JP2005315220A - Engine starter - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、気筒間のクランク角位相差が90°CAに設定されて複数の気筒が同一行程となる例えば8気筒4サイクルエンジンにおいて、エンジンのアイドル運転状態等において所定の自動停止条件が成立したときにエンジンを自動停止させ、その後に所定の再始動条件が成立したときに自動的に再始動させるように構成されたエンジンの始動装置に関するものである。 In the present invention, for example, in an eight-cylinder four-cycle engine in which a crank angle phase difference between cylinders is set to 90 ° CA and a plurality of cylinders have the same stroke, a predetermined automatic stop condition is established in an idle operation state of the engine or the like. The present invention relates to an engine starter configured to automatically stop an engine from time to time and then automatically restart when a predetermined restart condition is satisfied.
近年、燃費低減およびCO2排出量の抑制等を図るため、アイドル運転時等にエンジンを自動的に一旦停止させ、その後に運転者により車両の発進操作が行われる等の再始動条件が成立した時点で、エンジンを自動的に再始動させるようにしたエンジンの自動停止制御(いわゆるアイドルストップ制御)の技術が開発されている。このアイドルストップ制御時における再始動は、車両の発進操作等に応じてエンジンを即座に始動させる迅速性が要求されるが、従来から一般的に行われているように、スタータモータによりエンジンの出力軸を駆動するクランキングを経てエンジンを再始動させる方法によると、始動が完了するまでにかなりの時間を要するという問題がある。 In recent years, in order to reduce fuel consumption and reduce CO 2 emissions, a restart condition has been established such that the engine is automatically stopped temporarily during idling and the vehicle is then started by the driver. At the time, a technology for automatic engine stop control (so-called idle stop control) that automatically restarts the engine has been developed. The restart at the time of idling stop control requires quickness to start the engine immediately in accordance with the start operation of the vehicle, etc., but the engine output by the starter motor is generally performed conventionally. According to the method of restarting the engine through cranking that drives the shaft, there is a problem that it takes a considerable time to complete the start-up.
そこで、膨張行程で停止状態にある膨脹行程気筒内に燃料を噴射して点火、燃焼させることにより、その燃焼エネルギーでエンジンを即時的に始動させることが望ましい。しかし、エンジンを停止させると筒内圧力は短時間で略大気圧となるため、その略大気圧となっている気筒内に燃料を供給して燃焼させても再始動のための出力が充分得られない場合がある。 Therefore, it is desirable to immediately start the engine with the combustion energy by injecting fuel into the expansion stroke cylinder which is in a stopped state in the expansion stroke, and igniting and burning the fuel. However, when the engine is stopped, the in-cylinder pressure becomes approximately atmospheric pressure in a short time, so that sufficient output for restarting can be obtained even if fuel is supplied to the cylinder that is at approximately atmospheric pressure and burned. It may not be possible.
その対策として、例えば特許文献1や特許文献2に示すようなエンジンの始動装置が知られている。特許文献1に開示されたエンジンの始動装置は、エンジンの始動に際し、まず圧縮行程で停止状態にある圧縮行程気筒内に燃料を噴射させて燃焼を行わせ、エンジンを一旦逆回転させた後、上記膨張行程気筒で燃焼を行わせてエンジンの回転方向を正転に転じさせて始動させるように構成されている。また、特許文献2に開示されたエンジンの始動装置も同様に、エンジンの始動に際し、まず圧縮行程で停止状態にある圧縮行程気筒内に燃料を噴射させて燃焼を行わせ、エンジンを一旦逆回転させる。そしてその圧縮行程気筒のピストンを下死点前で停止させ、その後膨張行程気筒で燃焼を行わせてエンジンの回転方向を正転に転じさせて始動させるように構成されている。
As countermeasures, for example, engine starting devices as shown in
これらのエンジンの始動装置は、何れもエンジンを一旦逆回転させることによって膨張行程気筒のピストンを上昇させ、その圧縮圧力を増大させた後に当該気筒での燃焼を行わせることにより、エンジンを正転方向に転じさせるとともに、その後の継続的な運転を行わせるための充分高い出力が得られるようになっている。
上記特許文献1および特許文献2に開示されたエンジンの始動装置によると、始動時における膨張行程気筒の最初の燃焼で得られる出力が高められる。この最初の燃焼による出力は、その後の作動を継続して円滑に行わせるために高いほうが望ましい。そして、膨張行程気筒の最初の燃焼で得られる出力を高めるためには、気筒内に導入された多くの空気を、エンジンの逆転動作に応じて強力に圧縮する必要がある。
According to the engine starting device disclosed in
しかし、膨張行程気筒内の空気量を増やし過ぎると、その筒内空気を充分圧縮することが困難になる。また、膨張行程気筒と圧縮行程気筒とは、ピストンの作動方向が逆方向であるため、停止時のピストン位置を下死点に近付けて膨張行程気筒内の空気量を増大させると、圧縮行程気筒内の空気量が減少することになる。したがって、上記膨張行程気筒内の空気量を増やし過ぎると、圧縮行程気筒内の空気量が減少して上記最初の燃焼による逆転エネルギーが減少して、膨張行程気筒内のガス(混合気)を充分に圧縮することができないという問題がある。 However, if the amount of air in the expansion stroke cylinder is excessively increased, it becomes difficult to sufficiently compress the in-cylinder air. Further, since the expansion stroke cylinder and the compression stroke cylinder are operated in opposite directions, if the piston position at the time of stopping is brought close to bottom dead center and the amount of air in the expansion stroke cylinder is increased, the compression stroke cylinder The amount of air inside will decrease. Therefore, if the amount of air in the expansion stroke cylinder is increased too much, the amount of air in the compression stroke cylinder decreases and the reverse energy due to the first combustion decreases, and the gas (mixture) in the expansion stroke cylinder is sufficiently increased. There is a problem that it cannot be compressed.
また、膨張行程気筒内の空気を強く圧縮するために、圧縮行程気筒における逆転用の燃焼エネルギーを増大させ過ぎると、エンジン(クランクシャフト)の逆回転量が過大になる虞がある。このエンジンの逆回転量が過大になって上記圧縮行程気筒のピストンが下死点を超えると、圧縮行程気筒が吸気行程まで戻るとともに、膨脹行程気筒が圧縮行程まで戻ることとなって、もはや円滑な再始動が不可能となる。したがって、圧縮行程気筒おける逆転用の燃焼エネルギーを適度に調節する必要があり、これにより膨張行程気筒内の空気の圧縮圧力が制限されるという問題がある。 Further, if the combustion energy for reverse rotation in the compression stroke cylinder is excessively increased to strongly compress the air in the expansion stroke cylinder, the reverse rotation amount of the engine (crankshaft) may be excessive. When the reverse rotation amount of the engine becomes excessive and the piston of the compression stroke cylinder exceeds the bottom dead center, the compression stroke cylinder returns to the intake stroke, and the expansion stroke cylinder returns to the compression stroke. Cannot be restarted. Therefore, it is necessary to appropriately adjust the combustion energy for reverse rotation in the compression stroke cylinder, which causes a problem that the compression pressure of air in the expansion stroke cylinder is limited.
特に、気筒間のクランク角位相差が90°CAに設定されて複数の気筒が同一行程となる例えば8気筒4サイクルエンジンでは、エンジンの停止時に圧縮行程となった気筒が複数存在しているために、膨張行程気筒内の空気量や上記逆転用の燃焼エネルギーが過大となり易い傾向がある。 In particular, in an 8-cylinder 4-cycle engine in which the crank angle phase difference between cylinders is set to 90 ° CA and the plurality of cylinders have the same stroke, for example, there are a plurality of cylinders that have been in the compression stroke when the engine is stopped. In addition, the amount of air in the expansion stroke cylinder and the combustion energy for reverse rotation tend to be excessive.
本発明は上記の事情に鑑み、気筒間のクランク角位相差が90°CAに設定されて複数の気筒が同一行程となる例えば多気筒4サイクルエンジンにおいて、再始動時における膨張行程気筒の最初の燃焼エネルギーを適正に制御して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 the present invention, in view of the above circumstances, for example, in a multi-cylinder four-cycle engine in which the crank angle phase difference between cylinders is set to 90 ° CA and the plurality of cylinders have the same stroke, the first of the expansion stroke cylinders at the time of restart It is an object of the present invention to provide an engine starter capable of appropriately controlling combustion energy and improving engine startability.
