JP4371047B2 - 内燃機関装置および内燃機関の制御方法 - Google Patents

Description

本発明は、内燃機関装置および内燃機関の制御方法に関し、詳しくは、内燃機関を有する内燃機関装置および各気筒の吸気系に燃料を個別に噴射可能な内燃機関の制御方法に関する。

従来、この種の内燃機関装置としては、自動停止した内燃機関において自動始動時に最初に点火タイミングが到来する気筒での点火燃焼を可能とするものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。この装置では、最初に点火タイミングが到来する気筒での点火燃焼を可能とすることにより、内燃機関の運転開始を迅速に行なうようにしている。
特開２００１−３４２８７６号公報

複数気筒の吸気系に個別に燃料噴射を行なう内燃機関では、通常排気行程の終盤で燃料噴射が行なわれるから、最初に点火タイミングが到来する気筒で点火燃焼を行なうためには、内燃機関の運転を停止する際に吸気行程から圧縮行程で停止する気筒に対して運転停止直前の排気行程の終盤で燃料噴射しておく必要がある。一方、内燃機関は、その状態や経年変化によりフリクションにバラツキが生じるから、その停止位置を推定しても推定した停止位置で停止しない場合が生じる。したがって、内燃機関の始動性を向上させるために停止直前に事前に燃料噴射を行が行なわれた気筒が推定した停止位置で停止せず、膨張行程まで至る場合が生じる。この場合、次に内燃機関を始動するときに、燃料がそのまま排出されることになり、エミッションの悪化を招くことになる。

本発明の内燃機関装置および内燃機関の制御方法は、内燃機関の迅速な始動性を確保すると共にエミッションの悪化を抑制することを目的とする。

本発明の内燃機関装置および内燃機関の制御方法は、上述の目的を達成するために以下の手段を採った。

本発明の内燃機関装置は、
内燃機関を有する内燃機関装置であって、
前記内燃機関の各気筒の吸気系に個別に燃料を噴射可能な燃料噴射手段と、
前記内燃機関の各気筒毎に点火可能な点火手段と、
前記内燃機関の停止指示がなされたときには該内燃機関の気筒のうち圧縮行程の一部を含む所定範囲で停止する気筒に対して該内燃機関が停止する前に燃料噴射がなされるよう前記燃料噴射手段を制御し、該燃料噴射した気筒が前記所定範囲で停止せずに該所定範囲を越えたときには所定のタイミングで該気筒に点火がなされるよう前記点火手段を制御し、前記内燃機関の始動指示がなされたときには前記所定範囲で停止した気筒の最初の点火タイミングにおける点火を伴って該内燃機関が始動されるよう前記燃料噴射手段と前記点火手段とを制御する制御手段と、
を備えることを要旨とする。

この本発明の内燃機関装置では、内燃機関の停止指示がなされたときには、内燃機関の気筒のうち圧縮行程の一部を含む所定範囲で停止する気筒に対して内燃機関が停止する前に燃料噴射がなされるよう制御する。これにより、圧縮行程の一部を含む所定範囲で停止する気筒に内燃機関が停止する前に事前に燃料を噴射しておくことができる。そして、燃料噴射した気筒が所定範囲を越えたときには所定のタイミングでその気筒に点火する。これにより、圧縮行程の一部を含む所定範囲で停止するとして燃料噴射した気筒から次の始動時に燃料が燃焼されずに排出されるのを抑止することができる。この結果、エミッションの悪化を防止することができる。また、内燃機関の始動指示がなされたときには、所定範囲で停止した気筒の最初の点火タイミングにおける点火を伴って内燃機関が始動されるよう制御する。これにより、内燃機関を迅速に始動することができる。

こうした本発明の内燃機関装置において、前記制御手段は、前記燃料噴射した気筒が前記所定範囲を越えた膨張行程の所定位置に至ったときには、該所定位置を越えるときを前記所定のタイミングとして該気筒に点火がなされるよう制御する手段であるものとすることもできる。そのクランク角にもよるが、膨張行程に至ってからある程度の位置で点火すると、燃焼が比較的穏やかに行なわれるため、停止時の爆発燃焼による振動などを抑制することができる。したがって、点火する所定位置は、燃焼が穏やかに生じるクランク角として設定するのが好ましい。

この燃料噴射した気筒が所定位置に至ったときに点火する態様の本発明の内燃機関装置において、前記制御手段は、前記燃料噴射した気筒に前記所定のタイミングで点火を行なうときには、該点火のときに吸気行程にある気筒に対して前記内燃機関が停止する前に燃料噴射が行なわれるよう燃料噴射手段を制御する手段であるものとすることもできる。こうすれば、燃料噴射した気筒への点火に伴う内燃機関の回転により圧縮行程の一部を含む所定範囲内に至る可能性のある気筒に燃料を噴射しておくことができる。この結果、燃料噴射した気筒が所定範囲を越えるものとなって点火するときでも、所定範囲内に至る可能性のある気筒に燃料を噴射するから、次の内燃機関の始動を迅速に行なうことができる。

