車載内燃機関の制御装置
【課題】車両操作に基づく自動停止・再始動可能な車載内燃機関にあって機関が完全に停止していないときのスタータ介入による機関の再始動性を改善することのできる車載内燃機関の制御装置を提供する。
【解決手段】クランクシャフト１１との常時噛み合い式のスタータ２０を備えるとともに、車両操作の所定の条件下において自動停止・再始動の可能な内燃機関１０を制御の対象とする。車両操作の所定の条件のもとに停止指令の発せられた内燃機関１０の再始動条件成立に基づく再始動時、機関回転速度が自律運転に復帰不可能な範囲にあるときのスタータ２０の介入による内燃機関１０の再始動を制御する。その際、機関回転速度が機関停止には至っていないものの自律運転に復帰不可能な範囲にあることを条件に、内燃機関１０のスロットルバルブ１２を一定期間だけ開放する。
【解決手段】クランクシャフト１１との常時噛み合い式のスタータ２０を備えるとともに、車両操作の所定の条件下において自動停止・再始動の可能な内燃機関１０を制御の対象とする。車両操作の所定の条件のもとに停止指令の発せられた内燃機関１０の再始動条件成立に基づく再始動時、機関回転速度が自律運転に復帰不可能な範囲にあるときのスタータ２０の介入による内燃機関１０の再始動を制御する。その際、機関回転速度が機関停止には至っていないものの自律運転に復帰不可能な範囲にあることを条件に、内燃機関１０のスロットルバルブ１２を一定期間だけ開放する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、車載内燃機関の制御装置に関し、特に車両操作の所定の条件下において自動停止・再始動の可能な内燃機関を対象としてその再始動時の始動性を制御する装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、例えば特許文献１に記載の装置のように、車両操作に係る所定の条件が成立した場合に内燃機関の運転を自動的に停止させるとともに、この条件の解除を契機として再び内燃機関を始動させる、いわゆるエコノミーランニング機能を有する車載内燃機関の制御装置が知られている。より詳細には、こうした車載内燃機関の制御装置は、その制御対象である内燃機関を搭載した車両が信号待ち等により一時的に停車したとき、すなわち車両の走行速度が所定以下であること、運転者によるアクセルペダルの操作量が「０」であること、及び運転者によりブレーキペダルが踏み込まれていること等の条件が成立したとき、内燃機関の自動停止条件が成立したと判断する。そして、この判断のもとに内燃機関に噴射する燃料量を「０」とする、いわゆる燃料カットを実行して機関運転を自動停止させる。その後、運転者によるアクセルペダルの操作量が「０」でないこと、あるいは運転者によるブレーキペダルの踏み込みがないこと等の条件が成立したとき、内燃機関の再始動条件が成立したと判断し、内燃機関の補機である発電電動機を駆動して機関運転を再開させる。同文献に記載の制御装置では、こうした一連の制御により、機関運転に係る燃料消費量の低減を可能としている。
【０００３】
一方近年は、例えば特許文献２に記載の装置のように、内燃機関の始動装置であるスタータとして、その出力軸に設けられたピニオンギヤと同ピニオンギヤの回転力を内燃機関のクランクシャフトに伝達するリングギヤとが機関始動時に限らず常に噛み合わされた状態におかれるスタータが採用されることも多い。こうした常時噛み合い式のスタータによれば、機関始動時にのみピニオンギヤとリングギヤとが噛み合わされる従来のスタータに比べて機関始動に係る時間を短縮することが可能となる。そのため、上記特許文献１に記載の装置のような自動停止・再始動の可能な内燃機関での再始動時、すなわち通常の機関始動時よりも迅速さが求められる場面においては、この常時噛み合い式のスタータによる機関始動が特に有効である。
【特許文献１】特開２００５−３６７９０号公報
【特許文献２】特開２００６−６３９１３号公報
【特許文献３】特開昭６３−２３５６３３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、スタータによる内燃機関の始動時には通常、例えば特許文献３に記載の装置のように、そのときの機関冷却水温や吸気温等に応じて内燃機関の自律運転時よりも燃料噴射量を増量してその始動性を高めるようにしている。そして、こうした機関始動時における燃料噴射量の増量は、上記自動停止・再始動可能な内燃機関にも適用することができる。すなわち、このような自動停止・再始動の可能な内燃機関にあっては、イグニッションスイッチをオンすることにより機関を始動する通常の機関始動時のみならず、機関の自動停止後の再始動時にも、上記燃料噴射量の増量が実行されることとなる。ただし、こうした自動停止・再始動の可能な内燃機関においては、その自動停止から再始動に至るまでの経過時間や機関回転数等によって、
Ａ．内燃機関が完全に停止しており、スタータの介入した再始動が必要。
【０００５】
Ｂ．内燃機関が完全に停止してはいないが、自律運転への移行が不可能であるため、ス
タータの介入した再始動が必要。
Ｃ．内燃機関が完全に停止しておらず、自律運転への移行が可能。
といったように、再始動時の機関状態が必ずしも一致しない。このうち、特に上記Ｃ．の状態にあれば、機関の自動停止過程から通常運転への移行も容易であり、運転者の要求に応じて迅速に再始動（車両の発進）が可能である。また、上記Ａ．の状態にあっても、内燃機関が完全に停止して、いわばイグニッションスイッチのオンによる通常の機関始動とほぼ同様の条件となっているため、この通常始動に準じた態様にて適切に機関の再始動を図ることが可能である。一方、上記Ｂ．の状態の場合、これも再始動時にスタータの介入があるため、上記Ａ．の状態あるいは通常始動と同様に燃料噴射量が増量される。しかしながら、これらＡ．の状態での再始動時あるいは通常始動時は、機関が完全に停止しているため、吸気管内の圧力が大気圧となっているのに対し、上記Ｂ．の状態では機関回転に伴う負圧が吸気管内に残存している。そのため、このＢ．の状態ではシリンダ内に導入される空気量が制限され、この状態で上記燃料噴射量の増量が行われると、オーバーリッチ状態となって、混合気の着火性が悪化する虞がある。
【０００６】
本発明は、こうした実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、車両操作に基づく自動停止・再始動可能な車載内燃機関にあって機関が完全に停止していないときのスタータ介入による機関の再始動性を改善することのできる車載内燃機関の制御装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
以下、上記課題を解決するための手段及びその作用効果について記載する。
請求項１に記載の発明は、機関出力軸との常時噛み合い式のスタータを備えるとともに、車両操作の所定の条件下において自動停止・再始動の可能な車載内燃機関を制御の対象とし、車両操作の所定の条件のもとに停止指令の発せられた内燃機関の再始動条件成立に基づく再始動時、機関回転速度が自律運転に復帰不可能な範囲にあるときのスタータ介入による機関の再始動を制御する車載内燃機関の制御装置であって、前記再始動条件成立時の機関回転速度が機関停止には至っていないものの前記自律運転に復帰不可能な範囲にあることを条件に、前記内燃機関の吸入空気量調量弁であるスロットルバルブを一時的に開放するようにしたことをその要旨とする。
【０００８】
上記請求項１に係る発明の構成では、再始動条件が成立したときの機関回転速度が停止に至っていない、すなわち「０」でなく、且つ自律運転に復帰不可能な範囲にあることを条件に、内燃機関の吸入空気量を調量するスロットルバルブを一時的に開放するようにしている。これにより、吸気管内に残存する負圧が低減されて、機関内に吸入される空気量も通常始動時とほぼ同等に確保することが可能となるため、吸入空気に対して噴射燃料量が過多となることが抑制され、ひいてはスタータ介入による機関の再始動性を改善することが可能となる。
【０００９】
なお、従来の制御装置として、内燃機関の再始動条件が成立したときの機関回転速度にかかわらず、吸気管に残存する負圧を低減するためにスロットルバルブを一時的に開放するようにしたものもある。こうした装置にあっては、上記再始動条件成立時の機関回転速度が比較的高回転である場合、すなわち、例えば機関停止条件が成立してから再始動条件が成立するまでの時間が短い等の理由でスタータの介入なしに自律運転に復帰できる回転速度である場合にも、再始動時にスロットルバルブの開放が実行されることとなる。このように自律運転に復帰可能なほどに機関回転速度が高い状態でスロットルバルブの開放が行われると、機関回転による吸入空気の牽引によって、内燃機関に吸入される空気量が過剰となり、スロットルバルブの開放に伴って機関回転速度が過度に上昇する、いわゆる機関回転の吹き上がりが生じる虞がある。この点、上記請求項１に係る発明によれば、内燃
機関を再始動する条件が成立したときの機関回転速度が自律運転に復帰不可能な範囲にあるときに限って上記スロットルバルブの一時的な開放を実行するようにしているため、このような機関回転の吹き上がりも好適に回避されるようになる。
【００１０】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の車載内燃機関の制御装置において、前記機関回転速度が自律運転に復帰不可能な範囲の上限回転速度が当該内燃機関のアイドル回転速度未満の回転速度であることをその要旨とする。
【００１１】
上記構成のように、自律運転に復帰不可能な機関回転速度の上限を当該内燃機関のアイドル回転速度未満とすれば、スロットルバルブを一時的に開放することに起因して機関回転速度が過剰に上昇することもなくなる。なお、当該内燃機関のアイドル回転速度が６００〜８００ｒｐｍである場合、上記自律運転に復帰不可能な範囲の上限回転速度としてはこれよりもやや低めの５００ｒｐｍ程度が望ましい。
【００１２】
請求項３に記載の発明は、請求項１又は２に記載の車載内燃機関の制御装置において、前記スロットルバルブの開放期間が、前記再始動条件成立時から前記機関出力軸の回転に起因して同機関の吸気管内に残存する負圧を解消し得る一定の期間に設定されることをその要旨とする。
【００１３】
上記構成によれば、スロットルバルブの開放期間を機関の吸気管内に残存する負圧を解消し得る一定の期間としているため、吸気管負圧が確実に解消されることとなり、吸入空気量の確保、ひいては混合気のオーバーリッチ化の回避も容易となる。なお、この開放期間の目安としては、機関再始動条件の成立時から２５０ｍｓ程度の期間が望ましく、これによって吸気管内の残存負圧を解消するために十分な時間が確保されるとともに、スロットルバルブの過度の開放により吸入空気量が過剰となることも回避可能となる。
