JP5360500B2 - エンジン自動停止始動制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、自動停止制御（アイドルストップ制御）による燃料噴射停止によりエンジン）回転速度が降下する途中で再始動要求が発生したときに直ちにエンジンを再始動させる機能を備えたエンジン自動停止始動制御装置に関する発明である。

近年、燃費節減、エミッション低減等を目的として、エンジン自動停止始動制御システム（いわゆるアイドルストップ制御システム）を搭載した車両が増加しつつある。従来の一般的なアイドルストップ制御システムは、運転者が車両を停車させたときに燃料噴射を停止（燃料カット）してエンジンを自動的に停止させ、その後、運転者が車両を発進させようとする操作（ブレーキ解除操作やアクセル踏込み操作等）を行ったときに自動的にスタータ又はスタータ兼用のモータに通電してエンジンをクランキングして再始動させるようにしている。ハイブリッド電気自動車では、車両駆動用のモータをスタータとして使用してエンジンを再始動させるものがあるため、以下の説明では、「スタータ又はスタータ兼用のモータ」を単に「スタータ」と記載して説明を簡略化する。

このようなアイドルストップ制御システムでは、自動停止要求発生直後に、燃料カットによりエンジン回転速度が降下する途中で再始動要求が発生することがあるが、このような場合、エンジン回転が完全に停止してから、スタータに通電してエンジンをクランキングして再始動させると、自動停止要求発生から再始動完了までに時間がかかってしまい、運転者に再始動の遅れ（もたつき）を感じさせてしまう可能性がある。

そこで、特許文献１（特開２００５−１４６８７５号公報）に記載されているように、エンジン運転中も、スタータのピニオンをエンジン側のリングギヤに常時噛み合わせた常時噛合い式のスタータ（「常噛スタータ」ともいう）を搭載したアイドルストップ制御システムでは、燃料カットによりエンジン回転速度が降下する途中で再始動要求が発生したときには、エンジン回転停止を待たずにスタータに通電してエンジンを再始動するようにしたものがある。

しかし、この構成では、スタータ始動回数が増加することは避けられないため、スタータの耐久性低下が懸念される。しかも、スタータで駆動可能な回転速度領域はかなり低い回転領域に限定されるため、自動停止要求により燃料カットが開始された直後に再始動要求が発生した場合は、エンジン回転速度がスタータで駆動可能な回転速度領域まで低下するまでスタータの駆動を遅らせなければならず、運転者に再始動の遅れ（もたつき）を感じさせてしまう可能性がある。

そこで、特許文献２（特開２００８−２６７２９７号公報）に記載されているように、アイドルストップ制御の燃料カットによりエンジン回転速度が降下する途中で再始動要求が発生したときに、まだエンジン回転速度が燃料噴射のみで再始動可能（自立復帰可能）な回転速度領域の判定しきい値以上であるか否かで自立復帰可能か否かを判定し、自立復帰可能と判定されたときに、スタータを使用せずに燃料噴射のみでエンジンを再始動するスタータレス始動（自立復帰）を行うようにしたものがある。

特開２００５−１４６８７５号公報 特開２００８−２６７２９７号公報

上記特許文献２では、アイドルストップ制御の燃料カットによりエンジン回転速度が降下する途中で再始動要求が発生したときに、エンジン回転速度が自立復帰可能な回転速度領域の判定しきい値以上であるか否かで自立復帰可能か否かを判定するが、再始動要求の発生タイミングから最初の燃焼（初爆）を発生させる点火タイミングまでの期間にエンジン回転速度が降下するため、再始動要求発生時にエンジン回転速度が自立復帰可能な回転速度領域内であっても、最初の燃焼を発生させる点火タイミングに至るまでにエンジン回転速度が自立復帰可能な回転速度領域を下回って自立復帰できない場合がある。

この場合、再始動要求の発生タイミングから最初の燃焼を発生させる点火タイミングまでの期間は、再始動要求の発生タイミングによって最大１行程分（４気筒エンジンでは１８０℃Ａ、６気筒エンジンでは１２０℃Ａ）の違いがあるため、自立復帰に失敗しないようにするためには、点火タイミングまでの期間が最も長い期間になる可能性を考慮して自立復帰可能な回転速度領域の判定しきい値をかなり高めに設定しなければならず、その分、自立復帰可能な回転速度領域が狭められてしまい、スタータ始動回数が増加してスタータの耐久性に悪影響を及ぼしてしまう可能性がある。

