(57)【要約】    【課題】特定の気筒における燃焼により始動させる内燃機関において、機関の停止に際し、燃焼ガスの掃気を充分に行わせる。    【解決手段】機関の停止に際し、この機関に設けられた補機による負荷を低減させ（Ｓ２０７〜２０９）、点火の停止後に機関が回転する回数を確保する。【選択図】  図４
2006200386.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
膨張行程で停止した特定の気筒における点火により回転させて機関を始動させる内燃機関の始動装置であって、
機関の停止に際し、点火を停止させる点火停止手段と、
この点火停止手段による点火の停止に関連させて、この機関に設けられた補機による負荷を低減させる負荷低減手段と、を含んで構成される内燃機関の始動装置。
【請求項２】
前記負荷低減手段は、所定の補機を停止させて、前記補機による負荷を低減させるものである請求項１に記載の内燃機関の始動装置。
【請求項３】
前記所定の補機として、比較的に負荷が大きい第１の補機と、この第１の補機よりも負荷が小さい第２の補機及び第３の補機とが設けられ、
前記負荷低減手段は、機関の停止に際し、前記第１の補機が作動しているときに、前記第２及び第３の補機の双方を停止させる請求項２に記載の内燃機関の始動装置。
【請求項４】
前記所定の補機として、比較的に負荷が大きい第１の補機と、この第１の補機よりも負荷が小さい第２の補機及び第３の補機とが設けられ、
前記負荷低減手段は、機関の停止に際し、前記第１の補機が停止しているときに、前記第２及び第３の補機のいずれかを停止させる請求項２に記載の内燃機関の始動装置。
【請求項５】
前記所定の補機として、比較的に負荷が大きい第１の補機と、この第１の補機よりも負荷が小さい第２の補機及び第３の補機とが設けられ、
前記負荷低減手段は、機関の停止に際し、前記第１の補機が停止しているか否かを判定するとともに、停止しているときは、前記第２及び第３の補機のいずれかを停止させる一方、作動しているときは、前記第２及び第３の補機の双方を停止させる請求項２に記載の内燃機関の始動装置。
【請求項６】
機関の停止に際し、前記点火停止手段による点火の停止から機関の実質的な停止までの間にこの機関が回転した停止回転数を検出する停止回転数検出手段を更に含んで構成され、
前記負荷低減手段は、この機関の次回の停止に際し、この停止回転数検出手段により検出された停止回転数が所定の回転数未満であるときに、前記第１の補機が停止しているか否かに拘わらず、前記第２及び第３の補機の双方を停止させる請求項４又は５に記載の内燃機関の始動装置。
【請求項７】
燃料を燃焼室内に直接噴射する燃料噴射手段を更に含んで構成され、
機関の停止に際し、前記点火停止手段による点火の停止に併せ、この燃料噴射手段による燃料の噴射を停止させ、かつこの機関の次回の始動に際し、前記特定の気筒に対してこの燃料噴射手段により燃料を噴射させるとともに、この特定の気筒における点火により回転させる請求項１〜６のいずれかに記載の内燃機関の始動装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関の始動装置に関し、詳細には、電気モータ等を採用したスタータによらず、特定の気筒における燃焼により機関を始動させる技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
スタータによらない、いわゆるスタータレス始動装置として、次のものが知られている。すなわち、機関の始動に際し、前回の停止時に膨張行程で停止した気筒を判定するとともに、判定した気筒で燃焼を生じさせ、この燃焼を契機として機関を回転させて、始動させるものである（特許文献１）。
