JP2004278382A - Starting control system of internal combustion engine - Google Patents

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JP2004278382A JP2003069634A JP2003069634A JP2004278382A JP 2004278382 A JP2004278382 A JP 2004278382A JP 2003069634 A JP2003069634 A JP 2003069634A JP 2003069634 A JP2003069634 A JP 2003069634A JP 2004278382 A JP2004278382 A JP 2004278382A
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Tomohiro Kaneko
智洋 金子
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  • Electrical Control Of Air Or Fuel Supplied To Internal-Combustion Engine (AREA)
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a technology for inexpensively, highly reliably and efficiently reducing a rotational load when starting an internal combustion engine without complicating a mechanism without having influence on a combustion state and ignitability of the internal combustion engine. <P>SOLUTION: This internal combustion engine has a plurality of cylinders (a #1 cylinder to a #4 cylinder), and reduces a pump loss by putting an intake valve and a vent valve in a fully closed state before first time combustion of the respective cylinders on at least its partial cylinder (the #1 cylinder, and the #4 cylinder) when starting the internal combustion engine by a starter motor. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、内燃機関の始動制御システムに関するものである。
【0002】
【従来の技術】
一般的に、内燃機関には、機関弁である吸気弁及び排気弁を駆動するための動弁用カムが配設されている。そして、この動弁用カムには、内燃機関の始動時におけるスタータモータ等の負担を軽減するため、始動時に内燃機関の燃焼室の圧縮圧力を下げるいわゆるデコンプ装置が設けられているものが多い。
【0003】
このようなデコンプ装置は、その多くが遠心力を利用して動弁用カムのベース円上に部材を出没させてカムリフト部を形成することにより、圧縮行程において機関弁を若干開いて圧力を逃がす方式を採っており、その機構としては従来より種々のものが提案されている(例えば、特許文献1、2参照。)。
【0004】
しかし、上記の従来技術においては、燃焼する気筒の圧縮行程において、圧縮比を低下させているために上記デコンプ動作が内燃機関の燃焼状態に影響を及ぼす可能性がある。特にディーゼルエンジンの場合には、圧縮比が低下したことにより着火性の悪化を招く可能性がある。
【0005】
また、上記の従来技術においては、内燃機関が複数の気筒を有する場合の、スタータモータの発生トルクが最も必要となる0回転からの始動時に、燃焼しない気筒における回転負荷の低減がなされておらず、内燃機関全体の回転負荷を効率的に低減することができない。
【0006】
また、上記の従来技術においては動弁用カムに特別なデコンプ機構を具備する必要があるため、機構が複雑になり、コストの上昇及び、信頼性の低下を招くおそれがある。
【0007】
【特許文献1】
特開平11−229839号公報
【特許文献2】
特開平09−184410号公報
【0008】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記従来技術における問題点に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、内燃機関の燃焼状態や着火性に影響を及ぼすことなく、低コストで、機構を複雑化させることなく、高い信頼性をもって、始動時の回転負荷を効率的に低減することができる技術を提供することである。
【0009】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するための本発明は、複数の気筒を有する内燃機関において、初期駆動力付与手段によって内燃機関が始動された時に、少なくともその一部の気筒について、各気筒の初回の燃焼以前には各気筒毎にポンプロスを低減させるものである。
【0010】
そして、本発明においては、複数の気筒を有する内燃機関の始動制御システムであって、前記内燃機関の始動時に該内燃機関に初期駆動力を付与する初期駆動力付与手段と、前記始動時に前記複数の気筒のうち少なくとも一部の気筒につき各気筒の初回燃焼以前に各気筒毎にポンプロスを低減させるポンプロス低減手段と、を備えることを特徴とする。
【0011】
すなわち、複数の気筒を有する内燃機関においては、初期駆動力付与手段によって始動された後、予め定められた所定の順番に従って各気筒において燃料を燃焼させるので、初回に燃焼する時期は各気筒によって異なる。従って、初期駆動力付与手段によって内燃機関が始動された時に少なくとも一部の気筒について、始動後初めて燃焼する以前には、各気筒毎にポンプロスを低減させるのである。
【0012】
このように、各気筒における初めての燃焼以前に限って、各気筒毎にポンプロスを低減させるので、ポンプロスの低減が各気筒の燃焼に影響を及ぼすことがなく、内燃機関全体として効率的に始動時回転負荷を減少させることが可能である。
【0013】
従って、内燃機関がディーゼルエンジンの場合にも、燃焼気筒の圧縮比が低下することにより、着火性が悪化するなどの不具合が生じることもない。
【0014】
そして、始動時回転負荷が減少することから、初期駆動力付与手段が電動のスタータモータである場合には、スタータモータの小型化及びバッテリー容量の低減をすることができ、結果としてコスト低減及び、内燃機関全体としての軽量化を図ることができる。
【0015】
また、本発明においては、前記ポンプロス低減手段は、前記少なくとも一部の気筒の吸気弁及び排気弁を全閉状態または全開状態にすることを特徴とする。
【0016】
すなわち、内燃機関の始動時に、少なくとも一部の気筒において初めて燃焼する以前には、吸気弁及び排気弁を全閉状態にすることによりポンプロスを低減させるものである。
【0017】
この発明は、吸気弁及び排気弁を全閉することによって、密閉された気筒内での空気の弾性のみが残り、空気の吸排気に伴うポンプロスを概略ゼロにすることができる原理に基づいている。
【0018】
このことにより、簡単な制御で、始動時の内燃機関全体の回転負荷を効率的に低減させることが可能となる。
【0019】
また、当該内燃機関が、運転条件に応じて一部の気筒への燃料供給を遮断して休止させる減筒運転に対応している場合には、減筒運転を実施するための機構、制御をそのまま用いることができ、特別な機構や制御装置を必要とせず、低コストで、簡易な構成で、上記効果を得ることが可能である。
【0020】
また、本発明においては、前記ポンプロス低減手段によるポンプロスの低減は、前記初期駆動力付与手段による駆動力の付与開始後、各気筒において初回の燃焼に係る吸気行程が開始されるまでの間行うことを特徴とする。
【0021】
すなわち、各気筒が初回の燃焼に係る吸気行程が開始されるまでの期間に限って各気筒のポンプロスを低減することにより、各気筒のポンプロスを低減させることが燃焼に影響を及ぼす不具合をより確実に防止することができる。
【0022】
また、本発明においては、前記各気筒は、始動当初に燃焼開始制御対象とされる第1の気筒群と始動当初に燃焼開始制御対象とされない第2の気筒群とを有し、前記ポンプロス低減手段は、前記第2の気筒群に属する気筒につきポンプロスを低減させることを特徴とする。
【0023】
すなわち、内燃機関が有する複数の気筒の中で、始動当初に燃焼開始制御される気筒については、始動時に直ちに燃焼の準備のために吸気行程に入る場合もあるので、そのような気筒にはポンプロスを低減せず、始動当初に燃焼開始制御されない気筒に限ってポンプロスを低減することとしたものである。
【0024】
このことにより、内燃機関における迅速な燃焼開始と、内燃機関全体としての始動時回転負荷の減少を両立させることが可能である。
【0025】
また、本発明においては、複数の気筒を有する内燃機関の始動制御システムであって、前記内燃機関の始動時に該内燃機関に初期駆動力を付与する初期駆動力付与手段と、前記初期駆動力付与手段による初期駆動力の付与開始時から吸気弁及び排気弁の開閉動作が行われる弁稼動気筒群と、前記初期駆動力付与手段による初期駆動力の付与開始時から吸気弁及び排気弁が全閉状態とされる弁休止気筒群と、前記駆動力付与手段による駆動力の付与開始後の所定時期に前記弁稼動気筒群の中から該弁稼動気筒群の各気筒がその後に圧縮上死点に達する時期に基づいて始動当初に前記複数の気筒の中で最も早く燃焼開始制御される初期燃焼気筒を決定する初期燃焼気筒決定手段と、前記初期燃焼気筒決定手段により決定された前記初期燃焼気筒から所定の順番に従って前記複数の気筒毎に燃焼開始制御を行う燃焼順序制御手段と、前記初期燃焼気筒決定手段により前記初期燃焼気筒が決定された後であり前記燃焼順序制御手段により所定の順番に従って燃焼開始制御される前記弁休止気筒群の各気筒の初回燃焼の前である期間中に前記弁休止気筒群の各気筒の吸気弁及び排気弁の開閉動作を前記各気筒毎に開始させる吸排気弁始動手段と、を備えることを特徴とする。
