(57)【要約】【課題】  必要なモータアシスト量Ｔａを確保するとともに、モータアシストによる消費電力を最適化すること。【解決手段】  エンジンの自動停止制御を開始してからエンジンが停止するまでに生じた運転者の再加速要求を検出する再加速要求検出手段を設ける。前記制御手段は、前記再加速要求の検出時に検出されたエンジンのクランク角度に基づいて当該エンジンに必要充分なモータアシスト量を決定する。さらに決定されたモータアシスト量Ｔａに応じたトルクでエンジンの出力軸を駆動するように前記駆動モータを制御する。【選択図】      図６
2006183467.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
火花点火式エンジンの吸気ポートに対して燃料を噴射する燃料噴射手段と、
吸気ポートに噴射された燃料により生成された気筒内の混合気に点火する点火手段と、
エンジンの出力軸を駆動する駆動モータと、
エンジンのクランク角度を検出するクランク角度検出手段と、
運転者のアクセル操作を検出するアクセル操作検出手段と、
前記クランク角度検出手段およびアクセル操作検出手段の検出に基づいて、前記エンジンの自動停止条件が成立していると判定された場合には、エンジンを自動停止し、自動始動条件を満足した場合にエンジンを自動始動するように、前記燃料噴射手段、点火手段、並びに前記駆動モータを制御する制御手段と
を備え、自動停止制御を開始することによって停止時に膨張行程で停止する気筒を停止時膨張行程気筒として推定し、この停止時膨張行程気筒に再始動用燃料を噴射する一方、自動停止したエンジンの再始動時に前記停止時膨張行程気筒を点火する車両の制御装置であって、
エンジンの自動停止制御を開始してからエンジンが停止するまでに生じた運転者の再加速要求を検出する再加速要求検出手段を設け、
前記制御手段は、前記再加速要求の検出時に検出されたエンジンのクランク角度に基づいて当該エンジンに必要充分なモータアシスト量を決定し、決定されたモータアシスト量に応じたトルクでエンジンの出力軸を駆動するように前記駆動モータを制御するものであることを特徴とする車両の制御装置。
【請求項２】
請求項１記載の車両の制御装置において、
前記制御手段は、前記停止時膨張行程気筒が再始動用燃料噴射時から排気行程前半以前の領域にある時に再加速要求を検出した場合には、前記停止時膨張行程気筒が排気行程前半を越えて吸気行程前半の領域にある時に再加速要求を検出した場合よりもモータアシスト量を小さくするものであることを特徴とする車両の制御装置。
【請求項３】
請求項１または２記載の車両の制御装置において、
前記制御手段は、前記停止時膨張行程気筒が排気行程前半を越えて吸気行程前半の領域にある時に再加速要求を検出した場合に、エンジン回転数が予め設定された設定回転数に満たない場合には前記設定回転数以上のときよりもモータアシスト量を小さくするものであることを特徴とする車両の制御装置。
【請求項４】
請求項１から３の何れか１項に記載の車両の制御装置において、
前記制御手段は、前記停止時膨張行程気筒が最終上死点を越えた時に再加速要求を検出した場合には、前記最終上死点に満たない時よりもモータアシスト量を大きく設定するものであることを特徴とする車両の制御装置。
【請求項５】
請求項１から４の何れか１項に記載の車両の制御装置において、
前記駆動モータは、エンジンの始動時に当該エンジンの出力軸を駆動する第１のモータと、エンジンの再始動時に当該エンジンの出力軸を駆動する第２の駆動モータと
を含み、
前記制御手段は、前記第１、第２の駆動モータを選択的に制御するものであることを特徴とする車両の制御装置。
【請求項６】
請求項５記載の車両の制御装置において、
前記第２の駆動モータは、第１の駆動モータとは別のバッテリから給電されるものであり、
第２の駆動モータのバッテリ容量を検出して制御手段に入力するバッテリ容量検出手段を設け、
前記制御手段は、検出されたバッテリ容量から第２の駆動モータの最大トルクを演算し、この最大トルクがモータアシスト量に満たない場合には、第２の駆動モータを最大トルクで駆動するとともに、第１の駆動モータを駆動してモータアシスト量の不足分を補うものであることを特徴とする車両の制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は車両の制御装置に関し、エンジンの停止後に再始動条件が成立した時点でエンジンを再始動させるように構成された車両の制御装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、燃費低減およびＣＯ2排出量抑制等のため、アイドル時等にエンジンを自動的に一旦停止させ、その後に発進操作等の再始動条件が成立した時点でエンジンを自動的に再始動させるようにした自動停止制御、いわゆるアイドルストップ制御の技術が開発されている。このアイドルストップ制御時における再始動は、車両の発進操作等に応じてエンジンを即座に始動させる迅速性が要求されるが、従来から一般的に行われているように、スタータモータによりエンジンの出力軸を駆動するクランキングを経てエンジンを再始動させる方法によると、始動完了までにかなりの時間を要するという問題がある。
【０００３】
