(57)【要約】  【課題】アイドルストップ車両等に用いられる筒内噴射エンジンにおいて、エンジン停止時に燃焼室に生じる残留燃料を低減し、排気性能の悪化、エンジン再始動時の排ガス性能（Ａ／Ｆ制御精度）の悪化を防ぐことにできる筒内噴射式内燃機関の制御装置を提供する。  【解決手段】所定の自動停止条件が成立すると、内燃機関を自動停止させる自動停止制御装置を備えた筒内噴射式内燃機関の制御装置であって、燃料噴射補正を行う燃料噴射制御手段と、空気量補正を行う空気量制御手段の少なくとも一つを備え、前記自動停止条件が成立した時には、前記燃料噴射制御手段による燃料噴射補正制御と前記空気量制御手段による空気量補正制御との少なくとも何れか一方の制御を行う。【選択図】図８
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定の自動停止条件が成立すると、内燃機関を自動停止させる自動停止制御装置を備えた筒内噴射式内燃機関の制御装置であって、
燃料噴射補正を行う燃料噴射制御手段と、空気量補正を行う空気量制御手段の少なくとも一つを備え、前記自動停止条件が成立した時には、前記燃料噴射制御手段による燃料噴射補正制御と前記空気量制御手段による空気量補正制御との少なくとも何れか一方の制御を行うことを特徴とする筒内噴射式内燃機関の制御装置。
【請求項２】
前記燃料噴射制御手段は、前記自動停止条件が成立した時には、燃料噴射時期を所定期間に亘って遅角するように噴射補正制御を行い、その後、燃料噴射を終了する燃料噴射制御を行うことを特徴とする請求項１に記載の筒内噴射式内燃機関の制御装置。
【請求項３】
前記燃料噴射制御手段は、前記自動停止条件が成立した時には、燃料噴射量を所定期間に亘って少なくするように噴射補正制御を行い、その後、燃料噴射を終了する燃料噴射制御を行うことを特徴とする請求項１に記載の筒内噴射式内燃機関の制御装置。
【請求項４】
燃料噴射量を所定期間に亘って少なくする制御は、燃料蓄圧室の圧力を高くすることにより実現することを特徴とする請求項３に記載の筒内噴射式内燃機関の制御装置。
【請求項５】
前記燃料噴射制御手段によって燃料噴射量を所定期間に亘って少なくするように噴射補正を行っている時には、空気量制御手段により吸入空気量を低減する制御を行うことを特徴とする請求項３または４に記載の筒内噴射式内燃機関の制御装置。
【請求項６】
前記空気量制御手段は、前記自動停止条件が成立した時には、所定期間に亘って吸気バルブ閉じ時期を早めるように制御することを特徴とする請求項１に記載の筒内噴射式内燃機関の制御装置。
【請求項７】
前記空気量制御手段は、前記自動停止条件が成立した時には、筒内の空気流を調整する空気流調整装置の動作を所定期間に亘って停止する制御を行うことを特徴とする請求項１に記載の筒内噴射式内燃機関の制御装置。
【請求項８】
所定の自動停止条件が成立すると、内燃機関を自動停止させる自動停止制御装置を備えた筒内噴射式内燃機関の制御装置であって、
吸気量調整装置を備え吸入空気量を絞り方向に制御する空気量制御手段と、燃料噴射を終了する時のエンジン回転数を所定時間高くするエンジン回転数制御手段と、燃料噴射を行う燃料圧力を高くする燃料圧力制御手段と、燃料噴射タイミングを早くする燃料噴射補正を行う燃料噴射制御手段の少なくとも一つを備え、
前記自動停止条件が成立した時には、前記空気量制御手段による吸入空気量を絞り方向に制御、前記エンジン回転数制御手段による燃料噴射を終了する時のエンジン回転数を所定時間高くする制御、及び、前記燃料圧力制御手段による燃料噴射を行う燃料圧力を高くし且つ前記燃料噴射制御手段による燃料噴射タイミングを早くする制御、の少なくとも何れか一つの制御を行うことを特徴とする筒内噴射式内燃機関の制御装置。
【請求項９】
前記空気量制御手段は、吸気通路に具備された電子制御スロットル弁装置を含んでいることを特徴とする請求項１、５から８の何れか一項に記載の筒内噴射式内燃機関の制御装置。
【請求項１０】
前記空気量制御手段は、吸気通路に具備された吸気バルブ開特性調整装置を含んでいることを特徴とする請求項１、５から８の何れか一項に記載の筒内噴射式内燃機関の制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両に動力源の一つとして搭載される筒内噴射式内燃機関の制御装置に係り、特に、アイドルストップ時等の内燃機関停止時の筒内噴射式内燃機関の制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、エミッション低減や燃費向上の観点から、アイドルストップ車両や、ハイブリッド車両が知られている。例えば、ハイブリッド車両は、エンジンの効率が低下する領域（例えば、車両停止時や低速走行時）では、エンジンを自動的に停止させ、電動機のみの駆動力により走行することが可能である。
【０００３】
一方、燃費向上を主目的として、火花点火式エンジンにおいて、燃焼室内に燃料を直接噴射する筒内噴射式内燃機関（筒内噴射式エンジン）が実用化されている。筒内噴射式エンジンは、充填効率の向上や高圧縮比を実現できるため、ポート噴射式エンジンに比べて高効率な燃焼が期待できる。
【０００４】
