JP4577179B2 - Multi-cylinder engine starter - Google Patents

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Description

本発明は、多気筒エンジンの始動装置に関し、特にエンジンのアイドル運転状態等において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多気筒エンジンの始動装置に関する。   The present invention relates to a multi-cylinder engine starter, and in particular, automatically stops an engine when a predetermined automatic stop condition is satisfied in an engine idling state or the like, and then restarts when a predetermined restart condition is satisfied. The present invention relates to a starter for a multi-cylinder engine that is configured to be

近年、燃費低減およびCO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いる。 In recent years, in order to reduce fuel consumption and reduce CO 2 emissions, a restart condition has been established such that the engine is automatically stopped once during idling and the vehicle is then started by the driver. At the time, a technology for automatic engine stop control (so-called idle stop control) that automatically restarts the engine has been developed.

このアイドルストップ制御時における再始動の方式として、特許文献1、2に開示された先行技術のように、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、圧縮行程で停止した気筒(この明細書において「圧縮行程気筒」という)の混合気を点火して、一旦エンジンを逆転させ、次いで膨張行程で停止した気筒(この明細書において「膨張行程気筒」という)に燃料を噴射し、点火してエンジンを自動的に再始動させるように構成されたいわゆる逆転再始動方式のものが知られている。
特開2004−124753号公報 特開2005−90498号公報
As a restarting method at the time of this idle stop control, as in the prior art disclosed in Patent Documents 1 and 2, when the restarting condition of the engine in the automatic stop state is satisfied, the cylinder stopped in the compression stroke ( In this specification, an air-fuel mixture (referred to as “compression stroke cylinder”) is ignited, the engine is once reversed, and then fuel is injected into a cylinder stopped in the expansion stroke (referred to as “expansion stroke cylinder” in this specification). There is known a so-called reverse restart system that is configured to ignite and automatically restart the engine.
JP 2004-124753 A Japanese Patent Laid-Open No. 2005-90498

上述した逆転再始動方式を実効あるものとし、アイドルストップ制御を実用化するには、再始動後2回目の上死点を越えるだけの運動エネルギーを再始動制御時に確保することが不可欠である。この2回目の上死点をスムーズに乗り越えるためには、再始動時において、膨張行程気筒が逆転後、最初に着火された際により大きな運動エネルギーを出力することが好ましい。そして、膨張行程気筒の最初の燃焼で得られる出力を高めるためには、膨張行程気筒での燃焼エネルギーを高めることが望ましい。しかしながら、膨張行程気筒の筒内空気量を増やし過ぎると、圧縮行程気筒の筒内空気量が減少し、燃焼による逆転のエネルギーが低下するので、膨張行程気筒の筒内空気を充分圧縮することができなくなる。他方、圧縮行程気筒での逆転のための燃焼エネルギーを増大させ過ぎると、エンジンのクランクシャフトが逆回転し過ぎて、下死点を越えてしまい、膨張行程気筒が上死点を越えてしまうおそれがある。従って、圧縮行程気筒での逆転のための燃焼エネルギーが増大し過ぎないようにする必要があり、そのために膨張行程気筒の筒内空気の圧縮ストロークが制限される(すなわち、膨張行程気筒は、逆転時において上死点まで筒内空気を圧縮することができない)のである。この結果、膨張行程気筒に多くの空気を充填させ、圧縮行程気筒の燃焼によるエンジンの逆転によってより強く圧縮することには限界があり、始動性に問題を残していた。   In order to make the above-described reverse restart system effective and to put the idle stop control into practical use, it is essential to secure at the restart control a kinetic energy sufficient to exceed the second top dead center after the restart. In order to overcome this second top dead center smoothly, it is preferable to output a larger kinetic energy when the expansion stroke cylinder is first ignited after reversing at the time of restart. In order to increase the output obtained by the first combustion in the expansion stroke cylinder, it is desirable to increase the combustion energy in the expansion stroke cylinder. However, if the in-cylinder air amount in the expansion stroke cylinder is increased too much, the in-cylinder air amount in the compression stroke cylinder decreases and the reverse energy due to combustion decreases, so that the in-cylinder air in the expansion stroke cylinder can be sufficiently compressed. become unable. On the other hand, if the combustion energy for reversing in the compression stroke cylinder is increased too much, the crankshaft of the engine may rotate backward, exceeding the bottom dead center, and the expansion stroke cylinder may exceed the top dead center. There is. Therefore, it is necessary to prevent the combustion energy for the reverse rotation in the compression stroke cylinder from increasing excessively, and therefore, the compression stroke of the in-cylinder air of the expansion stroke cylinder is limited (that is, the expansion stroke cylinder is reverse rotation). In-cylinder air cannot be compressed to the top dead center at the time). As a result, there is a limit in filling the expansion stroke cylinder with a large amount of air and performing stronger compression by reversing the engine due to combustion in the compression stroke cylinder, leaving a problem in startability.

本発明は前記の事情に鑑み、再始動時における膨張行程気筒の燃焼のエネルギーを増大させ、もってエンジンの始動性を向上させることのできる多気筒エンジンの始動装置を提供することを課題としている。   In view of the above circumstances, an object of the present invention is to provide a starter for a multi-cylinder engine that can increase the combustion energy of an expansion stroke cylinder at the time of restart and thereby improve the startability of the engine.

上記課題を解決するために本発明は、多気筒エンジンの再始動条件が成立したときに、圧縮行程気筒を燃焼させ、所定クランク角度だけ逆転させた後、膨張行程気筒を燃焼させて前記多気筒エンジンを再始動させる多気筒エンジンの始動装置において、各気筒のピストン位置を検出するピストン位置検出手段と、各気筒の燃焼速度を制御する燃焼速度制御手段とを備え、前記燃焼速度制御手段は、気筒毎に複数個配置された点火プラグと、この点火プラグを選択的に点火制御可能な点火制御部とを含み、前記点火プラグは、各気筒の中央部と周縁部とに配設されており、前記点火制御部は、再始動時の圧縮行程気筒における初回燃焼時には、一部の点火プラグのみを点火させ、再始動時の膨張行程気筒における初回燃焼時には、中央部と周縁部の点火プラグを同時点火させるように制御するを特徴とする多気筒エンジンの始動装置である。この態様では、再始動条件が成立し、再始動制御が始まった際、まず、圧縮行程気筒の混合気が点火され、所定クランク角度逆転される。この過程では、膨張行程気筒のピストンは上死点側に移動し、圧縮行程気筒からの運動エネルギーによって、燃焼室内が圧縮される。但し、この逆転動作では、膨張行程気筒は上死点までは至らず、制約されたピストンストロークで混合気が点火されることになる。この点火によって膨張行程気筒のピストンは、混合気の燃焼エネルギーによってエンジンを正転させるのであるが、この燃焼エネルギーが燃焼速度制御手段によって急速に促進される結果、ピストンストロークが制約された条件下であっても、筒内圧力を急上昇させ、大きな運動エネルギーを出力することが可能になる。 In order to solve the above-described problems, the present invention provides a method for combusting a compression stroke cylinder when the restart condition of a multi-cylinder engine is satisfied, reversing the crank stroke by a predetermined crank angle, and then combusting an expansion stroke cylinder. In a multi-cylinder engine starter that restarts an engine, the apparatus includes a piston position detection unit that detects a piston position of each cylinder, and a combustion rate control unit that controls a combustion rate of each cylinder, wherein the combustion rate control unit includes: A plurality of spark plugs are provided for each cylinder, and an ignition control unit capable of selectively controlling the spark plugs. The spark plugs are disposed at the center and the periphery of each cylinder. The ignition control unit ignites only some spark plugs at the time of initial combustion in the compression stroke cylinder at the time of restart, and at the center portion and the periphery at the time of initial combustion in the expansion stroke cylinder at the time of restart. A startup device for a multi-cylinder engine, characterized in controls to simultaneously ignite the spark plug. In this aspect, when the restart condition is satisfied and the restart control is started, first, the air-fuel mixture in the compression stroke cylinder is ignited and the predetermined crank angle is reversed. In this process, the piston of the expansion stroke cylinder moves to the top dead center side, and the combustion chamber is compressed by the kinetic energy from the compression stroke cylinder. However, in this reverse rotation operation, the expansion stroke cylinder does not reach top dead center, and the air-fuel mixture is ignited with a restricted piston stroke. This ignition causes the piston of the expansion stroke cylinder to normally rotate the engine by the combustion energy of the air-fuel mixture. This combustion energy is rapidly accelerated by the combustion speed control means, so that the piston stroke is limited under the restricted conditions. Even in such a case, the in-cylinder pressure can be rapidly increased to output a large kinetic energy.

前記燃焼速度制御手段は、気筒毎に複数個配置された点火プラグと、この点火プラグを選択的に点火制御可能な点火制御部とを含み、前記点火プラグは、各気筒の中央部と周縁部とに配設されており、前記点火制御部は、再始動時の圧縮行程気筒における初回燃焼時には、一部の点火プラグのみを点火させ、再始動時の膨張行程気筒における初回燃焼時には、中央部と周縁部の点火プラグを同時点火させるように制御するものであるため、再始動時における圧縮行程気筒での初回燃焼時には、緩慢燃焼によって、大きな運動エネルギーを圧縮行程気筒から取り出し、膨張行程気筒のピストンストロークを制約された範囲内で大きくすることができるとともに、膨張行程気筒においては、制約されたピストンストロークにおいて急速燃焼による大きな運動エネルギーを出力することが可能になる。 The combustion speed control means includes a plurality of spark plugs arranged for each cylinder , and an ignition control unit capable of selectively controlling the ignition plug, and the spark plug includes a center portion and a peripheral portion of each cylinder. The ignition control unit ignites only some spark plugs at the time of initial combustion in the compression stroke cylinder at the time of restart, and at the center portion at the time of initial combustion in the expansion stroke cylinder at the time of restart. And the peripheral spark plug are simultaneously ignited, so at the time of initial combustion in the compression stroke cylinder at the time of restart, large kinetic energy is extracted from the compression stroke cylinder by slow combustion, and the expansion stroke cylinder The piston stroke can be increased within a limited range, and in the expansion stroke cylinder, due to rapid combustion in the limited piston stroke. It is possible to output a deal of kinetic energy.

本発明の別の態様は、多気筒エンジンの再始動条件が成立したときに、圧縮行程気筒を燃焼させ、所定クランク角度だけ逆転させた後、膨張行程気筒を燃焼させて前記多気筒エンジンを再始動させる多気筒エンジンの始動装置において、各気筒のピストン位置を検出するピストン位置検出手段と、各気筒の燃焼速度を制御する燃焼速度制御手段とを備え、前記燃焼速度制御手段は、筒内に燃料を噴射する燃料噴射弁を含む燃料供給システムと、燃料供給システムによる燃料噴射弁の燃料噴射時期および燃料噴射量を制御する燃料噴射制御部と、点火プラグの点火タイミングを制御する点火制御部とを備え、再始動時における膨張行程気筒の初回燃焼時の燃料噴射から点火時期までの時間間隔を、再始動時における圧縮行程気筒の初回燃焼時の燃料噴射から点火時期までの時間間隔に対して短くするものである。この態様においても、点火タイミングによって圧縮行程気筒では緩慢燃焼を図り、膨張行程気筒では、急速燃焼を図ることが可能になる。従って、両気筒からの運動エネルギーをそれぞれ高めることが可能になる。 According to another aspect of the present invention, when the restart condition of the multi-cylinder engine is satisfied, the compression stroke cylinder is combusted and reversely rotated by a predetermined crank angle, and then the expansion stroke cylinder is combusted to restart the multi-cylinder engine. In a starter for a multi-cylinder engine to be started, a piston position detecting means for detecting a piston position of each cylinder and a combustion speed control means for controlling the combustion speed of each cylinder are provided, and the combustion speed control means is provided in a cylinder. A fuel supply system including a fuel injection valve that injects fuel; a fuel injection control unit that controls a fuel injection timing and a fuel injection amount of the fuel injection valve by the fuel supply system; and an ignition control unit that controls the ignition timing of the spark plug; the provided, the time interval between the ignition timing from the fuel injection during the first combustion in the expansion-stroke cylinder at the time of the restart, the first time the combustion of the compression stroke cylinder at the time of restart It is intended to shorten to the time interval from the fuel injection to the ignition timing. Also in this aspect, it is possible to achieve slow combustion in the compression stroke cylinder and rapid combustion in the expansion stroke cylinder according to the ignition timing. Accordingly, the kinetic energy from both cylinders can be increased.

