エンジンの制御装置
【課題】自動停止／再始動装置の作動を妨げることなく、蒸発燃料をエンジンに供給すること。
【解決手段】エンジンの自動停止／再始動と、蒸発燃料のパージ運転とを併用させる。蒸発燃料のパージ条件が成立している時にエンジン停止条件が成立した場合には、パージ制御弁を強制的に閉じる制御手段を設ける。好ましくは、パージ制御弁が強制停止された後、蒸発燃料を掃気する各気筒の掃気処理を実行する。さらに、この各気筒の掃気処理の実行後にピストン停止位置調整処理を実行する。
【解決手段】エンジンの自動停止／再始動と、蒸発燃料のパージ運転とを併用させる。蒸発燃料のパージ条件が成立している時にエンジン停止条件が成立した場合には、パージ制御弁を強制的に閉じる制御手段を設ける。好ましくは、パージ制御弁が強制停止された後、蒸発燃料を掃気する各気筒の掃気処理を実行する。さらに、この各気筒の掃気処理の実行後にピストン停止位置調整処理を実行する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はエンジンの制御装置に関し、特に自動停止／再始動装置と蒸発燃料パージ装置とを有するエンジンの制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
本件出願人は、所定の自動停止条件が成立した場合にアイドリング状態にある車両のエンジンを自動停止するととともに、所定の再始動条件が成立した場合には、停止しているエンジンを再始動するエンジンの自動停止／再始動装置を提案している（特許文献１、２）。
【０００３】
他方、近年、蒸発燃料による大気汚染防止を図るために様々な対策が講じられるようになってきている。かかる対策としては、燃料タンク内で発生する蒸発燃料外気に放出されないように、キャニスタを介して燃料タンクをエンジンの吸気管に連通するとともに、燃料タンク内を適正に負圧化する負圧密閉タンク装置を備え、所定のパージ条件が成立した場合に燃料タンクから発生する蒸発燃料をパージ制御弁の開閉動作に基づいて前記エンジンにパージ（放出）する蒸発燃料パージ装置がある。
【０００４】
かかる蒸発燃料パージ装置をエンジンの自動停止／再始動装置に併用した場合、自動停止条件が成立した後、燃料タンク内の圧力が目標負圧に達する時間が長くなったり、目標負圧に達しない場合があった。そのような状態のまま、エンジンの自動停止を実行すると、未燃燃料が排気通路に排出され、排気性能が低下するという虞があった。そこで、蒸発燃料パージ装置をエンジンの自動停止／再始動装置に併用するに当たり、従来は、燃料タンク内の圧力が所定の圧力よりも高い場合には、エンジンの自動停止条件の成立に拘わらず、エンジンの自動停止を中止するようにしていた（特許文献３）。
【特許文献１】特開２００４−２９３４７４号公報
【特許文献２】特開２００４−１２４７５４号公報
【特許文献３】特開２００２−２１３２６８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
当然のことながら、エンジンの自動停止条件が成立しているにも拘わらず、自動停止を中止する場合には、本来の目的である燃料消費量の節約を達成することができず、環境保全の問題にも悪影響を及ぼすおそれがある。
【０００６】
本発明は上記不具合に鑑みてなされたものであり、自動停止／再始動装置の作動を妨げることなく、蒸発燃料をエンジンに供給することのできるエンジンの制御装置を提供することを課題としている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
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場合にエンジンを自動停止させ、停止後所定のエンジン再始動条件が成立した場合に前記エンジンを再始動させる自動停止／再始動装置と、所定のパージ条件が成立した場合に燃料タンクから発生する蒸発燃料をパージ制御弁の開閉動作に基づいて前記エンジンにパージする蒸発燃料パージ装置と、前記自動停止／再始動装置並びに前記蒸発燃料パージ装置の動作を制御する制御手段とを備えたエンジンの制御装置において、前記制御手段は、前記パージ条件が成立している時に前記エンジン停止条件が成立した場合には、前記パージ制御弁を強制的に閉じるものであることを特徴とするエンジンの制御装置である。この態様では、エンジンの自動停止前に蒸発燃料パージ装置のパージ制御弁が閉じて蒸発燃料のパージが停止されるので、エンジン自動停止／再始動装置による自動停止制御の過程で未燃燃料が排出されるおそれがなくなる。
【０００８】
好ましい態様において、前記制御手段は、前記パージ条件が成立している時に前記エンジン停止条件が成立した場合に、前記パージ制御弁を強制的に閉じた後、各気筒の掃気処理を実行するものである。この態様では、パージ運転によって残留している蒸発燃料を掃気した後、自動停止制御を実行することができるので、より正確な自動停止制御を実行することが可能になる。
【０００９】
好ましい態様において、前記制御手段は、所定の掃気終了条件が成立した場合に、前記掃気処理を終了し、エンジンの自動停止制御を開始するものである。この態様では、蒸発燃料の掃気後に速やかにエンジンの自動停止を実行するので、蒸発燃料と供給燃料の双方の消費量改善を図ることができる。
【００１０】
好ましい態様において、排気ガスの酸素濃度に関する検出値を前記制御手段に出力する空燃比センサを設け、前記制御手段は、前記酸素濃度検出センサの検出値並びに空燃比フィードバック補正定数の特性に基づいてエンジンの目標空燃比をフィードバック制御するとともに、前記パージ制御弁を強制的に閉じた後の前記空燃比フィードバック補正定数の変化に基づいて前記掃気処理を終了するものである。この態様では、エンジンの目標空燃比をフィードバック制御する際に、空燃比フィードバック補正定数の変化に基づいて蒸発燃料の掃気処理を終了するので、実際の掃気状態を把握することができ、掃気完了時期を適切に把握することができる。
【００１１】
好ましい態様において、前記制御手段は、前記再始動条件が成立した時に燃焼によってエンジン本体の再始動を実行するものである。この態様では、再始動時の空燃比を調整するための処理を実行する前にパージ制御弁を強制的に閉じ、各気筒の掃気処理を実行するので、再始動時の空燃比が蒸発燃料によってずれるのを確実に防止することが可能になり、燃料の燃焼による停止時のエンジンを確実に始動させることができる。
【００１２】
好ましい態様において、前記制御手段は、当該掃気処理の後、ピストンエンジン本体の自動停止過程において、燃焼再始動に適した位置にピストンを停止させるピストン停止位置調整処理を実行するものである。この態様では、ピストン位置の調整処理が実行される前に蒸発燃料の掃気が実行されるので、パージ経路中に残留している蒸発燃料によってピストンの位置調整が妨げられるおそれがなくなり、燃焼再始動に好適なピストン位置でエンジン本体を停止させる確率を高めることが可能になる。
【発明の効果】
【００１３】
以上説明したように、本発明によれば、自動停止制御の過程で未燃燃料が排出されるおそれがなくなるので、自動停止／再始動装置の作動を妨げることなく、蒸発燃料をエンジンに供給することができるという顕著な効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
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。
【００１５】
図１は本発明の実施の一形態に係るエンジン１の系統図である。
【００１６】
図１を参照して、本実施形態のエンジン１に係るエンジン本体１０には、複数の気筒１１が設けられるとともに、各気筒１１の内部には、図略のクランクシャフトに連結されたピストン１２が嵌挿されることにより、その上方に燃焼室１４が形成されている。各燃焼室１４には、点火プラグ１５の電極が臨んでいる。
【００１７】
エンジン本体１０には、前記クランクシャフトのエンジン回転速度Ｎｅ並びに回転方向を検出する一対のクランク角センサＳＷ１が設けられている。クランク角センサＳＷ１は、一方から出力される検出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、双方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の回転方向および位相を検出するようになっている。
【００１８】
エンジン本体１０のシリンダヘッドには、気筒１１毎に燃焼室１４に向かって開口する吸気ポート１６、排気ポート１７がそれぞれ形成されているとともに、これらのポート１６、１７には、吸気弁１８および排気弁１９がそれぞれ装備されている。なお、これら吸気弁１８および排気弁１９には、それぞれ図略の可変開弁タイミング機構が設けられており、開弁タイミングを変更することによって掃気ができるように構成されている。
【００１９】
吸気ポート１６には、吸気システム２０が、排気ポート１７には排気システム３０がそれぞれ設けられている。
【００２０】
吸気システム２０は、吸入空気を浄化するエアクリーナ２１を上流端に備えている。エアクリーナ２１には、エレメント２２が内蔵されている。エアクリーナ２１の下流側には、スロットルボディ２３が設けられている。スロットルボディ２３には、吸気システム２０内を流通する吸入空気量Ｑａを調整するスロットルバルブ２４が設けられている。そして、スロットルボディ２３の下流側には、インテークマニホールド２５が設けられ、このインテークマニホールド２５の下流端に設けられた分岐吸気通路２６が対応する気筒１１の吸気ポート１６に接続されている。図示の例では、エンジン本体１０に直噴式の燃料噴射弁２７が設けられている。この吸気システム２０には、エアクリーナ２１とスロットルボディ２３の間にエアフローセンサＳＷ２が配置されている。エアフローセンサＳＷ２は、エレメント２２に濾過された吸入空気の吸入空気量Ｑａを出力するものである。さらに、スロットルボディ２３には、当該スロットルバルブ２４のスロットル開度ＴＶＯを検出するスロットルセンサＳＷ３が設けられている。
【００２１】
排気システム３０は、排気ポート１７に接続されるエキゾーストマニホールド３１と、このエキゾーストマニホールド３１の下流側に設けられる排気通路３２と、この排気通路３２の下流側に配置され、当該排気通路３２内に排出された既燃ガスを浄化する三元触媒３３とが設けられている。そして、この排気システム３０には、三元触媒３３の上流側に配置されたリニア空燃比センサＳＷ４と、下流側に配置された酸素濃度センサＳＷ５とが設けられている。リニア空燃比センサＳＷ４は、既燃ガスから酸素濃度に概ね比例する信号ＰＦを出力するためのものである。酸素濃度センサＳＷ５は、理論空燃比に相当する酸素濃度で出力電圧が急変するように構成されており、理論空燃比に対し酸素濃度が多いか少ないかをオンオフ的に検出し、信号ＳＦを出力することにより、空燃比のフィードバック制御を実行するためのものである。リニア空燃比センサＳＷ４は、フィードバック制御の実空燃比に相当する出力を演算するものであるのに対し、酸素濃度センサＳＷ５は、浄化後の既燃ガスの酸素濃度に相当する検出値を演算するものである。本実施形態において、エンジンの目標空燃比は、原則として理論空燃比（λ＝１）に設定される。
【００２２】
燃料噴射弁２７に燃料を供給する燃料供給システム４０は、燃料タンク４１を備え、該燃料タンク４１内に、燃料ポンプ４２と、低圧側の燃料フィルタ４３と、高圧側の燃料フィルタ４４と、プレッシャレギュレータ４５とが配置されている。そして、燃料タンク４１と燃料噴射弁２７の間にプレッシャレギュレータ４５下流の燃料通路４６が接続され、該燃料通路４６の途中に高圧燃料ポンプ４７が設けられている。燃料は燃料タンク４１に収容され、低圧側の燃料フィルタ４３を通して燃料ポンプ４２により吸い上げられる。そして、高圧側の燃料フィルタ４４を通り、プレッシャレギュレータ４５で所定圧力に調整されて、燃料通路４６を流れ、高圧燃料ポンプ４７から供給通路４７Ａを経て燃料噴射弁２７に供給される。この高圧燃料ポンプ４７は、カムシャフトにより駆動される構成になっている。なお、図示の例において、高圧燃料ポンプ４７には、リリーフ通路４７Ｂが設けられ、このリリーフ通路４７Ｂは、リリーフ弁４７Ｃを介して燃料噴射弁２７に接続されている。リリーフ弁４７Ｃは、燃圧が所定値以上になった場合に開弁するように構成されている。
