(57)【要約】【課題】アイドルストップの要求変更が発生したことに伴い噴射した燃料に対し、点火できなくなるといった問題の解消を図ったアイドルストップ制御装置を提供する。【解決手段】アイドルストップの要求変更の発生に伴いスタータモータを駆動させることに起因して設定されるスタータマスク期間ｔ１１〜ｔ２０、及びそのスタータマスク期間が終了した後に気筒判別に要する判別期間ｔ２０〜ｔ２１を含む期間を、気筒判別結果が得られない気筒未判別期間ｔ１１〜ｔ２１とした場合において、気筒未判別期間が２行程以下となるような速度にまで機関回転速度ＮＥが降下していることを条件として、再始動のためのスタータモータの駆動を開始させる。【選択図】      図４
2011157947.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
吸気行程、圧縮行程、爆発行程及び排気行程の４行程を気筒内で順次行う内燃機関であって、自動停止及び自動再始動するアイドルストップ機能を有した内燃機関に適用され、
気筒判別センサから出力される検出信号に基づき、前記気筒で行われている行程が前記４行程のいずれであるかを判別する気筒判別手段と、
前記内燃機関のクランク軸へ回転駆動力を付与するスタータモータの駆動に起因して前記検出信号にノイズが重畳する期間をスタータマスク期間として設定し、このスタータマスク期間には前記気筒判別手段による前記判別を中止するスタータマスク手段と、
前記自動停止の要求発生に伴い燃料噴射をカットして機関回転速度を降下させていく回転降下期間中に、前記自動再始動の要求が発生するといった要求変更があった場合に、機関回転速度がゼロにまで降下することを待たずして前記スタータモータを駆動させて再始動させる要求変更時制御手段と、
を備え、
前記要求変更の発生に伴い前記スタータモータを駆動させることに起因して設定される前記スタータマスク期間、及びそのスタータマスク期間が終了した後に前記気筒判別手段による前記判別に要する判別期間を含む期間を、前記気筒判別手段による判別結果が得られない気筒未判別期間とした場合、
前記気筒未判別期間が前記４行程のうちの２行程以下となるような速度にまで機関回転速度が降下している状態であることを条件として、前記要求変更時制御手段による前記スタータモータの駆動開始を許可することを特徴とするアイドルストップ制御装置。
【請求項２】
前記気筒未判別期間が前記４行程のうちの２行程以下となるような速度にまで機関回転速度が降下している状態であることを条件として、前記要求変更時制御手段による燃料噴射を許可することを特徴とする請求項１に記載のアイドルストップ制御装置。
【請求項３】
吸気行程、圧縮行程、爆発行程及び排気行程の４行程を気筒内で順次行う内燃機関であって、自動停止及び自動再始動するアイドルストップ機能を有した内燃機関に適用され、
気筒判別センサから出力される検出信号に基づき、前記気筒で行われている行程が前記４行程のいずれであるかを判別する気筒判別手段と、
前記内燃機関のクランク軸へ回転駆動力を付与するスタータモータの駆動に起因して前記検出信号にノイズが重畳する期間をスタータマスク期間として設定し、このスタータマスク期間には前記気筒判別手段による前記判別を中止するスタータマスク手段と、
前記自動停止の要求発生に伴い燃料噴射をカットして機関回転速度を降下させていく回転降下期間中に、前記自動再始動の要求が発生するといった要求変更があった場合に、機関回転速度がゼロにまで降下することを待たずして前記スタータモータを駆動させて再始動させる要求変更時制御手段と、
を備え、
前記要求変更の発生に伴い前記スタータモータを駆動させることに起因して設定される前記スタータマスク期間、及びそのスタータマスク期間が終了した後に前記気筒判別手段による前記判別に要する判別期間を含む期間を、前記気筒判別手段による判別結果が得られない気筒未判別期間とした場合、
前記気筒未判別期間が前記４行程のうちの２行程以下となるような速度にまで機関回転速度が降下している状態であることを条件として、前記要求変更時制御手段による燃料噴射を許可することを特徴とするアイドルストップ制御装置。
【請求項４】
前記要求変更が発生した後の初回の点火を、前記気筒未判別期間が終了したと同時に実施することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１つに記載のアイドルストップ制御装置。
【請求項５】
前記要求変更時制御手段は、
前記要求変更が発生した以降における機関回転速度が所定の閾値以下である場合に、前記気筒未判別期間が前記４行程のうちの２行程以下になると判定する判定手段を有するとともに、
前記閾値を前記内燃機関の運転状態に応じて可変設定することを特徴とする請求項１〜４のいずれか１つに記載のアイドルストップ制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、アイドルストップ機能を有する内燃機関に適用されたアイドルストップ制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年では、アイドルストップ機能を有するエンジン（内燃機関）が搭載された車両が増加してきている。例えば、運転者が車両を停車させたときにエンジンを自動的に停止させ、その後、運転者が車両を発進させようとする操作を行ったときに自動的にスタータでエンジンをクランキングして再始動させる。
【０００３】
