JP2008151024A - Engine starter - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、スタータを使用せずにエンジンを始動させるエンジンの始動装置に関し、燃料の燃焼を制御することによってエンジンを制御するエンジン制御の技術分野に属する。 The present invention relates to an engine starter that starts an engine without using a starter, and belongs to the technical field of engine control for controlling an engine by controlling combustion of fuel.
従来より、特許文献1に記載するような、スタータを使用せずにエンジンを始動させるエンジンの始動装置が知られている。これは多気筒4サイクルエンジンの始動装置であって、まず、エンジン停止時に圧縮行程の気筒(以下、「停止時圧縮行程気筒」と称する。)内に燃料を供給してその燃料を燃焼させることによってエンジンを逆回転で駆動させる。次に、エンジン停止時に膨張行程の気筒(以下、「停止時膨張行程気筒」と称する。)のピストンが上死点に到達する前に、この停止時膨張行程気筒内に燃料を供給してその燃料を燃焼させる。これにより、エンジンが正回転で駆動され始める。続いて、エンジン停止時に吸気行程の気筒(以下、「停止時吸気行程気筒」と称する。)がエンジンが正回転で駆動されて最初の圧縮行程であるときにその内部に燃料を供給するとともに、エンジン停止時に排気行程の気筒(以下、「停止時排気行程気筒」と称する。)がエンジンが正回転で駆動されて最初の吸気行程であるときにその内部に燃料を供給し、2つの気筒内に供給された燃料それぞれを各気筒の膨張行程中に燃焼させる。それ以後は、各気筒において、吸気行程中に燃料を内部に供給して膨張行程中にその燃料を燃焼させる。
2. Description of the Related Art Conventionally, there has been known an engine starter that starts an engine without using a starter, as described in
このようにエンジンを始動させるエンジンの始動装置は、始動時にエンジンが高温状態にある場合を想定したものである。例えば、アイドル時にエンジンを自動的に停止させる制御システムによってエンジンが制御される場合を想定したものである。さらに厳密に言えば、自動的に停止された高温状態のエンジンが、停止後すぐに始動される場合を想定したものである。 The engine starting device for starting the engine in this way assumes a case where the engine is in a high temperature state at the time of starting. For example, it is assumed that the engine is controlled by a control system that automatically stops the engine when idling. Strictly speaking, it is assumed that a high-temperature engine that has been automatically stopped is started immediately after being stopped.
上述のエンジンの始動装置において、停止時圧縮行程気筒内に燃料を供給してその燃料を燃焼させてエンジンを逆回転駆動させる理由は、停止時膨張行程気筒内の空気を圧縮し、燃焼エネルギを高めるためである。これは、エンジンを正回転で始動させるために停止時膨張行程気筒に燃料を供給してその燃料を燃焼させても、気筒のピストンが下死点側にあると、燃料燃焼により移動するピストンからクランクシャフトに十分なトルクが伝わらず該クランクシャフトが十分に回転しない場合があるためである。 In the engine starter described above, the reason why the fuel is supplied into the stop-time compression stroke cylinder and burned to drive the engine in reverse rotation is that the air in the stop-time expansion stroke cylinder is compressed and the combustion energy is reduced. This is to increase it. This is because, even if fuel is supplied to the stop expansion stroke cylinder to start the engine at normal rotation and the fuel is burned, if the cylinder piston is at the bottom dead center side, This is because sufficient torque may not be transmitted to the crankshaft and the crankshaft may not rotate sufficiently.
また、上述のエンジンの始動装置において、停止時吸気行程気筒に対する燃料の供給をエンジンが正回転駆動して最初の圧縮行程であるときに行う理由は、この気筒内での燃料の自己着火の発生を抑制するためである。これは、エンジンが正回転駆動して最初の吸気行程中のタイミング、すなわちエンジンの回転数が小さい吸気行程中のタイミングで燃料を供給すると、高温状態のエンジンから熱を受けることによって燃料が膨張行程前に自己着火して燃焼することがあるためである(圧縮行程中のタイミングで供給される燃料は、吸気行程中のタイミングで供給される場合に比べて燃焼室内に拡散し難く、そのために高温状態のエンジンから熱を受けても自己着火し難い。また、エンジンの回転数が高くなればなるほど燃料は自己着火し難くなる。)。 Further, in the engine starter described above, the reason why the fuel is supplied to the stop intake stroke cylinder when the engine is driven to rotate forward and is in the first compression stroke is that fuel self-ignition occurs in the cylinder. It is for suppressing. This is because when fuel is supplied at the timing during the first intake stroke when the engine is driven forward, that is, at the timing during the intake stroke where the engine speed is small, the fuel is expanded by receiving heat from the high-temperature engine. This is because the fuel supplied at the timing during the compression stroke is less likely to diffuse into the combustion chamber as compared with the case where the fuel is supplied at the timing during the intake stroke. (Self-ignition is less likely to occur even when heat is received from the engine in the state, and the higher the engine speed, the more difficult the fuel will self-ignite.)
しかしながら、上述のエンジンの始動装置においては、停止時排気行程気筒がエンジンが正回転で駆動されて最初の吸気行程であるときにその内部に燃料を供給してその後の膨張行程で該燃料を燃焼させているが、最初の吸気行程で供給した燃料が、高温状態のエンジンから熱を受けて膨張行程前に自己着火する可能性がある。また、膨張行程前の圧縮行程で燃料が自己着火して燃焼し、それによりエンジンが逆回転で駆動し始める可能性がある。 However, in the engine starter described above, when the exhaust stroke cylinder at the time of stop is driven in the forward rotation of the engine and is in the first intake stroke, fuel is supplied to the inside thereof and the fuel is burned in the subsequent expansion stroke. However, there is a possibility that the fuel supplied in the first intake stroke receives heat from the high-temperature engine and self-ignites before the expansion stroke. In addition, the fuel may self-ignite and burn in the compression stroke before the expansion stroke, which may cause the engine to start driving in reverse rotation.
