JP4978524B2 - ディーゼルエンジンの自動停止装置 - Google Patents

Description

本発明は、所定の自動停止条件が成立したときにディーゼルエンジンを自動停止させるとともに、所定の再始動条件が成立したときに該ディーゼルエンジンを再始動させるようにしたディーゼルエンジンの自動停止装置に関する技術分野に属する。

従来より、燃費低減及びＣＯ_２排出量抑制等を目的として、アイドル時等の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るようにしている。そして、このようなエンジンの自動停止を行う場合には、エンジンの再始動が必要になるが、この再始動は確実にかつ速やかに行うことが要求される。

ここで、ディーゼルエンジンの場合には、エンジン冷間時に吸入空気を暖めて燃料の着火性を高めるためのグロープラグが設けられており、例えば特許文献１に示すものでは、エンジンの停止に伴い筒内温度が低下することに起因する燃料着火性の悪化を防止するべく、前記グロープラグにより筒内を加熱することで、エンジンの再始動性を向上させるようにしている。

一方、近年では、吸気弁及び排気弁を、クランク軸の回転位置とは無関係に個々に独立してアクチュエータで駆動する弁駆動手段を設けて、この弁駆動手段の作動を制御するものが知られている。このような弁駆動手段の作動を制御することで、吸気弁の作動状態、つまり吸気弁の開度（リフト量）や開弁期間を自在に制御することができ、吸気行程で全閉状態にすることも可能となる。
特開２００４−１７６５６９号公報

前記従来例のように、エンジンの再始動性を向上させるためにグロープラグにより筒内を加熱する方法では、グロープラグの消費電力が大きいため、バッテリ電力が低下し易くなったりグロープラグ以外の電気負荷への供給電力が低下したりするという問題があり、グロープラグは出来る限り使用しないことが好ましい。

本発明は、斯かる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、グロープラグを使用しなくてもエンジンの再始動性を向上可能なディーゼルエンジンの自動停止装置を提供することにある。

上記の目的を達成するために、この発明では、弁駆動手段による吸気弁及び排気弁の作動状態を制御する弁作動制御手段を用いて、ディーゼルエンジンへの燃料供給停止から実際に該ディーゼルエンジンが停止完了するまでのエンジン停止過程の初期に、該ディーゼルエンジンが吸気通路より吸気した新気を排気通路へ排気するように上記吸気弁及び排気弁を開閉するとともに、上記エンジン停止過程の後期に、該ディーゼルエンジンの吸気行程で吸気弁を閉弁しかつ排気弁を開弁するようにした。

具体的には、請求項１の発明では、所定の自動停止条件が成立したときにディーゼルエンジンを自動停止させるとともに、所定の再始動条件が成立したときに、該自動停止させたディーゼルエンジンを再始動させる自動停止・再始動制御手段と、該ディーゼルエンジンの吸気弁及び排気弁を駆動する弁駆動手段と、該弁駆動手段による吸気弁及び排気弁の作動状態を制御する弁作動制御手段とを備えたディーゼルエンジンの自動停止装置を対象とする。

そして、上記弁作動制御手段は、上記自動停止・再始動制御手段による上記ディーゼルエンジンへの燃料供給停止から実際に該ディーゼルエンジンが停止完了するまでのエンジン停止過程の初期に、該ディーゼルエンジンが吸気通路より吸気した新気を排気通路へ排気するように上記吸気弁及び排気弁を開閉するとともに、上記エンジン停止過程の後期に、該ディーゼルエンジンの吸気行程で吸気弁を閉弁しかつ排気弁を開弁するよう構成されているものとする。

上記の構成により、エンジン停止過程の初期に、再始動時に必要な新気を排気通路に導いて、この新気を、エンジン停止過程の後期に排気弁を開弁するまで排気通路で温めておくことができる。そして、エンジン停止過程の後期に排気弁を開弁することで、上記排気通路で温められた新気を気筒内に吸入することができる。この結果、再始動時に、その新気を圧縮することで、燃料着火性が向上し、よって、グロープラグを使用しなくても、エンジンの再始動性を向上させることができる。

請求項２の発明では、請求項１の発明において、上記弁作動制御手段は、上記エンジン停止過程の中期に、上記吸気弁及び排気弁を閉弁するよう構成されているものとする。

すなわち、エンジン停止過程の中期（上記初期と後期との間）においても、初期と同様に、吸気通路より新気を吸気した後に該新気を排気通路へ排気するようにしてもよいが、こうすると、吸気通路から気筒内への新気の吸入により筒内温度が低下してしまう。しかし、本発明では、エンジン停止過程の中期においては、吸気弁及び排気弁を閉弁するので、吸気通路から新気が新たに気筒内へ吸入されることはなく、筒内温度の低下を抑制することができる。また、排気通路で、後期において気筒内に吸入する新気を長い間温めておくことができる。この結果、エンジンの再始動性をより一層向上させることができる。また、吸気弁及び排気弁の閉弁により、気筒内では極僅かな空気しか圧縮されず、エンジン停止時に気筒内の空気の圧縮に伴って生じる停止振動を抑制することができる。

請求項３の発明では、請求項２の発明において、上記ディーゼルエンジンは、上記自動停止・再始動制御手段による該ディーゼルエンジンの停止完了時において、圧縮行程となる停止時圧縮行程気筒と、膨張行程となる停止時膨張行程気筒とを少なくとも有し、上記弁作動制御手段は、上記エンジン停止過程の後期において、上記停止時圧縮行程気筒内の空気量が、上記停止時膨張行程気内の空気量よりも多くなるように、上記排気弁の作動状態を制御するよう構成されているものとする。

また、請求項４の発明では、請求項３の発明において、上記弁作動制御手段は、上記エンジン停止過程の後期において、上記停止時圧縮行程気筒内の空気量が、上記停止時膨張行程気内の空気量よりも多くなるように、エンジン回転速度が小さくなるに連れて上記排気弁の開度及び開弁時間の少なくとも一方を大きくするよう構成されているものとする。

