JP2018115603A - エンジンの制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】車両のエンジン１を自動停止させる過程における振動の低減と、その後の再始動性の確保との最適なバランスを、個体ばらつきや補機の動作などによらず、安定的に実現する。【解決手段】自動停止条件の成立に応じて燃料供給を停止した後に、クランクシャフト１３の回転速度が低下するとき、その低下度合いである回転減速度αを算出する（ステップＳＴ２０３：回転低下度合い算出手段）。回転減速度αが所定の基準値α＊よりも大きければ、スロットル開度θを開き側に補正する一方、基準値α＊よりも小さければ閉じ側に補正する（ステップＳＴ２０４〜ＳＴ２０７：スロットル制御手段）。【選択図】図４

Description

本発明は、車両のエンジンを所定の状態で自動停止させるようにした制御装置に関し、特にクランクシャフトの回転速度が低下するときのスロットル制御の技術に係る。

従来より一般に、車両のエンジンをアイドル時などに自動で停止させ、その後、自動で再始動させるようにしたシステム（アイドリングストップシステム）は公知である。このようなシステムにおいてエンジンを停止させるときには通常、スロットルバルブを閉じるとともに、燃料噴射および点火を停止するようにしている。

また、エンジン回転数が高いときに燃料噴射および点火を停止する燃料カットの際に、併せてオルタネータによる発電量を増大させて、車両の走行による運動エネルギを効果的に回生する技術も知られている。例えば特許文献１には、燃料カットの前に一旦、発電量を増大させた上で、その後、発電量を徐々に低下させながら燃料噴射および点火を停止するようにしており、発電負荷の増大とエンジントルクの低落とが重ならないようにして、トルクショックの抑制を図っている。

特開２０１５−２５４０８号公報

ところで、前記従来例の燃料カット制御とは異なり、アイドリングストップシステムでは、エンジンがアイドル運転に復帰するのではなく、そのまま停止してしまうことから、その直前に吸気負圧がなくなることによる振動の増大が懸念される。すなわち、燃料供給の停止後にクランクシャフトの回転速度が低下するときには、これに伴い吸気通路の負圧が小さく（圧力は高く）なってゆき、気筒内への充填効率が高くなることから、各気筒の圧縮反力が大きくなって、回転変動による振動が大きくなってしまうのである。

これに対し、エンジンを停止させるときにはスロットルバルブを全閉にして極力、吸気通路の負圧を維持することも考えられるが、そうして停止したエンジンをその後、再始動させるためには気筒内への充填効率が高いことが望ましいので、スロットルバルブは或る程度、開いておきたい。つまり、エンジンの停止過程における振動の低減と、その後の再始動性の確保との間には相反する面があり、最適なバランスが求められる。

その上さらに、前記のようなエンジンの停止過程におけるクランクシャフトの回転速度の低下度合いには、回転部分のイナーシャやフリクションの個体ばらつきの影響があり、また、例えばオルタネータやエアコンなど補機の動作による負荷の変化、エンジンオイルの性状、さらにはシフトポジションの影響もあり、これらの影響によって前記の最適なバランスが変化することになる。

このような実状を考慮して本発明の目的は、エンジンの自動停止する過程における振動の低減と、その後の再始動性の確保という相反する要求の最適なバランスを、個体ばらつきや補機の動作などによらず安定的に実現することにある。

前記の目的を達成するために本発明は、エンジンを自動停止させるときに、例えばクランク信号からクランクシャフトの回転速度の低下度合いを算出し、これに応じてスロットル開度をフィードバック補正するようにした。すなわち、まず、本発明の対象となるのは、車両のエンジンの運転中に自動停止条件が成立すれば、エンジンを停止させるようにしたエンジンの制御装置である。

そして、燃料供給の停止後にクランクシャフトの回転速度が低下するとき、その低下度合いを算出する回転低下度合い算出手段と、その回転速度の低下度合いが所定の基準値よりも大きい場合は、スロットル開度を開き側に補正する一方、前記基準値よりも小さい場合は閉じ側に補正するスロットル制御手段を備えて、これによりクランクシャフトの回転速度の低下度合いが前記基準値に近づくようにしたものである。

