(57)【要約】【課題】アイドルストップ状態からの自動始動時の回転数の吹き上りを効率よく迅速に抑制することができる新規なアイドルストップ制御装置を提供することにある。【解決手段】内燃機関の自動始動時に、内燃機関の回転状態が安定したと判断された後に燃焼毎の回転数最大値を求め、更に前後する燃焼毎の回転数最大値の偏差に対応した燃焼トルクを減少させる点火時期の遅角量、或いは燃料噴射量の減少量を求め、この求められた点火時期の遅角量、或いは燃料噴射量の減少量を反映した点火時期、或いは燃料噴射量によって各気筒の燃焼トルクを制御する。これによれば、アイドルストップ状態からの自動始動時の回転数の吹き上りを効率よく迅速に抑制することができるようになる。【選択図】図２Ａ
2016205220.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定の自動停止条件を満足するときに燃料噴射弁から燃料を噴射する燃料噴射処理と噴射された燃料を燃焼する点火処理を停止すると共に、所定の自動始動条件を満足するときに前記燃料噴射処理と前記点火処理を再開して内燃機関を自動始動する制御手段を備えた内燃機関のアイドルストップ制御装置において、
前記制御手段は、前記内燃機関の自動始動時に、前記内燃機関の回転状態が安定したと判断された後に燃焼毎の回転数最大値を求め、更に前後する前記燃焼毎の前記回転数最大値の偏差に対応した燃焼トルクを減少させる点火時期の遅角量、或いは燃料噴射量の減少量を求め、この求められた点火時期の遅角量、或いは燃料噴射量の減少量を反映した点火時期、或いは燃料噴射量によって前記内燃機関の各気筒の燃焼トルクを制御することを特徴とする内燃機関のアイドルストップ制御装置。
【請求項２】
請求項１に記載の内燃機関のアイドルストップ制御装置において、
前記制御手段は、少なくとも前記各気筒の燃焼毎の回転数最大値が所定の回転数閾値を越えた時に前記内燃機関の回転状態が安定したと判断する第１の安定状態判断手段、或いは前記各気筒の膨張行程の角速度が所定の角速度閾値を越えた時に前記内燃機関の回転状態が安定したと判断する第２の安定状態判断手段を備えていることを特徴とする内燃機関のアイドルストップ制御装置。
【請求項３】
請求項１に記載の内燃機関のアイドルストップ制御装置において、
前記制御手段は、前記各気筒の燃焼毎の回転数最大値を計測する回転数最大値計測手段と、前後する燃焼毎の前記回転数最大値の偏差を演算する回転数最大値偏差演算手段と、前記偏差に対応して燃焼トルクを低下させるための前記点火時期の遅角量、或いは前記燃料噴射量の減少量を演算する補正量演算手段と、前記補正量演算手段で求められた前記点火時期の遅角量、或いは前記燃料噴射量の減少量を反映した点火時期、或いは燃料噴射量を演算して前記内燃機関の各気筒の燃焼トルクを制御する燃料噴射手段及び点火制御手段を備えていることを特徴とする内燃機関のアイドルストップ制御装置。
【請求項４】
請求項３に記載の内燃機関のアイドルストップ制御装置において、
前記補正量演算手段は、前記回転数最大値の偏差が大きいほど大きな前記リタード量、或いは前記燃料噴射量の減少量を演算し、偏差が小さいほど小さな前記リタード量、或いは前記燃料噴射量の減少量を演算することを特徴とする内燃機関のアイドルストップ制御装置。
【請求項５】
請求項１に記載の内燃機関のアイドルストップ制御装置において、
前記制御手段は、前記内燃機関の回転状態が安定したと判断されて所定の遅延期間を経過した後に、前記各気筒の燃焼毎の前記回転数最大値を求め、更に前後する前記各気筒の燃焼毎の前記回転数最大値の偏差に対応した点火時期の遅角量、或いは燃料噴射量の減少量を求め、この求められた点火時期の遅角量、或いは燃料噴射量の減少量を反映した点火時期、或いは燃料噴射量によって前記内燃機関の各気筒の燃焼トルクを制御すること内燃機関のアイドルストップ制御装置。
【請求項６】
請求項３に記載の内燃機関のアイドルストップ制御装置において、
前記制御手段は、前記回転数最大値偏差演算手段で演算された偏差が所定値より小さいかどうかを判断する偏差量判断手段と、この偏差量判断手段で偏差が所定値より小さいと判断されると、前記補正量演算手段による補正量の演算を行わずに前回補正演算された前記点火時期、或いは前記燃料噴射量によって前記内燃機関の各気筒の燃焼トルクを制御するホールド手段を備えていることを特徴とする内燃機関のアイドルストップ制御装置。
【請求項７】
請求項１に記載の内燃機関のアイドルストップ制御装置において、
前記制御手段は、回転数の吹き上りピーク回転数を計測するピーク回転数計測手段と、吹き上りピーク回転数を所定の吹き上がりピーク判定回転数と比較してピーク時偏差を演算するピーク時偏差演算手段と、前記ピーク時偏差に対応して前記点火時期の進、遅角量、或いは前記燃料噴射量の増減量を演算するピーク時補正量演算手段と、前記ピーク時補正量演算手段で演算された前記進、遅角量、或いは燃料噴射量の増減量に基づき前記点火手段、或いは燃料噴射手段で演算された点火時期、或いは燃料噴射量を補正して燃焼トルクを制御する内燃機関のアイドルストップ制御装置。
【請求項８】
請求項７に記載の内燃機関のアイドルストップ制御装置において、
前記ピーク時補正量は前記制御手段に設けられた記憶部に記憶され、次回の自動始動時に前記補正量演算手段で求められた前記点火時期の遅角量、或いは前記燃料噴射量の減少量を補正するのに使用されることを特徴とする内燃機関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】
