JP4099755B2 - Start control device for internal combustion engine - Google Patents

Start control device for internal combustion engine Download PDF

Info

Publication number
JP4099755B2
JP4099755B2 JP2002189233A JP2002189233A JP4099755B2 JP 4099755 B2 JP4099755 B2 JP 4099755B2 JP 2002189233 A JP2002189233 A JP 2002189233A JP 2002189233 A JP2002189233 A JP 2002189233A JP 4099755 B2 JP4099755 B2 JP 4099755B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
expansion stroke
compression stroke
combustion
cylinder
crankshaft
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
JP2002189233A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2004028046A (en
Inventor
小久保  直樹
英次 小木曽
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Denso Corp
Original Assignee
Denso Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Denso Corp filed Critical Denso Corp
Priority to JP2002189233A priority Critical patent/JP4099755B2/en
Priority to DE2003128123 priority patent/DE10328123A1/en
Publication of JP2004028046A publication Critical patent/JP2004028046A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP4099755B2 publication Critical patent/JP4099755B2/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Images

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、内燃機関を始動する際に膨張行程にある気筒内に燃料を噴射して点火することで膨張行程燃焼を発生させてクランク軸を回転駆動する内燃機関の始動制御装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
近年、車両に搭載される内燃機関においては、燃費節減、排気エミッション低減及び低騒音化を目的として、エンジン自動停止・始動装置(いわゆるアイドリングストップ装置)を採用したものがある。このエンジン自動停止・始動装置は、例えば、運転者が車両を停車させたときにエンジンを自動的に停止し、その後、運転者が車両を発進させようとする操作(例えばアクセルペダル踏込操作等)を行ったときにスタータに通電してエンジンを自動的に再始動するようにしている。このため、停車頻度が多くなる市街地走行等では、スタータの駆動回数が多くなって、スタータやバッテリに掛かる負荷が大きくなり、スタータの故障やバッテリ上がりが発生しやすくなるおそれがある。
【0003】
この対策として、エンジンを自動始動する際に、膨張行程で停止している気筒内に燃料を噴射して点火することで膨張行程燃焼を発生させ、この膨張行程燃焼の燃焼圧力でクランク軸を回転駆動(クランキング)することでスタータを使用せずにエンジンを始動する“スタータレス始動”又はスタータの動力を補助することが提案されている。しかし、始動開始時のクランク角(エンジン始動開始位置)によっては、単に膨張行程にある気筒で燃焼を発生させただけでは、燃焼圧力が不足して始動に必要な最低限のトルク(圧縮行程にある気筒が圧縮上死点を乗り越えるのに必要なトルク)を確保できない可能性があり、スタータレス始動が困難になる可能性がある。
【0004】
そこで、特開2002−39038号公報に示すように、膨張行程燃焼を発生させる際に、圧縮行程にある気筒に設けた排気補助弁を開弁して圧縮行程にある気筒内の圧力を低下させることで始動に必要な最低トルクレベルを下げたり、或は、高圧空気供給手段より膨張行程にある気筒に高圧空気を供給して膨張行程燃焼の燃焼圧力を増大させることで、始動(又はスタータ動力の補助)に必要な最低トルク以上のトルクを発生させることが提案されている。
【0005】
また、ドイツ特許19955857号公報に示すように、エンジンを始動する際に、まず、圧縮行程で停止している気筒で圧縮行程燃焼を発生させてクランク軸を逆回転駆動し、その後、膨張行程で膨張行程燃焼を発生させてクランク軸を正回転駆動することが提案されている。この場合、圧縮行程燃焼によるクランク軸の逆回転によって膨張行程にある気筒のピストンを上死点(TDC)付近まで押し上げて当該気筒内の空気を圧縮した後に、膨張行程燃焼を発生させて膨張行程燃焼の燃焼圧力を増大させることができるので、始動(又はスタータ動力の補助)に必要な最低トルク以上のトルクを発生することができる。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、エンジンを始動する際に上述した膨張行程燃焼や圧縮行程燃焼を発生させるには、燃焼させる気筒のその時点における燃焼室容積の空気量に対して可燃空燃比となるように燃料噴射量を設定する必要がある。そこで、始動開始時のクランク角(エンジン始動開始位置)に基づいて始動開始時の燃焼室容積を算出し、この燃焼室容積の空気量に対して可燃空燃比となるように燃料噴射量を算出して噴射することが考えられるが、このようにしても、以下に述べる理由から適正な燃料噴射量にならず、実空燃比が可燃空燃比から外れて正常な燃焼を発生させることができない可能性がある。
【0007】
一般に、クランク角を検出するクランク角センサは、クランク軸が所定クランク角(例えば30℃A)回転する毎にパルス信号を出力するため、クランク角センサでは正確なクランク角を検出することができない。
【0008】
しかも、始動開始時にクランク角センサの出力を読み込んでも、始動開始時のクランク角(エンジン始動開始位置)は検出できない。これは、クランク角センサの出力パルスのカウント値に基づいて基準クランク角(気筒判別センサのパルスが発生する位置)からの相対的な回転角が判定できるだけであるためである。
【0009】
従って、始動開始時のクランク角(エンジン始動開始位置)を必要とする場合は、前回のエンジン停止時のクランク角(エンジン停止位置)をメモリに記憶して、その記憶値を次回の始動開始時のクランク角として使用することになるが、エンジン停止時には圧縮行程ある気筒のピストンが上死点(TDC)を乗り越えられずにクランク軸が逆回転することがあるため、この逆回転が発生すると、メモリに記憶したエンジン停止時(逆回転前)のクランク角と逆回転後のクランク角(始動開始時のクランク角)との間にずれが生じる。従って、前回のエンジン停止時のクランク角の記憶値をそのまま次回の始動開始時のクランク角(エンジン始動開始位置)として用いたのでは、始動開始時の燃焼室容積を精度良く算出することができず、このような燃焼室容積に基づいて算出した燃料噴射量は可燃空燃比範囲から外れてしまう可能性がある。また、圧縮行程で停止している気筒は、気筒内の空気が圧縮されて大気圧以上の圧力になっていることが多いため、大気圧を前提条件として燃料噴射量を算出すると、燃料噴射量が不足することが多く、実空燃比がリーン方向にずれて可燃空燃比範囲から外れてしまう可能性がある。
【0010】
また、上記特開2002−39038号公報に示すように、圧縮行程にある気筒内の圧力を低下させるための排気補助弁を設けたり、膨張行程にある気筒に高圧空気を供給するための高圧空気供給手段を設けた構成にすると、構成が複雑化してコストアップするという欠点もある。
【0011】
本発明はこれらの事情を考慮してなされたものであり、従ってその目的は、内燃機関を始動する際に可燃空燃比となるような燃料噴射量を精度良く算出することができない場合でも、正常な燃焼を発生させることができて、始動性を向上させることができると共に、低コスト化の要求も満たすことができる内燃機関の始動制御装置を提供することにある。
【0012】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項1に係る発明は、内燃機関の始動当初にクランク軸を逆回転駆動するように圧縮行程燃焼制御手段によって圧縮行程にある気筒内に燃料を噴射して点火することで圧縮行程燃焼を発生させ、この圧縮行程燃焼によりクランク軸を逆回転させた後に該クランク軸を正回転駆動するように膨張行程燃焼制御手段によって膨張行程にある気筒内に燃料を噴射して点火することで膨張行程燃焼を発生させる始動制御装置において、圧縮行程燃焼を発生させる際に燃料を複数回に分けて噴射する分割噴射を実行するようにしたものである。
【0013】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項1に係る発明は、内燃機関の始動当初にクランク軸を逆回転駆動するように圧縮行程燃焼制御手段によって圧縮行程にある気筒内に燃料を噴射して点火することで圧縮行程燃焼を発生させ、この圧縮行程燃焼によりクランク軸を逆回転させた後に該クランク軸を正回転駆動するように膨張行程燃焼制御手段によって膨張行程にある気筒内に燃料を噴射して点火することで膨張行程燃焼を発生させる始動制御装置において、圧縮行程燃焼を発生させる際に燃料を複数回に分けて噴射する分割噴射を実行し且つ複数回の点火を行う多重点火を実行するようにしたものである。
【0014】
この場合、請求項2のように、分割噴射の回数及び/又は積算噴射量を所定の上限ガード値で制限するようにしても良い。このようにすれば、圧縮行程気筒内に分割噴射する合計燃料噴射量を制限することができ、圧縮行程燃焼に必要な燃料噴射量を越えて過剰に燃料噴射してしまうことを防止することができる。また、圧縮行程燃焼や膨張行程燃焼を正常に発生できない場合に、スタータ始動に切り換えるときに、気筒内に残留する燃料量を制限することができ、スタータ始動時の始動性やエミッションの悪化を防止することができる。
【0015】
この場合、演算処理を簡略化するために上限ガード値を予め設定した固定値としも良いが、請求項3のように、内燃機関の温度又は冷却水温又はこれらに相関する温度情報に応じて上限ガード値を設定するようにしても良い。このようにすれば、内燃機関の温度に応じて気筒内壁等に付着する燃料量(ウェット量)が変化して圧縮行程燃焼に必要な燃料噴射量が変化しても、それに対応して適正な上限ガード値を設定することができる。
【0016】
ところで、分割噴射により気筒内の空燃比を徐々にリッチ方向に変化させて可燃空燃比範囲にしても、気筒内の空燃比が可燃空燃比範囲になっている期間に点火しなければ、正常な燃焼を発生させることができない。しかし、圧縮行程で停止している気筒の燃焼室容積は一定ではないため、分割噴射により気筒内の空燃比が可燃空燃比範囲になる期間を予測して点火時期を設定することは難しい。
【0017】
そこで、請求項1に係る発明では、圧縮行程燃焼を発生させる際に複数回の点火を行う多重点火を実行するようにしている。つまり、圧縮行程燃焼を発生させる際に分割噴射と多重点火を並行して実行すれば、分割噴射により気筒内の空燃比が可燃空燃比範囲になる期間を予測しなくても、可燃空燃比範囲になっている期間に点火して燃焼を発生させることが可能となる。しかも、分割噴射によって噴射燃料の霧化を促進しながら、多重点火によって点火プラグの発火部やその周囲の混合気を予熱してから点火することができ、より着火性を高めることができる。
【0018】
この場合、請求項のように、分割噴射の噴射周期よりも短い点火周期で多重点火を実行するようにすると良い。このようにすれば、1回の分割噴射毎に1回以上の点火を実行することができ、分割噴射により気筒内の空燃比が可燃空燃比範囲になった期間を見逃すことなく確実に点火することができる。
【0020】
また、内燃機関の始動当初に圧縮行程燃焼を発生させてクランク軸を逆回転させた後に、膨張行程燃焼を発生させてクランク軸を正回転させるシステムでは、クランク軸が十分に逆回転する前、つまり、膨張行程で停止していた気筒内の空気が十分に圧縮される前に、膨張行程燃焼を発生させると、圧縮量が不足して膨張行程燃焼の燃焼圧力を十分に増大させることができず、始動(又はスタータ動力の補助)に必要な最低限のトルクを確保できなくなる可能性がある。
【0021】
そこで、請求項のように、圧縮行程燃焼の発生によってクランク軸が逆回転したことを、膨張行程燃焼を発生させるまでに逆回転検出手段で検出し、クランク軸の逆回転開始から所定期間が経過した後又はクランク軸が所定クランク角だけ逆回転した後に膨張行程燃焼を発生させるための点火を実行するようにすると良い。このようにすれば、クランク軸が十分に逆回転して膨張行程で停止していた気筒内の空気が十分に圧縮された後に、膨張行程燃焼を発生させることができるので、膨張行程燃焼の燃焼圧力を十分に増大させることができ、始動(又はスタータ動力の補助)に必要な最低トルク以上のトルクを確実に発生することができる。
【0022】
この場合、請求項のように、クランク角センサの出力、筒内圧力、イオン電流のうちの少なくとも1つに基づいてクランク軸が逆回転したことを検出するようにすると良い。クランク軸が逆回転すると、クランク角センサの出力が変化するので、クランク角センサの出力を監視すれば、クランク軸が逆回転したことを検出することができる。また、圧縮行程燃焼が発生すると、筒内圧力や点火プラグ等を介して検出されるイオン電流が圧縮行程燃焼状態に応じて変化するので、筒内圧力やイオン電流を監視すれば、圧縮行程燃焼によってクランク軸が逆回転したことを精度良く検出することができる。
【0024】
また、上記請求項1〜の圧縮行程燃焼に対する分割噴射や多重点火に関する技術は、膨張行程燃焼に対しても適用することができる。つまり、膨張行程燃焼を発生させる際に分割噴射を実行し且つ複数回の点火を行う多重点火を実行し(請求項)、分割噴射の回数及び/又は積算噴射量を所定の上限ガード値で制限したり(請求項)、その上限ガード値を内燃機関の温度又は冷却水温又はこれらに相関する温度情報に応じて設定するようにしても良い(請求項)。また、膨張行程燃焼を発生させる際に実行する多重点火を分割噴射の噴射周期よりも短い点火周期で実行するようにしても良い(請求項10)。このようにすれば、膨張行程燃焼に対する分割噴射や多重点火についても、前述した請求項1〜の圧縮行程燃焼に対する分割噴射や多重点火の効果と同様の効果を得ることができる。
【0025】
尚、請求項10に係る発明は、内燃機関の始動当初にモータでクランク軸を逆回転させた後に膨張行程燃焼を発生させるシステムに適用しても良い。
【0026】
ところで、内燃機関の始動開始位置(始動時のクランク角)によっては、圧縮行程燃焼や膨張行程燃焼を正常に発生させることができない場合があり、そのような場合には、未燃焼ガス(HC)が排出されて排気エミッションが悪化したり、燃焼圧力が不足してクランク軸を正常に逆回転又は正回転させることができずに内燃機関の始動に失敗するという問題が発生する。
【0027】
そこで、請求項11のように、内燃機関の始動当初に圧縮行程燃焼を発生させた後に膨張行程燃焼を発生させるシステムでは、内燃機関の始動開始位置が所定クランク角範囲外にある場合に、圧縮行程燃焼制御及び膨張行程燃焼制御を禁止するようにしても良い。このようにすれば、内燃機関の始動開始位置が圧縮行程燃焼や膨張行程燃焼を正常に発生させることができる所定クランク角範囲内にあるときのみ圧縮行程燃焼制御や膨張行程燃焼制御を実行することができ、排気エミッションや始動性の悪化を未然に防止することができる。
【0028】
この場合、請求項12のように、圧縮行程燃焼制御や膨張行程燃焼制御を許可する所定クランク角範囲は、内燃機関の始動開始時に膨張行程にある気筒が上死点後60℃A〜排気バルブ開時期(例えば上死点後130℃A)となるクランク角範囲に設定することが好ましい。
【0029】
一般に、始動後に膨張行程気筒が上死点後60℃A付近を越えるまでは吸気バルブが開弁しているため、始動開始時に膨張行程気筒が上死点後60℃Aよりも進角側にある場合(圧縮行程気筒が下死点後60℃Aよりも進角側にある場合)、圧縮行程燃焼を発生させると、吸気バルブが開弁した状態で圧縮行程燃焼が発生してしまい、その圧縮行程燃焼の火炎が吸気管側に燃え広がるバックファイヤー現象が発生するおそれがある。また、始動開始時に上死点後60℃Aよりも進角側にある膨張行程気筒のピストンを上死点付近まで逆回転させても、膨張行程気筒の筒内ガスの圧縮量が不足して膨張行程燃焼の燃焼圧力を十分に増大させることができず、膨張行程燃焼による始動に失敗する可能性がある。
【0030】
一方、始動開始時に膨張行程気筒が排気バルブ開時期(例えば上死点後130℃A)よりも遅角側にある場合(圧縮行程気筒が例えば下死点後130℃Aよりも遅角側にある場合)、圧縮行程燃焼の燃焼力が弱く、クランク軸を逆回転させることができない可能性がある。また、排気バルブ開時期(例えば上死点後130℃A)よりも遅角側にある膨張行程気筒では、排気バルブが開弁して排出ガスが気筒内に逆流している可能性があり、この排出ガスが膨張行程燃焼を不安定にする原因となる。
【0031】
従って、始動開始時の膨張行程気筒が上死点後60℃A〜排気バルブ開時期となるクランク角範囲外にある場合に、圧縮行程燃焼制御や膨張行程燃焼制御を禁止するようにすれば、上述した様々な問題を解消することができる。
【0032】
【発明の実施の形態】
《実施形態(1)》
以下、本発明を例えば4気筒の筒内噴射エンジンに適用した実施形態(1)を図1乃至図5に基づいて説明する。まず、図1に基づいてエンジン制御システム全体の概略構成を説明する。筒内噴射式の内燃機関である筒内噴射式エンジン11の吸気管12の最上流部には、エアクリーナ13が設けられ、このエアクリーナ13の下流側に、ステップモータ14によって駆動されるスロットルバルブ15が設けられている。このスロットルバルブ15の開度(スロットル開度)は、スロットル開度センサ17によって検出される。
【0033】
スロットルバルブ15の下流側には、サージタンク19が設けられ、このサージタンク19に、エンジン11の各気筒に空気を導入する吸気マニホールド20が接続されている。各気筒の吸気マニホールド20内には、それぞれ第1吸気路21と第2吸気路22が仕切り形成され、これら第1吸気路21と第2吸気路22が、エンジン11の各気筒に形成された2つの吸気ポート23にそれぞれ連結されている。
【0034】
また、各気筒の第2吸気路22内には、筒内のスワール流強度やタンブル流強度を制御する気流制御弁24が配置されている。各気筒の気流制御弁24は、共通のシャフト25を介してステップモータ26に連結され、このステップモータ26に、気流制御弁24の開度を検出する気流制御弁センサ27が取り付けられている。
【0035】
エンジン11の各気筒の上部には、燃料を気筒内に直接噴射する燃料噴射弁28が取り付けられている。燃料タンク(図示せず)から燃料配管29を通して燃料デリバリパイプ30に送られてくる燃料は、各気筒の燃料噴射弁28から気筒内に直接噴射され、吸気ポート23から導入される吸入空気と混合して混合気が形成される。燃料デリバリパイプ30には、燃料圧力(燃圧)を検出する燃圧センサ31が取り付けられている。
【0036】
更に、エンジン11のシリンダヘッドには、各気筒毎に点火プラグ(図示せず)が取り付けられ、各点火プラグの火花放電によって気筒内の混合気に着火される。また、気筒判別センサ32は、特定気筒(例えば第1気筒)が吸気上死点に達したときに出力パルスを発生し、クランク角センサ33は、エンジン11のクランク軸が一定クランク角(例えば30℃A)回転する毎に出力パルスを発生する。これらの出力パルスによって、クランク角やエンジン回転速度が検出され、気筒判別が行われる。また、エンジン11には、冷却水温を検出する水温センサ34や、クランク軸を回転駆動(クランキング)してエンジン11を始動するためのスタータ42が取り付けられている。
【0037】
一方、エンジン11の各排気ポート35から排出される排出ガスが排気マニホールド36を介して1本の排気管37に合流する。この排気管37とサージタンク19との間には、排出ガスの一部を吸気系に還流させるEGR配管38が接続され、このEGR配管38の途中に、EGR量(排出ガス還流量)を制御するEGR弁39が設けられている。また、アクセルペダル40には、アクセル開度を検出するアクセルセンサ41が設けられている。
【0038】
前述した各種センサの出力は、エンジン制御回路(以下「ECU」と表記する)16に入力される。このECU16は、マイクロコンピュータを主体として構成され、内蔵されたROM(記憶媒体)に記憶された各種のエンジン制御プログラムを実行することで、エンジン運転状態に応じて燃料噴射弁28の燃料噴射量や点火プラグの点火時期を制御する。
【0039】
また、ECU16は、ROMに記憶された自動停止制御プログラム(図示せず)を実行することで、エンジン11の運転中に所定の自動停止条件が成立してエンジン停止要求が発生したとき(運転者が車両を停車させたとき)に、エンジン11を自動的に停止する。
【0040】
更に、ECU16は、ROMに記憶された図4及び図5に示す自動始動制御プログラムを実行することで、エンジン11の自動停止中に所定の自動始動条件が成立してエンジン始動要求が発生したとき(運転者が車両を発進させようとする操作を行ったとき)に、エンジン11を自動的に始動する。その際、ECU16は、スタータ42を使用せずにエンジン11を始動するスタータレス始動を次のようにして実行する。
【0041】
図2に示すように、まず、エンジン始動開始当初に圧縮行程にある気筒(以下「圧縮行程気筒」という)内に燃料を噴射して点火することで圧縮行程燃焼を発生させてクランク軸を逆回転駆動し、その後、膨張行程にある気筒(以下「膨張行程気筒」という)内に燃料を噴射して点火することで膨張行程燃焼を発生させてクランク軸を正回転駆動する。これにより、圧縮行程燃焼によりクランク軸を逆回転させて膨張行程気筒のピストンを上死点付近まで押し上げて膨張行程気筒内の空気を圧縮した後に、膨張行程燃焼を発生させて膨張行程燃焼の燃焼圧力を増大させ、始動に必要な最低トルク(少なくとも圧縮上死点を乗り越えるのに必要なトルク)以上のトルクを発生させる。
【0042】
更に、図3に示すように、圧縮行程燃焼を発生させる際には、圧縮行程気筒に対して圧縮行程分割噴射と圧縮行程多重点火を実行する。圧縮行程分割噴射では、例えば、初回噴射として燃料噴射量Q1 の1/2の量を噴射した後に、燃料噴射量Q1 の1/10の量を所定の噴射周期で繰り返し噴射することで、圧縮行程気筒内の空燃比を徐々にリッチ方向に変化させていく。一方、圧縮行程多重点火では、圧縮行程分割噴射の噴射周期よりも短い点火周期で繰り返し点火を行う。圧縮行程分割噴射と並行して圧縮行程多重点火を実行することで、圧縮行程分割噴射により圧縮行程気筒内の空燃比が徐々にリッチ方向に変化して可燃空燃比範囲になった期間を見逃すことなく確実に点火して燃焼を発生させる。
【0043】
以下、ECU16が実行する図4及び図5に示す自動始動制御プログラムの処理内容を説明する。
【0044】
図4及び図5に示す自動始動制御プログラムは、エンジン11の自動停止中に所定周期で繰り返し実行され、特許請求の範囲でいう圧縮行程燃焼制御手段及び膨張行程燃焼制御手段としての役割を果たす。本プログラムが起動されると、まず、ステップ101で、自動始動条件が成立してエンジン始動要求が発生したか否かを判定する。ここで、自動始動条件は、運転者が車両を発進させようとする操作を行うことであり、例えば、運転者がアクセルペダル40を踏み込んだとき、又は、自動変速機のシフトレンジをNレンジ(又はPレンジ)からDレンジに操作したとき等に、自動始動条件が成立する。
【0045】
もし、自動始動条件成立(エンジン始動要求有り)と判定されれば、ステップ102、103で、スタータレス始動実行条件が成立しているか否かを判定する。ここで、スタータレス始動実行条件は、例えば、次の▲1▼と▲2▼の条件を両方とも満たすことである。
▲1▼エンジン停止位置(エンジン始動開始位置)が所定クランク角範囲内(図2参照)であること(ステップ102)
▲2▼冷却水温が所定温度以上(例えば70℃以上)であること、つまり、エンジン11のクランキング抵抗が小さい暖機状態であること(ステップ103)
【0046】
ここで、▲1▼の条件について説明する。一般に、始動後に膨張行程気筒が上死点後60℃A付近を越えるまでは吸気バルブが開弁しているため、始動開始時に膨張行程気筒が上死点後60℃Aよりも進角側にある場合(圧縮行程気筒が下死点後60℃Aよりも進角側にある場合)、圧縮行程燃焼を発生させると、吸気バルブが開弁した状態で圧縮行程燃焼が発生してしまい、その圧縮行程燃焼の火炎が吸気管側に燃え広がるバックファイヤー現象が発生するおそれがある。また、始動開始時に上死点後60℃Aよりも進角側にある膨張行程気筒のピストンを上死点付近まで逆回転させても、膨張行程気筒の筒内ガスの圧縮量が不足して膨張行程燃焼の燃焼圧力を十分に増大させることができず、膨張行程燃焼による始動に失敗する可能性がある。
【0047】
一方、始動開始時に膨張行程気筒が排気バルブ開時期(例えば上死点後130℃A)よりも遅角側にある場合(圧縮行程気筒が例えば下死点後130℃Aよりも遅角側にある場合)、圧縮行程燃焼の燃焼力が弱く、クランク軸を逆回転させることができない可能性がある。また、排気バルブ開時期(例えば上死点後130℃A)よりも遅角側にある膨張行程気筒では、排気バルブが開弁して排出ガスが気筒内に逆流している可能性があり、この排出ガスが膨張行程燃焼を不安定にする原因となる。
【0048】
従って、この▲1▼の条件の判定は、所定クランク角範囲を膨張行程気筒が上死点後60℃A〜排気バルブ開時期となるクランク角範囲(図2参照)に設定して、エンジン停止中(始動開始時)の膨張行程気筒が上死点後60℃A〜排気バルブ開時期のクランク角範囲外にある場合に、スタータレス始動(圧縮行程燃焼制御及び膨張行程燃焼制御)を禁止するようにしている。このステップ102の処理が特許請求の範囲でいう禁止手段としての役割を果たす。
【0049】
上記▲1▼と▲2▼の条件を両方とも満たせば、スタータレス始動実行条件が成立するが、上記▲1▼と▲2▼の条件のうち一方でも満たさない条件があれば、スタータレス始動実行条件が不成立となる。尚、エンジン11を自動停止する際に強制的に膨張行程気筒のピストン停止位置が上記所定クランク角範囲内となるように制御しても良く、この場合には、上記▲1▼の条件を省略しても良い。
【0050】
スタータレス始動実行条件が不成立と判定された場合には、図5のステップ117に進み、スタータ42に通電してエンジン11をスタータ42の駆動力でクランキングして始動する。
【0051】
一方、上記ステップ102、103でスタータレス始動実行条件が成立していると判定された場合には、スタータレス始動を次のようにして実行する。まず、ステップ104に進み、圧縮行程気筒に噴射する燃料噴射量Q1 と膨張行程気筒に噴射する燃料噴射量Q2 を算出する。
【0052】
この場合、燃料噴射量Q1 ,Q2 の算出方法は、前回のエンジン停止時にクランク角センサ33から出力されるパルス信号から求めたエンジン停止位置(エンジン停止時のクランク角)をECU16のSRAM等の不揮発性メモリに記憶しておき、次のエンジン始動開始時に、不揮発性メモリからエンジン停止位置のデータを読み込んで、そのエンジン停止位置をエンジン始動開始位置と見なして始動開始時の圧縮行程気筒の推定燃焼室容積V1 と膨張行程気筒の推定燃焼室容積V2 を算出し、圧縮行程気筒の推定燃焼室容積V1 の空気量に対して可燃空燃比となるように燃料噴射量Q1 を算出すると共に、膨張行程気筒の推定燃焼室容積V2 の空気量に対して可燃空燃比となるように燃料噴射量Q2 を算出する。
【0053】
この後、ステップ105に進み、圧縮行程分割噴射の積算噴射量を制限するための分割噴射上限ガード値を算出する。この分割噴射上限ガード値は、冷却水温をパラメータとする分割噴射上限ガード値のマップを検索して冷却水温に応じた分割噴射上限ガード値を算出する。一般に、冷却水温はエンジン11の温度を反映するパラメータとなるため、冷却水温が高くなるほど気筒内壁等に付着する燃料量(ウェット量)が少なくなって圧縮行程燃焼に必要な燃料噴射量が少なくなる。このため、分割噴射上限ガード値のマップは、冷却水温が高くなるほど分割噴射上限ガード値が小さくなるように設定されている。尚、エンジン11の温度に相関する他のパラメータ(例えば油温等)に応じて分割噴射上限ガード値を設定するようにしても良い。
【0054】
分割噴射上限ガード値の算出後、ステップ106に進み、ECU16の不揮発性メモリに記憶されているエンジン停止位置(エンジン始動開始位置)に基づいて膨張行程気筒のピストンを上死点付近まで逆回転させるのに必要な目標逆回転クランク角を算出する。
【0055】
この後、図5のステップ107に進み、圧縮行程燃焼制御(圧縮行程多重点火及び圧縮行程分割噴射)の開始前であるか否かを判定する。圧縮行程燃焼制御の開始前であれば、ステップ108に進み、圧縮行程多重点火を開始して圧縮行程分割噴射の噴射周期よりも短い点火周期で点火を繰り返し実行する。この後、ステップ109に進み、圧縮行程分割噴射の初回噴射として燃料噴射量Q1 の1/2の量を噴射して圧縮行程分割噴射を開始した後、ステップ112に進む。
【0056】
一方、上記ステップ107で圧縮行程燃焼制御の開始後であると判定された場合には、ステップ110に進み、圧縮行程分割噴射の積算噴射量が前記ステップ105で算出した分割噴射上限ガード値以下であるか否かを判定する。その結果、圧縮行程分割噴射の積算噴射量が分割噴射上限ガード値以下であると判定されれば、ステップ111に進み、圧縮行程分割噴射の2回目以降の噴射として燃料噴射量Q1 の1/10の量を噴射した後、ステップ112に進む。これにより、圧縮行程燃焼制御開始時に、初回噴射として燃料噴射量Q1 の1/2の量を噴射した後に、燃料噴射量Q1 の1/10の量を所定の噴射周期(本プログラムの実行周期)で繰り返し噴射する圧縮行程分割噴射を実行して、圧縮行程気筒内の空燃比を徐々にリッチ方向に変化させる。
【0057】
これらのステップ107〜ステップ111の処理により圧縮行程分割噴射と並行して圧縮行程多重点火を実行することで、圧縮行程気筒内の空燃比が徐々にリッチ方向に変化して可燃空燃比範囲になった期間を見逃すことなく確実に点火して圧縮行程燃焼を発生させる。この圧縮行程燃焼の燃焼圧力によってクランク軸を逆回転駆動する。
【0058】
尚、上記ステップ110で、圧縮行程分割噴射の積算噴射量が分割噴射上限ガード値を越えたと判定された場合には、気筒内の燃料量を更に増加しても(つまり空燃比を更にリッチにしても)、圧縮行程燃焼は発生しないと判断して、ステップ117に進み、スタータ42に通電してエンジン11をスタータ42の駆動力で始動する。
【0059】
上記ステップ109又は111からステップ112に進むと、圧縮行程燃焼が発生してクランク軸が逆回転したか否かを、クランク角センサ33でパルス信号を検出したか否かによって判定する。尚、圧縮行程燃焼が発生すると、圧縮行程気筒の筒内圧力やイオン電流が変化するので、圧縮行程燃焼が発生してクランク軸が逆回転したか否かを、筒内圧力センサ等で検出した筒内圧力や点火プラグ等を介して検出したイオン電流の挙動に基づいて判定するようにしても良い。このステップ112の処理が特許請求の範囲でいう逆回転検出手段としての役割を果たす。
【0060】
ステップ112で、クランク軸が逆回転していない(圧縮行程燃焼が発生していない)と判定されれば、以降の処理を行うことなく、そのまま本プログラムを終了する。その後、圧縮行程燃焼が発生してクランク軸が逆回転した時点で、ステップ112からステップ113に進み、圧縮行程分割噴射と圧縮行程多重点火を終了する。
【0061】
この後、ステップ114に進み、クランク角センサ33の出力に基づいてクランク軸の逆回転開始からクランク軸が目標逆回転クランク角だけ逆回転したか否かを判定する。尚、クランク軸の逆回転開始からクランク軸が目標逆回転クランク角だけ逆回転するのに必要な所定時間が経過したか否かによってクランク軸が目標逆回転クランク角だけ逆回転したか否かを判定するようにしても良い。
【0062】
このステップ114でクランク軸が目標逆回転クランク角だけ逆回転したと判定された時点で、膨張行程気筒内の空気が十分に圧縮されたと判断して、ステップ115に進み、膨張行程燃焼制御を実行して、膨張行程気筒に対して多重点火を開始すると共に、燃料噴射量Q2 を一括噴射して膨張行程燃焼を発生させる。この膨張行程燃焼の燃焼圧力によってクランク軸を正回転駆動する。尚、膨張行程気筒に対する燃料噴射は、これよりも少し早いタイミングで実施するようにしても良い。
【0063】
この後、ステップ116に進み、膨張行程燃焼制御を開始してから所定時間以内にエンジン11が始動判定速度(例えば200rpm)以上に回転上昇したか否かを判定する。もし、所定時間以内にエンジン11が始動判定速度以上に回転上昇していなければ、スタータレス始動が失敗したと判断して、膨張行程気筒の多重点火を終了した後、ステップ117に進み、スタータ42に通電してエンジン11をスタータ42の駆動力で始動する。
