CN103016176B - 压缩自动点火式发动机的起动控制装置及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种压缩自动点火式发动机的起动控制装置及方法，根据本发明的压缩自动点火式发动机的起动控制装置（50）所具备的再起动控制部（52）在再起动发动机时（步骤S21中为“是”），在对发动机停止时处于压缩行程的停止时压缩行程汽缸实施燃料喷射以进行一压缩起动时（步骤S22中为“是”），在主燃烧用的主喷射之前进行预燃烧用的预喷射，且，停止时压缩行程汽缸的活塞的停止位置越是靠近上死点一侧，预喷射的燃料的总喷射量越增多（步骤S23）。

Description

压缩自动点火式发动机的起动控制装置及方法
技术领域
本发明涉及设置于通过自动点火燃烧喷射至汽缸内的燃料的压缩自动点火式发动机上，当规定的自动停止条件成立时使上述发动机自动停止，而之后在规定的再起动条件成立时使用起动马达以对上述发动机赋予旋转力，通过对发动机停止时处于压缩行程的停止时压缩行程汽缸实施燃料喷射，以此再起动上述发动机的压缩自动点火式发动机的起动控制装置。
背景技术
以柴油发动机为代表的压缩自动点火式发动机的热效率通常比如汽油发动机那样的火花点火式发动机更好，排出的CO2的量也少，因此近年来作为车载用发动机被广泛普及。
对于如上所述的压缩自动点火式发动机，为了谋求CO2的更进一步削减，采用在怠速运行时等自动停止发动机，在之后进行车辆的出发操作等时自动地再起动发动机的所谓的怠速熄火控制的技术是有效的，关于这些的各种研究也在进行着。
例如，在日本特开2009-062960号公报（段落0048）中，公开了当规定的自动停止条件成立时自动停止柴油发动机，当规定的再起动条件成立时驱动起动马达以对发动机赋予旋转力，同时实施燃料喷射，从而再起动柴油发动机的柴油发动机的控制装置。而且，记载为根据发动机停止时（停止完成时）处于压缩行程的汽缸（停止时压缩行程汽缸）的活塞停止位置，可变地设定最先喷射燃料的汽缸。
更具体的是柴油发动机自动停止时，求出在该时刻处于压缩行程的停止时压缩行程汽缸的活塞位置，判定该活塞位置是否在相对地靠近下死点的预先设定的基准停止位置范围内，当在基准停止位置范围内时，再起动发动机时，向上述停止时压缩行程汽缸最先喷射燃料，另一方面，当相对于基准停止位置范围位于上死点侧时，多个活塞之一跨过第一次上死点，而停止时进气行程汽缸（发动机的停止时处于进气行程的汽缸）迎来压缩行程时，向该汽缸最先喷射燃料。
根据该结构，在停止时压缩行程汽缸的活塞位于上述基准停止位置范围内时，通过向停止时压缩行程汽缸喷射燃料，可以确实地使该燃料自动点火，可以在比较短的时间内迅速再起动发动机（为了便于说明，将其称为“一压缩起动”）。另一方面，在停止时压缩行程汽缸的活塞从上述基准停止位置范围向上死点侧偏离时，利用该活塞的压缩行程量（压缩幅度）小而汽缸内的空气不能充分高温化，因此即使向停止时压缩行程汽缸喷射燃料也有可能引起失火。因此，在这样的情况下，通过向停止时进气行程汽缸喷射燃料而不是向停止时压缩行程汽缸喷射燃料，以此可以充分压缩汽缸内的空气，从而可以确实地使燃料自动点火（为了便于说明，将其称为“二压缩起动”）。
如以上所述，以往，在再起动发动机时，判定停止时压缩行程汽缸的活塞是否停止在基准停止位置范围内，在停止在基准停止位置范围内的情况下，向停止时压缩行程汽缸喷射燃料，以一压缩起动迅速地再起动发动机。在这里，从增加一压缩起动的机会以谋求发动机的迅速的再起动的观点考虑，理想的是尽量将基准停止位置范围扩大至上死点侧。但是，活塞停止在靠近上死点一侧的情况与停止在靠近下死点一侧的情况相比，因压缩行程量变少而压缩至上死点时的缸内温度（为了便于说明，将其称为“上死点温度”）不足，产生燃料不能点火的可能性。因此，以往的一压缩起动的做法中，存在只能将基准停止位置范围限定在接近下死点的范围内的问题（基准停止位置范围变窄的问题）。
发明内容
本发明是鉴于上述问题而形成的，其目的在于，再起动压缩自动点火式发动机时，即使停止时压缩行程汽缸的活塞的停止位置靠近上死点一侧，换句话说，即使在压缩时的缸内温度的上升存在不利的因素（即对喷射至停止时压缩行程汽缸的燃料的点火存在不利的因素），也可以稳定地、确实地、以一压缩起动迅速地再起动压缩自动点火式发动机。
为了解决上述问题，本发明是具备：设置在通过自动点火使喷射至汽缸内的燃料燃烧的压缩自动点火式发动机上，且在规定的自动停止条件成立时自动停止上述发动机的自动停止控制部；和自动停止后在规定的再起动条件成立时，发动机停止时处于压缩行程的停止时压缩行程汽缸的活塞的停止位置位于设定在相对地靠近下死点一侧的基准停止位置范围内的情况下，利用起动马达对上述发动机赋予旋转力，同时向上述停止时压缩行程汽缸实施燃料喷射，以此再起动上述发动机的再起动控制部的压缩自动点火式发动机的起动控制装置，其中，上述发动机具备向汽缸内喷射燃料的燃料喷射部；上述再起动控制部在再起动发动机时，将上述燃料喷射部控制为在对上述停止时压缩行程汽缸实施燃料喷射时，在主燃烧用的主喷射之前进行预燃烧用的预喷射，且，上述停止时压缩行程汽缸的活塞的停止位置越是靠近上死点一侧，预喷射的燃料的总喷射量越多。
