JP4867835B2 - 車両用エンジンの制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、所定の自動停止条件が成立したときにエンジンを自動停止させ、その後、所定の再始動条件が成立したときにエンジンを自動的に再始動させる車両用エンジンの制御装置に関し、特に、スタータモータを用いた車両用エンジンの制御装置に関する。

例えば、特許文献１に開示されているように、この種の車両用エンジンの制御装置において、所定のエンジン停止条件が成立したときにエンジンを自動停止し、該エンジンの自動停止後に所定の再始動条件が成立したときに、少なくともエンジン停止時に膨張行程にあった停止時膨張行程気筒で混合気を燃焼させてエンジンを再始動するものが知られている。ここで、自動停止／再始動制御を採用しているエンジンの制御システムにおいては、自動停止した後、所定の再始動条件が成立した場合には、停止時に膨張行程にある気筒で混合気を燃焼して、エンジンを再始動させることを原則としているが、ピストンの停止位置が圧縮上死点に近すぎる場合等、燃焼によっては充分なトルクを得られない状態でエンジンが停止している場合には、スタータモータでエンジンを再始動するようにしている。
特開２００４−３０１０８０号公報

スタータモータでエンジンを再始動する場合、まず、スタータモータでエンジンの始動を開始してから膨張行程にある気筒に燃料を噴射し、燃焼させることが振動騒音（いわゆるＮＶＨ）レベルを低減するという観点から好ましい。しかるに従来は、スタータモータを作動させる条件が成立した時点でスタータモータの作動と膨張行程にある気筒での燃焼とを同時に行っていたので、スタータモータ自身の作動遅れによって、燃焼の方が先に進んでしまい、ＮＶＨレベルを充分に下げることができなかった。

他方、スタータモータに給電するバッテリが劣化した運転状況では、スタータモータが駆動された時に、スタータモータに生じる突入電流の影響が大きくなり、バッテリ電圧が大幅に降下するおそれがあった。そのような電圧降下がバッテリに生じると、バッテリ電圧を使用して駆動されるアクチュエータやセンサ系もバッテリ電圧の低下に伴って異常と診断されてしまい、エンジン制御や再始動制御に悪影響を及ぼすという問題点があった。

本発明は上記不具合に鑑みてなされたものであり、種々の運転状況に応じて最適なアシスト再始動を図ることのできる車両用エンジンの制御装置を提供することを課題としている。

上記課題を解決するために本発明は、所定のエンジン停止条件が成立したときにエンジンを自動停止させ、停止後、所定のアシスト条件が成立したときに、前記エンジンのスタータモータを駆動して自動的にエンジンをアシスト再始動させる車両用エンジンの制御装置であって、前記スタータモータに給電するバッテリの状態を判定するバッテリ状態判定機能を有し、且つ前記エンジンの運転状態を判定する運転状態判定部と、前記運転状態判定部の判定に基づいて前記エンジンの燃焼を制御する燃焼制御部と、前記運転状態判定部の判定に基づく前記アシスト条件が成立した場合に前記スタータモータを駆動するスタータ制御部とを備え、前記アシスト条件が成立した場合において、少なくとも前記バッテリの内部抵抗とバッテリ容量とに基づくバッテリの良否判定の結果が良好であるときは、前記スタータモータを駆動して前記エンジンの再始動を開始した後に前記エンジンの自動停止時に膨張行程にあった停止時膨張行程気筒に燃料を噴射してエンジンを再始動する一方、前記アシスト条件が成立した場合において、前記バッテリの良否判定の結果が不良であるときは、前記エンジンの自動停止時に膨張行程にあった停止時膨張行程気筒に燃料を噴射してエンジンを再始動した後に前記スタータモータを駆動するものであることを特徴とする車両用エンジンの制御装置である。この態様では、スタータモータに給電するバッテリの状態に応じて好適な再始動制御を図ることができる。すなわち、バッテリが良好な状態では、アシスト条件が成立した再始動運転時に、まず、スタータモータを駆動し、次いで停止時膨張行程気筒にて混合気が燃焼されるので、スタータモータによるギアの噛合音等が小さくなり、ＮＶＨレベルを可及的に低減することができる。他方、バッテリが不良な状態では、燃焼による再始動が優先されるので、スタータモータがエンジンを駆動する際は、ある程度、エンジンの回転速度が上昇していることから、スタータモータが定格速度で作動するまでの時間を短縮できる結果、突入電流が流れる期間を短縮し、バッテリに過度の電圧降下が生じるのを回避することができる。