補足すると、このような停止時排気行程気筒の自己着火は、特に、停止時吸気行程気筒の燃焼状態が不良のときに発生しやすい。つまり、停止時吸気行程気筒の燃焼が正常に行われてエンジンの回転が上昇すれば、次に燃焼が行われる停止時排気行程気筒が高温状態であっても、停止時排気行程気筒における自己着火は起こり難い。ところが、停止時吸気行程気筒の燃焼が不十分であれば、エンジン回転が上昇せず、次に燃焼が行われる停止時排気行程気筒において自己着火が発生しやすくなる。 Supplementally, such a self-ignition of the stop-time exhaust stroke cylinder is likely to occur particularly when the combustion state of the stop-time intake stroke cylinder is defective. In other words, if combustion in the stop intake stroke cylinder is normally performed and the engine speed increases, self-ignition in the stop exhaust stroke cylinder even if the stop exhaust stroke cylinder in which combustion is performed next is in a high temperature state. Is unlikely to occur. However, if the combustion in the intake stroke cylinder at the time of stop is insufficient, the engine speed does not increase, and self-ignition tends to occur in the exhaust stroke cylinder at the time of stop where combustion is performed next.
そこで、本発明は、高温状態のエンジンの始動直後において、停止時排気行程気筒内での燃料の自己着火の発生を抑制することができるエンジンの始動装置を提供することを課題とする。 Accordingly, it is an object of the present invention to provide an engine starter that can suppress the occurrence of self-ignition of fuel in a stop-time exhaust stroke cylinder immediately after starting a high-temperature engine.
上述の課題を解決するために、本願の請求項1に記載の発明は、エンジン停止時に圧縮行程の停止時圧縮行程気筒内で燃料を燃焼してエンジンを逆回転で駆動させた直後、エンジン停止時に膨張行程の停止時膨張行程気筒内で燃料を燃焼してエンジンを正回転で駆動させることによって多気筒4サイクルエンジンを始動するエンジンの始動装置であって、各気筒毎に設けられた燃料噴射弁を制御する燃料噴射制御手段と、エンジンを始動させるときに、エンジン停止時に排気行程の停止時排気行程気筒内で燃料の自己着火が発生するか否かを予測する自己着火予測手段とを有し、前記燃料噴射制御手段は、停止時排気行程気筒に対応する燃料噴射弁に対して、前記自己着火予測手段が燃料の自己着火の発生を予測したときはエンジンが正回転で駆動されて最初の圧縮行程中に燃料を噴射させて以後は吸気行程中に燃料を噴射させる制御を実行し、前記自己着火予測手段が燃料の自己着火は発生しないと予測したときは吸気行程中にのみ燃料を噴射させる制御を実行することを特徴とする。
In order to solve the above-mentioned problem, the invention according to
また、請求項2に記載の発明は、請求項1に記載のエンジンの始動装置において、前記燃料噴射制御手段は、前記自己着火予測手段が燃料の自己着火の発生を予測したとき、エンジンが正回転で駆動されて最初の圧縮行程中の停止時排気行程気筒の空燃比が、理論空燃比に比べてリッチになるように停止時排気行程気筒に対応する燃料噴射弁の噴射量を制御することを特徴とする。
The invention according to claim 2 is the engine starting device according to
さらに、請求項3に記載の発明は、請求項1または2に記載のエンジンの始動装置において、
前記自己着火予測手段は、エンジンを始動させるときに、エンジン停止時に吸気行程の停止時吸気行程気筒内で燃料の自己着火が発生するか否かを予測するように構成され、前記燃料噴射制御手段は、停止時吸気行程気筒に対応する燃料噴射弁に対して、前記自己着火予測手段が停止時吸気行程気筒内での燃料の自己着火を予測したときはエンジンが正回転で駆動されて最初の圧縮行程中に燃料を噴射させて以後は吸気行程中に燃料を噴射させる制御を実行し、前記自己着火予測手段が停止時吸気行程気筒内で燃料の自己着火は発生しないと予測したときは吸気行程中にのみ燃料を噴射させる制御を実行することを特徴とする。
Furthermore, the invention according to claim 3 is the engine starter according to
The self-ignition prediction means is configured to predict whether or not fuel self-ignition will occur in the intake stroke cylinder when the engine is stopped when the engine is stopped, and the fuel injection control means When the self-ignition predicting means predicts the self-ignition of fuel in the stop-intake stroke cylinder for the fuel injection valve corresponding to the stop-intake stroke cylinder, the engine is driven in the forward rotation for the first time. Control is performed so that fuel is injected during the compression stroke and then fuel is injected during the intake stroke, and when the self-ignition prediction means predicts that self-ignition of fuel will not occur in the intake stroke cylinder during stoppage, Control is performed to inject fuel only during the stroke.
さらにまた、請求項4に記載の発明は、請求項1〜3のいずれか1つに記載のエンジンの始動装置において、前記自己着火予測手段は、燃料の自己着火の発生の可能性を示す値がしきい値より高い場合に燃料の自己着火が発生すると予測するように構成され、停止時吸気行程気筒内で燃料の自己着火が発生することを予測するためのしきい値は、停止時排気行程気筒内で燃料の自己着火が発生することを予測するためのしきい値に比べて大きい値に設定されていることを特徴とする。
Furthermore, the invention according to
加えて、請求項5に記載の発明は、請求項4に記載のエンジンの始動装置において、前記燃料の自己着火の発生の可能性を示す値は、エンジンの停止時間、エンジン冷却水の温度、および吸気の温度の少なくとも1つに基づいて算出されることを特徴とする。 In addition, according to a fifth aspect of the present invention, in the engine starting device according to the fourth aspect, the value indicating the possibility of the occurrence of self-ignition of the fuel is an engine stop time, an engine coolant temperature, And at least one of the intake air temperatures.