根据本发明，在再起动发动机时，在对停止时压缩行程汽缸实施燃料喷射时，即进行一压缩起动时，在作为扩散燃烧的主燃烧之前进行预燃烧。因此，停止时压缩行程汽缸内的温度通过预燃烧而提高，上死点温度上升，提高预喷射后主喷射的燃料的点火性。因此，即使停止时压缩行程汽缸的活塞的停止位置位于靠近上死点一侧，换句话说，即使对喷射至停止时压缩行程汽缸的燃料的点火存在不利的因素，也可以克服它，并稳定地、确实地以一压缩起动迅速地再起动压缩自动点火式发动机。即，基准停止位置范围扩大至上死点侧，增加了一压缩起动的机会，可以确保迅速的起动性。
此外，停止时压缩行程汽缸的活塞的停止位置越是靠近上死点一侧，预喷射的燃料的总喷射量越增多，因此通过预燃烧的热释放量增大，停止时压缩行程汽缸内的温度进一步提高。其结果是，即使对喷射至停止时压缩行程汽缸的燃料的点火不利的因素（停止时压缩行程汽缸的活塞的停止位置在靠近上死点一侧）的影响大，停止时压缩行程汽缸内的温度也通过预燃烧确实地提高，上死点温度确实地上升，预喷射后主喷射的燃料的点火性确实地提高，确实地进行一压缩起动。
在本发明中，优选地，上述再起动控制部将上述燃料喷射部控制为使预喷射的燃料以一段或被分割成多段进行预喷射，且通过增加上述段数，以此提高预喷射的燃料的总喷射量。
根据该结构，例如，通过使每一段的燃料喷射量为一定量，仅增多预喷射的分割段数，就可以简单地、确实地提高预喷射的燃料的总喷射量。
在本发明中，优选地，上述再起动控制部将上述燃料喷射部控制为发动机冷却水温越低，预喷射的燃料的总喷射量越多。
根据该结构，由于发动机冷却水温（发动机温度）越低，预喷射的燃料的总喷射量越增多，通过预燃烧的热释放量增大，停止时压缩行程汽缸内的温度进一步提高。其结果是，即使对喷射至停止时压缩行程汽缸的燃料的点火不利的因素（发动机冷却水温相对低）的影响大，停止时压缩行程汽缸内的温度也通过预燃烧确实地提高，上死点温度确实地上升，预喷射后主喷射的燃料的点火性确实地提高，确实地进行一压缩起动。
另外，作为对燃料的点火不利的因素，其他可以例举：外气温度、即导入至汽缸内的新气的温度（进气温度）相对低，或大气压、即导入至汽缸内的新气的压力（进气压力）相对低等。例如，优选地，上述控制手段将上述燃料喷射部控制为发动机的自动停止控制中的进气温度越低，或者发动机的自动停止控制中的进气压力越低，预喷射的燃料的总喷射量越多。
在本发明中，优选地，上述再起动控制部将上述燃料喷射部控制为上述停止时压缩行程汽缸的活塞的停止位置越是靠近下死点一侧，主喷射的燃料的喷射量越多。
根据该结构，由于停止时压缩行程汽缸的活塞的停止位置越是靠近下死点一侧，主喷射的燃料的喷射量越增多，因此主喷射与停止时压缩行程汽缸的第一压缩的填充量（空气量）相称的量的燃料。因此，良好地产生用于起动发动机的转矩，顺利起动发动机。
又，例如有根据停止时压缩行程汽缸的活塞的停止位置（即，与停止时压缩行程汽缸的第一压缩的填充量相关）预先决定预喷射和主喷射的合计的燃料喷射量的情况。在那样的情况下，停止时压缩行程汽缸的活塞的停止位置越是靠近上死点一侧，预喷射和主喷射的合计的燃料喷射量中，预喷射的燃料喷射量越增多，主喷射的燃料喷射量越减少。其结果是，产生点火性优先的喷射模式。另一方面，停止时压缩行程汽缸的活塞的停止位置越是靠近下死点一侧，在预喷射和主喷射的合计的燃料喷射量中，主喷射的燃料喷射量越增多，预喷射的燃料喷射量越减少。其结果是，产生转矩优先的喷射模式。
此外，本发明是对于通过自动点火使喷射至汽缸内的燃料燃烧的压缩自动点火式发动机，且在规定的自动停止条件成立时自动停止上述发动机，而之后在规定的再起动条件成立时，发动机停止时处于压缩行程的停止时压缩行程汽缸的活塞的停止位置位于设定在相对地靠近下死点一侧的基准停止位置范围内的情况下，利用起动马达对上述发动机赋予旋转力，同时向上述停止时压缩行程汽缸实施燃料喷射，以此再起动上述发动机的压缩自动点火式发动机的起动控制方法，其中，上述发动机具备向汽缸内喷射燃料的燃料喷射部；再起动发动机时，将上述燃料喷射部控制为在对上述停止时压缩行程汽缸实施燃料喷射时，在主燃烧用的主喷射之前进行预燃烧用的预喷射，且，上述停止时压缩行程汽缸的活塞的停止位置越是靠近上死点一侧，预喷射的燃料的总喷射量越多。
如以上说明，根据本发明，在再起动压缩自动点火式发动机时，由于在停止时压缩行程汽缸内，在主燃烧之前进行预燃烧，因此停止时压缩行程汽缸内的温度通过预燃烧而变高，上死点温度上升，提高预喷射后主喷射的燃料的点火性。因此，即使停止时压缩行程汽缸的活塞的停止位置靠近上死点一侧（即使对喷射至停止时压缩行程汽缸的燃料的点火存在不利的因素），也可以克服它，并稳定地、确实地以一压缩起动迅速地再起动压缩自动点火式发动机。