【００１４】
請求項４に記載の発明は、請求項３に記載の車載内燃機関の制御装置において、前記スロットルバルブの開放期間として設定される前記一定の期間の中で、前記再始動条件成立時の機関回転速度が高いほど、前記スロットルバルブの開弁度合いが大きく設定されることをその要旨とする。
【００１５】
スロットルバルブの開度等、他の条件が同一である場合には、機関回転速度が大きいほど吸入空気を牽引する力が大きくなるため、吸気管内に残存する負圧も大きくなる。すなわち、機関運転の再始動条件が成立したときの機関回転速度が高いほど吸気管負圧も大きくなる。そこで、上記請求項４に係る発明によるように、上記一定の期間に渡るスロットルバルブ開放時のその開度を、上記自律運転に復帰不可能な機関回転速度の範囲内で、機関回転速度が高いほど大きく設定するようにすれば、その都度の機関回転速度によることなく確実に吸気管負圧を解消することができるようになる。
【００１６】
請求項５に記載の発明は、請求項１〜４のいずれか一項に記載の車載内燃機関の制御装置において、前記再始動条件成立に伴う前記スタータの駆動が前記スロットルバルブの一時的な開放の後に行われることをその要旨とする。
【００１７】
上記構成においては、スタータの駆動をスロットルバルブの一時的な開放の後に実行するようにしている。すなわち、スタータ介入による機関再始動時の各種制御が開始される以前に上記スロットルバルブの一時的な開放による負圧抜きが行われるため、それら各種制御の制御性や自由度も好適に維持されるようになる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、本発明に係る車載内燃機関の制御装置を自動変速機付車両、いわゆるＡＴ車に搭
載されて、車両操作の所定の条件下における自動停止・再始動が可能な内燃機関に適用した一実施の形態について、図１〜図５を参照して説明する。
【００１９】
まず、本実施の形態の制御装置が制御の対象とする車載内燃機関の概要について図１〜図３を参照して説明する。
図１は、自動変速機付車両に搭載される直列４気筒内燃機関及びその周辺構成の概略を示したものである。この図１に示されるように、内燃機関１０の直列に配列された４つのシリンダ＃１，＃２，＃３，＃４には、これらシリンダ＃１，＃２，＃３，＃４に空気を供給する吸気管１３、及び同シリンダ＃１，＃２，＃３，＃４での燃料と空気との混合気の燃焼により発生した排気が排出される排気管１６がそれぞれ接続されている。なお、これら吸気管１３及び排気管１６は、シリンダ＃１，＃２，＃３，＃４との接続部で１本から４本に分岐しており、吸気管１３についてはこの分岐点よりも上流に、その流入空気量を調量するスロットルバルブ１２と、同流入空気量を計測するエアフローメータ４７とが設けられている。また、上記シリンダ＃１，＃２，＃３，＃４での燃焼に供される燃料を高圧化しつつ燃料タンクから同シリンダ＃１，＃２，＃３，＃４へ輸送する燃料供給管１４が設けられているとともに、この燃料供給管１４には上記高圧燃料をシリンダ＃１，＃２，＃３，＃４内に直接噴射する燃料噴射弁１５が接続されている。
【００２０】
一方、上記シリンダ＃１，＃２，＃３，＃４のそれぞれには、吸気管１３から供給される空気と燃料噴射弁１５から噴射される燃料との混合気の燃焼に伴い、同シリンダ内＃１，＃２，＃３，＃４を上下運動するピストンが設けられている。そして、これらピストンのそれぞれは、その上下運動を回転運動に変換するコネクティングロッドを介して１本のクランクシャフト１１に連結されている。このクランクシャフト１１は、その一端が、車両の走行速度や内燃機関１０の回転速度等の運転状況に応じて機関回転の減速度合いである変速比を自動的に変更する自動変速機３０を介して駆動輪に接続されている。また、同クランクシャフト１１の他端に設けられたプーリ３４と発電電動機３３の出力軸の端部に設けられたプーリ３５とにはベルト３６が掛架されている。この発電電動機３３は、クランクシャフト１１の回転を利用して発電して、その電力をバッテリ３１に充電するとともに、同クランクシャフト１１の回転が停止している際にエアコンディショナー（正確にはそのコンプレッサ）等の補機を駆動させるときには電動機として機能するものである。なお、クランクシャフト１１の上記プーリ３４との連結部には、ベルト３６を介しての発電電動機３３との駆動連結を断接する電磁クラッチ３２が設けられている。
【００２１】
このような内燃機関１０の運転時には、機関運転状態に応じてスロットルバルブ１２によって調量された空気が、吸気管１３からシリンダ＃１，＃２，＃３，＃４に供給されるとともに、シリンダ＃１，＃２，＃３，＃４内でこの空気と燃料噴射弁１５から噴射された燃料との混合気が燃焼され、この燃焼によって生じた排気が排気管１６に排出される。こうした燃焼に伴って、シリンダ＃１，＃２，＃３，＃４内を上下動するピストンの運動はコネクティングロッドにより回転運動に変換されてクランクシャフト１１を回転させる。このクランクシャフト１１の回転は、電磁クラッチ３２によって接続されたプーリ３４を介して発電電動機３３に伝達され、同発電電動機３３において発電が行われる。一方、内燃機関１０の停止時に上記エアコンディショナー（コンプレッサ）等の補機を駆動するような場合には、電磁クラッチ３２によりクランクシャフト１１とプーリ３４との接続が断たれた後、発電電動機３３が電動機として機能して上記補機を駆動する。
【００２２】
また内燃機関１０には、その運転が停止している際、イグニッションスイッチがオンされたことを契機に、上記バッテリ３１から供給される電力を用いてクランクシャフト１１を回転させ、内燃機関１０の自律運転を促す始動装置としてスタータ２０が設けられている。
【００２３】
次に、このスタータ２０、及び同スタータ２０の回転力をクランクシャフト１１に伝達する機構についてその構成を図２を参照して詳述する。
同図２に示されるように、クランクシャフト１１の自動変速機３０側端部に設けられた大径部１１ａには、転がり軸受である玉軸受２６が圧入されているとともに、この玉軸受２６の外周には、円盤状をなすリングギヤ２１の内周に設けられたインナーレース２３が嵌合されている。また、クランクシャフト１１には、リングギヤ２１のインナーレース２３と径方向にて対向し、リングギヤ２１の上記クランクシャフト１１に対する特定方向の回転のみを伝達するワンウェイクラッチ２２を狭持するアウターレース２５を備えてこれも円盤状をなすアウターレース部材２４が挿入されている。そして、このアウターレース部材２４は、クランクシャフト１１の自動変速機３０側に挿入されて同クランクシャフト１１の回転むらを抑制するフライホイール１１ｂとともに、上記大径部１１ａにボルト２７により締結されている。
【００２４】
一方、上記リングギヤ２１は、その外周に設けられた歯が、スタータ２０の出力軸２０ａに設けられたピニオンギヤ２０ｂの歯と常時噛み合わされている。
このようなスタータ２０を用いて停止状態にあるとする内燃機関１０の始動を行う際には、次のような態様にて、その動力の伝達、解除が行われることとなる。
【００２５】
まず、イグニッションスイッチのオンに伴い、バッテリ３１から供給された電力によりスタータ２０が回転する。このスタータ２０の回転により、その出力軸２０ａに設けられたピニオンギヤ２０ｂが回転し、このピニオンギヤ２０ｂの回転がこれと常時噛み合わされているリングギヤ２１に伝達される。こうしてリングギヤ２１に対する動力伝達が開始されると、このリングギヤ２１と上記アウターレース部材２４とを継合するワンウェイクラッチ２２により、アウターレース部材２４ともどもこれが締結されているクランクシャフト１１が回転される。
【００２６】
他方、こうしたクランクシャフト１１の回転を経て内燃機関１０が自律運転を開始し、クランクシャフト１１の回転速度がスタータ２０の回転速度、すなわちスタータ２０に連動して回転するリングギヤ２１の回転速度よりも高くなると、リングギヤ２１の回転方向がクランクシャフト１１と連動して回転するアウターレース部材２４の回転方向に対して相対的に逆向きとなる。これにより、ワンウェイクラッチ２２によるリングギヤ２１とアウターレース部材２４との継合が解除されることとなり、クランクシャフト１１の回転がアウターレース部材２４及びリングギヤ２１を介してスタータ２０に伝達されることはなくなる。そのため、上記ピニオンギヤ２０ｂとリングギヤ２１とが常時噛み合わされた状態であっても、例えば機関始動時のように必要なときに限りスタータ２０及びリングギヤ２１を回転させることができるようになる。そして、こうした常時噛み合い式のスタータ２０によれば、スタータ２０の駆動毎にピニオンギヤ２０ｂとリングギヤ２１とを噛み合わせるタイプのスタータと比較して、これらギヤ２０ｂ、２１同士の噛み合わせに係る時間を省略できる分、内燃機関の始動に係る時間を短縮することが可能となる。
【００２７】
また一方、先の図１に示されるように、内燃機関１０、あるいは同内燃機関１０の搭載された車両には、これら内燃機関１０あるいは車両の運転状態を検出するセンサとして、
・内燃機関１０の回転速度を検出する機関回転速度センサ４１。
【００２８】
・内燃機関１０の搭載された車両の走行速度を検出する車速センサ４２。
・内燃機関１０を冷却する機関冷却水の温度を検出する冷却水温センサ４３。
・バッテリ３１の充電量を算出するために、バッテリとの間で出入りする電流を検出するバッテリ電流センサ４４。
【００２９】
・車両に設けられたアクセルペダルの操作量を検出するアクセル開度センサ４５。
・同じく車両に設けられたブレーキペダルの操作量を検出するブレーキペダルセンサ４６。
等々が設けられており、これらセンサ４１〜４６による検出信号及び上記エアフローメータ４７の検出信号が、電子制御装置４０に入力される。この電子制御装置４０は、演算処理装置（ＣＰＵ）やプログラムメモリ（ＲＯＭ）、データメモリ（ＲＡＭ）等を有して上記自動変速機３０、燃料噴射弁１５、及びスタータ２０等の制御を含む各種制御を実行するマイクロコンピュータを中心に構成されている。そして、このマイクロコンピュータの周辺回路として、上記各種センサの検出信号が取り込まれる入力部、そしてマイクロコンピュータからの指令に基づき各種アクチュエータを駆動するドライバ等が設けられている。この電子制御装置４０の入力部には上述の各種センサが、他方出力部には、各々対応するドライバを介して自動変速機３０の変速比制御に係るアクチュエータ、燃料噴射弁、スタータ２０等がそれぞれ電気的に接続されている。
