(57)【要約】【課題】エンジンの自動停止時に、いずれかの気筒が上死点（ＴＤＣ）で停止することを回避するとともに、適切なクランク角度で停止すること。【解決手段】直噴式の４サイクルエンジンを対象とし、いずれかの気筒のピストンが圧縮行程後の上死点で停止した場合、膨張行程の気筒を着火して正方向のトルクをクランクシャフトに付与するエンジンの制御装置において、ピストンが圧縮行程後の上死点で停止している時間が所定閾値を超えた際、膨張行程の気筒を着火し（ステップＳ４）、その閾値は、エンジンがエンジンストールしたか否かを判定するための閾値よりも短い時間に設定されていることを特徴とする。【選択図】図４
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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し、かつ５気筒以上を有する４サイクルのエンジンを対象とし、前記エンジンを自動停止したことにより、いずれかの気筒のピストンが圧縮行程後の上死点で停止した場合、前記エンジンを始動前に、膨張行程の気筒を着火して回転トルクをクランクシャフトに付与するエンジンの制御装置において、
前記ピストンが圧縮行程後の上死点で停止している時間が閾値を超えた際に、前記膨張行程の気筒を着火する手段、を備え、
前記閾値は、前記エンジンがエンジンストールしたか否かを判定するための閾値よりも短い時間に設定されている
ことを特徴とするエンジンの制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エンジンの制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、エンジンを自動停止および再始動できる車両において、エンジンの自動停止時、いずれかの気筒でピストンが圧縮行程後の上死点（ＴＤＣ）に停止した場合、エンジンの再始動前に膨張行程の気筒を着火してクランクシャフトを回転させることにより、エンジンを再始動時にピストンが圧縮行程後ＴＤＣで停止していることを回避させる制御装置が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１５−０４５２２８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１に記載の構成では、エンジンの自動停止時に圧縮行程後ＴＤＣで停止した気筒内において、時間の経過に伴い圧力が低下することを考慮していない。そのため、ＴＤＣ停止は回避できるが、その回避後に適切なクランク角で止まらない虞がある。
【０００５】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、いずれかの気筒でピストンが圧縮行程後の上死点（ＴＤＣ）で停止することを回避するとともに、適切なクランク角度で停止できるエンジンの制御装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、気筒内に燃料を直接噴射し、かつ５気筒以上を有する４サイクルのエンジンを対象とし、前記エンジンを自動停止したことにより、いずれかの気筒のピストンが圧縮行程後の上死点で停止した場合、前記エンジンを始動前に、膨張行程の気筒を着火して回転トルクをクランクシャフトに付与するエンジンの制御装置において、前記ピストンが圧縮行程後の上死点で停止している時間が閾値を超えた際に、前記膨張行程の気筒を着火する手段、を備え、前記閾値は、前記エンジンがエンジンストールしたか否かを判定するための閾値よりも短い時間に設定されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、エンジンの自動停止時に、いずれかの気筒でピストンが圧縮行程後の上死点（ＴＤＣ）で停止することを回避するとともに、適切なクランク角度で停止することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】図１は、実施形態におけるエンジンの制御装置を模式的に示す図である。
