JP2004027914A

JP2004027914A - Control device for internal combustion engine

Info

Publication number: JP2004027914A
Application number: JP2002183370A
Authority: JP
Inventors: Naoki Kokubo; 小久保　直樹; Eiji Ogiso; 小木曽　英次
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2002-06-24
Filing date: 2002-06-24
Publication date: 2004-01-29

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To reduce exhaust gas remaining in a cylinder after the automatic stop of an engine to improve the next startability. <P>SOLUTION: When an engine 11 is automatically stopped, the valve opening timing of an exhaust valve 44 is delayed at least up to an exhaust bottom dead center. Thus, the backflow of the exhaust gas into the cylinder is prevented, thereby reducing the exhaust gas remaining in the cylinder and improving the combustibility at the next start of the engine. When the engine 11 is automatically started, fuel is injected into the cylinder in an expansion stroke to generate combustion in the expansion stroke for the start of cranking, and the valve opening timing of the exhaust valve 44 is delayed at least up to the exhaust bottom dead center until the cylinder in which the combustion in the expansion stroke is generated exceeds the center. Thus, the situation where the exhaust valve 44 is opened in the middle of the expansion stroke and the combustion pressure of the combustion in the expansion stroke is rapidly declined is prevented, and the combustion pressure is used effectively as cranking force. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、内燃機関を自動停止、自動始動する機能を備えた内燃機関の制御装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、車両に搭載される内燃機関においては、燃費節減、排気エミッション低減及び低騒音化を目的として、エンジン自動停止・始動装置（いわゆるアイドリングストップ装置）を採用したものがある。このエンジン自動停止・始動装置は、例えば、運転者が車両を停車させたときにエンジンを自動的に停止し、その後、運転者が車両を発進させようとする操作（例えばアクセルペダル踏込操作等）を行ったときにエンジンを自動的に再始動するようにしている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、エンジン自動停止・始動装置では、エンジンを自動始動する際に、運転者に違和感や不快感を与えないようにエンジンを速やかに自動始動する必要がある。しかし、図３に示すように、一般に、エンジンの排気バルブの開弁タイミングは、排気下死点よりも進角側（膨張行程終了前）に設定されているため、以下に説明するような２つの問題があり、良好な始動性能が得られない可能性がある。
【０００４】
通常、エンジンが停止する際は、エンジン停止直前に圧縮行程にある気筒が圧縮上死点を乗り越えることができずに少しだけ逆回転して停止する（或は、逆回転・正回転を何回か繰り返して停止する）といった挙動を示す。このため、排気バルブの開弁タイミングが排気下死点よりも進角側（膨張行程終了前）に設定されていると、エンジン停止直前に膨張行程にある気筒は、排気下死点付近まで回転して排気バルブが一旦開弁してから少しだけ逆回転して再閉弁した状態で停止することがある。エンジンを停止するために燃焼を停止した後は、膨張行程終了付近（排気下死点付近）で気筒内が負圧（大気圧よりも低い圧力）になるため、エンジン停止直前に膨張行程にある気筒では、排気下死点付近まで回転して少しだけ逆回転する過程で、排気バルブが一時的に開弁している期間に、排気管内の排出ガスが気筒内に逆流し、そのまま気筒内に閉じ込められて停止することがある。このようにしてエンジン自動停止後に気筒内に残留した排出ガス（内部ＥＧＲガス）が多くなると、次回のエンジン始動時の燃焼に悪影響を及ぼして始動性が悪くなる原因となる。
【０００５】
また、例えば特開昭６２−２５５５５８号公報に示すように、エンジンを自動始動する際に、膨張行程で停止している気筒内に燃料を噴射して点火することで膨張行程燃焼を発生させ、この膨張行程燃焼の燃焼圧力でクランク軸を回転駆動（クランキング）することでスタータを使用せずにエンジンを始動する“スタータレス始動”を行うようにしたものがある。
【０００６】
しかし、前述したように、排気バルブの開弁タイミングが排気下死点よりも進角側（膨張行程終了前）に設定されていると、膨張行程終了前に排気バルブが開弁された時点で、気筒内が排気管内に開放されて膨張行程燃焼の燃焼圧力が急低下するため、膨張行程燃焼の燃焼圧力を有効に利用することができず、始動に必要な最低限のトルク（圧縮行程にある気筒が圧縮上死点を乗り越えるのに必要なトルク）を確保できない可能性があり、スタータレス始動が困難になる可能性がある。
【０００７】
本発明はこれらの事情を考慮してなされたものであり、第１の目的は、内燃機関の自動停止後に気筒内に残留する排出ガスを低減して次回の始動性を向上させることができるようにすることであり、また、第２の目的は、内燃機関を始動する際に膨張行程燃焼の燃焼圧力を有効に利用して始動性を向上させることができるようにすることである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記第１の目的を達成するために、本発明の請求項１の内燃機関の制御装置は、内燃機関を自動停止する際に、気筒内への排出ガスの逆流を低減又は阻止する制御（以下「排出ガス逆流抑制制御」という）を排出ガス逆流抑制制御手段により実行するようにしたものである。このようにすれば、内燃機関の自動停止後に気筒内に残留する排出ガス量（内部ＥＧＲ量）を低減することができて、次回の始動時の燃焼状態を向上させることができ、内燃機関の始動性を向上させることができる。
【０００９】
この場合、請求項２のように、自動停止制御により内燃機関の回転速度が所定回転速度（例えばアイドル回転速度よりも低い回転速度）以下に低下したときに前記排出ガス逆流抑制制御を実行するようにすると良い。このようにすれば、自動停止制御によって内燃機関が完全に停止する直前の最適なタイミングで確実に排出ガス逆流抑制制御を実行することができる。
【００１０】
また、排出ガス逆流抑制制御の具体例としては、請求項３のように、内燃機関の排気バルブの開弁タイミングを可変する可変バルブ機構を備えたシステムでは、内燃機関を自動停止する際に排気バルブの開弁タイミングを遅角するようにすると良い。このようにすれば、エンジン停止直前に膨張行程にある気筒が排気下死点付近（膨張行程終了付近）まで回転してから逆回転して停止しても、排気バルブの開弁タイミングが遅角されているため、当該気筒の排気バルブが排気下死点付近で一時的に開弁する期間を従来よりも短く又は０にすることができ、当該気筒内への排出ガスの逆流を従来よりも少なく又は０にすることができる。
【００１１】
この場合、請求項４のように、排気バルブの開弁タイミングを少なくとも排気下死点まで遅角するようにすると良い。このようにすれば、エンジン停止直前に膨張行程にある気筒が排気下死点付近まで回転しても、排気バルブが開弁されないため、排出ガスが気筒内に逆流することを確実に阻止することができる。
【００１２】
また、排出ガス逆流抑制制御の他の具体例としては、請求項５のように、内燃機関の排気通路内に二次空気を導入する二次空気導入手段を備えたシステムでは、内燃機関を自動停止する際に排気通路内に二次空気導入手段によって二次空気を導入するようにしても良い。このようにすれば、内燃機関を自動停止する際に排気通路内の排出ガス量を二次空気の導入によって少なくすることができるので、エンジン停止直前に膨張行程にある気筒が、排気下死点付近まで回転して排気バルブが一時的に開弁したときに、排気通路内から気筒内に逆流する排出ガス量を少なくすることができる。
【００１３】
更に、請求項６のように、内燃機関の吸入空気を過給する過給手段を備えたシステムでは、内燃機関を自動停止する際に過給手段によって気筒内に吸入空気を過給するようにしても良い。このようにすれば、内燃機関を自動停止する際に過給手段によって吸入空気を圧縮して気筒内に充填することができるので、各気筒の筒内圧力を高めることができて、燃焼停止後でも膨張行程終了付近（排気下死点付近）で気筒内が負圧になることを防止することができ、或は、気筒内が負圧になったとしても、その負圧と大気圧の差を小さくすることができる。従って、エンジン停止直前に膨張行程にある気筒が、排気下死点付近まで回転して排気バルブが一時的に開弁しても、気筒内への排出ガスの逆流を少なくすることができる。
【００１４】
以上説明した請求項１〜６に係る発明は、内燃機関を自動始動する際に膨張行程にある気筒内に燃料を噴射して点火することで膨張行程燃焼を発生させてクランキングを実行し又は他の始動装置のクランキング力を補助するシステムに適用するようにしても良い（請求項７）。このようにすれば、内燃機関の自動停止時に実行する排出ガス逆流抑制制御により気筒内の残留排出ガス（内部ＥＧＲガス）を低減した状態で、次回の自動始動時に膨張行程燃焼を行うことができるので、膨張行程燃焼の燃焼状態を向上させることができ、膨張行程燃焼によるクランキング力を大きくして内燃機関の始動性を向上させることができる。
【００１５】
また、内燃機関を自動始動する際に膨張行程燃焼を発生させてクランキングを実行し又は他の始動装置のクランキング力を補助するシステムの場合には、請求項８、１０のように、内燃機関を自動始動する際に排気バルブの開弁タイミングを遅角するようにすると良い。膨張行程の途中で排気バルブが開弁された時点で膨張行程燃焼の燃焼圧力が急低下するため、排気バルブの開弁タイミングを遅角すれば、膨張行程中の排気バルブの開弁により膨張行程燃焼の燃焼圧力が急低下するタイミングを遅らせることができ、その分、膨張行程燃焼の燃焼圧力を保つ期間を長くすることができる。その結果、膨張行程燃焼により、始動に必要な最低トルク以上のトルクを安定して発生することが可能となり、始動性を向上させることができる。
【００１６】
この場合、請求項９、１１のように、内燃機関を自動始動する際に、膨張行程燃焼を発生させた気筒が少なくとも排気下死点に到達するまで排気バルブの開弁タイミングを遅角するようにすると良い。膨張行程の途中で排気バルブが開弁された時点で膨張行程燃焼の燃焼圧力が急低下するため、膨張行程燃焼を発生させた気筒が少なくとも排気下死点に到達するまで（つまり膨張行程が終了するまで）、排気バルブの開弁タイミングを遅角すれば、膨張行程の途中で排気バルブの開弁により膨張行程燃焼の燃焼圧力が急低下することを防止することとができて、膨張行程が終了するまで膨張行程燃焼の燃焼圧力をクランキング力として最大限に有効利用することができる。
【００１７】
尚、イグニッションスイッチの操作により内燃機関を手動始動する場合でも、請求項１２のように、膨張行程燃焼を発生させてクランキングを実行し又は他の始動装置のクランキング力を補助すると共に、排気バルブの開弁タイミングを遅角するようにしても良く、この場合でも、請求項１３のように、膨張行程燃焼を発生させた気筒が少なくとも排気下死点に到達するまで排気バルブの開弁タイミングを遅角するようにすると良い。このようにすれば、内燃機関を手動始動する場合でも、前述した請求項８〜１１と同様の効果を得ることができる。
【００１８】
ところで、内燃機関を始動する際に排気バルブの開弁タイミングを遅角すると、排気バルブと吸気バルブのバルブオーバーラップ量（両バルブが同時に開弁状態となる期間）が大きくなるため、膨張行程燃焼を発生させた気筒以降の気筒では、排出ガスの逆流による内部ＥＧＲ量が増加して燃焼状態が悪化し、排気エミッションが悪化するおそれがある。
【００１９】
そこで、請求項１４のように、膨張行程燃焼を発生させた気筒が排気下死点を越えた直後に、排気バルブの開弁タイミングを進角するようにすると良い。このようにすれば、膨張行程燃焼を発生させた気筒が排気下死点を越えた後は、速やかに排気バルブと吸気バルブのバルブオーバーラップ量を小さくすることができ、膨張行程燃焼を発生させた気筒以降の気筒で、内部ＥＧＲ量が増加することを防止して燃焼状態が悪化することを防止することができ、排気エミッションを向上させることができる。
【００２０】
【発明の実施の形態】
《実施形態（１）》
以下、本発明を筒内噴射エンジンに適用した実施形態（１）を図１乃至図７に基づいて説明する。まず、図１に基づいてエンジン制御システム全体の概略構成を説明する。筒内噴射式の内燃機関である筒内噴射式エンジン１１の吸気管１２の最上流部には、エアクリーナ１３が設けられ、このエアクリーナ１３の下流側に、ステップモータ１４によって駆動されるスロットルバルブ１５が設けられている。このスロットルバルブ１５の開度（スロットル開度）は、スロットル開度センサ１７によって検出される。
【００２１】
スロットルバルブ１５の下流側には、サージタンク１９が設けられ、このサージタンク１９に、エンジン１１の各気筒に空気を導入する吸気マニホールド２０が接続されている。各気筒の吸気マニホールド２０内には、それぞれ第１吸気路２１と第２吸気路２２が仕切り形成され、これら第１吸気路２１と第２吸気路２２が、エンジン１１の各気筒に形成された２つの吸気ポート２３にそれぞれ連結されている。
【００２２】
また、各気筒の第２吸気路２２内には、筒内のスワール流強度やタンブル流強度を制御する気流制御弁２４が配置されている。各気筒の気流制御弁２４は、共通のシャフト２５を介してステップモータ２６に連結され、このステップモータ２６に、気流制御弁２４の開度を検出する気流制御弁センサ２７が取り付けられている。
【００２３】
エンジン１１の各気筒の上部には、燃料を気筒内に直接噴射する燃料噴射弁２８が取り付けられている。燃料タンク（図示せず）から燃料配管２９を通して燃料デリバリパイプ３０に送られてくる燃料は、各気筒の燃料噴射弁２８から気筒内に直接噴射され、吸気ポート２３から導入される吸入空気と混合して混合気が形成される。燃料デリバリパイプ３０には、燃料圧力（燃圧）を検出する燃圧センサ３１が取り付けられている。
【００２４】
更に、エンジン１１のシリンダヘッドには、各気筒毎に点火プラグ４２（図２参照）が取り付けられ、各点火プラグ４２の火花放電によって気筒内の混合気に着火される。また、気筒判別センサ３２は、特定気筒（例えば第１気筒）が吸気上死点に達したときに出力パルスを発生し、クランク角センサ３３は、エンジン１１のクランク軸が一定クランク角（例えば３０℃Ａ）回転する毎に出力パルスを発生する。これらの出力パルスによって、クランク角やエンジン回転速度が検出され、気筒判別が行われる。また、エンジン１１には、冷却水温を検出する水温センサ３４が取り付けられている。
【００２５】
一方、エンジン１１の各排気ポート３５から排出される排出ガスが排気マニホールド３６を介して１本の排気管３７に合流する。この排気管３７とサージタンク１９との間には、排出ガスの一部を吸気系に還流させるＥＧＲ配管３８が接続され、このＥＧＲ配管３８の途中に、ＥＧＲ量（排出ガス還流量）を制御するＥＧＲ弁３９が設けられている。また、アクセルペダル４０には、アクセル開度を検出するアクセルセンサ４１が設けられている。
【００２６】
前述した各種センサの出力は、エンジン制御回路（以下「ＥＣＵ」と表記する）１６に入力される。このＥＣＵ１６は、マイクロコンピュータを主体として構成され、内蔵されたＲＯＭ（記憶媒体）に記憶された各種のエンジン制御プログラムを実行することで、エンジン運転状態に応じて燃料噴射弁２８の燃料噴射量や点火プラグ４２の点火時期を制御する。
【００２７】
また、図２に示すように、エンジン１１の各気筒の吸気ポート２３には、電磁駆動式の吸気バルブ４３が設けられ、各気筒の排気ポート３５には、電磁駆動式の排気バルブ４４が設けられている。吸気バルブ４３と排気バルブ４４は、それぞれ電磁アクチュエータ４５，４６（可変バルブ機構）によって駆動される。
【００２８】
ＥＣＵ１６は、エンジン運転中、ＲＯＭに記憶された可変バルブ制御プログラムを実行することで、エンジン運転状態に応じて電磁アクチュエータ４５，４６を制御して、吸気バルブ４３と排気バルブ４４のバルブタイミング（開閉タイミング）を制御する。図３に示すように、通常のエンジン運転中は、ドライバビリティ、排気エミッション、燃費を向上させるために、排気バルブ４４の開弁タイミングが排気下死点（排気ＢＤＣ）よりも進角側に設定されている。
【００２９】
また、ＥＣＵ１６は、ＲＯＭに記憶された図５に示す自動停止制御プログラムを実行することで、エンジン１１の運転中に所定の自動停止条件が成立してエンジン停止要求が発生したとき（運転者が車両を停車させたとき）に、エンジン１１を自動的に停止する。その際、ＥＣＵ１６は、排気バルブ４４の開弁タイミングを排気ＢＤＣ（又は排気ＢＤＣよりも遅角側）まで遅角する停止時排気バルブタイミング遅角制御を排出ガス逆流抑制制御として実行し、気筒内への排出ガスの逆流を低減又は阻止する。
【００３０】
更に、ＥＣＵ１６は、ＲＯＭに記憶された図６及び図７に示す自動始動制御プログラムを実行することで、エンジン１１の自動停止中に所定の自動始動条件が成立してエンジン始動要求が発生したとき（運転者が車両を発進させようとする操作を行ったとき）に、エンジン１１を自動的に始動する。その際、ＥＣＵ１６は、図４に示すように、エンジン始動前（エンジン停止中）に膨張行程にある気筒（以下「膨張行程気筒」という）内に燃料を噴射して点火することで膨張行程燃焼を発生させ、この膨張行程燃焼の燃焼圧力でクランク軸を回転駆動（クランキング）することでスタータ（図示せず）を使用せずにエンジン１１を始動するスタータレス始動を実行する。
【００３１】
更に、ＥＣＵ１６は、膨張行程燃焼を発生させた気筒が排気ＢＤＣを越えるまで、排気バルブ４４の開弁タイミングを排気ＢＤＣ（又は排気ＢＤＣよりも遅角側）まで遅角する始動時排気バルブタイミング遅角制御を実行し、膨張行程燃焼を発生させた気筒が排気ＢＤＣを越えた後は、排気バルブ４４の開弁タイミングを通常位置（排気ＢＤＣよりも進角側）まで進角する始動時排気バルブタイミング進角制御を実行する。
【００３２】
以下、ＥＣＵ１６が実行する図５に示す自動停止制御プログラムと図６及び図７に示す自動始動制御プログラムの処理内容を説明する。
図５に示す自動停止制御プログラムは、エンジン１１の運転中に所定周期で繰り返し実行される。本プログラムが起動されると、まず、ステップ１０１で、自動停止条件が成立してエンジン停止要求が発生したか否かを判定する。もし、自動停止条件成立（エンジン停止要求有り）と判定されれば、ステップ１０２に進み、自動停止処理を実行する。この自動停止処理では、燃料カット及び点火カットを実行してエンジン１１を自動的に停止させる。
【００３３】
この後、ステップ１０３に進み、エンジン回転速度がアイドル回転速度よりも低い所定回転速度（例えば５００ｒｐｍ）よりも低くなったか否かを判定し、エンジン回転速度が所定回転速度よりも低くなったときに、エンジン１１が停止する直前であると判断して、ステップ１０４に進み、停止時排気バルブタイミング遅角制御を実行する。この停止時排気バルブタイミング遅角制御では、排気バルブ４４の開弁タイミングを排気ＢＤＣ（又は排気ＢＤＣよりも遅角側）まで遅角する。これにより、エンジン停止直前に膨張行程にある気筒が排気ＢＤＣ付近まで回転しても、当該気筒の排気バルブ４４が開弁されないため、当該気筒内に排出ガスが逆流することを確実に防止することができる。このステップ１０４の処理が特許請求の範囲でいう排出ガス逆流抑制制御手段としての役割を果たす。
【００３４】
一方、図６及び図７に示す自動始動制御プログラムは、エンジン１１の自動停止中に所定周期で繰り返し実行される。本プログラムが起動されると、まず、ステップ２０１で、自動始動条件が成立してエンジン始動要求が発生したか否かを判定する。ここで、自動始動条件は、運転者が車両を発進させようとする操作を行うことであり、例えば、運転者がアクセルペダル４０を踏み込んだとき、又は、自動変速機のシフトレンジをＮレンジからＤレンジに操作したとき等に、自動始動条件が成立する。
