JP4058965B2 - 内燃機関の停止制御装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、ディーゼルエンジンなどの内燃機関を、目標とする回転角度位置で停止させるように制御するための装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
内燃機関を停止させる場合に、再始動時の始動性を向上させるために、すなわち再始動操作に伴って内燃機関が迅速に完爆状態になるようにするために、内燃機関の停止位置（停止時のクランク角度；回転角度位置）を制御することがおこなわれている。例えば、複数の気筒に個別に燃料を噴射する構成の内燃機関では、各気筒の動作状態を判別して圧縮行程の気筒に対して燃料を噴射することになる。しかしながら、内燃機関が停止している状態では、気筒の判別をおこなうことができないので、始動のために内燃機関をモータリング（クランキング）した直後に気筒が判別されるように、停止位置を制御することがある。
【０００３】
このような制御をおこなう装置の一例が、特開２００１−１５２８９１号公報に記載されている。この公報に記載された発明は、エンジンのクランク角度から圧縮上死点のシリンダを判別し、イグニッションスイッチを操作することによるエンジンの停止時には、判別された圧縮上死点のシリンダに基づいて所定のシリンダから燃料の停止をおこなうように構成されている。この公報に記載された発明では、燃料の停止を開始するシリンダを特定できることにより、エンジンが停止した際のクランク角度領域を特定でき、その結果、停止クランク角度範囲からエンジンの回転方向に一番近い位置に気筒判別のマーキングを施すことにより、気筒判別を早期化できる、としている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上記の公報に記載された発明では、所定のシリンダから燃料カットを開始することにより、エンジンの停止クランク角度範囲が定まった位置となるように制御している。すなわち、燃料の供給を停止した後は、エンジンの有する慣性エネルギが摩擦ロスやポンピングロスなどで消費され、ついにはエンジンが停止することになるが、燃料の供給停止後にエンジンが回転する回数がほぼ定まっているので、燃料カットを開始するシリンダを特定することにより、停止クランク角度範囲を特定できる。
【０００５】
上記の公報に記載されているように、所定のシリンダから燃料カットを開始すれば、エンジンを所定クランク角度範囲で停止させることができるが、慣性力による回転は、燃料の供給を完全に停止した後も幾分かは生じるから、燃料のカットのみをおこなったのでは、吸入した空気を圧縮することによる出力トルクの低下と、その後の空気の膨張による出力トルクの増大とが連続して生じることがある。このようなトルクの変動は、吸入した空気の量が多いほど大きくなるので、これがエンジンの停止する直前の振動として現れ、違和感の原因となる。特に、ディーゼルエンジンでは、圧縮比が大きいので、燃料の供給を停止した後の吸入空気量が相対的に多い場合には、出力トルクの変動による振動が顕著になる可能性がある。
【０００６】
また、最近では、ＮＯx の低減のために排気循環システムを採用している内燃機関があり、この種の内燃機関では循環させた排気が空気と共にシリンダに吸入される。したがって、その排気の循環量が通常の運転時と同様に確保されていれば、上記のように、燃料の供給を停止した後の吸気量が多くなるので、内燃機関の停止直前の振動の原因となる可能性がある。このような不都合を回避するために、内燃機関の停止制御が開始された後は、排気の循環を停止することが考えられる。しかしながら、排気の循環を停止すると、シリンダの内部の酸素の量が増大するので、燃料の燃焼が促進されてしまい、急激な燃料による燃焼音（いわゆるディーゼルノック）が発生し、これが搭乗者に違和感与える可能性があった。
【０００７】
この発明は、上記の技術的課題に着目してなされたものであり、目標とする回転角度位置に内燃機関を停止させるにあたって、違和感を生じさせることなく円滑に停止させることのできる停止制御装置を提供することを目的とするものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段およびその作用】
この発明は、上記の目的を達成するために、内燃機関を停止させる際に、燃料の供給と併せて、空気や循環排気の量を制御するように構成したことを特徴とするものである。すなわち請求項１の発明は、自動停止および該自動停止後の再始動を自動的に行うエコラン制御が可能なように構成された内燃機関を予め定めた回転角度位置に停止させるべく燃料の噴射を制御する内燃機関の停止制御装置において、燃料を最終に噴射する時点の吸気量を、アイドリング時より少なくかつ失火の生じない少量に抑制する吸気抑制手段を備えていることを特徴とする停止制御装置である。
【０００９】
したがって請求項１の発明では、内燃機関を停止する場合、目標とする回転角度位置で停止させるために、燃料の噴射を停止する順序あるいは最終の燃料噴射のタイミングなどが制御される。その最終の燃料の噴射の時点での吸気量が、アイドリング時の吸気量より少なくかつ失火の生じない程度の少量に抑制される。その結果、最終に噴射した燃料が確実に燃焼するとともに、内燃機関が過剰に回転することが防止されて予め定められた目標とする回転角度位置に停止する。
【００１０】
また、請求項２の発明は、請求項１の構成に加えて、燃料を最終に噴射した後に、前記吸気量を制御するバルブを全閉とするよう構成されていることを特徴とする停止制御装置である。
【００１１】
したがって請求項２の発明では、燃料の噴射が終了した後は、吸気が止められるので、内燃機関が慣性で回転する間の振動を防止もしくは抑制することができ、さらに確実かつ早期に内燃機関を停止させることができる。
【００１２】
さらに、請求項３の発明は、自動停止および該自動停止後の再始動を自動的に行うエコラン制御が可能なように構成された内燃機関が排気の一部を吸気側に循環させる排気循環機構を備え、予め定めた回転角度位置に停止させるべく前記内燃機関の燃料の噴射を制御する内燃機関の停止制御装置において、燃料を最終に噴射する時点の排気の循環量を、燃料の最終噴射時より前の循環量より少ない量に低下させる排気循環低減手段を備えていることを特徴とする停止制御装置である。
【００１３】
したがって請求項３の発明では、内燃機関の運転中には、必要に応じて、排気の一部が吸気側に循環させられ、またその内燃機関を停止させる場合、目標とする回転角度位置で停止させるために、燃料の噴射を停止する順序あるいは最終の燃料噴射のタイミングなどが制御される。その最終の燃料の噴射の時点での排気の循環量が、それ以前の量よりも低減される。その結果、最終に噴射した燃料の燃焼が、循環させられた少量の排気を含んだ状態で生じるので、緩慢な燃焼を生じさせて、いわゆる燃焼音（ディーゼルノック）などの異音や振動が防止もしくは抑制される。
【００１４】
そして、請求項４の発明は、自動停止および該自動停止後の再始動を自動的に行うエコラン制御が可能なように構成された内燃機関が排気の一部を吸気側に循環させる排気循環機構を備え、予め定めた回転角度位置に停止させるべく前記内燃機関の燃料の噴射を制御する内燃機関の停止制御装置において、燃料を最終に噴射した後に、前記排気の循環量を制御する排気循環制御弁を全閉にする排気循環低減手段を備えていることを特徴とする停止制御装置である。
【００１５】
また、請求項５の発明は、自動停止および該自動停止後の再始動を自動的に行うエコラン制御が可能なように構成された内燃機関が排気の一部を吸気側に循環させる排気循環機構を備え、予め定めた回転角度位置に停止させるべく前記内燃機関の燃料の噴射を制御する内燃機関の停止制御装置において、燃料を最終に噴射する時点の吸気量を、アイドリング時より少なくかつ失火の生じない少量に抑制する吸気抑制手段と、燃料を最終に噴射した後に、前記排気の循環量を制御する排気循環制御弁を全閉にする閉弁手段とを備えていることを特徴とする停止制御装置である。
【００１６】