好ましい態様において、前記エンジンのスロットル弁は、当該スロットル弁を駆動するスロットルモータへの給電時には、燃焼制御部による制御量に応じて開度が制御されるとともに、前記スロットルモータへの非給電時には所定の基準開度で吸気通路を開くものであり、前記バッテリは、前記スロットルモータに給電するものであり、前記燃焼制御部は、前記アシスト条件が成立した場合において、前記バッテリの良否判定の結果が良好であるときは、前記スロットル弁が全閉になるように前記スロットルモータに給電する一方、前記バッテリの良否判定の結果が不良であるときは、前記スロットルモータへの給電を停止するように前記スロットルモータの開閉制御を前記運転状態判定部の判定に基づいて制御するものである。この態様では、バッテリの状態が良好な場合には、スロットル弁が全閉になるように制御されることにより、再始動時のいわゆる吹き上がりを防止することができるとともに、バッテリが不良な場合には、スロットル弁の全閉制御が省略されることによって、スタータモータを駆動するための電力を確保することができるとともに、消費電力を節約することができる。

好ましい態様において、前記燃焼制御部は、自動停止しているエンジンのピストン停止位置が、予め燃焼による再始動が可能な範囲として記憶されている適正範囲にある場合に、停止時に圧縮行程にある停止時圧縮行程気筒で燃焼を行わせて前記エンジンを一旦、逆転させた後、停止時に膨張行程にある停止時膨張行程気筒で燃焼を行わせて逆転した前記エンジンを正転させる一方、自動停止しているエンジンのピストン停止位置が前記適正範囲から外れている場合には前記停止時膨張行程気筒で燃焼を行わせて前記エンジンを直ちに正転させるものであり、前記スタータ制御部は、前記停止時膨張行程気筒で燃焼を行わせて前記エンジンを直ちに正転駆動する場合に前記スタータモータを駆動制御するものである。この態様では、ピストン停止位置が適正範囲に停止しているときは、いわゆる逆転再始動方式によって燃焼のみによる再始動を実行し、スタータモータの使用頻度を低減してバッテリの省エネルギーを図ることができる。

以上説明したように本発明は、スタータモータを駆動するバッテリの状態に応じて、ＮＶＨレベルの低減を優先したり、バッテリの過度な電圧降下の回避を優先したりするといった最適なアシスト再始動を図ることができるという顕著な効果を奏する。

以下、添付図面を参照しながら本発明の好ましい実施の形態について説明する。

図１および図２は本発明に係る車両用エンジン１の概略構成を示す。

各図に示すエンジン１は、４サイクル火花点火式ガソリンエンジンであって、４つの気筒１２Ａ〜１２Ｄ（図２参照）が設けられている。また、各気筒１２Ａ〜１２Ｄの内部には、図略のコネクティングロッドによってクランクシャフト３に連結されたピストン１３が嵌挿されることにより、当該ピストン１３の上方に燃焼室１４が形成されている。各気筒１２Ａ〜１２Ｄに設けられたピストン１３は、所定の位相差をもってクランクシャフト３の回転に伴い上下運動を行うように構成されている。

一般的に、多気筒４サイクルエンジンにおいては、各気筒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行うようになっている。本実施形態の４気筒エンジンの場合、気筒列方向一端側から１番気筒１２Ａ、２番気筒１２Ｂ、３番気筒１２Ｃ、４番気筒１２Ｄと呼ぶと、１番気筒（＃１）、３番気筒（＃３）、４番気筒（＃４）、２番気筒（＃２）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。さらに本実施形態では、エンジンの自動停止中に圧縮行程にあった気筒を停止時圧縮行程気筒、膨脹行程にあった気筒を停止時膨脹行程気筒と称する（同様に吸気行程にあった気筒を停止時吸気行程気筒、排気行程にあった気筒を停止時排気行程気筒と称する）。

シリンダヘッド１０には、各気筒１２Ａ〜１２Ｄの燃焼室１４の頂部に配置され、プラグ先端が燃焼室１４内に臨むように点火プラグ１５が設けられている。また、シリンダヘッド１０には、燃焼室１４の側方から内部に燃料を直接噴射する燃料噴射弁１６が設けられている。この燃料噴射弁１６は、図外のニードル弁およびソレノイドを内蔵し、エンジン制御ユニット１００の燃焼制御部１０２（図４参照）から入力されたパルス信号の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上記点火プラグ１５の電極付近に向けて噴射するように構成されている。