本発明は自動車を停止させる時に内燃機関の燃料噴射や点火を自動的に停止し、自動車の発進操作によって内燃機関の燃料噴射や点火を自動的に再開する内燃機関のアイドルストップ制御装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、燃費向上、排気エミッション低減等を目的として、交差点等で自動車を停止する場合に、内燃機関を自動的に停止するいわゆるアイドルストップ制御装置を搭載した自動車が増加しつつある。このアイドルストップ制御装置は、運転者が自動車を停車させたときに燃料噴射や点火を停止して内燃機関を自動的に停止させ、その後、運転者が自動車を発進させようとする発進操作（ブレーキ解除操作やアクセル踏み込み操作等）を行ったときに、自動的にスタータモータに通電して内燃機関をクランキングして再始動させるようにしている。
【０００３】
ところで、内燃機関の始動時には、吸入空気量や燃料量を増加して回転数がやや吹き上がるように設定されている。この吹き上がりは、内燃機関の始動時に確実に燃料を燃焼させて燃焼を安定させるのに十分な混合気を得るため、内燃機関の始動時にアイドル時の噴射燃料量よりも多くの燃料を噴射することによって生じている。
【０００４】
そして、アイドルストップ制御装置を搭載した自動車では、例えば交差点で信号待ちしているアイドリング時に、ブレーキペダルが踏み込まれて内燃機関が自動的に停止され、その後にブレーキペダルの踏み込みが解除されると内燃機関を自動的に始動させるように構成されているが、自動変速機構を備えた自動車では自動変速機構のギアが走行レンジ（Ｄレンジ）であることが多い。
【０００５】
したがって、自動変速機構のギアが走行レンジの状態で、アイドルストップ状態からの自動始動時に、上述したように回転数が吹き上がるように空気量や燃料量が設定されていると、自動車の発進ショックや飛び出し等の現象が生じる。このため、運転者に不快感を与える問題があり，更には安全上の観点からも好ましいものではなかった。そこで、例えば、特開２０１２−８７６５１号公報（特許文献１）にあるように、始動時の空気供給量の減量処理や点火時期の遅角処理等の方法で燃焼トルクの発生を抑制し、回転数の吹き上りを対策することが提案されている。
【０００６】
ところで、内燃機関の回転数の吹き上りを抑制する制御は、燃焼トルクを抑える制御であるため、始動初期の燃焼トルク不足という悪影響を回避することが必要である。このため、回転数の吹き上りを抑制する制御は完爆判定後に実施されるのが望ましい。
【０００７】
しかしながら、一般的にアイドリングでの目標回転数は内燃機関の冷却水温が上昇するにつれて低く設定されており、アイドルストップ後の再始動での完爆判定時には、回転数は既に目標回転数付近まで上昇していることが多い。このため、完爆判定後に空気供給量の減量処理や点火時期の遅角処理を実施しても回転数の吹き上りを上手く抑制することができない。
【０００８】
したがって、所定の吹き上がり抑制効果を得るためにはどうしても空気や点火時期の制御量を大きく設定する必要が生じる。しかしながら、回転数の吹き上りは環境条件や燃料性状、内燃機関の機差等でばらつきが生じるため、制御量を大きく設定した場合には燃焼の悪化を生じて回転数が低下したり、逆に回転数が高くなりすぎる問題を生じる。
【０００９】
このため、特許文献１においては、回転数の最大値を所定回数だけ計測すると共に、回転数の最大値の平均値を算出し、予め設定された基準回転数と比較することで変動量を算出し、更にこの変動量が所定範囲からずれていた場合には点火時期の進、遅角量や吸入空気の供給量を補正するようにしている。
【００１０】
この方法によれば、自動始動時において、平均回転数の最大値が所定範囲からずれていた場合、次回の自動始動時の点火時期又は吸入空気量のうち少なくとも１つが変動量に基づいて補正される。これにより、次回始動時の回転数の最大値が基準回転数最大値に近づくため、回転数の最大値が目標回転数よりも低くなって始動できずにエンストしたり、逆に回転数の最大値が目標回転数よりも高くなってショックが大きくなったりすることを防止することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】特開２０１２−８７６５１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
しかしながら特許文献１による方法では基準最大回転数付近から点火時期を遅角させる、或いは空気量を減量する方法のため、回転数の吹き上りを迅速に効率よく抑制することはできないという課題がある。
【００１３】
本発明の目的は、アイドルストップ状態からの自動始動時の回転数の吹き上りを迅速に効率よく抑制することができる新規な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】
【００１４】
本発明の特徴は、内燃機関の自動始動時に、内燃機関の回転状態が安定したと判断された後に燃焼毎の回転数最大値を求め、更に前後する燃焼毎の回転数最大値の偏差に対応した燃焼トルクを減少させる点火時期の遅角量、或いは燃料噴射量の減少量を求め、この求められた点火時期の遅角量、或いは燃料噴射量の減少量を反映した点火時期、或いは燃料噴射量によって各気筒の燃焼トルクを制御する、ところにある。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、燃焼毎の回転数最大値の偏差から求まる補正量によって各気筒の燃焼トルクを制御するので、アイドルストップ状態からの自動始動時の回転数の吹き上りを迅速に効率よく抑制することができるようになる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明が適用されるアイドルストップ制御装置を搭載した内燃機関の制御システムの構成図である。
【図２Ａ】本発明の実施形態になるアイドルストップ状態からの再始動時の点火時期、或いは燃料噴射量の制御を説明するための制御フローの前半を示す説明図である。