【００３５】
もし、自動始動条件成立（エンジン始動要求有り）と判定されれば、ステップ２０２、２０３で、スタータレス始動実行条件が成立しているか否かを判定する。ここで、スタータレス始動実行条件は、例えば、次の▲１▼と▲２▼の条件を両方とも満たすことである。
▲１▼膨張行程気筒の停止位置が膨張行程燃焼の燃焼圧力を確保できる所定クランク角範囲内（例えば圧縮上死点後６０℃Ａ〜１５０℃Ａのクランク範囲内）であること（ステップ２０２）
▲２▼冷却水温が所定温度以上（例えば７０℃以上）であること、つまり、エンジン１１のクランキング抵抗が小さい暖機状態であること（ステップ２０３）
【００３６】
上記▲１▼と▲２▼の条件を両方とも満たせば、スタータレス始動実行条件が成立するが、上記▲１▼と▲２▼の条件のうち一方でも満たさない条件があれば、スタータレス始動実行条件が不成立となる。尚、エンジン１１を自動停止する際に強制的に膨張行程気筒の停止位置が上記所定クランク角範囲内となるように制御しても良く、この場合には、上記▲１▼の条件を省略しても良い。
【００３７】
スタータレス始動実行条件が不成立と判定された場合には、図７のステップ２１７に進み、スタータに通電してエンジン１１をスタータの駆動力でクランキングして始動する。
【００３８】
一方、上記ステップ２０２、２０３でスタータレス始動実行条件が成立していると判定された場合には、スタータレス始動を次のようにして実行する。まず、ステップ２０４に進み、膨張行程気筒に噴射する燃料噴射量Ｑを算出する。この場合、燃料噴射量Ｑの算出方法は、現在のクランク角停止位置（例えば、エンジン停止時にクランク角センサ３３から出力されたパルス信号から求めたクランク角停止位置）に基づいて膨張行程気筒の推定燃焼室容積Ｖを算出し、この推定燃焼室容積Ｖの空気量に対して可燃空燃比となるように燃料噴射量Ｑを算出する。
【００３９】
この後、ステップ２０５に進み、膨張行程分割噴射の積算噴射量を制限するための分割噴射上限ガード値を算出する。この分割噴射上限ガード値は、冷却水温をパラメータとする分割噴射上限ガード値のマップを検索して冷却水温に応じた分割噴射上限ガード値を算出する。尚、エンジン１１の暖機状態を反映する他のパラメータ（例えばエンジン温、油温等）に応じて分割噴射上限ガード値を設定するようにしても良い。また、演算処理を簡略化するために、分割噴射上限ガード値を予め設定した固定値としても良い。
【００４０】
分割噴射上限ガード値の算出後、ステップ２０６に進み、始動時排気バルブタイミング遅角制御を実行する。この始動時排気バルブタイミング遅角制御では、排気バルブ４４の開弁タイミングを排気ＢＤＣ（又は排気ＢＤＣよりも遅角側）まで遅角する。これにより、このようにすれば、エンジン停止直前に膨張行程にある気筒が排気ＢＤＣ付近まで回転しても、排気バルブ４４が開弁されないため、排出ガスが気筒内に逆流することを確実に阻止することができる。
【００４１】
この後、図７のステップ２０７に進み、膨張行程燃焼制御（膨張行程多重点火及び膨張行程分割噴射）の開始前であるか否かを判定する。膨張行程燃焼制御の開始前であれば、ステップ２０８に進み、膨張行程多重点火を開始して膨張行程分割噴射の噴射周期よりも短い点火周期で繰り返し点火を行う。この後、ステップ２０９に進み、膨張行程分割噴射の初回噴射として燃料噴射量Ｑの１／２の量を噴射して膨張行程分割噴射を開始した後、ステップ２１２に進む。
【００４２】
一方、上記ステップ２０７で膨張行程燃焼制御の開始後であると判定された場合には、ステップ２１０に進み、膨張行程分割噴射の積算噴射量が前記ステップ２０５で算出した分割噴射上限ガード値以下であるか否かを判定する。その結果、膨張行程分割噴射の積算噴射量が分割噴射上限ガード値以下であると判定されれば、ステップ２１１に進み、膨張行程分割噴射の２回目以降の噴射として燃料噴射量Ｑの１／１０の量を噴射した後、ステップ２１２に進む。これにより、膨張行程燃焼制御開始時に、初回噴射として燃料噴射量Ｑの１／２の量を噴射した後に、燃料噴射量Ｑの１／１０の量を所定の噴射周期（本プログラムの実行周期）で繰り返し噴射する膨張行程分割噴射を実行して、膨張行程気筒内の空燃比を徐々にリッチ方向に変化させる。
【００４３】
これらのステップ２０７〜ステップ２１１の処理により膨張行程分割噴射と並行して膨張行程多重点火を実行することで、気筒内の空燃比が徐々にリッチ方向に変化して可燃空燃比範囲になった期間を逃すことなく確実に点火して膨張行程燃焼を発生させる。
【００４４】
尚、上記ステップ２１０で、膨張行程分割噴射の積算噴射量が分割噴射上限ガード値を越えたと判定された場合には、気筒内の燃料量を更に増加しても（つまり空燃比を更にリッチにしても）、膨張行程燃焼は発生しないと判断して、ステップ２１７に進み、スタータに通電してエンジン１１をスタータの駆動力で始動する。
【００４５】
上記ステップ２０９又は２１１からステップ２１２に進むと、膨張行程燃焼が発生してクランク軸が回転したか否かを、クランク角センサ３３でパルス信号を検出したか否かによって判定する。尚、膨張行程燃焼が発生してクランク軸が回転したか否かを、筒内圧力センサ等で検出した筒内圧力や点火プラグ４２を介して検出したイオン電流の挙動に基づいて判定するようにしても良い。
【００４６】
ステップ２１２で、クランク軸が回転していない（膨張行程燃焼が発生していない）と判定されれば、以降の処理を行うことなく、本プログラムを終了する。その後、膨張行程燃焼が発生してクランク軸が回転した時点で、ステップ２１２からステップ２１３に進み、膨張行程分割噴射と膨張行程多重点火を終了する。
【００４７】
この後、ステップ２１４に進み、膨張行程燃焼制御を開始してから所定時間以内にエンジン１１が始動判定速度（例えば１００ｒｐｍ）以上に回転上昇したか否かを判定する。もし、所定時間以内にエンジン１１が始動判定速度以上に回転上昇していなければ、スタータレス始動が失敗したと判断して、ステップ２１７に進み、スタータに通電してエンジン１１をスタータの駆動力で始動する。
【００４８】
一方、所定時間以内にエンジン１１が始動判定速度以上に回転上昇した場合には、スタータレス始動が正常に完了したと判断して、ステップ２１５に進み、膨張行程燃焼気筒（膨張行程燃焼を発生させた気筒）が排気ＢＤＣを越えたか否かを判定する。このステップ２１５で、膨張行程燃焼気筒が排気ＢＤＣを越えたと判定された時点で、ステップ２１６に進み、排気バルブタイミング進角制御を実行する。この排気バルブタイミング進角制御では、排気バルブ４４の開弁タイミングを通常位置（排気ＢＤＣよりも進角側）まで進角する。これにより、排気バルブ４４と吸気バルブ４３のバルブオーバーラップ量を小さくして、膨張行程燃焼気筒以降の気筒で、残留排出ガス量（内部ＥＧＲ量）が増加することを防止する。
尚、ステップ２０６、２１５、２１６の処理が特許請求の範囲でいう始動時排気バルブタイミング制御手段としての役割を果たす。
【００４９】
以上説明した本実施形態（１）によれば、エンジン１１を自動停止する際に、停止時排気バルブタイミング遅角制御を実行して排気バルブ４４の開弁タイミングを排気ＢＤＣ（又は排気ＢＤＣよりも遅角側）まで遅角するようにしたので、エンジン停止直前に膨張行程にある気筒が排気ＢＤＣ付近まで回転してから停止しても、排気バルブ４４が開弁されなくなり、排出ガスが気筒内に逆流することを確実に防止することができる。これにより、エンジン１１の自動停止後に気筒内に残留する排出ガスを低減することができるので、次回のスタータレス始動時の膨張行程燃焼の燃焼状態を向上させることができ、膨張行程燃焼によるクランキング力を増加させてエンジン１１の始動性を向上させることができる。
【００５０】
尚、停止時排気バルブタイミング遅角制御の際に、排気バルブ４４の開弁タイミングの遅角位置は、必ずしも排気ＢＤＣ以降とする必要はなく、排気ＢＤＣ以前であっても通常位置よりも遅角側であれば良い。この場合でも、エンジン停止直前に膨張行程にある気筒が排気ＢＤＣ付近まで回転してから逆回転して停止したときに、排気バルブが一時的に開弁する期間を従来よりも短く又は０することができるので、排出ガスが気筒内に逆流することを低減又は阻止することができる。
【００５１】
また、本実施形態（１）では、自動停止条件が成立してエンジン停止要求が発生し、このエンジン停止要求に基づいた自動停止制御によってエンジン回転速度が所定回転速度よりも低くなったときに、停止時排気バルブタイミング遅角制御を実行するようにしたので、自動停止制御によって内燃機関が完全に停止する直前の最適なタイミングで確実に停止時排気バルブタイミング遅角制御を実行することができる。
【００５２】
更に、本実施形態（１）では、膨張行程にある気筒で膨張行程燃焼を発生させてエンジン１１を始動する際に、始動時排気バルブタイミング遅角制御を実行して膨張行程燃焼を発生させた気筒が排気ＢＤＣを越えるまで排気バルブ４４の開弁タイミングを排気ＢＤＣ（又は排気ＢＤＣよりも遅角側）まで遅角するようにしたので、膨張行程が終了するまで、膨張行程燃焼の燃焼圧力を保つことができる。これにより、膨張行程が終了するまで、膨張行程燃焼の燃焼圧力を有効に利用することができて、始動に必要な最低トルク以上のトルクを安定して発生することが可能となり、膨張行程燃焼によるエンジン１１の始動性を更に向上させることができる。
【００５３】
尚、始動時排気バルブタイミング遅角制御の際に、排気バルブ４４の開弁タイミングの遅角位置は、必ずしも排気ＢＤＣ以降とする必要はなく、排気ＢＤＣ以前であっても通常位置よりも遅角側であれば良い。この場合でも、膨張行程中の排気バルブ４４の開弁により膨張行程燃焼の燃焼圧力が急低下するタイミングを遅らせることができて、その分、膨張行程燃焼の燃焼圧力をクランキング力として利用できる期間を長くすることができ、始動性を従来より向上させることができる。
【００５４】
ところで、始動時排気バルブタイミング遅角制御によって排気バルブ４４と吸気バルブ４３のバルブオーバーラップ量（両バルブ４３，４４が同時に開弁状態となる期間）が大きくなると、エンジン１１を始動する際に膨張行程燃焼を発生させた気筒以降の気筒では、排出ガスの逆流による内部ＥＧＲ量が増加して燃焼状態が悪化し、始動性や排気エミッションが悪化し、排気エミッションが悪化するするおそれがある。
【００５５】
その点、本実施形態（１）では、膨張行程燃焼を発生させた気筒が排気ＢＤＣを越えた直後に、始動時排気バルブタイミング進角制御を実行して排気バルブ４４の開弁タイミングを通常位置まで進角するようにしたので、膨張行程燃焼を発生させた気筒が排気ＢＤＣを越えた直後に、速やかに排気バルブ４４と吸気バルブ４３のバルブオーバーラップ量を小さくすることができ、膨張行程燃焼を発生させた気筒以降の気筒で、内部ＥＧＲ量が増加することを防止して燃焼状態が悪化することを防止することができて、排気エミッションを向上させることができる。
【００５６】
尚、本実施形態（１）では、エンジン１１を自動始動する際に膨張行程燃焼を発生させてエンジン始動する自動始動・停止システムにおいて、エンジン１１を自動停止する際に停止時排気バルブタイミング遅角制御を実行するようにしたが、膨張行程燃焼以外の手段（例えばスタータ等の始動装置）を用いてエンジン始動を行う自動始動・停止システムにおいて、エンジン１１を自動停止する際に、本実施形態（１）と同様の停止時排気バルブタイミング遅角制御を実行するようにしても良い。
【００５７】
また、本実施形態（１）では、エンジン１１を自動始動する際に膨張行程燃焼を発生させるシステムにおいて、始動時排気バルブタイミング遅角制御や始動時排気バルブタイミング進角制御を実行するようにしたが、イグニッションスイッチの操作によりエンジン１１を手動始動する場合でも、エンジン１１を手動始動する際に、膨張行程燃焼を発生させてクランキングを実行し又は他の始動装置のクランキング力を補助すると共に、本実施形態（１）と同様の始動時排気バルブタイミング遅角制御や始動時排気バルブタイミング進角制御を実行するようにしても良い。
【００５８】
また、本実施形態（１）では、エンジン１１を自動始動する際に膨張行程燃焼のみでクランキングするようにしたが、膨張行程燃焼によって他の始動装置のクランキング力を補助するようにしても良い。
【００５９】
また、本実施形態（１）では、電磁アクチュエータ４５，４６で吸気バルブ４３と排気バルブ４４のバルブタイミングを可変するようにしたが、油圧式の可変バルブタイミング機構で吸気バルブ４３と排気バルブ４４のバルブタイミングを可変するようにしても良い。
【００６０】
《実施形態（２）》
前記実施形態（１）では、エンジン１１を自動停止する際に、排気バルブ４４の開弁タイミングを遅角することで排出ガスが気筒内に逆流することを抑制するようにしたが、図８及び図９に示す本発明の実施形態（２）では、エンジン１１を自動停止する際に、排気管３７の排気マニホールド３６内に二次空気を導入することで排出ガスが気筒内に逆流することを抑制するようにしている。
【００６１】
本実施形態（２）では、図８に示すように、各排気マニホールド３６には、外気を二次空気として導入するための二次空気導入管４７が接続され、この二次空気導入管４７の最上流部に、二次空気を圧送する電動式のエアポンプ４８が設けられている。これら二次空気導入管４７、エアポンプ４８等で二次空気導入手段が構成されている。二次空気導入管４７の途中には、二次空気切換弁４９を介して大気開放管５０が接続されている。その他の構成は、前記実施形態（１）と同じである。
【００６２】
この場合、二次空気切換弁４９を二次空気導入位置に切り換えると、エアポンプ４８から圧送される二次空気が、二次空気導入管４７を通って排気マニホールド３６内に導入される。一方、二次空気切換弁４９を大気開放位置に切り換えると、エアポンプ４８から圧送される二次空気が、大気開放管５０を通って大気中に排出される。
【００６３】
本実施形態（２）で実行される図９に示す自動停止制御プログラムは、前記実施形態（１）で説明した図５のプログラムのステップ１０４の処理をステップ１０４ａの処理に変更したものであり、これ以外の各ステップの処理は図５と同じである。
【００６４】
図９に示す自動停止制御プログラムでは、自動停止条件が成立してエンジン停止要求有りと判定されたときに、自動停止処理（燃料カット及び点火カット）を実行してエンジン１１を自動的に停止させる（ステップ１０１、１０２）。
【００６５】
この後、ステップ１０３で、エンジン回転速度が所定回転速度（例えば５００ｒｐｍ）よりも低くなったと判定されたときに、ステップ１０４ａに進み、二次空気導入制御を実行する。この二次空気導入制御では、所定時間だけエアポンプ４８を作動させると共に二次空気切換弁４９を二次空気導入位置に切り換えて、エアポンプ４８から圧送される二次空気を二次空気導入管４７から排気マニホールド３６内に導入して、排気マニホールド３６内の排出ガス量を少なくする。
【００６６】
以上説明した本実施形態（２）では、エンジン１１を自動停止する際に排気マニホールド３６内に二次空気を導入するようにしたので、排気マニホールド３６内の排出ガス量を二次空気の導入によって少なくすることができ、エンジン停止直前に膨張行程にある気筒が、排気ＢＤＣ付近まで回転して排気バルブ４４が一時的に開弁したときに、排気マニホールド３６内から気筒内に逆流する排出ガス量を少なくすることができる。これにより、エンジン１１の自動停止後に気筒内に残留する排出ガス量を低減することができ、次回のエンジン始動性を向上させることができる。
【００６７】
《実施形態（３）》
図１０及び図１１に示す本発明の実施形態（３）では、エンジン１１を自動停止する際に、気筒内に吸入空気を過給することで排出ガスが気筒内に逆流することを抑制するようにしている。
【００６８】
本実施形態（３）では、図１０に示すように、吸気管１２のうちのスロットルバルブ１５の下流側に、吸入空気を過給する電動式の過給機５１（過給手段）が設けられ、過給時には、スロットルバルブ１５を通過した吸入空気が過給機５１で加圧（圧縮）されてエンジン１１の各気筒に充填される。また、非過給時の吸気を確保するために、過給機５１と並列にバイパス吸気路５２が設けられ、このバイパス吸気路５２の途中に、過給機５１の停止中に開放されるバイパス開閉弁５３が設けられている。その他の構成は、上記実施形態（１）と同じである。
【００６９】
本実施形態（３）で実行される図１１に示す自動停止制御プログラムは、上記実施形態（１）で説明した図５のプログラムのステップ１０４の処理をステップ１０４ｂの処理に変更したものであり、これ以外の各ステップの処理は図５と同じである。
【００７０】
図１１に示す自動停止制御プログラムでは、自動停止条件が成立してエンジン停止要求有りと判定されたときに、自動停止処理（燃料カット及び点火カット）を実行してエンジン１１を自動的に停止させる（ステップ１０１、１０２）。
【００７１】
この後、ステップ１０３で、エンジン回転速度が所定回転速度（例えば５００ｒｐｍ）よりも低くなったと判定されたときに、ステップ１０４ｂに進み、吸気過給制御を実行する。この吸気過給制御では、所定時間だけ過給機５１を作動させて、スロットルバルブ１５を通過した吸入空気を過給機５１で過給（加圧）してエンジン１１の各気筒に充填する。
【００７２】
以上説明した本実施形態（３）では、エンジン１１を自動停止する際に過給機５１によって吸入空気を圧縮して気筒内に充填することができるので、各気筒の筒内圧力を高めることができて、燃焼停止後でも膨張行程終了付近（排気ＢＤＣ付近）で気筒内が負圧（大気圧よりも低い圧力）になることを防止することができ、或は、気筒内が負圧になったとしても、その負圧と大気圧の差を小さくすることができる。従って、エンジン停止直前に膨張行程にある気筒が、排気ＢＤＣ付近まで回転して排気バルブ４４が一時的に開弁しても、排出ガスが気筒内に逆流することを抑制することができる。これにより、エンジン１１の自動停止後に気筒内に残留する排出ガス量を低減することができ、次回のエンジン始動性を向上させることができる。
【００７３】
尚、上記各実施形態（１）〜（３）では、自動停止制御によりエンジン回転速度が所定回転速度よりも低くなったときに、排出ガスの逆流を抑制する制御（停止時排気バルブタイミング遅角制御、二次空気導入制御、吸気過給制御）を開始するようにしたが、自動停止条件が成立してエンジン停止要求が発生したときに、自動停止制御（燃料カット・点火カット）を開始すると同時に、排出ガスの逆流を抑制する制御を開始するようにしても良い。
【００７４】
その他、本発明は、筒内噴射エンジンに限定されず、吸気ポート噴射エンジンにも適用することができ、また、エンジンと電動モータ等の他の動力源とを併用するハイブリッド車両にも適用して実施できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態（１）におけるエンジン制御システム全体の概略構成図
【図２】実施形態（１）のエンジンの主要部の縦断面図
【図３】各気筒の各行程と排気及び吸気バルブタイミングとの関係を示す図
【図４】スタータレス始動制御を説明するための図
【図５】実施形態（１）の自動停止制御プログラムの処理の流れを示すフローチャート
【図６】実施形態（１）の自動始動制御プログラムの処理の流れを示すフローチャート（その１）
【図７】実施形態（１）の自動始動制御プログラムの処理の流れを示すフローチャート（その２）
【図８】実施形態（２）におけるエンジン制御システム全体の概略構成図
【図９】実施形態（２）の自動停止制御プログラムの処理の流れを示すフローチャート
【図１０】実施形態（３）におけるエンジン制御システム全体の概略構成図
【図１１】実施形態（３）の自動停止制御プログラムの処理の流れを示すフローチャート
【符号の説明】
１１…エンジン（内燃機関）、１２…吸気管、１５…スロットルバルブ、１６…ＥＣＵ（排出ガス逆流抑制制御手段，膨張行程燃焼制御手段，始動時排気バルブタイミング制御手段）、２８…燃料噴射弁、３６…排気マニホールド、３７…排気管、４２…点火プラグ、４３…吸気バルブ、４４…排気バルブ、４５，４６…電磁アクチュエータ、４７…二次空気導入管（二次空気導入手段）、４８…エアポンプ（二次空気導入手段）、５１…過給機（過給手段）。[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a control device for an internal combustion engine having a function of automatically stopping and automatically starting the internal combustion engine.
[0002]
[Prior art]
2. Description of the Related Art In recent years, some internal combustion engines mounted on vehicles employ an automatic engine stop / start device (so-called idling stop device) for the purpose of reducing fuel consumption, reducing exhaust emissions and reducing noise. This automatic engine stop / start device automatically stops the engine when the driver stops the vehicle, for example, and then performs an operation of starting the vehicle (for example, depressing an accelerator pedal). The engine is automatically restarted when the engine is started.