【図２】図２は、着火始動時の制御フローを示すフローチャートである。
【図３】図３は、着火始動時のクランク角を説明するための図である。
【図４】図４は、ＴＤＣ停止回避制御フローを示すフローチャートである。
【図５】図５は、ＴＤＣ停止回避制御を実行した場合のタイムチャートである。
【図６】図６は、図５に示すＡ状態からＣ状態までクランク角が変化する過程を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、図面を参照して、本発明の実施形態におけるエンジンの制御装置について具体的に説明する。
【００１０】
図１は、実施形態におけるエンジンの制御装置を模式的に示す図である。図１に示すように、エンジン１は、Ｖ型６気筒の４サイクルエンジンであり、走行用動力源として車両に搭載されている。また、エンジン１は、各気筒２（２ａ〜２ｆ）内に燃料を直接噴射する直噴式に構成されており、エンジン制御装置１０によって電気的に制御される。
【００１１】
エンジン制御装置１０は、エンジン１の燃料供給、点火を制御する電子制御装置（ＥＣＵ）により構成されている。また、エンジン１のクランクシャフト（図示せず）の回転角（クランク角）を検出するクランク角センサ２０が設けられている。クランク角センサ２０が検出したクランク角は、クランク角信号としてエンジン制御装置１０に入力される。
【００１２】
また、エンジン制御装置１０には、図示しない各種のセンサ（例えば、アクセル開度センサ、ブレーキストロークセンサ、車速センサ、スロットル開度センサなど）からの信号が入力される。そして、エンジン制御装置１０は、記憶装置に保存されているデータおよび入力された信号に基づいて各種の演算を行い、その結果の指令信号をエンジン１に出力して、エンジン１を制御する。
【００１３】
エンジン１およびエンジン制御装置１０を搭載した車両は、エンジン１を自動停止および再始動できるように構成されている。
【００１４】
エンジン制御装置１０は、所定のエンジン停止条件が成立すると、エンジン停止制御（フューエルカット制御）を実行し、エンジン１を自動停止させる。エンジン停止条件（エンジン停止要求）としては、車両が信号待ち等で一時停止した場合や、走行中の車両が減速している場合や、ある程度高車速で走行中にアクセルペダルの踏み込みが解除された場合などが挙げられる。また、フューエルカット制御は、エンジン１への燃料供給を停止する制御である。
【００１５】
エンジン１を自動停止後、所定のエンジン始動条件が成立すると、エンジン制御装置１０は、エンジン始動制御（着火始動制御）を実行し、停止中のエンジン１を始動させる。エンジン始動条件（エンジン始動要求）としては、アクセルペダルが踏み込み込まれたことを検出した場合や、停車中にブレーキペダルの踏み込みが解除された場合や、バッテリの残容量が低下したことによる充電要求がある場合などが挙げられる。また、着火始動制御は、膨張行程の気筒２を着火（燃料供給および点火）して、その爆発すなわち燃焼エネルギーによってクランクシャフトを回転させ始める制御である。その着火始動を実行する際の制御フローを図２に示す。
【００１６】
図２は、着火始動時の制御フローを示すフローチャートである。図２に示す制御フローは、エンジン１の自動停止後にエンジン制御装置１０により実行される。
【００１７】
図２に示すように、エンジン１が自動停止した後、エンジン始動要求があるか否かを判定する（ステップＳ１１）。エンジン始動要求がない場合（ステップＳ１１：Ｎｏ）、この制御ルーチンは終了する。この場合、エンジン１は停止したままとなる。
【００１８】
