(57)【要約】【課題】再始動性を向上させたディーゼルエンジン１０の自動停止装置及びその制御方法を提供する。【解決手段】ディーゼルエンジン１０の制御方法は、自動停止条件が成立したときに燃料供給を停止することによってエンジンを自動停止させるべくエンジン停止過程に移行する工程と、再始動条件が成立したときに燃料供給を再開することによってエンジンを再始動させる工程と、エンジン停止過程において、気筒が吸気行程及び排気行程を繰り返す２サイクルモードとなるように吸気弁及び排気弁を作動状態を制御する工程と、２サイクルモードの最中であって再始動条件が成立したときに、筒内の温度が所定温度以上であるときには、排気行程にある少なくとも１の気筒の吸気弁及び排気弁を共に閉じて圧縮行程に変更する工程と、圧縮行程に変更した気筒内に燃料を噴射することにより膨張行程に移行させてエンジンを再始動させる工程と、を備える。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
気筒の吸気弁及び排気弁の作動状態を制御することにより、吸気行程、圧縮行程、膨張行程及び排気行程を繰り返す４サイクルモードで運転されるディーゼルエンジンの制御方法であって、
所定の自動停止条件が成立したときに前記気筒への燃料供給を停止することによって、ディーゼルエンジンを自動停止させるべくエンジン停止過程に移行する工程と、
所定の再始動条件が成立したときに前記気筒への燃料供給を再開することによって、前記ディーセルエンジンを再始動させる工程と、
前記エンジン停止過程において、前記ディーゼルエンジンが吸気行程及び排気行程を繰り返す２サイクルモードとなるように、前記吸気弁及び排気弁の作動状態を制御する工程と、
前記２サイクルモードの最中であって前記再始動条件が成立したときに、前記気筒内の温度が所定温度以上であるときには、排気行程にある少なくとも１の気筒の吸気弁及び排気弁を共に閉じて、当該気筒を圧縮行程に変更する工程と、
前記圧縮行程に変更した気筒内に燃料を噴射することにより、当該気筒を膨張行程に移行させて、前記ディーゼルエンジンを再始動させる工程と、を備えたディーゼルエンジンの制御方法。
【請求項２】
請求項１に記載の制御方法において、
前記気筒内の温度が前記所定温度よりも低いときに、前記２サイクルモードから４サイクルモードに移行して前記ディーゼルエンジンを再始動させる工程をさらに備えた制御方法。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の制御方法において、
前記２サイクルモードの最中であって前記再始動条件が成立したときに、吸気行程にある気筒の吸気弁を閉じかつ、排気弁を開けることによって、前記ディーゼルエンジンの排気側から吸気する排気側吸込制御を行う工程をさらに備えた制御方法。
【請求項４】
請求項３に記載の制御方法において、
前記再始動条件が前記エンジン停止過程の初期に成立したときには、前記排気側吸込制御を禁止する工程をさらに備えた制御方法。
【請求項５】
吸気弁及び排気弁を有する気筒を少なくとも１つ備えかつ、吸気行程、圧縮行程、膨張行程及び排気行程を繰り返す４サイクルモードで運転されるディーゼルエンジンと、
所定の自動停止条件が成立したときに、前記気筒への燃料供給を停止することによって前記ディーゼルエンジンを自動停止させると共に、所定の再始動条件が成立したときに前記気筒への燃料供給を再開することによって前記ディーゼルエンジンを再始動させる自動停止・再始動制御手段と、
前記気筒の吸気弁及び排気弁を駆動する弁駆動手段と、
前記弁駆動手段による前記吸気弁及び排気弁の作動状態を制御する弁作動制御手段と、を備え、
前記弁作動制御手段は、前記自動停止・再始動制御手段による前記気筒への燃料供給停止から、実際に前記ディーゼルエンジンが停止完了するまでのエンジン停止過程において、前記ディーゼルエンジンが吸気行程及び排気行程を繰り返す２サイクルモードとなるように、前記吸気弁及び排気弁の作動状態を制御し、
前記弁作動制御手段はさらに、前記２サイクルモードの最中であって前記再始動条件が成立したときに、前記気筒内の温度が所定温度以上であるときには、排気行程にある少なくとも１の気筒の吸気弁及び排気弁を共に閉じて、当該気筒を圧縮行程に変更し、
前記自動停止・再始動制御手段は、前記圧縮行程に変更した気筒内に燃料を噴射することにより、当該気筒を膨張行程に移行させて、前記ディーゼルエンジンを再始動させるディーゼルエンジンの自動停止装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、所定の自動停止条件が成立したときにディーゼルエンジンを自動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該ディーゼルエンジンを再始動させるようにしたディーゼルエンジンの自動停止装置及びその制御方法に関する技術分野に属する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、燃費低減及びＣＯ２排出量抑制等を目的として、アイドル時等の所定の自動停止条件が成立したときにエンジンを自動停止させるようにしている。そして、このようなエンジンの自動停止を行う場合には、エンジンの再始動が必要になるが、この再始動は確実にかつ速やかに行うことが要求される。
【０００３】
ここで、ディーゼルエンジンの場合には、エンジン冷間時に吸入空気を温めて燃料の着火性を高めるためのグロープラグが設けられており、例えば特許文献１に示すものでは、エンジンの停止に伴い筒内温度が低下することに起因する燃料着火性の悪化を防止するべく、前記グロープラグにより筒内を加熱することで、エンジンの始動遅れを抑制して、エンジンの再始動性を向上させるようにしている。しかしながら、グロープラグの消費電力が大きいため、バッテリ電力が低下し易くなったりグロープラグ以外の電気負荷への供給電力が低下したりするという問題があり、グロープラグは出来る限り使用しないことが好ましい。