【図２Ｂ】図２Ａの制御フローの続きを説明するための制御フローの後半を示す説明図である。
【図３Ａ】膨張行程での角速度によって燃焼安定性を判定することを説明する説明図である。
【図３Ｂ】始動からの燃焼順序での角速度によって燃焼安定性を判定することを説明する説明図である。
【図４Ａ】燃焼毎の回転数最大値によって燃焼安定性を判定することを説明する説明図である。
【図４Ｂ】始動からの燃焼順序での回転数最大値によって燃焼安定性を判定することを説明する説明図である。
【図５】回転数最大値の偏差の変化状態とこれに対応する補正量の関係を説明する説明図である。
【図６】回転数最大値の偏差と補正量の関係を説明する説明図である。
【図７】回転数最大値の偏差に対応した補正を反映させるタイミングを説明する説明図である。
【図８】回転数の吹き上がり終了時点での補正量の反映方法を説明する説明図である。
【図９】回転数の吹き上がり終了時点での補正量を求める方法を説明する説明図である。
【図１０】ピーク時回転数とピーク判定回転数の偏差と補正量の関係を説明する説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
次に、本発明の実施形態について図面を用いて詳細に説明するが、本発明は以下の実施形態に限定されることなく、本発明の技術的な概念の中で種々の変形例や応用例をもその範囲に含むものである。
【００１８】
図１はアイドルストップ制御装置を搭載した内燃機関の制御システムの構成を示したものである。本実施形態は筒内噴射方式の直列４気筒内燃機関に使用される制御システムであり、内燃機関制御装置１０とアイドルストップ制御装置１１は分離された制御装置として構成されている。尚、このように分離しないで、内燃機関制御装置１０とアイドルストップ制御装置１１を共通の制御基板に搭載して1個の制御装置としても良いものである。
【００１９】
図１に示すように内燃機関１２の吸気管１３の最上流部にはエアクリーナ１４が設けられている。このエアクリーナ１４の下流側にはＤＣモータ１５によって開度調節されるスロットル弁１６が設けられている。ＤＣモータ１５は、運転者のアクセル踏込量（アクセル開度）を検出するアクセル開度センサからの信号（アクセル開度信号）に基づいて駆動される。具体的には、アクセル開度に応じて内燃機関制御装置１０から出力される信号に基づいてスロットル弁１６の開度（スロットル開度）が制御される。
【００２０】
このスロットル開度に応じて各気筒に吸入される空気量が調節される。スロットル弁１６の近傍には、スロットル開度を検出するスロットルセンサが設けられている。また、エアクリーナ１４とスロットル弁１６との間には吸入空気量を検出するエアフローメータ１７が設けられている。
【００２１】
スロットル弁１６の下流側にはサージタンク１８が設けられ、このサージタンク１８には吸気管内の圧力を検出する吸気圧センサが設けられている。また、サージタンク１８には内燃機関１２の各気筒に空気を導入する吸気マニホールドが接続されている。各気筒の吸気マニホールド内には吸気ポートが形成され、この吸気ポートが内燃機関１２の各気筒に形成された吸気弁に連結されている。
【００２２】
内燃機関１２の各気筒には、各気筒の燃焼室内に直接燃料を噴射する燃料噴射弁１９が取り付けられている。燃料噴射弁１９への燃料の供給は、燃料ポンプ（図示せず）と高圧ポンプ（図示せず）の２つのポンプによって行われる。燃焼室へ燃料を直接噴射するには、噴射燃圧が燃焼室内の圧力よりも高圧である必要がある。
【００２３】
そのため、まず燃料タンク２０内に配置された燃料ポンプ（図示せず）によって燃料を吸い上げて燃料の圧力を高める。更に、燃料配管に設けられた高圧ポンプによって加圧し、デリバリパイプ（図示せず）に圧送する。高圧ポンプによって加圧された燃料は例えば、２〜１０ＭＰａの範囲内の所定圧となり、デリバリパイプによって各気筒の燃料噴射弁１９に分配される。この高圧の燃料が燃料噴射弁１９から燃焼室内に噴射され、吸気ポートから供給される吸気と混合して混合気が形成される。
【００２４】
燃焼室内の混合気は、内燃機関１２のシリンダヘッドに取り付けられた点火プラグ２１によって点火される。点火プラグ２１は各気筒にそれぞれ取り付けられており、各点火プラグ２１の火花放電によって気筒内の混合気に点火される。
【００２５】
点火によって混合気が爆発、膨張し、ピストン２２が図中の下側に移動することによって、コネクティングロッドを介してクランク軸が回転する。クランク軸の径外方にはクランク角センサ２３が設けられている。クランク角センサ２３は、クランク軸の回転角度（クランク角）、回転速度を検出して内燃機関制御装置１０に入力される。内燃機関制御装置１０では、このクランク角、回転速度に基づいて内燃機関１２の回転数、回転上昇率、その他を算出する。また、内燃機関１２のシリンダブロックには水温センサが設けられており、内燃機関１２の冷却水温を検出し内燃機関制御装置１０に出力する。
【００２６】
内燃機関１２の排気弁から排出される排出ガスは、排気マニホールドを介して一本の排気管２４に合流する。この排気管２４には、理論空燃比付近で排出ガスを浄化する三元触媒２５が接続されている。また、三元触媒２５の上流側、及び下流側に排出ガスの空燃比を検出する空燃比センサ２６，２７が設けられている。
【００２７】
前述した各種センサの出力信号は内燃機関制御装置１０に入力される。内燃機関制御装置１０は、マイクロコンピュータを主体として、ＣＰＵ（中央演算処理装置）、ＲＯＭ（記憶媒体）及びＲＡＭ（一時記憶媒体）等から構成されている。内燃機関制御装置１０には制御プログラムや制御マップが記憶されている。例えば、内燃機関の運転状況（内燃機関回転数や吸入空気量）に応じて目標空燃比を算出するための目標空燃比マップが記憶されている。このような制御プログラムや制御マップによって各種センサ出力に基づき、前述したＤＣモータ１５、燃料噴射弁１９、点火プラグ２１が制御される。