そこで、アイドルストップ制御の再始動に好適な始動制御装置として、燃料噴射弁の燃料噴射により混合気を形成する火花点火式エンジンの運転中に、このエンジンの運転状態が自動停止条件を満足した場合にエンジンを停止し、自動始動条件を満足した場合にエンジンを自動始動するエンジンの自動停止始動制御装置において、エンジンの自動停止直前に、エンジンが自動停止状態となった場合に圧縮行程にて吸気弁と排気弁とが共に閉じた状態となると推定される気筒の燃焼室内に燃料を噴射することにより、エンジンの自動停止状態で当該気筒の燃焼室内を火花点火可能な混合気状態とするようにしたものが知られている（例えば特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００１−３４２８７６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、前記自動停止制御を開始した後、エンジンが停止する前に加速要求（このようなエンジンが停止する前の加速要求をこの明細書では「再加速要求」という）が生じる場合がある。そのような場合に、従来は、エンジンの出力軸を定トルクで駆動するスタータモータでエンジンの駆動アシストを行っているに過ぎなかった。しかし、モータでエンジンの駆動をアシストするためのトルク（この明細書において「モータアシスト量」という）は、再加速要求の発生した各気筒の位相によって大きく変化する。そのため、再加速要求があった際に一律にスタータモータでエンジンをアシストした場合には、再加速要求のタイミングによっては、モータアシスト量に過不足が生じ、スタータモータの電力が無駄になったり、或いは、必要なトルクが得られず、始動時間が長くなって、運転者に違和感や不快感を与えるといった不具合が生じていた。
【０００５】
本発明は上述した不具合に鑑みてなされたものであり、再加速要求が生じた場合に迅速にエンジンを加速することのできる車両の制御装置を提供することを課題としている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
課題を解決するために本発明は、火花点火式エンジンの吸気ポートに対して燃料を噴射する燃料噴射手段と、吸気ポートに噴射された燃料により生成された気筒内の混合気に点火する点火手段と、エンジンの出力軸を駆動する駆動モータと、エンジンのクランク角度を検出するクランク角度検出手段と、運転者のアクセル操作を検出するアクセル操作検出手段と、前記クランク角度検出手段およびアクセル操作検出手段の検出に基づいて、前記エンジンの自動停止条件が成立していると判定された場合には、エンジンを自動停止し、自動始動条件を満足した場合にエンジンを自動始動するように、前記燃料噴射手段、点火手段、並びに前記駆動モータを制御する制御手段とを備え、自動停止制御を開始することによって停止時に膨張行程で停止する気筒を停止時膨張行程気筒として推定し、この停止時膨張行程気筒に再始動用燃料を噴射する一方、自動停止したエンジンの再始動時に前記停止時膨張行程気筒を点火する車両の制御装置であって、エンジンの自動停止制御を開始してからエンジンが停止するまでに生じた運転者の再加速要求を検出する再加速要求検出手段を設け、前記制御手段は、前記再加速要求の検出時に検出されたエンジンのクランク角度に基づいて当該エンジンに必要充分なモータアシスト量を決定し、決定されたモータアシスト量に応じたトルクでエンジンの出力軸を駆動するように前記駆動モータを制御するものであることを特徴とする車両の制御装置である。この態様では、車両が走行を開始してから自動停止条件が成立した場合には、当該自動停止制御を開始した後エンジン停止の直前に、当該エンジン停止時に膨張行程となる停止時膨張行程気筒の吸気ポートに対して再始動用燃料が噴射される。さらに、エンジンの自動停止制御を開始してからエンジンが停止するまでに生じた運転者の再加速要求を検出する再加速要求検出手段を設け、前記再加速要求の検出時にエンジンのクランク角度を検出し、検出されたエンジンのクランク角度に応じて当該エンジンに必要充分なモータアシスト量を決定し、決定されたモータアシスト量に応じたトルクでエンジンの出力軸を駆動するように前記駆動モータを選択的に制御するように構成されているので、停止時膨張行程気筒を必要充分なトルクで速やかに圧縮上死点に移動させることが可能になる。次いで、停止時膨張行程気筒に生成された混合気に点火することにより、この停止時膨張行程気筒に生成された混合気を燃焼させて膨張行程に移行させることができるので、それ以降は速やかに再加速運転を行うことができる。しかも本発明では、再加速要求時に検出されたエンジンのクランク角度に必要充分なモータアシスト量に基づいて、エンジンをアシストするので、電力の消費量を最適化することが可能になる。
【０００７】
好ましい態様において、前記制御手段は、前記停止時膨張行程気筒が再始動用燃料噴射時から排気行程前半以前の領域にある時に再加速要求を検出した場合には、前記停止時膨張行程気筒が排気行程前半を越えて吸気行程前半の領域にある時に再加速要求を検出した場合よりもモータアシスト量を小さくするものである。この態様では、前記停止時膨張行程気筒が再始動用燃料噴射時から排気行程前半以前の領域にある時には、排気行程前半を越えて吸気行程前半にある時よりも小さなモータアシスト量でエンジンを再加速することができるので、前記停止時膨張行程気筒が排気行程前半を越えて吸気行程前半にある時に再加速要求を検出した場合よりもモータアシスト量を小さくしている。これにより、電力消費量も小さくなる。
【０００８】
好ましい態様において、前記制御手段は、前記停止時膨張行程気筒が排気行程前半を越えて吸気行程前半の領域にある時に再加速要求を検出した場合に、エンジン回転数が予め設定された設定回転数に満たない場合には前記設定回転数以上のときよりもモータアシスト量を小さくするものである。この態様では、再加速要求が検出された時の停止時膨張行程気筒が同じ位相であっても、エンジン回転数がある値に満たない場合には、必要なモータアシスト量が小さく変動することに鑑み、実験等によって設定回転数を決定し、この設定回転数に満たない状態では、制御手段によって演算されるモータアシスト量を小さくすることによって、モータの消費電力を節約できるようにしている。
【０００９】
好ましい態様において、前記制御手段は、前記停止時膨張行程気筒が最終上死点を越えた時に再加速要求を検出した場合には、前記最終上死点に満たない時よりもモータアシスト量を大きく設定するものである。この態様では、前記停止時膨張行程気筒が最終上死点を越えた時に再加速要求を検出した場合には、必要なモータアシスト量が大きくなることに鑑み、この領域で再加速要求が検出された場合には、それ以外の領域よりもモータアシスト量を大きく設定し、充分なトルクでエンジンを始動アシストできるようにしている。
【００１０】
