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WO2010067536A1 - 内燃機関の停止時に点火を停止する時期を制御する装置および方法 - Google Patents

内燃機関の停止時に点火を停止する時期を制御する装置および方法 Download PDF

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WO2010067536A1
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WO
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ignition
throttle valve
internal combustion
combustion engine
stopping
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Application number
PCT/JP2009/006519
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Inventor
三井淳
軽部道昭
保泉知春
Original Assignee
本田技研工業株式会社
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Publication date
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Definitions

  • the present invention relates to an apparatus and method for controlling the timing of stopping ignition when the internal combustion engine is stopped.
  • the piston which is about to stop can not resist the inertial energy of the reciprocating motion due to the inertia of the piston as a result of the reduction of the air amount in the cylinder in the compression stroke. For this reason, the piston which performs inertia movement tends to stop near the top dead center.
  • Patent Document 1 proposes that the throttle valve be slightly opened to weaken the negative pressure in the intake passage if the engine speed due to inertia falls below a preset value when the engine is stopped.
  • Patent Document 2 describes stopping an ignition signal when the engine speed becomes equal to or less than a predetermined value when the engine is stopped.
  • Patent No. 4066642 (patent document 3) describes that when stopping the engine, after completion of fuel injection, ignition control is continued until at least two or more combustion cycles have elapsed in each cylinder. There is. This is to prevent unburned fuel from flowing into the exhaust system.
  • Patent Document 4 describes that the ignition timing is retarded according to the change in pressure in the intake pipe in order to prevent the engine speed from rising at the time of deceleration of the vehicle. There is. Further, feedback control for advancing and retarding the ignition timing is disclosed in Japanese Patent No. 3321021 (Patent Document 5) and Japanese Patent Application Laid-Open No. 2003-176772 (Patent Document 6).
  • the device for controlling the timing of stopping ignition when the internal combustion engine according to the present invention stops includes a throttle valve for controlling an intake air amount of the internal combustion engine, an actuator for driving the throttle valve, and the rotational speed of the internal combustion engine
  • the engine speed sensor to detect and the electronic control unit which controls the said internal combustion engine are provided.
  • the electronic control unit sends a signal to the actuator to open the throttle valve to control the stop position of the piston in response to a stop command of the internal combustion engine, and the throttle valve to control the stop position of the piston Means for stopping the ignition of the ignition plug when the valve is opened.
  • the piston is dead by opening the throttle valve before the internal combustion engine is stopped. It can prevent stopping at a point. Then, by stopping the ignition, it is possible to prevent the fuel remaining in the intake pipe and the combustion chamber from being burned by the air introduced when the throttle valve is opened.
  • the internal combustion engine includes an opening degree sensor that detects the opening degree of the throttle valve, and the means for stopping the ignition stops the ignition based on the throttle opening degree detected by the opening degree sensor. Configured For example, when the throttle opening degree is equal to or more than a predetermined value or when the change amount of the throttle opening degree is equal to or more than a predetermined value, it may be determined that the throttle valve is opened and the ignition may be stopped. .
  • the internal combustion engine includes a pressure sensor for detecting the pressure in the intake pipe, and the means for stopping the ignition has a pressure detected by the pressure sensor equal to or higher than a predetermined value. Stop the ignition.
  • the electronic control unit is configured to perform first ignition timing correction means for correcting the ignition timing by feedback control such that the number of revolutions of the internal combustion engine becomes the target number of revolutions; And second ignition correction means for correcting the ignition timing in accordance with the first ignition timing correction means, the ignition timing advanced by the first ignition timing correction means being retarded by the second ignition timing correction means Stop the ignition.
  • the means for stopping the ignition stops the ignition based on the change of the target opening of the throttle valve. Ignition is reliably avoided by stopping the ignition based on the command to open the throttle valve to control the stop position of the piston, that is, based on the target opening of the throttle valve being changed can do.
  • an apparatus for controlling stop of an internal combustion engine of the present invention comprises a throttle valve for controlling an intake air amount of the internal combustion engine, an actuator for driving the throttle valve, and the internal combustion engine It has an engine speed sensor that detects the engine speed, and an electronic control unit that controls the internal combustion engine.
  • the electronic control unit in response to a stop command of the internal combustion engine, sends the signal to the actuator to shift the throttle valve to a predetermined opening smaller than the opening during idle operation and to hold the throttle valve at the predetermined opening.
  • First means after execution of the first means, second means for signaling the actuator to open the throttle valve beyond the predetermined opening to control the stop position of the piston; And a means for stopping ignition of the ignition plug in response to the opening degree of the throttle valve being changed from the predetermined opening degree.
  • the throttle valve When an engine stop command is issued, the throttle valve is held at a predetermined opening (opening not closed until fully closed) for vibration suppression, and then immediately before the throttle valve is opened to control the stop position of the piston, the throttle The valve may be controlled to be fully closed or to the closing side of the predetermined opening. In this case, it is detected that the throttle valve is controlled to the closing side from the predetermined opening degree, and the ignition is stopped.
  • the means for stopping the ignition stops the ignition based on the target opening of the throttle valve being changed from the predetermined opening. Thereby, ignition can be reliably avoided.
  • the electronic control unit sends a signal to the actuator to open the throttle valve to control the stop position of the piston in response to the stop command of the internal combustion engine. And stopping the ignition of the ignition plug when the throttle valve is opened to control the stop position of the piston.
  • the electronic control unit sets the throttle valve to a predetermined opening smaller than the opening during idle operation in response to the stop command of the internal combustion engine. After the steps of sending a signal to the actuator to shift and hold it at the predetermined opening and sending a signal to the actuator, the throttle valve is opened more than the predetermined opening to control the stop position of the piston. Sending a signal to the actuator; and stopping the ignition of the ignition plug in response to the opening of the throttle valve being changed from the predetermined opening.
  • FIG. 1 is a block diagram showing an overall configuration of an idle speed control device for an internal combustion engine.
  • 4 is a control flow of an engine stop control process according to one embodiment of the present invention. It is a figure for demonstrating the behavior of an exhaust valve and an inlet valve. It is a figure for demonstrating the opening / closing behavior of the instruction
  • FIG. 1 is a block diagram showing an overall configuration of a device for controlling a throttle valve when the internal combustion engine is stopped.
  • Engine 10 is, for example, a four-cylinder automobile engine.
