JP2005188473A - Engine starter - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、アイドル時に自動で停止したエンジンを再始動要求に応じて自動で始動するようにしたエンジンの始動装置に関し、特にその始動時の吸気制御の技術分野に属する。 TECHNICAL FIELD The present invention relates to an engine starting device that automatically starts an engine that has been automatically stopped when idling in response to a restart request, and particularly relates to the technical field of intake air control at the time of starting.
従来より、燃費低減及びCO2排出量抑制等を目的として、アイドル時にエンジンを自動で停止するようにしたエンジン制御システム(アイドルストップシステム)が知られている。このようなシステムでは、発進操作等のエンジン再始動要求に対して即座にエンジンを始動しなくてはならないが、始動モータによるクランキングを経てエンジンを始動するという一般的な始動方法では始動時間がやや長くなるきらいがあり、また、クランキングに伴う騒音が運転者に違和感を与えるという不具合もある。 2. Description of the Related Art Conventionally, an engine control system (idle stop system) is known in which an engine is automatically stopped during idling for the purpose of reducing fuel consumption and suppressing CO 2 emission. In such a system, the engine must be started immediately in response to an engine restart request such as a start operation. However, in a general starting method in which the engine is started through cranking by the starting motor, the starting time is short. There is a tendency that it becomes a little longer, and there is also a problem that the noise accompanying cranking makes the driver feel uncomfortable.
さらに、そのようにエンジンがアイドル状態になる度に停止及び再始動を行うとすると、イグニッションスイッチが操作されたときにのみ始動する通常のシステムに比べて格段に始動回数が多くなってしまうので、始動モータに著しく高い耐久性が要求されることになり、無用のコスト増大を招くという問題もある。 In addition, if the engine is stopped and restarted every time the engine is in an idle state, the number of times of starting is significantly increased compared to a normal system that starts only when the ignition switch is operated. The starter motor is required to have extremely high durability, and there is a problem that unnecessary cost increases.
そのため、近年では、例えば特許文献1、2に開示される筒内直噴式エンジンのように、停止状態で膨張行程にある気筒内に燃料を噴射供給して、点火、燃焼させることにより、始動モータの力を借りることなく、エンジンをそれ自体の力で、即ち自力で始動するようにしたものが開発されている。
しかし、前記アイドルストップシステムでは、イグニッションスイッチの操作に依らず、発進操作等のエンジン再始動要求に応じて自動でエンジンを始動することから、前記従来例(特許文献1、2)のようにクランキングを行わないものであっても、エンジン音の変化や振動が運転者に違和感を与える虞れがある。すなわち、一般に、エンジンは始動時には各気筒の吸気充填量が特に多くなって、急激に吹け上がるものであるが、例えば運転者が車両を比較的緩やかに発進させるべく、アクセルペダルを軽く踏んだときに、これに応じて自動で始動したエンジンが急激に吹け上がると、運転者は車両が前に飛び出すかのように感じて、強い違和感を覚えるのである。 However, in the idle stop system, the engine is automatically started in response to an engine restart request such as a start operation without depending on the operation of the ignition switch. Even if the ranking is not performed, changes in the engine sound and vibrations may cause the driver to feel uncomfortable. In other words, in general, the engine has a particularly large intake charge amount in each cylinder at the time of start-up, so that it suddenly blows up.For example, when the driver depresses the accelerator pedal lightly to start the vehicle relatively slowly In addition, when the engine that starts automatically in response to this suddenly rises, the driver feels as if the vehicle has jumped forward and feels a strong sense of discomfort.
本発明は斯かる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、アイドル時にエンジンを自動で停止し、その後に自動で再始動するようにしたエンジンの始動装置において、その再始動時に各気筒に吸入される吸気の流量制御に工夫を凝らし、エンジン回転をスムーズに立ち上げ、その吹け上がりを抑えて、運転者が違和感を感じないようにすることにある。 The present invention has been made in view of such a point, and an object of the present invention is to provide an engine starter that automatically stops the engine when idling and then restarts automatically. The idea is to devise control of the flow rate of the intake air that is sometimes taken into each cylinder so that the engine rotation starts smoothly and the engine speed is suppressed to prevent the driver from feeling uncomfortable.
前記の目的を達成するために、本願発明では、エンジンの始動に伴い通常、略大気圧状態から低下する吸気通路の圧力が比較的高くて、そのままでは気筒の吸気充填量が多くなってしまうと考えられる期間は、各気筒に吸入される吸気の流量を暖機後のアイドル運転時よりも少なくするようにした。 In order to achieve the above object, according to the present invention, when the engine is started, the pressure of the intake passage, which usually decreases from the substantially atmospheric pressure state, is relatively high, and the intake charge amount of the cylinder increases as it is. During the possible period, the flow rate of the intake air sucked into each cylinder is made smaller than that during idling after warm-up.
より具体的に、請求項1の発明は、所定の再始動条件が成立したときに、停止している多気筒エンジンの少なくとも膨張行程にある気筒内に燃料を噴射供給して、点火、燃焼させることにより、始動モータを用いずに自動で再始動するようにしたエンジンの始動装置を対象として、前記各気筒への吸気の流量を調整可能な吸気流量調整手段と、エンジン再始動時にエンジン回転が立ち上がるとき、前記各気筒への吸気流量が暖機後のアイドル運転時よりも少なくなるように前記吸気流量調整手段を制御する吸気量制御手段と、を備える構成とする。 More specifically, according to the first aspect of the present invention, when a predetermined restart condition is satisfied, fuel is injected and supplied into at least the cylinder in the expansion stroke of the stopped multi-cylinder engine, and is ignited and burned. Therefore, for an engine starter that automatically restarts without using a starter motor, an intake flow rate adjusting means that can adjust the flow rate of intake air to each of the cylinders, and engine rotation when the engine is restarted. And an intake air amount control means for controlling the intake air flow rate adjusting means so that the intake air flow rate to each of the cylinders when starting up is smaller than that during idling after warm-up.
前記の構成により、エンジンが自動で始動されるときには、少なくとも膨張行程で停止している気筒内に燃料が噴射供給され、これにより形成された混合気に点火されて燃焼することで、始動トルクが発生する。これによりエンジンが正転を開始すると、各気筒には順次、吸気通路から略大気圧状態の吸気が吸入されることになるが、この際、エンジン回転が立ち上がって安定するまでは、該各気筒への吸気流量が暖機後のアイドル運転時よりも少なくなるように、吸気量制御手段によって吸気流量調整手段が制御される。このことで、吸気通路内が大気圧に近い状態であっても、各気筒への吸気の充填量はあまり多くはならず、エンジンが急激に吹け上がることなく、その回転がスムーズにアイドル回転速度付近まで立ち上がるので、運転者が違和感を覚えることはない。 With the above-described configuration, when the engine is automatically started, fuel is injected and supplied into the cylinder stopped at least in the expansion stroke, and the air-fuel mixture formed thereby is ignited and burned. Occur. As a result, when the engine starts normal rotation, intake of approximately atmospheric pressure is sequentially taken into each cylinder from the intake passage. At this time, until each engine starts up and stabilizes, each cylinder The intake air flow rate adjusting means is controlled by the intake air amount control means so that the intake air flow rate becomes smaller than that during idling after warm-up. As a result, even when the intake passage is close to atmospheric pressure, the amount of intake air charged into each cylinder does not increase so much that the engine does not blow up rapidly, and its rotation smoothly rotates at idle speed. Because it stands up to the vicinity, the driver will not feel uncomfortable.
ここで、エンジンの吸気通路の下流側が各気筒毎に分岐して互いに独立の分岐吸気通路とされている場合には、前記吸気流量調整手段を、前記分岐吸気通路に個別に弁体が配設された吸気流量調整弁とし、その弁体よりも下流の分岐吸気通路の吸気圧状態を検出する吸気圧検出手段を備えるとともに、前記吸気量制御手段は、前記吸気圧検出手段により検出される吸気圧状態が大気圧近傍から低下して、エンジン暖機後のアイドル運転時に対応する設定負圧状態になるまでの間、前記吸気流量調整弁の開度を前記アイドル運転時よりも小さくなるように制御するものとするのが好ましい(請求項2の発明)。 Here, when the downstream side of the intake passage of the engine is branched for each cylinder to be an independent branched intake passage, the intake flow rate adjusting means is individually provided in the branched intake passage. And an intake pressure detecting means for detecting the intake pressure state of the branch intake passage downstream of the valve body, and the intake air amount control means is an intake air pressure detected by the intake pressure detecting means. The opening of the intake flow rate adjustment valve is made smaller than that during the idling operation until the pressure state decreases from near atmospheric pressure until the set negative pressure state corresponding to the idling operation after the engine warms up. It is preferable to control (invention of claim 2).
そのような吸気流量調整弁を用いれば、弁体よりも下流の分岐吸気通路の容積が非常に小さくなるので、この分岐吸気通路の吸気圧状態がアイドル運転時相当の設定負圧状態になるまでの間、吸気流量調整弁の開度を非常に小さくすることで、各気筒の吸気充填量の増大を確実に阻止して、前記発明の作用効果を十分に得ることができる。また、弁体よりも下流の分岐吸気通路の容積が非常に小さいことから、その吸気圧は速やかに低下して、早期に前記設定負圧状態に落ち着くことになる。 If such an intake flow rate adjusting valve is used, the volume of the branch intake passage downstream from the valve body becomes very small, so that the intake pressure state of this branch intake passage becomes a set negative pressure equivalent to the idling operation. In the meantime, by making the opening of the intake flow rate adjustment valve very small, it is possible to reliably prevent an increase in the intake charge amount of each cylinder and to obtain the effects of the invention sufficiently. In addition, since the volume of the branch intake passage downstream from the valve body is very small, the intake pressure quickly decreases and settles to the set negative pressure state at an early stage.
そして、その上で、前記吸気量制御手段は、吸気圧検出手段により検出される吸気圧状態の低圧側への変化に応じて、吸気流量調整弁を全閉から徐々に開くものとするのがなお好ましい(請求項3の発明)。こうすれば、分岐吸気通路内の吸気圧が低下するのに応じて、このことによる吸気充填量の減少を相殺するように吸気流量が増大することになるから、燃焼圧の変動を抑えて、エンジン回転をよりスムーズに立ち上げることができる。 Then, the intake air amount control means gradually opens the intake flow rate adjustment valve from fully closed in response to a change in the intake pressure state detected by the intake pressure detection means to the low pressure side. It is preferable (invention of claim 3). In this way, as the intake pressure in the branch intake passage decreases, the intake air flow rate increases so as to offset the decrease in the intake charge amount due to this. Engine rotation can be started more smoothly.
