JP2002021593A - エンジンの停止時制御装置 - Google Patents

エンジンの停止時制御装置

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JP2002021593A
JP2002021593A JP2000205386A JP2000205386A JP2002021593A JP 2002021593 A JP2002021593 A JP 2002021593A JP 2000205386 A JP2000205386 A JP 2000205386A JP 2000205386 A JP2000205386 A JP 2000205386A JP 2002021593 A JP2002021593 A JP 2002021593A
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cam
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intake
valve
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Ryusuke Yokoyama
龍介 横山
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 エンジンの停止時制御装置において、エンジ
ンの停止時に、吸気弁と排気弁との少なくとも一方を閉
動作させて、排ガスが吸気系に逆流するのを防止し、エ
ンジンの始動性を向上することにある。 【構成】 エンジンの停止時に、吸気弁と排気弁との少
なくとも一方が閉状態となる位置に吸気カムと排気カム
との少なくとも一方を停止させるように、カム軸を回転
制御する制御手段を設けている。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明は、エンジンの停止
時制御装置に係り、特にエンジンの停止時に吸気系に排
ガスが逆流するのを防止するエンジンの停止時制御装置
に関する。
【0002】
【従来の技術】車両のエンジンにおいては、シリンダヘ
ッドの燃焼室に臨ませて吸気ポートを開閉する吸気弁を
設けるとともに排気ポートを開閉する排気弁を設け、シ
リンダヘッドには吸気弁を開閉動作する吸気カムと排気
弁を開閉動作する排気カムとが備えられたカム軸を軸支
して設け、エンジンの停止時に吸気弁と排気弁との開閉
状態を制御する停止時制御装置を設けている。
【0003】このようなエンジンの停止時制御装置とし
ては、例えば、特開2000−45729号公報に開示
されている。この公報に記載のものは、吸気弁側よりも
排気弁側のバルブスプリングのセット荷重を大きくする
とともに、排気弁のリフト量をカムプロフィールによっ
て調整したものである。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】ところで、4サイクル
で、オーバーヘッドカムシャフト(OHC)式の3気筒
用エンジンにおいては、停止時に、ピストンが圧縮行程
の位置で停止し易いものである。これは、ある気筒が圧
縮行程の時に、他の2つの気筒では大きな圧力変動がな
くて影響しないので、ピストンが圧縮行程の位置で停止
し易くなるからである。また、いずれかの気筒において
ピストンが圧縮行程の位置の時に、他の気筒では吸気弁
と排気弁とが開状態であるバルブオーバーラップ状態に
なる。このバルブオーバーラップ状態においては、排気
ポートと燃焼室と吸気ポートとが連通状態になってい
る。従って、吸気弁が開状態であることから、排気ポー
ト側の熱い排ガスが対流して吸気ポート側に逆流し、吸
気系の吸気マニホルド内が排ガスで充満してしまう。そ
して、排ガスの酸素濃度が略零であることから、次回の
エンジンの始動時に、酸欠状態になって着火せず、エン
ジンの始動不良状態になり、クランキングを行っても、
吸気系の酸欠ガスが直ぐには掃気されず、かなり長い時
間で(スタータモータを2〜3回駆動した約15秒
位)、エンジンの始動不良となり、更に、排ガスの逆流
を起こすカムのカム角については、ピストンの圧縮行程
の上死点の前後で、そのカムのカムプロフィールによっ
てずれるという不都合があった。
【0005】
【課題を解決するための手段】そこで、この発明は、上
