JP4415841B2 - 4-cycle engine starter - Google Patents
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Description
本発明は、所定の自動停止条件が成立したときにエンジンを自動停止させ、その後、所定の再始動条件が成立したとき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 starter configured to automatically stop an engine when a predetermined automatic stop condition is satisfied, and then restart when the predetermined restart condition is satisfied.
近年、燃焼性能や排気性能を高めるために、排気行程中に吸気バルブを開くようにしたエンジンの排気還流制御(いわゆる内部EGR制御)が考えられている(例えば、特許文献1参照)。このような手法によると、多量の内部EGRによりポンピングロスを低減でき、また、圧縮自己着火による燃費改善を図ることができる。 In recent years, in order to enhance combustion performance and exhaust performance, engine exhaust gas recirculation control (so-called internal EGR control) in which an intake valve is opened during an exhaust stroke has been considered (for example, see Patent Document 1). According to such a method, a pumping loss can be reduced by a large amount of internal EGR, and fuel consumption can be improved by compression self-ignition.
さらに、近年では、燃費低減及び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、その後に運転者により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ようにした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おり、このアイドルストップ制御と上記内部EGR制御とを併用することが提案されている。
しかしながら、上記アイドルストップ制御と内部EGR制御とを併用する場合、当該アイドルストップ制御によりエンジンを再始動する際に、その出力(トルク)が低下してしまうおそれがあった。 However, when the idle stop control and the internal EGR control are used in combination, the output (torque) may be reduced when the engine is restarted by the idle stop control.
すなわち、上記内部EGR制御を上記アイドルストップ制御中に実行する場合には、エンジンの再始動時に圧縮行程となる気筒の燃焼室内の温度が過度に上昇し、これにより圧縮上死点前の混合気の圧縮自己着火及びこれに伴うブレーキ(逆転方向の力)が生じ易くなるためである。 That is, when the internal EGR control is executed during the idle stop control, the temperature in the combustion chamber of the cylinder that becomes the compression stroke when the engine is restarted excessively rises, and as a result, the mixture before the compression top dead center is increased. This is because the compression self-ignition and the accompanying brake (force in the reverse direction) are likely to occur.
ここで、燃焼室内の温度が上昇するのは、エンジン停止時には当該エンジン内の気体の流動が殆ど無くなるため、通常運転時に加熱されたエンジン自体(シリンダ等)の熱が燃焼室内及び排気系内の気体に伝達することが大きな要因となっている。 Here, the temperature in the combustion chamber rises because when the engine is stopped, there is almost no gas flow in the engine, so that the heat of the engine itself (cylinder, etc.) heated during normal operation is heated in the combustion chamber and the exhaust system. Transmission to gas is a major factor.
具体的に、上記特許文献1の内部EGR制御にあっては、上記自動停止時に加熱された排気系の気体を、上記再始動時に吸気行程となる気筒が吸引するので、続く圧縮行程時に燃焼室内の温度が過度に上昇してしまい、再始動時の出力低下を招くおそれがあった。
Specifically, in the internal EGR control of
そこで、上記エンジン停止条件が成立してからエンジンの再始動が完了するまでの間、内部EGR制御を停止させることも考えられるが、このようにすると、エンジン自動停止動作期間中に再始動要求が生じて再始動が実行されるような場合も含めて、エンジン停止条件及び再始動条件が成立する度に内部EGR制御の停止及び実行を繰り返す必要が生じ、このことは、その切換機構の使用頻度を高める結果、当該切換機構の劣化を早める要因となっていた。 Therefore, it is conceivable that the internal EGR control is stopped until the restart of the engine is completed after the engine stop condition is satisfied, but in this case, a restart request is issued during the engine automatic stop operation period. It is necessary to repeat the stop and execution of the internal EGR control every time the engine stop condition and the restart condition are satisfied, including the case where the engine restart condition and the restart condition are executed. As a result, the deterioration of the switching mechanism has been accelerated.
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、排気還流の実行又は停止の切換頻度を可及的に低減しつつ再始動性能を向上することができる4サイクルエンジンの始動装置を提供することを目的としている。 The present invention has been made in view of the above problems, and provides a starter for a four-cycle engine that can improve restart performance while reducing the frequency of exhaust recirculation execution or stop as much as possible. The purpose is that.
上記課題を解決するために、本発明は、所定のエンジン自動停止条件が成立したときに燃料供給を停止させてエンジンを停止させるとともに、この燃料供給停止後において所定の再始動条件が成立したときに少なくともエンジン停止時に膨張行程にある気筒で燃焼を行わせることによりエンジンを再始動させる自動停止制御を実行するようにした4サイクルエンジンの始動装置において、排気弁を排気行程での開弁動作のほかに吸気行程で再度開弁させる再開弁動作により筒内への排気還流を可能にする弁駆動手段と、この弁駆動手段による上記再開弁動作の実行又は停止を切換可能な弁駆動制御部とを備え、上記エンジン自動停止条件が成立し、燃料供給を停止させるときのエンジン回転数を通常運転時におけるアイドル回転数よりも高くし、上記弁駆動制御部は、上記再開弁動作を、燃料供給停止後のエンジン自動停止動作期間の途中で停止させるとともに、少なくともエンジン停止後であって上記再始動条件が成立した時点から所定時間が経過した後に再開させることを特徴とするものである。 In order to solve the above-mentioned problem, the present invention stops the fuel supply when the predetermined engine automatic stop condition is satisfied, stops the engine, and when the predetermined restart condition is satisfied after the fuel supply is stopped. In a four-cycle engine starter that performs automatic stop control that restarts the engine by performing combustion in a cylinder that is in an expansion stroke at least when the engine is stopped, the exhaust valve is opened in the exhaust stroke. In addition, a valve drive means that enables exhaust gas recirculation into the cylinder by a restart valve operation that opens again in the intake stroke, and a valve drive control unit that can switch execution or stop of the restart valve operation by the valve drive means; The engine automatic stop condition is satisfied, and the engine speed when the fuel supply is stopped is higher than the idle speed during normal operation. The valve drive control unit stops the restart valve operation in the middle of the engine automatic stop operation period after the fuel supply is stopped, and at least a predetermined time from the time when the restart condition is satisfied after the engine is stopped. It is characterized by restarting after elapses.
本発明によれば、エンジン自動停止条件の成立後、再開弁動作の停止よりも早い時期に再始動条件が成立した場合に、再開弁動作を実行している状態を維持したまま、エンジンを再始動することができるので、エンジン自動停止条件及び再始動条件が成立する度に再開弁動作の停止又は実行を切り換える場合と比較して、当該再開弁動作の切り換え頻度を少なくすることができる。 According to the present invention, after the engine automatic stop condition is satisfied, when the restart condition is satisfied earlier than the stop of the restart valve operation, the engine is restarted while maintaining the state in which the restart valve operation is being performed. Since the engine can be started, the switching frequency of the restart valve operation can be reduced compared with the case where the stop or execution of the restart valve operation is switched every time the engine automatic stop condition and the restart condition are satisfied.
さらに、本発明では、エンジン停止後に再始動条件が成立してから所定時間が経過するまでの間、再開弁動作を停止することにより、エンジン停止時に吸気行程にある気筒にあっては吸気系から新気を吸入することができるとともに燃焼室内や排気系内の加熱された気体の還流を停止することができるので、当該自動停止時に排気の還流を実行する場合と比較して、圧縮上死点前の混合気の圧縮自己着火によるブレーキを抑制することができ、再始動性能を向上することができる。 Further, in the present invention, the restart valve operation is stopped until a predetermined time elapses after the restart condition is established after the engine is stopped, so that the cylinders in the intake stroke when the engine is stopped Since it is possible to suck in fresh air and stop the recirculation of the heated gas in the combustion chamber and exhaust system, the top dead center of compression is compared with the case of performing recirculation of exhaust during the automatic stop. Brake due to compression self-ignition of the previous air-fuel mixture can be suppressed, and restart performance can be improved.
そして、本発明では、上記のようにエンジン自動停止期間の途中まで再開弁動作を実行するようにしているので、この期間中においては気筒内の掃気効率が低下するものの、燃料供給を停止させるときのエンジン回転数を通常運転時におけるアイドル回転数よりも高くしているので、燃料供給を停止するときにそのままエンジン回転数を維持する場合よりもピストン動作回数を多く実行することができ、掃気性能を補うことができる。 In the present invention, since the restart valve operation is executed until the middle of the engine automatic stop period as described above, the scavenging efficiency in the cylinder is reduced during this period, but the fuel supply is stopped. Since the engine speed of the engine is higher than the idling speed during normal operation, the number of piston operations can be increased more than when the engine speed is maintained as it is when the fuel supply is stopped. Can be supplemented.
したがって、本発明によれば、排気還流の実行又は停止の切換頻度を可及的に低減しつつ再始動性能を向上することができる。 Therefore, according to the present invention, the restart performance can be improved while reducing the switching frequency of exhaust recirculation execution or stop as much as possible.
なお、上記所定時間とは、エンジンの回転数が比較的高速となるまでの時間であり、例えば、3TDC(3回目の上死点)を経過するまでの時間に設定することができる。 The predetermined time is a time until the engine speed becomes relatively high, and can be set to a time until 3TDC (the third top dead center) elapses, for example.
