JP4259297B2 - Engine starter - Google Patents
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Description
本発明は、アイドル時に自動停止したエンジンを再始動要求に応じて始動させるエンジンの始動装置に関し、特に、燃料供給を停止してからエンジンが停止するまでの停止動作期間中に再始動要求があった場合の始動制御の技術分野に属する。 The present invention relates to an engine starter that starts an engine that has been automatically stopped when idle in response to a restart request, and in particular, there is a restart request during a stop operation period from when the fuel supply is stopped until the engine stops. Belongs to the technical field of starting control.
従来より、燃費低減及びCO2排出量抑制等のために、アイドル時に自動的にエンジンを停止して、発進操作等のエンジン再始動の要求があれば、自動的にエンジンを再始動するようにしたエンジン制御システム(アイドルストップシステム)が知られている。 Conventionally, in order to reduce fuel consumption and reduce CO 2 emissions, the engine is automatically stopped when idling, and the engine is automatically restarted when there is a request for engine restart such as a start operation. An engine control system (idle stop system) is known.
このように、停止したエンジンを再始動する方法としては、始動モータなどの外部動力源によりエンジン出力軸を駆動するクランキングを経て、エンジンを始動する方法が一般的だが、アイドル時毎にエンジンの停止及び再始動を行う前述のアイドルストップシステムでは、アイドルストップを行わない場合に比べてエンジン始動回数が格段に多いため、始動モータに対して著しく高い耐久性が要求されることになり、無用なコストの増大を招くという問題がある。 As described above, as a method of restarting the stopped engine, a method of starting the engine through cranking in which the engine output shaft is driven by an external power source such as a starter motor is generally used. In the above-described idle stop system that performs stop and restart, the number of times the engine is started is significantly higher than when the idle stop is not performed. There is a problem of increasing the cost.
そのため、近年では、例えば特許文献1、2に開示されるように、停止状態のエンジンにおいて、膨張行程にある気筒内に燃料を噴射して、点火、燃焼させることでエンジンに始動トルクを与えて、上述のように始動モータの力を借りることなくエンジンを再始動するようにしたものが開発されている。このように始動モータ等を用いることなく、エンジンを始動する方法では、エンジン停止時に膨張行程にある気筒のピストン停止位置によって、エンジン再始動時の始動トルクにばらつきが生じるため、前記特許文献1、2に開示されるように、制動装置を用いたり、バルブの開度を調整したりしてエンジン停止時にピストンが所定のクランク角の範囲内に停止するように制御している。
Therefore, in recent years, for example, as disclosed in
また、前記特許文献1、2に開示される始動方法よりも大きな始動トルクを得るために、例えば特許文献3に開示されるように、エンジン停止時に圧縮行程にある気筒に対して燃料を噴射して、点火、燃焼させることで、クランク軸を少しだけ逆方向に回転させ、これにより、エンジン停止時に膨張行程にある気筒内の混合気を圧縮した上で、その混合気に点火して、燃焼させるというエンジンの始動方法も知られている。
ところで、一般的に、エンジンは、燃料供給が停止した後もその慣性により数回、回転してから停止するものであり、その間(停止動作期間)に再始動要求があれば、通常の始動時と同様に、吸気または圧縮行程にある気筒に対して燃料を噴射して、点火、燃焼させることで、エンジンを再始動できると考えられる。 By the way, in general, the engine rotates several times due to its inertia even after the fuel supply is stopped, and then stops, and if there is a restart request during that period (stop operation period), Similarly, it is considered that the engine can be restarted by injecting fuel into a cylinder in the intake or compression stroke to ignite and burn.
しかしながら、エンジンの回転速度が低く、圧縮行程にある気筒が次の上死点を越えられないような停止直前の状態では、そのときのエンジンの回転慣性力は非常に小さいため、圧縮行程気筒に点火して、燃焼させても有効な始動トルクが得られず、エンジンの始動に失敗することもあり得る。 However, in the state immediately before the stop where the engine speed is low and the cylinder in the compression stroke cannot exceed the next top dead center, the rotational inertia force of the engine at that time is very small. Even if it is ignited and burned, an effective starting torque cannot be obtained and the engine may fail to start.
そのため、前記特許文献1〜3のエンジン制御システムでは、エンジン停止までのエンジン停止動作期間内にエンジン再始動要求があった場合には、確実に再始動させるためにピストンが所定のクランク角の範囲に停止するまで待って、その後、エンジンを再始動することになる。
Therefore, in the engine control systems of
したがって、上述のようなエンジン制御システムでは、エンジンの停止動作期間中に運転者等からエンジン再始動要求があった場合には、エンジン停止までに或る程度の時間を要するため、再始動要求からエンジン始動までの間にもたつきが生じるという問題があった。 Therefore, in the engine control system as described above, when an engine restart request is received from a driver or the like during the engine stop operation period, a certain amount of time is required until the engine stops. There was a problem that rattling occurred before the engine started.
これに対し、前記再始動要求のあったときに膨張行程にある気筒に燃料を噴射して、点火、燃焼させることにより、エンジンに正転方向のトルクを与え、圧縮行程にある気筒が次の上死点を越えられるようにすれば、停止動作期間中でも迅速にエンジンを再始動できるとも考えられる。 On the other hand, when the restart request is made, fuel is injected into the cylinder in the expansion stroke, and ignited and burned to give torque in the forward direction to the engine. If the top dead center is exceeded, it is considered that the engine can be restarted quickly even during the stop operation period.
しかしながら、このような方法では、前記膨張行程気筒のピストンが上死点を越えた直後で、比較的、上死点に近い位置にあれば、再始動のための十分なトルクを得ることができるが、前記ピストンが上死点から離れてしまえば、当該気筒内の圧力が低下するとともに燃焼によるストロークが短くなり、その状態で燃焼させても十分なトルクを得られず、始動に失敗する可能性が高い。 However, in such a method, a sufficient torque for restart can be obtained if the piston of the expansion stroke cylinder is relatively close to the top dead center immediately after the piston has exceeded the top dead center. However, if the piston moves away from the top dead center, the pressure in the cylinder will drop and the stroke due to combustion will be shortened. High nature.
本発明は、斯かる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、始動モータを用いることなくエンジンを再始動するエンジンの始動装置において、停止直前のエンジン回転速度が低い状態で再始動要求があった場合の始動制御の手順に工夫を凝らして、膨張行程気筒の燃焼によって十分なトルクが得られない場合でも、迅速且つ確実にエンジンを再始動できるようにすることにある。 The present invention has been made in view of such a point, and an object of the present invention is to provide an engine starter that restarts an engine without using a starter motor in a state where the engine rotational speed immediately before the stop is low. It is intended to make it possible to restart the engine quickly and reliably even when a sufficient torque cannot be obtained by combustion of the expansion stroke cylinder, by devising a start control procedure when there is a restart request.
前記目的を達成するために、本発明に係るエンジンの始動装置では、エンジンの停止直前のエンジン回転速度の低いときに再始動要求があった場合には、そのときの膨張行程気筒に燃料を供給するとともに、エンジンの逆転動作(エンジンの回転方向が逆転方向の状態)により該膨張行程気筒内が圧縮されることを利用して、該膨張行程気筒に点火し、燃焼させることで十分な始動トルクを得るようにした。 In order to achieve the above object, in the engine starter according to the present invention, when a restart request is made at a low engine speed immediately before the engine is stopped, fuel is supplied to the expansion stroke cylinder at that time. In addition, a sufficient starting torque can be obtained by igniting and burning the expansion stroke cylinder by utilizing the fact that the expansion stroke cylinder is compressed by the reverse rotation operation of the engine (the rotation direction of the engine is the reverse rotation direction). To get.
具体的には、請求項1の発明では、エンジン停止時の少なくとも膨張行程気筒に対して燃料を噴射して点火、燃焼させることにより、始動モータを使用することなくエンジンを始動させるエンジンの始動装置を前提とする。そして、運転中の前記エンジンの各気筒への燃料噴射を停止することにより、該エンジンを停止させるエンジン停止手段と、前記エンジンの所定の再始動条件が成立したことを判定する再始動条件判定手段と、前記エンジン停止手段による燃料噴射の停止後にエンジン回転速度が低下して、圧縮行程にある気筒が次の上死点を越えられない停止直前状態になったことを検出する停止直前状態検出手段と、前記圧縮行程にある気筒の圧縮反力によって前記エンジンの回転方向が逆転方向に反転した後、さらに反転を繰り返しつつエンジン停止に至るときの、該エンジンの回転方向を判定するエンジン回転方向判定手段と、前記再始動条件判定手段により再始動条件の成立が判定されたとき、エンジンが前記停止直前状態にあれば、そのときに膨張行程にある気筒に対して燃料を噴射するとともに、前記エンジン回転方向判定手段によってエンジンの回転方向が正転方向から逆転方向に反転したと判定された後であれば、当該膨張行程気筒に点火して、燃焼させるエンジン再始動手段とを備えるものとする。 Specifically, according to the first aspect of the invention, an engine starter for starting an engine without using a starter motor by injecting fuel into at least an expansion stroke cylinder when the engine is stopped, and igniting and burning the fuel. Assuming Then, by stopping fuel injection to each cylinder of the engine during operation, engine stop means for stopping the engine, and restart condition determination means for determining that a predetermined restart condition of the engine is satisfied And an immediately before stop state detecting means for detecting that the engine rotational speed is lowered after the fuel injection is stopped by the engine stopping means and the cylinder in the compression stroke is in a state immediately before stopping so that the next top dead center cannot be exceeded. Engine rotation direction determination for determining the rotation direction of the engine when the engine rotation direction is reversed in the reverse rotation direction by the compression reaction force of the cylinder in the compression stroke and then the engine is stopped while repeating the reverse rotation. And when the restart condition is determined by the restart condition determining means, if the engine is in the state immediately before the stop, Fuel is injected into the cylinder in the stroke, and after the engine rotation direction determination means determines that the rotation direction of the engine has been reversed from the normal rotation direction to the reverse rotation direction, the expansion stroke cylinder is ignited. And engine restarting means for combustion.
この構成により、エンジンの各気筒への燃料噴射が停止されて、エンジン回転速度が徐々に低下する停止動作期間において、再始動条件判定手段がエンジンの再始動条件の成立を判定し、停止直前状態検出手段が、そのときに圧縮行程にある気筒が次の上死点を越えられない停止直前状態であると検出した場合には、エンジン再始動手段が、そのときの膨張行程気筒に対して燃料を噴射するとともに、エンジン回転方向判定手段がエンジンの回転方向が逆転方向である、すなわちエンジンが逆転動作して該膨張行程気筒を圧縮した状態であると判定した後であれば、当該気筒に点火して、燃焼させる。つまり、前記膨張行程気筒は、エンジンの逆転動作により気筒内が圧縮された状態で燃焼することになるため、当該気筒の燃焼によって十分なトルクを得ることができ、確実にエンジンの再始動を行うことができる。 With this configuration, in the stop operation period in which the fuel injection to each cylinder of the engine is stopped and the engine rotation speed gradually decreases, the restart condition determining means determines that the engine restart condition is satisfied, If the detecting means detects that the cylinder in the compression stroke at that time is in a state immediately before stopping so that the next top dead center cannot be exceeded, the engine restarting means supplies fuel to the expansion stroke cylinder at that time. And after the engine rotation direction determination means determines that the engine rotation direction is the reverse rotation direction, that is, after the engine is reversely operated and the expansion stroke cylinder is compressed, the cylinder is ignited. And burn. That is, the expansion stroke cylinder burns in a state where the inside of the cylinder is compressed by the reverse rotation operation of the engine, so that sufficient torque can be obtained by combustion of the cylinder, and the engine is reliably restarted. be able to.