【００３０】
また、このように構成された電子制御装置４０では、上記内燃機関１０を搭載した車両の運転状態や、その操作に応じて内燃機関１０の運転を自動的に停止及び再始動させる、いわゆるエコノミーランニングに係る制御も実行する。このエコノミーランニングに係る制御の詳細を、図３を参照して以下に説明する。
【００３１】
同図３に示されるように、停止状態にある車両のイグニッションスイッチ（ＩＧ）が運転者によって「ＯＦＦ（オフ）」位置から「ＯＮ（オン）」位置に操作され、上記電子制御装置４０が起動されると、同電子制御装置４０はエコノミーランニングに係る制御の制御モードを通常の内燃機関の運転停止を示すモードである「モード０」に設定する。また、運転者によりイグニッションスイッチが「ＳＴＡ（スタート）」位置に操作されると、上記スタータ２０が回転駆動され、この回転に伴ってクランクシャフト１１が回転されることにより内燃機関１０が始動される。そして、こうした始動が完了し、内燃機関１０が自律運転を開始すると、制御装置は上記制御モードを機関運転状態を示す「モード１」に設定する。この「モード１」が設定された状態で、運転者により再びイグニッションスイッチが操作されて、その位置が「ＯＦＦ（オフ）」位置とされると、電子制御装置４０は、通常の機関停止処理を実行して内燃機関１０を停止させるとともに、制御モードを変更して「モード０」とする。なお、制御モードが上記「モード１」にあるときには、クランクシャフト１１に設けられた上記電磁クラッチ３２（図１）により、同クランクシャフト１１と発電電動機３３とが連結される。そのため、発電電動機３３はクランクシャフト１１の回転に連動して回転されて発電し、この発電された電力がバッテリ３１に充電されることとなる。
【００３２】
一方、内燃機関１０が運転状態にあるときに、換言すれば上記制御モードが「モード１」に設定されているときに、例えば信号待ち等で車両が一時的に停止したことによって内燃機関１０を自動停止させる条件が成立すると、電子制御装置４０は制御モードを「モード２」に変更する。なお、上記自動停止条件としては、
・アクセル操作量が「０」であること。
【００３３】
・車両の走行速度ＳＰが所定速度ＳＰａ以下であること。
・ブレーキペダルが踏み込まれていること。
・機関冷却水の温度ＴＷが所定温度ＴＷａ以上であること。
【００３４】
・バッテリ３１の充電量ＶＢＡＴが所定値ＶＢＡＴａ以上であること。
等が挙げられ、特に、本実施の形態においては、電子制御装置４０がその入力部に接続された各種センサ４２，４３，４４，４５，４６の検出信号からこうした条件が全て成立したと判断したときに、内燃機関１０の自動停止条件が成立したと判断するようにしている。なお、上記自動停止条件の成立判断に用いられる閾値である各種数値ＳＰａ，ＴＷａ，
ＶＢＡＴａは、予め実験等によって算出され、電子制御装置４０（マイクロコンピュータ）の備えるプログラムメモリ（ＲＯＭ）に記憶されている。ちなみに、上記所定温度ＴＷａとしては、機関を再始動したときの混合気の燃焼に支障をきたさない最低温度が、また、所定値ＶＢＡＴａとしては、機関運転が可能な範囲の最小値がそれぞれ設定されている。
【００３５】
このように上記自動停止条件の成立によって制御モードが「モード２」に設定されると、電子制御装置４０は、燃料噴射弁１５によるシリンダ＃１，＃２，＃３，＃４内への燃料噴射を停止させ、機関運転を停止させようとする。その後、内燃機関１０の運転が完全に停止すると、例えば機関回転速度センサ４１による検出信号が機関回転速度が「０」である旨を示している等すると、電子制御装置４０は上記制御モードを自動停止による機関運転の停止を表す「モード３」に変更する。なお、制御モードがこの「モード３」にあるときには、上記電磁クラッチ３２によるクランクシャフト１１と発電電動機３３との連結が解除される。そして、この解除に伴い、発電電動機３３が電動機として駆動され、この出力によりエアコンディショナー（コンプレッサ）等の補機が駆動されることとなる。
【００３６】
他方、制御モードが上記「モード３」に設定されているときに、内燃機関１０を再始動させる条件が成立すると、電子制御装置４０は制御モードを「モード４」に変更する。この再始動条件としては、
・ブレーキペダルの踏み込みが解除されたこと。
【００３７】
・アクセルペダルの操作量が「０」でないこと。
・バッテリ３１の充電量ＶＢＡＴの充電量が所定値未満ＶＢＡＴａに低下したこと。
等が挙げられ、本実施の形態においては、電子制御装置４０がその入力部に接続された各種センサ４４，４５，４６の検出信号からこうした条件のいずれかが成立したと判断したときに、同電子制御装置４０が内燃機関１０の再始動条件が成立したと判断するようにしている。
【００３８】
こうして上記制御モードが「モード４」に設定されると、上記常時噛み合い式のスタータ２０が駆動され、これに伴いクランクシャフト１１が回転されて内燃機関が再始動される。また、上記電磁クラッチ３２によりクランクシャフト１１と発電電動機３３とが再び接続され、同発電電動機３３は発電機として機能するようになる。その後、スタータ２０による再始動を経て内燃機関１０が自律運転を開始すると、電子制御装置４０は制御モードを「モード１」に設定する。
【００３９】
このように、本実施の形態の電子制御装置４０は、内燃機関１０あるいは車両の運転状態や車両操作に応じて、機関運転を自動停止・再始動させることで、内燃機関１０が消費する燃料量の低減を可能としている。
【００４０】
ところで、上記制御モードが「モード２」に設定されているものの、例えば機関が完全停止に足るだけの時間を置かずに上記再始動条件が成立する等して、機関が完全に停止する前に、すなわち上記「モード３」を経ずに機関を再始動する制御モードである「モード４」に移行する場合がある。このとき、内燃機関の回転速度が自律運転に復帰可能な範囲であれば、すなわち、スタータ２０の介入によるクランクシャフト１１の回転を経ずとも機関運転が再開可能であれば、機関運転状態に応じて燃料噴射や点火を実行することにより通常の運転に復帰される。そして、これに伴い、制御モードも「モード１」に変更される。他方、内燃機関の回転速度が自律運転に復帰不可能な範囲であれば、すなわち上述のようなスタータ２０の介入による機関始動を行わなければ機関運転を再開できないときには、通常の始動時と同様の機関始動が実行される。しかしながら、上述した通常の始動時、あるいは「モード４」時における機関再始動時には機関運転が完全に停止しているのに
対し、「モード２」から「モード４」への移行時には機関運転が停止していない。そのため、こうした制御モードの移行後の再始動時には、同制御モードへの移行時における機関回転速度に応じて上記吸気管１３に負圧が残存することとなる。換言すれば、機関運転が完全に停止しているときに比較して、機関運転が停止していないときには残存負圧の分だけシリンダ内に吸入される空気量が制限され、その量が少なくなる。しかし、スタータ２０の介入による機関始動の実行時には前述のように、機関冷却水温等に応じて予め設定された始動時燃料噴射量相当の燃料量が燃料噴射弁１５からシリンダ＃１，＃２，＃３，＃４内に噴射されることから、このように吸入空気量の制限される機関運転が完全に停止していない状態でのスタータ２０を用いての再始動時には、吸入空気量に対する噴射燃料量が過剰となり、混合気の着火性を悪化させる虞がある。
【００４１】
そこで、本実施の形態の電子制御装置４０においては更に、内燃機関１０の自動停止後の再始動処理を通じて、機関運転が完全に停止していないときのスタータ２０介入による機関の再始動性を改善するようにしている。
【００４２】
以下に、電子制御装置４０にて実行されるこうした再始動処理の詳細を図４、図５を参照して説明する。
図４は、上記電子制御装置４０を通じて実行される内燃機関１０の再始動処理の処理手順を示すフローチャートである。この再始動に係る処理は、上記自動停止条件の成立後、機関運転が完全に停止していない状態で再始動条件が成立することをもって実行される。
【００４３】
同図４に示されるように、この処理ではまず、自動停止条件成立中にこうした状態で内燃機関を再始動させる条件が成立したか否かが判断される（ステップＳ４０１）。なお、この再始動条件とは、上述の３つの条件のうちのいずれかが成立したことをもって判断される。
【００４４】
そして、再始動条件が成立したと判断された場合には（ステップＳ４０１：ＹＥＳ）、上記機関回転速度センサ４１の出力から算出される回転速度の値に基づき、このときの機関回転速度がアイドル回転速度（６００〜８００ｒｐｍ）よりもやや低めの回転速度である５００ｒｐｍよりも大きいか否かが判断され（ステップＳ４０２）、機関回転速度が５００ｒｐｍよりも大きい場合には（ステップＳ４０２：ＹＥＳ）、機関回転速度が自律運転に復帰可能な範囲であると判断し、上記スタータ２０を介入させずに内燃機関１０の再始動を実行する（ステップＳ４０３）。すなわち、アクセルペダルの踏み込み等に応じて通常運転時と同様の態様にて燃料噴射量やその時期、及び点火時期等を算出して機関運転を開始させる。また、機関回転速度が５００ｒｐｍ以下であると判断された場合には（ステップＳ４０２：ＮＯ）、機関回転に伴って吸気管１３内に残存している負圧を解消するための負圧抜き処理が実行される（ステップＳ４０４）。具体的には、上記ステップＳ４０２にて機関回転速度が自律運転に復帰不可能な範囲であると判断されてから２５０ｍｓに渡り、吸気管１３に設けられたスロットルバルブ１２を開放する。なお、吸気管１３の残存負圧を解消するためにこのようなスロットルバルブ１２の開放を実行すると、シリンダ＃１，＃２，＃３，＃４内に吸入される空気量が過剰となり機関が過回転する、いわば機関回転の吹き上がりが生じる虞があるものの、本実施の形態のようにスロットルバルブ１２の開放期間を２５０ｍｓに限ることにより、しかもこうした負圧抜き処理を５００ｒｐｍ以下の機関回転速度に限って実行することによりこうした吹き上がりの可能性を排除している。
【００４５】
その後、スタータ２０を駆動してクランクシャフト１１を回転させるとともに（ステップＳ４０５）、上記冷却水温センサ４３によって検出される機関冷却水温等に基づいて予め設定された始動時燃料噴射量により燃料噴射弁１５から燃料を噴射させ、この噴射された燃料との混合気に対して点火を実行する（ステップＳ４０６）。なお、始動時燃料噴射