ここで、自動停止の要求が発生すると、燃料噴射をカットして機関回転速度ＮＥを降下させていくが、この回転降下期間中に自動再始動の要求が発生するといった要求変更（Change of Mind）が生じる場合がある。この場合、機関回転速度ＮＥがゼロにまで降下するのを待ってスタータを駆動させて再始動させるのが一般的な制御である。しかしこれでは、ＮＥ＝０にまで降下するのを待つ時間分だけ、再始動要求が発生してから実際に再始動するまでに要する時間が長くなってしまい、迅速に再始動させることができない。
【０００４】
そこで、後述する「先回し制御」「先出し制御」では、上記要求変更があった場合に、機関回転速度がゼロにまで降下することを待たずしてスタータを駆動させることで、迅速に再始動させることを図っている（特許文献１〜３参照）。
【０００５】
一般に、スタータは、モータでピニオンを回転させると共に、アクチュエータでピニオンを押し出して該ピニオンをエンジンのクランク軸に連結されたリングギヤに噛み合わせてリングギヤを回転駆動することで、エンジンをクランキングするようになっている。しかし、ピニオンとリングギヤの回転速度の差が大きい状態でピニオンをリングギヤに噛み合わせようとすると、ピニオンがリングギヤにスムーズに噛み合わずに騒音が発生する可能性がある。
【０００６】
そこで上記先回し制御では、要求変更が発生した時点でピニオンを回転駆動させて、ピニオンの回転速度をリングギヤの回転速度に同期させて両者の回転速度の差を小さくする。そして、当該同期が為された後に、ピニオンを押し出してリングギヤに噛み合わせてクランキングを開始させることで、迅速に再始動させることを図っている。
【０００７】
但し、要求変更発生時点での機関回転速度ＮＥが低ければ同期させることが困難となる。そこで上記先出し制御では、要求変更発生時点でのＮＥが所定の閾値よりも低い場合には、要求変更が発生した後、エンジン回転（リングギヤの回転）が停止直前の低回転になってから、スタータのピニオンを押し出してリングギヤに噛み合わせ、その後、ピニオンを回転させてクランキングを開始させる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００２−１２２０５９号公報
【特許文献２】特開２００５−３３０８１３号公報
【特許文献３】特開２００２−７０６９９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
ところで、吸気行程、圧縮行程、爆発行程及び排気行程の４行程を順次行う４サイクルエンジンにおいて、燃料の噴射や点火を最適なタイミングで行うよう制御するためには、現時点での行程が前記４行程のいずれであるかを把握することが不可欠である。そのため、クランク角センサ及びカム角センサ（気筒判別センサ）から出力される検出信号に基づき都度の行程を判別（気筒判別）する処理が必要となる。
【００１０】
但し、スタータのモータを駆動させている時には、モータに大電流が流れることに起因して、クランク角センサ及びカム角センサの検出信号にノイズが重畳する。そのため、当該ノイズが重畳する期間（スタータマスク期間）には前記気筒判別の処理を中止するといったスタータマスクを行うことを要する。
【００１１】
このスタータマスク期間は、スタータモータを駆動させてから所定時間が経過するまでの期間に設定することが一般的であり、機関回転速度ＮＥがゼロの状態でスタータモータを駆動させる場合には、スタータマスクを行うことによる問題は特に生じない。しかしながら、上述した先回し制御や先出し制御によりクランク軸が回転した状態でスタータモータを駆動させる場合には、図３に例示する以下の問題が生じる。
【００１２】
図３は、要求変更が発生したｔ１０時点で、先回し制御を実施すべくスタータモータの駆動を開始するとともに、現時点での行程が４行程のいずれであるかとは無関係に燃料を噴射する非同期噴射を実施している。なお、図３の例では４気筒エンジンであるため、ｔ１０時点で全ての気筒に対して燃料を噴射させている。また、吸気ポートへ燃料を噴射するポート噴射式エンジンを想定した場合、非同期噴射された燃料は符号ｉ１〜ｉ４に示すタイミングで燃焼室内へ順次吸入されることとなる。したがって、＃１気筒に対しては、ｉ１時点で非同期噴射した燃料をｔｓ時点で点火させることが要求される。
【００１３】
しかしながら、スタータモータの駆動を開始したｔ１０時点からスタータマスクを開始させるので、マスク期間（図３の例では５０ｍｓ）を含む気筒未判別期間ｔ１０〜ｔ２１には気筒判別結果を得ることができず、その結果、＃１気筒に対してｔｓ時点では点火できないといった問題が生じる。そしてこの場合、排気エミッションが悪化するとともに、再始動が要求されてからの機関回転速度ＮＥの立ち上がりが悪くなり、ドライバビリティが悪い。
【００１４】
なお、マスク期間が経過した後、クランク角センサ及びカム角センサの検出信号に基づき気筒判別するためには、所定角度以上クランク軸が回転することを要するので、図３の例ではｔ２１時点で気筒判別が完了する。つまり図３の例では、要求変更が発生したｔ１０時点での行程を含め、要求変更が発生してから３行程が経過するまでが気筒未判別期間ｔ１０〜ｔ２１となっている。
【００１５】
ちなみに、要求変更に伴う再始動ではなく、機関回転速度ＮＥがゼロの状態で再始動を実施する場合には、マスク期間でのＮＥは低回転であるため、マスク期間（５０ｍｓ）中にクランク軸が回転する量は少ない。そのため、気筒未判別期間が３行程に亘って長くなることにはならず、上記問題は生じない。
【００１６】
本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、その目的は、アイドルストップの要求変更が発生したことに伴い噴射した燃料に対し、点火できなくなるといった問題の解消を図ったアイドルストップ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】