また、燃料噴射した気筒が所定位置に至ったときに点火する態様の本発明の内燃機関装置において、前記制御手段は、前記燃料噴射した気筒が前記所定範囲は越えるが前記所定位置には至らないときには、前記内燃機関が停止してから所定時間経過した以降のタイミングを前記所定のタイミングとして該気筒に点火がなされるよう制御する手段であるものとすることもできる。こうすれば、燃料噴射して所定範囲は越えるが膨張行程の所定位置には至らない気筒から次の内燃機関の始動時に燃料が燃焼されずに排出されるのを抑止することができる。ここで、所定時間経過した以降のタイミングで点火するのは、爆発燃焼の振動などを抑止するためである。これは、所定範囲を越えてはいるが膨張行程の所定位置に至っていない気筒は、比較的圧縮率が高い位置となるため、これに点火すると爆発燃焼を生じるが、所定時間経過すれば燃焼室内の圧力も小さくなるから、穏やかに燃焼するようになることに基づく。この態様の本発明の内燃機関装置において、前記所定のタイミングは、停止した前記内燃機関を始動する際のタイミングであるものとすることもできる。

また、本発明の内燃機関装置において、前記内燃機関の回転数を検出する回転数検出手段を備え、前記制御手段は、前記内燃機関の停止指示がなされたときには、前記検出された内燃機関の回転数が開始回転数に至るまでは燃料噴射がなされないよう前記燃料噴射手段を制御すると共に前記検出された内燃機関の回転数が前記開始回転数に至ってから停止回転数に至るまでは燃料噴射が行なわれるよう前記燃料噴射手段を制御し更に前記検出された内燃機関の回転数が前記停止回転数に至った以降は燃料噴射がなされないよう前記燃料噴射手段を制御することにより、前記所定範囲で停止する気筒に燃料噴射する手段であるものとすることもできる。また、本発明の内燃機関装置において、前記内燃機関の停止位置を推定する停止位置推定手段を備え、前記制御手段は、前記内燃機関の停止指示がなされたときには、前記停止位置推定手段により推定された前記内燃機関の停止位置で該内燃機関が停止したときに前記所定範囲で停止する気筒に対して該内燃機関が停止する直前の燃料噴射タイミングで燃料が噴射されるよう前記燃料噴射手段を制御する手段であるものとすることもできる。

本発明の内燃機関の制御方法は、
各気筒の吸気系に燃料を個別に噴射可能な内燃機関の気筒のうち圧縮行程の一部を含む所定範囲で停止する気筒に燃料噴射がなされるよう内燃機関を運転停止する内燃機関の制御方法であって、
前記燃料噴射した気筒が前記所定範囲を越えたときには所定のタイミングで該気筒に点火する
ことを特徴とする。

この本発明の内燃機関の制御方法によれば、内燃機関を停止する前に圧縮行程の一部を含む所定範囲で停止するとして燃料噴射された気筒が所定範囲を越えたときには所定のタイミングでその気筒に点火するから、圧縮行程の一部を含む所定範囲で停止するとして燃料噴射した気筒から次の始動時に燃料が燃焼されずに排出されるのを抑止することができる。この結果、エミッションの悪化を防止することができる。

こうした本発明の内燃機関の制御方法において、前記燃料噴射した気筒が前記所定範囲を越えた膨張行程の所定位置に至ったときには該所定位置を越えるときを前記所定のタイミングとして該気筒に点火し、前記燃料噴射した気筒が前記所定範囲は越えるが前記所定位置には至らないときには前記内燃機関が停止してから所定時間経過した以降のタイミングを前記所定のタイミングとして該気筒に点火するものとすることもできる。こうすれば、燃焼を穏やかに生じさせることができるから、爆発燃焼による振動などを抑制することができる。

また、本発明の内燃機関の制御方法において、前記内燃機関の始動指示がなされたときには、前記所定範囲で停止した気筒に対して前記検出されたクランク角に基づいて該気筒の最初の点火タイミングにおける点火を伴って該内燃機関を始動するものとすることもできる。こうすれば、内燃機関を迅速に始動することができる。

次に、本発明を実施するための最良の形態を実施例を用いて説明する。

図１は、本発明の一実施例としての内燃機関装置２０を搭載する自動車１０の構成の概略を示す構成図である。自動車１０は、図示するように、ガソリンにより駆動するエンジン２２と、エンジン２２をコントロールするエンジン用電子制御ユニット（以下、エンジンＥＣＵという）７０と、エンジン２２のクランクシャフト２４の動力を変速してデファレンシャルギヤ１８を介して駆動輪１９ａ，１９ｂに出力するオートマチックトランスミッション１７と、このオートマチックトランスミッション１７を制御する図示しないＡＴ用電子制御ユニットとを備える。ここで、実施例の内燃機関装置２０としては、エンジン２２とエンジンＥＣＵ７０とが相当する。

