(57)【要約】【課題】従来に比較して確実にピストンが上死点で停止することを回避させる内燃機関の自動停止制御装置を提供する。【解決手段】圧縮行程の気筒No.3のピストン１１０が上死点(ＴＤＣ)に止まると予測されると、排気行程の気筒No.2へ燃料噴射および点火が行われるので、燃焼ガスによりその気筒No.2内で圧力が上昇してその気筒No.2内のピストン１１０を介してクランク軸１１４に逆トルクＦが発生し、その逆トルクＦによって圧縮行程の気筒No.3のピストン１１０が上死点で停止することが確実に回避される。【選択図】図７
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
気筒内に燃料を直接噴射する４サイクルの内燃機関の自動停止制御装置であって、
予め定められた停止条件が成立し前記内燃機関への燃料噴射および点火を停止してクランク軸の回転を停止させる内燃機関停止時に、第１気筒のピストンが上死点に止まることが予測される場合には、該内燃機関停止時に排気行程にある第２気筒へ燃料噴射および点火をすることを特徴とする内燃機関の自動停止制御装置。
【請求項２】
前記第２気筒への燃料噴射および点火は、該第２気筒の排気行程の後半において行うことを特徴とする請求項１の内燃機関の自動停止制御装置。
【請求項３】
前記第２気筒への燃料噴射および点火を行う際に、前記第２気筒の排気弁の閉じタイミングを進角させることを特徴とする請求項１または２の内燃機関の自動停止制御装置。
【請求項４】
前記第１気筒のピストンが上死点で止まることは、クランク軸の回転を停止させた時においてピストンが上死点で停止する場合或いはピストンが上死点で停止しない場合のクランク角度と内燃機関の回転速度との関係を予め求め、その関係から実際のクランク角度毎の内燃機関の回転速度を計測することにより、予測することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１の内燃機関の自動停止制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関の自動停止制御装置に係り、特に、着火始動により適切に再始動できるクランク角度でクランク軸を停止させる技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
気筒内に燃料を直接噴射する４サイクルの内燃機関の自動停止制御装置が知られている。例えば、特許文献１に記載されたエンジンの自動停止制御装置がそれである。この特許文献１には、エンジンの自動停止中において、エンジン回転数を停止位置が上死点(ＴＤＣ)とならないように予め定められたエンジン回転停止開始点からの目標軌道に一致させるようにオイルネータのトルクを制御して、エンジン停止位置を目標停止位置に停止できるように制御することが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１０−４３５３４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、上記のようなエンジンの自動停止制御装置では、エンジン停止位置がエンジンのいずれかの気筒でピストンが上死点(ＴＤＣ)で停止する場合に着火始動が困難となりエンジンの再始動性が悪化するため、そのエンジン停止位置がエンジンのいずれかの気筒でピストンが上死点で停止しないように制御したい。しかしながら、エンジン停止直前の低回転では、オルタネータの出力トルクが小さく精度良く上記目標停止位置を制御できないのでピストンが上死点で停止してしまう可能性があった。
【０００５】
本発明は、以上の事情を背景として為されたものであり、その目的とするところは、従来に比較して確実にピストンが上死点で停止することを回避させる内燃機関の自動停止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】
【０００６】
上記目的を達成するための、本発明の要旨とするところは、(a) 気筒内に燃料を直接噴射する４サイクルの内燃機関の自動停止制御装置であって、(b) 予め定められた停止条件が成立し前記内燃機関への燃料噴射および点火を停止してクランク軸の回転を停止させる内燃機関停止時に、第１気筒のピストンが上死点に止まることが予測される場合には、その内燃機関停止時に排気行程にある第２気筒へ燃料噴射および点火をすることにある。
【発明の効果】
【０００７】
