JP5047376B1 - 内燃機関の制御装置および内燃機関の制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】自動停止要求発生後、エンジン回転速度の変動を抑制し、かつ再始動性を確保可能な範囲に吸気管圧を制御し、その吸気管圧を維持可能な内燃機関の制御装置を得る。
【解決手段】自動停止要求の発生に応じて燃料噴射を停止して内燃機関を停止させるとともに、再始動要求の発生に応じて内燃機関を再始動させるアイドルストップ制御部と、自動停止要求の発生時における内燃機関の吸気管圧が、所定圧よりも高圧側である場合に、内燃機関の吸気量を制御する吸気系の制御量を、吸気量がほぼ０となるように設定し、吸気管圧が、所定圧よりも低圧側である場合に、吸気管圧が所定圧となるまでの間、吸気系の制御量を、自動停止要求の発生時よりも吸気量が増大する側に設定し、その後、吸気量がほぼ０となるように設定する吸気量制御部とを備えたものである。
【選択図】図１

Description

この発明は、内燃機関（エンジン）の停止および再始動を制御するエンジン自動停止始動制御システム（アイドルストップ制御システム）を搭載した車両における内燃機関の制御装置および内燃機関の制御方法に関する。

近年、燃費の低減やエミッションの低減等を目的として、エンジン自動停止始動制御システム、いわゆるアイドルストップ制御システムを搭載した車両が増加しつつある。一般的なアイドルストップ制御システムは、運転者が車両を停止させた場合に、燃料噴射を停止（燃料カット）してエンジンを自動的に停止させ、その後、運転者が車両を発進させようとする動作、例えば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、自動的にスタータまたはスタータ兼用のモータに通電して、エンジンをクランキングして再始動させるものである。

このようなアイドルストップ制御システムでは、自動停止要求の発生直後に、燃料カットによりエンジン回転速度が低下している途中で、再始動要求が発生することがある。このとき、エンジンの回転が完全に停止してから、スタータに通電してエンジンをクランキングして再始動させると、自動停止要求の発生から再始動の完了までに時間がかかり、運転者に再始動の遅れ（もたつき）を感じさせることとなる。

そこで、アイドルストップ制御の燃料カットによりエンジン回転速度が低下している途中で、再始動要求が発生した場合に、エンジン回転速度が燃料噴射のみで再始動可能な回転速度領域にあるときには、スタータを使用せず燃料噴射のみでエンジンを再始動させる（自立復帰させる）ことが提案されている。

これに対して、再始動要求が発生したときのエンジン回転速度が、自立復帰可能な回転速度領域を下回った場合には、エンジンの回転が停止する前であっても、スタータに通電してエンジンを再始動させる必要がある。このとき、気筒内の空気量が少ないと、回転停止間際のエンジン回転速度の変動が小さくなり、エンジン（車体）の振動が抑制されるので、運転者の不快感を低減することができる。逆に、気筒内の空気量が多いと、エンジン回転速度の変動が大きくなり、運転者に振動による不快感を与えることとなる。

なお、スタータが、ピニオンギアを押し出してリングギアと噛合させる押し出し式のスタータである場合、リングギアとの噛み合い時に、リングギアの回転速度とピニオンギアの回転速度との差が小さいと、短い時間で噛み合うので、噛み合い時の不快音が運転者に認知されにくい。逆に、回転速度の差が大きいと、噛み合いに時間を要し、噛み合い時の不快音が運転者に認知されやすい。また、エンジン回転速度の変化幅が大きいと、回転速度の差が大きく変化してなかなか噛み合うことができず、噛み合い時の不快音が運転者に認知されやすい。

一方、燃料カット中は、スロットル開度が全閉位置に制御されるが、再始動要求が発生し、スロットル開度を全閉位置から再始動時の目標開度まで開いて、気筒内の空気量が再始動時の要求空気量に増加するまでには、応答遅れが存在する。ここで、この吸気系の応答遅れは、燃料噴射系の応答遅れと比較してかなり大きいので、再始動要求の発生時に直ちに燃料噴射を再開しても、吸気系の応答遅れにより、気筒内の空気量の増加が遅れて再始動時のエンジンの燃焼トルクが小さくなる。

そのため、自立復帰可能な回転速度領域において、再始動に失敗する頻度（確率）が増加する。また、スタータによるエンジンの再始動においても、再始動からエンジン回転速度が復帰するまでの時間が長くなる。これらのことを防止するためには、再始動要求が発生する以前に、気筒内の空気量をある程度確保しておくこと、つまり吸気管圧をある値以上にしておくことが必要になる。

