車両用エンジンの制御装置
【課題】レンジポジションのニュートラルレンジへのシフトに拘わらず、エンジンを速やかに自動停止させ、レンジポジションがニュートラルレンジにシフトされたことに起因する低速域での制動の遅れを防止し、もって該低速域での共振による車体の振動を可及的に低減すること。
【解決手段】自動変速機５０のレンジポジションを判別するレンジポジション判別手段と、エンジン１の自動停止制御中に自動変速機５０のレンジポジションがドライブレンジからニュートラルレンジに変更された場合にエンジン１に対する外部負荷を増加させる外部負荷付与手段とを備えている。
【解決手段】自動変速機５０のレンジポジションを判別するレンジポジション判別手段と、エンジン１の自動停止制御中に自動変速機５０のレンジポジションがドライブレンジからニュートラルレンジに変更された場合にエンジン１に対する外部負荷を増加させる外部負荷付与手段とを備えている。
【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】
例えば、特許文献１、２に開示されているように、この種の車両用エンジンの制御装置において、所定のエンジン停止条件が成立したときにエンジンを自動停止し、該エンジンの自動停止後に所定の再始動条件が成立したときに、少なくともエンジン停止時に膨張行程にあった停止時膨張行程気筒で混合気を燃焼させてエンジンを再始動するものが知られている。そのようなエンジンの自動停止に際し、燃焼によってエンジンを円滑に再始動するためには、自動停止制御の際にピストンの停止位置を所期の適正範囲に収めることが要請される。
【０００３】
そこで、特許文献１に開示された構成では、エンジンを自動停止させる際に、オルタネータの駆動Ｄｕｔｙ比を予め大きな値に設定された初期値に上昇させた後に低下させる制御を実行するとともに、駆動Ｄｕｔｙ比の低下量を燃料噴射の停止後に生じたエンジン回転速度の低下状態に対応した値に設定する自動停止制御手段を設けている。
【０００４】
また、特許文献２に開示された構成では、三相インバータ回路によって発電と電動とが切り換えられる発電電動機を設け、エンジンのクランク角度が９０°から１８０°または２７０°から３６０°の間では、発電電動機を電動駆動してクランクシャフトに逆トルクを与え、それ以外の位相では、発電電動機を発電駆動して、クランクシャフトに負荷を与えて、振動を吸収するようにしている。
【特許文献１】特開２００５−３１５２０２号公報
【特許文献２】特開平９−１３３０４１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、自動変速機を採用した車両に自動停止／再始動システムを搭載した場合、エンジンが自動停止を開始すると、操縦者がレンジポジションをドライブレンジからニュートラルレンジにシフトする場合がある。そのようなレンジポジションのシフトが自動停止中に行われると、エンジンの制動力が低減し、エンジンが低回転速度になる期間が長くなって、エンジンマウントとの間に共振が生じやすくなることが、本件発明者らの鋭意研究の結果、分かってきた。
【０００６】
本発明は上記不具合に鑑みてなされたものであり、レンジポジションのニュートラルレンジへのシフトに拘わらず、制動時間を可及的に低減し、もってエンジンの自動停止時の振動を防止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、自動変速機が搭載された車両に設けられ、所定のエンジン停止条件が成立したときにエンジンを自動停止し、該エンジンの自動停止後に所定の再始動条件が成立したときに、少なくともエンジン停止時に膨張行程にあった停止時膨張行程気筒で混合気を燃焼させて前記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、前記自動変速機のレンジポジションを判別するレンジポジション判別手段と、前記エンジンの自動停止制御中に前記自動変速機のレンジポジションがドライブレンジからニュートラルレンジに変更された場合に前記エンジンに対する外部負荷を増加させる外部負荷付与手段とを備えてい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、エンジンの自動停止制御中にレンジポジションがドライブレンジからニュートラルレンジにシフトされると、エンジンに対する負荷が高まるので、エンジンの制動力が高まり、レンジポジションのニュートラルレンジへのシフトに拘わらず、エンジンを速やかに自動停止させることができる。この結果、レンジポジションがニュートラルレンジにシフトされたことに起因する低速域での制動の遅れを防止し、該低速域での共振による車体の振動を可及的に低減することができる。
【０００８】
好ましい態様において、前記エンジンによって駆動され、給電要部に電力を供給する発電機を備え、前記外部負荷付与手段は、前記発電機の発電量を増加させることにより前記エンジンに対する外部負荷を増加させるものである。この態様では、外部負荷の具体的態様として、発電機を採用しているので、応答性を高めることができる。すなわち、車両に搭載されている一般的な負荷装置は、レンジポジションのシフトを検出してから負荷増加までに遅れが生じやすいが、発電機による発電量の増加によって負荷を高める場合には、迅速に負荷を高めることができるので、応答性が向上するのである。
【０００９】
好ましい態様において、前記外部負荷付与手段は、前記エンジンの停止条件成立時に、一旦、前記発電機の負荷を最大値に増加させ、その後、当該エンジンの回転速度が所定値に低減した際に、前記発電機の負荷をエンジン回転速度の低下状態に対応して低減するものであり、前記エンジンの自動停止制御中に前記自動変速機のレンジポジションがドライブレンジからニュートラルレンジに変更された場合には、前記負荷の低減を中止するものである。この態様では、エンジンを自動停止させる際に、発電機の負荷（例えば、駆動Ｄｕｔｙ比）を初期値に上昇させることにより、発電機による最大限の負荷を付与し、大きな制動力を発揮させることができるとともに、エンジン回転速度の低下状態に対応して発電機の負荷を低下させる制御を実行することにより、エンジン回転速度の低下状態に対応してピストンの停止位置を所期の位置に停止しやすくすることができる。そして、自動停止制御中に前記自動変速機のレンジポジションがドライブレンジからニュートラルレンジに変更された場合には、負荷の低減を中止することによって、比較的高い制動力が付与されたままの状態を維持することができるので、レンジポジションのニュートラルレンジへのシフトに拘わらず、エンジンを速やかに自動停止させることができる。この結果、レンジポジションがニュートラルレンジにシフトされたことに起因する低速域での制動の遅れを防止し、該低速域での共振による車体の振動を可及的に低減することができる。
【発明の効果】
【００１０】
以上説明したように、本発明は、レンジポジションのニュートラルレンジへのシフトに拘わらず、エンジンを速やかに自動停止させることができるので、レンジポジションがニュートラルレンジにシフトされたことに起因する低速域での制動の遅れを防止し、該低速域での共振による車体の振動を可及的に低減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】