【0064】
一方、所定時間以内にエンジン11が始動判定速度以上に回転上昇すれば、その時点で、スタータレス始動が正常に完了したと判断して、膨張行程気筒の多重点火を終了した後、本プログラムを終了する。
【0065】
以上説明した本実施形態(1)によれば、圧縮行程燃焼を発生させる際に圧縮行程分割噴射を実行するようにしたので、圧縮行程気筒内の燃料量を徐々に増加させて圧縮行程気筒内の空燃比を徐々にリッチ方向に変化させていくことができて、圧縮行程気筒内の空燃比が可燃空燃比範囲になったときに点火することで正常な燃焼を発生させることができる。このため、可燃空燃比となるような燃料噴射量を精度良く算出することができない場合でも、正常な圧縮行程燃焼を発生させることができ、始動性を向上させることができる。しかも、燃料噴射方法や点火方法を変更するだけで対応することができるので、排気補助弁、高圧空気供給手段等の新たな機構を追加する必要がなく、低コスト化の要求も満たすことができる。
【0066】
また、本実施形態(1)では、圧縮行程分割噴射の積算噴射量を分割噴射上限ガード値で制限するようにしたので、圧縮行程気筒内に分割噴射する合計燃料噴射量を制限することができ、圧縮行程燃焼に必要な燃料噴射量を越えて過剰に燃料噴射してしまうことを防止することができる。また、もし、圧縮行程燃焼を発生させることができずに、通常のスタータ始動に切り換える場合に、気筒内に残留する燃料量を制限することができ、スタータ始動時の始動性やエミッションの悪化を防止することができる。
【0067】
更に、本実施形態(1)では、エンジン11の冷却水温に応じて分割噴射上限ガード値を設定するようにしたので、エンジン11の温度を反映するパラメータである冷却水温に応じて圧縮行程燃焼に必要な燃料噴射量が変化するのに対応して適正な分割噴射上限ガード値を設定することができる。
【0068】
また、本実施形態(1)では、圧縮行程燃焼を発生させる際に圧縮行程分割噴射と圧縮行程多重点火を並行して実行するようにしたので、圧縮行程分割噴射により圧縮行程気筒内の空燃比が可燃空燃比範囲になる期間を予測しなくても、可燃空燃比範囲になっている期間に点火して燃焼を発生させることが可能となる。しかも、分割噴射によって燃料の霧化を促進しながら、多重点火によって点火プラグの発火部やその周囲の混合気を予熱してから点火することができ、より着火性を高めることができる。
【0069】
更に、本実施形態(1)では、圧縮行程分割噴射の噴射周期よりも短い点火周期で圧縮行程多重点火を実行するようにしたので、1回の分割噴射毎に1回以上の点火を実行することができ、圧縮行程分割噴射により気筒内の空燃比が可燃空燃比範囲になった期間を見逃すことなく確実に点火することができる。
【0070】
また、本実施形態(1)では、圧縮行程燃焼によるクランク軸の逆回転開始からクランク軸が目標逆回転クランク角だけ逆回転した後(又はクランク軸が目標逆回転クランク角だけ逆回転するのに必要な所定時間が経過した後)に、膨張行程燃焼を発生させるための多重点火を実行するようにしたので、クランク軸が十分に逆回転して膨張行程気筒内の空気が十分に圧縮された後に、膨張行程燃焼を発生させることができて、膨張行程燃焼の燃焼圧力を十分に増大させることができ、始動に必要な最低トルク以上のトルクを確実に発生することができる。
【0071】
《実施形態(2)》
上記実施形態(1)では、エンジン11を始動する際に圧縮行程燃焼を発生させた後に膨張行程燃焼を発生させるシステムにおいて、圧縮行程燃焼を発生させる際に圧縮行程分割噴射と圧縮行程多重点火を実行するようにしたが、図6及び図7に示す本発明の実施形態(2)では、エンジン11を始動する際に圧縮行程燃焼を行わずに膨張行程燃焼を発生させるシステムにおいて、膨張行程燃焼を発生させる際に膨張行程分割噴射と膨張行程多重点火を実行するようにしている。
【0072】
本実施形態(2)では、ECU16が図6及び図7に示す自動始動制御プログラムを実行する。本プログラムが起動されると、まず、ステップ201で、自動始動条件が成立してエンジン始動要求が有るか否かを判定し、自動始動条件成立(エンジン始動要求有り)と判定されれば、ステップ202、203で、スタータレス始動実行条件が成立しているか否かを判定する。このスタータレス始動実行条件は、上記実施形態(1)で説明したスタータレス始動実行条件と同じであり、▲1▼エンジン停止位置(エンジン始動開始位置)が所定クランク角範囲内であり、且つ▲2▼冷却水温が所定温度以上であることである。
【0073】
尚、エンジン11を自動停止する際に強制的に膨張行程気筒のピストン停止位置が上記所定クランク角範囲内となるように制御しても良く、この場合には、上記▲1▼の条件を省略しても良い。
【0074】
スタータレス始動実行条件が不成立と判定された場合には、図7のステップ214に進み、スタータ42に通電してエンジン11をスタータ42の駆動力で始動する。
【0075】
一方、上記ステップ202、203でスタータレス始動実行条件が成立したと判定された場合には、スタータレス始動を次のようにして実行する。まず、ステップ204に進み、ECU16のSRAM等の不揮発性メモリに記憶されているエンジン停止位置(エンジン始動開始位置)に基づいて膨張行程気筒の推定燃焼室容積V2 を算出し、この推定燃焼室容積V2 の空気量に対して可燃空燃比となるように燃料噴射量Q2 を算出する。
【0076】
この後、ステップ205に進み、膨張行程分割噴射の積算噴射量を制限するための分割噴射上限ガード値を算出する。この分割噴射上限ガード値は、冷却水温をパラメータとする分割噴射上限ガード値のマップを検索して冷却水温に応じた分割噴射上限ガード値を算出する。尚、エンジン11の温度に相関する他のパラメータ(例えば油温等)に応じて分割噴射上限ガード値を設定するようにしても良い。
【0077】
この後、図7のステップ206に進み、膨張行程燃焼制御(膨張行程多重点火及び膨張行程分割噴射)の開始前であるか否かを判定する。膨張行程燃焼制御の開始前であれば、ステップ207に進み、膨張行程多重点火を開始して膨張行程分割噴射の噴射周期よりも短い点火周期で繰り返し点火を行う。この後、ステップ208に進み、膨張行程分割噴射の初回噴射として燃料噴射量Q2 の1/2の量を噴射して膨張行程分割噴射を開始した後、ステップ211に進む。
【0078】
一方、上記ステップ206で膨張行程燃焼制御の開始後であると判定された場合には、ステップ209に進み、膨張行程分割噴射の積算噴射量が前記ステップ205で算出した分割噴射上限ガード値以下であるか否かを判定する。その結果、膨張行程分割噴射の積算噴射量が分割噴射上限ガード値以下であると判定されれば、ステップ210に進み、膨張行程分割噴射の2回目以降の噴射として燃料噴射量Q2 の1/10の量を噴射した後、ステップ211に進む。これにより、膨張行程燃焼制御開始時に、初回噴射として燃料噴射量Q2 の1/2の量を噴射した後に、燃料噴射量Q2 の1/10の量を所定の噴射周期(本プログラムの実行周期)で繰り返し噴射する膨張行程分割噴射を実行して、膨張行程気筒内の空燃比を徐々にリッチ方向に変化させる。
【0079】
これらのステップ206〜ステップ210の処理により膨張行程分割噴射と並行して膨張行程多重点火を実行することで、膨張行程気筒内の空燃比が徐々にリッチ方向に変化して可燃空燃比範囲になった期間を見逃すことなく確実に点火して膨張行程燃焼を発生させる。
【0080】
尚、上記ステップ209で、膨張行程分割噴射の積算噴射量が分割噴射上限ガード値を越えたと判定された場合には、気筒内の燃料量を更に増加しても(つまり空燃比を更にリッチにしても)、膨張行程燃焼は発生しないと判断して、ステップ214に進み、スタータ42に通電してエンジン11をスタータ42の駆動力で始動する。
【0081】
上記ステップ208又はステップ210からステップ211に進むと、膨張行程燃焼が発生してクランク軸が回転したか否かを、クランク角センサ33でパルス信号を検出したか否かによって判定する。尚、膨張行程燃焼が発生してクランク軸が回転したか否かを、筒内圧力センサ等で検出した筒内圧力や点火プラグ等を介して検出したイオン電流の挙動に基づいて判定するようにしても良い。
【0082】
ステップ211で、クランク軸が回転していない(膨張行程燃焼が発生していない)と判定されれば、以降の処理を行うことなく、そのまま本プログラムを終了する。その後、膨張行程燃焼が発生してクランク軸が回転したと判定された時点で、ステップ211からステップ212に進み、膨張行程分割噴射と膨張行程多重点火を終了する。
【0083】
この後、ステップ213に進み、膨張行程燃焼制御を開始してから所定時間以内にエンジン11が始動判定速度(例えば200rpm)以上に回転上昇したか否かを判定する。もし、所定時間以内にエンジン11が始動判定速度以上に回転上昇していなければ、スタータレス始動が失敗したと判断して、ステップ214に進み、スタータ42に通電してエンジン11をスタータ42の駆動力で始動する。
【0084】
一方、所定時間以内にエンジン11が始動判定速度以上に回転上昇すれば、その時点で、スタータレス始動が正常に完了したと判断して、そのまま本プログラムを終了する。
【0085】
以上説明した本実施形態(2)では、膨張行程燃焼を発生させる際に膨張行程分割噴射と膨張行程多重点火を実行するようにしたので、圧縮行程燃焼に対して分割噴射と多重点火を実行した前記実施形態(1)の分割噴射と多重点火の効果と同様の効果を得ることができる。
【0086】
尚、本実施形態(2)では、エンジン11を始動する際に圧縮行程燃焼を行わずに膨張行程燃焼を発生させるシステムにおいて、膨張行程燃焼を発生させる際に膨張行程分割噴射と膨張行程多重点火を実行するようにしたが、エンジン11を始動する際に圧縮行程燃焼を発生させた後に膨張行程燃焼を発生させるシステムにおいて、膨張行程燃焼を発生させる際に膨張行程分割噴射と膨張行程多重点火を実行するようにしても良い。
【0087】
また、圧縮行程燃焼や膨張行程燃焼を発生させる際に、必ずしも分割噴射を行う必要はなく、燃料の一括噴射と多重点火を組み合わせて実行するようにしても良い。燃料を一括噴射する場合でも、気筒内に噴射された燃料が霧化して気筒内の空燃比が可燃空燃比範囲になったときに点火する必要があるので、多重点火を実行すれば、燃料の霧化時間を考慮しなくても、可燃空燃比範囲になっている期間に点火して正常な燃焼を発生させることができる。しかも、分割噴射による燃料の霧化促進効果や多重点火による予熱効果によって、より着火性を高めることができる。
【0088】
また、上記各実施形態(1),(2)では、圧縮行程分割噴射や膨張行程分割噴射の積算噴射量を制限するための分割噴射上限ガード値を冷却水温等に応じて設定するようにしたが、演算処理の簡略化するために分割噴射上限ガード値を予め設定した固定値としても良い。
【0089】
また、圧縮行程分割噴射や膨張行程分割噴射の噴射回数を上限ガード値で制限するようにしても良い。
【0090】
《実施形態(3)》
上記実施形態(1)では、エンジン11を自動始動する際に、圧縮行程燃焼を発生させてクランク軸を逆回転させた後に、膨張行程燃焼を発生させてクランク軸を正回転させるようにしたが、図8及び図9に示す本発明の実施形態(3)では、エンジン11を自動始動する際に、スタータ42のモータ42aを逆回転させてクランク軸を逆回転させた後に、膨張行程燃焼を発生させてクランク軸を正回転させるようにしている。
【0091】
本実施形態(3)では、図8に示すように、ECU16がスタータ42に出力する回転方向制御信号を正回転側と逆回転側との間で切り換えることで、例えば、スタータモータ42aへの通電方向を切り換えるスイッチを正方向側と逆方向側との間で切り換えるようになっている。そして、回転方向制御信号を正回転側に切り換えた状態で、スタータ駆動信号をスタータ42に出力して通電すると、スタータモータ42aが正回転する。一方、回転方向制御信号を逆回転側に切り換えた状態で、スタータ駆動信号をスタータ42に出力して通電すると、スタータモータ42aが逆回転転する。
【0092】
本実施形態(3)では、ECU16が図9に示す自動始動制御プログラムを実行する。本プログラムが起動されると、まず、ステップ301で、自動始動条件が成立してエンジン始動要求が有るか否かを判定し、自動始動条件成立(エンジン始動要求有り)と判定されれば、ステップ302、303で、セミスタータレス始動実行条件が成立しているか否かを判定する。このセミスタータレス始動実行条件は、上記実施形態(1)で説明したスタータレス始動実行条件と同じであり、▲1▼エンジン停止位置(エンジン始動開始位置)が所定クランク角範囲内であり、且つ▲2▼冷却水温が所定温度以上であることである。尚、エンジン11を自動停止する際に強制的に膨張行程気筒のピストン停止位置が上記所定クランク角範囲内となるように制御しても良く、この場合には、上記▲1▼の条件を省略しても良い。
【0093】
セミスタータレス始動実行条件が不成立と判定された場合には、ステップ310に進み、回転方向制御信号を正回転側に切り換えた状態で、スタータ駆動信号をスタータ42に出力して通電し、スタータモータ42aを正回転させる。これにより、スタータ42の駆動力でクランク軸を正回転駆動(クランキング)してエンジン11を始動する。
【0094】
一方、上記ステップ302、303でセミスタータレス始動実行条件が成立していると判定された場合には、セミスタータレス始動を次のようにして実行する。まず、ステップ304に進み、ECU16のSRAM等の不揮発性メモリに記憶されているエンジン停止位置(エンジン始動開始位置)に基づいて膨張行程気筒の推定燃焼室容積V2 を算出し、この推定燃焼室容積V2 の空気量に対して可燃空燃比となるように燃料噴射量Q2 を算出する。
【0095】
この後、ステップ305に進み、現在のクランク角停止位置に基づいて膨張行程気筒のピストンを上死点付近まで逆回転させるのに必要な目標逆回転クランク角を算出する。
【0096】
この後、ステップ306に進み、回転方向制御信号を逆回転側に切り換えた状態で、スタータ駆動信号をスタータ42に出力して通電し、スタータモータ42aを逆回転させる。これにより、スタータ42の駆動力でクランク軸を逆回転駆動する。このステップ306の処理が特許請求の範囲でいう逆回転制御手段としての役割を果たす。
【0097】
この後、ステップ307に進み、クランク軸の逆回転開始からクランク軸が目標逆回転クランク角だけ逆回転したか否かを判定する。このステップ307でクランク軸が目標逆回転クランク角だけ逆回転したと判定された時点で、膨張行程気筒内の空気が十分に圧縮されたと判断して、ステップ308に進み、膨張行程燃焼制御を実行して、膨張行程気筒に対して多重点火を開始すると共に燃料噴射量Q2 を一括噴射して膨張行程燃焼を発生させる。この膨張行程燃焼の燃焼圧力によりクランク軸を正回転駆動する。尚、膨張行程気筒に対する燃料噴射は、これよりも少し早いタイミングで実施するようにしても良い。
【0098】
この後、ステップ309に進み、膨張行程燃焼制御を開始してから所定時間以内にエンジン11が始動判定速度(例えば200rpm)以上に回転上昇したか否かを判定する。もし、所定時間以内にエンジン11が始動判定速度以上に回転上昇していなければ、セミスタータレス始動が失敗したと判断して、膨張行程気筒への多重点火を終了した後、ステップ310に進み、スタータ42の駆動力でクランク軸を正回転駆動(クランキング)してエンジン11を始動する。
【0099】
一方、所定時間以内にエンジン11が始動判定速度以上に回転上昇すれば、その時点で、セミスタータレス始動が正常に完了したと判断して、膨張行程気筒への多重点火を終了した後、本プログラムを終了する。
【0100】
以上説明した本実施形態(3)では、スタータモータ42aを逆回転させてクランク軸を逆回転駆動することによって膨張行程気筒内の空気を圧縮した後に、膨張行程燃焼を発生させて膨張行程燃焼の燃焼圧力を増大させることができるので、膨張行程燃焼により始動に必要な最低トルク以上のトルクを安定して発生することができる。
【0101】
また、本実施形態(3)では、スタータモータ42aでクランク軸を僅かなクランク角(180℃Aよりも小さいクランク角)だけ逆回転させるだけなので、スタータ42によるエンジン始動に比べてスタータ42やバッテリに掛かる負担を大幅に軽減することができる。
【0102】
尚、本実施形態(3)では、スタータモータ42aでクランク軸を逆回転駆動するようにしたが、逆回転駆動専用のモータを設けるようにしても良い。
【0103】
また、上記各実施形態(1)〜(3)では、エンジン11を自動始動する際に圧縮行程燃焼や膨張行程燃焼を発生させてエンジン11を始動するシステムに本発明を適用したが、イグニッションスイッチの操作によりエンジン11を手動始動する際に、圧縮行程燃焼や膨張行程燃焼を発生させてエンジン11を始動するシステムに本発明を適用しても良い。
【0104】
また、上記各実施形態(1)〜(3)では、始動時のクランク軸の正回転駆動(クランキング)を膨張行程燃焼の燃焼圧力のみによって行うようにしたが、始動時にスタータ等の始動装置を同時に作動させ、その始動装置のクランキング力を膨張行程燃焼の燃焼圧力によって補助するようにしても良い。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施形態(1)におけるエンジン制御システム全体の概略構成図
【図2】実施形態(1)のスタータレス始動制御を説明するための図
【図3】実施形態(1)の分割噴射と多重点火を説明するためのタイムチャート
【図4】実施形態(1)の自動始動制御プログラムの処理の流れを示すフローチャート(その1)
【図5】実施形態(1)の自動始動制御プログラムの処理の流れを示すフローチャート(その2)
【図6】実施形態(2)の自動始動制御プログラムの処理の流れを示すフローチャート(その1)
【図7】実施形態(2)の自動始動制御プログラムの処理の流れを示すフローチャート(その2)
【図8】実施形態(3)におけるエンジン制御システム全体の概略構成図
【図9】実施形態(3)の自動始動制御プログラムの処理の流れを示すフローチャート
【符号の説明】
11…エンジン(内燃機関)、12…吸気管、15…スロットルバルブ、16…ECU(圧縮行程燃焼制御手段,膨張行程燃焼制御手段,逆回転検出手段,禁止手段,逆回転制御手段)、28…燃料噴射弁、33…クランク角センサ、34…水温センサ、37…排気管、42…スタータ、42a…モータ。
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a start control device for an internal combustion engine that rotates and drives a crankshaft by generating expansion stroke combustion by injecting and igniting fuel into a cylinder in an expansion stroke when starting the internal combustion engine. .
[0002]
[Prior art]
In recent years, some internal combustion engines mounted on vehicles employ an engine automatic stop / start device (so-called idling stop device) for the purpose of reducing fuel consumption, reducing exhaust emissions, and reducing noise. This automatic engine stop / start device, for example, automatically stops the engine when the driver stops the vehicle, and then the driver tries to start the vehicle (for example, accelerator pedal depression operation). When starting, the starter is energized and the engine is automatically restarted. For this reason, when driving in an urban area where the frequency of stopping is high, the number of times the starter is driven increases, and the load applied to the starter and the battery increases.
[0003]
As a countermeasure, when the engine is automatically started, fuel is injected into the cylinder stopped in the expansion stroke and ignited to generate expansion stroke combustion, and the crankshaft is rotated by the combustion pressure of the expansion stroke combustion. It has been proposed to start the engine without using a starter by driving (cranking) or to assist the power of the starter. However, depending on the crank angle at the start of the engine (engine start start position), if combustion is simply generated in the cylinder in the expansion stroke, the combustion pressure is insufficient and the minimum torque required for the start (in the compression stroke) (Torque required for a cylinder to overcome compression top dead center) may not be ensured, and starterless starting may be difficult.
[0004]
Therefore, as shown in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2002-39038, when the expansion stroke combustion is generated, the exhaust auxiliary valve provided in the cylinder in the compression stroke is opened to reduce the pressure in the cylinder in the compression stroke. By reducing the minimum torque level required for starting, or by increasing the combustion pressure of the expansion stroke combustion by supplying high pressure air to the cylinder in the expansion stroke from the high pressure air supply means, It has been proposed to generate a torque that is equal to or greater than the minimum torque required for assistance.
[0005]
Further, as shown in German Patent No. 199595587, when starting the engine, first, the compression stroke combustion is generated in the cylinder stopped in the compression stroke to drive the crankshaft in the reverse rotation, and then the expansion stroke is performed. It has been proposed that the crankshaft is driven to rotate forward by generating expansion stroke combustion. In this case, after the piston of the cylinder in the expansion stroke is pushed up to near the top dead center (TDC) by the reverse rotation of the crankshaft by the compression stroke combustion, the air in the cylinder is compressed, and then the expansion stroke combustion is generated to generate the expansion stroke. Since the combustion pressure of combustion can be increased, a torque greater than the minimum torque required for starting (or assisting starter power) can be generated.
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
By the way, in order to generate the above-described expansion stroke combustion and compression stroke combustion when starting the engine, the fuel injection amount is set so that the combustible air-fuel ratio becomes the combustible air-fuel ratio with respect to the air amount of the combustion chamber volume of the cylinder to be burned at that time. Must be set. Therefore, the combustion chamber volume at the start of the start is calculated based on the crank angle at the start of the start (engine start start position), and the fuel injection amount is calculated so that the combustible air-fuel ratio becomes the air amount of the combustion chamber volume. However, even in this case, the fuel injection amount may not be appropriate for the reason described below, and the actual air-fuel ratio may deviate from the combustible air-fuel ratio and normal combustion may not be generated. There is sex.
[0007]
In general, a crank angle sensor that detects a crank angle outputs a pulse signal every time a crankshaft rotates a predetermined crank angle (for example, 30 ° C. A), and therefore the crank angle sensor cannot detect an accurate crank angle.
[0008]
Moreover, even if the output of the crank angle sensor is read at the start of the start, the crank angle at the start of the start (engine start start position) cannot be detected. This is because the relative rotation angle from the reference crank angle (position where the pulse of the cylinder discrimination sensor is generated) can only be determined based on the count value of the output pulse of the crank angle sensor.
[0009]
Accordingly, when the crank angle at the start of engine (engine start start position) is required, the crank angle (engine stop position) at the previous engine stop is stored in the memory, and the stored value is stored at the next start of start. It is used as the crank angle of the engine, but when the engine is stopped, the compression stroke In Since the crankshaft may reversely rotate without the piston of a cylinder getting over the top dead center (TDC), if this reverse rotation occurs, the crank angle stored in the memory (before reverse rotation) Deviation occurs between the crank angle after reverse rotation (the crank angle at the start of starting). Therefore, if the stored value of the crank angle at the previous engine stop is used as it is as the crank angle at the start of the next start (engine start start position), the combustion chamber volume at the start of the start can be accurately calculated. However, there is a possibility that the fuel injection amount calculated based on such a combustion chamber volume is out of the combustible air-fuel ratio range. In addition, in a cylinder stopped in the compression stroke, air in the cylinder is often compressed to a pressure equal to or higher than the atmospheric pressure. Therefore, if the fuel injection amount is calculated on the basis of the atmospheric pressure, the fuel injection amount In many cases, the actual air-fuel ratio deviates in the lean direction and falls out of the combustible air-fuel ratio range.
[0010]