述の不都合を除去するために、エンジンのシリンダヘッ
ドの燃焼室に臨ませて吸気ポートを開閉する吸気弁を設
けるとともに排気ポートを開閉する排気弁を設け、前記
シリンダヘッドには前記吸気弁を開閉動作する吸気カム
と前記排気弁を開閉動作する排気カムとが備えられたカ
ム軸を軸支して設け、前記エンジンの停止時に前記吸気
弁と前記排気弁との開閉状態を制御するエンジンの停止
時制御装置において、前記吸気カムと前記排気カムとの
カム角を検出するカム角センサを設け、前記エンジンの
停止時に、前記吸気弁と前記排気弁との少なくとも一方
が閉状態となる位置に前記吸気カムと前記排気カムとの
少なくとも一方を停止させるように、前記カム軸を回転
制御する制御手段を設けたことを特徴とする。
【0006】
【発明の実施の形態】この発明は、エンジンの停止時
に、吸気弁と排気弁との少なくとも一方が閉状態となる
位置に吸気カムと排気カムとの少なくとも一方を停止さ
せるように、カム軸を回転制御するので、吸気弁と排気
弁との少なくとも一方を閉動作させて、排ガスが吸気系
に逆流するのを防止することができ、エンジンの始動性
を向上することができる。
【0007】
【実施例】以下図面に基づいてこの発明の実施例を詳細
且つ具体的に説明する。図1〜6は、この発明の実施例
を示すものである。図6において、2は車両(図示せ
ず)に搭載されるエンジン、4はシリンダブロック、6
はシリンダヘッド、8はシリンダヘッドカバー、10は
ピストン、12は燃焼室、14は吸気ポート、16は排
気ポート、18は吸気カム18Aを備えた吸気カム軸、
20は排気カム20Aを備えた排気カム軸、22は吸気
弁、24は排気弁である。エンジン2は、4サイクル
で、ダブルオーバーヘッドカムシャフト(DOHC)式
の3気筒用(第1〜3気筒)のエンジンである。このエ
ンジン2には、点火装置26を構成するイグニションコ
イル28が設けられているとともに、始動時にクランク
軸(図示せず)を回転するスタータモータ(セルモー
タ)30が設けられている。クランク軸と吸気カム軸1
8、排気カム軸20とはタイミングチェーン(図示せ
ず)によって連絡し、これにより、スタータモータ30
が作動すると、クランク軸が回転し、そして、このクラ
ンク軸の回転がタイミングチェーンを介して吸気カム軸
18、排気カム軸20に伝達され、この吸気カム軸1
8、排気カム軸20が回転するものである。
【0008】内燃機関2の吸気系においては、エアクリ
ーナ32と吸気管34とスロットルボディ36とサージ
タンク38と吸気マニホルド40とが順次に接続して設
けられ、また、燃焼室12に連通する吸気通路42が形
成されている。スロットルボディ36内には、スロット
ル弁44が設けられている。
【0009】吸気マニホルド36には、燃焼室12に指
向した燃料噴射弁46が設けられている。この燃料噴射
弁46には、燃料タンク48に連絡した燃料供給管50
が接続されている。燃料タンク48内には、燃料供給管
50に燃料を送給する燃料ポンプ52が燃料フィルタ5
4とプレッシャレギュレータ56とを介して設けられて
いる。
【0010】また、内燃機関2の吸気系には、アイドル
回転数制御装置58が設けられる。
【0011】このアイドル回転数制御装置58において
は、スロットル弁44の吸気通路部分を迂回するよう
に、スロットルボディ36の上流側の吸気管34とサー
ジタンク38とを連通するバイパス通路60が設けられ
ている。このバイパス通路60の途中には、このバイパ
ス通路60内の空気量を調整してアイドル回転数を制御
するアイドル制御弁(ISCバルブ)62が設けられて
いる。
【0012】更に、内燃機関2と燃料タンク44との間
には、蒸発燃料処理装置64が設けられる。
【0013】この蒸発燃料処理装置64においては、燃
料タンク48に、エバポ通路66の一端側が燃料タンク
48内の二ウェイバルブ68を介して連通して設けられ
ている。このエバポ通路66の他端側は、キャニスタ7
0に連通して設けられている。また、キャニスタ70に
は、パージ通路72の一端側が連通して設けられてい
る。このパージ通路72の他端側は、スロットル弁44
よりも下流側のスロットルボディ36内に連通して設け
られている。
【0014】シリンダヘッドカバー8には、PCVバル
ブ74を介してサージタンク38内に連通する第1ブロ