上記4サイクルエンジンの始動装置において、筒内へ流入する吸気流量を調整する吸気流量制御部をさらに備え、この吸気流量制御部は、エンジン停止時に膨張行程で停止する気筒及び圧縮行程で停止する気筒のそれぞれについて、少なくとも停止前最後の吸気行程における吸気量が少なくなるように吸気流量を低減させるとともに、上記弁駆動制御部は、上記再開弁動作を、エンジン停止時に膨張行程で停止する気筒についてその停止前最後の吸気行程までは実行させ、エンジン停止時に圧縮行程で停止する気筒についてその停止前最後の吸気行程からは停止させることが好ましい。 The four-cycle engine starter further includes an intake flow rate control unit that adjusts an intake flow rate flowing into the cylinder, and the intake flow rate control unit includes a cylinder that stops in an expansion stroke and a cylinder that stops in a compression stroke when the engine is stopped. For each of the above, the intake flow rate is reduced so that at least the intake amount in the last intake stroke before the stop is reduced, and the valve drive control unit performs the restart valve operation on the cylinder that stops in the expansion stroke when the engine is stopped. It is preferable to execute until the last intake stroke before stopping, and to stop the cylinder that stops in the compression stroke when the engine stops from the last intake stroke before stopping.
この構成によれば、上記自動停止時に膨張行程となる気筒を、その容積が比較的大きい適正停止位置とする確率を高くすることができるので、再始動性能をより向上することができる。 According to this configuration, it is possible to increase the probability that the cylinder that is in the expansion stroke at the time of the automatic stop is set to a proper stop position having a relatively large volume, so that the restart performance can be further improved.
つまり、上記構成では、吸気流量制御部によってエンジン停止時に膨張行程及び圧縮行程で停止する各気筒の停止前最後の吸気行程おける吸気量が低減するものの、弁駆動制御部によってエンジン停止時に膨張行程となる気筒の吸気行程までは再開弁動作が実行されるので、この気筒では排気通路側からも空気が吸入されて気筒の吸気量が多くなり、一方、エンジン停止時に圧縮行程となる気筒の吸気量が少なくなる。したがって、両気筒のうちでエンジン停止時に膨張行程となる気筒の方が圧縮抵抗が大きくなる。これにより、エンジン停止時に膨張行程となる気筒ではピストン停止位置が膨張行程の中間より下死点に近くなり、エンジン停止時に圧縮行程となる気筒ではピストン停止位置が行程の中間より上死点側となるようなエンジン停止状態が得られる確率が高くなる。 That is, in the above configuration, although the intake air amount in the last intake stroke before the stop of each cylinder that stops in the expansion stroke and the compression stroke when the engine is stopped is reduced by the intake flow rate control unit, the expansion stroke when the engine is stopped is reduced by the valve drive control unit. Since the resuming valve operation is executed until the intake stroke of the cylinder, the intake air of the cylinder increases due to the intake air from the exhaust passage side, while the intake amount of the cylinder that becomes the compression stroke when the engine is stopped Less. Therefore, the compression resistance of the cylinder that is in the expansion stroke when the engine is stopped is larger in both cylinders. As a result, in the cylinder that is in the expansion stroke when the engine is stopped, the piston stop position is closer to the bottom dead center than the middle of the expansion stroke, and in the cylinder that is in the compression stroke when the engine is stopped, the piston stop position is higher than the middle of the stroke. The probability that such an engine stop state is obtained is increased.
このように再開弁動作の実行又は停止により吸気量の調整とそれによるピストン停止位置の調整とを行うことができ、特に筒内に入る空気量を直接的に調整できる。 In this way, the intake air amount and the piston stop position can be adjusted by executing or stopping the restart valve operation, and in particular, the air amount entering the cylinder can be directly adjusted.
上記4サイクルエンジンの始動装置において、上記吸気量調整手段は、少なくとも上記燃料供給停止直後からエンジン停止時に膨張行程で停止する気筒についてその停止前最後の吸気行程が開始されるまでの間、所定時間にわたり吸気流量を多くすることが好ましい。 In the four-cycle engine starter, the intake air amount adjusting means is a predetermined period of time from at least immediately after the fuel supply is stopped until the last intake stroke before the start of the cylinder that stops in the expansion stroke when the engine is stopped. It is preferable to increase the intake air flow rate.
この構成によれば、吸気量調整手段によって、エンジン停止時に膨張行程となる気筒の停止前最後の吸気行程が開始されるまでの間、吸気流量を増加させることができるので、上記再開弁動作実行中における掃気効率をさらに補うことができる。 According to this configuration, since the intake air flow rate can be increased by the intake air amount adjusting means until the last intake stroke before the stop of the cylinder that becomes the expansion stroke when the engine is stopped is started, the restart valve operation is executed. The scavenging efficiency inside can be further supplemented.
上記4サイクルエンジンの始動装置において、上記燃料供給停止直後に上記再始動条件が成立した場合に、全気筒の排気行程又は吸気行程を少なくとも1回実行した後に燃料供給を再開することが好ましい。 In the four-cycle engine starter, when the restart condition is satisfied immediately after the fuel supply is stopped, it is preferable to restart the fuel supply after executing the exhaust stroke or the intake stroke of all the cylinders at least once.
この構成によれば、燃料供給停止直後に少なくとも1回の掃気を行うことができるので、残留ガスによる燃焼不良等を抑制して、再始動性能をより向上させることができる。 According to this configuration, since the scavenging can be performed at least once immediately after the fuel supply is stopped, the combustion failure due to the residual gas can be suppressed and the restart performance can be further improved.
上記4サイクルエンジンの始動装置において、上記吸気弁は、上死点付近で開弁するとともに下死点よりも前の段階で閉弁するようになっており、上記弁駆動手段は、排気弁を吸気行程の途中で開弁させるとともに上記吸気弁よりも遅く閉弁させることが好ましい。 In the four-cycle engine starter, the intake valve opens near the top dead center and closes at a stage before the bottom dead center. It is preferable that the valve is opened during the intake stroke and is closed later than the intake valve.
この構成によれば、排気弁が吸気行程途中で開弁し、吸気弁よりも遅く閉弁させるので、この開弁動作において、排気行程で排出された既燃ガスを内部EGRガスとして比較的大量に気筒内に導入することができる。これにより、充填効率を確保しつつ、気筒内に導入された新気を加温することができる結果、後続する圧縮行程での圧縮自己着火が確実になる。また、吸気行程において排気弁を開く構成を採用しているので、排気弁がピストンと干渉しないタイミングで内部EGRを実現することができる。したがって、幾何学的な圧縮比を可及的に高めることが可能になる。 According to this configuration, the exhaust valve opens during the intake stroke and closes later than the intake valve. Therefore, in this valve opening operation, a relatively large amount of burned gas discharged during the exhaust stroke is used as internal EGR gas. Can be introduced into the cylinder. As a result, the fresh air introduced into the cylinder can be heated while ensuring the charging efficiency, and as a result, compression self-ignition in the subsequent compression stroke is ensured. Moreover, since the structure which opens an exhaust valve in the intake stroke is employ | adopted, internal EGR is realizable at the timing which an exhaust valve does not interfere with a piston. Therefore, the geometric compression ratio can be increased as much as possible.
本発明によれば、排気還流の実行又は停止の切換頻度を可及的に低減しつつ再始動性能を向上することができる。 According to the present invention, the restart performance can be improved while reducing the switching frequency of exhaust recirculation execution or stop as much as possible.