請求項1に係る発明は、気筒間のクランク角位相差が90°CAに設定されて複数の気筒が同一行程となる多気筒4サイクルエンジンにおいて、所定の自動停止条件が成立したときに燃料供給を停止させてエンジンを停止させるとともに、所定の再始動条件が成立したときにエンジンの停止時点で少なくとも膨張行程にある気筒に燃料を供給して燃焼を行わせることによりエンジンを自動的に再始動させるエンジンの始動装置であって、エンジンの停止時点で圧縮行程にある複数の気筒のうち先に圧縮行程となった気筒で燃焼を行わせることによりエンジンを一旦逆転方向に作動させるとともに、この逆転動作の終了時点で膨張行程にある複数の気筒の少なくとも一つで燃焼を行わせることによりエンジンを正転方向に作動させた後、エンジンの停止時点で圧縮行程にある他の気筒で燃焼を行わせてエンジンを始動させるように構成したものである。
In the invention according to
請求項2に係る発明は、気筒間のクランク角位相差が90°CAに設定されて複数の気筒が同一行程となる多気筒4サイクルエンジンにおいて、所定の自動停止条件が成立したときに燃料供給を停止させてエンジンを停止させるとともに、所定の再始動条件が成立したときにエンジンの停止時点で少なくとも膨張行程にある気筒に燃料を供給して燃焼を行わせることによりエンジンを自動的に再始動させるエンジンの始動装置であって、エンジンの停止時点で圧縮行程にある複数の気筒の少なくとも一つで燃焼を行わせることにより何れかの気筒が圧縮上死点を超えるようにエンジンを一旦逆転方向に作動させるとともに、この逆転動作の終了時点で膨張行程にある複数の気筒の少なくとも一つで燃焼を行わせることにより、エンジンを正転方向に作動させてエンジンを始動させるように構成したものである。
The invention according to
請求項3に係る発明は、上記請求項1または2に記載のエンジンの始動装置において、エンジンの逆転動作の終了後に、エンジンの停止時点から膨張行程にある気筒で燃焼を行わせるものである。 According to a third aspect of the present invention, in the engine starter according to the first or second aspect of the present invention, after the reverse rotation of the engine is completed, combustion is performed in a cylinder that is in an expansion stroke from the time when the engine is stopped.
請求項4に係る発明は、上記請求項1または2に記載のエンジンの始動装置において、エンジンの逆転動作の終了後に膨張行程にある全ての気筒で燃焼を行わせるものである。 According to a fourth aspect of the present invention, in the engine starting device according to the first or second aspect, combustion is performed in all the cylinders in the expansion stroke after the reverse rotation of the engine is completed.
請求項5に係る発明は、上記請求項1〜4の何れか1項に記載のエンジンの始動装置において、エンジンを正転方向に作動させた後、エンジンの停止時点で圧縮行程にある他の気筒で燃焼を行わせる際に、その点火時期を通常時よりも遅らせるようにしたものである。 According to a fifth aspect of the present invention, in the engine starting device according to any one of the first to fourth aspects, after the engine is operated in the forward rotation direction, the engine is in a compression stroke when the engine is stopped. When combustion is performed in the cylinder, the ignition timing is delayed from the normal time.
請求項6に係る発明は、上記上記請求項1〜5の何れか1項に記載のエンジンの始動装置において、エンジン停止時に膨張行程にあった全ての気筒で、そのピストンが行程の前半3分の1外にある場合には、エンジンの再始動開始時点からスタータモータを作動させるものである。
The invention according to claim 6 is the engine starter according to any one of
請求項7に係る発明は、上記請求項1〜5の何れか1に記載のエンジンの始動装置において、エンジン停止時に膨張行程にあった全ての気筒で、そのピストンが行程の前半3分の1外にある場合には、エンジンの再始動時にエンジンを逆転方向に作動させることなく、エンジンの停止時点から膨張行程にある気筒で最初の燃焼を行わせることにより、エンジンを正転方向に作動させるものである。
The invention according to claim 7 is the engine starter according to any one of
請求項8に係る発明は、上記請求項1〜7の何れか1項に記載のエンジンの始動装置において、エンジン停止時に最初に圧縮行程となった気筒の吸気弁閉時期をエンジンの再始動開始時点までに早閉じ状態に変更するものである。 According to an eighth aspect of the present invention, in the engine starter according to any one of the first to seventh aspects of the present invention, the engine restart timing is determined based on the intake valve closing timing of the cylinder that first becomes the compression stroke when the engine is stopped. It changes to the early closing state by the time.
請求項1に係る発明によれば、エンジンの停止時に、先に圧縮行程になりエンジンの逆転動作時にストロークが大きくなる側の気筒で、最初の燃焼を行わせてエンジンを所定量だけ逆回転させ、この逆転動作の終了時点で膨張行程にある気筒のピストンを上昇させることにより、その圧縮圧力を充分に増大させた状態で当該気筒での燃焼を行わせるように構成したため、エンジンの正転方向における駆動トルクを充分に発生させるとともに、その後に、エンジンの停止時点で圧縮行程にあった他の気筒で燃焼を行わせることにより、エンジン回転速度を効果的に上昇させてエンジンを適正に再始動させることができる。 According to the first aspect of the present invention, when the engine is stopped, the first combustion is performed in the cylinder on the side where the compression stroke first occurs and the stroke becomes large during the reverse rotation of the engine, and the engine is reversely rotated by a predetermined amount. Since the piston of the cylinder in the expansion stroke is raised at the end of the reverse operation, combustion is performed in the cylinder with the compression pressure sufficiently increased. The drive torque at the engine is sufficiently generated, and then combustion is performed in another cylinder that was in the compression stroke when the engine was stopped, effectively increasing the engine speed and restarting the engine properly. Can be made.
請求項2の発明によれば、エンジンの停止時点で圧縮行程にある気筒の少なくとも一つで最初の燃焼を行わせることにより、何れかの気筒が圧縮上死点を超えるようにエンジンを逆回転させるとともに、この逆転動作の終了時点で膨張行程にある気筒のピストンを上昇させて、その圧縮圧力を充分に増大させた状態で当該気筒での燃焼を行わせるように構成したため、エンジンの正転方向における駆動トルクを確保してエンジンを適正に再始動させることができる。
According to the invention of
請求項3の発明によれば、エンジンの再始動時における上記逆転動作の終了後に膨張行程にある複数の気筒のうち、エンジンの停止時点から膨張行程にある気筒内のガスが、上記エンジンの逆転動作に応じて充分に圧縮された状態で燃焼が行われることにより、エンジンを正転して再始動させるために必要な燃焼エネルギーが効果的に得られるという利点がある。
According to the invention of
請求項4の発明によると、エンジンの逆転動作が終了した時点で膨張行程にある全ての気筒で燃焼を行わせるように構成した場合には、エンジン停止時の初期位置からエンジンの正転動作に応じて2回目の圧縮上死点を迎える時点における燃焼エネルギーを充分に確保することにより、エンジンを適正に再始動させることができる。 According to the fourth aspect of the present invention, when the engine is configured to perform combustion in all the cylinders in the expansion stroke when the reverse rotation operation of the engine is completed, the normal rotation operation of the engine is changed from the initial position when the engine is stopped. Accordingly, the engine can be restarted properly by sufficiently securing the combustion energy at the time when the second compression top dead center is reached.
請求項5の発明では、エンジンを正転方向に作動させた後、エンジンの停止時点で圧縮行程にある他の気筒で燃焼を行わせる際に、その点火時期を通常時よりも遅らせるように構成したため、エンジンの正転開始直後においてエンジン回転速度が極めて低い状態で圧縮上死点前に点火が行われることによる逆トルクの発生を防止することができる。したがって上記エンジンの停止時点で圧縮行程にある上記気筒のピストンが圧縮上死点を越えるために消費されるエネルギー量を抑制してエンジンの始動性を効果的に向上させることができる。 According to the fifth aspect of the present invention, when the engine is operated in the forward rotation direction and then combustion is performed in another cylinder in the compression stroke when the engine is stopped, the ignition timing is delayed from the normal time. Therefore, it is possible to prevent the occurrence of reverse torque due to ignition performed before compression top dead center at a very low engine speed immediately after the start of forward rotation of the engine. Therefore, it is possible to effectively improve the engine startability by suppressing the amount of energy consumed by the piston of the cylinder in the compression stroke when the engine is stopped exceeding the compression top dead center.