ーバイガス管76が接続されているとともに、スロット
ルボディ36の上流側の吸気管34に連通する第2ブロ
ーバイガス管78が接続されている。
【0015】また、内燃機関2の排気系においては、燃
焼室12に排気通路80が連通し、排気マニホルド82
と排気管84とが順次に接続して設けられている。この
排気管84には、触媒コンバータ86が設けられてい
る。
【0016】内燃機関2においては、吸気カム18Aと
排気カム20Aとのカム角を検出するカム角センサとし
て機能するように、クランク軸(図示せず)のクランク
角を検出するクランク角センサ88が設けられ、また、
サージタンク38に連通した検出圧力通路90から導入
される吸気管圧力を検出する吸気管圧力センサ92が設
けられ、内燃機関2の冷却水温度を検出する水温センサ
94が吸気マニホルド40に設けられ、スロットル弁4
4のスロットル開度を検出するスロットルセンサ96が
設けられ、シリンダブロック4に取り付けられてノック
状態を検出するノックセンサ98が設けられ、排気通路
80の排気中の酸素濃度を検出する空燃比センサとして
の酸素濃度検出センサ100が設けられている。
【0017】イグニションコイル28とスタータモータ
30と燃料噴射弁46と燃料ポンプ52とアイドル制御
弁62とクランク角センサ88と吸気管圧力センサ92
と水温センサ94とスロットルセンサ96とノックセン
サ98と酸素濃度検出センサ100とは、制御手段10
2に連絡している。また、この制御手段102には、イ
グニションスイッチ104とメインヒューズ106とを
介してバッテリ108が接続されている。
【0018】スタータモータ30は、図5に示す如く、
ソレノイドシフト式であり、アーマチュア110とヨー
クアッシ112とマグネットスイッチアッシ114とブ
ラシ116とドライバレバー118とオーバランニング
クラッチ120とフロントブラケット122とリヤブラ
ケット124とからなる。
【0019】制御手段102は、エンジン2の停止時
に、吸気弁22と排気弁24との少なくとも一方が閉状
態となる位置に吸気カム18Aと排気カム20Aとの少
なくとも一方を停止させるように、カム軸として吸気カ
ム軸18と排気カム軸20との少なくとも一方を回転制
御するものである。
【0020】また、制御手段102は、エンジン2の停
止時に、吸気弁22と排気弁24との少なくとも一方が
閉状態となるように、吸気カム18Aと排気カム20A
との少なくとも一方の停止位置を予測する予測部102
Aを有する。
【0021】更に、制御手段102は、エンジン2の完
全停止前に、吸気カム18Aと排気カム20Aとの少な
くとも一方に回転力を作用するように、カム軸として吸
気カム軸18と排気カム軸20との少なくとも一方を回
転制御するものである。
【0022】また、制御手段102は、吸気カム18A
と排気カム20Aとの少なくとも一方に回転力を作用す
るために、回転駆動機構としてのスタータモータ30を
駆動制御してカム軸として吸気カム軸18と排気カム軸
20との少なくとも一方を回転制御するものである。
【0023】つまり、この実施例において、図3に示す
如く、第1〜3気筒においては、クランク角センサ88
で検出した所定のクランク角に対応して、第1気筒−第
3気筒−第2気筒の順で噴射が行われるとともに、各圧
縮行程の最後に点火が行われる。
【0024】また、図2に示す如く、例えば、イグニシ
ョンスイッチ104のオフやエンジンストールの発生等
のエンジン停止作業・停止状況が発生すると、制御手段
102は、燃料噴射弁46と点火装置26との作動を停
止するとともに、クランク角センサ88による信号によ
って吸気カム18Aと排気カム20Aとの少なくとも一
方のカム角を識別してスタータモータ30を駆動・停止
する。なお、図4に示す如く、車両に自動変速機を搭載
した場合には、イグニションスイッチ104とスタータ
モータ30のマグネットスイッチアッシ114との間に
インヒビタスイッチ126が設けられる。
【0025】次に、この実施例の作用を、図1のフロー
チャートに基づいて説明する。
【0026】制御手段102のプログラムがスタートし
(ステップ202)、エンジン2の停止作業として、イ
グニションスイッチ104のオフやエンジンストールの
発生等のエンジン停止作業・停止状況が発生したときに
