車両の制御装置
【課題】 膨張行程気筒における圧縮自己着火を抑制して、より確実に再始動性能を向上させることができる車両の制御装置を提供すること。
【解決手段】 メインスロットル弁を、少なくとも上記燃料供給停止後から予め設定された期間が経過するまで開放させ、この開放期間の経過後に閉止させるとともに、サージタンクよりも吸気経路の下流側に配置されたサブスロットル弁の開閉動作を制御するスロットル弁制御手段４１と、上記開放期間中におけるエンジン回転数が予め設定された基準回転数以上を維持するようにエンジン回転数を制御する燃料噴射制御手段及び点火制御手段からなる回転数制御手段とを備え、少なくとも上記開放期間中に上記サブスロットル弁を開放させるとともにエンジン停止時に膨張行程気筒となる気筒がエンジン停止前最後の吸気行程を迎えるまでに当該サブスロットル弁を閉止させる。
【解決手段】 メインスロットル弁を、少なくとも上記燃料供給停止後から予め設定された期間が経過するまで開放させ、この開放期間の経過後に閉止させるとともに、サージタンクよりも吸気経路の下流側に配置されたサブスロットル弁の開閉動作を制御するスロットル弁制御手段４１と、上記開放期間中におけるエンジン回転数が予め設定された基準回転数以上を維持するようにエンジン回転数を制御する燃料噴射制御手段及び点火制御手段からなる回転数制御手段とを備え、少なくとも上記開放期間中に上記サブスロットル弁を開放させるとともにエンジン停止時に膨張行程気筒となる気筒がエンジン停止前最後の吸気行程を迎えるまでに当該サブスロットル弁を閉止させる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、所定の自動停止条件が成立したときにエンジンを自動停止させ、その後、所定の再始動条件が成立したときに再始動させるように構成された車両の制御装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、燃費低減及びＣＯ2排出量の抑制等を図るため、アイドル運転時等に所定の自動停止条件が成立したときに燃料供給を停止してエンジンを自動的に一旦停止させ、その後に運転者により車両の発進操作が行われる等の再始動条件が成立した時点で、エンジンを自動的に再始動させるようにしたエンジンの自動停止制御（いわゆるアイドルストップ制御）の技術が開発されている。
【０００３】
この種のアイドルストップ制御においては、エンジン停止後における再始動性能を向上すべく、エンジン停止時に膨張行程となる気筒（以下、膨張行程気筒と称す）に対してエンジン停止前に予め燃料を噴射しておき（以下、停止前噴射と称す）、この燃料を再始動時に燃焼させることも行われている（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００１−３４２８７６号公報（特に〔０１８３〕段落及び〔図２３〕）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記アイドルストップ制御に係る技術として、本願出願人は、上記燃料供給停止後にエンジン回転数を比較的高めに維持しながら、所定時間にわたりスロットル弁を開放する制御方法に想到した。この制御により、エンジン停止前に気筒内の掃気を行うことができるので、エンジンの再始動時の燃焼不良等を抑制して、再始動性能を向上させることができる。
【０００５】
そして、上記制御方法では、上記所定時間の経過後にスロットル弁を閉止して、上記膨張行程気筒に対する燃料の停止前噴射を実行するようにしている。
【０００６】
しかしながら、上記制御方法のようにスロットル弁を閉止した状態で燃料の停止前噴射を実行する場合であっても、当該スロットル弁よりも吸気通路の下流側に位置するサージタンク内の気体が気筒内へ流入することにより、その分気筒内の充填効率が高くなるので、上記膨張行程気筒がエンジン停止前最後の圧縮行程を迎える際に、上記停止前噴射された燃料によって生成された混合気が圧縮自己着火してしまうおそれがあった。
【０００７】
したがって、上記制御方法では、再始動時の燃焼を想定して予め噴射された燃料がエンジン停止前に燃焼してしまうおそれがあり、エンジンの再始動性能を確実に向上させることが困難だった。
【０００８】
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、膨張行程気筒における圧縮自己着火を抑制して、より確実に再始動性能を向上させることができる車両の制御装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するために本発明は、予め設定されたエンジンの自動停止条件が成立したときに燃料供給を停止させてエンジンを自動停止させるとともに、エンジンの自動停止時に少なくとも膨張行程となる気筒に対してエンジンの停止直前に燃料を噴射させる一方、エンジンの自動停止後に予め設定された再始動条件が成立したときに、上記停止直前の燃料噴射により生成された混合気に点火してエンジンを再始動させる車両の制御装置であって、吸気通路においてサージタンクよりも上流側に配置されたメインスロットル弁を、少なくとも上記燃料供給停止後から予め設定された期間が経過するまで開放させ、この開放期間の経過後に閉止させるメインスロットル制御手段と、上記メインスロットル弁の開放期間中におけるエンジン回転数が予め設定された基準回転数以上を維持するようにエンジン回転数を制御する回転数制御手段と、上記サージタンクよりも吸気通路の下流側に配置されたサブスロットル弁の開閉動作を制御するサブスロットル制御手段とを備え、少なくとも上記開放期間中に上記サブスロットル弁を開放させるとともにエンジン停止時に膨張行程となる気筒がエンジン停止前最後の吸気行程を迎えるまでに当該サブスロットル弁を閉止させるものである。
【００１０】
本発明によれば、上記開放期間中にエンジン回転数を基準回転数以上に維持させながらメインスロットル弁を開放することができるので、当該開放期間中に気筒内の掃気が促進され、エンジン停止直前に噴射された燃料（以下、停止前噴射燃料と称す）により生成された混合気の再始動時の燃焼不良等を抑制して、再始動性能を向上させることができる。
【００１１】
これに加えて、本発明では、エンジン停止時に膨張行程となる気筒（以下、膨張行程気筒と称す）がエンジン停止前最後の吸気行程を迎えるまでに上記サブスロットル弁を閉止するようにしているので、上記膨張行程気筒に対するサージタンクからの気体の流入を防止することにより、エンジン停止時における膨張行程気筒の充填効率を低減させることができる結果、上記停止前噴射燃料により生成された混合気がエンジン停止前に圧縮自己着火するのを抑制することができる。
【００１２】
したがって、本発明によれば、膨張行程気筒における圧縮自己着火を抑制して、より確実に再始動性能を向上させることができる。
【００１３】
なお、上述したように、本発明では、燃料供給停止後の上記掃気動作により気筒内温度を低下させることもできるので、この掃気動作によっても、エンジン停止前における上記膨張行程気筒の圧縮自己着火を抑制することができる。したがって、本発明のようにサブスロットル弁の閉止動作を加えた制御によれば、掃気動作だけで圧縮自己着火を抑制する場合と比較して、当該掃気動作を実行する時間を短縮することができ、これにより、エンジンの自動停止に要する時間を短縮することができるといった効果もある。
【００１４】
上記回転数制御手段によるエンジン回転数の制御としては、上記自動停止条件の成立時にエンジン回転数を一時的に上昇させることが好ましい。
【００１５】
この構成によれば、自動停止条件の成立時に一旦エンジン回転数を上昇させることにより、上記燃料供給停止後に惰性で駆動するエンジンの回転数は、低下しながらも上記基準回転数以上に保たれることになる。したがって、この構成によれば、外部動力を利用することなく、エンジン回転数を上記基準回転数以上に維持することができる。
【００１６】
また、この構成においても、掃気動作だけでなくサブスロットル弁の閉止動作によっても停止前噴射燃料により生成された混合気の圧縮自己着火を抑制することができるので、掃気動作だけで上記圧縮自己着火を抑制する場合よりも上記回転数制御手段によるエンジン回転数の上昇幅を小さくすることができ、当該エンジン回転数の上昇に伴う運転者の違和感を低減させることができる。
【００１７】
さらに、上記回転数制御手段によるエンジン回転数の制御としては、上記燃料供給停止に予め設定された期間が経過するまでの間、エンジンの出力軸に連結されたモータを作動状態としてエンジン回転数の低下を抑制することもできる。
【００１８】
この構成によれば、モータを作動状態としてエンジン回転数を調整するようにしているので、車両の走行条件等にかかわらず、精緻にエンジン回転数を制御することができる。
【００１９】
また、この構成においても、掃気動作だけでなくサブスロットル弁の閉止動作によっても停止前噴射燃料により生成された混合気の圧縮自己着火を抑制することができるので、掃気動作だけで上記圧縮自己着火を抑制する場合よりも上記回転数制御手段によるモータの駆動時間を短縮することができ、これによりバッテリの消費電力を低減することができる。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、膨張行程気筒における圧縮自己着火を抑制して、より確実に再始動性能を向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
図１及び図２は、本発明の実施形態によるエンジンの概略構成を示している。これらの図において、エンジン本体１には、気筒２が配設され、各気筒２には、ピストン３が嵌挿されることにより、その上方に燃焼室４が形成されている。上記ピストン３は、図外のコンロッドを介してクランクシャフト５に連結されている。
【００２２】
上記気筒２の燃焼室４には、その頂部に点火プラグ１３が装備されているとともに、吸気ポート６及び排気ポート７が開口し、この吸気ポート６には、燃料噴射弁８が設けられている。この燃料噴射弁８は、図外のニードル弁及びソレノイドを内蔵し、パルス信号が入力されることにより、このパルス入力時にパルス幅に対応する時間だけ駆動されて開弁し、その開弁時間に応じた量の燃料を吸気ポート６に噴射するように構成されている。
【００２３】
上記吸気ポート６及び排気ポート７には、吸気弁６ａ及び排気弁７ａがそれぞれ装備されている。これらの吸気弁６ａ及び排気弁７ａは、カムシャフト等を有する動弁機構により駆動されるようになっている。そして、各気筒２が所定の位相差をもって燃焼サイクルを行うように、各気筒２の吸気弁６ａ及び排気弁７ａの開閉タイミングが設定されている。
【００２４】
上記吸気ポート６及び排気ポート７には、吸気通路９及び排気通路１０が接続されている。この吸気通路９には、メインスロットル弁１２及びサブスロットル弁４６が配設されている。上記メインスロットル弁１２は、上記吸気通路９におけるサージタンク４８よりも上流側に配置され、アクチュエータ１２ａにより駆動されるようになっている。一方、上記サブスロットル弁４６は、上記吸気通路９におけるサージタンク４８よりも下流側の気筒別吸気通路に配設され、アクチュエータ４６ａにより駆動されるようになっている。上記アクチュエータ４６ａには、上記サブスロットル弁４６の開度を検出するサブスロットル開度センサ４７が設けられている。このサブスロットル開度センサ４７は、サブスロットル弁４６の開度の検出だけでなく、上記アクチュエータ４６ａからの作動信号が入力されたときに実際にサブスロットル弁４６が作動したか否かの検出にも利用される。
【００２５】
また、エンジン本体１のクランクシャフト５に対し、その回転角を検出するクランク角センサ１４が設けられている。
【００２６】