請求項6の発明によると、エンジン停止時に膨張行程にあった全ての気筒が行程の前半3分の1(上死点後0°〜60°CA)外にある場合には、燃焼エネルギーが不足してエンジン回転速度を充分に上昇させることができない傾向があるため、エンジンの再始動開始時点からスタータモータを作動させて始動アシストを行うことにより、エンジンを確実に再始動させることができる。 According to the invention of claim 6, when all the cylinders that were in the expansion stroke when the engine is stopped are outside the first half of the stroke (0 ° to 60 ° CA after top dead center), the combustion energy is insufficient. Since the engine speed tends not to be sufficiently increased, the engine can be reliably restarted by operating the starter motor from the start of engine restart and performing the start assist.
請求項7の発明によると、エンジン停止時に膨張行程にあった全ての気筒が行程の前半3分の1(上死点後0°〜60°CA)外にある場合には、これらの気筒内の空気量が充分に確保された状態にあるため、エンジンの再始動時に上記エンジンの逆転動作を行うことなく、エンジンの停止時点から膨張行程にある上記各気筒で最初に燃料を行わせてエンジンを正転方向に作動させることにより、エンジンを適正に再始動させることができる。 According to the seventh aspect of the present invention, when all the cylinders in the expansion stroke when the engine is stopped are outside the first half of the stroke (0 ° to 60 ° CA after top dead center), these cylinders Since the air quantity of the engine is sufficiently secured, the engine is made to perform fuel first in each of the cylinders in the expansion stroke from the engine stop time without performing the reverse rotation of the engine when the engine is restarted. By operating in the forward rotation direction, the engine can be restarted properly.
請求項8の発明によると、エンジン停止時に最初に圧縮行程となった気筒の吸気弁閉時期を、エンジンの停止時点からエンジンの再始動開始時点までに早閉じ状態に変更することにより、エンジンの再始動時に上記気筒で第1回目の燃焼を行ってエンジンを逆転方向に作動させる際に、吸気弁が開放状態となって燃焼ガスが吸気通路側に流出するのを確実に防止できるという利点がある。 According to the invention of claim 8, by changing the intake valve closing timing of the cylinder that has first reached the compression stroke when the engine is stopped to the early closing state from the engine stop time to the engine restart start time, There is an advantage that when the first combustion is performed in the cylinder at the time of restart and the engine is operated in the reverse direction, the intake valve is opened and combustion gas can be reliably prevented from flowing out to the intake passage side. is there.
図1および図2は本発明に係るエンジンの始動装置を有する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。このエンジンには、シリンダヘッド10およびシリンダブロック11を有するエンジン本体1と、エンジン制御用のECU2とを備えている。上記エンジン本体1は、第1気筒12A、第3気筒12C、第5気筒12Eおよび第7気筒12Gを有する第1気筒列と、第2気筒12B、第4気筒12D、第6気筒12Fおよび第8気筒12Hを有する第2気筒列とが並設されたV型エンジンであり、各気筒12A〜12Hの内部には、クランク軸3に連結されたピストン13が嵌挿されることにより、その上方に燃焼室14が形成されている。
1 and 2 show a schematic configuration of a four-cycle spark ignition engine having an engine starter according to the present invention. The engine includes an engine
上記各気筒12A〜12Hの燃焼室14の頂部には、プラグ先端が燃焼室14内に臨むように点火プラグ15が設置されている。点火プラグ15には、これに電気火花を発生させるための点火装置27が付設されている。また、上記燃焼室14の側方には、燃焼室14内に燃料を直接噴射する燃料噴射弁16が設けられている。この燃料噴射弁16は、図外のニードル弁およびソレノイドを内蔵し、上記ECU2の燃料噴射制御部41から入力されたパルス信号の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上記点火プラグ15の電極付近に向けて噴射するように構成されている。
A
また、上記各気筒12A〜12Hの燃焼室14の上部には、燃焼室14に向かって開口する吸気ポート17および排気ポート18が設けられるとともに、これらのポート17,18に、吸気弁19および排気弁20がそれぞれ装備されている。上記吸気弁19および排気弁20は、図示を省略したカムシャフト等を有する動弁機構によって駆動されることにより、各気筒12A〜12H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12A〜12Hの吸・排気弁19,20の開閉タイミングが設定されている。
In addition, an
上記吸気ポート17および排気ポート18には、吸気通路21および排気通路22が接続されている。上記吸気ポート17に近い吸気通路21の下流側は、各気筒12A〜12Hに対応して独立した分岐吸気通路21aとされ、この各分岐吸気通路21aの上流端がそれぞれサージタンク21bに連通している。このサージタンク21bよりも上流側には共通吸気通路21cが設けられるとともに、この共通吸気通路21cには、アクチュエータ24により駆動されるスロットル弁23が配設されている。このスロットル弁23の上流側には、吸気流量を検出するエアフローセンサ25および吸気の温度を検知する吸気温センサ29が設けられ、スロットル弁23の下流側には吸気圧力(負圧)を検出する吸気圧センサ26が設けられている。
An intake passage 21 and an
一方、各気筒12A〜12Hからの排気が集合する排気通路22の集合部下流には、排気を浄化するための触媒37が配設されている。この触媒37は、例えば、排気の空燃比状態が理論空燃比近傍にあるときにHC、COおよびNOxの浄化率が極めて高い、いわゆる三元触媒であり、これは排気中の酸素濃度が比較的高い酸素過剰雰囲気でこれを吸蔵する酸素吸蔵能を有し、酸素濃度の比較的低いときには吸蔵している酸素を放出して、HC、CO等と反応させるものである。なお、触媒37は、三元触媒に限らず、上記のような酸素吸蔵能を有するものであれば良く、例えば酸素過剰雰囲気でもNOxを浄化可能な、いわゆるリーンNOx触媒であっても良い。
On the other hand, a
また、上記エンジン本体1には、タイミングベルト等によりクランク軸3に連結されたオルタネータ28が付設されている。このオルタネータ28は、図示を省略した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28aを内蔵し、このレギュレータ回路28aに入力される上記ECU2からの制御信号に基づき、車両の電気負荷およ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
さらに、上記エンジンには、クランク軸3の回転角を検出する2つのクランク角センサ30,31が設けられ、一方のクランク角センサ30から出力される検出信号に基づいてエンジンの回転速度が検出されるとともに、後述するように上記両クランク角センサ30,31から出力される位相のずれた検出信号に基づいてクランク軸3の回転方向および回転角度が検出されるようになっている。
Further, the engine is provided with two
また、エンジン本体1には、カムシャフトに設けられた気筒識別用の特定回転位置を検出するカム角センサ32と、エンジンの冷却水温度を検出する水温センサ33とが設けられ、また車体側には運転者のアクセル操作量に対応したアクセル開度を検出するアクセル開度センサ34が設けられている。
The
ECU2は、エンジンの運転を統括的に制御するコントロールユニットであり、予め設定されたエンジンの自動停止条件が成立したときに各気筒12A〜12Hへの燃料噴射を所定のタイミングで停止(燃料カット)して自動的にエンジンを停止させるとともに、その後に運転者によるアクセル操作が行われる等により再始動条件が成立したときにエンジンを自動的に再始動させる制御(アイドルストップ制御)を行うように構成されている。
The