【００２３】
また、燃料タンク４１に発生した蒸発燃料を吸着捕捉（トラップ）し所定条件成立時にパージして吸気側にパージする蒸発燃料パージ装置として、燃料タンク４１の上部には蒸発燃料通路４８が接続され、該蒸発燃料通路４８の他端は吸着捕捉用の活性炭を収納したキャニスタ４９の上部に接続されている。また、キャニスタ４９の上部と吸気系のインテークマニホールド２５とを結ぶパージ通路５０が設けられ、該パージ通路５０の途中には、エンジン制御ユニット１００の制御によって流量を制御するソレノイド式のパージバルブ５１が配設されている。また、キャニスタ４９とパージバルブ５１の間には液化した蒸発燃料を捕捉するキャッチタンク５２が配設されている。キャニスタ４９の下部には、パージ用の空気を導入する大気通路５３が接続されている。
【００２４】
上述した各センサＳＷ１〜ＳＷ５、スロットルバルブ２４、燃料噴射弁２７、並びにＥＧＲ開閉弁６１は、エンジン制御ユニット１００に接続されている。なお、本実施形態においては、エンジン１の運転状態を検出するために、エンジン本体１０の冷却水温度を検出する水温センサＳＷ６と、車速を検出する車速センサＳＷ７と、ブレーキの踏み込み量を検出するブレーキセンサＳＷ８とが接続されている。
【００２５】
エンジン制御ユニット１００は、ＣＰＵ１０１、メモリ１０２、インターフェース１０３並びにこれらのユニット１０１〜１０３を接続するバス１０４を有している。
【００２６】
インターフェース１０３には、入力要素として、各センサＳＷ１〜ＳＷ８を含む各種のセンサが接続されており、これらセンサＳＷ１〜ＳＷ８等からの検出信号を受けることによって運転状態を判定できるようになっている。また、インターフェース１０３には、出力要素として、図略のコントローラや、ドライバと接続されており、これらのユニットを介して吸気弁１８および排気弁１９の可変開弁タイミング機構、スロットルバルブ２４、燃料噴射弁２７、並びにパージバルブ５１を駆動できるように構成されている。
【００２７】
メモリ１０２には、エンジン全体を制御するためのプログラムやデータが記憶されている。かかるプログラムを詳しくは後述するフローチャートに基づいて実行することにより、エンジン制御ユニット１００は、自動停止／再始動装置、およびその制御手段、並びに前記蒸発燃料パージ装置の動作を制御する制御手段を機能的に構成している。
【００２８】
メモリ１０２には、図２の特性図に基づく制御マップが記憶されている。
【００２９】
図２は、図１の実施形態に係る要求トルクとエンジン回転速度との関係を示す特性図である。
【００３０】
図２を参照して、運転領域毎に蒸発燃料をパージするパージ運転を実行するために、予め実験等で図２のような特性図を設定し、その設定値がメモリ１０２に制御マップとして、記憶されている。
【００３１】
また、メモリ１０２には、エンジン制御ユニット１００がエンジン１の自動停止／再始動装置の制御手段として機能するために、種々の制御マップＭ１、Ｍ２（図８参照）、Ｍ３、Ｍ４（図９参照）、およびＭ５（図１０参照）が記憶されている。
【００３２】
図３は、図１の実施形態に係る運転制御の一例を示すフローチャートである。
【００３３】
図３を参照して、この運転制御が実行されると、エンジン制御ユニット１００は、まず各種のデータを読み込み、運転状態を把握する（ステップＳ２０）。次いで、エンジン制御ユニット１００は、所定のエンジン停止条件が成立しているか否かを判定する（ステップＳ２１）。ここで、所定のエンジン停止条件とは、車速、ブレーキの作動状況、エンジン水温等に基づいて判定される条件であり、例えば車速が所定速度よりも小さく、ブレーキが作動していて、エンジン水温が所定範囲内にあり、さらにエンジン本体１０を停止させることに特に不都合のない状況であれば、自動停止条件が成立したものとする。
【００３４】
ステップＳ２１におけるエンジン停止条件が成立した場合（ステップＳ２１においてＹＥＳの場合）、エンジン制御ユニット１００は、エンジン自動停止準備サブルーチンを実行する（ステップＳ２２）。
【００３５】
次いでエンジン制御ユニット１００は、エンジン１の自動停止サブルーチンを実行する（ステップＳ２３）。
【００３６】
次いで、エンジン制御ユニット１００は、再始動条件が成立するのを待機する（ステップＳ２４）。ここで、再始動条件とは、停車状態から発進するためにブレーキが解除された場合やアクセル操作等が行われた場合、エアコン等の動作のためにエンジンの運転が必要になった場合等である。再始動条件が成立すると、エンジン制御ユニット１００は、エンジン本体１０の再始動制御（エンジン燃焼再始動サブルーチン）を実行する（ステップＳ２５）。ここで、本実施形態では、後述するように、燃料の燃焼によってエンジン本体１０を一旦逆転させ、その後、正転させる逆転式燃焼再始動方式を採用している。尤もこれに限らず、直ちに正転させる正転式燃焼再始動方式を採用してもよい。また、図略のスタータモータを併用したモータ併用再始動であってもよい。
【００３７】
次いで、エンジン制御ユニット１００は、通常運転サブルーチンを実行する（ステップＳ２６）。この通常運転サブルーチンにおいて、エンジン制御ユニット１００は、エンジン回転速度Ｎｅ、エンジン負荷、エンジン水温等による所定のパージ実行条件が成立した時、すなわち図２の特性図に基づく蒸発燃料のパージ運転領域であるか否かを制御マップによって判別し（ステップＳ２６１）、パージ運転領域であれば、蒸発燃料のパージ運転サブルーチンを実行する（ステップＳ２６２）。
【００３８】
パージ実行条件は、例えば所定の低回転／低負荷領域で、エンジン水温が所定値以上で、空燃比フィードバックの実行条件が成立することである。
【００３９】
このステップＳ２６２のパージ運転サブルーチンでは、パージバルブ５１を開き、キャニスタ４９にトラップされていた蒸発燃料をパージしてインテークマニホールド２５のサージタンクに供給するもので、蒸発燃料のパージ開始時には、パージした蒸発燃料を含む空気の供給量（パージ量）が０からエンジン運転状態に応じた要求量まで漸増するよう、パージ率（エンジンの吸入空気量に対するパージ量の比率）を設定し、設定したパージ率と吸入空気量に応じてパージバルブ５１を駆動するためのデューティー比を制御する。また、蒸発燃料のパージ開始時にパージ率を漸増させる制御において、漸増期間の初期はリニア空燃比センサＳＷ４の出力の反転に同期してパージ率を所定量、例えば目標パージ率（要求パージ量に相当するパージ率）の１％ずつ増加させ、漸増期間の後期は所定時間、例えば６５ｍｓ毎にパージ率を例えば０．０２５％ずつ増加させる。この場合、蒸発燃料濃度が特に高い蒸発燃料のパージ開始初期には、リニア空燃比センサＳＷ４の出力の反転に同期して且つ長い時間間隔でパージ量が増量されることによって空燃比の変動が抑制され、蒸発燃料濃度が下がる漸増期間の後期には短い時間間隔で速やかに要求量までパージ量が増量される。また、空燃比フィードバックの補正量に基づいて、パージガス中の蒸発燃料の濃度の推定学習が行われる。この学習は、パージ中に空燃比フィードバック補正量の所定回数の平均値をその間の平均パージ率で割った値に基づいて蒸発燃料濃度を推定するものである。そして、この学習した蒸発燃料濃度に応じてパージ補正量が決定される。
【００４０】
また、パージ中に空燃比フィードバック補正量が所定のしきい値を越えたときは、パージ量の減量処理が行われる。そして、そのしきい値が蒸発燃料濃度の学習完了時と未完了時とで変更される。この変更は、濃度学習の未完了時には濃度学習の完了時に対して上記しきい値を高くするものである。こうして蒸発燃料が供給されることによる空燃比のずれはリニア空燃比センサＳＷ４によって検出され、そのセンサ出力に基づいて空燃比がフィードバック補正される。また、蒸発燃料濃度の学習に基づく燃料噴射量の補正によってフィードバックの応答遅れが補われ、さらに、空燃比フィードバック補正量がしきい値を越えるとパージ量が減量され、その結果、蒸発燃料の供給による空燃比のずれが抑制される。そして、蒸発燃料濃度の濃度学習が完了していない時は、しきい値が高くなることにより、空燃比フィードバック補正量に基づくパージ減量に優先して濃度学習が実行される。
【００４１】
蒸発燃料のパージ運転サブルーチン（ステップＳ２６２）を実行した場合、またはパージ運転領域でなかった場合（ステップＳ２６１において、ＮＯの場合）、エンジン制御ユニット１００は、空燃比のフィードバックサブルーチンを実行する（ステップＳ２６３）。この空燃比のフィードバックサブルーチンでは、クランク角センサＳＷ１の出力から演算されるエンジン回転速度ＮｅとエアフローセンサＳＷ２の出力から演算される吸入空気量に基づいて基本燃料噴射量を演算し、その基本燃料噴射量を水温センサＳＷ６の出力から演算されるエンジン水温等に応じた各種補正を加え、それにリニア空燃比センサＳＷ４の出力に基づくフィードバック補正を加えることによってエンジン１の空燃比を目標空燃比に収束させるものである。そして、エンジン制御ユニット１００は、ステップＳ２０に戻って上述した処理を繰り返す。
【００４２】
なお、ステップＳ２１において、エンジン停止条件が成立していないと判定した場合（ステップＳ２１において、ＮＯの場合）、エンジン制御ユニット１００は、直ちにステップＳ２６に移行し、上述したステップＳ２６１〜Ｓ２６３を実行して、ステップＳ２０以降のステップを繰り返す。
【００４３】
図４は、図３におけるエンジン自動停止準備サブルーチンのフローチャートである。
【００４４】
図４を参照して、エンジン自動停止準備サブルーチン（ステップＳ２２）において、エンジン制御ユニット１００は、まず蒸発燃料のパージ運転を実行しているか否かを判別する（ステップＳ２２０）。そして、パージ運転を実行している場合には、パージバルブ５１を閉じて、パージ運転を強制終了する（ステップＳ２１１）。次いで、エンジン制御ユニット１００は、掃気処理を実行する（ステップＳ２２２）。この掃気処理では、パージバルブ５１を閉じたままの状態で、エンジン運転を継続し、分岐吸気通路２６に残存する蒸発燃料を掃気する（燃焼室１４で燃焼させる）。
【００４５】
次いで、エンジン制御ユニット１００は、掃気処理を終了すべきタイミングを待機する（ステップＳ２３２）。この掃気処理の終了タイミングとしては、種々の方法で決定することが可能である。
【００４６】
図５および図６は、図１の実施形態に係る運転例を示すタイミングチャートである。
【００４７】
各図を参照して、これらの運転例では、あるタイミングｔ１でブレーキが踏まれ、ｔ２で車速が０になって自動停止条件が成立し、蒸発燃料のパージ運転が強制停止された場合を示している。なお、図中のパージ補正量の仮想線は、通常制御（或いは従来技術）の場合を示している。
【００４８】
ここで、図５を参照して、本実施形態においては、通常運転サブルーチン（ステップＳ２６）において、空燃比フィードバック制御が実行されていることから（ステップＳ２６３）、蒸発燃料のパージ運転が強制停止されると、パージ補正量が０になるとともに、掃気によってリニア空燃比センサＳＷ４の検出値がリッチになるため、空燃比フィードバック補正定数は、タイミングｔ２以降、過渡的にリッチ側に値が更新され、所定のタイミングｔ３でリーン側に戻る特性を示す。そこで、本実施形態においては、図４のステップＳ２２３の判定を具体化するに当たり、この空燃比フィードバック補正定数の特性を利用し、蒸発燃料のパージ運転を強制的に停止した後、リッチ側に値が更新された空燃比フィードバック補正定数がリーン側に戻ったときにパージ掃気が終了したと判定するように構成されている。
【００４９】
他方、別の実施形態として、図６を採用することも可能である。
【００５０】