そこで、本発明が解決しようとする課題は、自動停止制御（アイドルストップ制御）のエンジン回転降下中に再始動要求が発生したときの自立復帰可能な回転速度領域を従来より低回転側に拡大することができ、スタータ始動回数の増加を抑えてスタータの耐久性を従来より向上させることができるエンジン自動停止始動制御装置を提供することである。

上記課題を解決するために、請求項１に係る発明は、エンジン運転中に自動停止要求が発生したときに燃料噴射を停止させる自動停止制御手段と、前記自動停止制御手段による燃料噴射停止によりエンジン回転速度が降下する途中で再始動要求が発生したときにエンジン回転速度が燃料噴射の再開のみで再始動（以下「自立復帰」という）可能な回転速度領域の判定しきい値以上であるか否かで自立復帰可能か否かを判定する自立復帰判定手段と、前記自立復帰判定手段により自立復帰可能と判定されたときには燃料噴射を再開させて前記エンジンを再始動させ、自立復帰できないと判定されたときにはスタータ又はモータによりエンジンをクランキングして再始動させる自動始動制御手段とを備えたエンジン自動停止始動制御装置において、前記自立復帰判定手段は、再始動要求の発生タイミングから最初の燃焼を発生させる点火タイミングまでのクランク角度に基づいて自立復帰可能か否かの判定条件を変更することを特徴とするものである。

このようにすれば、再始動要求の発生タイミングから最初の燃焼を発生させる点火タイミングまでの期間にエンジン回転速度が降下することを考慮して、当該期間のエンジン回転速度の降下量に応じて、自立復帰可能か否かの判定条件を変更するという制御が可能となり、これにより、自立復帰可能な回転速度領域を従来より低回転側に拡大することができて、スタータ始動回数の増加を抑えてスタータの耐久性を従来より向上させることができる。

この場合、請求項２のように、自立復帰可能か否かの判定条件を変更する際に、再始動要求の発生タイミングから最初の燃焼を発生させる点火タイミングまでのクランク角度に基づいて再始動要求の発生タイミングにおけるエンジン回転速度又は判定しきい値を補正するようにすると良い。このようにすれば、再始動要求の発生タイミングから最初の燃焼を発生させる点火タイミングまでの期間のエンジン回転速度の降下量を考慮してエンジン回転速度又は判定しきい値を補正して自立復帰可能か否かを判定することができる。

より具体的には、請求項３のように、自立復帰可能か否かを判定する際に、再始動要求の発生タイミングにおけるエンジン回転速度と、エンジン回転降下速度（単位時間当たりのエンジン回転速度降下量）と、始動要求の発生タイミングから最初の燃焼を発生させる点火タイミングまでのクランク角度とに基づいて、当該最初の燃焼を発生させる点火タイミングにおける予測エンジン回転速度を算出し、当該予測エンジン回転速度が前記判定しきい値以上であるか否かで自立復帰可能か否かを判定するようにしても良い。このようにすれば、最初の燃焼を発生させる点火タイミングにおける予測エンジン回転速度を用いて自立復帰可能か否かを判定できるため、自立復帰可能な回転速度領域を低回転側に更に拡大することができる。

更に、請求項４のように、前記自立復帰判定手段は、再始動要求の発生タイミングが非同期噴射によりエンジントルクを発生可能なクランク角度範囲（以下「トルク発生区間」という）内であるか否かを判定する手段と、再始動要求の発生タイミングが前記トルク発生区間内である場合は再始動要求の発生タイミングで非同期噴射を行うものとして最初の燃焼を発生させる点火タイミングを決定し、再始動要求の発生タイミングが前記トルク発生区間から外れている場合は再始動要求の発生タイミング後の所定時期に同期噴射を行うものとして最初の燃焼を発生させる点火タイミングを決定する手段とを備え、前記自動始動制御手段は、前記自立復帰判定手段により自立復帰可能と判定され且つ再始動要求の発生タイミングが前記トルク発生区間内と判定された場合には、直ちに少なくとも最初の燃料噴射を非同期噴射で行ってエンジンを再始動させるようにしても良い。

このようにすれば、再始動要求の発生タイミングが同期噴射の噴射タイミングより遅くてもトルク発生区間内であれば、直ちに非同期噴射を実行してエンジンを再始動させることができる。これにより、再始動要求の発生タイミングがトルク発生区間内である場合は、始動要求の発生タイミングから最初の燃焼を発生させるまでの期間を最大１行程分（４気筒エンジンでは１８０℃Ａ、６気筒エンジンでは１２０℃Ａ）だけ短縮して早期に最初の燃焼を発生させることが可能となり、その分、自立復帰可能な回転速度領域を更に低回転側に拡大することができる。