【特許文献１】特開平０２−２７１０７３号公報（第２頁左上欄第７〜１４行）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、この公知の始動装置には、次のような問題がある。すなわち、機関の停止時において、機関は、点火（すなわち、燃焼）の停止により直ちに回転が停止するものではなく、ある程度惰性的に回転した後、完全に停止する。この点火の停止から完全な停止までの間に機関が回転する回数は、機関の慣性及び摩擦の大きさ等により個体同士の間でばらつきがあるとともに、１つの機関についても気温等の環境的な条件により変化する。次回の始動を考慮すると、一般的な内燃機関についていえば、点火の停止から機関が２回以上回転し、全ての気筒で燃焼ガスが充分に掃気されるのが好ましい。しかしながら、上記の理由から点火を停止した後の惰性的な回転にばらつき又は変化が生じ、燃焼ガスの掃気が充分に行われないときは、次回の始動時において、筒内に既燃ガスが残存することにより始動のための燃焼が良好に行われず、速やかに始動させることができないことが考えられる。
【０００４】
本発明は、機関の停止に際し、点火の停止後に機関が回転する回数を確保し、全ての気筒で燃焼ガスを充分に掃気することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は、内燃機関の始動装置を提供する。本発明に係る装置は、膨張行程で停止した特定の気筒における点火により回転させて機関を始動させる内燃機関の始動装置であって、機関の停止に際し、点火を停止させるとともに、この点火の停止に関連させて、この機関に設けられた補機による負荷を低減させるものである。
【発明の効果】
【０００６】
本発明によれば、機関の停止に際し、この機関に設けられる補機による負荷を低減させることで、点火の停止後、機関を燃焼ガスの掃気に必要な回数だけ確実に回転させ、全ての気筒でこの掃気を充分に行わせることができるので、次回の始動に際し、燃焼を良好に生じさせ、速やかに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】
【０００７】
以下に図面を参照して、本発明の実施の形態について説明する。
図１は、本発明の一実施形態に係る内燃機関（以下「エンジン」という。）１の構成を示している。本実施形態では、エンジン１として、いわゆる直噴型のガソリンエンジンを採用している。
シリンダブロック１１には、ピストン１２が挿入されており、ピストン１２の冠面１２１とシリンダヘッド１３の下面との間に形成される空間が、燃焼室１４となる。ピストン１２は、コンロッド１５及びクランクアーム１６を介してクランクシャフト１７に連結されており、ピストン１２の往復運動に連動して、クランクシャフト１７が回転する。本実施形態では、気筒中心軸ｍを含む図１の断面で、ピストンボスの中心１２２を気筒中心軸ｍ上に設定しているが、ピストンボスの中心１２２は、この断面で、コンロッド１５とクランクアーム１６との連結部ｃが、この中心１２２を通り、かつ気筒中心軸ｍに対して平行な直線上を上死点前に通過する位置にオフセットさせて設定してもよい。
【０００８】
シリンダヘッド１３には、気筒中心軸ｍを基準とした一側に吸気ポート１８が形成されており、吸気ポート１８は、図示しない吸気マニホールドと接続して、吸気通路を形成している。吸気ポート１８は、吸気弁１９により開放及び遮断される。一方、気筒中心軸ｍを基準とした他側に排気ポート２０が形成されており、排気ポート２０は、図示しない排気マニホールドと接続して、排気通路を形成している。排気ポート２０は、排気弁２１により開放及び遮断される。吸気ポート１８及び排気ポート２０は、各気筒について２つずつ、気筒配列方向に並設されている。吸気弁１９及び排気弁２１は、各弁１９，２１の上方に設置された図示しない吸気カム及び排気カムにより夫々駆動される。
