JP2007092719A - Starter of multicylinder engine - Google Patents

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Muneyuki Oota
統之 太田
Masahiko Fujimoto
昌彦 藤本
Yasushi Murakami
康 村上
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To improve the startability of an engine by effectively utilizing a compression stroke cylinder after reversal. <P>SOLUTION: Fuel for restarting is injected in advance into the compression stroke cylinder 12C when the engine automatically stops. Next, fresh air is introduced into the compression stroke cylinder 12C by opening an intake valve of the compression stroke cylinder 12C when the engine reversely rotates when beginning restarting, and the fuel is also injected. When meeting with the first top dead center, compressed self-ignition is performed by the compression stroke cylinder 12C. Thus, a pumping loss in the compression stroke cylinder 12C is eliminated, and high starting torque can be outputted. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明は、多気筒エンジンの始動装置に関し、特にエンジンのアイドル運転状態等において所定の自動停止条件が成立したときにエンジンを自動停止させ、その後、所定の再始動条件が成立したときに再始動させるように構成された多気筒エンジンの始動装置に関する。   The present invention relates to a multi-cylinder engine starter, and in particular, automatically stops an engine when a predetermined automatic stop condition is satisfied in an engine idling state or the like, and then restarts when a predetermined restart condition is satisfied. The present invention relates to a starter for a multi-cylinder engine that is configured to be

近年、燃費低減およびCO排出量の抑制等を図るため、アイドル運転時等にエンジンを自動的に一旦停止させ、その後に運転者により車両の発進操作が行われる等の再始動条件が成立した時点で、エンジンを自動的に再始動させるようにしたエンジンの自動停止制御(いわゆるアイドルストップ制御)の技術が開発されている。 In recent years, in order to reduce fuel consumption and reduce CO 2 emissions, a restart condition has been established such that the engine is automatically stopped once during idling and the vehicle is then started by the driver. At the time, a technology for automatic engine stop control (so-called idle stop control) that automatically restarts the engine has been developed.

このアイドルストップ制御時における再始動の方式として、特許文献1、2に開示された先行技術のように、自動停止状態にあるエンジンの再始動条件が成立したときに、圧縮行程で停止した気筒(この明細書において「圧縮行程気筒」という)の混合気を点火して、一旦エンジンを逆転させ、次いで膨張行程で停止した気筒(この明細書において「膨張行程気筒」という)に燃料を噴射し、点火してエンジンを自動的に再始動させるように構成されたいわゆる逆転再始動方式のものが知られている。
特開2004−124753号公報 特開2005−90498号公報
As a restarting method at the time of this idle stop control, as in the prior art disclosed in Patent Documents 1 and 2, when the restarting condition of the engine in the automatic stop state is satisfied, the cylinder stopped in the compression stroke ( In this specification, an air-fuel mixture (referred to as “compression stroke cylinder”) is ignited, the engine is once reversed, and then fuel is injected into a cylinder stopped in the expansion stroke (referred to as “expansion stroke cylinder” in this specification). There is known a so-called reverse restart system that is configured to ignite and automatically restart the engine.
JP 2004-124753 A Japanese Patent Laid-Open No. 2005-90498

上述した逆転再始動方式を実効あるものとし、アイドルストップ制御を実用化するには、再始動後2回目の上死点を越えるだけの運動エネルギーを再始動制御時に確保することが不可欠である。この2回目の上死点をスムーズに乗り越えるためには、逆転から正転に反転した膨張行程気筒が出力する運動エネルギーを増大させるとともに、膨張行程気筒の正転によって再び圧縮行程に移行する圧縮行程気筒からも運動エネルギーを得ることが好ましい。しかしながら、逆転後の圧縮行程気筒は、既燃ガスのみを含んでいるので、従来は、反転後の圧縮行程気筒を有効活用していなかった。このため、圧縮行程気筒において、ポンピングロスが発生し、2回目の上死点を乗り越える上で大きな障害になっていることが本件発明者の研究により明らかになった。   In order to make the above-described reverse restart system effective and to put the idle stop control into practical use, it is essential to secure at the restart control a kinetic energy sufficient to exceed the second top dead center after the restart. In order to overcome the second top dead center smoothly, the kinetic energy output from the expansion stroke cylinder reversed from the reverse rotation to the normal rotation is increased, and the compression stroke is shifted again to the compression stroke due to the normal rotation of the expansion stroke cylinder. It is preferable to obtain kinetic energy also from the cylinder. However, since the compression stroke cylinder after the reverse rotation contains only burned gas, conventionally, the compression stroke cylinder after the reverse rotation has not been effectively used. For this reason, a pumping loss occurs in the compression stroke cylinder, and it has become clear from the study of the present inventors that this is a major obstacle in overcoming the second top dead center.

本発明は前記の事情に鑑み、反転後の圧縮行程気筒を有効活用することにより、エンジンの始動性を向上させることのできる多気筒エンジンの始動装置を提供することを課題としている。   In view of the above circumstances, an object of the present invention is to provide a starter for a multi-cylinder engine that can improve the startability of the engine by effectively using the compression stroke cylinder after inversion.

上記課題を解決するために本発明は、多気筒エンジンの燃焼室に燃料を噴射する直噴式の燃料噴射弁を含み、燃料噴霧を前記燃料噴射弁から所定タイミングで筒内に供給する燃料供給システムと、再始動条件が成立したときに、圧縮行程気筒を燃焼させ、所定クランク角だけ前記多気筒エンジンを逆転させた後、膨張行程気筒を燃焼させて前記多気筒エンジンを再始動させる多気筒エンジンの始動装置において、各気筒のピストン位置を検出するピストン位置検出手段と、前記ピストン位置検出手段の検出に基づいて、各気筒に燃料噴射を実行するように前記燃料供給システムによる燃料噴射タイミングを制御する燃料噴射制御手段と、筒内の混合気を着火する着火手段とを備え、少なくとも再始動開始時の前記逆転動作期間において圧縮行程気筒の吸気弁が開弁するように、当該逆転動作期間中の吸気弁閉弁時期を下死点よりも所定クランク角遅いタイミングに遅角させ、前記燃料噴射制御手段は、前記多気筒エンジンの自動停止動作中において、圧縮行程気筒が最後の吸気行程を迎えたとき以降に再始動用の燃料を噴射するとともに、前記逆転動作中における前記圧縮行程気筒の吸気弁の開弁中に正転用の燃料を噴射するように燃料供給システムを制御するものであり、前記着火手段は、再始動後正転に転じた圧縮行程気筒の最初の圧縮上死点付近で再燃焼を実行するものであることを特徴とする多気筒エンジンの始動装置である。この態様では、圧縮行程気筒に対し、自動停止前に最後の吸気行程以降で燃料を噴射することにより、再始動時における圧縮行程気筒での混合気の均質化を図ることが可能になる。また、以下の理由により、圧縮行程気筒が逆転から正転に転じたときの筒内温度低下を効果的に抑制することができる。すなわち、再始動時の逆転動作時においては、圧縮行程気筒は燃料の偏在がないため、緩慢な均質燃焼となり、冷損による筒内温度変化を回避する。その後、逆転から正転に転じる際、圧縮行程気筒のピストンは、比較的ゆっくりと上死点に移動する。この際、筒内の空気が圧縮されることに伴って、筒内温度が上昇することになるが、その熱は、筒内の壁面に吸収されてしまい、冷損が生じることになる。ピストンがゆっくりと動作することにより、冷損も大きくなる結果、この冷損による筒内圧力も大きく下がるので、従来は、圧縮行程気筒を充分に高温・高圧にすることができなかった。これに対して本発明では、逆転動作時において、緩慢な均質燃焼を実現することができるので、正転に転じた際、比較的遅い速度で上死点に移動している場合であっても、従来のような筒内温度低下が生じにくくなり、比較的高い熱エネルギーを保持した状態で上死点に移動することが可能になる。この状態で、吸気弁の閉弁タイミングが遅角されることにより、新気が圧縮行程気筒に導入され、その後、この圧縮行程気筒に燃料が噴射され、その混合気が圧縮行程気筒の上死点近傍で点火される。この正転圧縮後の燃焼においては、既燃ガスが相当残存しているため、燃焼も緩慢になりがちであるが、本発明では、逆転時の燃焼によって、圧縮行程気筒の筒内温度を比較的高温に維持していることから、逆転から反転した後の最初の正転時には燃焼を促進し、ピストンから大きな運動エネルギーを出力させることが可能になる。また、逆転時の緩慢燃焼では、過度に筒内温度が上昇するおそれもなく、ノッキングも生じにくくなる。本発明において、「着火手段」は、点火プラグのみならず、圧縮自己着火を実現する手段であってもよい。従って、初回の正転時における圧縮行程気筒のヘビーEGRを利用して、圧縮上死点近傍(好ましくは、圧縮上死点直前)において、圧縮自己着火が生じるように、燃料噴射量や噴射タイミング等を制御するようにしてもよい。   In order to solve the above-mentioned problems, the present invention includes a direct injection type fuel injection valve that injects fuel into a combustion chamber of a multi-cylinder engine, and supplies a fuel spray into the cylinder at a predetermined timing from the fuel injection valve. And when the restart condition is satisfied, the compression stroke cylinder is combusted, the multi-cylinder engine is reversed by a predetermined crank angle, and then the expansion stroke cylinder is combusted to restart the multi-cylinder engine. In this starting device, a piston position detecting means for detecting the piston position of each cylinder, and the fuel injection timing by the fuel supply system is controlled so as to execute fuel injection to each cylinder based on the detection by the piston position detecting means. A fuel injection control means for igniting, and an ignition means for igniting the air-fuel mixture in the cylinder, and at least during the reverse operation period at the start of restart In order to open the intake valve of the cylinder, the intake valve closing timing during the reverse rotation period is delayed to a timing that is a predetermined crank angle later than the bottom dead center, and the fuel injection control means During the automatic stop operation, the fuel for restarting is injected after the compression stroke cylinder reaches the last intake stroke, and the forward rotation is performed while the intake valve of the compression stroke cylinder is opened during the reverse rotation operation. The fuel supply system is controlled so as to inject fuel, and the ignition means executes re-combustion near the first compression top dead center of the compression stroke cylinder that has turned to normal rotation after restarting. Is a starter for a multi-cylinder engine. In this aspect, by injecting fuel into the compression stroke cylinder after the last intake stroke before the automatic stop, it becomes possible to homogenize the air-fuel mixture in the compression stroke cylinder at the time of restart. In addition, for the following reasons, the in-cylinder temperature drop when the compression stroke cylinder is changed from reverse rotation to normal rotation can be effectively suppressed. That is, during the reverse rotation operation at the time of restart, since the compression stroke cylinder has no uneven distribution of fuel, it becomes a slow homogeneous combustion and avoids in-cylinder temperature change due to cooling loss. Thereafter, when turning from reverse rotation to normal rotation, the piston of the compression stroke cylinder moves to the top dead center relatively slowly. At this time, the in-cylinder temperature rises as the air in the cylinder is compressed, but the heat is absorbed by the wall surface in the cylinder, causing a cold loss. As a result of the slow operation of the piston, the cooling loss also increases. As a result, the in-cylinder pressure due to this cooling loss is also greatly reduced, and conventionally, the compression stroke cylinder could not be sufficiently heated to a high temperature and pressure. On the other hand, in the present invention, it is possible to realize a slow homogeneous combustion during the reverse rotation operation, so even when moving to the top dead center at a relatively slow speed when turning to normal rotation. Thus, it becomes difficult for the temperature in the cylinder to decrease as in the conventional case, and it becomes possible to move to the top dead center while maintaining relatively high heat energy. In this state, when the closing timing of the intake valve is retarded, fresh air is introduced into the compression stroke cylinder, fuel is then injected into the compression stroke cylinder, and the air-fuel mixture is top dead in the compression stroke cylinder. It is ignited near the point. In the combustion after the forward compression, a considerable amount of burnt gas remains, so the combustion tends to be slow. In the present invention, the in-cylinder temperature of the compression stroke cylinder is compared by the combustion at the time of reverse rotation. Therefore, combustion is promoted during the first forward rotation after reversing from the reverse rotation, and a large kinetic energy can be output from the piston. Further, in the slow combustion at the time of reverse rotation, there is no fear that the in-cylinder temperature will rise excessively and knocking is less likely to occur. In the present invention, the “ignition means” may be not only a spark plug but also means for realizing compression self-ignition. Therefore, by using the heavy EGR of the compression stroke cylinder at the time of the first forward rotation, the fuel injection amount and the injection timing so that the compression self-ignition occurs near the compression top dead center (preferably just before the compression top dead center). Etc. may be controlled.

好ましい態様において、前記燃料噴射制御手段は、前記多気筒エンジンの自動停止動作中において、燃料を噴射する際の空燃比をλ≦1となるように燃料噴射量を制御するものである。この態様では、比較的圧縮行程気筒が均質でリッチな状態になるので、再始動時の緩慢燃焼を確保し、冷損を防止することが可能になる。また、逆転量も大きくなるので、膨張行程気筒の圧縮力も高まるので、膨張行程気筒での圧縮量と吸気開弁期間の増大を図ることが可能になる。   In a preferred aspect, the fuel injection control means controls the fuel injection amount so that the air-fuel ratio at the time of fuel injection becomes λ ≦ 1 during the automatic stop operation of the multi-cylinder engine. In this aspect, since the compression stroke cylinder is in a relatively homogeneous and rich state, it is possible to ensure slow combustion at the time of restart and prevent cold loss. Further, since the reverse rotation amount is also increased, the compression force of the expansion stroke cylinder is also increased, so that it is possible to increase the compression amount and the intake valve opening period in the expansion stroke cylinder.