【００１７】
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記載する。
【００１８】
請求項１記載の発明では、吸気行程、圧縮行程、爆発行程及び排気行程の４行程を気筒内で順次行う内燃機関であって、自動停止及び自動再始動するアイドルストップ機能を有した内燃機関に適用され、気筒判別センサから出力される検出信号に基づき、前記気筒で行われている行程が前記４行程のいずれであるかを判別する気筒判別手段と、前記内燃機関のクランク軸へ回転駆動力を付与するスタータモータの駆動に起因して前記検出信号にノイズが重畳する期間をスタータマスク期間として設定し、このスタータマスク期間には前記気筒判別手段による前記判別を中止するスタータマスク手段と、前記自動停止の要求発生に伴い燃料噴射をカットして機関回転速度を降下させていく回転降下期間中に、前記自動再始動の要求が発生するといった要求変更があった場合に、機関回転速度がゼロにまで降下することを待たずして前記スタータモータを駆動させて再始動させる要求変更時制御手段と、を備えることを前提とする。
【００１９】
そして、前記要求変更の発生に伴い前記スタータモータを駆動させることに起因して設定される前記スタータマスク期間、及びそのスタータマスク期間が終了した後に前記気筒判別手段による前記判別に要する判別期間を含む期間を、前記気筒判別手段による判別結果が得られない気筒未判別期間とした場合、前記気筒未判別期間が前記４行程のうちの２行程以下となるような速度にまで機関回転速度が降下している状態であることを条件として、前記要求変更時制御手段による前記スタータモータの駆動開始を許可することを特徴とする。
【００２０】
これによれば、気筒未判別期間が２行程以下となるような速度にまで機関回転速度が降下している状態時であることを条件として、スタータモータの駆動開始が許可されるので、その駆動と同時又はその駆動の直後に噴射した燃料を点火させたい時点では、気筒未判別期間が終了して気筒判別手段による気筒判別結果が取得できる。よって、前記点火を実施することが可能になるため、要求変更の発生に伴い噴射した燃料が燃焼できなくなることによる排気エミッション悪化及びドライバビリティ悪化を回避できる。
【００２１】
請求項２記載の発明では、前記気筒未判別期間が前記４行程のうちの２行程以下となるような速度にまで機関回転速度が降下している状態であることを条件として、前記要求変更時制御手段による燃料噴射を許可することを特徴とする。
【００２２】
ここで、上記請求項１記載の発明によれば、例えば、要求変更が発生した時点での機関回転速度ＮＥが高い場合には、気筒未判別期間が２行程以下となるような速度にまでＮＥが降下するのを待って、スタータモータの駆動を開始させることとなる。このような場合において、要求変更が発生した以降、スタータモータの駆動開始に先立ち燃料を噴射させると、噴射した燃料を点火させたい時点では気筒未判別期間が未だ終了していないといった状況が起こりうる。
【００２３】
この点を鑑みた上記発明では、気筒未判別期間が２行程以下となるような速度にまで機関回転速度が降下している状態時であることを条件として、要求変更時制御手段による燃料噴射を許可するので、その燃料を点火させたい時点を気筒未判別期間が終了した以降にできる。よって、前記点火を確実に実施できるようになる。
【００２４】
請求項３記載の発明では、上記請求項１と同様にして、気筒判別手段と、スタータマスク手段と、要求変更時制御手段と、を備えることを前提とする。そして、前記要求変更の発生に伴い前記スタータモータを駆動させることに起因して設定される前記スタータマスク期間、及びそのスタータマスク期間が終了した後に前記気筒判別手段による前記判別に要する判別期間を含む期間を、前記気筒判別手段による判別結果が得られない気筒未判別期間とした場合、前記気筒未判別期間が前記４行程のうちの２行程以下となるような速度にまで機関回転速度が降下している状態であることを条件として、前記要求変更時制御手段による燃料噴射を許可することを特徴とする。
【００２５】
これによれば、気筒未判別期間が２行程以下となるような速度にまで機関回転速度が降下している状態であることを条件として、初回の燃料噴射（例えば非同期噴射）が実施されるので、その噴射と同時又はその噴射の直前にスタータモータの駆動を開始させておけば、前記噴射した燃料を点火させたい時点では、気筒未判別期間が終了して気筒判別手段による気筒判別結果が取得できる。よって、前記点火を実施することが可能になるため、要求変更の発生に伴い噴射した燃料が燃焼できなくなることによる排気エミッション悪化及びドライバビリティ悪化を回避できる。
【００２６】
請求項４記載の発明では、前記要求変更が発生した後の初回の点火を、前記気筒未判別期間が終了したと同時に実施することを特徴とするので、迅速に点火燃焼を再開させて再始動させることができる。
【００２７】
請求項５記載の発明では、前記要求変更時制御手段は、前記要求変更が発生した以降における機関回転速度が所定の閾値以下である場合に、前記気筒未判別期間が前記４行程のうちの２行程以下になると判定する判定手段を有するとともに、前記閾値を前記内燃機関の運転状態に応じて可変設定することを特徴とする。
【００２８】
例えば、要求変更時における機関回転速度の降下速度が速い場合や、内燃機関の潤滑油温度が低くフリクションロスが大きくなっている場合には、要求変更時の機関回転速度が同じであってもマスク期間（例えば５０ｍｓ）中にクランク軸が回転する量は少なくなる。よって、気筒未判別期間が３行程に亘って長くなるおそれが低減する。
