JP3966204B2 - Engine starter - Google Patents

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【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、アイドリング時等に自動的にエンジンを一旦停止させ、その後に自動的に再始動させるエンジンの始動装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
近年、燃費低減およびCO排出量抑制等のため、アイドル時に自動的にエンジンをいったん停止させ、その後に発進操作等の再始動条件が成立したときに自動的にエンジンを再始動させる(以下アイドルストップ又はI/Sという)ようにしたエンジンの始動装置が開発されてきている。
【0003】
アイドルストップにおける再始動は、発進操作等に応じて即座に始動させることが要求されるため、スタータ(始動用のモータ)によりエンジン出力軸を駆動するクランキングを経てエンジンを始動させるような、始動完了までにかなりの時間を要する従来の一般的な始動の方法は好ましくない。
【0004】
そこで、停止状態のエンジンの特定気筒(膨張行程にある気筒)に燃料を供給して着火、燃焼を行わせ、そのエネルギーでエンジンが即時的に始動されるようにすることが望ましい。しかし、膨張行程にある気筒に燃料を供給して着火させても、必ずしも燃焼が起こるとは限らず、また燃焼が起こってもエンジン始動のための充分なトルクが得られるとは限らない。円滑に再始動を行うためには一定以上の着火性と発生トルクの大きさが求められる。
【0005】
このような問題の対策として、例えば特許文献1に示されるように、IG OFF(点火停止)後、排気弁の閉時期を制御してピストンが適正位置にある状態でエンジンを停止させ易くしたもの、あるいは特許文献2に示されるように、エンジンのクランク軸に対して制動装置を設け、エンジン停止時に膨張行程となる気筒のピストンが行程途中の適正位置で停止するように制動装置を制御するようにしたものなどが提案されている。
【0006】
再始動するためのピストンの適正停止位置とは、一般的には上死点後90°CA(クランク角)前後、即ち上死点と下死点の中間付近であり、この位置でピストンを停止させると、適度に存在する筒内空気と再始動時に供給される燃料とで良好な燃焼が得られ、再始動に充分なトルクを発生させ易い。即ち、特許文献1及び特許文献2は、燃焼によって充分な再始動トルクが得られるように、ピストンの停止位置を規制しようとするものである。
【0007】
【特許文献1】
WO 01/44636 A2号公報
【特許文献2】
実開昭60−128975号公報
【0008】
【発明が解決しようとする課題】
上記特許文献1に示された始動装置は、排気弁を制御することによる筒内ガス圧の変化を利用した間接的な方法であるため、ばらつきが生じ易いものであった。従って、再始動を円滑に行うため、より高い確率でピストンを適正位置に停止させる技術が求められていた。また、上記特許文献2に示された始動装置によると、車両の制動装置とは別にクランク軸を制動し得る装置が必要になるとともに、ピストンが適正位置に停止するように制動装置を精度良くコントロールすることが非常に難しいものであった。
【0009】
本発明は上記の事情に鑑み、別途特別な制動装置等を設けることなく、ピストンの停止位置ばらつきを削減し、より高い確率で適正位置に停止し得るようにしたエンジンの始動装置、即ち簡単な構造でエンジンの再始動性を高めることによって、一層の燃費低減およびCO排出量抑制等を図ることができるエンジンの始動装置を提供するものである。
【0010】
【課題を解決するための手段】
本発明は、アイドル運転状態にあって、所定のエンジン停止条件の成立以後の所定の時 点で自動的に燃料供給を停止してエンジンを停止させるとともに、エンジン停止後における再始動条件成立時に、膨張行程にある気筒に対して燃料を噴射させて点火、燃焼を行わせ、エンジンを再始動させるエンジンの始動装置において、上記アイドル運転時に、実際のエンジン回転数が所定幅の目標回転数域に収まるようにアイドル回転数フィードバック制御が行われ、且つそのアイドル回転数フィードバック制御は上記エンジン停止条件が成立した後も継続され、上記アイドル回転数フィードバック制御の目標回転数域内のより狭い範囲に燃料供給停止許容回転数域が設定されており、燃料供給の停止がなされる上記所定の時点は、上記アイドル回転数フィードバック制御実行中のエンジン回転数が、上記燃料供給停止許容回転数域内にあると判定された時点であることを特徴とする。
【0011】
本発明の発明者は鋭意研究によって、燃料供給を停止する時点のエンジン回転数と、エンジン停止時のピストン位置との間に強い相関のあること、更にピストンを適正位置に停止させ易いエンジン回転数域は一般的になされるアイドル回転数のフィードバック制御における目標回転数域よりも狭いことを見出した。
【0012】
本発明の構成によると、所定のエンジン停止条件が成立したとき、エンジン回転数が所定の燃料供給停止許容回転数(以下燃料カット許容回転数ともいう)域内にあるか否かの判定(以下燃料カット判定という)を行う。この燃料カット許容回転数域は、エンジン停止時にピストンが適正位置に停止し易い回転数域である。その回転数域は一般的になされるアイドル回転数のフィードバック制御における目標回転数域内の、より狭い範囲に設定されている。例えば、アイドル回転数が650±50rpm、燃料カット許容回転数が650±10rpmという設定がなされる。
【0013】
上記の燃料カット判定で、YESであれば燃料供給の停止(燃料カット)を行うが、NOの場合は燃料カットを保留し、待機する。エンジン回転数は、アイドル回転数の目標回転数域内で絶えず変動しているので、間もなく燃料カット許容回転数域内に入る。即ち上記判定結果がYESとなるので、その時点で燃料カットを行う。
【0014】
このようにすると、燃料カットは常にエンジン回転数が燃料カット許容回転数域内にあるときになされる。従って、エンジン停止時にピストンを適正位置に停止させ得る確率をより高めることができ、再始動性を向上させることができる。
【0015】
本発明において、少なくとも上記判定(燃料カット判定)前に燃料の噴射がなされ、かつ上記判定後にその燃料に対する点火時期を迎える気筒では、点火後の燃焼によるトルクが低下するように点火タイミングを、上記エンジン停止条件成立後且つ上記判定前の点火タイミングに対してリタードさせる(遅らせる)ようにしても良い。
【0016】
このようにすると、燃料カット後に燃焼が行われる気筒による発生トルクが点火タイミングのリタードによって低減されるので、より円滑にエンジン回転数を減少させて停止に至らせることができる。なお、噴射した燃料は燃焼させて排出するため、エミッションへの悪影響を防止することができる。
【0017】
ところで、燃料カット判定でYESとなり、燃料供給の停止がなされた後でも、燃料カット判定以前に供給された燃料はエミッションの悪化を防止するために燃焼させる必要がある。これは、エンジン回転数の速やかで円滑な低下を妨げるとともに、エンジン停止時のピストンの停止位置のばらつき要因となる。
【0018】
そこで本発明の他の側面は、所定のエンジン停止条件の成立以後の所定の時点で自動的に燃料供給を停止してエンジンを停止させるとともに、エンジン停止後における再始動条件成立時に、膨張行程にある気筒に対して燃料を噴射させて点火、燃焼を行わせ、エンジ ンを再始動させるエンジンの始動装置において、上記燃料供給の停止がなされる所定の時点は、エンジン回転数が所定の燃料供給停止許容回転数域内にあると判定された時点であり、エンジンの燃料噴射時期は、上記エンジン停止条件成立前は吸気行程に設定されており、上記エンジン停止条件成立後且つ上記判定時までは圧縮行程に設定されていることを特徴とする。
【0019】
このようにすると、燃料噴射時期を吸気行程から圧縮行程にリタードすることにより、燃料カット判定が燃料噴射前になされる確率が増大する。燃料噴射前にYES判定がなされれば、直ちにその燃料噴射を停止して、燃料カット後に燃焼させないようにすることができるので、一層速やか且つ円滑にエンジン回転数を減少させて停止に至らせるとともに、エンジン停止時にピストンを適正位置に停止させ易くすることができる。
【0020】
この発明においても、少なくとも上記判定前に燃料の噴射がなされ、かつ上記判定後に点火時期を迎える気筒では、点火後の燃焼によるトルクが低下するように点火タイミングを、上記エンジン停止条件成立後且つ上記判定前の点火タイミングに対してリタードさせると、燃料カット後に燃焼が行われる気筒による発生トルクが点火タイミングのリタードによって低減されるので、より円滑にエンジン回転数を減少させて停止に至らせることができる。
【0021】
更に、上記判定(燃料カット判定)を行うためのエンジン回転数の検出時期は、燃焼期間外の各気筒の行程中間時期以降に設定されるとともに、上記燃料噴射のリタード後の燃料噴射時期は、上記エンジン回転数の検出時期よりも後に設定されるようにしても良い。
【0022】
このようにすると、燃料カット判定を行うためのエンジン回転数の検出は、回転変動の大きい燃焼期間(行程の前半)を避け、比較的回転変動の小さい、行程中間時期以降になされる。従って、より正確なエンジン回転数の検出ができる。また、この検出後に燃料噴射がなされるので、エンジン回転数の検出による上記判定結果を、直後の燃料噴射有無に反映させることができる。即ち、上記判定でYESとされてから、以降の燃料カットまでの間を短くすることができ、燃料カット後の燃焼回数を可及的に低減することができる。従って、より一層円滑にエンジン回転数を減少させて停止に至らせることができる。
【0023】
また、上記判定を行うためのエンジン回転数の検出時には、回転変動幅が小さくなるように、外部負荷(エアコンなど)をカットするようにすれば、エンジン回転数変動を一層低減することができる。なお、この外部負荷のカットは、上記エンジン停止条件の成立と同期してなされる(条件成立後、可及的速やかに制御を開始する)ようにすれば、タイムラグによる影響(外部負荷のカット前に燃料カット判定でYESとされる)を効果的に防止することができる。
【0024】
【発明の実施の形態】
以下、図面に基づいて本発明の実施の形態を説明する。
【0025】
図1及び図2は本発明の実施形態によるエンジンの概略構成を示している。これらの図において、エンジン1の本体はシリンダヘッド2a及びシリンダブロック2で構成される。当実施形態ではエンジン1は4気筒4サイクルエンジンであり、4つの気筒3(詳しくは、図2に示す状態で左から順に1番気筒3A、2番気筒3B、3番気筒3C、4番気筒3D)を有している。各気筒3にはピストン4が嵌挿され、ピストン4の上方に燃焼室5が形成されている。上記ピストン4はコンロッドを介してクランクシャフト6に連結されている。
【0026】
各気筒3の燃焼室5の頂部には点火プラグ7が装備され、そのプラグ先端が燃焼室5内に臨んでいる。
【0027】
更に、燃焼室5の側方部には、燃焼室5内に燃料を直接噴射する燃料噴射弁8が設けられている。この燃料噴射弁8は、図略のニードル弁及びソレノイドを内蔵し、パルス信号が入力されることにより、そのパルス入力時期にパルス幅に対応する時間だけ駆動されて開弁し、その開弁時間に応じた量の燃料を噴射するように構成されている。そして、点火プラグ7付近に向けて燃料を噴射するように燃料噴射弁8の噴射方向が設定されている。なお、この燃料噴射弁8には図外の燃料ポンプにより燃料供給通路等を介して燃料が供給され、かつ、圧縮行程での燃焼室内の圧力よりも高い燃料圧力を与え得るように燃料供給系統が構成されている。
【0028】
また、各気筒3の燃焼室5に対して吸気ポート9及び排気ポート10が開口し、これらのポート9,10に吸気弁11及び排気弁12が装備されている。これら吸気弁11及び排気弁12は、カムシャフト26,27等からなる動弁機構により駆動される。そして、後に詳述するように各気筒3が所定の位相差をもって燃焼サイクルを行うように、各気筒の吸・排気弁の開閉タイミングが設定されている。
【0029】
吸気弁11及び排気弁12の開閉時期は、カム位相可変機構26a,27aによって可変となっている。カム位相可変機構26a,27aは、カムシャフト26,27の回転位相をクランクシャフトの回転位相に対して変動させる、従来から知られた機構である。図2に示すように吸気弁11側のカムシャフト26にはカム位相可変機構26aが、排気弁12側のカムシャフト27にはカム位相可変機構27aが設けられており、それぞれ独立して制御されている。従って、吸気弁11及び排気弁12の開閉時期は、カム位相可変機構26a,27aによってそれぞれ独立して全体的に前後に変動させることができる。
【0030】
吸気ポート9及び排気ポート10には吸気通路15及び排気通路16が接続されている。吸気通路15は、サージタンク15bの下流に気筒別の分岐吸気通路15aを有し、各分岐吸気通路15aの下流端が各気筒の吸気ポート9に連通するが、その各分岐吸気通路15aの下流端近傍に、各分岐吸気通路15aを同時に絞り調節する多連型のロータリバルブからなるスロットル弁17が配設されている。このスロットル弁17はスロットル弁アクチュエータ18により駆動されるようになっている。
【0031】
上記吸気通路15におけるサージタンク15bの上流の共通吸気通路15cには、吸気量を検出するエアフローセンサ20が設けられている。また、上記クランクシャフト6に対し、その回転角を検出するクランク角センサが設けられており、当実施形態では、後に詳述するように、互いに一定量だけ位相のずれたクランク角信号を出力する2つのクランク角センサ21,22が設けられている。さらにカムシャフト26,27に対し、その特定回転位置を検出することで気筒識別信号を与えることのできるカム角センサ23が設けられている。また、エンジン1を始動させるためのモータであるスタータ28が設けられており、このスタータ28の駆動力が図外のスタータギヤを介してクランクシャフト6に直接伝達されることにより、エンジン1が始動するように構成されている。
【0032】
なお、この他にもエンジン1の制御に必要な検出要素として、エンジン冷却水の温度を検出する水温センサ24、アクセル開度(アクセル操作量)を検出するアクセル開度センサ25(図3参照)等が装備されている。
【0033】
図3は、エンジン1の制御ブロック図であり、ECU(エンジンコントロールユニット)30を中心に、信号を入力するスイッチやセンサと、出力する装置やアクチュエータ等を示す。なお、このブロック図は、アイドルストップ制御に関するものなので、その他の制御に関する部分については省略している。