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
By the way, in the engine automatic stop / start device, when the engine is automatically started, it is necessary to automatically start the engine promptly so as not to give the driver a feeling of strangeness or discomfort. However, as shown in FIG. 3, in general, the opening timing of the exhaust valve of the engine is set on the advance side (before the end of the expansion stroke) from the exhaust bottom dead center. And there is a possibility that good starting performance cannot be obtained.
[0004]
Normally, when the engine is stopped, the cylinder in the compression stroke immediately before the engine is stopped cannot rotate over the compression top dead center and slightly reversely rotates and stops (or the number of times of reverse rotation and forward rotation is repeated). Or stop repeatedly). Therefore, if the valve opening timing of the exhaust valve is set to be more advanced than the bottom dead center of the exhaust gas (before the end of the expansion stroke), the cylinder that is in the expansion stroke immediately before the engine stops rotating near the bottom dead center of the exhaust gas. In some cases, the exhaust valve opens once and then reverses slightly to stop in a state where the valve is closed again. After the combustion is stopped to stop the engine, a negative pressure (pressure lower than the atmospheric pressure) is generated in the cylinder near the end of the expansion stroke (near the bottom dead center of the exhaust gas). In the cylinder, the exhaust gas in the exhaust pipe flows back into the cylinder during the period when the exhaust valve is temporarily open, during the process of rotating near the bottom dead center of the exhaust and slightly reverse rotation. It may be shut down and stopped. If the amount of exhaust gas (internal EGR gas) remaining in the cylinder after the automatic stop of the engine increases in this way, it will adversely affect the combustion at the next start of the engine and cause the startability to deteriorate.
[0005]
Further, as shown in, for example, JP-A-62-255558, when an engine is automatically started, fuel is injected into a cylinder stopped in an expansion stroke and ignited to generate combustion in an expansion stroke. In some cases, a "starter-less start" is performed in which the engine is started without using a starter by rotating (cranking) a crankshaft at the combustion pressure of the expansion stroke combustion.
[0006]
However, as described above, if the valve opening timing of the exhaust valve is set to be more advanced than the bottom dead center of the exhaust gas (before the end of the expansion stroke), the exhaust valve is opened before the end of the expansion stroke. However, since the combustion pressure of the expansion stroke combustion suddenly drops due to the opening of the cylinder into the exhaust pipe, the combustion pressure of the expansion stroke combustion cannot be used effectively, and the minimum torque required for starting (the compression stroke There is a possibility that a certain cylinder cannot secure the torque necessary for overcoming the compression top dead center, and starterless start may be difficult.
[0007]
The present invention has been made in view of these circumstances, and a first object of the present invention is to reduce exhaust gas remaining in a cylinder after an automatic stop of an internal combustion engine and improve the next startability. The second object is to improve the startability by effectively utilizing the combustion pressure of the expansion stroke combustion when starting the internal combustion engine.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the first object, a control device for an internal combustion engine according to claim 1 of the present invention performs control for reducing or preventing backflow of exhaust gas into a cylinder when automatically stopping the internal combustion engine (hereinafter, referred to as control device). “Exhaust gas backflow suppression control” is executed by the exhaust gas backflow suppression control means. By doing so, the amount of exhaust gas (internal EGR amount) remaining in the cylinder after the automatic stop of the internal combustion engine can be reduced, the combustion state at the next start can be improved, and the Startability can be improved.
[0009]
In this case, when the rotation speed of the internal combustion engine falls below a predetermined rotation speed (for example, a rotation speed lower than the idle rotation speed) by the automatic stop control, the exhaust gas backflow suppression control is executed. It is good to This makes it possible to reliably execute the exhaust gas backflow suppression control at the optimal timing immediately before the internal combustion engine is completely stopped by the automatic stop control.
[0010]
Further, as a specific example of the exhaust gas backflow suppression control, in a system having a variable valve mechanism for varying the opening timing of an exhaust valve of an internal combustion engine as described in claim 3, when the internal combustion engine automatically stops, Preferably, the valve opening timing is retarded. In this way, even if the cylinder in the expansion stroke immediately before the engine stops rotates to the vicinity of the bottom dead center of the exhaust gas (near the end of the expansion stroke) and then reversely stops, the valve opening timing of the exhaust valve is retarded. Therefore, the period during which the exhaust valve of the cylinder temporarily opens near the bottom dead center of the exhaust can be made shorter or zero as compared with the conventional case, and the backflow of the exhaust gas into the cylinder can be reduced as compared with the conventional case. It can be less or zero.
[0011]
In this case, the opening timing of the exhaust valve may be retarded at least to the bottom dead center of the exhaust gas. In this way, even if the cylinder in the expansion stroke just before the engine stops rotates to near the bottom dead center of the exhaust, the exhaust valve is not opened, so that the exhaust gas is reliably prevented from flowing back into the cylinder. Can be.
[0012]
Further, as another specific example of the exhaust gas backflow suppression control, in a system including secondary air introduction means for introducing secondary air into an exhaust passage of an internal combustion engine, the internal combustion engine is automatically activated. When stopping, the secondary air may be introduced into the exhaust passage by the secondary air introducing means. With this configuration, when the internal combustion engine is automatically stopped, the amount of exhaust gas in the exhaust passage can be reduced by the introduction of the secondary air. When the exhaust valve is rotated to the vicinity and the exhaust valve is temporarily opened, the amount of exhaust gas flowing backward from the exhaust passage into the cylinder can be reduced.
[0013]
Further, in the system having the supercharging means for supercharging the intake air of the internal combustion engine, the intake air is supercharged into the cylinder by the supercharging means when the internal combustion engine is automatically stopped. May be. With this configuration, when the internal combustion engine is automatically stopped, the intake air can be compressed and charged into the cylinders by the supercharging means, so that the in-cylinder pressure of each cylinder can be increased, and after the combustion is stopped. However, it is possible to prevent negative pressure in the cylinder near the end of the expansion stroke (near the bottom dead center of the exhaust gas), or even if negative pressure is generated in the cylinder, the difference between the negative pressure and the atmospheric pressure Can be reduced. Therefore, even if the cylinder in the expansion stroke just before the engine stops rotates to the vicinity of the bottom dead center of the exhaust and the exhaust valve is temporarily opened, the backflow of the exhaust gas into the cylinder can be reduced.
[0014]
The invention according to claims 1 to 6 described above, when automatically starting an internal combustion engine, injects fuel into a cylinder in an expansion stroke and ignites it to generate combustion in an expansion stroke to execute cranking or The present invention may be applied to a system for assisting the cranking force of another starting device (claim 7). By doing so, the expansion stroke combustion can be performed at the next automatic start in a state where the residual exhaust gas (internal EGR gas) in the cylinder is reduced by the exhaust gas backflow suppression control executed when the internal combustion engine is automatically stopped. Therefore, the combustion state of the expansion stroke combustion can be improved, and the cranking force due to the expansion stroke combustion can be increased to improve the startability of the internal combustion engine.
[0015]