なお、以下に説明する各実施形態において、同等の部材には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。
【００１３】
［第１実施形態］
図１および図２は本発明の第１実施形態に係る車両用エンジン１の概略構成を示す構成図である。
【００１４】
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。
【００１５】
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。第１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。さらに第１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）。
【００１６】
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１０２（図４参照）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。
【００１７】
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１０２（図４参照）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。
【００１８】
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に連結された発電機としてのオルタネータ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４参照）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。エンジン１が搭載された車両には、オルタネータ２８によって給電される電気負荷８０が設けられている（図４参照）。電気負荷８０は、オルタネータ２８で発電した電気で駆動される電気機器の総称である。電気負荷８０には例えばエアコン８１が含まれる。その他、詳細な図示は省略するが、例えばヘッドライト等のライト類、点火プラグ等のＩＧ（イグニッション）系部品、オーディオやナビゲーションシステム等、ブロア（室内向けのファン）、および後部窓ガラスの曇りを除去するリヤデフォッガ（電熱線）等が含まれる。
【００１９】
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。
【００２０】
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４参照）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。
【００２１】
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。
【００２２】
図３は、本発明の第１実施形態に係る始動装置における自動変速機の一例を示す概略図である。
【００２３】
図３を参照して、エンジン１は、その出力軸であるクランクシャフト３を通じて自動変速機５０に接続されている。この自動変速機５０は、クランクシャフト３に連結されたトルクコンバータ５１と、このトルクコンバータ５１の出力軸であるタービンシャフト５９に連結された多段変速機構５２とを備え、この多段変速機構５２に含まれる複数の摩擦締結要素を断続させることにより、車輪側への駆動力の伝達が切り離されたニュートラルレンジおよび車輪側への駆動力の伝達が可能なドライブレンジを含む複数レンジに切換可能で、かつ、ドライブ状態において多段変速可能に構成されている。この自動変速機５０のレンジポジションの切り換えは、原則として図外の運転席に設けられたシフトレバーに基づいて行われるように構成されているが、エンジン制御ユニット１００に接続された油圧機構６６によっても行うことができるようになっている。
【００２４】
なお、自動変速機５０のさらに具体的な構成は、例えば、本件出願人が先に提案している特願２００４−１６０２２９号（特開２００５−３３７１８５号公報）に開示されている構成と同様であるため、その詳細については説明を省略する。
【００２５】
図４は、本発明の第１実施形態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。
【００２６】
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。
【００２７】
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、油圧機構６６、並びに電気負荷８０等の出力要素に対して制御信号を出力する。
【００２８】
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１０２、運転状態判定部１０１、スタータ制御部１０３、オルタネータ制御部１０４、自動変速機制御部１０５、並びに電気負荷制御部１０６を論理的に構成している。
【００２９】
運転状態判定部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づきピストン１３の位置や、筒内温度、或いはエンジン１が正転しているか否か等、種々の運転状態を判定するものである。
【００３０】
この運転状態判定部１０１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。さらに運転状態判定部１０１に判定される運転状態としては、予めメモリに記憶されたデータに基づいて推定される各気筒の筒内温度や、アシスト条件の成否も含まれる。アシスト条件とは、例えば、ピストン１３の停止位置が予めメモリに記憶された所定の停止位置から外れている場合等に、スタータ３６による始動アシストを要するとされる条件をいう。
【００３１】
燃焼制御部１０２は、運転状態判定部１０１の判定に基づき、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に出力するものである。第１実施形態においては、この燃焼制御部１０２の制御により、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。第１実施形態では、再始動条件が成立したときに、エンジン１の自動停止時に膨張行程にあった停止時膨張行程気筒１２Ｂ内での燃焼により自動的にエンジンを再始動させる燃焼再始動制御と、スタータ３６を併用するスタータ併用再始動制御とのいずれかの制御方法が選択され実行される。
【００３２】
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を駆動させるものである。
【００３３】
