JP4341477B2 - Engine starter - Google Patents
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Description
本発明は、エンジンの始動装置に関し、エンジンのアイドル運転状態等において予め設定されたエンジンの自動停止条件が成立したときにエンジンを自動的に停止させるとともに、この状態で再始動条件が成立したときにエンジンを自動的に再始動させるように構成されたエンジンの始動装置に関するものである。 The present invention relates to an engine starting device, and when an engine automatic stop condition set in advance in an engine idling state or the like is satisfied, the engine is automatically stopped and a restart condition is satisfied in this state. The present invention relates to an engine starter configured to automatically restart the engine.
近年、燃費の低減およびCO2排出量の抑制等を図るため、アイドル運転時等にエンジンを自動的に一旦停止させ、その後に車両の発進操作が行われる等の再始動条件が成立した時点で、エンジンを自動的に再始動させるエンジンの自動停止制御(いわゆるアイドルストップ制御)の技術が開発されている。このアイドルストップ制御時における再始動は、車両の発進操作等に応じてエンジンをスムーズに始動させることが要求されるが、従来から一般的に行われているように、スタータモータによりエンジンの出力軸を駆動するクランキングを経てエンジンを再始動させる方法によると、スタータモータが頻繁に作動状態となって大きな騒音が発生するとともに、スタータモータの寿命が短くなる等の問題がある。 Recently, in order to reduce fuel consumption and CO 2 emissions, the engine is automatically stopped once during idle operation, etc., and then restart conditions such as starting the vehicle are established. Technology for automatic engine stop control (so-called idle stop control) that automatically restarts the engine has been developed. The restart during the idle stop control requires a smooth start of the engine in accordance with the vehicle starting operation or the like, but the engine output shaft is driven by a starter motor as is generally done conventionally. According to the method of restarting the engine through cranking for driving the motor, there are problems that the starter motor is frequently operated and a large noise is generated and the life of the starter motor is shortened.
そこで、膨張行程で停止状態にある気筒内に燃料を噴射して点火、燃焼させることにより、その燃焼エネルギーでエンジンを即時的に始動させることが望ましい。しかし、上記のように膨張行程で停止状態にある気筒のピストン停止位置が不適切である場合、例えば上死点あるいは下死点に極めて近い位置にピストンが停止している場合には、気筒内の空気量が著しく少なくなって燃焼エネルギーが充分に得られなくなり、あるいは燃焼エネルギーがピストンに作用する行程が短すぎる等により、エンジンを正常に始動させることができない可能性がある。 Therefore, it is desirable to immediately start the engine with the combustion energy by injecting fuel into a cylinder that is in a stopped state in the expansion stroke to ignite and burn the cylinder. However, when the piston stop position of the cylinder that is in the stopped state in the expansion stroke as described above is inappropriate, for example, when the piston is stopped at a position very close to top dead center or bottom dead center, There is a possibility that the engine cannot be started normally due to the fact that the amount of air is so small that combustion energy cannot be obtained sufficiently or the stroke of the combustion energy acting on the piston is too short.
このような問題の対策として、例えば下記特許文献1に示されるように、エンジンのクランク軸に対して制動装置を設け、膨張行程で停止状態となる気筒のピストンが行程途中の適正位置で停止するように上記制動装置を制御し、あるいは下記特許文献2に示すように、エンジンの自動停止条件が成立したと判定されると、希薄空燃比噴射モードを選択して吸気圧力を増大させることにより、膨張行程で停止状態となる気筒のピストンを所定位置で停止させることが可能なように圧縮圧力を上昇させることが行われている。
上記特許文献1に開示されたエンジンの始動装置によると、車両の制動装置とは別にエンジンのクランク軸を制動するための装置を設ける必要があり、しかも膨張行程で停止状態となる気筒のピストンを適正位置に停止させるには上記制動装置を精度良くコントロールしなければならず、このコントロールが困難であるという問題がある。
According to the engine starting device disclosed in
一方、上記特許文献2に開示されているように、エンジンの自動停止条件が成立した時点で、吸気圧力を増大させて圧縮圧力を上昇させるように構成した場合においても、燃料噴射の停止後におけるエンジン回転速度の低下度合が変化すると、ピストンの停止位置が変動してエンジンの再始動に適した位置にピストンを適正に停止させることが困難であるという問題がある。
On the other hand, as disclosed in
特に、車両の減速走行時に燃料噴射を停止させる減速燃料カット制御手段を備えた車両において、この減速燃料カットの実行中に車両が停止状態となる等により自動停止条件が成立した場合に、そそのままエンジンを自動停止させると、燃料噴射の停止状態が長時間に亘り継続されて排気通路に設けられた排気ガス浄化触媒の温度が低下するため、エンジンの再始動時に、その排気ガス浄化性能を充分に発揮させることができないという問題がある。 In particular, in a vehicle having a deceleration fuel cut control means for stopping fuel injection when the vehicle is decelerating, when an automatic stop condition is satisfied, for example, when the vehicle is stopped during execution of this deceleration fuel cut, it remains as it is. When the engine is automatically stopped, the fuel injection stop state continues for a long time and the temperature of the exhaust gas purification catalyst provided in the exhaust passage decreases, so that the exhaust gas purification performance is sufficient when the engine is restarted. There is a problem that it can not be demonstrated.
なお、上記排気ガス浄化触媒の温度低下を防止するため、減速燃料カット制御の実行中にエンジン回転速度が所定値に低下した時点で燃料噴射を復帰させた後に、自動停止条件が成立した時点でエンジンの自動停止制御を実行することも考えられるが、この場合には、上記減速燃料カット制御およびエンジンの自動停止制御を実行することによる燃費の改善効果が充分に得られないとともに、エンジンの自動停止時における掃気性が低下し易いという問題がある。 In order to prevent the temperature of the exhaust gas purification catalyst from lowering, when the automatic stop condition is satisfied after the fuel injection is restored when the engine speed is reduced to a predetermined value during execution of the deceleration fuel cut control. Although it is conceivable to execute the automatic engine stop control, in this case, the fuel economy improvement effect by executing the deceleration fuel cut control and the automatic engine stop control cannot be sufficiently obtained, and the automatic engine There is a problem that the scavenging performance at the time of stoppage tends to be lowered.
本発明は上記の事情に鑑み、エンジンの自動停止制御が実行されることに起因して排気ガスの浄化性能が低下する等の問題を生じることなく、エンジンの停止時に膨張行程になる気筒のピストンを再始動に適した位置に停止させる自動停止制御を適正に実行することができるエンジンの始動装置を提供するものである。 In view of the above circumstances, the present invention provides a piston for a cylinder that undergoes an expansion stroke when the engine is stopped without causing problems such as a reduction in exhaust gas purification performance due to execution of automatic engine stop control. An engine starter capable of appropriately executing automatic stop control for stopping the engine at a position suitable for restart is provided.
請求項1に係る本発明は、予め設定されたエンジンの自動停止条件が成立したときに、エンジンの運転を継続させるための燃料供給を停止してエンジンを自動的に停止させるとともに、自動停止状態にあるエンジンの再始動条件が成立したときに、少なくとも膨張行程で停止した気筒に燃料を噴射して点火、燃焼を行わせることによりエンジンを自動的に再始動させるように構成されたエンジンの始動装置であって、減速時に燃料噴射を停止する減速燃料カット制御手段と、この減速燃料カット制御の実行中にエンジンの自動停止条件が成立した場合においてもエンジンの停止時に膨張行程になる気筒のピストンを再始動に適した位置に停止させる自動停止制御を実行する自動停止制御手段とを備え、減速燃料カット制御の実行中にエンジンを自動停止させる際に、排気還流通路を開放状態とするとともに、各気筒に導入される吸気流量を減少させた後、所定のタイミングで排気還流通路を閉止状態とするとともに、各気筒に導入される吸気流量を増大させるものである。 According to the first aspect of the present invention, when a preset automatic engine stop condition is satisfied, the fuel supply for continuing the operation of the engine is stopped and the engine is automatically stopped. Engine start configured to automatically restart the engine by injecting fuel into at least the cylinders stopped in the expansion stroke to cause ignition and combustion when the engine restart condition is established And a decelerating fuel cut control means for stopping fuel injection when decelerating and a piston of a cylinder that is in an expansion stroke when the engine is stopped even when the engine automatic stop condition is satisfied during execution of the decelerating fuel cut control and an automatic stop control means for executing automatic stop control for stopping the position suitable to restart the engine during the deceleration fuel cut control When automatically stopping, as well as the exhaust gas recirculation passage in an open state, after reducing the intake air flow introduced into the cylinders, as well as the exhaust gas recirculation passage and a closed state at a predetermined timing, it is introduced into each cylinder This is to increase the intake flow rate .
請求項2に係る本発明は、上記請求項1に記載のエンジンの始動装置において、減速燃料カット制御の実行中に吸気流量を増大させた後、エンジンの停止時に膨張行程となる気筒内に導入される吸気流量が圧縮行程となる気筒内に導入される吸気流量よりも多くなるようなタイミングで上記吸気流量を減少させるものである。 According to a second aspect of the present invention, in the engine starter according to the first aspect of the present invention, after the intake air flow rate is increased during execution of the deceleration fuel cut control, the engine is introduced into a cylinder that becomes an expansion stroke when the engine is stopped. The intake air flow rate is decreased at a timing such that the intake air flow rate is greater than the intake air flow rate introduced into the cylinder that is in the compression stroke.
請求項3に係る本発明は、上記請求項1に記載のエンジンの始動装置において、減速燃料カット制御の実行中に排気ガス浄化触媒の温度が予め設定された基準温度以下であると判定された場合に、排気還流通路を開放状態とするとともに、各気筒に導入される吸気流量を減少させるものである。 According to a third aspect of the present invention, in the engine starting device according to the first aspect, it is determined that the temperature of the exhaust gas purification catalyst is equal to or lower than a preset reference temperature during execution of the deceleration fuel cut control. In this case, the exhaust gas recirculation passage is opened and the intake air flow rate introduced into each cylinder is reduced.
請求項4に係る本発明は、上記請求項1に記載のエンジンの始動装置において、減速燃料カット制御の実行中に排気ガス浄化触媒の温度が予め設定された基準温度よりも高いと判定された場合には、排気還流通路を閉止状態とするとともに、吸気流量の減少制御を抑制するものである。 According to a fourth aspect of the present invention, in the engine starting device according to the first aspect, it is determined that the temperature of the exhaust gas purifying catalyst is higher than a preset reference temperature during execution of the deceleration fuel cut control. In this case, the exhaust gas recirculation passage is closed and the intake air flow rate reduction control is suppressed.
請求項5に係る本発明は、上記請求項1〜4項の何れか1項に記載のエンジンの始動装置において、減速燃料カット制御の実行時点におけるエンジン回転速度が高い場合には、排気還流通路を開放状態とし、上記の時点におけるエンジン回転速度が低い場合には、吸気流量の減少制御を抑制するものである。
The present invention according to
請求項6に係る本発明は、予め設定されたエンジンの自動停止条件が成立したときに、エンジンの運転を継続させるための燃料供給を停止してエンジンを自動的に停止させるとともに、自動停止状態にあるエンジンの再始動条件が成立したときに、少なくとも膨張行程で停止した気筒に燃料を噴射して点火、燃焼を行わせることによりエンジンを自動的に再始動させるように構成されたエンジンの始動装置であって、減速時に燃料噴射を停止する減速燃料カット制御手段と、この減速燃料カット制御の実行中にエンジンの自動停止条件が成立した場合においてもエンジンの停止時に膨張行程になる気筒のピストンを再始動に適した位置に停止させる自動停止制御を実行する自動停止制御手段とを備え、減速燃料カット制御の実行中に排気ガス浄化触媒の温度が活性化温度に対応した値より低いことが確認された場合には、燃料噴射を復帰させた後にエンジンの自動停止制御を実行し、排気ガス浄化触媒の温度が活性化温度に対応した値より高いことが確認された場合には、燃料噴射を復帰させることなくエンジンの自動停止制御を実行するものである。 According to the sixth aspect of the present invention, when a preset engine automatic stop condition is satisfied, the fuel supply for continuing the operation of the engine is stopped to automatically stop the engine, and the automatic stop state Engine start configured to automatically restart the engine by injecting fuel into at least the cylinders stopped in the expansion stroke to cause ignition and combustion when the engine restart condition is established And a decelerating fuel cut control means for stopping fuel injection when decelerating and a piston of a cylinder that is in an expansion stroke when the engine is stopped even when the engine automatic stop condition is satisfied during execution of the decelerating fuel cut control And an automatic stop control means for executing an automatic stop control for stopping the engine at a position suitable for restarting, and exhaust gas during execution of the deceleration fuel cut control When it is confirmed that the temperature of the activation catalyst is lower than the value corresponding to the activation temperature, the engine automatic stop control is executed after returning the fuel injection, and the temperature of the exhaust gas purification catalyst becomes the activation temperature. When it is confirmed that the value is higher than the corresponding value, the automatic engine stop control is executed without returning the fuel injection.
請求項7に係る本発明は、上記請求項6に記載のエンジンの始動装置において、減速燃料カット制御の実行中に排気ガス浄化触媒の温度が活性化温度に対応した値よりも高く、予め設定された基準温度よりも低いと判定された場合に、排気還流通路を開放状態とするとともに、各気筒に導入される吸気流量を減少させるものである。 According to a seventh aspect of the present invention, in the engine starter according to the sixth aspect , the temperature of the exhaust gas purification catalyst is higher than a value corresponding to the activation temperature during execution of the deceleration fuel cut control, and is set in advance. When it is determined that the temperature is lower than the reference temperature, the exhaust gas recirculation passage is opened and the intake air flow rate introduced into each cylinder is decreased.
