３が嵌挿されている。第１〜第４気筒１２Ａ〜１２Ｄ内においては、それぞれ、ピストン１３の上方に燃焼室１４が形成されている。

エンジン１においては、第１〜第４気筒１２Ａ〜１２Ｄが、所定の位相差をもって吸気、圧縮、膨張、排気の各行程からなる燃焼サイクルを繰り返すようになっている。そして、第１気筒１２Ａ、第３気筒１２Ｃ、第４気筒１２Ｄ、第２気筒１２Ｂの順に、クランク角で１８０度ずつの位相差をもって燃焼が行われるようになっている。エンジン１の稼働によって生成された動力ないしはトルク（出力トルク）は、クランク軸３に連結されたトルクコンバータ５１を介して自動変速機５２に伝達される。なお、自動変速機５２から出力された動力ないしはトルクは、自動車の駆動輪（図示せず）に伝達される。

第１〜第４気筒１２Ａ〜１２Ｄは、基本的には同様の構造及び機能を備えている。そこで、以下では１つの気筒を例にとってその構造及び機能を説明する。各気筒１２Ａ〜１２Ｄにおいては、燃焼室１４の頂部に、燃焼室１４内の混合気に点火して燃焼させるための点火プラグ１５が設けられている。点火プラグ１５は、その先端の電極が燃焼室１４に臨むように配置されている。また、燃焼室１４の側方（図１では右側）には、燃料噴射弁１６が、その先端の噴射孔が燃焼室１４に臨むように配設されている。

燃料噴射弁１６は、詳しくは図示していないが、ニードル弁及びソレノイドを内蔵し、ＥＣＵ２からのパルス信号により、そのパルス幅に対応する時間だけ開弁駆動されて、その駆動時間に応じた量の燃料を燃焼室１４内に直接噴射するようになっている。なお、燃料噴射弁１６は、燃料噴射方向が点火プラグ１５の電極付近に向かうように調整されている。また、燃料噴射弁１６には、図示していないが、燃料ポンプにより燃料供給通路等を介して燃料が供給されるようになっている。燃料噴射弁１６の燃料供給圧は、圧縮行程中期以降で高圧の燃焼室１４内に燃料を噴射できるように、燃焼室１４の圧力よりも高い値に設定されている。

燃焼室１４の上部には、該燃焼室１４に開口する吸気ポート１７及び排気ポート１８が設けられている。吸気ポート１７及び排気ポート１８には、それぞれ、吸気弁１９及び排気弁２０がそれぞれ配設されている。吸気弁１９及び排気弁２０は、それぞれ、カムシャフト等を備えた動弁機構（図示せず）により駆動される。なお、動弁機構は、第１〜第４気筒１２Ａ〜１２Ｄが前記のように所定の位相差をもって燃焼サイクルを行うように、該各気筒１２Ａ〜１２Ｄの吸気弁１９及び排気弁２０を開閉する。

以下、エンジン１の吸気系及び排気系を説明する。エンジン１には、それぞれ吸気ポート１７及び排気ポート１８と連通する吸気通路２１及び排気通路２２が設けられている。図２に示すように、吸気ポート１７に近い吸気通路２１の下流側は気筒１２Ａ〜１２Ｄ毎に独立の分岐吸気通路２１ａとされ、各分岐吸気通路２１ａの上流端はそれぞれサージタンク２１ｂと連通している。サージタンク２１ｂより上流の吸気通路２１は、各気筒１２Ａ〜１２Ｄに共通の共通吸気通路２１ｃである。共通吸気通路２１ｃには、例えばバタフライ弁により通路断面積を調節して吸気の流れを絞るスロットル弁２３と、スロットル弁２３を駆動するアクチュエータ２４とが配設されている。さらに、スロットル弁２３の上流側には、吸入空気量を検出するエアフローセンサ２５が配設されている。

第１〜第４気筒１２Ａ〜１２Ｄからの排気が集合する排気通路２２の集合部の下流には、排気を浄化するための触媒コンバータ２９が配設されている。ここで、触媒コンバータ２９は、排気ガス浄化触媒として三元触媒を用いている。しかし、排気ガス浄化触媒は、三元触媒に限られるものではなく、その他の排気ガス浄化触媒、例えばリーンＮＯｘ触媒を用いてもよい。

さらに、エンジン１には、ベルト等を介してクランク軸３によって回転駆動されるオルタネータ２８が付設されている。オルタネータ２８によって発電された電力は、後で説明するバッテリ８０（図３参照）に蓄電されるようになっている。また、エンジン１には、バッテリ８０から供給される電力によりクランク軸３を回転駆動してエンジン１を始動させる始動モータ５４が設けられている。