エンジン２２は、吸気マニホールド３０に燃料を気筒毎に噴射可能な独立噴射式の４気筒エンジンとして構成されている。エンジン２２の各気筒２２ａ〜２２ｄは、吸気行程、圧縮行程、膨張行程（燃焼行程）、排気行程の４行程を１サイクルとして駆動する気筒として構成されており、１番気筒２２ａ，２番気筒２２ｂ，３番気筒２２ｃ，４番気筒２２ｄの順に直列に配置されると共に１番気筒２２ａ，３番気筒２２ｃ，４番気筒２２ｄ，２番気筒２２ｂの順にクランク角ＣＡが１８０°ずつ異なるようクランクシャフト２４に連結されている。図２に各気筒２２ａ〜２２ｄの４つの行程とクランク角ＣＡとの関係の一例を示す。なお、図２には、後述するエンジン停止時の制御を行なった際の燃料噴射やその後にエンジン２２を始動する際の燃料噴射と点火も示しているが、これらについては後述する。

エンジン２２は、導入した空気を清浄するエアクリーナ２６と、吸気管２７に取り付けられスロットルモータ２８ａにより駆動されて吸入空気量を調節するスロットルバルブ２８と、各気筒２２ａ〜２２ｄ毎に分岐した吸気マニホールド３０に取り付けられてガソリンを気筒毎に噴射する燃料噴射弁３２と、クランクシャフト２４の２回転に対して１回転の割合で回転するカムシャフト３４のカム３４ａにより駆動されガソリンと空気との混合気を燃焼室４０に導入する吸気バルブ３６と、圧縮行程から膨張行程にかけてのタイミングでイグナイタと一体化されたイグニッションコイル４１に電圧を印加することにより燃焼室４０に電気火花を発生させる点火プラグ４２と、カムシャフト３４と同様にクランクシャフト２４の２回転に対して１回転の割合で回転するカムシャフト３５のカム３５ａにより駆動され燃焼室４０の燃焼ガスを排気マニホールド４６に排出する排気バルブ３８と、排気中の一酸化炭素（ＣＯ）や炭化水素（ＨＣ），窒素酸化物（ＮＯｘ）の有害成分を浄化する図示しない浄化装置（三元触媒）とを備え、燃焼室４０内での混合気の爆発燃焼により得られるエネルギにより押し下げられるピストン４４の往復運動をクランクシャフト２４の回転運動に変換する。

エンジン２２のクランクシャフト２４にはクランクシャフト２４の回転角としてのクランク角ＣＡを検出するクランク角センサ４８が設けられており、カムシャフト３４，３５にはその回転角としてのカム角を検出するカム角センサ５０が取り付けられている。また、エンジン２２には、その冷却水の温度を検出する水温センサ５２や吸入空気の温度を検出する吸気温センサ５４，スロットルバルブ２８のポジションを検出するスロットルバルブポジションセンサ５６，エンジン２２の負荷としての吸入空気量を検出するバキュームセンサ５８などの各種センサも取り付けられている。これらのセンサからの信号はエンジンＥＣＵ７０に入力されている。ここで、クランク角センサ４８は、クランクシャフト２４に取り付けられた図示しないマグネットロータに対向する位置に磁気抵抗素子を配置したＭＲＥ回転センサとして構成されており、所定角度（例えばクランク角１０°ＣＡ）ごとに回転方向の解るパルスを出力する。実施例では、このクランク角センサ４８が発生するパルスを利用してクランク角ＣＡを特定すると共にエンジン２２の回転数Ｎｅを計算している。

エンジンＥＣＵ７０は、ＣＰＵ７２を中心とするマイクロコンピュータとして構成されており、ＣＰＵ７２の他に、処理プログラムなどを記憶するＲＯＭ７４と、一時的にデータを記憶するＲＡＭ７６と、図示しない入出力ポートおよび通信ポートと、を備える。エンジンＥＣＵ７０には、上述した各種センサからの信号、即ち、クランク角センサ４８からのクランク角θやカム角センサ５０からのカム角，水温センサ５２からの冷却水温，吸気温センサ５４からの吸気温，スロットルバルブポジションセンサ５６からのスロットルポジション，バキュームセンサ５８からの吸入空気量などが入力ポートを介して入力されていると共にシフトレバー８１の操作位置を検出するシフトポジションセンサ８２からのシフトポジションＳＰやアクセルペダル８３の踏み込み量を検出するアクセルペダルポジションセンサ８４からのアクセル開度Ａｃｃ，ブレーキペダル８５の踏み込み量を検出するブレーキペダルポジションセンサ８６からのブレーキペダルポジションＢＰ，車速センサ８８からの車速Ｖなども入力ポートを介して入力されている。また、エンジンＥＣＵ７０からは、燃料噴射弁３２への駆動信号やスロットルバルブ２８のポジションを調節するスロットルモータ２８ａへの駆動信号、イグニッションコイル４１への制御信号などが出力ポートを介して出力されている。

次に、こうして構成された実施例の自動車１０に搭載された内燃機関装置２０の動作、特にアイドルストップにおけるエンジン２２の運転停止時の動作について説明する。なお、実施例の自動車１０では、車速Ｖが値０でブレーキペダル８５が踏み込まれているなどの所定の自動停止条件が成立したときにエンジン２２を自動停止し、エンジン２２を自動停止した後にブレーキペダル８５の踏み込みが解除されるなどの所定の自動始動条件が成立したときにエンジン２２を自動始動する。このエンジン２２の自動停止や自動始動の制御については本発明の中核をなさないため、以下では必要に応じて説明するに止める。