好ましい態様において、前記着火手段は、再始動開始後圧縮行程気筒が最初に上死点を迎えたときに圧縮自己着火を行わせるものであって、再始動時に逆転動作中に噴射される燃料噴射量が、自動停止動作中に圧縮行程気筒に噴射される逆転動作用の燃料噴射量よりも少なくなるように燃料噴射制御手段が燃料噴射量を制御することによるものである。この態様では、再始動時において、逆転時には、全体的に均質な状態で混合気が燃焼されるので、冷損を防止し、膨張行程気筒での圧縮量と吸気開弁期間の増大を図ることが可能になるとともに、逆転から正転に転じた際には、筒内温度の低下を抑制し、新気のある状態で圧縮自己着火による燃焼を可及的に確実なものとすることができる。   In a preferred aspect, the ignition means performs compression self-ignition when the compression stroke cylinder first reaches top dead center after restarting, and is fuel injection injected during reverse operation at restart This is because the fuel injection control means controls the fuel injection amount so that the amount becomes smaller than the fuel injection amount for the reverse operation injected into the compression stroke cylinder during the automatic stop operation. In this aspect, the air-fuel mixture is combusted in an entirely homogeneous state at the time of reversing at the time of restart, so that the cooling loss is prevented and the compression amount and the intake valve opening period in the expansion stroke cylinder are increased. In addition, when turning from reverse rotation to normal rotation, it is possible to suppress a decrease in the in-cylinder temperature and to ensure combustion by compression self-ignition as much as possible in a fresh air state. .

好ましい態様において、前記着火手段は、再始動した圧縮行程気筒の最初の正転時における上死点付近で点火プラグによる点火を実行するものである。この態様では、逆転時の既燃ガスによる圧縮自己着火を正転時に最も好適なタイミングで着火アシストすることが可能になり、高い運動エネルギーを圧縮行程気筒から得ることが可能になる。   In a preferred aspect, the ignition means performs ignition by a spark plug near the top dead center at the time of the first forward rotation of the restarted compression stroke cylinder. In this aspect, it is possible to assist the ignition of the compression self-ignition by the burned gas at the time of reverse rotation at the most suitable timing at the time of normal rotation, and it is possible to obtain high kinetic energy from the compression stroke cylinder.

以上説明したように、本発明によれば、自動停止動作中に圧縮行程気筒に燃料を噴射し、再始動制御の逆転動作中に圧縮行程気筒の吸気弁を開いて、圧縮行程気筒に新気を導入するとともに燃料を噴射し、反転後に、最初の上死点を迎えたときに、圧縮行程気筒の混合気を再度燃焼させることによって、圧縮行程気筒でのポンピングロスを防止しているので、反転後の圧縮行程気筒を有効活用することができ、もってエンジンの始動性を向上させることができるという顕著な効果を奏する。   As described above, according to the present invention, fuel is injected into the compression stroke cylinder during the automatic stop operation, the intake valve of the compression stroke cylinder is opened during the reverse operation of the restart control, and fresh air is supplied to the compression stroke cylinder. When the first top dead center is reached after reversing, the fuel mixture in the compression stroke cylinder is burned again to prevent the pumping loss in the compression stroke cylinder. The reversible compression stroke cylinder can be used effectively, and the engine startability can be improved.

図1および図2は本発明に係る4サイクル火花点火式多気筒エンジンの概略構成を示している。(A)は全体構成、(B)は要部を示す構成を示している。   1 and 2 show a schematic configuration of a four-cycle spark ignition type multi-cylinder engine according to the present invention. (A) is the whole structure, (B) has shown the structure which shows the principal part.

図1(A)(B)、図2を参照して、このエンジン1は、シリンダヘッド10およびシリンダブロック11を有しており、ECU2によって制御される構成になっている。エンジン1には、四つの気筒(第1気筒12A、第2気筒12B、第3気筒12C及び第4気筒12D)が設けられるとともに、各気筒12A〜12Dの内部には、クランクシャフト3に連結されたピストン13が嵌挿されることにより、その上方に燃焼室14が形成されている。   Referring to FIGS. 1 (A), 1 (B), and 2, this engine 1 has a cylinder head 10 and a cylinder block 11, and is configured to be controlled by an ECU 2. The engine 1 is provided with four cylinders (a first cylinder 12A, a second cylinder 12B, a third cylinder 12C, and a fourth cylinder 12D), and is connected to the crankshaft 3 inside each of the cylinders 12A to 12D. By inserting the piston 13, a combustion chamber 14 is formed above the piston 13.

前記各気筒12A〜12Dの燃焼室14の頂部には、プラグ先端が燃焼室14内に臨むように点火プラグ15が設置されている。点火プラグ15には、これに電気火花を発生させるための点火装置27が付設されている。また、エンジン1には、前記燃焼室14の側方に配置され、燃焼室14内に燃料を直接噴射する燃料噴射弁16aを備えた燃料供給システム16が設けられている。燃料供給システム16には、図略の電動高圧ポンプが設けられており、この電動高圧ポンプから吐出された燃料タンクの燃料が分配管を介して燃料噴射弁16aに噴射されるように構成されている。電動高圧ポンプは、ECU2によって、エンジン1の運転状態に応じ、例えば3MPaから13MPaまでの範囲で燃圧を調整可能に構成されている。なお、燃料供給システムについては、例えば本件出願人が先に提案している特開2002−242738号公報に開示されているものと同等のものを適用可能であるので、その詳細については説明を省略する。   A spark plug 15 is installed at the top of the combustion chamber 14 of each of the cylinders 12 </ b> A to 12 </ b> D such that the plug tip faces the combustion chamber 14. The ignition plug 15 is provided with an ignition device 27 for generating an electric spark. Further, the engine 1 is provided with a fuel supply system 16 that is disposed on the side of the combustion chamber 14 and includes a fuel injection valve 16 a that directly injects fuel into the combustion chamber 14. The fuel supply system 16 is provided with an electric high-pressure pump (not shown). The fuel in the fuel tank discharged from the electric high-pressure pump is injected into the fuel injection valve 16a through a distribution pipe. Yes. The electric high-pressure pump is configured so that the fuel pressure can be adjusted by the ECU 2 according to the operating state of the engine 1, for example, in a range from 3 MPa to 13 MPa. As the fuel supply system, for example, an equivalent one disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2002-242738 previously proposed by the applicant of the present application can be applied. To do.

燃料噴射弁16aは、図外のニードル弁およびソレノイドを内蔵し、前記ECU2の燃料噴射制御部41から入力されたパルス信号のパルス幅に対応する時間だけ駆動されて開弁し、その開弁時間に応じた量の燃料を前記点火プラグ15の電極付近に向けて噴射するように構成されている。   The fuel injection valve 16a incorporates a needle valve and a solenoid (not shown), and is driven and opened for a time corresponding to the pulse width of the pulse signal input from the fuel injection control unit 41 of the ECU 2. The valve opening time The fuel corresponding to the amount is injected toward the vicinity of the electrode of the spark plug 15.

前記各気筒12A〜12Dの燃焼室14の上部には、燃焼室14に向かって開口する吸気ポート17および排気ポート18が設けられるとともに、これらのポート17、18に、吸気弁19および排気弁20がそれぞれ装備されている。   An intake port 17 and an exhaust port 18 that open toward the combustion chamber 14 are provided above the combustion chamber 14 of each of the cylinders 12A to 12D, and an intake valve 19 and an exhaust valve 20 are connected to the ports 17 and 18, respectively. Are equipped.

図1(B)を参照して、前記吸気弁19は、ステム上部にタペット19aを有している。このタペット19aは、カムシャフト191によって回転駆動される吸気カム19bによって駆動されるものであり、吸気弁19は、吸気カム19bがタペット19aを駆動することによって、開閉動作をするように構成されている。ここで本実施形態におけるカムシャフト191には、VVT(Valuable Valve Timing Mechanism)190が設けられており、後述するように、ECU2の制御によって開弁タイミングを変更可能に構成されている。他方、排気弁20は、そのタペット20aがカムシャフト201に固定された排気カム20bによって駆動されるように構成されている。カムシャフト191、201や吸気カム19b、排気カム20b等の動弁機構は、各気筒12A〜12Dが所定の位相差をもって燃焼サイクルを行うように構成されている。   Referring to FIG. 1B, the intake valve 19 has a tappet 19a at the top of the stem. The tappet 19a is driven by an intake cam 19b that is rotationally driven by a camshaft 191, and the intake valve 19 is configured to open and close when the intake cam 19b drives the tappet 19a. Yes. Here, the camshaft 191 in the present embodiment is provided with a VVT (Valable Valve Timing Mechanism) 190, and is configured to be able to change the valve opening timing by the control of the ECU 2, as will be described later. On the other hand, the exhaust valve 20 is configured such that its tappet 20a is driven by an exhaust cam 20b fixed to the camshaft 201. The valve operating mechanisms such as the camshafts 191 and 201, the intake cam 19b, and the exhaust cam 20b are configured such that each cylinder 12A to 12D performs a combustion cycle with a predetermined phase difference.

前記吸気ポート17および排気ポート18には、吸気通路21および排気通路22が接続されている。前記吸気ポート17に近い吸気通路21の下流側は、図2に示すように、各気筒12A〜12Dに対応して独立した分岐吸気通路21aとされ、この各分岐吸気通路21aの上流端がそれぞれサージタンク21bに連通している。このサージタンク21bよりも上流側には共通吸気通路21cが設けられるとともに、この共通吸気通路21cには、アクチュエータ24により駆動されるスロットル弁23が配設されている。このスロットル弁23の上流側には、吸気流量を検出するエアフローセンサ25及び吸気の温度を検知する吸気温センサ29が設けられ、スロットル弁23の下流側には吸気圧力(負圧)を検出する吸気圧センサ26が設けられている。   An intake passage 21 and an exhaust passage 22 are connected to the intake port 17 and the exhaust port 18. As shown in FIG. 2, the downstream side of the intake passage 21 close to the intake port 17 is an independent branch intake passage 21a corresponding to each of the cylinders 12A to 12D. The upstream ends of the branch intake passages 21a are respectively It communicates with the surge tank 21b. A common intake passage 21c is provided upstream of the surge tank 21b, and a throttle valve 23 driven by an actuator 24 is provided in the common intake passage 21c. An air flow sensor 25 for detecting the intake air flow rate and an intake air temperature sensor 29 for detecting the intake air temperature are provided on the upstream side of the throttle valve 23, and the intake pressure (negative pressure) is detected on the downstream side of the throttle valve 23. An intake pressure sensor 26 is provided.

一方、各気筒12A〜12Dからの排気が集合する排気通路22の集合部下流には、排気を浄化するための触媒37が配設されている。この触媒37は、例えば、排気の空燃比状態が理論空燃比近傍にあるときにHC、COおよびNOxの浄化率が極めて高い、いわゆる三元触媒であり、これは排気中の酸素濃度が比較的高い酸素過剰雰囲気でこれを吸蔵する酸素吸蔵能を有し、酸素濃度の比較的低いときには吸蔵している酸素を放出して、HC、CO等と反応させるものである。なお、触媒37は、三元触媒に限らず、前記のような酸素吸蔵能を有するものであれば良く、例えば酸素過剰雰囲気でもNOxを浄化可能な、いわゆるリーンNOx触媒であってもよい。   On the other hand, a catalyst 37 for purifying the exhaust is disposed downstream of the collection portion of the exhaust passage 22 where exhaust from each of the cylinders 12A to 12D collects. This catalyst 37 is, for example, a so-called three-way catalyst in which the purification rate of HC, CO and NOx is extremely high when the air-fuel ratio state of the exhaust is in the vicinity of the theoretical air-fuel ratio, and this is a relatively high oxygen concentration in the exhaust It has an oxygen storage capacity for storing it in a high oxygen excess atmosphere. When the oxygen concentration is relatively low, the stored oxygen is released and reacted with HC, CO and the like. The catalyst 37 is not limited to a three-way catalyst, and may be any catalyst as long as it has an oxygen storage capacity as described above. For example, the catalyst 37 may be a so-called lean NOx catalyst that can purify NOx even in an oxygen-excess atmosphere.

また、前記エンジン1には、タイミングベルト等によりクランクシャフト3に連結されたオルタネータ28が付設されている。このオルタネータ28は、図示を省略したフィールドコイルの電流を制御して出力電圧を調節することにより発電量を調整するレギュレータ回路28aを内蔵し、このレギュレータ回路28aに入力される前記ECU2からの制御信号に基づき、車両の電気負荷および車載バッテリーの電圧等に対応した発電量の制御が実行されるように構成されている。   The engine 1 is also provided with an alternator 28 connected to the crankshaft 3 by a timing belt or the like. The alternator 28 includes a regulator circuit 28a for adjusting the amount of power generation by controlling the current of a field coil (not shown) and adjusting the output voltage, and the control signal from the ECU 2 input to the regulator circuit 28a. Based on the above, control of the amount of power generation corresponding to the electric load of the vehicle, the voltage of the on-vehicle battery, and the like is executed.

さらに、エンジン1には、クランクシャフト3の回転角を検出する2つのクランク角センサ30、31が設けられ、一方のクランク角センサ30から出力される検出信号に基づいてエンジン回転速度が検出されるとともに、後述するように前記両クランク角センサ30、31から出力される位相のずれた検出信号に基づいてクランクシャフト3の回転方向および回転角度が検出されるようになっている。   Further, the engine 1 is provided with two crank angle sensors 30 and 31 for detecting the rotation angle of the crankshaft 3, and the engine rotation speed is detected based on a detection signal output from one crank angle sensor 30. In addition, as will be described later, the rotation direction and the rotation angle of the crankshaft 3 are detected based on detection signals out of phase output from the crank angle sensors 30 and 31.

さらに、エンジン1には、カムシャフトに設けられた気筒識別用の特定回転位置を検出するカム角センサ32と、エンジン1の冷却水温度を検出する水温センサ33とが設けられ、また車体側には運転者のアクセル操作量に対応したアクセル開度を検出するアクセル開度センサ34が設けられている。   Further, the engine 1 is provided with a cam angle sensor 32 that detects a specific rotational position for cylinder identification provided on the camshaft, and a water temperature sensor 33 that detects the cooling water temperature of the engine 1. Is provided with an accelerator opening sensor 34 for detecting the accelerator opening corresponding to the accelerator operation amount of the driver.