Further, in the case of a system for performing cranking by generating expansion stroke combustion when automatically starting the internal combustion engine or assisting the cranking force of another starting device, the internal combustion engine according to claim 8 and claim 10 It is preferable to delay the opening timing of the exhaust valve when automatically starting the engine. When the exhaust valve is opened during the expansion stroke, the combustion pressure of the combustion in the expansion stroke drops sharply. Therefore, if the valve opening timing of the exhaust valve is delayed, the expansion stroke is caused by the opening of the exhaust valve during the expansion stroke. The timing at which the combustion pressure of the combustion suddenly drops can be delayed, and accordingly, the period during which the combustion pressure of the expansion stroke combustion is maintained can be lengthened. As a result, it is possible to stably generate a torque equal to or more than the minimum torque required for the start by the expansion stroke combustion, and it is possible to improve the startability.
[0016]
In this case, when automatically starting the internal combustion engine, the opening timing of the exhaust valve is delayed until at least the cylinder that has undergone expansion stroke combustion reaches the bottom dead center of the exhaust gas. It is good to When the exhaust valve is opened during the expansion stroke, the combustion pressure of the expansion stroke combustion sharply drops, so that the cylinder that has generated the expansion stroke combustion reaches at least the exhaust bottom dead center (that is, the expansion stroke ends). Until the opening timing of the exhaust valve is retarded, it is possible to prevent the combustion pressure of the combustion in the expansion stroke from suddenly dropping due to the opening of the exhaust valve in the middle of the expansion stroke. Until the end, the combustion pressure of the expansion stroke combustion can be effectively used as a cranking force.
[0017]
Incidentally, even when the internal combustion engine is manually started by operating the ignition switch, the cranking is executed by generating the expansion stroke combustion or the cranking force of another starting device is assisted and the exhaust gas is exhausted. The valve opening timing of the valve may be retarded. Even in this case, the exhaust valve opening timing until the cylinder having generated the combustion in the expansion stroke reaches at least the exhaust bottom dead center as in claim 13 Should be retarded. In this case, even when the internal combustion engine is manually started, the same effects as those of the above-described claims 8 to 11 can be obtained.
[0018]
By the way, when the opening timing of the exhaust valve is retarded when starting the internal combustion engine, the valve overlap amount of the exhaust valve and the intake valve (the period during which both valves are simultaneously opened) increases, so that the expansion stroke combustion In the cylinders after the cylinder in which the exhaust gas is generated, the internal EGR amount due to the backflow of the exhaust gas increases, the combustion state deteriorates, and the exhaust emission may deteriorate.
[0019]
Therefore, the opening timing of the exhaust valve may be advanced immediately after the cylinder in which the expansion stroke combustion has occurred exceeds the exhaust bottom dead center. In this way, after the cylinder in which the expansion stroke combustion occurs exceeds the bottom dead center of the exhaust gas, the valve overlap amount of the exhaust valve and the intake valve can be reduced quickly, and the combustion in the expansion stroke occurs. It is possible to prevent the internal EGR amount from increasing and prevent the combustion state from deteriorating in the cylinders subsequent to the damaged cylinder, thereby improving the exhaust emission.
[0020]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
<< Embodiment (1) >>
Hereinafter, an embodiment (1) in which the present invention is applied to a direct injection engine will be described with reference to FIGS. First, a schematic configuration of the entire engine control system will be described with reference to FIG. An air cleaner 13 is provided at the most upstream portion of an intake pipe 12 of a direct injection engine 11 which is a direct injection internal combustion engine. A throttle valve 15 driven by a step motor 14 is provided downstream of the air cleaner 13. Is provided. The opening of the throttle valve 15 (throttle opening) is detected by a throttle opening sensor 17.
[0021]
A surge tank 19 is provided downstream of the throttle valve 15, and an intake manifold 20 for introducing air into each cylinder of the engine 11 is connected to the surge tank 19. A first intake path 21 and a second intake path 22 are formed in the intake manifold 20 of each cylinder, and the first intake path 21 and the second intake path 22 are formed in each cylinder of the engine 11. The two intake ports 23 are connected to each other.
[0022]
An airflow control valve 24 for controlling the swirl flow intensity and the tumble flow intensity in the cylinder is disposed in the second intake passage 22 of each cylinder. The airflow control valve 24 of each cylinder is connected to a step motor 26 via a common shaft 25, and an airflow control valve sensor 27 for detecting the opening of the airflow control valve 24 is attached to the step motor 26.
[0023]
A fuel injection valve 28 for directly injecting fuel into the cylinder is attached to an upper part of each cylinder of the engine 11. Fuel sent from a fuel tank (not shown) to a fuel delivery pipe 30 through a fuel pipe 29 is directly injected into a cylinder from a fuel injection valve 28 of each cylinder and mixed with intake air introduced from an intake port 23. As a result, an air-fuel mixture is formed. A fuel pressure sensor 31 for detecting a fuel pressure (fuel pressure) is attached to the fuel delivery pipe 30.
[0024]
Further, an ignition plug 42 (see FIG. 2) is attached to the cylinder head of the engine 11 for each cylinder, and the mixture in the cylinder is ignited by the spark discharge of each ignition plug 42. Further, the cylinder discrimination sensor 32 generates an output pulse when a specific cylinder (for example, the first cylinder) reaches the intake top dead center, and the crank angle sensor 33 detects that the crankshaft of the engine 11 has a constant crank angle (for example, 30). A) Generates an output pulse each time it rotates. From these output pulses, the crank angle and the engine rotation speed are detected, and cylinder discrimination is performed. Further, a water temperature sensor 34 for detecting a cooling water temperature is attached to the engine 11.
[0025]
On the other hand, the exhaust gas discharged from each exhaust port 35 of the engine 11 joins one exhaust pipe 37 via the exhaust manifold 36. An EGR pipe 38 for recirculating a part of the exhaust gas to the intake system is connected between the exhaust pipe 37 and the surge tank 19, and an EGR amount (exhaust gas recirculation amount) is controlled in the middle of the EGR pipe 38. An EGR valve 39 is provided. Further, the accelerator pedal 40 is provided with an accelerator sensor 41 for detecting an accelerator opening.
[0026]
The outputs of the various sensors described above are input to an engine control circuit (hereinafter referred to as “ECU”) 16. The ECU 16 is mainly configured by a microcomputer, and executes various engine control programs stored in a built-in ROM (storage medium), thereby controlling a fuel injection amount of the fuel injection valve 28 according to an engine operating state. The ignition timing of the ignition plug 42 is controlled.
[0027]
As shown in FIG. 2, an electromagnetically driven intake valve 43 is provided at each intake port 23 of each cylinder of the engine 11, and an electromagnetically driven exhaust valve 44 is provided at each exhaust port 35 of each cylinder. Have been. The intake valve 43 and the exhaust valve 44 are driven by electromagnetic actuators 45 and 46 (variable valve mechanisms), respectively.
[0028]
During engine operation, the ECU 16 executes the variable valve control program stored in the ROM, thereby controlling the electromagnetic actuators 45 and 46 according to the engine operating state, and controlling the valve timing (opening / closing) of the intake valve 43 and the exhaust valve 44. Timing). As shown in FIG. 3, during normal engine operation, the valve opening timing of the exhaust valve 44 is set to be more advanced than the exhaust bottom dead center (exhaust BDC) in order to improve drivability, exhaust emission, and fuel efficiency. Have been.
[0029]
Also, the ECU 16 executes the automatic stop control program shown in FIG. 5 stored in the ROM, so that a predetermined automatic stop condition is satisfied during the operation of the engine 11 and an engine stop request is issued (when the driver stops the engine 11). When the vehicle is stopped), the engine 11 is automatically stopped. At this time, the ECU 16 executes a stop-time exhaust valve timing retard control for retarding the valve opening timing of the exhaust valve 44 to the exhaust BDC (or a retard side from the exhaust BDC) as the exhaust gas backflow suppression control, and executes the in-cylinder control. Reduce or prevent exhaust gas backflow to the
[0030]
Further, the ECU 16 executes the automatic start control program shown in FIGS. 6 and 7 stored in the ROM, so that a predetermined automatic start condition is satisfied during the automatic stop of the engine 11 and an engine start request is issued. (When the driver performs an operation to start the vehicle), the engine 11 is automatically started. At this time, as shown in FIG. 4, the ECU 16 injects fuel into a cylinder that is in an expansion stroke (hereinafter referred to as an “expansion stroke cylinder”) before starting the engine (while the engine is stopped) and ignites the fuel to cause the expansion stroke combustion. Is generated, and the crankshaft is rotationally driven (cranked) by the combustion pressure of the expansion stroke combustion to execute a starterless start that starts the engine 11 without using a starter (not shown).