したがって、エンジンの停止直前において、そのときの膨張行程気筒を燃焼させても十分なトルクが得られない状態で再始動要求があった場合でも、エンジンの逆転動作により該膨張行程気筒を圧縮した状態で燃焼させることができるため、エンジン停止を待つことなく、迅速且つ確実にエンジンの再始動を行うことができる。 Therefore, immediately before the engine is stopped, even when there is a restart request in a state where sufficient torque is not obtained even if the expansion stroke cylinder is combusted, the expansion stroke cylinder is compressed by the reverse rotation operation of the engine. Therefore, the engine can be restarted quickly and reliably without waiting for the engine to stop.
請求項2の発明では、請求項1の発明において、エンジンのクランク角位置を検出するクランク角位置検出手段と、再始動条件判定手段による再始動条件成立の判定時に膨張行程にある気筒のクランク角位置が相対的に上死点寄りの所定範囲内にない場合に、エンジンの回転方向が逆転方向に反転する直前の状態であることを検出する反転直前状態検出手段とを備え、エンジン再始動手段は、再始動条件が成立したときに、前記反転直前状態検出手段によって反転直前状態であると検出された場合、エンジン回転方向判定手段によってエンジンの回転方向が正転方向から逆転方向に反転したと判定されるまで待って、前記膨張行程気筒に点火して、燃焼させるものとする。 According to a second aspect of the present invention, in the first aspect of the invention, the crank angle position detecting means for detecting the crank angle position of the engine, and the crank angle of the cylinder in the expansion stroke when the restart condition determining means determines that the restart condition is satisfied. Engine re-starting means comprising: a state immediately before reversal detection means for detecting that the rotation direction of the engine is in a state immediately before reversing in the reverse direction when the position is not within a predetermined range relatively close to top dead center. If the restart condition is satisfied and the state immediately before reversal is detected by the state detection means immediately before reversal, the engine rotation direction determination means has reversed the engine rotation direction from the normal rotation direction to the reverse rotation direction. It is assumed that after the determination is made, the expansion stroke cylinder is ignited and burned.
これにより、再始動条件成立時の膨張行程気筒のクランク角位置が所定範囲内にない、すなわち該膨張行程気筒のピストンがTDCから離れていて、前記膨張行程気筒を燃焼させても十分なトルクを得ることができず、その直後にエンジンの回転方向が反転するような状態であれば、このことが反転直前状態検出手段により検出される。そして、そのような反転直前状態の場合には、該エンジンの回転方向が正転方向から逆転方向へ反転するのを待って、すなわち該エンジンの逆転動作によって膨張行程気筒を圧縮した状態にして、当該気筒に点火し、燃焼させることで、十分な大きさのトルクを得ることができる。 As a result, the crank angle position of the expansion stroke cylinder when the restart condition is satisfied is not within the predetermined range, that is, the piston of the expansion stroke cylinder is separated from the TDC, and sufficient torque is generated even if the expansion stroke cylinder is burned. If it cannot be obtained and the engine rotation direction is reversed immediately thereafter, this is detected by the state detection means immediately before reversal. And in the case of such a state immediately before reversal, it waits for the rotation direction of the engine to reverse from the normal rotation direction to the reverse rotation direction, that is, the expansion stroke cylinder is compressed by the reverse rotation operation of the engine, A sufficiently large torque can be obtained by igniting and burning the cylinder.
請求項3の発明では、請求項1または2のいずれか一つの発明において、エンジン再始動手段は、エンジン回転方向判定手段によってエンジンの回転方向が逆転方向から正転方向に反転したと判定された後、膨張行程気筒に点火して、燃焼させるものとする。
In the invention of
これにより、エンジンの逆転動作により膨張行程気筒を最も圧縮した状態で燃焼させることができるため、該膨張行程気筒の燃焼によって生じる始動トルクを可及的に大きくすることができる。 Accordingly, the expansion stroke cylinder can be burned in the most compressed state by the reverse rotation operation of the engine, so that the starting torque generated by the combustion of the expansion stroke cylinder can be increased as much as possible.
請求項4の発明では、請求項1〜3のいずれか一つの発明において、エンジン再始動手段は、エンジン回転方向判定手段によってエンジンの回転方向が正転方向から逆転方向に反転したと判定された後、膨張行程気筒に対して燃料を噴射するものとする。 According to a fourth aspect of the present invention, in any one of the first to third aspects, the engine restarting means determines that the engine rotation direction is reversed from the normal rotation direction to the reverse rotation direction by the engine rotation direction determination means. Thereafter, fuel is injected into the expansion stroke cylinder.
このことにより、エンジンの回転方向が逆転方向の状態、すなわち膨張行程気筒が圧縮されている状態で当該気筒内に燃料を噴射することで、その気化潜熱により当該気筒内の温度が下がり、筒内圧が低下するため、当該気筒のピストンをより上死点に近い位置まで移動させることができ、該膨張行程気筒のストロークをより長くすることができる。したがって、該膨張行程気筒の燃焼によって生じる始動トルクをさらに大きくして、エンジンの始動をより確実なものにすることができる。 As a result, by injecting fuel into the cylinder in a state where the rotation direction of the engine is in the reverse rotation direction, that is, in a state where the expansion stroke cylinder is compressed, the temperature in the cylinder decreases due to the latent heat of vaporization, and the in-cylinder pressure Therefore, the piston of the cylinder can be moved to a position closer to the top dead center, and the stroke of the expansion stroke cylinder can be made longer. Therefore, the starting torque generated by the combustion of the expansion stroke cylinder can be further increased, and the engine can be started more reliably.
請求項1の発明によれば、エンジンの停止直前に再始動要求があった場合には、そのときの膨張行程気筒に対して燃料を噴射するとともに、エンジンの逆転動作によって該膨張行程気筒が圧縮された状態で燃焼させるようにしたため、十分な始動トルクを得て、再始動要求に対し迅速且つ確実にエンジンを再始動することができる。 According to the first aspect of the present invention, when a restart request is made immediately before the engine is stopped, the fuel is injected into the expansion stroke cylinder at that time, and the expansion stroke cylinder is compressed by the reverse operation of the engine. Since the combustion is performed in the generated state, a sufficient starting torque can be obtained, and the engine can be restarted quickly and reliably in response to the restart request.
請求項2の発明によれば、エンジンの回転方向が逆転方向に反転する直前に再始動要求があった場合には、その反転を待って燃焼させることで、十分な始動トルクを得ることができ、特に、請求項3の発明によれば、エンジンの回転方向がさらに正転方向に反転した後に燃焼させることで、始動トルクを最大限に大きくして、エンジンの再始動の信頼性を向上することができる。
According to the invention of
請求項4の発明によれば、エンジン逆転中に膨張行程気筒に燃料を噴射することで、ピストンが上死点により近い位置まで移動可能となり、該膨張行程気筒の燃焼による始動トルクをより大きくして、エンジンの始動をより確実なものにすることができる。
According to the invention of
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
−エンジン制御システムの概略構成−
図1及び図2は、本発明の実施形態に係るエンジン始動装置を用いたエンジン制御システムEの概略構成を示しており、このエンジンシステムEは、シリンダヘッド10及びシリンダブロック11を備えたエンジン1と、該エンジン1を制御するためのECU2(エンジンコントローラ)とを備えている。前記エンジン1には、図2に示すように4つの気筒12A〜12Dが設けられていて、該各気筒12A〜12Dの内部には、図1に示すように、クランク軸3に連結されるピストン13がそれぞれ嵌挿され、これにより、前記各気筒12A〜12D内部でピストン13の上方には燃焼室14が形成されている。
-Schematic configuration of engine control system-
1 and 2 show a schematic configuration of an engine control system E using an engine starter according to an embodiment of the present invention. The engine system E includes an
ここで、一般的に、多気筒4サイクルエンジンにおいては、各気筒12が所定の位相差をもって吸気、圧縮、膨張、排気の各行程からなる燃焼サイクルを行うようになっており、この実施形態の4気筒エンジンの場合、気筒列方向一端側から1番気筒12A、2番気筒12B、3番気筒12C、4番気筒12Dと呼ぶと、図4(e)に示すように、1番気筒(#1)、3番気筒(#3)、4番気筒(#4)、2番気筒(#2)の順にクランク角で180度ずつの位相差をもって前記燃焼サイクルが行われるようになっている。
Here, in general, in a multi-cylinder four-cycle engine, each cylinder 12 performs a combustion cycle consisting of intake, compression, expansion, and exhaust strokes with a predetermined phase difference. In the case of a four-cylinder engine, when referred to as the