【０００９】
また、シリンダヘッド１３には、燃料供給用のインジェクタ２２が燃焼室１４に臨ませて設置されており、このインジェクタ２２により、燃焼室１４に燃料が直接噴射される。本実施形態では、インジェクタ２２は、２つの吸気ポート１８，１８の間に配置されており、燃焼室１４に対し、側方から燃料が噴射される。また、気筒中心軸ｍ上に、インジェクタ２２により噴射された燃料を着火させるための点火プラグ２３が設置されている。インジェクタ２２及び点火プラグ２３の動作は、後述するエンジンコントロールユニット３１により制御される。
【００１０】
エンジン１の運転は、エンジンコントロールユニット（以下「ＥＣＵ」という。）３１により統合的に制御される。ＥＣＵ３１には、アクセル開度を検出するアクセルセンサ４１からの信号、クランク角センサ４２〜４４からの信号（これをもとに、エンジン回転数を算出することができる。）、及び冷却水温度を検出する温度センサ４５からの信号等が入力されるとともに、パワーステアリング装置の作動スイッチ４６、エアーコンディショナの負荷センサ４７、オルタネータの負荷センサ４８、イグニションスイッチ４９及びスタートスイッチ５０からの信号が入力される。ＥＣＵ３１は、これらの信号をもとに、燃料噴射弁２２の噴射量及び噴射時期と、点火装置２３の点火時期とを演算し、設定する。
【００１１】
ＥＣＵ３１は、特に、車速等に関して定められる所定のアイドルストップ条件が成立したときに、その後にアイドルストップ解除条件が成立するまでの間、エンジン１を一時的に停止させるアイドルストップ制御を行う。本実施形態では、このアイドルストップに際してクランクシャフト１７の正確な停止位置を検出するため、クランク角センサとして、３つのセンサ４２〜４４が設置されている。これらのうち、２つのセンサ４２，４３は、クランクシャフト１７に取り付けられた第１のロータ６１に対して設けられている。この第１のロータには、外周に３０ｄｅｇの間隔で凹凸が形成されており、センサ４２，４３は、この凹凸に応じ、クランク角で３０ｄｅｇ毎に位置信号を出力する。また、センサ４２，４３は、クランクシャフト１７を中心として周方向に１５ｄｅｇだけずらして配置されており、互いに１５ｄｅｇずつ位相をずらしてこの位置信号を出力する。残りの１つのセンサ４４は、カムシャフトに取り付けられた第２のロータ（図示せず。）に対して設けられている。この第２のロータには、外周に１つの突起が形成されており、センサ４４は、この突起の通過に伴い、クランク角で７２０ｄｅｇ毎に基準信号を出力する。このクランク角センサ４２〜４４により、１５ｄｅｇの精度でクランクシャフト１７の停止位置を検出することができる。ＥＣＵ３１は、アイドルストップ後の再始動に際し、検出した停止位置をもとに、アイドルストップ時に膨張行程で停止した気筒を判定するとともに、判定した気筒で燃焼を生じさせ、この燃焼を契機としてエンジン１を回転させて、始動させる。なお、エンジン回転数は、センサ４２，４３からの位置信号を所定の期間に亘りカウントするか、センサ４４からの基準信号の発生周期を測定して、検出することができる。
【００１２】
次に、クランク角センサ４２〜４４によるクランクシャフト１７の停止位置の検出について、図２により説明する。
図２は、エンジン１の停止時におけるクランク角センサ４２〜４４の出力波形を示している。
