JP2004301082A - Engine starting system - Google Patents

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Hiroyuki Yamamoto
博之 山本
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To reverse an engine a little in restarting the engine before combustion in a cylinder in an expansion stroke to ensure an effective stroke of an piston, particularly, in reverse rotation, and thereby to reduce compression resistance in a starting period thereafter. <P>SOLUTION: An engine starting system has an intake valve closing timing variable means 13 for varying closing timing of an intake valve, and an ECU 30 for performing a start control. In restarting the engine, the ECU 30 controls to perform combustion of a cylinder in a compression stroke to operate the engine in a reverse rotation direction, before controlling to perform combustion of the cylinder in the expansion stroke and to rotate the engine in a normal direction and then to start the engine. Particularly, the ECU controls to advance intake valve closing timing when the engine is operated in the reverse rotation direction at initial starting, and controls the intake valve closing timing to retard from a top dead center by a predetermined angle in the starting period thereafter. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、アイドリング時等に自動的にエンジンをいったん停止させ、その後に自動的に再始動させるエンジンの始動装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
近年、燃費低減およびCO排出量抑制等のため、アイドル時に自動的にエンジンをいったん停止させ、その後に発進操作等の再始動条件が成立したときに自動的にエンジンを再始動させるようにしたエンジンの始動装置が開発されてきている。
【0003】
このようにエンジン停止後に自動的に再始動させる場合に、発進操作等に応じて即座に始動させることが要求されるため、始動用のモータによりエンジン出力軸を駆動するクランキングを経てエンジンを始動させるような、始動完了までにかなりの時間を要する従来の一般的な始動の方法は好ましくない。
【0004】
そこで、停止状態のエンジンの特定気筒に燃料を供給して着火、燃焼を行わせ、そのエネルギーでエンジンが即時的に始動されるようにすることが望ましい。この場合、エンジン停止中に膨張行程にある気筒に燃料を供給して燃焼を行わせるようにすればその燃焼のエネルギーをエンジン正転方向に作用させることができる。しかし、エンジン作動中であれば燃焼室内が高圧縮状態となってから燃焼が行われるので大きなエネルギーが得られるが、エンジン停止中には膨張行程の気筒から空気が洩出して燃焼室内の圧力が低下するため、その低い圧力の燃焼室内に燃料を供給して燃焼を行わせても始動に必要なエネルギーが充分に得られない場合が多い。
【0005】
このような問題の対策として、多気筒エンジンにおいてエンジン停止時に圧縮行程にある気筒に対して初回の燃焼を実行して当該気筒のピストンを下死点前の位置まで押し下げ、それに伴い膨張行程にある気筒のピストンが上死点に近づくことによって当該気筒の筒内圧力を高めるようにした上で、この膨張行程の気筒に対して燃料を噴射させて点火、燃焼を行わせ、こうしてエンジン正転方向に作用する燃焼エネルギーを増大させるように工夫したものも提案されている(例えば特許文献1参照)。
【0006】
【特許文献1】
国際公開第01/81759号パンフレット
【0007】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記特許文献1に示されるような始動装置による場合、始動初期に圧縮行程での燃焼により当該気筒のピストンを押し下げてエンジンを逆転させるときに、下死点に近い位置まで当該気筒のピストンの有効ストロークを確保して膨張行程の気筒の圧縮圧力を高め得るようにすることが望ましいが、一般にエンジンの吸気弁の閉時期は下死点よりある程度遅角側(圧縮行程側)に設定されているので、エンジン逆転方向の作動によって圧縮行程の気筒のピストンが下死点側に移動したとき、吸気弁の閉時期より進角側まで移動すると吸気弁が開いてしまって、燃焼圧がピストンに有効に作用しなくなる。このため、ピストンの有効ストロークが制限される。この点で改善の余地がある。
【0008】
また、このようなエンジン逆転動作の後にエンジンが正転方向に駆動されて次第に回転数が高められる始動期間中は、圧縮圧力が高いと圧縮上死点を乗り越えにくくなるので、圧縮圧力を比較的低く抑えることが好ましく、このような点でも改善の余地がある。
【0009】
本発明は上記の事情に鑑み、エンジンの始動初期に圧縮行程気筒での燃焼により当該気筒のピストンを押し下げるときの有効ストロークを確保して膨張行程の気筒の圧縮圧力を充分に高め得るようにするとともに、その後のエンジン始動期間中に圧縮圧力を低減することができ、これによって始動性を向上することができるエンジンの始動装置を提供するものである。
【0010】
【課題を解決するための手段】
本発明は、エンジン停止後において再始動条件が成立したときに、エンジン停止時に圧縮行程にある気筒に燃料を供給して点火、燃焼を行わせることによりエンジンを逆転方向に所定量作動させて、エンジン停止時に膨張行程となり得る気筒の筒内圧力を高めてから、この膨張行程となり得る気筒で燃焼を行わせることによりエンジンを正転方向に回転させて再始動させるエンジンの始動装置において、吸気弁の閉時期を変更可能にする吸気弁閉時期可変手段と、エンジン再始動時に燃料噴射の制御、点火時期の制御及び上記吸気弁閉時期可変手段の制御を行う制御手段とを備え、上記制御手段は、エンジン再始動が開始された後に通常制御に移行するまでの始動期間に、筒内に吸い込んだ空気が吸気ポート側に吹き返されて有効膨張比に対し有効圧縮比が低くなるように吸気弁閉時期を上死点より所定量遅く設定するとともに、始動初期のエンジン逆転方向作動時には、吸気弁閉時期を進角させるように制御する構成としたものである。
【0011】
この発明によると、エンジン再始動の際に、先ず圧縮行程にある気筒で燃焼が行われることによりエンジンがある程度だけ逆転し、これにより膨張行程となり得る気筒のピストンが上昇して筒内圧力が高められてから、当該気筒で燃焼が行われることにより、当該気筒での燃焼圧が高められて、その燃焼圧が有効にピストンに作用し、エンジン正転方向の駆動力が得られる。
【0012】
この場合、始動初期のエンジン逆転方向作動時には吸気弁閉時期が進角されることにより、圧縮行程の気筒のピストン下死点に近づいたとき吸気弁が開いてしまうことが避けられてピストン有効ストロークが確保され、このため膨張行程となり得る気筒の筒内圧力が充分に高められる。そして、その後の始動期間には、吸気弁閉時期が遅くされることにより、始動期間中に圧縮行程となる気筒での圧縮抵抗が軽減される。
【0013】
これらの作用により、始動性が高められる。
【0014】
本発明において、上記制御手段は、エンジンの逆転方向の作動から正転方向の作動への移行時に、吸気弁閉時期を遅角させるようになっていることが好ましい。このようにすると、正転時の圧縮抵抗が早期に低減され、始動性がより一層高められる。
【0015】
また、エンジン停止時のピストン位置を検出するピストン位置検出手段を備え、上記制御手段は、エンジン停止時に膨張行程にある気筒のピストン位置が所定の適正範囲にあるときに、圧縮行程にある気筒での燃焼によりエンジンを逆転方向に所定量作動させてから膨張行程にある気筒で燃焼を行わせるようにするとともに、上記ピストン位置が上記適正範囲のうちの上死点寄りの一定範囲内にあるときに、始動初期の吸気弁閉時期を進角させるようになっていることが好ましい。
【0016】
このようにすると、膨張行程のピストン位置が上記適正範囲のうちの上死点寄りの一定範囲内にあるときに、圧縮行程の気筒での燃焼によりエンジンが逆転方向に作動され、且つ、そのときに圧縮行程の気筒のピストンは下死点寄りの位置から押し下げられるが、この場合でも可及的にピストンの有効ストロークが確保される。
【0017】
また、エンジン停止時に圧縮行程にある気筒における始動初期の逆転のための燃焼の空燃比を理論空燃比よりも大きいリーン空燃比とするように燃料供給量を制御してもよい。
【0018】
とくに、エンジン停止時のピストン位置を検出するピストン位置検出手段を備え、上記制御手段は、エンジン停止時に膨張行程にある気筒のピストン位置が行程を3等分したうちの中間の範囲内で、かつ、行程の1/2より上死点寄りにあるときに、吸気弁閉時期を進角させるとともに、エンジン停止時に圧縮行程にある気筒における始動初期の逆転のための燃焼の空燃比を理論空燃比よりも大きいリーン空燃比とし、この始動初期の燃焼の後に当該気筒に燃料を供給して、当該気筒が圧縮上死点を越えて膨張行程に移行したときに再度燃焼を行わせるように制御することが好ましい。
【0019】
このようにすると、膨張行程の気筒のピストン位置が行程の中間の範囲内で上死点寄りにある場合、つまり圧縮行程の気筒のピストン位置が下死点寄りにある場合に、圧縮行程の気筒内の空気量が比較的多いため空燃比をリーンにした状態で燃焼させても下死点近くまでピストンを移動させることができ、且つ、吸気弁閉時期が進角されることでピストン有効ストロークが確保される。そして、圧縮行程の気筒での始動初期の燃焼の空燃比がリーンとされることにより、余剰空気が残されて、この気筒が膨張行程に移行したときに再度燃焼を行わせることが可能となり、始動性がより一層高められる。
【0020】
【発明の実施の形態】
以下、図面に基づいて本発明の実施の形態を説明する。
【0021】