前記各気筒12A〜12Dのそれぞれの燃焼室14の頂部には、該燃焼室14内の混合気に点火して燃焼させるための点火プラグ15が設けられていて、それらの各点火プラグ15先端の電極が前記燃焼室14内に臨むように配置されている。また、前記燃焼室14の側方(図1の右方向)には、該燃焼室14内に燃料を直接、噴射する燃料噴射弁16が設けられていて、該燃料噴射弁16は、前記点火プラグ15の電極付近に向かって燃料を噴射するように噴射方向が調整されている。ここで、前記燃料噴射弁16は、図示しないニードル弁及びソレノイドを内蔵しており、前記ECU2からのパルス信号の入力によりそのパルス幅に対応する時間だけ開弁駆動されて、その駆動時間に応じた量の燃料を各気筒12内に噴射するように構成されている。なお、前記燃料噴射弁16には、図示しない燃料ポンプにより燃料供給通路等を介して燃料が供給されるようになっていて、前記エンジンシステムEには、その燃料供給圧が圧縮行程での燃焼室14内の圧力よりも高くなるように燃料供給系統が構成されている。
A
また、前記各気筒12A〜12Dの燃焼室14の上部には、該燃焼室14に向かって開口する吸気ポート17及び排気ポート18が設けられていて、これらのポート17,18に吸気弁19及び排気弁20がそれぞれ配設されている。これらの吸気弁19及び排気弁20は、図示省略のカムシャフト等からなる動弁機構により駆動され、上述のとおり、各気筒12A〜12Dが所定の位相差をもって燃焼サイクルを行うように、該各気筒毎の吸・排気弁の開閉タイミングが設定されている。
Further, an
そして、前記吸気ポート17及び排気ポート18には、それぞれ吸気通路21及び排気通路22が連通するように設けられており、図2に示すように、前記吸気ポート17に近い吸気通路21の各気筒12毎の分岐吸気通路21aには、それぞれ、該通路21aの面積を絞るスロットル弁23が設けられている。すなわち、前記吸気通路21は、サージタンク21bの下流に気筒別の分岐吸気通路21aを有していて、該分岐吸気通路21aのそれぞれの下端部が各気筒12の吸気ポート17に連通している。そして、前記各分岐吸気通路21aの下流端近傍に配設されるスロットル弁23は、各分岐吸気通路21aを同時に絞り調節する多連型のロータリーバルブ(マルチスロットル)からなり、アクチュエータ24により駆動される。なお、前記吸気通路21におけるサージタンク21bの上流の共通吸気通路21c(図2にのみ示す)には、吸入空気量を検出するエアロフローセンサ25が、前記吸気通路21のスロットル弁23より下流側には吸気圧力を検出する吸気圧センサ26がそれぞれ設けられている。
The
また、前記エンジンシステムEには、前記クランク軸3の回転角を検出する2つのクランク角センサ30,31(クランク角位置検出手段)が設けられており、一方のクランク角センサ30からの信号によってエンジン回転速度を求めるとともに、詳しくは後述するが、それら2つのクランク角センサ30,31から出力される互いに位相のずれたクランク角信号により、前記クランク軸3の回転方向及び回転角度を検出することができるようになっている。さらに、このエンジンシステムEには、カムシャフトの特定の回転位置を検出して気筒識別信号として出力するカム角センサ32が設けられているとともに、エンジン1の制御に必要な構成要素として、エンジン冷却水の温度(エンジン水温)を検出する水温センサ33やアクセル開度(アクセル操作量)を検出するアクセル開度センサ34等も設けられている。
The engine system E is provided with two
前記ECU2は、前記各センサ25,26,30〜34からの信号を受け、前記燃料噴射弁16に対して燃料噴射量及びその噴射時期を制御する信号を出力するとともに、前記点火プラグ15の点火装置27に対して点火時期を制御する信号を出力し、さらに前記スロットル弁23のアクチュエータ24に対してスロットル開度を制御する信号を出力する。
The
そして、以下に詳述するが、前記ECU2は、アイドル時において所定のエンジン停止条件が成立したときに、燃料供給を停止(燃料カット)して自動的にエンジン1を停止させるとともに、その後、運転者のアクセル操作等により所定のエンジン再始動条件が成立したときには、自動的にエンジン1を再始動させるようになっている。
As will be described in detail below, the
すなわち、前記エンジン1の再始動時には、始動モータの力を借りることなく、エンジン1自身の力によって始動させるのであるが、この実施形態では、まず、ピストン13が圧縮行程の途中で停止している気筒12で初回の燃焼を行わせて、そのピストン13を押し下げることによりクランク軸3を少しだけ逆転させ、これにより膨張行程にある気筒12のピストン13を一旦、上昇させて、その気筒12内の混合気を圧縮する。そして、その上で該膨張行程気筒12の混合気に点火して燃焼させることにより、クランク軸3に正転方向のトルクを与えて、エンジン1を始動するようにしている。
That is, when the
そのようにエンジン1をそれ自身の力のみによって始動するためには、前記した膨張行程気筒12の燃焼によってクランク軸3にできるだけ大きな正転方向のトルクを与え、これにより、続いて圧縮上死点(以下、TDCと略称)を迎える気筒12がその圧縮反力に打ち勝ってTDCを越えるようにしなければならない。従って、エンジン1の確実な始動のためには膨張行程の途中で停止している気筒12内に燃焼のための空気を十分に確保しておく必要があり、そのためには、エンジン1を停止するときに予め新気を供給して既燃ガスを掃気した上で、前記の膨張行程で停止する気筒12(以下、停止時膨張行程気筒ともいう)のピストン13を行程中央部から多少、下死点(以下、BDCと略称)寄りの所定範囲内(例えばATDC100〜120°CA)に停止させるのが好ましい。
In order to start the
そこで、アイドル時にエンジン1を自動停止させるときには、まず、各気筒12の掃気が十分に行われるように、アイドル回転速度よりもやや高い所定回転速度で燃料カットを行うとともに、その後、惰性で回転するエンジン1が停止するまでの間(停止動作期間)の所定期間はスロットル弁23を所定の開状態とすることで、エンジン停止後に圧縮行程となる気筒12(以下、停止時圧縮行程気筒ともいう)及び前記停止時膨張行程気筒12へ吸入される空気量が十分に多くなり、特に膨張行程となる気筒12の空気量が多くなって、その空気の圧縮反力が圧縮行程気筒12よりも大きくなるようにする。こうすることで、2つの気筒12で相互に逆向きに作用する圧縮反力のバランスによって、膨張行程気筒12のピストン13が行程中央部から多少、下死点(BDC)寄りに停止することになる。
Therefore, when the
さらに、この実施形態では、前記エンジン停止動作期間において次第に低下するエンジン回転速度をクランク角センサ30,31からの信号により検出し、これに基づいてスロットル弁23の開度を制御することにより、惰性で回転するエンジン1のポンプ仕事量を変更して、エンジン回転速度の低下の度合いを微調整するようにしている。つまり、燃料カット後のエンジン回転速度の落ち具合をスロットル弁23の制御によって微調整し、これにより、停止時膨張行程気筒12のピストン13を確実に上述の再始動に適した範囲内に停止させるのである。
Furthermore, in this embodiment, the engine rotational speed that gradually decreases during the engine stop operation period is detected by signals from the
しかしながら、前記エンジン停止動作期間において、エンジン再始動要求があった場合には、上述のような停止制御によってエンジン1が停止するまで待って始動制御によって該エンジン1を再始動させると、再始動要求からエンジン1の再始動までの時間のロスが大きくなる。そのため、この実施形態では、前記エンジン停止動作期間中にエンジン再始動要求があった場合、そのときに圧縮行程にある気筒12が次のTDCを越えられれば、当該気筒12に対して燃料を噴射し、点火、燃焼させることでエンジン1を始動する一方、前記圧縮行程気筒12が次のTDCを越えられなければ、そのときに膨張行程にある気筒12を燃焼させて、エンジン1に正転方向の力を与えることによって該エンジン1を始動するようにしている。
However, when there is an engine restart request during the engine stop operation period, if the
このように、前記膨張行程気筒12の燃焼によってエンジン1を始動する場合、当該気筒12のピストン13がTDCに近い位置にあれば、当該気筒12に直ちに点火、燃焼させることで十分なトルクを得ることが可能だが、該膨張行程気筒12のピストン13がTDCから離れている場合には、当該気筒内の圧力が低下するとともに燃焼時のストロークも短くなるため、その状態で再始動要求に応じて前記膨張行程気筒12を燃焼させても十分なトルクを得ることができず、前記エンジン1の再始動に失敗する可能性が高くなる。
Thus, when the
そこで、本発明の特徴部分であるが、圧縮行程気筒12が次のTDCを越えられない停止直前状態で、且つ膨張行程気筒12のピストン13がTDCから比較的、離れていて当該気筒12を燃焼させても十分なトルクが得られないときに再始動要求があった場合、エンジン1の逆転動作(エンジン1の回転方向が逆転方向の状態)によって膨張行程気筒12内の混合気を圧縮して、その状態で燃焼させることにより、前記エンジン1に十分な始動トルクを与えて、より確実且つ迅速にエンジン1を始動するようにしている。
Therefore, although it is a characteristic part of the present invention, the compression stroke cylinder 12 is in a state immediately before the stop where it cannot exceed the next TDC, and the
−エンジンの停止制御−
次に、前記ECU2によるエンジン停止の制御について図3〜図5を参照して説明する。なお、図3は停止制御の手順を示すフローチャートであり、図4は、エンジン停止動作期間におけるエンジン回転速度、クランク角及び各気筒12A〜12Dの行程の変化を互いに対応づけて示すとともに、その間に行われるスロットル開度の制御と、これによる吸気圧力(吸気管負圧)の変化とを模式的に示す説明図である。また、図5は、エンジン停止動作期間におけるTDC回転速度(後述)の低下と、停止時膨張行程気筒12におけるピストン停止位置との相関関係を示す図である。
-Engine stop control-
Next, engine stop control by the
まず、前記図4(a)に示すように、エンジン1の運転中に所定の設定回転速度(図例では800rpm)で燃料カットが行われると(時刻t0)、そのときにピストン13、クランク軸3やフライホイール等の運動部分が有する運動エネルギーが機械摩擦や各気筒12のポンプ仕事によって消費されることで、エンジン回転速度が徐々に低下し、エンジン1は惰性で数回転した後に停止することになる。詳しくは、そのようにエンジン1が惰性で回転する間(以下、エンジン停止動作期間という)、エンジン回転速度は微視的には各気筒12が圧縮上死点(TDC)を迎える毎に一時的に大きく落ち込み、TDCを越えると再び上昇する、というようにして、クランク角で180°CA毎にアップダウンを繰り返しながら低下していく。そして、例えば図示の如く約800rpmで燃料カットした場合には、通常はTDCを8、9回越えて、その最後のTDCを越えた後に(時刻t3)、その次のTDCを越えることができなくなって、停止に至る(時刻t4〜t6)。
First, as shown in FIG. 4A, when a fuel cut is performed at a predetermined set rotational speed (800 rpm in the illustrated example) during operation of the engine 1 (time t0), the
すなわち、TDCを越えることができずに、圧縮行程に留まる気筒12(図例では#1気筒12A)では、慣性力によるピストン13の上昇に伴い空気圧が高まり、その圧縮反力によってピストン13が一旦、停止(時刻t4)した後に、BDCに向かって押し返されることになる。これによりクランク軸3は逆転し、同図(a)に示すようにエンジン回転速度が負値になるが、そうすると、今度は膨張行程にある気筒12(最後にTDCを越えて膨張行程に移行した気筒であり、図例では#2気筒12B)の空気圧が上昇して、ピストン13にBDC側への圧縮反力が作用する。そして、この圧縮反力によって膨張行程気筒12のピストン13が一旦、停止(時刻t5)した後に、BDCに向かって押し返されることで、クランク軸3は再び正転し、エンジン回転速度は正値に戻る。
That is, in the cylinder 12 (# 1
そのように、圧縮行程気筒12及び膨張行程気筒12のピストン13にそれぞれ逆向きに作用する圧縮反力により、各気筒12のピストン13はそれぞれ数回、往復動した後に停止することになるが(時刻t6)、その停止位置は、前記圧縮及び膨張行程気筒12の圧縮反力のバランスによって概略決定されるとともに、エンジン1の機械摩擦の影響を受けるので、停止前に最後にTDCを越えたときの回転速度の高低によっても変化することになる。
As such, the
従って、停止時膨張行程気筒12のピストン13を再始動に適した所定範囲内に停止させるためには、まず、その気筒12及び停止時圧縮行程気筒12の圧縮反力がいずれも十分に大きくなり、且つ膨張行程気筒12の圧縮反力が圧縮行程気筒12よりも所定以上、大きく適切なバランスとなるように、両方の気筒12への吸入空気量を調節する必要がある。このために、この実施形態では、図4(c)に示すように燃料カット後の所定の期間、スロットル弁23を開いて(時刻t1〜t2)、同図(d)に示すように一時的に吸気管負圧を減少(吸気量は増大)させることにより、停止時の圧縮及び膨張行程気筒12にそれぞれ所要量の空気が吸入されるようにしている。
Therefore, in order to stop the
しかしながら、実際のエンジン1では、スロットル弁23自体や吸気ポート17、分岐吸気通路21a等の形状に個体ばらつきがあり、それらを流通する空気流の挙動が変化することもあって、エンジン1の停止動作期間に各気筒12に流入する空気の量には或る程度のばらつきを生じるから、上述のようなスロットル弁23の開閉制御を行ったとしても、それだけではエンジン停止時に圧縮行程や膨張行程になる気筒12のピストン停止位置を確実に所要の範囲内に収めることは難しい。
However, in the
この点につき、この実施形態では、図5に一例を示すように、停止動作期間中のエンジン回転速度(この実施形態ではピストン13が圧縮TDCにあるときの回転速度であり、以下、TDC回転速度ともいう)と、エンジン停止後に膨張行程にある気筒12のピストン停止位置との間に明確な相関関係があることに着目して、前記図4(a)に示すようにエンジン回転速度が低下する過程で180°CA毎に現れるTDC毎のエンジン回転速度を検出し、この検出値に応じてスロットル弁23を制御することにより、エンジン回転速度の落ち具合を微調整するようにしている。
In this embodiment, as shown in an example in FIG. 5, in this embodiment, the engine rotation speed during the stop operation period (in this embodiment, the rotation speed when the