  • a throttle valve 14 is disposed in the intake pipe 12.
  • the throttle valve 14 is driven by an actuator 18 in response to a control signal from an electronic control unit (ECU) 60.
  • the ECU 60 sends a control signal for controlling the opening degree of the throttle valve 14 to the actuator 18 according to the output from the accelerator pedal opening degree sensor (not shown).
  • This system is called a drive-by-wire system, and another system is a system in which the wire 16 is connected to an accelerator pedal and the throttle valve is controlled directly by the accelerator pedal.
  • a throttle valve opening sensor 20 is provided near the throttle valve 14 and outputs a signal corresponding to the throttle opening ⁇ TH.
  • a fuel injection valve 24 is provided between the throttle valve 14 and an intake valve of the engine 10 for each cylinder.
  • the fuel injection valve 24 is connected to a fuel pump (not shown) and receives supply of fuel from a fuel tank (not shown) via the fuel pump.
  • the fuel injection valve 24 is driven in accordance with a control signal from the ECU 60.
  • An igniter 25 is provided in each cylinder of the engine 10.
  • the igniter 25 is driven in accordance with a signal for controlling the ignition timing IGLOG from the ECU 60.
  • An intake pipe pressure sensor 32 and an intake air temperature sensor 34 are provided downstream of the throttle valve 14 of the intake pipe 12 and output electrical signals indicating the intake pipe absolute pressure PB and the intake air temperature TA, respectively.
  • a cylinder discrimination sensor (CYL) 40 is provided in the vicinity of the camshaft or crankshaft of the engine 10, and outputs a cylinder discrimination signal CYL at a predetermined crank angle position of the first cylinder, for example.
  • a TDC sensor 42 and a crank angle sensor (CRK) 44 are provided, and the former outputs a TDC signal at a predetermined crank angle position related to the piston top dead center (TDC) position of each cylinder, and the latter outputs , CRK signal at a crank angle (for example, 30 degrees) whose cycle is shorter than that of the TDC signal.
  • An exhaust pipe 46 is connected to the engine 10.
  • the exhaust gas generated by the combustion is purified by the catalytic device 50 and discharged to the outside.
  • a wide area air fuel ratio (LAF) sensor 52 is provided upstream of the catalyst device 50, and outputs a signal proportional to the oxygen concentration in the exhaust gas over a wide range from lean to rich.
  • LAF wide area air fuel ratio
  • a vehicle speed sensor 54 is disposed in the vicinity of a drive shaft for driving the wheels of a car, and outputs a signal for each predetermined rotation of the drive shaft.
  • the ignition switch 55 is disposed at the driver's seat, causes the engine to start and stop, and outputs an ON or OFF signal.
  • the vehicle is provided with an atmospheric pressure sensor 56, which outputs a signal corresponding to the atmospheric pressure.
  • the outputs of these sensors are sent to an ECU (Electronic Control Unit) 60.
  • the ECU 60 is constituted by a microcomputer, and has a processor CPU 60a for performing calculations, a list of control programs and various data, a table, a ROM 60b for storing a map, and a RAM 60c for temporarily storing calculation results by the CPU 60a.
  • the ECU 60 has a non-volatile memory, and stores data and the like necessary for engine control in the next operation cycle in the non-volatile memory.
  • the non-volatile memory can be composed of an EEPROM, which is a rewritable ROM, or a RAM with a backup function, which is supplied with a holding current even when the power of the vehicle is turned off and holds a storage.
  • Outputs of various sensors are input to an input interface 60 d of the ECU 60.
  • the input interface 60 d includes a circuit that shapes an input signal to correct a voltage level, and an A / D converter that converts an analog signal to a digital signal.
  • the CPU 60a counts the CRK signal from the crank angle sensor 44 with a counter to detect the engine rotational speed NE, and counts the signal from the vehicle speed sensor 54 to detect the traveling speed VP of the vehicle.
  • the CPU 60a executes an operation according to the program stored in the ROM 60b, and sends a drive signal to the fuel injection valve 24, the actuator 18 of the throttle valve, etc. via the output interface 60e.
  • the ECU 60 has a function of performing feedback control of the ignition timing in accordance with the rotational speed and load of the internal combustion engine.
  • the function of feeding back the ignition timing adjusts the ignition timing to maintain the idle speed while the internal combustion engine is idling.
  • the ECU 60 sends a signal indicating the adjusted ignition timing IGLOG to the igniter 25 to drive the igniter 25.
  • the function of feeding back the ignition timing is, for example, as described in Patent Document 5, when the amount of intake air decreases, the ECU 60 sends a signal for controlling the ignition timing IGLOG to the igniter 25, and the engine speed NE Advance the ignition timing with the decrease of On the other hand, when the amount of intake air increases, the ignition timing is retarded as the engine speed NE increases. Further, as described in Patent Document 6, also in order to prevent knocking, the ECU 60 sends a signal for controlling the ignition timing IGLOG to the igniter 25 to retard the ignition timing.
  • FIG. 2 is a control flow of an engine stop control process according to an embodiment of the present invention. This process is executed by the CPU 60a of the ECU 60.
  • the case where the ignition switch 55 is turned off will be described as an example.
  • the stop command of the engine is not limited to the ignition off, and the engine may be automatically stopped at idle. It goes without saying that the present invention is also applicable to such automatic engine stop.
  • step S101: YES the ECU 60 starts the engine stop control process in response to the input of the OFF signal accompanying the turning off of the ignition switch 55.
  • the ECU 60 stops the control of the fuel injection by the start of the engine stop control process but continues the control of the ignition, and the stop of the ignition is performed in the engine stop control process. If the ignition switch 55 is ON, the process ends (step S101: NO).
  • step S102 the ECU 60 detects the cylinder discrimination signal CYL via the input interface 60d, counts the CRK signal from the crank angle sensor 44 in a specific cylinder with a counter, and detects the engine rotational speed NE to detect the engine speed The rotational speed NE is compared with a predetermined value Nc.
  • the predetermined value Nc is an engine rotational speed which is a first threshold value for determining whether the throttle valve 14 is closed or opened.
  • the engine speed NE gradually decreases.
  • the piston reciprocates in a reciprocating manner, and this reciprocation causes the engine to vibrate. Therefore, as described in Patent Document 1, when the throttle valve 14 is closed, the supply of intake air is stopped, and the vibration at the time of engine stop can be improved.
