CN101680376A - 内燃机的起动装置 - Google Patents

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Abstract

一种内燃机起动装置，在从怠速停止进行再起动时，根据怠速停止时的各气缸的活塞停止位置决定所有气缸中最先起动的气缸；其中：在上述再起动之际，在所有气缸中、最先起动时被判断发生不点火的气缸为特定气缸，当存在这样的特定气缸时，控制怠速停止时的特定气缸的活塞停止位置，以使特定气缸不成为最先起动的气缸。

Description

内燃机的起动装置
技术领域
本发明涉及内燃机的起动装置。
背景技术
在内燃机车辆中，为了降低燃料消耗，有时在信号等候等车辆停止的过程中实施停止怠速运转的怠速停止。在从这样的怠速停止进行再起动时，必须立即完成再起动，在内燃机为柴油发动机的场合，一般从活塞在压缩行程中停止了的气缸开始喷射燃料。在这样的再起动时，为了抑制电力的浪费，提出了适当控制电热塞的通电状态的方案(例如，参照日本特开2004-176569号公报、日本特开平8-28319号公报、日本特开2005-16505号公报及日本特开2002-349370号公报)。
在上述背景技术中，即使适当地控制电热塞的通电状态，从活塞在压缩行程中停止了的气缸开始喷射燃料、进行再起动，若该气缸为由于电热塞的断线等而难以起动的气缸，则有时也不点火，此时，排出大量的未燃燃料，另外，再起动延迟。
发明内容
因此，本发明的目的在于提供一种内燃机的起动装置，该内燃机的起动装置在从怠速停止进行再起动时，即使存在难以起动的气缸也可抑制不点火的发生，确保良好的起动性。
本发明的技术方案1所述的内燃机起动装置，在从怠速停止进行再起动时，根据怠速停止时的各气缸的活塞停止位置决定所有气缸中最先起动的气缸；其特征在于：在上述再起动之际，在所有气缸中、最先起动时被判断发生不点火的气缸为特定气缸，当存在这样的特定气缸时，控制怠速停止时的上述特定气缸的活塞停止位置，以使上述特定气缸不成为最先起动的气缸。
本发明的技术方案2所述的内燃机起动装置，在技术方案1所述的内燃机起动装置的基础中，其特征在于：控制怠速停止时的上述特定气缸的活塞停止位置，使得当进行上述再起动时上述特定气缸不成为上述最先起动的气缸，而是成为在所有气缸中最后起动的气缸。
本发明的技术方案3所述的内燃机起动装置，在技术方案1或2所述的内燃机起动装置中，其特征在于：如果即使在怠速停止时控制上述特定气缸的活塞停止位置，在上述再起动时上述特定气缸也成为最先起动的气缸，则不向上述特定气缸供给燃料，而是从在上述特定气缸之后供给燃料的气缸开始起动。
本发明的技术方案4所述的内燃机起动装置，在技术方案1～3中任何一项所述的内燃机起动装置中，其特征在于：上述内燃机为柴油发动机，当存在上述特定气缸时，在上述再起动之际提高燃料喷射压力。
本发明的技术方案5所述的内燃机起动装置，在技术方案1～4中任何一项所述的内燃机起动装置中，其特征在于：当存在上述特定气缸时，在上述再起动之际提高进气行程的气缸内的进气温度。
根据本发明技术方案1所述的内燃机起动装置，在再起动之际，在所有气缸中、最先起动时被判断发生不点火的气缸为特定气缸，当存在这样的特定气缸时，控制怠速停止时的特定气缸的活塞停止位置，以使特定气缸不成为最先起动的气缸。这样，即使存在难以起动的特定气缸，在再起动之际，该特定气缸在所有气缸中也不最先起动，而是在其它气缸起动后的发动机转速上升后才起动，所以，可以抑制不点火的发生，另外，也可实现其它气缸的切实的最先起动，可确保良好的起动性，同时，也可抑制特定气缸的不点火所导致的未燃燃料的排出。
