JP2005273630A - Engine starter - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To improve startability of an engine by efficiently heightening the compression pressure of a cylinder in an expansion stroke in reverse rotating operation in the early stage of starting the engine. <P>SOLUTION: When predetermined restarting conditions are established, a piston of a cylinder in a compression stroke at the stop of the engine is operated in a reverse rotating direction to heighten pressure in the cylinder by the piston rise of the cylinder in the expansion stroke, and then the engine is rotated in a normal rotating direction by combustion in the cylinder in the expansion stroke to carry out restarting. A control means is provided for stopping the piston of the cylinder in the expansion stroke within a predetermined appropriate range at the stop of the engine and controlling the opening of a throttle valve based on the detection result of a piston position detecting means at the restart of the engine. The control means controls to increase the opening of the throttle valve in the reverse rotating direction operating period of the engine when the piston position of the cylinder in the expansion stroke is on the bottom dead center side rather than a predetermined reference position at the restart of the engine. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

本発明は、アイドリング時等にいったん停止させたエンジンを自動的に始動させるエンジンの始動装置に関するものである。   The present invention relates to an engine starter that automatically starts an engine that has been stopped when idling or the like.

近年、燃費低減およびCO2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。 In recent years, to reduce fuel consumption and reduce CO 2 emissions, the engine is automatically stopped when idling, and then restarted automatically when restart conditions such as start operation are established. Engine starters have been developed.

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。   When restarting automatically after stopping the engine in this way, it is required to start immediately according to the starting operation, etc., so the engine is started through cranking that drives the engine output shaft by the starting motor. The conventional general starting method that requires a considerable time to complete the starting operation is not preferable.

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。   Therefore, it is desirable to supply fuel to a specific cylinder of a stopped engine to cause ignition and combustion so that the engine can be started immediately with that energy. In this case, if the fuel is supplied to the cylinder in the expansion stroke while the engine is stopped to cause combustion, the energy of the combustion can be applied in the normal rotation direction of the engine. However, if the engine is in operation, combustion is performed after the combustion chamber is in a highly compressed state, so 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 is increased. Therefore, even if fuel is supplied into the combustion chamber at the low pressure and combustion is performed, energy necessary for starting is often not obtained sufficiently.

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の圧縮行程気筒に対して初回の燃焼を実行して当該圧縮行程気筒のピストンを押し下げ、それに伴い膨張行程にある気筒のピストン上昇によって当該膨張行程気筒の筒内圧力を高めるようにした上で、当該膨張行程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)。
国際公開第01/38726号パンフレット
As a countermeasure for such a problem, in a multi-cylinder engine, the first combustion is performed on the compression stroke cylinder when the engine is stopped, and the piston of the compression stroke cylinder is pushed down. After increasing the in-cylinder pressure of the expansion stroke cylinder, the fuel is injected into the expansion stroke cylinder to ignite and burn, thus increasing the combustion energy acting in the forward direction of the engine. Have also been proposed (see, for example, Patent Document 1).
International Publication No. 01/38726 Pamphlet

ここで、上記特許文献1に示されるような始動装置による場合、正転方向へのトルクを発生させるため停止時膨張行程気筒に充分な空気量を確保する一方、始動初期にエンジン停止時における圧縮行程気筒で燃焼させるときに、この筒内の空気量を確保して燃焼圧を高め、これにより当該気筒のピストンを押し下げて膨張行程の気筒の圧縮圧力を高めるようにすることが望ましいが、エンジン停止時に膨張行程気筒と圧縮行程気筒とにおいてそれぞれ空気量を確保すべくこれらの気筒のピストンを所定の適正範囲内に確実かつ継続的に停止させることは難しく、例えこの適正範囲内でピストンを停止させることを目標としてエンジン停止時における燃料噴射や点火時期等を制御してもこの適正範囲から外れる場合もあった。そして、圧縮行程気筒のピストンが上死点側(膨張行程気筒のピストンが下死点側)に外れた場合には、圧縮行程気筒の空気量不足から充分な燃焼エネルギーを得られないことから膨張行程気筒の圧縮圧力を充分に高めることができず、正常に始動できない可能性がある。従って、実用性を高める上では、始動性を向上させるため適正に始動可能な適正範囲を拡大しつつ、適正範囲内に停止した場合でもより確実な始動性を確保することが望まれる。   Here, in the case of the starting device as shown in Patent Document 1, a sufficient amount of air is secured in the expansion stroke cylinder at the time of stoppage to generate torque in the forward rotation direction, while compression at the time of engine stop at the start of the start. When combustion is performed in the stroke cylinder, it is desirable to increase the combustion pressure by securing the amount of air in the cylinder, thereby pushing down the piston of the cylinder to increase the compression pressure of the cylinder in the expansion stroke. It is difficult to reliably and continuously stop the pistons in the expansion stroke cylinder and the compression stroke cylinder within a predetermined appropriate range in order to ensure the air amount in each of the expansion stroke cylinder and the compression stroke cylinder when stopping. Even if the fuel injection and ignition timing when the engine is stopped are controlled with the aim of causing the engine to stop, there are cases where it falls outside this proper range. When the piston of the compression stroke cylinder is deviated to the top dead center side (the piston of the expansion stroke cylinder is the bottom dead center side), sufficient combustion energy cannot be obtained due to the lack of air amount in the compression stroke cylinder. There is a possibility that the compression pressure of the stroke cylinder cannot be sufficiently increased and the engine cannot be started normally. Therefore, in order to improve the practicality, it is desired to ensure a more reliable startability even when stopping within the appropriate range while expanding the appropriate range where the start can be properly performed in order to improve the startability.

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ているときに当該ピストンに作用する燃焼圧によって膨張行程気筒の圧縮圧力を効率的に高めることができ、これによりエンジンの始動性を向上させ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。   In view of the above circumstances, the present invention efficiently reduces the compression pressure of the expansion stroke cylinder by the combustion pressure acting on the piston when the piston of the cylinder is pushed down by combustion in the compression stroke cylinder at the start of the engine. It is possible to provide an engine starter that can be improved and thereby improve the startability of the engine.

本発明に係るエンジンの始動装置は、所定のエンジン停止条件が成立したときに自動的にエンジンを停止させるとともに、エンジン停止後において再始動条件が成立したときに、エンジン停止時の圧縮行程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、エンジン停止時の膨張行程にある気筒のピストン上昇によって筒内圧力を高めてから、この膨張行程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、吸気通路から各気筒に導入される吸気量を調節するスロットル弁と、エンジン停止時における膨張行程気筒のピストン位置を検出するピストン位置検出手段と、エンジン停止条件が成立したときに、その停止時における膨張行程気筒のピストンを所定の適正範囲内に停止させるように制御するとともに、上記ピストン位置検出手段による検出結果に基づいて、エンジンの再始動時における上記スロットル弁の開度を制御する制御手段とを備え、当該制御手段は、上記エンジン再始動条件が成立したときであって、エンジン停止時における膨張行程気筒のピストン位置が所定の基準位置よりも下死点側にあるときは、少なくとも上記エンジンの逆転方向作動期間において、当該膨張行程気筒のピストン位置が上記基準位置よりも上死点側にあるときと比べて上記スロットル弁の開度を増大させるように制御することを特徴とするものである。   The engine starter according to the present invention automatically stops the engine when a predetermined engine stop condition is satisfied, and is applied to the compression stroke cylinder when the engine is stopped when the restart condition is satisfied after the engine is stopped. The fuel is supplied and ignited and burned to operate the engine in the reverse direction by a predetermined amount, and the cylinder pressure in the cylinder during the expansion stroke when the engine is stopped is raised to increase the in-cylinder pressure. In an engine starter that restarts by rotating the engine in the forward rotation direction by performing combustion, a throttle valve that adjusts the amount of intake air introduced into each cylinder from an intake passage, and an expansion stroke cylinder when the engine is stopped Piston position detecting means for detecting the piston position, and when the engine stop condition is satisfied, the expansion stroke at the stop Control means for controlling the piston of the cylinder to stop within a predetermined appropriate range, and for controlling the opening degree of the throttle valve when the engine is restarted based on the detection result by the piston position detection means. When the engine restart condition is satisfied and the piston position of the expansion stroke cylinder when the engine is stopped is at the bottom dead center side with respect to a predetermined reference position, at least the reverse rotation of the engine is performed. In the direction operation period, control is performed so that the opening degree of the throttle valve is increased as compared with the case where the piston position of the expansion stroke cylinder is on the top dead center side with respect to the reference position.

この発明によれば、エンジン再始動の際に、ま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、これによりその燃焼による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。このような始動形式では初回燃焼が行われる圧縮行程気筒が上記燃焼に適した適正範囲内に停止させることが望まれるが、この発明では、エンジン停止時における膨張行程気筒のピストンが所定の適正範囲に停止するように制御する制御手段が設けられるので、膨張行程のピストンと連動する圧縮行程気筒のピストンを適正な燃焼に必要な空気量を確保し得る所定の適正範囲内に停止させる確率を高めることができる。   According to the present invention, when the engine is restarted, the combustion is first performed in the cylinders in the compression stroke, so that the engine is reversed by a certain amount. After being increased, combustion is performed in the cylinder, whereby the combustion pressure due to the combustion effectively acts on the piston, and a driving force in the normal rotation direction of the engine is obtained. In such a start-up type, it is desired that the compression stroke cylinder in which the initial combustion is performed be stopped within an appropriate range suitable for the combustion. In the present invention, the piston of the expansion stroke cylinder when the engine is stopped is in a predetermined appropriate range. Since the control means for controlling to stop is provided, the probability that the piston of the compression stroke cylinder interlocked with the piston of the expansion stroke is stopped within a predetermined appropriate range capable of ensuring the amount of air necessary for proper combustion is increased. be able to.

ここで、上記制御手段は、エンジン停止時における膨張行程気筒のピストン位置をピストン位置検出手段によって検出し、この検出結果が所定の基準位置よりも下死点側にあるときは、少なくともエンジンの逆転方向作動期間において、当該ピストンが上記基準位置よりも上死点側にあるときと比べてスロットル弁の開度を増大させるように制御するので、スロットル弁の開度の増大により少なくともエンジンの逆転方向作動期間において吸気行程気筒のピストン抵抗によるポンピングロスを軽減することができる。このため、当該圧縮行程気筒のピストンの押し下げによるエネルギー損失を抑制して膨張行程気筒の圧縮圧力を効率的に高め、当該エネルギー損失の抑制により圧縮行程気筒の適正範囲を上死点側に拡大することができ(言い換えると、膨張行程気筒の適正範囲を下死点側に拡大することができ)、これによりエンジンの始動性を高めることができる。しかも、所定の基準位置を基準にピストン位置を判別するので、エンジンの経年劣化や外部環境の変化等に伴ってエンジンの逆転作動を実行し得るピストン位置の適正範囲が変化した場合であっても始動性を確実に向上することができる。   Here, the control means detects the piston position of the expansion stroke cylinder when the engine is stopped by the piston position detection means, and when the detection result is at the bottom dead center side with respect to the predetermined reference position, at least the reverse rotation of the engine. In the direction operation period, control is performed so that the opening of the throttle valve is increased compared to when the piston is at the top dead center side with respect to the reference position. Therefore, at least the reverse direction of the engine is increased by increasing the opening of the throttle valve. The pumping loss due to the piston resistance of the intake stroke cylinder can be reduced during the operation period. For this reason, energy loss due to depression of the piston of the compression stroke cylinder is suppressed to efficiently increase the compression pressure of the expansion stroke cylinder, and the appropriate range of the compression stroke cylinder is expanded to the top dead center side by suppressing the energy loss. (In other words, the appropriate range of the expansion stroke cylinder can be expanded to the bottom dead center side), thereby improving the startability of the engine. In addition, since the piston position is determined based on the predetermined reference position, even if the appropriate range of the piston position at which the reverse rotation operation of the engine can be executed is changed due to the deterioration of the engine over time or the change of the external environment, etc. Startability can be improved reliably.

この発明において、上記制御手段は、上記エンジン再始動条件が成立したときであって、エンジン停止時における膨張行程気筒のピストン位置が所定の基準位置よりも上死点側にあるときに、上記スロットル弁を全閉状態とするように制御するのが好ましい(請求項2)。   In the present invention, when the engine restart condition is satisfied and the piston position of the expansion stroke cylinder when the engine is stopped is on the top dead center side with respect to a predetermined reference position, the control means It is preferable to control the valve so as to be fully closed (claim 2).

すなわち、膨張行程気筒のピストン位置が所定の基準位置よりも上死点側にあるとき、言い換えると圧縮行程気筒のピストン位置が下死点側にあるときは、圧縮行程気筒での初回燃焼による燃焼エネルギーを充分に得ることができるので、スロットル弁を全閉状態とすることにより、吸気行程気筒のピストン抵抗を増大させて逆転量が必要以上に大きくなることを有効に防止することができる。しかも、エンジンの逆転作動時における吸気行程気筒のピストンの上昇によりスロットル弁の下流側の吸気通路における圧力が増大し、この圧力を利用することによりエンジンの正転作動初期におけるピストン抵抗を低減することができ、エンジンを円滑かつ確実に始動することができる。   That is, when the piston position of the expansion stroke cylinder is on the top dead center side relative to the predetermined reference position, in other words, when the piston position of the compression stroke cylinder is on the bottom dead center side, combustion by the initial combustion in the compression stroke cylinder Since sufficient energy can be obtained, it is possible to effectively prevent the reverse rotation amount from becoming larger than necessary by increasing the piston resistance of the intake stroke cylinder by fully closing the throttle valve. Moreover, the pressure in the intake passage on the downstream side of the throttle valve increases due to the rise of the piston of the intake stroke cylinder during the reverse rotation operation of the engine, and by using this pressure, the piston resistance at the initial stage of the forward rotation operation of the engine is reduced. The engine can be started smoothly and reliably.

上記エンジンの気筒数は特に限定するものではないが、例えば4気筒のエンジンを採用した場合には、上記制御手段は、エンジン停止条件が成立したときに、その停止時における膨張行程気筒のピストンを、圧縮上死点後90°を超える所定の範囲内で停止するように制御するのが好ましい(請求項3)。   The number of cylinders of the engine is not particularly limited. For example, when a four-cylinder engine is employed, the control means sets the piston of the expansion stroke cylinder when the engine is stopped when the engine stop condition is satisfied. It is preferable to control to stop within a predetermined range exceeding 90 ° after compression top dead center.

このように構成すれば、膨張行程気筒の空気量を充分に確保することができ、エンジンの逆転作動後の正転作動時における燃焼を適正に実行することができ、所望のトルクを得ることができる。   If comprised in this way, air quantity of an expansion stroke cylinder can fully be ensured, the combustion at the time of the forward rotation operation | movement after reverse rotation operation of an engine can be performed appropriately, and desired torque can be obtained. it can.

この場合、上記基準位置は、特に限定するものではないが、エンジンの逆転作動のための初回燃焼及び正転作動のための次回燃焼を確実に実行させる観点から、上記基準位置は、圧縮上死点後100°〜125°の範囲内で設定されるのが好ましい(請求項4)。   In this case, the reference position is not particularly limited. However, from the viewpoint of reliably performing the initial combustion for the reverse rotation operation of the engine and the next combustion for the forward rotation operation, the reference position is a compression top deadline. It is preferably set within the range of 100 ° to 125 ° after the point (claim 4).

また、この発明において、上記制御手段は、停止時における膨張行程気筒が、上記所定の適正範囲を外れて停止していることを上記ピストン位置検出手段により検出したときは、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第1再始動モードから、スタータモータを駆動することにより始動初期から当該エンジンを正転方向に作動させる第2再始動モードへ切り換えるように構成されるのが好ましい(請求項5)。   In the present invention, when the piston position detecting means detects that the expansion stroke cylinder at the time of stoppage is out of the predetermined appropriate range, the control means is a cylinder in the compression stroke. From the first restart mode in which combustion is performed in the cylinder in the expansion stroke after the engine is operated in the reverse rotation direction by a predetermined amount of combustion, the starter motor is driven to operate the engine in the normal rotation direction from the initial start. It is preferable to be configured to switch to the second restart mode (Claim 5).

すなわち、エンジンの停止時においてピストン位置を所定の適正範囲内に確実かつ継続的に停止させるのは困難であるため、上記のようにピストンの停止位置を制御している場合であっても、環境等の諸条件によってはこの適正位置にピストンを停止させることができない場合がある。従って、このような場合には通常のエンジンの始動と同様にスタータモータで作動させることにより、エンジンを円滑に始動させることができ、実用性を向上させることができる。   In other words, it is difficult to reliably and continuously stop the piston position within a predetermined appropriate range when the engine is stopped. Therefore, even if the piston stop position is controlled as described above, the environment Depending on various conditions such as these, the piston may not be stopped at this proper position. Therefore, in such a case, the engine can be started smoothly by operating with the starter motor in the same manner as the normal engine start, and the practicality can be improved.

さらに、上記制御手段は、エンジンの逆転作動時にスロットル弁の開度を増大させたときは、エンジン停止時に吸気行程にある気筒のピストンが最初に迎える圧縮上死点を過ぎてからスロットル弁の開度を減少させるように制御するのが好ましい(請求項6)。   Further, when the opening of the throttle valve is increased during reverse rotation of the engine, the control means opens the throttle valve after the compression top dead center where the piston of the cylinder in the intake stroke first reaches when the engine is stopped. It is preferable to control to reduce the degree (Claim 6).

すなわち、スロットル弁の開度が増大した状態でエンジンの正転方向への作動が継続されると、吸気圧力が大気圧と略同等となって過度の吹き上がりが懸念される。従って、上記のように構成すれば、エンジン回転速度の急峻な吹き上がりを有効に抑えて発進時のトルクショックを効果的に抑制することができる。   That is, if the engine continues to operate in the forward rotation direction with the throttle valve opening being increased, the intake pressure becomes substantially the same as the atmospheric pressure, and there is a concern that excessive blowing will occur. Therefore, if constituted as described above, it is possible to effectively suppress a sudden increase in engine rotation speed and effectively suppress torque shock at the time of starting.

本発明のエンジンの始動装置によれば、スロットル弁の開度を膨張行程気筒のピストン停止位置に応じて変更することによって吸気行程気筒のピストン抵抗を調整し、これにより始動の確実性を担保しつつ、エネルギー損失を抑制してエンジンの逆転作動を実行し得る所定の適正範囲を拡大することができるという利点がある。すなわち、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ているときに当該ピストンに作用する燃焼圧によって膨張行程気筒の圧縮圧力を効率的に高めることができ、これによりエンジンの始動性を向上させることができる。   According to the engine starting device of the present invention, the piston resistance of the intake stroke cylinder is adjusted by changing the opening degree of the throttle valve in accordance with the piston stop position of the expansion stroke cylinder, thereby ensuring the starting reliability. On the other hand, there is an advantage that a predetermined proper range in which the reverse operation of the engine can be executed while suppressing energy loss can be expanded. That is, when the piston of the cylinder is pushed down by combustion in the compression stroke cylinder at the start of the engine, the compression pressure of the expansion stroke cylinder can be efficiently increased by the combustion pressure acting on the piston. The startability of the can be improved.

以下、図面に基づいて本発明の実施の形態を説明する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.

図1及び図2は本発明の一実施形態による4サイクル火花点火式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。   1 and 2 show a schematic configuration of a four-cycle spark ignition engine according to an embodiment of the present invention. In these drawings, the engine body is composed of a cylinder head 1 and a cylinder block 2, and has a plurality of cylinders, and in the illustrated embodiment, has four cylinders 3A to 3D. A piston 4 is fitted into each of the cylinders 3 </ b> A to 3 </ b> D, and a combustion chamber 5 is formed above the piston 4. The piston 4 is connected to a crankshaft 6 via a connecting rod.

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。   A spark plug 7 is provided at the top of the combustion chamber 5 of each cylinder 3 </ b> A to 3 </ b> D, and the tip of the plug faces the combustion chamber 5.

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。   Further, a fuel injection valve 8 that directly injects fuel into the combustion chamber 5 is provided at a side portion of the combustion chamber 5. The fuel injection valve 8 includes a 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 timing. It is comprised so that the quantity of fuel according to may be injected. The injection direction of the fuel injection valve 8 is set so as to inject fuel toward the vicinity of the spark plug 7. The fuel injection valve 8 is supplied with fuel via a fuel supply passage or the like by a fuel pump (not shown), and a fuel supply system so that a fuel pressure higher than the pressure in the combustion chamber during the compression stroke can be applied. Is configured.

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、図外のカムシャフト等からなる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・排気弁の開閉タイミングが設定されている。   An intake port 9 and an exhaust port 10 are opened to the combustion chambers 5 of the respective cylinders 3A to 3D, and these ports 9 and 10 are equipped with an intake valve 11 and an exhaust valve 12, respectively. The intake valve 11 and the exhaust valve 12 are driven by a valve operating mechanism including a camshaft and the like (not shown). As described later in detail, the opening / closing timings of the intake and exhaust valves of each cylinder are set so that each cylinder performs a combustion cycle with a predetermined phase difference.

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。上記吸気ポート9に近い吸気通路15の下流側は、各気筒3A〜3Dに対応して独立した分岐吸気通路15aとされ、この各分岐吸気通路15aの上流端がそれぞれサージタンク15bに連通している。このサージタンク15bの上流側には共通吸気通路15cが設けられるとともに、この共通吸気通路15cには、スロットル弁17が設けられている。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、当該スロットル弁17の上流側及び下流側には、それぞれ吸気流量を検出するエアフローセンサ20と、吸気圧力(負圧)を検出する吸気圧センサ19とが配設されている。   An intake passage 15 and an exhaust passage 16 are connected to the intake port 9 and the exhaust port 10. A downstream side of the intake passage 15 close to the intake port 9 is an independent branch intake passage 15a corresponding to each of the cylinders 3A to 3D, and an upstream end of each branch intake passage 15a communicates with the surge tank 15b. Yes. A common intake passage 15c is provided on the upstream side of the surge tank 15b, and a throttle valve 17 is provided in the common intake passage 15c. The throttle valve 17 is driven by an actuator 18, and an air flow sensor 20 for detecting an intake flow rate and an intake pressure sensor 19 for detecting an intake pressure (negative pressure) are respectively provided upstream and downstream of the throttle valve 17. It is arranged.

また、エンジンには、タイミングベルト等によりクランクシャフト6に連結されたオルタネータ(発電機)26が付設されている。このオルタネータ26は、図略のフィールドコイルの電流を制御して出力電圧を調節することにより発電量を調整するレギュレータ回路26aを内蔵し、このレギュレータ回路26aに入力される後述するECU30からの制御信号に基づき、車両の電気的負荷及び車載バッテリーの電圧等に対応した発電量の制御が実行されるように構成されている。   The engine is also provided with an alternator (generator) 26 connected to the crankshaft 6 by a timing belt or the like. The alternator 26 includes a regulator circuit 26a that adjusts the amount of power generated by controlling the current of a field coil (not shown) to adjust the output voltage, and a control signal from an ECU 30 (described later) that is input to the regulator circuit 26a. The control of the amount of power generation corresponding to the electrical load of the vehicle, the voltage of the vehicle-mounted battery, and the like is executed based on the above.

さらに、上記エンジンには、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。さらにカムシャフトに対し、その特定回転位置を検出することで気筒識別信号を与えることのできるカム角センサ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。   Further, the engine is provided with a crank angle sensor for detecting the rotation angle of the crankshaft 6. In this embodiment, as described in detail later, cranks whose phases are shifted from each other by a certain amount are provided. Two crank angle sensors 21 and 22 for outputting angle signals are provided. Further, a cam angle sensor 23 that can give a cylinder identification signal by detecting the specific rotational position of the camshaft is provided. In addition to this, as a detection element necessary for engine control, a water temperature sensor 24 for detecting the temperature of the engine cooling water, an accelerator opening sensor 25 for detecting the accelerator opening (accelerator operation amount), and the like are provided. .

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するとともに、点火装置に対して点火時期制御信号を出力し、かつ、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、さらにオルタネータ26のレギュレータ回路26aに対して発電量を制御する信号を出力する。すなわち、このECU30が本願発明にいう制御手段に相当する。   30 is an ECU (engine control unit) as a control means, 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 An ignition timing control signal is output to the ignition device, a signal for controlling the throttle opening is output to the actuator 18 of the throttle valve 17, and the power generation amount is controlled to the regulator circuit 26a of the alternator 26. Output a signal. That is, the ECU 30 corresponds to the control means referred to in the present invention.

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(適正範囲)にある場合は、まずエンジン停止時の圧縮行程気筒に対して初回の燃焼を実行してピストンを押し下げ、膨張行程にある気筒のピストン上昇によって筒内圧力を高めるようにしてから、当該膨張行程気筒に対して燃料を噴射させて点火、燃焼を行わせ、かつ、上記圧縮行程気筒における初回燃焼後の燃焼室内に燃焼用空気を存在させ、その空気量に応じた燃料を初回燃焼後の適当な時期に供給することにより、当該気筒がピストン上昇に転じて圧縮上死点を越える際に当該気筒で再燃焼を行わせるように制御する。すなわち、エンジンの自動再始動時に、ピストンの停止位置が後述する適正範囲にあるときは、始動初期で一旦エンジンを逆転作動させ、その後正転作動に転じるように制御する。   When a predetermined engine stop condition is satisfied during idling, the engine is automatically stopped by stopping fuel supply or the like, and when the engine restart condition is subsequently satisfied, the engine is automatically restarted. When the stop position of the piston is within a specific range (appropriate range) when the engine is restarted, the first combustion is first performed on the compression stroke cylinder when the engine is stopped, the piston is pushed down, and the cylinder in the expansion stroke is After increasing the in-cylinder pressure by raising the piston, fuel is injected into the expansion stroke cylinder for ignition and combustion, and combustion air is injected into the combustion chamber after the initial combustion in the compression stroke cylinder. By supplying the fuel corresponding to the amount of air at an appropriate time after the initial combustion, when the cylinder turns to the piston rise and exceeds the compression top dead center, the cylinder is caused to re-combust. Control. That is, at the time of automatic engine restart, if the piston stop position is in an appropriate range, which will be described later, control is performed so that the engine is once reversely operated at the beginning of the start, and then the normal rotation operation is started.

なお、当実施形態では、停止時膨張行程気筒のピストンが適正範囲内にあるときは上述のように圧縮行程気筒での初回燃焼及び膨張行程気筒での燃焼を行わせる第1再始動制御モードを実行し、一方当該ピストンが適正範囲にないときは圧縮行程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気筒での燃焼及びその次の圧縮行程気筒での燃焼により始動を行う第2再始動制御モード実行するようになっている。   In the present embodiment, when the piston of the expansion stroke cylinder at the time of stop is within an appropriate range, the first restart control mode in which the initial combustion in the compression stroke cylinder and the combustion in the expansion stroke cylinder are performed as described above. On the other hand, when the piston is not within the proper range, the combustion in the expansion stroke cylinder and the next compression stroke cylinder are performed while assisting by the starter (starting motor) 31 without performing the initial combustion in the compression stroke cylinder. A second restart control mode for starting by combustion is performed.

具体的には、第1再始動制御モードでエンジンを適正に再始動させるためには、上記膨張行程気筒の混合気を燃焼させることにより得られる燃焼エネルギーを充分に確保することにより、これに続いて圧縮上死点を迎える気筒がその圧縮反力に打ち勝って圧縮上死点を超えるようにしなければならない。従って、エンジンの自動停止時にピストンが膨張行程の途中にある上記膨張行程気筒内に充分な空気量を確保することを考慮しつつ、当該気筒の圧縮圧力を有効に高めるべく、当該ピストンをこの燃焼に適した所定の適正範囲に停止させておく必要がある。   Specifically, in order to properly restart the engine in the first restart control mode, the combustion energy obtained by combusting the air-fuel mixture in the expansion stroke cylinder is sufficiently ensured. Therefore, a cylinder that reaches compression top dead center must overcome the compression reaction force and exceed compression top dead center. Therefore, in consideration of ensuring a sufficient amount of air in the expansion stroke cylinder, which is in the middle of the expansion stroke when the engine is automatically stopped, the piston is combusted in order to effectively increase the compression pressure of the cylinder. It is necessary to stop within a predetermined appropriate range suitable for the above.

すなわち、図3(a)、(b)に示すように、エンジンの停止時点で膨張行程気筒および圧縮行程気筒になる気筒では、それぞれ位相が180°CAずれているため、各ピストン4が互いに逆方向に作動し、膨張行程気筒のピストン4が行程中央(上死点後90°CA)よりも下死点側に位置していれば、その気筒内の空気量が多くなって充分な燃焼エネルギーが得られる。しかし、上記膨張行程気筒のピストン13が極端に下死点側に位置した状態となると、圧縮行程気筒内の空気量が少なくなり過ぎてクランクシャフト6を逆転させるための燃焼エネルギーが充分に得られなくなる。   That is, as shown in FIGS. 3A and 3B, the cylinders that are in the expansion stroke cylinder and the compression stroke cylinder when the engine is stopped are out of phase by 180 ° CA. If the piston 4 of the expansion stroke cylinder is located on the bottom dead center side of the stroke center (90 ° CA after the top dead center), the amount of air in the cylinder increases and sufficient combustion energy is obtained. Is obtained. However, when the piston 13 of the expansion stroke cylinder is extremely positioned on the bottom dead center side, the amount of air in the compression stroke cylinder becomes too small and sufficient combustion energy for reversing the crankshaft 6 is obtained. Disappear.

そこで、上記所定の適正範囲Rとして、膨張行程気筒の行程中央、つまり圧縮上死点後のクランク角が90°CAとなる位置をやや下死点側に超える所定範囲、例えば圧縮上死点後のクランク角が、上限が100°CAで下限が125°CA、好ましくは上限が105°CAで下限が120°CAとなる範囲内にピストンを停止させることができれば、圧縮行程気筒内に所定量の空気が確保されて上記初回の燃焼によりクランクシャフト6をすこしだけ逆転させ得る程度の燃焼エネルギーが得られることになる。しかも、このクランクシャフト6の逆転によって当該気筒内の圧縮圧力を高めるとともに当該気筒内に多くの空気量を確保することにより、クランクシャフト6を正転させるための燃焼エネルギーを充分に発生させてエンジンを確実に再始動させることが可能となる。なお、当実施形態では、圧縮行程気筒の燃焼エネルギーの損失を抑制する手段を講じていることから、この手段が設けられていないエンジンの始動装置と比べて、上記再始動に適するピストン位置の適正範囲が若干拡大されている。   Therefore, as the predetermined appropriate range R, a predetermined range that slightly exceeds the center of the stroke of the expansion stroke cylinder, that is, the position where the crank angle after compression top dead center is 90 ° CA slightly toward the bottom dead center, for example, after compression top dead center. If the piston can be stopped within a range where the upper limit is 100 ° CA and the lower limit is 125 ° CA, preferably the upper limit is 105 ° CA and the lower limit is 120 ° CA, a predetermined amount is set in the compression stroke cylinder. Thus, sufficient combustion energy can be obtained by reversing the crankshaft 6 by the initial combustion. In addition, by increasing the compression pressure in the cylinder by reversing the crankshaft 6 and securing a large amount of air in the cylinder, the combustion energy for causing the crankshaft 6 to rotate forward is sufficiently generated to generate the engine. Can be reliably restarted. In this embodiment, since a means for suppressing the loss of combustion energy in the compression stroke cylinder is provided, the piston position suitable for the restart is more appropriate than the engine starter in which this means is not provided. The range has been slightly expanded.

このエンジンの自動停止時におけるピストンの停止位置制御の具体的手法は、種々あるが、ここではスロットル弁17の開度を制御することによってエンジン停止時における膨張行程気筒および圧縮行程気筒の空気による圧縮反力を調整するとともに、エンジンの自動停止過程におけるオルタネータ26の発電量を制御することによってクランクシャフト6の抵抗を通じてエンジンの回転速度を調整し、これによりピストン4の停止位置を制御する場合について説明する。   There are various specific methods for controlling the stop position of the piston when the engine is automatically stopped. Here, the compression of the expansion stroke cylinder and the compression stroke cylinder when the engine is stopped is controlled by controlling the opening degree of the throttle valve 17. A description will be given of a case where the reaction force is adjusted and the rotational speed of the engine is adjusted through the resistance of the crankshaft 6 by controlling the power generation amount of the alternator 26 in the process of automatically stopping the engine, thereby controlling the stop position of the piston 4. To do.

図4に示すように、エンジンの自動停止条件が成立した時点で、車輪側への駆動力の伝達が切り離されたニュートラル状態および車輪側への駆動力の伝達が可能なドライブ状態を含む複数段に切換可能な自動変速機をドライブ状態からニュートラル状態に切り換えるとともに、エンジンの目標速度を、エンジンを自動停止させないときの通常のアイドル回転速度(以下、「通常のアイドル回転速度」という)よりも高い値、例えば通常のアイドル回転速度が650rpm(自動変速機はドライブ状態)に設定されたエンジンでは上記目標速度を自動停止条件成立時のアイドル回転速度としての850rpm程度(自動変速機はニュートラル状態)に設定することにより、エンジンの回転速度Nで安定させる制御を実行し、エンジンの回転速度Nが目標速度で安定した時点t1で燃料噴射を停止させる。   As shown in FIG. 4, when the engine automatic stop condition is satisfied, a plurality of stages including a neutral state in which transmission of driving force to the wheel side is disconnected and a driving state in which transmission of driving force to the wheel side is possible The automatic transmission that can be switched to the drive state is switched from the drive state to the neutral state, and the target speed of the engine is higher than the normal idle speed when the engine is not automatically stopped (hereinafter referred to as “normal idle speed”). For example, in an engine in which a normal idle speed is set to 650 rpm (the automatic transmission is in a drive state), the target speed is set to about 850 rpm (the automatic transmission is in a neutral state) as an idle speed when the automatic stop condition is satisfied. By setting, control to stabilize at the engine speed N is executed, and the engine speed is There stopping fuel injection in a stable point at the target speed t1.

また、エンジンを自動停止させる制御動作の初期段階である上記燃料噴射の停止時期t1で、気筒内空燃比をλ=1にしたときのアイドル時の吸気量(エンジン運転を継続させるために必要な最小限の吸気流量)よりも多い吸入流量となるように上記スロットル弁17の開度を設定、つまり上記時点t1の直前の燃焼状態が、気筒内空燃比をλ=1ないしその付近に設定された均一燃焼であるため、スロットル弁17の開度を増大させて(例えば開度を全開時の30%程度に開いて)、エンジンの気筒3A〜3Dに吸入される吸入空気量を大きな値に設定することにより、燃焼ガスの掃気性を確保するとともに、オルタネータ26の発電量を上記自動停止条件の成立時点t0よりも低下させることにより、クランクシャフト6の回転抵抗を低減するように構成されている。   Further, at the fuel injection stop timing t1, which is the initial stage of the control operation for automatically stopping the engine, the intake air amount during idling when the in-cylinder air-fuel ratio is set to λ = 1 (necessary for continuing the engine operation). The opening degree of the throttle valve 17 is set so that the intake flow rate is higher than the minimum intake flow rate), that is, the combustion state immediately before the time t1 is set so that the in-cylinder air-fuel ratio is set to λ = 1 or in the vicinity thereof. Therefore, the amount of intake air taken into the cylinders 3A to 3D of the engine is increased by increasing the opening of the throttle valve 17 (for example, opening the opening to about 30% of the fully opened state). By setting, the scavenging performance of the combustion gas is ensured, and the rotational resistance of the crankshaft 6 is reduced by reducing the power generation amount of the alternator 26 from the time t0 when the automatic stop condition is satisfied. Is configured to do.

また、上記の時点t1で燃焼噴射を停止することによりエンジンの回転速度Nが低下して予め設定された基準速度、例えば760rpm程度になったことが確認された時点t2で、上記スロットル弁17を閉止してエンジンの気筒3A〜3Dに吸入される吸気流量を減少させるとともに、オルタネータ26の発電量を増大させ、かつ後述するように上記スロットル弁17の開度およびオルタネータ26の発電量をエンジン回転速度Nの低下度合に対応させて調節することにより、予め行った実験結果等に基づいて設定された基準ラインに沿ってエンジンの回転速度Nを低下させる制御を実行する。   Further, by stopping the combustion injection at the time point t1, the throttle valve 17 is turned on at the time point t2 when it is confirmed that the engine rotational speed N has decreased and reached a preset reference speed, for example, about 760 rpm. The intake flow rate of the engine cylinders 3A to 3D is closed to reduce the intake flow rate, the power generation amount of the alternator 26 is increased, and the opening of the throttle valve 17 and the power generation amount of the alternator 26 are rotated as described later. By adjusting according to the degree of decrease in the speed N, control is performed to decrease the rotational speed N of the engine along a reference line set based on a result of an experiment performed in advance.

上記のようにエンジンを自動停止させる際に、燃料噴射の停止時点t1から、クランクシャフト6やフライホイール等が有する運動エネルギーが摩擦による機械的な損失や、各気筒3A〜3Dのポンプ仕事によって消費されることにより、エンジンのクランクシャフト6は惰性で数回転し、4気筒4サイクルエンジンでは10回前後の圧縮上死点(図4ではAbt: bt=…3,2,1)を迎えた後に停止する。   When the engine is automatically stopped as described above, the kinetic energy of the crankshaft 6 or the flywheel is consumed due to mechanical loss due to friction or pump work of each cylinder 3A to 3D from the fuel injection stop time t1. As a result, the crankshaft 6 of the engine is rotated several times by inertia, and after reaching the compression top dead center (Abt: bt = ... 3, 2, 1 in FIG. 4) about 10 times in a 4-cylinder 4-cycle engine. Stop.

具体的には、図4に示すように、上記気筒3A〜3Dが圧縮上死点を迎える度にエンジンの回転速度Nが一時的に落ち込んだ後に、圧縮上死点を超えた時点で再び上昇するというアップダウンを繰り返しながらエンジン回転速度Nが次第に低下する。   Specifically, as shown in FIG. 4, after the engine speed N temporarily falls every time the cylinders 3 </ b> A to 3 </ b> D reach compression top dead center, they rise again when the compression top dead center is exceeded. The engine rotation speed N gradually decreases while repeating up and down.

そして、最後の圧縮上死点を超えた時点t3の後に圧縮上死点を迎えようとする気筒では、慣性力によるピストン4の上昇に伴って空気圧が高まり、その圧縮反力によりピストン4が押し返されてクランクシャフト6が反転する。このクランクシャフト6の逆転によって膨張行程気筒の空気圧が上昇するため、その圧縮反力に応じて膨張行程気筒のピストン4が下死点側に押し返されてクランクシャフト6が再び正転し始め、このクランクシャフト6の逆転と正転とが数回繰り返されてピストン4が往復作動した後に停止することになる。このピストン4の停止位置は、上記圧縮行程気筒および膨張行程気筒における圧縮反力のバランスにより略決定されるとともに、エンジンの摩擦等の影響を受け、上記最後の圧縮上死点を超えた時点t3のエンジンの回転慣性、つまりエンジン回転速度Nの高低によっても変化することになる。   And in the cylinder which is going to reach the compression top dead center after the time t3 when the last compression top dead center is exceeded, the air pressure increases as the piston 4 rises due to the inertial force, and the piston 4 is pushed by the compression reaction force. Returned, the crankshaft 6 is reversed. Since the air pressure of the expansion stroke cylinder rises due to the reverse rotation of the crankshaft 6, the piston 4 of the expansion stroke cylinder is pushed back to the bottom dead center side according to the compression reaction force, and the crankshaft 6 starts to rotate forward again. The reverse rotation and forward rotation of the crankshaft 6 are repeated several times, and the piston 4 stops after reciprocating. The stop position of the piston 4 is substantially determined by the balance of the compression reaction forces in the compression stroke cylinder and the expansion stroke cylinder, and is affected by the friction of the engine and the like, and is t3 when the last compression top dead center is exceeded. This also changes depending on the rotational inertia of the engine, that is, the level of the engine rotational speed N.

従って、エンジンが自動停止する際に膨張行程にある気筒のピストン4を再始動に適した上記所定の適正範囲R内に停止させるためには、まず上記膨張行程気筒および圧縮行程にある圧縮行程気筒の圧縮反力がそれぞれ充分に大きくなり、かつ膨張行程気筒の圧縮反力が圧縮行程気筒の圧縮反力よりも所定値以上大きくなるように、両気筒に対する吸気流量を調節する必要がある。このために、本発明では、燃料噴射の停止時点t1でスロットル弁17を開放することにより上記膨張行程気筒および圧縮行程にある圧縮行程気筒の両方に所定量の空気を吸入させた後、所定時間が経過した時点t2で上記スロットル弁17を閉止してその開度を低減することにより上記吸入空気量を調節するようにしている。   Accordingly, in order to stop the piston 4 of the cylinder in the expansion stroke within the predetermined appropriate range R suitable for restart when the engine automatically stops, first, the expansion stroke cylinder and the compression stroke cylinder in the compression stroke are used. It is necessary to adjust the intake air flow rates for both cylinders so that the compression reaction force of the cylinders becomes sufficiently large and the compression reaction force of the expansion stroke cylinder is larger than the compression reaction force of the compression stroke cylinder by a predetermined value or more. Therefore, in the present invention, the throttle valve 17 is opened at the fuel injection stop time t1, thereby allowing a predetermined amount of air to be sucked into both the expansion stroke cylinder and the compression stroke cylinder in the compression stroke, and then for a predetermined time. At the time t2 when the time elapses, the throttle valve 17 is closed and its opening degree is reduced to adjust the intake air amount.

ただし、実際のエンジンでは、スロットル弁17、吸気ポート9および分岐吸気通路15a等の形状に個体差があることにより、それらを流通する空気の挙動が変化するため、エンジンの自動停止期間中に各気筒3A〜3Dに吸入される吸気流量にバラツキが生じ、上記のようにスロットル弁17の開閉制御を行っても、エンジンの停止時点で膨張行程にある気筒および圧縮行程にある気筒のピストン停止位置を適正範囲R内に納めることは困難である。   However, in an actual engine, since there are individual differences in the shapes of the throttle valve 17, the intake port 9, the branch intake passage 15a, and the like, the behavior of the air flowing through them changes, so that during the automatic engine stop period, Even if the intake flow rate sucked into the cylinders 3A to 3D is varied and the opening / closing control of the throttle valve 17 is performed as described above, the piston stop position of the cylinder in the expansion stroke and the cylinder in the compression stroke when the engine is stopped Is within the proper range R.

この点につき、当実施形態では、エンジンの自動停止期間中においてエンジンの回転速度が低下する過程で、図5に一例を示すように、各気筒3A〜3Dが圧縮上死点を通過する際のエンジン回転速度(上死点回転速度)nと、エンジンの停止時点で膨張行程にある気筒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、燃料噴射を停止した時点t1の後にエンジンの回転速度Nが低下する過程で、各気筒のピストン4が圧縮上死点を通過する際のエンジン回転速度、つまり上死点回転速度nをそれぞれ検出し、この上死点回転速度nの検出値に応じてオルタネータ26の発電量を制御することにより、クランクシャフト6の回転抵抗を調整してエンジン回転速度の落ち込み度合を調節するようにしている。   With respect to this point, in the present embodiment, in the process in which the rotational speed of the engine decreases during the automatic engine stop period, as shown in an example in FIG. 5, when each cylinder 3A to 3D passes the compression top dead center. Paying attention to the fact that there is a clear correlation between the engine speed (top dead center speed) n and the piston stop position of the cylinder in the expansion stroke when the engine is stopped, the fuel injection is stopped at time t1. Later, in the process in which the engine rotational speed N decreases, the engine rotational speed when the piston 4 of each cylinder passes through the compression top dead center, that is, the top dead center rotational speed n is detected, and this top dead center rotational speed n is detected. By controlling the power generation amount of the alternator 26 according to the detected value, the rotational resistance of the crankshaft 6 is adjusted to adjust the degree of decrease in the engine rotational speed.

すなわち、図5は、上記のようにエンジンの回転速度Nが所定速度となった時点t1で燃料噴射を停止し、その後の所定期間に亘りスロットル弁17を開状態に維持するようにして惰性により回転するエンジンの各気筒3A〜3Dに設けられたピストン4が圧縮上死点を通過する際の上死点回転速度nを計測するとともに、エンジンの停止時点における膨張行程気筒のピストン位置を調べ、このピストン位置を縦軸に取るとともに、上記エンジンの上死点回転速度nを横軸に取って、両者の関係をグラフ化したものである。この作業を繰り返してエンジンの停止動作期間中における上記上死点回転速度nと、膨張行程気筒におけるピストン停止位置との相関関係を示す分布図が得られることになる。   That is, FIG. 5 shows the inertia by stopping the fuel injection at the time t1 when the engine speed N reaches the predetermined speed as described above, and maintaining the throttle valve 17 in the open state for a predetermined period thereafter. While measuring the top dead center rotational speed n when the piston 4 provided in each of the cylinders 3A to 3D of the rotating engine passes through the compression top dead center, the piston position of the expansion stroke cylinder when the engine is stopped is examined. The piston position is taken on the vertical axis, and the top dead center rotational speed n of the engine is taken on the horizontal axis, and the relationship between the two is graphed. By repeating this operation, a distribution diagram showing the correlation between the top dead center rotational speed n during the engine stop operation period and the piston stop position in the expansion stroke cylinder is obtained.

上記の分布図から、エンジンの停止動作期間中における上死点回転速度nと膨張行程気筒におけるピストン停止位置と間に所定の相関関係が見られ、図5に示す例では、エンジンが停止状態となる前の6番目〜2番目における上死点回転速度nがハッチングで示す範囲(適正回転速度範囲)内にあれば、ピストン4の停止位置がエンジンの再始動に適した範囲R(圧縮上死点後の100°〜125°CA)に入ることが分かる。従って、ECU30は、スロットル弁17が閉止された時点t2以降、オルタネータ26の発電量を制御することにより、所定の上死点回転速度nが適正回転速度範囲内に含まれるように制御している。   From the above distribution diagram, a predetermined correlation is found between the top dead center rotational speed n during the engine stop operation period and the piston stop position in the expansion stroke cylinder. In the example shown in FIG. If the top dead center rotational speed n in the sixth to second before is within the range indicated by hatching (appropriate rotational speed range), the stop position of the piston 4 is within the range R (compression top dead center) suitable for restarting the engine. It turns out that it enters into 100 degrees-125 degrees CA) after a point. Therefore, after the time t2 when the throttle valve 17 is closed, the ECU 30 controls the power generation amount of the alternator 26 so that the predetermined top dead center rotational speed n is included in the appropriate rotational speed range. .

以上、エンジンの自動停止制御を図6に示すフローチャートに基づいて説明する。図6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、まずステップ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の停車状態ないしは車速が10km/h以下の超低速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(例えばバッテリー残量が少ないということ)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。   The automatic engine stop control will be described based on the flowchart shown in FIG. The process shown in the flowchart of FIG. 6 starts from a state in which the engine is operated, and the ECU 30 first determines whether or not an idle stop condition is satisfied in step S1. This determination is performed based on the vehicle speed, the engine temperature (engine cooling water temperature), and the like. For example, a stopped state where the vehicle speed is 0 or an ultra-low speed state where the vehicle speed is 10 km / h or less continues for a predetermined time and the engine temperature. Is in a predetermined range, and when there is no particular inconvenience (for example, low battery level) in stopping the engine, the idle stop condition is established.

アイドルストップ条件が成立したときは(ステップS1でYES)、まず自動変速機をニュートラル状態に自動的に切り換えるとともに、通常のアイドル回転速度よりも高い目標速度にエンジンの回転速度を安定させ、さらにEGR通路に設けられたEGR弁(図示せず)を閉弁して排気還流を停止させる等の初期制御を実行してから、エンジンの回転速度やブースト圧等の所定の条件に基づいて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)、次いで一旦スロットル弁17を所定開度に開き(ステップS3)、これにより排気ガスの掃気性を確保するとともに、オルタネータ26の発電量を自動停止条件の成立時点よりも低下させ(ステップS4)、これより、クランクシャフト6の回転抵抗を低減させる。それから、エンジン回転数が所定回転数(図4の例では760rpm程度)以下となるまでこの状態を保ち(ステップS5)、所定回転数以下となればスロットル弁17を閉じ(ステップS6)、これにより各気筒3A〜3Dに吸入される吸気流量を減少させる。   When the idle stop condition is satisfied (YES in step S1), first, the automatic transmission is automatically switched to the neutral state, the engine speed is stabilized at a target speed higher than the normal idle speed, and EGR is further performed. After performing initial control such as closing an EGR valve (not shown) provided in the passage to stop exhaust gas recirculation, each engine is controlled based on predetermined conditions such as engine speed and boost pressure. The fuel supply to the cylinder is stopped (step S2), and then the throttle valve 17 is once opened to a predetermined opening degree (step S3), thereby ensuring the scavenging performance of the exhaust gas and the power generation amount of the alternator 26 under the automatic stop condition. It lowers from the establishment time (step S4), and thereby the rotational resistance of the crankshaft 6 is reduced. Then, this state is maintained until the engine speed becomes equal to or lower than a predetermined speed (in the example of FIG. 4, about 760 rpm) (step S5). When the engine speed becomes lower than the predetermined speed, the throttle valve 17 is closed (step S6). The intake flow rate sucked into each cylinder 3A to 3D is decreased.

次いで、オルタネータ28の発電量を予め60A程度に設定された初期値に設定して所定期間(例えば約300ms程度)に亘りオルタネータ28を作動させる発電量の初期制御を実行する(ステップS7)。   Next, the power generation amount of the alternator 28 is set to an initial value set to about 60 A in advance, and initial control of the power generation amount that operates the alternator 28 for a predetermined period (for example, about 300 ms) is executed (step S7).

続いて、ピストン4が圧縮上死点を通過する際のエンジンの回転速度である上死点回転速度nを検出し(ステップS8)、この上死点回転速度nが図5に示す所定の範囲内(適正回転速度範囲内)にあるかどうかを判定する(ステップS9)。この判定の結果、上死点回転速度nが所定の適正回転速度範囲内にない場合には、上死点回転速度nと上記適正回転速度範囲との間の回転速度の偏差に基づいてオルタネータ26の発電量を算出する(ステップS10)。このように上死点回転速度nが適正回転速度範囲内にない場合、例えば図5で回転速度が470rpmである場合には、この回転速度を挟む適正回転速度範囲(高回転側範囲と低回転側範囲)のうち近接する適正回転速度範囲(この例では低回転側範囲)に基づいて偏差を算出する。具体的には、高回転側範囲の下限値と低回転側範囲の上限値の中間値に基づいて、検出された上死点回転速度がこの中間値よりも高いか低いかを判定することによって偏差の基準となる適正回転速度範囲を決定する。そして、この発電量は、上記回転速度の偏差および現在の発電量に基づいて予め設定されたマップから読み出され、上死点回転速度nが上記基準適正回転速度範囲よりも高い場合には、オルタネータ26の発電量を増大させ、逆に低い場合にはオルタネータ26の発電量を減少ないし停止して(ステップS11)、ステップS12に移行する。   Subsequently, the top dead center rotational speed n which is the rotational speed of the engine when the piston 4 passes through the compression top dead center is detected (step S8), and the top dead center rotational speed n is within a predetermined range shown in FIG. It is determined whether it is within (appropriate rotation speed range) (step S9). If the result of this determination is that the top dead center rotational speed n is not within the predetermined appropriate rotational speed range, the alternator 26 is based on the rotational speed deviation between the top dead center rotational speed n and the appropriate rotational speed range. Is calculated (step S10). Thus, when the top dead center rotational speed n is not within the proper rotational speed range, for example, when the rotational speed is 470 rpm in FIG. 5, the proper rotational speed range (the high rotational side range and the low rotational speed) sandwiching this rotational speed. The deviation is calculated on the basis of the adjacent appropriate rotation speed range (low rotation side range in this example). Specifically, by determining whether the detected top dead center rotational speed is higher or lower than the intermediate value based on the intermediate value between the lower limit value of the high rotation side range and the upper limit value of the low rotation side range. Determine the appropriate rotational speed range that will serve as the basis for the deviation. Then, this power generation amount is read from a map set in advance based on the rotational speed deviation and the current power generation amount, and when the top dead center rotational speed n is higher than the reference appropriate rotational speed range, The power generation amount of the alternator 26 is increased. If the power generation amount is low, the power generation amount of the alternator 26 is decreased or stopped (step S11), and the process proceeds to step S12.

上記ステップS9で上死点回転速度nが所定の適正回転速度範囲内にある場合には、上記ステップS10およびS11をスキップして、エンジンの上死点回転速度nが所定値以下であるか否かを判定する(ステップS12)。この所定値は、予め設定された基準ラインに沿ってエンジンの回転速度が低下している過程で最後の上死点を超える際のエンジン回転速度に対応した値であり、例えば260rpm程度に設定されている。上記ステップS12でNOと判定された場合には、ステップS8に戻って上記制御動作を繰り返す。上記ステップS8でYESと判定されてエンジンの上死点回転速度nが上記所定値以下になったことが確認されれば、ステップS13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7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S14で上記停止位置を検出してECU30に含まれる図外の記憶手段に記憶される。   If the top dead center rotational speed n is within the predetermined appropriate rotational speed range in step S9, the steps S10 and S11 are skipped, and the engine top dead center rotational speed n is less than or equal to a predetermined value. Is determined (step S12). This predetermined value is a value corresponding to the engine speed at the time when the top dead center is exceeded in the course of the engine speed decreasing along a preset reference line, and is set to about 260 rpm, for example. ing. When it is determined NO in step S12, the process returns to step S8 and the control operation is repeated. If it is determined as YES in step S8 and it is confirmed that the engine top dead center rotational speed n is equal to or lower than the predetermined value, it is determined in step S13 whether or not the engine has been stopped. Based on detection of the stop position of the piston by a stop position detection routine of FIG. 7 described later, the stop position is detected in step S14 and stored in a storage means (not shown) included in the ECU 30.

図7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8(a)のようになるか、それとも図8(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S20)。   FIG. 7 shows a stop position detection routine. When this routine starts, the ECU 30 examines the first crank angle signal CA1 (signal from the first crank angle sensor) and the second crank angle signal CA2 (signal from the second crank angle sensor), and the first crank angle signal. It is determined whether the second crank angle signal CA2 is low when CA1 rises or the second crank angle signal CA2 is high when the first crank angle signal CA1 falls. In short, by determining whether the phase relationship between these signals CA1 and CA2 is as shown in FIG. 8 (a) or FIG. 8 (b), it is determined whether the engine is rotating forward or reverse. Is determined (step S20).

すなわち、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8(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S20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S21)、ステップS20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S22)。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のである(ステップS23)。   That is, at the time of forward rotation of the engine, as shown in FIG. 8A, 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, thereby the first crank angle signal. The second crank angle signal CA2 becomes Low when CA1 rises, and the second crank angle signal CA2 becomes High when the first crank angle signal CA1 falls. On the other hand, during reverse rotation of the engine, as shown in FIG. 8B, the second crank angle signal CA2 is generated with a phase advance of about a half pulse width with respect to the first crank angle signal CA1, so On the contrary, 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 angle signal CA1 falls. Accordingly, if the determination in step S20 is YES, the CA counter for measuring the crank angle change in the forward rotation direction of the engine is increased (step S21), and if the determination in step S20 is NO, the CA counter is decreased. (Step S22). Then, the stop position is obtained by checking the value of the CA counter when the engine is stopped (step S23).

一方、ECU30は、上記のようにして自動停止状態にあるエンジンについて、所定の再始動条件が成立した場合であって、膨張行程気筒のピストン4が所定の適正範囲内にある場合には、第1再始動制御モード(ダイレクトスタートモード)で当該エンジンを自動的に再始動するように制御される。   On the other hand, when the predetermined restart condition is satisfied for the engine that is in the automatic stop state as described above and the piston 4 of the expansion stroke cylinder is within the predetermined appropriate range, the ECU 30 The engine is controlled to automatically restart in the 1 restart control mode (direct start mode).

この第1再始動制御モードによるエンジンの再始動は、上記したように、まずエンジン停止時の圧縮行程気筒に対して燃料を噴射し点火することにより初回の燃焼を実行して当該圧縮行程気筒のピストンを押し下げ、このピストンの運動を該気筒のコンロッドを介してクランクシャフト6に伝達し、このクランクシャフト6の回転運動によって膨張行程気筒のコンロッドを介して当該気筒のピストンを上昇させて筒内圧力を高めてから、当該膨張行程気筒に対して燃料を噴射させて点火、燃焼を行わせ、これによりスタータモータを使用することなく、エンジンの燃焼により発生するトルクのみによってエンジンを再始動させるようにしたものである。このようにエンジンの燃焼により発生するトルクのみによってエンジンを再始動させるようにすれば、スタータモータを使用する場合に比べて、迅速にエンジンを再始動することができ、車両の発進時におけるもたつきを可及的に抑制することができる。   As described above, the engine restart in the first restart control mode is performed by first injecting fuel into the compression stroke cylinder when the engine is stopped and igniting it, thereby executing the first combustion of the compression stroke cylinder. The piston is pushed down, and the movement of the piston is transmitted to the crankshaft 6 via the connecting rod of the cylinder. The rotational pressure of the crankshaft 6 raises the piston of the cylinder via the connecting rod of the expansion stroke cylinder, thereby increasing the in-cylinder pressure. After that, the fuel is injected into the expansion stroke cylinder for ignition and combustion so that the engine is restarted only by the torque generated by engine combustion without using the starter motor. It is a thing. In this way, if the engine is restarted only by the torque generated by the combustion of the engine, the engine can be restarted more quickly than when the starter motor is used, and the vehicle is not slack when starting. It can be suppressed as much as possible.

ところで、この第1再始動制御モードによるエンジンの再始動にあっては、エンジン停止時の圧縮行程気筒の燃焼エネルギーを利用して膨張行程気筒の筒内圧力を高めるようにしたものであるが、この圧縮行程気筒の燃焼エネルギーの全てが膨張行程気筒の筒内圧力の上昇に寄与するのではなく、圧縮行程気筒の燃焼エネルギーがクランクシャフト6の摩擦や各気筒3A〜3Dのポンプ仕事によって一部消費される。   By the way, in restarting the engine in the first restart control mode, the in-cylinder pressure of the expansion stroke cylinder is increased by using the combustion energy of the compression stroke cylinder when the engine is stopped. Not all of the combustion energy in the compression stroke cylinder contributes to an increase in the in-cylinder pressure of the expansion stroke cylinder, but the combustion energy in the compression stroke cylinder is partly due to the friction of the crankshaft 6 and the pump work of each cylinder 3A to 3D. Is consumed.

従って、上記膨張行程気筒のピストンが適正位置に停止している場合であっても、圧縮行程気筒の燃焼エネルギーが比較的小さくなる下死点側にピストンが停止している場合には、上死点側にピストンが停止している場合に比べて始動の確実性が低下する。そこで、本願発明では、膨張行程気筒のピストンが下死点側に停止している場合に、この始動の確実性を担保するように構成されている。   Therefore, even when the piston of the expansion stroke cylinder is stopped at an appropriate position, if the piston is stopped at the bottom dead center side where the combustion energy of the compression stroke cylinder becomes relatively small, Compared with the case where the piston is stopped at the point side, the certainty of starting is lowered. Therefore, in the present invention, when the piston of the expansion stroke cylinder is stopped on the bottom dead center side, the certainty of this starting is ensured.

この始動の確実性を担保すべく、本願発明者は、圧縮行程気筒の燃焼エネルギーの一部消費、特にエンジンの逆転作動時におけるポンプ仕事によって消費される燃焼エネルギーに着目し、この消費されるエネルギーを可及的に抑制して圧縮行程気筒の燃焼エネルギーを効率的に膨張行程気筒の筒内圧力の上昇に寄与させるようにしている。   In order to ensure the starting certainty, the inventor of the present application pays attention to the partial consumption of the combustion energy of the compression stroke cylinder, particularly the combustion energy consumed by the pump work during the reverse operation of the engine. As much as possible, the combustion energy of the compression stroke cylinder is efficiently contributed to the increase of the in-cylinder pressure of the expansion stroke cylinder.

すなわち、ECU30は、エンジンの再始動条件が成立したときであって、エンジン停止時における膨張行程気筒のピストン位置が所定の基準位置(当実施形態では115°CA)よりも下死点側にあるときは、再始動時からエンジンの正転方向作動後2回目の燃焼(エンジン停止時の吸気行程気筒における初回燃焼)前までの間において、当該膨張行程気筒のピストン位置が上記基準位置よりも上死点側にあるときと比べて上記スロットル弁17の開度を増大、例えばスロットル弁17を全開するように制御している。   That is, the ECU 30 is when the engine restart condition is satisfied, and the piston position of the expansion stroke cylinder when the engine is stopped is on the bottom dead center side with respect to a predetermined reference position (115 ° CA in this embodiment). In this case, the piston position of the expansion stroke cylinder is higher than the reference position from the time of restart until the second combustion after the operation in the forward direction of the engine (before the first combustion in the intake stroke cylinder when the engine is stopped). Control is performed so that the opening of the throttle valve 17 is increased, for example, the throttle valve 17 is fully opened, compared to when it is on the dead side.

ここで、エンジンの停止時には吸気通路の15の圧力が大気圧もしくはこれに近い状態となっており、従って、通常、エンジンの始動時には、過度の吹き上がりを防止するため、吸気通路15の吸気圧力が所定の負圧になるまで、スロットル弁17が全閉状態となされている。しかし、スロットル弁17が全閉状態となされているときにエンジンの逆転作動が実行されると、逆転作動に伴ってエンジン停止時の吸気行程気筒内の空気が吸気通路15に押し戻され、この吸気通路15のスロットル弁17が閉じられていることから、エンジン停止時の吸気行程気筒の排圧が大きくなり、このためポンプ仕事によって消費される燃焼エネルギーが大きくなる。しかも、エンジンの逆転作動時においては、正転作動時に比べてそもそも圧縮行程気筒の燃焼エネルギーが小さいことから過度の吹き上がりを考慮する必要性も少ない。   Here, when the engine is stopped, the pressure in the intake passage 15 is at or near atmospheric pressure. Therefore, normally, when the engine is started, the intake pressure in the intake passage 15 is prevented in order to prevent excessive blow-up. The throttle valve 17 is in a fully closed state until becomes a predetermined negative pressure. However, if the reverse rotation operation of the engine is executed while the throttle valve 17 is fully closed, the air in the intake stroke cylinder when the engine is stopped is pushed back to the intake passage 15 along with the reverse rotation operation. Since the throttle valve 17 in the passage 15 is closed, the exhaust pressure of the intake stroke cylinder when the engine is stopped increases, and therefore the combustion energy consumed by the pump work increases. In addition, when the engine is rotating in reverse, the combustion energy of the compression stroke cylinder is low in the first place as compared with when rotating in the normal direction, so there is less need to consider excessive blow-up.

そこで、上記のようにエンジンの逆転作動期間を含む始動初期にスロットル弁17の開度を全開にすることにより、逆転作動期間における吸気行程気筒の排圧を小さくすることができ、これにより吸気行程気筒のピストン抵抗の軽減を通じて膨張行程気筒の圧縮圧力を効率的に高めることができる。また、このように圧縮行程気筒の燃焼エネルギーを効率的に膨張行程気筒の圧縮圧力に利用することができるため、このような手段を有しないエンジンの始動装置における上記適正範囲に対して、該適正範囲を膨張行程気筒の下死点側に拡大することができる。   Therefore, the exhaust pressure of the intake stroke cylinder in the reverse operation period can be reduced by fully opening the opening of the throttle valve 17 in the initial stage including the reverse operation period of the engine as described above. By reducing the piston resistance of the cylinder, the compression pressure of the expansion stroke cylinder can be efficiently increased. In addition, since the combustion energy of the compression stroke cylinder can be efficiently used as the compression pressure of the expansion stroke cylinder in this way, the appropriate range for the above-described appropriate range in the engine starter having no such means is provided. The range can be expanded to the bottom dead center side of the expansion stroke cylinder.

一方、ECU30は、エンジンの再始動条件が成立したときであって、エンジン停止時における膨張行程気筒のピストン位置が所定の基準位置(当実施形態では115°CA)よりも上死点側にあるときは、再始動時から上記スロットル弁17の開度を全閉状態とするように制御している。   On the other hand, the ECU 30 is when the engine restart condition is satisfied, and the piston position of the expansion stroke cylinder when the engine is stopped is on the top dead center side with respect to a predetermined reference position (115 ° CA in this embodiment). At this time, the throttle valve 17 is controlled to be fully closed from the restart.

すなわち、膨張行程気筒のピストン位置が所定の基準位置よりも上死点側にあるとき、言い換えると圧縮行程気筒のピストン位置が下死点側にあるときは、圧縮行程気筒での初回燃焼による燃焼エネルギーを充分に得ることができるので、スロットル弁17を全閉状態とすることにより、エンジン停止時における吸気行程気筒のピストン抵抗を増大させて逆転量が必要以上に大きくなることを有効に防止することができ、またエンジンの逆転作動時における吸気行程気筒のピストンの上昇によりスロットル弁17の下流側の吸気通路15における圧力が増大し、この圧力を利用することによりエンジンの正転作動初期におけるピストン抵抗を低減することができ、エンジンを円滑かつ確実に始動することができる。   That is, when the piston position of the expansion stroke cylinder is on the top dead center side relative to the predetermined reference position, in other words, when the piston position of the compression stroke cylinder is on the bottom dead center side, combustion by the initial combustion in the compression stroke cylinder Since sufficient energy can be obtained, by fully closing the throttle valve 17, the piston resistance of the intake stroke cylinder when the engine is stopped is increased to effectively prevent the reverse rotation amount from becoming larger than necessary. Further, the pressure in the intake passage 15 on the downstream side of the throttle valve 17 is increased by the rise of the piston of the intake stroke cylinder during the reverse rotation operation of the engine, and the piston at the early stage of the forward rotation operation of the engine is utilized by using this pressure. The resistance can be reduced, and the engine can be started smoothly and reliably.

以上、エンジンの自動再始動制御を図9および図10に示すフローチャートに基づいて説明する。   The automatic engine restart control will be described based on the flowcharts shown in FIGS.

制御動作がスタートすると、エンジン自動停止時の膨張行程気筒のピストン停止位置が所定の適正範囲(当実施形態では100°〜125°CA)内にあるか否かを判定し(ステップS101)、この適正範囲内にない場合には、第1再始動制御モードでの始動が困難と判断して、第2再始動制御モードでの制御、すなわち、スタータモータ31を使用した通常の始動制御を実行し(ステップS102)、後述するステップS123に移行する。   When the control operation starts, it is determined whether or not the piston stop position of the expansion stroke cylinder when the engine is automatically stopped is within a predetermined appropriate range (100 ° to 125 ° CA in the present embodiment) (step S101). If it is not within the appropriate range, it is determined that starting in the first restart control mode is difficult, and control in the second restart control mode, that is, normal start control using the starter motor 31 is executed. (Step S102), the process proceeds to Step S123 described later.

一方、膨張行程気筒のピストン停止位置が所定の適正範囲内にある場合には(ステップS101でYES)、このピストン停止位置が所定の基準位置(当実施形態では115°CA)よりも下死点側にあるか否かを判定する(ステップS103)。当該膨張行程気筒のピストンの停止位置が115°CA以上である場合には、圧縮行程気筒の空気が不足気味であり、当該圧縮行程気筒の燃焼エネルギーの損失を抑制する観点からアクチュエータ18を駆動してスロットル弁17を全開にする(ステップS104)。   On the other hand, when the piston stop position of the expansion stroke cylinder is within the predetermined appropriate range (YES in step S101), this piston stop position is lower than the predetermined reference position (115 ° CA in this embodiment). It is determined whether it is on the side (step S103). When the stop position of the piston in the expansion stroke cylinder is 115 ° CA or more, the air in the compression stroke cylinder is short and the actuator 18 is driven from the viewpoint of suppressing the loss of combustion energy in the compression stroke cylinder. The throttle valve 17 is fully opened (step S104).

これに対して、膨張行程気筒のピストンの停止位置が115°CA未満である場合には、圧縮行程気筒に充分な空気が吸入されて燃焼エネルギーを充分に確保することができ、逆に過度の吹き上がりを防止するために、スロットル弁17を全閉状態に維持する(ステップS104をスキップする)。   On the other hand, when the stop position of the piston of the expansion stroke cylinder is less than 115 ° CA, sufficient air is sucked into the compression stroke cylinder and sufficient combustion energy can be secured. In order to prevent the blow-up, the throttle valve 17 is maintained in a fully closed state (step S104 is skipped).

そして、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S105の判定がYESのとき)には、ステップS106でピストンの停止位置に基づいて圧縮行程気筒及び膨張行程気筒の空気量を算出する。つまり、上記停止位置から圧縮行程気筒及び膨張行程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膨張行程気筒も新気で満たされた状態にあり、かつ、エンジン停止中に圧縮行程気筒及び膨張行程気筒の筒内圧は略大気圧となっているので、上記燃焼室容積から新気量が求められることとなる。   Then, when an engine restart condition is established (eg, when the determination in step S105 is YES) such as when an accelerator operation for starting is performed from a stopped state or when the battery voltage decreases, the piston is determined in step S106. The air amount of the compression stroke cylinder and the expansion stroke cylinder is calculated based on the stop position. That is, the combustion chamber volumes of the compression stroke cylinder and the expansion stroke cylinder are determined from the stop position, and when the engine is stopped, the engine is stopped after several revolutions after the fuel is cut, so the expansion stroke cylinder is also fresh. Since the in-cylinder pressure of the compression stroke cylinder and the expansion stroke cylinder is substantially atmospheric pressure while the engine is stopped and the engine is stopped, the amount of fresh air is obtained from the combustion chamber volume.

なお、上記ステップS101〜S104は、この再始動成立条件の判定(ステップS105)後に実行するものであっても良いが、上記各ステップS101〜S104を予め実行しておくことにより、迅速な再始動が可能となる点で有利である。   The steps S101 to S104 may be executed after the determination of the restart establishment condition (step S105). However, by executing the steps S101 to S104 in advance, quick restart is possible. Is advantageous in that it becomes possible.

続いて、ステップS107で、算出された圧縮行程気筒の空気量に対して所定の圧縮行程気筒1回目用空燃比(A/F=11〜14)となるように燃料を噴射するとともに、ステップS108で、当該圧縮行程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の経過後に、当該気筒に対して点火を行う。この場合、圧縮行程気筒1回目用空燃比はピストンの停止位置に応じてマップM1から求められる。そして、圧縮行程気筒の1回目用空燃比は略理論空燃比もしくは理論空燃比よりも多少リッチな空燃比となるように、予め上記マップM1が設定されている。   Subsequently, in step S107, fuel is injected so that the predetermined compression stroke cylinder air-fuel ratio for the first compression stroke cylinder (A / F = 11 to 14) with respect to the calculated air amount of the compression stroke cylinder, and step S108. Thus, after the time set in consideration of the fuel vaporization time after fuel injection in the compression stroke cylinder, the cylinder is ignited. In this case, the air-fuel ratio for the first compression stroke cylinder is obtained from the map M1 according to the stop position of the piston. The map M1 is set in advance so that the first air-fuel ratio of the compression stroke cylinder is approximately the stoichiometric air-fuel ratio or an air-fuel ratio somewhat richer than the stoichiometric air-fuel ratio.

次にステップS109で、点火してから一定時間内にクランク角センサ21,22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、ピストンが動いたか否かを判定し、失火によりピストン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S110)。   Next, in step S109, it is determined whether or not the piston has moved, based on whether or not the edges of the crank angle sensors 21 and 22 (rise or fall of the crank angle signal) have been detected within a certain time after ignition. If the piston does not move due to misfire, re-ignition is repeatedly performed on the compression stroke cylinder (step S110).

クランク角センサ21,22のエッジが検出されたとき(ステップS109の判定がYESのとき)は、ステップS106で算出した膨張行程気筒の空気量に対して所定の膨張行程気筒用空燃比となるように燃料を噴射する(ステップS111)。この場合、膨張行程気筒用空燃比はそのピストンの停止位置に応じてマップM2から求められる。そして、膨張行程気筒用空燃比は圧縮行程用の1回目の空燃比と同様に、略理論空燃比もしくは理論空燃比よりも多少リッチな空燃比となるように、予め上記マップM2が設定されている。そして、エッジ検出後所定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(ステップSS112)。上記ディレイ時間はピストンの停止位置に応じてマップM3から求められる。   When the edges of the crank angle sensors 21 and 22 are detected (when the determination in step S109 is YES), the air-fuel ratio for the expansion stroke cylinder becomes a predetermined expansion stroke cylinder air-fuel ratio with respect to the air amount of the expansion stroke cylinder calculated in step S106. The fuel is injected into (step S111). In this case, the expansion stroke cylinder air-fuel ratio is obtained from the map M2 in accordance with the stop position of the piston. The map M2 is set in advance so that the air-fuel ratio for the expansion stroke cylinder becomes substantially the stoichiometric air-fuel ratio or a slightly richer air-fuel ratio than the stoichiometric air-fuel ratio, like the first air-fuel ratio for the compression stroke. Yes. Then, ignition is performed for the expansion stroke after a predetermined delay time has elapsed after edge detection (step SS112). The delay time is obtained from the map M3 according to the stop position of the piston.

さらに、ステップS113で、圧縮行程気筒のピストンが上死点の近傍に近づいた所定のタイミングで圧縮行程気筒に対して再度燃料を噴射する。この燃料噴射は、圧縮行程気筒での再燃焼のためのものではなく、気化潜熱によって圧縮行程気筒における圧力を低減するために噴射するものであり、停止位置に応じてマップM4から圧縮行程気筒2回目用燃料噴射量を求めるとともに、この噴射燃料によって自着火が発生しないように噴射時期を設定する。   Further, in step S113, fuel is injected again into the compression stroke cylinder at a predetermined timing when the piston of the compression stroke cylinder approaches the vicinity of the top dead center. This fuel injection is not performed for recombustion in the compression stroke cylinder, but is performed to reduce the pressure in the compression stroke cylinder by latent heat of vaporization, and the compression stroke cylinder 2 is determined from the map M4 according to the stop position. The fuel injection amount for the second time is obtained, and the injection timing is set so that self-ignition does not occur due to the injected fuel.

ここで、エンジンの停止によって空気の流れが止まり、エンジン停止時における吸気行程気筒内に吸入された新気温度も上昇する。従って、エンジンを効率的に正転させるためには、エンジンの始動後、当該吸入行程気筒が始めて圧縮行程を迎える際にその自着火を防止しつつ、効率的にエンジンを正転させるように制御することが求められ、当実施形態では次のような制御を実行している。   Here, the flow of air stops when the engine is stopped, and the fresh air temperature drawn into the intake stroke cylinder when the engine is stopped also rises. Therefore, in order to efficiently rotate the engine forward, after the engine is started, control is performed so that the engine efficiently rotates forward while preventing the self-ignition when the intake stroke cylinder starts the compression stroke for the first time. In this embodiment, the following control is executed.

すなわち、図10に移って、水温センサ24によりエンジンの水温を検出するとともに図示しないタイマや温度センサに基づいてエンジンの停止時間や吸気温度等を検出し、この検出結果から推定される筒内温度と大気圧に基づいて、エンジンの停止時における吸気行程気筒の再始動後初回吸入空気の密度を推定し、この推定値に基づいて当該吸入行程気筒の吸入空気量を算出する(ステップS114)。   That is, moving to FIG. 10, the engine temperature is detected by the water temperature sensor 24, the engine stop time, the intake air temperature, and the like are detected based on a timer and a temperature sensor (not shown), and the in-cylinder temperature estimated from the detection result The initial intake air density after restarting the intake stroke cylinder when the engine is stopped is estimated based on the atmospheric pressure and the intake air amount of the intake stroke cylinder is calculated based on the estimated value (step S114).

続いて、ステップS115において、吸気行程気筒での自着火を防止するため、先に推定された吸気行程気筒の筒内温度に基づいて当該吸気行程気筒用空燃比の補正値が求められる。この補正値は、筒内温度に基づいて予め実験等によって求められたマップM5から算出する。   Subsequently, in step S115, in order to prevent self-ignition in the intake stroke cylinder, a correction value of the air-fuel ratio for the intake stroke cylinder is obtained based on the previously estimated in-cylinder temperature of the intake stroke cylinder. This correction value is calculated from a map M5 obtained in advance by experiments or the like based on the in-cylinder temperature.

そして、この空燃比の補正値と、ステップS114で算出された空気量とから当該吸気行程気筒に対して噴射する燃料の噴射量を算出するとともに(ステップS116)、エンジン停止時に温度が上昇した新気を気化潜熱によってその温度上昇を抑制して圧縮圧を低減するように、通常の噴射時期(吸気行程)よりも遅延させて圧縮行程で燃料を噴射する(ステップS117)。この燃料の具体的噴射時期は、エンジンの水温、エンジンの停止時間、および吸気温度等を考慮して設定され、例えば圧縮行程の中期ないしはそれよりも遅い時期に設定されている。   Then, the injection amount of fuel injected into the intake stroke cylinder is calculated from the correction value of the air-fuel ratio and the air amount calculated in step S114 (step S116), and the new temperature that has increased when the engine is stopped. Fuel is injected in the compression stroke with a delay from the normal injection timing (intake stroke) so as to suppress the rise in temperature by the latent heat of vaporization and reduce the compression pressure (step S117). The specific fuel injection timing is set in consideration of the engine water temperature, the engine stop time, the intake air temperature, and the like. For example, the fuel injection timing is set at the middle stage of the compression stroke or later.

さらに、ステップS104においてスロットル弁17を全開にしている場合には(ステップS118でYES)、エンジン停止時における吸気行程気筒が圧縮上死点を超える際にアクチュエータ18を駆動してスロットル弁17を閉じて全閉状態とする(ステップS119)。   Further, when the throttle valve 17 is fully opened in step S104 (YES in step S118), the actuator 18 is driven to close the throttle valve 17 when the intake stroke cylinder exceeds the compression top dead center when the engine is stopped. Is fully closed (step S119).

なお、ステップS118の判定は、具体的には例えばステップS104でスロットル弁17の開度を増大した場合には、フラグを立ててこのフラグの有無に判定する。   Note that the determination in step S118 is, specifically, for example, when the opening of the throttle valve 17 is increased in step S104, a flag is set to determine whether or not this flag is present.

その後、停止時吸気行程気筒のピストン4が圧縮上死点を超えた直後に点火プラグ7によって点火し(ステップS120)、エンジンの始動初期で充分な慣性力がない時期において逆トルクの発生によって始動の妨げにならないようになされている。   Thereafter, immediately after the piston 4 of the intake stroke cylinder at the time of stoppage exceeds the compression top dead center, the spark plug 7 ignites (step S120), and the engine is started by generation of reverse torque at a time when there is not sufficient inertial force at the initial stage of engine start It is made so as not to interfere.

次に、ステップS121に移行して、スロットル弁17よりも下流の分岐吸気通路15aの吸気圧力(吸気管負圧)がエンジンの通常のアイドル運転時における吸気圧力よりも高いか否かを判定し、アイドル運転時の吸気圧力よりも高い場合には、(ステップS121でYES)、各気筒3A〜3Dに吸入される空気量を確保しつつ、過度の吹き上がりを防止する観点から、アイドル運転時のスロットル弁17の開度(例えば全開時の8%の開度)よりも小さい開度(例えば全開時の4〜5%の開度)となるようにスロットル弁17を駆動し(ステップS122)、分岐吸気通路15aの吸気圧力がアイドル運転時の吸気圧力と同程度ないし低くなるまで3A〜3Dに吸入される空気量を絞る。一方、アイドル運転時における吸気圧力と同程度ないし低いと判定した場合(ステップS121でNO)には、通常のエンジン制御に移行して終了する。   Next, the routine proceeds to step S121, where it is determined whether or not the intake pressure (intake pipe negative pressure) in the branch intake passage 15a downstream of the throttle valve 17 is higher than the intake pressure during normal idling operation of the engine. If the intake pressure is higher than that during idle operation (YES in step S121), the amount of air sucked into each of the cylinders 3A to 3D is secured, and from the viewpoint of preventing excessive blow-up, during idle operation. The throttle valve 17 is driven so that the opening (for example, 4 to 5% when fully opened) is smaller than the opening (for example, 8% when fully opened) (step S122). Then, the amount of air sucked into 3A to 3D is reduced until the intake pressure in the branch intake passage 15a is approximately the same as or lower than the intake pressure during idle operation. On the other hand, when it is determined that the intake pressure is the same or lower than that during the idling operation (NO in step S121), the routine shifts to normal engine control and is terminated.

なお、図9のフローチャート中のステップS101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(スタータモータ始動モード)のルーチンの詳細については図示を省略するが、通常のエンジンの始動と同様の制御が実行される。   Although details of the routine of the second restart control mode (starter motor start mode) executed when the determination in step S101 in the flowchart of FIG. 9 is NO are omitted, normal engine start-up is performed. The same control is executed.

以上のような当実施形態の装置における再始動の際の作用を説明する。   The effect | action at the time of the restart in the apparatus of this embodiment as mentioned above is demonstrated.

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サイクルを行うようになっており、4気筒エンジンの場合、気筒列方向一端側から1番気筒3A、2番気筒3B、3番気筒3C、4番気筒3Dと呼ぶと、図11中及び図12中に示すように、上記サイクルが1番気筒3A、3番気筒3C、4番気筒3D、2番気筒3B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。   In a multi-cylinder four-cycle engine, each cylinder performs a cycle consisting of intake, compression, expansion, and exhaust strokes with a predetermined phase difference. When the cylinder 3A, the second cylinder 3B, the third cylinder 3C, and the fourth cylinder 3D are called, as shown in FIG. 11 and FIG. 12, the cycle is the first cylinder 3A, the third cylinder 3C, and the fourth cylinder 3D. The second cylinder 3B is performed in the order of 180 ° in crank angle in order of the second cylinder 3B.

エンジン停止後に所定の再始動条件が成立したときは、自動的にエンジンを再始動する制御が行われるが、この際、ピストンの停止位置が膨張行程気筒において行程中間部付近の所定適正範囲内にある場合は、第1再始動制御モードのルーチンが実行される。図11は上記第1再始動制御モードによる場合のエンジンの各気筒の行程と始動制御開始時点からの各気筒における燃焼(図中に燃焼の順序に従って(1),(2),(3)……で示す)との関係を示すとともに、各燃焼によるエンジンの動作方向を矢印で示しており、また図12は、上記第1再始動制御モードによる場合のエンジン回転速度、1番目気筒のクランク角、所定の気筒の筒内圧及びスロットル弁17の開度の時間的変化を示している。   When a predetermined restart condition is satisfied after the engine is stopped, the engine is automatically restarted. At this time, the stop position of the piston is within a predetermined appropriate range in the vicinity of the stroke intermediate portion in the expansion stroke cylinder. If there is, the first restart control mode routine is executed. FIG. 11 shows the stroke of each cylinder of the engine in the first restart control mode and the combustion in each cylinder from the start of the start control (in accordance with the order of combustion in the figure (1), (2), (3). And the direction of operation of the engine by each combustion is indicated by an arrow, and FIG. 12 shows the engine rotation speed and the crank angle of the first cylinder in the case of the first restart control mode. 3 shows the temporal change in the cylinder pressure of the predetermined cylinder and the opening degree of the throttle valve 17.

これらの図に示すように、上記第1再始動制御モードによる場合には、まず圧縮行程気筒(図示の例では3番気筒)において燃焼空燃比は略理論空燃比ないしはこれよりも若干リッチ空燃比とされつつ初回燃焼(図11中の(1))が行われ、この初回燃焼による燃焼圧(図12中のa部分)で圧縮行程気筒のピストンが下死点側に押し下げられてエンジンが逆転方向に駆動され、それに伴い、膨張行程気筒(図示の例では1番気筒)のピストンが上死点に近づくことにより当該気筒内の空気が圧縮されて筒内圧が上昇する(図12中のb部分)。そして、膨張行程気筒のピストンが上死点に充分に近づいた時点で当該気筒に対する点火が行われて、予め当該気筒に噴射されている燃料が燃焼し(図11中の(2))、その燃焼圧(図12中のc部分)でエンジンが正転方向に駆動される。さらに、上記圧縮行程気筒に対してその圧縮行程後半の適当なタイミングで燃料が噴射されることにより、圧縮行程気筒の上死点付近での圧縮圧力が低減される(図11中の(3))。その後、圧縮行程気筒のピストンがこの低減された圧縮圧力に打ち勝って圧縮上死点を超え(図12中のd部分)、続いて圧縮行程を迎える停止時吸気行程気筒に当該圧縮行程の後半で燃料が噴射されるとともに、当該気筒のピストンが上死点を超えた所定のタイミングで点火して(図12中のe部分)、吸気行程気筒における燃焼が行われる(図11中の(4))。その燃焼圧(図12中のf部分)でエンジンの駆動力が高められ、円滑な始動が実行される。   As shown in these drawings, in the case of the first restart control mode, first, the combustion air-fuel ratio in the compression stroke cylinder (the third cylinder in the illustrated example) is substantially the stoichiometric air-fuel ratio or a slightly richer air-fuel ratio than this. The first combustion ((1) in FIG. 11) is performed while the engine is turned on, and the piston of the compression stroke cylinder is pushed down to the bottom dead center side by the combustion pressure (part a in FIG. 12) due to this initial combustion, and the engine is reversed. Accordingly, when the piston of the expansion stroke cylinder (the first cylinder in the illustrated example) approaches top dead center, the air in the cylinder is compressed and the in-cylinder pressure rises (b in FIG. 12). portion). Then, when the piston of the expansion stroke cylinder is sufficiently close to the top dead center, the cylinder is ignited, and the fuel previously injected into the cylinder is burned ((2) in FIG. 11). The engine is driven in the forward rotation direction by the combustion pressure (c portion in FIG. 12). Further, the fuel is injected into the compression stroke cylinder at an appropriate timing in the latter half of the compression stroke, whereby the compression pressure near the top dead center of the compression stroke cylinder is reduced ((3) in FIG. 11). ). After that, the piston of the compression stroke cylinder overcomes this reduced compression pressure and exceeds the compression top dead center (part d in FIG. 12), and subsequently enters the stop intake stroke cylinder that reaches the compression stroke in the latter half of the compression stroke. Fuel is injected, and the piston of the cylinder is ignited at a predetermined timing exceeding the top dead center (portion e in FIG. 12), and combustion is performed in the intake stroke cylinder ((4) in FIG. 11). ). The combustion pressure (portion f in FIG. 12) increases the driving force of the engine, and a smooth start is executed.

そして、エンジンの停止時における膨張行程気筒のピストンが所定の基準値よりも下死点側にある場合には、図12に示すように、始動時から吸気行程気筒のピストンが上死点を超える際までスロットル弁12が全開状態となされ、エンジンの逆転作動時における吸気行程気筒の排圧を小さくすることにより当該気筒のピストン抵抗を軽減し、これにより圧縮行程気筒のピストン抵抗も軽減することができる。このため、圧縮行程気筒のピストンの押し下げによるエネルギー損失を抑制して膨張行程気筒の圧縮圧力を効率的に高めることができるとともに、当該エネルギー損失の抑制により圧縮行程気筒の適正範囲を上死点側に拡大することができ(言い換えると、膨張行程気筒の適正範囲を下死点側に拡大することができ)、これによりエンジンの始動性を高めることができる。しかも、所定の基準位置を基準にピストン位置を判別するので、エンジンの経年劣化や外部環境の変化等に伴ってエンジンの逆転作動を実行し得るピストン位置の適正範囲が変化した場合であっても始動性を確実に向上することができる。   When the piston of the expansion stroke cylinder when the engine is stopped is at the bottom dead center side from the predetermined reference value, the piston of the intake stroke cylinder exceeds the top dead center from the start as shown in FIG. Until then, the throttle valve 12 is fully opened, and by reducing the exhaust pressure of the intake stroke cylinder during the reverse rotation operation of the engine, the piston resistance of the cylinder can be reduced, thereby reducing the piston resistance of the compression stroke cylinder. it can. Therefore, it is possible to efficiently increase the compression pressure of the expansion stroke cylinder by suppressing the energy loss caused by pushing down the piston of the compression stroke cylinder, and to set the appropriate range of the compression stroke cylinder to the top dead center side by suppressing the energy loss. (In other words, the appropriate range of the expansion stroke cylinder can be expanded to the bottom dead center side), thereby improving the startability of the engine. In addition, since the piston position is determined based on the predetermined reference position, even if the appropriate range of the piston position at which the reverse rotation operation of the engine can be executed is changed due to the deterioration of the engine over time or the change of the external environment, etc. Startability can be improved reliably.

一方、エンジンの停止時における膨張行程気筒のピストンが所定の基準値よりも上死点側にある場合には、始動時から吸気通路15の吸気負圧が所定の負圧になるまで全閉状態で維持し、エンジンの逆転作動時における吸気行程気筒のピストン抵抗を増大させて逆転量が必要以上に大きくなることを有効に防止することができる。しかも、エンジンの逆転作動時における吸気行程気筒のピストンの上昇によりスロットル弁17の下流側の吸気通路15における圧力が増大し、この圧力を利用することによりエンジンの正転作動初期におけるピストン抵抗を低減することができ(図12中のe部分に相当)、エンジンを円滑かつ確実に始動することができる。   On the other hand, when the piston of the expansion stroke cylinder when the engine is stopped is at the top dead center side with respect to a predetermined reference value, it is fully closed until the intake negative pressure in the intake passage 15 reaches a predetermined negative pressure from the start. Thus, it is possible to effectively prevent the reverse rotation amount from becoming larger than necessary by increasing the piston resistance of the intake stroke cylinder during the reverse rotation operation of the engine. Moreover, the pressure in the intake passage 15 on the downstream side of the throttle valve 17 increases due to the rise of the piston of the intake stroke cylinder during the reverse rotation operation of the engine, and by using this pressure, the piston resistance at the initial stage of the forward rotation operation of the engine is reduced. The engine can be started smoothly and reliably (corresponding to the portion e in FIG. 12).

なお、以上説明したエンジンの始動装置は、本発明に係る始動装置が適用される装置の一実施形態であって、装置の具体的な構成等は、本発明の要旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能であり、変形例を以下に説明する。   The engine starting device described above is an embodiment of the device to which the starting device according to the present invention is applied, and the specific configuration of the device is appropriately changed without departing from the gist of the present invention. This is possible, and modifications will be described below.

(1)上記実施形態では、第1再始動制御モードが実行される場合であって、膨張行程気筒のピストンの停止位置が所定の基準位置よりも下死点寄りの範囲にある場合は、スロットル弁17を全開にするものとなされているが、上記膨張行程気筒のピストンが所定の基準位置よりも上死点よりの範囲にある場合と比べてその開度を大きく設定すれば、このスロットル弁17の開度は特に限定するものではない。また、このスロットル弁17を開いている期間も上記実施形態のものに限定されるものではなく、例えばエンジンの逆転作動終了後にスロットル弁17を閉じるものであってもよい。   (1) In the above embodiment, when the first restart control mode is executed and the stop position of the piston of the expansion stroke cylinder is in the range closer to the bottom dead center than the predetermined reference position, the throttle Although the valve 17 is fully opened, if the opening degree is set larger than the case where the piston of the expansion stroke cylinder is in the range from the top dead center to the predetermined reference position, the throttle valve The opening degree of 17 is not particularly limited. Further, the period during which the throttle valve 17 is open is not limited to that of the above embodiment, and the throttle valve 17 may be closed after the reverse rotation of the engine is completed, for example.

(2)上記実施形態では、第1再始動制御モードによる自動再始動時の圧縮行程気筒のピストンが最初に上死点を迎える際の燃焼はなされず、燃料だけが噴射されるものとなされているが、当該気筒でのエンジンの逆転作動のための初回燃焼を理論空燃比よりもリーン空燃比としたリーン燃焼とすることにより、上記最初に上死点を迎える際にも燃焼させることができる。また、初回燃焼後の筒内に空気を補給するようにしてもよく、この場合、吸気弁に対する動弁機構に、少なくとも吸気弁閉時期を変更可能にするバルブタイミング可変機構を設け、エンジン再燃焼時に、圧縮行程気筒の吸気弁閉時期を通常時よりも遅らせて、下死点より所定クランク角だけ圧縮行程に入り込んだ時期となるようにしてもよい。   (2) In the above embodiment, combustion is not performed when the piston of the compression stroke cylinder at the time of automatic restart in the first restart control mode first reaches top dead center, and only fuel is injected. However, when the initial combustion for the reverse rotation operation of the engine in the cylinder is made the lean combustion with the lean air-fuel ratio rather than the stoichiometric air-fuel ratio, it can be burned even when the top dead center is first reached. . In addition, air may be replenished into the cylinder after the initial combustion. In this case, a valve timing variable mechanism that can change at least the intake valve closing timing is provided in the valve operating mechanism for the intake valve so that the engine is recombusted. Sometimes, the intake valve closing timing of the compression stroke cylinder may be delayed from the normal time so that the compression stroke cylinder enters the compression stroke by a predetermined crank angle from the bottom dead center.

このようにすると、圧縮行程気筒での初回燃焼により吸気弁閉時期よりも進角側までエンジンが逆転したとき、吸気弁が開かれることにより、筒内ガスの一部と新気が入れ替わり、2回目燃焼のための新気が補給されることとなる。 なお、このような作用に加え、初回燃焼後に吸気弁が開かれると筒内の圧力が低下するため、 その後の膨張行程気筒での燃焼によるエンジン正転時に圧縮行程気筒のピストンに作用する抵抗が軽減され、再始動に有利となる。   In this way, when the engine reverses to the advance side from the intake valve closing timing due to the initial combustion in the compression stroke cylinder, the intake valve is opened, so that a part of the in-cylinder gas and the fresh air are exchanged. Fresh air for the second combustion will be replenished. In addition to this effect, the pressure in the cylinder decreases when the intake valve is opened after the initial combustion, so that the resistance acting on the piston of the compression stroke cylinder during forward rotation of the engine due to combustion in the expansion stroke cylinder thereafter Reduced and advantageous for restart.

また、この圧縮行程気筒での2回目の燃焼を実行するように構成した場合、この燃焼を圧縮自己着火による燃焼となるように制御してもよい。   Further, when the second combustion is performed in the compression stroke cylinder, the combustion may be controlled to be combustion by compression self-ignition.

(3)上記実施形態の構成に加え、排気弁に対する動弁機構に、少なくとも排気弁開時期を変更可能にするバルブタイミング可変機構を設け、エンジン停止時の膨張行程にある気筒がエンジン再始動時に最初に排気行程となるときの排気弁の開時期を通常時よりも遅らせて、略下死点で排気弁が開くようにすることが好ましい。   (3) In addition to the configuration of the above embodiment, the valve timing mechanism for the exhaust valve is provided with a valve timing variable mechanism that can change at least the exhaust valve opening timing. It is preferable to delay the opening timing of the exhaust valve at the time of the exhaust stroke for the first time from the normal time so that the exhaust valve opens at approximately bottom dead center.

このようにすると、膨張行程での燃焼によるエネルギーが、略下死点まで、排気通路側に逃げることなく有効に当該気筒のピストンに作用するため、始動性が高められる。   In this way, the energy from combustion in the expansion stroke effectively acts on the piston of the cylinder without escaping to the exhaust passage side until approximately the bottom dead center, so that the startability is improved.

(4)図9に示す例では、エンジン再始動条件成立時に、圧縮行程気筒の初回燃焼用の燃料を噴射した後に膨張行程気筒用の燃料も噴射することにより、圧縮行程気筒の初回燃焼が失敗に終わった場合(再点火を繰り返しても成功しなかった場合)、膨張行程気筒用の燃料噴射を中止することによって無駄な燃料噴射を避けることができるようにしているが、圧縮行程気筒の初回燃焼用の燃料の噴射時期と略同時期に膨張行程用の燃料を噴射してもよい。このように、膨張行程気筒の燃料噴射時期を早めることにより、膨張行程気筒の燃料噴射から点火までに燃料の気化のための時間を稼ぐことができる。なお、圧縮行程気筒の初回燃焼が失敗に終わった場合、再始動制御モードをスタータモータ31でのモータアシストによる始動に変更すればよい。   (4) In the example shown in FIG. 9, when the engine restart condition is satisfied, the initial combustion of the compression stroke cylinder fails by injecting the fuel for the expansion stroke cylinder after injecting the fuel for the initial combustion of the compression stroke cylinder. (If the ignition is not successful even after repeated reignitions), it is possible to avoid unnecessary fuel injection by stopping the fuel injection for the expansion stroke cylinder. The fuel for the expansion stroke may be injected substantially at the same time as the injection timing of the fuel for combustion. Thus, by advancing the fuel injection timing of the expansion stroke cylinder, it is possible to earn time for fuel vaporization from the fuel injection to the ignition of the expansion stroke cylinder. When the initial combustion of the compression stroke cylinder is unsuccessful, the restart control mode may be changed to start by motor assist in the starter motor 31.

(5)上記実施形態では、スロットル弁17を共通吸気通路15cに設けられたものについて説明しているが、このスロットル弁17の配置箇所はこれに限定されるものではなく、例えば各分岐吸気通路15aに多連型のスロットル弁を設けるものとしてもよい。   (5) In the above embodiment, the throttle valve 17 is provided in the common intake passage 15c. However, the arrangement location of the throttle valve 17 is not limited to this, and for example, each branch intake passage A multiple throttle valve may be provided at 15a.

(6)本発明の装置は4気筒以外の多気筒エンジンにも適用可能である。   (6) The device of the present invention can also be applied to multi-cylinder engines other than four-cylinder engines.

本発明に係る始動装置を備えたエンジンの概略断面図である。1 is a schematic cross-sectional view of an engine provided with a starter according to the present invention. エンジンの吸気系および排気系の構成を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the structure of the intake system and exhaust system of an engine. エンジンの停止時に膨張行程および圧縮行程になる気筒のピストン停止位置と空気量との関係を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the relationship between the piston stop position and air quantity of the cylinder which becomes an expansion stroke and a compression stroke at the time of an engine stop. エンジン停止時におけるエンジン回転速度の変化状態等を示すタイムチャートである。It is a time chart which shows the change state etc. of the engine speed at the time of an engine stop. エンジン停止時のエンジン回転速度とピストン停止位置との相関関係を示す分布図である。It is a distribution map which shows the correlation with the engine speed at the time of an engine stop, and a piston stop position. エンジンの自動停止制御動作を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the automatic stop control operation | movement of an engine. ピストン停止位置の検出制御動作を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows detection control operation | movement of a piston stop position. クランク角信号に出力信号を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows an output signal in a crank angle signal. エンジンの再始動時における制御動作の前半部を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the first half of the control action at the time of engine restart. エンジンの再始動時における制御動作の後半部を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the latter half part of the control action at the time of engine restart. エンジンの再始動時における燃焼動作等を示すタイムチャートである。It is a time chart which shows the combustion operation etc. at the time of engine restart. エンジンの再始動時におけるエンジン回転速度の変化状態等を示すタイムチャートである。It is a time chart which shows the change state etc. of the engine speed at the time of engine restart.

符号の説明Explanation of symbols

3A〜3D 気筒
4 ピストン
6 クランクシャフト
15 吸気通路
15b サージタンク
15c 共通吸気通路
17 スロットル弁
21,22 クランク角センサ(ピストン位置検出手段)
26 オルタネータ
30 ECU(制御手段)
31 スタータモータ
R 適正範囲
N 回転速度
n 上死点回転速度
3A to 3D Cylinder 4 Piston 6 Crankshaft 15 Intake passage 15b Surge tank 15c Common intake passage 17 Throttle valves 21, 22 Crank angle sensor (piston position detecting means)
26 Alternator 30 ECU (control means)
31 Starter motor R Appropriate range N Rotational speed n Top dead center rotational speed

Claims (6)

所定のエンジン停止条件が成立したときに自動的にエンジンを停止させるとともに、エンジン停止後において再始動条件が成立したときに、エンジン停止時の圧縮行程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、エンジン停止時の膨張行程にある気筒のピストン上昇によって筒内圧力を高めてから、この膨張行程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、
吸気通路から各気筒に導入される吸気量を調節するスロットル弁と、
エンジン停止時における膨張行程気筒のピストン位置を検出するピストン位置検出手段と、
エンジン停止条件が成立したときに、その停止時における膨張行程気筒のピストンを所定の適正範囲内に停止させるように制御するとともに、上記ピストン位置検出手段による検出結果に基づいて、エンジンの再始動時における上記スロットル弁の開度を制御する制御手段とを備え、
当該制御手段は、上記エンジン再始動条件が成立したときであって、エンジン停止時における膨張行程気筒のピストン位置が所定の基準位置よりも下死点側にあるときは、少なくとも上記エンジンの逆転方向作動期間において、当該膨張行程気筒のピストン位置が上記基準位置よりも上死点側にあるときと比べて上記スロットル弁の開度を増大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。
The engine is automatically stopped when a predetermined engine stop condition is satisfied, and when the restart condition is satisfied after the engine is stopped, fuel is supplied to the compression stroke cylinder when the engine is stopped, and ignition and combustion are performed. The engine is operated by a predetermined amount in the reverse rotation direction to increase the in-cylinder pressure by raising the piston of the cylinder in the expansion stroke when the engine is stopped, and then the combustion is performed in the expansion stroke cylinder to perform the normal rotation. In the engine starting device that is rotated in the direction and restarted,
A throttle valve for adjusting the amount of intake air introduced into each cylinder from the intake passage;
Piston position detecting means for detecting the piston position of the expansion stroke cylinder when the engine is stopped;
When the engine stop condition is satisfied, control is performed so that the piston of the expansion stroke cylinder at the time of stop is stopped within a predetermined appropriate range, and at the time of engine restart based on the detection result by the piston position detecting means. Control means for controlling the opening of the throttle valve in
When the engine restart condition is satisfied and the piston position of the expansion stroke cylinder when the engine is stopped is at the bottom dead center side with respect to a predetermined reference position, at least the reverse rotation direction of the engine An engine starter characterized in that, during an operation period, control is performed so as to increase the opening of the throttle valve as compared to when the piston position of the expansion stroke cylinder is on the top dead center side with respect to the reference position.
上記制御手段は、上記エンジン再始動条件が成立したときであって、エンジン停止時における膨張行程気筒のピストン位置が所定の基準位置よりも上死点側にあるときは、上記スロットル弁を全閉状態とす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。   The control means fully closes the throttle valve when the engine restart condition is satisfied and the piston position of the expansion stroke cylinder when the engine is stopped is on the top dead center side with respect to a predetermined reference position. 2. The engine starting device according to claim 1, wherein the engine starting device is controlled to be in a state. 上記エンジンは、各気筒の燃焼サイクルが所定の位相差をもって行われるようになっている4気筒のエンジンであり、上記制御手段は、エンジン停止条件が成立したときに、その停止時における膨張行程気筒のピストンを、圧縮上死点後90°を超える所定の範囲内で停止するように制御することを特徴とする請求項1または請求項2記載のエンジンの始動装置。   The engine is a four-cylinder engine in which the combustion cycle of each cylinder is performed with a predetermined phase difference, and the control means has an expansion stroke cylinder when the engine stop condition is satisfied when the engine stop condition is satisfied. The engine starter according to claim 1 or 2, wherein the piston is controlled to stop within a predetermined range exceeding 90 ° after compression top dead center. 上記基準位置が、圧縮上死点後100°〜125°の範囲内で設定されていることを特徴とする請求項3記載のエンジンの始動装置。   The engine starting device according to claim 3, wherein the reference position is set within a range of 100 ° to 125 ° after compression top dead center. 上記制御手段は、停止時における膨張行程気筒が、上記所定の適正範囲を外れて停止していることを上記ピストン位置検出手段により検出したときは、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第1再始動モードから、スタータモータを駆動することにより始動初期から当該エンジンを正転方向に作動させる第2再始動モードへ切り換えることを特徴とする請求項1ないし請求項4のいずれか1項に記載のエンジンの始動装置。   The control means reversely rotates the engine by combustion in the cylinder in the compression stroke when the piston position detection means detects that the expansion stroke cylinder at the time of stoppage is stopped outside the predetermined appropriate range. From a first restart mode in which combustion is performed in a cylinder in an expansion stroke after a predetermined amount of operation in the direction is performed, a second restart mode in which the engine is operated in the normal rotation direction from the initial start by driving a starter motor. The engine starting device according to any one of claims 1 to 4, wherein switching is performed. 上記制御手段は、エンジンの逆転作動時にスロットル弁の開度を増大させたときは、エンジン停止時に吸気行程にある気筒のピストンが最初に迎える圧縮上死点を過ぎてからスロットル弁の開度を減少させるように制御することを特徴とする請求項1ないし請求項5のいずれか1項に記載のエンジンの始動装置。   When the opening of the throttle valve is increased during the reverse rotation operation of the engine, the control means increases the opening of the throttle valve after the compression top dead center where the piston of the cylinder in the intake stroke first reaches when the engine is stopped. The engine starting device according to any one of claims 1 to 5, wherein the engine starting device is controlled to decrease.
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Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007198231A (en) * 2006-01-25 2007-08-09 Mazda Motor Corp Cylinder discriminating device for engine
JP2008133793A (en) * 2006-11-29 2008-06-12 Mazda Motor Corp Engine stop control device
JP2011247127A (en) * 2010-05-25 2011-12-08 Honda Motor Co Ltd Outboard motor
JP2013068164A (en) * 2011-09-22 2013-04-18 Mazda Motor Corp Starting control device of compression self-ignition engine
JP2013256873A (en) * 2012-06-11 2013-12-26 Daihatsu Motor Co Ltd Control device for internal combustion engine
CN106907283A (en) * 2015-12-23 2017-06-30 何瑞川 The control method of reversion compression power-assisting starting device

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007198231A (en) * 2006-01-25 2007-08-09 Mazda Motor Corp Cylinder discriminating device for engine
JP2008133793A (en) * 2006-11-29 2008-06-12 Mazda Motor Corp Engine stop control device
JP4683304B2 (en) * 2006-11-29 2011-05-18 マツダ株式会社 Engine stop control device
JP2011247127A (en) * 2010-05-25 2011-12-08 Honda Motor Co Ltd Outboard motor
JP2013068164A (en) * 2011-09-22 2013-04-18 Mazda Motor Corp Starting control device of compression self-ignition engine
JP2013256873A (en) * 2012-06-11 2013-12-26 Daihatsu Motor Co Ltd Control device for internal combustion engine
CN106907283A (en) * 2015-12-23 2017-06-30 何瑞川 The control method of reversion compression power-assisting starting device

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