オルタネータ制御部１０４は、オルタネータ２８の適切な発電量を設定し、その駆動信号を上記レギュレータ回路に出力する。通常は、出力電圧（レギュレート電圧）の目標値（例えば１３Ｖ）が設定され、エンジン回転速度等が変動してもその目標値を維持するように発電量をフィードバック制御する。またオルタネータ制御部１０４は、上記発電量制御において、オルタネータ２８の発電量自体を調節することによってエンジン１の負荷を変化させ、ピストン１３が再始動に適した適正範囲に停止するような制御を行っている。発電量制御が行われている間、出力電圧は電気負荷８０の消費電力に応じて変動する。詳しくは後述するように、第１実施形態においては、このオルタネータ制御部１０４が、エンジン１の自動停止制御中に自動変速機５０のレンジポジションがドライブレンジからニュートラルレンジに変更された場合にエンジン１に対する外部負荷を増加させる外部負荷付与手段を構成している。
【００３４】
自動変速機制御部１０５は、自動変速機５０の油圧機構６６を制御するためのものであり、第１実施形態では、自動変速機５０の変速制御の他、自動変速機のレンジポジションを判別するレンジポジション判別手段としても機能するものである。
【００３５】
電気負荷制御部１０６は、エアコン８１を含む電気負荷８０への給電制御を行ない、エンジン１や車両に搭載されている各電装系部品を、エンジン１や車両等の状態に応じて自動的に、あるいは乗員の操作に応じて適宜駆動させる。
【００３６】
図５は、本発明の第１実施形態に係るエンジン１の制御例を示すフローチャートであり、図６は、図５のフローチャートに基づく制御例を示すタイミングチャートである。
【００３７】
図５および図６を参照して、エンジン制御ユニット１００がエンジン制御を開始すると、まず、エンジン制御ユニット１００は、自動停止条件の成立を待機する（ステップＳ２０）。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。
【００３８】
自動停止条件が成立すると、今度は、スロットル開度が例えば３０％になるように、スロットル弁２４ａを開く（ステップＳ２１）。これと並行して、エンジン制御ユニット１００は、オルタネータ２８の駆動Ｄｕｔｙ比を１００％に設定する（ステップＳ２２）。この結果、図６に示すように、自動停止条件が成立した時点で、スロットル弁２４ａのスロットル開度が３０％に設定され、オルタネータ２８がフル稼動する。これにより、停止時膨張行程気筒１２Ｂおよび停止時圧縮行程気筒１２Ａへそれぞれ吸入される空気量が十分に多くなり、且つ該停止時膨張行程気筒１２Ｂの空気量が停止時圧縮行程気筒１２Ａよりもやや多くなる。この結果、再始動時に駆動される２つの気筒１２Ａ、１２Ｂ内の空気の圧縮圧力のバランスによって、停止時膨張行程気筒１２Ｂのピストン１３が行程中央部から多少、下死点（下死点）寄りの再始動に好適な範囲内に停止する。なお、図５のフローチャートでは省略されているが、ステップＳ２０の自動停止条件が成立した後、各気筒１２Ａ〜１２Ｄの掃気が十分に行われるように、アイドル回転速度よりもやや高い所定回転速度にエンジン１が制御され、その速度で燃料カットが実行される。
【００３９】
次いで、エンジン制御ユニット１００は、レンジポジションがドライブレンジからニュートラルレンジにシフトしたか否かを判別する（ステップＳ２３）。この判定は、レンジポジション判別手段としての自動変速機制御部１０５によってなされる。レンジポジションがドライブレンジである場合、自動変速機５０の回転抵抗がクランクシャフト３に伝達されるので、エンジン１には大きな制動力が作用することになるが、レンジポジションがニュートラルレンジに切り換えられると自動変速機５０の回転抵抗も作用しなくなり、エンジン１が停止に要する時間も長くなる。そこで、第１実施形態では、レンジポジションがニュートラルレンジに切り換えられた場合には、スロットル弁２４ａのスロットル開度を０％にした後（ステップＳ２５）、そのままエンジンが停止するのを専ら待機し（ステップＳ２６）、通常行われるオルタネータ２８の駆動Ｄｕｔｙ比の低減を中止するようにしている（ステップＳ２６、ステップＳ３１参照）。
【００４０】
他方、ステップＳ２３において、レンジポジションがニュートラルレンジに切り換えられなかった場合、エンジン制御ユニット１００は、エンジン回転速度が所定値Ｎ１以下に下がるのを待機し（ステップＳ２７）、エンジン回転速度が所定値Ｎ１以下に下がった場合には、スロットル開度を０％に設定した後（ステップＳ２８）、エンジン回転速度が所定値Ｎ２（但しＮ２＜Ｎ１）以下になるのを待機する（ステップＳ２９）。そして、エンジン回転速度が所定値Ｎ２以下になった場合には、外部負荷付与手段としてのオルタネータ制御部１０４は、エンジン回転速度に応じてオルタネータ２８の駆動Ｄｕｔｙ比を演算する（ステップＳ３０）。これにより、オルタネータ制御部１０４は、エンジン１の回転速度が所定値Ｎ２以下に低減した際に、オルタネータ２８の駆動Ｄｕｔｙ比をエンジン回転速度の低下状態に対応して低減することになる。
【００４１】
ステップＳ２５またはステップＳ３０を経てエンジン１は、その回転速度を低減し、遂には停止する。ここで、エンジン１が停止していない間（ステップＳ２６において、ＮＯの場合）、自動変速機制御部１０５は、レンジポジションがドライブレンジからニュートラルレンジに切り換えられたか否かを判定し（ステップＳ３１）、切り換えられた場合（ステップＳ３１において、ＹＥＳの場合）には、ステップＳ３０の駆動Ｄｕｔｙ比の低減を中止してエンジン１が停止するのを待機する一方、切り換えられていない場合にのみ、ステップＳ３０の駆動Ｄｕｔｙ比の低減制御を実行するようにしている。
【００４２】
以上説明したように、本実施形態によれば、エンジン１の自動停止制御中にレンジポジションがドライブレンジからニュートラルレンジにシフトされると、エンジン１に対する負荷が高まるので、エンジン１の制動力が高まり、レンジポジションのニュートラルレンジへのシフトに拘わらず、エンジン１を速やかに自動停止させることができる。この結果、レンジポジションがニュートラルレンジにシフトされたことに起因する低速域での制動の遅れを防止し、該低速域での共振による車体の振動を可及的に低減することができる。
【００４３】
また第１実施形態では、エンジン１によって駆動され、エアコン８１等を初めとする電気負荷８０（給電要部）に電力を供給するオルタネータ２８を備え、オルタネータ制御部１０４は、オルタネータ２８の発電量を増加させることによりエンジン１に対する外部負荷を増加させるものである。このように第１実施形態によれば、外部負荷の具体的態様として、オルタネータ２８を採用しているので、応答性を高めることができる。すなわち、車両に搭載されている一般的な負荷装置は、レンジポジションのシフトを検出してから負荷増加までに遅れが生じやすいが、オルタネータ２８による発電量の増加によって負荷を高める場合には、迅速に負荷を高めることができるので、応答性が向上するのである。
【００４４】