[0031]
Further, the ECU 16 delays the valve opening timing of the exhaust valve 44 to the exhaust BDC (or retards the exhaust BDC) until the cylinder in which the expansion stroke combustion has occurred exceeds the exhaust BDC. After the angle control is performed and the cylinder in which the expansion stroke combustion has occurred exceeds the exhaust BDC, the opening timing of the exhaust valve 44 is advanced to the normal position (advanced side of the exhaust BDC). Execute timing advance control.
[0032]
Hereinafter, processing contents of the automatic stop control program shown in FIG. 5 and the automatic start control program shown in FIGS. 6 and 7 executed by the ECU 16 will be described.
The automatic stop control program shown in FIG. 5 is repeatedly executed at a predetermined cycle while the engine 11 is operating. When the program is started, first, in step 101, it is determined whether or not an automatic stop condition is satisfied and an engine stop request is generated. If it is determined that the automatic stop condition is satisfied (the engine stop request is present), the process proceeds to step 102, where the automatic stop process is executed. In this automatic stop process, the fuel cut and the ignition cut are executed to stop the engine 11 automatically.
[0033]
Thereafter, the routine proceeds to step 103, where it is determined whether or not the engine rotation speed has become lower than a predetermined rotation speed (for example, 500 rpm) lower than the idle rotation speed, and when the engine rotation speed has become lower than the predetermined rotation speed. Then, it is determined that it is immediately before the engine 11 stops, and the routine proceeds to step 104, where the exhaust valve timing at stop timing retard control is executed. In the stop-time exhaust valve timing retard control, the valve opening timing of the exhaust valve 44 is retarded to the exhaust BDC (or to a more retarded side than the exhaust BDC). As a result, even if a cylinder in the expansion stroke immediately before the stop of the engine rotates to the vicinity of the exhaust BDC, the exhaust valve 44 of the cylinder is not opened, so that it is possible to reliably prevent the exhaust gas from flowing back into the cylinder. Can be. The processing of step 104 serves as an exhaust gas backflow suppression control means referred to in the claims.
[0034]
On the other hand, the automatic start control program shown in FIGS. 6 and 7 is repeatedly executed at a predetermined cycle while the engine 11 is automatically stopped. When the program is started, first, in step 201, it is determined whether or not an automatic start condition is satisfied and an engine start request is issued. Here, the automatic start condition is that the driver performs an operation to start the vehicle. For example, when the driver depresses the accelerator pedal 40, or when the shift range of the automatic transmission is changed from the N range. The automatic start condition is satisfied, for example, when operating in the D range.
[0035]
If it is determined that the automatic start condition is satisfied (the engine start is requested), it is determined in steps 202 and 203 whether the starterless start execution condition is satisfied. Here, the starterless start execution condition is to satisfy both of the following conditions (1) and (2), for example.
(1) The stop position of the expansion stroke cylinder is within a predetermined crank angle range (for example, within a crank range of 60 ° C. to 150 ° C. after compression top dead center) at which the combustion pressure of the expansion stroke combustion can be secured (step 202).
(2) The cooling water temperature is equal to or higher than a predetermined temperature (for example, 70 ° C. or higher), that is, the engine 11 is in a warm-up state in which the cranking resistance is small (step 203).
[0036]
If both the conditions (1) and (2) are satisfied, the starterless start execution condition is satisfied. However, if any of the conditions (1) and (2) is not satisfied, the starterless start is performed. The execution condition is not satisfied. Incidentally, when the engine 11 is automatically stopped, the stop position of the expansion stroke cylinder may be controlled so as to be within the above-mentioned predetermined crank angle range. In this case, the condition (1) above is omitted. May be.
[0037]
If it is determined that the starterless start execution condition is not satisfied, the process proceeds to step 217 in FIG. 7, and the starter is energized to start the engine 11 by cranking with the driving force of the starter.
[0038]
On the other hand, if it is determined in steps 202 and 203 that the starterless start execution condition is satisfied, the starterless start is executed as follows. First, the routine proceeds to step 204, where a fuel injection amount Q to be injected into the expansion stroke cylinder is calculated. In this case, the method of calculating the fuel injection amount Q is to estimate the expansion stroke cylinder based on the current crank angle stop position (for example, the crank angle stop position obtained from the pulse signal output from the crank angle sensor 33 when the engine is stopped). The combustion chamber volume V is calculated, and the fuel injection amount Q is calculated so that the air amount of the estimated combustion chamber volume V becomes a combustible air-fuel ratio.
[0039]
Thereafter, the routine proceeds to step 205, where a split injection upper limit guard value for limiting the integrated injection amount of the expansion stroke split injection is calculated. As the split injection upper limit guard value, a map of the split injection upper limit guard value using the coolant temperature as a parameter is searched to calculate the split injection upper limit guard value according to the coolant temperature. The split injection upper limit guard value may be set according to another parameter (for example, engine temperature, oil temperature, etc.) that reflects the warm-up state of the engine 11. Further, in order to simplify the calculation process, the divided injection upper limit guard value may be a fixed value set in advance.
[0040]
After the calculation of the divided injection upper limit guard value, the routine proceeds to step 206, where the startup exhaust valve timing retard control is executed. In this start-up exhaust valve timing retard control, the valve opening timing of the exhaust valve 44 is retarded to the exhaust BDC (or to a more retarded side than the exhaust BDC). In this way, even if the cylinder in the expansion stroke immediately before the engine stops rotates to the vicinity of the exhaust BDC, the exhaust valve 44 is not opened, so that the exhaust gas is reliably prevented from flowing back into the cylinder. can do.
[0041]
Thereafter, the process proceeds to step 207 in FIG. 7, and it is determined whether or not the expansion stroke combustion control (expansion stroke multiple ignition and expansion stroke split injection) has been started. If it is before the start of the expansion stroke combustion control, the process proceeds to step 208, in which the expansion stroke multiple ignition is started, and the ignition is repeatedly performed with an ignition cycle shorter than the injection cycle of the expansion stroke divided injection. Thereafter, the process proceeds to step 209, in which the expansion stroke split injection is started by injecting half the fuel injection amount Q as the initial injection of the expansion stroke split injection, and then proceeds to step 212.
[0042]
On the other hand, if it is determined in step 207 that the post-expansion stroke combustion control has been started, the process proceeds to step 210, where the integrated injection amount of the expansion stroke divided injection is equal to or less than the divided injection upper limit guard value calculated in step 205. It is determined whether or not there is. As a result, if it is determined that the integrated injection amount of the expansion stroke split injection is equal to or less than the upper limit guard value of the split injection, the process proceeds to step 211, where 1/10 of the fuel injection amount Q is set as the second or later injection of the expansion stroke split injection. Go to step 212. Thus, at the start of the expansion stroke combustion control, after injecting half of the fuel injection amount Q as the first injection, the amount of 1/10 of the fuel injection amount Q is reduced to a predetermined injection cycle (execution cycle of the present program). Is performed, and the air-fuel ratio in the expansion stroke cylinder is gradually changed in the rich direction.
[0043]
By executing the expansion stroke multiple ignition in parallel with the expansion stroke split injection by the processing of these steps 207 to 211, the air-fuel ratio in the cylinder gradually changes in the rich direction to reach the combustible air-fuel ratio range. The ignition is ensured without missing the period to generate the expansion stroke combustion.
[0044]
If it is determined in step 210 that the integrated injection amount of the expansion stroke split injection has exceeded the split injection upper limit guard value, the fuel amount in the cylinder is further increased (that is, the air-fuel ratio is further increased). ), It is determined that expansion stroke combustion does not occur, and the routine proceeds to step 217, where the starter is energized to start the engine 11 with the driving force of the starter.
