JP4458019B2 - 車両用エンジンの制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、自動停止・再始動制御を行う車両用エンジンの制御装置に関する。

渋滞や信号待ち等で車両を停止させた場合にエンジンを自動停止させ、車両停止時の騒音や燃料消費、排出ガスを抑制する、いわゆるアイドルストップ制御を行うエンジン制御システムが知られている。このようなエンジン制御システムでは、車速がゼロであり、且つブレーキペダルの踏み込み操作が継続的に行われているなどの停止条件が成立した場合にエンジンの自動停止が行われる。また、エンジンの停止後、ブレーキペダルの踏み込み操作が解除されるなどの再始動条件が成立した場合にエンジンの再始動が行われる。

さて、特許文献１に記載の発明では、エンジン水温が所定範囲内か否かを判定し、所定範囲内にない場合にはエンジンの自動停止を禁止している。エンジン水温が比較的低い場合には、暖機が完了していないため始動性が確保できないことから自動停止を行っていない。また、エンジン水温が比較的高い場合には、オーバーヒートを起こすおそれがあるため自動停止を行っていない。

ところが、エンジン水温が所定範囲内であっても、車両停止時にエンジンが自動停止された場合には、走行風がなく空冷効果が小さかったり、エンジンの動力を利用した冷却システムが十分に働かなかったりして、エンジン及びその周辺雰囲気の温度が上昇する。すると、エンジンを再始動させる際にエンジンの燃焼室に導入される混合気の温度が上昇する。そして、混合気の温度上昇に伴いその圧力が高くなり、圧縮行程において自着火が発生する。自着火が発生すると通常の燃焼に比べて燃焼圧力が高くなるため、エンジンが損傷するおそれがある。また、エンジン回転速度が上昇する際に車両の振動が大きくなったり、発進時の車両ショックが大きくなる問題がある。
特開昭５８−１８５３５号公報

本発明の目的は、車両用エンジンの自動停止及び自動再始動制御を行うにあたり、再始動時において混合気の自着火の発生を抑制し、ひいてはエンジンの保護などを図ることができる車両用エンジンの制御装置を提供することである。

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説明する。

請求項１に記載の発明では、エンジンの温度情報をパラメータとする自着火発生領域を定めておき、温度情報を取得するとともに、取得した温度情報の値が自着火発生領域内か否かを判定する。そして、エンジンの自動停止中に自着火発生領域内にあると判定された場合にエンジンを即時に再始動させる。

自動停止・再始動制御を実施するエンジンの制御装置では、所定の停止条件が成立するとエンジンが自動的に停止され、その後再始動条件が成立するとエンジンが再始動される。ここで、エンジンが自動的に停止された状態に注目すると、エンジンの停止中には冷却システムなどが十分に働かなくなり、エンジン及びその周辺雰囲気の温度が上昇する。そして、混合気の温度が上昇し、再始動に際してその圧力が過剰に高くなると自着火が発生する。このため、エンジンの温度情報をパラメータとして自着火の発生の可能性（確率）に基づく自着火発生領域を設定し、エンジンの停止中に取得した温度情報の値が自着火発生領域内にあれば、次の再始動条件の成立を待たずに、エンジンを即時に再起動させる。これにより、自着火の発生が抑制され、ひいては、自着火による異常振動や騒音、及びエンジン回転速度の過剰な上昇を抑制するとともに、エンジンの保護を図ることができる。

請求項２に記載の発明では、請求項１に記載の発明において、取得した温度情報の値が自着火発生領域内である場合に再始動に際しエンジンの始動時制御量を補正する。

発明者らによれば、自着火の発生の可能性や自着火の発生時における燃焼圧力の大きさは、燃焼室に導入される混合気の空燃比やその充填効率等に影響を受けることが確認されている。そこで、取得した温度情報の値が自着火発生領域内にあれば再始動に際し、エンジンの始動時制御量を補正することによって混合気の空燃比やその充填効率などを調整してエンジンを再始動させる。これにより、自着火の発生がより確実に抑制される。また、仮に自着火が発生したとしても燃焼圧力を低下させることができるため、エンジンが受けるダメージが低減される。

請求項３に記載の発明では、請求項２に記載の発明において、温度情報をパラメータとして自着火の発生の可能性が異なる自着火判定領域を定めておき、取得した温度情報の値がいずれかの自着火判定領域内か否かを判定する。そして、自着火の発生の可能性が比較的高い自着火発生領域内にあれば、エンジンを即時に再始動させる。また、自着火の発生の可能性が比較的低い自着火発生領域内にあれば、再始動に際してエンジンの始動時制御量を補正する。