前記の構成により、エンジンを自動停止させるために燃料の供給が停止された後に、クランクシャフトが惰性で回転する間、その回転速度の低下度合いが例えばクランク信号に基づき、回転低下度合い算出手段によって算出される。そして、算出された低下度合いが所定の基準値よりも大きい場合、即ちエンジンの回転落ちが速い場合は、スロットル開度が開き側に補正される。

このことで吸気のポンピングロスが小さくなって、回転速度の低下度合いが小さくなり、前記の基準値に近づくとともに、気筒への吸気の充填効率が高くなり、また、掃気が促進されることによって、気筒内への新気の充填量が増大する。これにより、エンジンの再始動性が向上する一方で、振動はやや増大することになるが、回転速度の低下度合いが前記基準値に近づいている間は、両者の最適なバランスが図られる。

また反対に、クランクシャフトの回転速度の低下度合いが基準値よりも小さい場合、即ち回転落ちが遅い場合には、スロットル開度が閉じ側に補正されることから、気筒の充填効率が低くなり、その分、圧縮反力が小さくなって、回転変動による振動が低減される。一方で、このときには気筒内への新気の充填量が減少することになり、再始動性はやや低下することになるが、回転速度の低下度合いが前記基準値に近づいている間は、両者の最適なバランスが図られる。

つまり、エンジンの自動停止の際にクランクシャフトの回転が停止するまでの間、その回転低下度合いが所定の基準値に収束するように、スロットル開度をフィードバック補正することによって、エンジンの停止過程における振動の低減と、その後の再始動性の確保という相反する要求の最適なバランスを、個体ばらつきや補機の動作などによらず安定的に実現することができる。

なお、前記のようにフィードバック補正する前のスロットル開度の初期値としては、例えばアイドリングやファストアイドルなどと同じく予め設定した一定値としてもよいし、エンジンを自動停止させるために燃料の供給が停止されたときのエンジン回転数やその直後の回転落ち（即ち、クランクシャフトの回転速度の低下度合い）などに応じて、予め設定した値としてもよい。

以上、説明したように本発明に係るエンジンの制御装置によると、エンジンの自動停止の際にクランクシャフトの回転が停止するまでの間、その回転低下度合いに応じてスロットル開度をフィードバック補正することで、停止過程におけるクランクシャフトの回転低下度合いを所定の基準値に収束させることができ、これにより、回転変動による振動を低減しつつ、その後の再始動性を確保するという相反する要求の最適なバランスを、個体ばらつきや補機の動作などによらず安定的に実現できる。

実施の形態に係るエンジンの概略構成図である。 エンジンが停止する際のエンジン回転数、クランクシャフトの回転速度、およびクランクカウンタの変化の一例を示すタイミングチャートである。 実施の形態に係るアイドリングストップ制御ルーチンを示すフローチャート図である。 実施の形態に係るアイドリングストップ制御時のスロットル制御ルーチンを示すフローチャート図である。 アイドリングストップ制御時のクランク回転速度の低下度合いと、スロットル開度の変化とを互いに対応付けて示すタイミングチャートである。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。本実施の形態は一例として、本発明を車両に搭載されたガソリンエンジンに適用する場合について説明する。

−エンジンの概要−
図１にはエンジン１の概略構成を示すが、本実施の形態のエンジン１は４気筒ガソリンエンジンであって、第１〜第４の４つの気筒２（図には１つのみ示す）のそれぞれには燃焼室１１を区画するようにピストン１２が収容されている。ピストン１２とクランクシャフト１３はコンロッド１４によって連結されており、そのクランクシャフト１３の回転角（クランク角）を検出するためのクランク角センサ１０１が設けられている。

詳しくは、前記クランクシャフト１３にはシグナルロータ１７が取り付けられており、その外周面に複数の歯１７ａが設けられている。一方、クランク角センサ１０１は、例えば２つの電磁ピックアップを備えており、クランクシャフト１３の回転によってシグナルロータ１７の歯１７ａが通過する都度、それぞれの電磁ピックアップからパルス信号が出力されるようになっている。

前記２つの電磁ピックアップのうち一方から出力される信号がクランク信号であり、他方から出力される信号は、クランク信号と所定の位相差を有している。このため、一方の電磁ピックアップからの信号の立ち上がり時または立ち下がり時に、他方の信号がロー、ハイのいずれであるかによって、クランクシャフト１３が正回転中か否か（逆転動作中か）判定することができる。