【0026】
すなわち、内燃機関の複数の気筒を、初期駆動力付与手段による始動開始時から吸気弁及び排気弁の開閉動作が行われる弁稼動気筒群と、初期駆動力付与手段による始動開始時から吸気弁及び排気弁が全閉状態とされる弁休止気筒群とに分け、最初に燃焼させる気筒を弁稼動気筒群の中から決定することにより、始動初期に内燃機関の複数の気筒のうち最も早く燃焼開始制御される気筒については、始動開始時より燃焼開始のための準備をしておき、複数の気筒のうち最も早く燃焼開始制御されない気筒については、始動開始時には、吸気弁及び排気弁を全閉状態にしておき、ポンプロスを低減させることができるものである。
【0027】
ここで、初期駆動力付与手段による始動開始時から吸気弁及び排気弁の開閉動作が行われる弁稼動気筒群より、その中の各気筒がその後に圧縮上死点に達する時期に基づいて、最も早く燃焼開始制御される気筒を決定するようにしたことにより、弁稼動気筒群の各気筒のピストンの位置がどのような状態にある場合でも、圧縮上死点に最も近い気筒から燃焼を開始することができ、初期駆動力付与手段に長時間の駆動を必要とする可能性が少なく、初期駆動力付与手段への負担を減少させることができる。
【0028】
また、それらの気筒とは別に、始動時に吸気弁及び排気弁を全閉状態にする弁休止気筒群を設けることにより、最初に燃焼させる可能性のない所望数の気筒についてはポンプロスを低減させるので、内燃機関全体としての回転負荷を効率的に減少させることができる。
【0029】
また、初期燃焼気筒決定手段により最初に燃焼開始制御される気筒が決定された時点で燃焼動作制御手段により全ての気筒の燃焼順番が確定するので、弁休止気筒群の各気筒についても、それ以降、該各気筒の初回燃焼の前に吸気弁及び排気弁の開閉を開始し、各気筒の燃焼の準備に入ることとしたものである。
【0030】
このことにより、前記弁休止気筒群の各気筒については、内燃機関全体の燃焼に影響を及ぼさない範囲で、最も長い時間ポンプロスの低減した状態を維持することが可能で、始動時の内燃機関全体の回転負荷を効率的に低減させることが可能である。
【0031】
【発明の実施の形態】
以下に図面を参照して、この発明の好適な実施の形態を例示的に詳しく説明する。ただし、この実施の形態に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対配置などは、特に特定的な記載がない限りは、この発明の範囲をそれらのみに限定する趣旨のものではない。
【0032】
(第1の実施の形態)
図1は、本発明を適用する内燃機関1の概略構成を示す図である。図2は、本実施の形態に係る内燃機関1の気筒21内部の概略構成を示す断面図である。図1において、内燃機関1は、4気筒の水冷式ディーゼルエンジンである。
【0033】
この内燃機関1には初期駆動力付与手段としてのスタータモータ20が備えられており、内燃機関1の始動はこのスタータモータ20の回転駆動力を図示しないタイミングベルトによって、内燃機関1のクランク軸56に伝えることにより開始される。
【0034】
また、内燃機関1には、吸気枝管2が接続され、この吸気枝管2の各枝管が各気筒21の燃焼室30と吸気ポート28を介して連通している。このように構成された吸気系では、エアクリーナボックス4に流入した新気がエアフィルタにて埃や塵を除去された後、吸気管3を経て吸気枝管2へ導かれ、吸気枝管2の各枝管を通って各気筒21の燃焼室30に分配される。
【0035】
一方、内燃機関1には、排気枝管6が接続され、この排気枝管6の各枝管が各気筒21の燃焼室30と排気ポート29を介して連通している。前記排気枝管6は、排気管7に接続され、前記排気管7の途中には排気浄化触媒8が設けられている。このように構成された排気系では、各気筒21の燃焼室30で燃焼された混合気が排気枝管6の各枝管を通って排気管7へ導かれ、排気浄化触媒8に流れ込む。
【0036】
次に、内燃機関1には、気筒毎に1つの燃料噴射弁10が取り付けられている。各燃料噴射弁10は、その噴孔が各気筒21の燃焼室30に臨むよう取り付けられており、燃焼室30内に直接燃料を噴射可能となっている。燃料噴射弁10は、燃料分配管11を介して蓄圧室(コモンレール)12と連通しており、コモンレール12は、燃料通路13を介して図示しない燃料ポンプと連通している。
【0037】
このように構成された燃料噴射系では、燃料ポンプから吐出された燃料がコモンレール12にて所定圧まで蓄圧され、蓄圧された燃料が燃料分配管11を介して燃料噴射弁10に印加される。そして、燃料噴射弁10が開弁されると、蓄圧された燃料が燃焼室30内に噴射される。
【0038】
また、内燃機関1には、機関制御用の電子制御ユニット(ECU:Electronic Control Unit)22が併設されている。ECU22は、双方向性バスによって相互に接続された、CPU、ROM、RAM、入力インタフェース回路、出力インタフェース回路等から構成され、前記入力インタフェース回路には各種のセンサが電気配線を介して接続されている。
【0039】
尚、本実施の形態に係る内燃機関1の吸気弁61及び排気弁62はいわゆるハーフカムレス構造をとっている。
【0040】
図2において、ハーフカムレス構造の気筒21には、吸気弁61及び排気弁62がそれぞれ備え付けられている。吸気弁61については、カム15が回転してカム接触部16に摺接し、当該カム接触部16を上下動させることにより開閉弁動作が行われる。
【0041】
上記した吸気弁61の全閉動作時は、ECU22からの指令により、図示しない弁停止機構への油圧を制御することにより吸気弁61を上昇させた状態で停止させる。
【0042】
一方、排気弁62には、排気弁62を電磁力によって上下動させる電磁駆動部63が連結されている。このような電磁駆動部63を用いた場合には、ECU22からの指令によって、任意のタイミングで、排気弁62を開閉することが可能であり、任意のリフト量だけ開弁することが可能である。
【0043】
従って、排気弁62の全閉動作時は、ECU22からの指令により、電磁駆動部63の駆動信号を制御することにより、排気弁62を上昇させて閉弁する。これらの吸気弁61及び排気弁62の制御方法自体は、公知の技術であるので詳細な説明は省略する。なお、ここで本実施の形態におけるポンプロス低減手段とはECU22、電磁駆動部63、図示しない弁停止機構などを含んで構成される。
【0044】
本実施の形態においては、図2に示したように、吸気弁61はカム15によって、開閉制御し、排気弁62については電磁駆動部63により開閉制御する例を示したが、吸気弁61及び排気弁62の両方が2個のカム15の回転によって制御されてもよいし、吸気弁61及び排気弁62の両方が2個の電磁駆動部63によって制御されてもよい。
【0045】
次に、本実施の形態における気筒判別について説明する。クランク軸56には、その外周に沿って複数の被検歯が形成されているクランク被検ロータ51が装着されており、クランク被検ロータ51の近傍には被検歯の通過を検出するクランクポジションセンサ52が配置されている。このクランクポジションセンサ52は、マグネットピックアップ(MPU)式のセンサであり、被検歯の通過に伴ってクランク角信号を出力する。
【0046】
本実施の形態では、被検歯は10°クランクアングル(CA)間隔で形成されており、クランク軸56が10°CA回転する毎にクランク角信号が出力されるものとする。このクランク角信号によりピストン31の位置を検知することができる。
【0047】
一方、カム15には、その外周の1カ所に被検片54が形成されたカム被検ロータ53が備えられており、カム被検ロータ53の近傍には被検片54の通過を検出するカムポジションセンサ55が配置されている。このカムポジションセンサ55は、MPU式のセンサであり、被検片54の通過に伴って気筒判別信号を出力する。
【0048】
気筒判別信号は、特定気筒、例えば、#1気筒21aが圧縮上死点前90゜に位置する時期を示す信号であり、本実施の形態では、720°CA毎に出力されるものとする。カムポジションセンサ55はECU22と電気配線で接続されており、ECU22は出力された気筒判別信号に基づいて特定気筒が圧縮上死点前90゜を迎える時期を判別する。
【0049】
次に、図3及び図4を参照して、本実施の形態における始動制御について説明する。図3は、本実施の形態における始動制御ルーチンを示すフローチャートである。このルーチンは、キーによる内燃機関1の始動時など、運転者の意思によって内燃機関1の始動要求がなされたときに実行される。
【0050】
図3に示す始動制御ルーチンにおいて、ECU22は、まず、S301で、始動当初に燃焼開始制御対象とされない気筒群の吸気弁61及び排気弁62を閉弁し、いわゆる全閉状態とする。次にS302に進み、始動当初に燃焼開始制御対象とされる気筒群の吸気弁61及び排気弁62の開閉動作を開始する。
【0051】
ここで、本実施の形態においては、内燃機関1の4つの気筒21を始動当初に燃焼開始制御対象とされる気筒群と、始動当初に燃焼開始制御対象とされない気筒群とに予め分けている。具体的には、内燃機関1の4つの気筒21のうち、#2気筒21b及び#3気筒21cを始動当初の燃焼開始制御対象とし、#1気筒21a及び#4気筒21dは始動当初の燃焼開始制御対象としていない。従ってS301では、#1気筒21a及び#4気筒21dの吸気弁61及び排気弁62を全閉状態とし、S302では、#2気筒21b及び#3気筒21cについてのみ吸気弁61及び排気弁62の開閉動作を開始する。
【0052】
次に、S303において初期駆動力付与手段としてのスタータモータ20を回転させる。ここで、最初に燃焼開始制御される気筒21が燃焼を開始した後、内燃機関1が安定して回転を継続するまでの間、クランク軸56をスタータモータ20の駆動力で回転させる。次に、S304において気筒判別が行われる。気筒判別とは前述のように内燃機関1のどの気筒21が圧縮上死点前90゜にいるのかを判別する行程である。
【0053】
次に、S305に進み、前の処理で、圧縮上死点前90゜にいるのが#1気筒21aであれば、S306に進み#3気筒21cに対して燃焼開始制御が開始される。ここで#3気筒21cに対してのみ燃焼開始制御が開始される理由については後述する。
【0054】