請求項8に係る本発明は、上記請求項6または7に記載のエンジンの始動装置において、減速燃料カット制御の実行中に排気ガス浄化触媒の温度が活性化温度に対応した値よりも低いと判定された場合に、燃料噴射を復帰させた後に排気還流通路を閉止状態とするとともに、各気筒に導入される吸気流量を増大させるものである。
The present invention according to
請求項9に係る本発明は、上記請求項6〜8項の何れか1項に記載のエンジンの始動装置において、減速燃料カット制御の実行中に排気ガス浄化触媒の温度が活性化温度に対応した値よりも高く、かつ予め設定された基準温度よりも高いと判定された場合に、排気還流通路を閉止状態とするとともに、各気筒に導入される吸気流量を増大させるものである。
The present invention according to
請求項10に係る本発明は、上記請求項6に記載のエンジンの始動装置において、減速燃料カット制御の実行中に排気ガス浄化触媒の温度が活性化温度に対応した値より低いと判定されて燃料噴射を復帰させる場合に、気筒内の空燃比を理論空燃比ないし理論空燃比よりもリッチに設定するものである。
The present invention according to claim 1 0, in the starting device of the engine according to the
請求項11に係る本発明は、上記請求項10に記載のエンジンの始動装置において、減速燃料カット制御の実行中に排気ガス浄化触媒の温度が活性化温度に対応した値より低いと判定されて燃料噴射を復帰させる場合に、排気還流通路を閉止状態とするとともに、点火時期をリタードさせるものである。
Determining the present invention according to
請求項1に係る発明によれば、減速燃料カット制御の実行中にエンジンを自動停止させる際に、排気還流通路を開放状態とするとともに、各気筒に導入される吸気流量を減少させることにより、エンジンの掃気性を充分に確保しつつ、排気ガス浄化触媒の設置部に低温の空気が供給されることに起因した温度低下を効果的に抑制する制御を実行した後、所定のタイミングで排気還流通路を閉止状態とするとともに、各気筒に導入される吸気流量を増大させてポンピングロスを低減することにより、エンジンの自動停止制御を適正に実行できるという利点がある。
According to the invention of
請求項2に係る発明では、減速燃料カット制御の実行中にエンジンを自動停止させる際に、排気還流通路を閉止状態とするとともに、各気筒に導入される吸気流量を増大させる制御を実行した後、所定のタイミングで吸気流量を減少させることにより、エンジンの停止時に膨張行程となる気筒のピストンを、エンジンの再始動に適した位置、つまり行程中央よりもやや下死点側に位置させるように構成したため、エンジンの再始動時に膨張行程気筒で燃焼を行わせることによって得られる燃焼エネルギーを充分に確保し、エンジンを効果的に再始動させることができる。
In the invention according to
請求項3に係る発明によれば、減速燃料カット制御の実行中に排気ガス浄化触媒の温度が予め設定された基準温度以下であると判定された場合に、排気還流通路を開放状態とするとともに、各気筒に導入される吸気流量を減少させることにより、エンジンの掃気性を維持しつつ、排気ガス浄化触媒の設置部に低温の空気が供給されることに起因した触媒温度の低下を効果的に抑制することができる。
According to the invention of
請求項4に係る発明によれば、排気ガス浄化触媒の温度が予め設定された基準温度よりも高いと判定された場合には、排気還流通路を閉止状態とするとともに、吸気流量の減少制御を抑制することにより、排気ガス浄化触媒の設置部に充分な量の空気を供給してこの排気ガス浄化触媒を効果的に冷却することができるため、上記排気ガス浄化触媒の温度が過度に高くなるのを防止して、その信頼性を確保することができる。 According to the fourth aspect of the present invention, when it is determined that the temperature of the exhaust gas purification catalyst is higher than the preset reference temperature, the exhaust gas recirculation passage is closed and the intake flow rate reduction control is performed. By suppressing the exhaust gas purification catalyst, a sufficient amount of air can be supplied to the installation portion of the exhaust gas purification catalyst to effectively cool the exhaust gas purification catalyst, so that the temperature of the exhaust gas purification catalyst becomes excessively high. Can be prevented and its reliability can be ensured.
請求項5に係る発明によれば、減速燃料カット制御の実行時点におけるエンジン回転速度が高く、エンジンが停止状態となるまでの時間が長い傾向にある場合には、排気還流通路を開放した状態で、燃料噴射を長期間に亘り停止することにより、燃費を効果的に改善することができるとともに、エンジンの掃気性を充分に確保しつつ、排気ガス浄化触媒の設置部に低温の空気が供給されることに起因した温度低下を効果的に抑制することができる。また、上記減速燃料カット制御の実行時点におけるエンジン回転速度が低く、エンジンが停止状態となるまでの時間が短い傾向にある場合には、吸気流量の減少制御を抑制して各気筒に充分な量の吸気を導入させることにより、エンジンの掃気性を効果的に向上させるとともに、ポンピングロスを低減した状態で、エンジンの再始動に適した位置にピストンを停止させる自動停止制御を適正に実行できるという利点がある。
According to the invention of
請求項6に係る発明によれば、減速燃料カット制御の実行中に排気ガス浄化触媒の温度が活性化温度に対応した値より低いことが確認された場合には、燃料噴射を復帰させた後にエンジンの自動停止制御を実行することにより、排気ガス浄化触媒の設置部に低温の空気が供給されることに起因した温度低下を効果的に抑制して、エンジンの再始動時における排気浄化性能を維持できるという利点がある。また、上記減速燃料カット制御の実行中に排気ガス浄化触媒の温度が活性化温度に対応した値より高いことが確認された場合には、燃料噴射を復帰させることなくエンジンの自動停止制御を実行することにより、燃料噴射の停止状態を長期間に亘り継続して燃費を効果的に改善できるとともに、エンジンの掃気性を充分に確保できるという利点がある。 According to the sixth aspect of the present invention, when it is confirmed that the temperature of the exhaust gas purification catalyst is lower than the value corresponding to the activation temperature during execution of the deceleration fuel cut control, after the fuel injection is restored By executing the automatic engine stop control, the temperature reduction caused by the supply of low-temperature air to the exhaust gas purification catalyst installation section is effectively suppressed, and the exhaust purification performance during engine restart is improved. There is an advantage that it can be maintained. If it is confirmed that the temperature of the exhaust gas purification catalyst is higher than the value corresponding to the activation temperature during the execution of the deceleration fuel cut control, the engine automatic stop control is executed without returning the fuel injection. By doing so, there is an advantage that fuel injection can be effectively improved by continuing the stopped state of fuel injection for a long time, and the scavenging performance of the engine can be sufficiently secured.
請求項7に係る発明によれば、減速燃料カット制御の実行中に排気ガス浄化触媒の温度が予め設定された基準温度以下であると判定された場合には、排気還流通路を開放状態とするとともに、各気筒に導入される吸気流量を減少させる制御を実行することにより、排気ガス浄化触媒の設置部に低温の空気が供給されることに起因した温度低下を効果的に抑制し、エンジンの再始動時における排気浄化性能を維持することができる。 According to the seventh aspect of the present invention, when it is determined that the temperature of the exhaust gas purification catalyst is equal to or lower than a preset reference temperature during execution of the deceleration fuel cut control, the exhaust gas recirculation passage is opened. At the same time, by executing the control to reduce the intake flow rate introduced into each cylinder, the temperature drop caused by the supply of low-temperature air to the exhaust gas purification catalyst installation portion is effectively suppressed, and the engine The exhaust purification performance at the time of restart can be maintained.
請求項8に係る発明によれば、減速燃料カット制御の実行中に排気ガス浄化触媒の温度が活性化温度に対応した値より低いと判定された場合には、燃料噴射を復帰させた後に排気還流通路を閉止状態とするとともに、各気筒に導入される吸気流量を増大させるように構成したため、その後にエンジンの自動停止制御を実行する際における掃気性を効果的に向上させることができる。 According to the eighth aspect of the present invention, when it is determined that the temperature of the exhaust gas purification catalyst is lower than the value corresponding to the activation temperature during execution of the deceleration fuel cut control, the exhaust gas is recovered after the fuel injection is restored. Since the recirculation passage is closed and the intake air flow rate introduced into each cylinder is increased, the scavenging performance when the automatic engine stop control is subsequently executed can be effectively improved.
請求項9に係る発明によれば、減速燃料カット制御の実行中に排気ガス浄化触媒の温度が活性化温度より所定値以上高いことが確認された場合には、排気還流通路を閉止状態とするとともに、各気筒に導入される吸気流量を増大させて排気ガス浄化触媒の設置部に供給される低温の空気量を増大させることにより、排気ガス浄化触媒を冷却して上記排気ガス浄化触媒の温度が過度に高くなるのを防止し、その信頼性を効果的に確保できるという利点がある。 According to the ninth aspect of the present invention, when it is confirmed that the temperature of the exhaust gas purification catalyst is higher than the activation temperature by a predetermined value or more during execution of the deceleration fuel cut control, the exhaust gas recirculation passage is closed. At the same time, the exhaust gas purification catalyst is cooled by increasing the intake air flow rate introduced into each cylinder and increasing the amount of low-temperature air supplied to the exhaust gas purification catalyst installation portion. Is advantageous in that it can be prevented from becoming excessively high and its reliability can be effectively secured.
請求項10に係る発明によれば、減速燃料カット制御の実行中に排気ガス浄化触媒の温度が活性化温度に対応した値よりも低いと判定されて燃料噴射を復帰させる場合における気筒内の空燃比を理論空燃比ないし理論空燃比よりもリッチに設定することにより、排気通路に導出される排気ガスの温度を上昇させて排気ガス浄化触媒を早期に活性化させることができる。
According to the invention of
請求項11に係る発明によれば、減速燃料カット制御の実行中に排気ガス浄化触媒の温度が活性化温度に対応した値よりも低いと判定されて燃料噴射を復帰させる場合における気筒内の空燃比を理論空燃比ないし理論空燃比よりもリッチに設定するとともに、排気還流通路を閉止状態とするように構成したため、燃料噴射の復帰後に失火を生じることなく点火時期を充分にリタードさせて排気ガスの温度を効果的に上昇させることにより、排気ガス浄化触媒を迅速に活性化させることができるという利点がある。
According to the invention of
図1および図2は、本発明に係るエンジンの始動装置を有する4サイクル火花点火式エンジンの概略構成を示している。このエンジンには、シリンダヘッド10およびシリンダブロック11を有するエンジン本体1と、エンジン制御用のECU2とを備えている。上記エンジン本体1には、四つの気筒12A〜12Dが設けられるとともに、各気筒12A〜12Dの内部には、クランク軸3に連結されたピストン13が嵌挿されることにより、その上方に燃焼室14が形成されている。
1 and 2 show a schematic configuration of a four-cycle spark ignition engine having an engine starter according to the present invention. The engine includes an engine
上記各気筒12A〜12Dの燃焼室14の頂部には、プラグ先端が燃焼室14内に臨むように点火プラグ15が設置されている。また、上記燃焼室14の側方には、燃焼室14内に燃料を直接噴射する燃料噴射弁16が設けられている。この燃料噴射弁16は、図外のニードル弁およびソレノイドを内蔵し、上記ECU2から入力されたパルス信号のパルス幅に対応する時間だけ駆動されて開弁し、その開弁時間に応じた量の燃料を上記点火プラグ15の電極付近に向けて噴射するように構成されている。
A
また、上記各気筒12A〜12Dの燃焼室14の上部には、燃焼室14に向かって開口する吸気ポート17および排気ポート18が設けられるとともに、これらのポート17,18に、吸気弁19および排気弁20がそれぞれ装備されている。上記吸気弁19および排気弁20は、図示を省略したカムシャフト等を有する動弁機構によって駆動されることにより、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各気筒12A〜12Dの吸・排気弁19,20の開閉タイミングが設定されている。
In addition, an
上記吸気ポート17および排気ポート18には、吸気通路21および排気通路22が接続されている。上記吸気ポート17に近い吸気通路21の下流側は、図2に示すように、各気筒12A〜12Dに対応して独立した分岐吸気通路21aとされ、この各分岐吸気通路21aの上流端がそれぞれサージタンク21bに連通している。このサージタンク21bよりも上流側には共通吸気通路21cが設けられるとともに、この共通吸気通路21cには、アクチュエータ24により駆動されるスロットル弁23からなる吸気流量調節手段が配設されている。このスロットル弁23の上流側および下流側には、それぞれ吸気流量を検出するエアフローセンサ25と、吸気圧力(ブースト圧)を検出する吸気圧センサ26とが配設されている。
An
また、各気筒12A〜12Dからの排気が集合する排気通路22の集合部下流には、排気ガス浄化触媒37が配設されている。この排気ガス浄化触媒37は、例えば、排気の空燃比状態が理論空燃比の近傍にあるときにHC、COおよびNOxの浄化率が極めて高い三元触媒により構成され、排気ガス中の酸素濃度が比較的高い酸素過剰雰囲気で酸素を吸蔵し、酸素濃度の比較的低いときに吸蔵している酸素を放出してHC、CO等と反応させる機能を有している。図2において、38は上記排気通路22に導出された排気ガスを吸気通路21に還流する排気還流通路であり、この排気還流通路38には排気ガスの還流量を調節するためのEGR弁39が設けられている。
Further, an exhaust
上記エンジン本体1には、タイミングベルト等によりクランク軸3に連結されたオルタネータ(発電機)28が付設されている。このオルタネータ28は、図示を省略したフィールドコイルの電流を制御して出力電圧を調節することにより目標発電電流を調整するレギュレータ回路28aを内蔵し、このレギュレータ回路28aに入力される上記ECU2の出力信号に基づき、通常時に車両の電気負荷および車載バッテリーの電圧等に対応した目標発電電流の制御が実行されるように構成されている。
The
さらに、上記エンジンには、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が設けられ、一方のクランク角センサ30から出力される検出信号に基づいてエンジンの回転速度が検出されるとともに、後述するように上記両クランク角センサ30,31から出力される位相のずれた検出信号に基づき、クランク軸3の回転方向および回転角度が検出されるようになっている。
Further, the engine is provided with two
また、カムシャフトに設けられた気筒識別用の特定回転位置を検出するカム角センサ32と、エンジンの冷却水温度を検出する水温センサ33と、運転者のアクセル操作量に対応したアクセル開度を検出するアクセルセンサ34と、運転者がブレーキ操作を行ったことを検出するブレーキセンサ35からそれぞれ出力される各検出信号がECU2に入力されるようになっている。