ECU2は、エンジン1の運転を統括的に制御するコントロールユニットである。本実施形態のECU2は、予め設定されたエンジン1の自動停止条件が成立したときに各気筒12A〜12Dへの燃料噴射を所定のタイミングで停止(燃料カット)して自動的にエンジン1を停止させるとともに、その後に運転者によるアクセル操作が行われる等により再始動条件が成立したときにエンジン1を自動的に再始動させる制御(アイドルストップ制御)を行うように構成されている。以下ECU2の説明にあたり、このアイドルストップ制御に関する部分を中心に説明する。   The ECU 2 is a control unit that comprehensively controls the operation of the engine 1. The ECU 2 according to the present embodiment automatically stops the engine 1 by stopping fuel injection to each cylinder 12A to 12D at a predetermined timing (fuel cut) when a preset automatic stop condition of the engine 1 is satisfied. In addition, the engine 1 is configured to perform control (idle stop control) that automatically restarts the engine 1 when a restart condition is satisfied, for example, when the driver performs an accelerator operation. Hereinafter, in the description of the ECU 2, the portion related to the idle stop control will be mainly described.

ECU2には、エアフローセンサ25、吸気圧センサ26、吸気温センサ29、クランク角センサ30、31、カム角センサ32、水温センサ33及びアクセル開度センサ34からの各検知信号が入力されるとともに、燃料噴射弁16a、スロットル弁23のアクチュエータ24、点火装置27及びオルタネータ28のレギュレータ回路28aのそれぞれに各駆動信号を出力する。ECU2は、燃料噴射制御部41、点火制御部42、吸気流量制御部43、発電量制御部44、ピストン位置検出部45、筒内温度推定部46、およびVVT制御部47を機能的に含んでいる。   The ECU 2 receives detection signals from the air flow sensor 25, the intake pressure sensor 26, the intake air temperature sensor 29, the crank angle sensors 30, 31, the cam angle sensor 32, the water temperature sensor 33, and the accelerator opening sensor 34, The drive signals are output to the fuel injection valve 16a, the actuator 24 of the throttle valve 23, the ignition device 27, and the regulator circuit 28a of the alternator 28, respectively. The ECU 2 functionally includes a fuel injection control unit 41, an ignition control unit 42, an intake air flow rate control unit 43, a power generation amount control unit 44, a piston position detection unit 45, an in-cylinder temperature estimation unit 46, and a VVT control unit 47. Yes.

燃料噴射制御部41は、燃料噴射タイミングと、各噴射における燃料噴射量と、燃圧とを設定して、その信号を燃料供給システム16に出力する燃料噴射制御手段である。特に本実施形態では、後述するように、自動停止制御動作中において、圧縮行程気筒が最後の圧縮行程を迎えた後に燃料を供給するように構成されている。さらに、本実施形態では、圧縮行程気筒が逆転している行程において、正転に反転した後の最初の上死点において燃焼される燃料をも噴射するように構成されている。燃料噴射制御部41は、その燃料噴射タイミングや燃料噴射量の設定も行う。   The fuel injection control unit 41 is a fuel injection control unit that sets fuel injection timing, a fuel injection amount in each injection, and a fuel pressure, and outputs a signal to the fuel supply system 16. In particular, in the present embodiment, as will be described later, during the automatic stop control operation, the fuel is supplied after the compression stroke cylinder reaches the last compression stroke. Further, in the present embodiment, in the stroke in which the compression stroke cylinder is reversed, the fuel burned at the first top dead center after the reverse rotation is reversed is also injected. The fuel injection control unit 41 also sets the fuel injection timing and the fuel injection amount.

点火制御部42は、各気筒12A〜12Dに対して適切な点火タイミングを設定し、各点火装置27に点火信号を出力する。本実施形態においては、後述するように、点火制御部42が点火装置27を制御して、再始動時における最初の上死点において圧縮行程気筒12Cの圧縮自己着火をアシストするアシスト手段を構成するように設定されている。   The ignition control unit 42 sets an appropriate ignition timing for each of the cylinders 12 </ b> A to 12 </ b> D and outputs an ignition signal to each ignition device 27. In the present embodiment, as will be described later, the ignition control unit 42 controls the ignition device 27 to constitute assist means for assisting compression self-ignition of the compression stroke cylinder 12C at the first top dead center at the time of restart. Is set to

吸気流量制御部43は、各気筒12A〜12Dに対して適切な吸気流量を設定し、その吸気流量に応じたスロットル弁23の開度信号をアクチュエータ24に出力する。特に本実施形態では、後述するようにエンジン1の自動停止時にスロットル弁23の開度を調節して、ピストン13が再始動に適した適正停止範囲に停止するような制御を行っている。吸気流量制御部43は、その際のスロットル弁23の開度調節も行う。   The intake flow rate control unit 43 sets an appropriate intake flow rate for each of the cylinders 12 </ b> A to 12 </ b> D, and outputs an opening degree signal of the throttle valve 23 corresponding to the intake flow rate to the actuator 24. In particular, in this embodiment, as will be described later, the opening degree of the throttle valve 23 is adjusted when the engine 1 is automatically stopped, and control is performed so that the piston 13 stops in an appropriate stop range suitable for restart. The intake flow rate control unit 43 also adjusts the opening of the throttle valve 23 at that time.

発電量制御部44は、オルタネータ28の適切な発電量を設定し、その駆動信号をレギュレータ回路28aに出力する。特に本実施形態では、後述するようにエンジン1の自動停止時にオルタネータ28の発電量を調節することによってクランクシャフト3の負荷を変化させ、ピストン13が再始動に適した適正範囲に停止するような制御を行っている。その際、発電量制御部44は、オルタネータ28の発電量の調節も行う。また再始動時には、通常よりも多めの発電を行うことによってエンジン1の負荷を増大させ、吹上がり(必要以上に急速なエンジン回転速度の上昇)を防止する制御を行っている。   The power generation amount control unit 44 sets an appropriate power generation amount of the alternator 28 and outputs the drive signal to the regulator circuit 28a. In particular, in this embodiment, as will be described later, the load on the crankshaft 3 is changed by adjusting the power generation amount of the alternator 28 when the engine 1 is automatically stopped, and the piston 13 is stopped in an appropriate range suitable for restart. Control is in progress. At that time, the power generation amount control unit 44 also adjusts the power generation amount of the alternator 28. Further, at the time of restart, control is performed to increase the load of the engine 1 by generating more power than usual and to prevent the engine from blowing up (an increase in engine speed that is more rapid than necessary).

ピストン位置検出部45は、クランク角センサ30、31の各検出信号に基づき、ピストン位置を検出する。ピストン位置とクランク角(°CA)とは1対1に対応するので、一般的になされているように本明細書においてもピストン位置をクランク角で表す。本実施形態では、後述するように膨張行程気筒および圧縮行程気筒の自動停止中のピストン位置に基づいて各筒内空気量を算出し、それに応じて再始動時における各気筒の燃焼制御を行っている。   The piston position detection unit 45 detects the piston position based on the detection signals of the crank angle sensors 30 and 31. Since the piston position and the crank angle (° CA) have a one-to-one correspondence, the piston position is represented by the crank angle in this specification as is generally done. In this embodiment, as will be described later, the in-cylinder air amount is calculated based on the piston positions during the automatic stop of the expansion stroke cylinder and the compression stroke cylinder, and the combustion control of each cylinder at the time of restart is performed accordingly. Yes.

筒内温度推定部46は、水温センサ33によって検知されるエンジン水温や、吸気温センサ29によって検知される吸気温度等に基づいて、予め実験等によって求められたマップを用いる等して各気筒12A〜12Dの気筒内の空気温度を推定する筒内温度推定手段である。特に本実施形態では、後述するように、エンジン1の再始動に際してエンジン1の停止時間を考慮した筒内温度推定を行い、その推定値に基づいた燃焼制御を行っている。   The in-cylinder temperature estimation unit 46 uses each map 12A based on an engine water temperature detected by the water temperature sensor 33, an intake air temperature detected by the intake air temperature sensor 29, etc., using a map obtained in advance through experiments or the like. In-cylinder temperature estimation means for estimating the air temperature in the cylinder of -12D. In particular, in the present embodiment, as will be described later, in-cylinder temperature estimation is performed in consideration of the stop time of the engine 1 when the engine 1 is restarted, and combustion control is performed based on the estimated value.

VVT制御部47は、通常は、図略の制御マップに基づいて、運転状態に応じて吸気弁19の開弁タイミングを決定するとともに、再始動時においては、遅角制御マップM3に基づいて、逆転動作期間中の吸気弁閉弁時期を下死点よりも所定クランク角遅いタイミングに遅角させるように構成されている。この制御により、逆転から正転に転じた圧縮行程気筒の吸気弁19が開弁することとなり、新気を導入することが可能になっている。   The VVT control unit 47 normally determines the opening timing of the intake valve 19 according to the operating state based on a control map (not shown), and at the time of restart, based on the retard control map M3. The intake valve closing timing during the reverse operation period is retarded to a timing that is a predetermined crank angle later than the bottom dead center. By this control, the intake valve 19 of the compression stroke cylinder that has changed from reverse rotation to normal rotation is opened, and fresh air can be introduced.

以上のような構成のECU2によってアイドルストップ制御を行うにあたり、エンジン1の再始動時には、最初に圧縮行程気筒で燃焼を行わせることにより、そのピストン13を押し下げてクランクシャフト3を少しだけ逆転させる。これによって膨張行程気筒のピストン13を一旦上昇(上死点に近づける)させ、その気筒内の空気(燃料噴射後は混合気となる)を圧縮した状態で、この混合気に点火して燃焼させることにより、クランクシャフト3に正転方向の駆動トルクを与えてエンジン1を再始動させるように構成されている。   In performing the idle stop control by the ECU 2 having the above-described configuration, when the engine 1 is restarted, the combustion is first performed in the compression stroke cylinder, so that the piston 13 is pushed down to slightly reverse the crankshaft 3. As a result, the piston 13 of the expansion stroke cylinder is once raised (closed to top dead center), and the air-fuel mixture (which becomes the air-fuel mixture after fuel injection) is compressed and ignited and burned. Accordingly, the engine 1 is restarted by applying a driving torque in the forward rotation direction to the crankshaft 3.

前記のようにして再始動モータ等を使用することなく、特定の気筒に噴射された燃料に点火するだけでエンジン1を適正に再始動させるためには、前記膨張行程気筒の混合気を燃焼させることにより得られる燃焼エネルギーを充分に確保することにより、これに続いて圧縮上死点を迎える気筒(本実施形態では圧縮行程気筒および吸気行程気筒)がその圧縮反力に打ち勝って上死点を超えるようにしなければならない。従って、膨張行程気筒内に充分な空気量を確保し、さらには、急速燃焼を実現して熱エネルギーから運動エネルギーへの変換を迅速化させる必要がある。   In order to properly restart the engine 1 simply by igniting the fuel injected into a specific cylinder without using a restart motor or the like as described above, the air-fuel mixture in the expansion stroke cylinder is burned. By sufficiently securing the combustion energy obtained in this way, the cylinder that reaches the compression top dead center (in this embodiment, the compression stroke cylinder and the intake stroke cylinder) overcomes the compression reaction force, and the top dead center is reached. It must be exceeded. Therefore, it is necessary to secure a sufficient amount of air in the expansion stroke cylinder, and to realize rapid combustion to speed up the conversion from thermal energy to kinetic energy.

図3(A)、(B)に示すように、圧縮行程気筒と膨張行程気筒とでは、それぞれ位相が180°CAだけずれているため、各ピストン13が互いに逆方向に作動する。膨張行程気筒のピストン13が行程中央よりも下死点側に位置していれば、その気筒の空気量が多くなって充分な燃焼エネルギーが得られる。しかし、前記膨張行程気筒のピストン13が極端に下死点側に位置した状態となると、圧縮行程気筒内の空気量が少なくなり過ぎて、再始動時の初回燃焼でクランクシャフト3を逆転させるための燃焼エネルギーが充分に得られなくなる。   As shown in FIGS. 3A and 3B, since the phases of the compression stroke cylinder and the expansion stroke cylinder are shifted by 180 ° CA, the pistons 13 operate in opposite directions. If the piston 13 of the expansion stroke cylinder is positioned on the bottom dead center side of the stroke center, the amount of air in the cylinder increases and sufficient combustion energy is obtained. However, when the piston 13 of the expansion stroke cylinder is extremely positioned on the bottom dead center side, the amount of air in the compression stroke cylinder becomes too small, and the crankshaft 3 is reversed in the initial combustion at the time of restart. Insufficient combustion energy can be obtained.

これに対して前記膨張行程気筒の行程中央、つまり圧縮上死点後のクランク角が90°CAとなる位置よりもやや下死点側の所定範囲R、例えば圧縮上死点後のクランク角が100〜120°CAとなる範囲R内にピストン13を停止させることができれば、圧縮行程気筒内に所定量の空気が確保されて前記初回の燃焼によりクランクシャフト3を少しだけ逆転させ得る程度の燃焼エネルギーが得られることになる。しかも、膨張行程気筒内に多くの空気量を確保することにより、クランクシャフト3を正転させるための燃焼エネルギーを充分に発生させてエンジン1を確実に再始動させることが可能となる(以下この範囲Rを適正停止範囲Rとする)。   On the other hand, a predetermined range R slightly lower than the position where the center of the stroke of the expansion stroke cylinder, that is, the crank angle after compression top dead center is 90 ° CA, for example, the crank angle after compression top dead center is If the piston 13 can be stopped within a range R of 100 to 120 ° CA, a predetermined amount of air is ensured in the compression stroke cylinder, and the combustion is such that the crankshaft 3 can be slightly reversed by the initial combustion. Energy will be obtained. In addition, by securing a large amount of air in the expansion stroke cylinder, it is possible to generate sufficient combustion energy for normal rotation of the crankshaft 3 to reliably restart the engine 1 (hereinafter referred to as “this”). The range R is set as the appropriate stop range R).

そこで、ピストン13を適正停止範囲R内に停止させるよう、ECU2によって次のような制御がなされる。図4は、この制御によるエンジン自動停止時のタイムチャートであり、エンジン回転速度Ne、ブースト圧Bt(吸気圧力)およびスロットル弁23の開度Kを示す。また図5は、図4の時点t1付近以降の拡大図であり、図4に加えてクランク角CAおよび各気筒の行程推移チャートを示す。以下、説明を簡潔にするため、第1気筒12Aが膨張行程気筒、第2気筒12Bが排気行程気筒、第3気筒12Cが圧縮行程気筒、第4気筒12Dが吸気行程気筒であるものとする。   Therefore, the ECU 2 performs the following control to stop the piston 13 within the proper stop range R. FIG. 4 is a time chart when the engine is automatically stopped by this control, and shows the engine speed Ne, the boost pressure Bt (intake pressure), and the opening degree K of the throttle valve 23. FIG. 5 is an enlarged view after the time t1 in FIG. 4 and shows a crank angle CA and a stroke transition chart of each cylinder in addition to FIG. Hereinafter, for the sake of brevity, it is assumed that the first cylinder 12A is an expansion stroke cylinder, the second cylinder 12B is an exhaust stroke cylinder, the third cylinder 12C is a compression stroke cylinder, and the fourth cylinder 12D is an intake stroke cylinder.