図３は所定の自動停止条件が成立したときにエンジンＥＣＵ７０により実行される停止時燃料噴射処理ルーチンの一例を示すフローチャートであり、図４は同じく所定の自動停止条件が成立したときにエンジンＥＣＵ７０により実行される停止時点火処理ルーチンの一例を示すフローチャートである。まず、エンジン２２を停止する際の燃料噴射制御について停止時燃料噴射処理ルーチンに基づき説明し、その後、エンジン２２を停止する際の点火制御について停止時点火処理ルーチンに基づき説明する。

停止時燃料噴射処理ルーチンが実行されると、エンジンＥＣＵ７０のＣＰＵ７２は、まず、各気筒２２ａ〜２２ｄへの燃料噴射を禁止する（ステップＳ１００）。即ち、いわゆる燃料カットを行なうのである。これにより、エンジン２２の回転数Ｎｅは減少する。続いて、エンジン２２の回転数Ｎｅが燃料噴射開始回転数Ｎｒｅｆ１に至るのを待って（ステップＳ１１０，Ｓ１２０）、燃料噴射を許可する（ステップＳ１３０）。ここで、エンジン２２の回転数Ｎｅは、実施例では、図示しないエンジン回転数演算ルーチンによりクランク角センサ４８が発生するパルスを用いて計算されたものを入力するものとしたが、クランク角センサ４８が発生するパルスから演算するものとしてもよい。燃料噴射開始回転数Ｎｒｅｆ１は、エンジン２２が停止したときに吸気行程から圧縮行程にかけてクランク角ＣＡが角度ＣＡ１から角度ＣＡ２の範囲（燃料噴射停止範囲）で停止した気筒にエンジン２２の停止直前に燃料噴射を行なうことができる最大の回転数として設定されている。図５に燃料噴射停止範囲の一例を示す。この燃料噴射停止範囲は、エンジン２２を停止した後に始動するときの最初の点火タイミング（圧縮行程のおける上死点（ＴＤＣ）近傍）で混合気を燃焼させることができると共にこの燃焼によりエンジン２２の回転数Ｎｅを迅速に上昇させることができる範囲として設定されており、実施例では、吸気行程の後半部の角度ＣＡ１から圧縮行程の後半部の角度ＣＡ２の範囲として設定した。こうして燃料噴射が許可されると、エンジンＥＣＵ７０は、排気行程の終盤の燃料噴射タイミングに至った気筒に対して燃料噴射弁３２から燃料噴射を行なう。そして、エンジン２２の回転数Ｎｅが燃料噴射停止回転数Ｎｒｅｆ２に至るのを待って（ステップＳ１４０，Ｓ１５０）、燃料噴射を禁止し（ステップＳ１６０）、停止時燃料噴射処理ルーチンを終了する。ここで、燃料噴射停止回転数Ｎｒｅｆ２は、エンジン２２が停止したときに上述の燃料噴射停止範囲で停止した気筒にエンジン２２の停止直前に燃料噴射を行なうことができる最小の回転数として設定されている。したがって、この停止時燃料噴射処理を実行することにより、エンジン２２が停止したときに燃料噴射停止範囲で停止する気筒にエンジン２２を停止する前に燃料噴射しておくことができる。

図４に例示する停止時点火処理ルーチンが実行されると、エンジンＥＣＵ７０のＣＰＵ７２は、まず、停止時燃料噴射処理ルーチンにおけるステップＳ１００の燃料噴射の禁止に同期して燃料噴射された気筒に対する点火プラグ４２による点火を禁止する（ステップＳ２００）。次に、燃料噴射停止範囲に停止するとして気筒に燃料噴射が行なわれるのを待って（ステップＳ２１０）、クランク角センサ４８からのクランク角ＣＡを入力して燃料噴射した気筒のクランク角ＣＡａを計算すると共に計算したクランク角ＣＡａを角度ＣＡ４と比較する処理をエンジン２２が停止するまで繰り返す（ステップＳ２２０〜Ｓ２５０）。ここで、燃料噴射した気筒のクランク角ＣＡａは、例えば、その気筒の吸気行程における上死点を角度０として計算することができる。角度ＣＡ４は、燃料噴射された気筒に点火したときに燃焼が緩やかに生じる膨張行程におけるクランク角として設定されている。図６に燃料噴射停止範囲の一部と角度ＣＡ４との関係を示す。図示するように、実施例では、角度ＣＡ４は燃料噴射停止範囲を越えた圧縮行程から膨張行程における上死点から更に３０度から６０度程度進んだ角度に設定されている。また、角度ＣＡ３は、燃料噴射停止範囲を越え、且つ、停止時に点火させたい角度として設定されている。実施例では、上死点から１０度程度進んだ角度に設定されている。したがって、角度ＣＡ２，ＣＡ３，ＣＡ４は、この順に大きなもの（ＣＡ２＜ＣＡ３＜ＣＡ４）となる。上述したように、エンジン２２が停止したときに燃料噴射停止範囲で停止する気筒に燃料噴射がなされるから、通常は、燃料噴射された気筒のクランク角ＣＡａは角度ＣＡ１から角度ＣＡ２の範囲内となる。したがって、通常は、ステップＳ２２０〜Ｓ２５０の処理では、単に燃料噴射した気筒のクランク角ＣＡａを計算して角度ＣＡ４と比較する処理が繰り返されるだけのものとなる。エンジン２２が停止すると、計算した燃料噴射した気筒のクランク角ＣＡａを角度ＣＡ３と比較し（ステップＳ２８０）、クランク角ＣＡａが角度ＣＡ３以下のときには、これで停止時点火処理ルーチンを終了する。１番気筒２２ａが燃料噴射停止範囲に停止する際の燃料噴射やその後のエンジン２２の始動時の燃料噴射や点火の様子の一例を図２に示す。図示するように、エンジン２２の停止前の１番気筒２２ａの排気行程の終盤でこの１番気筒２２ａに燃料噴射が行なわれ、１番気筒２２ａの圧縮行程の約９０度のクランク角となる位置でエンジン２２が停止している。