請求項1に記載の発明によれば、停止時排気行程気筒内において燃料が自己着火が発生するか否かが予測され、停止時排気行程気筒に対するエンジンが正回転で駆動して最初の燃料供給は、自己着火が発生すると予測される場合は自己着火し難いエンジンが正回転で駆動し始めて最初の圧縮行程で実行され、自己着火が発生しないと予測される場合はエンジンが正回転で駆動されて最初の膨張行程で実行される。これにより、高温状態のエンジンの始動直後において、停止時排気行程気筒内での燃料の自己着火の発生が抑制される。 According to the first aspect of the present invention, it is predicted whether or not the fuel self-ignites within the stop-time exhaust stroke cylinder, and the engine for the stop-time exhaust stroke cylinder is driven in the forward rotation to supply the first fuel. If it is predicted that self-ignition will occur, the engine that is difficult to self-ignite will start to run in the forward rotation and run in the first compression stroke, and if it is predicted that no self-ignition will occur, the engine will be driven in the forward rotation And executed in the first expansion stroke. This suppresses the occurrence of self-ignition of fuel in the stop-time exhaust stroke cylinder immediately after starting the engine in a high temperature state.
また、請求項2に記載の発明によれば、燃料の自己着火が発生すると予測される場合、エンジンが正回転で駆動されて最初の圧縮行程中の停止時排気行程気筒の空燃比が、理論空燃比に比べてリッチになるように燃料が該気筒に供給される。理論空燃比に対応する量より大きい量の燃料が供給されることにより、停止時排気行程気筒がより冷却される(燃料が気化するときに、気筒内や気筒の壁面から熱を奪うことによる。)。気筒が冷却されることにより、該気筒内で気化した燃料が自己着火し難くなる。 According to the second aspect of the present invention, when it is predicted that self-ignition of the fuel will occur, the air-fuel ratio of the exhaust stroke cylinder at the stop time during the first compression stroke when the engine is driven in the normal rotation is calculated as Fuel is supplied to the cylinder so as to be richer than the air-fuel ratio. When an amount of fuel larger than the amount corresponding to the stoichiometric air-fuel ratio is supplied, the exhaust stroke cylinder at the time of stop is further cooled (by removing heat from the inside of the cylinder or the wall surface of the cylinder when the fuel is vaporized). ). By cooling the cylinder, the fuel vaporized in the cylinder is less likely to self-ignite.
さらに、請求項3に記載の発明によれば、停止時吸気行程気筒に対しても自己着火が発生するか否かが予測される。停止時吸気行程気筒に対するエンジンが正回転で駆動されて最初の燃料供給は、自己着火が発生することが予測される場合は自己着火し難いエンジンが正回転で駆動されて最初の圧縮行程で実行され、自己着火が発生しないと予測される場合はエンジンが正回転で駆動されて最初の膨張行程で実行される。これにより、停止時吸気行程気筒内での燃料の自己着火の発生が抑制される。 Further, according to the third aspect of the present invention, it is predicted whether or not self-ignition will occur even in the intake stroke cylinder at the time of stop. When the engine for the intake stroke at the time of stop is driven in the forward rotation, the first fuel supply is executed in the first compression stroke when the engine that is difficult to self-ignite is driven in the forward rotation when the self-ignition is expected to occur. If it is predicted that no self-ignition will occur, the engine is driven in the forward rotation and executed in the first expansion stroke. As a result, the occurrence of self-ignition of fuel in the intake stroke cylinder during stop is suppressed.
さらにまた、請求項4に記載の発明によれば、自己着火の発生の可能性を示す値がしきい値より高い場合に自己着火が発生すると予測され、停止時吸気行程気筒内で自己着火が発生することを予測するためのしきい値は、停止時排気行程気筒内で自己着火が発生することを予測するためのしきい値より大きく設定されている。これは、停止時排気行程気筒内には高温の排気が残っている可能性があり、そのために停止時排気行程気筒の方が停止時吸気行程気筒に比べて内部温度が高い可能性がある、すなわち停止時排気行程気筒の方が燃料の自己着火が発生しやすいことによる。これにより、停止時吸気行程気筒内で自己着火が発生すると過度に予測することがなく、また停止時排気行程気筒内で自己着火が発生すると確実に予測できる、すなわち停止時吸気行程気筒と停止時排気行程気筒それぞれに対する自己着火の発生予測が適切に行われる。 Furthermore, according to the fourth aspect of the present invention, it is predicted that self-ignition will occur when the value indicating the possibility of occurrence of self-ignition is higher than the threshold value, and self-ignition occurs in the intake stroke cylinder at the time of stop. The threshold value for predicting occurrence is set to be larger than the threshold value for predicting that self-ignition will occur in the stop-time exhaust stroke cylinder. This is because there is a possibility that hot exhaust gas remains in the exhaust stroke cylinder at the time of stop, and therefore the internal temperature of the exhaust stroke cylinder at the stop time may be higher than that of the intake stroke cylinder at the stop time. That is, it is because the self-ignition of the fuel is more likely to occur in the exhaust stroke cylinder at the time of stop. As a result, it is not excessively predicted that self-ignition will occur in the intake stroke cylinder at the time of stop, and it can be reliably predicted that self-ignition will occur in the exhaust stroke cylinder at the time of stop. Prediction of the occurrence of self-ignition for each exhaust stroke cylinder is appropriately performed.
加えて、請求項5に記載の発明によれば、自己着火の発生の可能性を示す値は、エンジンの停止時間、エンジン冷却水の温度、および吸気の温度の少なくとも1つに基づいて算出される。したがって、気筒内での燃料の状態をモニタリングすることなく、燃料の自己着火の発生を予測することができる。
In addition, according to the invention described in
図1および図2は、本発明の一実施形態に係るエンジンの始動装置を含むエンジン制御システムを概略的に示している。 1 and 2 schematically show an engine control system including an engine starter according to an embodiment of the present invention.