【００２９】
この点を鑑みた上記発明では内燃機関の運転状態（例えば要求変更時における機関回転速度の降下速度や潤滑油温度等）に応じて、気筒未判別期間が２行程以下となる機関回転速度であるか否かを判定する閾値を可変設定するので、閾値を最適化することができる。具体的には、要求変更時での機関回転速度ＮＥが閾値より高い場合には、ＮＥが閾値まで降下するのを待って（待機して）スタータモータの駆動を開始させることとなるが、例えば機関回転速度の降下速度が速いほど或いは潤滑油温度が低いほど前記閾値を高く設定することにより、前記待機する時間を短くすることができ、再始動に要する時間を短くできる。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明の一実施形態にかかるアイドルストップ制御装置が適用される、内燃機関のハード構成を説明する図。
【図２】エンジンの自動停止によりＮＥが降下している最中に再始動要求が発生した場合に実施される、再始動制御の概要を説明する図。
【図３】本発明を実施しない場合に生じる問題点を説明するためのタイムチャート。
【図４】本発明を実施した場合に発揮される効果を説明するためのタイムチャート。
【図５】本発明の一実施形態において、自動停止の要求発生に伴い機関回転速度が降下する最中に自動再始動の要求が発生した場合に実施される自動再始動の処理手順を示すフローチャート。
【発明を実施するための形態】
【００３１】
以下、本発明を具体化した一実施形態を図面に基づいて説明する。本実施形態では、４輪自動車用のレシプロ式エンジン（内燃機関）を対象にしており、当該エンジンは、吸気行程、圧縮行程、爆発行程及び排気行程の４行程を順次行う４サイクルエンジンである。また、当該エンジンは、正規燃料をガソリンとした点火式のガソリンエンジンであるとともに、吸気ポートへ燃料を噴射するポート噴射式のエンジンである。さらに当該エンジンは、自動停止及び自動再始動するアイドルストップ機能を有するものである。
【００３２】
図１は、エンジンのハード構成を示す図であり、電子制御装置（ＥＣＵ１０）には、クランク角センサ２１（気筒判別センサ）、カム角センサ２２（気筒判別センサ）、冷却水温度センサ２３及びエアフローメータ２４等の各種センサからの検出信号が入力される。
【００３３】
クランク角センサ２１はエンジン３０のクランク軸３１（出力軸）の回転角度を検出する。カム角センサ２２はエンジン３０のカム軸３２が１回転したこと（１燃焼サイクルが経過したこと）を検出する。冷却水温度センサ２３はエンジン冷却水の温度を検出する。エアフローメータ２４は吸気管３４を流通する吸気量（正確には、単位時間当たりに流通する吸気の質量流量）を検出する。
【００３４】
ＥＣＵ１０はマイクロコンピュータを有しており、クランク角センサ２１から出力される角度信号に基づき、クランク軸３１の回転速度（機関回転速度ＮＥ）を算出する処理（ＮＥ算出処理）を行う。さらにＥＣＵ１０は、クランク角センサ２１から出力される基準位置信号（検出信号）及びカム角センサ２２から出力される気筒判別信号（検出信号）に基づき、後述する気筒判別処理とクランク角算出処理を行う。
【００３５】
これらのＮＥ算出処理及び気筒判別処理についてより詳細に説明すると、クランク角センサ２１からは角度信号及び基準位置信号が出力されており、角度信号は、クランク軸３１が所定クランク角度（例えば１０ｄｅｇ）回転する毎に出力される。基準位置信号は、クランク軸３１の特定位置が基準位置（例えばＴＤＣ（Top Dead Center：上死点））を通過する毎に出力される。また、カム角センサ２２から出力される気筒判別信号は、カム軸３２が１回転（クランク軸３１が２回転）する毎に出力される。
【００３６】
そしてＥＣＵ１０は、クランク角センサ２１から出力される角度信号が単位時間当たりに出力された回数をカウントすることで、機関回転速度ＮＥを算出する（ＮＥ算出処理）。また、クランク角センサ２１から出力される基準位置信号及びカム角センサ２２から出力される気筒判別信号に基づき、燃焼サイクル４行程のうち現時点での行程がいずれであるかを各気筒に対して判別する（気筒判別処理）。また、気筒判別結果及び角度信号に基づき、現時点でのクランク角が、基準位置（例えば圧縮行程を開始するＴＤＣ）に対してどれだけ回転しているかを算出する（クランク角算出処理）。なお、上記気筒判別処理を実施しているときのＥＣＵ１０は「気筒判別手段」に相当する。
【００３７】
ＥＣＵ１０は、各種センサ２１〜２４からの検出信号に基づき燃料噴射弁３３の作動を制御することで、燃焼室３０ａへ流入する燃料の噴射量及び噴射時期を制御する。なお、燃料噴射弁３３は吸気管３４に取り付けられており、燃料を吸気管３４へ噴射するポート噴射方式である。
【００３８】
また、ＥＣＵ１０は、各種センサ２１〜２４からの検出信号に基づきスロットルバルブ３５の作動を制御することで、燃焼室３０ａへ流入する吸気の量を制御する。詳細には、都度の機関回転速度ＮＥ及び機関負荷（例えば吸気量）に基づき目標吸気量を算出する。例えば高ＮＥ、高負荷であるほど目標吸気量を多くする。そして、当該目標吸気量となるようスロットルバルブ３５の開度を制御する。なお、スロットルバルブ３５は、電動モータ３６（アクチュエータ）により駆動されて吸気管３４の開度を調整する。
【００３９】