この燃焼開始制御は、ECU22内のROMに記憶されたプログラムによって行われ、各気筒21の燃料噴射量や詳細な燃料噴射時期が定められ、圧縮上死点付近の所定時期に所定量の燃料が噴射される。この制御は公知のものであるので詳細な説明は省略する。なお、本実施の形態では、気筒燃焼の順番は、#3、#4、#2、#1のように設定されている。
【0055】
次に、S307に進み、#3気筒21cの後に燃焼する#4気筒21dについて、S306において実施したと同様燃焼開始制御が行われる。そしてS308においては、直後の吸気行程より#4気筒21dの吸気弁61及び排気弁62の開閉動作が開始される。すなわち、#4気筒21dについてはこの吸気行程より、吸気弁61及び排気弁62の全閉状態が解除されたことになる。
【0056】
そしてS309に進み、次に燃焼する#2気筒21bについて燃焼開始制御が行われる。その後、S310において、#1気筒21aにも燃焼開始制御が行われ、次にS311で、直後の吸気行程から、#1気筒21aの吸気弁61及び排気弁62の開閉動作が開始され、#1気筒21aの吸気弁61及び排気弁62の全閉状態が解除される。
【0057】
ここで、4つの気筒21の燃焼開始制御と、吸気弁61及び排気弁62の開閉動作が開始し、内燃機関1が安定して作動したことになるので、最後にS312でスタータモータ20を停止して本ルーチンを抜ける。一方、S304において、判別気筒が#4気筒21dであると判別された場合には、S313に進み#2気筒21bに対して燃焼開始制御が実施される。
【0058】
次に、S314に進み、#2気筒21bの後に燃焼する#1気筒21aについて、S313において実施したと同様燃焼開始制御が行われる。そしてS315において、直後の吸気行程より#1気筒21aの吸気弁61及び排気弁62の開閉動作が開始され、全閉状態が解除される。そしてS316に進み、次に燃焼する#3気筒21cについて燃焼開始制御が行われる。
【0059】
その後、S317において、#4気筒21dにも燃焼開始制御が行われ、次にS318で、直後の吸気行程から、#4気筒21dの吸気弁61及び排気弁62の開閉動作が開始され、全閉状態が解除される。最後にS312でスタータモータ20を停止して本ルーチンを抜ける。
【0060】
なお、本実施の形態における初期燃焼気筒決定手段とは前述の気筒判別に必要なクランクポジションセンサ52、カムポジションセンサ55、ECU22などを含んで構成される。また、燃焼順序制御手段は、上記した順番で各気筒を燃焼させる情報や、燃焼開始制御するプログラムを記憶したROMを有するECU22を含んで構成される。また、本実施の形態における吸排気弁始動手段は、本ルーチンを記憶したROMを有するECU22を含んで構成される。
【0061】
次に図4を用いて、始動制御ルーチンによる動作を詳細に説明する。図4は、内燃機関1に備わった#1気筒21aから#4気筒21dまでについての、始動開始直後の行程を表したタイムチャートである。これらの気筒は夫々吸気、圧縮、膨張、排気の4つの行程を異なった位相で実行する。
【0062】
本実施の形態では前述のように、#2気筒21bまたは#3気筒21cのどちらかに始動当初に燃焼開始制御が行われるように設定されている。従って、#2気筒21b及び#3気筒21cは、始動時より吸気弁61及び排気弁62の開閉を開始する。
【0063】
これは、上記の2つの気筒21については、始動時より吸気弁61及び排気弁62の開閉を開始しないと、最初の燃焼動作に間に合わなくなるからである。具体的な動作としては、ECU22からの指令により、吸気弁61については図示しない弁停止機構への油圧を制御して吸気弁61の上下動を可能とし、排気弁62については、電磁駆動部63への通電を制御して排気弁62の上下動を開始する。
【0064】
なお、この時点では、#1気筒21aと#4気筒21dの吸気弁61及び排気弁62は全閉状態になっている。
【0065】
次に、初期駆動力付与手段であるスタータモータ20が回転を開始し、スタータモータ20の回転動作を図示しないタイミングベルトによってクランク軸56に伝えることによりクランク軸56が回転を開始する。また、それに伴い、各気筒21のピストン31も上下動を開始する。
【0066】
次に図4に示す一点鎖線に相当する時点で気筒判別が行われるが、この気筒判別は、前述のように#1気筒21aまたは#4気筒21dが圧縮上死点に達する90゜手前のタイミングで行われるよう設定されている。
【0067】
このタイミングは、クランクポジションセンサ52からの所定のクランク角信号をECU22が検知することにより検出され、そのときのカムポジションセンサ55からの気筒判別信号が出力されていれば#1気筒21aが、圧縮上死点前90゜の位置にあり、カムポジションセンサ55からの気筒判別信号が出力されていなければ、#4気筒21dが圧縮上死点前90゜であると判断される。
【0068】
図4では、上記気筒判別において#1気筒21aが圧縮上死点前90゜と判別された場合について説明する。上記気筒判別がされた後、前述のようにまず#3気筒21cについて燃焼開始制御が行われる。
【0069】
これは、気筒判別結果が#1気筒21aであった場合には、#2気筒21bよりも#3気筒21cの方が先に圧縮上死点に到達するので、#3気筒21cに最初に燃焼開始制御を行うことによって、最も早期に内燃機関1としての燃焼を開始し、スタータモータ20への負担を減少させるためのものである。
【0070】
その後、#4気筒21dが#1気筒21aよりも先に燃焼することになるので、#4気筒21dについて燃焼開始制御が行われ、その直後の吸気行程より吸気弁61及び排気弁62の開閉を開始する。このことにより、#4気筒21dについての吸気弁61及び排気弁62の全閉状態は解除される。ここで、気筒判別タイミング直後の、#1気筒21aの圧縮上死点において燃焼が行われないのは、時間的に燃焼の準備が間に合わないからである。
【0071】
そして、#4気筒21dの次に燃焼する#2気筒21bについて燃焼開始制御が行われた後、最後に燃焼を開始すべき#1気筒21aについて燃焼開始制御が行われる。その直後に#1気筒21aが吸気行程を迎えると略同時に#4気筒21dが燃焼する。この時に、#1気筒21aの吸気弁61及び排気弁62の開閉を開始し、#1気筒21aの吸気弁61及び排気弁62の全閉状態を解除する。その後、内燃機関1は、前述の順番で燃焼を繰り返すことになる。
【0072】
本実施の形態によれば、始動当初に燃焼開始制御が行われないように設定されている#1気筒21a及び#4気筒21dについてはスタータモータ20による内燃機関1の始動時には、吸気弁61及び排気弁62は全閉状態にしており、気筒判別の後のそれらの気筒21の初回の燃焼に係る吸気行程まで全閉状態を継続するので、吸気ポート28及び排気ポート29からの空気の吸排に伴うポンプロスが生じず、内燃機関1全体としてのポンプロスは低減する。
【0073】
その結果、スタータモータ20の小型化、スタータモータ20を駆動するためのバッテリー容量の低減を図ることができ、コスト及び重量の低減を図ることができる。
【0074】
また、始動当初に燃焼開始制御が行われるように設定された#2気筒21b及び#3気筒21cについては、吸気弁61及び排気弁62は内燃機関1の始動時より開閉動作をしているので、初回燃焼時には、気筒内は通常運転時と同様の圧力状態となり、デコンプ機構によって燃焼する気筒の圧縮比を下げた場合のように、ポンプロスの低減が燃焼する気筒における燃焼状態に影響を及ぼすことがない。特にディーゼルエンジンにおいては圧縮比の低下により着火性が悪化するなどの不具合がない。
【0075】
また、本実施の形態においては、内燃機関1が、従来から燃費向上のため、運転条件に応じて一部の気筒への燃料供給を遮断して休止させる減筒運転に対応している場合には、減筒運転を実施するための機構、制御をそのまま用いることができ、特別な機構や制御装置を必要とせず、低コストで、簡易な構成で、上記効果を得ることが可能である。
【0076】
なお、本実施の形態においては、運転者によるキー操作によって内燃機関1が始動する場合を取り上げたが、いわゆるエコラン制御により内燃機関1が自動停止した後に再始動する場合にも適用することができる。特にこの場合には、内燃機関1が始動する場合に燃焼していない気筒21から低温の空気のみが排出される虞がなく、排気浄化触媒8の触媒床温を低下させるといった不具合も生じない。
【0077】
また、本実施の形態においては、4気筒のディーゼル・エンジンに対して実施したが、6気筒エンジンなど、他の気筒数のエンジンにも適用は可能で、ガソリンエンジンにも適用可能であることはもちろんである。さらには、エンジンと電動モータとによって駆動可能なハイブリッド車両にも適用可能であり、その場合には、初期駆動力付与手段として、ハイブリッド車両においてモータ及び発電機として機能するモータ・ジュネレータを用いてもよい。
【0078】
(第2の実施の形態)
次に、第2の実施の形態について説明する。ここでは、前述の第1の実施の形態と異なる構成について説明し、同様の構成については説明を省略するものとする。その他の構成および作用については第1の実施の形態と同一なので、同一の構成部分については同一の符号を付して、その説明は省略する。
【0079】
本実施の形態においては、前記した最初に燃焼するよう設定されていない気筒21におけるポンプロス低減を別の方法で行う例について説明する。
【0080】
本実施の形態では、図3の始動制御ルーチンのS301において、始動当初に燃焼開始制御が行われるよう設定されていない気筒21における吸気弁61及び排気弁62を全開にする。具体的な動作としては、ECU22からの指令により、吸気弁61については図示しない弁停止機構への油圧を制御して吸気弁61を最大限下降した状態で固定する。排気弁62については、電磁駆動部63への通電を制御し、排気弁62を最大限下降した状態でする。その他の制御については、第1の実施の形態と同様に行う。
【0081】
本実施の形態によれば、燃料噴射及び燃焼が行われていない気筒において、空気の吸排は行われるが、吸気ポート28及び排気ポート29における空気の流路面積が最大となるため、通常の開閉動作をする場合に比較すると大幅にポンプロスを低減させることができる。
【0082】
その結果、第1の実施の形態と同様スタータモータ20の小型化、スタータモータ20を駆動するためのバッテリー容量の低減を図ることができ、コスト及び重量の低減を図ることができる。
【0083】