[0045]
When the process proceeds from step 209 or 211 to step 212, it is determined whether or not the expansion stroke combustion has occurred and the crankshaft has been rotated, based on whether or not a pulse signal has been detected by the crank angle sensor 33. It should be noted that it is determined whether or not the crankshaft has rotated due to combustion in the expansion stroke based on the in-cylinder pressure detected by an in-cylinder pressure sensor or the like and the behavior of the ionic current detected through the spark plug 42. May be.
[0046]
If it is determined in step 212 that the crankshaft is not rotating (the expansion stroke combustion is not occurring), the present program is terminated without performing the subsequent processing. Thereafter, when the expansion stroke combustion occurs and the crankshaft rotates, the process proceeds from step 212 to step 213, where the expansion stroke split injection and the expansion stroke multiple ignition are ended.
[0047]
Thereafter, the routine proceeds to step 214, where it is determined whether or not the engine 11 has been rotated at or above the start determination speed (for example, 100 rpm) within a predetermined time after the start of the expansion stroke combustion control. If the engine 11 has not risen above the start determination speed within the predetermined time, it is determined that the starterless start has failed, and the routine proceeds to step 217, where the starter is energized and the engine 11 is driven by the driving force of the starter. Start.
[0048]
On the other hand, if the engine 11 has rotated above the start determination speed within the predetermined time, it is determined that the starterless start has been completed normally, and the routine proceeds to step 215, where the expansion stroke combustion cylinder (to generate the expansion stroke combustion) is used. Is determined to have exceeded the exhaust BDC. When it is determined in this step 215 that the expansion stroke combustion cylinder has exceeded the exhaust BDC, the routine proceeds to step 216, where the exhaust valve timing advance control is executed. In this exhaust valve timing advance control, the valve opening timing of the exhaust valve 44 is advanced to a normal position (advanced side of the exhaust BDC). As a result, the amount of valve overlap between the exhaust valve 44 and the intake valve 43 is reduced, thereby preventing the residual exhaust gas amount (internal EGR amount) from increasing in cylinders after the expansion stroke combustion cylinder.
The processing of steps 206, 215, and 216 plays a role as a start-up exhaust valve timing control means described in the claims.
[0049]
According to the above-described embodiment (1), when the engine 11 is automatically stopped, the stop valve exhaust valve timing retard control is executed to set the opening timing of the exhaust valve 44 to the exhaust BDC (or the exhaust BDC). (The retard side), even if the cylinder in the expansion stroke immediately before the engine is stopped rotates after rotating to near the exhaust BDC, the exhaust valve 44 is not opened, and the exhaust gas is exhausted from the cylinder. Backflow can be reliably prevented. As a result, the exhaust gas remaining in the cylinder after the automatic stop of the engine 11 can be reduced, so that the combustion state of the expansion stroke combustion at the next starterless start can be improved, and the cranking due to the expansion stroke combustion can be performed. The starting force of the engine 11 can be improved by increasing the force.
[0050]
In the exhaust valve timing retard control at stop, the retard position of the valve opening timing of the exhaust valve 44 does not necessarily have to be after the exhaust BDC, and even before the exhaust BDC, the retard position is more retarded than the normal position. It is good if it is on the side. Even in this case, when the cylinder in the expansion stroke immediately before the stop of the engine rotates near the exhaust BDC and then reversely rotates and stops, the period during which the exhaust valve is temporarily opened should be shorter or zero compared to the conventional case. Therefore, it is possible to reduce or prevent the exhaust gas from flowing back into the cylinder.
[0051]
Further, in the present embodiment (1), when the automatic stop condition is satisfied and an engine stop request is issued, and the engine speed becomes lower than the predetermined speed by the automatic stop control based on the engine stop request, Since the stop-time exhaust valve timing retard control is executed, the stop-time exhaust valve timing retard control can be reliably executed at the optimum timing immediately before the internal combustion engine is completely stopped by the automatic stop control.
[0052]
Furthermore, in the present embodiment (1), when starting the engine 11 by generating combustion in the expansion stroke in the cylinders in the expansion stroke, the exhaust valve timing at start-up is executed to generate combustion in the expansion stroke. Since the valve opening timing of the exhaust valve 44 is retarded to the exhaust BDC (or the retarded side of the exhaust BDC) until the cylinder exceeds the exhaust BDC, the combustion pressure of the expansion stroke combustion is reduced until the expansion stroke ends. Can be kept. Thereby, the combustion pressure of the expansion stroke combustion can be effectively used until the expansion stroke is completed, and a torque equal to or higher than the minimum torque required for starting can be stably generated. The startability of the engine 11 can be further improved.
[0053]
In the exhaust valve timing delay control at the time of starting, the retard position of the valve opening timing of the exhaust valve 44 does not necessarily have to be after the exhaust BDC, and even before the exhaust BDC, the retard position is more retarded than the normal position. It is good if it is on the side. Even in this case, the timing at which the combustion pressure of the expansion stroke combustion suddenly drops can be delayed by opening the exhaust valve 44 during the expansion stroke, and the combustion pressure of the expansion stroke combustion can be used as the cranking force accordingly. Can be lengthened, and the startability can be improved more than before.
[0054]
By the way, when the valve overlap amount of the exhaust valve 44 and the intake valve 43 (a period during which both the valves 43 and 44 are simultaneously opened) becomes large due to the exhaust valve timing delay control at the time of starting, the expansion occurs when the engine 11 is started. In the cylinders after the cylinder in which the stroke combustion is generated, the internal EGR amount due to the backflow of the exhaust gas increases, the combustion state deteriorates, the startability and the exhaust emission deteriorate, and the exhaust emission may deteriorate.
[0055]
In this regard, in the present embodiment (1), immediately after the cylinder in which the expansion stroke combustion has occurred exceeds the exhaust BDC, the start-time exhaust valve timing advance control is executed to shift the valve opening timing of the exhaust valve 44 to the normal position. As the cylinder that has undergone the expansion stroke combustion has exceeded the exhaust BDC, the valve overlap amount between the exhaust valve 44 and the intake valve 43 can be reduced immediately, and the expansion stroke combustion can be performed. It is possible to prevent the internal EGR amount from increasing and prevent the combustion state from deteriorating in the cylinders subsequent to the cylinder in which the combustion has occurred, thereby improving the exhaust emission.
[0056]
In this embodiment (1), in the automatic start / stop system that generates an expansion stroke combustion when the engine 11 is automatically started, the stop-time exhaust valve timing is retarded when the engine 11 is automatically stopped. The control is executed. However, in the automatic start / stop system for starting the engine using means other than combustion in the expansion stroke (for example, a starter such as a starter), when the engine 11 is automatically stopped, the present embodiment ( The stop-time exhaust valve timing retard control similar to 1) may be executed.
[0057]
Further, in the embodiment (1), in the system in which the expansion stroke combustion is generated when the engine 11 is automatically started, the start-time exhaust valve timing retard control and the start-time exhaust valve timing advance control are executed. However, even when the engine 11 is manually started by operating the ignition switch, when the engine 11 is manually started, cranking is performed by generating combustion in the expansion stroke or assisting the cranking force of another starting device. Alternatively, the same start-up exhaust valve timing delay control and start-up exhaust valve timing advance control as in the embodiment (1) may be executed.
[0058]
Further, in the present embodiment (1), when the engine 11 is automatically started, the cranking is performed only by the expansion stroke combustion. However, the cranking force of another starting device may be assisted by the expansion stroke combustion. good.
[0059]