また、各気筒１２Ａ〜１２Ｄの上部には、燃焼室１４に向かって開口する吸気ポート１７および排気ポート１８が設けられている。そして、これらのポート１７、１８と燃焼室１４との連結部分には、吸気バルブ１９および排気バルブ２０がそれぞれ装備されている。この吸気ポート１７および排気ポート１８には、吸気通路２１および排気通路２２が接続されている。吸気ポート１７に近い吸気通路２１の下流側は、図２に示すように、各気筒１２Ａ〜１２Ｄに対応して独立した分岐吸気通路２１ａに分岐しており、この各分岐吸気通路２１ａの上流端がそれぞれサージタンク２１ｂに連通している。このサージタンク２１ｂよりも上流側には共通吸気通路２１ｃが設けられている。この共通吸気通路２１ｃには、図略のスロットルボディが設けられている。スロットルボディには、各気筒１２Ａ〜１２Ｄに流入する空気量を調整可能なスロットル弁２３とこのスロットル弁２３を駆動するスロットルモータ２４と、図略のアイドリング回転速度制御装置（ＩＳＣ：Idling Speed Control device）とが設けられている。スロットル弁２３は、図略のスプリングによって全閉から僅かに共通吸気通路２１ｃを開く方向に付勢されており、スロットルモータ２４に通電されていないでは、共通吸気通路２１ｃを所定の基準開度で開き、スロットルモータ２４に通電されているときは、その制御量に応じて全閉から全開まで開くように構成されている。

スロットル弁２３の上流側には、それぞれ吸気流量を検出するエアフローセンサ２５と、吸気温度を検出する吸気温センサ２９とが設置され、下流側には吸気圧力を検出する吸気圧センサ２６が設置されている。

また、上記エンジン１には、図１に示すように、タイミングベルト等によりクランクシャフト３に連結されたオルタネータ２８が付設されている。このオルタネータ２８は、図略のフィールドコイルの電流を制御して出力電圧を調節することにより発電量を調整するレギュレータ回路２８ａを内蔵し、このレギュレータ回路２８ａに入力されるエンジン制御ユニット１００（図４参照）からの制御信号に基づき、車両の電気負荷８２（図３参照）および車載されたバッテリ８０（図３参照）の電圧等に対応した発電量の制御が実行されるように構成されている。

またエンジン１には、スタータモータ３６が設けられている。このスタータモータ３６は、モータ本体３６ａ（電気モータ）とピニオンギア３６ｄとを有し、エンジン１を駆動するものである。ピニオンギア３６ｄの回転軸は、モータ本体３６ａの出力軸と同軸で、その回転軸に沿って往復移動する。またクランクシャフト３には、図略のフライホイールと、このフライホイールに固定されたリングギア３５が、回転中心に対して同心に設けられている。そして、このスタータモータ３６を用いてエンジンを始動する場合には、ピニオンギア３６ｄが所定の噛合位置に移動して、リングギア３５に噛合することにより、クランクシャフト３が回転駆動されるようになっている（クランキング）。

スタータモータ３６によってエンジンを始動させる形態には２通りある。第１の形態は運転者がイグニションキースイッチ（ＩＧキーＳＷ３８、図４参照）を回してスタータモータ３６を駆動させ、それによってエンジン１を始動させるものであり、キー始動と呼ばれるものである。第２の形態は、エンジンの自動停止後の再始動時に、エンジン制御ユニット１００のスタータ制御部１０３（図４参照）が自動的にスタータモータ３６を駆動させ、それによってエンジン１を始動させるものである。

またエンジン１には、クランクシャフト３の回転角を検出する２つのクランク角度センサ３０、３１が設けられている。一方のクランク角度センサ３０から出力される検出信号（パルス信号）に基づいてエンジン回転速度Ｎｅが検出されるとともに、この両クランク角度センサ３０、３１から出力される位相のずれた検出信号に基づいてクランクシャフト３の回転角度が検出されるようになっている。さらに、エンジン１には、吸気側カムシャフトの回転位置を検出するカム角度センサ３２と、冷却水温度を検出する水温センサ３３と、運転者のアクセル操作量に対応したアクセル開度を検出するアクセル開度センサ３４とが設けられている。

図３は本実施形態に係る車両に搭載された電力供給システムの概略構成図である。

図３を参照して、同電力供給システムは、バッテリ８０を備えている。

バッテリ８０はスタータモータ３６並びに他の車両電気負荷８２に常時接続され、これらに電力供給が可能である。車両電気負荷８２としては、上述したスロットルモータ２４を初めとするエアバッグコントロールユニット、ＥＨＰＡＳ（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、各種ライト、デフォッガ、ヒルホルダ、電動パワーステアリングのモータ等が挙げられる。

キー始動時およびエンジン自動停止状態からクランキングによる再始動を行うとき、バッテリ８０からスタータモータ３６のモータ本体３６ａに電力が供給され、スタータモータ３６が駆動する。このクランキング時、スタータモータ３６での消費電力は比較的大きいので、バッテリ８０の電源電圧が一時的に大きく低下する。そこで、本実施形態では、後述するエンジン制御ユニット１００によって、バッテリ８０の状態を診断し、エンジン制御に診断結果を供している。なお、バッテリ８０の状態判定を精緻なものとするために、本実施形態では、バッテリ８０の温度を検出するバッテリ温度センサＳａが付設されている。