詳しくは、前記図5の分布図は、上述の如くエンジン回転速度が略800rpmのときに燃料カットを行い、その後、惰性で回転するエンジン1の各気筒12がTDCを越える度に、そのときのエンジン回転速度(TDC回転速度)を計測するとともに、そうして停止した後の膨張行程気筒12のピストン位置を調べて、このピストン停止位置を縦軸に、また、前記TDC回転速度を横軸に取って、両者の関係を表したものである。この作業を所定回数繰り返すことで、停止動作期間のTDC回転速度と停止時膨張行程気筒12のピストン停止位置との間の相関関係を示す分布図が得られる。
Specifically, the distribution diagram of FIG. 5 shows that the fuel cut is performed when the engine speed is approximately 800 rpm as described above, and then each time each cylinder 12 of the
図の例では、エンジン停止前の最後のTDCを越えるときの回転速度は示されておらず、燃料カット直後のTDC回転速度(最後から数えて9番目のもの)から最後の1つ前のTDC回転速度(最後から数えて2番目のもの)までのデータが示されている。この9〜2番目のTDC回転速度は、それぞれ一塊りとなって分布しており、特に図示の6〜2番目のものにおいて明らかなように、TDC回転速度が所定の回転速度の範囲(図に斜線を入れて示す適正回転速度範囲)にあるときに、ピストン停止位置が再始動に好適な範囲(図の例ではATDC100〜120°CA)にあることが分かる。なお、前記TDC回転速度の適正範囲は、エンジン1の構造や仕様等によって異なり、前記のように実験的に求められるものである。
In the example of the figure, the rotational speed when the last TDC before the engine stop is not shown, and the TDC rotational speed immediately after the fuel cut (the ninth thing counted from the last) is the last one before the TDC. Data up to the rotational speed (second one from the end) is shown. The 9th to 2nd TDC rotational speeds are distributed in a lump, and as clearly shown in the 6th to 2nd illustrated parts, the TDC rotational speed is within a predetermined rotational speed range (see FIG. It can be seen that the piston stop position is in a range suitable for restart (
そして、この実施形態のエンジン停止制御では、前記のようなTDC回転速度とピストン停止位置との間の相関関係に基づいて、燃料カット後のエンジン停止動作期間においてエンジン1のTDC回転速度を検出し、このTDC回転速度が前記適正回転速度範囲から外れているときには、その回転速度の偏差に応じてスロットル弁23の開度を調整して、これにより各気筒12のポンプ仕事量を増大または減少させることによって、少なくとも最後のTDCを越えるまでにTDC回転速度が適正回転速度範囲内に入るようにしている。こうすれば、その最後のTDCを越えたときにエンジン1のクランク軸3やフライホイールなどの運動部分等が有する運動エネルギーや圧縮行程気筒内の高温高圧の空気の位置エネルギー等が、その後に作用する機械摩擦等と見合うものになって、停止時膨張行程気筒12のピストン13を再始動に適した前記所定範囲内に確実に停止させることができるのである。
In the engine stop control of this embodiment, the TDC rotation speed of the
なお、そのようにエンジン回転速度を微調整する方法としては、上述の如くスロットル弁23を用いる以外に、例えばオルタネータ等のエンジン1の補機の作動状態を制御することも考えられる。
As a method for finely adjusting the engine rotational speed as described above, in addition to using the
次に、上述したエンジン停止制御の具体的な手順を図3のフローチャートに基づいて説明すると、このフローはエンジン運転中の所定のタイミングでスタートして(START)、ステップSA1ではアイドルストップの条件が成立したか否かの判定を行う。この判定は、車速、ブレーキの作動状況、エンジン水温等に基づいて行うもので、例えば車速が所定速度よりも小さく、ブレーキが作動していて、エンジン水温が所定範囲内にあり、さらにエンジン1を停止させることに特に不都合のない状況であれば、アイドルストップ条件が成立したものとする。
Next, the specific procedure of the engine stop control described above will be described with reference to the flowchart of FIG. 3. This flow starts at a predetermined timing during engine operation (START), and in step SA1, the condition of the idle stop is determined. It is determined whether or not it is established. This determination is made based on the vehicle speed, the operating condition of the brake, the engine water temperature, etc. For example, the vehicle speed is smaller than a predetermined speed, the brake is operating, the engine water temperature is within a predetermined range, and the
前記ステップSA1でアイドルストップ条件が成立したとき(YESの場合)には、続くステップSA2で、いずれか1つの気筒12(図3のフローでは1番気筒12Aまたは4番気筒12D)を特定して、エンジン1を停止させる所定の条件が成立したかどうかの判定を行う。すなわち、エンジン回転速度が燃料カットの設定回転速度(この実施形態では略800rpm)であるかどうか、前記特定した気筒12が予め設定した行程(例えば吸気行程)にあるかどうか等を判定する。そして、全ての条件が成立してYESと判定されれば、ステップSA3に進み、各気筒12への燃料噴射を停止する。
When the idling stop condition is satisfied in the step SA1 (in the case of YES), any one cylinder 12 (the
続いて、ステップSA4においてスロットル弁23を所定開度で開状態にし、続くステップSA5でエンジン回転速度が所定回転速度(図4の時刻t2におけるエンジン回転速度)以下と判定されるまでその状態を保ち、所定回転速度以下になれば(前記ステップSA5でYESの場合)、ステップSA6に進んで、スロットル弁23を閉じる。このようにエンジン回転速度に応じてスロットル弁23を開閉することによって、図4(c)、(d)に示すように停止時膨張行程気筒12(図例では#2気筒12B)及び停止時圧縮行程気筒12(図例では#1気筒12A)への吸気量が増大し、且つ該停止時膨張行程気筒12への吸気量が停止時圧縮行程気筒12よりも多くなるので、停止時膨張行程12のピストン13の停止位置を概ね所定範囲内とすることができる。
Subsequently, in step SA4, the
続いてステップSA7では、クランク角センサ30からの信号により求められるTDC回転速度が適正回転速度範囲にあるかどうか判定して、判定がYESでTDC回転速度が適正回転速度範囲にあれば、ステップSA8に進んで、今度はTDC回転速度が所定値A以下かどうか判定する。この所定値Aは、詳しくは後述するが、予め実験的にエンジン停止前の最後のTDC回転速度に対応づけて設定したものであり、前記ステップSA7で求めたTDC回転速度が所定値A以下ならば(判定がYESの場合)、エンジン1はその次のTDCを越えることができず、停止することになるから、後述のステップSA11に進む一方、TDC回転速度が所定値Aよりも高ければ(判定がNOの場合)、エンジン1はさらに次のTDCを越えることになるから、前記ステップSA7にリターンする。
Subsequently, in step SA7, it is determined whether or not the TDC rotational speed obtained from the signal from the
また、前記ステップSA7において、TDC回転速度が適正回転速度範囲にないと判定された場合(NOの場合)には、ステップSA9に進み、TDC回転速度と適正回転速度範囲との間の回転速度の偏差に基づいてスロットル弁23の開度を算出する。そして、その開度になるようにステップSA10でスロットル弁23のアクチュエータ24を駆動して(スロットル駆動)、前記ステップSA8に進む。すなわち、例えばTDC回転速度が適正回転速度範囲の上限よりも高いときには、スロットル弁23を閉じる側に駆動して各気筒12のポンプ仕事量を増大させることで、エンジン回転速度の低下の度合いを大きくする。反対に、TDC回転速度が適正回転速度範囲の下限よりも低いときには、スロットル弁23を開く側に駆動して各気筒12のポンプ仕事量を減らすことで、エンジン回転速度の低下の度合いを緩やかにする。
If it is determined in step SA7 that the TDC rotational speed is not in the appropriate rotational speed range (NO), the process proceeds to step SA9, where the rotational speed between the TDC rotational speed and the appropriate rotational speed range is set. Based on the deviation, the opening of the
こうすることで、図4(a)に示すようにアップダウンを繰り返しながら徐々に低下するエンジン回転速度を、全体として高回転側または低回転側にシフトさせて、遅くとも最後のTDCを越えるときには適正回転速度範囲に収まるようにすることができ、これにより、エンジン1が停止したときに膨張行程にある気筒12のピストン13を再始動に適した所定範囲内に確実に停止させることができる。
By doing this, as shown in FIG. 4A, the engine rotational speed that gradually decreases while repeating up and down is shifted to the high speed side or the low speed side as a whole, and is appropriate when exceeding the last TDC at the latest. Thus, the
そうして、エンジン1が最後のTDCを越えて、そのときのTDC回転速度が所定値A以下になれば、ステップSA8においてYESと判定されてステップSA11に進み、今度はエンジン1が完全に停止したかどうか判定する。すなわち、停止時に膨張行程及び圧縮行程にある気筒12の相互に逆向きの圧縮反力によって、クランク軸3が正転及び逆転を数回、繰り返した後に静止したことを判定する。そして、この判定がYESになって、エンジン1の停止が確認されれば、ステップSA12に進んで、後述する停止位置検出ルーチンにより膨張行程にある気筒12のピストン停止位置を検出し、これをECU2のメモリに記憶して、エンジン停止制御を完了する(END)。
Then, if the
ここで、上述したように、エンジン1が完全に停止する直前にはクランク軸3が正逆両方に数回、回動するので、クランク角センサ30からの信号をカウントするのみではピストン停止位置を検出することはできない。そこで、この実施形態では、2つのクランク角センサ30,31から出力される互いに位相のずれたクランク角信号に基づいて、以下のようにクランク軸3の回転方向及び回転角度を検出し、これによりピストン停止位置を検出するようにしている。
Here, as described above, the
図6は、ピストン13の停止位置を検出する手順を示すフローチャートであり、このフローがスタートすると、ステップSC1で、第1クランク角信号CA1(第1クランク角センサ30からの出力信号)及び第2クランク角信号CA2(第2クランク角センサ31からの出力信号)に基づいて、ECU2が前記第1クランク角信号CA1の立ち上がり時に前記第2クランク角信号CA2がLow、Highのいずれであるか、或いは、前記第1クランク角信号CA1の立ち下がり時に前記第2クランク角信号CA2がHigh、Lowのいずれであるか、を判定する。つまり、これらの信号CA1,CA2の位相の関係が図7(a)のようになるか、または図7(b)のようになるかを判別して、これによりエンジン1の正転、反転を判別する。
FIG. 6 is a flowchart showing a procedure for detecting the stop position of the
より詳しくは、エンジン1の正転時には、図7(a)のように、第1クランク角信号CA1に対して第2クランク角信号CA2が半パルス幅程度の位相遅れを生じることになり、前記第1クランク角信号CA1の立ち上がり時に第2クランク角信号CA2がLowに、前記第1クランク角信号CA1の立ち下がり時に第2クランク角信号CA2がHighになる。一方、エンジン1の逆転時には、図7(b)のように、前記第1クランク角信号CA1に対して第2クランク角信号CA2が半パルス幅程度の位相の進みを生じることになり、上述のエンジン正転時とは逆に、前記第1クランク角信号CA1の立ち上がり時に第2クランク角信号CA2がHighに、前記第1クランク各信号CA1の立ち下がり時に第2クランク角信号CA2がLowになるからである。
More specifically, during forward rotation of the
そして、前記フローのステップSC1でエンジン1が正転状態であると判定された場合(YESの場合)には、エンジン1の正転方向のクランク角変化を計測するためのCAカウンタのカウント数を増やし、反対に逆転状態であると判定された場合(NOの場合)には前記CAカウンタのカウント数を減らすようにする。ここで、第1クランク角信号CA1及び第2クランク角信号CA2の立ち上がり及び立ち下がりは、クランク軸3の回転により所定角度毎(この実施形態では、立ち上がりまたは立ち下がりのそれぞれの間隔が略10°毎)に生じるように設定されているため、第1クランク角信号CA1の立ち上がり及び立ち下がり時の第2クランク角信号CA2の状態により、前記のようにしてエンジン1の正転・逆転を判定することができるとともに、前記第1クランク角信号CA1及び第2クランク角信号CA2の立ち上がりまたは立ち下がりの回数によって、クランク軸3の回転角度を求めることができる。こうして、エンジン停止時に上述の如くクランク軸3が正逆、両方に回動しても、ピストン停止位置を正確に求めることができる。
