(57)【要約】【課題】エンジンの停止位置を制御する際に、フライホイールなどの質量体の回転慣性力により、停止位置を正確に制御することが難しい。【解決手段】回転を円滑にするための慣性回転手段を有してなる内燃機関を停止する場合の運転行程を制御する機関停止位置制御手段を備える内燃機関の制御装置において、機関停止位置制御手段が作動している場合に慣性回転手段を内燃機関から分離する分離手段を備えてなるものである。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転を円滑にするための慣性回転手段を有してなる内燃機関を停止する場合の運転行程を制御する機関停止位置制御手段を備える内燃機関の制御装置において、
機関停止位置制御手段が作動している場合に慣性回転手段を内燃機関から分離する分離手段を備えてなる内燃機関の制御装置。
【請求項２】
分離手段が、アイドル回転数を下回る機関回転数となる運転状態において慣性回転手段を内燃機関から分離する遠心クラッチからなる請求項１記載の内燃機関の制御装置。
【請求項３】
内燃機関が燃料を噴射する燃料噴射手段を備え、運転行程が膨張行程にある気筒に対して燃料噴射手段が燃料を噴射して燃焼させることにより内燃機関を始動させる請求項２記載の内燃機関の制御装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、主として自動車などの車両の搭載される内燃機関を、所望の停止位置で停止させるための制御装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、この種の内燃機関つまり火花点火式のエンジンにおいて、ある気筒のピストンが膨張行程の途中にある状態で停止している気筒に燃料を噴射し、その気筒内に生成された混合気に対して点火することにより始動することが知られている。このような始動は、スタータを使用しないために、エンジンを停止する具体的な方法としては、例えば特許文献１に示されるように、エンジン停止時に吸気の流入又は排気の排出を阻止して、特定の気筒を前述の膨張行程で停止させるものが知られている。
【０００３】
このような始動制御方法において、膨張行程にある気筒であれば必ず始動し得るものではなく、シリンダ内におけるピストンの位置により始動が困難な場合が発生することがある。すなわち、例えばピストンが停止している位置が上死点の近傍にある場合、あるいはその位置が上死点からクランク角度で６０°を大きく越えている場合などでは、混合気の容積を確保することが難しくて点火が困難であったり、あるいは混合気が燃焼してもピストンの位置が下死点に近く混合気が燃焼しても始動に要する十分なトルクが発生しないなどにより、始動が困難な場合がある。
【０００４】
【特許文献１】
特開昭６２−２５５５５７号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
このため、膨張行程にある気筒においては、ピストンが上死点からクランク角度で６０°までの位置で停止させることが好ましい。ところが、ピストンをこのような位置に停止させることは、困難な場合が多い。すなわち、通常、エンジンには回転を円滑にするために質量体であるフライホイールを備え、その回転慣性力により膨張行程以外の場合にも、円滑に出力軸が回転するように構成されている。一方、エンジンを停止させる場合には、このフライホイールの回転慣性力が障害となり、所望の位置でピストンしたがってエンジンを停止させることが困難になる。このため、エンジンを正確に所望の位置で停止させるためには、フライホイールの回転慣性力に勝る制動力が必要となり、そのような制動力を発揮する手段を必要とするものとなった。
【０００６】
本発明は、このような不具合を解消することを目的としている。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
すなわち、本発明の内燃機関の制御装置は、回転を円滑にするための慣性回転手段を有してなる内燃機関を停止する場合の運転行程を制御する機関停止位置制御手段を備える内燃機関の制御装置において、機関停止位置制御手段が作動している場合に慣性回転手段を内燃機関から分離する分離手段を備えてなるものです。
【０００８】
このような構成であれば、内燃機関を停止する場合つまり機関停止位置制御手段が作動している場合に、分離手段が慣性回転手段を内燃機関から分離するので、内燃機関が回転慣性力により回転することを回避することが可能になる。このため、機関停止位置制御手段により、大きな制動力を使用せずに内燃機関を正確に所望の機関停止位置において停止するように制御することが可能になる。
【０００９】
構成を簡素化するためには、分離手段が、アイドル回転数を下回る機関回転数となる運転状態において慣性回転手段を内燃機関から分離する遠心クラッチからなるものが好ましい。このような遠心クラッチにすることにより、分離手段の構成が簡素化されて質量が小さくなり、かつ複雑な制御を要しないので、機関停止位置で精度良く内燃機関を停止することが可能となるとともに、安価に製造することが可能になる。