また第１実施形態では、オルタネータ制御部１０４は、エンジン１の停止条件成立時に、一旦、オルタネータ２８の駆動Ｄｕｔｙ比を最大値に増加させ、その後、当該エンジン１の回転速度が所定値に低減した際に、オルタネータ２８の駆動Ｄｕｔｙ比をエンジン回転速度の低下状態に対応して低減するものであり、エンジン１の自動停止制御中に自動変速機５０のレンジポジションが変速レバーによってドライブレンジからニュートラルレンジに変更された場合には、駆動Ｄｕｔｙ比の低減を中止するものである。このため第１実施形態によれば、エンジン１を自動停止させる際に、オルタネータ２８の駆動Ｄｕｔｙ比を初期値に上昇させることにより、オルタネータ２８による最大限の負荷を付与し、大きな制動力を発揮させることができるとともに、エンジン回転速度の低下状態に対応してオルタネータ２８の駆動Ｄｕｔｙ比を低下させる制御を実行することにより、エンジン回転速度の低下状態に対応してピストン１３の停止位置を所期の位置に停止しやすくすることができる。そして、自動停止制御中に自動変速機５０のレンジポジションが変速レバーによってドライブレンジからニュートラルレンジに変更された場合には、駆動Ｄｕｔｙ比の低減を中止することによって、比較的高い制動力が付与されたままの状態を維持することができるので、レンジポジションのニュートラルレンジへのシフトに拘わらず、エンジン１を速やかに自動停止させることができる。この結果、レンジポジションがニュートラルレンジにシフトされたことに起因する低速域での制動の遅れを防止し、該低速域での共振による車体の振動を可及的に低減することができる。
【００４５】
［第２実施形態］
第２実施形態は、外部負荷付与手段として、電気負荷制御部１０６も機能させる例である。
【００４６】
図７は、本発明の第２実施形態に係るエンジン１の制御例を示すフローチャートであり、図８は、図７のフローチャートに基づく制御例を示すタイミングチャートである。
【００４７】
図７を参照して、第２実施形態においては、第１実施形態の場合と同様に、エンジン制御ユニット１００は、自動停止条件の成立を待機し（ステップＳ２０）、自動停止条件が成立すると、スロットル開度を３０％に設定してスロットル弁２４ａを開き（ステップＳ２１）、オルタネータ２８の駆動Ｄｕｔｙ比を１００％に設定し（ステップＳ２２）、レンジポジションがドライブレンジからニュートラルレンジにシフトしたか否かを判別する（ステップＳ２３）。ステップＳ２３において、レンジポジションがドライブレンジからニュートラルレンジにシフトしたと判定した場合、エンジン制御ユニット１００の電気負荷制御部１０６は、エアコン８１を作動させることにより、外部負荷付与手段として機能する（ステップＳ１００）。この結果、エンジン１のクランクシャフト３には、大きな制動力が作用し、ニュートラルレンジにレンジポジションをシフトしているにも拘わらず、エンジン１を迅速に自動停止させることが可能になる。
【００４８】
次いで、第２実施形態では、エンジン回転速度が所定値Ｎ１以下に低減するのを待機し（ステップＳ１０１）、エンジン回転速度が所定値Ｎ１以下に低減した場合には、スロットル開度を０％に変更する（ステップＳ１０２）。また、エンジン回転速度が所定値Ｎ１よりも高い場合には、ステップＳ２３に戻って処理を繰り返す。次いで、エンジン制御ユニット１００は、エンジン回転速度が所定値Ｎ２以下に低減するのを待機し（ステップＳ１０３）、エンジン回転速度が所定値Ｎ２以下に低減した場合には、エンジン回転速度に応じてオルタネータ２８の駆動Ｄｕｔｙ比を演算する（ステップＳ１０４）。これにより、第１実施形態の場合と同様に、大きな制動力を発揮させることができるとともに、エンジン回転速度の低下状態に対応してオルタネータ２８の駆動Ｄｕｔｙ比を低下させる制御を実行することにより、エンジン回転速度の低下状態に対応してピストン１３の停止位置を所期の位置に停止しやすくすることができる。そして、エンジン制御ユニット１００は、エンジン１が停止するのを待機し（ステップＳ１０５）、エンジン１が停止しない場合には、ステップＳ１０４の制御を実行し続ける。エンジン１が停止すると、電気負荷制御部１０６は、エアコン８１を停止し（ステップＳ１０６）、処理を終了する。
【００４９】
なお、ステップＳ２３において、レンジポジションのシフトがなかった場合には、ステップＳ１００をバイパスして、ステップＳ１０１以下の処理を実行する。
【００５０】
第２実施形態においても、レンジポジションのニュートラルレンジへのシフトに拘わらず、エンジン１を速やかに自動停止させることができる。この結果、レンジポジションがニュートラルレンジにシフトされたことに起因する低速域での制動の遅れを防止し、該低速域での共振による車体の振動を可及的に低減することができる。
【００５１】
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】
【００５２】
【図１】本発明の第１実施形態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】本発明の第１実施形態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】本発明の第１実施形態に係る始動装置における自動変速機の一例を示す概略図である。
【図４】本発明の第１実施形態に係る車両のエンジン制御ユニットを中心とする制御ブロック図である。
【図５】本発明の第１実施形態に係るエンジンの制御例を示すフローチャートである。
【図６】図５のフローチャートに基づく制御例を示すタイミングチャートである。
【図７】本発明の第２実施形態に係るエンジンの制御例を示すフローチャートである。
【図８】図７のフローチャートに基づく制御例を示すタイミングチャートである。
【符号の説明】
【００５３】
１ 車両用エンジン
３ クランクシャフト
１２Ａ 停止時圧縮行程気筒
１２Ｂ 停止時膨張行程気筒
１３ ピストン
１４ 燃焼室
２８ オルタネータ
５０ 自動変速機
８０ 電気負荷
８１ エアコン
１００ エンジン制御ユニット
１０１ 運転状態判定部
１０２ 燃焼制御部
１０３ スタータ制御部
１０４ オルタネータ制御部
１０５ 自動変速機制御部
１０６ 電気負荷制御部
【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】
例えば、特許文献１、２に開示されているように、この種の車両用エンジンの制御装置において、所定のエンジン停止条件が成立したときにエンジンを自動停止し、該エンジンの自動停止後に所定の再始動条件が成立したときに、少なくともエンジン停止時に膨張行程にあった停止時膨張行程気筒で混合気を燃焼させてエンジンを再始動するものが知られている。そのようなエンジンの自動停止に際し、燃焼によってエンジンを円滑に再始動するためには、自動停止制御の際にピストンの停止位置を所期の適正範囲に収めることが要請される。
【０００３】
そこで、特許文献１に開示された構成では、エンジンを自動停止させる際に、オルタネータの駆動Ｄｕｔｙ比を予め大きな値に設定された初期値に上昇させた後に低下させる制御を実行するとともに、駆動Ｄｕｔｙ比の低下量を燃料噴射の停止後に生じたエンジン回転速度の低下状態に対応した値に設定する自動停止制御手段を設けている。
【０００４】
また、特許文献２に開示された構成では、三相インバータ回路によって発電と電動とが切り換えられる発電電動機を設け、エンジンのクランク角度が９０°から１８０°または２７０°から３６０°の間では、発電電動機を電動駆動してクランクシャフトに逆トルクを与え、それ以外の位相では、発電電動機を発電駆動して、クランクシャフトに負荷を与えて、振動を吸収するようにしている。
【特許文献１】特開２００５−３１５２０２号公報
