JP2007270805A - Control device of multicylinder 4-cycle engine - Google Patents

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Kaei Nakayama
佳映 中山
Hideo Hosoya
英生 細谷
Takanori Sugiyama
貴則 杉山
Junichi Taga
淳一 田賀
Masayuki Tetsuno
雅之 鐵野
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To surely prevent a warm lock, when simultaneously using an electric driving means, when requiring restarting, in an automatic stopping system. <P>SOLUTION: This control device is provided with the electric driving means capable of at least starting and assisting a stopping engine. A piston stopping position discriminating means is arranged for discriminating a piston stopping position of respective cylinders in automatic stopping. A determination is made on whether or not a piston of the respective cylinders discriminated by the piston stopping position discriminating means is fit for combustion restarting by combustion in a stopping time expansion stroke cylinder. A means is arranged for correcting a piston position of a stopping time compression stoke cylinder to the front half side of a compression stroke by the combustion in the stopping time expansion stroke cylinder, when a stopping time compression stroke cylinder put in the compression stroke in warm stopping is in the first half of the compression stroke, when determined as improper. <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

Description

本発明は、多気筒4サイクルエンジンの制御装置に関し、特に、電動駆動手段を用いた自動停止システムに好適な多気筒4サイクルエンジンの制御装置に関する。   The present invention relates to a control device for a multi-cylinder four-cycle engine, and more particularly to a control device for a multi-cylinder four-cycle engine suitable for an automatic stop system using electric drive means.

例えば、特許文献1〜3に開示されているように、燃費低減およびCO2排出量抑制等を目的として、アイドル時にエンジンを自動で停止するようにしたエンジン制御システム(自動停止システム)が知られている。   For example, as disclosed in Patent Documents 1 to 3, an engine control system (automatic stop system) is known in which an engine is automatically stopped during idling for the purpose of reducing fuel consumption and suppressing CO2 emission. Yes.

このような自動停止システムにおいては、発進操作等のエンジン再始動要求に対して即座にエンジンを始動しなくてはならない。しかし、特許文献1に開示されているように、電動駆動手段によるクランキングを経てエンジンを始動するという一般的な始動方法では、始動時間がやや長くなるきらいがあった。また、クランキングに伴う騒音やエンジンの吹上がり(必要以上に急速なエンジン回転速度の上昇)が違和感を与えるという不具合もあった。   In such an automatic stop system, the engine must be started immediately in response to an engine restart request such as a start operation. However, as disclosed in Patent Document 1, in a general starting method in which the engine is started through cranking by the electric drive means, there is a tendency that the starting time becomes slightly longer. In addition, there was a problem that the noise accompanying the cranking and the engine blow-up (rapid increase in engine speed more than necessary) give a sense of incongruity.

さらに、そのようにエンジンがアイドル状態になる度に電動駆動手段でアシストして再始動を行うとすると、イグニッションスイッチが操作されたときにのみ始動する通常のシステムに比べて格段に始動回数が多くなってしまうので、電動駆動手段に著しく高い耐久性が要求されることになり、無用のコスト増大を招くという問題もある。   Furthermore, if the engine is assisted and restarted every time when the engine is in an idle state, the number of start-ups is much higher than in a normal system that starts only when the ignition switch is operated. Therefore, the electric drive means is required to have extremely high durability, and there is a problem that unnecessary cost increases.

そのため、近年では、例えば特許文献2、3に開示される筒内直噴式エンジンのように、停止状態で膨張行程にある気筒内に燃料を噴射して、点火、燃焼させることにより、電動駆動手段の力を借りることなく、エンジンをそれ自体の力で始動するようにしたものが開発されている。
特開2004−100616号公報 特開2005−42677号公報 特開2005−180208号公報
Therefore, in recent years, for example, in-cylinder direct injection engines disclosed in Patent Documents 2 and 3, electric drive means is provided by injecting fuel into a cylinder in an expansion stroke in a stopped state, and igniting and burning the cylinder. The one that started the engine with its own power without borrowing the power of has been developed.
JP 2004-100616 A JP-A-2005-42677 JP-A-2005-180208

ところで、上述したような自動停止システムにおいては、ピストンの停止位置によって、充分な燃焼トルクを得ることができず、電動駆動手段を併用せざるを得ない場合も少なくない。しかしながら、燃料噴射弁から燃焼室への燃料リークが生じていると、再始動要求時におけるエンジンの筒内温度が高い場合には、電動駆動手段で所定量エンジンを駆動させた際、圧縮行程を迎えた気筒で自着火(Auto Ignition)が生じてしまい、エンジンが逆転して電動駆動手段をロックするおそれがある。そのようなロック現象(いわゆる温間ロック)は、特に、ピストン位置が不適切な場合に多発しやすくなる。他方、単にピストン位置を電動駆動手段によって変位させることも考えられるが、その場合には、甚だしい騒音が生じることになる。加えて、4サイクルエンジンの場合、圧縮行程前半にある気筒のピストンが圧縮行程後半に移動する過程では、吸気行程にある気筒の吸気弁や、排気行程にある排気弁が連動することに伴い、複数気筒分の反力を圧縮反力とともに受けることになり、電動駆動手段をロックしてしまうおそれがある。   By the way, in the automatic stop system as described above, sufficient combustion torque cannot be obtained depending on the stop position of the piston, and there are many cases in which electric drive means must be used in combination. However, if there is a fuel leak from the fuel injection valve to the combustion chamber, if the in-cylinder temperature of the engine at the time of the restart request is high, when the engine is driven by a predetermined amount by the electric drive means, the compression stroke is reduced. There is a possibility that self ignition (Auto Ignition) occurs in the greeted cylinder and the engine reverses to lock the electric drive means. Such a lock phenomenon (so-called warm lock) is likely to occur particularly when the piston position is inappropriate. On the other hand, it is conceivable that the piston position is simply displaced by the electric drive means, but in that case, a serious noise is generated. In addition, in the case of a 4-cycle engine, in the process where the piston of the cylinder in the first half of the compression stroke moves in the second half of the compression stroke, the intake valve of the cylinder in the intake stroke and the exhaust valve in the exhaust stroke are interlocked, The reaction force for a plurality of cylinders is received together with the compression reaction force, which may lock the electric drive means.

本発明は上述した不具合に鑑みてなされたものであり、自動停止システムにおいて、再始動要求があった際に電動駆動手段を併用するに当たり、確実に温間ロックを防止することのできる多気筒4サイクルエンジンの制御装置を提供することを課題としている。   The present invention has been made in view of the above-described problems, and in an automatic stop system, a multi-cylinder 4 that can reliably prevent a warm lock when using an electric drive means when a restart request is made. An object is to provide a control device for a cycle engine.

上記課題を解決するために、本発明は、自動停止後のエンジンを再始動する条件が成立した際に少なくとも当該エンジン停止時に膨張行程にあった停止時膨張行程気筒での燃焼によってエンジンを再始動させる多気筒4サイクルエンジンの制御装置において、停止中のエンジンを少なくとも始動アシスト可能な電動駆動手段と、少なくとも再始動要求時の前記エンジンの筒内温度を推定可能な運転状態検出手段と、自動停止時における前記各気筒のピストン停止位置を識別するピストン停止位置識別手段と、前記ピストン停止位置識別手段によって識別された各気筒のピストンが前記停止時膨張行程気筒での燃焼による燃焼再始動に適しているか否かを判定する燃焼再始動判定手段と、前記燃焼再始動判定手段によって前記燃焼再始動が不適であると判定された場合であって、温間停止時に圧縮行程にある停止時圧縮行程気筒が当該圧縮行程の前半にあるときには、前記停止時膨張行程気筒での燃焼により停止時圧縮行程気筒のピストン位置を圧縮行程前半側に矯正する停止位置矯正手段と、前記停止位置矯正手段によって各ピストン位置が矯正された後に前記電動駆動手段を始動制御する電動駆動制御手段とを備えていることを特徴とする多気筒4サイクルエンジンの制御装置である。この態様では、エンジンの停止時に再始動条件が成立した際、各気筒の停止状態が、停止時膨張行程気筒の燃焼による再始動(この明細書において、「燃焼再始動」という)に適しているか否かが判定される。仮に各気筒の停止状態が燃焼再始動に適していないと判定された場合であって、温間時に停止時圧縮行程気筒が当該圧縮行程の前半にあるときには、停止時膨張行程気筒で燃焼が行われる。この結果、各気筒は所定量正転する。この正転によって電動駆動手段によるエンジン始動に好適な位置に移動する。ここで、本態様では、停止時膨張行程気筒での燃焼によってエンジンの各ピストン位置を矯正しているので、この矯正動作によって、自着火が起こりやすい停止時圧縮行程気筒や停止時吸気行程気筒の筒内が大気圧に戻ってしまう結果、電動駆動手段を駆動させた後は、これらの気筒での過度な圧力上昇を抑制することが可能になり、自着火を効果的に防止することが可能になる。停止位置矯正手段が停止時膨張行程気筒を燃焼させるタイミングとしては、自動停止条件成立後再始動条件成立前のエンジン停止時であることが好ましい。尤も、自動停止条件成立後のエンジン停止前に再始動条件が成立する場合もあるので、再始動条件が成立するのを待って停止時膨張行程気筒を燃焼させるようにしてもよい。   In order to solve the above-described problems, the present invention restarts an engine by combustion in a stop-time expansion stroke cylinder that was in an expansion stroke at least when the engine was stopped when a condition for restarting the engine after automatic stop was satisfied. In a control device for a multi-cylinder four-cycle engine to be operated, an electric drive means capable of assisting at least starting a stopped engine, an operating state detecting means capable of estimating an in-cylinder temperature of the engine at the time of a restart request, The piston stop position identifying means for identifying the piston stop position of each cylinder at the time, and the piston of each cylinder identified by the piston stop position identifying means is suitable for combustion restart by combustion in the stop-time expansion stroke cylinder The combustion restart determination means for determining whether or not the combustion restart is inappropriate by the combustion restart determination means If it is determined that there is a stop compression stroke cylinder in the compression stroke at the time of a warm stop and is in the first half of the compression stroke, the piston of the stop compression stroke cylinder due to combustion in the stop expansion stroke cylinder A stop position correcting means for correcting the position to the first half of the compression stroke; and an electric drive control means for controlling the start of the electric drive means after each piston position is corrected by the stop position correcting means. This is a control device for a multi-cylinder four-cycle engine. In this aspect, when the restart condition is satisfied when the engine is stopped, whether the stop state of each cylinder is suitable for restart due to combustion of the stop-stroke expansion stroke cylinder (referred to as “combustion restart” in this specification). It is determined whether or not. If it is determined that the stop state of each cylinder is not suitable for combustion restart, and the stop-time compression stroke cylinder is in the first half of the compression stroke when warm, combustion occurs in the stop-time expansion stroke cylinder. Is called. As a result, each cylinder rotates forward by a predetermined amount. This normal rotation moves to a position suitable for starting the engine by the electric drive means. Here, in this embodiment, each piston position of the engine is corrected by combustion in the stop expansion stroke cylinder, and therefore, by this correction operation, the stop compression stroke cylinder and the stop intake stroke cylinder that are prone to self-ignition are likely to occur. As a result of returning to the atmospheric pressure in the cylinder, after driving the electric drive means, it is possible to suppress an excessive pressure increase in these cylinders, and to effectively prevent self-ignition. become. The timing at which the stop position correcting means burns the expansion stroke cylinder at the stop is preferably when the engine is stopped after the automatic stop condition is satisfied and before the restart condition is satisfied. However, since the restart condition may be satisfied before the engine stops after the automatic stop condition is satisfied, the stop-time expansion stroke cylinder may be combusted after the restart condition is satisfied.

好ましい態様において、少なくとも電動駆動手段の作動時に、エンジン停止時に圧縮行程にあった気筒に対して燃料を噴射する燃料噴射制御手段を備えている。この態様では、電動駆動手段によってエンジンが再始動を開始する際、圧縮行程にある気筒に燃料が噴射されるので、気化潜熱で当該圧縮行程にある気筒の筒内圧力が低下し、より確実に自着火を防止することが可能になる。   In a preferred embodiment, fuel injection control means for injecting fuel into the cylinder that was in the compression stroke when the engine was stopped is provided at least when the electric drive means is operated. In this aspect, when the engine is restarted by the electric drive means, the fuel is injected into the cylinder in the compression stroke, so that the in-cylinder pressure of the cylinder in the compression stroke is reduced by the latent heat of vaporization, and more reliably. It becomes possible to prevent self-ignition.

好ましい態様において、前記停止位置矯正手段は、前記燃焼再始動判定手段が、燃焼再始動が不適であると判定した場合であって前記停止時圧縮行程気筒が当該圧縮行程の前半にあるときにおいて前記運転状態検出手段が所定温度に満たない冷間時であると判定した場合には、前記停止時膨張行程気筒でのピストン位置矯正用の燃焼を中止するものである。この態様では、比較的温間ロックが生じやすい温間運転時にのみ停止時膨張行程気筒での燃焼が実行され、確実に温間ロックが防止されるとともに、温間ロックが生じにくい冷間時には、通常の燃焼再始動または電動駆動手段によるアシスト駆動が実行されることにより、迅速且つ確実な再始動を実現することが可能になる。   In a preferred aspect, the stop position correcting means is the case where the combustion restart determining means determines that the combustion restart is inappropriate and the stop-time compression stroke cylinder is in the first half of the compression stroke. When it is determined that the operating state detecting means is cold when the temperature is less than the predetermined temperature, combustion for correcting the piston position in the stop-time expansion stroke cylinder is stopped. In this aspect, combustion in the expansion stroke cylinder at the time of stop is executed only during the warm operation where the warm lock is relatively likely to occur, so that the warm lock is surely prevented and the warm lock is difficult to occur. By performing normal combustion restart or assist drive by electric drive means, it is possible to realize quick and reliable restart.

好ましい態様において、燃焼再始動時には、一旦、停止時圧縮行程気筒での燃焼により前記エンジンを逆転させた後、前記停止時膨張行程気筒での燃焼により前記エンジンを正転させるエンジン始動制御手段を設け、前記電動駆動制御手段は、前記停止位置矯正手段が前記停止時膨張行程気筒での燃焼によるピストン位置の矯正を実行した場合には、前記停止時圧縮行程気筒での逆転用の燃焼を中止し、電動駆動手段を作動させてエンジンを正転させるものである。この態様では、いわゆる逆転式燃焼再始動を実行するに際しても、確実に自着火を防止し、迅速な再始動を実行することが可能になる。   In a preferred embodiment, at the time of restarting combustion, an engine start control means is provided that reverses the engine once by combustion in a stop-time compression stroke cylinder and then forwardly rotates the engine by combustion in the stop-time expansion stroke cylinder. The electric drive control means stops the reverse combustion in the stop compression stroke cylinder when the stop position correction means corrects the piston position by the combustion in the stop expansion stroke cylinder. The engine is normally rotated by operating the electric drive means. In this aspect, even when so-called reverse combustion restart is executed, it is possible to reliably prevent self-ignition and perform a quick restart.

好ましい態様において、前記電動駆動手段は、前記エンジンに設けたリングギアと、このリングギアに係脱可能に噛合するピニオンギアと、このピニオンギアの前記リングギアとの係脱を駆動する駆動手段と、前記ピニオンギアを介してリングギアにトルクを入力する駆動源とを有している。   In a preferred aspect, the electric drive means includes a ring gear provided in the engine, a pinion gear that is detachably engaged with the ring gear, and drive means that drives engagement / disengagement of the pinion gear with the ring gear. And a drive source for inputting torque to the ring gear via the pinion gear.

以上説明したように本発明によれば、エンジンの停止後に再始動を実行するに当たり、所定条件下では、ピストン位置が停止時膨張行程気筒での燃焼によって矯正された後、電動駆動手段が駆動され、再始動が実行されるので、電動駆動手段を併用する際に自着火を防止することができるとともに、燃焼によるピストン位置の矯正を図ることにより、当該電動駆動手段に作用する反力を抑制できる結果、騒音をもたらすことなく、確実に温間ロックを防止して迅速な再始動を実現することができるという顕著な効果を奏する。   As described above, according to the present invention, when the restart is executed after the engine is stopped, the electric drive means is driven after the piston position is corrected by the combustion in the stop expansion stroke cylinder under a predetermined condition. Since the restart is executed, self-ignition can be prevented when the electric drive means is used together, and the reaction force acting on the electric drive means can be suppressed by correcting the piston position by combustion. As a result, there is a remarkable effect that a warm restart can be surely prevented and a quick restart can be realized without causing noise.

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

図1は本発明の実施形態に係るエンジン制御システムの概略構成図であり、図2は前記エンジン制御システムの吸気系および排気系の構成を示す模式図である。   FIG. 1 is a schematic configuration diagram of an engine control system according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a schematic diagram showing configurations of an intake system and an exhaust system of the engine control system.

各図を参照して、このエンジン制御システムは、シリンダヘッド10およびシリンダブロック11を備えたエンジン本体1と、該エンジン本体1を制御するためのコントロールユニット(ECU)2とを備えている。   Referring to the drawings, the engine control system includes an engine body 1 including a cylinder head 10 and a cylinder block 11, and a control unit (ECU) 2 for controlling the engine body 1.

前記エンジン本体1には、4つの気筒12A〜12Dが設けられていて、該各気筒12A〜12Dの内部には、図1に示すように、クランクシャフト3に連結されるピストン13がそれぞれ嵌挿され、これにより、前記各気筒12A〜12D内部でピストン13の上方には燃焼室14が形成されている。   The engine body 1 is provided with four cylinders 12A to 12D. As shown in FIG. 1, pistons 13 connected to the crankshaft 3 are inserted into the cylinders 12A to 12D, respectively. Thus, a combustion chamber 14 is formed above the piston 13 in each of the cylinders 12A to 12D.

一般的に、多気筒4サイクルエンジンにおいては、各気筒が所定の位相差をもって吸気、圧縮、膨張、排気の各行程からなる燃焼サイクルを行うようになっている。本実施形態の4気筒エンジンの場合、気筒列方向一端側から1番気筒12A、2番気筒12B、3番気筒12C、4番気筒12Dと呼ぶと、1番気筒(#1)、3番気筒(#3)、4番気筒(#4)、2番気筒(#2)の順にクランク角で180度ずつの位相差をもって燃焼が行われるようになっている。さらに本実施形態では、エンジンの自動停止中に圧縮行程にあった気筒を停止時圧縮行程気筒、膨脹行程にあった気筒を停止時膨脹行程気筒と称する(同様に吸気行程にあった気筒を停止時吸気行程気筒、排気行程にあった気筒を停止時排気行程気筒と称する)。   In general, in a multi-cylinder four-cycle engine, each cylinder performs a combustion cycle including intake, compression, expansion, and exhaust strokes with a predetermined phase difference. In the case of the four-cylinder engine of the present embodiment, the first cylinder 12A, the second cylinder 12B, the third cylinder 12C, and the fourth cylinder 12D from the one end side in the cylinder row direction are referred to as the first cylinder (# 1) and the third cylinder. (# 3) Combustion is performed with a phase difference of 180 degrees in crank angle in the order of the fourth cylinder (# 4) and the second cylinder (# 2). Further, in this embodiment, a cylinder that was in the compression stroke during the automatic engine stop is referred to as a stop compression stroke cylinder, and a cylinder that was in the expansion stroke is referred to as a stop expansion stroke cylinder (similarly, the cylinder that was in the intake stroke is stopped). The cylinder in the intake stroke and the exhaust stroke is referred to as a stop exhaust stroke cylinder).

図1を参照して、前記各気筒12A〜12Dのそれぞれの燃焼室14の頂部には、該燃焼室14内の混合気に点火して燃焼させるための点火プラグ15が設けられている。各点火プラグ15先端の電極は、前記燃焼室14に臨むように配置されている。また、前記燃焼室14の側方(図1の右方向)には、先端の噴孔を燃焼室14に臨ませた燃料噴射弁16が設けられている。この燃料噴射弁16は、図示しないニードル弁およびソレノイドを内蔵し、前記コントロールユニット2からのパルス信号の入力によりそのパルス幅に対応する時間だけ開弁駆動されて、その駆動時間に応じた量の燃料を各気筒12A〜12D内に直接筒内に噴射するように構成されている。そして、その燃料の噴射方向が前記点火プラグ15の電極付近に向かうように調整されている。   Referring to FIG. 1, an ignition plug 15 for igniting and burning an air-fuel mixture in the combustion chamber 14 is provided at the top of each combustion chamber 14 of each of the cylinders 12A to 12D. The electrode at the tip of each spark plug 15 is disposed so as to face the combustion chamber 14. Further, a fuel injection valve 16 is provided on the side of the combustion chamber 14 (rightward in FIG. 1) with the nozzle hole at the tip facing the combustion chamber 14. The fuel injection valve 16 includes a needle valve and a solenoid (not shown) and is driven to open for a time corresponding to the pulse width in response to the input of a pulse signal from the control unit 2. The fuel is injected directly into the cylinders into the cylinders 12A to 12D. The fuel injection direction is adjusted so as to be directed to the vicinity of the electrode of the spark plug 15.