図２に示すように、上記クランクシャフト５には、その一端部にエンジン本体１の回転を変速して車輪１５に伝達するトランスミッション１６が配設されているとともに、他端部にエンジンの再始動装置が配設されている。この再始動装置は、車両に搭載されたバッテリ１８からインバータ１９を介して供給された電力により回転駆動される再始動モータ（モータの一例）２０と、この再始動モータ２０の駆動力をクランクシャフト５に伝達するチェーン又はベルトを有する動力伝達機構２１とを有している。上記再始動モータ２０は、内蔵された図略のクラッチにより、上記バッテリ１８からの供給電力により上記クランクシャフト５を駆動させる作動状態、上記クランクシャフト５に対する駆動連結を解除したニュートラル状態、又は上記クランクシャフト５からの逆作動により発電して上記バッテリ１８に充電する充電状態の何れかの状態に切換可能とされている。
【００２７】
そして、上記再始動装置は、エンジンの再始動時に後述するＥＣＵ（エンジンコントロールユニット：図３参照）３０から出力される制御信号に応じ、上記再始動モータ２０が上記作動状態となってクランクシャフト５を回転駆動し、上記ニュートラル状態となってクランクシャフト５に対する負荷を解除し、上記発電状態となって発電してこの電力を上記バッテリ１８に充電するように構成されている。また、上記再始動モータ２０には、その回転角を検出する回転角センサ２２が設けられている。
【００２８】
上記ＥＣＵ３０には、図３に示すように、アクセルペダルの踏込状態を検出するアクセルセンサ３２、上記サブスロットル開度センサ４７、シフトレバーの操作位置を検出するシフトポジションセンサ３３、運転者によるイグニッションキーの操作に応じてＯＮ又はＯＦＦ操作されるイグニッションスイッチ３４、ブレーキペダルの踏込状態を検出するブレーキスイッチ３５又は、バッテリ残量を検出するバッテリ残量センサ３６からそれぞれ出力される各検出信号が入力されるようになっている。
【００２９】
また、上記ＥＣＵ３０には、エンジン回転数を検出するクランク角センサ１４、上記再始動モータ２０の回転角を検出する回転角センサ２２、エンジンの冷却水温度若しくは潤滑油温度等の気筒内温度に関する値に基づいてエンジンの気筒内温度を検出するエンジン温度センサ３７又は、吸気管内の負圧を検出する吸気管負圧センサ４０からそれぞれ出力される検出信号が入力されるようになっている。
【００３０】
そして、上記ＥＣＵ３０には、メインスロットル弁１２及びサブスロットル弁４６の開度を制御するスロットル弁制御手段４１と、燃料噴射弁８から噴射される燃料の噴射タイミング及び噴射量を制御する燃料噴射制御手段４２と、点火プラグ１３による混合気の点火タイミングを制御する点火制御手段４３と、エンジンの自動停止制御を実行する自動停止制御手段４４と、エンジンの自動停止時及び再始動時に上記インバータ２２に制御信号を出力して再始動モータ２０の駆動を制御する再始動モータ制御手段４５とが設けられている。
【００３１】
上記スロットル弁制御手段４１は、クランク角センサ１４からのクランク角速度情報に基づいて算出されたエンジン回転速度や、アクセルセンサ３２からのアクセル開度情報等に応じて必要なメインスロットル弁１２及びサブスロットル弁４６の開度を演算し、この演算結果に対応した制御信号を上記アクチュエータ１２ａ及び４６ａに出力してメインスロットル弁１２及びサブスロットル弁４６を開閉制御するように構成されている。
【００３２】
また、上記燃料噴射制御手段４２及び点火制御手段４３は、上記アクセル開度情報やエンジン回転数情報に加え、エアフローセンサ３９により検出された吸気流量情報や、エンジン温度センサ３７により検出されたエンジン温度情報等に基づき、必要な燃料噴射量とその噴射時期及び適正な混合気の点火時期を演算し、この演算結果に対応した制御信号を燃料噴射弁８及び点火プラグ１３に出力するようになっている。
【００３３】
また、スロットル弁制御手段４１、燃料噴射制御手段４２、点火制御手段４３及び再始動モータ制御手段４５は、エンジンの自動停止を行う場合に、上記制御に加えて、次に述べる自動停止制御手段４４から出力される制御信号に対応した制御を実行するものである。すなわち、自動停止制御手段４４は、上記シフトポジションセンサ３３、ブレーキスイッチ３５及びバッテリ残量センサ３６等の出力信号に応じてエンジンの自動停止条件が成立したか否かを判別し、この自動停止条件が成立したことが確認された場合に、所定のタイミングで燃料噴射弁８からの燃料噴射を停止させるとともに、点火プラグ１３による混合気の点火を停止させることにより、エンジンを自動停止させるようになっている。
【００３４】
そして、上記自動停止制御手段４４によりエンジンを自動停止させる際には、エンジンの自動停止時に膨張行程になる気筒（以下、膨張行程気筒と称す）及び圧縮行程になる気筒（以下、圧縮行程気筒と称す）、つまり、エンジンの停止後に吸気弁６ａ及び排気弁７ａが閉止状態となって燃焼室４が密閉される気筒を予測して特定するとともに、これらの気筒に対してエンジンの停止直前に所定のタイミングで燃料を噴射する（以下、停止前噴射と称す）制御が実行されるようになっている。
【００３５】
また、上記自動停止条件の成立時にサブスロットル弁４６を全開にするとともにスロットル弁１２の開度を予め設定された一定値に増大させ、これに対応して空燃比を一定（理論空燃比）に維持させるために燃料噴射量を増大させてエンジン回転数を一時的に上昇させる制御が、上記スロットル弁制御手段４１及び燃料噴射制御手段４２からなる回転数制御手段において実行されるように構成されている。さらに、エンジンの冷却水温度及び吸気温度等に基づき、エンジンを自動停止させる際の燃料カット回転数と、その後のスロットル開度とを求め、これらに基づいてクランクシャフト５の停止位置を目標停止位置とするとともに、各気筒２に吸気を導入させる制御が上記自動停止制御手段４４において実行されるようになっている。
【００３６】
そして、当実施形態では、上記エンジン回転数を一時的に上昇させる制御を実行した後、後述する開放期間Ｙが経過した時点でサブスロットル弁４６を閉止させる制御が、上記スロットル弁制御手段４１において実行されるように構成されている。これにより、上記膨張行程気筒において停止前噴射された燃料により生成された混合気が、エンジン停止前の段階で圧縮自己着火するのを抑制することができる。
【００３７】
上記自動停止制御手段４４は、エンジンの自動停止状態で上記各センサの出力信号に応じてエンジンの再始動条件が成立したか否かを判定し、再始動条件が成立したことが確認された場合に、上記再始動モータ２０を上記作動状態にするとともに、上記停止前噴射された燃料により生成された混合気に点火し、かつ、エンジンの再始動時に吸気行程及び排気行程にある気筒にそれぞれ燃料を順次噴射して所定のタイミングで点火することにより、エンジンを自動的に再始動させるように構成されている。
【００３８】
この再始動モータとエンジンとが協働する駆動状態において、上記自動停止制御手段４４及びスロットル弁制御手段４１は、アクセル操作が実行されているか否かを判定し、アクセル操作が実行されていないことが確認された場合に、上記サブスロットル弁４６の閉止状態を、各気筒２の充填効率が予め設定された下限値Ａ（図１３参照）に低下するまで維持し、この下限値Ａまで低下したことが確認された場合に当該下限値Ａを維持するようにメインスロットル弁１２及びサブスロットル弁４６を徐々に開放するように構成されている。これにより、上記再始動条件が成立したときに、アクセル操作が実行されていないにもかかわらずエンジン回転数が過度に上昇してしまう、いわゆるエンジンの吹け上がりが生じるのを抑制することができる。
【００３９】
上記自動停止制御手段４４によるエンジンの再始動制御を実行する際には、エンジンの停止時点から再始動時点までの停止継続時間が測定され、この停止継続時間に基づいて上記再始動モータ制御手段４５により再始動モータ２０の駆動トルクが調節されるようになっている。すなわち、上記ＥＣＵ３０内に設けられたタイマーによりエンジンが自動停止状態となった後に再始動条件が成立するまでの時間が停止継続時間として計測され、この停止継続時間が長い場合には、短い場合に比べて上記再始動モータ２０の駆動トルクが小さな値に設定されるようになっている。このように、停止継続時間に応じて再始動モータ２０の駆動トルクを調整することにより、再始動モータ２０から不要な駆動トルクがクランクシャフト５に付与されることに起因した電力の消費及び騒音の発生を抑制しつつ、必要な駆動トルクを付与してエンジンを適正に再始動させることができる。
【００４０】
例えば、エンジンの停止継続時間が長い場合には、エンジンの停止直前に噴射された燃料が充分に気化又は霧化した状態となり、混合気の燃焼による出力トルクが充分に得られるため、停止継続時間が短い場合に比べて上記再始動モータ２０の駆動トルクを小さな値に設定することにより、不要な電力消費を抑制することができる。一方、エンジンの停止継続時間が短い場合には、エンジンの停止直前に噴射された燃料の気化又は霧化が不充分となり、混合気の燃焼による出力トルクが充分に得られない傾向があるため、再始動モータ２０の駆動トルクを大きな値に設定することにより、エンジンを適正に再始動させることができるという利点がある。
【００４１】
さらに、上記エンジンの自動停止中にイグニッションスイッチ３４が運転者によりＯＦＦ操作されたことが検出された場合には、この時点で、エンジンの停止直前に上記気筒２（膨張行程気筒又は圧縮行程気筒）に燃料が噴射されることにより生成された混合気に点火する制御が、上記点火制御手段４３において実行されるようになっている。
【００４２】
上記のように構成されたエンジンの制御装置により実行されるエンジンの制御動作を、図４〜図６に示すフローチャートに基づいて説明する。この制御動作がスタートすると、各種センサ類から出力された検出信号を入力した後（ステップＳ１）、エンジンが自動停止状態にあるか否かを判定し（ステップＳ２）、ＮＯと判定された場合には、上記検出信号に基づき、エンジンの自動停止条件が成立したか否かを判定する（ステップＳ３）。具体的には、上記各種センサ類の検出信号に基づき、車速がゼロの状態で、ブレーキスイッチ３５のＯＮ状態が所定時間にわたり継続し、かつ、バッテリ残量が予め設定された値以上であることが確認された場合には、エンジンの自動停止条件が成立したと判定され、上記要件の一つでも満足されていない場合には、自動停止条件が成立していないと判定されるようになっている。
【００４３】
上記ステップＳ３でＮＯと判定されてエンジンの自動停止条件が成立していないことが確認された場合には、エンジン回転数と吸気量とに応じた通常の燃料噴射制御及び点火制御を実行する（ステップＳ４）。
【００４４】
上記ステップＳ３でＹＥＳと判定されてエンジンの自動停止条件が成立したことが確認された場合には、サブスロットル弁４６を全開にするとともにメインスロットル弁１２の開度を予め設定された基準開度Ｚとし、これに対応して燃料噴射量を増大させてエンジン回転数を一時的に上昇させる制御を実行した後（ステップＳ５）、後述する燃料カット回転数Ｈ及びその後におけるメインスロットル弁１２の目標開度Ｇ並びにこの目標開度Ｇを継続する開放期間Ｙの設定制御を実行する（ステップＳ６）。なお、上記メインスロットル弁１２の基準開度Ｚは、エンジンの自動停止時にエンジン回転数が急上昇することに起因した騒音の発生を防止し、かつ、エンジン回転数が緩上昇することに起因して停止時間が不必要に長くなるのを防止し得る値として、予め実験等に基づいて定められている。
【００４５】
次いで、エンジン回転数Ｎが、上記ステップＳ６で設定された燃料カット回転数Ｈとなったか否かを判定し（ステップＳ７）、ＹＥＳと判定された時点で、通常の燃料噴射及び点火を停止する燃料カット制御を実行するとともに、メインスロットル弁１２の開度を、上記ステップＳ６で設定された目標スロットル開度Ｇとする制御を実行する（ステップＳ８）。
【００４６】
そして、上記ステップＳ６で設定されたメインスロットル弁１２の開放期間Ｙが経過したか否かを判定し（ステップＳ９）、ＹＥＳと判定され、当該開放期間Ｙが経過したことが確認されると、メインスロットル弁１２及びサブスロットル弁４６を閉止する（ステップＳ１０）。
【００４７】