或いは、前記のように吸気圧状態を検出するのではなく、エンジン回転速度を検出する回転速度検出手段を備え、吸気量制御手段は、前記回転速度検出手段により検出されるエンジン回転速度が暖機後のアイドル回転速度近傍で安定するまでの間、各気筒への吸気流量が前記暖機後のアイドル運転時よりも少なくなるように吸気流量調整手段を制御するものとしてもよい(請求項4の発明)。 Alternatively, instead of detecting the intake pressure state as described above, a rotation speed detection means for detecting the engine rotation speed is provided, and the intake air amount control means is configured to warm up the engine rotation speed detected by the rotation speed detection means. The intake air flow rate adjusting means may be controlled so that the intake air flow rate to each cylinder is smaller than that during the idling operation after the warm-up until it stabilizes in the vicinity of the subsequent idle rotation speed. invention).
なお、エンジン回転速度がアイドル回転速度近傍で安定するというのは、例えば、エンジン回転速度がアイドル回転速度近傍まで上昇した上で、各気筒毎の燃焼によるエンジン回転速度の変動幅が所定以下になったことをいう。 Note that the engine rotation speed is stabilized near the idle rotation speed. For example, after the engine rotation speed has increased to the vicinity of the idle rotation speed, the fluctuation range of the engine rotation speed due to combustion for each cylinder becomes a predetermined value or less. That means.
また、前記吸気流量調整手段として、前記吸気流量調整弁の代わりに、各気筒の吸気弁の少なくともリフト量を変更可能な可変動弁機構を用いるとともに、前記吸気量制御手段を、吸気弁のリフト量が暖機後のアイドル運転時よりも小さくなるように前記可変動弁機構を制御するものとしてもよい(請求項5の発明)。こうして吸気弁のリフト量が相対的に小さくなるようにすれば、吸気通路内が大気圧に近い状態であっても、そこから各気筒内への吸気流を絞って吸気充填量の増大を阻止することができる。 Further, as the intake flow rate adjusting means, a variable valve mechanism capable of changing at least the lift amount of the intake valve of each cylinder is used instead of the intake flow rate adjusting valve, and the intake amount control means is provided with a lift of the intake valve. The variable valve mechanism may be controlled so that the amount becomes smaller than that during idle operation after warming up (invention of claim 5). By making the lift amount of the intake valve relatively small in this way, even if the intake passage is close to atmospheric pressure, the intake flow from there to each cylinder is throttled to prevent an increase in the intake charge amount. can do.
さらに、エンジン再始動時に吸気通路の圧力が比較的高い間、前記のように気筒へ吸入される吸気を絞る代わりに、吸気弁の閉弁時期を遅らせて、一旦、気筒に吸入された吸気の多くを吸気通路に吹き返させるようにすることで、吸気充填量の増大を抑えるようにしてもよい。すなわち、請求項6の発明では、前記請求項1〜5の発明と同じ前提構成において、各気筒の吸気弁の少なくとも閉弁時期を変更可能な可変動弁機構と、エンジン再始動時に、エンジン回転が立ち上がるとき、前記吸気弁の閉弁時期が暖機後のアイドル運転時よりも遅角側となるように前記可変動弁機構を制御する動弁時期制御手段と、を備える構成とする。 Further, when the pressure in the intake passage is relatively high when the engine is restarted, instead of restricting the intake air sucked into the cylinder as described above, the closing timing of the intake valve is delayed to temporarily reduce the intake air sucked into the cylinder. An increase in the intake air filling amount may be suppressed by blowing a large amount back into the intake passage. That is, in the sixth aspect of the invention, in the same premise configuration as in the first to fifth aspects of the invention, the variable valve mechanism capable of changing at least the closing timing of the intake valve of each cylinder, and the engine rotation at the time of engine restart And a valve timing control means for controlling the variable valve mechanism so that the valve closing timing of the intake valve is retarded from that during idle operation after warming up.
前記の構成により、前記請求項1の発明と同様に、エンジン回転が立ち上がって安定するまでの間は各気筒へ充填される吸気の量があまり多くはならないので、エンジン回転をスムーズに立ち上げ、エンジンの急激な吹け上がりを防止することができ、これにより、運転者が違和感を覚えることがなくなる。 With the above configuration, as in the first aspect of the invention, since the amount of intake air charged into each cylinder does not increase so much until the engine rotation rises and stabilizes, the engine rotation is started smoothly. It is possible to prevent the engine from suddenly rising, so that the driver does not feel uncomfortable.
以上、説明したように、本願の請求項1〜5の発明に係るエンジンの始動装置によると、アイドル時にエンジンを自動で停止し、その後に自動で且つ自力で再始動するようにした始動装置において、その再始動時にエンジン回転が立ち上がるとき、吸気通路内の圧力が比較的高くて、そのままでは各気筒の吸気充填量が過大になってしまうと考えられる間、該各気筒への吸気を絞ることにより、吸気の過充填を阻止して、エンジン回転をスムーズに立ち上げ、急な吹け上がりを防止することができる。これにより、自動で始動する場合であっても、運転者は違和感を感じることはない。 As described above, according to the engine starting device according to the first to fifth aspects of the present invention, in the starting device that automatically stops the engine when idling and then restarts automatically and by itself. When the engine speed rises at the time of restart, the intake passage to each cylinder is throttled while the pressure in the intake passage is relatively high and it is considered that the intake charge amount of each cylinder will be excessive. Therefore, it is possible to prevent overfilling of the intake air, start up the engine rotation smoothly, and prevent a sudden rise. Thereby, even if it is a case where it starts automatically, a driver does not feel uncomfortable.
また、請求項6の発明によると、再始動時にエンジン回転が立ち上がるとき、吸気弁を所定の遅閉じ状態にすることで、吸気の過充填の阻止して、前記と同じ効果を得ることができる。 According to the sixth aspect of the present invention, when the engine speed rises at the time of restart, the intake valve is brought into a predetermined delayed closing state to prevent overfilling of the intake air, and the same effect as described above can be obtained. .
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、以下の好ましい実施形態の説明は、本質的に例示に過ぎず、本発明、その適用物或いはその用途を制限することを意図するものではない。
−エンジン制御システムの概略構成−
図1及び図2は、本発明に係るエンジン始動装置を含むエンジン制御システムの実施形態を示し、このエンジンシステムEは、シリンダヘッド10及びシリンダブロック11を備えたエンジン1と、該エンジン1を制御するためのECU2(エンジンコントローラ)とを備えている。前記エンジン1には、図2に示すように4つの気筒12A〜12Dが設けられていて、該各気筒12A〜12Dの内部には、図1に示すように、クランク軸3に連結されるピストン13がそれぞれ嵌挿され、これにより、前記各気筒12A〜12D内部でピストン13の上方には燃焼室14が形成されている。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. It should be noted that the following description of the preferred embodiment is merely illustrative in nature, and is not intended to limit the present invention, its application, or its use.
-Schematic configuration of engine control system-
1 and 2 show an embodiment of an engine control system including an engine starter according to the present invention. The engine system E controls an
ここで、一般的に、多気筒4サイクルエンジンにおいては、各気筒が所定の位相差をもって吸気、圧縮、膨張、排気の各行程からなる燃焼サイクルを行うようになっており、この実施形態の4気筒エンジンの場合、気筒列方向一端側から1番気筒12A、2番気筒12B、3番気筒12C、4番気筒12Dと呼ぶと、図5(e)に示すように、1番気筒(#1)、3番気筒(#3)、4番気筒(#4)、2番気筒(#2)の順にクランク角で180度ずつの位相差をもって燃焼が行われるようになっている。
Here, in general, in a multi-cylinder four-cycle engine, each cylinder performs a combustion cycle composed of intake, compression, expansion, and exhaust strokes with a predetermined phase difference. In the case of a cylinder engine, when referred to as the
前記各気筒12A〜12Dのそれぞれの燃焼室14の頂部には、該燃焼室14内の混合気に点火して燃焼させるための点火プラグ15が設けられていて、それらの各点火プラグ15先端の電極が前記燃焼室14内に臨むように配置されている。また、前記燃焼室14の側方(図1の右方向)には、該燃焼室14内に燃料を直接、噴射する燃料噴射弁16が設けられていて、該燃料噴射弁16は、前記点火プラグ15の電極付近に向かって燃料を噴射するように噴射方向が調整されている。この燃料噴射弁16は、図示しないニードル弁及びソレノイドを内蔵しており、前記ECU2からのパルス信号の入力によりそのパルス幅に対応する時間だけ開弁駆動されて、その駆動時間に応じた量の燃料を各気筒12A〜12D内に噴射するように構成されている。なお、前記燃料噴射弁16には、図示しない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るようになっていて、前記エンジンシステムEには、その燃料供給圧が圧縮行程での燃焼室14内の圧力よりも高くなるように燃料供給系統が構成されている。
A