【００２８】
一方、アイドルストップ制御装置１１にはブレーキスイッチ２８、アクセル踏込量センサ２９、車速センサ３０、トランスミッション油温センサ３１等からの信号が入力され、これらの入力条件よりアイドルストップ条件、及び自動始動条件を判定している。
【００２９】
また、内燃機関制御装置１０と通信し、アイドルストップ条件成立時は燃料噴射弁１９からの燃料噴射及び点火プラグ２１の点火を停止して、内燃機関１２を自動停止させ、この自動停止中に所定の自動始動条件を満足した場合には、自動始動させるものである。具体的には、アイドル中（車両の車速がゼロ）に運転者がブレーキペダルを踏み込んでいる場合に、自動停止条件が成立して内燃機関１２を停止させ、自動停止中に運転者がブレーキを離す又は自動停止中にアクセルを踏み込んだ場合に、自動始動条件が成立し内燃機関１２を自動始動させるものである。この時、アイドルストップ制御装置１１はスタータモータ３２用のリレー３３に通電することでスタータモータ３２を回転させ自動始動を行う構成となっている。
【００３０】
尚、イグニッションスイッチ操作による内燃機関の始動時、及びアイドルストップされた後の自動始動時には、回転数が一旦吹き上がってからアイドル回転数に戻るように制御されている。この回転数の吹き上がりは、始動時に確実に燃料を燃焼させて燃焼を安定させるのに十分な混合気を得るため、始動時にアイドル時の噴射燃料量よりも多くの燃料を噴射することによって生じている。
【００３１】
以下の本実施形態では、特にアイドルストップ状態からの自動始動時の回転数の吹き上がりを効率よく迅速に抑制することを目的としている。このため、以下の説明ではアイドルストップ状態からの自動始動時の制御について説明する。
【００３２】
図２Ａ〜図２Ｂはアイドルストップ状態から自動始動を行う時の制御動作を説明するための制御フローである。尚、この制御フローは実際の制御プログラムに使用されるものではなく、あくまでも制御方法を説明するための制御フローである。
【００３３】
まず、ブレーキペダルが解除されるか、アクセルペダルが踏み込まれてアイドルストップ状態から自動始動が開始されると、ステップＳ１０によって最初の燃焼気筒の所定のクランク角度間の角速度の計測を実施する。この場合、所定のクランク角度間の角速度は、好ましくは膨張行程の間の所定の角度範囲の間に計測されている。この角速度の計測が終了するとステップＳ１１に進み、計測された角速度が所定の角速度閾値Ａと比較される。これによって、燃焼によって生じる燃焼トルクにより所定の角速度が得られているかを判断する。このステップＳ１１での判断条件の成立時はステップＳ１２へ進むが、不成立時は再度ステップＳ１０に戻り、次の燃焼気筒の所定のクランク角度間の角速度の計測を実施する。尚、本実施例では各気筒の燃焼順序は１気筒⇒３気筒⇒４気筒⇒２気筒の順である。このステップＳ１０、１１は各気筒の膨張行程の角速度が所定の角速度閾値を越えた時に内燃機関の回転状態が安定したと判断する安定状態判断手段として機能する。
【００３４】
次に、上述したステップＳ１０、Ｓ１１で実行する膨張行程の所定のクランク角度間の角速度の計測により、再始動時の燃焼状態を判定する方法を図３Ａ、図３Ｂに基づき説明する。
【００３５】
図３Ａに示す内燃機関の回転数は、アイドルストップ状態から再始動した時の回転数変化の挙動を示しており、内燃機関の回転数は、例えばクランク角１０ｄｅｇ毎の周期変化より演算される回転数である。図３Ａでは最初の燃焼気筒が第１気筒の場合を示しており、順番に第３気筒、第４気筒、第２気筒…の順で燃焼されていくもので、回転数はこの燃焼順序に対応して回転数Ｎ１、Ｎ３、Ｎ４、Ｎ２…と上昇していくものである。
【００３６】
また、内燃機関の角速度ωは、各気筒の膨張行程での所定クランク角度θ／経過時間Δtで演算される角速度であり、これも、角速度ω１、ω３、ω４、ω２…と変化していくものである。例えば、実線で示す回転数Ｎｎは再始動時の燃焼状態が良好な例を示しており、燃焼トルクが充分得られているので、膨張行程での角速度が大きくは、比較的短時間で回転数が立ち上がっている。
【００３７】
一方、破線で示す回転数Ｎｍは再始動時の燃焼状態が良好ではない例を示しており、燃焼トルクが充分得られていないので、膨張行程での角速度がそれほど大きくならず、回転数Ｎｎに比べて回転数の立ち上がりもやや遅くなっている。
【００３８】
これらの２つの例での角速度と燃焼順序の関係を示したのが図３Ｂである。燃焼が良好な例を実線で示し、燃焼が良好ではない例を破線で示している。各気筒の燃焼順序にしたがって回転数が上昇していくが、図３Ｂからわかるように、燃焼が良好な例では最初の燃焼気筒（第１気筒）の次の第３気筒で、既に角速度が角速度閾値Ａを超えているので燃焼が良好に行われていることが判断できる。
【００３９】
一方、燃焼が良好でない例では、第４気筒の次の第２気筒で角速度が角速度閾値Ａを超えるので、燃焼が良好に行われていないことがわかる。このように、燃焼気筒毎の角速度を所定の角速度閾値Ａと比較することで良好な燃焼状態にあるか否かを判断することができる。
【００４０】
図２Ａに戻って、ステップＳ１１で計測された角速度が所定の角速度閾値Ａと比較されて、角速度が角速度閾値Ａを超えたと判断されるとステップＳ１２に進む。ステップＳ１２では所定のクランク角度間の回転数最大値の計測を実施する。この場合、所定のクランク角度間の回転数最大値は、好ましくは各気筒の燃焼毎に回転数最大値が計測されている。
【００４１】