【００１０】
上記したように、遠心クラッチを用いる構成においては、内燃機関が燃料を噴射する燃料噴射手段を備え、運転行程が膨張行程にある気筒に対して燃料噴射手段が燃料を噴射して燃焼させることにより内燃機関を始動させるものが好適である。つまり、このような内燃機関の構成であると、内燃機関の運転を終了する際に所定の位置において停止しておき、スタータあるいは電動機を使用することなく内燃機関を始動する際に、遠心クラッチにより慣性回転手段が切り離されているため、始動を容易にすることが可能になる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施の形態を、図面を参照して説明する。
【００１２】
この実施の形態の内燃機関すなわちエンジン１００は、燃料噴射式の３気筒のもので、各気筒に対して燃料を直接噴射する構成である。具体的には、それぞれの気筒には、噴射手段を構成する燃料噴射弁１がその噴射口を燃焼室内に向けて取り付けられている。燃料噴射弁１から噴射された燃料は、エアクリーナ２、スロットルバルブ３、サージタンク４及び吸気マニホルド５を通過した空気と燃焼室内において混合される。燃料噴射弁１は、電子制御装置６によりその作動（開閉）タイミングと開閉時間とを制御される。燃料制御弁１の制御したがって燃料噴射量の制御は、当該分野でよく知られたものを広く用いることができる。例えば、エンジン回転数と吸入空気量あるいは吸入空気圧とに基づいて基本燃料噴射量を決定し、運転状態に応じて設定される各種の補正量を考慮して、最終的な燃料噴射量を決定するものである。
【００１３】
このようなエンジン１００に対して、エンジン１００の停止位置を制御するための制御装置は、電子制御装置６と、分離手段を構成する遠心クラッチ７と、排気系１０２に取り付けられる排気管バルブ１０３と、クランク角度センサ１０４とを備えてなる。具体的には、クランク軸１０１に遠心クラッチ７が取り付けてあり、排気管バルブ１０３の開閉を電子制御装置６により制御し、エンジン１００の停止位置を制御する際に遠心クラッチ７により慣性回転手段であるクラッチ装置８がエンジン１００から分離し得るように構成されている。
【００１４】
この実施の形態における遠心クラッチ７は、具体的には、例えば、図２及び図４に示すように、中心から放射状に形成された複数の溝７２を有する基礎板７１と、その溝７２内に転がり移動可能に収納される例えば鋼製の球体７３と、基礎板７１に対して球体７３の位置により選択的にクラッチ装置８と接離するクラッチ板７４と、基礎板７１とクラッチ板７４とを引きつけるスプリング７５とを備えている。クラッチ板７４の円板部７４ａの外面７４ｂつまりクラッチ装置８と対向する面には、クラッチ装置８との結合力を高くするために、クラッチ装置８に使用されているものと同種の摩擦部材（図示しない）が取り付けてある。また、クラッチ板７４の円板部７４ａの中心軸部７４ｃは、基礎板７１とスプライン結合しており、クランク軸１０１の軸方向に移動可能に基礎板７１と結合している。なお、遠心クラッチ７は、エンジン１００に対して慣性回転手段として機能する必要はないので、少なくとも基礎板７２及びクラッチ板７４は可能な限り軽量であり、かつ小型であることが望ましい。また、遠心クラッチ７は、エンジン１００が、通常の運転状態におけるアイドル回転数を大きく下回る回転数例えば２００〜３００ｒｐｍに設定される所定回転数を下回った運転状態において、クラッチ装置８をクランク軸１０１したがってエンジン１００から分離するものであれば、各種の構造のものを広く適用することが可能である。また、クラッチ板７４の円板部７４ａの外周部分において基礎板７１とスプライン結合するものであってもよい。
【００１５】
この遠心クラッチ７は、エンジン１００が停止している状態では、図２に示すように、球体７３が溝７２の中心側端部に形成された凹部７２ａに入っており、クラッチ板７４はスプリング７５に引きつけられてクラッチ装置８から分離された状態となっている。一方、エンジン１００が始動し、エンジン回転数がほぼアイドル回転数となる運転状態になると、図４に示すように、球体７３が遠心力により凹部７２ａから出て溝７２内を基礎板７１の外周の方向に向かって移動する。これにより、球体７３がスプリング７５の弾性力に抗してクラッチ板７４を押圧し、言い換えれば基礎板７１とクラッチ板７４とにより球体７３が挟持されて、クラッチ板７４がクラッチ装置８に圧接して、クランク軸１０１にクラッチ装置８が連結される。
【００１６】
慣性回転手段を構成するクラッチ装置８は、当該分野でよく知られたものを広く利用することができる。すなわち、クラッチ装置８は、遠心クラッチ７にフレックスプレート８１を介して接続される実質的に慣性回転手段となるフライホイール８２と、摩擦材８３ａ及びプレッシャープレート８３ｂを含むクラッチディスクアセンブリ８３と、クラッチカバーアセンブリ８４とを備えている。フレックスプレート８１のクラッチ板７４と密着する中央部分８１ａは、それ以外の部分より厚みが大きくしてある。そして、クラッチディスクアセンブリ８３に、レリーズ装置ＬのレリーズベアリングＬ１を介して変速機ＴＭの入力軸を接続するものである。このレリーズ装置ＬのレリーズベアリングＬ１に連続する接続軸Ｌ２は、フレックスプレート８１に固定された軸８１ｂに相対的に回転可能に、言い換えれば軸８１ｂに対して独立に回転可能に構成してあり、その軸方向に移動可能である。