また、始動当初に燃焼開始制御が行われるよう設定された#2気筒21b及び#3気筒21cについては、ポンプロスの低減が、燃焼する気筒における燃焼状態に影響を及ぼすことがなく、特にディーゼルエンジンにおいては圧縮比の低下により着火性が悪化するなどの不具合がないことも第1の実施の形態と同様である。
【0084】
また、内燃機関1が減筒運転に対応している場合には、第1の実施の形態と同様、減筒運転の実施のための機構、制御をそのまま用いることができ、低コストで、簡易な構成で、上記効果を得ることが可能である。
【0085】
なお、本実施の形態は、いわゆるエコラン制御により内燃機関1が自動停止した後に再始動する場合にも適用することができる。また、6気筒エンジンなど、他の気筒数のエンジンや、ガソリンエンジンにも適用可能である。
【0086】
さらには、エンジンと電動モータとによって駆動可能なハイブリッド車両にも適用可能であり、その場合には、初期駆動力付与手段として、ハイブリッド車両においてモータ及び発電機として機能するモータ・ジュネレータを用いてもよい。
【0087】
【発明の効果】
上述のように本発明にあっては、複数の気筒を有する内燃機関において、初期駆動力付与手段によって内燃機関が始動された時に、少なくともその一部の気筒について、各気筒の初回の燃焼以前には各気筒毎にポンプロスを低減させるので、ポンプロスの低減が各気筒の燃焼に影響を及ぼすことがなく、内燃機関全体として効率的に始動時回転負荷を減少させることが可能である。
【0088】
従って、内燃機関がディーゼルエンジンの場合にも、燃焼気筒の圧縮比が低下することにより、着火性が悪化するなどの不具合が生じることもない。
【0089】
そして、始動時回転負荷が減少することから、初期駆動力付与手段が電動のスタータモータである場合は、スタータモータの小型化及びバッテリー容量の低減をすることができ、結果としてコスト低減及び、内燃機関全体としての軽量化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】図1は、本発明を適用する内燃機関の概略構成を示す図である。
【図2】図2は、本発明における第1の実施の形態に係る内燃機関の気筒内部の概略構成を示す断面図である。
【図3】図3は、本発明における第1の実施の形態に係る始動制御ルーチンを示すフローチャートである。
【図4】図4は、本発明における第1の実施の形態に係る内燃機関に備わった4つの気筒についての、始動開始直後の行程を表したタイムチャートである。
【符号の説明】
1…内燃機関
10…燃料噴射弁
15…カム
20…スタータモータ(初期駆動力付与手段)
21…気筒
22…ECU
28…吸気ポート
29…排気ポート
51…クランク被検ロータ
52…クランクポジションセンサ
53…カム被検ロータ
54…被検片
55…カムポジションセンサ
56…クランク軸
61…吸気弁
62…排気弁
[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a start control system for an internal combustion engine.
[0002]
[Prior art]
Generally, an internal combustion engine is provided with a valve operating cam for driving an intake valve and an exhaust valve which are engine valves. Many of the valve cams are provided with a so-called decompression device that reduces the compression pressure of the combustion chamber of the internal combustion engine at the time of starting in order to reduce the load on the starter motor and the like at the time of starting the internal combustion engine.
[0003]
Many of such decompression devices use a centrifugal force to protrude and retract members on the base circle of the valve operating cam to form a cam lift portion, thereby opening the engine valve slightly in the compression stroke to release pressure. A variety of mechanisms have been proposed (for example, see Patent Documents 1 and 2).
[0004]
However, in the above-described prior art, the decompression operation may affect the combustion state of the internal combustion engine because the compression ratio is reduced in the compression stroke of the burning cylinder. In particular, in the case of a diesel engine, the ignition ratio may be deteriorated due to a decrease in the compression ratio.
[0005]
Further, in the above-described prior art, when the internal combustion engine has a plurality of cylinders, when the engine is started from 0 rotation at which the generated torque of the starter motor is most necessary, the rotational load in the non-combustible cylinder is not reduced. In addition, the rotational load of the entire internal combustion engine cannot be reduced efficiently.
[0006]
Further, in the above-described prior art, since a special decompression mechanism needs to be provided to the valve operating cam, the mechanism becomes complicated, which may lead to an increase in cost and a decrease in reliability.
[0007]
[Patent Document 1]
JP-A-11-229839
[Patent Document 2]
JP 09-184410 A
[0008]
[Problems to be solved by the invention]
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above-described problems in the related art, and an object of the present invention is to provide a low-cost, complicated mechanism without affecting the combustion state and ignitability of an internal combustion engine. It is another object of the present invention to provide a technique capable of efficiently reducing the rotational load at the time of starting with high reliability.
[0009]
[Means for Solving the Problems]
The present invention for achieving the above object, in an internal combustion engine having a plurality of cylinders, when the internal combustion engine is started by the initial driving force applying means, at least some of the cylinders, before the first combustion of each cylinder Is to reduce pump loss for each cylinder.
[0010]
Further, in the present invention, there is provided a start control system for an internal combustion engine having a plurality of cylinders, the initial drive force applying means for applying an initial drive force to the internal combustion engine at the time of starting the internal combustion engine; Pump loss reducing means for reducing a pump loss for each cylinder before the first combustion of each cylinder for at least some of the cylinders.