また、前記燃料噴射弁16には、図示しないが、燃料ポンプにより燃料供給通路等を介して燃料が供給されるようになっており、その燃料供給圧は、各気筒12A〜12Dの圧縮行程中期以降で高圧の気筒内燃焼室14に燃料を噴射できるように、その燃焼室14の圧力よりも高い値に設定されている。   Although not shown, fuel is supplied to the fuel injection valve 16 via a fuel supply passage or the like by a fuel pump, and the fuel supply pressure is in the middle of the compression stroke of each cylinder 12A to 12D. Thereafter, the pressure is set higher than the pressure in the combustion chamber 14 so that fuel can be injected into the high-pressure in-cylinder combustion chamber 14.

前記各気筒12A〜12Dの燃焼室14の上部には、該燃焼室14に向かって開口する吸気ポート17および排気ポート18が設けられている。これらのポート17、18に吸気弁19および排気弁20がそれぞれ配設されている。これらの吸気弁19および排気弁20は、図示省略のカムシャフト等からなる動弁機構により駆動されるものである。前記動弁機構による吸気弁19および排気弁20の開弁タイミングは、各気筒12A〜12Dが所定の位相差をもって燃焼サイクルを行うように気筒12A〜12D毎に設定されている。   An intake port 17 and an exhaust port 18 that open toward the combustion chamber 14 are provided in the upper part of the combustion chamber 14 of each of the cylinders 12A to 12D. An intake valve 19 and an exhaust valve 20 are disposed in these ports 17 and 18, respectively. The intake valve 19 and the exhaust valve 20 are driven by a valve operating mechanism including a camshaft (not shown). The opening timings of the intake valve 19 and the exhaust valve 20 by the valve operating mechanism are set for each of the cylinders 12A to 12D so that the cylinders 12A to 12D perform a combustion cycle with a predetermined phase difference.

図2に示すように、吸気ポート17および排気ポート18には、それぞれ吸気通路21および排気通路22が連通している。吸気ポート17に近い吸気通路21の下流側は、気筒12A〜12D毎に独立した分岐吸気通路21aを構成しており、各分岐吸気通路21aの上流端は、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よりも上流の吸気通路21は各気筒12A〜12Dに共通の共通吸気通路21cである。この共通空気通路21cには、例えばバタフライ弁により通路断面積を調節して吸気流を絞るスロットル弁23と、このスロットル弁23を駆動するアクチュエータ24とが配設されている。さらに、スロットル弁23の上流側および下流側には、吸気量を検出するためのエアフローセンサ25と吸気圧力(負圧)を検出するための吸気圧センサ26とが配設されている。   As shown in FIG. 2, an intake passage 21 and an exhaust passage 22 communicate with the intake port 17 and the exhaust port 18, respectively. The downstream side of the intake passage 21 close to the intake port 17 forms a branched intake passage 21a independent for each of the cylinders 12A to 12D, and the upstream end of each branched intake passage 21a communicates with the surge tank 21b. . The intake passage 21 upstream of the surge tank 21b is a common intake passage 21c common to the cylinders 12A to 12D. In this common air passage 21c, for example, a throttle valve 23 for restricting the intake flow by adjusting the passage sectional area by a butterfly valve and an actuator 24 for driving the throttle valve 23 are disposed. Further, an air flow sensor 25 for detecting the intake air amount and an intake pressure sensor 26 for detecting the intake air pressure (negative pressure) are disposed upstream and downstream of the throttle valve 23.

次に、エンジン本体1には、ベルト等によりクランクシャフト3に駆動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には、フィールドコイルの電流を制御することによって出力電圧を変更し、これにより発電量を調整するレギュレータ回路28aが内蔵されており、このレギュレータ回路28aに前記コントロールユニット2からの制御指令(例えば電圧)が入力されることで、基本的には車両の電装品の電気負荷と車載バッテリ電圧とに応じて発電量が制御されるようになっている。このようにしてオルタネータ28の発電量が変更されるときには、これに伴いその駆動力、即ちエンジン本体1の外部負荷の大きさが変化することになる。   Next, an alternator 28 that is drivingly connected to the crankshaft 3 by a belt or the like is attached to the engine body 1. The alternator 28 includes a regulator circuit 28a that changes the output voltage by controlling the current of the field coil and thereby adjusts the amount of power generation. A control command from the control unit 2 is supplied to the regulator circuit 28a. By inputting (for example, voltage), basically, the amount of power generation is controlled according to the electric load of the vehicle electrical component and the in-vehicle battery voltage. When the power generation amount of the alternator 28 is changed in this way, the driving force, that is, the magnitude of the external load of the engine body 1 changes accordingly.

次に、図1および図2に示すように、各気筒12A〜12Dの排気通路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、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、前記のような酸素吸蔵能を有するものであればよく、例えば、酸素過剰雰囲気でもNOxを浄化可能ないわゆるリーンNOx触媒であってもよい。   Next, as shown in FIGS. 1 and 2, a catalyst 37 for purifying exhaust gas is disposed downstream of the collecting portion of the exhaust passage 22 of each cylinder 12 </ b> A to 12 </ b> D. The catalyst 37 is, for example, a so-called three-way catalyst in which the purification rate of HC, CO, and NOx is extremely high when the air-fuel ratio of the exhaust gas is in the vicinity of the theoretical air-fuel ratio, and this is a relatively high oxygen concentration in the exhaust gas. It has an oxygen storage capacity for storing it in a high oxygen excess atmosphere. When the oxygen concentration is relatively low, the stored oxygen is released and reacted with HC, CO and the like. Note that the catalyst 37 is not limited to a three-way catalyst, and may be any catalyst as long as it has an oxygen storage capacity as described above. For example, the catalyst 37 may be a so-called lean NOx catalyst that can purify NOx even in an oxygen-excess atmosphere.

次に、エンジン本体1には、クランクシャフト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回転速度Neが検出されるとともに、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シャフト3の回転方向および位相が検出されるようになっている。   Next, the engine body 1 is provided with two crank angle sensors 30 and 31 for detecting the rotation angle of the crankshaft 3, and the engine rotation speed Ne is determined based on the detection signal output from one crank angle sensor 30. The rotation direction and phase of the crankshaft 3 are detected on the basis of detection signals out of phase output from the crank angle sensors 30 and 31 as well as being detected.

次に、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。   Next, the engine body 1 is provided with a cam angle sensor 32 for detecting a specific rotational position for cylinder identification provided on the camshaft, and a water temperature sensor 33 for detecting the coolant temperature of the engine. Is provided with an accelerator opening sensor 34 for detecting the accelerator opening corresponding to the accelerator operation amount of the driver.

さらに、前記クランクシャフト3には、図略のフライホイールと、このフライホイールに固定されたリングギア35が、回転中心に対して同心に設けられている。リングギア35は、電動駆動手段としてのスタータモータ36の入力部材であり、後述するように、スタータモータ36のピニオンギア36dと噛合されるように構成されている。   Further, the crankshaft 3 is provided with a flywheel (not shown) and a ring gear 35 fixed to the flywheel concentrically with respect to the center of rotation. The ring gear 35 is an input member of a starter motor 36 as electric drive means, and is configured to mesh with a pinion gear 36d of the starter motor 36, as will be described later.

図3は、スタータモータの構成を示す一部破断断面略図である。   FIG. 3 is a partially broken schematic cross-sectional view showing the configuration of the starter motor.

図3を参照して、スタータモータ36は、モータ36aと、モータ36aと平行に配置された電磁駆動式のプランジャ36bと、このプランジャ36bによってシフトレバー36cを介し、モータ36aの出力軸上にて相対回転不能な状態で往復移動するピニオンギア36dとを有し、エンジンの再始動時に、前記ピニオンギア36dを図3の実線で示す待機位置から仮想線で示す噛合位置に移動させてリングギア35に噛合させることにより、クランクシャフト3を回転駆動してエンジンを再始動させるように構成されている。   Referring to FIG. 3, a starter motor 36 includes a motor 36a, an electromagnetically driven plunger 36b arranged in parallel with the motor 36a, and a shift lever 36c by the plunger 36b on the output shaft of the motor 36a. And a pinion gear 36d that reciprocates in a state in which relative rotation is impossible. When the engine is restarted, the pinion gear 36d is moved from the standby position indicated by the solid line in FIG. , The crankshaft 3 is rotationally driven to restart the engine.

本実施形態に採用されているスタータモータ36のピニオンギア36dは、スクリュー状に捩れているとともに、リングギア35との係脱を容易にするために、リングギア35が停止しているときに、当該リングギア35と逆方向に約60rpmの速度で回転しながら噛合する仕様になっている。   The pinion gear 36d of the starter motor 36 employed in the present embodiment is twisted like a screw and is easy to disengage from the ring gear 35 when the ring gear 35 is stopped. The ring gear 35 is meshed while rotating in the reverse direction at a speed of about 60 rpm.

図1を参照して、コントロールユニット2は、エンジンの運転を統括的に制御するマイクロプロセッサである。この本実施形態のエンジンは、予め設定された自動停止条件が成立したときに各気筒12A〜12D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制御(アイドルストップ制御)を実行するとともに、エンジンの自動停止後に運転者によるアクセル操作が行わ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(燃焼再始動制御)を実行するように構成されている。かかる制御を実現するために、コントロールユニット2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、スタータモータ36のそれぞれに各駆動信号を出力する。これにより、コントロールユニット2は、電動駆動制御手段、運転状態検出手段、ピストン停止位置識別手段、停止位置矯正手段、燃料噴射制御手段、並びに点火制御手段を機能的に構成している。   Referring to FIG. 1, the control unit 2 is a microprocessor that comprehensively controls the operation of the engine. The engine according to this embodiment is configured to automatically stop the fuel by stopping fuel injection into each cylinder 12A to 12D at a predetermined timing (fuel cut) when a preset automatic stop condition is satisfied ( (Idle stop control) and a control (combustion restart control) that automatically restarts the engine when a restart condition is satisfied, for example, when the driver performs an accelerator operation after the engine is automatically stopped. It is configured as follows. In order to realize such control, the control unit 2 includes an air flow sensor 25, an intake pressure sensor 26, an intake air temperature sensor 29, crank angle sensors 30, 31, a cam angle sensor 32, a water temperature sensor 33, and an accelerator opening sensor 34. Are output to the fuel injection valve 16, the actuator 24 of the throttle valve 23, the ignition device 27, the regulator circuit 28a of the alternator 28, and the starter motor 36, respectively. Thereby, the control unit 2 functionally constitutes an electric drive control means, an operation state detection means, a piston stop position identification means, a stop position correction means, a fuel injection control means, and an ignition control means.

図4はエンジンの自動停止制御についての停止時膨張行程気筒および停止時圧縮行程気筒のピストン停止位置を示す説明図であり、図5は停止時膨張行程気筒および停止時圧縮行程気筒と空気量との関係を示す説明図である。   FIG. 4 is an explanatory diagram showing piston stop positions of the stop expansion stroke cylinder and the stop compression stroke cylinder for automatic engine stop control, and FIG. 5 shows the stop expansion stroke cylinder, the stop compression stroke cylinder, and the air amount. It is explanatory drawing which shows these relationships.

図4および図5を参照して、コントロールユニット2のメモリには、予め燃焼による再始動が可能な下死点限界(停止時圧縮行程気筒12Aのθ1、停止時膨張行程気筒のθ4)と上死点限界(停止時圧縮行程気筒12Aのθ4、停止時膨張行程気筒のθ1)とによって決定される燃焼再始動可能範囲Aが決定されている。このピストン13は、上述した制御に基づき、この燃焼再始動可能範囲A内で停止するのであるが、この燃焼再始動範囲の中でも、停止時圧縮行程気筒については、上死点前90°CAよりも僅かに上側の範囲に停止していることが好ましい。本実施形態の例では、図4のθ2からθ3で示すように、停止時圧縮行程気筒が上死点前60°CAから80°CA(従って停止時膨張行程気筒が上死点後100°CAから120°CA)の範囲にあるときを単独燃焼停止範囲R、この単独燃焼停止範囲Rよりも図4のθ1までの上死点側(停止時膨張行程気筒にあっては下死点側)とθ4までの下死点側(停止時膨張行程気筒にあっては上死点側)の所定範囲を併用燃焼停止範囲、残余の範囲を燃焼再始動不能範囲NG1、NG2としてコントロールユニット2に判定基準を設定している。   Referring to FIG. 4 and FIG. 5, the memory of the control unit 2 stores the bottom dead center limit (θ1 of the compression stroke cylinder 12A when stopped, θ4 of the expansion stroke cylinder when stopped) and the upper limit that can be restarted by combustion. A combustion restartable range A determined by the dead point limit (θ4 of the compression stroke cylinder 12A at the stop, θ1 of the expansion stroke cylinder at the stop) is determined. The piston 13 stops within the combustion restartable range A based on the above-described control. Among the combustion restart range, the stop compression stroke cylinder is from 90 ° CA before top dead center. However, it is preferable to stop in the slightly upper range. In the example of this embodiment, as indicated by θ2 to θ3 in FIG. 4, the compression stroke cylinder at the stop is 60 ° CA to 80 ° CA before top dead center (therefore, the expansion cylinder at stop is 100 ° CA after top dead center). From the single combustion stop range R to the top dead center side of the single combustion stop range R to θ1 in FIG. 4 (the bottom dead center side in the case of a stop expansion stroke cylinder). And the control unit 2 determines the predetermined range on the bottom dead center side (top dead center side in the case of the expansion stroke cylinder at the time of stop) as the combined combustion stop range and the remaining range as non-combustible restart ranges NG1 and NG2. The standard is set.

単独燃焼停止範囲Rとは、再始動時に、スタータモータ36を使用せずに、燃焼のみによってエンジン本体1の再始動が可能な停止位置をいう。停止時膨張行程気筒のピストン13がこの単独燃焼停止範囲Rにある場合には、当該気筒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。またエンジン停止動作期間中にスロットル弁23の開度Kを増大させることにより掃気が促進されるので、触媒37に充分な量の新気が供給される。従ってエンジン停止中は触媒37の酸素吸蔵量が充分に多い状態となっている。また、停止時圧縮行程気筒内に所定量の空気が確保されて前記初回の燃焼によりクランクシャフト3を少しだけ逆転方向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、停止時膨張行程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3を正転方向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。   The single combustion stop range R refers to a stop position in which the engine body 1 can be restarted only by combustion without using the starter motor 36 at the time of restart. When the piston 13 of the stop expansion stroke cylinder is in the single combustion stop range R, the amount of air in the cylinder increases and sufficient combustion energy is obtained. Further, since the scavenging is promoted by increasing the opening K of the throttle valve 23 during the engine stop operation period, a sufficient amount of fresh air is supplied to the catalyst 37. Therefore, the oxygen storage amount of the catalyst 37 is sufficiently large while the engine is stopped. Further, a predetermined amount of air is secured in the compression stroke cylinder at the time of stop, and combustion energy is obtained to such an extent that the crankshaft 3 can be slightly reversed in the first combustion. In addition, by securing a large amount of air in the expansion stroke cylinder at the time of stop, it is possible to generate sufficient combustion energy for causing the crankshaft 3 to rotate in the forward direction and to reliably restart the engine.

そこで本実施形態では、アイドル時にエンジン本体1を自動で停止させるときに、まず、各気筒12A〜12Dの掃気が十分に行われるように、アイドル回転速度よりもやや高い所定回転速度で燃料カットを行うとともに、その後の所定期間、スロットル弁23を開いて、予め設定した開度になるように制御する。そして、そのスロットル弁23を予め設定した適切なタイミングで閉じるようにしている。これにより停止時膨張行程気筒12Bおよび停止時圧縮行程気筒12Aへそれぞれ吸入される空気量が十分に多くなり、且つ該膨張行程気筒12Bの空気量が圧縮行程気筒12Aよりもやや多くなる。この結果、再始動時に駆動される2つの気筒12A、12B内の空気の圧縮圧力のバランスによって、膨張行程気筒12Bのピストン13が行程中央部から多少、下死点寄りの再始動に好適な単独燃焼停止範囲R内に停止するようになる。   Therefore, in the present embodiment, when the engine body 1 is automatically stopped at the time of idling, first, the fuel is cut at a predetermined rotational speed slightly higher than the idle rotational speed so that the scavenging of each cylinder 12A to 12D is sufficiently performed. At the same time, the throttle valve 23 is opened for a predetermined period thereafter, and control is performed to achieve a preset opening degree. The throttle valve 23 is closed at an appropriate timing set in advance. As a result, the amount of air drawn into the stop-time expansion stroke cylinder 12B and the stop-time compression stroke cylinder 12A is sufficiently increased, and the amount of air in the expansion stroke cylinder 12B is slightly larger than that of the compression stroke cylinder 12A. As a result, the piston 13 of the expansion stroke cylinder 12B is suitable for restarting somewhat closer to the bottom dead center from the center of the stroke due to the balance of the compression pressure of the air in the two cylinders 12A and 12B driven at the time of restart. It stops within the combustion stop range R.

次に、併用燃焼停止範囲A1、A2とは、再始動時にスタータモータ36を併用することによって、再始動が可能な停止範囲をいう。   Next, the combined combustion stop ranges A1 and A2 are stop ranges that can be restarted by using the starter motor 36 at the time of restart.

さらに、燃焼再始動不能範囲NG1、NG2とは、燃焼による逆転再始動ができない停止範囲をいう。   Further, the combustion restart impossible range NG1, NG2 refers to a stop range where reverse rotation restart by combustion is not possible.

なお、以下の説明では、併用燃焼停止範囲A1、A2並びに燃焼再始動不能範囲NG1、NG2のうち、行程の前半側と後半側でそれぞれ添え字1、2を付すこととする。   In the following description, subscripts 1 and 2 are attached to the first half and the second half of the stroke in the combined combustion stop ranges A1 and A2 and the combustion restart impossible range NG1 and NG2, respectively.

これらの停止範囲R、A1、A2、NG1、NG2は、コントロールユニット2が停止範囲を推定した後、設定される停止範囲判定フラグFSTによって識別され、次に説明するエンジン本体1の再始動制御において、それぞれの場合に応じて、再始動制御が実行されるようにしている。さらに本実施形態においては、併用燃焼停止範囲A1、A2のうち、停止時圧縮行程気筒12Aのピストン13が単独燃焼停止範囲Rよりも圧縮上死点前にある場合には、後述するピストン位置強制処理を実行することにより、再始動処理に先立って、ピストン13の位置を強制するようにしている。 These stop range R, A1, A2, NG1, NG2, after the control unit 2 estimates the stop range, is identified by the stop range determining flag F ST is set, then the restart control engine body 1 to be described The restart control is executed according to each case. Further, in the present embodiment, when the piston 13 of the compression stroke cylinder 12A at the time of stop is before the compression top dead center from the single combustion stop range R in the combined combustion stop ranges A1 and A2, the piston position forcing described later is forced. By executing the process, the position of the piston 13 is forced prior to the restart process.

なお、本実施形態において、燃焼再始動制御の際、圧縮行程中期で燃料噴射する場合には、圧縮行程気筒12Aのピストンが圧縮行程においてたとえば、図4のθ2からθ3の範囲にあるときに実行されるようになっている。   In the present embodiment, when the fuel is restarted in the middle of the compression stroke at the time of the combustion restart control, it is executed when the piston of the compression stroke cylinder 12A is in the range of θ2 to θ3 in FIG. It has come to be.

次に、前記コントロールユニット2によりエンジン本体1を自動で停止する制御について説明する。   Next, control for automatically stopping the engine body 1 by the control unit 2 will be described.

図6は、燃料カットから慣性で回転するエンジン本体1が停止するまでの間(以下、停止動作期間ともいう)におけるエンジン回転速度Ne、クランク角および各気筒12A〜12Dの行程の変化を互いに対応づけて示すとともに、その間に行われるスロットル開度の制御と、これによる吸気圧力(吸気管負圧)の変化とを模式的に示す説明図である。図7は、前記停止動作期間において徐々に回転が低下するエンジン本体1の上死点時の回転速度ne(後述)と、停止後の膨張行程気筒12におけるピストン停止位置との相関関係を示す図である。   FIG. 6 corresponds to changes in engine speed Ne, crank angle, and stroke of each cylinder 12A to 12D during the period from the fuel cut until the engine body 1 rotating with inertia stops (hereinafter also referred to as a stop operation period). It is explanatory drawing which shows typically the control of the throttle opening performed in the meantime, and the change of the intake pressure (intake pipe negative pressure) by this. FIG. 7 is a diagram showing the correlation between the rotational speed ne (described later) at the top dead center of the engine body 1 whose rotation gradually decreases during the stop operation period, and the piston stop position in the expansion stroke cylinder 12 after the stop. It is.