この場合、再始動要求の発生タイミングがトルク発生区間から外れている場合でも、トルク発生区間内の場合と同様に、少なくとも最初の燃料噴射を非同期噴射で行ってエンジンを再始動させるようにしても良いが、請求項５のように、再始動要求の発生タイミングがトルク発生区間から外れている場合には、再始動要求の発生タイミング後の所定時期に同期噴射を実行してエンジンを再始動させるようにすると良い。このようにすれば、噴射燃料の霧化に最適な時期に燃料を噴射できて、再始動時の燃焼性を向上させて確実に再始動させることができる。

図１は本発明の一実施例におけるエンジン制御システム全体の概略構成図である。 図２はアイドルストップ制御の燃料カット／エンジン回転降下中に再始動要求が発生した場合の自立復帰制御（非同期噴射有り）の一例を説明するタイムチャートである。 図３は再始動要求の発生タイミングとトルク発生区間と点火タイミングとの関係を説明する図である。 図４はアイドルストップ中再始動制御ルーチンの処理の流れを示すフローチャートである。 図５は予測エンジン回転速度算出ルーチンの処理の流れを示すフローチャートである。

以下、本発明を実施するための形態を吸気ポート噴射エンジンに適用して具体化した一実施例を説明する。

まず、図１に基づいてエンジン制御システム全体の概略構成を説明する。
吸気ポート噴射エンジン１１の吸気管１２の最上流部には、エアクリーナ１３が設けられ、このエアクリーナ１３の下流側に、吸入空気量を検出するエアフローメータ１４が設けられている。このエアフローメータ１４の下流側には、モータ１５によって開度調節されるスロットルバルブ１６と、このスロットルバルブ１６の開度（スロットル開度）を検出するスロットル開度センサ１７とが設けられている。

更に、スロットルバルブ１６の下流側には、サージタンク１８が設けられ、このサージタンク１８に、吸気管圧力を検出する吸気管圧力センサ１９が設けられている。また、サージタンク１８には、エンジン１１の各気筒に空気を導入する吸気マニホールド２０が設けられ、各気筒の吸気マニホールド２０の吸気ポート近傍に、それぞれ燃料を吸気ポートに向けて噴射する燃料噴射弁２１が取り付けられている。また、エンジン１１のシリンダヘッドには、各気筒毎に点火プラグ２２が取り付けられ、各点火プラグ２２の火花放電によって筒内の混合気に着火される。

一方、エンジン１１の排気管２３には、排出ガスの空燃比又はリッチ／リーン等を検出する排出ガスセンサ２４（空燃比センサ、酸素センサ等）が設けられ、この排出ガスセンサ２４の下流側に、排出ガスを浄化する三元触媒等の触媒２５が設けられている。

また、エンジン１１のシリンダブロックには、冷却水温を検出する冷却水温センサ２６が取り付けられている。エンジン１１のクランク軸２７の外周側には、クランク軸２７が所定クランク角回転する毎にパルス信号を出力するクランク角センサ２８が取り付けられ、このクランク角センサ２８の出力パルスの間隔（周期）に基づいてエンジン回転速度が検出されると共に、カム角センサ（図示せず）の出力信号を基準にしてクランク角センサ２８の出力パルスをカウントすることで、クランク角の検出と気筒判別［吸気行程の気筒（同期噴射する気筒）と圧縮行程の気筒（点火気筒）の判別］が行われる。

更に、エンジン１１には、後述するスタータレス始動時以外の通常の始動時にクランク軸２７を回転駆動（クランキング）するためのスタータ３０が取り付けられている。スタータ３０は、エンジン１１のクランク軸２７に連結されたリングギアにピンオンを常時噛み合わせた常時噛合い式のスタータを用いても良いし、或は、スタータレス始動時以外の通常の始動時にのみ、ピンオンを突出させてリングギアに噛み合わせるようにしたスタータを用いても良い。また、ハイブリッド電気自動車では、車両駆動用のモータをスタータとして兼用するようにしても良い。

エンジン１１とスタータ３０の動作を制御する制御装置３１は、１つ又は複数のＥＣＵ（例えばエンジン用ＥＣＵ、アイドルストップ用ＥＣＵ）によって構成されている。この制御装置３１には、運転状態を検出する各種センサ、例えば、上述したエアフローメータ１４、スロットル開度センサ１７、吸気管圧力センサ１９、排出ガスセンサ２４、冷却水温センサ２６の他に、ブレーキの作動（ＯＮ）／非作動（ＯＦＦ）を検出するブレーキスイッチ３２、アクセル開度を検出するアクセルセンサ３３、車速を検出する車速センサ３４等からの信号が入力される。