In addition, a cam angle sensor 32 that detects a specific rotational position for cylinder identification provided on the camshaft, a water temperature sensor 33 that detects the coolant temperature of the engine, and an accelerator opening corresponding to the accelerator operation amount of the driver. Each detection signal output from the
そして、ECU2には、上記各センサ25,26,30〜35からの検出信号を受け、燃料噴射弁16に対して燃料の噴射量および噴射時期を制御するための制御信号を出力するとともに、点火プラグ15に付設された点火装置27に対して点火時期を制御することにより、エンジンの運転状態に対応した燃焼制御を実行する燃焼制御手段41と、上記スロットル弁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ための制御信号を出力して吸気流量を制御する吸気流量制御手段42と、車両の減速走行時に燃料噴射を停止する減速燃料カット制御手段43とが設けられている。
The
また、上記ECU2には、予め設定されたエンジンの自動停止条件が成立したときに各気筒12A〜12Dへの燃料噴射を所定のタイミングで停止(燃料カット)して、エンジンを自動的に停止させるとともに、その後に運転者によるアクセル操作が行われる等により再始動条件が成立したときにエンジンを自動的に再始動させる制御を実行する自動停止制御手段44と、オルタネータ28の目標発電電流を設定する発電電流制御手段45と、上記EGR弁39を駆動して排気還流通路38を開閉する排気還流制御手段46とが設けられている。
Further, the
上記燃焼制御手段41および吸気流量制御手段42は、気筒12A〜12D内の空燃比を運転状態に対応した値に設定した燃焼制御を実行するように構成されている。また、上記減速燃料カット制御手段43は、車両の減速走行状態でエンジン回転速度が、例えば1100rpm程度以上である場合に、燃料噴射を停止することにより減速燃料カット制御を実行するとともに、エンジン回転速度が900rpm程度に低下した時点で、上記自動停止制御手段44によりエンジンの自動停止制御を実行する場合を除き、減速燃料カット制御を停止して燃料噴射を再開するように構成されている。
The combustion control means 41 and the intake flow rate control means 42 are configured to execute combustion control in which the air-fuel ratio in the
上記自動停止制御手段44は、エンジンの自動停止時に圧縮行程の途中でピストン13が停止した圧縮行程気筒で初回の燃焼を行わせることにより、そのピストン13を押し下げてクランク軸3を少しだけ逆転させ、エンジンの自動停止時に膨張行程の途中でピストン13が停止した膨張行程気筒のピストン13を一旦上昇させて、その気筒内の混合気を圧縮した状態で、こ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に正転方向の駆動トルクを与えてエンジンを再始動させる制御を実行するように構成されている。
The automatic stop control means 44 pushes down the
上記のようにして再始動モータ等を使用することなく、特定の気筒に噴射された燃料に点火してエンジンを適正に再始動させるためには、上記膨張行程気筒の混合気を燃焼させることにより得られる燃焼エネルギーを充分に確保し、これに続いて圧縮上死点を迎える気筒がその圧縮反力に打ち勝って圧縮上死点を超えるようにしなければならない。したがって、エンジンの自動停止時にピストン13が膨張行程の途中にある上記膨張行程気筒内に充分な空気量を確保しておく必要がある。
In order to ignite the fuel injected into a specific cylinder and restart the engine properly without using a restart motor or the like as described above, the air-fuel mixture in the expansion stroke cylinder is burned. The obtained combustion energy must be sufficiently secured, and the cylinder that reaches the compression top dead center must overcome the compression reaction force and exceed the compression top dead center. Therefore, it is necessary to ensure a sufficient amount of air in the expansion stroke cylinder in which the
すなわち、図3(a),(b)に示すように、エンジンの停止時点で膨張行程および圧縮行程になる気筒では、それぞれ位相が180°CAだけずれているため、各ピストン13が互いに逆方向に作動し、膨張行程気筒のピストン13が行程中央よりも下死点側に位置していれば、その気筒の空気量が多くなって充分な燃焼エネルギーが得られる。しかし、上記膨張行程気筒のピストン13が極端に下死点側に位置した状態となると、圧縮行程気筒内の空気量が少なくなり過ぎてクランク軸3を逆転させるための燃焼エネルギーが充分に得られなくなる。
That is, as shown in FIGS. 3A and 3B, in the cylinders that are in the expansion stroke and the compression stroke when the engine is stopped, the phases are shifted by 180 ° CA. If the
これに対して上記膨張行程気筒の行程中央、つまり圧縮上死点後のクランク角が90°CAとなる位置よりもやや下死点側の所定範囲、例えば圧縮上死点後のクランク角が100°〜120°CAとなる適正範囲R内にピストン13を停止させることができれば、圧縮行程気筒内に所定量の空気が確保されて上記初回の燃焼によりクランク軸3を少しだけ逆転させ得る程度の燃焼エネルギーが得られることになる。しかも、膨張行程気筒内に多くの空気量を確保することにより、クランク軸3を正転させるための燃焼エネルギーが充分に得られてエンジンを確実に再始動させることができる。
In contrast, the center of the stroke of the expansion stroke cylinder, that is, a predetermined range slightly lower than the position where the crank angle after compression top dead center is 90 ° CA, for example, the crank angle after compression top dead center is 100 If the
そこで、この実施形態では、ECU2に設けられた上記自動停止制御手段44においてエンジンの自動停止制御を実行することが可能な状態にあると判定され、かつエンジンの回転速度が、エンジンを自動停止させないときの通常のアイドル回転速度よりも高い状態にあることが確認された時点でエンジンの自動停止制御を実行するように構成されている。例えば、通常のアイドル回転速度が650rpm(自動変速機がドライブレンジ)に設定されたエンジンにおいて、エンジン回転速度の目標値を860rpm程度(自動変速機はニュートラルレンジ)に設定することにより、図4に示すように、エンジンの回転速度Neが目標値以上となった時点t1で燃料噴射を停止させてエンジンの回転速度Neを低下させるように構成されている。
Therefore, in this embodiment, it is determined that the automatic stop control means 44 provided in the
また、エンジンを自動停止させる制御動作の初期段階である上記燃料噴射の停止時点t1でスロットル弁23の開度Kを、例えば全開の30%程度の開度に増大させてブースト圧(吸気圧力)Btを上昇させることにより、エンジンの各気筒12A〜12Dに吸入される吸気流量を、エンジン運転の継続に必要な最小限の吸気流量よりも所定量だけ多い状態に設定してエンジンの掃気性を確保する制御が上記吸気流量制御手段42において実行されるとともに、上記燃料噴射の停止時点t1でオルタネータ28の目標発電電流Geを低下させることにより、クランク軸3の回転抵抗を低減する制御が上記発電電流制御手段45において実行されるように構成されている。
Further, at the fuel injection stop time t1, which is the initial stage of the control operation for automatically stopping the engine, the opening K of the
また、上記の時点t1で燃料噴射を停止することにより、エンジンの回転速度Neが、予め設定された基準速度N2(例えば790rpm)以下に低下したことが確認された時点t2で、上記スロットル弁23の開度Kを0%に設定してスロットル弁23を閉止する。このスロットル弁23が閉止された時点t2からブースト圧Btが低下し始めてエンジンの各気筒12A〜12Dに導入される吸気流量が減少し、上記スロットル弁23の開放時点t1から閉止時点t2までの間に共通吸気通路21cに導入された空気が、サージタンク21bおよび分岐吸気通路21aを経由することにより、吸気行程を迎える第4気筒12D、第2気筒12B、第1気筒12Aおよび第3気筒12Cの順に所定の輸送遅れをもって導入される。そして、上記吸気の輸送遅れを考慮してスロットル弁23の開放時点t1および閉止時点t2を適正時期に設定することにより、エンジンの停止時に圧縮行程となる第3気筒12Cよりも多くの空気が膨張行程となる第1気筒12Aに導入されることになる。
In addition, when the fuel injection is stopped at the time point t1, the
また、エンジンの回転速度Neが上記基準速度N2以下に低下したことが確認された時点t2で、オルタネータ28の目標発電電流Geを一時的に増大させ、かつ後述するようにエンジンの上死点回転速度neが所定範囲内となった時点t3で、オルタネータ28の目標発電電流Geをエンジン回転速度Neの低下度合に対応した値に調節することにより、予め行った実験結果等に基づいて設定された基準ラインに沿ってエンジンの回転速度Neを低下させる制御を実行するように構成されている。
Further, at the time t2 when it is confirmed that the engine rotational speed Ne has decreased to the reference speed N2 or less, the target generated current Ge of the
上記のようにエンジンを自動停止させる際に、燃料噴射の停止時点t1から、クランク軸3やフライホイール等が有する運動エネルギーが摩擦抵抗による機械的な損失や、各気筒12A〜12Dのポンプ仕事によって消費されることにより、エンジンのクランク軸3は惰性で数回転し、4気筒4サイクルのエンジンでは10回前後の圧縮上死点を迎えた後に停止する。具体的には、図4に示すように、上記各気筒12A〜12Dが圧縮上死点を迎える度にエンジンの回転速度Neが一時的に落ち込んだ後に、圧縮上死点を超えた時点で再び上昇するというアップダウンを繰り返しながらエンジン回転速度Neが次第に低下する。
When the engine is automatically stopped as described above, the kinetic energy of the
そして、エンジンの停止前に最後の圧縮上死点を超えた時点t5の後に圧縮上死点を迎える気筒12Cでは、慣性力によるピストン13の上昇に伴って空気圧が高まり、その圧縮反力によりピストン13が押し返されてクランク軸3が逆転する。このクランク軸3の逆転により、エンジンの停止時に膨張行程となる膨張行程気筒12Aの空気圧が上昇するため、その圧縮反力に応じて膨張行程気筒12Aのピストン13が下死点側に押し返されてクランク軸3が再び正転し始め、このクランク軸3の逆転と正転とが数回繰り返されてピストン13が往復作動した後に停止することになる。このピストン13の停止位置は、上記圧縮行程気筒12Cおよび膨張行程気筒12Aにおける圧縮反力のバランスにより略決定されるとともに、エンジンの摩擦抵抗等の影響を受け、上記最後の圧縮上死点を超えた時点t5におけるエンジンの回転慣性、つまりエンジン回転速度Neの高低によっても変化する。
In the
したがって、エンジンが自動停止する際に膨張行程にある膨張行程気筒12Aのピストン13を再始動に適した上記適正範囲R内に停止させるためには、まず膨張行程気筒12Aおよび圧縮行程気筒12Cの圧縮反力がそれぞれ充分に大きくなり、かつ膨張行程気筒12Aの圧縮反力が圧縮行程気筒12Cの圧縮反力よりも所定値以上大きくなるように、両気筒12A,12Cに対する吸気流量を調節する必要がある。このために、当実施形態では、燃料噴射の停止時点t1でスロットル弁23の開度Kを大きな値に設定することにより、上記膨張行程気筒12Aおよび圧縮行程気筒12Cの両方に所定量の空気を吸入させた後、エンジンの回転速度Neが予め設定された基準速度N2(例えば790rpm)以下に低下したことが確認された時点t2で、上記スロットル弁23を閉止してその開度Kを低減することにより上記吸入空気量を調節するようにしている。
Accordingly, in order to stop the
すなわち、図5は、上記のようにエンジンの回転速度Neが所定速度となった時点t1で燃料噴射を停止し、その後の所定期間に亘りスロットル弁23を開弁状態に維持するようにして、惰性により回転するエンジンの各気筒12A〜12Dに設けられたピストン13が圧縮上死点を通過する際の上死点回転速度neを計測するとともに、エンジンの停止時点における膨張行程気筒12Aのピストン位置を調べ、このピストン位置を縦軸に取るとともに、上記エンジンの上死点回転速度neを横軸に取って、両者の関係をグラフ化したものである。この作業を繰り返してエンジンの停止動作期間中における上記上死点回転速度neと、膨張行程気筒12Aにおけるピストン停止位置との相関関係を示す分布図が得られることになる。
That is, in FIG. 5, as described above, the fuel injection is stopped at the time t1 when the rotational speed Ne of the engine becomes a predetermined speed, and the
上記の分布図から、エンジンの停止動作期間中における上死点回転速度neと膨張行程気筒12Aにおけるピストン停止位置との間に所定の相関関係が見られ、図5に示す例では、エンジンが停止状態となる前の6番目〜2番目における上死点回転速度neがハッチングで示す範囲内にあれば、上記ピストン13の停止位置がエンジンの再始動に適した範囲R(圧縮上死点後の100°〜120°CA)に入ることが分かる。特に、エンジンが停止状態となる前の2番目の上死点回転速度neについてみれば、図6に示すように、上記上死点回転速度neが略280rpm〜380rpmの範囲内にあるとともに、約320rpmを境にしてそれ以下の低回転側では、上記上死点回転速度neが低下するのに伴ってピストン停止位置が徐々に上死点寄りに変化している。一方、上記上死点回転速度neが320rpm以上の高回転側では、この上死点回転速度neの高低に拘わらず、ピストン13の停止位置が概ね一定になり、略適正範囲R内に入ることが分かる。
From the above distribution map, a predetermined correlation is found between the top dead center rotational speed ne during the engine stop operation period and the piston stop position in the
上記のような特徴的な分布傾向が見られるのは、エンジンの上死点回転速度neが320rpm以上の高回転側にあると、エンジン停止時の膨張行程気筒12Aおよび圧縮行程気筒12Cにそれぞれ充分な量の空気が充填され、この空気の圧縮反力によってピストン停止位置が行程の中央寄りに集中するためであると考えられる。なお、上記320rpm以下の低回転側でピストン停止位置が左下がりの分布状態となるのは、各気筒内12A〜12Dで往復動するピストン13が圧縮上死点側で反転した後、摩擦抵抗等により減速されて行程中央まで戻ることができずに停止するためであると考えられる。
The characteristic distribution tendency as described above can be seen when the engine top dead center rotational speed ne is on the high rotation side of 320 rpm or more, which is sufficient for the
一方、燃料噴射の停止後にスロットル弁23を開放操作することなく、これを閉止状態に維持した場合には、図6に破線で示すように、一様な右肩上がりの分布状態となり、エンジンの上死点回転速度neの高低に応じてピストン13の停止位置が変化することになる。これは、スロットル弁23を閉じたままに維持すると、吸気負圧が大きい(吸気の圧力が低い)状態に維持され、エンジンの停止後に膨張行程気筒12Aおよび圧縮行程気筒12Cになる気筒の圧縮反力が小さくなるために、エンジンの回転速度(回転慣性)と摩擦抵抗との影響が相対的に大きくなるからである。
On the other hand, if the
したがって、上記回転慣性および摩擦抵抗の影響を抑制しつつ、エンジンの掃気性を充分に確保するために、図4に示すように、燃料噴射を停止した時点t1から所定時間が経過するまで、つまりエンジン回転速度Neが基準速度(例えば790rpm程度)N2以下に低下する時点t2までは、スロットル弁23の開度Kを比較的大きな値(例えば全開の30%の開度)に設定する必要がある。また、上記ピストン13を適正位置に停止させる制御が可能な速度にエンジンの回転速度Neを維持するために、上記燃料噴射の停止時点t1でオルタネータ28の目標発電電流Geを、例えば0に設定することが好ましい。
Therefore, in order to sufficiently secure the scavenging performance of the engine while suppressing the influence of the rotational inertia and the frictional resistance, as shown in FIG. 4, until a predetermined time elapses from the time t1 when the fuel injection is stopped, that is, Until the engine speed Ne drops to a reference speed (for example, about 790 rpm) N2 or less, it is necessary to set the opening K of the
そして、エンジン回転速度Neが基準速度N2以下に低下した時点t2で、上記スロットル弁23の開度Kを低減するとともに、オルタネータ28の目標発電電流Geを予め設定された初期値に上昇させる制御を実行した後、エンジンの上死点回転速度neが所定範囲内になった時点t3で、上記オルタネータ28の目標発電電流Geをエンジン回転速度Neの低下状態に対応した値に低下させてクランク軸3の回転抵抗を調節し、エンジンの外部負荷をエンジン回転速度Neの低下度合に対応させて変化させることにより、予め行った実験等に基づいて設定された基準ラインに沿ってエンジン回転速度Neを低下させることが可能となる。
Then, at the time t2 when the engine speed Ne is decreased to the reference speed N2 or less, the opening K of the
具体的には、上記基準ラインに沿ってエンジンの回転速度Neが低下している過程でエンジンの上死点回転速度neを検出し、この上死点回転速度neが、例えば480rpm〜540rpm内にあると判定されることにより、エンジンが停止状態となる前の4番目の圧縮上死点を通過した状態にあることが確認された時点t3の上死点回転速度neに基づき、図7に示すように、エンジンの上死点回転速度neが高い程、目標発電電流Geが大きな値に設定されたマップから、上記上死点回転速度neの検出値に対応した目標発電電流Geを読み出し、この値に対応したオルタネータ28の目標発電電流Geするように構成されている。