量は予め行われた実験等の結果に基づき算出されたものであり、例えば機関冷却水温毎の値がプロットされたマップとして電子制御装置４０のプログラムメモリ（ＲＯＭ）に記憶されている。また、本実施の形態においては、上記負圧抜き処理としてのスロットルバルブ１２の開放が完了してから１００ｍｓ後にスタータ２０を駆動するようにしている。すなわち、スタータ２０の介入による機関再始動時の各種制御が開始される以前に、スロットルバルブ１２の一時的な開放による負圧抜きが完了されるようにしている。これにより、機関再始動時における各種制御の制御性やその自由度が高く維持されるようになる。
【００４６】
図５は、図４に示した再始動処理に基づく動作例として、（ａ）走行モードの推移例、（ｂ）機関回転速度（実線）の推移例、（ｃ）スロットルバルブ開度の推移例、（ｄ）スタータの駆動時期、及び（ｅ）始動時燃料噴射の実行時期をそれぞれタイミングチャートとして示したものである。
【００４７】
同図５に示されるように、いまタイミングｔ１にて、車両の走行中に内燃機関１０の自動停止条件が成立したとすると、電子制御装置４０により上記制御モードが「モード１」から「モード２」に変更され、これに伴いスロットルバルブ１２の開度も全閉若しくは全閉にほぼ等しい開度に制御される。そしてその後、タイミングｔ２にて機関の再始動条件が成立するまでの期間は機関回転速度は停止に向かって徐々に低下する。そして、タイミングｔ２にて上記再始動条件が成立し、このときの機関回転速度が５００ｒｐｍ以下であったとすると、上述のようにスロットルバルブ１２がタイミングｔ３までの２５０ｍｓの間だけ開放される。そしてその後は、このスロットルバルブ１２が閉じられてから１００ｍｓ後のタイミングｔ４にスタータ２０が駆動され、タイミングｔ６に渡るこのスタータ２０の駆動中、例えばタイミングｔ５に始動時燃料噴射が実行される。このようなスタータ２０の駆動及び始動時燃料噴射の実行により内燃機関が自律運転に至るとスタータ２０の駆動が停止され、制御モードが「モード４」から「モード１」に変更される。
【００４８】
なお、図５（ｂ）において二点鎖線で参考までに表す機関回転速度の推移例は、例えば機関回転速度が自律運転に復帰可能な範囲であるにもかかわらず、スロットルバルブ１２の開放（負圧抜き）処理を実行した場合の機関回転速度の挙動の一例である。この図５（ｂ）にこの二点鎖線で示すように、制御モードが「モード１」から「モード２」に変更され、機関運転の停止処理が実行されているにもかかわらず、例えばパージ弁の固着等に起因して燃料蒸気がシリンダ＃１，＃２，＃３，＃４内に流入して燃焼が継続される等、機関回転速度の十分な低下が得られないこともある。そして、このような状況の中で上記再始動条件の成立に伴いスロットルバルブ１２の開放（負圧抜き）処理が実行されると、同じく図５（ｂ）に二点鎖線で示すような機関回転速度の吹き上がりが生じることともなる。この点、本実施の形態においては上述のように、再始動条件成立時の機関回転速度が５００ｒｐｍより大きい場合には、スロットルバルブ１２によるこうした開放（負圧抜き）処理を禁止するようにしているため、このような吹き上がりが生じることもない。
【００４９】
以上説明したように、本実施の形態に係る車載内燃機関の制御装置によれば、以下に列挙する効果が得られるようになる。
（１）クランクシャフト１１との常時噛み合い式のスタータ２０を備える自動停止・再始動の可能な内燃機関１０の再始動条件成立に基づくスタータ２０の介入による再始動の実行時、機関回転速度が５００ｒｐｍ以下（「０」を含まない）であることを条件にスロットルバルブ１２を一時的に開放するようにした。これにより、自動停止処理時の機関回転に伴う吸気管１３内の負圧を解消することができ、スタータ２０の駆動に伴って始動時燃料噴射が実行されても、内燃機関１０に吸入される空気量に対する噴射燃料量の割合が過剰となることを回避することができるようになる。すなわち、スタータ２０の介入による機関の再始動性を改善することが可能となる。
【００５０】
（２）機関回転速度が自律運転に復帰不可能な範囲の上限回転速度として、当該内燃機関１０のアイドル回転速度よりもやや低めの上記５００ｒｐｍに設定した。これにより、スロットルバルブ１２を開放することに起因する機関回転速度の過剰な上昇を抑制することができるようになる。
【００５１】
（３）スロットルバルブ１２の一時的な開放期間を２５０ｍｓに設定した。これにより、吸気管１３内の負圧を抑制もしくは解消しつつ吸入空気量の確保を可能として、機関燃焼のオーバーリッチ化を回避することができるようになる。
【００５２】
（４）再始動条件成立に伴うスタータ２０の駆動が、スロットルバルブ１２の一時的な開放が完了してから１００ｍｓ後に行われるようにした。すなわち、スタータ２０の介入による機関再始動時の各種制御が開始される以前に、スロットルバルブ１２の一時的な開放による負圧抜きが完了されるようにしている。これにより、機関再始動時における各種制御の制御性やその自由度も高く維持されるようになる。
【００５３】
なお、上記実施の形態は、これを適宜変更した以下の形態にて実施することもできる。
・内燃機関１０の自動停止・再始動条件は上記実施の形態にて例示した条件に限らず、一時的な車両走行の停止であること、あるいはこうした走行停止からの復帰であることが判断できる条件であればよい。
【００５４】
・ワンウェイクラッチ２２等の構成も上記実施の形態で例示したものに限らない。要は、常時噛み合い式のスタータであって、スタータ２０からクランクシャフト１１への回転伝達は可能であるが、その逆の回転伝達はなされないような構成であればよい。
【００５５】
・制御対象となる内燃機関は、そのシリンダ＃１，＃２，＃３，＃４内（気筒内）に直接燃料を噴射する、いわゆる直噴式の内燃機関としたが、これに限らず吸気管に燃料噴射弁を備えるポート噴射式の内燃機関でもよい。また、直列４気筒内燃機関に限らず、どのような気筒配列の内燃機関にもこの発明は適用可能である。
【００５６】
・内燃機関の制御装置が搭載される車両は、自動変速機付車両に限らず、例えば、手動変速機付車両、いわゆるＭＴ車であってもよい。この場合、ＡＴ車でのブレーキペダルの踏み込みの有無に代わり、クラッチペダルの踏み込みの有無等を内燃機関の自動停止・再始動の条件とすることができる。
【００５７】
・スロットルバルブ１２の開度は上記開放期間中一定としたが、機関回転速度に応じて可変とするようにしてもよい。具体的には、再始動条件成立時の機関回転速度が大きいほどスロットルバルブ１２の開度を大きくするようにする。これにより、上記（１）〜（４）の効果に加えて、
（５）再始動条件成立時の機関回転速度が大きい、すなわち残存負圧が大きいほど開度が大きくなるため、残存負圧の解消をより確実なものとすることができる。また、上記機関回転速度が小さい、すなわち残存負圧が小さいほど開度が小さくなるため、残存負圧を解消しつつ、スロットルバルブ１２の開放処理に起因して機関１０内に吸入される空気量が過剰となることをより確実に回避することも可能となる。
といった効果を奏することができるようになる。
【００５８】
・スロットルバルブ１２の開放期間は、例えば吸気管内に残存する負圧に対応して可変としてもよい。この場合、こうしたスロットルバルブ１２の開放によって機関回転速度が過剰に上昇しない範囲内で上記開放期間を設定することが望ましい。
【００５９】
・自律運転に復帰不可能な範囲の上限回転速度は、上記５００ｒｐｍでなくともよい。
要は、スタータ２０の介入なしでは再始動できない機関回転速度の範囲であって、負圧抜き処理を実行したときに機関回転速度が過剰に上昇しないようなアイドル回転速度未満の回転速度であればよい。
【図面の簡単な説明】
【００６０】
【図１】本発明に係る車載内燃機関の制御装置の一実施の形態が適用される自動変速機付の直列４気筒内燃機関の概略構成を示す平面図及びブロック図。
【図２】同内燃機関に採用される常時噛み合い式スタータの概略構成を示す部分断面図。
【図３】本実施の形態に係る車載内燃機関の制御装置により実行されるエコノミーランニングに係るモードの推移態様を示す状態遷移図。
【図４】同実施の形態に係る制御装置の再始動処理についてその処理手順を示すフローチャート。
【図５】上記再始動処理の実行時における、（ａ）走行モードの推移例、（ｂ）機関回転速度の推移例、（ｃ）スロットルバルブ開度の推移例、（ｄ）スタータの駆動の実行時期、及び（ｅ）始動時燃料噴射の実行時期の一例を示すタイミングチャート。
【符号の説明】
【００６１】
１０…内燃機関、１１…クランクシャフト、１１ａ…大径部、１１ｂ…フライホイール、１２…スロットルバルブ、１３…吸気管、１４…燃料供給管、１５…燃料噴射弁、１６…排気管、２０…スタータ、２０ａ…出力軸、２０ｂ…ピニオンギヤ、２１…リングギヤ、２２…ワンウェイクラッチ、２３…インナーレース、２４…アウターレース部材、２５…アウターレース、２６…玉軸受、２７…ボルト、３０…自動変速機、３１…バッテリ、３２…電磁クラッチ、３３…発電電動機、３４，３５…プーリ、３６…ベルト、４０…電子制御装置、４１…機関回転速度センサ、４２…車速センサ、４３…冷却水温センサ、４４…バッテリ電流センサ、４５…アクセル開度センサ、４６…ブレーキペダルセンサ、４７…エアフローメータ、＃１，＃２，＃３，＃４…シリンダ。
【技術分野】
【０００１】
この発明は、車載内燃機関の制御装置に関し、特に車両操作の所定の条件下において自動停止・再始動の可能な内燃機関を対象としてその再始動時の始動性を制御する装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、例えば特許文献１に記載の装置のように、車両操作に係る所定の条件が成立した場合に内燃機関の運転を自動的に停止させるとともに、この条件の解除を契機として再び内燃機関を始動させる、いわゆるエコノミーランニング機能を有する車載内燃機関の制御装置が知られている。より詳細には、こうした車載内燃機関の制御装置は、その制御対象である内燃機関を搭載した車両が信号待ち等により一時的に停車したとき、すなわち車両の走行速度が所定以下であること、運転者によるアクセルペダルの操作量が「０」であること、及び運転者によりブレーキペダルが踏み込まれていること等の条件が成立したとき、内燃機関の自動停止条件が成立したと判断する。そして、この判断のもとに内燃機関に噴射する燃料量を「０」とする、いわゆる燃料カットを実行して機関運転を自動停止させる。その後、運転者によるアクセルペダルの操作量が「０」でないこと、あるいは運転者によるブレーキペダルの踏み込みがないこと等の条件が成立したとき、内燃機関の再始動条件が成立したと判断し、内燃機関の補機である発電電動機を駆動して機関運転を再開させる。同文献に記載の制御装置では、こうした一連の制御により、機関運転に係る燃料消費量の低減を可能としている。