好ましい態様において、再始動時における膨張行程気筒の初回燃焼時での前記時間間隔は、噴射された燃料が誘起する筒内の乱れが残存する所定時間である。この態様では、膨張行程気筒の再始動時における初回燃焼時に、燃料噴射によって乱れが生じ、且つこの乱れが残存している間に点火プラグが混合気を点火するので、より一層燃焼速度が促進され、急速燃焼を実現することが可能になる。前記所定時間は、燃料等によって実験で定めることができ、例えば、一般的なガソリンエンジンでは、0.03秒程度に設定することが可能である。   In a preferred embodiment, the time interval at the time of initial combustion of the expansion stroke cylinder at the time of restart is a predetermined time during which the in-cylinder turbulence induced by the injected fuel remains. In this aspect, during the initial combustion at the time of restart of the expansion stroke cylinder, a disturbance is caused by the fuel injection, and the spark plug ignites the air-fuel mixture while the disturbance remains, so the combustion speed is further promoted. It becomes possible to realize rapid combustion. The predetermined time can be determined experimentally by fuel or the like. For example, in a general gasoline engine, it can be set to about 0.03 seconds.

以上説明したように、本発明によれば、再始動時において、膨張行程気筒を急速燃焼させることにより高い運動エネルギーを出力させることができるので、再始動時における膨張行程気筒の燃焼のエネルギーを増大させ、もってエンジンの始動性を向上させることができるという顕著な効果を奏する。   As described above, according to the present invention, high kinetic energy can be output by rapidly burning the expansion stroke cylinder at the time of restart, so that the combustion energy of the expansion stroke cylinder at the time of restart is increased. As a result, the engine startability can be improved.

図1および図2は本発明に係る4サイクル火花点火式エンジン1の概略構成を示している。また、図3は、同エンジン1の要部を拡大したものであり、(A)は図1の部分拡大図、(B)は、燃焼室の底面図である。図4は同エンジン1の燃焼室の底面図であり、(A)(B)は部分点火の例、(C)は全ての点火プラグ15が同時に点火した例を示すものである。   1 and 2 show a schematic configuration of a four-cycle spark ignition engine 1 according to the present invention. 3 is an enlarged view of a main part of the engine 1. FIG. 3A is a partially enlarged view of FIG. 1, and FIG. 3B is a bottom view of the combustion chamber. 4A and 4B are bottom views of the combustion chamber of the engine 1. FIGS. 4A and 4B show examples of partial ignition, and FIG. 4C shows an example in which all the spark plugs 15 are ignited simultaneously.

各図を参照して、このエンジン1は、シリンダヘッド10およびシリンダブロック11を有しており、ECU2によって制御される構成になっている。前記エンジン1には、四つの気筒(第1気筒12A、第2気筒12B、第3気筒12Cおよび第4気筒12D)が設けられるとともに、各気筒12A〜12Dの内部には、クランクシャフト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。   With reference to the drawings, the engine 1 has a cylinder head 10 and a cylinder block 11 and is configured to be controlled by the ECU 2. The engine 1 is provided with four cylinders (a first cylinder 12A, a second cylinder 12B, a third cylinder 12C, and a fourth cylinder 12D), and is connected to the crankshaft 3 inside each cylinder 12A to 12D. By inserting the inserted piston 13, a combustion chamber 14 is formed above the piston 13.

前記各気筒12A〜12Dの燃焼室14には、プラグ先端が燃焼室14内に臨むように複数の点火プラグ15A〜15Cが設置されている。各点火プラグ15A〜15Cには、これに電気火花を発生させるための点火装置27が付設されている。複数(図示の例では3個)の点火プラグ15A〜15Cのうち、点火プラグ15Aは、燃焼室14の中央部に配置されており、残余の点火プラグ15B、15Cは、クランクシャフト3の長手方向に沿って燃焼室14の周縁部側に配設されている(図示の例では、エンジン1の前側を点火プラグ15B、後ろ側を点火プラグ15Cとしている)。   A plurality of spark plugs 15 </ b> A to 15 </ b> C are installed in the combustion chamber 14 of each of the cylinders 12 </ b> A to 12 </ b> D so that the plug tip faces the combustion chamber 14. Each of the spark plugs 15A to 15C is provided with an ignition device 27 for generating an electric spark. Of the plurality (three in the illustrated example) of spark plugs 15 </ b> A to 15 </ b> C, the spark plug 15 </ b> A is disposed at the center of the combustion chamber 14, and the remaining spark plugs 15 </ b> B and 15 </ b> C are in the longitudinal direction of the crankshaft 3. (In the illustrated example, the front side of the engine 1 is a spark plug 15B and the rear side is a spark plug 15C).

また、エンジン1には、前記燃焼室14の側方に配置され、燃焼室14内に燃料を直接噴射する燃料噴射弁16aを備えた燃料供給システム16が設けられている。燃料供給システム16には、図略の電動高圧ポンプが設けられており、この電動高圧ポンプから吐出された燃料タンクの燃料が分配管を介して燃料噴射弁16aに噴射されるように構成されている。電動高圧ポンプは、ECU2によって、エンジン1の運転状態に応じ、例えば3MPaから13MPaまでの範囲で燃圧を調整可能に構成されている。なお、燃料供給システムについては、例えば本件出願人が先に提案している特開2002−242738号公報に開示されているものと同等のものを適用可能であるので、その詳細については説明を省略する。   Further, the engine 1 is provided with a fuel supply system 16 that is disposed on the side of the combustion chamber 14 and includes a fuel injection valve 16 a that directly injects fuel into the combustion chamber 14. The fuel supply system 16 is provided with an electric high-pressure pump (not shown). The fuel in the fuel tank discharged from the electric high-pressure pump is injected into the fuel injection valve 16a through a distribution pipe. Yes. The electric high-pressure pump is configured so that the fuel pressure can be adjusted by the ECU 2 according to the operating state of the engine 1, for example, in a range from 3 MPa to 13 MPa. As the fuel supply system, for example, an equivalent one disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2002-242738 previously proposed by the applicant of the present application can be applied. To do.

燃料噴射弁16aは、図外のニードル弁およびソレノイドを内蔵し、前記ECU2の燃料噴射制御部41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前記点火プラグ15A〜15Cの電極付近に向けて噴射するように構成されている。本実施形態において、燃料噴射弁16aは、複数の噴口を有するマルチホール型インジェクタで構成されている。各燃料噴射弁16aは、その燃圧を制御可能な燃料供給システム16に接続されている。そして、ECU2により、燃料供給システム16が制御されることによって、各燃料噴射弁16aは、所期のタイミング並びに燃圧で燃料を噴射するように構成されている。なお、マルチホール型インジェクタについては、例えば本件出願人が先に提案している特開2005−98121号公報に開示されているものと同等のものを採用可能であるので、その詳細については説明を省略する。   The fuel injection valve 16a incorporates a needle valve and a solenoid (not shown), and is driven and opened for a time corresponding to the pulse width of the pulse signal input from the fuel injection control unit 41 of the ECU 2. The valve opening time The fuel according to the amount is injected toward the vicinity of the electrodes of the spark plugs 15A to 15C. In the present embodiment, the fuel injection valve 16a is constituted by a multi-hole injector having a plurality of injection holes. Each fuel injection valve 16a is connected to a fuel supply system 16 capable of controlling its fuel pressure. Then, the fuel supply system 16 is controlled by the ECU 2, whereby each fuel injection valve 16a is configured to inject fuel at a predetermined timing and fuel pressure. As the multi-hole type injector, for example, an equivalent one disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2005-98121 previously proposed by the present applicant can be adopted. Omitted.

前記各気筒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。前記吸気弁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。   An intake port 17 and an exhaust port 18 that open toward the combustion chamber 14 are provided above the combustion chamber 14 of each of the cylinders 12A to 12D, and an intake valve 19 and an exhaust valve 20 are connected to the ports 17 and 18, respectively. Are equipped. The intake valve 19 and the exhaust valve 20 are driven by a valve mechanism having a camshaft or the like (not shown) so that each cylinder 12A to 12D performs a combustion cycle with a predetermined phase difference. The opening / closing timings of the 12D intake / exhaust valves 19 and 20 are set.

前記吸気ポート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。前記吸気ポート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が配設されている。このスロットル弁23の上流側には、吸気流量を検出するエアフローセンサ25、吸気の温度を検知する吸気温センサ29、大気の空気密度を検出するための大気圧センサSW1が設けられ、スロットル弁23の下流側には吸気圧力(負圧)を検出する吸気圧センサ26が設けられている。   An intake passage 21 and an exhaust passage 22 are connected to the intake port 17 and the exhaust port 18. As shown in FIG. 2, the downstream side of the intake passage 21 close to the intake port 17 is an independent branch intake passage 21a corresponding to each of the cylinders 12A to 12D. The upstream ends of the branch intake passages 21a are respectively It communicates with the surge tank 21b. A common intake passage 21c is provided upstream of the surge tank 21b, and a throttle valve 23 driven by an actuator 24 is provided in the common intake passage 21c. An upstream side of the throttle valve 23 is provided with an air flow sensor 25 for detecting the intake air flow rate, an intake air temperature sensor 29 for detecting the temperature of the intake air, and an atmospheric pressure sensor SW1 for detecting the air density in the atmosphere. An intake pressure sensor 26 for detecting intake pressure (negative pressure) is provided on the downstream side.

一方、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、排気を浄化するための触媒37が配設されている。この触媒37は、例えば、排気の空燃比状態が理論空燃比近傍にあるときにHC、COおよびNOxの浄化率が極めて高い、いわゆる三元触媒であり、これは排気中の酸素濃度が比較的高い酸素過剰雰囲気でこれを吸蔵する酸素吸蔵能を有し、酸素濃度の比較的低いときには吸蔵している酸素を放出して、HC、CO等と反応させるものである。なお、触媒37は、三元触媒に限らず、前記のような酸素吸蔵能を有するものであれば良く、例えば酸素過剰雰囲気でもNOxを浄化可能な、いわゆるリーンNOx触媒であってもよい。   On the other hand, a catalyst 37 for purifying the exhaust is disposed downstream of the collection portion of the exhaust passage 22 where exhaust from each of the cylinders 12A to 12D collects. This catalyst 37 is, for example, a so-called three-way catalyst in which the purification rate of HC, CO and NOx is extremely high when the air-fuel ratio state of the exhaust is in the vicinity of the theoretical air-fuel ratio, and this is a relatively high oxygen concentration in the exhaust. It has an oxygen storage capacity for storing it in a high oxygen excess atmosphere. When the oxygen concentration is relatively low, the stored oxygen is released and reacted with HC, CO and the like. The catalyst 37 is not limited to a three-way catalyst, and may be any catalyst as long as it has an oxygen storage capacity as described above. For example, the catalyst 37 may be a so-called lean NOx catalyst that can purify NOx even in an oxygen-excess atmosphere.