また、筒内噴射式エンジンをアイドリングストップ車に適用することにより、燃焼室に直接燃料を噴射できることを利点とした、迅速な再始動性能や、ハイブリッド車両制御に不可欠である内燃機関の始動時のトルク制御精度を向上することができる。
【０００５】
このような筒内噴射式エンジンをハイブリッド車両に適用した例として、エンジン停止条件が成立した時には、圧縮行程になる気筒にのみ燃料噴射をしておき、アイドルストップ解除後の再始動性を向上させるものがある（例えば、特許文献１）。
【０００６】
通常、エンジン停止時には、運転者のイグニッションオフ操作により、燃料カットおよび点火カットを行うため、吸気ポートに付着した燃料は、燃焼室あるいは吸気ポートに残留することがある。
【０００７】
このような問題に対し、ポート噴射式エンジンでは、運転者によりイグニッションスイッチがオフ操作されてエンジン停止するときには、ポート噴射の噴射タイミングを進角させて燃料の気化時間を長くし、さらに点火制御を継続することにより、できるだけ燃料を燃焼させ、残留燃料を削減する提案がある（例えば、特許文献２）。
【０００８】
【特許文献１】特開２００３−０６５１０５号公報
【特許文献２】特開２００３−１７２１８８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
ところで、アイドルストップ車両では、エンジンが高温状態で、イグニッションスイッチ・オンからオフまでの１トリップ中に、何度もエンジン始動／停止を繰り返すため、エンジン停止条件が成立した時に圧縮行程になる気筒にのみ燃料噴射を行い、アイドルストップ中に燃焼室内に残留燃料を存在させると（例えば、特許文献１）、次のような問題が生じる。
（１）気化した残留燃料が大気に放出することによる排気性能悪化。
（２）残留燃料によって過リッチ化することによる再始動性能悪化。
（３）残留燃料が一定でないことによる排ガス性能（Ａ／Ｆ制御精度）の悪化。
【００１０】
また、イグニッションオフ時に噴射タイミングを変更するもの（例えば、特許文献２）は、既に燃料噴射してしまった気筒や、噴射をセットしてしまった気筒に対しても、全て燃焼させるには、数サイクル必要であるため、運転者のイグニッションオフ操作に対し、エンジン停止が遅くなる可能性がある。また、ポート噴射式エンジンを対象としているため、ポートに付着する残留燃料を完全になくすことはできない虞れがある。
【００１１】
一方、筒内噴射エンジンでの残留燃料は、燃焼室内に燃料を直接噴射することから、ポート噴射と性質が異なり、次のような問題を生じる。
（４）噴射した燃料が燃焼室内から吸気ポートに吹き返す。
（５）シリンダヘッド、バルブ、燃焼室壁面に燃料が直接付着することにより、その付着量はポート噴射エンジンに比して非常に多くなる。
【００１２】
本発明は、前記したような課題に鑑みてなされたものであって、その目的とするところは、アイドルストップ車両等に用いられる筒内噴射エンジンにおいて、エンジン停止時に燃焼室に生じる残留燃料を低減し、排気性能の悪化、エンジン再始動時の排ガス性能（Ａ／Ｆ制御精度）の悪化を防ぐことにできる筒内噴射式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】
【００１３】
本発明による筒内噴射式内燃機関の制御装置は、所定の自動停止条件が成立すると、内燃機関を自動停止させる自動停止制御装置を備えた筒内噴射式内燃機関の制御装置であって、燃料噴射補正を行う燃料噴射制御手段と、空気量補正を行う空気量制御手段の少なくとも一つを備え、前記自動停止条件が成立した時には、前記燃料噴射制御手段による燃料噴射補正制御と前記空気量制御手段による空気量補正制御との少なくとも何れか一方の制御を行う。
【００１４】
本発明による筒内噴射式内燃機関の制御装置は、好ましくは、前記燃料噴射制御手段が、前記自動停止条件が成立した時には、燃料噴射時期を所定期間に亘って遅角するように噴射補正制御を行い、その後、燃料噴射を終了する燃料噴射制御を行う。
【００１５】
本発明による筒内噴射式内燃機関の制御装置は、好ましくは、前記燃料噴射制御手段が、前記自動停止条件が成立した時には、燃料噴射量を所定期間に亘って少なくするように噴射補正制御を行い、その後、燃料噴射を終了する燃料噴射制御を行う。
【００１６】
本発明による筒内噴射式内燃機関の制御装置は、好ましくは、燃料噴射量を所定期間に亘って少なくする制御が、燃料蓄圧室の圧力を高くすることにより実現する。
【００１７】
本発明による筒内噴射式内燃機関の制御装置は、好ましくは、前記燃料噴射制御手段によって燃料噴射量を所定期間に亘って少なくするように噴射補正を行っている時には、空気量制御手段により吸入空気量を低減する制御を行う。
【００１８】
本発明による筒内噴射式内燃機関の制御装置は、好ましくは、前記空気量制御手段が、前記自動停止条件が成立した時には、所定期間に亘って吸気バルブ閉じ時期を早めるように制御する。
【００１９】
本発明による筒内噴射式内燃機関の制御装置は、好ましくは、前記空気量制御手段が、前記自動停止条件が成立した時には、筒内の空気流を調整する空気流調整装置の動作を所定期間に亘って停止する制御を行う。
【００２０】