附图说明
图1是示出适用根据本发明的一实施形态的起动控制装置的柴油发动机的整体结构的系统结构图；
图2是示出上述发动机的自动停止控制的具体动作的一示例的流程图；
图3是示出上述发动机的再起动控制的具体动作的一示例的流程图；
图4是用于在上述再起动控制中判定一压缩起动或二压缩起动的图；
图5是用于在上述再起动控制中设定进行一压缩起动时的预喷射段数的图；
图6是用于在上述再起动控制中设定向汽缸喷射的燃料喷射量的图。
具体实施方式
（1）发动机的整体结构
图1是示出适用根据本发明的一实施形态的起动控制装置的柴油发动机的整体结构的系统结构图。该图示出的柴油发动机是作为行驶驱动用的动力源而搭载在车辆上的四冲程的柴油发动机。该发动机的发动机主体1是所谓的直列四汽缸型，具有在与纸面正交的方向上以列状排列的四个汽缸2A～2D的汽缸体3、设置于汽缸体3的上表面的汽缸盖4、和分别可往复滑动地插入在各汽缸2A～2D中的活塞5。
在上述活塞5的上方形成有燃烧室6，向该燃烧室6中供给从后述的燃料喷射阀15喷射的燃料（轻油）。而且，喷射的燃料在因活塞5的压缩作用而高温·高压化的燃烧室6中自动点火（压缩自动点火），通过其燃烧的膨胀力被按压的活塞5在上下方向上往复运动。
上述活塞5通过图以外的连杆与曲轴7连接，对应于上述活塞5的往复运动（上下运动），上述曲轴7绕中心轴旋转。
在这里，如图示的四冲程四汽缸的柴油发动机中，设置于各汽缸2A～2D中的活塞5以曲轴角180°（180°CA）的相位差上下运动。因此，在各汽缸2A～2D中的燃烧（燃料喷射）的正时设定为每错开180°CA相位的正时。具体地，将汽缸2A、2B、2C、2D的汽缸编号分别作为1号、2号、3号、4号时，以1号汽缸2A→3号汽缸2C→4号汽缸2D→2号汽缸2B的顺序进行燃烧。因此，例如1号汽缸2A为膨胀行程时，3号汽缸2C、4号汽缸2D、2号汽缸2B是分别为压缩行程、进气行程、排气行程。
在上述汽缸盖4上设置有向各汽缸2A～2D的燃烧室6开口的进气道9及排气道10、可开闭地关闭各道9、10的进气门11及排气门12。另外，进气门11及排气门12通过包含配设在汽缸盖4上的一对凸轮轴等的阀动机构13、14与曲轴7的旋转连动地开闭驱动。
又，在上述汽缸盖4上设置有每个汽缸2A～2D各一个的燃料喷射阀15。各燃料喷射阀15通过分歧管21分别与作为蓄压室的共轨20相连接。在共轨20中以高压状态蓄积有从燃料供给泵23通过燃料供给管22供给的燃料（轻油），在该共轨20内被高压化的燃料通过分歧管21分别供给至各燃料喷射阀15中。
各燃料喷射阀15由设置在前端部的具有多个喷孔的喷嘴的电磁式针阀构成，在其内部具有通向上述喷嘴的燃料通路和通过电磁力动作并开闭上述燃料通路的针状的阀体（任意一个都图示省略）。而且，通过通电而产生的电磁力向打开方向驱动上述阀体，以此从共轨20供给的燃料从上述喷嘴的各喷孔向燃烧室6直接喷射。燃料喷射阀15相当于向汽缸2A～2D内喷射燃料的根据本发明的燃料喷射部。
在上述汽缸体3及汽缸盖4的内部设置有冷却水流通的图以外的水套，并在上述汽缸体3上设置有用于检测该水套内的冷却水的温度的水温传感器SW1。
又，在上述汽缸体3上设置有用于检测曲轴7的旋转角度及转速的曲轴角传感器SW2。该曲轴角传感器SW2对应于与曲轴7一体地旋转的曲轴盘25的旋转输出脉冲信号。
具体地，在上述曲轴盘25的外周部突设有以一定间距排列的多个齿，在其外周部上的规定范围形成有用于特别指定基准位置的缺齿部25a（不存在齿的部分）。而且，这样的在基准位置上具有缺齿部25a的曲轴盘25旋转，并且基于该旋转的脉冲信号从上述曲轴角传感器SW2输出，以此检测曲轴7的旋转角度（曲轴角）及转速（发动机转速）。
另一方面，在上述汽缸盖4上设置有用于检测阀动用的凸轮轴（图示省略）的角度的凸轮角传感器SW3。凸轮角传感器SW3对应于与凸轮轴一体地旋转的信号板的齿的通过输出汽缸辨别用的脉冲信号。
即，在从上述曲轴角传感器SW2输出的脉冲信号中包含有对应于上述缺齿部25a每360°CA生成的无信号部分，但是仅用该信息是不能辨别出例如活塞5正在上升时其相应于哪一个汽缸的压缩行程或排气行程。因此，基于每720°CA旋转一次的凸轮轴的旋转从凸轮角传感器SW3输出脉冲信号，并根据输出该信号的正时和上述曲轴角传感器SW2的无信号部分的正时（缺齿部25a的通过正时）进行汽缸辨别。
上述进气道9及排气道10分别与进气通路28及排气通路29连接。即，来自外部的吸入空气（新气）通过上述进气通路28向燃烧室6供给，而在燃烧室6中生成的排气（燃烧气体）通过上述排气通路29向外部排出。