(ステップ204)、吸気カム18Aと排気カム20A
との少なくとも一方のカム角を識別し(ステップ20
6)、そして、燃料噴射弁46と点火装置26との作動
を停止してエンジン2の駆動力を失わせる(ステップ2
08)。
【0027】このとき、スタータモータ30を、わずか
に駆動して回転を上昇した後に、その駆動を停止する
(ステップ210)。
【0028】これにより、エンジン2が徐々に回転を下
げて停止に至るが、この過程で、吸気カム18Aと排気
カム20Aとの少なくとも一方のカム角を、再度、識別
する(ステップ212)。
【0029】そして、第1気筒において吸気カム18A
と排気カム20Aとの少なくとも一方の予測した停止位
置が再始動不良を起こすような第1設定角θ1でないか
否かを判断する(ステップ214)。このステップ21
4がNOの場合には、第1気筒において再始動不良を起
こすようなカムの停止位置であるので、ステップ210
に戻してスタータモータ30を駆動・停止する。
【0030】前記ステップ214がYESの場合には、
第2気筒において吸気カム18Aと排気カム20Aとの
少なくとも一方の予測した停止位置が再始動不良を起こ
すような第2設定角θ2でないか否かを判断する(ステ
ップ216)。このステップ216がNOの場合には、
第2気筒において再始動不良を起こすようなカムの停止
位置であるので、ステップ210に戻してスタータモー
タ30を駆動・停止する。
【0031】前記ステップ216がYESの場合には、
第3気筒において吸気カム18Aと排気カム20Aとの
少なくとも一方の予測した停止位置が再始動不良を起こ
すような第3設定角θ3でないか否かを判断する(ステ
ップ218)。このステップ218がNOの場合には、
第3気筒において再始動不良を起こすようなカムの停止
位置であるので、ステップ210に戻してスタータモー
タ30を駆動・停止する。
【0032】そして、ステップ218がYESの場合に
は、全ての第1〜第3気筒で再始動不良を起こすような
カムの停止位置でないので、プログラムを終了する(ス
テップ220)。
【0033】ここで、第1〜第3設定角θ1〜θ3で停
止すると判断するのは、クランク軸が回転を停止する前
であり、カムの回転速度、カム角により第1〜第3設定
角θ1〜θ3での停止を予測する。
【0034】この結果、エンジン2の停止時で、吸気弁
22と排気弁24とが開状態のバルブオーバーラップ状
態になろうとしたときに、スタータモータ30を駆動制
御して吸気弁22と排気弁24との少なくとも一方を閉
状態にするので、排ガスが吸気系に逆流するのを防止す
ることができ、エンジン2の始動性を向上することがで
きる。
【0035】また、エンジン2の停止時に、吸気弁22
と排気弁24との少なくとも一方が閉状態となるよう
に、吸気カム18Aと排気カム20Aとの少なくとも一
方の停止位置を予測するので、エンジン2が実際に停止
する以前に、吸気カム18Aと排気カム20Aとの少な
くとも一方の位置を予測することができ、排ガスが吸気
系に逆流するのを確実に防止することができる。
【0036】更に、エンジン2の完全停止前に、吸気カ
ム18Aと排気カム20Aとの少なくとも一方に回転力
を作用するように、吸気カム軸18と排気カム軸20と
の少なくとも一方を回転するので、大きな駆動力(回転
力)を不要とし、回転駆動機構の小型化を図ることがで
きる。
【0037】吸気カム18Aと排気カム20Aとの少な
くとも一方に回転力を作用するために、始動用のスター
タモータ30を使用するので、既存の部品を流用し、特
別な構成を不要とし、構成を簡単とし、廉価とすること
ができる。
【0038】なお、この発明においては、エンジンの停
止時に、吸気弁と排気弁との少なくとも一方が閉状態と
なる位置に吸気カムと排気カムとの少なくとも一方を停
止させるように、スタータモータ以外でも、オルタネー
タの負荷トルクやエアコンクラッチ等を利用して、負荷
を増減制御することによって各カムの停止位置を制御さ
せることも可能である。
【0039】また、図7に示す如く、エンジン2の停止
時に、イグニションスイッチ104がオフになると、吸
気弁22や排気弁24がバルブオーバラップ状態になら
ないようなカム角に落ち着かせるように、カム150を
所定角度に停止するアクチュエータ152を設けること
も可能である。これにより、制御手段102において、