Further, as shown in the above-mentioned Japanese Patent Application Laid-Open No. 2002-39038, a high-pressure air is provided for providing an exhaust auxiliary valve for reducing the pressure in the cylinder in the compression stroke or supplying high-pressure air to the cylinder in the expansion stroke. If the supply means is provided, there is a disadvantage that the structure is complicated and the cost is increased.
[0011]
The present invention has been made in consideration of these circumstances, and therefore, the object of the present invention is normal even when the amount of fuel injection that gives a combustible air-fuel ratio when starting the internal combustion engine cannot be accurately calculated. It is an object of the present invention to provide a start control device for an internal combustion engine that can generate proper combustion, improve startability, and satisfy the demand for cost reduction.
[0012]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, the invention according to claim 1 ignites by injecting fuel into the cylinder in the compression stroke by the compression stroke combustion control means so that the crankshaft is driven in reverse rotation at the beginning of the internal combustion engine. In this way, compression stroke combustion is generated, and after the crankshaft is reversely rotated by this compression stroke combustion, fuel is injected into the cylinder in the expansion stroke by the expansion stroke combustion control means so that the crankshaft is driven to rotate forward. In the start-up control device that generates the expansion stroke combustion by igniting, the split injection is executed to inject the fuel into a plurality of times when the compression stroke combustion is generated.
[0013]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, the invention according to claim 1 ignites by injecting fuel into the cylinder in the compression stroke by the compression stroke combustion control means so that the crankshaft is driven in reverse rotation at the beginning of the internal combustion engine. In this way, compression stroke combustion is generated, and after the crankshaft is reversely rotated by this compression stroke combustion, fuel is injected into the cylinder in the expansion stroke by the expansion stroke combustion control means so that the crankshaft is driven to rotate forward. In the start-up control device that generates the expansion stroke combustion by igniting, the split injection is performed to inject the fuel into a plurality of times when generating the compression stroke combustion. And performing multiple ignition to perform multiple times of ignition It is what I did.
[0014]
In this case, as in claim 2, the number of divided injections and / or the integrated injection amount may be limited by a predetermined upper limit guard value. In this way, the total fuel injection amount divided and injected into the compression stroke cylinder can be limited, and it is possible to prevent excessive fuel injection beyond the fuel injection amount necessary for compression stroke combustion. it can. In addition, when compression stroke combustion or expansion stroke combustion cannot be generated normally, the amount of fuel remaining in the cylinder can be limited when switching to starter start, preventing startability and emission deterioration during starter start. can do.
[0015]
In this case, the upper guard value may be set to a fixed value in order to simplify the arithmetic processing. However, as described in claim 3, the upper limit guard value may be set according to the temperature of the internal combustion engine, the coolant temperature, or temperature information correlated therewith. A guard value may be set. In this way, even if the fuel amount (wet amount) adhering to the cylinder inner wall or the like changes according to the temperature of the internal combustion engine and the fuel injection amount required for the compression stroke combustion changes, the fuel injection amount appropriate for the change is appropriate. An upper guard value can be set.
[0016]
By the way, even if the air-fuel ratio in the cylinder is gradually changed to the rich direction by split injection to make it into the combustible air-fuel ratio range, it is normal if ignition is not performed during the period when the air-fuel ratio in the cylinder is in the combustible air-fuel ratio range. Inability to generate combustion. However, since the combustion chamber volume of the cylinder stopped in the compression stroke is not constant, it is difficult to set the ignition timing by predicting the period during which the air-fuel ratio in the cylinder is in the combustible air-fuel ratio range by split injection.
[0017]
Therefore, the claim Invention 1 Then, when the compression stroke combustion is generated, multiple ignition is performed to perform multiple times of ignition. is doing . In other words, if split injection and multiple ignition are executed in parallel when generating the compression stroke combustion, the combustible air-fuel ratio can be determined without predicting the period during which the air-fuel ratio in the cylinder is in the combustible air-fuel ratio range by split injection. It is possible to ignite and generate combustion during the range. Moreover, while the atomization of the injected fuel is promoted by split injection, ignition can be performed after preheating the ignition portion of the spark plug and the air-fuel mixture around it by multiple ignition, and the ignitability can be further improved.
[0018]
In this case, the claim 4 As described above, it is preferable to execute the multiple ignition with an ignition cycle shorter than the injection cycle of the divided injection. In this way, one or more ignitions can be executed for each divided injection, and ignition is ensured without missing the period when the air-fuel ratio in the cylinder is in the combustible air-fuel ratio range due to the divided injection. be able to.
[0020]
Further, in a system in which the compression shaft combustion is generated at the beginning of the internal combustion engine and the crankshaft is reversely rotated, and then the expansion shaft combustion is generated and the crankshaft is normally rotated, before the crankshaft is sufficiently reversely rotated, That is, if the expansion stroke combustion is generated before the air in the cylinder that has been stopped in the expansion stroke is sufficiently compressed, the compression pressure is insufficient and the combustion pressure of the expansion stroke combustion can be sufficiently increased. Therefore, there is a possibility that the minimum torque necessary for starting (or assisting starter power) cannot be secured.
[0021]
Therefore, the claim 5 As shown in the figure, the reverse rotation of the crankshaft was caused by the occurrence of compression stroke combustion. Until the expansion stroke combustion occurs It is preferable that detection is performed by the reverse rotation detection means, and ignition is performed to generate expansion stroke combustion after a predetermined period has elapsed from the start of reverse rotation of the crankshaft or after the crankshaft has been reversely rotated by a predetermined crank angle. In this way, after the crankshaft is sufficiently reversely rotated and the air in the cylinder that has been stopped in the expansion stroke is sufficiently compressed, the expansion stroke combustion can be generated. The pressure can be increased sufficiently, and a torque exceeding the minimum torque required for starting (or assisting the starter power) can be reliably generated.
[0022]
In this case, the claim 6 As described above, it is preferable to detect the reverse rotation of the crankshaft based on at least one of the output of the crank angle sensor, the in-cylinder pressure, and the ion current. When the crankshaft rotates in the reverse direction, the output of the crank angle sensor changes. Therefore, by monitoring the output of the crank angle sensor, it is possible to detect the reverse rotation of the crankshaft. In addition, when compression stroke combustion occurs, the ionic current detected via the in-cylinder pressure and the spark plug changes according to the compression stroke combustion state. Therefore, if the in-cylinder pressure and ionic current are monitored, the compression stroke combustion Thus, it is possible to accurately detect that the crankshaft is reversely rotated.
[0024]
Also, the above claims 1 to 4 The techniques relating to split injection and multiple ignition for the compression stroke combustion can be applied to the expansion stroke combustion. In other words, split injection is performed when the expansion stroke combustion is generated. In addition, multiple ignition is performed to perform multiple times of ignition. (Claims 7 ), Limiting the number of divided injections and / or the integrated injection amount with a predetermined upper limit guard value (claims) 8 The upper guard value may be set in accordance with the temperature of the internal combustion engine or the coolant temperature or temperature information correlated therewith (claim). 9 ). Also, when generating expansion stroke combustion Execute Multiple ignition may be executed with an ignition cycle shorter than the injection cycle of the split injection. 10 ). In this way, the split injection and multiple ignition for the expansion stroke combustion are also described above. 4 The effect similar to the effect of the divided injection and the multiple ignition for the compression stroke combustion can be obtained.
[0025]
Claims 7 ~ 10 The invention according to the present invention may be applied to a system that generates expansion stroke combustion after the crankshaft is reversely rotated by a motor at the beginning of the internal combustion engine.
[0026]
By the way, depending on the starting start position of the internal combustion engine (crank angle at the time of starting), there is a case where the compression stroke combustion and the expansion stroke combustion cannot be normally generated. In such a case, the unburned gas (HC) As a result, the exhaust emission is deteriorated and the combustion pressure is insufficient, so that the crankshaft cannot be normally rotated reversely or normally and the internal combustion engine fails to start.
[0027]
Therefore , Contract Claim 11 As described above, in the system in which the expansion stroke combustion is generated after the compression stroke combustion is generated at the start of the internal combustion engine, the compression stroke combustion control and the expansion are performed when the start start position of the internal combustion engine is outside the predetermined crank angle range. You may make it prohibit stroke combustion control. In this way, the compression stroke combustion control and the expansion stroke combustion control are executed only when the start position of the internal combustion engine is within a predetermined crank angle range in which the compression stroke combustion and the expansion stroke combustion can be normally generated. It is possible to prevent exhaust emission and startability from deteriorating.
[0028]
In this case, the claim 12 As described above, the predetermined crank angle range for permitting the compression stroke combustion control and the expansion stroke combustion control is such that the cylinder in the expansion stroke at the start of the start of the internal combustion engine has a temperature range from 60 ° C. A to the exhaust valve opening timing (for example, top dead center). It is preferable to set the crank angle range to 130 ° C. A) after the point.
[0029]
In general, after the start-up, the intake valve is opened until the expansion stroke cylinder exceeds about 60 ° C. after top dead center. Therefore, at the start of start-up, the expansion stroke cylinder is more advanced than 60 ° C. after top dead center. In some cases (when the compression stroke cylinder is on the more advanced side than 60 ° C. after bottom dead center), if the compression stroke combustion is generated, the compression stroke combustion occurs with the intake valve opened, There is a risk of a backfire phenomenon in which the compression stroke combustion flame spreads to the intake pipe side. In addition, even if the piston of the expansion stroke cylinder, which is on the advance side from 60 ° C. after the top dead center at the start of starting, is reversely rotated to the vicinity of the top dead center, the compression amount of the cylinder gas in the expansion stroke cylinder is insufficient. There is a possibility that the combustion pressure of the expansion stroke combustion cannot be increased sufficiently and the start-up by the expansion stroke combustion may fail.
[0030]
On the other hand, when the expansion stroke cylinder is at the retarded side relative to the exhaust valve opening timing (for example, 130 ° C. after top dead center) at the start of starting (the compression stroke cylinder is at the retarded side relative to, for example, 130 ° A after bottom dead center) In some cases, the combustion power of the compression stroke combustion is weak, and the crankshaft may not be able to reversely rotate. Further, in the expansion stroke cylinder that is retarded from the exhaust valve opening timing (for example, 130 ° C. after top dead center), there is a possibility that the exhaust valve opens and the exhaust gas flows back into the cylinder. This exhaust gas causes the expansion stroke combustion to become unstable.
[0031]
Accordingly, if the expansion stroke cylinder at the start of start is outside the crank angle range from 60 ° C. A to the exhaust valve opening timing after top dead center, the compression stroke combustion control and the expansion stroke combustion control are prohibited. Various problems described above can be solved.
[0032]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
<< Embodiment (1) >>
Hereinafter, an embodiment (1) in which the present invention is applied to, for example, a four-cylinder in-cylinder injection engine will be described with reference to FIGS. First, a schematic configuration of the entire engine control system will be described with reference to FIG. An air cleaner 13 is provided at the most upstream portion of the intake pipe 12 of the direct injection engine 11 which is an internal combustion engine of the direct injection type, and a throttle valve 15 driven by a step motor 14 on the downstream side of the air cleaner 13. Is provided. The opening of the throttle valve 15 (throttle opening) is detected by a throttle opening sensor 17.
[0033]