ECU2は、エンジン1の自動停止条件が成立した時点t0で、エンジン1の目標速度を、エンジン1を自動停止させない時の通常のアイドル回転速度(以下、通常のアイドル回転速度という)よりも高い値、例えば通常のアイドル回転速度が650rpm(自動変速機はドライブ(D)レンジ)に設定されたエンジン1では前記目標速度(自動停止条件成立時のアイドル回転速度)を850rpm程度(自動変速機はニュートラル(N)レンジ)に設定することにより、エンジン回転速度Neを通常のアイドル回転速度よりも少し高い回転速度で安定させる制御を実行する。またブースト圧Btが比較的高い所定の値(約−400mmHg)で安定するようにスロットル弁23の開度Kを調節する。   The ECU 2 sets a target speed of the engine 1 higher than a normal idle speed (hereinafter referred to as a normal idle speed) when the engine 1 is not automatically stopped at the time t0 when the automatic stop condition of the engine 1 is established. For example, in the engine 1 in which the normal idle rotation speed is set to 650 rpm (the automatic transmission is in the drive (D) range), the target speed (idle rotation speed when the automatic stop condition is satisfied) is set to about 850 rpm (the automatic transmission is neutral). By setting (N) range), control is performed to stabilize the engine rotational speed Ne at a rotational speed that is slightly higher than the normal idle rotational speed. Further, the opening K of the throttle valve 23 is adjusted so that the boost pressure Bt is stabilized at a relatively high predetermined value (about −400 mmHg).

そしてエンジン回転速度Neが目標速度に安定した時点t1で燃料噴射を停止させてエンジン回転速度Neを低下させる。また、エンジン1を自動停止させる制御動作の初期段階である前記燃料噴射の停止時点t1で、スロットル弁23の開度Kを、気筒内空燃比を空気過剰率λ=1にしたときのアイドル時の吸気流量(エンジン1運転を継続させるために必要な最小限の吸気流量)よりも多い吸気流量となるように設定する。すなわち、前記時点t1直前の燃焼状態が、気筒内空燃比を空気過剰率λ=1ないしλ=1付近に設定されて均質燃焼されている場合はスロットル弁23の開度Kを増大させ(例えば開度K=30%程度)、気筒内空燃比がリーンに設定されて成層燃焼されている場合はスロットル弁23の開度Kをそのまま(成層燃焼時の比較的大きな開度のまま)維持する。図4及び図5は前者の場合を示している。   Then, the fuel injection is stopped at the time t1 when the engine speed Ne is stabilized at the target speed, and the engine speed Ne is decreased. Also, at the time of idling when the opening degree K of the throttle valve 23 is set to the excess air ratio λ = 1 in the cylinder at the fuel injection stop time t1, which is the initial stage of the control operation for automatically stopping the engine 1. The intake air flow rate is set to be higher than the intake air flow rate (minimum intake air flow rate necessary for continuing the operation of the engine 1). That is, when the combustion state immediately before the time t1 is set to an in-cylinder air-fuel ratio in the vicinity of the excess air ratio λ = 1 to near λ = 1 and homogeneous combustion is performed, the opening K of the throttle valve 23 is increased (for example, When the air-fuel ratio in the cylinder is set to lean and stratified combustion is performed, the opening K of the throttle valve 23 is maintained as it is (the relatively large opening during stratified combustion). . 4 and 5 show the former case.

この制御によって時点t1からやや遅れてブースト圧Btが増大し始める(時点t1直前が均質燃焼の場合)か、または比較的高いブースト圧Btを維持する(時点t1直前が成層燃焼の場合)ので、排気ガスの掃気が促進される。   As a result of this control, the boost pressure Bt starts to increase slightly after time t1 (if the combustion just before time t1 is homogeneous combustion) or maintains a relatively high boost pressure Bt (if the time just before time t1 is stratified combustion) Exhaust gas scavenging is facilitated.

またECU2は、時点t1でオルタネータ28の発電を一旦停止させる。これによってクランクシャフト3の回転抵抗を低減し、エンジン回転速度Neの速度が早く低下し過ぎないようにしている。   Further, the ECU 2 temporarily stops the power generation of the alternator 28 at time t1. This reduces the rotational resistance of the crankshaft 3 so that the engine rotational speed Ne does not decrease too quickly.

こうして時点t1で燃焼噴射を停止するとエンジン回転速度Neが低下し始め、予め設定された基準速度、例えば760rpm以下になったことが確認された時点t2でスロットル弁23を閉止する。すると時点t2からやや遅れてブースト圧Btが減少し始め、エンジン1の各気筒に吸入される吸気流量が減少する。スロットル弁23を開放している時点t1から時点t2までの間に吸入された空気は、共通吸気通路21c及びサージタンク21bを経由して各気筒の分岐吸気通路21aに導かれる。そして吸気行程を迎えた気筒から順にその空気を吸入することになる。図5に示す場合では第4気筒12D、第2気筒12B、第1気筒12A、第3気筒12Cの順となる。ここで、時点t1及び時点t2の設定を前記のようにすることによって、第3気筒12C(圧縮行程気筒)よりも第1気筒12A(膨張行程気筒)の方がより多くの空気を吸入することになる。   Thus, when combustion injection is stopped at time t1, the engine rotational speed Ne starts to decrease, and the throttle valve 23 is closed at time t2 when it is confirmed that the engine speed has become a preset reference speed, for example, 760 rpm or less. Then, the boost pressure Bt starts to decrease slightly after time t2, and the intake flow rate sucked into each cylinder of the engine 1 decreases. Air sucked between time t1 and time t2 when the throttle valve 23 is opened is guided to the branch intake passage 21a of each cylinder via the common intake passage 21c and the surge tank 21b. Then, the air is sucked in order from the cylinder that has reached the intake stroke. In the case shown in FIG. 5, the order is the fourth cylinder 12D, the second cylinder 12B, the first cylinder 12A, and the third cylinder 12C. Here, by setting the time point t1 and the time point t2 as described above, the first cylinder 12A (expansion stroke cylinder) sucks more air than the third cylinder 12C (compression stroke cylinder). become.

時点t1以降はエンジン1が惰性で回転するため、エンジン回転速度Neが次第に低下し、やがて時点t5で停止するが、このエンジン回転速度Neの低下は、図4および図5に示すように、小刻みなアップダウン(4気筒4サイクルエンジン1では10回前後)を繰り返しながら低下して行く。   Since the engine 1 rotates inertially after the time point t1, the engine rotational speed Ne gradually decreases and eventually stops at the time point t5. The decrease in the engine rotational speed Ne is small in increments as shown in FIGS. It decreases while repeating up and down (around 10 times in the 4-cylinder 4-cycle engine 1).

図5に示すクランク角CAのタイムチャートは、実線が第1気筒12Aおよび第3気筒12Cの上死点(TDC)を0°CAとした場合のクランク角を示し、一点鎖線が第2気筒12Bおよび第4気筒12Dの上死点を0°CAとした場合のクランク角を示している。実線と一点鎖線とは90°CAを境に互いに逆位相となっている。4気筒4サイクルエンジン1では、180°CAごとに何れかの気筒が順次圧縮上死点を迎えるので、このタイムチャートは、実線または一点鎖線で示す波形の頂点(クランク角=0°CA)において何れかの気筒が圧縮上死点を通過していることを示している。   In the time chart of the crank angle CA shown in FIG. 5, the solid line indicates the crank angle when the top dead center (TDC) of the first cylinder 12A and the third cylinder 12C is 0 ° CA, and the alternate long and short dash line indicates the second cylinder 12B. The crank angle when the top dead center of the fourth cylinder 12D is 0 ° CA is shown. The solid line and the alternate long and short dash line are in opposite phases with respect to 90 ° CA. In the four-cylinder four-cycle engine 1, since any cylinder reaches compression top dead center every 180 ° CA, this time chart is at the top of the waveform (crank angle = 0 ° CA) indicated by a solid line or a one-dot chain line. It shows that any cylinder passes the compression top dead center.

この何れかの気筒が圧縮上死点となるタイミングは、前記エンジン回転速度Neのアップダウンの谷のタイミングと一致している。つまり、エンジン回転速度Neは、各気筒が順次圧縮上死点を迎える度に一時的に落ち込んだ後、その圧縮上死点を超えた時点で再び上昇するという小刻みなアップダウンを繰り返しながら次第に低下するのである。   The timing at which any one of these cylinders becomes the compression top dead center coincides with the timing of the up-down valley of the engine rotation speed Ne. In other words, the engine rotational speed Ne gradually decreases every time each cylinder reaches compression top dead center, and then gradually rises and falls again when the compression top dead center is exceeded. To do.

そして最後の圧縮上死点を通過した時点t4の後に圧縮上死点を迎える圧縮行程気筒12Cでは、慣性力によるピストン13の上昇に伴って空気圧が高まり、その圧縮反力によりピストン13が上死点を超えることなく押し返されてクランクシャフト3が逆転する。このクランクシャフト3の逆転によって膨張行程気筒12Aの空気圧が上昇するため、その圧縮反力に応じて膨張行程気筒12Aのピストン13が下死点側に押し返されてクランクシャフト3が再び正転し始め、このクランクシャフト3の逆転と正転とが数回繰り返されてピストン13が往復作動した後に停止することになる。このピストン13の停止位置は、圧縮行程気筒12Cおよび膨張行程気筒12Aにおける圧縮反力のバランスにより略決定されるとともに、吸気行程気筒12Dの吸気抵抗やエンジン1の摩擦等の影響を受け、前記最後の圧縮上死点を超えた時点t4のエンジン1の回転慣性、つまりエンジン回転速度Neの高低によっても変化することになる。   In the compression stroke cylinder 12C that reaches the compression top dead center after the time t4 when the last compression top dead center is passed, the air pressure increases as the piston 13 rises due to the inertial force, and the piston 13 is top dead due to the compression reaction force. The crankshaft 3 is reversed without being pushed back beyond the point. Since the air pressure of the expansion stroke cylinder 12A increases due to the reverse rotation of the crankshaft 3, the piston 13 of the expansion stroke cylinder 12A is pushed back to the bottom dead center side according to the compression reaction force, and the crankshaft 3 rotates forward again. First, the reverse rotation and forward rotation of the crankshaft 3 are repeated several times, and the piston 13 stops after reciprocating. The stop position of the piston 13 is substantially determined by the balance of the compression reaction force in the compression stroke cylinder 12C and the expansion stroke cylinder 12A, and is influenced by the intake resistance of the intake stroke cylinder 12D, the friction of the engine 1, and the like. This also changes depending on the rotational inertia of the engine 1 at the time t4 when the compression top dead center is exceeded, that is, the engine rotational speed Ne.

従って、膨張行程気筒12Aのピストン13を適正停止範囲R内に停止させるためには、まず膨張行程気筒12Aおよび圧縮行程気筒12Cの圧縮反力がそれぞれ充分に大きくなり、且つ膨張行程気筒12Aの圧縮反力が圧縮行程気筒12Cの圧縮反力よりも所定値以上大きくなるように、両気筒に対する吸気流量を調節する必要がある。このために、燃料噴射の停止時点t1でスロットル弁23を開放してその開度Kを増大させることにより膨張行程気筒12Aおよび圧縮行程気筒12Cの両方に所定量の空気を吸入させた後、所定時間が経過した時点t2で前記スロットル弁23を閉止してその開度Kを低減することにより前記吸入空気量を調節するようにしている。   Therefore, in order to stop the piston 13 of the expansion stroke cylinder 12A within the proper stop range R, first, the compression reaction forces of the expansion stroke cylinder 12A and the compression stroke cylinder 12C are sufficiently increased, and the compression of the expansion stroke cylinder 12A is performed. It is necessary to adjust the intake air flow rates for both cylinders so that the reaction force is greater than the compression reaction force of the compression stroke cylinder 12C by a predetermined value or more. For this purpose, the throttle valve 23 is opened at the fuel injection stop time t1 and its opening K is increased so that a predetermined amount of air is sucked into both the expansion stroke cylinder 12A and the compression stroke cylinder 12C. The intake air amount is adjusted by closing the throttle valve 23 and reducing its opening K at time t2 when the time has elapsed.

ところで、このようにしてエンジン1を自動停止させ、エンジン回転速度が低下する過程において、各気筒12A〜12Dが圧縮上死点を通過する際のエンジン回転速度(上死点回転速度)neと、膨張行程気筒12Aのピストン停止位置との間には、明確な相関関係がある。すなわち、各段階(停止前から2番目、3番目、4番目・・・)の上死点回転速度neがそれぞれ一定の速度範囲内にあるときに膨張行程気筒12Aのピストン停止位置が適正停止範囲R内となる確率が高くなるのである。   By the way, in the process in which the engine 1 is automatically stopped in this way and the engine rotational speed decreases, the engine rotational speed (top dead center rotational speed) ne when each of the cylinders 12A to 12D passes through the compression top dead center, There is a clear correlation with the piston stop position of the expansion stroke cylinder 12A. That is, the piston stop position of the expansion stroke cylinder 12A is in the proper stop range when the top dead center rotational speed ne in each stage (second, third, fourth from the stop) is within a certain speed range. The probability of being in R increases.