また、本発明による筒内噴射式内燃機関の制御装置は、所定の自動停止条件が成立すると、内燃機関を自動停止させる自動停止制御装置を備えた筒内噴射式内燃機関の制御装置であって、吸気量調整装置を備え吸入空気量を絞り方向に制御する空気量制御手段と、燃料噴射を終了する時のエンジン回転数を所定時間高くするエンジン回転数制御手段と、燃料噴射を行う燃料圧力を高くする燃料圧力制御手段と、燃料噴射タイミングを早くする燃料噴射補正を行う燃料噴射制御手段の少なくとも一つを備え、前記自動停止条件が成立した時には、前記空気量制御手段による吸入空気量を絞り方向に制御、前記エンジン回転数制御手段による燃料噴射を終了する時のエンジン回転数を所定時間高くする制御、及び、前記燃料圧力制御手段による燃料噴射を行う燃料圧力を高くし且つ前記燃料噴射制御手段による燃料噴射タイミングを早くする制御、の少なくとも何れか一つの制御を行う。
【００２１】
本発明による筒内噴射式内燃機関の制御装置は、好ましくは、前記空気量制御手段が、吸気通路に具備された電子制御スロットル弁装置を含んでいる。
【００２２】
本発明による筒内噴射式内燃機関の制御装置は、好ましくは、前記空気量制御手段が、吸気通路に具備された吸気バルブ開特性調整装置を含んでいる。
【発明の効果】
【００２３】
本発明の筒内噴射式エンジンの制御装置によれば、アイドルストップ車両等、イグニッションスイッチ・オンからオフまでの１トリップ中に、複数回のエンジン始動／停止を繰り返すシステムにおいて、エンジン停止時に、燃焼室あるいは吸気ポートに生じる残留燃料を低減することができ、アイドルストップ中のベーパ発生等による排気性能悪化を防ぎ、エンジン再始動時の排ガス性能（Ａ／Ｆ制御精度）の悪化を防ぐことができる。
【００２４】
また、残留燃料による再始動時の過リッチ化を防止し、再始動性、トルク制御性が向上する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
本発明の筒内噴射式内燃機関の制御装置の実施形態を図面を参照して詳細に説明する。
【００２６】
図１は、本発明の筒内噴射式内燃機関の制御装置が適用される車両の動力系と制御系の一つの実施形態を示している。
図１の車両は、筒内噴射エンジン１と、モータジェネレータ２の２つの動力源を有する、いわゆるハイブリッド車両ある。筒内噴射エンジン１の動力は、出力軸３、クラッチ４、差動変速機５を介して車輪６に伝達される。モータジェネレータ２の動力は、出力軸７、ベルト式動力伝達機構８、差動変速機５を介して車輪６に伝達される。
【００２７】
モータジェネレータ２は、バッテリ９を電源とし、供給電力をインバータ１０によって制御される。バッテリ９による電気エネルギーは、インバータ１０で交流に変換されてモータジェネレータ２に与えられ、発生した駆動力によって、ベルト式動力伝達機構８を介して筒内噴射エンジン１の始動時における出力軸３の駆動や車輪６の駆動を行う。
【００２８】
なお、バッテリ９は、後述するＨＣＵ１１等の電源である１２Ｖのバッテリとは別のもので、本実施形態では２００Ｖのものであり、車輪６の運動エネルギー或いは筒内噴射エンジン１の駆動力によってモータジェネレータ２を回転させて発電し、インバータ１０によってで直流に変換した後に充電される。
【００２９】
車両制御装置の一態様であるハイブリッド制御装置（以下、ＨＣＵ）１１は、イグニッションキースイッチ（図示せず）の信号によりハイブリッド車両システムの起動および停止を行い、運転者によるアクセル（図示せず）、ブレーキ（図示せず）の操作信号に応じて必要なトルクを車輪６に与えるべく、ＬＡＮ接続されているエンジン制御装置（ＥＣＵ）１２、モータ制御ユニット（ＭＣＵ）１３、バッテリ制御ユニット（ＢＣＵ）１４、クラッチ制御ユニット（ＣＬＣＵ）１５の各々に指令信号を出力する。
【００３０】
次に、筒内噴射エンジン１について、図２を参照して詳細に説明する。
筒内噴射エンジン１は、４気筒から（図示せず）なり、ＨＣＵ１１のエンジン始動要求に基づいて、モータジェネレータ２が筒内噴射エンジン１のクランク軸１０１ｄを回転させる。
【００３１】
筒内噴射エンジン１は、シリンダブロック１０１ｂ、ピストン１０１ａ等によって各気筒毎に燃焼室１０１ｃを形成している。
【００３２】
各燃焼室１０１ｃに導入れる空気は、エアクリーナ１０２の入口部１０２ａから取り入れられ、吸入空気量センサ２５を通り、吸気流量を制御する電制スロットル弁（電子制御スロットル弁装置）１４０ａが収容されたスロットルボディ１４０を通ってコレクタ１０６に入る。コレクタ１０６に吸入された空気は、各燃焼室１０１ｃに接続された吸気管１０７に分配された後、燃焼室１０１ｃに導かれる。吸気管１０７には吸気管内圧センサ２９が取り付けられている。
【００３３】
吸入空気量センサ２５からは、吸気流量を表す信号がＥＣＵ１２に出力される。スロットルボディ１４０には、電制スロットル弁１４０ａの開度を検出するスロットルセンサ２７が取り付けられており、その信号もＥＣＵ１２に出力される。
【００３４】
吸気管１０７にはタンブルコントロールバルブ２３１が設けられている。タンブルコントロールバルブ２３１は、燃焼室１０１ｃ内にタンブル流と呼ばれる空気流を生成し、点火プラグ１０９近傍に可燃混合気を集めるものである。プラグ近傍に可燃混合気を集める方法は、他にもスワール流を利用したスワール流方式、ピストンヘッドの凹部を利用したウォールガイド方式、燃料噴射弁５４から点火プラグ近傍に噴射する直上噴き方式等があり、本発明においては、これら方式に限定されるものではない。