すなわち、エンジン回転速度の変動を抑制しつつ再始動性を確保するという、背反する目的を達成するためには、自動停止要求の発生後、運転者の要求によりいつ発生するか分からない再始動要求に備えて、気筒内の空気量をある範囲内に制御すること、つまり吸気管圧をある範囲内に制御することが必要になる。

そこで、自動停止要求が発生すると、吸気系の制御量、例えばスロットル開度を、自動停止要求の発生時よりも開き側（空気量増大側）であって、吸気量を確保して再始動性を確保しつつ、回転停止間際のエンジン回転速度の変動を小さくしてエンジンの振動を抑制することができるような開度に設定する内燃機関の自動停止始動制御装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。また、この装置では、エンジン回転速度の低下に伴って、スロットル開度を閉め側に駆動し、さらにエンジン回転速度の変動によるエンジンの振動を抑制することが提案されている。

特開２０１０−２４２６２１号公報

しかしながら、従来技術には、以下のような課題がある。
自動停止要求の発生によりエンジン回転速度が低下している過程において、吸気管圧は、スロットル弁を通過して気筒内に吸入される空気量と、気筒内から排気管に排気される空気量とがバランスする圧力となる。上記の過程においては、エンジン回転速度が低下するに従って、吸気管圧は次第に上昇し、やがて大気圧となる。

ここで、スロットル弁を通過する空気量は、スロットル開度とスロットル弁の前後差圧とによって定まるので、スロットル開度が小さいほど、吸気管内に導入される空気量が減り、エンジン回転速度の低下により吸気管圧が上昇する度合いは小さくなる。また、自動停止要求の発生時のスロットル開度は、通常、エンジンのアイドル状態を維持できるだけの空気量（ＩＳＣ（Ｉｄｏｌ Ｓｐｅｅｄ Ｃｏｎｔｒｏｌ）分の空気量）を確保する開度となっている。

特許文献１のものでは、スロットル開度を一定とする場合でも、エンジン回転速度の低下に伴ってスロットル開度を閉め側に駆動する場合でも、スロットル開度を、自動停止要求の発生時のスロットル開度よりも閉め側には設定しない。そのため、スロットル弁を通過する空気量は、ＩＳＣ分以上の空気量が確保された状態となり、エンジン回転速度の低下により吸気管圧が上昇する度合いは比較的大きくなる。

したがって、上述したような背反する目的を達成するために、吸気管圧をある範囲内に制御したいにもかかわらず、そのような領域を確保できる時間が比較的短くなる。すると、制御したい範囲よりも低い吸気管圧で再始動要求が発生したり、回転停止間際の吸気管圧が制御したい範囲よりも高くなり、エンジン回転速度の変動が大きくなったりするという問題がある。

さらに、特許文献１のものでは、スロットル開度を一定とする場合、上述したような背反する目的を達成するようなスロットル開度を設定する必要があるので、自動停止要求の発生時のスロットル開度から大きく開くことはできない。そのため、吸気管圧が制御したい範囲に到達するまでに時間がかかるという問題もある。また、スロットル開度を大きく開いてから、エンジン回転速度の低下に伴ってスロットル開度を閉め側に駆動するとしても、実際には、スロットル開度を閉め側に駆動する条件として設定されるようなエンジン回転速度の変化は生じるものではない。

この発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、自動停止要求の発生後、エンジン回転速度の変動を抑制しつつ、再始動性を確保することができる範囲に吸気管圧を速やかに制御するとともに、その吸気管圧をより長く維持することができる内燃機関の制御装置および内燃機関の制御方法を得ることを目的とする。

この発明に係る内燃機関の制御装置は、自動停止要求の発生に応じて燃料噴射を停止して内燃機関を停止させるとともに、再始動要求の発生に応じて内燃機関を再始動させるアイドルストップ制御部と、自動停止要求の発生時における内燃機関の吸気管圧が、所定圧よりも高圧側である場合に、内燃機関の吸気量を制御する吸気系の制御量を、吸気量がほぼ０となるように設定し、吸気管圧が、所定圧よりも低圧側である場合に、吸気管圧が所定圧となるまでの間、吸気系の制御量を、自動停止要求の発生時よりも吸気量が増大する側に設定し、その後、吸気量がほぼ０となるように設定する吸気量制御部とを備えたものである。

また、この発明に係る内燃機関の制御方法は、自動停止要求の発生に応じて燃料噴射を停止して内燃機関を停止させるとともに、再始動要求の発生に応じて内燃機関を再始動させるアイドルストップ制御部を備えた内燃機関を制御する方法であって、自動停止要求の発生時における内燃機関の吸気管圧が、所定圧よりも高圧側である場合に、内燃機関の吸気量を制御する吸気系の制御量を、吸気量がほぼ０となるように設定し、吸気管圧が、所定圧よりも低圧側である場合に、吸気管圧が所定圧となるまでの間、吸気系の制御量を、自動停止要求の発生時よりも吸気量が増大する側に設定し、その後、吸気量がほぼ０となるように設定する吸気量制御ステップを備えたものである。