図1及び図2は本発明の一実施形態によるエンジンの概略構成を示している。これらの図において、エンジン本体はシリンダヘッド1及びシリンダブロック2で構成され、複数の気筒を有し、図示の実施形態では4つの気筒3A〜3Dを有している。各気筒3A〜3Dにはピストン4が嵌挿され、ピストン4の上方に燃焼室5が形成されている。上記ピストン4はコンロッドを介してクランクシャフト6に連結されている。
【0022】
各気筒3A〜3Dの燃焼室5の頂部には点火プラグ7が装備され、そのプラグ先端が燃焼室5内に臨んでいる。
【0023】
さらに、燃焼室5の側方部には、燃焼室5内に燃料を直接噴射する燃料噴射弁8が設けられている。この燃料噴射弁8は、図略のニードル弁及びソレノイドを内蔵し、パルス信号が入力されることにより、そのパルス入力時期にパルス幅に対応する時間だけ駆動されて開弁し、その開弁時間に応じた量の燃料を噴射するように構成されている。そして、点火プラグ7付近に向けて燃料を噴射するように燃料噴射弁8の噴射方向が設定されている。なお、この燃料噴射弁8には図外の燃料ポンプにより燃料供給通路等を介して燃料が供給され、かつ、圧縮行程での燃焼室内の圧力よりも高い燃料圧力を与え得るように燃料供給系統が構成されている。
【0024】
また、各気筒3A〜3Dの燃焼室5に対して吸気ポート9及び排気ポート10が開口し、これらのポート9,10に吸気弁11及び排気弁12が装備されている。これら吸気弁11及び排気弁12は動弁機構により駆動される。そして、後に詳述するように各気筒が所定の位相差をもって燃焼サイクルを行うように、各気筒の吸・排気弁11,12の開閉タイミングが設定されている。
【0025】
さらに、上記吸気弁11に対し、その閉時期を変更可能にする吸気弁閉時期可変手段13が設けられている。この吸気弁閉時期可変手段13は、例えば図3に示すように吸気弁のバルブリフト特性を通常特性V1、遅閉じ特性V2、早閉じ特性V3の3種類に切換え得るようになっている。上記通常特性V1は、吸気弁閉時期が下死点よりも少し遅く、通常運転時に充填効率を高めるのに適した時期となるように設定されている。上記遅閉じ特性V2は、通常特性V1と比べて閉時期を遅くしたものであり、筒内に吸い込んだ空気が吸気ポート側に吹き返されて有効膨張比に対し有効圧縮比が低くなるように吸気弁閉時期が上死点より所定量遅く設定されている。また、早閉じ特性V3は、通常特性V1と比べて閉時期を早くしたものであり、略下死点で吸気弁11が閉じるように設定されている。
【0026】
吸気弁閉時期可変手段13の具体的構造は本発明で限定しないが、例えば、通常特性V1を与える第1動弁カムと、遅閉じ特性V2を与える第2動弁カムと、、早閉じ特性V3を与える第3動弁カムとをカムシャフトに配設するとともに、これらの動弁カムと吸気弁11との間に、選択的にいずれかの動弁カムにより吸気弁11が開閉作動されるように、油圧等により作動されて動弁カムと吸気弁との連結を切換える切換機構を設けておくようにすればよい。あるいは、開弁用と閉弁用の一対の電磁石等からなる電磁式の動弁機構によって吸気弁を作動するようにし、これらの電磁石に対する通電を制御することにより吸気弁の開閉タイミングを変更し得るようにしてもよい。
【0027】
図1に戻って、上記吸気ポート9及び排気ポート10には吸気通路15及び排気通路16が接続されている。上記吸気通路15には、吸入空気量を調節するスロットル弁が設けられ、当実施形態では、吸入空気量の制御の応答性を高めるため、吸気ポート9に近い分岐吸気通路15aにスロットル弁17が設けられている。すなわち、吸気通路15は、サージタンク15bの下流に気筒別の分岐吸気通路15aを有し、各分岐吸気通路15aの下流端が各気筒の吸気ポート9に連通するが、その各分岐吸気通路15aの下流端近傍に、各分岐吸気通路15aを同時に絞り調節する多連型のロータリバルブからなるスロットル弁17が配設されている。このスロットル弁17はアクチュエータ18により駆動されるようになっている。
【0028】
上記吸気通路15におけるサージタンク15bの上流の共通吸気通路15cには、吸入空気量を検出するエアフローセンサ20が設けられている。また、上記クランクシャフト6に対し、その回転角を検出するクランク角センサが設けられており、当実施形態では、後に詳述するように、互いに一定量だけ位相のずれたクランク角信号を出力する2つのクランク角センサ21,22が設けられている。さらに、エンジンの特定クランク角を検出することで気筒識別信号を与えることのできる気筒識別センサ23が設けられている。なお、この他にもエンジンの制御に必要な検出要素として、エンジン冷却水の温度を検出する水温センサ24、アクセル開度(アクセル操作量)を検出するアクセル開度センサ25等が装備されている。
【0029】
30は制御手段としてのECU(エンジンコントロールユニット)であり、上記各センサ20〜25からの信号を受け、上記燃料噴射弁8に対して燃料噴射量及び噴射時期を制御する信号を出力し、点火装置に対して点火時期制御信号を出力するとともに、バルブ駆動変更手段13に制御信号を出力している。また、スロットル弁17のアクチュエータ18に対してスロットル開度を制御する信号を出力している。さらに、スタータ(始動用モータ)31に対し、必要なときにその駆動を制御する信号を出力するようになっている。
【0030】
そして、アイドリング時において所定のエンジン停止条件が成立したときに、燃料供給停止等により自動的にエンジンを停止させるとともに、その後のエンジン再始動条件成立時に、自動的にエンジンの再始動を行わせる。このエンジン再始動時に、ピストンの停止位置が特定範囲にある場合は、先ずエンジン停止時に圧縮行程にある気筒に燃料を供給して点火、燃焼を行わせることによりエンジンを逆転方向に所定量作動させてから、膨張行程にある気筒で燃焼を行わせることによりエンジンを正転方向に回転させて始動させる。また、吸気弁閉時期可変手段13の制御として、始動初期のエンジン逆転方向作動時には吸気弁11を早閉じ特性V3(図3参照)とし、その後の始動期間中は吸気弁11を遅閉じ特性V2(図3参照)とするようになっている。
【0031】
なお、当実施形態では、上述のようにエンジン停止時に圧縮行程にある気筒でのエンジン逆転のための初回燃焼と、エンジン停止時に膨張行程にある気筒でのエンジン正転のための燃焼とを行わせてから、エンジン停止時に圧縮行程にあった気筒が膨張行程に移行したときに当該気筒での再燃焼を行わせる第1再始動制御モードと、上記再燃焼を行わせない第2再始動制御モードと、エンジン停止時に圧縮行程にある気筒での初回燃焼を行わずにスタータ(始動用モータ)31でアシストしつつ膨張行程の気筒での燃焼により始動を行う第3再始動制御モードとを、ピストンの停止位置に応じて選択的に実行するようになっている。
【0032】
上記ECU30によるエンジン停止及び再始動の制御を、図4〜図10によって説明する。なお、以下の説明では、吸気行程にある気筒を吸気気筒、圧縮行程にある気筒を圧縮気筒、膨張行程にある気筒を膨張気筒、排気行程にある気筒を排気気筒と略称する。
【0033】
図4のフローチャートに示す処理は、エンジンが運転されている状態からスタートし、ECU30は、先ずステップS1でアイドルストップ条件が成立したか否かを判定する。この判定は、車速、エンジン温度(エンジン冷却水の温度)等に基づいて行い、例えば車速が0の停車状態が所定時間以上持続し、かつ、エンジン温度が所定範囲内にあり、さらにエンジンを停止させることに格別の不都合がない状況にある場合等に、アイドルストップ条件成立とする。
【0034】
アイドルストップ条件が成立したときは、エンジンの各気筒に対する燃料供給を停止し(ステップS2)、次いでいったんスロットル弁17を所定開度に開き(ステップS3)、それからエンジン回転数が所定回転数以下となるまでこの状態を保ち(ステップS4)、所定回転数以下となればスロットル弁17を閉じる(ステップS5)。
【0035】
続いて、ステップS6でエンジンが停止したか否かを判定し、エンジンが停止すると、後述の図6の停止位置検出ルーチンによるピストンの停止位置の検出に基づき、上記ステップS7で上記停止位置が所定範囲内にあるか否かを判定する。この場合に、エンジン停止時の膨張気筒においてピストン停止位置が図5中に斜線を付して示した範囲A、つまり、膨張行程中期に相当する範囲(3等分したうちの中間の範囲)を所定範囲とする。そして、この所定範囲A内にあるときは、ステップS8で、エンジン停止時の膨張気筒においてピストン停止位置が所定位置(行程の1/2)よりTDC(上死点)側にあるか否かを判定する。
【0036】
上記ステップS7,S8の判定に基づき、ピストン4の停止位置が所定範囲A内であって、そのTDC側(範囲A1内)にあることが確認された場合には、後述の図8に示す第1再始動制御モードのルーチン(R1)を実行し、ピストン4の停止位置が所定範囲A内であって、そのBDC側(下死点側)の範囲A2内にあることが確認された場合には、第2再始動制御モードのルーチン(R2)を実行する。また、ピストン4の停止位置が所定範囲A外であることが確認された場合は、第3再始動制御モードのルーチン(R3)を実行する。
【0037】
図6は停止位置検出ルーチンを示している。このルーチンがスタートすると、ECU30は、第1クランク角信号CA1(第1クランク角センサからの信号)および第2クランク角信号CA2(第2クランク角センサからの信号)を調べ、第1クランク角信号CA1の立ち上がり時に第2クランク角信号CA2がLowまたは第1クランク角信号CA1の立ち下がり時に第2クランク角信号CA2がHighであるか否かを判定する。要するに、これらの信号CA1,CA2の位相の関係が図7(a)のようになるか、それとも図7(b)のようになるかを判別することにより、エンジンの正転時か逆転時かを判別する(ステップS11)。
【0038】
すなわち、エンジンの正転時には、図7(a)のように、第1クランク角信号CA1に対して第2クランク角信号CA2が半パルス幅程度の位相遅れをもって生じることにより、第1クランク角信号CA1の立ち上がり時に第2クランク角信号CA2がLow、第1クランク角信号CA1の立ち下がり時に第2クランク角信号CA2がHighとなる。一方、エンジンの逆転時には、図7(b)のように、第1クランク角信号CA1に対して第2クランク角信号CA2が半パルス幅程度の位相の進みをもって生じることにより、エンジンの正転時とは逆に第1クランク角信号CA1の立ち上がり時に第2クランク角信号CA2がHigh、第1クランク角信号CA1の立ち下がり時に第2クランク角信号CA2がLowとなる。そこで、ステップS11の判定がYESであればエンジンの正転方向のクランク角変化を計測するためのCAカウンタをアップし(ステップS12)、ステップS11の判定がNOの場合は上記CAカウンタをダウンする(ステップS13)。そして、エンジン停止時に上記CAカウンタの値を調べることで停止位置を求める(ステップS14)。
【0039】