パワープラントＰ１には、クランク軸３の回転角を検出する２つのクランク角センサ３０、３１が設けられている。ここで、主としてクランク角センサ３０からの信号に基づいて、エンジン回転速度が求められる。また、２つのクランク角センサ３０、３１から出力される互いに位相のずれたクランク角信号によって、クランク軸３の回転方向及び回転角度が検出される。

さらに、パワープラントＰ１には、前記各センサのほかに、カム角センサ３２、車速センサ３３、ブレーキ操作量センサ３４（又はブレーキ踏込力センサ）、ブレーキ油圧センサ３５及びアクセル操作量センサ３６（又はアクセル踏込力センサ）が設けられている。ここで、カム角センサ３２は、カムシャフトの特定の回転位置を検出して気筒識別信号として出力する。車速センサ３３は、電磁ピックアップ（図示せず）を有し、自動車の速度（車速）を検出する。ブレーキ操作量センサ３４（又はブレーキ踏込力センサ）は、ブレーキペダル（図示せず）の操作量ないしは踏込量（又はブレーキ踏込力）を検出する。ブレーキ油圧センサ３５は、ブレーキ液圧を検出する。アクセル操作量センサ３６（又はアクセル踏込力センサ）は、アクセルペダル（図示せず）の操作量ないしは踏込量（又はアクセル踏込力）を検出する。

以下、図３を参照しつつ、パワープラントＰ１への電力供給系統を説明する。図３に示すように、パワープラントＰ１の電力供給系統は、メインバッテリ８０ａ及びサブバッテリ８０ｂで構成されるバッテリ８０を備えている。ここで、メインバッテリ８０ａは、サブバッテリ８０ｂに対して相対的に容量が大きいバッテリである。メインバッテリ８０ａは、自動車の各種電気負荷８２に常時接続され、主として電気負荷８２に対する電力供給を行う。

なお、電気負荷８２は、始動モータ５４によるクランキング時にバッテリ電圧が一時的に低下することが望ましくない一般的な電気負荷（エアバッグコントロールユニット、電子油圧式パワーステアリングコントロールユニット、ナビゲーションシステム、オーディオ、各種メータ類等）と、始動モータ５４によるクランキング時にバッテリ電圧が一時的に低下してもとくには問題が生じない一般的な電気負荷（各種ライト、デフォッガ等）と、該自動車に特有の電気負荷（ヒルホルダ機構、電動パワーステアリングのモータ等）とに大別される。

メインバッテリ８０ａは、パワーリレー８５を介して始動モータ５４に接続されている。パワーリレー８５は、ＥＣＵ２によってそのオン・オフが制御される。パワーリレー８５がオフのときには、メインバッテリ８０ａから始動モータ５４へは電力が供給されず、パワーリレー８５がオンのときに、メインバッテリ８０ａから始動モータ５４への電力供給が可能となる。このように、パワーリレー８５は、メインバッテリ８０ａから始動モータ５４への電力供給とその供給停止とを切り換える切換手段として機能する。メインバッテリ８０ａはさらに、オルタネータ２８に常時接続されており、これによって、オルタネータ２８によって発電された電力はメインバッテリ８０ａに蓄電される。

サブバッテリ８０ｂは、メインバッテリ８０ａに対して相対的に容量が小さいバッテリであり、ここでは始動モータ５４の駆動専用のバッテリとされている。サブバッテリ８０ｂは、始動モータ５４に対し常時接続されており、始動モータ５４に対し電力供給が可能とされている。サブバッテリ８０ｂはまた、チャージリレー８７を介してオルタネータ２８ないしはメインバッテリ８０ａに接続されている。チャージリレー８７は、ＥＣＵ２によってそのオン・オフが制御される。チャージリレー８７がオンのときには、オルタネータ２８で発電された電力はサブバッテリ８０ｂにも蓄電される。

メインバッテリ８０ａ及びサブバッテリ８０ｂは、それぞれＥＣＵ２に接続されており、ＥＣＵ２は、メインバッテリ８０ａ及びサブバッテリ８０ｂのそれぞれのバッテリ電圧の値に基づいて各バッテリ８０ａ、８０ｂの劣化状態を判断する。ＥＣＵ２はまた、その劣化状態に応じて、オルタネータ２８による発電量を制御したり、エンジン１の再始動を行ったりする。