When it is determined in step SC1 of the flow that the
上述したエンジン停止制御によれば、アイドル時にエンジン1を自動で停止させるときには、燃料カット後の停止動作期間にTDC回転速度の検出値に基づいてスロットル弁23の開度を制御することにより、その後のTDC回転速度が所定の適正回転速度範囲に収まるようにエンジン回転速度の落ち具合を微調整することができ、ひいてはエンジン停止後に膨張行程にある気筒12のピストン13を再始動に好適な所定の行程位置に停止させることができる。なお、前記エンジン停止動作期間に慣性によりエンジン1が数回、回転することで、各気筒12内の既燃ガスは殆ど全て筒外へ掃気される。そして、エンジン1が停止した後は、吸排気弁19,20の閉じている膨張行程気筒12や圧縮行程気筒12でもその気筒12内の圧力はすぐに低下し、いずれの気筒12も略大気圧の新気(空気)が存在する状態となる。
According to the engine stop control described above, when the
−エンジンの始動制御−
次に、アイドル時のエンジン停止状態からエンジン1を自動的に再始動する場合の制御を図8〜図11に基づいて説明する。なお、図8及び図9は、始動制御の手順を示すフローチャートであり、図10は、エンジン始動時の各気筒12A〜12D毎の燃料噴射及び点火タイミングを行程の変化と吸排気弁の開動作とに対応付けて示した行程図である。また、図11は、エンジン始動時のエンジン回転速度、各気筒12A〜12Dの筒内圧及び発生トルクの変化をそれぞれ示すタイムチャートである。
-Engine start control-
Next, the control when the
まず、始動制御の具体的な手順について図8及び図9のフローチャートに基づいて説明すると、このフローは、前述のような停止制御が行われた後のエンジン停止状態からスタートし(START)、続くステップSB1で所定のエンジン再始動条件が成立したか否かを判定し、エンジン再始動条件が成立していなければ再始動条件が成立するまで待機する。 First, the specific procedure of the start control will be described with reference to the flowcharts of FIGS. 8 and 9. This flow starts from the engine stop state after the stop control as described above is performed (START) and continues. In step SB1, it is determined whether or not a predetermined engine restart condition is satisfied. If the engine restart condition is not satisfied, the process waits until the restart condition is satisfied.
ここで、前記ステップSB1で判定されるエンジン再始動条件とは、停車状態から発進するためにブレーキが解除された場合やアクセル操作等が行われた場合、エアコン等の動作のためにエンジン1の運転が必要になった場合などであり、このような条件が成立した場合(前記ステップSB1でYESの場合)には、続くステップSB2へ進み、クランク角信号のカウントにより求められるピストン13の停止位置に基づいてエンジン停止時の圧縮行程気筒12(図10及び図11では#1気筒12A)及び膨張行程気筒12(図10及び図11では#2気筒12B)の空気量を算出する。このステップSB2では、ピストン13の停止位置から停止時圧縮行程気筒12及び停止時膨張行程気筒12のそれぞれの燃焼室14の容積を求めるとともに、上述のとおり、該停止時膨張行程気筒12内は殆ど新気で満たされた状態にあり、且つ略大気圧になっていることを考慮して、前記停止時圧縮行程気筒12及び停止時膨張行程気筒12の空気量を求めている。
Here, the engine restart condition determined in step SB1 is that the
続いてステップSB3で、前記ステップSB2で算出された停止時圧縮行程気筒12の空気量に対して所定の空燃比(圧縮行程気筒1回目用A/F)となるように、該圧縮行程気筒12に燃料を噴射する。この場合、前記空燃比は、エンジン停止時のピストン停止位置等に対応付けて予め設定されたマップから求められ、これにより、前記圧縮行程気筒12の空燃比は理論空燃比よりもリッチな空燃比(A/Fで略11〜14の範囲)に設定される。 Subsequently, at step SB3, the compression stroke cylinder 12 is adjusted so as to have a predetermined air-fuel ratio (A / F for the first compression stroke cylinder) with respect to the air amount of the compression stroke cylinder 12 at the time of stop calculated at step SB2. Inject fuel into the tank. In this case, the air-fuel ratio is obtained from a map set in advance in association with the piston stop position or the like when the engine is stopped, whereby the air-fuel ratio of the compression stroke cylinder 12 is richer than the stoichiometric air-fuel ratio. (A / F ranges from approximately 11 to 14).
次に、ステップSB4において、停止時圧縮行程気筒12への燃料噴射から燃料の気化時間を考慮して設定される所定時間経過後に、当該気筒12の点火プラグ15に通電して、混合気に点火する。そして、ステップSB5で、前記ステップSB4の点火から一定時間内にクランク角センサ30,31からの信号のエッジ(クランク角信号の立ち上がりまたは立ち下がり)が検出されたか否かにより、ピストン13が動いたかどうかを判定(クランク角信号の検出による判定は上述の図6及び図7参照)し、失火等のためにピストン13が動かなかった場合(NOの場合)には、ステップSB6に戻って前記圧縮行程気筒12に対して再点火を繰り返し行う。
Next, in step SB4, after elapse of a predetermined time set in consideration of fuel vaporization time from fuel injection to the stop compression stroke cylinder 12, the ignition plug 15 of the cylinder 12 is energized to ignite the air-fuel mixture. To do. Whether or not the
前記ステップSB5でクランク角信号のエッジが検出されて(前記ステップSB5の判定がYESの場合)、ピストン13が動いた、すなわちエンジン1が逆回転したと判定された場合には、続くステップSB7で、前記ステップSB2で算出された停止時膨張行程気筒12の空気量に対して所定の空燃比(膨張行程気筒用A/F)となるように該膨張行程気筒12に燃料を噴射する。この場合も、前記膨張行程気筒12用の空燃比は、前記ステップSB3と同様に、エンジン停止時のピストン停止位置等に対応付けて予め設定されたマップから求められ、これにより、略理論空燃比もしくはそれよりも若干リッチな値に設定される。
If the edge of the crank angle signal is detected in step SB5 (if the determination in step SB5 is YES) and it is determined that the
そして、続くステップSB8で、エンジン1の逆回転に伴うピストン13の上昇により停止時膨張行程気筒12内の混合気が十分に圧縮され、この圧縮反力によってピストン13が殆ど停止する迄の所定時間(点火ディレイ)の経過後に、該膨張行程気筒12に対して点火を行う。このように膨張行程気筒12内の圧縮された混合気に点火して、燃焼させることで、エンジン1は正転方向に回転し始める。なお、前記点火ディレイの時間は、大体、エンジン1が逆回転して膨張行程気筒12のピストン13がTDC近傍に到達するまでの時間であり、エンジン停止時のピストン停止位置に対応付けて予め設定されたマップから求められる。
In the following step SB8, the air-fuel mixture in the expansion stroke cylinder 12 at the time of stop is sufficiently compressed by the rise of the
続くステップSB9では、停止時圧縮行程気筒12に対し、燃料の気化時間を考慮したタイミングで燃料を噴射する。これにより、噴射された燃料の気化潜熱で前記圧縮行程気筒12内の温度が下がり、筒内圧力が低下するため、エンジン1の正転に伴う当該気筒12の圧縮反力が小さくなって、ピストン13がTDCを容易に越えられるようになる。したがって、前記ステップSB8において停止時膨張行程気筒12の燃焼により開始されたエンジン1の正転方向への回転が促進され、各気筒12A〜12Dがそれぞれ次の行程へと進むことになる。
In the following step SB9, the fuel is injected into the stop-time compression stroke cylinder 12 at a timing in consideration of the fuel vaporization time. As a result, the temperature in the compression stroke cylinder 12 is lowered due to the latent heat of vaporization of the injected fuel, and the in-cylinder pressure is lowered. Therefore, the compression reaction force of the cylinder 12 accompanying the forward rotation of the
続いて、図9のステップSB10では、エンジン水温、エンジン停止時間、吸気温度等から推定される筒内温度と大気圧とに基づいて、前記エンジン1の正転動作により停止時吸気行程気筒12(図10及び図11では#3気筒12C)内に充填される空気の密度(筒内空気密度)を推定し、この推定値に基づいて該吸気行程気筒12の空気量を算出する。そして、ステップSB11では、主に前記吸気行程気筒12の筒内温度の推定値から自着火防止等のための空燃比の補正値を算出し、ステップSB12で、前記補正値を考慮した空燃比と、前記ステップSB10で算出された吸気行程気筒12内の空気量とに基づいて該吸気行程気筒12への適切な燃料噴射量を算出する。すなわち、これらのステップSB10〜SB12では、前記停止時吸気行程気筒12がエンジン始動時に最初に迎える圧縮行程で、その圧縮圧力、筒内温度等により自着火するのを防止するとともに、その圧縮反力をできるだけ小さくするため、空燃比をA/F=13程度のややリッチな状態になるように設定している。
Subsequently, in step SB10 of FIG. 9, the intake stroke cylinder 12 at the time of stoppage by the forward rotation operation of the
そして、ステップSB13では、前記停止時吸気行程気筒12が圧縮行程になったときに、その圧縮行程中期で燃料噴射を行う。すなわち、通常の始動モータによる始動時には燃料を吸気行程で噴射するものだが、本実施形態では、燃料の気化潜熱により効果的に筒内の圧縮圧力が低下するように、エンジン停止時間、吸気温度、冷却水温度等を考慮して、圧縮行程の中期に噴射するようにしている。これにより、前記停止時吸気行程気筒12の圧縮圧力が効果的に低減され、このことによっても自着火の防止が図られる。その後、ステップSB14へと進み、前記停止時吸気行程気筒12のピストン13がTDCを越えた後に点火する。この点火時期も、通常のエンジン始動時であればTDC前になるが、始動モータを用いないエンジン始動時には、TDC前に点火すると、ピストン13に作用する逆トルクがエンジン始動の妨げとなるおそれがあるため、ピストン13のTDC通過後に点火するようにしたものである。
In step SB13, when the stop-time intake stroke cylinder 12 is in the compression stroke, fuel injection is performed in the middle of the compression stroke. That is, fuel is injected in the intake stroke at the time of starting by a normal starter motor, but in this embodiment, the engine stop time, intake air temperature, and so on are effectively reduced by the latent heat of vaporization of the fuel. In consideration of the cooling water temperature and the like, the fuel is injected in the middle of the compression stroke. As a result, the compression pressure of the stop-time intake stroke cylinder 12 is effectively reduced, and this also prevents self-ignition. Thereafter, the process proceeds to step SB14, where ignition is performed after the
続くステップSB15では、スロットル弁23よりも下流の分岐吸気通路21a内の吸気圧力(吸気管負圧)がアイドル時よりも高いかどうか判定する。この判定でアイドル時よりも高いと判定された場合(YESの場合)には、ステップSB16に進み、吸気圧力に応じて、アイドル時のスロットル開度よりも小さくなるようにスロットル弁23を駆動して、該スロットル弁23よりも上流側から気筒12の燃焼室14内に吸入される空気量を絞り、前記ステップSB15へリターンする。そして、吸気圧力がアイドル時の吸気圧力と同じになるまでスロットル弁23の制御を繰り返す一方、吸気圧力がアイドル時の吸気圧力よりも低くなって、前記ステップSB15でNOと判定されれば、ステップSB17に進み、通常のエンジン制御へ移行する。