このように構成された内燃機関の自動停止制御装置によれば、前記第１気筒のピストンが上死点に止まると予測されると、排気行程にある第２気筒へ燃料噴射および点火が行われるので、燃焼ガスにより前記第２気筒内で圧力が上昇してその第２気筒内のピストンを介してクランク軸に逆トルクが発生し、その逆トルクによって前記第１気筒のピストンが上死点で停止することが従来に比較して確実に回避される。
【０００８】
ここで、好適には、前記第２気筒への燃料噴射および点火は、その第２気筒の排気行程の後半において行われる。このため、排気弁が閉じられる排気行程の後半に、その排気行程の気筒へ燃料噴射および点火が行われるので、排気弁からの燃焼ガスの漏れを抑制できクランク軸に発生する逆トルクが向上する。
【０００９】
また、好適には、前記第２気筒への燃料噴射および点火を行う際に、前記第２気筒の排気弁の閉じタイミングを進角させる。このため、排気弁からの燃焼ガスの漏れを抑制できクランク軸に発生する逆トルクが向上する。
【００１０】
また、好適には、前記第１気筒のピストンが上死点で止まることは、クランク軸の回転を停止させた時においてピストンが上死点で停止する場合或いはピストンが上死点で停止しない場合のクランク角度と内燃機関の回転速度との関係を予め求め、その関係から実際のクランク角度毎の内燃機関の回転速度を計測することにより、予測する。このため、実際のクランク角度毎の内燃機関の回転速度を計測することにより、前記第１気筒のピストンが上死点で止まることを好適に予測することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明が好適に適用されるハイブリッド車両の骨子図に、制御系統の要部を併せて示した概略構成図である。
【図２】図１のハイブリッド車両の直噴エンジンを説明する断面図である。
【図３】図１の直噴エンジンが４気筒である場合において、各気筒で実行される４サイクルの行程の順序を説明する図である。
【図４】図２の直噴エンジンの吸排気弁の開弁時期を説明する図である。
【図５】図２の直噴エンジンの回転停止時における各気筒のピストンの位置の一例を示す図である。
【図６】図１の電子制御装置のＴＤＣ停止判定部においてピストンが上死点で停止するか否かを予測する際の判定回転速度Ｖｓを説明する図である。
【図７】図１の電子制御装置のクランク軸停止位置調整部おいてクランク軸停止位置調整制御を説明する図である。
【図８】図１の電子制御装置のクランク軸停止位置調整部おいてクランク軸停止位置調整制御が実行された後の気筒No.1乃至気筒No.4のピストンの位置を示す図である。
【図９】図１の電子制御装置においてハイブリッド制御部或いはエコラン制御部からエンジン停止要求であるエンジン停止信号が出力されて、直噴エンジンのクランク軸が何れかの気筒のピストンが膨張行程の中間位置で停止するように回転停止させられるエンジン停止制御の制御作動の一例を説明するフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明の実施例を図面を参照しつつ詳細に説明する。なお、以下の実施例において図は適宜簡略化或いは変形されており、各部の寸法比および形状等は必ずしも正確に描かれていない。
【実施例１】
【００１３】
図１は、本発明が好適に適用されるハイブリッド車両１０の駆動系統の骨子図を含む概略構成図である。このハイブリッド車両１０は、気筒内に燃料を直接噴射する直噴エンジン１２と、電動モータおよび発電機として機能するモータジェネレータＭＧとを走行用の駆動力源として備えている。それ等の直噴エンジン１２およびモータジェネレータＭＧの出力は、流体式伝動装置であるトルクコンバータ１４からタービン軸１６、Ｃ１クラッチ１８を経て自動変速機２０に伝達され、更に出力軸２２、差動歯車装置２４を介して左右の駆動輪２６に伝達される。トルクコンバータ１４は、ポンプ翼車１４ａとタービン翼車１４ｂとを直結するロックアップクラッチ（Ｌ／Ｕクラッチ）３０を備えているとともに、ポンプ翼車１４ａにはオイルポンプ３２が一体的に接続されており、直噴エンジン１２やモータジェネレータＭＧによって機械的に回転駆動されるようになっている。直噴エンジン１２は内燃機関で、モータジェネレータＭＧは回転機に相当する。
【００１４】