図６を参照して、この実施形態では、エンジン制御ユニット１００のタイマー機能を利用し、蒸発燃料のパージ運転を強制終了した後、所定時間経過後に終了判定をするように設定されている。
【００５１】
そして、図４のステップＳ２２３において、パージ掃気が終了したと判定された場合には、図３のメインルーチンに復帰し、エンジンの自動停止サブルーチン（ステップＳ２３）が実行されることになる。なお、図４のステップＳ２２０において、蒸発燃料のパージ運転を実行していないと判定した場合には、エンジン制御ユニット１００は、直ちにステップＳ２３に移行する。
【００５２】
図７は、図４におけるエンジン自動停止制御サブルーチンのフローチャートである。
【００５３】
図７を参照して、エンジン自動停止制御サブルーチン（ステップＳ２３）において、エンジン制御ユニット１００は、各ピストン１２のトルク低減処理を実行する（ステップＳ２３１）。このトルク低減処理としては、例えば、点火プラグ１５の点火時期をリタードさせることにより実現される。或いは、吸気弁１８の閉弁時期を遅らせる方法を採用してもよい。こうすることによって、停止時の空燃比を調整し、再始動時の空燃比制御を精緻にすることができるとともに、エンジン本体１０の発生トルクを減少させ、トルク変動を抑制させているので、エンジン停止時の回転速度減少特性のばらつきが減少し、ピストン１２が適正位置に停止する確率を向上させることができる。
【００５４】
更にエンジン制御ユニット１００は、スロットルバルブ２４を所定開度開弁する（ステップＳ２３２）。スロットルバルブ２４の開弁は、吸気量を増大させて気筒１１内の既燃ガスの掃気を促進するためになされるものである。
【００５５】
続いてエンジン制御ユニット１００は、エンジン回転速度Ｎｅが燃料カット許容回転速度域（６５０±１０ｒｐｍ）にあるか否かの判定を実行する（ステップＳ２３３）。ここでＮＯであれば、ステップＳ２３１、Ｓ２３２を繰り返し、ＹＥＳとなるまで待機する。エンジン回転速度Ｎｅが燃料カット許容回転速度域（６５０±１０ｒｐｍ）にあると判定した場合（ステップＳ２３３でＹＥＳの場合）、燃料噴射弁２７からの燃料供給と点火プラグ１５の作動を停止（燃料カット）する（ステップＳ２３４）。このように本実施形態では、燃料カット許容回転速度域を設け、エンジン回転速度Ｎｅが燃料カット許容回転速度域内にある時を狙って燃料カットを行うようにしている。例えばアイドル時のエンジン回転速度Ｎｅが６５０±５０ｒｐｍにフィードバック制御されているとき、燃料カット許容回転速度域は上記のように６５０±１０ｒｐｍに設定される。つまり、アイドル時には６５０±５０ｒｐｍの範囲でエンジン回転速度Ｎｅにふらつきが発生するところ、その中で６５０±１０ｒｐｍの範囲に入った瞬間を狙って燃料カットを行うのである。これは、ピストン１２を再始動のための好ましい範囲内で停止させるためになされるもので、燃料カット許容回転速度域で燃料カットを行うと、ピストン１２が好ましい範囲内で停止する確率が高くなることが確認されている。各気筒１１の掃気処理の終了タイミングでのエンジン回転速度Ｎｅが、燃料カット許容回転速度域にあれば、各気筒１１の掃気処理の終了タイミングに同期して燃料カットがなされる。しかしそうでない場合は、エンジン回転速度Ｎｅが燃料カット許容回転速度域に入るタイミングまで燃料カットが保留される。
【００５６】
燃料カット実行した後、エンジン制御ユニット１００は、エンジン回転速度Ｎｅが予め設定された所定回転速度域（本実施形態では５００ｒｐｍ）以下に低下したか否かを判定する（ステップＳ２３５）。仮にエンジン回転速度Ｎｅが５００ｒｐｍ以下に達した場合、エンジン制御ユニット１００は、スロットルバルブ２４を閉じる（ステップＳ２３６）。上述したステップＳ２３１〜Ｓ２３６によるピストン停止位置調整処理により、気筒１１内の空気の圧力を利用して各ピストン１２の停止位置が好ましい範囲内となる確率を高めるようにしている。またエンジン回転速度Ｎｅが、５００ｒｐｍを超えている場合には、エンジン回転速度Ｎｅが低減するまで、ステップＳ２３４の燃料カットを実行し、待機する。
【００５７】
続いて、次いでエンジン制御ユニット１００は、エンジン本体１０が完全に停止するのを待機し（ステップＳ２３７）、ＹＥＳであればピストン１２の停止位置を記憶（ステップＳ２３８）してメインフローに復帰する。
【００５８】
図８から図１０は、図４におけるエンジン燃焼再始動サブルーチンのフローチャートである。
【００５９】
図８を参照して、この燃焼再始動サブルーチン（ステップＳ２５）において、エンジン制御ユニット１００は、水温、停止時間、吸気温度等から、各気筒１１の筒内温度を推定する（ステップＳ２５１）。そして、エンジン制御ユニット１００は、検出されたピストン１２の停止位置に基づいて停止時に圧縮行程にある気筒１１および停止時に膨張行程にある気筒１１内の空気量を算出する（ステップＳ２５２）。このステップＳ２５２により、停止時に圧縮行程にある気筒１１および停止時に膨張行程にある気筒１１の燃焼室容積が求められる。また、エンジン本体１０の自動停止の際には、ステップＳ２４の制御により、燃料カット後にエンジンが数回転してから停止するので、停止時に膨張行程にある気筒１１も新気で満たされた状態にあり、且つ、エンジン停止中に停止時に圧縮行程にある気筒１１および停止時に膨張行程にある気筒１１の内部は略大気圧となっているので、上記燃焼室容積から新気量が求められることとなる。
【００６０】
次に、エンジン制御ユニット１００は、ピストン停止位置が、停止時に圧縮行程にある気筒１１における所定の燃焼停止範囲（圧縮上死点前６０〜８０°クランク角度）のうち、比較的下死点側であるか否かを判定する（ステップＳ２５３）。
【００６１】
ステップＳ２５３でＹＥＳと判定した場合、エンジン制御ユニット１００は、ステップＳ２５４に移行して、上記ステップＳ２５２で算出された停止時に圧縮行程にある気筒１１の空気量に対してλ（空気過剰率）＞１なる空燃比（例えば空燃比＝２０程度）となるように燃料を噴射させる（１回目の燃料噴射）。この空燃比はピストンの停止位置に応じて予め設定された圧縮行程気筒１回目用空燃比マップＭ１から求められる。λ＞１というリーン空燃比とすることにより、停止時に圧縮行程にある気筒１１内の空気量が比較的多いときであっても、逆転方向のための燃焼エネルギーが過多となることなく、逆転し過ぎることを防止している。
【００６２】
一方、ステップＳ２５３でＮＯと判定した場合、エンジン制御ユニット１００は、ステップＳ２５５に移行して、ステップＳ２５２で算出された停止時に圧縮行程にある気筒１１の空気量に対してλ≦１なる空燃比となるように燃料を噴射させる（１回目の燃料噴射）。この空燃比はピストンの停止位置に応じて予め設定された圧縮行程気筒１回目用空燃比マップＭ２から求められる。λ≦１という理論空燃比ないしはそれよりリッチ空燃比とすることにより、停止時に圧縮行程にある気筒１１内の空気量が比較的少ないときであっても、逆転方向のための燃焼エネルギーを充分得ることができる。
【００６３】
本実施形態においては、エンジン本体１０を自動停止させる際に、ステップＳ２２で各気筒１１の掃気処理を実行し、その後、ステップＳ２３においてピストン停止位置調整処理（ステップＳ２３１〜Ｓ２３６）を実行しているので、ステップＳ２５４またはＳ２５５での演算は、極めて精緻なものとなる。
【００６４】
次に、エンジン制御ユニット１００はステップＳ２５６に移行し、停止時に圧縮行程にある気筒１１への１回目燃料噴射から気化時間を考慮して設定した時間の経過後に、当該気筒に対して点火を行う。そして、点火してから所定時間内にクランク角センサＳＷ１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１２が動いたか否かを判定する（ステップＳ２５７）。
【００６５】
このステップＳ２５７において、ＹＥＳと判定されてピストン１２が動いたことが確認すると、エンジン制御ユニット１００は、次のステップに進む。
【００６６】
他方、ステップＳ２５７において、ＮＯと判定されて失火によりピストン１２が動かなかったことを確認した場合には、エンジン制御ユニット１００は、停止時に圧縮行程にある気筒１１に対して再点火を実行し（ステップＳ２５８）、ステップＳ２５７の判定を繰り返す。
【００６７】
図９を参照して、ステップＳ２５７において、ＹＥＳと判定されてピストン１２が動いたことを確認すると、エンジン制御ユニット１００は、ピストン停止位置およびステップＳ２５１で推定した筒内温度に基づいて、停止時に膨張行程にある気筒１１に対する分割燃料噴射の分割比（前段噴射（１回目）と後段噴射（２回目）との比率）を算出する（ステップＳ２５１２）。停止時に膨張行程にある気筒１１におけるピストン停止位置が下死点寄りであるほど、また筒内温度が高いほど、後段の噴射比率を大きくする。
【００６８】
次に、エンジン制御ユニット１００は、ステップＳ２５２で算出した停止時に膨張行程にある気筒１１の空気量に対して所定の空燃比（λ≦１）となるように燃料噴射量を算出する（ステップＳ２５１３）。この際の空燃比はピストンの停止位置に応じて予め設定された膨張行程気筒用空燃比マップＭ３から求められる。本実施形態においては、エンジン本体１０を自動停止させる際に、ステップＳ２２で各気筒１１の掃気処理を実行し、その後、ステップＳ２３においてピストン停止位置調整処理（ステップＳ２３１〜Ｓ２３６）を実行しているので、このステップＳ２５１３での演算は、極めて精緻なものとなる。
【００６９】
次に、エンジン制御ユニット１００は、ステップＳ２５１２で算出された分割比とステップＳ２５１３で算出された停止時に膨張行程にある気筒１１への燃料噴射量とによって、停止時に膨張行程にある気筒１１に対する前段（１回目）の燃料噴射量を算出し、噴射する（ステップＳ２５１４）。
【００７０】
次に、エンジン制御ユニット１００は、ステップＳ２５１で推定された筒内温度に基づき、停止時に膨張行程にある気筒１１に対する後段（２回目）の燃料噴射タイミングを算出する（ステップＳ２５１５）。この２回目の噴射タイミングは、ピストン１２が上死点側への移動（エンジンの逆転方向）を開始した後の、筒内空気が圧縮されている時期であるとともに、噴射燃料の気化潜熱が圧縮圧力を効果的に減少させる（ピストン１２を可及的に上死点へ近づける）ように、且つこの２回目の噴射燃料が点火時期までに気化する時間が可及的に長くなるように設定される。
【００７１】
次に、エンジン制御ユニット１００は、ステップＳ２５１５で算出された２回目の噴射タイミングの燃料噴射量を算出し、燃料噴射弁２７に算出した量の燃料を噴射させる（ステップＳ２５１６）。この停止時に膨張行程にある気筒１１への２回目の燃料噴射後、エンジン制御ユニット１００は、所定のディレー時間経過後に点火プラグ１５を駆動する（ステップＳ２５１７、Ｓ２５１８）。所定のディレー時間はピストンの停止位置に応じて予め設定された膨張行程気筒点火ディレーマップＭ４から求められる。この点火による停止時に膨張行程にある気筒１１での初回燃焼により、エンジンは逆転方向から正転方向に転ずる。従って停止時に圧縮行程にある気筒１１のピストン１２は上死点側に移動し、内部のガス（ステップＳ２５６の点火によって燃焼した既燃ガス）を圧縮し始める。
【００７２】
ステップＳ２５１８による停止時に膨張行程にある気筒１１での点火後、エンジン制御ユニット１００は、再度、点火してから所定時間内にクランク角センサＳＷ１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、ピストン１２が動いたか否かを判定する（ステップＳ２５１９）。このステップＳ２５１８において、ＹＥＳと判定されてピストン１２が動いたことを確認すると、エンジン制御ユニット１００は、次のステップに移行する。
【００７３】
他方、ステップＳ２５１９において、ＮＯと判定されて失火によりピストン１２が動かなかったことを確認した場合には、エンジン制御ユニット１００は、停止時に圧縮行程にある気筒１１に対して再点火を実行し（ステップＳ２５２２）、ステップＳ２５１９の判定を繰り返す。
