JP5125960B2 - ディーゼルエンジンの自動停止装置及びディーゼルエンジンの制御方法 - 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及びその制御方法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温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、エンジンの始動遅れを抑制して、エンジンの再始動性を向上させるようにしている。しかしながら、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。
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、エンジンの再始動性を向上させたディーゼルエンジンの自動停止装置及びその制御方法を提供することにある。

本発明の一側面によると、制御方法は、気筒への燃料供給を制御することによって運転されるディーゼルエンジンの制御方法である。

この制御方法は、所定の自動停止条件が成立したときに前記ディーゼルエンジンを自動停止させるべく前記気筒への燃料供給の停止を含むエンジン停止過程に移行する工程と、前記エンジン停止過程を経て、前記ディーゼルエンジンを完全停止させる自動停止工程と、所定の再始動条件が成立したときに前記気筒への燃料供給を再開することによって、前記停止させたディーセルエンジンを再始動させる工程と、前記気筒への燃料供給を停止する前の前記エンジン停止過程において、圧縮上死点付近の所定タイミングで前記気筒内に燃料の主噴射を行うと共に、その主噴射後の膨張行程中に、少なくとも１回のポスト噴射を行うことにより前記気筒内の温度を上昇させるポスト噴射制御を実行する工程と、を備える。

この構成によると、ディーゼルエンジンの自動停止過程においては、圧縮上死点付近において主噴射を行うと共に、その主噴射後の膨張行程中に、少なくとも１回のポスト噴射を行う。ポスト噴射により気筒内に供給された燃料は膨張行程中に燃焼し、それによって気筒内の温度が上昇する。その結果、ディーゼルエンジンの自動停止後、所定の再始動条件が成立することにより、そのディーセルエンジンを再始動させるときには、筒内温度の低下が抑制されていることになるため、ディーゼルエンジンの始動性が向上する。

また、ポスト噴射は膨張行程中に行われるため、エンジントルクには寄与せず、それによって、エンジン停止過程におけるラフアイドルの発生が回避される。

前記制御方法は、前記ポスト噴射制御の実行後、吸気行程において前記気筒の吸気弁を閉じかつ排気弁を開けることにより、前記ディーゼルエンジンの排気側から吸気する排気側吸込制御を行う工程をさらに備えている。

エンジンの自動停止中は、それまでの排気熱によって排気側の温度が相対的に高い状態にある。このため、ディーゼルエンジンの排気側から吸気する排気側吸込制御を行った場合、排気側で温められた空気が筒内に吸入される。そうして、エンジンの再始動時に、その温められた空気を圧縮することによって、筒内温度が十分に上昇し、燃料着火性が向上する。その結果、ディーゼルエンジンの再始動性がさらに向上する。

前記制御方法は、前記自動停止条件以外の所定条件が成立したときに前記ディーゼルエンジンを停止させる通常停止工程をさらに備え、前記通常停止工程では、前記ポスト噴射制御を禁止することが好ましい。

ポスト噴射制御を実行することは、その分、燃費を悪化させることになるため、必要時以外には実行しないことが好ましい。そこで、ディーゼルエンジンを通常停止させる（例えばイグニッションスイッチのオフによりエンジンを停止させる）ときには、ポスト噴射制御を禁止することによって、燃費の悪化が回避される。

前記排気側吸込制御は、前記ディーゼルエンジンが完全停止する直前の吸気行程において実行する、としてもよい。

つまり、ディーゼルエンジンの自動停止後、エンジンを再始動させるときには先ず、筒内に空気を取り入れ、その後それを圧縮して膨張行程へと移行しなければならず、ディーゼルエンジンの始動遅れが生じてしまう。

これに対し、ディーゼルエンジンが完全停止する直前の吸気行程において排気側吸込制御を実行することによって、エンジンの停止時、換言すればエンジンの再始動時には、気筒内には温められた空気が入った状態となる。このためエンジンの再始動時に、その気筒の空気をそのまま圧縮して膨張行程へと移行することが可能になり、ディーゼルエンジンが速やかに始動することになる。