また、前記各気筒12A〜12Dの燃焼室14の上部には、該燃焼室14に向かって開口する吸気ポート17及び排気ポート18が設けられていて、これらのポート17,18に吸気弁19及び排気弁20がそれぞれ配設されている。これらの吸気弁19及び排気弁20は、図示省略のカムシャフト等からなる動弁機構により駆動され、上述のとおり、各気筒12A〜12Dが所定の位相差をもって燃焼サイクルを行うように、該各気筒毎の吸・排気弁19,20の開閉タイミングが設定されている。
Further, an
また、前記吸気ポート17及び排気ポート18にそれぞれ連通するように吸気通路21及び排気通路22が設けられており、図2に示すように、前記吸気ポート17に近い吸気通路21の下流側は各気筒12A〜12D毎に独立の分岐吸気通路21aとされ、この各分岐吸気通路21aの上流端がそれぞれサージタンク21bに連通するとともに、該各分岐吸気通路21aにはそれぞれの通路断面積を絞るようにスロットル弁23(吸気流量調整弁)の弁体が個別に配設されている。つまり、スロットル弁23は、弁体が共通のアクチュエータ24により駆動されて、各分岐吸気通路21aを同時に絞り調節する多連型のロータリバルブ(マルチスロットル)となっている。
Further, an
さらに、図2にのみ示すが、前記吸気通路21におけるサージタンク21bの上流の共通吸気通路21cには、吸入空気量を検出するエアフローセンサ25が配設されており、一方、サージタンク21b下流の分岐吸気通路21aには、それぞれ、スロットル弁23の弁体よりも下流側の吸気圧(吸気圧状態)を検出するための吸気圧センサ26,26,…(吸気圧検出手段)が配設されている。なお、この実施形態のエンジン1では、前記マルチスロットル23の各弁体をバイパスする通路は設けられておらず、アイドル運転時の吸気流量は弁体の位置、即ちスロットル開度によって調整するようになっている。
Further, as shown only in FIG. 2, an
一方、前記各気筒12A〜12Dからの排気が集合する排気通路22の集合部下流には、排気を浄化するための触媒29が配設されている。この触媒29は、例えば、排気の空燃比状態が理論空燃比近傍にあるときにHC、CO、NOxの浄化率が極めて高い、いわゆる三元触媒であり、これは排気中の酸素濃度が比較的高い酸素過剰雰囲気でこれを吸蔵する酸素吸蔵能を有し、酸素濃度の比較的低いときには吸蔵している酸素を放出して、HC、CO等と反応させるものである。なお、触媒29は、三元触媒に限らず、前記のような酸素吸蔵能を有するものであればよく、例えば、酸素過剰雰囲気でもNOxを浄化可能ないわゆるリーンNOx触媒であってもよい。
On the other hand, a
さらに、前記エンジンシステムEには、前記クランク軸3の回転角を検出する2つのクランク角センサ30,31が設けられており、主に一方のクランク角センサ30からの信号に基づいてエンジン回転速度を求めるとともに、詳しくは後述するが、それら2つのクランク角センサ30,31から出力される互いに位相のずれたクランク角信号によって、前記クランク軸3の回転方向及び回転角度を検出するようになっている。加えて、このエンジンシステムEには、カムシャフトの特定の回転位置を検出して気筒識別信号として出力するカム角センサ32、エンジン冷却水の温度(エンジン水温)を検出する水温センサ33、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34等が配設されている。
Further, the engine system E is provided with two
前記ECU2は、前記各センサ25,26,30〜34からの信号を受け、前記燃料噴射弁16に対して燃料噴射量及びその噴射時期を制御する信号を出力するとともに、点火プラグ15の点火装置27に対して点火時期を制御する信号を出力し、さらに、前記スロットル弁23のアクチュエータ24に対してスロットル開度を制御する信号を出力する。そして、以下に詳述するが、前記ECU2は、アイドル時において所定のエンジン停止条件が成立したときに、各気筒12A〜12Dへの燃料供給を停止して(燃料カット)自動的にエンジンを停止させるとともに、その後、運転者のアクセル操作等により所定のエンジン再始動条件が成立したときには、自動的にエンジン1を再始動させるようになっている。
The
すなわち、前記エンジン1の再始動時には始動モータの力を借りることなく、エンジン1をそれ自体の力のみで始動させるのであるが、この実施形態では、図3に模式的に示すように、まず、ピストン13が圧縮行程の途中で停止している気筒12(図の例では#1気筒12Aであり、以下、停止時圧縮行程気筒ともいう)で最初の燃焼を行わせて、ピストン13を押し下げることにより、クランク軸3を少しだけ逆転させ(同図(a))、これにより、膨張行程にある気筒12(図の例では#2気筒12Bであり、以下、停止時膨張行程気筒ともいう)のピストン13を上昇させて、この気筒12B内の混合気を圧縮する(同図(b))。そして、そのようにして圧縮されて温度及び圧力の高くなった膨張行程気筒12B内の混合気に点火して、燃焼させることにより、クランク軸3に正転方向のトルクを与えて、エンジン1を始動するようにしている。
That is, when the
そのようにエンジン1をそれ自体の力のみによって始動させるためには、前記停止時膨張行程気筒12Bの燃焼によってクランク軸3にできるだけ大きな正転方向のトルクを与え、これにより、同図(c)に示すように続いて圧縮上死点(以下、TDCと略称)を迎える気筒12Aが、その圧縮反力(圧縮圧力)に打ち勝ってTDCを越えるようにしなければならない。従って、エンジン1の確実な始動のためには前記停止時膨張行程気筒12B内に燃焼のための空気を十分に確保しておく必要がある。
In order to start the
そのために、この実施形態では、アイドル時にエンジン1を自動で停止させるときに、まず、各気筒12A〜12Dの掃気が十分に行われるように、アイドル回転速度よりもやや高い所定回転速度で燃料カットを行うとともに、その後の所定期間、スロットル弁23を開いて、予め設定した開度になるように制御する。そして、そのスロットル弁23を予め設定した適切なタイミングで閉じることで、前記停止時膨張行程気筒12B及び停止時圧縮行程気筒12Aへそれぞれ吸入される空気量が十分に多くなり、且つ該膨張行程気筒12Bの空気量が圧縮行程気筒12Aよりもやや多くなるようにしている。
Therefore, in this embodiment, when the
こうすることで、その2つの気筒12A,B内の空気の圧縮圧力のバランスによって、膨張行程気筒12Bのピストン13が行程中央部から多少、下死点(BDC)寄りの再始動に好適な所定範囲R(後述)内に停止するようになる。
−エンジンの停止制御−
次に、前記ECU2によるエンジン停止の制御について主に図4〜6を参照して説明する。なお、図4は停止制御の手順を示すフローチャート図であり、図5は、燃料カットから惰性で回転するエンジン1が停止するまでの間(以下、停止動作期間ともいう)におけるエンジン回転速度、クランク角及び各気筒12A〜12Dの行程の変化を互いに対応づけて示すとともに、その間に行われるスロットル開度の制御と、これによる吸気圧力(吸気管負圧)の変化とを模式的に示す説明図である。
By doing so, the
-Engine stop control-
Next, engine stop control by the
また、図6は、前記停止動作期間において徐々に回転が低下するエンジン1のTDC回転速度(後述)と、停止後の膨張行程気筒12におけるピストン停止位置との相関関係を示す図である。
FIG. 6 is a diagram showing a correlation between the TDC rotational speed (described later) of the
まず、前記図5(a)に示すように、エンジン1の運転中に所定の設定回転速度(図例では800rpm)で燃料カットが行われると(時刻t0)、そのときにクランク軸3やフライホイール等の運動部分が有する運動エネルギーが機械的な摩擦や各気筒12A〜12Dのポンプ仕事によって消費されることで、エンジン回転速度が徐々に低下し、エンジン1は惰性で数回転した後に停止することになる。詳しくは、そのようにエンジン1が惰性で回転する間、エンジン回転速度は、微視的には各気筒12A〜12Dの圧縮上死点(TDC)を迎える毎に一時的に大きく落ち込み、TDCを越えると再び上昇する、というようにアップダウンを繰り返しながら低下して行く。そして、例えば図示の如く約800rpmで燃料カットした場合には、通常はTDCを8、9回越えて、その最後のTDCを越えた後に(時刻t3)、その次のTDCを越えることができなくなって、停止に至る(時刻t4〜t6)。
First, as shown in FIG. 5 (a), when a fuel cut is performed at a predetermined set rotational speed (800 rpm in the illustrated example) during operation of the engine 1 (time t0), the
すなわち、前記の如くTDCを越えることができずに圧縮行程に留まる気筒12(図の#1気筒12A)では、慣性力によるピストン13の上昇に伴い空気圧が高まり、その圧縮反力によってピストン13が一旦、停止(時刻t4)した後に、BDCに向かって押し返される。これによりクランク軸3は逆転し、同図(a)に示すようにエンジン回転速度が負値になるが、そうすると、今度は膨張行程にある気筒12(前記最後のTDCを越えて膨張行程に移行した気筒であり、図例では#2気筒12B)の空気圧が上昇して、ピストン13にBDC側への圧縮反力が作用し、この圧縮反力によって該膨張行程気筒12のピストン13が一旦、停止(時刻t5)した後に、BDCに向かって押し返される。こうしてクランク軸3は再び正転し、エンジン回転速度は正値に戻る。
That is, as described above, in the cylinder 12 (# 1
そのように、圧縮行程気筒12及び膨張行程気筒12のピストン13にそれぞれ逆向きに作用する圧縮反力によって、各気筒12A〜12Dのピストン13はそれぞれ数回、往復作動した後に停止することになるが(時刻t6)、その停止位置は、前記圧縮及び膨張行程気筒12の圧縮反力のバランスによって概略決定されるとともに、エンジン1の摩擦等の影響を受けて、停止前に最後にTDCを越えるときのエンジン1の回転慣性、即ち最後にTDCを越えるときのエンジン回転速度の高低に応じて変化することになる。
As described above, the
従って、エンジン停止時に膨張行程にある気筒12のピストン13を再始動に適した所定範囲R内に停止させるためには、まず、その停止時膨張行程気筒12及び停止時圧縮行程気筒12の圧縮反力がいずれも十分に大きくなり、且つ膨張行程気筒12の圧縮反力が圧縮行程気筒12よりも所定以上、大きな適切なバランスとなるように、両方の気筒12への吸入空気量を調節する必要がある。このために、この実施形態では、図5(c)に示すように、燃料カット後に直ちに開いたスロットル弁23(時刻t1)を所定期間の経過後に閉じて(時刻t2)、同図(d)に示すように一時的に吸気管負圧を減少させる(吸気量は増大)ことで、停止時の圧縮及び膨張行程気筒12にそれぞれ所要量の空気が吸入されるようにしている。
Therefore, in order to stop the
但し、実際のエンジン1ではスロットル弁23自体や吸気ポート17、分岐吸気通路21a等の形状に個体ばらつきがあり、それらを流通する空気流の挙動が変化することもあって、エンジン1の停止動作期間に各気筒12A〜12Dに流入する空気の量には或る程度のばらつきを生じるから、上述のようなスロットル弁23の開閉制御を行ったとしても、それだけではエンジン停止時に圧縮行程や膨張行程になる気筒12のピストン停止位置を正確に目標とする範囲R内に収めるることは難しい。
However, the
この点につき、この実施形態では、図6に一例を示すように、停止動作期間においてエンジン回転速度が徐々に低下する過程で、各気筒12A〜12Dが順次、TDCを通過するときのエンジン回転速度(以下、TDC回転速度ともいう)と、エンジン停止後に膨張行程にある気筒12のピストン停止位置との間に明確な相関関係があることに着目して、前記図6(a)に示すようにエンジン回転速度が低下する過程で180°CA毎のTDC回転速度をそれぞれ検出し、この検出値に応じてスロットル弁23の開度を制御することにより、エンジン回転の落ち具合を調整するようにしている。
In this regard, in this embodiment, as shown in an example in FIG. 6, the engine rotation speed when each of the cylinders 12 </ b> A to 12 </ b> D sequentially passes TDC in the process of gradually decreasing the engine rotation speed during the stop operation period. Focusing on the fact that there is a clear correlation between (hereinafter also referred to as TDC rotational speed) and the piston stop position of the cylinder 12 in the expansion stroke after the engine is stopped, as shown in FIG. By detecting the TDC rotational speed at every 180 ° CA in the process of decreasing the engine rotational speed and controlling the opening degree of the
詳しくは、前記図6は、上述の如くエンジン回転速度が略800rpmのときに燃料カットを行い、その後の所定期間、スロットル弁23を開状態に維持するようにして、惰性で回転するエンジン1の各気筒12A〜12DがTDCを越える度に、そのときのエンジン回転速度(TDC回転速度)を計測するとともに、そうして停止した後の膨張行程気筒12のピストン位置を調べて、このピストン位置を縦軸に、また、前記TDC回転速度を横軸に取って、両者の関係を表したものである。このような作業を所定回数、繰り返すことで、エンジン停止動作期間におけるTDC回転速度と停止後の膨張行程気筒12におけるピストン停止位置との間の相関関係を表す分布図が得られる。
Specifically, FIG. 6 shows that the
図の例では、エンジン停止前の最後のTDCを越えるときの回転速度は示されておらず、燃料カット直後のTDC回転速度(図例では最後から数えて9番目のもの)から最後の1つ前のTDC回転速度(最後から数えて2番目のもの)までのデータが示されている。この最後から9〜2番目のTDC回転速度は、それぞれ一塊りとなって分布しており、特に図示の6〜2番目のものにおいて明らかなように、TDC回転速度が或る特定の範囲(図に斜線を入れて示す範囲)にあれば、ピストン停止位置が再始動に好適な範囲R(図の例ではATDC100〜120°CA)に入ることが分かる。