その後、エンジン回転数Ｎが、膨張行程気筒及び圧縮行程気筒を特定するために予め実験等に基づいて設定された基準回転数Ｒとなったか否かを判定し（ステップＳ１１）、ＹＥＳと判定された時点で、膨張行程気筒及び圧縮行程気筒を判別するとともに、当該膨張行程気筒及び圧縮行程気筒に対して所定のタイミングで再始動用の燃料を噴射する停止前噴射を実行する（ステップＳ１２）。
【００４８】
例えば、図７及び図８に示すように、第１気筒〜第４気筒を有し、第１気筒、第３気筒、第４気筒及び第２気筒の順に燃焼が行われるように構成された４気筒４サイクルエンジンにおいて、回転数Ｎが５００ｒｐｍとなった後にエンジンが約２回転して停止することが実験により確認されている場合には、上記基準回転数Ｒとして５００ｒｐｍを設定し、この回転数となった時点ｔ０で膨張行程にある第１気筒を、膨張行程気筒として特定するとともに、上記時点ｔ０で圧縮行程にある第３気筒を、圧縮行程気筒として特定する。そして、上記第１気筒のクランク角が圧縮上死点ＴＤＣ前の５４０°（ＡＴＤＣ−５４０ｄｅｇ）となった時点ｔ１の後に、第１気筒の吸気ポート６に対する燃料噴射Ｆ１を行うとともに、上記クランク角が３６０°となった時点ｔ２の後に、第３気筒の吸気ポート６に対する燃料噴射Ｆ２を行う。
【００４９】
なお、エンジン回転数Ｎが予め行った実験等に基づいて設定された基準回転数Ｒとなった時点ｔ０で膨張行程にある気筒２を判別することにより、膨張行程気筒を特定するようにした上記構成に代え、エンジン回転数Ｎが所定値となった時点ｔ０におけるクランクシャフト５の回転速度から回転エネルギーを算出し、この回転エネルギーと、各気筒２の１行程の間（クランクシャフト５が１８０°回転する間）に失われる損失エネルギーとに基づき、上記時点ｔ０からエンジンが停止するまでの回転量を演算により求めるようにしてもよい。上記損失エネルギーは、エンジンのポンピングロスと、回転部の機械抵抗と、各気筒２の圧縮漏れによるロスとを加算することにより求められる。
【００５０】
上記エンジンの停止直前における燃料噴射Ｆ１、Ｆ２を行った後、エンジン回転数Ｎがゼロになったか否かを判定し（ステップＳ１３）、ＹＥＳと判定されてエンジンが自動停止状態となったことが確認された時点ｔ３で、停止継続時間Ｔの計測を開始する（ステップＳ１４）。
【００５１】
一方、上記ステップＳ２でＹＥＳと判定され、現在エンジンが自動停止状態にあることが確認された場合には、運転者によるイグニッションスイッチ３４のＯＦＦ操作が行われたか否かを判定する（ステップＳ１５）。このステップＳ１５でＹＥＳと判定され、運転者が停車することを意図してイグニッションスイッチ３４をＯＦＦ操作したことが確認された場合には、膨張行程気筒及び圧縮行程気筒に上記燃料噴射Ｆ１、Ｆ２が行われることにより生成された混合気に対する点火を同時に行うとともに（ステップＳ１６）、上記停止継続時間Ｔの計測値をリセットした後（ステップＳ１７）、リターンする。
【００５２】
また、上記ステップＳ１５でＮＯと判定され、イグニッションスイッチ３４のＯＦＦ操作が行われていないことが確認された場合には、エンジンの再始動条件が成立したか否かを判定する（ステップＳ１８）。上記再始動条件としては、ブレーキスイッチ３５がＯＦＦ状態となったこと、ブレーキ負圧（吸気管負圧）が所定値以下となったこと、停止継続時間Ｔが所定値以上となったこと、又はバッテリ残量が所定値未満となったこと等があり、これらの要件の一つでも満足された場合に、エンジンの再始動条件が成立したと判定される。
【００５３】
上記ステップＳ１８でＮＯと判定された場合には上記ステップＳ１５の処理を繰り返し実行する一方、ＹＥＳと判定され、エンジンの再始動条件が成立したと判定されると、後述の再始動制御、すなわち、再始動モータ２０とエンジンとを協働させる駆動制御が実行される（ステップＳ１９）。
【００５４】
次いで、運転者によるアクセルのＯＮ操作が行われたか否かを判定する（ステップＳ２０）。このステップＳ２０でＹＥＳと判定され、運転者により加速要求が入力されたことが確認されると、上記サブスロットル弁４６を全開にするとともに（ステップＳ２１）、再始動モータ２０を停止してエンジンのみの駆動制御に移行し（ステップＳ２２）、通常運転に移行する。
【００５５】
すなわち、図１３に示すように、上記再始動条件が成立した時点ｔ４において、再始動モータ２０とエンジンとを協働させる駆動制御の実行が開始され、この駆動制御中にアクセル操作が検出された時点ｔ５において、当該アクセル操作量に応じた開度にメインスロットル弁１２を開放する（二点鎖線で示す開度Ｌ１参照）とともにサブスロットル弁４６を全開とする（二点鎖線で示す開度Ｌ２参照）。これにより、上記時点ｔ５から充填効率Ｌ３が上昇して、エンジン回転数Ｌ４を速やかに増加させることができる。なお、上記両スロットル弁１２、４６の開弁動作と同時に上記時点ｔ５においては、再始動モータ２０の作動状態Ｌ５がＯＦＦとされる。
【００５６】
一方、上記ステップＳ２０でＮＯと判定され、運転者による加速要求が入力されていないことが確認されると、各気筒２の充填効率が予め設定された下限値Ａ以下に低下したか否かが判定される（ステップＳ２３）。このステップＳ２３でＹＥＳと判定されると、再始動モータ２０の駆動を停止してエンジンのみの駆動に移行する（ステップＳ２４）とともに、上記下限値Ａを維持するようにメインスロットル弁１２及びサブスロットル弁４６の開弁動作を実行する（ステップＳ２５）。
【００５７】
つまり、図１３に示すように、上記再始動モータ２０とエンジンとを協働させる駆動制御の実行中に充填効率が下限値Ａ以下となった時点ｔ６において、作動状態Ｌ６に示すように再始動モータ２０をＯＦＦにするとともに、充填効率が上記下限値Ａを維持するようにメインスロットル弁１２及びサブスロットル弁４６を徐々に開放する制御（それぞれ開度Ｌ７及びＬ８参照）を実行する。この制御により、充填効率を下限値Ａで一定にすることができるので、エンジン回転数Ｎを一定に保つ（回転数Ｌ９参照）ことができ、再始動時におけるエンジンの吹け上がりを抑制することができる。
【００５８】
次いで、上記吸気管負圧センサ４０（図３参照）の検出信号に基づいて、吸気負圧が予め設定された基準値以下となったか否かを判定し（ステップＳ２６）、ＮＯと判定された場合には上記ステップＳ２５の開弁動作を繰り返し実行する。一方、上記ステップＳ２６でＹＥＳと判定された場合には、サブスロットル弁４６を全開として（ステップＳ２７）、通常運転に移行する。
【００５９】
なお、上記ステップＳ１９の再始動制御では、図６に示す処理が実行される。
【００６０】
まず、上記再始動モータ２０の駆動トルクをテーブルから読み出す等により設定する（ステップＳ２８）。上記停止継続時間Ｔの計測値に対応した駆動トルクを設定するためのテーブルは、停止継続時間Ｔが長い場合には、短い場合に比べて駆動トルクが小さな値となるように設定されている。また、図７に示すように、上記再始動条件の成立時点ｔ４で再始動モータ２０を作動させるとともに、停止前噴射燃料により生成された混合気に対して所定のタイミングＳ１、Ｓ２を行うことによりエンジンを再始動させる（ステップＳ２９）。
【００６１】
そして、上記再始動条件の成立時点ｔ４で吸気行程にある第４気筒及び排気行程にある第２気筒に対する燃料噴射Ｆ３、Ｆ４を行うとともに（ステップＳ３０）、これらの気筒が圧縮上死点となった時点で順次、混合気の点火Ｓ３、Ｓ４を行った後（ステップＳ３１）、上記停止継続時間Ｔの計測値をゼロにリセットする（ステップＳ３２）。
【００６２】
次に、上記ステップＳ６で実行される燃料カット回転数Ｈ及びその後の目標回転数Ｇ並びにこの目標回転数Ｇを継続する開放期間Ｙを設定する制御の具体例を、図９に示すフローチャートに基づいて説明する。上記制御動作がスタートすると、燃料カット前におけるエンジン温度センサ３７及び吸気温センサ３８の検出値に基づき、気筒２の冷却に必要な吸入空気総量Ａ及び許容圧縮圧力Ｂを設定する（ステップＳ３３）。上記吸入空気総量Ａは、停止前噴射燃料が膨張行程気筒に供給されて圧縮されるまでに気筒２内を通過する吸気量であって、上記エンジン温度及び吸気温度が高いほど、上記吸入空気総量Ａも大きな値となる。また、上記許容圧縮圧力Ｂは、停止前噴射燃料により生成された混合気が、圧縮上死点近傍で自己着火することのない限界圧力であって気筒内温度に依存した値である。
【００６３】
次いで、予め設定された掃気用吸気量Ｃ、つまり燃料カット前に噴射された最後の燃料が燃焼した後、停止前噴射燃料が膨張行程気筒に供給されるまでの間に気筒２内を通過する吸気量Ｃと、上記ステップＳ３３で設定された吸入空気総量Ａとを比較し、そのうちの大きい方を目標吸気総量Ｄとして設定する（ステップＳ３４）。
【００６４】
なお、当実施形態では、上述したステップＳ１０において膨張行程気筒がエンジン停止前最後の吸気行程を迎える前までにサブスロットル弁４６を閉止することにより、エンジン停止時における当該膨張行程気筒の圧縮効率を低減することができるので、このサブスロットル弁４６の閉止動作を実行しない場合よりも上記掃気用吸気量Ｃを小さく設定することができる。これにより、掃気に要するエンジンのサイクル数を低減することができ、エンジン停止時間を短縮することができる。
【００６５】
一方、上記サブスロットル弁４６は、燃焼時に生じるカーボン等の異物によって、開放した状態で固着してしまう、いわゆるオープン固着状態となることがあるが、このオープン固着状態が上記サブスロットル開度センサ４７（図３参照）により検出された場合、上記掃気用吸気量Ｃは、オープン固着が発生していないときよりも大きな値に設定される。これにより、上記膨張行程気筒の最後の吸気行程を迎える前までに、オープン固着によってサブスロットル弁４６を閉止できない場合であっても、気筒２内を充分に掃気することができるので、当該膨張行程気筒に生成された混合気がエンジン停止前に圧縮自己着火するのを抑制することができる。
【００６６】
次いで、燃料カット後の気筒内圧力を上記ステップＳ３３で求めた許容圧縮圧力Ｂ以下とし、かつ、エンジン停止時の振動を抑制し得る値となるように、吸気の充填効率パターンＥを設定する（ステップＳ３５）。この充填効率パターンＥを上記のように設定するのは、エンジンの自動停止時に吸気の充填効率が予め設定された上限値Ｂａ（図１２参照）以下となるように制限することにより、停止前噴射燃料がエンジン停止前に圧縮自己着火するのを防止するとともに、エンジンの騒音や振動によって運転者が違和感を受けるのを防止するためである。
【００６７】
次いで、上記目標吸気総量Ｄ及び吸気の充填効率パターンＥを満足するように、燃料カット後の空転サイクル数Ｆと、目標スロットル開度Ｇと、この目標スロットル開度Ｇを継続する開放期間Ｙとを予め設定されたマップから読み出して設定する（ステップＳ３６）。上記燃料カット後の空転サイクルＦを設定するためのマップは、図１０に示すように、吸気の充填効率パターンＥと、目標吸気総量Ｄとをパラメータとし、吸気の充填効率パターンＥが大きいほど、空転サイクルＦが小さな値となるように設定されている。また、上記目標スロットル開度Ｇ及び開放期間Ｙについては、図１２に示すように、エンジンを自動停止させるために燃料カットを行った時点ｔｂからメインスロットル弁１２の開度を一時的に増大させることにより、目標吸気総量Ｄに対応した吸気量が気筒内に供給されるとともに、エンジンの停止直前に燃料噴射Ｆ１、Ｆ２が行われた気筒が圧縮上死点となった時点ｔｃの吸気効率が予め設定された上限値Ｂａ以下となるように設定する。
【００６８】
そして、上記燃料カット後の空転サイクルＦを満足するような燃料カット回転数Ｈ、つまり、エンジンの自動停止時に燃料カットを実行するエンジン回転数を、図１１に示すマップから読み出して設定する。このマップは、上記燃料カット後の空転サイクル数Ｆをパラメータとし、この空転サイクル数Ｆの値が大きいほど、上記燃料カット回転数Ｈが大きな値となるように設定されている。
【００６９】