図6に示すように、エンジン本体1の運転中に所定の設定回転速度(図例では800rpm)で燃料カットが行われると(タイミングt0)、そのときにクランクシャフト3等の運動部分が有する運動エネルギーが機械的な摩擦や各気筒12A〜12Dのポンプ仕事によって消費されることで、エンジン回転速度Neが徐々に低下し、エンジン本体1は慣性で数回転した後に停止することになる。詳しくは、エンジン本体1が慣性で回転する間、エンジン回転速度Neは、微視的には各気筒12A〜12Dの圧縮上死点(上死点)を迎える毎に一時的に大きく落ち込み、上死点を越えると再び上昇する、というようにアップダウンを繰り返しながら低下して行く。そして、例えば図示の如く約800rpmで燃料カットした場合には、通常は上死点を8、9回越えて、その最後の上死点を越えた後に(タイミングt3)、その次の上死点を越えることができなくなって、停止に至る(タイミングt4〜t6)。この過程では、圧縮行程気筒12および膨張行程気筒12のピストン13にそれぞれ逆向きに作用する圧縮反力によって、各気筒12A〜12Dのピストン13はそれぞれ数回、往復作動した後に停止することになるが(タイミングt6)、その停止位置は、前記圧縮および膨張行程気筒12の圧縮反力のバランスによって概略決定されるとともに、エンジン本体1の摩擦等の影響を受けて、停止前に最後に上死点を越えるときのエンジン本体1の回転慣性、即ち最後に上死点を越えるときのエンジン回転速度Neの高低に応じて変化することになる。従って、停止時膨張行程気筒12Bのピストン13を再始動に適した単独燃焼停止範囲R内に停止させるためには、まず、その停止時膨張行程気筒12および停止時圧縮行程気筒12の圧縮反力がいずれも十分に大きくなり、且つ膨張行程気筒12の圧縮反力が圧縮行程気筒12よりも所定以上、大きな適切なバランスとなるように、両方の気筒12への吸入空気量を調節する必要がある。このために、本実施形態では、燃料カット後に直ちに開いたスロットル弁23(タイミングt1)を所定期間の経過後に閉じて(タイミングt2)、一時的に吸気管負圧を減少させる(吸気量は増大)ことで、停止時の圧縮および膨張行程気筒12にそれぞれ所要量の空気が吸入されるようにしている。   As shown in FIG. 6, when a fuel cut is performed at a predetermined set rotational speed (800 rpm in the illustrated example) during operation of the engine body 1 (timing t0), the motion of the motion part such as the crankshaft 3 at that time Energy is consumed by mechanical friction or pump work of each cylinder 12A to 12D, the engine rotational speed Ne gradually decreases, and the engine body 1 stops after several revolutions due to inertia. Specifically, while the engine body 1 rotates with inertia, the engine rotational speed Ne is temporarily reduced greatly when the compression top dead center (top dead center) of each of the cylinders 12A to 12D is reached. It rises again when it exceeds the dead point, and goes down while repeating up and down. For example, when the fuel is cut at about 800 rpm as shown in the figure, the top dead center is usually exceeded 8 or 9 times, and after the last top dead center (timing t3), the next top dead center. Can no longer be exceeded, leading to a stop (timing t4 to t6). In this process, the pistons 13 of the cylinders 12A to 12D are reciprocated several times and then stopped by the compression reaction forces acting in opposite directions on the pistons 13 of the compression stroke cylinder 12 and the expansion stroke cylinder 12, respectively. (Timing t6), the stop position is roughly determined by the balance of the compression reaction forces of the compression and expansion stroke cylinders 12, and is finally top dead before the stop due to the influence of the friction of the engine body 1 and the like. It changes in accordance with the rotational inertia of the engine body 1 when the point is exceeded, that is, the engine rotational speed Ne when the top dead center is finally exceeded. Therefore, in order to stop the piston 13 of the stop expansion stroke cylinder 12B within the single combustion stop range R suitable for restarting, first, the compression reaction force of the stop expansion stroke cylinder 12 and the stop compression stroke cylinder 12 is applied. Need to be adjusted so that the compression reaction force of the expansion stroke cylinder 12 is a predetermined balance larger than the compression stroke cylinder 12 and larger than the compression stroke cylinder 12. is there. For this reason, in the present embodiment, the throttle valve 23 (timing t1) opened immediately after the fuel cut is closed after a predetermined period (timing t2), and the intake pipe negative pressure is temporarily reduced (intake amount increases). Thus, a required amount of air is sucked into the compression and expansion stroke cylinders 12 when stopped.

但し、実際のエンジン本体1ではスロットル弁23自体や吸気ポート17、分岐吸気通路21a等の形状に個体ばらつきがあり、それらを流通する空気流の挙動が変化することもあって、エンジン本体1の停止動作期間に各気筒12A〜12Dに流入する空気の量には或る程度のばらつきを生じるから、上述のようなスロットル弁23の開閉制御を行ったとしても、それだけではエンジン停止時に圧縮行程や膨張行程になる気筒12のピストン停止位置を正確に目標とする単独燃焼停止範囲R内に収めることは難しい。   However, in the actual engine body 1, there are individual variations in the shape of the throttle valve 23 itself, the intake port 17, the branch intake passage 21a, etc., and the behavior of the air flow that circulates there may change, so Since the amount of air flowing into each of the cylinders 12A to 12D varies to some extent during the stop operation period, even if the opening / closing control of the throttle valve 23 as described above is performed, the compression stroke or It is difficult to keep the piston stop position of the cylinder 12 in the expansion stroke within the single combustion stop range R that is accurately targeted.

この点、本実施形態では、図7に一例を示すように、停止動作期間においてエンジン回転速度Neが徐々に低下する過程で、各気筒12A〜12Dが順次、上死点を通過するときのエンジン回転速度Ne(以下、上死点時の回転速度neともいう)と、エンジン停止後に膨張行程にある気筒12のピストン停止位置との間に明確な相関関係があることに着目して、図6に示すようにエンジン回転速度Neが低下する過程で180°CA毎の上死点時の回転速度neをそれぞれ検出し、この検出値に応じてオルタネータ28の発電量を制御することにより、エンジン回転の落ち具合を調整するようにしている。   In this regard, in this embodiment, as shown in an example in FIG. 7, the engine when each of the cylinders 12A to 12D sequentially passes the top dead center in the process in which the engine rotation speed Ne gradually decreases during the stop operation period. Note that there is a clear correlation between the rotational speed Ne (hereinafter also referred to as the rotational speed ne at the top dead center) and the piston stop position of the cylinder 12 in the expansion stroke after the engine is stopped. As shown in FIG. 5, the engine speed Ne at each top dead center is detected every 180 ° CA in the process of decreasing the engine speed Ne, and the engine speed is controlled by controlling the power generation amount of the alternator 28 according to the detected value. I am trying to adjust the degree of falling.

図7に示す例では、上述のようにエンジン回転速度Neが略800rpmのときに燃料カットを行い、その後の所定期間、スロットル弁23を開状態に維持するようにして、慣性で回転するエンジン本体1の各気筒12A〜12Dが上死点を越える度に、上死点時の回転速度neを計測するとともに、そうして停止した後の膨張行程気筒12のピストン位置を調べて、このピストン位置を縦軸に、また、前記上死点時の回転速度neを横軸に取って、両者の関係を表している。このような作業を所定回数、繰り返すことで、図7に示すように、エンジン停止動作期間における上死点時の回転速度neと停止後の膨張行程気筒12におけるピストン停止位置との間の相関関係を表す分布図が得られる。   In the example shown in FIG. 7, as described above, when the engine speed Ne is approximately 800 rpm, the fuel is cut, and the throttle valve 23 is kept open for a predetermined period thereafter, so that the engine body rotates with inertia. Each time one of the cylinders 12A to 12D exceeds the top dead center, the rotational speed ne at the top dead center is measured, and the piston position of the expansion stroke cylinder 12 after the stop is checked to determine the piston position. The vertical axis represents the rotational speed ne at the top dead center and the horizontal axis represents the relationship between the two. By repeating such work a predetermined number of times, as shown in FIG. 7, there is a correlation between the rotational speed ne at the top dead center during the engine stop operation period and the piston stop position in the expansion stroke cylinder 12 after the stop. Is obtained.

図7の例では、エンジン停止前の最後の上死点を越えるときの回転速度は示されておらず、燃料カット直後の上死点時の回転速度(図7の例では最後から数えて9番目のもの)neから最後の1つ前の上死点時の回転速度ne(最後から数えて2番目のもの)までのデータが示されている。この最後から9〜2番目の上死点時の回転速度neは、それぞれ一かたまりとなって分布しており、特に図示の6〜2番目のものにおいて明らかなように、上死点時の回転速度neが或る特定の範囲(図に斜線を入れて示す範囲)にあれば、ピストン停止位置が再始動に好適な単独燃焼停止範囲R(図の例では、停止時膨張行程気筒12Bの圧縮上死点後100〜120°CA)に入ることが分かる。   In the example of FIG. 7, the rotational speed when the last top dead center before the engine stops is not shown, and the rotational speed at the top dead center immediately after the fuel cut (in the example of FIG. The data from the first) ne to the last previous top dead center rotational speed ne (second one counted from the last) is shown. The rotation speed ne at the 9th to 2nd top dead center from the last is distributed in a lump, and as clearly shown in the 6th to 2nd ones shown in the figure, the rotation speed at the top dead center. If the speed ne is in a certain range (range shown by hatching in the figure), the piston stop position is the single combustion stop range R suitable for restart (in the example shown in the figure, compression of the expansion stroke cylinder 12B at the time of stop). It can be seen that it enters 100 to 120 ° CA after top dead center.

前記の如く、膨張行程気筒12のピストン13がエンジン本体1の再始動に好適な単独燃焼停止範囲Rに停止することになる上死点時の回転速度neの特定の範囲を以下、この明細書では適正回転速度範囲と呼ぶものとする。そして、この実施形態では、エンジン回転速度Neがアップダウンを繰り返しながら低下するときに、気筒12A〜12D毎の上死点時の回転速度neをそれぞれ検出し、この検出値と前記適正回転速度範囲とを比較して、両者の速度偏差に応じてオルタネータ28の発電量を制御するようにしている。   As described above, the specific range of the rotational speed ne at the top dead center at which the piston 13 of the expansion stroke cylinder 12 stops in the single combustion stop range R suitable for restarting the engine body 1 will be described below. Then, it shall call an appropriate rotational speed range. In this embodiment, when the engine rotational speed Ne decreases while repeating up and down, the rotational speed ne at the top dead center for each of the cylinders 12A to 12D is detected, and the detected value and the appropriate rotational speed range are detected. And the power generation amount of the alternator 28 is controlled according to the speed deviation between the two.

まず、燃料カット直後の所定期間は、各気筒12A〜12Dの掃気等のためにスロットル弁23を比較的大きく開いており、このスロットルの開度をさらに調整しても気筒12のポンプ仕事量があまり変化しないから、これによるエンジン回転速度Neの調整は難しい。そこで、この間は意図的にオルタネータ28を発電作動させるとともに、その発電量を変更制御して、そのための発電駆動力の大きさを変化させることにより、エンジン回転速度Neの低下度合いを調整する。この際、上死点時の回転速度neが適正回転速度範囲の下限寄りになるように、即ちエンジン回転がやや落ち気味になるように、オルタネータ28の発電量を大きめに制御する。   First, during a predetermined period immediately after the fuel cut, the throttle valve 23 is opened relatively large for scavenging the cylinders 12A to 12D. Even if the throttle opening is further adjusted, the pump work of the cylinder 12 is not increased. Since it does not change so much, it is difficult to adjust the engine rotational speed Ne. Therefore, during this time, the alternator 28 is intentionally operated to generate power, and the amount of power generation is changed and controlled to change the magnitude of the power generation driving force, thereby adjusting the degree of decrease in the engine rotational speed Ne. At this time, the power generation amount of the alternator 28 is controlled to be large so that the rotational speed ne at the top dead center is close to the lower limit of the appropriate rotational speed range, that is, the engine rotation is slightly lowered.

そのように、オルタネータ28の発電制御によってエンジン回転速度Neの低下の度合いを調整して、遅くとも最後の上死点を通過するまでに上死点時の回転速度neが前記適正回転速度範囲に収まるようにすれば、この時点でクランクシャフト3、或いはピストン13、コネクティングロッド等の運動部分が有する運動エネルギーや圧縮行程気筒12の高圧空気が有する位置エネルギー等が、その後に作用する摩擦等と見合うものになって、エンジン本体1の停止時に膨張行程にある気筒12のピストン13を前記の再始動に適した単独燃焼停止範囲R内に停止させることができるのである。   As described above, the degree of decrease in the engine rotational speed Ne is adjusted by the power generation control of the alternator 28, and the rotational speed ne at the top dead center falls within the appropriate rotational speed range before passing the last top dead center at the latest. By doing so, the kinetic energy possessed by the moving parts such as the crankshaft 3 or the piston 13 or the connecting rod at this time, the potential energy possessed by the high-pressure air of the compression stroke cylinder 12, etc. are commensurate with the friction acting thereafter. Thus, the piston 13 of the cylinder 12 in the expansion stroke when the engine body 1 is stopped can be stopped within the single combustion stop range R suitable for the restart.

次に、自動停止の具体的な制御例を図8および図9を参照しながら説明する。   Next, a specific control example of automatic stop will be described with reference to FIGS.

図8および図9は停止制御の手順を示すフローチャート図である。   8 and 9 are flowcharts showing the procedure of stop control.

図8を参照して、コントロールユニット2は、エンジン運転中の所定のタイミングで自動停止の条件(アイドルストップ条件)が成立したか否かの判定を行う(ステップS1)。この判定は、車速、ブレーキの作動状況、エンジン水温等に基づいて行うもので、例えば車速が所定速度よりも小さく、ブレーキが作動していて、エンジン水温が所定範囲内にあり、さらにエンジン本体1を停止させることに特に不都合のない状況であれば、自動停止条件が成立したものとする。   Referring to FIG. 8, control unit 2 determines whether or not an automatic stop condition (idle stop condition) is satisfied at a predetermined timing during engine operation (step S1). This determination is made based on the vehicle speed, the operating condition of the brake, the engine water temperature, and the like. For example, the vehicle speed is smaller than a predetermined speed, the brake is operating, the engine water temperature is within a predetermined range, and the engine body 1 If there is no particular inconvenience in stopping the operation, it is assumed that the automatic stop condition is satisfied.

ステップS1で自動停止条件が成立したとき(YESの場合)、コントロールユニット2は、いずれか1つの気筒12(例えば1番気筒12A)を特定して、エンジン本体1を停止させる所定の条件が成立したかどうかの判定を行う(ステップS2)。この制御では、エンジン回転速度Neが燃料カットの設定回転速度(この実施形態では略800rpm)であるかどうか、前記特定した気筒12が予め設定した行程(例えば吸気行程)にあるかどうか等が判定される。ステップS1、S2の条件が成立してYESと判定されれば、コントロールユニット2は、各気筒12A〜12Dへの燃料噴射を停止させる(ステップS3)。   When the automatic stop condition is satisfied in step S1 (in the case of YES), the control unit 2 specifies any one cylinder 12 (for example, the first cylinder 12A) and the predetermined condition for stopping the engine body 1 is satisfied. It is determined whether or not it has been performed (step S2). In this control, it is determined whether or not the engine rotational speed Ne is a fuel cut set rotational speed (approximately 800 rpm in this embodiment), whether or not the specified cylinder 12 is in a preset stroke (for example, an intake stroke), and the like. Is done. If the conditions of Steps S1 and S2 are satisfied and it is determined YES, the control unit 2 stops fuel injection to each of the cylinders 12A to 12D (Step S3).

次いで、図6のt1で示すように、スロットル弁23を設定開度になるように開く(ステップS4)。これにより、各気筒12A〜12Dへの吸気量が増大し、十分な掃気が行われるとともに、排気通路22に配設された触媒37にも多量の新気が供給されることになり、この触媒37に吸蔵される酸素の量が十分に多くなる。   Next, as shown by t1 in FIG. 6, the throttle valve 23 is opened so as to reach the set opening degree (step S4). As a result, the amount of intake air to each of the cylinders 12A to 12D increases, and sufficient scavenging is performed, and a large amount of fresh air is also supplied to the catalyst 37 disposed in the exhaust passage 22. The amount of oxygen stored in 37 is sufficiently increased.

続いて、コントロールユニット2は、クランク角センサ30からの信号により求められる上死点時の回転速度neが、適正回転速度範囲にあるかどうか判定する(ステップS5)。   Subsequently, the control unit 2 determines whether or not the rotational speed ne at the top dead center obtained from the signal from the crank angle sensor 30 is within an appropriate rotational speed range (step S5).

ステップS5の判定がYESであれば、コントロールユニット2は、今度はエンジン回転速度Neが所定回転速度以下かどうか判定する(ステップS6)。この所定回転速度は、吸気の輸送遅れを考慮して、図6に示すように停止時膨張行程気筒(図示の例では#2気筒)12Bへの吸気量が停止時圧縮行程気筒(図示の例では#1気筒)12Aよりも多くなるようなタイミングでスロットル弁23を閉じるためのものであって、同図のタイミングt2に対応し、この実施形態では例えば約500〜600rpmの範囲に設定されている。そして、コントロールユニット2は、エンジン回転速度Neが前記所定回転速度以下になれば(ステップS8の判定がYESの場合)スロットル弁23を閉じ(ステップS7)、エンジン回転速度Neが所定回転速度よりも高ければ(NOの場合)、ステップS5にリターンする。   If the determination in step S5 is YES, the control unit 2 determines whether or not the engine rotational speed Ne is equal to or lower than a predetermined rotational speed (step S6). This predetermined rotational speed takes into account the transport delay of the intake air, as shown in FIG. 6, the intake air amount to the stop expansion stroke cylinder (# 2 cylinder in the illustrated example) 12B is the compression stroke cylinder (the illustrated example). (# 1 cylinder) is for closing the throttle valve 23 at a timing higher than 12A, and corresponds to the timing t2 in the figure, and in this embodiment, for example, it is set in the range of about 500 to 600 rpm. Yes. Then, the control unit 2 closes the throttle valve 23 (step S7) when the engine rotational speed Ne becomes equal to or lower than the predetermined rotational speed (when the determination in step S8 is YES), and the engine rotational speed Ne is higher than the predetermined rotational speed. If it is higher (NO), the process returns to step S5.

ステップS5において、上死点回転速度が適正回転速度範囲から外れていると判定された場合(NOの場合)、コントロールユニット2は、上死点回転速度と適正回転速度範囲との間の回転速度の偏差に基づいてオルタネータ28の発電量を算出する(ステップS8)。この発電量は、例えばエンジン回転速度Ne、適正回転速度範囲からの速度偏差および現在の発電量に応じて予め設定されたマップから読み出され、例えば上死点回転速度が適正回転速度範囲の上限よりも高いときには、エンジン本体1の負荷が増えるようにオルタネータ28の発電量を増大させる一方、上死点回転速度が適正回転速度範囲の下限よりも低いときには、エンジン本体1の負荷が減るように発電量を減少させるものである。また、前記マップにおいて発電量の目標値は、上死点回転速度が適正回転速度範囲の下限付近になるよう大きめに設定されている。次に、コントロールユニット2は、ステップS6での算出結果に応じてオルタネータ28のレギュレータ回路28aに制御指令を出力する(ステップS9)。このオルタネータ28の発電作動によってエンジン本体1の負荷が調整されることで、慣性で回転するエンジン本体1の回転速度の軌跡は高回転側または低回転側のいずれかにシフトされて、徐々に目標とする軌跡に近づいて行く。そうして、コントロールユニット2は、エンジン回転速度Neが前記ステップS6の所定回転速度以下になれば(YESの場合)、ステップS7に進み、スロットル弁23を閉じる。   In step S5, when it is determined that the top dead center rotational speed is out of the appropriate rotational speed range (in the case of NO), the control unit 2 determines the rotational speed between the top dead center rotational speed and the appropriate rotational speed range. The power generation amount of the alternator 28 is calculated based on the deviation (step S8). This power generation amount is read from a map set in advance according to, for example, the engine rotation speed Ne, the speed deviation from the appropriate rotation speed range, and the current power generation amount. For example, the top dead center rotation speed is the upper limit of the appropriate rotation speed range. Is higher, the power generation amount of the alternator 28 is increased so that the load on the engine body 1 is increased. On the other hand, when the top dead center rotational speed is lower than the lower limit of the appropriate rotational speed range, the load on the engine body 1 is decreased. It reduces power generation. In the map, the target value of the power generation amount is set to be large so that the top dead center rotational speed is near the lower limit of the appropriate rotational speed range. Next, the control unit 2 outputs a control command to the regulator circuit 28a of the alternator 28 according to the calculation result in step S6 (step S9). By adjusting the load of the engine main body 1 by the power generation operation of the alternator 28, the locus of the rotational speed of the engine main body 1 rotating by inertia is shifted to either the high rotation side or the low rotation side, and gradually becomes the target. Go closer to the trajectory. Then, if the engine rotational speed Ne becomes equal to or lower than the predetermined rotational speed in step S6 (in the case of YES), the control unit 2 proceeds to step S7 and closes the throttle valve 23.

一方で、前記のようなオルタネータ28の制御によって、燃料カット後のエンジン回転速度Neの低下度合いを調整することで、図6に示すようにアップダウンを繰り返しながら徐々に低下するエンジン回転速度Neの軌跡を徐々に修正して、遅くとも最後の上死点までには適正回転速度範囲に収めることが可能になる。そのため、本実施形態では、スロットル弁23のアクチュエータ24を駆動した後、ステップS23に進むようになっている。   On the other hand, by controlling the alternator 28 as described above, the degree of decrease in the engine rotational speed Ne after the fuel cut is adjusted, so that the engine rotational speed Ne gradually decreases while repeating up and down as shown in FIG. The trajectory is gradually corrected so that it can be within the proper rotational speed range by the latest top dead center at the latest. Therefore, in this embodiment, after the actuator 24 of the throttle valve 23 is driven, the process proceeds to step S23.