好ましい態様において、前記駆動モータは、エンジンの始動時に当該エンジンの出力軸を駆動する第１のモータと、エンジンの再始動時に当該エンジンの出力軸を駆動する第２の駆動モータとを含んでいる。この態様では、種類の異なる複数のモータの特性に応じて、運転状態に応じたモータアシスト制御を実現することができる。
【００１１】
好ましい態様において、前記第２の駆動モータは、第１の駆動モータとは別のバッテリから給電されるものであり、第２の駆動モータのバッテリ容量を検出して制御手段に入力するバッテリ容量検出手段を設け、前記制御手段は、検出されたバッテリ容量から第２の駆動モータの最大トルクを演算し、この最大トルクがモータアシスト量に満たない場合には、第２の駆動モータを最大トルクで駆動するとともに、第１の駆動モータを駆動してモータアシスト量の不足分を補うものである。この態様では、必要なモータアシスト量が第２の駆動モータの最大トルクを越えている場合に、第２の駆動モータのバッテリ上がりを防止するとともに、必要なモータアシスト量を確保することが可能になる。
【発明の効果】
【００１２】
以上説明したように、本発明によれば、再加速要求の検出時にエンジンのクランク角度を検出し、検出されたエンジンのクランク角度に応じて当該エンジンに必要充分なモータアシスト量を決定し、決定されたモータアシスト量に応じたトルクでエンジンの出力軸を駆動するように前記駆動モータを制御するように構成されているので、必要なモータアシスト量を確保できる他、モータアシストによる消費電力を最適化することができるという顕著な効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
図１および図２は本発明の実施形態によるエンジン１の概略構成を示している。これらの図において、エンジン１には、複数の気筒２が設けられている。各気筒２には、ピストン３が嵌挿されることにより、その上方に燃焼室４が形成されている。ピストン３は、図外のコンロッドを介してクランクシャフト５に連結されている。
【００１４】
気筒２の燃焼室４には、その頂部に点火プラグ１３が装備されるとともに、吸気ポート６および排気ポート７が開口し、この吸気ポート６には、燃料噴射弁８が設けられている。この燃料噴射弁８は、図外のニードル弁およびソレノイドを内蔵し、パルス信号が入力されることにより、このパルス入力時にパルス幅に対応する時間だけ駆動されて開弁し、その開弁時間に応じた量の燃料を吸気ポート６に噴射するように構成されている。
【００１５】
吸気ポート６には吸気弁６ａが、排気ポート７には排気弁７ｂがそれぞれ装備されている。これらの吸気弁６ａおよび排気弁７ａは、カムシャフト等を有する動弁機構により駆動されるようになっている。そして、各気筒２が所定の位相差をもって燃焼サイクルを行うように、各気筒２の吸気弁６ａおよび排気弁７ａの開閉タイミングが設定されている。
【００１６】
吸気ポート６および排気ポート７には、吸気通路９および排気通路１０が接続されている。この吸気通路９には、ロータリバルブからなるスロットル弁１２が配設されている。このスロットル弁１２はアクチュエータ１２ａにより駆動されるようになっている。また、エンジン１のクランクシャフト５に対し、その回転角を検出するクランク角センサ１４が設けられている。
【００１７】
図２に示すように、クランクシャフト５には、その一端部にエンジン１の回転を変速して車輪１５に伝達するトランスミッション１６が配設されるとともに、他端部にエンジン１の再始動装置が配設されている。この再始動装置は、車両に搭載されたバッテリ１８からインバータ１９を介して供給された電力により回転駆動される再始動モータ２０と、この再始動モータ２０の駆動力をクランクシャフト５に伝達するチェーンまたはベルトを有する動力伝達機構２１とを有している。さらに、トランスミッション１６には、前記バッテリ１８とは別の給電システムによって給電されるスタータモータ２５がギヤ機構２６を介して連結されており、冷間始動の際には、このスタータモータ２５で駆動されるようになっている。図示の実施形態では、再始動モータ２０、スタータモータ２５が駆動モータを構成しているとともに、このスタータモータ２５が第１の駆動モータの具体例であり、前記再始動モータ２０が第２の駆動モータの具体例となっている。一般に、スタータモータ２５には、トルクを変更することのできないモータが採用されている。そのため、後述するモータアシスト制御では、トルクを変更可能な再始動モータ２０が優先的に使用されるようになっている。
【００１８】
そして、エンジン１の再始動時に下記ＥＣＵ（エンジンコントロールユニット）３０から出力される制御信号に応じ、再始動モータ２０が作動状態となってクランクシャフト５を回転駆動するように構成されている。また、再始動モータ２０には、その回転角を検出する回転角センサ２２が設けられている。
【００１９】
図３は本発明の実施形態による制御装置のブロック図である。
【００２０】
図３を参照して、ＥＣＵ３０は、ＣＰＵ、メモリ、入出力装置等によって構成されるユニットである。このＥＣＵ３０には、アクセルペダルの踏込状態を検出するアクセルセンサ３２と、シフトレバーの操作位置を検出するシフトポジションセンサ３３と、運転者によるイグニションキーの操作に応じてＯＮ／ＯＦＦ操作されるイグニションスイッチ３４と、ブレーキペダルの踏込状態を検出するブレーキスイッチ３５と、バッテリ１８の電圧に応じてバッテリ残量を検出するバッテリ残量センサ３６とからそれぞれ出力される各検出信号が入力されるようになっている。
【００２１】
また、ＥＣＵ３０には、エンジン回転数Ｎおよびクランク角度ＣＡを検出するクランク角センサ１４と、再始動モータ２０の回転角を検出する回転角センサ２２と、エンジン１の冷却水温度または潤滑油温度等に基づいてエンジン１の気筒内温度を検出するエンジン温度センサ３７と、吸気温度を検出する吸気温センサ３８と、吸気量を検出するエアフローセンサ３９と、吸気管内の負圧を検出する吸気管負圧センサ４０とからそれぞれ出力される検出信号が入力されるようになっている。
【００２２】