【0034】
ECU30の入力側には、上記エアフローセンサ20、クランク角センサ21,22、カム角センサ23、水温センサ24及びアクセル開度センサ25に加え、I/S(アイドルストップ)を行うためのセンサ類として、ブレーキの踏み込み深さを検出するブレーキセンサ62、車速を検出する車速センサ63、AT(自動変速機)のシフトレバー位置を検出するインヒビタスイッチ64、パーキングブレーキのON/OFFを検出するパーキングブレーキスイッチ65、ウインカのON/OFFを検出するウインカスイッチ66、エアコンのON/OFFを検出するエアコンスイッチ67及びブレーキ負圧を検出するブレーキ負圧センサ68がそれぞれ接続され、各検出信号が入力される。
【0035】
またECU30の出力側には、上記点火プラグ7、燃料噴射弁8、スロットル弁アクチュエータ18、カム位相可変機構26a,27a及びスタータ28に加え、アイドルストップ表示ランプ71、電動オイルポンプ72、ATF切換弁73及びヒルホルダ用ソレノイド弁74が接続され、各装置類への駆動信号を出力する。
【0036】
アイドルストップ表示ランプ71は、I/Sの実施状況を運転者に示すためのランブで、詳細は後述するが、I/Sによるエンジンの停止中であることや、I/Sが禁止中であること、或いはエンジンを再始動すること等を表示するランプの総称である。
【0037】
電動オイルポンプ72は、I/Sによるエンジン停止中に、ATへの油圧を供給する電動のオイルポンプである。通常運転時、AT内部のクラッチは、クランクシャフト6に直結して駆動される図外の機械式オイルポンプを油圧供給源として作動する。従って、I/Sによってエンジンが停止すると、油圧が低下し、クラッチは解放する。これではエンジン再始動後、クラッチを再締結させるための時間ロスが発生し、発進性が悪化する。それを防止するため、エンジンの停止中には別途電動オイルポンプ72によってATに油圧を供給するように構成されている。
【0038】
ATF切換弁73は、油圧供給源からATへのATF(自動変速機油)の通路を切換える切換え弁である。通常の運転時には機械式オイルポンプからATにATFを導き、I/Sによるエンジン停止中には電動オイルポンプ72から導くように切換えられる。
【0039】
ヒルホルダ用ソレノイド弁74は、ブレーキオイルの供給通路を遮断する図略のヒルホルダーを駆動するためのソレノイド弁である。通常運転時にはエンジンに連動する倍力装置が作動し、ブレーキ油圧が高められている。しかしエンジン停止中にはこの倍力装置が作動しないため、ブレーキ油圧が低下し、制動力が減少する。従って、例えば坂道等でアイドルストップを行った場合、制動力不足によって車両が動く可能性がある。それを防止するため、ヒルホルダは、ヒルホルダ用ソレノイド弁74でブレーキオイルの供給通路を遮断することによってブレーキ油圧を高い状態で保持するように構成されている。
【0040】
ECU30は、内部にスロットル弁制御手段31、燃料噴射弁制御手段32、点火制御手段33、アイドルストップ制御手段34、カム位相制御手段35、表示制御手段36、AT制御手段37及びヒルホルダ制御手段38を含む。
【0041】
スロットル弁制御手段31は、アクセル開度センサ25からのアクセル開度情報や、クランク角センサ21,22からのクランク角速度情報に基づくエンジン回転数等から、必要なスロットル弁17の開度を演算し、スロットル弁アクチュエータ18を制御する。
【0042】
燃料噴射弁制御手段32及び点火制御手段33は、上記アクセル開度情報やエンジン回転数情報に加え、エアフローセンサ20による吸気量情報や水温センサ24による冷却水温度情報等から、必要な燃料噴射量とその噴射時期及び適正な点火時期を演算し、燃料噴射弁8及び点火プラグ7に制御信号を出力する。
【0043】
スロットル弁制御手段31および燃料噴射弁制御手段32によって、アイドル時にはエンジン回転数が所定の目標回転数(例えば温間時には650±50rpm)となるようにフィードバック制御されている(スロットル弁17をバイパスする吸気経路を形成するISC(アイドルスピードコントロール)バルブを設けてアイドル回転数の制御を行うようにしても良い)。
【0044】
また、スロットル弁制御手段31、燃料噴射弁制御手段32、点火制御手段33は、I/Sを行う場合については上記制御に加えて、次に述べるアイドルストップ制御手段34によっても制御される。
【0045】
アイドルストップ制御手段34は、I/Sの実行条件を判定したり、ECU30内の各手段にI/Sを実行するために必要な情報を提供したりする。
【0046】
I/Sの実行条件としては、基本停止条件、基本再始動条件及びI/S禁止条件に類別される。各条件は適宜設定して良いが、例えばブレーキセンサ62から得られるブレーキの踏み込み深さが所定値以上、かつ車速センサ63から得られる車速がゼロ、かつインヒビタスイッチ64から得られるATのシフトレバー位置が非走行レンジ、かつパーキングブレーキスイッチ65の信号がON、かつウインカスイッチ66の信号がOFF、かつエアコンスイッチ67がOFFの場合に基本停止条件が成立とされる。
【0047】
また、例えばブレーキの踏み込み深さが所定値以下、又は車速が所定値以上、又はATのシフトレバー位置が走行レンジ、又はウインカスイッチ66の信号がON、又はエアコンスイッチ67がON、又はブレーキ負圧センサ68から得られるブレーキ負圧(制動力を補う倍力装置を構成するブースター内の負圧)が所定値以下の場合に基本再始動条件が成立とされる。
【0048】
そして、例えばエンジン冷却水温度Tcが所定値以下(例えばTc<60℃)、又はバッテリのモニタ電圧が所定値以下、又は前回の再始動からの経過時間が所定値以下の場合にI/S禁止条件が成立とされる。
【0049】
基本停止条件が成立し、かつI/S禁止条件が成立しないとき、最終的にエンジンの停止条件が成立(当明細書では、これをエンジン停止条件の成立という)したとされ、I/Sによるエンジンの自動停止が行われる。即ち燃料噴射弁8からの燃料噴射を停止させるとともに、点火プラグ7の点火を停止させる。
【0050】
エンジン停止の際の制御としては、エンジン停止時に圧縮行程となる気筒(説明の都合上、これを3番気筒3Cであると想定し、以下圧縮行程気筒3Cと記す。)及び膨張行程となる気筒(同様に1番気筒3Aであると想定し、以下膨張行程気筒3Aと記す。)においてピストン上死点方向の移動に対する抵抗を大きくすべく少なくともこれらの気筒に対する吸気量を増大させ、特に膨張行程気筒3Aにより多く吸気を供給するように、上記スロットル弁17をエンジン停止動作期間中の所定期間だけ所定の開弁状態とする。その他噴射時期のリタードや点火時期のリタードなどを行うが、詳細は後述する。
【0051】
こうしてエンジン1が自動停止した後、基本再始動条件またはI/S禁止条件が成立すると、最終的に再始動条件が成立(当明細書では、これを再始動条件の成立という)したとされ、再始動がなされる。即ち燃料噴射弁8からの燃料噴射と点火プラグ7の点火を復帰させる。
【0052】
再始動の際の制御としては、先ず圧縮行程気筒3Cに対して初回の燃焼を実行してエンジンを少し逆転させることにより、膨張行程気筒3Aのピストン上昇によって筒内圧力を高めるようにしてから、当該膨張行程気筒3Aで燃焼を行わせるようにする。
【0053】
当実施形態では、上述のように圧縮行程気筒3Cでの初回燃焼、膨張行程気筒3Aでの燃焼を行わせるとともに、初回燃焼後の圧縮行程気筒3Cの筒内に燃焼用空気を残存させて圧縮行程気筒3Cのピストン4が上昇に転じてから上死点付近に達したときに再燃焼を行わせる第1再始動制御モードと、圧縮行程気筒3Cでの初回燃焼及び膨張行程気筒3Aでの燃焼は行わせるが圧縮行程気筒3Cでの再燃焼を行わせない第2再始動制御モードと、圧縮行程気筒3Cでの初回燃焼を行わずにスタータ28でアシストしつつ膨張行程気筒3Aでの燃焼及びその次の圧縮行程気筒3Cでの燃焼により始動を行う第3再始動制御モードとを、ピストン4の停止位置に応じて選択的に実行するようになっている。
【0054】
カム位相制御手段35は、クランクシャフト6に対するカムシャフト26,27の位相変動信号をカム位相可変機構26a,27aに出力し、吸気弁11及び排気弁12の開閉時期を制御する。通常運転時は、エンジンの回転数に応じた最適な吸排気弁の開閉時期を設定し、広回転域に亘って高出力を得るための制御等を行う。その他、後述するように、アイドルストップのためのエンジン停止制御中、出力トルクの変動を抑制するために吸気弁11の閉時期を遅らせる制御を行う。
【0055】
表示制御手段36は、I/Sの実行状況に応じてアイドルストップ表示ランプ71のON/OFF制御を行う。アイドルストップ表示ランプ71は、図外の自動停止中ランプ、アイドルストップ禁止中ランプ及び再始動ランプによって構成されている。I/Sによるエンジンの自動停止中は、自動停止中ランプを点灯させ、I/S禁止条件が成立中はアイドルストップ禁止中ランプを点灯させ、エンジンの再始動時には再始動ランプを点灯させる。このようにして、運転者がアイドルストップの制御状況を認識できるようにしている。
【0056】
AT制御手段37は、アイドルストップが実行されることにより、自動変速機に供給される作動油の圧力が低下した場合に、ATF切換弁73に切換指令信号を出力して上記作動油の供給経路をエンジン1によって駆動される図外の機械式オイルポンプ側から電動オイルポンプ72側に切換えるとともに、電動オイルポンプ72を作動させる作動指令信号を出力して、この電動オイルポンプ72から自動変速機に所定圧力の作動油を供給するように構成されている。
【0057】
ヒルホルダ制御手段38は、I/Sによるエンジン停止中に、ヒルホルダ用ソレノイド弁74によってヒルホルダの制御を行う。
【0058】
以上のような当実施形態の装置の作用を次に説明する。
【0059】
4気筒4サイクルエンジンであるエンジン1では、各気筒3が所定の位相差をもって吸気、圧縮、膨張、排気の各行程からなるサイクルを行うようになっており、図4に示すように、上記サイクルが1番気筒3A、3番気筒3C、4番気筒3D、2番気筒3Bの順にクランク角で180°(180°CA)ずつの位相差をもって行われるようになっている。
【0060】
エンジン1が運転されている状態においてエンジン1の出力を要しない所定のアイドリング状態となった場合には、エンジン停止条件の成否判定に基づき、アイドルストップが実行される。
【0061】
エンジン停止条件が時点t1で成立するとアイドルストップによるエンジン停止のための一連の制御が行われる。エンジンを停止させるため、まず燃料供給が停止(燃料カット)される。燃料カットを行うにあたり、燃料カット許容回転数(燃料供給停止許容回転数)域が設けられており、エンジン回転数が燃料カット許容回転数域内にある時を狙って燃料カットを行うように構成されている。
【0062】
図5は、図4に示すエンジン回転数における、エンジン停止条件成立時点t1から燃料カット時点t2付近の拡大図である。フィードバック制御されているアイドル回転数の目標回転数域81が650±50rpmに設定されており、これに対し燃料カット許容回転数域83が650±10rpmに設定されている。つまり、アイドル時には650±50rpmの範囲でエンジン回転数にふらつきが発生するところ、その中で650±10rpmの範囲に入った瞬間を狙って燃料カットを行うのである。図5に示すように、エンジン停止条件成立時点t1でエンジン回転数が燃料カット許容回転数域83内にないときには、燃料カットを保留して待機する。そして、燃料カット許容回転数域83に入った時点t2で燃料カットを行う。
【0063】
これは、ピストン4を再始動のための好ましい範囲内(図6の範囲A)で停止させるためになされるもので、燃料カット許容回転数域83で燃料カットを行うと、ピストン4が好ましい範囲内で停止する確率が高くなることが確認されている。なお、エンジン停止条件が成立した時のエンジン回転数が、燃料カット許容回転数域83内にあれば直ちに燃料カットされる。
【0064】
再び図4を参照して説明を続ける。エンジン停止条件成立時点t1以降、燃料の噴射時期がリタードされる(遅らされる)。1番気筒3Aの噴射101、4番気筒3Dの噴射105および2番気筒3Bの噴射111(いずれも白丸印で示す)は、燃料噴射時期のリタードがなされなかった場合の仮想的な燃料噴射時期を示す。図示のように、これらの噴射は吸気行程においてなされる。
【0065】
それに対し、4番気筒3Dの噴射107および2番気筒3Bの噴射113(いずれも黒丸印で示す)は、燃料噴射時期のリタードがなされた当実施形態の燃料噴射時期を示す。噴射107が噴射105に、噴射113が噴射111にそれぞれ対応している。図示のように、これらの噴射は圧縮行程の後期においてなされる。
【0066】
ところで、1番気筒3Aの仮想的な噴射101に対応する当実施形態の噴射時期が示されていない。これは、仮想的な噴射101の直後であって、リタードされた噴射時期より前に燃料カット時点t2が来たために、当該噴射が停止されたためである。もし仮想的な噴射101の時期に実際に噴射されていたら、その燃料は次の膨張行程(燃料カット後)で燃焼させる必要がある(燃焼させずに排出するとエミッションに悪影響を及ぼす)。それは、エンジン回転数の速やかで円滑な低下を妨げるとともに、エンジン停止時のピストン4の停止位置のばらつき要因となる。しかし、当実施形態では燃料噴射時期をリタードすることにより仮想的な噴射101に対応する燃料噴射がなされず、その分燃料カット後の燃焼回数が低減されている。
【0067】
このように燃料噴射時期をリタードすることによって、燃料カット時点t2が燃料噴射前となる確率を増大させ、速やか且つ円滑にエンジン回転数を減少させて停止に至らせるとともに、エンジン停止時にピストン4を適正位置に停止させ易くしている。
【0068】
また、エンジン停止条件成立時点t1以降は、エンジン停止に備えて予め点火時期のリタードを行って、発生トルクを低減させている。当実施形態では、3番気筒3Cの点火103及び4番気筒3Dの点火109にこのリタードがなされている。このときのリタードは、エンジン回転数を低下させ過ぎない程度の比較的小さなリタード量となっている。なお、点火時期のリタードの他に、カム位相可変機構26aによって吸気弁11の閉時期を遅らせたり、空燃比を大きく(リーン側に)させたりしても良い。そして、これらによってエンジン回転数が必要以上に低下しないよう、図示のようにスロットル弁17を所定量開弁している。
【0069】