また、前記エンジン1には、タイミングベルト等によりクランクシャフト3に連結されたオルタネータ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発電量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に入力される前記ECU2からの制御信号に基づき、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発電量の制御が実行されるように構成されている。   The engine 1 is also provided with an alternator 28 connected to the crankshaft 3 by a timing belt or the like. The alternator 28 includes a regulator circuit 28a for adjusting the amount of power generation by controlling the current of a field coil (not shown) and adjusting the output voltage, and the control signal from the ECU 2 input to the regulator circuit 28a. Based on the above, control of the amount of power generation corresponding to the electric load of the vehicle, the voltage of the on-vehicle battery, and the like is executed.

さらに、エンジン1には、クランクシャフト3の回転角を検出する2つのクランク角度センサ30、31が設けられ、一方のクランク角度センサ30から出力される検出信号に基づいてエンジン回転速度Neが検出されるとともに、後述するように前記両クランク角度センサ30、31から出力される位相のずれた検出信号に基づいてクランクシャフト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 1 is provided with two crank angle sensors 30 and 31 for detecting the rotation angle of the crankshaft 3, and the engine rotation speed Ne is detected based on a detection signal output from one crank angle sensor 30. In addition, as will be described later, the rotation direction and the rotation angle of the crankshaft 3 are detected based on detection signals out of phase output from the crank angle sensors 30 and 31.

さらに、エンジン1には、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1の冷却水温度を検出する水温センサ33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34が設けられている。   Further, the engine 1 is provided with a cam angle sensor 32 that detects a specific rotational position for cylinder identification provided on the camshaft, and a water temperature sensor 33 that detects the cooling water temperature of the engine 1. Is provided with an accelerator opening sensor 34 for detecting the accelerator opening corresponding to the accelerator operation amount of the driver.

ECU2は、エンジン1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。本実施形態のECU2は、予め設定されたエンジン1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)して自動的にエンジン1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1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 ECU 2 is a control unit that comprehensively controls the operation of the engine 1. The ECU 2 according to the present embodiment automatically stops the engine 1 by stopping fuel injection to each cylinder 12A to 12D at a predetermined timing (fuel cut) when a preset automatic stop condition of the engine 1 is satisfied. In addition, the engine 1 is configured to perform control (idle stop control) that automatically restarts the engine 1 when a restart condition is satisfied, for example, when the driver performs an accelerator operation. Hereinafter, in the description of the ECU 2, the portion related to the idle stop control will be mainly described.

ECU2には、エアフローセンサ25、吸気圧センサ26、吸気温センサ29、クランク角度センサ30、31、カム角センサ32、水温センサ33、アクセル開度センサ34、および大気圧センサSW1からの各検知信号が入力されるとともに、燃料供給システム16(燃料噴射弁16a)、スロットル弁23のアクチュエータ24、点火装置27およびオルタネータ28のレギュレータ回路28aのそれぞれに各駆動信号を出力する。ECU2は、燃料噴射制御部41、点火制御部42、吸気流量制御部43、発電量制御部44、ピストン位置検出部45、筒内温度推定部46、および空気密度推定部47を機能的に含んでいる。   The ECU 2 includes detection signals from an air flow sensor 25, an intake pressure sensor 26, an intake temperature sensor 29, crank angle sensors 30, 31, a cam angle sensor 32, a water temperature sensor 33, an accelerator opening sensor 34, and an atmospheric pressure sensor SW1. Are input to the fuel supply system 16 (fuel injection valve 16a), the actuator 24 of the throttle valve 23, the ignition device 27, and the regulator circuit 28a of the alternator 28, respectively. The ECU 2 functionally includes a fuel injection control unit 41, an ignition control unit 42, an intake flow rate control unit 43, a power generation amount control unit 44, a piston position detection unit 45, an in-cylinder temperature estimation unit 46, and an air density estimation unit 47. It is out.

燃料噴射制御部41は、燃料噴射タイミングと、各噴射における燃料噴射量と、燃圧とを設定して、その信号を燃料供給システム16に出力する燃料噴射制御手段である。特に本実施形態では、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。燃料噴射制御部41は、その分割噴射タイミングの設定や、燃料配分の設定も行う。   The fuel injection control unit 41 is a fuel injection control unit that sets fuel injection timing, a fuel injection amount in each injection, and a fuel pressure, and outputs a signal to the fuel supply system 16. In particular, in the present embodiment, as will be described later, fuel for the first combustion in the expansion stroke cylinder at the time of restart is supplied by split injection. The fuel injection control unit 41 also performs setting of the divided injection timing and fuel distribution.

点火制御部42は、各気筒12A〜12Dに対して適切な点火タイミングを設定し、各点火装置27に点火信号を出力する。本実施形態においては、各気筒12A〜12Dの各点火プラグ15A〜15Cを選択的に点火させることができるように構成されており、図4(A)に示すように、燃焼室14の中央部に配置された点火プラグ15Aのみ、或いは図4(B)に示すように、燃焼室14の周縁部に配置された点火プラグ15B、15Cの何れか一方(図示の例では、点火プラグ15B)のみを点火させる部分点火や、図4(C)に示すように、複数の点火プラグ15A〜15Cを選択的に点火させる同時点火、さらには、複数の点火プラグ15A〜15Cを経時的に点火させる経時点火が可能になっている。   The ignition control unit 42 sets an appropriate ignition timing for each of the cylinders 12 </ b> A to 12 </ b> D and outputs an ignition signal to each ignition device 27. In the present embodiment, the spark plugs 15A to 15C of the cylinders 12A to 12D are configured to be selectively ignited, and as shown in FIG. 4A, or only one of the spark plugs 15B and 15C (in the illustrated example, the spark plug 15B) disposed at the peripheral edge of the combustion chamber 14, as shown in FIG. 4B. As shown in FIG. 4 (C), simultaneous ignition for selectively igniting the plurality of spark plugs 15A to 15C, and time for igniting the plurality of spark plugs 15A to 15C over time, as shown in FIG. Ignition is possible.

吸気流量制御部43は、各気筒12A〜12D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23の開度信号をアクチュエータ24に出力する。特に本実施形態では、後述するようにエンジン1の自動停止時にスロットル弁23の開度を調節して、ピストン13が再始動に適した適正停止範囲に停止するような制御を行っている。吸気流量制御部43は、その際のスロットル弁23の開度調節も行う。   The intake flow rate control unit 43 sets an appropriate intake flow rate for each of the cylinders 12 </ b> A to 12 </ b> D, and outputs an opening degree signal of the throttle valve 23 corresponding to the intake flow rate to the actuator 24. In particular, in this embodiment, as will be described later, the opening degree of the throttle valve 23 is adjusted when the engine 1 is automatically stopped, and control is performed so that the piston 13 stops in an appropriate stop range suitable for restart. The intake flow rate control unit 43 also adjusts the opening of the throttle valve 23 at that time.

発電量制御部44は、オルタネータ28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28aに出力する。特に本実施形態では、後述するようにエンジン1の自動停止時にオルタネータ28の発電量を調節することによってクランクシャフト3の負荷を変化させ、ピストン13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。その際、発電量制御部44は、オルタネータ28の発電量の調節も行う。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1の負荷を増大させ、吹上がり(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 amount control unit 44 sets an appropriate power generation amount of the alternator 28 and outputs the drive signal to the regulator circuit 28a. In particular, in this embodiment, as will be described later, the load on the crankshaft 3 is changed by adjusting the power generation amount of the alternator 28 when the engine 1 is automatically stopped, and the piston 13 is stopped in an appropriate range suitable for restart. Control is in progress. At that time, the power generation amount control unit 44 also adjusts the power generation amount of the alternator 28. Further, at the time of restart, control is performed to increase the load of the engine 1 by generating more power than usual and to prevent the engine from blowing up (an increase in engine speed that is more rapid than necessary).

ピストン位置検出部45は、クランク角度センサ30、31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度(°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本明細書においてもピストン位置をクランク角度で表す。本実施形態では、後述するように膨張行程気筒およ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の燃焼制御を行っている。   The piston position detector 45 detects the piston position based on the detection signals of the crank angle sensors 30 and 31. Since the piston position and the crank angle (° CA) have a one-to-one correspondence, the piston position is represented by the crank angle in this specification as is generally done. In this embodiment, as will be described later, the in-cylinder air amount is calculated based on the piston positions during the automatic stop of the expansion stroke cylinder and the compression stroke cylinder, and the combustion control of each cylinder at the time of restart is performed accordingly. Yes.

筒内温度推定部46は、水温センサ33によって検知されるエンジン1水温や、吸気温センサ29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12A〜12Dの気筒内の空気温度を推定する筒内温度推定手段である。特に本実施形態では、後述するように、エンジン1の再始動に際してエンジン1の停止時間を考慮した筒内温度推定を行い、その推定値に基づいた燃焼制御を行っている。   The in-cylinder temperature estimator 46 uses a map obtained by experiments in advance based on the engine 1 water temperature detected by the water temperature sensor 33, the intake air temperature detected by the intake air temperature sensor 29, and the like. In-cylinder temperature estimation means for estimating the air temperature in the cylinders 12A to 12D. In particular, in the present embodiment, as will be described later, in-cylinder temperature estimation is performed in consideration of the stop time of the engine 1 when the engine 1 is restarted, and combustion control is performed based on the estimated value.

空気密度推定部47は、前記吸気温センサ29と大気圧センサSW1の出力から大気の空気密度を推定し、エンジン1の自動制御の際に燃料噴射タイミングのパラメータを出力するためのものである。   The air density estimation unit 47 estimates the air density of the atmosphere from the outputs of the intake air temperature sensor 29 and the atmospheric pressure sensor SW1, and outputs a fuel injection timing parameter when the engine 1 is automatically controlled.

以上のような構成のECU2によってアイドルストップ制御を行うにあたり、エンジン1の再始動時には、最初に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13を押し下げてクランクシャフト3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13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ることにより、クランクシャフト3に正転方向の駆動トルクを与えてエンジン1を再始動させるように構成されている。   In performing the idle stop control by the ECU 2 having the above-described configuration, when the engine 1 is restarted, the combustion is first performed in the compression stroke cylinder, so that the piston 13 is pushed down to slightly reverse the crankshaft 3. As a result, the piston 13 of the expansion stroke cylinder is once raised (closed to top dead center), and the air-fuel mixture (which becomes the air-fuel mixture after fuel injection) is compressed and ignited and burned. Accordingly, the engine 1 is restarted by applying a driving torque in the forward rotation direction to the crankshaft 3.