また、ＥＣＵ３０には、制御要素として、スロットル弁１２のアクチュエータ１２ａ、燃料噴射手段としての燃料噴射弁８、点火手段としての点火プラグ１３、インバータ１９、並びにスタータモータ２５が接続されており、通常の運転時にこれらの制御要素を制御するとともに、自動停止条件の成立を判定し、自動停止条件が成立した場合には、エンジン１が自動停止するように、前記入力要素からの入力に基づき、制御要素を制御する制御手段を機能的に構成している。
【００２３】
図４は、エンジン１の自動停止制御時におけるタイムチャートであり、図５はエンジン回転数の変化状態を示すタイムチャートである。
【００２４】
図４および図５を参照して、このＥＣＵ３０による自動停止制御では、ＥＣＵ３０は、シフトポジションセンサ３３、ブレーキスイッチ３５およびバッテリ残量センサ３６等の出力信号に応じてエンジン１の自動停止条件が成立したか否かを判別し、この自動停止条件が成立したことが確認されたタイミングで、エンジン回転数Ｎを通常のアイドル回転数よりも高い値に設定して安定させるステップを最初に実行する。例えば、通常のアイドル回転数が６５０ｒｐｍ（自動変速機がドライブレンジ）に設定されたエンジンでは、上記値を、８１０ｒｐｍ程度（自動変速機はニュートラルレンジ）に設定する。
【００２５】
次に、エンジン回転数Ｎが安定したタイミングで、運転用の燃料噴射を停止させ（以下、「運転用燃料カット」という）、このタイミングからエンジン回転数Ｎを予め行った実験等に基づいて設定された基準回転数Ｒ（例えば２６０ｒｐｍ）に低下させるように設定されている。この制御のために、ＥＣＵ３０のメモリには、実験等に基づいて設定された基準回転数Ｒが記憶されており、エンジン回転数Ｎがこの基準回転数Ｒと等しくなった時に膨張行程にある気筒２を停止時膨張行程気筒（図示の例では、第１気筒（＃１））として特定する。例えば、第１気筒〜第４気筒（＃１〜＃４）を有し、第１気筒（＃１）、第３気筒（＃３）、第４気筒（＃４）および第２気筒（＃２）の順に燃焼が行われるように構成された４気筒４サイクルエンジンにおいて、回転数Ｎが５００ｒｐｍとなった後にエンジン１が約２回転して停止することが実験により確認されているとする。この場合には、基準回転数Ｒとして５００ｒｐｍを設定し、この回転数となった時点ｔ０に膨張行程にある気筒を停止時膨張行程気筒として特定する。そして、図示の例において、ＥＣＵ３０は、停止時膨張行程気筒のクランク角度ＣＡが圧縮上死点ＴＤＣ前の５４０°（ＡＴＤ−５４０ｄｅｇ）となった時点ｔ１の後に、この停止時膨張行程気筒の吸気ポートに対する燃料噴射を行うとともに、クランク角度ＣＡが３６０°（ＡＴＤ−３６０ｄｅｇ）となった時点ｔ２の後に、停止時に圧縮行程となる気筒（以下、停止時圧縮行程気筒という）の吸気ポート６に対する燃料（以下、「再始動燃料」という）を噴射する。この再始動燃料は、エンジン停止後にエンジン１の再始動要求があった場合に燃焼されることにより、エンジン１の再始動に寄与するためのものである。
【００２６】
なお、エンジン回転数Ｎが予め行った実験等に基づいて設定された基準回転数Ｒとなった時点ｔ０で膨張行程にある気筒を判別することにより、エンジン１の停止時に膨張行程となる気筒を特定するようにした構成に代え、エンジン回転数Ｎが所定値になった時点におけるクランクシャフト５の回転数から回転エネルギーＡを算出し、この回転エネルギーＡと、各気筒の１行程の間（クランクシャフト５が１８０°回転する間）に失われる損失エネルギーＢとに基づき、時点ｔ０からエンジン１が停止するまでの回転量を演算により求めるようにしてもよい。損失エネルギーＢは、エンジン１のポンピングロスと、回転部の機械抵抗と、各気筒の圧縮漏れによるロストとを加算することにより求められる。
【００２７】
再始動燃料の噴射量は、バッテリ残量センサ３６により検出されたバッテリ残量に応じて調節され、このバッテリ残量が少ない場合には、多い場合に比べて燃料の噴射量が小さな値に設定される。
【００２８】
さらにＥＣＵ３０は、エンジン１の自動停止状態で各センサの出力信号に応じて再始動条件が成立したか否かを判定し、再始動条件が成立したことが確認された場合に、再始動モータ２０を作動させるとともに、エンジン１の停止直前に気筒に燃料が噴射されることにより生成された混合気に点火し、かつエンジン１の再始動時に吸気行程および排気行程にある気筒にそれぞれ燃料を順次噴射して所定のタイミングで点火することにより、エンジン１を自動的に再始動させるように構成されている。
【００２９】
また、エンジン１の再始動制御を実行する際には、エンジン１の停止時点ｔ３から再始動時点ｔ４までの停止継続時間が測定され、この停止継続時間に基づいて再始動モータ２０の駆動トルクが調節されるように構成されている。すなわち、ＥＣＵ３０内に設けられたタイマーによりエンジン１が自動停止状態となった後に再始動条件が成立するまでの時間が停止継続時間として計測され、この停止継続時間が長い場合には、短い場合に比べて再始動モータ２０の駆動トルクが小さな値に設定されるようになっている。
【００３０】
さらに、エンジン１の自動停止中にイグニションスイッチ３４が運転者によりＯＦＦ操作されたことが検出された場合には、所定のタイミングで、再始動燃料が噴射されることにより生成された混合気に点火する制御が実行されるように構成されている。
【００３１】
他方、本実施形態においては、エンジン１の自動停止制御途中においても、エンジンの再加速要求があった場合には、後述する制御フローに示す条件で再始動モータ２０とスタータモータ２５とを選択的に運転するように構成されている。エンジンの再加速要求は、例えば自動停止制御後に運転者がアクセルペダルを踏み込んだことを検出することにより、検知することが可能である。
【００３２】
図６は、駆動モータを駆動するためのモータアシスト量を示すタイミングチャートである。
【００３３】