また、図示はしないがクランクシャフト１３の端部には、一体に回転するようにフライホイールが取り付けられており、その外周に形成されたリングギヤにピニオンギヤを噛み合わせて、回転させることができるようにスタータモータ１８（図１には模式的に示す）が配設されている。このスタータモータ１８は、エンジン１の通常の始動の際に、後述するようにＥＣＵ１００からの信号を受けて動作する。

また、シリンダブロック１５の上部にはシリンダヘッド１６が載置されており、各気筒２毎にインジェクタ１９が配設されて、燃焼室１１に臨んでいる。例えば気筒２の吸気行程でインジェクタ１９から噴射された燃料は、気筒２内の吸気の流動に乗って拡散しながら混合気を形成する。こうして形成される混合気に点火するために、シリンダヘッド１６には点火プラグ２０も配設され、イグナイタ２１からの電力の供給を受けて火花放電するようになっている。

さらに、シリンダヘッド１６には、各気筒２内の燃焼室１１に連通するように吸気ポート３０および排気ポート４０が形成されており、それぞれの気筒２内に臨む開口部が吸気バルブ３１および排気バルブ４１によって開閉されるようになっている。これら吸気バルブ３１および排気バルブ４１を動作させる動弁系は、吸気および排気の２本のカムシャフト３２，４２を備え、図示しないタイミングチェーンおよびスプロケットを介して、クランクシャフト１３により回転される。

また、吸気カムシャフト３２の近傍には、いずれかの気筒２が所定クランク角位置（例えば第１気筒２が上死点）にあるときにパルス信号（以下、カム信号という）を出力するように、カム角センサ１０２が設けられている。吸気カムシャフト３２はクランクシャフト１３の半分の速度で回転するので、クランクシャフト１３が２回転（クランク角で７２０°変化）する毎に、カム角センサ１０２は少なくとも１回、カム信号を出力する。

また、前記吸気ポート３０の上流側（吸気の流れの上流側）に連通する吸気通路３には、エアフローメータ１０３、吸気温センサ１０４（エアフローメータ１０３に内蔵）、および、電子制御式のスロットルバルブ３３が配設されている。このスロットルバルブ３３はスロットルモータ３４によって駆動され、吸気の流れを絞ってエンジン１の吸気量を調整するようになっている。

そのようにスロットルバルブ３３によって流量調整された吸気の流れが吸気ポート３０から各気筒２内に流入し、前記のようにインジェクタ１９から噴射された燃料と混じり合って混合気を形成する。そして、圧縮行程の後半に点火プラグ２０により点火されて燃焼し、これにより発生したガスが気筒２の排気行程で排気ポート４０に流出する。この排気ポート４０の下流側（排気の流れの下流側）に連通する排気通路４には、排気浄化用の触媒４３が配設され、その上流側には空燃比センサ１０５が配設されている。

−ＥＣＵ−
以上のように構成されたエンジン１はＥＣＵ１００によって制御される。ＥＣＵ１００は、公知の電子制御ユニット（Electronic Control Unit）からなり、図示は省略するが、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）およびバックアップＲＡＭなどを備えている。ＣＰＵは、ＲＯＭに記憶された制御プログラムやマップに基づいて各種の演算処理を実行する。また、ＲＡＭは、ＣＰＵでの演算結果や各センサから入力されたデータ等を一時的に記憶し、バックアップＲＡＭは例えばエンジン１の停止時に保存すべきデータ等を記憶する。

そして、ＥＣＵ１００には、前記したクランク角センサ１０１、カム角センサ１０２、エアフローメータ１０３、吸気温センサ１０４、空燃比センサ１０５などの他に、アクセルペダルの操作量（アクセル開度）を検出するアクセルセンサ１０６、ブレーキペダルの操作を検出するブレーキスイッチ（ブレーキＳＷ）１０７、スタータモータ１８を動作させるためのスタータスイッチ（スタータＳＷ）１０８などが接続されている。