図において符号10で示されるエンジン制御システムは、シリンダヘッド12とシリンダブロック14を備えたエンジン16と、エンジン16を制御するためのECU(エンジンコントローラユニット)18とから構成される。
The engine control system denoted by
エンジン16は、4気筒4サイクルエンジン(各気筒において圧縮、膨張、排気、吸気行程からなる燃焼サイクルが実行されるエンジン)であって、4つの気筒20A〜20Dを有し、各気筒内にはクランクシャフト22に駆動連結されたピストン24が嵌挿され、各気筒においてピストン上部に燃焼室26が形成されている。
The
各気筒20A〜20Dの燃焼室26の頂部には、燃焼室内の混合気に点火して該混合気を燃焼させるための点火プラグ28が設けられ、点火プラグはその先端の電極が燃焼室内に臨むように配置されている。また、各気筒20A〜20Dの燃焼室26の側方には、燃焼室に燃料を噴射する燃料噴射弁30が設けられ、燃料噴射弁は点火プラグ28の電極近傍に向かって燃料を噴射できるように配置されている。燃料噴射弁30は、その噴射量が後述するようにECU18によって調整されるように、また圧縮行程の気筒内の圧力より高い圧力で燃料が噴射できるように構成されている。
A
さらに、各気筒20A〜20Dの燃焼室26の上部には、燃焼室に向かって開口する吸気ポート32と排気ポート34とが設けられ、吸気ポートに吸気弁36が配設され、排気ポートに排気弁38が配設されている。各気筒20A〜20Dの吸気弁36と排気弁38は、図示しないカムシャフト等からなる動弁機構により開閉され、その開閉タイミングはクランクシャフト22の回転角に対応している。
Further, an
また、各気筒20A〜20Dの吸気ポート32には吸気通路40が接続され、排気ポート34には排気通路42が接続されている。図2に示すように、各気筒20A〜20Dの吸気ポート32に近い吸気通路40の下流側部分は各気筒に接続される分岐吸気通路40aとして構成され、この分岐吸気通路それぞれの上流端がサージタンク40bに接続されている。サージタンク40bよりも上流側の吸気通路40の部分40cは各気筒20A〜20Dに対して共通の共通吸気通路として構成され、この共通吸気通路には通過する吸気の量を調整するスロットル弁44と、スロットル弁を駆動するスロットル弁アクチュエータ46とが設けられている。また、共通吸気通路40cにおいてスロットル弁44の上流側には吸気量を検出するためのエアフローセンサ48が設けられ、スロットル弁44の下流側には吸気温度を検出するための吸気温センサ50と吸気圧力を検出するための吸気圧センサ52とが設けられている。
An
一方、各気筒20A〜20Dからの排気が集合する排気通路42の集合部下流側には排気を浄化する触媒(図示せず)が設けられている。
On the other hand, a catalyst (not shown) for purifying exhaust gas is provided on the downstream side of the collection portion of the
エアフローセンサ48、吸気温センサ50、吸気圧センサ52以外に、エンジン16には、クランクシャフトの22の回転方向と回転速度とを算出するために回転角を検出するクランク角センサ54および56と、吸気弁36と排気弁38の開閉タイミングに対応する図示しないカムシャフトの回転角を検出するカム角センサ58と、エンジン冷却水の温度を検出する水温センサ60と、アクセル開度(アクセル操作量)を検出するアクセル開度センサ62とが設けられている。
In addition to the
ECU18は、エアフローセンサ48、吸気温センサ50、吸気圧センサ52、クランク角センサ54と56、カム角センサ58、水温センサ60、およびアクセル開度センサ62からの信号を読み込むように構成されている。
The
また、ECU18は、燃料噴射弁30、点火プラグ28によって点火を実行する点火装置64、およびスロットル弁アクチュエータ46に制御信号を出力するように構成されている(特許請求の範囲に記載の燃料噴射制御手段として機能する。)。
The
このECU18は、エンジン16の駆動中、アクセル開度センサ18からの信号に基づいた制御信号をスロットル弁アクチュエータ46に出力して吸気量を制御し、エアフローセンサ48からの信号に基づいて吸気量を検出し、検出した吸気量に基づいて気筒20A〜20Dのうちの吸気行程の気筒内の混合気の空燃比が理論空燃比になるような量の燃料を該気筒内に設けられた燃料噴射弁30が噴射するように対応する信号を該燃料噴射弁に出力し、燃料が供給された気筒が膨張行程であるときに該気筒に設けられた点火プラグ28の点火装置64に信号を出力して該燃料を燃焼させる制御を実行するように構成されている。以下、この制御を「通常燃焼制御」と称する。
While the
そのために、ECU18は、各気筒20A〜20Dの現在の行程をクランク角センサ54および56と、カム角センサ58とからの信号に基づいて検出するように構成されており、検出した各気筒の行程に基づいて燃料噴射弁30による燃料噴射のタイミングと点火プラグ28による燃料点火のタイミングを制御するように構成されている。
For this purpose, the
一方、ECU18は、エンジン16を始動するとき、以下の制御動作を実行する。以下の制御内容は、始動前のエンジン16が高温状態であるときを想定した、例えばECU18がアイドル時にエンジンを自動的に停止させるように構成されている場合、またはイグニッションキーがOFFされてすぐに再びONされた場合などを想定したものである。具体的には、始動前のエンジン16が高温状態であって、複数の20A〜20Dのうちの停止時吸気行程気筒と停止時排気行程気筒において燃料の自己着火が起こらないようにエンジン16を始動させる制御動作を実行する。
On the other hand, the
ECU18は、エンジン16の温度状態、厳密にいえば、複数の気筒20A〜20Dのうちの停止時排気行程気筒の内部温度に基づいて後述する図3、図4のいずれかに示すエンジン16の始動に関する制御動作を実行する。そのために、ECU18は、吸気温センサ50および水温センサ60からの信号と吸気温度、冷却水温度、および停止時排気行程気筒の内部温度それぞれの対応関係を示す予め作成されたマップとに基づいて、停止時排気行程気筒の内部温度を算出するように構成されている。
The
また、ECU18は、算出した停止時排気行程気筒の内部温度に基づいて該気筒内の空燃比が所定の目標空燃比になるような量の燃料を該気筒に対応する燃料噴射弁30に噴射させるように構成されている。所定の目標空燃比は、停止時排気行程気筒の内部温度によって異なり、その対応関係は予め実験的または理論的に算出され、理論空燃比よりリッチになるように設定されている。この効果は後述する。
Further, the
ECU18のエンジン16の始動に関する制御動作を図3〜5を参照しつつ説明する。
A control operation of the
図3は、始動前のエンジン16が高温状態でない場合、具体的にいえば、エンジン16が始動される時の停止時排気行程気筒の内部温度が所定の内部温度より低いときの制御動作を示している(内部温度が特許請求の範囲の自己着火の発生の可能性を示す値に相当する。)。一方、図4は、始動前のエンジン16が高温状態である場合、エンジン16が始動される時の停止時排気行程気筒の内部温度が所定の内部温度より高いときの制御動作を示している。
FIG. 3 shows the control operation when the internal temperature of the exhaust stroke cylinder at the stop time when the
図3(a)と図4(a)は、エンジン16の行程図であり、吸気弁36と排気弁38の開閉タイミングと行程との関係を示している。また、行程に対する燃料噴射弁30による燃料噴射(供給)のタイミングをF1〜F8で示し、行程に対する点火プラグ28による燃料燃焼のタイミングをE1〜E6で示している。タイミングFX(Xは整数)で噴射された燃料は、タイミングEXで燃焼される。さらに、図において、BDCは下死点を示し、TDCは上死点を示している。
3 (a) and 4 (a) are stroke diagrams of the
一方、図3(b)と図4(b)は、燃料噴射タイミングF1〜F8と燃料燃焼タイミングE1〜E6とを時間軸上で示したタイミング図である。 On the other hand, FIGS. 3B and 4B are timing diagrams showing the fuel injection timings F1 to F8 and the fuel combustion timings E1 to E6 on the time axis.