これとは異なり、前記排気側吸込制御は、前記ディーゼルエンジンを再始動させる工程における最初の吸気行程で実行する、としてもよい。

前記制御方法は、前記エンジン停止過程において、前記気筒への燃料供給の停止後に前記吸気弁及び排気弁を共に閉じた状態で保持する工程をさらに備えてもよい。

こうすることで、ディーゼルエンジンの吸気側から新気が新たに気筒内へ吸入されることがなくなり、ディーゼルエンジンの始動時における筒内温度の低下が抑制される。

前記吸気弁及び排気弁は、前記気筒への燃料供給の停止後、当該気筒が４行程を経過した後に閉弁することが好ましい。

こうすることで、気筒への燃料供給の停止後、気筒内の既燃ガスを確実に掃気した後に、吸気弁及び排気弁が閉弁して、次のエンジンの再始動に備えることになり、前述したように、エンジンの再始動時には、排気側吸込制御によって温められた空気が気筒内に十分に取り込まれて、再始動性の向上が図られる。

前記ポスト噴射制御は、前記ディーゼルエンジンの温度に関係するパラメータ値が所定値以下のときに実行する、としてもよい。

ディーゼルエンジンの温度に関係するパラメータ値が所定値以下のとき、換言すれば、ディーゼルエンジンの温度が比較的低いときには、前述したポスト噴射制御を行うことによって気筒内の温度上昇を図ることにより、ディーゼルエンジンの再始動性が向上する。逆にディーゼルエンジンの温度が比較的高いときには、ポスト噴射制御を行わないことにより燃費の向上が図られる。

本発明の別の側面によると、ディーゼルエンジンの自動停止装置は、少なくとも１の気筒を備えかつ、当該気筒への燃料供給を制御することによって運転されるディーゼルエンジンと、所定の自動停止条件が成立したときに前記気筒への燃料供給を停止することによって前記ディーゼルエンジンを自動停止させると共に、所定の再始動条件が成立したときに前記気筒への燃料供給を再開することによって前記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、を備え、前記自動停止・再始動制御手段は、前記自動停止条件の成立後、前記燃料供給を停止するまでの間において、圧縮上死点付近の所定タイミングで前記気筒内に燃料の主噴射を行うと共に、その主噴射後の膨張行程中に、少なくとも１回のポスト噴射を行うことにより前記気筒内の温度を上昇させるポスト噴射制御を実行しかつ、当該ポスト噴射制御の実行後、吸気行程において前記気筒の吸気弁を閉じかつ排気弁を開けることにより、前記ディーゼルエンジンの排気側から吸気する排気側吸込制御を行う。

この構成によると、前述したように、ディーゼルエンジンを自動停止させるときに、膨張行程中に少なくとも１回のポスト噴射を行うことによって、気筒内の温度を上昇させることができる。その結果、ディーセルエンジンを再始動させるときには、筒内温度の低下が抑制されていることになるため、始動性が向上する。

以上説明したように、本発明によると、ディーゼルエンジンのエンジン停止過程において、圧縮上死点付近における主噴射後の膨張行程中に、少なくとも１回のポスト噴射を行うことにより、気筒内の温度を上昇させることができる結果、ディーセルエンジンを再始動させるときの筒内温度の低下が抑制されるため、ディーゼルエンジンの始動性を向上させることができる。また、ポスト噴射はエンジントルクに寄与しないため、エンジン停止過程におけるラフアイドルの発生を回避することができる。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。尚、以下の好ましい実施形態の説明は、本質的に例示に過ぎず、本発明、その適用物或いはその用途を制限することを意図するものではない。

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、前記エンジン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。

前記シリンダヘッド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、排気弁駆動手段２７Ａが励磁されたときには、排気弁２７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。

前記弁駆動手段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。

前記吸気ポート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、前記共通吸気通路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。

前記エンジン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。ピニオンギア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、このピニオンギア３４ｂ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。

前記エンジン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。

前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、前記弁駆動手段２６Ａ，２７Ａの作動を制御する吸排気弁作動制御部１０３と、前記運転状態判定部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。

前記運転状態判定部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。

前記燃料噴射制御部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。

前記吸排気弁作動制御部１０３は、前記運転状態判定部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前記弁駆動手段２６Ａ，２７Ａの作動を制御するモジュールである。

前記スタータ制御部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。

前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が前記適正停止位置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。