根据本发明技术方案2所述的内燃机起动装置，在技术方案1所述的内燃机起动装置中，控制怠速停止时的特定气缸的活塞停止位置，以使得在进行再起动时特定气缸不成为最先起动的气缸，而是成为所有气缸中最后起动的气缸。这样，即使存在难以起动的特定气缸，在再起动之际，该特定气缸在所有气缸中也不会最先起动，而是在其它全部气缸起动后的发动机转速最大程度地上升后才起动，所以，可以抑制不点火的发生，另外，也可实现其它气缸的切实的最先起动，可确保良好的起动性，同时，也可抑制特定气缸的不点火所导致的未燃燃料的排出。
根据本发明技术方案3所述的内燃机起动装置，在技术方案1或2所述的内燃机起动装置中，如果即使在怠速停止时控制特定气缸的活塞停止位置，在再起动时特定气缸也成为最先起动的气缸，则不向特定气缸供给燃料，而是从在特定气缸之后供给燃料的气缸开始起动。这样，在再起动之际，该特定气缸在所有气缸中不最先起动，而是在其它全部气缸起动后的发动机转速最大程度地上升后才起动，所以，可以充分抑制不点火的发生，另外，也可实现其它气缸的切实的最先起动，特定气缸的最先起动不再发生，所以，虽然起动性稍恶化，但可确保比较良好的起动性，同时，也可充分抑制特定气缸的不点火所导致的未燃燃料的排出。
根据本发明技术方案4所述的内燃机起动装置，在技术方案1～3中任何一项所述的内燃机起动装置中，内燃机为柴油发动机，当存在特定气缸时，可提高再起动时的燃料喷射压力。这样，促进了喷射燃料的微粒化，特定气缸也容易起动，可进一步抑制不点火的发生，可进一步确保良好的起动性，同时，也可进一步抑制特定气缸的不点火所导致的未燃燃料的排出。
根据本发明技术方案5所述的内燃机起动装置，在技术方案1～4中任何一项所述的内燃机起动装置中，当存在特定气缸时，使进气门的打开时刻延迟等，从而在再起动之际可提高进气行程的气缸内的进气温度。这样，使得特定气缸也容易起动，可进一步抑制不点火的发生，另外可确保良好的起动性，同时，也可进一步抑制特定气缸的不点火所导致的未燃燃料的排出。
附图说明
图1为示出安装了本发明的起动装置的柴油发动机的概略图。
图2为示出如下的控制的第一流程图的一部分，所述控制用于由本发明的起动装置实施的从怠速停止进行再起动。
图3为图2的第一流程图的余下部分。
图4为用于确定起动不良气缸的第二流程图。
具体实施方式
图1为示出安装了本发明的起动装置的柴油发动机的概略图。在该图中，柴油发动机例如为四气缸，在#1气缸、#2气缸、#3气缸、#4气缸中分别配置用于喷射燃料的燃料喷射阀I，同时，还配置有用于促进喷射燃料的气化的电热塞G。本柴油发动机的燃料喷射例如按#1气缸、#3气缸、#4气缸、#2气缸的顺序进行。在本柴油发动机中，由发动机驱动式的燃料泵压送的燃料储存于各气缸共用的共轨中，共轨内的高压燃料通过各燃料喷射阀I喷射到各气缸内。另外，具有可变阀定时机构，至少可使进气门的打开时刻有级或无级地变化。
在本柴油发动机中，在信号等候等车辆停止时，为了节约燃料消耗，实施停止怠速运转的怠速停止。从这样的怠速停止进行的再起动必须立即完成、使车辆可起步，由于从在压缩行程(最好为压缩行程前半)中活塞停止了的气缸开始起动，所以，实施燃料喷射。为此，在怠速停止时记忆活塞在压缩行程中停止了的气缸。
然而，即使要从在压缩行程中活塞停止了的气缸开始起动，当由于电热塞G断线等原因而使得该气缸为难以起动的气缸时，若在全部气缸中使该气缸最先起动，则成为发动机转速最低的起动，所以有时不点火，此时，不仅排出大量的未燃燃料，而且发动机起动的完成推迟。为了改善该问题，本实施方式的起动装置按照图2和图3所示的第一流程图从怠速停止开始使柴油发动机再起动。