上記構成によれば、自着火の可能性が低い場合には、再始動条件の成立までエンジンの停止状態が継続され、再始動条件が成立した際に始動時制御量の補正が行われつつエンジンが再始動される。また、自着火の可能性が高くなる場合にはエンジンが即時に再始動される。これにより、自動停止による騒音や燃料消費、及び排出ガスを抑制する利点を確保しつつ、自着火の発生を適切な手段によって抑制することができる。
請求項４に記載の発明では、請求項１乃至３のいずれかに記載の発明において、停止条件が成立した際に取得された吸入空気の温度が所定値よりも高い場合にエンジンを自動的に停止させない。
停止条件が成立した際に吸入空気の温度が所定値よりも高い場合には、その後の温度上昇により、温度情報の値が自着火発生領域に入る可能性が高い。故にかかる場合には、自動停止を禁止する。自着火の発生の直接的な要因の１つは燃焼室内に吸入される空気の温度であり、吸入空気の温度に基づいてエンジンの自動停止を行わせないことにより、自着火が発生する可能性を適正に判断できる。

請求項５に記載の発明では、エンジンの温度情報をパラメータとする自着火発生領域を定めておき、温度情報を取得するとともに、取得した温度情報の値が自着火発生領域内か否かを判定する。そして、再始動条件の成立時に自着火発生領域内にあると判定された場合に再始動に際しエンジンの始動時制御量を補正する。さらに、停止条件が成立した際に取得された吸入空気の温度が所定値よりも高い場合にエンジンを自動的に停止させない。

前述したように発明者らによれば、自着火の発生の可能性や自着火の発生時における燃焼圧力は、燃焼室に導入される混合気の空燃比やその充填効率等に影響を受けることが確認されている。このため、エンジンの温度情報をパラメータとして自着火の発生の可能性（確率）に基づく自着火発生領域を設定し、再始動条件の成立時に取得した温度情報の値が自着火発生領域内にあれば、エンジンの始動時制御量を補正することによって混合気の空燃比やその充填効率などを調整してエンジンを再始動させる。これにより、自着火の発生が抑制され、ひいては、自着火による異常振動や騒音、及びエンジン回転速度の過剰な上昇を抑制するとともに、エンジンの保護を図ることができる。また、仮に自着火が発生したとしても燃焼圧力が低下するため、エンジンのダメージが低減される。
停止条件が成立した際に吸入空気の温度が所定値よりも高い場合には、その後の温度上昇により、温度情報の値が自着火発生領域に入る可能性が高い。故にかかる場合には、自動停止を禁止する。自着火の発生の直接的な要因の１つは燃焼室内に吸入される空気の温度であり、吸入空気の温度に基づいてエンジンの自動停止を行わせないことにより、自着火が発生する可能性を適正に判断できる。

請求項６に記載の発明では、請求項２、３、及び５のいずれかに記載の発明において、始動時制御量の補正として燃料噴射弁により噴射する燃料量を増量補正する。

混合気中の燃料量を増加させると燃料の蒸発潜熱によって混合気の温度が低下する。これにより、自着火が発生する可能性が低下するため、自着火の発生を抑制することができる。

請求項７に記載の発明では、請求項２、３、５及び６のいずれかに記載の発明において、エンジンのシリンダ内における実圧縮比又は混合気の充填量を減ずるようにエンジンの始動時制御量を補正する。

エンジンのシリンダ内における実圧縮比を減少させると、混合気の圧力が過剰に高くなることが回避される。また、混合気の充填量を減少させると、混合気の充填効率が減少して混合気の圧力が過剰に高くなることが回避される。故に、自着火の発生を抑制することができる。

請求項８に記載の発明では、請求項７に記載の発明において、吸気バルブ又は排気バルブの少なくとも一方の開閉動作を調整可能なバルブ可変機構を設け、始動時制御量の補正として吸気バルブ若しくは排気バルブの閉タイミングを遅角側に補正する、又は前記吸入バルブのリフト量を減補正する。

吸気バルブの閉タイミングを遅角側に補正することにより、一旦燃焼室に導入された混合気が吸入通路に吹き戻される。排気バルブの閉タイミングを遅角側に補正することにより、一旦燃焼室に導入された混合気が排気通路に吹き流される。また、吸気バルブのリフト量を減補正することにより、燃焼室に導入される混合気の量が減少する。以上によれば、混合気の充填量が減少してその充填効率が低下するため、自着火の発生を抑制することができる。

請求項９に記載の発明では、請求項１乃至８のいずれかに記載の発明において、エンジンの冷却水の温度又は吸入空気の温度の少なくともいずれかを取得し、この取得した温度が自着火発生領域内か否かを判定する。

前述したように自着火の発生の要因は、混合気の温度が上昇することである。このため、混合気の温度上昇に影響を与えるエンジン及びその周辺雰囲気の温度を取得し、自着火判定領域内か否かを判定することにより、自着火の発生の可能性が的確に判定される。