そして、それらの各種センサおよびスイッチ１０１〜１０８から入力する信号に基づいてＥＣＵ１００は、種々の制御プログラムを実行することにより、エンジン１の運転状態を制御する。例えばＥＣＵ１００は、インジェクタ１９による燃料噴射制御（噴射量および噴射時期の制御）、イグナイタ２１による点火制御（点火プラグ２０のよる点火時期の制御）、およびスロットルモータ３４によるスロットルバルブ３３の制御（即ち、吸気量の制御）などを実行する。

そのような燃料噴射制御や点火制御は各気筒２毎に好適なタイミングで行われるものであり、そのために、クランクシャフト１３の２回転（クランク角で７２０°）を１周期とするクランクカウンタが生成される。図２に一例を示すようにクランクカウンタは、例えば第１気筒２の上死点（＃１ＴＤＣ）を基準として生成され、図２の下段に示すように時刻ｔ１にカム信号の入力に応じてリセットされて、カウント値が零（０）になった後に、クランク信号の入力に応じてカウントアップされてゆく。

また、ＥＣＵ１００は、スタータＳＷ１０８がオン操作されるとスタータモータ１８を動作させ、クランクシャフト１３を回転させる（クランキング）とともに、始動時の燃料噴射および点火の制御を実行して、エンジン１を始動（通常の始動）させる。さらに、以下に説明するようにＥＣＵ１００は、車両の停止時など所定の状況下において自動的にエンジン１を停止させるとともに、その後の運転者の所定操作に応じて、スタータモータ１８を用いずにエンジン１を再始動させる、アイドリングストップ制御も実行する。

−アイドリングストップ制御−
図３にはアイドリングストップ制御ルーチンの全体的な処理の流れを示している。このルーチンは、ＥＣＵ１００において所定のタイミングで繰り返し実行されるものであり、まず、ステップＳＴ１０１において、エンジン１の運転中に所定の自動停止条件が成立したか否か判定する。そして、否定判定（ＮＯ）であればリターンする一方、肯定判定（ＹＥＳ）になればステップＳＴ１０２に進んでエンジン１の自動停止処理を実行する。

なお、前記の自動停止条件としては、一例としてエンジン１が運転中であること、アクセルオフ（アクセル開度が所定閾値以下でほぼ０）であること、ブレーキオン（ブレーキ踏力が所定の閾値以上）であること、車速が所定閾値以下であること（停止直前と考えられる場合、および実質、停止していると考えられる場合）などを含むように設定すればよい。

前記ステップＳＴ１０２の自動停止処理により、インジェクタ１９からの燃料噴射と点火プラグ２０による点火とを停止させると、前記の図２に表れているようにクランクシャフト１３の回転速度が徐々に低下してゆく。このときにスロットル開度θは、後述するようにクランク回転速度（クランクシャフト１３の回転速度をなました値であり、図２には一点鎖線で示す）の低下度合いに応じて制御する。

また、そうしてクランクシャフト１３の回転速度が低下してゆくときには、例えばオルタネータやエアコンのコンプレッサなど、エンジン１の外部負荷となる補機の動作を停止させることが好ましい。そして、以下に詳述するようにクランクシャフト１３の回転の停止が判定され（ステップＳＴ１０３）、否定判定（ＮＯ）であれば後述のステップＳＴ１０８に進んで、所定の再始動条件が成立したか否か判定する。

このステップＳＴ１０８においても否定判定（ＮＯ）すれば前記ステップＳＴ１０２に戻る一方、肯定判定（ＹＥＳ）すればステップＳＴ１０９に進み、エンジン１の着火始動処理を行ってルーチンを終了する（ＥＮＤ）。詳しい説明は省略するが、着火始動処理というのは、クランクシャフト１３の回転の慣性を利用して、スタータモータ１８を使用せずにエンジン１を再始動する処理である。

すなわち、アイドリングストップ制御によってエンジン１が自動停止するのは通常、運転者が車両を停止させようとしているときであるが、エンジン１が完全に停止する直前に運転者の心変わり（Change Of Mind：COM）によって、再びエンジン１を始動することがある。このときに運転者は例えばブレーキペダルを離して、アクセルペダルを踏み込むので、エンジン１の再始動条件が成立する。