エンジン回転数が燃料カット許容回転数域83(図5参照)に入ると燃料カットを行うが、その判定(以下燃料カット判定という)を行うためのエンジン回転数の検出時期は、燃焼期間外の各気筒3の行程中間時期以降に設定されている。即ち、回転変動の大きい燃焼期間(行程の前半)を避け、比較的回転変動の小さい行程中間時期以降にエンジン回転数を検出するようにしている。これによって、より正確にエンジン回転数を検出し、燃料カット判定の精度を向上させている。
【0070】
また、その検出時期は、リタード後の燃料噴射時期よりも前に設定されている。そして、エンジン回転数の検出による燃料カット判定結果を、直後の燃料噴射有無に反映させるようにしている。従って、燃料カット判定でYESとされてから、以降の燃料カットまでの間が短くなっている。即ち、燃料カット後の燃焼回数を可及的に低減している。
【0071】
更に、エンジン停止条件成立時点t1以降は、エアコンなどの外部負荷をカットすることによって回転変動幅を小さくしている。これにより、燃料カット判定を行うためのエンジン回転数の検出精度を一層向上させている。
【0072】
図4に示す例では、以上のような高精度のエンジン回転数の検出を行い、エンジン回転数N2(時点t2)のときに燃料カット判定結果がYESとなっている。従って燃料カット時点t2以降の燃料供給が停止されている。そして、燃料カット時点t2以降に燃焼が行われる気筒では、点火時期をリタードさせている。当実施形態では、2番気筒3Bがこれに相当する。2番気筒3Bでは、仮想的な燃料噴射111がリタードされて、燃料噴射113が圧縮行程後期になされている。しかし、それは燃料カット時点t2より僅かに早期であるため、その燃焼は燃料カット後になされることになる。その燃焼のための点火115は、燃焼によるトルクの発生が充分小さくなるよう、比較的大きくリタードされている。こうして、噴射した燃料を燃焼させてエミッションへの悪影響を防止しつつ、円滑にエンジン回転数を減少させて停止に至らせるようにしている。
【0073】
そして、燃料カット時点t2で燃料カットするとともに、スロットル弁17を所定開度に開き、その後、エンジン回転数が予め設定された所定回転数N3(当実施形態ではN3=500rpm)まで低下した時点t3でスロットル弁17を閉じるように制御する。これにより、気筒3内の空気の圧力を利用してエンジン停止位置が好ましい範囲内となる確率を高めるようにしている。
【0074】
すなわち、上記時点t2からt3の間、スロットル弁17が所定開度に開かれることにより、多少の時間的遅れをもって一時的に吸気負圧が減少(吸気量が増大)し、その後に吸気圧負圧が増大(吸気量が減少)するが、一時的に吸気負圧が減少する期間が、膨張行程気筒3Aの吸気行程の期間に概ね対応するように予め上記所定回転数等が設定されている。これにより、スロットル弁17が開かれない場合と比べ、エンジン停止前に各気筒3に吸入される空気量が増加し、そのうちでも特に膨張行程気筒3Aに流入する吸気量が多くなる。
【0075】
そして、エンジン停止に至るときには、圧縮行程気筒3Cではピストン4が上死点に近づくにつれて当該気筒3C内の空気が圧縮されてピストン4を押し返す方向に圧力が作用し、これによりエンジン1が逆転して圧縮行程気筒3Cのピストン4が下死点側に押し返されると、膨張行程気筒3Aのピストン4が上死点側に移動し、それに伴い当該気筒3A内の空気が圧縮され、その圧力で膨張行程気筒3Aのピストン4が下死点側に押し返される。このようにしてピストン4がある程度振動してから停止し、この際、圧縮行程及び膨張行程においてそれぞれピストン4が上死点に近いほどこれを押し戻す力が大きいため、ピストン4の停止位置は行程中間部に近い位置(図6の範囲A)となる場合が多い。
【0076】
上記のようにエンジン停止前に吸気量が増加されることにより、上死点に近づいたときにピストン4を押し戻す力が増大するので、ピストン4が上記範囲A内に停止する確率が高くなる。さらに、上記のようなスロットル弁17の制御により膨張行程気筒3Aの吸気量が圧縮行程気筒3Cと比べて多くなるようにすれば、膨張行程気筒3Aにおいてピストン4が行程中間部に近い範囲のうちでも多少下死点寄り(図6の範囲A2)に停止することが多くなる。
【0077】
そして、上記のように燃料カット時点t2でのエンジン回転数N2が燃料カット許容回転数域83内にあるようにするとともに、燃料カット後の発生トルクを抑制することにより、一層高い確率でピストン4を範囲A2に停止させ易くなっている。
【0078】
なお、燃料カットからエンジン1が完全に停止するまでに慣性でエンジン1が数回転するため、既燃ガスは排出され、膨張行程といえども筒内は殆ど新気となる。また、エンジン1が停止すると圧縮行程気筒3Cでも圧力は直ぐにリークする。従って、エンジン停止後は、いずれの気筒も筒内には略大気圧の新気が存在する状態となる。
【0079】
また、スロットル弁17をエンジン停止まで閉弁しないようにしても良いが、そうするとエンジン停止までずっと吸気量が多い状態が続くので、吸気の圧縮によるピストン4の押し下げ力が減衰し難く、ピストン4の振動回数が増加してエンジン停止時に揺れ戻しが大きくなる場合がある。従って、当実施形態に示すように好適な時点t3でスロットル弁17を閉弁するのが望ましい。
【0080】
ピストン4の停止位置は、クランク角センサ21,22からの信号によって以下のように検出される。図7はクランクシャフト6が回転することによって得られるパルス信号であり、クランク角センサ21からの第1クランク角信号CA1と、クランク角センサ22からの第2クランク角信号CA2とを示す。図7(a)は正転時(図1の状態で右回り)のもの、図7(b)は逆転時のものを示す。エンジンの正転時には、図7(a)のように、第1クランク角信号CA1に対して第2クランク角信号CA2が半パルス幅程度の位相遅れをもって生じることにより、第1クランク角信号CA1の立ち上がり時に第2クランク角信号CA2がLow、第1クランク角信号CA1の立ち下がり時に第2クランク角信号CA2がHighとなる。一方、エンジンの逆転時には、図7(b)のように、第1クランク角信号CA1に対して第2クランク角信号CA2が半パルス幅程度の位相の進みをもって生じることにより、エンジンの正転時とは逆に第1クランク角信号CA1の立ち上がり時に第2クランク角信号CA2がHigh、第1クランク角信号CA1の立ち下がり時に第2クランク角信号CA2がLowとなる。ECU30は、この差異を検出して、クランクシャフト6が正転中か逆転中かを判定しつつパルス信号をカウントする。カウントした値はCAカウンタ値として記憶され、エンジン1が作動中は常時更新される。そして、CAカウンタ値の増減がなくなった状態がエンジン1の停止であり、そのときのCAカウンタ値によってピストン4の停止位置が検出される。
【0081】
図8は、CAカウンタ値の積算フローチャートである。スタート後、ステップS51で、第1クランク角信号CA1の立ち上がり時に第2クランク角信号CA2がLowとなっているか、或いは第1クランク角信号CA1の立ち下がり時に第2クランク角信号CA2がHighとなっているかの判定がなされ、YESであればエンジン1は正転していることを示すので、ステップS52に移行して計測したパルス数をCAカウンタ値に加算する(CAカウンタup)。ステップS51でNOであれば、エンジン1が逆転していることを示すので、ステップS53に移行して計測したパルス数をCAカウンタ値から減算する(CAカウンタdown)。
【0082】
図9は、アイドルストップにおけるエンジン停止までのECU30の概略制御フローチャートを示す。スタート後、各種センサ類(図3参照)からの信号を読み取る(ステップS1)。次にその信号に基づき、エンジン停止条件が成立したか否かの判定を行い(ステップS2)、NOであればリターンするが、YESであれば続いてエンジン自動停止のための一連の制御を行う。まずエアコン等の外部負荷をカットし(ステップS3)、燃料の噴射時期をリタードする(ステップS4)。次のステップS5では、出力トルクの変動を抑制するために点火時期のリタード(比較的小)を行う(吸気弁11の閉弁時期を遅らせる、又は空燃比をリーン側にする、でも良い)。それとともにアイドル回転数を維持できるようにスロットル弁17の開度をやや大きくする。ステップS3、ステップS4及びステップS5は、ステップS2でのYES判定に同期して(可及的速やかに)実行される。
【0083】
続いて、ステップS6で燃料カット判定を行う。即ち、エンジン回転数が燃料カット許容回転数域83(650±10rpm)にあるか否かの判定を行う。ステップS6でNOであれば、YESとなるまで待機する。ステップS6でYESと判定されたとき、ピストン4を再始動に好適な位置に停止させやすいエンジン回転数となっており、燃料噴射弁8からの燃料供給を停止(燃料カット)する(ステップS7)。更に、点火時期をリタード(比較的大)して、燃料カット前に噴射された燃料を燃焼させる(ステップS8)。その後、ステップS9で点火停止を行う。
【0084】
続くステップS11でスロットル弁17を開弁し、吸気負圧を減少させる。その後、エンジン回転数が500rpmよりも低くなった時点でスロットル弁17を閉弁する(ステップS13、S15)。次に、常時カウント中のCAカウンタ値(図8参照)を読み取る(ステップS16)。次のステップS17で、CAカウンタ値の変化度合いからエンジン1が完全に停止したか否かの判定がなされ、YESであればCAカウンタ値から決定されるピストン4の停止位置を記憶(ステップS19)してリターンする。
【0085】
次にエンジンの再始動について説明する。エンジン停止後に上記基本再始動条件またはI/S禁止条件が成立すると、再始動条件が成立したとされ、自動的にエンジン1を再始動する制御が行われる。この際、ピストン4の停止位置が膨張行程気筒3Aにおいて行程中間部付近の所定範囲内で、かつ、上死点寄りの範囲A1(図6)にある場合は、第1再始動制御モードが実行される。
【0086】
図10は上記第1再始動制御モードによる場合のエンジンの各気筒の行程と始動制御開始時点からの各気筒における燃焼(図中に燃焼の順序に従って丸印「1」,「2」,「3」・・・で示す)との関係を示すとともに、各燃焼によるエンジンの動作方向を矢印で示しており、また図11は、上記第1再始動制御モードによる場合のエンジン回転速度、クランク角、角気筒の筒内圧及び図示トルクの時間的変化を示している。
【0087】
これらの図に示すように、上記第1再始動制御モードによる場合には、先ず圧縮行程気筒3Cにおいて燃焼空燃比は理論空燃比よりもリーンとされつつ初回燃焼(図9中の「1」)が行われ、この初回燃焼による燃焼圧(図11中のa部分)で圧縮行程気筒のピストン4が下死点側に押し下げられてエンジン1が逆転方向に駆動され、それに伴い、膨張行程気筒3Aのピストン4が上死点に近づくことにより当該気筒3A内の空気が圧縮されて筒内圧が上昇する(図11中のb部分)。そして、膨張行程気筒3Aのピストン4が上死点に充分に近づいた時点で当該気筒3Aに対する点火が行われて、予め当該気筒3Aに噴射されている燃料が燃焼し(図10中の「2」)、その燃焼圧(図11中のc部分)でエンジン1が正転方向に駆動される。さらに、上記圧縮行程気筒3Cに対して適当なタイミングで燃料が噴射されることにより、圧縮行程気筒3Cの上死点付近で当該気筒3Cにおける2回目の燃焼が行われる(図10中の「3」)。その燃焼圧(図11中のd部分)でエンジン駆動力が高められる。
【0088】
この場合、圧縮行程気筒3Cの初回燃焼では空燃比がリーンとされたことにより初回燃焼後も当該気筒3Cに空気が残存するため、上記2回目の燃焼が可能となる。そして、上記初回燃焼により圧縮行程気筒3C内の温度が高くなっている状態で燃料が噴射されるとともに圧縮が行われるため、当該気筒3Cでの2回目の燃焼は圧縮自己着火により行われる。
【0089】
このようにして上記2回目の燃焼が行われてから、当該気筒3Cの次に圧縮行程を迎える気筒(4番気筒3D)の圧縮上死点に達した後は、通常制御により各気筒で順次燃焼が行われ、再始動が完了する。
【0090】
ピストン4の停止位置が膨張行程気筒3Aにおいて行程中間部付近の所定範囲内で、かつ、下死点寄りの範囲A2(図6参照)にある場合の再始動時には、第2再始動制御モードによる制御が行われる。
【0091】
この第2再始動制御モードによる制御としては、先ず圧縮行程気筒3Cにおいて燃焼空燃比が略理論空燃比もしくはそれよりリッチとされつつ初回燃焼(図10中の「1」に相当する燃焼)が行われる。そして、初回燃焼により圧縮行程気筒3Cのピストン4が押し下げられてエンジン1が逆転方向に駆動され、それに伴い膨張行程気筒3Aのピストン4が上死点に近づくことにより当該気筒3A内の空気が圧縮されて筒内圧が上昇し、膨張行程気筒3Aのピストンが上死点に充分に近づいた時点で当該気筒3Aに対する点火が行われて、予め当該気筒3Aに噴射されている燃料が燃焼すること(図10中の「2」に相当)によりエンジン1が正転方向に駆動されることは、第1再始動制御モードによる制御と同様である。ただし、第2再始動制御モードでは、膨張行程気筒3Aの燃焼後に圧縮行程気筒3Cが上死点を過ぎるときに燃焼(図10中の「3」の燃焼)は行われず、次に圧縮行程を迎える気筒(4番気筒3D)の圧縮上死点に達するまでエンジンの回転が慣性で維持され、その後は通常制御に移行して再始動が完了する。
【0092】
上述のように第1再始動制御モードと第2再始動制御モードとがピストン4の停止位置によって使い分けられることにより、エンジン1の再始動が効果的に行われる。この点を図12も参照しつつ説明する。
【0093】
図12はエンジン停止時のピストン位置と圧縮行程気筒3Cの初回燃焼(逆転用)における要求空燃比、圧縮行程気筒3Cの空気量、膨張行程気筒3Aの空気量及び発生頻度との関係を示しており、この図のように、エンジン停止時に膨張行程気筒3Aのピストン4が上死点寄り(圧縮行程気筒3Cのピストン4が下死点寄り)となるほど膨張行程気筒3Aの空気量が少なくて圧縮行程気筒3Cの空気量が多くなり、逆に膨張行程気筒3Aのピストン4が下死点寄り(圧縮行程気筒3Cのピストン4が上死点寄り)となるほど膨張行程気筒3Aの空気量が多くて圧縮行程気筒3Cの空気量が少なくなる。
【0094】
また、圧縮行程気筒3Cでの初回燃焼では、圧縮行程気筒3Cのピストン4が下死点より少し手前(膨張行程気筒3Aのピストン4が上死点より少し手前)となる所定位置までエンジンを逆転させるだけのトルクを生じさせることが要求されるが、圧縮行程気筒3Cのピストン4が上死点寄りにあれば、圧縮行程気筒3C内の空気量が少なく、かつ、上記所定位置までの逆転に要求されるトルクが比較的大きいので、要求空燃比がリッチとなり、一方、圧縮行程気筒3Cのピストン4が下死点寄りにあれば圧縮行程気筒内3Cの空気量が多く、かつ、上記所定位置までの逆転に要求されるトルクが比較的小さいので、要求空燃比がリーンとなる。