請求項１０に記載の発明では、請求項１乃至９のいずれかに記載の発明において、エンジンが自動停止した時の温度情報を初期温度情報として取得する。そして、取得した初期温度情報とエンジンの自動停止時からの経過時間とから温度情報を推定する。

エンジン停止後には時間の経過に伴い温度情報の値が変化する。このとき、エンジンの停止時の初期温度と経過時間によって、エンジン停止後の温度情報の値の変化を推定することが可能である。このため、自動停止中において次の再始動時までの温度情報を推定し、この推定された温度情報に基づいて自着火の発生の可能性を判定することができる。

（第１の実施の形態）
以下、本発明を具体化した一実施の形態を図面に従って説明する。本実施の形態は、車両エンジンとして多気筒ガソリンエンジンを対象にエンジン制御システムを構築するものとしており、この制御システムにおいては電子制御ユニット（以下、ＥＣＵという）を中枢として燃料噴射量の制御や点火時期の制御等を実施することとしている。先ずは、図１を用いてエンジン制御システムの全体概略構成図を説明する。

図１に示すエンジン１０において、吸気管１１の最上流部にはエアクリーナ１２が設けられ、このエアクリーナ１２の下流側には吸入空気量を検出するためのエアフローメータ１３が設けられている。エアフローメータ１３には、吸入空気の温度（エンジン吸気温）を検出するための吸気温センサ１３ａが内蔵されている。エアフローメータ１３の下流側には、ＤＣモータ等のスロットルアクチュエータ１５によって開度調節されるスロットルバルブ１４が設けられている。スロットルバルブ１４の開度（スロットル開度）は、スロットルアクチュエータ１５に内蔵されたスロットル開度センサにより検出されるようになっている。吸気管１１はスロットルバルブ１４の下流側にて各気筒の吸気ポートに接続され、それぞれの吸気ポート近傍に燃料を噴射する電磁駆動式の燃料噴射弁１６が取り付けられている。

エンジン１０の吸気ポート及び排気ポートには、それぞれ吸気バルブ１７及び排気バルブ１８が設けられている。吸気バルブ１７のカム部には、吸気バルブ可変装置１７ａが設けられている。吸気バルブ可変装置１７ａは、例えば油圧式のカム位相調整機構を有しており、吸気バルブ１７のカム軸の位相を連続的に可変設定することにより、吸気バルブ１７の開閉タイミングを調整するものである。

吸気バルブ１７の開動作により空気と燃料との混合気が燃焼室１９に導入され、排気バルブ１８の開動作により燃焼後の排ガスが排気管２１に排出される。エンジン１０のシリンダヘッドには各気筒に点火プラグ２２が取り付けられており、点火プラグ２２には、点火コイル等より構成される図示しない点火装置（イグナイタ）を通じて、所望とする点火時期において高電圧が印加される。この高電圧の印加により、各点火プラグ２２の対向電極間に火花放電が発生し、燃焼室１９に導入した混合気が点火され燃焼に供される。

また、冷却システムとしてシリンダブロック２３にはウォータジャケット２４が形成されている。エンジン１０の動力を利用するウォータポンプ（図示略）の駆動によりウォータジャケット２４を冷却水が循環し、エンジン１０が冷却される。さらにエンジン１０には、始動装置としてのスタータモータ２５が設けられている。

排気管２１には、排出ガス中のＣＯ，ＨＣ，ＮＯｘ等を浄化するための三元触媒等の触媒２６が設けられ、触媒２６の上流側には、排ガスを検出対象として混合気の空燃比を検出するための空燃比センサ３１（Ｏ2センサ、リニアＡ／Ｆセンサ等）が設けられている。また、エンジン１０のシリンダブロック２３には、エンジン１０の所定クランク角毎に（例えば３０°ＣＡ周期毎に）矩形状のクランク角信号を出力するクランク角度センサ３２や、冷却水温（エンジン水温）を検出するエンジン水温センサ３３が取り付けられている。この他に、走行速度（車速）を検出する車速センサ３４や、運転者によるアクセル操作量（アクセル開度）を検出するアクセル開度センサ３５、及び運転者によるブレーキ操作（オン又はオフのスイッチ動作）を検出するブレーキスイッチ３６が設けられている。

上述した各種センサの出力は、エンジン制御を司るＥＣＵ４０に入力される。ＥＣＵ４０は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等よりなる周知のマイクロコンピュータを主体として構成され、ＲＯＭに記憶された各種の制御プログラムを実行することで、エンジン運転状態に応じて燃料噴射量制御、点火時期制御、空気量制御等を実施する。

また、ＥＣＵ４０は、自動停止・再始動制御（以下、アイドルストップ制御という）を実施する。アイドルストップ制御では、信号待ちや渋滞において車両が停止する際において、車速がゼロ、アクセル開度がゼロ、ブレーキスイッチ信号がオンであることを停止条件とし、この停止条件が成立するとエンジン１０を自動停止させる。また、エンジン１０が停止後、ブレーキスイッチ信号がオフとなることを再始動条件として、この再始動条件が成立するとエンジン１０を再始動させる。ここで、停止条件としては、上記の条件の他に車速がゼロになってから所定時間が経過することなどが考えられる。また、再始動条件としては、上記の条件の他に運転者の操作によってアクセル開度が与えられることが考えられる。さらに、それぞれの条件は、運転状況に応じて可変に設定されるものとすることが考えられる。

ところで、エンジン１０の自動停止された場合には、走行風がなく空冷効果が小さかったり、エンジン１０の動力を利用する冷却システムが十分に働かなかないため、エンジン１０及びその周辺雰囲気の温度が上昇する。また、吸気管１１に空気がこもるため、高温の周辺雰囲気によってエンジン吸気温が上昇する。このため、エンジン１０を再始動させる際に混合気が高温となる。そして、高温となった混合気はその圧力が高くなり、燃焼行程において自着火の発生の可能性が高くなる。

図２は、通常時と自着火の発生時との気筒内圧力の変化の様子を示すものである。自着火が発生すると、通常の燃焼時に比べて燃焼圧力が大きくなる。これは、通常の燃焼では、点火プラグ２２によって混合気が点火され、火炎面が広がっていくのに対して、自着火が発生する場合の燃焼では、火炎面の外側においても燃焼が行われるためである。故に、エンジン１０が損傷を受けるおそれなどがある。

そこで、本実施の形態では、エンジン１０の温度情報をパラメータとする自着火発生領域を設定し、各種センサより取得した温度情報の値が自着火発生領域内にあれば、次の再始動条件の成立を待たずに、エンジン１０を即時に再始動させる。

図３は、エンジン水温Ｔｗ及びエンジン吸気温Ｔｉｎと自着火発生領域Ｒとの関係の一例を示すマップである。図３では、境界線Ｌの高温側が自着火発生領域Ｒとして設定されている。境界線Ｌは自着火が発生する可能性（確率）に基づいて設定されており、境界線Ｌよりも高温側では自着火が発生する可能性が高く、低温側では自着火が発生する可能性が低い。また、自着火が発生する可能性は、それぞれの温度が高くなるほど大きくなると考えられる。本実施の形態では、境界線Ｌとしてエンジン水温Ｔｗがα＝１０５℃程度、エンジン吸気温Ｔｉｎがβ＝４０℃程度を通る曲線を設定している。

図４は、アイドルストップ制御の処理手順を表すフローチャートである。このアイドルストップ制御では、従来の自動停止及び再始動の制御に加え、エンジン停止中の温度上昇により自着火発生の可能性が高くなる場合に強制的にエンジン１０の再始動を行う。なお、本処理は、ＥＣＵ４０にて所定時間（本実施の形態では２５ｍｓｅｃ）周期毎に実行される。

ステップＳ１０１では、エンジン１０が停止中か否かを判定する。エンジン１０が停止中でなければステップＳ１０２に移行して自動停止にかかる処理を行い、一方でエンジン１０が停止中であればステップＳ１１１に移行して再始動にかかる処理を行う。

先ず、自動停止にかかる処理としてステップＳ１０２では、各種センサよりエンジン水温Ｔｗ及びエンジン吸気温Ｔｉｎを取得する。そして、ステップＳ１０３において、取得したエンジン水温Ｔｗ及びエンジン吸気温Ｔｉｎが所定範囲内（本実施の形態では７５＜Ｔｗ＜１０５、且つＴｉｎ＜４０℃程度）か否かを判定する。所定範囲内であればステップＳ１０４に移行し、所定範囲内でなければ、そのまま本処理を終了する。本ステップでは、エンジン水温Ｔｗが所定値（Ｔｗ：７５℃程度）よりも低くないかを判定することにより、エンジン１０の暖機完了前に自動停止し再始動性が悪化することを回避している。また、エンジン水温Ｔｗ及びエンジン吸気温Ｔｉｎが所定値（Ｔｗ：１０５℃程度、Ｔｉｎ：４０℃程度）よりも高くないかを判定することにより、エンジン１０がオーバーヒートを起こすような場合や、自着火の発生の可能性が高い場合には自動停止を行わず、エンジン１０の保護を図っている。

ステップＳ１０４では、前述の停止条件が成立しているか否かを判定する。停止条件が成立していれば、ステップＳ１０５において燃料噴射を中止してエンジン１０を停止させる。一方で停止条件が成立していなければ、そのまま本処理を終了する。

次に、ステップＳ１０１においてエンジン１０が停止中であると判定された場合の再始動にかかる処理について説明する。ステップＳ１１１では、各種センサよりエンジン水温Ｔｗ及びエンジン吸気温Ｔｉｎを取得する。そして、ステップＳ１１２において、取得したエンジン水温Ｔｗ及びエンジン吸気温Ｔｉｎが自着火発生領域Ｒ内か否かを判定する。自着火発生領域Ｒ内でなければステップＳ１１３に移行し、自着火発生領域Ｒ内であればステップＳ１１４に移行する。

ステップＳ１１３では、前述の再始動条件が成立しているか否かを判定する。再始動条件が成立していればステップＳ１１４に移行し、成立していなければそのまま本処理を終了する。

ステップＳ１１４では、スタータモータ２５の駆動によりクランキングを行い、エンジン始動を行う。ここで、本ステップにおけるエンジン１０の再始動の処理は、ステップＳ１１３における再始動条件が成立したときの他に、ステップＳ１１２においてエンジン水温Ｔｗ及びエンジン吸気温Ｔｉｎが自着火発生領域Ｒ内のときにも行う。すなわち、次の再始動条件の成立を待たずに、自着火の発生の可能性が高くなる場合にエンジン１０を再始動させる。

さて、エンジン１０の運転中にアクセル開度がゼロになり、ブレーキスイッチ信号がオンの状態で車速がゼロになると、図３のアイドルストップ制御によってエンジン１０が停止される。すると、車速がゼロであることから走行風による空冷効果が小さくなったり、冷却システムが十分に働かなくなる。このため、エンジン１０及びその周辺雰囲気の温度が上昇し、エンジン水温Ｔｗ及びエンジン吸気温Ｔｉｎが上昇を始める。このとき、エンジン水温Ｔｗ及びエンジン吸気温Ｔｉｎが自着火発生領域Ｒ内になると、ブレーキスイッチ信号がオンにならなくても、エンジン１０が再始動される。

以上、詳述した実施の形態によれば、以下の優れた効果が得られる。

（１）エンジン１０を自動停止させた後、各種センサより取得した温度情報の値（エンジン水温Ｔｗ及びエンジン吸気温Ｔｉｎ）が自着火発生領域Ｒ内になると、エンジン１０を即時に再始動させる。これにより、次の再始動条件の成立を待たずに、自着火の発生の可能性が高くなる場合にエンジン１０が再始動され、再始動に際して自着火が発生することが回避される。また、仮に自着火が発生したとしても、再始動条件の成立を待って再始動をした場合に比べて燃焼圧力が低下するため、エンジン１０が受けるダメージが低減される。ひいては、エンジンの保護が図られるとともに、エンジン回転速度が上昇する際に車両の振動が大きくなったり、発進時の車両ショックが大きくなることが防止される。

（２）エンジンの温度情報としてエンジン水温Ｔｗ及びエンジン吸気温Ｔｉｎをパラメータとする自着火発生領域Ｒを設定し、取得した温度情報が自着火発生領域Ｒ内にあるか否かを判定する。自着火の発生の要因である混合気の温度上昇に影響を与えるパラメータから自着火発生領域Ｒが設定されることにより、自着火の発生の可能性を的確に判定することができる。

（３）エンジン水温Ｔｗ及びエンジン吸気温Ｔｉｎが所定値よりも大きい場合には、停止条件が成立する場合であってもエンジン１０の自動停止を行わせない。これにより、エンジン水温Ｔｗのみに基づいて自動停止を行わせない場合に比べて、自着火の発生の可能性が高い場合にエンジン１０が停止されることがより確実に回避され、再始動に際して自着火が発生することが回避される。

（第２の実施の形態）
発明者らによれば、自着火の発生の可能性や燃焼圧力の大きさは、燃焼室に導入される混合気の空燃比に影響を受けることが確認されている。理論空燃比よりもリーン側になるほど自着火の発生の可能性が高くなるとともに、自着火の発生時における燃焼圧力が大きくなる。そこで、再始動に際して自着火が発生する可能性が高い場合に、燃料噴射弁１６により噴射する燃料量を増加させることによって自着火の発生を抑制する。これは、噴射された燃料の蒸発潜熱により混合気の温度が下がり、その圧力が低下するためである。

第１の実施の形態においてＥＣＵ４０が実行するアイドルストップ制御の処理を図５に示すものに変更する。図５に示されるアイドルストップ制御の処理では、再始動条件が成立した際に混合気が自着火する可能性が高い場合に燃料噴射弁１６より噴射する燃料量を増量補正し、エンジン１０を再始動させる。なお、図５では、図４と同様の処理については同じステップ番号を付してそのまま流用するものとし、以下相違点を中心に説明を行う。

ステップＳ１０１においてエンジン１０が停止中でなければ、ステップＳ１０２〜Ｓ１０５において自動停止にかかる処理を行う。すなわち、エンジン水温Ｔｗ及びエンジン吸気温Ｔｉｎが所定範囲内であり、停止条件が成立していればエンジン１０を停止させる。

一方で、ステップＳ１０１においてエンジン１０が停止中である場合には、ステップＳ２０１に移行して再始動にかかる処理を行う。先ず、ステップＳ２０１では再始動条件が成立しているか否かを判定する。再始動条件が成立している場合にはステップＳ２０２に移行し、再始動条件が成立していない場合にはそのまま本処理を終了する。続いて、ステップＳ２０２では、エンジン水温Ｔｗ及びエンジン吸気温Ｔｉｎを取得する。そして、ステップＳ２０３においてエンジン水温Ｔｗ及びエンジン吸気温Ｔｉｎが自着火発生領域Ｒ内にあるか否かを判定する。自着火発生領域Ｒ内であればステップＳ２０４に移行し、自着火発生領域Ｒ内でなければステップＳ２０５に移行する。

ステップＳ２０４では、自着火抑制制御として燃料噴射弁１６にて噴射する燃料量を補正する。エンジン１０の始動に際して噴射する燃料量は、エンジン水温Ｔｗに基づくテーブル（図示略）としてあらかじめ求められている。本ステップでは、そのテーブルより算出される燃料量に対して補正係数を乗じ、噴射する燃料量を増加させる。なお、一般に、自着火が発生する場合には、数回の点火にわたって自着火が発生するため、本ステップでは、その回数にわたって適用されるように補正を行う。また、補正係数は、一定の値とする他に、エンジン吸気温Ｔｉｎに基づく可変の値などとしても良い。可変の値とする場合には、自着火の発生を回避するために必要な燃料量をより適切に算出することが可能になる。

ステップＳ１２５ではエンジン１０を再始動させる。このとき、エンジン水温Ｔｗ及びエンジン吸気温Ｔｉｎが自着火発生領域Ｒ内にない場合にはあらかじめ求められている燃料量を燃料噴射弁１６より噴射し、自着火発生領域Ｒ内にある場合には補正された燃料量を噴射して、エンジン１０を再始動させる。

以上、詳述した実施の形態によれば、以下の優れた効果が得られる。

エンジン１０の停止時に再始動条件が成立すると、その際のエンジン水温Ｔｗ及びエンジン吸気温Ｔｉｎが自着火発生領域Ｒ内にあれば、燃料噴射弁１６により噴射される燃料量が増量補正されてエンジン１０が再始動される。これにより、燃料の蒸発潜熱によって混合気の温度が低下し、自着火の発生が抑制される。また、仮に自着火が発生したとしても燃焼圧力が低下するため、エンジン１０が受けるダメージが低減される。ひいては、第１の実施の形態における（１）の効果と同様に、エンジンの保護が図られるとともに、エンジン回転速度が上昇する際に車両の振動が大きくなったり、発進時の車両ショックが大きくなることが防止される。

また、上記第１の実施の形態における（２）及び（３）の効果が同時に得られる。

なお、本発明は以上説明した実施の形態に限定されるものではなく、以下のように実施しても良い。

上記第１の実施の形態では、エンジン水温Ｔｗ及びエンジン吸気温Ｔｉｎが自着火発生領域Ｒ内になると即時にエンジン１０の再始動を行ったが、さらに再始動に際し始動時制御量の補正を行う。これにより、自着火の発生の要因である混合気の空燃比やその充填効率などが調整され、自着火の発生がより確実に抑制される。また、仮に自着火が発生したとしても燃焼圧力が低下するため、エンジン１０が受けるダメージが低減される。

上記第２の実施の形態では、図５のアイドルストップ制御におけるステップＳ２０４の自着火抑制制御の処理において、始動時制御量の補正として燃料噴射弁１６により噴射する燃料量の増量補正を行ったが、次のような補正を行っても良い。発明者らの実験によれば、自着火の発生の可能性は、燃焼室１９に導入される混合気の空燃比の他に、その充填効率に影響を受けることが確認されている。これは、充填効率が高いほど混合気の圧力が高くなるためである。そこで、再始動条件の成立時にエンジン水温Ｔｗ及びエンジン吸気温Ｔｉｎが自着火発生領域Ｒ内であれば、ステップＳ２０４の自着火抑制制御の処理において吸気バルブ可変装置１７ａによる吸気バルブ１７の閉タイミングを遅角側に補正する。これにより、エンジン１０の吸入通路に混合気が吹き戻され、燃焼室１９に導入される混合気の充填効率が低下することによって自着火の発生が回避される。

また、吸気バルブ可変装置１７ａを、例えば異なる形状を有する数種類のカムを備え、油圧動作等によりカムを適宜切り替えることにより吸気バルブ１７のリフト量を調整可能なものとする。そして、図５のアイドルストップ制御におけるステップＳ２０４の自着火抑制制御の処理では、吸気バルブ可変装置１７ａによる吸気バルブ１７のリフト量を減補正する。これにより、燃焼室１９に導入される混合気の量が減少し、充填効率が低下することによって自着火の発生が回避される。

さらに、他の構成として排気バルブ１８のカム部に排気バルブ可変装置を設け、排気バルブ１８の開閉タイミングを調整可能とする。そして、図５のアイドルストップ制御におけるステップＳ２０４の自着火抑制制御の処理では、その排気バルブ可変装置による排気バルブの閉タイミングを遅角側に補正する。これにより、エンジン１０の燃焼室に導入された混合気はその一部が排気管２１に吹き流され、燃焼室１９に導入される混合気の充填効率が低下することによって自着火の発生が回避される。

上記実施の形態では、図３に示すように自着火発生領域Ｒを設定し、取得したエンジン水温Ｔｗ及びエンジン吸気温Ｔｉｎが自着火発生領域内Ｒ内か否かを判定したが次のように実施しても良い。図６に示すように、自着火発生領域として２つの自着火発生領域Ｒ１，Ｒ２を設定する。自着火発生領域Ｒ１，Ｒ２は、境界線Ｌ１，Ｌ２の高温側として設定されるものであり、境界線Ｌ１，Ｌ２は自着火発生の異なる可能性（確率）に基づいて設定される。ここで、境界線Ｌ１の低温側、境界線Ｌ１とＬ２との間、境界線Ｌ２の高温側の順にそれぞれの温度が高くなるほど自着火が発生する可能性が高くなるものとする。この場合、境界線Ｌ１，Ｌ２はエンジン水温Ｔｗがα１，α２、エンジン吸気温Ｔｉｎがβ１，β２を通る曲線とし、α１＜α２及びβ１＜β２となるように設定される。そして、エンジン１０の停止中に再始動条件が成立し、その際のエンジン水温Ｔｗ及びエンジン吸気温Ｔｉｎが自着火発生領域Ｒ１内であれば、始動時制御量の補正として燃料噴射弁１６などの制御量を補正してエンジン１０を再始動させる。一方で、エンジン１０の停止中に取得したエンジン水温Ｔｗ及びエンジン吸気温Ｔｉｎが自着火発生領域Ｒ２内であれば、次の再始動条件の成立を待たずに、エンジン１０を即時に再始動させる。以上により、自着火の発生の可能性が低いときには始動時制御量の補正によって自着火の発生が回避される。また、自着火の発生の可能性が高くなる場合にはエンジン１０が即時に始動されるため、自着火の発生がより確実に且つ適切な手段によって抑制される。

上記実施の形態では、エンジン水温Ｔｗ及びエンジン吸気温Ｔｉｎに基づいて自着火発生領域の判定を行ったが、これに限らない。エンジン１０の停止後の各種温度の上昇は互いに相関をもって上昇するため、いずれか温度に注目しても良い。また、温度情報として外気やエンジンルーム内の温度などを利用することも可能である。さらには、大気圧や吸気圧などエンジンの温度情報を間接的に推定可能なものを取得し、推定した温度情報の値が自着火発生領域内か否かを判定しても良い。

また、エンジン水温Ｔｗやエンジン吸気温Ｔｉｎなどの温度情報をその都度取得して自着火発生領域Ｒ内か否かを判定する他に、次のように実施しても良い。エンジン１０の停止時の温度情報（初期温度）と、停止時からの経過時間とから任意の時刻における温度情報を推定し、推定された温度情報が自着火発生領域Ｒ内か否かを判定する。温度情報の経時変化は、初期温度と経過時間に依存するため、推定情報に基づいて自着火の発生の可能性を推定することができる。そして、例えば、所定の温度になる時間を求めるとともにタイマ割込みを設定し、このタイマ割込みを利用してエンジン１０の再始動を適宜制御することにより、ＥＣＵ４０の演算負荷を低減することができる。

エンジン制御システムの概略を示す全体構成図である。 通常時及び自着火発生時における気筒内圧力の変化の様子を示す図である。 エンジン水温Ｔｗ及びエンジン吸気温Ｔｉｎと自着火発生領域Ｒとの関係を示すマップである。 第１の実施の形態におけるアイドルストップ制御の処理を示すフローチャートである。 第２の実施の形態におけるアイドルストップ制御の処理を示すフローチャートである。 エンジン水温Ｔｗ及びエンジン吸気温Ｔｉｎと自着火発生領域Ｒ１，Ｒ２との関係を示すマップである。