  • the ECU 60 sends a signal to the actuator 18 and executes the valve closing control of the throttle valve 14 until the engine speed NE decreases from the engine speed immediately after the ignition switch 55 is turned off to the predetermined value Nc (step S102: YES). (Step S103).
  • step S102 when the engine speed NE is smaller than the predetermined value Nc, the process proceeds to a process of determining whether the valve opening control of the throttle valve 14 is to be performed.
  • FIG. 3 is a diagram for explaining the behavior of the exhaust valve and the intake valve
  • FIG. 4 is a diagram for explaining the opening / closing behavior of the throttle valve 14 and the command of the engine rotational speed NE and the ECU 60.
  • valve overlap A period in which the exhaust valve and the intake valve are simultaneously open near the piston top dead center (TDC) shown in FIG. 3 is referred to as a valve overlap.
  • the valve overlap is set to take in as much mixture as possible to improve the power of the engine.
  • the intake pipe is controlled by opening the throttle valve 14 as described in Patent Document 1. By boosting the pressure in 12, it is possible to prevent the piston from stopping near the top dead center.
  • the piston may stop near the top dead center.
  • the ECU 60 closes the throttle valve 14, and the engine speed NE indicated by a two-dot chain line gradually decreases.
  • the engine speed NE reaches a predetermined value Np
  • the ECU 60 sends a drive signal of a control command ECUCMD for opening the throttle valve 14 to the actuator 18 via the output interface 60e.
  • the predetermined value Np is set in consideration of the time required for the hardware operation of valve opening.
  • the above-mentioned predetermined value Np is set in consideration of such a delay.
  • step S104 determines whether to open the throttle valve 14 or not.
  • the NE is compared with the threshold rotation number Np (step S104). If the engine speed NE is greater than Np (step S104: NO), the control for closing the throttle valve 14 is continued and executed (step S103). If the engine speed NE is smaller than Np (step S104: YES), the ECU 60 sends a signal to the actuator 18 to execute control to open the throttle valve 14 (step S105).
  • step S106 the ECU 60 obtains a signal of the throttle opening degree ⁇ TH detected by the throttle opening degree sensor 20, and compares it with a predetermined value ⁇ THOP. If the throttle opening degree ⁇ TH is larger than the predetermined value ⁇ THOP (step S106: YES), it is determined that the throttle valve 14 is opened, and the ignition is stopped (step S109). Alternatively, the ECU 60 may calculate the amount of change of the throttle opening, and when the amount of change exceeds a predetermined value, it may determine that the throttle valve 14 has been opened and stop the ignition.
  • the throttle valve 14 opens after receiving a command signal from the ECU 60 as described in FIG. Therefore, when the command of the ECU 60, in other words, the engine speed NE, satisfies the predetermined condition, the throttle valve 14 has not been opened yet. If ignition is stopped at this timing, a problem occurs that a large amount of unburned fuel remains. Therefore, in the present embodiment, after determining whether the throttle valve 14 is actually operating, control is performed to open the valve.
  • step S106 If the throttle opening degree ⁇ TH is smaller than the predetermined value ⁇ THOP (step S106: NO), it is determined that the throttle valve 14 is not opened, and the process proceeds to step S107.
  • step S107 the ECU 60 obtains a signal of the intake pressure PBA detected by the intake pressure sensor 32, and compares it with a predetermined value PBAOP. If the intake pressure PBA is larger than the predetermined value PBAOP (step S107: YES), it is determined that the throttle valve 14 is opened and air is introduced, and the ignition is stopped (step S109).
  • step S106 the opening and closing of the throttle valve 14 were directly determined, but the determination in step S107 is based on the fact that the intake pressure is taken as an observed value based on the fact that what is directly required for burning the remaining fuel is intake air.
  • the decision is being made.
  • the throttle valve 14 While the throttle valve 14 is closed, the engine continues to rotate with inertia and air flows in the exhaust pipe direction, so the intake pressure PBA in the intake pipe becomes negative.
  • the throttle valve 14 is opened, fresh air flows in, so the pressure in the intake pipe is raised.
  • An increase in the pressure of the gas means an increase in the density of the gas, and a change in the intake pressure PBA can be an index directly linked to an increase in the weight flow rate of air necessary for the combustion. Therefore, in the present embodiment, when the inflow of air can not be determined only by the opening degree of the throttle valve, which is a mechanical detection value, the determination for control of ignition stop is performed by detecting the change of the intake pressure PBA. ing.
  • step S107 If the intake pressure PBA is smaller than the predetermined value PBAOP (step S107: NO), it is determined that the throttle valve 14 is not opened and the amount of air necessary for combustion is not inhaled, and the process proceeds to step S108.
  • step S108 the ECU 60 compares the ignition timing IGLOG with the predetermined value IGOP. If the ignition timing IGLOG is more retarded (retarded) than the predetermined value IGOP (in FIG. 2, it is assumed that the sign is smaller than the inequality sign (step S108: YES), the throttle valve 14 is opened, air is introduced, and the engine It is determined that the rotational speed NE may be increased, and the ignition is stopped (step S109).
  • step S108 is the control from advancing to retarding of the ignition timing that is fed back by observing the engine speed NE, the atmospheric pressure, and other engine conditions that are the direct causes of the vibration deterioration due to the afterburn just before stopping.
  • the decision to stop the ignition is made by using the change in quantity.
  • the ECU 60 performs first ignition timing correction means for correcting the ignition timing by feedback control such that the engine speed NE becomes the target speed, and pressure PB in the intake pipe. And second ignition correction means for correcting the ignition timing accordingly.
  • the determination in step S108 is that, when the ignition timing advanced by the first ignition timing correction means is retarded by the second ignition timing correction means, the ignition timing becomes near the top dead center of the piston , And the ignition is in a stopped state.
  • the ECU 60 causes the first ignition timing correction means to return the ignition timing feedback correction amount (progressive) to return the engine rotational speed NE to the target rotational speed. Control to calculate the angular amount). As a result, the ignition timing advances as the engine speed NE decreases.
  • the ECU 60 performs control to calculate the amount of retardation of the ignition timing by the second ignition timing correction means in order to prevent knocking. . As a result, the ignition timing is corrected to the retard side as the pressure PB in the intake pipe increases.
  • the ignition timing may be in the vicinity of the piston top dead center, which facilitates ignition. Therefore, prevention of ignition is achieved by using the change of the control amount from the advance to the retard of the ignition timing in the determination.