A surge tank 19 is provided on the downstream side of the throttle valve 15, and an intake manifold 20 that introduces air into each cylinder of the engine 11 is connected to the surge tank 19. A first intake passage 21 and a second intake passage 22 are respectively formed in the intake manifold 20 of each cylinder, and the first intake passage 21 and the second intake passage 22 are formed in each cylinder of the engine 11. The two intake ports 23 are connected to each other.
[0034]
An airflow control valve 24 for controlling the swirl flow strength and the tumble flow strength in the cylinder is disposed in the second intake passage 22 of each cylinder. The airflow control valve 24 of each cylinder is connected to a step motor 26 via a common shaft 25, and an airflow control valve sensor 27 that detects the opening degree of the airflow control valve 24 is attached to the step motor 26.
[0035]
A fuel injection valve 28 for directly injecting fuel into the cylinder is attached to the upper part of each cylinder of the engine 11. The fuel sent from the fuel tank (not shown) to the fuel delivery pipe 30 through the fuel pipe 29 is directly injected into the cylinder from the fuel injection valve 28 of each cylinder and mixed with the intake air introduced from the intake port 23. Thus, an air-fuel mixture is formed. A fuel pressure sensor 31 for detecting fuel pressure (fuel pressure) is attached to the fuel delivery pipe 30.
[0036]
Further, an ignition plug (not shown) is attached to the cylinder head of the engine 11 for each cylinder, and the air-fuel mixture in the cylinder is ignited by spark discharge of each ignition plug. Further, the cylinder discrimination sensor 32 generates an output pulse when a specific cylinder (for example, the first cylinder) reaches the intake top dead center, and the crank angle sensor 33 is configured so that the crankshaft of the engine 11 has a constant crank angle (for example, 30). ° C A) An output pulse is generated every rotation. The crank angle and engine speed are detected by these output pulses, and cylinder discrimination is performed. Further, the engine 11 is provided with a water temperature sensor 34 for detecting the coolant temperature and a starter 42 for starting the engine 11 by rotationally driving (cranking) the crankshaft.
[0037]
On the other hand, exhaust gas discharged from each exhaust port 35 of the engine 11 merges into one exhaust pipe 37 via the exhaust manifold 36. An EGR pipe 38 that recirculates a part of the exhaust gas to the intake system is connected between the exhaust pipe 37 and the surge tank 19, and an EGR amount (exhaust gas recirculation amount) is controlled in the middle of the EGR pipe 38. An EGR valve 39 is provided. The accelerator pedal 40 is provided with an accelerator sensor 41 that detects the accelerator opening.
[0038]
Outputs of the various sensors described above are input to an engine control circuit (hereinafter referred to as “ECU”) 16. The ECU 16 is mainly composed of a microcomputer, and executes various engine control programs stored in a built-in ROM (storage medium), so that the fuel injection amount of the fuel injection valve 28 can be changed according to the engine operating state. Control the ignition timing of the spark plug.
[0039]
In addition, the ECU 16 executes an automatic stop control program (not shown) stored in the ROM so that a predetermined automatic stop condition is satisfied during operation of the engine 11 and an engine stop request is generated (driver) When the vehicle is stopped), the engine 11 is automatically stopped.
[0040]
Further, the ECU 16 executes the automatic start control program shown in FIGS. 4 and 5 stored in the ROM, so that when a predetermined automatic start condition is satisfied and the engine start request is generated while the engine 11 is automatically stopped. When the driver performs an operation to start the vehicle, the engine 11 is automatically started. At that time, the ECU 16 executes a starterless start for starting the engine 11 without using the starter 42 as follows.
[0041]
As shown in FIG. 2, first, fuel is injected into a cylinder in the compression stroke at the beginning of engine start (hereinafter referred to as “compression stroke cylinder”) and ignited to generate compression stroke combustion and reverse the crankshaft. Then, the fuel is injected into a cylinder in an expansion stroke (hereinafter referred to as “expansion stroke cylinder”) and ignited to generate expansion stroke combustion and drive the crankshaft in a normal rotation. As a result, the crankshaft is reversely rotated by the compression stroke combustion to push up the piston of the expansion stroke cylinder to near the top dead center to compress the air in the expansion stroke cylinder, and then the expansion stroke combustion is generated to generate the combustion of the expansion stroke combustion. The pressure is increased, and a torque equal to or higher than the minimum torque required for starting (at least the torque required to overcome the compression top dead center) is generated.
[0042]
Further, as shown in FIG. 3, when the compression stroke combustion is generated, the compression stroke divided injection and the compression stroke multiple ignition are executed for the compression stroke cylinder. In the compression stroke division injection, for example, after the injection of a half of the fuel injection amount Q1 as the initial injection, the injection of 1/10 of the fuel injection amount Q1 is repeatedly performed at a predetermined injection cycle, thereby the compression stroke. The air-fuel ratio in the cylinder is gradually changed in the rich direction. On the other hand, in the compression stroke multiple ignition, ignition is repeatedly performed with an ignition cycle shorter than the injection cycle of the compression stroke division injection. By executing the compression stroke multiple ignition in parallel with the compression stroke split injection, the period during which the air-fuel ratio in the compression stroke cylinder gradually changes in the rich direction due to the compression stroke split injection and falls within the combustible air-fuel ratio range is overlooked. It ignites reliably without causing combustion.
[0043]
The processing contents of the automatic start control program shown in FIGS. 4 and 5 executed by the ECU 16 will be described below.
[0044]
The automatic start control program shown in FIGS. 4 and 5 is repeatedly executed at a predetermined cycle while the engine 11 is automatically stopped, and serves as a compression stroke combustion control means and an expansion stroke combustion control means in the scope of claims. When the program is started, first, at step 101, it is determined whether or not an automatic start condition is satisfied and an engine start request is generated. Here, the automatic start condition is that the driver performs an operation to start the vehicle. For example, when the driver depresses the accelerator pedal 40 or the shift range of the automatic transmission is set to the N range ( Alternatively, the automatic start condition is satisfied when the operation is performed from the P range to the D range.
[0045]
If it is determined that the automatic start condition is satisfied (there is an engine start request), it is determined in steps 102 and 103 whether the starterless start execution condition is satisfied. Here, the starterless start execution condition is, for example, that both the following conditions (1) and (2) are satisfied.
(1) The engine stop position (engine start start position) is within a predetermined crank angle range (see FIG. 2) (step 102).
(2) The cooling water temperature is equal to or higher than a predetermined temperature (for example, 70 ° C. or higher), that is, the engine 11 is in a warm-up state with a low cranking resistance (step 103).
[0046]
Here, the condition (1) will be described. In general, after the start-up, the intake valve is opened until the expansion stroke cylinder exceeds about 60 ° C. after top dead center. Therefore, at the start of start-up, the expansion stroke cylinder is more advanced than 60 ° C. after top dead center. In some cases (when the compression stroke cylinder is on the more advanced side than 60 ° C. after bottom dead center), if the compression stroke combustion is generated, the compression stroke combustion occurs with the intake valve opened, There is a risk of a backfire phenomenon in which the compression stroke combustion flame spreads to the intake pipe side. In addition, even if the piston of the expansion stroke cylinder, which is on the advance side from 60 ° C. after the top dead center at the start of starting, is reversely rotated to the vicinity of the top dead center, the compression amount of the cylinder gas in the expansion stroke cylinder is insufficient. There is a possibility that the combustion pressure of the expansion stroke combustion cannot be increased sufficiently and the start-up by the expansion stroke combustion may fail.
[0047]
On the other hand, when the expansion stroke cylinder is at the retarded side relative to the exhaust valve opening timing (for example, 130 ° C. after top dead center) at the start of starting (the compression stroke cylinder is at the retarded side relative to, for example, 130 ° A after bottom dead center) In some cases, the combustion power of the compression stroke combustion is weak, and the crankshaft may not be able to reversely rotate. Further, in the expansion stroke cylinder that is retarded from the exhaust valve opening timing (for example, 130 ° C. after top dead center), there is a possibility that the exhaust valve opens and the exhaust gas flows back into the cylinder. This exhaust gas causes the expansion stroke combustion to become unstable.
[0048]
Therefore, in the determination of the condition (1), the predetermined crank angle range is set to a crank angle range (see FIG. 2) in which the expansion stroke cylinder reaches the exhaust valve opening timing from 60 ° C. after top dead center, and the engine is stopped. Starterless start (compression stroke combustion control and expansion stroke combustion control) is prohibited when the expansion stroke cylinder in the middle (at the start of startup) is outside the crank angle range of 60 ° C. A to exhaust valve opening timing after top dead center I am doing so. The processing in step 102 serves as prohibition means in the claims.
[0049]
If both of the above conditions (1) and (2) are satisfied, the starterless start execution condition is satisfied. If there is a condition that does not satisfy either of the conditions (1) and (2), the starterless start is performed. The execution condition is not satisfied. Note that when the engine 11 is automatically stopped, the piston stop position of the expansion stroke cylinder may be forcibly controlled to be within the predetermined crank angle range. In this case, the condition (1) is omitted. You may do it.
[0050]
If it is determined that the starterless start execution condition is not satisfied, the routine proceeds to step 117 in FIG. 5, where the starter 42 is energized to start the engine 11 by cranking with the driving force of the starter 42.
[0051]
On the other hand, if it is determined in steps 102 and 103 that the starterless start execution condition is satisfied, the starterless start is executed as follows. First, the routine proceeds to step 104, where the fuel injection amount Q1 injected into the compression stroke cylinder and the fuel injection amount Q2 injected into the expansion stroke cylinder are calculated.
[0052]
In this case, the fuel injection amounts Q1 and Q2 are calculated by setting the engine stop position (crank angle at the time of engine stop) obtained from the pulse signal output from the crank angle sensor 33 at the previous engine stop to a nonvolatile memory such as an SRAM of the ECU 16. The engine stop position data is read from the non-volatile memory at the start of the next engine start, the engine stop position is regarded as the engine start start position, and the estimated combustion of the compression stroke cylinder at the start of the start is performed. The chamber volume V1 and the estimated combustion chamber volume V2 of the expansion stroke cylinder are calculated, and the fuel injection amount Q1 is calculated so that the combustible air-fuel ratio becomes equal to the air amount of the estimated combustion chamber volume V1 of the compression stroke cylinder. The fuel injection amount Q2 is calculated so that the combustible air-fuel ratio becomes the air amount of the estimated combustion chamber volume V2 of the cylinder.
[0053]
Thereafter, the routine proceeds to step 105, where a divided injection upper limit guard value for limiting the integrated injection amount of the compression stroke divided injection is calculated. This divided injection upper limit guard value calculates a divided injection upper limit guard value corresponding to the cooling water temperature by searching a map of divided injection upper limit guard values using the cooling water temperature as a parameter. In general, since the cooling water temperature is a parameter reflecting the temperature of the engine 11, the higher the cooling water temperature, the smaller the amount of fuel (wet amount) adhering to the cylinder inner wall and the like, and the smaller the fuel injection amount required for the compression stroke combustion. . For this reason, the map of the divided injection upper limit guard value is set so that the divided injection upper limit guard value decreases as the coolant temperature increases. Note that the divided injection upper limit guard value may be set in accordance with another parameter (for example, oil temperature) correlated with the temperature of the engine 11.
[0054]
After calculating the divided injection upper limit guard value, the routine proceeds to step 106 where the piston of the expansion stroke cylinder is reversely rotated to near the top dead center based on the engine stop position (engine start start position) stored in the nonvolatile memory of the ECU 16. The target reverse rotation crank angle necessary for the calculation is calculated.
[0055]
Thereafter, the process proceeds to step 107 in FIG. 5 to determine whether or not compression stroke combustion control (compression stroke multiple ignition and compression stroke split injection) has started. If it is before the start of the compression stroke combustion control, the routine proceeds to step 108, where the compression stroke multiple ignition is started and ignition is repeatedly executed with an ignition cycle shorter than the injection cycle of the compression stroke divided injection. After this, the routine proceeds to step 109, where a half of the fuel injection amount Q1 is injected as the initial injection of the compression stroke split injection to start the compression stroke split injection, and then the routine proceeds to step 112.
[0056]