図8は図4のフローチャート中のステップS7での判定がYESのときに実行される第1再始動制御モードのルーチンを示している。また、図9は第1再始動制御モードにより制御される場合の各気筒のサイクル及び燃焼動作を示している。 なお、図9は4気筒4サイクルエンジンの場合について示しており、この4気筒4サイクルエンジンの場合、気筒列方向一端側からNo.1〜NO.4気筒と呼ぶと、吸気、圧縮、膨張、排気の各行程からなるサイクルがNO.1気筒、NO.3気筒、NO.4気筒、NO.2気筒の順にクランク角で180°ずつの位相差をもって行われるようになっているので、例えば図9の例のようにエンジン停止時にNO.1気筒が圧縮行程であれば、NO.2気筒は膨張行程、NO.3気筒は吸気行程、NO.4気筒は排気行程となる。図9を参照しつつ、図8のルーチンを説明する。
【0040】
ECU30は、このルーチンにおいて先ずステップS21で、所定のエンジン再始動条件が成立したか否かを判定し、エンジン再始動条件が成立していなければ待機する。
【0041】
停車状態から発進のためのアクセル操作等が行われた場合や、バッテリー電圧が低下した場合等のエンジン再始動条件成立時(ステップS21の判定がYESのとき)には、ステップS22で、ピストンの停止位置に基づき、圧縮気筒(図9ではNO.1気筒)と膨張気筒(図9ではNO.2気筒)の各空気量を算出する。つまり、上記停止位置から上記各気筒の燃焼室容積が求められ、また、エンジン停止の際には燃料カット後にエンジンが数回転してから停止するので上記各気筒はいずれも新気で満たされ、かつ、エンジン停止中に各気筒の筒内圧は略大気圧となるので、上記燃焼室容積から空気量が求められることとなる。
【0042】
続いてステップS23で、算出した圧縮気筒の空気量に対して所定の空燃比となるように燃料噴射量を求めて、その噴射量で当該気筒に対する燃料噴射(図9中のF11)を行う。この場合、当該気筒での初回燃焼後も余剰空気が残存するように、上記所定の空燃比は理論空燃比よりも大きいリーン空燃比とされる。また、ステップS24で、算出した膨張気筒の空気量に対して所定の空燃比(理論空燃比もしくはその近傍)となるように燃料噴射量を求め、その噴射量で当該気筒に対する燃料噴射(図9中のF12)を行う。
【0043】
また、ステップS25で、圧縮気筒の吸気弁11を早閉じ(図3中の早閉じ特性V3)とするように、吸気弁閉時期可変手段13を制御する。
【0044】
さらにステップS26で、圧縮気筒の燃料噴射後に燃料の気化時間を考慮して設定した時間が経過してから、当該気筒に対して点火(図9中のI11)を行う。こうして圧縮気筒内で燃焼を行わせ、その燃焼圧で当該気筒のピストンを押し下げ、エンジンを逆転させる。
【0045】
次にステップS27で、点火してから一定時間内にクランク角センサのエッジ(クランク角信号の立ち上がり又は立ち下り)が検出されたか否かにより、ピストンが動いたか否かを判定し、失火によりピストンとが動かなかった場合は圧縮行程気筒に対して再点火を繰り返し行う(ステップS28)。
【0046】
クランク角センサのエッジが検出されたときは、ステップS29で、エッジ検出後所定のディレイ時間が経過してから膨張行程に対して点火を行う。上記ディレイ時間はピストンの停止位置に応じて図外マップから求められる。
【0047】
こうして、エンジンの再始動開始後にいずれかの気筒が上死点に達するまでの第1行程において、圧縮気筒で点火、燃焼が行われてエンジンがある程度だけ逆転をした後、膨張気筒で点火、燃焼が行われてエンジンが正転する。
【0048】
また、ステップS30で、エンジンの始動期間中に吸気行程となる気筒の吸気弁11を遅閉じ(図3中の遅閉じ特性V2)とするように、吸気弁閉時期可変手段13を制御する。
【0049】
次にステップS31で、所定クランク角となったとき圧縮気筒に対して再度燃料を噴射する。この場合、圧縮気筒内に残存する空気量を演算するとともに、圧縮気筒2回目燃料噴射用の空燃比(理論空燃比もしくはそれより多少リッチ)を設定し、これらの基づいて燃料噴射量を演算し、その噴射量で圧縮気筒に対する燃料噴射(F21)を行う。そして、ステップS32で、停止時圧縮気筒が上死点を越えた時点で点火(図9中のI21)を行う。つまり、エンジン停止時の圧縮気筒が膨張行程となる第2行程で、この気筒において再燃焼を行わせる。
【0050】
さらにステップS33で、始動完了まで、吸気弁遅閉じを保ちつつ、順次各気筒に対して燃料噴射、点火を行う。例えば、エンジン停止時の吸気気筒は第2行程で圧縮行程となるが、この気筒が膨張行程に移行する第3行程ではこの気筒で燃焼が行われるように、この気筒に対する燃料噴射及び点火が制御される。
【0051】
始動が完了すれば通常制御に移行する(ステップS34)。通常制御としては、燃料噴射量、噴射時期及び点火時期が運転状態に応じて制御されるとともに、吸気弁閉時期も運転状態に応じて制御され、例えば低負荷時等にはポンピングロス低減のため遅閉じとされ、高速高負荷時等には図3中の通常特性V1とされる。
【0052】
なお、図3のフローチャート中のステップS8での判定がNOのときに実行される第2再始動制御モード(再燃焼なし)のルーチンの詳細については図示を省略するが、第1再始動制御モードのルーチンのうちのステップS21〜S24,S26〜S30,S33,S34と略同様の処理が行われる。ただし、ステップS23に相当する処理において、ピストンの停止位置に応じてマップから求められる圧縮行程気筒の空燃比は略理論空燃比もしくはそれよりリッチとなる。
【0053】
図10は、図4のフローチャート中のステップS7での判定がNOのときに実行される第3再始動制御モード(モータアシスト)のルーチンを示している。ECUは、このルーチンにおいて先ずステップS41で、所定のエンジン再始動条件が成立したか否かを判定し、エンジン再始動条件が成立していなければ待機する。
【0054】
エンジン再始動条件成立時(ステップS41の判定がYESのとき)には、ステップS42でスタータ31の駆動を開始し、ステップS43でピストンの停止位置に基づいて圧縮気筒及び膨張気筒の空気量を算出し、ステップS44で圧縮気筒及び膨張気筒の各空燃比が理論空燃比付近となるように燃料を噴射する。そして、ステップS45で、膨張気筒の燃料噴射後に燃料の気化時間を考慮して設定された時間が経過してから、当該気筒に対して点火を行う。
【0055】
次に、ステップS46で、所定クランク角となったとき圧縮気筒に対して点火を行う。それからスタータ31の駆動を停止し(ステップS47)、通常の制御(ステップS48)に移行する。
【0056】
以上のような当実施形態の装置によると、エンジンの出力を要しない所定のアイドル状態となってエンジン停止条件が成立したときにエンジンが自動停止状態となる。このエンジン停止に至るときには、圧縮気筒ではピストンが上死点に近づくにつれて当該気筒内の空気が圧縮されてピストンを押し返す方向に圧力が作用し、これによりエンジンが逆転して圧縮気筒のピストンが下死点側に押し返されると、膨張気筒のピストンが上死点側に移動し、それに伴い当該気筒内の空気が圧縮され、その圧力で膨張気筒のピストンが下死点側に押し返される。このようにしてピストンがある程度振動してから停止し、この際、圧縮気筒及び膨張気筒においてそれぞれピストンが上死点に近いほどこれを押し戻す力が大きいため、ピストンの停止位置は行程中間部に近い位置となる場合が多い。
【0057】
このようにエンジンが自動停止状態となった後にエンジン再始動条件が成立したとき、再始動が行われるが、この場合、エンジン停止時の膨張気筒のピストン位置が行程中間部付近の所定範囲A(図5参照)にあるときは、第1再始動制御モードのルーチン(図8)または第2再始動制御モードのルーチンが実行されることにより、圧縮気筒での点火、燃焼によりエンジンが多少逆転されてから、膨張気筒での点火、燃焼によりエンジンが正転方向に駆動される。
【0058】
すなわち、図9に示す例によると、圧縮気筒であるNO.1気筒に対する燃料噴射後に点火、燃焼が行われることにより、この気筒のピストンが押し下げられてエンジンが逆転し、これにより、膨張気筒であるNO.2気筒ではピストンが上死点に近づき、当該気筒内の空気が圧縮されて筒内圧が上昇し、この状態で点火が行われて、当該気筒に既に噴射されている燃料が燃焼することにより、比較的大きな燃焼圧が膨張気筒のピストンに作用し、エンジン正転方向の駆動力が高められる。
【0059】
ところで、上記逆転時に、エンジン停止時の圧縮気筒(NO.1気筒)の吸気弁11が仮に通常特性の開閉タイミング(図9中の破線)となっていると、圧縮気筒のピストンが下死点に近づいたときに吸気弁閉時期に相当するクランク角よりも進角側となることにより吸気弁11が開いてしまい、圧縮気筒内のガスが吸気ポート側に排出されて燃焼圧がピストンに作用しなくなる。従って、圧縮気筒のピストンの有効ストロークは吸気弁11の閉時期に相当するクランク角位置までに制限され、そのため膨張気筒の圧縮が不充分となる。
【0060】
これに対し、当実施形態では、始動初期に吸気弁11の閉時期が下死点付近まで進角した早閉じとされることにより、上記逆転時に圧縮気筒のピストンが下死点に近づいても吸気弁11が開くことがないため、圧縮気筒のピストンの有効ストロークが確保され、膨張気筒の圧縮が充分に行われる。そして、このように充分に圧縮した膨張気筒で燃焼が行われて燃焼圧が高められることにより、エンジン正転方向の駆動力がより一層高められる。
【0061】
また、エンジンが逆転から正転へ移行した後の始動期間中は、吸気弁11が通常特性よりも遅閉じとされることにより、始動中にいずれかの気筒の圧縮上死点を通過するときの圧縮抵抗が軽減される。
【0062】
これらの作用を図11を参照して説明する。同図は、エンジン回転数、膨張気筒(エンジン停止時に膨張行程にあった気筒)のクランク角、同気筒の筒内圧、圧縮気筒(エンジン停止時に圧縮行程にあった気筒)の筒内圧、および吸気気筒(エンジン停止時に吸気行程にあった気筒)の筒内圧について、始動開始時点からの時間経過に応じた変化を示している。
【0063】
同図に示すように、始動初期に、先ず圧縮気筒での燃焼により同気筒の筒内圧が少し高くなり(a部)、エンジンが逆転し、それにより膨張気筒の筒内が圧縮されて圧力上昇する(b部)。続いて燃焼により同気筒の筒内圧が上昇し(c部)、それによりエンジンが正転する。この際、上述のように圧縮気筒の吸気弁が早閉じとされることで膨張気筒が充分に圧縮されるため、このようにしない場合(b部及びc部の中の破線)と比べて膨張気筒の筒内圧が高められ、正転方向の駆動力が高められる。
【0064】
次に、圧縮気筒が膨張行程に移行するとき、当該気筒において上死点までは圧縮により筒内圧が上昇し(d部)、上死点を過ぎてから燃焼により筒内圧が上昇する(e部)。
【0065】
さらにその次に、吸気気筒が圧縮行程を経て膨張行程に移行するとき、当該気筒において上死点までは圧縮により筒内圧が上昇する(f部)。この場合、圧縮による筒内圧の上昇はエンジン回転に対する抵抗となり、その抵抗が駆動力と比べて大きければこの気筒の上死点を越えられずにエンジンが停止する可能性があるが、当実施形態では上述のように始動期間中に吸気弁が遅閉じとされることにより、このようにしない場合(f部の中の破線)と比べて圧縮による筒内圧の上昇が小さくなり、エンジン回転に対する軽減されるため、この気筒の上死点を越え易くなる。そして、この気筒の上死点を越えれば、燃焼により筒内圧が大きく上昇し(g部)、それにより駆動力が高められるため、始動が達成されることとなる。
【0066】