これら請求項３及び４の発明により、エンジン回転速度が小さくなるに連れて排気弁の開度及び開弁時間の少なくとも一方を大きくすることで、停止時圧縮行程気筒内の空気量を、停止時膨張行程気筒内の空気量よりも多くすることができ、この結果、停止時圧縮行程気筒のピストン停止位置を下死点側に位置させることができる。よって、再始動時に空気を十分に圧縮することにより筒内温度を高くすることができ、エンジンの再始動性をより一層向上させることができる。

請求項５発明では、請求項２の発明において、上記弁作動制御手段は、上記エンジン停止過程の中期において上記再始動条件が成立して上記自動停止・再始動制御手段が上記ディーゼルエンジンを再始動させる際に、該ディーゼルエンジンの吸気行程で吸気弁を閉弁しかつ排気弁を開弁するよう構成されているものとする。

このことで、エンジン停止過程の中期にエンジンを再始動させることになった場合であっても、排気通路へ排気されて温められた新気を気筒内に吸入することができ、エンジンの再始動性を向上させることができる。

請求項６発明では、請求項２の発明において、上記弁作動制御手段は、上記エンジン停止過程の初期において、上記ディーゼルエンジンにて吸気行程及び排気行程のみが実行されるように、上記吸気弁及び排気弁の作動状態を制御するよう構成されているものとする。

このことにより、エンジン停止過程の初期に、吸気通路より吸入した新気を圧縮することなく直ぐに排気通路へ排気することができる。よって、エンジン停止時に気筒内の空気の圧縮に伴って生じる停止振動を抑制することができる。また、エンジン停止過程の中期おいても、吸気弁及び排気弁の閉弁により、気筒内では極僅かな空気しか圧縮されず、停止振動を抑制することができる。この停止振動は、通常、エンジン回転速度が比較的高い領域で生じるので、エンジン停止過程の後期に、排気通路へ排気した新気を気筒内に吸入しても、停止振動は生じず、問題はない。

以上説明したように、本発明のディーゼルエンジンの自動停止装置によると、弁駆動手段による吸気弁及び排気弁の作動状態を制御する弁作動制御手段によって、ディーゼルエンジンへの燃料供給停止から実際に該ディーゼルエンジンが停止完了するまでのエンジン停止過程の初期に、該ディーゼルエンジンが吸気通路より吸気した新気を排気通路へ排気するように上記吸気弁及び排気弁を開閉するとともに、上記エンジン停止過程の後期に、該ディーゼルエンジンの吸気行程で吸気弁を閉弁しかつ排気弁を開弁するようにしたことにより、再始動時に必要な新気を排気通路で温めて、この温めた新気を気筒内に吸入して再始動に備えることができ、この結果、再始動時に、その新気を圧縮することで、燃料着火性が向上し、よって、グロープラグを使用しなくても、エンジンの再始動性を向上させることができる。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。

（実施形態１）
図１は本発明の実施形態１に係る自動停止装置を備えた４サイクルディーゼルエンジン１０（以下、単にエンジン１０という）の概略構成を示している。尚、本実施形態では、エンジン１０を手動変速機に連結した車両に搭載した例を示している。

図１を参照して、上記エンジン１０は、シリンダヘッド１１及びシリンダブロック１２を有している。これらシリンダヘッド１１及びシリンダブロック１２には、エンジン前側から順に４つの気筒１４Ａ〜１４Ｄが直列に配設されている。これら各気筒１４Ａ〜１４Ｄ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１５に連結されたピストン１６が嵌挿されている。このピストン１６には、シリンダヘッド１１と共に燃焼室１７を区画するキャビティ１６ａが形成されている。各気筒１４Ａ〜１４Ｄに設けられたピストン１６は、所定の位相差をもってクランクシャフト１５の回転に伴い上下運動を行うように構成されている。ここで、４気筒４サイクルエンジンであるエンジン１０では、各気筒１４Ａ〜１４Ｄが所定の位相差をもって吸気、圧縮、膨張及び排気の各行程からなるサイクルを行うようになっており、各サイクルが１番気筒１４Ａ、３番気筒１４Ｃ、４番気筒１４Ｄ、２番気筒１４Ｂの順にクランク角で１８０°(１８０°ＣＡ)の位相差をもって行われるように構成されている。

上記シリンダヘッド１１には、プラグ先端が燃焼室１７内に臨むように配置されたグロープラグ１８が気筒１４Ａ〜１４Ｄ毎に設けられている。また、シリンダヘッド１１には、燃料噴射弁１９が気筒１４Ａ〜１４Ｄ毎に設けられている。この燃料噴射弁１９は、燃料を当該燃料噴射弁１９の開弁圧(噴射圧)以上の高圧状態で蓄えて分配するコモンレール２０に対し、気筒１４Ａ〜１４Ｄ毎に配設された分岐管２１を介してそれぞれ接続されている。各燃料噴射弁１９は、通電により電磁力で燃料通路を開くことで燃料圧力により噴射ノズルの真弁が開き、コモンレール２０から供給される高圧の燃料を、噴射ノズル先端の複数の噴孔から燃焼室１７を区画するピストン１６のキャビティ１６ａに向けて気筒１４Ａ〜１４Ｄ内に直接噴射供給するものである。本実施形態においては、燃料圧力を検出するための燃圧センサＳＷ１がコモンレール２０に設けられている。燃料噴射弁１９の燃料噴射量は、通電時間で制御される。また、燃料噴射弁１９に燃料を供給するコモンレール２０は、高圧燃料供給管２２を介して燃料供給ポンプ２３に接続されている。

また、シリンダヘッド１１には、燃焼室１７に向かって開口する吸気ポート２４及び排気ポート２５が各気筒１４Ａ〜１４Ｄの上部に設けられている。そして、これらのポート２４，２５と燃焼室１７との連結部分には、吸気弁２６及び排気弁２７がそれぞれ装備されている。