なお、図３に示すように、本実施形態に係るエンジン１は、自動変速機２とともにパワーユニットを構成している。

図４は、本発明に係る車両のエンジン制御ユニット１００を中心とする制御ブロック図である。図４では、特に本実施形態の説明に必要な部分のみを抽出して示している。

エンジン制御ユニット１００には、上述した各種のセンサやスイッチ類、すなわちエアフローセンサ２５、吸気圧センサ２６、吸気温センサ２９、クランク角度センサ３０、３１、カム角度センサ３２、水温センサ３３、アクセル開度センサ３４、並びにＩＧキースイッチ３８等の入力要素からの信号が入力される。

またエンジン制御ユニット１００は、その制御対象である燃料噴射弁１６、スロットルモータ２４、点火装置２７、オルタネータ２８、スタータモータ３６、および車両電気負荷８２等の出力要素に対して制御信号を出力する。

エンジン制御ユニット１００は、ＣＰＵ、メモリ、カウンタタイマ群、インターフェースおよびこれらを接続するバスを有するマイクロプロセッサで構成されている。そしてエンジン制御ユニット１００は、運転状態判定部１０１、燃焼制御部１０２、スタータ制御部１０３、およびオルタネータ制御部１０４を論理的に構成している。

運転状態判定部１０１は、エンジン１の各種センサ２５、２６、２９、３０、３１、３２、３４、Ｓａを初めとする入力要素からの検出信号に基づき、エンジン回転速度Ｎｅや、筒内温度、或いはエンジン１が正転しているか否か等、種々の運転状態を判定するものである。この運転状態判定部１０１は、エンジン１が自動停止時しているときにおけるピストン１３の停止位置を判定するものでもある。さらに運転状態判定部１０１に判定される運転状態としては、予めメモリに記憶されたデータに基づいて推定される各気筒の筒内温度や、エンジンの自動停止条件、再始動条件、アシスト条件の成否も含まれる。アシスト条件とは、例えば、ピストン１３の停止位置が予めメモリに記憶された所定の停止位置から外れている場合等に、スタータモータ３６による始動アシストを要するとされる条件をいう。

本実施形態において、運転状態判定部１０１は、バッテリ８０の状態判定を実行するようにプログラムされている。

このバッテリ８０の状態判定は、少なくとも当該バッテリ８０の内部抵抗Ｒとバッテリ容量Ｑｖとに基づく判定である。

内部抵抗Ｒは、バッテリ８０の劣化状態を判定するものであり、バッテリ８０の端子電圧Ｖｎと放電電流Ｉから求めることができる。例えば、バッテリ容量が１００％の時の端子電圧を基準電圧Ｖとし、判定時の端子電圧と放電電流をそれぞれＶｎ、Ｉとすると、内部抵抗Ｒは
Ｒ＝（Ｖ−Ｖｎ）／Ｉ （１）
であり、この内部抵抗Ｒを予めメモリに記憶された基準値と比較することにより、バッテリ８０の劣化を評価することができる。なお、一般に、電池は、温度が低くなると、内部の化学変化が進み難く、内部抵抗Ｒが上昇して使用に伴う電圧降下が早く進むようになる。そこで、バッテリ温度センサＳａで検出した温度に応じて（１）式の端子電圧Ｖｎを補正するようなデータをマップ化することにより、温度に応じて適切な劣化判定を実行するようにプログラムされている。

また、バッテリ容量Ｑｖは、端子電圧Ｖｎと基準電圧Ｖに基づいて求めることができる。この場合でも、バッテリ温度センサＳａで検出した温度に応じて端子電圧Ｖｎを補正するような係数をマップ化することにより、温度に応じて適切にバッテリ容量Ｑｖを推定することができるようにプログラムされている。

本実施形態において、運転状態判定部１０１は、クランク角度センサ３０、３１の信号に基づきピストン１３の位置を演算するようにも構成されている。この機能は、エンジン１が自動停止時しているときにおけるピストン１３の停止位置を判定するものでもある。

燃焼制御部１０２は、エンジン１の適正なスロットル開度（吸気量）、燃料噴射量とその噴射タイミング、および適正点火時期を設定し、燃料噴射弁１６、スロットルモータ２４、点火装置２７を制御するモジュールである。この燃焼制御部１０２の機能により、エンジン制御ユニット１００は、全体として、所定の自動停止条件が成立したときにエンジン１を自動停止させ、停止後、所定の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ように構成されている。本実施形態に係る再始動制御は、再始動条件が成立したときに、エンジン１の自動停止時に膨張行程にあった停止時膨張行程気筒内での燃焼により自動的にエンジンをアシスト再始動させる燃焼再始動制御と、スタータモータ３６を併用するスタータ併用再始動制御のいずれかの制御方法が選択され実行される。また、燃焼再始動の際には、停止時圧縮行程気筒で混合気を燃焼してエンジン１を一旦逆転し、その後、停止時膨張行程気筒で混合気を燃焼してエンジン１を正転に戻す逆転再始動方式が採用されるようになっている。他方、スタータ併用再始動制御の際には、停止時膨張行程気筒で混合気を直ちに燃焼するように構成されている。