図1及び図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外略構成を示している。このエンジンには、シリンダヘッド3及びシリンダブロック4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。
FIG. 1 and FIG. 2 show a schematic configuration of a four-cycle spark ignition type engine having an engine starter according to the present invention. The engine includes an
上記エンジン本体1には、4つの気筒(#1気筒5A、#2気筒5B、#3気筒5C及び#4気筒5D)が設けられているとともに、各気筒5A〜5Dの内部には、クランク軸6に連結されたピストン7が嵌装されることにより、その上方に燃焼室8が形成されている。
The
上記各気筒5A〜5Dの燃焼室8の頂部には、プラグ先端が燃焼室8内に臨むように点火プラグ9が設置されている。点火プラグ9には、これに電気火花を発生させるための点火装置10が付設されている。また、上記燃焼室8の側方には、当該燃焼室8内に燃料を直接噴射する燃料噴射弁11が設けられている。
At the top of the
この燃料噴射弁11は、図外のニードル弁及びソレノイドを内蔵し、上記ECU2の燃焼制御部12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9の電極付近に向けて噴射するように構成されている。
This
また、上記各気筒5A〜5Dの燃焼室8の上部には、燃焼室8に向かって開口する吸気ポート13及び排気ポート14が設けられているとともに、これらのポート13、14に、吸気弁15及び排気弁16がそれぞれ装備されている。
In addition, an
上記吸気弁15は、図外の動弁機構によって、図5の符号L1に示すようなタイミングで駆動される。つまり、上記吸気弁15は、排気上死点より前の段階で開弁されるとともに、吸気下死点より前の段階で閉弁される。
The
一方、上記排気弁16は、動弁機構17によって、排気行程中に行なわれる通常開弁動作及び吸気行程中に行われる再開弁動作の駆動が可能とされている。
On the other hand, the
図3及び図4は、動弁機構17の具体的構成を示す斜視図及び側面断面図である。
FIGS. 3 and 4 are a perspective view and a side sectional view showing a specific configuration of the
図1、3及び4を参照して、動弁機構17は、排気弁16駆動用のカムシャフト18に設けられた比較的リフト量の大きい通常開弁動作用の第1カム19と比較的リフト量の小さい再開弁動作用の第2カム20とを備えるとともに、これら両カム19、20と吸気弁15との間に設けられて、吸気弁15を第1カム19で駆動する状態と第2カム20で駆動する状態とに切り換える切換機構21とを備えている。
Referring to FIGS. 1, 3 and 4, the
上記第1カム19は、2つ一組で対をなしており、第2カム20は、カムシャフト18の軸方向において、第1カム19の間に配置されている。また、これら第1カム19及び第2カム20は、後述する排気弁16の開弁動作(図5参照)を実行するように、それぞれカムシャフト18の軸線回りに位置ずれして配置されている。
The
上記切換機構21には、第2カム20に対応した位置に設置されるセンタタペット22と、第1カム19に対応した位置に設置される一対の突部23を備えたサイドタペット24とが設けられ、このサイドタペット24の底部と、上記センタタペット22の底面との間には、センタタペット22の上面を第2カム20に圧接させる方向に付勢する一対の圧縮コイルばね25が配設されている。
The
また、センタタペット22及びサイドタペット24の両突部23には、相対応したロック孔26、27がそれぞれ形成され、センタタペット22が図4に示す上昇位置にある場合に、上記ロック孔26、27が連通状態となるように構成されている。また、上記センタタペット22のロック孔26内には、第1及び第2のロックピン28、29がその軸方向に摺動可能に配設されている。上記サイドタペット24の両突部23の一方に設けられたロック孔27には、上記ロックピン29の先端部が嵌入される凹部を有する第1ホルダ30が配設されるとともに、上記両突部23の他方に設けられたロック孔27には、プランジャ31を保持する第2ホルダ32が配設されている。
Further, the corresponding projecting
上記センタタペット22のロック孔26内には、第1のロックピン28を基端部側(プランジャ31側)に付勢する圧縮コイルばね33と、第2のロックピン29を第1ロックピン28側に付勢する圧縮コイルばね34とが配設されている。
In the
そして、サイドタペット24に形成された作動油給排用の通路35を介して切換機構21への作動油の供給が停止されている通常時には、図4に示すように、上記圧縮コイルばね33、34の付勢力により、第1のロックピン28が第2ホルダ32とセンタタペット22のロック孔26とに跨った状態で収容されるとともに、第2のロックピン29が、第1ホルダ30内に収容されることにより、センタタペット22とサイドタペット24とが連結状態に保持された状態となる。これにより、第1カム19及び第2カム20で排気弁16が作動される。
When the supply of hydraulic oil to the
一方、上記作動油給排用の通路35から上記プランジャ31と第2ホルダ32の底部との間に作動油が供給されると、プランジャ31により押された第1のロックピン28がセンタタペット22のロック孔26内に収容されるとともに、上記第2のロックピン29が、第1ホルダ30内に収容されることにより、センタタペット22とサイドタペット24との連結状態が切り離される。この状態では、サイドタペット24に対してセンタタペット22が相対変位(上下動)するので、第2カム20に駆動されるセンタタペット22の駆動力が、上記サイドタペット24を介して吸気弁15に伝達されることが阻止される一方、第1カム19により排気弁16が作動される。
On the other hand, when hydraulic fluid is supplied between the
そして、上記動弁機構17により、上記排気弁16は、図5の符号L2で示す通常開弁動作、及び符号L3で示す再開弁動作が実行される。つまり、排気弁16は、上記第1カム19によって符号L2で示すように下死点の直前から上死点の直後まで開かれるとともに、上記第2カム20によって符号L3で示すように吸気行程の途中から下死点の後の段階まで開かれる。
Then, by the
つまり、当実施形態では、符号L1で示すように吸気弁15を上死点手前から下死点よりも前の段階までの間で開弁させる一方、符号L3に示すように排気弁16を吸気行程の途中で開弁させるとともに上記吸気弁15よりも遅く閉弁させるようにしている。
In other words, in the present embodiment, the
この排気弁16の再開弁動作により、排気行程で排出された既燃ガスを内部EGRガスとして比較的大量に気筒内に導入することができる。
By the restart valve operation of the
なお、当実施形態では、上記第1カム19及び第2カム20を有するカムシャフト18と、上記切換機構21と、この切換機構21に対して作動油を供給する図外の作動油供給手段が、弁駆動手段の一例を構成している。
In this embodiment, the
再び図1及び2を参照して、上記吸気ポート13及び排気ポート14には、吸気通路36及び排気通路37が接続されている。上記吸気ポート13に近い吸気通路36の下流側は、各気筒5A〜5Dに対応して独立した分岐吸気通路36aとされ、この各分岐吸気通路36aの上流端がそれぞれサージタンク36bに連通している。このサージタンク36bよりも上流側には共通吸気通路36cが設けられるとともに、この共通吸気通路36cには、アクチュエータ38により駆動されるスロットル弁39が配設されている。このスロットル弁39の上流側には、吸気流量を検出するエアフローセンサ40及び吸気の温度を検出する吸気温センサ41が設けられ、スロットル弁39の下流側には吸気圧力(負圧)を検出する吸気圧センサ42が設けられている。
Referring to FIGS. 1 and 2 again, an
また、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6に連結されたオルタネータ43が付設されている。このオルタネータ43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整することにより発電量を調整するレギュレータ回路43aを内蔵し、このレギュレータ回路43aに入力される上記ECU2からの制御信号に基づき、車両の電気負荷及び車載バッテリの電圧等に対応した発電量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6の回転角を検出する2つのクランク角センサ44、45が設けられ、一方のクランク各センサ44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各センサ44、54から出力される位相のずれた検出信号に基づいてクランク軸6の回転方向及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、エンジン本体1には、上記カムシャフト18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各センサ46と、エンジンの冷却水温度を検出する水温センサ47とが設けられ、また、車体側には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開度センサ48が設けられている。
The
ECU2は、エンジンの運転を統括的に制御するコントロールユニットである。当実施形態のエンジンは、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5A〜5Dへの燃料供給を所定のタイミングで停止(燃料カット)して自動的にエンジンを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(アイドルストップ制御)を行うように構成されている。以下、ECU2の説明にあたり、このアイドルストップ制御に関する部分を中心に説明する。
The
ECU2は、エアフローセンサ40、吸気圧センサ42、クランク角センサ44、45、カム角センサ46、水温センサ47及びアクセル開度センサ48からの各検知信号が入力されるとともに、燃料噴射弁11、スロットル弁39のアクチュエータ38、点火装置10、オルタネータ43のレギュレータ回路43a及び図外のスタータモータのそれぞれに各駆動信号を出力する。ECU2は、燃焼制御部12、発電量制御部49、ピストン位置検出部50、筒内温度推定部51及びVVL(Variable Valve Lift)制御部52を機能的に含んでいる。
The
燃焼制御部41は、主に燃料噴射時期、各噴射における燃料噴射量、点火時期、吸気流量等を設定して、各気筒内5A〜5Dにおける燃焼を制御する。
The
燃料噴射量及び燃料噴射時期に関しては、これらを適切に設定し、その制御信号を燃料噴射弁11に出力する。特に当実施形態では、後述するように再始動時における膨張行程気筒での最初の燃焼のための燃料を分割噴射によって供給している。燃焼制御部41は、その分割噴射時期の設定や、燃料配分の設定も行う。
With respect to the fuel injection amount and the fuel injection timing, these are set appropriately, and the control signal is output to the
点火時期に関しては、各気筒5A〜5Dに対して適切な点火時期を設定し、各点火装置10に点火信号を出力する。
As for the ignition timing, an appropriate ignition timing is set for each of the cylinders 5 </ b> A to 5 </ b> D, and an ignition signal is output to each
吸気流量に関しては、各気筒5A〜5Dに対して適切な吸気流量を設定し、その吸気流量に応じたスロットル弁39の開度信号をアクチュエータ38に出力する。特に当実施形態では、後述するようにエンジンの自動停止時期の途中でスロットル弁39の開度を絞って、各気筒5A〜5Dに対する吸気流量を少なくするようになっている。
Regarding the intake flow rate, an appropriate intake flow rate is set for each of the
発電量制御部49は、オルタネータ43の適切な発電量を設定し、その駆動信号をレギュレータ回路43aに出力する。特に当実施形態では、後述するようにエンジンの自動停止時にオルタネータ43の発電量を調節することによってクランクシャフト6の負荷を変化させ、ピストン7が再始動に適した適正範囲に停止するような制御を行っている。また、再始動時には、通常よりも多めの発電を行うことによってエンジンの負荷を増大させ、吹き上がり(必要以上に急速なエンジン回転速度の上昇)を防止する制御を行っている。
The power generation
ピストン位置検出部50は、クランク各センサ44、45の各検出信号に基づき、ピストン位置を検出する。ピストン位置とクランク角(°CA)とは1対1に対応するので、一般的になされているように当明細書においてもピストン位置をクランク角で表す。当実施形態では、後述するように膨張行程気筒及び圧縮行程気筒の自動停止中のピストン位置に基づいて各筒内空気量を算出し、それに応じて再始動時における各気筒5A〜5Dの燃焼制御を行っている。
The
筒内温度推定部51は、水温センサ47によって検知されるエンジン水温や、吸気温センサ41によって検知される吸気温度等に基づいて、予め実験等によって求められたマップを用いる等して各気筒5A〜5Dの気筒内の空気温度を推定するようになっている。
The in-cylinder
VVL制御部52は、図外の作動油供給手段を制御して上記切換機構21に対する作動油の供給又は停止を切り換えることにより、当該切換機構21による排気弁16の再開弁動作のON又はOFF(以下、VVL制御の実行、停止と称す)を切り替えるようになっている。
The
次に当実施形態のアイドルストップ制御について以下説明する。アイドルストップ制御では、所定のエンジン自動停止条件が成立したときに燃料供給を停止させてエンジンを停止させ、そのエンジン停止後において所定の再始動条件が成立したときにエンジンを再始動させる。当実施形態では、燃料供給停止後のエンジン自動停止期間の途中で上記再開弁動作を停止させるようにしている。これにより、上記自動停止期間の途中で再始動条件が成立した場合に再開弁動作を実行させたままエンジンを再始動させることができるので、燃料供給停止後に再開弁動作を停止する場合と比較して、再開弁動作の切り換え頻度の増加を抑制することができる。 Next, the idle stop control of this embodiment will be described below. In the idle stop control, the fuel supply is stopped to stop the engine when a predetermined engine automatic stop condition is satisfied, and the engine is restarted when the predetermined restart condition is satisfied after the engine is stopped. In the present embodiment, the restart valve operation is stopped during the engine automatic stop period after the fuel supply is stopped. As a result, when the restart condition is satisfied during the automatic stop period, the engine can be restarted with the restart valve operation being executed, so that the restart valve operation is stopped after stopping the fuel supply. Thus, an increase in the switching frequency of the restart valve operation can be suppressed.