この電力供給系統においては、イグニッションスイッチ（図示せず）の操作によってエンジン１を始動させるとき、あるいは自動停止中のエンジン１を再始動させるときには、始動モータ５４によるクランキングによってクランク軸３が回転駆動される。このとき、基本的には、サブバッテリ８０ｂから始動モータ５４に電力が供給されて、始動モータ５４がクランク軸３を駆動することになる。このクランキング時における始動モータ５４での消費電力は比較的大きいため、サブバッテリ８０ｂのバッテリ電圧は一時的に大きく低下する。しかしながら、電気負荷８２は、メインバッテリ８０ａからの電力供給を受けており、サブバッテリ８０ｂの電圧降下の影響は受けない。これはとくに、バッテリ電圧の低下が望ましくない電気負荷や該自動車に特有の電気負荷に対する電圧降下を防止する上で効果的である。なお、所定の条件が成立したときには、サブバッテリ８０ｂ及びメインバッテリ８０ａの両方から、始動モータ５４に電力が供給される。

ＥＣＵ２は、各センサ２５、３０〜３６からの信号を受け、燃料噴射弁１６に対して燃料噴射量及びその噴射時期を制御する信号を出力するとともに、点火プラグ１５の点火装置２７に対して点火時期を制御する信号を出力し、さらにスロットル弁２３のアクチュエータ２４に対してスロットル開度を制御する信号を出力する。そして、ＥＣＵ２は、エンジン１の稼動時（アイドル時）において所定のエンジン停止条件が成立したときに、第１〜第４気筒１２Ａ〜１２Ｄへの燃料供給を停止し（燃料カット）、自動的に、すなわち運転者の意思に基づかずにエンジン１を停止させる一方、この後所定のエンジン再始動条件が成立したときには、自動的にエンジン１を再始動させるようになっている。

以下、ＥＣＵ２によって実行される実施形態１に係るエンジン制御、すなわち所定のエンジン停止条件が成立したときにエンジン１を自動停止させ、この後所定のエンジン再始動条件が成立したときにエンジン１を自動的に再始動させるといった制御の制御手法を具体的に説明する。まず、実施形態１に係るエンジン制御の概要を説明する。ＥＣＵ２によって実行される実施形態１に係るエンジン制御においては、エンジン１の稼動時、すなわち燃料の燃焼により動力を生成しているときにおいて後記のエンジン停止条件が成立したときにエンジン１への燃料供給が停止され、エンジン１は自動停止させられる。

そして、エンジンの自動停止中において、ブレーキ踏込量ないしはブレーキ操作量（又はブレーキ踏込力）が所定値以下になれば、バッテリ８０から始動モータ５４に電力が供給され、始動モータ５４が起動される。そして、始動モータ５４によってエンジン回転数が所定回転数まで上昇させられた後、この所定回転数が維持される。この状態では、エンジン１への燃料供給は依然停止されたままである。この後、アクセル踏込量ないしはアクセル操作量が所定値以上になれば、ＥＣＵ２によりエンジン１への燃料の供給及び該燃料の燃焼が開始される一方、始動モータ５４への電力の供給が停止される。ただし、ブレーキ踏込量が所定値以下となった後に所定時間を経過したときには、アクセル踏込量が所定値以上となっていないときでも、エンジン１への燃料の供給及び該燃料の燃焼が開始され、バッテリ８０から始動モータ５４への電力の供給が停止される。

次に、図４に示すフローチャートを参照しつつ、ＥＣＵ２によって実行される実施形態１に係るエンジン制御の制御手法を具体的に説明する。図４に示すように、このエンジン制御が開始されると、まずステップＳ１で、エンジン１の稼動時においてエンジン停止条件が成立しているか否かを判定する。このエンジン制御では、下記の個別条件がすべて充足されたときにエンジン停止条件が成立したものと判定するようにしている。なお、このエンジン停止条件は単なる例示であり、本発明に係るエンジン制御におけるエンジン停止条件がこれに限定されるものでないことはもちろんである。例えば、下記の個別条件のいずれかを削除してもよく、またその他の個別条件を追加してもよい。

＜エンジン停止条件＞
（１）イグニッションスイッチがオンである。
（２）自動変速機５２がＤレンジである。
（３）車速が所定値以下（停止状態を含む）である。
（４）ブレーキ踏込量（又はブレーキ踏込力）が所定値以上である。
（５）アクセル踏込量（又はアクセル踏込力）が所定値以下である。

ステップＳ１で、エンジン停止条件が成立していないと判定した場合（ＮＯ）、すなわち上記個別条件のうちの１つでも充足されていなければ、エンジン１の自動停止（アイドルストップ）を実行すべきではないので、ステップＳ１を繰り返し実行する。すなわち、エンジン１の稼動時においてエンジン停止条件が成立するまでステップＳ１を繰り返し実行する。他方、ステップＳ１でエンジン停止条件が成立していると判定した場合（ＹＥＳ）、すなわち上記個別条件がすべて充足されていれば、ステップＳ２でエンジン１を停止させる。すなわち、燃料噴射弁１６からの燃料噴射を停止させるとともに、点火プラグ１５による火花放電を停止させ、エンジン１を停止させる。