In the following step SB15, it is determined whether or not the intake pressure (intake pipe negative pressure) in the
以上のステップSB15,SB16では、エンジン停止中に大気圧に近い状態になっているサージタンク21b及びその下流の吸気通路21内の空気が始動時に気筒12内に吸入されてフル充填状態になると、エンジン回転が急激に吹き上がり、大きな振動が発生するという問題のあることを考慮して、気筒12に吸入される空気の量をスロットル弁23により制限するようにしたものである。
In the above steps SB15 and SB16, when the air in the
上述のフローにより、アイドル時に自動停止したエンジン1を再始動要求に応じて始動モータ等を用いることなく再始動させることができる。すなわち、図10及び図11に示すように、アイドル時のエンジン停止状態でエンジン再始動要求があったとき(図11の時刻0)には、まず、圧縮行程にある気筒12(#1気筒12A)に対して燃料を噴射(両図に符号a1として示す。以下の燃料噴射及び点火について同様)して、混合気に点火する(a2)ことで、エンジン1を逆転方向(図10の左方向)に回転させる。これにより、停止時膨張行程気筒12(#2気筒12B)内の圧縮圧力を高めるとともに、該膨張行程気筒12に燃料噴射(a3)して点火(a4)することにより、エンジン1を正転方向(図10の右方向)に回転させる。
According to the above-described flow, the
また、前記停止時圧縮行程気筒12(#1気筒12A)がTDCを越える前に再び当該気筒12に対して燃料噴射する(a5)ことで、その気筒12の圧縮圧力を低下させて、ピストン13がTDCを越えやすくなるようにする。
Further, before the stop compression stroke cylinder 12 (# 1
また、停止時吸気行程気筒12(#3気筒12C)に対しては、リッチ状態となるように燃料を噴射するとともに、その燃料噴射時期を通常(吸気行程で燃料噴射)よりも遅らせて、圧縮行程中期とすることで(a6)、当該気筒12の圧縮行程での自着火を防止するとともに、点火時期もTDC後まで遅角させて(a7)、逆トルクが全く発生しないようにし、これにより、エンジン回転速度を高めて確実に始動するようにしている。
In addition, for the intake stroke cylinder 12 at stop (# 3
さらに、エンジン始動時にスロットル弁23を通常のアイドル運転時よりも閉じた状態に制御することで、停止時排気行程気筒12(#4気筒12D)への吸気充填量を制限し、且つ前記停止時吸気行程気筒12(#3気筒)と同様の制御(a8,a9)を行うことで、エンジン回転の急激な吹き上がりや振動の発生を防止することができるようにしている。
Further, the
−エンジン停止動作期間中の再始動制御−
次に、本発明の特徴部分である、燃料カット後のエンジン停止動作期間内に再始動要求があった場合の再始動制御を図12〜図15に基づいて説明する。なお、図12及び図13は制御手順を示すフローチャートであり、図14は、エンジン停止動作期間中のTDC回転速度及びクランク角の変化を示すタイムチャートである。また、図15は、エンジン停止動作期間中のエンジン再始動時の各気筒12A〜12D毎の燃料噴射及び点火タイミングを行程に対応付けて示した行程図である。
-Restart control during engine stop operation-
Next, restart control when there is a restart request within the engine stop operation period after fuel cut, which is a characteristic part of the present invention, will be described with reference to FIGS. 12 and 13 are flowcharts showing the control procedure, and FIG. 14 is a time chart showing changes in the TDC rotational speed and crank angle during the engine stop operation period. FIG. 15 is a stroke diagram in which the fuel injection and ignition timing for each of the
まず、停止動作期間中に再始動要求があった場合の再始動の手順について、図12及び図13のフローチャートに基づいて説明すると、図12のフローは、エンジン1が運転している状態からスタートし(START)、ステップSD1でエンジン1の逆回転回数カウンタをリセットする。この逆回転回数カウンタは、後述のステップSD17などでエンジン1の逆回転回数を判別するために用いられるものであり、この実施形態では、エンジン1の回転慣性力が小さい場合(詳しくは後述するが、TDC回転速度が所定回転速度以下)、前記逆回転回数カウンタのカウント数に応じてエンジン1の始動制御を行うようになっている。
First, the restart procedure when there is a restart request during the stop operation period will be described with reference to the flowcharts of FIGS. 12 and 13. The flow of FIG. 12 starts from the state in which the
続くステップSD2で、アイドルストップの条件が成立したか否かの判定を行い、アイドルストップの条件が成立していれば(YESの場合)、ステップSD3へ進み、エンジン回転速度等がエンジン停止条件を満たしているかどうかを判定する。このステップSD3で、エンジン停止条件を満たしていると判定されれば(YESの場合)、続くステップSD4で、エンジン1の各気筒12A〜12Dへの燃料供給を停止し、ステップSD5で、スロットル弁23を所定開度で開くように制御する。なお、前記ステップSD2〜SD5の手順は、図3に示すフローのステップSA1〜SA4と同じである。
In subsequent step SD2, it is determined whether or not an idle stop condition is satisfied. If the idle stop condition is satisfied (in the case of YES), the process proceeds to step SD3, where the engine speed and the like satisfy the engine stop condition. Determine if it meets. If it is determined in this step SD3 that the engine stop condition is satisfied (in the case of YES), the fuel supply to the
続いてステップSD6で、所定のエンジン再始動条件が成立したか否かの判定が行われ、アクセル操作やブレーキ解除等が行われた場合には、エンジン再始動条件が成立したものとして、図13に示すステップSD7に進み、後述の如く、そのときのTDC回転速度に応じてエンジン1の始動制御を行う。一方、前記ステップSD6でエンジン再始動条件が成立していないと判定された場合(NOの場合)には、ステップSD8へ進み、図3のステップSA5と同じく、エンジン回転速度が所定回転速度以下かどうか判定する。そして、エンジン回転速度が所定回転速度以下の場合(YESの場合)には、ステップSD9でスロットル弁23を閉の状態にする一方、エンジン回転速度が所定回転速度よりも高ければ(NOの場合)、前記ステップSD6に戻って、エンジン1の再始動条件が成立するか、もしくはエンジン回転速度が所定回転速度以下になるまで待機する。
Subsequently, at step SD6, it is determined whether or not a predetermined engine restart condition is satisfied. If an accelerator operation, brake release, or the like is performed, it is assumed that the engine restart condition is satisfied. In step SD7, the
そして、前記ステップSD9に続くステップSD10では、エンジン1が停止直前に正転方向から逆転方向へ反転したかどうか判定し、YESの場合には、ステップSD11で逆回転回数カウンタのカウントを1つ増やし、ステップSD12へ進む一方、NOの場合(エンジン1の回転方向が正転方向から逆転方向に反転しない場合)には、そのままステップSD12へ進む。すなわち、上述の如く、エンジン1は、停止直前の最後のTDCを越えた後(図4の時刻t3)、膨張行程にある気筒12及び圧縮行程にある気筒12の圧縮反力によって、正転から逆転へ、また、逆転から正転へと数回、反転し、各気筒12A〜12Dのピストン13がそれぞれ数回、往復動した後に停止するが、前記ステップSD10,SD11では、後述するSD17以降のステップにおいて、エンジン1の逆回転回数に応じてエンジン1の始動制御を行うために、該エンジン1の正転から逆転に反転した回数をカウントしている。
Then, in step SD10 following step SD9, it is determined whether or not the
次に、前記ステップSD12で、再度、エンジン再始動条件の成立の判定を行い、再始動条件が成立していれば(YESの場合)、続くステップSD13でスロットル弁23を所定開度で開状態にした後、前記ステップSD7へ進む。一方、再始動条件が成立していなければ(NOの場合)、ステップSD14で図3のフローのステップSA11と同様にエンジン1が停止したかどうかの判定を行い、エンジン1が停止していれば(YESの場合)、ピストン停止位置を記憶した上でこのフローは終了し(END)、エンジン停止後の再始動条件の成立を待って、上述のエンジン再始動のフローチャート(図8、図9)での制御を開始する。また、エンジン1が停止していなければ(前記ステップSD14でNOの場合)、前記ステップSD10へ戻り、エンジン再始動条件が成立するまで、もしくはエンジン1が停止するまでエンジン1の反転回数をカウントする
さらに、図12のフローには図示省略しているが、ステップSD9でスロットル弁23を閉じた後、エンジン再始動条件が成立しなければ、エンジン停止までの間、図3のフローのステップSA7〜SA10のようにTDC回転速度に応じてスロットル弁23の開度の補正制御を行うようにする。そして、エンジン再始動条件が成立して、前記ステップSD6、SD12でYESと判断されて進んだ図13のステップSD7では、再始動条件成立前にピストン13が越えた最後のTDCにおけるエンジン回転速度(TDC回転速度)が、図3のフローのステップSA8と同じ所定値A(所定回転速度)よりも高いかどうかの判定を行う。この所定値Aは、上述したように、圧縮行程気筒12が次のTDCを越えるかどうかを判定するためのものであり、例えば、次のTDCにおいて、エンジン1の回転慣性力と圧縮行程気筒12の圧縮反力とが略同等になるような値に設定すればよい。
Next, in step SD12, it is determined again whether the engine restart condition is satisfied. If the restart condition is satisfied (in the case of YES), the
すなわち、前記ステップSD7では、再始動要求時(再始動条件成立時)のエンジン回転速度に基づいて、そのときに圧縮行程にある気筒12が次のTDCを越えられるかどうかという観点からエンジン1が停止直前かどうかを検出するものであり、TDC回転速度が所定値Aよりも高く、次のTDCを越えられるようであれば(ステップSD7でYESの場合)、そのときの圧縮行程気筒12に対して燃料を噴射し、TDC通過後に点火することによってエンジン1の再始動を開始し、その後は通常のエンジン始動制御に移行する(ステップSD16)。
That is, in step SD7, based on the engine speed at the time of restart request (when the restart condition is satisfied), the
一方、前記ステップSD7で、TDC回転速度が前記所定値A以下であり、そのときの圧縮行程気筒12が次のTDCを越えられないと推定される場合(該ステップSD7でNOの判定の場合)には、後述するステップSD17以降でエンジン1の回転方向や膨張行程気筒12のピストン13の位置等に応じた最適な始動制御を行うようにしている。
On the other hand, when it is estimated in step SD7 that the TDC rotational speed is equal to or lower than the predetermined value A and the compression stroke cylinder 12 at that time cannot exceed the next TDC (in the case of NO determination in step SD7). In step S17 and later described, optimal starting control is performed according to the rotational direction of the
なお、前記所定値Aは、次のTDCにおけるエンジン1の回転慣性力が圧縮行程気筒12の圧縮反力よりも所定量、大きくなるように設定してもよい。ここで、所定量は、エンジン1の経年劣化やばらつき等を考慮して、圧縮行程気筒12が次のTDCを越えられるか越えられないかの微妙な場合を前記所定値A以下の範囲に含むように設定する。こうすれば、前記所定値AよりもTDC回転速度が低い場合に以下に述べるステップSD17〜SD27の制御を行うことで、エンジン1の経年変化やTDC回転速度の検出誤差等に関わらず、エンジン1に十分な始動トルクを付与して、確実に再始動することができる。
The predetermined value A may be set so that the rotational inertia force of the
前記ステップSD7に続くステップSD17では、逆回転回数カウンタのカウント数によりエンジン1の逆回転回数がゼロかどうかの判定を行い、逆回転回数が0回であれば(YESの場合)、続くステップSD18〜SD27において膨張行程気筒12に燃料を噴射して、点火、燃焼させることで、エンジン1を始動する。一方、エンジン1の逆回転回数が1回以上であれば(NOの場合)、詳しい説明は省略するが、図外のフローに移行して(ステップSD29)、そのときのエンジン1の回転方向やクランク角に応じた他の始動制御を実行することにより、エンジン1を始動する。