この回転数最大値の計測が終了するとステップＳ１３に進み、計測された回転数最大値が所定の回転数閾値Ｂと比較される。この回転数閾値Ｂは３００ｒｐｍ〜４００ｒｐｍに設定されている。これによって、回転数が所定の回転数まで上昇しているかを判断する。このステップＳ１３での判断条件の成立時はステップＳ１４へ進むが、不成立時は再度ステップＳ１２に戻り、次の気筒の回転数最大値の計測を実施する。このステップＳ１２、１３は各気筒の燃焼毎の回転数最大値が所定の回転数閾値を越えた時に内燃機関の回転状態が安定したと判断する安定状態判断手段として機能する。
【００４２】
次に、上述したステップＳ１２、Ｓ１３で実行する回転数最大値の計測により、再始動時の燃焼状態を判定する方法を図４Ａ、図４Ｂに基づき説明する。
【００４３】
図４Ａに示す内燃機関の回転数は、アイドルストップ状態から再始動した時の回転数変化の挙動を示しており、内燃機関の回転数は、例えばクランク角１０ｄｅｇ毎の周期変化より演算される回転数である。図４Ａでは最初の燃焼気筒が第１気筒の場合を示しており、順番に第３気筒、第４気筒、第２気筒…の順で燃焼されていくもので、回転数はこれに対応して回転数Ｎ１、Ｎ３、Ｎ４、Ｎ２…と上昇していくものである。
【００４４】
回転数最大値は各気筒の１燃焼毎の回転数の最大値を計測するものであり、燃焼による回転数変化を捉えるため、膨張行程を含む所定のクランク角間での最大値Ｎ１ｍａｘ、Ｎ３ｍａｘ、Ｎ４ｍａｘ、Ｎ２ｍａｘ…の順で計測するようになっている。ここで、回転数最大値が計測、或いは推定されるのであれば、膨張行程の一部の角度範囲であっても差し支えないものである。図３Ａで示したものと同様に、実線で示す回転数Ｎｎは再始動時の燃焼状態が良好な例を示しており、燃焼トルクが充分得られているので、比較的短時間で回転数が立ち上がっている。
【００４５】
一方、破線で示す回転数Ｎｍは再始動時の燃焼状態が良好ではない例を示しており、燃焼トルクが充分得られていないので、回転数Ｎｎに比べて回転数の立ち上がりもやや遅くなっている。
【００４６】
これらの２つの例での回転数最大値と燃焼順序の関係を示したのが図４Ｂである。燃焼が良好な例を実線で示し、燃焼が良好ではない例を破線で示している。各気筒の燃焼順序にしたがって回転数が上昇していくが、図４Ｂからわかるように、燃焼が良好な例では最初の燃焼気筒（第１気筒）の次の第３気筒で、既に回転数最大値が回転数閾値Ｂを超えているので燃焼が良好に行われていることが判断できる。
【００４７】
一方、燃焼が良好でない例では、第４気筒の次の第２気筒で回転数最大値が回転数閾値Ｂを超えるので、燃焼が良好に行われていないことがわかる。このように、燃焼気筒毎の回転数最大値を所定の回転数閾値Ｂと比較することで良好な燃焼状態にあるか否かを判断することができる。
【００４８】
このように、ステップＳ１０、Ｓ１１では膨張行程の所定のクランク角度間の角速度から各気筒の再始動時の燃焼状態を検出して良好な燃焼状態が得られたか否かを判断し、また、ステップＳ１２、Ｓ１３は各気筒の燃焼毎の回転数最大値を検出することで所定回転数まで上昇したか否かを判断している。尚、場合によってはどちらか一方だけで燃焼状態の判断を行っても良い。ただ、本実施例では回転数最大値を用いて燃焼トルクの制御を行なうため、少なくとも回転数最大値を計測するロジックとしている。
【００４９】
図２Ａにもどって、ステップＳ１３で回転数最大値が所定の回転数閾値Ｂを超えていると判断されるとステップＳ１４に進む。ステップＳ１４以降では回転数の吹き上がりを制御するために燃焼トルクを低減する処理を実行するため、ステップＳ１４では内燃機関の回転が充分安定しているかどうかを判断している。
【００５０】
ステップＳ１４では、角速度が角速度閾値Ａを超え、また回転数最大値が回転数閾値Ｂを超えているかを判断するものである。この判断条件が成立していないと、再びステップＳ１０に戻って上述した制御ステップを繰り返すことになる。
【００５１】
一方、このステップＳ１４で判断条件が成立する時は良好な燃焼が得られていると判断し、吹き上がりを抑制する制御を実行する。吹き上がりを抑制するためには燃焼トルクを低減すれば良いので、燃焼トルクを低減するために点火時期の遅角処理、或いは燃料噴射量の減量処理を実施するステップに進むものである。
【００５２】
ステップＳ１４で条件が成立したと判断されると、ステップＳ１５に進み、現時点の1つ前の燃焼で生じた回転数最大値と、今回の燃焼で生じた回転数最大値との偏差を演算する。偏差が大きいと回転数が急速に上昇しているので吹き上がりの度合いが大きくなると見做され、偏差が小さいと回転数の上昇が終了時期に近づいているので吹き上がりの度合いが小さいと見做される。したがって、後述するようにこの後の回転数の吹き上がりを予測して燃焼トルクを減少する補正量を決めることができる。このステップＳ１５は各気筒の燃焼毎の回転数最大値を計測する回転数最大値計測手段として機能する。
【００５３】
ステップＳ１５で前回の燃焼で生じた回転数最大値と今回の燃焼で生じた回転数最大値の偏差が求まると、ステップＳ１６に進む。このステップＳ１６では、ステップＳ１５で演算された偏差の大きさに基づいて、燃焼トルクを抑制するための点火時期の遅角量、或いは燃料噴射量の減少量の補正量演算を実行する。遅角量や燃料の減少量は偏差の関数で決められるものであり、関数式で求めても良いし、テーブルに偏差と遅角量や燃料の減少量を記憶させておき、テーブルルックアップ方式で求めても良いものである。このステップＳ１６は偏差に対応して燃焼トルクを低下させるための点火時期の遅角量、或いは燃料噴射量の減少量を演算する補正量演算手段として機能する。
【００５４】
図５は上述した火時期の遅角量、或いは燃料噴射量の減少量の演算手法について示したものである。点火時期の遅角量、或いは燃料噴射量の減少量といった補正量は、各気筒の膨張行程を含む所定クランク角間で回転数最大値を計測し、前回の燃焼で生じた回転数最大値と今回の燃焼で生じた回転数最大値の偏差に基づき求められる。