In the embodiment (1), the valve timings of the intake valve 43 and the exhaust valve 44 are changed by the electromagnetic actuators 45 and 46. However, the valve timing of the intake valve 43 and the exhaust valve 44 is changed by a hydraulic variable valve timing mechanism. The valve timing may be variable.
[0060]
<< Embodiment (2) >>
In the embodiment (1), when the engine 11 is automatically stopped, the exhaust gas is prevented from flowing back into the cylinder by delaying the valve opening timing of the exhaust valve 44. In the embodiment (2) of the present invention shown in FIG. 9, when the engine 11 is automatically stopped, the secondary gas is introduced into the exhaust manifold 36 of the exhaust pipe 37 to prevent the exhaust gas from flowing back into the cylinder. I try to suppress it.
[0061]
In the present embodiment (2), as shown in FIG. 8, a secondary air introduction pipe 47 for introducing outside air as secondary air is connected to each exhaust manifold 36. An electric air pump 48 for feeding secondary air under pressure is provided at the most upstream portion. Secondary air introduction means is constituted by the secondary air introduction pipe 47, the air pump 48, and the like. An atmosphere opening pipe 50 is connected to the middle of the secondary air introduction pipe 47 via a secondary air switching valve 49. Other configurations are the same as those in the embodiment (1).
[0062]
In this case, when the secondary air switching valve 49 is switched to the secondary air introduction position, the secondary air pumped from the air pump 48 is introduced into the exhaust manifold 36 through the secondary air introduction pipe 47. On the other hand, when the secondary air switching valve 49 is switched to the atmosphere opening position, the secondary air pumped from the air pump 48 is discharged into the atmosphere through the atmosphere opening pipe 50.
[0063]
The automatic stop control program shown in FIG. 9 executed in the present embodiment (2) is obtained by changing the processing of step 104 of the program of FIG. 5 described in the aforementioned embodiment (1) to the processing of step 104a. Other steps are the same as those in FIG.
[0064]
In the automatic stop control program shown in FIG. 9, when the automatic stop condition is satisfied and it is determined that there is an engine stop request, an automatic stop process (fuel cut and ignition cut) is executed to automatically stop the engine 11. (Steps 101 and 102).
[0065]
Thereafter, when it is determined in step 103 that the engine rotation speed has become lower than the predetermined rotation speed (for example, 500 rpm), the process proceeds to step 104a, and the secondary air introduction control is executed. In this secondary air introduction control, the air pump 48 is operated for a predetermined time, and the secondary air switching valve 49 is switched to the secondary air introduction position, so that the secondary air pressure-fed from the air pump 48 is sent from the secondary air introduction pipe 47 to the secondary air introduction pipe 47. The exhaust gas is introduced into the exhaust manifold 36 to reduce the amount of exhaust gas in the exhaust manifold 36.
[0066]
In the embodiment (2) described above, the secondary air is introduced into the exhaust manifold 36 when the engine 11 is automatically stopped. Therefore, the amount of exhaust gas in the exhaust manifold 36 is reduced by introducing the secondary air. The amount of exhaust gas flowing backward from the exhaust manifold 36 into the cylinder when the cylinder that is in the expansion stroke immediately before the engine stops and rotates near the exhaust BDC and the exhaust valve 44 is temporarily opened. Can be reduced. Thus, the amount of exhaust gas remaining in the cylinder after the automatic stop of the engine 11 can be reduced, and the startability of the next engine can be improved.
[0067]
<< Embodiment (3) >>
In the embodiment (3) of the present invention shown in FIGS. 10 and 11, when the engine 11 is automatically stopped, the intake gas is supercharged into the cylinder to suppress the exhaust gas from flowing back into the cylinder. I have to.
[0068]
In the present embodiment (3), as shown in FIG. 10, an electric supercharger 51 (supercharging means) for supercharging intake air is provided downstream of the throttle valve 15 in the intake pipe 12. During supercharging, the intake air passing through the throttle valve 15 is pressurized (compressed) by the supercharger 51 and charged into each cylinder of the engine 11. In addition, a bypass intake passage 52 is provided in parallel with the supercharger 51 in order to secure the intake air at the time of non-supercharging. An on-off valve 53 is provided. Other configurations are the same as those in the embodiment (1).
[0069]
The automatic stop control program shown in FIG. 11 executed in the present embodiment (3) is obtained by changing the process of step 104 of the program of FIG. 5 described in the above embodiment (1) to the process of step 104b. The other steps are the same as those in FIG.
[0070]
In the automatic stop control program shown in FIG. 11, when the automatic stop condition is satisfied and it is determined that there is an engine stop request, an automatic stop process (fuel cut and ignition cut) is executed to automatically stop the engine 11. (Steps 101 and 102).
[0071]
Thereafter, when it is determined in step 103 that the engine rotation speed has become lower than a predetermined rotation speed (for example, 500 rpm), the routine proceeds to step 104b, where intake supercharging control is executed. In the intake supercharging control, the supercharger 51 is operated for a predetermined time, and the intake air that has passed through the throttle valve 15 is supercharged (pressurized) by the supercharger 51 and charged into each cylinder of the engine 11.
[0072]
In the embodiment (3) described above, when the engine 11 is automatically stopped, the intake air can be compressed and charged into the cylinders by the supercharger 51, so that the in-cylinder pressure of each cylinder can be increased. It is possible to prevent the inside of the cylinder from becoming negative pressure (pressure lower than the atmospheric pressure) near the end of the expansion stroke (near exhaust BDC) even after the combustion is stopped, or the inside of the cylinder becomes negative pressure. Even so, the difference between the negative pressure and the atmospheric pressure can be reduced. Therefore, even if the cylinder in the expansion stroke immediately before the engine stops rotates to the vicinity of the exhaust BDC and the exhaust valve 44 is temporarily opened, the exhaust gas can be prevented from flowing back into the cylinder. Thus, the amount of exhaust gas remaining in the cylinder after the automatic stop of the engine 11 can be reduced, and the startability of the next engine can be improved.
[0073]
In each of the above embodiments (1) to (3), when the engine rotation speed becomes lower than the predetermined rotation speed by the automatic stop control, the control for suppressing the backflow of the exhaust gas (the exhaust valve timing at the time of stop is retarded). Control, secondary air introduction control, intake supercharging control), but when the automatic stop condition is satisfied and an engine stop request is issued, the automatic stop control (fuel cut / ignition cut) is started. At the same time, control for suppressing the backflow of the exhaust gas may be started.
[0074]
In addition, the present invention is not limited to the in-cylinder injection engine, but can be applied to an intake port injection engine, and is also applicable to a hybrid vehicle using an engine and another power source such as an electric motor in combination. Can be implemented.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of an entire engine control system according to an embodiment (1) of the present invention.
FIG. 2 is a longitudinal sectional view of a main part of the engine according to the embodiment (1).
FIG. 3 is a diagram showing a relationship between each stroke of each cylinder and exhaust and intake valve timings.
FIG. 4 is a diagram for explaining starterless start control;
FIG. 5 is a flowchart showing a flow of processing of an automatic stop control program according to the embodiment (1).
FIG. 6 is a flowchart (part 1) illustrating a flow of processing of an automatic start control program according to the embodiment (1).
FIG. 7 is a flowchart (part 2) illustrating a flow of processing of an automatic start control program according to the embodiment (1).
FIG. 8 is a schematic configuration diagram of the entire engine control system according to the embodiment (2).
FIG. 9 is a flowchart showing the flow of processing of an automatic stop control program according to the embodiment (2).
FIG. 10 is a schematic configuration diagram of the entire engine control system according to the embodiment (3).
FIG. 11 is a flowchart showing the flow of processing of an automatic stop control program according to the embodiment (3).
[Explanation of symbols]
11: engine (internal combustion engine), 12: intake pipe, 15: throttle valve, 16: ECU (exhaust gas backflow suppression control means, expansion stroke combustion control means, start-up exhaust valve timing control means), 28: fuel injection valve 36: exhaust manifold, 37: exhaust pipe, 42: spark plug, 43: intake valve, 44: exhaust valve, 45, 46: electromagnetic actuator, 47: secondary air introduction pipe (secondary air introduction means), 48: air pump (Secondary air introduction means), 51 ... supercharger (supercharger means).