Specifically, the engine top dead center rotational speed ne is detected in the process in which the engine rotational speed Ne decreases along the reference line, and the top dead center rotational speed ne falls within, for example, 480 rpm to 540 rpm. Based on the top dead center rotational speed ne at the time point t3 when it is determined that the engine has passed through the fourth compression top dead center before the engine is stopped, as shown in FIG. As described above, the higher the engine top dead center rotational speed ne is, the larger the value of the target generated current Ge is read from the map where the target generated current Ge corresponding to the detected value of the top dead center rotational speed ne is read. The
また、エンジン回転速度Neが基準N2速度以下に低下した時点t2でオルタネータ28の目標発電電流Geを上昇させる際の初期値は、上記マップから読み出される目標発電電流Geの最大値よりも大きな値に設定され、上記の時点t2において初期値に上昇させた目標発電電流Geを上記の時点t3で低下させることにより、上記上死点回転速度neの検出値に基づいてオルタネータ28の目標発電電流Geを制御するように構成されている。例えば、上記マップから読み出される目標発電電流Geが0〜50Aに設定されている場合には、その最大値である50Aよりも高い値、例えば60Aに上記初期値が設定されている。そして、上記の時点t2で目標発電電流Geが60Aに設定された後、上記の時点t3でマップから読み出された値に基づいて上記目標発電電流Geの低下量が設定され、この値に基づいてオルタネータ28の目標発電電流を低下させる制御が実行されるようになっている。
Further, the initial value when the target generated current Ge of the
上記のようにしてオルタネータ28の発電電流の制御が実行されることにより、通常の運転状態では、最後の圧縮上死点を通過した時点t5で、クランク軸3、フライホイール、ピストン13およびコネクティングロッド等が有する運動エネルギーや圧縮行程気筒12Cで圧縮された空気が有する位置エネルギー等が、その後に作用する摩擦抵抗損失等と見合うものとなり、エンジンの停止状態で膨張行程となる気筒12Aのピストン13をエンジンの再始動に適した範囲R内に停止させることが可能になる。
By controlling the generated current of the
また、上記減速燃料カット制御手段43による燃料カット制御の実行中に、自動停止制御手段44においてエンジンの自動停止条件が成立したと判定された場合には、原則として燃料噴射を復帰させることなく、スロットル弁23の開度、オルタネータ28の発電電流およびEGR弁39の開度を制御することにより、エンジンの停止時に膨張行程になる気筒12Aのピストン13をエンジンの再始動に適した位置に停止させるエンジンの自動停止制御を実行するように構成されている。
When the automatic
すなわち、車両の減速走行時に、図8に示すように、エンジン回転速度Neが一定値(例えば1100rpm)以上の状態にあると判定された時点t0で、燃料噴射を停止する減速燃料カット制御を実行するとともに、この減速燃料カット制御の実行中に排気ガス浄化触媒37の温度が予め設定された基準温度よりも低いか否かを判定し、低いことが確認された場合には、EGR弁39の開度Eを全開に設定して排気還流通路38を開放状態するとともに、スロットル弁23の開度Kを0%に設定して吸気流量を減少させることにより、排気通路22に導出された低温の空気を吸気通路21に環流させる制御を実行する。
That is, when the vehicle decelerates, as shown in FIG. 8, the deceleration fuel cut control for stopping the fuel injection is executed at the time t0 when it is determined that the engine rotational speed Ne is in a state equal to or higher than a certain value (for example, 1100 rpm) At the same time, it is determined whether or not the temperature of the exhaust
そして、エンジンの回転速度Neが、例えば900rpm以下に低下した時点t1′で、排気ガス浄化触媒37の温度が活性温度以上の状態にあるか否かを判定し、活性化温度以上であることが確認された場合には、上記EGR弁39の開度Eを全閉に設定して排気還流通路38を閉止状態するとともに、スロットル弁23の開度Kを30%に設定して吸気流量を増大させ、かつ所定のタイミングt2でスロットル弁23の開度Kを0%に設定することにより、エンジンの停止状態で膨張行程となる気筒12Aのピストン13をエンジンの再始動に適した範囲R内に停止させる制御が上記自動停止制御手段44において実行されるようになっている。
Then, at the time t1 ′ when the rotational speed Ne of the engine is reduced to, for example, 900 rpm or less, it is determined whether or not the temperature of the exhaust
上記ECU2の自動停止制御手段によりエンジンを自動停止させる際の制御動作を、図9〜図11に示すフローチャートに基づいて説明する。この制御動作がスタートすると、エンジンの自動停止制御を実行することが可能な運転状態にあるか否かを示す自動停止許可フラグFがONであるか否かを判定する(ステップS1)。この自動停止許可フラグFは、車速が所定値(例えば10km/h)以上、操舵角が所定値以下、バッテリー電圧が基準値以上、かつエアコンがOFF状態にある等の条件が全て満たされている場合に、エンジンの自動停止制御を実行することが可能な状態にあると判断してON状態となるように設定されている。
A control operation when the engine is automatically stopped by the automatic stop control means of the
上記ステップS1でYESと判定された場合には、アクセルセンサ34がOFF状態であるか否かを判定し(ステップS2)、YESと判定されて車両が所定の減速状態にあることが確認された場合には、エンジン回転速度Neが、予め1100rpm程度に設定された減速時燃料カット用の判断基準値FC・ONよりも大きいか否かを判定し(ステップS3)、NOと判定された場合には、ブレーキセンサ35がON状態にあるか否かを判定し(ステップS4)、NOと判定された場合には、ステップS1にリターンする。
If YES is determined in step S1, it is determined whether or not the
上記ステップS4でYESと判定されてブレーキセンサ35がON状態にあることが確認された場合には、エンジン回転速度の目標値N1を、通常のアイドル回転速度(650rpm)よりも所定量だけ高い値、例えば860rpmに設定した後(ステップS5)、エンジン回転速度Neが上記目標値N1以上で安定した状態にあるか否かを判定する(ステップS6)。このステップS6でNOと判定された場合には、ステップS1にリターンして上記制御動作を繰り返す。
When it is determined YES in step S4 and it is confirmed that the
上記ステップS6でYESと判定され、エンジン回転速度Neが上記目標値N1以上で安定した状態にあることが確認された時点t1で、エンジンの掃気性を向上させるためにEGR通路に設けられたEGR弁38を閉止して排気還流通路39を閉止状態とするとともに(ステップS7)、自動変速機のシフトレンジをニュートラルに設定して無負荷状態とし(ステップS8)、かつ燃料噴射を停止することによりエンジンの自動停止制御を開始する(ステップS9)。
EGR provided in the EGR passage to improve the scavenging performance of the engine at the time t1 when it is determined YES in Step S6 and it is confirmed that the engine rotational speed Ne is stable at the target value N1 or more. By closing the
また、オルタネータ28の目標発電電流Geを0に設定して発電を停止させるとともに(ステップS10)、スロットル弁23を開弁して、その開度Kを例えば30%程度に設定する(ステップS11)。その後、上記ステップS9で燃料噴射が停止された時点t1から所定時間が経過したか否か、つまり燃料噴射の停止後に2回の圧縮上死点を迎えてその前に噴射された燃料の燃焼が終了したか否かを判定し(ステップS12)、YESと判定された時点で上記点火装置27による点火を停止させた後に(ステップS13)、下記ステップS31に移行する。
Further, the target power generation current Ge of the
上記のようにステップS1で車速が10km/hよりも大きい走行時にあってエンジンの自動停止許可フラグFがON状態にあることが確認されるとともに、ステップS2で車両が減速状態(ブレーキセンサ35がON状態)にあることが確認された場合に、エンジンの目標回転速度N1をエンジンの燃焼状態に対応した所定値として安定させる制御を実行するように構成したため、エンジン回転速度Neが通常のアイドル回転速度(650rpm)に低下する前に、エンジンの自動停止制御が実行されることになる。
As described above, in step S1, it is confirmed that the engine automatic stop permission flag F is in the ON state when the vehicle speed is higher than 10 km / h, and in step S2, the vehicle is decelerated (the
また、上記ステップS3でYESと判定されてエンジン回転速度Neが上記減速時燃料カット用の判断基準値FC・ONよりも大きいことが確認された場合には、この時点t0で減速時の燃料カット(FC)を実行するとともに(ステップS14)、排気ガス浄化触媒37の温度が、例えば活性温度よりも所定値だけ高い値(排気ガス浄化触媒37が充分な活性化状態にある温度)に予め設定された基準温度T1以下であるか否かを判定する(ステップS15)。このステップS15でYESと判定された場合には、EGR弁39の開度Eを全開に設定して排気還流通路38を開放状態するとともに、スロットル弁23の開度Kを0%に設定して吸気流量を減少させる(ステップS16)。これにより各気筒12A〜12Dから排気通路22に導出された空気が各気筒12A〜12Dに環流されて次第に暖められることになる。
If it is determined YES in step S3 and it is confirmed that the engine rotational speed Ne is larger than the reference fuel value FC • ON for deceleration fuel cut, the fuel cut during deceleration is performed at this time t0. (FC) is executed (step S14), and the temperature of the exhaust
また、上記ステップS15でNOと判定されて排気ガス浄化触媒37の温度が上記基準温度よりも高いことが確認された場合には、EGR弁39の開度Eを全閉に設定して排気還流通路38を閉放状態するとともに、スロットル弁23の開度Kを30%に設定して吸気流量を増大させる(ステップS17)。これにより吸気通路21から各気筒12A〜12Dに導入された低温の空気が、そのまま排気通路22を介して排気ガス浄化触媒37の設置部に導出されることになる。
If it is determined NO in step S15 and it is confirmed that the temperature of the exhaust
次いで、エンジン回転速度Neが、予め900rpm程度に設定された燃料復帰用の判断基準値FC・OFF以下に低下したか否かを判定し(ステップS18)、NOと判定された場合には、アクセルセンサ34がON状態となったか否かを判定する(ステップS19)。このステップS19でYESと判定された場合には、上記EGR弁39の開度Eを全閉に設定するとともに(ステップS20)、減速時の燃料カット(FC)制御を終了した後に(ステップS21)、リターンする。
Next, it is determined whether or not the engine rotational speed Ne has decreased to a fuel return determination reference value FC · OFF that is set in advance to approximately 900 rpm (step S18). It is determined whether or not the
また、上記ステップS18でYESと判定されてエンジン回転速度Neが、予め900rpm程度に設定された燃料復帰用の判断基準値FC・OFF以下に低下したことが確認された場合には、ブレーキセンサ35がON状態に継続されているか否かを判定し(ステップS22)、NOと判定された場合には、上記ステップS20に移行してEGR弁39の開度Eを全閉に設定した後に、減速時の燃料カット(FC)制御を終了する。
If it is determined YES in step S18 and it is confirmed that the engine speed Ne has decreased below the fuel return determination reference value FC · OFF set to about 900 rpm in advance, the
上記ステップS22でYESと判定されてブレーキセンサ35がON状態に継続されていることが確認された場合には、排気ガス浄化触媒37が活性化温度に対応した温度T0以上であるか否かを判定し(ステップS23)、NOと判定された場合には、気筒内の空燃比を理論空燃比(λ=1)に設定して燃料噴射を復帰させることにより燃料カット(FC)制御を終了するとともに(ステップS24)、点火時期を所定量だけリタードさせた後(ステップS25)、上記ステップS1にリターンする。
If it is determined as YES in step S22 and it is confirmed that the
なお、上記ステップS23でNOと判定され、減速燃料カット制御の実行中に排気ガス浄化触媒37の温度が活性化温度に対応した値T0よりも低いことが確認された場合に、気筒12A〜12D内の空燃比を理論空燃比ないし理論空燃比よりもリッチに設定して燃料噴射を復帰させるとともに、排気還流通路38を閉止状態とするように構成してもよい。この構成によれば、各気筒12A〜12D内に導入される新気量を充分に確保することにより、失火を生じることなく点火時期を充分にリタードさせることができるため、排気ガスの温度を、より効果的に上昇させて排気ガス浄化触媒37を迅速に活性化できるという利点がある。
If it is determined NO in step S23 and it is confirmed that the temperature of the exhaust
そして、上記ステップS23でYESと判定されて排気ガス浄化触媒37が活性化温度に対応した温度T0以上であることが確認された場合には、自動変速機のシフトレンジをニュートラルに設定して無負荷状態とするとともに(ステップS26)、オルタネータ28の目標発電電流Geを0に設定して発電を停止させる(ステップS27)。また、上記EGR弁38を閉止して排気還流通路39を閉止状態とするとともに(ステップS28)、スロットル弁23を開弁して、その開度Kを例えば30%程度に設定した後(ステップS29)、下記ステップS31に移行する。
If it is determined YES in step S23 and it is confirmed that the exhaust
そして、エンジンの回転速度Neが予め790rpm程度に設定された基準速度N2以下となったか否かを判定することにより(ステップS31)、燃料噴射が停止されることによってエンジンの回転速度Neが低下し始めたか否かを判定し、YESと判定された時点t2で、スロットル弁23を閉止状態としてその開度Kを0%とする(ステップS32)。この結果、上記ステップS11,S29でスロットル弁23が開放されて大気圧に近付くように上昇したブースト圧Btが、スロットル弁23の閉止操作に応じて所定の時間差をもって低下し始めることになる。
Then, by determining whether or not the engine rotational speed Ne has become equal to or lower than a reference speed N2 set to about 790 rpm in advance (step S31), the engine rotational speed Ne is decreased by stopping the fuel injection. It is determined whether or not it has started, and at time t2 when it is determined YES, the
また、オルタネータ28の目標発電電流Geを予め60A程度に設定された初期値に設定してオルタネータ28を作動させる発電制御を開始する(ステップS33)。なお、上記ステップS31でエンジンの回転速度Neが基準速度N2以下となったと判定された時点t2でスロットル弁23を閉弁状態とするように構成された上記実施形態に代え、エンジンの上死点回転速度neが、例えば790rpm程度に設定された基準速度N2以下になったと判定された時点で、スロットル弁23を閉弁状態とするとともに、オルタネータ28の発電制御を開始するように構成してもよい。
Further, the power generation control for operating the
次に、エンジンの上死点回転速度neが第1所定範囲内にあるか否かを判定する(ステップS34)。この第1所定範囲は、予め設定された基準ラインに沿ってエンジンの回転速度Neが低下している過程で、例えばエンジンが停止状態となる前の4番目の圧縮上死点を通過する時点t3における上死点回転速度neに基づいて設定された値であり、具体的には480rpm〜540rpmの範囲内に設定されている。 Next, it is determined whether or not the engine top dead center rotational speed ne is within the first predetermined range (step S34). This first predetermined range is a time point t3 when the engine passes through the fourth compression top dead center before the engine is stopped, for example, in the process in which the engine rotational speed Ne decreases along a preset reference line. Is a value set based on the top dead center rotational speed ne, and specifically, is set within the range of 480 rpm to 540 rpm.