In the example in the figure, the rotation speed when the last TDC before the engine stop is not shown, but the last one from the TDC rotation speed immediately after the fuel cut (the ninth in the example counted from the end) is not shown. Data up to the previous TDC rotational speed (second one from the end) is shown. The 9th to 2nd TDC rotation speeds from the last are distributed in a lump, and as is apparent in the 6th to 2nd ones shown in the figure, the TDC rotation speed is within a certain range (see FIG. If it is within a range indicated by hatching, it can be seen that the piston stop position falls within a range R suitable for restart (
前記の如く、膨張行程気筒12のピストン13がエンジン1の再始動に好適な所定範囲Rに停止することになるTDC回転速度の特定の範囲を以下、この明細書では適正回転速度範囲と呼ぶものとする。そして、この実施形態では、以下に詳述するが、前記図5(a)のようにエンジン回転速度がアップダウンを繰り返しながら低下するときに、各気筒12A〜12D毎のTDC回転速度をそれぞれ検出し、この検出値と前記適正回転速度範囲とを比較して、両者の速度偏差に応じてスロットル弁23を開閉制御するようにしている。すなわち、例えば、TDC回転速度が適正回転速度範囲よりも低いときには、スロットル開度を開き側に制御して、各気筒12A〜12Dのポンプ仕事を減らすことにより、エンジン回転速度の低下が緩やかになるようにするのである。
As described above, the specific range of the TDC rotational speed at which the
そのように、スロットル弁23の開度の制御によってエンジン回転速度の低下の度合いを調整して、遅くとも最後のTDCを通過するまでにTDC回転速度が前記適正回転速度範囲に収まるようにすれば、この時点でクランク軸3やフライホイール、或いはピストン13、コネクティングロッド等の運動部分が有する運動エネルギーや圧縮行程気筒12の高圧空気が有する位置エネルギー等が、その後に作用する摩擦等と見合うものになって、エンジン1の停止時に膨張行程にある気筒12のピストン13を前記の再始動に適した所定範囲R内に停止させることができる。
As described above, if the degree of decrease in the engine rotational speed is adjusted by controlling the opening degree of the
次に、上述したエンジン停止制御の具体的な手順を図4のフローチャートに基づいて説明すると、このフローはエンジン運転中の所定のタイミングでスタートして(START)、ステップSA1ではアイドルストップの条件が成立したか否かの判定を行う。この判定は、車速、ブレーキの作動状況、エンジン水温等に基づいて行うもので、例えば車速が所定速度よりも小さく、ブレーキが作動していて、エンジン水温が所定範囲内にあり、さらにエンジン1を停止させることに特に不都合のない状況であれば、アイドルストップ条件が成立したものとする。
Next, the specific procedure of the engine stop control described above will be described with reference to the flowchart of FIG. 4. This flow starts at a predetermined timing during engine operation (START), and in step SA1, the condition of the idle stop is determined. It is determined whether or not it is established. This determination is made based on the vehicle speed, the operating condition of the brake, the engine water temperature, etc. For example, the vehicle speed is smaller than a predetermined speed, the brake is operating, the engine water temperature is within a predetermined range, and the
前記ステップSA1でアイドルストップ条件が成立したとき(YESの場合)には、続くステップSA2で、いずれか1つの気筒12(図4のフローでは1番気筒12A又は4番気筒12D)を特定して、エンジンを停止させる所定の条件が成立したかどうかの判定を行う。すなわち、エンジン回転速度が燃料カットの設定回転速度(この実施形態では略800rpm)であるかどうか、前記特定した気筒12が予め設定した行程(例えば吸気行程)にあるかどうか等を判定する。
When the idling stop condition is satisfied in the step SA1 (in the case of YES), any one cylinder 12 (the
そして、全ての条件が成立してYESと判定されれば、ステップSA3に進んで、各気筒12A〜12Dへの燃料噴射を停止し(燃料cut)、続くステップSA4ではスロットル弁23を設定開度になるように開く(スロットルopen)。これにより、図6(c)(d)に示すように各気筒12A〜12Dへの吸気量が増大し、十分な掃気が行われるとともに、排気通路22に配設された触媒29にも多量の新気が供給されることになり、この触媒29に吸蔵される酸素の量が十分に多くなる。
If all the conditions are satisfied and it is determined YES, the process proceeds to step SA3 to stop the fuel injection to each
続くステップSA5では、エンジン回転速度が所定回転速度(図5の時刻t2におけるエンジン回転速度)以下と判定されるまで、スロットル弁23の開状態を保ち、所定回転速度以下になれば(前記ステップSA5でYESの場合)ステップSA6に進んで、スロットル弁23を閉じる(スロットルclose)。このようにスロットル弁23を開閉することによって、図5(c)(d)に示すように停止時膨張行程気筒12(図例では#2気筒12B)及び停止時圧縮行程気筒12(図例では#1気筒12A)への吸気量が増大し、且つ該停止時膨張行程気筒12への吸気量が停止時圧縮行程気筒12よりも多くなるので、該停止時膨張行程12のピストンを概ね行程中央部よりもBDC寄りに停止させることができる。
In the subsequent step SA5, the
続いてステップSA7では、クランク角センサ30からの信号により求められるTDC回転速度が適正回転速度範囲にあるかどうか判定して(TDC時の回転速度が所定範囲内?)、判定がYESでTDC回転速度が適正回転速度範囲にあれば、ステップSA8に進んで、今度はTDC回転速度が所定値A以下かどうか判定する。この所定値Aは、予め実験的にエンジン停止前の最後のTDC回転速度に対応づけて設定したものであり、前記ステップSA7で求めたTDC回転速度が所定値A以下ならば(判定がYESの場合)、エンジン1はその次のTDCを越えることができず、停止することになるから、後述のステップSA11に進む一方、TDC回転速度が所定値Aよりも高ければ(判定がNOの場合)、エンジン1はさらに次のTDCを越えることになるから、前記ステップSA7にリターンする。
Subsequently, in step SA7, it is determined whether or not the TDC rotational speed obtained from the signal from the
また、前記ステップSA7において、TDC回転速度が適正回転速度範囲にないと判定された場合(NOの場合)には、ステップSA9に進み、TDC回転速度と適正回転速度範囲との間の回転速度の偏差に基づいてスロットル弁23の開度を算出する。そして、その開度になるようにステップSA10でスロットル弁23のアクチュエータ24を駆動して(スロットル駆動)、前記ステップSA8に進む。すなわち、例えばTDC回転速度が適正回転速度範囲の上限よりも高いときには、スロットル弁23を閉じる側に駆動して各気筒12A〜12Dのポンプ仕事量を増大させることで、エンジン回転速度の低下の度合いを大きくする。反対に、TDC回転速度が適正回転速度範囲の下限よりも低いときには、スロットル弁23を開く側に駆動して各気筒12A〜12Dのポンプ仕事量を減らすことで、エンジン回転速度の低下の度合いを緩やかにする。
If it is determined in step SA7 that the TDC rotational speed is not in the appropriate rotational speed range (NO), the process proceeds to step SA9, where the rotational speed between the TDC rotational speed and the appropriate rotational speed range is set. Based on the deviation, the opening of the
こうしてスロットル弁23の開度を補正することで、図5(a)に示すようにアップダウンを繰り返しながら徐々に低下するエンジン回転速度の軌跡を高回転側又は低回転側のいずれかにシフトさせて、徐々に所望の軌跡に近づけて行き、遅くとも最後のTDCまでには適正回転速度範囲に収めることができる。こうすれば、その後、自然に停止するエンジン1の膨張行程気筒12においてピストン13が再始動に好適な所定範囲内に停止することになる。
By correcting the opening degree of the
そうして、エンジン1が最後のTDCを越えて、そのときのTDC回転速度が所定値A以下になれば、エンジン1は最後のTDCを既に通過しているので、その後は、上述の如く、各々圧縮行程及び膨張行程にある2つの気筒12,12の圧縮反力によって正転側及び逆転側に数回、回転作動した後に、停止することになる。そこで、ステップSA11に進み、クランク角センサ30,31からの信号に基づいてエンジン1の停止(完全な停止)を確認し、YESでエンジン1の停止が確認されれば、ステップSA12に進んで、後述のサブルーチン(図7,8参照)により、2つのクランク角センサ30,31から出力される互いに位相のずれたクランク角信号に基づいて、膨張行程にある気筒12のピストン停止位置を検出し、これをECU2のメモリに記憶して、エンジン停止制御を完了する(END)。
Then, if the
すなわち、前記のようにエンジン1の停止の直前には、クランク軸3が正逆両方に数回、回動するので、クランク角センサ30からの信号をカウントするのみではピストン停止位置を検出することはできない。そこで、この実施形態では、2つのクランク角センサ30,31から出力される互いに位相のずれたクランク角信号に基づいて、以下のようにクランク軸3の回転方向及び回転角度を検出し、これにより各気筒12A〜12DのTDC又はBDCに対するクランク角、即ちピストン停止位置を検出するようにしている。
That is, as described above, the
具体的に図7は、ピストンの停止位置を検出するためのサブルーチンを示すフローチャートであり、このフローがスタートすると、ステップSC1で、第1クランク角信号CA1(第1クランク角センサ30からの出力信号)及び第2クランク角信号CA2(第2クランク角センサ31からの出力信号)に基づいて、ECU2が前記第1クランク角信号CA1の立ち上がり時に前記第2クランク角信号CA2がLow、Highのいずれであるか、或いは、前記第1クランク角信号CA1の立ち下がり時に前記第2クランク角信号CA2がHigh、Lowのいずれであるか、を判定する。つまり、これらの信号CA1,CA2の位相の関係が図8(a)のようになるか、又は図8(b)のようになるかを判別して、これによりエンジン1の正転、反転を判別する。
Specifically, FIG. 7 is a flowchart showing a subroutine for detecting the stop position of the piston. When this flow starts, in step SC1, the first crank angle signal CA1 (the output signal from the first crank angle sensor 30) is shown. ) And the second crank angle signal CA2 (output signal from the second crank angle sensor 31), when the
より詳しくは、エンジンの正転時には、図8(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生じることになり、前記第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に、前記第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になる。一方、エンジンの逆転時には、図8(b)のように、前記第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生じることになり、上述のエンジン正転時とは逆に、前記第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に、前記第1クランク各信号CA1の立ち下がり時に第2クランク角信号CA2がLowになるからである。 More specifically, during forward rotation of the engine, as shown in FIG. 8A, the second crank angle signal CA2 has a phase delay of about a half pulse width with respect to the first crank angle signal CA1. The second crank angle signal CA2 becomes Low when the first crank angle signal CA1 rises, and the second crank angle signal CA2 becomes High when the first crank angle signal CA1 falls. On the other hand, at the time of reverse rotation of the engine, as shown in FIG. 8B, the second crank angle signal CA2 has a phase advance of about a half pulse width with respect to the first crank angle signal CA1. Contrary to the forward rotation, the second crank angle signal CA2 becomes High when the first crank angle signal CA1 rises, and the second crank angle signal CA2 becomes Low when the first crank signals CA1 fall. It is.