上記直噴エンジン１２は、例えば４気筒の４サイクルのガソリンエンジンであり、図２に具体的に示すように、燃料噴射装置４６により気筒(シリンダ)１００内にガソリンの高圧微粒子が直接噴射されるようになっている。この直噴エンジン１２は、吸気通路１０２から吸気弁１０４を介して気筒１００内に空気が流入するとともに、排気弁１０８を介して排気通路１０６から排気ガスが排出されるようになっており、所定のタイミングで点火装置４７によって点火されることにより気筒１００内の混合気が爆発燃焼して燃焼ガスによってピストン１１０が下方へ押し下げられる。吸気通路１０２は、サージタンク１０３を介して吸入空気量調整弁である電子スロットル弁４５に接続されており、その電子スロットル弁４５の開度(スロットル弁開度)に応じて吸気通路１０２から気筒１００内に流入する吸入空気量、すなわちエンジン出力が制御される。排気弁１０８は、排気弁ＶＶＴ装置６０を介して開閉されるようになっている。排気弁ＶＶＴ装置６０は、排気弁１０８の閉じタイミングを可変とする可変バルブタイミング装置で、後述する電子制御装置７０(図１参照)からの信号に従って排気弁１０８の閉じタイミングを変更する。
【００１５】
上記ピストン１１０は、気筒１００内に軸方向の摺動可能に嵌合されているとともに、コネクティングロッド１１２を介してクランク軸１１４のクランクピン１１６に相対回転可能に連結されており、ピストン１１０の直線往復移動に伴ってクランク軸１１４が矢印Ｒで示すように回転駆動される。クランク軸１１４は、ジャーナル部１１８において軸受により回転可能に支持されるようになっており、ジャーナル部１１８とクランクピン１１６とを接続するクランクアーム１２０を一体に備えている。
【００１６】
このような直噴エンジン１２は、１気筒についてクランク軸１１４の２回転（７２０°）で、吸入行程、圧縮行程、膨張（爆発）行程、排気行程の４行程が行われ、これが繰り返されることでクランク軸１１４が連続回転させられる。４つの気筒１００のピストン１１０は、それぞれクランク角度Φが１８０°ずつずれるように構成されており、言い換えればクランク軸１１４のクランクピン１１６の位置が１８０°ずつずれた方向に突き出しており、クランク軸１１４が１８０°回転する毎に４つの気筒１００がたとえば図３に示す予め設定された点火順序で爆発燃焼させられて連続的に回転トルクが発生させられる。なお、上記図３は、直噴エンジン１２が４サイクルで作動する４気筒エンジンである場合の、各気筒No.1〜気筒No.4毎のクランク角度Φに対する作動行程を説明する図である。各気筒No.1〜気筒No.4は機械的な配列位置を示しているが、クランク角度Φが０°を基準とする点火順序では、気筒No.1、気筒No.3、気筒No.4、気筒No.2という順序となる。図４は、一つの気筒１００における吸排気弁の開弁時期の一例を説明する図であり、吸気弁１０４は、クランク軸１１４の１回転目のクランク角度ΦがＴＤＣ〜６１ＡＢＤＣの間、すなわち排気行程と吸気行程との境界から圧縮行程の領域で開かれる。排気弁１０８は、クランク軸１１４の２回転目のクランク角度Φが６０ＢＢＤＣ、すなわち膨張行程の終盤で開かれ、次のサイクルのクランク軸１１４の１回転目の３ＡＴＤＣ、すなわち排気行程と吸気行程の境界で閉じられる。この排気弁１０８の開弁時期すなわち閉弁時期は、排気弁ＶＶＴ装置６０により変更させられる。
【００１７】
また、このような直噴エンジン１２においては、何れかの気筒１００のピストン１１０が、吸気弁１０４および排気弁１０８が共に閉じている膨張行程の所定の角度範囲内で停止している時に、燃料噴射装置４６によって気筒１００内にガソリンを噴射するとともに点火装置４７によって点火することにより、気筒１００内の混合気を爆発燃焼させて始動する着火始動が可能である。図５は、何れかの気筒１００のピストン１１０が膨張行程の中間位置で停止した状態を示しており、吸気弁１０４および排気弁１０８が共に閉じているため、その気筒１００に対して燃料噴射および点火を行うことにより大きな回転トルクを発生させて始動することができる。４気筒の直噴エンジン１２の場合、燃料噴射および点火が停止されると、ポンピング作用による位置エネルギーと回転慣性力との関係で、通常はこのように何れかの気筒１００すなわち何れかの気筒No.1乃至気筒No.4のピストン１１０が膨張行程の中間位置（例えば９０〜１００ＡＴＤＣ付近)で停止するようにクランク軸１１４が自然に回転停止させられ、着火始動が可能である。なお、着火始動のみで直噴エンジン１２を始動できる場合もあるが、モータジェネレータＭＧを用いてクランク軸１１４の回転をアシスト(クランキング)しながら着火始動する場合でも、そのアシストトルクを低減できるため、モータジェネレータＭＧの最大トルクが低減されて小型化や低燃費化を図ることができる。