【０００４】
一方、近年では、吸気弁及び排気弁を、クランク軸の回転位置とは無関係に個々に独立してアクチュエータで駆動する弁駆動手段を設けて、この弁駆動手段の作動を制御するものが知られている。このような弁駆動手段の作動を制御することで、吸気弁や排気弁の作動状態、つまり吸気弁や排気弁の開度（リフト量）や開弁期間を自在に制御することができ、例えば各気筒において吸気行程、圧縮行程、膨張行程及び排気行程を繰り返す４サイクルモードと、各気筒において吸気行程及び排気行程を繰り返す２サイクルモードとを切り替えることも可能となる。例えば特許文献２に開示されたエンジンの自動停止装置では、所定の自動停止条件が成立してエンジンを自動停止させるべく、エンジン停止過程に移行したときには、前記４サイクルモードから２サイクルモードに切り替えて各気筒の掃気を速やかに行い、エンジンの再始動に備えるようにしている。
【特許文献１】特開２００４−１７６５６９号公報
【特許文献２】特開２００８−９５６４８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、前記特許文献２に開示されたエンジンの自動停止装置においては、２サイクルモードの最中に再始動条件が成立したときに、そのときのピストン位置に応じて、排気工程にある気筒の排気弁を閉じて圧縮行程に変更すると共に、当該気筒に燃料を噴射することによって、エンジンを速やかに再始動させるようにしている。
【０００６】
ここで、特許文献２に開示された自動停止装置は、火花点火式エンジンの自動停止装置が、こうしたエンジンの自動停止の過程において気筒の掃気を行うシステムをディーゼルエンジンの自動停止装置に適用することが考えられる。しかしながら、ディーゼルエンジンの場合は、その再始動に際し気筒内の温度が重要であるため、前記特許文献２に開示されたシステムをそのまま適用したのでは、ディーゼルエンジンの再始動性が悪化してしまう。
【０００７】
本発明は、斯かる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、エンジンの再始動性を向上させたディーゼルエンジンの自動停止装置及びその制御方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の一側面によると、制御方法は、気筒の吸気弁及び排気弁の作動状態を制御することにより、吸気行程、圧縮行程、膨張行程及び排気行程を繰り返す４サイクルモードで運転されるディーゼルエンジンの制御方法である。
【０００９】
この制御方法は、所定の自動停止条件が成立したときに前記気筒への燃料供給を停止することによって、ディーゼルエンジンを自動停止させるべくエンジン停止過程に移行する工程と、所定の再始動条件が成立したときに前記気筒への燃料供給を再開することによって、前記ディーセルエンジンを再始動させる工程と、前記エンジン停止過程において、前記ディーゼルエンジンが吸気行程及び排気行程を繰り返す２サイクルモードとなるように、前記吸気弁及び排気弁の作動状態を制御する工程と、前記２サイクルモードの最中であって前記再始動条件が成立したときに、前記気筒内の温度が所定温度以上であるときには、排気行程にある少なくとも１の気筒の吸気弁及び排気弁を共に閉じて、当該気筒を圧縮行程に変更する工程と、前記圧縮行程に変更した気筒内に燃料を噴射することにより、当該気筒を膨張行程に移行させて、前記ディーゼルエンジンを再始動させる工程と、を備える。
【００１０】
この構成によると、ディーゼルエンジンのエンジン停止過程においては、吸気行程及び排気行程を繰り返す２サイクルモードにすることで、気筒の掃気が迅速に行われ、ディーゼルエンジンの再始動が向上する。
【００１１】
そうして、その２サイクルモードの最中に、エンジンの再始動条件が成立したときには、排気行程にある少なくとも１の気筒の吸気弁及び排気弁を共に閉じて、当該気筒を圧縮行程に変更する。例えば４気筒エンジンであるときには、２サイクルモードの最中に排気行程にある気筒が２つ存在することになるが（つまり、もともと排気行程にある気筒、及び、圧縮行程にある気筒を排気行程に変更した気筒の２つ）、この２つの気筒の内、何れの気筒を圧縮工程にしてもよい。また、２つの気筒を共に圧縮工程にしてもよい。
【００１２】
そうして圧縮行程に変更した気筒は、その圧縮に伴い筒内温度が上がり、その後、当該気筒内に燃料を噴射させることによって着火して、膨張行程に移行することになる。このように、再始動条件が成立したときに圧縮行程に変更することによって、それに続いて膨張行程を行うことが可能になり、再始動条件の成立後、エンジンの再始動を迅速に行い得る。
【００１３】
また、気筒内の温度が所定温度以上であるときに圧縮工程に変更することにより、その後の着火が確実に行われ、それに伴いディーゼルエンジンの再始動を確実に行い得る。
【００１４】
このようにして迅速かつ確実にエンジンが再始動されるため、ディーゼルエンジンの再始動性が向上する。
【００１５】
前記制御方法は、前記気筒内の温度が前記所定温度よりも低いときに、前記２サイクルモードから４サイクルモードに移行して前記ディーゼルエンジンを再始動させる工程をさらに備えてもよい。
【００１６】
こうすることで、筒内温度が低いときには、圧縮行程に変更しても筒内温度が十分に上がらずに、エンジンの再始動性が低下する虞がある。そこで、筒内温度が所定温度よりも低いときには、２サイクルモードから４サイクルモードに移行して、ディーゼルエンジンを再始動させることにより、ディーゼルエンジンが確実に再始動される。
【００１７】
前記制御方法は、前記２サイクルモードの最中であって前記再始動条件が成立したときに、吸気行程にある気筒の吸気弁を閉じかつ、排気弁を開けることによって、前記ディーゼルエンジンの排気側から吸気する排気側吸込制御を行う工程をさらに備えてもよい。
【００１８】