この発明に係る内燃機関の制御装置および内燃機関の制御方法によれば、吸気量制御部（ステップ）は、自動停止要求の発生時における内燃機関の吸気管圧が、所定圧よりも高圧側である場合に、内燃機関の吸気量を制御する吸気系の制御量を、吸気量がほぼ０となるように設定し、吸気管圧が、所定圧よりも低圧側である場合に、吸気管圧が所定圧となるまでの間、吸気系の制御量を、自動停止要求の発生時よりも吸気量が増大する側に設定し、その後、吸気量がほぼ０となるように設定する。
そのため、自動停止要求の発生後、エンジン回転速度の変動を抑制しつつ、再始動性を確保することができる範囲に吸気管圧を速やかに制御するとともに、その吸気管圧をより長く維持することができる内燃機関の制御装置および内燃機関の制御方法を得ることができる。

この発明の実施の形態１に係る内燃機関の制御装置を含むシステム全体を示す構成図である。 この発明の実施の形態１に係る内燃機関の制御装置の動作を示すフローチャートである。 この発明の実施の形態１に係る内燃機関の制御装置における、スロットル開度に対する吸気管圧の応答特性を示す説明図である。 （ａ）、（ｂ）は、この発明の実施の形態１に係る内燃機関の制御装置における、スロットル開度ステップ量に対する吸気管圧の応答特性を示す説明図である。 この発明の実施の形態１に係る内燃機関の制御装置の動作を示すタイミングチャートである。 この発明の実施の形態１に係る内燃機関の制御装置の動作を示すタイミングチャートである。 この発明の実施の形態１に係る内燃機関の制御装置における、スタータモータの回転速度特性を示す説明図である。

以下、この発明に係る内燃機関の制御装置の好適な実施の形態につき図面を用いて説明するが、各図において同一、または相当する部分については、同一符号を付して説明する。

実施の形態１．
図１は、この発明の実施の形態１に係る内燃機関の制御装置を含むシステム全体を示す構成図である。なお、この内燃機関１（以下、「エンジン１」と称する）には、複数の気筒２が設けられているが、図１では、そのうちの１本の気筒２のみを示している。

図１において、エンジン１の気筒２には、気筒２内に空気を吸入する吸気管３と、気筒２の燃焼室（図示せず）内で混合ガスが燃焼して生成された排気ガスを排出する排気管４とが接続されている。吸気管３の上流側には、エアフィルタ５が設けられている。エアフィルタ５には、吸入された空気の温度を検出する吸気温センサ６が取り付けられ、エアフィルタ５の下流側には、吸入された空気の流量（吸気量）を検出するエアフロセンサ７が取り付けられている。

エアフロセンサ７の下流側には、吸入される空気の流量を、モータ８の動力を用いて調節するスロットル弁９が設けられている。また、吸気管３において、スロットル弁９の近傍には、スロットル弁９の開度を検出するスロットル開度センサ１０が取り付けられている。スロットル弁９の下流側には、サージタンク１１が設けられている。

サージタンク１１には、吸気管圧を検出する吸気圧センサ１２が取り付けられている。サージタンク１１の下流側には、吸入された空気を各気筒２の燃焼室に分配して供給する吸気マニホルド１３が設けられている。吸気マニホルド１３において、各気筒２の吸気ポートの近傍には、燃料を噴射する燃料噴射弁１４が設けられている。

ここで、この燃料噴射弁１４から噴射された燃料と、吸入された空気との混合ガスが、吸気弁（図示せず）を介して各気筒２の燃焼室内に吸入される。各気筒２の燃焼室内に吸入された混合ガスは、気筒２の頂部に取り付けられ、吸入された混合ガスに点火する点火プラグ（図示せず）によって着火されて燃焼する。混合ガスの燃焼によって生成された排気ガスは、排気管４から触媒（図示せず）を通して大気に排出される。

また、エンジン１には、エンジン１の冷却水温を検出する水温センサ（図示せず）や、エンジン１のクランク軸が所定角度回転する毎に出力される信号を検出するクランク角センサ１５が取り付けられている。後述するエンジンコントロールユニット３０（以下、「ＥＣＵ（Ｅｎｇｉｎｅ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｕｎｉｔ）３０」と称する）は、クランク角センサ１５の検出信号に基づいて、クランク角度の検出やエンジン回転速度の演算を実行する。