スタータ制御部１０３は、キー始動時およびエンジン自動停止制御における再始動においてスタータモータ３６の駆動が必要とされたときに、スタータモータ３６に駆動信号を送りスタータモータ３６を駆動させて、スタータモータ３６のピニオンギア３６ｄをフライホイールに固定されたリングギア３５に噛合わせ、モータ本体３６ａの回転力をこのピニオンギア３６ｄおよびリングギア３５を介してフライホイールに伝達することで、エンジンを強制的に始動させるとともに、所定の条件が成立したときにスタータモータ３６によるエンジン１の駆動を停止させるモジュールである。

オルタネータ制御部１０４は、オルタネータ２８の適切な発電量を設定し、その駆動信号を上記レギュレータ回路に出力するモジュールである。オルタネータ制御部１０４は、通常は、出力電圧（レギュレート電圧）の目標値（例えば１３Ｖ）が設定され、エンジン回転速度等が変動してもその目標値を維持するように発電量をフィードバック制御する。またオルタネータ制御部１０４は、上記発電量制御において、オルタネータ２８の発電量自体を調節することによってエンジン１の負荷を変化させ、ピストン１３が再始動に適した適正範囲に停止するような制御を行っている。

次に、エンジン制御ユニット１００のメモリに記憶されている制御マップについて説明する。

図５は、本発明に係る停止時圧縮行程気筒と空気量との関係を示す説明図である。

図５を参照して、エンジン制御ユニット１００のメモリには、予め燃焼による再始動が可能な下死点限界と上死点限界とによって決定される燃焼再始動適正範囲Ａが制御マップとして記憶されている。燃焼再始動適正範囲Ａは、例えば、圧縮上死点前８０°から圧縮上死点前６０°の範囲に設定される。

本実施形態では、アイドル時にエンジン１を自動で停止させるときに、まず、各気筒１２Ａ〜１２Ｄの掃気が十分に行われるように、アイドル回転速度よりもやや高い所定回転速度で燃料カットを行うとともに、その後の所定期間、スロットル弁２３を開いて、予め設定した開度になるように制御する。そして、そのスロットル弁２３を予め設定した適切なタイミングで閉じるようにしている。これにより停止時膨張行程気筒および停止時圧縮行程気筒へそれぞれ吸入される空気量が十分に多くなり、且つ該膨張行程気筒の空気量が圧縮行程気筒よりもやや多くなる。この結果、再始動時に駆動される２つの気筒内の空気の圧縮圧力のバランスによって、膨張行程気筒のピストン１３が行程中央部から多少、下死点（下死点）寄りの再始動に好適な燃焼再始動適正範囲Ａ内に停止するように制御している。尤も、ピストン１３の停止位置は、各気筒１２Ａ〜１２Ｄ内の空気量のバランス等により決定される。そのため、エンジン１の個体差やエンジン１の温度および大気状態の変化に伴って、前記エンジン回転速度Ｎｅとピストン１３の停止位置との関係が変化する場合がある。このような場合には、予め設定したエンジン回転速度Ｎｅとピストン１３の停止位置との関係に基づいてオルタネータ２８を制御してエンジン回転速度Ｎｅを調整しても、ピストン１３の停止位置を所望の位置にすることができない。そこで、本実施形態では、後述するフローチャートで示しているように、運転状態判定部１０１によって判定されたピストン停止位置が、燃焼再始動適正範囲Ａから外れている場合には、スタータ制御部１０３がスタータモータ３６を駆動するように構成されている。

次にエンジン制御ユニット１００によって行われる自動停止制御について説明する。

図６および図７は、エンジン制御ユニット１００による制御、特に自動停止制御を中心とするフローチャートである。図６はエンジン１が停止するまでの制御、図７はその後の再始動の制御を示す。

図６を参照して、エンジン制御ユニット１００は、予め設定されたエンジンの自動停止条件が成立するのを待機する（ステップＳ１０）。具体的には、ブレーキの作動状態が所定時間継続し、車速が所定値以下であるといった場合には、エンジンの自動停止条件が成立したと判定される。

ステップＳ１０において、自動停止条件が成立したと判定した場合には、オルタネータ制御を含むエンジン回転速度調整制御を開始する（ステップＳ１１）。具体的には、エンジン回転速度Ｎｅを停止前回転速度Ｎ１（例えば７６０ｒｐｍ）に調節されるのを待機する（ステップＳ１２）。そして、エンジン回転速度ＮｅがこのＮ１になった後（ステップＳ１２でＹＥＳ）、燃料噴射弁１６からの燃料供給を停止する（ステップＳ１４）。