その後は、各々圧縮行程および膨張行程にある2つの気筒12A、12Bの圧縮反力によって正転側および逆転側に数回、回転作動した後に、停止することになる。そこで、図9を参照して、コントロールユニット2は、ステップS24に進んで、クランク角センサ30、31からの信号に基づいてエンジン本体1の停止位置を予測する。   Thereafter, the cylinders are rotated several times in the forward and reverse directions by the compression reaction forces of the two cylinders 12A and 12B in the compression stroke and the expansion stroke, respectively, and then stopped. Therefore, referring to FIG. 9, control unit 2 proceeds to step S <b> 24 and predicts a stop position of engine body 1 based on signals from crank angle sensors 30 and 31.

このとき、コントロールユニット2は、ピストン13の停止位置が、単独燃焼停止範囲R内であるか否かを判定し(ステップS25)、推定された停止位置が単独燃焼停止範囲Rに入っていると判定した場合には、コントロールユニット2は、停止位置判定フラグFSTを初期値0から1に設定する(ステップS26)。他方、ステップS25の判定で、推定された停止位置が適正な範囲から外れていると判定した場合には、コントロールユニット2は、さらに、停止時圧縮行程気筒12Aのピストン13が併用燃焼停止範囲A1、A2内で停止するか否かを判定する(ステップS27)。仮に併用燃焼停止範囲A1、A2内である場合、コントロールユニット2は、さらに停止位置が圧縮行程の前半であるか後半であるかを判別し(ステップS28)、前半であれば、停止位置判定フラグFSTを2に(ステップS29)、後半であれば3に(ステップS30)、それぞれ設定する。他方、ステップS27で、停止時圧縮行程気筒12Aのピストン13が許容範囲外で停止すると判定した場合には、コントロールユニット2は、さらに停止位置が圧縮行程の前半であるか後半であるかを判別し(ステップS31)、前半であれば、停止位置判定フラグFSTを4に(ステップS32)、後半であれば5に(ステップS33)、それぞれ設定し、各停止位置判定フラグFSTの値をコントロールユニット2のメモリに記憶して、エンジン停止制御を完了する。 At this time, the control unit 2 determines whether or not the stop position of the piston 13 is within the single combustion stop range R (step S25), and if the estimated stop position is within the single combustion stop range R. If it is determined, the control unit 2 sets the stop position determination flag FST from the initial value 0 to 1 (step S26). On the other hand, if it is determined in step S25 that the estimated stop position is out of the proper range, the control unit 2 further determines that the piston 13 of the stop-time compression stroke cylinder 12A is in the combined combustion stop range A1. It is determined whether or not to stop within A2 (step S27). If it is within the combined combustion stop ranges A1 and A2, the control unit 2 further determines whether the stop position is the first half or the second half of the compression stroke (step S28), and if it is the first half, the stop position determination flag. FST is set to 2 (step S29), and if it is the second half, it is set to 3 (step S30). On the other hand, when it is determined in step S27 that the piston 13 of the stop-time compression stroke cylinder 12A stops outside the allowable range, the control unit 2 further determines whether the stop position is the first half or the second half of the compression stroke. (Step S31), if it is the first half, the stop position determination flag FST is set to 4 (Step S32), if it is the second half, it is set to 5 (Step S33), and the value of each stop position determination flag FST is set. Store in the memory of the control unit 2 to complete the engine stop control.

ここで、停止位置判定フラグFSTは、後述する表1に列挙されているものである。 Here, the stop position determination flag FST is listed in Table 1 described later.

次に、アイドル時に自動で停止したエンジン本体1を自動で再始動する場合について説明する。   Next, a description will be given of a case where the engine body 1 that has been automatically stopped at the time of idling is automatically restarted.

エンジン本体1が上述したように強制的に停止した場合、停止時膨張行程気筒を燃焼させた後に圧縮行程を迎える気筒(主として停止時吸気行程気筒)で自着火が生じると、その気筒でピストンが大きな反力を受け、ノッキングが生じて再始動に失敗することになる。特に、スタータモータ36を併用して再始動を実行しなければならない場合、スタータモータ36のピニオンギア36dとエンジン本体1のリングギア35の噛合時に自着火が生じると、その逆トルクによって両ギア35、36dがロックしてするおそれもある。そこで本実施形態では、燃焼再始動時の自着火を防止するために、種々の対策がなされている。   When the engine main body 1 is forcibly stopped as described above, if self-ignition occurs in a cylinder that reaches the compression stroke (mainly the intake stroke cylinder at the stop) after burning the expansion stroke cylinder at the time of stop, A large reaction force causes knocking and fails to restart. In particular, when restart must be performed using the starter motor 36 together, if self-ignition occurs when the pinion gear 36d of the starter motor 36 and the ring gear 35 of the engine body 1 are engaged, both gears 35 are caused by the reverse torque. , 36d may be locked. Therefore, in this embodiment, various measures are taken in order to prevent self-ignition at the time of restarting combustion.

図10は、エンジン停止からの経過時間と筒内温度との関係を示すグラフであり、エンジン停止時(タイミングt5)の筒内温度が80℃であった場合の筒内温度変化の推定値である。図10を参照して、エンジンが完全に停止すると、各気筒12A〜12Dの筒内温度は、同図に示す温度特性で変化する。   FIG. 10 is a graph showing the relationship between the elapsed time from the engine stop and the in-cylinder temperature, and is an estimated value of the in-cylinder temperature change when the in-cylinder temperature is 80 ° C. when the engine is stopped (timing t5). is there. Referring to FIG. 10, when the engine is completely stopped, the in-cylinder temperatures of cylinders 12A to 12D change with the temperature characteristics shown in FIG.

まず、自着火の対策の一つとしては、筒内温度の管理がある。すなわち、エンジン本体1の自動停止後、エンジン本体1が完全に停止すると冷却水の流れも停止するので、停止直後に筒内温度が急速に上昇する。そしてエンジン停止後約10秒でピークとなり、以後は徐々に低下して行く。この特性は冷却水の温度(エンジン水温)や外気温(吸気温度)等によって異なるが、エンジン本体1の仕様毎に実験等で決定することも可能であることから、コントロールユニット2には、エンジン本体1の仕様毎に図10の特性をマップ化したデータを記憶させて、エンジン停止後の約10秒前後の範囲を所定停止時間範囲とし、この所定停止時間範囲では、当該エンジン本体1の吸気通路の空気温度が急上昇する運転状態のときに前記所定の温間状態であると判定するとともに、この所定停止時間範囲に再始動時間に近いほど、筒内温度が高いと判定するように設定して、自着火防止のために対策処理を実行することとしている。   First, as one of the countermeasures for self-ignition, there is management of the in-cylinder temperature. That is, after the engine main body 1 is automatically stopped, when the engine main body 1 is completely stopped, the flow of the cooling water is also stopped, so that the in-cylinder temperature rapidly increases immediately after the stop. Then, it peaks at about 10 seconds after the engine stops, and then gradually decreases. Although this characteristic varies depending on the temperature of the cooling water (engine water temperature), the outside air temperature (intake air temperature), etc., it can be determined by experiment for each specification of the engine body 1. Data in which the characteristics of FIG. 10 are mapped for each specification of the main body 1 is stored, and a range of about 10 seconds after the engine is stopped is set as a predetermined stop time range. In this predetermined stop time range, the intake air of the engine main body 1 is stored. It is determined that the predetermined warm state is determined when the air temperature of the passage rapidly rises, and that the in-cylinder temperature is determined to be higher as the restart time is closer to the predetermined stop time range. Therefore, measures are taken to prevent self-ignition.

図11は自動停止したエンジンの停止位置と自着火発生タイミングとの関係を示すグラフである。   FIG. 11 is a graph showing the relationship between the stop position of the automatically stopped engine and the timing of occurrence of self-ignition.

次に、図11を参照して、温間時(warm-up:例えば、吸気温センサ29の検出値が100℃以上の場合)において、停止時圧縮行程気筒12Aの停止位置が上死点前90よりも下死点側にある場合、停止時圧縮行程気筒12Aに未燃燃料が存在すると、その空燃比に殆ど関係なく、停止時膨張行程気筒12Bの燃焼後に停止時圧縮行程気筒12Aで自着火が生じやすくなることが、本件発明者が実験した結果、明らかになった。このため、本実施形態では、図4で示したピストン停止位置の許容範囲のうち、ピストン13がθ3を超えてθ4までのところに存在する場合には、ピストン位置を強制してからエンジン本体1の再始動を実行するようにしている。また、停止時膨張行程気筒12Bでの燃焼が終了した後、停止時圧縮行程気筒12Aに対して燃料を噴射することにより、噴射された燃料の気化霧化によって筒内圧力を低減することが実行されることになるが、一定の場合には、その燃料噴射を停止したり、或いは、自着火防止のために追加燃料を噴射して停止時圧縮行程気筒12Aでの自着火防止を図るようにしている。   Next, referring to FIG. 11, in the warm state (warm-up: for example, when the detected value of the intake air temperature sensor 29 is 100 ° C. or higher), the stop position of the stop-time compression stroke cylinder 12A is before the top dead center. When there is unburned fuel in the compression stroke cylinder 12A at the time of stop when it is at the bottom dead center side than 90, the self-compression cylinder 12A at the stop compression stroke after the combustion of the expansion stroke cylinder 12B at the stop is almost independent of the air-fuel ratio. As a result of experiments conducted by the present inventors, it became clear that ignition tends to occur. For this reason, in the present embodiment, when the piston 13 exists in the allowable range of the piston stop position shown in FIG. 4 beyond θ3 to θ4, the engine body 1 is forced after forcing the piston position. To restart. In addition, after the combustion in the stop expansion stroke cylinder 12B is completed, the fuel is injected into the stop compression stroke cylinder 12A, thereby reducing the in-cylinder pressure by atomization of the injected fuel. However, in certain cases, the fuel injection is stopped, or additional fuel is injected to prevent self-ignition so as to prevent self-ignition in the stop-time compression stroke cylinder 12A. ing.

次に再始動時の燃料噴射タイミングについて説明する。   Next, fuel injection timing at restart will be described.

図12は前記エンジン制御システムにおけるエンジンの始動手順を示す模式図である。   FIG. 12 is a schematic diagram showing an engine starting procedure in the engine control system.

図12を参照して、エンジンの再始動時には、原則として、スタータモータ36の力を借りることなく、エンジン本体1を自力で始動させるのであるが、この実施形態では、図12(A)〜図12(D)に模式的に示すように、まず、停止時圧縮行程気筒12Aで最初の燃焼を行わせて、ピストン13を押し下げることにより、クランクシャフト3を少しだけ逆転させ(図12(A)参照)、これにより、停止時膨張行程気筒12Bのピストン13を上昇させて、この気筒12B内の混合気を圧縮する(図12(B)参照)。そして、そのようにして圧縮されて温度および圧力の高くなった停止時膨張行程気筒12B内の混合気に点火して、燃焼させることにより、クランクシャフト3に正転方向のトルクを与えて、エンジン本体1を始動するようにしている。そのようにエンジン本体1を自力で始動させるためには、停止時膨張行程気筒12Bの燃焼によってクランクシャフト3にできるだけ大きな正転方向のトルクを与え、これにより、図12(C)に示すように停止時圧縮行程気筒12Aが、その圧縮反力(圧縮圧力)に打ち勝って上死点を越えるようにしなければならない。そのために、エンジン本体1の確実な始動のためには停止時膨張行程気筒12B内に燃焼のための空気を十分に確保しておく必要がある。他方、再始動の際に、停止時膨張行程気筒12B内に相当な空気が存在していることは、逆転時にその空気を強く圧縮することの妨げとなる。圧縮された空気の圧縮反力が停止時膨張行程気筒12Bのピストン13を押し戻す方向に作用するからである。   Referring to FIG. 12, when the engine is restarted, the engine main body 1 is started by itself without borrowing the force of the starter motor 36. In this embodiment, FIG. 12 (A) to FIG. As schematically shown in FIG. 12 (D), first, the first combustion is performed in the compression stroke cylinder 12A when stopped, and the piston 13 is pushed down, so that the crankshaft 3 is slightly reversed (FIG. 12 (A)). Thus, the piston 13 of the expansion stroke cylinder 12B at the time of stop is raised, and the air-fuel mixture in the cylinder 12B is compressed (see FIG. 12B). Then, the air-fuel mixture in the stop expansion stroke cylinder 12B, which has been compressed in this way and whose temperature and pressure are increased, is ignited and burned, thereby giving the crankshaft 3 torque in the forward direction, and The main body 1 is started. In order to start the engine main body 1 by itself, the torque in the forward rotation direction is applied to the crankshaft 3 as much as possible by the combustion of the expansion stroke cylinder 12B at the stop, and as shown in FIG. The stop compression stroke cylinder 12A must overcome the compression reaction force (compression pressure) and exceed the top dead center. Therefore, in order to reliably start the engine body 1, it is necessary to ensure sufficient air for combustion in the stop-time expansion stroke cylinder 12B. On the other hand, the presence of considerable air in the expansion stroke cylinder 12B at the time of restart prevents the air from being strongly compressed during reverse rotation. This is because the compression reaction force of the compressed air acts in the direction of pushing back the piston 13 of the expansion stroke cylinder 12B at the time of stop.

そこで本実施形態では、停止時膨張行程気筒12Bへの燃料噴射タイミングを遅らせることにより、停止時膨張行程気筒12B内の空気の圧縮量を増大(密度を増大)させる制御を行っている。燃料噴射タイミングを遅らせると、ある程度筒内空気が圧縮された状態の気筒内に燃料を噴射することになり、その気化潜熱によって圧縮圧力が減少する。従って同じエンジン逆転方向のエネルギーであればピストン13がより上死点近くまで移動することができ(ピストンストローク増大)、圧縮空気の密度をより高めることができるからである。   Therefore, in the present embodiment, control is performed to increase the compression amount (increase the density) of the air in the stop expansion stroke cylinder 12B by delaying the fuel injection timing to the stop expansion stroke cylinder 12B. When the fuel injection timing is delayed, the fuel is injected into the cylinder in which the cylinder air is compressed to some extent, and the compression pressure is reduced by the latent heat of vaporization. Therefore, if the energy is in the same engine reverse direction, the piston 13 can move closer to the top dead center (increase in piston stroke), and the density of compressed air can be further increased.

次に、正転後においては、停止時圧縮行程気筒に残存する既燃ガスの反力が、正転後のトルクを下げる原因となり得る。そのため、本実施形態では、停止時膨張行程気筒に対する燃焼の後に、停止時圧縮行程気筒12Aに対して燃料を噴射することにより、気化潜熱で逆転後の停止時圧縮行程気筒12A内の圧力を下げ、トルクの低減を抑制するようにしている(図12(C)参照)。   Next, after the normal rotation, the reaction force of the burned gas remaining in the compression stroke cylinder at the stop time can cause a decrease in the torque after the normal rotation. For this reason, in the present embodiment, after combustion in the stop expansion stroke cylinder, fuel is injected into the stop compression stroke cylinder 12A, thereby reducing the pressure in the stop compression stroke cylinder 12A after reverse rotation due to latent heat of vaporization. The reduction in torque is suppressed (see FIG. 12C).

さらに、停止時膨張行程気筒12Bでの燃焼後に圧縮行程を迎える停止時吸気行程気筒12Cにおいては、点火タイミングを圧縮上死点後にリタードさせて、いわゆる吹き上がりを防止している(図12(D)参照)。   Further, in the stop-time intake stroke cylinder 12C that reaches the compression stroke after combustion in the stop-time expansion stroke cylinder 12B, the ignition timing is retarded after compression top dead center to prevent so-called blow-up (FIG. 12D). )reference).

次に、始動制御の手順について説明する。なお以下の説明では、表1に基づくフラグを使用して、制御を実行するようにしている。なお、これらフラグは、本実施形態の動作を説明する上で論理的に構築されているものであり、必ずしも、プログラム上で設定されていることを要する訳ではない。   Next, the start control procedure will be described. In the following description, control is executed using a flag based on Table 1. These flags are logically constructed for explaining the operation of the present embodiment, and do not necessarily need to be set on the program.

Figure 2007270805
Figure 2007270805

停止位置判定フラグFSTは、エンジン本体1が自動停止した場合の停止状態を示すものであり、1の場合には、ピストン13が単独燃焼停止範囲Rで停止していることを示し、2の場合には、行程前半側の併用燃焼停止範囲A1内で停止していることを示し、3の場合には、行程後半の併用燃焼停止範囲A2内で停止していることを示し、4の場合には、ピストン13が行程前半の燃焼再始動不能範囲NG1内で停止していることを示し、5の場合には、ピストン13が行程後半の燃焼再始動不能範囲NG2内で停止していることを示している。初期値は1に設定されている。 The stop position determination flag FST indicates a stop state when the engine body 1 is automatically stopped. In the case of 1, the stop position determination flag FST indicates that the piston 13 is stopped in the single combustion stop range R. In this case, it indicates that the engine is stopped within the combined combustion stop range A1 in the first half of the stroke, and in the case of 3, it indicates that the engine is stopped within the combined combustion stop range A2 in the latter half of the stroke. Indicates that the piston 13 is stopped in the combustion restart impossible range NG1 in the first half of the stroke. In the case of 5, the piston 13 is stopped in the combustion restart impossible range NG2 in the second half of the stroke. Is shown. The initial value is set to 1.

矯正判定フラグFEXPは、停止時膨張行程気筒12Bの燃焼によってピストン停止位置を矯正する場合を示すものであり、0の場合には、矯正処理がない場合(すなわち、ピストン13は未燃状態である場合)、1の場合には、矯正処理を実行し、矯正動作に成功した場合、2の場合には、矯正処理を実行し、矯正に失敗した場合(失火)である。初期値は0に設定されている。 The correction determination flag F EXP indicates a case where the piston stop position is corrected by the combustion of the stop-time expansion stroke cylinder 12B. When the correction determination flag F EXP is 0, there is no correction processing (that is, the piston 13 is in an unburned state). In some cases, the correction process is executed in the case of 1, and the correction operation is successful. In the case of 2, the correction process is executed and the correction fails (misfire). The initial value is set to 0.

逆転判定フラグFREVは、停止時圧縮行程気筒12Aの燃焼による逆転動作に成功したか否かを識別するフラグであり、0の場合には、逆転動作がない場合、1の場合には、逆転動作に成功した場合、2の場合には、逆転動作を行い、失火した場合を示すものである。初期値は0に設定されている。 The reverse rotation determination flag F REV is a flag for identifying whether or not the reverse rotation operation by the combustion of the stop-time compression stroke cylinder 12A has been successful. In the case of 0, the reverse rotation operation is not performed. When the operation is successful, the case of 2 indicates a case where a reverse operation is performed and a misfire occurs. The initial value is set to 0.

再始動判定フラグFRSは、再始動後に2番目の圧縮行程を迎えた気筒が圧縮上死点を超えたか否かを判定するフラグであり、0の場合は、判定前の状態、01の場合は、停止時膨張行程気筒において、逆転から正転のための点火に成功した状態、02の場合は、停止時膨張行程気筒において、逆転から正転のための点火に失敗した状態、11の場合は、停止時膨張行程気筒での燃焼終了後、所定タイミングで検出されたエンジン回転速度Neが所要の速度以上であった状態(すなわち、最初の圧縮上死点を越え得る状態)、12の場合は、停止時膨張行程気筒での燃焼終了後、所定タイミングで検出されたエンジン回転速度Neが所要の速度未満であった状態(すなわち、最初の圧縮上死点を越え得ない状態)、21の場合は、最初の圧縮上死点を越えた後、所定の判定タイミングにおいてエンジン本体1が2番目の圧縮上死点を超えた状態、22の場合は、最初の圧縮上死点を越えた後、所定の判定タイミングにおいて、2番目の圧縮上死点を超えなかった場合を示すものである。初期値は0である。 The restart determination flag F RS is a flag for determining whether or not the cylinder that has reached the second compression stroke after the restart has exceeded the compression top dead center. Is the state in which ignition for the reverse rotation from the reverse rotation is successful in the stop expansion stroke cylinder, in the case of 02, the ignition failure for the reverse rotation in the expansion stroke cylinder at the stop is in the case of 11 Is the state in which the engine speed Ne detected at a predetermined timing is equal to or higher than the required speed after completion of the combustion in the expansion stroke cylinder at the time of stop (that is, the state in which the first compression top dead center can be exceeded), Is a state in which the engine speed Ne detected at a predetermined timing is less than a required speed after the combustion in the expansion stroke cylinder at the time of stop (that is, a state in which the first compression top dead center cannot be exceeded), If on the first compression After the point is exceeded, the engine body 1 has exceeded the second compression top dead center at a predetermined determination timing. In the case of 22, the first compression top dead center is exceeded, and then at a predetermined determination timing, 2 The case where the second compression top dead center was not exceeded is shown. The initial value is 0.

図13は再始動制御のメインフローを示すフローチャートである。   FIG. 13 is a flowchart showing a main flow of restart control.