上記吸気弁２６は、電磁式の吸気弁駆動手段２６Ａによって開閉駆動され、同様に、排気弁２７も、電磁式の排気弁駆動手段２７によって開閉駆動されるようになっている。これら吸気弁２６及び排気弁２７は共に、クランクシャフト１５との機械的な連係は採択されておらず、クランクシャフト１５の回転位置に関わらず、上記弁駆動手段２６Ａ，２７Ａの作動によって開閉される。すなわち、吸気弁駆動手段２６Ａが消磁されたときには、吸気弁２６が、図示省略のリターンスプリングによって閉弁される一方、吸気弁駆動手段２６Ａが励磁されたときには、吸気弁２６がリターンスプリングに抗して開弁されるようになっている。同様に、排気弁駆動手段２７Ａが消磁されたときには、排気弁２７が、図示省略のリターンスプリングによって閉弁される一方、吸気弁駆動手段２６Ａが励磁されたときには、吸気弁２６がリターンスプリングに抗して開弁されるようになっている。本実施形態では、吸気弁駆動手段２６Ａの励磁力を段階的又は無段階に調整することが可能であり、これにより、吸気弁２６の開度（リフト量）を変更できるようになっている。すなわち、エンジン回転速度及びエンジン負荷に応じて吸気弁２６の開度を変更する。一方、排気弁駆動手段２７ＡはＯＮ・ＯＦＦ的に作動されるものとされて、排気弁２７の開度が常時一定となるように設定されている。尚、吸気弁２６及び排気弁２７両方の開度を変更できるようにしてもよく、常時一定となるように設定してもよい。

上記吸気弁２６の開弁時間は、吸気弁２６の開度に対応して予め決まっており、開度が大きいほど長い時間となる。この場合、吸気弁２６の開度（リフト量）の大小に拘わらず、クランク角に対する開弁開始時期は揃っている一方、閉弁完了時期は、吸気弁２６の開度が小さくなるに連れて早くなることが好ましい。これにより、ポンピングロスを低減することができるようになる。尚、吸気弁２６の開弁時間は、吸気弁２６の開度に関係なく一定になるようにしてもよい。

上記弁駆動手段２６Ａ，２７Ａは、後述するエンジン制御ユニット１００の吸排気弁作動制御部１０３からの指令を受けて作動するようになっており、この吸排気弁作動制御部１０３によって、弁駆動手段２６Ａ，２７Ａによる吸気弁２６及び排気弁２７の作動状態が制御されることになる。このことで、吸排気弁作動制御部１０３は、本発明の弁作動制御手段を構成することになる。

上記吸気ポート２４及び排気ポート２５には、吸気通路２８及び排気通路２９がそれぞれ接続されている。この吸気通路２８の下流側の部分は、気筒１４Ａ〜１４Ｄ毎に分岐した分岐吸気通路２８ａとされ、この各分岐吸気通路２８ａの上流端がそれぞれサージタンク２８ｂに連通している。このサージタンク２８ｂよりも上流側には共通吸気通路２８ｃが設けられている。図１では模式化されているが、上記共通吸気通路２８ｃには、吸気流通量を検出するエアフローセンサＳＷ２と、吸気圧力Ｐｉｎａを検出する吸気圧センサＳＷ３と、吸気温度を検出する吸気温度センサＳＷ４とが設けられている。

また、排気通路２９における上流側の部分は、各気筒１４Ａ〜１４Ｄに分岐した分岐排気通路とされている。

上記エンジン１０には、タイミングベルト等によりクランクシャフト１５に連結されたオルタネータ３２が付設されている。このオルタネータ３２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３３を内蔵し、このレギュレータ回路３３に入力されるエンジン制御ユニット１００からの制御信号に基づき、車両の電気負荷及び車載バッテリ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１０には、当該エンジン１０を始動するためのスタータモータ３４が設けられている。このスタータモータ３４は、モータ本体３４ａとピニオンギア３４ｂとを有している。ピニオンギヤ３４ｂは、モータ本体３４ａの出力軸上にて相対回転不能な状態で往復移動する。また、クランクシャフト１５には、図略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３４を用いてエンジン１０を再始動する場合には、このピニオンギヤ３４ｂが所定の噛合位置に移動して、フライホイールに固定されたリングギア３５に噛合することにより、クランクシャフト１５が回転駆動されるようになっている。

さらに、エンジン１０には、クランクシャフト１５の回転角を検出する２つのクランク角度センサＳＷ５，ＳＷ６が設けられ、一方のクランク角度センサＳＷ５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が検出されるとともに、この両クランク角度センサＳＷ５，ＳＷ６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１５の回転角度が検出されるようになっている。また、エンジン１０には、冷却水温度を検出する水温センサＳＷ７と、車両のアクセルペダル３６の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ＳＷ８と、車両のブレーキペダル３７の操作を検出するブレーキペダルセンサＳＷ９とが設けられている。

また、エンジン１０には、排気還流装置４０が設けられている。この排気還流装置４０は、排気ガスの一部を排気通路２９から吸気通路２８に環流するＥＧＲ通路４１と、このＥＧＲ通路４１の途中に設けられたＥＧＲ弁４２とを備えている。ＥＧＲ弁４２は、次に説明するエンジン制御ユニット１００のＥＧＲ制御部１０６によって、開閉制御されるようになっている。

尚、本実施形態では、吸気通路２８に吸気絞り弁は設けられておらず、吸気弁２６が吸気絞り弁と同様の役割を果たす。

上記エンジン１０は、エンジン制御ユニット１００によって運転制御される。

このエンジン制御ユニット１００は、ＣＰＵ、メモリ、カウンタタイマ群、インターフェース及びこれらのユニットを接続するパスを有するマイクロプロセッサで構成され、各センサＳＷ１〜ＳＷ９を初めとする入力要素からの検出信号に基づき、種々の演算を行うとともに、燃料噴射弁１９やスタータモータ３４、或いはグロープラグ１８等の各アクチュエータの制御信号を出力するものである。例えば、運転条件に応じた燃料の噴射量及び噴射時期や点火時期を演算し、燃料噴射弁１９等に制御信号を出力している。また、エンジン１０の運転状態（エンジン回転速度及びエンジン負荷）に応じて、吸気弁２６の開度（リフト量）の目標値を演算し、その開度がこの目標値となるような制御信号を吸気弁駆動手段２６Ａに出力する。