【００５５】
具体的には回転数最大値の燃焼毎の偏差Ａ〜Ｄは図５の下側に示しているように、回転数が上昇するにつれその偏差も小さくなる。これによって演算される遅角量や燃料の減少量の補正量ａ〜ｄは回転数最大値の偏差が大きい場合ほど大きな補正量が設定され、偏差が小さい場合ほど小さな補正量が設定される。偏差を表す「大文字のＡ〜Ｄ」は補正量を表す「小文字のa〜ｄ」に対応している。したがって、回転数が上昇するに伴って徐々に小さい補正値が演算されるようになる。
【００５６】
この理由は先に述べた通り、偏差が大きいと回転数が急速に上昇しているので吹き上がりの度合いが大きくなると見做され、偏差が小さいと回転数の上昇が終了時期に近づいているので吹き上がりの度合いが小さいと見做されるからである。したがって、偏差が大きいほど燃焼トルクの抑制効果を大きくしている。
【００５７】
尚、点火時期の遅角量や燃料噴射量の減少量は燃焼毎に演算される最終点火時期や最終燃料噴射量に対して補正がかけられるようになっている。また、燃料噴射量の減少量に関しては、燃焼毎に演算される燃料噴射量以上の場合は燃料カットを実施することもできる。
【００５８】
図６は回転数最大値の偏差と補正量の関係を示したもので、回転数最大値の偏差に対して補正量を３領域に分割したものである。回転数最大値の偏差が小さい「領域Ｏ」では、回転数の吹き上りがほぼピーク状態に達して回転数が落ち着いてきている状態、或いは、始動途中で燃焼の悪化によって回転数の上昇停滞が発生している状態あるため、これ以上の点火時期の遅角、或いは燃料噴射量の減量は無用であるため、補正量がほぼ「０」に設定されている。
【００５９】
また、回転数最大値の偏差が大きい「領域Ｑ」では、始動後の回転数の吹き上りを急速に抑制できる大きな補正量に設定されている。ただ、偏差に対応してむやみに補正量を大きくすると、エンジンストール等の発生が予想されるので一定の制限された補正量としている。つまり、補正量の最大リミッタの値としている。更に「領域Ｏ」と「領域Ｑ」の間の「領域Ｐ」の間は、偏差の大きさに対応して徐々に補正量が変化するように設定されている。この偏差に対応した補正量は先に述べたように関数式で求めても良いし、テーブルルックアップ方式で求めても良いものである。
【００６０】
図２Ａに戻って、ステップＳ１６で点火時期の遅角量や燃料噴射量の減少量の補正演算が終了すると、ステップＳ１７に進み、点火時期を最終的に補正演算する、或いは燃料噴射量を最終的に補正演算する。そして、実際に燃料を噴射して混合気を形成し、この混合気に点火プラグによって点火して爆発、膨張行程に移行する。尚、補正演算する前の点火時期や燃料噴射量は、別の起動タイミングで起動される点火制御プログラムや燃料制御プログラムで計算されたものを使用しても良いし、本プログラムの前段の制御ステップで演算しても良いものである。このステップＳ１７は補正量演算手段で求められた点火時期の遅角量、或いは燃料噴射量の減少量を反映した点火時期、或いは燃料噴射量を演算して内燃機関の各気筒の燃焼トルクを制御する燃料噴射手段及び点火制御手段として機能する。
【００６１】
尚、このステップＳ１７で実行する補正演算に基づく噴射処理や点火処理は、ステップＳ１４での条件が成立した後、所定の気筒数の燃焼を経過した後に、ステップＳ１６で演算された補正量に応じて、点火時期の遅角、或いは燃料噴射量の減量（燃料カットも含む）を実施するようにロジックを組んでも良いものである。
【００６２】
図７は、点火時期の遅角、或いは燃料噴射量の減量を実施するタイミングについて示したものであり、図２ＡのステップＳ１４の判断が成立した時点を基準としている。ステップＳ１４が成立すると、所定の遅延期間ＤＬＹを経過した後に補正量を反映して点火処理や燃料噴射処理を行うものである。
【００６３】
この場合も図５に示した通り、補正量を反映する1つ前の燃焼で生じた回転数最大値と、今回の燃焼で生じた回転数最大値との偏差を演算する。以下も同様に、前回の燃焼で生じた回転数最大値と今回の燃焼で生じた回転数最大値の偏差が求め、これに対応した補正量、つまり燃料噴射量の減少量や点火時期の遅角量を求めるようにしている。
【００６４】
ここで、遅延期間は経過時間や所定の燃焼回数或いは点火回数等のクランク角度で良いものである。また、例えば、ステップＳ１４が成立した時の燃焼気筒を基準にして、再びこの燃焼気筒の燃焼の順番が到来した時に、補正量の反映を実行することも可能である。いずれにしても、回転数の吹き上がりが生じる手前の各気筒の燃料噴射量の減量処理や点火時期の遅角処理を実行することで、燃焼トルクの抑制を図って回転数の吹き上がりを迅速に効率よく抑制することができる。
【００６５】
尚、燃料噴射量の減少量や点火時期の遅角量の反映は、両方とも実行しても良いが、どちらか一方であっても良いものである。例えば、回転数の偏差が大きい場合は、燃料噴射量の減量処理と点火時期の遅角処理、或いは点火時期の遅角処理を実行し、回転数の偏差が小さい場合は、燃料噴射量の減量処理を実行するようにしても良いものである。この理由は、燃料噴射量の減量処理による燃焼トルクの抑制効果は点火時期の場合より小さいためであり、回転数の偏差が小さい時に反映させることが有利であるからである。
【００６６】
図２Ａに戻って、ステップＳ１７で燃料噴射量の減量処理や点火時期の遅角処理が実行されると、ステップＳ１８では、ステップＳ１５で演算された回転数最大値の偏差が所定値ΔＮ以内になったかを判定している。このステップＳ１８は、始動後の回転数の吹き上りの終了時期を迎えているか、或いは始動途中で回転数の上昇停滞が起こっているかを判断するものである。このステップＳ１８は回転数最大値偏差演算手段で演算された偏差が所定値より小さいかどうかをと判断する偏差量判断手段として機能している。
【００６７】