首先，在步骤101中判断是否存在怠速停止要求，在存在怠速停止要求之前反复进行该判断。当存在怠速停止要求时，在步骤102中判断起动不良气缸是否存在，这在后面详细说明。在这里，起动不良气缸为这样的气缸，即，在从怠速停止进行再起动时，若使该气缸在所有气缸中最先起动，则成为发动机转速在所有气缸中最低的起动，为此，判断不点火。当否定该判断时，在步骤103中，不论对哪个气缸进行喷射，都立即停止燃料喷射，同时，在节气门未全闭时使节气门全闭，实施怠速停止。该节气门不机械地与加速踏板连接，而是由步进电动机等驱动。接着，在步骤104中，将标志F设为0。
另一方面，当步骤102的判断为肯定时，在步骤105中，若在怠速停止时起动不良气缸的活塞在压缩行程中停止，则在再起动之际起动不良气缸成为在所有气缸中最先起动的气缸，所以，设定开始进行燃料喷射停止的气缸，使得不成为这样的情况，即，使得在怠速停止时起动不良气缸的活塞在进气行程、排气行程或膨胀行程中停止，最好使得在再起动时起动不良气缸成为所有气缸中最后起动的气缸，即，在怠速停止时起动不良气缸的活塞在膨胀行程中停止。
这样，即使从设定的气缸开始依次成为燃料喷射时刻，也可停止燃料喷射，如果停止所有气缸的燃料喷射，则由摩擦力使发动机的旋转停止，可推断或预先测定从所有气缸的燃料喷射停止到发动机旋转停止为止的发动机旋转次数(不限于整数)，所以，为了使起动不良气缸的活塞在所期望位置停止，可决定从哪个气缸停止燃料喷射即可。
然后，在步骤106中，从这样设定的气缸开始停止燃料喷射，同时，在节气门未全闭时使节气门全闭，实施怠速停止。接着，在步骤107中，判断由对所有气缸的燃料喷射停止所导致的持续下降的发动机转速Ne是否下降到第一设定转速Nec1。例如，设第一设定转速Nec1为怠速转速的一半。该判断在肯定之前反复进行，在发动机转速Ne下降到第一设定转速Nec1时，在步骤108中根据此时的发动机转速的下降速度等重新推断起动不良气缸的活塞停止位置。
然后，在步骤109中，判断被推断的起动不良气缸的活塞停止位置是否为压缩行程，在该判断被否定时，直接前进到步骤111，在步骤109的判断得到肯定时，在步骤110中进行停止位置修正控制，驱动起动马达、推迟发动机的旋转停止，或实施燃料泵向各气缸共用的共轨的燃料压送(或在实施燃料压送时增加燃料压送量)，使发动机旋转停止提前，或增加交流发电机的发电量、使发动机旋转停止提前，使得起动不良气缸的活塞停止位置不成为压缩行程。当然，如上述那样，在起动不良气缸的活塞停止位置为所期望位置(例如膨胀行程)的场合，作为停止位置修正控制，使活塞停止位置处于所期望的位置。接着，在步骤111中，将标志F设为1。
接着，在步骤112中，判断是否存在从怠速停止开始的再起动要求，在得到肯定之前反复进行该判断。当步骤112的判断得到肯定时，在步骤113中判断标志F是否为1。当标志F不为1时，不存在起动不良气缸，在步骤118中，从当怠速停止时活塞在压缩行程中停止了的气缸开始使电热塞G工作，同时，开始燃料喷射，实施再起动。
另一方面，当步骤113的判断得到肯定时，存在起动不良气缸，为了抑制起动不良气缸的不点火发生，在步骤114中，增量地设定燃料泵的燃料压送量(最好设定为最大量)，提高各气缸的喷射压力，促进喷射燃料的微粒化。另外，在步骤115中，延迟设定进气门的打开时刻，提高在进气行程中吸入到气缸内的进气的温度。