【特許文献２】特開平９−１３３０４１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、自動変速機を採用した車両に自動停止／再始動システムを搭載した場合、エンジンが自動停止を開始すると、操縦者がレンジポジションをドライブレンジからニュートラルレンジにシフトする場合がある。そのようなレンジポジションのシフトが自動停止中に行われると、エンジンの制動力が低減し、エンジンが低回転速度になる期間が長くなって、エンジンマウントとの間に共振が生じやすくなることが、本件発明者らの鋭意研究の結果、分かってきた。
【０００６】
本発明は上記不具合に鑑みてなされたものであり、レンジポジションのニュートラルレンジへのシフトに拘わらず、制動時間を可及的に低減し、もってエンジンの自動停止時の振動を防止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、自動変速機が搭載された車両に設けられ、所定のエンジン停止条件が成立したときにエンジンを自動停止し、該エンジンの自動停止後に所定の再始動条件が成立したときに、少なくともエンジン停止時に膨張行程にあった停止時膨張行程気筒で混合気を燃焼させて前記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、前記自動変速機のレンジポジションを判別するレンジポジション判別手段と、前記エンジンの自動停止制御中に前記自動変速機のレンジポジションがドライブレンジからニュートラルレンジに変更された場合に前記エンジンに対する外部負荷を増加させる外部負荷付与手段とを備えてい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、エンジンの自動停止制御中にレンジポジションがドライブレンジからニュートラルレンジにシフトされると、エンジンに対する負荷が高まるので、エンジンの制動力が高まり、レンジポジションのニュートラルレンジへのシフトに拘わらず、エンジンを速やかに自動停止させることができる。この結果、レンジポジションがニュートラルレンジにシフトされたことに起因する低速域での制動の遅れを防止し、該低速域での共振による車体の振動を可及的に低減することができる。
【０００８】
好ましい態様において、前記エンジンによって駆動され、給電要部に電力を供給する発電機を備え、前記外部負荷付与手段は、前記発電機の発電量を増加させることにより前記エンジンに対する外部負荷を増加させるものである。この態様では、外部負荷の具体的態様として、発電機を採用しているので、応答性を高めることができる。すなわち、車両に搭載されている一般的な負荷装置は、レンジポジションのシフトを検出してから負荷増加までに遅れが生じやすいが、発電機による発電量の増加によって負荷を高める場合には、迅速に負荷を高めることができるので、応答性が向上するのである。
【０００９】
好ましい態様において、前記外部負荷付与手段は、前記エンジンの停止条件成立時に、一旦、前記発電機の負荷を最大値に増加させ、その後、当該エンジンの回転速度が所定値に低減した際に、前記発電機の負荷をエンジン回転速度の低下状態に対応して低減するものであり、前記エンジンの自動停止制御中に前記自動変速機のレンジポジションがドライブレンジからニュートラルレンジに変更された場合には、前記負荷の低減を中止するものである。この態様では、エンジンを自動停止させる際に、発電機の負荷（例えば、駆動Ｄｕｔｙ比）を初期値に上昇させることにより、発電機による最大限の負荷を付与し、大きな制動力を発揮させることができるとともに、エンジン回転速度の低下状態に対応して発電機の負荷を低下させる制御を実行することにより、エンジン回転速度の低下状態に対応してピストンの停止位置を所期の位置に停止しやすくすることができる。そして、自動停止制御中に前記自動変速機のレンジポジションがドライブレンジからニュートラルレンジに変更された場合には、負荷の低減を中止することによって、比較的高い制動力が付与されたままの状態を維持することができるので、レンジポジションのニュートラルレンジへのシフトに拘わらず、エンジンを速やかに自動停止させることができる。この結果、レンジポジションがニュートラルレンジにシフトされたことに起因する低速域での制動の遅れを防止し、該低速域での共振による車体の振動を可及的に低減することができる。
【発明の効果】
【００１０】
以上説明したように、本発明は、レンジポジションのニュートラルレンジへのシフトに拘わらず、エンジンを速やかに自動停止させることができるので、レンジポジションがニュートラルレンジにシフトされたことに起因する低速域での制動の遅れを防止し、該低速域での共振による車体の振動を可及的に低減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】
なお、以下に説明する各実施形態において、同等の部材には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。
【００１３】
［第１実施形態］
図１および図２は本発明の第１実施形態に係る車両用エンジン１の概略構成を示す構成図である。
【００１４】
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。
【００１５】
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。第１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。さらに第１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）。
【００１６】
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１０２（図４参照）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。
【００１７】
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１０２（図４参照）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。
【００１８】
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に連結された発電機としてのオルタネータ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４参照）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。エンジン１が搭載された車両には、オルタネータ２８によって給電される電気負荷８０が設けられている（図４参照）。電気負荷８０は、オルタネータ２８で発電した電気で駆動される電気機器の総称である。電気負荷８０には例えばエアコン８１が含まれる。その他、詳細な図示は省略するが、例えばヘッドライト等のライト類、点火プラグ等のＩＧ（イグニッション）系部品、オーディオやナビゲーションシステム等、ブロア（室内向けのファン）、および後部窓ガラスの曇りを除去するリヤデフォッガ（電熱線）等が含まれる。
【００１９】
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。
【００２０】
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４参照）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。