上記ステップS33でYESと判定され、エンジンの上死点回転速度neが上記所定範囲(480rpm〜540rpm)内にあることが確認された場合には、その時点t3の上死点回転速度neに対応したオルタネータ28の目標発電電流Geを設定する(ステップS35)。すなわち、図7に示すように、エンジンの上死点回転速度neが高い程、目標発電電流Geが大きな値に設定されたマップから上死点回転速度neに対応した目標発電電流Geを読み出し、この値に基づいてオルタネータ28の目標発電電流Geを上記初期値(60A)から、上記マップから読み出された値に低下させる制御を実行する。
When it is determined YES in step S33 and it is confirmed that the engine top dead center rotational speed ne is within the predetermined range (480 rpm to 540 rpm), it corresponds to the top dead center rotational speed ne at that time t3. The target generated current Ge of the generated
次いで、エンジンの上死点回転速度neが、エンジン停止前の2番目の圧縮上死点を通過する時点t4における上死点回転速度neに基づいて設定された第2所定範囲内、例えば260rpm〜400rpmの範囲内にあるか否かを判定する(ステップS36)。このステップS36でYESと判定され、エンジン停止前の2番目の圧縮上死点を通過したことが確認された時点t4で、エンジンの上死点回転速度neが高い程、燃料噴射量が大きな値に設定された図外のマップから、エンジンの停止時に圧縮行程となる気筒12Cに対する燃料噴射量を設定し、この気筒12Cの圧縮行程後半で燃料噴射を行う(ステップS37)。この気筒12Cに噴射された燃料が気化することによって気筒内温度が低下し、その内部圧力の上昇が抑制されることになる。
Next, the engine top dead center rotational speed ne is within a second predetermined range set based on the top dead center rotational speed ne at the time t4 when the engine passes the second compression top dead center before the engine stops, for example, 260 rpm to It is determined whether it is within the range of 400 rpm (step S36). The fuel injection amount increases as the engine top dead center rotational speed ne increases at time t4 when it is determined YES in step S36 and it has been confirmed that the second compression top dead center before the engine stop has passed. From the map (not shown) set to, the fuel injection amount for the
そして、エンジンの上死点回転速度neが所定値N3以下であるか否かを判定する(ステップS38)。この所定値N3は、予め設定された基準ラインに沿ってエンジンの回転速度Neが低下している過程で最後の圧縮上死点を超える際の上死点回転速度neに対応した値であり、例えば260rpm程度に設定されている。また、各気筒12A〜12Dが順次圧縮上死点を通過する各時点のブースト圧Btが検知され、その値が記憶される。
Then, it is determined whether or not the engine top dead center rotational speed ne is equal to or less than a predetermined value N3 (step S38). This predetermined value N3 is a value corresponding to the top dead center rotational speed ne when exceeding the last compression top dead center in the process in which the engine rotational speed Ne is decreasing along a preset reference line, For example, it is set to about 260 rpm. Further, the boost pressure Bt at each time when each of the
上記ステップS38でYESと判定されてエンジンの上死点回転速度neが上記所定値N3以下になったこと、つまりエンジンが最後の圧縮上死点を通過したことが確認された場合には、この時点t5で、その1回前の圧縮上死点を通過する際のブースト圧Btを読み出し、この値をエンジン停止前の2番目の圧縮上死点(TDC)におけるブースト圧Btとして設定する(ステップS39)。 If it is determined YES in step S38 and the engine top dead center rotational speed ne is equal to or lower than the predetermined value N3, that is, if it is confirmed that the engine has passed the last compression top dead center, At time t5, the boost pressure Bt at the time of passing through the previous compression top dead center is read, and this value is set as the boost pressure Bt at the second compression top dead center (TDC) before engine stop (step). S39).
そして、エンジンが最後の圧縮上死点を迎える時点t5における上死点回転速度ne(以下、最終上死点回転速度ne1という)と、エンジン停止前の2番目の圧縮上死点におけるブースト圧Bt(以下、ブースト圧Bt2という)とに基づき、ピストン13が各行程の後期寄り位置(膨張行程気筒12Aでは下死点寄りの位置)で停止する傾向があるか否かを判定する(ステップS40)。具体的には、最終上死点回転速度ne1が所定回転速度N4(例えばN4=200rpm)以上であり、かつ上記ブースト圧Bt2が所定圧力P2(例えばP2=−200mmHg)以下であるとき(真空側であるとき)に、上記行程の後期寄りの位置で停止する傾向が大きい、つまり膨張行程気筒12Aにおけるピストン停止位置が、圧縮上死点後100°〜120°CAとなる適正範囲Rに対して120°CAに近い位置で停止する傾向が大きいため、上記ステップS339でYESと判定される。
The top dead center rotational speed ne at the time t5 when the engine reaches the final compression top dead center (hereinafter referred to as the final top dead center rotational speed ne1) and the boost pressure Bt at the second compression top dead center before the engine stops. Based on (hereinafter referred to as boost pressure Bt2), it is determined whether or not the
上記ステップS40でNOと判定された場合には、エンジンが上記のように行程の後期寄りの位置で停止する傾向が顕著ではなく、行程の比較的に前期寄りの位置、つまり膨張行程気筒12Aにおけるピストン停止位置が、圧縮上死点後100°〜120°CAとなる適正範囲Rに対して100°CAに近い位置または100°CA以下で停止する可能性がある。そこで、ピストン13を上記適正範囲R内により確実に停止させるために、スロットル弁23を開放操作する。例えばスロットル弁23の開度Kを、全開の40%程度に設定された第1開度K1とするようにスロットル弁23を開弁し(ステップS41)、吸気流量を増加させることにより、吸気行程気筒12Dの吸気抵抗を減少させる。この結果、エンジンが行程の後期寄りの位置で停止し易くなり、結果的に膨張行程気筒12Aにおけるピストン13の停止位置が適正範囲R内の下限(100°CA)を超えることが防止されることになる。
When it is determined NO in step S40, the engine does not tend to stop at a position near the latter stage of the stroke as described above, and the position at a relatively earlier stage of the stroke, that is, in the
一方、上記ステップS40でYESと判定された場合には、エンジンの回転慣性が大きいとともに、圧縮行程気筒12Cへの最終吸気行程における吸気流量が少なく、その圧縮反力が小さい状態にあって、ピストン13が行程の後期寄りの位置で停止し易い条件が既に揃っている。そこで、スロットル弁23の開度Kを、例えば5%程度に設定された第2開度K2とするようにスロットル弁23を操作する(ステップS42)。上記第2開度K2は、エンジンの特性等に応じ、さらに小開度、あるいは閉止状態としてもよい。このようにして吸気行程気筒12Dに適度の吸気抵抗が生じ、ピストン13の停止位置が上記適正範囲Rを超えてさらに後期側となるという事態の発生が効果的に防止される。
On the other hand, if YES is determined in step S40, the rotational inertia of the engine is large, the intake air flow rate in the final intake stroke to the
次いで、エンジンが停止状態になったか否かを判定し(ステップS43)、YESと判定された時点で、自動変速機のシフトレンジをニュートラル状態からドライブ状態(Dレンジ)に復帰させるとともに(ステップS44)、自動停止許可フラグFをOFFとした後に(ステップS45)、制御動作を終了する。 Next, it is determined whether or not the engine is stopped (step S43). When it is determined YES, the shift range of the automatic transmission is returned from the neutral state to the drive state (D range) (step S44). ) After turning off the automatic stop permission flag F (step S45), the control operation is terminated.
上記のようにして自動停止状態となったエンジンを再始動させる際の制御動作を図12〜図14に示すフローチャートと、図15および図16に示すタイムチャートとに基づいて説明する。まず、所定のエンジン再始動条件が成立したか否かを判定し(ステップS101)、YESと判定された場合、例えば、停車状態から発進のためのアクセル操作等が行われた場合、バッテリー電圧が低下した場合、あるいはエアコンが作動した場合等には、エンジン水温、自動停止からの経過時間、吸気温度等に基づいて筒内温度を推定する(ステップS102)。 A control operation for restarting the engine that has been automatically stopped as described above will be described based on the flowcharts shown in FIGS. 12 to 14 and the time charts shown in FIGS. 15 and 16. First, it is determined whether or not a predetermined engine restart condition is satisfied (step S101). If YES is determined, for example, if an accelerator operation for starting from a stopped state is performed, the battery voltage is When the air temperature decreases or when the air conditioner is activated, the in-cylinder temperature is estimated based on the engine water temperature, the elapsed time since the automatic stop, the intake air temperature, and the like (step S102).