前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するだけでエンジン1を適正に再始動させるためには、前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(本実施形態では圧縮行程気筒および吸気行程気筒)がその圧縮反力に打ち勝って上死点を越えるようにしなければならない。従って、膨張行程気筒内に充分な空気量を確保し、さらには、急速燃焼を実現して熱エネルギーから運動エネルギーへの変換を迅速化させる必要がある。   In order to properly restart the engine 1 simply by igniting the fuel injected into a specific cylinder without using a restart motor or the like as described above, the air-fuel mixture in the expansion stroke cylinder is burned. By sufficiently securing the combustion energy obtained in this way, the cylinder that reaches the compression top dead center (in this embodiment, the compression stroke cylinder and the intake stroke cylinder) overcomes the compression reaction force, and the top dead center is reached. It must be exceeded. Therefore, it is necessary to secure a sufficient amount of air in the expansion stroke cylinder, and to realize rapid combustion to speed up the conversion from thermal energy to kinetic energy.

図5(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13が互いに逆方向に作動する。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、前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、再始動時の初回燃焼でクランクシャフト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。   As shown in FIGS. 5A and 5B, since the phases of the compression stroke cylinder and the expansion stroke cylinder are shifted by 180 ° CA, the pistons 13 operate in opposite directions. If the piston 13 of the expansion stroke cylinder is positioned on the bottom dead center side of the stroke center, the amount of air in the cylinder increases and sufficient combustion energy is obtained. However, when the piston 13 of the expansion stroke cylinder is extremely positioned on the bottom dead center side, the amount of air in the compression stroke cylinder becomes too small, and the crankshaft 3 is reversed in the initial combustion at the time of restart. Insufficient combustion energy can be obtained.

これに対して、前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度が90°CAとなる位置よりもやや下死点側の所定範囲R、例えば圧縮上死点後のクランク角度が100〜120°CAとなる範囲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前記初回の燃焼によりクランクシャフト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、クランクシャフト3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1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 lower than the position where the crank angle after the compression top dead center is 90 ° CA, that is, the crank angle after the compression top dead center, for example, the crank angle after the compression top dead center. If the piston 13 can be stopped within a range R in which the angle becomes 100 to 120 ° CA, a predetermined amount of air is secured in the compression stroke cylinder, and the crankshaft 3 can be slightly reversed by the initial combustion. Combustion energy can be obtained. In addition, by securing a large amount of air in the expansion stroke cylinder, it is possible to generate sufficient combustion energy for normal rotation of the crankshaft 3 to reliably restart the engine 1 (hereinafter referred to as “this”). The range R is set as the appropriate stop range R).

そこで、ピストン13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。   Therefore, the ECU 2 performs the following control to stop the piston 13 within the proper stop range R.

図6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、エンジン回転速度Ne、ブースト圧Bt(吸気圧力)およびスロットル弁23の開度Kを示す。また図7は、図6の時点t1付近以降の拡大図であり、図6に加えてクランク角度CAおよび各気筒の行程推移チャートを示す。以下、説明を簡潔にするため、第1気筒12Aが膨張行程気筒、第2気筒12Bが排気行程気筒、第3気筒12Cが圧縮行程気筒、第4気筒12Dが吸気行程気筒であるものとする。   FIG. 6 is a time chart when the engine is automatically stopped by this control, and shows the engine speed Ne, the boost pressure Bt (intake pressure), and the opening degree K of the throttle valve 23. FIG. 7 is an enlarged view after the vicinity of time t1 in FIG. 6 and shows a crank angle CA and a stroke transition chart of each cylinder in addition to FIG. Hereinafter, for the sake of brevity, it is assumed that the first cylinder 12A is an expansion stroke cylinder, the second cylinder 12B is an exhaust stroke cylinder, the third cylinder 12C is a compression stroke cylinder, and the fourth cylinder 12D is an intake stroke cylinder.

図8は、ピストン停止位置の検出制御動作を示すフローチャート、図9は、クランク角度信号の出力信号を示す説明図、図10は、エンジン自動停止からの経過時間と筒内温度推定値との関係を示すグラフである。   FIG. 8 is a flowchart showing the piston stop position detection control operation, FIG. 9 is an explanatory diagram showing the output signal of the crank angle signal, and FIG. 10 is the relationship between the elapsed time from the engine automatic stop and the estimated cylinder temperature. It is a graph which shows.

ECU2は、エンジン1の自動停止条件が成立した時点t0において、フラグがONの場合、エンジン1の目標速度を、エンジン1を自動停止させない時の通常のアイドル回転速度(以下、通常のアイドル回転速度という)よりも高い値、例えば通常の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1では前記目標速度(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23の開度Kを調節する。   When the flag is ON at the time point t0 when the automatic stop condition of the engine 1 is satisfied, the ECU 2 sets the target speed of the engine 1 to a normal idle speed when the engine 1 is not automatically stopped (hereinafter referred to as a normal idle speed). For example, in the engine 1 in which the normal idle speed is set to 650 rpm (the automatic transmission is in the drive (D) range), the target speed (idle speed when the automatic stop condition is satisfied) is set to about 850 rpm. By setting the automatic transmission to the neutral (N) range, the engine rotational speed Ne is controlled at a rotational speed slightly higher than the normal idle rotational speed. Further, the opening K of the throttle valve 23 is adjusted so that the boost pressure Bt is stabilized at a relatively high predetermined value (about −400 mmHg).

そしてエンジン回転速度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回転速度Neを低下させる。また、エンジン1を自動停止させる制御動作の初期段階である前記燃料噴射の停止時点t1で、スロットル弁23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1の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、前記時点t1直前の燃焼状態が、気筒内空燃比を空気過剰率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23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23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6および図7は前者の場合を示している。   Then, the fuel injection is stopped at the time t1 when the engine speed Ne is stabilized at the target speed, and the engine speed Ne is decreased. Also, at the time of idling when the opening degree K of the throttle valve 23 is set to the excess air ratio λ = 1 in the cylinder at the fuel injection stop time t1, which is the initial stage of the control operation for automatically stopping the engine 1. The intake air flow rate is set to be larger than the intake air flow rate (minimum intake air flow rate necessary for continuing the operation of the engine 1). That is, when the combustion state immediately before the time t1 is set to an in-cylinder air-fuel ratio in the vicinity of the excess air ratio λ = 1 to near λ = 1 and homogeneous combustion is performed, the opening K of the throttle valve 23 is increased (for example, When the air-fuel ratio in the cylinder is set to lean and stratified combustion is performed, the opening K of the throttle valve 23 is maintained as it is (the relatively large opening during stratified combustion). . 6 and 7 show the former case.

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、また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、排気ガスの掃気が促進される。   As a result of this control, the boost pressure Bt starts to increase slightly after time t1 (if the combustion just before time t1 is homogeneous combustion) or maintains a relatively high boost pressure Bt (if the time just before time t1 is stratified combustion) Exhaust gas scavenging is facilitated.

またECU2は、時点t1でオルタネータ28の発電を一旦停止させる。これによってクランクシャフト3の回転抵抗を低減し、エンジン回転速度Neの速度が早く低下し過ぎないようにしている。   Further, the ECU 2 temporarily stops the power generation of the alternator 28 at time t1. This reduces the rotational resistance of the crankshaft 3 so that the engine rotational speed Ne does not decrease too quickly.

こうして時点t1で燃焼噴射を停止するとエンジン回転速度Neが低下し始め、予め設定された基準速度、例えば760rpm以下になったことが確認された時点t2でスロットル弁23を閉止する。すると時点t2からやや遅れてブースト圧Btが減少し始め、エンジン1の各気筒に吸入される吸気流量が減少する。スロットル弁23を開放している時点t1から時点t2までの間に吸入された空気は、共通吸気通路21cおよびサージタンク21bを経由して各気筒の分岐吸気通路21aに導かれる。そして吸気行程を迎えた気筒から順にその空気を吸入することになる。図7に示す場合では第4気筒12D、第2気筒12B、第1気筒12A、第3気筒12Cの順となる。ここで、時点t1および時点t2の設定を前記のようにすることによって、第3気筒12C(圧縮行程気筒)よりも第1気筒12A(膨張行程気筒)の方がより多くの空気を吸入することになる。   Thus, when combustion injection is stopped at time t1, the engine rotational speed Ne starts to decrease, and the throttle valve 23 is closed at time t2 when it is confirmed that the engine speed has become a preset reference speed, for example, 760 rpm or less. Then, the boost pressure Bt starts to decrease slightly after time t2, and the intake flow rate sucked into each cylinder of the engine 1 decreases. Air sucked between time t1 and time t2 when the throttle valve 23 is opened is guided to the branch intake passage 21a of each cylinder via the common intake passage 21c and the surge tank 21b. Then, the air is sucked in order from the cylinder that has reached the intake stroke. In the case shown in FIG. 7, the order is the fourth cylinder 12D, the second cylinder 12B, the first cylinder 12A, and the third cylinder 12C. Here, by setting the time point t1 and the time point t2 as described above, the first cylinder 12A (expansion stroke cylinder) sucks more air than the third cylinder 12C (compression stroke cylinder). become.

時点t1以降はエンジン1が惰性で回転するため、エンジン回転速度Neが次第に低下し、やがて時点t5で停止するが、このエンジン回転速度Neの低下は、図6および図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行く。   Since the engine 1 rotates inertially after the time t1, the engine rotational speed Ne gradually decreases and eventually stops at the time t5. The decrease in the engine rotational speed Ne is small in increments as shown in FIGS. It goes down while repeating ups and downs (around 10 times for a 4 cylinder 4 cycle engine).

図7に示すクランク角度CAのタイムチャートは、実線が第1気筒12Aおよび第4気筒12Dの上死点(TDC)を0°CAとした場合のクランク角度を示し、一点鎖線が第2気筒12Bおよび第3気筒12Cの上死点を0°CAとした場合のクランク角度を示している。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1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、実線または一点鎖線で示す波形の頂点(クランク角度=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 first cylinder 12A and the fourth cylinder 12D is 0 ° CA, and the alternate long and short dash line indicates the second cylinder 12B. The crank angle when the top dead center of the third cylinder 12C is 0 ° CA is shown. The solid line and the alternate long and short dash line are in opposite phases with respect to 90 ° CA. In the four-cylinder four-cycle engine 1, any cylinder reaches compression top dead center every 180 ° CA. Therefore, this time chart is shown at the top of the waveform (crank angle = 0 ° CA) indicated by a solid line or a one-dot chain line. It shows that any cylinder passes the compression top dead center.

この何れかの気筒が圧縮上死点となるタイミングは、前記エンジン回転速度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、その圧縮上死点を超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 these cylinders becomes the compression top dead center coincides with the timing of the up-down valley of the engine rotation speed Ne. In other words, the engine rotational speed Ne gradually decreases every time each cylinder reaches compression top dead center, and then gradually rises and falls again when the compression top dead center is exceeded. To do.

そして最後の圧縮上死点を通過した時点t4の後に圧縮上死点を迎える圧縮行程気筒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が上死点を越えることなく押し返されてクランクシャフト3が逆転する。このクランクシャフト3の逆転によって膨張行程気筒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シャフト3が再び正転し始め、このクランクシャフト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、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、吸気行程気筒12Dの吸気抵抗やエンジン1の摩擦等の影響を受け、前記最後の圧縮上死点を超えた時点t4のエンジン1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。   In the compression stroke cylinder 12C that reaches the compression top dead center after the time t4 when the last compression top dead center is passed, the air pressure increases as the piston 13 rises due to the inertial force, and the piston 13 is top dead due to the compression reaction force. The crankshaft 3 is reversely pushed back without exceeding the point. Since the air pressure of the expansion stroke cylinder 12A increases due to the reverse rotation of the crankshaft 3, the piston 13 of the expansion stroke cylinder 12A is pushed back to the bottom dead center side according to the compression reaction force, and the crankshaft 3 rotates forward again. First, the reverse rotation and forward rotation of the crankshaft 3 are repeated several times, and the piston 13 stops after reciprocating. The stop position of the piston 13 is substantially determined by the balance of the compression reaction force in the compression stroke cylinder 12C and the expansion stroke cylinder 12A, and is influenced by the intake resistance of the intake stroke cylinder 12D, the friction of the engine 1, and the like. This also changes depending on the rotational inertia of the engine 1 at the time t4 when the compression top dead center is exceeded, that is, the engine rotational speed Ne.