【００３５】
ガソリン等の燃料は、燃料タンク５０から燃料ポンプ５１により一次加圧されて燃圧レギュレータ５２により一定の圧力（例えば、３ｋｇ／ｃｍ２  ）に調圧され、更に、高圧燃料ポンプ３００によって高い圧力（例えば、５０ｋｇ／ｃｍ２  ）に２次加圧される。
【００３６】
２次加圧された燃料は、蓄圧室５３を介して各燃焼室１０１ｃに設けられている燃料噴射弁（インジェクタ）５４から燃焼室１０１ｃに噴射される。２次加圧された燃焼の配管には燃圧センサ５６が取り付けられている。
【００３７】
燃焼室１０１ｃに噴射された燃料は、点火コイル１０８によって高電圧化された点火信号により点火プラグ１０９が火花放電することによって着火される。
【００３８】
筒内噴射エンジン１のクランク軸１０１ｄに取り付けられたクランク角センサ２４は、クランク軸１０１ｄの回転位置を表す信号をＥＣＵ１２に入力する。また、排気弁１２０のカム軸１００に取り付けられたカム角センサ１１７は、カム軸１００の回転位置を表す角度信号をＥＣＵ１２に入力すると共に、高圧燃料ポンプ３００のポンプ駆動カム１００ａの回転位置を表す角度信号をＥＣＵ１２に出力する。
【００３９】
尚、本実施形態では、より一般的なシステムとしてカム駆動の高圧燃料ポンプを例としているが、本発明はこれに限定するものではない。特に、高電圧のバッテリを具備しているハイブリッド車両であれば、電動ポンプを用いてもよい。特に、電動ポンプを用いることで、蓄圧室５３内の圧力（燃料圧力）が、エンジン回転数の変化（カム軸の運動変化）に影響を受けないため、本発明装置の効果もより高くなる。
【００４０】
排気管２０９には、排気ガス中の、例えば、酸素濃度をリニアに検出してその検出信号をＥＣＵ１２に出力する空燃比センサ２０８と、排気ガス浄化用触媒２１０等が設けられている。
【００４１】
筒内噴射エンジン１は、ＥＣＵ１２によって制御される。ＥＣＵ１２は、筒内噴射エンジン１の回転数と、ＨＣＵ１１のトルク指令によって求められるスロットル目標開度を電制スロットル弁１４０ａに指令して空気流量を制御する。
【００４２】
ＥＣＵ１２は、水温センサ２８にて検出されるエンジン冷却水温、排気側に配設された空燃比センサ２０８の検出信号等により、燃料噴射弁５４の燃料噴射幅（燃料噴射時間）を制御する。
【００４３】
空気は吸気バルブ１２１から燃焼室１０１ｃに吸込まれ、空気と燃料噴射弁５４から燃焼室１０１ｃに噴射された燃料との混合気は、点火装置１０９で着火される。燃焼による爆発エネルギによってピストン１０１ａを動かし、出力軸３（図１参照）を介して車輪６やモータジェネレータ２を駆動させる。
【００４４】
尚、吸気バルブ１２１には、後述する特性の吸気バルブ開特性調整装置２１２が具備されており、運転状態に応じて、図４に示されているように、吸気バルブ開閉タイミングや、リフト量を変化させることにより、実圧縮比や空気量を制御することができる。
【００４５】
次に、ＨＣＵ１１について、図３を参照して説明する。
ＨＣＵ１１は、運転モード判定手段３０１と、エンジン始動／停止制御手段３０２と、目標駆動トルク制御手段３０３とを有する。
【００４６】
ＨＣＵ１１は、ドライバによるアクセル開度、バッテリ９の充電状態を示すＳＯＣ、触媒の活性化状態を示す触媒温度等を入力とし、運転モード判定手段３０１にて運転モードを判定する。
【００４７】
運転モード判定手段３０１は、触媒２１０の温度が低い場合には触媒２１０の活性化を促すためにエンジン停止を不許可とする触媒暖機制御手段３０１１と、ドライバのアクセル開度からドライバ要求トルクを算出する走行制御手段３０１２と、バッテリ９の充電状態に応じて発電可否を判定する発電制御手段３０１３を有する。
【００４８】
次に、エンジンの始動制御について説明する。
運転モード判定手段３０１により、エンジン始動が必要と判定された時には、エンジン始動／停止制御手段３０２よりＭＣＵ１３にエンジン始動要求を指令する。ＭＣＵ１３は、指令値をもとに、モータジェネレータ２を駆動し、ベルト式動力伝達機構８を介しエンジン出力軸３を回転させることにより、筒内噴射エンジン１を始動させる。尚、筒内噴射エンジン１の詳細な始動制御については後述する。
【００４９】
目標駆動トルク制御手段３０３は、走行制御手段３０１２で算出されたドライバ要求トルクと、発電制御手段３０１３で算出された発電トルクをもとに、筒内噴射エンジン１とモータジェネレータ２に対するトルク分配を決定し、ＥＣＵ１２とＭＣＵ１３に目標回転数指令値や目標トルク指令値として指令する。
【００５０】
次に、筒内噴射エンジン１の停止制御について説明する。
運転モード判定手段３０１により、触媒２１０が活性化されていて、バッテリ７のＳＯＣが高く、ドライバからの要求トルクも小さいと判定された時には、図８に示されているように、エンジン始動／停止制御手段３０２によってＥＣＵ１２にエンジン停止予告を指令し、その後、エンジン停止要求を指令する。ＥＣＵ１２はこのエンジン停止要求をもとに、燃料噴射を禁止（燃料カット）することにより、筒内噴射エンジン１を停止させる。