また、エンジン１には、キー（図示せず）による始動（キーオン始動）時や再始動時に、エンジン１に設けられたリングギア１６を回転駆動させるスタータ２０が設けられている。スタータ２０は、ピニオンギア２１、ピニオン押し出し部２２、スタータモータ２３およびスタータモータ駆動部２４を有している。

ピニオンギア２１は、リングギア１６と噛合してリングギア１６を回転駆動させる。ピニオン押し出し部２２は、ピニオンギア２１をリングギア１６に噛み込ませるために、ピニオンギア２１をリングギア１６の方向に押し出す。スタータモータ駆動部２４は、スタータモータ２３を駆動させて、ピニオンギア２１を回転駆動させる。

ここで、ピニオン押し出し部２２およびスタータモータ駆動部２４は、ＥＣＵ３０からの駆動信号によって個々に駆動される。なお、スタータ２０の詳細な動作については、後述する。なお、スタータ２０、ＥＣＵ３０および上述した各種センサは、バッテリ１７から電力が供給されている。

ＥＣＵ３０は、入出力インタフェース３１、ＣＰＵ（マイクロプロセッサ）３２、ＲＯＭ（リードオンメモリ）３３、ＲＡＭ（ランダムアクセスメモリ）３４および駆動回路３５を有している。入出力インタフェース３１は、上述した各種センサからの出力信号や、アクセルペダル（図示せず）の踏み込み量や、ブレーキペダル（図示せず）の踏み込み量等の検出信号が入力される。

ＣＰＵ３２は、エンジン１の始動停止、再始動の制御実施可否等を演算し、駆動回路３５に演算結果を出力する。ＲＯＭ３３は、ＣＰＵ３２での種々の演算に使用される制御プログラムや各種制御定数を格納する。ＲＡＭ３４は、ＣＰＵ３２での演算結果を一時的に格納する。駆動回路３５は、ＣＰＵ３２からの演算結果に応じて、燃料噴射弁１４等に駆動信号を出力する。

ＥＣＵ３０は、クランク角センサ１５の検出信号に基づいて、エンジン回転速度の演算を実行するとともに、吸気温センサ６等各種センサからの出力信号に基づいて、ＲＯＭ３３に格納された制御プログラムおよび制御定数を用いて、エンジン１の運転状態を判断し、運転者の意思に応じた駆動信号や制御量を、燃料噴射弁１４およびモータ８等に出力する。また、ＥＣＵ３０は、エンジン１の自動停止要件や再始動要件の成立可否を判断し、自動停止中のスロットル弁９の制御や、再始動時のスタータ２０の制御を実行する。

続いて、スタータ２０の動作について説明する。まず、キーオン始動時、またはエンジン１の自動停止後で、エンジン１の回転状態が停止後の再始動要件を満たしている場合、入出力インタフェース３１を介してＥＣＵ３０に入力された各種センサからの出力信号に基づいて、ＣＰＵ３２がエンジン１の始動演算、または再始動演算を実行する。

次に、その演算結果に基づいて、ＥＣＵ３０の駆動回路３５からピニオン押し出し部２２に駆動信号が出力され、ピニオン押し出し部２２への通電が開始される。ピニオン押し出し部２２への通電が開始されることにより、ピニオンギア２１が押し出されてリングギア１６と噛合する。

その後、ＥＣＵ３０の駆動回路３５からスタータモータ駆動部２４に駆動信号が出力されてスタータモータ２３への給電回路が閉じ、バッテリ１７から電力が供給されてスタータモータ２３が駆動され、ピニオンギア２１およびリングギア１６を介してエンジン１の回転駆動が開始されることで、エンジン１が始動または再始動する。

また、エンジン１の自動停止後の惰性回転中において、再始動要件が成立した後は、後述するように、ＥＣＵ３０に入力されたクランク角センサ１５からの検出信号等に基づいて、ＣＰＵ３２内にプログラムソフトにより構成された回転速度演算手段により、エンジン回転速度Ｎｅが演算される。その後、演算されたエンジン回転速度Ｎｅに応じた駆動信号が、ＥＣＵ３０の駆動回路３５からピニオン押し出し部２２またはスタータモータ駆動部２４に出力され、スタータ２０が駆動されてエンジン１が再始動する。

ここで、ＥＣＵ３０は、アイドルストップ制御部および吸気量制御部を含んでいる。
アイドルストップ制御部は、自動停止要求の発生に応じて燃料噴射を停止してエンジン１を停止させるとともに、再始動要求の発生に応じてエンジン１を再始動させる。

吸気量制御部は、自動停止要求の発生時におけるエンジン１の吸気管圧が、所定圧よりも高圧側である場合に、エンジン１の吸気量を制御する吸気系の制御量を、吸気量がほぼ０となるように設定し、吸気管圧が、所定圧よりも低圧側である場合に、吸気管圧が所定圧となるまでの間、吸気系の制御量を、自動停止要求の発生時よりも吸気量が増大する側に設定し、その後、吸気量がほぼ０となるように設定する。