接着，在步骤116中判断起动不良气缸的活塞实际停止位置是否为压缩行程，当该判断为否定时，在步骤118中从当怠速停止时活塞在压缩行程中停止了的气缸开始使电热塞G工作，同时，开始燃料喷射、实施再起动。这样，当再起动时，起动不良气缸不是在所有气缸中最先起动，而是在其它气缸起动后的发动机转速上升后使其起动，所以，可以抑制不点火的发生，另外，也可实现其它气缸的切实的最先起动，可确保良好的起动性，同时，起动不良气缸的不点火所导致的未燃燃料的排出也可得到抑制。
另外，若使起动不良气缸的活塞停止位置为膨胀行程地进行控制，则在再起动之际，起动不良气缸不是在所有气缸中最先起动，而是在其它所有气缸起动后的发动机转速最大程度地上升后起动，因此，可进一步抑制不点火的发生，另外，也可实现其它气缸的切实的最先起动，可进一步确保良好的起动性，同时，也可进一步抑制起动不良气缸的不点火所导致的未燃燃料的排出。
另一方面，当怠速停止时，虽然使起动不良气缸的活塞停止位置不为压缩行程地进行了控制，但当实际的活塞停止位置为压缩行程时，步骤116的判断得到肯定，在步骤117中禁止初次对起动不良气缸的燃料喷射，当步骤118的再起动开始时，从在起动不良气缸之后喷射燃料的气缸，即活塞停止位置为进气行程的气缸开始使电热塞G工作，同时，开始燃料喷射、实施再起动。
这样，当再起动时，该起动不良气缸不是在所有气缸中最先起动的，而是在其它所有气缸起动后的发动机转速最大程度地上升后起动，为此，可充分抑制不点火的发生，另外，也可实现其它气缸的切实的最先起动，起动不良气缸的最先起动不再发生，所以，虽然起动性稍恶化，但可确保比较良好的起动性，同时，也可充分抑制起动不良气缸的不点火所导致的未燃燃料的排出。
另外，在步骤114中，在再起动时燃料泵的燃料压送量增加，因此，越是晚起动的气缸，燃料泵向共轨的燃料压送次数越多，同时，随着发动机转速的上升，燃料泵的实际燃料压送量也增大，所以，燃料喷射时刻的共轨内的燃料压力变高，喷射燃料压力提高。这样，起动不良气缸越是为晚起动的气缸，则越可促进喷射燃料的微粒化、难以发生不点火，可进一步确保比较良好的起动性，同时，也可进一步抑制起动不良气缸的不点火所导致的未燃燃料的排出。
另外，在步骤115中，在再起动时使进气门的打开时刻延迟，因此，在进气行程中吸入到气缸内的进气的温度提高。这样，在使起动不良气缸的活塞停止位置成为进气行程地控制的场合没有太多意义，但在成为排气行程或膨胀行程地控制的场合，当进行起动不良气缸的起动时，可提高燃料喷射时刻的缸内温度，可进一步确保良好的起动性，同时，也可进一步抑制起动不良气缸的不点火所导致的未燃燃料的排出。
在第一流程图中，从步骤107到步骤110的停止位置修正控制、步骤114的燃料泵的压送量的增量控制、步骤115的节气门打开时刻的延迟控制、及步骤116和步骤117的起动不良气缸的初次燃料喷射停止都可任意地省略。
若电热塞G因为断线等而不能正常地起作用，则成为起动不良气缸，所以，测定各电热塞的通电电流即可检测各电热塞G的异常。另外，在电热塞的控制电路中设置门电路(GDU)，也可检测各电热塞的异常。这样，若检测出特定气缸的电热塞的异常，则在图2和图3的第一流程图的步骤102中可判断存在起动不良气缸。
另外，即使电热塞正常，所有气缸中最先起动的气缸有时例如也会仅因为燃料喷射量稍少一点而导致不点火，这样，有时会有如下的情况，即，具有在通常运转时完全没有问题那样的很小异常的气缸，若在所有气缸中最先起动，则可能成为不点火的起动不良气缸。
图4为用于确定这样的起动不良气缸、在图2和图3的第一流程图的步骤102中判断是否存在起动不良气缸的第二流程图。首先，在步骤201中，判断是否存在不是从怠速停止进行再起动、而是从通常的发动机停止进行起动的要求。当该判断为否定时直接结束，但当为肯定时，在步骤202中开始定时器的计时。