このときには、圧縮行程にある気筒２（例えば図２を参照して上述した時刻ｔ１〜ｔ２であれば第３気筒２）が上死点（＃３ＴＤＣ）を越えて膨張行程に移行したときに、インジェクタ１９により燃料を噴射させ、これにより混合気が形成されるのを待って点火プラグ２０により点火する。これによりクランクシャフト１３に回転力を付与することができ、スタータモータ１８を用いずにエンジン１を始動させることができる。

一方、前記のステップＳＴ１０３においてクランクシャフト１３の回転が停止したと肯定判定（ＹＥＳ）すれば、即ちエンジン１の停止過程が終了すれば、ステップＳＴ１０４に進んで所定のデータをバックアップＲＡＭに記憶する。そして、ステップＳＴ１０５に進んでエンジン１の再始動条件が成立したか否か判定し、否定判定（ＮＯ）であればステップＳＴ１０６に進んで、例えば車両のイグニッションスイッチがオフされたなど、アイドリングストップ制御の終了条件が成立したか否か判定する。

そして、その終了条件が成立して肯定判定（ＹＥＳ）すれば、ルーチンを終了する（ＥＮＤ）一方、終了条件が成立しておらず否定判定（ＮＯ）すれば、前記のステップＳＴ１０５に戻って、再び再始動条件の成立について判定する。こうして待機している間に、再始動条件が成立して肯定判定（ＹＥＳ）すれば、ステップＳＴ１０７に進んでエンジン１の通常の再始動処理を実行する。

なお、前記ステップＳＴ１０５，ＳＴ１０８におけるエンジン１の再始動条件としては例えば、ブレーキペダルの踏力が緩められて所定の閾値よりも小さくなったこと、アクセル踏み操作がなされたこと、シフトレバーの所定の操作がなされたこと、などを含むように設定すればよい。

また、前記通常の再始動処理について詳細な説明は省略するが、例えばスタータモータ１８を作動させてクランキングを開始するとともに、インジェクタ１９による燃料の噴射を開始させ、さらに点火プラグ２０による点火も開始する。これにより、いずれかの気筒２において燃焼が始まり（初爆）、エンジン回転数が所定値まで上昇すれば（始動完了）、ルーチンを終了する（ＥＮＤ）。

−エンジンの停止判定−
次に、前記フローのステップＳＴ１０３におけるクランクシャフト１３の回転停止の判定について詳細に説明すると、まず、エンジン１が停止するときには、前記図２の上段に表れているようにエンジン回転数が低下するが、このときには、同図の中段に示すようにクランクシャフト１３の回転速度も全体として低下してゆく。また、クランク信号の入力する間隔が長くなってゆくことから、同図の下段に示すようにクランクカウンタのグラフの傾斜は徐々に緩やかになってゆく。

このようにエンジン１の停止する過程においてクランクシャフト１３の回転は、各気筒２毎の圧縮行程において上昇する筒内圧によって減速され、図の中段に表れているように上死点（ＴＤＣ）に近づくに連れて、クランクシャフト１３の回転速度が低下する。一方、上死点を越えて膨張行程に移行すれば、今度は筒内圧によってクランクシャフト１３の回転が加速されるので、その回転速度は上昇する。

すなわち、クランクシャフト１３の回転速度は、各気筒２の上死点（＃１ＴＤＣ、＃３ＴＤＣ、＃４ＴＤＣ、…）の前後で低下および上昇を繰り返しながら、図２には一点鎖線で示すように全体としては徐々に低下してゆく。これにより回転の慣性力が小さくなってゆき、図示の例では時刻ｔ２において第３気筒２の上死点（＃３ＴＤＣ）を越えた後に、時刻ｔ３において第４気筒２の筒内圧に抗して上死点（＃４ＴＤＣ）を越えることができなくなる。

このためクランクシャフト１３は、上死点の手前で一瞬、停止した後に逆転動作し、その後、再び正回転の向きに少しだけ動作する、という揺り戻しの期間を経て完全に停止するようになる。このとき、時刻ｔ３の少し手前でクランクシャフト１３が逆転動作した後は、クランク信号に応じてクランクカウンタが減少し、また、時刻ｔ４において再び正回転の向きになれば、時刻ｔ５においてクランクカウンタは増大する。