この特性を利用し、本実施形態ではエンジン回転速度Neの低下過程における所定の段階(特に重要なのは停止前から2番目(時点t3))の上死点回転速度neが一定の速度範囲内となるような制御を行って、膨張行程気筒12Aのピストン13がより確実に適正停止範囲R内で停止するような制御を行っている。具体的には、オルタネータ28の発電量を増減させることによってクランクシャフト3の負荷(エンジン負荷)を調節し、停止前から2番目の上死点回転速度ne(時点t3)が、350±50rpmの範囲内となるようにしている。   Using this characteristic, in this embodiment, the top dead center rotational speed ne in a predetermined stage in the process of decreasing the engine rotational speed Ne (especially the second before the stop (time point t3)) is within a certain speed range. Such control is performed so that the piston 13 of the expansion stroke cylinder 12A is more reliably stopped within the proper stop range R. Specifically, the load (engine load) of the crankshaft 3 is adjusted by increasing or decreasing the power generation amount of the alternator 28, and the second top dead center rotational speed ne (time point t3) from before the stop is 350 ± 50 rpm. It is within the range.

エンジン回転速度Neがさらに低下し、最後の圧縮上死点通過タイミング(図5に示す時点t4)を過ぎると、何れの気筒も上死点を通過することがなく、行程の推移はなされなくなる。ピストン13は、その行程内で減衰振動(逆向きに動くときはクランクシャフト3が逆転し、エンジン回転速度Neが負になる)しつつ狙いの適正停止範囲Rに停止しようとする。しかし、このとき吸気行程気筒12Dは吸気動作を行っており、その吸気抵抗が大きいとピストン13の停止位置がばらつきやすくなる。特に、吸気抵抗はピストン13が下死点側に動くときに大きくなるように作用するので、ピストン13が狙いよりも上死点寄りに停止しやすくなる。吸気行程気筒12Dのピストン13と膨張行程気筒12Aのピストン13とは同位相で動くので、結局膨張行程気筒12Aのピストン13が狙いよりも上死点寄りに停止しやすくなってしまう。   When the engine speed Ne further decreases and the final compression top dead center passage timing (time point t4 shown in FIG. 5) is passed, none of the cylinders passes through the top dead center, and the stroke is not changed. The piston 13 tries to stop within the target proper stop range R while performing damped vibration (when the piston 13 moves in the opposite direction, the crankshaft 3 reverses and the engine rotational speed Ne becomes negative) within the stroke. However, at this time, the intake stroke cylinder 12D performs an intake operation, and if the intake resistance is large, the stop position of the piston 13 tends to vary. In particular, since the intake resistance acts so as to increase when the piston 13 moves toward the bottom dead center, the piston 13 tends to stop closer to the top dead center than the target. Since the piston 13 of the intake stroke cylinder 12D and the piston 13 of the expansion stroke cylinder 12A move in the same phase, the piston 13 of the expansion stroke cylinder 12A tends to stop near the top dead center rather than the target.

そこで本実施形態では、時点t4と略同時(やや遅らせてもよい)にスロットル弁23の開度Kを図5に示す開度K1(例えばK1=40%程度)まで増大させ、吸気行程気筒12Dの吸気抵抗を低減している。これによって膨張行程気筒12Aおよび圧縮行程気筒12Cにおける吸気流量バランスに影響を及ぼすことなく、そのバランスに応じた狙いの位置にピストン13がより停止しやすくなっている。   Therefore, in this embodiment, the opening degree K of the throttle valve 23 is increased to the opening degree K1 shown in FIG. 5 (for example, about K1 = 40%) almost simultaneously with the time point t4 (may be slightly delayed), and the intake stroke cylinder 12D. The intake resistance is reduced. This makes it easier for the piston 13 to stop at a target position corresponding to the balance without affecting the intake flow rate balance in the expansion stroke cylinder 12A and the compression stroke cylinder 12C.

なお、このような制御を行うためには、時点t4が最後の圧縮上死点通過タイミングであることを即時に判別する必要があり、次の(圧縮行程気筒12Cでの)圧縮上死点は通過しないことを時点t4において予測しなければならない。そのため本実施形態では、ECU2が最後の上死点通過タイミングを判別するようにしている。ECU2は、各上死点通過時のエンジン回転速度と、予め実験等で求められた所定の回転速度(例えば260rpm)とを比較し、前者が後者以下となった時点で、それが最後の圧縮上死点通過タイミングであると判別する。なお、最後の圧縮上死点通過タイミングにおける上死点回転速度neは、高いほど行程後期寄り(膨張行程気筒12Aのピストン停止位置が下死点寄り、圧縮行程気筒12Cでは上死点寄り)で停止しやすくなる。   In order to perform such control, it is necessary to immediately determine that the time t4 is the last compression top dead center passage timing, and the next compression top dead center (in the compression stroke cylinder 12C) is It must be predicted at time t4 that it will not pass. Therefore, in the present embodiment, the ECU 2 determines the last top dead center passage timing. The ECU 2 compares the engine rotation speed when passing through each top dead center with a predetermined rotation speed (for example, 260 rpm) obtained in advance through experiments or the like, and when the former becomes equal to or lower than the latter, It is determined that it is the top dead center passage timing. The higher the top dead center rotational speed ne at the final compression top dead center passage timing, the closer to the latter stage of the stroke (the piston stop position of the expansion stroke cylinder 12A is closer to the bottom dead center, and closer to the top dead center in the compression stroke cylinder 12C). It becomes easy to stop.

ところで、エンジン停止直前の膨張行程気筒12Aおよび圧縮行程気筒12Cの最終吸気行程における吸気流量バランスは、ブースト圧Btによっても影響を受ける。特に、停止前から2番目の圧縮上死点通過タイミング(図5の時点t3)は、圧縮行程気筒12Cにおいて最終吸気行程の始点となっており、この時点のブースト圧Btの影響が大きい。すなわち、このブースト圧Btが低い(真空側)と、圧縮行程気筒12Cへの吸気流量が少なくなり、結果的に圧縮行程気筒12Cのピストン13の停止位置が上死点寄り(膨張行程気筒12Aでは下死点寄り)となりやすい。ブースト圧Btが高い(大気圧側)と、その逆となる。   Incidentally, the intake flow rate balance in the final intake stroke of the expansion stroke cylinder 12A and the compression stroke cylinder 12C immediately before the engine is stopped is also affected by the boost pressure Bt. In particular, the second compression top dead center passage timing (time point t3 in FIG. 5) from before the stop is the start point of the final intake stroke in the compression stroke cylinder 12C, and the influence of the boost pressure Bt at this point is large. That is, when the boost pressure Bt is low (vacuum side), the intake flow rate to the compression stroke cylinder 12C decreases, and as a result, the stop position of the piston 13 of the compression stroke cylinder 12C is close to top dead center (in the expansion stroke cylinder 12A). It tends to be near the bottom dead center). The reverse is true when the boost pressure Bt is high (atmospheric pressure side).

従って、最後の上死点通過タイミングにおける上死点回転速度neが高く、また停止前から2番目の圧縮上死点通過タイミングのブースト圧Btが低いときは、膨張行程気筒12Aのピストン13が行程後期寄りで停止しやすい条件が重なっており、狙いの停止位置(上死点後100〜120°CA)で停止する可能性が高い。このような条件のときに、時点t3でスロットル弁23の開度をK1まで増大させる制御を行うと、ピストン停止位置がより行程後期寄りとなって、かえって狙いの停止位置から外れてしまうおそれがある。そこで本実施形態では、そのような場合には、時点t3におけるスロットル弁23の開度をK1より低開度(または閉止)とされる開度K2(図5参照)に設定し、吸気流量の増大を抑制することにより、膨張行程気筒12Aのピストン停止位置が下死点寄りになり過ぎないようにしている。   Therefore, when the top dead center rotational speed ne at the last top dead center passage timing is high and the boost pressure Bt at the second compression top dead center passage timing before the stop is low, the piston 13 of the expansion stroke cylinder 12A is in the stroke. Conditions that are likely to stop at the later stage overlap, and there is a high possibility of stopping at the target stop position (100 to 120 ° CA after top dead center). Under such conditions, if control is performed to increase the opening of the throttle valve 23 to K1 at the time t3, the piston stop position may be closer to the end of the stroke, and may be deviated from the target stop position. is there. Therefore, in this embodiment, in such a case, the opening degree of the throttle valve 23 at the time point t3 is set to an opening degree K2 (see FIG. 5) that is lower (or closed) than K1. By suppressing the increase, the piston stop position of the expansion stroke cylinder 12A is prevented from becoming too close to the bottom dead center.

こうして時点t5においてピストン13が完全に停止するが、その停止直前から停止までのピストン13の動作をクランク角センサ30、31で検出することにより、ECU2のピストン位置検出部45がピストン13の停止位置を検出する。図6は、そのピストン停止位置の検出制御動作を示すフローチャートである。この検出制御がスタートすると、第1クランク角信号CA1(クランク角センサ30からの信号)および第2クランク角信号CA2(クランク角センサ31からの信号)に基づき、第1クランク角信号CA1の立ち上がり時に第2クランク角信号CA2がLowであるか否か、または第1クランク角信号CA1の立ち下がり時に第2クランク角信号CA2がHighであるか否かを判定する(ステップS41)。これにより、エンジン1の停止動作時における前記信号CA1、CA2の位相の関係が、図7(A)のようになるか、それとも図7(B)のようになるかを判定してエンジン1が正転状態にあるか逆転状態にあるかを判別する。   Thus, the piston 13 is completely stopped at the time point t5. By detecting the operation of the piston 13 immediately before the stop by the crank angle sensors 30 and 31, the piston position detection unit 45 of the ECU 2 detects the stop position of the piston 13. Is detected. FIG. 6 is a flowchart showing the detection control operation of the piston stop position. When this detection control is started, based on the first crank angle signal CA1 (signal from the crank angle sensor 30) and the second crank angle signal CA2 (signal from the crank angle sensor 31), when the first crank angle signal CA1 rises. It is determined whether or not the second crank angle signal CA2 is Low, or whether or not the second crank angle signal CA2 is High when the first crank angle signal CA1 falls (Step S41). Thus, the engine 1 determines whether the phase relationship between the signals CA1 and CA2 during the stop operation of the engine 1 is as shown in FIG. 7A or 7B. It is determined whether the vehicle is in the normal rotation state or the reverse rotation state.

すなわち、エンジン1の正転時には、図7(A)のように、第1クランク角信号CA1に対して第2クランク角信号CA2が半パルス幅程度の位相遅れをもって生じることにより、第1クランク角信号CA1の立ち上がり時に第2クランク角信号CA2がLow、第1クランク角信号CA1の立ち下がり時に第2クランク角信号CA2がHighとなる。一方、エンジン1の逆転時には、図7(B)のように、第1クランク角信号CA1に対して第2クランク角信号CA2が半パルス幅程度の位相の進みをもって生じることにより、エンジン1の正転時とは逆に第1クランク角信号CA1の立ち上がり時に第2クランク角信号CA2がHigh、第1クランク角信号CA1の立ち下がり時に第2クランク角信号CA2がLowとなる。   That is, during forward rotation of the engine 1, as shown in FIG. 7A, the second crank angle signal CA2 is generated with a phase delay of about a half pulse width with respect to the first crank angle signal CA1, so that the first crank angle The second crank angle signal CA2 is low when the signal CA1 rises, and the second crank angle signal CA2 is high when the first crank angle signal CA1 falls. On the other hand, at the time of reverse rotation of the engine 1, as shown in FIG. 7B, the second crank angle signal CA2 is generated with a phase advance of about a half pulse width with respect to the first crank angle signal CA1, thereby Contrary to the rotation, the second crank angle signal CA2 becomes High when the first crank angle signal CA1 rises, and the second crank angle signal CA2 becomes Low when the first crank angle signal CA1 falls.

そこで、ステップS41の判定がYESであれば、エンジン1の正転方向のクランク角変化を計測するためのCAカウンタをアップし(ステップS42)、ステップS41の判定がNOの場合は、前記CAカウンタをダウンする(ステップS43)。そして、エンジン停止後に前記CAカウンタの計測値を調べることでピストン停止位置を求める(ステップS44)。   Therefore, if the determination in step S41 is YES, the CA counter for measuring the crank angle change in the forward rotation direction of the engine 1 is increased (step S42). If the determination in step S41 is NO, the CA counter (Step S43). Then, after stopping the engine, the piston stop position is obtained by examining the measured value of the CA counter (step S44).

さらに本実施形態においては、エンジン1が停止する直前において、すなわち、各気筒が最後の停止行程を迎えたタイミングt3経過後に、圧縮行程気筒12Cに対し、燃料噴射F1が実行される(図5参照)。このときの燃料噴射量は、圧縮行程気筒12C内の空燃比がλ≦1となるように燃料噴射制御部41によって決定される。この燃料噴射により、圧縮行程気筒12Cでの気化霧化を促進し、全体として均質な混合気を生成することが可能になる。   Further, in the present embodiment, the fuel injection F1 is performed on the compression stroke cylinder 12C immediately before the engine 1 stops, that is, after the timing t3 when each cylinder reaches the last stop stroke (see FIG. 5). ). The fuel injection amount at this time is determined by the fuel injection control unit 41 so that the air-fuel ratio in the compression stroke cylinder 12C becomes λ ≦ 1. By this fuel injection, vaporization atomization in the compression stroke cylinder 12C can be promoted, and a homogeneous air-fuel mixture can be generated as a whole.

エンジン1が完全に停止すると、各気筒12A〜12Dの筒内温度は図8の温度特性に示すような変化をする。図8は、エンジン停止からの経過時間と筒内温度との関係を示すグラフであり、エンジン停止時(時点t5)の筒内温度が80℃であった場合の筒内温度変化の推定値である。   When the engine 1 is completely stopped, the in-cylinder temperatures of the cylinders 12A to 12D change as shown in the temperature characteristics of FIG. FIG. 8 is a graph showing the relationship between the elapsed time since the engine stop and the in-cylinder temperature. is there.

この特性に示すように、エンジン1が完全に停止すると冷却水の流れが停止するので、停止直後に筒内温度が急速に上昇する。そしてエンジン停止後約10秒でピークとなり、以後は徐々に低下して行く。この特性は冷却水の温度(エンジン水温)や外気温(吸気温度)等によって異なり、ECU2の筒内温度推定部46はその特性をマップ化したデータを記憶している。なお、圧縮行程気筒12Cに関しては、タイミングt3以降に燃料を噴射していることから、T12Cの特性を取ることとなり、そのような特性がこのグラフに対応する制御マップに記憶されている。 As shown in this characteristic, when the engine 1 is completely stopped, the flow of the cooling water is stopped, so that the in-cylinder temperature rapidly rises immediately after the stop. Then, it peaks at about 10 seconds after the engine stops, and then gradually decreases. This characteristic varies depending on the temperature of the cooling water (engine water temperature), the outside air temperature (intake air temperature), and the like, and the in-cylinder temperature estimation unit 46 of the ECU 2 stores data in which the characteristic is mapped. Note that, regarding the compression stroke cylinder 12C, since the fuel is injected after the timing t3, the characteristic of T12C is taken, and such a characteristic is stored in the control map corresponding to this graph.

なお、エンジン停止動作期間中にスロットル弁23の開度Kを増大させることにより掃気が促進されるので、触媒37に充分な量の新気が供給される。従ってエンジン停止中は触媒37の酸素吸蔵量が充分に多い状態となっている。   Since scavenging is promoted by increasing the opening K of the throttle valve 23 during the engine stop operation period, a sufficient amount of fresh air is supplied to the catalyst 37. Therefore, the oxygen storage amount of the catalyst 37 is sufficiently large while the engine is stopped.

次に、エンジン1の再始動時の制御について説明する。再始動の際は、上述のようにまず圧縮行程気筒12Cでの燃焼を行わせてエンジン1を一旦逆回転させてから膨張行程気筒12Aでの燃焼を行わせ、正転方向に転じさせる。つまりエンジン1を一旦逆回転させることによって膨張行程気筒12Aのピストン13を上昇させ、その圧縮圧力を増大させた後に当該気筒での燃焼を行わせる。膨張行程気筒12Aのピストン停止位置が適正停止範囲Rにあって燃焼のための充分な空気量が確保されていることと、その空気がエンジン1の逆転によって圧縮されることにより大きな燃焼エネルギーが得られる。つまりエンジン1を確実に正転方向に転じさせるとともにその後の継続的な運転に円滑に移行させることができる。   Next, control when the engine 1 is restarted will be described. When restarting, the combustion is first performed in the compression stroke cylinder 12C as described above, and the engine 1 is once reversely rotated, and then the combustion is performed in the expansion stroke cylinder 12A, so that the forward rotation direction is changed. That is, once the engine 1 is reversely rotated, the piston 13 of the expansion stroke cylinder 12A is raised, and after the compression pressure is increased, combustion in the cylinder is performed. When the piston stop position of the expansion stroke cylinder 12A is within the proper stop range R and a sufficient amount of air for combustion is secured, and the air is compressed by the reverse rotation of the engine 1, large combustion energy is obtained. It is done. That is, the engine 1 can be reliably rotated in the forward direction and smoothly shifted to the subsequent continuous operation.

次に、エンジン1の再始動時の制御動作を図9〜図11に示すフローチャートに基づいて説明する。まず、所定のエンジン再始動条件(停車状態から発進のためのアクセル操作等が行われた場合、バッテリー電圧が低下した場合、あるいはエアコンが作動した場合等)が成立したか否かを判定し(ステップS101)、NOと判定されてエンジン1の再始動条件が成立していないことが確認された場合には、そのままの状態で待機する。ステップS101でYESと判定されてエンジン1の再始動条件が成立したことが確認された場合には、筒内温度推定部46が、エンジン水温、停止時間(自動停止からの経過時間)、吸気温度などから筒内温度を推定する(ステップS102)。そして、ピストン位置検出部45によって検出されたピストン13の停止位置に基づいて圧縮行程気筒12Cおよび膨張行程気筒12A内の空気量を算出する(ステップS103)。つまり、前記ピストン13の停止位置から圧縮行程気筒12Cおよび膨張行程気筒12Aの燃焼室容積が求められ、また、エンジン停止の際には燃料噴射の停止後にエンジン1が数回転してから停止するので膨張行程気筒12Aも新気で満たされた状態にあり、且つ、エンジン停止中に圧縮行程気筒12Cおよび膨張行程気筒12Aの内部は略大気圧となっているので、前記燃焼室容積から新気量が求められることとなる。尤も、この演算時において、圧縮行程気筒12Cにおいては、自動停止動作中に再始動用の燃料が噴射されていることから、圧縮行程気筒12Cについては、図8のT12Cの特性に基づいて新気量が演算される。 Next, the control operation when the engine 1 is restarted will be described based on the flowcharts shown in FIGS. First, it is determined whether or not a predetermined engine restart condition (e.g., when an accelerator operation for starting is performed from a stopped state, when the battery voltage is reduced, or when the air conditioner is activated, etc.) ( In step S101), when it is determined NO and it is confirmed that the restart condition of the engine 1 is not satisfied, the process waits as it is. If it is determined YES in step S101 and it is confirmed that the restart condition of the engine 1 is satisfied, the in-cylinder temperature estimating unit 46 determines that the engine water temperature, the stop time (elapsed time from the automatic stop), the intake air temperature. The in-cylinder temperature is estimated from the above (step S102). Then, based on the stop position of the piston 13 detected by the piston position detector 45, the amount of air in the compression stroke cylinder 12C and the expansion stroke cylinder 12A is calculated (step S103). That is, the combustion chamber volumes of the compression stroke cylinder 12C and the expansion stroke cylinder 12A are obtained from the stop position of the piston 13, and when the engine is stopped, the engine 1 is stopped after several revolutions after the fuel injection is stopped. The expansion stroke cylinder 12A is also filled with fresh air, and the inside of the compression stroke cylinder 12C and the expansion stroke cylinder 12A is substantially atmospheric pressure while the engine is stopped. Will be required. However, at the time of this calculation, the restart fuel is injected during the automatic stop operation in the compression stroke cylinder 12C. Therefore, the compression stroke cylinder 12C is new based on the characteristics of T12C in FIG. The volume is calculated.

次に、VVT制御部47は、遅角制御マップM3を参照しつつ、圧縮行程気筒の停止位置等から吸気弁19の遅角量を算出し(ステップS104)、演算された遅角量に基づいてVVT190を駆動して、吸気弁19の閉弁タイミングを遅角する(ステップS105)。このVVT190の操作により、逆転動作中所定の下死点側で圧縮行程気筒12Cの吸気弁19が開き、新気が導入されることになる。   Next, the VVT control unit 47 calculates the retard amount of the intake valve 19 from the stop position of the compression stroke cylinder or the like while referring to the retard control map M3 (step S104), and based on the calculated retard amount. Then, the VVT 190 is driven to retard the valve closing timing of the intake valve 19 (step S105). By operating this VVT 190, the intake valve 19 of the compression stroke cylinder 12C is opened on the predetermined bottom dead center side during the reverse rotation operation, and fresh air is introduced.

次に、圧縮行程気筒12Cの点火プラグ15が点火される(ステップS106)。そして、点火してから一定時間内にクランク角センサ30、31のエッジ(クランク角信号の立ち上がり又は立ち下がり)が検出されたか否かにより、ピストン13が動いたか否かを判定し(ステップS107)、NOと判定されて失火によりピストン13が動かなかったことが確認された場合には、圧縮行程気筒12Cに対して再点火を繰り返し行う(ステップS108)。ステップS106あるいはステップS108の点火により、圧縮行程気筒12C内の均質な混合気は、比較的緩慢に燃焼し、その燃焼エネルギーが運動エネルギーに変換されることによって、エンジン1は、所定の行程範囲内で逆転する。   Next, the spark plug 15 of the compression stroke cylinder 12C is ignited (step S106). Then, it is determined whether or not the piston 13 has moved based on whether or not the edges of the crank angle sensors 30 and 31 (rise or fall of the crank angle signal) have been detected within a predetermined time after ignition (step S107). If it is determined NO and it is confirmed that the piston 13 has not moved due to misfire, re-ignition is repeatedly performed on the compression stroke cylinder 12C (step S108). By the ignition in step S106 or step S108, the homogeneous air-fuel mixture in the compression stroke cylinder 12C burns relatively slowly, and the combustion energy is converted into kinetic energy, so that the engine 1 falls within a predetermined stroke range. Reverse.

図10を参照して、エンジン1(すなわちクランクシャフト3)が逆転すると、圧縮行程気筒12Cの吸気弁19は、VVT190が閉弁タイミングを遅角させたことに伴って開き、新気が導入されることになる。ECU2は、エンジン1の逆転回数、吸気温度、エンジン水温から逆転期間における圧縮行程気筒12Cの吸気弁開弁期間に流入する空気量を算出する(ステップS121)。この算出は、流入空気量マップM4を参照することにより実行される。次いで、算出した空気量に対し、空燃比がλ≦1となるように燃料を設定し、逆転期間の吸気弁開期間に圧縮行程気筒12Cに対し、燃料を噴射する(ステップS122)。他方、ECU2は、ステップS121、S122の処理と並行して、膨張行程気筒12Aに対する燃料噴射量、燃料噴射タイミングを演算しており、その演算結果に基づいて膨張行程気筒12Aに対し、燃料を噴射する(ステップS123)。このような並行処理は、例えばECU2を複数のCPUで構成する、或いは割り込み制御をプログラミングすること等により、実現することが可能になる。   Referring to FIG. 10, when engine 1 (that is, crankshaft 3) reverses, intake valve 19 of compression stroke cylinder 12C opens as VVT 190 delays the valve closing timing, and fresh air is introduced. Will be. The ECU 2 calculates the amount of air flowing into the intake valve opening period of the compression stroke cylinder 12C in the reverse rotation period from the number of reverse rotations of the engine 1, the intake air temperature, and the engine water temperature (step S121). This calculation is executed by referring to the inflow air amount map M4. Next, the fuel is set so that the air-fuel ratio becomes λ ≦ 1 with respect to the calculated air amount, and the fuel is injected into the compression stroke cylinder 12C during the intake valve opening period of the reverse rotation period (step S122). On the other hand, the ECU 2 calculates the fuel injection amount and fuel injection timing for the expansion stroke cylinder 12A in parallel with the processes of steps S121 and S122, and injects fuel to the expansion stroke cylinder 12A based on the calculation results. (Step S123). Such parallel processing can be realized, for example, by configuring the ECU 2 with a plurality of CPUs or programming interrupt control.

膨張行程気筒12Aへの燃料噴射後、所定のディレー時間経過後に点火する(ステップS124)。所定のディレー時間はピストンの停止位置に応じて予め設定された膨張行程気筒点火ディレーマップM5から求められる。この点火による膨張行程気筒12Aでの初回燃焼により、エンジン1は逆転から正転に転ずる。従って圧縮行程気筒12Cのピストン13は上死点側に移動し、内部のガス(前記ステップS122で燃料が噴射された混合気)を圧縮し始める。本実施形態では、圧縮行程気筒12Cが上死点付近(より詳細には、上死点前数°CA)で点火プラグ15を作動させ、着火アシストを実行する(ステップS125)。これにより、圧縮行程気筒12Cの混合気は、既燃ガスを多分に含んでいるにも拘わらず比較的急速に燃焼し、大きな運動エネルギーを出力することが可能になる。   After the fuel injection into the expansion stroke cylinder 12A, ignition is performed after a predetermined delay time has elapsed (step S124). The predetermined delay time is obtained from an expansion stroke cylinder ignition delay map M5 set in advance according to the stop position of the piston. By the initial combustion in the expansion stroke cylinder 12A by this ignition, the engine 1 turns from reverse rotation to normal rotation. Accordingly, the piston 13 of the compression stroke cylinder 12C moves to the top dead center side, and starts to compress the internal gas (the air-fuel mixture injected with the fuel in step S122). In this embodiment, the compression stroke cylinder 12C operates the ignition plug 15 in the vicinity of the top dead center (more specifically, several degrees before the top dead center CA) to execute the ignition assist (step S125). As a result, the air-fuel mixture in the compression stroke cylinder 12C burns relatively rapidly despite containing a large amount of burned gas, and can output a large kinetic energy.

次に、図11を参照して、以下のステップS140〜S144は、吸気行程気筒12Dでの燃焼を行うにあたり、圧縮上死点を越えるためのエネルギーを可及的に小さくするための制御である。   Next, referring to FIG. 11, the following steps S140 to S144 are controls for reducing as much as possible the energy for exceeding the compression top dead center when performing combustion in the intake stroke cylinder 12D. .

まずステップS140で、筒内空気密度を推定し、その推定値から吸気行程気筒12Dの空気量を算出する。次に、ステップS102で推定した筒内温度に基づいて、自着火防止のための空燃比補正値を算出する(ステップS141)。すなわち自着火が起こると、その燃焼によって圧縮上死点に至る前にピストン13を下死点側に押し戻す力(逆トルク)が発生する。これはその分圧縮上死点を越えるためのエネルギーを多く消費するので望ましくない。そこでこの逆トルクを抑制するために空燃比をリーン側に補正し、自着火が起こらないようにするのである。   First, in step S140, the in-cylinder air density is estimated, and the air amount of the intake stroke cylinder 12D is calculated from the estimated value. Next, an air-fuel ratio correction value for preventing self-ignition is calculated based on the in-cylinder temperature estimated in step S102 (step S141). That is, when self-ignition occurs, a force (reverse torque) that pushes the piston 13 back to the bottom dead center before the compression top dead center is generated by the combustion. This is undesirable because it consumes a lot of energy for exceeding the compression top dead center. Therefore, in order to suppress this reverse torque, the air-fuel ratio is corrected to the lean side so that self-ignition does not occur.

次に、前記ステップS140で算出した吸気行程気筒12Dの空気量と、前記ステップS141で算出した空燃比補正値を考慮した空燃比とから、吸気行程気筒12Dへの燃料噴射量を算出する(ステップS142)。   Next, the fuel injection amount to the intake stroke cylinder 12D is calculated from the air amount of the intake stroke cylinder 12D calculated in step S140 and the air-fuel ratio in consideration of the air-fuel ratio correction value calculated in step S141 (step) S142).

そして吸気行程気筒12Dに対する燃料噴射を行うが、この燃料噴射は、その気化潜熱によって圧縮圧力が低減するように(つまり圧縮上死点を越えるための必要エネルギーを低減するように)、圧縮行程の後期まで遅延してなされる(ステップS143)。その遅延量は、エンジン1の自動停止期間、吸気温度、エンジン水温等に基づいて算出される。   Then, fuel is injected into the intake stroke cylinder 12D. This fuel injection is performed so that the compression pressure is reduced by the latent heat of vaporization (that is, the energy required for exceeding the compression top dead center is reduced). This is delayed until later (step S143). The delay amount is calculated based on the automatic stop period of the engine 1, the intake air temperature, the engine water temperature, and the like.

次に、前記逆トルクの発生を抑制するため、点火タイミングを上死点以降に遅延して点火する(ステップS144)。以上の制御によって、吸気行程気筒12Dにおいて、圧縮上死点まではその圧縮圧力を小さくして上死点を越えやすくし、上死点を過ぎた時点で燃焼エネルギーによる正転方向のトルクが発生するようになる。   Next, in order to suppress the occurrence of the reverse torque, the ignition timing is delayed after top dead center and ignited (step S144). With the above control, in the intake stroke cylinder 12D, the compression pressure is reduced to easily exceed the top dead center until the compression top dead center, and a torque in the forward direction is generated by the combustion energy when the top dead center is passed. To come.

ステップS144の後、通常の制御に移行してもよいが、本実施形態ではさらに吹上がり抑制制御を行っている。ここで言う吹上がりとは、吸気行程気筒12Dでの初回燃焼以降、エンジン回転速度が必要以上に急上昇することをいい、加速ショックが発生したり運転者に違和感を与えたりするおそれがあって望ましくない。吹上がりは、自動停止期間中の吸気圧力(スロットル弁23より下流の圧力)が略大気圧となっているために、始動直後(吸気行程気筒12Dでの初回燃焼以降)の各気筒での燃焼エネルギーが通常のアイドル運転時の燃焼エネルギーに比べて一時的に大きくなることによって起こる。そこで以降のステップS145〜S158で、この吹上がりを抑制する制御を行っている。   After step S144, normal control may be performed, but in this embodiment, blow-up suppression control is further performed. The term “air-up” as used herein means that the engine speed rapidly increases more than necessary after the initial combustion in the intake stroke cylinder 12D, which may cause an acceleration shock or give the driver a sense of incongruity. Absent. Ascending, since the intake pressure (pressure downstream of the throttle valve 23) during the automatic stop period is substantially atmospheric pressure, the combustion in each cylinder immediately after the start (after the initial combustion in the intake stroke cylinder 12D) This is caused by a temporary increase in energy compared to the combustion energy during normal idle operation. Therefore, in subsequent steps S145 to S158, control for suppressing this blow-up is performed.

まずオルタネータ28の発電を開始する(ステップS145)。その目標電流値はECU2の発電量制御部44によって通常より高めに設定される。オルタネータ28の発電によってクランクシャフト3の負荷(エンジン負荷)が増大するので、吹上がりが抑制される。   First, power generation by the alternator 28 is started (step S145). The target current value is set higher than usual by the power generation amount control unit 44 of the ECU 2. Since the load (engine load) of the crankshaft 3 is increased by the power generation of the alternator 28, the blow-up is suppressed.

次に吸気圧センサ26によって検知される吸気圧が、アイドルストップを行わない場合の通常のアイドル時における吸気圧力より高いか否かが判定される(ステップS150)。ここでYESと判定されると、吹上がりが起こりやすい状態となっているので、スロットル弁23の開度を通常のアイドル運転時におけるスロットル開度よりもさらに小さくし(ステップS151)、燃焼エネルギーの発生量を抑制する。   Next, it is determined whether or not the intake pressure detected by the intake pressure sensor 26 is higher than the intake pressure during normal idling when idling stop is not performed (step S150). If YES is determined here, it is in a state in which the engine is likely to blow up. Therefore, the opening of the throttle valve 23 is made smaller than the throttle opening during normal idling operation (step S151), and the combustion energy is reduced. Reduce the amount generated.

次に排気通路22に設けられた触媒37の温度が活性温度以下であるか否かが判定され(ステップS152)、YESと判定されれば目標空燃比をλ≦1なるリッチ空燃比に設定するとともに(ステップS153)、点火タイミングを上死点以降に遅延させる(ステップS154)。こうすることにより、触媒37の温度上昇が促進されるとともに、点火タイミングの遅延によって燃焼エネルギーの発生量が抑制される。   Next, it is determined whether or not the temperature of the catalyst 37 provided in the exhaust passage 22 is equal to or lower than the activation temperature (step S152). If YES is determined, the target air-fuel ratio is set to a rich air-fuel ratio satisfying λ ≦ 1. At the same time (step S153), the ignition timing is delayed after top dead center (step S154). By doing so, the temperature increase of the catalyst 37 is promoted, and the amount of combustion energy generated is suppressed by the delay of the ignition timing.

遡って、ステップS152でNOと判定されたときは、目標空燃比をλ>1なるリーン空燃比に設定して(ステップS158)燃焼させる。このリーン燃焼によって燃料の消費を抑制しつつ燃焼エネルギーの発生量を抑制することができる。   Going back, if NO is determined in step S152, the target air-fuel ratio is set to a lean air-fuel ratio satisfying λ> 1 (step S158) and combustion is performed. This lean combustion can suppress the amount of combustion energy generated while suppressing fuel consumption.

ステップS154またはステップS158の後はステップS150に戻り、NOと判定されるまで前記制御を繰り返す。ステップS150でNOと判定されると、もはや吹上がりのおそれがないので、オルタネータ28の発電量も含めて通常制御に移行する(ステップS160)。   After step S154 or step S158, the process returns to step S150, and the control is repeated until it is determined NO. If it is determined as NO in step S150, there is no longer a possibility that the engine will blow up, and the routine proceeds to normal control including the power generation amount of the alternator 28 (step S160).

図12は、上述した制御に基づくエンジンの挙動を示すものであり、(A)は圧縮行程気筒12C、膨張行程気筒12A、吸気行程気筒12Dのタイミングチャート、(B)は(A)に対応する圧力、熱発生率、筒内温度の変化を示すグラフである。なお図12(B)において、実線は本実施形態によるもの、仮想線は、再始動開始時に圧縮行程気筒12Cに燃料を噴射して1回目の上死点で点火した場合の比較例である。   FIG. 12 shows the behavior of the engine based on the above-described control. (A) is a timing chart of the compression stroke cylinder 12C, the expansion stroke cylinder 12A, and the intake stroke cylinder 12D, and (B) corresponds to (A). It is a graph which shows the change of a pressure, a heat release rate, and cylinder temperature. In FIG. 12B, the solid line is according to the present embodiment, and the phantom line is a comparative example in which fuel is injected into the compression stroke cylinder 12C at the start of restart and ignited at the first top dead center.

以上説明したように本実施形態では、圧縮行程気筒12Cに対し、自動停止前に最後の吸気行程以降で燃料を噴射することにより、再始動時における圧縮行程気筒12Cでの混合気の均質化を図ることが可能になる。また、自動停止動作中に空燃比をλ≧1となるように燃料を噴射することとしているので、再始動時において筒内温度の低下を抑制することができる。すなわち図12(B)に示すように、再始動時に燃料を噴射して混合気を燃焼させた場合には、燃料の偏在が大きくなるばかりでなく、燃料噴射に伴う噴霧の乱れにより、急速な成層燃焼が生じる。他方、再始動時は筒内温度が下がっているため、圧縮行程気筒12Cの壁面にその熱が吸収され、大きな冷損が生じるため、急速に筒内温度が下がり、圧力も急速に下がるので、充分な運動エネルギーを取り出すことができなくなる。これに対して本実施形態では、自動停止前に噴射されたリッチな混合気を緩慢に燃焼させることができるので、圧縮行程気筒12Cが逆転している時の筒内温度低下を効果的に抑制し、冷損による圧力低下を回避することができる。   As described above, in this embodiment, fuel is injected into the compression stroke cylinder 12C after the last intake stroke before the automatic stop, thereby homogenizing the air-fuel mixture in the compression stroke cylinder 12C at the time of restart. It becomes possible to plan. Further, since the fuel is injected so that the air-fuel ratio becomes λ ≧ 1 during the automatic stop operation, it is possible to suppress a decrease in the in-cylinder temperature at the time of restart. That is, as shown in FIG. 12 (B), when fuel is injected and the air-fuel mixture is combusted at the time of restart, not only the uneven distribution of fuel increases, but also the rapid disturbance due to the disturbance of the spray accompanying the fuel injection. Stratified combustion occurs. On the other hand, since the in-cylinder temperature is lowered at the time of restart, the heat is absorbed by the wall surface of the compression stroke cylinder 12C, and a large cooling loss occurs. Sufficient kinetic energy cannot be extracted. On the other hand, in the present embodiment, the rich air-fuel mixture injected before the automatic stop can be slowly burned, so that the in-cylinder temperature drop when the compression stroke cylinder 12C is reversed is effectively suppressed. In addition, a pressure drop due to cooling loss can be avoided.

その後、逆転から正転に転じる際、圧縮行程気筒12Cのピストン13は、比較的ゆっくりと上死点に移動する。この際、筒内の空気が圧縮されることに伴って、筒内温度が上昇することになるが、その熱は、図12(B)に示す筒内温度の変化から明らかなように、筒内の壁面に吸収されてしまい、冷損が生じることになる。ピストン13がゆっくりと動作することにより、冷損も大きくなる結果、この冷損による筒内圧力も大きく下がるので、1回目の上死点での燃焼が緩慢になる傾向があった。これに対して本実施形態では、逆転動作時において、緩慢な均質燃焼を実現することができるので、正転に転じた際、比較的遅い速度で上死点に移動している場合であっても、比較例のような筒内温度低下が生じにくくなり、比較的高い熱エネルギーを保持した状態で上死点に移動することが可能になる。この状態で、吸気弁19の閉弁タイミングが遅角されることにより、新気が圧縮行程気筒12Cに導入され、その後、この圧縮行程気筒12Cに燃料が噴射され、その混合気が圧縮行程気筒12Cの上死点近傍で点火される。この正転圧縮後の燃焼においては、既燃ガスが相当残存しているため、図12(B)の熱発生率から明らかなように、比較例は燃焼も緩慢になりがちであるが、本実施形態では、逆転時の燃焼によって、圧縮行程気筒12Cの筒内温度を比較的高温に維持していることから、逆転から反転した後の最初の正転時には燃焼を促進し、ピストン13から大きな運動エネルギーを出力させることが可能になる。また、逆転時の緩慢燃焼では、過度に筒内温度が上昇するおそれもなく、ノッキングも生じにくくなる。   Thereafter, when turning from reverse rotation to normal rotation, the piston 13 of the compression stroke cylinder 12C moves to the top dead center relatively slowly. At this time, as the air in the cylinder is compressed, the in-cylinder temperature rises. However, as is apparent from the change in the in-cylinder temperature shown in FIG. It will be absorbed by the inner wall surface and cause a cold loss. As the piston 13 moves slowly, the cooling loss also increases. As a result, the in-cylinder pressure due to the cooling loss also greatly decreases, and the first combustion at the top dead center tends to be slow. On the other hand, in the present embodiment, it is possible to realize a slow homogeneous combustion during the reverse rotation operation, and therefore when moving to the normal rotation, it is moving to the top dead center at a relatively slow speed. However, the in-cylinder temperature drop is less likely to occur as in the comparative example, and it is possible to move to the top dead center while maintaining relatively high thermal energy. In this state, when the closing timing of the intake valve 19 is retarded, fresh air is introduced into the compression stroke cylinder 12C, and then fuel is injected into the compression stroke cylinder 12C, and the mixture is compressed into the compression stroke cylinder. It is ignited near the top dead center of 12C. In the combustion after the forward compression, a considerable amount of burned gas remains, and as is apparent from the heat generation rate in FIG. 12B, the combustion in the comparative example tends to be slow. In the embodiment, since the in-cylinder temperature of the compression stroke cylinder 12C is maintained at a relatively high temperature by the combustion at the time of reverse rotation, the combustion is promoted at the time of the first normal rotation after the reverse rotation from the reverse rotation. It becomes possible to output kinetic energy. Further, in the slow combustion at the time of reverse rotation, there is no fear that the in-cylinder temperature will rise excessively and knocking is less likely to occur.

また本実施形態では、燃料噴射制御手段としての燃料噴射制御部41は、エンジンの自動停止動作中において、燃料を噴射する際の空燃比をλ≦1となるように燃料噴射量を制御するものである。このため本実施形態では、比較的圧縮行程気筒12Cが均質でリッチな状態になるので、再始動時の緩慢燃焼を確保し、冷損を防止することが可能になる。また、逆転量も大きくなるので、膨張行程気筒12Aの圧縮力も高まるので、膨張行程気筒12Aでの圧縮量と吸気開弁期間の増大を図ることが可能になる。   In the present embodiment, the fuel injection control unit 41 as fuel injection control means controls the fuel injection amount so that the air-fuel ratio at the time of fuel injection becomes λ ≦ 1 during the automatic engine stop operation. It is. For this reason, in this embodiment, since the compression stroke cylinder 12C is relatively homogeneous and rich, it is possible to ensure slow combustion at the time of restart and to prevent cold loss. Further, since the reverse rotation amount is also increased, the compression force of the expansion stroke cylinder 12A is also increased, so that it is possible to increase the compression amount and the intake valve opening period in the expansion stroke cylinder 12A.

また本実施形態では、再始動時に逆転動作中に噴射される燃料噴射量が、自動停止動作中に圧縮行程気筒12Cに噴射される逆転動作用の燃料噴射量よりも少なくなるように燃料噴射制御部41が燃料噴射量を制御することによって、着火手段が実現されている。このため本実施形態では、再始動時において、逆転時には、全体的に均質な状態で混合気が燃焼されるので、冷損を防止し、膨張行程気筒12Aでの圧縮量と吸気開弁期間の増大を図ることが可能になるとともに、逆転から正転に転じた際には、筒内温度の低下を抑制し、新気のある状態で圧縮自己着火による燃焼を可及的に確実なものとすることができる。   In the present embodiment, the fuel injection control is performed such that the fuel injection amount injected during the reverse rotation operation at the time of restart is smaller than the fuel injection amount for the reverse rotation operation injected into the compression stroke cylinder 12C during the automatic stop operation. The ignition means is realized by the part 41 controlling the fuel injection amount. For this reason, in the present embodiment, the air-fuel mixture is combusted in an entirely homogeneous state at the time of reversal at the time of restarting, so that cooling loss is prevented and the amount of compression in the expansion stroke cylinder 12A and the intake valve opening period In addition to being able to achieve an increase, in the event of a change from reverse rotation to normal rotation, the decrease in the in-cylinder temperature will be suppressed, and combustion by compression self-ignition will be as reliable as possible with fresh air. can do.