同図を参照して、ＥＣＵ３０のメモリには、自動停止制御開始後停止前に運転者の再加速要求があった場合のモータアシスト量Ｔａの特性が入力されている。この再加速のために、必要とされるモータアシスト量Ｔａは、再加速要求時のエンジンのクランク角度に応じて変化することが、発明者の鋭意研究の結果、わかっており、この実施形態では、予め実験等によって、位相毎にモータアシスト量Ｔａを定めておき、これに基づく制御マップをＥＣＵ３０のメモリに記憶している。
【００３４】
図６の例では、自動停止制御を開始してから、第１気筒（＃１）が停止時膨張行程気筒となる例を示しており、この停止時膨張行程気筒の位相に応じて、モータアシスト量Ｔａが設定されている。
【００３５】
図示の例において、第１気筒（＃１）が再始動用燃料噴射時から排気行程前半以前の領域Ｄ１にある時に再加速要求を検出した場合には、前記第１気筒（＃１）が排気行程前半を越えて吸気行程前半の領域Ｄ２にある時に再加速要求を検出した場合よりもモータアシスト量Ｔａが小さくなるように設定されている。
【００３６】
前記領域Ｄ１にある時には、領域Ｄ２にある時よりも小さなモータアシスト量でエンジンを再加速することができるので、第１気筒（＃１）が領域Ｄ１にあるときに再加速要求があった場合には、領域Ｄ２にある時に再加速要求を検出した場合よりもモータアシスト量を小さくし、電力消費量も小さくなる。
【００３７】
また、本実施形態では、第１気筒（＃１）が排気行程前半を越えて吸気行程前半の領域Ｄ２にある時に再加速要求を検出した場合に、エンジン回転数Ｎが予め設定された設定回転数に満たない場合には前記設定回転数以上のときよりもモータアシスト量を小さくするように設定されている。すなわち、前記領域Ｄ２に第１気筒（＃１）があるときにエンジン回転数がある値に満たない場合には、必要なモータアシスト量が小さく変動することに鑑み、実験等によって設定回転数を決定し、この設定回転数に満たない状態では、ＥＣＵ３０によって演算されるモータアシスト量Ｔａを小さくすることによって、モータの消費電力を節約できるようにしている。
【００３８】
また、本実施形態では、前記第１気筒（＃１）が最終上死点（クランク角度ＣＡ＝０°）を越えた時に再加速要求を検出した場合には、前記最終上死点に満たない時よりもモータアシスト量Ｔａを大きく設定している。すなわち、前記第１気筒（＃１）が最終上死点を越えた時に再加速要求を検出した場合には、必要なモータアシスト量が大きくなることに鑑み、この領域で再加速要求が検出された場合には、それ以外の領域よりもモータアシスト量を大きく設定し、充分なトルクでエンジンを始動アシストできるようにしている。
【００３９】
ところで、モータアシスト量Ｔａに基づいて、再始動モータ２０、スタータモータ２５を選択的に制御するに当たり、ＥＣＵ３０は、バッテリ残量センサ３６により検出されたバッテリ残量に基づいて、再始動モータ２０の最大トルクＴｍａｘを演算するように構成されている。そして、仮に演算されたモータアシスト量Ｔａが最大トルクＴｍａｘを上回った場合には、その不足分を補うために、スタータモータ２５を駆動して、両モータ２０、２５によるモータアシストを実現するようになっている。
【００４０】
次に、図７を参照しながら、本実施形態における自動停止制御について説明する。
【００４１】
図７は本実施形態における自動停止制御のフローチャートである。
【００４２】
図７を参照して、本実施形態においては、まず、ＥＣＵ３０が入力要素であるセンサ、スイッチ類から出力された検出信号を読取り（ステップＳ１）、エンジン１の自動停止条件が成立しているか否かを判定する（ステップＳ２）。具体的には、所定のエンジン回転数が検出されている状態で、ブレーキスイッチ３５のＯＮ状態が所定時間に亘り継続し、かつバッテリ残量が予め設定された第１基準値以上であることが確認された場合には、エンジン１の自動停止条件が成立したと判定され、上記要件の一つでも満足されていない場合には、上記自動停止条件が成立していないと判定されるようになっている。
【００４３】
エンジン１の自動停止条件が不成立の場合、ＥＣＵ３０は、エンジン回転数と吸気量とに応じた通常の燃料噴射制御および点火制御を実行する（ステップＳ３）。
【００４４】
他方、エンジン１の自動停止条件が成立した場合、ＥＣＵ３０は、エンジン１を自動停止させるために、燃料噴射弁８からの運転用燃料カットを実行するとともに、点火プラグ１３による混合気の点火を停止する（ステップＳ４）。
【００４５】
次いで、ＥＣＵ３０は、各気筒が停止する位置をクランク角センサ１４から演算する（ステップＳ５）。その後は、再加速要求の有無を判別し（ステップＳ６）、再加速要求があれば詳しくは後述する再加速要求制御サブルーチン（ステップＳ２０）に移行し、再加速要求がなければ、停止時膨張行程気筒（第１気筒（＃１））が基準回転数Ｒを経過した後、膨張行程前半を迎えたタイミングで燃料を噴射する（ステップＳ７。図４〜図６のＦ１参照）。
【００４６】
その後、再加速要求の有無を判別し（ステップＳ８）、再加速要求があればステップＳ２０の再加速要求制御サブルーチンに移行し、再加速要求がなければ、停止時圧縮行程気筒（第３気筒（＃３））が排気行程前半を迎えたタイミングで燃料を噴射する（ステップＳ９。図４、図５のＦ２参照）。
【００４７】
その後も再加速要求の有無を判別し（ステップＳ１０）、再加速要求があればステップＳ２０の再加速要求制御サブルーチンに移行し、再加速要求がなければ、エンジンの停止制御サブルーチン（ステップＳ３０）を経て処理を終了する。
【００４８】
次に、エンジンの再加速要求制御サブルーチン（ステップＳ２０）について説明する。図８はエンジンの再加速要求制御サブルーチンのフローチャートである。
【００４９】
図８を参照して、エンジンの再加速要求があると、ＥＣＵ３０は、再加速要求時のクランク角度ＣＡを検出し（ステップＳ２０１）、図６のタイミングチャートに基づく制御マップから、モータアシスト量Ｔａを決定する（ステップＳ２０２）。そして、このモータアシスト量Ｔａに基づき、まず、再始動モータ２０が駆動される（ステップＳ２０３）。スタータモータ２５が定トルクでエンジン１のクランクシャフト５を駆動するものであるのに対し、再始動モータ２０は、可変トルクでクランクシャフト５を駆動することができるので、モータアシスト量Ｔａが比較的小さい場合、バッテリ１８の消費電力を可及的に節約してエンジン１をアシスト制御することが可能になる。