前記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。

前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。また、エンジン制御ユニット１００は、自動停止条件以外の条件、具体的にはイグニッションスイッチがオフされたときに、エンジン１０を停止させる（以下、通常停止ともいう）と共に、イグニッションスイッチ（始動スイッチ）がオンされたときに、エンジン１０を始動させる（以下、通常始動ともいう）。

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。

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Ｓ１１）。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Ｓ１１において、自動停止条件が成立したと判定した場合には、エンジン停止過程に移行することになり、水温センサＳＷ７の検出値に基づいて、エンジン水温が所定値Ｔよりも高いか否かを判定する（ステップＳ１２）。エンジン水温が所定値Ｔ以下のＮＯのときにはステップＳ１３に移行する一方、エンジン水温が所定値Ｔよりも高いのＹＥＳのときにはステップＳ１３に移行することなく、ステップＳ１４に移行する。

ステップＳ１３においては、燃料噴射制御部１０２により、圧縮上死点付近の所定タイミングにおいて気筒内に燃料を噴射する主噴射を実行すると共に、主噴射後の所定タイミングにおいて気筒内に燃料を噴射するポスト噴射を実行する。主噴射は、エンジントルクに寄与する燃料噴射であるのに対し、ポスト噴射は膨張行程中に行われるため、エンジントルクには寄与しない燃料噴射である。またポスト噴射は、この実施形態では、１回行われるが、膨張行程中に複数回行ってもよい。こうしてポスト噴射を行うことにより膨張行程において燃焼を行って気筒内の温度を上昇させる。

ステップＳ１４では、燃料噴射弁１９からの燃料供給を停止し、続くステップＳ１５において、その燃料供給停止から４行程が経過するのを待つ。この４行程の間に、全気筒１４Ａ〜１４Ｄ内の既燃ガスが確実に掃気されることになる。

前記燃料供給停止から４行程が経過すると、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Ｓ１６）。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、ステップＳ１７で、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の停止位置を予測し、それに基づいてエンジン１０の停止直前の吸気行程であるか否かを判定する。停止直前の吸気行程であるときには、ステップＳ１８で排気弁２７を開弁する。こうして各気筒１４Ａ〜１４Ｄにおいて、吸気行程時に、前記排気通路２９にある空気を吸入する。こうした排気弁２７の開弁により前記排気通路２９にて温められた空気が吸入され、エンジン１０の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の回転数をモニタして、エンジン１０が完全に停止するのを待機し（ステップＳ１９）、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Ｓ１１０）。

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において、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、前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、適正停止位置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）。

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、本実施形態では、前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ポスト噴射を行うことにより、各気筒１４Ａ〜１４Ｄ内の温度を上昇させることができる。その結果、エンジン１０の再始動時に各気筒１４Ａ〜１４Ｄ内の温度が低下してしまうことが防止されて、エンジン１０の再始動性を向上させることができる。

また、各気筒１４Ａ〜１４Ｄへの燃料供給を停止してから４行程が経過した後に、各気筒１４Ａ〜１４Ｄの吸気弁２６及び排気弁２７を閉弁するようにしたので、各気筒１４Ａ〜１４Ｄを確実に掃気しつつ、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共に、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。

そうしてエンジン１０の停止直前の吸気行程において、吸気弁２６を閉弁しかつ排気弁２７を開弁することで、排気側において温められた空気を気筒１４Ａ〜１４Ｄ内に吸入するようにしたので、エンジン１０の再始動性をさらに向上させることができる。特にポスト噴射を行うことによって、排気側の温度をさらに上昇させることができるため、排気側においてさらに温められた空気が気筒１４Ａ〜１４Ｄ内に吸入されることになり、再始動時における各気筒１４Ａ〜１４Ｄの温度がさらに上昇し、エンジン１０の再始動性がさらに向上する。

尚、この実施形態では、エンジン１０の停止直前の吸気行程において、排気側から空気を吸入するようにしているが、これに代えて、エンジン１０を再始動するときに、最初の吸気行程において排気側から空気を吸入するようにしてもよい。但し、エンジン１０の停止直前の吸気行程において、気筒１４Ａ〜１４ｄ内に空気を予め吸入しておくことによって、エンジン１０の再始動時には、停止時圧縮行程にある気筒に燃料を噴射して、そのままこの停止時圧縮行程気筒での燃焼によりエンジン１０の再始動が図られるため、エンジン１０の再始動を迅速に行い得るという利点がある。