そして、エンジンの自動停止時に検出されたピストン13の停止位置に基づき、圧縮行程気筒12Cおよび膨張行程気筒12A内の空気量を算出する(ステップS103)。つまり、上記ピストン13の停止位置から圧縮行程気筒12Cおよび膨張行程気筒12Aの燃焼室容積が求められる。なお、エンジンの自動停止時には、燃料噴射の停止後にエンジンが数回転してから停止するので膨張行程気筒12Aも新気で満たされた状態にあり、かつ、エンジン停止中に圧縮行程気筒12Cおよび膨張行程気筒12Aの内部が略大気圧となっているので、上記燃焼室容積から新気量が求められることになる。
Based on the stop position of the
次に、上記クランク角センサ30,31の出力信号に応じて検出されたピストン13の停止位置が、圧縮行程気筒12Cにおける適正停止範囲R(上死点前BTDC60°CA〜80°CA)のうち、下死点BDC寄りにあるか否が判定される(ステップS104)。このステップS104でYESと判定され、圧縮行程気筒12C内の空気量が比較的に多いことが確認された場合には、上記ステップS103で算出された圧縮行程気筒12Cの空気量に対し、λ(空気過剰率)>1なる空燃比(例えば空燃比=20程度)となるように1回目の燃料噴射を行う(ステップS105)。この空燃比は、ピストン13の停止位置に応じて予め設定された圧縮行程気筒12Cの1回目用第1空燃比マップM1から求められ、λ>1というリーン空燃比に設定される。これにより、圧縮行程気筒12C内の空気量が比較的多いときであっても、逆転のための燃焼エネルギーが過多となることが防止される。
Next, the stop position of the
一方、上記ステップS104でNOと判定され、圧縮行程気筒12C内の空気量が比較的に少ないときは、上記ステップS103で算出された圧縮行程気筒12Cの空気量に対してλ≦1なる空燃比となるように1回目の燃料噴射を行う(ステップS106)。この空燃比は、ピストン13の停止位置に応じて予め設定された圧縮行程気筒12Cの1回目用第2空燃比マップM2から求められ、λ≦1(理論空燃比ないしはそれよりリッチ空燃比)に設定されることにより、圧縮行程気筒12C内の空気量が少ないときであっても、逆転のための燃焼エネルギーが充分に得られるようになっている。
On the other hand, when it is determined NO in step S104 and the air amount in the
次に、圧縮行程気筒12Cへの1回目燃料噴射から気化時間を考慮して設定した所定時間の経過後に、当該気筒12Cに対して点火を行う(ステップS107)。そして、点火後の一定時間内にクランク角センサ30,31のエッジ、つまり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が動いたか否かを判定し(ステップS108)、NOと判定されて失火が生じてピストン13が動かなかったことが確認された場合には、圧縮行程気筒12Cに対して再点火を行う(ステップS109)。
Next, the
上記ステップS108でYESと判定されてピストン13が動いたことが確認されると、ピストン13の停止位置および上記ステップS102で推定した筒内温度に基づいて、膨張行程気筒12Aに対する分割燃料噴射の分割比(1回目の前段噴射と2回目の後段噴射との比率)を算出する(ステップS121)。上記後段の噴射比率は、膨張行程気筒12Aにおけるピストン停止位置が下死点寄りであるほど、また筒内温度が高いほど大きな値に設定される。
If it is determined YES in step S108 and it is confirmed that the
次に、上記ステップS103で算出した膨張行程気筒12Aの空気量に対して所定の空燃比(λ≦1)となるように燃料噴射量を算出する(ステップS122)。この際の空燃比は、ピストン13の停止位置に応じて予め設定された膨張行程気筒12A用の空燃比マップM3から求められる。また、ステップS122で算出された膨張行程気筒12Aへの燃料噴射量とステップS121で算出された分割比とに基づき、膨張行程気筒12Aに対する前段(1回目)の燃料噴射量を算出し、燃料を噴射する(ステップS123)。
Next, the fuel injection amount is calculated so that a predetermined air-fuel ratio (λ ≦ 1) is obtained with respect to the air amount of the
次に、上記ステップS102で推定された筒内温度に基づき、膨張行程気筒12Aに対する後段(2回目)の燃料噴射時期を算出する(ステップS124)。この2回目の噴射時期は、ピストン13が上死点側への移動(エンジンの逆転)を開始した後で、気筒内の空気が圧縮されている時期であるとともに、噴射燃料の気化潜熱が圧縮圧力を効果的に減少させるように、つまりピストン13を上死点へ近付けるように設定され、かつこの2回目の噴射燃料が点火時期までに気化する時間が可及的に長くなるように設定される。
Next, based on the in-cylinder temperature estimated in step S102, the subsequent (second) fuel injection timing for the
次に、ステップS122で算出された膨張行程気筒12Aへの燃料噴射量とステップS121で算出された分割比とによって、膨張行程気筒12Aに対する後段(2回目)の燃料噴射量を算出し(ステップS125)、上記ステップS124で算出された2回目の噴射時期に噴射する(ステップS126)。
Next, the subsequent (second) fuel injection amount for the
上記膨張行程気筒12Aへの2回目の燃料噴射後に、所定のディレイ時間が経過した時点で点火する(ステップS127)。このディレイ時間は、ピストン13の停止位置に応じて予め設定された膨張行程気筒12A用の点火マップM4から求められる。上記点火による膨張行程気筒12Aでの初回燃焼により、エンジンは逆転から正転に転ずる。したがって、圧縮行程気筒12Cのピストン13が上死点側に移動し、気筒内のガス(上記ステップS107の点火によって燃焼した既燃ガス)が圧縮され始める。
After the second fuel injection into the
次に、燃料の気化時間を考慮に入れ、圧縮行程気筒12Cに2回目の燃料を噴射する(ステップS128)。この際の燃料噴射量は、1回目の噴射量とを合計した噴射量に基づく全体の空燃比が可燃空燃比(下限は7〜8)よりもさらにリッチ(例えば6程度)になるように、ピストン13の停止位置に応じて予め設定された圧縮行程気筒12Cの2回目用空燃比マップM5から求められる。この圧縮行程気筒12Cにおける2回目の噴射燃料による気化潜熱に応じて、圧縮行程気筒12Cの圧縮上死点付近における圧縮圧力が低減されることにより、当該圧縮上死点を容易に越えることが可能となる。
Next, taking into account the fuel vaporization time, the second time fuel is injected into the
なお、上記圧縮行程気筒12Cへの2回目の燃料噴射は、専ら筒内の圧縮圧力を低減させるためになされるものであって、これに対する点火、燃焼は行われず、可燃空燃比よりもリッチなために自着火も起こらず、この不燃燃料は、その後に排気通路22の排気ガス浄化触媒37に吸蔵されている酸素と反応して、無害化される。
Note that the second fuel injection into the
上記のように圧縮行程気筒12Cにおいて2回目に噴射された燃料は燃焼しないので、膨張行程気筒12Aでの最初の燃焼に続く次の燃焼は、図15に示すように、吸気行程気筒12D、つまり停止時に吸気行程にあった第4気筒での最初の燃焼となる。この吸気行程気筒12Dのピストン13が圧縮上死点を越えるためのエネルギーとしては、膨張行程気筒12Aにおける初回燃焼のエネルギーの一部が充てられ、上記膨張行程気筒12Aにおける初回燃焼のエネルギーが、圧縮行程気筒12Cが圧縮上死点を乗り超えるためと吸気行程気筒12Dが圧縮上死点を越えるためとの両方に供される。
Since the fuel injected for the second time in the
したがって、円滑な始動のためには吸気行程気筒12Dが圧縮上死点を越えるためのエネルギーが小さいことが望ましく、このために上記吸気行程気筒12D内の空気密度を推定し、その推定値から吸気行程気筒12Dの空気量を算定した後(ステップS140)、上記ステップS102で推定した筒内温度に基づいて、自着火を防止するための空燃比補正値を算出する(ステップS141)。すなわち自着火が起こると、その燃焼によって圧縮上死点に至る前にピストン13を下死点側に押し戻す力(逆トルク)が発生し、その分だけ圧縮上死点を越えるためのエネルギーが多く消費されるので望ましくない。そこで上記逆トルクを抑制するために空燃比をリーン側に補正し、圧縮自己着火が起こらないようにしている。
Therefore, for smooth start-up, it is desirable that the energy required for the
次に、上記ステップS140で算定した吸気行程気筒12Dの空気量と、上記ステップS141で算出した空燃比補正値を考慮した空燃比とに基づき、吸気行程気筒12Dへの燃料噴射量を算出する(ステップS142)。そして、上記吸気行程気筒12Dに対する燃料噴射を行うが、この燃料噴射は、その気化潜熱によって圧縮圧力が低減されるように、つまり圧縮上死点を越えるための必要エネルギーが低減されるように、圧縮行程の後期まで遅延され(ステップS143)、その遅延量は、エンジンの自動停止期間、吸気温度、エンジン水温等に基づいて算出される。
Next, the fuel injection amount to the
また、上記逆トルクの発生を抑制するため、点火時期を上死点以降に遅延して点火する(ステップS144)。以上の制御が実行されることにより、吸気行程気筒12Dにおいて、圧縮上死点まではその圧縮圧力が小さくなって上死点を越え易くなり、上死点を過ぎた時点で燃焼エネルギーによる正転方向のトルクが発生することになる。
Further, in order to suppress the occurrence of the reverse torque, ignition is performed with a delay after the top dead center (step S144). By executing the above control, in the
上記ステップS144の後、通常の制御状態に移行してもよいが、当実施形態では、さらにエンジン回転速度の吹上がりを抑制する制御を行っている。このエンジン回転速度の吹上がりとは、吸気行程気筒12Dでの初回燃焼以降、エンジン回転速度が必要以上に急上昇することをいい、加速ショックが発生したり、運転者に違和感が与えられたりする原因となるので望ましくない。上記エンジン回転速度の吹上がりは、自動停止期間中の吸気圧力(スロットル弁23より下流の圧力)が略大気圧となっているために、始動直後(吸気行程気筒12Dでの初回燃焼以降)の各気筒12A〜12Dでの燃焼エネルギーが通常のアイドル運転時の燃焼エネルギーに比べて一時的に大きくなることにより発生する。このために下記のステップS145〜S158で、上記エンジン回転速度の吹上がりを抑制する制御を行っている。
After step S144, the control state may be shifted to a normal control state, but in this embodiment, control for further suppressing the increase in engine speed is performed. This increase in engine rotation speed means that the engine rotation speed suddenly increases more than necessary after the initial combustion in the
まず、オルタネータ28の目標電流値を通常より高めに設定して発電を開始し(ステップS145)、このオルタネータ28の発電によってクランク軸3の回転抵抗(エンジンの外部負荷)を増大させてエンジン回転速度の吹上がりを抑制する。次に、吸気圧センサ26によって検出された吸気圧力が、エンジンの自動停止を行わない場合の通常のアイドル時における吸気圧力より高いか否かを判定し(ステップS150)、YESと判定されると、エンジン回転速度の吹上がりが起こり易い状態となっているので、スロットル弁23の開度を通常のアイドル運転時におけるスロットル開度よりもさらに小さくすることにより(ステップS151)、燃焼エネルギーの発生量を抑制する。
First, by setting the target current value of the
そして、排気通路22に設けられた排気ガス浄化触媒37の温度が活性温度以下であるか否かを判定し(ステップS152)、YESと判定された場合には、気筒内の目標空燃比をλ≦1なるリッチ空燃比に設定するとともに(ステップS153)、点火時期を上死点以降に遅延させる(ステップS154)。これにより、上記触媒37の温度上昇が促進されるとともに、点火時期の遅延によって燃焼エネルギーの発生量が抑制される。
When the temperature of the exhaust
一方、上記ステップS152でNOと判定されて排気ガス浄化触媒37の温度が活性温度よりも高いことが確認された場合には、気筒内の目標空燃比をλ>1のリーン空燃比に設定して成層リーンの燃焼状態とする(ステップS158)。このリーン燃焼によって燃料の消費が抑制されつつ、燃焼エネルギーの発生量が抑制されることになる。
On the other hand, if it is determined NO in step S152 and it is confirmed that the temperature of the exhaust
上記ステップS154またはステップS158を経てステップS150に戻り、このステップS150でNOと判定されてエンジンの自動停止を行わない場合の通常のアイドル時によりも吸気圧力が低下したことが確認されるまで、上記制御動作が繰り返される。このステップS150でNOと判定されると、もはやエンジン回転速度の吹上がりが生じる虞がないので、オルタネータ28の発電電流も含めて通常の制御状態に移行する(ステップS160)。
The process returns to step S150 through step S154 or step S158 until the intake pressure is confirmed to be lower than that in normal idling when it is determined NO in step S150 and the engine is not automatically stopped. The control operation is repeated. If it is determined NO in step S150, there is no possibility that the engine speed will increase any more, so that the normal control state including the generated current of the
上記の再始動制御が実行されることにより、図15および図16に示すように、先ず圧縮行程気筒12C(第3気筒)において1回目の燃料噴射J3が行われ、その点火によって燃焼(図15中の(1))が行われる。この燃焼(1)による燃焼圧(図16中のa部分)で、圧縮行程気筒12Cのピストン13が下死点側に押し下げられてエンジンが逆転方向に駆動される。ここで、圧縮行程気筒12Cの1回目の燃料噴射J3が、比較的空気量の多いときにはリーン空燃比(λ>1)、少ないときには理論空燃比ないしはそれよりリッチ空燃比(λ≦1)となるように噴射されるので、エンジン逆転のための適度な燃焼エネルギー、すなわち膨張行程気筒12A内の空気を充分圧縮しつつ、その圧縮上死点を超えて逆転し過ぎることのない程度の燃焼エネルギーを得ることができる。
By executing the restart control, as shown in FIGS. 15 and 16, first, the first fuel injection J3 is performed in the
上記エンジンの逆回転開始に伴って膨張行程気筒12A(第1気筒)のピストン13が上死点方向に動き始める。また、その直後に膨張行程気筒12Aでの1回目(前段)の燃料噴射J1が行われ、気化し始める。そして、膨張行程気筒12Aのピストン13が上死点側(望ましくは行程中央より上死点寄り)に移動し、上記気筒12A内の空気が圧縮された時点で2回目(後段)の燃料噴射J2が行われる。この噴射燃料の気化潜熱によって圧縮圧力が低減し、ピストン13がより上死点に近付くので圧縮空気(混合気)の密度が増大する(図16中のb部分)。
As the engine starts reverse rotation, the
上記膨張行程気筒12Aのピストン13が上死点に充分に近付いた時点で当該気筒12Aに対する点火が行われて、気化が促進された1回目の噴射燃料(J1)と2回目の噴射燃料(J2)とが燃焼し(図15中の(2))、その燃焼圧(図16中のc部分)によりエンジンが正転方向に駆動される。
When the
また、圧縮行程気筒12Cに対して適当なタイミングで可燃空燃比よりもリッチな燃料が噴射(J4)されることにより(図15中の(3))、この圧縮行程気筒12Cでは燃焼させないものの、燃料噴射による気化潜熱によって上記圧縮行程気筒12Cの圧縮圧力が低減され(図16中のd部分)、これに応じて当該圧縮上死点(始動開始から最初の圧縮上死点)を超えるために消費される膨張行程気筒12Aの最初の燃焼エネルギーが低減されることになる。
In addition, fuel richer than the combustible air-fuel ratio is injected into the
さらに、次の燃焼気筒である吸気行程気筒12Dにおける燃料噴射(J5)の時期を、燃料の気化潜熱によって気筒内の温度、および圧縮圧力を低下させる適正なタイミング(図15中の(4)に示すように、例えば圧縮行程の中期以降)に設定しているため、上記吸気行程気筒12Dの圧縮行程で圧縮上死点前に自着火することが防止される。また、上記吸気行程気筒12Dの点火時期が圧縮上死点以降に設定されていることも相俟って、圧縮上死点前での燃焼が防止される(図16中のe部分)。つまり燃料噴射(J5)による圧縮圧力の低減と圧縮上死点前の燃焼を行わないことにより、膨張行程気筒12Aにおける初回燃焼のエネルギーが上記圧縮上死点(エンジン始動開始時点から2番目の圧縮上死点)を超えるために消費されるのを抑制することができる。
Furthermore, the timing of fuel injection (J5) in the