On the other hand, if it is determined in step 107 that the compression stroke combustion control has been started, the routine proceeds to step 110, where the integrated injection amount of the compression stroke divided injection is less than or equal to the divided injection upper limit guard value calculated in step 105. It is determined whether or not there is. As a result, if it is determined that the integrated injection amount of the compression stroke division injection is equal to or less than the division injection upper limit guard value, the routine proceeds to step 111, where 1/10 of the fuel injection amount Q1 as the second and subsequent injections of the compression stroke division injection. Then, the process proceeds to step 112. As a result, at the start of the compression stroke combustion control, after ½ of the fuel injection amount Q1 is injected as the initial injection, 1/10 of the fuel injection amount Q1 is set to a predetermined injection cycle (execution cycle of this program). In this way, the compression stroke division injection that repeatedly injects is executed to gradually change the air-fuel ratio in the compression stroke cylinder in the rich direction.
[0057]
By executing the compression stroke multiple ignition in parallel with the compression stroke split injection by the processing of these step 107 to step 111, the air-fuel ratio in the compression stroke cylinder gradually changes in the rich direction to the combustible air-fuel ratio range. Without failing to miss the period, it is ignited reliably to generate compression stroke combustion. The crankshaft is driven in reverse rotation by the combustion pressure of the compression stroke combustion.
[0058]
If it is determined in step 110 that the cumulative injection amount of the compression stroke split injection has exceeded the split injection upper limit guard value, even if the fuel amount in the cylinder is further increased (that is, the air-fuel ratio is made richer). However, it is determined that the compression stroke combustion does not occur, and the routine proceeds to step 117 where the starter 42 is energized and the engine 11 is started with the driving force of the starter 42.
[0059]
When the routine proceeds from step 109 or 111 to step 112, whether or not the compression stroke combustion has occurred and the crankshaft has rotated in reverse is determined by whether or not the crank angle sensor 33 has detected a pulse signal. When the compression stroke combustion occurs, the in-cylinder pressure and the ionic current of the compression stroke cylinder change. Therefore, it is detected by the in-cylinder pressure sensor or the like whether the compression stroke combustion has occurred and the crankshaft has rotated backward. The determination may be made based on the behavior of the ion current detected via the in-cylinder pressure, the spark plug, or the like. The process of step 112 serves as reverse rotation detection means in the claims.
[0060]
If it is determined in step 112 that the crankshaft is not rotating in reverse (compression stroke combustion has not occurred), the program is terminated without performing the subsequent processing. Thereafter, when compression stroke combustion occurs and the crankshaft rotates in the reverse direction, the routine proceeds from step 112 to step 113, where the compression stroke division injection and the compression stroke multiple ignition are completed.
[0061]
Thereafter, the routine proceeds to step 114, where it is determined based on the output of the crank angle sensor 33 whether or not the crankshaft has been reversely rotated by the target reverse rotation crank angle from the start of reverse rotation of the crankshaft. Whether or not the crankshaft has been reversely rotated by the target reverse rotation crank angle depending on whether or not a predetermined time required for the crankshaft to reversely rotate by the target reverse rotation crank angle has elapsed since the start of reverse rotation of the crankshaft. It may be determined.
[0062]
When it is determined in step 114 that the crankshaft is reversely rotated by the target reverse rotation crank angle, it is determined that the air in the expansion stroke cylinder has been sufficiently compressed, and the routine proceeds to step 115 to execute expansion stroke combustion control. Then, multiple ignition is started with respect to the expansion stroke cylinder, and the fuel injection amount Q2 is collectively injected to generate expansion stroke combustion. The crankshaft is driven to rotate forward by the combustion pressure of this expansion stroke combustion. The fuel injection to the expansion stroke cylinder may be performed at a slightly earlier timing.
[0063]
Thereafter, the routine proceeds to step 116, where it is determined whether or not the engine 11 has been rotated at a speed higher than the start determination speed (for example, 200 rpm) within a predetermined time after the expansion stroke combustion control is started. If the engine 11 has not increased its rotation speed over the start determination speed within a predetermined time, it is determined that the starterless start has failed, and after the multiple ignition of the expansion stroke cylinder has been completed, the routine proceeds to step 117, where the starter The engine 11 is started by the driving force of the starter 42 by energizing the engine 42.
[0064]
On the other hand, if the engine 11 rotates at a speed higher than the start determination speed within a predetermined time, it is determined that starterless start is normally completed at this point, and after the multiple ignition of the expansion stroke cylinder is completed, this program Exit.
[0065]
According to the embodiment (1) described above, since the compression stroke split injection is executed when the compression stroke combustion is generated, the fuel amount in the compression stroke cylinder is gradually increased to increase the amount of fuel in the compression stroke cylinder. The air-fuel ratio of the engine can be gradually changed in the rich direction, and normal combustion can be generated by igniting when the air-fuel ratio in the compression stroke cylinder falls within the combustible air-fuel ratio range. For this reason, even when it is not possible to accurately calculate a fuel injection amount that can achieve a combustible air-fuel ratio, normal compression stroke combustion can be generated, and startability can be improved. Moreover, since it is possible to cope with the problem by simply changing the fuel injection method and the ignition method, it is not necessary to add new mechanisms such as an exhaust assist valve and a high-pressure air supply means, and the demand for cost reduction can be satisfied. .
[0066]
In the present embodiment (1), since the integrated injection amount of the compression stroke divided injection is limited by the divided injection upper limit guard value, the total fuel injection amount dividedly injected into the compression stroke cylinder can be limited. Further, it is possible to prevent excessive fuel injection beyond the fuel injection amount necessary for the compression stroke combustion. In addition, if the compression stroke combustion cannot be generated and switching to the normal starter start, the amount of fuel remaining in the cylinder can be limited, and startability and emission at the starter start can be deteriorated. Can be prevented.
[0067]
Further, in the present embodiment (1), since the divided injection upper limit guard value is set according to the coolant temperature of the engine 11, the compression stroke combustion is performed according to the coolant temperature, which is a parameter reflecting the temperature of the engine 11. An appropriate split injection upper limit guard value can be set corresponding to the change in the required fuel injection amount.
[0068]
In the present embodiment (1), when the compression stroke combustion is generated, the compression stroke divided injection and the compression stroke multiple ignition are executed in parallel. Even without predicting the period during which the fuel ratio falls within the combustible air-fuel ratio range, ignition can be performed during the period when the fuel ratio falls within the combustible air-fuel ratio range to generate combustion. In addition, while promoting atomization of fuel by split injection, ignition can be performed after preheating the ignition portion of the spark plug and the air-fuel mixture around it by multiple ignition, and ignitability can be further improved.
[0069]
Further, in the present embodiment (1), since the compression stroke multiple ignition is executed with an ignition cycle shorter than the injection cycle of the compression stroke divided injection, at least one ignition is executed for each divided injection. It is possible to perform ignition reliably without missing the period when the air-fuel ratio in the cylinder is in the combustible air-fuel ratio range by the compression stroke division injection.
[0070]
In the present embodiment (1), after the crankshaft reversely rotates by the target reverse rotation crank angle from the start of reverse rotation of the crankshaft by the compression stroke combustion (or the crankshaft reversely rotates by the target reverse rotation crank angle). Since the multiple ignition for generating the expansion stroke combustion is executed after the required predetermined time elapses, the crankshaft is sufficiently reversely rotated to sufficiently compress the air in the expansion stroke cylinder. After that, the expansion stroke combustion can be generated, the combustion pressure of the expansion stroke combustion can be sufficiently increased, and the torque more than the minimum torque necessary for starting can be surely generated.
[0071]
<< Embodiment (2) >>
In the embodiment (1), in the system that generates the expansion stroke combustion after generating the compression stroke combustion when starting the engine 11, the compression stroke divided injection and the compression stroke multiple ignition are performed when the compression stroke combustion is generated. However, in the embodiment (2) of the present invention shown in FIGS. 6 and 7, in the system that generates the expansion stroke combustion without performing the compression stroke combustion when starting the engine 11, the expansion stroke is performed. When the combustion is generated, the expansion stroke division injection and the expansion stroke multiple ignition are executed.
[0072]
In the present embodiment (2), the ECU 16 executes the automatic start control program shown in FIGS. When this program is started, first, in step 201, it is determined whether or not an automatic start condition is satisfied and there is an engine start request. If it is determined that an automatic start condition is satisfied (engine start request is present), step In 202 and 203, it is determined whether or not a starterless start execution condition is satisfied. The starterless start execution condition is the same as the starterless start execution condition described in the above embodiment (1). (1) The engine stop position (engine start start position) is within a predetermined crank angle range. 2) The cooling water temperature is equal to or higher than a predetermined temperature.
[0073]
Note that when the engine 11 is automatically stopped, the piston stop position of the expansion stroke cylinder may be forcibly controlled to be within the predetermined crank angle range. In this case, the condition (1) is omitted. You may do it.
[0074]
If it is determined that the starterless start execution condition is not satisfied, the routine proceeds to step 214 in FIG. 7, where the starter 42 is energized to start the engine 11 with the driving force of the starter 42.
[0075]
On the other hand, if it is determined in steps 202 and 203 that the starterless start execution condition is satisfied, the starterless start is executed as follows. First, the routine proceeds to step 204, where the estimated combustion chamber volume V2 of the expansion stroke cylinder is calculated based on the engine stop position (engine start start position) stored in the nonvolatile memory such as SRAM of the ECU 16, and this estimated combustion chamber volume. The fuel injection amount Q2 is calculated so that the combustible air-fuel ratio becomes equal to the air amount V2.
[0076]
Thereafter, the routine proceeds to step 205, where a divided injection upper limit guard value for limiting the integrated injection amount of the expansion stroke divided injection is calculated. This divided injection upper limit guard value calculates a divided injection upper limit guard value corresponding to the cooling water temperature by searching a map of divided injection upper limit guard values using the cooling water temperature as a parameter. Note that the divided injection upper limit guard value may be set in accordance with another parameter (for example, oil temperature) correlated with the temperature of the engine 11.
[0077]
Thereafter, the process proceeds to step 206 in FIG. 7 and it is determined whether or not it is before the start of the expansion stroke combustion control (expansion stroke multiple ignition and expansion stroke split injection). If it is before the start of the expansion stroke combustion control, the routine proceeds to step 207, where the expansion stroke multiple ignition is started and ignition is repeatedly performed with an ignition cycle shorter than the injection cycle of the expansion stroke split injection. Thereafter, the process proceeds to step 208, in which an amount half the fuel injection amount Q2 is injected as the initial injection of the expansion stroke split injection to start the expansion stroke split injection, and then proceeds to step 211.
[0078]
On the other hand, if it is determined in step 206 that the expansion stroke combustion control has been started, the routine proceeds to step 209, where the integrated injection amount of the expansion stroke divided injection is less than or equal to the divided injection upper limit guard value calculated in step 205. It is determined whether or not there is. As a result, if it is determined that the integrated injection amount of the expansion stroke division injection is equal to or less than the division injection upper limit guard value, the routine proceeds to step 210, where the injection of the second and subsequent expansion stroke division injections is 1/10 of the fuel injection amount Q2. Then, the process proceeds to step 211. As a result, at the start of the expansion stroke combustion control, after an amount of 1/2 of the fuel injection amount Q2 is injected as the initial injection, an amount of 1/10 of the fuel injection amount Q2 is set to a predetermined injection cycle (the execution cycle of this program) The expansion stroke divided injection that repeatedly injects is executed to gradually change the air-fuel ratio in the expansion stroke cylinder in the rich direction.