このようにエンジン１が停止された後、ステップＳ３でブレーキ踏込量（又はブレーキ踏込力）が所定値以下であるか否かを判定する。ここで、ブレーキ踏込量が所定値以下でないと判定した場合（ＮＯ）、すなわち運転者がブレーキペダルを踏み込んでいる場合は、エンジン１を再始動させる必要がないので、ステップＳ３を繰り返し実行する。すなわち、エンジン１の自動停止時においてブレーキ踏込量が所定値以下となるまでステップＳ３を繰り返し実行する。

他方、ステップＳ３でブレーキ踏込量が所定値以下であると判定した場合は（ＹＥＳ）、運転者はブレーキペダルの踏み込みを解除し又は解除しつつあり、したがって運転者が自動車を発進させ（停車時）又は加速させる（減速時）可能性が高いので、ステップＳ４でバッテリ８０から始動モータ５４に電力を供給し、始動モータ５４を回転させる。このとき、始動モータ５４はエンジン回転数を所定の回転数まで上昇させ、この回転数を維持する。なお、この回転数は、燃料の供給及び燃焼を再開すればエンジン１が自力で回転することが可能となる回転数（例えば、３００〜５００ｒ．ｐ．ｍ．の範囲内の適切な値）である。

この状態では、運転者は、ブレーキペダルの踏み込みを解除し又は解除しつつあるので、自動車を発進させ又は加速させようとしている可能性は高いものの、これのみにより運転者が自動車を発進させ又は加速させようとしていると断定することはできない。このため、始動モータ５４によりクランク軸３の回転駆動（クランキング）は開始するが、エンジン１への燃料の供給は行わない。つまり、クランク軸３を回転状態にしておき、燃料を供給して該燃料を燃焼させれば、エンジン回転数が自動車の発進又は加速に必要な回転数まで迅速に上昇するようにしている。

このように、始動モータ５４でクランク軸３を回転駆動しているときに、ステップＳ５でアクセル踏込量（又はアクセル踏込力）が所定値以上であるか否かを判定する。ここで、アクセル踏込量が所定値以上であると判定した場合（ＹＥＳ）、すなわち運転者がアクセルペダルを踏み込んでいるときには、運転者が自動車を発進させ又は加速させようとしていることは確実である。そこで、ステップＳ７でエンジン１への燃料の供給及び該燃料の燃焼を再開させる。すなわち、燃料噴射弁１６からの燃料噴射を再開させるとともに、点火プラグ１５による火花放電を再開させ、エンジン１を稼働させる。続いて、ステップＳ８でバッテリ８０から始動モータ５４への電力の供給を停止させて始動モータ５４を停止させる。なお、ステップＳ７とステップＳ８とを実行する順序を逆にしてもよい。この後、ステップＳ１に復帰する（リターン）。

ところで、前記のステップＳ５でアクセル踏込量（又はアクセル踏込力）が所定値以上でないと判定した場合（ＮＯ）、すなわち運転者がアクセルペダルを踏み込んでいないときには、ステップＳ６で、始動モータ５４を起動させた後所定の時間が経過したか否かを判定する。始動モータ５４を起動させた後、その回転を単純に継続するとバッテリ８０の負担が大きくなりバッテリ８０の消耗をきたすおそれがある。そこで、このエンジン制御では、所定の時間が経過したときには、燃料噴射弁１６からの燃料噴射を再開させる一方
始動モータ５４を停止させ、エンジン１を再始動させるようにしている。この所定の時間は、バッテリ８０の負担を許容範囲内に抑えることができる時間（例えば、５〜１０秒の範囲内の適切な値）である。

ステップＳ６で、始動モータ５４を起動させた後所定の時間が経過していないと判定した場合は（ＮＯ）、再びステップＳ５を実行する。他方、ステップＳ６で、始動モータ５４を起動させた後所定の時間が経過していると判定した場合は（ＹＥＳ）、ステップＳ７でエンジン１への燃料の供給及び該燃料の燃焼を再開させ、続いてステップＳ８でバッテリ８０から始動モータ５４への電力の供給を停止させ、この後ステップＳ１に復帰する（リターン）。

図５に、図４に示すフローチャートに従って実施形態１に係るエンジン制御を行った場合において、自動車が停車している状態でエンジン１を再始動させて自動車を発進させる際の、自動車ないしはパワープラントＰ１の運転状態の経時変化の一例を示す。具体的には、車速（グラフＧ１）、ブレーキペダルの操作状態（グラフＧ２）、自動変速機５２のレンジ（グラフＧ３）、アクセル開度（グラフＧ４）、始動モータ５４の回転数（グラフＧ５、Ｇ５’）、燃料噴射弁１６の燃料噴射量（グラフＧ６、Ｇ６’）及びエンジン回転数（グラフＧ７、Ｇ７’）の時間に対する変化特性を示している。