複雑な演算を不要とし、プログラムの簡素化を図ること
ができる。
【0040】更に、エンジン2の停止時には、燃料噴射
や点火制御を停止した状態において、排ガスが排気ポー
ト側に流出してなくなる程度までの一定時間だけクラン
キングを行い、このクランキングによるポンプ作用によ
って排ガスを排気側に追い出してしまうことも可能であ
る。
【0041】
【発明の効果】以上詳細な説明から明らかなようにこの
発明によれば、エンジンの停止時に、吸気弁と排気弁と
の少なくとも一方が閉状態となる位置に吸気カムと排気
カムとの少なくとも一方を停止させるように、カム軸を
回転制御する制御手段を設けたことにより、吸気弁と排
気弁との少なくとも一方を閉動作させて、排ガスが吸気
系に逆流するのを防止することができ、エンジンの始動
性を向上し得る。
【図面の簡単な説明】
【図1】停止時制御のフローチャートである。
【図2】停止時制御装置の要部構成図である。
【図3】3気筒のエンジンにおいてクランク角に対応す
る燃料噴射・点火のタイミングを説明する図である。
【図4】スタータモータの電気回路図である。
【図5】スタータモータの半断面図である。
【図6】停止時制御装置のシステム構成図である。
【図7】その他の停止時制御装置のシステム構成図であ
る。
【符号の説明】
2 内燃機関 12 燃焼室 18 吸気カム軸 20 排気カム軸 22 吸気弁 24 排気弁 26 点火装置 88 クランク角センサ 102 制御手段

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 エンジンのシリンダヘッドの燃焼室に臨
    ませて吸気ポートを開閉する吸気弁を設けるとともに排
    気ポートを開閉する排気弁を設け、前記シリンダヘッド
    には前記吸気弁を開閉動作する吸気カムと前記排気弁を
    開閉動作する排気カムとが備えられたカム軸を軸支して
    設け、前記エンジンの停止時に前記吸気弁と前記排気弁
    との開閉状態を制御するエンジンの停止時制御装置にお
    いて、前記吸気カムと前記排気カムとのカム角を検出す
    るカム角センサを設け、前記エンジンの停止時に、前記
    吸気弁と前記排気弁との少なくとも一方が閉状態となる
    位置に前記吸気カムと前記排気カムとの少なくとも一方
    を停止させるように、前記カム軸を回転制御する制御手
    段を設けたことを特徴とするエンジンの停止時制御装
    置。
  2. 【請求項2】 前記制御手段は、前記エンジンの停止時
    に、前記吸気弁と前記排気弁との少なくとも一方が閉状
    態となるように、前記吸気カムと前記排気カムとの少な
    くとも一方の停止位置を予測する予測部を有することを
    特徴とする請求項1に記載のエンジンの停止時制御装
    置。
  3. 【請求項3】 前記制御手段は、前記エンジンの完全停
    止前に、前記吸気カムと前記排気カムとの少なくとも一
    方に回転力を作用するように、前記カム軸を回転制御す
    ることを特徴とする請求項1に記載のエンジンの停止時
    制御装置。
  4. 【請求項4】 前記制御手段は、前記吸気カムと前記排
    気カムとの少なくとも一方に回転力を作用するために、
    回転駆動機構としてのスタータモータを駆動制御して前
    記カム軸を回転制御することを特徴とする請求項1に記
    載のエンジンの停止時制御装置。
  5. 【請求項5】 前記エンジンは、4サイクルで、ダブル
    オーバーヘッドカムシャフト式の3気筒用エンジンであ
    ることを特徴とする請求項1に記載のエンジンの停止時
    制御装置。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2009144830A1 (ja) * 2008-05-26 2009-12-03 トヨタ自動車株式会社 内燃機関の始動装置

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2009144830A1 (ja) * 2008-05-26 2009-12-03 トヨタ自動車株式会社 内燃機関の始動装置

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