さらにＥＣＵ１０は、各種センサ２１〜２４からの検出信号に基づき点火装置３７の作動を制御することで、混合気を点火させるタイミングを制御する。詳細には、圧縮行程を開始するＴＤＣの直前である最適点火時期ＭＢＴ（minimum advance for the torque）に近づけるよう点火時期を進角させていく一方で、ノック発生が検出されると点火時期を遅角させていくといった点火時期制御を実施する。なお、エンジン始動時には吸気圧又は吸気量が不安定なため、点火時期は例えばＢＴＤＣ１０ｄｅｇに固定して制御する。但し、後述するアイドルストップの要求変更後に自動再始動させる場合には、気筒未判別期間が終了した時点で点火させる（詳細は後述）。
【００４０】
次に、燃料噴射の制御についてより詳細に説明する。
【００４１】
ＥＣＵ１０は、以下の如く燃料の目標噴射量を算出し、その目標噴射量となるよう燃料噴射弁３３の開弁時間を制御する。すなわち、都度の機関回転速度ＮＥ及び機関負荷（例えば吸気圧又は吸気量）に基づき基本噴射量を算出し、その基本噴射量に各種補正を加えて目標噴射量を算出する。
【００４２】
但し、エンジン３０の運転状態が始動期間中であれば、吸気量（又は吸気圧）が不安定なためエアフローメータ２４の検出値に対する信頼性が低い。また、機関回転速度ＮＥが所定値以下（例えば２００ｒｐｍ以下）であるとＮＥの算出精度も低い。よって、始動期間中には、正確な機関回転速度ＮＥ及び機関負荷を取得することができないので、先述した基本噴射量を算出することができない。そこで、このような始動期間中には、基本噴射量を算出することに替え、予め設定された量（始動時噴射量）を目標噴射量として噴射させる。
【００４３】
また、燃料噴射弁３３は複数気筒の各々に対して設けられており、１燃焼サイクルにつき１回ずつ気筒毎に対して燃料を噴射する独立噴射方式が採用されている。この独立噴射は、吸気行程が開始されるＴＤＣよりも所定量だけ進角したタイミングで行われる。つまり、前記独立噴射はクランク角に同期した同期噴射であると言える。このように同期噴射された燃料は、直後の吸気行程において吸気とともに燃焼室３０ａへ吸入されることとなる。
【００４４】
これに対し、後述するアイドルストップの要求変更後に自動再始動させる場合や、車両を加速走行させたい場合には、複数気筒に対して同時に燃料を噴射する非同期噴射を実施する（詳細は後述）。例えば図３に示すようにｔ１０時点で非同期噴射された燃料は、符号ｉ１〜ｉ４に示すタイミングで燃焼室３０ａ内へ順次吸入されることとなる。
【００４５】
次に、図１に示すスタータ４０の構成について説明する。
【００４６】
スタータ４０は、いわゆるピニオン押し出し式スタータであり、スタータモータ４２と、このスタータモータ４２によって回転駆動されるピニオン４１と、このピニオン４１を押し出す電磁アクチュエータ４３等を備えた構成となっている。ピニオン４１は、軸方向に移動可能に設けられている。電磁アクチュエータ４３には、プランジャ４４と、このプランジャ４４を駆動するソレノイド４５が設けられ、プランジャ４４の駆動力がレバー４６等を介してピニオン４１に伝達されるようになっている。
【００４７】
そして、ＥＣＵ１０によって電磁アクチュエータ４３の通電をオンさせるよう制御することで、プランジャ４４をピニオン押出方向に移動させてピニオン４１を押し出して、該ピニオン４１をエンジン３０のクランク軸３１に連結されたリングギヤ３１ａに噛み合わせるようになっている。また、ＥＣＵ１０によってスタータモータ４２の通電をオンさせるよう制御することで、ピニオン４１を回転駆動するようになっている。
【００４８】
次に、エンジン３０が有するアイドルストップ機能について説明する。
【００４９】
ＥＣＵ１０は、図示しないエンジン自動停止始動制御ルーチンを実行することで、エンジン自動停止始動制御（いわゆるアイドルストップ制御）を実行する。このエンジン自動停止始動制御では、車両の走行中に運転者が減速操作（アクセル全閉、ブレーキ操作等）を行って減速要求が発生したときや、車両を停車させたときにエンジン自動停止要求が発生したと判断して、エンジン３０の燃焼（燃料噴射及び／又は点火）を停止させてエンジン３０を自動的に停止させる。その後、車両の走行中に減速要求が解除されたときや、車両の停止中に運転者が車両発進のための準備操作（ブレーキ解除、シフトレバー操作等）や発進操作（アクセル踏み込み等）を行ったときにエンジン再始動要求が発生したと判断して、エンジン３０を再始動させる。
【００５０】
本実施形態では、エンジン３０の自動停止により機関回転速度ＮＥが降下する回転降下期間中に再始動要求が発生するよう、アイドルストップ機能の要求内容が変化するといった要求変更が発生した場合には、迅速に再始動させるべく、ＮＥがゼロにまで降下することを待たずして、スタータ４０を駆動させる再始動制御を実施している。但し、回転降下期間のうち再始動要求が発生したタイミングに応じて、再始動制御の内容は図２に示すように変わってくる。
【００５１】
＜自律復帰制御＞
エンジン３０の自動停止により機関回転速度ＮＥが降下する回転降下期間中に、ＮＥが第１の回転速度Ｎ１（例えば６００ｒｐｍ）よりも高い第１の回転速度領域（Ｎ１＜ＮＥ）でエンジン再始動要求（変更要求）が発生したときには、スタータ４０によるクランキングを行わなくてもエンジン３０を再始動できると判断して、自律復帰制御を実行する。この自律復帰制御では、スタータ４０によるクランキングを行わずに燃料噴射及び点火を再開してエンジン３０を再始動させる。
【００５２】
＜先回し制御＞