図５に示す例では、運転者は、時刻ｔ_１以前はブレーキペダルを踏み込んでおり、時刻ｔ_１でブレーキペダルから足を離している（グラフＧ２）。また、運転者は、時刻ｔ_２以前はアクセルペダルから足を離しており、時刻ｔ_２でアクセルペダルを踏み込んでいる（グラフＧ４）。図５から明らかなとおり、時刻ｔ_１で運転者がブレーキペダルから足を離すと（グラフＧ２）、直ちに始動モータ５４が回転を開始し（グラフＧ５）、これに伴ってエンジン回転数（Ｇ７）が上昇する。そして、時刻ｔ_２で運転者がアクセルペダルを踏み込むと（グラフＧ４）、燃料噴射弁１６から燃料の噴射が再開されるとともに（グラフＧ６）、点火プラグ１５による点火が開始され、エンジン１は自力で稼働（回転）を開始している（グラフＧ７）。これに伴って自動車が発進し、車速が速やかに上昇している（グラフＧ１）。また、バッテリ８０から始動モータ５４への電力の供給は時刻ｔ_２で停止され、始動モータ５４の回転数は低下している（グラフＧ５）。

なお、仮想線（グラフＧ５’、Ｇ６’、Ｇ７’）で示すように、時刻ｔ_１でバッテリ８０から始動モータ５４への電力の供給が開始された後、所定の時間Ｔ１が経過したときには（時刻ｔ_３）、運転者がアクセルペダルを踏み込んでいないときでも、燃料噴射弁１６からの燃料噴射が再開され、始動モータ５４が停止させられる。

以上、本発明の実施形態１に係るエンジンの制御方法ないしは制御装置によれば、エンジン１の自動停止からの復帰に際し、始動モータ５４によりエンジン回転数を維持しつつ、エンジン１の自動停止期間を発進動作又は加速動作直前まで延長することができる。このため、エンジン１の再点火時のレスポンスの維持と、燃費性能の向上を両立することができる。このため、エンジン１が自動停止した後、燃料の供給を再開すべき適切な時期にエンジン１を再始動させることができ、燃費性能を高めることができる。

（実施形態２）
以下、図６〜８を参照しつつ、本発明の実施形態２を説明する。ただし、実施形態２に係るパワープラントは、トルクコンバータ及び自動変速機に代えて、クラッチ及び手動変速機が設けられている点等を除けば、実施形態１に係るパワープラントと実質的に同一である。また、実施形態２に係るエンジン制御は、エンジンの再始動に際して始動モータを起動するための条件がブレーキ踏込量（又はブレーキ踏込力）に基づくのではなく、手動変速機のシフト操作ないしはシフトチェンジ動作に関する操作に基づく点等を除けば、実施形態１に係るエンジン制御と実質的に同一である。そこで、以下では説明の重複を避けるため、主として実施形態１との相違を説明する。

図６に示すように、実施形態２に係るパワープラントＰ２では、エンジン１のクランク軸３にクラッチ６１を介して手動変速機６２が接続されている。また、クラッチ６１が切断されているか又は接続（締結）されているかを検出するクラッチセンサ３８と、手動変速機６２のシフト位置（ニュートラル、１速、２速、３速、４速、リバース等）を検出するシフト位置センサ３９とを備えている。ただし、実施形態２に係るパワープラントＰ２では、ブレーキ操作量センサ及びブレーキ油圧センサは設けられていない。なお、実施形態２に係るパワープラントＰ２にブレーキ操作量センサ及びブレーキ油圧センサを設けることも可能であることはもちろんである。また、実施形態２に係る吸気系及び排気系は図２に示す実施形態１の吸気系及び排気系と実質的に同一である。実施形態２に係る電力供給系統は、図３に示す実施形態１に係る電力供給系統と実質的に同一である。

以下、ＥＣＵ２によって実行される実施形態２に係るエンジン制御、すなわち所定のエンジン停止条件が成立したときにエンジン１を自動停止させ、この後所定のエンジン再始動条件が成立したときにエンジン１を自動的に再始動させるといった制御の制御手法を具体的に説明する。まず、実施形態２に係るエンジン制御の概要を説明する。ＥＣＵ２によって実行される実施形態２に係るエンジン制御においては、エンジン１の稼動時において後記のエンジン停止条件が成立したときには、エンジン１への燃料供給が停止され、エンジン１は自動停止させられる。