さらに、前記のポスト噴射制御は、エンジン水温が所定値Ｔよりも低いときに限って行うため、エンジン１０の再始動性をより効果的に向上させることになると共に、燃費の悪化を防止することができる。尚、エンジン１０を自動停止ではなく、イグニッションスイッチのオフにより通常停止させるときにも前記ポスト噴射制御は行わない。このことにより、燃費の向上を図ることができる。

尚、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る。

本発明は、ディーゼルエンジンの再始動性を向上させることができるから、例えば車両に搭載されるディーゼルエンジンの自動停止装置及び制御方法として有用である。

本発明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。

符号の説明

１０ ディーゼルエンジン
１４Ａ〜１４Ｄ 気筒
２６ 吸気弁
２７ 排気弁
１００ エンジン制御装置（自動停止・再始動制御手段）

Claims (8)

1. 気筒への燃料供給を制御することによって運転されるディーゼルエンジンの制御方法であって、
   所定の自動停止条件が成立したときに前記ディーゼルエンジンを自動停止させるべく前記気筒への燃料供給の停止を含むエンジン停止過程に移行する工程と、
   前記エンジン停止過程を経て、前記ディーゼルエンジンを完全停止させる自動停止工程と、
   所定の再始動条件が成立したときに前記気筒への燃料供給を再開することによって、前記停止させたディーセルエンジンを再始動させる工程と、
   前記気筒への燃料供給を停止する前の前記エンジン停止過程において、圧縮上死点付近の所定タイミングで前記気筒内に燃料の主噴射を行うと共に、その主噴射後の膨張行程中に、少なくとも１回のポスト噴射を行うことにより前記気筒内の温度を上昇させるポスト噴射制御を実行する工程と、
   前記ポスト噴射制御の実行後、吸気行程において前記気筒の吸気弁を閉じかつ排気弁を開けることにより、前記ディーゼルエンジンの排気側から吸気する排気側吸込制御を行う工程と、を備えたディーゼルエンジンの制御方法。
2. 請求項１に記載の制御方法において、
   前記自動停止条件以外の所定条件が成立したときに前記ディーゼルエンジンを停止させる通常停止工程をさらに備え、
   前記通常停止工程では、前記ポスト噴射制御を禁止する制御方法。
3. 請求項１又は２に記載の制御方法において、
   前記排気側吸込制御は、前記ディーゼルエンジンが完全停止する直前の吸気行程において実行する制御方法。
4. 請求項１又は２に記載の制御方法において、
   前記排気側吸込制御は、前記ディーゼルエンジンを再始動させる工程における最初の吸気行程で実行する制御方法。
5. 請求項３又は４に記載の制御方法において、
   前記エンジン停止過程において、前記気筒への燃料供給の停止後に前記吸気弁及び排気弁を共に閉じた状態で保持する工程をさらに備えた制御方法。
6. 請求項５に記載の制御方法において、
   前記吸気弁及び排気弁は、前記気筒への燃料供給の停止後、当該気筒が４行程を経過した後に閉弁する制御方法。
7. 請求項１〜６のいずれか１項に記載の制御方法において、
   前記ポスト噴射制御は、前記ディーゼルエンジンの温度に関係するパラメータ値が所定値以下のときに実行する制御方法。
8. 少なくとも１の気筒を備えかつ、当該気筒への燃料供給を制御することによって運転されるディーゼルエンジンと、
   所定の自動停止条件が成立したときに前記気筒への燃料供給を停止することによって前記ディーゼルエンジンを自動停止させると共に、所定の再始動条件が成立したときに前記気筒への燃料供給を再開することによって前記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、を備え、
   前記自動停止・再始動制御手段は、前記自動停止条件の成立後、前記燃料供給を停止するまでの間において、圧縮上死点付近の所定タイミングで前記気筒内に燃料の主噴射を行うと共に、その主噴射後の膨張行程中に、少なくとも１回のポスト噴射を行うことにより前記気筒内の温度を上昇させるポスト噴射制御を実行しかつ、当該ポスト噴射制御の実行後、吸気行程において前記気筒の吸気弁を閉じかつ排気弁を開けることにより、前記ディーゼルエンジンの排気側から吸気する排気側吸込制御を行うディーゼルエンジンの自動停止装置。
   

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