そうして揺り戻し期間を経て停止するまでの間にクランクシャフト１３の回動する角度が小さくなると、クランク角センサ１０１からはクランク信号が出力されなくなる。そして、時刻ｔ５〜ｔ６のようにクランク信号の入力しない時間が予め設定した時間Δｔになると（時刻ｔ６）、クランクシャフト１３の回転が停止した（即ちエンジン１が完全に停止した）と判定される。

−エンジンの停止過程におけるスロットル制御−
ところで、前記の着火始動のように、スタータモータ１８を用いずにエンジン１を始動させるためには、最初に点火される第３気筒２において十分な新気の量を確保し、大きな燃焼トルクを得ることが望ましい。そのためには、エンジン１が停止する過程において、予め再始動に備えてスロットルバルブ３３を或る程度、開いておくことも考えられるが、こうすると各気筒２の圧縮反力が大きくなる結果として、エンジン１の振動なども大きくなるおそれがある。

すなわち、図２を参照して上述したように、エンジン１が停止するときにクランクシャフト１３の回転速度は、全体として低下しながら各気筒２の上死点（ＴＤＣ）の前後で変動する。また、そのようにクランクシャフト１３の回転速度が低下するときには、これに伴い吸気通路３の負圧が小さく（圧力は高く）なってゆき、各気筒２への充填効率が高くなるので、その圧縮反力が大きくなって前記の回転変動が大きくなりやすい。

つまり、前記のようにエンジン１の再始動に備えてスロットル開度θを大きくすると、各気筒２の圧縮反力の増大によって、図２には点線のグラフで示すように回転変動が大きくなってしまい、エンジン１の停止過程における振動が増大してしまう。また、停止間際のクランクシャフト１３の逆転動作およびその後の正転動作（揺り戻し）も大きくなって、エンジン１が大きく揺動することにもなる。

以上、要するにエンジン１の停止過程における振動の低減と、その後の再始動性の確保とは相反する要求であり、最適なバランスが求められるが、前記のようにクランクシャフト１３の回転速度が低下するときには、回転部分のイナーシャやフリクションの個体ばらつき、オルタネータなどの動作による負荷の変化、エンジンオイルの性状、さらにはシフトポジションの影響も受けて、前記の最適なバランスが変化してしまう。

そこで、本実施の形態では、前記の最適なバランスを実現できるようなクランク回転速度を予め実験やシミュレーションなどによって求めて、これを基準値として設定しておく。そして、エンジン１の停止過程において、クランク信号に基づいて実際のクランク回転速度の低下度合いを算出し、これが前記の基準値になるようにスロットル開度θをフィードバック補正するようにしている。

以下では図４のフローチャートを参照して、アイドリングストップ制御時のスロットル制御ルーチンについて具体的に説明する。このルーチンは、図３を参照して上述したエンジン１の自動停止処理（ステップＳＴ１０２）が行われて、クランクシャフト１３の回転速度が低下するときに、所定のタイミングで（例えば前記自動停止処理の実行を示すフラグがオンになったときに）開始される。

そして、まず、ステップＳＴ２０１では、自動停止処理の開始直後のクランク回転速度の低下度合いを表す最初の回転減速度α0を算出する。すなわち、前記図２の中段に一点鎖線で示すようにクランク回転速度は、クランク信号から算出されるクランクシャフト１３の回転速度をなまして、回転変動の影響を除去したものであり、このクランク回転速度の所定時間当たりの減少量（絶対値）を、回転減速度αとして算出する。

なお、本実施の形態ではクランク回転速度は、図２の上段に示すエンジン回転数よりも短い時間における平均値としているが、これに限らず、エンジン回転数を算出するための時間と同じ時間における平均値としてもよい。そして、前記のように自動停止処理の開始と同時に算出した回転減速度α0に対応する所定開度θ0になるように、ステップＳＴ２０２においてスロットル開度θを制御する。

この所定開度θ0は、エンジン１の自動停止処理においてインジェクタ１９による燃料の噴射を停止した直後の回転減速度α0に対応付けて、その後、速やかに回転減速度αを前記の基準値α＊に近づけるような値を、予め実験やシミュレーションによって設定したものであり、例えばマップとしてＥＣＵ１００のＲＯＭに記録されている。このマップにおいては一例として、回転減速度α0が大きいほど所定開度θ0が大きくなるように設定されている。