【００７４】
次に、図１０を参照して、ステップＳ２５１９において、ＹＥＳと判定されてピストン１２が動いたことが確認されると、エンジン制御ユニット１００は、停止時に圧縮行程にある気筒１１に対し、燃料気化時間を考慮に入れた量の２回目の燃料を燃料噴射弁２７に噴射させる（ステップＳ２５２１）。この際の燃料噴射量は、１回目の噴射量と合計した量に基づく全体の空燃比が可燃空燃比（下限は７〜８）よりもさらにリッチ（例えば６程度）になるように、ピストンの停止位置に応じて予め設定された停止時に圧縮行程にある気筒１１への２回目用空燃比マップＭ５から求められる。この停止時に圧縮行程にある気筒１１への２回目の噴射燃料の気化潜熱によって、停止時に圧縮行程にある気筒１１の１回目の圧縮上死点付近の圧縮圧力が低減するので、当該１回目の圧縮上死点を容易に越えることができる。
【００７５】
なお、この停止時に圧縮行程にある気筒１１への２回目の燃料噴射は、専ら筒内の圧縮圧力を低減させるためになされるものであって、これに対する点火、燃焼は行われない（可燃空燃比よりもリッチなので自着火も起こらない）。この不燃燃料は、その後、排気通路３２の三元触媒３３において吸蔵されている酸素と反応し、無害化される。
【００７６】
停止時に圧縮行程にある気筒１１での２回目の噴射燃料は燃焼しないので、停止時に膨張行程にある気筒１１での最初の燃焼に続く次の燃焼は、停止時に吸気行程にある気筒１１での燃焼である。停止時に吸気行程にある気筒１１のピストン１２が２回目の圧縮上死点を越えるためのエネルギーとして、停止時に膨張行程にある気筒１１における初回燃焼のエネルギーの一部が充てられる。つまり停止時に膨張行程にある気筒１１における初回燃焼のエネルギーは、停止時に圧縮行程にある気筒１１が１回目の圧縮上死点を乗り超えるためと、その後、停止時に吸気行程にある気筒１１が２回目の圧縮上死点を越えるためとの両方に供される。
【００７７】
従って、円滑な始動のためには停止時に吸気行程にある気筒１１が２回目の圧縮上死点を越える際の負荷が小さいことが望ましい。その場合には、小さなエネルギーで２回目の圧縮上死点を超えることができる。以下のフローは、次の停止時に吸気行程にある気筒１１での燃焼を行うにあたり、可及的に小さなエネルギーで２回目の圧縮上死点を越えるための制御である。
【００７８】
まず、エンジン制御ユニット１００は筒内空気密度を推定し、その推定値から停止時に吸気行程にある気筒１１の空気量を算定する（ステップＳ２５２２）。次にエンジン制御ユニット１００は、ステップＳ２５１で推定した筒内温度に基づいて、自着火防止のための空燃比補正値を算出する（ステップＳ２５２３）。すなわち自着火が起こると、その燃焼によって２回目の圧縮上死点に至る前にピストン１２を下死点側に押し戻す力（逆トルク）が発生する。これはその分２回目の圧縮上死点を越えるためのエネルギーを多く消費するので望ましくない。そこでこの逆トルクを抑制するために空燃比をリーン寄りのリッチに補正し、自着火が起こらないようにするのである。
【００７９】
次に、エンジン制御ユニット１００は、ステップＳ２５２２で算定した停止時に吸気行程にある気筒１１の空気量と、ステップＳ２５２３で算出した空燃比補正値を考慮した空燃比とから、停止時に吸気行程にある気筒１１への燃料噴射量を算出する（ステップＳ２５２４）。
【００８０】
本実施形態においては、エンジン本体１０を自動停止させる際に、ステップＳ２２で各気筒１１の掃気処理を実行し、その後、ステップＳ２３においてピストン停止位置調整処理（ステップＳ２３１〜Ｓ２３６）を実行しているので、これらステップＳ２５２２〜Ｓ２５２４での演算は、極めて精緻なものとなる。
【００８１】
そして停止時に吸気行程にある気筒１１に対する燃料噴射が実行される。この燃料噴射は、その気化潜熱によって圧縮圧力が低減するように（つまり２回目の圧縮上死点を越えるための必要エネルギーを低減するように）、圧縮行程の後期まで遅延してなされる（ステップＳ２５２５）。その遅延量は、エンジンの自動停止期間、吸気温度、エンジン水温等に基いて算出される。
【００８２】
他方、エンジン制御ユニット１００は、ステップＳ２５１９において、クランク角センサＳＷ１のエッジを検出したタイミングを起点として検査タイミングを算出し（ステップＳ２５２６）、このタイミングに至るのを待機する（ステップＳ２５２７）。
【００８３】
次いで、算出された検査タイミングにおけるエンジン回転速度（検査時エンジン回転速度）Ｎｅが必要エンジン回転速度（例えば２００ｒｐｍ）を下回っていないかどうか判定する（ステップＳ２５２８）。この判定で、検査時エンジン回転速度Ｎｅが必要エンジン回転速度以上である場合（ステップＳ２５２８でＹＥＳの場合）、エンジン制御ユニット１００は、２回目の圧縮上死点を超えると判断し、蒸発燃料のパージ実行を許可し（ステップＳ２５２９）、メインルーチンに復帰する。
【００８４】
他方、ステップＳ２５３０の判定で、必要エンジン回転速度Ｎｅに満たないと判定した場合には、スタータモータ併用駆動制御を実行する（ステップＳ２５２１０）。
【００８５】
なお、スタータモータ併用駆動制御自身は、公知の技術を利用できるので、詳細な説明は省略する。
【００８６】
以上説明したように、本実施形態においては、エンジン本体１０の自動停止前にパージ制御弁としてのパージバルブ５１が閉じて、蒸発燃料のパージが停止されるので、自動停止制御の過程で未燃燃料が排出されるおそれがなくなる。
【００８７】
また、本実施形態では、パージバルブ５１を強制的に閉じた後、各気筒１１の掃気処理を実行している（図４参照）。このため本実施形態では、パージ運転によって残留している蒸発燃料を掃気した後、自動停止制御を実行することができるので、より正確な自動停止制御を実行することが可能になる。
【００８８】
また、本実施形態では、所定の掃気終了条件が成立した場合に、前記掃気処理を終了し、エンジン本体１０の自動停止制御を開始するものである（図５、図６参照）。このため本実施形態では、蒸発燃料の掃気後に速やかにエンジン本体１０の自動停止を実行するので、蒸発燃料と供給燃料の双方の消費量改善を図ることができる。
【００８９】
また、本実施形態では、図４および図５で示したように、排気ガスの酸素濃度に関する検出値をエンジン制御ユニット１００に出力するリニア空燃比センサＳＷ４を設け、このリニア空燃比センサＳＷ４の検出値に基づいてエンジン１の目標空燃比をフィードバック制御するとともに、パージバルブ５１を強制的に閉じた後、空燃比フィードバック補正定数の変化に基づいて前記掃気処理を終了するものである。このため本実施形態では、実際の掃気状態を把握することができ、掃気完了時期を適切に把握することができる。
【００９０】
また、本実施形態では、再始動条件が成立した時に燃焼によってエンジン本体１０の再始動を実行するものであるところ、再始動時の空燃比を調整するための処理を実行する前にパージバルブ５１を強制的に閉じ、各気筒１１の掃気処理を実行するので、再始動時の空燃比が蒸発燃料によってずれるのを確実に防止することが可能になり、燃料の燃焼による停止時のエンジンを確実に始動させることができる。
【００９１】
また本実施形態では、掃気処理の後、エンジン本体１０の自動停止過程において、燃焼再始動に適した位置にピストン１２を停止させるピストン停止位置調整処理（ステップＳ２３１〜Ｓ２３６）を実行するものである。このようにピストン位置の調整処理が実行される前に蒸発燃料の掃気が実行されるので、本実施形態では、パージ経路中に残留している蒸発燃料によってピストン１２の位置調整が妨げられるおそれがなくなり、燃焼再始動に好適なピストン位置でエンジン本体１０を停止させる確率を高めることが可能になる。
【００９２】
従って本実施形態によれば、自動停止制御の過程で未燃燃料が排出されるおそれがなくなるので、自動停止／再始動の作動を妨げることなく、蒸発燃料をエンジンに供給することができるという顕著な効果を奏する。
【００９３】
上述した実施形態は、本発明の好ましい具体例を示したものに過ぎず、本発明は上述した実施形態に限定されない。
【００９４】
例えば、パージ運転の有無に拘わらず、エンジン本体１０の自動停止に先立って掃気処理を実行してもよい。その場合には、掃気処理の終了を図６で示したタイマーによって実行すればよい。
【００９５】
その他、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。
【図面の簡単な説明】
【００９６】
【図１】本発明の実施の一形態に係るエンジンの系統図である。
【図２】図１の実施形態に係る要求トルクとエンジン回転速度との関係を示す特性図である。
【図３】図１の実施形態に係る運転制御の一例を示すフローチャートである。
【図４】図３におけるエンジン自動停止準備サブルーチンのフローチャートである。
【図５】図１の実施形態に係る運転例を示すタイミングチャートである。
【図６】図１の実施形態に適用可能な別の実施形態に係る運転例を示すタイミングチャートである。
【図７】図４におけるエンジン自動停止制御サブルーチンのフローチャートである。
【図８】図４におけるエンジン燃焼再始動サブルーチンのフローチャートである。
【図９】図４におけるエンジン燃焼再始動サブルーチンのフローチャートである。
【図１０】図４におけるエンジン燃焼再始動サブルーチンのフローチャートである。
【符号の説明】
【００９７】
１ エンジン
１０ エンジン本体
２０ 吸気システム
２７ 燃料噴射弁
３０ 排気システム
４０ 燃料供給システム
４１ 燃料タンク
４８ 蒸発燃料通路
４９ キャニスタ
５０ パージ通路
５１ パージバルブ（パージ制御弁の一例）
１００ エンジン制御ユニット
ＳＷ４ リニア空燃比センサ
【技術分野】
【０００１】
本発明はエンジンの制御装置に関し、特に自動停止／再始動装置と蒸発燃料パージ装置とを有するエンジンの制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
本件出願人は、所定の自動停止条件が成立した場合にアイドリング状態にある車両のエンジンを自動停止するととともに、所定の再始動条件が成立した場合には、停止しているエンジンを再始動するエンジンの自動停止／再始動装置を提案している（特許文献１、２）。
【０００３】
他方、近年、蒸発燃料による大気汚染防止を図るために様々な対策が講じられるようになってきている。かかる対策としては、燃料タンク内で発生する蒸発燃料外気に放出されないように、キャニスタを介して燃料タンクをエンジンの吸気管に連通するとともに、燃料タンク内を適正に負圧化する負圧密閉タンク装置を備え、所定のパージ条件が成立した場合に燃料タンクから発生する蒸発燃料をパージ制御弁の開閉動作に基づいて前記エンジンにパージ（放出）する蒸発燃料パージ装置がある。
【０００４】
かかる蒸発燃料パージ装置をエンジンの自動停止／再始動装置に併用した場合、自動停止条件が成立した後、燃料タンク内の圧力が目標負圧に達する時間が長くなったり、目標負圧に達しない場合があった。そのような状態のまま、エンジンの自動停止を実行すると、未燃燃料が排気通路に排出され、排気性能が低下するという虞があった。そこで、蒸発燃料パージ装置をエンジンの自動停止／再始動装置に併用するに当たり、従来は、燃料タンク内の圧力が所定の圧力よりも高い場合には、エンジンの自動停止条件の成立に拘わらず、エンジンの自動停止を中止するようにしていた（特許文献３）。
【特許文献１】特開２００４−２９３４７４号公報
【特許文献２】特開２００４−１２４７５４号公報
【特許文献３】特開２００２−２１３２６８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
当然のことながら、エンジンの自動停止条件が成立しているにも拘わらず、自動停止を中止する場合には、本来の目的である燃料消費量の節約を達成することができず、環境保全の問題にも悪影響を及ぼすおそれがある。
【０００６】