【０００３】
一方近年は、例えば特許文献２に記載の装置のように、内燃機関の始動装置であるスタータとして、その出力軸に設けられたピニオンギヤと同ピニオンギヤの回転力を内燃機関のクランクシャフトに伝達するリングギヤとが機関始動時に限らず常に噛み合わされた状態におかれるスタータが採用されることも多い。こうした常時噛み合い式のスタータによれば、機関始動時にのみピニオンギヤとリングギヤとが噛み合わされる従来のスタータに比べて機関始動に係る時間を短縮することが可能となる。そのため、上記特許文献１に記載の装置のような自動停止・再始動の可能な内燃機関での再始動時、すなわち通常の機関始動時よりも迅速さが求められる場面においては、この常時噛み合い式のスタータによる機関始動が特に有効である。
【特許文献１】特開２００５−３６７９０号公報
【特許文献２】特開２００６−６３９１３号公報
【特許文献３】特開昭６３−２３５６３３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、スタータによる内燃機関の始動時には通常、例えば特許文献３に記載の装置のように、そのときの機関冷却水温や吸気温等に応じて内燃機関の自律運転時よりも燃料噴射量を増量してその始動性を高めるようにしている。そして、こうした機関始動時における燃料噴射量の増量は、上記自動停止・再始動可能な内燃機関にも適用することができる。すなわち、このような自動停止・再始動の可能な内燃機関にあっては、イグニッションスイッチをオンすることにより機関を始動する通常の機関始動時のみならず、機関の自動停止後の再始動時にも、上記燃料噴射量の増量が実行されることとなる。ただし、こうした自動停止・再始動の可能な内燃機関においては、その自動停止から再始動に至るまでの経過時間や機関回転数等によって、
Ａ．内燃機関が完全に停止しており、スタータの介入した再始動が必要。
【０００５】
Ｂ．内燃機関が完全に停止してはいないが、自律運転への移行が不可能であるため、ス
タータの介入した再始動が必要。
Ｃ．内燃機関が完全に停止しておらず、自律運転への移行が可能。
といったように、再始動時の機関状態が必ずしも一致しない。このうち、特に上記Ｃ．の状態にあれば、機関の自動停止過程から通常運転への移行も容易であり、運転者の要求に応じて迅速に再始動（車両の発進）が可能である。また、上記Ａ．の状態にあっても、内燃機関が完全に停止して、いわばイグニッションスイッチのオンによる通常の機関始動とほぼ同様の条件となっているため、この通常始動に準じた態様にて適切に機関の再始動を図ることが可能である。一方、上記Ｂ．の状態の場合、これも再始動時にスタータの介入があるため、上記Ａ．の状態あるいは通常始動と同様に燃料噴射量が増量される。しかしながら、これらＡ．の状態での再始動時あるいは通常始動時は、機関が完全に停止しているため、吸気管内の圧力が大気圧となっているのに対し、上記Ｂ．の状態では機関回転に伴う負圧が吸気管内に残存している。そのため、このＢ．の状態ではシリンダ内に導入される空気量が制限され、この状態で上記燃料噴射量の増量が行われると、オーバーリッチ状態となって、混合気の着火性が悪化する虞がある。
【０００６】
本発明は、こうした実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、車両操作に基づく自動停止・再始動可能な車載内燃機関にあって機関が完全に停止していないときのスタータ介入による機関の再始動性を改善することのできる車載内燃機関の制御装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
以下、上記課題を解決するための手段及びその作用効果について記載する。
請求項１に記載の発明は、機関出力軸との常時噛み合い式のスタータを備えるとともに、車両操作の所定の条件下において自動停止・再始動の可能な車載内燃機関を制御の対象とし、車両操作の所定の条件のもとに停止指令の発せられた内燃機関の再始動条件成立に基づく再始動時、機関回転速度が自律運転に復帰不可能な範囲にあるときのスタータ介入による機関の再始動を制御する車載内燃機関の制御装置であって、前記再始動条件成立時の機関回転速度が機関停止には至っていないものの前記自律運転に復帰不可能な範囲にあることを条件に、前記内燃機関の吸入空気量調量弁であるスロットルバルブを一時的に開放するようにしたことをその要旨とする。
【０００８】
上記請求項１に係る発明の構成では、再始動条件が成立したときの機関回転速度が停止に至っていない、すなわち「０」でなく、且つ自律運転に復帰不可能な範囲にあることを条件に、内燃機関の吸入空気量を調量するスロットルバルブを一時的に開放するようにしている。これにより、吸気管内に残存する負圧が低減されて、機関内に吸入される空気量も通常始動時とほぼ同等に確保することが可能となるため、吸入空気に対して噴射燃料量が過多となることが抑制され、ひいてはスタータ介入による機関の再始動性を改善することが可能となる。
【０００９】
なお、従来の制御装置として、内燃機関の再始動条件が成立したときの機関回転速度にかかわらず、吸気管に残存する負圧を低減するためにスロットルバルブを一時的に開放するようにしたものもある。こうした装置にあっては、上記再始動条件成立時の機関回転速度が比較的高回転である場合、すなわち、例えば機関停止条件が成立してから再始動条件が成立するまでの時間が短い等の理由でスタータの介入なしに自律運転に復帰できる回転速度である場合にも、再始動時にスロットルバルブの開放が実行されることとなる。このように自律運転に復帰可能なほどに機関回転速度が高い状態でスロットルバルブの開放が行われると、機関回転による吸入空気の牽引によって、内燃機関に吸入される空気量が過剰となり、スロットルバルブの開放に伴って機関回転速度が過度に上昇する、いわゆる機関回転の吹き上がりが生じる虞がある。この点、上記請求項１に係る発明によれば、内燃
機関を再始動する条件が成立したときの機関回転速度が自律運転に復帰不可能な範囲にあるときに限って上記スロットルバルブの一時的な開放を実行するようにしているため、このような機関回転の吹き上がりも好適に回避されるようになる。
【００１０】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の車載内燃機関の制御装置において、前記機関回転速度が自律運転に復帰不可能な範囲の上限回転速度が当該内燃機関のアイドル回転速度未満の回転速度であることをその要旨とする。
【００１１】
上記構成のように、自律運転に復帰不可能な機関回転速度の上限を当該内燃機関のアイドル回転速度未満とすれば、スロットルバルブを一時的に開放することに起因して機関回転速度が過剰に上昇することもなくなる。なお、当該内燃機関のアイドル回転速度が６００〜８００ｒｐｍである場合、上記自律運転に復帰不可能な範囲の上限回転速度としてはこれよりもやや低めの５００ｒｐｍ程度が望ましい。
【００１２】
請求項３に記載の発明は、請求項１又は２に記載の車載内燃機関の制御装置において、前記スロットルバルブの開放期間が、前記再始動条件成立時から前記機関出力軸の回転に起因して同機関の吸気管内に残存する負圧を解消し得る一定の期間に設定されることをその要旨とする。
【００１３】
上記構成によれば、スロットルバルブの開放期間を機関の吸気管内に残存する負圧を解消し得る一定の期間としているため、吸気管負圧が確実に解消されることとなり、吸入空気量の確保、ひいては混合気のオーバーリッチ化の回避も容易となる。なお、この開放期間の目安としては、機関再始動条件の成立時から２５０ｍｓ程度の期間が望ましく、これによって吸気管内の残存負圧を解消するために十分な時間が確保されるとともに、スロットルバルブの過度の開放により吸入空気量が過剰となることも回避可能となる。
【００１４】
請求項４に記載の発明は、請求項３に記載の車載内燃機関の制御装置において、前記スロットルバルブの開放期間として設定される前記一定の期間の中で、前記再始動条件成立時の機関回転速度が高いほど、前記スロットルバルブの開弁度合いが大きく設定されることをその要旨とする。
【００１５】
スロットルバルブの開度等、他の条件が同一である場合には、機関回転速度が大きいほど吸入空気を牽引する力が大きくなるため、吸気管内に残存する負圧も大きくなる。すなわち、機関運転の再始動条件が成立したときの機関回転速度が高いほど吸気管負圧も大きくなる。そこで、上記請求項４に係る発明によるように、上記一定の期間に渡るスロットルバルブ開放時のその開度を、上記自律運転に復帰不可能な機関回転速度の範囲内で、機関回転速度が高いほど大きく設定するようにすれば、その都度の機関回転速度によることなく確実に吸気管負圧を解消することができるようになる。
【００１６】
請求項５に記載の発明は、請求項１〜４のいずれか一項に記載の車載内燃機関の制御装置において、前記再始動条件成立に伴う前記スタータの駆動が前記スロットルバルブの一時的な開放の後に行われることをその要旨とする。
【００１７】
上記構成においては、スタータの駆動をスロットルバルブの一時的な開放の後に実行するようにしている。すなわち、スタータ介入による機関再始動時の各種制御が開始される以前に上記スロットルバルブの一時的な開放による負圧抜きが行われるため、それら各種制御の制御性や自由度も好適に維持されるようになる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、本発明に係る車載内燃機関の制御装置を自動変速機付車両、いわゆるＡＴ車に搭
載されて、車両操作の所定の条件下における自動停止・再始動が可能な内燃機関に適用した一実施の形態について、図１〜図５を参照して説明する。
【００１９】
まず、本実施の形態の制御装置が制御の対象とする車載内燃機関の概要について図１〜図３を参照して説明する。
図１は、自動変速機付車両に搭載される直列４気筒内燃機関及びその周辺構成の概略を示したものである。この図１に示されるように、内燃機関１０の直列に配列された４つのシリンダ＃１，＃２，＃３，＃４には、これらシリンダ＃１，＃２，＃３，＃４に空気を供給する吸気管１３、及び同シリンダ＃１，＃２，＃３，＃４での燃料と空気との混合気の燃焼により発生した排気が排出される排気管１６がそれぞれ接続されている。なお、これら吸気管１３及び排気管１６は、シリンダ＃１，＃２，＃３，＃４との接続部で１本から４本に分岐しており、吸気管１３についてはこの分岐点よりも上流に、その流入空気量を調量するスロットルバルブ１２と、同流入空気量を計測するエアフローメータ４７とが設けられている。また、上記シリンダ＃１，＃２，＃３，＃４での燃焼に供される燃料を高圧化しつつ燃料タンクから同シリンダ＃１，＃２，＃３，＃４へ輸送する燃料供給管１４が設けられているとともに、この燃料供給管１４には上記高圧燃料をシリンダ＃１，＃２，＃３，＃４内に直接噴射する燃料噴射弁１５が接続されている。