２サイクルモードにおいては、吸気側から吸い込んだ新気を排気側にそのまま排気することになると共に、エンジンの自動停止中（エンジン停止過程を含む）は、それまでの排気熱によって排気側の温度が相対的に高い状態にある。このため、ディーゼルエンジンの排気側から吸気する排気側吸込制御を行った場合、排気側で温められた新気が筒内に吸入される。そうして、エンジンの再始動時に、その温められた新気を圧縮することによって、筒内温度が十分に上昇し、燃料着火性が向上する。その結果、ディーゼルエンジンの再始動性が向上する。
【００１９】
前記制御方法は、前記再始動条件が前記エンジン停止過程の初期に成立したときに、前記排気側吸込制御を禁止する工程をさらに備えてもよい。
【００２０】
つまり、エンジン停止過程の初期では、筒内の燃焼ガスが排気側に排出されて、その燃焼ガスが排気側に留まっている状態であるため、前述した排気側吸込制御を行った場合、排気側の燃焼ガスを筒内に吸入することになる。つまり、エンジンの始動性が悪化する。
【００２１】
そこで、エンジン停止過程の初期では排気側吸込制御を禁止する一方、エンジン停止過程の中期以降では、排気側吸込制御を行うことによって、いずれのタイミングでエンジンを再始動させる場合でも、その再始動性が向上する。
【００２２】
本発明の別の側面によると、ディーゼルエンジンの自動停止装置は、吸気弁及び排気弁を有する気筒を少なくとも１つ備えかつ、吸気行程、圧縮行程、膨張行程及び排気行程を繰り返す４サイクルモードで運転されるディーゼルエンジンと、所定の自動停止条件が成立したときに、前記気筒への燃料供給を停止することによって前記ディーゼルエンジンを自動停止させると共に、所定の再始動条件が成立したときに前記気筒への燃料供給を再開することによって前記ディーゼルエンジンを再始動させる自動停止・再始動制御手段と、前記気筒の吸気弁及び排気弁を駆動する弁駆動手段と、前記弁駆動手段による前記吸気弁及び排気弁の作動状態を制御する弁作動制御手段と、を備える。
【００２３】
そして、前記弁作動制御手段は、前記自動停止・再始動制御手段による前記気筒への燃料供給停止から、実際に前記ディーゼルエンジンが停止完了するまでのエンジン停止過程において、前記ディーゼルエンジンが吸気行程及び排気行程を繰り返す２サイクルモードとなるように、前記吸気弁及び排気弁の作動状態を制御し、前記弁作動制御手段はさらに、前記２サイクルモードの最中であって前記再始動条件が成立したときに、前記気筒内の温度が所定温度以上であるときには、排気行程にある少なくとも１の気筒の吸気弁及び排気弁を共に閉じて、当該気筒を圧縮行程に変更し、前記自動停止・再始動制御手段は、前記圧縮行程に変更した気筒内に燃料を噴射することにより、当該気筒を膨張行程に移行させて、前記ディーゼルエンジンを再始動させる。
【００２４】
この構成によると、前述したように、ディーゼルエンジンのエンジン停止過程において２サイクルモードにすることで、筒内の掃気を迅速に行って、ディーゼルエンジンの再始動性が向上する。
【００２５】
そうして、その２サイクルモードの最中にエンジンの再始動条件が成立したときであって、筒内温度が所定温度以上であるときには、排気行程にある少なくとも１の気筒の吸気弁及び排気弁を共に閉じて、当該気筒を圧縮行程に変更することにより、当該気筒の温度を高めて、ディーゼルエンジンが迅速かつ確実に再始動する。
【発明の効果】
【００２６】
以上説明したように、本発明によると、エンジン停止過程においては２サイクルモードにすることで、筒内の掃気を迅速に行って、ディーゼルエンジンの再始動性を向上させることができると共に、その２サイクルモードの最中にエンジンの再始動条件が成立したときには、排気行程にある少なくとも１の気筒を圧縮行程に変更することにより、当該気筒の温度を高めて、ディーゼルエンジンを迅速かつ確実に再始動させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。尚、以下の好ましい実施形態の説明は、本質的に例示に過ぎず、本発明、その適用物或いはその用途を制限することを意図するものではない。
【００２８】
図１は本発明の実施形態１に係る自動停止装置を備えた４サイクルディーゼルエンジン１０（以下、単にエンジン１０という）の概略構成を示している。尚、本実施形態では、エンジン１０を手動変速機に連結した車両に搭載した例を示している。
【００２９】
図１を参照して、前記エンジン１０は、シリンダヘッド１１及びシリンダブロック１２を有している。これらシリンダヘッド１１及びシリンダブロック１２には、エンジン前側から順に４つの気筒１４Ａ〜１４Ｄが直列に配設されている。これら各気筒１４Ａ〜１４Ｄの内部には、図略のコネクティングロッドによってクランクシャフト１５に連結されたピストン１６が嵌挿されている。このピストン１６には、シリンダヘッド１１と共に燃焼室１７を区画するキャビティ１６ａが形成されている。各気筒１４Ａ〜１４Ｄに設けられたピストン１６は、所定の位相差をもってクランクシャフト１５の回転に伴い上下運動を行うように構成されている。ここで、４気筒４サイクルエンジンであるエンジン１０では、各気筒１４Ａ〜１４Ｄが所定の位相差をもって吸気、圧縮、膨張及び排気の各行程からなるサイクルを行うようになっており、各サイクルが１番気筒１４Ａ、３番気筒１４Ｃ、４番気筒１４Ｄ、２番気筒１４Ｂの順にクランク角で１８０°(１８０°ＣＡ)の位相差をもって行われるように構成されている。
【００３０】
前記シリンダヘッド１１には、プラグ先端が燃焼室１７内に臨むように配置されたグロープラグ１８が気筒１４Ａ〜１４Ｄ毎に設けられている。また、シリンダヘッド１１には、燃料噴射弁１９が気筒１４Ａ〜１４Ｄ毎に設けられている。この燃料噴射弁１９は、燃料を当該燃料噴射弁１９の開弁圧(噴射圧)以上の高圧状態で蓄えて分配するコモンレール２０に対し、気筒１４Ａ〜１４Ｄ毎に配設された分岐管２１を介してそれぞれ接続されている。各燃料噴射弁１９は、通電により電磁力で燃料通路を開くことで燃料圧力により噴射ノズルの真弁が開き、コモンレール２０から供給される高圧の燃料を、噴射ノズル先端の複数の噴孔から燃焼室１７を区画するピストン１６のキャビティ１６ａに向けて気筒１４Ａ〜１４Ｄ内に直接噴射供給するものである。本実施形態においては、燃料圧力を検出するための燃圧センサＳＷ１がコモンレール２０に設けられている。燃料噴射弁１９の燃料噴射量は、通電時間で制御される。また、燃料噴射弁１９に燃料を供給するコモンレール２０は、高圧燃料供給管２２を介して燃料供給ポンプ２３に接続されている。