【００１８】
図１に戻って、上記直噴エンジン１２とモータジェネレータＭＧとの間には、ダンパ３８を介してそれ等を直結するＫ０クラッチ３４が設けられている。このＫ０クラッチ３４は、油圧シリンダによって摩擦係合させられる単板式或いは多板式の摩擦クラッチで、油圧制御装置２８によって係合解放制御される。Ｋ０クラッチ３４は油圧式摩擦係合装置で、直噴エンジン１２を動力伝達経路に対して接続したり遮断したりする断接装置として機能する。モータジェネレータＭＧは、インバータ４２を介してバッテリー４４に接続されている。また、自動変速機２０は、複数の油圧式摩擦係合装置（クラッチやブレーキ）の係合解放状態によって変速比が異なる複数のギヤ段が成立させられる遊星歯車式等の有段の自動変速機であり、油圧制御装置２８に設けられた電磁式の油圧制御弁や切換弁等によって変速制御が行われる。Ｃ１クラッチ１８は自動変速機２０の入力クラッチとして機能するものであり、同じく油圧制御装置２８によって係合解放制御される。
【００１９】
このようなハイブリッド車両１０は図１に示す電子制御装置７０によって制御される。電子制御装置７０は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、及び入出力インターフェースなどを有する所謂マイクロコンピュータを含んで構成されており、ＲＡＭの一時記憶機能を利用しつつＲＯＭに予め記憶されたプログラムに従って信号処理を行う。電子制御装置７０には、アクセル操作量センサ４８から図示しないアクセルペダルの操作量(アクセル操作量)Ａccを表す信号が供給される。また、エンジン回転速度センサ５０、電動機回転速度センサ５２、タービン回転速度センサ５４、車速センサ５６、クランク角度センサ５８から、それぞれ直噴エンジン１２の回転速度（エンジン回転速度）ＮＥ、モータジェネレータＭＧの回転速度（電動機回転速度）ＮＭＧ、タービン軸１６の回転速度（タービン回転速度）ＮＴ、出力軸２２の回転速度（出力軸回転速度で車速Ｖに対応）ＮＯＵＴ、４つの気筒１００すなわち気筒No.1乃至気筒No.4毎のＴＤＣ(上死点)からの回転角度(クランク角度)Φ、に関する信号が供給される。この他、各種の制御に必要な種々の情報が供給されるようになっている。
【００２０】
また、上記電子制御装置７０からは、図１に示すように、直噴エンジン１２の出力を制御するエンジン出力制御装置への制御信号例えば電子スロットル弁４５のスロットル弁開度を操作するスロットルアクチュエータへの駆動信号や燃料噴射装置４６による直噴エンジン１２の気筒１００内への燃料供給量を制御する燃料供給量信号や点火装置４７による直噴エンジン１２の点火時期を指令する点火信号、モータジェネレータＭＧの作動を指令する指令信号、自動変速機２０の油圧式摩擦係合装置(クラッチやブレーキ)の油圧アクチュエータを制御するために油圧制御装置２８に含まれる電磁弁(ソレノイドバルブ)等を作動させるバルブ指令信号等が、それぞれ出力される。
【００２１】
図１に示す電子制御装置７０において、ハイブリッド制御部７２は、例えば、直噴エンジン１２のみを駆動力源として走行するエンジン走行モード、モータジェネレータＭＧのみを駆動力源として走行するモータ走行モード、それ等の両方を用いて走行するエンジン＋モータ走行モード等の予め定められた複数の走行モードを、例えばアクセル操作量Ａccや車速Ｖ等の運転状態に応じて切り換えて、それら複数の走行モードに対応する走行がハイブリッド車両１０で実施されるように直噴エンジン１２およびモータジェネレータＭＧの作動を制御する。なお、ハイブリッド制御部７２では、例えば、上記エンジン走行モードから上記モータ走行モードに切り換えられる場合に、或いは上記エンジン＋モータ走行モードから上記モータ走行モードに切り換えられる場合に、後述するエンジン停止制御部７８にエンジン停止要求であるエンジン停止信号が供給される。
【００２２】
変速制御部７４は、自動変速機２０の変速を行う変速制御手段として機能するものである。例えば、変速制御部７４は、例えば車速Ｖと自動変速機２０の出力トルクＴＯＵＴ(或いはアクセル開度Ａcc等)とを変数として予め記憶されたアップシフト線及びダウンシフト線を有する変速マップから実際の車速Ｖ及びアクセル開度Ａcc等に対応する自動変速機２０の要求出力トルクで示される車両状態に基づいて、自動変速機２０の変速を実行すべきか否かを判断し、すなわち自動変速機２０の変速すべき変速段を判断し、その判断した変速段が得られるように自動変速機２０の油圧式摩擦係合装置(クラッチやブレーキ)を制御する。