そして、再始動に際しては、まず圧縮行程気筒で燃焼を行わせることにより、そのピストン7を押し下げてクランク軸6を少しだけ逆転させる。これによって膨張行程気筒のピストン7を一旦上昇(上死点に近づける)させ、その気筒内の空気(燃料噴射後は混合気となる)を圧縮した状態で、この混合気に点火して燃焼させている。この燃焼によって、クランク軸6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ている。
When restarting, combustion is first performed in the compression stroke cylinder, and the
上記のようにして特定の気筒に噴射された燃料に点火するだけで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することにより、これに続いて圧縮上死点を迎える気筒(当実施形態では圧縮行程気筒及び吸気行程気筒)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、膨張行程気筒に充分な空気量を確保しておく必要がある。 In order to properly restart the engine simply by igniting the fuel injected into a specific cylinder as described above, sufficient combustion energy is obtained by burning the air-fuel mixture in the expansion stroke cylinder. Accordingly, the cylinder that reaches the compression top dead center (in this embodiment, the compression stroke cylinder and the intake stroke cylinder) 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.
図6(a)、(b)に示すように、圧縮行程気筒と膨張行程気筒とでは、それぞれ位相が180°CAだけずれているため、各ピストン7が互いに逆方向に作動する。膨張行程気筒のピストン7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7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、再始動時の初回燃焼でクランク軸6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。
As shown in FIGS. 6A and 6B, since the phases of the compression stroke cylinder and the expansion stroke cylinder are shifted by 180 ° CA, 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上死点側の所定範囲R、例えば圧縮上死点後のクランク角が100〜120°CAとなる範囲R内にピストン7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6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6を正転させるための燃焼エネルギーを充分に発生させてエンジンを確実に再始動させることが可能となる(以下、この範囲Rを適正停止範囲Rとする)。
On the other hand, a predetermined range R slightly above the top dead center side, for example, the crank angle after the compression top dead center, is located at the center of the stroke of the expansion stroke cylinder, that is, the crank angle after compression top dead center is 90 ° CA. If the
ピストン7を適正停止範囲R内に停止させるよう、ECU2によって次のような制御がなされる。図7は、この制御によるエンジン自動停止時のタイムチャートであり、エンジンの回転速度Ne、クランク角CA、VVL制御のON又はOFF、スロットル弁39の開度K及び各気筒の行程推移を示す。なお、以下説明を簡潔にするため、#1気筒12Aが膨張行程気筒、#2気筒12Bが排気行程気筒、#3気筒12Cが圧縮行程気筒、#4気筒12Dが吸気行程気筒であるものとする。
The
ECU2は、エンジンの自動停止条件が成立した時点t0で、エンジンの目標速度を、エンジンを自動停止させない時の通常のアイドル回転速度(以下、通常運転時のアイドル回転速度という)よりも高い値、例えば通常アイドル回転速度が650rpm(自動変速機はドライブ(D)レンジ)に設定されたエンジンでは上記目標速度(自動停止条件成立時のアイドル回転速度)を850rpm程度(自動変速機はニュートラル(N)レンジ)に設定することにより、エンジン回転速度Neを通常のアイドル回転速度よりも少し高い回転速度で安定させる制御を実行する。また、上記時点t0までの通常運転時には、上記VVL制御が実行(ON)されている。さらに、ブースト圧Btが比較的高い所定の値(約−400mmHg)で安定するようにスロットル弁39の開度Kを調節する。
The
そして、エンジンの回転速度Neが目標速度に安定した時点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。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39の開度Kを、気筒内空燃比を空気過剰率λ=1にしたときのアイドル時の吸気流量(エンジン運転を継続させるために必要な最小限の吸気流量)よりも多い吸気流量となるように設定する。すなわち、上記時点t1直前の燃焼状態が、気筒内空燃比が空気過剰率λ=1ないしλ=1付近に設定されて均質燃焼されている場合はスロットル弁39の開度Kを増大させ(例えば開度K=30%程度)、気筒内空燃比がリーンに設定されて成層燃焼されている場合はスロットル弁39の開度Kをそのまま(成層燃焼時の比較的大きな開度のまま)維持する。図7は前者の場合を示している。
Then, fuel injection is stopped at time t1 when the engine speed Ne is stabilized at the target speed, and the engine speed Ne is decreased. 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
この制御によって時点t1からやや遅れてブースト圧Btが増大し始める(時点t1直前が均質燃焼の場合)か、又は比較的高いブースト圧Btを維持する(時点t1直前が成層燃焼の場合)ので、この時点t1においては上記再開弁動作が実行されて排気ガスの掃気性能が低下するものの、上記ブースト圧Btの増大又は比較的高いブースト圧Btの維持により排気ガスの掃気性能を補うことができる。 Because of this control, the boost pressure Bt starts to increase slightly after time t1 (when the combustion just before time t1 is homogeneous combustion) or maintains a relatively high boost pressure Bt (when just before time t1 is stratified combustion), At this time point t1, the restart valve operation is executed to reduce the exhaust gas scavenging performance, but the exhaust gas scavenging performance can be supplemented by increasing the boost pressure Bt or maintaining a relatively high boost pressure Bt.
また、ECU2は、時点t1でオルタネータ43の発電を一旦停止させる。これによってクランク軸6の回転抵抗を低減し、エンジンの回転速度Neが早く停止し過ぎないようにしている。
Further, the
時点t1以降はエンジンが惰性で回転するため、エンジンの回転速度Neが次第に低下し、やがて時点t6で停止するが、このエンジンの回転速度Neの低下は、図7に示すように、小刻みなアップダウン(4気筒4サイクルエンジンでは10回前後)を繰り返しながら低下していく。 Since the engine rotates by inertia after time t1, the engine speed Ne gradually decreases and eventually stops at time t6, but this decrease in engine speed Ne is slightly increased as shown in FIG. It decreases while repeating down (around 10 times for a 4-cylinder 4-cycle engine).
図7に示すクランク角CAのタイムチャートは、実線が#1気筒5A及び#3気筒5Cの上死点(TDC)を0°CAとした場合のクランク角を示し、一点鎖線が#2気筒5B及び#4気筒5Dの上死点を0°CAとした場合のクランク角を示している。実線と一点鎖線とは90°CAを境に互いに逆位相となっている。4気筒4サイクルエンジンでは、180°CAごとに何れかの気筒が順次圧縮上死点を迎えるので、このタイムチャートは、実線又は一点鎖線で示す波形の頂点(クランク角=0°CA)において何れかの気筒が圧縮上死点を通過していることを示している。
In the time chart of the crank angle CA shown in FIG. 7, the solid line indicates the crank angle when the top dead center (TDC) of the # 1
この何れかの気筒が圧縮上死点となるタイミングは、上記エンジンの回転速度Neのアップダウンの谷のタイミングと一致している。つまり、エンジンの回転速度Neは、各気筒が順次圧縮上死点を迎える度に一時的に落ち込んだ後、その圧縮上死点を越えた時点で再び上昇するという小刻みなアップダウンを繰り返しながら次第に低下するのである。 The timing at which any one of the cylinders becomes the compression top dead center coincides with the timing of the up-down valley of the engine rotational speed Ne. In other words, the rotational speed Ne of the engine gradually declines every time each cylinder reaches compression top dead center, and then gradually rises up and down again when it exceeds the compression top dead center, gradually repeating up and down. It goes down.