従って、膨張行程気筒12Aのピストン13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、且つ膨張行程気筒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、両気筒に対する吸気流量を調節する必要がある。このために、燃料噴射の停止時点t1でスロットル弁23を開放してその開度Kを増大させることにより膨張行程気筒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、所定時間が経過した時点t2で前記スロットル弁23を閉止してその開度Kを低減することにより前記吸入空気量を調節するようにしている。   Therefore, in order to stop the piston 13 of the expansion stroke cylinder 12A within the proper stop range R, first, the compression reaction forces of the expansion stroke cylinder 12A and the compression stroke cylinder 12C are sufficiently increased, and the compression of the expansion stroke cylinder 12A is performed. It is necessary to adjust the intake air flow rates for both cylinders so that the reaction force is greater than the compression reaction force of the compression stroke cylinder 12C by a predetermined value or more. For this purpose, the throttle valve 23 is opened at the fuel injection stop time t1 and its opening K is increased so that a predetermined amount of air is sucked into both the expansion stroke cylinder 12A and the compression stroke cylinder 12C. The intake air amount is adjusted by closing the throttle valve 23 and reducing its opening K at time t2 when the time has elapsed.

ところで、このようにしてエンジン1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12A〜12D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12Aのピストン停止位置との間には、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12A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 1 is automatically stopped in this way and the engine rotational speed decreases, the engine rotational speed (top dead center rotational speed) ne when each of the cylinders 12A to 12D passes through the compression top dead center, There is a clear correlation with the piston stop position of the expansion stroke cylinder 12A. That is, the piston stop position of the expansion stroke cylinder 12A is in the proper stop range when the top dead center rotational speed ne in each stage (second, third, fourth from the stop) is within a certain speed range. The probability of being in R increases.

この特性を利用し、本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t3))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12Aのピストン13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28の発電量を増減させることによってクランクシャフト3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t3)が、350±50rpmの範囲内となるようにしている。ここで本実施形態では、エンジン1の上死点回転速度neが所定の範囲(具体的には、260rpm〜400rpm)内に減速した後、大気の状態に基づいて、吸気行程に燃料を噴射するか否かを判定し、仮に空気密度が所定の値(例えば1.08kg/m)未満であれば、圧縮行程気筒12Cに対し、最後の吸気行程にて燃料噴射F1を実行するようにしている。これにより、高地等、空気密度の極めて低い環境下においても、圧縮行程気筒12Cの筒内で均質な混合気を生成し、再始動時に緩慢燃焼を実現できるようにしている。 Using 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 point t3)) is within a certain speed range. Such control is performed so that the piston 13 of the expansion stroke cylinder 12A is more reliably stopped within the proper stop range R. Specifically, the load (engine load) of the crankshaft 3 is adjusted by increasing or decreasing the power generation amount of the alternator 28, and the second top dead center rotational speed ne (time point t3) from before the stop is 350 ± 50 rpm. It is within the range. Here, in this embodiment, after the top dead center rotational speed ne of the engine 1 is decelerated within a predetermined range (specifically, 260 rpm to 400 rpm), fuel is injected into the intake stroke based on the atmospheric state. If the air density is less than a predetermined value (for example, 1.08 kg / m 3 ), the fuel injection F1 is executed in the final intake stroke for the compression stroke cylinder 12C. Yes. Thereby, even in an environment with an extremely low air density such as an altitude, a homogeneous air-fuel mixture is generated in the cylinder of the compression stroke cylinder 12C so that slow combustion can be realized at the time of restart.

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タイミング(図7に示す時点t4)を過ぎると、何れの気筒も上死点を通過することがなく、行程の推移はなされなくなる。ピストン13は、その行程内で減衰振動(逆向きに動くときはクランクシャフト3が逆転し、エンジン回転速度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12D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13の停止位置がばらつきやすくなる。特に、吸気抵抗はピストン13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13が狙いよりも上死点寄りに停止しやすくなる。吸気行程気筒12Dのピストン13と膨張行程気筒12Aのピストン13とは同位相で動くので、結局膨張行程気筒12Aのピストン13が狙いよりも上死点寄りに停止しやすくなってしまう。   When the engine speed Ne further decreases and the final compression top dead center passage timing (time point t4 shown in FIG. 7) is passed, none of the cylinders passes through the top dead center, and the stroke is not changed. The piston 13 tries to stop within the target proper stop range R while performing damped vibration (when the piston 13 moves in the opposite direction, the crankshaft 3 reverses and the engine rotational speed Ne becomes negative) within the stroke. However, at this time, the intake stroke cylinder 12D performs an intake operation, and if the intake resistance is large, the stop position of the piston 13 tends to vary. In particular, since the intake resistance acts so as to increase when the piston 13 moves toward the bottom dead center, the piston 13 tends to stop closer to the top dead center than the target. Since the piston 13 of the intake stroke cylinder 12D and the piston 13 of the expansion stroke cylinder 12A move in the same phase, the piston 13 of the expansion stroke cylinder 12A tends to stop near the top dead center rather than the target.

そこで本実施形態では、時点t4と略同時(やや遅らせてもよい)にスロットル弁23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12Dの吸気抵抗を低減している。これによって膨張行程気筒12Aおよび圧縮行程気筒12C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13がより停止しやすくなっている。   Therefore, in this embodiment, the opening degree K of the throttle valve 23 is increased to the opening degree K1 shown in FIG. 7 (for example, about K1 = 40%) almost simultaneously with the time point t4 (may be slightly delayed), and the intake stroke cylinder 12D. The intake resistance is reduced. This makes it easier for the piston 13 to stop at a target position corresponding to the balance without affecting the intake flow rate balance in the expansion stroke cylinder 12A and the compression stroke cylinder 12C.

なお、このような制御を行うためには、時点t4が最後の圧縮上死点通過タイミング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12Cでの)圧縮上死点は通過しないことを時点t4において予測しなければならない。そのため本実施形態では、ECU2が最後の上死点通過タイミング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速度と、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通過タイミングであると判別する。なお、最後の圧縮上死点通過タイミング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12Aのピストン停止位置が下死点寄り、圧縮行程気筒12Cでは上死点寄り)で停止しやすくなる。   In order to perform such control, it is necessary to immediately determine that the time t4 is the last compression top dead center passage timing, and the next compression top dead center (in the compression stroke cylinder 12C) is It must be predicted at time t4 that it will not pass. Therefore, in the present embodiment, the ECU 2 determines the last top dead center passage timing. The ECU 2 compares the engine rotation speed when passing through each top dead center with a predetermined rotation speed (for example, 260 rpm) obtained in advance through experiments or the like, and when the former becomes equal to or lower than the latter, It is determined that it is the top dead center passage timing. The higher the top dead center rotational speed ne at the final compression top dead center passage timing, the closer to the latter stage of the stroke (the piston stop position of the expansion stroke cylinder 12A is closer to the bottom dead center, and closer to the top dead center in the compression stroke cylinder 12C). It becomes easy to stop.

ところで、エンジン自動停止直前の膨張行程気筒12Aおよび圧縮行程気筒12Cの最終吸気行程における吸気流量バランスは、ブースト圧Btによっても影響を受ける。特に、停止前から2番目の圧縮上死点通過タイミング(図7の時点t3)は、圧縮行程気筒12Cにおいて最終吸気行程の始点となっており、この時点のブースト圧Btの影響が大きい。すなわち、このブースト圧Btが低い(真空側)と、圧縮行程気筒12Cへの吸気流量が少なくなり、結果的に圧縮行程気筒12Cのピストン13の停止位置が上死点寄り(膨張行程気筒12Aでは下死点寄り)となりやすい。ブースト圧Btが高い(大気圧側)と、その逆となる。   Incidentally, the intake flow rate balance in the final intake stroke of the expansion stroke cylinder 12A and the compression stroke cylinder 12C immediately before the engine is automatically stopped is also affected by the boost pressure Bt. In particular, the second compression top dead center passage timing (time point t3 in FIG. 7) from before the stop is the starting point of the final intake stroke in the compression stroke cylinder 12C, and the influence of the boost pressure Bt at this point is large. That is, when the boost pressure Bt is low (vacuum side), the intake flow rate to the compression stroke cylinder 12C decreases, and as a result, the stop position of the piston 13 of the compression stroke cylinder 12C is close to top dead center (in the expansion stroke cylinder 12A). It tends to be near the bottom dead center). The reverse is true when the boost pressure Bt is high (atmospheric pressure side).

従って、最後の上死点通過タイミングにおける上死点回転速度neが高く、また停止前から2番目の圧縮上死点通過タイミングのブースト圧Btが低いときは、膨張行程気筒12Aのピストン13が行程後期寄りで停止しやすい条件が重なっており、狙いの停止位置(上死点後100〜120°CA)で停止する可能性が高い。このような条件のときに、時点t3でスロットル弁23の開度をK1まで増大させる制御を行うと、ピストン停止位置がより行程後期寄りとなって、かえって狙いの停止位置から外れてしまう虞がある。そこで本実施形態では、そのような場合には、時点t3におけるスロットル弁23の開度をK1より低開度(または閉止)とされる開度K2(図7参照)に設定し、吸気流量の増大を抑制することにより、膨張行程気筒12Aのピストン停止位置が下死点寄りになり過ぎないようにしている。   Therefore, when the top dead center rotational speed ne at the last top dead center passage timing is high and the boost pressure Bt at the second compression top dead center passage timing before the stop is low, the piston 13 of the expansion stroke cylinder 12A is in the stroke. Conditions that are likely to stop at the later stage overlap, and there is a high possibility of stopping at the target stop position (100 to 120 ° CA after top dead center). Under such conditions, if the control is performed to increase the opening of the throttle valve 23 to K1 at the time t3, the piston stop position may be closer to the end of the stroke, and may be deviated from the target stop position. is there. Therefore, in this embodiment, in such a case, the opening degree of the throttle valve 23 at the time point t3 is set to an opening degree K2 (see FIG. 7) that is lower (or closed) than K1. By suppressing the increase, the piston stop position of the expansion stroke cylinder 12A is prevented from becoming too close to the bottom dead center.