そして、前記フローのステップSC1でエンジン1が正転状態であると判定された場合(YESの場合)には、エンジン1の正転方向のクランク角変化を計測するためのCAカウンタのカウント数を増やし、反対に逆転状態であると判定された場合(NOの場合)には前記CAカウンタのカウント数を減らすようにする。ここで、第1クランク角信号CA1及び第2クランク角信号CA2の立ち上がり及び立ち下がりは、クランク軸3の回転により所定角度毎(この実施形態では、立ち上がり又は立ち下がりのそれぞれの間隔が略10度毎)に生じるように設定されているため、第1クランク角信号CA1の立ち上がり及び立ち下がり時の第2クランク角信号CA2の状態により、前記のようにしてエンジン1の正転・逆転を判定することができるとともに、前記第1クランク角信号CA1及び第2クランク角信号CA2の立ち上がり又は立ち下がりの回数によって、クランク軸3の回転角度を求めることができる。こうして、エンジン停止時に上述の如くクランク軸3が正逆、両方に回動しても、そのことに依らず正確にクランク角を検出して、ピストン停止位置を求めることができる。
When it is determined in step SC1 of the flow that the
以上、詳述したエンジン停止制御によると、アイドル時に燃料カットによりエンジン1を自動停止させるときに最初の所定期間、スロットル弁23を開いて、停止後に各々膨張行程及び吸気行程になる気筒12,12にそれぞれ所要量の空気が吸入されるようにするとともに、その後、TDC回転速度の適正回転速度範囲からの偏差に応じてスロットル弁23を開閉制御し、これによりエンジン回転速度の低下の度合いを調整することで、エンジン停止後の膨張行程気筒12においてピストン13を再始動に好適な所定範囲Rに停止させることができる。
As described above, according to the engine stop control described in detail, when the
また、前記の如くエンジン停止動作期間において所定期間、スロットル弁23が開かれることで、各気筒12A〜12D内の既燃ガスが殆ど全て筒外へ掃気されて、それぞれ新気で満たされるとともに、排気通路22の触媒29における酸素吸蔵量の多い状態になる。但し、エンジン1の停止後は吸排気弁19,20の閉じている膨張行程気筒12や圧縮行程気筒12であってもすぐに空気圧がリークすることから、各気筒12A〜12Dには、それぞれピストン停止位置に対応する容積内に略大気圧の新気(空気)が存在する状態になる。
−エンジンの始動制御−
次に、上述のようにアイドル時に自動停止したエンジン1の再始動について、図3及び図9〜12に基づいて説明する。なお、図9及び図10は、始動制御の手順を示すフローチャートであり、図11は、始動時の各気筒12A〜12D毎の燃料噴射及び点火の時期を当該各気筒12A〜12Dの行程の変化と吸排気弁の開閉状態とに対応づけて示した行程図である。また、図12は、前記始動時の各気筒12A〜12D毎の燃料噴射及び点火によって当該各気筒12A〜12Dの筒内圧が上昇し、これによりエンジン1の始動トルクが増大してエンジン回転速度が立ち上がる様子を、そのときのスロットル弁開度や吸気圧の低下とともに示したタイムチャートである。
Further, as described above, when the
-Engine start control-
Next, restart of the
この実施形態のエンジン始動制御は、上述したように、エンジン1を自力で始動させるものであり、前記図3及び図11に一例を示すように、最初に停止時圧縮行程気筒12A(#1気筒)で燃焼を行わせてエンジン1を一旦、逆転作動させ(図3(a)、図11のa1,a2)、これにより停止時膨張行程気筒12B(#2気筒)内を圧縮して、温度及び圧力の上昇した当該膨張行程気筒12B内の混合気に点火して、燃焼させる(図3(b)、図11のa3,a4)。こうすることで、該膨張行程気筒12Bの燃焼圧が十分、高くなるとともに、有効なストロークが長くなって、大きな始動トルクが得られるようになる。
As described above, the engine start control of this embodiment is to start the
しかし、そのように最初に停止時圧縮行程気筒12Aで燃焼を行わせると、この燃焼による既燃ガスが気筒12A内に充満することから、この気筒12Aが図3(c)に示すように始動時の最初のTDCを迎えるときに、ピストン13に作用する圧縮反力がかなり大きなものとなって、そのTDCを越えることができずに始動に失敗する虞れがある。また、圧縮反力に打ち勝ってTDCを越えることができたとしても、そのときのエンジン回転速度の落ち込みが大きくなるし、既燃ガスの充満する気筒12Aでは燃焼により始動トルクを得ることができないから、エンジン回転をスムーズに上昇させることは難しい。
However, when combustion is initially performed in the
また、前記#1気筒12Aの次の点火順の#3気筒12Cは吸気行程で停止していたものであり(以下、停止時吸気行程気筒ともいう)、この気筒12C内の空気がエンジン停止中に気筒壁面からの放熱により暖められて、かなり温度の高い状態になっている上に、スロットル弁23よりも下流の分岐吸気通路21aからこの通路内で暖められた空気を吸入して、フル充填状態になるので、圧縮行程では気筒12C内の温度及び圧力がかなり高くなって、圧縮反力によるエンジン回転の落ち込みが大きくなるとともに、非常に自着火の発生しやすい状態になる。
The # 3
さらに、前記#3気筒12Cに続いて点火順を迎える#4気筒12Dは、排気行程で停止していたものであるが(以下、停止時排気行程気筒ともいう)、この気筒12Dでも、エンジン1の始動に伴い吸気通路21から空気を吸入することになるから、仮に始動の際、直ちにスロットル弁23を通常のアイドル運転時に相当する開度まで開くとすると、該スロットル弁23よりも下流の分岐吸気通路21aから吸気ポート17にかけての吸気圧がなかなかアイドル運転時の吸気圧まで低下せず、大気圧に近い状態のままになるので、前記#3気筒12Cと同様に吸気充填量のかなり多い状態になってしまう。
Further, the # 4
これに加えて、当該#4気筒12Dが点火順を迎える頃には、エンジン1の回転慣性がある程度大きくなっているので、前記のように吸気充填量の多い状態になってしまうと、燃焼によるトルクの増大が過大なものとなり、始動トルクが急峻に立ち上がって、エンジンが急激に吹け上がることになる(一時的にアイドル回転速度よりも高く吹け上がる)。このようなエンジンの急な吹け上がりは、この実施形態のようにエンジン1を自動で始動する場合には運転者に強い違和感を与える虞れがある。
In addition to this, when the # 4
以上のような問題点に鑑みて、この実施形態の始動制御では、まず、前記停止時圧縮行程気筒12Aの燃焼によるエンジン1の逆転トルクを確保して、停止時膨張行程気筒12Bを十分に圧縮することにより、当該気筒12Bの燃焼による正転方向の始動トルクを大幅に増大させる。その上で、エンジン1の正転作動に伴い前記停止時圧縮行程気筒12Aが圧縮されるときに追加の燃料噴射を行い(図11のa5)、その気化潜熱による冷却効果で圧縮圧力を低下させることで、図3(c)に示すように、当該気筒12Aが始動時に最初に迎えるTDCを確実に越えて、エンジン1の正転方向の回転が持続するようにする。
In view of the above problems, in the start control of this embodiment, first, the reverse rotation torque of the
また、前記停止時圧縮行程気筒12Aの次の点火順の停止時吸気行程気筒12C(#3気筒)に対しては、この気筒12Cが圧縮行程に移行して温度及び圧力が高くなった状態で燃料を噴射し(図11のa6)、その気化潜熱による冷却効果で圧縮圧力を低下させるとともに、自着火の発生を防止する。さらに、この気筒12Cの点火時期をTDC以降に遅角させることで(図11のa7)、TDC前の燃焼により気筒内圧が上昇すること回避して、エンジン回転の落ち込みを小さくし、図3(d)の如く始動時の2番目のTDCを通過した後に、点火、燃焼させることで、エンジン回転を立ち上げる。
Further, with respect to the stop-time
そうしてエンジン回転が上昇し、概ね始動に成功すれば、その後に点火順を迎える停止排気行程気筒12D(#4気筒)と、続いて点火順を迎える前記気筒12B,12A,12C,…に対しては、それぞれ、通常の始動モータを用いた始動時と同様に吸気行程で燃料を噴射し、圧縮行程の終盤に点火して、燃焼させるとともに、その際に直ちにスロットル弁23を開くのではなく、吸気圧センサ26,26,…により検出される吸気の圧力状態が高い間はスロットル弁23の開作動を遅らせて、各気筒12A〜12Dへの吸気充填量の増大を抑えるようにしたものである。
If the engine speed rises and the engine starts successfully, the stop
次に、始動制御の具体的な手順について図9及び図10のフローチャートに基づいて説明すると、このフローはエンジン停止状態からスタートし(START)、まず、図9のステップSB1において所定のエンジン再始動条件が成立したか否かを判定する。この再始動条件とは、停車状態から発進するためにブレーキが解除された場合やアクセル操作等が行われた場合、エアコン等の動作のためにエンジンの運転が必要になった場合等であり、このような条件が成立していなければ、成立するまで待機する一方、再始動条件が成立すれば(ステップSB1でYES)、ステップSB2へ進む。 Next, the specific procedure of the start control will be described with reference to the flowcharts of FIGS. 9 and 10. This flow starts from the engine stop state (START), and first, predetermined engine restart is performed at step SB1 of FIG. It is determined whether the condition is satisfied. This restart condition is when the brake is released to start from the stop state, when the accelerator operation is performed, when the engine is required to operate the air conditioner, etc. If such a condition is not satisfied, the process waits until the condition is satisfied. If the restart condition is satisfied (YES in step SB1), the process proceeds to step SB2.