[0011]
That is, in an internal combustion engine having a plurality of cylinders, after being started by the initial driving force applying means, fuel is burned in each cylinder in a predetermined order, so that the first combustion timing differs for each cylinder. . Therefore, when the internal combustion engine is started by the initial driving force applying means, at least some of the cylinders are reduced in pump loss for each cylinder before burning for the first time after starting.
[0012]
As described above, only before the first combustion in each cylinder, the pump loss is reduced for each cylinder, so that the reduction of the pump loss does not affect the combustion in each cylinder, and the internal combustion engine as a whole is efficiently started during startup. It is possible to reduce the rotational load.
[0013]
Therefore, even when the internal combustion engine is a diesel engine, a problem such as deterioration of ignitability due to a decrease in the compression ratio of the combustion cylinder does not occur.
[0014]
And, since the starting rotational load is reduced, when the initial driving force applying means is an electric starter motor, the size and battery capacity of the starter motor can be reduced, resulting in cost reduction and The weight of the entire internal combustion engine can be reduced.
[0015]
Further, in the present invention, the pump loss reducing means sets the intake valves and the exhaust valves of the at least some of the cylinders to a fully closed state or a fully opened state.
[0016]
That is, at the time of starting the internal combustion engine, before the first combustion in at least some of the cylinders, the pump loss is reduced by fully closing the intake valve and the exhaust valve.
[0017]
The present invention is based on the principle that, by fully closing the intake valve and the exhaust valve, only the elasticity of the air in the closed cylinder remains, and the pump loss accompanying the intake and exhaust of the air can be reduced to substantially zero. .
[0018]
This makes it possible to efficiently reduce the rotational load of the entire internal combustion engine at the time of starting with simple control.
[0019]
Further, when the internal combustion engine supports a reduced-cylinder operation in which fuel supply to some of the cylinders is interrupted and stopped according to operating conditions, a mechanism and control for performing the reduced-cylinder operation are performed. The above effects can be obtained with a simple configuration at low cost without using any special mechanism or control device as it can be used as it is.
[0020]
Further, in the present invention, the pump loss reduction by the pump loss reduction means is performed after the start of the application of the driving force by the initial driving force applying means until the intake stroke relating to the first combustion is started in each cylinder. It is characterized by.
[0021]
That is, by reducing the pump loss of each cylinder only during the period in which each cylinder starts the intake stroke related to the first combustion, it is more certain that the problem that reducing the pump loss of each cylinder affects combustion is reduced. Can be prevented.
[0022]
Further, in the present invention, each of the cylinders has a first cylinder group which is a target of a combustion start control at the start of the engine and a second cylinder group which is not a target of a combustion start control at the start of the engine. The means reduces pump loss for the cylinders belonging to the second cylinder group.
[0023]
That is, among a plurality of cylinders of the internal combustion engine, a cylinder whose combustion start is controlled at the start of the engine may enter the intake stroke immediately in preparation for combustion at the start of the engine. , And the pump loss is reduced only for the cylinders whose combustion start control is not performed at the beginning of the start.
[0024]
As a result, it is possible to achieve both a rapid start of combustion in the internal combustion engine and a decrease in the starting rotational load of the entire internal combustion engine.
[0025]
Further, according to the present invention, there is provided a start control system for an internal combustion engine having a plurality of cylinders, the initial drive force applying means for applying an initial drive force to the internal combustion engine at the time of starting the internal combustion engine; A valve operating cylinder group in which the opening and closing operations of the intake valve and the exhaust valve are performed from the start of the application of the initial driving force by the means, and the intake and exhaust valves are fully closed from the start of the application of the initial driving force by the initial driving force applying means. At a predetermined time after the start of the application of the driving force by the driving force applying unit, each cylinder of the valve operating cylinder group is moved to a compression top dead center. Initial combustion cylinder determining means for determining an initial combustion cylinder whose combustion start control is the earliest among the plurality of cylinders at the beginning of startup based on the timing of reaching, and the initial combustion cylinder determined by the initial combustion cylinder determining means. Combustion order control means for performing combustion start control for each of the plurality of cylinders according to a predetermined order; and after the initial combustion cylinder is determined by the initial combustion cylinder determination means, combustion is performed in a predetermined order by the combustion order control means. An intake / exhaust valve for starting the opening / closing operation of the intake valve and the exhaust valve of each cylinder of the valve-deactivated cylinder group for each of the cylinders during a period before the first combustion of each cylinder of the valve-deactivated cylinder group to be controlled to start. Starting means.
[0026]
That is, a plurality of cylinders of the internal combustion engine, a group of valve operating cylinders in which the opening and closing operations of the intake valve and the exhaust valve are performed from the start of the start by the initial driving force applying unit, Dividing into a valve-deactivated cylinder group in which the exhaust valve is fully closed and deciding the cylinder to be burned first from the valve-operating cylinder group, the earliest start of combustion among the plurality of cylinders of the internal combustion engine in the early stage of starting The cylinders to be controlled are prepared for the start of combustion from the start of the start. For the cylinders of which the start of combustion is not controlled earliest among the plurality of cylinders, the intake and exhaust valves are fully closed at the start of the start. By doing so, the pump loss can be reduced.
[0027]
Here, from the valve operating cylinder group in which the opening and closing operations of the intake valve and the exhaust valve are performed from the start of the start by the initial driving force applying means, based on the timing when each of the cylinders thereafter reaches the compression top dead center, By determining the cylinder whose combustion start control is performed early, the combustion is started from the cylinder closest to the compression top dead center regardless of the state of the piston of each cylinder of the valve operating cylinder group in any state. Therefore, there is little possibility that the initial driving force applying means needs to be driven for a long time, and the burden on the initial driving force applying means can be reduced.
[0028]
In addition, by providing a valve-stop cylinder group that completely closes the intake valve and the exhaust valve at the time of starting separately from those cylinders, the pump loss is reduced for a desired number of cylinders that are not likely to burn first. Thus, the rotational load of the entire internal combustion engine can be efficiently reduced.
[0029]
Further, the combustion operation control means determines the combustion order of all cylinders at the time when the first cylinder to be subjected to combustion control is determined first by the initial combustion cylinder determination means. The opening and closing of the intake valve and the exhaust valve are started before the first combustion of each cylinder, and preparation for combustion of each cylinder is started.
[0030]
Thus, for each cylinder of the valve deactivated cylinder group, it is possible to maintain the pump loss reduced state for the longest time within a range that does not affect the combustion of the entire internal combustion engine. Can be efficiently reduced.
[0031]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Preferred embodiments of the present invention will be illustratively described in detail below with reference to the drawings. However, the dimensions, materials, shapes, relative arrangements, and the like of the components described in this embodiment are not intended to limit the scope of the present invention thereto unless otherwise specified. Absent.
[0032]
(First Embodiment)
FIG. 1 is a diagram showing a schematic configuration of an internal combustion engine 1 to which the present invention is applied. FIG. 2 is a cross-sectional view showing a schematic configuration inside cylinder 21 of internal combustion engine 1 according to the present embodiment. In FIG. 1, an internal combustion engine 1 is a four-cylinder water-cooled diesel engine.
[0033]
The internal combustion engine 1 is provided with a starter motor 20 as an initial driving force applying means. When the internal combustion engine 1 is started, the rotation driving force of the starter motor 20 is transmitted by a timing belt (not shown) to the crankshaft 56 of the internal combustion engine 1. It starts by telling.
[0034]
An intake branch pipe 2 is connected to the internal combustion engine 1, and each branch pipe of the intake branch pipe 2 communicates with a combustion chamber 30 of each cylinder 21 via an intake port 28. In the intake system configured as described above, fresh air that has flowed into the air cleaner box 4 is guided to the intake branch pipe 2 via the intake pipe 3 after dust and dust are removed by the air filter, and The fuel is distributed to the combustion chamber 30 of each cylinder 21 through each branch pipe.
[0035]
On the other hand, an exhaust branch pipe 6 is connected to the internal combustion engine 1, and each branch pipe of the exhaust branch pipe 6 communicates with a combustion chamber 30 of each cylinder 21 via an exhaust port 29. The exhaust branch pipe 6 is connected to an exhaust pipe 7, and an exhaust purification catalyst 8 is provided in the exhaust pipe 7. In the exhaust system configured as described above, the air-fuel mixture burned in the combustion chamber 30 of each cylinder 21 is guided to the exhaust pipe 7 through each branch pipe of the exhaust branch pipe 6 and flows into the exhaust purification catalyst 8.