【００３１】
また、シリンダヘッド１１には、燃焼室１７に向かって開口する吸気ポート２４及び排気ポート２５が各気筒１４Ａ〜１４Ｄの上部に設けられている。そして、これらのポート２４，２５と燃焼室１７との連結部分には、吸気弁２６及び排気弁２７がそれぞれ装備されている。
【００３２】
前記吸気弁２６は、電磁式の吸気弁駆動手段２６Ａによって開閉駆動され、同様に、排気弁２７も、電磁式の排気弁駆動手段２７Ａによって開閉駆動されるようになっている。これら吸気弁２６及び排気弁２７は共に、クランクシャフト１５との機械的な連係は採択されておらず、クランクシャフト１５の回転位置に関わらず、前記弁駆動手段２６Ａ，２７Ａの作動によって開閉される。すなわち、吸気弁駆動手段２６Ａが消磁されたときには、吸気弁２６が、図示省略のリターンスプリングによって閉弁される一方、吸気弁駆動手段２６Ａが励磁されたときには、吸気弁２６がリターンスプリングに抗して開弁されるようになっている。同様に、排気弁駆動手段２７Ａが消磁されたときには、排気弁２７が、図示省略のリターンスプリングによって閉弁される一方、排気弁駆動手段２７Ａが励磁されたときには、排気弁２７がリターンスプリングに抗して開弁されるようになっている。本実施形態では、吸気弁駆動手段２６Ａの励磁力を段階的又は無段階に調整することが可能であり、これにより、吸気弁２６の開度（リフト量）を変更できるようになっている。すなわち、エンジン回転速度及びエンジン負荷に応じて吸気弁２６の開度を変更する。また、排気弁駆動手段２７Ａも、吸気弁駆動手段２６Ａと同様に、排気弁駆動手段２７Ａの励磁力を段階的又は無段階に調整することが可能なものであり、これにより、排気弁２７の開度（リフト量）を変更できるようになっている。通常運転では、排気弁２７の開度は常時一定であるが、後述するように、エンジン停止過程の後期において、排気弁２７の開度を変更する。
【００３３】
前記吸気弁２６の開弁時間は、吸気弁２６の開度に対応して予め決まっており、開度が大きいほど長い時間となる。この場合、吸気弁２６の開度（リフト量）の大小に拘わらず、クランク角に対する開弁開始時期は揃っている一方、閉弁完了時期は、吸気弁２６の開度が小さくなるに連れて早くなることが好ましい。これにより、ポンピングロスを低減することができるようになる。尚、吸気弁２６の開弁時間は、吸気弁２６の開度に関係なく一定になるようにしてもよい。
【００３４】
排気弁２７の開弁時間も、吸気弁２６の開弁時間と同様に、開度が大きいほど長い時間となる。尚、排気弁２７の開弁時間は、排気弁２７の開度に関係なく一定になるようにしてもよい。
【００３５】
尚、排気弁駆動手段２７ＡはＯＮ・ＯＦＦ的に作動されるものとされて、排気弁２７の開度が常時一定となるように設定してもよい（この場合、後述するエンジン停止過程の後期において、排気弁２７の開度は一定となる）。尚、吸気弁２６及び排気弁２７両方の開度を、常時一定となるように設定してもよい。
【００３６】
前記弁駆動手段２６Ａ，２７Ａは、後述するエンジン制御ユニット１００の吸排気弁作動制御部１０３からの指令を受けて作動するようになっており、この吸排気弁作動制御部１０３によって、弁駆動手段２６Ａ，２７Ａによる吸気弁２６及び排気弁２７の作動状態が制御されることになる。このことで、吸排気弁作動制御部１０３は、本発明の弁作動制御手段を構成することになる。
【００３７】
前記吸気ポート２４及び排気ポート２５には、吸気通路２８及び排気通路２９がそれぞれ接続されている。この吸気通路２８の下流側の部分は、気筒１４Ａ〜１４Ｄ毎に分岐した分岐吸気通路２８ａとされ、この各分岐吸気通路２８ａの上流端がそれぞれサージタンク２８ｂに連通している。このサージタンク２８ｂよりも上流側には共通吸気通路２８ｃが設けられている。図１では模式化されているが、前記共通吸気通路２８ｃには、吸気流通量を検出するエアフローセンサＳＷ２と、吸気圧力を検出する吸気圧センサＳＷ３と、吸気温度を検出する吸気温度センサＳＷ４とが設けられている。
【００３８】
また、排気通路２９における上流側の部分は、各気筒１４Ａ〜１４Ｄに分岐した分岐排気通路とされている。
【００３９】
前記エンジン１０には、タイミングベルト等によりクランクシャフト１５に連結されたオルタネータ３２が付設されている。このオルタネータ３２は、図略のフィールドコイルの電流を制御して出力電圧を調節することにより発電量を調整するレギュレータ回路３３を内蔵し、このレギュレータ回路３３に入力されるエンジン制御ユニット１００からの制御信号に基づき、車両の電気負荷及び車載バッテリの電圧等に対応した発電量の制御が実行されるように構成されている。
【００４０】
また、エンジン１０には、当該エンジン１０を始動するためのスタータモータ３４が設けられている。このスタータモータ３４は、モータ本体３４ａとピニオンギア３４ｂとを有している。ピニオンギア３４ｂは、モータ本体３４ａの出力軸上にて相対回転不能な状態で往復移動する。また、クランクシャフト１５には、図略のフライホイールに固定されたリングギア３５が、回転中心に対して同心に設けられている。そして、このスタータモータ３４を用いてエンジン１０を再始動する場合には、このピニオンギア３４ｂが所定の噛合位置に移動してリングギア３５に噛合することにより、クランクシャフト１５が回転駆動されるようになっている。
【００４１】