【００２０】
一方、上記シリンダ＃１，＃２，＃３，＃４のそれぞれには、吸気管１３から供給される空気と燃料噴射弁１５から噴射される燃料との混合気の燃焼に伴い、同シリンダ内＃１，＃２，＃３，＃４を上下運動するピストンが設けられている。そして、これらピストンのそれぞれは、その上下運動を回転運動に変換するコネクティングロッドを介して１本のクランクシャフト１１に連結されている。このクランクシャフト１１は、その一端が、車両の走行速度や内燃機関１０の回転速度等の運転状況に応じて機関回転の減速度合いである変速比を自動的に変更する自動変速機３０を介して駆動輪に接続されている。また、同クランクシャフト１１の他端に設けられたプーリ３４と発電電動機３３の出力軸の端部に設けられたプーリ３５とにはベルト３６が掛架されている。この発電電動機３３は、クランクシャフト１１の回転を利用して発電して、その電力をバッテリ３１に充電するとともに、同クランクシャフト１１の回転が停止している際にエアコンディショナー（正確にはそのコンプレッサ）等の補機を駆動させるときには電動機として機能するものである。なお、クランクシャフト１１の上記プーリ３４との連結部には、ベルト３６を介しての発電電動機３３との駆動連結を断接する電磁クラッチ３２が設けられている。
【００２１】
このような内燃機関１０の運転時には、機関運転状態に応じてスロットルバルブ１２によって調量された空気が、吸気管１３からシリンダ＃１，＃２，＃３，＃４に供給されるとともに、シリンダ＃１，＃２，＃３，＃４内でこの空気と燃料噴射弁１５から噴射された燃料との混合気が燃焼され、この燃焼によって生じた排気が排気管１６に排出される。こうした燃焼に伴って、シリンダ＃１，＃２，＃３，＃４内を上下動するピストンの運動はコネクティングロッドにより回転運動に変換されてクランクシャフト１１を回転させる。このクランクシャフト１１の回転は、電磁クラッチ３２によって接続されたプーリ３４を介して発電電動機３３に伝達され、同発電電動機３３において発電が行われる。一方、内燃機関１０の停止時に上記エアコンディショナー（コンプレッサ）等の補機を駆動するような場合には、電磁クラッチ３２によりクランクシャフト１１とプーリ３４との接続が断たれた後、発電電動機３３が電動機として機能して上記補機を駆動する。
【００２２】
また内燃機関１０には、その運転が停止している際、イグニッションスイッチがオンされたことを契機に、上記バッテリ３１から供給される電力を用いてクランクシャフト１１を回転させ、内燃機関１０の自律運転を促す始動装置としてスタータ２０が設けられている。
【００２３】
次に、このスタータ２０、及び同スタータ２０の回転力をクランクシャフト１１に伝達する機構についてその構成を図２を参照して詳述する。
同図２に示されるように、クランクシャフト１１の自動変速機３０側端部に設けられた大径部１１ａには、転がり軸受である玉軸受２６が圧入されているとともに、この玉軸受２６の外周には、円盤状をなすリングギヤ２１の内周に設けられたインナーレース２３が嵌合されている。また、クランクシャフト１１には、リングギヤ２１のインナーレース２３と径方向にて対向し、リングギヤ２１の上記クランクシャフト１１に対する特定方向の回転のみを伝達するワンウェイクラッチ２２を狭持するアウターレース２５を備えてこれも円盤状をなすアウターレース部材２４が挿入されている。そして、このアウターレース部材２４は、クランクシャフト１１の自動変速機３０側に挿入されて同クランクシャフト１１の回転むらを抑制するフライホイール１１ｂとともに、上記大径部１１ａにボルト２７により締結されている。
【００２４】
一方、上記リングギヤ２１は、その外周に設けられた歯が、スタータ２０の出力軸２０ａに設けられたピニオンギヤ２０ｂの歯と常時噛み合わされている。
このようなスタータ２０を用いて停止状態にあるとする内燃機関１０の始動を行う際には、次のような態様にて、その動力の伝達、解除が行われることとなる。
【００２５】
まず、イグニッションスイッチのオンに伴い、バッテリ３１から供給された電力によりスタータ２０が回転する。このスタータ２０の回転により、その出力軸２０ａに設けられたピニオンギヤ２０ｂが回転し、このピニオンギヤ２０ｂの回転がこれと常時噛み合わされているリングギヤ２１に伝達される。こうしてリングギヤ２１に対する動力伝達が開始されると、このリングギヤ２１と上記アウターレース部材２４とを継合するワンウェイクラッチ２２により、アウターレース部材２４ともどもこれが締結されているクランクシャフト１１が回転される。
【００２６】
他方、こうしたクランクシャフト１１の回転を経て内燃機関１０が自律運転を開始し、クランクシャフト１１の回転速度がスタータ２０の回転速度、すなわちスタータ２０に連動して回転するリングギヤ２１の回転速度よりも高くなると、リングギヤ２１の回転方向がクランクシャフト１１と連動して回転するアウターレース部材２４の回転方向に対して相対的に逆向きとなる。これにより、ワンウェイクラッチ２２によるリングギヤ２１とアウターレース部材２４との継合が解除されることとなり、クランクシャフト１１の回転がアウターレース部材２４及びリングギヤ２１を介してスタータ２０に伝達されることはなくなる。そのため、上記ピニオンギヤ２０ｂとリングギヤ２１とが常時噛み合わされた状態であっても、例えば機関始動時のように必要なときに限りスタータ２０及びリングギヤ２１を回転させることができるようになる。そして、こうした常時噛み合い式のスタータ２０によれば、スタータ２０の駆動毎にピニオンギヤ２０ｂとリングギヤ２１とを噛み合わせるタイプのスタータと比較して、これらギヤ２０ｂ、２１同士の噛み合わせに係る時間を省略できる分、内燃機関の始動に係る時間を短縮することが可能となる。
【００２７】
また一方、先の図１に示されるように、内燃機関１０、あるいは同内燃機関１０の搭載された車両には、これら内燃機関１０あるいは車両の運転状態を検出するセンサとして、
・内燃機関１０の回転速度を検出する機関回転速度センサ４１。
【００２８】
・内燃機関１０の搭載された車両の走行速度を検出する車速センサ４２。
・内燃機関１０を冷却する機関冷却水の温度を検出する冷却水温センサ４３。
・バッテリ３１の充電量を算出するために、バッテリとの間で出入りする電流を検出するバッテリ電流センサ４４。
【００２９】
・車両に設けられたアクセルペダルの操作量を検出するアクセル開度センサ４５。
・同じく車両に設けられたブレーキペダルの操作量を検出するブレーキペダルセンサ４６。
等々が設けられており、これらセンサ４１〜４６による検出信号及び上記エアフローメータ４７の検出信号が、電子制御装置４０に入力される。この電子制御装置４０は、演算処理装置（ＣＰＵ）やプログラムメモリ（ＲＯＭ）、データメモリ（ＲＡＭ）等を有して上記自動変速機３０、燃料噴射弁１５、及びスタータ２０等の制御を含む各種制御を実行するマイクロコンピュータを中心に構成されている。そして、このマイクロコンピュータの周辺回路として、上記各種センサの検出信号が取り込まれる入力部、そしてマイクロコンピュータからの指令に基づき各種アクチュエータを駆動するドライバ等が設けられている。この電子制御装置４０の入力部には上述の各種センサが、他方出力部には、各々対応するドライバを介して自動変速機３０の変速比制御に係るアクチュエータ、燃料噴射弁、スタータ２０等がそれぞれ電気的に接続されている。
【００３０】
また、このように構成された電子制御装置４０では、上記内燃機関１０を搭載した車両の運転状態や、その操作に応じて内燃機関１０の運転を自動的に停止及び再始動させる、いわゆるエコノミーランニングに係る制御も実行する。このエコノミーランニングに係る制御の詳細を、図３を参照して以下に説明する。
【００３１】
同図３に示されるように、停止状態にある車両のイグニッションスイッチ（ＩＧ）が運転者によって「ＯＦＦ（オフ）」位置から「ＯＮ（オン）」位置に操作され、上記電子制御装置４０が起動されると、同電子制御装置４０はエコノミーランニングに係る制御の制御モードを通常の内燃機関の運転停止を示すモードである「モード０」に設定する。また、運転者によりイグニッションスイッチが「ＳＴＡ（スタート）」位置に操作されると、上記スタータ２０が回転駆動され、この回転に伴ってクランクシャフト１１が回転されることにより内燃機関１０が始動される。そして、こうした始動が完了し、内燃機関１０が自律運転を開始すると、制御装置は上記制御モードを機関運転状態を示す「モード１」に設定する。この「モード１」が設定された状態で、運転者により再びイグニッションスイッチが操作されて、その位置が「ＯＦＦ（オフ）」位置とされると、電子制御装置４０は、通常の機関停止処理を実行して内燃機関１０を停止させるとともに、制御モードを変更して「モード０」とする。なお、制御モードが上記「モード１」にあるときには、クランクシャフト１１に設けられた上記電磁クラッチ３２（図１）により、同クランクシャフト１１と発電電動機３３とが連結される。そのため、発電電動機３３はクランクシャフト１１の回転に連動して回転されて発電し、この発電された電力がバッテリ３１に充電されることとなる。
【００３２】
一方、内燃機関１０が運転状態にあるときに、換言すれば上記制御モードが「モード１」に設定されているときに、例えば信号待ち等で車両が一時的に停止したことによって内燃機関１０を自動停止させる条件が成立すると、電子制御装置４０は制御モードを「モード２」に変更する。なお、上記自動停止条件としては、
・アクセル操作量が「０」であること。
【００３３】
・車両の走行速度ＳＰが所定速度ＳＰａ以下であること。
・ブレーキペダルが踏み込まれていること。
・機関冷却水の温度ＴＷが所定温度ＴＷａ以上であること。
【００３４】
・バッテリ３１の充電量ＶＢＡＴが所定値ＶＢＡＴａ以上であること。
等が挙げられ、特に、本実施の形態においては、電子制御装置４０がその入力部に接続された各種センサ４２，４３，４４，４５，４６の検出信号からこうした条件が全て成立したと判断したときに、内燃機関１０の自動停止条件が成立したと判断するようにしている。なお、上記自動停止条件の成立判断に用いられる閾値である各種数値ＳＰａ，ＴＷａ，
ＶＢＡＴａは、予め実験等によって算出され、電子制御装置４０（マイクロコンピュータ）の備えるプログラムメモリ（ＲＯＭ）に記憶されている。ちなみに、上記所定温度ＴＷａとしては、機関を再始動したときの混合気の燃焼に支障をきたさない最低温度が、また、所定値ＶＢＡＴａとしては、機関運転が可能な範囲の最小値がそれぞれ設定されている。