そして、エンジンの自動停止中において、手動変速機のシフトチェンジ動作に関する操作を検知したときに、バッテリ８０から始動モータ５４に電力が供給され、始動モータ５４が起動される。そして、始動モータ５４によってエンジン回転数が所定回転数まで上昇させられた後、この所定回転数が維持される。この状態では、エンジン１への燃料供給は依然停止されたままである。この後、アクセル踏込量ないしはアクセル操作量（又はアクセル踏込力）が所定値以上になれば、ＥＣＵ２によりエンジン１への燃料の供給及び該燃料の燃焼が開始される一方、始動モータ５４への電力の供給が停止される。ただし手動変速機のシフトチェンジ動作に関する操作を検知した後に所定時間を経過したときには、アクセル踏込量ないしはアクセル操作量（又はアクセル踏込力）が所定値以上となっていないときでも、エンジン１への燃料の供給及び該燃料の燃焼が開始され、バッテリ８０から始動モータ５４への電力の供給が停止される。

次に、図７に示すフローチャートを参照しつつ、ＥＣＵ２によって実行される実施形態２に係るエンジン制御の制御手法を具体的に説明する。図７に示すように、このエンジン制御が開始されると、まずステップＳ１１で、エンジン１の稼動時においてエンジン停止条件が成立しているか否かを判定する。このエンジン制御では、下記の個別条件がすべて充足されたときにエンジン停止条件が成立したものと判定するようにしている。なお、このエンジン停止条件は単なる例示であり、本発明に係るエンジン制御におけるエンジン停止条件がこれに限定されるものでないことはもちろんである。例えば、下記の個別条件のいずれかを削除してもよく、またその他の個別条件を追加してもよい。

＜エンジン停止条件＞
（１）イグニッションスイッチがオンである。
（２）手動変速機のシフト位置がニュートラル（Ｎ）である。
（３）車速が所定値以下（停止状態を含む）である。
（４）アクセル踏込量（又はアクセル踏込力）が所定値以下である。

ステップＳ１１で、エンジン停止条件が成立していないと判定した場合（ＮＯ）、すなわち上記個別条件のうちの１つでも充足されていなければ、エンジン１の自動停止を実行すべきではないので、ステップＳ１１を繰り返し実行する。すなわち、エンジン１の稼動時においてエンジン停止条件が成立するまでステップＳ１１を繰り返し実行する。他方、ステップＳ１１でエンジン停止条件が成立していると判定した場合（ＹＥＳ）、すなわち上記個別条件がすべて充足されていれば、ステップＳ１２でエンジン１を停止させる。すなわち、燃料噴射弁１６からの燃料噴射を停止させるとともに、点火プラグ１５による火花放電を停止させ、エンジン１を停止させる。

このようにエンジン１が停止された後、ステップＳ１３でシフト操作が開始されたか否かを判定する。ここで、シフト操作が開始されていないと判定した場合（ＮＯ）、すなわち運転者が手動変速機６２をニュートラル状態のままにしている場合は、エンジン１を再始動させる必要がないので、ステップＳ１３を繰り返し実行する。すなわち、エンジン１の自動停止時においてシフト操作が開始されるまでステップＳ１３を繰り返し実行する。

他方、ステップＳ１３でシフト操作が開始されたと判定した場合は（ＹＥＳ）、運転者が手動変速機６２のシフト位置をニュートラルから走行可能なシフト位置（例えば１速）に切り換え、したがって運転者がクラッチ６１を接続しさえすれば自動車が発進する状態にあるので、ステップＳ１４でバッテリ８０から始動モータ５４に電力を供給し、始動モータ５４を回転させる。このとき、エンジン回転数を所定の回転数まで上昇させ、この回転数を維持する。なお、この回転数は、燃料の供給及び燃焼を再開すればエンジン１が直ちに自力で回転することが可能となる回転数（例えば、３００〜５００ｒ．ｐ．ｍ．の範囲内の適切な値）である。

この状態では、運転者がクラッチ６１を接続しさえすれば自動車が発進する状態にあるものの、これのみにより運転者が直ちに自動車を発進させようとしていると断定することはできない。このため、始動モータ５４によりクランク軸３の回転駆動（クランキング）は開始するが、エンジン１への燃料の供給は行わない。つまり、クランク軸３を回転状態にしておき、燃料を供給して該燃料を燃焼させれば、エンジン回転数が自動車の発進又は加速に必要な回転数まで迅速に上昇するようにしている。