ここで、所定圧は、エンジン１の再始動時に、エンジン１の回転速度の変動が所定量以下になるとともに、再始動要求の発生時におけるエンジン１の気筒内の空気量が、気筒内に供給される燃料を燃焼させるために必要な量以上となる吸気管圧である。

次に、図２のフローチャートを参照しながら、この発明の実施の形態１に係る内燃機関の制御装置の動作について説明する。なお、この動作は、ＥＣＵ３０において一定時間ごとに実行される。

図２において、まず、ＥＣＵ３０は、エンジン１の吸気管圧を測定する（ステップＳ１）。続いて、ＥＣＵ３０は、ステップＳ１で測定された吸気管圧の平均化処理を実行する（ステップＳ２）。次に、ＥＣＵ３０は、再始動条件が成立しているか否かを判定する（ステップＳ３）。

ステップＳ３において、再始動条件が成立している（すなわち、Ｙｅｓ）と判定された場合には、ＥＣＵ３０は、スロットル目標開度を再始動開度に設定してエンジン１を再始動させる（ステップＳ４）。続いて、ＥＣＵ３０は、実行フラグを０にクリアして（ステップＳ５）、図２の処理を終了する。

一方、ステップＳ３において、再始動条件が成立していない（すなわち、Ｎｏ）と判定された場合には、ＥＣＵ３０は、ブレーキペダルが踏み込まれている等、個々の再始動条件が成立しておらず、再始動要件を満たしていないとして、自動停止条件が成立しているか否かを判定する（ステップＳ６）。

ステップＳ６において、自動停止条件が成立していない（すなわち、Ｎｏ）と判定された場合には、ＥＣＵ３０は、ブレーキペダルが踏み込まれていない等、個々の自動停止条件が成立しておらず、自動停止要件を満たしていないとして、ＩＳＳ（Ｉｄｏｌ Ｓｔｏｐ Ｓｙｓｔｅｍ）フラグ前回値にＩＳＳフラグを代入する（ステップＳ７）。次に、ＥＣＵ３０は、ＩＳＳフラグを０にクリアして（ステップＳ８）、ステップＳ４に移行する。

一方、ステップＳ６において、自動停止条件が成立している（すなわち、Ｙｅｓ）と判定された場合には、ＥＣＵ３０は、ＩＳＳフラグ前回値にＩＳＳフラグを代入する（ステップＳ９）。続いて、ＥＣＵ３０は、ＩＳＳフラグを１にセットする（ステップＳ１０）。次に、ＥＣＵ３０は、ＩＳＳフラグ前回値が１であるか否かを判定する（ステップＳ１１）。

ステップＳ１１において、ＩＳＳフラグ前回値が１でない（０である）（すなわち、Ｎｏ）と判定された場合には、ＥＣＵ３０は、吸気管圧が第１判定値Ｐ１よりも小さいか否かを判定する（ステップＳ１２）。

ステップＳ１２において、吸気管圧が第１判定値Ｐ１よりも小さい（すなわち、Ｙｅｓ）と判定された場合には、ＥＣＵ３０は、実行フラグを１にセットして（ステップＳ１３）、実行フラグが１にセットされているか否かを判定する（ステップＳ１４）。

一方、ステップＳ１２において、吸気管圧が第１判定値Ｐ１以上である（すなわち、Ｎｏ）と判定された場合には、ＥＣＵ３０は、実行フラグを０にクリアして（ステップＳ１５）、ステップＳ１４に移行する。また、ステップＳ１１において、ＩＳＳフラグ前回値が１である（すなわち、Ｙｅｓ）と判定された場合には、直ちにステップＳ１４に移行する。

ステップＳ１４において、実行フラグが１にセットされている（すなわち、Ｙｅｓ）と判定された場合には、ＥＣＵ３０は、吸気管圧が第２判定値Ｐ２よりも小さいか否かを判定する（ステップＳ１６）。

ステップＳ１６において、吸気管圧が第２判定値Ｐ２よりも小さい（すなわち、Ｙｅｓ）と判定された場合には、ＥＣＵ３０は、スロットル目標開度を所定値Ｋ１に設定して（ステップＳ１７）、図２の処理を終了する。

一方、ステップＳ１４において、実行フラグが０にクリアされている（すなわち、Ｎｏ）と判定された場合、およびステップＳ１６において、吸気管圧が第２判定値Ｐ２以上である（すなわち、Ｎｏ）と判定された場合には、ＥＣＵ３０は、スロットル目標開度を全閉学習値に対して所定値Ｋ２を加えた値を設定する（ステップＳ１８）。続いて、ＥＣＵ３０は、実行フラグを０にクリアして（ステップＳ１９）、図２の処理を終了する。