本発明は上記不具合に鑑みてなされたものであり、自動停止／再始動装置の作動を妨げることなく、蒸発燃料をエンジンに供給することのできるエンジンの制御装置を提供することを課題としている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
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場合にエンジンを自動停止させ、停止後所定のエンジン再始動条件が成立した場合に前記エンジンを再始動させる自動停止／再始動装置と、所定のパージ条件が成立した場合に燃料タンクから発生する蒸発燃料をパージ制御弁の開閉動作に基づいて前記エンジンにパージする蒸発燃料パージ装置と、前記自動停止／再始動装置並びに前記蒸発燃料パージ装置の動作を制御する制御手段とを備えたエンジンの制御装置において、前記制御手段は、前記パージ条件が成立している時に前記エンジン停止条件が成立した場合には、前記パージ制御弁を強制的に閉じるものであることを特徴とするエンジンの制御装置である。この態様では、エンジンの自動停止前に蒸発燃料パージ装置のパージ制御弁が閉じて蒸発燃料のパージが停止されるので、エンジン自動停止／再始動装置による自動停止制御の過程で未燃燃料が排出されるおそれがなくなる。
【０００８】
好ましい態様において、前記制御手段は、前記パージ条件が成立している時に前記エンジン停止条件が成立した場合に、前記パージ制御弁を強制的に閉じた後、各気筒の掃気処理を実行するものである。この態様では、パージ運転によって残留している蒸発燃料を掃気した後、自動停止制御を実行することができるので、より正確な自動停止制御を実行することが可能になる。
【０００９】
好ましい態様において、前記制御手段は、所定の掃気終了条件が成立した場合に、前記掃気処理を終了し、エンジンの自動停止制御を開始するものである。この態様では、蒸発燃料の掃気後に速やかにエンジンの自動停止を実行するので、蒸発燃料と供給燃料の双方の消費量改善を図ることができる。
【００１０】
好ましい態様において、排気ガスの酸素濃度に関する検出値を前記制御手段に出力する空燃比センサを設け、前記制御手段は、前記酸素濃度検出センサの検出値並びに空燃比フィードバック補正定数の特性に基づいてエンジンの目標空燃比をフィードバック制御するとともに、前記パージ制御弁を強制的に閉じた後の前記空燃比フィードバック補正定数の変化に基づいて前記掃気処理を終了するものである。この態様では、エンジンの目標空燃比をフィードバック制御する際に、空燃比フィードバック補正定数の変化に基づいて蒸発燃料の掃気処理を終了するので、実際の掃気状態を把握することができ、掃気完了時期を適切に把握することができる。
【００１１】
好ましい態様において、前記制御手段は、前記再始動条件が成立した時に燃焼によってエンジン本体の再始動を実行するものである。この態様では、再始動時の空燃比を調整するための処理を実行する前にパージ制御弁を強制的に閉じ、各気筒の掃気処理を実行するので、再始動時の空燃比が蒸発燃料によってずれるのを確実に防止することが可能になり、燃料の燃焼による停止時のエンジンを確実に始動させることができる。
【００１２】
好ましい態様において、前記制御手段は、当該掃気処理の後、ピストンエンジン本体の自動停止過程において、燃焼再始動に適した位置にピストンを停止させるピストン停止位置調整処理を実行するものである。この態様では、ピストン位置の調整処理が実行される前に蒸発燃料の掃気が実行されるので、パージ経路中に残留している蒸発燃料によってピストンの位置調整が妨げられるおそれがなくなり、燃焼再始動に好適なピストン位置でエンジン本体を停止させる確率を高めることが可能になる。
【発明の効果】
【００１３】
以上説明したように、本発明によれば、自動停止制御の過程で未燃燃料が排出されるおそれがなくなるので、自動停止／再始動装置の作動を妨げることなく、蒸発燃料をエンジンに供給することができるという顕著な効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
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。
【００１５】
図１は本発明の実施の一形態に係るエンジン１の系統図である。
【００１６】
図１を参照して、本実施形態のエンジン１に係るエンジン本体１０には、複数の気筒１１が設けられるとともに、各気筒１１の内部には、図略のクランクシャフトに連結されたピストン１２が嵌挿されることにより、その上方に燃焼室１４が形成されている。各燃焼室１４には、点火プラグ１５の電極が臨んでいる。
【００１７】
エンジン本体１０には、前記クランクシャフトのエンジン回転速度Ｎｅ並びに回転方向を検出する一対のクランク角センサＳＷ１が設けられている。クランク角センサＳＷ１は、一方から出力される検出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、双方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の回転方向および位相を検出するようになっている。
【００１８】
エンジン本体１０のシリンダヘッドには、気筒１１毎に燃焼室１４に向かって開口する吸気ポート１６、排気ポート１７がそれぞれ形成されているとともに、これらのポート１６、１７には、吸気弁１８および排気弁１９がそれぞれ装備されている。なお、これら吸気弁１８および排気弁１９には、それぞれ図略の可変開弁タイミング機構が設けられており、開弁タイミングを変更することによって掃気ができるように構成されている。
【００１９】
吸気ポート１６には、吸気システム２０が、排気ポート１７には排気システム３０がそれぞれ設けられている。
【００２０】
吸気システム２０は、吸入空気を浄化するエアクリーナ２１を上流端に備えている。エアクリーナ２１には、エレメント２２が内蔵されている。エアクリーナ２１の下流側には、スロットルボディ２３が設けられている。スロットルボディ２３には、吸気システム２０内を流通する吸入空気量Ｑａを調整するスロットルバルブ２４が設けられている。そして、スロットルボディ２３の下流側には、インテークマニホールド２５が設けられ、このインテークマニホールド２５の下流端に設けられた分岐吸気通路２６が対応する気筒１１の吸気ポート１６に接続されている。図示の例では、エンジン本体１０に直噴式の燃料噴射弁２７が設けられている。この吸気システム２０には、エアクリーナ２１とスロットルボディ２３の間にエアフローセンサＳＷ２が配置されている。エアフローセンサＳＷ２は、エレメント２２に濾過された吸入空気の吸入空気量Ｑａを出力するものである。さらに、スロットルボディ２３には、当該スロットルバルブ２４のスロットル開度ＴＶＯを検出するスロットルセンサＳＷ３が設けられている。
【００２１】
排気システム３０は、排気ポート１７に接続されるエキゾーストマニホールド３１と、このエキゾーストマニホールド３１の下流側に設けられる排気通路３２と、この排気通路３２の下流側に配置され、当該排気通路３２内に排出された既燃ガスを浄化する三元触媒３３とが設けられている。そして、この排気システム３０には、三元触媒３３の上流側に配置されたリニア空燃比センサＳＷ４と、下流側に配置された酸素濃度センサＳＷ５とが設けられている。リニア空燃比センサＳＷ４は、既燃ガスから酸素濃度に概ね比例する信号ＰＦを出力するためのものである。酸素濃度センサＳＷ５は、理論空燃比に相当する酸素濃度で出力電圧が急変するように構成されており、理論空燃比に対し酸素濃度が多いか少ないかをオンオフ的に検出し、信号ＳＦを出力することにより、空燃比のフィードバック制御を実行するためのものである。リニア空燃比センサＳＷ４は、フィードバック制御の実空燃比に相当する出力を演算するものであるのに対し、酸素濃度センサＳＷ５は、浄化後の既燃ガスの酸素濃度に相当する検出値を演算するものである。本実施形態において、エンジンの目標空燃比は、原則として理論空燃比（λ＝１）に設定される。
【００２２】
燃料噴射弁２７に燃料を供給する燃料供給システム４０は、燃料タンク４１を備え、該燃料タンク４１内に、燃料ポンプ４２と、低圧側の燃料フィルタ４３と、高圧側の燃料フィルタ４４と、プレッシャレギュレータ４５とが配置されている。そして、燃料タンク４１と燃料噴射弁２７の間にプレッシャレギュレータ４５下流の燃料通路４６が接続され、該燃料通路４６の途中に高圧燃料ポンプ４７が設けられている。燃料は燃料タンク４１に収容され、低圧側の燃料フィルタ４３を通して燃料ポンプ４２により吸い上げられる。そして、高圧側の燃料フィルタ４４を通り、プレッシャレギュレータ４５で所定圧力に調整されて、燃料通路４６を流れ、高圧燃料ポンプ４７から供給通路４７Ａを経て燃料噴射弁２７に供給される。この高圧燃料ポンプ４７は、カムシャフトにより駆動される構成になっている。なお、図示の例において、高圧燃料ポンプ４７には、リリーフ通路４７Ｂが設けられ、このリリーフ通路４７Ｂは、リリーフ弁４７Ｃを介して燃料噴射弁２７に接続されている。リリーフ弁４７Ｃは、燃圧が所定値以上になった場合に開弁するように構成されている。
【００２３】
また、燃料タンク４１に発生した蒸発燃料を吸着捕捉（トラップ）し所定条件成立時にパージして吸気側にパージする蒸発燃料パージ装置として、燃料タンク４１の上部には蒸発燃料通路４８が接続され、該蒸発燃料通路４８の他端は吸着捕捉用の活性炭を収納したキャニスタ４９の上部に接続されている。また、キャニスタ４９の上部と吸気系のインテークマニホールド２５とを結ぶパージ通路５０が設けられ、該パージ通路５０の途中には、エンジン制御ユニット１００の制御によって流量を制御するソレノイド式のパージバルブ５１が配設されている。また、キャニスタ４９とパージバルブ５１の間には液化した蒸発燃料を捕捉するキャッチタンク５２が配設されている。キャニスタ４９の下部には、パージ用の空気を導入する大気通路５３が接続されている。
【００２４】
上述した各センサＳＷ１〜ＳＷ５、スロットルバルブ２４、燃料噴射弁２７、並びにＥＧＲ開閉弁６１は、エンジン制御ユニット１００に接続されている。なお、本実施形態においては、エンジン１の運転状態を検出するために、エンジン本体１０の冷却水温度を検出する水温センサＳＷ６と、車速を検出する車速センサＳＷ７と、ブレーキの踏み込み量を検出するブレーキセンサＳＷ８とが接続されている。
【００２５】
エンジン制御ユニット１００は、ＣＰＵ１０１、メモリ１０２、インターフェース１０３並びにこれらのユニット１０１〜１０３を接続するバス１０４を有している。
【００２６】
インターフェース１０３には、入力要素として、各センサＳＷ１〜ＳＷ８を含む各種のセンサが接続されており、これらセンサＳＷ１〜ＳＷ８等からの検出信号を受けることによって運転状態を判定できるようになっている。また、インターフェース１０３には、出力要素として、図略のコントローラや、ドライバと接続されており、これらのユニットを介して吸気弁１８および排気弁１９の可変開弁タイミング機構、スロットルバルブ２４、燃料噴射弁２７、並びにパージバルブ５１を駆動できるように構成されている。
【００２７】
メモリ１０２には、エンジン全体を制御するためのプログラムやデータが記憶されている。かかるプログラムを詳しくは後述するフローチャートに基づいて実行することにより、エンジン制御ユニット１００は、自動停止／再始動装置、およびその制御手段、並びに前記蒸発燃料パージ装置の動作を制御する制御手段を機能的に構成している。
【００２８】
メモリ１０２には、図２の特性図に基づく制御マップが記憶されている。
【００２９】
図２は、図１の実施形態に係る要求トルクとエンジン回転速度との関係を示す特性図である。
【００３０】
図２を参照して、運転領域毎に蒸発燃料をパージするパージ運転を実行するために、予め実験等で図２のような特性図を設定し、その設定値がメモリ１０２に制御マップとして、記憶されている。
【００３１】
また、メモリ１０２には、エンジン制御ユニット１００がエンジン１の自動停止／再始動装置の制御手段として機能するために、種々の制御マップＭ１、Ｍ２（図８参照）、Ｍ３、Ｍ４（図９参照）、およびＭ５（図１０参照）が記憶されている。