上述进气通路28中，从发动机主体1至规定距离上游测的范围为向每个汽缸2A～2D分歧的分歧通路部28a，各分歧通路部28a的上游端分别与缓冲罐28b连接。在该缓冲罐28b的上游侧设置有由单一的通路构成的共通通路部28c。
在上述共通通路部28c上设置有用于调节流入各汽缸2A～2D的空气量（进气流量）的进气节流阀30。进气节流阀30配置为在发动机运行中是基本上维持全开或者接近全开的高开度，仅在发动机停止时等必要时才闭阀以阻断进气通路28。
在上述缓冲罐28b上设置有用于检测进气压力的进气压力传感器SW4，在上述缓冲罐28b和进气节流阀30之间的共通通路部28c上设置有用于检测进气流量的空气流量传感器SW5。
上述曲轴7通过同步带等与交流发电机32连接。该交流发电机32形成为内设有控制图以外的励磁线圈的电流以调节发电量的调节器回路，根据由车辆的电气负荷及电池的剩余容量等规定的发电量的目标值（目标发电电流），从曲轴7中得到驱动力以进行发电的结构。
在上述汽缸体3上设置有用于起动发动机的起动马达34。该起动马达34具有马达主体34a和通过马达主体34a旋转驱动的小齿轮34b。上述小齿轮34b与连接在曲轴7的一端部上的环形齿轮35可分离和连接地啮合。而且，在使用上述起动马达34起动发动机时，小齿轮34b移动至规定的啮合位置并与上述环形齿轮35啮合，小齿轮34b的旋转力传递至环形齿轮35，以此旋转驱动曲轴7。
（2）控制系统
如上所述构成的发动机的各部分由ECU（电子控制单元）50统一地控制。ECU 50是由众所周知的CPU、ROM、RAM等构成的微处理器，相当于根据本发明的起动控制装置。
来自各种传感器的各种信息被输入至上述ECU 50中。即，ECU 50与设置在发动机的各部分上的上述水温传感器SW1、曲轴角传感器SW2、凸轮角传感器SW3、进气压力传感器SW4、及空气流量传感器SW5电气连接，根据来自这些各传感器SW1～SW5的输入信号得到发动机的冷却水温度、曲轴角、发动机转速、汽缸辨别、进气压力、进气流量等的各种信息。
又，来自设置于车辆的各种传感器（SW6～SW9）的信息也被输入至ECU 50中。即，在车辆上设置有用于检测由驾驶员踩踏操作的加速器踏板36的开度的加速器开度传感器SW6、用于检测制动踏板37的启动/停止（制动的有无）的制动传感器SW7、用于检测车辆的行驶速度（车速）的车速传感器SW8、和用于检测电池（图示省略）的剩余容量的电池传感器SW9。ECU 50根据来自这些各传感器SW6～SW9的输入信号得到加速器开度、制动的有无、车速、电池的剩余容量等信息。
上述ECU 50根据来自上述各传感器SW1～SW9的输入信号实施各种运算等，同时控制发动机的各部分。具体地，ECU 50与上述燃料喷射阀15、进气节流阀30、交流发电机32及起动马达34电气连接，根据上述运算的结果等向这些机器分别输出驱动用的控制信号。
说明上述ECU 50所具有的更具体的功能。ECU 50具有例如在发动机的通常运行时，从燃料喷射阀15喷射基于运行条件而规定的所需量的燃料，并使交流发电机32以基于车辆的电气负荷及电池的剩余容量等而规定的所需发电量发电等的基本的功能，除此之外还具有在预先规定的特定的条件下自动停止发动机或者再起动发动机的功能。因此，ECU 50作为与发动机的自动停止或再起动控制相关的功能性要素，具有自动停止控制部51及再起动控制部52。
上述自动停止控制部51在发动机的运行中，判定预先设定的发动机的自动停止条件的成立与否，当成立时，实施自动停止发动机的控制。
例如，在车辆处于停止状态等的多个条件具备，确认为即使停止发动机也不妨碍的状态的情况下，判定为自动停止条件成立。而且，通过停止（燃料中断）来自燃料喷射阀15的燃料喷射等而停止发动机。
上述再起动控制部52在发动机自动停止后，判定预先设定的再起动条件的成立与否，当成立时，实施再起动发动机的控制。
例如，为了使车辆出发而由驾驶员踩踏加速器踏板36等，从而产生起动发动机的必要性时，判定为再起动条件成立。而且，驱动起动马达34对曲轴7赋予旋转力，同时再次开始来自燃料喷射阀15的燃料喷射，以此再起动发动机。
（3）自动停止控制
接着，利用图2的流程图说明负责发动机的自动停止控制的ECU 50的自动停止控制部51的具体控制动作的一示例。
当图2的流程图所示的处理开始时，自动停止控制部51读取各种传感器值（步骤S1）。具体地，读取来自水温传感器SW1、曲轴角传感器SW2、凸轮角传感器SW3、进气压力传感器SW4、空气流量传感器SW5、加速器开度传感器SW6、制动传感器SW7、车速传感器SW8及电池传感器SW9的各个检测信号，根据这些信号得到发动机的冷却水温、曲轴角、发动机转速、汽缸辨别、进气压力、进气流量、加速器开度、制动的有无、车速、电池的剩余容量等的各种信息。