【００５１】
このように、ハイブリッド車両やアイドルストップ車両では、筒内噴射エンジン１を停止させるタイミングをドライバの意思ではなく、制御ユニットが任意に決めることができることが、ハイブリッド車両、アイドルストップ車両の大きな特徴の一つである。
【００５２】
次に、ＥＣＵ１２の構成例を図５を用いて説明する。
ＥＣＵ１２は、ＭＰＵ２０３、ＥＰ−ＲＯＭ２０２、ＲＡＭ２０４及びＡ／Ｄ変換器を含むＩ／ＯＬＳＩ２０１等で構成される。
【００５３】
エンジン始動時は、ＨＣＵ１１からの指令であるエンジン始動停止要求と目標トルク指令値に基づき、エンジン出力軸１０１ｄに直結されているモータージェネレータ２が回転することで、筒内噴射エンジン１が回転し、クランク角センサ２４、カム角センサ１１７、機関冷却水温度を測定する水温センサ２８、吸気管内の圧力を測定する吸気管内圧センサ２９並びに燃圧センサ５６を含む各種のセンサ等からの信号を入力として取り込み、所定の演算処理を実行し、この演算結果として算定された各種の制御信号を出力し、アクチュエータである高圧ポンプソレノイド９０、燃料噴射弁（インジェクタ）５４、点火コイル１０８、電制スロットル１４０ａ、可変バルブタイミング／リフト機構２１２、タンブルコントロールバルブ２３１等に所定の制御信号を供給し、燃料吐出量制御、燃料噴射量制御、吸入空気量制御及び点火時期制御等を実行する。
【００５４】
エンジン停止時は、ＨＣＵ１１からの指令であるエンジン始動停止要求に基づき燃料噴射制御によって燃料噴射を禁止することで実現する。
【００５５】
次に、本発明が解決すべき課題である筒内噴射エンジン１の吹き返しについて、図６および図７を用いて説明する。図６は、吸気行程に燃料噴射弁５４により噴射された燃料の、圧縮行程中における燃焼室１０１ｃの様子を示している。
【００５６】
図４に示されているように、圧縮行程中でも、吸気バルブ１２１は開いている領域があるので、噴射された燃料は、図６に符号Ａで示されているように、吸気管１０７に噴き返す。
【００５７】
また、図７に符号Ｂで示されているように、吸気行程においても、燃焼室１０１ｃ内の空気流動によって、吸気管１０７に燃料が吹き返す。特に、前述したようにタンブルコントロールバルブ２３１等を用いて積極的に燃焼室１０１ｃに空気流動を作るシステムでは、より吹き返しの量も多くなる。
【００５８】
これらの吹き返した燃料は、エンジン運転中は、次サイクル以降に燃焼室１０１ｃに流入するため、筒内噴射エンジン１が燃焼動作している間は問題ない（燃焼が吹き返し分を含めてバランスしている）。しかし、筒内噴射エンジン１が停止した場合には、これらの燃料は、燃焼室１０１ｃ内７吸気ポートに留まり、残留燃料となる。
【００５９】
以上を踏まえ、本発明によるエンジン制御装置の実施形態について説明する。
【００６０】
（燃料噴射タイミングを制御する実施形態）
図８、９を用いて、燃料噴射タイミング制御により、エンジン停止時の残留燃料を削減する方法について説明する。
【００６１】
図８に示されているように、ＨＣＵ１１からエンジン停止時に送信される“エンジン停止予告”を受信した時には、所定時間Ｔａに亘って燃料噴射タイミングを遅角し、その後、燃料噴射弁５４による燃料供給をカットすることにより、筒内噴射エンジン１を停止させる。
【００６２】
燃料噴射タイミングを遅角する量は、吹き返しが生じないタイミングに設定すればよく、例えば、圧縮行程の吸気バルブが閉じるタイミングや、吸気ポートに吹き返す前に吸気バルブ１２１が閉じるタイミングで燃料噴射を開始することにより、吸気ポートに吹き返すことはない。これにより、燃料の吸気管内付着量が減少する。
【００６３】
但し、噴射タイミングを遅角することにより、燃焼室１０１ｃ内は成層状態に近づくため、筒内噴射のシステムによってはトルク段差が発生する可能性がある。従って、切換は、本チャートのようにステップ的ではなく、段階的に遅角していく方法や、本実施形態のように筒内噴射エンジン１以外の動力源を有しているシステムであれば、噴射タイミング切換時のトルク段差を他動力源で補正するようにしてもよい。
【００６４】
本制御を継続する時間（所定時間）は、筒内噴射エンジン１を止める時間であり、前述した通り、アイドルストップ車両はアイドルストップのタイミングを運転者の意思ではなく、ＨＣＵ１１で自由に決定できる。所定時間は、少なくとも各気筒が、１サイクルを経験すればよいが、吹き返し量がエンジン回転、負荷、水温等によって異なる場合には、これらに応じて所定時間を可変としてもよい。また、運転者がイグニッションオフをした場合には、筒内噴射エンジン１をできるだけ早く止める必要があるため、本制御を行わないようにしてもよい。
【００６５】
図９は、この燃料噴射タイミング制御のフローチャートである。
まず、ＨＣＵ１１からのエンジン停止予告があるか否かを判定する（ステップＳ９０１）。エンジン停止予告がない場合、すなわち、アイドルストップの要求がない場合には、このルーチンを終了する。
【００６６】
これに対し、エンジン停止予告ありと判定された場合には、エンジン停止時制御継続時間の測定を開始する（ステップＳ９０２）。
【００６７】