さらに、エンジン１０には、クランクシャフト１５の回転角を検出する２つのクランク角度センサＳＷ５，ＳＷ６が設けられ、一方のクランク角度センサＳＷ５から出力される検出信号(パルス信号)に基づいてエンジン回転速度が検出されるとともに、この両クランク角度センサＳＷ５，ＳＷ６から出力される位相のずれた検出信号に基づいてクランクシャフト１５の回転角度が検出されるようになっている。また、エンジン１０には、冷却水温度を検出する水温センサＳＷ７と、車両のアクセルペダル３６の操作量に対応したアクセル開度を検出するアクセル開度センサＳＷ８と、車両のブレーキペダル３７の操作を検出するブレーキペダルセンサＳＷ９とが設けられている。
【００４２】
また、エンジン１０には、排気還流装置４０が設けられている。この排気還流装置４０は、排気ガスの一部を排気通路２９から吸気通路２８に環流するＥＧＲ通路４１と、このＥＧＲ通路４１の途中に設けられたＥＧＲ弁４２とを備えている。ＥＧＲ弁４２は、次に説明するエンジン制御ユニット１００のＥＧＲ制御部１０６によって、開閉制御されるようになっている。
【００４３】
尚、本実施形態では、吸気通路２８に吸気絞り弁は設けられておらず、吸気弁２６が吸気絞り弁と同様の役割を果たす。
【００４４】
前記エンジン１０は、エンジン制御ユニット１００によって運転制御される。
【００４５】
このエンジン制御ユニット１００は、ＣＰＵ、メモリ、カウンタタイマ群、インターフェース及びこれらのユニットを接続するパスを有するマイクロプロセッサで構成され、各センサＳＷ１〜ＳＷ９を初めとする入力要素からの検出信号に基づき、種々の演算を行うとともに、燃料噴射弁１９やスタータモータ３４、或いはグロープラグ１８等の各アクチュエータの制御信号を出力するものである。例えば、運転条件に応じた燃料の噴射量及び噴射時期を演算し、燃料噴射弁１９等に制御信号を出力している。また、エンジン１０の運転状態（エンジン回転速度及びエンジン負荷）に応じて、吸気弁２６の開度（リフト量）の目標値を演算し、その開度がこの目標値となるような制御信号を吸気弁駆動手段２６Ａに出力する。
【００４６】
前記エンジン制御ユニット１００は、車両の運転状態を判定する運転状態判定部１０１と、この運転状態判定部１０１の判定に基づいてエンジン１０の燃料噴射を制御する燃料噴射制御部１０２と、前記弁駆動手段２６Ａ，２７Ａの作動を制御する吸排気弁作動制御部１０３と、前記運転状態判定部１０１の判定に基づいて再始動条件の成立時にエンジン１０のスタータモータ３４を駆動制御するスタータ制御部１０４と、グロープラグ１８を制御するグロープラグ制御部１０５と、排気還流装置４０のＥＧＲ弁４２を駆動制御するＥＧＲ制御部１０６とを論理的に構成している。
【００４７】
前記運転状態判定部１０１は、燃圧センサＳＷ１、エアフローセンサＳＷ２、吸気圧センサＳＷ３、吸気温度センサＳＷ４、クランク角度センサＳＷ５，ＳＷ６、水温センサＳＷ７、アクセル開度センサＳＷ８、ブレーキペダルセンサＳＷ９等からのセンサ信号に基づき、エンジン１０の自動停止条件や再始動条件の成立又は解除、及び、エンジン１０の運転状態が低負荷運転状態にあるか否か等を判定するモジュールである。この他にも、運転状態判定部１０１は、燃料圧力、ピストン１６の停止位置、筒内温度、或いはエンジン１０が正転しているか否か等、種々の運転状態を判定する。この運転状態判定部１０１は、エンジン１０が自動停止しているときにおけるピストン１６の停止位置の判定や、ピストン１６が停止すべき適正停止位置ＳＡの設定をするものでもある。本実施形態において、停止時圧縮行程気筒（エンジン１０の自動停止完了時に圧縮行程となる気筒）の適正停止位置ＳＡは、デフォルトでは、圧縮上死点前１２０°ＣＡから圧縮上死点前１００°ＣＡの範囲に設定される。後述するように、ディーゼルエンジンにおいては、停止時圧縮行程気筒に燃料を噴射し、スタータモータ３４でピストン１６を駆動して、当該燃料が噴射された気筒内で混合気を自着火させる必要があるため、ピストン１６は、下死点側に停止しているのが好ましい。他方、ピストン１６が下死点近傍にある場合には、スタータモータ３４の駆動時間が長くなるので、確実な自着火とスタータモータ３４の駆動時間短縮とを両立させるために、デフォルトでは、圧縮上死点前１２０°ＣＡから圧縮上死点前１００°ＣＡの範囲に設定される。但し、筒内温度が高い場合には、停止時圧縮行程気筒の有効圧縮比を小さく設定することができるので、適正停止位置ＳＡは、筒内温度によって上死点側に補正されるようになっている。筒内温度は、予めメモリに記憶されたデータに基づいて推定されるように構成されている。尚、本実施形態において、運転状態判定部１０１は、車両のブレーキペダル３７のＯＮ／ＯＦＦや車速等も判定できるように図略のセンサからの検出信号が入力されるようになっている。
【００４８】
前記燃料噴射制御部１０２は、運転状態判定部１０１の判定に基づき、エンジン１０の適正な空燃比に対応する燃料噴射量と燃料噴射タイミングとを設定し、その設定に基づいて、燃料噴射弁１９を駆動制御するモジュールである。
【００４９】
前記吸排気弁作動制御部１０３は、前記運転状態判定部１０１の判定に基づいて吸気弁２６の開度（リフト量）の目標値を演算するとともに、その目標値と両クランク角度センサＳＷ５，ＳＷ６により検出されるクランクシャフト１５の回転角度とに応じて前記弁駆動手段２６Ａ，２７Ａの作動を制御するモジュールである。
【００５０】
前記スタータ制御部１０４は、エンジン１０の始動時にスタータモータ３４に制御信号を出力し、スタータモータ３４を駆動するモジュールである。
【００５１】
前記グロープラグ制御部１０５は、エンジン冷間時や、エンジン再始動の際に、停止時圧縮行程気筒のピストン１６が前記適正停止位置ＳＡよりも上死点側にあるときにグロープラグ１８の駆動を制御するモジュールである。
【００５２】
前記ＥＧＲ制御部１０６は、所定の部分負荷運転領域において、ＥＧＲ弁４２を開くことにより、燃焼安定性を図るモジュールである。
【００５３】