【0095】
膨張行程気筒3Aにおいては、ピストン4が下死点寄りにある程空気量が多いため燃料を多く燃焼させることができる。
【0096】
従って、エンジン停止時に膨張行程気筒3Aのピストン位置が中間部より下死点寄り(圧縮行程気筒3Cのピストン位置が上死点寄り)の所定範囲A2にある場合、圧縮行程気筒3Cでは初回燃焼時の空燃比が上記要求に適合するようにリッチとされ、初回燃焼後に燃焼用空気が残存しないため圧縮上死点付近での2回目の燃焼は行われないが、膨張行程気筒3Aでは空気量が比較的多くて、それに応じた燃料が噴射された上で、圧縮されてから着火、燃焼が行われるため、比較的大きなトルクが得られ、上記圧縮行程気筒3Cの圧縮上死点を過ぎてさらに次の気筒の圧縮上死点を越えるまでエンジンを回転させることができ、再始動を達成することができる。
【0097】
一方、エンジン停止時に膨張行程気筒3Aのピストン位置が中間部より上死点寄り(圧縮行程気筒3Cのピストン位置が下死点寄り)の所定範囲A1にある場合、範囲A2にある場合と比べると、膨張行程気筒内3Aの空気量が少ないため膨張行程での燃焼により得られるトルクが小さくなるが、圧縮行程気筒3Cでは初回燃焼時の空燃比が上記要求に対応してリーンとされ、それにより初回燃焼後も残存する余剰空気が利用されて圧縮上死点付近での2回目の燃焼が行われるため、エンジン正転方向の駆動のためのトルクが補われ、膨張行程気筒3Aでの燃焼と圧縮行程気筒3Cにおける2回目の燃焼の両方により、再始動を達成するに足るトルクが得られる。
【0098】
ところで、当実施形態では、前述のようにエンジン停止の際、燃料供給停止後に所定期間だけスロットル弁17を所定の開弁状態として吸気量を増加させることにより、圧縮行程気筒3C及び膨張行程気筒3Aにおいてピストン4の上死点方向への移動に対する抵抗を大きくし、かつ、膨張行程気筒3Aの吸気量をより多くしているため、図12中にも示すように、エンジン停止時の膨張行程気筒3Aにおけるピストン位置は行程中間部付近の所定範囲A内となることが殆どであり、そのうちでも多少下死点寄りの範囲A2内となることが多く、このように停止位置が調整されることで効果的に再始動が行われる。
【0099】
すなわち、ピストン停止位置が上記範囲Aよりも膨張行程気筒3Aの上死点側(圧縮行程気筒3Cの下死点側)に近づきすぎた場合には、エンジン逆転方向の移動量を充分にとることができなくなるとともに、膨張行程気筒3Aの空気量が少なくなるので膨張行程気筒3Aでの燃焼により得られるトルクが少なくなり、また、上記範囲よりも膨張行程気筒3Aの下死点側(圧縮行程気筒3Cの上死点側)に近づきすぎた場合には、圧縮行程気筒3Cの空気量が少なくなるのでエンジン逆転のためのトルクが充分に得られなくなる。これに対し、ピストン停止位置が上記範囲A内にあれば、圧縮行程気筒3Cでの初期燃焼による逆転駆動が可能で、かつ、膨張行程気筒3Aでの燃焼が良好に行われてその燃焼エネルギーを充分にピストンに作用させることができ、とくにピストン停止位置が膨張行程気筒3Aの下死点寄りの範囲A2にあれば膨張行程気筒3Aの空気量を充分に多く確保でき、膨張行程気筒3Aでの燃焼エネルギーを増大させ、始動性を高めることができる。
【0100】
なお、稀にエンジン停止時のピストン位置が上記範囲Aから外れた場合や、エンジン停止中に筒内温度が低下し、冷却水温度TcがTc<60℃となった場合には、第3再始動制御モードが実行されてスタータ28により始動がアシストされる。
【0101】
本発明の装置の具体的構成は上記実施形態に限定されず、特許請求の範囲内で種々変更可能である。例えばアイドル回転数の目標回転数域81や燃料カット許容回転数域83の具体的な値は、エンジンの特性によって適宜設定して良い。また、アイドルアップ(比較的エンジン温度状態が低温のときにアイドル回転数の目標回転数域81を上昇させる制御)がなされているときには、それに応じて燃料カット許容回転数域83も変更させるようにしても良い。
【0102】
燃料噴射のリタード及び燃料カット後の点火時期リタードは、どちらか一方のみ実施しても良い。但し、双方共に実施することにより、より高い確率でピストン4を適正範囲(図6の範囲A、望ましくは範囲A2)に停止させ易くなる。
【0103】
外部負荷のカットは燃料カット時点t2でなされていれば良いので、必ずしもエンジン停止条件成立時点t1に同期して行う必要はない。但し、エンジン停止条件成立時点t1に同期して行うことによって、比較的簡単な制御としながら、タイムラグによる影響(外部負荷のカット前に燃料カット判定でYESとされる)を効果的に防止することができる。
【0104】
上記実施形態では、エンジン停止時のピストン位置が所定範囲内にあるときのエンジン始動時に、圧縮行程気筒3Cで初回燃焼を行わせてエンジンを少し逆転させてから膨張行程気筒3Aでの燃焼を行わせるようにしているが、上記圧縮行程気筒3Cでの初回燃焼によるエンジン逆転を行わず、エンジン停止状態でいきなり膨張行程気筒3Aに燃料を供給し、所定時間後に点火することにより、膨張行程気筒3Aでの燃焼を最初に行わせるようにしてもよい。
【0105】
【発明の効果】
以上のように本発明のエンジンの始動装置によると、アイドル運転状態にあって、所定のエンジン停止条件の成立以後の所定の時点で自動的に燃料供給を停止してエンジンを停止させるとともに、エンジン停止後における再始動条件成立時に、膨張行程にある気筒に対して燃料を噴射させて点火、燃焼を行わせ、エンジンを再始動させるエンジンの始動装置において、上記アイドル運転時に、実際のエンジン回転数が所定幅の目標回転数域に収まるようにアイドル回転数フィードバック制御が行われ、且つそのアイドル回転数フィードバック制御は上記エンジン停止条件が成立した後も継続され、上記アイドル回転数フィードバック制御の目標回転数域内のより狭い範囲に燃料供給停止許容回転数域が設定されており、燃料供給の停止がなされる上記所定の時点は、上記アイドル回転数フィードバック制御実行中のエンジン回転数が、上記燃料供給停止許容回転数域内にあると判定された時点であるので、別途特別な制動装置等を設けることなく、ピストンの停止位置ばらつきを削減し、より高い確率で適正位置に停止させることができる。即ち簡単な構造でエンジンの再始動性を高めることによって、一層の燃費低減およびCO排出量抑制等を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の一実施形態による始動装置を備えたエンジンの概略断面図である。
【図2】 上記エンジンの概略平面図である。
【図3】 上記エンジンの概略制御ブロック図である。
【図4】 エンジン停止時のエンジン回転数、スロットル開度及び吸気管負圧の変化並びに各気筒のサイクルを示す説明図である。
【図5】 図4に示すエンジン回転数の、燃料カット付近の拡大図である。
【図6】 エンジン停止時のピストン位置に応じた再始動制御モード選択のための範囲の設定を示す説明図である。
【図7】 2つのクランク角センサからのクランク角信号を示すものであって、(a)はエンジン正転時の信号、(b)はエンジン逆転時の信号である。
【図8】 エンジン停止時のピストン位置を検出するための処理を示すフローチャートである。
【図9】 エンジン停止時のピストン位置を検出するための処理を示すフローチャートである。
【図10】 エンジン再始動時の各気筒のサイクル及び燃焼動作を示す説明図である。
【図11】 エンジン再始動時のエンジン回転数、クランク角、各気筒の筒内圧及び図示トルクの変化を示す説明図である。
【図12】 エンジン停止時のピストン位置と圧縮行程気筒の要求空燃比、圧縮行程気筒の空気量、膨張行程気筒の空気量及び発生頻度との関係を示す説明図である。
【符号の説明】
1,1a エンジン
3(3A,3B,3C,3D) 気筒(1番気筒,・・・,4番気筒)
4 ピストン
7 点火プラグ
8 燃料噴射弁
11 吸気弁
12 排気弁
15 吸気通路
16 排気通路
17,17a スロットル弁
21,22 クランク角センサ
26a,27a カム位相可変機構
28 スタータ
30,30a ECU
31 スロットル弁制御手段
32 燃料噴射弁制御手段
33 点火制御手段
81 アイドル回転数の目標回転数域
83 燃料カット許容回転数域
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
  The present invention relates to an engine starter that automatically stops an engine temporarily when idling or the like and then automatically restarts the engine thereafter.
[0002]
[Prior art]
  In recent years, fuel consumption reduction and CO2In order to reduce emissions, etc., the engine is automatically stopped when idling, and then automatically restarted when a restart condition such as a start operation is established (hereinafter referred to as idle stop or I / S). Such engine starting devices have been developed.
[0003]
  Since restart at idle stop is required to start immediately according to the start operation etc., start that starts the engine through cranking that drives the engine output shaft by a starter (starting motor) Conventional general start-up methods that require considerable time to complete are not preferred.
[0004]
  Therefore, it is desirable to supply fuel to specific cylinders (cylinders in the expansion stroke) of the stopped engine to cause ignition and combustion so that the engine can be started immediately with that energy. However, even if fuel is supplied to a cylinder in the expansion stroke and ignited, combustion does not always occur, and even if combustion occurs, sufficient torque for starting the engine is not always obtained. In order to perform a smooth restart, an ignitability that exceeds a certain level and a magnitude of generated torque are required.
[0005]
  As a countermeasure against such a problem, for example, as disclosed in Patent Document 1, after the IG OFF (ignition stop), the exhaust valve closing timing is controlled to make it easy to stop the engine with the piston in the proper position. Alternatively, as disclosed in Patent Document 2, a braking device is provided for the crankshaft of the engine, and the braking device is controlled such that the piston of the cylinder that is in the expansion stroke when the engine is stopped stops at an appropriate position during the stroke. Something has been proposed.
[0006]
  The proper stopping position of the piston for restarting is generally around 90 ° CA (crank angle) after top dead center, that is, near the middle of top dead center and bottom dead center, and the piston is stopped at this position. If it does, favorable combustion will be obtained with the cylinder air which exists moderately, and the fuel supplied at the time of restart, and it will be easy to generate sufficient torque for restart. That is, Patent Document 1 and Patent Document 2 attempt to regulate the stop position of the piston so that a sufficient restart torque can be obtained by combustion.