符号の説明

１０…エンジン、１１…吸気管、１３ａ…取得手段としての吸気温センサ、１６…燃料噴射弁、１７…吸気バルブ、１７ａ…バルブ可変機構としての吸気バルブ可変装置、２５…スタータモータ、３３…取得手段としてのエンジン水温センサ、４０…判定手段，制御手段，補正手段としてのＥＣＵ。

Claims (10)

1. 火花点火式の車両用エンジンに適用され、所定の停止条件が成立したときに前記エンジンを自動的に停止させるとともに、所定の再始動条件が成立したときに前記エンジンを再始動させる車両用エンジンの制御装置において、
   前記エンジンの温度情報を取得する取得手段と、
   前記温度情報をパラメータとする自着火発生領域を定めておき、前記取得手段により取得した前記温度情報の値が前記自着火発生領域内にあるか否かを判定する判定手段と、
   前記エンジンの自動停止中に前記判定手段により前記自着火発生領域内にあると判定された場合に、前記エンジンを即時に再始動させる制御手段と、
   を備えることを特徴とする車両用エンジンの制御装置。
2. 前記判定手段により前記自着火判定領域内にあると判定された場合に、再始動に際し前記エンジンの始動時制御量を補正する補正手段を更に備えたことを特徴とする請求項１に記載の車両用エンジンの制御装置。
3. 前記判定手段は、前記温度情報をパラメータとして自着火の発生の可能性が異なる自着火判定領域を定めておき、前記取得手段により取得した前記温度情報の値がいずれかの前記自着火判定領域内か否かを判定し、前記制御手段は、前記判定手段により自着火の発生の可能性が比較的高い自着火発生領域内にあると判定された場合に前記エンジンを即時に再始動させ、前記補正手段は、前記判定手段により自着火の発生の可能性が比較的低い自着火発生領域内にあると判定された場合に再始動に際し前記エンジンの始動時制御量を補正することを特徴とする請求項２に記載の車両用エンジンの制御装置。
4. 前記停止条件が成立した際に取得された吸入空気の温度が所定値よりも高い場合に前記エンジンを自動的に停止させないことを特徴とする請求項１乃至３に記載の車両用エンジンの制御装置。
5. 火花点火式の車両用エンジンに適用され、所定の停止条件が成立したときに前記エンジンを自動的に停止させるとともに、所定の再始動条件が成立したときに前記エンジンを再始動させる車両用エンジンの制御装置において、
   前記エンジンの温度情報を取得する取得手段と、
   前記温度情報をパラメータとする自着火発生領域を定めておき、前記取得手段により取得した前記温度情報の値が前記自着火発生領域内にあるか否かを判定する判定手段と、
   前記再始動条件の成立時に前記該判定手段により前記自着火発生領域内にあると判定された場合に、再始動に際し前記エンジンの始動時制御量を補正する補正手段と、を備え、
   前記停止条件が成立した際に取得された吸入空気の温度が所定値よりも高い場合に前記エンジンを自動的に停止させないことを特徴とする車両用エンジンの制御装置。
6. 前記補正手段は、前記始動時制御量の補正として燃料噴射弁により噴射する燃料量を増量補正することを特徴とする請求項２、３、及び５のいずれかに記載の車両用エンジンの制御装置。
7. 前記補正手段は、前記エンジンのシリンダ内における実圧縮比又は混合気の充填量を減ずるように前記始動時制御量の補正を行うことを特徴とする請求項２、３、５、及び６のいずれかに記載の車両用エンジンの制御装置。
8. 吸気バルブ又は排気バルブの少なくとも一方の開閉動作を調整可能なバルブ可変機構を設け、前記補正手段は、前記始動時制御量の補正として前記バルブ可変機構による前記吸気バルブ若しくは前記排気バルブの閉タイミングを遅角側に補正する、又は前記吸気バルブのリフト量を減補正することを特徴とする請求項７に記載の車両用エンジンの制御装置。
9. 前記取得手段は、前記温度情報として前記エンジンの冷却水の温度又は前記エンジンの吸入空気の温度の少なくともいずれかを取得し、前記判定手段は、前記取得手段により取得した冷却水の温度又は吸入空気の温度が自着火発生領域内か否かを判定することを特徴とする請求項１乃至８のいずれかに記載の車両用エンジンの制御装置。
10. 前記取得手段は、前記エンジンが自動停止した時の前記温度情報を初期温度情報として取得し、取得した初期温度情報と前記エンジンの自動停止時からの経過時間とから温度情報を推定することを特徴とする請求項１乃至９のいずれかに記載の車両用エンジンの制御装置。

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