[0036]
Next, one fuel injection valve 10 is attached to the internal combustion engine 1 for each cylinder. Each fuel injection valve 10 is mounted so that its injection hole faces the combustion chamber 30 of each cylinder 21, and can directly inject fuel into the combustion chamber 30. The fuel injection valve 10 communicates with a pressure accumulation chamber (common rail) 12 via a fuel distribution pipe 11, and the common rail 12 communicates with a fuel pump (not shown) via a fuel passage 13.
[0037]
In the fuel injection system configured as described above, the fuel discharged from the fuel pump is accumulated in the common rail 12 to a predetermined pressure, and the accumulated fuel is applied to the fuel injection valve 10 through the fuel distribution pipe 11. Then, when the fuel injection valve 10 is opened, the accumulated fuel is injected into the combustion chamber 30.
[0038]
The internal combustion engine 1 is also provided with an electronic control unit (ECU: Electronic Control Unit) 22 for engine control. The ECU 22 includes a CPU, a ROM, a RAM, an input interface circuit, an output interface circuit, and the like, which are interconnected by a bidirectional bus. Various sensors are connected to the input interface circuit via electric wiring. I have.
[0039]
In addition, the intake valve 61 and the exhaust valve 62 of the internal combustion engine 1 according to the present embodiment have a so-called half camless structure.
[0040]
In FIG. 2, an intake valve 61 and an exhaust valve 62 are provided in a cylinder 21 having a half camless structure, respectively. With respect to the intake valve 61, the cam 15 rotates and comes into sliding contact with the cam contact portion 16, and the cam contact portion 16 is moved up and down to perform the opening / closing valve operation.
[0041]
At the time of the above-described full closing operation of the intake valve 61, the intake valve 61 is stopped in a raised state by controlling the oil pressure to a valve stop mechanism (not shown) according to a command from the ECU 22.
[0042]
On the other hand, an electromagnetic drive unit 63 that moves the exhaust valve 62 up and down by electromagnetic force is connected to the exhaust valve 62. When such an electromagnetic drive unit 63 is used, the exhaust valve 62 can be opened and closed at an arbitrary timing by a command from the ECU 22, and can be opened by an arbitrary lift amount. .
[0043]
Therefore, when the exhaust valve 62 is fully closed, the drive signal of the electromagnetic drive unit 63 is controlled by a command from the ECU 22 to raise and close the exhaust valve 62. Since the control method of the intake valve 61 and the exhaust valve 62 is a known technique, a detailed description thereof will be omitted. Here, the pump loss reducing means in the present embodiment includes the ECU 22, the electromagnetic drive unit 63, a valve stop mechanism (not shown), and the like.
[0044]
In the present embodiment, as shown in FIG. 2, an example is shown in which the intake valve 61 is controlled to open and close by the cam 15, and the exhaust valve 62 is controlled to be opened and closed by the electromagnetic drive unit 63. Both the exhaust valve 62 may be controlled by the rotation of the two cams 15, and both the intake valve 61 and the exhaust valve 62 may be controlled by the two electromagnetic drive units 63.
[0045]
Next, the cylinder discrimination in the present embodiment will be described. A crank test rotor 51 having a plurality of test teeth formed along its outer periphery is mounted on the crankshaft 56. A crank for detecting passage of the test teeth is provided near the crank test rotor 51. A position sensor 52 is provided. The crank position sensor 52 is a magnet pickup (MPU) type sensor, and outputs a crank angle signal as the subject teeth pass.
[0046]
In the present embodiment, the teeth to be inspected are formed at 10 ° crank angle (CA) intervals, and a crank angle signal is output each time the crankshaft 56 rotates 10 ° CA. The position of the piston 31 can be detected from the crank angle signal.
[0047]
On the other hand, the cam 15 is provided with a cam test rotor 53 having a test piece 54 formed at one place on the outer periphery thereof, and detects the passage of the test piece 54 near the cam test rotor 53. A cam position sensor 55 is provided. The cam position sensor 55 is an MPU-type sensor, and outputs a cylinder discrimination signal as the test piece 54 passes.
[0048]
The cylinder discrimination signal is a signal indicating a time when a specific cylinder, for example, the # 1 cylinder 21a is located 90 ° before the compression top dead center, and is output every 720 ° CA in the present embodiment. The cam position sensor 55 is connected to the ECU 22 by electric wiring, and the ECU 22 determines the time when the specific cylinder reaches 90 ° before the compression top dead center based on the output cylinder determination signal.
[0049]
Next, the start control according to the present embodiment will be described with reference to FIGS. FIG. 3 is a flowchart illustrating a start control routine according to the present embodiment. This routine is executed when a request to start the internal combustion engine 1 is made by the driver's intention, such as when starting the internal combustion engine 1 by a key.
[0050]
In the start control routine shown in FIG. 3, first, in S301, the ECU 22 closes the intake valves 61 and the exhaust valves 62 of the cylinder group that are not subjected to the combustion start control at the beginning of the start, so as to be in a so-called fully closed state. Next, the process proceeds to S302, in which the opening and closing operation of the intake valve 61 and the exhaust valve 62 of the cylinder group to be subjected to the combustion start control at the beginning of the start is started.
[0051]
Here, in the present embodiment, the four cylinders 21 of the internal combustion engine 1 are divided in advance into a group of cylinders to be subjected to combustion start control at the beginning of the start and a group of cylinders not to be subjected to combustion start at the start of the start. . Specifically, among the four cylinders 21 of the internal combustion engine 1, the # 2 cylinder 21b and the # 3 cylinder 21c are set as the combustion start control targets at the start of the start, and the # 1 cylinder 21a and # 4 cylinder 21d start the combustion start at the start of the start. Not controlled. Therefore, in S301, the intake valves 61 and the exhaust valves 62 of the # 1 cylinder 21a and the # 4 cylinder 21d are fully closed, and in S302, the opening and closing of the intake valves 61 and the exhaust valves 62 only for the # 2 cylinder 21b and the # 3 cylinder 21c. Start operation.
[0052]
Next, in S303, the starter motor 20 as the initial driving force applying means is rotated. Here, the crankshaft 56 is rotated by the driving force of the starter motor 20 until the internal combustion engine 1 continues to rotate stably after the cylinder 21 whose combustion start control is first started. Next, cylinder determination is performed in S304. The cylinder discrimination is a process of discriminating which cylinder 21 of the internal combustion engine 1 is 90 ° before the compression top dead center as described above.
[0053]
Next, proceeding to S305, if it is the # 1 cylinder 21a that is 90 ° before the compression top dead center in the previous process, the process proceeds to S306, and the combustion start control is started for the # 3 cylinder 21c. The reason why the combustion start control is started only for the # 3 cylinder 21c will be described later.
[0054]
This combustion start control is performed by a program stored in a ROM in the ECU 22, a fuel injection amount and detailed fuel injection timing of each cylinder 21 are determined, and a predetermined amount of fuel is supplied at a predetermined time near the compression top dead center. It is injected. Since this control is known, a detailed description thereof will be omitted. In this embodiment, the order of cylinder combustion is set as # 3, # 4, # 2, # 1.
[0055]
Next, the process proceeds to S307, in which the combustion start control is performed on the # 4 cylinder 21d burning after the # 3 cylinder 21c in the same manner as in S306. Then, in S308, the opening / closing operation of the intake valve 61 and the exhaust valve 62 of the # 4 cylinder 21d is started from the immediately following intake stroke. That is, for the # 4 cylinder 21d, the fully closed state of the intake valve 61 and the exhaust valve 62 has been released from this intake stroke.
[0056]
Then, the process proceeds to S309, in which combustion start control is performed for the # 2 cylinder 21b that will burn next. Thereafter, in S310, the combustion start control is also performed on the # 1 cylinder 21a. Then, in S311, the opening / closing operation of the intake valve 61 and the exhaust valve 62 of the # 1 cylinder 21a is started immediately after the intake stroke. The fully closed state of the intake valve 61 and the exhaust valve 62 of the cylinder 21a is released.
[0057]
Here, the combustion start control of the four cylinders 21 and the opening / closing operation of the intake valve 61 and the exhaust valve 62 are started, and the internal combustion engine 1 is operated stably. Finally, the starter motor 20 is stopped in S312. To exit this routine. On the other hand, in S304, when it is determined that the determined cylinder is the # 4 cylinder 21d, the process proceeds to S313, and the combustion start control is performed on the # 2 cylinder 21b.