したがって、ステップＳ１８の判断で、回転数最大値の偏差が所定値以上であるという条件不成立時は、ステップＳ１５に戻って再びステップＳ１５〜ステップＳ１７の制御を繰り返して、燃料噴射量の減量処理や点火時期の遅角処理を実行するものである。
【００６８】
一方、条件成立時は始動後の回転数の吹き上りが終了時期に達している、或いは、始動途中で回転数の上昇停滞が発生していると判断する。これらの場合は、燃料噴射量の減量処理や点火時期の遅角処理を実行する必要がなくなるので、ステップＳ１９に進み、点火時期の遅角量や燃料噴射量の減少量の値を維持（ホールド処理）し、これ以降の更なる点火時期の遅角処理や燃料噴射量の減量処理を実行しないようにしている。このステップＳ１９は、偏差が所定値より小さいと判断されると補正量の演算を停止して、前回補正演算された点火時期、或いは燃料噴射量によって内燃機関の各気筒の燃焼トルクを制御するホールド手段として機能する。
【００６９】
図８はこのステップ１８、１９の処理を説明するものである。上述したように、回転数Ｎｎは燃焼毎に上昇していき、燃焼毎の回転数最大値が計測されている。そして、前回の燃焼気筒で計測された回転数最大値と今回の燃焼気筒で計測された回転数最大値との偏差Ａ〜Ｇが燃焼の進行に応じて順次演算されている。この偏差は回転数が上昇するにつれ小さくなり、回転数が吹き上がりの終了時点を迎えるころには、偏差は所定値ΔＮ以下となる。例えば、図８では、ΔＮ＞偏差Ｇとなる。そして、この場合は燃料噴射量の減量制御や点火時期の遅角制御が必要でないため現状の状態を維持することになる。
【００７０】
また、これとは別に始動途中で燃焼不良が発生し、回転数Ｎｍの上昇が一時的に停滞する場合でも偏差は所定値ΔＮ以下となる。したがって、ステップＳ１８、１９ではこのような挙動を検出することによって、点火時期の遅角量、或いは燃料噴射量の減少量を変更しないで維持することで、過補正による燃焼悪化を防ぐことが可能となる。
【００７１】
ステップＳ１９以降は回転数の吹き上がり終了を迎えている状態以降の処理であり、ステップＳ２０では回転数の吹き上がりピーク回転数を計測している。吹き上がりピーク回転数は図８に示しているように、燃焼毎の回転数最大値の偏差がほとんど変化しない場合、或いは偏差の符号が変化した場合、或いは複数の回転数最大値の平均回転数最大値の変化方向が変わった場合に吹き上がりのピーク値に達したと判断することができる。尚、これ以外の吹き上がりピーク回転数の計測方法を採用しても差し支えないものである。ステップＳは回転数の吹き上りピーク回転数を計測するピーク回転数計測手段として機能する。
【００７２】
ステップＳ２０で吹き上がりピーク回転数が計測されるとステップＳ２１に進み、ステップＳ２１では、目標とする吹き上がりピーク判定回転数（以下、ピーク判定閾値という）と計測された吹き上がりピーク回転数との偏差を演算する。ステップＳ２１は、吹き上りピーク回転数を所定の吹き上がりピーク判定回転数と比較してピーク時偏差を演算するピーク時偏差演算手段として機能する。
【００７３】
この偏差を求める理由は次の通りである。上述したステップＳ１５〜ステップＳ１９までの処理によって吹き上がりを抑制して再始動を行うと、吹き上がりの抑制度合が異なっている場合がある。例えば、吹き上がりを抑制する補正量の影響が大きい場合は吹き上がりピーク回転数が目標回転数より低くなり、逆に、吹き上がりを抑制する補正量の影響が小さい場合は吹き上がりピーク回転数が目標回転数より高くなる。したがって、このための対策が必要となる。
【００７４】
ステップＳ２１でピーク判定閾値との偏差が求まると、ステップＳ２２でこの偏差を解消するような補正量を演算する。この補正量は燃料噴射量の増減量や点火時期の進、遅角量である。ステップＳ１５〜ステップＳ１９では吹き上がりを抑制するために燃料噴射量の減量や点火時期の遅角を行なってきたが、ステップＳ２２では燃料噴射量の増量や点火時期の進角を行う必要があるためである。ステップＳ２２はピーク時偏差に対応して点火時期の進、遅角量、或いは燃料噴射量の増減量のピーク時補正量を演算するピーク時補正量演算手段として機能する。
【００７５】
図９はこのステップ２１、２２の処理を説明するものである。上述したように、回転数の吹き上がりピーク回転数は補正量の影響の度合いによって異なり、例えば（１）ピーク判定閾値に対して吹き上がりピーク回転数が低い回転数ＮＡの場合、（２）ピーク判定閾値に対して吹き上がりピーク回転数が高い回転数ＮＢの場合、（３）ピーク判定閾値に対して吹き上がりピーク回転数がほぼ一致している回転数ＮＣの場合がある。そして、回転数ＮＡの場合はピーク判定閾値との偏差は「ΔＡ」であり、回転数ＮＢの場合はピーク判定閾値との偏差は「ΔＢ」であり、回転数ＮＣの場合はピーク判定閾値との偏差は「約０」である。これらの偏差はステップＳ２１で演算されている。
【００７６】
そして、この偏差に対応した補正量がステップＳ２２で演算される。回転数ＮＡの場合は、ピーク判定閾値より吹き上がりピーク回転数が低いので燃焼トルクを大きくする必要がある。このため、現在の補正量から燃焼トルクを大きくするピーク時補正量「Δ」aを求めている。一方、回転数ＮＢの場合は、ピーク判定閾値より吹き上がりピーク回転数が高いので燃焼トルクを小さくする必要がある。このため、現在の補正量から燃焼トルクを小さくするピーク時補正量「Δｂ」を求めている。
【００７７】
燃焼トルクを大きくするためには、燃料噴射量の増量や点火時期の進角を行えば良いものである。また、燃焼トルクを小さくするためには、燃料噴射量の減量や点火時期の遅角を行えば良いことは上述した通りである。尚、回転数ＮＣの場合は、ピーク判定閾値と吹き上がりピーク回転数がほぼ一致しているので燃焼トルクを増減する必要がなくピーク時補正量は「０」である。
【００７８】