前記エンジン制御ユニット１００は、所定の自動停止条件が成立したときにエンジン１０を自動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、該自動停止させたエンジン１０を再始動させる自動停止・再始動制御手段を構成するものである。このエンジン制御装置１００におけるエンジン１０の自動停止制御及び再始動制御について、その制御例を説明する。
【００５４】
図２は、本実施形態に係る自動停止制御を中心とするフローチャートであり、図３は、本実施形態に係る、エンジン１０の停止完了後の再始動制御を中心とするフローチャートである。また、図４，５は、図２の制御例に基づく吸気弁２６及び排気弁２７の作動状態を示すタイミングチャートである。
【００５５】
図２を参照して、エンジン制御ユニット１００は、予め設定されたエンジンの自動停止条件が成立するのを待機する（ステップＳ１１）。具体的には、ブレーキペダル３７の作動状態が所定時間継続し、車速が所定値以下であるといった場合（つまりエンジン１０のアイドル運転状態が所定時間継続していると想定される場合）には、エンジン１０の自動停止条件が成立したと判定される。
【００５６】
ステップＳ１１において、自動停止条件が成立したと判定した場合には、燃料噴射弁１９からの燃料供給を停止し（ステップＳ１２）、エンジン停止過程に移行する。エンジン制御ユニット１００（吸排気弁作動制御部１０３）は、各気筒１４Ａ〜１４Ｄが吸気通路２８より吸気した新気を排気通路２９へ排気するように、吸気弁２６及び排気弁２７を開閉する。本実施形態では、各気筒１４Ａ〜１４Ｄの吸気弁２６及び排気弁２７を２サイクルモードとして作動させて、各気筒１４Ａ〜１４Ｄにて吸気行程及び排気行程のみが実行されるようにする（ステップＳ１３）。すなわち、吸気及び膨張行程では、排気弁２７を全閉状態にして吸気弁２６を開弁し、本来の膨張行程を吸気行程とし、圧縮及び排気行程では、吸気弁２６を全閉状態にして排気弁２７を開弁し、本来の圧縮行程を排気行程とする。これにより、吸気通路２８より吸入した新気が圧縮されることなく直ぐに排気通路２９へ排気され、筒内が速やかに掃気されると共に、空気の圧縮に伴って生じる停止振動が抑制される。
【００５７】
そして、その２サイクルモードとして作動している状態で、再始動条件が成立したか否かを判定する（ステップＳ１４）。再始動条件としては、アクセルペダル３６が踏込まれたこと、自動停止条件がエンジン１０の停止後に解除されたこと等が含まれる。再始動条件が成立した場合にはステップＳ１１２に移行する一方、再始動条件が成立していない場合にはステップＳ１５に移行する。
【００５８】
ステップＳ１５では、吸気弁２６及び排気弁２７を２サイクルモードとして作動させた状態で、前記燃料供給停止から３行程が経過するのを待つ。この３行程の間に、全気筒１４Ａ〜１４Ｄにおいて、吸気通路２８より吸気した新気が排気通路２９へ必ず排気されることになる。尚、新気を排気通路２９へ排気した後は、燃料供給停止（図４のタイミングｔ１）から３行程が経過しなくても、吸気弁２６及び排気弁２７を全閉状態にする。
【００５９】
前記燃料供給停止から３行程が経過すると（図４のタイミングｔ２）、各気筒１４Ａ〜１４Ｄの全行程で、吸気弁２６及び排気弁２７を全閉状態とする（ステップＳ１６）。すなわち、吸気行程でも吸気弁２６を全閉状態とし、排気行程でも排気弁２７を全閉状態とする。これにより、各気筒１４Ａ〜１４Ｄ内に新気が新たに吸入されることによる筒内温度の低下を抑制することができる。また、吸気弁２６及び排気弁２７の閉弁により、各気筒１４Ａ〜１４Ｄ内では極僅かな空気しか圧縮されず、エンジン停止時に気筒１４Ａ〜１４Ｄ内の空気の圧縮に伴って生じる停止振動を抑制することができる。
【００６０】
次いで、エンジン制御ユニット１００は、ステップＳ１７で、クランク角度センサＳＷ５により検出されるエンジン回転速度が所定回転速度以下になるのを待つ（ステップＳ１７）。この所定回転速度は、各気筒１４Ａ〜１４Ｄ内に空気を吸入して圧縮しても、その圧縮に伴って生じる停止振動が生じないような値に設定される。
【００６１】
エンジン回転速度が所定回転速度以下になると（図４のタイミングｔ３）、クランク角度センサＳＷ５により検出されるエンジン回転速度から、そのエンジン回転速度に対応する弁開度を、マップや式等を用いて算出する（ステップＳ１８）。そして、吸気行程で、排気弁２７を、前記算出した、エンジン回転速度に応じた開度になるように開弁する（ステップＳ１９）。すなわち、エンジン回転速度が小さくなるに連れて排気弁２７の開度を大きくする。これにより、各気筒１４Ａ〜１４Ｄにおいて、吸気行程で、前記排気通路２９にある新気が吸入されるとともに、停止時圧縮行程気筒内の空気量（新気の量）が、停止時膨張行程気筒（エンジン１０の自動停止完了時に膨張行程となる気筒）内の空気量（新気の量）よりも多くなる。つまり、停止時膨張行程気筒では、相対的に少ない空気量で圧縮行程に移行しているのに対し、停止時圧縮行程気筒では、排気弁２７が開くことにより、相対的に多量の新気が筒内に吸入されることになる。この結果、停止時圧縮行程気筒のピストン停止位置を下死点側に位置させることができるようになる。またこうした、排気弁２７の開弁により、前記排気通路２９にて温められた新気が吸入され、再始動に備えることができる。
【００６２】
そして、クランク角度センサＳＷ５，ＳＷ６の検出値に基づいてエンジン１０が完全に停止するのを待機し（ステップＳ１１０）、エンジン１０が完全に停止した場合には、エンジン制御ユニット１００は、クランク角度センサＳＷ５，ＳＷ６の検出によって運転状態判定部１０１が判定したピストン１６の停止位置を記憶する（ステップＳ１１１）。
【００６３】
これに対し、２サイクルモードの最中に（つまり、エンジン１０の停止完了前に）、再始動条件が成立したステップＳ１１２では、先ず、クランク角度センサＳＷ５，ＳＷ６の検出によってクランク位置を算出し、続くステップＳ１１３で、そのクランク位置、水温センサＳＷ７からの水温、吸気圧センサＳＷ３からの吸気圧、及び吸気温度センサＳＷ４からの吸気温等に基づいて、筒内の平均温度を予測する。
【００６４】