制御装置３１は、エンジン運転中には、上記各種センサで検出した運転状態に応じて、エンジン１１の燃料噴射量、吸入空気量（スロットル開度）、点火時期等を制御する。更に、制御装置３１は、特許請求の範囲でいう自動停止制御手段及び自動始動制御手段としても機能し、エンジン運転中に自動停止要求（アイドルストップ要求）が発生したか否かを監視して、自動停止要求が発生したときに燃料噴射を停止（燃料カット）して、エンジン１１の燃焼を自動的に停止（アイドルストップ）させる。

自動停止要求は、車両停止中のみに発生するようにしても良いが、本実施例では、アイドルストップ制御の燃料カット領域を減速領域まで拡大するために、車両走行中に車両停止に至る可能性のある低速での減速領域でも、自動停止要求が発生するようにしている。具体的には、車両走行中に車両停止に至る可能性のある所定減速状態になったか否か（自動停止要求が発生したか否か）を次の条件で判定する。例えば、(1) アクセルオフ（スロットル全閉）、(2) ブレーキＯＮ、(3) 所定車速以下の低速域であるか否かを判定し、これらの条件(1) 〜(3) を全て満たす状態が所定時間以上継続したときに、車両停止に至る可能性のある所定減速状態であると判定する。尚、車両停止に至る可能性のある所定減速状態の判定方法は、適宜変更しても良いことは言うまでもない。

車両走行中に車両停止に至る可能性のある所定減速状態であると判定した時点で、自動停止要求（アイドルストップ要求）が発生したと判断して、燃料噴射を停止（燃料カット）して、エンジン１１の燃焼を自動的に停止（アイドルストップ）させる。その後、アイドルストップ期間中（燃料カットによるエンジン回転降下中又はエンジン回転停止後）に運転者が車両を再加速又は発進させようとする操作（例えば、ブレーキ操作の解除、アクセル踏込み操作、シフトレバーのドライブレンジへの操作等）を行ったときに、再始動要求が発生してエンジン１１を再始動させる。その他、バッテリ充電制御システムやエアコン等の車載機器の制御システムから再始動要求が発生してエンジン１１を再始動させる場合もある。

図２に示すように、アイドルストップ制御の燃料カットによりエンジン回転速度が降下する途中で再始動要求が発生したときに、エンジン回転速度が自立復帰可能な回転速度領域の下限値に相当する判定しきい値以上であるか否かで自立復帰可能か否かを判定するが、再始動要求の発生タイミングから最初の燃焼（初爆）を発生させる点火タイミングまでの期間にエンジン回転速度が降下するため、再始動要求発生時にエンジン回転速度が自立復帰可能な回転速度領域内であっても、最初の燃焼を発生させる点火タイミングに至るまでにエンジン回転速度が自立復帰可能な回転速度領域を下回って自立復帰できない場合がある。

そこで、本実施例では、再始動要求の発生タイミングから最初の燃焼を発生させる点火タイミングまでのクランク角度に基づいて自立復帰可能か否かの判定条件を変更するようにしている。以下、判定条件の変更方法を図３を用いて説明する。

自立復帰可能か否かを判定する際に、再始動要求の発生タイミングから最初の燃焼を発生させる点火タイミングまでの期間にエンジン回転速度が降下することを考慮して、(1) 再始動要求の発生タイミングにおけるエンジン回転速度と、(2) エンジン回転降下速度（単位時間当たりのエンジン回転速度降下量）と、(3) 始動要求の発生タイミングから最初の燃焼を発生させる点火タイミングまでのクランク角度とに基づいて、当該最初の燃焼を発生させる点火タイミングにおける予測エンジン回転速度を算出し、当該予測エンジン回転速度が所定の判定しきい値ａ以上であるか否かで自立復帰可能か否かを判定する。ここで、判定しきい値ａは、自立復帰可能な回転速度領域の下限値よりも予測エンジン回転速度の予測誤差分だけ高いエンジン回転速度に設定されている。