次に、燃料噴射タイミングの遅角処理を開始し（ステップＳ９０３）、その後、停止時制御継続時間が所定時間継続しているか否かを判定する（ステップＳ９０４）。所定時間継続していなければ、燃料噴射タイミングの遅角処理を継続する。
【００６８】
停止時制御が所定時間継続していれば、燃料噴射弁５４に供給される燃料をカットし（ステップＳ９０５）、筒内噴射エンジン１を停止させる。
（燃料噴射パルス幅および空気量を制御する実施形態）
図１０、１１を用いて、燃料噴射パルス幅、空気量制御により、エンジン停止時の残留燃料を削減する方法について説明する。
【００６９】
図１０に示されているように、ＨＣＵ１１からエンジン停止時に送信される“エンジン停止予告”を受信した時には、所定時間Ｔｂに亘って燃料噴射パルス幅短くし、燃料噴射弁５４による燃料量を減量する。その後、燃料噴射弁５４による燃料供給をカットすることにより、筒内噴射エンジン１を停止させる。
【００７０】
燃料噴射パルス幅の設定は、吸気バルブ１２１の閉じタイミングに応じて、吹き返しが起きない程度に設定すればよい。これにより、燃料の吸気管内付着量が減少する。
但し、燃料噴射量を減量すると、燃焼室１０１ｃ内のＡ／Ｆがずれてしまい、排気悪化を招く虞れがあるので、電制スロットル１４０ａを閉じて、Ａ／Ｆを維持する。より好ましくは、吸気バルブ開特性調整装置２１２のリフト量を小さくことで、吸入空気量を減量する。
【００７１】
本実施形態では、燃料パルス幅が小さくなることによって、エンジントルクが小さくなるが、エンジン停止時はエンジン１に対するトルク要求が小さいので、問題なく運転できる。
【００７２】
また、燃料パルス幅を小さくする方法として、蓄圧室５３内の圧力（燃料圧力）が高くなれば、等燃料量でも燃料噴射パルス幅が小さくできるので、高圧燃料ポンプ３００でより高い圧力に制御するようにしてもよい。
【００７３】
本制御を継続する時間（所定時間）は、筒内噴射エンジン１を止める時間であり、前述した通り、アイドルストップ車両は、アイドルストップのタイミングを運転者の意思ではなく、ＨＣＵ１１で自由に決定できる。所定時間は、少なくとも各気筒が、１サイクルを経験すればよいが、吹き返し量がエンジン回転、負荷、水温等によって異なる場合は、これらに応じて所定時間を可変としてもよい。また、運転者がイグニッションオフをした場合には、筒内噴射エンジン１をできるだけ早く止める必要があるため、本制御を行わないようにしてもよい。
【００７４】
図１１は、この燃料噴射パルス幅・空気量制御のフローチャートである。
まず、ＨＣＵ１１からのエンジン停止予告があるか否かを判定する（ステップＳ１１０１）。エンジン停止予告がない場合、すなわち、アイドルストップの要求がない場合には、このルーチンを終了する。
【００７５】
これに対し、エンジン停止予告あり、と判定された場合には、エンジン停止時制御継続時間の測定を開始する（ステップＳ１１０２）。
【００７６】
次に、目標燃圧を高し（ステップＳ１１０３）、スロットル弁１４０ａを閉じると共に可変バルブ１２１のリフト量を小さくする（ステップＳ１１０４）。
次に、燃料圧力、Ａ／Ｆに合わせて燃料噴射パルス幅を小さくし（ステップＳ１１０５）、その後、停止時制御継続時間が所定時間継続しているか否かを判定する（ステップＳ１１０６）。所定時間継続していなければ、噴射パルス幅を小さくする処理を継続する。
停止時制御が所定時間継続していれば、燃料噴射弁５４に供給される燃料をカットし（ステップＳ１１０７）、筒内噴射エンジン１を停止させる。
【００７７】
（吸気バルブタイミングを制御する実施形態）
図１２、１３を用いて、吸気バルブ開特性調整装置２１２による吸気バルブタイミング制御により、エンジン停止時の残留燃料を削減する方法について説明する。
【００７８】
図１２に示されているように、ＨＣＵ１１からエンジン停止時に送信される“エンジン停止予告”を受信した時には、所定時間Ｔｃに亘って吸気バルブ開特性調整装置２１２の吸気バルブ閉じタイミング（ＩＶＣ）を進角させる。その後、燃料噴射弁５４による燃料供給をカットすることにより、筒内噴射エンジン１を停止させる。
【００７９】
ＩＶＣのタイミングは、吹き返しが生じないタイミングに設定すればよく、例えば、そのときの燃料噴射パルス幅等に応じて決定すればよい。また、ＩＶＣを下死点前（ＢＢＤＣ）にすることにより、図６で示したような圧縮行程での吹き返しの燃料が削減できる。これにより、燃料の吸気管内付着量が減少する。
【００８０】
本制御を継続する時間（所定時間）は、筒内噴射エンジン１を止める時間であり、前述した通り、アイドルストップ車両はアイドルストップのタイミングを運転者の意思ではなく、ＨＣＵ１１で自由に決定できる。所定時間は、少なくとも各気筒が、１サイクルを経験すればよいが、吹き返し量がエンジン回転、負荷、水温等によって異なる場合は、これらに応じて所定時間を可変としてもよい。また、運転者がイグニッションオフをした場合には、筒内噴射エンジン１をできるだけ早く止める必要があるため、本制御を行わないようにしてもよい。
【００８１】
図１３は、この吸気バルブタイミング制御のフローチャートである。
まず、ＨＣＵ１１からのエンジン停止予告があるか否かを判定する（ステップＳ１３０１）。エンジン停止予告がない場合、すなわち、アイドルストップの要求がない場合には、このルーチンを終了する。