図13を参照して、本実施形態のエンジン本体1の再始動制御は、上述したようにエンジン本体1を自力で始動させることを基本としているが、フェールセーフ機能として、スタータモータ36を併用する場合のみならず、最初からスタータモータ36を併用する場合も含められている。   Referring to FIG. 13, the restart control of the engine main body 1 according to the present embodiment is based on starting the engine main body 1 by itself as described above, but the starter motor 36 is also used as a fail-safe function. Not only the case but also the case where the starter motor 36 is used together from the beginning is included.

このフローでは、再始動条件が成立するか否かをコントロールユニット2が最初に判定する(ステップS60)。この再始動条件とは、停車状態から発進するためにブレーキが解除された場合やアクセル操作等が行われた場合、エアコン等の動作のためにエンジンの運転が必要になった場合等である。再始動条件が成立すると、エンジン本体1が停止しているか否かが判定される(ステップS61)。仮にエンジンが停止していない状態でアクセルが踏み込まれた場合、その時点でのエンジン回転速度Neが、所定の許容回転速度Neminに達しているか否かが判定される(ステップS62)。このフローで仮にエンジンが所定の回転速度に達していない場合には、図8、図9で示したフローチャートが実行され、エンジンが停止するのを待機し、許容回転速度以上であれば、そのまま通常運転に切り変えて(ステップS63)、処理を終了する。 In this flow, the control unit 2 first determines whether or not a restart condition is satisfied (step S60). The restart condition is when the brake is released to start from a stopped state, when an accelerator operation or the like is performed, or when the engine needs to be operated for the operation of an air conditioner or the like. When the restart condition is satisfied, it is determined whether or not the engine body 1 is stopped (step S61). If the accelerator is depressed while the engine is not stopped, it is determined whether or not the engine rotational speed Ne at that time has reached a predetermined allowable rotational speed Ne min (step S62). If the engine does not reach the predetermined rotational speed in this flow, the flowcharts shown in FIGS. 8 and 9 are executed, wait for the engine to stop, and if it exceeds the allowable rotational speed, it is normal. The operation is switched to operation (step S63), and the process is terminated.

次にステップS61において、エンジン本体1が停止していると判定された場合、コントロールユニット2は、メモリから停止位置判定フラグFSTを読み出し、エンジン本体1の停止状態を識別する(ステップS64)。 Next, when it is determined in step S61 that the engine body 1 is stopped, the control unit 2 reads the stop position determination flag FST from the memory and identifies the stop state of the engine body 1 (step S64).

仮に停止位置判定フラグFSTの値が1であった場合、さらに始動アシストが必要な運転状態であるか否かが判定され(ステップS65)、この判定に基づいて、燃焼再始動制御サブルーチン(ステップS110)、アシスト併用再始動制御サブルーチン(S120)が実行されることになる。また、停止位置判定フラグFSTの値が1以外であった場合、コントロールユニット2は、直ちにアシスト併用再始動制御サブルーチンS120を実行する。 If the value of the stop position determination flag FST is 1, it is determined whether or not the operation state requires further start assist (step S65). Based on this determination, the combustion restart control subroutine (step S65) is determined. S110), the assist combined use restart control subroutine (S120) is executed. When the value of the stop position determination flag FST is other than 1, the control unit 2 immediately executes the assist combined use restart control subroutine S120.

図14から図16は、燃焼再始動制御サブルーチンS110を示すフローチャートである。   14 to 16 are flowcharts showing the combustion restart control subroutine S110.

まず、コントロールユニット2は、水温、停止時間、吸気温度等から、各気筒12A〜12Dの筒内温度を推定する(ステップS1101)。そして、コントロールユニット2は、検出されたピストン13の停止位置に基づいて停止時圧縮行程気筒12Aおよび停止時膨張行程気筒12B内の空気量を算出する(ステップS1102)。つまり、上記ピストン13の停止位置から停止時圧縮行程気筒12Aおよび停止時膨張行程気筒12B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から停止するので停止時膨張行程気筒12Bも新気で満たされた状態にあり、且つ、エンジン停止中に停止時圧縮行程気筒12Aおよび停止時膨張行程気筒12B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。   First, the control unit 2 estimates the in-cylinder temperatures of the cylinders 12A to 12D from the water temperature, the stop time, the intake air temperature, and the like (step S1101). Then, the control unit 2 calculates the amount of air in the stop compression stroke cylinder 12A and the stop expansion stroke cylinder 12B based on the detected stop position of the piston 13 (step S1102). That is, the combustion chamber volumes of the stop compression stroke cylinder 12A and the stop expansion stroke cylinder 12B are obtained from the stop position of the piston 13, and when the engine is stopped, after the engine has been rotated several times after the fuel injection is stopped. Since the engine is stopped, the stop expansion stroke cylinder 12B is also filled with fresh air, and the inside of the stop compression stroke cylinder 12A and the stop expansion stroke cylinder 12B is substantially at atmospheric pressure while the engine is stopped. The amount of fresh air is obtained from the combustion chamber volume.

次に、コントロールユニット2は、停止位置判定フラグFSTの値を読み取ることにより、ピストン停止位置が、停止時圧縮行程気筒12Aにおける単独燃焼停止範囲R(圧縮上死点前60〜80°CA)のうち、比較的下死点側であるか否かを判定する(ステップS1103)。 Next, the control unit 2, by reading the value of the restart ID flag F ST, the piston stop position, alone combustion stop range R in the stop-state compression-stroke cylinder 12A (BTDC 60-80 ° CA) Of these, it is determined whether or not it is relatively at the bottom dead center side (step S1103).

比較的空気量が多く、ステップS1103でYESと判定した場合、コントロールユニット2は、ステップS1104に移行して、上記ステップS1102で算出された停止時圧縮行程気筒12Aの空気量に対してλ(空気過剰率)>1なる空燃比(例えば空燃比=20程度)となるように燃料を噴射させる(1回目の燃料噴射)。この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1回目用空燃比マップM1から求められる。λ>1というリーン空燃比とすることにより、比較的停止時圧縮行程気筒12A内の空気量が多いときであっても、逆転方向のための燃焼エネルギーが過多となることなく、逆転し過ぎる(停止時圧縮行程気筒12Aにおいて、下死点側に動いたピストン13が下死点を通過して、吸気行程まで逆転方向してしまう)ことを防止している。   If the air amount is relatively large and it is determined as YES in step S1103, the control unit 2 proceeds to step S1104 and λ (air) with respect to the air amount of the stop-time compression stroke cylinder 12A calculated in step S1102. The fuel is injected so that the air-fuel ratio (excess ratio)> 1 (for example, air-fuel ratio = about 20) (first fuel injection). This air-fuel ratio is obtained from the compression stroke cylinder first-time air-fuel ratio map M1 set in advance according to the stop position of the piston. By setting the lean air-fuel ratio to be λ> 1, even when the air amount in the compression stroke cylinder 12A at the time of stop is relatively large, the combustion energy for the reverse direction does not become excessive, and the reverse rotation is excessive ( In the stop compression stroke cylinder 12A, the piston 13 that has moved to the bottom dead center side passes through the bottom dead center and is prevented from reversing to the intake stroke).

一方、比較的空気量が少なく、ステップS1103でNOと判定した場合、コントロールユニット2は、ステップS1105に移行して、ステップS1102で算出された停止時圧縮行程気筒12Aの空気量に対してλ≦1なる空燃比となるように燃料を噴射させる(1回目の燃料噴射)。この空燃比はピストンの停止位置に応じて予め設定された停止時圧縮行程気筒12Aの1回目用空燃比マップM2から求められる。λ≦1という理論空燃比ないしはそれよりリッチ空燃比とすることにより、比較的停止時圧縮行程気筒12A内の空気量が少ないときであっても、逆転方向のための燃焼エネルギーを充分得ることができる。   On the other hand, if the air amount is relatively small and it is determined NO in step S1103, the control unit 2 proceeds to step S1105 and λ ≦ the air amount in the stop-time compression stroke cylinder 12A calculated in step S1102. The fuel is injected so that the air-fuel ratio becomes 1 (first fuel injection). This air-fuel ratio is obtained from the first-time air-fuel ratio map M2 of the stop-time compression stroke cylinder 12A set in advance according to the stop position of the piston. By setting the stoichiometric air-fuel ratio of λ ≦ 1 or a richer air-fuel ratio, sufficient combustion energy for the reverse direction can be obtained even when the amount of air in the compression stroke cylinder 12A at the time of stop is relatively small. it can.

次に、コントロールユニット2はステップS1106に移行し、停止時圧縮行程気筒12Aへの1回目燃料噴射から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。そして、点火してから所定時間TLT内にクランク角センサ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、コントロールユニット2はピストン13が動いたか否かを判定する(ステップS1107)。 Next, the control unit 2 proceeds to step S1106, and ignites the cylinder after elapse of a time set in consideration of the vaporization time from the first fuel injection into the stop-time compression stroke cylinder 12A. Then, depending on whether or not the ignition to the crank angle sensor 30, 31 within a predetermined time T LT from the edge (rising or falling edge of the crank angle signal) is detected, whether the control unit 2 the piston 13 is moved Determination is made (step S1107).

このステップS1107において、YESと判定されてピストン13が動いたことが確認すると、コントロールユニット2は、逆転判定フラグFREVを1に更新し(ステップS1108)、次のステップに進む。 In step S1107, if it is determined as YES and it is confirmed that the piston 13 has moved, the control unit 2 updates the reverse rotation determination flag F REV to 1 (step S1108), and proceeds to the next step.

他方、ステップS1107において、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を確認した場合には、コントロールユニット2は、点火後の経過時間Tが所定時間TLTだけ経過していないかどうかを判断し(ステップS1109)、経過していない場合には、停止時圧縮行程気筒12Aに対して再点火を繰り返し行う(ステップS1110)。他方、ステップS1109において、点火後の経過時間Tが所定時間を経過してしまった場合には、ステップS120のアシスト併用再始動における始動時正転制御サブルーチンS220に移行する。 On the other hand, if it is determined as NO in step S1107 and it is confirmed that the piston 13 has not moved due to misfire, the control unit 2 determines whether or not the elapsed time T after ignition has elapsed by a predetermined time TLT . (Step S1109), and if it has not elapsed, reignition is repeatedly performed on the compression stroke cylinder 12A at the time of stop (step S1110). On the other hand, when the elapsed time T after ignition has passed the predetermined time in step S1109, the routine proceeds to the starting normal rotation control subroutine S220 in the assist combined restart of step S120.

図15を参照して、ステップS1107において、YESと判定されてピストン13が動いたことが確認され、逆転判定フラグFREVが更新されると、コントロールユニット2は、ピストン停止位置およびステップS1101で推定した筒内温度に基づいて、停止時膨張行程気筒12Bに対する分割燃料噴射の分割比(前段噴射(1回目)と後段噴射(2回目)との比率)を算出する(ステップS1112)。停止時膨張行程気筒12Bにおけるピストン停止位置が下死点寄りであるほど、また筒内温度が高いほど、後段の噴射比率を大きくする。 Referring to FIG. 15, when it is determined as YES in step S1107 and it is confirmed that the piston 13 has moved, and the reverse rotation determination flag F REV is updated, the control unit 2 estimates at the piston stop position and step S1101. Based on the in-cylinder temperature, a split ratio of the split fuel injection to the stop-time expansion stroke cylinder 12B (ratio between the front stage injection (first time) and the rear stage injection (second time)) is calculated (step S1112). The later-stage injection ratio is increased as the piston stop position in the expansion stroke cylinder 12B during the stop is closer to the bottom dead center and the in-cylinder temperature is higher.

次に、コントロールユニット2は、ステップS1102で算出した停止時膨張行程気筒12Bの空気量に対して所定の空燃比(λ≦1)となるように燃料噴射量を算出する(ステップS1113)。この際の空燃比はピストンの停止位置に応じて予め設定された膨張行程気筒用空燃比マップM3から求められる。   Next, the control unit 2 calculates the fuel injection amount so that a predetermined air-fuel ratio (λ ≦ 1) is obtained with respect to the air amount in the stop-time expansion stroke cylinder 12B calculated in step S1102 (step S1113). The air-fuel ratio at this time is obtained from the expansion stroke cylinder air-fuel ratio map M3 set in advance according to the stop position of the piston.

次に、コントロールユニット2は、ステップS1112で算出された分割比とステップS1113で算出された停止時膨張行程気筒12Bへの燃料噴射量とによって、停止時膨張行程気筒12Bに対する前段(1回目)の燃料噴射量を算出し、噴射する(ステップS1114)。   Next, the control unit 2 uses the division ratio calculated in step S1112 and the fuel injection amount to the stop expansion stroke cylinder 12B calculated in step S1113 to perform the first stage for the stop expansion stroke cylinder 12B. A fuel injection amount is calculated and injected (step S1114).

次に、コントロールユニット2は、ステップS1101で推定された筒内温度に基づき、停止時膨張行程気筒12Bに対する後段(2回目)の燃料噴射タイミングを算出する(ステップS1115)。この2回目の噴射タイミングは、ピストン13が上死点側への移動(エンジンの逆転方向)を開始した後の、筒内空気が圧縮されている時期であるとともに、噴射燃料の気化潜熱が圧縮圧力を効果的に減少させる(ピストン13を可及的に上死点へ近づける)ように、且つこの2回目の噴射燃料が点火時期までに気化する時間が可及的に長くなるように設定される。   Next, the control unit 2 calculates the subsequent (second) fuel injection timing for the stop-time expansion stroke cylinder 12B based on the in-cylinder temperature estimated in step S1101 (step S1115). This second injection timing is a time when the in-cylinder air is compressed after the piston 13 starts moving toward the top dead center (in the reverse direction of the engine), and the vaporization latent heat of the injected fuel is compressed. It is set so that the pressure is effectively reduced (the piston 13 is as close as possible to the top dead center) and the time for the second injected fuel to evaporate by the ignition timing is as long as possible. The

次に、コントロールユニット2は、ステップS1115で算出された2回目の噴射タイミングの燃料噴射量を算出し、燃料噴射弁16に算出した量の燃料を噴射させる(ステップS1116)。この停止時膨張行程気筒12Bへの2回目の燃料噴射後、コントロールユニット2は、所定のディレー時間経過後に点火プラグ15を駆動する(ステップS1117、S1118)。所定のディレー時間はピストンの停止位置に応じて予め設定された膨張行程気筒点火ディレーマップM4から求められる。この点火による停止時膨張行程気筒12Bでの初回燃焼により、エンジンは逆転方向から正転方向に転ずる。従って停止時圧縮行程気筒12Aのピストン13は上死点側に移動し、内部のガス(ステップS1106の点火によって燃焼した既燃ガス)を圧縮し始める。   Next, the control unit 2 calculates the fuel injection amount at the second injection timing calculated in step S1115, and causes the fuel injection valve 16 to inject the calculated amount of fuel (step S1116). After the second fuel injection into the stop-time expansion stroke cylinder 12B, the control unit 2 drives the spark plug 15 after a predetermined delay time has elapsed (steps S1117 and S1118). The predetermined delay time is obtained from an expansion stroke cylinder ignition delay map M4 set in advance according to the stop position of the piston. Due to the initial combustion in the expansion stroke cylinder 12B at the time of stop by this ignition, the engine turns from the reverse rotation direction to the normal rotation direction. Therefore, the piston 13 of the stop-time compression stroke cylinder 12A moves to the top dead center side and starts to compress the internal gas (burned gas burned by ignition in step S1106).

ステップS1118による停止時膨張行程気筒12Bでの点火後、コントロールユニット2は、再度、点火してから所定時間TLT内にクランク角センサ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する(ステップS1119)。このステップS1118において、YESと判定されてピストン13が動いたことを確認すると、コントロールユニット2は、停止位置判定フラグFSTを01に設定し、次のステップに移行する(ステップS1120)。 After ignition in the stop-state expansion-stroke cylinder 12B in step S1118, the control unit 2, again, the edge of the crank angle sensor 30, 31 from the ignition within a predetermined time T LT (rising or falling edge of a crank angle signal) It is determined whether or not the piston 13 has moved according to whether or not it has been detected (step S1119). In this step S1118, if it is determined as YES to confirm that the piston 13 is moved, the control unit 2 sets the 01 restart ID flag F ST, the process proceeds to the next step (step S1120).

他方、ステップS1119において、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を確認した場合には、コントロールユニット2は、点火後の経過時間Tが所定時間TLTだけ経過していないかどうかを判断し(ステップS1121)、経過していない場合には、停止時圧縮行程気筒12Aに対して再点火を繰り返し行う(ステップS1122)。ここで、ステップS1121において、点火後の経過時間Tが所定時間を経過してしまった場合には、コントロールユニット2は、停止位置判定フラグFSTを02に設定し、ステップS120のアシスト併用再始動における始動時正転制御サブルーチンS220に移行する。 On the other hand, if it is determined NO in step S1119 and it is confirmed that the piston 13 has not moved due to misfire, the control unit 2 determines whether or not the elapsed time T after ignition has elapsed by the predetermined time T LT . Is determined (step S1121), and if not, reignition is repeatedly performed on the compression stroke cylinder 12A at the time of stop (step S1122). Here, in step S1121, when the elapsed time T after ignition has passed a predetermined time, the control unit 2 sets the stop position determination flag FST to 02, and restarts with the assist combined use in step S120. The routine proceeds to the starting normal rotation control subroutine S220.

次に、図16を参照して、ステップS1119において、YESと判定されてピストン13が動いたことが確認されると、コントロールユニット2は、停止時圧縮行程気筒12Aに対し、燃料気化時間を考慮に入れた量の2回目の燃料を燃料噴射弁16に噴射させる(ステップS1124)。この際の燃料噴射量は、1回目の噴射量と合計した量に基づく全体の空燃比が可燃空燃比(下限は7〜8)よりもさらにリッチ(例えば6程度)になるように、ピストンの停止位置に応じて予め設定された停止時圧縮行程気筒12Aへの2回目用空燃比マップM5から求められる。この停止時圧縮行程気筒12Aへの2回目の噴射燃料の気化潜熱によって、停止時圧縮行程気筒12Aの1回目の圧縮上死点付近の圧縮圧力が低減するので、当該1回目の圧縮上死点を容易に越えることができる。   Next, referring to FIG. 16, when it is determined YES in step S1119 and it is confirmed that the piston 13 has moved, the control unit 2 considers the fuel vaporization time for the stop-time compression stroke cylinder 12A. The second amount of fuel put in the fuel is injected into the fuel injection valve 16 (step S1124). The fuel injection amount at this time is such that the overall air-fuel ratio based on the total amount with the first injection amount becomes richer (for example, about 6) than the combustible air-fuel ratio (lower limit is 7 to 8). It is obtained from the second air-fuel ratio map M5 for the stop-time compression stroke cylinder 12A set in advance according to the stop position. The compression pressure near the first compression top dead center of the stop-time compression stroke cylinder 12A is reduced by the latent heat of vaporization of the second injection fuel to the stop-time compression stroke cylinder 12A. Can be easily exceeded.

なお、この停止時圧縮行程気筒12Aへの2回目の燃料噴射は、専ら筒内の圧縮圧力を低減させるためになされるものであって、これに対する点火、燃焼は行われない(可燃空燃比よりもリッチなので自着火も起こらない)。この不燃燃料は、その後、排気通路22の触媒37において吸蔵されている酸素と反応し、無害化される。   Note that the second fuel injection into the compression stroke cylinder 12A at the time of stop is performed exclusively for reducing the compression pressure in the cylinder, and ignition and combustion are not performed for this (from the combustible air-fuel ratio) Because it is rich, self-ignition does not occur.) This incombustible fuel then reacts with oxygen stored in the catalyst 37 in the exhaust passage 22 and is rendered harmless.

次に、上述したように、停止時圧縮行程気筒12Aでの2回目の噴射燃料は燃焼しないので、停止時膨張行程気筒12Bでの最初の燃焼に続く次の燃焼は、停止時吸気行程気筒12Cでの燃焼である。停止時吸気行程気筒12Cのピストン13が2回目の圧縮上死点を越えるためのエネルギーとして、停止時膨張行程気筒12Bにおける初回燃焼のエネルギーの一部が充てられる。つまり停止時膨張行程気筒12Bにおける初回燃焼のエネルギーは、停止時圧縮行程気筒12Aが1回目の圧縮上死点を乗り超えるためと、その後、停止時吸気行程気筒12Cが2回目の圧縮上死点を越えるためとの両方に供される。   Next, as described above, since the second injected fuel in the stop-time compression stroke cylinder 12A does not burn, the next combustion following the first combustion in the stop-time expansion stroke cylinder 12B is the stop-time intake stroke cylinder 12C. It is burning in. As energy for the piston 13 of the stop-time intake stroke cylinder 12C to exceed the second compression top dead center, a part of the initial combustion energy in the stop-time expansion stroke cylinder 12B is used. That is, the energy of the first combustion in the stop expansion stroke cylinder 12B is that the stop compression stroke cylinder 12A exceeds the first compression top dead center, and then the stop intake stroke cylinder 12C is in the second compression top dead center. For both crossing over and over.

従って、円滑な始動のためには停止時吸気行程気筒12Cが2回目の圧縮上死点を越える際の負荷が小さいことが望ましい。その場合には、小さなエネルギーで2回目の圧縮上死点を超えることができる。以下のフローは、次の停止時吸気行程気筒12Cでの燃焼を行うにあたり、可及的に小さなエネルギーで2回目の圧縮上死点を越えるための制御である。   Therefore, for smooth start-up, it is desirable that the load when the intake stroke cylinder 12C during the stop exceeds the second compression top dead center is small. In that case, the second compression top dead center can be exceeded with small energy. The following flow is control for exceeding the second compression top dead center with as little energy as possible when performing combustion in the next stop intake stroke cylinder 12C.