[0079]
By executing the expansion stroke multiple ignition in parallel with the expansion stroke split injection by the processing of these step 206 to step 210, the air-fuel ratio in the expansion stroke cylinder gradually changes in the rich direction to the combustible air-fuel ratio range. Without failing to miss the period, the ignition is surely performed to generate the expansion stroke combustion.
[0080]
If it is determined in step 209 that the integrated injection amount of the expansion stroke split injection has exceeded the split injection upper limit guard value, even if the fuel amount in the cylinder is further increased (that is, the air-fuel ratio is made richer). However, it is determined that expansion stroke combustion does not occur, and the routine proceeds to step 214 where the starter 42 is energized and the engine 11 is started with the driving force of the starter 42.
[0081]
When the routine proceeds from step 208 or step 210 to step 211, whether or not the expansion stroke combustion has occurred and the crankshaft has rotated is determined based on whether or not a pulse signal is detected by the crank angle sensor 33. Whether or not the expansion stroke combustion has occurred and the crankshaft has been rotated is determined based on the in-cylinder pressure detected by the in-cylinder pressure sensor or the like, or the behavior of the ion current detected through the spark plug or the like. May be.
[0082]
If it is determined in step 211 that the crankshaft is not rotating (expansion stroke combustion has not occurred), the program is terminated without performing the subsequent processing. Thereafter, when it is determined that expansion stroke combustion has occurred and the crankshaft has rotated, the routine proceeds from step 211 to step 212, where the expansion stroke split injection and the expansion stroke multiple ignition are terminated.
[0083]
Thereafter, the process proceeds to step 213, where it is determined whether or not the engine 11 has been rotated more than the start determination speed (for example, 200 rpm) within a predetermined time after the expansion stroke combustion control is started. If the engine 11 has not increased its rotation speed at the start determination speed or more within a predetermined time, it is determined that the starterless start has failed, and the routine proceeds to step 214 where the starter 42 is energized to drive the starter 42. Start with force.
[0084]
On the other hand, if the engine 11 rotates at a speed higher than the start determination speed within a predetermined time, it is determined that starterless start has been normally completed at that time, and the program is terminated as it is.
[0085]
In the present embodiment (2) described above, since the expansion stroke split injection and the expansion stroke multiple ignition are executed when the expansion stroke combustion is generated, the split injection and the multiple ignition are performed for the compression stroke combustion. The effect similar to the effect of the divided injection and the multiple ignition of the executed embodiment (1) can be obtained.
[0086]
In the present embodiment (2), in the system that generates the expansion stroke combustion without performing the compression stroke combustion when starting the engine 11, the expansion stroke divided injection and the expansion stroke multiple points are generated when the expansion stroke combustion is generated. In the system in which the expansion stroke combustion is generated after the compression stroke combustion is generated when the engine 11 is started, the expansion stroke divided injection and the expansion stroke multiple points are generated when the expansion stroke combustion is generated. You may make it perform a fire.
[0087]
Further, when the compression stroke combustion and the expansion stroke combustion are generated, it is not always necessary to perform the split injection, and the batch injection of fuel and multiple ignition may be performed in combination. Even in the case of batch injection of fuel, it is necessary to ignite when the fuel injected into the cylinder is atomized and the air-fuel ratio in the cylinder falls within the combustible air-fuel ratio range. Even if the atomization time is not taken into consideration, it is possible to generate normal combustion by igniting during the period in which the air-fuel ratio is in the combustible air-fuel ratio range. In addition, the ignitability can be further improved by the fuel atomization promoting effect by split injection and the preheating effect by multiple ignition.
[0088]
In the above embodiments (1) and (2), the divided injection upper limit guard value for limiting the integrated injection amount of the compression stroke divided injection and the expansion stroke divided injection is set according to the cooling water temperature or the like. However, the division injection upper limit guard value may be a fixed value set in advance in order to simplify the arithmetic processing.
[0089]
Further, the number of injections of the compression stroke division injection and the expansion stroke division injection may be limited by the upper limit guard value.
[0090]
<< Embodiment (3) >>
In the above embodiment (1), when the engine 11 is automatically started, after the compression stroke combustion is generated and the crankshaft is rotated in the reverse direction, the expansion stroke combustion is generated and the crankshaft is rotated forward. In the embodiment (3) of the present invention shown in FIG. 8 and FIG. 9, when the engine 11 is automatically started, the expansion stroke combustion is performed after the motor 42a of the starter 42 is reversely rotated to reversely rotate the crankshaft. It is generated and the crankshaft is rotated forward.
[0091]
In the present embodiment (3), as shown in FIG. 8, for example, the starter motor 42a is energized by switching the rotation direction control signal output from the ECU 16 to the starter 42 between the forward rotation side and the reverse rotation side. A switch for switching the direction is switched between the forward direction side and the reverse direction side. When the starter drive signal is output to the starter 42 and energized with the rotation direction control signal switched to the forward rotation side, the starter motor 42a rotates forward. On the other hand, when the starter drive signal is output to the starter 42 and energized with the rotation direction control signal switched to the reverse rotation side, the starter motor 42a rotates in the reverse direction.
[0092]
In the present embodiment (3), the ECU 16 executes the automatic start control program shown in FIG. When this program is started, first, in step 301, it is determined whether or not an automatic start condition is satisfied and there is an engine start request. If it is determined that an automatic start condition is satisfied (engine start request is present), step In 302 and 303, it is determined whether or not a semi-starterless start execution condition is satisfied. The semi-starterless start execution condition is the same as the starterless start execution condition described in the above embodiment (1). (1) The engine stop position (engine start start position) is within a predetermined crank angle range. 2) The cooling water temperature is equal to or higher than a predetermined temperature. Note that when the engine 11 is automatically stopped, the piston stop position of the expansion stroke cylinder may be forcibly controlled to be within the predetermined crank angle range. In this case, the condition (1) is omitted. You may do it.
[0093]
If it is determined that the semi-starterless start execution condition is not satisfied, the process proceeds to step 310, and the starter drive signal is output to the starter 42 and energized with the rotation direction control signal switched to the normal rotation side, and the starter motor 42a is energized. Rotate forward. As a result, the crankshaft is driven to rotate forward (cranking) with the driving force of the starter 42 to start the engine 11.
[0094]
On the other hand, if it is determined in steps 302 and 303 that the semi-starterless start execution condition is satisfied, the semi-starterless start is executed as follows. First, the routine proceeds to step 304, where the estimated combustion chamber volume V2 of the expansion stroke cylinder is calculated based on the engine stop position (engine start start position) stored in the nonvolatile memory such as SRAM of the ECU 16, and this estimated combustion chamber volume. The fuel injection amount Q2 is calculated so that the combustible air-fuel ratio becomes equal to the air amount V2.
[0095]
Thereafter, the routine proceeds to step 305, where a target reverse rotation crank angle required to reversely rotate the piston of the expansion stroke cylinder to near the top dead center based on the current crank angle stop position is calculated.
[0096]
Thereafter, the process proceeds to step 306, and with the rotation direction control signal switched to the reverse rotation side, the starter drive signal is output to the starter 42 and energized to reversely rotate the starter motor 42a. As a result, the crankshaft is reversely driven by the driving force of the starter 42. The processing in step 306 serves as reverse rotation control means in the claims.
[0097]
Thereafter, the process proceeds to step 307, and it is determined whether or not the crankshaft has been reversely rotated by the target reverse rotation crank angle from the start of reverse rotation of the crankshaft. When it is determined in step 307 that the crankshaft has been rotated reversely by the target reverse rotation crank angle, it is determined that the air in the expansion stroke cylinder has been sufficiently compressed, and the flow proceeds to step 308 to execute expansion stroke combustion control. Then, multiple ignition is started with respect to the expansion stroke cylinder, and the fuel injection amount Q2 is collectively injected to generate expansion stroke combustion. The crankshaft is driven to rotate forward by the combustion pressure of the expansion stroke combustion. The fuel injection to the expansion stroke cylinder may be performed at a slightly earlier timing.
[0098]
Thereafter, the process proceeds to step 309, where it is determined whether or not the engine 11 has been rotated at a speed higher than the start determination speed (for example, 200 rpm) within a predetermined time after starting the expansion stroke combustion control. If the engine 11 has not increased its rotation speed at the start determination speed or more within a predetermined time, it is determined that the semi-starterless start has failed, and after the multiple ignition to the expansion stroke cylinder is completed, the process proceeds to step 310. The crankshaft is driven to rotate forward (cranking) with the driving force of the starter 42 and the engine 11 is started.
[0099]
On the other hand, if the engine 11 rotates at a speed higher than the start determination speed within a predetermined time, it is determined that the semi-starterless start is normally completed, and after the multiple ignition to the expansion stroke cylinder is completed, Exit the program.
[0100]
In the present embodiment (3) described above, after the starter motor 42a is rotated in the reverse direction and the crankshaft is driven in the reverse rotation to compress the air in the expansion stroke cylinder, the expansion stroke combustion is generated and the expansion stroke combustion is performed. Since the combustion pressure can be increased, it is possible to stably generate a torque exceeding the minimum torque required for starting by the expansion stroke combustion.
[0101]
In this embodiment (3), the starter motor 42a only reverses the crankshaft by a slight crank angle (a crank angle smaller than 180 ° C.), so that the starter 42 and the battery are compared with the engine start by the starter 42. Can greatly reduce the burden on the machine.
[0102]
In this embodiment (3), the crankshaft is driven in reverse rotation by the starter motor 42a, but a motor dedicated to reverse rotation drive may be provided.
[0103]
In the above embodiments (1) to (3), the present invention is applied to a system that starts the engine 11 by generating compression stroke combustion or expansion stroke combustion when the engine 11 is automatically started. When the engine 11 is manually started by the above operation, the present invention may be applied to a system that starts the engine 11 by generating compression stroke combustion or expansion stroke combustion.
[0104]
Further, in each of the above embodiments (1) to (3), the forward rotation drive (cranking) of the crankshaft at the time of starting is performed only by the combustion pressure of the expansion stroke combustion. The cranking force of the starting device may be assisted by the combustion pressure of the expansion stroke combustion.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of an entire engine control system according to an embodiment (1) of the present invention.
FIG. 2 is a diagram for explaining starterless start control of the embodiment (1).
FIG. 3 is a time chart for explaining split injection and multiple ignition in the embodiment (1).
FIG. 4 is a flowchart (part 1) showing the flow of processing of the automatic start control program of the embodiment (1).
FIG. 5 is a flowchart (part 2) showing the flow of processing of the automatic start control program of the embodiment (1).
FIG. 6 is a flowchart (part 1) showing the flow of processing of the automatic start control program of the embodiment (2).
FIG. 7 is a flowchart (part 2) showing the flow of processing of the automatic start control program of the embodiment (2).
FIG. 8 is a schematic configuration diagram of the entire engine control system in the embodiment (3).
FIG. 9 is a flowchart showing the flow of processing of the automatic start control program according to the embodiment (3).
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 11 ... Engine (internal combustion engine), 12 ... Intake pipe, 15 ... Throttle valve, 16 ... ECU (compression stroke combustion control means, expansion stroke combustion control means, reverse rotation detection means, prohibition means, reverse rotation control means), 28 ... Fuel injection valve 33 ... Crank angle sensor 34 ... Water temperature sensor 37 ... Exhaust pipe 42 ... Starter 42a ... Motor.