  • the engine rotational speed NE or the like which is a direct cause of the vibration deterioration due to the afterburn can be used for the determination, and a more accurate determination can be performed.
  • the present embodiment is based on the observation amount according to the actual condition, not the command command of the engine rotational speed NE from the ECU 60 or the detected value of the engine rotational speed NE, in control not to stop the piston at the top dead center when stopping the engine.
  • the timing of stopping the ignition is delayed as much as possible by adopting a configuration in which the determination is made. With such a configuration, the remaining fuel is burned and reduced as much as possible, and since the ignition is stopped at an appropriate timing, it is possible to prevent the vibration deterioration due to the afterburning.
  • the present invention can provide a control device and method for stopping the piston at the target stop position, stopping the engine while preventing deterioration of the vibration and without deteriorating the emission.
  • the throttle valve when the engine stop command is issued, the throttle valve is controlled to close the throttle valve in step S103, and the throttle valve is held at a predetermined opening degree (opening degree not closed until fully closed) for vibration suppression. . Thereafter, just before entering the control (S105) to open the throttle valve to control the stop position of the piston, the throttle valve is controlled to be fully closed or to be closer to the predetermined opening than the predetermined opening degree. At this time, it is detected that the throttle valve is controlled to the closing side from the predetermined opening degree, and the ignition is stopped.
  • the ECU 60 stops the ignition in response to changing the target opening degree of the throttle valve from the predetermined opening degree for vibration suppression to the opening degree on the closing side.

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Abstract

 エンジンのイグニションをオフにした後、ピストンが上死点付近で停止するのを避けるためにスロットル弁を開き空気を導入したときに、ピストンの停止位置を狂わすことなく、かつエミッションを悪くすることなく、エンジンを停止させる制御装置を提供する。本発明の内燃機関の停止時に点火を停止する時期を制御する装置は、イグニション55がオフされスロットル弁14が閉じられた後、回転数センサで検出される内燃機関の回転数NEが予め定めた値Np以下になることに応じて、ピストンの停止位置を制御するためスロットル弁14を開くようアクチュエータ18に信号を送る手段と、ピストンの停止位置を制御するためスロットル弁14が開かれるとき、イグニション・プラグの点火を停止させる手段と、を備える。 

Description

内燃機関の停止時に点火を停止する時期を制御する装置および方法
 本発明は、内燃機関の停止時に点火を停止する時期を制御する装置および方法に関する。
 ディーゼルエンジン、ガソリンエンジンなどの内燃機関においては、燃焼室で燃焼が停止しても、ピストンは、ピストンの惰性が摩擦で消費されるまで数十回程度往復運動し、エンジンを振動させる。この振動を低減するために、エンジンを停止するときには吸気通路上のスロットル弁を完全に閉じた位置に配置することが行われた。しかし、スロットル弁を完全に閉じて吸気通路を閉じてしまうと、燃焼停止後しばらく継続するピストンの往復運動によって吸気通路内の圧力が大きな負圧になる。かかる状況において、停止しようとしているピストンは、圧縮行程において気筒内の空気量が減少した結果、前記したピストンの惰性による往復運動の慣性エネルギに抗することができなくなる。このため惰性運動をするピストンは上死点近傍で停止しやすくなる。
 特開2000―213375号公報(特許文献1)には、ピストンが上死点付近で停止した状態では、クランクアームとクランクロッドとが直列になり、ピストンを動かすのに必要なトルクが大きいので、エンジンの始動性が悪いことが記載されている。このため、特許文献1は、エンジン停止時に惰性によるエンジン回転数が予め設定された値を下回ると、スロットル弁を少し開いて吸気通路内の負圧を弱めることを提案している。
 特開平06-307264号公報(特許文献2)には、エンジンを停止する際、エンジン回転数が所定の値以下になったとき、点火信号を停止することが記載されている。
 特許第4066642号(特許文献3)には、エンジンを停止させるとき、燃料噴射を終了した後、それぞれの気筒で少なくとも2回以上の燃焼サイクルが経過するまで点火制御を継続することが記載されている。未燃焼の燃料が排気系に流れないようにするためである。
 特開2007-63997号公報(特許文献4)には、車両の減速時にエンジン回転数の吹き上がりを防止するために吸気管内の圧力の変化に応じて点火時期を遅角させることが記載されている。また、点火時期の進角、遅角を行うためのフィードバック制御については特許第3321021号(特許文献5)、特開2003-176772号公報(特許文献6)に開示されている。
特開2000―213375号公報 特開平06-307264号公報 特許第4066642号 特開2007-63997号公報 特許第3321021号 特開2003-176772号公報
 この発明の発明者は、イグニションをオフにした後、ピストンが上死点付近で停止するのを避けるためにスロットル弁を開き空気を導入すると、吸気管および気筒内の付着していた燃料が燃焼して、ピストンを目標通りの停止位置に停止させることができない現象を見つけた。
 したがって、ピストンを目標どおりの停止位置に停止させ、かつエミッションを悪くすることなく、エンジンを停止させる技術が求められている。
 本発明の内燃機関の停止時に点火を停止する時期を制御する装置は、内燃機関の吸入空気量を制御するスロットル弁と、前記スロットル弁を駆動するためのアクチュエータと、前記内燃機関の回転数を検出する回転数センサと、前記内燃機関を制御する電子制御装置と、を備えている。
 前記電子制御装置は、内燃機関の停止指令に応じて、ピストンの停止位置を制御するため前記スロットル弁を開くよう前記アクチュエータに信号を送る手段と、前記ピストンの停止位置を制御するため前記スロットル弁が開かれるとき、イグニッション・プラグの点火を停止させる手段と、を備えている。
 かかる構成によって、エンジン停止指令が出された後、例えばイグニッションスイッチがオフされ、電子制御装置からエンジン停止指令が出された後、内燃機関の停止前にスロットル弁を開くことによって、ピストンが上死点で停止することを防止できる。そして、点火を停止させることによって、スロットル弁が開かれた際に流入される空気によって吸気管内や燃焼室に残存した燃料が燃焼することを防止することができる。なお、エンジン停止指令が出された後、スロットル弁を開く前にスロットル弁を閉じることが、内燃機関の停止時の振動を抑制する観点から好ましい。
 この発明の一実施形態では、内燃機関は、スロットル弁の開度を検出する開度センサを備え、点火を停止させる手段は、開度センサが検出するスロットル開度に基づいて点火を停止させるように構成される。たとえば、スロットル開度が予め決められた値以上になるとき、またはスロットル開度の変化量が所定値以上になるとき、スロットル弁が開かれたと判定して点火を停止させるようにすることができる。
 また、この発明のもう一つの実施形態では、内燃機関は、吸気管内の圧力を検出する圧力センサを備え、前記点火を停止させる手段は、前記圧力センサが検出する圧力が所定値以上になるとき点火を停止させる。
 さらに、この発明の他の実施形態では、電子制御装置は、内燃機関の回転数が目標回転数となるようにフィードバック制御によって点火時期を補正する第1の点火時期補正手段と、吸気管内の圧力に応じて点火時期を補正する第2の点火補正手段と、を備え、第1の点火時期補正手段により進角された点火時期が、第2の点火時期補正手段により遅角されることに応じて、点火を停止させる。
 この発明の一実施形態では、点火を停止させる手段は、スロットル弁の目標開度が変更されることに基づいて点火を停止させる。ピストンの停止位置を制御するためスロットル弁を開く指令が発生されることに基づいて、すなわちスロットル弁の目標開度が変更されることに基づいて、点火を停止させることにより、確実に着火を回避することができる。
 この発明のもう一つに形態によると、この発明の内燃機関の停止を制御する装置は、内燃機関の吸入空気量を制御するスロットル弁と、前記スロットル弁を駆動するためのアクチュエータと、前記内燃機関の回転数を検出する回転数センサと、前記内燃機関を制御する電子制御装置と、を備える。この電子制御装置は、内燃機関の停止指令に応じて、前記スロットル弁をアイドル運転時の開度よりも小さい所定開度へと移行させるとともに当該所定開度に保持するよう前記アクチュエータに信号を送る第1の手段と、この第1の手段の実行の後で、ピストンの停止位置を制御するため前記スロットル弁を前記所定開度よりも開くよう前記アクチュエータに信号を送る第2の手段と、前記スロットル弁の開度が前記所定開度から変更されることに応じて、イグニッション・プラグの点火を停止させる手段と、を備える。
 エンジンの停止指令が出されるとき、振動抑制のためスロットル弁を所定開度(全閉まで閉じない開度)に保持した後、ピストンの停止位置を制御するためにスロットル弁を開く直前で、スロットル弁を全閉もしくは前記所定開度よりも閉じ側に制御することがある。この場合、スロットル弁が前記所定開度から閉じ側に制御されることを検出して点火を停止させる。
 この発明の一実施形態では、点火を停止させる手段は、スロットル弁の目標開度が前記所定開度から変更されることに基づいて点火を停止させる。これにより、確実に着火を回避することができる。
 この発明の内燃機関の停止を制御する方法によれば、電子制御装置が、内燃機関の停止指令に応じて、ピストンの停止位置を制御するため前記スロットル弁を開くよう前記アクチュエータに信号を送るステップと、前記ピストンの停止位置を制御するため前記スロットル弁が開かれるとき、イグニッション・プラグの点火を停止させるステップと、を含む。
 この発明の一形態の内燃機関の停止を制御する方法によれば、電子制御装置が、内燃機関の停止指令に応じて、前記スロットル弁をアイドル運転時の開度よりも小さい所定開度へと移行させるとともに当該所定開度に保持するよう前記アクチュエータに信号を送るステップと、前記アクチュエータに信号を送るステップの後、ピストンの停止位置を制御するため前記スロットル弁を前記所定開度よりも開くよう前記アクチュエータに信号を送るステップと、前記スロットル弁の開度が前記所定開度から変更されることに応じて、イグニッション・プラグの点火を停止させるステップと、を含む。
内燃機関のアイドル回転数制御装置の全体的な構成を示すブロック図である。 本発明の一実施形態に従う、エンジン停止制御プロセスの制御フローである。 排気弁と吸気弁の挙動を説明するための図である。 エンジン回転数NEとECUの指令とスロットル弁の開閉挙動を説明するための図である。
 次に図面を参照して、この発明の実施の形態を説明する。図1は、内燃機関の停止時にスロットル弁を制御する装置の全体的な構成を示すブロック図である。エンジン10は、たとえば4気筒の自動車エンジンである。
 吸気管12にはスロットル弁14が配置されている。スロットル弁14は、電子制御装置(Electronic Control Unit, ECU)60からの制御信号に応じてアクチュエータ18によって駆動される。ECU60は、図に示さないアクセルペダル開度センサからの出力に応じて、スロットル弁14の開度を制御する制御信号をアクチュエータ18に送る。この方式は、ドライブバイワイヤ方式と呼ばれており、他の方式には、ワイヤ16をアクセルペダルに接続してアクセルペダルにより直接的にスロットル弁を制御する方式がある。スロットル弁14の近くにスロットル弁開度センサ20が設けられており、スロットル開度θTHに応じた信号を出力する。
