車両用エンジンの制御装置
【課題】停止時吸気行程気筒でのプリイグニションを防止する。
【解決手段】燃焼制御部１０１は、停止時吸気行程気筒１２Ｃのピストン停止位置が下死点から所定範囲にある第１の停止範囲においては、燃料供給を停止する。第１の停止範囲よりも上死点側から所定範囲にある第２の停止範囲では、空燃比をリッチ化するとともに、燃料噴射タイミングを複数回に分割する。第２の停止範囲よりも上死点側から上死点までの第３の停止範囲では、空燃比のリッチ度合いを小さくする。電動駆動装置制御部１０３は、少なくとも停止時吸気行程気筒１２Ｃのピストン停止位置が第１の停止範囲にあるときには、スタータ３６を駆動する。
【解決手段】燃焼制御部１０１は、停止時吸気行程気筒１２Ｃのピストン停止位置が下死点から所定範囲にある第１の停止範囲においては、燃料供給を停止する。第１の停止範囲よりも上死点側から所定範囲にある第２の停止範囲では、空燃比をリッチ化するとともに、燃料噴射タイミングを複数回に分割する。第２の停止範囲よりも上死点側から上死点までの第３の停止範囲では、空燃比のリッチ度合いを小さくする。電動駆動装置制御部１０３は、少なくとも停止時吸気行程気筒１２Ｃのピストン停止位置が第１の停止範囲にあるときには、スタータ３６を駆動する。
【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エンジンを自動的に再始動させる車両用エンジンの制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
この種のエンジンの制御装置において、自動停止時に吸気行程にある停止時吸気行程気筒は、強制再始動時においては、吸気温度が高い傾向にあり、圧縮行程において圧縮上死点を超える迄に自着火（Autoignition）やプリイグニションを来しやすい状況にある。
【０００３】
そこで、例えば特許文献１には、停止時吸気行程気筒が最初の圧縮行程を迎える時に、燃料を停止時吸気行程気筒に噴射し、当該停止時吸気行程気筒における圧縮行程での自着火やプリイグニションを回避するものが提案されている。
【特許文献１】特開２００５−１８０２０８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、本件発明者らが停止時吸気行程気筒でのプリイグニション防止を研究した結果、再始動条件が成立したときのピストンの停止位置によっては、異なる対策を要することが分かってきた。
【０００５】
すなわち、停止時吸気行程気筒のピストン停止位置が、極端に下死点側にあるときは、空気量が多いため、燃料噴射によって空燃比をリッチにしても、プリイグニションを充分に防止することができない。他方、停止時吸気行程気筒のピストン停止位置が、上死点側にある場合には、プリイグニションを防止できるもののスモークが発生しやすくなるという問題がある。
【０００６】
本発明は上記不具合に鑑みてなされたものであり、自動停止したエンジンを再始動する際に、再始動条件が成立したときのピストンの停止位置に応じて停止時吸気行程気筒での不具合を回避することのできる車両用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、所定の自動停止条件が成立したときにエンジンを自動停止させるとともに、所定の再始動条件が成立した際に自動停止後のエンジンを再始動する車両用エンジンの制御装置において、前記エンジンが自動停止しているときのピストン停止位置を判定するピストン位置判定部と、前記ピストン位置判定部の判定に基づいて、エンジンの燃焼制御を司る燃焼制御部とを備え、前記燃焼制御部は、自動停止時に吸気行程にある停止時吸気行程気筒のピストン停止位置が下死点から所定範囲にある第１の停止範囲においては、前記停止時吸気行程気筒に対する燃料供給を停止し、前記第１の停止範囲よりも上死点側から所定範囲にある第２の停止範囲では、空燃比をリッチ化するとともに、燃料噴射タイミングを複数回に分割し、前記第２の停止範囲よりも上死点側から上死点までの第３の停止範囲では、空燃比のリッチ度合いを小さくするものであることを特徴とする車両用エンジンの制御装置である。この態様では、ピストン停止位置に応じて好適な燃料供給が実行される。すなわち、第１の停止範囲では、エンジンの自動停止時に受熱した筒内の空気量が多いため、燃料噴射によって空燃比をリッチにする方法ではプリイグニションを充分に防止できないことから、燃料供給を停止することによってプリイグニションを確実に防止するようにしている。また、第２の停止範囲では、燃料が停止時吸気行程気筒内に分割噴射されることにより、気化潜熱による冷却効果と、スモークを防止しつつプリイグニションの発生を抑制することができるとともに、燃焼時間を短縮することができ、高い出力と燃費の向上を図ることが可能になる。さらに、第３の停止範囲では、空燃比がリーン側に補正されるので、不必要な燃料増加によるスモークの発生を抑制することができる。
【０００８】
好ましい態様において、前記燃焼制御部は、前記停止時吸気行程気筒のピストン停止位置が少なくとも第１、第２の停止範囲で停止している場合には、点火時期を、通常の再始動時における圧縮上死点経過後の点火時期よりもリタードするものである。この態様では、停止時吸気行程気筒でのプリイグニションを一層効果的に抑制することができる。すなわち、停止時吸気行程気筒が第１、第２の停止範囲で停止している場合には、停止時吸気行程気筒での受熱期間が長くなる傾向にあるが、点火時期を、通常の再始動時における圧縮上死点経過後の点火時期よりもさらにリタードすることによって、ピストン停止位置に応じて始動性を確保しつつ、自着火を防止することができる。
【０００９】
好ましい態様において、停止中のエンジンを始動アシスト可能な電動駆動装置と、前記ピストン位置判定部の判定に基づく所定のアシスト条件が、前記再始動条件の成立時に成立した場合に前記電動駆動装置を駆動する電動駆動装置制御部とを備え、前記電動駆動装置制御部は、少なくとも前記停止時吸気行程気筒のピストン停止位置が前記第１の停止範囲にあるときには、前記電動駆動装置を駆動するものである。この態様では、停止時吸気行程気筒が第１の範囲に停止していたときに、電動駆動装置によってエンジンの駆動力を確保することができる。
【発明の効果】
【００１０】
以上説明したように、本発明は、再始動条件が成立したときのピストンの停止位置に応じて、好適な燃料供給が実行され、プリイグニションを防止しつつスモーク等の不具合も回避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】
【００１１】
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。
【００１２】
図１および図２は本発明に係る車両用エンジン１の概略構成を示す。
【００１３】
各図に示すエンジン１は、４サイクル火花点火式ガソリンエンジンであって、４つの気筒１２Ａ〜１２Ｄ（図２参照）が設けられている。また、各気筒１２Ａ〜１２Ｄの内部には、図略のコネクティングロッドによってクランクシャフト３に連結されたピストン１３が嵌挿されることにより、当該ピストン１３の上方に燃焼室１４が形成されている。各気筒１２Ａ〜１２Ｄに設けられたピストン１３は、所定の位相差をもってクランクシャフト３の回転に伴い上下運動を行うように構成されている。
【００１４】