前記回転降下期間中に、ＮＥが第１の回転速度Ｎ１より低い値に設定された所定の閾値Ｎｔｈ（例えば４００ｒｐｍ）以下で、第２の回転速度Ｎ２（例えば２５０ｒｐｍ）よりも高い第２の回転速度領域（Ｎ２＜ＮＥ≦Ｎｔｈ）でエンジン再始動要求が発生した場合には、以下に説明する先回し制御を実施する。つまり、リングギヤ３１ａの回転速度が比較的高いため、ピニオン４１の回転速度をリングギヤ３１ａの回転速度に同期させないと、ピニオン４１をリングギヤ３１ａにスムーズに噛み合わせることができないと判断して先回し制御を実行する。この先回し制御では、スタータモータ４２によりピニオン４１の回転速度をリングギヤ３１ａの回転速度に同期させて両者の回転速度の差を小さくした後に、電磁アクチュエータ４３によりピニオン４１をリングギヤ３１ａに噛み合わせてスタータ４０によるクランキングを開始してエンジン３０を再始動させる。
【００５３】
そして、前記回転降下期間中に、ＮＥが第１の回転速度Ｎ１以下で、先述した所定の閾値Ｎｔｈよりも高い領域（待機領域）の場合（Ｎｔｈ＜ＮＥ≦Ｎ１）には、自律復帰制御も先回し制御も実施しない。したがってこの場合には、エンジン再始動要求が発生した後、上記閾値ＮｔｈにまでＮＥが降下した時点で先回し制御を実施する。閾値Ｎｔｈをどのような値に設定するかの技術思想については後に詳述する。
【００５４】
なお、上記先回し制御を実施しているとき、或いは閾値ＮｔｈにまでＮＥが降下するのを待機するよう制御しているときのＥＣＵ１０は「要求変更時制御手段」に相当する。
【００５５】
＜先出し制御＞
前記回転降下期間中に、ＮＥが第２の回転速度Ｎ２以下の第３の回転速度領域（ＮＥ≦Ｎ２）でエンジン再始動要求が発生したときには、以下に説明する先出し制御を実施する。つまり、リングギヤ３１ａの回転速度が比較的低いため、ピニオン４１の回転速度をリングギヤ３１ａの回転速度に同期させなくても、ピニオン４１をリングギヤ３１ａにスムーズに噛み合わせることができると判断して先出し制御を実行する。この先出し制御では、電磁アクチュエータ４３によりピニオン４１をリングギヤ３１ａに噛み合わせた後又はその噛み合わせの途中にスタータモータ４２によりピニオン４１を回転させてスタータ４０によるクランキングを開始してエンジン３０を再始動させる。
【００５６】
上記先回し制御及び先出し制御を実施する場合には、要求変更発生と同時に非同期噴射を実施する。一方、待機領域にて要求変更が発生した場合には、閾値ＮｔｈにまでＮＥが降下した時点で非同期噴射を実施する。これらの非同期噴射は１回だけ実施する。また、非同期噴射による噴射量は、先述した始動時噴射量とする。
【００５７】
参考までに、非同期噴射の技術的意義について以下に説明する。燃焼室３０ａへ直接燃料を噴射する直噴式に比べ、本実施形態の如くポート噴射式の場合には、燃料を噴射してから燃焼室３０ａへ吸入されるまでのタイムラグがある。そのため、要求変更発生後の再始動を迅速にするには、要求変更発生以降のできるだけ速いタイミングで燃料を噴射することが望ましい。そこで、待機領域でなければ要求変更発生と同時に非同期噴射を実施する。また、同期噴射させるよう燃料噴射弁３３を制御するには、非同期噴射させる場合に比べてＥＣＵ１０の演算処理に要する時間が長くなる。そのため、要求変更発生時点で燃料を噴射させることは、ＥＣＵ１０の演算処理能力の制約上、困難である。そこで、待機領域でなければ要求変更発生と同時に非同期噴射を実施する。
【００５８】
ところで、スタータモータ４２を駆動させている時には、スタータモータ４２に大電流が流れることに起因して、クランク角センサ２１及びカム角センサ２２の検出信号にノイズが重畳する。そのため、当該ノイズが重畳する期間（スタータマスク期間）には、先述した気筒判別処理を中止するといったスタータマスク処理を実施している。このスタータマスク期間は、スタータモータを駆動させてから所定時間（例えば５０ｍｓ）が経過するまでの期間に設定している。なお、当該マスク処理を実施しているときのＥＣＵ１０は「スタータマスク手段」に相当する。
【００５９】
そして、スタータマスク期間が終了した時点で気筒判別処理を開始させる。先述したように、基準位置信号及び気筒判別信号に基づき気筒判別するためには、所定角度以上クランク軸３１が回転することを要する。したがって、エンジン３０を始動させる際には、スタータマスク期間が経過し、かつ、その後気筒判別に要する判別期間が経過するまでの期間（気筒未判別期間）は、ＮＥ算出処理、気筒判別処理及びクランク角算出処理による処理結果を取得できない状態にある。したがって、気筒未判別期間においては、クランク角及びＮＥに基づき実施される先述の点火時期制御及び燃料噴射制御を実施することができない。
【００６０】
図３及び図４は、要求変更が発生した時点でのＮＥが待機領域であった場合についてタイムチャートである。そして図３は、本実施形態に反して先述した待機を実施せず、要求変更発生と同時に非同期噴射及びスタータモータ４２の駆動を実施した場合を示す。一方図４は、要求変更発生した時点では非同期噴射を実施せずに待機して、閾値ＮｔｈにまでＮＥが降下した時点で非同期噴射及びスタータモータ４２の駆動を実施した場合を示す。
【００６１】
先ず、図３の如く待機を実施しない場合に生じる問題点を説明する。
【００６２】
図３の例では、要求変更が発生したｔ１０時点で、先回し制御を実施すべくスタータ４０のスタータモータ４２の駆動を開始するとともに非同期噴射を実施している（図３（ｂ）参照）。その燃料が燃焼室３０ａへ流入するタイミングが最も早いのが＃１気筒であり、符号ｉ１に示す吸気行程中に流入する。したがって、＃１気筒に対しては、ｉ１時点で非同期噴射した燃料をｔｓ時点で点火させることが要求される。
【００６３】
しかしながら、スタータモータ４２の駆動を開始したｔ１０時点からスタータマスク処理を開始させるので（図３（ｃ）参照）、マスク期間ｔ１０〜ｔ２０（図３の例では５０ｍｓ）及び判別期間ｔ２０〜ｔ２１を含む気筒未判別期間ｔ１０〜ｔ２１には、気筒判別処理及びクランク角算出処理による処理結果を取得できない（図３（ｄ）参照）。その結果、＃１気筒に対してｔｓ時点では点火できないといった問題が生じる。