上記エンジン制御ユニット１００は、車両の運転状態を判定する運転状態判定部１０１と、この運転状態判定部１０１の判定に基づいてエンジン１０の燃料噴射を制御する燃料噴射制御部１０２と、上記弁駆動手段２６Ａ，２７Ａの作動を制御する吸排気弁作動制御部１０３と、上記運転状態判定部１０１の判定に基づいて再始動条件の成立時にエンジン１０のスタータモータ３４を駆動制御するスタータ制御部１０４と、グロープラグ１８を制御するグロープラグ制御部１０５と、排気還流装置４０のＥＧＲ弁４２を駆動制御するＥＧＲ制御部１０６とを論理的に構成している。

上記運転状態判定部１０１は、燃圧センサＳＷ１、エアフローセンサＳＷ２、吸気圧センサＳＷ３、吸気温度センサＳＷ４、クランク角度センサＳＷ５，ＳＷ６、水温センサＳＷ７、アクセル開度センサＳＷ８、ブレーキペダルセンサＳＷ９等からのセンサ信号に基づき、エンジン１０の自動停止条件や再始動条件の成立又は解除、及び、エンジン１０の運転状態が低負荷運転状態にあるか否か等を判定するモジュールである。この他にも、運転状態判定部１０１は、燃料圧力、ピストン１６の停止位置、筒内温度、或いはエンジン１０が正転しているか否か等、種々の運転状態を判定する。この運転状態判定部１０１は、エンジン１０が自動停止しているときにおけるピストン１６の停止位置の判定や、ピストン１６が停止すべき適正停止位置ＳＡの設定をするものでもある。本実施形態において、停止時圧縮行程気筒（エンジン１０の自動停止完了時に圧縮行程となる気筒）の適正停止位置ＳＡは、デフォルトでは、圧縮上死点前１２０°ＣＡから圧縮上死点前１００°ＣＡの範囲に設定される。後述するように、ディーゼルエンジンにおいては、停止時圧縮行程気筒に燃料を噴射し、スタータモータ３４でピストン１６を駆動して、当該燃料が噴射された気筒内で混合気を自着火させる必要があるため、ピストン１６は、下死点側に停止しているのが好ましい。他方、ピストン１６が下死点近傍にある場合には、スタータモータ３４の駆動時間が長くなるので、確実な自着火とスタータモータ３４の駆動時間短縮とを両立させるために、デフォルトでは、圧縮上死点前１２０°ＣＡから圧縮上死点前１００°ＣＡの範囲に設定される。但し、筒内温度が高い場合には、停止時圧縮行程気筒の有効圧縮比を小さく設定することができるので、適正停止位置ＳＡは、筒内温度によって上死点側に補正されるようになっている。筒内温度は、予めメモリに記憶されたデータに基づいて推定されるように構成されている。尚、本実施形態において、運転状態判定部１０１は、車両のブレーキペダル３７のＯＮ／ＯＦＦや車速等も判定できるように図略のセンサからの検出信号が入力されるようになっている。

上記燃料噴射制御部１０２は、運転状態判定部１０１の判定に基づき、エンジン１０の適正な空燃比に対応する燃料噴射量と燃料噴射タイミングとを設定し、その設定に基づいて、燃料噴射弁１９を駆動制御するモジュールである。

上記吸排気弁作動制御部１０３は、上記運転状態判定部１０１の判定に基づいて吸気弁２６の開度（リフト量）の目標値を演算するとともに、その目標値と両クランク角度センサＳＷ５，ＳＷ６により検出されるクランクシャフト１５の回転角度とに応じて上記弁駆動手段２６Ａ，２７Ａの作動を制御するモジュールである。

上記スタータ制御部１０４は、エンジン１０の始動時にスタータモータ３４に制御信号を出力し、スタータモータ３４を駆動するモジュールである。

上記グロープラグ制御部１０５は、エンジン冷間時や、エンジン再始動の際に、停止時圧縮行程気筒のピストン１６が上記適正停止位置ＳＡよりも上死点側にあるときにグロープラグ１８の駆動を制御するモジュールである。

上記ＥＧＲ制御部１０６は、所定の部分負荷運転領域において、ＥＧＲ弁４２を開くことにより、燃焼安定性を図るモジュールである。

上記エンジン制御ユニット１００は、所定の自動停止条件が成立したときにエンジン１０を自動停止させるとともに、所定の再始動条件が成立したときに、該自動停止させたエンジン１０を再始動させる自動停止・再始動制御手段を構成するものである。このエンジン制御装置１００におけるエンジン１０の自動停止制御及び再始動制御について、その制御例を説明する。

図２は、本実施形態に係る自動停止制御を中心とするフローチャートであり、図３は、本実施形態に係る、エンジン１０の停止完了後の再始動制御を中心とするフローチャートである。また、図４は、図２の制御例に基づく吸気弁２６及び排気弁２７の作動状態を示すタイミングチャートである。

図２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Ｓ１）。具体的には、ブレーキペダル３７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（つまりエンジン１０のアイドル運転状態が所定時間継続していると想定される場合）には、エンジン１０の自動停止条件が成立したと判定される。