【００２３】
エコラン制御部７６は、ハイブリッド制御部７２で例えば前記エンジン＋モータ走行モード或いは前記エンジン走行モードが選択されて、例えばアクセルＯＦＦの惰性走行や減速走行が行われた場合に、一定の条件下でＫ０クラッチ３４を解放して直噴エンジン１２を動力伝達経路から切り離すとともに、その直噴エンジン１２の作動を停止させて燃費を向上させるエコラン制御を実行する。なお、エコラン制御部７６では、ハイブリッド制御部７２で例えば前記エンジン＋モータ走行モード或いは前記エンジン走行モードが選択されて、例えばアクセルＯＦＦの惰性走行や減速走行が行われると、後述するエンジン停止制御部７８にエンジン停止要求であるエンジン停止信号が供給される。
【００２４】
エンジン停止制御部７８は、例えば、ハイブリッド制御部７２から前記エンジン停止要求であるエンジン停止信号が供給されると、或いはエコラン制御部７６から前記エンジン停止要求であるエンジン停止信号が供給されると、直噴エンジン１２のクランク軸１１４の停止位置が、何れかの気筒１００すなわち何れかの気筒No.1乃至気筒No.４のピストン１１０が膨張行程の中間位置付近で停止するように制御するエンジン停止制御を実施する。
【００２５】
エンジン停止部８０は、例えば、ハイブリッド制御部７２或いはエコラン制御部７６から前記エンジン停止信号が供給されると、例えば、Ｋ０クラッチ３４を解放して直噴エンジン１２を動力伝達経路から切り離し、燃料噴射装置４６による燃料噴射を停止(フューエルカット)すると共に点火装置４７の点火制御を停止する。
【００２６】
ＴＤＣ停止判定部８２は、エンジン停止部８０でＫ０クラッチ３４が解放され、燃料噴射装置４６による燃料噴射が停止されると共に点火装置４７の点火制御が停止させられると、直噴エンジン１２が回転停止した時のクランク軸１１４の停止位置を推定し、その推定したクランク軸１１４の停止位置からいずれかの気筒No.1乃至気筒No.4でピストン１１０がＴＤＣ(上死点)で停止する可能性が有るか否か判定する。すなわち、ＴＤＣ停止判定部８２では、直噴エンジン１２に対する燃料噴射および点火を停止してクランク軸１１４の回転を停止させた際においてそのクランク軸１１４の停止位置がいずれかの気筒No.1乃至気筒No.4でピストン１１０がＴＤＣ(上死点)で停止するＴＤＣ停止となる場合或いはそのクランク軸１１４の停止位置が上記ＴＤＣ停止とならない場合のクランク角度Φとエンジン回転速度ＮＥとの関係を予め実験やシミュレーション等によって求め、例えば図６に示すような関係から実際のクランク角度Φ毎のエンジン回転速度ＮＥを計測して上記ＴＤＣ停止となるか否かを推定し、上記クランク軸１１４の停止位置を推定する。また、ＴＤＣ停止判定部８２では、上記のようにクランク軸１１４の停止位置を推定して、クランク軸１１４の停止位置が上記ＴＤＣ停止になると推定する場合にはそのクランク軸１１４の停止位置が上記ＴＤＣ停止となる可能性が有ると判定し、クランク軸１１４の停止位置が上記ＴＤＣ停止にならないと推定する場合にはそのクランク軸１１４の停止位置が上記ＴＤＣ停止となる可能性がないと判定する。
【００２７】
なお、上記図６は、クランク軸１１４が停止する直前の３６０°の範囲のクランク角度Φとエンジン回転速度ＮＥとの関係を調べた結果で、破線は上記ＴＤＣ停止した場合(右端のＢＴＤＣ＝０で回転停止した場合）で、実線は上記ＴＤＣ停止でなかった場合である。この結果から、例えば９０ＢＴＤＣ（ＴＤＣよりも９０°だけ前の位置）でエンジン回転速度ＮＥが回転速度範囲Ｖｓの範囲内にある場合には、比較的高い確率で上記ＴＤＣ停止するため、その回転速度範囲Ｖｓを判定回転速度として設定し、クランク角度Φが９０ＢＴＤＣにおけるエンジン回転速度ＮＥがその判定回転速度Ｖｓの範囲内であれば上記ＴＤＣ停止になる可能性が高いと判定(予測)できる。また、クランク角度Φが９０ＢＴＤＣにおけるエンジン回転速度ＮＥが判定回転速度Ｖｓよりも低い場合は、上記ＴＤＣ停止の可能性が低いと判定できる。上記ＴＤＣ停止は、直噴エンジン１２の個体差によってばらついたり経時的に変化したりするため、停止制御が行われる毎にその相関関係を逐次学習（記憶)して判定回転速度Ｖｓを補正(更新)することが望ましい。なお、図６の実線は、１５ＢＴＤＣ、〜４５ＢＴＤＣで回転停止しているが、実際の停止位置はポンピング作用による揺り戻しによって７０〜１１５ＢＴＤＣ程度になり、例えば図５に示すようなピストン１１０の位置で回転停止する。また、上記図６に示すような関係のマップは、例えば気筒No.1乃至気筒No.4に対してそれぞれ設けられており、ＴＤＣ停止判定部８２では、気筒No.1乃至気筒No.4のそれぞれにおいて気筒１００内でピストン１１０が上死点で停止する可能性が有るか否かが判定される。