【００５０】
次に、ＥＣＵ３０は、バッテリ残量センサ３６により検出されたバッテリ残量に基づいて、再始動モータ２０の最大トルクＴｍａｘを演算する（ステップＳ２０４）。次いで、演算された最大トルクＴｍａｘとモータアシスト量Ｔａとを比較し、モータアシスト量Ｔａが再始動モータ２０の最大トルクＴｍａｘを越えていないかどうか判定する（ステップＳ２０５）。仮にモータアシスト量Ｔａが最大トルクＴｍａｘを越えていた場合、その不足分を補うために、ＥＣＵ３０は、スタータモータ２５を駆動する（ステップＳ２０６）。これにより、大きなモータアシスト量Ｔａが必要な場合でも、両モータ２０、２５を用いて、過不足のないモータアシスト量Ｔａを得ることが可能になる。
【００５１】
スタータモータ２５が駆動された後、または、ステップＳ２０５でモータアシスト量Ｔａが再始動モータ２０の最大トルクＴｍａｘ以下であると判定された場合、ＥＣＵ３０は、再始動燃料が停止時膨張行程気筒（第１気筒（＃１））の吸気ポート６に噴射されているか否かを判定し（ステップＳ２０７）、再始動燃料が停止時膨張行程気筒の吸気ポート６に噴射されていない場合、ＥＣＵ３０は、その後に排気行程後半を迎えた気筒と、吸気行程前半を迎えた気筒に燃料を噴射する（ステップＳ２０８）。その後、これらの気筒が圧縮上死点を迎えた時点で点火し（ステップＳ２０９、２１０）、ステップＳ２１４に移行する。
【００５２】
他方、ステップＳ２０７において、噴射されている場合には、停止時膨張行程気筒（第１気筒（＃１））が圧縮上死点を迎えた時点で点火する（ステップＳ２１１）。次に、ＥＣＵ３０は、停止時圧縮行程気筒に燃料が噴射されているか否かを判別し（ステップＳ２１２）、燃料が噴射されていない場合には、そのままステップＳ２１４に移行する一方、仮に燃料が噴射されている場合には、停止時圧縮行程気筒が圧縮上死点を迎えた時点で点火する（ステップＳ２１３）。
【００５３】
ステップＳ２１４では、エンジン回転数Ｎが所定のアシスト終了回転数Ｎｓｔｄ（例えば５００ｒｐｍ）に達したか否かが判別され、このアシスト終了回転数Ｎｓｔｄ以上の回転数が検出された場合には、再始動モータ２０を停止して（ステップＳ２１５）、再加速制御を終了する。
【００５４】
図９は図７におけるエンジン停止制御サブルーチン（ステップＳ３０）のフローチャートである。
【００５５】
図９を参照して、エンジン停止制御サブルーチンでは、後述するモータアシスト制御を実行するとともに（ステップＳ３００）、エンジン回転数Ｎが０になったか否かを判定し（ステップＳ３０１）、ＹＥＳと判定されてエンジンが自動停止状態となったことが確認された時点ｔ３（図４参照）で、上記停止継続時間Ｔの計測を開始する（ステップＳ３０２）。次いで、エンジン回転数Ｎが０であることが検出された場合には、運転者によるイグニションスイッチ３４のＯＦＦ操作が行われたか否かを判定する（ステップＳ３０３）。
【００５６】
このステップＳ３０３でＮＯと判定され、イグニションスイッチ３４のＯＦＦ操作が行われていないことが確認された場合には、再始動モータ２０の駆動トルクをテーブルから読み出す等により設定する（ステップＳ３０４）。上記停止継続時間Ｔの計測値に対応した駆動トルクを設定するためのテーブルは、停止継続時間Ｔに基づいて設定され、この停止継続時間Ｔが長い場合には、短い場合に比べて駆動トルクが小さな値に設定されている。また、上記再始動条件の成立時点ｔ４（図４参照）で再始動モータ２０を作動させるとともに、エンジンの停止直前に上記両気筒に燃料が噴射されることにより生成された混合気に対して所定のタイミングで点火ＳＰ１，ＳＰ２を行うことによりエンジンを再始動させる（ステップＳ３０５）。
【００５７】
そして、上記再始動条件の成立時点ｔ４で吸気行程にある第４気筒および排気行程にある第２気筒に対する燃料噴射Ｆ３，Ｆ４を行うとともに（ステップＳ３０６）、これらの気筒が圧縮上死点となった時点で順次、混合気の点火ＳＰ３，ＳＰ４を行った後（ステップＳ３０７）、上記停止継続時間Ｔの計測値を０にリセットする（ステップＳ３０８）。
【００５８】
他方、上記ステップＳ３０３でＹＥＳと判定され、運転者が停車することを意図してイグニションスイッチ３４をＯＦＦ操作したことが確認された場合には、停止時に膨張行程となる第１気筒（＃１）および圧縮行程となる第３気筒（＃３）に上記燃料噴射Ｆ１，Ｆ２が行われることにより生成された混合気に対する点火を同時に行い（ステップＳ３０９）、ステップＳ３０８に移行してリターンする。
【００５９】
次に、上記ステップＳ３００で実行されるモータアシスト制御を、図１０および図１１に基づいて説明する。図１０は、モータアシスト制御動作を示すフローチャートであり、図１１は、モータアシスト制御動作を示すタイムチャートである。
【００６０】
図１０および図１１を参照して、上記制御動作がスタートすると、エンジン１の停止時に膨張行程になると判定された第１気筒のクランク角度ＣＡが所定値となった時点ｔａ，ｔｂにおける実際のエンジン回転数Ｎと、予め実験により求められた目標回転数Ｌとの回転数偏差δを算出するとともに（ステップＳ３１１）、この回転数偏差δに対応した再始動モータ２０の駆動トルク、つまり停止時アシスト力を求める（ステップＳ３１２）。
【００６１】
例えば、図１１に示すように、上記第１気筒のクランク角度ＣＡが圧縮上死点ＴＤＣ前の１８０°となった時点ｔａにおけるエンジン回転数Ｎが目標回転数Ｌ以下であり、上記時点ｔａにおける回転数偏差δ１が負の値であることが確認された場合には、エンジン回転数Ｎを目標回転数Ｌに近づけるために、上記回転数偏差δ１に対応した正駆動トルクを設定する。また、上記第１気筒のクランク角度ＣＡが圧縮上死点ＴＤＣとなった時点ｔｂにおけるエンジン回転数Ｎが目標回転数Ｌ以上であり、上記時点ｔｂにおける回転数偏差δ２が正の値であることが確認された場合には、上記偏差に対応した逆駆動トルク（ブレーキトルク）をクランクシャフト５に入力することにより、エンジン回転数Ｎを目標回転数Ｌに近づけるように制御する。