ステップＳ１において、自動停止条件が成立したと判定した場合には、燃料噴射弁１９からの燃料供給を停止する（ステップＳ２）。そして、エンジン制御ユニット１００（吸排気弁作動制御部１０３）は、各気筒１４Ａ〜１４Ｄが吸気通路２８より吸気した新気を排気通路２９（分岐排気通路）へ排気するように、吸気弁２６及び排気弁２７を開閉する（ステップＳ３）。すなわち、吸気行程で、排気弁２７を全閉状態にして吸気弁２６を開弁（吸気弁２６の開度は、燃料供給停止直前の開度と同じとする）し、排気行程で、吸気弁２６を全閉状態にして排気弁２７を開弁する。これにより、吸気通路２８より吸気した新気を排気通路２９（分岐排気通路）へ排気する。但し、燃料供給停止（図４のタイミングｔ１）の時点で燃焼ガスが存在する気筒（図４の例では、２番気筒（１番気筒も燃焼ガスが存在する可能性がある））では、その燃焼ガスを排気した後、吸気通路２８より新気を吸気して、その新気を排気通路２９へ排気する。尚、新気を排気通路２９へ排気した後は、上記燃料供給停止から６行程が経過しなくても、吸気弁２６及び排気弁２７を全閉状態にする。

こうして燃料供給停止から６行程が経過するのを待つ（ステップＳ４）。これにより、全気筒１４Ａ〜１４Ｄにおいて、吸気通路２８より吸気した新気が排気通路２９へ必ず排気されることになる。この排気通路２９へ排気された新気は、通常、排気通路２９（分岐排気通路）に留まり、この排気通路２９は、燃料供給停止前の排気熱によって十分に高温になっているため、上記排気された新気は温められる。

上記燃料供給停止から６行程が経過すると（図４のタイミングｔ２）、各気筒１４Ａ〜１４Ｄの全行程で、吸気弁２６及び排気弁２７を全閉状態とする（ステップＳ５）。すなわち、吸気行程でも吸気弁２６を全閉状態とし、排気行程でも排気弁２７を全閉状態とする。これにより、各気筒１４Ａ〜１４Ｄ内に新気が新たに吸入されることによる筒内温度の低下を抑制することができる。また、吸気弁２６及び排気弁２７の閉弁により、各気筒１４Ａ〜１４Ｄ内では極僅かな空気しか圧縮されず、エンジン停止時に気筒１４Ａ〜１４Ｄ内の空気の圧縮に伴って生じる停止振動を抑制することができる。

次いで、エンジン制御ユニット１００は、再始動条件が成立したか否かを判定する（ステップＳ６）。再始動条件としては、アクセルペダル３６が踏込まれたこと、自動停止条件がエンジン１０の停止後に解除されたこと等が含まれる。

再始動条件が成立した場合には、エンジン制御ユニット１００（スタータ制御部１０４）は、スタータモータ３４を駆動する（ステップＳ７）。これにより、停止時吸気行程気筒（エンジン１０の自動停止完了時に吸気行程となる気筒）が圧縮行程を迎えるのを待機し、停止時吸気行程気筒が圧縮行程を迎えた後、所定タイミングで燃料を噴射する（ステップＳ８）。そして、上記スタータモータ３４の駆動から４行程が経過するまでは、吸気及び排気行程で、吸気弁２６を閉弁したまま排気弁２７を開弁する（ステップＳ９及びＳ１０）。この排気弁２７の開弁により、各気筒１４Ａ〜１４Ｄにおいて、吸気行程で、上記排気通路２９にて温められた新気が吸入され、その後の圧縮行程で、この吸入された新気が圧縮されて、所定タイミングで燃料が噴射され、膨張行程を経て、排気行程で、燃焼ガスが排気通路２９へ排気される。

ステップＳ１０で、スタータモータ３４の駆動から４行程が経過すると、全気筒１４Ａ〜１４Ｄで、上記温められた新気が吸入されることになり、この後、エンジン制御ユニット１００は、通常運転に移行し（ステップＳ１１）、処理を終了する。

他方、ステップＳ６で、再始動条件が成立しなかった場合には、クランク角度センサＳＷ５により検出されるエンジン回転速度が所定回転速度以下になるのを待つ（ステップＳ１２）。この所定回転速度は、各気筒１４Ａ〜１４Ｄ内に空気を吸入して圧縮しても、その圧縮に伴って生じる停止振動が生じないような値に設定される。

エンジン回転速度が所定回転速度以下になると（図４のタイミングｔ３）、吸気行程で吸気弁２６を全閉状態にしたまま排気弁２７を開ける（ステップＳ１３）。この排気弁２７の開弁により、上記排気通路２９にて温められた新気が吸入され、再始動に備えることができる。

そして、クランク角度センサＳＷ５，ＳＷ６の検出値に基づいてエンジン１０が完全に停止するのを待機し（ステップＳ１４）、エンジン１０が完全に停止した場合には、エンジン制御ユニット１００は、クランク角度センサＳＷ５，ＳＷ６の検出によって運転状態判定部１０１が判定したピストン１６の停止位置を記憶する（ステップＳ１５）。

次に図３を参照して、エンジン制御ユニット１００によるエンジン１０の再始動制御について説明する。

エンジン制御ユニット１００は、エンジン１０が停止した後、停止時間を計測し、積算する（ステップＳ２１）。筒内温度は、エンジン１０の停止時間に依存しているので、本実施形態においては、エンジン制御ユニット１００に予め停止時間と筒内温度との関係をマップ化したデータを持たせ、停止時間に基づいて筒内温度を推定するようにしているのである。本実施形態では、エンジン１０への燃料供給停止から実際に該エンジン１０が停止完了するまでのエンジン停止過程の中期（タイミングｔ２からタイミングｔ３までの期間）で、各気筒１４Ａ〜１４Ｄの全行程で吸気弁２６及び排気弁２７を全閉状態とすることで、各気筒１４Ａ〜１４Ｄ内への新気の導入を抑制して筒内温度の低下を抑制しているので、エンジン１０の停止時間が長くても、筒内温度は低下し難い。また、排気通路２９で温められた新気を吸入することを考慮して、マップの筒内温度を高い目に設定している。

続いて、エンジン制御ユニット１００（運転状態判定部１０１）は、吸気温度センサＳＷ４が検出した吸気温度、水温センサＳＷ７が検出した冷却水の温度、エンジン１０の停止時間、及び、後述のステップＳ２５でのグロープラグ１８の駆動時間に基づいて、筒内温度を算出する（ステップＳ２２）。