【００３２】
図３は、図１の実施形態に係る運転制御の一例を示すフローチャートである。
【００３３】
図３を参照して、この運転制御が実行されると、エンジン制御ユニット１００は、まず各種のデータを読み込み、運転状態を把握する（ステップＳ２０）。次いで、エンジン制御ユニット１００は、所定のエンジン停止条件が成立しているか否かを判定する（ステップＳ２１）。ここで、所定のエンジン停止条件とは、車速、ブレーキの作動状況、エンジン水温等に基づいて判定される条件であり、例えば車速が所定速度よりも小さく、ブレーキが作動していて、エンジン水温が所定範囲内にあり、さらにエンジン本体１０を停止させることに特に不都合のない状況であれば、自動停止条件が成立したものとする。
【００３４】
ステップＳ２１におけるエンジン停止条件が成立した場合（ステップＳ２１においてＹＥＳの場合）、エンジン制御ユニット１００は、エンジン自動停止準備サブルーチンを実行する（ステップＳ２２）。
【００３５】
次いでエンジン制御ユニット１００は、エンジン１の自動停止サブルーチンを実行する（ステップＳ２３）。
【００３６】
次いで、エンジン制御ユニット１００は、再始動条件が成立するのを待機する（ステップＳ２４）。ここで、再始動条件とは、停車状態から発進するためにブレーキが解除された場合やアクセル操作等が行われた場合、エアコン等の動作のためにエンジンの運転が必要になった場合等である。再始動条件が成立すると、エンジン制御ユニット１００は、エンジン本体１０の再始動制御（エンジン燃焼再始動サブルーチン）を実行する（ステップＳ２５）。ここで、本実施形態では、後述するように、燃料の燃焼によってエンジン本体１０を一旦逆転させ、その後、正転させる逆転式燃焼再始動方式を採用している。尤もこれに限らず、直ちに正転させる正転式燃焼再始動方式を採用してもよい。また、図略のスタータモータを併用したモータ併用再始動であってもよい。
【００３７】
次いで、エンジン制御ユニット１００は、通常運転サブルーチンを実行する（ステップＳ２６）。この通常運転サブルーチンにおいて、エンジン制御ユニット１００は、エンジン回転速度Ｎｅ、エンジン負荷、エンジン水温等による所定のパージ実行条件が成立した時、すなわち図２の特性図に基づく蒸発燃料のパージ運転領域であるか否かを制御マップによって判別し（ステップＳ２６１）、パージ運転領域であれば、蒸発燃料のパージ運転サブルーチンを実行する（ステップＳ２６２）。
【００３８】
パージ実行条件は、例えば所定の低回転／低負荷領域で、エンジン水温が所定値以上で、空燃比フィードバックの実行条件が成立することである。
【００３９】
このステップＳ２６２のパージ運転サブルーチンでは、パージバルブ５１を開き、キャニスタ４９にトラップされていた蒸発燃料をパージしてインテークマニホールド２５のサージタンクに供給するもので、蒸発燃料のパージ開始時には、パージした蒸発燃料を含む空気の供給量（パージ量）が０からエンジン運転状態に応じた要求量まで漸増するよう、パージ率（エンジンの吸入空気量に対するパージ量の比率）を設定し、設定したパージ率と吸入空気量に応じてパージバルブ５１を駆動するためのデューティー比を制御する。また、蒸発燃料のパージ開始時にパージ率を漸増させる制御において、漸増期間の初期はリニア空燃比センサＳＷ４の出力の反転に同期してパージ率を所定量、例えば目標パージ率（要求パージ量に相当するパージ率）の１％ずつ増加させ、漸増期間の後期は所定時間、例えば６５ｍｓ毎にパージ率を例えば０．０２５％ずつ増加させる。この場合、蒸発燃料濃度が特に高い蒸発燃料のパージ開始初期には、リニア空燃比センサＳＷ４の出力の反転に同期して且つ長い時間間隔でパージ量が増量されることによって空燃比の変動が抑制され、蒸発燃料濃度が下がる漸増期間の後期には短い時間間隔で速やかに要求量までパージ量が増量される。また、空燃比フィードバックの補正量に基づいて、パージガス中の蒸発燃料の濃度の推定学習が行われる。この学習は、パージ中に空燃比フィードバック補正量の所定回数の平均値をその間の平均パージ率で割った値に基づいて蒸発燃料濃度を推定するものである。そして、この学習した蒸発燃料濃度に応じてパージ補正量が決定される。
【００４０】
また、パージ中に空燃比フィードバック補正量が所定のしきい値を越えたときは、パージ量の減量処理が行われる。そして、そのしきい値が蒸発燃料濃度の学習完了時と未完了時とで変更される。この変更は、濃度学習の未完了時には濃度学習の完了時に対して上記しきい値を高くするものである。こうして蒸発燃料が供給されることによる空燃比のずれはリニア空燃比センサＳＷ４によって検出され、そのセンサ出力に基づいて空燃比がフィードバック補正される。また、蒸発燃料濃度の学習に基づく燃料噴射量の補正によってフィードバックの応答遅れが補われ、さらに、空燃比フィードバック補正量がしきい値を越えるとパージ量が減量され、その結果、蒸発燃料の供給による空燃比のずれが抑制される。そして、蒸発燃料濃度の濃度学習が完了していない時は、しきい値が高くなることにより、空燃比フィードバック補正量に基づくパージ減量に優先して濃度学習が実行される。
【００４１】
蒸発燃料のパージ運転サブルーチン（ステップＳ２６２）を実行した場合、またはパージ運転領域でなかった場合（ステップＳ２６１において、ＮＯの場合）、エンジン制御ユニット１００は、空燃比のフィードバックサブルーチンを実行する（ステップＳ２６３）。この空燃比のフィードバックサブルーチンでは、クランク角センサＳＷ１の出力から演算されるエンジン回転速度ＮｅとエアフローセンサＳＷ２の出力から演算される吸入空気量に基づいて基本燃料噴射量を演算し、その基本燃料噴射量を水温センサＳＷ６の出力から演算されるエンジン水温等に応じた各種補正を加え、それにリニア空燃比センサＳＷ４の出力に基づくフィードバック補正を加えることによってエンジン１の空燃比を目標空燃比に収束させるものである。そして、エンジン制御ユニット１００は、ステップＳ２０に戻って上述した処理を繰り返す。
【００４２】
なお、ステップＳ２１において、エンジン停止条件が成立していないと判定した場合（ステップＳ２１において、ＮＯの場合）、エンジン制御ユニット１００は、直ちにステップＳ２６に移行し、上述したステップＳ２６１〜Ｓ２６３を実行して、ステップＳ２０以降のステップを繰り返す。
【００４３】
図４は、図３におけるエンジン自動停止準備サブルーチンのフローチャートである。
【００４４】
図４を参照して、エンジン自動停止準備サブルーチン（ステップＳ２２）において、エンジン制御ユニット１００は、まず蒸発燃料のパージ運転を実行しているか否かを判別する（ステップＳ２２０）。そして、パージ運転を実行している場合には、パージバルブ５１を閉じて、パージ運転を強制終了する（ステップＳ２１１）。次いで、エンジン制御ユニット１００は、掃気処理を実行する（ステップＳ２２２）。この掃気処理では、パージバルブ５１を閉じたままの状態で、エンジン運転を継続し、分岐吸気通路２６に残存する蒸発燃料を掃気する（燃焼室１４で燃焼させる）。
【００４５】
次いで、エンジン制御ユニット１００は、掃気処理を終了すべきタイミングを待機する（ステップＳ２３２）。この掃気処理の終了タイミングとしては、種々の方法で決定することが可能である。
【００４６】
図５および図６は、図１の実施形態に係る運転例を示すタイミングチャートである。
【００４７】
各図を参照して、これらの運転例では、あるタイミングｔ１でブレーキが踏まれ、ｔ２で車速が０になって自動停止条件が成立し、蒸発燃料のパージ運転が強制停止された場合を示している。なお、図中のパージ補正量の仮想線は、通常制御（或いは従来技術）の場合を示している。
【００４８】
ここで、図５を参照して、本実施形態においては、通常運転サブルーチン（ステップＳ２６）において、空燃比フィードバック制御が実行されていることから（ステップＳ２６３）、蒸発燃料のパージ運転が強制停止されると、パージ補正量が０になるとともに、掃気によってリニア空燃比センサＳＷ４の検出値がリッチになるため、空燃比フィードバック補正定数は、タイミングｔ２以降、過渡的にリッチ側に値が更新され、所定のタイミングｔ３でリーン側に戻る特性を示す。そこで、本実施形態においては、図４のステップＳ２２３の判定を具体化するに当たり、この空燃比フィードバック補正定数の特性を利用し、蒸発燃料のパージ運転を強制的に停止した後、リッチ側に値が更新された空燃比フィードバック補正定数がリーン側に戻ったときにパージ掃気が終了したと判定するように構成されている。
【００４９】
他方、別の実施形態として、図６を採用することも可能である。
【００５０】
図６を参照して、この実施形態では、エンジン制御ユニット１００のタイマー機能を利用し、蒸発燃料のパージ運転を強制終了した後、所定時間経過後に終了判定をするように設定されている。
【００５１】
そして、図４のステップＳ２２３において、パージ掃気が終了したと判定された場合には、図３のメインルーチンに復帰し、エンジンの自動停止サブルーチン（ステップＳ２３）が実行されることになる。なお、図４のステップＳ２２０において、蒸発燃料のパージ運転を実行していないと判定した場合には、エンジン制御ユニット１００は、直ちにステップＳ２３に移行する。
【００５２】
図７は、図４におけるエンジン自動停止制御サブルーチンのフローチャートである。
【００５３】
図７を参照して、エンジン自動停止制御サブルーチン（ステップＳ２３）において、エンジン制御ユニット１００は、各ピストン１２のトルク低減処理を実行する（ステップＳ２３１）。このトルク低減処理としては、例えば、点火プラグ１５の点火時期をリタードさせることにより実現される。或いは、吸気弁１８の閉弁時期を遅らせる方法を採用してもよい。こうすることによって、停止時の空燃比を調整し、再始動時の空燃比制御を精緻にすることができるとともに、エンジン本体１０の発生トルクを減少させ、トルク変動を抑制させているので、エンジン停止時の回転速度減少特性のばらつきが減少し、ピストン１２が適正位置に停止する確率を向上させることができる。
【００５４】
更にエンジン制御ユニット１００は、スロットルバルブ２４を所定開度開弁する（ステップＳ２３２）。スロットルバルブ２４の開弁は、吸気量を増大させて気筒１１内の既燃ガスの掃気を促進するためになされるものである。
【００５５】
続いてエンジン制御ユニット１００は、エンジン回転速度Ｎｅが燃料カット許容回転速度域（６５０±１０ｒｐｍ）にあるか否かの判定を実行する（ステップＳ２３３）。ここでＮＯであれば、ステップＳ２３１、Ｓ２３２を繰り返し、ＹＥＳとなるまで待機する。エンジン回転速度Ｎｅが燃料カット許容回転速度域（６５０±１０ｒｐｍ）にあると判定した場合（ステップＳ２３３でＹＥＳの場合）、燃料噴射弁２７からの燃料供給と点火プラグ１５の作動を停止（燃料カット）する（ステップＳ２３４）。このように本実施形態では、燃料カット許容回転速度域を設け、エンジン回転速度Ｎｅが燃料カット許容回転速度域内にある時を狙って燃料カットを行うようにしている。例えばアイドル時のエンジン回転速度Ｎｅが６５０±５０ｒｐｍにフィードバック制御されているとき、燃料カット許容回転速度域は上記のように６５０±１０ｒｐｍに設定される。つまり、アイドル時には６５０±５０ｒｐｍの範囲でエンジン回転速度Ｎｅにふらつきが発生するところ、その中で６５０±１０ｒｐｍの範囲に入った瞬間を狙って燃料カットを行うのである。これは、ピストン１２を再始動のための好ましい範囲内で停止させるためになされるもので、燃料カット許容回転速度域で燃料カットを行うと、ピストン１２が好ましい範囲内で停止する確率が高くなることが確認されている。各気筒１１の掃気処理の終了タイミングでのエンジン回転速度Ｎｅが、燃料カット許容回転速度域にあれば、各気筒１１の掃気処理の終了タイミングに同期して燃料カットがなされる。しかしそうでない場合は、エンジン回転速度Ｎｅが燃料カット許容回転速度域に入るタイミングまで燃料カットが保留される。
【００５６】