ＥＣＵ３１には、１〜４８の値をとる位置カウンタＣＮＴが設定されており、ＥＣＵ３１は、停止時におけるこの位置カウンタＣＮＴの値によりクランクシャフト１７の停止位置を検出する。前述の通り、センサ４２，４３からの位置信号ＰＯＳ１，ＰＯＳ２は、３０ｄｅｇ毎に、かつ互いに１５ｄｅｇずつ位相をずらして入力される。位置カウンタＣＮＴは、基準信号ＲＥＦを入力した次の位置信号（ここでは、ＰＯＳ１）の入力により１にリセットされ（角ＡＮＧ１）、位置信号ＰＯＳ１，ＰＯＳ２の入力毎に１ずつ加算される。位置カウンタＣＮＴは、センサ４２，４３からの位置信号ＰＯＳ１，ＰＯＳ２が交互に入力される場合は、各位置信号ＰＯＳ１，ＰＯＳ２の入力により１ずつ加算されるが、エンジン１の停止に際し、回転が完全に停止する直前にクランクシャフト１７が逆転した場合は、一方のセンサからの位置信号（ここでは、ＰＯＳ２）が連続して入力されることとなる（角ＡＮＧ２）。この場合に、位置カウンタＣＮＴから１を減算することで、逆転を加味した停止位置を検出することができる。回転が完全に停止したか否かは、所定の期間に亘り位置信号ＰＯＳ１，ＰＯＳ２のいずれの入力もないことにより判定することができる（角ＡＮＧ３）。
【００１３】
以下に、ＥＣＵ３１の動作について、フローチャートにより説明する。
図３は、アイドルストップ制御ルーチンのフローチャートである。このルーチンは、イグニションスイッチ４９のオンにより起動され、その後、所定の周期で実行される。
Ｓ１０１では、所定のアイドルストップ条件が成立したか否かを判定する。この条件が成立したときは、Ｓ１０２へ進み、成立していないときは、このルーチンをリターンする。本実施形態では、ａ）アクセル開度が所定の値以下で、アクセルペダルが完全に戻された状態にあり、ｂ）車速が所定の値以下の実質的な停車状態が所定の時間に亘り継続しており、かつｃ）冷却水温度が所定の温度以上であることを条件に、アイドルストップを実行する。なお、車速は、エンジン回転数及びトランスミッションの変速比等に基づいて算出することができる。
【００１４】
Ｓ１０２では、図４に示すフローチャートに従い、停止制御を実行する。
Ｓ１０３では、所定のアイドルストップ解除条件が成立したか否かを判定する。この解除条件が成立したときは、Ｓ１０４へ進み、成立していないときは、このＳ１０３の処理を繰り返す。本実施形態では、アクセルセンサ４１により所定の値以上のアクセル開度が検出され、アクセルペダルが踏み込まれたと判断されることを条件に、アイドルストップを解除する。
【００１５】
Ｓ１０４では、クランクシャフト１７の停止位置をもとに、アイドルストップ時に膨張行程で停止した気筒を判定し、この気筒に対して燃料の噴射及び点火を実行して、燃焼を生じさせ、エンジン１を始動させる。
図４は、停止制御ルーチンのフローチャートである。
Ｓ２０１では、点火プラグ２３の点火コイルに対する通電信号の出力を遮断し、全ての気筒における点火を停止させる。
【００１６】
Ｓ２０２では、インジェクタ２２のソレノイドに対する駆動信号の出力を遮断し、全ての気筒における燃料の噴射を停止させる。
Ｓ２０３では、パワーステアリング装置の作動スイッチ４６がオフされ、この装置が停止しているか否かを判定する。停止しているときは、Ｓ２０４へ進み、作動しているときは、Ｓ２０９へ進む。作動スイッチ４６は、ハンドルが中立位置を基準とする所定の範囲内にある状態でオフされ、この中立位置から左右のいずれかの方向に所定の角度以上回転された状態でオンされる。
【００１７】
Ｓ２０４では、負荷センサ４７からの信号をもとに、エアーコンディショナの負荷Ｌ１を検出する。この負荷Ｌ１は、エアーコンディショナを構成するブロアーの流量に基づいて算出することができる。
Ｓ２０５では、負荷センサ４８からの信号をもとに、オルタネータの負荷Ｌ２を検出する。この負荷Ｌ２は、オルタネータの発電電力に基づいて算出することができる。
【００１８】
Ｓ２０６では、エアーコンディショナの負荷Ｌ１がオルタネータの負荷Ｌ２よりも大きいか否かを判定する。大きいときは、Ｓ２０７へ進み、それ以外のときは、Ｓ２０８へ進む。
Ｓ２０７では、エアーコンディショナを停止させる。
Ｓ２０８では、オルタネータを停止させる。
【００１９】