【００２８】
クランク軸停止位置調整部８４は、ＴＤＣ停止判定部８２で直噴エンジン１２が回転停止した時のクランク軸１１４の停止位置が前記ＴＤＣ停止になる可能性があると判定されると、クランク軸１１４の位置すなわちクランク角度Φが排気行程の気筒１００においてピストン１１０が排気行程後半すなわち９０ＡＢＤＣ〜１８０ＡＢＤＣの予め定められた設定値Ａになったか否かを判定する。また、クランク軸停止位置調整部８４では、上述のようにクランク軸１１４の位置が排気行程後半の設定値Ａになったと判定されると、排気工程の気筒１００に燃料噴射および点火をして、そのクランク軸１１４の停止位置が上記ＴＤＣ停止とならないようにそのクランク軸１１４に逆トルクＦを発生させて調整するクランク軸停止位置調整制御が実行される。なお、上記設定値Ａは、排気行程の気筒１００において排気弁１０８が閉じられるか略閉じられる予め定められたクランク軸１１４の位置である。また、クランク軸停止位置調整部８４では、上述のようにクランク軸１１４の位置が排気行程後半の設定値Ａになったと判定されると、排気弁ＶＶＴ装置６０によって排気行程の気筒１００の排気弁１０８の閉じタイミングを進角させる。
【００２９】
図７は、上記クランク軸停止位置調整部８４での上記クランク軸停止位置調整制御を具体的に説明する図である。上記図７に示すように、上記クランク軸停止位置調整部８４では、ＴＤＣ停止判定部８２においてクランク軸１１４の停止位置が例えば圧縮行程の気筒No.3(第１気筒)においてピストン１１０がＴＤＣ(上死点)で停止すると予測されると、その圧縮行程の気筒No.3の３６０°離れた裏気筒である排気行程の気筒No.2(第２気筒)において、クランク軸１１４の位置が上記排気行程の後半になった時に、その気筒No.2に燃料噴射装置４６により燃料が噴射され点火装置４７により点火させられる。これにより、燃焼ガスによりその気筒No.2で圧力が上昇し、ピストン１１０を介してクランク軸１１４に逆トルクＦ(図８参照)が発生する。このため、図８に示すように、上記逆トルクＦによってクランク軸１１４が逆転して停止するので、気筒No.3のピストン１１０がＴＤＣ(上死点)で停止することが防止され先行気筒すなわち膨張行程の気筒No.1のピストン１１０が膨張行程中央付近に停止させられる。なお、図８は、上記クランク軸停止位置調整部８４で上記クランク軸停止位置調整制御が実行された後の気筒No.1乃至は気筒No.4のピストン１１０の位置を示す図である。また、上記逆トルクＦは、直噴エンジン１２の駆動状態のクランク軸１１４の回転方向すなわち図２に示す矢印Ｒ方向とは反対にクランク軸１１４を回転させる力である。
【００３０】
図９は、電子制御装置７０において、ハイブリッド制御部７２或いはエコラン制御部７６からエンジン停止要求であるエンジン停止信号が出力されて、直噴エンジン１２のクランク軸１１４が何れかの気筒No.1乃至気筒No.4のピストン１１０が膨張行程の中間位置で停止するように回転停止させられるエンジン停止制御の制御作動の一例を説明するフローチャートであり、所定の制御周期で繰り返し実行される。なお、上記電子制御装置７０は、直噴エンジン１２を自動停止させる自動停止制御装置として機能する。
【００３１】
先ず、ハイブリッド制御部７２およびエコラン制御部７６に対応するステップ(以下、ステップを省略する)Ｓ１において、ハイブリッド制御部７２或いはエコラン制御部７６からエンジン停止制御部７８にエンジン停止要求が有ったか否か、すなわちエンジン停止信号が供給されたか否かが判定される。このＳ１の判定が否定される場合には、本ルーチンが終了させられるが、肯定される場合には、エンジン停止部８０に対応するＳ２が実行される。上記Ｓ２では、Ｋ０クラッチ３４が解放されて直噴エンジン１２が動力伝達経路から切り離され、燃料噴射装置４６による燃料噴射が停止(フューエルカット)されると共に点火装置４７の点火制御が停止させられる。
【００３２】