【００１７】
加えてエンジン１００は、その排気系１０２に、所定のクランク角度においてエンジン１００を停止し得るように排気ガス圧力（以下、背圧と称する）を高くするための排気管バルブ１０３を備えているとともに、燃料噴射量をフィードバック制御するためにクランク角度センサ１０４を含む各種のセンサを備えている。具体的には、サージタンク４内の圧力すなわち吸気管圧力を検出するための吸気圧センサ、エンジン１００の回転状態を検出して気筒判別信号とクランク角度基準位置信号とエンジン回転数信号とを出力するカムポジションセンサ、スロットルバルブ２の開閉状態を検出するためのＩＤＬ信号を出力するアイドルスイッチ、エンジン１００の冷却水温を検出するための水温センサ、排気ガス中の酸素濃度を測定するためのＯ２センサなどを備えている。それぞれのセンサから出力される信号は、電子制御装置６に入力される。この実施の形態にあっては、クランク角度センサ１０４以外のセンサについては、図示を省略する。そして排気管バルブ１０３とクランク角度センサ１０４と電子制御装置６とが協働して、機関停止位置制御手段を構成するものである。なお、排気管バルブ１０３としては、電磁式のバタフライバルブやロータリバルブなどが適用可能である。
【００１８】
電子制御装置６は、マイクロコンピュータシステムを中心にして構成したもので、クランク角度センサ１０４及び各種のセンサから出力される信号を受信する入力インターフェース、燃料噴射弁１及び排気管バルブ１０３それぞれに開閉信号を出力するための出力インターフェースなどを備えている。マイクロコンピュータシステムは、中央演算処理装置、ＲＯＭ，ＲＡＭを含む記憶装置、Ａ／Ｄ変換装置などからなる。そして、記憶装置内には、燃料噴射フィードバック制御や停止位置制御、さらには始動制御などを含むエンジン１００の各種の制御のためのプログラムが格納されているとともに、それらの制御において必要なデータが記憶されている。
【００１９】
このような構成において、エンジン１００を停止するために、図示しないイグニションキーが操作されてイグニションスイッチが切断されると、排気管バルブ１０３が所定のクランク角度において排気系１０２を閉鎖するように構成してある。具体的には、イグニションスイッチがオフした場合に、例えば第一気筒において膨張行程となるように、所定の位置にピストンが停止された状態でエンジン１００を停止させるものである。このために、第一気筒のピストンが膨張行程における例えば上死点から３０°〜６０°の範囲内にある場合のクランク軸１０１のクランク角度をクランク角度センサ１０４から出力される信号により検出し、そのクランク角度においてエンジン１００が停止するように、排気管バルブ１０３を閉成するクランク角度すなわち停止位置角度を設定してきおくしておく。なお、第一気筒の判別を、カムポジションセンサから出力される気筒判別信号により行うことは言うまでもない。
【００２０】
イグニションスイッチがオフされると、エンジン回転数が低下し、遠心クラッチ７の球体７３に作用する遠心力が徐々に小さくなり、エンジン回転数がアイドル回転数を大きく下回る所定回転数を下回った時点で、球体７３は基礎板７１とクラッチ板７４とに挟まれているため、スプリング７５の力でクラッチ板７４が球体７３に作用して凹部７２ａに押し戻される。この結果、球体７３が基礎板７１とクラッチ板７４との間に挟まれない状態となり、クラッチ板７４がスプリング７５の弾性力により基礎板７２方向に引き戻されて、クラッチ板７４とクラッチ装置８との接続は解除される。
【００２１】
このようにして、遠心クラッチ７によりクランク軸１０１とクラッチ装置８との接続が解除された状態で、クランク軸１０１が停止位置角度に達したことをクランク角度センサ１０４により検出すると、電子制御装置６は排気管バルブ１０３を閉成する信号を排気管バルブ１０３に出力する。排気管バルブ１０３を閉成することにより背圧が上昇し、その背圧が抵抗となって排気行程にある気筒のピストンに作用して、エンジン１００を第一気筒が膨張行程となる位置において停止する。
【００２２】
この場合に、遠心クラッチ７によりクランク軸１０１からクラッチ装置８が分離されているので、クランク軸１０１にクラッチ装置８による回転慣性力が加わらないため、エンジン１００を停止させるための制動力は小さなものでよい。したがって、背圧の上昇による制動力により、エンジン１００を所望のクランク角度位置において静止させることができる。また、この実施の形態のように、分離手段として遠心クラッチ７を採用することによって、クラッチ装置８を切り離すための構成を簡素化することができ、製造コストを低減できるとともに故障の発生率を低く抑えることができる。