【００８２】
これに対し、エンジン停止予告あり、と判定された場合には、エンジン停止時制御継続時間の測定を開始する（ステップＳ１３０２）。
【００８３】
次に、吸気バルブ開特性調整装置２１２の吸気バルブタイミングを進角処理を開始し（ステップＳ１２０３）、その後、停止時制御継続時間が所定時間継続しているか否かを判定する（ステップＳ１３０４）。所定時間継続していなければ、吸気バルブタイミングの進角処理を継続する。
【００８４】
停止時制御が所定時間継続していれば、燃料噴射弁５４による燃料供給をカットし（ステップＳ１３０５）、筒内噴射エンジン１を停止させる。
【００８５】
図１４は、これまで説明した、燃料噴射タイミング、燃料噴射パルス幅および空気量制御、吸気バルブタイミングを利用した実施形態を採用した場合の燃焼室１０１の様子を示している。
【００８６】
本実施形態によるエンジン停止時制御を行うと、噴射した燃料が燃焼室１０１ｃ内に留まり、吸気ポート１０７に吹き返さないことがわかる。特に、図示していないが、エンジン停止時制御直後の１、２サイクルは、それまで吹き返していた燃料が燃焼室内１０１ｃに流入し、Ａ／Ｆのリッチ化が考えられるため、エンジン停止時制御切換後は燃料噴射量を減算する等の補正を行ってもよい。
【００８７】
（空気流を制御する実施形態）
次に、図１５〜図１８を用いて、タンブルコントロールバルブ２３１による空気流調整により、エンジン停止時の残留燃料を削減する方法について説明する。
【００８８】
タンブルコントロールバルブ２３１を具備した筒内噴射エンジン１では、前述したように、タンブル流を燃焼室内１０１ｃに発生させて点火コイル１０８近傍に可燃混合気を集めている。
【００８９】
図１７は、タンブルコントロールバルブ２３１によって燃焼室１０１ｃ内にタンブル流を発生させている様子を示している。図１７に示されているように、タンブル流を発生させると、吸気行程において、吸気ポートに燃料が吹き返してしまうことがある。
【００９０】
従って、図１５に示されているように、ＨＣＵ１１からエンジン停止時に送信される“エンジン停止予告”を受信した時には、所定時間Ｔｄに亘ってタンブルコントロールバルブ２３１による空気流発生を抑えることで、吸気ポートへの吹き返しを抑制することができる（図１８参照）。これにより、燃料の吸気管内付着量が減少する。
本制御を継続する時間（所定時間）の考え方は、先の実施形態と同様であるので、割愛する。
【００９１】
図１６は、この空気流調整制御のフローチャートである。
まず、ＨＣＵ１１からのエンジン停止予告があるか否かを判定する（ステップＳ１６０１）。エンジン停止予告がない場合、すなわち、アイドルストップの要求がない場合には、このルーチンを終了する。
【００９２】
これに対し、エンジン停止予告あり、と判定された場合には、エンジン停止時制御継続時間の測定を開始する。
【００９３】
次に、ステップ１６０３に進み、タンブルコントロールバルブ（空気流調整装置）２３１をオフ（弁開）にし（ステップＳ１６０３）、その後、停止時制御継続時間が所定時間継続しているか否かを判定する（ステップＳ１６０４）。所定時間継続していなければ、タンブルコントロールバルブ２３１のオフ制御を継続する。
【００９４】
停止時制御が所定時間継続していれば、燃料噴射弁５４による燃料供給をカットし（ステップＳ１６０５）、筒内噴射エンジン１を停止させる。
【００９５】
これまで述べた実施形態が、吸気ポートに吹き返す燃料を、エンジン停止時に残留させないための方法である。
【００９６】
次に、筒内に燃料を直接噴射するために、吸気バルブ１２１、燃焼室１０１ｃ、ピストン１０１ａに付着する燃料に対する対策について説明する。
【００９７】
図１９は、ピストン冠面の凹面に燃料を直接噴射し、凹面の形状を利用して点火プラグ近傍に燃料を集める方式の筒内噴射筒内噴射エンジンである。図１９に示すように、燃料噴射時には、ピストン１０１ａの冠面や吸気バルブ１２１に燃料が付着している様子が確認できる。
【００９８】
これらの燃料付着は、燃料の霧化を向上させることにより防止できる。
霧化を向上させるには、（１）エンジン回転を上げる、（２）燃圧を上げる、（３）吸気ポート内の負圧を上げる、が考えられる。
【００９９】
このうち（３）については、エンジン停止時に吸気バルブ開特性調整装置２１２や電制スロットル弁１４０ａを制御する（空気量を絞る）ことにより達成できるが、これは、前述の（燃料噴射パルス幅および空気量を制御する実施形態）と同様の対策である。
【０１００】
図２０に、エンジン停止時にエンジン回転数を上げるためのタイミングチャートを示す。
本実施形態によれば、ＨＣＵ１１は、エンジン停止時に、“エンジン停止予告”と“目標エンジン回転数”を、ＥＣＵ１２、ＭＣＵ１３にそれぞれ送信し、ＭＣＵ１３がエンジン回転数を所定回転まで引き上げることにより実現する。そして、その後、所定時間継続後、燃料噴射弁５４による燃料供給をカットすることにより、筒内噴射エンジン１を停止させる。
【０１０１】
これにより、吸気バルブ１２１、燃焼室１０１ｃ、ピストン１０１ａに付着する燃料量が低減する。
本制御を継続する時間（所定時間）の考え方は、先の実施形態と同様であるので割愛する。
【０１０２】