In step SD17 following step SD7, it is determined whether the number of reverse rotations of the
前記ステップSD17でYESの判定(エンジン1の逆回転回数が0回)の場合、続くステップSD18でそのときの膨張行程気筒12(停止時膨張行程気筒)の位置がTDCから所定クランク角範囲内(TDCから略20〜30°CAまで)かどうか、すなわち、ピストン13がTDCの比較的、近くに位置しているかどうかの判定を行い、YES(ピストン13の位置がTDCに近い)であれば、ステップSD19へ進み、前記膨張行程気筒12に対して燃料を噴射して、この燃料の気化時間を考慮した所定時間後に点火する。そして、ステップSD20でそのときの圧縮行程気筒12(停止時圧縮行程気筒)に対しても燃料を噴射して、その気化潜熱により気筒12内の温度を下げて筒内圧を低減することで該圧縮行程気筒12がTDCを越えやすいようにするとともに、この圧縮行程気筒12がTDCを越えるのを待って(ステップSD21)、膨張行程になったら点火する(ステップSD22)。そして、通常のエンジン始動制御に移行する(ステップSD23)。
If the determination in step SD17 is YES (the number of reverse rotations of the
すなわち、前記ステップSD18〜SD23では、圧縮行程気筒12が次のTDCを越えられないような停止直前の状態でエンジン1の回転方向が反転する前の正転時に再始動要求があり、そのときの膨張行程気筒12のピストン13がTDCに近い位置にあって、その状態で当該気筒12を燃焼させれば十分なトルクが得られる場合には、正転するエンジン1の回転慣性力を利用して、そのときの膨張行程気筒12における燃焼によりエンジン1に正転方向の始動トルクを与えるとともに、圧縮行程気筒12への燃料噴射によってピストン13がTDCを越えやすくし、且つ該ピストン13がTDCを越えた後に前記圧縮行程気筒12に対して点火することで、エンジン1を正転方向にさらに回転させてエンジン1の再始動を行うものである。
That is, in steps SD18 to SD23, there is a restart request at the time of forward rotation before the rotation direction of the
なお、この実施形態では、前記ステップSD19で膨張行程気筒12に燃料を噴射し、点火した後、前記ステップSD20で圧縮行程気筒12に噴射するようにしているが、これに限らず、前記ステップSD19で膨張行程気筒12に噴射するのとほぼ同時に圧縮行程気筒12に対して燃料噴射するようにしてもよい。 In this embodiment, the fuel is injected into the expansion stroke cylinder 12 in step SD19 and ignited, and then injected into the compression stroke cylinder 12 in step SD20. However, the present invention is not limited to this, and the step SD19 Thus, the fuel may be injected into the compression stroke cylinder 12 almost simultaneously with the injection into the expansion stroke cylinder 12.
一方、前記ステップSD18で前記膨張行程気筒12がTDC後の所定クランク角範囲内にない(ピストン13の位置がTDCから離れている)と判定された場合(NOの場合)には、そのままの状態で前記膨張行程気筒12を燃焼させても十分なトルクを得ることができず、しかも、その直後にエンジン1の回転方向が逆転方向に反転するため、ステップSD24〜SD28に進み、エンジン1の回転方向が一旦、反転して前記膨張行程気筒12が圧縮された後に、再度、エンジン1の回転方向が反転して、逆転方向から正転方向に戻るのを待って、前記膨張行程気筒12を燃焼させることによりエンジン1の再始動を行う。
On the other hand, when it is determined in step SD18 that the expansion stroke cylinder 12 is not within the predetermined crank angle range after TDC (the position of the
具体的には、ステップSD24においてエンジン1の回転方向が正転方向から逆転方向に反転するのを待って、ステップSD25で膨張行程気筒12に対して燃料を噴射する。そして、前記エンジン1の逆転動作によって該膨張行程気筒12が圧縮され、その後、続くステップSD26で該エンジン1の回転方向が逆転方向から正転方向に反転するのを待って、ステップSD27で前記膨張行程気筒12に点火して、燃焼させることでエンジン1に正転方向の始動トルクを与える。さらに、続くステップSD28で圧縮行程気筒12に対して燃料を噴射した後、上述のステップSD21〜SD23に進んで、前記圧縮行程気筒12のピストン13がTDCを越えるのを待って、当該気筒12に点火し、その後、通常のエンジン始動制御に移行する。
Specifically, after waiting for the rotation direction of the
すなわち、このステップSD24〜SD28,SD21〜SD23では、圧縮行程気筒12が次のTDCを越えられない停止直前状態において、膨張行程気筒12のピストン13の位置がTDCから離れている反転直前の状態で再始動要求があった場合には、その状態で前記膨張行程気筒12を燃焼させても有効なストロークが不足して、十分なトルクが得られないため、エンジン1が一旦、逆転状態になり、前記膨張行程気筒12内が圧縮された状態になるのを待って、該膨張行程気筒12を燃焼させるようにしたものである。
In other words, in steps SD24 to SD28 and SD21 to SD23, in the state immediately before reversal in which the position of the
つまり、エンジン1の逆転動作を利用して膨張行程気筒12を圧縮した状態で、当該気筒12を燃焼させることにより、エンジン1に確実に始動トルクを付与することができる。
That is, the starting torque can be reliably applied to the
また、前記ステップSD24においてエンジン1の回転方向が正転方向から逆転方向に反転するのを検出した後に、前記ステップSD25で前記膨張行程気筒12に対して燃料を噴射することで、噴射した燃料の気化潜熱により前記膨張行程気筒12内の温度が下がり、当該気筒12内の圧力が低減するため、エンジン1の逆転動作時に該膨張行程気筒12のピストン13がTDCのより近くまで移動し、ストロークが長くなる。このことによっても、該膨張行程気筒12の燃焼によって生じる始動トルクを大きくすることができる。なお、上述のような効果は得られないが、前記膨張行程気筒12に燃料噴射するタイミングは、上述のタイミングに限らず、エンジン1の回転方向が逆転する前に該膨張行程気筒12に対して燃料を噴射するようにしてもよい。
Further, after detecting that the rotation direction of the
さらに、前記ステップSD26においてエンジン1の回転方向が逆転方向から正転方向に反転するのを検出した後、前記ステップSD27において圧縮行程気筒12に対して燃料噴射を行うことで、該圧縮行程気筒12の圧縮行程中期くらいに燃料を噴射することになるので、気化潜熱効果を得て自着火を防止することができる。ただし、前記圧縮行程気筒12に燃料噴射するタイミングもこの限りではなく、前記膨張行程気筒12に対する燃料噴射と同じタイミングにするなど、エンジン1の回転方向が逆転方向から正転方向に反転する前に燃料噴射を行うようにしてもよい。
Further, after detecting that the rotation direction of the
なお、上述のフローでは、膨張行程気筒12内を十分に圧縮した状態で燃焼させるために、前記ステップSD26でエンジン1の回転方向が逆転方向から正転方向に反転するのを待って、前記ステップSD27で膨張行程気筒12に点火して、燃焼させるようにしているが、これに限らず、エンジン1の逆転動作中に該膨張行程気筒12に点火するようにしてもよい。こうすれば、より迅速にエンジン始動を行うことができる。
In the above-described flow, in order to burn the expansion stroke cylinder 12 in a sufficiently compressed state, it waits for the rotation direction of the
前記図12に示す再始動のフローのステップSD2〜SD4により、エンジン1の各気筒12A〜12Dへの燃料供給を停止するエンジン停止手段2aが、また、前記フローのステップSD6,SD12により、再始動条件の成立を判定する再始動条件判定手段2bがそれぞれ構成される。
The engine stop means 2a for stopping the fuel supply to the
また、前記図13のフローのステップSD7により、圧縮行程気筒12が次のTDCを越えられない停止直前状態を検出する停止直前状態検出手段2cが、また、前記フローのステップSD18により、膨張行程気筒12のクランク角が所定値よりも大きい、すなわちピストン13がTDCから離れている場合に、エンジン1の回転方向が逆転方向に反転する直前の状態であることを判定する反転直前状態検出手段2dがそれぞれ構成される。さらに、前記図13のフローのステップSD24,SD26により、エンジンの回転方向を判定するエンジン回転方向判定手段2eが、さらにまた、前記フローのステップSD25〜SD28により、膨張行程気筒12に対して燃料を噴射させて、エンジンの回転方向が逆転方向から正転方向に反転した後、点火、燃焼させるエンジン再始動手段2fが、それぞれ構成される。
Further, in step SD7 of the flow shown in FIG. 13, the state immediately before stop detecting
上述のフローの制御により、エンジン1の停止動作期間に再始動要求があった場合には、エンジン回転速度(TDC回転速度)及びそのときのピストン位置に応じて最適な始動制御を行うことにより、エンジン1を確実且つ迅速に始動させるこができる。すなわち、図14に示すように、エンジン1の各気筒12A〜12Dに燃料供給を停止(燃料カット)してからエンジン1が停止するまでのエンジン停止動作期間中に再始動要求があった場合、その直前のTDC回転速度が、所定値Aよりも高ければ、すなわち、エンジン1の回転慣性力が大きくて圧縮行程気筒12が次のTDCを越えられるような範囲にあれば(図14(a)においてIで示す範囲。以下、同様。)、そのときの圧縮行程気筒12に対して燃料を噴射し、点火(ステップSD15,SD16)、燃焼させることで、図14(a)のR1(破線)のようにエンジン1を再始動することができる。
By the above flow control, when there is a restart request during the stop operation period of the
一方、最後のTDCを越えて、TDC回転速度が所定値A以下になると、エンジン1の回転慣性力が小さく、そのままでは圧縮行程気筒12は次のTDCを越えることができないが、図14(b)に示すように、そのときに膨張行程にある気筒12のピストン13がTDCに比較的、近い位置(図の例では、ATDCの0〜30°CAであり、図14(a)のIIの範囲)にあれば、該膨張行程気筒12に対して直ちに燃料を噴射して(ステップSD19)、点火(ステップSD19)、燃焼させることで、正転方向に回転しているエンジン1に対してさらに正転方向のトルクを与える。
On the other hand, when the TDC rotational speed becomes equal to or lower than the predetermined value A beyond the last TDC, the rotational inertia force of the
続いて、前記再始動要求時の圧縮行程気筒12に対しても燃料を噴射する(ステップSD20)ことで、その気化潜熱により該気筒12内の温度を下げ、これにより筒内圧を低下させて、当該気筒12が次のTDCを越えやすくなるようにする。そして、前記圧縮行程気筒12がTDCを越えた後の膨張行程で、当該気筒12に点火(ステップSD22)して、燃焼させることで、エンジン1の始動トルクをさらに大きくすることができ、これにより、エンジン1を図14(a)のR2(破線)のように確実に再始動することができる。
Subsequently, by injecting fuel also into the compression stroke cylinder 12 at the time of the restart request (step SD20), the temperature in the cylinder 12 is lowered by the latent heat of vaporization, thereby reducing the in-cylinder pressure, The cylinder 12 is made to easily exceed the next TDC. In the expansion stroke after the compression stroke cylinder 12 exceeds TDC, the cylinder 12 is ignited (step SD22) and burned, whereby the starting torque of the
また、前記再始動要求時の膨張行程気筒12において、ピストン13がTDCから離れていて、その状態で燃焼させても十分な始動トルクが得られない場合(図14(a)のIIIの範囲)には、図15に示すように、その後、圧縮行程にある気筒12の圧縮反力によりエンジン1の回転方向が反転して逆転方向になった後(図14(a)のIVの範囲)、前記膨張行程気筒12(#2気筒12B)に燃料を噴射する(ステップSD25、図15において符号b1で示す。以下、燃料噴射及び点火について同様。)とともに、該膨張行程気筒12(#2気筒12B)のピストン13がTDC側に移動することによって筒内が十分に圧縮された後、この圧縮反力によってエンジン1の回転方向が正転方向に反転する際に当該気筒12に対して点火し(ステップSD27、b2)、燃焼させることで、エンジン1に十分な始動トルクを付与することができる。
Further, in the expansion stroke cylinder 12 at the time of the restart request, the
その後は、上述のピストン13がTDCに近い場合の始動制御と同様に、圧縮行程気筒12(#1気筒12A)に対して燃料噴射(ステップSD28、b3)をして、当該気筒12がTDCを越えた後に点火(ステップSD22、b4)、燃焼させることで、エンジン1を図14(a)のR3(破線)のように確実に再始動することができる。