このように、始動モータ５４でクランク軸３を回転駆動しているときに、ステップＳ１５でアクセル踏込量（又はアクセル踏込力）が所定値以上であるか否かを判定する。ここで、アクセル踏込量が所定値以上であると判定した場合（ＹＥＳ）、すなわち運転者がアクセルペダルを踏み込んでいるときには、運転者が自動車を発進させようとしていることは確実である。そこで、ステップＳ１７でエンジン１への燃料の供給及び該燃料の燃焼を再開させる。すなわち、燃料噴射弁１６からの燃料噴射を再開させるとともに、点火プラグ１５による火花放電を再開させ、エンジン１を稼働させる。続いて、ステップＳ１８でバッテリ８０から始動モータ５４への電力の供給を停止させて始動モータ５４を停止させる。この後、ステップＳ１１に復帰する（リターン）。

このように、ステップＳ１５では、アクセル踏込量（又はアクセル踏込力）が所定値以上であるか否かによりエンジン１への燃料の供給及び該燃料の燃焼を再開するか否かを決定するようにしている。しかしながら、このようにせず、手動変速機６２のシフト操作が終了したか否かによりエンジン１への燃料の供給及び該燃料の燃焼を再開するか否かを決定するようにしてもよい。

ところで、前記のステップＳ１５でアクセル踏込量（又はアクセル踏込力）が所定値以上でないと判定した場合（ＮＯ）、すなわち運転者がアクセルペダルを踏み込んでいないときには、実施形態１の場合と同様の理由により、ステップＳ１６で、始動モータ５４を起動させた後所定の時間（例えば、５〜１０秒の範囲内の適切な値）が経過したか否かを判定する。そして、ステップＳ１６で、始動モータ５４を起動させた後所定の時間が経過していないと判定した場合は（ＮＯ）、再びステップＳ１５を実行する。他方、ステップＳ１６で、始動モータ５４を起動させた後所定の時間が経過していると判定した場合は（ＹＥＳ）、ステップＳ１７でエンジン１への燃料の供給及び該燃料の燃焼を再開させ、続いてステップＳ１８でバッテリ８０から始動モータ５４への電力の供給を停止させて始動モータ５４を停止させ、この後ステップＳ１１に復帰する（リターン）。

図８に、図７に示すフローチャートに従って実施形態２に係るエンジン制御を行った場合において自動車が停車している状態でエンジン１を再始動させて自動車を発進させる際の、自動車ないしはパワープラントＰ２の運転状態の経時変化の一例を示す。具体的には、車速（グラフＧ１１）、クラッチ６１の操作状態（グラフＧ１２）、手動変速機６２のシフト位置（グラフＧ１３）、アクセル開度（グラフＧ１４）、始動モータ５４の回転数（グラフＧ１５、Ｇ１５’）、燃料噴射弁１６の燃料噴射量（グラフＧ１６、Ｇ１６’）及びエンジン回転数（グラフＧ１７、Ｇ１７’）の時間に対する変化特性を示している。

図８に示す例では、運転者は、時刻ｔ_１１のやや前にクラッチペダルを踏み込んでクラッチ６１を切断した上で、時刻ｔ_１１でシフトレバーを操作してシフト位置をニュートラルから１速に切り換えている。また、運転者は、時刻ｔ_１２でクラッチペダルの踏み込みを解除し始め、クラッチ６１の接続動作を開始している。その結果、時刻ｔ_１３でクラッチ６１が半接続状態（半クラッチ状態）となり、その若干後にクラッチ６１が完全に接続されている。図８から明らかなとおり、時刻ｔ_１１で運転者がシフト位置をニュートラルから１速に切り換えると（グラフＧ１３）、直ちに始動モータ５４が回転を開始し（グラフＧ１５）、これに伴ってエンジン回転数（Ｇ１７）が上昇する。この実施形態では、始動モータ５４が回転を開始するタイミングを、シフト位置がニュートラルから１速に切り換えられたときとしているが、クラッチ６１が切断されたときや、クラッチ６１が踏み込まれたときとしてもよい。

そして、時刻ｔ_１２で運転者がクラッチペダルから足を離し始めクラッチ６１の接続動作を開始するとともに（グラフＧ１２）アクセルペダルを踏み込むと（グラフＧ１４）、燃料噴射弁１６から燃料の噴射が再開されるとともに（グラフＧ１６）、点火プラグ１５による点火が開始され、エンジン１は自力で稼働（回転）を開始している（グラフＧ１７）。そして、時刻ｔ_１３でクラッチ６１が半接続状態となったときに、エンジン１の動力がクラッチ６１を介して手動変速機６２、ひいては駆動輪に伝達され始め、自動車が発進し、この後車速が速やかに上昇している（グラフＧ１１）。なお、バッテリ８０から始動モータ５４への電力の供給は時刻ｔ_１２で停止され、始動モータ５４の回転数は低下している（グラフＧ１５）。