次いで、上記演算された筒内温度から目標となる燃料圧力が決定され、この燃料圧力から適正停止位置ＳＡが設定される（ステップＳ２３）。本実施形態では、筒内温度と目標となる燃料圧力とによって適正停止位置ＳＡを設定しているので、より好適な停止位置判定ができることになる。また、筒内温度が低下し難いことから、適正停止位置ＳＡの範囲が上死点側に広くなっている。

そして、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１６が適正停止位置ＳＡよりも上死点側にあるか否かを判定する（ステップＳ２４）。仮に上死点側にある場合、グロープラグ１８が駆動されて（ステップＳ２５）、筒内が加温される。また、通正停止位置ＳＡ内であれば、グロープラグ１８が停止される（ステップＳ２６）。

次に、エンジン制御ユニット１００は、再始動条件が成立したか否かを判定する（ステップＳ２７）。再始動条件としては、アクセルペダル３６が踏込まれたこと、自動停止条件がエンジン１０の停止後に解除されたこと等が含まれる。

仮に再始動条件が成立していない場合、エンジン制御ユニット１００は、ステップＳ２１に戻って処理を繰り返す。このため、計測時間や筒内温度の変化に伴って、ステップＳ２３で設定される適正停止位置ＳＡも変化することになる。

他方、ステップＳ２７において、再始動条件が成立した場合、エンジン制御ユニット１００（スタータ制御部１０４）は、スタータモータ３４を駆動する（ステップＳ２８）。これにより、停止時圧縮行程気筒では、ピストン１６が筒内の空気を圧縮しながら上死点に移動する。

次いで、エンジン制御ユニット１００（燃料噴射制御部１０２）は、停止時圧縮行程気筒のピストン１６が適正停止位置ＳＡよりも上死点側にあるか否かを判定する（ステップＳ２９）。仮に上死点側にある場合、エンジン制御ユニット１００は、停止時吸気行程気筒が圧縮行程を迎えるのを待機し、停止時吸気行程気筒が圧縮行程を迎えた後、所定タイミングで燃料を噴射する（ステップＳ３０）。すなわち、ピストン停止位置が適正停止位置ＳＡから外れている場合には、停止時圧縮行程気筒での燃焼は中止されることになる。他方、ピストン停止位置が適正停止位置ＳＡ内である場合には、停止時圧縮行程気筒に燃料が噴射され、この気筒での燃焼によるエンジン１０の再始動が図られる（ステップＳ３１）。

ステップＳ３０又はステップＳ３１を経た後、エンジン制御ユニット１００は、通常運転に移行し（ステップＳ３２）、処理を終了する。

したがって、本実施形態１では、上記エンジン制御ユニット１００における自動停止制御において、エンジン１０への燃料供給停止から実際に該エンジン１０が停止完了するまでのエンジン停止過程の初期（図４のタイミングｔ１からタイミングｔ２までの期間）に、吸気弁２６及び排気弁２７を、通常運転時と同様に開閉することで、各気筒１４Ａ〜１４Ｄが吸気通路２８より吸気した新気を排気通路２９へ排気するようにして、その新気を排気通路２９で温めるようにし、該エンジン停止過程の後期（タイミングｔ３からエンジン１０の停止完了までの期間）に、各気筒１４Ａ〜１４Ｄの吸気行程で吸気弁２６を閉弁しかつ排気弁２７を開弁することで、その温めた新気を気筒１４Ａ〜１４Ｄ内に吸入するようにしたので、再始動時に、その新気を圧縮することで、燃料着火性が向上し、よって、グロープラグ１８を使用しなくても、エンジン１０の再始動性を向上させることができる。

また、上記エンジン停止過程の中期（タイミングｔ２からタイミングｔ３までの期間）に、吸気弁２６及び排気弁２７を閉弁するようにしたので、新気が新たに吸入されることによる筒内温度の低下を抑制することができるとともに、エンジン停止時に気筒１４Ａ〜１４Ｄ内の空気の圧縮に伴って生じる停止振動を抑制することができる。しかも、排気通路２９で、後期において気筒１４Ａ〜１４Ｄ内に吸入する新気を長い間温めておくことができる。

さらに、エンジン停止過程の中期において再始動条件が成立してエンジン１０を再始動させる際には、気筒１４Ａ〜１４Ｄ内に新気が未だ吸入されてはいないが、各気筒１４Ａ〜１４Ｄの吸気行程で吸気弁２６を閉弁しかつ排気弁２７を開弁した後に、通常運転に移行するので、エンジン停止過程の中期にエンジンを再始動させることになった場合であっても、エンジン１０の再始動性を向上させることができる。

（実施形態２）
図５は、本発明の実施形態２に係る自動停止制御を中心とするフローチャートであり、図６は、図５の制御例に基づく吸気弁２６及び排気弁２７の作動状態を示すタイミングチャートである。

本実施形態では、排気弁駆動手段２７Ａも、吸気弁駆動手段２６Ａと同様に、排気弁駆動手段２７Ａの励磁力を段階的又は無段階に調整することが可能なものであり、これにより、排気弁２７の開度（リフト量）を変更できるようになっている。排気弁２７の開弁時間は、吸気弁２６の開弁時間と同様に、開度が大きいほど長い時間となる。通常運転では、上記実施形態１と同様に、排気弁２７の開度は常時一定であるが、エンジン停止過程の後期において、排気弁２７の開度を変更する。尚、排気弁２７の開弁時間は、吸気弁２７の開度に関係なく一定になるようにしてもよい。

本実施形態では、上記排気弁駆動手段２７Ａ以外のハード構成及び再始動制御は、上記実施形態１と同様であり、自動停止制御のみが異なる。そこで、この自動停止制御について説明する。