[0058]
Next, the process proceeds to S314, in which the combustion start control is performed on the # 1 cylinder 21a that burns after the # 2 cylinder 21b in the same manner as that performed in S313. Then, in S315, the opening / closing operation of the intake valve 61 and the exhaust valve 62 of the # 1 cylinder 21a is started from the immediately following intake stroke, and the fully closed state is released. Then, the process proceeds to S316, in which combustion start control is performed for the # 3 cylinder 21c to be burned next.
[0059]
Thereafter, in S317, the combustion start control is also performed on the # 4 cylinder 21d. Then, in S318, the opening / closing operation of the intake valve 61 and the exhaust valve 62 of the # 4 cylinder 21d is started immediately after the intake stroke, and the cylinder is fully closed. The state is released. Finally, in step S312, the starter motor 20 is stopped, and the routine exits.
[0060]
Note that the initial combustion cylinder determining means in the present embodiment includes the crank position sensor 52, the cam position sensor 55, the ECU 22, and the like necessary for the above-described cylinder discrimination. The combustion order control means is configured to include the ECU 22 having a ROM storing a program for burning each cylinder in the above-described order and a program for controlling combustion start. Further, the intake / exhaust valve starting means in the present embodiment is configured to include the ECU 22 having a ROM storing this routine.
[0061]
Next, the operation of the start control routine will be described in detail with reference to FIG. FIG. 4 is a time chart showing the stroke immediately after the start of the start for the # 1 cylinder 21a to the # 4 cylinder 21d provided in the internal combustion engine 1. Each of these cylinders executes four strokes of intake, compression, expansion, and exhaust at different phases.
[0062]
In the present embodiment, as described above, it is set so that the combustion start control is performed in either the # 2 cylinder 21b or the # 3 cylinder 21c at the beginning of the start. Therefore, the # 2 cylinder 21b and the # 3 cylinder 21c start opening and closing the intake valve 61 and the exhaust valve 62 from the start.
[0063]
This is because, for the two cylinders 21 described above, unless the opening and closing of the intake valve 61 and the exhaust valve 62 is started from the time of starting, it is impossible to catch up with the first combustion operation. As a specific operation, in response to a command from the ECU 22, the intake valve 61 is controlled by a hydraulic pressure to a valve stop mechanism (not shown) so that the intake valve 61 can be moved up and down. The up / down movement of the exhaust valve 62 is started by controlling the supply of current to the exhaust valve 62.
[0064]
At this time, the intake valves 61 and the exhaust valves 62 of the # 1 cylinder 21a and the # 4 cylinder 21d are fully closed.
[0065]
Next, the starter motor 20 as the initial driving force applying means starts rotating, and the rotation of the starter motor 20 is transmitted to the crankshaft 56 by a timing belt (not shown), whereby the crankshaft 56 starts rotating. Accordingly, the piston 31 of each cylinder 21 also starts to move up and down.
[0066]
Next, cylinder discrimination is performed at a time corresponding to the one-dot chain line shown in FIG. 4, and this cylinder discrimination is performed at a timing 90 ° before the # 1 cylinder 21a or # 4 cylinder 21d reaches the compression top dead center as described above. It is set to be performed in.
[0067]
This timing is detected by the ECU 22 detecting a predetermined crank angle signal from the crank position sensor 52. If the cylinder discrimination signal is output from the cam position sensor 55 at that time, the # 1 cylinder 21a is compressed. If the cylinder is at a position 90 ° before top dead center and no cylinder discrimination signal is output from the cam position sensor 55, it is determined that the # 4 cylinder 21d is 90 ° before compression top dead center.
[0068]
FIG. 4 illustrates a case where the # 1 cylinder 21a is determined to be 90 ° before the compression top dead center in the cylinder determination. After the cylinder discrimination is performed, the combustion start control is first performed for the # 3 cylinder 21c as described above.
[0069]
This is because when the cylinder discrimination result is # 1 cylinder 21a, the # 3 cylinder 21c reaches the compression top dead center earlier than the # 2 cylinder 21b, so that the # 3 cylinder 21c burns first. By performing the start control, the combustion as the internal combustion engine 1 is started at the earliest time, and the load on the starter motor 20 is reduced.
[0070]
After that, since the # 4 cylinder 21d burns before the # 1 cylinder 21a, the combustion start control is performed for the # 4 cylinder 21d, and the opening and closing of the intake valve 61 and the exhaust valve 62 are performed from the intake stroke immediately after that. Start. As a result, the fully closed state of the intake valve 61 and the exhaust valve 62 for the # 4 cylinder 21d is released. Here, the reason why the combustion is not performed at the compression top dead center of the # 1 cylinder 21a immediately after the cylinder discrimination timing is that the preparation for combustion cannot be made in time.
[0071]
Then, after the combustion start control is performed on the # 2 cylinder 21b that burns next to the # 4 cylinder 21d, the combustion start control is performed on the # 1 cylinder 21a that should start combustion last. Immediately thereafter, when the # 1 cylinder 21a reaches the intake stroke, the # 4 cylinder 21d burns almost simultaneously. At this time, the opening and closing of the intake valve 61 and the exhaust valve 62 of the # 1 cylinder 21a are started, and the fully closed state of the intake valve 61 and the exhaust valve 62 of the # 1 cylinder 21a is released. Thereafter, the internal combustion engine 1 repeats combustion in the order described above.
[0072]
According to the present embodiment, for the # 1 cylinder 21a and the # 4 cylinder 21d that are set so that the combustion start control is not performed at the beginning of the start, when the starter motor 20 starts the internal combustion engine 1, the intake valves 61 and The exhaust valve 62 is in the fully closed state, and the exhaust valve 62 is kept in the fully closed state until the intake stroke related to the first combustion of the cylinders 21 after the cylinder discrimination, so that the air is exhausted from the intake port 28 and the exhaust port 29. No accompanying pump loss occurs, and the pump loss of the internal combustion engine 1 as a whole is reduced.
[0073]
As a result, the size of the starter motor 20 can be reduced, the capacity of the battery for driving the starter motor 20 can be reduced, and the cost and weight can be reduced.
[0074]
Further, regarding the # 2 cylinder 21b and the # 3 cylinder 21c which are set so that the combustion start control is performed at the beginning of the start, the intake valve 61 and the exhaust valve 62 open and close from the start of the internal combustion engine 1 because the intake valve 61 and the exhaust valve 62 operate. During the initial combustion, the pressure inside the cylinder is the same as in normal operation, and the reduction in pump loss affects the combustion state in the burning cylinder as in the case where the compression ratio of the cylinder burning by the decompression mechanism is reduced. There is no. In particular, in a diesel engine, there is no problem such as deterioration of ignitability due to a decrease in compression ratio.
[0075]
Further, in the present embodiment, in the case where the internal combustion engine 1 corresponds to the reduced cylinder operation in which the fuel supply to some of the cylinders is interrupted and stopped according to the operating conditions in order to improve the fuel efficiency, conventionally. Can use the mechanism and control for performing the reduced-cylinder operation as they are, without the need for a special mechanism or control device, can achieve the above effects with a low-cost and simple configuration.
[0076]
In this embodiment, the case where the internal combustion engine 1 is started by the driver's key operation has been described, but the present invention can also be applied to the case where the internal combustion engine 1 is automatically stopped by so-called eco-run control and then restarted. . In particular, in this case, when the internal combustion engine 1 is started, there is no possibility that only low-temperature air is discharged from the unburned cylinders 21, and a problem such as lowering the catalyst bed temperature of the exhaust purification catalyst 8 does not occur.
[0077]
In this embodiment, the present invention is applied to a four-cylinder diesel engine. However, the present invention can be applied to an engine having another number of cylinders such as a six-cylinder engine. Of course. Furthermore, the present invention is also applicable to a hybrid vehicle that can be driven by an engine and an electric motor. In this case, a motor generator that functions as a motor and a generator in the hybrid vehicle may be used as the initial driving force applying unit. Good.
[0078]
(Second embodiment)
Next, a second embodiment will be described. Here, a configuration different from the above-described first embodiment will be described, and a description of the same configuration will be omitted. Other configurations and operations are the same as those of the first embodiment, and therefore, the same components will be denoted by the same reference characters and description thereof will be omitted.
[0079]
In the present embodiment, an example will be described in which the pump loss in the cylinder 21 not set to burn first is reduced by another method.