他の判定条件の変更方法として、判定しきい値を次のようにして補正しても良い。まず、再始動要求の発生タイミングにおけるエンジン回転速度と、エンジン回転降下速度と、始動要求の発生タイミングから最初の燃焼を発生させる点火タイミングまでのクランク角度とに基づいて、始動要求の発生タイミングから最初の燃焼を発生させる点火タイミングまでの期間のエンジン回転速度降下量を算出し、予め設定された基準判定しきい値にエンジン回転速度降下量を加算して判定しきい値を求め、再始動要求の発生タイミングにおけるエンジン回転速度が上記判定しきい値以上であるか否かで自立復帰可能か否かを判定する。ここで、基準判定しきい値は、自立復帰可能な回転速度領域の下限値に相当するエンジン回転速度に設定すれば良い。

また、本実施例では、図３に示すように、再始動要求の発生タイミングが非同期噴射によりエンジントルクを発生可能なクランク角度範囲（以下「トルク発生区間」という）内であるか否かを判定し、再始動要求の発生タイミングがトルク発生区間内である場合（図３のＡ）は、再始動要求の発生タイミングで非同期噴射を行うものとして最初の燃焼を発生させる点火タイミングを決定し、再始動要求の発生タイミングが前記トルク発生区間から外れている場合（図３のＢ）は、再始動要求の発生タイミング後の所定時期に同期噴射を行うものとして最初の燃焼を発生させる点火タイミングを決定する。

そして、前述した自立復帰可能か否かの判定方法により、自立復帰可能と判定され且つ再始動要求の発生タイミングがトルク発生区間内と判定された場合には、直ちに非同期噴射を実行してエンジン１１を再始動させるようにしている。これにより、再始動要求の発生タイミングがトルク発生区間内である場合は、始動要求の発生タイミングから最初の燃焼を発生させるまでの期間を最大１行程分（４気筒エンジンでは１８０℃Ａ、６気筒エンジンでは１２０℃Ａ）だけ短縮して早期に最初の燃焼を発生させることが可能となり、その分、自立復帰可能な回転速度領域を更に低回転側に拡大することができる。

尚、再始動時に、最初の燃料噴射のみを非同期噴射で行い、２回目以降の燃料噴射を同期噴射に戻しても良いし、最初から複数回目までの燃料噴射を非同期噴射で行い、その後、同期噴射に戻しても良い。

また、再始動要求の発生タイミングがトルク発生区間から外れている場合でも、トルク発生区間内の場合と同様に、少なくとも最初の燃料噴射を非同期噴射で行ってエンジン１１を再始動させるようにしても良いが、再始動要求の発生タイミングがトルク発生区間から外れている場合には、再始動要求の発生タイミング後の所定時期（例えば吸気行程の直前）に同期噴射を実行してエンジン１１を再始動させるようにすれば良い。このようにすれば、噴射燃料の霧化に最適な時期に燃料を噴射できて、再始動時の燃焼性を向上させて確実に再始動させることができる。

以上説明した本実施例のアイドルストップ中の再始動制御は、制御装置３１によって図４及び図５の各ルーチンに従って実行される。以下、これら各ルーチンの処理内容を説明する。

［アイドルストップ中再始動制御ルーチン］
図４のアイドルストップ中再始動制御ルーチンは、制御装置３１の電源オン期間中（イグニッションスイッチのオン期間中）に所定周期で繰り返し実行され、特許請求の範囲でいう自立復帰判定手段及び自動始動制御手段としての役割を果たす。本ルーチンが起動されると、まず、ステップ１０１で、アイドルストップ中（燃料カット中）であるか否かを判定し、アイドルストップ中（燃料カット中）でなければ、以降の処理を行うことなく、本プログラムを終了する。

一方、上記ステップ１０１で、アイドルストップ中（燃料カット中）であると判定されれば、ステップ１０２に進み、再始動要求が発生したか否かを判定し、再始動要求が発生していなければ、再始動要求が発生するまで待機する。

その後、再始動要求が発生した時点で、ステップ１０３に進み、エンジン回転降下中であるか否かを判定し、エンジン回転降下中でない場合（つまりエンジン回転停止中の場合）には、ステップ１１０に進み、スタータ３０に通電してスタータ３０でエンジン１１をクランキングしながら燃料噴射を再開してエンジン１１を再始動する。この場合は、燃料噴射は同期噴射で再開すれば良いが、少なくとも最初の燃料噴射を非同期噴射で行っても良い。