【００２１】
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。
【００２２】
図３は、本発明の第１実施形態に係る始動装置における自動変速機の一例を示す概略図である。
【００２３】
図３を参照して、エンジン１は、その出力軸であるクランクシャフト３を通じて自動変速機５０に接続されている。この自動変速機５０は、クランクシャフト３に連結されたトルクコンバータ５１と、このトルクコンバータ５１の出力軸であるタービンシャフト５９に連結された多段変速機構５２とを備え、この多段変速機構５２に含まれる複数の摩擦締結要素を断続させることにより、車輪側への駆動力の伝達が切り離されたニュートラルレンジおよび車輪側への駆動力の伝達が可能なドライブレンジを含む複数レンジに切換可能で、かつ、ドライブ状態において多段変速可能に構成されている。この自動変速機５０のレンジポジションの切り換えは、原則として図外の運転席に設けられたシフトレバーに基づいて行われるように構成されているが、エンジン制御ユニット１００に接続された油圧機構６６によっても行うことができるようになっている。
【００２４】
なお、自動変速機５０のさらに具体的な構成は、例えば、本件出願人が先に提案している特願２００４−１６０２２９号（特開２００５−３３７１８５号公報）に開示されている構成と同様であるため、その詳細については説明を省略する。
【００２５】
図４は、本発明の第１実施形態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。
【００２６】
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。
【００２７】
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、油圧機構６６、並びに電気負荷８０等の出力要素に対して制御信号を出力する。
【００２８】
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１０２、運転状態判定部１０１、スタータ制御部１０３、オルタネータ制御部１０４、自動変速機制御部１０５、並びに電気負荷制御部１０６を論理的に構成している。
【００２９】
運転状態判定部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づきピストン１３の位置や、筒内温度、或いはエンジン１が正転しているか否か等、種々の運転状態を判定するものである。
【００３０】
この運転状態判定部１０１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。さらに運転状態判定部１０１に判定される運転状態としては、予めメモリに記憶されたデータに基づいて推定される各気筒の筒内温度や、アシスト条件の成否も含まれる。アシスト条件とは、例えば、ピストン１３の停止位置が予めメモリに記憶された所定の停止位置から外れている場合等に、スタータ３６による始動アシストを要するとされる条件をいう。
【００３１】
燃焼制御部１０２は、運転状態判定部１０１の判定に基づき、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に出力するものである。第１実施形態においては、この燃焼制御部１０２の制御により、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。第１実施形態では、再始動条件が成立したときに、エンジン１の自動停止時に膨張行程にあった停止時膨張行程気筒１２Ｂ内での燃焼により自動的にエンジンを再始動させる燃焼再始動制御と、スタータ３６を併用するスタータ併用再始動制御とのいずれかの制御方法が選択され実行される。
【００３２】
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を駆動させるものである。
【００３３】
オルタネータ制御部１０４は、オルタネータ２８の適切な発電量を設定し、その駆動信号を上記レギュレータ回路に出力する。通常は、出力電圧（レギュレート電圧）の目標値（例えば１３Ｖ）が設定され、エンジン回転速度等が変動してもその目標値を維持するように発電量をフィードバック制御する。またオルタネータ制御部１０４は、上記発電量制御において、オルタネータ２８の発電量自体を調節することによってエンジン１の負荷を変化させ、ピストン１３が再始動に適した適正範囲に停止するような制御を行っている。発電量制御が行われている間、出力電圧は電気負荷８０の消費電力に応じて変動する。詳しくは後述するように、第１実施形態においては、このオルタネータ制御部１０４が、エンジン１の自動停止制御中に自動変速機５０のレンジポジションがドライブレンジからニュートラルレンジに変更された場合にエンジン１に対する外部負荷を増加させる外部負荷付与手段を構成している。
【００３４】
自動変速機制御部１０５は、自動変速機５０の油圧機構６６を制御するためのものであり、第１実施形態では、自動変速機５０の変速制御の他、自動変速機のレンジポジションを判別するレンジポジション判別手段としても機能するものである。
【００３５】
電気負荷制御部１０６は、エアコン８１を含む電気負荷８０への給電制御を行ない、エンジン１や車両に搭載されている各電装系部品を、エンジン１や車両等の状態に応じて自動的に、あるいは乗員の操作に応じて適宜駆動させる。
【００３６】
図５は、本発明の第１実施形態に係るエンジン１の制御例を示すフローチャートであり、図６は、図５のフローチャートに基づく制御例を示すタイミングチャートである。
【００３７】
図５および図６を参照して、エンジン制御ユニット１００がエンジン制御を開始すると、まず、エンジン制御ユニット１００は、自動停止条件の成立を待機する（ステップＳ２０）。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。
【００３８】
自動停止条件が成立すると、今度は、スロットル開度が例えば３０％になるように、スロットル弁２４ａを開く（ステップＳ２１）。これと並行して、エンジン制御ユニット１００は、オルタネータ２８の駆動Ｄｕｔｙ比を１００％に設定する（ステップＳ２２）。この結果、図６に示すように、自動停止条件が成立した時点で、スロットル弁２４ａのスロットル開度が３０％に設定され、オルタネータ２８がフル稼動する。これにより、停止時膨張行程気筒１２Ｂおよび停止時圧縮行程気筒１２Ａへそれぞれ吸入される空気量が十分に多くなり、且つ該停止時膨張行程気筒１２Ｂの空気量が停止時圧縮行程気筒１２Ａよりもやや多くなる。この結果、再始動時に駆動される２つの気筒１２Ａ、１２Ｂ内の空気の圧縮圧力のバランスによって、停止時膨張行程気筒１２Ｂのピストン１３が行程中央部から多少、下死点（下死点）寄りの再始動に好適な範囲内に停止する。なお、図５のフローチャートでは省略されているが、ステップＳ２０の自動停止条件が成立した後、各気筒１２Ａ〜１２Ｄの掃気が十分に行われるように、アイドル回転速度よりもやや高い所定回転速度にエンジン１が制御され、その速度で燃料カットが実行される。
【００３９】