燃料噴射した気筒のクランク角ＣＡａを計算して角度ＣＡ４と比較する処理が繰り返されている間に、クランク角ＣＡａが角度ＣＡ４に至ると、燃料噴射した気筒に対して点火すると共に（ステップＳ２６０）、点火のときに吸気行程にある気筒に燃料噴射して（ステップＳ２７０）、停止時点火処理ルーチンを終了する。このとき、点火した気筒では圧縮率が低下しているため燃焼が穏やかに生じるため、燃焼によるエンジン２２を回転させるエネルギも小さくなり、エンジン２２は若干のクランク角だけ回転して停止する。したがって、新たに燃料噴射した気筒は、吸気行程から圧縮行程の燃料噴射停止範囲で停止することになる。１番気筒２２ａが燃料噴射停止範囲に停止するとして燃料噴射したがそのクランク角ＣＡａが角度ＣＡ４に至ったために点火した際の燃料噴射や点火およびその後のエンジン２２の始動時の燃料噴射や点火の様子の一例を図７に示す。図示するように、１番気筒２２ａの膨張行程で点火されるときに吸気行程にある４番気筒２２ｄに燃料噴射が行なわれている。なお、３番気筒２２ｃには、燃料噴射停止範囲で停止するものとしてその排気行程の終盤で燃料噴射が行なわれている。このように、燃料噴射した気筒のクランク角ＣＡａが角度ＣＡ４に至ったときに点火することにより、次にエンジン２２を始動するときに未燃焼の燃料が排出されるのを防止することができる。この結果、エミッションの悪化を抑制することができる。しかも、燃料噴射した気筒への点火は、燃焼が穏やかに生じる膨張行程のクランク角で行なわれるから、爆発燃焼によって生じる振動を抑制することができ、運転者に違和感を生じさせるのを抑制することができる。

燃料噴射した気筒のクランク角ＣＡａが角度ＣＡ４に至る前にエンジン２２は停止したがクランク角ＣＡａが角度ＣＡ３より大きい位置でエンジン２２が停止したときには、ステップＳ２８０では肯定的な判定がなされ、エンジン２２を停止してから所定時間経過するのを待って（ステップＳ２９０）、燃料噴射した気筒に点火して（ステップＳ２９５）、停止時点火処理ルーチンを終了する。ここで、所定時間は、燃料噴射した気筒の燃焼室４０の圧力が緩和されるまでの時間として設定されており、例えば、２秒，３秒、５秒などのように設定される。このようにエンジン２２が停止してから所定時間経過してから点火するのは燃料噴射した気筒への点火による燃焼を穏やかに生じさせるためである。１番気筒２２ａが燃料噴射停止範囲に停止するとして燃料噴射したがそのクランク角ＣＡａが角度ＣＡ４に至らないものの角度ＣＡ３を越えた際の燃料噴射や点火およびその後のエンジン２２の始動時の燃料噴射や点火の様子の一例を図８に示す。図示するように、１番気筒２２ａは停止した後にその位置で点火されている。なお、３番気筒２２ｃには、燃料噴射停止範囲で停止するものとしてその排気行程の終盤で燃料噴射が行なわれている。このように、燃料噴射した気筒がそのクランク角ＣＡａは角度ＣＡ４に至らないものの角度ＣＡ３を越えたときにはエンジン２２が停止した後で点火することにより、次にエンジン２２を始動するときに未燃焼の燃料が排出されるのを防止することができる。この結果、エミッションの悪化を抑制することができる。しかも、燃料噴射した気筒への点火は、エンジン２２が停止してから所定時間経過してから行なわれるから、燃焼を穏やかに行なうことができ、爆発燃焼によって生じる振動を抑制することができる。この結果、運転者に違和感を生じさせるのを抑制することができる。