エンジン始動要求がある場合（ステップＳ１１：Ｙｅｓ）、着火始動制御を実行し、膨張行程の気筒２を着火（燃料供給および点火）する（ステップＳ１２）。ステップＳ１２の着火始動後に、この制御ルーチンは終了する。この場合、エンジン１は駆動状態となる。また、ステップＳ１２の着火始動時に、着火対象となる膨張行程の気筒２のクランク角の一例を図３に示す。
【００１９】
図３は、着火始動時のクランク角を説明するための図である。まず、４サイクルエンジンでは、気筒間隔が「２回転（７２０°）÷気筒数」で表せる。エンジン１は、Ｖ型６気筒の４サイクルエンジンであるため、その気筒間隔は１２０°である。そのため、図３に「ドット付き○」と「◎」と「○」とで示す各気筒２の間隔は１２０°である。なお、図３では、「ドット付き○」の気筒２は膨張行程、「◎」の気筒２は下死点、「○」の気筒２は圧縮行程にある。
【００２０】
図３に示すように、エンジン１の着火始動時、着火対象となる膨張行程の気筒２（ドット付き○）は、ＴＤＣ後６０°付近のクランク角で停止している。この場合、「◎」の気筒２は下死点付近に位置し、「○」の気筒２は圧縮行程の上死点前６０°付近に位置する。そして、着火始動制御を実行し、膨張行程の気筒２（ドット付き○）を着火することにより、爆発（燃焼エネルギー）により膨張行程の気筒２のピストンが下方に動作して、クランクシャフトを正方向に回転させる。これにより、エンジン１のクランクシャフトが回転し始める。また、着火対象の膨張行程の気筒２は、クランク角がＴＤＣ後６０°付近であるため着火時には回転トルクを大きく出せる。なお、正方向とは、車両が前進走行する際のクランクシャフトの回転方向であり、図３では時計回りの矢印の方向である。
【００２１】
着火始動では、着火対象となる気筒２は、単に膨張行程にあることだけではなく、ピストン位置が着火始動に適したクランク角範囲内に位置することが望ましい。例えば、圧縮行程後ＴＤＣ付近（例えば圧縮行程後ＴＤＣの前後で数度のクランク角範囲内）に位置しないことに加えて、排気弁が開くタイミングよりも前（例えば下死点前６０°付近よりも圧縮行程後ＴＤＣ側）であることが望ましい。これにより、着火始動時に、着火による燃料エネルギーを効率的にクランクシャフトの回転力（回転トルク）に変換できる。例えば、図３に示す膨張行程の気筒２（ドット付き○）のクランク角は、ＴＤＣ後６０℃付近に位置するため、その後の着火始動に適した範囲内にクランク角が停止している。
【００２２】
また、エンジン１を自動停止および再始動できる車両では、エンジン自動停止時、いずれかの気筒２が圧縮行程後ＴＤＣで停止する可能性がある。そこで、エンジン制御装置１０は、エンジン１の自動停止によって、気筒２内のピストンが圧縮行程後ＴＤＣで停止することを回避させるための制御（ＴＤＣ停止回避制御）を実行する。ＴＤＣ停止回避制御は、圧縮行程後ＴＤＣで停止した気筒２がある場合に、膨張行程にある別の気筒２を着火することによりクランク角を変化させる制御である。
【００２３】
さらに、ＴＤＣ停止回避制御では、圧縮行程後ＴＤＣで停止している時間を考慮している。例えば、エンジン１の回転停止後、圧縮行程後ＴＤＣで停止した気筒２内の圧力は、ピストンと気筒２との摺動面からの圧力漏れ等により、圧縮行程後ＴＤＣで停止後の時間経過に伴い低下する。そのため、ＴＤＣ停止後の気筒２の圧力が変化（低下）することにより、ＴＤＣ停止を回避させるために着火した際のクランクシャフトの回転量（クランク角の変化量）が変化することになる。なお、この説明の「ＴＤＣ停止」とは圧縮行程後ＴＤＣで停止することを意味する。
【００２４】
図４は、ＴＤＣ停止回避制御フローを示すフローチャートである。エンジン制御装置１０は、エンジン自動停止時、いずれかの気筒２内のピストンが圧縮行程後ＴＤＣで停止したことを検出した場合、図４に示すＴＤＣ停止回避制御を開始する。なお、クランク角センサ２０からのクランク角信号に基づいて、エンジン制御装置１０は気筒２内のピストン位置を検出できる。
【００２５】