予測した筒内温度と、予め設定した所定温度とを比較し（ステップＳ１１４）、筒内温度が所定温度以上のときにはステップＳ１１５に移行する一方、筒内温度が所定温度よりも低いときにはステップＳ１１９に移行する。
【００６５】
ステップＳ１１５では、燃料供給の停止から２行程が経過したか否か、換言すればエンジン停止過程の初期であるか否かを判定し、燃料供給の停止から２行程が経過した（エンジン停止過程の中期以降である）ときにはステップＳ１１６に移行する。ステップＳ１１６では、吸気行程にある気筒で吸気弁２６を閉じかつ排気弁２７を開ける。図５の例では３番気筒であり、再始動条件が成立したタイミングｔ２’と、タイミングｔ２との間で、排気弁２７を開けている。これによって、排気側で温められた新気が当該気筒に吸入される。
【００６６】
続くステップＳ１１７では、排気行程にある気筒の吸気弁２６及び排気弁２７をそれぞれ閉じて、当該気筒を圧縮行程に変更する。図５の例では、１番気筒がそれに該当し、一点鎖線で示すように開弁される排気弁２７を閉弁する。
【００６７】
そうして、その圧縮行程による圧縮で筒内温度が上昇し、所定タイミングで燃料が噴射されて（ステップＳ１１８）、膨張行程に移行する。
【００６８】
また、１番気筒に続いて圧縮行程及び膨張行程に至る３番気筒は、前述したように、ステップＳ１１６において温められた新気を圧縮することになるため、筒内温度がさらに上昇し、燃料着火性がさらに向上する。そうして、エンジン１０が確実に始動する。
【００６９】
一方、燃料供給の停止から２行程が経過していない（エンジン停止過程の初期である）ときにはステップＳ１１６を経由せずに、ステップＳ１１７に移行する。これはエンジン停止過程の初期では、排気側に燃焼ガスが留まっており、ステップＳ１１６のように排気側から吸気したのでは、燃焼ガスを筒内に吸入することになるためである。つまり、エンジン１０の始動性が低下するのである。
【００７０】
また、ステップＳ１１４において筒内温度が所定温度よりも低いときには、ステップＳ１１９で、クランク角度センサＳＷ５，ＳＷ６からの検出信号に基づいて上死点を通過することを待ち、その後、ステップＳ１２０で、２サイクルモードから４サイクルモードに移行する。
【００７１】
そうして、ステップＳ１２１で通常運転に移行する。つまり、吸気行程において吸気弁２６を開弁し、排気行程において排気弁２７を開弁することによって、吸気、圧縮、膨張及び排気の４サイクルモードを行い、エンジン１０を再始動させる。
【００７２】
次に図３を参照して、エンジン制御ユニット１００によるエンジン１０の再始動制御について説明する。
【００７３】
エンジン制御ユニット１００は、エンジン１０が停止した後、停止時間を計測し、積算する（ステップＳ２１）。筒内温度は、エンジン１０の停止時間に依存しているので、本実施形態においては、エンジン制御ユニット１００に予め停止時間と筒内温度との関係をマップ化したデータを持たせ、停止時間に基づいて筒内温度を推定するようにしているのである。本実施形態では、エンジン１０への燃料供給停止から実際に該エンジン１０が停止完了するまでのエンジン停止過程の中期（タイミングｔ２からタイミングｔ３までの期間）で、各気筒１４Ａ〜１４Ｄの全行程で吸気弁２６及び排気弁２７を全閉状態とすることで、各気筒１４Ａ〜１４Ｄ内への新気の導入を抑制して筒内温度の低下を抑制しているので、エンジン１０の停止時間が長くても、筒内温度は低下し難い。また、排気通路２９で温められた新気を吸入することを考慮して、マップの筒内温度を高い目に設定している。
【００７４】
続いて、エンジン制御ユニット１００（運転状態判定部１０１）は、吸気温度センサＳＷ４が検出した吸気温度、水温センサＳＷ７が検出した冷却水の温度、エンジン１０の停止時間、及び、後述のステップＳ２５でのグロープラグ１８の駆動時間に基づいて、筒内温度を算出する（ステップＳ２２）。
【００７５】
次いで、前記演算された筒内温度から目標となる燃料圧力が決定され、この燃料圧力から適正停止位置ＳＡが設定される（ステップＳ２３）。本実施形態では、筒内温度と目標となる燃料圧力とによって適正停止位置ＳＡを設定しているので、より好適な停止位置判定ができることになる。また、筒内温度が低下し難いことから、適正停止位置ＳＡの範囲が上死点側に広くなっている。
【００７６】
そして、エンジン制御ユニット１００は、停止時圧縮行程気筒のピストン１６が適正停止位置ＳＡよりも上死点側にあるか否かを判定する（ステップＳ２４）。仮に上死点側にある場合、グロープラグ１８が駆動されて（ステップＳ２５）、筒内が加温される。また、適正停止位置ＳＡ内であれば、グロープラグ１８が停止される（ステップＳ２６）。
【００７７】
次に、エンジン制御ユニット１００は、再始動条件が成立したか否かを判定する（ステップＳ２７）。
【００７８】
仮に再始動条件が成立していない場合、エンジン制御ユニット１００は、ステップＳ２１に戻って処理を繰り返す。このため、計測時間や筒内温度の変化に伴って、ステップＳ２３で設定される適正停止位置ＳＡも変化することになる。
【００７９】
他方、ステップＳ２７において、再始動条件が成立した場合、エンジン制御ユニット１００（スタータ制御部１０４）は、スタータモータ３４を駆動する（ステップＳ２８）。これにより、停止時圧縮行程気筒では、ピストン１６が筒内の空気を圧縮しながら上死点に移動する。
【００８０】
次いで、エンジン制御ユニット１００（燃料噴射制御部１０２）は、停止時圧縮行程気筒のピストン１６が適正停止位置ＳＡよりも上死点側にあるか否かを判定する（ステップＳ２９）。仮に上死点側にある場合、エンジン制御ユニット１００は、停止時吸気行程気筒が圧縮行程を迎えるのを待機し、停止時吸気行程気筒が圧縮行程を迎えた後、所定タイミングで燃料を噴射する（ステップＳ３０）。すなわち、ピストン停止位置が適正停止位置ＳＡから外れている場合には、停止時圧縮行程気筒での燃焼は中止されることになる。他方、ピストン停止位置が適正停止位置ＳＡ内である場合には、停止時圧縮行程気筒に燃料が噴射され、この気筒での燃焼によるエンジン１０の再始動が図られる（ステップＳ３１）。