上記ECU2には、エアフローセンサ25、吸気圧センサ26、吸気温センサ29、クランク角センサ30,31、カム角センサ32、水温センサ33およびアクセル開度センサ34からの各検知信号が入力されるとともに、燃料噴射弁16、スロットル弁23のアクチュエータ24、点火装置27およびオルタネータ28のレギュレータ回路28aに対して各駆動信号を出力する燃料噴射制御部41、点火制御部42、吸気流量制御部43、発電量制御部44、ピストン位置検出部45および筒内温度推定部46が設けられている。
The
上記燃料噴射制御部41は、燃料噴射時期と、燃料噴射量とを設定して、その信号を燃料噴射弁16に出力するものである。また、点火制御部42は、各気筒12A〜12Hに対して適切な点火時期を設定し、各点火装置27に点火信号を出力するように構成されている。
The fuel
吸気流量制御部43は、各気筒12A〜12Hに対して適切な吸気流量を設定し、その吸気流量に応じたスロットル弁23の開度信号をアクチュエータ24に出力するように構成されている。特に当実施形態では、エンジンの自動停止時に、スロットル弁23の開度を調節することにより、ピストン13を再始動に適した適正停止範囲に停止させるように吸気流量を制御し、具体的には、後に詳述するように、着火順序が隣り合う気筒同士であってエンジン停止時に圧縮行程となる2つの気筒のうちで先に圧縮行程となる気筒に対して後に圧縮行程となる気筒の吸気流量が多くなるように、それぞれに吸入される吸気の流量に差をもたせている。
The intake flow
また、上記発電量制御部44は、オルタネータ28の適切な発電量を設定し、その駆動信号をレギュレータ回路28aに出力するように構成されている。特に当実施形態では、エンジンの自動停止時に、オルタネータ28の発電によるエンジン負荷の調節によりエンジン回転速度を予め設定された基準ラインに沿って低下させるようにコントロールし、また、エンジンの再始動時には、通常よりも多めの発電を行うことによりエンジンの負荷を増大させ、エンジン回転速度の吹上がり、つまり必要以上に急速なエンジン回転速度の上昇を防止する制御が上記発電量制御部44において実行されるように構成されている。
The power generation
ピストン位置検出部45は、クランク角センサ30,31の各検出信号に基づき、ピストン位置を検出するものである。このピストン位置とクランク角(°CA)とは1対1に対応し、一般的になされているように当明細書においてもピストン位置をクランク角で表している。そして、当実施形態では、後述するように膨張行程気筒および圧縮行程気筒の自動停止中のピストン位置に基づいて各筒内空気量を算出し、それに応じて再始動時における各気筒の燃焼制御を行っている。
The
筒内温度推定部46は、水温センサ33によって検知されるエンジン水温や、吸気温センサ29によって検知される吸気温度等に基づいて、予め実験等によって求められたマップを用いて各気筒12A〜12Hの気筒内の空気温度を推定するように構成されている。特に当実施形態では、後述するように、エンジンの再始動に際してエンジンの停止時間を考慮した筒内温度推定を行い、その推定値に基づいた燃焼制御を行っている。
The in-cylinder
以上のように各気筒12A〜12Hのクランク角位相差が90CA°に設定されて複数の気筒が同一行程となる多気筒(8気筒)4サイクルエンジンにおいて、ECU2によってアイドルストップ制御を行うに当たり、エンジンの再始動時には、エンジンの停止時点で圧縮行程にある一対の気筒のうち最初に圧縮行程となった気筒で燃焼を行わせることにより、そのピストン13を押し下げてクランク軸3を一旦逆転方向に作動させるとともに、この逆転動作の終了時点で膨張行程にある複数の気筒の少なくもと一つで燃焼を行わせることによりエンジンを正転方向に作動させた後、エンジンの停止時点で圧縮行程にある他の気筒で燃焼を行わせることにより、再始動モータ等を使用することなく、エンジンを再始動させる制御が実行されるようになっている。
As described above, in the multi-cylinder (8-cylinder) four-cycle engine in which the crank angle phase difference of each of the
すなわち、図8に示すように、各気筒12A〜12Hのクランク角位相差が90CAに設定されるとともに、各気筒12A〜12Hが、第1気筒12A、第8気筒12H、第5気筒12E、第4気筒12D、第7気筒12G、第6気筒12F、第3気筒12Cおよび第2気筒12Bの順序で点火が行われるように構成された8気筒4サイクルエンジンでは、エンジンの停止時点taで、例えば第4気筒12Dおよび第7気筒12Gが圧縮行程で停止するとともに、第8気筒12Hおよび第5気筒12Eが膨張行程で停止するように、それぞれ一対の気筒が同一行程となるように燃焼サイクルが設定されている。
That is, as shown in FIG. 8, the crank angle phase difference of each
そして、エンジンの停止時点で圧縮行程にある上記一対の気筒12D,12Gのうち、最初に圧縮行程となった第4気筒12Dは、他方の第7気筒12Gに比べてピストン13が上死点に近い位置で停止しているため、上記第4気筒12Dで最初の燃焼(1)行わせることにより、そのピストン13を充分にストロークさせてクランク軸3を効果的に逆転させることが可能である。しかも、上記第4気筒12D内の空気量は、他方の第7気筒12Gに比べて少ないため、上記逆転操作時の燃焼エネルギーが過度に多くなることが防止され、上記エンジンの逆転動作に応じて最初に圧縮上死点を迎える第5気筒12Eが圧縮上死点を超えた後、他の気筒が圧縮上死点を超えるのを防止することができる。
Of the pair of
また、エンジンの停止時に最初に圧縮行程となった第4気筒12Dで燃焼(1)を行わせてエンジンを逆転させた後、エンジンの停止時点から膨張行程にある第8気筒12Hと、上記逆転動作により排気行程から膨張行程に移行した第1気筒12Aとの両方でそれぞれ燃焼(2a),(2b)を行わせてエンジンを正転方向に駆動することにより、その次に圧縮上死点を迎える第7気筒12Gが圧縮上死点を超えるための充分な燃焼エネルギーが得られることになる。
In addition, after the engine is reversed by performing combustion (1) in the
このような始動制御によって高い始動成功率が得られようにするためには、エンジンの停止時に後述の所定の適正範囲にピストンを停止させることが要求される。そこで、エンジンの自動停止時には、ピストン停止位置が所定の適正範囲内になる確率を高めるため、ECU2によって図3〜図5に示すような制御がなされる。図3は、この制御によるエンジン自動停止時のタイムチャートであり、エンジンの回転速度Ne、スロットル弁23の開度Kおよび各気筒の行程を示す。また図4、図5は、エンジンの自動停止時の制御をフローチャートで示している。
In order to obtain a high start success rate by such start control, it is required to stop the piston within a predetermined appropriate range described later when the engine is stopped. Therefore, when the engine is automatically stopped, the
図3を参照しつつ、図4および図5に示す自動停止時の制御動作を説明する。なお、これらのフローチャートは、気筒内の空燃比が理論空燃比、ないし理論空燃比付近に設定された均一燃焼からのエンジン自動停止制御のフローチャートである。この制御動作がスタートすると、まず各種センサ類から出力された検出信号に基づいてエンジンの自動停止条件が成立したか否かを判定する(ステップS1)。具体的には、ブレーキスイッチのON状態が所定時間に亘り継続し、かつバッテリー残量が予め設定された基準値以上であり、車速が所定値(例えば10km/h)以下の状態であること等が確認された場合には、エンジンの自動停止条件が成立したと判定され、上記要件の一つでも満たされていない場合には、エンジンの自動停止条件が成立していないと判定される。 The control operation at the time of automatic stop shown in FIGS. 4 and 5 will be described with reference to FIG. These flowcharts are flowcharts of engine automatic stop control from uniform combustion in which the air-fuel ratio in the cylinder is set to the stoichiometric air-fuel ratio or near the stoichiometric air-fuel ratio. When this control operation starts, it is first determined whether or not an automatic engine stop condition is satisfied based on detection signals output from various sensors (step S1). Specifically, the brake switch remains on for a predetermined time, the remaining battery level is equal to or higher than a preset reference value, and the vehicle speed is equal to or lower than a predetermined value (for example, 10 km / h). Is confirmed, it is determined that the engine automatic stop condition is satisfied. If any of the above requirements is not satisfied, it is determined that the engine automatic stop condition is not satisfied.