続いてエンジン制御ユニット１００は、スロットルモータ２４を駆動してスロットル弁２３を開弁し（ステップＳ１５）、エンジン回転速度Ｎｅが所定の回転速度Ｎ２（例えば約５００ｒｐｍ）よりも低くなるのを待機する（ステップＳ１６）。ステップＳ１６においてＹＥＳの場合、エンジン制御ユニット１００は、スロットル弁２３を閉弁する（ステップＳ１７）。その後もエンジン制御ユニット１００はオルタネータ制御を継続してピストン１３の停止位置調整を実行し続け、クランク角度センサ３０、３１の検出値に基づいてエンジン１が完全に停止するのを待機する（ステップＳ１８）。エンジン１が完全に停止するまで、エンジン制御ユニット１００は、ピストン１３の停止位置調整を制御し続けるとともに、エンジン１が完全に停止した場合には、オルタネータ制御を終了し（ステップＳ１９）、クランク角度センサ３０、３１の検出によって運転状態判定部１０１が判定したピストン１３の停止位置を記憶する（ステップＳ２０）。

次に図７を参照して、エンジンの再始動について説明する。エンジン制御ユニット１００は、エンジン１が停止した後、再始動条件が成立するのを待機する（ステップＳ２１）。再始動条件としては、例えば、運転者によるアクセル操作等が例示される。この再始動条件が成立すると、エンジン制御ユニット１００は、停止時圧縮行程気筒のピストン１３が燃焼再始動適正範囲Ａ内にあるか否かを判定する（ステップＳ２２）。仮にピストン１３が燃焼再始動適正範囲Ａ内にあれば、エンジン制御ユニット１００は、そのまま燃焼再始動サブルーチンを実行し（ステップＳ２３）、さらに、通常運転サブルーチンを実行する（ステップＳ２４）。なお本実施形態に係る燃焼再始動制御の詳細については、例えば、本件出願人が先に提案している特開２００５−２８４７号公報や、特開２００５−３１５１９７号公報に開示されたものをそのまま適用することが可能であるので、その詳細については説明を省略する。

他方、ステップＳ２２において、ピストン１３が燃焼再始動適正範囲Ａ外であると判定した場合、エンジン制御ユニット１００は、アシスト併用再始動サブルーチンを実行する（ステップＳ２５）。

図８は、図７フローチャートにおけるアシスト再始動サブルーチンを示すフローチャートである。

図８を参照して、アシスト再始動サブルーチンにおいて、エンジン制御ユニット１００は、バッテリ温度、端子電圧Ｖｎ、放電電流Ｉから上述した（１）式等に基づき、バッテリの状態を判定する（ステップＳ２５１）。次いで、停止時膨張行程気筒に燃料を噴射し、燃焼の準備を行う（ステップＳ２５２）。この状態で、エンジン制御ユニット１００は、判定したバッテリの状態（内部抵抗Ｒ、バッテリ容量Ｑｖ）から、その良否を判定する（ステップＳ２５３）。仮にバッテリ８０の状態が良好であると判断された場合には、吹き上がり防止のために、燃焼制御部１０２がスロットルモータ２４を作動し、スロットル弁２３を全閉にする。このスロットル弁２３の全閉制御の後、エンジン制御ユニット１００のスタータ制御部１０３は、スタータモータ３６を駆動する。そして、スタータモータ３６の駆動により、クランク角度センサ３０、３１のエッジ（クランク角信号の立ち上がり又は立ち下がり）が検出されたか否かにより、エンジン制御ユニット１００は、ピストン１３の動きを判定する（ステップＳ２５６）。ピストン１３が変位し、エンジン１が作動したことが検出された時点で、燃焼制御部１０２は、停止時膨張行程気筒の混合気を点火する制御を実行し（ステップＳ２５７）、次いで、圧縮上死点をピストン１３が通過する停止時圧縮行程気筒に燃料噴射制御を実行する（ステップＳ２５８）。その後、燃焼制御部１０２は、ピストン１３が圧縮上死点を通過するのを待機し（ステップＳ２５９）、圧縮上死点を通過した場合には停止時圧縮行程気筒の点火制御を実行する（ステップＳ２５１０）。この停止時圧縮行程気筒での点火タイミングは、好ましくは所定クランク角度リタードされるように制御され、これによってさらなる吹き上がりの抑制が効くように制御される。

その後、エンジン制御ユニット１００は、エンジン１が所定時間内に完爆したか否かを判定する（ステップＳ２５１１）。具体的には、クランク角度センサ３０、３１の検出値に基づき、エンジン１の回転速度が５００ｒｐｍ以上になるのを待機し、５００ｒｐｍ以上で完爆と判定する。