 スロットル弁14とエンジン10の吸気弁との間に、気筒ごとに燃料噴射弁24が設けられている。燃料噴射弁24は、燃料ポンプ(図示せず)に接続され、該燃料ポンプを介して燃料タンク(図示せず)から燃料の供給を受ける。燃料噴射弁24は、ECU60からの制御信号に従って駆動される。
 エンジン10の各気筒には点火器25が設けられている。点火器25は、ECU60から点火時期IGLOGを制御する信号に従って駆動される。
 吸気管12のスロットル弁14の下流には吸気管圧力センサ32および吸気温センサ34が備えられ、それぞれ吸気管内絶対圧PBおよび吸気温TAを示す電気信号を出力する。
 エンジン10のカムシャフトまたはクランクシャフトの付近に気筒判別センサ(CYL)40が設けられており、たとえば第1気筒の所定クランク角度位置で気筒判別信号CYLを出力する。また、TDCセンサ42およびクランク角センサ(CRK)44が備えられており、前者は、各気筒のピストン上死点(TDC)位置に関連した所定のクランク角度位置でTDC信号を出力し、後者は、TDC信号よりも周期の短いクランク角度(たとえば30度)でCRK信号を出力する。
 エンジン10には排気管46が接続されている。燃焼によって生じた排出ガスは触媒装置50で浄化され、外部に排出される。触媒装置50の上流には広域空燃比(LAF)センサ52が設けられ、リーンからリッチにわたる広範囲において排出ガス中の酸素濃度に比例する信号を出力する。
 自動車の車輪を駆動するドライブシャフトの付近に車速センサ54が配置され、ドライブシャフトの所定回転ごとに信号を出力する。イグニッションスイッチ55は、運転席に配置され、エンジンの始動および停止を行わせ、ONもしくはOFFの信号を出力する。また、車両には大気圧センサ56が設けられ、大気圧に応じた信号を出力する。
 これらのセンサの出力は、ECU(電子制御装置)60に送られる。ECU60は、マイクロコンピュータで構成されており、演算を行うプロセッサCPU60a、制御プログラムおよび各種データのリスト、テーブル、マップを格納するROM60b、およびCPU60aによる演算結果などを一時記憶するRAM60cを有する。ECU60は、不揮発性のメモリを備えており、次回の運転サイクルでのエンジン制御に必要なデータなどをこの不揮発性メモリに保存する。不揮発性メモリは、書き換え可能なROMであるEEPROM、または車両の電源がオフにされていても保持電流が供給されて記憶を保持するバックアップ機能付きのRAMで構成することができる。
 各種センサの出力は、ECU60の入力インタフェース60dに入力される。入力インタフェース60dは、入力信号を整形して電圧レベルを修正する回路、およびアナログ信号からディジタル信号に変換するA/D変換器を備えている。
 CPU60aは、クランク角センサ44からのCRK信号をカウンタでカウントしてエンジン回転数NEを検出し、また、車速センサ54からの信号をカウントして車両の走行速度VPを検出する。CPU60aは、ROM60bに格納されたプログラムに従って演算を実行し、出力インタフェース60eを介して燃料噴射弁24、スロットル弁のアクチュエータ18などに駆動信号を送る。
 また、ECU60は、内燃機関の回転数および負荷に応じて点火時期をフィードバック制御する機能を備えている。この点火時期をフィードバックする機能は、内燃機関のアイドリング中にアイドル回転数を維持するよう点火時期を調節する。ECU60は点火器25に調整された点火時期IGLOGを示す信号を送り、点火器25を駆動させる。この点火時期をフィードバックする機能は、例えば、特許文献5に記載されているように、吸入空気量が減少した場合にECU60は点火器25に点火時期IGLOGを制御する信号を送り、エンジン回転数NEの低下とともに点火時期を進角させる。一方、吸入空気量が増加した場合にはエンジン回転数NEの上昇とともに点火時期を遅角させている。また、特許文献6に記載されているように、ノックキングを防止するためにも、ECU60は点火器25に点火時期IGLOGを制御する信号を送り、点火時期を遅角させる。
 図2は、この発明の一実施形態に従う、エンジン停止制御プロセスの制御フローである。このプロセスはECU60のCPU60aにより実行される。なお、本実施形態ではイグニッションスイッチ55がOFFされた場合を一実施例として説明するが、エンジンの停止指令はイグニッションオフに限定されず、アイドル時にエンジンを自動停止する場合がある。かかるエンジン自動停止においても本発明が適用できることは言うまでもない。
 イグニッションスイッチ55がOFFされると、ECU60は、イグニッションスイッチ55のOFFに伴うOFF信号の入力に応答してエンジン停止制御プロセスを開始する(ステップS101:YES)。ECU60は、エンジン停止制御プロセスの開始により燃料噴射の制御を停止するが点火の制御は継続し、点火の停止はエンジン停止制御プロセスの中で実行する。イグニッションスイッチ55がONの場合はプロセスを終了する(ステップS101:NO)。
 ステップS102において、ECU60は、入力インタフェース60dを介して、気筒判別信号CYLを検出して、特定の気筒におけるクランク角センサ44からのCRK信号をカウンタでカウントしてエンジン回転数NEを検出してエンジン回転数NEを所定値Ncと比較する。
 ここで所定値Ncは、スロットル弁14を閉弁させるか、開弁させるか判定するための最初のしきい値となるエンジン回転数である。イグニッションスイッチ55がOFFされると、エンジン回転数NEは徐々に下降する。しかし、燃焼停止後においてもピストンは惰性で往復運動を行うため、この往復運動がエンジンを振動させる。そこで特許文献1に記載されているように、スロットル弁14を閉弁させれば、吸入空気の供給が停止され、エンジン停止の際の振動性を向上させることができる。ECU60は、エンジン回転数NEがイグニッションスイッチ55のOFF直後のエンジン回転数から所定値Ncへ下降するまでは(ステップS102:YES)、アクチュエータ18に信号を送り、スロットル弁14の閉弁制御を実行する(ステップS103)。
 ステップS102において、エンジン回転数NEが所定値Ncよりも小さい場合はスロットル弁14の開弁制御を実行するか否かを判定するプロセスに移行する。
 該プロセスの詳細な説明を行う前に、図3と図4を参照して判定手法の一例を説明する。図3は排気弁と吸気弁の挙動を説明するための図であり、図4はエンジン回転数NEとECU60の指令とスロットル弁14の開閉挙動を説明するための図である。
 図3に示すピストン上死点(TDC)付近において排気弁と吸気弁とが同時に開弁している期間をバルブオーバーラップという。バルブオーバーラップはエンジンの出力を向上させるためにできるだけ多くの混合気を取り込むために設定されている。一方、エンジン始動性を向上させるために、エンジン停止の際にはバルブオーバーラップとならないよう、ピストンが上死点近傍で停止することを回避する必要がある。該回避をするためには、ピストンの仕事量、エンジンのフリクション、エンジンの慣性等が考慮されるが、特許文献1に記載されているようにスロットル弁14を開弁制御することで、吸気管12内を昇圧して、ピストンが上死点近傍の停止を防止することが可能である。
 しかしながら、ハードウェアの作動、通信によって、スロットル弁14を開いて空気を導入する際、ECU60が指令する開弁のタイミングに対し、実際にスロットル弁が開くタイミングに遅れが生じる。このため、ピストンが上死点近傍で停止する場合がある。
 図4を参照すると、イグニッションスイッチ55がOFFされると、ECU60はスロットル弁14を閉弁し、二点鎖線で示すエンジン回転数NEは徐々に下降する。エンジン回転数NEが所定値Npになると、ECU60は、出力インタフェース60eを介して、スロットル弁14を開弁する制御指令ECUCMDの駆動信号をアクチュエータ18へ送る。この所定値Npは、開弁のハードウェア動作にかかる時間を考慮して設定されている。
 すなわち、アクチュエータ18はスロットル弁14を駆動するが、ハードウェアを動作させる必要があり、図4の破線で示したスロットル弁開度θthの挙動に見られるように、駆動信号が送信されてから実際に動作するまでには一定の遅れが生じる。前記した所定値Npは、このような遅れを考慮して設定されている。
 再び、図2のプロセスのフローに戻り、エンジン回転数NEが所定値Ncよりも小さい場合(ステップS102:NO)、ECU60はスロットル弁14を開く制御を行うか否か判定するためにエンジン回転数NEとしきい値である回転数Npとを比較する(ステップS104)。エンジン回転数NEがNpより大きければ(ステップS104:NO)、スロットル弁14の閉制御を継続して実行する(ステップS103)。エンジン回転数NEがNpより小さければ(ステップS104:YES)、ECU60はアクチュエータ18に信号を送り、スロットル弁14を開く制御を実行する(ステップS105)。
 ステップS106において、ECU60は、スロットル開度センサ20が検出したスロットル開度θTHの信号を取得し、所定値θTHOPと比較する。スロットル開度θTHが所定値θTHOPより大きければ(ステップS106:YES)、スロットル弁14が開かれたと判断し、点火を停止する(ステップS109)。代替的に、ECU60はスロットル開度の変化量を算出し、この変化量が所定の値を超えたとき、スロットル弁14が開かれたと判断して点火を停止するようにすることもできる。
 スロットル弁14は、図4において説明したように、ECU60から指令信号を受けてから遅れて開く。従って、ECU60の指令、言い換えれば、エンジン回転数NEが所定の条件を満たした時点では、スロットル弁14は未だ開かれていない。このタイミングで点火を停止すると、未燃焼の燃料が多く残存するという問題が生ずる。そこで、本実施形態では、スロットル弁14が実際に作動しているか否かを判定した後、弁を開く制御を行う構成としている。
 スロットル開度θTHが所定値θTHOPより小さければ(ステップS106:NO)、スロットル弁14が開かれていないと判断し、ステップS107に進む。ステップS107において、ECU60は、吸気圧センサ32が検出した吸気圧PBAの信号を取得し、所定値PBAOPと比較する。吸気圧PBAが所定値PBAOPより大きければ(ステップS107:YES)、スロットル弁14が開かれて空気が流入されたと判断し、点火を停止する(ステップS109)。
 ステップS106ではスロットル弁14の開閉を直接判定していたが、ステップS107における判定は、残存した燃料が燃焼するために直接必要なものは吸入空気であることに基づいて、吸気圧を観測値として判定を行っている。スロットル弁14が閉じている間にも、エンジンは惰性で回転を継続しており、排気管方向に空気が流れるため、吸気管内の吸気圧PBAは負圧となる。スロットル弁14が開かれれば、新たな空気が流入するため、吸気管内は昇圧される。気体の圧力が増加することは、気体の密度が大きくなることであり、吸気圧PBAの変化は燃焼に必要な空気の重量流量の増加と直結した指標となりうる。そこで、本実施形態では、機構的な検出値であるスロットル弁の開度だけでは空気の流入が判断できない場合に、吸気圧PBAの変化を検出することによって点火停止の制御のための判定を行っている。
 吸気圧PBAが所定値PBAOPより小さければ(ステップS107:NO)、スロットル弁14が開かれておらず、燃焼に必要な空気量は吸入されていないと判断し、ステップS108に進む。ステップS108において、ECU60は、点火時期IGLOGと所定値IGOPとを比較する。点火時期IGLOGが所定値IGOPよりも遅角(リタード)していれば(図2においては不等号で小さい場合としている)(ステップS108:YES)、スロットル弁14が開かれ、空気が流入され、エンジン回転数NEが上昇する可能性があると判断し、点火を停止する(ステップS109)。
 ステップS108における判定は、停止直前の後燃えによる振動悪化の直接の原因であるエンジン回転数NE、大気圧、その他のエンジン状態を観測してフィードバックされた点火時期の進角から遅角への制御量の変化を用いることによって、点火停止の判定を行っている。
 ECU60は、特許文献5,6に開示されているように、エンジン回転数NEが目標回転数となるようにフィードバック制御によって点火時期を補正する第1点火時期補正手段と、吸気管内の圧力PBに応じて点火時期を補正する第2点火補正手段と、を備えている。ステップS108における判定は、第1点火時期補正手段により進角された点火時期が、第2点火時期補正手段により遅角されることに応じて、点火時期がピストンの上死点付近になったときには、点火が停止した状態となっているようにするためのものである。
 詳しくは、エンジンの停止指令がされ、エンジン回転数NEが低下すると、ECU60は、第1点火時期補正手段によって、エンジン回転数NEを目標回転数に戻すように、点火時期のフィードバック補正量(進角量)を計算する制御を行う。この結果、エンジン回転数NEが低下するほど点火時期が進角する。次に、例えばスロットル弁14が開かれ、吸気管の圧力PBが増加したとき、ECU60は、第2点火時期補正手段によって、ノッキングを防止するために点火時期の遅角量を計算する制御を行う。この結果、吸気管の圧力PBの増加に伴い点火時期が遅角側に補正される。かかる制御によって、点火時期がピストン上死点付近となる場合があるため、着火しやすくなる。そこで、かかる判定において点火時期の進角から遅角への制御量の変化を用いることによって着火の防止を図っている。このように、後燃えによる振動悪化の直接の原因であるエンジン回転数NE等を判定に用いることができ、より正確な判定を行うことができる。
 本実施形態は、エンジン停止の際にピストンを上死点で停止させない制御において、ECU60からのエンジン回転数NEの指令コマンドやエンジン回転数NEの検出値ではなく、実態に応じた観測量に基づいて判定を行う構成とすることによって、点火を停止する時期を極力遅くさせる。かかる構成は、残存する燃料をできるだけ燃焼させて少なくすることとともに、適正なタイミングで点火を停止するため後燃えによる振動悪化も防止することができる。