次いで、エンジン制御ユニット１００は、レンジポジションがドライブレンジからニュートラルレンジにシフトしたか否かを判別する（ステップＳ２３）。この判定は、レンジポジション判別手段としての自動変速機制御部１０５によってなされる。レンジポジションがドライブレンジである場合、自動変速機５０の回転抵抗がクランクシャフト３に伝達されるので、エンジン１には大きな制動力が作用することになるが、レンジポジションがニュートラルレンジに切り換えられると自動変速機５０の回転抵抗も作用しなくなり、エンジン１が停止に要する時間も長くなる。そこで、第１実施形態では、レンジポジションがニュートラルレンジに切り換えられた場合には、スロットル弁２４ａのスロットル開度を０％にした後（ステップＳ２５）、そのままエンジンが停止するのを専ら待機し（ステップＳ２６）、通常行われるオルタネータ２８の駆動Ｄｕｔｙ比の低減を中止するようにしている（ステップＳ２６、ステップＳ３１参照）。
【００４０】
他方、ステップＳ２３において、レンジポジションがニュートラルレンジに切り換えられなかった場合、エンジン制御ユニット１００は、エンジン回転速度が所定値Ｎ１以下に下がるのを待機し（ステップＳ２７）、エンジン回転速度が所定値Ｎ１以下に下がった場合には、スロットル開度を０％に設定した後（ステップＳ２８）、エンジン回転速度が所定値Ｎ２（但しＮ２＜Ｎ１）以下になるのを待機する（ステップＳ２９）。そして、エンジン回転速度が所定値Ｎ２以下になった場合には、外部負荷付与手段としてのオルタネータ制御部１０４は、エンジン回転速度に応じてオルタネータ２８の駆動Ｄｕｔｙ比を演算する（ステップＳ３０）。これにより、オルタネータ制御部１０４は、エンジン１の回転速度が所定値Ｎ２以下に低減した際に、オルタネータ２８の駆動Ｄｕｔｙ比をエンジン回転速度の低下状態に対応して低減することになる。
【００４１】
ステップＳ２５またはステップＳ３０を経てエンジン１は、その回転速度を低減し、遂には停止する。ここで、エンジン１が停止していない間（ステップＳ２６において、ＮＯの場合）、自動変速機制御部１０５は、レンジポジションがドライブレンジからニュートラルレンジに切り換えられたか否かを判定し（ステップＳ３１）、切り換えられた場合（ステップＳ３１において、ＹＥＳの場合）には、ステップＳ３０の駆動Ｄｕｔｙ比の低減を中止してエンジン１が停止するのを待機する一方、切り換えられていない場合にのみ、ステップＳ３０の駆動Ｄｕｔｙ比の低減制御を実行するようにしている。
【００４２】
以上説明したように、本実施形態によれば、エンジン１の自動停止制御中にレンジポジションがドライブレンジからニュートラルレンジにシフトされると、エンジン１に対する負荷が高まるので、エンジン１の制動力が高まり、レンジポジションのニュートラルレンジへのシフトに拘わらず、エンジン１を速やかに自動停止させることができる。この結果、レンジポジションがニュートラルレンジにシフトされたことに起因する低速域での制動の遅れを防止し、該低速域での共振による車体の振動を可及的に低減することができる。
【００４３】
また第１実施形態では、エンジン１によって駆動され、エアコン８１等を初めとする電気負荷８０（給電要部）に電力を供給するオルタネータ２８を備え、オルタネータ制御部１０４は、オルタネータ２８の発電量を増加させることによりエンジン１に対する外部負荷を増加させるものである。このように第１実施形態によれば、外部負荷の具体的態様として、オルタネータ２８を採用しているので、応答性を高めることができる。すなわち、車両に搭載されている一般的な負荷装置は、レンジポジションのシフトを検出してから負荷増加までに遅れが生じやすいが、オルタネータ２８による発電量の増加によって負荷を高める場合には、迅速に負荷を高めることができるので、応答性が向上するのである。
【００４４】
また第１実施形態では、オルタネータ制御部１０４は、エンジン１の停止条件成立時に、一旦、オルタネータ２８の駆動Ｄｕｔｙ比を最大値に増加させ、その後、当該エンジン１の回転速度が所定値に低減した際に、オルタネータ２８の駆動Ｄｕｔｙ比をエンジン回転速度の低下状態に対応して低減するものであり、エンジン１の自動停止制御中に自動変速機５０のレンジポジションが変速レバーによってドライブレンジからニュートラルレンジに変更された場合には、駆動Ｄｕｔｙ比の低減を中止するものである。このため第１実施形態によれば、エンジン１を自動停止させる際に、オルタネータ２８の駆動Ｄｕｔｙ比を初期値に上昇させることにより、オルタネータ２８による最大限の負荷を付与し、大きな制動力を発揮させることができるとともに、エンジン回転速度の低下状態に対応してオルタネータ２８の駆動Ｄｕｔｙ比を低下させる制御を実行することにより、エンジン回転速度の低下状態に対応してピストン１３の停止位置を所期の位置に停止しやすくすることができる。そして、自動停止制御中に自動変速機５０のレンジポジションが変速レバーによってドライブレンジからニュートラルレンジに変更された場合には、駆動Ｄｕｔｙ比の低減を中止することによって、比較的高い制動力が付与されたままの状態を維持することができるので、レンジポジションのニュートラルレンジへのシフトに拘わらず、エンジン１を速やかに自動停止させることができる。この結果、レンジポジションがニュートラルレンジにシフトされたことに起因する低速域での制動の遅れを防止し、該低速域での共振による車体の振動を可及的に低減することができる。
【００４５】
［第２実施形態］
第２実施形態は、外部負荷付与手段として、電気負荷制御部１０６も機能させる例である。
【００４６】
図７は、本発明の第２実施形態に係るエンジン１の制御例を示すフローチャートであり、図８は、図７のフローチャートに基づく制御例を示すタイミングチャートである。
【００４７】
図７を参照して、第２実施形態においては、第１実施形態の場合と同様に、エンジン制御ユニット１００は、自動停止条件の成立を待機し（ステップＳ２０）、自動停止条件が成立すると、スロットル開度を３０％に設定してスロットル弁２４ａを開き（ステップＳ２１）、オルタネータ２８の駆動Ｄｕｔｙ比を１００％に設定し（ステップＳ２２）、レンジポジションがドライブレンジからニュートラルレンジにシフトしたか否かを判別する（ステップＳ２３）。ステップＳ２３において、レンジポジションがドライブレンジからニュートラルレンジにシフトしたと判定した場合、エンジン制御ユニット１００の電気負荷制御部１０６は、エアコン８１を作動させることにより、外部負荷付与手段として機能する（ステップＳ１００）。この結果、エンジン１のクランクシャフト３には、大きな制動力が作用し、ニュートラルレンジにレンジポジションをシフトしているにも拘わらず、エンジン１を迅速に自動停止させることが可能になる。
【００４８】