一方、上記ステップ１０３で、エンジン回転降下中と判定されれば、ステップ１０４に進み、エンジン回転降下速度ΔＮＥ（単位時間当たりのエンジン回転速度降下量）の平均化処理を例えばなまし処理により実行する。この後、ステップ１０５に進み、エンジン回転降下速度ΔＮＥの変動量が所定値以下であるか否か（つまりエンジン回転速度の降下がほぼ直線的であるか否か）を判定する。その結果、エンジン回転降下速度ΔＮＥの変動量が所定値以下であると判定されれば、ステップ１０６に進み、後述する図５の予測エンジン回転速度算出ルーチンを実行して、再始動要求発生後に最初の燃焼を発生させる点火タイミングにおける予測エンジン回転速度ＮＥ(n) を算出する。

この後、ステップ１０８に進み、最初の燃焼を発生させる点火タイミングにおける予測エンジン回転速度ＮＥ(n) が所定の判定しきい値ａよりも高いか否かを判定する。ここで、判定しきい値ａは、自立復帰可能な回転速度領域の下限値よりも予測エンジン回転速度ＮＥ(n) の予測誤差分だけ高いエンジン回転速度に設定されている。

このステップ１０８で、最初の燃焼を発生させる点火タイミングにおける予測エンジン回転速度ＮＥ(n) が判定しきい値ａよりも高いと判定されれば、自立復帰可能と判断して、ステップ１０９に進み、スタータ３０を使用せずに、燃料噴射を再開してエンジン１１を再始動する。

この際、再始動要求の発生タイミングが非同期噴射によりエンジントルクを発生可能なクランク角度範囲内（トルク発生区間内）であれば、直ちに非同期噴射を実行してエンジン１１を再始動させる。この際、少なくとも最初の燃料噴射を非同期噴射で行い、その後、同期噴射に戻すようにすると良い。また、再始動要求の発生タイミングがトルク発生区間から外れている場合でも、トルク発生区間内の場合と同様に、少なくとも最初の燃料噴射を非同期噴射で行ってエンジン１１を再始動させるようにしても良いが、再始動要求の発生タイミングがトルク発生区間から外れている場合には、再始動要求の発生タイミング後の所定時期（例えば吸気行程の直前）に同期噴射を実行してエンジン１１を再始動させる。この場合も、少なくとも最初の燃料噴射を非同期噴射で行い、その後、同期噴射に戻すようにしても良い。

これに対して、上記ステップ１０８で、最初の燃焼を発生させる点火タイミングにおける予測エンジン回転速度ＮＥ(n) が判定しきい値ａ以下と判定されれば、自立復帰できないと判断して、ステップ１１０に進み、スタータ３０に通電してスタータ３０でエンジン１１をクランキングしながら燃料噴射を再開してエンジン１１を再始動する。この際、燃料噴射は同期噴射で再開すれば良いが、少なくとも最初の燃料噴射を非同期噴射で行っても良い。

また、前述したステップ１０５で、エンジン回転降下速度ΔＮＥの変動量が所定値よりも大きいと判定されれば、再始動要求発生後に最初の燃焼を発生させる点火タイミングにおける予測エンジン回転速度ＮＥ(n) を精度良く算出できないと判断して、ステップ１０７に進み、始動要求の発生タイミングにおけるエンジン回転速度ＮＥreq が所定の判定しきい値ｂよりも高いか否かを判定する。ここで、判定しきい値ｂは、前述したステップ１０８で用いる判定しきい値ａと比べて、最初の燃焼を発生させる点火タイミングまでのエンジン回転速度降下量の最大ばらつき幅相当分だけ高いエンジン回転速度に設定されている。

このステップ１０７で、始動要求の発生タイミングにおけるエンジン回転速度ＮＥreq が判定しきい値ｂよりも高いと判定されれば、自立復帰可能と判断して、ステップ１０９に進み、スタータ３０を使用せずに、燃料噴射を再開してエンジン１１を再始動する。この際、少なくとも最初の燃料噴射を非同期噴射で行い、その後、同期噴射に戻すようにしても良い。

これに対して、上記ステップ１０７で、始動要求の発生タイミングにおけるエンジン回転速度ＮＥreq が判定しきい値ｂ以下であると判定されれば、自立復帰できないと判断して、ステップ１１０に進み、スタータ３０に通電してスタータ３０でエンジン１１をクランキングしながら燃料噴射を再開してエンジン１１を再始動する。この場合は、同期噴射で燃料噴射を再開すれば良いが、少なくとも最初の燃料噴射を非同期噴射で行うようにしても良い。