Claims (12)

内燃機関の始動当初にクランク軸を逆回転駆動するように圧縮行程にある気筒内に燃料を噴射して点火することで圧縮行程燃焼を発生させる圧縮行程燃焼制御手段と、
前記圧縮行程燃焼制御手段により前記クランク軸を逆回転させた後に該クランク軸を正回転駆動するように膨張行程にある気筒内に燃料を噴射して点火することで膨張行程燃焼を発生させる膨張行程燃焼制御手段とを備えた内燃機関の始動制御装置において、
前記圧縮行程燃焼制御手段は、前記圧縮行程燃焼を発生させる際に燃料を複数回に分けて噴射する分割噴射を実行し且つ複数回の点火を行う多重点火を実行することを特徴とする内燃機関の始動制御装置。
Compression stroke combustion control means for generating compression stroke combustion by injecting and igniting fuel into a cylinder in the compression stroke so as to reversely drive the crankshaft at the beginning of the internal combustion engine;
An expansion stroke in which expansion stroke combustion is generated by injecting and igniting fuel into a cylinder in the expansion stroke so that the crankshaft is reversely rotated by the compression stroke combustion control means and then the crankshaft is driven to rotate forward. In a start control device for an internal combustion engine comprising combustion control means,
The internal combustion engine is characterized in that the compression stroke combustion control means executes split injection for injecting fuel into a plurality of times when generating the compression stroke combustion and performs multiple ignition for performing a plurality of ignitions. Engine start control device.
前記圧縮行程燃焼制御手段は、前記分割噴射の回数及び/又は積算噴射量を所定の上限ガード値で制限することを特徴とする請求項1に記載の内燃機関の始動制御装置。  The start control device for an internal combustion engine according to claim 1, wherein the compression stroke combustion control means limits the number of times of the divided injection and / or the integrated injection amount by a predetermined upper limit guard value. 前記圧縮行程燃焼制御手段は、内燃機関の温度又は冷却水温又はこれらに相関する温度情報に基づいて前記上限ガード値を設定することを特徴とする請求項2に記載の内燃機関の始動制御装置。  The start control device for an internal combustion engine according to claim 2, wherein the compression stroke combustion control means sets the upper limit guard value based on the temperature of the internal combustion engine or the coolant temperature or temperature information correlated therewith. 前記圧縮行程燃焼制御手段は、前記分割噴射の噴射周期よりも短い点火周期で前記多重点火を実行することを特徴とする請求項1乃至3のいずれかに記載の内燃機関の始動制御装置。The start control device for an internal combustion engine according to any one of claims 1 to 3, wherein the compression stroke combustion control means executes the multiple ignition at an ignition cycle shorter than an injection cycle of the divided injection. 内燃機関の始動当初にクランク軸を逆回転駆動するように圧縮行程にある気筒内に燃料を噴射して点火することで圧縮行程燃焼を発生させる圧縮行程燃焼制御手段と、
前記圧縮行程燃焼制御手段により前記クランク軸を逆回転させた後に該クランク軸を正回転駆動するように膨張行程にある気筒内に燃料を噴射して点火することで膨張行程燃焼を発生させる膨張行程燃焼制御手段とを備えた内燃機関の始動制御装置において、
前記圧縮行程燃焼によって前記クランク軸が逆回転したことを膨張行程燃焼を発生させるまでに検出する逆回転検出手段を備え、
前記膨張行程燃焼制御手段は、前記クランク軸の逆回転開始から所定期間が経過した後又は前記クランク軸が所定クランク角だけ逆回転した後に前記膨張行程燃焼を発生させるための点火を実行することを特徴とする内燃機関の始動制御装置。
Compression stroke combustion control means for generating compression stroke combustion by injecting and igniting fuel into a cylinder in the compression stroke so as to reversely drive the crankshaft at the beginning of the internal combustion engine;
An expansion stroke in which expansion stroke combustion is generated by injecting and igniting fuel into a cylinder in the expansion stroke so that the crankshaft is reversely rotated by the compression stroke combustion control means and then the crankshaft is driven to rotate forward. In a start control device for an internal combustion engine comprising combustion control means,
Comprising reverse rotation detecting means for detecting that the crankshaft is reversely rotated by the compression stroke combustion until the expansion stroke combustion is generated ;
The expansion stroke combustion control means executes ignition for generating the expansion stroke combustion after a predetermined period has elapsed from the start of reverse rotation of the crankshaft or after the crankshaft has reversely rotated by a predetermined crank angle. A start control device for an internal combustion engine characterized by the above.
前記逆回転検出手段は、クランク角センサの出力、筒内圧力、イオン電流のうちの少なくとも1つに基づいて前記クランク軸が逆回転したことを検出することを特徴とする請求項に記載の内燃機関の始動制御装置。The reverse rotation detection means, the output of the crank angle sensor, cylinder pressure, based on at least one of the ion current according to claim 5, characterized in that for detecting that said crank shaft is reversely rotated A start control device for an internal combustion engine. 内燃機関を始動する際に膨張行程にある気筒内に燃料を噴射して点火することで膨張行程燃焼を発生させてクランク軸を回転駆動する膨張行程燃焼制御手段を備えた内燃機関の始動制御装置において、
前記膨張行程燃焼制御手段は、前記膨張行程燃焼を発生させる際に燃料を複数回に分けて噴射する分割噴射を実行し且つ複数回の点火を行う多重点火を実行することを特徴とする内燃機関の始動制御装置。
An internal combustion engine start control device comprising an expansion stroke combustion control means for generating an expansion stroke combustion by injecting and igniting fuel into a cylinder in an expansion stroke when starting the internal combustion engine to drive the crankshaft to rotate In
The expansion stroke combustion control means executes split injection that injects fuel into a plurality of times when generating the expansion stroke combustion, and executes multiple ignition that performs a plurality of times of ignition. Engine start control device.
前記膨張行程燃焼制御手段は、前記分割噴射の回数及び/又は積算噴射量を所定の上限ガード値で制限することを特徴とする請求項に記載の内燃機関の始動制御装置。The start control device for an internal combustion engine according to claim 7 , wherein the expansion stroke combustion control means limits the number of divided injections and / or the integrated injection amount with a predetermined upper limit guard value. 前記膨張行程燃焼制御手段は、内燃機関の温度又は冷却水温又はこれらに相関する温度情報に応じて前記上限ガード値を設定することを特徴とする請求項に記載の内燃機関の始動制御装置。9. The start control device for an internal combustion engine according to claim 8 , wherein the expansion stroke combustion control means sets the upper limit guard value according to the temperature of the internal combustion engine or the coolant temperature or temperature information correlated therewith. 前記膨張行程燃焼制御手段は、前記分割噴射の噴射周期よりも短い点火周期で前記多重点火を実行することを特徴とする請求項7乃至9のいずれかに記載の内燃機関の始動制御装置。The internal combustion engine start control device according to any one of claims 7 to 9, wherein the expansion stroke combustion control means executes the multiple ignition at an ignition cycle shorter than an injection cycle of the divided injection. 内燃機関の始動当初にクランク軸を逆回転駆動するように圧縮行程にある気筒内に燃料を噴射して点火することで圧縮行程燃焼を発生させる圧縮行程燃焼制御手段と、
前記圧縮行程燃焼制御手段により前記クランク軸を逆回転させた後に該クランク軸を正回転駆動するように膨張行程にある気筒内に燃料を噴射して点火することで膨張行程燃焼を発生させる膨張行程燃焼制御手段とを備えた内燃機関の始動制御装置において、
内燃機関の始動開始位置が所定クランク角範囲外にある場合に、前記圧縮行程燃焼制御手段による圧縮行程燃焼制御及び前記膨張行程燃焼制御手段による膨張行程燃焼制御を禁止する禁止手段を備えていることを特徴とする内燃機関の始動制御装置。
Compression stroke combustion control means for generating compression stroke combustion by injecting and igniting fuel into a cylinder in the compression stroke so as to reversely drive the crankshaft at the beginning of the internal combustion engine;
An expansion stroke in which expansion stroke combustion is generated by injecting and igniting fuel into a cylinder in the expansion stroke so that the crankshaft is reversely rotated by the compression stroke combustion control means and then the crankshaft is driven to rotate forward. In a start control device for an internal combustion engine comprising combustion control means,
Providing a prohibition means for prohibiting the compression stroke combustion control by the compression stroke combustion control means and the expansion stroke combustion control by the expansion stroke combustion control means when the starting start position of the internal combustion engine is outside the predetermined crank angle range. A start control device for an internal combustion engine.
前記所定クランク角範囲は、内燃機関の始動開始時に膨張行程にある気筒が上死点後60℃A〜排気バルブ開時期となるクランク角範囲に設定されていることを特徴とする請求項11に記載の内燃機関の始動制御装置。Wherein the predetermined crank angle range, in claim 11, characterized in that it is set to a crank angle range cylinder in the expansion stroke at the beginning of startup in the internal combustion engine is 60 ° C. A to the exhaust valve opening timing after the top dead center A start control device for an internal combustion engine as described.
JP2002189233A 2002-06-24 2002-06-28 Start control device for internal combustion engine Expired - Fee Related JP4099755B2 (en)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2002189233A JP4099755B2 (en) 2002-06-28 2002-06-28 Start control device for internal combustion engine
DE2003128123 DE10328123A1 (en) 2002-06-24 2003-06-23 Controller for internal combustion engine, has compression stroke combustion controller that carries out divided multiple fuel injection when producing compression stroke combustion