まず、コントロールユニット2は筒内空気密度を推定し、その推定値から停止時吸気行程気筒12Cの空気量を算定する(ステップS1125)。次にコントロールユニット2は、ステップS1101で推定した筒内温度に基づいて、自着火防止のための空燃比補正値を算出する(ステップS1126)。すなわち自着火が起こると、その燃焼によって2回目の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。これはその分2回目の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。そこでこの逆トルクを抑制するために空燃比をリーン寄りのリッチに補正し、自着火が起こらないようにするのである。   First, the control unit 2 estimates the in-cylinder air density, and calculates the air amount in the stop-time intake stroke cylinder 12C from the estimated value (step S1125). Next, the control unit 2 calculates an air-fuel ratio correction value for preventing self-ignition based on the in-cylinder temperature estimated in step S1101 (step S1126). That is, when self-ignition occurs, a force (reverse torque) is generated that pushes the piston 13 back to the bottom dead center side before reaching the second compression top dead center due to the combustion. This is undesirable because it consumes a lot of energy for exceeding the second compression top dead center. Therefore, in order to suppress this reverse torque, the air-fuel ratio is corrected to a rich value close to lean so that self-ignition does not occur.

次に、コントロールユニット2は、ステップS1125で算定した停止時吸気行程気筒12Cの空気量と、ステップS1126で算出した空燃比補正値を考慮した空燃比とから、停止時吸気行程気筒12Cへの燃料噴射量を算出する(ステップS1127)。   Next, the control unit 2 uses the air amount in the stop-intake stroke cylinder 12C calculated in step S1125 and the air-fuel ratio in consideration of the air-fuel ratio correction value calculated in step S1126 to supply fuel to the stop-in intake stroke cylinder 12C. The injection amount is calculated (step S1127).

そして停止時吸気行程気筒12Cに対する燃料噴射が実行される。この燃料噴射は、その気化潜熱によって圧縮圧力が低減するように(つまり2回目の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してなされる(ステップS1128)。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いて算出される。   Then, fuel injection to the stop-time intake stroke cylinder 12C is executed. This fuel injection is delayed until the later stage of the compression stroke so that the compression pressure is reduced by the latent heat of vaporization (that is, the energy required for exceeding the second compression top dead center is reduced) (step) S1128). The delay amount is calculated based on the engine automatic stop period, the intake air temperature, the engine water temperature, and the like.

他方、コントロールユニット2は、ステップS1119において、クランク角センサ30、31のエッジを検出したタイミングを起点として検査タイミングを算出し(ステップS1129)、このタイミングに至るのを待機する(ステップS1130)。   On the other hand, the control unit 2 calculates the inspection timing from the timing at which the edges of the crank angle sensors 30 and 31 are detected in step S1119 (step S1129), and waits until this timing is reached (step S1130).

次いで、算出された検査タイミングにおけるエンジン回転速度Ne(検査時エンジン回転速度Ne)Neが所定の必要エンジン回転速度Ne(例えば200rpm)を下回っていないかどうか判定する(ステップS1130)。この判定で、検査時エンジン回転速度Neが必要エンジン回転速度Ne以上である場合(ステップS1131でYES)、コントロールユニット2は、2回目の圧縮上死点を超えると判断し、再始動判定フラグFRSの値を11に更新する(ステップS1132)。他方、ステップS1130の判定で、必要エンジン回転速度Neに満たないと判定した場合には、再始動判定フラグFRSを12に更新し(ステップS1133)、スタータモータ併用駆動サブルーチン(ステップS220)に移行する。 Next, it is determined whether or not the engine rotation speed Ne (inspection engine rotation speed Ne) Ne at the calculated inspection timing is less than a predetermined required engine rotation speed Ne (for example, 200 rpm) (step S1130). In this determination, when the engine speed Ne at the time of inspection is equal to or higher than the required engine speed Ne (YES in step S1131), the control unit 2 determines that the second compression top dead center is exceeded, and the restart determination flag F The value of RS is updated to 11 (step S1132). On the other hand, in the judgment of step S1130, if it is determined that less than required engine rotational speed Ne is, proceeds to update the restart determination flag F RS 12 (step S1133), the starter motor combination drive subroutine (Step S220) To do.

次に図17を参照して、コントロールユニット2は、エンジンが2番目の圧縮上死点を超えるのを待機する(ステップS1134)。このステップにおいて、2番目の圧縮上死点を超えた場合には、コントロールユニット2は、再始動判定フラグFRS の値を21に更新し(ステップS1135)、所定タイミングで点火プラグ15をスパークさせる(ステップS1136)。他方、仮にエンジンが回転速度による判定にも拘わらず、2番目の圧縮上死点を超えることができなかった場合には、コントロールユニット2は、再始動判定フラグFRSの値を22に更新し(ステップS1137)、スタータモータ併用駆動サブルーチン(ステップS220)に移行する。このように本実施形態では、停止時吸気行程気筒12Cへの点火時期を2回目の圧縮上死点以降に遅延しているので、逆トルクの発生を抑制することが可能になる。また停止時吸気行程気筒12Cにおいて、2回目の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やすくし、上死点を過ぎたタイミングで燃焼エネルギーによる正転方向のトルクが発生するようになる。そして、2回目の圧縮上死点移行においては、再始動開始後、停止時排気行程気筒12Dが圧縮行程を迎えることになる。この停止時排気行程気筒12D移行の制御については、メインルーチンに復帰し、通常制御によって吸気行程で燃料を噴射し、圧縮上死点経過前に点火することにより、高いトルクを得るようにしている。 Next, referring to FIG. 17, the control unit 2 waits for the engine to exceed the second compression top dead center (step S1134). In this step, if it exceeds the second compression top dead center, the control unit 2 updates the value of the restart determination flag F RS 21 (step S1135), sparks the spark plug 15 at a predetermined timing (Step S1136). On the other hand, if the engine cannot exceed the second compression top dead center despite the determination based on the rotational speed, the control unit 2 updates the value of the restart determination flag FRS to 22. (Step S1137), the process proceeds to a starter motor combined drive subroutine (Step S220). As described above, in this embodiment, since the ignition timing for the stop-time intake stroke cylinder 12C is delayed after the second compression top dead center, it is possible to suppress the occurrence of reverse torque. In the intake stroke cylinder 12C at the time of stop, the compression pressure is reduced to easily exceed the top dead center until the second compression top dead center, and the torque in the forward direction due to the combustion energy is generated at the timing when the top dead center is passed. To occur. In the second transition to the compression top dead center, the stop-time exhaust stroke cylinder 12D reaches the compression stroke after the restart is started. With respect to the control of the transition to the exhaust stroke cylinder 12D at the time of stop, a return to the main routine is performed, fuel is injected in the intake stroke by normal control, and ignition is performed before the compression top dead center has elapsed, thereby obtaining a high torque. .

次に、図18を参照して、アシスト併用再始動制御サブルーチンについて説明する。   Next, the assist combined restart control subroutine will be described with reference to FIG.

まず、コントロールユニット2は、アシスト併用再始動制御サブルーチンにおいては、停止位置判定フラグFSTを参照する(ステップS1201)。この停止位置判定フラグFSTの値が初期値(=1)である場合、コントロールユニット2は、始動時逆転制御サブルーチン(ステップS210)を実行する。この始動時逆転制御サブルーチン(ステップS210)は、エンジン本体1を正転させる前の逆転動作であり、その内容は、スタータモータ36を併用するための処理(ステップS1109、S1111)が省略されている他は、実質的に上述した燃焼再始動制御サブルーチン(ステップS110)におけるステップS1101から1108まで同じであるので、その詳細については説明を省略する。 First, the control unit 2, in the assisted-restart control subroutine, refer to restart ID flag F ST (step S1201). When the value of the stop position determination flag FST is an initial value (= 1), the control unit 2 executes a start reverse rotation control subroutine (step S210). This starting reverse rotation control subroutine (step S210) is a reverse rotation operation before the engine body 1 is rotated forward, and the contents thereof omit the processing (steps S1109 and S1111) for using the starter motor 36 together. Others are substantially the same from step S1101 to step S1108 in the combustion restart control subroutine (step S110) described above, and a detailed description thereof will be omitted.

他方、ステップS1201において、停止位置判定フラグFSTの値が1初期値(=0)以外である場合には、コントロールユニット2は、エンジン水温、停止時間(自動停止からの経過時間)、吸気温度などから筒内温度を推定し(ステップS1202)、推定された筒内温度が所定温度以上であるか否か、すなわち温間(warm-up)であるか、冷間(cold-start)であるかを判定する(ステップS1203)。仮にステップS1203において、エンジン本体1の運転状態が温間であると判定された場合、コントロールユニット2は、さらに停止位置判定フラグFSTを参照し(ステップS1204)、停止位置判定フラグFSTの値が2であると判定した場合、コントロールユニット2は、ピストン位置矯正制御サブルーチンを実行し(ステップS200)、その後、始動時正転制御サブルーチン(ステップS220)を実行し、メインルーチンに復帰して通常運転制御を実行する。 On the other hand, in step S1201, if the value of the restart ID flag F ST is other than 1 the initial value (= 0), the control unit 2, the engine coolant temperature, (the elapsed time from the automatic stop) the stop time, the intake air temperature The in-cylinder temperature is estimated from the above (step S1202), and whether the estimated in-cylinder temperature is equal to or higher than a predetermined temperature, that is, whether it is warm (warm-up) or cold (cold-start). Is determined (step S1203). In If step S1203, when the operating state of the engine body 1 is determined to be in warm, the control unit 2 further refers to the restart ID flag F ST (step S1204), the value of the restart ID flag F ST Is determined to be 2, the control unit 2 executes a piston position correction control subroutine (step S200), and then executes a start-up normal rotation control subroutine (step S220) to return to the main routine and return to the normal routine. Execute operation control.

他方、ステップS1203において、冷間であると判定された場合、或いは、ステップS1204において、停止位置判定フラグが3から5であると判定された場合、コントロールユニット2は、ピストン位置矯正制御200をバイパスして、始動時正転制御サブルーチン(ステップS220)を実行する。   On the other hand, if it is determined in step S1203 that the engine is cold, or if it is determined in step S1204 that the stop position determination flag is 3 to 5, the control unit 2 bypasses the piston position correction control 200. Then, the starting normal rotation control subroutine (step S220) is executed.

図19は、ピストン位置矯正制御サブルーチンS210のフローチャートである。   FIG. 19 is a flowchart of the piston position correction control subroutine S210.

上述したように、ピストン13の停止位置が不適切であると、圧縮行程を迎える気筒で自着火が発生しやすくなる。他方、再始動制御に先立ってピストン13を矯正することができれば、自着火を来すことなく、再始動制御を成功させることが可能になる。ここで、ピストン13の停止位置を矯正する方法としては、スタータモータ36でエンジン本体1を直接駆動することも考えられる。しかし、その場合には、停止しているエンジン本体1を駆動するときの騒音が大きくなり、操縦者に不快感を与えるおそれがある。しかも、下死点側に停止している停止時圧縮行程気筒のピストンを上死点側に駆動するとなると、吸気弁19、排気弁20のカムの反力を受けてスタータモータ36がロックするおそれもある。そこで、本実施形態では、停止時膨張行程気筒12Bを燃焼させることにより、ピストン13の位置を変更し、自着火の防止を図ることとしている。   As described above, if the stop position of the piston 13 is inappropriate, self-ignition tends to occur in the cylinder that reaches the compression stroke. On the other hand, if the piston 13 can be corrected prior to the restart control, the restart control can be successful without causing self-ignition. Here, as a method of correcting the stop position of the piston 13, it is conceivable to directly drive the engine body 1 with the starter motor 36. However, in that case, noise when driving the stopped engine main body 1 is increased, and there is a possibility that the operator feels uncomfortable. In addition, if the piston of the compression stroke cylinder at the time of stop, which is stopped at the bottom dead center side, is driven to the top dead center side, the starter motor 36 may be locked due to the reaction force of the cams of the intake valve 19 and the exhaust valve 20. There is also. Therefore, in this embodiment, the position of the piston 13 is changed by burning the stop-time expansion stroke cylinder 12B to prevent self-ignition.

図19を参照して、このサブルーチンS200が実行されると、コントロールユニット2は、停止位置に応じて、停止時膨張行程気筒12Bに対する燃料噴射量を制御マップM20に基づいて設定する(ステップS2001)。   Referring to FIG. 19, when this subroutine S200 is executed, control unit 2 sets the fuel injection amount for stop-time expansion stroke cylinder 12B based on control map M20 in accordance with the stop position (step S2001). .

次に、コントロールユニット2は、停止時膨張行程気筒12Bに燃料を噴射する(ステップS2002)。その後、燃料の気化時間を考慮した所定時間経過後に停止時膨張行程気筒12Bに点火する(ステップS2003)。ここで、停止時膨張行程気筒12Bでは、燃焼速度を促進するため、多点点火を実行することとしている。そのため、本実施形態では、点火回数NIgをカウントし(ステップS2004)、カウントされた点火回数NIgが所定の必要点火回数NIg_endに至ったか否かを判定し(ステップS2005)、必要点火回数NIg_endに至らなかった場合には、再点火して(ステップS2006)ステップS2004にリターンし、必要点火回数NIg_endに至った場合には、最後に点火してから所定時間TLT内にクランク角センサ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が適正範囲に移動したか否かを判定する(ステップS2007)。このステップS2007において、YESと判定した場合には、矯正判定フラグFEXPの値を1に変更し(ステップS2008)、メインルーチンに復帰する。 Next, the control unit 2 injects fuel into the stop-time expansion stroke cylinder 12B (step S2002). Thereafter, the stop-time expansion stroke cylinder 12B is ignited after elapse of a predetermined time considering the fuel vaporization time (step S2003). Here, in the stop-time expansion stroke cylinder 12B, multipoint ignition is executed in order to accelerate the combustion speed. Therefore, in this embodiment, the number of ignition times N Ig is counted (step S2004), it is determined whether the counted number of ignition times N Ig has reached a predetermined required number of ignition times N Ig_end (step S2005), and the required number of ignition times. If you do not reach the N Ig_end is to re-ignite (step S2006) and returns to step S2004, in the case that led to necessary number of ignitions N Ig_end the crank angle since the last ignition within a predetermined time T LT It is determined whether or not the piston 13 has moved to an appropriate range based on whether or not the edges of the sensors 30 and 31 (rise or fall of the crank angle signal) have been detected (step S2007). If YES is determined in step S2007, the value of the correction determination flag F EXP is changed to 1 (step S2008), and the process returns to the main routine.

他方、ステップS2007において、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、コントロールユニット2は、点火後の経過時間Tが所定時間TLTだけ経過していないかどうかをさらに判断し(ステップS2009)、経過していない場合には、停止時膨張行程気筒12Bに対して再点火を繰り返し行う(ステップS2010)。他方、ステップS2009において、点火後の経過時間Tが所定時間を経過してしまった場合には、コントロールユニット2は、矯正判定フラグFEXPの値を2に変更し(ステップS2011)メインルーチンに復帰する。 On the other hand, if it is determined NO in step S2007 and it is confirmed that the piston 13 has not moved due to misfire, the control unit 2 determines whether the elapsed time T after ignition has elapsed by a predetermined time TLT . It is further judged whether or not (step S2009), and if not, re-ignition is repeatedly performed on the stop-time expansion stroke cylinder 12B (step S2010). On the other hand, when the elapsed time T after ignition has passed the predetermined time in step S2009, the control unit 2 changes the value of the correction determination flag F EXP to 2 (step S2011) and returns to the main routine. To do.

図20および図21は、始動時正転制御サブルーチンS220を示すフローチャートである。   20 and 21 are flowcharts showing the starting normal rotation control subroutine S220.

図20を参照して、始動アシスト併用再始動制御サブルーチンS120内において、始動時正転制御サブルーチンS220が実行されると、スタータモータ駆動制御サブルーチンS240が並行して実行される。   Referring to FIG. 20, when start-up normal rotation control subroutine S220 is executed in start-assist combined restart control subroutine S120, starter motor drive control subroutine S240 is executed in parallel.

このスタータモータ駆動制御サブルーチンS240と並行して、コントロールユニット2は、停止位置判定フラグFSTに基づき、停止時膨張行程気筒12Bに対する燃焼の可否を判定する(ステップS2201)。具体的には、停止位置判定フラグFSTの値を読み取り、値が1、3、または4の何れかの場合には次のステップS2202に進み、これらの何れにも該当しない場合には、停止時膨張行程気筒12Bでの燃焼と、停止時吸気行程気筒12Cでの燃焼をも中止するようにしている(ステップS2203、S2206)。 In parallel with this starter motor drive control subroutine S240, the control unit 2, based on the restart ID flag F ST, determines whether the combustion for the stop-state expansion-stroke cylinder 12B (Step S2201). Specifically, when reading the value of the restart ID flag F ST, the process proceeds to the next step S2202 in the case of either the value is 1, 3 or 4, which does not correspond to any of these, stop The combustion in the time expansion stroke cylinder 12B and the combustion in the stop time intake stroke cylinder 12C are also stopped (steps S2203 and S2206).

但し、コントロールユニット2は、ステップS2203で停止時膨張行程気筒12Bへの燃料噴射を中止した後、反転判定フラグFREVの値を参照し、当該反転判定フラグFREVの値が2以外であるか否かを判定する(ステップS2204)。 However, the control unit 2 refers to the value of the reversal determination flag F REV after stopping the fuel injection to the expansion stroke cylinder 12B at the stop in step S2203, and whether the value of the reversal determination flag F REV is other than 2. It is determined whether or not (step S2204).

ピストン位置が適切で、逆転動作を実行した場合でも、この逆転動作で失火し、ステップS1111が実行された場合(逆転判定フラグFREVが2の場合)、未燃燃料が停止時圧縮行程に残っているため、そのままの状態で正転動作を実行すると、温間時には停止時圧縮行程気筒12Aで自着火を来たすおそれがある。そこで、ステップS2204で反転判定フラグFREVの値を参照し、当該反転判定フラグFREVの値が2である場合には、停止時膨張行程気筒12Bでの燃焼を中止する場合であっても、停止時圧縮行程気筒12Aに対して追加燃料を噴射し、停止時圧縮行程気筒12Aの空燃比をオーバーリッチに設定して、自着火を防止することとしているのである。 Even when the piston position is appropriate and the reverse rotation operation is executed, if the reverse operation causes a misfire and step S1111 is executed (when the reverse rotation determination flag F REV is 2), unburned fuel remains in the compression stroke at the time of stoppage. Therefore, if the forward rotation operation is executed as it is, there is a risk that self-ignition occurs in the stop-time compression stroke cylinder 12A when warm. Therefore, referring to the value of the reverse determination flag F REV in step S2204 and the value of the reverse determination flag F REV is 2, even when the combustion in the stop-time expansion stroke cylinder 12B is stopped, The additional fuel is injected into the stop-time compression stroke cylinder 12A, and the air-fuel ratio of the stop-time compression stroke cylinder 12A is set to overrich to prevent self-ignition.

ステップS2201において、停止位置判定フラグFSTの値が1の場合は、コントロールユニット2は、自動停止の際、ピストン13が単独燃焼停止範囲Rにあるので、逆転動作の後、正転動作を行うためにこの時点で停止時膨張行程気筒12Bを燃焼する必要のある場合である。停止位置判定フラグFSTの値が3の場合は、ピストン13が併用燃焼停止範囲A1、A2にあって、スタータモータ36でエンジン本体1を駆動することにより停止時膨張行程気筒12Bでの燃焼が可能な場合である。停止位置判定フラグFSTの値が4の場合は、ピストン13が燃焼再始動不能範囲NG1、NG2にあるものの、スタータモータ36でエンジン本体1を駆動することにより、ピストン13を適正停止位置に変位させ、その後、停止時膨張行程気筒12Bでの燃焼が可能な場合である。従って、これらの場合には、他の条件を満たすことで、停止時膨張行程気筒12Bに燃料を噴射し、燃焼によるトルクを得るようにしているのである。 In step S2201, when the value of the stopping position determination flag F ST is 1, the control unit 2, when the automatic stop, the piston 13 is in a single combustion stop range R, after the reverse operation, performs a forward operation Therefore, at this time, the expansion stroke cylinder 12B at the time of stop needs to be burned. When the value of the stop position determination flag FST is 3, the piston 13 is in the combined combustion stop ranges A1 and A2, and the starter motor 36 drives the engine body 1 to cause combustion in the stop expansion stroke cylinder 12B. If possible. When the value of the stop position determination flag FST is 4, although the piston 13 is in the combustion non-restartable range NG1, NG2, the piston 13 is displaced to an appropriate stop position by driving the engine body 1 with the starter motor 36. Thereafter, combustion is possible in the expansion stroke cylinder 12B at the time of stop. Therefore, in these cases, by satisfying other conditions, fuel is injected into the stop-time expansion stroke cylinder 12B to obtain torque due to combustion.