［予測エンジン回転速度算出ルーチン］
図５の予測エンジン回転速度算出ルーチンは、図４のアイドルストップ中再始動制御ルーチンのステップ１０６で実行されるサブルーチンである。本ルーチンが起動されると、まずステップ２０１で、再始動要求の発生タイミングのクランク角ＣＲＫreq （ＡＴＤＣ）がトルク発生区間内（図３参照）であるか否かを判定し、始動要求の発生タイミングのクランク角ＣＲＫreq がトルク発生区間内であると判定されれば、ステップ２０２に進み、再始動要求の発生タイミングのクランク角ＣＲＫreq （ＡＴＤＣ）から最初の燃焼を発生させる点火タイミングのクランク角ＩＧＴ（ＢＴＤＣ）までのクランク角ＣＲＫigt を次式により算出する。
ＣＲＫigt ＝（１８０−ＩＧＴ）＋（１８０−ＣＲＫreq ）

一方、上記ステップ２０２で、始動要求の発生タイミングのクランク角ＣＲＫreq （ＡＴＤＣ）がトルク発生区間から外れていると判定されれば、ステップ２０３に進み、再始動要求の発生タイミングのクランク角ＣＲＫreq （ＡＴＤＣ）から最初の燃焼を発生させる点火タイミングのクランク角ＩＧＴ（ＢＴＤＣ）までのクランク角ＣＲＫigt を次式により算出する。
ＣＲＫigt ＝（１８０−ＩＧＴ）＋１８０＋（１８０−ＣＲＫreq ）

この後、ステップ２０４に進み、再始動要求の発生タイミングにおけるエンジン回転速度ＮＥreq を予測エンジン回転速度の初期値ＮＥ(0) に代入すると共に、再始動要求の発生タイミングのクランク角ＣＲＫreq をクランク角カウンタの初期値ＣＲＫ(0) に代入する。

そして、次のステップ２０５で、演算周期Δｔ後の予測エンジン回転速度ＮＥ(n) （ｒｐｍ）を次式により算出する。
ＮＥ(n) ＝ＮＥ(n-1) −Δｔ×ΔＮＥ （ｎ＝１，２，３，……，ｎ）

ここで、ＮＥ(n-1) は前回の予測エンジン回転速度、ΔＮＥは図４のアイドルストップ中再始動制御ルーチンのステップ１０４で算出されたエンジン回転降下速度（単位時間当たりのエンジン回転速度降下量）である。

この後、ステップ２０６に進み、演算周期Δｔ後のクランク角ＣＲＫ(n) を次式により算出する。
ＣＲＫ(n) ＝ＣＲＫ(n-1) ＋（ＮＥ(n) ／６０）×３６０×Δｔ
＝ＣＲＫ(n-1) ＋ＮＥ(n) ×６×Δｔ
（ｎ＝１，２，３，……，ｎ）
ここで、ＣＲＫ(n-1) は前回のクランク角である。

この後、ステップ２０７に進み、上記ステップ２０６で算出した演算周期Δｔ後のクランク角ＣＲＫ(n) が、再始動要求の発生タイミングから最初の燃焼を発生させる点火タイミングまでのクランク角ＣＲＫigt に到達したか否かを判定する。その結果、演算周期Δｔ後のクランク角ＣＲＫ(n) が点火タイミングまでのクランク角ＣＲＫigt に到達していないと判定されれば、ステップ２０５とステップ２０６の処理を繰り返して、次の演算周期Δｔ後のクランク角ＣＲＫ(n) を算出する処理を演算周期Δｔ後のクランク角ＣＲＫ(n) が点火タイミングまでのクランク角ＣＲＫigt に到達するまで繰り返す。

その後、次の演算周期Δｔ後のクランク角ＣＲＫ(n) が点火タイミングまでのクランク角ＣＲＫigt に到達した時点で、ステップ２０７からステップ２０８に進み、最後に上記ステップ２０６で算出した予測エンジン回転速度ＮＥ(n) を、最初の燃焼を発生させる点火タイミングにおける予測エンジン回転速度ＮＥ(n) として決定する。

以上説明した本実施例では、再始動要求の発生タイミングから最初の燃焼を発生させる点火タイミングまでの期間にエンジン回転速度が降下することを考慮して、当該期間のエンジン回転速度の降下量に応じて、自立復帰可能か否かの判定条件を変更するようにしたため、自立復帰可能な回転速度領域を従来より低回転側に拡大することができて、スタータ始動回数の増加を抑えてスタータ３０の耐久性を従来より向上させることができる。