 このように本発明は、ピストンを目標の停止位置に停止させ、振動悪化を防止しつつ、かつエミッションを悪くすることなく、エンジンを停止させる制御装置および方法を提供することができる。
 以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明はこのような実施形態に限定されることはなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において改変して用いることができる。
 たとえば、他の実施形態では、スロットル弁14を開制御を開始する(S105)と同時に、すなわちスロットル弁の目標開度を変更する指令ECUCMD(図4)が出されると同時に点火を停止する(S109)。
 この発明のもう一つの形態では、エンジンの停止指令が出されるとき、ステップS103のスロットル弁を閉じる制御において、振動抑制のためスロットル弁を所定開度(全閉まで閉じない開度)に保持する。その後、ピストンの停止位置を制御するためにスロットル弁を開く制御(S105)に入る直前に、スロットル弁を全閉もしくは前記所定開度よりも閉じ側に制御する。このとき、スロットル弁が前記所定開度から閉じ側に制御されることを検出して点火を停止させる。
 この場合、当該実施形態では、ECU60が、スロットル弁の目標開度を振動抑制のための所定開度から閉じ側の開度に変更することに応じて点火を停止させる。
 10   エンジン
 12   吸気管
 14   スロットル弁
 20   スロットル開度センサ
 60   ECU

Claims (14)

  1.  内燃機関の吸入空気量を制御するスロットル弁と、前記スロットル弁を駆動するためのアクチュエータと、前記内燃機関の回転数を検出する回転数センサと、前記内燃機関を制御する電子制御装置とを備え、前記電子制御装置は、
     内燃機関の停止指令に応じて、ピストンの停止位置を制御するため前記スロットル弁を開くよう前記アクチュエータに信号を送る手段と、
     前記ピストンの停止位置を制御するため前記スロットル弁が開かれるとき、イグニッション・プラグの点火を停止させる手段と、
     を備える、内燃機関の停止を制御する装置。
  2.  前記内燃機関は、前記スロットル弁の開度を検出する開度センサを備え、前記点火を停止させる手段は、前記開度センサが検出するスロットル開度に基づいて点火を停止させる、請求項1に記載の装置。
  3.  前記内燃機関は、吸気管内の圧力を検出する圧力センサを備え、前記点火を停止させる手段は、前記圧力センサが検出する圧力が所定値以上になるとき点火を停止させる、請求項1または請求項2に記載の装置。
  4.  前記電子制御装置は、内燃機関の回転数が目標回転数となるようにフィードバック制御によって点火時期を補正する第1点火時期補正手段と、吸気管内の圧力に応じて点火時期を補正する第2点火補正手段と、を備え、前記第1点火時期補正手段により進角された点火時期が、前記第2点火時期補正手段により遅角されることに応じて、点火を停止させる、請求項1乃至3のいずれかに記載の装置。
  5.  前記点火を停止させる手段は、前記スロットル弁の目標開度が変更されることに基づいて点火を停止させる、請求項1に記載の装置。
  6.  内燃機関の吸入空気量を制御するスロットル弁と、前記スロットル弁を駆動するためのアクチュエータと、前記内燃機関の回転数を検出する回転数センサと、前記内燃機関を制御する電子制御装置とを備え、前記電子制御装置は、
     内燃機関の停止指令に応じて、前記スロットル弁をアイドル運転時の開度よりも小さい所定開度へと移行させるとともに当該所定開度に保持するよう前記アクチュエータに信号を送る第1の手段と、
     前記第1の手段の実行の後で、ピストンの停止位置を制御するため前記スロットル弁を前記所定開度よりも開くよう前記アクチュエータに信号を送る第2の手段と、
     前記スロットル弁の開度が前記所定開度から変更されることに応じて、イグニッション・プラグの点火を停止させる手段と、
     を備える、内燃機関の停止を制御する装置。
  7.  前記点火を停止させる手段は、前記スロットル弁の目標開度が前記所定開度から変更されることに基づいて点火を停止させる、請求項6に記載の装置。
  8.  内燃機関の吸入空気量を制御するスロットル弁と、前記スロットル弁を駆動するためのアクチュエータと、前記内燃機関の回転数を検出する回転数センサと、前記内燃機関を制御する電子制御装置とを備える内燃機関の停止を制御する方法であって、前記電子制御装置が、
     内燃機関の停止指令に応じて、ピストンの停止位置を制御するため前記スロットル弁を開くよう前記アクチュエータに信号を送るステップと、
     前記ピストンの停止位置を制御するため前記スロットル弁が開かれるとき、イグニッション・プラグの点火を停止させるステップと、
     を含む、方法。
  9.  前記内燃機関は、前記スロットル弁の開度を検出する開度センサを備え、前記点火を停止させるステップは、前記開度センサが検出するスロットル開度に基づいて点火を停止させることを含む、請求項8に記載の方法。
  10.  前記内燃機関は、吸気管内の圧力を検出する圧力センサを備え、前記点火を停止させるステップは、前記圧力センサが検出する圧力が所定値以上になるとき点火を停止させることを含む、請求項8または請求項9に記載の方法。
  11.  さらに、前記電子制御装置が、
     内燃機関の回転数が目標回転数となるようにフィードバック制御によって点火時期の進角量を求めるステップと、
     吸気管内の圧力に応じて点火時期の遅角量を求めるステップとを含み、
     前記点火を停止させるステップは、前記進角量だけ進角された点火時期が、前記遅角量だけ遅角されることに応じて、点火を停止させることを含む、請求項8乃至10のいずれかに記載の方法。
  12.  前記点火を停止させるステップは、前記スロットル弁の目標開度が変更されることに基づいて点火を停止させることを含む、請求項8に記載の方法。
  13.  内燃機関の吸入空気量を制御するスロットル弁と、前記スロットル弁を駆動するためのアクチュエータと、前記内燃機関の回転数を検出する回転数センサと、前記内燃機関を制御する電子制御装置とを備える内燃機関の停止を制御する方法であって、前記電子制御装置が、
     内燃機関の停止指令に応じて、前記スロットル弁をアイドル運転時の開度よりも小さい所定開度へと移行させるとともに当該所定開度に保持するよう前記アクチュエータに信号を送るステップと、
     前記アクチュエータに信号を送るステップの後、ピストンの停止位置を制御するため前記スロットル弁を前記所定開度よりも開くよう前記アクチュエータに信号を送るステップと、
     前記スロットル弁の開度が前記所定開度から変更されることに応じて、イグニッション・プラグの点火を停止させるステップと、
      を含む、方法。
  14.  前記点火を停止させるステップは、前記スロットル弁の目標開度が前記所定開度から変更されることに基づいて点火を停止させることを含む、請求項13に記載の方法。
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