なお、仮想線（グラフＧ１５’、Ｇ１６’、Ｇ１７’）で示すように、時刻ｔ_１１でバッテリ８０から始動モータ５４への電力の供給が開始された後、所定の時間Ｔ２が経過したときには（時刻ｔ_１４）、運転者がアクセルペダルを踏み込んでいないときでも、燃料噴射弁１６からの燃料噴射が再開され、始動モータ５４が停止させられる。

以上、本発明の実施形態２に係るエンジンの制御方法ないしは制御装置によっても、実施形態１に係るエンジンの制御方法ないしは制御装置と同様に、エンジン１の自動停止からの復帰に際し、始動モータ５４によりエンジン回転数を維持しつつ、エンジン１の自動停止期間を発進動作又は加速動作直前まで延長することができる。このため、エンジン１の再点火時のレスポンスの維持と、燃費性能の向上を両立することができる。このため、エンジン１が自動停止した後、燃料の供給を再開すべき適切な時期にエンジン１を再始動させることができ、燃費性能を高めることができる。

Ｐ１パワープラント（実施形態１）、Ｐ２パワープラント（実施形態２）、１エンジン、２エンジンコントローラ（ＥＣＵ）、３クランク軸、１０シリンダヘッド、１１シリンダブロック、１２Ａ〜１２Ｄ第１〜第４気筒、１３ピストン、１４燃焼室、１５点火プラグ、１６燃料噴射弁、１７吸気ポート、１８排気ポート、１９吸気弁、２０排気弁、２１吸気通路、２１ａ分岐吸気通路、２１ｂサージタンク、２１ｃ共通吸気通路、２２排気通路、２３スロットル弁、２４アクチュエータ、２５エアフローセンサ、２７点火装置、２８オルタネータ、２９触媒コンバータ、３０クランク角センサ、３１クランク角センサ、３２カム角センサ、３３車速センサ、３４ブレーキ操作量センサ、３５ブレーキ油圧センサ、３６アクセル操作量センサ、３８クラッチセンサ、３９シフト位置センサ、５１トルクコンバータ、５２自動変速機、５４始動モータ、６１クラッチ、６２手動変速機、８０バッテリ、８０ａメインバッテリ、８０ｂサブバッテリ、８２電気負荷、８５パワーリレー、８７チャージリレー。

Claims

エンジン出力軸に自動変速機が接続され、所定のエンジン停止条件が成立したときに自動停止し、この後所定のエンジン再始動条件が成立したときに自動的に再始動する自動停止機能を備えているエンジンの制御方法において、
エンジンの自動停止中においてエンジン回転数が所定回転数以下のときに所定の第１条件が成立すれば、モータによりエンジン回転数を上記所定回転数まで上昇させて維持する第１工程と、
前記第１工程の後において所定の第２条件が成立すれば、エンジンへの燃料の供給を開始させるとともに前記モータの駆動を停止させる第２工程とを有し、
前記第１条件はブレーキ踏込量が所定値以下になることである一方、前記第２条件はアクセル踏込量が所定値以上になることであり、
前記第１条件が成立した後において所定時間を経過したときには、前記第２条件が成立していないときでも、エンジンへの燃料の供給を開始させることを特徴とするエンジンの制御方法。
エンジン出力軸に自動変速機が接続され、所定のエンジン停止条件が成立したときに自動停止し、この後所定のエンジン再始動条件が成立したときに自動的に再始動させるよう制御する自動停止制御部を備えているエンジンの制御装置において、
エンジンへの燃料供給を制御する燃料制御部と、
エンジンに接続され、その駆動力によりエンジンを回転させるモータと、
前記モータの駆動を制御するモータ制御部と、
エンジン回転数を検出するエンジン回転数検出部と、を備えていて、
前記自動停止制御部は、エンジンの自動停止中において、前記エンジン回転数検出手段により検出されたエンジン回転数が所定回転数以下のときに所定の第１条件が成立すれば、前記モータ制御部により前記モータの駆動力によりエンジンを回転させ、エンジン回転数を上記所定回転数まで上昇させて維持し、この後において所定の第２条件が成立すれば、燃料制御部によりエンジンへの燃料の供給を開始させるとともに前記モータの駆動を停止させ、
前記第１条件はブレーキ踏込量が所定値以下になることである一方、前記第２条件はアクセル踏込量が所定値以上になることであり、
前記自動停止制御部は、前記第１条件が成立した後において所定時間を経過したときには、前記第２条件が成立していないときでも、エンジンへの燃料の供給を開始させることを特徴とするエンジンの制御装置。