図４に示すように、エンジン制御装置１０は、ＴＤＣ停止時間の閾値（判定時間）を、通常の停止判定（例えばエンスト判定）に用いる時間よりも短く設定する（ステップＳ１）。すなわち、ＴＤＣ停止時間の閾値は、エンジン１がエンジンストールしたか否かを判定するための閾値よりも短い時間に設定される。そのエンスト判定では、クランク角センサ２０からのクランク角信号に基づきクランクシャフトの回転が停止したこと（クランク角の変化が０になったこと）を検出し、その停止時点から数百ミリ秒が経過したか否かを判定する。つまり、上記ステップＳ１によれば、エンスト閾値（数百ミリ秒）よりも短い時間をＴＤＣ停止時間の閾値に設定するため、ＴＤＣ停止した気筒２における時間経過に伴う圧力低下量を低減でき、ＴＤＣ停止を回避させるために着火した際のクランクシャフトの回転量がその圧力低下によって不足することを抑制できる。
【００２６】
エンジン制御装置１０は、いずれかの気筒２が圧縮行程後ＴＤＣに継続して停止しているか否かを判定する（ステップＳ２）。いずれの気筒２も圧縮行程後ＴＤＣに継続して停止していない場合（ステップＳ２：Ｎｏ）、この制御ルーチンは終了する。
【００２７】
いずれかの気筒２が圧縮行程後ＴＤＣで継続して停止している場合（ステップＳ２：Ｙｅｓ）、エンジン制御装置１０は、ＴＤＣ位置で停止している時間（ＴＤＣ時間）が、ステップＳ１で設定された閾値を超えるか否かを判定する（ステップＳ３）。ＴＤＣ時間が閾値を超えない場合（ステップＳ３：Ｎｏ）、ステップＳ２にリターンする。
【００２８】
ＴＤＣ時間が閾値を超えた場合（ステップＳ３：Ｙｅｓ）、エンジン制御装置１０は、膨張行程の気筒２を着火（燃焼噴射および点火）する（ステップＳ４）。ステップＳ４では、エンジン再始動前（着火始動前）に、膨張行程の気筒２を着火してクランクシャフトを正方向に回転させる回転トルクを付与することにより、ＴＤＣ位置で停止した気筒２に対して、その回転トルクによって膨張行程側にピストン位置を動作させる。ステップＳ４の実行前に圧縮行程後ＴＤＣで停止していた気筒２は、ステップＳ４の実行後には膨張行程の気筒２となる。そして、ステップＳ４を実行後の車両状態では、エンジン１は自動停止したまま、その後の着火始動制御で着火対象となる膨張行程の気筒２が、着火始動に適した所望のクランク角に停止している。このステップＳ４を実行後、この制御ルーチンは終了する。
【００２９】
図５は、ＴＤＣ停止回避制御を実行した場合のタイムチャートである。図５には、クランク角の変化と、エンジン１への燃料噴射のタイミングと、点火装置による点火のタイミングとが示されている。
【００３０】
図５に示すように、エンジン１を駆動させている状態において、エンジン停止要求（Ｆ／Ｃ要求）があると、エンジン１への燃料噴射が停止される（時刻ｔ１）。つまり、時刻ｔ１時点においてフューエルカット制御を開始する。
【００３１】
その後、クランクシャフトの回転が停止して、いずれかの気筒２内でピストンが圧縮行程後ＴＤＣで停止したことを検出した場合、エンジン制御装置１０は、ＴＤＣ停止回避制御を開始する（時刻ｔ２）。
【００３２】
そして、時刻ｔ２以降、圧縮行程後ＴＤＣでピストンが継続して停止している時間（ＴＤＣ時間）が、閾値（判定時間）を超えると、膨張行程の気筒２を着火（燃料噴射および点火）する（時刻ｔ３）。なお、図５に破線の矢印で示す、通常の停止判定時間は、上述したエンスト判定に用いる閾値を表している。
【００３３】
図５に示す例では、時刻ｔ３以降、膨張行程の気筒２に対して、１回の燃料噴射と、複数回の点火を行う。これにより、圧縮行程後ＴＤＣで停止していた気筒２のクランク角は、ＴＤＣ停止状態（図５に示すＡ状態）から所定角度だけ膨張行程側（クランクシャフトが回転する方向）に変化した状態（図５に示すＢ状態）に遷移する。その後、Ｂ状態のクランク角は、所定角度だけ圧縮行程後ＴＤＣ側に戻される方向（クランクシャフトが逆転する方向）に変化した状態（図５に示すＣ状態）に遷移する。Ｃ状態において、各気筒２内の圧力がバランスしてクランク角の変化は停止する。