図5は、ECU18が行う、停止状態のエンジン16を始動させて上述の通常燃焼制御を実行し始めるまでの制御動作のフローの一例を示している。
FIG. 5 shows an example of a flow of a control operation performed by the
まず、ECU18は、図5に示すように、S10において、エンジン16の始動が要求されたか否かを判定する、例えばアクセル開度センサ62からアクセルペダルが踏まれたことを示す信号がECU18に出力されたか否かを判定する。エンジン16の始動要求が確認されると次のステップに進む。
First, as shown in FIG. 5, the
次に、ECU18は、S12において、吸気温センサ50からの信号と水温センサ60からの信号を読み込み、吸気温度と冷却水温度を検出する。
Next, in S12, the
続いて、S14において、ECU18は、検出した吸気温度と冷却水温度と上述するマップとに基づいて、複数の気筒20A〜20Dのうちの停止時排気行程気筒の内部温度を算出する。
Subsequently, in S14, the
S16において、ECU18は、算出した内部温度に基づいて、上述するように所定の目標空燃比を算出する。
In S16, the
ここからは、燃焼に関わる制御動作、すなわち点火プラグ28と燃料噴射プラグ30に対する制御をECU18は実行し始める。
From here, the
まず、S18において、ECU18は、複数の気筒20A〜20Dのうちの停止時圧縮行程気筒に対して該気筒に対応する燃料噴射弁30に燃料を供給させる(F1)。例えば、エンジン16が停止状態であるときの複数の気筒20A〜20Dとクランクシャフト22との状態を示す図6(a)に示すように、停止時圧縮行程気筒が気筒20Aである場合、気筒20Aに対応する燃料噴射弁30に燃料を供給させる。
First, in S18, the
次に、S20において、ECU18は、停止時圧縮行程気筒に供給された燃料を燃焼させるために該気筒に対応する点火プラグ28を制御して該燃料に点火する。点火により燃料が燃焼する(E1)。
Next, in S20, the
停止時圧縮行程気筒で燃料が燃焼すると、図6(b)に示すように、クランクシャフト22が逆回転し始める(エンジン16が逆回転駆動し始める。)。
When the fuel is combusted in the stop-time compression stroke cylinder, the
続く、S22において、ECU18は、複数の気筒20A〜20Dのうちの停止時膨張行程気筒に対して該気筒に対応する燃料噴射弁30に燃料を供給させる(F2)。この燃料供給のタイミングF2は、図3(a)や図4(a)に示すように、停止時膨張行程気筒が膨張行程中のタイミングである(エンジン16の逆回転駆動によって排気行程に移行する前のタイミングである。)。
Subsequently, in S22, the
S24において、ECU18は、停止時膨張行程気筒に供給された燃料を燃焼させるために該気筒に対応する点火プラグ28を制御して該燃料に点火する。点火により燃料が燃焼する(E2)。この燃料点火のタイミングE2は、図3(a)や図4(a)に示すように、停止時膨張行程気筒が膨張行程中(厳密には、対応するピストンが上死点近くにきたとき)のタイミングである(エンジン16の逆回転駆動によって排気行程に移行する前のタイミングである。)。
In S24, the
停止時膨張行程気筒で燃料が燃焼すると、図6(c)に示すように、クランクシャフト22が正回転し始める(エンジン16が正回転駆動し始める。)。
When the fuel is combusted in the expansion stroke cylinder at the time of stop, as shown in FIG. 6C, the
エンジン16が正回転駆動し始めると、ECU18は、S26において、停止時圧縮行程気筒と停止時膨張行程気筒に対して上述の通常燃焼制御を開始する。すなわち、以後、停止時圧縮行程気筒と停止時膨張行程気筒においては、吸気行程中に燃料が供給され(F5、F6)、その後の膨張行程でその燃料が燃焼される(E5、E6)。
When the
S28において、ECU18は、上述するようにクランク角センサ54および56と、カム角センサ58とからの信号に基づいて停止時吸気行程気筒が圧縮行程であるか否かを判定する。停止時吸気行程気筒が圧縮行程であることが確認されるとステップ30に進む。
In S28, the
ステップ30において、ECU18は、ステップ14で算出した内部温度が所定の温度より高い温度であるか否かを判定する、すなわちエンジン16が高温状態であるか否かが判定される。内部温度が所定の温度より低い場合、ステップ32に進む。そうでない場合(内部温度が所定の温度より高い場合)、ステップ40に進む。
In
S32において、図3(a)に示すように、ECU18は、圧縮行程中の停止時吸気行程気筒に対して該気筒に対応する燃料噴射弁30に燃料を供給させる(F3)。
In S32, as shown in FIG. 3A, the
次に、S34において、ECU18は、吸気行程中の停止時排気行程気筒に対して該気筒に対応する燃料噴射弁30に燃料を供給させる(F4)。燃料噴射タイミングF4は、図3(a)や図3(b)に示すように、燃料噴射タイミングF3と略同一のタイミングである。このとき、ECU18は、燃料噴射弁30に理論空燃比に基づいた量の燃料を供給させる。
Next, in S34, the
続く、S36において、ECU18は、上述するようにクランク角センサ54および56と、カム角センサ58とからの信号に基づいて停止時吸気行程気筒が膨張行程であるか否かを判定する。停止時吸気行程気筒が膨張行程であることが確認されるとステップ38に進む。