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2002189233A JP4099755B2 (en) 2002-06-28 2002-06-28 Start control device for internal combustion engine

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2004028046A JP2004028046A (en) 2004-01-29
JP4099755B2 true JP4099755B2 (en) 2008-06-11

Family

ID=31183713

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2002189233A Expired - Fee Related JP4099755B2 (en) 2002-06-24 2002-06-28 Start control device for internal combustion engine

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP4099755B2 (en)

Families Citing this family (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006348862A (en) * 2005-06-16 2006-12-28 Toyota Motor Corp Starting device for internal combustion engine
JP2007198185A (en) * 2006-01-24 2007-08-09 Kokusan Denki Co Ltd Engine starter
JP4529935B2 (en) * 2006-04-04 2010-08-25 トヨタ自動車株式会社 In-cylinder direct injection engine start control device
JP4862675B2 (en) * 2007-02-05 2012-01-25 トヨタ自動車株式会社 Internal combustion engine start control apparatus and method
JP4844537B2 (en) * 2007-11-06 2011-12-28 マツダ株式会社 Engine start control device
JP4558049B2 (en) * 2008-02-18 2010-10-06 日立オートモティブシステムズ株式会社 In-cylinder direct injection engine controller
DE102010041976B4 (en) * 2010-10-05 2014-08-28 Robert Bosch Gmbh Method for operating an internal combustion engine, electric machine of an internal combustion engine and engine control unit for controlling and / or regulating an internal combustion engine
JP5880694B2 (en) * 2012-04-11 2016-03-09 トヨタ自動車株式会社 Internal combustion engine and control device for internal combustion engine
WO2014068746A1 (en) 2012-11-01 2014-05-08 トヨタ自動車株式会社 Controller for starting vehicular direct-injection engine
US10006430B2 (en) 2013-04-16 2018-06-26 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Vehicle control device
WO2014181393A1 (en) * 2013-05-08 2014-11-13 トヨタ自動車株式会社 Device for starting internal combustion engine
WO2021044609A1 (en) * 2019-09-06 2021-03-11 ヤマハ発動機株式会社 Mt-type straddled vehicle
JP7322819B2 (en) 2020-06-09 2023-08-08 トヨタ自動車株式会社 Control device for internal combustion engine

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6098585A (en) * 1997-08-11 2000-08-08 Ford Global Technologies, Inc. Multi-cylinder four stroke direct injection spark ignition engine
JPH11132082A (en) * 1997-10-27 1999-05-18 Isuzu Motors Ltd Rotational direction discriminating method for multiple-cylinder engine and device therefor
JP4134413B2 (en) * 1998-12-25 2008-08-20 マツダ株式会社 Diesel engine control device
JP3536724B2 (en) * 1999-05-21 2004-06-14 トヨタ自動車株式会社 Fuel injection control device for in-cylinder injection internal combustion engine
DE19955857A1 (en) * 1999-11-20 2001-06-07 Bosch Gmbh Robert Method for starting an internal combustion engine, in particular a motor vehicle
JP3939905B2 (en) * 2000-07-27 2007-07-04 株式会社日立製作所 Engine starter
JPWO2002027182A1 (en) * 2000-09-28 2004-02-05 株式会社ミツバ Engine starter

Also Published As

Publication number Publication date
JP2004028046A (en) 2004-01-29

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP4148233B2 (en) Engine fuel injection control device
EP2410158B1 (en) Automatic start-stop control device for internal combustion engine
EP0984147B1 (en) Startup control apparatus of internal combustion engine
JP4483684B2 (en) Fuel injection control device for in-cylinder internal combustion engine
JP5587836B2 (en) In-cylinder injection engine control device
JP4099755B2 (en) Start control device for internal combustion engine
JP2004301080A (en) Engine starting system
JP3680259B2 (en) Fuel injection device for diesel engine
JP3090073B2 (en) Fuel injection control device for in-cylinder injection internal combustion engine
JP2010133367A (en) Fuel injection control device of cylinder fuel injection internal combustion engine
JP4135643B2 (en) Control device for direct-injection spark-ignition internal combustion engine
JP4085901B2 (en) Start control device for in-cylinder internal combustion engine
JP3965577B2 (en) Start control device for internal combustion engine
JP4075679B2 (en) Start control device for internal combustion engine
JP4198011B2 (en) Compressive self-ignition prevention device for internal combustion engine when starting
JP4254021B2 (en) Catalyst early warm-up control device for in-cylinder internal combustion engine
JP2004027914A (en) Control device for internal combustion engine
JP2011226317A (en) Control device for internal combustion engine
JP3407644B2 (en) Start control device for internal combustion engine
JP2000192836A (en) Controller for diesel engine
JP6841119B2 (en) Engine control
JP2008280865A (en) Start control device for internal combustion engine
JP2005155462A (en) Start control device of internal combustion engine
JP2014141958A (en) Internal combustion engine control device
US11352970B2 (en) Control device of internal combustion engine

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20040915

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20070628

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20070628

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20070821

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20080222

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20080306

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110328

Year of fee payment: 3

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120328

Year of fee payment: 4

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120328

Year of fee payment: 4

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130328

Year of fee payment: 5

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20140328

Year of fee payment: 6

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees