JP3939905B2 - Engine starter - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、エンジンを始動するエンジン始動装置に係り、特に、スタータを用いることなく、エンジンを始動するエンジン始動制御装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来、自動車が市街地を走行する場合、信号待ちや渋滞時等で停止している際には、エンジンはアイドリング状態で回転を続けているため、燃料消費率の悪化,排出ガスの増加,乗り心地の悪化,騒音の増加を招いていた。そこで、例えば、特開昭58−18557号公報に記載されているように、自動車が確実に停止していると判断した場合には、エンジンを停止させることが知られている。再始動に際しては、所定の再始動条件が整うと、スタータモータを用いてエンジンを再始動させるようにしている。しかしながら、スタータモータは、元来エンジンの始動時にのみ使用することを前提として開発されているので、頻繁に停止・再始動を繰り返すエンジンにあっては、スタータ使用回数の極端な増加を招き、スタータや、その周辺部品の寿命が短くなり、破損や消耗によりエンジン再始動ができなくなる恐れがあった。また、スタータの使用増加に伴い、バッテリーの充放電負荷も増加するため、バッテリーの寿命が短くなったり、降雨時,夜間など、放電電流が多い場合にはバッテリーの放電が増加し、再始動が不可能になったり、オルタネータの充電量、言い替えれば駆動負荷が増加して燃費の悪化を招いたりする恐れがあった。
【0003】
そこで、例えば、特開平11−125136号公報に記載されているように、エンジンの停止時に、ピストンを上死点後5°〜110°の範囲に停止させておき、始動時には、シリンダ内の空気量に応じた燃料を噴射した後、点火することにより、エンジンを自己始動させるものが知られている。これによって、従来の始動時にスタータモータが消費していた電力を低減し、スタータモータおよび補機類の軽量化を図ったり、あるいはスタータを完全に廃止して、エンジンシステムの小型軽量化とコストダウンを図ることが可能となる。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、特開平11−125136号公報に記載されている方式について、本発明者らが実験を行ったところ、自己始動が不可能であることが判明した。すなわち、多気筒エンジン,例えば、1−3−4−2の各気筒の順で点火する4気筒エンジンを例にとり、自己始動に用いる気筒を第1気筒とすると、第1気筒の膨張行程時には、第3気筒の圧縮が始まっている。そのため、第1気筒の最初の燃焼によって生じるトルクでは、第3気筒の圧縮を行なうことができず、エンジンはそのまま停止してしまい、自己始動に失敗することが判明した。
【0005】
本発明の目的は、スタータを用いることなく、自己始動の可能なエンジン始動装置を提供することにある。
【0006】
【課題を解決するための手段】
(1)上記目的を達成するために、本発明は、シリンダ内に燃料を直接噴射する燃料噴射手段と、エンジン停止時のクランク角を検知するクランク角検知手段と、シリンダ内の混合気に点火する点火手段とを有し、エンジンの一時停止後に、膨張行程にある気筒を検出して、燃料を噴射・点火してエンジンを再始動させるエンジン始動装置において、エンジンの一時停止後に、膨張行程にある気筒を検出して、膨張行程にある気筒に燃料を噴射・点火してエンジンをスタータレスで再始動する時に、圧縮行程にある気筒の圧縮力を低下させる低圧圧縮制御手段を備えるようにしたものである。
かかる構成により、膨張行程で発生したトルクを消費する圧縮力を低減して、スタータを用いることなく、自己始動し得るものとなる。
【0007】
(2)上記(1)において、好ましくは、上記低圧圧縮制御手段は、上記圧縮行程にある気筒の吸気弁の開閉タイミングを制御するバルブタイミング位相可変手段と、上記膨張行程にある気筒の燃料噴射・点火時に、上記圧縮行程にある気筒の吸気弁が開くように、上記バルブタイミング位相可変手段による吸気弁の閉時期を制御する制御手段とからなるようにしたものである。
【0008】
(3)上記(1)において、好ましくは、上記低圧圧縮制御手段は、上記圧縮行程にある気筒の排気側に設けられた補助排気弁と、上記膨張行程にある気筒の燃料噴射・点火時に、上記圧縮行程にある気筒の上記補助排気弁が開くように、上記補助排気弁を制御する制御手段とからなるようにしたものである。
【0009】
(4)また、上記目的を達成するために、本発明は、シリンダ内に燃料を直接噴射する燃料噴射手段と、エンジン停止時のクランク角を検知するクランク角検知手段と、シリンダ内の混合気に点火する点火手段とを有し、エンジンの一時停止後に、膨張行程にある気筒を検出して、燃料を噴射・点火してエンジンを再始動させるエンジン始動装置において、エンジンの一時停止後に、膨張行程にある気筒を検出して、膨張行程にある気筒に燃料を噴射・点火してエンジンをスタータレスで再始動する時に、膨張力を大きくする高圧膨張制御手段を備えるようにしたものである。
かかる構成により、膨張行程で発生したトルクを大きくして、スタータを用いることなく、自己始動し得るものとなる。
【0010】
(5)上記(4)において、好ましくは、上記高圧膨張制御手段は、再始動時に、吸気行程にある気筒の吸気弁及び排気弁の開閉タイミングを可変する可変バルブタイミング手段と、上記膨張行程にある気筒の燃料噴射・点火時に、上記吸気行程にある気筒の上記吸気弁及び排気弁を閉じるように、上記可変バルブタイミング手段を制御するとともに、この気筒のシリンダに燃料を噴射し、点火する制御手段とからなるようにしたものである。
【0011】
(6)上記(5)において、好ましくは、上記制御手段は、上記吸気行程にある気筒の膨張・排気行程の後に、空吸気及び空排気行程を設けるようにしたものである。
【0012】
(7)上記(4)において、好ましくは、上記高圧膨張制御手段は、再始動時に、膨張行程にある気筒に高圧空気を供給する高圧空気供給手段と、上記膨張行程にある気筒の燃料噴射・点火時に、上記高圧空気供給手段から高圧空気を供給するように制御する制御手段とからなるようにしたものである。
【0013】
【発明の実施の形態】
以下、図1〜図7を用いて、本発明の第1の実施形態によるエンジン始動装置の構成について説明する。
最初に、図1を用いて、本実施形態によるエンジン始動装置の全体構成について説明する。なお、以下の説明において、本実施形態による多気筒エンジンは、例えば、1−3−4−2の各気筒の順で点火する4気筒エンジンとし、自己始動に用いる気筒を第1気筒とする。
図1は、本発明の第1の実施形態によるエンジン始動装置の全体構成を示すブロック図である。
【0014】
燃料噴射弁10は、シリンダ20内に直接燃料を噴射するように取付けられている。燃料噴射弁10から噴射される燃料量や噴射タイミングは、コントロールユニット30によって制御される。シリンダ20の上部には、吸気弁40及び排気弁50が設けられている。また、シリンダ20の上部には、点火プラグ60が設けられている。点火プラグ60による点火時期は、コントロールユニット30によって制御される。
【0015】
シリンダ20内で上下動するピストン70の往復運動は、コンロッド72を介して、クランクシャフト74に伝達され、クランクシャフト74を回転させる。クランクシャフト74が回転すると、リングギア76も同様に回転する。
【0016】
クランク角センサ80は、リングギヤ76を用いて、エンジンの回転速度,すなわち、クランクシャフト74の回転角度を検出する。検出された信号は、コントロールユニット30に取り込まれる。ストッパ90は、リングギア76と係合して、クランクシャフト74の回転を停止する。
【0017】
吸気弁40を動かすカム42には、バルブタイミング位相可変機構44が取り付けられている。バルブタイミング位相可変機構44は、吸気弁40の開閉を、あらかじめ設定されたクランク角に対して進めたり遅らせたりすることができるものであり、コントロールユニット30によって制御される。バルブタイミング位相可変機構44は、4気筒のエンジンの内、第3気筒にのみ設けられている。すなわち、自己始動に用いる第1気筒が膨張行程にあるとき、第3気筒は圧縮行程にあり、この圧縮行程にある気筒にバルブタイミング位相可変機構44を設けている。
【0018】
エンジン停止時に、コントロールユニット30は、クランク角センサ80の検出信号を用いて、クランク角がスタータレススタートが可能な位置で停止させるように、ストッパ90を制御する。また、コントロールユニット30は、燃料噴射弁10からの燃料の噴射を停止し、さらに、点火プラグ60への点火信号の供給を停止する。コントロールユニット30によるエンジン停止時の制御の詳細については、図2用いて後述する。
【0019】
エンジンの始動時に、コントロールユニット30は、クランク角センサ80の検出信号を用いて、吸気弁40と排気弁50が閉じており、かつ、ピストン70がコンロッド72を押して下がり始めている,すなわち、膨張行程にある気筒を検出する。そして、膨張行程の気筒のシリンダ20内に、燃料噴射弁10から燃料を噴射し、点火プラグ60に点火信号を供給して、シリンダ20内の燃料噴霧に点火する。コントロールユニット30によるエンジン始動時の制御の詳細については、図4を用いて後述する。
【0020】
次に、図2を用いて、本実施形態によるエンジン始動装置のコントロールユニットによるエンジン自動停止時の制御内容について説明する。
図2は、本発明の第1の実施形態によるエンジン始動装置のコントロールユニットによるエンジン自動停止時の制御内容を示すフローチャートである。
【0021】
ステップs100〜s120において、コントロールユニット30は、自動車が確実に停止している状態であることを確認するための処理を実行する。即ち、ステップs100において、コントロールユニット30は、車速ゼロであるか否かを判断する。車速がゼロの場合にはステップs105に進み、車速がゼロでない場合には自動車が確実に停止していないので、ステップs100に戻る。
【0022】
次に、ステップs105において、コントロールユニット30は、ブレーキが踏まれているか否かを判断する。ブレーキが踏まれている場合にはステップs110に進み、ブレーキが踏まれていない場合には自動車が確実には停止していないので、ステップs100に戻る。
【0023】
次に、ステップs110において、コントロールユニット30は、ナビゲーションシステムをチェックする。ここでは、ナビゲーションシステムが右折を指示していない場合にはステップs115に進み、ナビゲーションシステムが右折を指示している場合には、この後、速やかに右折をする可能性があるため、自動車が確実には停止していないので、ステップs100に戻る。
【0024】
次に、ステップs115において、コントロールユニット30は、ターンシグナルをチェックする。ここでは、ターンシグナルが右折を指示していない場合にはステップs120に進み、ターンシグナルが右折を指示している場合には、この後、速やかに右折をする可能性があり、または発進のためにターンシグナルを点灯しているため、自動車が確実に停止していないので、ステップs100に戻る。
【0025】
次に、ステップs120において、コントロールユニット30は、停止状態になってから(ステップs100〜s115の要件を満たしてから)一定時間経過しているか否かを判断する。一定時間が経過している場合にはステップs125に進み、一定時間が経過していない場合には自動車が確実には停止していないので、ステップs100に戻る。
【0026】
ステップs100〜s120の要件を満たしており、自動車が確実に停止していると判断されると、ステップs125において、コントロールユニット30は、燃料噴射弁10からの燃料噴射を停止する。さらに、ステップs130において、コントロールユニット30は、点火プラグ30による点火をカットする。
【0027】
次に、ステップs135において、コントロールユニット30は、エンジンの回転数が、エンジン停止寸前の回転数Nmin以下か否かを判断する。ここで、エンジン停止寸前の回転数Nminは、例えば、300rpmとする。エンジン停止寸前の回転数Nminよりも高い場合には、ステップs135に戻り、エンジン停止寸前の回転数Nmin以下になるのを監視し、エンジン停止寸前の回転数Nmin以下になると、ステップs140に進む。
【0028】
次に、ステップs140において、コントロールユニット30は、自己始動に用いる第1気筒が膨張行程の中盤(上死点後10°〜140°)であるか否かを判断する。第1気筒が膨張行程の中盤(上死点後10°〜140°)にないときはステップs140に戻り、中盤になるとステップs145に進む。
【0029】
第1気筒が膨張行程の中盤にあると判断されると、ステップs145において、コントロールユニット30は、ストッパ90を作動させてエンジンを強制的に停止させる。
【0030】
次に、ステップs145において、コントロールユニット30は、後のスタータレス始動時に参照できるように、最初に燃料を噴射する気筒(本実施例では第1気筒)の番号と、エンジン停止時のクランク角を記憶する。
【0031】
以上説明したように、本実施形態においては、自己始動に用いる気筒(上述の例では、第1気筒)を、膨張行程の中盤(上死点後10°〜140°)で強制的に停止されるようにしている。
【0032】
ここで、図3を用いて、自己始動に用いる気筒(上述の例では、第1気筒)を停止するクランク角を上死点後10°〜140°の範囲とする理由について説明する。
図3は、本発明の第1の実施形態によるエンジン始動装置のコントロールユニットによるエンジン自動停止時のクランク角の説明図である。
【0033】
スタータレス始動に用いようとする気筒が、たとえ膨張行程にある場合でも、斜線で示した領域A,Cでは、始動させることができないものである。すなわち、ピストン位置が圧縮上死点付近(領域A)では、シリンダ内の空気量が少ないため、混合気の量も少なくなり、混合気の爆発により、クランクシャフトをエンジン始動に十分な回転数まで加速することができないためである。また、ピストン位置が下死点付近(領域C)では、上死点の場合と異なり、多くの混合気を得ることができるが、クランクの構造上十分なトルクを得ることができず、また排気弁が開き始めることから、クランクシャフトの回転数を十分に上げることができないためである。そこで、本実施形態によるスタータレススタートでは、圧縮上死点を基準として、約10°〜25°より大きく、約120°〜140°より小さい領域Bを使うようにしている。
【0034】
次に、図4〜図7を用いて、本実施形態によるエンジン始動装置のコントロールユニットによるエンジン始動時の制御内容について説明する。
図4は、本発明の第1の実施形態によるエンジン始動装置のコントロールユニットによるエンジン始動時の制御内容を示すフローチャートである。
【0035】
図4のステップs200〜s220において、コントロールユニット30は、エンジン再始動時の安全を確保する。即ち、ステップs200において、コントロールユニット30は、車速ゼロであるか否かを判断する。車速がゼロの場合はステップs205に進み、ゼロでない場合はステップs200に戻る。
【0036】
次に、ステップs205において、コントロールユニット30は、ブレーキが踏まれているか否かを判断する。ブレーキが踏まれている場合はステップs210に進み、ブレーキが踏まれていない場合はステップs200に戻る。
【0037】
次に、マニュアルトランスミッション(MT)車の場合、ステップs210において、コントロールユニット30は、クラッチペダルが踏まれているか否かを判断する。クラッチペダルが踏まれている場合はステップs215に進み、クラッチペダルが踏まれていない場合はステップs200に戻る。
【0038】
また、オートマティックトランスミッション(AT)車の場合、ステップs215において、コントロールユニット30は、シフトレバーがドライブ(D)レンジにあるか否かを判断する。Dレンジにある場合はステップs218に進み、Dレンジにない場合は運転者の発進意図がないと考えられるので、ステップs200に戻る。
【0039】
次に、同じくAT車の場合、ステップs218において、シフトレバーがDレンジにあり、かつ、ブレーキペダルが離されるか、その踏力が所定値以下に弱められた場合には、運転者に発進意図があると判断されるので、ステップs220に進む。ブレーキペダルが所定値以上の踏力を保っている場合は、運転者に発進意図がないので、ステップs200に戻る。
【0040】
次に、ステップs220において、コントロールユニット30は、水温がTmin以上か否かを判断する。エンジン水温が低いと、摩擦の増大によりスタータレス始動ができないので、水温信号のチェックを行なっている。水温がTmin以上の場合はステップs230に進み、水温がTminより低い場合はステップs225に進む。
【0041】
そして、水温がTminより低い場合は、ステップs225において、コントロールユニット30は、スタータレス始動を中止して、スタータ始動に切り替える。
【0042】
一方、水温がTmin以上の場合には、ステップs230において、コントロールユニット30は、エンジンの停止時に記憶されている始動時のクランク角の情報(図2のステップs150において記憶した情報)を参照する。
【0043】
次に、ステップs235において、コントロールユニット30は、バルブタイミング位相可変機構44を制御して、吸気側カム42の位相を遅らせて、吸気バルブ40の閉時期を上死点前10°(TDC−10°)に設定する。上述したように、バルブタイミング位相可変機構44は、4気筒のエンジンの内、第3気筒にのみ設けられており、自己始動に用いる第1気筒が膨張行程にあるとき、第3気筒は圧縮行程にある。この第3気筒の圧縮行程における吸気バルブ40の閉時期を上死点前10°に設定する
ここで、図5を用いて、本実施形態によるエンジン始動装置によるエンジン始動時の第3気筒の吸気バルブリフト制御の内容について説明する。
図5は、本発明の第1の実施形態によるエンジン始動装置によるエンジン始動時の吸気バルブリフト制御の説明図である。
【0044】
図5において、横軸は時間を示しており、第3気筒の各行程(排気行程,吸気行程,圧縮行程,膨張行程)を示している。また、縦軸は、吸気弁40及び排気弁50のそれぞれのバルブリフト量を示している。
【0045】
図中、実線Eは、通常の排気弁50のバルブリフト量を示している。第3気筒の排気行程において、BDCの少し前から排気弁50はリフトアップし始め、TDC後に排気弁50は閉じる。また、実線Aは、通常の吸気弁40のバルブリフト量を示している。第3気筒の吸気行程において、TDCの少し前から吸気弁40はリフトアップし始め、BDC後に吸気弁40は閉じる。以上のように、通常の動作では、第3気筒の吸気弁40は、BDC後に吸気弁40は閉じるように制御されている。
【0046】
それに対して、ステップs235では、コントロールユニット30は、バルブタイミング位相可変機構44を制御して、吸気側カム42の位相を遅らせて、吸気バルブ40の閉時期を上死点前10°(TDC−10°)に設定している。即ち、図中に破線Bで示すように、吸気バルブ40の閉時期を上死点前10°(TDC−10°)としている。その結果、第3気筒は圧縮行程においても、吸気弁50が開いている状態としている。
【0047】
なお、上述の説明では、設定される吸気弁40の閉時期は、例えば、上死点前10度(TDC−10°)の固定値としているが、第1気筒の始動時クランク角に応じた値とすることができる。例えば、第1気筒によって多くのトルクが発生できるときには、第3気筒の吸気弁40の閉時期を、例えば、一点鎖線Dで示すように、上死点前30°(TDC−30°)と早くして圧縮圧力を上げるようにすることができる。また、発生トルクが少ないときには、吸気弁40の閉時期を、例えば、二点鎖線Cで示すように、上死点前2°(TDC−2°)遅らせて、圧縮圧力を低くするように設定することもできる。即ち、第1気筒の始動時クランク角に応じて、上死点前30°(TDC−30°)から上死点前2°(TDC−2°)の範囲で可変することもできる。
【0048】
次に、図4のステップs240において、コントロールユニット30は、ステップs230において参照したクランク角に基づいて、第1気筒の容積,即ち、第1気筒内の空気量を算出し、この算出された空気量に対して所定の空燃比(A/F)となる燃料噴射量を決定する。すなわち、ピストンが上死点に近い場合には、空気量が少ないため、燃料噴射も少なくし、逆にピストンが下死点に近い場合には、空気量が多いので燃料噴射量も多くなる。
【0049】
次に、ステップs245において、コントロールユニット30は、燃料噴射弁を制御して、第1気筒のシリンダ内に、ステップs240で決定した噴射量の燃料を噴射する。
【0050】
次に、ステップs250において、コントロールユニット30は、ステップs245による燃料噴射後、所定時間(燃料の気化が十分に進む時間)の経過後、第1気筒に点火信号を送り、点火プラグ60で点火火花を飛ばして点火する。燃料噴霧に点火されることにより、燃料が燃焼して膨張力が発生し、ピストンを押し下げる膨張行程が第1気筒で発生する。
【0051】
このとき、圧縮行程にある第3気筒は、吸気弁40が開いているために圧縮圧力が下がるので、圧縮のために要する仕事が少なくなり、第1気筒の燃焼によって生じた回転トルクを必要以上に落とすことなく、第3気筒の圧縮上死点を越える。
【0052】
次に、ステップs255において、コントロールユニット30は、始動が成功したか否かを判断する。始動の成功は、エンジンの回転数が所定回転数(例えば、300rpm)以上になったか否かで判断する。なお、この時点で、エンジンは完全な回転には至っていないので、リングギア76の回転速度(角速度)が、300rpm時の回転速度以上になったか否かで判断する。始動が成功すると、ステップs280に進み、始動が成功しない場合には、ステップs260に進む。
【0053】
エンジンの始動が成功した場合には、ステップs280において、コントロールユニット30は、バルブタイミング位相可変機構44によって吸気バルブ40の閉時期を上死点前10°(TDC−10°)に設定していたものを、通常の設定に戻す。即ち、吸気バルブ40のバルブリフト量を、図5に示した破線Cの特性から実線Aの特性に戻す。
そして、ステップs285において、コントロールユニット30は、通常のエンジンの運転制御に切り替える。
【0054】
一方、ステップs255の判定で、始動が成功しなかったと判断されると、ステップs260において、コントロールユニット30は、始動に用いていない膨張行程中盤の適切なクランク角の気筒があるか否かを判断する。始動に用いていない膨張行程中盤の適切なクランク角の気筒がなれば、ステップs270に進み、コントロールユニット30は、スタータレス始動を中止して、スタータ始動に切り替える。始動に用いていない膨張行程中盤の適切なクランク角の気筒があると、ステップs275に進む。
【0055】
始動に用いていない膨張行程の気筒がある場合には、ステップs275において、コントロールユニット30は、現在膨張行程にある別の気筒のNoとクランク角を参照する。1−3−4−2の各気筒の順で点火する4気筒エンジンとし、自己始動に用いる気筒を第1気筒とした場合、第1気筒の次に膨張行程となるのは第3気筒であるので、第3気筒のクランク角を参照する。そして、ステップs240に戻り、ステップs240〜s250を実行することにより、第3気筒の燃料噴射及び点火をして、次回の燃焼を行わせる。
【0056】
ここで、第3気筒が膨張行程の時、圧縮行程にあるのは、第4気筒である。第4気筒には、バルブタイミング位相可変機構44は備えていないため、第3気筒が膨張行程にあるとき、第4気筒の圧縮力は通常の圧縮力であるが、その前の行程の第1気筒の燃焼により、クランクシャフトは回転を始めているため、その慣性力に第3気筒の膨張による回転駆動力が加わって、第4気筒の圧縮力に打ち勝って、始動成功に導くことができる。始動成功時には、ステップs280,s285の処理を経て、通常の運転に切り替わる。
【0057】
ここで、図6を用いて、上述した本実施形態によるスタータレススタートの各行程の相関について説明する。
図6は、本発明の第1の実施形態によるエンジン始動装置によるエンジン始動時の各行程の説明図である。図6において、横軸は、時間(行程)を示している。また、縦軸は、第1,第3,第4,第2の各気筒を示している。
【0058】
第1行程では、第1気筒が膨張行程にあり、第3気筒が圧縮行程にある。そこで、図4のステップs245,s250の処理により、第1気筒で燃料噴霧を燃焼する。このとき、ステップs235の処理により、第3気筒の吸気弁の閉じるタイミングが遅れており、吸気弁が開いているため、圧縮行程であるが、その圧縮力の小さな低圧圧縮(図6においては、通常の圧縮行程と区別するため、(圧縮)と図示している)となっている。第1行程で、始動が成功すれば、第2行程以降は、通常の4サイクルの行程を各気筒毎に繰り返して、通常の運転状態となる。
【0059】
また、第1行程で始動が成功しなかった場合でも、第2行程では、第3気筒が膨張行程となっており、図4のステップs245,s250の処理により、第3気筒で燃料噴霧を燃焼する。このとき、第4気筒は通常の圧縮行程であるが、その前の行程の第1気筒の燃焼により、クランクシャフトは回転を始めているため、その慣性力に第3気筒の膨張による回転駆動力が加わって、第4気筒の圧縮力に打ち勝って、始動成功に導くことができる。始動成功時には、通常の運転に切り替わる。
【0060】
なお、以上の説明では、バルブタイミング位相可変機構44は、第3気筒にのみ設けてあるが、第4気筒にも設けてもよいものである。それによって、第2行程の第4気筒の圧縮行程は、低圧圧縮行程とすることができるので、始動をより確実にすることができる。この場合、図4のステップs275の処理後、破線で示すように、ステップs235に戻り、第4気筒の吸気バルブ閉時期を、例えば、上死点前10°(TDC−10°)とした後、ステップs240以降の処理を実行する。
【0061】
ここで、図7を用いて、本実施形態によるエンジン始動装置によるエンジン始動時のエンジン回転数及びトルクの推移について説明する。
図7は、本発明の第1の実施形態によるエンジン始動装置によるエンジン始動時のエンジン回転数及びトルクの推移の説明図である。図7(A)は、横軸に時間を示し、縦軸にエンジン回転数を示している。図7(B)は、横軸に時間を示し、縦軸に発生するトルク回転数を示している。なお、実線は本実施形態による状態を示し、破線は従来例による状態を示している。
【0062】
図7(B)において、実線G1は、始動気筒である第1気筒の燃焼によって発生するトルクを示している。一方、図7(B)において、破線G3oldは、圧縮行程にある第3気筒によって消費されるトルクを示している。したがって、第1気筒の燃焼によって発生するトルクG1は、圧縮行程にある第3気筒によってトルクG3oldとして消費される。図7(A)において、破線Foldは、始動気筒である第1気筒のエンジン回転数の推移を示しているが、図示するように、エンジン回転数は上がることなく、エンジンの始動に失敗することとなる。
【0063】
一方、図7(B)において、実線G3newは、本実施形態によるバルブタイミング位相可変機構44を用いることによって、圧縮行程を定圧圧縮としたとき、第3気筒によって消費されるトルクを示している。本実施形態によって消費される圧縮トルクG3newは、従来の圧縮トルクG3oldよりも小さいため、第1気筒の燃焼によって発生するトルクG1は、圧縮行程にある第3気筒によってトルクG3newによって完全には消費されないものである。図7(A)において、実線Fnewは、始動気筒である第1気筒のエンジン回転数の推移を示しているが、図示するように、エンジン回転数は完全に低下することなく、次の第3気筒の発生トルク(図7(B)の実線G3new)によって再び上昇するため、エンジンの始動を成功することができる。
【0064】
以上説明したように、本実施形態によれば、圧縮行程における圧縮力を低減できるので、スタータを用いることなく、自己始動を可能とすることができる。なお、最近のエンジンでは、バルブタイミング位相可変機構を備えているものがあり、かかるエンジンでは、新たな機構を追加することなく、エンジンの制御のみで、自己始動を可能にすることができる。
【0065】
次に、図8及び図9を用いて、本発明の第2の実施形態によるエンジン始動装置の構成について説明する。本実施形態による多気筒エンジンは、第1の実施形態と同様に、例えば、1−3−4−2の各気筒の順で点火する4気筒エンジンとし、自己始動に用いる気筒を第1気筒とする。
最初に、本実施形態によるエンジン始動装置の全体構成について説明する。
図8は、本発明の第2の実施形態によるエンジン始動装置の全体構成を示すブロック図である。なお、図1と同一符号は、同一部分を示している。
【0066】
第1の実施形態においては、吸気弁40がバルブタイミング位相可変機構44を備えていたのに対して、本実施形態では、かかるバルブタイミング位相可変機構44は備えておらず、代わりに、排気弁50の側に、補助排気弁100及びデコンプ機構102を備えている。自己始動に用いる気筒を第1気筒とする場合、補助排気弁100及びデコンプ機構102は、圧縮行程にある第3気筒に設けられている。補助排気弁100は、排気弁50よりも小型な排気弁である。デコンプ機構102は、補助排気弁100を開閉するアクチュエータである。
【0067】
本実施形態では、膨張行程にある第1気筒において自己始動のための燃焼を行うとき、コントロールユニット30Aは、圧縮行程にある第3気筒のデコンプ機構102を動作させて、補助排気弁100を開き、第3気筒の圧縮力を低下させて、図1に示した実施形態と同様に、低圧圧縮とするものである。
【0068】
次に、図9を用いて、本実施形態によるエンジン始動装置のコントロールユニットによるエンジン始動時の制御内容について説明する。
図9は、本発明の第2の実施形態によるエンジン始動装置のコントロールユニットによるエンジン始動時の制御内容を示すフローチャートである。なお、図4に示したフローチャートと同一符号は、同一処理内容を示している。
【0069】
コントロールユニット30Aは、図9のステップs200〜s220において、エンジン再始動時の始動条件を確保し、また、運転者の発進意図を検知する。そして、ステップs230以降に進む。そして、ステップs230において、コントロールユニット30Aは、エンジンの停止時に記憶されている始動時のクランク角の情報(図2のステップs150において記憶した情報)を参照する。
【0070】
次に、ステップs235Aにおいて、コントロールユニット30Aは、デコンプ機構102を動作させて、設定したクランク角,例えば、上死点前10度(TDC−10°)になるまで、補助排気弁100を開き、第3気筒の圧縮圧力を逃がす。これにより、第1の実施形態と同様に、スタータレス始動時に、圧縮行程にある第3気筒の圧縮力を低下させて、低圧圧縮状態とすることができる。
【0071】
なお、補助排気弁100の閉時期は、例えば、上死点前10度(TDC−10°)の固定値としているが、第1気筒の始動時クランク角に応じた値とすることができる。例えば、第1気筒によって多くのトルクが発生できるときには、第3気筒の補助排気弁100の閉時期を、例えば、上死点前30°(TDC−30°)と早くして圧縮圧力を上げるようにすることができる。また、発生トルクが少ないときには、補助排気弁100の閉時期を、例えば、上死点前2°(TDC−2°)遅らせて、圧縮圧力を低くするように設定することもできる。即ち、第1気筒の始動時クランク角に応じて、上死点前30°(TDC−30°)から上死点前2°(TDC−2°)の範囲で可変することもできる。
【0072】
以下、コントロールユニット30Aは、図4のステップs240〜285の処理を実行することにより、第1気筒の燃料を燃焼させることにより、膨張力を発生させる。このとき、圧縮行程にある第3気筒は、補助排気弁100が開いているために圧縮圧力が下がるので、圧縮のために要する仕事が少なくなり、第1気筒の燃焼によって生じた回転トルクを必要以上に落とすことなく、第3気筒の圧縮上死点を越えることにより、エンジンの始動に成功する。始動成功時には、ステップs280,s285の処理を経て、通常の運転に切り替わる。
【0073】
なお、以上の説明では、補助排気弁100及びデコンプ機構102は、第3気筒にのみ設けてあるが、第4気筒や、全ての気筒にも設けてもよいものである。それによって、第2行程の第4気筒の圧縮行程は、低圧圧縮行程とすることができるので、始動をより確実にすることができる。
【0074】
以上説明したように、本実施形態によれば、圧縮行程における圧縮力を低減できるので、スタータを用いることなく、自己始動を可能とすることができる。また、排気弁を開いて既燃焼ガスをシリンダ内に吸引するため、この高温の既燃焼ガスに燃料を噴射することにより、燃料噴霧が気化しやすく、点火を確実に行うことができる。
【0075】
次に、図10〜図12を用いて、本発明の第3の実施形態によるエンジン始動装置の構成について説明する。本実施形態による多気筒エンジンは、第1の実施形態と同様に、例えば、1−3−4−2の各気筒の順で点火する4気筒エンジンとし、自己始動に用いる気筒を第1気筒とする。
最初に、図10を用いて、本実施形態によるエンジン始動装置の全体構成について説明する。
図10は、本発明の第3の実施形態によるエンジン始動装置の全体構成を示すブロック図である。なお、図1と同一符号は、同一部分を示している。
【0076】
第1及び第2の実施形態においては、圧縮力を低下させる低圧圧縮としたのに対して、本実施形態においては、膨張力を高める高圧膨張を行うようにしている。そのため、本実施形態においては、吸気弁40は、可変バルブタイミング機構46を備えており、また、排気弁50は、可変バルブタイミング機構56を備えている。可変バルブタイミング機構46,56は、4気筒エンジンの場合、全ての気筒に備えられている。可変バルブタイミング機構46,56は、例えば、電磁力を利用して、吸気弁40,排気弁50の開閉を制御可能なものであり、コントロールユニット30Bからの制御信号によって、開閉時期が制御される。
【0077】
本実施形態では、本来は行程の違う2つ以上の気筒を同時に、スタータレス始動のための膨張行程として用いることにより、従来よりも高い膨張行程のトルクを発生させて、スタータレス始動を可能としている。
【0078】
次に、図11及び図12を用いて、本実施形態によるエンジン始動装置のコントロールユニットによるエンジン始動時の制御内容について説明する。
図11は、本発明の第3の実施形態によるエンジン始動装置のコントロールユニットによるエンジン始動時の制御内容を示すフローチャートである。なお、図1と同一符号は、同一処理内容を示している。本実施形態では、特に、ステップs235B,s245B,s250B,s252,s275Bの処理内容に特徴がある。
【0079】
また、図12は、本発明の第3の実施形態によるエンジン始動装置によるエンジン始動時の各行程の説明図である。図12において、横軸は、時間(行程)を示している。また、縦軸は、第1,第3,第4,第2の各気筒を示している。
【0080】
図11のステップs200〜s220において、コントロールユニット30Bは、エンジン再始動時の始動条件を確保し、また、運転者の発進意図を検知する。その後、ステップs220において、コントロールユニット30Bは、水温がTmin以上か否かを判断し、エンジン水温が低い場合には、ステップs225において、コントロールユニット30Bは、スタータレス始動を中止して、スタータ始動に切り替える。
【0081】
一方、水温がTmin以上の場合には、ステップs230Bにおいて、コントロールユニット30Bは、エンジンの停止時に記憶されている始動時のクランク角の情報(図2のステップs150において記憶した情報)を参照する。
【0082】
次に、ステップs235Bにおいて、コントロールユニット30Bは、始動に用いるのが第1気筒の場合、さらに、本来は吸気行程である第4気筒の可変バブルタイミング機構46,56を制御して、吸気弁40及び排気弁50を閉じる。
【0083】
次に、ステップs240において、コントロールユニット30Bは、ステップs230Bにおいて参照したクランク角に基づいて、第1気筒の容積,即ち、第1気筒内の空気量を算出し、この算出された空気量に対して所定の空燃比(A/F)となる燃料噴射量を決定する。すなわち、ピストンが上死点に近い場合には、空気量が少ないため、燃料噴射も少なくし、逆にピストンが下死点に近い場合には、空気量が多いので燃料噴射量も多くなる。この燃料噴射量は、第1気筒に対する燃料噴射量であると同時に、第4気筒に対する燃料噴射量ともなる。
【0084】
次に、ステップs245Bにおいて、コントロールユニット30Bは、燃料噴射弁を制御して、第1気筒及び第4気筒のシリンダ内に、ステップs240で決定した噴射量の燃料を、それぞれ、同時に噴射する。
【0085】
次に、ステップs250Bにおいて、コントロールユニット30Bは、ステップs245Bによる燃料噴射後、所定時間(燃料の気化が十分に進む時間)の経過後、第1気筒及び第4気筒にそれぞれ点火信号を送り、点火プラグ60で点火火花を飛ばして点火する。燃料噴霧に点火されることにより、燃料が燃焼して膨張力が発生し、ピストンを押し下げる膨張行程が第1気筒及び第4気筒で同時に発生する。
【0086】
ここで、図12に示すように、第1行程では、第1気筒及び第4気筒が、同時に膨張行程となる。したがって、図6に示した例に比べて、膨張力を倍として、発生するトルクを大きくすることができる。このとき、第3気筒は通常の圧縮行程であるため、トルクが消費されるが、発生するトルクが大きいため、自己始動を成功させることができる。
【0087】
次に、ステップs252において、コントロールユニット30Bは、第2行程が終了したか否かを判断する。終了していない場合には、ステップs275Bに進み、終了すると、ステップs255に進む。
【0088】
第1行程が終了した時点では、まだ、第2行程は終了していないため、ステップs275Bにおいて、コントロールユニット30Bは、現在膨張行程にある別の気筒のNoとクランク角を参照する。1−3−4−2の各気筒の順で点火する4気筒エンジンとし、自己始動に用いる気筒を第1気筒及び第4気筒とした場合、次に膨張行程となるのは第3気筒及び第2気筒であるので、例えば、第3気筒のクランク角を参照する。そして、ステップs235Bに戻り、ステップs235B〜s250Bを実行することにより、第3気筒及び第2気筒のの燃料噴射及び点火をして、次回の燃焼を行わせる。その結果、図12に示すように、第2行程では、第3気筒及び第2気筒が、同時に膨張行程となる。したがって、図6に示した例に比べて、膨張力を倍として、発生するトルクを大きくすることができる。このとき、第1気筒及び第4気筒は排気行程であるため、トルクの消費は殆どなく、発生するトルクが大きいため、自己始動を成功させることができる。
【0089】
第2行程が終了すると、ステップs255において、コントロールユニット30Bは、始動が成功したか否かを判断する。始動が成功すると、ステップs285に進み、始動が成功しない場合には、ステップs270に進む。
【0090】
エンジンの始動が成功した場合には、ステップs285において、コントロールユニット30Bは、通常のエンジンの運転制御に切り替える。
【0091】
一方、ステップs255の判定で、始動が成功しなかったと判断されると、ステップs270において、コントロールユニット30Bは、スタータレス始動を中止して、スタータ始動に切り替える。
【0092】
なお、図12に示す例では、第1行程から第4行程でクランクシャフトが1回転するが、第3行程では、第4気筒を、燃焼に寄与しない吸気行程(以下、「空吸気」と称する)とし、また、第4行程では、第4気筒を、燃焼に寄与しない排気行程(以下、「空排気」と称する)とする。同様にして、第4行程では、第2気筒を、空吸気とし、また、第5行程では、第2気筒を、空排気とする。これにより、合わせてシリンダ内の掃気を行ない、次行程の燃焼効率を高めることができる。
【0093】
なお、上述の説明では、図12に示すように、第3気筒の第1行程は圧縮行程になっているが、コントロールユニット30Bが、可変バルブタイミング機構46を制御して、吸気弁40を閉じるタイミングを、例えば上死点前10度まで遅らせることで、第1の実施形態と同様に、第3気筒の圧縮仕事による抵抗を除き、スタータレス始動時に、エンジン回転数をスムーズに上昇させることができる。または、吸気弁40を遅く閉じる代わりに、可変バルブタイミング機構56を制御して、排気弁50を開けて圧縮圧力を逃がしても良いものである。
【0094】
以上説明したように、本実施形態によれば、膨張行程における膨張力を向上できるので、スタータを用いることなく、自己始動を可能とすることができる。なお、可変バルブタイミング機構を備えているエンジンでは、新たな機構を追加することなく、エンジンの制御のみで、自己始動を可能にすることができる。
【0095】
次に、図13〜図15を用いて、本発明の第4の実施形態によるエンジン始動装置の構成について説明する。本実施形態による多気筒エンジンは、第1の実施形態と同様に、例えば、1−3−4−2の各気筒の順で点火する4気筒エンジンとし、自己始動に用いる気筒を第1気筒とする。
最初に、図13を用いて、本実施形態によるエンジン始動装置の全体構成について説明する。
図13は、本発明の第4の実施形態によるエンジン始動装置の全体構成を示すブロック図である。なお、図1と同一符号は、同一部分を示している。
【0096】
第3の実施形態においては、同時に2つの気筒を膨張行程とすることにより、膨張力を高める高圧膨張を行うようにしているの対して、本実施形態では、高圧空気をシリンダ内に強制的に送り込むとともに、その空気量に応じた燃料を噴射することにより、高圧膨張を行うようにしている。この高圧膨張により、従来よりも高い膨張行程のトルクを発生させて、スタータレス始動を可能としている。
【0097】
そのため、本実施形態においては、補助吸気弁110及びエアタンク120を備えている。補助吸気弁110は、スタータレス始動の際に膨張行程にある気筒の吸気側であって、エアタンク120の出口の位置に設けられている。補助吸気弁110は、アクチュエータ112によって開閉される。アクチュエータ112は、コントロールユニット30Cによって制御される。
【0098】
また、エアタンク120内には、エアポンプ122によって加圧されたエアが蓄積されている。エアタンク120の内部の圧力は、圧力センサ124によって検出され、コントロールユニット30Cに取り込まれる。圧力センサ142は、シリンダ20内に、燃焼状態を把握するための圧力センサが取り付けられている場合には、それで代用しても良いものである。エアポンプ122は、例えば、車両の減速時に駆動軸に接続して作動させる。このように構成することにより、車両の減速エネルギーを有効活用することができる。なお、エアポンプ122は、モーターによって駆動するようにしてもよいものである。さらに、過給機付きエンジンにおいては、エアポンプを特に設けず、正圧時の吸気管内圧力をワンウェイバルブ等によりエアタンク120内に蓄積するようにしても良いものである。また、アクチュエータ112の作動により、車両のエンジンブレーキ時に、シリンダの圧縮圧力を導入することもできる。この場合には、エアポンプ122は作動させなくてもよいものである。エアタンク120の容積は、例えば、エンジンの上死点における燃焼室容積程度でもよく、圧力も2〜10気圧程度としている。
【0099】
次に、図14及び図15を用いて、本実施形態によるエンジン始動装置のコントロールユニットによるエンジン始動時の制御内容について説明する。
図14は、本発明の第4の実施形態によるエンジン始動装置のコントロールユニットによるエンジン始動時の制御内容を示すフローチャートである。なお、図1と同一符号は、同一処理内容を示している。本実施形態では、特に、ステップs232,234,240C,s277,s279の処理内容に特徴がある。
【0100】
また、図15は、本発明の第4の実施形態によるエンジン始動装置によるエンジン始動時の各行程の説明図である。図15において、横軸は、時間(行程)を示している。また、縦軸は、第1,第3,第4,第2の各気筒を示している。
【0101】
図14のステップs200〜s220において、コントロールユニット30Cは、エンジン再始動時の始動条件を確保し、また、運転者の発進意図を検知する。その後、ステップs220において、コントロールユニット30Cは、水温がTmin以上か否かを判断し、エンジン水温が低い場合には、ステップs225において、コントロールユニット30Cは、スタータレス始動を中止して、スタータ始動に切り替える。
【0102】
一方、水温がTmin以上の場合には、ステップs230において、コントロールユニット30は、エンジンの停止時に記憶されている始動時のクランク角の情報(図2のステップs150において記憶した情報)を参照する。
【0103】
次に、ステップs232において、コントロールユニット30Cは、エアタンク120の内圧を圧力センサ124によって検出し、コントロールユニット30Cは記憶する。なお、スタータレス始動を行なう前に、あらかじめエアタンク120の内圧は2〜10気圧に昇圧されている。
【0104】
次に、ステップs232において、コントロールユニット30Cは、アクチュエータ112を動作させて、補助吸気弁110を開き、シリンダ20内に圧縮空気を導入する。
【0105】
次に、ステップs240Cにおいて、コントロールユニット30Cは、ステップs230において参照したクランク角及びステップs232で検出・記憶したエアタンク120の内圧に基づいて、第1気筒内の空気量を算出し、この算出された空気量に対して所定の空燃比(A/F)となる燃料噴射量を決定する。
【0106】
次に、ステップs245において、コントロールユニット30Cは、燃料噴射弁を制御して、第1気筒のシリンダ内に、ステップs240Cで決定した噴射量の燃料を噴射する。
【0107】
次に、ステップs250において、コントロールユニット30Cは、ステップs245による燃料噴射後、所定時間(燃料の気化が十分に進む時間)の経過後、第1気筒に点火信号を送り、点火プラグ60で点火火花を飛ばして点火する。燃料噴霧に点火されることにより、燃料が燃焼して膨張力が発生し、ピストンを押し下げる。
【0108】
ここで、図15に示すように、第1行程では、第1気筒が膨張行程となるが、このときの膨張行程は、高圧のエアに対して燃料を噴射しているため、通常の膨張行程よりも膨張力が大きな高圧膨張(図15では、[膨張]として図示している)となり、発生するトルクを大きくすることができる。このとき、第3気筒は通常の圧縮行程であるため、トルクが消費されるが、第1気筒で発生するトルクが大きいため、自己始動を成功させることができる。
【0109】
次に、ステップs255において、コントロールユニット30Cは、始動が成功したか否かを判断する。始動が成功すると、ステップs285に進み、始動が成功しない場合には、ステップs260に進む。
【0110】
エンジンの始動が成功した場合には、ステップs285において、コントロールユニット30は、通常のエンジンの運転制御に切り替える。
【0111】
一方、ステップs255の判定で、始動が成功しなかったと判断されると、ステップs260において、コントロールユニット30Cは、始動に用いていない膨張行程中盤の適切なクランク角の気筒があるか否かを判断する。始動に用いていない膨張行程中盤の適切なクランク角の気筒がなければ、ステップs270に進み、コントロールユニット30Cは、スタータレス始動を中止して、スタータ始動に切り替える。始動に用いていない膨張行程中盤の適切なクランク角の気筒があると、ステップs275に進む。
【0112】
始動に用いていない膨張行程の気筒がある場合には、ステップs275において、コントロールユニット30は、現在膨張行程にある別の気筒のNoとクランク角を参照する。1−3−4−2の各気筒の順で点火する4気筒エンジンとし、自己始動に用いる気筒を第1気筒とした場合、第1気筒の次に膨張行程となるのは第3気筒であるので、第3気筒のクランク角を参照する。
【0113】
次に、ステップs277において、コントロールユニット30Cは、エアタンク120の内圧が基準値(例えば、2気圧)以上か否かを判断する。基準値以上であれば、ステップs240Cに戻り、ステップs240C〜s250を実行することにより、第3気筒の燃料噴射及び点火をして、次回の燃焼を行わせ、高圧膨張により、膨張力を得る。なお、エアタンク120及び補助吸気弁110は、第3気筒にも設けられている。
【0114】
また、エアタンクの内圧が基準値に満たない場合には、ステップs279において、コントロールユニット30Cは、エアポンプ122を動作させて、エアタンク120内に圧縮空気を充填する。その後、ステップs240Cに戻り、ステップs240C〜s250を実行することにより、第3気筒の燃料噴射及び点火をして、次回の燃焼を行わせ、高圧膨張により、膨張力を得る。
【0115】
以上のようにして、補助吸気弁110から急速に空気をシリンダ20内に導入するので、シリンダ20内の乱れを促進することができ、燃料と空気の混合を促進して燃焼効率を向上し、使用燃料量を抑えることもできる。
【0116】
なお、補助吸気弁110は、スタータレス始動で最初に用いる気筒が決まっているとき、例えばそれが第1気筒であるときには第3気筒にのみ設ければ良いし、最初に用いる気筒が任意のときには全気筒に設ける必要がある。その場合でも、エアタンク120,エアポンプ122,圧力センサ124は1つでよく、個々のシリンダへの配管をそれぞれ備えればよいものである。
【0117】
以上説明したように、本実施形態によれば、膨張行程における膨張力を向上できるので、スタータを用いることなく、自己始動を可能とすることができる。
【0118】
なお、上述の各実施形態では、主として4気筒エンジンの場合を記述したが、燃料をシリンダ内に噴射する機構を備えていれば、主として2気筒以上のエンジンで同様の手段を用い、効果を得ることができる。また、説明のために第1気筒を最初に燃料噴射および点火を行なっているが、クランク角により、他の気筒を第1に燃料噴射および点火することはもちろん可能である。
【0119】
また、各実施形態とも、ストッパ90により、エンジンを機械的に止める構成としたが、上記のように最初に燃焼に用いる気筒を限定しなければ、クランク角が上死点または下死点付近にある場合を除き、必ずしもストッパ機構を用いる必要はないものである。また、第2の実施形態においては、デコンプ機構102を制御して用いることにより、さらに、第3の実施形態においては、吸排気弁40,50の開閉を制御することにより、クランク角を概略所望の位置に停止させることもできる。
【0120】
以上説明したように、本発明の各実施形態によれば、スタータを用いずにエンジンを再始動できるので、エンジンの自動停止・始動機能を備えながら、スタータモータの使用頻度を抑え、スタータの信頼性を向上させることができる。
また、スタータの使用電力を節約し、燃費を向上させることができる。
さらに、アイドリング時のエンジン停止により、不要なアイドリングを防止し、排出ガス量,騒音,振動を抑え、燃費を向上させることができる。
また、最初の気筒の燃焼時に圧縮行程にある別の気筒の圧縮仕事により、エンジン回転数が減少して始動に失敗する恐れがなくなり、スムーズな始動を行なうことができる。
【0121】
【発明の効果】
本発明によれば、スタータを用いることなく、エンジンの自己始動が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施形態によるエンジン始動装置の全体構成を示すブロック図である。
【図2】本発明の第1の実施形態によるエンジン始動装置のコントロールユニットによるエンジン自動停止時の制御内容を示すフローチャートである。
【図3】本発明の第1の実施形態によるエンジン始動装置のコントロールユニットによるエンジン自動停止時のクランク角の説明図である。
【図4】本発明の第1の実施形態によるエンジン始動装置のコントロールユニットによるエンジン始動時の制御内容を示すフローチャートである。
【図5】本発明の第1の実施形態によるエンジン始動装置によるエンジン始動時の吸気バルブリフト制御の説明図である。
【図6】本発明の第1の実施形態によるエンジン始動装置によるエンジン始動時の各行程の説明図である。
【図7】本発明の第1の実施形態によるエンジン始動装置によるエンジン始動時のエンジン回転数及びトルクの推移の説明図である。
【図8】本発明の第2の実施形態によるエンジン始動装置の全体構成を示すブロック図である。
【図9】本発明の第2の実施形態によるエンジン始動装置のコントロールユニットによるエンジン始動時の制御内容を示すフローチャートである。
【図10】本発明の第3の実施形態によるエンジン始動装置の全体構成を示すブロック図である。
【図11】本発明の第3の実施形態によるエンジン始動装置のコントロールユニットによるエンジン始動時の制御内容を示すフローチャートである。
【図12】本発明の第3の実施形態によるエンジン始動装置によるエンジン始動時の各行程の説明図である。
【図13】本発明の第4の実施形態によるエンジン始動装置の全体構成を示すブロック図である。
【図14】本発明の第4の実施形態によるエンジン始動装置のコントロールユニットによるエンジン始動時の制御内容を示すフローチャートである。
【図15】本発明の第4の実施形態によるエンジン始動装置によるエンジン始動時の各行程の説明図である。
【符号の説明】
10…燃料噴射弁
20…シリンダ
30…コントロールユニット
40…吸気弁
42…カム軸
44…バルブタイミング位相可変機構
46,56…可変バルブタイミング機構
50…排気弁
60…点火プラグ
70…ピストン
72…コンロッド
74…クランクシャフト
76…リングギヤ
80…クランク角センサ
90…ストッパ
100…補助排気弁
102…デコンプ機構
110…補助吸気弁
112…アクチュエータ
120…エアタンク
122…エアポンプ
124…圧力センサ[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an engine starter that starts an engine, and more particularly, to an engine start controller that starts an engine without using a starter.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, when an automobile travels in an urban area, when the vehicle is stopped due to traffic light or traffic jams, the engine continues to rotate in an idling state, resulting in a deterioration in fuel consumption rate, an increase in exhaust gas, and a ride comfort. Worsened and increased noise. Therefore, for example, as described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 58-18557, it is known that the engine is stopped when it is determined that the automobile is surely stopped. At the time of restart, when a predetermined restart condition is satisfied, the engine is restarted using a starter motor. However, since starter motors were originally developed on the premise that they should be used only when starting the engine, an engine that is frequently stopped and restarted will cause an extreme increase in the number of starter uses. In addition, the life of the peripheral parts may be shortened, and the engine may not be restarted due to damage or wear. In addition, as the starter usage increases, the charging / discharging load of the battery also increases. Therefore, when the discharge current is high, such as during the rain or at night, the battery discharge increases and restarts. There is a possibility that the charge amount of the alternator, in other words, the driving load increases, resulting in deterioration of fuel consumption.
[0003]
Therefore, for example, as described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 11-125136, when the engine is stopped, the piston is stopped in a range of 5 ° to 110 ° after the top dead center. It is known to self-start an engine by injecting a fuel corresponding to an amount and then igniting. As a result, the power consumed by the starter motor at the time of conventional start-up can be reduced, and the starter motor and accessories can be reduced in weight, or the starter can be completely abolished to reduce the size and weight of the engine system and reduce costs. Can be achieved.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
However, when the present inventors conducted an experiment on the method described in JP-A-11-125136, it was found that self-starting was impossible. That is, taking a multi-cylinder engine, for example, a 4-cylinder engine that ignites in order of each cylinder of 1-3-4-2 as an example, if the cylinder used for self-starting is the first cylinder, during the expansion stroke of the first cylinder, The compression of the third cylinder has begun. For this reason, it has been found that with the torque generated by the first combustion of the first cylinder, the compression of the third cylinder cannot be performed, the engine stops as it is, and self-starting fails.
[0005]
An object of the present invention is to provide an engine starter capable of self-start without using a starter.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
(1) In order to achieve the above object, the present invention ignites a fuel injection means for directly injecting fuel into a cylinder, a crank angle detection means for detecting a crank angle when the engine is stopped, and an air-fuel mixture in the cylinder. An engine starting device for detecting a cylinder in an expansion stroke after the engine is temporarily stopped and injecting and igniting fuel to restart the engine. Swell Detect the cylinder in the tension stroke, inject fuel into the cylinder in the expansion stroke and ignite the engine Starterless Low pressure compression control means for reducing the compression force of the cylinder in the compression stroke when restarting is provided.
With this configuration, the compression force that consumes the torque generated in the expansion stroke can be reduced, and self-starting can be performed without using a starter.
[0007]
(2) In the above (1), preferably, the low pressure compression control means includes a valve timing phase varying means for controlling an opening / closing timing of an intake valve of the cylinder in the compression stroke, and a fuel injection in the cylinder in the expansion stroke. And a control means for controlling the closing timing of the intake valve by the valve timing phase varying means so that the intake valve of the cylinder in the compression stroke is opened at the time of ignition.
[0008]
(3) In the above (1), preferably, the low pressure compression control means includes an auxiliary exhaust valve provided on an exhaust side of the cylinder in the compression stroke and a fuel injection / ignition of the cylinder in the expansion stroke. The auxiliary exhaust valve of the cylinder in the compression stroke is configured to include control means for controlling the auxiliary exhaust valve.
[0009]
(4) In order to achieve the above object, the present invention provides a fuel injection means for directly injecting fuel into a cylinder, a crank angle detection means for detecting a crank angle when the engine is stopped, and an air-fuel mixture in the cylinder. In an engine starting device for detecting a cylinder in an expansion stroke and restarting the engine by injecting and igniting fuel after the engine is temporarily stopped after the engine is temporarily stopped. Swell Detect the cylinder in the tension stroke, inject fuel into the cylinder in the expansion stroke and ignite the engine Starterless A high-pressure expansion control means for increasing the expansion force when restarting is provided.
With this configuration, the torque generated in the expansion stroke can be increased and self-starting can be performed without using a starter.
[0010]
(5) In the above (4), preferably, the high-pressure expansion control means includes variable valve timing means for varying the opening / closing timings of the intake valve and the exhaust valve of the cylinder in the intake stroke at the time of restart, and the expansion stroke in the expansion stroke. Control of the variable valve timing means so as to close the intake valve and exhaust valve of the cylinder in the intake stroke at the time of fuel injection / ignition of a cylinder, and control to inject and ignite fuel into the cylinder of the cylinder It consists of means.
[0011]
(6) In the above (5), preferably, the control means provides an air intake and air exhaust stroke after an expansion / exhaust stroke of the cylinder in the air intake stroke.
[0012]
(7) In the above (4), preferably, the high-pressure expansion control means includes a high-pressure air supply means for supplying high-pressure air to the cylinder in the expansion stroke and a fuel injection / It comprises control means for controlling to supply high-pressure air from the high-pressure air supply means at the time of ignition.
[0013]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, the configuration of the engine starter according to the first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
First, the overall configuration of the engine starter according to the present embodiment will be described with reference to FIG. In the following description, the multi-cylinder engine according to the present embodiment is, for example, a four-cylinder engine that ignites in order of each cylinder of 1-3-4-2, and a cylinder used for self-starting is a first cylinder.
FIG. 1 is a block diagram showing an overall configuration of an engine starter according to a first embodiment of the present invention.
[0014]
The
[0015]
The reciprocating motion of the
[0016]
The
[0017]
A valve timing
[0018]
When the engine is stopped, the
[0019]
When the engine is started, the
[0020]
Next, the contents of control when the engine is automatically stopped by the control unit of the engine starter according to the present embodiment will be described with reference to FIG.
FIG. 2 is a flowchart showing the contents of control when the engine is automatically stopped by the control unit of the engine starter according to the first embodiment of the present invention.
[0021]
In steps s100 to s120, the
[0022]
Next, in step s105, the
[0023]
Next, in step s110, the
[0024]
Next, in step s115, the
[0025]
Next, in step s120, the
[0026]
When it is determined that the requirements of steps s100 to s120 are satisfied and the automobile is stopped reliably, the
[0027]
Next, in step s135, the
[0028]
Next, in step s140, the
[0029]
If it is determined that the first cylinder is in the middle of the expansion stroke, in step s145, the
[0030]
Next, in step s145, the
[0031]
As described above, in the present embodiment, the cylinder used for self-starting (in the above example, the first cylinder) is forcibly stopped at the middle of the expansion stroke (10 ° to 140 ° after top dead center). I try to do it.
[0032]
Here, the reason why the crank angle for stopping the cylinder used for self-starting (the first cylinder in the above example) is set in the range of 10 ° to 140 ° after top dead center will be described with reference to FIG.
FIG. 3 is an explanatory diagram of the crank angle when the engine is automatically stopped by the control unit of the engine starter according to the first embodiment of the present invention.
[0033]
Even if the cylinder to be used for the starterless start is in the expansion stroke, it cannot be started in the areas A and C indicated by hatching. That is, when the piston position is near the compression top dead center (area A), the amount of air in the cylinder is small, so the amount of air-fuel mixture is also reduced. This is because it cannot be accelerated. Also, when the piston position is near bottom dead center (area C), unlike the case of top dead center, a large amount of air-fuel mixture can be obtained, but sufficient torque cannot be obtained due to the structure of the crank, and exhaust This is because the number of rotations of the crankshaft cannot be sufficiently increased because the valve starts to open. Therefore, in the starterless start according to the present embodiment, the region B that is larger than about 10 ° to 25 ° and smaller than about 120 ° to 140 ° is used on the basis of the compression top dead center.
[0034]
Next, the control contents at the time of engine start by the control unit of the engine start device according to the present embodiment will be described with reference to FIGS.
FIG. 4 is a flowchart showing the contents of control when the engine is started by the control unit of the engine starter according to the first embodiment of the present invention.
[0035]
In steps s200 to s220 in FIG. 4, the
[0036]
Next, in step s205, the
[0037]
Next, in the case of a manual transmission (MT) vehicle, in step s210, the
[0038]
In the case of an automatic transmission (AT) vehicle, in step s215, the
[0039]
Next, in the case of an AT car as well, in step s218, if the shift lever is in the D range and the brake pedal is released or the pedal effort is weakened to a predetermined value or less, the driver intends to start. Since it is determined that there is, the process proceeds to step s220. If the brake pedal maintains a depressing force equal to or greater than a predetermined value, the driver does not intend to start, and the process returns to step s200.
[0040]
Next, in step s220, the
[0041]
If the water temperature is lower than Tmin, the
[0042]
On the other hand, when the water temperature is equal to or higher than Tmin, in step s230, the
[0043]
Next, in step s235, the
Here, the content of the intake valve lift control of the third cylinder at the time of engine start by the engine starter according to the present embodiment will be described with reference to FIG.
FIG. 5 is an explanatory diagram of intake valve lift control at the time of engine start by the engine start device according to the first embodiment of the present invention.
[0044]
In FIG. 5, the horizontal axis indicates time, and each stroke (exhaust stroke, intake stroke, compression stroke, expansion stroke) of the third cylinder is shown. The vertical axis indicates the valve lift amount of each of the
[0045]
In the figure, a solid line E indicates the valve lift amount of the
[0046]
On the other hand, in step s235, the
[0047]
In the above description, the closing timing of the
[0048]
Next, in step s240 of FIG. 4, the
[0049]
Next, in step s245, the
[0050]
Next, in step s250, after the fuel injection in step s245, the
[0051]
At this time, since the compression pressure of the third cylinder in the compression stroke is reduced because the
[0052]
Next, in step s255, the
[0053]
If the engine has been successfully started, in step s280, the
In step s285, the
[0054]
On the other hand, if it is determined in step s255 that the start is not successful, in step s260, the
[0055]
When there is an expansion stroke cylinder that is not used for starting, in step s275, the
[0056]
Here, when the third cylinder is in the expansion stroke, it is the fourth cylinder that is in the compression stroke. Since the fourth cylinder is not provided with the valve timing
[0057]
Here, the correlation of each process of the starterless start according to the present embodiment will be described with reference to FIG.
FIG. 6 is an explanatory diagram of each stroke at the time of engine start by the engine start device according to the first embodiment of the present invention. In FIG. 6, the horizontal axis represents time (stroke). The vertical axis indicates the first, third, fourth, and second cylinders.
[0058]
In the first stroke, the first cylinder is in the expansion stroke and the third cylinder is in the compression stroke. Therefore, the fuel spray is burned in the first cylinder by the processing of steps s245 and s250 in FIG. At this time, the timing of closing the intake valve of the third cylinder is delayed by the processing of step s235, and the intake valve is open, so the compression stroke is low pressure compression (in FIG. In order to distinguish from the normal compression process, (compression) is shown). If the start is successful in the first stroke, the normal four-cycle stroke is repeated for each cylinder in the second stroke and thereafter, and a normal operation state is obtained.
[0059]
Even if the start is not successful in the first stroke, the third cylinder is in the expansion stroke in the second stroke, and the fuel spray is burned in the third cylinder by the processing in steps s245 and s250 in FIG. To do. At this time, the fourth cylinder is in a normal compression stroke, but the crankshaft starts to rotate due to the combustion of the first cylinder in the previous stroke, so the rotational driving force due to the expansion of the third cylinder is added to the inertial force. In addition, it is possible to overcome the compression force of the fourth cylinder and lead to a successful start. When the start is successful, it switches to normal operation.
[0060]
In the above description, the valve timing
[0061]
Here, transition of the engine speed and torque at the time of engine start by the engine start device according to the present embodiment will be described with reference to FIG.
FIG. 7 is an explanatory diagram of changes in engine speed and torque when the engine is started by the engine starter according to the first embodiment of the present invention. In FIG. 7A, the horizontal axis indicates time, and the vertical axis indicates engine speed. In FIG. 7B, the horizontal axis indicates time, and the vertical axis indicates the torque rotation number generated. The solid line indicates the state according to the present embodiment, and the broken line indicates the state according to the conventional example.
[0062]
In FIG. 7B, a solid line G1 indicates the torque generated by the combustion of the first cylinder that is the starting cylinder. On the other hand, in FIG. 7B, the broken line G3old indicates the torque consumed by the third cylinder in the compression stroke. Therefore, the torque G1 generated by the combustion of the first cylinder is consumed as the torque G3old by the third cylinder in the compression stroke. In FIG. 7A, the broken line Fold indicates the transition of the engine speed of the first cylinder, which is the start cylinder. As shown in the drawing, the engine speed does not increase and the engine fails to start. It becomes.
[0063]
On the other hand, in FIG. 7B, a solid line G3new indicates the torque consumed by the third cylinder when the compression stroke is set to constant pressure compression by using the valve timing phase
[0064]
As described above, according to the present embodiment, since the compression force in the compression stroke can be reduced, self-starting can be enabled without using a starter. Some recent engines include a variable valve timing phase mechanism, and such an engine can be self-started only by controlling the engine without adding a new mechanism.
[0065]
Next, the configuration of the engine starter according to the second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. As in the first embodiment, the multi-cylinder engine according to the present embodiment is, for example, a four-cylinder engine that ignites in order of each cylinder of 1-3-4-2, and the cylinder used for self-starting is the first cylinder. To do.
First, the overall configuration of the engine starter according to the present embodiment will be described.
FIG. 8 is a block diagram showing the overall configuration of the engine starter according to the second embodiment of the present invention. The same reference numerals as those in FIG. 1 indicate the same parts.
[0066]
In the first embodiment, the
[0067]
In this embodiment, when performing combustion for self-starting in the first cylinder in the expansion stroke, the
[0068]
Next, the control contents at the time of engine start by the control unit of the engine starter according to the present embodiment will be described with reference to FIG.
FIG. 9 is a flowchart showing the contents of control when the engine is started by the control unit of the engine starter according to the second embodiment of the present invention. The same reference numerals as those in the flowchart shown in FIG. 4 indicate the same processing contents.
[0069]
In steps s200 to s220 in FIG. 9, the
[0070]
Next, in step s235A, the
[0071]
The closing timing of the
[0072]
Hereinafter, the
[0073]
In the above description, the
[0074]
As described above, according to the present embodiment, since the compression force in the compression stroke can be reduced, self-starting can be enabled without using a starter. Further, since the exhaust valve is opened and the already burned gas is sucked into the cylinder, the fuel spray is easily vaporized and the ignition can be reliably performed by injecting the fuel into this high temperature already burned gas.
[0075]
Next, the configuration of the engine starter according to the third embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. As in the first embodiment, the multi-cylinder engine according to the present embodiment is, for example, a four-cylinder engine that ignites in order of each cylinder of 1-3-4-2, and the cylinder used for self-starting is the first cylinder. To do.
Initially, the whole structure of the engine starting apparatus by this embodiment is demonstrated using FIG.
FIG. 10 is a block diagram showing the overall configuration of the engine starter according to the third embodiment of the present invention. The same reference numerals as those in FIG. 1 indicate the same parts.
[0076]
In the first and second embodiments, the low pressure compression is used to reduce the compression force, whereas in the present embodiment, high pressure expansion is performed to increase the expansion force. Therefore, in the present embodiment, the
[0077]
In this embodiment, two or more cylinders that are originally different in stroke are simultaneously used as an expansion stroke for starterless start, thereby generating a torque of an expansion stroke higher than conventional and enabling starterless start. Yes.
[0078]
Next, the control contents at the time of engine start by the control unit of the engine starter according to the present embodiment will be described with reference to FIGS.
FIG. 11 is a flowchart showing the control contents at the time of engine start by the control unit of the engine start device according to the third embodiment of the present invention. The same reference numerals as those in FIG. 1 indicate the same processing contents. This embodiment is particularly characterized in the processing contents of steps s235B, s245B, s250B, s252, and s275B.
[0079]
Moreover, FIG. 12 is explanatory drawing of each process at the time of engine starting by the engine starting apparatus by the 3rd Embodiment of this invention. In FIG. 12, the horizontal axis represents time (stroke). The vertical axis indicates the first, third, fourth, and second cylinders.
[0080]
In steps s200 to s220 in FIG. 11, the
[0081]
On the other hand, when the water temperature is equal to or higher than Tmin, in step s230B, the
[0082]
Next, in step s235B, when the first cylinder is used for starting, the
[0083]
Next, in step s240, the
[0084]
Next, in step s245B, the
[0085]
Next, in step s250B, after the fuel injection in step s245B, the
[0086]
Here, as shown in FIG. 12, in the first stroke, the first cylinder and the fourth cylinder are simultaneously in the expansion stroke. Therefore, compared with the example shown in FIG. 6, the expansion force can be doubled and the generated torque can be increased. At this time, since the third cylinder is in a normal compression stroke, torque is consumed, but since the generated torque is large, self-starting can be successful.
[0087]
Next, in step s252, the
[0088]
At the time when the first stroke is completed, the second stroke is not yet completed, and therefore, in step s275B, the
[0089]
When the second stroke is finished, in step s255, the
[0090]
If the engine has been successfully started, the
[0091]
On the other hand, if it is determined in step s255 that the start was not successful, in step s270, the
[0092]
In the example shown in FIG. 12, the crankshaft makes one revolution in the first stroke to the fourth stroke, but in the third stroke, the fourth cylinder is referred to as an intake stroke that does not contribute to combustion (hereinafter referred to as “air intake”). In the fourth stroke, the fourth cylinder is set to an exhaust stroke that does not contribute to combustion (hereinafter referred to as “air exhaust”). Similarly, in the fourth stroke, the second cylinder is air intake, and in the fifth stroke, the second cylinder is air exhaust. Thereby, scavenging in a cylinder can be performed together and the combustion efficiency of the next stroke can be improved.
[0093]
In the above description, as shown in FIG. 12, the first stroke of the third cylinder is the compression stroke, but the
[0094]
As described above, according to the present embodiment, since the expansion force in the expansion stroke can be improved, self-starting can be performed without using a starter. An engine having a variable valve timing mechanism can be self-started only by controlling the engine without adding a new mechanism.
[0095]
Next, the configuration of the engine starter according to the fourth embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. As in the first embodiment, the multi-cylinder engine according to the present embodiment is, for example, a four-cylinder engine that ignites in order of each cylinder of 1-3-4-2, and the cylinder used for self-starting is the first cylinder. To do.
Initially, the whole structure of the engine starting apparatus by this embodiment is demonstrated using FIG.
FIG. 13 is a block diagram showing the overall configuration of the engine starter according to the fourth embodiment of the present invention. The same reference numerals as those in FIG. 1 indicate the same parts.
[0096]
In the third embodiment, high pressure expansion is performed to increase the expansion force by simultaneously setting two cylinders in the expansion stroke, whereas in this embodiment, high pressure air is forced into the cylinder. At the same time, high-pressure expansion is performed by injecting fuel corresponding to the amount of air. By this high-pressure expansion, a torque of an expansion stroke higher than the conventional one is generated to enable starterless start.
[0097]
Therefore, in this embodiment, the
[0098]
In the
[0099]
Next, the control contents at the time of engine start by the control unit of the engine start device according to the present embodiment will be described with reference to FIGS.
FIG. 14 is a flowchart showing the contents of control when the engine is started by the control unit of the engine starter according to the fourth embodiment of the present invention. The same reference numerals as those in FIG. 1 indicate the same processing contents. This embodiment is particularly characterized in the processing contents of steps s232, 234, 240C, s277, and s279.
[0100]
FIG. 15 is an explanatory diagram of each stroke when the engine is started by the engine starter according to the fourth embodiment of the present invention. In FIG. 15, the horizontal axis indicates time (stroke). The vertical axis indicates the first, third, fourth, and second cylinders.
[0101]
In steps s200 to s220 in FIG. 14, the
[0102]
On the other hand, when the water temperature is equal to or higher than Tmin, in step s230, the
[0103]
Next, in step s232, the
[0104]
Next, in step s232, the
[0105]
Next, in step s240C, the
[0106]
Next, in step s245, the
[0107]
Next, in step s250, after the fuel injection in step s245, the
[0108]
Here, as shown in FIG. 15, in the first stroke, the first cylinder is in the expansion stroke. Since the expansion stroke at this time is injecting fuel to the high-pressure air, the normal expansion stroke is performed. High-pressure expansion (shown as [expansion] in FIG. 15) having a larger expansion force than that can increase the generated torque. At this time, since the third cylinder is in the normal compression stroke, torque is consumed, but since the torque generated in the first cylinder is large, self-starting can be successful.
[0109]
Next, in step s255, the
[0110]
If the engine has been successfully started, in step s285, the
[0111]
On the other hand, if it is determined in step s255 that the start is not successful, in step s260, the
[0112]
When there is an expansion stroke cylinder that is not used for starting, in step s275, the
[0113]
Next, in step s277, the
[0114]
If the internal pressure of the air tank is less than the reference value, the
[0115]
As described above, since air is rapidly introduced into the
[0116]
The
[0117]
As described above, according to the present embodiment, since the expansion force in the expansion stroke can be improved, self-starting can be performed without using a starter.
[0118]
In each of the above-described embodiments, the case of a four-cylinder engine has been mainly described. However, if a mechanism for injecting fuel into a cylinder is provided, the same means is mainly used in an engine having two or more cylinders to obtain an effect. be able to. Further, for the purpose of explanation, the first cylinder is initially injected and ignited, but it is of course possible to inject and ignite other cylinders first by the crank angle.
[0119]
In each of the embodiments, the engine is mechanically stopped by the
[0120]
As described above, according to each embodiment of the present invention, the engine can be restarted without using a starter. Therefore, the starter motor can be used less frequently while providing an automatic engine stop / start function. Can be improved.
Further, the power consumption of the starter can be saved and the fuel consumption can be improved.
Furthermore, by stopping the engine during idling, unnecessary idling can be prevented, the amount of exhaust gas, noise and vibration can be suppressed, and fuel consumption can be improved.
In addition, due to the compression work of another cylinder in the compression stroke at the time of combustion of the first cylinder, there is no possibility that the engine speed decreases and the start fails, and a smooth start can be performed.
[0121]
【The invention's effect】
According to the present invention, the engine can be self-started without using a starter.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a block diagram showing an overall configuration of an engine starter according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a flowchart showing the contents of control when the engine is automatically stopped by the control unit of the engine starter according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 3 is an explanatory diagram of a crank angle when the engine is automatically stopped by the control unit of the engine starter according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a flowchart showing the contents of control when the engine is started by the control unit of the engine starter according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 5 is an explanatory diagram of intake valve lift control at the time of engine start by the engine start device according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 6 is an explanatory diagram of each stroke at the time of engine start by the engine start device according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 7 is an explanatory diagram of changes in engine speed and torque when the engine is started by the engine starter according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 8 is a block diagram showing an overall configuration of an engine starter according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 9 is a flowchart showing control contents at the time of engine start by a control unit of an engine start device according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 10 is a block diagram showing an overall configuration of an engine starter according to a third embodiment of the present invention.
FIG. 11 is a flowchart showing control contents at the time of engine start by a control unit of an engine start device according to a third embodiment of the present invention.
FIG. 12 is an explanatory diagram of each stroke at the time of engine start by an engine start device according to a third embodiment of the present invention.
FIG. 13 is a block diagram showing an overall configuration of an engine starter according to a fourth embodiment of the present invention.
FIG. 14 is a flowchart showing control contents at the time of engine start by a control unit of an engine start device according to a fourth embodiment of the present invention.
FIG. 15 is an explanatory diagram of each stroke at the time of engine start by an engine start device according to a fourth embodiment of the present invention.
[Explanation of symbols]
10 ... Fuel injection valve
20 ... Cylinder
30 ... Control unit
40 ... Intake valve
42 ... Camshaft
44 ... Valve timing phase variable mechanism
46, 56 ... Variable valve timing mechanism
50 ... Exhaust valve
60 ... Spark plug
70 ... Piston
72 ... Connecting rod
74 ... Crankshaft
76 ... Ring gear
80 ... Crank angle sensor
90 ... Stopper
100 ... Auxiliary exhaust valve
102 ... Decompression mechanism
110 ... Auxiliary intake valve
112 ... Actuator
120 ... Air tank
122 ... Air pump
124 ... Pressure sensor
Claims (7)
エンジンの一時停止後に、膨張行程にある気筒を検出して、膨張行程にある気筒に燃料を噴射・点火してスタータレスでエンジンを再始動する時に、圧縮行程にある気筒の圧縮力を低下させる低圧圧縮制御手段を備えたことを特徴とするエンジン始動装置。The fuel injection means for directly injecting fuel into the cylinder, the crank angle detection means for detecting the crank angle when the engine is stopped, and the ignition means for igniting the air-fuel mixture in the cylinder are expanded after the engine is temporarily stopped. In an engine starter that detects cylinders in the stroke, injects and ignites fuel and restarts the engine,
After suspension of the engine, Rise to detect cylinder in Zhang stroke, when injecting fuel and ignition to restart the engine in the starter-less in a certain cylinder in the expansion stroke, lower the compressive force of the cylinder in the compression stroke An engine starter characterized by comprising low pressure compression control means.
上記低圧圧縮制御手段は、上記圧縮行程にある気筒の吸気弁の開閉タイミングを制御するバルブタイミング位相可変手段と、
上記膨張行程にある気筒の燃料噴射・点火時に、上記圧縮行程にある気筒の吸気弁が開くように、上記バルブタイミング位相可変手段による吸気弁の閉時期を制御する制御手段とからなることを特徴とするエンジン始動装置。The engine starter according to claim 1, wherein
The low pressure compression control means includes a valve timing phase varying means for controlling the opening and closing timing of the intake valve of the cylinder in the compression stroke;
And control means for controlling the closing timing of the intake valve by the valve timing phase varying means so that the intake valve of the cylinder in the compression stroke is opened at the time of fuel injection / ignition of the cylinder in the expansion stroke. Engine starting device.
上記低圧圧縮制御手段は、上記圧縮行程にある気筒の排気側に設けられた補助排気弁と、
上記膨張行程にある気筒の燃料噴射・点火時に、上記圧縮行程にある気筒の上記補助排気弁が開くように、上記補助排気弁を制御する制御手段とからなることを特徴とするエンジン始動装置。The engine starter according to claim 1, wherein
The low-pressure compression control means includes an auxiliary exhaust valve provided on the exhaust side of the cylinder in the compression stroke,
An engine starter comprising: control means for controlling the auxiliary exhaust valve so that the auxiliary exhaust valve of the cylinder in the compression stroke is opened during fuel injection / ignition of the cylinder in the expansion stroke.
エンジンの一時停止後に、膨張行程にある気筒を検出して、膨張行程にある気筒に燃料を噴射・点火してスタータレスでエンジンを再始動する時に、膨張力を大きくする高圧膨張制御手段を備えたことを特徴とするエンジン始動装置。A fuel injection means for directly injecting fuel into a cylinder, comprising: a crank angle detection means for detecting a crank angle when the engine is stopped, and ignition means for igniting air-fuel mixture in the cylinder, after suspension of the engine, Rise In an engine starter that detects a cylinder in a tension stroke and injects and ignites fuel to restart the engine,
High pressure expansion control means that detects the cylinder in the expansion stroke after the engine is temporarily stopped and injects and ignites fuel in the cylinder in the expansion stroke and restarts the engine without a starter, thereby increasing the expansion force An engine starter characterized by that.
上記高圧膨張制御手段は、
再始動時に、吸気行程にある気筒の吸気弁及び排気弁の開閉タイミングを可変する可変バルブタイミング手段と、
上記膨張行程にある気筒の燃料噴射・点火時に、上記吸気行程にある気筒の上記吸気弁及び排気弁を閉じるように、上記可変バルブタイミング手段を制御するとともに、この気筒のシリンダに燃料を噴射し、点火する制御手段とからなることを特徴とするエンジン始動装置。The engine starting device according to claim 4,
The high-pressure expansion control means includes
Variable valve timing means for varying the opening and closing timing of the intake valve and the exhaust valve of the cylinder in the intake stroke at the time of restart;
At the time of fuel injection / ignition of the cylinder in the expansion stroke, the variable valve timing means is controlled so as to close the intake valve and exhaust valve of the cylinder in the intake stroke, and fuel is injected into the cylinder of this cylinder. And an engine starting device comprising ignition control means.
上記制御手段は、上記吸気行程にある気筒の膨張・排気行程の後に、空吸気及び空排気行程を設けることを特徴とするエンジン始動装置。The engine starter according to claim 5, wherein
An engine starter characterized in that the control means provides an air intake and air exhaust stroke after an expansion / exhaust stroke of a cylinder in the air intake stroke.
上記高圧膨張制御手段は、
再始動時に、膨張行程にある気筒に高圧空気を供給する高圧空気供給手段と、
上記膨張行程にある気筒の燃料噴射・点火時に、上記高圧空気供給手段から高圧空気を供給するように制御する制御手段とからなることを特徴とするエンジン始動装置。The engine starting device according to claim 4,
The high-pressure expansion control means includes
High-pressure air supply means for supplying high-pressure air to the cylinder in the expansion stroke at the time of restart;
An engine starter comprising: control means for controlling to supply high-pressure air from the high-pressure air supply means at the time of fuel injection / ignition of the cylinder in the expansion stroke.
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