上記ステップS1でYESと判定されてエンジンの自動停止条件が成立したことが確認された場合には、自動変速機のシフトレンジをニュートラルに設定して無負荷状態とするとともに(ステップS2)、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(ステップS3)、エンジン回転速度Neの目標値(目標速度)を通常のアイドル回転速度よりも高い所定速度N1(例えば850rpm程度)に設定する(ステップS4)。また、ブースト圧Btが例えば−400mmHg程度に設定された目標圧P1となるようにスロットル弁23の開度Kを調節(スロットル弁23を開弁方向に操作)するとともに(ステップS5)、エンジンの回転速度Neが目標の所定速度N1となるように点火時期のリタード量を算出する(ステップS6)。これにより、上記ブースト圧Btを目標圧P1とするためにスロットル開度Kがフィードバックされるとともに、エンジンの回転速度Neを所定速度N1とするために点火時期のリタード量がフィードバックされる(エンジン回転速度のフィードバック制御が実行される)ことになる。
If it is determined YES in step S1 and it is confirmed that the engine automatic stop condition is satisfied, the shift range of the automatic transmission is set to neutral to make it unloaded (step S2) and EGR. The EGR valve (not shown) provided in the passage is closed to stop the exhaust gas recirculation (step S3), and the target value (target speed) of the engine speed Ne is higher than the normal idle speed. N1 (for example, about 850 rpm) is set (step S4). Further, the opening K of the
なお、上記ステップS1において、エンジンの自動停止条件の判定を、車速が10km/h以下に低下した時点で実行するようにしているので、エンジンの自動停止条件成立時のアイドル回転速度(所定速度N1)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(例えば、自動変速機のDレンジ状態において650rpm)よりも高い値(850rpm)に設定でき、エンジン回転速度が通常のアイドル回転速度(650rpm)に低下する前に、上記ステップS2〜S6が実行できる。よって、一旦、通常のアイドル回転速度まで低下したエンジン回転速度を目標回転速度N1(850rpm)まで上昇させる必要がなく、運転者に対して、エンジン回転速度の上昇に伴う不快感を与えることがない。 In step S1, the determination of the automatic engine stop condition is executed when the vehicle speed is reduced to 10 km / h or less. Therefore, the idle rotation speed (predetermined speed N1 when the automatic engine stop condition is satisfied) is determined. ) Can be set to a value (850 rpm) higher than a normal idle rotation speed (for example, 650 rpm in the automatic transmission D range state) when the engine is not automatically stopped, and the engine rotation speed is set to a normal idle rotation speed (650 rpm). The above steps S2 to S6 can be executed before the decrease. Therefore, there is no need to increase the engine rotational speed once reduced to the normal idle rotational speed to the target rotational speed N1 (850 rpm), and the driver will not be uncomfortable with the increased engine rotational speed. .
次いで、燃料噴射の停止条件(燃料カット条件)が成立したか否か、具体的にはエンジン回転速度Neが目標の所定速度N1となるとともに、ブースト圧Btが上記目標圧P1となったか否かを判定し(ステップS7)、NOと判定された場合には、ステップS5に戻って上記制御動作を繰り返す。そして、上記ステップS7でYESと判定された時点(図3の時点t1)で、スロットル弁23を比較的に大きな開度(30%程度)に開弁させ(ステップS8)、オルタネータ28の発電量を0に設定して発電を停止させるとともに(ステップS9)、燃料噴射を停止する(ステップS10)。なお、ステップS8でスロットル弁23を開弁しているのは、吸気流量を増加させることにより、各気筒の掃気を促進するためである。
Next, whether or not a fuel injection stop condition (fuel cut condition) is satisfied, specifically, whether or not the engine rotational speed Ne has reached the target predetermined speed N1 and the boost pressure Bt has reached the target pressure P1. Is determined (step S7), and if the determination is NO, the process returns to step S5 and the above control operation is repeated. Then, at the time when YES is determined in step S7 (time t1 in FIG. 3), the
その後、燃料噴射の停止時点t1の後に、エンジンの回転速度Neが低下し始めたことを判定するために、エンジンの回転速度Neが予め760rpm程度に設定された所定速度N2以下となったか否かを判定する(ステップS11)。そしてステップS11でYESと判定された時点(図3の時点t2)でスロットル弁23を閉止状態とする(ステップS12)。この結果、上記ステップS8でスロットル弁23を開放して大気圧に近づくようにしたブースト圧Btが、上記スロットル弁23の閉止操作に応じて所定の時間差をもって低下し始めることになる。
Thereafter, after the fuel injection stop time t1, whether or not the engine rotational speed Ne has become equal to or lower than a predetermined speed N2 set to about 760 rpm in order to determine that the engine rotational speed Ne has started to decrease. Is determined (step S11). Then, the
なお、上記ステップS11でエンジンの回転速度Neが所定速度N2以下になったと判定された時点t2でスロットル弁23を閉止状態とするように構成された上記実施形態に代え、ピストン13が圧縮上死点を通過するときのエンジン回転速度、つまりエンジンの上死点回転速度neが所定速度N2以下になったと判定された時点で、スロットル弁23を閉止状態とするように構成しても良い。
Note that, instead of the above-described embodiment in which the
次いで、エンジンの上死点回転速度neが、予め設定された760rpm程度に設定された所定速度N2以下となったか否かを判定する(ステップS13)。ここでYESと判定されると、これ以降、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Neが低下するように制御する。当実施形態では、順次通過する各圧縮上死点時の上死点回転速度neが、適正回転速度範囲内となるようにオルタネータ28の発電量を調節する(ステップS14)。具体的には、上死点回転速度neが高めのときは発電量を増やしてクランク軸3の回転抵抗を高め、エンジンの回転速度Neの低下速度を上げることによって次回の上死点回転速度neが予め設定された基準ラインに近づくようにする。上死点回転速度neが低めのときはその逆に発電量を減少させる。
Next, it is determined whether or not the engine top dead center rotational speed ne is equal to or lower than a predetermined speed N2 set to a preset value of about 760 rpm (step S13). If it determines with YES here, it will control from now on so that the rotational speed Ne of an engine may fall along the preset reference line. In this embodiment, the power generation amount of the
そして、各気筒が順次圧縮上死点を通過するたびにエンジンの上死点回転速度neが所定値N3以下か否かを判定する(ステップS15)。この所定値N3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Neが低下している過程で、エンジン停止直前の最後のピストン上死点(図3中の時点t5)より90°CAだけ前となる時期(図3中の時点t4)に対して吸気流量制御の応答遅れ時間だけさらに早い時期(図3中の時点t3)におけるエンジン回転速度に相当する。この場合、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Neが低下するように制御されるという条件下では、時間経過と回転速度の変化との関係は一義的に定まるので、上記時点t3でのエンジン回転速度は予め実験的に求めておくことができ、そのエンジン回転速度が上記所定値N3とされている。 Then, each time each cylinder sequentially passes through the compression top dead center, it is determined whether or not the engine top dead center rotational speed ne is equal to or lower than a predetermined value N3 (step S15). This predetermined value N3 is 90 ° CA from the last piston top dead center (time point t5 in FIG. 3) immediately before the engine is stopped in the process in which the engine rotational speed Ne decreases along the preset reference line. This corresponds to the engine speed at a time earlier (time t3 in FIG. 3) earlier than the time just before (time t4 in FIG. 3) by the response delay time of the intake flow rate control. In this case, the relationship between the passage of time and the change in the rotational speed is uniquely determined under the condition that the rotational speed Ne of the engine is controlled to decrease along the preset reference line. The engine rotation speed at can be obtained experimentally in advance, and the engine rotation speed is set to the predetermined value N3.