そこで、前記のステップＳＴ２０２において所定開度θ0になるようにスロットル開度θを制御した後のステップＳＴ２０３では、前記のステップＳＴ２０１と同様にして現在の回転減速度αを算出する。そして、これが基準値α＊よりも大きか否かステップＳＴ２０４で判定して、大きい場合（肯定判定：ＹＥＳ）はステップＳＴ２０５へ進み、スロットル開度θを開き側に補正した上で、後述のステップＳＴ２０８へ進む。

一方、回転減速度αが基準値α＊よりも大きくない場合は、前記のステップＳＴ２０４で否定判定（ＮＯ）してステップＳＴ２０６へ進み、今度は回転減速度αが基準値α＊よりも小さいか否か判定する。そして、小さい場合（肯定判定：ＹＥＳ）はステップＳＴ２０７へ進んで、スロットル開度θを閉じ側に補正してから前記ステップＳＴ２０８へ進む一方、小さくない場合（否定判定：ＮＯ）はそのままステップＳＴ２０８へ進む。

なお、前記のようなスロットル開度θの補正量は、例えば開き側に補正する場合と閉じ側に補正する場合とでそれぞれ一定値として、予め実験やシミュレーションによって設定すればよい。また、前記の所定開度θ0と同様にマップとしてＥＣＵ１００のＲＯＭに記録させてもよい。このマップとしては、例えば回転減速度αの基準値α＊からの偏差が大きいほど、補正量が大きくなるように設定すればよい。

このようにクランク回転速度の低下の度合い（回転減速度α）に応じて、それが基準値α＊に近づくようにスロットル開度θを補正しながら、ステップＳＴ２０８においては、自動停止処理の開始から所定時間が経過したか、またはクランクシャフト１３が所定数、回転したか、或いはクランク回転速度が所定値以下まで低下したか、さらにはエンジン１の再始動条件が成立したか、といったいくつかの条件の成立について判定する。

そして、それらの条件がいずれも成立していなければ否定判定（ＮＯ）し、前記のステップＳＴ２０３に戻って再び回転減速度αを算出した上で、ステップＳＴ２０４〜ＳＴ２０７の処理を繰り返す。一方、いずれか一つの条件でも成立すれば肯定判定（ＹＥＳ）し、ステップＳＴ２０９に進んでスロットル開度θを始動に必要な開度θ１またはオープナ開度θ２に戻して、ルーチンを終了する（エンド）。

前記図４のフローのステップＳＴ２０３を実行することによってＥＣＵ１００は、自動停止条件の成立によってエンジン１の燃料供給が停止後に、クランクシャフト１３の回転速度（クランク回転速度）が低下するとき、その低下度合いである回転減速度αを算出する回転低下度合い算出手段を構成する。

また、ステップＳＴ２０４〜ＳＴ２０７を実行することによってＥＣＵ１００は、回転減速度αが基準値α＊よりも大きい場合は、スロットル開度θを開き側に補正する一方、基準値α＊よりも小さい場合は閉じ側に補正することにより、回転減速度αが基準値α＊に近づくようにする、スロットル制御手段を構成する。

以上、説明したように本実施の形態では、アイドリングストップ制御によって車両のエンジン１を自動停止させる際に、図５に模式的に示すように時刻ｔ０においてインジェクタ１９による燃料噴射が停止された直後の回転減速度α0に応じて、スロットル開度θが所定開度θ0に制御されるとともに、その後は回転減速度αの変化に応じてスロットル開度θがフィードバック補正される。例えば、図５には破線で示すようにエンジン１の回転落ちが速いときには、算出される回転減速度αが基準値α＊よりも大きくなるので、スロットル開度θは開き側に補正される。

これにより吸気のポンピングロスが小さくなるので、時刻ｔ１〜ｔ２に表れているように回転減速度αが小さくなって、基準値α＊に近づくようになるとともに、気筒２への吸気の充填効率が高くなり、また、掃気が促進されることによって、気筒２内への新気の充填量が増大する。このことで、エンジン１の再始動性が向上する一方で、振動はやや増大することになるが、図示のように回転減速度αが基準値α＊に近づいている間は、両者の最適なバランスに近づくことになる。