ステップSB2では、上述のサブルーチン(図8、9参照)により求められたピストン13の停止位置に基づいて、停止時圧縮行程気筒12(図3では#1気筒12A)及び停止時膨張行程気筒12(図3では#2気筒12B)内の空気量をそれぞれ算出する。すなわち、ピストン13の停止位置から前記停止時圧縮行程気筒12及び停止時膨張行程気筒12内の容積をそれぞれ求めるとともに、前記の如くエンジン1の各気筒12A〜12D内が殆ど大気圧状態の新気で満たされていると仮定して、前記両気筒12,12の空気量をそれぞれ算出する。
In step SB2, the stop compression stroke cylinder 12 (# 1
続いてステップSB3では、前記ステップSB2で算出した停止時圧縮行程気筒12の空気量に対して所定の空燃比(圧縮行程気筒1回目用A/F)となるような燃料噴射量を算出して、該圧縮行程気筒12に燃料を噴射する。具体的には、前記空燃比は、エンジン停止時のピストン停止位置等に対応付けて予め設定されたマップから求められ、これにより、前記圧縮行程気筒12の空燃比は理論空燃比よりもリッチな値(A/Fで略11〜14の範囲が好ましく、略13がさらに好ましい)に設定される。なお、失火を防ぐためには空燃比がリッチ側の可燃限界値(A/Fで略7くらい)よりもリーンになるように燃料噴射量を制御する必要がある。 Subsequently, in step SB3, a fuel injection amount is calculated such that a predetermined air-fuel ratio (A / F for the first compression stroke cylinder) is obtained with respect to the air amount of the compression stroke cylinder 12 at the time of stop calculated in step SB2. The fuel is injected into the compression stroke cylinder 12. Specifically, the air-fuel ratio is obtained from a map set in advance in association with the piston stop position or the like when the engine is stopped, whereby the air-fuel ratio of the compression stroke cylinder 12 is richer than the stoichiometric air-fuel ratio. It is set to a value (A / F is preferably in the range of about 11 to 14, more preferably about 13). In order to prevent misfire, it is necessary to control the fuel injection amount so that the air-fuel ratio becomes leaner than the rich-side flammability limit value (approximately 7 in A / F).
次に、ステップSB4において、停止時圧縮行程気筒12への燃料噴射から燃料の気化時間を考慮して設定される所定時間の経過後に、当該気筒12の点火プラグ15に通電して、混合気に点火する。そして、ステップSB5で、前記ステップSB4の点火から一定時間内にクランク角センサ30,31からの信号のエッジ(クランク角信号の立ち上がり又は立ち下がり)が検出されたか否かにより、ピストン13が動いたかどうかを判定し(クランク角信号の検出による判定は上述のサブルーチンによる)、失火等のためにピストン13が動かなかった場合(NOの場合)には、ステップSB6に戻って前記圧縮行程気筒12に対して繰り返し点火する。
Next, in step SB4, after elapse of a predetermined time set in consideration of the fuel vaporization time from the fuel injection to the stop-time compression stroke cylinder 12, the
一方、前記ステップSB5でクランク角信号のエッジが検出されて(YESの場合)、ピストン13が動いた、すなわちエンジン1が逆回転を始めたと判定された場合には、ステップSB7に進んで、前記ステップSB2で算出された停止時膨張行程気筒12の空気量に対して所定の空燃比(膨張行程気筒12用A/F)となるように該膨張行程気筒12に燃料を噴射する。この場合も、前記膨張行程気筒12用の空燃比は、前記ステップSB3と同様に、エンジン停止時のピストン停止位置等に対応付けて予め設定されたマップから求められ、これにより、略理論空燃比もしくはそれよりも若干リッチな値に設定される(A/Fで略13が好ましい)。
On the other hand, when the edge of the crank angle signal is detected in step SB5 (in the case of YES) and it is determined that the
そして、続くステップSB8では、前記エンジン1の逆転作動を検出してから所定時間(点火ディレイ)の経過後に、膨張行程気筒12に点火して、燃焼させる。この点火ディレイ時間は、エンジン1の逆転作動により停止時膨張行程気筒12のピストン13が上昇して、この気筒12内の混合気が十分に圧縮され、且つその圧縮反力によってピストン13が殆ど停止するまでの時間に対応するものであり、エンジン停止時のピストン停止位置等に対応付けて予め設定されたマップから求められる。このように膨張行程気筒12内で十分に圧縮された混合気に点火して、燃焼させることで、エンジン1は十分に大きなトルクでもって正転方向に回転し始める。
In the subsequent step SB8, after a predetermined time (ignition delay) has elapsed since the reverse rotation operation of the
続いてステップSB9では、前記エンジン1の正転作動に伴い最初のTDCを迎える前記停止時圧縮行程気筒12に対して、この気筒12に対する2回目の燃料噴射(追加の燃料噴射)を、燃料の気化時間を考慮した所定のタイミングで実行する。こうして噴射された燃料が気化するときに周囲のガスから熱を奪うことによって(気化潜熱)、圧縮行程気筒12内の温度が下がり、筒内圧力が低下するため、当該気筒12内に既燃ガスが充満していても、その圧縮反力を低下させることができ、ピストン13がTDCを確実に越えられるようになる。このことで、前記ステップSB8における停止時膨張行程気筒12の燃焼により開始されたエンジン1の正転作動が持続され、停止時圧縮行程気筒12がTDCを越えて、各気筒12A〜12Dがそれぞれ次の行程へと進むことになる。
Subsequently, at step SB9, the second-time fuel injection (additional fuel injection) for the cylinder 12 is performed on the compression stroke cylinder 12 at the time of stopping when the
ここで、前記停止時圧縮行程気筒12への追加噴射のタイミングは、当該気筒12の正転中における圧縮行程をクランク角で前期、中期及び後期の3つに略等分したときの中期以降とするのが好ましい。これは、燃料の噴射時期とこれによる気筒内圧の低減効果との間の相関関係を考慮したもので、圧縮行程の前期で燃料噴射を行うとすると、過早なタイミングで気筒12内のガス温が低下する結果として、このガスが気筒壁面から受け取る受熱量が増大するとともに、気化した燃料によってガスの密度が増加することで、気筒12内の温度及び圧力の低減効果が減殺されてしまうからである。 Here, the timing of the additional injection to the compression stroke cylinder 12 at the time of stop is after the middle period when the compression stroke during the forward rotation of the cylinder 12 is roughly divided into three parts of the first period, the middle period, and the second period by the crank angle. It is preferable to do this. This is because the correlation between the fuel injection timing and the effect of reducing the cylinder internal pressure due to this is taken into account. If fuel injection is performed in the first half of the compression stroke, the gas temperature in the cylinder 12 is prematurely determined. As a result, the amount of heat received by the gas from the cylinder wall surface increases, and the gas density is increased by the vaporized fuel, so that the effect of reducing the temperature and pressure in the cylinder 12 is diminished. is there.
なお、前記追加噴射のタイミングがあまり遅くなると、今度は燃料の気化が遅れて十分な冷却効果が得られなくなるので、結局、燃料の追加噴射は気筒12の圧縮行程中期から後期の前半までに行うのが好ましいといえる。 Note that if the timing of the additional injection becomes too late, the fuel vaporization is delayed and a sufficient cooling effect cannot be obtained. Therefore, the fuel additional injection is performed from the middle stage of the compression stroke of the cylinder 12 to the first half of the latter stage. It can be said that it is preferable.
前記ステップSB9に続いて、図10のステップSB10では、前記のように開始されたエンジン1の正転作動によって停止時の吸気行程気筒12(図3では#3気筒12C)内に充填される空気の量を算出する。すなわち、停止時吸気行程気筒12は、前記停止時圧縮行程気筒12に続いて始動時の2番目のTDCを迎えるものであるが、上述したように、その気筒12内には比較的高温の空気が略大気圧状態でフル充填されていて、非常に自着火の発生しやすい状態になっている。
Subsequent to step SB9, in step SB10 of FIG. 10, the air charged in the intake stroke cylinder 12 (# 3
そこで、前記ステップSB10では、エンジン水温、エンジン停止時間、吸気温度等から推定される筒内温度と大気圧とに基づいて、前記停止時吸気行程気筒12内の空気の密度を推定し、この推定値に基づいて当該気筒12内の空気充填量を算出する。そして、続くステップSB11では、主に前記筒内温度の推定値に基づいて、自着火を防止するための空燃比のリッチ側への補正値を算出し、続くステップSB12において、前記補正値を加味して決定した空燃比と、前記ステップSB10で算出された気筒12内の空気充填量とに基づいて、該停止時吸気行程気筒12への燃料噴射量を算出する。 Therefore, in step SB10, the air density in the intake stroke cylinder 12 at the time of stop is estimated based on the in-cylinder temperature and the atmospheric pressure estimated from the engine water temperature, the engine stop time, the intake air temperature, and the like. The air filling amount in the cylinder 12 is calculated based on the value. In the subsequent step SB11, a correction value to the rich side of the air-fuel ratio for preventing self-ignition is calculated mainly based on the estimated value of the in-cylinder temperature, and in the subsequent step SB12, the correction value is considered. Based on the air-fuel ratio determined in this way and the air charge amount in the cylinder 12 calculated in step SB10, the fuel injection amount to the stop-time intake stroke cylinder 12 is calculated.