Ｓ２０９では、エンジン１に対し、パワーステアリング装置により大きな負荷がかけられているとして、エアーコンディショナ及びオルタネータの双方を停止させる。
本実施形態に関し、パワーステアリング装置が「第１の補機」に、エアーコンディショナが「第２の補機」に、オルタネータが「第３の補機」に相当する。また、図４に示すフローチャートのＳ２０１の処理が「点火停止手段」に、同フローチャートのＳ２０７〜２０９の処理が「負荷低減手段」に相当する。
【００２０】
本実施形態によれば、次のような効果を得ることができる。
すなわち、本実施形態では、アイドルストップに際し、エアーコンディショナ等、このエンジン１に設けられた補機を停止させ、エンジン1に対する負荷を低減することで、点火の停止後、回転が完全に停止するまでの間に、エンジン１が回転する回数を確保することができる。このため、燃焼ガスの掃気に必要な回数だけエンジン１を確実に回転させ、全ての気筒でこの掃気を充分に行わせることができ、次回の始動に際し、燃焼を良好に生じさせ、速やかに始動させることができる。
【００２１】
図５は、この効果を示すものである。点火の停止に伴い補機による負荷を低減させた場合のものを実線で示し、点火の停止後も補機の作動状態を維持した場合のものを二点鎖線で示している。補機による負荷を低減させたことで、点火の停止（時刻ｔ０）後におけるエンジン回転数の減少が緩やかとなり、回転が完全に停止するまでにクランクシャフト１７が回転する角度を充分に確保することができる。図５は、補機による負荷を低減させたことで、点火の停止後、回転が完全に停止するまでの間に、エンジン１をクランク角で７２０度以上回転させ、クランクシャフト１７を２回以上回転させ得ることを示している。
【００２２】
また、本実施形態では、比較的に負荷が大きいパワーステアリング装置の作動状態に応じ、アイドルストップ時に負荷を低減させる補機を切り換えることとした。すなわち、パワーステアリング装置が停止しているときは、エアーコンディショナ及びオルタネータのうち負荷が大きい方の装置を停止させる一方、パワーステアリング装置が作動しているときは、エアーコンディショナ及びオルタネータの双方を停止させることで、エンジン１の始動と、エアーコンディショナ等の補機としての機能とを両立させることができる。
【００２３】
次に、本発明の他の実施形態について説明する。
図６は、本実施形態に係る停止制御ルーチンのフローチャートである。なお、本実施形態に係るエンジンの構成は、図１に示す先の実施形態のものと同様である。
ＥＣＵ３１は、所定のアイドルストップ条件の成立によりこの停止制御を実行する。
アイドルストップに際し、全ての気筒における点火を停止させた後（Ｓ３０１）、Ｓ３０２では、後述する掃気判定フラグＦＬＧが０であるか否かを判定する。０であるときは、Ｓ３０３へ進み、それ以外のときは、Ｓ３１３へ進む。パワーステアリング装置が停止しているか否かを判定し（Ｓ３０３）、停止しているときは、エアーコンディショナ及びオルタネータの負荷Ｌ１，Ｌ２を検出し（Ｓ３０４）、検出した負荷Ｌ１，Ｌ２を比較して（Ｓ３０５）、負荷が大きい方の装置を停止させる（Ｓ３０６，３０７）。パワーステアリング装置が作動しているときは、エアーコンディショナ及びオルタネータの双方を停止させる（Ｓ３０８）。
【００２４】