接着，自动停止控制部51根据上述步骤S1中得到的信息判定发动机的自动停止条件的成立与否（步骤S2）。例如，当车辆处于停止状态（车速=0km/h）、加速器踏板36的开度为零（加速器停止）、制动踏板37为操作中（制动器启动）、发动机的冷却水温为规定值以上（温态）、电池的剩余容量为规定值以上等的多个条件全部具备时，判定为自动停止条件成立。另外，关于车速，没有必要必须以完全停止（车速=0km/h）作为条件，也可以设定规定的低车速以下（例如3km/以下）的条件。
在上述步骤S2中判定为“是”，从而确认自动停止条件成立的情况下，自动停止控制部51将进气节流阀30的开度设定为全闭（0%）（步骤S3）。即，在上述自动停止条件成立的时刻，将进气节流阀30的开度从怠速运行时设定的规定的开度（例如30%）降低至全闭（0%）。
接着，自动停止控制部51将燃料喷射阀15总是维持在关闭状态，以此停止来自燃料喷射阀15的燃料的供给（燃料中断）（步骤S4）。
接着，自动停止控制部51通过判定发动机转速达到0rpm与否，以此判定发动机的完全停止与否（步骤S5）。而且，如果发动机已完全停止，则自动停止控制部51例如将进气节流阀30的开度设定为通常运行时设定的规定的开度（例如80%等）等（步骤S6），从而结束该自动停止控制。
（4）再起动控制及本实施形态的作用效果
接着，利用图3的流程图说明负责发动机再起动控制的ECU 50的再起动控制部52的具体控制动作的一示例。
图3的流程图所示的处理开始时，再起动控制部52根据各种传感器值判定发动机的再起动条件的成立与否（步骤S21）。例如，在为了使车辆出发而踩踏加速器踏板36（加速器启动）、电池的剩余容量降低、发动机的冷却水温不到规定值（冷态）、发动机的停止持续时间（自动停止后经过的时间）超过规定时间等的条件中的至少一个条件成立时，判定为再起动条件成立。
在上述步骤S21中判定为“是”，从而确认再起动条件成立的情况下，再起动控制部52利用图4所示的图判定停止时压缩行程汽缸（发动机停止时处于压缩行程的汽缸）的活塞停止位置是否在基准停止位置范围R（例如压缩上死点前83°CA～180°CA的范围等）内（步骤S22）。
在这里，上述图是用于判定在再起动发动机时是以一压缩起动再起动发动机还是以二压缩起动再起动发动机的图。一压缩起动是在多个活塞之一迎来第一次上死点（TDC）时，向发动机停止时处于压缩行程的汽缸（停止时压缩行程汽缸）喷射燃料，以此再起动发动机。二压缩起动是在多个活塞之一迎来第二次上死点时，向发动机停止时处于进气行程的汽缸（停止时进气行程汽缸）喷射燃料，以此再起动发动机。
如图4所示，上述判定用图是将停止时压缩行程汽缸的活塞停止位置和发动机冷却水温作为参数而设定基准停止位置范围R的图。在这里，纵轴的发动机冷却水温是发动机的再起动控制开始时的发动机冷却水温。在本实施形态中，发动机的再起动控制开始时是指在步骤S21中确认再起动条件成立的时刻。
如图所示，基准停止位置范围R设定在相对地靠近下死点（BDC）一侧。又，发动机冷却水温越高，基准停止位置范围R越向上死点侧扩大。即，再起动控制开始时的发动机冷却水温相对高时，与相对低时相比，停止时压缩行程汽缸的活塞停止位置进入基准停止位置范围R内的几率变高。
在上述步骤S22中判定为“是”，从而确认停止时压缩行程汽缸的活塞停止位置位于基准停止位置范围R内的情况下，再起动控制部52实施向停止时压缩行程汽缸喷射最初的燃料以再起动发动机的控制（一压缩起动）（步骤S23）。即，驱动起动马达34以对曲轴7赋予旋转力，同时向停止时压缩行程汽缸喷射燃料以自动点火，以此在多个活塞之一迎来第一次上死点的时刻再开始燃烧，以再起动发动机。然后，结束该再起动控制。
另一方面，在上述步骤S22中判定为“否”，从而确认停止时压缩行程汽缸的活塞停止位置从基准停止位置范围R偏离的情况下，再起动控制部52实施向停止时进气行程汽缸（发动机停止时处于进气行程的汽缸）喷射最初的燃料以再起动发动机的控制（二压缩起动）（步骤S24）。即，驱动起动马达34以对曲轴7赋予旋转力，同时多个活塞之一超过第一次上死点，停止时进气行程汽缸迎来压缩行程时，通过向停止时进气行程汽缸喷射燃料而自动点火，以此从多个活塞之一迎来第二次上死点的时刻起再开始燃烧，从而再起动发动机。然后，结束该再起动控制。
即，根据本实施形态的柴油发动机（压缩自动点火式发动机）的起动控制装置具备在规定的自动停止条件成立时自动停止发动机，之后在规定的再起动条件成立时，停止时压缩行程汽缸的活塞5的停止位置在基准停止位置范围R内的情况下，利用起动马达34对发动机赋予旋转力，同时向停止时压缩行程汽缸喷射燃料，以此再起动发动机的ECU 50。