なお、エンジン停止時の膨張気筒のピストン位置が上記所定範囲Aのうちで中間部より上死点寄りの範囲A1にあれば、圧縮気筒のピストンは下死点寄りとなるので、このピストンを下死点の近くまで移動させるのに必要なトルクが小さくなるとともに、圧縮気筒内の空気量か多くなることから、当該気筒の空燃比をリーンとするように燃料噴射量が制御される。それにより、逆転のための初回燃焼の後にも筒内に余剰空気が残されるので、この余剰空気に応じた燃料が噴射され、当該気筒が膨張行程に移行したとき再燃焼が行われ、始動性が高められる。
【0067】
一方、エンジン停止時の膨張気筒のピストン位置が上記所定範囲Aのうちで中間部より下死点寄りの範囲A2にあれば、圧縮気筒のピストンは上死点寄りとなるので、このピストンを下死点の近くまで移動させるのに比較的大きなトルクが必要となり、かつ、圧縮気筒内の空気量か比較的少ないことから、当該気筒の空燃比を理論空燃比もしくはこれよりリッチとするように燃料噴射量が制御され、この場合は上記再燃焼は行われない。
【0068】
そして、このようにエンジン停止時の膨張気筒のピストン位置が下死点寄りの範囲A2にある場合には、圧縮気筒のピストンは上死点寄りの位置から下死点側へ移動して、通常の吸気弁閉時期に相当する位置までであっても移動ストロークは確保されるので、必ずしも吸気弁閉時期を進角させる必要はない。
【0069】
また、上述のようにエンジン停止時のピストン位置は上記範囲A内となることが多いため、エンジン再始動時に殆どの場合は上記第1再始動制御モードまたは第2再始動制御モードの制御により良好に再始動が行われるが、稀にはエンジン停止時のピストン位置が上記範囲Aから外れる可能性があり、上記範囲Aよりも膨張気筒の上死点側(排気気筒の下死点側)に近寄りすぎた場合には、エンジン逆転方向の移動量を充分にとることができなくなるとともに、膨張気筒の空気量が少なくなるので膨張気筒での燃焼により得られるトルクが少なくなり、また、上記範囲Aよりも膨張気筒の下死点側(排気気筒の上死点側)に近寄りすぎた場合には、排気気筒の空気量が少なくなるのでエンジン逆転のためのトルクが充分に得られなくなるため、これらの場合には上記第1再始動制御モードによる再始動が困難になる。
【0070】
そこで、エンジン停止時のピストン位置が上記範囲Aから外れた場合には、第3再始動制御モードが実行されてスタータにより始動がアシストされる。
【0071】
なお、本発明の装置の具体的構成は上記実施形態に限定されず、種々変更可能である。
【0072】
例えば、図8及び図9に示す制御において、始動初期におけるエンジンの逆転方向の作動から正転方向の作動への移行時に、圧縮気筒の吸気弁を図9に一点鎖線で示す遅閉じに変更するようにしてもよい。このようにすると、エンジン逆転方向作動時にはピストン有効ストローク確保のため早閉じとされていた圧縮の吸気弁が、正転方向の作動への移行時には遅閉じに変更されることにより、正転時の圧縮抵抗が早期に低減され、始動性がより一層高められる。
【0073】
また、上記実施形態では、始動時における第1行程でのエンジン正転方向の駆動のための燃焼は膨張気筒で行わせるようにしているが、吸気気筒は膨張気筒とピストンの動きが同じであって、吸気気筒の吸気弁を閉じれば膨張気筒化する(膨張行程となり得る)ので、膨張気筒化した吸気気筒で点火、燃焼を行わせてエンジン正転方向の駆動力を与えることも可能である。
【0074】
【発明の効果】
以上のように本発明のエンジンの始動装置によると、始動時に圧縮行程にある気筒での燃焼によりエンジン逆転方向の作動が行われる始動初期には、吸気弁閉時期が進角されることにより、圧縮行程の気筒のピストン下死点に近づいたとき吸気弁が開いてしまうことが避けられてピストン有効ストロークが確保され、このため膨張行程となり得る気筒の筒内圧力が充分に高められ、エンジン正転方向の駆動力が高められる。また、その後のエンジン始動期間中は、筒内に吸い込んだ空気が吸気ポート側に吹き返されて有効膨張比に対し有効圧縮比が低くなるように吸気弁閉時期が上死点より所定量遅く設定されるため、始動期間中に圧縮行程となる気筒での圧縮抵抗が軽減される。これらの相乗作用により、始動性を大幅に高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施形態による始動装置を備えたエンジンの概略断面図である。
【図2】上記エンジンの概略平面図である。
【図3】吸気弁のバルブリフト特性を示す説明図である。
【図4】制御手段によるエンジンの停止及び再始動のための制御のフローチャートである。
【図5】エンジン停止時のピストン位置に応じた再始動制御モード選択のための範囲の設定を示す説明図である。
【図6】エンジン停止時のピストン位置を検出するための処理を示すフローチャートである。
【図7】2つのクランク角センサからのクランク角信号を示すものであって、(a)はエンジン正転時の信号、(b)はエンジン逆転時の信号である。
【図8】第1再始動制御モードを示すフローチャートである。
【図9】エンジン再始動時の各気筒のサイクル及び燃料供給、点火のタイミング等を示す説明図である。
【図10】スタートアシスト実行判定の処理を示すフローチャートである。
【図11】エンジン回転数、膨張気筒のクランク角、同気筒の筒内圧、圧縮気筒の筒内圧及び吸気気筒の筒内圧について、エンジン再始動開始後の時間経過に応じた変化を示す図である。
【符号の説明】
3A〜3D 気筒
4 ピストン
5 燃焼室
7 点火プラグ
8 燃料噴射弁
13 吸気弁閉時期可変手段
30 ECU
31 スタータ
[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to an engine starting device that automatically stops an engine once at the time of idling and then automatically restarts the engine after that.
[0002]
[Prior art]
In recent years, in order to reduce fuel consumption and reduce CO 2 emissions, the engine is automatically stopped once at idle, and then automatically restarted when restart conditions such as starting operation are satisfied. Engine starters have been developed.
[0003]
In this way, when the engine is automatically restarted after the engine is stopped, it is required that the engine be started immediately in response to a start operation or the like. Therefore, the engine is started via cranking in which the engine output shaft is driven by a starting motor. The conventional general starting method which requires a considerable time to complete the starting is not preferable.
[0004]
Therefore, it is desirable that fuel be supplied to a specific cylinder of the stopped engine to cause ignition and combustion, and that the engine be started immediately with the energy. In this case, if the fuel is supplied to the cylinder in the expansion stroke and the combustion is performed while the engine is stopped, the energy of the combustion can be applied in the normal rotation direction of the engine. However, when the engine is operating, combustion is performed after the combustion chamber is in a high compression state, so that a large amount of energy is obtained.However, when the engine is stopped, air leaks from the cylinder in the expansion stroke and the pressure in the combustion chamber increases. Therefore, even if fuel is supplied into the combustion chamber at the low pressure to perform combustion, sufficient energy required for starting is often not obtained.
[0005]
As a countermeasure against such a problem, in a multi-cylinder engine, when the engine is stopped, the first combustion is performed on a cylinder in a compression stroke to push down a piston of the cylinder to a position before a bottom dead center, and the cylinder is in an expansion stroke. After the cylinder piston approaches the top dead center to increase the in-cylinder pressure of the cylinder, fuel is injected into the cylinder in the expansion stroke to ignite and burn, and thus the engine rotates in the normal direction. There has also been proposed a device devised so as to increase the combustion energy acting on the fuel cell (for example, see Patent Document 1).