ここで、図３を参照しながら、ステップＳ２の吸気管圧の平均化処理について説明する。吸気圧センサ１２で検出される吸気管圧は、エンジン１のピストンの動きに連動して脈動する。そこで、この脈動を除去するためにフィルタを用いて吸気管圧を平均化するが、フィルタ定数が大きすぎると、図３に示すように、過渡的な吸気管圧の変化時に検出遅れが生じる恐れがある。なお、吸気管圧の平均化処理は、移動平均によって実行されてもよい。

次に、図４を参照しながら、ＩＳＳフラグが１にセットされたときのスロットル開度設定値Ｋ１について説明する。図４（ａ）は、スロットル開度設定値が大きい場合におけるスロットル開度設定値に対する吸気管圧の応答例を示し、図４（ｂ）は、スロットル開度設定値が小さい場合におけるスロットル開度設定値に対する吸気管圧の応答例を示している。また、吸気管圧は、実線がフィルタ前を示し、破線がフィルタ後を示しており、プログラムではフィルタ後の吸気管圧により制御が実行されている。

図４（ａ）において、時刻Ｔ１でスロットル開度がＫ１１まで開かれることにより、吸気管圧は上昇を開始する。その後、時刻Ｔ２でフィルタ後の吸気管圧が上述した第２判定値Ｐ２になるので、スロットル弁９が閉じられる。このとき、フィルタ前の吸気管圧は、ＰＯＳ１まで上昇する。

続いて、図４（ｂ）において、時刻Ｔ１でスロットル開度がＫ１２（Ｋ１２＜Ｋ１１）まで開かれることにより、吸気管圧は上昇を開始する。その後、時刻Ｔ３でフィルタ後の吸気管圧が上述した第２判定値Ｐ２になるので、スロットル弁９が閉じられる。このとき、フィルタ前の吸気管圧は、ＰＯＳ２まで上昇する。

ここで、吸気管圧が第２判定値Ｐ２に到達する時間は、図４（ａ）、（ｂ）から、スロットル開度設定値を大きくした方が速くなることが分かる。また、フィルタ後の吸気管圧の応答は、図４（ａ）の場合も図４（ｂ）の場合も、第２判定値Ｐ２近傍の吸気管圧で安定することが分かる。

しかしながら、フィルタ前の吸気管圧の応答を見てみると、図４（ａ）の場合がＰＯＳ１まで、図４（ｂ）の場合がＰＯＳ２までオーバシュートする。このとき、エンジン１の再始動に最適な吸気管圧はＰ２なので、図４（ａ）の場合は、エンジン回転速度の変化幅が大きくなり、リングギアとピニオンギアとの回転速度の差が大きく変化するので、噛み合いにくい状態となる。そのため、噛み合い時の不快音が運転者に認知されやすくなる。そこで、スロットル開度設定値Ｋ１は、エンジン１の排気量やスロットル流量特性に応じて、吸気管圧のオーバシュート量が、所定値以内となるように、かつ第２判定値Ｐ２に到達するまでの時間が所定時間以下となるように設定される。

次に、スロットル開度の全閉学習値に加える所定値Ｋ２について説明する。なお、スロットル開度の全閉学習値は、キーオフ直後のエンジン停止中に、スロットル弁９を押し当て、そのときのセンサ値を学習値として記憶しておくものである。

ここで、スロットル弁９を全開にしようとしたとき、全閉学習値の学習時と制御実行時とで雰囲気温度等が変化していた場合には、スロットル弁９を駆動するモータ８の温度特性により、スロットル弁９を吸気管３に押しつけすぎる可能性がある。スロットル弁９を吸気管３に押しつけすぎた場合には、最悪の場合、モータ焼損の恐れがある。そこで、全閉学習値に所定値Ｋ２の余裕分を加算することにより、モータ焼損を回避してスロットル制御を実行することができる。所定値Ｋ２の設定値としては、５ｍＶ程度が一般的である。

続いて、図５、６のタイミングチャートを参照しながら、この発明の実施の形態１に係る内燃機関の制御装置の動作について説明する。図５は、エンジン回転速度が低回転の場合に再始動要求が発生したときの応答を示し、図６は、エンジン回転速度が高回転の場合に再始動要求が発生したときの応答を示している。

図５において、まず、時刻ｔ１でエンジン１の自動停止要件が成立すると、燃料噴射弁１４からの燃料供給が停止される等、自動停止制御が実行されて、ＩＳＳフラグが１にセットされる。自動停止要件が成立し、自動停止制御が実行されることにより、エンジン回転速度Ｎｅは、時刻ｔ１以降惰性回転しながら低下する。