【００６４】
ちなみに、基準位置信号及び気筒判別信号は、ＴＤＣを通過する毎に出力されるため、気筒判別処理及びクランク角算出処理が完了するタイミングはＴＤＣと一致することとなる。また、気筒判別するためには、所定角度（例えば６０ｄｅｇ）以上クランク軸３１が回転した後ＴＤＣを経過することを要する。よって、図３の例では、要求変更が発生したｔ１０時点での行程を含め、要求変更が発生してから３行程が経過したＴＤＣのｔ２１時点で気筒判別が完了している。換言すれば、要求変更が発生したｔ１０時点での行程を含め、要求変更が発生してから３行程が経過したＴＤＣまでが気筒未判別期間ｔ１０〜ｔ２１となっている。
【００６５】
次に、図４の如く待機を実施することで、上記問題点が解消される理由を説明する。
【００６６】
図４の例では、要求変更が発生したｔ１０時点でのＮＥが待機領域（Ｎｔｈ＜ＮＥ≦Ｎ１）であるため、このｔ１０時点では非同期噴射及びスタータモータ４２の駆動を実施せず、ＮＥがＮｔｈに降下するまで非同期噴射及びスタータモータ４２の駆動を待機させる（図４（ａ）（ｂ）参照）。そして、ＮＥがＮｔｈにまで降下したｔ１１時点で非同期噴射を実施すると同時にスタータモータ４２の駆動を開始させる。
【００６７】
この非同期噴射された燃料が燃焼室３０ａへ流入するタイミングが最も早いのが＃４気筒であり、符号ｉ４に示す吸気行程中に流入する。したがって、＃４気筒に対しては、ｉ４時点で非同期噴射した燃料をｔｓ時点で点火させることが要求される。
【００６８】
ここで、マスク期間での機関回転速度ＮＥが低回転であるほど、マスク期間ｔ１１〜ｔ２０（５０ｍｓ）中にクランク軸３１が回転する量は少なくなるので、マスク期間ｔ１１〜ｔ２０に進行していく燃焼サイクルの行程数は減少していく。このことは、スタータマスク開始時点でのＮＥが低回転であるほど、気筒未判別期間ｔ１０〜ｔ２１が短くなることを意味する。そのため、待機を実施した図４の場合におけるマスク開始時期ｔ１１は、待機を実施していない図３の場合におけるマスク開始時期ｔ１０に比べて遅いものの、気筒未判別期間が終了する時期ｔ２１は同じとなっている。
【００６９】
したがって、最初に点火が必要となる＃４気筒において、ｉ４時点で非同期噴射した燃料をｔｓ時点で点火させたい要求に対し、ｔｓ時点では気筒判別を終了させることができるようになり、上記要求を満たすようｔｓ時点で点火させることが可能となる。
【００７０】
図４にかかる待機期間の終了時点ｔ１１、つまり、スタータモータ４２の駆動を開始させる時点かつ非同期噴射を実施する時点は、閾値Ｎｔｈにより決定される。そこで本実施形態では、気筒未判別期間ｔ１１〜ｔ２１が、要求変更が発生したｔ１０時点での行程を含め燃焼サイクル４行程のうちの２行程以下となるよう、上記閾値Ｎｔｈを設定している。
【００７１】
次に、ＥＣＵ１０が有するマイクロコンピュータにより実施される、上記要求変更が発生した場合の再始動制御の処理手順について、図５のフローチャートを用いて説明する。当該処理は、エンジン３０の自動停止により機関回転速度ＮＥが降下する回転降下期間中に再始動要求が発生するといった要求変更が発生したことをトリガとして開始され、所定周期で繰り返し実行される。例えば、クランク角センサ２１から出力される角度信号に同期した周期で実行してもよいし、マイコンの演算周期で実行してもよい。
【００７２】
先ず、図５に示すステップＳ１０において、要求変更発生時点での機関回転速度ＮＥを読み込む。この読み込みは、前記角度信号に同期して読み込んでもよいし、経過時間に同期して読み込んでもよい。
【００７３】
続くステップＳ１１では、自律復帰制御による自律復帰が可能であるかを判定する。具体的には、ステップＳ１０で読み込んだ機関回転速度ＮＥが第１の回転速度Ｎ１以上であるか否かを判定する。ＮＥ≧Ｎ１であり自律復帰が可能であると判定されれば（Ｓ１１：ＮＯ）、続くステップＳ１２において、非同期噴射を実施して自律復帰制御を行う。つまり、要求変更発生時点で非同期噴射を行い、スタータ４０は駆動させない。
【００７４】
一方、ＮＥ＜Ｎ１であり自律復帰が不可であると判定されれば（Ｓ１１：ＹＥＳ）、次のステップＳ１３では、先回し制御による再始動が可能であるかを判定する。具体的には、ステップＳ１０で読み込んだ機関回転速度ＮＥが第２の回転速度Ｎ２以上であるか否かを判定する。
【００７５】
ＮＥ＜Ｎ２であり先回し制御による再始動が不可であると判定されれば（Ｓ１３：ＹＥＳ）、続くステップＳ１４にて非同期噴射を実施するとともに、続くステップＳ１５にてスタータモータ４２を駆動させて先出し制御を行う。つまり、要求変更発生時点で非同期噴射を行うとともに、スタータ４０の電磁アクチュエータ４３を駆動させてピニオン４１をリングギヤ３１ａに噛み合わせる。
【００７６】
一方、ＮＥ≧Ｎ２であり先回し制御による再始動が可能であると判定されれば（Ｓ１３：ＮＯ）、続くステップＳ１６（判定手段）において、ステップＳ１０で読み込んだ機関回転速度ＮＥが閾値Ｎｔｈより低速度であるか否かを判定する。そして、ＮＥ≧Ｎｔｈと判定された場合（Ｓ１６：ＮＯ）、要求変更発生時点でのＮＥが閾値Ｎｔｈにまで降下するまで、自律復帰制御、先回し制御及び先出し制御のいずれも実行することなく待機する。そして、ＮＥ＜Ｎｔｈと判定された場合には（Ｓ１６：ＹＥＳ）、続くステップＳ１７にて非同期噴射を実施するとともに、続くステップＳ１８にてスタータモータ４２を駆動させて先回し制御を行う。
【００７７】