反対に、図５には一点鎖線で示すようにエンジン１の回転落ちが遅いときには、回転減速度αが基準値α＊よりも小さいので、スロットル開度θが閉じ側に補正され、ポンピングロスの増大によって回転減速度αが大きくなってゆく。このときには気筒２への吸気の充填効率が低くなり、その分、圧縮反力が小さくなることで、回転変動による振動が低減される。一方で、このときには気筒２内への新気の充填量が減少し、再始動性はやや低下することになるが、図示のように回転減速度αが基準値α＊に近づいている間は、両者の最適なバランスに近づくことになる。

つまり、エンジンの自動停止の際に、惰性で回転するクランクシャフト１３が停止するまでの間、その回転低下度合い（回転減速度α）が所定の基準値α＊に収束するように、スロットル開度θをフィードバック補正することによって、停止時の振動の低減とその後の再始動性の確保という相反する要求の最適なバランスが図られる。

しかも、そうして実際の回転低下度合い（回転減速度α）に応じてスロットル開度θをフィードバック補正していることから、エンジン１の個体ばらつきや補機の動作状態など影響によって最適なバランスが変化しても、これを安定的に実現することができる。

また、本実施の形態ではフィードバック補正前のスロットル開度θの初期値θ0を、最初の回転減速度α0に応じて設定しているので、実際の回転減速度αの基準値α＊からのズレに応じてスロットル開度θが変化するようになって、実際の回転減速度αをより速やかに基準値α＊に収束させることができる。よって、上述した作用効果がより有効なものとなる。

−他の実施の形態−
以上、説明した実施の形態の記載は例示に過ぎず、本発明の構成や用途などについても限定することを意図しない。例えば前記実施の形態では、アイドリングストップ制御によって車両のエンジン１を自動停止させる際に、まず、燃料噴射の停止直後の回転減速度α0に応じてスロットル開度θを所定開度θ0に制御し、その後、回転減速度αの変化に応じてフィードバック補正するようにしている。

これに限らず、前記の所定開度θ0は予め設定した一定値としてもよいし、エンジン１の運転状態に応じて設定するようにしてもよい。また、前記の自動停止時における回転減速度αの変化に基づいて学習補正することも可能である。さらに、例えば燃料噴射の停止直後はスロットル開度θを維持しておいて、その後、回転減速度αの変化に応じてフィードバック補正するようにしてもよいし、一旦、全閉にしてからフィードバック補正するようにしてもよい。

また、前記実施の形態では自動停止条件として、車速が所定閾値以下であること（停止直前と考えられる場合、および実質、停止していると考えられる場合）などを含むように設定しているが、これにも限定されず、車両の走行中にエンジン１を自動で停止させ、再始動する場合にも、本発明を適用することができる。

さらに、前記実施の形態では、車両に搭載された筒内噴射式のガソリンエンジン１に本発明を適用した場合について説明しているが、これにも限定されず本発明は、ポート噴射式のガソリンエンジンにも適用可能である。また、ガソリンエンジンにも限定されず、ディーゼルエンジンやアルコールエンジン、或いはガスエンジンなどにも本発明は適用可能である。

本発明は、アイドリングストップなどエンジンの自動停止時に、回転変動による振動を低減しつながら、再始動性を確保できるものであり、例えば自動車に搭載されたエンジンに適用して効果が高い。

１ エンジン
１３ クランクシャフト
３３ スロットルバルブ
１００ ＥＣＵ（回転低下度合い算出手段、スロットル制御手段）
１０１ クランク角センサ
α 回転減速度（クランクシャフトの回転速度の低下度合い）
α＊ その基準値
θ スロットル開度

Claims (1)

1. 車両のエンジンの運転中に自動停止条件が成立すれば、エンジンを停止させるようにした制御装置であって、
   燃料供給の停止後にクランクシャフトの回転速度が低下するとき、その低下度合いを算出する回転低下度合い算出手段と、
   前記回転速度の低下度合いが所定の基準値よりも大きい場合は、スロットル開度を開き側に補正する一方、前記基準値よりも小さい場合は閉じ側に補正して、クランクシャフトの回転速度の低下度合いが前記基準値に近づくようにする、スロットル制御手段を備えることを特徴とするエンジンの制御装置。

Images