図５を参照して、エンジン制御ユニット１００は、上記実施形態１と同様に、エンジンの自動停止条件が成立するのを待機し（ステップＳ５１）、自動停止条件が成立したと判定した場合には、燃料噴射弁１９からの燃料供給を停止する（ステップＳ５２）。

続いて、エンジン制御ユニット１００（吸排気弁作動制御部１０３）は、各気筒１４Ａ〜１４Ｄが吸気通路２８より吸気した新気を排気通路２９へ排気するように、吸気弁２６及び排気弁２７を開閉する。本実施形態では、上記実施形態１とは異なり、各気筒１４Ａ〜１４Ｄの吸気弁２６及び排気弁２７を２サイクルモードとして作動させて、各気筒１４Ａ〜１４Ｄにて吸気行程及び排気行程のみが実行されるようにする（ステップＳ５３）。すなわち、吸気及び膨張行程では、排気弁２７を全閉状態にして吸気弁２６を開弁し（吸気弁２６の開度は、燃料供給停止直前と同じとする）、本来の膨張行程を吸気行程とし、圧縮及び排気行程では、吸気弁２６を全閉状態にして排気弁２７を開弁し（排気弁２７の開度は、燃料供給停止直前と同じとする）、本来の圧縮行程を排気行程とする。これにより、吸気通路２８より吸入した新気が圧縮されることなく直ぐに排気通路２９へ排気され、空気の圧縮に伴って生じる停止振動が抑制される。尚、新気を排気通路２９へ排気した後は、燃料供給停止（図６のタイミングｔ１）から３行程が経過しなくても、吸気弁２６及び排気弁２７を全閉状態にする。

そして、吸気弁２６及び排気弁２７を２サイクルモードとして作動させた状態で、上記燃料供給停止から３行程が経過するのを待つ（ステップＳ５４）。この３行程の間に、全気筒１４Ａ〜１４Ｄにおいて、吸気通路２８より吸気した新気が排気通路２９へ必ず排気されることになる。

上記燃料供給停止から３行程が経過すると（図６のタイミングｔ２）、上記実施形態１と同様に、各気筒１４Ａ〜１４Ｄの全行程で、吸気弁２６及び排気弁２７を全閉状態とする（ステップＳ５５）。これにより、各気筒１４Ａ〜１４Ｄ内に新気が新たに吸入されることによる筒内温度の低下を抑制することができるとともに、停止振動を抑制することができる。

次いで、エンジン制御ユニット１００は、再始動条件が成立したか否かを判定し（ステップＳ５６）、再始動条件が成立した場合には、上記実施形態１と同様に、スタータモータ３４を駆動して再始動を行う（ステップＳ５７〜Ｓ６１）。この再始動に際して、吸気行程で排気弁２７が開けられるが、その開度は、例えば、変更可能範囲の最大値とする。

他方、ステップＳ５６で、再始動条件が成立しなかった場合には、上記実施形態１と同様に、エンジン回転速度が所定回転速度以下になるのを待ち（ステップＳ６２）、エンジン回転速度が所定回転速度以下になると（図６のタイミングｔ３）、クランク角度センサＳＷ５により検出されるエンジン回転速度から、そのエンジン回転速度に対応する弁開度を、マップや式等を用いて算出する（ステップＳ６３）。そして、吸気行程で、排気弁２７を、上記算出した、エンジン回転速度に応じた開度になるように開弁する（ステップＳ６４）。すなわち、エンジン回転速度が小さくなるに連れて排気弁２７の開度を大きくする。これにより、各気筒１４Ａ〜１４Ｄにおいて、吸気行程で、上記排気通路２９にある新気が吸入されるとともに、停止時圧縮行程気筒内の空気量（新気の量）が、停止時膨張行程気筒（エンジン１０の自動停止完了時に膨張行程となる気筒）内の空気量（新気の量）よりも多くなる。つまり、停止時膨張行程気筒では、相対的に少ない空気量で圧縮行程に移行しているのに対し、停止時圧縮行程気筒では、排気弁２７が開くことにより、相対的に多量の新気が筒内に吸入されることになる。この結果、停止時圧縮行程気筒のピストン停止位置を下死点側に位置させることができるようになる。

次いで、上記実施形態１と同様に、エンジン１０が完全に停止するのを待機し（ステップＳ６５）、エンジン１０が完全に停止した場合には、クランク角度センサＳＷ５，ＳＷ６の検出によって運転状態判定部１０１が判定したピストン１６の停止位置を記憶し（ステップＳ６６）、上記実施形態１で説明した再始動制御へと続く。

したがって、本実施形態２では、エンジン停止過程の初期（図６のタイミングｔ１からタイミングｔ２までの期間）において、各気筒１４Ａ〜１４Ｄの吸気弁２６及び排気弁２７を２サイクルモードとして作動させることで、各気筒１４Ａ〜１４Ｄが吸気通路２８より吸気した新気を排気通路２９へ排気して、その新気を排気通路２９で温めるようにし、エンジン停止過程の後期（タイミングｔ３からエンジン１０の停止完了までの期間）に、各気筒１４Ａ〜１４Ｄの吸気行程で吸気弁２６を閉弁しかつ排気弁２７を開弁することで、その温めた新気を気筒１４Ａ〜１４Ｄ内に吸入するようにしたので、上記実施形態１と同様に、グロープラグ１８を使用しなくても、エンジン１０の再始動性を向上させることができる。しかも、エンジン停止過程の初期において、吸気通路２８より吸入した新気が圧縮されることなく直ぐに排気通路２９へ排気されるので、中期と同様に、停止振動を抑制することができる。

また、エンジン停止過程の後期において、エンジン回転速度が小さくなるに連れて排気弁２７の開度及び開弁時間を大きくするようにしたので、停止時圧縮行程気筒内の空気量を、停止時膨張行程気筒内の空気量よりも多くすることができる。したがって、停止時圧縮行程気筒のピストン１６の停止位置を下死点側に位置させることができる。よって、エンジンの再始動性をより一層向上させることができるとともに、グロープラグ１８の使用頻度を出来る限り低減することができる。