Subsequently, in S36, the
S38において、ECU18は、膨張行程中(厳密には、膨張行程に移行した直後)の停止時吸気行程気筒内の燃料を燃焼させるために該気筒に対応する点火プラグ28を制御して該燃料に点火する。点火により燃料が燃焼する(E3)。燃料が燃焼することにより、クランクシャフト22の回転速度が上がる(エンジン16の回転数が上がる。)。そして、S48に進む。
In S38, the
一方、S30において、内部温度が所定の温度より高いことが確認された場合、S40において、ECU18は、図4(a)に示すように、圧縮行程中の停止時吸気行程気筒に対して該気筒に対応する燃料噴射弁30に燃料を供給させる(F3)。
On the other hand, when it is confirmed in S30 that the internal temperature is higher than the predetermined temperature, in S40, as shown in FIG. 4 (a), the
次に、S42において、ECU18は、上述するようにクランク角センサ54および56と、カム角センサ58とからの信号に基づいて停止時吸気行程気筒が膨張行程であるか否かを判定する。停止時吸気行程気筒が膨張行程であることが確認されるとステップ44に進む。
Next, in S42, the
S44において、ECU18は、膨張行程中(厳密には、膨張行程に移行した直後)の停止時吸気行程気筒内の燃料を燃焼させるために該気筒に対応する点火プラグ28を制御して該燃料に点火する。点火により燃料が燃焼する(E3)。燃料が燃焼することにより、クランクシャフト22の回転速度が上がる(エンジン16の回転数が上がる。)。
In S44, the
続く、S46において、ECU18は、圧縮行程中の停止時排気行程気筒に対して該気筒に対応する燃料噴射弁30に燃料を供給させる(F4‘)。このとき、ECU18は、燃料噴射弁30にS16で算出した目標空燃比に基づいた量の燃料を供給させる。そしてS48に進む。
Subsequently, in S46, the
S48においては、ECU18が、上述するようにクランク角センサ54および56と、カム角センサ58とからの信号に基づいて停止時排気行程気筒が膨張行程であるか否かを判定する。停止時排気行程気筒が膨張行程であることが確認されるとステップ50に進む。
In S48, the
S50において、ECU18は、膨張行程中(厳密には、膨張行程に移行した直後)の停止時排気行程気筒内の燃料を燃焼させるために該気筒に対応する点火プラグ28を制御して該燃料に点火する。点火により燃料が燃焼する(E4)。燃料が燃焼することにより、クランクシャフト22の回転速度がさらに上がる(エンジン16の回転数がさらに上がる。)。
In S50, the
エンジン16の回転数がさらに上がると、S52において、ECU18は、停止時吸気行程気筒と停止時排気行程気筒に対して上述の通常燃焼制御を開始する。すなわち、以後、停止時吸気行程気筒と停止時排気行程気筒においては、吸気行程中に燃料が供給され(F7、F8)、その後の膨張行程でその燃料が燃焼される。そして、ECU18のエンジン16の始動に関する制御動作が終了する。
When the rotational speed of the
以上、ECU18が行うエンジン16の始動に関する制御を説明してきたが、簡単に言うと、ECU18は、エンジン16を始動するときにエンジン16が高温状態であるか否かを確認し(停止時排気行程気筒の内部温度が高いか否かを確認し)、エンジン16が高温状態である場合(停止時排気行程気筒の内部温度が高い場合)、停止時排気行程気筒に供給した燃料が自己着火すると予測し、停止時排気行程気筒に対するエンジン16が正回転で駆動されて最初の燃料供給を自己着火し難い圧縮行程で行う。一方、エンジン16が高温状態でない場合、停止時排気行程気筒に供給した燃料が自己着火しないと予測し、停止時排気行程気筒に対するエンジン16が正回転で駆動されて最初の燃料供給を燃料が燃焼室内に拡散しやすい吸気行程で行う。これにより、高温状態のエンジンにおいて、停止時排気気筒内での燃料の自己着火の発生が抑制される。
The control related to the start of the
また、ECU18は、停止時排気行程気筒に対して、エンジン16が正回転で駆動されて最初の燃料供給を自己着火し難い圧縮行程で行うとき、気筒内の空燃比が理論空燃比よりリッチな所定の目標空燃比なるような量を該気筒に燃料噴射弁30を介して供給する。理論空燃比に対応する量より大きい量の燃料が供給されることにより、停止時排気行程気筒がより冷却される(燃料が気化するときに、気筒内や気筒の壁面から熱を奪うことによる。)。気筒が冷却されることにより、該気筒内で気化した燃料が自己着火し難くなる。
Further, when the
さらに、ECU18は、停止時排気行程気筒内での燃料の自己着火の発生予測を該気筒内の温度に基づいて行い、該気筒内の温度をエンジン冷却水の温度と吸気の温度に基づいて算出している。そのため、気筒内での燃料の状態をモニタリングすることなく、燃料の自己着火の発生を予測することができる。
Further, the
以上、上述の一実施形態を挙げて本発明を説明したが、本発明はこれに限定されない。 While the present invention has been described with reference to the above-described embodiment, the present invention is not limited to this.