したがってこれら請求項４の発明および請求項５の発明によれば、最終の燃料噴射の時点およびその後に内燃機関に吸入される気体の量が少なくなるので、最終に噴射した燃料の燃焼を確実に生じさせるとともに内燃機関が早期かつ確実に停止させられ、さらには停止に至る過程での振動が抑制される。
【００１７】
【発明の実施の形態】
つぎにこの発明を具体例に基づいて説明する。先ず、この発明で対象とする内燃機関について説明すると、この発明における内燃機関は、燃料や空気の供給およびその停止、あるいは点火のオン・オフなどによって自動停止および自動的な再始動の可能な内燃機関であり、ディーゼルエンジンやガソリンエンジンあるいはガスを燃料としたエンジンなどがその例である。図４には、内燃機関（エンジン）１の例としてディーゼルエンジンを示してあり、ここに示す例は、燃料をシリンダ２，３，４，５の内部に直接噴射するいわゆる直噴式のエンジンであり、排気浄化のための排気再循環機構（ＥＧＲ）を備えている。なお、仮に図４の左から順に＃１シリンダ２、＃２シリンダ３、＃３シリンダ４、＃４シリンダ５とし、圧縮上死点に至る順序は、＃１シリンダ２、＃３シリンダ４、＃４シリンダ５、＃２シリンダ３である。
【００１８】
すなわち、各シリンダ２，３，４，５のそれぞれに、燃料を高圧で噴射するインジェクタ６，７，８，９が設けられており、これらのインジェクタ６，７，８，９が、高圧に加圧された燃料を一時的に貯留するコモンレール１０に接続されている。また、各シリンダ２，３，４，５にはそれぞれグロー１１，１２，１３，１４が設けられている。
【００１９】
燃料を加圧する燃料ポンプ１５は、いわゆるプランジャタイプのポンプであって、図５に示すように、カムシャフト１６と一体となって回転する楕円カム１７によって押圧され、またリターンスプリング１８によって復帰移動するようになっている。したがってカムシャフト１６が、クランクシャフト（図示せず）の２回転のうちに１回転し、また楕円カム１７は長軸方向の両端部でプランジャを押圧するようになっているので、クランク角（ＣＡ）で３６０度ＣＡ毎に燃料の吸入と圧送とをそれぞれ１回おこなうようになっている。
【００２０】
各シリンダ２，３，４，５に吸気を分配して供給するインテークマニホールド１９が、排気式過給機２０におけるコンプレッサー２１に接続されている。このコンプレッサー２１からインテークマニホールド１９に到る吸気管路に、加圧されて温度の上昇した吸気を冷却するインタークーラ２２と、吸気量を制御する吸気絞り弁２３とが介装されている。その吸気絞り弁２３は、モータなどのアクチュエータ（図示せず）によって電気的に制御できるように構成されている。
【００２１】
他方、各シリンダ２，３，４，５の排気ポートに接続されたエキゾーストマニホールド２４が、前記過給機２０における排気タービン２５に接続されている。さらにこの排気タービン２５が、排気浄化触媒を備えた触媒コンバータ２６に連通されている。
【００２２】
そして、各シリンダ２，３，４，５で発生した燃焼排ガスの一部をインテークマニホールド１９に導く排気再循環管路２７が設けられ、その排気再循環管路２７には、排ガスを冷却するＥＧＲクーラ２８と、排ガスの流量を制御するＥＧＲバルブ２９とが、エキゾーストマニホールド２４側からここに挙げた順に介装されている。
【００２３】
また、上記のエンジン１は通常のエンジンと同様に、始動時には外力によって完爆回転数まで強制的に回転させる必要があり、そのための回転駆動機構としてスタータ３０が付設されている。このスタータ３０は、適宜の構成のものを採用することができ、例えば起動信号によってピニオンギヤ（図示せず）を前進させて、エンジン１におけるリングギヤ（図示せず）に噛合（すなわち係合）させ、その状態でエンジン１を回転させる構成のものを採用することができる。
【００２４】
上記のエンジン１は、停車中でかつ制動操作されるなどの所定の条件が成立することにより、自動停止させられ、その後に制動操作が解除されるなどの停止条件が成立しなくなることにより、自動的に再始動されるいわゆるエコラン制御が可能なように構成されている。その制御のためのエンジン用電子制御装置（Ｅ−ＥＣＵ）３１と、エコラン用電子制御装置（ＥＣＯ−ＥＣＵ）３２が設けられている。
【００２５】
これら電子制御装置３１，３２は、マイクロコンピュータを主体として構成されたものであって、エンジン用電子制御装置３１は、入力されたデータに基づいて演算をおこない、エンジン１の動作状態を制御するように構成されている。具体的には、始動要求があった場合にスタータ３０を駆動してそのギヤをエンジン１側のギヤに噛み合わせるとともにエンジン１をクランキングし、また、加減速の要求に基づいて燃料の噴射量を制御し、必要に応じてこれと併せて吸気絞り弁２３やＥＧＲバルブ２９の開度を制御し、さらには加減速要求に基づいて過給機２０による過給圧を制御するように構成されている。
【００２６】
エコラン用電子制御装置３２は、入力されたデータに基づいて演算をおこなって、エンジン１の停止条件や始動条件の成立を判定し、その判定結果に基づいてエンジン用電子制御装置３１に対してエンジン１の停止要求や始動要求を出力するようになっている。その停止条件は、例えば車速がゼロと判定され、かつブレーキ操作されていることが判定されることである。また始動条件は、ブレーキ操作が解除されるなど、停止条件の内容のいずれかが成立しなくなることである。エンジン用電子制御装置３１は、これら停止要求や始動要求があった場合には、その要求に従ってエンジン１の停止もしくは始動の制御を実行し、またこれらの要求がない場合には、アクセル開度に代表される駆動要求量に応じてエンジン１の出力（より具体的には燃料噴射量）を制御するように構成されている。
【００２７】
これらの制御をおこなうために、電子制御装置３１にアクセル開度センサ３３およびクランク角度センサ３４ならびにクランク角度基準位置センサ３５が接続されている。また、特には図示していないが、いずれかの電子制御装置３１，３２には、車速信号などの他の適宜の信号が入力されている。
【００２８】
そのクランク角度センサ３４は、エンジン１におけるクランク軸（図示せず）の回転角度を検出し、またその検出信号を利用してエンジン１の回転速度（回転数）を検出するためのセンサであり、図６に示すように、クランク軸が１回転することにより１回転するタイミングロータ３６と、その外周側の所定位置に配置されたピックアップ３７とを備えている。そのタイミングロータ３６は、外周縁に、所定角度（例えば１０度）ごとに突起もしくは歯を形成した円盤状もしくは歯車状の部材であり、その突起もしくは歯が、一部で欠けており、その部分がいわゆる歯欠け部３８とされている。また、ピックアップ３７は、いわゆる電磁ピックアップであって、タイミングロータ３６の突起もしくは歯が接近した後、離れるごとにパルス信号を出力するように構成されている。
【００２９】
したがって、クランク角度センサ３４は、前記歯欠け部３８からの角度としてクランク軸の回転角度を検出できるようになっている。より具体的に説明すると、４気筒の４サイクルエンジンの例では、２つのシリンダ（例えば１番目に燃焼するシリンダと３番目に燃焼するシリンダ）におけるピストンが同時に上死点に到達し、いずれか一方が圧縮行程での上死点となり、かつ他方が排気行程での上死点となるので、これらの上死点が前記歯欠け部３８から所定の角度（一例として２１０度）となるように、歯欠け部３８とピックアップ３７との相対位置が設定されている。
【００３０】
また一方、クランク角度基準位置センサ３５は、クランク軸が２回転して１サイクルを完了するように構成されていることに伴い、クランク軸が２回転する間の角度の基準位置を与えるためのセンサであり、図７に示すように、クランク軸が２回転する間に１回転する回転部材（例えばカムシャフトタイミングプーリー）３９の外周部に１つの突起４０が形成され、その突起４０に感応してパルス信号を出力するピックアップ４１が前記回転部材３９の外周側に配置されている。なお、この突起４０とピックアップ４１との相対位置は、上記のクランク角度センサ３４におけるピックアップ３７が歯欠け部３８を検出した後、クランク軸が所定の角度（一例として１２０度）回転する間にピックアップ４１が突起４０を検出する位置に設定されている。
【００３１】