こうして時点t5においてピストン13が完全に停止するが、その停止直前から停止までのピストン13の動作をクランク角度センサ30、31で検出することにより、ECU2のピストン位置検出部45がピストン13の停止位置を検出する。図8は、そのピストン停止位置の検出制御動作を示すフローチャートである。この検出制御がスタートすると、第1クランク角度信号CA1(クランク角度センサ30からの信号)および第2クランク角度信号CA2(クランク角度センサ31からの信号)に基づき、第1クランク角度信号CA1の立ち上がり時に第2クランク角度信号CA2がLowであるか否か、または第1クランク角度信号CA1の立ち下がり時に第2クランク角度信号CA2がHighであるか否かを判定する(ステップS41)。これにより、エンジン1の停止動作時における前記信号CA1、CA2の位相の関係が、図9(A)のようになるか、それとも図9(B)のようになるかを判定してエンジン1が正転状態にあるか逆転状態にあるかを判別する。   Thus, the piston 13 is completely stopped at the time point t5. By detecting the operation of the piston 13 immediately before the stop by the crank angle sensors 30 and 31, the piston position detection unit 45 of the ECU 2 detects the stop position of the piston 13. Is detected. FIG. 8 is a flowchart showing the piston stop position detection control operation. When this detection control starts, based on the first crank angle signal CA1 (signal from the crank angle sensor 30) and the second crank angle signal CA2 (signal from the crank angle sensor 31), when the first crank angle signal CA1 rises. It is determined whether or not the second crank angle signal CA2 is Low, or whether or not the second crank angle signal CA2 is High when the first crank angle signal CA1 falls (Step S41). Thus, the engine 1 determines whether the phase relationship between the signals CA1 and CA2 during the stop operation of the engine 1 is as shown in FIG. 9A or FIG. 9B. It is determined whether the vehicle is in the normal rotation state or the reverse rotation state.

すなわち、エンジン1の正転時には、図9(A)のように、第1クランク角度信号CA1に対して第2クランク角度信号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クランク角度信号CA1の立ち上がり時に第2クランク角度信号CA2がLow、第1クランク角度信号CA1の立ち下がり時に第2クランク角度信号CA2がHighとなる。一方、エンジン1の逆転時には、図9(B)のように、第1クランク角度信号CA1に対して第2クランク角度信号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1の正転時とは逆に第1クランク角度信号CA1の立ち上がり時に第2クランク角度信号CA2がHigh、第1クランク角度信号CA1の立ち下がり時に第2クランク角度信号CA2がLowとなる。   That is, during forward rotation of the engine 1, as shown in FIG. 9A, the second crank angle signal CA2 is generated with a phase delay of about a half pulse width with respect to the first crank angle signal CA1, so that the first crank angle The second crank angle signal CA2 becomes Low when the signal CA1 rises, and the second crank angle signal CA2 becomes High when the first crank angle signal CA1 falls. On the other hand, at the time of reverse rotation of the engine 1, as shown in FIG. 9B, 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 Contrary to the rotation, the second crank angle signal CA2 becomes High when the first crank angle signal CA1 rises, and the second crank angle signal CA2 becomes Low when the first crank angle signal CA1 falls.

そこで、ステップS41の判定がYESであれば、エンジン1の正転方向のクランク角度変化を計測するためのCAカウンタをアップし(ステップS42)、ステップS41の判定がNOの場合は、前記CAカウンタをダウンする(ステップS43)。そして、エンジン自動停止後に前記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S44)。   Therefore, if the determination in step S41 is YES, the CA counter for measuring the crank angle change in the forward rotation direction of the engine 1 is increased (step S42). If the determination in step S41 is NO, the CA counter (Step S43). Then, after the engine is automatically stopped, the piston stop position is obtained by examining the measured value of the CA counter (step S44).

さらに本実施形態においては、エンジン1が停止する直前において、すなわち、各気筒が最後の停止行程を迎えたタイミングt4経過後に、上述したピストン位置検出結果に基づき、必要に応じて圧縮行程気筒12Cに対し、追加の燃料噴射F2が実行される。この燃料噴射F2は、実験に基づいて推定される停止位置が下死点に近い程、燃料噴射量が大きな値に設定された追加用の燃料噴射マップ(図示せず)に基づき、圧縮行程気筒12Cに対して、最後の圧縮行程(時点t4経過後)時に実行される。これにより、可及的に圧縮行程気筒12Cの筒内圧力が低下し、より精緻に当該圧縮行程気筒12Cのピストン13を適正停止範囲R内(好ましくはその範囲の上死点側)で停止させることが可能になる。   Further, in the present embodiment, immediately before the engine 1 stops, that is, after the timing t4 when each cylinder reaches the last stop stroke, the compression stroke cylinder 12C is changed to the compression stroke cylinder 12C as necessary based on the above-described piston position detection result. In contrast, an additional fuel injection F2 is performed. This fuel injection F2 is a compression stroke cylinder based on an additional fuel injection map (not shown) in which the fuel injection amount is set to a larger value as the stop position estimated based on the experiment is closer to the bottom dead center. For 12C, it is executed at the time of the last compression stroke (after time t4 has elapsed). As a result, the in-cylinder pressure of the compression stroke cylinder 12C is reduced as much as possible, and the piston 13 of the compression stroke cylinder 12C is more precisely stopped within the appropriate stop range R (preferably at the top dead center side). It becomes possible.

エンジン1が完全に停止すると、各気筒12A〜12Dの筒内温度は図10の温度特性に示すような変化をする。図10は、エンジン自動停止からの経過時間と筒内温度との関係を示すグラフであり、エンジン自動停止時(時点t5)の筒内温度が80℃であった場合の筒内温度変化の推定値である。   When the engine 1 is completely stopped, the in-cylinder temperatures of the cylinders 12A to 12D change as shown in the temperature characteristics of FIG. FIG. 10 is a graph showing the relationship between the elapsed time from the engine automatic stop and the in-cylinder temperature, and the estimation of the in-cylinder temperature change when the in-cylinder temperature at the time of the engine automatic stop (time t5) is 80 ° C. Value.

この特性に示すように、エンジン1が完全に停止すると冷却水の流れが停止するので、停止直後に筒内温度が急速に上昇する。そしてエンジン自動停止後約10秒でピークとなり、以後は徐々に低下して行く。この特性は冷却水の温度(エンジン水温)や外気温(吸気温度)等によって異なり、ECU2の筒内温度推定部46はその特性をマップ化したデータを記憶している。なお、圧縮行程気筒12Cに関しては、タイミングt3以降にのみ燃料を噴射した場合、Tt3の特性を取り、タイミングt4以降に追加の燃料を噴射した場合には、Tt4の特性を取ることとなり、そのような特性がこのグラフに対応する制御マップに記憶されている。 As shown in this characteristic, when the engine 1 is completely stopped, the flow of the cooling water is stopped, so that the in-cylinder temperature rapidly rises immediately after the stop. Then, it peaks at about 10 seconds after the engine stops automatically, and then gradually decreases. This characteristic varies depending on the temperature of the cooling water (engine water temperature), the outside air temperature (intake air temperature), and the like, and the in-cylinder temperature estimation unit 46 of the ECU 2 stores data in which the characteristic is mapped. Note that the compression stroke cylinder 12C takes the characteristic of T t3 when fuel is injected only after timing t3, and takes the characteristic of T t4 when additional fuel is injected after timing t4. Such characteristics are stored in the control map corresponding to this graph.

なお、エンジン自動停止動作期間中にスロットル弁23の開度Kを増大させることにより掃気が促進されるので、触媒37に充分な量の新気が供給される。従ってエンジン自動停止中は触媒37の酸素吸蔵量が充分に多い状態となっている。   Note that scavenging is promoted by increasing the opening K of the throttle valve 23 during the automatic engine stop operation period, so that a sufficient amount of fresh air is supplied to the catalyst 37. Therefore, the oxygen storage amount of the catalyst 37 is sufficiently large during the automatic engine stop.

次に、エンジン1の再始動時の制御について説明する。再始動の際は、上述のようにまず圧縮行程気筒12Cでの燃焼を行わせてエンジン1を一旦逆回転させてから膨張行程気筒12Aでの燃焼を行わせ、正転方向に転じさせる。つまりエンジン1を一旦逆回転させることによって膨張行程気筒12Aのピストン13を上昇させ、その圧縮圧力を増大させた後に当該気筒での燃焼を行わせる。膨張行程気筒12Aのピストン停止位置が適正停止範囲Rにあって燃焼のための充分な空気量が確保されていることと、その空気がエンジン1の逆転によって圧縮されることにより大きな燃焼エネルギーが得られる。つまりエンジン1を確実に正転方向に転じさせるとともにその後の継続的な運転に円滑に移行させることができる。   Next, control when the engine 1 is restarted will be described. When restarting, the combustion is first performed in the compression stroke cylinder 12C as described above, and the engine 1 is once reversely rotated, and then the combustion is performed in the expansion stroke cylinder 12A, so that the forward rotation direction is changed. That is, once the engine 1 is reversely rotated, the piston 13 of the expansion stroke cylinder 12A is raised, and after the compression pressure is increased, combustion in the cylinder is performed. When the piston stop position of the expansion stroke cylinder 12A is within the proper stop range R and a sufficient amount of air for combustion is secured, and the air is compressed by the reverse rotation of the engine 1, large combustion energy is obtained. It is done. That is, the engine 1 can be reliably rotated in the forward direction and smoothly shifted to the subsequent continuous operation.

しかし、膨張行程気筒12A内に充分な空気が存在していることが、その空気を強く圧縮することの妨げとなっている。それは、圧縮された空気の圧縮反力が膨張行程気筒12Aのピストン13を押し戻す方向に作用するからである。   However, the presence of sufficient air in the expansion stroke cylinder 12A hinders strong compression of the air. This is because the compression reaction force of the compressed air acts in the direction of pushing back the piston 13 of the expansion stroke cylinder 12A.

そこで本実施形態では、膨張行程気筒12Aへの燃料噴射タイミングを遅らせることにより、膨張行程気筒12A内の空気の圧縮量を増大(密度を増大)させる制御を行っている。燃料噴射タイミングを遅らせると、ある程度筒内空気が圧縮された状態の気筒内に燃料を噴射することになり、その気化潜熱によって圧縮圧力が減少する。従って同じエンジン1の逆転のエネルギーであればピストン13がより上死点近くまで移動することができ(ピストンストローク増大)、圧縮空気の密度をより高めることができる。   Therefore, in the present embodiment, control is performed to increase the compression amount (increase the density) of the air in the expansion stroke cylinder 12A by delaying the fuel injection timing to the expansion stroke cylinder 12A. When the fuel injection timing is delayed, the fuel is injected into the cylinder in which the cylinder air is compressed to some extent, and the compression pressure is reduced by the latent heat of vaporization. Therefore, if the energy of the reverse rotation of the engine 1 is the same, the piston 13 can move closer to the top dead center (increase in piston stroke), and the density of compressed air can be further increased.

上記のようにして自動停止状態となったエンジン1を再始動させる際の制御動作を図11〜図13に示すフローチャート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S100)、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1の自動停止後にカウント開始されたエンジン自動停止時間が予め設定された基準時間以内であるか否かが判定される(ステップS101)。エンジン1の自動停止時間が比較的長い場合には、自動停止制御中に燃料を噴射している場合であっても、圧縮行程気筒12C内が希釈化してしまい、所望の燃焼特性を得ることができなくなるおそれがある。そこで、この判定では、エンジン1の停止時間に応じて、再度、燃料噴射が必要であるか否かを判定しているのである。   A control operation when restarting the engine 1 that has been in the automatic stop state as described above will be described based on the flowcharts shown in FIGS. First, it is determined whether or not a predetermined engine restart condition is satisfied (step S100). If YES is determined, for example, if an accelerator operation for starting from a stopped state is performed, the battery voltage is When the engine speed is lowered, or when the air conditioner is operated, it is determined whether or not the engine automatic stop time started after the automatic stop of the engine 1 is within a preset reference time (step S101). When the automatic stop time of the engine 1 is relatively long, even if the fuel is injected during the automatic stop control, the inside of the compression stroke cylinder 12C is diluted and desired combustion characteristics can be obtained. There is a risk that it will not be possible. Therefore, in this determination, it is determined again whether or not fuel injection is necessary according to the stop time of the engine 1.