次に、ＴＤＣ停止判定部８２に対応するＳ３が実行される。上記Ｓ３では、直噴エンジン１２が回転停止した時のクランク軸１１４の停止位置が前記ＴＤＣ停止となる場合或いはそのクランク軸１１４の停止位置が前記ＴＤＣ停止とならない場合のクランク角度Φとエンジン回転速度ＮＥとの関係を予め実験やシミュレーション等によって求め、例えば図６に示すような関係から実際のクランク角度Φ毎のエンジン回転速度ＮＥを計測して前記ＴＤＣ停止となるか否かを推定し、上記クランク軸１１４の停止位置が推定される。
【００３３】
次に、ＴＤＣ停止判定部８２に対応するＳ４が実施される。そのＳ４では、前記Ｓ３で推定されたクランク軸１１４の停止位置によって、クランク軸１１４の停止位置が前記ＴＤＣ停止になると推定される場合にはそのクランク軸１１４の停止位置が前記ＴＤＣ停止になる可能性が有ると判定され、クランク軸１１４の停止位置が前記ＴＤＣ停止にならないと推定される場合にはそのクランク軸１１４の停止位置が前記ＴＤＣ停止になる可能性がないと判定される。このＳ４の判定が否定される場合には、本ルーチンが終了させられるが、肯定される場合例えば図７に示すように圧縮行程の気筒No.3においてピストン１１０がＴＤＣで停止する可能性がある場合には、クランク軸停止位置調整部８４に対応するＳ５が実行される。
【００３４】
上記Ｓ５では、排気行程の気筒１００において、クランク軸１１４の位置すなわちクランク角度Φが例えば図７に示すように排気行程の気筒No.2において排気行程の後半以降の予め定められた設定値Ａになったか否かが判定される。このＳ５の判定が否定される場合には、本ルーチンが終了させられるが、肯定される場合には、クランク軸停止位置調整部８４に対応するＳ６が実行される。上記Ｓ６では、排気弁ＶＶＴ装置６０によってその排気行程の気筒No.2の排気弁１０８の閉じタイミングが進角させられると共に、その排気行程の気筒No.2に燃料噴射装置４６により燃料が噴射され点火装置４７により点火させられる。これにより、上記排気行程の気筒No.2で圧力が上昇して、ピストン１１０を介してクランク軸１１４に逆トルクＦが発生するので、その逆トルクＦによってクランク軸１１４が逆転して停止し、図８に示すように、圧縮行程の気筒No.3のピストン１１０がＴＤＣ(上死点)で停止することが防止され先行気筒すなわち膨張行程の気筒No.1のピストン１１０が膨張行程中央付近に停止させられる。
【００３５】
本実施例では、上記Ｓ２によって燃料噴射装置４６による燃料噴射が停止されると共に点火装置４７の点火制御が停止させられると、クランク軸１１４は通常例えば９０％〜９５％程度の確率で図５に示すように何れかの気筒１００のピストン１１０が膨張行程の中間位置で停止する位置で自然に回転停止させられ、エンジン再始動要求時にはそのまま着火始動を行うことが可能である。そして、５％〜１０％程度の確率で何れかの気筒１００のピストン１１０がＴＤＣ(上死点)の位置で停止することがあるが、本実施例では、上記Ｓ４によって何れかの気筒１００においてピストン１１０がＴＤＣ(上死点)で止まる可能性が有ると判定される場合には、上記Ｓ５およびＳ６によって、排気行程の気筒１００にその排気工程後半に燃料噴射および点火が行われるので、上記排気行程の気筒１００で圧力が上昇して逆トルクＦが発生するので、その逆トルクＦによってクランク軸１１４が逆転して停止し、膨張行程の気筒１００のピストン１１０が膨張行程の中間位置で停止させられる。
【００３６】
因みに本実施例とは異なり、クランク軸１１４の停止位置が何れかの気筒１００においてピストン１１０がＴＤＣ(上死点)で停止することが予想される場合に、ピストン１１０がＴＤＣ(上死点)で停止することを回避するする回避方法が考えられる。例えば、何れかの気筒１００においてピストン１１０がＴＤＣ(上死点)で停止すると予想される場合に、電子スロットル弁４５を全閉して圧縮反力を低減しピストン１１０がＴＤＣ(上死点)を乗り越えさせて、ピストン１１０が上死点で停止することを回避させる回避方法である。また、その逆で電子スロットル弁４５を全閉から全開にして圧縮反力を増大させてピストン１１０をＴＤＣ(上死点)より前で停止させて、ピストン１１０が上死点で停止することを回避させる回避方法である。しかし、このような回避方法では、本実施例と同様に電子制御装置７０に新たな制御機能を追加させるだけであるのでコストアップはないが、吸気管の容積分の圧力応答遅れが有りピストン１１０を上死点に停止すること確実に回避する回避方法ではない。