そして、最後の圧縮上死点を通過した時点t5の後に圧縮上死点を迎える圧縮行程気筒5Cでは、慣性力によるピストン7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7が上死点を超えることなく押し返されてクランク軸6が逆転する。このクランク軸6の逆転によって膨張行程気筒5A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5Aのピストン7が下死点側に押し返されてクランク軸6が再び正転し始め、このクランク軸6の逆転と正転とが数回繰り返されてピストン7が往復作動した後に停止することになる。このピストン7の停止位置は、圧縮行程気筒5C及び膨張行程気筒5A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、吸気行程気筒5Dの吸気抵抗やエンジンの摩擦等の影響を受け、上記最後の圧縮上死点を越えた時点t5の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ことになる。
Then, in the
したがって、膨張行程気筒5Aのピストン7を適正停止範囲R内に停止させるためには、まず膨張行程気筒5A及び圧縮高低気筒5C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5Aの圧縮反力が圧縮高低気筒5Cの圧縮反力よりも所定値以上大きくなるように、両気筒に対する吸気流量を調節する必要がある。
Therefore, in order to stop the
このために、燃料噴射の停止から所定時間が経過した時点t2でスロットル弁39を閉止してその開度Kを低減させることによりブースト圧Btを下げて、膨張行程気筒5A及び圧縮行程気筒5Cのそれぞれについて、エンジン停止前最後の吸気行程での吸気量が少なくなるようにしている。
For this purpose, the
これに加えて、当実施形態では、膨張行程気筒5Aの最後の吸気行程における吸気下死点を越えた時点t4において上記VVL制御を停止することにしている。これにより、最後の吸気行程において、膨張行程気筒5Aには吸気弁及び排気弁から空気を吸入させることができる一方、圧縮行程気筒5Cには吸気弁のみから空気を吸入させることになるので、上記スロットル弁39の開度Kの調節と相俟って、より確実に、圧縮行程気筒5Cよりも膨張行程気筒5Aの吸気流量を多くすることができる。
In addition to this, in the present embodiment, the VVL control is stopped at time t4 when the intake bottom dead center in the final intake stroke of the
特に、上記スロットル弁39の開度Kを調節する場合には燃焼室8内までの距離(つまり、共通吸気通路36c、サージタンク36b及び分岐吸気通路36aの通路長)に起因して当該開度Kの調節から吸気流量の変化までにタイムラグが生じるのに対し、VVL制御では排気弁16の開閉によって燃焼室8内への気体の連通経路を遮断するようにしているので、VVL制御の停止から吸気流量の変化までに即時性を持たせることができる結果、上記時点t4において確実に圧縮行程気筒5Cに対する吸気流量を減らすことができる。
In particular, when the opening degree K of the
ところで、このようにしてエンジンを自動停止させ、エンジン回転速度が低下する過程において、各気筒5A〜5Dが圧縮上死点を通過する際のエンジン回転速度(上死点回転速度)neと、膨張行程気筒5Aのピストン停止位置との間に明確な相関関係がある。すなわち、各段階(停止前から2番目、3番目、4番目・・・)の上死点回転速度neがそれぞれ一定の速度範囲内にあるときに膨張行程気筒5Aのピストン停止位置が適正停止範囲R内となる確率が高くなるのである。
By the way, in the process in which the engine is automatically stopped in this way and the engine rotational speed decreases, the engine rotational speed (top dead center rotational speed) ne and the expansion when each
この特性を利用し、当実施形態ではエンジン回転速度Neの低下過程における所定の段階(特に重要なのは停止前から2番目〔時点t4〕)の上死点回転速度neが一定の速度範囲内となるような制御を行って、膨張行程気筒5Aのピストン7がより確実に適正停止範囲R内で停止するような制御を行っている。具体的には、オルタネータ43の発電量を増減させることによってクランク軸6の負荷(エンジン負荷)を調節し、停止前から2番目の上死点回転速度ne(時点t4)が、350±50rpmの範囲内となるようにしている。
By utilizing this characteristic, in this embodiment, the top dead center rotational speed ne in a predetermined stage in the process of decreasing the engine rotational speed Ne (especially the second before the stop [time t4]) is within a certain speed range. Such control is performed so that the
エンジン回転速度Neがさらに低下し、最後の圧縮上死点通過時期(図7に示す時点t5)を過ぎると、何れの気筒も上死点を通過することなく、行程の推移はなされなくなる。ピストン7は、その行程内で減衰振動(逆向きに動くときはクランク軸6が逆転し、エンジンの回転速度Neが負になる)しつつ狙いの適正停止範囲Rに停止しようとする。しかし、このとき吸気行程気筒5Dは、吸気動作を行っており、その吸気抵抗が大きいとピストン7の停止位置がばらつき易くなる。特に、吸気抵抗は、ピストン7が下死点側に動くときに大きくなるように作用するので、ピストン7が狙いよりも上死点よりに停止し易くなる。吸気行程気筒5Dのピストン7と膨張行程気筒5Aのピストン7とは同位相で動くので、結局膨張行程気筒5Aのピストン7が狙いよりも上死点よりに停止し易くなってしまう。
When the engine rotational speed Ne further decreases and the final compression top dead center passage time (time t5 shown in FIG. 7) has passed, none of the cylinders passes the top dead center, and the stroke is not changed. The
そこで、当実施形態では、時点t5と略同時(やや遅らせても良い)にスロットル弁39の開度Kを図7に示す開度K1(例えば、K1=40%程度)まで増大させ、吸気行程気筒5Dの吸気抵抗を低減している。これによって膨張行程気筒5A及び圧縮行程気筒5Cにおける吸気流量バランスに影響を及ぼすことなく、そのバランスに応じた狙いの位置にピストン7がより停止し易くなっている。
Therefore, in this embodiment, the opening degree K of the
なお、このような制御を行うためには、時点t5が最後の圧縮上死点通過時期であることを即時に判別する必要があり、次の(圧縮行程気筒5Cでの)圧縮上死点は通過しないことを時点t5において予測しなければならない。そのため、当実施形態では、ECU2が最後の上死点通過時期を判別するようにしている。ECU2は、各上死点通過時のエンジン回転数と、予め実験等で求められた所定の回転速度(例えば、260rpm)とを比較し、前者が後者以下となった時点で、それが最後の圧縮上死点時期であると判別する。なお、最後の圧縮上死点通過時期における上死点回転速度neは、高いほど行程後期寄り(膨張行程気筒5Aのピストン停止位置が下死点寄り、圧縮行程気筒5Cが上死点寄り)で停止しやすくなる。
In order to perform such control, it is necessary to immediately determine that the time point t5 is the last compression top dead center passage timing, and the next compression top dead center (in the
さらに、ECU2は、停止前2番目の上死点通過時期(上記時期t4)を判別するようにしている。具体的に、ECU2は、各上死点通過時のエンジン回転数が予め実験等で求められた停止前3番目の上死点回転速度範囲N3(例えば、420〜470rpm:図7参照)の範囲内であると判定された場合に、次に迎える上死点が停止前2番目の上死点通過時期であると判別する。ここで得られた停止前2番目の上死点通過時期(時点t4)に基づいて、上記再開弁動作を停止させることになる。
Further, the
次にエンジンを自動停止させる際のECU2の制御動作を図8及び図9に示すフローチャートに基づいて説明する。なお、これらのフローチャートは、気筒内の空燃比が理論空燃比、ないし理論空燃比付近に設定された均一燃焼からのエンジン自動停止制御のフローチャートである。
Next, the control operation of the
この制御動作がスタートすると、まず各種センサ類から出力された検出信号に基づいてエンジンの自動停止条件が成立したか否かを判定する(ステップS1)。具体的には、冷却水温度が所定の自動停止許可温度(例えば、60℃)以上であり、ブレーキスイッチのON状態が所定時間にわたり継続し、かつバッテリ残量が予め設定された基準値以上であり、車速が所定値(例えば、10km/h)以下の状態であること等が確認された場合には、エンジンの自動停止条件が成立したと判定され、上記要件の一つでも満たされていない場合には、エンジンの自動停止条件が成立していないと判定される。 When this control operation starts, it is first determined whether or not an automatic engine stop condition is satisfied based on detection signals output from various sensors (step S1). Specifically, the cooling water temperature is equal to or higher than a predetermined automatic stop permission temperature (for example, 60 ° C.), the brake switch remains on for a predetermined time, and the remaining battery level is equal to or higher than a preset reference value. Yes, when it is confirmed that the vehicle speed is in a state equal to or lower than a predetermined value (for example, 10 km / h), it is determined that the automatic engine stop condition is satisfied, and one of the above requirements is not satisfied. In this case, it is determined that the automatic engine stop condition is not satisfied.
上記ステップS1でYESと判定されてエンジンの自動停止条件が成立したことが確認された場合には、自動変速機のシフト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S2)、エンジン回転速度Neの目標値(目標速度)を通常のアイドル回転速度よりも高い所定速度N1(例えば、850rpm程度)に設定する(ステップS3)。また、ブースト圧Btが例えば−400mmHg程度に設定された目標圧P1となるようにスロットル弁39の開度Kを調節(スロットル弁39を開弁方向に操作)するとともに(ステップS4)、エンジンの回転速度Neが目標の所定速度N1となるように点火時期のリタード量を算出する(ステップS5)。これにより、上記ブースト圧Btを目標圧P1とするためにスロットル開度Kがフィードバックされるとともに、エンジンの回転速度Neを所定速度N1とするために点火時期のリタード量がフィードバックされる(エンジン回転速度のフィードバック制御が実行される)ことになる。
If it is determined as YES in step S1 and it is confirmed that the engine automatic stop condition is satisfied, the shift of the automatic transmission is set to neutral so as to be in a no-load state (step S2), and the engine rotation The target value (target speed) of the speed Ne is set to a predetermined speed N1 (for example, about 850 rpm) higher than the normal idle rotation speed (step S3). Further, the opening K of the
なお、上記ステップS1において、エンジンの自動停止条件の判定を、車速が10km/h以下に低下した時点で実行するようにしているので、エンジンの自動停止条件成立時のアイドル回転速度(所定速度N1)を、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(例えば、自動変速機のDレンジ状態において650rpm)よりも高い値(850rpm)に設定でき、エンジン回転速度が通常のアイドル回転速度(650rpm)に低下する前に、上記ステップS2〜S5が実行できる。よって、一旦、通常のアイドル回転速度まで低下したエンジン回転速度を目標回転速度N1(850rpm)まで上昇させる必要がなく、運転者に対して、エンジン回転速度の上昇に伴う不快感を与えることがない。 In step S1, the determination of the automatic engine stop condition is executed when the vehicle speed is reduced to 10 km / h or less. Therefore, the idle rotation speed (predetermined speed N1 when the automatic engine stop condition is satisfied) is determined. ) Can be set to a value (850 rpm) higher than the normal idle rotation speed when the engine is not automatically stopped (for example, 650 rpm in the D range state of the automatic transmission), and the engine rotation speed is set to the normal idle rotation speed (650 rpm). ), The above steps S2 to S5 can be executed. Therefore, there is no need to increase the engine rotational speed once reduced to the normal idle rotational speed to the target rotational speed N1 (850 rpm), and the driver will not be uncomfortable with the increased engine rotational speed. .
さらに、上記のように自動停止条件成立時のアイドル回転速度を一旦通常のアイドル回転速度よりも高い値とすることにより、自動停止条件成立からしばらくの間実行される上記再開弁動作に伴って低下する掃気性能を、後述する燃料供給停止後において補うことができる。 Further, as described above, by setting the idle rotation speed when the automatic stop condition is satisfied to a value higher than the normal idle rotation speed, the value decreases with the restart valve operation executed for a while after the automatic stop condition is satisfied. This scavenging performance can be supplemented after stopping the fuel supply described later.