一压缩起动和二压缩起动的对比说明大致如下。即，如图4所示，基准停止位置范围R是预先设定为在相对地靠近下死点一侧的范围（例如压缩上死点前83°CA～180°CA的范围等）。如果停止时压缩行程汽缸的活塞5停止在这样的靠近下死点一侧的位置上，则发动机再起动时，向上述停止时压缩行程汽缸喷射最初的（作为整个发动机的最初的）燃料，以此可以以一压缩起动迅速且确实地再起动发动机。即，如果停止时压缩行程汽缸的活塞停止位置在上述基准停止位置范围R内时，则由于停止时压缩行程汽缸内存在比较多的空气，因此随着发动机再起动时的活塞5的上升，活塞5的压缩行程量（压缩幅度）变大，停止时压缩行程汽缸内的空气充分压缩而高温化。因此，将再起动时的最初的燃料喷射至停止时压缩行程汽缸内时，该燃料在停止时压缩行程汽缸内确实地自动点火以燃烧。
相对于此，停止时压缩行程汽缸的活塞5从基准停止位置范围 R向上死点侧偏离时，活塞5的压缩行程量变小，停止时压缩行程汽缸内的空气不能充分高温化，因此即使向停止时压缩行程汽缸喷射燃料，也会存在引起失火的可能性。因此，在这样的情况下，向停止时进气行程汽缸喷射燃料而不是向停止时压缩行程汽缸喷射燃料，以此充分压缩停止时进气行程汽缸的空气，确实地使燃料自动点火（二压缩起动）。
这样，停止时压缩行程汽缸的活塞5位于基准停止位置范围R内时，可以以一压缩起动迅速地再起动发动机，但从基准停止位置范围R向上死点侧偏离时，需要以二压缩起动向停止时进气行程汽缸喷射燃料，直到停止时进气行程汽缸的活塞5到达压缩上死点附近为止（即多个活塞之一迎来第二次上死点为止），不能够进行基于燃料喷射的自动点火，从而再起动时间（在本实施形态中是指从起动马达34的起动时刻至发动机转速达到750rpm的时间）变长。因此，优选的是，再起动发动机时尽量以一压缩起动迅速地再起动发动机。
在本实施形态中，停止时压缩行程汽缸的活塞5停止在基准停止位置范围R内时，实施向停止时压缩行程汽缸喷射燃料的一压缩起动。从增加一压缩起动的机会以谋求发动机的迅速的再起动的观点考虑，理想的是尽量将基准停止位置范围R扩大至上死点侧。但是，活塞5停止在靠近上死点一侧的情况与停止在靠近下死点一侧的情况相比，因压缩行程量变少而压缩至上死点时的缸内温度（上死点温度）会不足，产生燃料不能点火的可能性。因此，存在基准停止位置范围R被限定在离下死点近的狭窄的范围内的问题。
于是，在本实施形态中，在上述步骤S23进行一压缩起动的情况下，ECU 50的再起动控制部52对燃料喷射阀15命令具有预喷射的燃料喷射。即，将燃料喷射阀15控制为对停止时压缩行程汽缸在主燃烧用的主喷射之前进行预燃烧用的预喷射。
以此，再起动发动机时，进行一压缩起动时，在作为扩散燃烧的主燃烧之前进行预燃烧（优选的是预喷射的正时例如在压缩上死点前，主喷射的正时例如在压缩上死点上或在压缩上死点后等），因此停止时压缩行程汽缸内的温度通过预燃烧而变高，上死点温度上升，预喷射后主喷射的燃料的点火性提高。因此，即使停止时压缩行程汽缸的活塞5的停止位置在靠近上死点一侧，换句话说，即使对喷射至停止时压缩行程汽缸的燃料的点火存在不利的因素，也可以克服它，并稳定地、确实地以一压缩起动迅速地再起动压缩自动点火式发动机。即，可以将基准停止位置范围R扩大至上死点侧，并增加一压缩起动的机会，确保迅速的起动性。
此外，在本实施形态中，在上述步骤S23中进行预喷射的情况下，ECU 50的再起动控制部52将燃料喷射阀15控制为停止时压缩行程汽缸的活塞5的停止位置越是靠近上死点一侧，使预喷射的燃料的总喷射量越多。
借助于此，由于停止时压缩行程汽缸的活塞5的停止位置越是靠近上死点一侧，预喷射的燃料的总喷射量越增多，因此通过预喷射的热释放量增大，停止时压缩行程汽缸内的温度更进一步提高。其结果是，即使对喷射至停止时压缩行程汽缸的燃料的点火不利的因素（停止时压缩行程汽缸的活塞5的停止位置在靠近上死点一侧）的影响大，停止时压缩行程汽缸内的温度也通过预燃烧确实地提高，上死点温度确实地上升，在预喷射后主喷射的燃料的点火性确实地提高，确实地进行一压缩起动。
此外，在本实施形态中，在上述步骤S23中进行预喷射的情况下，ECU 50的再起动控制部52将燃料喷射阀15控制为发动机冷却水温越低，使预喷射的燃料的总喷射量越多。
借助于此，由于发动机冷却水温（发动机温度）越低，预喷射的燃料的总喷射量越增多，因此通过预燃烧的热释放量增大，停止时压缩行程汽缸内的温度进一步提高。其结果是，即使对喷射至停止时压缩行程汽缸的燃料的点火不利的因素（发动机冷却水温相对低）的影响大，停止时压缩行程汽缸内的温度也通过预燃烧确实地提高，上死点温度确实地上升，预喷射后主喷射的燃料的点火性确实地提高，一压缩起动确实地进行。
图5中示出用于在上述再起动控制中设定进行一压缩起动时的预喷射段数的图的具体示例。与图4的判定用图相同地，该预喷射段数设定用图是将停止时压缩行程汽缸的活塞停止位置和发动机冷却水温作为参数，将基准停止位置范围R划分为一段喷射区域、二段喷射区域、三段喷射区域。而且，再起动控制部52在图3的步骤S23中实施一压缩起动时，参照该段数设定用图，由停止时压缩行程汽缸的活塞5的停止位置和再起动条件成立时的发动机冷却水温决定预喷射的段数。而且，以决定的段数进行预喷射，之后进行为了产生用于发动机起动的转矩的主喷射。