エンジン１が完爆した場合、スタータ制御部１０３は、スタータモータ３６の駆動を停止する（ステップＳ２５１２）。その後、エンジン制御ユニット１００は、スロットルモータ２４への通電がカットされているか否かを判定し（ステップＳ２５１３）、カットされている場合にはスロットル弁２３を全閉にしてさらなる吹き上がりの防止を図った後（ステップＳ２５１４）、通常運転に移行して、アシスト再始動制御を終了する。

上述のように、停止時膨張行程気筒での点火を実行する前にスタータモータ３６を作動させている場合には、スタータモータ３６のピニオンギア３６ｄがリングギア３５に噛合する時の音を低減できるので、ＮＶＨレベルを可及的に低減することができる。

他方、ステップＳ２５３において、バッテリ８０の状態が不良であると判定された場合、まず、燃焼制御部１０２は、スロットルモータ２４への通電をカットし（ステップＳ２５１５）、バッテリ８０の起電力を確保する。その上で、まず、停止時膨張行程気筒の点火制御を実行し（ステップＳ２５１６）、その後、スタータ制御部１０３がスタータモータ３６を駆動制御する（ステップＳ２５１７）して、ステップＳ２５８に移行するようになっている。

以上説明したように本実施形態によれば、スタータモータ３６に給電するバッテリ８０の状態に応じて好適な再始動制御を図ることができる。すなわち、バッテリ８０が良好な状態では、アシスト条件が成立した再始動運転時に、まず、スタータモータ３６を駆動し、次いで停止時膨張行程気筒にて混合気が燃焼されるので、スタータモータ３６によるギアの噛合音等が小さくなり、ＮＶＨレベルを可及的に低減することができる。他方、バッテリ８０が不良な状態では、燃焼による再始動が優先されるので、スタータモータ３６がエンジン１を駆動する際は、ある程度、エンジン１の回転速度が上昇していることから、スタータモータ３６が定格速度で作動するまでの時間を短縮できる結果、突入電流が流れる期間を短縮し、バッテリ８０に過度の電圧降下が生じるのを回避することができる。

また本実施形態では、スロットル弁２３は、当該スロットル弁２３を駆動するスロットルモータ２４への給電時には、燃焼制御部１０２による制御量に応じて開度が制御されるとともに、スロットルモータ２４への非給電時には所定の基準開度で吸気通路２１を開くものであり、バッテリ８０は、このスロットルモータ２４に給電するものであり、燃焼制御部１０２は、アシスト条件が成立した場合において、バッテリ８０の状態が良好であるときは、スロットル弁２３が全閉になるようにスロットルモータ２４に給電する一方、バッテリ８０の状態が不良であるときは、スロットルモータ２４への給電を停止するようにスロットルモータ２４の開閉制御を運転状態判定部１０１の判定に基づいて制御するものである。このため本実施形態では、バッテリ８０の状態が良好な場合には、スロットル弁２３が全閉になるように制御されることにより、再始動時のいわゆる吹き上がりを防止することができるとともに、バッテリ８０が不良な場合には、スロットル弁２３の全閉制御が省略されることによって、スタータモータ３６を駆動するための電力を確保することができるとともに、消費電力を節約することができる。

また本実施形態では、運転状態判定部は、少なくとも当該バッテリ８０の内部抵抗Ｒとバッテリ容量Ｑｖとに基づく判定を行う。このため本実施形態では、内部抵抗Ｒによってバッテリ８０の劣化判定を行うことができるとともに、バッテリ容量Ｑｖによってスタータモータ３６の適切な駆動を判定することができる。

また本実施形態では、燃焼制御部１０２は、自動停止しているエンジン１のピストン停止位置が所定の適正範囲Ａにある場合に停止時に圧縮行程にある停止時圧縮行程気筒で燃焼を行わせてエンジン１を一旦、逆転させた後、停止時に膨張行程にある停止時膨張行程気筒で燃焼を行わせて逆転したエンジン１を正転させる一方、自動停止しているエンジン１のピストン停止位置が適正範囲Ａから外れている場合には停止時膨張行程気筒で燃焼を行わせてエンジン１を直ちに正転させるものであり、スタータ制御部１０３は、停止時膨張行程気筒で燃焼を行わせてエンジン１を直ちに正転駆動する場合にスタータモータ３６を駆動制御するものである。このため本実施形態では、ピストン停止位置が適正範囲Ａに停止しているときは、いわゆる逆転再始動方式によって燃焼のみによる再始動を実行し、スタータモータ３６の使用頻度を低減してバッテリ８０の省エネルギーを図ることができる。