例えば、上述の実施形態においては、停止時排気行程気筒に対するエンジンが正回転で駆動されて最初の燃料供給を圧縮行程で行うとき、通常燃焼制御時に供給される理論空燃比に基づく量より大きい所定の目標空燃比に基づく量の燃料を供給して気筒内を冷却し、停止時排気行程気筒内での燃料の自己着火の発生を確実に抑制している。しかしながら、圧縮行程で燃料を供給するだけで確実に停止時排気行程気筒内での燃料の自己着火の発生が抑制できるのであれば、その量は理論空燃比に基づく量であってもよい。この場合、上述の実施形態に比べて使用される燃料が少なくなる。 For example, in the above-described embodiment, when the engine for the stop exhaust stroke cylinder is driven in the normal rotation and the first fuel supply is performed in the compression stroke, the predetermined amount greater than the amount based on the stoichiometric air-fuel ratio supplied during the normal combustion control. The amount of fuel based on the target air-fuel ratio is supplied to cool the inside of the cylinder, and the self-ignition of the fuel in the exhaust stroke cylinder at the time of stop is surely suppressed. However, the amount may be an amount based on the stoichiometric air-fuel ratio as long as the fuel self-ignition in the stop-time exhaust stroke cylinder can be reliably suppressed only by supplying the fuel in the compression stroke. In this case, less fuel is used than in the above embodiment.
また、上述の実施形態は、停止時排気行程気筒内での燃料の自己着火の発生予測を停止時排気行程気筒の内部温度に基づいて行い、内部温度は吸気温度と冷却水温度とに基づいて算出している。すなわち、吸気温度と冷却水温度の2つのパラメータによって内部温度を算出することにより、その算出精度を向上させている。吸気温度と冷却水温度の少なくとも一方で高精度に内部温度を算出できるのであれば、吸気温度と冷却水温度の2つのパラメータによって内部温度を算出しなくてもよい。 In the above-described embodiment, the occurrence of self-ignition of fuel in the exhaust stroke cylinder at the stop is predicted based on the internal temperature of the exhaust stroke cylinder at the stop, and the internal temperature is based on the intake air temperature and the coolant temperature. Calculated. That is, the calculation accuracy is improved by calculating the internal temperature based on the two parameters of the intake air temperature and the coolant temperature. If the internal temperature can be calculated with high accuracy at least one of the intake air temperature and the cooling water temperature, the internal temperature does not have to be calculated based on the two parameters of the intake air temperature and the cooling water temperature.
関連して、ECUがアイドル時にエンジンを自動的に停止させるように構成されている場合、エンジンが停止されて再び始動されるまでのエンジン停止時間に基づいて停止時排気行程気筒の内部温度を算出することも可能である(アイドル時に自動的に停止されたエンジン全体の温度は、エンジン停止時間に対応して変化する。)。また、エンジン停止時間、吸気温度、および冷却水温度の3つのパラメータに基づいて停止時排気行程気筒の内部温度を算出してもよい。本発明は、広義には、停止時排気行程気筒内の内部温度が正確に算出できるのであれば、算出するためのパラメータを限定しない。 Relatedly, when the ECU is configured to automatically stop the engine when idling, the internal temperature of the exhaust stroke cylinder at the time of stop is calculated based on the engine stop time until the engine is stopped and restarted (The temperature of the entire engine that is automatically stopped when idling changes in accordance with the engine stop time). Further, the internal temperature of the stop-time exhaust stroke cylinder may be calculated based on the three parameters of the engine stop time, the intake air temperature, and the coolant temperature. In a broad sense, the present invention does not limit the parameters for calculation as long as the internal temperature in the exhaust stroke cylinder at the time of stop can be accurately calculated.
さらに、上述の実施形態においては、停止時排気行程気筒内のみでの燃料の自己着火の発生を予測しているが、停止時吸気行程気筒内での燃料の自己着火の発生も予測してもよい。 Furthermore, in the above-described embodiment, the occurrence of fuel self-ignition only in the stop exhaust stroke cylinder is predicted, but the occurrence of fuel self-ignition in the stop intake stroke cylinder is also predicted. Good.
例えば、停止時排気行程気筒と同様に、停止時吸気行程気筒に対して燃料の自己着火の発生予測をエンジン始動時に行い、停止時吸気行程気筒に対応する燃料噴射弁に、自己着火が発生することが予測される場合はエンジンが正回転駆動されて最初の圧縮行程中に燃料を噴射させて以後は吸気行程中に燃料を噴射させ(上述の実施形態)、自己着火が発生しないと予測される場合は吸気行程中にのみ燃料を噴射させるようにしてもよい。 For example, as in the exhaust stroke cylinder at the time of stop, the occurrence of self-ignition of fuel is predicted at the time of engine start for the intake stroke cylinder at the time of stop, and self-ignition occurs in the fuel injection valve corresponding to the intake stroke cylinder at the time of stop. If it is predicted that the engine is driven forward and fuel is injected during the first compression stroke, then fuel is injected during the intake stroke (the above-described embodiment), and it is predicted that self-ignition will not occur. In this case, the fuel may be injected only during the intake stroke.
また、このように停止時吸気行程気筒と停止時排気行程気筒の両方においてその内部における燃料の自己着火の発生予測が実行され、自己着火の発生の可能性を示す値(上述の実施形態においては内部温度)がしきい値(所定の内部温度)より高い場合に自己着火が発生すると予測する場合、、それぞれの自己着火が発生することを予測するためのしきい値(上述の実施形態においては所定の内部温度)は、停止時吸気行程気筒内の方が大きくなるように設定するのが好ましい。 In addition, in this way, the occurrence prediction of fuel self-ignition in both the stop intake stroke cylinder and the stop exhaust stroke cylinder is executed, and a value indicating the possibility of the occurrence of self-ignition (in the above embodiment, When it is predicted that self-ignition occurs when the internal temperature is higher than a threshold value (predetermined internal temperature), the threshold values (in the above-described embodiment, for predicting the occurrence of each self-ignition) The predetermined internal temperature is preferably set so as to be larger in the intake stroke cylinder during the stop.