【００６２】
そして、再始動モータ２０に作動指令信号を出力することにより（ステップＳ３１３）、上記ステップＳ３１２で求められた停止時アシスト力をクランクシャフト５に作用させた後、エンジン１の停止時に膨張行程になると判定された第１気筒のクランク角度ＣＡが目標停止位置となった時点、つまり上記第１気筒のクランク角度ＣＡが圧縮上死点ＴＤＣ後の１２０°となった時点ｔｃにおけるエンジン回転数Ｎに基づき、停止時に発生するエンジン１の逆転量を予測する（ステップＳ３１４）。その後、上記逆転量に対応した作動指令信号を再始動モータ２０に出力することにより、上記逆転量の予測値に対応した正駆動トルクをクランクシャフト５に付与する（ステップＳ３１５）。
【００６３】
すなわち、エンジン停止に至る場合、圧縮行程にある気筒ではピストン３が上死点に近づくにつれて当該気筒内の空気が圧縮されてピストン３を押し返す方向に圧力が作用し、これによりエンジン１が逆転して上記気筒のピストン３が下死点側に押し返されるととともに、膨張行程にある気筒のピストン３が上死点側に移動し、それに伴い当該気筒内の空気が圧縮され、その圧力で膨張行程にある気筒のピストン３が下死点側に押し返される逆転現象が生じるため、この逆転量に対応した正駆動トルクをクランクシャフト５に作用させることにより、このクランクシャフト５の停止位置を目標停止位置に正確に一致させることが可能となる。
【００６４】
なお、上記のように所定時点における実際のエンジン回転数Ｎと、予め実験により求められた目標回転数Ｌとの回転数偏差δに基づき、上記再始動モータ２０から付与される駆動トルクを制御することにより、上記気筒のクランク角度ＣＡが目標停止位置となった時点でエンジン１を停止させるようにした上記実施形態に代え、例えばエアフローセンサ３９およびクランク角センサ１４の出力信号等に応じて算出された吸気の充填効率に基づき、所定のタイミングでクランク軸トルクを算出し、この値に基づいて上記再始動モータ２０によって付与される駆動トルクを制御するようにしてもよい。
【００６５】
例えば図１２に示すように、上記吸気の充填効率に基づいて第１気筒の膨張トルクを求めるとともに、第３気筒の圧縮トルク、第４気筒の吸気抵抗、第２気筒の排気抵抗およびエンジン１全体の機械抵抗を求め、これらの値を上記第１気筒の膨張トルクから減算することにより、クランク軸トルクを算出するようにしてもよい。そして、上記クランク軸トルクの算出値と、予め設定された目標軸トルクとの偏差に基づき、上記再始動モータ２０によって付与される駆動トルクを制御するようにしてもよい。
【００６６】
また、図１３に示すように、吸気の充填効率と、エンジン回転数Ｎとをパラメータとして予め設定されたマップからクランク軸トルクのピーク値を読み出し、この値と、予め設定された目標軸トルクとの偏差に基づき、上記再始動モータ２０によって付与される駆動トルクを制御するようにしてもよい。
【００６７】
さらに、図１４に示すように、所定時点ｔａから上記エンジン回転数Ｎと目標回転数Ｌとの偏差を順次算出し、あるいは上記クランク軸トルクと目標軸トルクとの偏差を順次算出し、これらの偏差に基づいて上記再始動モータ２０より付与される駆動トルクをフィードバック制御することにより、上記気筒のクランク位置が目標停止位置となった時点でエンジン１を停止させるようにしてもよい。
【００６８】
本実施形態では、再加速要求検出手段としてのアクセルセンサ３２を設け、前記再加速要求の検出時にエンジン１のクランク角度ＣＡをクランク角度検出手段としてのクランク角センサ１４で検出し、検出されたエンジン１のクランク角度ＣＡに応じて当該エンジン１に必要充分なモータアシスト量Ｔａを決定し、決定されたモータアシスト量Ｔａに応じたトルクでエンジン１のクランクシャフト５を駆動するように前記駆動モータとしての再始動モータ２０およびスタータモータ２５を選択的に制御するように構成されているので、停止時膨張行程気筒を必要充分なトルクで速やかに圧縮上死点に移動させることが可能になるとともに、再加速要求時に検出されたエンジン１のクランク角度ＣＡに必要充分なモータアシスト量Ｔａに基づいて、エンジン１をアシストするので、電力の消費量を最適化することが可能になる。
【００６９】
しかも本実施形態では、ＥＣＵ３０は、前記停止時膨張行程気筒が再始動用燃料噴射時から排気行程前半以前の領域にある時に再加速要求を検出した場合には、前記停止時膨張行程気筒が排気行程前半を越えて吸気行程前半の領域にある時に再加速要求を検出した場合よりもモータアシスト量Ｔａを小さくする。従って、前記停止時膨張行程気筒が再始動用燃料噴射時から排気行程前半以前の領域にある時には、排気行程前半を越えて吸気行程前半にある時よりも小さなモータアシスト量Ｔａでエンジン１を再加速することができるので、前記停止時膨張行程気筒が排気行程前半を越えて吸気行程前半にある時に再加速要求を検出した場合よりもモータアシスト量Ｔａを小さくしている。これにより、電力消費量も小さくなる。
【００７０】
また、本実施形態では、ＥＣＵ３０は、前記停止時膨張行程気筒が排気行程前半を越えて吸気行程前半の領域にある時に再加速要求を検出した場合に、エンジン１回転数が予め設定された設定回転数に満たない場合には前記設定回転数以上のときよりもモータアシスト量Ｔａを小さくする。このように本実施形態では、再加速要求が検出された時の停止時膨張行程気筒が同じ位相であっても、エンジン１回転数がある値に満たない場合には、必要なモータアシスト量Ｔａが小さく変動することに鑑み、実験等によって設定回転数を決定し、この設定回転数に満たない状態では、制御手段によって演算されるモータアシスト量Ｔａを小さくすることによって、モータの消費電力を節約できる。
【００７１】
さらに本実施形態では、ＥＣＵ３０は、前記停止時膨張行程気筒が最終上死点を越えた時に再加速要求を検出した場合には、前記最終上死点に満たない時よりもモータアシスト量Ｔａを大きく設定する。このように本実施形態では、前記停止時膨張行程気筒が最終上死点を越えた時に再加速要求を検出した場合には、必要なモータアシスト量Ｔａが大きくなることに鑑み、この領域で再加速要求が検出された場合には、それ以外の領域よりもモータアシスト量Ｔａを大きく設定し、充分なトルクでエンジン１を始動アシストできる。