上述した実施形態は本発明の好ましい具体例に過ぎず、本発明は上述した実施形態に限定されない。

例えば、給電システムとして、メインバッテリとサブバッテリを有する２バッテリシステムを採用し、スロットルモータ２４をメインバッテリで、スタータモータ３６をサブバッテリで、それぞれ運転するようにする等、本発明の特許請求の範囲内で種々の変更が可能であることはいうまでもない。

本発明に係る車両用エンジンの概略構成を示す断面略図である。 本発明に係る車両用エンジンの概略構成を示す平面略図である。 本実施形態に係る車両に搭載された電力供給システムの概略構成図である。 本発明に係る車両の制御ユニットを中心とする制御ブロック図である。 本発明に係る停止時圧縮行程気筒と空気量との関係を示す説明図である。 制御ユニットによる制御、特に自動停止制御を中心とするフローチャートである。 制御ユニットによる制御、特に再始動制御を中心とするフローチャートである。 図７フローチャートにおけるアシスト再始動サブルーチンを示すフローチャートである。

１ 車両用エンジン
１２Ａ-１２Ｄ 気筒
１３ ピストン
２３ スロットル弁
２４ スロットルモータ
３５ リングギア
３６ スタータモータ
８０ バッテリ
８２ 車両電気負荷
１００ エンジン制御ユニット
１０１ 運転状態判定部
１０２ 燃焼制御部
１０３ スタータ制御部
Ａ 燃焼再始動適正範囲
Ｉ 放電電流
Ｎｅ エンジン回転速度
Ｑｖ バッテリ容量
Ｒ 内部抵抗
Ｓａ バッテリ温度センサ
Ｖ 基準電圧
Ｖｎ 端子電圧

Claims (3)

1. 所定のエンジン停止条件が成立したときにエンジンを自動停止させ、停止後、所定のアシスト条件が成立したときに、前記エンジンのスタータモータを駆動して自動的にエンジンをアシスト再始動させる車両用エンジンの制御装置であって、
   前記スタータモータに給電するバッテリの状態を判定するバッテリ状態判定機能を有し、且つ前記エンジンの運転状態を判定する運転状態判定部と、
   前記運転状態判定部の判定に基づいて前記エンジンの燃焼を制御する燃焼制御部と、
   前記運転状態判定部の判定に基づく前記アシスト条件が成立した場合に前記スタータモータを駆動するスタータ制御部と
   を備え、
   前記アシスト条件が成立した場合において、少なくとも前記バッテリの内部抵抗とバッテリ容量とに基づくバッテリの良否判定の結果が良好であるときは、前記スタータモータを駆動して前記エンジンの再始動を開始した後に前記エンジンの自動停止時に膨張行程にあった停止時膨張行程気筒に燃料を噴射してエンジンを再始動する一方、前記アシスト条件が成立した場合において、前記バッテリの良否判定の結果が不良であるときは、前記エンジンの自動停止時に膨張行程にあった停止時膨張行程気筒に燃料を噴射してエンジンを再始動した後に前記スタータモータを駆動するものである
   ことを特徴とする車両用エンジンの制御装置。
2. 請求項１記載の車両用エンジンの制御装置において、
   前記エンジンのスロットル弁は、当該スロットル弁を駆動するスロットルモータへの給電時には、燃焼制御部による制御量に応じて開度が制御されるとともに、前記スロットルモータへの非給電時には所定の基準開度で吸気通路を開くものであり、
   前記バッテリは、前記スロットルモータに給電するものであり、
   前記燃焼制御部は、前記アシスト条件が成立した場合において、前記バッテリの良否判定の結果が良好であるときは、前記スロットル弁が全閉になるように前記スロットルモータに給電する一方、前記バッテリの良否判定の結果が不良であるときは、前記スロットルモータへの給電を停止するように前記スロットルモータの開閉制御を前記運転状態判定部の判定に基づいて制御するものである
   ことを特徴とする車両用エンジンの制御装置。
3. 請求項１または２記載の車両用エンジンの制御装置において、
   前記燃焼制御部は、自動停止しているエンジンのピストン停止位置が、予め燃焼による再始動が可能な範囲として記憶されている適正範囲にある場合に、停止時に圧縮行程にある停止時圧縮行程気筒で燃焼を行わせて前記エンジンを一旦、逆転させた後、停止時に膨張行程にある停止時膨張行程気筒で燃焼を行わせて逆転した前記エンジンを正転させる一方、自動停止しているエンジンのピストン停止位置が前記適正範囲から外れている場合には前記停止時膨張行程気筒で燃焼を行わせて前記エンジンを直ちに正転させるものであり、
   前記スタータ制御部は、前記停止時膨張行程気筒で燃焼を行わせて前記エンジンを直ちに正転駆動する場合に前記スタータモータを駆動制御するものである
   ことを特徴とする車両用エンジンの制御装置。
   

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