ステップS101の判定でYESの場合、すなわち、エンジン自動停止時間が比較的短く圧縮行程気筒12Cの筒内が希釈化していないと判定された場合には、さらに大気の空気密度が1.08kg/m以上であるか否かが判定される(ステップS102)。他方、ステップS101の判定でNOの場合には、ステップS102でYESの場合と同様に、圧縮行程気筒12Cを着火するためのフロー(ステップS103〜S110)に移行する。 If the determination in step S101 is YES, that is, if it is determined that the engine automatic stop time is relatively short and the interior of the compression stroke cylinder 12C has not been diluted, the air density in the atmosphere is further 1.08 kg / m. It is determined whether the number is 3 or more (step S102). On the other hand, if the determination in step S101 is NO, the flow proceeds to a flow (steps S103 to S110) for igniting the compression stroke cylinder 12C, as in the case of YES in step S102.

圧縮行程気筒12Cを着火するためのフローとしては、最初にエンジン水温、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S103)。   As a flow for igniting the compression stroke cylinder 12C, first, 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 S103).

次いで、エンジン1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S104)。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1の自動停止時には、燃料噴射の停止後にエンジン1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、且つ、エンジン自動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。   Next, the amount of air in the compression stroke cylinder 12C and the expansion stroke cylinder 12A is calculated based on the stop position of the piston 13 detected when the engine 1 is automatically stopped (step S104). That is, the combustion chamber volumes of the compression stroke cylinder 12C and the expansion stroke cylinder 12A are obtained from the stop position of the piston 13. When the engine 1 is automatically stopped, the engine 1 is stopped after several revolutions after the fuel injection is stopped. Therefore, the expansion stroke cylinder 12A is also filled with fresh air, and the compression stroke cylinder is stopped during the automatic engine stop. Since the inside of 12C and the expansion stroke cylinder 12A is substantially at atmospheric pressure, the amount of fresh air is obtained from the combustion chamber volume.

次に、上記クランク角度センサ30、31の出力信号に応じて検出されたピストン停止位置が、圧縮行程気筒12Cにおける適正停止範囲R(上死点前BTDC60〜80°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S105)。上述したように、本実施形態では、自動停止条件が成立し、車速=0になってから、エンジン1を強制停止するまでの間に、圧縮行程気筒12Cを行程中央よりも上死点側の適正停止範囲R内に停止させる制御を実行しているのみならず、図7の燃料噴射F2に係る制御によってさらに、精緻に圧縮行程気筒12Cのピストン13の停止位置を行程中央よりも上死点側の適正停止範囲R内に停止させる制御を実行しているため、極めて高い確率で、圧縮行程気筒12Cは、上死点側に移動している。しかし、何らかの原因で意図された位置よりも下死点側で停止することも皆無とは言い難いので、念のため、このステップS105で圧縮行程気筒12Cのピストン停止位置を確認することとしているのである。   Next, the piston stop position detected according to the output signals of the crank angle sensors 30 and 31 is the bottom dead center in the proper stop range R (BTDC 60 to 80 ° CA before top dead center) in the compression stroke cylinder 12C. It is determined whether or not the vehicle is near the BDC (step S105). As described above, in this embodiment, after the automatic stop condition is satisfied and the vehicle speed = 0, until the engine 1 is forcibly stopped, the compression stroke cylinder 12C is placed on the top dead center side of the stroke center. In addition to executing the control for stopping within the proper stop range R, the control related to the fuel injection F2 in FIG. 7 is used to make the stop position of the piston 13 of the compression stroke cylinder 12C more precisely than the center of the stroke. Since the control to stop within the appropriate stop range R on the side is executed, the compression stroke cylinder 12C moves to the top dead center side with a very high probability. However, since it is difficult to say that there is no stop at the bottom dead center side than the intended position for some reason, the piston stop position of the compression stroke cylinder 12C is confirmed in step S105 as a precaution. is there.

このステップS105でYESと判定され(このような判定がなされることは極めてまれであるが)、圧縮行程気筒12C内の空気量が比較的多いことが確認された場合には、上記ステップS104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1空燃比マップM11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。   If it is determined as YES in this step S105 (though such a determination is very rare) and it is confirmed that the amount of air in the compression stroke cylinder 12C is relatively large, in step S104 described above. The first fuel injection is performed with respect to the calculated air amount of the compression stroke cylinder 12C so that the air-fuel ratio becomes λ (excess air ratio)> 1 (for example, air-fuel ratio = about 20) (step S106). The air-fuel ratio is obtained from the first air-fuel ratio map M11 for the first time of the compression stroke cylinder 12C set in advance according to the stop position of the piston 13, and is set to a lean air-fuel ratio of λ> 1. This prevents excessive combustion energy for reverse rotation even when the amount of air in the compression stroke cylinder 12C is relatively large.

一方、上記ステップS105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S104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S107)。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M12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 S105 and the air amount in the compression stroke cylinder 12C is relatively small, the air-fuel ratio satisfying λ ≦ 1 with respect to the air amount in the compression stroke cylinder 12C calculated in step S104. The first fuel injection is performed so as to become (step S107). This air-fuel ratio is obtained from the first second air-fuel ratio map M12 of the compression stroke cylinder 12C set in advance according to the stop position of the piston 13, and satisfies λ ≦ 1 (theoretical air-fuel ratio or richer air-fuel ratio). By setting, even when the amount of air in the compression stroke cylinder 12C is small, sufficient combustion energy for reverse rotation can be obtained.

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S108)。この場合において、本実施形態では、図4(A)(B)で示したような部分点火が実行される。これにより、再始動後に圧縮行程気筒12Cに燃料が噴射された場合においても、充分な緩慢燃焼を実現することが可能になる。そして、点火後の一定時間内にクランク角度センサ30、31のエッジ、つまりクランク角度信号の立ち上がり又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S109)、NOと判定されて失火によりピストン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に対して再度、部分点火を行う(ステップS110)。   Next, the cylinder 12C is ignited after a predetermined time set in consideration of the vaporization time from the first fuel injection into the compression stroke cylinder 12C (step S108). In this case, in this embodiment, partial ignition as shown in FIGS. 4 (A) and 4 (B) is performed. As a result, even when fuel is injected into the compression stroke cylinder 12C after restarting, it is possible to realize sufficient slow combustion. Then, it is determined whether or not the piston 13 has moved based on whether or not the edges of the crank angle sensors 30 and 31, that is, the rising or falling edge of the crank angle signal is detected within a certain time after ignition (step S 109). If it is determined NO and it is confirmed that the piston 13 has not moved due to misfire, partial ignition is performed again on the compression stroke cylinder 12C (step S110).

他方、上述したステップS101でエンジン自動停止時間が比較的短く、しかもステップS102で空気密度が所定値未満である場合、既に図7に示したように、エンジン1の自動停止制御中において、最後の吸気行程にて圧縮行程気筒12C内に燃料噴射F1が実行されていることから、圧縮行程気筒12C内には均質な混合気が生成されている。そこで、その場合には、直ちに圧縮行程気筒12Cを点火し(ステップS111)、その後はステップS109に以降して、逆転動作を実行させるようにしている。尤も、この場合においても、図4(A)または(B)で示す部分点火が実行される。これにより、自動停止時に再始動時逆転用の燃料が圧縮行程気筒12Cに噴射された場合においても、充分な緩慢燃焼を実現するように構成されている。   On the other hand, if the engine automatic stop time is relatively short in step S101 described above and the air density is less than the predetermined value in step S102, the last time during the automatic stop control of the engine 1 as shown in FIG. Since the fuel injection F1 is executed in the compression stroke cylinder 12C in the intake stroke, a homogeneous air-fuel mixture is generated in the compression stroke cylinder 12C. Therefore, in that case, the compression stroke cylinder 12C is immediately ignited (step S111), and thereafter, after step S109, the reverse rotation operation is executed. However, even in this case, the partial ignition shown in FIG. 4 (A) or (B) is executed. Thereby, even when the fuel for reverse rotation at the time of restart is injected into the compression stroke cylinder 12C at the time of automatic stop, it is configured to realize sufficient slow combustion.

次に、図12を参照して、上記ステップS109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、ピストン停止位置および上記ステップS103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。   Next, referring to FIG. 12, when it is determined YES in step S109 and it is confirmed that the piston 13 has moved, the expansion stroke is determined based on the piston stop position and the in-cylinder temperature estimated in step S103. A division ratio of the divided fuel injection to the cylinder 12A (a ratio between the first pre-stage injection and the second post-stage injection) is calculated (step S121). The latter injection ratio is set to a larger value as the piston stop position in the expansion stroke cylinder 12A is closer to the bottom dead center or as the in-cylinder temperature is higher.

次に、上記ステップS104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M14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よって、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、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 expansion stroke cylinder 12A calculated in step S104 (step S122). The air-fuel ratio at this time is obtained from an air-fuel ratio map M14 for the expansion stroke cylinder 12A set in advance according to the stop position of the piston 13. Further, the first stage fuel injection amount for the expansion stroke cylinder 12A is calculated and injected based on the fuel injection amount to the expansion stroke cylinder 12A calculated in step S122 and the split ratio calculated in step S121 (in FIG. Step S123).

次に、上記ステップS103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1の逆転)を開始した後に、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を上死点へ近づけるように設定され、且つこの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確保できるように設定される。   Next, based on the in-cylinder temperature estimated in step S103, a subsequent (second) fuel injection timing for the expansion stroke cylinder 12A is calculated (step S124). This second injection timing is a time when the air in the cylinder is compressed after the piston 13 starts moving toward the top dead center (reverse rotation of the engine 1), and the vaporization latent heat of the injected fuel is compressed. It is set so that the pressure is effectively reduced, that is, the piston 13 is set close to top dead center, and the time for the second injected fuel to evaporate by the ignition timing is secured as much as possible. 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 expansion stroke cylinder 12A is calculated based on the fuel injection amount for the expansion stroke cylinder 12A calculated in step S122 and the split ratio calculated in step S121 (step S125). ), And is injected at the second injection timing calculated in step S124 (step S126).

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)。   After the second fuel injection into the expansion stroke cylinder 12A, ignition is performed when a predetermined delay time has elapsed (step S127).

本実施形態では、ステップS127において、膨張行程気筒12Aに点火する際には、全ての点火プラグ15A〜15Cを同時に点火させることにより、急速燃焼を図っている。これにより、膨張行程気筒12Aは、圧縮行程気筒12Cの緩慢燃焼によって制約された範囲内で大きなピストンストロークが与えられているばかりでなく、制約されたピストンストロークにおいても、大きな燃焼エネルギーを生成し、運動エネルギーを出力することが可能となっている。   In this embodiment, when the expansion stroke cylinder 12A is ignited in step S127, rapid combustion is achieved by simultaneously igniting all the spark plugs 15A to 15C. Thereby, the expansion stroke cylinder 12A is not only given a large piston stroke within a range restricted by the slow combustion of the compression stroke cylinder 12C, but also generates a large combustion energy even in the restricted piston stroke, It is possible to output kinetic energy.