【００７２】
さらに本実施形態では、再始動モータ２０は、スタータモータ２５とは別のバッテリ１８から給電されるものであり、再始動モータ２０のバッテリ容量を検出してＥＣＵ３０に入力するバッテリ容量検出手段としてのバッテリ残量センサ３６を設け、ＥＣＵ３０は、検出されたバッテリ容量から再始動モータ２０の最大トルクＴｍａｘを演算し、この最大トルクＴｍａｘがモータアシスト量Ｔａに満たない場合には、再始動モータ２０を最大トルクＴｍａｘで駆動するとともに、スタータモータ２５を駆動してモータアシスト量Ｔａの不足分を補うものである。このように本実施形態では、必要なモータアシスト量Ｔａが再始動モータ２０の最大トルクＴｍａｘを越えている場合に、再始動モータ２０のバッテリ上がりを防止するとともに、必要なモータアシスト量Ｔａを確保することが可能になる。
【００７３】
従って、本実施形態では、必要なモータアシスト量Ｔａを確保できる他、モータアシストによる消費電力を最適化することができるという顕著な効果を奏する。
【００７４】
上述した実施形態は、本発明の好ましい具体例を例示したものに過ぎず、本発明は上述した実施形態に限定されない。
【００７５】
図１５は本発明の別の実施形態に係る駆動モータを駆動するためのモータアシスト量を示すタイミングチャートである。
【００７６】
同図を参照して、この態様では、何らかの原因で再始動モータ２０が利用できない場合に再加速要求があった際、専らスタータモータ２５でモータアシストを行うように構成されている。具体的には、モータアシスト量Ｔａが図の通り想定される場合に、所定の目標始動時間をこれに対応して設定しておき、モータアシストがない場合にこの目標始動時間を超えると想定される範囲では、スタータモータ２５を作動させて、エンジン１をモータアシストするようにしている。
【００７７】
このような態様においても、比較的消費電力を節約した状態で好適なモータアシストを実現することが可能である。
【００７８】
このように、本実施形態では、駆動モータとして、再始動モータ２０、スタータモータ２５を採用し、これらを選択的に制御するように構成されているので、種類の異なる複数のモータ２０、２５の特性に応じて、運転状態に応じたモータアシスト制御を実現することができる。
【００７９】
また、本発明の装置の具体的構成は上記実施形態に限定されず、特許請求の範囲内で種々変更可能である。例えば、再始動モータの出力軸に設けられたピニオンと、クランクシャフトに設けられたスタータリングギヤとからなる動力伝達機構によりクランクシャフトを駆動してエンジン１を再始動させるように構成してもよい。或いは、エンジン１の停止時に排気行程、膨張行程および圧縮行程になる気筒に対してエンジン１の停止直前に燃料を噴射するようにした上記実施形態に代え、エンジン１の停止時に排気行程および膨張行程になる気筒に対してのみ燃料を噴射するようにしてもよい。
【００８０】
その他、本発明の特許請求の範囲内で種々の変更が可能であることはいうまでもない。
【図面の簡単な説明】
【００８１】
【図１】本発明の実施形態によるエンジンの概略構成を示している。
【図２】本発明の実施形態によるエンジンの概略構成を示している。
【図３】本発明の実施形態による制御装置のブロック図である。
【図４】エンジンの自動停止制御時におけるタイムチャートである。
【図５】エンジン回転数の変化状態を示すタイムチャートである。
【図６】駆動モータを駆動するためのモータアシスト量を示すタイミングチャートである。
【図７】本実施形態における自動停止制御のフローチャートである。
【図８】エンジンの再加速要求制御サブルーチンのフローチャートである。
【図９】図７におけるエンジン停止制御サブルーチンのフローチャートである。
【図１０】モータアシスト制御動作を示すフローチャートである。
【図１１】モータアシスト制御動作を示すタイムチャートである。
【図１２】クランク軸トルクの演算手段の具体的構成を示す説明図である。
【図１３】軸トルクピーク値を求めるためのマップの一例を示すグラフである。
【図１４】モータアシスト制御動作の別の例を示すタイムチャートである。
【図１５】本発明の別の実施形態に係る駆動モータを駆動するためのモータアシスト量を示すタイミングチャートである。
【符号の説明】
【００８２】
１    エンジン
２    気筒
６    吸気ポート
１３  点火プラグ
１４  クランク角センサ
１６  トランスミッション
１８  バッテリ
１９  インバータ
２０  再始動モータ（第２の駆動モータ）
２１  動力伝達機構
２２  回転角センサ
２５  スタータモータ（第１の駆動モータ）
２６  ギヤ機構
３２  アクセルセンサ
３５  ブレーキスイッチ
３６  バッテリ残量センサ
ＣＡ  クランク角度
ＥＣＵ      ３０
Ｄ１，Ｄ２  領域
Ｒ    基準回転数
Ｔａ  モータアシスト量
Ｔｍａｘ    最大トルク
【図１】
2006183467.tif 000003
【図２】
2006183467.tif 000004
【図３】
2006183467.tif 000005
【図４】
2006183467.tif 000006
【図５】
2006183467.tif 000007
【図６】
2006183467.tif 000008
【図７】
2006183467.tif 000009
【図８】
2006183467.tif 000010
【図９】
2006183467.tif 000011
【図１０】
2006183467.tif 000012
【図１１】
2006183467.tif 000013
【図１２】
2006183467.tif 000014
【図１３】
2006183467.tif 000015
【図１４】
2006183467.tif 000016
【図１５】
2006183467.tif 000017