【００３４】
図６は、図５に示すＡ状態からＣ状態までクランク角が変化する過程を説明するための模式図である。なお、図６では、初期状態のＡ状態において、ＴＤＣ停止した気筒２を「ドット付き○」で示し、膨張行程の気筒２を「◎」で示し、圧縮行程の気筒２を「○」で示す。
【００３５】
図６に示すように、Ａ状態では、圧縮行程後ＴＤＣで停止している気筒２（ドット付き○）が存在する場合、同時に、膨張行程の気筒２（◎）と、圧縮行程の気筒２（○）とが存在している。そのＡ状態において、エンジン制御装置１０によるＴＤＣ停止回避制御により膨張行程の気筒２を着火すると、膨張行程の気筒２内のピストンが下方に動作し、図６に時計回りの矢印で示すように、クランクシャフトが正方向へ回転し始める。そして、エンジン１は、Ａ状態からＢ状態へと遷移する。
【００３６】
Ｂ状態では、Ａ状態において圧縮行程後ＴＤＣで停止していた気筒２（ドット付き○）は、図６に示す時計回りの矢印の方向にクランク角が変化して、膨張行程の気筒になる。この場合、Ａ状態で圧縮行程に存在した気筒２（○）は、Ｂ状態でも圧縮行程の気筒である。圧縮行程の気筒２のクランク角は、下死点側からＴＤＣ側に変化しているため、Ｂ状態の圧縮行程の気筒２内の圧力は上昇する。その結果、圧縮行程の気筒２内の圧力によって、その気筒２内のピストンが下方へ動作して、クランクシャフトを逆方向に回転させる力（反力）が発生する。そして、エンジン１は、Ｂ状態からＣ状態へと遷移する。
【００３７】
Ｃ状態は、圧縮行程の気筒２（○）内の圧力により、図６に示す反時計回りの矢印の方向にクランク角が変化し、すなわちクランクシャフトが逆転した後に停止している状態である。つまり、Ａ状態のＴＤＣ位置からＢ状態の膨張行程になった気筒２（ドット付き○）のピストン位置は、膨張行程から圧縮行程後ＴＤＣ側へ戻されるように動作したことになる。そして、Ｃ状態では、圧縮行程の気筒２内の圧力と、エンジン自動停止時にＴＤＣ停止していた気筒２（ドット付き○）内の圧力とが、バランスすることにより所定のクランク角で停止している。
【００３８】
このように、ＴＤＣ停止回避制御を実行した場合、エンジン１は、図５，６に示すＣ状態のクランク角で停止する。そして、エンジン１を再始動（着火始動）する際、そのＣ状態において膨張行程の気筒２（ドット付き○）に着火する。
【００３９】
以上説明した通り、実施形態のエンジン制御装置１０によれば、通常の停止判定よりも短い時間にＴＤＣ停止時間の閾値が設定されているので、ＴＤＣ停止した気筒２の時間経過に伴う圧力低下量を低減でき、ＴＤＣ停止を回避させるために着火した際のクランクシャフトの回転量がその圧力低下によって不足することを抑制できる。これにより、いずれかの気筒２でピストンが圧縮行程後ＴＤＣで停止することを回避するとともに、その回避後に適切なクランク角度で停止することができる。そのため、着火始動時に膨張行程の気筒に着火（燃料噴射および点火）する際、失火を抑制でき、かつ燃焼エネルギーを効率的にクランクシャフトの回転力（回転トルク）に変換できる。
【００４０】
なお、上述した実施形態では、エンジン１は、Ｖ型６気筒の４サイクルエンジンの場合について説明したが、５気筒以上を有するものであればよい。要するに、エンジンの自動停止時、いずれかの気筒が圧縮行程後のＴＤＣで停止する場合、同時に膨張行程の気筒が存在するためには、気筒間隔が１８０°未満である必要がある。よって、エンジン１の変形例として、その適用範囲は、５気筒以上のエンジンとなり、当然に８気筒エンジンも含まれる。
【符号の説明】
【００４１】
１  エンジン
２（２ａ〜２ｆ）  気筒
１０  エンジン制御装置（ＥＣＵ）
２０  クランク角センサ
【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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