燃料カット実行した後、エンジン制御ユニット１００は、エンジン回転速度Ｎｅが予め設定された所定回転速度域（本実施形態では５００ｒｐｍ）以下に低下したか否かを判定する（ステップＳ２３５）。仮にエンジン回転速度Ｎｅが５００ｒｐｍ以下に達した場合、エンジン制御ユニット１００は、スロットルバルブ２４を閉じる（ステップＳ２３６）。上述したステップＳ２３１〜Ｓ２３６によるピストン停止位置調整処理により、気筒１１内の空気の圧力を利用して各ピストン１２の停止位置が好ましい範囲内となる確率を高めるようにしている。またエンジン回転速度Ｎｅが、５００ｒｐｍを超えている場合には、エンジン回転速度Ｎｅが低減するまで、ステップＳ２３４の燃料カットを実行し、待機する。
【００５７】
続いて、次いでエンジン制御ユニット１００は、エンジン本体１０が完全に停止するのを待機し（ステップＳ２３７）、ＹＥＳであればピストン１２の停止位置を記憶（ステップＳ２３８）してメインフローに復帰する。
【００５８】
図８から図１０は、図４におけるエンジン燃焼再始動サブルーチンのフローチャートである。
【００５９】
図８を参照して、この燃焼再始動サブルーチン（ステップＳ２５）において、エンジン制御ユニット１００は、水温、停止時間、吸気温度等から、各気筒１１の筒内温度を推定する（ステップＳ２５１）。そして、エンジン制御ユニット１００は、検出されたピストン１２の停止位置に基づいて停止時に圧縮行程にある気筒１１および停止時に膨張行程にある気筒１１内の空気量を算出する（ステップＳ２５２）。このステップＳ２５２により、停止時に圧縮行程にある気筒１１および停止時に膨張行程にある気筒１１の燃焼室容積が求められる。また、エンジン本体１０の自動停止の際には、ステップＳ２４の制御により、燃料カット後にエンジンが数回転してから停止するので、停止時に膨張行程にある気筒１１も新気で満たされた状態にあり、且つ、エンジン停止中に停止時に圧縮行程にある気筒１１および停止時に膨張行程にある気筒１１の内部は略大気圧となっているので、上記燃焼室容積から新気量が求められることとなる。
【００６０】
次に、エンジン制御ユニット１００は、ピストン停止位置が、停止時に圧縮行程にある気筒１１における所定の燃焼停止範囲（圧縮上死点前６０〜８０°クランク角度）のうち、比較的下死点側であるか否かを判定する（ステップＳ２５３）。
【００６１】
ステップＳ２５３でＹＥＳと判定した場合、エンジン制御ユニット１００は、ステップＳ２５４に移行して、上記ステップＳ２５２で算出された停止時に圧縮行程にある気筒１１の空気量に対してλ（空気過剰率）＞１なる空燃比（例えば空燃比＝２０程度）となるように燃料を噴射させる（１回目の燃料噴射）。この空燃比はピストンの停止位置に応じて予め設定された圧縮行程気筒１回目用空燃比マップＭ１から求められる。λ＞１というリーン空燃比とすることにより、停止時に圧縮行程にある気筒１１内の空気量が比較的多いときであっても、逆転方向のための燃焼エネルギーが過多となることなく、逆転し過ぎることを防止している。
【００６２】
一方、ステップＳ２５３でＮＯと判定した場合、エンジン制御ユニット１００は、ステップＳ２５５に移行して、ステップＳ２５２で算出された停止時に圧縮行程にある気筒１１の空気量に対してλ≦１なる空燃比となるように燃料を噴射させる（１回目の燃料噴射）。この空燃比はピストンの停止位置に応じて予め設定された圧縮行程気筒１回目用空燃比マップＭ２から求められる。λ≦１という理論空燃比ないしはそれよりリッチ空燃比とすることにより、停止時に圧縮行程にある気筒１１内の空気量が比較的少ないときであっても、逆転方向のための燃焼エネルギーを充分得ることができる。
【００６３】
本実施形態においては、エンジン本体１０を自動停止させる際に、ステップＳ２２で各気筒１１の掃気処理を実行し、その後、ステップＳ２３においてピストン停止位置調整処理（ステップＳ２３１〜Ｓ２３６）を実行しているので、ステップＳ２５４またはＳ２５５での演算は、極めて精緻なものとなる。
【００６４】
次に、エンジン制御ユニット１００はステップＳ２５６に移行し、停止時に圧縮行程にある気筒１１への１回目燃料噴射から気化時間を考慮して設定した時間の経過後に、当該気筒に対して点火を行う。そして、点火してから所定時間内にクランク角センサＳＷ１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１２が動いたか否かを判定する（ステップＳ２５７）。
【００６５】
このステップＳ２５７において、ＹＥＳと判定されてピストン１２が動いたことが確認すると、エンジン制御ユニット１００は、次のステップに進む。
【００６６】
他方、ステップＳ２５７において、ＮＯと判定されて失火によりピストン１２が動かなかったことを確認した場合には、エンジン制御ユニット１００は、停止時に圧縮行程にある気筒１１に対して再点火を実行し（ステップＳ２５８）、ステップＳ２５７の判定を繰り返す。
【００６７】
図９を参照して、ステップＳ２５７において、ＹＥＳと判定されてピストン１２が動いたことを確認すると、エンジン制御ユニット１００は、ピストン停止位置およびステップＳ２５１で推定した筒内温度に基づいて、停止時に膨張行程にある気筒１１に対する分割燃料噴射の分割比（前段噴射（１回目）と後段噴射（２回目）との比率）を算出する（ステップＳ２５１２）。停止時に膨張行程にある気筒１１におけるピストン停止位置が下死点寄りであるほど、また筒内温度が高いほど、後段の噴射比率を大きくする。
【００６８】
次に、エンジン制御ユニット１００は、ステップＳ２５２で算出した停止時に膨張行程にある気筒１１の空気量に対して所定の空燃比（λ≦１）となるように燃料噴射量を算出する（ステップＳ２５１３）。この際の空燃比はピストンの停止位置に応じて予め設定された膨張行程気筒用空燃比マップＭ３から求められる。本実施形態においては、エンジン本体１０を自動停止させる際に、ステップＳ２２で各気筒１１の掃気処理を実行し、その後、ステップＳ２３においてピストン停止位置調整処理（ステップＳ２３１〜Ｓ２３６）を実行しているので、このステップＳ２５１３での演算は、極めて精緻なものとなる。
【００６９】
次に、エンジン制御ユニット１００は、ステップＳ２５１２で算出された分割比とステップＳ２５１３で算出された停止時に膨張行程にある気筒１１への燃料噴射量とによって、停止時に膨張行程にある気筒１１に対する前段（１回目）の燃料噴射量を算出し、噴射する（ステップＳ２５１４）。
【００７０】
次に、エンジン制御ユニット１００は、ステップＳ２５１で推定された筒内温度に基づき、停止時に膨張行程にある気筒１１に対する後段（２回目）の燃料噴射タイミングを算出する（ステップＳ２５１５）。この２回目の噴射タイミングは、ピストン１２が上死点側への移動（エンジンの逆転方向）を開始した後の、筒内空気が圧縮されている時期であるとともに、噴射燃料の気化潜熱が圧縮圧力を効果的に減少させる（ピストン１２を可及的に上死点へ近づける）ように、且つこの２回目の噴射燃料が点火時期までに気化する時間が可及的に長くなるように設定される。
【００７１】
次に、エンジン制御ユニット１００は、ステップＳ２５１５で算出された２回目の噴射タイミングの燃料噴射量を算出し、燃料噴射弁２７に算出した量の燃料を噴射させる（ステップＳ２５１６）。この停止時に膨張行程にある気筒１１への２回目の燃料噴射後、エンジン制御ユニット１００は、所定のディレー時間経過後に点火プラグ１５を駆動する（ステップＳ２５１７、Ｓ２５１８）。所定のディレー時間はピストンの停止位置に応じて予め設定された膨張行程気筒点火ディレーマップＭ４から求められる。この点火による停止時に膨張行程にある気筒１１での初回燃焼により、エンジンは逆転方向から正転方向に転ずる。従って停止時に圧縮行程にある気筒１１のピストン１２は上死点側に移動し、内部のガス（ステップＳ２５６の点火によって燃焼した既燃ガス）を圧縮し始める。
【００７２】
ステップＳ２５１８による停止時に膨張行程にある気筒１１での点火後、エンジン制御ユニット１００は、再度、点火してから所定時間内にクランク角センサＳＷ１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、ピストン１２が動いたか否かを判定する（ステップＳ２５１９）。このステップＳ２５１８において、ＹＥＳと判定されてピストン１２が動いたことを確認すると、エンジン制御ユニット１００は、次のステップに移行する。
【００７３】
他方、ステップＳ２５１９において、ＮＯと判定されて失火によりピストン１２が動かなかったことを確認した場合には、エンジン制御ユニット１００は、停止時に圧縮行程にある気筒１１に対して再点火を実行し（ステップＳ２５２２）、ステップＳ２５１９の判定を繰り返す。
【００７４】
次に、図１０を参照して、ステップＳ２５１９において、ＹＥＳと判定されてピストン１２が動いたことが確認されると、エンジン制御ユニット１００は、停止時に圧縮行程にある気筒１１に対し、燃料気化時間を考慮に入れた量の２回目の燃料を燃料噴射弁２７に噴射させる（ステップＳ２５２１）。この際の燃料噴射量は、１回目の噴射量と合計した量に基づく全体の空燃比が可燃空燃比（下限は７〜８）よりもさらにリッチ（例えば６程度）になるように、ピストンの停止位置に応じて予め設定された停止時に圧縮行程にある気筒１１への２回目用空燃比マップＭ５から求められる。この停止時に圧縮行程にある気筒１１への２回目の噴射燃料の気化潜熱によって、停止時に圧縮行程にある気筒１１の１回目の圧縮上死点付近の圧縮圧力が低減するので、当該１回目の圧縮上死点を容易に越えることができる。
【００７５】
なお、この停止時に圧縮行程にある気筒１１への２回目の燃料噴射は、専ら筒内の圧縮圧力を低減させるためになされるものであって、これに対する点火、燃焼は行われない（可燃空燃比よりもリッチなので自着火も起こらない）。この不燃燃料は、その後、排気通路３２の三元触媒３３において吸蔵されている酸素と反応し、無害化される。
【００７６】
停止時に圧縮行程にある気筒１１での２回目の噴射燃料は燃焼しないので、停止時に膨張行程にある気筒１１での最初の燃焼に続く次の燃焼は、停止時に吸気行程にある気筒１１での燃焼である。停止時に吸気行程にある気筒１１のピストン１２が２回目の圧縮上死点を越えるためのエネルギーとして、停止時に膨張行程にある気筒１１における初回燃焼のエネルギーの一部が充てられる。つまり停止時に膨張行程にある気筒１１における初回燃焼のエネルギーは、停止時に圧縮行程にある気筒１１が１回目の圧縮上死点を乗り超えるためと、その後、停止時に吸気行程にある気筒１１が２回目の圧縮上死点を越えるためとの両方に供される。
【００７７】
従って、円滑な始動のためには停止時に吸気行程にある気筒１１が２回目の圧縮上死点を越える際の負荷が小さいことが望ましい。その場合には、小さなエネルギーで２回目の圧縮上死点を超えることができる。以下のフローは、次の停止時に吸気行程にある気筒１１での燃焼を行うにあたり、可及的に小さなエネルギーで２回目の圧縮上死点を越えるための制御である。
【００７８】
まず、エンジン制御ユニット１００は筒内空気密度を推定し、その推定値から停止時に吸気行程にある気筒１１の空気量を算定する（ステップＳ２５２２）。次にエンジン制御ユニット１００は、ステップＳ２５１で推定した筒内温度に基づいて、自着火防止のための空燃比補正値を算出する（ステップＳ２５２３）。すなわち自着火が起こると、その燃焼によって２回目の圧縮上死点に至る前にピストン１２を下死点側に押し戻す力（逆トルク）が発生する。これはその分２回目の圧縮上死点を越えるためのエネルギーを多く消費するので望ましくない。そこでこの逆トルクを抑制するために空燃比をリーン寄りのリッチに補正し、自着火が起こらないようにするのである。
【００７９】
次に、エンジン制御ユニット１００は、ステップＳ２５２２で算定した停止時に吸気行程にある気筒１１の空気量と、ステップＳ２５２３で算出した空燃比補正値を考慮した空燃比とから、停止時に吸気行程にある気筒１１への燃料噴射量を算出する（ステップＳ２５２４）。
【００８０】