図９は、所定の自動始動条件が成立したときにエンジンＥＣＵ７０により実行されるエンジン始動制御ルーチンの一例を示すフローチャートである。エンジン始動制御ルーチンが実行されると、エンジンＥＣＵ７０のＣＰＵ７２は、まず、エンジン２２を停止したときのクランク角ＣＡに基づいて燃料噴射停止範囲で停止した気筒の点火タイミングを計算する（ステップＳ３００）。燃料噴射停止範囲に停止するとして燃料噴射された気筒が燃料噴射停止範囲に停止してるとき（例えば、図２における１番気筒２２ａの場合）には、その気筒の点火タイミングを計算し、燃料噴射停止範囲に停止するとして燃料噴射したがその気筒のクランク角ＣＡａが燃料噴射停止範囲を越えたために点火されたときには、そのときに燃料噴射停止範囲で停止している気筒（例えば、図７，８における３番気筒２２ｃ）の点火タイミングを計算する。続いて、クランキングを開始すると共に（ステップＳ３１０）、燃料噴射弁３２からの燃料噴射や点火プラグ４２による点火を開始し（ステップＳ３２０）、燃料噴射停止範囲で停止した気筒の次に点火タイミングとなる気筒（２番目の気筒）への燃料噴射タイミングと点火タイミングを計算する（ステップＳ３３０）。いま、１番気筒２２ａに燃料が噴射されて燃料噴射停止範囲の圧縮行程における約９０ＣＡ°で停止している図２の状態では、１番気筒２２ａの次に点火タイミングとなる３番気筒２２ｃは、吸気行程の約９０ＣＡ°で停止しており、３番気筒２２ｃには燃料噴射は行なわれていない。このため、３番気筒２２ｃにおいて最初の点火タイミングで燃焼を生じさせるには、吸気行程の途中で燃料を噴射し、噴射した燃料を燃焼室４０内に導入する必要がある。したがって、燃料噴射のタイミングは吸気行程が終了する前となる。次に１番気筒２２ａに燃料が噴射されて燃料噴射停止範囲の圧縮行程の角度ＡＣ２近傍で停止しているときに始動する場合を考える。このとき、１番気筒２２ａの次に点火タイミングとなる３番気筒２２ｃは、燃料噴射停止範囲内の吸気行程で停止しており、３番気筒２２ｃにも燃料噴射が行なわれている。このため、燃料噴射のタイミングの計算では燃料噴射は不要とされる。１番気筒２２ａに燃料が噴射されが燃料噴射停止範囲を大きく越えて膨張行程で点火された図７の状態では、３番気筒２２ｃの次に点火タイミングとなる４番気筒２２ｄには、１番気筒２２ａに点火されるときに燃料噴射がなされているから、燃料噴射のタイミングの計算では燃料噴射は不要とされる。１番気筒２２ａに燃料が噴射されが燃料噴射停止範囲を越えたためにエンジン２２を停止した後で点火された図８の状態では、３番気筒２２ｃの次に点火タイミングとなる４番気筒２２ｄには燃料噴射はなされていないから、燃料噴射のタイミングは吸気行程が終了する前となる。次に、３番目に点火タイミングとなる気筒への燃料噴射タイミングと点火タイミングを計算し（ステップＳ３４０）、４番目以降に点火タイミングとなる気筒に対する燃料噴射と点火を通常のタイミングに設定して（ステップＳ３５０）、エンジン始動制御ルーチンを終了する。このように燃料噴射タイミングと点火タイミングを計算し、計算した燃料噴射タイミングで燃料を噴射すると共に計算した点火タイミングで点火することにより、エンジン２２を始動する際の燃料が噴射されて燃料噴射停止範囲で停止した気筒で燃焼を生じさせることができると共にその次以降に点火タイミングとなる気筒でも燃焼を生じさせることができる。この結果、燃焼によるエネルギをエンジン２２の回転数Ｎｅを上昇させるのに使用することができるから、エンジン２２を迅速に始動することができる。

以上説明した実施例の内燃機関装置２０によれば、燃料噴射した気筒が燃料噴射停止範囲を越えたときにはその気筒に点火して燃焼させるから、次にエンジン２２を始動するときに未燃焼の燃料が排出されるのを防止することができる。この結果、エミッションの悪化を抑制することができる。しかも、燃料噴射した気筒のクランク角ＣＡａが角度ＣＡ４に至ったときにはそのときに点火し、燃料噴射した気筒がそのクランク角ＣＡａは角度ＣＡ４に至らないものの角度ＣＡ３を越えたときにはエンジン２２が停止した後で点火するから、燃焼を穏やかに行なうことができ、爆発燃焼によって生じる振動を抑制することができる。この結果、運転者に違和感を生じさせるのを抑制することができる。さらに、燃料噴射した気筒のクランク角ＣＡａが角度ＣＡ４に至ったときにその気筒に点火するときには、そのときに吸気行程にある気筒に対して燃料噴射を行なうから、次にエンジン２２を始動するときにその気筒に点火してエンジン２２の回転数Ｎｅを上昇させるエネルギを得ることができる。これにより、エンジン２２を迅速に始動することができる。もとより、燃料噴射停止範囲で停止する気筒にエンジン２２を停止する前に燃料噴射を行なうことができる。

また、本発明の内燃機関装置２０によれば、エンジン２２を自動始動するときには、燃料噴射停止範囲に停止している気筒の点火タイミングや２番目，３番目に点火タイミングとなる気筒の燃料噴射タイミングと点火タイミングを計算して燃料噴射と点火を行なうことにより、燃料が噴射されて燃料噴射停止範囲で停止した気筒に点火して燃焼を生じさせることができると共にその次以降に点火タイミングとなる気筒でも燃焼を生じさせることができる。この結果、燃焼によるエネルギをエンジン２２の回転数Ｎｅを上昇させるのに使用することができるから、エンジン２２を迅速に始動することができる。