【００３５】
このように上記自動停止条件の成立によって制御モードが「モード２」に設定されると、電子制御装置４０は、燃料噴射弁１５によるシリンダ＃１，＃２，＃３，＃４内への燃料噴射を停止させ、機関運転を停止させようとする。その後、内燃機関１０の運転が完全に停止すると、例えば機関回転速度センサ４１による検出信号が機関回転速度が「０」である旨を示している等すると、電子制御装置４０は上記制御モードを自動停止による機関運転の停止を表す「モード３」に変更する。なお、制御モードがこの「モード３」にあるときには、上記電磁クラッチ３２によるクランクシャフト１１と発電電動機３３との連結が解除される。そして、この解除に伴い、発電電動機３３が電動機として駆動され、この出力によりエアコンディショナー（コンプレッサ）等の補機が駆動されることとなる。
【００３６】
他方、制御モードが上記「モード３」に設定されているときに、内燃機関１０を再始動させる条件が成立すると、電子制御装置４０は制御モードを「モード４」に変更する。この再始動条件としては、
・ブレーキペダルの踏み込みが解除されたこと。
【００３７】
・アクセルペダルの操作量が「０」でないこと。
・バッテリ３１の充電量ＶＢＡＴの充電量が所定値未満ＶＢＡＴａに低下したこと。
等が挙げられ、本実施の形態においては、電子制御装置４０がその入力部に接続された各種センサ４４，４５，４６の検出信号からこうした条件のいずれかが成立したと判断したときに、同電子制御装置４０が内燃機関１０の再始動条件が成立したと判断するようにしている。
【００３８】
こうして上記制御モードが「モード４」に設定されると、上記常時噛み合い式のスタータ２０が駆動され、これに伴いクランクシャフト１１が回転されて内燃機関が再始動される。また、上記電磁クラッチ３２によりクランクシャフト１１と発電電動機３３とが再び接続され、同発電電動機３３は発電機として機能するようになる。その後、スタータ２０による再始動を経て内燃機関１０が自律運転を開始すると、電子制御装置４０は制御モードを「モード１」に設定する。
【００３９】
このように、本実施の形態の電子制御装置４０は、内燃機関１０あるいは車両の運転状態や車両操作に応じて、機関運転を自動停止・再始動させることで、内燃機関１０が消費する燃料量の低減を可能としている。
【００４０】
ところで、上記制御モードが「モード２」に設定されているものの、例えば機関が完全停止に足るだけの時間を置かずに上記再始動条件が成立する等して、機関が完全に停止する前に、すなわち上記「モード３」を経ずに機関を再始動する制御モードである「モード４」に移行する場合がある。このとき、内燃機関の回転速度が自律運転に復帰可能な範囲であれば、すなわち、スタータ２０の介入によるクランクシャフト１１の回転を経ずとも機関運転が再開可能であれば、機関運転状態に応じて燃料噴射や点火を実行することにより通常の運転に復帰される。そして、これに伴い、制御モードも「モード１」に変更される。他方、内燃機関の回転速度が自律運転に復帰不可能な範囲であれば、すなわち上述のようなスタータ２０の介入による機関始動を行わなければ機関運転を再開できないときには、通常の始動時と同様の機関始動が実行される。しかしながら、上述した通常の始動時、あるいは「モード４」時における機関再始動時には機関運転が完全に停止しているのに
対し、「モード２」から「モード４」への移行時には機関運転が停止していない。そのため、こうした制御モードの移行後の再始動時には、同制御モードへの移行時における機関回転速度に応じて上記吸気管１３に負圧が残存することとなる。換言すれば、機関運転が完全に停止しているときに比較して、機関運転が停止していないときには残存負圧の分だけシリンダ内に吸入される空気量が制限され、その量が少なくなる。しかし、スタータ２０の介入による機関始動の実行時には前述のように、機関冷却水温等に応じて予め設定された始動時燃料噴射量相当の燃料量が燃料噴射弁１５からシリンダ＃１，＃２，＃３，＃４内に噴射されることから、このように吸入空気量の制限される機関運転が完全に停止していない状態でのスタータ２０を用いての再始動時には、吸入空気量に対する噴射燃料量が過剰となり、混合気の着火性を悪化させる虞がある。
【００４１】
そこで、本実施の形態の電子制御装置４０においては更に、内燃機関１０の自動停止後の再始動処理を通じて、機関運転が完全に停止していないときのスタータ２０介入による機関の再始動性を改善するようにしている。
【００４２】
以下に、電子制御装置４０にて実行されるこうした再始動処理の詳細を図４、図５を参照して説明する。
図４は、上記電子制御装置４０を通じて実行される内燃機関１０の再始動処理の処理手順を示すフローチャートである。この再始動に係る処理は、上記自動停止条件の成立後、機関運転が完全に停止していない状態で再始動条件が成立することをもって実行される。
【００４３】
同図４に示されるように、この処理ではまず、自動停止条件成立中にこうした状態で内燃機関を再始動させる条件が成立したか否かが判断される（ステップＳ４０１）。なお、この再始動条件とは、上述の３つの条件のうちのいずれかが成立したことをもって判断される。
【００４４】
そして、再始動条件が成立したと判断された場合には（ステップＳ４０１：ＹＥＳ）、上記機関回転速度センサ４１の出力から算出される回転速度の値に基づき、このときの機関回転速度がアイドル回転速度（６００〜８００ｒｐｍ）よりもやや低めの回転速度である５００ｒｐｍよりも大きいか否かが判断され（ステップＳ４０２）、機関回転速度が５００ｒｐｍよりも大きい場合には（ステップＳ４０２：ＹＥＳ）、機関回転速度が自律運転に復帰可能な範囲であると判断し、上記スタータ２０を介入させずに内燃機関１０の再始動を実行する（ステップＳ４０３）。すなわち、アクセルペダルの踏み込み等に応じて通常運転時と同様の態様にて燃料噴射量やその時期、及び点火時期等を算出して機関運転を開始させる。また、機関回転速度が５００ｒｐｍ以下であると判断された場合には（ステップＳ４０２：ＮＯ）、機関回転に伴って吸気管１３内に残存している負圧を解消するための負圧抜き処理が実行される（ステップＳ４０４）。具体的には、上記ステップＳ４０２にて機関回転速度が自律運転に復帰不可能な範囲であると判断されてから２５０ｍｓに渡り、吸気管１３に設けられたスロットルバルブ１２を開放する。なお、吸気管１３の残存負圧を解消するためにこのようなスロットルバルブ１２の開放を実行すると、シリンダ＃１，＃２，＃３，＃４内に吸入される空気量が過剰となり機関が過回転する、いわば機関回転の吹き上がりが生じる虞があるものの、本実施の形態のようにスロットルバルブ１２の開放期間を２５０ｍｓに限ることにより、しかもこうした負圧抜き処理を５００ｒｐｍ以下の機関回転速度に限って実行することによりこうした吹き上がりの可能性を排除している。
【００４５】
その後、スタータ２０を駆動してクランクシャフト１１を回転させるとともに（ステップＳ４０５）、上記冷却水温センサ４３によって検出される機関冷却水温等に基づいて予め設定された始動時燃料噴射量により燃料噴射弁１５から燃料を噴射させ、この噴射された燃料との混合気に対して点火を実行する（ステップＳ４０６）。なお、始動時燃料噴射
量は予め行われた実験等の結果に基づき算出されたものであり、例えば機関冷却水温毎の値がプロットされたマップとして電子制御装置４０のプログラムメモリ（ＲＯＭ）に記憶されている。また、本実施の形態においては、上記負圧抜き処理としてのスロットルバルブ１２の開放が完了してから１００ｍｓ後にスタータ２０を駆動するようにしている。すなわち、スタータ２０の介入による機関再始動時の各種制御が開始される以前に、スロットルバルブ１２の一時的な開放による負圧抜きが完了されるようにしている。これにより、機関再始動時における各種制御の制御性やその自由度が高く維持されるようになる。
【００４６】
図５は、図４に示した再始動処理に基づく動作例として、（ａ）走行モードの推移例、（ｂ）機関回転速度（実線）の推移例、（ｃ）スロットルバルブ開度の推移例、（ｄ）スタータの駆動時期、及び（ｅ）始動時燃料噴射の実行時期をそれぞれタイミングチャートとして示したものである。
【００４７】
同図５に示されるように、いまタイミングｔ１にて、車両の走行中に内燃機関１０の自動停止条件が成立したとすると、電子制御装置４０により上記制御モードが「モード１」から「モード２」に変更され、これに伴いスロットルバルブ１２の開度も全閉若しくは全閉にほぼ等しい開度に制御される。そしてその後、タイミングｔ２にて機関の再始動条件が成立するまでの期間は機関回転速度は停止に向かって徐々に低下する。そして、タイミングｔ２にて上記再始動条件が成立し、このときの機関回転速度が５００ｒｐｍ以下であったとすると、上述のようにスロットルバルブ１２がタイミングｔ３までの２５０ｍｓの間だけ開放される。そしてその後は、このスロットルバルブ１２が閉じられてから１００ｍｓ後のタイミングｔ４にスタータ２０が駆動され、タイミングｔ６に渡るこのスタータ２０の駆動中、例えばタイミングｔ５に始動時燃料噴射が実行される。このようなスタータ２０の駆動及び始動時燃料噴射の実行により内燃機関が自律運転に至るとスタータ２０の駆動が停止され、制御モードが「モード４」から「モード１」に変更される。
【００４８】
なお、図５（ｂ）において二点鎖線で参考までに表す機関回転速度の推移例は、例えば機関回転速度が自律運転に復帰可能な範囲であるにもかかわらず、スロットルバルブ１２の開放（負圧抜き）処理を実行した場合の機関回転速度の挙動の一例である。この図５（ｂ）にこの二点鎖線で示すように、制御モードが「モード１」から「モード２」に変更され、機関運転の停止処理が実行されているにもかかわらず、例えばパージ弁の固着等に起因して燃料蒸気がシリンダ＃１，＃２，＃３，＃４内に流入して燃焼が継続される等、機関回転速度の十分な低下が得られないこともある。そして、このような状況の中で上記再始動条件の成立に伴いスロットルバルブ１２の開放（負圧抜き）処理が実行されると、同じく図５（ｂ）に二点鎖線で示すような機関回転速度の吹き上がりが生じることともなる。この点、本実施の形態においては上述のように、再始動条件成立時の機関回転速度が５００ｒｐｍより大きい場合には、スロットルバルブ１２によるこうした開放（負圧抜き）処理を禁止するようにしているため、このような吹き上がりが生じることもない。
【００４９】
以上説明したように、本実施の形態に係る車載内燃機関の制御装置によれば、以下に列挙する効果が得られるようになる。