接着，在步骤203中，判断发动机转速Ne是否达到第二设定转速Nec2。该第二设定转速Nec2例如为怠速转速的一半，为表示发动机起动完成的转速。步骤203的判断在得到肯定之前反复进行，当为肯定时，在步骤204中在该起动完成之前判断由定时器测定的时间T是否比设定时间Tc长，当该判断被否定时，前进到步骤206，当该判断得到肯定时，在步骤205中，认为当进行本次的起动时在所有气缸中最先起动的气缸不点火，使与该不点火气缸对应的计数值Cn仅增加1，前进到步骤206。
在步骤206中，判断各气缸的计数值Cn(C#1、C#2、C#3、C#4)是否比设定值CS大。当该判断被否定时，直接结束，但当存在对步206的判断进行肯定的计数值Cn时，与该计数值Cn相对应的气缸为反复多次发生这样的事件的气缸，该事件为，在起动之际，若在所有气缸中最先起动则不点火。在步骤207中，将该气缸设定为起动不良气缸。
图4所示的第二流程图用于在通常的发动机起动时确定起动不良气缸，但不仅在此时，在从怠速停止进行再起动时，同样也可在到发动机起动完成为止的时间比设定时间(比步骤204的设定时间短)长时，判断所有气缸中最先起动的气缸不点火，使对应的计数值Cn增加。
在上述实施方式中，内燃机为柴油发动机，在从怠速停止进行再起动时，从在压缩行程中活塞停止了的气缸开始起动，但这并不限定本发明。例如，也可从在进气行程后半到压缩行程前半期间活塞停止了的气缸开始起动。另外，也可从在进气行程中活塞停止了的气缸开始起动。
在汽油发动机中，在压缩行程喷射的分层进气燃烧的场合，可与柴油发动机同样地设定最先起动的气缸。然而，在均质燃烧的场合，在进气行程中向气缸内供给燃料，因此，在再起动之际，最好从这样的活塞开始起动，该活塞至少在即将到达燃料喷射时刻(例如，进气同步口或缸内喷射，或进气非同步口喷射)的例如180°曲柄角范围内停止。
例如，最好在燃料喷射从进气行程前半开始的场合，从活塞在排气行程中停止了的气缸起动，在燃料喷射从进气行程后半开始的场合，从活塞在排气行程或排气行程前半到进气行程前半之间停止的气缸开始起动。

Claims (5)

1.一种内燃机起动装置，在从怠速停止进行再起动时，根据怠速停止时的各气缸的活塞停止位置决定所有气缸中最先起动的气缸；其特征在于：在上述再起动之际，在所有气缸中、最先起动时被判断发生不点火的气缸为特定气缸，当存在这样的特定气缸时，控制怠速停止时的上述特定气缸的活塞停止位置，以使上述特定气缸不成为最先起动的气缸。
2.根据权利要求1所述的内燃机起动装置，其特征在于：控制怠速停止时的上述特定气缸的活塞停止位置，使得当进行上述再起动时上述特定气缸不成为上述最先起动的气缸，而是成为在所有气缸中最后起动的气缸。
3.根据权利要求1或2所述的内燃机起动装置，其特征在于：如果即使在怠速停止时控制上述特定气缸的活塞停止位置，在上述再起动时上述特定气缸也成为最先起动的气缸，则不向上述特定气缸供给燃料，而是从在上述特定气缸之后供给燃料的气缸开始起动。
4.根据权利要求1～3中任何一项所述的内燃机起动装置，其特征在于：上述内燃机为柴油发动机，当存在上述特定气缸时，在上述再起动之际提高燃料喷射压力。
5.根据权利要求1～4中任何一项所述的内燃机起动装置，其特征在于：当存在上述特定气缸时，在上述再起动之际提高进气行程的气缸内的进气温度。
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