次いで、燃料噴射の停止条件が成立したか否か、具体的にはエンジン回転速度Neが目標の所定速度N1となるとともに、ブースト圧Btが上記目標圧P1となったか否かを判定し(ステップS6)、NOと判定された場合には、ステップS4に戻って上記制御動作を繰り返す。そして、上記ステップS6でYESと判定された時点(図7の時点t1)で、スロットル弁39を比較的大きな開度(30%程度)に開弁させ(ステップS7)、オルタネータ43の発電量を0に設定して発電を停止させるとともに(ステップS8)、燃料噴射を停止する(ステップS9)。なお、上記ステップS7でスロットル弁39を開けることにより、各気筒への吸気流量を増加させて、上記再開弁動作に伴い低下する掃気性能を補うことができる。
Next, it is determined whether or not the fuel injection stop condition is satisfied, specifically, whether or not the engine rotational speed Ne has reached the target predetermined speed N1 and the boost pressure Bt has reached the target pressure P1 (step). S6) If NO is determined, the process returns to step S4 to repeat the control operation. Then, when YES is determined in step S6 (time t1 in FIG. 7), the
その後、燃料噴射の停止時期t1の後に、エンジンの回転速度Neが低下し始めたことを判定するために、エンジンの回転速度Neが予め760rpm程度に設定された所定速度N2以下となったか否かを判定する(ステップS10)。そして、ステップS10でYESと判定された時点(図7の時点t2)でスロットル弁39を閉止状態とする(ステップS11)。この結果、上記ステップS7でスロットル弁39を開放して大気圧に近づくようにしたブースト圧Btが、上記スロットル弁39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。詳しくは後述するが、このように低下したブースト圧Btに起因して、膨張行程気筒5A及び圧縮行程気筒5Cのそれぞれについて、エンジン停止前最後の吸気行程における吸気量が低減する。
Thereafter, after the fuel injection stop timing t1, whether or not the engine rotational speed Ne has become equal to or lower than a predetermined speed N2 set in advance to about 760 rpm in order to determine that the engine rotational speed Ne has started to decrease. Is determined (step S10). Then, the
なお、上記ステップS10でエンジンの回転速度Neが所定速度N2以下になったと判定された時点t2でスロットル弁39を閉止状態とするように構成された上記実施形態に代え、ピストン7の圧縮上死点を通過するときのエンジン回転速度、つまりエンジンの上死点回転速度neが所定速度N2以下になったと判定された時点で、スロットル弁39を閉止状態とするように構成しても良い。
It should be noted that, instead of the above-described embodiment in which the
次いで、エンジンの上死点回転速度neが、予め設定された760rpm程度に設定された所定速度N2以下になったか否かを判定する(ステップS12)。ここでYESと判定されると、これ以降、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が低下するように制御する。当実施形態では、順次通過する各圧縮上死点時の上死点回転速度neが適正回転速度範囲内となるようにオルタネータ43の発電量を調節する(ステップS13)。具体的には、上死点回転速度neが高めのときは発電量を上げることによって次回の上死点回転速度neが予め設定された基準ラインに近づくようにする。上死点回転速度neが低めのときはその逆に発電量を減少させる。
Next, it is determined whether or not the engine top dead center rotational speed ne is equal to or lower than a predetermined speed N2 set to a preset value of about 760 rpm (step S12). If YES is determined here, the engine speed Ne is controlled to decrease along a preset reference line thereafter. In the present embodiment, the power generation amount of the
そして、各気筒が順次圧縮上死点を通過するたびにエンジンの上死点回転速度neが所定値範囲N3(420〜470rpm)であるか否かを判定する(ステップS14)。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、エンジン停止前3番目の上死点回転速度neがとり得るエンジン回転速度であって、実験等により予め測定された範囲である。 Then, each time each cylinder sequentially passes through the compression top dead center, it is determined whether or not the engine top dead center rotational speed ne is within a predetermined value range N3 (420 to 470 rpm) (step S14). This predetermined value N3 is an engine rotational speed that can be taken by the third top dead center rotational speed ne before the engine stops in the process in which the rotational speed Ne of the engine is decreasing along a preset reference line, This is a range measured in advance by experiments or the like.
上記ステップS14の判定がNOである間はステップS14に戻ってその制御が繰返され、ステップS14の判定がYESになると、次いでエンジン停止前2番目の上死点を迎えたか否かを判定する(ステップS15)。このステップS15の判定がNOである間はステップS15を繰り返し実行する一方、ステップS15の判定がYESとなると、上記VVL制御を停止させる(ステップS16)。 While the determination in step S14 is NO, the process returns to step S14 and the control is repeated. When the determination in step S14 is YES, it is then determined whether or not the second top dead center before stopping the engine has been reached ( Step S15). While the determination of step S15 is NO, step S15 is repeatedly executed. When the determination of step S15 is YES, the VVL control is stopped (step S16).
つまり、このステップS16では、図7の時点t4においてVVL制御を停止させる。この結果、膨張行程気筒5Aの吸気行程後、圧縮行程気筒5Cの吸気行程前にVVL制御が停止されるので、エンジン停止時における、膨張行程気筒5Aの吸気流量が多く、圧縮行程気筒5Cの吸気流量が少なくなる。したがって、膨張行程気筒5Aの圧縮反力が大きくなり、圧縮行程気筒5Cの圧縮反力が小さくなるので、エンジン停止時に膨張行程気筒5Aのピストン7を適正停止範囲R内に停止させる確立を高くすることができる。
That is, in this step S16, the VVL control is stopped at time t4 in FIG. As a result, since the VVL control is stopped after the intake stroke of the
特に当実施形態では、上記ステップS10においてスロットル弁39が閉止されていることにより、膨張行程気筒5A及び圧縮行程気筒5Cのそれぞれについて、エンジン停止前最後の吸気行程における吸気量が減らされているものの、上記VVL制御を実行することにより、各気筒5A及び5Cに対する吸気量を補うことができる。
In particular, in the present embodiment, the
次に、上死点速度neが停止前最後の上死点回転速度N4以下であるか否かを判定する(ステップS17)。この所定値N4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通過する際のエンジン回転速度に対応した値であり、例えば260rpm程度に設定されている。 Next, it is determined whether or not the top dead center speed ne is equal to or lower than the last top dead center rotational speed N4 before stopping (step S17). The predetermined value N4 is a value corresponding to the engine rotational speed when passing through the last compression top dead center in the process in which the engine rotational speed Ne is decreasing along a preset reference line. Is set to about.
上記ステップS17の判定がNOである間はステップS17を繰り返し実行する一方、ステップS17の判定がYESとなると、スロットル弁39を所定の大きな開度(例えば、40%)に開弁させる(ステップS18)。
While the determination of step S17 is NO, step S17 is repeatedly executed. When the determination of step S17 is YES, the
その後、エンジンの回転速度Neがさらに低下することに従い、エンジンが停止状態になったか否かを判定し(ステップS19)、YESと判定された時点(図7中のt7)で、後述するように上記クランク角センサ44、45の検出信号に基づいてピストン7の停止位置を検出する制御を実行した後(ステップS20)、制御動作を終了する。
Thereafter, as the engine speed Ne further decreases, it is determined whether or not the engine has stopped (step S19), and when it is determined YES (t7 in FIG. 7), as will be described later. After executing the control for detecting the stop position of the
以上のような自動停止の制御によると、ピストン停止位置が適正停止範囲R内となる確率が高められる。 According to the above automatic stop control, the probability that the piston stop position is within the proper stop range R is increased.
すなわち、図7に示すように、エンジンの自動停止動作の初期には掃気のためにスロットル弁39が開度K1に開かれるが、次に一旦スロットル弁39が閉じられて吸気流量が少なくされ、その後、膨張行程気筒5Aのピストン7がエンジン停止前最後の上死点を通過する時期t4に再開弁動作が停止されることにより、当該膨張行程気筒5Aの停止前最後の吸気行程では吸気量が多く、圧縮行程気筒5Cの停止前最後の吸気行程では吸気量が少なくなる。したがって、相対的に膨張行程気筒5Aは圧縮抵抗が高く、圧縮行程気筒5Cは圧縮抵抗が低くなる。
That is, as shown in FIG. 7, the
これと相俟って、停止前最後の上死点を越えた時点t5(ステップS19)においてスロットル弁39を開放することにより吸気行程気筒5Dの吸気抵抗が低下するので、膨張行程気筒5Aのピストン7が膨張行程の中間より下死点側の位置、つまり適正停止範囲R(図6参照)内に停止する確率が高くなる。
Combined with this, since the intake resistance of the
このような位置に膨張行程気筒5Aのピストン7を停止させることにより、後述するように、エンジン再始動時に始動性能が高められることになる。
By stopping the
図10は、上記フローチャートのステップS20において実行されるピストン停止位置の検出制御動作を示している。この検出制御がスタートすると、第1クランク角信号CA1(クランク角センサ44からの信号)に基づき、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であるか否か、又は第1クランク角信号CA1の立ち下がり時に第2クランク角信号CA2がHighであるか否かを判定する(ステップS21)。これにより、エンジンの停止動作時における上記信号CA1、CA2の位相の関係が、図11(a)のようになるか、それとも図11(b)のようになるかを判定してエンジンが正転状態にあるか逆転状態にあるかを判別する。 FIG. 10 shows the piston stop position detection control operation executed in step S20 of the flowchart. When this detection control is started, based on the first crank angle signal CA1 (signal from the crank angle sensor 44), whether or not the second crank angle signal CA2 is Low when the first crank angle signal CA1 rises, or It is determined whether or not the second crank angle signal CA2 is High when the first crank angle signal CA1 falls (step S21). Thereby, it is determined whether the phase relationship between the signals CA1 and CA2 during the engine stop operation is as shown in FIG. 11A or FIG. Whether it is in a state or a reverse state is determined.