尚、上記実施形態２では、エンジン停止過程の後期において、停止時圧縮行程気筒内の空気量が、停止時膨張行程気筒内の空気量よりも多くなるように、エンジン回転速度が小さくなるに連れて排気弁２７の開度を大きくする（開弁時間も自動的に大きくなる）ようにしたが、エンジン回転速度が小さくなるに連れて排気弁２７の開度及び開弁時間の一方のみを大きくするようにしてもよい。また、このように、停止時圧縮行程気筒内の空気量が停止時膨張行程気筒内の空気量よりも多くなるように排気弁２７の作動状態（開度や開弁時間）を制御する必要は必ずしもなく、一定の開度及び開弁時間としてもよい。

また、上記実施形態１及び２では、エンジン停止過程の中期に、吸気弁２６及び排気弁２７を全閉状態としたが、例えば、初期と同様に開閉させるようにしてもよい。このとき、中期での吸気弁２６及び排気弁２７の開度を、初期よりも小さくするようにしてもよい。但し、筒内温度の低下を抑制しかつ停止振動を抑制する観点からは、上記実施形態の如く吸気弁２６及び排気弁２７を全閉状態とするのがよい。

さらに、エンジン停止過程の初期においては、吸気通路２８より吸気した新気を排気通路２９へ排気するようにできるのであれば、吸気弁２６及び排気弁２７の作動状態をどのように制御してもよい。

また、本発明は、４気筒ディーゼルエンジンに限らず、６気筒や８気筒等の複数気筒を有するディーゼルエンジンにも適用することができ、さらには、単気筒のディーゼルエンジンにも適用することは可能である。

本発明は、ディーゼルエンジンの自動停止及び再始動を行う自動停止・再始動制御手段と、該ディーゼルエンジンの吸気弁及び排気弁を駆動する弁駆動手段と、該弁駆動手段による吸気弁及び排気弁の作動状態を制御する弁作動制御手段とを備えたディーゼルエンジンの自動停止装置に有用である。

本発明の実施形態１に係る自動停止装置を備えたエンジンを示す概略構成図である。 エンジン制御装置における自動停止制御を示すフローチャートである。 エンジン制御装置における再始動制御を示すフローチャートである。 エンジン停止過程における吸気弁及び排気弁の作動状態を示すタイミングチャートである。 実施形態２における図２相当図である。 実施形態２における図４相当図である。

符号の説明

１０ ディーゼルエンジン
２６ 吸気弁
２６Ａ 吸気弁駆動手段（弁駆動手段）
２７ 排気弁
２７Ａ 排気弁駆動手段（弁駆動手段）
１００ エンジン制御装置（自動停止・再始動制御手段）
１０３ 吸排気弁作動制御部（弁作動制御手段）

Claims (6)

1. 所定の自動停止条件が成立したときにディーゼルエンジンを自動停止させるとともに、所定の再始動条件が成立したときに、該自動停止させたディーゼルエンジンを再始動させる自動停止・再始動制御手段と、該ディーゼルエンジンの吸気弁及び排気弁を駆動する弁駆動手段と、該弁駆動手段による吸気弁及び排気弁の作動状態を制御する弁作動制御手段とを備えたディーゼルエンジンの自動停止装置であって、
   上記弁作動制御手段は、上記自動停止・再始動制御手段による上記ディーゼルエンジンへの燃料供給停止から実際に該ディーゼルエンジンが停止完了するまでのエンジン停止過程の初期に、該ディーゼルエンジンが吸気通路より吸気した新気を排気通路へ排気するように上記吸気弁及び排気弁を開閉するとともに、上記エンジン停止過程の後期に、該ディーゼルエンジンの吸気行程で吸気弁を閉弁しかつ排気弁を開弁するよう構成されていることを特徴とするディーゼルエンジンの自動停止装置。
2. 請求項１記載のディーゼルエンジンの自動停止装置において、
   上記弁作動制御手段は、上記エンジン停止過程の中期に、上記吸気弁及び排気弁を閉弁するよう構成されていることを特徴とするディーゼルエンジンの自動停止装置。
3. 請求項２記載のディーゼルエンジンの自動停止装置において、
   上記ディーゼルエンジンは、上記自動停止・再始動制御手段による該ディーゼルエンジンの停止完了時において、圧縮行程となる停止時圧縮行程気筒と、膨張行程となる停止時膨張行程気筒とを少なくとも有し、
   上記弁作動制御手段は、上記エンジン停止過程の後期において、上記停止時圧縮行程気筒内の空気量が、上記停止時膨張行程気内の空気量よりも多くなるように、上記排気弁の作動状態を制御するよう構成されていることを特徴とするディーゼルエンジンの自動停止装置。
4. 請求項３記載のディーゼルエンジンの自動停止装置において、
   上記弁作動制御手段は、上記エンジン停止過程の後期において、上記停止時圧縮行程気筒内の空気量が、上記停止時膨張行程気内の空気量よりも多くなるように、エンジン回転速度が小さくなるに連れて上記排気弁の開度及び開弁時間の少なくとも一方を大きくするよう構成されていることを特徴とするディーゼルエンジンの自動停止装置。
5. 請求項２記載のディーゼルエンジンの自動停止装置において、
   上記弁作動制御手段は、上記エンジン停止過程の中期において上記再始動条件が成立して上記自動停止・再始動制御手段が上記ディーゼルエンジンを再始動させる際に、該ディーゼルエンジンの吸気行程で吸気弁を閉弁しかつ排気弁を開弁するよう構成されていることを特徴とするディーゼルエンジンの自動停止装置。
6. 請求項２記載のディーゼルエンジンの自動停止装置において、
   上記弁作動制御手段は、上記エンジン停止過程の初期において、上記ディーゼルエンジンにて吸気行程及び排気行程のみが実行されるように、上記吸気弁及び排気弁の作動状態を制御するよう構成されていることを特徴とするディーゼルエンジンの自動停止装置。

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