しかも、本実施例では、再始動要求の発生タイミングが非同期噴射によりエンジントルクを発生可能なクランク角度範囲（トルク発生区間）内である場合には、再始動要求の発生タイミングで非同期噴射を行うものとして最初の燃焼を発生させる点火タイミングを決定し、直ちに非同期噴射を実行してエンジン１１を再始動させるようにしているため、再始動要求の発生タイミングがトルク発生区間内である場合は、始動要求の発生タイミングから最初の燃焼を発生させるまでの期間を最大１行程分（４気筒エンジンでは１８０℃Ａ、６気筒エンジンでは１２０℃Ａ）だけ短縮して早期に最初の燃焼を発生させることが可能となり、その分、自立復帰可能な回転速度領域を更に低回転側に拡大することができる。

尚、本発明は、４気筒以外の気筒数のエンジンに適用したり、車両駆動用のモータをスタータとして兼用するハイブリッド電気自動車にも適用して実施できる。
その他、本発明は、吸気ポート噴射エンジンに限定されず、筒内噴射エンジンや、吸気ポート噴射と筒内噴射を併用するデュアル噴射エンジンにも適用して実施できる等、要旨を逸脱しない範囲内で種々変更して実施できる。

１１…エンジン、１２…吸気管、１６…スロットルバルブ、２１…燃料噴射弁、２２…点火プラグ、２３…排気管、３０…スタータ、３１…制御装置（自動停止制御手段，自立復帰判定手段，自動始動制御手段）、３２…ブレーキスイッチ、３３…アクセルセンサ、３４…車速センサ

Claims (5)

1. エンジン運転中に自動停止要求が発生したときに燃料噴射を停止させる自動停止制御手段と、前記自動停止制御手段による燃料噴射停止によりエンジン回転速度が降下する途中で再始動要求が発生したときにエンジン回転速度が燃料噴射の再開のみで再始動（以下「自立復帰」という）可能な回転速度領域の判定しきい値以上であるか否かで自立復帰可能か否かを判定する自立復帰判定手段と、前記自立復帰判定手段により自立復帰可能と判定されたときには燃料噴射を再開させて前記エンジンを再始動させ、自立復帰できないと判定されたときにはスタータ又はモータによりエンジンをクランキングして再始動させる自動始動制御手段とを備えたエンジン自動停止始動制御装置において、
   前記自立復帰判定手段は、再始動要求の発生タイミングから最初の燃焼を発生させる点火タイミングまでのクランク角度に基づいて自立復帰可能か否かの判定条件を変更することを特徴とするエンジン自動停止始動制御装置。
2. 前記自立復帰判定手段は、前記判定条件を変更する際に、再始動要求の発生タイミングから最初の燃焼を発生させる点火タイミングまでのクランク角度に基づいて再始動要求の発生タイミングにおけるエンジン回転速度又は前記判定しきい値を補正することを特徴とする請求項１に記載のエンジン自動停止始動制御装置。
3. 前記自立復帰判定手段は、再始動要求の発生タイミングにおけるエンジン回転速度と、エンジン回転降下速度と、始動要求の発生タイミングから最初の燃焼を発生させる点火タイミングまでのクランク角度とに基づいて、当該最初の燃焼を発生させる点火タイミングにおける予測エンジン回転速度を算出し、当該予測エンジン回転速度が前記判定しきい値以上であるか否かで自立復帰可能か否かを判定することを特徴とする請求項１又は２に記載のエンジン自動停止始動制御装置。
4. 前記自立復帰判定手段は、再始動要求の発生タイミングが非同期噴射によりエンジントルクを発生可能なクランク角度範囲内（以下「トルク発生区間」という）であるか否かを判定する手段と、再始動要求の発生タイミングが前記トルク発生区間内である場合は再始動要求の発生タイミングで非同期噴射を行うものとして最初の燃焼を発生させる点火タイミングを決定し、再始動要求の発生タイミングが前記トルク発生区間から外れている場合は再始動要求の発生タイミング後の所定時期に同期噴射を行うものとして最初の燃焼を発生させる点火タイミングを決定する手段とを備え、
   前記自動始動制御手段は、前記自立復帰判定手段により自立復帰可能と判定され且つ再始動要求の発生タイミングが前記トルク発生区間内と判定された場合には、直ちに少なくとも最初の燃料噴射を非同期噴射で行ってエンジンを再始動させることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載のエンジン自動停止始動制御装置。
5. 前記自動始動制御手段は、前記自立復帰判定手段により自立復帰可能と判定され且つ再始動要求の発生タイミングが前記トルク発生区間から外れている場合には、再始動要求の発生タイミング後の所定時期に同期噴射を実行してエンジンを再始動させることを特徴とする請求項４に記載のエンジン自動停止始動制御装置。

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