補機による負荷を低減させた後、Ｓ３０９では、点火（すなわち、燃焼）の停止から回転が完全に停止するまでの間にエンジン１が回転した停止回転数Ｎｓｐｔを検出する。この停止回転数Ｎｓｔｐは、クランク角センサ４２〜４４の出力に基づいて容易に検出することができる。Ｓ３１０では、停止回転数Ｎｓｔｐが２以上であるか否かを判定する。２以上であるときは、Ｓ３１１へ進み、２未満であるときは、Ｓ３１２へ進む。Ｓ３１１では、点火の停止後、全ての気筒で少なくとも１回の排気行程を経ており、燃焼ガスの掃気が充分に行われたとして、掃気判定フラグＦＬＧを０に設定する。Ｓ３１２では、この掃気が不充分であるとして、掃気判定フラグＦＬＧを１に設定する。設定したフラグＦＬＧの値は、ＥＣＵ３１の記憶装置に書き込まれ、次回以降のアイドルストップ時において、Ｓ３０２で読み出される。Ｓ３１３では、アイドルストップに際して充分な掃気が行われない可能性があるとして、パワーステアリング装置の作動状態によらず、エアーコンディショナ及びオルタネータの双方を停止させる。
【００２５】
本実施形態に関し、図６に示すフローチャートのＳ３０１の処理が「点火停止手段」に、同フローチャートのＳ３０６〜３０８，３１３の処理が「負荷低減手段」に相当する。また、同フローチャートのＳ３０９の処理が「停止回転数検出手段」に相当する。
本実施形態によれば、アイドルストップに際し、停止回転数Ｎｓｔｐに基づいて燃焼ガスの掃気が全ての気筒で充分に行われるか否かを判定し、これが充分に行われない可能性があるときは、補機による負荷を最大限低減させることで、停止回転数を確保することができる。このため、エンジン１における経年的な摩擦の増大等によらず、アイドルストップ時における掃気を確実に行い、エンジン１の始動性を維持することができる。
【００２６】
なお、以上では、エンジン１を常に特定の気筒における燃焼により始動させることとしたが、エンジン１の冷機時における始動性を確保するため、電気的に作動するスタートモータを設置し、アイドルストップ後の再始動に際して冷却水温度等が所定の温度に満たないときは、このスタートモータによりエンジン１のクランキングを行い、始動させることとしてもよい。
【００２７】
また、以上では、アイドルストップ後の再始動時を対象に説明したが、本発明は、イグニションスイッチがオフされることによるエンジン１の停止後の始動時に適用することもできる。
更に、以上では、エンジン１として直噴型のものを採用した場合について説明したが、本発明は、燃料供給用のインジェクタが吸気通路に臨ませて設置され、燃料と空気とを吸気前に予め混合させるものに適用することもできる。この場合は、エンジン１の停止に際し、点火のみを停止させ、燃料の噴射を継続させることで、筒内に混合気を充填させた状態でエンジン１を停止させる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明の一実施形態に係る内燃機関の構成
【図２】クランク角センサからの出力に対する位置カウンタの変化
【図３】アイドルストップ制御ルーチンのフローチャート
【図４】停止制御ルーチンのフローチャート
【図５】アイドルストップ時に負荷を低減させることの効果
【図６】本発明の他の実施形態に係る停止制御ルーチンのフローチャート
【符号の説明】
【００２９】
１…エンジン、１１…シリンダブロック、１２…ピストン、１３…シリンダヘッド、１４…燃焼室、１５…コンロッド、１６…クランクアーム、１７…クランクシャフト、１８…吸気ポート、１９…吸気弁、２０…排気ポート、２１…排気弁、２２…インジェクタ、２３…点火プラグ、３１…エンジンコントロールユニット、４１…アクセルセンサ、４２，４３…単位角センサ、４４…基準角センサ、４５…冷却水温度センサ、４６…パワーステアリング作動スイッチ、４７…エアーコンディショナ負荷センサ、４８…オルタネータ負荷センサ、４９…イグニションスイッチ、５０…スタートスイッチ、６１…単位角検出用ロータ。
【図１】
2006200386.tif 000003
【図２】
2006200386.tif 000004
【図３】
2006200386.tif 000005
【図４】
2006200386.tif 000006
【図５】
2006200386.tif 000007
【図６】
2006200386.tif 000008