上記ステップS15の判定がNOである間はステップS14に戻ってその制御が繰り返され、ステップS15の判定がYESになれば、スロットル弁23を所定の大きな開度(例えば40%)に開弁させる。その後、エンジンの回転速度Neがさらに低下するに従い、エンジンが停止状態になったか否かを判定し(ステップS17)、YESと判定された時点(図3中の時点t6)で、後述するように上記クランク角センサ30,31の検出信号に基づいてピストン13の停止位置の検出する制御を実行した後に(ステップS18)、制御動作を終了する。
While the determination in step S15 is NO, the process returns to step S14 and the control is repeated. If the determination in step S15 is YES, the
以上のような自動停止の制御によると、ピストン停止位置が所定の適正範囲となる確率が高められる。すなわち、図3に示すように、エンジンの自動停止動作の初期には掃気のためにスロットル弁23が開かれるが、次に一旦、スロットル弁23が閉じられて吸気の流量が少なくされ、その後にエンジン停止直前の最後のピストン上死点より90°CAだけ前となる時期に対して吸気流量制御の応答遅れ時間だけさらに早い時点t3でスロットル弁23が開かれることにより、最後のピストン上死点より90°CAだけ前(最後から2番目のピストン上死点)を境にそれより前は吸気流量が少なく、それより後は吸気流量が多くなる。つまり、図3中に示すように、エンジン停止時に圧縮行程となる2つの気筒のうちで先に圧縮行程となる気筒(図3の例で第4気筒12D)の吸気行程では吸気流量が少なく、後に圧縮行程となる気筒(図3の例で第7気筒12G)の吸気行程ではその後半に吸気流量が多くなる。したがって、相対的に第4気筒12Dは圧縮抵抗が低く、第7気筒12Gは圧縮抵抗が高くなる。
According to the above automatic stop control, the probability that the piston stop position falls within a predetermined appropriate range is increased. That is, as shown in FIG. 3, the
これにより、第7気筒12G気筒の下死点寄りの位置にピストンが停止する(図8参照)。したがって、エンジン停止時に膨張行程となる気筒のうちの一方(図8の例で第5気筒12E)では上死点寄りの位置にピストンが停止し、そのピストン停止位置は膨張行程を3等分したうちの前期となることが多く、とくにATDC40°CA付近に停止することが多くなる。このような位置に停止することにより、後に詳述するように、エンジン再始動時に始動性が高められることとなる。
As a result, the piston stops at a position near the bottom dead center of the
図6は、エンジンの停止動作時に上記クランク角センサ30,31の検出信号に応じ、ECU2のピストン位置検出部45において実行される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。この検出制御がスタートすると、第1クランク角信号CA1(クランク角センサ30からの信号)および第2クランク角信号CA2(クランク角センサ31からの信号)に基づき、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であるか否か、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(ステップS21)。これにより、エンジンの停止動作時における上記信号CA1,CA2の位相の関係が、図7(a)のようになるか、それとも図7(b)のようになるかを判定してエンジンが正転状態にあるか逆転状態にあるかを判別する。
FIG. 6 is a flowchart showing a piston stop position detection control operation executed in the
すなわち、エンジンの正転時には、図7(a)のように、第1クランク角信号CA1に対して第2クランク角信号CA2が半パルス幅程度の位相遅れをもって生じることにより、第1クランク角信号CA1の立ち上がり時に第2クランク角信号CA2がLow、第1クランク角信号CA1の立ち下がり時に第2クランク角信号CA2がHighとなる。一方、エンジンの逆転時には、図7(b)のように、第1クランク角信号CA1に対して第2クランク角信号CA2が半パルス幅程度の位相の進みをもって生じることにより、エンジンの正転時とは逆に第1クランク角信号CA1の立ち上がり時に第2クランク角信号CA2がHigh、第1クランク角信号CA1の立ち下がり時に第2クランク角信号CA2がLowとなる。 That is, at the time of forward rotation of the engine, as shown in FIG. 7A, the second crank angle signal CA2 is generated with a phase delay of about a half pulse width with respect to the first crank angle signal CA1, 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. 7B, 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.
そこで、ステップS41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S22)、ステップS41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S23)。そして、エンジン停止後に上記CAカウンタの計測値を調べることでピストン停止位置を求める(ステップS24)。 Therefore, if the determination in step S41 is YES, the CA counter for measuring the crank angle change in the forward rotation direction of the engine is increased (step S22). If the determination in step S41 is NO, the CA counter is increased. Down (step S23). Then, after stopping the engine, the piston stop position is obtained by examining the measured value of the CA counter (step S24).
上記エンジンの再始動時における制御動作を、図9〜図11に示すフローチャートに基づいて説明する。この制御動作がスタートすると、まず所定のエンジン再始動条件(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、バッテリー電圧が低下した場合、あるいはエアコンが作動した場合等)が成立したか否かを判定し(ステップS101)、NOと判定されてエンジンの再始動条件が成立していないことが確認された場合には、そのままの状態で待機する。ステップS101でYESと判定されてエンジンの再始動条件が成立したことが確認された場合には、エンジン水温、停止時間(自動停止からの経過時間)および吸気温度等の検出値に基づき、筒内温度を筒内温度推定部46おいて予測する(ステップS102)。 The control operation when the engine is restarted will be described based on the flowcharts shown in FIGS. When this control operation is started, first, whether a predetermined engine restart condition (e.g., when the accelerator is operated for starting from a stopped state, when the battery voltage decreases, or when the air conditioner is activated) is established. If it is determined NO (NO in step S101) and it is confirmed that the engine restart condition is not satisfied, the process stands by as it is. If it is determined YES in step S101 and it is confirmed that the engine restart condition is satisfied, the in-cylinder position is determined based on detected values such as engine water temperature, stop time (elapsed time from automatic stop), and intake air temperature. The temperature is predicted by the in-cylinder temperature estimation unit 46 (step S102).
そして、ピストン位置検出部45によって検出されたピストン13の停止位置に基づいてエンジンの停止時に最初に圧縮行程となった第4気筒12Dおよびエンジンの停止時点から膨張行程にあった第8気筒12H内の空気量を算出する(ステップS103)。つまり、上記ピストン13の停止位置から上記第4気筒12Dおよび第8気筒12H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噴射の停止後にエンジンが数回転して後に停止するので第4気筒12D内も新気で満たされた状態にあり、かつエンジン停止中に第5気筒12Eおよび第8気筒12Hの内部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, based on the stop position of the
次に、上記ステップS103で算出された第4気筒12Dの空気量に対してλ(空気過剰率)≦1となるように燃料噴射量を算出して燃料噴射を行う(ステップS104)。上記空燃比は、ピストンの停止位置に応じて予め設定された圧縮行程気筒用の第1空燃比マップM1から求められ、λ≦1、つまり理論空燃比ないしはそれよりリッチに設定されることにより、第4気筒12上記内の空気量が比較的に少ないときであっても、逆転動作用の燃焼エネルギーが充分に確保されるようになっている。
Next, the fuel injection amount is calculated so that λ (excess air ratio) ≦ 1 with respect to the air amount of the