本実施形態においては、エンジン本体１０を自動停止させる際に、ステップＳ２２で各気筒１１の掃気処理を実行し、その後、ステップＳ２３においてピストン停止位置調整処理（ステップＳ２３１〜Ｓ２３６）を実行しているので、これらステップＳ２５２２〜Ｓ２５２４での演算は、極めて精緻なものとなる。
【００８１】
そして停止時に吸気行程にある気筒１１に対する燃料噴射が実行される。この燃料噴射は、その気化潜熱によって圧縮圧力が低減するように（つまり２回目の圧縮上死点を越えるための必要エネルギーを低減するように）、圧縮行程の後期まで遅延してなされる（ステップＳ２５２５）。その遅延量は、エンジンの自動停止期間、吸気温度、エンジン水温等に基いて算出される。
【００８２】
他方、エンジン制御ユニット１００は、ステップＳ２５１９において、クランク角センサＳＷ１のエッジを検出したタイミングを起点として検査タイミングを算出し（ステップＳ２５２６）、このタイミングに至るのを待機する（ステップＳ２５２７）。
【００８３】
次いで、算出された検査タイミングにおけるエンジン回転速度（検査時エンジン回転速度）Ｎｅが必要エンジン回転速度（例えば２００ｒｐｍ）を下回っていないかどうか判定する（ステップＳ２５２８）。この判定で、検査時エンジン回転速度Ｎｅが必要エンジン回転速度以上である場合（ステップＳ２５２８でＹＥＳの場合）、エンジン制御ユニット１００は、２回目の圧縮上死点を超えると判断し、蒸発燃料のパージ実行を許可し（ステップＳ２５２９）、メインルーチンに復帰する。
【００８４】
他方、ステップＳ２５３０の判定で、必要エンジン回転速度Ｎｅに満たないと判定した場合には、スタータモータ併用駆動制御を実行する（ステップＳ２５２１０）。
【００８５】
なお、スタータモータ併用駆動制御自身は、公知の技術を利用できるので、詳細な説明は省略する。
【００８６】
以上説明したように、本実施形態においては、エンジン本体１０の自動停止前にパージ制御弁としてのパージバルブ５１が閉じて、蒸発燃料のパージが停止されるので、自動停止制御の過程で未燃燃料が排出されるおそれがなくなる。
【００８７】
また、本実施形態では、パージバルブ５１を強制的に閉じた後、各気筒１１の掃気処理を実行している（図４参照）。このため本実施形態では、パージ運転によって残留している蒸発燃料を掃気した後、自動停止制御を実行することができるので、より正確な自動停止制御を実行することが可能になる。
【００８８】
また、本実施形態では、所定の掃気終了条件が成立した場合に、前記掃気処理を終了し、エンジン本体１０の自動停止制御を開始するものである（図５、図６参照）。このため本実施形態では、蒸発燃料の掃気後に速やかにエンジン本体１０の自動停止を実行するので、蒸発燃料と供給燃料の双方の消費量改善を図ることができる。
【００８９】
また、本実施形態では、図４および図５で示したように、排気ガスの酸素濃度に関する検出値をエンジン制御ユニット１００に出力するリニア空燃比センサＳＷ４を設け、このリニア空燃比センサＳＷ４の検出値に基づいてエンジン１の目標空燃比をフィードバック制御するとともに、パージバルブ５１を強制的に閉じた後、空燃比フィードバック補正定数の変化に基づいて前記掃気処理を終了するものである。このため本実施形態では、実際の掃気状態を把握することができ、掃気完了時期を適切に把握することができる。
【００９０】
また、本実施形態では、再始動条件が成立した時に燃焼によってエンジン本体１０の再始動を実行するものであるところ、再始動時の空燃比を調整するための処理を実行する前にパージバルブ５１を強制的に閉じ、各気筒１１の掃気処理を実行するので、再始動時の空燃比が蒸発燃料によってずれるのを確実に防止することが可能になり、燃料の燃焼による停止時のエンジンを確実に始動させることができる。
【００９１】
また本実施形態では、掃気処理の後、エンジン本体１０の自動停止過程において、燃焼再始動に適した位置にピストン１２を停止させるピストン停止位置調整処理（ステップＳ２３１〜Ｓ２３６）を実行するものである。このようにピストン位置の調整処理が実行される前に蒸発燃料の掃気が実行されるので、本実施形態では、パージ経路中に残留している蒸発燃料によってピストン１２の位置調整が妨げられるおそれがなくなり、燃焼再始動に好適なピストン位置でエンジン本体１０を停止させる確率を高めることが可能になる。
【００９２】
従って本実施形態によれば、自動停止制御の過程で未燃燃料が排出されるおそれがなくなるので、自動停止／再始動の作動を妨げることなく、蒸発燃料をエンジンに供給することができるという顕著な効果を奏する。
【００９３】
上述した実施形態は、本発明の好ましい具体例を示したものに過ぎず、本発明は上述した実施形態に限定されない。
【００９４】
例えば、パージ運転の有無に拘わらず、エンジン本体１０の自動停止に先立って掃気処理を実行してもよい。その場合には、掃気処理の終了を図６で示したタイマーによって実行すればよい。
【００９５】
その他、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。
【図面の簡単な説明】
【００９６】
【図１】本発明の実施の一形態に係るエンジンの系統図である。
【図２】図１の実施形態に係る要求トルクとエンジン回転速度との関係を示す特性図である。
【図３】図１の実施形態に係る運転制御の一例を示すフローチャートである。
【図４】図３におけるエンジン自動停止準備サブルーチンのフローチャートである。
【図５】図１の実施形態に係る運転例を示すタイミングチャートである。
【図６】図１の実施形態に適用可能な別の実施形態に係る運転例を示すタイミングチャートである。
【図７】図４におけるエンジン自動停止制御サブルーチンのフローチャートである。
【図８】図４におけるエンジン燃焼再始動サブルーチンのフローチャートである。
【図９】図４におけるエンジン燃焼再始動サブルーチンのフローチャートである。
【図１０】図４におけるエンジン燃焼再始動サブルーチンのフローチャートである。
【符号の説明】
【００９７】
１ エンジン
１０ エンジン本体
２０ 吸気システム
２７ 燃料噴射弁
３０ 排気システム
４０ 燃料供給システム
４１ 燃料タンク
４８ 蒸発燃料通路
４９ キャニスタ
５０ パージ通路
５１ パージバルブ（パージ制御弁の一例）
１００ エンジン制御ユニット
ＳＷ４ リニア空燃比センサ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定のエンジン停止条件が成立した場合にエンジンを自動停止させ、停止後所定のエンジン再始動条件が成立した場合に前記エンジンを再始動させる自動停止／再始動装置と、
所定のパージ条件が成立した場合に燃料タンクから発生する蒸発燃料をパージ制御弁の開閉動作に基づいて前記エンジンにパージする蒸発燃料パージ装置と、
前記自動停止／再始動装置並びに前記蒸発燃料パージ装置の動作を制御する制御手段と
を備えたエンジンの制御装置において、
前記制御手段は、前記パージ条件が成立している時に前記エンジン停止条件が成立した場合には、前記パージ制御弁を強制的に閉じるものである
ことを特徴とするエンジンの制御装置。
【請求項２】
請求項１記載のエンジンの制御装置において、
前記制御手段は、前記パージ条件が成立している時に前記エンジン停止条件が成立した場合に、前記パージ制御弁を強制的に閉じた後、各気筒の掃気処理を実行するものである
ことを特徴とするエンジンの制御装置。
【請求項３】
請求項２記載のエンジンの制御装置において、
前記制御手段は、所定の掃気終了条件が成立した場合に、前記掃気処理を終了し、エンジンの自動停止制御を開始するものである
ことを特徴とするエンジンの制御装置。
【請求項４】
請求項２または３記載のエンジンの制御装置において、
排気ガスの酸素濃度に関する検出値を前記制御手段に出力する空燃比センサを設け、
前記制御手段は、前記酸素濃度検出センサの検出値並びに空燃比フィードバック補正定数の特性に基づいてエンジンの目標空燃比をフィードバック制御するとともに、前記パージ制御弁を強制的に閉じた後の前記空燃比フィードバック補正定数の変化に基づいて前記掃気処理を終了するものである
ことを特徴とするエンジンの制御装置。
【請求項５】
請求項２から４の何れか１項に記載のエンジンの制御装置において、
前記制御手段は、前記再始動条件が成立した時に燃焼によってエンジン本体の再始動を実行するものである
ことを特徴とするエンジンの制御装置。
【請求項６】
請求項５記載のエンジンの制御装置において、
前記制御手段は、当該掃気処理の後、ピストンエンジン本体の自動停止過程において、燃焼再始動に適した位置にピストンを停止させるピストン停止位置調整処理を実行するものである
ことを特徴とするエンジンの制御装置。
【請求項１】
所定のエンジン停止条件が成立した場合にエンジンを自動停止させ、停止後所定のエンジン再始動条件が成立した場合に前記エンジンを再始動させる自動停止／再始動装置と、
所定のパージ条件が成立した場合に燃料タンクから発生する蒸発燃料をパージ制御弁の開閉動作に基づいて前記エンジンにパージする蒸発燃料パージ装置と、
前記自動停止／再始動装置並びに前記蒸発燃料パージ装置の動作を制御する制御手段と
を備えたエンジンの制御装置において、
前記制御手段は、前記パージ条件が成立している時に前記エンジン停止条件が成立した場合には、前記パージ制御弁を強制的に閉じるものである
ことを特徴とするエンジンの制御装置。
【請求項２】
請求項１記載のエンジンの制御装置において、
前記制御手段は、前記パージ条件が成立している時に前記エンジン停止条件が成立した場合に、前記パージ制御弁を強制的に閉じた後、各気筒の掃気処理を実行するものである
ことを特徴とするエンジンの制御装置。
【請求項３】
請求項２記載のエンジンの制御装置において、
前記制御手段は、所定の掃気終了条件が成立した場合に、前記掃気処理を終了し、エンジンの自動停止制御を開始するものである
ことを特徴とするエンジンの制御装置。
【請求項４】
請求項２または３記載のエンジンの制御装置において、
排気ガスの酸素濃度に関する検出値を前記制御手段に出力する空燃比センサを設け、
前記制御手段は、前記酸素濃度検出センサの検出値並びに空燃比フィードバック補正定数の特性に基づいてエンジンの目標空燃比をフィードバック制御するとともに、前記パージ制御弁を強制的に閉じた後の前記空燃比フィードバック補正定数の変化に基づいて前記掃気処理を終了するものである
ことを特徴とするエンジンの制御装置。
【請求項５】
請求項２から４の何れか１項に記載のエンジンの制御装置において、
前記制御手段は、前記再始動条件が成立した時に燃焼によってエンジン本体の再始動を実行するものである
ことを特徴とするエンジンの制御装置。
【請求項６】
請求項５記載のエンジンの制御装置において、
前記制御手段は、当該掃気処理の後、ピストンエンジン本体の自動停止過程において、燃焼再始動に適した位置にピストンを停止させるピストン停止位置調整処理を実行するものである
ことを特徴とするエンジンの制御装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【公開番号】特開２００８−４５５２７（Ｐ２００８−４５５２７Ａ）
【公開日】平成２０年２月２８日（２００８．２．２８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−２２４３０３（Ｐ２００６−２２４３０３）
【出願日】平成１８年８月２１日（２００６．８．２１）
【出願人】（０００００３１３７）マツダ株式会社 (6,115)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年２月２８日（２００８．２．２８）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年８月２１日（２００６．８．２１）
【出願人】（０００００３１３７）マツダ株式会社 (6,115)
【Ｆターム（参考）】
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