[0007]
[Patent Document 1]
          WO 01/44636 A2 publication
[Patent Document 2]
          Japanese Utility Model Publication No. 60-128975
[0008]
[Problems to be solved by the invention]
  The starting device disclosed in Patent Document 1 is an indirect method that utilizes a change in the in-cylinder gas pressure by controlling the exhaust valve, and thus tends to vary. Therefore, in order to perform the restart smoothly, a technique for stopping the piston at an appropriate position with higher probability has been demanded. Further, according to the starting device disclosed in Patent Document 2, a device capable of braking the crankshaft is required in addition to the vehicle braking device, and the braking device is accurately controlled so that the piston stops at an appropriate position. It was very difficult to do.
[0009]
  In view of the above circumstances, the present invention reduces the variation in piston stop position without providing a separate special braking device or the like, and can start the engine at an appropriate position with a higher probability, that is, a simple engine start device. By improving the restartability of the engine with the structure, further reduction of fuel consumption and CO2It is an object of the present invention to provide an engine starter capable of suppressing the emission amount.
[0010]
[Means for Solving the Problems]
  The present inventionIn idle state,Predetermined engine stop conditionsAt a predetermined time after the establishment of In terms ofThe fuel supply is automatically stopped to stop the engine, and when the restart condition is established after the engine is stopped, the fuel is injected into the cylinder in the expansion stroke to perform ignition and combustion, and the engine is restarted. In the engine starter,During the idling operation, the idling engine speed feedback control is performed so that the actual engine speed falls within the target engine speed range of a predetermined width, and the idling engine speed feedback control is continued even after the engine stop condition is satisfied. The fuel supply stop allowable rotational speed range is set in a narrower range within the target rotational speed range of the idle rotational speed feedback control, and the idle rotational speed feedback control is executed at the predetermined time point when the fuel supply is stopped. It is the time when it is determined that the engine speed is within the fuel supply stop allowable speed rangeIt is characterized by that.
[0011]
  The inventor of the present invention has intensively studied that there is a strong correlation between the engine speed when the fuel supply is stopped and the piston position when the engine is stopped, and that the engine speed is easy to stop the piston at an appropriate position. We found that the range is narrower than the target speed range in feedback control of idling speed that is generally done.
[0012]
  According to the configuration of the present invention, when a predetermined engine stop condition is satisfied, it is determined whether or not the engine speed is within a predetermined fuel supply stop allowable speed (hereinafter also referred to as fuel cut allowable speed) (hereinafter referred to as fuel). (Referred to as cut determination). This fuel cut allowable rotation speed range is a rotation speed range in which the piston is likely to stop at an appropriate position when the engine is stopped. The rotational speed range is set to a narrower range within the target rotational speed range in feedback control of the idle rotational speed that is generally performed. For example, the idle rotation speed is set to 650 ± 50 rpm, and the fuel cut allowable rotation speed is set to 650 ± 10 rpm.
[0013]
  If YES in the fuel cut determination, the fuel supply is stopped (fuel cut). If NO, the fuel cut is suspended and waits. Since the engine speed constantly fluctuates within the target engine speed range of the idle engine speed, it will soon enter the fuel cut allowable engine speed range. That is, since the determination result is YES, fuel cut is performed at that time.
[0014]
  In this way, the fuel cut is always performed when the engine speed is within the fuel cut allowable speed range. Therefore, the probability that the piston can be stopped at an appropriate position when the engine is stopped can be further increased, and the restartability can be improved.
[0015]
  In the present invention, fuel is injected at least before the determination (fuel cut determination) and after the determination.Against that fuelIn the cylinder that reaches the ignition timing, the ignition timing is set so that the torque due to combustion after ignition decreases.With respect to the ignition timing after the engine stop condition is satisfied and before the determinationYou may make it retard (delay).
[0016]
  In this way, the torque generated by the cylinder in which combustion is performed after the fuel cut is reduced by the retard of the ignition timing, so that the engine speed can be reduced more smoothly and the engine can be stopped. Since the injected fuel is burned and discharged, adverse effects on emissions can be prevented.
[0017]
  By the way, even after the fuel cut determination is YES and the fuel supply is stopped, the fuel supplied before the fuel cut determination needs to be burned to prevent the emission from deteriorating. This hinders a rapid and smooth decrease in the engine speed and causes variation in the stop position of the piston when the engine is stopped.
[0018]
  Therefore, another aspect of the present invention is that the fuel supply is automatically stopped at a predetermined time after the predetermined engine stop condition is satisfied to stop the engine, and the expansion stroke is performed when the restart condition is satisfied after the engine is stopped. Fuel is injected into a cylinder to ignite and burn, and engine In the engine starter that restarts the engine, the predetermined time point at which the fuel supply is stopped is a time point when it is determined that the engine speed is within a predetermined fuel supply stop allowable engine speed range. The injection timing is set to the intake stroke before the engine stop condition is satisfied, and is set to the compression stroke after the engine stop condition is satisfied and until the determination time.
[0019]
  In this way, the fuel injection timingFrom intake stroke to compression strokeBy retarding, the probability that fuel cut determination is made before fuel injection is increased. If a YES determination is made before fuel injection, the fuel injection can be stopped immediately and not burned after the fuel cut, so that the engine speed can be reduced more quickly and smoothly and brought to a stop. The piston can be easily stopped at an appropriate position when the engine is stopped.
[0020]
  Also in the present invention, at least in the cylinder where the fuel is injected before the determination and the ignition timing is reached after the determination, the ignition timing is set so that the torque due to the combustion after the ignition is reduced, after the engine stop condition is satisfied and the above If the retard is performed with respect to the ignition timing before the determination, the torque generated by the cylinder in which combustion is performed after the fuel cut is reduced by the retard of the ignition timing, so that the engine speed can be reduced more smoothly and the engine can be stopped. it can.
[0021]
  Furthermore, the engine speed detection timing for performing the above determination (fuel cut determination) is set after the stroke intermediate time of each cylinder outside the combustion period, and the fuel injection timing after retarding the fuel injection is: It may be set after the detection time of the engine speed.
[0022]
  In this way, the detection of the engine speed for performing the fuel cut determination is performed after the stroke intermediate period where the rotation fluctuation is relatively small, avoiding the combustion period (the first half of the stroke) where the rotation fluctuation is large. Therefore, the engine speed can be detected more accurately. Further, since the fuel injection is performed after this detection, the determination result based on the detection of the engine speed can be reflected in the presence or absence of the fuel injection immediately after. That is, it is possible to shorten the time between the determination of YES and the subsequent fuel cut, and the number of combustions after the fuel cut can be reduced as much as possible. Therefore, the engine speed can be reduced more smoothly and the engine can be stopped.
[0023]
  Further, when detecting the engine speed for performing the above determination, the engine speed fluctuation can be further reduced by cutting the external load (such as an air conditioner) so as to reduce the rotational fluctuation width. If the external load is cut in synchronism with the establishment of the engine stop condition (the control is started as soon as possible after the condition is established), the influence of the time lag (before the external load is cut) In the fuel cut determination) can be effectively prevented.
[0024]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
  Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
[0025]
  1 and 2 show a schematic configuration of an engine according to an embodiment of the present invention. In these drawings, the main body of the engine 1 is composed of a cylinder head 2 a and a cylinder block 2. In this embodiment, the engine 1 is a four-cylinder four-cycle engine and includes four cylinders 3 (specifically, the first cylinder 3A, the second cylinder 3B, the third cylinder 3C, the fourth cylinder in order from the left in the state shown in FIG. 2). 3D). A piston 4 is inserted into each cylinder 3, and a combustion chamber 5 is formed above the piston 4. The piston 4 is connected to a crankshaft 6 via a connecting rod.
[0026]
  A spark plug 7 is provided at the top of the combustion chamber 5 of each cylinder 3, and the tip of the plug faces the combustion chamber 5.
[0027]
  Further, a fuel injection valve 8 that directly injects fuel into the combustion chamber 5 is provided at a side portion of the combustion chamber 5. The fuel injection valve 8 includes a needle valve and a solenoid (not shown). When a pulse signal is input, the fuel injection valve 8 is driven and opened for a time corresponding to the pulse width at the pulse input timing. It is comprised so that the quantity of fuel according to may be injected. The injection direction of the fuel injection valve 8 is set so as to inject fuel toward the vicinity of the spark plug 7. The fuel injection valve 8 is supplied with fuel via a fuel supply passage or the like by a fuel pump (not shown), and a fuel supply system so that a fuel pressure higher than the pressure in the combustion chamber during the compression stroke can be applied. Is configured.
[0028]
  An intake port 9 and an exhaust port 10 are opened to the combustion chamber 5 of each cylinder 3, and an intake valve 11 and an exhaust valve 12 are provided in these ports 9 and 10. The intake valve 11 and the exhaust valve 12 are driven by a valve operating mechanism including camshafts 26, 27 and the like. As described later in detail, the intake / exhaust valve opening / closing timing of each cylinder 3 is set so that each cylinder 3 performs a combustion cycle with a predetermined phase difference.
[0029]
  The opening / closing timing of the intake valve 11 and the exhaust valve 12 is variable by cam phase variable mechanisms 26a and 27a. The cam phase variable mechanisms 26a and 27a are conventionally known mechanisms that vary the rotational phase of the camshafts 26 and 27 with respect to the rotational phase of the crankshaft. 2, the camshaft 26 on the intake valve 11 side is provided with a cam phase variable mechanism 26a, and the camshaft 27 on the exhaust valve 12 side is provided with a cam phase variable mechanism 27a, which are controlled independently. ing. Therefore, the opening / closing timings of the intake valve 11 and the exhaust valve 12 can be varied back and forth generally independently by the cam phase variable mechanisms 26a and 27a.
[0030]
  An intake passage 15 and an exhaust passage 16 are connected to the intake port 9 and the exhaust port 10. The intake passage 15 has a branch intake passage 15a for each cylinder downstream of the surge tank 15b, and the downstream end of each branch intake passage 15a communicates with the intake port 9 of each cylinder, but the downstream of each branch intake passage 15a. In the vicinity of the end, there is disposed a throttle valve 17 composed of a multiple rotary valve that simultaneously throttles the branch intake passages 15a. The throttle valve 17 is driven by a throttle valve actuator 18.
[0031]
  An air flow sensor 20 for detecting the intake air amount is provided in the common intake passage 15c upstream of the surge tank 15b in the intake passage 15. The crankshaft 6 is provided with a crank angle sensor that detects its rotation angle. In this embodiment, as will be described in detail later, crank angle signals that are out of phase with each other by a certain amount are output. Two crank angle sensors 21 and 22 are provided. Further, a cam angle sensor 23 is provided that can give a cylinder identification signal to the camshafts 26 and 27 by detecting their specific rotational positions. Further, a starter 28 that is a motor for starting the engine 1 is provided, and the driving force of the starter 28 is directly transmitted to the crankshaft 6 through a starter gear (not shown), whereby the engine 1 is started. It is configured as follows.
[0032]
  In addition, as other detection elements necessary for controlling the engine 1, a water temperature sensor 24 for detecting the temperature of the engine cooling water, and an accelerator opening sensor 25 for detecting the accelerator opening (accelerator operation amount) (see FIG. 3). Etc. are equipped.
[0033]
  FIG. 3 is a control block diagram of the engine 1, and shows a switch and a sensor for inputting a signal, a device and an actuator for outputting, etc., with an ECU (engine control unit) 30 as a center. Since this block diagram relates to idle stop control, other control-related parts are omitted.
[0034]
  On the input side of the ECU 30, in addition to the air flow sensor 20, the crank angle sensors 21 and 22, the cam angle sensor 23, the water temperature sensor 24 and the accelerator opening sensor 25, sensors for performing I / S (idle stop) are provided. , A brake sensor 62 for detecting a brake depression depth, a vehicle speed sensor 63 for detecting a vehicle speed, an inhibitor switch 64 for detecting a shift lever position of an AT (automatic transmission), and a parking brake switch for detecting ON / OFF of a parking brake. 65, a turn signal switch 66 for detecting ON / OFF of the turn signal, an air conditioner switch 67 for detecting ON / OFF of an air conditioner, and a brake negative pressure sensor 68 for detecting brake negative pressure are connected, and each detection signal is inputted.
[0035]
  On the output side of the ECU 30, in addition to the spark plug 7, the fuel injection valve 8, the throttle valve actuator 18, the cam phase variable mechanisms 26a and 27a, and the starter 28, an idle stop display lamp 71, an electric oil pump 72, an ATF switching valve. 73 and a hill holder solenoid valve 74 are connected to output drive signals to the devices.
[0036]
  The idle stop display lamp 71 is a lamp for indicating to the driver the implementation status of the I / S. As will be described in detail later, the engine is stopped by the I / S or the I / S is prohibited. This is a general term for lamps that indicate that the engine is restarted.
[0037]
  The electric oil pump 72 is an electric oil pump that supplies hydraulic pressure to the AT while the engine is stopped by I / S. During normal operation, the clutch inside the AT operates with a mechanical oil pump (not shown) driven directly connected to the crankshaft 6 as a hydraulic pressure supply source. Therefore, when the engine is stopped by I / S, the hydraulic pressure is reduced and the clutch is released. This causes a time loss for re-engaging the clutch after restarting the engine, and the startability deteriorates. In order to prevent this, hydraulic pressure is separately supplied to the AT by the electric oil pump 72 while the engine is stopped.
[0038]
  The ATF switching valve 73 is a switching valve that switches a passage of ATF (automatic transmission fluid) from the hydraulic supply source to the AT. During normal operation, the ATF is guided from the mechanical oil pump to the AT, and is switched from the electric oil pump 72 while the engine is stopped by I / S.