このようにして膨張行程気筒12Aにおける初回燃焼(図15中の(2))のエネルギーにより、再始動開始後の最初の圧縮上死点(図15中の(3))と、2番目の圧縮上死点(図15中の(4))とを超えることが可能となり、円滑で確実な始動性を確保することができ、それ以降(図15中の(5)、(6)・・・)は、触媒37の温度に応じて空燃比をリーン(λ>1)にし、あるいは点火時期を遅延させることにより、エンジン回転速度の吹上がりを防止しつつ、通常運転に移行する。
Thus, the first compression top dead center ((3) in FIG. 15) after the start of restart and the second compression by the energy of the first combustion ((2) in FIG. 15) in the
上記のように予め設定されたエンジンの自動停止条件が成立したときに、エンジンの運転を継続させる燃料噴射を停止してエンジンを自動的に停止させるとともに、自動停止状態にあるエンジンの再始動条件が成立したときに、少なくとも膨張行程で停止状態にある気筒12Aに燃料を噴射して点火、燃焼を行わせることによりエンジンを再始動させるように構成されたエンジンの始動装置において、減速時に燃料噴射を停止する減速燃料カット制御手段43と、この減速燃料カット制御の実行中にエンジンの自動停止条件が成立した場合においてもエンジンの停止時に膨張行程になる気筒12Aのピストン13を再始動に適した位置に停止させる自動停止制御を実行する自動停止制御手段44とを設け、減速燃料カット制御の実行中に排気還流通路38を開放状態とするとともに、各気筒12A〜12Dに導入される吸気流量を減少させた状態で上記エンジンの自動停止制御を実行するように構成したため、上記減速燃料カット制御およびエンジンの自動停止制御を適正に実行することにより、燃費を効果的に改善するとともに、エンジンの掃気性を充分に確保しつつ、排気ガス浄化触媒37の設置部に低温の空気が供給されることに起因した温度低下を効果的に抑制し、エンジンの再始動時における排気浄化性能を維持できるという利点がある。
When the preset engine automatic stop condition is satisfied as described above, the fuel injection for continuing the operation of the engine is stopped to automatically stop the engine, and the engine restart condition in the automatic stop state. In the engine starter configured to restart the engine by injecting fuel into at least the
すなわち、減速燃料カット制御の実行中にエンジンの自動停止制御を実行して燃料噴射の停止状態を長期間に亘り継続させるように構成したため、燃費を効果的に改善することができるとともに、エンジンの掃気性を充分に確保することができる。しかも、上記減速燃料カット制御の実行中にEGR弁38を開弁し、かつスロットル弁23を閉弁するように構成したため、吸気通路22内から各気筒12A〜12D内に冷たい空気が供給されるのを効果的に抑制することができるとともに、各気筒12A〜12Dから導出された空気を上記排気還流通路38により各気筒12A〜12D内に還流させて暖めることができる。したがって、排気ガス浄化触媒37の設置部に低温の空気が供給されることに起因した温度低下を効果的に抑制し、エンジンの再始動時における排気浄化性能を維持できるとともに、エンジンの停止時に膨張行程になる気筒12Aのピストン13を再始動に適した位置に停止させる自動停止制御を適正に実行できるという利点がある。
That is, the engine automatic stop control is executed during the deceleration fuel cut control so that the fuel injection stop state is continued for a long period of time. A sufficient scavenging property can be secured. Moreover, since the
また、上記のように減速燃料カット制御の実行中にエンジンを自動停止させる際に、排気還流通路39を開放状態とするとともに、各気筒12A〜12Dに導入される吸気流量を減少させることにより、排気ガス浄化触媒37の設置部に低温の空気が供給されることに起因した温度低下を効果的に抑制する制御を実行した後、EGR弁38を閉弁して排気還流通路39を閉止状態とするとともに、スロットル弁23を開弁して各気筒12A〜12Dに導入される吸気流量を増大させるように構成したため、エンジンの掃気性を充分に確保しつつ、ポンピングロスを低減した状態で、エンジンの停止時に各気筒12A〜12D内に所定量の空気を導入させることにより、エンジンの再始動時に適した位置(行程の中央付近)にピストン13を停止させる制御を適正に実行することができる。
Further, when the engine is automatically stopped during the execution of the deceleration fuel cut control as described above, the exhaust
特に、上記のように減速燃料カット制御の実行中にエンジンを自動停止させる際に各気筒12〜12Dに導入される吸気流量を増大させた後、エンジンの停止時に膨張行程となる気筒内に導入される吸気流量が圧縮行程となる気筒内に導入される吸気流量よりも多くなるようなタイミングでスロットル弁23を閉弁して吸気流量を減少させるようにした場合は、エンジンの再始動条件が成立して膨張行程にある気筒12A内に燃料噴射して点火、燃料を行わせることによりエンジンを効果的に再始動させることができる。
In particular, after the intake flow rate introduced into each of the
すなわち、上記実施形態では、エンジン回転速度Neが基準速度(790rpm)以下に低下したことが確認された時点t2で、スロットル弁23を閉弁して吸気流量を減少させ、所定の輸送遅れをもって各気筒12A〜12Dに導入される吸気の流量を適正タイミングで調節することにより、エンジンの停止時に膨張行程となる気筒12Aのピストン13を行程中央よりもやや上方側に位置させ、圧縮行程となる気筒内12Cよりも多くの吸気を上記膨張行程気筒12A内に導入させるように構成したため、エンジンを再始動させるのに必要な駆動トルクを充分に発生させることができるという利点がある。
That is, in the above embodiment, at the time t2 when it is confirmed that the engine rotational speed Ne has dropped below the reference speed (790 rpm), the
また、上記実施形態では、減速燃料カット制御の実行中に排気ガス浄化触媒37の温度が予め設定された基準温度T1以下であると判定された場合に、EGR弁38を閉弁して排気還流通路39を開放状態とするとともに、スロットル弁23を開弁して各気筒12A〜12Dに導入される吸気流量を減少させ、各気筒12A〜12Dから導出された空気を各気筒12A〜12D内に還流させるように構成したため、排気ガス浄化触媒37の設置部に低温の空気が供給されることに起因して排気ガス浄化触媒37の温度が低下するのを効果的に抑制し、エンジンの再始動時における排気浄化性能を維持することができる。
In the above embodiment, when it is determined that the temperature of the exhaust
さらに、上記実施形態では、減速燃料カット制御の実行中に排気ガス浄化触媒37の温度が予め設定された基準温度、つまり排気ガス浄化触媒37の活性化温度に対応した値よりもよりも所定値だけ高い値に設定された温度T1よりも高いと判定された場合に、排気還流通路39を閉止状態とするとともに、上記吸気流量の減少制御を抑制するように構成したため、排気ガス浄化触媒37の設置部に充分な量の空気を供給して排気ガス浄化触媒37を冷却することにより、上記排気ガス浄化触媒37の温度が過度に高くなるのを防止することができる。したがって、上記排気ガス浄化触媒37が焼損してその信頼性が低下するという事態の発生を効果的に防止できるという利点がある。
Further, in the above embodiment, the temperature of the exhaust
なお、減速燃料カット制御の実行中に排気ガス浄化触媒37の温度が予め設定された上記基準温度T1よりも低いと判定された場合に、排気還流通路39を開放状態とするとともに、各気筒12〜12Dに導入される吸気流量を減少させ、かつ基準温度T1よりも高いと判定された場合に、排気還流通路39を閉止状態とするとともに、吸気流量の減少制御を抑制するように構成した上記実施形態に代え、減速燃料カット制御の実行時点t0におけるエンジン回転速度Neが高い場合に、排気還流通路39を開放状態とし、上記の時点t0におけるエンジン回転速度が低い場合に、吸気流量の減少制御を抑制するようにしてもよい。
When it is determined that the temperature of the exhaust
上記の構成によれば、減速燃料カット制御の実行時点t0におけるエンジン回転速度Neが高く、エンジンが停止状態となるまでの時間が長くなる傾向にある場合には、排気ガス還流通路39を開放した状態で、燃料噴射を長期間に亘り停止することにより、燃費を効果的に改善するとともに、エンジンの掃気性を充分に確保しつつ、排気ガス浄化触媒37の設置部に低温の空気が供給されることに起因した温度低下を効果的に抑制することができる。これに対して上記減速燃料カット制御の実行時点t0におけるエンジン回転速度Neが低く、エンジンが停止状態となるまでの時間が短くなる傾向にある場合には、スロットル弁23の閉弁操作量を低減して吸気流量の減少制御を抑制することにより、各気筒12A〜12D内に充分な量の吸気を導入させてエンジンの掃気性を効果的に向上させるとともに、ポンピングロスを低減した状態で、エンジンの再始動に適した位置にピストン13を停止させる自動停止制御を適正に実行できるという利点がある。
According to the above configuration, the exhaust
また、上記実施形態では、減速燃料カット制御手段43による減速燃料カット制御の実行中に、排気ガス浄化触媒37の温度が活性化温度に対応した値T0よりも高いか否かを判定し、活性化温度に対応した値T0より低いことが確認された場合に、燃料噴射を復帰させるように構成したため、排気ガス浄化触媒37の設置部に低温の空気が供給されることに起因した温度低下を効果的に抑制できるという利点がある。そして、減速燃料カット制御の実行中に排気ガス浄化触媒37の温度が活性化温度に対応した値より高いことが確認された場合には、燃料噴射を復帰させることなくエンジンの自動停止制御を実行するように構成したため、燃料噴射の停止状態を長期間に亘り継続して燃費を効果的に改善するとともに、エンジンの掃気性を充分に確保できるという利点がある。
In the above embodiment, during the execution of the deceleration fuel cut control by the deceleration fuel cut control means 43, it is determined whether or not the temperature of the exhaust
また、上記実施形態では、エンジンを自動停止させる際に、エンジンの回転速度Neが予め設定された基準速度N2となって燃料噴射が停止された後に、所定時間が経過して例えばエンジン停止前の4番目の圧縮上死点を迎えたことが確認された時点t3で、その上死点回転速度neを検出するとともに、この上死点回転速度neに対応した目標発電電流Geを図7に示すマップから読み出し、上記上死点回転速度neが低い場合に、高い場合に比べてオルタネータ28の目標発電電流Geの低下量を大きな値に設定するように構成したため、予め設定された基準ラインに沿ってエンジン回転速度Neを低下させるようにオルタネータ28の目標発電電流Geを適正に制御することができる。このようにしてエンジンが停止状態となる前の2番目の上死点回数速度ne等が図5のハッチングで示す範囲内に収まるように、エンジンが停止状態となる前の4番目の上死点回数速度neに基づいてオルタネータ28の目標発電電流Geを調節し、エンジンの回転抵抗を変化させることにより、エンジンの停止時点で膨張行程となる気筒のピストン13をエンジンの再始動に適した位置に停止させることができる。
In the above embodiment, when the engine is automatically stopped, a predetermined time elapses after the engine rotation speed Ne becomes the preset reference speed N2 and fuel injection is stopped. At time t3 when it is confirmed that the fourth compression top dead center has been reached, the top dead center rotational speed ne is detected, and the target generated current Ge corresponding to this top dead center rotational speed ne is shown in FIG. When the top dead center rotation speed ne is read out from the map, the reduction amount of the target generated current Ge of the
エンジンの停止時点で膨張行程となる気筒12Aのピストン13をエンジンの再始動に適した位置に停止させるためには、エンジンが停止状態となる直前に上記オルタネータ28の発電電流を制御してクランク軸3の回転抵抗を調節することが望ましい。しかし、エンジンが停止状態となる直前には、エンジンの回転速度Neが低くなって上記オルタネータ28の発電機能が充分に発揮されず、その目標発電電流Geを変化させてもクランク軸3の回転抵抗をそれ程顕著に変動させることができないので、エンジン回転速度Neの低下状態を正確に調節することは困難である。このため、上記エンジンの停止時点で膨張行程となる気筒12Aのピストン13を適正位置に停止させるには、燃料噴射の停止後にオルタネータ28の目標発電電流Geを予め設定された初期値に上昇させるとともに、エンジン回転速度Neが低下する過程の中期段階(例えばエンジンの停止前の4番目〜6番目の圧縮上死点を迎える時点)で、エンジン回転速度の低下度合に対応した値にオルタネータ28の目標発電電流Geを低下させる制御を実行することが望ましい。
In order to stop the
すなわち、上記オルタネータ28は、目標発電電流Geを例えば0Aから60A程度までの任意の値に調節することにより、クランク軸3の回転抵抗を広範囲において正確に調節することができるが、図19に示すように、目標発電電流Geを例えば10A程度の小さな電流値から60A程度の大きな電流値に設定して発電電流を上昇させる場合には、0.1sec程度の時間を要することが知られている。これに対し、オルタネータ28の目標発電電流Geを、例えば60A程度の大きな電流値から10A程度の小さな電流値に設定して発電電流を下降させる場合には、瞬時に発電電流を変化させることができる。
That is, the
したがって、上記エンジンを自動停止させる動作の初期に、オルタネータ28の目標発電電流Geを60A程度の初期値に上昇させて、オルタネータ28の発電機能を充分に発揮し得る状態とした後に、ピストン13が圧縮上死点を通過するときのエンジンの上死点回転速度neを所定のタイミングで検出し、この上死点回転速度neが低い場合には、高い場合に比べて目標発電電流Geの低下量を大きな値に設定することにより、エンジン回転速度Neの低下状態に対応してクランク軸3の回転抵抗を調節して膨張行程気筒12Aのピストン13をエンジンの再始動に適した位置に停止させる制御を実行することが望ましい。
Therefore, at the initial stage of the operation for automatically stopping the engine, the target power generation current Ge of the
なお、ピストン13が圧縮上死点を通過するときのエンジンの上死点回転速度neを検出するとともに、この上死点回転速度neに基づき、上記目標発電電流Geの低下量を制御するように構成した上記実施形態に代え、ピストン13が行程中央位置を通過する時点等のクランク角を検出角度として設定し、この検出角度となった時点で検出されたエンジンの回転速度Neに基づいて目標発電電流Geの低下量を設定することも可能である。しかし、ピストン13が行程中央位置を通過する時点では、エンジンの回転速度Neが顕著に変動する状態にあり、エンジンの回転速度Neの低下状態を正確に判別することが困難であるため、上記実施形態に示すように、エンジン回転速度Neが一時的に安定した状態となるピストン13が圧縮上死点を通過するときのエンジンの上死点回転速度neに基づき、オルタネータ28の目標発電電流Geの低下量を設定することが望ましい。
In addition, while detecting the top dead center rotational speed ne when the
特に上記実施形態では、エンジンを自動停止させる動作の初期にあってエンジン回転速度Neが充分に高い領域で、吸気絞り量を小さくして気筒12A〜12D内に導入される吸気流量を充分に確保するとともに、これと同時にオルタネータ28の目標発電電流Geを0に設定する等により、この目標発電電流Geを一時的に低下させるように構成したため、エンジンの掃気性を効果的に向上させることができるとともに、クランク軸3の回転抵抗およびポンピングロスの両方を低減することができる。したがって、エンジンを自動停止させる動作の初期に、エンジンの回転数Neが顕著に低下するのを防止しつつ、その後の所定のタイミングでオルタネータ28の目標発電電流Geを初期値に上昇させることにより、オルタネータ28の発電機能を迅速かつ充分に発揮させてエンジンの外部負荷を適正値に調節できるという利点がある。
In particular, in the above-described embodiment, the intake flow rate introduced into the