【００２３】
以上のようにして、エンジン１００は、所望の位置つまり第一気筒が膨張行程となる位置において運転を停止したものであるので、第一気筒において燃料を噴射し、生成された混合気に着火することによりエンジン１００を始動することが可能になる。具体的には、イグニションキーが始動位置にされると、電子制御装置６は、第一気筒の燃料噴射弁１に対して駆動信号を出力する。これにより、第一気筒の燃焼室内には、混合気が充満する。この後、電子制御装置６は、図示しない点火装置に信号を出力して点火装置を駆動し、点火プラグを機能（点火）させる。これにより、第一気筒の混合気が燃焼し、実質的な膨張行程が開始され、第一気筒の膨張行程によりエンジン１００が始動する。そして、完爆後、エンジン回転数がアイドル回転数となると、図４に示すように、遠心クラッチ７の球体７３が溝７２の外周側端部に移動してクラッチ板７４をクラッチ装置に圧接するので、エンジン１００はクラッチ装置８のフライホイール８２の質量により、円滑に回転し始めるものである。
【００２４】
このような始動において、第一気筒の運転行程は膨張行程であるが、他の気筒にあっては圧縮行程となる気筒も存在する。そのため、圧縮行程における気筒のピストンを上死点まで押し上げるトルクが必要であるが、この実施の形態にあっては、クランク軸１０１にクラッチ装置８が接続されていない状態で始動のための操作をするため、第一気筒における膨張のみでエンジン１００を始動させることができる。つまり、エンジン１００の停止に際しては、クラッチ装置８の回転慣性力がクランク軸１０１に作用しないため、小さな制動力により正確に停止位置においてエンジン１００を停止することができるとともに、エンジン１００の始動に際しては、クラッチ装置８つまり大きな質量がクランク軸１０１に連結されていないため、容易にエンジン１００を始動させることができる。
【００２５】
なお、本発明は、上記実施の形態に限定されるものではない。
【００２６】
上記実施の形態にあっては、分離手段として、球体７３の移動によりクラッチ板７４がクラッチ装置８に押圧される遠心クラッチ７を説明したが、クランク軸１０１に取り付けられて遠心力により開くアーム部材に摩擦部材を取り付け、クラッチ装置８に接続された円筒形のクラッチ部材の内周にその摩擦部材を遠心力により押圧することで、クランク軸１０１とクラッチ装置８とを接離する構成の遠心クラッチであってもよい。
【００２７】
また、分離手段としては、駆動信号が入力された際に慣性回転手段であるクラッチ装置８をクランク軸１０１から分離する電磁式のクラッチや、イグニションキーと連動する機械式のクラッチであってもよい。
【００２８】
加えて、機関停止位置制御手段としては、排気管バルブを含む構成以外に、例えば排気弁の開閉を機械的あるいは電気的に制御して、上記実施の形態と同様に背圧を高くする構成のものであってもよい。あるいは、同様にして、膨張行程となる気筒の吸気弁を閉成して、制動力を発生させるものであってもよい。
【００２９】
さらには、機関停止位置制御手段としては、気筒別の独立噴射あるいは順次噴射を行うエンジンを停止させる際に、スタータをエンジンに接続して回転させ、特定の気筒のピストンが吸気行程上死点に達した後にスタータを停止させ、エンジンがその後に惰性で回転して特定の気筒のピストンが吸気行程上死点をわずかに通過したクランク角度位置で停止するように制御するものであってもよい。このように、スタータを使用して、常時同一の位置においてエンジンを停止させるものに、本発明を適用するものであってよい。
【００３０】
その他、各部の具体的構成についても上記実施形態に限られるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形が可能である。
【００３１】
【発明の効果】
本発明は、以上説明したような構成であるので、内燃機関を停止する場合つまり機関停止位置制御手段が作動している場合に、分離手段が慣性回転手段を内燃機関から分離するので、内燃機関が慣性回転手段による回転慣性力により回転することを回避することができる。このため、機関停止位置制御手段により、大きな制動力を使用せずに内燃機関を正確に所望の機関停止位置において停止するように制御することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態の構成を示すブロック図。
【図２】同実施の形態の遠心クラッチによりクラッチ装置がエンジンより分離された状態を示す断面図。
【図３】同実施の形態の遠心クラッチの基礎板の構成を示す正面図。
【図４】同実施の形態の遠心クラッチによりクラッチ装置がエンジンに接続された状態を示す断面図。
【符号の説明】
６…電子制御装置
７…遠心クラッチ
８…クラッチ装置
１００…エンジン
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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