次いで、第２実施形態では、エンジン回転速度が所定値Ｎ１以下に低減するのを待機し（ステップＳ１０１）、エンジン回転速度が所定値Ｎ１以下に低減した場合には、スロットル開度を０％に変更する（ステップＳ１０２）。また、エンジン回転速度が所定値Ｎ１よりも高い場合には、ステップＳ２３に戻って処理を繰り返す。次いで、エンジン制御ユニット１００は、エンジン回転速度が所定値Ｎ２以下に低減するのを待機し（ステップＳ１０３）、エンジン回転速度が所定値Ｎ２以下に低減した場合には、エンジン回転速度に応じてオルタネータ２８の駆動Ｄｕｔｙ比を演算する（ステップＳ１０４）。これにより、第１実施形態の場合と同様に、大きな制動力を発揮させることができるとともに、エンジン回転速度の低下状態に対応してオルタネータ２８の駆動Ｄｕｔｙ比を低下させる制御を実行することにより、エンジン回転速度の低下状態に対応してピストン１３の停止位置を所期の位置に停止しやすくすることができる。そして、エンジン制御ユニット１００は、エンジン１が停止するのを待機し（ステップＳ１０５）、エンジン１が停止しない場合には、ステップＳ１０４の制御を実行し続ける。エンジン１が停止すると、電気負荷制御部１０６は、エアコン８１を停止し（ステップＳ１０６）、処理を終了する。
【００４９】
なお、ステップＳ２３において、レンジポジションのシフトがなかった場合には、ステップＳ１００をバイパスして、ステップＳ１０１以下の処理を実行する。
【００５０】
第２実施形態においても、レンジポジションのニュートラルレンジへのシフトに拘わらず、エンジン１を速やかに自動停止させることができる。この結果、レンジポジションがニュートラルレンジにシフトされたことに起因する低速域での制動の遅れを防止し、該低速域での共振による車体の振動を可及的に低減することができる。
【００５１】
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】
【００５２】
【図１】本発明の第１実施形態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】本発明の第１実施形態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】本発明の第１実施形態に係る始動装置における自動変速機の一例を示す概略図である。
【図４】本発明の第１実施形態に係る車両のエンジン制御ユニットを中心とする制御ブロック図である。
【図５】本発明の第１実施形態に係るエンジンの制御例を示すフローチャートである。
【図６】図５のフローチャートに基づく制御例を示すタイミングチャートである。
【図７】本発明の第２実施形態に係るエンジンの制御例を示すフローチャートである。
【図８】図７のフローチャートに基づく制御例を示すタイミングチャートである。
【符号の説明】
【００５３】
１ 車両用エンジン
３ クランクシャフト
１２Ａ 停止時圧縮行程気筒
１２Ｂ 停止時膨張行程気筒
１３ ピストン
１４ 燃焼室
２８ オルタネータ
５０ 自動変速機
８０ 電気負荷
８１ エアコン
１００ エンジン制御ユニット
１０１ 運転状態判定部
１０２ 燃焼制御部
１０３ スタータ制御部
１０４ オルタネータ制御部
１０５ 自動変速機制御部
１０６ 電気負荷制御部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
自動変速機が搭載された車両に設けられ、所定のエンジン停止条件が成立したときにエンジンを自動停止し、該エンジンの自動停止後に所定の再始動条件が成立したときに、少なくともエンジン停止時に膨張行程にあった停止時膨張行程気筒で混合気を燃焼させて前記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、
前記自動変速機のレンジポジションを判別するレンジポジション判別手段と、
前記エンジンの自動停止制御中に前記自動変速機のレンジポジションがドライブレンジからニュートラルレンジに変更された場合に前記エンジンに対する外部負荷を増加させる外部負荷付与手段と
を備えている
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、
前記エンジンによって駆動され、給電要部に電力を供給する発電機を備え、
前記外部負荷付与手段は、前記発電機の発電量を増加させることにより前記エンジンに対する外部負荷を増加させるものである
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２記載の車両用エンジンの制御装置において、
前記外部負荷付与手段は、前記エンジンの停止条件成立時に、一旦、前記発電機の負荷を最大値に増加させ、その後、当該エンジンの回転速度が所定値に低減した際に、前記発電機の負荷をエンジン回転速度の低下状態に対応して低減するものであり、前記エンジンの自動停止制御中に前記自動変速機のレンジポジションがドライブレンジからニュートラルレンジに変更された場合には、前記負荷の低減を中止するものである
ことを特徴とする車両用エンジンの制御装置。
【請求項１】
自動変速機が搭載された車両に設けられ、所定のエンジン停止条件が成立したときにエンジンを自動停止し、該エンジンの自動停止後に所定の再始動条件が成立したときに、少なくともエンジン停止時に膨張行程にあった停止時膨張行程気筒で混合気を燃焼させて前記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、
前記自動変速機のレンジポジションを判別するレンジポジション判別手段と、
前記エンジンの自動停止制御中に前記自動変速機のレンジポジションがドライブレンジからニュートラルレンジに変更された場合に前記エンジンに対する外部負荷を増加させる外部負荷付与手段と
を備えている
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、
前記エンジンによって駆動され、給電要部に電力を供給する発電機を備え、
前記外部負荷付与手段は、前記発電機の発電量を増加させることにより前記エンジンに対する外部負荷を増加させるものである
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２記載の車両用エンジンの制御装置において、
前記外部負荷付与手段は、前記エンジンの停止条件成立時に、一旦、前記発電機の負荷を最大値に増加させ、その後、当該エンジンの回転速度が所定値に低減した際に、前記発電機の負荷をエンジン回転速度の低下状態に対応して低減するものであり、前記エンジンの自動停止制御中に前記自動変速機のレンジポジションがドライブレンジからニュートラルレンジに変更された場合には、前記負荷の低減を中止するものである
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７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２００８−２８６０４９（Ｐ２００８−２８６０４９Ａ）
【公開日】平成２０年１１月２７日（２００８．１１．２７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−１３０２９６（Ｐ２００７−１３０２９６）
【出願日】平成１９年５月１６日（２００７．５．１６）
【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２７日（２００８．１１．２７）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年５月１６日（２００７．５．１６）
【出願人】（０００００３１３７）マツダ株式会社 (6,115)
【Ｆターム（参考）】
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