（１）クランクシャフト１１との常時噛み合い式のスタータ２０を備える自動停止・再始動の可能な内燃機関１０の再始動条件成立に基づくスタータ２０の介入による再始動の実行時、機関回転速度が５００ｒｐｍ以下（「０」を含まない）であることを条件にスロットルバルブ１２を一時的に開放するようにした。これにより、自動停止処理時の機関回転に伴う吸気管１３内の負圧を解消することができ、スタータ２０の駆動に伴って始動時燃料噴射が実行されても、内燃機関１０に吸入される空気量に対する噴射燃料量の割合が過剰となることを回避することができるようになる。すなわち、スタータ２０の介入による機関の再始動性を改善することが可能となる。
【００５０】
（２）機関回転速度が自律運転に復帰不可能な範囲の上限回転速度として、当該内燃機関１０のアイドル回転速度よりもやや低めの上記５００ｒｐｍに設定した。これにより、スロットルバルブ１２を開放することに起因する機関回転速度の過剰な上昇を抑制することができるようになる。
【００５１】
（３）スロットルバルブ１２の一時的な開放期間を２５０ｍｓに設定した。これにより、吸気管１３内の負圧を抑制もしくは解消しつつ吸入空気量の確保を可能として、機関燃焼のオーバーリッチ化を回避することができるようになる。
【００５２】
（４）再始動条件成立に伴うスタータ２０の駆動が、スロットルバルブ１２の一時的な開放が完了してから１００ｍｓ後に行われるようにした。すなわち、スタータ２０の介入による機関再始動時の各種制御が開始される以前に、スロットルバルブ１２の一時的な開放による負圧抜きが完了されるようにしている。これにより、機関再始動時における各種制御の制御性やその自由度も高く維持されるようになる。
【００５３】
なお、上記実施の形態は、これを適宜変更した以下の形態にて実施することもできる。
・内燃機関１０の自動停止・再始動条件は上記実施の形態にて例示した条件に限らず、一時的な車両走行の停止であること、あるいはこうした走行停止からの復帰であることが判断できる条件であればよい。
【００５４】
・ワンウェイクラッチ２２等の構成も上記実施の形態で例示したものに限らない。要は、常時噛み合い式のスタータであって、スタータ２０からクランクシャフト１１への回転伝達は可能であるが、その逆の回転伝達はなされないような構成であればよい。
【００５５】
・制御対象となる内燃機関は、そのシリンダ＃１，＃２，＃３，＃４内（気筒内）に直接燃料を噴射する、いわゆる直噴式の内燃機関としたが、これに限らず吸気管に燃料噴射弁を備えるポート噴射式の内燃機関でもよい。また、直列４気筒内燃機関に限らず、どのような気筒配列の内燃機関にもこの発明は適用可能である。
【００５６】
・内燃機関の制御装置が搭載される車両は、自動変速機付車両に限らず、例えば、手動変速機付車両、いわゆるＭＴ車であってもよい。この場合、ＡＴ車でのブレーキペダルの踏み込みの有無に代わり、クラッチペダルの踏み込みの有無等を内燃機関の自動停止・再始動の条件とすることができる。
【００５７】
・スロットルバルブ１２の開度は上記開放期間中一定としたが、機関回転速度に応じて可変とするようにしてもよい。具体的には、再始動条件成立時の機関回転速度が大きいほどスロットルバルブ１２の開度を大きくするようにする。これにより、上記（１）〜（４）の効果に加えて、
（５）再始動条件成立時の機関回転速度が大きい、すなわち残存負圧が大きいほど開度が大きくなるため、残存負圧の解消をより確実なものとすることができる。また、上記機関回転速度が小さい、すなわち残存負圧が小さいほど開度が小さくなるため、残存負圧を解消しつつ、スロットルバルブ１２の開放処理に起因して機関１０内に吸入される空気量が過剰となることをより確実に回避することも可能となる。
といった効果を奏することができるようになる。
【００５８】
・スロットルバルブ１２の開放期間は、例えば吸気管内に残存する負圧に対応して可変としてもよい。この場合、こうしたスロットルバルブ１２の開放によって機関回転速度が過剰に上昇しない範囲内で上記開放期間を設定することが望ましい。
【００５９】
・自律運転に復帰不可能な範囲の上限回転速度は、上記５００ｒｐｍでなくともよい。
要は、スタータ２０の介入なしでは再始動できない機関回転速度の範囲であって、負圧抜き処理を実行したときに機関回転速度が過剰に上昇しないようなアイドル回転速度未満の回転速度であればよい。
【図面の簡単な説明】
【００６０】
【図１】本発明に係る車載内燃機関の制御装置の一実施の形態が適用される自動変速機付の直列４気筒内燃機関の概略構成を示す平面図及びブロック図。
【図２】同内燃機関に採用される常時噛み合い式スタータの概略構成を示す部分断面図。
【図３】本実施の形態に係る車載内燃機関の制御装置により実行されるエコノミーランニングに係るモードの推移態様を示す状態遷移図。
【図４】同実施の形態に係る制御装置の再始動処理についてその処理手順を示すフローチャート。
【図５】上記再始動処理の実行時における、（ａ）走行モードの推移例、（ｂ）機関回転速度の推移例、（ｃ）スロットルバルブ開度の推移例、（ｄ）スタータの駆動の実行時期、及び（ｅ）始動時燃料噴射の実行時期の一例を示すタイミングチャート。
【符号の説明】
【００６１】
１０…内燃機関、１１…クランクシャフト、１１ａ…大径部、１１ｂ…フライホイール、１２…スロットルバルブ、１３…吸気管、１４…燃料供給管、１５…燃料噴射弁、１６…排気管、２０…スタータ、２０ａ…出力軸、２０ｂ…ピニオンギヤ、２１…リングギヤ、２２…ワンウェイクラッチ、２３…インナーレース、２４…アウターレース部材、２５…アウターレース、２６…玉軸受、２７…ボルト、３０…自動変速機、３１…バッテリ、３２…電磁クラッチ、３３…発電電動機、３４，３５…プーリ、３６…ベルト、４０…電子制御装置、４１…機関回転速度センサ、４２…車速センサ、４３…冷却水温センサ、４４…バッテリ電流センサ、４５…アクセル開度センサ、４６…ブレーキペダルセンサ、４７…エアフローメータ、＃１，＃２，＃３，＃４…シリンダ。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
機関出力軸との常時噛み合い式のスタータを備えるとともに、車両操作の所定の条件下において自動停止・再始動の可能な車載内燃機関を制御の対象とし、車両操作の所定の条件のもとに停止指令の発せられた内燃機関の再始動条件成立に基づく再始動時、機関回転速度が自律運転に復帰不可能な範囲にあるときのスタータ介入による機関の再始動を制御する車載内燃機関の制御装置であって、
前記再始動条件成立時の機関回転速度が機関停止には至っていないものの前記自律運転に復帰不可能な範囲にあることを条件に、前記内燃機関の吸入空気量調量弁であるスロットルバルブを一時的に開放するようにした
ことを特徴とする車載内燃機関の制御装置。
【請求項２】
前記機関回転速度が自律運転に復帰不可能な範囲の上限回転速度が当該内燃機関のアイドル回転速度未満の回転速度である
請求項１に記載の車載内燃機関の制御装置。
【請求項３】
前記スロットルバルブの開放期間が、前記再始動条件成立時から前記機関出力軸の回転に起因して同機関の吸気管内に残存する負圧を解消し得る一定の期間に設定される
請求項１又は２に記載の車載内燃機関の制御装置。
【請求項４】
前記スロットルバルブの開放期間として設定される前記一定の期間の中で、前記再始動条件成立時の機関回転速度が高いほど、前記スロットルバルブの開弁度合いが大きく設定される
請求項３に記載の車載内燃機関の制御装置。
【請求項５】
前記再始動条件成立に伴う前記スタータの駆動が前記スロットルバルブの一時的な開放の後に行われる
請求項１〜４のいずれか一項に記載の車載内燃機関の制御装置。
【請求項１】
機関出力軸との常時噛み合い式のスタータを備えるとともに、車両操作の所定の条件下において自動停止・再始動の可能な車載内燃機関を制御の対象とし、車両操作の所定の条件のもとに停止指令の発せられた内燃機関の再始動条件成立に基づく再始動時、機関回転速度が自律運転に復帰不可能な範囲にあるときのスタータ介入による機関の再始動を制御する車載内燃機関の制御装置であって、
前記再始動条件成立時の機関回転速度が機関停止には至っていないものの前記自律運転に復帰不可能な範囲にあることを条件に、前記内燃機関の吸入空気量調量弁であるスロットルバルブを一時的に開放するようにした
ことを特徴とする車載内燃機関の制御装置。
【請求項２】
前記機関回転速度が自律運転に復帰不可能な範囲の上限回転速度が当該内燃機関のアイドル回転速度未満の回転速度である
請求項１に記載の車載内燃機関の制御装置。
【請求項３】
前記スロットルバルブの開放期間が、前記再始動条件成立時から前記機関出力軸の回転に起因して同機関の吸気管内に残存する負圧を解消し得る一定の期間に設定される
請求項１又は２に記載の車載内燃機関の制御装置。
【請求項４】
前記スロットルバルブの開放期間として設定される前記一定の期間の中で、前記再始動条件成立時の機関回転速度が高いほど、前記スロットルバルブの開弁度合いが大きく設定される
請求項３に記載の車載内燃機関の制御装置。
【請求項５】
前記再始動条件成立に伴う前記スタータの駆動が前記スロットルバルブの一時的な開放の後に行われる
請求項１〜４のいずれか一項に記載の車載内燃機関の制御装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２０１０−９６１５５（Ｐ２０１０−９６１５５Ａ）
【公開日】平成２２年４月３０日（２０１０．４．３０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−２７００２５（Ｐ２００８−２７００２５）
【出願日】平成２０年１０月２０日（２００８．１０．２０）
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【出願人】（０００００４２６０）株式会社デンソー (27,639)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年４月３０日（２０１０．４．３０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年１０月２０日（２００８．１０．２０）
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【出願人】（０００００４２６０）株式会社デンソー (27,639)
【Ｆターム（参考）】
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