また、このとき（時刻ｔ１）、吸気管圧Ｐｂと第１判定値Ｐ１［ｍｍＨｇ］とが比較される。図５のケースでは、吸気管圧Ｐｂが第１判定値Ｐ１よりも小さいので、スロットル開度が所定値Ｋ１に設定される。時刻ｔ１でスロットル開度を所定値Ｋ１に設定することにより、以後吸気管圧Ｐｂは増加する。

続いて、吸気管圧Ｐｂが第２判定値Ｐ２を超えた時刻ｔ２において、スロットル開度が、全閉学習値に所定値Ｋ２を加えた値に設定される。これにより、吸気管圧Ｐｂを、再始動に必要な空気量を確保できる圧力である第１判定値Ｐ１の近傍に維持することができる。

次に、時刻ｔ３において、ブレーキペダルが離された等、個々の再始動条件が成立した場合には、再始動要求フラグ（実行フラグ）が１にセットされ、スロットル開度が再始動時の開度に設定される。

また、このとき（時刻ｔ３）、再始動条件が成立し、再始動が実行されることにより、ピニオン押し出し部２２が駆動され、ピニオンギア２１がリングギア１６に噛合された後、スタータモータ駆動部２４によってスタータモータ２３が駆動されて、ピニオンギア２１およびリングギア１６を介して、スタータ２０によってエンジン１が駆動されて加速する。

エンジン１が加速すると同時に、燃料噴射弁１４からの燃料供給も再開され、エンジン１での燃焼が再開されたことで、エンジン回転速度ＮｅがＮｅ１［ｒｐｍ］を超えてエンジン１の再始動が完了する。また、時刻ｔ４以降は、アクセル開度に応じたスロットル開度となる。

次に、図６において、時刻ｔ３までの応答は、図５に示したものと同様なので、説明を省略する。
図６において、時刻ｔ３でブレーキペダルが離された等、個々の再始動条件が成立した場合には、再始動要求フラグが１にセットされ、スロットル開度が再始動時の開度に設定される。

また、時刻ｔ３で再始動要件が成立した場合には、エンジン１の再始動のために、スタータ２０による加速が必要となるが、エンジン回転速度Ｎｅが高いので、スタータモータ駆動部２４によってスタータモータ２３を先に駆動させ、ピニオンギア２１が破線で示すように回転し始める。ピニオンギア２１の回転速度は、図７に示される特性のように上昇するが、エンジン回転速度Ｎｅは惰性回転しながら低下していくので、ピニオンギア２１が回転を始めてから所定時間後には、両者の回転速度が一致する。

エンジン回転速度Ｎｅとピニオンギア２１の回転速度とが一致するタイミングに合わせて、ピニオン押し出し部２２が駆動され、ピニオンギア２１がリングギア１６に噛合された後、スタータ２０のスタータモータ２３によってエンジン１が駆動されて加速する。

エンジン１が加速すると同時に、燃料噴射弁１４からの燃料供給も再開され、エンジン１での燃焼が再開されたことで、エンジン回転速度ＮｅがＮｅ１［ｒｐｍ］を超えてエンジン１の再始動が完了する。また、時刻ｔ４以降は、アクセル開度に応じたスロットル開度となる。

図５、６において、第１判定値Ｐ１は、エンジン１の再始動に必要な空気量を確保できる３００［ｍｍＨｇ］程度、第２判定値Ｐ２は、３１０［ｍｍＨｇ］程度に設定するとよい。なお、図５ではＰ１＜Ｐ２としたが、Ｐ１とＰ２とは、同じ設定値であってもよい。

以上のように、実施の形態１によれば、吸気量制御部は、自動停止要求の発生時における内燃機関の吸気管圧が、所定圧よりも高圧側である場合に、内燃機関の吸気量を制御する吸気系の制御量を、吸気量がほぼ０となるように設定し、吸気管圧が、所定圧よりも低圧側である場合に、吸気管圧が所定圧となるまでの間、吸気系の制御量を、自動停止要求の発生時よりも吸気量が増大する側に設定し、その後、吸気量がほぼ０となるように設定する。
そのため、自動停止要求の発生後、エンジン回転速度の変動を抑制しつつ、再始動性を確保することができる範囲に吸気管圧を速やかに制御するとともに、その吸気管圧をより長く維持することができる内燃機関の制御装置および内燃機関の制御方法を得ることができる。

また、所定圧は、内燃機関の再始動時に、内燃機関の回転速度の変動が所定量以下になるとともに、再始動要求の発生時における内燃機関の気筒内の空気量が、気筒内に供給される燃料を燃焼させるために必要な量以上となる吸気管圧である。
そのため、エンジンの振動や、ピニオンが噛み合い完了するまでの不快音を抑制することができる。