実施例の内燃機関装置２０では、燃料噴射した気筒がそのクランク角ＣＡａは角度ＣＡ４に至らないものの角度ＣＡ３を越えたときにはエンジン２２が停止して所定時間経過したときに点火するものとしたが、エンジン２２の停止時には点火せず、次にエンジン２２を始動する際に点火するものとしてもよい。この場合、図４の停止点火処理ルーチンに代えて図１０にその一部を例示する停止点火処理ルーチンを実行すると共に図９のエンジン始動制御ルーチンに代えて図１１にその一部を例示するエンジン始動制御ルーチンを実行すればよい。停止時点火処理ルーチンでは、燃料噴射した気筒のクランク角ＣＡａが角度ＣＡ３を越えているときには、エンジン２２を停止して所定時間経過してから点火する処理に代えて、燃焼フラグＦに値１をセットする処理を実行する（ステップＳ２９５ａ）。そして、エンジン始動制御ルーチンでは、最初に燃焼フラグＦの値を調べ（ステップＳ３００ａ）、燃焼フラグＦが値０のときには、燃料を噴射して燃料噴射停止範囲に停止している気筒の点火タイミングを計算して（ステップＳ３００ｂ）、ステップＳ３１０以降の処理を実行し、燃焼フラグＦが値１のときには燃料噴射して角度ＣＡ３を超えて停止している気筒に点火して（ステップＳ３００ｃ）、ステップＳ３１０以降の処理を実行する。このようにしても、未燃焼の燃料が排出されるのを防止することができる。

実施例の内燃機関装置２０では、燃料噴射した気筒のクランク角ＣＡａが角度ＣＡ４に至ったときにその気筒に点火するときには、そのときに吸気行程にある気筒に対して燃料噴射を行なうものとしたが、吸気行程にある気筒に燃料噴射を行なわないものとしても構わない。

実施例の内燃機関装置２０では、エンジン２２の回転数Ｎｅが燃料噴射開始回転数Ｎｒｅｆ１に至ってから燃料噴射停止回転数Ｎｒｅｆ２に至るまで燃料噴射を許可することにより、エンジン２２が停止したときにクランク角ＣＡが角度ＣＡ１から角度ＣＡ２までの燃料噴射停止範囲に停止する気筒にエンジン２２が停止する前に燃料噴射を行なうものとしたが、エンジン２２の回転数Ｎｅなどに基づいてエンジン２２の停止位置を推定すると共にこの推定した停止位置に基づいて燃料噴射停止範囲に停止する気筒を推定し、この推定した気筒にエンジン２２が停止する前に燃料噴射を行なうものとしてもよい。

実施例の内燃機関装置２０では、燃料噴射停止範囲を吸気行程から圧縮行程にかけての範囲として設定したが、燃料噴射停止範囲を圧縮行程内の範囲に設定するものとしても構わない。

以上、本発明を実施するための最良の形態について実施例を用いて説明したが、本発明はこうした実施例に何等限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、種々なる形態で実施し得ることは勿論である。

本発明は、内燃機関装置の製造産業などに利用可能である。

本発明の一実施例としての内燃機関装置２０を搭載する自動車１０の構成の概略を示す構成図である。 各気筒２２ａ〜２２ｄの４つの行程とクランク角ＣＡとの関係の一例を示す説明図である。 エンジンＥＣＵ７０により実行される停止時燃料噴射処理ルーチンの一例を示すフローチャートである。 エンジンＥＣＵ７０により実行される停止時点火処理ルーチンの一例を示すフローチャートである。 燃料噴射停止範囲の一例を示す説明図である。 燃料噴射停止範囲の一部と角度ＣＡ４との関係の一例を示す説明図である。 各気筒２２ａ〜２２ｄの４つの行程とクランク角ＣＡとの関係の一例を示す説明図である。 各気筒２２ａ〜２２ｄの４つの行程とクランク角ＣＡとの関係の一例を示す説明図である。 エンジンＥＣＵ７０により実行されるエンジン始動制御ルーチンの一例を示すフローチャートである。 変形例の停止時点火処理ルーチンの一部の一例を示すフローチャートである。 変形例のエンジン始動制御ルーチンの一部の一例を示すフローチャートである。