つまり、要求変更発生時点でＮｔｈ≦ＮＥ＜Ｎ１となっていれば、再始動制御を実施することなく待機して、Ｅが閾値Ｎｔｈにまで降下した時点で非同期噴射を行うとともに、スタータモータ４２を駆動させてピニオン４１の回転を開始させる。また、要求変更発生時点でＮ２≦ＮＥ≦Ｎｔｈとなっていれば、その要求変更発生時点で非同期噴射を行うとともに、スタータモータ４２の駆動を開始させる。
【００７８】
なお、図５に示す再始動制御を実施した後、先述した点火制御により点火装置３７を作動させることとなるが、要求変更が発生した後の初回の点火は、気筒未判別処理の終了と同時（ｔ２１時点）に実施し、それ以降の点火タイミングは、先述した通り最適点火時期ＭＢＴに近づけるよう、角度信号等に基づき制御する。また、ＮＥがゼロの状態で始動または自動再始動させる場合には、先述した通り予め設定されたタイミング（例えばＢＴＤＣ１０ｄｅｇ）で点火させるよう制御する。
【００７９】
以上により、本実施形態によれば、要求変更時の機関回転速度ＮＥが自律復帰不可である場合において、先回し制御が可能であったとしても、機関回転速度ＮＥが閾値Ｎｔｈまで降下するのを待って（待機して）非同期噴射及びスタータモータ４２の駆動を開始（先回し制御を開始）させる。よって、その非同期噴射させた燃料を点火させたいｔｓ時点までには、スタータモータ４２の駆動に起因して生じる気筒未判別期間Ｔ１１〜ｔ２１を終了させることができる。よって、排気エミッション向上及びドライバビリティ向上を図ることができる。
【００８０】
（他の実施形態）
本発明は上記実施形態の記載内容に限定されず、以下のように変更して実施してもよい。また、各実施形態の特徴的構成をそれぞれ任意に組み合わせるようにしてもよい。
【００８１】
・上記実施形態では、待機期間の終了判定に用いる閾値Ｎｔｈを、予め設定しておいた値に固定させているが、前記閾値Ｎｔｈをエンジン３０の運転状態に応じて可変して設定してもよい。
【００８２】
例えば、要求変更発生時におけるＮＥの降下速度が速い場合や、エンジン３０の温度が低く潤滑油の粘性が高いことに起因してフリクションロスが大きくなっている場合には、要求変更発生時のＮＥが同じであってもマスク期間（例えば５０ｍｓ）中にクランク軸３１が回転する量は少なくなる。よって、気筒未判別期間が３行程に亘って長くなるおそれが低減する。そこで、要求変更発生時におけるＮＥの降下速度が速いほど、或いはエンジン温度が低いほど閾値Ｎｔｈを高くするよう可変設定することが望ましい。
【００８３】
・上記実施形態では、要求変更時の再始動制御の手段として、自律復帰制御手段（Ｓ１２）、先回し制御手段（Ｓ１８）及び先出し制御手段（Ｓ１５）を有しているが、自律復帰制御手段を廃止してもよい。この場合、要求変更時のＮＥが第１の回転速度領域であれば、ＮＥが閾値Ｎｔｈまで低下するのを待って先回し制御を実施することとなる。
【００８４】
・上記実施形態では、要求変更時のＮＥが待機領域であった場合に、ＮＥがＮｔｈにまで低下した時点でスタータモータ４２の駆動を開始しており、かつ、非同期噴射も実施しているが、非同期噴射についてはスタータモータ４２の駆動と同時である必要は無く、スタータモータ４２の駆動開始の後であってもよい。但し、非同期噴射の実施タイミングが遅すぎると、非同期噴射した燃料に対する点火が要求されるｔｓ時点が、気筒未判別期間Ｔ１１〜ｔ２１の終了時点よりも過剰に遅くなってしまい、自動再始動を迅速に完了させることの妨げとなる。よって、非同期噴射した燃料に対する点火が要求されるｔｓ時点が気筒未判別期間Ｔ１１〜ｔ２１の終了時点と一致するようなタイミングで非同期噴射を実施することが望ましい。
【００８５】
・上記実施形態では、気筒判別信号（検出信号）を出力する気筒判別センサとしてカム角センサ２２を用いているが、例えば１燃焼サイクルの４行程と関連付けされた信号を出力するセンサであればよく、本発明の気筒判別センサはカム角センサ２２に限られるものではない。
【００８６】
・閾値Ｎｔｈは、エンジン３０をアイドル運転させている時の回転速度より低い値に設定することが望ましい。また、閾値Ｎｔｈはゼロより大きい値に設定することが望ましい。また、上記実施形態では、閾値Ｎｔｈを第２の回転速度Ｎ２よりも高い値に設定しているが、閾値Ｎｔｈを第２の回転速度Ｎ２よりも低い値に設定してもよい。
【００８７】
・上記各実施形態では、クランク角センサ２１の検出値に基づき機関回転速度ＮＥを算出し、このように算出したＮＥと閾値Ｎｔｈとを比較して先回し制御の待機期間の終了を判定している。これに対し、エアフローメータ２４の検出値に基づき算出した吸気量や吸気圧を、前記判定に用いるＮＥに代用するようにしてもよい。
【００８８】
例えば、吸気圧又は吸気量に対応する判定閾値（吸気圧用閾値又は吸気量用閾値）を設定し、吸気圧＞吸気圧用閾値である場合に、ＮＥ＜閾値Ｎｔｈであるとみなして待機期間終了と判定してもよい。或いは、吸気量＜吸気量用閾値である場合に、ＮＥ＜閾値Ｎｔｈであるとみなして待機期間終了と判定してもよい。
【符号の説明】
【００８９】
１０…ＥＣＵ（気筒判別手段，スタータマスク手段，要求変更時制御手段，）、２１…クランク角センサ（気筒判別センサ）、２２…カム角センサ（気筒判別センサ）、Ｎｔｈ…閾値、Ｓ１６…判定手段、ｔ１１〜ｔ２０…スタータマスク期間、ｔ２０〜ｔ２１…判別期間、ｔ１１〜ｔ２１…気筒未判別期間。
【図１】
2011157947.tif 000003
【図２】
2011157947.tif 000004
【図３】
2011157947.tif 000005
【図４】
2011157947.tif 000006
【図５】
2011157947.tif 000007