また、上記実施形態に示すように、エンジンを自動停止させる動作の初期に、自動変速機をニュートラル状態として外乱によるエンジン回転速度Neの変動を抑制した状態で、燃料噴射を停止してエンジンの回転速度Neを低下させるように構成した場合には、エンジンの再始動に適した位置にピストン13を停止させる自動停止制御を適正に実行できるという利点がある。
Further, as shown in the above-described embodiment, at the initial stage of the operation of automatically stopping the engine, the automatic transmission is set to the neutral state and the fuel injection is stopped to suppress the rotation of the engine while the fluctuation of the engine rotational speed Ne due to disturbance is suppressed. When it is configured to reduce the speed Ne, there is an advantage that automatic stop control for stopping the
さらに、上記実施形態では、ピストン13が最後の圧縮上死点を迎える時点t5における上死点回転速度ne1に基づき、ピストン13が行程の後半寄りの位置で停止する傾向があるか否かを判定し、その判定結果に応じてスロットル弁23の開度Kを調節するように構成したため、エンジンの停止直前におけるピストン13のストローク量を適正に調節してエンジンの再始動に適した範囲R内にピストン13を停止させる自動停止制御を適正に実行することができる。
Furthermore, in the above embodiment, it is determined whether or not the
例えば最終上死点回転速度ne1が200rpm以上であり、かつ上記ブースト圧Bt2がP2=−200mmHg以下である条件を満たすか否かによってピストン13が行程の後半寄りの位置で停止する傾向があるか否かを判定し、NOと判定された場合には、スロットル弁23の開度Kを40%程度に予め設定された第1開度に設定して、吸気行程気筒12Dの吸気抵抗を減少させることにより、膨張行程気筒12Aのピストン13の位置が適正範囲Rの下限を超えた状態となるのを効果的に防止することができる。一方、上記判定結果がYESの場合には、スロットル弁23の開度Kを5%程度の第2開度に設定して、吸気行程気筒12Dに適度の吸気抵抗を生じさせることにより、ピストン13の停止位置が上記適正範囲Rを超えてさらに後期側となるのを防止できるという利点がある。
For example, does the
なお、上記減速燃料カット制御手段43による減速燃料カット制御を実行する際に、原則として排気還流通路39を開放状態とするとともに、各気筒12A〜12Dに導入される吸気流量を減少させた後、排気ガス浄化触媒37の温度が活性化温度に対応し値T0よりも低いことが確認された場合に、燃料噴射を復帰させるように構成した上記実施形態に代え、減速燃料カット制御の実行中に排気還流通路39を開放状態とするとともに、各気筒12A〜12Dに導入される吸気流量を減少させる制御を実行する前に、排気ガス浄化触媒37の温度が活性化温度に対応した値T0より低いか否かを判定するとともに、この判定結果に対応した制御を実行するように構成してもよい。
When the deceleration fuel cut control by the deceleration fuel cut control means 43 is executed, the exhaust
すなわち、図17および図18に示すフローチャートのステップS3でYESと判定され、エンジン回転速度Neが上記減速時燃料カット用の判断基準値FC・ONよりも大きいことが確認された場合には、ステップS14で減速時の燃料カット(FC)を実行した後にステップS18に移行して減速燃料カット制御を終了すべき状態にあるか否かを判定し、この判定結果に応じてステップS19〜S22の制御を実行する。そして、ステップS22でブレーキセンサ35がON状態と判定され、上記減速燃料カット制御の実行中にエンジンの自動停止条件が成立した状態にあることが確認された場合には、この時点で排気ガス浄化触媒37が活性化温度に対応した温度T0以上であるか否かを判定する(ステップS23)。
That is, if it is determined YES in step S3 of the flowcharts shown in FIGS. 17 and 18, and it is confirmed that the engine speed Ne is larger than the determination reference value FC • ON for fuel cut during deceleration, step S3 is performed. After the fuel cut (FC) at the time of deceleration is executed in S14, the process proceeds to step S18 to determine whether or not the deceleration fuel cut control should be terminated, and the control in steps S19 to S22 is performed according to the determination result. Execute. If it is determined in step S22 that the
上記ステップS23でNOと判定されて排気ガス浄化触媒37が活性化温度に対応した温度T0未満であることが確認された場合には、気筒内の空燃比を理論空燃比(λ=1)に設定して燃料噴射を復帰させることにより燃料カット(FC)制御を終了するとともに(ステップS24)、点火時期を所定量だけリタードさせる(ステップS25)。また、EGR弁38を閉弁して排気還流通路39を閉止状態とした後(ステップS50)、上記ステップS1にリターンする。
If it is determined NO in step S23 and it is confirmed that the exhaust
そして、上記ステップS23でYESと判定されて排気ガス浄化触媒37の温度が活性化温度に対応した温度T0以上であることが確認された場合には、排気ガス浄化触媒37の温度が、上記温度T0よりも所定温度だけ高い値に設定された基準温度T1以下であるか否かを判定し(ステップS51)、YESと判定された場合には、EGR弁39の開度Eを全開に設定して排気還流通路38を開放状態するとともに、スロットル弁23の開度Kを0%に設定して吸気流量を減少させる(ステップS52)。これにより各気筒12A〜12Dから排気通路22に導出された空気が各気筒12A〜12Dに環流されて次第に暖められることになる。
When it is determined YES in Step S23 and it is confirmed that the temperature of the exhaust
また、上記ステップS51でNOと判定されて排気ガス浄化触媒37の温度が上記基準温度T1よりも低いことが確認された場合には、EGR弁39の開度Eを全閉に設定して排気還流通路38を閉放状態するとともに、スロットル弁23の開度Kを30%に設定して吸気流量を増大させる制御を実行して吸気通路21から各気筒12A〜12Dに導入された低温の空気を排気ガス浄化触媒37の設置部に導出させた後(ステップS53)、図10に示すフローチャートのステップS26〜S29を経て図11に示すフローチャートのステップS31に移行する。
When it is determined NO in step S51 and it is confirmed that the temperature of the exhaust
上記のように減速燃料カット制御手段43による減速燃料カット制御の実行中に、排気ガス浄化触媒37の温度が活性化温度に対応した値T0よりも高いか否かを判定し、活性化温度に対応した値T0より低いことが確認された場合に、燃料噴射を復帰させることによりように構成した場合には、燃料噴射の停止状態が長時間に亘り継続されることに起因した排気ガス浄化触媒37の温度低下を効果的に抑制し、燃料噴射の再開時における排気浄化性能を維持できるという利点がある。そして、上記減速燃料カット制御の実行中に排気ガス浄化触媒37の温度が活性化温度に対応した値T0より高いことが確認された場合には、燃料噴射を復帰させることなくエンジンの自動停止制御を実行するように構成したため、燃料噴射の停止状態を長期間に亘り継続して燃費を効果的に改善できるとともに、エンジンの掃気性を充分に確保できるという利点がある。
As described above, during the execution of the deceleration fuel cut control by the deceleration fuel cut control means 43, it is determined whether or not the temperature of the exhaust
また、上記実施形態では、減速燃料カット制御の実行中に排気ガス浄化触媒37の温度が、上記活性化温度に対応した値T0よりも高く、この値T0よりも所定温度だけ高い値に設定された基準温度T1以下であると判定された場合には、排気還流通路38を開放状態とするとともに、各気筒12A〜12Dに導入される吸気流量を減少させる制御を実行するように構成したため、排気ガス浄化触媒37の設置部に低温の空気が供給されることに起因した温度低下を効果的に抑制することにより、エンジンの再始動時における排気浄化性能を維持することができる。
In the above embodiment, the temperature of the exhaust
さらに、上記実施形態では、減速燃料カット制御の実行中に排気ガス浄化触媒37の温度が活性化温度に対応した値T0より低いと判定された場合には、燃料噴射を復帰させた後に排気還流通路39を閉止状態とするとともに、各気筒12A〜12Dに導入される吸気流量を増大させるように構成したため、その後にエンジンの自動停止制御を実行する際における掃気性を効果的に向上させることができるという利点がある。
Further, in the above embodiment, when it is determined that the temperature of the exhaust
また、上記減速燃料カット制御の実行中に排気ガス浄化触媒37の温度が活性化温度に対応し値T0よりも高く、かつ上記基準温度T1よりも高いことが確認された場合には、排気還流通路39を閉止状態とするとともに、各気筒12A〜12Dに導入される吸気流量を増大させるように構成した場合には、吸気通路21から各気筒12A〜12Dを介して排気ガス浄化触媒37の設置部に供給される低温の空気量を増大させることにより、排気ガス浄化触媒37を冷却して上記排気ガス浄化触媒37の温度が過度に高くなるのを防止することができる。したがって、上記排気ガス浄化触媒37が焼損してその信頼性が低下するという事態の発生を効果的に防止することにより、その信頼性を効果的に確保することができ、かつ減速燃料カット制御の実行中に燃料噴射を復帰させることなくエンジンの自動停止制御を実行することにより、燃費を効果的に改善するとともに、エンジンの掃気性を充分に確保できるという利点がある。
Further, when it is confirmed that the temperature of the exhaust
また、上記実施形態では、減速燃料カット制御の実行中に排気ガス浄化触媒37の温度が活性化温度に対応した値T0よりも低いと判定されて燃料噴射を復帰させる場合における気筒12A〜12D内の空燃比を理論空燃比ないし理論空燃比よりもリッチに設定したため、排気通路22に導出される排気ガスの温度を効果的に上昇させることによって排気ガス浄化触媒37を早期に活性化させることができる。
Further, in the above embodiment, in the
さらに、上記実施形態に示すように、減速燃料カット制御の実行中に排気ガス浄化触媒37の温度が活性化温度に対応した値T0よりも低いと判定されて燃料噴射を復帰させる場合における気筒12A〜12D内の空燃比を理論空燃比ないし理論空燃比よりもリッチに設定するとともに、排気還流通路38を閉止状態とするようにした構成によると、各気筒12A〜12D内に導入される新気量を確保することにより、失火を生じることなく点火時期を充分にリタードさせることができる。このため、排気ガスの温度を、より効果的に上昇させて排気ガス浄化触媒37を迅速に活性化できるという利点がある。
Further, as shown in the above embodiment, the
なお、上記燃料噴射の復帰時に、気筒12A〜12D内の空燃比を理論空燃比ないし理論空燃比よりもリッチに設定するとともに、排気還流通路38を開放状態とした場合には、空燃比のフィードバック制御性が悪化する傾向があるが、吸気圧センサ27により検出された吸気圧力に基づいて吸気充填量を算出することにより空燃比のフィードバック制御性を、ある程度確保することができる。このため、上記排気ガス浄化触媒37が非活性状態にあってNOxの浄化性能が不充分な状態で燃料噴射を復帰させる場合に、排気還流通路38を開放状態とすることにより、NOxの発生を抑制してエミッションの悪化を防止するようにしてもよい。
When the air-fuel ratio in the
なお、上記実施形態では、サージタンク21bの上流側に配設されたスロットル弁23からなる吸気流量調節手段により各気筒12A〜12Dへの吸気流量を調節するように構成した例について説明したが、これに限らず、各気筒12A〜12Dに設けられた吸気弁19のリフト量を変更する周知の可変動弁機構を設けることにより、上記各気筒12A〜12Dへの吸気流量を調節するように構成してもよく、あるいは各気筒12A〜12Dに接続された分岐吸気通路21aに個別に弁体が配設された多連型スロットル弁を用いて上記各気筒12A〜12Dへの吸気流量を調節するように構成してもよい。
In the above-described embodiment, the example in which the intake flow rate to the
さらに、上記実施形態において、エンジンの回転速度Neが、燃料噴射の停止後に790rpm程度に予め設定された基準速度N2よりも低下した時点t2で、スロットル弁23の開度Kを減少させる動作と、オルタネータ28の目標発電電流Geを増大させる動作を同時に行っているが、必ずしも両者の動作時点を合せる必要はなく、オルタネータ28の目標発電電流Geの増大時期を、スロットル弁23の開度を減少させる時点t2より少し前後にずらすようにしてもよい。
Further, in the above-described embodiment, at the time t2 when the engine rotational speed Ne is lower than the reference speed N2 set in advance to about 790 rpm after the stop of fuel injection, the operation of decreasing the opening K of the
また、上記実施形態におけるエンジンの始動装置では、自動停止状態にあるエンジンを再始動させる際に、圧縮行程気筒12Cに第1回の燃焼を行わせることにより、最初にクランク軸3を少しだけ逆回転させて膨張行程気筒12A内の混合気を圧縮した後に点火するようにしているが、本発明に係るエンジンの始動装置は、これに限るものではなく、膨張行程気筒12Aに対して最初に点火を行うことによりエンジンを再始動させるように構成してもよい。
Further, in the engine starter in the above embodiment, when the engine in the automatic stop state is restarted, the
さらに、上記実施形態では、エンジンの再始動時に、膨張行程気筒12Aで初回燃焼のための燃料噴射を分割噴射(J1+J2)としたが、これを、気化潜熱による圧縮圧力の低減と気化性能の確保とが可及的に両立できるタイミング(所定燃料噴射時期)を実験等によって策定し、この所定燃料噴射時期における1回の燃料噴射としてもよい。また、エンジンの再始動時に、膨張行程気筒12Aにおいて最初の燃焼のために行う分割燃料噴射は、必要に応じて3分割以上としてもよい。
Furthermore, in the above embodiment, when the engine is restarted, the fuel injection for the initial combustion in the
また、上記実施形態では省略しているが、エンジン再始動時において、所定の条件成立時、例えばピストン停止位置が適正停止範囲R内にない場合や、始動後の所定時期までにエンジン回転速度が所定値に達しない等に、スタータモータによるアシストを伴う制御を行うようにしてもよい。 Although omitted in the above embodiment, when the engine is restarted, when the predetermined condition is satisfied, for example, when the piston stop position is not within the proper stop range R, or when the engine rotation speed is increased by the predetermined time after the start. You may make it perform control accompanied by the assist by a starter motor, when it does not reach a predetermined value.
12A〜12D 気筒
22 排気通路
23 スロットル弁(吸気流量調節手段)
37 排気ガス浄化触媒
38 EGR弁
39 排気還流通路
41 燃焼制御手段
42 吸気流量制御手段
43 減速燃料カット制御手段
44 自動停止制御手段
46 排気還流制御手段
12A-
37 Exhaust
Claims (11)
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JP2004167070A JP4341477B2 (en) | 2004-06-04 | 2004-06-04 | Engine starter |
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