また、第4気筒12Dに対して噴射された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12Dに対して点火を行った後(ステップS105)、上記クランク角センサ30,31のエッジ(クランク角信号の立ち上がり又は立ち下がり)が検出されたか否かにより、ピストン13が動いたか否かを判定し(ステップS106)、NOと判定されて失火によりピストン13が動かなかったことが確認された場合には、上記第4気筒12Dに対して再点火を繰り返し行う(ステップS107)。
Further, after the time set in consideration of the vaporization time of the fuel injected into the
上記ステップS107でYESと判定され、クランク角センサ30,31の検出信号に応じてピストン13が動いたことが確認された場合には、上記ステップS103で算出された第8気筒12H、つまりエンジンの停止時点から膨張行程にあった気筒の空気量に対してλ≦1となるように燃料噴射量を算出した後(ステップS108)、上記第8気筒12Hに対して燃料噴射を行う(ステップS109)。
If it is determined YES in step S107 and it is confirmed that the
次に、エンジンの停止時に排気行程にあり、上記第4気筒12Dの燃焼エネルギーによるエンジンの逆転動作に応じて膨張行程となった第1気筒12A内の空気量に対し、λ(空気過剰率)≦1となるように燃料噴射量を算出した後(ステップS110)、上記第1気筒12Aに燃料を噴射する(ステップS111)。
Next, λ (excess air ratio) with respect to the amount of air in the
また、上記第1気筒12Aおよび第8気筒12Hに対する燃料噴射後に、所定のディレー時間が経過した時点でそれぞれ点火する(ステップS112)。このディレー時間はピストン13の停止位置に応じて予め設定された点火ディレー用マップM2から求められる。この点火による第8,第1気筒12H,12Aでの初回燃焼により、エンジンは逆転状態から正転状態に移行し、エンジンの停止時点で圧縮行程にある他の気筒、つまりエンジンの停止時に後から圧縮行程となった第5気筒12Eのピストン13が上死点側に移動して内部の空気が圧縮され始めることになる。
Further, ignition is performed when a predetermined delay time has elapsed after the fuel injection to the
次に、エンジンの停止時点で膨張行程にある他の気筒、つまりエンジンの停止時に後から膨張行程となった第5気筒12Eに噴射される燃料の気化時間を考慮に入れ、この第5気筒12Eに燃料を噴射した後(ステップS113)、当該気筒12Eが圧縮上死点を超えた時点で点火する(ステップS114)。上記ステップS113における燃料噴射量は、ピストン13の停止位置に応じて予め設定された圧縮行程気筒用の第2空燃比マップM3から求められる。そして、上記噴射燃料の気化潜熱により第5気筒12Eの圧縮上死点付近の圧縮圧力が低減するので、当該圧縮上死点を容易に越えることが可能となる。
Next, taking into account the vaporization time of the fuel injected into the other cylinders in the expansion stroke when the engine is stopped, that is, the
また、ステップS115おいて、筒内空気密度を推定するとともに、その推定値からエンジンの停止時に後から圧縮行程となった第7気筒12Gの空気量を算定する。次に、ステップS102で推定した筒内温度に基づいて、上記第7気筒12Gにおける自着火を防止するための空燃比A/F補正値を算出する(ステップS116)。すなわち上記第7気筒12Gにおいて自着火が起こると、その燃焼によって圧縮上死点に至る前にピストン13を下死点側に押し戻す力(逆トルク)が発生することにより、圧縮上死点を越えるためのエネルギーを多く消費するので望ましくない。そこで上記逆トルクを抑制するために空燃比をリーン側に補正し、圧縮自己着火が起こらないようにするために、上記空燃比A/F補正値を算出する。
In step S115, the in-cylinder air density is estimated, and from the estimated value, the amount of air in the
次に、上記ステップS115で算定した第7気筒12Gの空気量と、上記ステップS116で算出した空燃比A/F補正値を考慮した空燃比とに基づき、第7気筒12Gに対する燃料噴射量を算出する(ステップS117)。そして、上記第7気筒12Gに対する燃料噴射を行うが、この燃料噴射は、その気化潜熱によって圧縮圧力が低減させることにより圧縮上死点を越えるための必要エネルギーを低減するように、圧縮行程の後期まで遅延され(ステップS118)、その遅延量は、エンジンの自動停止期間、吸気温度、エンジン水温等に基づいて算出される。
Next, the fuel injection amount for the
次いで、上記第7気筒12Gに対する点火時期を圧縮上死点以降に遅延して点火する(ステップS119)。以上の制御により第7気筒12Gにおいて、圧縮上死点まではその圧縮圧力を小さくして上死点を越え易くし、圧縮上死点を過ぎた時点で燃焼エネルギーによる正転方向のトルクを発生させるように制御される。
Next, the ignition timing for the
その後、上記逆トルクの発生を抑制するためにオルタネータ28の発電を開始する(ステップS120)。このオルタネータ28の目標電流値はECU2の発電量制御部44によって通常より高めに設定され、上記オルタネータ28の発電によってクランクシャフト3の負荷(エンジン負荷)を増大することにより、エンジン回転速度の吹上がりを抑制するように設定される。ここで言うエンジン回転速度の吹上がりは、エンジンの始動直後にエンジン回転速度が必要以上に急上昇することをいい、加速ショックが発生したり運転者に違和感を与えたりする虞があって望ましくない。上記エンジン回転速度の吹上がりは、自動停止期間中の吸気圧力(スロットル弁23より下流の圧力)が略大気圧となっているために、始動直後の各気筒での燃焼エネルギーが通常のアイドル運転時の燃焼エネルギーに比べて一時的に大きくなることにより起こる。
Thereafter, power generation of the
次に、吸気圧センサ26によって検知された吸気圧が、アイドルストップを行わない場合の通常のアイドル時における吸気圧力より高いか否かが判定され(ステップS121)、YESと判定されてエンジン回転速度の吹上がりが起こり易い状態にあることが確認された場合には、スロットル弁23を駆動してその開度を通常のアイドル運転時よりも小さくすることにより(ステップS122)、燃焼エネルギーの発生を抑制する。
Next, it is determined whether or not the intake pressure detected by the
その後、排気通路22に設けられた触媒37の温度が活性温度以下であるか否かを判定し(ステップS123)、YESと判定された時点で、目標空燃比をリッチ空燃比(λ≦1)に設定するとともに(ステップS124)、点火時期を上死点以降に遅延させることにより(ステップS125)、上記触媒37の温度上昇を促進するとともに、燃焼エネルギーの発生量を抑制する。
Thereafter, it is determined whether or not the temperature of the
また、上記ステップS123でNOと判定され、触媒37の温度が活性温度以上であることが確認された場合には、目標空燃比をリーン空燃比(λ>1)に設定した後(ステップS126)、上記ステップS121に戻る。上記リーン空燃比の燃焼が行われることにより、燃料消費を抑制しつつ燃焼エネルギーの発生量を抑制することが可能となる。そして、上記ステップS121でNOと判定されてエンジン回転速度の吹上がりが生じる虞がなくなったことが確認された時点で、通常の制御に移行する(ステップS129)。
If it is determined NO in step S123 and it is confirmed that the temperature of the
上記の再始動制御が実行されることにより、図8に示すように、先ずエンジンの停止時で圧縮行程にある複数の気筒12D,12Gのうち先に圧縮行程となった第4気筒12Dに燃料が噴射されて点火されされることにより第1回目の燃焼(図8中の(1))が行われる。この第1回目の燃焼(1)による燃焼圧に応じ、エンジンの停止時に後から圧縮行程となった第7気筒12Gのピストン13が下死点側に押し下げられることによりエンジンが逆転方向に駆動される。また、上記エンジンの逆転動作に応じてエンジンの停止時に膨張行程にある第8気筒12Hのピストン13が上昇して内部のガス(混合気)が圧縮されるとともに、エンジンの停止時に後から排気行程となった第1気筒12Aのピストンが上死点を超えて膨張行程に移行する。
By executing the restart control, as shown in FIG. 8, first, fuel is supplied to the
そして、上記エンジンの逆転動作に応じて排気行程から膨張行程に移行した第1気筒2Aおよびエンジンの停止時点から膨張行程にあった第8気筒12Hに対して燃料が噴射されて点火されることにより第2回目の燃焼(図8中の(2a),(2b))が行われる。この第2回目の燃焼(2a),(2b)による燃焼圧に応じてエンジンが正転方向に駆動された後、エンジンの停止時に後から膨張行程となった第5気筒12Eに燃料が噴射されて点火されることにより第3回目の燃焼(図8中の(3))が行われ、かつエンジンの停止時に後から圧縮行程となった第7気筒12Gに対して燃料が噴射されて点火されることにより第4回目の燃焼(図8中の(4))が行われることになる。
Then, fuel is injected and ignited to the first cylinder 2A that has shifted from the exhaust stroke to the expansion stroke in accordance with the reverse rotation operation of the engine and to the
上記のように気筒間のクランク角位相差が90°CAに設定されて複数の気筒が同一行程となる多気筒4サイクルエンジンにおいて、エンジンの停止時に、先に圧縮行程になる側の第4気筒12Dで第1回目の燃焼(1)を行わせてエンジンを所定量だけ逆回転させ、この時点で膨張行程にある第1,第8気筒12A,12Hのピストン13を上昇させることにより、その圧縮圧力を充分に増大させた状態で当該気筒12A,12Hで第2回目の燃焼(2a),(2b)を行わせるように構成したため、エンジンの正転方向における駆動トルクを充分に発生させた後に、エンジンの停止時に圧縮行程にあった他の気筒、つまりエンジンの停止時に後から圧縮行程になった第7気筒12Gにおいて第4回目の燃焼(4)を行わせることにより、エンジン回転速度を徐々に上昇させてエンジンを適正に再始動させることができる。