一般的に、多気筒４サイクルエンジンにおいては、各気筒が所定の位相差をもって吸気、圧縮、膨張、排気の各行程からなる燃焼サイクルを行うようになっている。本実施形態の４気筒エンジンの場合、気筒列方向一端側から１番気筒１２Ａ、２番気筒１２Ｂ、３番気筒１２Ｃ、４番気筒１２Ｄと呼ぶと、１番気筒（＃１）、３番気筒（＃３）、４番気筒（＃４）、２番気筒（＃２）の順にクランク角で１８０度ずつの位相差をもって燃焼が行われるようになっている。さらに本実施形態では、エンジンの自動停止中に圧縮行程にあった気筒を停止時圧縮行程気筒、膨脹行程にあった気筒を停止時膨脹行程気筒と称する（同様に吸気行程にあった気筒を停止時吸気行程気筒、排気行程にあった気筒を停止時排気行程気筒と称する）。
【００１５】
シリンダヘッド１０には、各気筒１２Ａ〜１２Ｄの燃焼室１４の頂部に配置され、プラグ先端が燃焼室１４内に臨むように点火プラグ１５が設けられている。また、シリンダヘッド１０には、燃焼室１４の側方から内部に燃料を直接噴射する燃料噴射弁１６が設けられている。この燃料噴射弁１６は、図外のニードル弁およびソレノイドを内蔵し、エンジン制御ユニット１００の燃焼制御部１０１（図３参照）から入力されたパルス信号の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上記点火プラグ１５の電極付近に向けて噴射するように構成されている。
【００１６】
また、各気筒１２Ａ〜１２Ｄの上部には、燃焼室１４に向かって開口する吸気ポート１７および排気ポート１８が設けられている。そして、これらのポート１７、１８と燃焼室１４との連結部分には、吸気バルブ１９および排気バルブ２０がそれぞれ装備されている。この吸気ポート１７および排気ポート１８には、吸気通路２１および排気通路２２が接続されている。吸気ポート１７に近い吸気通路２１の下流側は、図２に示すように、各気筒１２Ａ〜１２Ｄに対応して独立した分岐吸気通路２１ａに分岐しており、この各分岐吸気通路２１ａの上流端がそれぞれサージタンク２１ｂに連通している。このサージタンク２１ｂよりも上流側には共通吸気通路２１ｃが設けられている。この共通吸気通路２１ｃには、スロットルボディ２４が設けられている。スロットルボディ２４には、各気筒１２Ａ〜１２Ｄに流入する空気量を調整可能なスロットル弁２４ａとこのスロットル弁２４ａを駆動するアクチュエータ２４ｂと、アイドリング回転速度制御装置（ＩＳＣ：Idling Speed Control device）２４ｃとが設けられている。図示の実施形態において、ＩＳＣ２４ｃは、エンジン制御ユニット１００の燃焼制御部１０１（図３参照）によって開弁量を変更可能な電磁駆動式のものである。スロットル弁２４ａの上流側および下流側には、それぞれ吸気流量を検出するエアフローセンサ２５と、吸気圧力を検出する吸気圧センサ２６とが設置されている。
【００１７】
また、上記エンジン１には、図１に示すように、タイミングベルト等によりクランクシャフト３に連結されたオルタネータ２８が付設されている。このオルタネータ２８は、図略のフィールドコイルの電流を制御して出力電圧を調節することにより発電量を調整するレギュレータ回路２８ａを内蔵し、このレギュレータ回路２８ａに入力されるエンジン制御ユニット１００（図３参照）からの制御信号に基づき、車両の車両電気負荷および車載されたバッテリの電圧等に対応した発電量の制御が実行されるように構成されている。
【００１８】
またエンジン１には、電動駆動装置としてのスタータ３６が設けられている。このスタータ３６は、モータ３６ａ（電気モータ）とピニオンギア３６ｄとを有し、エンジン１を駆動するものである。ピニオンギア３６ｄの回転軸は、モータ３６ａの出力軸と同軸で、その回転軸に沿って往復移動する。またクランクシャフト３には、図略のフライホイールと、このフライホイールに固定されたリングギア３５が、回転中心に対して同心に設けられている。そして、このスタータ３６を用いてエンジンを始動する場合には、ピニオンギア３６ｄが所定の噛合位置に移動して、リングギア３５に噛合することにより、クランクシャフト３が回転駆動されるようになっている（クランキング）。
【００１９】
スタータ３６によってエンジンを始動させる形態には２通りある。第１の形態は運転者が図略のイグニションキースイッチを回してスタータ３６を駆動させ、それによってエンジン１を始動させるものであり、キー始動と呼ばれるものである。第２の形態は、エンジンの自動停止後の再始動時に、エンジン制御ユニット１００のスタータ制御部１０３（図３参照）が自動的にスタータ３６を駆動させ、それによってエンジン１を始動させるものである。
【００２０】
またエンジン１には、クランクシャフト３の回転角を検出する２つのクランク角センサ３０、３１が設けられている。一方のクランク角センサ３０から出力される検出信号（パルス信号）に基づいてエンジン回転速度Ｎｅが検出されるとともに、この両クランク角センサ３０、３１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３の回転角度が検出されるようになっている。さらに、エンジン１には、吸気側カムシャフトの回転位置を検出するカム角センサ３２と、冷却水温度を検出する水温センサ３３と、運転者のアクセル操作量に対応したアクセル開度を検出するアクセル開度センサ３４とが設けられている。
【００２１】
図３は、本発明に係る車両のエンジン制御ユニット１００を中心とする制御ブロック図である。図３では、特に本実施形態の説明に必要な部分のみを抽出して示している。
【００２２】
エンジン制御ユニット１００には、上述した各種のセンサやスイッチ類、すなわちエアフローセンサ２５、吸気圧センサ２６、クランク角センサ３０、３１、カム角センサ３２、水温センサ３３、並びにアクセル開度センサ３４等の入力要素からの信号が入力される。
【００２３】
またエンジン制御ユニット１００は、その制御対象である燃料噴射弁１６、スロットル弁２４ａ、点火装置２７、オルタネータ２８、スタータ３６等の出力要素に対して制御信号を出力する。
【００２４】
エンジン制御ユニット１００は、ＣＰＵ、メモリ、カウンタタイマ群、インターフェースおよびこれらを接続するバスを有するマイクロプロセッサで構成されている。そしてエンジン制御ユニット１００は、燃焼制御部１０１、ピストン位置判定部１０２、およびスタータ制御部１０３を論理的に構成している。
【００２５】
燃焼制御部１０１は、エアフローセンサ２５、吸気圧センサ２６、クランク角センサ３０、３１、カム角センサ３２、水温センサ３３およびアクセル開度センサ３４からのセンサ信号に基き、エンジン１の適正なスロットル開度（吸気量）、燃料噴射量とその噴射タイミング、および適正点火時期を設定し、その制御信号を燃料噴射弁１６、スロットル弁２４ａ（のアクチュエータ２４ｂ）、点火装置２７に出力する。
【００２６】
本実施形態においては、所定の自動停止条件が成立したときにエンジン１を自動停止させ、停止後、所定の再始動条件が成立したときに、エンジン１を自動的に再始動させるように構成されている。本実施形態に係る再始動制御は、再始動条件が成立したときに、スタータ３６を併用するスタータ併用再始動制御が実行される。
【００２７】
ピストン位置判定部１０２は、クランク角センサ３０、３１の信号に基づきピストン１３の位置を演算するものである。このピストン位置判定部１０２は、エンジン１が自動停止時しているときにおけるピストン１３の停止位置を判定するものでもある。
【００２８】
スタータ制御部１０３は、キー始動時およびエンジン自動停止制御における再始動においてスタータ３６の駆動が必要とされたときにスタータ３６に駆動信号を送りスタータ３６を駆動させる。
【００２９】
次に、エンジン制御ユニット１００のメモリに記憶されている制御マップについて説明する。
【００３０】
図４は、本実施形態に係る燃料噴射量、燃料噴射段、および点火時期とクランク角度との関係を示すグラフである。