また、吸気管圧は、測定された吸気管圧を移動平均処理またはフィルタ処理した値なので、吸気の脈動を抑制し、吸気管圧を、好適に再始動を確保できる範囲に制御することができる。
また、吸気量が増大する側の設定値は、吸気管圧のオーバシュート量が所定値以下になるとともに、所定圧に到達するまでの時間が所定時間以下になる値なので、ピニオンギアとリングギアとを噛み合わせることができる領域を拡大することができる。

なお、上記実施の形態１では、スロットル開度を用いて吸気管圧を制御した例を示したが、これに限定されず、吸気系の制御量は、ＥＧＲ弁の開度および可変吸気バルブのリフト量の少なくとも一方であってもよい。これらの場合も、上記実施の形態１と同様の効果を得ることができる。

１ エンジン、２ 気筒、３ 吸気管、４ 排気管、５ エアフィルタ、６ 吸気温センサ、７ エアフロセンサ、８ モータ、９ スロットル弁、１０ スロットル開度センサ、１１ サージタンク、１２ 吸気圧センサ、１３ 吸気マニホルド、１４ 燃料噴射弁、１５ クランク角センサ、１６ リングギア、１７ バッテリ、２０ スタータ、２１ ピニオンギア、２２ ピニオン押し出し部、２３ スタータモータ、２４ スタータモータ駆動部、３０ ＥＣＵ（アイドルストップ制御部、吸気量制御部）、３１ 入出力インタフェース、３２ ＣＰＵ、３３ ＲＯＭ、３４ ＲＡＭ、３５ 駆動回路。

Claims (7)

1. 自動停止要求の発生に応じて燃料噴射を停止して内燃機関を停止させるとともに、再始動要求の発生に応じて前記内燃機関を再始動させるアイドルストップ制御部と、
   前記自動停止要求の発生時における前記内燃機関の吸気管圧が、所定圧よりも高圧側である場合に、前記内燃機関の吸気量を制御する吸気系の制御量を、前記吸気量がほぼ０となるように設定し、前記吸気管圧が、前記所定圧よりも低圧側である場合に、前記吸気管圧が前記所定圧となるまでの間、前記吸気系の制御量を、前記自動停止要求の発生時よりも前記吸気量が増大する側に設定し、その後、前記吸気量がほぼ０となるように設定する吸気量制御部と、
   を備えたことを特徴とする内燃機関の制御装置。
2. 前記所定圧は、前記内燃機関の再始動時に、前記内燃機関の回転速度の変動が所定量以下になるとともに、前記再始動要求の発生時における前記内燃機関の気筒内の空気量が、前記気筒内に供給される燃料を燃焼させるために必要な量以上となる吸気管圧であることを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の制御装置。
3. 前記吸気管圧は、測定された吸気管圧を移動平均処理またはフィルタ処理した値であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の内燃機関の制御装置。
4. 前記吸気量が増大する側の設定値は、前記吸気管圧のオーバシュート量が所定値以下になるとともに、前記所定圧に到達するまでの時間が所定時間以下になる値であることを特徴とする請求項１から請求項３までの何れか１項に記載の内燃機関の制御装置。
5. 前記吸気系の制御量は、前記内燃機関のスロットル弁の開度、ＥＧＲ弁の開度および可変吸気バルブのリフト量の少なくとも１つを含むことを特徴とする請求項１から請求項４までの何れか１項に記載の内燃機関の制御装置。
6. 前記アイドルストップ制御部は、前記再始動要求が発生した場合に、前記内燃機関に設けられたスタータのピニオンギアを押し出し、前記内燃機関のリングギアと噛合させて前記内燃機関を再始動させることを特徴とする請求項１から請求項５までの何れか１項に記載の内燃機関の制御装置。
7. 自動停止要求の発生に応じて燃料噴射を停止して内燃機関を停止させるとともに、再始動要求の発生に応じて前記内燃機関を再始動させるアイドルストップ制御部を備えた内燃機関を制御する方法であって、
   前記自動停止要求の発生時における前記内燃機関の吸気管圧が、所定圧よりも高圧側である場合に、前記内燃機関の吸気量を制御する吸気系の制御量を、前記吸気量がほぼ０となるように設定し、前記吸気管圧が、前記所定圧よりも低圧側である場合に、前記吸気管圧が前記所定圧となるまでの間、前記吸気系の制御量を、前記自動停止要求の発生時よりも前記吸気量が増大する側に設定し、その後、前記吸気量がほぼ０となるように設定する吸気量制御ステップ、
   を備えたことを特徴とする内燃機関の制御方法。

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