JP3661762B2 - Starter for in-cylinder injection internal combustion engine - Google Patents

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、筒内に直接燃料を噴射可能な筒内噴射型の内燃機関(以下、エンジンという)に用いる始動装置に関するものである。
【0002】
【関連する背景技術】
近年、エミッション低減や燃費向上を達成すべく、筒内に直接燃料を噴射する筒内噴射型エンジンが実用化されている。この種のエンジンでは、吸気行程で燃料を噴射して筒内に均一な混合気を形成する均一燃焼と、圧縮行程で燃料を噴射することで、点火プラグの周囲に理論空燃比近傍の混合気を形成した上で超リーンな全体空燃比を実現する層状燃焼とを切換可能に構成されている。層状燃焼が可能な運転領域は一般に低回転低負荷に限られているが、例えば特開平10−30468号公報に記載のエンジンでは、始動当初から圧縮行程噴射にて層状燃焼を実行している。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
上記のように公報記載のエンジンが始動時に層状燃焼を実行するのは、層状燃焼によるエミッションや燃費上の利点を始動時から得ることを目的としたものである。従って、始動時の制御手順は通常のエンジンと同様であり、まず、クランキング開始により気筒判別を行い、その気筒判別の完了後に何れかの気筒が圧縮行程に至ると、その気筒に対して所定噴射量及び噴射時期をもって燃料噴射を実行している。つまり、公報記載のエンジンは始動所要時間の短縮化については何ら考慮されておらず、この点の要望を満足させることができなかった。
【0004】
そこで、本出願人は、筒内に直接燃料を噴射可能な筒内噴射型エンジンにおいて、圧縮行程で停止している気筒に対して燃料噴射して直ちに初爆させる早期始動制御を提案した(特願平11−73362)。この早期始動制御は、クランキングにより圧縮行程の気筒のピストンが上昇したときに筒内圧力及び温度が上昇して点火可能な条件が整うことを利用したものであるが、エンジンの運転状態によっては、圧縮行程の気筒に噴射した燃料が正常な火花着火以前に自着火を生じる場合、もしくは前駆反応の進行により燃焼速度が速くなる場合がある。そして、このような状況下では、エンジン振動の増大やノック音の発生、或いは筒内に露出している燃料噴射弁の噴口内にカーボンが進入する等の不具合が生じるという問題がある。
【0005】
本発明の目的は、速やかに始動を完了できると共に、始動時に正常な火花着火を確実に行って、自着火や急激な燃焼により引き起こされる不具合を未然に防止することができる筒内噴射型内燃機関の始動装置を提供することにある。
【0006】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、請求項1の発明では、筒内に直接燃料を噴射可能な筒内噴射型内燃機関の始動装置において、停止中の内燃機関の圧縮行程気筒のピストン位置を検出するピストン位置検出手段と、内燃機関の始動時に、圧縮行程気筒の残りの圧縮行程に対して燃料噴射を実行する始動時噴射制御手段と、始動時噴射制御手段による圧縮行程気筒への燃料噴射時において、ピストン位置検出手段により検出された圧縮行程気筒のピストン位置に応じて当該気筒への燃料噴射量、燃料噴射時期、点火時期の少なくとも一つを自着火や燃焼速度を抑制する方向に可変させる制御量可変手段とを備えた。従って、始動のためにクランキングが開始されると、内燃機関の圧縮行程気筒の残りの圧縮行程に対して燃料噴射が実行されて点火により速やかに初爆が行われる。そして、このときの燃料噴射量、燃料噴射時期、点火時期の少なくとも一つが自着火や燃焼速度を抑制する方向に設定されることから、正常な火花着火が確実に行われる。
請求項2の発明では、圧縮行程気筒に対する燃料噴射に続いて後続の吸気行程気筒(吸気行程で停止していた気筒)が圧縮行程に至ったときに、始動時噴射制御手段が吸気行程気筒に対して燃料噴射を実行すると共に、制御量可変手段が吸気行程気筒のピストン位置に応じて当該気筒への燃料噴射量、燃料噴射時期、点火時期の少なくとも一つを自着火もしくは燃焼速度を抑制する方向に可変させるものである。従って、圧縮工程気筒に続いて吸気行程気筒に対して燃料噴射が実行されたときにも、燃料噴射量、燃料噴射時期、点火時期の少なくとも一つが自着火や燃焼速度を抑制する方向に設定されて正常な火花着火が行われる。
【0007】
又、請求項の発明では、上記制御量可変手段を、停止中のピストン位置が下死点に近付くに連れ燃料噴射量を増加するように構成した。例えば圧縮行程で停止中の気筒については、ピストン位置が下死点に近いほど圧縮したときの圧力上昇が大きくなることから自着火や急激な燃焼をし易くなり、又、吸気行程で停止中の気筒については、ピストン位置が下死点に近いほど筒内の残留ガス量が増加し吸気ポートからの吸気量が減少することから自着火し易くなる。そして、これらの傾向に合わせて燃料噴射量が増加されるため、燃料冷却により自着火が防止される。
【0008】
更に、請求項の発明では、上記制御量可変手段を、停止中のピストン位置が下死点に近付くに連れ点火時期をリタードするように構成した。例えば圧縮行程で停止中の気筒については、ピストン位置が下死点に近いほど圧縮したときの圧力上昇が大きくなることから燃焼速度(クランク角に対する燃焼速度)が速くなり、又、吸気行程で停止中の気筒については、ピストン位置が下死点に近いほど筒内の残留ガス量が多く吸気ポートからの吸気量が少ないことから、圧縮時の筒内温度が高く燃焼速度が速くなる。そして、これらの傾向に合わせて点火時期がリタードされるため、点火後の筒内圧が低下して燃焼速度が抑制される。
【0009】
【発明の実施の形態】
以下、本発明をアイドルストップ車両に用いる筒内噴射型エンジンの始動装置に具体化した一実施形態を説明する。
図1の全体構成図において、1は筒内噴射型ガソリンエンジンであり、180°CA毎に等間隔爆発する4サイクル直列4気筒として構成されている。エンジン1の燃焼室や吸気系等は筒内噴射専用に設計され、その各気筒には点火プラグ2が取り付けられると共に、筒内に直接燃料を噴射可能なように燃料噴射弁3が取り付けられている。
【0010】
エンジン1には手動式の変速機4が連結され、この変速機は図示しないディファレンシャルギアを介して車両の駆動輪に接続されている。エンジン1と変速機4との間にはクラッチ5が設けられ、このクラッチ5は運転者によるクラッチ操作に応じて、エンジン1側から変速機4側への動力伝達を制御する。エンジン1には常時噛合い式のスタータ6が設けられ、スタータ6のピニオンギア6aはエンジン1のフライホイール1aに対して常に歯合している。フライホイール1aには図示しないワンウエイクラッチが設けられ、このワンウエイクラッチは、始動時にスタータ6の駆動力をエンジン1側に伝達してクランキングを行い、且つ、始動完了後に空転することでエンジン1にてスタータ6が逆駆動されるのを防止するようになっている。
【0011】
スタータ6は図示しないイグニションスイッチを介してバッテリ11に接続されると共に、スタータ制御用コントローラ12のリレー接点12aを介してバッテリ11に接続されている。従って、スタータ6は通常のものと同様にイグニションスイッチの操作に応じて通電する他に、スタータ制御用コントローラ12のリレーコイル12bの励磁によりリレー接点12aが閉じられたときも通電する。
【0012】
車室内には、図示しない入出力装置、制御プログラムや制御マップ等の記憶に供される記憶装置(ROM,RAM,BURAM等)、中央処理装置(CPU)、タイマカウンタ等を備えたECU21(エンジン制御ユニット)が設置されている。ECU21の入力側には、エンジン1の温度Tを検出するエンジン温度センサ22、エンジン1のクランクシャフトの回転に伴ってクランク角信号を出力するクランク角センサ23、カムシャフトの回転に伴ってTOP信号を出力するカム角センサ24、車速Vを検出する車速センサ25、クラッチ5の操作状態を検出するクラッチセンサ26、アクセル操作量Accを検出するアクセルセンサ27、変速機4のシフト位置を検出するシフト位置センサ28、及びその他の各種スイッチやセンサ類が接続されている。
【0013】
又、ECU21の出力側には前記した点火プラグ2及び燃料噴射弁3が接続されると共に、スタータ制御用コントローラ12のリレーコイル12bが接続されている。ECU21は上記した各検出情報に基づき燃料噴射制御や点火時期制御を始めとするエンジン1を運転するための各種制御を実行すると共に、信号待ち等の停車時にエンジン1の自動停止始動処理を実行する。更に、ECU21はエンジン始動時には、始動専用の制御を実行して早期始動を図る。
【0014】
以上のように構成された筒内噴射型エンジン1では、通常の吸気行程で燃料を噴射して筒内に均一な混合気を形成する均一燃焼に加えて、圧縮行程で燃料を噴射して超リーンな全体空燃比で燃焼させる層状燃焼を可能としている。層状燃焼は一般に低回転低負荷の運転領域で実行され、ECU21はアクセルセンサ27にて検出されたアクセル操作量Acc等から求めた目標平均有効圧Pe(エンジン負荷を表す)、及びクランク角センサ23のクランク角信号から求めたエンジン回転速度Neが比較的低い領域で圧縮行程噴射を実行して、エミッション低減や燃費向上を達成し、それ以上の領域で吸気行程噴射を実行して、要求されるエンジントルクを確保する。
【0015】
次に、アイドルストップ車両特有のエンジン1の自動停止始動処理を説明する。
ECU21は、走行中の車両が信号待ち等で停車したときに、予め設定されたエンジン停止条件の成立によりエンジン1を自動停止し、同じく予め設定されたエンジン始動条件の成立によりエンジン2を自動始動し、これにより停車中におけるエミッション排出や燃料消費を防止する。エンジン停止条件としては、車速センサ25にて検出された車速Vがゼロであること、クラッチセンサ26にてクラッチ5の踏込み操作が検出されていないこと(クラッチ接続状態)、及びシフト位置センサ28にて検出されたシフト位置がN(ニュートラル)位置であることが設定され、これらの条件が満たされたときに、ECU21はエンジン停止条件が成立したと判断し、燃料噴射制御及び点火時期制御を中止してエンジン1を停止させる。
【0016】
又、エンジン始動条件としては、クラッチセンサ26にてクラッチ5の踏込み操作が検出されたこと(クラッチ遮断状態)、及びシフト位置センサ28にて検出されたシフト位置がN位置であることが設定され、これらの条件が満たされたときに、ECU21はエンジン始動条件が成立したと判断し、スタータ制御用コントローラ12のリレーコイル12bを励磁すると共に、燃料噴射制御及び点火時期制御を再開する。リレーコイル12bの励磁によりリレー接点12aが閉じられるため、スタータ6が通電してクランキングが行われ、エンジン1の始動により発進可能となる。
【0017】
尚、以上の制御によるエンジン自動停止、及び通常のイグニションスイッチのOFF操作による手動停止の何れの場合でも、ECU21は図示しないエンジン停止ルーチンに従って、まず燃料噴射制御を中止し、その後にエンジン1の作動サイクルで2行程が経過して、既に筒内に噴射されている燃料を燃焼させた後に点火時期制御を中止している。
【0018】
次に、上記のように構成された筒内噴射型エンジン1の始動装置により実行される始動制御を説明する。
ECU21は信号待ち等でのエンジン自動停止中に始動条件が成立した場合、及び運転者にてイグニションスイッチがST操作されてクランキングが開始される場合に、図2に示すエンジン始動ルーチンを実行する。まず、ECU21はステップS2で停止中のエンジン1の圧縮行程にある気筒(以下、圧縮行程気筒という)の情報、及びその気筒のピストン位置Pに関する情報を記憶装置から読み込む。4サイクル直列4気筒では常に何れかの気筒が圧縮行程に位置するため、このとき必ず圧縮行程気筒が特定され、且つ、圧縮上死点では圧縮反力を受けることから、ピストン位置Pは高い確率でBTDC90°CA前後に集中する。
【0019】
尚、これら圧縮行程気筒及びピストン位置Pに関する情報は、エンジン停止直前にクランク角センサ23にて検出されたクランク角信号とカム角センサ24にて検出されたTOP信号とに基づいて算出されたものであり、エンジン自動停止中は無論のこと、イグニションスイッチがOFF操作された駐車時であっても記憶装置内に保持され続けている。そして、本実施形態では、クランク角センサ23、カム角センサ24、及びステップS2の処理を実行するときのECU21がピストン位置検出手段として機能する。
【0020】
次いで、ECU21はステップS4でエンジン温度センサ22にて検出されたエンジン温度Tを読み込み、ステップS6で現在の圧縮行程気筒に対して早期始動制御を実行可能か否かを判定する。以下に述べるように早期始動制御とは、圧縮行程気筒等に対して燃料噴射して点火することで直ちに初爆させる処理であるが、これを実現するには、燃料を気化させるための温度と着火を成功させるための圧力とを必要とし、例えば、圧縮行程気筒に残留するガスの温度が低かったり、或いはピストン位置Pが上死点付近でほとんど圧縮できなかったりした場合には、失火により初爆を得ることができない。そこで、ステップS6では、例えば図3のマップに従って筒内ガス温と相関するエンジン温度T、及びピストン位置Pが着火可能領域内にあるか否かに基づいて判定を下している。尚、同一条件下であっても、使用ガソリンのオクタン価に応じて着火し易さが相違するため、使用ガソリンに応じて特性の異なるマップを使い分けてもよい。
【0021】
ここで、信号待ち等でエンジン1を自動停止したときには、直前までの運転によってエンジン自体の温度が上昇しているため、シリンダ壁面等からの熱伝達により筒内ガス温は十分に上昇しており、又、上記のようにエンジン停止時のピストン位置Pが高い確率でBTDC90°CA前後に集中することから、ほとんどのケースでは着火可能領域内に入るとして、ステップS6の判定がYESとなる。
【0022】
ステップS6の判定がNOのときには、ステップS8で始動モードとして、通常のエンジンと同じく吸気行程で燃料噴射する通常始動制御を設定し、ステップS10でエンジン1の冷却水温等に基づいて燃料噴射量を決定し、ステップS12で同じく冷却水温等に基づいて噴射時期を決定し、ステップS14で点火時期を設定し、これらの情報に基づいてステップS16で始動制御を実行する。このとき、自動始動の場合にはクランキングを開始し(運転者のST操作による始動の場合には既にクランキングが開始されているため必要なし)、クランキング後に最初に吸気行程に至る気筒に対して燃料噴射及び点火を実行する。
【0023】
次いで、ステップS18でエンジン回転速度Neが予め設定された完爆判定値N0以上か否かを判定し、NOのときには未だ始動完了していないと見なしてステップS6に戻って処理を繰り返し、ステップS18の判定がYESになると、このルーチンを終了する。その後は通常のエンジン制御に移行して、目標平均有効圧Pe及びエンジン回転速度Neに基づいて圧縮行程噴射か吸気行程噴射かを選択し、例えば、アイドル運転を継続する場合には圧縮行程噴射に、急加速の場合には吸気行程噴射に設定し、それぞれの運転状態に応じた燃料噴射量及び噴射時期や点火時期を決定して制御を行う。
【0024】
又、前記ステップS6の判定がYESのときには、ステップS20で始動モードとして早期始動制御を設定し、ステップS22で燃料噴射量を、ステップS24で噴射時期を、ステップS26で点火時期をそれぞれ決定し、これらの情報に基づいて前記ステップS16で圧縮行程気筒を対象として始動制御を実行する。このときの燃料噴射量及び噴射時期や点火時期は、上記した通常の始動制御の場合とは相違し、以下のように決定される。
【0025】
まず、燃料噴射量及び噴射時期の決定について述べる。前提として、上記のようにエンジン温度T及びピストン位置Pが着火可能領域内にある場合であっても、点火プラグ2で着火される以前に圧縮圧力により噴射燃料の前駆反応が進行して自着火した場合には、有効なトルクを発生しないばかりかエンジン振動やノック音の要因になってしまう。図4乃至図7は、各ピストン位置P(BTDC180°CA,BTDC120°CA,BTDC90°CA,BTDC60°CA)で起動したときの圧縮行程気筒の燃焼状態を示す特性図である。各図の比較から明らかなように、ピストン位置Pが下死点(BTDC180°CA)に近いほど自着火の傾向が顕著となる。これは、圧縮したときの圧力上昇が大きくなることや点火までの時間が長くなること等により、前駆反応が進行し易い条件が揃うためである。
【0026】
そして、燃料噴射量については、例えば図4から明らかなように、燃料冷却を奏するように比較的増加させた方が正常な火花着火が行われ易いことがわかる。又、噴射時期については、図4乃至図7から明らかなように、ピストン位置Pにより適切な噴射時期が異なることがわかる。この特徴はエンジンにより異なるため、各種エンジンに対応したマップを予め設定する。
【0027】
従って、各ピストン位置Pから始動する場合には、対応する図に示された火花着火の領域中の例えばポイントAに、燃料噴射量と噴射時期を設定する。但し、噴射時期に関するポイントAの条件としては、図4に示すように吸気弁の閉弁タイミング(例えば、BTDC140°CA)より遅角側に定める必要がある。これは、譬え火花着火の領域が閉弁タイミングより進角側まで拡大されていたとしても同様であり、実質的な圧縮が開始されるのが吸気弁の閉弁以後であること、及び閉弁以前に燃料噴射すると噴射燃料が逆流する不具合が生じることから定められた条件である。尚、上記のようにピストン位置PはBTDC90°CA前後に集中することから、図6のBTDC90°CAのピストン位置P等が頻発し、逆に、先行する気筒が圧縮上死点で圧縮反力を受ける図4のBTDC180°CAのピストン位置P等はほとんど発生しない。
【0028】
一方、同一ピストン位置Pであってもエンジン温度Tが高いほど自着火し易いため、図4乃至図7の特性はエンジン温度Tに応じて相違してくる。従って、例えばエンジン温度Tが高い場合には、ポイントAを燃料噴射量については増加側にずらし、噴射時期についてはエンジンの特性に応じた方向にずらす等して対処する必要がある。
【0029】
同様に、同一ピストン位置Pであっても使用ガソリンのオクタン価が低いほど自着火し易いため、図4乃至図7の特性は使用ガソリンに応じて相違してくる。従って、例えば自着火し易いレギュラガソリン使用時には、ポイントAを燃料噴射量の増加側に、噴射時期の遅角側にずらす等して対処する必要がある。
よって、燃料噴射量及び噴射時期は、以上のピストン位置P、エンジン温度T、及び使用ガソリンGに応じて決定する必要があり、ステップS22とステップS24では、これらの特性(例えば、図4乃至図7の特性)に基づいて設定したマップから燃料噴射量及び噴射時期を決定する。尚、必ずしもこれら3種の要素を全て考慮する必要はなく、例えば使用ガソリンGに応じた設定を省略してもよい。
【0030】
一方、点火時期について述べると、図8はクランク角速度及びエンジン振動に対する点火時期の影響を示しているが、この図のように、圧縮上死点より遅角側ではエンジン振動が急激に抑制されると共に、比較的高いクランク角速度が得られ、燃焼圧が効率良くクランクの回転に変換されることがわかる。よって、例えば点火時期をATDC0°〜15°CA程度の範囲に定めて、上記した3種の要素(ピストン位置P、エンジン温度T、使用ガソリンG)と関連付けたマップを作成し、ステップS26では、急速燃焼し易い状況(ピストン位置Pが低く通常の点火時期では筒内圧が高くなり急速燃焼し易い状況)では、筒内圧が低下したATDC15°CA側に点火時期をリタードさせる。逆に急速燃焼し難い状況(ピストン位置Pが高く通常の点火時期でも筒内圧がそれほど高くない状況)ほど、点火時期をATDC0°CA側に設定する。尚、下死点近傍もしくは吸気行程から起動する気筒に対しては、ATDC側に設定することが好ましい。
【0031】
そして、これらの情報に基づきステップS16で圧縮行程気筒に対して始動制御が実行され、ステップS18の判定がYESになると、このルーチンを終了して通常のエンジン制御に移行する。尚、始動制御から通常制御に移行した直後には、運転状態に関わらず一時的に圧縮行程噴射を実行するように設定して、エンジン1の無駄な吹け上がりを防止するようにしてもよい。
【0032】
又、ステップS18の判定がNOで始動が完了していないときには、前記ステップS6及びステップS20を経てステップS22乃至ステップS26の処理で、上記のように初爆させた圧縮行程気筒に続く2番目の気筒、つまりエンジン停止時に吸気行程にあった気筒(以下、吸気行程気筒という)に対して同様の制御を実行する。但し、この吸気行程気筒については、圧縮行程気筒に比較して以下の点が相違しているため、その相違点を考慮した上で設定されたマップに従って、燃料噴射量、噴射時期、点火時期を決定している。
【0033】
圧縮行程の途中から圧縮を開始する圧縮行程気筒に対して、吸気行程気筒では常に下死点より圧縮が開始される。従って、圧縮行程気筒のようにピストン位置Pに応じた圧縮状態の相違により自着火の領域が変化する(図4乃至図7のように)現象は発生せず、その点では燃料噴射量や噴射時期の設定のためにピストン位置Pを考慮する必要はないと言える。しかしながら、エンジン停止時の吸気行程気筒は吸気行程の途中であることから、既に筒内に存在する残留ガスに、吸気ポート内の低温の吸気を混合させた状態で燃焼が行われる。そして、混合後の筒内ガス温はエンジン停止時の残留ガスの量、換言すれば吸気行程気筒のピストン位置Pに応じて変化し、それに伴い自着火や急速な燃焼のし易さが変化する。
【0034】
図9及び図10は、各ピストン位置P(圧縮行程気筒がBTDC180°CA,BTDC90°CA)で起動したときの吸気行程気筒の燃焼状態を示す特性図である。図9のように吸気行程気筒のピストン位置Pが上死点のときには、概略で残留ガスが0%、吸気が100%となることから、結果として筒内ガス温が低くなって自着火や急速な燃焼は発生しない。又、吸気行程気筒のピストン位置Pが下死点に近付く連れて、残留ガスが増加方向に、吸気が減少方向に変化することから、筒内ガス温が上昇して自着火や急速な燃焼がし易くなる。例えば図10のように吸気行程気筒のピストン位置Pが吸気行程の中程のときには、筒内ガス温の上昇により自着火の領域が大半を占めることになる。
【0035】
つまり、この吸気行程気筒では筒内ガス温が単純にエンジン温度Tと相関せずにピストン位置Pの影響を受けることから、筒内ガス温を燃料噴射量や噴射時期に反映させるためにピストン位置Pを考慮する必要がある。よって、ステップS22とステップS24では、ピストン位置P(例えば図9及び図10の特性)、エンジン温度T、及び使用ガソリンGに基づいて設定したマップ(当然、圧縮行程気筒のマップとは特性が異なる)から燃料噴射量、噴射時期及び点火時期を決定する。
【0036】
そして、吸気行程気筒が圧縮行程に至ると、これらの情報に基づきステップS16で始動制御が実行される。以上の圧縮行程気筒及び吸気行程気筒の燃焼によりほとんどの場合は始動が完了し、ECU21はステップS18でYESの判定を下してルーチンを終了する。尚、それでも始動が完了しないときにはステップS6に戻るが、ステップS6で早期始動の条件が満たされている限り、ステップS20以降の処理により3番目、4番目の気筒に対して早期始動制御を実行され、継続して始動が試みられる。尚、これらの気筒では吸気100%となり、且つ、既にエンジン回転速度Neがある程度上昇しているため、自着火の可能性はより低くなる。そして、本実施形態では、以上のステップS16の処理を実行するときのECU21が始動時噴射制御手段として機能し、ステップS22乃至ステップS26の処理を実行するときのECU21が制御量可変手段として機能する。
【0037】
以上の説明から明らかなように、本実施形態のエンジン1の始動装置では、停止中のエンジン1の圧縮行程気筒や吸気行程気筒を対象として直ちに燃料噴射及び点火を実行することから、速やかに初爆を行って始動させることができる。従って、運転者の操作による始動の場合は無論のこと、信号待ち等で停止させたエンジン1を自動始動する際にも、ほとんど瞬時に始動を完了して速やかに発進することができ、ひいてはアイドルストップ車両の商品価値を向上させることができる。
【0038】
しかも、上記のように自着火し易さと相関するピストン位置P、エンジン温度T、及び使用ガソリンGに基いて、自着火し易い状況ほど燃料噴射量を増加側に、点火時期を遅角側に設定し、噴射時期はそのエンジン特有のマップで設定している。よって、正常な火花着火を確実に行ってエンジン1を始動でき、自着火により引き起こされる不具合、例えばエンジン振動の増大やノック音の発生、或いは燃料噴射弁3の噴口内へのカーボンの進入等を未然に防止することができる。
【0039】
以上で実施形態の説明を終えるが、本発明の態様はこの実施形態に限定されるものではない。例えば、上記実施形態では、アイドルストップ車両に用いる筒内噴射型エンジン1の始動装置に具体化したが、通常の車両に用いる筒内噴射型エンジンの始動装置、或いはハイブリッド車両に用いる筒内噴射型エンジンの始動装置として具体化してもよい。
【0040】
又、上記実施形態では、直列4気筒の筒内噴射型ガソリンエンジン1として具体化したが、気筒配列はこれに限定されるものではなく、例えば直列3気筒エンジンやV型6気筒エンジンとして具体化してもよい。
更に、上記実施形態では、エンジン温度T及びピストン位置Pに基づいて着火可能領域か否かを判定した上で早期始動制御を実行したが、この判定は必ずしも行う必要はなく、例えば圧縮行程気筒や吸気行程気筒に対して無条件で早期始動制御を実行し、始動しない場合には通常の始動制御に切換えるようにしてもよい。
【0041】
一方、上記実施形態では、圧縮行程気筒と吸気行程気筒の何れに対しても早期始動制御を実行したが、例えば圧縮行程気筒については何ら始動制御を実行せずに、続く吸気行程気筒に対して早期始動制御を実行するようにしてもよい。
【0042】
【発明の効果】
以上説明したように本発明の筒内噴射型内燃機関の始動装置によれば、速やかに始動を完了できると共に、始動時に正常な火花着火を確実に行って、自着火や急激な燃焼により引き起こされる不具合、例えばエンジン振動の増大やノック音の発生、或いは燃料噴射弁の噴口内へのカーボンの進入等を未然に防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】実施形態の筒内噴射型エンジンの始動装置を示す全体構成図である。
【図2】ECUが実行するエンジン始動ルーチンを示すフローチャートである。
【図3】着火可能領域を判定するためのマップを示す説明図である。
【図4】ピストン位置がBTDC180°CAで起動したときの圧縮行程気筒の燃焼状態を示す特性図である。
【図5】ピストン位置がBTDC120°CAで起動したときの圧縮行程気筒の燃焼状態を示す特性図である。
【図6】ピストン位置がBTDC90°CAで起動したときの圧縮行程気筒の燃焼状態を示す特性図である。
【図7】ピストン位置がBTDC60°CAで起動したときの圧縮行程気筒の燃焼状態を示す特性図である。
【図8】クランク角速度及びエンジン振動に対する点火時期の影響を示す説明図である。
【図9】圧縮行程気筒のピストン位置がBTDC180°CAで起動したときの吸気行程気筒の燃焼状態を示す特性図である。
【図10】圧縮行程気筒のピストン位置がBTDC90°CAで起動したときの吸気行程気筒の燃焼状態を示す特性図である。
【符号の説明】
1 エンジン(内燃機関)
21 ECU(ピストン位置検出手段、制御量可変手段)
23 クランク角センサ(ピストン位置検出手段)
24 カム角センサ(ピストン位置検出手段)
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a starter used in a cylinder injection type internal combustion engine (hereinafter referred to as an engine) capable of directly injecting fuel into a cylinder.
[0002]
[Related background]
In recent years, in-cylinder injection engines that inject fuel directly into a cylinder have been put into practical use in order to achieve emission reduction and fuel efficiency improvement. In this type of engine, fuel is injected in the intake stroke to form a uniform mixture in the cylinder, and fuel is injected in the compression stroke, so that the mixture near the stoichiometric air-fuel ratio is around the spark plug. And the stratified combustion that achieves a super lean overall air-fuel ratio can be switched. The operating region in which stratified combustion is possible is generally limited to low rotation and low load. For example, in the engine described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 10-30468, stratified combustion is executed by compression stroke injection from the start.
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
As described above, the engine described in the publication performs stratified combustion at start-up in order to obtain the advantages of stratified combustion and fuel efficiency from the start-up. Therefore, the control procedure at the time of starting is the same as that of a normal engine. First, cylinder discrimination is performed by starting cranking, and when any cylinder reaches the compression stroke after completion of the cylinder discrimination, a predetermined process is performed for the cylinder. Fuel injection is executed with the injection amount and the injection timing. In other words, the engine described in the publication does not consider any shortening of the required start time, and cannot satisfy this demand.
[0004]
In view of this, the present applicant has proposed an early start control in a cylinder injection engine capable of directly injecting fuel into a cylinder, in which fuel is injected into a cylinder stopped in the compression stroke and immediately subjected to an initial explosion. Application No. 11-73362). This early start control utilizes the fact that the in-cylinder pressure and temperature rise when the piston of the cylinder in the compression stroke rises due to cranking, and the conditions that can be ignited are set, but depending on the operating state of the engine The fuel injected into the cylinder in the compression stroke may self-ignite before normal spark ignition, or the combustion rate may increase due to the progress of the precursor reaction. Under such circumstances, there is a problem that problems such as increased engine vibration, knock noise, or the entry of carbon into the nozzle of the fuel injection valve exposed in the cylinder arise.
[0005]
An object of the present invention is to provide a direct injection internal combustion engine that can quickly complete a start, reliably perform normal spark ignition at the start, and prevent problems caused by self-ignition and rapid combustion. It is to provide a starting device.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
  In order to achieve the above object, according to the first aspect of the present invention, there is provided a starter for a direct injection internal combustion engine capable of directly injecting fuel into a cylinder, wherein the internal combustion engine is stopped.Compression stroke cylinderPiston position detecting means for detecting the piston position, and at the start of the internal combustion engineThe start-up injection control means for executing fuel injection for the remaining compression stroke of the compression stroke cylinder, and the compression stroke detected by the piston position detection means at the time of fuel injection into the compression stroke cylinder by the start-up injection control means CylinderControl amount variable means for varying at least one of the fuel injection amount to the cylinder, the fuel injection timing, and the ignition timing in a direction to suppress self-ignition and combustion speed according to the piston position is provided. Therefore, when cranking is started for starting, the internal combustion engineCompression processcylinderRemaining compression strokeIn response to this, fuel injection is performed, and an initial explosion is quickly performed by ignition. At least one of the fuel injection amount, the fuel injection timing, and the ignition timing at this time is set in a direction to suppress self-ignition and the combustion speed, so that normal spark ignition is reliably performed.
  According to the second aspect of the present invention, when the subsequent intake stroke cylinder (cylinder stopped in the intake stroke) reaches the compression stroke following the fuel injection to the compression stroke cylinder, the start-up injection control means changes to the intake stroke cylinder. In addition to executing fuel injection, the control amount varying means suppresses self-ignition or combustion speed of at least one of the fuel injection amount, fuel injection timing, and ignition timing to the cylinder according to the piston position of the intake stroke cylinder. The direction is variable. Therefore, even when fuel injection is performed on the intake stroke cylinder following the compression process cylinder, at least one of the fuel injection amount, the fuel injection timing, and the ignition timing is set to suppress self-ignition and combustion speed. Normal spark ignition.
[0007]
  Claims3In the present invention, the control amount varying means is configured to increase the fuel injection amount as the stopped piston position approaches the bottom dead center. For example, for a cylinder that is stopped in the compression stroke, the closer the piston position is to the bottom dead center, the greater the pressure rise when compressed, which facilitates self-ignition and rapid combustion. As for the cylinder, as the piston position is closer to the bottom dead center, the amount of residual gas in the cylinder increases and the amount of intake from the intake port decreases, so that self-ignition becomes easier. And since the amount of fuel injection increases according to these tendencies, self-ignition is prevented by fuel cooling.
[0008]
  Further claims4In the present invention, the control amount varying means is configured to retard the ignition timing as the stopped piston position approaches the bottom dead center. For example, for a cylinder that is stopped in the compression stroke, the combustion speed (combustion speed relative to the crank angle) increases because the pressure rises when the piston is closer to the bottom dead center, and also stops in the intake stroke. For the middle cylinder, the closer the piston position is to the bottom dead center, the greater the amount of residual gas in the cylinder and the smaller the amount of intake air from the intake port. Therefore, the in-cylinder temperature during compression increases and the combustion speed increases. Since the ignition timing is retarded in accordance with these tendencies, the in-cylinder pressure after ignition is reduced, and the combustion speed is suppressed.
[0009]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, an embodiment in which the present invention is embodied in a starter for a direct injection type engine used in an idle stop vehicle will be described.
In the overall configuration diagram of FIG. 1, reference numeral 1 denotes an in-cylinder injection type gasoline engine, which is configured as a four-cycle in-line four-cylinder that explodes at regular intervals every 180 ° CA. The combustion chamber, intake system, etc. of the engine 1 are designed exclusively for in-cylinder injection. A spark plug 2 is attached to each cylinder, and a fuel injection valve 3 is attached so that fuel can be directly injected into the cylinder. Yes.
[0010]
A manual transmission 4 is connected to the engine 1, and this transmission is connected to driving wheels of the vehicle via a differential gear (not shown). A clutch 5 is provided between the engine 1 and the transmission 4, and this clutch 5 controls power transmission from the engine 1 side to the transmission 4 side in accordance with a clutch operation by the driver. The engine 1 is provided with a constantly meshing starter 6, and the pinion gear 6 a of the starter 6 is always in mesh with the flywheel 1 a of the engine 1. The flywheel 1a is provided with a one-way clutch (not shown). The one-way clutch transmits the driving force of the starter 6 to the engine 1 side at the time of start-up, performs cranking, and idles after the start-up is completed. Thus, the starter 6 is prevented from being reversely driven.
[0011]
The starter 6 is connected to the battery 11 via an ignition switch (not shown), and is connected to the battery 11 via a relay contact 12 a of the starter control controller 12. Accordingly, the starter 6 is energized in accordance with the operation of the ignition switch as in the normal case, and also energized when the relay contact 12a is closed by the excitation of the relay coil 12b of the starter control controller 12.
[0012]
In the vehicle compartment, an input / output device (not shown), a storage device (ROM, RAM, BURAM, etc.) used for storing control programs and control maps, a central processing unit (CPU), an ECU 21 (engine) provided with a timer counter, etc. Control unit) is installed. On the input side of the ECU 21, an engine temperature sensor 22 that detects the temperature T of the engine 1, a crank angle sensor 23 that outputs a crank angle signal as the crankshaft of the engine 1 rotates, and a TOP signal that accompanies the rotation of the camshaft. A cam angle sensor 24 that outputs a vehicle speed, a vehicle speed sensor 25 that detects a vehicle speed V, a clutch sensor 26 that detects an operation state of the clutch 5, an accelerator sensor 27 that detects an accelerator operation amount Acc, and a shift that detects a shift position of the transmission 4. The position sensor 28 and other various switches and sensors are connected.
[0013]
Further, the ignition plug 2 and the fuel injection valve 3 are connected to the output side of the ECU 21, and the relay coil 12 b of the starter control controller 12 is connected. The ECU 21 executes various controls for operating the engine 1 including fuel injection control and ignition timing control based on each detection information described above, and executes an automatic stop start process of the engine 1 when the vehicle is stopped such as waiting for a signal. . Further, when the engine is started, the ECU 21 executes a start-only control to start early.
[0014]
In the in-cylinder injection engine 1 configured as described above, the fuel is injected in the compression stroke in addition to the uniform combustion in which the fuel is injected in the normal intake stroke to form a uniform mixture in the cylinder. It enables stratified combustion with a lean overall air-fuel ratio. The stratified combustion is generally executed in an operating region of low rotation and low load. The ECU 21 calculates the target average effective pressure Pe (representing the engine load) obtained from the accelerator operation amount Acc detected by the accelerator sensor 27, and the crank angle sensor 23. The compression stroke injection is executed in a region where the engine rotational speed Ne obtained from the crank angle signal of the engine is relatively low, the emission reduction and the fuel consumption improvement are achieved, and the intake stroke injection is executed in a region beyond that, which is required. Ensure engine torque.
[0015]
Next, the automatic stop start process of the engine 1 unique to the idle stop vehicle will be described.
The ECU 21 automatically stops the engine 1 when a preset engine stop condition is satisfied when the traveling vehicle stops due to a signal or the like, and also automatically starts the engine 2 when a preset engine start condition is satisfied. This prevents emission emission and fuel consumption while the vehicle is stopped. The engine stop condition is that the vehicle speed V detected by the vehicle speed sensor 25 is zero, the depression operation of the clutch 5 is not detected by the clutch sensor 26 (clutch engagement state), and the shift position sensor 28 When the detected shift position is set to the N (neutral) position and these conditions are satisfied, the ECU 21 determines that the engine stop condition is satisfied and stops the fuel injection control and the ignition timing control. Then, the engine 1 is stopped.
[0016]
Further, as engine start conditions, it is set that the clutch sensor 26 detects that the clutch 5 is depressed (clutch disengaged state) and that the shift position detected by the shift position sensor 28 is the N position. When these conditions are satisfied, the ECU 21 determines that the engine start condition is satisfied, excites the relay coil 12b of the starter control controller 12, and restarts the fuel injection control and the ignition timing control. Since the relay contact 12a is closed by the excitation of the relay coil 12b, the starter 6 is energized to perform cranking, and can start when the engine 1 is started.
[0017]
In either case of automatic engine stop by the above control and manual stop by normal ignition switch OFF operation, the ECU 21 first stops fuel injection control according to an engine stop routine (not shown), and then operates the engine 1. After two strokes have elapsed in the cycle, the fuel that has already been injected into the cylinder is burned, and then the ignition timing control is stopped.
[0018]
Next, the start control executed by the starter of the direct injection type engine 1 configured as described above will be described.
The ECU 21 executes the engine start routine shown in FIG. 2 when the start condition is satisfied during the engine automatic stop such as waiting for a signal or when the ignition switch is ST-operated by the driver and cranking is started. . First, the ECU 21 reads, from the storage device, information on a cylinder (hereinafter referred to as a compression stroke cylinder) in the compression stroke of the engine 1 stopped in step S2 and information on the piston position P of the cylinder. Since any cylinder is always positioned in the compression stroke in the 4-cycle in-line four cylinders, the compression stroke cylinder is always specified at this time, and the compression reaction force is received at the compression top dead center. To concentrate around BTDC 90 ° CA.
[0019]
The information regarding the compression stroke cylinder and the piston position P is calculated based on the crank angle signal detected by the crank angle sensor 23 and the TOP signal detected by the cam angle sensor 24 immediately before the engine is stopped. Of course, while the engine is automatically stopped, it is kept in the storage device even during parking when the ignition switch is turned OFF. In the present embodiment, the crank angle sensor 23, the cam angle sensor 24, and the ECU 21 when executing the process of step S2 function as piston position detecting means.
[0020]
Next, the ECU 21 reads the engine temperature T detected by the engine temperature sensor 22 in step S4, and determines in step S6 whether or not early start control can be executed for the current compression stroke cylinder. As described below, the early start control is a process in which fuel is injected into a compression stroke cylinder or the like and ignited to immediately start an initial explosion. To achieve this, the temperature for vaporizing the fuel, For example, if the temperature of the gas remaining in the compression stroke cylinder is low, or if the piston position P cannot be compressed almost at the top dead center, the pressure will be increased due to misfire. I can't get an explosion. Therefore, in step S6, the determination is made based on, for example, whether the engine temperature T correlated with the in-cylinder gas temperature and the piston position P are within the ignitable region according to the map of FIG. Even under the same conditions, the ease of ignition varies depending on the octane number of the gasoline used, so maps having different characteristics may be used depending on the gasoline used.
[0021]
Here, when the engine 1 is automatically stopped by waiting for a signal or the like, the temperature of the engine itself has increased due to the operation immediately before, so that the in-cylinder gas temperature has sufficiently increased due to heat transfer from the cylinder wall surface or the like. Further, as described above, since the piston position P when the engine is stopped concentrates with a high probability around BTDC 90 ° CA, in most cases, the determination in step S6 is YES, assuming that it falls within the ignitable region.
[0022]
When the determination in step S6 is NO, the normal start control in which fuel is injected in the intake stroke as in the normal engine is set as the start mode in step S8, and the fuel injection amount is set based on the cooling water temperature of the engine 1 in step S10. In step S12, the injection timing is similarly determined based on the cooling water temperature or the like, the ignition timing is set in step S14, and the start control is executed in step S16 based on these pieces of information. At this time, cranking is started in the case of automatic starting (not necessary because cranking has already started in the case of starting by the driver's ST operation), and the cylinder that reaches the first intake stroke after cranking is started. In contrast, fuel injection and ignition are performed.
[0023]
Next, in step S18, it is determined whether or not the engine rotational speed Ne is equal to or higher than a preset complete explosion determination value N0. If NO, it is considered that the engine has not been started yet, and the process returns to step S6 to repeat the process. If this determination is YES, this routine is terminated. After that, the routine shifts to normal engine control and selects compression stroke injection or intake stroke injection based on the target average effective pressure Pe and the engine rotational speed Ne. For example, when the idle operation is continued, the compression stroke injection is performed. In the case of rapid acceleration, the intake stroke injection is set, and control is performed by determining the fuel injection amount, injection timing, and ignition timing according to each operation state.
[0024]
When the determination in step S6 is YES, the early start control is set as the start mode in step S20, the fuel injection amount is determined in step S22, the injection timing is determined in step S24, and the ignition timing is determined in step S26. Based on these pieces of information, start control is executed for the compression stroke cylinder in step S16. The fuel injection amount, injection timing, and ignition timing at this time are different from those in the normal start control described above, and are determined as follows.
[0025]
First, determination of the fuel injection amount and the injection timing will be described. As a premise, even if the engine temperature T and the piston position P are within the ignition possible region as described above, the precursor reaction of the injected fuel proceeds by the compression pressure before ignition by the spark plug 2 and self-ignition. In this case, effective torque is not generated, and engine vibration and knock noise are caused. 4 to 7 are characteristic diagrams showing the combustion state of the compression stroke cylinder when starting at each piston position P (BTDC 180 ° CA, BTDC 120 ° CA, BTDC 90 ° CA, BTDC 60 ° CA). As is clear from the comparison of the drawings, the tendency of self-ignition becomes more prominent as the piston position P is closer to the bottom dead center (BTDC 180 ° CA). This is because the conditions under which the precursor reaction is likely to proceed are met due to an increase in pressure when compressed and a longer time until ignition.
[0026]
As can be seen from FIG. 4, for example, the fuel injection amount is increased relatively so as to achieve fuel cooling, and normal spark ignition is more easily performed. As is clear from FIGS. 4 to 7, the injection timing varies depending on the piston position P. Since this feature varies depending on the engine, maps corresponding to various engines are set in advance.
[0027]
Therefore, when starting from each piston position P, the fuel injection amount and the injection timing are set at, for example, point A in the spark ignition region shown in the corresponding figure. However, as the condition of the point A related to the injection timing, it is necessary to set it on the retard side from the valve closing timing (for example, BTDC 140 ° CA) of the intake valve as shown in FIG. This is the same even if the area of the spark spark ignition is expanded from the valve closing timing to the advance side, and the substantial compression starts after the intake valve is closed, and This is a condition determined from the fact that a fuel injection causes a problem that the injected fuel flows backward. Since the piston position P concentrates around BTDC 90 ° CA as described above, the piston position P of BTDC 90 ° CA in FIG. 6 occurs frequently, and conversely, the preceding cylinder has a compression reaction force at the compression top dead center. The piston position P and the like of BTDC 180 ° CA in FIG.
[0028]
On the other hand, even if the piston position P is the same, the higher the engine temperature T, the easier it is to ignite, so the characteristics of FIGS. 4 to 7 differ depending on the engine temperature T. Therefore, for example, when the engine temperature T is high, it is necessary to deal with the point A by shifting the fuel injection amount to the increasing side and shifting the injection timing in the direction according to the engine characteristics.
[0029]
Similarly, even if the piston position P is the same, the lower the octane number of the gasoline used, the easier it is to ignite, so the characteristics shown in FIGS. 4 to 7 differ depending on the gasoline used. Therefore, for example, when using regular gasoline that easily ignites, it is necessary to take measures by shifting the point A to the fuel injection amount increasing side and to the retarding side of the injection timing.
Therefore, it is necessary to determine the fuel injection amount and the injection timing according to the above-described piston position P, engine temperature T, and gasoline used G. In Step S22 and Step S24, these characteristics (for example, FIG. 4 to FIG. The fuel injection amount and the injection timing are determined from the map set based on the characteristic 7). In addition, it is not always necessary to consider all these three types of elements. For example, the setting corresponding to the gasoline G used may be omitted.
[0030]
On the other hand, regarding the ignition timing, FIG. 8 shows the influence of the ignition timing on the crank angular velocity and the engine vibration. As shown in this figure, the engine vibration is rapidly suppressed on the retard side from the compression top dead center. In addition, it can be seen that a relatively high crank angular velocity is obtained, and the combustion pressure is efficiently converted into crank rotation. Therefore, for example, the ignition timing is set in a range of about ATDC 0 ° to 15 ° CA, and a map associated with the above three types of elements (piston position P, engine temperature T, used gasoline G) is created. In step S26, In a situation where rapid combustion is likely to occur (a situation where the piston position P is low and the in-cylinder pressure becomes high at normal ignition timing and rapid combustion is likely to occur), the ignition timing is retarded to the ATDC 15 ° CA side where the in-cylinder pressure has decreased. Conversely, the ignition timing is set to the ATDC 0 ° CA side in a situation where rapid combustion is difficult (a situation where the piston position P is high and the in-cylinder pressure is not so high even at the normal ignition timing). It should be noted that the cylinder is preferably set on the ATDC side for cylinders that start near the bottom dead center or from the intake stroke.
[0031]
Then, based on these pieces of information, start control is executed for the compression stroke cylinder in step S16. When the determination in step S18 is YES, this routine is ended and the routine shifts to normal engine control. Immediately after the transition from the start control to the normal control, it may be set to temporarily execute the compression stroke injection regardless of the operation state, so as to prevent the engine 1 from being blown up unnecessarily.
[0032]
Further, when the determination in step S18 is NO and the start-up is not completed, the second stroke following the compression stroke cylinder first subjected to the above-described explosion is performed in steps S22 to S26 through steps S6 and S20. Similar control is performed on the cylinder, that is, the cylinder that was in the intake stroke when the engine was stopped (hereinafter referred to as the intake stroke cylinder). However, since this intake stroke cylinder differs from the compression stroke cylinder in the following points, the fuel injection amount, injection timing, and ignition timing are determined according to a map set in consideration of the difference. Has been decided.
[0033]
In contrast to the compression stroke cylinder that starts compression in the middle of the compression stroke, the intake stroke cylinder always starts compression from the bottom dead center. Therefore, the auto-ignition region does not change (as shown in FIGS. 4 to 7) due to the difference in the compression state corresponding to the piston position P as in the compression stroke cylinder. It can be said that it is not necessary to consider the piston position P for setting the timing. However, since the intake stroke cylinder when the engine is stopped is in the middle of the intake stroke, combustion is performed in a state where the residual gas already present in the cylinder is mixed with the low-temperature intake air in the intake port. The in-cylinder gas temperature after mixing changes in accordance with the amount of residual gas when the engine is stopped, in other words, the piston position P of the intake stroke cylinder, and accordingly, the ease of self-ignition and rapid combustion changes. .
[0034]
9 and 10 are characteristic diagrams showing the combustion state of the intake stroke cylinder when starting at each piston position P (the compression stroke cylinder is BTDC 180 ° CA, BTDC 90 ° CA). As shown in FIG. 9, when the piston position P of the intake stroke cylinder is at the top dead center, the residual gas is roughly 0% and the intake air is 100%. As a result, the in-cylinder gas temperature is lowered and self-ignition or rapid No burning occurs. Also, as the piston position P of the intake stroke cylinder approaches the bottom dead center, the residual gas changes in the increasing direction and the intake air decreases in the decreasing direction, so that the in-cylinder gas temperature rises and self-ignition and rapid combustion occur. It becomes easy to do. For example, as shown in FIG. 10, when the piston position P of the intake stroke cylinder is in the middle of the intake stroke, the self-ignition region occupies most due to the rise of the in-cylinder gas temperature.
[0035]
That is, in this intake stroke cylinder, the in-cylinder gas temperature is not simply correlated with the engine temperature T and is affected by the piston position P, so that the in-cylinder gas temperature is reflected in the fuel injection amount and the injection timing. It is necessary to consider P. Therefore, in step S22 and step S24, the map set based on the piston position P (for example, the characteristics of FIGS. 9 and 10), the engine temperature T, and the gasoline G used (of course, the characteristics differ from the map of the compression stroke cylinder). ) To determine the fuel injection amount, injection timing and ignition timing.
[0036]
  When the intake stroke cylinder reaches the compression stroke, start control is executed in step S16 based on these pieces of information. In most cases, the start-up is completed by the combustion of the compression stroke cylinder and the intake stroke cylinder, and the ECU 21 determines YES in step S18 and ends the routine. If the start is not completed yet, the process returns to step S6. However, as long as the conditions for the early start are satisfied in step S6, the early start control is executed for the third and fourth cylinders by the process after step S20. A continuous start is attempted. In these cylinders, the intake air becomes 100%, and the engine speed Ne has already increased to some extent, so that the possibility of self-ignition becomes lower. And in this embodiment, the aboveECU21 when performing the process of step S16 functions as a starting injection control means,The ECU 21 when executing the processing from step S22 to step S26 functions as a control amount varying means.
[0037]
As is clear from the above description, in the starting device for the engine 1 of the present embodiment, fuel injection and ignition are immediately executed for the compression stroke cylinder and the intake stroke cylinder of the engine 1 that is stopped. A bomb can be started. Therefore, of course, in the case of starting by the driver's operation, even when the engine 1 stopped by waiting for a signal or the like is automatically started, the starting can be completed almost instantly and the vehicle can be started quickly, and as a result The commercial value of the stop vehicle can be improved.
[0038]
Moreover, based on the piston position P, the engine temperature T, and the gasoline G used, which correlate with the ease of self-ignition as described above, the fuel injection amount is increased and the ignition timing is retarded in the situation where self-ignition is likely to occur. The injection timing is set on a map specific to the engine. Therefore, the engine 1 can be started by reliably performing normal spark ignition, and troubles caused by the self-ignition, for example, increase in engine vibration, knocking noise, or the entry of carbon into the nozzle of the fuel injection valve 3, etc. It can be prevented in advance.
[0039]
This is the end of the description of the embodiment, but the aspect of the present invention is not limited to this embodiment. For example, in the above embodiment, the starter of the direct injection engine 1 used for the idle stop vehicle is embodied, but the starter of the direct injection engine used for a normal vehicle or the direct injection type used for the hybrid vehicle. It may be embodied as an engine starting device.
[0040]
In the above-described embodiment, the in-cylinder in-cylinder gasoline engine 1 is embodied as an in-line four cylinder. However, the cylinder arrangement is not limited to this, and for example, the in-line three-cylinder engine or the V-type six-cylinder engine is embodied. May be.
Further, in the above embodiment, the early start control is executed after determining whether or not the ignition is possible based on the engine temperature T and the piston position P. However, this determination is not necessarily performed. The early start control may be executed unconditionally for the intake stroke cylinder, and may be switched to the normal start control if the start is not started.
[0041]
On the other hand, in the above-described embodiment, the early start control is executed for both the compression stroke cylinder and the intake stroke cylinder. For example, for the compression stroke cylinder, the start control is not performed, and the subsequent intake stroke cylinder is not executed. Early start control may be executed.
[0042]
【The invention's effect】
As described above, according to the starter for a direct injection internal combustion engine of the present invention, the start can be completed quickly, and normal spark ignition is reliably performed at the start, which is caused by self-ignition or rapid combustion. It is possible to prevent problems such as an increase in engine vibration, the occurrence of knocking noise, or the entry of carbon into the injection port of the fuel injection valve.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an overall configuration diagram showing a starter for a direct injection type engine according to an embodiment.
FIG. 2 is a flowchart showing an engine start routine executed by an ECU.
FIG. 3 is an explanatory diagram showing a map for determining an ignitable region.
FIG. 4 is a characteristic diagram showing a combustion state of a compression stroke cylinder when the piston position is started at BTDC 180 ° CA.
FIG. 5 is a characteristic diagram showing a combustion state of a compression stroke cylinder when the piston position is started at BTDC 120 ° CA.
FIG. 6 is a characteristic diagram showing a combustion state of a compression stroke cylinder when the piston position is started at BTDC 90 ° CA.
FIG. 7 is a characteristic diagram showing a combustion state of a compression stroke cylinder when the piston position is started at BTDC 60 ° CA.
FIG. 8 is an explanatory diagram showing the influence of ignition timing on crank angular velocity and engine vibration.
FIG. 9 is a characteristic diagram showing a combustion state of the intake stroke cylinder when the piston position of the compression stroke cylinder is started at BTDC 180 ° CA.
FIG. 10 is a characteristic diagram showing the combustion state of the intake stroke cylinder when the piston position of the compression stroke cylinder is started at BTDC 90 ° CA.
[Explanation of symbols]
1 engine (internal combustion engine)
21 ECU (piston position detection means, control amount variable means)
23 Crank angle sensor (piston position detection means)
24 Cam angle sensor (piston position detection means)

Claims (4)

筒内に直接燃料を噴射可能な筒内噴射型内燃機関の始動装置において、
停止中の内燃機関の圧縮行程気筒のピストン位置を検出するピストン位置検出手段と、
上記内燃機関の始動時に、上記圧縮行程気筒の残りの圧縮行程に対して燃料噴射を実行する始動時噴射制御手段と、
上記始動時噴射制御手段による圧縮行程気筒への燃料噴射時において、上記ピストン位置検出手段により検出された圧縮行程気筒のピストン位置に応じて当該気筒への燃料噴射量、燃料噴射時期、点火時期の少なくとも一つを自着火もしくは燃焼速度を抑制する方向に可変させる制御量可変手段と
を備えたことを特徴とする筒内噴射型内燃機関の始動装置。
In the in-cylinder injection internal combustion engine starter capable of injecting fuel directly into the cylinder,
Piston position detecting means for detecting the piston position of the compression stroke cylinder of the internal combustion engine being stopped;
Start-up injection control means for executing fuel injection for the remaining compression stroke of the compression stroke cylinder when the internal combustion engine is started ;
When fuel is injected into the compression stroke cylinder by the start-up injection control means , the fuel injection amount, fuel injection timing, and ignition timing of the cylinder according to the piston position of the compression stroke cylinder detected by the piston position detection means are determined. And a control amount varying means for varying at least one in a direction to suppress self-ignition or combustion speed.
上記圧縮行程気筒に対する燃料噴射に続いて後続の吸気行程気筒が圧縮行程に至ったときに、上記始動時噴射制御手段が該吸気行程気筒に対して燃料噴射を実行すると共に、上記制御量可変手段が上記吸気行程気筒のピストン位置に応じて当該気筒への燃料噴射量、燃料噴射時期、点火時期の少なくとも一つを自着火もしくは燃焼速度を抑制する方向に可変させることを特徴とする請求項1に記載の筒内噴射型内燃機関の始動装置。When the subsequent intake stroke cylinder reaches the compression stroke following the fuel injection to the compression stroke cylinder, the start-up injection control means performs fuel injection to the intake stroke cylinder, and the control amount varying means 2. The method according to claim 1, wherein at least one of a fuel injection amount, a fuel injection timing, and an ignition timing to the cylinder is varied in a direction to suppress self-ignition or combustion speed according to a piston position of the intake stroke cylinder. A starter for a direct injection internal combustion engine according to claim 1. 上記制御量可変手段は、停止中のピストン位置が下死点に近付くに連れ燃料噴射量を増加させたことを特徴とする請求項1に記載の筒内噴射型内燃機関の始動装置。  2. The starter for a direct injection internal combustion engine according to claim 1, wherein the control amount varying means increases the fuel injection amount as the stopped piston position approaches the bottom dead center. 上記制御量可変手段は、停止中のピストン位置が下死点に近付くに連れ点火時期をリタードさせたことを特徴とする請求項1に記載の筒内噴射型内燃機関の始動装置。  2. The starter for a direct injection internal combustion engine according to claim 1, wherein the control amount varying means retards the ignition timing as the stopped piston position approaches the bottom dead center.
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