これは、停止時排気行程気筒内には高温の排気が残っている可能性があり、そのために停止時排気行程気筒の方が停止時吸気行程気筒に比べて内部温度が高い可能性がある、すなわち停止時排気行程気筒の方が燃料の自己着火が発生しやすいことによる。それぞれの自己着火が発生することを予測するためのしきい値を停止時吸気行程気筒内の方が大きくなるように設定することにより、停止時吸気行程気筒内で自己着火が発生すると過度に予測することがなく、また停止時排気行程気筒内で自己着火が発生すると確実に予測できる、すなわち停止時吸気行程気筒と停止時排気行程気筒それぞれに対する自己着火の発生予測が適切に行うことが可能になる。 This is because there is a possibility that hot exhaust gas remains in the exhaust stroke cylinder at the time of stop, and therefore the internal temperature of the exhaust stroke cylinder at the stop time may be higher than that of the intake stroke cylinder at the stop time. That is, it is because the self-ignition of the fuel is more likely to occur in the exhaust stroke cylinder at the time of stop. By setting the threshold value for predicting the occurrence of each self-ignition so that it is larger in the intake stroke cylinder at the time of stop, it is overestimated that self-ignition will occur in the intake stroke cylinder at the time of stop In addition, it is possible to reliably predict that self-ignition will occur in the stop exhaust stroke cylinder, that is, it is possible to properly predict the occurrence of self-ignition for the stop intake stroke cylinder and the stop exhaust stroke cylinder. Become.
Claims (5)
各気筒毎に設けられた燃料噴射弁を制御する燃料噴射制御手段と、
エンジンを始動させるときに、エンジン停止時に排気行程の停止時排気行程気筒内で燃料の自己着火が発生するか否かを予測する自己着火予測手段とを有し、
前記燃料噴射制御手段は、停止時排気行程気筒に対応する燃料噴射弁に対して、
前記自己着火予測手段が燃料の自己着火の発生を予測したときはエンジンが正回転で駆動されて最初の圧縮行程中に燃料を噴射させて以後は吸気行程中に燃料を噴射させる制御を実行し、
前記自己着火予測手段が燃料の自己着火は発生しないと予測したときは吸気行程中にのみ燃料を噴射させる制御を実行することを特徴とするエンジンの始動装置。 Immediately after the fuel is burned in the cylinder during the compression stroke when the engine is stopped and the engine is driven in reverse rotation, the fuel is burned in the cylinder during the expansion stroke when the engine is stopped and the engine is rotated forward. An engine starter that starts a multi-cylinder four-cycle engine by driving with
Fuel injection control means for controlling a fuel injection valve provided for each cylinder;
Self-ignition prediction means for predicting whether or not self-ignition of fuel occurs in the exhaust stroke cylinder when the engine is stopped when the engine is stopped when starting the engine,
The fuel injection control means, for the fuel injection valve corresponding to the stop-time exhaust stroke cylinder,
When the self-ignition predicting means predicts the occurrence of fuel self-ignition, the engine is driven in the forward rotation to perform fuel injection during the first compression stroke, and thereafter to perform fuel injection during the intake stroke. ,
An engine starter characterized in that when the self-ignition prediction means predicts that self-ignition of fuel will not occur, control is performed to inject fuel only during the intake stroke.
前記燃料噴射制御手段は、前記自己着火予測手段が燃料の自己着火の発生を予測したとき、エンジンが正回転で駆動されて最初の圧縮行程中の停止時排気行程気筒の空燃比が、理論空燃比に比べてリッチになるように停止時排気行程気筒に対応する燃料噴射弁の噴射量を制御することを特徴とするエンジンの始動装置。 The engine starter according to claim 1,
The fuel injection control means is configured such that when the self-ignition prediction means predicts the occurrence of fuel self-ignition, the air-fuel ratio of the exhaust stroke cylinder during stoppage during the first compression stroke when the engine is driven in the normal rotation An engine starter characterized by controlling an injection amount of a fuel injection valve corresponding to an exhaust stroke cylinder at a stop so as to be richer than a fuel ratio.
前記自己着火予測手段は、エンジンを始動させるときに、エンジン停止時に吸気行程の停止時吸気行程気筒内で燃料の自己着火が発生するか否かを予測するように構成され、
前記燃料噴射制御手段は、停止時吸気行程気筒に対応する燃料噴射弁に対して、
前記自己着火予測手段が停止時吸気行程気筒内での燃料の自己着火を予測したときはエンジンが正回転で駆動されて最初の圧縮行程中に燃料を噴射させて以後は吸気行程中に燃料を噴射させる制御を実行し、
前記自己着火予測手段が停止時吸気行程気筒内で燃料の自己着火は発生しないと予測したときは吸気行程中にのみ燃料を噴射させる制御を実行することを特徴とするエンジンの始動装置。 The engine starting device according to claim 1 or 2,
The self-ignition prediction means is configured to predict whether or not fuel self-ignition will occur in the intake stroke cylinder when the engine is stopped when the engine is stopped,
The fuel injection control means, with respect to the fuel injection valve corresponding to the stop-time intake stroke cylinder,
When the self-ignition predicting means predicts the self-ignition of fuel in the intake stroke cylinder at the time of stop, the engine is driven in the forward rotation to inject fuel during the first compression stroke, and thereafter the fuel is injected during the intake stroke. Execute the control to spray,
An engine starter characterized by executing control for injecting fuel only during an intake stroke when said self-ignition predicting means predicts that self-ignition of fuel will not occur in an intake stroke cylinder during stoppage.
前記自己着火予測手段は、燃料の自己着火の発生の可能性を示す値がしきい値より高い場合に燃料の自己着火が発生すると予測するように構成され、
停止時吸気行程気筒内で燃料の自己着火が発生することを予測するためのしきい値は、停止時排気行程気筒内で燃料の自己着火が発生することを予測するためのしきい値に比べて大きい値に設定されていることを特徴とするエンジンの始動装置。 The engine starting device according to any one of claims 1 to 3,
The self-ignition prediction means is configured to predict that fuel self-ignition will occur when a value indicating the possibility of occurrence of fuel self-ignition is higher than a threshold value,
The threshold for predicting the occurrence of fuel self-ignition in the intake stroke cylinder during the stop is compared to the threshold for predicting the occurrence of fuel self-ignition in the exhaust stroke cylinder during the stop. The engine starting device is characterized by being set to a large value.
前記燃料の自己着火の発生の可能性を示す値は、エンジンの停止時間、エンジン冷却水の温度、および吸気の温度の少なくとも1つに基づいて算出されることを特徴とするエンジンの始動装置。 The engine starting device according to claim 4,
The engine starter characterized in that the value indicating the possibility of the occurrence of self-ignition of the fuel is calculated based on at least one of an engine stop time, an engine coolant temperature, and an intake air temperature.
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