Claims

Control of an internal combustion engine that automatically stops the internal combustion engine when a predetermined automatic stop condition is satisfied during operation of the internal combustion engine and automatically starts the internal combustion engine when a predetermined automatic start condition is satisfied during the automatic stop of the internal combustion engine In the device,
An exhaust gas backflow suppression control unit that executes control for reducing or preventing backflow of exhaust gas into the cylinder when the internal combustion engine is automatically stopped (hereinafter referred to as “exhaust gas backflow suppression control”) is provided. Control device for an internal combustion engine.

2. The internal combustion engine according to claim 1, wherein the exhaust gas backflow suppression control unit executes the exhaust gas backflow suppression control when a rotation speed of the internal combustion engine falls below a predetermined rotation speed by automatic stop control. 3. Control device.

3. The control device for an internal combustion engine according to claim 1, wherein the exhaust gas backflow suppression control unit executes the exhaust gas backflow suppression control by delaying an opening timing of the exhaust valve. 4.

4. The internal combustion engine according to claim 3, wherein the exhaust gas backflow suppression control unit executes the exhaust gas backflow suppression control by delaying an opening timing of the exhaust valve to at least exhaust bottom dead center. 5. Control device.

A secondary air introduction means for introducing secondary air into an exhaust passage of the internal combustion engine,
5. The exhaust gas backflow suppression control unit executes the exhaust gas backflow suppression control by introducing secondary air into the exhaust passage by the secondary air introduction unit. 6. A control device for an internal combustion engine according to any one of the above.

A supercharging means for supercharging intake air in the cylinder is provided.
6. The exhaust gas backflow suppression control unit executes the exhaust gas backflow suppression control by supercharging intake air into the cylinder by the supercharging unit. 7. Internal combustion engine control device.

When the internal combustion engine is automatically started, fuel is injected into a cylinder that is in the expansion stroke and ignited to generate combustion in the expansion stroke to perform cranking or to assist the cranking power of another starting device. The control device for an internal combustion engine according to any one of claims 1 to 6, further comprising combustion control means.

8. The control apparatus for an internal combustion engine according to claim 7, further comprising a start-up exhaust valve timing control means for delaying the opening timing of the exhaust valve when automatically starting the internal combustion engine.

The starting exhaust valve timing control means delays the valve opening timing of the exhaust valve at least until the cylinder that has caused the expansion stroke combustion reaches exhaust bottom dead center when the internal combustion engine is automatically started. The control device for an internal combustion engine according to claim 8, wherein

Control of an internal combustion engine that automatically stops the internal combustion engine when a predetermined automatic stop condition is satisfied during operation of the internal combustion engine and automatically starts the internal combustion engine when a predetermined automatic start condition is satisfied during the automatic stop of the internal combustion engine In the device,
When the internal combustion engine is automatically started, fuel is injected into a cylinder that is in the expansion stroke and ignited to generate combustion in the expansion stroke to perform cranking or to assist the cranking power of another starting device. Combustion control means;
A start-up exhaust valve timing control means for delaying the opening timing of an exhaust valve when automatically starting the internal combustion engine.

The starting exhaust valve timing control means delays the valve opening timing of the exhaust valve at least until the cylinder that has caused the expansion stroke combustion reaches exhaust bottom dead center when the internal combustion engine is automatically started. The control device for an internal combustion engine according to claim 10, wherein

When the internal combustion engine is manually started, fuel is injected into a cylinder that is in an expansion stroke and ignited to generate combustion in the expansion stroke to perform cranking or to assist the cranking force of another starting device. Combustion control means;
A control device for an internal combustion engine, comprising: start-up exhaust valve timing control means for delaying the opening timing of an exhaust valve when the internal combustion engine is manually started.

The starting exhaust valve timing control means delays the valve opening timing of the exhaust valve at least until the cylinder that has caused the expansion stroke combustion reaches exhaust bottom dead center when the internal combustion engine is manually started. The control device for an internal combustion engine according to claim 12, wherein

The exhaust valve timing control means at the time of starting, advancing the valve opening timing of the exhaust valve immediately after the cylinder which has caused the expansion stroke combustion crosses exhaust bottom dead center. A control device for an internal combustion engine according to any one of claims 13 to 13.