符号の説明

１０ 自動車、１７ オートマチックトランスミッション、１８ デファレンシャルギヤ、１９ａ，１９ｂ 駆動輪、２０ 内燃機関装置、２２ エンジン、２２ａ １番気筒、２２ｂ ２番気筒、２２ｃ ３番気筒、２２ｄ ４番気筒、２４ クランクシャフト、２６ エアクリーナ、２７ 吸気管、２８ スロットルバルブ、２８ａ スロットルモータ、３０ 吸気マニホールド、３２ 燃料噴射弁、３４，３５ カムシャフト、３４ａ，３５ａ カム、３６ 吸気バルブ、３８ 排気バルブ、４０ 燃焼室、４１ イグニッションコイル、４２ 点火プラグ、４４ ピストン、４６ 排気マニホールド、４８ クランク角センサ、５０ カム角センサ、５２ 水温センサ、５４ 吸気温センサ、５６ スロットルバルブポジションセンサ、５８ バキュームセンサ、７０ エンジン用電子制御ユニット（エンジンＥＣＵ）、７２ ＣＰＵ、７４ ＲＯＭ、７６ ＲＡＭ、８１ シフトレバー、８２ シフトポジションセンサ、８３ アクセルペダル、８４ アクセルペダルポジションセンサ、８５ ブレーキペダル、８６ ブレーキペダルポジションセンサ、８８ 車速センサ。

Claims (7)

1. 内燃機関を有する内燃機関装置であって、
   前記内燃機関の各気筒の吸気系に個別に燃料を噴射可能な燃料噴射手段と、
   前記内燃機関の各気筒毎に点火可能な点火手段と、
   前記内燃機関の停止指示がなされたときには該内燃機関の気筒のうち圧縮行程の一部を含む所定範囲で停止する気筒に対して該内燃機関が停止する前に燃料噴射がなされるよう前記燃料噴射手段を制御し、該燃料噴射した気筒が前記所定範囲で停止せずに該所定範囲を越えたときには所定のタイミングで該気筒に点火がなされるよう前記点火手段を制御する停止時点火制御として前記燃料噴射した気筒が前記所定範囲を越えた膨張行程の所定位置に至ったときには該所定位置を越えるときを前記所定のタイミングとして該気筒に点火がなされるよう前記点火手段を制御すると共に前記停止時点火制御として前記燃料噴射した気筒が前記所定範囲は越えるが前記所定位置には至らないときには前記内燃機関が停止してから所定時間経過した以降のタイミングを前記所定のタイミングとして該気筒に点火がなされるよう前記点火手段を制御し、前記内燃機関の始動指示がなされたときには前記所定範囲で停止した気筒の最初の点火タイミングにおける点火を伴って該内燃機関が始動されるよう前記燃料噴射手段と前記点火手段とを制御する制御手段と、
   を備える内燃機関装置。
2. 前記制御手段は、前記燃料噴射した気筒に前記所定のタイミングで点火を行なうときには、該点火のときに吸気行程にある気筒に対して前記内燃機関が停止する前に燃料噴射がなされるよう前記燃料噴射手段を制御する手段である請求項１記載の内燃機関装置。
3. 前記制御手段は、前記燃料噴射した気筒が前記所定範囲を越えないときには停止した前記内燃機関を始動する際の該気筒の最初の点火タイミングを前記所定のタイミングとして該気筒に点火がなされるよう前記点火手段を制御する手段である請求項１記載の内燃機関装置。
4. 請求項１ないし３いずれか記載の内燃機関装置であって、
   前記内燃機関の回転数を検出する回転数検出手段を備え、
   前記制御手段は、前記内燃機関の停止指示がなされたときには、前記検出された内燃機関の回転数が開始回転数に至るまでは燃料噴射がなされないよう前記燃料噴射手段を制御すると共に前記検出された内燃機関の回転数が前記開始回転数に至ってから停止回転数に至るまでは燃料噴射が行なわれるよう前記燃料噴射手段を制御し更に前記検出された内燃機関の回転数が前記停止回転数に至った以降は燃料噴射がなされないよう前記燃料噴射手段を制御することにより、前記所定範囲で停止する気筒に燃料噴射する手段である
   内燃機関装置。
5. 請求項１ないし３いずれか記載の内燃機関装置であって、
   前記内燃機関の停止位置を推定する停止位置推定手段を備え、
   前記制御手段は、前記内燃機関の停止指示がなされたときには、前記停止位置推定手段により推定された前記内燃機関の停止位置で該内燃機関が停止したときに前記所定範囲で停止する気筒に対して該内燃機関が停止する直前の燃料噴射タイミングで燃料が噴射されるよう前記燃料噴射手段を制御する手段である
   内燃機関装置。
6. 各気筒の吸気系に燃料を個別に噴射可能な内燃機関の気筒のうち圧縮行程の一部を含む所定範囲で停止する気筒に燃料噴射がなされるよう内燃機関を運転停止する内燃機関の制御方法であって、
   前記燃料噴射した気筒が前記所定範囲を越えたときには所定のタイミングで該気筒に点火する停止時点火制御として前記燃料噴射した気筒が前記所定範囲を越えた膨張行程の所定位置に至ったときには該所定位置を越えるときを前記所定のタイミングとして該気筒に点火し、前記燃料噴射した気筒が前記所定範囲は越えるが前記所定位置には至らないときには前記内燃機関が停止してから所定時間経過した以降のタイミングを前記所定のタイミングとして該気筒に点火する
   ことを特徴とする内燃機関の制御方法。
7. 前記内燃機関の始動指示がなされたとき、前記所定範囲で停止した気筒に対して前記検出されたクランク角に基づいて該気筒の最初の点火タイミングにおける点火を伴って該内燃機関を始動する請求項６記載の内燃機関の制御方法。
   

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