以上説明したように、サージタンク４８の上流側に配置されたメインスロットル弁１２を上記開放期間Ｙ中に開放させ、この開放期間Ｙの経過後に閉止させるとともに、上記サージタンク４８よりも下流側に配置されたサブスロットル弁４６の開閉動作を制御するスロットル弁制御手段４１と、上記開放期間Ｙ中におけるエンジン回転数が予め設定された基準回転数以上を維持するように、自動停止条件成立時に一時的にエンジン回転数を上昇させるスロットル弁制御手段４１及び燃料噴射制御手段４２からなる回転数制御手段とを備え、上記開放期間Ｙの経過後にサブスロットル弁４６を閉止させる上記実施形態によれば、上記開放期間Ｙ中にエンジン回転数を基準回転数以上に維持させながらメインスロットル弁１２を開放することができるので、当該開放期間Ｙ中に気筒２内の掃気が促進され、再始動性能を向上させることができる。
【００７０】
すなわち、図１２に示すように、上記実施形態の回転数制御手段は、エンジン自動停止条件が成立した時点ｔａで、スロットル弁１２の開度が予め設定された基準開度Ｚとなるようにメインスロットル弁１２を開放して各気筒２に導入される吸気量を増大させるとともに、これに対応して空燃比を一定に維持するための燃料噴射量を増大させることにより、エンジン回転数Ｎを一時的に上昇させる。そして、エンジン回転数Ｎが燃料カット回転数Ｈとなって燃料カットが行われた時点ｔｂから開放期間Ｙの間、メインスロットル弁１２及びサブスロットル弁４６を開放させるので、燃料カット後に多量の吸気を各気筒２に導入させることにより気筒内温度を効果的に低下させることができる。したがって、停止前噴射燃料により生成された混合気が圧縮自己着火したり、熱面点火したりするのを効果的に抑制し、エンジンの再始動時に上記混合気に点火することにより得られる燃焼エネルギーと、上記再始動モータ２０からクランクシャフト５に付与される駆動力とに応じてエンジンを迅速、かつ、適正に再始動させることができる。
【００７１】
これに加えて、上記実施形態では、上記開放時間Ｙが経過する時点ｔｄに上記サブスロットル弁４６を閉止するようにしているので、膨張行程気筒に対するサージタンク４８からの気体の流入を防止することにより、エンジン停止時における膨張行程気筒の充填効率を低減させることができる結果、上記停止前噴射燃料により生成された混合気がエンジン停止前に圧縮自己着火するのをより確実に防止することができる。
【００７２】
そして、上記実施形態では、自動停止条件の成立時に一旦エンジン回転数を上昇させることにより、燃料カット後に惰性で駆動するエンジンの回転数は、低下しながらも基準回転数以上に保たれることになる。したがって、この構成によれば、外部動力（例えば、再始動モータ２０）を利用することなく、エンジン回転数を上記基準回転数以上に維持することができる。
【００７３】
なお、上記実施形態では、上記自動停止条件の成立時にエンジン回転数を上昇させることにより開放期間Ｙ中のエンジン回転数を基準回転数以上に維持させるようにしているが、上記再始動モータ制御手段４５により再始動モータ２０を作動状態として、上記自動停止条件成立後のエンジン回転数を維持させること、すなわち、上記再始動モータ制御手段４５を回転数制御手段とすることができる。以下、この再始動モータ２０を利用した制御動作について、図１４及び図１５のフローチャートを参照して説明する。なお、これらフローチャートにおいて、上記実施形態と同一の処理については、同一の符号を付してその説明を省略する。
【００７４】
この制御動作の開始後、上記ステップＳ３で再始動条件が成立したか否かが判定され、ここで、ＮＯと判定された場合には、上記ステップＳ４を実行する。一方、上記ステップＳ３でＹＥＳと判定され、再始動条件が成立したことが確認された場合には、後述する燃料カット後におけるメインスロットル弁１２の目標開度Ｇと、その開放時間Ｙ及び燃料カット後におけるエンジンの空転サイクル数Ｆの設定制御を実行するとともに、この空転サイクル数Ｆに基づいて再始動モータ２０を作動状態とする設定時間、つまり、モータ作動時間Ｊを設定する制御を実行する（ステップＳ３８）。
【００７５】
次いで、通常の燃料噴射及び点火を停止して燃料カットするとともに、メインスロットル弁１２を開放操作してその開度を上記ステップＳ３８で設定された目標スロットル開度Ｇとし、かつ、上記再始動モータ２０を作動状態としてエンジン回転数をアイドル回転数に維持する制御を実行する（ステップＳ３９）。また、上記ステップＳ３８で設定された開放時間Ｙが経過したか否かを判定し（ステップＳ４０）、ＹＥＳと判定された時点で、メインスロットル弁１２及びサブスロットル弁４６を閉止状態とし（ステップＳ４１）、その後、上記ステップＳ３８で設定されたモータ作動時間Ｊが経過したか否かを判定する（ステップＳ４２）。
【００７６】
上記ステップＳ４２でＹＥＳと判定されて、モータ作動時間Ｊが経過したことが確認された場合には、この時点で上記再始動モータ２０の作動を停止した後（ステップＳ４３）、上記ステップＳ１１移行の処理を実行する。
【００７７】
次に、上記ステップＳ３８で実行されるメインスロットル弁１２の目標開度Ｇ、開放時間Ｙ、空転サイクル数Ｆ及びモータ作動時間Ｚを設定する制御の具体例を図１６に示すフローチャートに基づいて説明する。なお、ステップＳ３３〜Ｓ３６については、上記実施形態と同一の処理であるため、ここでは説明を省略する。
【００７８】
上記制御動作が開始して、上記ステップＳ３６を実行した後、当該ステップＳ３６で設定された空転サイクル数Ｆを満足するように、再始動モータ２０を作動させてクランクシャフト５に駆動トルクを付与する設定時間、つまり、燃料カット後に再始動モータ２０を作動させてエンジン回転数を一定値（アイドル回転数）に維持するためのモータ作動時間Ｊを算出する（ステップＳ４４）。具体的には、アイドル回転状態にあるエンジンを燃料カットした場合に、停止状態となるまでの時間を実験等により求め、この時間と空転サイクル数Ｆに対応した時間とに基づき、上記モータ作動時間Ｊを算出する。
【００７９】
以上説明したように、上記燃料カット後に予め設定されたモータ作動期間Ｊが経過するまでの間、上記再始動モータ２０を作動状態としてエンジン回転数を基準回転数（アイドル回転数）に維持する再始動モータ制御手段４５からなる回転数制御手段を備えた上記実施形態によれば、再始動モータ２０を作動状態としてエンジン回転数を調整するようにしているので、車両の走行条件（例えば、坂道走行時等）にかかわらず、精緻にエンジン回転数を制御することができる。
【００８０】
すなわち、図１７に示すように、上記実施形態では、エンジンの自動停止条件が成立した時点ｔｅで、燃料カットを行うとともに、上記再始動モータ２０からエンジンのクランクシャフト５に駆動トルクを入力してエンジン回転数Ｎを基準回転数（アイドル回転数）以上に維持する。そして、上記時点ｔｅから開放期間Ｙの間、メインスロットル弁１２及びサブスロットル弁４６を開放させるので、燃料カット後に多量の吸気を各気筒２に導入させることにより気筒内温度を効果的に低下させることができる。したがって、停止前噴射燃料により生成された混合気が圧縮自己着火したり、熱面点火したりするのを効果的に抑制し、エンジンの再始動時に上記混合気に点火することにより得られる燃焼エネルギーと、上記再始動モータ２０からクランクシャフト５に付与される駆動力とに応じてエンジンを迅速、かつ、適正に再始動させることができる。
【００８１】
これに加えて、上記実施形態では、上記開放時間Ｙが経過する時点ｔｆに上記サブスロットル弁４６を閉止するようにしているので、膨張行程気筒に対するサージタンク４８からの気体の流入を防止することにより、エンジン停止時における膨張行程気筒の充填効率を低下させることができる結果、上記停止前噴射燃料により生成された混合気がエンジン停止前に圧縮自己着火するのをより確実に防止することができる。
【００８２】
そして、上記実施形態では、上記燃料カットが実行される時点ｔｅからモータ作動時間Ｊが経過する時点ｔｇまでの間、再始動モータ２０を駆動することにより、上記燃料カット後のエンジン回転数を基準回転数（アイドル回転数）以上に維持するようにしているので、車両の走行条件等にかかわらず、精緻にエンジン回転数を抑制することができる。
【００８３】
なお、上述した両実施形態では、燃料カット後の掃気動作及びサブスロットル弁４６の閉止動作の双方によって、エンジン停止前の膨張行程気筒における圧縮自己着火を抑制することができる。したがって、上記各実施形態では、掃気だけで圧縮自己着火を抑制する場合と比較して、当該掃気動作の時間を短縮することができ（上記掃気用吸気量Ｃを低減することができ）、これによりエンジンの自動停止に要する時間を短縮することができるといった効果もある。
【００８４】
また、上記各実施形態では、開放時間Ｙの経過後にサブスロットル弁４６を閉止させるようにしているが、この閉止動作のタイミングに限定されることはなく、少なくとも膨張行程気筒がエンジン停止前最後の吸気行程を迎えるまでにサブスロットル弁４６を閉止すれば上記各実施形態と同様の効果を奏することができる。
【図面の簡単な説明】
【００８５】
【図１】本発明に係る制御装置を備えたエンジンの概略断面図である。
【図２】図１のエンジンの再始動装置の構成を示す説明図である。
【図３】本発明の車両の制御装置の具体的構成を示すブロック図である。
【図４】図３の制御装置の制御動作の前半部を示すフローチャートである。
【図５】図３の制御装置の制御動作の後半部を示すフローチャートである。
【図６】図５の再始動制御を示すフローチャートである。
【図７】図３の制御装置の制御動作を示すタイムチャートである。
【図８】エンジン回転数の変化状態を示すタイムチャートである。
【図９】図４の各設定値を特定するための制御動作を示すフローチャートである。
【図１０】エンジンの空転サイクル数を設定するためのマップの一例を示すグラフである。
【図１１】燃料カット回転数を設定するためのマップの一例を示すグラフである。
【図１２】エンジン自動停止動作の一例を示すタイムチャートである。
【図１３】エンジン再始動動作の一例を示すタイムチャートである。
【図１４】別の実施形態に係るエンジン自動停止制御動作の前半部を示すフローチャートである。
【図１５】別の実施形態に係るエンジン自動停止制御動作の後半部を示すフローチャートである。
【図１６】図１４の各設定値を特定するための制御動作を示すフローチャートである。
【図１７】別の実施形態に係るエンジン自動停止動作の一例を示すタイムチャートである。
【符号の説明】
【００８６】
１ エンジン本体
２ 気筒
９ 吸気通路
１２ メインスロットル弁
４１ スロットル弁制御手段（メインスロットル制御手段及びサブスロットル制御手段の一例）
４２ 燃料噴射制御手段（回転数制御手段の一例）
４３ 点火制御手段（回転数制御手段の一例）
４５ 再始動モータ制御手段（回転数制御手段の一例）
４６ サブスロットル弁
４８ サージタンク
【技術分野】
【０００１】
本発明は、所定の自動停止条件が成立したときにエンジンを自動停止させ、その後、所定の再始動条件が成立したときに再始動させるように構成された車両の制御装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、燃費低減及びＣＯ2排出量の抑制等を図るため、アイドル運転時等に所定の自動停止条件が成立したときに燃料供給を停止してエンジンを自動的に一旦停止させ、その後に運転者により車両の発進操作が行われる等の再始動条件が成立した時点で、エンジンを自動的に再始動させるようにしたエンジンの自動停止制御（いわゆるアイドルストップ制御）の技術が開発されている。
【０００３】
この種のアイドルストップ制御においては、エンジン停止後における再始動性能を向上すべく、エンジン停止時に膨張行程となる気筒（以下、膨張行程気筒と称す）に対してエンジン停止前に予め燃料を噴射しておき（以下、停止前噴射と称す）、この燃料を再始動時に燃焼させることも行われている（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００１−３４２８７６号公報（特に〔０１８３〕段落及び〔図２３〕）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記アイドルストップ制御に係る技術として、本願出願人は、上記燃料供給停止後にエンジン回転数を比較的高めに維持しながら、所定時間にわたりスロットル弁を開放する制御方法に想到した。この制御により、エンジン停止前に気筒内の掃気を行うことができるので、エンジンの再始動時の燃焼不良等を抑制して、再始動性能を向上させることができる。
【０００５】
そして、上記制御方法では、上記所定時間の経過後にスロットル弁を閉止して、上記膨張行程気筒に対する燃料の停止前噴射を実行するようにしている。
【０００６】
しかしながら、上記制御方法のようにスロットル弁を閉止した状態で燃料の停止前噴射を実行する場合であっても、当該スロットル弁よりも吸気通路の下流側に位置するサージタンク内の気体が気筒内へ流入することにより、その分気筒内の充填効率が高くなるので、上記膨張行程気筒がエンジン停止前最後の圧縮行程を迎える際に、上記停止前噴射された燃料によって生成された混合気が圧縮自己着火してしまうおそれがあった。
【０００７】
したがって、上記制御方法では、再始動時の燃焼を想定して予め噴射された燃料がエンジン停止前に燃焼してしまうおそれがあり、エンジンの再始動性能を確実に向上させることが困難だった。
【０００８】
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、膨張行程気筒における圧縮自己着火を抑制して、より確実に再始動性能を向上させることができる車両の制御装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するために本発明は、予め設定されたエンジンの自動停止条件が成立したときに燃料供給を停止させてエンジンを自動停止させるとともに、エンジンの自動停止時に少なくとも膨張行程となる気筒に対してエンジンの停止直前に燃料を噴射させる一方、エンジンの自動停止後に予め設定された再始動条件が成立したときに、上記停止直前の燃料噴射により生成された混合気に点火してエンジンを再始動させる車両の制御装置であって、吸気通路においてサージタンクよりも上流側に配置されたメインスロットル弁を、少なくとも上記燃料供給停止後から予め設定された期間が経過するまで開放させ、この開放期間の経過後に閉止させるメインスロットル制御手段と、上記メインスロットル弁の開放期間中におけるエンジン回転数が予め設定された基準回転数以上を維持するようにエンジン回転数を制御する回転数制御手段と、上記サージタンクよりも吸気通路の下流側に配置されたサブスロットル弁の開閉動作を制御するサブスロットル制御手段とを備え、少なくとも上記開放期間中に上記サブスロットル弁を開放させるとともにエンジン停止時に膨張行程となる気筒がエンジン停止前最後の吸気行程を迎えるまでに当該サブスロットル弁を閉止させるものである。
【００１０】
本発明によれば、上記開放期間中にエンジン回転数を基準回転数以上に維持させながらメインスロットル弁を開放することができるので、当該開放期間中に気筒内の掃気が促進され、エンジン停止直前に噴射された燃料（以下、停止前噴射燃料と称す）により生成された混合気の再始動時の燃焼不良等を抑制して、再始動性能を向上させることができる。
【００１１】
これに加えて、本発明では、エンジン停止時に膨張行程となる気筒（以下、膨張行程気筒と称す）がエンジン停止前最後の吸気行程を迎えるまでに上記サブスロットル弁を閉止するようにしているので、上記膨張行程気筒に対するサージタンクからの気体の流入を防止することにより、エンジン停止時における膨張行程気筒の充填効率を低減させることができる結果、上記停止前噴射燃料により生成された混合気がエンジン停止前に圧縮自己着火するのを抑制することができる。
【００１２】
したがって、本発明によれば、膨張行程気筒における圧縮自己着火を抑制して、より確実に再始動性能を向上させることができる。
【００１３】
なお、上述したように、本発明では、燃料供給停止後の上記掃気動作により気筒内温度を低下させることもできるので、この掃気動作によっても、エンジン停止前における上記膨張行程気筒の圧縮自己着火を抑制することができる。したがって、本発明のようにサブスロットル弁の閉止動作を加えた制御によれば、掃気動作だけで圧縮自己着火を抑制する場合と比較して、当該掃気動作を実行する時間を短縮することができ、これにより、エンジンの自動停止に要する時間を短縮することができるといった効果もある。
【００１４】
上記回転数制御手段によるエンジン回転数の制御としては、上記自動停止条件の成立時にエンジン回転数を一時的に上昇させることが好ましい。
【００１５】
この構成によれば、自動停止条件の成立時に一旦エンジン回転数を上昇させることにより、上記燃料供給停止後に惰性で駆動するエンジンの回転数は、低下しながらも上記基準回転数以上に保たれることになる。したがって、この構成によれば、外部動力を利用することなく、エンジン回転数を上記基準回転数以上に維持することができる。
【００１６】
また、この構成においても、掃気動作だけでなくサブスロットル弁の閉止動作によっても停止前噴射燃料により生成された混合気の圧縮自己着火を抑制することができるので、掃気動作だけで上記圧縮自己着火を抑制する場合よりも上記回転数制御手段によるエンジン回転数の上昇幅を小さくすることができ、当該エンジン回転数の上昇に伴う運転者の違和感を低減させることができる。
【００１７】
さらに、上記回転数制御手段によるエンジン回転数の制御としては、上記燃料供給停止に予め設定された期間が経過するまでの間、エンジンの出力軸に連結されたモータを作動状態としてエンジン回転数の低下を抑制することもできる。
【００１８】
この構成によれば、モータを作動状態としてエンジン回転数を調整するようにしているので、車両の走行条件等にかかわらず、精緻にエンジン回転数を制御することができる。
【００１９】
また、この構成においても、掃気動作だけでなくサブスロットル弁の閉止動作によっても停止前噴射燃料により生成された混合気の圧縮自己着火を抑制することができるので、掃気動作だけで上記圧縮自己着火を抑制する場合よりも上記回転数制御手段によるモータの駆動時間を短縮することができ、これによりバッテリの消費電力を低減することができる。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、膨張行程気筒における圧縮自己着火を抑制して、より確実に再始動性能を向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
図１及び図２は、本発明の実施形態によるエンジンの概略構成を示している。これらの図において、エンジン本体１には、気筒２が配設され、各気筒２には、ピストン３が嵌挿されることにより、その上方に燃焼室４が形成されている。上記ピストン３は、図外のコンロッドを介してクランクシャフト５に連結されている。
【００２２】
上記気筒２の燃焼室４には、その頂部に点火プラグ１３が装備されているとともに、吸気ポート６及び排気ポート７が開口し、この吸気ポート６には、燃料噴射弁８が設けられている。この燃料噴射弁８は、図外のニードル弁及びソレノイドを内蔵し、パルス信号が入力されることにより、このパルス入力時にパルス幅に対応する時間だけ駆動されて開弁し、その開弁時間に応じた量の燃料を吸気ポート６に噴射するように構成されている。
【００２３】
上記吸気ポート６及び排気ポート７には、吸気弁６ａ及び排気弁７ａがそれぞれ装備されている。これらの吸気弁６ａ及び排気弁７ａは、カムシャフト等を有する動弁機構により駆動されるようになっている。そして、各気筒２が所定の位相差をもって燃焼サイクルを行うように、各気筒２の吸気弁６ａ及び排気弁７ａの開閉タイミングが設定されている。
【００２４】
上記吸気ポート６及び排気ポート７には、吸気通路９及び排気通路１０が接続されている。この吸気通路９には、メインスロットル弁１２及びサブスロットル弁４６が配設されている。上記メインスロットル弁１２は、上記吸気通路９におけるサージタンク４８よりも上流側に配置され、アクチュエータ１２ａにより駆動されるようになっている。一方、上記サブスロットル弁４６は、上記吸気通路９におけるサージタンク４８よりも下流側の気筒別吸気通路に配設され、アクチュエータ４６ａにより駆動されるようになっている。上記アクチュエータ４６ａには、上記サブスロットル弁４６の開度を検出するサブスロットル開度センサ４７が設けられている。このサブスロットル開度センサ４７は、サブスロットル弁４６の開度の検出だけでなく、上記アクチュエータ４６ａからの作動信号が入力されたときに実際にサブスロットル弁４６が作動したか否かの検出にも利用される。
【００２５】
また、エンジン本体１のクランクシャフト５に対し、その回転角を検出するクランク角センサ１４が設けられている。
【００２６】
図２に示すように、上記クランクシャフト５には、その一端部にエンジン本体１の回転を変速して車輪１５に伝達するトランスミッション１６が配設されているとともに、他端部にエンジンの再始動装置が配設されている。この再始動装置は、車両に搭載されたバッテリ１８からインバータ１９を介して供給された電力により回転駆動される再始動モータ（モータの一例）２０と、この再始動モータ２０の駆動力をクランクシャフト５に伝達するチェーン又はベルトを有する動力伝達機構２１とを有している。上記再始動モータ２０は、内蔵された図略のクラッチにより、上記バッテリ１８からの供給電力により上記クランクシャフト５を駆動させる作動状態、上記クランクシャフト５に対する駆動連結を解除したニュートラル状態、又は上記クランクシャフト５からの逆作動により発電して上記バッテリ１８に充電する充電状態の何れかの状態に切換可能とされている。
【００２７】
そして、上記再始動装置は、エンジンの再始動時に後述するＥＣＵ（エンジンコントロールユニット：図３参照）３０から出力される制御信号に応じ、上記再始動モータ２０が上記作動状態となってクランクシャフト５を回転駆動し、上記ニュートラル状態となってクランクシャフト５に対する負荷を解除し、上記発電状態となって発電してこの電力を上記バッテリ１８に充電するように構成されている。また、上記再始動モータ２０には、その回転角を検出する回転角センサ２２が設けられている。
【００２８】
上記ＥＣＵ３０には、図３に示すように、アクセルペダルの踏込状態を検出するアクセルセンサ３２、上記サブスロットル開度センサ４７、シフトレバーの操作位置を検出するシフトポジションセンサ３３、運転者によるイグニッションキーの操作に応じてＯＮ又はＯＦＦ操作されるイグニッションスイッチ３４、ブレーキペダルの踏込状態を検出するブレーキスイッチ３５又は、バッテリ残量を検出するバッテリ残量センサ３６からそれぞれ出力される各検出信号が入力されるようになっている。
【００２９】
また、上記ＥＣＵ３０には、エンジン回転数を検出するクランク角センサ１４、上記再始動モータ２０の回転角を検出する回転角センサ２２、エンジンの冷却水温度若しくは潤滑油温度等の気筒内温度に関する値に基づいてエンジンの気筒内温度を検出するエンジン温度センサ３７又は、吸気管内の負圧を検出する吸気管負圧センサ４０からそれぞれ出力される検出信号が入力されるようになっている。
【００３０】
そして、上記ＥＣＵ３０には、メインスロットル弁１２及びサブスロットル弁４６の開度を制御するスロットル弁制御手段４１と、燃料噴射弁８から噴射される燃料の噴射タイミング及び噴射量を制御する燃料噴射制御手段４２と、点火プラグ１３による混合気の点火タイミングを制御する点火制御手段４３と、エンジンの自動停止制御を実行する自動停止制御手段４４と、エンジンの自動停止時及び再始動時に上記インバータ２２に制御信号を出力して再始動モータ２０の駆動を制御する再始動モータ制御手段４５とが設けられている。
【００３１】
上記スロットル弁制御手段４１は、クランク角センサ１４からのクランク角速度情報に基づいて算出されたエンジン回転速度や、アクセルセンサ３２からのアクセル開度情報等に応じて必要なメインスロットル弁１２及びサブスロットル弁４６の開度を演算し、この演算結果に対応した制御信号を上記アクチュエータ１２ａ及び４６ａに出力してメインスロットル弁１２及びサブスロットル弁４６を開閉制御するように構成されている。
【００３２】
また、上記燃料噴射制御手段４２及び点火制御手段４３は、上記アクセル開度情報やエンジン回転数情報に加え、エアフローセンサ３９により検出された吸気流量情報や、エンジン温度センサ３７により検出されたエンジン温度情報等に基づき、必要な燃料噴射量とその噴射時期及び適正な混合気の点火時期を演算し、この演算結果に対応した制御信号を燃料噴射弁８及び点火プラグ１３に出力するようになっている。
【００３３】
また、スロットル弁制御手段４１、燃料噴射制御手段４２、点火制御手段４３及び再始動モータ制御手段４５は、エンジンの自動停止を行う場合に、上記制御に加えて、次に述べる自動停止制御手段４４から出力される制御信号に対応した制御を実行するものである。すなわち、自動停止制御手段４４は、上記シフトポジションセンサ３３、ブレーキスイッチ３５及びバッテリ残量センサ３６等の出力信号に応じてエンジンの自動停止条件が成立したか否かを判別し、この自動停止条件が成立したことが確認された場合に、所定のタイミングで燃料噴射弁８からの燃料噴射を停止させるとともに、点火プラグ１３による混合気の点火を停止させることにより、エンジンを自動停止させるようになっている。
【００３４】
そして、上記自動停止制御手段４４によりエンジンを自動停止させる際には、エンジンの自動停止時に膨張行程になる気筒（以下、膨張行程気筒と称す）及び圧縮行程になる気筒（以下、圧縮行程気筒と称す）、つまり、エンジンの停止後に吸気弁６ａ及び排気弁７ａが閉止状態となって燃焼室４が密閉される気筒を予測して特定するとともに、これらの気筒に対してエンジンの停止直前に所定のタイミングで燃料を噴射する（以下、停止前噴射と称す）制御が実行されるようになっている。
【００３５】
また、上記自動停止条件の成立時にサブスロットル弁４６を全開にするとともにスロットル弁１２の開度を予め設定された一定値に増大させ、これに対応して空燃比を一定（理論空燃比）に維持させるために燃料噴射量を増大させてエンジン回転数を一時的に上昇させる制御が、上記スロットル弁制御手段４１及び燃料噴射制御手段４２からなる回転数制御手段において実行されるように構成されている。さらに、エンジンの冷却水温度及び吸気温度等に基づき、エンジンを自動停止させる際の燃料カット回転数と、その後のスロットル開度とを求め、これらに基づいてクランクシャフト５の停止位置を目標停止位置とするとともに、各気筒２に吸気を導入させる制御が上記自動停止制御手段４４において実行されるようになっている。
【００３６】
そして、当実施形態では、上記エンジン回転数を一時的に上昇させる制御を実行した後、後述する開放期間Ｙが経過した時点でサブスロットル弁４６を閉止させる制御が、上記スロットル弁制御手段４１において実行されるように構成されている。これにより、上記膨張行程気筒において停止前噴射された燃料により生成された混合気が、エンジン停止前の段階で圧縮自己着火するのを抑制することができる。
【００３７】
上記自動停止制御手段４４は、エンジンの自動停止状態で上記各センサの出力信号に応じてエンジンの再始動条件が成立したか否かを判定し、再始動条件が成立したことが確認された場合に、上記再始動モータ２０を上記作動状態にするとともに、上記停止前噴射された燃料により生成された混合気に点火し、かつ、エンジンの再始動時に吸気行程及び排気行程にある気筒にそれぞれ燃料を順次噴射して所定のタイミングで点火することにより、エンジンを自動的に再始動させるように構成されている。
【００３８】
この再始動モータとエンジンとが協働する駆動状態において、上記自動停止制御手段４４及びスロットル弁制御手段４１は、アクセル操作が実行されているか否かを判定し、アクセル操作が実行されていないことが確認された場合に、上記サブスロットル弁４６の閉止状態を、各気筒２の充填効率が予め設定された下限値Ａ（図１３参照）に低下するまで維持し、この下限値Ａまで低下したことが確認された場合に当該下限値Ａを維持するようにメインスロットル弁１２及びサブスロットル弁４６を徐々に開放するように構成されている。これにより、上記再始動条件が成立したときに、アクセル操作が実行されていないにもかかわらずエンジン回転数が過度に上昇してしまう、いわゆるエンジンの吹け上がりが生じるのを抑制することができる。
【００３９】
上記自動停止制御手段４４によるエンジンの再始動制御を実行する際には、エンジンの停止時点から再始動時点までの停止継続時間が測定され、この停止継続時間に基づいて上記再始動モータ制御手段４５により再始動モータ２０の駆動トルクが調節されるようになっている。すなわち、上記ＥＣＵ３０内に設けられたタイマーによりエンジンが自動停止状態となった後に再始動条件が成立するまでの時間が停止継続時間として計測され、この停止継続時間が長い場合には、短い場合に比べて上記再始動モータ２０の駆動トルクが小さな値に設定されるようになっている。このように、停止継続時間に応じて再始動モータ２０の駆動トルクを調整することにより、再始動モータ２０から不要な駆動トルクがクランクシャフト５に付与されることに起因した電力の消費及び騒音の発生を抑制しつつ、必要な駆動トルクを付与してエンジンを適正に再始動させることができる。
【００４０】
例えば、エンジンの停止継続時間が長い場合には、エンジンの停止直前に噴射された燃料が充分に気化又は霧化した状態となり、混合気の燃焼による出力トルクが充分に得られるため、停止継続時間が短い場合に比べて上記再始動モータ２０の駆動トルクを小さな値に設定することにより、不要な電力消費を抑制することができる。一方、エンジンの停止継続時間が短い場合には、エンジンの停止直前に噴射された燃料の気化又は霧化が不充分となり、混合気の燃焼による出力トルクが充分に得られない傾向があるため、再始動モータ２０の駆動トルクを大きな値に設定することにより、エンジンを適正に再始動させることができるという利点がある。
【００４１】
さらに、上記エンジンの自動停止中にイグニッションスイッチ３４が運転者によりＯＦＦ操作されたことが検出された場合には、この時点で、エンジンの停止直前に上記気筒２（膨張行程気筒又は圧縮行程気筒）に燃料が噴射されることにより生成された混合気に点火する制御が、上記点火制御手段４３において実行されるようになっている。
【００４２】
上記のように構成されたエンジンの制御装置により実行されるエンジンの制御動作を、図４〜図６に示すフローチャートに基づいて説明する。この制御動作がスタートすると、各種センサ類から出力された検出信号を入力した後（ステップＳ１）、エンジンが自動停止状態にあるか否かを判定し（ステップＳ２）、ＮＯと判定された場合には、上記検出信号に基づき、エンジンの自動停止条件が成立したか否かを判定する（ステップＳ３）。具体的には、上記各種センサ類の検出信号に基づき、車速がゼロの状態で、ブレーキスイッチ３５のＯＮ状態が所定時間にわたり継続し、かつ、バッテリ残量が予め設定された値以上であることが確認された場合には、エンジンの自動停止条件が成立したと判定され、上記要件の一つでも満足されていない場合には、自動停止条件が成立していないと判定されるようになっている。
【００４３】
上記ステップＳ３でＮＯと判定されてエンジンの自動停止条件が成立していないことが確認された場合には、エンジン回転数と吸気量とに応じた通常の燃料噴射制御及び点火制御を実行する（ステップＳ４）。
【００４４】
上記ステップＳ３でＹＥＳと判定されてエンジンの自動停止条件が成立したことが確認された場合には、サブスロットル弁４６を全開にするとともにメインスロットル弁１２の開度を予め設定された基準開度Ｚとし、これに対応して燃料噴射量を増大させてエンジン回転数を一時的に上昇させる制御を実行した後（ステップＳ５）、後述する燃料カット回転数Ｈ及びその後におけるメインスロットル弁１２の目標開度Ｇ並びにこの目標開度Ｇを継続する開放期間Ｙの設定制御を実行する（ステップＳ６）。なお、上記メインスロットル弁１２の基準開度Ｚは、エンジンの自動停止時にエンジン回転数が急上昇することに起因した騒音の発生を防止し、かつ、エンジン回転数が緩上昇することに起因して停止時間が不必要に長くなるのを防止し得る値として、予め実験等に基づいて定められている。
【００４５】
次いで、エンジン回転数Ｎが、上記ステップＳ６で設定された燃料カット回転数Ｈとなったか否かを判定し（ステップＳ７）、ＹＥＳと判定された時点で、通常の燃料噴射及び点火を停止する燃料カット制御を実行するとともに、メインスロットル弁１２の開度を、上記ステップＳ６で設定された目標スロットル開度Ｇとする制御を実行する（ステップＳ８）。
【００４６】
そして、上記ステップＳ６で設定されたメインスロットル弁１２の開放期間Ｙが経過したか否かを判定し（ステップＳ９）、ＹＥＳと判定され、当該開放期間Ｙが経過したことが確認されると、メインスロットル弁１２及びサブスロットル弁４６を閉止する（ステップＳ１０）。
【００４７】
その後、エンジン回転数Ｎが、膨張行程気筒及び圧縮行程気筒を特定するために予め実験等に基づいて設定された基準回転数Ｒとなったか否かを判定し（ステップＳ１１）、ＹＥＳと判定された時点で、膨張行程気筒及び圧縮行程気筒を判別するとともに、当該膨張行程気筒及び圧縮行程気筒に対して所定のタイミングで再始動用の燃料を噴射する停止前噴射を実行する（ステップＳ１２）。
【００４８】
例えば、図７及び図８に示すように、第１気筒〜第４気筒を有し、第１気筒、第３気筒、第４気筒及び第２気筒の順に燃焼が行われるように構成された４気筒４サイクルエンジンにおいて、回転数Ｎが５００ｒｐｍとなった後にエンジンが約２回転して停止することが実験により確認されている場合には、上記基準回転数Ｒとして５００ｒｐｍを設定し、この回転数となった時点ｔ０で膨張行程にある第１気筒を、膨張行程気筒として特定するとともに、上記時点ｔ０で圧縮行程にある第３気筒を、圧縮行程気筒として特定する。そして、上記第１気筒のクランク角が圧縮上死点ＴＤＣ前の５４０°（ＡＴＤＣ−５４０ｄｅｇ）となった時点ｔ１の後に、第１気筒の吸気ポート６に対する燃料噴射Ｆ１を行うとともに、上記クランク角が３６０°となった時点ｔ２の後に、第３気筒の吸気ポート６に対する燃料噴射Ｆ２を行う。
【００４９】
なお、エンジン回転数Ｎが予め行った実験等に基づいて設定された基準回転数Ｒとなった時点ｔ０で膨張行程にある気筒２を判別することにより、膨張行程気筒を特定するようにした上記構成に代え、エンジン回転数Ｎが所定値となった時点ｔ０におけるクランクシャフト５の回転速度から回転エネルギーを算出し、この回転エネルギーと、各気筒２の１行程の間（クランクシャフト５が１８０°回転する間）に失われる損失エネルギーとに基づき、上記時点ｔ０からエンジンが停止するまでの回転量を演算により求めるようにしてもよい。上記損失エネルギーは、エンジンのポンピングロスと、回転部の機械抵抗と、各気筒２の圧縮漏れによるロスとを加算することにより求められる。
【００５０】
上記エンジンの停止直前における燃料噴射Ｆ１、Ｆ２を行った後、エンジン回転数Ｎがゼロになったか否かを判定し（ステップＳ１３）、ＹＥＳと判定されてエンジンが自動停止状態となったことが確認された時点ｔ３で、停止継続時間Ｔの計測を開始する（ステップＳ１４）。
【００５１】
一方、上記ステップＳ２でＹＥＳと判定され、現在エンジンが自動停止状態にあることが確認された場合には、運転者によるイグニッションスイッチ３４のＯＦＦ操作が行われたか否かを判定する（ステップＳ１５）。このステップＳ１５でＹＥＳと判定され、運転者が停車することを意図してイグニッションスイッチ３４をＯＦＦ操作したことが確認された場合には、膨張行程気筒及び圧縮行程気筒に上記燃料噴射Ｆ１、Ｆ２が行われることにより生成された混合気に対する点火を同時に行うとともに（ステップＳ１６）、上記停止継続時間Ｔの計測値をリセットした後（ステップＳ１７）、リターンする。
【００５２】
また、上記ステップＳ１５でＮＯと判定され、イグニッションスイッチ３４のＯＦＦ操作が行われていないことが確認された場合には、エンジンの再始動条件が成立したか否かを判定する（ステップＳ１８）。上記再始動条件としては、ブレーキスイッチ３５がＯＦＦ状態となったこと、ブレーキ負圧（吸気管負圧）が所定値以下となったこと、停止継続時間Ｔが所定値以上となったこと、又はバッテリ残量が所定値未満となったこと等があり、これらの要件の一つでも満足された場合に、エンジンの再始動条件が成立したと判定される。
【００５３】
上記ステップＳ１８でＮＯと判定された場合には上記ステップＳ１５の処理を繰り返し実行する一方、ＹＥＳと判定され、エンジンの再始動条件が成立したと判定されると、後述の再始動制御、すなわち、再始動モータ２０とエンジンとを協働させる駆動制御が実行される（ステップＳ１９）。
【００５４】
次いで、運転者によるアクセルのＯＮ操作が行われたか否かを判定する（ステップＳ２０）。このステップＳ２０でＹＥＳと判定され、運転者により加速要求が入力されたことが確認されると、上記サブスロットル弁４６を全開にするとともに（ステップＳ２１）、再始動モータ２０を停止してエンジンのみの駆動制御に移行し（ステップＳ２２）、通常運転に移行する。
【００５５】
すなわち、図１３に示すように、上記再始動条件が成立した時点ｔ４において、再始動モータ２０とエンジンとを協働させる駆動制御の実行が開始され、この駆動制御中にアクセル操作が検出された時点ｔ５において、当該アクセル操作量に応じた開度にメインスロットル弁１２を開放する（二点鎖線で示す開度Ｌ１参照）とともにサブスロットル弁４６を全開とする（二点鎖線で示す開度Ｌ２参照）。これにより、上記時点ｔ５から充填効率Ｌ３が上昇して、エンジン回転数Ｌ４を速やかに増加させることができる。なお、上記両スロットル弁１２、４６の開弁動作と同時に上記時点ｔ５においては、再始動モータ２０の作動状態Ｌ５がＯＦＦとされる。
【００５６】
一方、上記ステップＳ２０でＮＯと判定され、運転者による加速要求が入力されていないことが確認されると、各気筒２の充填効率が予め設定された下限値Ａ以下に低下したか否かが判定される（ステップＳ２３）。このステップＳ２３でＹＥＳと判定されると、再始動モータ２０の駆動を停止してエンジンのみの駆動に移行する（ステップＳ２４）とともに、上記下限値Ａを維持するようにメインスロットル弁１２及びサブスロットル弁４６の開弁動作を実行する（ステップＳ２５）。
【００５７】
つまり、図１３に示すように、上記再始動モータ２０とエンジンとを協働させる駆動制御の実行中に充填効率が下限値Ａ以下となった時点ｔ６において、作動状態Ｌ６に示すように再始動モータ２０をＯＦＦにするとともに、充填効率が上記下限値Ａを維持するようにメインスロットル弁１２及びサブスロットル弁４６を徐々に開放する制御（それぞれ開度Ｌ７及びＬ８参照）を実行する。この制御により、充填効率を下限値Ａで一定にすることができるので、エンジン回転数Ｎを一定に保つ（回転数Ｌ９参照）ことができ、再始動時におけるエンジンの吹け上がりを抑制することができる。
【００５８】
次いで、上記吸気管負圧センサ４０（図３参照）の検出信号に基づいて、吸気負圧が予め設定された基準値以下となったか否かを判定し（ステップＳ２６）、ＮＯと判定された場合には上記ステップＳ２５の開弁動作を繰り返し実行する。一方、上記ステップＳ２６でＹＥＳと判定された場合には、サブスロットル弁４６を全開として（ステップＳ２７）、通常運転に移行する。
【００５９】
なお、上記ステップＳ１９の再始動制御では、図６に示す処理が実行される。
【００６０】
まず、上記再始動モータ２０の駆動トルクをテーブルから読み出す等により設定する（ステップＳ２８）。上記停止継続時間Ｔの計測値に対応した駆動トルクを設定するためのテーブルは、停止継続時間Ｔが長い場合には、短い場合に比べて駆動トルクが小さな値となるように設定されている。また、図７に示すように、上記再始動条件の成立時点ｔ４で再始動モータ２０を作動させるとともに、停止前噴射燃料により生成された混合気に対して所定のタイミングＳ１、Ｓ２を行うことによりエンジンを再始動させる（ステップＳ２９）。
【００６１】
そして、上記再始動条件の成立時点ｔ４で吸気行程にある第４気筒及び排気行程にある第２気筒に対する燃料噴射Ｆ３、Ｆ４を行うとともに（ステップＳ３０）、これらの気筒が圧縮上死点となった時点で順次、混合気の点火Ｓ３、Ｓ４を行った後（ステップＳ３１）、上記停止継続時間Ｔの計測値をゼロにリセットする（ステップＳ３２）。
【００６２】
次に、上記ステップＳ６で実行される燃料カット回転数Ｈ及びその後の目標回転数Ｇ並びにこの目標回転数Ｇを継続する開放期間Ｙを設定する制御の具体例を、図９に示すフローチャートに基づいて説明する。上記制御動作がスタートすると、燃料カット前におけるエンジン温度センサ３７及び吸気温センサ３８の検出値に基づき、気筒２の冷却に必要な吸入空気総量Ａ及び許容圧縮圧力Ｂを設定する（ステップＳ３３）。上記吸入空気総量Ａは、停止前噴射燃料が膨張行程気筒に供給されて圧縮されるまでに気筒２内を通過する吸気量であって、上記エンジン温度及び吸気温度が高いほど、上記吸入空気総量Ａも大きな値となる。また、上記許容圧縮圧力Ｂは、停止前噴射燃料により生成された混合気が、圧縮上死点近傍で自己着火することのない限界圧力であって気筒内温度に依存した値である。
【００６３】
次いで、予め設定された掃気用吸気量Ｃ、つまり燃料カット前に噴射された最後の燃料が燃焼した後、停止前噴射燃料が膨張行程気筒に供給されるまでの間に気筒２内を通過する吸気量Ｃと、上記ステップＳ３３で設定された吸入空気総量Ａとを比較し、そのうちの大きい方を目標吸気総量Ｄとして設定する（ステップＳ３４）。
【００６４】
なお、当実施形態では、上述したステップＳ１０において膨張行程気筒がエンジン停止前最後の吸気行程を迎える前までにサブスロットル弁４６を閉止することにより、エンジン停止時における当該膨張行程気筒の圧縮効率を低減することができるので、このサブスロットル弁４６の閉止動作を実行しない場合よりも上記掃気用吸気量Ｃを小さく設定することができる。これにより、掃気に要するエンジンのサイクル数を低減することができ、エンジン停止時間を短縮することができる。
【００６５】
一方、上記サブスロットル弁４６は、燃焼時に生じるカーボン等の異物によって、開放した状態で固着してしまう、いわゆるオープン固着状態となることがあるが、このオープン固着状態が上記サブスロットル開度センサ４７（図３参照）により検出された場合、上記掃気用吸気量Ｃは、オープン固着が発生していないときよりも大きな値に設定される。これにより、上記膨張行程気筒の最後の吸気行程を迎える前までに、オープン固着によってサブスロットル弁４６を閉止できない場合であっても、気筒２内を充分に掃気することができるので、当該膨張行程気筒に生成された混合気がエンジン停止前に圧縮自己着火するのを抑制することができる。
【００６６】
次いで、燃料カット後の気筒内圧力を上記ステップＳ３３で求めた許容圧縮圧力Ｂ以下とし、かつ、エンジン停止時の振動を抑制し得る値となるように、吸気の充填効率パターンＥを設定する（ステップＳ３５）。この充填効率パターンＥを上記のように設定するのは、エンジンの自動停止時に吸気の充填効率が予め設定された上限値Ｂａ（図１２参照）以下となるように制限することにより、停止前噴射燃料がエンジン停止前に圧縮自己着火するのを防止するとともに、エンジンの騒音や振動によって運転者が違和感を受けるのを防止するためである。
【００６７】
次いで、上記目標吸気総量Ｄ及び吸気の充填効率パターンＥを満足するように、燃料カット後の空転サイクル数Ｆと、目標スロットル開度Ｇと、この目標スロットル開度Ｇを継続する開放期間Ｙとを予め設定されたマップから読み出して設定する（ステップＳ３６）。上記燃料カット後の空転サイクルＦを設定するためのマップは、図１０に示すように、吸気の充填効率パターンＥと、目標吸気総量Ｄとをパラメータとし、吸気の充填効率パターンＥが大きいほど、空転サイクルＦが小さな値となるように設定されている。また、上記目標スロットル開度Ｇ及び開放期間Ｙについては、図１２に示すように、エンジンを自動停止させるために燃料カットを行った時点ｔｂからメインスロットル弁１２の開度を一時的に増大させることにより、目標吸気総量Ｄに対応した吸気量が気筒内に供給されるとともに、エンジンの停止直前に燃料噴射Ｆ１、Ｆ２が行われた気筒が圧縮上死点となった時点ｔｃの吸気効率が予め設定された上限値Ｂａ以下となるように設定する。
【００６８】
そして、上記燃料カット後の空転サイクルＦを満足するような燃料カット回転数Ｈ、つまり、エンジンの自動停止時に燃料カットを実行するエンジン回転数を、図１１に示すマップから読み出して設定する。このマップは、上記燃料カット後の空転サイクル数Ｆをパラメータとし、この空転サイクル数Ｆの値が大きいほど、上記燃料カット回転数Ｈが大きな値となるように設定されている。
【００６９】
以上説明したように、サージタンク４８の上流側に配置されたメインスロットル弁１２を上記開放期間Ｙ中に開放させ、この開放期間Ｙの経過後に閉止させるとともに、上記サージタンク４８よりも下流側に配置されたサブスロットル弁４６の開閉動作を制御するスロットル弁制御手段４１と、上記開放期間Ｙ中におけるエンジン回転数が予め設定された基準回転数以上を維持するように、自動停止条件成立時に一時的にエンジン回転数を上昇させるスロットル弁制御手段４１及び燃料噴射制御手段４２からなる回転数制御手段とを備え、上記開放期間Ｙの経過後にサブスロットル弁４６を閉止させる上記実施形態によれば、上記開放期間Ｙ中にエンジン回転数を基準回転数以上に維持させながらメインスロットル弁１２を開放することができるので、当該開放期間Ｙ中に気筒２内の掃気が促進され、再始動性能を向上させることができる。
【００７０】
すなわち、図１２に示すように、上記実施形態の回転数制御手段は、エンジン自動停止条件が成立した時点ｔａで、スロットル弁１２の開度が予め設定された基準開度Ｚとなるようにメインスロットル弁１２を開放して各気筒２に導入される吸気量を増大させるとともに、これに対応して空燃比を一定に維持するための燃料噴射量を増大させることにより、エンジン回転数Ｎを一時的に上昇させる。そして、エンジン回転数Ｎが燃料カット回転数Ｈとなって燃料カットが行われた時点ｔｂから開放期間Ｙの間、メインスロットル弁１２及びサブスロットル弁４６を開放させるので、燃料カット後に多量の吸気を各気筒２に導入させることにより気筒内温度を効果的に低下させることができる。したがって、停止前噴射燃料により生成された混合気が圧縮自己着火したり、熱面点火したりするのを効果的に抑制し、エンジンの再始動時に上記混合気に点火することにより得られる燃焼エネルギーと、上記再始動モータ２０からクランクシャフト５に付与される駆動力とに応じてエンジンを迅速、かつ、適正に再始動させることができる。
【００７１】
これに加えて、上記実施形態では、上記開放時間Ｙが経過する時点ｔｄに上記サブスロットル弁４６を閉止するようにしているので、膨張行程気筒に対するサージタンク４８からの気体の流入を防止することにより、エンジン停止時における膨張行程気筒の充填効率を低減させることができる結果、上記停止前噴射燃料により生成された混合気がエンジン停止前に圧縮自己着火するのをより確実に防止することができる。
【００７２】
そして、上記実施形態では、自動停止条件の成立時に一旦エンジン回転数を上昇させることにより、燃料カット後に惰性で駆動するエンジンの回転数は、低下しながらも基準回転数以上に保たれることになる。したがって、この構成によれば、外部動力（例えば、再始動モータ２０）を利用することなく、エンジン回転数を上記基準回転数以上に維持することができる。
【００７３】
なお、上記実施形態では、上記自動停止条件の成立時にエンジン回転数を上昇させることにより開放期間Ｙ中のエンジン回転数を基準回転数以上に維持させるようにしているが、上記再始動モータ制御手段４５により再始動モータ２０を作動状態として、上記自動停止条件成立後のエンジン回転数を維持させること、すなわち、上記再始動モータ制御手段４５を回転数制御手段とすることができる。以下、この再始動モータ２０を利用した制御動作について、図１４及び図１５のフローチャートを参照して説明する。なお、これらフローチャートにおいて、上記実施形態と同一の処理については、同一の符号を付してその説明を省略する。
【００７４】
この制御動作の開始後、上記ステップＳ３で再始動条件が成立したか否かが判定され、ここで、ＮＯと判定された場合には、上記ステップＳ４を実行する。一方、上記ステップＳ３でＹＥＳと判定され、再始動条件が成立したことが確認された場合には、後述する燃料カット後におけるメインスロットル弁１２の目標開度Ｇと、その開放時間Ｙ及び燃料カット後におけるエンジンの空転サイクル数Ｆの設定制御を実行するとともに、この空転サイクル数Ｆに基づいて再始動モータ２０を作動状態とする設定時間、つまり、モータ作動時間Ｊを設定する制御を実行する（ステップＳ３８）。
【００７５】
次いで、通常の燃料噴射及び点火を停止して燃料カットするとともに、メインスロットル弁１２を開放操作してその開度を上記ステップＳ３８で設定された目標スロットル開度Ｇとし、かつ、上記再始動モータ２０を作動状態としてエンジン回転数をアイドル回転数に維持する制御を実行する（ステップＳ３９）。また、上記ステップＳ３８で設定された開放時間Ｙが経過したか否かを判定し（ステップＳ４０）、ＹＥＳと判定された時点で、メインスロットル弁１２及びサブスロットル弁４６を閉止状態とし（ステップＳ４１）、その後、上記ステップＳ３８で設定されたモータ作動時間Ｊが経過したか否かを判定する（ステップＳ４２）。
【００７６】
上記ステップＳ４２でＹＥＳと判定されて、モータ作動時間Ｊが経過したことが確認された場合には、この時点で上記再始動モータ２０の作動を停止した後（ステップＳ４３）、上記ステップＳ１１移行の処理を実行する。
【００７７】
次に、上記ステップＳ３８で実行されるメインスロットル弁１２の目標開度Ｇ、開放時間Ｙ、空転サイクル数Ｆ及びモータ作動時間Ｚを設定する制御の具体例を図１６に示すフローチャートに基づいて説明する。なお、ステップＳ３３〜Ｓ３６については、上記実施形態と同一の処理であるため、ここでは説明を省略する。
【００７８】
上記制御動作が開始して、上記ステップＳ３６を実行した後、当該ステップＳ３６で設定された空転サイクル数Ｆを満足するように、再始動モータ２０を作動させてクランクシャフト５に駆動トルクを付与する設定時間、つまり、燃料カット後に再始動モータ２０を作動させてエンジン回転数を一定値（アイドル回転数）に維持するためのモータ作動時間Ｊを算出する（ステップＳ４４）。具体的には、アイドル回転状態にあるエンジンを燃料カットした場合に、停止状態となるまでの時間を実験等により求め、この時間と空転サイクル数Ｆに対応した時間とに基づき、上記モータ作動時間Ｊを算出する。
【００７９】
以上説明したように、上記燃料カット後に予め設定されたモータ作動期間Ｊが経過するまでの間、上記再始動モータ２０を作動状態としてエンジン回転数を基準回転数（アイドル回転数）に維持する再始動モータ制御手段４５からなる回転数制御手段を備えた上記実施形態によれば、再始動モータ２０を作動状態としてエンジン回転数を調整するようにしているので、車両の走行条件（例えば、坂道走行時等）にかかわらず、精緻にエンジン回転数を制御することができる。
【００８０】
すなわち、図１７に示すように、上記実施形態では、エンジンの自動停止条件が成立した時点ｔｅで、燃料カットを行うとともに、上記再始動モータ２０からエンジンのクランクシャフト５に駆動トルクを入力してエンジン回転数Ｎを基準回転数（アイドル回転数）以上に維持する。そして、上記時点ｔｅから開放期間Ｙの間、メインスロットル弁１２及びサブスロットル弁４６を開放させるので、燃料カット後に多量の吸気を各気筒２に導入させることにより気筒内温度を効果的に低下させることができる。したがって、停止前噴射燃料により生成された混合気が圧縮自己着火したり、熱面点火したりするのを効果的に抑制し、エンジンの再始動時に上記混合気に点火することにより得られる燃焼エネルギーと、上記再始動モータ２０からクランクシャフト５に付与される駆動力とに応じてエンジンを迅速、かつ、適正に再始動させることができる。
【００８１】
これに加えて、上記実施形態では、上記開放時間Ｙが経過する時点ｔｆに上記サブスロットル弁４６を閉止するようにしているので、膨張行程気筒に対するサージタンク４８からの気体の流入を防止することにより、エンジン停止時における膨張行程気筒の充填効率を低下させることができる結果、上記停止前噴射燃料により生成された混合気がエンジン停止前に圧縮自己着火するのをより確実に防止することができる。
【００８２】
そして、上記実施形態では、上記燃料カットが実行される時点ｔｅからモータ作動時間Ｊが経過する時点ｔｇまでの間、再始動モータ２０を駆動することにより、上記燃料カット後のエンジン回転数を基準回転数（アイドル回転数）以上に維持するようにしているので、車両の走行条件等にかかわらず、精緻にエンジン回転数を抑制することができる。
【００８３】
なお、上述した両実施形態では、燃料カット後の掃気動作及びサブスロットル弁４６の閉止動作の双方によって、エンジン停止前の膨張行程気筒における圧縮自己着火を抑制することができる。したがって、上記各実施形態では、掃気だけで圧縮自己着火を抑制する場合と比較して、当該掃気動作の時間を短縮することができ（上記掃気用吸気量Ｃを低減することができ）、これによりエンジンの自動停止に要する時間を短縮することができるといった効果もある。
【００８４】
また、上記各実施形態では、開放時間Ｙの経過後にサブスロットル弁４６を閉止させるようにしているが、この閉止動作のタイミングに限定されることはなく、少なくとも膨張行程気筒がエンジン停止前最後の吸気行程を迎えるまでにサブスロットル弁４６を閉止すれば上記各実施形態と同様の効果を奏することができる。
【図面の簡単な説明】
【００８５】
【図１】本発明に係る制御装置を備えたエンジンの概略断面図である。
【図２】図１のエンジンの再始動装置の構成を示す説明図である。
【図３】本発明の車両の制御装置の具体的構成を示すブロック図である。
【図４】図３の制御装置の制御動作の前半部を示すフローチャートである。
【図５】図３の制御装置の制御動作の後半部を示すフローチャートである。
【図６】図５の再始動制御を示すフローチャートである。
【図７】図３の制御装置の制御動作を示すタイムチャートである。
【図８】エンジン回転数の変化状態を示すタイムチャートである。
【図９】図４の各設定値を特定するための制御動作を示すフローチャートである。
【図１０】エンジンの空転サイクル数を設定するためのマップの一例を示すグラフである。
【図１１】燃料カット回転数を設定するためのマップの一例を示すグラフである。
【図１２】エンジン自動停止動作の一例を示すタイムチャートである。
【図１３】エンジン再始動動作の一例を示すタイムチャートである。
【図１４】別の実施形態に係るエンジン自動停止制御動作の前半部を示すフローチャートである。
【図１５】別の実施形態に係るエンジン自動停止制御動作の後半部を示すフローチャートである。
【図１６】図１４の各設定値を特定するための制御動作を示すフローチャートである。
【図１７】別の実施形態に係るエンジン自動停止動作の一例を示すタイムチャートである。
【符号の説明】
【００８６】
１ エンジン本体
２ 気筒
９ 吸気通路
１２ メインスロットル弁
４１ スロットル弁制御手段（メインスロットル制御手段及びサブスロットル制御手段の一例）
４２ 燃料噴射制御手段（回転数制御手段の一例）
４３ 点火制御手段（回転数制御手段の一例）
４５ 再始動モータ制御手段（回転数制御手段の一例）
４６ サブスロットル弁
４８ サージタンク
【特許請求の範囲】
【請求項１】
予め設定されたエンジンの自動停止条件が成立したときに燃料供給を停止させてエンジンを自動停止させるとともに、エンジンの自動停止時に少なくとも膨張行程となる気筒に対してエンジンの停止直前に燃料を噴射させる一方、エンジンの自動停止後に予め設定された再始動条件が成立したときに、上記停止直前の燃料噴射により生成された混合気に点火してエンジンを再始動させる車両の制御装置であって、
吸気通路においてサージタンクよりも上流側に配置されたメインスロットル弁を、少なくとも上記燃料供給停止後から予め設定された期間が経過するまで開放させ、この開放期間の経過後に閉止させるメインスロットル制御手段と、
上記メインスロットル弁の開放期間中におけるエンジン回転数が予め設定された基準回転数以上を維持するようにエンジン回転数を制御する回転数制御手段と、
上記サージタンクよりも吸気通路の下流側に配置されたサブスロットル弁の開閉動作を制御するサブスロットル制御手段とを備え、
少なくとも上記開放期間中に上記サブスロットル弁を開放させるとともにエンジン停止時に膨張行程となる気筒がエンジン停止前最後の吸気行程を迎えるまでに当該サブスロットル弁を閉止させることを特徴とする車両の制御装置。
【請求項２】
上記回転数制御手段は、上記自動停止条件の成立時にエンジン回転数を一時的に上昇させることを特徴とする請求項１に記載の車両の制御装置。
【請求項３】
上記回転数制御手段は、上記燃料供給停止に予め設定された期間が経過するまでの間、エンジンの出力軸に連結されたモータを作動状態としてエンジン回転数の低下を抑制することを特徴とする請求項１に記載の車両の制御装置。
【請求項１】
予め設定されたエンジンの自動停止条件が成立したときに燃料供給を停止させてエンジンを自動停止させるとともに、エンジンの自動停止時に少なくとも膨張行程となる気筒に対してエンジンの停止直前に燃料を噴射させる一方、エンジンの自動停止後に予め設定された再始動条件が成立したときに、上記停止直前の燃料噴射により生成された混合気に点火してエンジンを再始動させる車両の制御装置であって、
吸気通路においてサージタンクよりも上流側に配置されたメインスロットル弁を、少なくとも上記燃料供給停止後から予め設定された期間が経過するまで開放させ、この開放期間の経過後に閉止させるメインスロットル制御手段と、
上記メインスロットル弁の開放期間中におけるエンジン回転数が予め設定された基準回転数以上を維持するようにエンジン回転数を制御する回転数制御手段と、
上記サージタンクよりも吸気通路の下流側に配置されたサブスロットル弁の開閉動作を制御するサブスロットル制御手段とを備え、
少なくとも上記開放期間中に上記サブスロットル弁を開放させるとともにエンジン停止時に膨張行程となる気筒がエンジン停止前最後の吸気行程を迎えるまでに当該サブスロットル弁を閉止させることを特徴とする車両の制御装置。
【請求項２】
上記回転数制御手段は、上記自動停止条件の成立時にエンジン回転数を一時的に上昇させることを特徴とする請求項１に記載の車両の制御装置。
【請求項３】
上記回転数制御手段は、上記燃料供給停止に予め設定された期間が経過するまでの間、エンジンの出力軸に連結されたモータを作動状態としてエンジン回転数の低下を抑制することを特徴とする請求項１に記載の車両の制御装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【公開番号】特開２００６−１７０１３３（Ｐ２００６−１７０１３３Ａ）
【公開日】平成１８年６月２９日（２００６．６．２９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００４−３６６３５０（Ｐ２００４−３６６３５０）
【出願日】平成１６年１２月１７日（２００４．１２．１７）
【出願人】（０００００３１３７）マツダ株式会社 (6,115)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年６月２９日（２００６．６．２９）
【国際特許分類】
【出願日】平成１６年１２月１７日（２００４．１２．１７）
【出願人】（０００００３１３７）マツダ株式会社 (6,115)
【Ｆターム（参考）】
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