したがってこれらの各センサ３４，３５によって、２回転する間のクランク軸の角度位置、および各シリンダの行程を検出できるようになっている。一例を示せば、前記クランク角度センサ３４が歯欠け部３８からの前記所定角度（一例として２１０度）を検出した時点では、２つのシリンダにおける各ピストンが上死点に位置している。その所定の角度（２１０度）の回転の間に、クランク角度基準位置センサ３５において、ピックアップ４１が突起４０を検出したとすると、例えば燃焼順序が１番目のシリンダにおいて圧縮行程が終了してピストンが上死点に到達し、かつ燃焼順序が３番目のシリンダにおいて排気行程が終了してピストンが上死点に到達しているものと判定される。他のシリンダについては、これに準じてその行程が判定される。なお、この種のクランク軸の角度位置やそれに基づく燃料を噴射するシリンダの判別をおこなう技術としては、例えば特開平１１−６２６８１号公報に記載されている技術を採用できる。
【００３２】
上述したようにこの発明で対象とするエンジン１は、クランク角度センサ３４の信号（Ｎe 信号）とクランク角度基準位置センサ３５の信号（Ｇ1 信号）とに基づいて気筒判別をおこなうので、クランクシャフトが停止状態から２回転すれば必ず気筒判別することができるが、クランクシャフトの停止角度位置によって回転し始めた直後に気筒を判別することができる。また、同様に、クランクシャフトが１回転すれば、その間にカムシャフト１６およびこれと一体の楕円カム１７が１８０度回転するので、燃料を圧送することができるが、上記のクランクシャフトが回転し始めた直後の気筒判別に合わせて、燃料ポンプ１５で燃料を圧送させることができる。
【００３３】
図１ないし図３はこの発明の制御装置で実行される制御の一例を概念的に示しており、図１は制御フローチャートを示し、図２および図３はタイムチャートを示している。先ず、この発明による停止制御は、上記のエンジン１を搭載した車両の動作状態が所定の条件を満たした場合にエンジン１を自動的に停止し、その条件が成立しなくなった場合にエンジン１を自動的に再始動するエコラン制御によって実行される。したがってエコラン制御による停止要求（エコランＯＮ）が成立しているか否かが判断される（ステップＳ１）。具体的には、前述したエコラン用電子制御装置３２からエンジン用電子制御装置３１に停止要求信号が入力されているか否かが判断される。このステップＳ１で否定的に判断された場合には、特に制御をおこなうことなくリターンする。
【００３４】
これに対してエンジン１の停止要求が成立していることにより、ステップＳ１で肯定的に判断された場合には、その時点のエンジン１の回転角度位置が判断される（ステップＳ２）。例えば＃１シリンダ２の圧縮上死点（ＴＤＣ）を越えかつ＃３シリンダ４の圧縮上死点に至る前の回転角度位置を含むＡゾーン（＃１シリンダ２のＴＤＣ〜＃４シリンダ５のＴＤＣまで：図２参照）に入っているか、あるいは＃４シリンダ５の圧縮上死点（ＴＤＣ）を越えかつ＃２シリンダ３の圧縮上死点に至る前の回転角度位置を含むＢゾーン（＃４シリンダ５のＴＤＣ〜＃１シリンダ２のＴＤＣまで：図２参照）に入っているかが判断される。これは、気筒判別位置に至る前で最も早期に燃料の噴射を停止できるシリンダを選択するためである。
【００３５】
ついで、目標アイドル回転数を読み取る（ステップＳ３）。この目標アイドル回転数は、空調用コンプレッサーやパワステ用油圧ポンプあるいは電気負荷などの負荷に応じて設定されているアイドル回転数であり、エコラン制御でエンジン１を停止させる場合、停止の直前ではエンジン１が必ずアイドル回転数になるからである。また、その回転数に応じてエンジン１の慣性エネルギが異なり、燃料の噴射停止後、エンジン１が止まるまでの回転角度がその慣性エネルギによって異なるからである。
【００３６】
一方、エンジン１の気筒の判別をおこなうことのできる回転角度位置は、上述した各センサ３４，３５の構成によって決まっている。また、燃料ポンプ１５が燃料を圧送する回転角度位置も、上述したように機構上、決まっている。したがってエンジン１を再始動する場合に、気筒の判別とその直後に燃料ポンプ１５が圧送行程となる回転角度位置が機構上決まるので、エンジン１の停止位置を、そのような角度位置に設定するための最終燃料噴射気筒が決定される（ステップＳ４）。すなわち燃料の噴射を停止した後にエンジン１が惰性回転する角度もしくは回転回数は、上記の目標アイドル回転数に基づいて求まるので、エンジン１を停止させるべき回転角度位置に対してその惰性回転する角度だけ手前の位置を、燃料の噴射を停止する位置とし、それに対応して噴射停止気筒を決定する。
【００３７】
図２に基づいてより具体的に説明すると、ここに示す例は、＃２シリンダ３の圧縮上死点を挟んだ所定角度の範囲、および＃３シリンダ４の圧縮上死点を挟んだ所定角度の範囲で燃料ポンプ１５が圧送行程となり、また＃１シリンダ２の圧縮上死点からクランク角度（ＣＡ）で９０度前の位置、および＃４シリンダ５の圧縮上死点からクランク角度（ＣＡ）で９０度前の位置で気筒判別が可能な四気筒エンジンを対象とした例である。エンジン１は、いずれかの気筒で圧縮上死点を過ぎた位置で停止するので、停止後に再始動する場合、早期の気筒判別できる停止位置は、＃１シリンダ２の圧縮上死点を過ぎた位置である。
【００３８】
図２に示すようにエンジン１の停止要求がＢゾーンで生じたとすると、その時点のアイドル回転数が、クランクシャフトを１回程度、惰性回転させた後に停止させる程度の回転数であれば、目標とする停止回転角度位置に対して直近の手前の圧縮上死点となるシリンダに対して１回転分、手前のシリンダを噴射停止気筒とする。
【００３９】
こうすれば、エンジン１は＃１シリンダ２の圧縮上死点を越えた回転角度位置で停止し、この状態から再始動のためにクランキングすると、１８０度程度回転した時点で気筒が判別され、その後の燃料の噴射の可能なシリンダが＃２シリンダ３となる。前述したように、燃料ポンプ１５は、＃２シリンダ３の圧縮上死点を挟んだ所定の角度範囲で圧送行程となるので、＃２シリンダ３に対して充分高圧の燃料を供給することができ、その結果、エンジン１を直ちに完爆状態に至らしめることができる。すなわち再始動を遅れを生じることなく迅速におこなうことができる。
【００４０】
上記のようにして最終噴射気筒を決定した後、その最終噴射時に吸気絞り弁２３の開度が、アイドリング時の開度より低開度でかつ最終噴射気筒で失火が生じない程度の吸気を確保できる開度Ｄs もしくはこれに近似する開度となるように、吸気絞り弁２３の動作時期を決定する（ステップＳ５）。なお、その吸気絞り弁２３の開度Ｄs は、予め定めた開度であり、固定値あるいは燃料噴射量やエンジン水温などに応じて変化する値であってよい。
【００４１】
また、その動作時期は、吸気絞り弁２３の現時点の開度と最終噴射時に設定する開度Ｄs との差もしくは現時点の開度、および吸気絞り弁２３の動作速度に基づいて決定することができる。この制御は、最終に噴射した燃料を確実に燃焼させるとともに、その結果生じたエネルギが過剰にならないようにすることにより、エンジン１を目標とする回転角度位置で確実に停止させること、および燃料の噴射停止後に直ちに吸気を停止することを目的として実行される。
【００４２】
また、上記のステップＳ５の制御と併せて、燃料の最終噴射時点の排気循環量を所定の少量に保つために、ＥＧＲバルブ２９を所定の開度Ｅfins に低下させる作動開始時期が決定される（ステップＳ６）。その所定開度Ｅfins は、吸気を上記のように絞った状態で燃料を噴射した場合であっても、ＮＯx 量が増大しないように、燃焼がある程度緩慢に生じる排気循環量を確保する開度であり、予め定めた開度もしくは燃料噴射量やエンジン水温などに応じて変化する開度であってよい。
【００４３】
また、その動作時期は、ＥＧＲバルブ２９の現時点の開度と最終噴射時に設定する所定開度Ｅfins との差もしくは現時点の開度、およびＥＧＲバルブ２９の動作速度に基づいて決定することができる。この制御は、最終に噴射した燃料が急激に燃焼したり、それに伴って燃焼音（すなわちディーゼルノック）が発生することを防止もしくは抑制し、併せて燃料の噴射停止後に直ちに排気循環を停止することを目的として実行される。
【００４４】
ついでステップＳ４で決定されたタイミングで燃料の噴射が停止される（ステップＳ７）。これと併せて、あるいは噴射の停止後に、吸気絞り弁２３およびＥＧＲバルブ２９が閉じられ、吸気および排気循環が停止され、その状態でエンジン１はアイドル回転で所定回転した後、停止する（ステップＳ８）。したがって、燃料の噴射を停止した後は、シリンダに空気や排気が供給されないので、その圧縮や膨張あるいはそれに起因するエンジントルクの変動が回避もしくは抑制され、その結果、振動を生じさせることなく、円滑にエンジン１が停止する。
【００４５】
図２に示す具体例では、＃４シリンダ５が最終噴射気筒とされるので、その＃４シリンダ５に燃料を噴射する時点の吸気絞り弁２３の開度およびＥＧＲバルブ２９の開度が、上述した所定の開度Ｄs ，Ｅfins となるように、それぞれ所定の時期に開度を変更する制御が開始される。図２に示す例では、＃１シリンダ２の圧縮上死点に対して９０ＣＡ程度過ぎた時点に吸気絞り弁２３の開度の制御が開始される。
【００４６】
その制御を開度の変化で示せば、図３のとおりである。最終気筒である＃４シリンダ５に対する燃料の噴射タイミングは、クランク角度から決まり、その時点をｔ0 とすると、そのｔ0 時点に吸気絞り弁２３の開度が前述した所定の開度Ｄs となるように制御するには、現時点の開度と吸気絞り弁２３の変化速度に基づいて定まる所定時間前のｔ1 時点に開度の変更制御を開始することになる。また、図３には、ＥＧＲバルブ２９の開度の変化を併せて示してあり、ｔ0 時点に前述した所定開度Ｅfins の付近となるように制御するには、現時点の開度とＥＧＲバルブ２９の動作速度とに基づいて定まる所定時間前のｔ2 時点にＥＧＲバルブ２９の絞り制御を開始する。
【００４７】
このように制御すれば、燃料の最終噴射時点ｔ0 では、吸気量がアイドリング時よりも少なくなっており、その結果、スモークを悪化させることなく燃料を燃焼させることができ、またそれに伴うエンジン１の回転数が特には増大しないので、所定回転数後にエンジン１を確実に停止させることができる。また、燃料の噴射停止後に吸気絞り弁２３を閉じるが、最終噴射時に既にある程度閉じられているので、最終噴射の後に直ちに吸気絞り弁２３を閉じることができ、その結果、燃料の噴射停止後にエンジン１が回転するとしても、吸気の圧縮やその膨張が防止もしくは抑制されるので、エンジントルクの変動やそれに起因する振動を回避することができる。
【００４８】
また、同様に、ＥＧＲバルブ２９の開度が、燃料の最終噴射時点ｔ0 で所定の開度Ｅfins に維持されるので、排気の循環量をある程度確保した状態で燃料が燃焼する。そのため、燃料の急激な燃焼が抑制されて燃焼音（いわゆるディーゼルノック）を防止することができる。そして、その後、ＥＧＲバルブ２９を閉じるにあたり、既に開度を低下させているので、最終噴射の後に直ちにＥＧＲバルブ２９を閉じることができ、その結果、燃料の噴射停止後にエンジン１が回転するとしても、吸入したガスの圧縮やその膨張が防止もしくは抑制されるので、エンジントルクの変動やそれに起因する振動を回避することができる。
【００４９】
ここで上記の具体例とこの発明との関係を簡単に説明すると、図１に示すステップＳ５の機能的手段が、この発明の吸気抑制手段に相当し、またステップＳ６の機能的手段が、この発明の排気循環低減手段に相当する。さらにステップＳ８の機能的手段が、この発明の閉弁手段に相当する。
【００５０】
なお、上記の具体例では、エンジン１の停止制御の際に吸気量と排気循環量との両方を制御する例を挙げたが、この発明は上記の具体例に限定されないのであり、吸気量のみあるいは排気循環量のみを制御するように構成してもよい。例えば、吸入する空気の量と循環させる排気の量との和が、アイドリング状態より減少するように構成してもよい。また、この発明は、ディーゼルエンジンを対象とした停止制御装置で特に有効であるが、この発明で対象とする内燃機関はガソリンエンジンやガスエンジンなどの他のレシプロエンジンを対象とする制御装置にも適用することができる。さらに、上記の具体例は、四気筒のエンジンを対象とした例であるが、この発明は上記の具体例に限定されないのであって、要は、複数気筒のエンジンを対象とした停止制御装置に適用することができる。そしてまた、この発明で対象とする内燃機関の気筒判別のための手段は、上記の具体例で示したものに限定されず、任意の構成のものであってよい。
【００５１】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１の発明によれば、内燃機関を停止する場合、目標とする回転角度位置で停止させるために、燃料の噴射を停止する順序あるいは最終の燃料噴射のタイミングなどが制御され、その最終の燃料の噴射の時点での吸気量が、アイドリング時の吸気量より少なくかつ失火の生じない程度の少量に抑制されるので、最終に噴射した燃料を確実に燃焼させることができるとともに、内燃機関が過剰に回転することを防止して予め定めた目標とする回転角度位置に内燃機関を停止させることができる。
【００５２】
また、請求項２の発明によれば、請求項１の発明による効果に加えて、燃料の噴射が終了した後は、吸気を止めるので、内燃機関が慣性で回転する間の振動を防止もしくは抑制することができる。
【００５３】
さらに、請求項３の発明によれば、内燃機関を停止させる場合、目標とする回転角度位置で停止させるために、燃料の噴射を停止する順序あるいは最終の燃料噴射のタイミングなどが制御され、その最終の燃料の噴射の時点での排気の循環量が、それ以前の量よりも低減されるので、最終に噴射した燃料の燃焼が、循環させられた少量の排気を含んだ状態で生じ、その結果、緩慢な燃焼を生じさせて、いわゆる燃焼音（ディーゼルノック）などの異音や振動を防止もしくは抑制することができる。
【００５４】
そして、請求項４の発明および請求項５の発明によれば、最終の燃料噴射の時点およびその後に内燃機関に吸入される気体の量が少なくなるので、最終に噴射した燃料の燃焼を確実に生じさせるとともに内燃機関を早期かつ確実に停止させることができ、さらには停止に至る過程での振動を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 この発明の制御装置で実行される制御例を説明するためのフローチャートである。
【図２】 停止要求に基づく燃料の噴射停止タイミングを説明するためのクランク角度で示したタイムチャートである。
【図３】 この発明による吸気絞り弁およびＥＧＲバルブの開度の変化ならびにエンジンの回転数の変化を示すタイムチャートである。
【図４】 この発明で対象とする内燃機関の制御系統を模式的に示すブロック図である。
【図５】 燃料ポンプの一例を模式的に示す図である。
【図６】 クランク角度センサの一例を示す模式図である。
【図７】 クランク角度基準位置センサの一例を示す模式図である。
【符号の説明】
１…エンジン、 ２，３，４，５…シリンダ、 ６，７，８，９…インジェクタ、 １０…コモンレール、 １５…燃料ポンプ、 ３１…エンジン用電子制御装置（Ｅ−ＥＣＵ）、 ３２…エコラン用電子制御装置（ＥＣＯ−ＥＣＵ）、 ３４…クランク角度センサ、 ３５…クランク角度基準位置センサ。
【発明の属する技術分野】
この発明は、ディーゼルエンジンなどの内燃機関を、目標とする回転角度位置で停止させるように制御するための装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
内燃機関を停止させる場合に、再始動時の始動性を向上させるために、すなわち再始動操作に伴って内燃機関が迅速に完爆状態になるようにするために、内燃機関の停止位置（停止時のクランク角度；回転角度位置）を制御することがおこなわれている。例えば、複数の気筒に個別に燃料を噴射する構成の内燃機関では、各気筒の動作状態を判別して圧縮行程の気筒に対して燃料を噴射することになる。しかしながら、内燃機関が停止している状態では、気筒の判別をおこなうことができないので、始動のために内燃機関をモータリング（クランキング）した直後に気筒が判別されるように、停止位置を制御することがある。
【０００３】
このような制御をおこなう装置の一例が、特開２００１−１５２８９１号公報に記載されている。この公報に記載された発明は、エンジンのクランク角度から圧縮上死点のシリンダを判別し、イグニッションスイッチを操作することによるエンジンの停止時には、判別された圧縮上死点のシリンダに基づいて所定のシリンダから燃料の停止をおこなうように構成されている。この公報に記載された発明では、燃料の停止を開始するシリンダを特定できることにより、エンジンが停止した際のクランク角度領域を特定でき、その結果、停止クランク角度範囲からエンジンの回転方向に一番近い位置に気筒判別のマーキングを施すことにより、気筒判別を早期化できる、としている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上記の公報に記載された発明では、所定のシリンダから燃料カットを開始することにより、エンジンの停止クランク角度範囲が定まった位置となるように制御している。すなわち、燃料の供給を停止した後は、エンジンの有する慣性エネルギが摩擦ロスやポンピングロスなどで消費され、ついにはエンジンが停止することになるが、燃料の供給停止後にエンジンが回転する回数がほぼ定まっているので、燃料カットを開始するシリンダを特定することにより、停止クランク角度範囲を特定できる。
【０００５】
上記の公報に記載されているように、所定のシリンダから燃料カットを開始すれば、エンジンを所定クランク角度範囲で停止させることができるが、慣性力による回転は、燃料の供給を完全に停止した後も幾分かは生じるから、燃料のカットのみをおこなったのでは、吸入した空気を圧縮することによる出力トルクの低下と、その後の空気の膨張による出力トルクの増大とが連続して生じることがある。このようなトルクの変動は、吸入した空気の量が多いほど大きくなるので、これがエンジンの停止する直前の振動として現れ、違和感の原因となる。特に、ディーゼルエンジンでは、圧縮比が大きいので、燃料の供給を停止した後の吸入空気量が相対的に多い場合には、出力トルクの変動による振動が顕著になる可能性がある。
【０００６】
また、最近では、ＮＯx の低減のために排気循環システムを採用している内燃機関があり、この種の内燃機関では循環させた排気が空気と共にシリンダに吸入される。したがって、その排気の循環量が通常の運転時と同様に確保されていれば、上記のように、燃料の供給を停止した後の吸気量が多くなるので、内燃機関の停止直前の振動の原因となる可能性がある。このような不都合を回避するために、内燃機関の停止制御が開始された後は、排気の循環を停止することが考えられる。しかしながら、排気の循環を停止すると、シリンダの内部の酸素の量が増大するので、燃料の燃焼が促進されてしまい、急激な燃料による燃焼音（いわゆるディーゼルノック）が発生し、これが搭乗者に違和感与える可能性があった。
【０００７】
この発明は、上記の技術的課題に着目してなされたものであり、目標とする回転角度位置に内燃機関を停止させるにあたって、違和感を生じさせることなく円滑に停止させることのできる停止制御装置を提供することを目的とするものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段およびその作用】
この発明は、上記の目的を達成するために、内燃機関を停止させる際に、燃料の供給と併せて、空気や循環排気の量を制御するように構成したことを特徴とするものである。すなわち請求項１の発明は、自動停止および該自動停止後の再始動を自動的に行うエコラン制御が可能なように構成された内燃機関を予め定めた回転角度位置に停止させるべく燃料の噴射を制御する内燃機関の停止制御装置において、燃料を最終に噴射する時点の吸気量を、アイドリング時より少なくかつ失火の生じない少量に抑制する吸気抑制手段を備えていることを特徴とする停止制御装置である。
【０００９】
したがって請求項１の発明では、内燃機関を停止する場合、目標とする回転角度位置で停止させるために、燃料の噴射を停止する順序あるいは最終の燃料噴射のタイミングなどが制御される。その最終の燃料の噴射の時点での吸気量が、アイドリング時の吸気量より少なくかつ失火の生じない程度の少量に抑制される。その結果、最終に噴射した燃料が確実に燃焼するとともに、内燃機関が過剰に回転することが防止されて予め定められた目標とする回転角度位置に停止する。
【００１０】
また、請求項２の発明は、請求項１の構成に加えて、燃料を最終に噴射した後に、前記吸気量を制御するバルブを全閉とするよう構成されていることを特徴とする停止制御装置である。
【００１１】
したがって請求項２の発明では、燃料の噴射が終了した後は、吸気が止められるので、内燃機関が慣性で回転する間の振動を防止もしくは抑制することができ、さらに確実かつ早期に内燃機関を停止させることができる。
【００１２】
さらに、請求項３の発明は、自動停止および該自動停止後の再始動を自動的に行うエコラン制御が可能なように構成された内燃機関が排気の一部を吸気側に循環させる排気循環機構を備え、予め定めた回転角度位置に停止させるべく前記内燃機関の燃料の噴射を制御する内燃機関の停止制御装置において、燃料を最終に噴射する時点の排気の循環量を、燃料の最終噴射時より前の循環量より少ない量に低下させる排気循環低減手段を備えていることを特徴とする停止制御装置である。
【００１３】
したがって請求項３の発明では、内燃機関の運転中には、必要に応じて、排気の一部が吸気側に循環させられ、またその内燃機関を停止させる場合、目標とする回転角度位置で停止させるために、燃料の噴射を停止する順序あるいは最終の燃料噴射のタイミングなどが制御される。その最終の燃料の噴射の時点での排気の循環量が、それ以前の量よりも低減される。その結果、最終に噴射した燃料の燃焼が、循環させられた少量の排気を含んだ状態で生じるので、緩慢な燃焼を生じさせて、いわゆる燃焼音（ディーゼルノック）などの異音や振動が防止もしくは抑制される。
【００１４】
そして、請求項４の発明は、自動停止および該自動停止後の再始動を自動的に行うエコラン制御が可能なように構成された内燃機関が排気の一部を吸気側に循環させる排気循環機構を備え、予め定めた回転角度位置に停止させるべく前記内燃機関の燃料の噴射を制御する内燃機関の停止制御装置において、燃料を最終に噴射した後に、前記排気の循環量を制御する排気循環制御弁を全閉にする排気循環低減手段を備えていることを特徴とする停止制御装置である。
【００１５】
また、請求項５の発明は、自動停止および該自動停止後の再始動を自動的に行うエコラン制御が可能なように構成された内燃機関が排気の一部を吸気側に循環させる排気循環機構を備え、予め定めた回転角度位置に停止させるべく前記内燃機関の燃料の噴射を制御する内燃機関の停止制御装置において、燃料を最終に噴射する時点の吸気量を、アイドリング時より少なくかつ失火の生じない少量に抑制する吸気抑制手段と、燃料を最終に噴射した後に、前記排気の循環量を制御する排気循環制御弁を全閉にする閉弁手段とを備えていることを特徴とする停止制御装置である。
【００１６】
したがってこれら請求項４の発明および請求項５の発明によれば、最終の燃料噴射の時点およびその後に内燃機関に吸入される気体の量が少なくなるので、最終に噴射した燃料の燃焼を確実に生じさせるとともに内燃機関が早期かつ確実に停止させられ、さらには停止に至る過程での振動が抑制される。
【００１７】
【発明の実施の形態】
つぎにこの発明を具体例に基づいて説明する。先ず、この発明で対象とする内燃機関について説明すると、この発明における内燃機関は、燃料や空気の供給およびその停止、あるいは点火のオン・オフなどによって自動停止および自動的な再始動の可能な内燃機関であり、ディーゼルエンジンやガソリンエンジンあるいはガスを燃料としたエンジンなどがその例である。図４には、内燃機関（エンジン）１の例としてディーゼルエンジンを示してあり、ここに示す例は、燃料をシリンダ２，３，４，５の内部に直接噴射するいわゆる直噴式のエンジンであり、排気浄化のための排気再循環機構（ＥＧＲ）を備えている。なお、仮に図４の左から順に＃１シリンダ２、＃２シリンダ３、＃３シリンダ４、＃４シリンダ５とし、圧縮上死点に至る順序は、＃１シリンダ２、＃３シリンダ４、＃４シリンダ５、＃２シリンダ３である。
【００１８】
すなわち、各シリンダ２，３，４，５のそれぞれに、燃料を高圧で噴射するインジェクタ６，７，８，９が設けられており、これらのインジェクタ６，７，８，９が、高圧に加圧された燃料を一時的に貯留するコモンレール１０に接続されている。また、各シリンダ２，３，４，５にはそれぞれグロー１１，１２，１３，１４が設けられている。
【００１９】
燃料を加圧する燃料ポンプ１５は、いわゆるプランジャタイプのポンプであって、図５に示すように、カムシャフト１６と一体となって回転する楕円カム１７によって押圧され、またリターンスプリング１８によって復帰移動するようになっている。したがってカムシャフト１６が、クランクシャフト（図示せず）の２回転のうちに１回転し、また楕円カム１７は長軸方向の両端部でプランジャを押圧するようになっているので、クランク角（ＣＡ）で３６０度ＣＡ毎に燃料の吸入と圧送とをそれぞれ１回おこなうようになっている。
【００２０】
各シリンダ２，３，４，５に吸気を分配して供給するインテークマニホールド１９が、排気式過給機２０におけるコンプレッサー２１に接続されている。このコンプレッサー２１からインテークマニホールド１９に到る吸気管路に、加圧されて温度の上昇した吸気を冷却するインタークーラ２２と、吸気量を制御する吸気絞り弁２３とが介装されている。その吸気絞り弁２３は、モータなどのアクチュエータ（図示せず）によって電気的に制御できるように構成されている。
【００２１】
他方、各シリンダ２，３，４，５の排気ポートに接続されたエキゾーストマニホールド２４が、前記過給機２０における排気タービン２５に接続されている。さらにこの排気タービン２５が、排気浄化触媒を備えた触媒コンバータ２６に連通されている。
【００２２】
そして、各シリンダ２，３，４，５で発生した燃焼排ガスの一部をインテークマニホールド１９に導く排気再循環管路２７が設けられ、その排気再循環管路２７には、排ガスを冷却するＥＧＲクーラ２８と、排ガスの流量を制御するＥＧＲバルブ２９とが、エキゾーストマニホールド２４側からここに挙げた順に介装されている。
【００２３】
また、上記のエンジン１は通常のエンジンと同様に、始動時には外力によって完爆回転数まで強制的に回転させる必要があり、そのための回転駆動機構としてスタータ３０が付設されている。このスタータ３０は、適宜の構成のものを採用することができ、例えば起動信号によってピニオンギヤ（図示せず）を前進させて、エンジン１におけるリングギヤ（図示せず）に噛合（すなわち係合）させ、その状態でエンジン１を回転させる構成のものを採用することができる。
【００２４】
上記のエンジン１は、停車中でかつ制動操作されるなどの所定の条件が成立することにより、自動停止させられ、その後に制動操作が解除されるなどの停止条件が成立しなくなることにより、自動的に再始動されるいわゆるエコラン制御が可能なように構成されている。その制御のためのエンジン用電子制御装置（Ｅ−ＥＣＵ）３１と、エコラン用電子制御装置（ＥＣＯ−ＥＣＵ）３２が設けられている。
【００２５】
これら電子制御装置３１，３２は、マイクロコンピュータを主体として構成されたものであって、エンジン用電子制御装置３１は、入力されたデータに基づいて演算をおこない、エンジン１の動作状態を制御するように構成されている。具体的には、始動要求があった場合にスタータ３０を駆動してそのギヤをエンジン１側のギヤに噛み合わせるとともにエンジン１をクランキングし、また、加減速の要求に基づいて燃料の噴射量を制御し、必要に応じてこれと併せて吸気絞り弁２３やＥＧＲバルブ２９の開度を制御し、さらには加減速要求に基づいて過給機２０による過給圧を制御するように構成されている。
【００２６】
エコラン用電子制御装置３２は、入力されたデータに基づいて演算をおこなって、エンジン１の停止条件や始動条件の成立を判定し、その判定結果に基づいてエンジン用電子制御装置３１に対してエンジン１の停止要求や始動要求を出力するようになっている。その停止条件は、例えば車速がゼロと判定され、かつブレーキ操作されていることが判定されることである。また始動条件は、ブレーキ操作が解除されるなど、停止条件の内容のいずれかが成立しなくなることである。エンジン用電子制御装置３１は、これら停止要求や始動要求があった場合には、その要求に従ってエンジン１の停止もしくは始動の制御を実行し、またこれらの要求がない場合には、アクセル開度に代表される駆動要求量に応じてエンジン１の出力（より具体的には燃料噴射量）を制御するように構成されている。
【００２７】
これらの制御をおこなうために、電子制御装置３１にアクセル開度センサ３３およびクランク角度センサ３４ならびにクランク角度基準位置センサ３５が接続されている。また、特には図示していないが、いずれかの電子制御装置３１，３２には、車速信号などの他の適宜の信号が入力されている。
【００２８】
そのクランク角度センサ３４は、エンジン１におけるクランク軸（図示せず）の回転角度を検出し、またその検出信号を利用してエンジン１の回転速度（回転数）を検出するためのセンサであり、図６に示すように、クランク軸が１回転することにより１回転するタイミングロータ３６と、その外周側の所定位置に配置されたピックアップ３７とを備えている。そのタイミングロータ３６は、外周縁に、所定角度（例えば１０度）ごとに突起もしくは歯を形成した円盤状もしくは歯車状の部材であり、その突起もしくは歯が、一部で欠けており、その部分がいわゆる歯欠け部３８とされている。また、ピックアップ３７は、いわゆる電磁ピックアップであって、タイミングロータ３６の突起もしくは歯が接近した後、離れるごとにパルス信号を出力するように構成されている。
【００２９】
したがって、クランク角度センサ３４は、前記歯欠け部３８からの角度としてクランク軸の回転角度を検出できるようになっている。より具体的に説明すると、４気筒の４サイクルエンジンの例では、２つのシリンダ（例えば１番目に燃焼するシリンダと３番目に燃焼するシリンダ）におけるピストンが同時に上死点に到達し、いずれか一方が圧縮行程での上死点となり、かつ他方が排気行程での上死点となるので、これらの上死点が前記歯欠け部３８から所定の角度（一例として２１０度）となるように、歯欠け部３８とピックアップ３７との相対位置が設定されている。
【００３０】
また一方、クランク角度基準位置センサ３５は、クランク軸が２回転して１サイクルを完了するように構成されていることに伴い、クランク軸が２回転する間の角度の基準位置を与えるためのセンサであり、図７に示すように、クランク軸が２回転する間に１回転する回転部材（例えばカムシャフトタイミングプーリー）３９の外周部に１つの突起４０が形成され、その突起４０に感応してパルス信号を出力するピックアップ４１が前記回転部材３９の外周側に配置されている。なお、この突起４０とピックアップ４１との相対位置は、上記のクランク角度センサ３４におけるピックアップ３７が歯欠け部３８を検出した後、クランク軸が所定の角度（一例として１２０度）回転する間にピックアップ４１が突起４０を検出する位置に設定されている。
【００３１】
したがってこれらの各センサ３４，３５によって、２回転する間のクランク軸の角度位置、および各シリンダの行程を検出できるようになっている。一例を示せば、前記クランク角度センサ３４が歯欠け部３８からの前記所定角度（一例として２１０度）を検出した時点では、２つのシリンダにおける各ピストンが上死点に位置している。その所定の角度（２１０度）の回転の間に、クランク角度基準位置センサ３５において、ピックアップ４１が突起４０を検出したとすると、例えば燃焼順序が１番目のシリンダにおいて圧縮行程が終了してピストンが上死点に到達し、かつ燃焼順序が３番目のシリンダにおいて排気行程が終了してピストンが上死点に到達しているものと判定される。他のシリンダについては、これに準じてその行程が判定される。なお、この種のクランク軸の角度位置やそれに基づく燃料を噴射するシリンダの判別をおこなう技術としては、例えば特開平１１−６２６８１号公報に記載されている技術を採用できる。
【００３２】
上述したようにこの発明で対象とするエンジン１は、クランク角度センサ３４の信号（Ｎe 信号）とクランク角度基準位置センサ３５の信号（Ｇ1 信号）とに基づいて気筒判別をおこなうので、クランクシャフトが停止状態から２回転すれば必ず気筒判別することができるが、クランクシャフトの停止角度位置によって回転し始めた直後に気筒を判別することができる。また、同様に、クランクシャフトが１回転すれば、その間にカムシャフト１６およびこれと一体の楕円カム１７が１８０度回転するので、燃料を圧送することができるが、上記のクランクシャフトが回転し始めた直後の気筒判別に合わせて、燃料ポンプ１５で燃料を圧送させることができる。
【００３３】
図１ないし図３はこの発明の制御装置で実行される制御の一例を概念的に示しており、図１は制御フローチャートを示し、図２および図３はタイムチャートを示している。先ず、この発明による停止制御は、上記のエンジン１を搭載した車両の動作状態が所定の条件を満たした場合にエンジン１を自動的に停止し、その条件が成立しなくなった場合にエンジン１を自動的に再始動するエコラン制御によって実行される。したがってエコラン制御による停止要求（エコランＯＮ）が成立しているか否かが判断される（ステップＳ１）。具体的には、前述したエコラン用電子制御装置３２からエンジン用電子制御装置３１に停止要求信号が入力されているか否かが判断される。このステップＳ１で否定的に判断された場合には、特に制御をおこなうことなくリターンする。
【００３４】
これに対してエンジン１の停止要求が成立していることにより、ステップＳ１で肯定的に判断された場合には、その時点のエンジン１の回転角度位置が判断される（ステップＳ２）。例えば＃１シリンダ２の圧縮上死点（ＴＤＣ）を越えかつ＃３シリンダ４の圧縮上死点に至る前の回転角度位置を含むＡゾーン（＃１シリンダ２のＴＤＣ〜＃４シリンダ５のＴＤＣまで：図２参照）に入っているか、あるいは＃４シリンダ５の圧縮上死点（ＴＤＣ）を越えかつ＃２シリンダ３の圧縮上死点に至る前の回転角度位置を含むＢゾーン（＃４シリンダ５のＴＤＣ〜＃１シリンダ２のＴＤＣまで：図２参照）に入っているかが判断される。これは、気筒判別位置に至る前で最も早期に燃料の噴射を停止できるシリンダを選択するためである。
【００３５】
ついで、目標アイドル回転数を読み取る（ステップＳ３）。この目標アイドル回転数は、空調用コンプレッサーやパワステ用油圧ポンプあるいは電気負荷などの負荷に応じて設定されているアイドル回転数であり、エコラン制御でエンジン１を停止させる場合、停止の直前ではエンジン１が必ずアイドル回転数になるからである。また、その回転数に応じてエンジン１の慣性エネルギが異なり、燃料の噴射停止後、エンジン１が止まるまでの回転角度がその慣性エネルギによって異なるからである。
【００３６】
一方、エンジン１の気筒の判別をおこなうことのできる回転角度位置は、上述した各センサ３４，３５の構成によって決まっている。また、燃料ポンプ１５が燃料を圧送する回転角度位置も、上述したように機構上、決まっている。したがってエンジン１を再始動する場合に、気筒の判別とその直後に燃料ポンプ１５が圧送行程となる回転角度位置が機構上決まるので、エンジン１の停止位置を、そのような角度位置に設定するための最終燃料噴射気筒が決定される（ステップＳ４）。すなわち燃料の噴射を停止した後にエンジン１が惰性回転する角度もしくは回転回数は、上記の目標アイドル回転数に基づいて求まるので、エンジン１を停止させるべき回転角度位置に対してその惰性回転する角度だけ手前の位置を、燃料の噴射を停止する位置とし、それに対応して噴射停止気筒を決定する。
【００３７】
図２に基づいてより具体的に説明すると、ここに示す例は、＃２シリンダ３の圧縮上死点を挟んだ所定角度の範囲、および＃３シリンダ４の圧縮上死点を挟んだ所定角度の範囲で燃料ポンプ１５が圧送行程となり、また＃１シリンダ２の圧縮上死点からクランク角度（ＣＡ）で９０度前の位置、および＃４シリンダ５の圧縮上死点からクランク角度（ＣＡ）で９０度前の位置で気筒判別が可能な四気筒エンジンを対象とした例である。エンジン１は、いずれかの気筒で圧縮上死点を過ぎた位置で停止するので、停止後に再始動する場合、早期の気筒判別できる停止位置は、＃１シリンダ２の圧縮上死点を過ぎた位置である。
【００３８】
図２に示すようにエンジン１の停止要求がＢゾーンで生じたとすると、その時点のアイドル回転数が、クランクシャフトを１回程度、惰性回転させた後に停止させる程度の回転数であれば、目標とする停止回転角度位置に対して直近の手前の圧縮上死点となるシリンダに対して１回転分、手前のシリンダを噴射停止気筒とする。
【００３９】
こうすれば、エンジン１は＃１シリンダ２の圧縮上死点を越えた回転角度位置で停止し、この状態から再始動のためにクランキングすると、１８０度程度回転した時点で気筒が判別され、その後の燃料の噴射の可能なシリンダが＃２シリンダ３となる。前述したように、燃料ポンプ１５は、＃２シリンダ３の圧縮上死点を挟んだ所定の角度範囲で圧送行程となるので、＃２シリンダ３に対して充分高圧の燃料を供給することができ、その結果、エンジン１を直ちに完爆状態に至らしめることができる。すなわち再始動を遅れを生じることなく迅速におこなうことができる。
【００４０】
上記のようにして最終噴射気筒を決定した後、その最終噴射時に吸気絞り弁２３の開度が、アイドリング時の開度より低開度でかつ最終噴射気筒で失火が生じない程度の吸気を確保できる開度Ｄs もしくはこれに近似する開度となるように、吸気絞り弁２３の動作時期を決定する（ステップＳ５）。なお、その吸気絞り弁２３の開度Ｄs は、予め定めた開度であり、固定値あるいは燃料噴射量やエンジン水温などに応じて変化する値であってよい。
【００４１】
また、その動作時期は、吸気絞り弁２３の現時点の開度と最終噴射時に設定する開度Ｄs との差もしくは現時点の開度、および吸気絞り弁２３の動作速度に基づいて決定することができる。この制御は、最終に噴射した燃料を確実に燃焼させるとともに、その結果生じたエネルギが過剰にならないようにすることにより、エンジン１を目標とする回転角度位置で確実に停止させること、および燃料の噴射停止後に直ちに吸気を停止することを目的として実行される。
【００４２】
また、上記のステップＳ５の制御と併せて、燃料の最終噴射時点の排気循環量を所定の少量に保つために、ＥＧＲバルブ２９を所定の開度Ｅfins に低下させる作動開始時期が決定される（ステップＳ６）。その所定開度Ｅfins は、吸気を上記のように絞った状態で燃料を噴射した場合であっても、ＮＯx 量が増大しないように、燃焼がある程度緩慢に生じる排気循環量を確保する開度であり、予め定めた開度もしくは燃料噴射量やエンジン水温などに応じて変化する開度であってよい。
【００４３】
また、その動作時期は、ＥＧＲバルブ２９の現時点の開度と最終噴射時に設定する所定開度Ｅfins との差もしくは現時点の開度、およびＥＧＲバルブ２９の動作速度に基づいて決定することができる。この制御は、最終に噴射した燃料が急激に燃焼したり、それに伴って燃焼音（すなわちディーゼルノック）が発生することを防止もしくは抑制し、併せて燃料の噴射停止後に直ちに排気循環を停止することを目的として実行される。
【００４４】
ついでステップＳ４で決定されたタイミングで燃料の噴射が停止される（ステップＳ７）。これと併せて、あるいは噴射の停止後に、吸気絞り弁２３およびＥＧＲバルブ２９が閉じられ、吸気および排気循環が停止され、その状態でエンジン１はアイドル回転で所定回転した後、停止する（ステップＳ８）。したがって、燃料の噴射を停止した後は、シリンダに空気や排気が供給されないので、その圧縮や膨張あるいはそれに起因するエンジントルクの変動が回避もしくは抑制され、その結果、振動を生じさせることなく、円滑にエンジン１が停止する。
【００４５】
図２に示す具体例では、＃４シリンダ５が最終噴射気筒とされるので、その＃４シリンダ５に燃料を噴射する時点の吸気絞り弁２３の開度およびＥＧＲバルブ２９の開度が、上述した所定の開度Ｄs ，Ｅfins となるように、それぞれ所定の時期に開度を変更する制御が開始される。図２に示す例では、＃１シリンダ２の圧縮上死点に対して９０ＣＡ程度過ぎた時点に吸気絞り弁２３の開度の制御が開始される。
【００４６】
その制御を開度の変化で示せば、図３のとおりである。最終気筒である＃４シリンダ５に対する燃料の噴射タイミングは、クランク角度から決まり、その時点をｔ0 とすると、そのｔ0 時点に吸気絞り弁２３の開度が前述した所定の開度Ｄs となるように制御するには、現時点の開度と吸気絞り弁２３の変化速度に基づいて定まる所定時間前のｔ1 時点に開度の変更制御を開始することになる。また、図３には、ＥＧＲバルブ２９の開度の変化を併せて示してあり、ｔ0 時点に前述した所定開度Ｅfins の付近となるように制御するには、現時点の開度とＥＧＲバルブ２９の動作速度とに基づいて定まる所定時間前のｔ2 時点にＥＧＲバルブ２９の絞り制御を開始する。
【００４７】
このように制御すれば、燃料の最終噴射時点ｔ0 では、吸気量がアイドリング時よりも少なくなっており、その結果、スモークを悪化させることなく燃料を燃焼させることができ、またそれに伴うエンジン１の回転数が特には増大しないので、所定回転数後にエンジン１を確実に停止させることができる。また、燃料の噴射停止後に吸気絞り弁２３を閉じるが、最終噴射時に既にある程度閉じられているので、最終噴射の後に直ちに吸気絞り弁２３を閉じることができ、その結果、燃料の噴射停止後にエンジン１が回転するとしても、吸気の圧縮やその膨張が防止もしくは抑制されるので、エンジントルクの変動やそれに起因する振動を回避することができる。
【００４８】
また、同様に、ＥＧＲバルブ２９の開度が、燃料の最終噴射時点ｔ0 で所定の開度Ｅfins に維持されるので、排気の循環量をある程度確保した状態で燃料が燃焼する。そのため、燃料の急激な燃焼が抑制されて燃焼音（いわゆるディーゼルノック）を防止することができる。そして、その後、ＥＧＲバルブ２９を閉じるにあたり、既に開度を低下させているので、最終噴射の後に直ちにＥＧＲバルブ２９を閉じることができ、その結果、燃料の噴射停止後にエンジン１が回転するとしても、吸入したガスの圧縮やその膨張が防止もしくは抑制されるので、エンジントルクの変動やそれに起因する振動を回避することができる。
【００４９】
ここで上記の具体例とこの発明との関係を簡単に説明すると、図１に示すステップＳ５の機能的手段が、この発明の吸気抑制手段に相当し、またステップＳ６の機能的手段が、この発明の排気循環低減手段に相当する。さらにステップＳ８の機能的手段が、この発明の閉弁手段に相当する。
【００５０】
なお、上記の具体例では、エンジン１の停止制御の際に吸気量と排気循環量との両方を制御する例を挙げたが、この発明は上記の具体例に限定されないのであり、吸気量のみあるいは排気循環量のみを制御するように構成してもよい。例えば、吸入する空気の量と循環させる排気の量との和が、アイドリング状態より減少するように構成してもよい。また、この発明は、ディーゼルエンジンを対象とした停止制御装置で特に有効であるが、この発明で対象とする内燃機関はガソリンエンジンやガスエンジンなどの他のレシプロエンジンを対象とする制御装置にも適用することができる。さらに、上記の具体例は、四気筒のエンジンを対象とした例であるが、この発明は上記の具体例に限定されないのであって、要は、複数気筒のエンジンを対象とした停止制御装置に適用することができる。そしてまた、この発明で対象とする内燃機関の気筒判別のための手段は、上記の具体例で示したものに限定されず、任意の構成のものであってよい。
【００５１】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１の発明によれば、内燃機関を停止する場合、目標とする回転角度位置で停止させるために、燃料の噴射を停止する順序あるいは最終の燃料噴射のタイミングなどが制御され、その最終の燃料の噴射の時点での吸気量が、アイドリング時の吸気量より少なくかつ失火の生じない程度の少量に抑制されるので、最終に噴射した燃料を確実に燃焼させることができるとともに、内燃機関が過剰に回転することを防止して予め定めた目標とする回転角度位置に内燃機関を停止させることができる。
【００５２】
また、請求項２の発明によれば、請求項１の発明による効果に加えて、燃料の噴射が終了した後は、吸気を止めるので、内燃機関が慣性で回転する間の振動を防止もしくは抑制することができる。
【００５３】
さらに、請求項３の発明によれば、内燃機関を停止させる場合、目標とする回転角度位置で停止させるために、燃料の噴射を停止する順序あるいは最終の燃料噴射のタイミングなどが制御され、その最終の燃料の噴射の時点での排気の循環量が、それ以前の量よりも低減されるので、最終に噴射した燃料の燃焼が、循環させられた少量の排気を含んだ状態で生じ、その結果、緩慢な燃焼を生じさせて、いわゆる燃焼音（ディーゼルノック）などの異音や振動を防止もしくは抑制することができる。
【００５４】
そして、請求項４の発明および請求項５の発明によれば、最終の燃料噴射の時点およびその後に内燃機関に吸入される気体の量が少なくなるので、最終に噴射した燃料の燃焼を確実に生じさせるとともに内燃機関を早期かつ確実に停止させることができ、さらには停止に至る過程での振動を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 この発明の制御装置で実行される制御例を説明するためのフローチャートである。
【図２】 停止要求に基づく燃料の噴射停止タイミングを説明するためのクランク角度で示したタイムチャートである。
【図３】 この発明による吸気絞り弁およびＥＧＲバルブの開度の変化ならびにエンジンの回転数の変化を示すタイムチャートである。
【図４】 この発明で対象とする内燃機関の制御系統を模式的に示すブロック図である。
【図５】 燃料ポンプの一例を模式的に示す図である。
【図６】 クランク角度センサの一例を示す模式図である。
【図７】 クランク角度基準位置センサの一例を示す模式図である。
【符号の説明】
１…エンジン、 ２，３，４，５…シリンダ、 ６，７，８，９…インジェクタ、 １０…コモンレール、 １５…燃料ポンプ、 ３１…エンジン用電子制御装置（Ｅ−ＥＣＵ）、 ３２…エコラン用電子制御装置（ＥＣＯ−ＥＣＵ）、 ３４…クランク角度センサ、 ３５…クランク角度基準位置センサ。
Claims (5)
- 自動停止および該自動停止後の再始動を自動的に行うエコラン制御が可能なように構成された内燃機関を予め定めた回転角度位置に停止させるべく燃料の噴射を制御する内燃機関の停止制御装置において、
燃料を最終に噴射する時点の吸気量を、アイドリング時より少なくかつ失火の生じない少量に抑制する吸気抑制手段を備えていることを特徴とする内燃機関の停止制御装置。 - 燃料を最終に噴射した後に、前記吸気量を制御するバルブを全閉とするよう構成されていることを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の停止制御装置。
- 自動停止および該自動停止後の再始動を自動的に行うエコラン制御が可能なように構成された内燃機関が排気の一部を吸気側に循環させる排気循環機構を備え、予め定めた回転角度位置に停止させるべく前記内燃機関の燃料の噴射を制御する内燃機関の停止制御装置において、
燃料を最終に噴射する時点の排気の循環量を、燃料の最終噴射時より前の循環量より少ない量に低下させる排気循環低減手段を備えていることを特徴とする内燃機関の停止制御装置。 - 自動停止および該自動停止後の再始動を自動的に行うエコラン制御が可能なように構成された内燃機関が排気の一部を吸気側に循環させる排気循環機構を備え、予め定めた回転角度位置に停止させるべく前記内燃機関の燃料の噴射を制御する内燃機関の停止制御装置において、
燃料を最終に噴射した後に、前記排気の循環量を制御する排気循環制御弁を全閉にする排気循環低減手段を備えていることを特徴とする内燃機関の停止制御装置。 - 自動停止および該自動停止後の再始動を自動的に行うエコラン制御が可能なように構成された内燃機関が排気の一部を吸気側に循環させる排気循環機構を備え、予め定めた回転角度位置に停止させるべく前記内燃機関の燃料の噴射を制御する内燃機関の停止制御装置において、
燃料を最終に噴射する時点の吸気量を、アイドリング時より少なくかつ失火の生じない少量に抑制する吸気抑制手段と、
燃料を最終に噴射した後に、前記排気の循環量を制御する排気循環制御弁を全閉にする閉弁手段と
を備えていることを特徴とする内燃機関の停止制御装置。
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