这样，在本实施形态中，在上述步骤S23中进行预喷射的情况下，ECU 50的再起动控制部52将燃料喷射阀15控制为使预喷射的燃料以一段或被分割成多段进行预喷射。而且，再起动控制部52将燃料喷射阀15控制为通过增加上述段数，以此提高预喷射的燃料的总喷射量。
这样，例如通过使每一段的燃料喷射量为一定量，仅增多预喷射的分割段数，就可以简单地、确实地提高预喷射的燃料的总喷射量。
根据图5，停止时压缩行程汽缸的活塞停止位置越是靠近上死点一侧，预喷射的段数越多。又，发动机冷却水温越低，预喷射的段数越多。因此，对喷射至停止时压缩行程汽缸的燃料的点火不利的因素的影响越大，预喷射的燃料越是以多段进行预喷射，其结果是，预喷射的燃料的总喷射量增多（例如通过使每一段的燃料喷射量为一定量），即使对喷射至停止时压缩行程汽缸的燃料的点火不利的因素的影响大，在预喷射后主喷射的燃料的点火性也确实地提高，确实地进行一压缩起动。
图4所示的判定用图及图5所示的段数设定用图是大致按照如下方法制作。首先，按照下式（1）计算出停止时压缩行程汽缸的活塞5将缸内空气从活塞停止位置压缩至上死点时的缸内温度、即上死点温度。
TCYLTDC=TCYLISS×（VTEI/VTDC）(k-1)…（1）
在这里，TCYLTDC是上死点温度，TCYLISS是再起动控制开始时（图3的步骤S21的再起动条件成立时）的缸内温度，VTEI是活塞停止位置下的缸内体积，VTDC是在上死点的缸内体积，k是比热比。另外，由燃料中断开始时（图2的步骤S4的实施时）的缸内温度、再起动控制开始时的发动机冷却水温、缸内温度降低速度增益、和燃料中断持续时间求出再起动控制开始时的缸内温度（TCYLISS）。此外，由燃料即将中断之前的发动机的运行状态（怠速状态）预测燃料中断开始时的缸内温度。
将式（1）中计算出的上死点温度（TCYLTDC）进一步用大气压修正而得到最终上死点温度（TTDC）。而且，根据该最终上死点温度（TTDC）决定基准停止位置范围R及预喷射段数。例如，最终上死点温度（TTDC）不到800℃作为基准停止位置范围R外，最终上死点温度（TTDC）为800℃以上、不到900℃作为三段喷射区域，最终上死点温度（TTDC）为900℃以上、不到970℃作为二段喷射区域，最终上死点温度（TTDC）为970℃以上作为一段喷射区域。
在本实施形态中，如图6所示，活塞停止位置越是靠近下死点一侧，并且，发动机冷却水温越低，再起动控制中喷射至汽缸的燃料喷射量越多。这是因为将燃料喷射量与由活塞停止位置确定的汽缸内的空气量相对应地，又，与发动机温度相对应地设定的结果。另外，图6中举例示出的燃料喷射量设定用图可以使用于一压缩起动，也可以使用于二压缩起动。但是，在一压缩起动的情况下，在成为基准停止位置范围R之外的靠近上死点一侧的范围下，燃料喷射量的值无效。又，在二压缩起动的情况下，仅在压缩上死点前180°CA、或与进气门11的闭阀（IVC）正时相对应的曲轴角度（例如压缩上死点前144°CA等）上，设定燃料喷射量的值。
在本实施形态中，在上述步骤S23中进行预喷射的情况下，ECU 50的再起动控制部52将燃料喷射阀15控制为停止时压缩行程汽缸的活塞5的停止位置越是靠近下死点一侧，使主喷射的燃料的喷射量越多。
借助于此，由于停止时压缩行程汽缸的活塞5的停止位置越是靠近下死点一侧，主喷射的燃料的喷射量越增多，因此主喷射与停止时压缩行程汽缸的第一压缩的填充量（空气量）相称的量的燃料。因此，良好地产生用于发动机起动的转矩，顺利起动发动机。
假设图6的燃料喷射量设定用图中设定的燃料喷射量为根据停止时压缩行程汽缸的活塞5的停止位置（即，与停止时压缩行程汽缸的第一压缩的填充量相关）所决定的预喷射和主喷射的合计的燃料喷射量。在那样的情况下，停止时压缩行程汽缸的活塞5的停止位置越是靠近上死点一侧，预喷射和主喷射的合计的燃料喷射量中，预喷射的燃料喷射量越增多，主喷射的燃料喷射量越减少。其结果是，产生点火性优先的喷射模式。另一方面，停止时压缩行程汽缸的活塞5的停止位置越是靠近下死点一侧，在预喷射和主喷射的合计的燃料喷射量中，主喷射的燃料喷射量越增多，预喷射的燃料喷射量越减少。其结果是，产生转矩优先的喷射模式。
另外，在图3的步骤S24中进行二压缩起动的情况下，可以进行预喷射，或者也可以不进行预喷射，但是在本实施形态中，ECU 50的再起动控制部52，在进行二压缩起动的情况下，也与进行一压缩起动的情况相同地，使燃料喷射阀15实施具有预喷射的燃料喷射。即，将燃料喷射阀15控制为对停止时进气行程汽缸在主燃烧用的主喷射之前进行预燃烧用的预喷射。而且，在上述步骤S24中（二压缩起动中）进行预喷射的情况下的各种控制形态，以可适用为限，如上所述，与在上述步骤S23中（一压缩起动中）进行预喷射的情况下的各种控制形态相同。