[0006]
[Patent Document 1]
WO 01/81759 pamphlet [0007]
[Problems to be solved by the invention]
By the way, in the case of the starting device as disclosed in Patent Document 1, when the engine is reversed by pushing down the piston of the cylinder by the combustion in the compression stroke at the initial stage of the start, the piston of the cylinder reaches a position close to the bottom dead center. It is desirable that the compression stroke of the cylinder during the expansion stroke can be increased by securing the effective stroke of the cylinder. However, in general, the closing timing of the intake valve of the engine is set to a somewhat retarded side (compression stroke side) from the bottom dead center. Therefore, when the piston of the cylinder in the compression stroke moves to the bottom dead center due to the operation in the reverse direction of the engine, when the cylinder moves to the advanced side from the closing timing of the intake valve, the intake valve opens and the combustion pressure increases. Will not work effectively. This limits the effective stroke of the piston. There is room for improvement in this regard.
[0008]
Also, during the start-up period in which the engine is driven in the normal rotation direction and the rotation speed is gradually increased after such an engine reverse rotation operation, the compression pressure is relatively high because it is difficult to overcome the compression top dead center if the compression pressure is high. It is preferable to keep it low, and there is still room for improvement in this respect.
[0009]
SUMMARY OF THE INVENTION In view of the above circumstances, the present invention secures an effective stroke when the piston of the cylinder is depressed by combustion in the compression stroke cylinder at the initial stage of engine start, and can sufficiently increase the compression pressure of the cylinder in the expansion stroke. In addition, the present invention provides an engine starting device capable of reducing the compression pressure during the subsequent engine starting period, thereby improving the startability.
[0010]
[Means for Solving the Problems]
According to the present invention, when a restart condition is satisfied after the engine is stopped, the engine is operated in a reverse direction by a predetermined amount by supplying fuel to a cylinder in a compression stroke when the engine is stopped, and performing ignition and combustion. In an engine starter for increasing the in-cylinder pressure of a cylinder that can be in an expansion stroke when the engine is stopped, and then performing combustion in the cylinder that can be in the expansion stroke, the engine is rotated in a forward direction and restarted. An intake valve closing timing variable unit that can change a closing timing of the engine; and a control unit that controls fuel injection, ignition timing control, and control of the intake valve closing timing variable unit when the engine is restarted. During the start-up period from the start of the engine restart to the transition to the normal control, the air drawn into the cylinder is blown back to the intake port side and the effective expansion ratio is reduced. The intake valve closing timing is set to be later than the top dead center by a predetermined amount so as to lower the effective compression ratio, and control is performed so as to advance the intake valve closing timing when the engine is operated in the reverse rotation direction at the beginning of startup. is there.
[0011]
According to the present invention, when the engine is restarted, first, combustion is performed in the cylinder in the compression stroke, so that the engine reverses to a certain extent, whereby the piston of the cylinder, which can be in the expansion stroke, rises and the in-cylinder pressure increases. Thereafter, the combustion is performed in the cylinder, so that the combustion pressure in the cylinder is increased, and the combustion pressure effectively acts on the piston, so that a driving force in the engine normal rotation direction is obtained.
[0012]
In this case, the intake valve closing timing is advanced at the time of engine reverse rotation operation at the beginning of the start, so that the intake valve is prevented from opening when the piston approaches the bottom dead center of the cylinder in the compression stroke, and the piston effective stroke is prevented. Therefore, the in-cylinder pressure of the cylinder which may be in the expansion stroke is sufficiently increased. Then, during the subsequent start period, the intake valve closing timing is delayed, so that the compression resistance in the cylinder which is in the compression stroke during the start period is reduced.
[0013]
By these actions, the startability is enhanced.
[0014]
In the present invention, it is preferable that the control means delays the closing timing of the intake valve when the operation of the engine changes from the operation in the reverse direction to the operation in the normal direction. By doing so, the compression resistance at the time of forward rotation is reduced at an early stage, and the startability is further improved.
[0015]
Further, the engine includes a piston position detecting means for detecting a piston position when the engine is stopped, and the control means includes a cylinder which is in a compression stroke when the piston position of the cylinder in an expansion stroke is within a predetermined appropriate range when the engine is stopped. When the engine is operated in the reverse direction by a predetermined amount by the combustion of the cylinder and then the combustion is performed in the cylinder in the expansion stroke, and the piston position is within a certain range near the top dead center in the appropriate range. Further, it is preferable that the intake valve closing timing at the beginning of the start is advanced.
[0016]
With this configuration, when the piston position in the expansion stroke is within a certain range near the top dead center of the appropriate range, the engine is operated in the reverse direction by the combustion in the cylinder in the compression stroke, and at that time, Although the piston of the cylinder in the compression stroke is pushed down from a position near the bottom dead center, the effective stroke of the piston is secured as much as possible in this case.
[0017]
Further, the fuel supply amount may be controlled such that the air-fuel ratio of the combustion for the reverse rotation at the initial stage of the start of the cylinder in the compression stroke when the engine is stopped is a lean air-fuel ratio larger than the stoichiometric air-fuel ratio.
[0018]
In particular, a piston position detecting means for detecting a piston position when the engine is stopped is provided, and the control means is configured such that when the engine is stopped, the piston position of the cylinder in the expansion stroke is within an intermediate range of three equal strokes, and When the engine is closer to the top dead center than 行 of the stroke, the intake valve closing timing is advanced, and when the engine is stopped, the air-fuel ratio of the combustion in the cylinder in the compression stroke for reversing the initial stage of starting is calculated as the stoichiometric air-fuel ratio. The air-fuel ratio is set to be larger than the above, and fuel is supplied to the cylinder after the initial combustion, and the combustion is performed again when the cylinder moves to the expansion stroke beyond the compression top dead center. Is preferred.
[0019]
In this way, when the piston position of the cylinder in the expansion stroke is near the top dead center within the middle range of the stroke, that is, when the piston position of the cylinder in the compression stroke is near the bottom dead center, the cylinder in the compression stroke Due to the relatively large amount of air in the piston, the piston can be moved to near the bottom dead center even when burning with a lean air-fuel ratio, and the piston effective stroke is advanced by advancing the intake valve closing timing. Is secured. Then, by setting the air-fuel ratio of the combustion at the initial stage of combustion in the cylinder in the compression stroke to be lean, surplus air is left, and when the cylinder shifts to the expansion stroke, combustion can be performed again. Startability is further enhanced.
[0020]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
[0021]
1 and 2 show a schematic configuration of an engine according to an embodiment of the present invention. In these figures, the engine main body is constituted by a cylinder head 1 and a cylinder block 2, has a plurality of cylinders, and has four cylinders 3A to 3D in the illustrated embodiment. A piston 4 is fitted into each of the cylinders 3A to 3D, and a combustion chamber 5 is formed above the piston 4. The piston 4 is connected to a crankshaft 6 via a connecting rod.
[0022]
A spark plug 7 is provided at the top of the combustion chamber 5 of each of the cylinders 3A to 3D, and the tip of the plug faces the combustion chamber 5.
[0023]
Further, a fuel injection valve 8 for directly injecting fuel into the combustion chamber 5 is provided on a side portion of the combustion chamber 5. The fuel injection valve 8 has a built-in needle valve and a solenoid (not shown). When a pulse signal is input, the fuel injection valve 8 is driven and opened for a time corresponding to the pulse width at the pulse input time. Is configured to inject an amount of fuel according to the following. The injection direction of the fuel injection valve 8 is set so as to inject fuel toward the vicinity of the ignition plug 7. Fuel is supplied to the fuel injection valve 8 via a fuel supply passage or the like by a fuel pump (not shown), and a fuel supply system is provided so as to provide a fuel pressure higher than the pressure in the combustion chamber during the compression stroke. Is configured.
[0024]
Further, an intake port 9 and an exhaust port 10 are opened to the combustion chamber 5 of each of the cylinders 3A to 3D, and an intake valve 11 and an exhaust valve 12 are provided in these ports 9, 10. The intake valve 11 and the exhaust valve 12 are driven by a valve operating mechanism. The opening / closing timing of the intake / exhaust valves 11 and 12 of each cylinder is set so that each cylinder performs a combustion cycle with a predetermined phase difference as described in detail later.
[0025]
Further, the intake valve 11 is provided with intake valve closing timing varying means 13 which can change the closing timing. The intake valve closing timing varying means 13 can switch the valve lift characteristic of the intake valve between three types, a normal characteristic V1, a late closing characteristic V2, and an early closing characteristic V3, as shown in FIG. 3, for example. The normal characteristic V1 is set so that the intake valve closing timing is slightly later than the bottom dead center and is a timing suitable for increasing the charging efficiency during the normal operation. The late closing characteristic V2 is obtained by delaying the closing timing as compared with the normal characteristic V1, and the air sucked into the cylinder is blown back to the intake port side so that the effective compression ratio becomes lower than the effective expansion ratio. The valve closing timing is set a predetermined amount later than the top dead center. Further, the early closing characteristic V3 is one in which the closing timing is earlier than that of the normal characteristic V1, and is set so that the intake valve 11 closes at approximately the bottom dead center.
[0026]
Although the specific structure of the intake valve closing timing varying means 13 is not limited in the present invention, for example, a first valve operating cam providing a normal characteristic V1, a second valve operating cam providing a late closing characteristic V2, an early closing characteristic A third valve cam that provides V3 is provided on the camshaft, and the intake valve 11 is selectively opened and closed by any one of the valve cams between the valve cam and the intake valve 11. As described above, a switching mechanism that is operated by hydraulic pressure or the like to switch the connection between the valve operating cam and the intake valve may be provided. Alternatively, the intake valve may be operated by an electromagnetic valve mechanism including a pair of electromagnets for opening and closing the valve, and the opening / closing timing of the intake valve may be changed by controlling energization of these electromagnets. You may do so.
[0027]
Returning to FIG. 1, an intake passage 15 and an exhaust passage 16 are connected to the intake port 9 and the exhaust port 10, respectively. The intake passage 15 is provided with a throttle valve for adjusting the amount of intake air. In this embodiment, a throttle valve 17 is provided in the branch intake passage 15a close to the intake port 9 in order to increase the responsiveness of the control of the amount of intake air. Is provided. That is, the intake passage 15 has a branch intake passage 15a for each cylinder downstream of the surge tank 15b, and the downstream end of each branch intake passage 15a communicates with the intake port 9 of each cylinder. A throttle valve 17 composed of a multiple rotary valve for adjusting the throttle of each branch intake passage 15a at the same time is disposed near the downstream end. The throttle valve 17 is driven by an actuator 18.