【００３１】
図４を参照して、本実施形態においては、図４に示すグラフに基づいて、ピストン停止位置に基づき、燃料噴射量、燃料噴射段、および点火時期がマップ化されてメモリに記憶されている。
【００３２】
本実施形態に係る停止時吸気行程気筒のピストン停止位置は、下死点から所定範囲にある第１の停止範囲と、第１の停止範囲よりも上死点側から所定範囲にある第２の停止範囲と、第２の停止範囲よりも上死点側から上死点までの第３の停止範囲とに分割されている。そして、第１の停止範囲にピストン１３が停止している場合には、燃料噴射をカットする燃料カット制御が実行されるように設定されている。これは、第１の停止範囲では、空気量が多いため、燃料噴射によって空燃比をリッチにする方法ではプリイグニションを充分に防止できないことから、燃料供給を停止することによってプリイグニションを確実に防止するようにしているのである。
【００３３】
次に、第２の停止範囲にピストン１３が停止している場合には、燃料噴射量を比較的リッチ（例えば、Ａ／Ｆで略１３くらい）に設定するとともに、燃料噴射段を２回に分割する分割噴射を実行するように設定されている。これは、第２の停止範囲でピストン１３が停止した停止時吸気行程気筒において、気化潜熱による冷却効果を及ぼし、プリイグニションを防止するに当たり、燃料噴射段を２段とすることで、燃焼室内に弱成層の混合気を形成し、スモークの発生をも抑制するようにしているのである。さらに、ピストン１３が第２の停止範囲で停止した場合には、点火時期もリタードされる。通常、アイドルストップ方式のエンジンにおいて、停止時吸気行程気筒での混合気の燃焼を実行する際には、逆トルクの発生防止等の観点から、点火時期を圧縮上死点経過後にリタードするのであるが、その点火時期をさらにリタードすることによって、一層確実なプリイグニション防止を図るようにしているのである。
【００３４】
さらに、第３の範囲では、燃料噴射量が低減され、燃料噴射段も１段に変更される。第３の範囲でピストン１３が停止した場合、停止時吸気行程気筒１２Ｃにおいては、筒内の空気量が少ないため、停止時吸気行程気筒１２Ｃでの受熱期間が長くなった場合でも、新気による冷却効果により、プリイグニションは生じにくくなる。そこで、第３の範囲で停止時吸気行程気筒１２Ｃのピストン１３が停止した場合には、空燃比をリーン側（例えば、Ａ／Ｆで略１２〜略１６）に設定して、スモークの発生を防止するようにしている。
【００３５】
なお、本実施形態において、第２の範囲と第３の範囲との境界部分ついては、燃料噴射量が上死点側にいくほど低減するように設定されている。また、点火時期について、この第２の範囲と第３の範囲との境界部分については、吹き上がり防止等の観点から点火時期をリタードするようにしている。
【００３６】
次に、本実施形態に基づく自動停止／再始動制御について説明する。
【００３７】
図５および図６は、エンジン制御ユニット１００による制御、特に自動停止制御を中心とするフローチャートである。図５はエンジン１が停止するまでの制御、図６はその後の再始動の制御を示す。
【００３８】
まず、図５を参照して、エンジン制御ユニット１００は、予め設定されたエンジンの自動停止条件が成立するのを待機する（ステップＳ１０）。具体的には、ブレーキの作動状態が所定時間継続し、車速が所定値以下であるといった場合には、エンジンの自動停止条件が成立したと判定される。
【００３９】
ステップＳ１０において、自動停止条件が成立したと判定した場合には、オルタネータ制御を含むエンジン回転速度調整制御を開始する（ステップＳ１２）。
具体的には、エンジン回転速度Ｎｅを停止前回転速度Ｎ１（例えば７６０ｒｐｍ）に調節する。そして、エンジン回転速度ＮｅがこのＮ１になった後（ステップＳ１３でＹＥＳ）、燃料噴射弁１６からの燃料供給を停止する（ステップＳ１４）。
【００４０】
続いてエンジン制御ユニット１００は、スロットル弁２４ａを開弁し（ステップＳ１５）、エンジン回転速度Ｎｅが所定の回転速度Ｎ２（例えば約５００ｒｐｍ）よりも低くなるのを待機する（ステップＳ１６）。ステップＳ１６においてＹＥＳの場合、エンジン制御ユニット１００は、スロットル弁２４ａを閉弁する（ステップＳ１７）。その後もエンジン制御ユニット１００はオルタネータ制御を継続してピストン１３の停止位置調整を実行し続け、クランク角センサ３０、３１の検出値に基づいてエンジン１が完全に停止するのを待機する（ステップＳ１８）。エンジン１が完全に停止するまで、エンジン制御ユニット１００は、ピストン１３の停止位置調整を制御し続けるとともに、エンジン１が完全に停止した場合には、オルタネータ制御を終了し（ステップＳ１９）、クランク角センサ３０、３１の検出によってピストン位置判定部１０２が判定したピストン１３の停止位置を記憶する（ステップＳ２０）。
【００４１】
次に、図６を参照して、エンジンの再始動について説明する。エンジン制御ユニット１００は、エンジン１が停止した後、再始動条件が成立するのを待機する（ステップＳ２１）。再始動条件としては、例えば、運転者によるアクセル操作等が例示される。この再始動条件が成立すると、エンジン制御ユニット１００は、燃焼再始動運転領域であるか否か、すなわちスタータ３６によるアシスト条件の成否を判定する（ステップＳ２２）。具体的には、ピストン位置判定部１０２の判定結果に基づき、停止時圧縮行程気筒１２Ａのピストン停止位置が所定のピストン停止範囲（例えば、圧縮上死点前８０°から圧縮上死点前４０°）にあれば、燃焼再始動運転領域と判定し、それ以外は、スタータ併用運転領域（アシスト条件の成立）と判定する。仮に、燃焼再始動運転領域であれば、燃焼再始動サブルーチンを実行し（ステップＳ２３）、さらに通常運転制御サブルーチン（ステップＳ２４）を実行して、処理を終了する。燃焼再始動サブルーチンは、例えば、本件出願人が先に提案している特開２００５−２８４７号公報等に開示されたものをそのまま適用することが可能であるので、その詳細については説明を省略する。
【００４２】
他方、ステップＳ２２において、スタータ併用運転領域と判定（アシスト条件が成立したと判定）した場合、エンジン制御ユニット１００は、ピストン１３の停止位置から、図４のグラフに基づくマップからデータを読み取り、停止時吸気行程気筒１２Ｃの燃料噴射量（空燃比）、燃料噴射段、および点火時期を算出する（ステップＳ２５）。この演算により、ピストン停止位置の状態に基づき、停止時吸気行程気筒１２Ｃでの燃焼制御が実行されることになる。
【００４３】
次いで、エンジン制御ユニット１００は、スタータ３６を駆動し（ステップＳ２６）、停止時膨張行程気筒１２Ｂの燃料噴射制御を実行する（ステップＳ２７）。その後、エンジン制御ユニット１００は、停止時膨張行程気筒１２Ｂでの点火制御を実行する（ステップＳ２８）。次に、エンジン制御ユニット１００は、停止時圧縮行程気筒１２Ａに燃料を噴射する（ステップＳ２９）。この燃料噴射制御により、停止時圧縮行程気筒１２Ａでの気化潜熱により温度と圧力が低下するので、停止時圧縮行程気筒１２Ａでの圧縮反力を低減し、エンジン１の再始動をスムーズにすることができる。
【００４４】
次いで、エンジン制御ユニット１００は、停止時圧縮行程気筒１２Ａのピストン１３が圧縮上死点を経過するのを待機し（ステップＳ３０）、経過した場合には、停止時圧縮行程気筒１２Ａの点火プラグ１５を作動させて、混合気を燃焼させる。これにより、停止時圧縮行程気筒１２Ａでもトルクを出力し、エンジン１の再始動が加勢される。
【００４５】
次いで、エンジン制御ユニット１００は、ステップＳ２５の演算結果に基づき、停止時吸気行程気筒１２Ｃでの噴射制御を実行する（ステップＳ３２）。