すなわち、エンジンの正転時には、図11の(a)のように、第1クランク角信号CA1に対して第2クランク角信号CA2が半パルス幅程度の位相遅れをもって生じることにより、第1クランク角信号CA1の立ち上がり時に第2クランク角信号CA2がHighとなる。一方、エンジンの逆転時には、図11(b)のように、第1クランク角信号CA1に対して第2クランク角信号CA2が半パルス幅程度の位相の進みをもって生じることにより、エンジンの正転時とは逆に第1クランク角信号CA1の立ち上がり時に第2クランク角信号CA2がHigh、第1クランク角CA1の立ち下がり時に第2クランク角信号CA2がLowとなる。 That is, at the time of forward rotation of the engine, as shown in FIG. 11A, the second crank angle signal CA2 is generated with a phase delay of about a half pulse width with respect to the first crank angle signal CA1, thereby the first crank angle. The second crank angle signal CA2 becomes High when the signal CA1 rises. On the other hand, at the time of reverse rotation of the engine, as shown in FIG. 11B, the second crank angle signal CA2 is generated with a phase advance of about a half pulse width with respect to the first crank angle signal CA1, thereby On the contrary, the second crank angle signal CA2 becomes High when the first crank angle signal CA1 rises, and the second crank angle signal CA2 becomes Low when the first crank angle CA1 falls.
そこで、ステップS21の判定がYESであれば、エンジンの正転方向のクランク角変化を計測するためのCAカウンタをアップし(ステップS22)、ステップS21の判定がNOの場合は、上記CAカウンタをダウンする(ステップS23)。そして、エンジン停止後に上記CAカウンタの計測値を調べることでピストン停止位置を求める(ステップS24)。 Therefore, if the determination in step S21 is YES, the CA counter for measuring the crank angle change in the forward rotation direction of the engine is increased (step S22). If the determination in step S21 is NO, the CA counter is increased. Down (step S23). Then, after stopping the engine, the piston stop position is obtained by examining the measured value of the CA counter (step S24).
なお、上述した自動停止制御と並行して、再始動条件が成立したか否かが常に判定されており、ここで再始動条件が成立したと判定された場合、例えば、アクセル操作等が行われた場合、バッテリ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、図12に示す停止前再始動制御が実行される。 In parallel with the automatic stop control described above, it is always determined whether or not the restart condition is satisfied. If it is determined that the restart condition is satisfied, for example, an accelerator operation or the like is performed. If the battery voltage drops or the air conditioner is activated, the pre-stop restart control shown in FIG. 12 is executed.
この停止前再始動制御では、まず、上死点回転速度neが上記上死点速度Ne4以下であるか否かを判定する(ステップS71)。つまり、ステップS71では、上記時点t4以降の時点で再始動条件が成立したか否かを判定し、ここでYESと判定されると、上記VVL制御を再開する(ステップS72)。次に、自動変速機のシフトをニュートラル(Nレンジ)からドライブ(Dレンジ)に変更する(ステップS73)とともに、燃料噴射を再開して(ステップS74)、通常制御に移行する。 In the restart control before stop, first, it is determined whether or not the top dead center rotational speed ne is equal to or lower than the top dead center speed Ne4 (step S71). That is, in step S71, it is determined whether or not a restart condition is satisfied at a time point after time t4. If YES is determined here, the VVL control is restarted (step S72). Next, the shift of the automatic transmission is changed from neutral (N range) to drive (D range) (step S73), and fuel injection is resumed (step S74), and normal control is performed.
一方、上記ステップS71でNOと判定されると、当該上死点速度neが上記上死点速度N2以下であるか否かを判定する(ステップS75)。ここで、YESと判定されると、上記ステップS73以降の処理を実行する一方、NOと判定されると、原時点におけるクランク角を検出してこれを記憶する(ステップS76)。 On the other hand, if it is determined as NO in step S71, it is determined whether or not the top dead center speed ne is equal to or lower than the top dead center speed N2 (step S75). If YES is determined, the processes after step S73 are executed. If NO is determined, the crank angle at the original time point is detected and stored (step S76).
このステップS76の時点ではエンジンが惰性で回転しているが、次いで、ステップS76で記憶されたクランク角からクランク軸6が720°CA分経過したか否か、つまり各気筒5A〜5Dの行程が1巡したか否かを判定する(ステップS77)。ここで、NOと判定されると、繰り返しステップS77を実行する一方、YESと判定されると、上記ステップS73以降の処理を実行する。
At the time of this step S76, the engine is rotating by inertia. Next, whether or not the
このように、当実施形態では、燃料噴射の停止(時点t1)から所定時間(当実施形態では時点t4)までの間に再始動条件が成立した場合には、VVL制御を実行したまま通常制御に移行させることができるので、上記切換機構21の切り換え頻度を低減することができ、その結果、当外切換機構21の消耗を抑制することができる。
As described above, in this embodiment, when the restart condition is satisfied between the stop of fuel injection (time t1) and the predetermined time (time t4 in this embodiment), the normal control is performed while the VVL control is executed. Therefore, the switching frequency of the
また、上記停止前再始動制御においては、燃料停止直後(当実施形態では時点t2までの間)に再始動条件が成立した場合に、各気筒5A〜5Dの行程を1巡経過させた後、燃料噴射を再開するようにしているので、燃料噴射停止直後に各気筒5A〜5D内に残留するガス等を1巡する行程の間に排出させて、当該残留ガス等による燃焼不良等を抑制することができ、その結果、再始動性能の向上を図ることができる。
Further, in the restart control before stop, after the restart condition is satisfied immediately after the fuel stop (in the present embodiment, until time t2), after one stroke of the stroke of each
一方、上記停止前再始動制御が実行されずに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に示すタイムチャートと、図13〜図15に示すフロー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)。 On the other hand, the control operation at the time of restarting the engine that has entered the automatic stop state without executing the restart control before stop will be described based on the time chart shown in FIG. 12 and the flowcharts shown in FIGS. To do. 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7の停止位置に基づき、圧縮行程5C及び膨張行程気筒5A内の空気量を算出する(ステップS103)。つまり、上記ピストン7の停止位置から圧縮行程気筒5C及び膨張行程気筒5A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5Aも新気で満たされた状態にあり、かつ、エンジン自動停止期間中に圧縮行程気筒5C及び膨張行程気筒5A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44、45の出力信号に応じて検出されたピストン7の停止位置が、圧縮行程気筒5C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寄りにあるか否かが判定される(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5C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5C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7の停止位置に応じて予め設定された圧縮行程気筒5C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5C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5C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5C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7の停止位置に応じて予め設定された圧縮行程気筒5C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5C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5C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の時点t7(図13参照)に、当該気筒5Cに対して点火を行う(ステップS107:図13の符号E0)。そして、点火後の一定時間内にクランク角センサ44、45のエッジ、つまりクランク角信号の立ち上がり、又は立ち下がりが検出されたか否かを判定し、つまり、クランク軸6の逆転が生じているか否かを判定し(ステップS108)、NOと判定されて失火が生じてピストン7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5C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7が動いたことが確認されると、ピストン7の停止位置及び上記ステップS102で推定した筒内温度に基づいて、膨張行程気筒5A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5A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5A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7の停止位置に応じて予め設定された膨張行程気筒5A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5A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5A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
次いで、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5A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7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7を上死点へ近づけるように設定され、かつ、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, 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5Aへの燃料噴射とステップS121で算出された分割比とによって、膨張行程気筒5A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5A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t8(図13参照)で点火する(ステップS127:図13の符号E1)。このディレイ時間は、ピストン7の停止位置に応じて予め設定された膨張行程気筒5A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5A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5Cのピストン7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、燃料の気化時間考慮に入れ、圧縮行程気筒5C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回目の噴射量を合算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7の停止位置に応じて予め設定された圧縮行程気筒5C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5C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5C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5C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、燃焼は行なわれず、可燃空燃比よりもリッチなために圧縮自己着火も起こらず、この不燃燃料は、その後に排気通路37に設けられた図外の浄化触媒によって無害化される。
Note that the second fuel injection into the
上記のように圧縮行程気筒5Cにおいて2回目に噴射された燃料は燃焼しないので、図13に示すように、膨張行程気筒5Aでの最初の燃焼E1に続く次の燃焼は、吸気行程気筒5D、つまり、停止時に吸気行程にあった#4気筒5Dでの最初の燃焼E2となる。この吸気行程気筒5Dのピストン7が圧縮上死点を超えるためのエネルギーとしては、膨張行程気筒5Aにおける初回燃焼E1のエネルギーの一部が充てられ、当該膨張行程気筒5Aにおける初回燃焼E1のエネルギーは、圧縮行程気筒5Cが圧縮上死点を乗り越えるためと吸気行程気筒5Dが圧縮上死点を超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5Dが圧縮上死点を超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5D内の空気密度を推定し、その推定値から吸気行程気筒5D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、圧縮自己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、圧縮自己着火が起こると、その燃焼によって圧縮上死点に至る前にピストン7を下死点側に押し戻す力(ブレーキ)が発生し、その分だけ圧縮上死点を超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、上記ブレーキ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5D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5D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5D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、圧縮上死点を超えるための必要な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、上記ブレーキ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5Dにおいて、圧縮上死点まではその圧縮反力が小さくなって上死点を超え易くなり、上死点を過ぎた時点での燃焼E2による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 brake, the ignition timing is delayed after top dead center and ignited (step S144). By executing the control described above, in the
次に、オルタネータ43による発電を開始するとともに(ステップS145)、排気行程気筒5Bのピストン7が圧縮上死点(図13の時点t9)を迎えたか否かを判定する(ステップS146)。ここで、NOと判定されると、繰り返しステップS146を実行する一方、YESと判定されると、上記VVL制御の実行を開始して(ステップS147)、通常制御に移行する。
Next, power generation by the
このように、エンジン停止後の再始動制御では、再始動後に所定時間が経過した時点t9(等実施形態では3TDC経過時点)までの間、VVL制御を停止させることにより、エンジン停止後にシリンダ3やシリンダブロック4自体の熱により加熱された燃焼室8内及び排気通路37内の気体の還流を停止することができるので、当該自動停止時に排気の還流を実行する場合と比較して、圧縮上死点前の混合気の圧縮自己着火によるブレーキを抑制することができ、その結果、再始動性能を向上することができる。
As described above, in the restart control after the engine is stopped, the VVL control is stopped until the time t9 (3TDC elapsed time in the embodiment) after the predetermined time has elapsed after the restart. Since the recirculation of the gas in the
以上説明したように、上記実施形態によれば、エンジン自動停止条件の成立後、VVL制御(再開弁動作)の停止よりも早い時期(時点t4よりも前)に再始動条件が成立した場合に、再開弁動作を実行している状態を維持したまま、エンジンを再始動することができるので、エンジン自動停止条件及び再始動条件が成立する度に再開弁動作の停止又は実行を切り換える場合と比較して、当該再開弁動作の切り換え頻度を少なくすることができる。 As described above, according to the above embodiment, after the automatic engine stop condition is satisfied, when the restart condition is satisfied at an earlier time (before time t4) than when the VVL control (restart valve operation) is stopped. Since the engine can be restarted while maintaining the state where the restart valve operation is being executed, it is compared with the case where the stop or execution of the restart valve operation is switched each time the automatic engine stop condition and the restart condition are satisfied. Thus, the switching frequency of the restart valve operation can be reduced.