[0039]
  The hill holder solenoid valve 74 is a solenoid valve for driving an unillustrated hill holder that blocks the brake oil supply passage. During normal operation, a booster linked to the engine operates to increase the brake hydraulic pressure. However, since the booster does not operate while the engine is stopped, the brake hydraulic pressure decreases and the braking force decreases. Therefore, for example, when idle stop is performed on a slope, the vehicle may move due to insufficient braking force. In order to prevent this, the hill holder is configured to maintain the brake hydraulic pressure in a high state by blocking the brake oil supply passage by the hill holder solenoid valve 74.
[0040]
  The ECU 30 includes a throttle valve control means 31, a fuel injection valve control means 32, an ignition control means 33, an idle stop control means 34, a cam phase control means 35, a display control means 36, an AT control means 37, and a hill holder control means 38. Including.
[0041]
  The throttle valve control means 31 calculates the required opening of the throttle valve 17 from the engine opening speed based on the accelerator opening information from the accelerator opening sensor 25 and the crank angular speed information from the crank angle sensors 21 and 22. The throttle valve actuator 18 is controlled.
[0042]
  The fuel injection valve control means 32 and the ignition control means 33 determine the required fuel injection amount based on the intake air amount information from the air flow sensor 20 and the cooling water temperature information from the water temperature sensor 24 in addition to the accelerator opening information and engine speed information. And the injection timing and appropriate ignition timing are calculated and a control signal is output to the fuel injection valve 8 and the spark plug 7.
[0043]
  Feedback control is performed by the throttle valve control means 31 and the fuel injection valve control means 32 so that the engine speed becomes a predetermined target speed during idling (for example, 650 ± 50 rpm when warm) (bypassing the throttle valve 17). An ISC (idle speed control) valve that forms an intake path may be provided to control the idling speed).
[0044]
  Further, the throttle valve control means 31, the fuel injection valve control means 32, and the ignition control means 33 are controlled by an idle stop control means 34 described below in addition to the above control when I / S is performed.
[0045]
  The idle stop control unit 34 determines an execution condition of the I / S and provides information necessary for executing the I / S to each unit in the ECU 30.
[0046]
  I / S execution conditions are classified into basic stop conditions, basic restart conditions, and I / S prohibition conditions. Each condition may be set as appropriate. For example, the brake depression depth obtained from the brake sensor 62 is not less than a predetermined value, the vehicle speed obtained from the vehicle speed sensor 63 is zero, and the AT shift lever position obtained from the inhibitor switch 64 Is the non-traveling range, the parking brake switch 65 signal is ON, the blinker switch 66 signal is OFF, and the air conditioner switch 67 is OFF, the basic stop condition is established.
[0047]
  Further, for example, the brake depression depth is a predetermined value or less, the vehicle speed is a predetermined value or more, the shift lever position of the AT is the travel range, the signal of the turn signal switch 66 is ON, the air conditioner switch 67 is ON, or the brake negative pressure The basic restart condition is established when the brake negative pressure obtained from the sensor 68 (negative pressure in the booster constituting the booster that supplements the braking force) is a predetermined value or less.
[0048]
  For example, when the engine coolant temperature Tc is not more than a predetermined value (for example, Tc <60 ° C.), the monitor voltage of the battery is not more than a predetermined value, or the elapsed time since the previous restart is not more than a predetermined value, I / S prohibition The condition is met.
[0049]
  When the basic stop condition is satisfied and the I / S prohibition condition is not satisfied, the engine stop condition is finally satisfied (in this specification, this is referred to as the satisfaction of the engine stop condition). The engine is automatically stopped. That is, the fuel injection from the fuel injection valve 8 is stopped and the ignition of the spark plug 7 is stopped.
[0050]
  As control when the engine is stopped, a cylinder that is in the compression stroke when the engine is stopped (for convenience of explanation, this cylinder is assumed to be the third cylinder 3C, and hereinafter referred to as the compression stroke cylinder 3C) and a cylinder that is in the expansion stroke. (In the same way, assuming that the cylinder is the first cylinder 3A, hereinafter referred to as the expansion stroke cylinder 3A), in order to increase the resistance to the movement in the piston top dead center direction, at least the intake amount for these cylinders is increased, and in particular the expansion stroke In order to supply more intake air to the cylinder 3A, the throttle valve 17 is opened for a predetermined period during the engine stop operation period. Other injection timing retards, ignition timing retards, etc., will be described later.
[0051]
  After the engine 1 is automatically stopped in this way, when the basic restart condition or the I / S prohibition condition is satisfied, the restart condition is finally satisfied (in this specification, this is called the satisfaction of the restart condition), A restart is made. That is, the fuel injection from the fuel injection valve 8 and the ignition of the spark plug 7 are returned.
[0052]
  As the control at the time of restarting, first, the first combustion is performed on the compression stroke cylinder 3C and the engine is slightly reversed to increase the in-cylinder pressure by raising the piston of the expansion stroke cylinder 3A. Combustion is performed in the expansion stroke cylinder 3A.
[0053]
  In the present embodiment, as described above, the initial combustion in the compression stroke cylinder 3C and the combustion in the expansion stroke cylinder 3A are performed, and the combustion air remains in the cylinder of the compression stroke cylinder 3C after the initial combustion to perform compression. The first restart control mode in which re-combustion is performed when the piston 4 of the stroke cylinder 3C starts to rise and the vicinity of the top dead center is reached, and the initial combustion in the compression stroke cylinder 3C and the combustion in the expansion stroke cylinder 3A And the second restart control mode in which recombustion in the compression stroke cylinder 3C is not performed, and combustion in the expansion stroke cylinder 3A while assisting with the starter 28 without performing initial combustion in the compression stroke cylinder 3C and The third restart control mode in which the engine is started by combustion in the next compression stroke cylinder 3C is selectively executed according to the stop position of the piston 4.
[0054]
  The cam phase control means 35 outputs the phase fluctuation signals of the cam shafts 26 and 27 with respect to the crankshaft 6 to the cam phase variable mechanisms 26a and 27a, and controls the opening / closing timings of the intake valve 11 and the exhaust valve 12. During normal operation, an optimal intake / exhaust valve opening / closing timing is set according to the engine speed, and control for obtaining a high output over a wide rotation range is performed. In addition, as will be described later, during engine stop control for idling stop, control is performed to delay the closing timing of the intake valve 11 in order to suppress fluctuations in output torque.
[0055]
  The display control means 36 performs ON / OFF control of the idle stop display lamp 71 according to the execution status of the I / S. The idle stop display lamp 71 is composed of an automatic stop lamp, an idle stop prohibition lamp, and a restart lamp that are not shown. During the automatic stop of the engine due to I / S, the automatic stop lamp is turned on. When the I / S prohibition condition is satisfied, the idle stop prohibited lamp is turned on. When the engine is restarted, the restart lamp is turned on. In this way, the driver can recognize the idle stop control status.
[0056]
  The AT control means 37 outputs a switching command signal to the ATF switching valve 73 when the pressure of the hydraulic oil supplied to the automatic transmission decreases due to execution of the idle stop, and supplies the hydraulic oil supply path. Is switched from the mechanical oil pump side (not shown) driven by the engine 1 to the electric oil pump 72 side, and an operation command signal for operating the electric oil pump 72 is output from the electric oil pump 72 to the automatic transmission. The hydraulic fluid is configured to supply a predetermined pressure.
[0057]
  The hill holder control means 38 controls the hill holder by the hill holder solenoid valve 74 while the engine is stopped by the I / S.
[0058]
  Next, the operation of the apparatus of the present embodiment as described above will be described.
[0059]
  In the engine 1 which is a four-cylinder four-cycle engine, each cylinder 3 performs a cycle composed of intake, compression, expansion, and exhaust strokes with a predetermined phase difference. As shown in FIG. However, the first cylinder 3A, the third cylinder 3C, the fourth cylinder 3D, and the second cylinder 3B are sequentially performed with a phase difference of 180 ° (180 ° CA) in crank angle.
[0060]
  When a predetermined idling state that does not require the output of the engine 1 is achieved while the engine 1 is in operation, an idle stop is executed based on whether or not the engine stop condition is met.
[0061]
  When the engine stop condition is satisfied at time t1, a series of control for engine stop by idle stop is performed. In order to stop the engine, fuel supply is first stopped (fuel cut). When performing fuel cut, a fuel cut allowable rotation speed (fuel supply stop allowable rotation speed) area is provided, and the fuel cut is performed when the engine rotation speed is within the fuel cut allowable rotation speed area. ing.
[0062]
  FIG. 5 is an enlarged view of the engine speed shown in FIG. 4 from the engine stop condition satisfaction time point t1 to the fuel cut time point t2. The target rotational speed range 81 of the idle rotational speed that is feedback-controlled is set to 650 ± 50 rpm, while the fuel cut allowable rotational speed range 83 is set to 650 ± 10 rpm. That is, when the engine is idling, the engine speed fluctuates in the range of 650 ± 50 rpm, and the fuel cut is performed aiming at the moment of entering the range of 650 ± 10 rpm. As shown in FIG. 5, when the engine speed is not within the fuel cut allowable speed range 83 at the time t1 when the engine stop condition is satisfied, the fuel cut is suspended and waits. Then, fuel cut is performed at time t2 when the fuel cut allowable rotation speed region 83 is entered.
[0063]
  This is done to stop the piston 4 within a preferable range for restarting (range A in FIG. 6). When the fuel is cut in the fuel cut allowable rotation speed region 83, the piston 4 is in the preferable range. It has been confirmed that there is a high probability of stopping within. If the engine speed when the engine stop condition is satisfied is within the fuel cut allowable speed range 83, the fuel is cut immediately.
[0064]
  The description will be continued with reference to FIG. After the engine stop condition satisfaction time t1, the fuel injection timing is retarded (delayed). The injection 101 of the first cylinder 3A, the injection 105 of the fourth cylinder 3D, and the injection 111 of the second cylinder 3B (all indicated by white circles) are virtual fuel injection timings when the fuel injection timing is not retarded. Indicates. As shown, these injections are made during the intake stroke.
[0065]
  On the other hand, the injection 107 of the fourth cylinder 3D and the injection 113 of the second cylinder 3B (both indicated by black circles) indicate the fuel injection timing of the present embodiment in which the fuel injection timing is retarded. The injection 107 corresponds to the injection 105, and the injection 113 corresponds to the injection 111. As shown, these injections are made late in the compression stroke.
[0066]
  By the way, the injection timing of this embodiment corresponding to the virtual injection 101 of the first cylinder 3A is not shown. This is because the fuel injection time t2 comes immediately after the virtual injection 101 and before the retarded injection timing, so that the injection is stopped. If the fuel is actually injected at the time of the virtual injection 101, the fuel needs to be burned in the next expansion stroke (after the fuel cut) (discharging without burning will adversely affect the emission). This hinders a rapid and smooth decrease in the engine speed and causes variations in the stop position of the piston 4 when the engine is stopped. However, in this embodiment, by retarding the fuel injection timing, fuel injection corresponding to the virtual injection 101 is not performed, and the number of times of combustion after the fuel cut is reduced correspondingly.
[0067]
  By retarding the fuel injection timing in this way, the probability that the fuel cut time t2 will be before fuel injection is increased, the engine speed is decreased quickly and smoothly, and the piston 4 is stopped when the engine is stopped. It is easy to stop at the proper position.
[0068]
  In addition, after the engine stop condition is satisfied, the ignition timing is retarded in advance to reduce the generated torque in preparation for the engine stop. In this embodiment, this retard is applied to the ignition 103 of the third cylinder 3C and the ignition 109 of the fourth cylinder 3D. The retard at this time is a relatively small retard amount that does not excessively reduce the engine speed. In addition to the retard of the ignition timing, the closing timing of the intake valve 11 may be delayed or the air-fuel ratio may be increased (to the lean side) by the cam phase variable mechanism 26a. Then, the throttle valve 17 is opened by a predetermined amount as shown so that the engine speed does not decrease more than necessary.
[0069]
  When the engine speed enters the fuel cut allowable speed range 83 (see FIG. 5), the fuel is cut. The detection time of the engine speed for performing the determination (hereinafter referred to as fuel cut determination) is outside the combustion period. It is set after the stroke intermediate time of each cylinder 3. That is, the engine speed is detected after the stroke intermediate period with a relatively small rotation fluctuation, avoiding the combustion period (the first half of the stroke) where the rotation fluctuation is large. This more accurately detects the engine speed and improves the accuracy of fuel cut determination.
[0070]
  The detection time is set before the fuel injection time after retarding. Then, the fuel cut determination result based on the detection of the engine speed is reflected in the presence or absence of fuel injection immediately after. Therefore, the time from when the fuel cut determination is YES until the subsequent fuel cut is shortened. That is, the number of combustions after the fuel cut is reduced as much as possible.
[0071]
  Further, after the engine stop condition is satisfied, the rotational fluctuation range is reduced by cutting off an external load such as an air conditioner. Thereby, the detection accuracy of the engine speed for performing the fuel cut determination is further improved.
[0072]
  In the example shown in FIG. 4, the engine speed is detected with high accuracy as described above, and the fuel cut determination result is YES when the engine speed is N2 (time point t2). Therefore, the fuel supply after the fuel cut time t2 is stopped. The ignition timing is retarded in the cylinders in which combustion is performed after the fuel cut time t2. In the present embodiment, the second cylinder 3B corresponds to this. In the second cylinder 3B, the virtual fuel injection 111 is retarded, and the fuel injection 113 is performed in the latter half of the compression stroke. However, since it is slightly earlier than the fuel cut time t2, the combustion is performed after the fuel cut. The ignition 115 for the combustion is retarded relatively large so that the generation of torque due to the combustion becomes sufficiently small. In this way, the injected fuel is burned to prevent an adverse effect on the emission, and the engine speed is smoothly reduced to bring the engine to a stop.