また、例えば、スタータモータへの通電をオン/オフするスイッチング素子を設けて、いずれかの気筒１００においてピストン１１０がＴＤＣ(上死点)で停止させられると、そのスイッチング素子によりスタータ駆動電流を調整し、クランク軸１１４を少量回転させて、ピストン１１０が上死点で停止することを回避させる回避方法が考えられる。スタータモータを用いてクランク軸１１４を回転させて気筒１００のピストン１１０の停止位置を上死点から移動させるので確実にピストン１１０が上死点で停止することを回避する回避方法であるが、上記スタータ駆動電流を調整するスイッチング素子を設ける必要がありコストアップしてしまう。さらに、スタータモータの作動回数が増えるその作動回数に耐えるスタータモータが必要になるのでコストアップしてしまう。これに対して、本実施例では、上記のような回避方法に比べて、コストアップなしでピストン１１０がＴＤＣ(上死点)で停止することが確実に回避することができる。
【００３７】
上述のように、本実施例の直噴エンジン１２の自動停止制御装置(電子制御装置７０)によれば、気筒No.3である気筒１００のピストン１１０が上死点(ＴＤＣ)に止まると予測されると、排気行程にある気筒No.2である気筒１００へ燃料噴射および点火が行われるので、燃焼ガスによりその気筒No.2内で圧力が上昇してその気筒No.2内のピストン１１０を介してクランク軸１１４に逆トルクＦが発生し、その逆トルクＦによって気筒No.3のピストン１１０が上死点で停止することが確実に回避される。
【００３８】
また、本実施例の直噴エンジン１２の自動停止制御装置によれば、排気行程にある気筒No.2への燃料噴射および点火は、その気筒No.2の排気行程の後半において行われる。このため、排気弁１０８が閉じられる排気行程の後半に、その排気行程の気筒No.2へ燃料噴射および点火が行われるので、排気弁１０８からの燃焼ガスの漏れを抑制できクランク軸１１４に発生する逆トルクＦが向上する。
【００３９】
また、本実施例の直噴エンジン１２の自動停止制御装置によれば、排気行程である気筒No.2への燃料噴射および点火を行う際に、その気筒No.2の排気弁１０８の閉じタイミングを進角させる。このため、排気弁１０８からの燃焼ガスの漏れを抑制できクランク軸１１４に発生する逆トルクＦが向上する。
【００４０】
また、本実施例の直噴エンジン１２の自動停止制御装置によれば、圧縮行程の気筒No.3のピストン１１０が上死点で止まることは、クランク軸１１４の回転を停止させた時においてピストン１１０が上死点で停止する場合或いはピストン１１０が上死点で停止しない場合のクランク角度Φと直噴エンジン１２の回転速度ＮＥとの関係を予め求め、その関係から実際のクランク角度Φ毎の直噴エンジン１２の回転速度ＮＥを計測することにより、予測する。このため、実際のクランク角度Φ毎の直噴エンジン１２の回転速度ＮＥを計測することにより、その圧縮行程の気筒No.3のピストン１１０が上死点で止まることを好適に予測することができる。
【００４１】
以上、本発明の実施例を図面に基づいて詳細に説明したが、本発明はその他の態様においても適用される。
【００４２】
例えば、前述の実施例において、直噴エンジン１２は、４つの気筒１００すなわち気筒No.1乃至気筒No.4を有する４気筒のガソリンエンジンであったが、本発明が適用される直噴エンジン１２は、４気筒に限定されるものではなくそれ以外のエンジン例えば６気筒のエンジン、８気筒のエンジン等でも良い。
【００４３】
また、前述の実施例では、ハイブリッド制御部７２或いはエコラン制御部７６からのエンジン停止信号がエンジン停止制御部７８に供給されることによって、そのエンジン停止制御部７８でエンジン停止制御が実施されたが、例えば車両停止時にエンジンを停止させるアイドルストップ時に、上記エンジン停止制御部７８でエンジン停止制御が実施されても良い。
【００４４】
なお、上述したのはあくまでも一実施形態であり、本発明は当業者の知識に基づいて種々の変更、改良を加えた態様で実施することができる。
【符号の説明】
【００４５】
１２：直噴エンジン(内燃機関)
７０：電子制御装置(自動停止制御装置)
７８：エンジン停止制御部
８０：エンジン停止部
８２：ＴＤＣ停止判定部
８４：クランク軸停止位置調整部
１００：気筒
１０８：排気弁
１１０：ピストン
１１４：クランク軸
ＮＥ：エンジン回転速度(回転速度)
Φ：クランク角度
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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