続いて、ステップSB13において、前記停止時吸気行程気筒12が圧縮行程に移行した後に、その気筒12内に圧縮行程の中期以降で燃料を噴射する。こうすることで、燃料の気化潜熱により、前記停止時圧縮行程気筒12の場合と同様に気筒12内の温度及び圧力が低下するので、前記の如く当該気筒12内が比較的高温の空気により満たされていても、圧縮に伴う温度及び圧力の上昇を抑えて自着火の発生を防止することができる。また、気筒12の圧縮圧力も低下するので、その分、TDC通火時のエンジン回転の落ち込みが小さくなる。 Subsequently, in step SB13, after the stop-time intake stroke cylinder 12 shifts to the compression stroke, fuel is injected into the cylinder 12 after the middle stage of the compression stroke. By doing so, the temperature and pressure in the cylinder 12 are reduced due to the latent heat of vaporization of the fuel, as in the case of the compression stroke cylinder 12 at the time of stop, so that the cylinder 12 is filled with relatively high temperature air as described above. Even if it is, it can suppress the raise of the temperature and pressure accompanying compression, and can prevent generation | occurrence | production of self-ignition. In addition, since the compression pressure of the cylinder 12 is also reduced, the drop in engine rotation during TDC ignition is reduced accordingly.
ここで、前記停止時吸気行程気筒12内に圧縮行程で噴射する燃料の量は、当該気筒12内の平均的な空燃比が理論空燃比近傍の所定範囲(例えばA/Fで略12〜16)に入るように、より好ましくは理論空燃比よりもややリッチな状態(例えばA/Fで略13くらい)になるように制御する。これは、空燃比と気筒内圧の低減効果との間の相関関係を考慮したもので、空燃比があまりリーンな状態では燃料噴射量が少なすぎて、前記した気化潜熱による温度及び圧力の低下が十分でなくなり、再始動に要する仕事が増大する一方、空燃比がリッチになりすぎると、今度は燃料が多くなって混合気の密度が高くなることの影響を受けて、再始動に要する仕事が増大するからである。なお、前記停止時吸気行程気筒12の圧縮行程における燃料の噴射タイミングは、前記停止時圧縮行程気筒12の場合と同じ理由で、圧縮行程の中期以降とするのが好ましい。 Here, the amount of fuel injected in the compression stroke in the intake stroke cylinder 12 at the time of stop is a predetermined range in which the average air-fuel ratio in the cylinder 12 is close to the theoretical air-fuel ratio (for example, approximately 12 to 16 in A / F). More preferably, the control is performed so that it is slightly richer than the stoichiometric air-fuel ratio (for example, about 13 in A / F). This is in consideration of the correlation between the air-fuel ratio and the cylinder internal pressure reduction effect. When the air-fuel ratio is too lean, the fuel injection amount is too small, and the temperature and pressure decrease due to the latent heat of vaporization described above. When the air-fuel ratio becomes too rich, the work required for restart will be affected by the increase in fuel and the density of the air-fuel mixture. This is because it increases. The fuel injection timing in the compression stroke of the stop-time intake stroke cylinder 12 is preferably after the middle of the compression stroke for the same reason as in the case of the stop-time compression stroke cylinder 12.
そして、ステップSB14において、前記停止時吸気行程気筒12が圧縮行程からTDCを越えて、膨張行程に移行した後に点火プラグ15に通電して、当該気筒12内の混合気に点火する。この点火時期も通常の始動モータを用いたエンジン始動時であれば、TDCよりも進角側(例えばTDC前6°CAくらい)に設定するものであるが、この実施形態のように始動モータを用いず、自力で始動する場合には、TDC前の点火、燃焼による気筒内圧の上昇が逆転方向のトルクとなってエンジン始動の妨げとなる虞れがあるので、これを回避するために点火時期をTDC後まで遅角させる。また、こうしてTDC前の燃焼による気筒内圧の上昇がなくなれば、そのことによってもエンジン回転の落ち込みを小さくすることができる。
In step SB14, after the stop-time intake stroke cylinder 12 exceeds the TDC from the compression stroke and shifts to the expansion stroke, the
続いて、ステップSB15では、吸気圧センサ26,26,…からの信号に基づいて、各気筒12A〜12D毎の分岐吸気通路21aの吸気圧(吸気管負圧)が、それぞれエンジン1の暖機後のアイドル運転時に相当する設定値以上かどうか判定する。ここで、エンジン1の始動前は各分岐吸気通路21aの吸気圧(スロットル弁23の弁体下流の空気圧)が略大気圧状態になっており、判定はYESとなるが、仮にそのような状態でスロットル弁23を開くと、気筒12への吸気の過充填によってエンジン1の吹け上がりが大きくなってしまうので、このときにはステップSB16に進み、スロットル弁23を前記アイドル運転時よりも小さな開度(例えば全閉状態)に保つ。
Subsequently, at step SB15, the intake pressure (intake pipe negative pressure) of the
一方、上述したエンジン1の正転作動に伴い各気筒12A〜12Dがそれぞれ吸気行程において吸気を行うと、該各気筒12A〜12D毎の分岐吸気通路21aにおける弁体下流の容積が小さいことから、この部位の吸気圧は直ちに低下して前記アイドル運転時相当となる。こうして、全ての吸気圧センサ26,26,…により検出される吸気圧が前記設定値よりも低くなると、前記ステップSA15においてNOと判定されてステップSB17に進み、通常のエンジン制御に移行する。すなわち、スロットル弁23はアイドル運転時に対応する開度となるように制御される。
On the other hand, when the
つまり、このフローでは、仮にエンジン始動開始とともにスロットル弁23を開くようにすると、最初に吸気行程に移行する前記停止時排気行程気筒12Dと、その後、順番に吸気行程を迎える各気筒12B,12A,…とにそれぞれ吸気通路21から大気圧に近い状態の空気が吸入されて、吸気充填量の過大な状態になることを考慮して、該各気筒12A〜12D毎の吸気圧センサ26により検出した吸気圧がいずれもアイドル運転時相当に低下するまでの間はスロットル弁23の開作動を遅延させ、これにより、吸気の過充填によるエンジン1の急な吹け上がり等の不具合を防止するようにしている。
That is, in this flow, if the
なお、前記の如く吸気圧がアイドル運転時相当に低下するまでの間、スロットル弁23を全閉状態に保つのではなく、その間、スロットル弁23をアイドル運転時相当よりも小さく僅かに開いた状態に保つようにしてもよい。
The
前記図10に示すエンジン始動制御のフローのステップSB15により、各気筒12A〜12D毎の分岐吸気通路21aに配設された吸気圧センサ26,26,…からの信号に基づいて、スロットル弁23の弁体よりも下流の吸気圧状態を検出する吸気圧検出手段2aが構成され、また、ステップSB16により、エンジン1の再始動時にエンジン回転が立ち上がるとき、前記検出される吸気圧がエンジン暖機後のアイドル運転時に対応する設定値になるまでの間、各気筒12A〜12Dへの吸気流量が前記暖機後のアイドル運転時よりも少なくなるようにスロットル弁23の開度を制御する吸気量制御手段2bが構成されている。
In step SB15 of the engine start control flow shown in FIG. 10, the
−作用効果−
したがって、この実施形態のエンジンシステムE(エンジンの始動装置)によると、まず、アイドル時にエンジン1が自動で停止するときには、上述の停止制御(図4〜6等)により、各気筒12A〜12Dの既燃ガスを掃気し、且つエンジン停止後に膨張行程になる気筒12のピストン停止位置を行程中央部よりもややBDC寄りの再始動に好適な所定範囲R内とすることができる。また、エンジン1の停止動作期間中に排気浄化触媒29に十分な量の新気を供給することができ、これにより該触媒29の酸素吸蔵量が十分に多い状態になる。
-Effect-
Therefore, according to the engine system E (engine starter) of this embodiment, first, when the
一方、エンジン1の再始動時には、上述の始動制御(図9〜12等)により、始動モータを用いることなく、再始動要求に応じてエンジン1を自動で且つ自力で始動させる。すなわち、図11を参照しつつ、主に図12に基づいて時系列に説明すると、エンジン1の停止中に再始動要求があったときには(時刻t0)、まず、図12(a)に符号a1として示すように、圧縮行程で停止している#1気筒12Aの燃料噴射弁16が作動されて、当該気筒12A内に燃料が噴射され、これにより当該気筒12内に空燃比のリッチな混合気が形成される。このリッチ混合気に点火プラグ17により点火されて(a2)燃焼すると、同図(e)にT1として示すようにマイナス方向のトルク(逆転トルク)が発生し、これによりクランク軸3が逆転方向(図11の左方向)に回動する(時刻t1)。このため、同図(f)の如くエンジン回転速度は一時的に負の値になる。
On the other hand, when the
前記エンジン1の逆転作動がクランク角センサ30,31からの信号により検出されると、同図(b)の如く、停止時膨張行程気筒12(#2気筒12B)の燃料噴射弁16が作動されて(a3)、当該気筒12B内に混合気が形成され、逆転作動によるピストン13の上昇によって圧縮される。この際、前記の逆転トルクT1が十分に大きいことから、停止時膨張行程気筒12Bのピストン13はTDCの近傍まで上昇し、気筒12B内の混合気が十分に圧縮されて温度及び圧力の高い状態になる。そして、その圧縮圧力によりエンジン1の回転方向が逆転から正転に反転したとき、即ち、同図(f)に示すようにエンジン回転速度が負値から零に戻った直後に点火が行われると(同図(b)のa4)、これにより大きな燃焼圧が発生し、同図(e)にT2として示すように始動トルクが立ち上がって、同図(f)の如くエンジン回転速度が上昇する(時刻t2:正転開始)。
When the reverse rotation operation of the
そして、その正転作動に伴い停止時圧縮行程気筒12A内が圧縮されるとき、同図(a)に示すように、その圧縮行程の中期以降で再び当該気筒12A内への燃料噴射(追加の燃料噴射)が行われて(a5)、燃料の気化潜熱により気筒12A内が冷却されることで、この追加の燃料噴射を行わない場合(図に破線で示す)に比べて気筒12A内の温度及び圧力の上昇が大幅に抑制される。これにより、エンジン1は始動時に最初に迎えるTDC(第1のTDC)を確実に越えることができるようになり、しかも、その際のエンジン回転の落ち込みが軽減される(同図(f))。また、前記圧縮行程気筒12Aの冷却のために噴射された燃料は、その後、排気通路22の触媒29において吸蔵されている酸素と反応し、無害化されることになるので、何ら問題は生じない。
When the inside of the stop
前記のようにして停止時圧縮行程気筒12Aが始動時最初の第1TDCを越えた後に、これに伴い圧縮行程に移行した停止時吸気行程気筒12C(#3気筒)に対し、同図(c)に示すように圧縮行程中期以降に燃料の噴射が行われ(a6)、気化潜熱により気筒12内が冷却される。このことで、圧縮による温度及び圧力の上昇が抑制されて、自着火の発生が防止されるとともに、気筒12Cの圧縮反力が小さくなり、加えて、当該気筒12Cへの点火時期がTDC以降まで遅角されることで、TDC前の点火、燃焼による気筒内圧の上昇が回避される。これにより、エンジン回転の落ち込みが小さくなり、エンジン1は第2のTDCも確実に越えることができるようになる。
FIG. 6 (c) shows the stop-time
そして、その第2のTDCを越えて膨張行程に移行した停止時吸気行程気筒12Cに点火されて(a7)、燃焼が行われると、エンジン1に正転方向のトルクが付加されて、同図(e)にT3として示すように始動トルクが立ち上がり、これにより、同図(f)の如くエンジン回転速度がアイドル回転速度(この例では650rpm)近くまで上昇する。但し、前記のように点火時期がTDC以降まで遅角されていて、燃焼が膨張行程で開始することから、始動トルクの立ち上がりは過度に大きくはならないように抑えられ、エンジン回転の上昇は緩やかなものとなる。
Then, when the stationary
続いて、同図(d)に示すように、停止時排気行程気筒12Dに対しその吸気行程で燃料が噴射されて(a8)、TDC(第3のTDC)前に点火されて(a9)、燃焼し、同様に、同図(b),(a)に示すように、前記停止時膨張行程気筒12B及び停止時圧縮行程気筒12Aにも燃料噴射及び点火が行われて(a10〜a13)、燃焼することで、同図(f)に示すように、エンジン回転速度がさらに上昇して徐々にアイドル回転速度に近づいてゆく。
Subsequently, as shown in FIG. 4D, fuel is injected into the
その際、同図(g)に示すようにスロットル弁23が全閉とされているので、前記各気筒12D,12B,12Aにはそれぞれ分岐吸気通路21aのスロットル弁23下流の空気は吸入されるものの、この弁23の上流からの吸気の流入は制限されることになり、各気筒12A〜12Dの吸気充填量はあまり多くはならない。このため、エンジン1は急に吹け上がることなく、その回転がスムーズに立ち上がることになり、エンジン1を自動で始動するときであっても、運転者が違和感を感じることはない。
At this time, since the
そして、前記のように4つの気筒12C,12D,12B,12Aが順番に1回ずつ、吸気行程を行うと、これにより該各気筒12A〜12D毎の分岐吸気通路21aの吸気圧がそれぞれ図(h)に仮想線で示すように低下して、いずれもアイドル運転時に相当する設定負圧状態になり(時刻t3)、これに応じて、同図(g)に示すようにスロットル弁23が開作動されて、アイドル運転時に対応する状態になる。
As described above, when the four
−他の実施形態−
上述した実施形態では、吸気通路21に配設した吸気圧センサ26,26,…による検出値に基づいて、スロットル弁23の開度を制御するようにしているが、これに限らず、例えば、クランク角センサ30,31からの信号に基づいて求められるエンジン回転速度が暖機後のアイドル回転速度近傍で安定するまでの間、スロットル弁23の開度をアイドル運転時よりも小さくなるように制御するようにしてもよいし、或いは、エンジン1の正転開始から予め設定した所定回数(たとえば2〜3回)、クランク軸3が回転するまでの間だけ、スロットル弁23の開作動を遅延させるようにしてもよい。
-Other embodiments-
In the above-described embodiment, the opening degree of the
また、前記実施形態では、各気筒12A〜12Dへの吸気流量を調整する吸気流量調整手段として、各気筒12A〜12D毎の分岐吸気通路21aに弁体が個別に配設されたスロットル弁23を用いているが、これに限らず、吸気流量調整手段としては、例えば、各気筒12A〜12D毎の少なくとも吸気弁19の閉弁時期やリフト量を変更可能な周知の可変動弁機構を採用してもよい。
Further, in the above-described embodiment, as an intake flow rate adjusting means for adjusting the intake flow rate to each of the
すなわち、吸気弁19のリフト量を変更する場合には、これを暖機後のアイドル運転時よりも小さくなるように制御して、吸気流を絞ることにより、吸気充填量を減らすことができる。また、閉弁時期を変更する場合には、これを暖機後のアイドル運転時よりも遅角側になるように制御することで、一旦、気筒12内に吸入された吸気の吸気通路21への吹き返し量を増大させて、吸気充填量を減らすことができる。このように可変動弁機構を制御するECU2の作動手順が動弁時期制御手段を構成する。
In other words, when the lift amount of the
さらに、前記実施形態では、エンジン再始動時に、最初にクランク軸3を少しだけ逆転させて、停止時膨張行程気筒12の混合気を圧縮した後に点火するようにしているが、これに限るものではなく、最初に停止時膨張行程気筒12に点火して、これによりエンジンを再始動するようにしてもよい。
Furthermore, in the above-described embodiment, when the engine is restarted, the
E エンジンシステム(エンジンの始動装置)
1 エンジン
2 ECU(エンジンコントローラ)
2a 吸気圧検出手段
2b 吸気量制御手段
12A〜12D 気筒
21 吸気通路
21a 分岐吸気通路
23 スロットル弁(吸気流量調整弁)
26 吸気圧センサ(吸気圧検出手段)
E Engine system (engine starter)
1
2a Intake pressure detection means 2b Intake amount control means 12A to
26 Intake pressure sensor (intake pressure detection means)
Claims (6)
前記各気筒への吸気の流量を調整可能な吸気流量調整手段と、
エンジン再始動時にエンジン回転が立ち上がるとき、前記各気筒への吸気流量が暖機後のアイドル運転時よりも少なくなるように前記吸気流量調整手段を制御する吸気量制御手段と、
を備えることを特徴とするエンジンの始動装置。 When a predetermined restart condition is satisfied, fuel is injected and supplied into at least the cylinder in the expansion stroke of the stopped multi-cylinder engine, and is ignited and burned. An engine starter designed to start,
An intake air flow rate adjusting means capable of adjusting an intake air flow rate to each of the cylinders;
An intake air amount control means for controlling the intake air flow rate adjusting means so that the intake air flow rate to each cylinder is less than that during idling after warm-up when the engine speed rises at the time of engine restart;
An engine starting device comprising:
吸気流量調整手段は、前記分岐吸気通路に個別に弁体が配設された吸気流量調整弁であり、
前記吸気流量調整弁の弁体よりも下流の分岐吸気通路の吸気圧状態を検出する吸気圧検出手段を備え、
吸気量制御手段は、前記吸気圧検出手段により検出される吸気圧状態が大気圧近傍から低下して、エンジン暖機後のアイドル運転時に対応する設定負圧状態になるまでの間、前記吸気流量調整弁の開度を前記アイドル運転時よりも小さくなるように制御するものであることを特徴とする請求項1に記載のエンジンの始動装置。 The downstream side of the intake passage of the engine is branched for each cylinder to be a branch intake passage independent of each other,
The intake flow rate adjusting means is an intake flow rate adjustment valve in which a valve body is individually disposed in the branch intake passage.
Intake pressure detection means for detecting the intake pressure state of the branch intake passage downstream from the valve body of the intake flow rate adjustment valve,
The intake air flow rate control means is configured to reduce the intake air flow rate until the intake pressure state detected by the intake pressure detection means decreases from the vicinity of the atmospheric pressure and reaches a set negative pressure state corresponding to idle operation after engine warm-up. 2. The engine starting device according to claim 1, wherein the opening of the adjusting valve is controlled to be smaller than that during the idling operation.
吸気量制御手段は、前記回転速度検出手段により検出されるエンジン回転速度が暖機後のアイドル回転速度近傍で安定するまでの間、各気筒への吸気流量が前記暖機後のアイドル運転時よりも少なくなるように吸気流量調整手段を制御するものであることを特徴とする請求項1に記載のエンジンの始動装置。 A rotation speed detecting means for detecting the engine rotation speed;
The intake air amount control means is configured so that the intake air flow rate to each cylinder is higher than that during idle operation after the warm-up until the engine speed detected by the rotational speed detection means stabilizes in the vicinity of the idle speed after the warm-up. 2. The engine starting device according to claim 1, wherein the intake air flow rate adjusting means is controlled so as to be reduced.
吸気量制御手段は、吸気弁のリフト量が暖機後のアイドル運転時よりも小さくなるように前記可変動弁機構を制御するものであることを特徴とする請求項1又は4のいずれかに記載のエンジンの始動装置。 The intake flow rate adjusting means is a variable valve mechanism that can change at least the lift amount of the intake valve of each cylinder,
The intake air amount control means controls the variable valve mechanism so that the lift amount of the intake valve is smaller than that during idle operation after warming up. The engine starting device as described.
前記各気筒の吸気弁の少なくとも閉弁時期を変更可能な可変動弁機構と、
エンジン再始動時にエンジン回転が立ち上がるとき、前記吸気弁の閉弁時期が暖機後のアイドル運転時よりも遅角側となるように前記可変動弁機構を制御する動弁時期制御手段と、
を備えることを特徴とするエンジンの始動装置。
When a predetermined restart condition is satisfied, fuel is injected and supplied into at least the cylinder in the expansion stroke of the stopped multi-cylinder engine, and is ignited and burned. An engine starter designed to start,
A variable valve mechanism capable of changing at least the closing timing of the intake valve of each cylinder;
A valve timing control means for controlling the variable valve mechanism so that the closing timing of the intake valve is retarded from the idling operation after warm-up when the engine rotation rises at the time of engine restart;
An engine starting device comprising:
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JP2003434118A JP2005188473A (en) | 2003-12-26 | 2003-12-26 | Engine starter |
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JP2003434118A JP2005188473A (en) | 2003-12-26 | 2003-12-26 | Engine starter |
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-
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Cited By (3)
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---|---|---|---|---|
JP2007278296A (en) * | 2006-04-11 | 2007-10-25 | Robert Bosch Gmbh | Direct starting method of multiple cylinder piston internal combustion engine |
KR20140076499A (en) * | 2012-12-12 | 2014-06-20 | 로베르트 보쉬 게엠베하 | Method and device for operating an internal combustion engine with reduced air charge |
KR102059029B1 (en) | 2012-12-12 | 2019-12-24 | 로베르트 보쉬 게엠베하 | Method and device for operating an internal combustion engine with reduced air charge |
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