[0073]
  Then, the fuel is cut at the fuel cut time t2, the throttle valve 17 is opened to a predetermined opening, and then the time t3 when the engine speed is reduced to a predetermined speed N3 (N3 = 500 rpm in the present embodiment) set in advance. Thus, the throttle valve 17 is controlled to be closed. Thereby, the probability that the engine stop position is within a preferable range is increased by using the pressure of air in the cylinder 3.
[0074]
  That is, during the period from the time point t2 to the time point t3, the throttle valve 17 is opened to a predetermined opening, so that the intake negative pressure temporarily decreases (intake amount increases) with some time delay, and then the intake pressure negative Although the pressure increases (intake amount decreases), the predetermined rotation speed and the like are set in advance so that the period in which the intake negative pressure temporarily decreases substantially corresponds to the period of the intake stroke of the expansion stroke cylinder 3A. . Thereby, compared with the case where the throttle valve 17 is not opened, the amount of air sucked into each cylinder 3 before the engine is stopped increases, and among them, the amount of intake air that flows into the expansion stroke cylinder 3A in particular increases.
[0075]
  When the engine is stopped, in the compression stroke cylinder 3C, as the piston 4 approaches top dead center, the air in the cylinder 3C is compressed and pressure is applied in a direction to push the piston 4 back, thereby causing the engine 1 to reverse. When the piston 4 of the compression stroke cylinder 3C is pushed back to the bottom dead center side, the piston 4 of the expansion stroke cylinder 3A moves to the top dead center side, and accordingly, the air in the cylinder 3A is compressed, The piston 4 of the expansion stroke cylinder 3A is pushed back toward the bottom dead center. In this way, the piston 4 is stopped after being vibrated to some extent. At this time, in the compression stroke and the expansion stroke, the force to push the piston 4 closer to the top dead center is larger, so the stop position of the piston 4 is the middle of the stroke. In many cases, the position is close to the portion (range A in FIG. 6).
[0076]
  Since the intake air amount is increased before the engine is stopped as described above, the force to push back the piston 4 when approaching the top dead center is increased, so that the probability that the piston 4 stops within the range A is increased. Further, if the intake amount of the expansion stroke cylinder 3A is made larger than that of the compression stroke cylinder 3C by the control of the throttle valve 17 as described above, the piston 4 in the expansion stroke cylinder 3A is within the range close to the stroke intermediate portion. However, it often stops near the bottom dead center (range A2 in FIG. 6).
[0077]
  Then, as described above, the engine speed N2 at the fuel cut time t2 is within the fuel cut allowable speed range 83, and the generated torque after the fuel cut is suppressed, so that the piston 4 can be generated with higher probability. Is easily stopped in the range A2.
[0078]
  In addition, since the engine 1 is rotated several times by inertia from the fuel cut until the engine 1 is completely stopped, the burned gas is discharged, and the inside of the cylinder becomes almost fresh even in the expansion stroke. Further, when the engine 1 is stopped, the pressure leaks immediately even in the compression stroke cylinder 3C. Therefore, after the engine is stopped, all cylinders are in a state where fresh air at substantially atmospheric pressure exists in the cylinder.
[0079]
  The throttle valve 17 may not be closed until the engine is stopped. However, since the intake amount continues to be large until the engine is stopped, the push-down force of the piston 4 due to the compression of the intake is difficult to attenuate. In some cases, the number of vibrations increases and the swing back increases when the engine stops. Therefore, it is desirable to close the throttle valve 17 at a suitable time t3 as shown in the present embodiment.
[0080]
  The stop position of the piston 4 is detected by signals from the crank angle sensors 21 and 22 as follows. FIG. 7 is a pulse signal obtained by rotating the crankshaft 6, and shows a first crank angle signal CA 1 from the crank angle sensor 21 and a second crank angle signal CA 2 from the crank angle sensor 22. FIG. 7A shows the case of normal rotation (clockwise in the state of FIG. 1), and FIG. 7B shows the case of reverse rotation. At the time of forward rotation of the engine, as shown in FIG. 7A, the second crank angle signal CA2 is generated with a phase delay of about a half pulse width with respect to the first crank angle signal CA1, so that the first crank angle signal CA1 The second crank angle signal CA2 is Low when rising, and the second crank angle signal CA2 is High when the first crank angle signal CA1 is falling. On the other hand, during reverse rotation of the engine, as shown in FIG. 7B, the second crank angle signal CA2 is generated with a phase advance of about a half pulse width with respect to the first crank angle signal CA1, so On the contrary, the second crank angle signal CA2 becomes High when the first crank angle signal CA1 rises, and the second crank angle signal CA2 becomes Low when the first crank angle signal CA1 falls. The ECU 30 detects this difference and counts the pulse signal while determining whether the crankshaft 6 is rotating forward or rotating backward. The counted value is stored as a CA counter value and is constantly updated while the engine 1 is operating. The state in which the increase or decrease in the CA counter value is lost is the stop of the engine 1, and the stop position of the piston 4 is detected based on the CA counter value at that time.
[0081]
  FIG. 8 is an accumulation flowchart of CA counter values. After the start, in step S51, the second crank angle signal CA2 is Low when the first crank angle signal CA1 rises, or the second crank angle signal CA2 becomes High when the first crank angle signal CA1 falls. If it is YES, it indicates that the engine 1 is rotating forward, so that the process proceeds to step S52 and the measured pulse number is added to the CA counter value (CA counter up). If “NO” in the step S51, it indicates that the engine 1 is reversely rotated, so that the process proceeds to the step S53 and the number of pulses measured is subtracted from the CA counter value (CA counter down).
[0082]
  FIG. 9 shows a schematic control flowchart of the ECU 30 until the engine stops in the idle stop. After the start, signals from various sensors (see FIG. 3) are read (step S1). Next, based on the signal, it is determined whether or not the engine stop condition is satisfied (step S2). If NO, the process returns. If YES, a series of control for automatic engine stop is subsequently performed. . First, an external load such as an air conditioner is cut (step S3), and the fuel injection timing is retarded (step S4). In the next step S5, the ignition timing is retarded (relatively small) in order to suppress fluctuations in the output torque (the closing timing of the intake valve 11 may be delayed or the air-fuel ratio may be set to the lean side). At the same time, the opening of the throttle valve 17 is slightly increased so that the idling speed can be maintained. Steps S3, S4 and S5 are executed (as soon as possible) in synchronization with the YES determination in step S2.
[0083]
  Subsequently, fuel cut determination is performed in step S6. That is, it is determined whether or not the engine speed is within the fuel cut allowable speed range 83 (650 ± 10 rpm). If “NO” in the step S6, the process waits until “YES”. When YES is determined in step S6, the engine speed is such that the piston 4 is easily stopped at a position suitable for restart, and the fuel supply from the fuel injection valve 8 is stopped (fuel cut) (step S7). . Further, the ignition timing is retarded (relatively large), and the fuel injected before the fuel cut is burned (step S8). Thereafter, ignition is stopped in step S9.
[0084]
  In the subsequent step S11, the throttle valve 17 is opened to reduce the intake negative pressure. Thereafter, the throttle valve 17 is closed when the engine speed becomes lower than 500 rpm (steps S13 and S15). Next, the CA counter value (see FIG. 8) during constant counting is read (step S16). In the next step S17, it is determined whether or not the engine 1 has completely stopped from the degree of change of the CA counter value. If YES, the stop position of the piston 4 determined from the CA counter value is stored (step S19). And return.
[0085]
  Next, engine restart will be described. When the basic restart condition or the I / S prohibition condition is satisfied after the engine is stopped, it is determined that the restart condition is satisfied, and control for automatically restarting the engine 1 is performed. At this time, if the stop position of the piston 4 is within a predetermined range near the middle of the stroke in the expansion stroke cylinder 3A and within the range A1 (FIG. 6) near the top dead center, the first restart control mode is executed. Is done.
[0086]
  FIG. 10 shows the stroke of each cylinder of the engine in the case of the first restart control mode and the combustion in each cylinder from the starting control start time (in accordance with the order of combustion in the figure).Circles "1", "2", "3" ...And the operation direction of the engine by each combustion is indicated by an arrow, and FIG. 11 shows the engine rotation speed, crank angle, and cylinder of the square cylinder in the case of the first restart control mode. The time change of the internal pressure and the indicated torque is shown.
[0087]
  As shown in these figures, in the case of the first restart control mode, first combustion is performed in the compression stroke cylinder 3C while the combustion air-fuel ratio is leaner than the stoichiometric air-fuel ratio (in FIG. 9)."1") Is performed, and the piston 4 of the compression stroke cylinder is pushed down to the bottom dead center side by the combustion pressure by the initial combustion (a portion in FIG. 11), and the engine 1 is driven in the reverse rotation direction. When the 3A piston 4 approaches top dead center, the air in the cylinder 3A is compressed and the in-cylinder pressure rises (portion b in FIG. 11). When the piston 4 of the expansion stroke cylinder 3A is sufficiently close to top dead center, the cylinder 3A is ignited, and the fuel previously injected into the cylinder 3A is combusted (in FIG. 10).“2”), The engine 1 is driven in the forward rotation direction by the combustion pressure (c portion in FIG. 11). Further, by injecting fuel into the compression stroke cylinder 3C at an appropriate timing, the second combustion in the cylinder 3C is performed near the top dead center of the compression stroke cylinder 3C (in FIG. 10).“3”). The engine driving force is increased by the combustion pressure (d portion in FIG. 11).
[0088]
  In this case, in the initial combustion of the compression stroke cylinder 3C, since the air-fuel ratio is lean, air remains in the cylinder 3C even after the initial combustion, so that the second combustion is possible. Since the fuel is injected and the compression is performed while the temperature in the compression stroke cylinder 3C is high due to the initial combustion, the second combustion in the cylinder 3C is performed by compression self-ignition.
[0089]
  After the second combustion is performed in this way, after reaching the compression top dead center of the cylinder (fourth cylinder 3D) that reaches the compression stroke next to the cylinder 3C, each cylinder is sequentially controlled by normal control. Combustion is performed and restart is completed.
[0090]
  At the time of restart when the stop position of the piston 4 is within a predetermined range near the middle of the stroke in the expansion stroke cylinder 3A and within the range A2 near the bottom dead center (see FIG. 6), the second restart control mode is used. Control is performed.
[0091]
  As the control in the second restart control mode, first, in the compression stroke cylinder 3C, the initial combustion (in FIG. 10) while the combustion air-fuel ratio is substantially stoichiometric or richer than that."1"(Combustion equivalent to) is performed. Then, the piston 4 of the compression stroke cylinder 3C is pushed down by the initial combustion and the engine 1 is driven in the reverse direction, and as a result, the piston 4 of the expansion stroke cylinder 3A approaches the top dead center, so that the air in the cylinder 3A is compressed. Thus, when the in-cylinder pressure rises and the piston of the expansion stroke cylinder 3A is sufficiently close to the top dead center, the cylinder 3A is ignited and the fuel previously injected into the cylinder 3A is combusted ( In FIG.“2”Is equivalent to the control in the first restart control mode. However, in the second restart control mode, after the combustion of the expansion stroke cylinder 3A, combustion occurs when the compression stroke cylinder 3C passes the top dead center (in FIG. 10).“3”Combustion is not performed, and the rotation of the engine is maintained at the inertia until the compression top dead center of the cylinder (fourth cylinder 3D) that reaches the next compression stroke is reached, and then the normal control is shifted to complete the restart. .
[0092]
  As described above, the first restart control mode and the second restart control mode are selectively used depending on the stop position of the piston 4, whereby the engine 1 is effectively restarted. This point will be described with reference to FIG.
[0093]
  FIG. 12 shows the relationship between the piston position when the engine is stopped and the required air-fuel ratio in the first combustion (for reverse rotation) of the compression stroke cylinder 3C, the air amount of the compression stroke cylinder 3C, the air amount of the expansion stroke cylinder 3A, and the generation frequency. As shown in this figure, when the engine is stopped, the piston 4 of the expansion stroke cylinder 3A approaches the top dead center (the piston 4 of the compression stroke cylinder 3C approaches the bottom dead center). As the air amount in the stroke cylinder 3C increases, the air amount in the expansion stroke cylinder 3A increases as the piston 4 in the expansion stroke cylinder 3A approaches the bottom dead center (the piston 4 in the compression stroke cylinder 3C approaches the top dead center). The amount of air in the compression stroke cylinder 3C is reduced.
[0094]
  In the initial combustion in the compression stroke cylinder 3C, the engine is reversely rotated to a predetermined position where the piston 4 of the compression stroke cylinder 3C is slightly before the bottom dead center (the piston 4 of the expansion stroke cylinder 3A is slightly before the top dead center). However, if the piston 4 of the compression stroke cylinder 3C is close to the top dead center, the amount of air in the compression stroke cylinder 3C is small and the reverse rotation to the predetermined position is performed. Since the required torque is relatively large, the required air-fuel ratio becomes rich. On the other hand, if the piston 4 of the compression stroke cylinder 3C is close to the bottom dead center, the amount of air in the compression stroke cylinder 3C is large, and the predetermined position Since the torque required for reverse rotation up to is relatively small, the required air-fuel ratio becomes lean.
[0095]
  In the expansion stroke cylinder 3A, since the amount of air increases as the piston 4 is closer to the bottom dead center, more fuel can be burned.
[0096]
  Accordingly, when the piston position of the expansion stroke cylinder 3A is within a predetermined range A2 near the bottom dead center from the middle portion (the piston position of the compression stroke cylinder 3C is near the top dead center) when the engine is stopped, the compression stroke cylinder 3C is in the initial combustion. The air-fuel ratio of the engine is made rich so as to meet the above requirements, and no combustion air remains after the first combustion, so the second combustion near the compression top dead center is not performed. A relatively large amount of fuel is injected, and after being compressed and then ignited and combusted, a relatively large torque is obtained, and further after the compression top dead center of the compression stroke cylinder 3C. The engine can be rotated until the compression top dead center of the next cylinder is exceeded, and restart can be achieved.
[0097]
  On the other hand, when the engine is stopped, the piston position of the expansion stroke cylinder 3A is in the predetermined range A1 closer to the top dead center than the intermediate portion (the piston position of the compression stroke cylinder 3C is closer to the bottom dead center), compared to the case where the piston is in the range A2. Since the amount of air in the expansion stroke cylinder 3A is small, the torque obtained by the combustion in the expansion stroke is small. However, in the compression stroke cylinder 3C, the air-fuel ratio at the time of the first combustion is made lean corresponding to the above requirement, thereby Since the surplus air remaining after the first combustion is used and the second combustion near the compression top dead center is performed, the torque for driving in the engine forward direction is supplemented, and the combustion in the expansion stroke cylinder 3A Torque sufficient to achieve restart is obtained by both of the second combustion in the compression stroke cylinder 3C.
[0098]
  By the way, in the present embodiment, when the engine is stopped as described above, the throttle valve 17 is kept in a predetermined open state for a predetermined period after the fuel supply is stopped, and the intake air amount is increased to increase the compression stroke cylinder 3C and the expansion stroke cylinder 3A. In FIG. 12, since the resistance to movement in the direction of the top dead center of the piston 4 is increased and the intake air amount of the expansion stroke cylinder 3A is increased, as shown in FIG. In most cases, the piston position at 3A is within a predetermined range A near the middle of the stroke, and within that range, it is often within the range A2 that is slightly closer to the bottom dead center. Effective restart is performed.
[0099]
  That is, when the piston stop position is too close to the top dead center side of the expansion stroke cylinder 3A (the bottom dead center side of the compression stroke cylinder 3C) with respect to the range A, a sufficient amount of movement in the engine reverse rotation direction is taken. Since the amount of air in the expansion stroke cylinder 3A is reduced, the torque obtained by the combustion in the expansion stroke cylinder 3A is reduced, and the bottom dead center side of the expansion stroke cylinder 3A (the compression stroke cylinder) If it is too close to 3C (top dead center side), the amount of air in the compression stroke cylinder 3C decreases, so that sufficient torque for engine reverse rotation cannot be obtained. On the other hand, if the piston stop position is within the above range A, the reverse rotation drive by the initial combustion in the compression stroke cylinder 3C is possible, and the combustion in the expansion stroke cylinder 3A is favorably performed and the combustion energy is reduced. In particular, if the piston stop position is in the range A2 near the bottom dead center of the expansion stroke cylinder 3A, a sufficiently large amount of air can be secured in the expansion stroke cylinder 3A. Combustion energy can be increased and startability can be improved.
[0100]
  In the rare case where the piston position when the engine is stopped is out of the above range A, or when the in-cylinder temperature decreases while the engine is stopped and the cooling water temperature Tc becomes Tc <60 ° C., the third restart The start control mode is executed and the starter 28 assists the start.
[0101]
  The specific configuration of the apparatus of the present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications can be made within the scope of the claims. For example, specific values of the target engine speed range 81 and the fuel cut allowable engine speed range 83 for the idle speed may be set as appropriate according to the engine characteristics. Further, when idling up (control for increasing the target engine speed range 81 of the idling engine speed when the engine temperature is relatively low) is performed, the fuel cut allowable engine speed area 83 is also changed accordingly. May be.
[0102]
  Only one of the fuel injection retard and the ignition timing retard after the fuel cut may be performed. However, by implementing both, it becomes easy to stop the piston 4 in an appropriate range (range A in FIG. 6, preferably range A2) with higher probability.
[0103]
  Since the external load may be cut at the fuel cut time t2, it is not always necessary to synchronize with the engine stop condition satisfaction time t1. However, by performing in synchronization with the engine stop condition establishment time t1, it is possible to effectively prevent the influence of the time lag (YES in the fuel cut determination before cutting of the external load) while performing relatively simple control. Can do.
[0104]
  In the above embodiment, when starting the engine when the piston position when the engine is stopped is within a predetermined range, the combustion is performed in the expansion stroke cylinder 3A after the initial combustion is performed in the compression stroke cylinder 3C and the engine is slightly reversed. However, the engine is not reversed due to the initial combustion in the compression stroke cylinder 3C, but the fuel is suddenly supplied to the expansion stroke cylinder 3A in the engine stopped state, and ignited after a predetermined time, thereby expanding the expansion stroke cylinder 3A. You may make it carry out combustion by first.
[0105]
【The invention's effect】
  As described above, according to the engine starting device of the present invention,In idle state,Predetermined engine stop conditionsAt a predetermined time after the establishment ofThe fuel supply is automatically stopped to stop the engine, and when the restart condition is established after the engine is stopped, the fuel is injected into the cylinder in the expansion stroke to perform ignition and combustion, and the engine is restarted. In the engine starter,During the idling operation, the idling engine speed feedback control is performed so that the actual engine speed falls within the target engine speed range of a predetermined width, and the idling engine speed feedback control is continued even after the engine stop condition is satisfied. The fuel supply stop allowable rotational speed range is set in a narrower range within the target rotational speed range of the idle rotational speed feedback control, and the idle rotational speed feedback control is executed at the predetermined time point when the fuel supply is stopped. It is the time when it is determined that the engine speed is within the fuel supply stop allowable speed rangeTherefore, without providing a special braking device or the like, it is possible to reduce variations in the stop position of the piston and to stop at an appropriate position with a higher probability. That is, by improving the restartability of the engine with a simple structure, further reduction of fuel consumption and CO2Emissions can be suppressed.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic cross-sectional view of an engine provided with a starting device according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a schematic plan view of the engine.
FIG. 3 is a schematic control block diagram of the engine.
FIG. 4 is an explanatory diagram showing a change in engine speed, throttle opening, intake pipe negative pressure, and cycle of each cylinder when the engine is stopped.
FIG. 5 is an enlarged view of the engine speed shown in FIG. 4 in the vicinity of a fuel cut.
FIG. 6 is an explanatory diagram showing setting of a range for selecting a restart control mode according to a piston position when the engine is stopped.
FIGS. 7A and 7B show crank angle signals from two crank angle sensors, where FIG. 7A shows a signal at the time of normal engine rotation, and FIG. 7B shows a signal at the time of engine reverse rotation.
FIG. 8 is a flowchart showing a process for detecting a piston position when the engine is stopped.
FIG. 9 is a flowchart showing a process for detecting a piston position when the engine is stopped.
FIG. 10 is an explanatory diagram showing the cycle and combustion operation of each cylinder when the engine is restarted.
FIG. 11 is an explanatory diagram showing changes in engine speed, crank angle, in-cylinder pressure of each cylinder, and indicated torque when the engine is restarted.
FIG. 12 is an explanatory diagram showing the relationship between the piston position when the engine is stopped and the required air-fuel ratio of the compression stroke cylinder, the air amount of the compression stroke cylinder, the air amount of the expansion stroke cylinder, and the generation frequency.
[Explanation of symbols]
    1,1a engine
    3 (3A, 3B, 3C, 3D) cylinder (1st cylinder, ..., 4th cylinder)
    4 Piston
    7 Spark plug
    8 Fuel injection valve
    11 Intake valve
    12 Exhaust valve
    15 Intake passage
    16 Exhaust passage
    17, 17a Throttle valve
    21, 22 Crank angle sensor
    26a, 27a Cam phase variable mechanism
    28 Starter
    30, 30a ECU
    31 Throttle valve control means
    32 Fuel injection valve control means
    33 Ignition control means
    81 Target speed range for idle speed
    83 Allowable speed range for fuel cut

Claims (7)

  1. アイドル運転状態にあって、所定のエンジン停止条件の成立以後の所定の時点で自動的に燃料供給を停止してエンジンを停止させるとともに、エンジン停止後における再始動条件成立時に、膨張行程にある気筒に対して燃料を噴射させて点火、燃焼を行わせ、エンジンを再始動させるエンジンの始動装置において、
    上記アイドル運転時に、実際のエンジン回転数が所定幅の目標回転数域に収まるようにアイドル回転数フィードバック制御が行われ、且つそのアイドル回転数フィードバック制御は上記エンジン停止条件が成立した後も継続され、
    上記アイドル回転数フィードバック制御の目標回転数域内のより狭い範囲に燃料供給停止許容回転数域が設定されており、
    燃料供給の停止がなされる上記所定の時点は、上記アイドル回転数フィードバック制御実行中のエンジン回転数が、上記燃料供給停止許容回転数域内にあると判定された時点である
    ことを特徴とするエンジンの始動装置。
    A cylinder that is in an idle operation state and automatically stops fuel supply at a predetermined time after the predetermined engine stop condition is satisfied to stop the engine, and is in an expansion stroke when the restart condition is satisfied after the engine is stopped. In an engine starting device for injecting fuel to cause ignition, combustion, and restarting the engine,
    During the idling operation, the idling engine speed feedback control is performed so that the actual engine speed falls within the target engine speed range of a predetermined width, and the idling engine speed feedback control is continued even after the engine stop condition is satisfied. ,
    The fuel supply stop allowable rotational speed range is set in a narrower range within the target rotational speed range of the idle rotational speed feedback control,
    The predetermined time point at which the fuel supply is stopped is a time point when it is determined that the engine speed during execution of the idle speed feedback control is within the fuel supply stop allowable speed range. Starting device.
  2. 少なくとも上記判定前に燃料の噴射がなされ、かつ上記判定後にその燃料に対する点火時期を迎える気筒では、点火後の燃焼によるトルクが低下するように点火タイミングを、上記エンジン停止条件成立後且つ上記判定前の点火タイミングに対してリタードさせる
    ことを特徴とする請求項1記載のエンジンの始動装置。
    At least in the cylinder where the fuel is injected before the determination and the ignition timing for the fuel reaches after the determination, the ignition timing is set so that the torque due to the combustion after ignition is reduced, after the engine stop condition is satisfied and before the determination. The engine starter according to claim 1 , wherein retarding is performed with respect to the ignition timing of the engine.
  3. 所定のエンジン停止条件の成立以後の所定の時点で自動的に燃料供給を停止してエンジンを停止させるとともに、エンジン停止後における再始動条件成立時に、膨張行程にある気筒に対して燃料を噴射させて点火、燃焼を行わせ、エンジンを再始動させるエンジンの始動装置において、
    燃料供給の停止がなされる上記所定の時点は、エンジン回転数が所定の燃料供給停止許容回転数域内にあると判定された時点であり、
    エンジンの燃料噴射時期は、上記エンジン停止条件成立前は吸気行程に設定されており、上記エンジン停止条件成立後且つ上記判定時までは圧縮行程に設定されている
    ことを特徴とするエンジンの始動装置。
    The fuel supply is automatically stopped at a predetermined time after the predetermined engine stop condition is satisfied to stop the engine, and fuel is injected into the cylinder in the expansion stroke when the restart condition is satisfied after the engine is stopped. In an engine starter that ignites and burns and restarts the engine,
    The predetermined time point at which the fuel supply is stopped is a time point when it is determined that the engine speed is within a predetermined fuel supply stop allowable engine speed range,
    The engine fuel injection timing is set to an intake stroke before the engine stop condition is satisfied, and is set to a compression stroke after the engine stop condition is satisfied and until the determination time. .
  4. 少なくとも上記判定前に燃料の噴射がなされ、かつ上記判定後に点火時期を迎える気筒では、点火後の燃焼によるトルクが低下するように点火タイミングを、上記エンジン停止条件成立後且つ上記判定前の点火タイミングに対してリタードさせることを特徴とする請求項3記載のエンジンの始動装置。 At least in the cylinder where fuel is injected before the determination and the ignition timing is reached after the determination, the ignition timing is set so that the torque due to combustion after ignition decreases, and the ignition timing after the engine stop condition is satisfied and before the determination. The engine starter according to claim 3 , wherein the starter is retarded .
  5. 上記判定を行うためのエンジン回転数の検出時期は、燃焼期間外の各気筒の行程中間時期以降に設定されるとともに、上記燃料噴射のリタード後の燃料噴射時期は、上記エンジン回転数の検出時期よりも後に設定されることを特徴とする請求項1乃至4のいずれか1項に記載のエンジンの始動装置。  The engine speed detection timing for making the above determination is set after the stroke intermediate time of each cylinder outside the combustion period, and the fuel injection timing after the retarded fuel injection is the engine speed detection timing. The engine starting device according to any one of claims 1 to 4, wherein the engine starting device is set later.
  6. 上記判定を行うためのエンジン回転数の検出時には、回転変動幅が小さくなるように、外部負荷をカットするように構成されていることを特徴とする請求項1乃至5のいずれか1項に記載のエンジンの始動装置。  6. The apparatus according to claim 1, wherein an external load is cut so that a rotational fluctuation range is reduced when detecting the engine speed for performing the determination. 7. Engine starter.
  7. 上記外部負荷のカットは、上記エンジン停止条件の成立と同期してなされることを特徴とする請求項6記載のエンジンの始動装置。  7. The engine starting device according to claim 6, wherein the cutting of the external load is performed in synchronization with the establishment of the engine stop condition.
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