[0080]
In the present embodiment, in S301 of the start control routine in FIG. 3, the intake valve 61 and the exhaust valve 62 of the cylinder 21 that is not set to perform the combustion start control at the beginning of the start are fully opened. As a specific operation, the hydraulic pressure to the valve stop mechanism (not shown) is controlled for the intake valve 61 in accordance with a command from the ECU 22, and the intake valve 61 is fixed in a state of being lowered to the maximum. With respect to the exhaust valve 62, energization to the electromagnetic drive unit 63 is controlled, and the exhaust valve 62 is lowered to the maximum. Other controls are performed in the same manner as in the first embodiment.
[0081]
According to the present embodiment, although air is sucked and exhausted in a cylinder in which fuel injection and combustion are not performed, the air passage area in the intake port 28 and the exhaust port 29 is maximized. The pump loss can be greatly reduced as compared with the case of operating.
[0082]
As a result, as in the first embodiment, the size of the starter motor 20 can be reduced, the battery capacity for driving the starter motor 20 can be reduced, and the cost and weight can be reduced.
[0083]
Further, for the # 2 cylinder 21b and the # 3 cylinder 21c set so that the combustion start control is performed at the beginning of the start, the reduction of the pump loss does not affect the combustion state of the burning cylinder. As in the first embodiment, there is no problem such as deterioration of ignitability due to a decrease in compression ratio.
[0084]
Further, when the internal combustion engine 1 is compatible with the reduced cylinder operation, the mechanism and control for performing the reduced cylinder operation can be used as they are, similarly to the first embodiment, and the cost and the cost are reduced. With such a configuration, the above effect can be obtained.
[0085]
The present embodiment can also be applied to a case where the internal combustion engine 1 is automatically stopped and restarted by so-called eco-run control. Further, the present invention can be applied to an engine having another number of cylinders, such as a six-cylinder engine, and a gasoline engine.
[0086]
Furthermore, the present invention is also applicable to a hybrid vehicle that can be driven by an engine and an electric motor. In this case, a motor generator that functions as a motor and a generator in the hybrid vehicle may be used as the initial driving force applying unit. Good.
[0087]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, in an internal combustion engine having a plurality of cylinders, when the internal combustion engine is started by the initial driving force applying means, at least a part of the cylinders is activated before the first combustion of each cylinder. Reduces the pump loss for each cylinder, so that the reduction of the pump loss does not affect the combustion of each cylinder, and it is possible to efficiently reduce the starting rotational load of the entire internal combustion engine.
[0088]
Therefore, even when the internal combustion engine is a diesel engine, a problem such as deterioration of ignitability due to a decrease in the compression ratio of the combustion cylinder does not occur.
[0089]
When the initial driving force applying means is an electric starter motor, the starter motor can be downsized and the battery capacity can be reduced because the starting rotational load is reduced. As a result, cost and internal combustion can be reduced. The weight of the entire engine can be reduced.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram showing a schematic configuration of an internal combustion engine to which the present invention is applied.
FIG. 2 is a sectional view showing a schematic configuration inside a cylinder of the internal combustion engine according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a flowchart illustrating a start control routine according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a time chart showing a stroke immediately after start of starting for four cylinders provided in the internal combustion engine according to the first embodiment of the present invention.
[Explanation of symbols]
1. Internal combustion engine
10. Fuel injection valve
15 ... Cam
20 Starter motor (initial driving force applying means)
21 ... cylinder
22 ... ECU
28 ... intake port
29… Exhaust port
51 ... Crank test rotor
52 ... Crank position sensor
53 ... Cam inspection rotor
54 ... Test piece
55 ... Cam position sensor
56 ... Crankshaft
61 ... intake valve
62 ... exhaust valve

Claims (5)

複数の気筒を有する内燃機関の始動制御システムであって、
前記内燃機関の始動時に該内燃機関に初期駆動力を付与する初期駆動力付与手段と、
前記始動時に、前記複数の気筒のうち少なくとも一部の気筒につき、各気筒の初回燃焼以前に各気筒毎にポンプロスを低減させるポンプロス低減手段と、
を備えることを特徴とする内燃機関の始動制御システム。
A start control system for an internal combustion engine having a plurality of cylinders,
Initial driving force applying means for applying an initial driving force to the internal combustion engine at the time of starting the internal combustion engine,
At the time of the start, for at least some of the plurality of cylinders, a pump loss reducing means for reducing a pump loss for each cylinder before the first combustion of each cylinder,
A start control system for an internal combustion engine, comprising:
前記ポンプロス低減手段は、
前記少なくとも一部の気筒の吸気弁及び排気弁を全閉状態または全開状態にすることを特徴とする請求項1に記載の内燃機関の始動制御システム。
The pump loss reducing means,
The start control system for an internal combustion engine according to claim 1, wherein the intake valves and the exhaust valves of the at least some of the cylinders are set to a fully closed state or a fully opened state.
前記ポンプロス低減手段によるポンプロスの低減は、前記初期駆動力付与手段による駆動力の付与開始後、各気筒において初回の燃焼に係る吸気行程が開始されるまでの間行うことを特徴とする請求項1または2に記載の内燃機関の始動制御システム。2. The method according to claim 1, wherein the step of reducing the pump loss by the pump loss reducing unit is performed from the start of the application of the driving force by the initial driving force applying unit to the start of the intake stroke related to the first combustion in each cylinder. Or a start control system for an internal combustion engine according to item 2. 前記各気筒は、始動当初に燃焼開始制御対象とされる第1の気筒群と、始動当初に燃焼開始制御対象とされない第2の気筒群と、を有し
前記ポンプロス低減手段は、前記第2の気筒群に属する気筒につきポンプロスを低減させることを特徴とする請求項1,2または3に記載の内燃機関の始動制御システム。
Each of the cylinders includes a first group of cylinders that are not subject to combustion start control at the beginning of the start and a second group of cylinders that are not subject to combustion start control at the beginning of the start. 4. The start control system for an internal combustion engine according to claim 1, wherein the pump loss is reduced for the cylinders belonging to the cylinder group.
複数の気筒を有する内燃機関の始動制御システムであって、
前記内燃機関の始動時に該内燃機関に初期駆動力を付与する初期駆動力付与手段と、
前記初期駆動力付与手段による初期駆動力の付与開始時から吸気弁及び排気弁の開閉動作が行われる弁稼動気筒群と、
前記初期駆動力付与手段による初期駆動力の付与開始時から吸気弁及び排気弁が全閉状態とされる弁休止気筒群と、
前記駆動力付与手段による駆動力の付与開始後の所定時期に、前記弁稼動気筒群の中から、該弁稼動気筒群の各気筒がその後に圧縮上死点に達する時期に基づいて、始動当初に前記複数の気筒の中で最も早く燃焼開始制御される初期燃焼気筒を決定する初期燃焼気筒決定手段と、
前記初期燃焼気筒決定手段により決定された前記初期燃焼気筒から、所定の順番に従って前記複数の気筒毎に燃焼開始制御を行う燃焼順序制御手段と、
前記初期燃焼気筒決定手段により前記初期燃焼気筒が決定された後であり、前記燃焼順序制御手段により所定の順番に従って燃焼開始制御される前記弁休止気筒群の各気筒の初回燃焼の前である期間中に、前記弁休止気筒群の各気筒の吸気弁及び排気弁の開閉動作を前記各気筒毎に開始させる吸排気弁始動手段と、
を備えることを特徴とする内燃機関の始動制御システム。
A start control system for an internal combustion engine having a plurality of cylinders,
Initial driving force applying means for applying an initial driving force to the internal combustion engine at the time of starting the internal combustion engine,
A valve operating cylinder group in which the opening and closing operations of the intake valve and the exhaust valve are performed from the start of applying the initial driving force by the initial driving force applying unit,
A valve rest cylinder group in which the intake valve and the exhaust valve are fully closed from the start of the application of the initial driving force by the initial driving force applying means,
At a predetermined time after the start of the application of the driving force by the driving force applying means, from the valve operating cylinder group, based on the timing at which each cylinder of the valve operating cylinder group subsequently reaches the compression top dead center, the engine is initially started. Initial combustion cylinder determining means for determining an initial combustion cylinder for which combustion start control is performed earliest among the plurality of cylinders,
From the initial combustion cylinder determined by the initial combustion cylinder determination means, combustion order control means for performing combustion start control for each of the plurality of cylinders according to a predetermined order,
A period after the initial combustion cylinder is determined by the initial combustion cylinder determining means and before the first combustion of each cylinder of the valve-disabled cylinder group whose combustion start is controlled according to a predetermined order by the combustion order control means. Intake / exhaust valve starting means for starting opening / closing operation of an intake valve and an exhaust valve of each cylinder of the valve deactivated cylinder group for each of the cylinders,
A start control system for an internal combustion engine, comprising:
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