図13は圧縮行程気筒の再始動時の燃焼サイクル図であり、(A)は、本実施形態、(B)は従来技術である。   FIG. 13 is a combustion cycle diagram at the time of restart of the compression stroke cylinder, (A) is the present embodiment, and (B) is the prior art.

図13(A)(B)を参照して、上述のような再始動を開始した場合、本実施形態においては、逆転から正転に転じた圧縮行程気筒が最初の上死点を越える際、逆転時に新気と燃料が供給された混合気が点火されるため、図13(A)の+Wで示すように、ポンピングロスがなくなり、正の仕事を行うことが可能になる。この結果、吸気行程気筒12D、排気行程気筒12Bが後続して点火されるまでの2番目の上死点をも充分に越えるためのトルクを出力することが可能になる。これに対して、従来の装置では、再始動後、最初の上死点を越える際、圧縮行程気筒12Cでは、点火がされないため、図13(B)の−Wで示すようにポンピングロスが発生し、2番目の上死点を越えることが困難になっているのである。   When restarting as described above is started with reference to FIGS. 13A and 13B, in this embodiment, when the compression stroke cylinder that has changed from reverse rotation to normal rotation exceeds the first top dead center, Since the air-fuel mixture supplied with fresh air and fuel is ignited at the time of reverse rotation, there is no pumping loss and positive work can be performed as indicated by + W in FIG. As a result, it is possible to output torque for sufficiently exceeding the second top dead center until the intake stroke cylinder 12D and the exhaust stroke cylinder 12B are subsequently ignited. On the other hand, in the conventional apparatus, when the first top dead center is exceeded after restart, the compression stroke cylinder 12C is not ignited, so that a pumping loss occurs as shown by -W in FIG. 13B. And it is difficult to cross the second top dead center.

このように本実施形態においては、自動停止動作中に圧縮行程気筒12Cに燃料を噴射し、逆転時に緩慢燃焼させ、次いで圧縮行程気筒12Cの吸気弁19を開いて圧縮行程気筒12C内に新気を導入し、さらに燃料を噴射して、反転後に最初の上死点を迎えたときに、圧縮行程気筒12Cで再度燃焼させることによって、圧縮行程気筒12Cでのポンピングロスを防止しているので、逆転後の圧縮行程気筒12Cを有効活用することができ、もってエンジン1の始動性を向上させることができるという顕著な効果を奏する。   As described above, in the present embodiment, fuel is injected into the compression stroke cylinder 12C during the automatic stop operation and is slowly burned at the time of reverse rotation, and then the intake valve 19 of the compression stroke cylinder 12C is opened to fresh air into the compression stroke cylinder 12C. When the first top dead center is reached after reversing and fuel is injected again, the pumping loss in the compression stroke cylinder 12C is prevented by burning again in the compression stroke cylinder 12C. The compression stroke cylinder 12 </ b> C after the reverse rotation can be effectively used, and the startability of the engine 1 can be improved.

以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明は前記の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載した発明の範囲内で種々の変形が可能である。例えば、前記着火手段は、再始動した圧縮行程気筒12Cの最初の正転時における上死点付近で点火する点火プラグ15とし、図10のステップS125に代えてスパークイグニションを実行するものであってもよい。この場合では、逆転時の既燃ガスによる圧縮自己着火を正転時に最も好適なタイミングで着火アシストすることが可能になり、高い運動エネルギーを圧縮行程気筒12Cから得ることが可能になる。   As mentioned above, although one Embodiment of this invention was described, this invention is not limited to the said embodiment, A various deformation | transformation is possible within the range of the invention described in the claim. For example, the ignition means is a spark plug 15 that ignites near the top dead center during the first forward rotation of the restarted compression stroke cylinder 12C, and executes spark ignition instead of step S125 in FIG. Also good. In this case, the compression self-ignition by the burned gas at the time of reverse rotation can be assisted with ignition at the most suitable timing at the time of normal rotation, and high kinetic energy can be obtained from the compression stroke cylinder 12C.

また、前記実施形態では省略しているが、エンジン再始動時において、所定の条件成立時(例えばピストン停止位置が適正停止範囲R内にない場合や、始動後の所定タイミングまでにエンジン回転速度が所定値に達しないなど)、スタータモータによるアシストを伴う制御を行ってもよい。   Although omitted in the above-described embodiment, when the engine is restarted, when the predetermined condition is satisfied (for example, when the piston stop position is not within the proper stop range R, or when the engine speed is increased by the predetermined timing after the start). Control with assistance by a starter motor may be performed.

エンジン1を自動停止させる制御は前記実施形態に限るものではなく、適宜設定してよい。但し再始動性を高めるためには、膨張行程気筒12Aにおけるピストン13の停止位置が行程中央よりよやや下死点寄り(圧縮行程気筒12Cにおいては行程中央よりやや上死点寄り)となるような制御であることが望ましい。   The control for automatically stopping the engine 1 is not limited to the above embodiment, and may be set as appropriate. However, in order to improve restartability, the stop position of the piston 13 in the expansion stroke cylinder 12A is slightly closer to the bottom dead center than the center of the stroke (in the compression stroke cylinder 12C, slightly closer to the top dead center than the center of the stroke). Control is desirable.

その他、本発明の特許請求の範囲内で種々の変更が可能であることはいうまでもない。   It goes without saying that various modifications can be made within the scope of the claims of the present invention.

本発明に係る4サイクル火花点火式多気筒エンジンの概略構成を示すものであり、(A)は全体構成、(B)は要部を示す構成を示している。1 shows a schematic configuration of a four-cycle spark-ignition multi-cylinder engine according to the present invention, (A) shows the overall configuration, and (B) shows a configuration showing the main part. 本発明に係る4サイクル火花点火式多気筒エンジンの概略構成図である。1 is a schematic configuration diagram of a four-cycle spark ignition type multi-cylinder engine according to the present invention. エンジンの停止時に膨張行程および圧縮行程になる気筒のピストン停止位置と空気量との関係を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the relationship between the piston stop position and air quantity of the cylinder which becomes an expansion stroke and a compression stroke at the time of an engine stop. エンジン停止時におけるエンジン回転速度の変化状態等を示すタイムチャートである。It is a time chart which shows the change state etc. of the engine speed at the time of an engine stop. 図4の部分拡大図であり、さらにクランク角および各気筒の行程推移を示すタイムチャートである。FIG. 5 is a partially enlarged view of FIG. 4, and further is a time chart showing a crank angle and a stroke transition of each cylinder. ピストン停止位置の検出制御動作を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows detection control operation | movement of a piston stop position. クランク角信号の出力信号を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the output signal of a crank angle signal. エンジン停止からの経過時間と筒内温度推定値との関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between the elapsed time from an engine stop, and a cylinder temperature estimated value. エンジン再始動時の制御動作を示すフローチャート(1/3)である。It is a flowchart (1/3) which shows the control action at the time of engine restart. エンジン再始動時の制御動作を示すフローチャート(2/3)である。It is a flowchart (2/3) which shows the control action at the time of engine restart. エンジン再始動時の制御動作を示すフローチャート(3/3)である。It is a flowchart (3/3) which shows the control action at the time of engine restart. 本実施形態の再始動制御に基づくエンジンの挙動を示すものであり、(A)は圧縮行程気筒12C、膨張行程気筒12A、吸気行程気筒12Dのタイミングチャート、(B)は(A)に対応する圧力、熱発生率、筒内温度の変化を示すグラフである。The behavior of the engine based on the restart control of the present embodiment is shown. (A) is a timing chart of the compression stroke cylinder 12C, the expansion stroke cylinder 12A, and the intake stroke cylinder 12D, and (B) corresponds to (A). It is a graph which shows the change of a pressure, a heat release rate, and cylinder temperature. 圧縮行程気筒の再始動時の燃焼サイクル図であり、(A)は、本実施形態、(B)は従来技術である。It is a combustion cycle figure at the time of restart of a compression stroke cylinder, (A) is this embodiment and (B) is a prior art.

符号の説明Explanation of symbols

F1 燃料噴射
M3 遅角制御マップ
1 多気筒エンジン
3 クランクシャフト
12A 膨張行程気筒
12B 排気行程気筒
12C 圧縮行程気筒
13 ピストン
14 燃焼室
15 点火プラグ
16 燃料供給システム
16a 燃料噴射弁
19 吸気弁
41 燃料噴射制御部
42 点火制御部
43 吸気流量制御部
44 発電量制御部
45 ピストン位置検出部
46 筒内温度推定部
47 VVT制御部
190 VVT
F1 fuel injection M3 retard control map 1 multi-cylinder engine 3 crankshaft 12A expansion stroke cylinder 12B exhaust stroke cylinder 12C compression stroke cylinder 13 piston 14 combustion chamber 15 spark plug 16 fuel supply system 16a fuel injection valve 19 intake valve 41 fuel injection control Unit 42 Ignition control unit 43 Intake flow rate control unit 44 Power generation amount control unit 45 Piston position detection unit 46 In-cylinder temperature estimation unit 47 VVT control unit 190 VVT

Claims (4)

多気筒エンジンの燃焼室に燃料を噴射する直噴式の燃料噴射弁を含み、燃料噴霧を前記燃料噴射弁から所定タイミングで筒内に供給する燃料供給システムと、再始動条件が成立したときに、圧縮行程気筒を燃焼させ、所定クランク角だけ前記多気筒エンジンを逆転させた後、膨張行程気筒を燃焼させて前記多気筒エンジンを再始動させる多気筒エンジンの始動装置において、
各気筒のピストン位置を検出するピストン位置検出手段と、
前記ピストン位置検出手段の検出に基づいて、各気筒に燃料噴射を実行するように前記燃料供給システムによる燃料噴射タイミングを制御する燃料噴射制御手段と、
筒内の混合気を着火する着火手段と
を備え、少なくとも再始動開始時の前記逆転動作期間において圧縮行程気筒の吸気弁が開弁するように、当該逆転動作期間中の吸気弁閉弁時期を下死点よりも所定クランク角遅いタイミングに遅角させ、
前記燃料噴射制御手段は、前記多気筒エンジンの自動停止動作中において、圧縮行程気筒が最後の吸気行程を迎えたとき以降に再始動用の燃料を噴射するとともに、前記逆転動作中における前記圧縮行程気筒の吸気弁の開弁中に正転用の燃料を噴射するように燃料供給システムを制御するものであり、
前記着火手段は、再始動後正転に転じた圧縮行程気筒の最初の圧縮上死点付近で再燃焼を実行するものである
ことを特徴とする多気筒エンジンの始動装置。
Including a direct injection type fuel injection valve that injects fuel into the combustion chamber of a multi-cylinder engine, and a fuel supply system that supplies fuel spray into the cylinder at a predetermined timing from the fuel injection valve, and when a restart condition is satisfied, In a multi-cylinder engine starter that burns a compression stroke cylinder, reverses the multi-cylinder engine by a predetermined crank angle, then burns an expansion stroke cylinder to restart the multi-cylinder engine.
Piston position detecting means for detecting the piston position of each cylinder;
Fuel injection control means for controlling fuel injection timing by the fuel supply system so as to execute fuel injection to each cylinder based on detection of the piston position detection means;
Ignition means for igniting the air-fuel mixture in the cylinder, and at least the intake valve closing timing during the reverse operation period so that the intake valve of the compression stroke cylinder opens at the reverse operation period at the start of restart. Retard the crank angle later than the bottom dead center
The fuel injection control means injects fuel for restart after the compression stroke cylinder reaches the final intake stroke during the automatic stop operation of the multi-cylinder engine, and the compression stroke during the reverse rotation operation. The fuel supply system is controlled so as to inject fuel for forward rotation while the intake valve of the cylinder is open.
The starter for a multi-cylinder engine, wherein the ignition means executes re-combustion in the vicinity of the first compression top dead center of the compression stroke cylinder that has turned to normal rotation after restarting.
請求項1記載の多気筒エンジンの始動装置において、
前記燃料噴射制御手段は、前記多気筒エンジンの自動停止動作中において、燃料を噴射する際の空燃比をλ≦1となるように燃料噴射量を制御するものであることを特徴とする多気筒エンジンの始動装置。
The starter for a multi-cylinder engine according to claim 1,
The multi-cylinder characterized in that the fuel injection control means controls the fuel injection amount so that the air-fuel ratio at the time of fuel injection becomes λ ≦ 1 during the automatic stop operation of the multi-cylinder engine. Engine starter.
請求項1または2記載の多気筒エンジンの始動装置において、
前記着火手段は、再始動開始後圧縮行程気筒が最初に上死点を迎えたときに圧縮自己着火を行わせるものであって、再始動時に逆転動作中に噴射される燃料噴射量が、自動停止動作中に圧縮行程気筒に噴射される逆転動作用の燃料噴射量よりも少なくなるように燃料噴射制御手段が燃料噴射量を制御することによるものであることを特徴とする多気筒エンジンの始動装置。
The multi-cylinder engine starter according to claim 1 or 2,
The ignition means performs compression self-ignition when the compression stroke cylinder first reaches top dead center after restart is started, and the fuel injection amount injected during the reverse rotation operation at the time of restart is automatically Start of a multi-cylinder engine characterized in that the fuel injection control means controls the fuel injection amount so as to be smaller than the fuel injection amount for reverse operation injected into the compression stroke cylinder during the stop operation. apparatus.
請求項1から3の何れか1項に記載の多気筒エンジンの始動装置において、
前記着火手段は、再始動した圧縮行程気筒の最初の正転時における上死点付近で点火プラグによる点火を実行するものであることを特徴とする多気筒エンジンの始動装置。
The multi-cylinder engine starter according to any one of claims 1 to 3,
The multi-cylinder engine starter characterized in that the ignition means executes ignition by a spark plug in the vicinity of the top dead center at the time of the first forward rotation of the restarted compression stroke cylinder.
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