（5）其他实施形态
除了停止时压缩行程汽缸的活塞5的停止位置在靠近上死点一侧、发动机冷却水温相对低以外，作为对喷射至停止时压缩行程汽缸的燃料的点火不利的因素，可以例举再起动控制开始时（再起动条件成立时）的缸内温度（TCYLISS）、或外气温度、即导入至汽缸内的新气的温度（进气温度）、或大气压、即导入至汽缸内的新气的压力（进气压力）等。
因此，ECU 50也可以将燃料喷射阀15控制为例如再起动控制开始时（再起动条件成立时）的缸内温度越低，发动机的自动停止控制中的进气温度越低，或者是发动机的自动停止控制中的进气压力越低，预喷射的燃料的总喷射量越多。
也借助于此，即使对喷射至停止时压缩行程汽缸的燃料的点火的不利的因素的影响大，也可以通过预燃烧确实地提高停止时压缩行程汽缸内的温度，上死点温度确实地上升，预喷射后主喷射的燃料的点火性确实地提高，确实地进行一压缩起动。
又，在上述实施形态中，在自动停止条件的成立时刻（步骤S2中为“是”），将进气节流阀30的开度设定为全闭（0%）（步骤S3），之后，在看到某种程度的进气压力的降低的时刻，实施停止来自燃料喷射阀15的燃料喷射的燃料中断（步骤S4），但是也可以在与进气节流阀30的全闭相同的时刻实施燃料中断。
又，在上述实施形态中，在步骤S23中进行一压缩起动时时常进行预喷射，但是根据状况（例如活塞停止位置极其接近下死点，发动机冷却水温极其高等），也可以有进行无预喷射的一压缩起动的情况。
又，在上述实施形态中，说明了作为压缩自动点火式发动机的一个示例而使用的柴油发动机（通过自动点火燃烧轻油的发动机），在柴油发动机中适用根据本发明的自动停止·再起动控制的示例，然而，只要是压缩自动点火式发动机即可，并不限于柴油发动机。例如，最近正在研究、开发的将含有汽油的燃料以高压缩比压缩而自动点火（HCCI：Homogeneous-Charge Compression Ignition：预混合压缩点火）的类型的发动机，然而，对于这样的压缩自动点火式汽油发动机，也可以很好地适用根据本发明的自动停止·再起动控制。

Claims (6)

1.一种压缩自动点火式发动机的起动控制装置，具备：设置在通过自动点火使喷射至汽缸内的燃料燃烧的压缩自动点火式发动机上，且在规定的自动停止条件成立时自动停止上述发动机的自动停止控制部；和自动停止后在规定的再起动条件成立时，发动机停止时处于压缩行程的停止时压缩行程汽缸的活塞的停止位置位于设定在相对地靠近下死点一侧的基准停止位置范围内的情况下，利用起动马达对上述发动机赋予旋转力，同时向上述停止时压缩行程汽缸实施燃料喷射，以此再起动上述发动机的再起动控制部，其特征在于，
上述发动机具备向汽缸内喷射燃料的燃料喷射部；
上述再起动控制部在再起动发动机时，将上述燃料喷射部控制为在对上述停止时压缩行程汽缸实施燃料喷射时，在主燃烧用的主喷射之前进行预燃烧用的预喷射，且，上述停止时压缩行程汽缸的活塞的停止位置越是靠近上死点一侧，预喷射的燃料的总喷射量越多。
2.根据权利要求1所述的压缩自动点火式发动机的起动控制装置，其特征在于，
上述再起动控制部将上述燃料喷射部控制为使预喷射的燃料以一段或被分割成多段进行预喷射，且通过增加段数，以此提高预喷射的燃料的总喷射量。
3.根据权利要求1或2所述的压缩自动点火式发动机的起动控制装置，其特征在于，
上述再起动控制部将上述燃料喷射部控制为发动机冷却水温越低，预喷射的燃料的总喷射量越多。
4.根据权利要求1或2所述的压缩自动点火式发动机的起动控制装置，其特征在于，
上述再起动控制部将上述燃料喷射部控制为上述停止时压缩行程汽缸的活塞的停止位置越是靠近下死点一侧，主喷射的燃料的喷射量越多。
5.根据权利要求3所述的压缩自动点火式发动机的起动控制装置，其特征在于，
上述再起动控制部将上述燃料喷射部控制为上述停止时压缩行程汽缸的活塞的停止位置越是靠近下死点一侧，主喷射的燃料的喷射量越多。
6.一种压缩自动点火式发动机的起动控制方法，对于通过自动点火使喷射至汽缸内的燃料燃烧的压缩自动点火式发动机，且在规定的自动停止条件成立时自动停止上述发动机，而之后在规定的再起动条件成立时，发动机停止时处于压缩行程的停止时压缩行程汽缸的活塞的停止位置位于设定在相对地靠近下死点一侧的基准停止位置范围内的情况下，利用起动马达对上述发动机赋予旋转力，同时向上述停止时压缩行程汽缸实施燃料喷射，以此再起动上述发动机，其特征在于，
上述发动机具备向汽缸内喷射燃料的燃料喷射部；
再起动发动机时，将上述燃料喷射部控制为在对上述停止时压缩行程汽缸实施燃料喷射时，在主燃烧用的主喷射之前进行预燃烧用的预喷射，且，上述停止时压缩行程汽缸的活塞的停止位置越是靠近上死点一侧，预喷射的燃料的总喷射量越多。
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