これに対し、ステップS2201において、停止位置判定フラグFSTの値が2の場合は、上述したピストン位置矯正制御サブルーチン(ステップS200)が実行されているので、停止時膨張行程気筒12Bでの燃焼は実行しないようにしている。また、停止位置判定フラグFSTの値が5の場合は、ピストン13が図4で示したθ0からθ1の間にあるので、停止時膨張行程気筒12Bに燃料を噴射しても気化霧化するまでに排気弁20が開いてしまい、トルクを得ることができなくなる。従ってこの場合でも、停止時膨張行程気筒12Bでの燃焼は実行しないようにして、無駄な燃料噴射/点火動作を回避しているのである。 In contrast, in step S2201, if the value of the restart ID flag F ST is 2, the piston position correction control subroutine described above (step S200) is performed, the combustion in the stop-state expansion-stroke cylinder 12B Do not run. Further, when the value of the stop position determination flag FST is 5, since the piston 13 is between θ0 and θ1 shown in FIG. 4, vaporization atomization occurs even when fuel is injected into the stop-time expansion stroke cylinder 12B. By this time, the exhaust valve 20 is opened, and torque cannot be obtained. Therefore, even in this case, the combustion in the stop-time expansion stroke cylinder 12B is not executed, and the wasteful fuel injection / ignition operation is avoided.

次に、ステップS2201において、停止位置判定フラグFSTの値が1、3、または4の何れかの場合、コントロールユニット2は、再始動判定フラグFRSを参照する(ステップS2202)。ステップS2202において、再始動判定フラグFRSの値が0以外の値の場合、停止時膨張行程気筒12Bでは、燃焼再始動制御サブルーチンS110において、既に燃焼が実行されているか、失火が生じている場合である。停止時膨張行程気筒12Bが既燃である場合には、燃料を噴射して点火しても、新気がないためトルクを出力できる燃焼を実行することはできない。また、停止時膨張行程気筒12Bで失火が生じている場合には重ねて燃料を噴射してもオーバーリッチとなるため、失火するおそれが大きい。そこで再始動判定フラグFRSの値が0以外の値の場合には、当該気筒での燃焼を中止しているのである。 Next, in step S2201, when any value of the restart ID flag F ST is 1, 3 or 4, the control unit 2 refers to the restart determination flag F RS (step S2202). In step S2202, when the value of non-zero value of the restart determination flag F RS, the stop-state expansion-stroke cylinder 12B, the combustion restart control subroutine S110, whether already combustion is performed, if a misfire has occurred It is. When the stop-time expansion stroke cylinder 12B is burned, even if fuel is injected and ignited, there is no fresh air, so combustion that can output torque cannot be executed. In addition, when misfire occurs in the expansion stroke cylinder 12B at the time of stop, even if fuel is repeatedly injected, the fuel becomes overrich, so there is a high risk of misfire. Therefore, when the value of the restart determination flag FRS is a value other than 0, the combustion in the cylinder is stopped.

仮にステップS2202での判定がYESの場合、停止時膨張行程気筒12Bでの燃焼制御サブルーチンS230が実行される。他方、ステップS2202での判定がNOである場合、停止時膨張行程気筒12Bでの燃焼は中止される。なお、燃焼制御サブルーチンS230の実行内容は、燃料噴射タイミングが、スタータモータ36によってピストン13が駆動された後になる点と、スタータモータ36を併用するための処理(ステップS1121、S1123)が省略されている他は、実質的に図20で説明した停止時膨張行程気筒12Bの燃料噴射制御と同じであるので、その詳細については説明を省略する。   If the determination in step S2202 is YES, a combustion control subroutine S230 in the stop expansion stroke cylinder 12B is executed. On the other hand, when the determination in step S2202 is NO, the combustion in the stop-time expansion stroke cylinder 12B is stopped. The execution contents of the combustion control subroutine S230 are such that the fuel injection timing comes after the piston 13 is driven by the starter motor 36, and the processing for using the starter motor 36 (steps S1121 and S1123) is omitted. The rest is substantially the same as the fuel injection control of the stop-time expansion stroke cylinder 12B described with reference to FIG.

ステップS230が実行された場合、或いはステップS2204において反転判定フラグFREVの値が2である場合には、コントロールユニット2は、燃料気化霧化時間を考慮し、停止時圧縮行程気筒12Aに燃料を噴射させる(ステップS2207)。 When step S230 is executed, or when the value of the reverse determination flag F REV is 2 in step S2204, the control unit 2 takes fuel into the stop-time compression stroke cylinder 12A in consideration of the fuel vaporization atomization time. Inject (step S2207).

他方、ステップS2205で停止時圧縮行程気筒12Aへの燃料噴射が中止された場合、コントロールユニット2は、再度、停止位置判定フラグFSTの値を参照する(ステップS2208)。参照された停止位置判定フラグFSTの値が12または22の場合、コントロールユニット2は、停止時吸気行程気筒12Cへの燃料噴射をも中止する(ステップS2209)。停止位置判定フラグFSTの値がこれら12または22の場合には、既に停止時吸気行程気筒12Cでの燃焼が実行されているからである。 On the other hand, when the fuel injection into the stop-state compression-stroke cylinder 12A is discontinued at step S2205, the control unit 2, again, referring to the value of the restart ID flag F ST (step S2208). When the value of the referred stop position determination flag FST is 12 or 22, the control unit 2 also stops the fuel injection to the stop-time intake stroke cylinder 12C (step S2209). This is because when the value of the stop position determination flag FST is 12 or 22, combustion in the stop-time intake stroke cylinder 12C has already been executed.

図21を参照して、次に、ステップS2207を実行することにより停止時圧縮行程気筒12Aに燃料が噴射された場合、またはステップS2208で停止時吸気行程気筒12Cでの燃料噴射が実行前であることを判定した場合、コントロールユニット2は、停止時吸気行程気筒12Cの筒内空気密度を推定し、その推定値から停止時吸気行程気筒12Cの空気量を算定する(ステップS2220)。次に、ステップS2101で推定した筒内温度に基づいて、自着火防止のための空燃比補正値を算出する(ステップS2221)。   Referring to FIG. 21, next, when fuel is injected into stop-time compression stroke cylinder 12A by executing step S2207, or fuel injection in stop-time intake stroke cylinder 12C is before execution in step S2208. If it is determined, the control unit 2 estimates the in-cylinder air density of the stop-time intake stroke cylinder 12C, and calculates the air amount of the stop-time intake stroke cylinder 12C from the estimated value (step S2220). Next, an air-fuel ratio correction value for preventing self-ignition is calculated based on the in-cylinder temperature estimated in step S2101 (step S2221).

次に、ステップS2220で算定した停止時吸気行程気筒12Cの空気量と、ステップS2221で算出した空燃比補正値を考慮した空燃比とから、停止時吸気行程気筒12Cへの燃料噴射量を算出する(ステップS2222)。   Next, the fuel injection amount to the stop-time intake stroke cylinder 12C is calculated from the air amount of the stop-time intake stroke cylinder 12C calculated in step S2220 and the air-fuel ratio considering the air-fuel ratio correction value calculated in step S2221. (Step S2222).

そして停止時吸気行程気筒12C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するように、圧縮行程の後期まで遅延してなされる(ステップS2223、S2224)。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。   Then, fuel injection to the intake stroke cylinder 12C at the time of stop is performed. This fuel injection is delayed until the latter stage of the compression stroke so that the compression pressure is reduced by the latent heat of vaporization (steps S2223 and S2224). The delay amount is calculated based on the engine automatic stop period, the intake air temperature, the engine water temperature, and the like.

次いで、コントロールユニット2は、再始動判定フラグFRSを参照し、値が22であるか否かを判定する(ステップS2225)。仮に停止時吸気行程気筒12Cが最初に圧縮行程を迎えた時点で、再始動判定フラグFRSの値が22であった場合、既に燃焼再始動制御S110において、再始動制御が実行されており、その結果、2番目の圧縮上死点を超えることができなかったわけであるから(図17参照)、その場合には、最も自着火が発生しやすい停止時吸気行程気筒12Cにおいて、自着火防止対策を講じる必要がある。かかる自着火防止対策として、本実施形態では、回転速度の影響について配慮している。すなわち、回転速度が低い場合には、熱伝導時間が長くなり、温間再始動時には、停止時吸気行程気筒12Cの筒内が高温状態になり、燃料の噴射タイミングを上述のように遅延させたとしても、自着火が生じやすい状況になっている。 Next, the control unit 2 refers to the restart determination flag F RS and determines whether or not the value is 22 (step S2225). If the value of the restart determination flag FRS is 22 when the stop-time intake stroke cylinder 12C first reaches the compression stroke, the restart control has already been executed in the combustion restart control S110. As a result, the second compression top dead center could not be exceeded (see FIG. 17). In this case, the self-ignition prevention measure is taken in the intake stroke cylinder 12C at the time of the stop when the self-ignition is most likely to occur. It is necessary to take. As a measure for preventing such self-ignition, in this embodiment, consideration is given to the influence of the rotation speed. That is, when the rotational speed is low, the heat conduction time becomes long, and at the time of warm restart, the cylinder inside the intake stroke cylinder 12C at the time of stop becomes a high temperature state, and the fuel injection timing is delayed as described above. Even so, self-ignition is likely to occur.

そこで、本実施形態では、クランキング用空燃比と回転速度のマップM14をコントロールユニット2のメモリに記憶しておき、このマップM14を参照しながら、エンジン回転速度Neに応じて、空燃比がリッチになるように追加燃料の噴射量を設定し(ステップS2226)、スタータモータ36のピニオンギア36dがリングギア35と噛合するタイミングを検出し(ステップS2227)、噛合時に停止時吸気行程気筒12Cに追加燃料を噴射することとしている(ステップS2228)。後述するように、スタータモータ36のピニオンギア36dがリングギア35に噛合するタイミングは、ピストン13が上死点を超えずにクランクシャフト3が逆転し、その後、エンジン回転速度Neが0に落ちた直後の時点であるので、このタイミングに追加燃料を噴射することにより、再度圧縮行程にある停止時吸気行程での気化霧化が促進され、自着火を回避することが可能となるのである。   Therefore, in this embodiment, a cranking air-fuel ratio and rotational speed map M14 is stored in the memory of the control unit 2, and the air-fuel ratio is rich according to the engine rotational speed Ne while referring to this map M14. (Step S2226), the timing at which the pinion gear 36d of the starter motor 36 meshes with the ring gear 35 is detected (step S2227), and is added to the stop intake stroke cylinder 12C at the time of meshing. Fuel is to be injected (step S2228). As will be described later, when the pinion gear 36d of the starter motor 36 meshes with the ring gear 35, the crankshaft 3 is reversed without the piston 13 exceeding the top dead center, and then the engine rotational speed Ne drops to zero. Since it is the time immediately after, by injecting additional fuel at this timing, vaporization atomization in the stop-time intake stroke in the compression stroke is promoted again, and self-ignition can be avoided.

その後は、停止時吸気行程気筒12Cが圧縮上死点を超えたか否かを判定し(ステップS2229)、超えた場合には、停止時圧縮行程気筒12Aに点火して(ステップS2230)、元のルーチンに復帰する。   Thereafter, it is determined whether or not the stop-time intake stroke cylinder 12C has exceeded the compression top dead center (step S2229), and if exceeded, the stop-time compression stroke cylinder 12A is ignited (step S2230). Return to routine.

上述したように、アシスト併用再始動制御サブルーチン(ステップS220)においては、燃焼再始動制御(ステップS110)が実行できない場合、または燃焼再始動制御(ステップS110)の実行中にて燃焼再始動に不具合を来した場合には、表2の通り制御される。   As described above, in the assist combined restart control subroutine (step S220), when the combustion restart control (step S110) cannot be executed, or during the execution of the combustion restart control (step S110), the combustion restart fails. In the case of, the control is performed as shown in Table 2.

Figure 2007270805
Figure 2007270805

表2を参照して、まず、停止位置判定フラグFSTの値が5の場合は、ピストン13が図4で示したθ0からθ1の間にあるので、停止時膨張行程気筒12Bに燃料を噴射しても気化霧化するまでに排気弁20が開いてしまい、トルクを得ることができなくなる。従ってこの場合には、停止時膨張行程気筒12Bでの燃焼は実行しないようにして、無駄な燃料噴射/点火動作を回避している。 Referring to Table 2, first, when the value of the stop position determination flag FST is 5, since the piston 13 is between θ0 and θ1 shown in FIG. 4, the fuel is injected into the stop expansion cylinder 12B. Even so, the exhaust valve 20 is opened before vaporization and atomization, and torque cannot be obtained. Therefore, in this case, the combustion in the stop-time expansion stroke cylinder 12B is not executed to avoid useless fuel injection / ignition operations.

次に、逆転判定フラグFREVが2の場合は、再始動後、逆転時に失火した場合であるので(図14参照)、この場合には、停止時吸気行程気筒12Aに自着火防止用の燃料を噴射して、いわゆる温間ロックを回避するようにしている(図20参照)。 Next, when the reverse rotation determination flag F REV is 2, this is a case where misfire occurs during reverse rotation after restart (see FIG. 14). In this case, fuel for preventing self-ignition in the intake stroke cylinder 12A at the time of stop. So as to avoid the so-called warm lock (see FIG. 20).

また、再始動判定フラグFRSの値が02の場合は、停止時膨張行程気筒12Bでの燃焼に失敗した場合であるので(図15のステップS1123)、この場合には図20の制御により、停止時膨張行程気筒12Bへの燃料噴射(従って点火)が、ステップS2202によって中止される一方、停止時圧縮行程気筒12Aに対しては、スタータモータ36による始動時の筒内圧力低減のための燃料が噴射され、停止時吸気行程気筒12Cに対しては、燃料噴射が実行される。 In the case of restart determination flag F value of RS is 02, since a failure in the combustion in the stop-state expansion-stroke cylinder 12B (Step S1123 of FIG. 15), the control of FIG. 20 in this case, While fuel injection (and hence ignition) into the stop-time expansion stroke cylinder 12B is stopped in step S2202, fuel for reducing the in-cylinder pressure during start-up by the starter motor 36 is applied to the stop-time compression stroke cylinder 12A. Is injected, and fuel injection is performed on the intake stroke cylinder 12C when stopped.

また、停止位置判定フラグFSTの値が12の場合には、停止時膨張行程気筒12Bでの燃焼に成功したものの、トルクが充分に出力されなかった場合である(図16のステップS1133)。この場合には、既に停止時膨張行程気筒12Bでの燃焼が終了し、停止時圧縮行程気筒12Aへの燃料噴射が実行されているのであるが、逆転制御(ステップS1101からS1111)が実行されているので、停止時圧縮行程気筒12Aでは、自着火の問題が生じ得ず、温間ロックが生じるおそれはない。そこで、図20のステップS2202の判定により、停止時膨張行程気筒12Bおよび停止時圧縮行程気筒12Aへの燃料噴射が中止されるとともに、ステップS2208の判定により、停止時吸気行程気筒12Cへの燃料噴射も中止される(図20参照)。 In the case of restart ID flag F value of ST 12, despite successful combustion in the stop-state expansion-stroke cylinder 12B, a case where torque is not output sufficiently (step S1133 in FIG. 16). In this case, combustion in the stop expansion stroke cylinder 12B has already been completed and fuel injection to the stop compression stroke cylinder 12A has been executed, but reverse rotation control (steps S1101 to S1111) is executed. Therefore, in the stop-time compression stroke cylinder 12A, the problem of self-ignition cannot occur and there is no possibility that warm lock will occur. Accordingly, the fuel injection to the stop expansion stroke cylinder 12B and the stop compression stroke cylinder 12A is stopped by the determination in step S2202 of FIG. 20, and the fuel injection to the stop intake stroke cylinder 12C is determined in step S2208. Is also canceled (see FIG. 20).

さらに、停止位置判定フラグFSTの値が22の場合には、停止時膨張行程気筒12Bでの燃焼に成功したものの、2番目の圧縮上死点を越えることができなかった場合である(図16のステップS1133)。この場合には、既に停止時膨張行程気筒12Bでの燃焼が終了し、停止時圧縮行程気筒12A、停止時吸気行程気筒12Cへの燃料噴射が実行されているので、図20のステップS2202の判定により、停止時膨張行程気筒12Bおよび停止時圧縮行程気筒12Aへの燃料噴射が中止されるとともに、ステップS2208の判定により、停止時吸気行程気筒12Cへの燃料噴射も中止される。 Further, when the value of the stop position determination flag FST is 22, it is a case where the combustion in the stop expansion stroke cylinder 12B was successful, but the second compression top dead center could not be exceeded (see FIG. 16 step S1133). In this case, combustion in the stop expansion stroke cylinder 12B has already been completed, and fuel injection into the stop compression stroke cylinder 12A and the stop intake stroke cylinder 12C has been executed, so the determination in step S2202 of FIG. Thus, the fuel injection to the stop expansion stroke cylinder 12B and the stop compression stroke cylinder 12A is stopped, and the fuel injection to the stop intake stroke cylinder 12C is also stopped by the determination in step S2208.

次に、図22、図23に基づき、スタータモータ駆動制御サブルーチンS240について説明する。   Next, the starter motor drive control subroutine S240 will be described with reference to FIGS.

図22はスタータモータ駆動制御サブルーチンS240のフローチャートであり、図23は、同サブルーチンを実行した場合のタイミングチャートである。   FIG. 22 is a flowchart of the starter motor drive control subroutine S240, and FIG. 23 is a timing chart when the subroutine is executed.

各図を参照して、コントロールユニット2がスタータモータ駆動制御サブルーチンS240を実行すると、まず、現在のエンジン回転速度Neが検出され、0であるか否かが判定される(ステップS2401)。仮にエンジン回転速度Neが0の場合、コントロールユニット2は、直ちにスタータモータ36を駆動すべきタイミングtoutを決定する(ステップS2402)。   With reference to the drawings, when the control unit 2 executes the starter motor drive control subroutine S240, first, the current engine speed Ne is detected and it is determined whether or not it is 0 (step S2401). If the engine rotational speed Ne is 0, the control unit 2 immediately determines the timing tout at which the starter motor 36 should be driven (step S2402).

他方、エンジン回転速度Neが0ではない場合、コントロールユニット2は、エンジン回転速度Neが減速して最初に0になるクランク角度CA0を検出するのを待機する(ステップS2403)。次いで、エンジン回転速度Neが0の時のクランク角度CA0を起点として、当該クランク角度CAが、それ以降エンジン回転速度Neが減速する所定のクランク角度CA1に到達するのを待機する(ステップS2403)。これは、エンジン回転速度Neが正転から逆転に転じて0になった時点では、信号の検出が困難になるので、回転速度Neが0になり、その後、逆向きに回転していることを検出できるタイミングTCA1を基準とすることにより、確実な制御を図っているのである。 On the other hand, when the engine rotational speed Ne is not 0, the control unit 2 waits for detection of the crank angle CA0 at which the engine rotational speed Ne is decelerated and first becomes 0 (step S2403). Next, starting from the crank angle CA0 when the engine rotational speed Ne is 0, the crank angle CA waits until it reaches a predetermined crank angle CA1 at which the engine rotational speed Ne subsequently decreases (step S2403). This is because when the engine rotation speed Ne changes from normal rotation to reverse rotation and becomes 0, it becomes difficult to detect the signal, so the rotation speed Ne becomes 0 and then rotates in the reverse direction. Reliable control is achieved by using the detectable timing T CA1 as a reference.

クランク角度CAがCA1に到達すると、コントロールユニット2は、ピストン13の位置がCA1に到達したタイミングTCA1をアシスト起算タイミングとして演算の基準とする(ステップS2404)。 When the crank angle CA reaches CA1, the control unit 2 uses the timing T CA1 when the position of the piston 13 reaches CA1 as an assist calculation timing as a reference for calculation (step S2404).

次いで、アシスト基準タイミングTCA1から起算して、エンジン回転速度Neが逆転方向に転じてから再び正転方向に転じた後、0になるスタータモータ36の0速度タイミングtpを算出し(ステップS2405)、さらに0速度タイミングtpに基づき、スタータモータ36の噛合タイミング領域Tsが算出される(ステップS2406)。この噛合タイミング領域Tsは、採用されているスタータモータ36の仕様に基づき、予めコントロールユニット2の記憶領域に記憶されているスタータモータ36の仕様データに基づいて決定される。本実施形態では、リングギア35が停止しているときに、当該リングギア35と逆方向に約60rpmの速度で駆動モータ36aがピニオンギア36dを逆方向に駆動しながら噛合させる仕様であるため、噛合タイミング領域Tsは、エンジン回転速度Neが0rpmから60rpmとなる範囲に設定される。 Next, the 0-speed timing tp of the starter motor 36 that is 0 after the engine rotation speed Ne changes in the reverse direction and then in the normal direction again from the assist reference timing T CA1 is calculated (step S2405). Further, the meshing timing region Ts of the starter motor 36 is calculated based on the 0 speed timing tp (step S2406). The meshing timing area Ts is determined based on the specification data of the starter motor 36 stored in advance in the storage area of the control unit 2 based on the specification of the adopted starter motor 36. In the present embodiment, when the ring gear 35 is stopped, the drive motor 36a is meshed while driving the pinion gear 36d in the reverse direction at a speed of about 60 rpm in the reverse direction to the ring gear 35. The meshing timing region Ts is set in a range where the engine speed Ne is from 0 rpm to 60 rpm.