[0028]
An air flow sensor 20 for detecting the amount of intake air is provided in the common intake passage 15c upstream of the surge tank 15b in the intake passage 15. The crankshaft 6 is provided with a crank angle sensor for detecting a rotation angle thereof. In the present embodiment, as described later in detail, the crankshaft 6 outputs crank angle signals that are out of phase by a certain amount. Two crank angle sensors 21 and 22 are provided. Further, there is provided a cylinder identification sensor 23 which can provide a cylinder identification signal by detecting a specific crank angle of the engine. In addition, a water temperature sensor 24 for detecting a temperature of engine cooling water, an accelerator opening sensor 25 for detecting an accelerator opening (accelerator operation amount), and the like are provided as detection elements necessary for controlling the engine. .
[0029]
Numeral 30 denotes an ECU (engine control unit) as a control means, which receives signals from the sensors 20 to 25, outputs a signal for controlling the fuel injection amount and the injection timing to the fuel injection valve 8, and It outputs an ignition timing control signal to the device and a control signal to the valve drive changing means 13. Further, a signal for controlling the throttle opening is output to the actuator 18 of the throttle valve 17. Further, a signal for controlling the driving of the starter (starting motor) 31 is output when necessary.
[0030]
Then, when a predetermined engine stop condition is satisfied during idling, the engine is automatically stopped by stopping fuel supply or the like, and the engine is automatically restarted when a subsequent engine restart condition is satisfied. When the stop position of the piston is within a specific range when the engine is restarted, first, when the engine is stopped, fuel is supplied to a cylinder in a compression stroke to cause ignition and combustion to operate the engine in a predetermined amount in the reverse direction. After that, the combustion is performed in the cylinder in the expansion stroke, whereby the engine is rotated in the normal direction and started. In addition, as control of the intake valve closing timing varying means 13, the intake valve 11 is set to the early closing characteristic V3 (see FIG. 3) at the time of engine reverse rotation operation at the beginning of the start, and the intake valve 11 is late closed characteristic V2 during the subsequent starting period. (See FIG. 3).
[0031]
In the present embodiment, as described above, the first combustion for the reverse rotation of the engine in the compression stroke when the engine is stopped and the combustion for the normal rotation of the cylinder in the expansion stroke when the engine is stopped are performed. Then, a first restart control mode in which the cylinder which was in the compression stroke when the engine was stopped and shifted to the expansion stroke performs re-combustion in the cylinder, and a second restart control in which the re-combustion is not performed And a third restart control mode in which the engine is started by combustion in an expansion stroke cylinder while assisting with a starter (starting motor) 31 without performing initial combustion in a cylinder in a compression stroke when the engine is stopped. The operation is selectively executed according to the stop position of the piston.
[0032]
Control of engine stop and restart by the ECU 30 will be described with reference to FIGS. In the following description, a cylinder in an intake stroke is referred to as an intake cylinder, a cylinder in a compression stroke is referred to as a compression cylinder, a cylinder in an expansion stroke is referred to as an expansion cylinder, and a cylinder in an exhaust stroke is referred to as an exhaust cylinder.
[0033]
The process shown in the flowchart of FIG. 4 starts from a state in which the engine is running, and the ECU 30 first determines whether or not an idle stop condition is satisfied in step S1. This determination is made based on the vehicle speed, the engine temperature (temperature of the engine cooling water), and the like. For example, the stopped state where the vehicle speed is 0 continues for a predetermined time or more, the engine temperature is within a predetermined range, and the engine is stopped. For example, when there is no particular inconvenience in performing the idle stop condition, the idle stop condition is satisfied.
[0034]
When the idle stop condition is satisfied, the fuel supply to each cylinder of the engine is stopped (step S2), then the throttle valve 17 is once opened to a predetermined opening (step S3), and then the engine speed is reduced to a predetermined speed or less. This state is maintained (step S4) until the rotation speed becomes equal to or lower than the predetermined rotation speed, and the throttle valve 17 is closed (step S5).
[0035]
Subsequently, it is determined in step S6 whether or not the engine has stopped. When the engine has stopped, the stop position is determined in step S7 based on the detection of the stop position of the piston by the stop position detection routine of FIG. It is determined whether it is within the range. In this case, in the expansion cylinder when the engine is stopped, the range of the piston stop position indicated by hatching in FIG. 5 is the range A, that is, the range corresponding to the middle stage of the expansion stroke (the middle range among the three equal parts). It is a predetermined range. If it is within the predetermined range A, it is determined in a step S8 whether or not the piston stop position is on the TDC (top dead center) side of the predetermined position (1/2 of the stroke) in the expansion cylinder when the engine is stopped. judge.
[0036]
Based on the determinations in steps S7 and S8, when it is confirmed that the stop position of the piston 4 is within the predetermined range A and is on the TDC side (within the range A1), the stop position shown in FIG. (1) When the routine (R1) of the restart control mode is executed and it is confirmed that the stop position of the piston 4 is within the predetermined range A and within the range A2 on the BDC side (bottom dead center side). Executes the second restart control mode routine (R2). When it is confirmed that the stop position of the piston 4 is outside the predetermined range A, the routine (R3) of the third restart control mode is executed.
[0037]
FIG. 6 shows a stop position detection routine. When this routine starts, the ECU 30 checks the first crank angle signal CA1 (the signal from the first crank angle sensor) and the second crank angle signal CA2 (the signal from the second crank angle sensor), and checks the first crank angle signal CA2. It is determined whether or not the second crank angle signal CA2 is Low when CA1 rises, or whether the second crank angle signal CA2 is High when the first crank angle signal CA1 falls. In short, it is determined whether the relationship between the phases of these signals CA1 and CA2 is as shown in FIG. 7A or FIG. 7B to determine whether the engine is rotating forward or backward. Is determined (step S11).
[0038]
That is, at the time of normal rotation of the engine, as shown in FIG. 7A, the second crank angle signal CA2 is generated with a phase delay of about a half pulse width with respect to the first crank angle signal CA1, so that the first crank angle signal CA1 is generated. At the rise of CA1, the second crank angle signal CA2 becomes Low, and at the fall of the first crank angle signal CA1, the second crank angle signal CA2 becomes High. On the other hand, at the time of reverse rotation of the engine, as shown in FIG. 7 (b), the second crank angle signal CA2 is generated with a phase advance of about half a pulse width with respect to the first crank angle signal CA1, so that when the engine rotates forward. Conversely, when the first crank angle signal CA1 rises, the second crank angle signal CA2 becomes High, and when the first crank angle signal CA1 falls, the second crank angle signal CA2 becomes Low. Therefore, if the determination in step S11 is YES, the CA counter for measuring the change in the crank angle in the normal rotation direction of the engine is increased (step S12), and if the determination in step S11 is NO, the CA counter is decreased. (Step S13). Then, when the engine is stopped, the stop position is obtained by checking the value of the CA counter (step S14).
[0039]
FIG. 8 shows a routine of the first restart control mode executed when the determination in step S7 in the flowchart of FIG. 4 is YES. FIG. 9 shows the cycle and combustion operation of each cylinder when controlled by the first restart control mode. FIG. 9 shows the case of a four-cylinder four-cycle engine. 1 to NO. If it is called a four-cylinder, the cycle consisting of the intake, compression, expansion, and exhaust strokes is NO. One cylinder, NO. 3 cylinders, NO. 4 cylinder, NO. Since the two cylinders are sequentially executed with a phase difference of 180 ° in crank angle in the order of two cylinders, for example, as shown in FIG. If one cylinder is in the compression stroke, NO. The two cylinders are in the expansion stroke, NO. For the three cylinders, the intake stroke, NO. The four cylinders are in the exhaust stroke. The routine of FIG. 8 will be described with reference to FIG.
[0040]
In this routine, the ECU 30 first determines in step S21 whether a predetermined engine restart condition is satisfied, and waits if the engine restart condition is not satisfied.
[0041]
When an engine restart condition such as an accelerator operation for starting from a stopped state is performed or a battery voltage is reduced (when the determination in step S21 is YES), in step S22, the piston is turned off. Based on the stop position, the respective air amounts of the compression cylinder (NO. 1 cylinder in FIG. 9) and the expansion cylinder (NO. 2 cylinder in FIG. 9) are calculated. In other words, the combustion chamber volume of each cylinder is obtained from the stop position, and when the engine is stopped, the engine stops after a few revolutions after the fuel cut, so that each of the cylinders is filled with fresh air, In addition, since the in-cylinder pressure of each cylinder becomes substantially the atmospheric pressure while the engine is stopped, the amount of air can be obtained from the volume of the combustion chamber.
[0042]
Subsequently, in step S23, a fuel injection amount is determined so as to have a predetermined air-fuel ratio with respect to the calculated air amount of the compression cylinder, and fuel injection (F11 in FIG. 9) is performed on the cylinder with the calculated injection amount. In this case, the predetermined air-fuel ratio is set to a lean air-fuel ratio larger than the stoichiometric air-fuel ratio so that surplus air remains after the first combustion in the cylinder. In step S24, a fuel injection amount is determined so that a predetermined air-fuel ratio (the stoichiometric air-fuel ratio or its vicinity) is obtained with respect to the calculated air amount of the expansion cylinder. F12) is performed.
[0043]
In step S25, the intake valve closing timing varying means 13 is controlled so that the intake valve 11 of the compression cylinder is closed early (early closing characteristic V3 in FIG. 3).
[0044]
Further, in step S26, after the time set in consideration of the fuel vaporization time has elapsed after the fuel injection of the compression cylinder, ignition is performed on the cylinder (I11 in FIG. 9). Thus, combustion is performed in the compression cylinder, and the piston of the cylinder is depressed by the combustion pressure to reverse the engine.
[0045]
Next, in step S27, it is determined whether or not the piston has moved based on whether or not an edge of the crank angle sensor (rising or falling of the crank angle signal) is detected within a predetermined time after ignition. If does not move, re-ignition is repeatedly performed on the compression stroke cylinder (step S28).
[0046]
When the edge of the crank angle sensor is detected, in step S29, ignition is performed for the expansion stroke after a predetermined delay time has elapsed after the edge detection. The delay time is obtained from a map (not shown) according to the stop position of the piston.
[0047]
In this way, in the first stroke until one of the cylinders reaches the top dead center after the start of the restart of the engine, ignition and combustion are performed in the compression cylinder, the engine reverses to a certain extent, and then ignition and combustion are performed in the expansion cylinder. Is performed and the engine rotates forward.
[0048]
Further, in step S30, the intake valve closing timing varying means 13 is controlled so that the intake valve 11 of the cylinder which is in the intake stroke during the engine start period is closed slowly (slow closing characteristic V2 in FIG. 3).
[0049]
Next, in step S31, when the predetermined crank angle is reached, fuel is injected again into the compression cylinder. In this case, the amount of air remaining in the compression cylinder is calculated, and the air-fuel ratio (the stoichiometric air-fuel ratio or slightly more than the stoichiometric air-fuel ratio) for the second fuel injection of the compression cylinder is set, and the fuel injection amount is calculated based on these. The fuel injection (F21) is performed on the compression cylinder with the injection amount. Then, in step S32, ignition (I21 in FIG. 9) is performed when the stop-time compression cylinder exceeds the top dead center. That is, in the second stroke in which the compression cylinder at the time of engine stop is the expansion stroke, recombustion is performed in this cylinder.
[0050]
Further, in step S33, fuel injection and ignition are sequentially performed on each cylinder while the intake valve is slowly closed until the start is completed. For example, the intake cylinder when the engine is stopped undergoes a compression stroke in the second stroke, but the fuel injection and ignition for this cylinder are controlled such that combustion is performed in this cylinder in the third stroke in which this cylinder shifts to the expansion stroke. Is done.
[0051]
When the start is completed, the process shifts to the normal control (step S34). As the normal control, the fuel injection amount, the injection timing and the ignition timing are controlled according to the operating state, and the intake valve closing timing is also controlled according to the operating state. It is closed slowly and has the normal characteristic V1 in FIG.
[0052]
The details of the routine of the second restart control mode (without reburning) executed when the determination in step S8 in the flowchart of FIG. 3 is NO are omitted, but the first restart control mode is omitted. In this routine, substantially the same processing as steps S21 to S24, S26 to S30, S33, and S34 is performed. However, in the process corresponding to step S23, the air-fuel ratio of the compression stroke cylinder obtained from the map according to the stop position of the piston becomes substantially the stoichiometric air-fuel ratio or richer than that.
[0053]
FIG. 10 shows a routine of the third restart control mode (motor assist) executed when the determination in step S7 in the flowchart of FIG. 4 is NO. In this routine, the ECU first determines in step S41 whether a predetermined engine restart condition is satisfied, and waits if the engine restart condition is not satisfied.
[0054]
When the engine restart condition is satisfied (when the determination in step S41 is YES), the drive of the starter 31 is started in step S42, and the air amounts of the compression cylinder and the expansion cylinder are calculated based on the piston stop positions in step S43. Then, in step S44, the fuel is injected so that the air-fuel ratio of each of the compression cylinder and the expansion cylinder is close to the stoichiometric air-fuel ratio. Then, in step S45, the ignition is performed on the cylinder after the time set in consideration of the fuel vaporization time has elapsed after the fuel injection of the expansion cylinder.
[0055]
Next, in step S46, ignition is performed on the compression cylinder when the predetermined crank angle is reached. Then, the drive of the starter 31 is stopped (step S47), and the process shifts to normal control (step S48).
[0056]
According to the above-described device of the present embodiment, the engine is automatically stopped when the engine is in a predetermined idle state that does not require the output of the engine and the engine stop condition is satisfied. When the engine stops, in the compression cylinder, as the piston approaches the top dead center, the air in the cylinder is compressed and pressure acts in a direction to push back the piston, whereby the engine reverses and the piston of the compression cylinder moves downward. When the piston is pushed back to the dead center side, the piston of the expansion cylinder moves to the top dead center side, whereby the air in the cylinder is compressed, and the pressure causes the piston of the expansion cylinder to be pushed back to the bottom dead center side. In this way, the piston is stopped after vibrating to some extent, and at this time, in the compression cylinder and the expansion cylinder, since the force of pushing back the piston closer to the top dead center is larger, the piston is stopped near the middle of the stroke. It is often a position.
[0057]
As described above, when the engine restart condition is satisfied after the engine is automatically stopped, the restart is performed. In this case, the piston position of the expansion cylinder at the time of the engine stop is set to a predetermined range A (near the middle of the stroke). 5), the engine is slightly reversed by ignition and combustion in the compression cylinder by executing the routine of the first restart control mode (FIG. 8) or the routine of the second restart control mode. Thereafter, the engine is driven in the normal rotation direction by ignition and combustion in the expansion cylinder.
[0058]
That is, according to the example shown in FIG. When ignition and combustion are performed after fuel injection into one cylinder, the piston of this cylinder is pushed down, and the engine reversely rotates, whereby the NO. In the two-cylinder, the piston approaches the top dead center, the air in the cylinder is compressed and the in-cylinder pressure increases, and ignition is performed in this state, and the fuel already injected into the cylinder burns. A relatively large combustion pressure acts on the piston of the expansion cylinder, and the driving force in the forward rotation direction of the engine is increased.
[0059]
By the way, if the intake valve 11 of the compression cylinder (NO. 1 cylinder) at the time of the engine stop is at the opening / closing timing of the normal characteristic (broken line in FIG. 9) at the time of the reverse rotation, the piston of the compression cylinder becomes the bottom dead center. When the intake valve 11 approaches the crank angle corresponding to the intake valve closing timing, the intake valve 11 is opened, the gas in the compression cylinder is discharged to the intake port side, and the combustion pressure acts on the piston. No longer. Therefore, the effective stroke of the piston of the compression cylinder is limited to a crank angle position corresponding to the closing timing of the intake valve 11, and therefore the compression of the expansion cylinder becomes insufficient.
[0060]
On the other hand, in the present embodiment, the closing timing of the intake valve 11 is advanced to near the bottom dead center in the early stage of the start and is closed early, so that the piston of the compression cylinder approaches the bottom dead center during the reverse rotation. Since the intake valve 11 does not open, the effective stroke of the piston of the compression cylinder is ensured, and the compression of the expansion cylinder is sufficiently performed. Then, the combustion is performed in the sufficiently compressed expansion cylinder to increase the combustion pressure, so that the driving force in the forward rotation direction of the engine is further increased.
[0061]
In addition, during the start period after the engine shifts from the reverse rotation to the forward rotation, the intake valve 11 is closed later than the normal characteristic, so that the engine passes through the compression top dead center of one of the cylinders during the start. Compression resistance is reduced.
[0062]
These operations will be described with reference to FIG. The figure shows the engine speed, the crank angle of the expansion cylinder (the cylinder that was in the expansion stroke when the engine was stopped), the cylinder pressure of the cylinder, the cylinder pressure of the compression cylinder (the cylinder that was in the compression stroke when the engine was stopped), and the intake air. A change in the in-cylinder pressure of a cylinder (a cylinder that was in an intake stroke when the engine was stopped) according to the passage of time from the start of the start is shown.
[0063]
As shown in the figure, in the initial stage of the start, first, the in-cylinder pressure of the compression cylinder slightly increases due to combustion in the compression cylinder (part a), and the engine reverses, thereby compressing the inside of the expansion cylinder and increasing the pressure. (Part b). Subsequently, the in-cylinder pressure of the same cylinder rises due to combustion (part c), whereby the engine rotates forward. At this time, the expansion cylinder is sufficiently compressed by the early closing of the intake valve of the compression cylinder as described above. The in-cylinder pressure of the cylinder is increased, and the driving force in the normal rotation direction is increased.
[0064]
Next, when the compression cylinder shifts to the expansion stroke, the in-cylinder pressure increases by compression until the top dead center of the cylinder (d part), and after the top dead center, the in-cylinder pressure increases by combustion (e part). ).
[0065]
Next, when the intake cylinder shifts to the expansion stroke through the compression stroke, the in-cylinder pressure increases by compression until the top dead center of the cylinder (part f). In this case, an increase in the in-cylinder pressure due to the compression becomes a resistance to the engine rotation, and if the resistance is larger than the driving force, there is a possibility that the engine cannot be stopped without exceeding the top dead center of the cylinder. In this case, since the intake valve is closed late during the start period as described above, the increase in the in-cylinder pressure due to compression is smaller than in the case where the intake valve is not closed (broken line in the f section), thereby reducing the engine rotation. Therefore, it becomes easier to exceed the top dead center of this cylinder. If the cylinder exceeds the top dead center, the in-cylinder pressure greatly increases due to combustion (g portion), thereby increasing the driving force, and thus starting is achieved.
[0066]
If the piston position of the expansion cylinder when the engine is stopped is within the range A1 closer to the top dead center from the intermediate portion in the predetermined range A, the piston of the compression cylinder is closer to the bottom dead center. Since the torque required to move to the vicinity of the dead center decreases and the amount of air in the compression cylinder increases, the fuel injection amount is controlled so that the air-fuel ratio of the cylinder becomes lean. As a result, surplus air is left in the cylinder even after the initial combustion for the reverse rotation, so that fuel corresponding to the surplus air is injected, and when the cylinder shifts to the expansion stroke, re-combustion is performed, and startability is improved. Is enhanced.
[0067]
On the other hand, if the piston position of the expansion cylinder when the engine is stopped is in the range A2 closer to the bottom dead center than the intermediate portion in the predetermined range A, the piston of the compression cylinder is closer to the top dead center. Since relatively large torque is required to move to the vicinity of the dead center and the amount of air in the compression cylinder is relatively small, the fuel is set so that the air-fuel ratio of the cylinder is set to the stoichiometric air-fuel ratio or richer than this. The injection amount is controlled, and in this case, the above-described reburning is not performed.
[0068]
When the piston position of the expansion cylinder when the engine is stopped is in the range A2 close to the bottom dead center, the piston of the compression cylinder moves from the position close to the top dead center to the bottom dead center side, and the normal operation is performed. Since the movement stroke is secured even up to the position corresponding to the intake valve closing timing, it is not always necessary to advance the intake valve closing timing.
[0069]
Further, since the piston position when the engine is stopped often falls within the range A as described above, in most cases when the engine is restarted, it is better to control the first restart control mode or the second restart control mode. However, in rare cases, the piston position when the engine is stopped may deviate from the range A, and the piston position may be closer to the top dead center of the expansion cylinder (the lower dead center side of the exhaust cylinder) than the range A. If it is too close, it is not possible to take a sufficient amount of movement in the engine reverse direction, and the amount of air in the expansion cylinder is reduced, so that the torque obtained by combustion in the expansion cylinder is reduced. If it is too close to the bottom dead center side of the expansion cylinder (top dead center side of the exhaust cylinder), the amount of air in the exhaust cylinder will be small, so that sufficient torque for engine reversal will not be obtained. Restart according to the first restart control mode is difficult in these cases.
[0070]
Therefore, if the piston position when the engine is stopped deviates from the range A, the third restart control mode is executed and the starter assists the start.
[0071]
Note that the specific configuration of the device of the present invention is not limited to the above embodiment, but can be variously modified.
[0072]
For example, in the control shown in FIG. 8 and FIG. 9, when the engine shifts from the reverse operation to the forward operation in the initial stage of the start, the intake valve of the compression cylinder is changed to the late closing indicated by the dashed line in FIG. You may do so. With this configuration, the intake valve of the compression, which has been closed early to secure the piston effective stroke when the engine is operating in the reverse direction, is changed to be slowly closed when shifting to the operation in the normal direction. The compression resistance is reduced at an early stage, and the startability is further improved.
[0073]
Further, in the above-described embodiment, the combustion for driving the engine in the forward direction in the first stroke at the time of starting is performed in the expansion cylinder, but the movement of the piston is the same as that of the expansion cylinder in the intake cylinder. When the intake valve of the intake cylinder is closed, the cylinder becomes an expansion cylinder (it can be an expansion stroke), so that ignition and combustion can be performed in the intake cylinder that has been made into an expansion cylinder to apply a driving force in the engine normal rotation direction. .
[0074]
【The invention's effect】
As described above, according to the engine starter of the present invention, at the start of startup in which the operation in the engine reverse direction is performed by combustion in the cylinder in the compression stroke at startup, the intake valve closing timing is advanced, When the piston approaches the bottom dead center of the cylinder in the compression stroke, the intake valve is prevented from being opened, and the effective stroke of the piston is ensured. Therefore, the in-cylinder pressure of the cylinder, which can be the expansion stroke, is sufficiently increased, and the engine The driving force in the rolling direction is increased. Also, during the subsequent engine start period, the intake valve closing timing is set a predetermined amount later than the top dead center so that the air sucked into the cylinder is blown back to the intake port side and the effective compression ratio becomes lower than the effective expansion ratio. As a result, the compression resistance in the cylinder that is in the compression stroke during the starting period is reduced. These synergistic effects can greatly enhance the startability.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic sectional view of an engine provided with a starting device according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a schematic plan view of the engine.
FIG. 3 is an explanatory diagram showing valve lift characteristics of an intake valve.
FIG. 4 is a flowchart of control for stopping and restarting the engine by the control means.
FIG. 5 is an explanatory diagram showing setting of a range for selecting a restart control mode according to a piston position when the engine is stopped.
FIG. 6 is a flowchart showing a process for detecting a piston position when the engine is stopped.
7A and 7B show crank angle signals from two crank angle sensors, wherein FIG. 7A shows a signal at the time of forward rotation of the engine, and FIG. 7B shows a signal at the time of reverse rotation of the engine.
FIG. 8 is a flowchart showing a first restart control mode.
FIG. 9 is an explanatory diagram showing a cycle of each cylinder, fuel supply, ignition timing, and the like when the engine is restarted.
FIG. 10 is a flowchart illustrating a process of determining start assist execution.
FIG. 11 is a diagram showing changes in the engine speed, the crank angle of an expansion cylinder, the in-cylinder pressure of the same cylinder, the in-cylinder pressure of a compression cylinder, and the in-cylinder pressure of an intake cylinder as time elapses after the start of the engine restart. .
[Explanation of symbols]
3A to 3D Cylinder 4 Piston 5 Combustion chamber 7 Spark plug 8 Fuel injection valve 13 Intake valve closing timing variable means 30 ECU
31 Starter

Claims (5)

エンジン停止後において再始動条件が成立したときに、エンジン停止時に圧縮行程にある気筒に燃料を供給して点火、燃焼を行わせることによりエンジンを逆転方向に所定量作動させて、エンジン停止時に膨張行程となり得る気筒の筒内圧力を高めてから、この膨張行程となり得る気筒で燃焼を行わせることによりエンジンを正転方向に回転させて再始動させるエンジンの始動装置において、
吸気弁の閉時期を変更可能にする吸気弁閉時期可変手段と、
エンジン再始動時に燃料噴射の制御、点火時期の制御及び上記吸気弁閉時期可変手段の制御を行う制御手段とを備え、
上記制御手段は、エンジン再始動が開始された後に通常制御に移行するまでの始動期間に、筒内に吸い込んだ空気が吸気ポート側に吹き返されて有効膨張比に対し有効圧縮比が低くなるように吸気弁閉時期を上死点より所定量遅く設定するとともに、始動初期のエンジン逆転方向作動時には、吸気弁閉時期を進角させるように制御することを特徴とするエンジンの始動装置。
When the restart condition is satisfied after the engine is stopped, fuel is supplied to the cylinder in the compression stroke when the engine is stopped, and ignition and combustion are performed to operate the engine in a predetermined amount in the reverse direction, and the engine is expanded when the engine is stopped. An engine starting device that increases the in-cylinder pressure of a cylinder that can be a stroke and then performs combustion in the cylinder that can be an expansion stroke to rotate the engine in a forward direction and restart the engine.
Intake valve closing timing variable means for changing the closing timing of the intake valve;
Control means for controlling fuel injection at the time of engine restart, control of ignition timing, and control of the intake valve closing timing variable means,
The above-mentioned control means is arranged such that, during a start period from the start of the engine restart to the transition to the normal control, the air sucked into the cylinder is blown back to the intake port side so that the effective compression ratio becomes lower than the effective expansion ratio. An engine start device for setting the intake valve closing timing later than a top dead center by a predetermined amount, and controlling the intake valve closing timing to be advanced when the engine is operated in the reverse direction at the beginning of starting.
上記制御手段は、エンジンの逆転方向の作動から正転方向の作動への移行時に、吸気弁閉時期を遅角させるようになっていることを特徴とする請求項1記載のエンジンの始動装置。2. The engine starting device according to claim 1, wherein the control means retards the intake valve closing timing when the engine changes from a reverse operation to a forward operation. エンジン停止時のピストン位置を検出するピストン位置検出手段を備え、上記制御手段は、エンジン停止時に膨張行程にある気筒のピストン位置が所定の適正範囲にあるときに、圧縮行程にある気筒での燃焼によりエンジンを逆転方向に所定量作動させてから膨張行程にある気筒で燃焼を行わせるようにするとともに、上記ピストン位置が上記適正範囲のうちの上死点寄りの一定範囲内にあるときに、始動初期の吸気弁閉時期を進角させることを特徴とする請求項1又は2記載のエンジンの始動装置。A piston position detecting means for detecting a piston position when the engine is stopped; wherein the control means controls the combustion in the cylinder in the compression stroke when the piston position of the cylinder in the expansion stroke is within a predetermined appropriate range when the engine is stopped. By operating the engine in the reverse direction by a predetermined amount to cause combustion in the cylinder in the expansion stroke, and when the piston position is within a certain range near the top dead center of the appropriate range, 3. The engine starting device according to claim 1, wherein an intake valve closing timing at an early stage of starting is advanced. 上記制御手段は、エンジン停止時に圧縮行程にある気筒における始動初期の逆転のための燃焼の空燃比を理論空燃比よりも大きいリーン空燃比とするように燃料供給量を制御することを特徴とする請求項1乃至3のいずれかに記載のエンジンの始動装置。The control means controls the fuel supply amount such that the air-fuel ratio of the combustion for the reverse rotation at the initial stage of the start of the cylinder in the compression stroke when the engine is stopped is a lean air-fuel ratio larger than the stoichiometric air-fuel ratio. The engine starting device according to claim 1. エンジン停止時のピストン位置を検出するピストン位置検出手段を備え、上記制御手段は、エンジン停止時に膨張行程にある気筒のピストン位置が行程を3等分したうちの中間の範囲内で、かつ、行程の1/2より上死点寄りにあるときに、吸気弁閉時期を進角させるとともに、エンジン停止時に圧縮行程にある気筒における始動初期の逆転のための燃焼の空燃比を理論空燃比よりも大きいリーン空燃比とし、この始動初期の燃焼の後に当該気筒に燃料を供給して、当該気筒が圧縮上死点を越えて膨張行程に移行したときに再度燃焼を行わせるように制御することを特徴とする請求項1記載のエンジンの始動装置。A piston position detecting means for detecting a piston position when the engine is stopped, wherein the control means is configured such that when the engine is stopped, the piston position of the cylinder in the expansion stroke is within an intermediate range of three equal strokes; When the engine is closer to the top dead center than 1/2, the intake valve closing timing is advanced, and the air-fuel ratio of combustion for the reverse rotation of the cylinder in the compression stroke when the engine is stopped is smaller than the stoichiometric air-fuel ratio. A large lean air-fuel ratio is set so that fuel is supplied to the cylinder after the initial combustion, and combustion is performed again when the cylinder moves to an expansion stroke beyond the compression top dead center. The engine starting device according to claim 1, wherein
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