また、図１０はこの偏差と補正量の関係を示している。図１０においては、横軸にピーク判定閾値との偏差をとり、縦軸にピーク時補正量の大きさをとっている。吹き上りピーク回転数の偏差が「０」から正負の方向で所定範囲の領域Ｘ内では、ピーク時補正量は必要ないので補正量「０」が設定される。
【００７９】
吹き上りピーク回転数がピーク判定閾値より小さい負の偏差方向の領域Ｙでは、負のピーク時補正量が算出される。この負のピーク時補正量は燃焼トルクを増加するための補正量であり、図９の補正量「Δa」に該当するものである。逆に、吹き上りピーク回転数がピーク判定閾値より大きい正の偏差方向の領域Ｚでは、正のピーク時補正量が算出される。この正のピーク時補正量は燃焼トルクを減少するための補正量であり、図９の補正量「Δｂ」に該当するものである。
【００８０】
正のピーク時補正量及び負のピーク時補正量は、図６の領域Ｐ、Ｑと同様の考えでその補正量が決められている。すなわち、偏差が大きい「領域Ｙ２」、「領域Ｚ２」では、回転数を大きく制御できる大きな補正量に設定されている。また「領域Ｘ」と「領域Ｙ２」の間、及び「領域Ｘ」と「領域Ｚ２」の間の「領域Ｙ１」、「領域Ｚ１」は、偏差の大きさに対応して徐々に補正量が変化するように設定されている。この偏差に対応した補正量は関数式で求めても良いし、テーブルルックアップ方式で求めても良いものである。
【００８１】
ステップＳ２２でピーク時補正量が演算されるとステップＳ３に進み、このステップＳ２３では、ステップＳ２２で求めたピーク時補正量によって点火時期を最終的に補正演算する、或いは燃料噴射量を最終的に補正演算する。そして、実際に燃料を噴射して混合気を形成し、この混合気に点火プラグによって点火して爆発、膨張行程に移行する。
【００８２】
このステップ２３の実行によって、吹き上がりピーク回転数がピーク判定閾値より所定値以上大きい場合は回転数が低下するように点火時期や燃料噴射量を補正し、吹き上がりピーク回転数がピーク判定閾値より所定値以上小さい場合は回転数が上昇するように点火時期や燃料噴射量を補正するように設定される。このようにして、吹き上り回転数が所定のピーク判定閾値に近づくように制御されるようになる。
【００８３】
ステップＳ２３での処理が終了するとステップＳ４に進み、このステップＳ２４ではステップＳ２２で演算されたピーク時補正量を記憶する。ここで、ピーク判定閾値と吹き上がりピーク回転数の偏差は内燃機関の機差ばらつきとして表れている。この機差ばらつきを補償するために、ピーク時補正量が次回の再始動時に反映されるようになっている。この記憶されたピーク時補正量は、次回のアイドルストップ状態からの再始動で、ステップＳ１７の点火時期、或いは燃料噴射量の補正演算の時に使用して点火時期の遅角、燃料噴射量の減少量に反映する。
【００８４】
つまり、ステップＳ１５で演算された補正量に記憶されたピーク時補正量を加算、或いは減算して最終的な補正量を求め、この最終的な補正量をステップＳ１７の点火時期、或いは燃料噴射量の補正演算の時に使用して点火時期の遅角、燃料噴射量の減少量に反映するものである。
【００８５】
以上述べた通り本発明によれば、内燃機関の自動始動時に、内燃機関の回転状態が安定したと判断された後に燃焼毎の回転数最大値を求め、更に前後する燃焼毎の回転数最大値の偏差に対応した燃焼トルクを減少させる点火時期の遅角量、或いは燃料噴射量の減少量を求め、この求められた点火時期の遅角量、或いは燃料噴射量の減少量を反映した点火時期、或いは燃料噴射量によって各気筒の燃焼トルクを制御する、構成とした。これによれば、アイドルストップ状態からの自動始動時の回転数の吹き上りを効率よく迅速に抑制することができるようになる。
【００８６】
尚、本発明は上記した実施例に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、上記した実施例は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施例の構成の一部を他の実施例の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施例の構成に他の実施例の構成を加えることも可能である。また、各実施例の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることが可能である。
【符号の説明】
【００８７】
１０…内燃機関制御装置、１１…アイドルストップ制御装置、１２…内燃機関、１３…吸気管、１４…エアクリーナ、１５…ＤＣモータ、１６…スロットル弁、１７…エアフローメータ、１８…サージタンク、１９…燃料噴射弁、２０…燃料タンク、２１…点火プラグ、２２…ピストン、２３…クランク角センサ、２４…排気管、２５…三元触媒、２６…空燃比センサ、２７…空燃比センサ、２８…ブレーキスイッチ、２９…アクセル踏込量センサ、３０…車速センサ、３１…トランスミッション油温センサ、３２…スタータモータ、３３…リレー。
【図１】
2016205220.tif 000003
【図２Ａ】
2016205220.tif 000004
【図２Ｂ】
2016205220.tif 000005
【図３Ａ】
2016205220.tif 000006
【図３Ｂ】
2016205220.tif 000007
【図４Ａ】
2016205220.tif 000008
【図４Ｂ】
2016205220.tif 000009
【図５】
2016205220.tif 000010
【図６】
2016205220.tif 000011
【図７】
2016205220.tif 000012
【図８】
2016205220.tif 000013
【図９】
2016205220.tif 000014
【図１０】
2016205220.tif 000015