さらに本実施形態では、バッテリ電圧からスタータモータ36の駆動遅れ時間Tdyを算出する(ステップS2407)。本実施形態では、駆動モータ36aがピニオンギア36dを逆方向に駆動しながら噛合させる仕様であるため、駆動信号の入力を受けてから、両ギア35、36aが噛合するまでの間にタイムラグ(すなわち、駆動遅れ時間Tdy)が生じることとなる。そこで、このステップS2407において、駆動遅れ時間Tdyを織り込んだタイミングtoutを算出することとしている。   Furthermore, in this embodiment, the drive delay time Tdy of the starter motor 36 is calculated from the battery voltage (step S2407). In the present embodiment, since the drive motor 36a is configured to mesh while driving the pinion gear 36d in the reverse direction, a time lag (i.e., between the input of the drive signal and the meshing of the gears 35, 36a) Drive delay time Tdy) occurs. Therefore, in step S2407, the timing tout incorporating the drive delay time Tdy is calculated.

ステップS2407の後、コントロールユニット2は、上記演算に基づき、タイミングtoutを演算する(ステップS2408)。なお、ステップS2402における演算においても、ステップS2405から2408と同様の演算を回転速度0として、実行している。   After step S2407, the control unit 2 calculates timing tout based on the above calculation (step S2408). In the calculation in step S2402, the same calculation as in steps S2405 to 2408 is performed with the rotation speed set to zero.

そして、ステップS2402またはステップS2408の後、コントロールユニット2は、タイミングtoutのところで、駆動信号を出力し、スタータモータ36を駆動する(ステップS2409)。この結果、スタータモータ36のピニオンギア36dが駆動モータ36aに駆動されてリングギア35に噛合し、クランクシャフト3は、スタータモータ36からの駆動力でアシストされ、メインフローにリターンする。   After step S2402 or step S2408, the control unit 2 outputs a drive signal at the timing tout to drive the starter motor 36 (step S2409). As a result, the pinion gear 36d of the starter motor 36 is driven by the drive motor 36a and meshes with the ring gear 35, and the crankshaft 3 is assisted by the driving force from the starter motor 36 and returns to the main flow.

燃焼再始動またはスタータモータ併用により、始動開始から2回目の圧縮上死点を超えた後は、回転速度が所定回転数以上になったか否かを検出し(ステップS2410)、所定の回転速度が検出された場合には、スタータモータ36の駆動を解除して処理を終了する(ステップS2411)。   After the second compression top dead center from the start of the start by starting combustion or using the starter motor together, it is detected whether or not the rotational speed has exceeded a predetermined rotational speed (step S2410). If detected, the drive of the starter motor 36 is released and the process is terminated (step S2411).

以上説明したように、本実施形態では、エンジン本体1の停止時に再始動条件が成立した際、各気筒12A〜12Dの停止状態が、燃焼再始動に適しているか否かが判定される。仮に各気筒12A〜12Dの停止状態が燃焼再始動に適していないと判定された場合であって、温間時に停止時圧縮行程気筒12Aが当該圧縮行程の前半にあるときには、停止時膨張行程気筒12Bで燃焼が行われる。この結果、各気筒12A〜12Dは所定量正転する。この正転によってエンジン本体1は、スタータモータ36によるエンジン始動に好適な位置に移動する。ここで、本実施形態では、停止時膨張行程気筒12Bでの燃焼によってエンジン本体1の各ピストン位置を矯正しているので、この矯正動作によって、自着火が起こりやすい停止時圧縮行程気筒12Aや停止時吸気行程気筒12Cの筒内が大気圧に戻ってしまう結果、スタータモータ36を駆動させた後は、これらの気筒12A、12Cでの過度な圧力上昇を抑制することが可能になり、自着火を効果的に防止することが可能になる。   As described above, in the present embodiment, when the restart condition is satisfied when the engine body 1 is stopped, it is determined whether or not the stop state of each of the cylinders 12A to 12D is suitable for combustion restart. If it is determined that the stop state of each of the cylinders 12A to 12D is not suitable for restarting combustion, and the stop-time compression stroke cylinder 12A is in the first half of the compression stroke when warm, the stop-time expansion stroke cylinder Combustion is performed at 12B. As a result, each cylinder 12A-12D rotates forward by a predetermined amount. Due to this normal rotation, the engine body 1 moves to a position suitable for starting the engine by the starter motor 36. Here, in the present embodiment, each piston position of the engine body 1 is corrected by combustion in the stop expansion stroke cylinder 12B. Therefore, the correction operation during the stop compression stroke cylinder 12A or the stop cylinder is likely to cause self-ignition. As a result of the return of the inside of the hour intake stroke cylinder 12C to the atmospheric pressure, after the starter motor 36 is driven, it is possible to suppress an excessive pressure rise in the cylinders 12A and 12C, and self-ignition Can be effectively prevented.

上述したように、コントロールユニット2が停止時膨張行程気筒12Bを燃焼させるタイミングとしては、自動停止条件成立後再始動条件成立前のエンジン本体1停止時であることが好ましい。尤も、自動停止条件成立後のエンジン本体1停止前に再始動条件が成立する場合もあるので、再始動条件が成立するのを待って停止時膨張行程気筒12Bを燃焼させるようにしてもよい。   As described above, the timing at which the control unit 2 burns the stop-time expansion stroke cylinder 12B is preferably when the engine body 1 is stopped after the automatic stop condition is satisfied and before the restart condition is satisfied. However, since the restart condition may be satisfied before the engine body 1 stops after the automatic stop condition is satisfied, the stop-time expansion stroke cylinder 12B may be combusted after the restart condition is satisfied.

また本実施形態では、少なくともスタータモータ36の作動時に、エンジン本体停止時に圧縮行程にあった気筒12Aに対して燃料を噴射するようにしている。このため本実施形態では、スタータモータ36によってエンジン本体1が再始動を開始する際、圧縮行程にある気筒に燃料が噴射されるので、気化潜熱で当該圧縮行程にある気筒の筒内圧力が低下し、より確実に自着火を防止することが可能になる。   In this embodiment, at least when the starter motor 36 is operated, fuel is injected into the cylinder 12A that was in the compression stroke when the engine body was stopped. For this reason, in this embodiment, when the engine body 1 starts restarting by the starter motor 36, fuel is injected into the cylinder in the compression stroke, so that the in-cylinder pressure of the cylinder in the compression stroke decreases due to the latent heat of vaporization. As a result, self-ignition can be prevented more reliably.

また本実施形態では、コントロールユニット2が、燃焼再始動が不適であると判定した場合であって停止時圧縮行程気筒12Aが当該圧縮行程の前半にあるときにおいて所定温度に満たない冷間時であると判定した場合には、停止時膨張行程気筒12Bでの燃焼を中止するものである。このため本実施形態では、比較的温間ロックが生じやすい温間運転時にのみ停止時膨張行程気筒12Bでの燃焼が実行され、確実に温間ロックが防止されるとともに、温間ロックが生じにくい冷間時には、通常の燃焼再始動またはスタータモータ36によるアシスト駆動が実行されることにより、迅速且つ確実な再始動を実現することが可能になる。   Further, in the present embodiment, when the control unit 2 determines that the combustion restart is inappropriate, and when the stop-time compression stroke cylinder 12 </ b> A is in the first half of the compression stroke, it is in a cold state that does not reach the predetermined temperature. If it is determined that there is, the combustion in the stop-time expansion stroke cylinder 12B is stopped. For this reason, in this embodiment, combustion in the stop expansion stroke cylinder 12B is executed only during warm operation where warm lock is relatively likely to occur, and warm lock is reliably prevented and warm lock is unlikely to occur. When cold, normal combustion restart or assist drive by the starter motor 36 is executed, so that quick and reliable restart can be realized.

また本実施形態では、燃焼再始動時には、一旦、停止時圧縮行程気筒12Aでの燃焼によりエンジン本体1を逆転させた後、停止時膨張行程気筒12Bでの燃焼によりエンジン本体1を正転させ、停止時膨張行程気筒12Bでの燃焼によるピストン位置の矯正を実行した場合には、停止時圧縮行程気筒12Aでの燃焼を中止して、スタータモータ36を作動させるものである。このため本実施形態では、いわゆる逆転式燃焼再始動を実行するに際しても、確実に自着火を防止した状態で迅速な再始動を実行することが可能になる。   In the present embodiment, when the combustion is restarted, the engine body 1 is once reversely rotated by the combustion in the stop-time compression stroke cylinder 12A, and then the engine body 1 is normally rotated by the combustion in the stop-time expansion stroke cylinder 12B. When the correction of the piston position by the combustion in the stop expansion stroke cylinder 12B is executed, the combustion in the stop compression stroke cylinder 12A is stopped and the starter motor 36 is operated. For this reason, in this embodiment, even when performing so-called reverse combustion restart, it is possible to execute a quick restart in a state in which self-ignition is reliably prevented.

このように本実施形態によれば、自動停止システムにおいて、再始動要求があった際にスタータモータ36を併用するに当たり、確実に温間ロックを防止することのできる多気筒4サイクルエンジン本体1の制御装置を提供することができるという顕著な効果を奏する。   As described above, according to the present embodiment, in the automatic stop system, when the restarter is requested, the multi-cylinder four-cycle engine main body 1 that can reliably prevent the warm lock when the starter motor 36 is used together. There is a remarkable effect that a control device can be provided.

上述した実施形態は本発明の好ましい具体例に過ぎず、本発明は上述した実施形態に限定されない。   The above-described embodiments are merely preferred specific examples of the present invention, and the present invention is not limited to the above-described embodiments.

例えば本発明は、この実施形態のように最初にエンジン本体1を少しだけ逆転させて、停止時膨張行程気筒12の混合気を圧縮した後に点火するようにしたエンジン制御システムだけでなく、最初に停止時膨張行程気筒12に点火して、これによりエンジン本体1を再始動するようにしたものにも適用可能である。   For example, the present invention is not limited to an engine control system in which the engine body 1 is first slightly rotated reversely to compress the air-fuel mixture in the stop-stroke expansion stroke cylinder 12 and then ignited, as in this embodiment. The present invention can also be applied to an engine in which the expansion cylinder 12 at the time of stop is ignited so that the engine body 1 is restarted.

また、スタータモータは、再始動時のトルクを加勢するアシスト手段であってもよく、モータ駆動用車両の駆動用モータであってもよい。   In addition, the starter motor may be an assist unit that applies torque at the time of restart, or may be a driving motor for a motor driving vehicle.

その他、本発明の特許請求の範囲内で種々の変更が可能であることはいうまでもない。   It goes without saying that various modifications can be made within the scope of the claims of the present invention.

本発明の実施形態に係るエンジン制御システムの概略構成図である。1 is a schematic configuration diagram of an engine control system according to an embodiment of the present invention. 前記エンジン制御システムの吸気系および排気系の構成を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the structure of the intake system and exhaust system of the said engine control system. スタータモータの構成を示す一部破断断面略図である。It is a partially broken cross-sectional schematic diagram which shows the structure of a starter motor. 停止時におけるピストン停止範囲の適否を示す概略図である。It is the schematic which shows the suitability of the piston stop range at the time of a stop. エンジンの自動停止制御についての説明図であり、(A)は停止時膨張行程気筒および停止時圧縮行程気筒のピストン停止位置、(B)は停止時膨張行程気筒および停止時圧縮行程気筒と空気量との関係を示す説明図である。It is explanatory drawing about an engine automatic stop control, (A) is a piston stop position of a stop expansion stroke cylinder and a stop compression stroke cylinder, (B) is a stop expansion stroke cylinder, a stop compression stroke cylinder, and air quantity It is explanatory drawing which shows the relationship. エンジンの停止期間におけるエンジン回転速度、クランク角、スロットル開度、吸気圧力の変化を模式的に示す説明図である。It is explanatory drawing which shows typically the change of an engine speed, a crank angle, throttle opening, and an intake pressure in an engine stop period. エンジン停止期間における圧縮上死点での回転速度とエンジン停止後のピストン位置との相関関係を示す分布図である。It is a distribution map showing the correlation between the rotational speed at the compression top dead center during the engine stop period and the piston position after engine stop. 停止制御の手順を示すフローチャート図である。It is a flowchart figure which shows the procedure of stop control. 停止制御の手順を示すフローチャート図である。It is a flowchart figure which shows the procedure of stop control. エンジン停止からの経過時間と筒内温度との関係を示すグラフであり、エンジン停止時の筒内温度が80℃であった場合の筒内温度変化の推定値である。It is a graph which shows the relationship between the elapsed time after an engine stop and in-cylinder temperature, and is an estimated value of in-cylinder temperature change when the in-cylinder temperature at the time of an engine stop is 80 degreeC. 自動停止したエンジンの停止位置と自着火発生タイミングとの関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between the stop position of the engine which stopped automatically, and self-ignition generation | occurrence | production timing. 前記エンジン制御システムにおけるエンジンの始動手順を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the starting procedure of the engine in the said engine control system. 再始動制御のメインフローを示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the main flow of restart control. 燃焼再始動制御サブルーチンを示すフローチャートである。It is a flowchart which shows a combustion restart control subroutine. 燃焼再始動制御サブルーチンを示すフローチャートである。It is a flowchart which shows a combustion restart control subroutine. 燃焼再始動制御サブルーチンを示すフローチャートである。It is a flowchart which shows a combustion restart control subroutine. 燃焼再始動制御サブルーチンを示すフローチャートである。It is a flowchart which shows a combustion restart control subroutine. アシスト併用再始動制御サブルーチンを示すフローチャートである。It is a flowchart which shows an assist combined use restart control subroutine. ピストン位置矯正制御サブルーチンのフローチャートである。It is a flowchart of a piston position correction control subroutine. 始動時正転制御サブルーチンを示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the normal rotation control subroutine at the time of starting. 始動時正転制御サブルーチンを示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the normal rotation control subroutine at the time of starting. スタータモータ駆動制御サブルーチンのフローチャートである。It is a flowchart of a starter motor drive control subroutine. 同サブルーチンを実行した場合のタイミングチャートである。It is a timing chart when the subroutine is executed.

符号の説明Explanation of symbols

1 エンジン本体
2 コントロールユニット
3 クランクシャフト
12A 停止時圧縮行程気筒
12B 停止時膨張行程気筒
12C 停止時吸気行程気筒
12D 停止時排気行程気筒
13 ピストン
14 燃焼室
15 点火プラグ
16 燃料噴射弁
25 エアフローセンサ
26 吸気圧センサ
27 点火装置
28 オルタネータ
29 吸気温センサ
30、31 クランク角センサ
32 カム角センサ
33 水温センサ
34 アクセル開度センサ
35 リングギア
36 スタータモータ
36a 駆動モータ
36d ピニオンギア
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Engine main body 2 Control unit 3 Crankshaft 12A Stop compression stroke cylinder 12B Stop expansion stroke cylinder 12C Stop intake stroke cylinder 12D Stop exhaust stroke cylinder 13 Piston 14 Combustion chamber 15 Spark plug 16 Fuel injection valve 25 Air flow sensor 26 Suction Atmospheric pressure sensor 27 Ignition device 28 Alternator 29 Intake air temperature sensor 30, 31 Crank angle sensor 32 Cam angle sensor 33 Water temperature sensor 34 Accelerator opening sensor 35 Ring gear 36 Starter motor 36a Drive motor 36d Pinion gear

Claims (5)

自動停止後のエンジンを再始動する条件が成立した際に少なくとも当該エンジン停止時に膨張行程にあった停止時膨張行程気筒での燃焼によってエンジンを再始動させる多気筒4サイクルエンジンの制御装置において、
停止中のエンジンを少なくとも始動アシスト可能な電動駆動手段と、
少なくとも再始動要求時の前記エンジンの筒内温度を推定可能な運転状態検出手段と、
自動停止時における前記各気筒のピストン停止位置を識別するピストン停止位置識別手段と、
前記ピストン停止位置識別手段によって識別された各気筒のピストンが前記停止時膨張行程気筒での燃焼による燃焼再始動に適しているか否かを判定する燃焼再始動判定手段と、
前記燃焼再始動判定手段によって前記燃焼再始動が不適であると判定された場合であって、温間停止時に圧縮行程にある停止時圧縮行程気筒が当該圧縮行程の前半にあるときには、前記停止時膨張行程気筒での燃焼により停止時圧縮行程気筒のピストン位置を圧縮行程前半側に矯正する停止位置矯正手段と、
前記停止位置矯正手段によって各ピストン位置が矯正された後に前記電動駆動手段を始動制御する電動駆動制御手段と
を備えていることを特徴とする多気筒4サイクルエンジンの制御装置。
In a control apparatus for a multi-cylinder four-cycle engine that restarts the engine by combustion in a stop-time expansion stroke cylinder that was in an expansion stroke at least when the engine was stopped when a condition for restarting the engine after automatic stop was satisfied,
Electric drive means capable of at least starting assisting the stopped engine;
An operating state detecting means capable of estimating an in-cylinder temperature of the engine at the time of at least a restart request;
Piston stop position identifying means for identifying the piston stop position of each cylinder at the time of automatic stop;
Combustion restart determining means for determining whether the piston of each cylinder identified by the piston stop position identifying means is suitable for combustion restart due to combustion in the stop expansion stroke cylinder;
When it is determined that the combustion restart is inappropriate by the combustion restart determination means, and the stop-time compression stroke cylinder in the compression stroke at the time of warm stop is in the first half of the compression stroke, Stop position correction means for correcting the piston position of the compression stroke cylinder at the time of stop by combustion in the expansion stroke cylinder to the first half of the compression stroke;
An electric drive control means for starting and controlling the electric drive means after each piston position is corrected by the stop position correction means. A control device for a multi-cylinder four-cycle engine.
請求項1記載の多気筒4サイクルエンジンの制御装置において、
少なくとも電動駆動手段の作動時に、エンジン停止時に圧縮行程にあった気筒に対して燃料を噴射する燃料噴射制御手段を備えていることを特徴とする多気筒4サイクルエンジンの制御装置。
The control device for a multi-cylinder four-cycle engine according to claim 1,
A control apparatus for a multi-cylinder four-cycle engine, comprising fuel injection control means for injecting fuel into a cylinder that was in a compression stroke when the engine was stopped at least when the electric drive means was operated.
請求項1または2記載の多気筒4サイクルエンジンの制御装置において、
前記停止位置矯正手段は、前記燃焼再始動判定手段が、燃焼再始動が不適であると判定した場合であって前記停止時圧縮行程気筒が当該圧縮行程の前半にあるときにおいて前記運転状態検出手段が所定温度に満たない冷間時であると判定した場合には、前記停止時膨張行程気筒でのピストン位置矯正用の燃焼を中止するものであることを特徴とする多気筒4サイクルエンジンの制御装置。
The control device for a multi-cylinder four-cycle engine according to claim 1 or 2,
The stop position correcting means is the operation state detecting means when the combustion restart determining means determines that the combustion restart is inappropriate and the stop-time compression stroke cylinder is in the first half of the compression stroke. Control of a multi-cylinder four-cycle engine characterized by stopping combustion for correcting the piston position in the stop-time expansion stroke cylinder when it is determined that the engine is cold when the temperature is less than a predetermined temperature. apparatus.
請求項1から3の何れか1項に記載の多気筒4サイクルエンジンの制御装置において、
燃焼再始動時には、一旦、停止時圧縮行程気筒での燃焼により前記エンジンを逆転させた後、前記停止時膨張行程気筒での燃焼により前記エンジンを正転させるエンジン始動制御手段を設け、
前記電動駆動制御手段は、前記停止位置矯正手段が前記停止時膨張行程気筒での燃焼によるピストン位置の矯正を実行した場合には、前記停止時圧縮行程気筒での逆転用の燃焼を中止し、電動駆動手段を作動させてエンジンを正転させるものであることを特徴とする多気筒4サイクルエンジンの制御装置。
The control device for a multi-cylinder four-cycle engine according to any one of claims 1 to 3,
At the time of combustion restart, engine start control means is provided to reverse the engine by combustion in the stop-time compression stroke cylinder and then forwardly rotate the engine by combustion in the stop-time expansion stroke cylinder;
The electric drive control means, when the stop position correction means performs correction of the piston position by combustion in the stop expansion stroke cylinder, stops the reverse combustion in the stop compression stroke cylinder, A control device for a multi-cylinder four-cycle engine, characterized in that the electric drive means is operated to cause the engine to rotate normally.
請求項1から4の何れか1項に記載の多気筒4サイクルエンジンの制御装置において、前記電動駆動手段は、前記エンジンに設けたリングギアと、このリングギアに係脱可能に噛合するピニオンギアと、このピニオンギアの前記リングギアとの係脱を駆動する駆動手段と、前記ピニオンギアを介してリングギアにトルクを入力する駆動源とを有していることを特徴とする多気筒4サイクルエンジンの制御装置。   5. The control device for a multi-cylinder four-cycle engine according to claim 1, wherein the electric drive means includes a ring gear provided in the engine and a pinion gear that is detachably engaged with the ring gear. A multi-cylinder four-cycle system comprising: drive means for driving engagement / disengagement of the pinion gear with the ring gear; and a drive source for inputting torque to the ring gear through the pinion gear. Engine control device.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103016176A (en) * 2011-09-26 2013-04-03 马自达汽车株式会社 Device and method for controlling start of compression self-ignition engine

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