【００４６】
図４に示したように、停止時吸気行程気筒１２Ｃでのピストン停止位置が第１の範囲であった場合、燃料噴射がカットされ、従って、点火もされないことになる。この燃料カットによって、筒内の容積が大きく且つ受熱期間が長い停止状態においても、プリイグニションを確実に防止することができる。
【００４７】
また、停止時吸気行程気筒１２Ｃでのピストン停止位置が第２の範囲であった場合、比較的リッチ（例えば、Ａ／Ｆで略１３くらい）な燃料が２段階に分割噴射される。
【００４８】
さらに、停止時吸気行程気筒１２Ｃでのピストン停止位置が第３の範囲であった場合、燃料噴射量はリーン側に戻され、燃料噴射段も１段階に設定される。
【００４９】
ステップＳ３２での燃料噴射制御が終了した後、エンジン制御ユニット１００は、停止時吸気行程気筒１２Ｃのピストン１３が圧縮上死点を経過するのを待機する（ステップＳ３３）。そして、停止時吸気行程気筒１２Ｃのピストン１３が圧縮上死点を経過すると、エンジン制御ユニット１００は、停止時吸気行程気筒１２Ｃの点火制御を実行する（ステップＳ３４）。この点火制御において、停止時吸気行程気筒１２Ｃでのピストン停止位置が第１の範囲であった場合、点火はされず、そのまま次のステップに移行する。
【００５０】
また、停止時吸気行程気筒１２Ｃでのピストン停止位置が第２の範囲であった場合、吹き上がり防止のために設定される圧縮上死点経過後の点火時期よりもさらにリタードされる。
【００５１】
さらに、停止時吸気行程気筒１２Ｃでのピストン停止位置が第３の範囲であった場合、点火時期は、吹き上がり防止のために設定される圧縮上死点経過後の点火時期にリタードされる。
【００５２】
次いで、エンジン制御ユニット１００は、吹き上がり制御を実行する（ステップＳ３５）。この吹き上がり制御は、停止時吸気行程気筒１２Ｃの次に吸気行程に移行する停止時排気行程気筒１２Ｄと、その後、順番に吸気行程を迎える各気筒１２Ｂ、１２Ａ、１２Ｃのそれぞれに、吸気通路２１から大気圧に近い状態の空気が吸入されて、比較的高い空気充填状態になることを考慮し、吸気管負圧が比較的小さい間（吸気圧力が高い間）は、各気筒１２Ａ〜１２Ｄの点火時期をリタードさせることによって、過度なトルクの増大を抑制する制御である。
【００５３】
吸気管負圧が比較的大きくなると、エンジン制御ユニット１００は、ステップＳ２３に移行し、処理を終了する。
【００５４】
以上説明したように本実施形態では、ピストン停止位置に応じて好適な燃料供給が実行される。すなわち、第１の停止範囲では、エンジン１の自動停止時に受熱した筒内の空気量が多いため、燃料噴射によって空燃比をリッチにする方法ではプリイグニションを充分に防止できないことから、燃料供給を停止することによってプリイグニションを確実に防止するようにしている。また、第２の停止範囲では、燃料が停止時吸気行程気筒１２Ｃ内に分割噴射されることにより、気化潜熱による冷却効果と、スモークを防止しつつプリイグニションの発生を抑制することができるとともに、燃焼時間を短縮することができ、高い出力と燃費の向上を図ることが可能になる。さらに、第３の停止範囲では、空燃比がリーン側に補正されるので、不必要な燃料増加によるスモークの発生を抑制することができる。
【００５５】
また本実施形態では、燃焼制御部１０１は、停止時吸気行程気筒１２Ｃのピストン停止位置が少なくとも第１、第２の停止範囲で停止している場合には、点火時期を、通常の再始動時における圧縮上死点経過後の点火時期よりもリタードするものである。このため本実施形態では、停止時吸気行程気筒１２Ｃでのプリイグニションを一層効果的に抑制することができる。すなわち、停止時吸気行程気筒１２Ｃが第１、第２の停止範囲で停止している場合には、停止時吸気行程気筒１２Ｃでの受熱期間が長くなる傾向にあるが、点火時期を、通常の再始動時における圧縮上死点経過後の点火時期よりもリタードすることによって、ピストン停止位置に応じて始動性を確保しつつ、自着火を防止することができる。
【００５６】
さらに、本実施形態では、停止中のエンジン１を始動アシスト可能なスタータ３６と、ピストン位置判定部１０２の判定に基づく所定のアシスト条件が、再始動条件の成立時に成立した場合にスタータ３６を駆動するスタータ制御部１０３とを備え、スタータ制御部１０３は、少なくとも停止時吸気行程気筒１２Ｃのピストン停止位置が第１の停止範囲にあるときには、スタータ３６を駆動するものである。このため本実施形態では、停止時吸気行程気筒１２Ｃが第１の範囲に停止していたときに、スタータ３６によってエンジン１の駆動力を確保することができる。
【００５７】
上述した実施形態は、本発明の好ましい具体例に過ぎず、本発明は上述した実施形態に限定されない。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】
【００５８】
【図１】本発明に係る車両用エンジンの概略構成を示す断面略図である。
【図２】本発明に係る車両用エンジンの概略構成を示す平面略図である。
【図３】本発明に係る車両の制御ユニットを中心とする制御ブロック図である。
【図４】本実施形態に係る燃料噴射量、燃料噴射段、および点火時期とクランク角度との関係を示すグラフである。
【図５】制御ユニットによる制御、特に自動停止制御を中心とするフローチャートである。
【図６】制御ユニットによる制御、特に再始動制御を中心とするフローチャートである。
【符号の説明】
【００５９】
１ 車両用エンジン
１２Ａ 停止時圧縮行程気筒
１２Ｂ 停止時膨張行程気筒
１２Ｃ 停止時吸気行程気筒
１２Ｄ 停止時排気行程気筒
１３ ピストン
１５ 点火プラグ
１６ 燃料噴射弁
２７ 点火装置
２８ オルタネータ
３０、３１ クランク角センサ
３６ スタータ
１００ エンジン制御ユニット
１０１ 燃焼制御部
１０２ ピストン位置判定部
１０３ スタータ制御部（電動駆動装置制御部の一例）
【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エンジンを自動的に再始動させる車両用エンジンの制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
この種のエンジンの制御装置において、自動停止時に吸気行程にある停止時吸気行程気筒は、強制再始動時においては、吸気温度が高い傾向にあり、圧縮行程において圧縮上死点を超える迄に自着火（Autoignition）やプリイグニションを来しやすい状況にある。
【０００３】
そこで、例えば特許文献１には、停止時吸気行程気筒が最初の圧縮行程を迎える時に、燃料を停止時吸気行程気筒に噴射し、当該停止時吸気行程気筒における圧縮行程での自着火やプリイグニションを回避するものが提案されている。
【特許文献１】特開２００５−１８０２０８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、本件発明者らが停止時吸気行程気筒でのプリイグニション防止を研究した結果、再始動条件が成立したときのピストンの停止位置によっては、異なる対策を要することが分かってきた。
【０００５】
すなわち、停止時吸気行程気筒のピストン停止位置が、極端に下死点側にあるときは、空気量が多いため、燃料噴射によって空燃比をリッチにしても、プリイグニションを充分に防止することができない。他方、停止時吸気行程気筒のピストン停止位置が、上死点側にある場合には、プリイグニションを防止できるもののスモークが発生しやすくなるという問題がある。
【０００６】
本発明は上記不具合に鑑みてなされたものであり、自動停止したエンジンを再始動する際に、再始動条件が成立したときのピストンの停止位置に応じて停止時吸気行程気筒での不具合を回避することのできる車両用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、所定の自動停止条件が成立したときにエンジンを自動停止させるとともに、所定の再始動条件が成立した際に自動停止後のエンジンを再始動する車両用エンジンの制御装置において、前記エンジンが自動停止しているときのピストン停止位置を判定するピストン位置判定部と、前記ピストン位置判定部の判定に基づいて、エンジンの燃焼制御を司る燃焼制御部とを備え、前記燃焼制御部は、自動停止時に吸気行程にある停止時吸気行程気筒のピストン停止位置が下死点から所定範囲にある第１の停止範囲においては、前記停止時吸気行程気筒に対する燃料供給を停止し、前記第１の停止範囲よりも上死点側から所定範囲にある第２の停止範囲では、空燃比をリッチ化するとともに、燃料噴射タイミングを複数回に分割し、前記第２の停止範囲よりも上死点側から上死点までの第３の停止範囲では、空燃比のリッチ度合いを小さくするものであることを特徴とする車両用エンジンの制御装置である。この態様では、ピストン停止位置に応じて好適な燃料供給が実行される。すなわち、第１の停止範囲では、エンジンの自動停止時に受熱した筒内の空気量が多いため、燃料噴射によって空燃比をリッチにする方法ではプリイグニションを充分に防止できないことから、燃料供給を停止することによってプリイグニションを確実に防止するようにしている。また、第２の停止範囲では、燃料が停止時吸気行程気筒内に分割噴射されることにより、気化潜熱による冷却効果と、スモークを防止しつつプリイグニションの発生を抑制することができるとともに、燃焼時間を短縮することができ、高い出力と燃費の向上を図ることが可能になる。さらに、第３の停止範囲では、空燃比がリーン側に補正されるので、不必要な燃料増加によるスモークの発生を抑制することができる。
【０００８】
好ましい態様において、前記燃焼制御部は、前記停止時吸気行程気筒のピストン停止位置が少なくとも第１、第２の停止範囲で停止している場合には、点火時期を、通常の再始動時における圧縮上死点経過後の点火時期よりもリタードするものである。この態様では、停止時吸気行程気筒でのプリイグニションを一層効果的に抑制することができる。すなわち、停止時吸気行程気筒が第１、第２の停止範囲で停止している場合には、停止時吸気行程気筒での受熱期間が長くなる傾向にあるが、点火時期を、通常の再始動時における圧縮上死点経過後の点火時期よりもさらにリタードすることによって、ピストン停止位置に応じて始動性を確保しつつ、自着火を防止することができる。
【０００９】
好ましい態様において、停止中のエンジンを始動アシスト可能な電動駆動装置と、前記ピストン位置判定部の判定に基づく所定のアシスト条件が、前記再始動条件の成立時に成立した場合に前記電動駆動装置を駆動する電動駆動装置制御部とを備え、前記電動駆動装置制御部は、少なくとも前記停止時吸気行程気筒のピストン停止位置が前記第１の停止範囲にあるときには、前記電動駆動装置を駆動するものである。この態様では、停止時吸気行程気筒が第１の範囲に停止していたときに、電動駆動装置によってエンジンの駆動力を確保することができる。
【発明の効果】
【００１０】
以上説明したように、本発明は、再始動条件が成立したときのピストンの停止位置に応じて、好適な燃料供給が実行され、プリイグニションを防止しつつスモーク等の不具合も回避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】
【００１１】
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。
【００１２】
図１および図２は本発明に係る車両用エンジン１の概略構成を示す。
【００１３】
各図に示すエンジン１は、４サイクル火花点火式ガソリンエンジンであって、４つの気筒１２Ａ〜１２Ｄ（図２参照）が設けられている。また、各気筒１２Ａ〜１２Ｄの内部には、図略のコネクティングロッドによってクランクシャフト３に連結されたピストン１３が嵌挿されることにより、当該ピストン１３の上方に燃焼室１４が形成されている。各気筒１２Ａ〜１２Ｄに設けられたピストン１３は、所定の位相差をもってクランクシャフト３の回転に伴い上下運動を行うように構成されている。
【００１４】
一般的に、多気筒４サイクルエンジンにおいては、各気筒が所定の位相差をもって吸気、圧縮、膨張、排気の各行程からなる燃焼サイクルを行うようになっている。本実施形態の４気筒エンジンの場合、気筒列方向一端側から１番気筒１２Ａ、２番気筒１２Ｂ、３番気筒１２Ｃ、４番気筒１２Ｄと呼ぶと、１番気筒（＃１）、３番気筒（＃３）、４番気筒（＃４）、２番気筒（＃２）の順にクランク角で１８０度ずつの位相差をもって燃焼が行われるようになっている。さらに本実施形態では、エンジンの自動停止中に圧縮行程にあった気筒を停止時圧縮行程気筒、膨脹行程にあった気筒を停止時膨脹行程気筒と称する（同様に吸気行程にあった気筒を停止時吸気行程気筒、排気行程にあった気筒を停止時排気行程気筒と称する）。
【００１５】
シリンダヘッド１０には、各気筒１２Ａ〜１２Ｄの燃焼室１４の頂部に配置され、プラグ先端が燃焼室１４内に臨むように点火プラグ１５が設けられている。また、シリンダヘッド１０には、燃焼室１４の側方から内部に燃料を直接噴射する燃料噴射弁１６が設けられている。この燃料噴射弁１６は、図外のニードル弁およびソレノイドを内蔵し、エンジン制御ユニット１００の燃焼制御部１０１（図３参照）から入力されたパルス信号の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上記点火プラグ１５の電極付近に向けて噴射するように構成されている。
【００１６】
また、各気筒１２Ａ〜１２Ｄの上部には、燃焼室１４に向かって開口する吸気ポート１７および排気ポート１８が設けられている。そして、これらのポート１７、１８と燃焼室１４との連結部分には、吸気バルブ１９および排気バルブ２０がそれぞれ装備されている。この吸気ポート１７および排気ポート１８には、吸気通路２１および排気通路２２が接続されている。吸気ポート１７に近い吸気通路２１の下流側は、図２に示すように、各気筒１２Ａ〜１２Ｄに対応して独立した分岐吸気通路２１ａに分岐しており、この各分岐吸気通路２１ａの上流端がそれぞれサージタンク２１ｂに連通している。このサージタンク２１ｂよりも上流側には共通吸気通路２１ｃが設けられている。この共通吸気通路２１ｃには、スロットルボディ２４が設けられている。スロットルボディ２４には、各気筒１２Ａ〜１２Ｄに流入する空気量を調整可能なスロットル弁２４ａとこのスロットル弁２４ａを駆動するアクチュエータ２４ｂと、アイドリング回転速度制御装置（ＩＳＣ：Idling Speed Control device）２４ｃとが設けられている。図示の実施形態において、ＩＳＣ２４ｃは、エンジン制御ユニット１００の燃焼制御部１０１（図３参照）によって開弁量を変更可能な電磁駆動式のものである。スロットル弁２４ａの上流側および下流側には、それぞれ吸気流量を検出するエアフローセンサ２５と、吸気圧力を検出する吸気圧センサ２６とが設置されている。
【００１７】
また、上記エンジン１には、図１に示すように、タイミングベルト等によりクランクシャフト３に連結されたオルタネータ２８が付設されている。このオルタネータ２８は、図略のフィールドコイルの電流を制御して出力電圧を調節することにより発電量を調整するレギュレータ回路２８ａを内蔵し、このレギュレータ回路２８ａに入力されるエンジン制御ユニット１００（図３参照）からの制御信号に基づき、車両の車両電気負荷および車載されたバッテリの電圧等に対応した発電量の制御が実行されるように構成されている。
【００１８】
またエンジン１には、電動駆動装置としてのスタータ３６が設けられている。このスタータ３６は、モータ３６ａ（電気モータ）とピニオンギア３６ｄとを有し、エンジン１を駆動するものである。ピニオンギア３６ｄの回転軸は、モータ３６ａの出力軸と同軸で、その回転軸に沿って往復移動する。またクランクシャフト３には、図略のフライホイールと、このフライホイールに固定されたリングギア３５が、回転中心に対して同心に設けられている。そして、このスタータ３６を用いてエンジンを始動する場合には、ピニオンギア３６ｄが所定の噛合位置に移動して、リングギア３５に噛合することにより、クランクシャフト３が回転駆動されるようになっている（クランキング）。
【００１９】
スタータ３６によってエンジンを始動させる形態には２通りある。第１の形態は運転者が図略のイグニションキースイッチを回してスタータ３６を駆動させ、それによってエンジン１を始動させるものであり、キー始動と呼ばれるものである。第２の形態は、エンジンの自動停止後の再始動時に、エンジン制御ユニット１００のスタータ制御部１０３（図３参照）が自動的にスタータ３６を駆動させ、それによってエンジン１を始動させるものである。
【００２０】
またエンジン１には、クランクシャフト３の回転角を検出する２つのクランク角センサ３０、３１が設けられている。一方のクランク角センサ３０から出力される検出信号（パルス信号）に基づいてエンジン回転速度Ｎｅが検出されるとともに、この両クランク角センサ３０、３１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３の回転角度が検出されるようになっている。さらに、エンジン１には、吸気側カムシャフトの回転位置を検出するカム角センサ３２と、冷却水温度を検出する水温センサ３３と、運転者のアクセル操作量に対応したアクセル開度を検出するアクセル開度センサ３４とが設けられている。
【００２１】
図３は、本発明に係る車両のエンジン制御ユニット１００を中心とする制御ブロック図である。図３では、特に本実施形態の説明に必要な部分のみを抽出して示している。
【００２２】
エンジン制御ユニット１００には、上述した各種のセンサやスイッチ類、すなわちエアフローセンサ２５、吸気圧センサ２６、クランク角センサ３０、３１、カム角センサ３２、水温センサ３３、並びにアクセル開度センサ３４等の入力要素からの信号が入力される。
【００２３】
またエンジン制御ユニット１００は、その制御対象である燃料噴射弁１６、スロットル弁２４ａ、点火装置２７、オルタネータ２８、スタータ３６等の出力要素に対して制御信号を出力する。
【００２４】
エンジン制御ユニット１００は、ＣＰＵ、メモリ、カウンタタイマ群、インターフェースおよびこれらを接続するバスを有するマイクロプロセッサで構成されている。そしてエンジン制御ユニット１００は、燃焼制御部１０１、ピストン位置判定部１０２、およびスタータ制御部１０３を論理的に構成している。
【００２５】
燃焼制御部１０１は、エアフローセンサ２５、吸気圧センサ２６、クランク角センサ３０、３１、カム角センサ３２、水温センサ３３およびアクセル開度センサ３４からのセンサ信号に基き、エンジン１の適正なスロットル開度（吸気量）、燃料噴射量とその噴射タイミング、および適正点火時期を設定し、その制御信号を燃料噴射弁１６、スロットル弁２４ａ（のアクチュエータ２４ｂ）、点火装置２７に出力する。
【００２６】
本実施形態においては、所定の自動停止条件が成立したときにエンジン１を自動停止させ、停止後、所定の再始動条件が成立したときに、エンジン１を自動的に再始動させるように構成されている。本実施形態に係る再始動制御は、再始動条件が成立したときに、スタータ３６を併用するスタータ併用再始動制御が実行される。
【００２７】
ピストン位置判定部１０２は、クランク角センサ３０、３１の信号に基づきピストン１３の位置を演算するものである。このピストン位置判定部１０２は、エンジン１が自動停止時しているときにおけるピストン１３の停止位置を判定するものでもある。
【００２８】
スタータ制御部１０３は、キー始動時およびエンジン自動停止制御における再始動においてスタータ３６の駆動が必要とされたときにスタータ３６に駆動信号を送りスタータ３６を駆動させる。
【００２９】
次に、エンジン制御ユニット１００のメモリに記憶されている制御マップについて説明する。
【００３０】
図４は、本実施形態に係る燃料噴射量、燃料噴射段、および点火時期とクランク角度との関係を示すグラフである。
【００３１】
図４を参照して、本実施形態においては、図４に示すグラフに基づいて、ピストン停止位置に基づき、燃料噴射量、燃料噴射段、および点火時期がマップ化されてメモリに記憶されている。
【００３２】
本実施形態に係る停止時吸気行程気筒のピストン停止位置は、下死点から所定範囲にある第１の停止範囲と、第１の停止範囲よりも上死点側から所定範囲にある第２の停止範囲と、第２の停止範囲よりも上死点側から上死点までの第３の停止範囲とに分割されている。そして、第１の停止範囲にピストン１３が停止している場合には、燃料噴射をカットする燃料カット制御が実行されるように設定されている。これは、第１の停止範囲では、空気量が多いため、燃料噴射によって空燃比をリッチにする方法ではプリイグニションを充分に防止できないことから、燃料供給を停止することによってプリイグニションを確実に防止するようにしているのである。
【００３３】
次に、第２の停止範囲にピストン１３が停止している場合には、燃料噴射量を比較的リッチ（例えば、Ａ／Ｆで略１３くらい）に設定するとともに、燃料噴射段を２回に分割する分割噴射を実行するように設定されている。これは、第２の停止範囲でピストン１３が停止した停止時吸気行程気筒において、気化潜熱による冷却効果を及ぼし、プリイグニションを防止するに当たり、燃料噴射段を２段とすることで、燃焼室内に弱成層の混合気を形成し、スモークの発生をも抑制するようにしているのである。さらに、ピストン１３が第２の停止範囲で停止した場合には、点火時期もリタードされる。通常、アイドルストップ方式のエンジンにおいて、停止時吸気行程気筒での混合気の燃焼を実行する際には、逆トルクの発生防止等の観点から、点火時期を圧縮上死点経過後にリタードするのであるが、その点火時期をさらにリタードすることによって、一層確実なプリイグニション防止を図るようにしているのである。
【００３４】
さらに、第３の範囲では、燃料噴射量が低減され、燃料噴射段も１段に変更される。第３の範囲でピストン１３が停止した場合、停止時吸気行程気筒１２Ｃにおいては、筒内の空気量が少ないため、停止時吸気行程気筒１２Ｃでの受熱期間が長くなった場合でも、新気による冷却効果により、プリイグニションは生じにくくなる。そこで、第３の範囲で停止時吸気行程気筒１２Ｃのピストン１３が停止した場合には、空燃比をリーン側（例えば、Ａ／Ｆで略１２〜略１６）に設定して、スモークの発生を防止するようにしている。
【００３５】
なお、本実施形態において、第２の範囲と第３の範囲との境界部分ついては、燃料噴射量が上死点側にいくほど低減するように設定されている。また、点火時期について、この第２の範囲と第３の範囲との境界部分については、吹き上がり防止等の観点から点火時期をリタードするようにしている。
【００３６】
次に、本実施形態に基づく自動停止／再始動制御について説明する。
【００３７】
図５および図６は、エンジン制御ユニット１００による制御、特に自動停止制御を中心とするフローチャートである。図５はエンジン１が停止するまでの制御、図６はその後の再始動の制御を示す。
【００３８】
まず、図５を参照して、エンジン制御ユニット１００は、予め設定されたエンジンの自動停止条件が成立するのを待機する（ステップＳ１０）。具体的には、ブレーキの作動状態が所定時間継続し、車速が所定値以下であるといった場合には、エンジンの自動停止条件が成立したと判定される。
【００３９】
ステップＳ１０において、自動停止条件が成立したと判定した場合には、オルタネータ制御を含むエンジン回転速度調整制御を開始する（ステップＳ１２）。
具体的には、エンジン回転速度Ｎｅを停止前回転速度Ｎ１（例えば７６０ｒｐｍ）に調節する。そして、エンジン回転速度ＮｅがこのＮ１になった後（ステップＳ１３でＹＥＳ）、燃料噴射弁１６からの燃料供給を停止する（ステップＳ１４）。
【００４０】
続いてエンジン制御ユニット１００は、スロットル弁２４ａを開弁し（ステップＳ１５）、エンジン回転速度Ｎｅが所定の回転速度Ｎ２（例えば約５００ｒｐｍ）よりも低くなるのを待機する（ステップＳ１６）。ステップＳ１６においてＹＥＳの場合、エンジン制御ユニット１００は、スロットル弁２４ａを閉弁する（ステップＳ１７）。その後もエンジン制御ユニット１００はオルタネータ制御を継続してピストン１３の停止位置調整を実行し続け、クランク角センサ３０、３１の検出値に基づいてエンジン１が完全に停止するのを待機する（ステップＳ１８）。エンジン１が完全に停止するまで、エンジン制御ユニット１００は、ピストン１３の停止位置調整を制御し続けるとともに、エンジン１が完全に停止した場合には、オルタネータ制御を終了し（ステップＳ１９）、クランク角センサ３０、３１の検出によってピストン位置判定部１０２が判定したピストン１３の停止位置を記憶する（ステップＳ２０）。
【００４１】
次に、図６を参照して、エンジンの再始動について説明する。エンジン制御ユニット１００は、エンジン１が停止した後、再始動条件が成立するのを待機する（ステップＳ２１）。再始動条件としては、例えば、運転者によるアクセル操作等が例示される。この再始動条件が成立すると、エンジン制御ユニット１００は、燃焼再始動運転領域であるか否か、すなわちスタータ３６によるアシスト条件の成否を判定する（ステップＳ２２）。具体的には、ピストン位置判定部１０２の判定結果に基づき、停止時圧縮行程気筒１２Ａのピストン停止位置が所定のピストン停止範囲（例えば、圧縮上死点前８０°から圧縮上死点前４０°）にあれば、燃焼再始動運転領域と判定し、それ以外は、スタータ併用運転領域（アシスト条件の成立）と判定する。仮に、燃焼再始動運転領域であれば、燃焼再始動サブルーチンを実行し（ステップＳ２３）、さらに通常運転制御サブルーチン（ステップＳ２４）を実行して、処理を終了する。燃焼再始動サブルーチンは、例えば、本件出願人が先に提案している特開２００５−２８４７号公報等に開示されたものをそのまま適用することが可能であるので、その詳細については説明を省略する。
【００４２】
他方、ステップＳ２２において、スタータ併用運転領域と判定（アシスト条件が成立したと判定）した場合、エンジン制御ユニット１００は、ピストン１３の停止位置から、図４のグラフに基づくマップからデータを読み取り、停止時吸気行程気筒１２Ｃの燃料噴射量（空燃比）、燃料噴射段、および点火時期を算出する（ステップＳ２５）。この演算により、ピストン停止位置の状態に基づき、停止時吸気行程気筒１２Ｃでの燃焼制御が実行されることになる。
【００４３】
次いで、エンジン制御ユニット１００は、スタータ３６を駆動し（ステップＳ２６）、停止時膨張行程気筒１２Ｂの燃料噴射制御を実行する（ステップＳ２７）。その後、エンジン制御ユニット１００は、停止時膨張行程気筒１２Ｂでの点火制御を実行する（ステップＳ２８）。次に、エンジン制御ユニット１００は、停止時圧縮行程気筒１２Ａに燃料を噴射する（ステップＳ２９）。この燃料噴射制御により、停止時圧縮行程気筒１２Ａでの気化潜熱により温度と圧力が低下するので、停止時圧縮行程気筒１２Ａでの圧縮反力を低減し、エンジン１の再始動をスムーズにすることができる。
【００４４】
次いで、エンジン制御ユニット１００は、停止時圧縮行程気筒１２Ａのピストン１３が圧縮上死点を経過するのを待機し（ステップＳ３０）、経過した場合には、停止時圧縮行程気筒１２Ａの点火プラグ１５を作動させて、混合気を燃焼させる。これにより、停止時圧縮行程気筒１２Ａでもトルクを出力し、エンジン１の再始動が加勢される。
【００４５】
次いで、エンジン制御ユニット１００は、ステップＳ２５の演算結果に基づき、停止時吸気行程気筒１２Ｃでの噴射制御を実行する（ステップＳ３２）。
【００４６】
図４に示したように、停止時吸気行程気筒１２Ｃでのピストン停止位置が第１の範囲であった場合、燃料噴射がカットされ、従って、点火もされないことになる。この燃料カットによって、筒内の容積が大きく且つ受熱期間が長い停止状態においても、プリイグニションを確実に防止することができる。
【００４７】
また、停止時吸気行程気筒１２Ｃでのピストン停止位置が第２の範囲であった場合、比較的リッチ（例えば、Ａ／Ｆで略１３くらい）な燃料が２段階に分割噴射される。
【００４８】
さらに、停止時吸気行程気筒１２Ｃでのピストン停止位置が第３の範囲であった場合、燃料噴射量はリーン側に戻され、燃料噴射段も１段階に設定される。
【００４９】
ステップＳ３２での燃料噴射制御が終了した後、エンジン制御ユニット１００は、停止時吸気行程気筒１２Ｃのピストン１３が圧縮上死点を経過するのを待機する（ステップＳ３３）。そして、停止時吸気行程気筒１２Ｃのピストン１３が圧縮上死点を経過すると、エンジン制御ユニット１００は、停止時吸気行程気筒１２Ｃの点火制御を実行する（ステップＳ３４）。この点火制御において、停止時吸気行程気筒１２Ｃでのピストン停止位置が第１の範囲であった場合、点火はされず、そのまま次のステップに移行する。
【００５０】
また、停止時吸気行程気筒１２Ｃでのピストン停止位置が第２の範囲であった場合、吹き上がり防止のために設定される圧縮上死点経過後の点火時期よりもさらにリタードされる。
【００５１】
さらに、停止時吸気行程気筒１２Ｃでのピストン停止位置が第３の範囲であった場合、点火時期は、吹き上がり防止のために設定される圧縮上死点経過後の点火時期にリタードされる。
【００５２】
次いで、エンジン制御ユニット１００は、吹き上がり制御を実行する（ステップＳ３５）。この吹き上がり制御は、停止時吸気行程気筒１２Ｃの次に吸気行程に移行する停止時排気行程気筒１２Ｄと、その後、順番に吸気行程を迎える各気筒１２Ｂ、１２Ａ、１２Ｃのそれぞれに、吸気通路２１から大気圧に近い状態の空気が吸入されて、比較的高い空気充填状態になることを考慮し、吸気管負圧が比較的小さい間（吸気圧力が高い間）は、各気筒１２Ａ〜１２Ｄの点火時期をリタードさせることによって、過度なトルクの増大を抑制する制御である。
【００５３】
吸気管負圧が比較的大きくなると、エンジン制御ユニット１００は、ステップＳ２３に移行し、処理を終了する。
【００５４】
以上説明したように本実施形態では、ピストン停止位置に応じて好適な燃料供給が実行される。すなわち、第１の停止範囲では、エンジン１の自動停止時に受熱した筒内の空気量が多いため、燃料噴射によって空燃比をリッチにする方法ではプリイグニションを充分に防止できないことから、燃料供給を停止することによってプリイグニションを確実に防止するようにしている。また、第２の停止範囲では、燃料が停止時吸気行程気筒１２Ｃ内に分割噴射されることにより、気化潜熱による冷却効果と、スモークを防止しつつプリイグニションの発生を抑制することができるとともに、燃焼時間を短縮することができ、高い出力と燃費の向上を図ることが可能になる。さらに、第３の停止範囲では、空燃比がリーン側に補正されるので、不必要な燃料増加によるスモークの発生を抑制することができる。
【００５５】
また本実施形態では、燃焼制御部１０１は、停止時吸気行程気筒１２Ｃのピストン停止位置が少なくとも第１、第２の停止範囲で停止している場合には、点火時期を、通常の再始動時における圧縮上死点経過後の点火時期よりもリタードするものである。このため本実施形態では、停止時吸気行程気筒１２Ｃでのプリイグニションを一層効果的に抑制することができる。すなわち、停止時吸気行程気筒１２Ｃが第１、第２の停止範囲で停止している場合には、停止時吸気行程気筒１２Ｃでの受熱期間が長くなる傾向にあるが、点火時期を、通常の再始動時における圧縮上死点経過後の点火時期よりもリタードすることによって、ピストン停止位置に応じて始動性を確保しつつ、自着火を防止することができる。
【００５６】
さらに、本実施形態では、停止中のエンジン１を始動アシスト可能なスタータ３６と、ピストン位置判定部１０２の判定に基づく所定のアシスト条件が、再始動条件の成立時に成立した場合にスタータ３６を駆動するスタータ制御部１０３とを備え、スタータ制御部１０３は、少なくとも停止時吸気行程気筒１２Ｃのピストン停止位置が第１の停止範囲にあるときには、スタータ３６を駆動するものである。このため本実施形態では、停止時吸気行程気筒１２Ｃが第１の範囲に停止していたときに、スタータ３６によってエンジン１の駆動力を確保することができる。
【００５７】
上述した実施形態は、本発明の好ましい具体例に過ぎず、本発明は上述した実施形態に限定されない。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】
【００５８】
【図１】本発明に係る車両用エンジンの概略構成を示す断面略図である。
【図２】本発明に係る車両用エンジンの概略構成を示す平面略図である。
【図３】本発明に係る車両の制御ユニットを中心とする制御ブロック図である。
【図４】本実施形態に係る燃料噴射量、燃料噴射段、および点火時期とクランク角度との関係を示すグラフである。
【図５】制御ユニットによる制御、特に自動停止制御を中心とするフローチャートである。
【図６】制御ユニットによる制御、特に再始動制御を中心とするフローチャートである。
【符号の説明】
【００５９】
１ 車両用エンジン
１２Ａ 停止時圧縮行程気筒
１２Ｂ 停止時膨張行程気筒
１２Ｃ 停止時吸気行程気筒
１２Ｄ 停止時排気行程気筒
１３ ピストン
１５ 点火プラグ
１６ 燃料噴射弁
２７ 点火装置
２８ オルタネータ
３０、３１ クランク角センサ
３６ スタータ
１００ エンジン制御ユニット
１０１ 燃焼制御部
１０２ ピストン位置判定部
１０３ スタータ制御部（電動駆動装置制御部の一例）
【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定の自動停止条件が成立したときにエンジンを自動停止させるとともに、所定の再始動条件が成立した際に自動停止後のエンジンを再始動する車両用エンジンの制御装置において、
前記エンジンが自動停止しているときのピストン停止位置を判定するピストン位置判定部と、
前記ピストン位置判定部の判定に基づいて、エンジンの燃焼制御を司る燃焼制御部と
を備え、前記燃焼制御部は、
自動停止時に吸気行程にある停止時吸気行程気筒のピストン停止位置が下死点から所定範囲にある第１の停止範囲においては、前記停止時吸気行程気筒に対する燃料供給を停止し、前記第１の停止範囲よりも上死点側から所定範囲にある第２の停止範囲では、空燃比をリッチ化するとともに、燃料噴射タイミングを複数回に分割し、前記第２の停止範囲よりも上死点側から上死点までの第３の停止範囲では、空燃比のリッチ度合いを小さくするものである
ことを特徴とする車両用エンジンの制御装置。
【請求項２】
請求項１記載の車両用エンジンの制御装置において、
前記燃焼制御部は、前記停止時吸気行程気筒のピストン停止位置が少なくとも第１、第２の停止範囲で停止している場合には、点火時期を、通常の再始動時における圧縮上死点経過後の点火時期よりもリタードするものである
ことを特徴とする車両用エンジンの制御装置。
【請求項３】
請求項１または２記載の車両用エンジンの制御装置において、
停止中のエンジンを始動アシスト可能な電動駆動装置と、
前記ピストン位置判定部の判定に基づく所定のアシスト条件が、前記再始動条件の成立時に成立した場合に前記電動駆動装置を駆動する電動駆動装置制御部と
を備え、
前記電動駆動装置制御部は、少なくとも前記停止時吸気行程気筒のピストン停止位置が前記第１の停止範囲にあるときには、前記電動駆動装置を駆動するものである
ことを特徴とする車両用エンジンの制御装置。
【請求項１】
所定の自動停止条件が成立したときにエンジンを自動停止させるとともに、所定の再始動条件が成立した際に自動停止後のエンジンを再始動する車両用エンジンの制御装置において、
前記エンジンが自動停止しているときのピストン停止位置を判定するピストン位置判定部と、
前記ピストン位置判定部の判定に基づいて、エンジンの燃焼制御を司る燃焼制御部と
を備え、前記燃焼制御部は、
自動停止時に吸気行程にある停止時吸気行程気筒のピストン停止位置が下死点から所定範囲にある第１の停止範囲においては、前記停止時吸気行程気筒に対する燃料供給を停止し、前記第１の停止範囲よりも上死点側から所定範囲にある第２の停止範囲では、空燃比をリッチ化するとともに、燃料噴射タイミングを複数回に分割し、前記第２の停止範囲よりも上死点側から上死点までの第３の停止範囲では、空燃比のリッチ度合いを小さくするものである
ことを特徴とする車両用エンジンの制御装置。
【請求項２】
請求項１記載の車両用エンジンの制御装置において、
前記燃焼制御部は、前記停止時吸気行程気筒のピストン停止位置が少なくとも第１、第２の停止範囲で停止している場合には、点火時期を、通常の再始動時における圧縮上死点経過後の点火時期よりもリタードするものである
ことを特徴とする車両用エンジンの制御装置。
【請求項３】
請求項１または２記載の車両用エンジンの制御装置において、
停止中のエンジンを始動アシスト可能な電動駆動装置と、
前記ピストン位置判定部の判定に基づく所定のアシスト条件が、前記再始動条件の成立時に成立した場合に前記電動駆動装置を駆動する電動駆動装置制御部と
を備え、
前記電動駆動装置制御部は、少なくとも前記停止時吸気行程気筒のピストン停止位置が前記第１の停止範囲にあるときには、前記電動駆動装置を駆動するものである
ことを特徴とする車両用エンジンの制御装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２００８−２７４８２１（Ｐ２００８−２７４８２１Ａ）
【公開日】平成２０年１１月１３日（２００８．１１．１３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−１１８１２４（Ｐ２００７−１１８１２４）
【出願日】平成１９年４月２７日（２００７．４．２７）
【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１１月１３日（２００８．１１．１３）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年４月２７日（２００７．４．２７）
【出願人】（０００００３１３７）マツダ株式会社 (6,115)
【Ｆターム（参考）】
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