【００８１】
ステップＳ３０又はステップＳ３１を経た後、エンジン制御ユニット１００は、通常運転に移行し（ステップＳ３２）、処理を終了する。
【００８２】
したがって、本実施形態では、前記エンジン制御ユニット１００における自動停止制御において、エンジン１０への燃料供給停止から実際に該エンジン１０が停止完了するまでのエンジン停止過程の初期（図４のタイミングｔ１からタイミングｔ２までの期間）に、各気筒１４Ａ〜１４Ｄの吸気弁２６及び排気弁２７を２サイクルモードとして作動させることで、各気筒１４Ａ〜１４Ｄを速やかに掃気することができる。それと共に、各気筒１４Ａ〜１４Ｄが吸気側より吸気した新気を排気側へ排気して、その新気を排気側で温めるようにし、エンジン停止過程の後期（図４のタイミングｔ３からエンジン１０の停止完了までの期間）に、各気筒１４Ａ〜１４Ｄの吸気行程で吸気弁２６を閉弁しかつ排気弁２７を開弁することで、その温めた新気を気筒１４Ａ〜１４Ｄ内に吸入するようにしたので、エンジン１０の再始動性を向上させることができる。
【００８３】
また、前記エンジン停止過程の中期（図４のタイミングｔ２からタイミングｔ３までの期間）に、吸気弁２６及び排気弁２７を閉弁するようにしたので、新気が新たに吸入されることによる筒内温度の低下を抑制することができるとともに、エンジン停止時に気筒１４Ａ〜１４Ｄ内の空気の圧縮に伴って生じる停止振動を抑制することができる。しかも、排気通路２９で、後期において気筒１４Ａ〜１４Ｄ内に吸入する新気を長い間温めておくことができる。
【００８４】
一方、２サイクルモードの最中に再始動条件が成立してエンジン１０を再始動させる際には、排気行程にある気筒（図５の例では第１気筒。尚、第１気筒は、元来、圧縮行程にあるところを、２サイクルモードにより排気行程とした気筒である）の排気弁２７を、図５の一点鎖線で示すように開弁されるところを、閉じるようにし、それによって当該気筒を圧縮行程に変更する。そうすることで、当該気筒の圧縮により筒内温度が高まり、所定のタイミングで燃料を噴射することで、膨張行程へと移行させることができる。
【００８５】
また、再始動条件が成立したときに吸気行程にある気筒は、前記の圧縮行程に変更した気筒に続いて圧縮行程に移行することになる気筒であるが、この気筒においては、排気弁２７を開弁することによって、排気側の空気を吸入する（図５の例では第３気筒）。こうすることで、排気側で温められた空気（新気）が筒内に吸入されるため、燃料の着火性が向上し、エンジン１０の再始動性をさらに向上させることができる。
【００８６】
さらに、２サイクルモードの最中に再始動条件が成立してエンジン１０を再始動させる場合であっても、筒内温度が所定温度よりも低いときには、前記の制御を行わず、４サイクルモードに移行した後に、エンジン１０を、通常制御で再始動させることにより、前記の制御に比べてエンジン１０の始動は遅れるものの、確実に再始動させることができる。
【００８７】
尚、本発明は、４気筒ディーゼルエンジンに限らず、６気筒や８気筒等の複数気筒を有するディーゼルエンジンにも適用することができる。
【００８８】
また、図２に示すフローのステップＳ１１７に関し、図５の例では排気行程にある１番及び４番気筒の内、１番気筒の吸気弁２６及び排気弁２７をそれぞれ閉じて圧縮行程に変更しているが、４番気筒を圧縮行程に変更して、当該気筒に所定タイミングで燃料を噴射してもよい。
【００８９】
例えば１番及び４番気筒それぞれのピストン位置に応じて、ピストンが、より下死点側に位置している気筒を、排気行程から圧縮行程に変更するようにしてもよい。こうすることで、エンジン１０の始動性をより向上させることができる。
【００９０】
さらにまた、１番気筒及び４番気筒の双方を圧縮行程に変更して、当該気筒のそれぞれにおいて所定タイミングで燃料を噴射し、膨張行程に移行してもよい。
【００９１】
加えて、図２のフローでは、筒内温度に基づいて、排気行程から圧縮行程への変更を行うか否かを判定しているが、例えば排気行程にある気筒のピストン位置に応じて、当該ピストン位置が比較的上死点側であって、圧縮行程に変更したとしても、筒内の空気を十分に圧縮できない場合には、排気行程から圧縮行程への変更制御を禁止する（例えば図２のステップＳ１１９，Ｓ１２０に移行する）ようにしてもよい。また、前記実施形態の筒内温度条件と、ピストン位置とを組み合わせて、排気行程から圧縮行程への変更制御を行うか否かを決定するようにしてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００９２】
本発明は、ディーゼルエンジンの再始動性を向上させることができるから、例えば車両に搭載されるディーゼルエンジンの自動停止装置及び制御方法として有用である。
【図面の簡単な説明】
【００９３】
【図１】本発明に係る自動停止装置を備えたエンジンを示す概略構成図である。
【図２】エンジン制御装置における自動停止制御を示すフローチャートである。
【図３】エンジン制御装置における再始動制御を示すフローチャートである。
【図４】エンジン停止過程における吸気弁及び排気弁の作動状態を示すタイミングチャートである。
【図５】２サイクルモードにおいて再始動条件が成立したときにおける吸気弁及び排気弁の作動状態を示すタイミングチャートである。
【符号の説明】
【００９４】
１０      ディーゼルエンジン
１４Ａ〜１４Ｄ  気筒
２６      吸気弁
２６Ａ    吸気弁駆動手段（弁駆動手段）
２７      排気弁
２７Ａ    排気弁駆動手段（弁駆動手段）
１００    エンジン制御装置（自動停止・再始動制御手段）
１０３    吸排気弁作動制御部（弁作動制御手段）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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