図２１に、エンジン停止時に燃圧を上げるためのタイミングチャートを示す。
本実施形態によれば、ＨＣＵ１１からエンジン停止時に送信される“エンジン停止予告”を受信した時には、所定時間、目標燃圧高くすることにより、高圧燃料ポンプ３００で蓄圧室５３内の圧力（燃料噴射弁５４による噴射燃料の燃料圧力）を高くする。また、同時に、燃料圧力が高くなると、燃料の貫通力が強くなるので、燃料噴射タイミングを同時に進角させることにより、ピストン冠面１０１ａに直接付着する燃料を削減することができる。
本制御を継続する時間（所定時間）の考え方も、先の実施形態と同様であるので割愛する。
【０１０３】
図２２に付着燃料に対する本実施形態の効果を示す。総燃料噴射量に対し、本実施形態で述べたエンジン停止時制御を採用すると、採用しない場合に比べ、燃料付着量を削減できる。
【０１０４】
本実施形態は、ハイブリッド車両としたが、本発明はこれに限ったものではなく、運転者の意図に関わらずエンジンを停止することができるアイドルストップ式筒内噴射エンジンシステムに適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【０１０５】
【図１】本発明の一実施形態の筒内噴射式エンジン制御装置が適用されるハイブリッド車両システムのシステム構成図。
【図２】本発明の一実施形態の筒内噴射式エンジン制御システムの構成図。
【図３】本発明の一実施形態の筒内噴射式エンジン制御装置の制御ブロック図。
【図４】吸気バルブ開特性調整装置の特性図。
【図５】エンジン制御装置のＩ／Ｏを示した図。
【図６】圧縮行程中の吹き返しを示した図。
【図７】吸気行程中の吹き返しを示した図。
【図８】燃料噴射タイミングを利用した場合の実施形態のタイムチャート。
【図９】燃料噴射タイミングを利用した場合の実施形態のフローチャート。
【図１０】燃料噴射パルス幅および空気量制御を利用した場合の実施形態のタイムチャート。
【図１１】燃料噴射パルス幅および空気量制御を利用した場合の実施形態のフローチャート。
【図１２】吸気バルブタイミングを利用した場合の実施形態のタイムチャート。
【図１３】吸気バルブタイミングを利用した場合の実施形態のフローチャート。
【図１４】本発明装置を適用した場合の吹き返に対する効果を示した図。
【図１５】空気流調整装置を利用した場合の実施形態のタイムチャート。
【図１６】空気流調整装置を利用した場合の実施形態のフローチャート。
【図１７】空気流調整装置オンの場合の燃焼室の様子を示した図。
【図１８】空気流調整装置オフの場合の燃焼室の様子を示した図。
【図１９】燃料付着を示した図。
【図２０】エンジン回転数を利用した実施形態のタイムチャート。
【図２１】燃圧を利用した実施形態のタイムチャート。
【図２２】本発明を適用した場合の燃料付着に対する効果を示した図。
【符号の説明】
【０１０６】
１    筒内噴射式エンジン
２    モータジェネレータ
３    出力軸
４    クラッチ  
５    差動変速機  
６    車輪  
７    出力軸 
８    ベルト式動力伝達機構
９    バッテリ  
１０  インバータ
１１  ハイブリッド車両制御装置（ＨＣＵ）  
１２  エンジン制御装置（ＥＣＵ）  
２４  クランク角センサ  
２５  吸入空気流量センサ
２７  スロットルセンサ
２８  エンジン水温センサ
５０  燃料タンク
５１  燃料ポンプ
５２  燃圧レギュレータ
５３  蓄圧室
５４  燃料噴射弁
５６  燃圧センサ
１００  カム軸
１０１ａ  ピストン
１０１ｂ  各シリンダ
１０１ｃ  燃焼室
１０１ｄ  クランク軸
１０２  エアクリーナ
１０６  コレクタ
１０７  各吸気管
１０８  点火コイル
１０９  点火プラグ
１１７  カム角センサ
１２０  排気弁
１２１  吸気バルブ
１４０  スロットルボディ
１４０ａ  電制スロットル弁
２０２  ＥＰ−ＲＯＭ
２０３  ＭＰＵ
２０４  ＲＡＭ
２０８  空燃比センサ
２０９  排気管
２１０  触媒
２１２  吸気バルブ開特性調整装置
２３１  タンブルコントロールバルブ
３００  高圧燃料ポンプ
【図１】
2006257997.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
2006257997.tif 000012
【図１１】
2006257997.tif 000013
【図１２】
2006257997.tif 000014
【図１３】
2006257997.tif 000015
【図１４】
2006257997.tif 000016
【図１５】
2006257997.tif 000017
【図１６】
2006257997.tif 000018
【図１７】
2006257997.tif 000019
【図１８】
2006257997.tif 000020
【図１９】
2006257997.tif 000021
【図２０】
2006257997.tif 000022
【図２１】
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【図２２】
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