さらに、エンジン停止後に再始動条件が成立してから所定時間が経過するまでの間(時点t9までの間)、再開弁動作を停止することにより、エンジン停止時に吸気行程気筒5Dにあっては吸気系(吸気通路36)から新気を吸入することができるとともに燃焼室8内や排気通路37内の加熱された気体の還流を停止することができるので、当該自動停止時に排気の還流を実行する場合と比較して、圧縮上死点前の混合気の圧縮自己着火によるブレーキを抑制することができ、再始動性能を向上することができる。
Further, by stopping the restart valve operation until a predetermined time elapses after the restart condition is satisfied after the engine is stopped (until time t9), the
そして、上記実施形態では、上記のようにエンジン自動停止期間の途中(時点t4)まで再開弁動作を実行するようにしているので、この期間中においては各気筒5A〜5D内の掃気効率が低下するものの、燃料供給を停止させるときのエンジン回転数を通常運転時におけるアイドル回転数よりも高くしているので、燃料供給を停止するときにそのままエンジン回転数を維持する場合よりもピストン7の動作回数を多く実行することができ、掃気性能を補うことができる。
In the above embodiment, the restart valve operation is executed until the middle of the engine automatic stop period (time point t4) as described above, so that the scavenging efficiency in each of the
したがって、当実施形態によれば、排気還流の実行又は停止の切換頻度を可及的に低減しつつ再始動性能を向上することができる。 Therefore, according to the present embodiment, the restart performance can be improved while reducing the switching frequency of exhaust recirculation execution or stop as much as possible.
また、上記実施形態では、燃料カット条件の成立後の時点t2においてスロットル弁39を閉止する(図8のステップS11)ことにより、膨張行程気筒5A及び圧縮行程気筒5Cについてのエンジン停止前最後の吸気行程での吸気量を減少させるようにしている。
In the above embodiment, the
この実施形態によれば、各気筒5A〜5Cのそれぞれについて、エンジン停止前最後の吸気行程における吸気量が少なくなるものの、上記時点t4までは再開弁動作が実行されるので、圧縮行程気筒5Cの吸気量が少なく、この気筒5Cの圧縮抵抗が低くなる一方、膨張行程気筒5Aの吸気量が多く、この気筒5Aの圧縮抵抗が大きくなる。これにより、膨張行程気筒5Aではピストン停止位置が膨張行程気筒の中間より下死点に近くなり、圧縮行程気筒5Cではピストン停止位置が行程の中間より上死点側となるようなエンジン停止状態が得られる確率がより高くなる。
According to this embodiment, for each of the
ここで、再開弁動作の実行又は停止により吸気量を調整することができるのは、上記切換機構21により吸気行程中に排気弁16を開くようにしているので、当該吸気行程においては、吸気ポート13及び排気ポート14の双方を介して吸気を行うことができるためである。
Here, the reason why the intake air amount can be adjusted by executing or stopping the resumption valve operation is that the
また、上記実施形態では、図8の時点t1〜t2の間にスロットル弁39を開放するようにしているので、再開弁動作の実行に伴う掃気性能の低下を、当該スロットル弁39の開放によって補うことができる。
In the above embodiment, since the
さらに、上記実施形態では、上記時点t1〜時点t2までの間、つまり、燃料噴射停止直後に、再始動条件が成立した場合に、各気筒5A〜5Dの行程が1巡経過するのを待って(図12のステップS77)、燃料噴射を再開するようにしている。
Further, in the above embodiment, when the restart condition is satisfied from the time point t1 to the time point t2, that is, immediately after the fuel injection is stopped, the process waits for one cycle of the stroke of each
この実施形態によれば、燃料噴射直後に各気筒5A〜5D内に残留するガス等を1巡する行程の間に排出させて、当該残留ガス等による燃焼不良等を抑制することができ、その結果、再始動性能の向上を図ることができる。
According to this embodiment, immediately after fuel injection, the gas remaining in the
また、上記実施形態では、図5の示すように、吸気弁15を上死点手前から下死点よりも前の段階までの間で開弁させる(符号L1)一方、排気弁16を吸気行程の途中で開弁させるととも上記吸気弁15よりも遅く閉弁させる(再開弁動作)ようにしている(符号L2)。
Further, in the above embodiment, as shown in FIG. 5, the
この実施形態によれば、排気弁16の再開弁動作により、排気行程で排出された既燃ガスを内部EGRとして比較的大量に気筒内に導入することができる。これにより、充填効率を確保しつつ、気筒内に導入された新気を加温することができる結果、後続する圧縮行程での圧縮自己着火が確実になる。また、吸気行程において排気弁16を開く構成を採用しているので、排気弁16がピストン7と干渉しないタイミングで内部EGRを実現することができる。したがって、幾何学的な圧縮比を可及的に高めることが可能になる。
According to this embodiment, by the restart valve operation of the
1 エンジン本体
2 ECU
5A〜5D 気筒
18 カムシャフト(弁駆動手段の一例)
19 第1カム
20 第2カム
21 切換機構(弁駆動手段の一例)
39 スロットル弁(吸気流量制御部の一例)
52 VVL制御部(弁駆動制御部の一例)
1
5A-
19
39 Throttle valve (an example of intake flow control unit)
52 VVL control part (an example of a valve drive control part)
Claims (5)
排気弁を排気行程での開弁動作のほかに吸気行程で再度開弁させる再開弁動作により筒内への排気還流を可能にする弁駆動手段と、
この弁駆動手段による上記再開弁動作の実行又は停止を切換可能な弁駆動制御部とを備え、
上記エンジン自動停止条件が成立し、燃料供給を停止させるときのエンジン回転数を通常運転時におけるアイドル回転数よりも高くし、
上記弁駆動制御部は、上記再開弁動作を、燃料供給停止後のエンジン自動停止動作期間の途中で停止させるとともに、少なくともエンジン停止後であって上記再始動条件が成立した時点から所定時間が経過した後に再開させることを特徴とする4サイクルエンジンの始動装置。 When the predetermined engine automatic stop condition is satisfied, the fuel supply is stopped to stop the engine, and when the predetermined restart condition is satisfied after the fuel supply is stopped, combustion is performed at least in the cylinder in the expansion stroke when the engine is stopped. In a four-cycle engine starter configured to execute automatic stop control for restarting the engine by performing
Valve drive means for enabling exhaust gas recirculation into the cylinder by a resumption valve operation that opens the exhaust valve again in the intake stroke in addition to the valve opening operation in the exhaust stroke;
A valve drive control unit capable of switching execution or stop of the restart valve operation by the valve drive means,
When the engine automatic stop condition is satisfied and the fuel supply is stopped, the engine speed is set higher than the idle speed during normal operation
The valve drive control unit stops the restart valve operation in the middle of the engine automatic stop operation period after the fuel supply is stopped, and at least a predetermined time elapses after the restart condition is satisfied after the engine is stopped. A starter for a four-cycle engine, which is restarted after starting.
この吸気流量制御部は、エンジン停止時に膨張行程で停止する気筒及び圧縮行程で停止する気筒のそれぞれについて、少なくとも停止前最後の吸気行程における吸気量が少なくなるように吸気流量を低減させるとともに、
上記弁駆動制御部は、上記再開弁動作を、エンジン停止時に膨張行程で停止する気筒についてその停止前最後の吸気行程までは実行させ、エンジン停止時に圧縮行程で停止する気筒についてその停止前最後の吸気行程からは停止させることを特徴とする請求項1に記載の4サイクルエンジンの始動装置。 An intake air flow rate control unit for adjusting the intake air flow rate flowing into the cylinder;
The intake flow rate control unit reduces the intake flow rate so that the intake amount at least in the last intake stroke before the stop is reduced for each of the cylinder that stops in the expansion stroke and the cylinder that stops in the compression stroke when the engine is stopped.
The valve drive control unit executes the resumption valve operation until the last intake stroke before the stop for the cylinder that stops in the expansion stroke when the engine is stopped, and the last before the stop for the cylinder that stops in the compression stroke when the engine is stopped. The starter for a four-cycle engine according to claim 1, wherein the starting device is stopped from the intake stroke.
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