Thereafter, similarly to the start control when the
そして、上述のような始動制御によってエンジン1を再始動した後は、通常のエンジン制御(吸気行程で燃料噴射:b5及びb7、圧縮行程後期で点火:b6)に移行し(ステップSD23)、エンジン1は通常運転を行う。
Then, after restarting the
したがって、エンジン1の停止動作期間において、始動要求があったときのエンジン回転状態に応じて上述のような始動制御を行うことにより、図14に破線R1〜R3として示すように、エンジン停止を待ってから再始動を行う場合(図14に実線で示す)に比べて、エンジン始動までの時間を大幅に短縮することができ、再始動要求に応じて迅速にエンジン1を再始動することができる。
Accordingly, during the stop operation period of the
特に、エンジン1の回転方向が反転する直前で再始動要求があった場合には、その直後のエンジン1の逆転動作を利用して膨張行程気筒12内を十分に圧縮した後、当該気筒12を燃焼させることにより、エンジン1に始動のための十分なトルクを確実に付与することができる。
In particular, when there is a restart request immediately before the rotation direction of the
(その他の実施形態)
本発明の構成は、前記実施形態に限定されるものではなく、それ以外の種々の構成を包含するものである。すなわち、前記実施形態では、再始動要求があった場合に、その直前のTDC回転速度に基づいて圧縮行程気筒12が次のTDCを越えられるかどうかを判定するようにしている(図13のステップSD7)が、これに限らず、ピストン下死点(BDC)や他のピストン位置での回転速度を検出して、その回転速度に基づいて前記圧縮行程気筒12が次のTDCを越えられるかどうかを判定するようにしてもよい。
(Other embodiments)
The configuration of the present invention is not limited to the above embodiment, but includes various other configurations. That is, in the above embodiment, when a restart request is made, it is determined whether or not the compression stroke cylinder 12 can exceed the next TDC based on the TDC rotational speed immediately before the restart request (step of FIG. 13). SD7) is not limited to this, and the rotational speed at the piston bottom dead center (BDC) or other piston position is detected, and whether the compression stroke cylinder 12 can exceed the next TDC based on the rotational speed. May be determined.
また、前記実施形態では、図13のフローのステップSD17〜SD28において,エンジン1の回転方向が反転する前(図14のIIIの範囲)に再始動要求があった場合の再始動制御について説明しているが、エンジン1の回転方向が逆転方向のとき(図14のIVの範囲)に再始動要求があった場合にも、膨張行程気筒12に燃料を噴射して、エンジン1の回転方向が正転方向に反転するのを待って当該気筒12に点火して、燃焼させるというステップSD25〜SD28,SD21〜SD23の再始動制御を行うようにすればよい。
Further, in the above embodiment, the restart control when there is a restart request before the rotation direction of the
以上説明したように、本発明におけるエンジンの始動装置は、エンジンの停止直前の再始動要求に応じて迅速且つ確実にエンジンを再始動することができるから、例えばアイドルストップする車両において特に有用である。 As described above, the engine starter according to the present invention can restart the engine quickly and reliably in response to a restart request immediately before the engine is stopped, and thus is particularly useful in, for example, an idling stop vehicle. .
E エンジンシステム
1 エンジン
2 ECU
2a エンジン停止手段
2b 再始動条件判定手段
2c 停止直前状態検出手段
2d 反転直前状態検出手段
2e エンジン回転方向判定手段
2f エンジン再始動手段
3 クランク軸
12A〜12D 気筒
13 ピストン
14 燃焼室
15 点火プラグ
16 燃料噴射弁
21 吸気通路
22 排気通路
23 スロットル弁
30 第1クランク角センサ(クランク角位置検出手段)
31 第2クランク角センサ(クランク角位置検出手段)
32 カム角センサ
33 水温センサ
34 アクセル開度センサ
2a Engine stop means 2b Restart condition determination means 2c State immediately before stop detection means 2d State immediately before reversal detection means 2e Engine rotation direction determination means 2f Engine restart means 3
31 Second crank angle sensor (crank angle position detecting means)
32
Claims (4)
運転中の前記エンジンの各気筒への燃料噴射を停止することにより、該エンジンを停止させるエンジン停止手段と、
前記エンジンの所定の再始動条件が成立したことを判定する再始動条件判定手段と、
前記エンジン停止手段による燃料噴射の停止後にエンジン回転速度が低下して、圧縮行程にある気筒が次の上死点を越えられない停止直前状態になったことを検出する停止直前状態検出手段と、
前記圧縮行程にある気筒の圧縮反力によって前記エンジンの回転方向が逆転方向に反転した後、さらに反転を繰り返しつつエンジン停止に至るときの、該エンジンの回転方向を判定するエンジン回転方向判定手段と、
前記再始動条件判定手段により再始動条件の成立が判定されたとき、エンジンが前記停止直前状態にあれば、そのときに膨張行程にある気筒に対して燃料を噴射するとともに、前記エンジン回転方向判定手段によってエンジンの回転方向が正転方向から逆転方向に反転したと判定された後であれば、当該膨張行程気筒に点火して、燃焼させるエンジン再始動手段とを備えることを特徴とするエンジンの始動装置。 An engine starter that starts an engine without using a starter motor by injecting fuel into at least an expansion stroke cylinder when the engine is stopped, and igniting and burning the engine.
Engine stop means for stopping the engine by stopping fuel injection to each cylinder of the engine during operation;
Restart condition determining means for determining that a predetermined restart condition of the engine is satisfied;
An immediately before stop state detecting means for detecting that the engine rotational speed is reduced after the fuel injection is stopped by the engine stopping means and the cylinder in the compression stroke is in a state immediately before stopping so as not to exceed the next top dead center;
Engine rotation direction determination means for determining the rotation direction of the engine when the engine rotation direction is reversed in the reverse rotation direction by the compression reaction force of the cylinder in the compression stroke and then the engine is stopped while further reversing. ,
When it is determined by the restart condition determining means that the restart condition is satisfied, if the engine is in the state immediately before the stop, fuel is injected into the cylinder in the expansion stroke at that time, and the engine rotation direction is determined. Engine restarting means for igniting and burning the expansion stroke cylinder if it is determined by the means that the rotational direction of the engine has been reversed from the normal rotation direction to the reverse rotation direction. Starter.
エンジンのクランク角位置を検出するクランク角位置検出手段と、
再始動条件判定手段による再始動条件成立の判定時に膨張行程にある気筒のクランク角位置が相対的に上死点寄りの所定範囲内にない場合に、エンジンの回転方向が逆転方向に反転する直前の状態であることを検出する反転直前状態検出手段とを備え、
エンジン再始動手段は、再始動条件が成立したときに、前記反転直前状態検出手段によって反転直前状態であると検出された場合、エンジン回転方向判定手段によってエンジンの回転方向が正転方向から逆転方向に反転したと判定されるまで待って、前記膨張行程気筒に点火して、燃焼させることを特徴とするエンジンの始動装置。 In claim 1,
Crank angle position detecting means for detecting the crank angle position of the engine;
Immediately before the rotation direction of the engine is reversed in the reverse rotation direction when the crank angle position of the cylinder in the expansion stroke is not within a predetermined range near the top dead center when the restart condition determination means determines that the restart condition is satisfied. And a state immediately before inversion state detecting means for detecting the state of
When the restart condition is established, the engine restarting means detects that the immediately preceding inversion state is detected by the immediately preceding inversion state detecting means. An engine starter characterized in that the expansion stroke cylinder is ignited and burned until it is determined that the engine has been reversed.
エンジン再始動手段は、エンジン回転方向判定手段によってエンジンの回転方向が逆転方向から正転方向に反転したと判定された後、膨張行程気筒に点火して、燃焼させることを特徴とするエンジンの始動装置。 In any one of Claim 1 or 2,
The engine restarting means is characterized in that after the engine rotation direction determining means determines that the engine rotation direction has been reversed from the reverse rotation direction to the normal rotation direction, the engine is ignited and combusted. apparatus.
エンジン再始動手段は、エンジン回転方向判定手段によってエンジンの回転方向が正転方向から逆転方向に反転したと判定された後、膨張行程気筒に対して燃料を噴射することを特徴とするエンジンの始動装置。 In any one of Claims 1-3,
The engine restarting means injects fuel into the expansion stroke cylinder after the engine rotation direction determining means determines that the engine rotation direction has been reversed from the normal rotation direction to the reverse rotation direction. apparatus.
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