In the multi-cylinder four-cycle engine in which the crank angle phase difference between the cylinders is set to 90 ° CA as described above and the plurality of cylinders have the same stroke, the fourth cylinder on the side that first comes to the compression stroke when the engine is stopped The first combustion (1) is performed at 12D, the engine is reversely rotated by a predetermined amount, and the
すなわち、上記実施形態に示すように8気筒4サイクルエンジンでは、一対の気筒が同一行程となるように気筒間のクランク角位相差が90°CAに設定されているため、エンジンの停止時に、一対の気筒12D,12Gが圧縮行程となって停止することになる。そして、この両気筒12D,12Gのうち、先に圧縮行程になった第4気筒12Dは、後から圧縮行程となる第7気筒12Gに比べて気筒内の空気量が少ないとともに、エンジンの逆転動作時にストロークが大きくなる傾向がある。したがって、上記エンジンの逆転動作時にストロークが大きくなる側の第4気筒12Dで第1回目の燃焼(1)を行わせてエンジンを所定量だけ逆回転、つまりこの逆転動作に応じて何れかの気筒が圧縮上死点を超える程度にエンジンを逆転駆動することにより、この時点で膨張行程にある第1気筒12Aおよび第8気筒12Hのピストン13を上昇させ、その圧縮圧力を充分に増大させた状態で、上記第1気筒12Aおよび第8気筒12Hにおける第2回目の燃焼(2a),(2b)を行わせることができる。
That is, in the 8-cylinder 4-cycle engine as shown in the above embodiment, the crank angle phase difference between the cylinders is set to 90 ° CA so that the pair of cylinders have the same stroke. The
そして、エンジンの停止時に後から圧縮行程になった第7気筒12Gは、上記第4気筒12Dに比べて気筒内の空気量が多いため、上記第7気筒12Gにおいて第4回目の燃焼(4)を行わせることにより、エンジン停止時の初期位置から上記の正転動作に応じて2回目の圧縮上死点を迎える時点(第7気筒12Gが圧縮上死点を迎える時点)tcにおける燃焼エネルギーを充分に確保することができる。したがって、上記時点t2で燃焼エネルギーが不足することに起因してエンジンが停止状態となるのを効果的に防止し、エンジンを適正に再始動させることができる。
The
特に、上記実施形態では、第1,第8気筒12A,12Hにおける第2回目の燃焼(2a),(2b)と、第7気筒12Gおける第4回目の燃焼(4)との間で、エンジンの停止時に後から膨張行程となった第5気筒12Eにおける第3回目の燃焼(3)を行わせるように構成したため、エンジンの正転方向に連続して燃焼エネルギーを発生させることによりエンジンをスムーズに始動させることができる。
In particular, in the above embodiment, the engine between the second combustion (2a) and (2b) in the first and
なお、エンジンの停止時に、先に圧縮行程になる側の第4気筒12Dで第1回目の燃焼(1)を行わせるように構成した上記実施形態に代え、エンジンの停止時点で圧縮行程にある複数の気筒12D,12Gの少なくとも一つで燃焼を行わせることにより何れかの気筒が圧縮上死点を超えるようにエンジンを一旦逆転方向に作動させるとともに、この逆転動作の終了時点で膨張行程にある複数の気筒12A,12Hの少なくとも一つで燃焼を行わせることにより、エンジンを正転方向に駆動してエンジンを始動させるように構成してもよい。
Note that when the engine is stopped, the
また、上記実施形態では、エンジンの逆転動作が終了した時点tbで膨張行程にある全ての気筒、つまり上記第1気筒12Aおよび第8気筒12Hで燃焼を行わせるように構成したため、エンジン停止時の初期位置から上記の正転動作に応じて2回目の圧縮上死点を迎える時点tcにおける燃焼エネルギーを充分に確保することができる。
In the above embodiment, the combustion is performed in all the cylinders in the expansion stroke at the time tb when the reverse rotation operation of the engine is completed, that is, the
なお、上記両気筒12A,12Hのうちエンジンの停止時点taから膨張行程にある第8気筒12Hのみを、エンジンの逆転動作の終了後に燃焼させるようにしてもよい。この場合には、上記第8気筒12H内のガスがエンジンの逆転動作に応じて充分に圧縮された状態で燃焼が行われるため、エンジンの逆転動作が終了した時点tbで膨張行程にある上記第8気筒12のみを燃焼させるだけでエンジンを正転駆動するために必要な燃焼エネルギーが得られることになる。
Of the
エンジンの停止時点taで膨張行程にある上記気筒12H,12Eのピストン13の停止位置と、これらの気筒12H,12Eの燃焼エネルギーに応じて上昇するエンジン回転速度との関係を調べる実験を行ったところ、図12に示すようにデータが得られた。このデータから、上記気筒12H,12Eが行程の前半3分の1(上死点後0°〜60°CA)内にある場合には、エンジン回転速度を充分に上昇させることができるため、エンジンを適正に再始動させることが解る。
An experiment was conducted to examine the relationship between the stop position of the
しかし、上記両気筒12H,12Eの何れも上記行程の前半3分の1(上死点後0°〜60°CA)外にある場合、つまり両気筒12H,12Eのピストン13がそれぞれ上死点後60°〜180°CAの範囲に停止している場合には、エンジン回転速度を充分に上昇させることができず、エンジンを適正に再始動させることが困難である。これは、エンジンの停止時に先に圧縮行程となった第4気筒12Dのピストン位置が下死点に極めて近い位置にあり、この第4気筒12Dで最初の燃焼(1)を行ってエンジンを逆転駆動する際におけるピストン13のストロークが極めて小さく、上記膨張行程にある第1気筒12Aおよび第8気筒12H内の空気を充分に圧縮することができず、その燃焼エネルギーが充分に得られないためであると考えられる。
However, when both the
したがって、エンジンの停止時に膨張行程にある上記両気筒12H,12Eの何れも上記行程の前半3分の1(上死点後0°〜60°CA)外にある場合には、エンジンの再始動開始時点からスタータモータを作動させることにより、始動アシストを行うことが望ましい。
Therefore, if both of the
また、エンジンの停止時点taで膨張行程にある上記気筒12H,12Eのピストン13がそれぞれ行程の前半3分の1外にある場合には、当該気筒12H,12E内の空気量が充分に確保された状態にあるため、エンジンの再始動時に第4気筒12Dで第1回目の燃焼(1)を行わせることによる上記エンジンの逆転動作を停止し、エンジンの停止時点から膨張行程にある上記両気筒12H,12Eで最初に燃料を行わせてエンジンを正転方向に作動させることにより、エンジンを再始動させるようにしてもよい。
In addition, when the
上記実施形態に示すように、エンジンの停止時点taで圧縮行程にある他の気筒、つまりエンジンの停止時に後から圧縮行程となった第5気筒12Eで燃焼を行わせる際に、その点火時期を圧縮上死点後に設定して通常時よりも遅らせるように構成した場合には、エンジンの正転開始直後においてエンジン回転速度が極めて低い状態で、圧縮上死点前に点火が行われてピストン13を下死点側に押し戻す逆トルクが発生するのを防止し、圧縮上死点を越えるためにエネルギーが浪費されることによる始動不良を効果的に防止することができる。
As shown in the above embodiment, when the combustion is performed in another cylinder that is in the compression stroke at the engine stop time ta, that is, the
また、上記実施形態では、エンジンの停止時に後から圧縮行程となった第7気筒12Gで燃焼を行わせる際に、その点火時期を圧縮上死点以降に遅延して点火するように構成したため、上記第5気筒12Eに続いて燃焼が行われる上記第7気筒12Gにおいて、圧縮上死点まではその圧縮圧力を小さくして上死点を越え易くすることができるとともに、圧縮上死点を過ぎた時点で燃焼エネルギーによる正転方向のトルクを発生させることにより、圧縮上死点を越えるためにエネルギーが浪費されることによる始動不良を、より効果的に防止できるという利点がある。
Further, in the above embodiment, when combustion is performed in the
なお、エンジン停止時に最初に圧縮行程となった第4気筒12Dの吸気弁閉時期を下死点後に設定した通常の状態と、図8の破線で示すように下死点の近傍に設定された早閉じ状態に変更するバルブタイミング調節機構を設け、エンジンの停止時点からエンジンの再始動開始時点までに第4気筒12Dの吸気弁閉時期を上記早閉じ状態に変更するように構成することが好ましい。この構成によれば、エンジンの再始動時に第4気筒12Dで第1回目の燃焼(1)を行ってエンジンを逆転方向に作動させる際に、吸気弁が開放状態となって燃焼ガスが漏出するのを確実に防止できるという利点がある。
It should be noted that the intake valve closing timing of the
12A〜12H 気筒
13 ピストン
16 燃料噴射弁
41 燃料噴射制御部(燃料噴射制御手段)
45 ピストン位置検出部(ピストン位置検出手段)
46 筒内温度推定部(筒内温度推定手段)
12A-
45 Piston position detector (piston position detector)
46 In-cylinder temperature estimation unit (in-cylinder temperature estimation means)
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