さらに上記ディレイ時間は、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M15から求められる。本実施形態においては、このディレイ時間は、2回目の燃料噴射によって生起された筒内の乱れが残存している時間内に設定されており、具体的には、0.03secが好ましい。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1は逆転から正転に転ずる。従って、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S108の点火によって燃焼した既燃ガス)を圧縮し始める。   Further, the delay time is obtained from an ignition map M15 for the expansion stroke cylinder 12A set in advance according to the stop position of the piston 13. In the present embodiment, this delay time is set within a time in which the turbulence in the cylinder caused by the second fuel injection remains, and specifically, 0.03 sec is preferable. Due to the initial combustion in the expansion stroke cylinder 12A by the ignition, the engine 1 changes from reverse rotation to normal rotation. Therefore, the piston 13 of the compression stroke cylinder 12C moves to the top dead center side and starts to compress the gas in the cylinder (burned gas burned by ignition in step S108).

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M16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 compression stroke cylinder 12C (step S128). The fuel injection amount at this time is such that the entire air-fuel ratio based on the total injection amount with the first injection amount becomes richer (for example, about 6) than the combustible air-fuel ratio (lower limit is 7 to 8). It is obtained from the second air-fuel ratio map M16 for the compression stroke cylinder 12C set in advance according to the stop position of the piston 13. The compression top dead center can be easily exceeded by reducing the compression pressure in the vicinity of the compression top dead center of the compression stroke cylinder 12C according to the latent heat of vaporization caused by the second injection fuel in the compression stroke cylinder 12C. It becomes.

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 compression stroke cylinder 12C is performed only to reduce the compression pressure in the cylinder, and ignition and combustion are not performed on this, and it is richer than the combustible air-fuel ratio. Therefore, self-ignition does not occur, and the non-combustible fuel is made harmless by subsequently reacting with oxygen stored in the exhaust gas purification catalyst in the exhaust passage 22.

次に図13を参照して、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、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越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。   Next, referring to FIG. 13, since the fuel injected for the second time in the compression stroke cylinder 12C does not burn as described above, the next combustion following the first combustion in the expansion stroke cylinder 12A is the intake stroke cylinder 12D. In other words, this is the first combustion in the fourth cylinder that was in the intake stroke when stopped. As energy for the piston 13 of the intake stroke cylinder 12D to exceed the compression top dead center, a part of the initial combustion energy in the expansion stroke cylinder 12A is used, and the initial combustion energy in the expansion stroke cylinder 12A is compressed. The stroke cylinder 12C is used both for overcoming the compression top dead center and for the intake stroke cylinder 12D for exceeding the compression top dead center.

従って、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S103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, it is desirable that the energy required for the intake stroke cylinder 12D to exceed the compression top dead center is small for a smooth start. For this purpose, the air density in the cylinder 12D is estimated, and the intake stroke cylinder 12D is estimated from the estimated value. After calculating the air amount (step S140), an air-fuel ratio correction value for preventing self-ignition is calculated based on the in-cylinder temperature estimated in step S103 (step S141). That is, when self-ignition occurs, a force (reverse torque) that pushes the piston 13 back to the bottom dead center before the compression top dead center is generated by the combustion, and much energy is required to exceed the compression top dead center. Since it is consumed, it is not desirable. Therefore, in order to suppress the reverse torque, the air-fuel ratio is corrected to the lean side so that compression self-ignition does not occur.

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1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 intake stroke cylinder 12D is calculated based on the air amount of the intake stroke cylinder 12D calculated in step S140 and the air-fuel ratio in consideration of the air-fuel ratio correction value calculated in step S141 ( Step S142). Then, fuel is injected into the intake stroke cylinder 12D. In this fuel injection, the compression pressure is reduced by the latent heat of vaporization, that is, the energy required to exceed the compression top dead center is reduced. The delay is delayed until the later stage of the compression stroke (step S143), and the delay amount is calculated based on the automatic stop period of the engine 1, the intake air temperature, the engine water temperature, and the like.

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やすくなり、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 control described above, in the intake stroke cylinder 12D, the compression pressure is reduced to the compression top dead center and easily exceeds the top dead center. Directional torque will be generated.

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 intake stroke cylinder 12D, which causes an acceleration shock or gives the driver a feeling of strangeness. This is not desirable. The increase in the engine rotation speed is immediately after starting (after the first combustion in the intake stroke cylinder 12D) because the intake pressure (pressure downstream of the throttle valve 23) during the automatic stop period is substantially atmospheric pressure. It is generated when the combustion energy in each of the cylinders 12A to 12D temporarily becomes larger than the combustion energy during normal idle operation. For this purpose, in steps S145 to S158 described below, control for suppressing the engine speed from rising is performed.

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シャフト3の回転抵抗(エンジン1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。   First, power generation is started by setting the target current value of the alternator 28 higher than usual (step S145), and the rotational resistance of the crankshaft 3 (external load of the engine 1) is increased by the power generation of the alternator 28 to rotate the engine. Suppresses speed increase.

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1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やす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。   Next, it is determined whether or not the intake pressure detected by the intake pressure sensor 26 is higher than the intake pressure during normal idling when the engine 1 is not automatically stopped (step S150). Since the engine speed is likely to increase, the opening of the throttle valve 23 is made smaller than the throttle opening during normal idle operation (step S151), thereby generating combustion energy. Reduce the amount.

そして、排気通路22に設けられた排気ガス浄化触媒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。   Then, it is determined whether or not the temperature of the exhaust gas purification catalyst provided in the exhaust passage 22 is equal to or lower than the activation temperature (step S152). If YES is determined, the target air-fuel ratio in the cylinder is set to λ ≦ The rich air-fuel ratio is set to 1 (step S153), and the ignition timing is delayed after top dead center (step S154). Thereby, the temperature rise of the catalyst is promoted, and the amount of combustion energy generated is suppressed by the delay of the ignition timing.

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 gas purification catalyst is higher than the activation temperature, the target air-fuel ratio in the cylinder is set to a lean air-fuel ratio with λ> 1. A stratified lean combustion state is set (step S158). This lean combustion suppresses fuel consumption and suppresses the amount of combustion energy generated.

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1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おそれがないので、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)。   After returning to step S150 through step S154 or step S158, it is determined NO in step S150, and it is confirmed that the intake pressure has decreased even during normal idling when the engine 1 is not automatically stopped. The above control operation is repeated. If it is determined NO in step S150, there is no possibility that the engine speed will be increased any more, and therefore the normal control state including the generated current of the alternator 28 is entered (step S160).

以上説明したように本実施形態においては、エンジン1を自動停止させる過程で初回燃焼気筒としての圧縮行程気筒12Cが推定されるとともに、少なくとも空気密度が所定値未満の場合には、自動停止制御時における最後の吸気行程で圧縮行程気筒12Cに燃料が噴射されるので、高地走行時等の空気密度が比較的低い場合には、噴射された燃料が吸気に乗って筒内に導入され、迅速に気化霧化することによって混合気の均質化を促進することができ、再始動時に急速燃焼を来すことを防止し、緩慢燃焼による運動エネルギーを確実に確保することができる結果、2回目の圧縮行程を越えるのに充分な運動エネルギーを確保することが可能になる。   As described above, in this embodiment, the compression stroke cylinder 12C as the initial combustion cylinder is estimated in the process of automatically stopping the engine 1, and at least when the air density is less than the predetermined value, the automatic stop control is performed. Since the fuel is injected into the compression stroke cylinder 12C in the last intake stroke at, when the air density is relatively low, such as when traveling at high altitude, the injected fuel is introduced into the cylinder on the intake air and quickly Vaporization and atomization can promote homogenization of the air-fuel mixture, prevent rapid combustion during restart, and ensure kinetic energy due to slow combustion, resulting in the second compression It becomes possible to secure sufficient kinetic energy to exceed the stroke.

また、本実施形態のECU2は、停止時間を計測し、計測された停止時間が所定値以上経過した場合には、再始動条件成立後に、圧縮行程気筒12Cに対し燃料噴射を実行するように燃料噴射弁16aを制御する停止時間計測手段を機能的に構成している(ステップS101等参照)。このため本実施形態では、長期間の自動停止によって筒内が希釈化した場合でも、確実に再始動用の燃焼エネルギーを確保し、再始動時の逆転トルクを確保することが可能になる。   In addition, the ECU 2 of the present embodiment measures the stop time, and when the measured stop time has exceeded a predetermined value, the fuel is injected so that fuel injection is performed on the compression stroke cylinder 12C after the restart condition is satisfied. The stop time measuring means for controlling the injection valve 16a is functionally configured (see step S101 and the like). For this reason, in the present embodiment, even when the cylinder is diluted by a long-term automatic stop, it is possible to reliably ensure the combustion energy for restart and ensure the reverse torque at the time of restart.

また、本実施形態では、前記燃料噴射制御手段は、図7のF2で示したように、停止時に圧縮行程気筒12Cが所定クランク角度範囲よりも下死点側で停止しそうな場合には、当該圧縮行程気筒12Cに対し、停止制御中に燃料を分割噴射するように、燃料噴射弁を制御するものである。このため本実施形態では、逆転始動方式において、気筒停止位置制御手段としてのピストン位置検出部45によってECU2が推定された圧縮行程気筒12Cを作動行程の中間から上死点寄りで停止させることが可能になる。この結果、前記自動停止状態における膨張行程気筒12Aのシリンダ容積が、当該自動停止状態における圧縮行程気筒12Cのシリンダ容積より多くなるように制御することが可能になる(図5(A)参照)。   Further, in this embodiment, as shown by F2 in FIG. 7, when the compression stroke cylinder 12C is likely to stop at the bottom dead center side from the predetermined crank angle range at the time of stop, the fuel injection control means The fuel injection valve is controlled so that fuel is dividedly injected into the compression stroke cylinder 12C during the stop control. For this reason, in this embodiment, in the reverse rotation start method, the compression stroke cylinder 12C estimated by the ECU 2 by the piston position detection unit 45 as the cylinder stop position control means can be stopped from the middle of the operation stroke toward the top dead center. become. As a result, the cylinder volume of the expansion stroke cylinder 12A in the automatic stop state can be controlled to be larger than the cylinder volume of the compression stroke cylinder 12C in the automatic stop state (see FIG. 5A).

図14は、上述した実施形態の効果を示すためのグラフであり、(A)は筒内圧力の推移をクランク角度CAでみたグラフ、(B)は熱発生率の推移をクランク角度CAでみたグラフ、(C)は質量燃焼割合の推移をクランク角度CAでみたグラフである。   14A and 14B are graphs for illustrating the effects of the above-described embodiment. FIG. 14A is a graph showing the transition of the in-cylinder pressure at the crank angle CA, and FIG. 14B is a graph showing the transition of the heat generation rate at the crank angle CA. The graph (C) is a graph showing the transition of the mass combustion ratio at the crank angle CA.

図14(A)〜(C)を参照して、上述した各実施形態においては、高地走行時等の空気密度が比較的低い場合等、空気密度が所定値未満の場合には、自動停止制御中の最後の吸気行程で初回燃焼気筒に燃料を噴射するように前記燃料噴射弁を制御しているので、圧縮行程気筒12Cまたは膨張行程気筒12A内は、混合気の均質化が促進され噴霧による乱れも生じなくなっている。これにより、自動停止後再始動まで相当時間が経過している場合や空気密度が低い環境下であっても、単に圧縮行程気筒の停止位置を上死点寄りに制御するばかりでなく、再始動時に圧縮行程気筒の混合気が点火された際、図14(A)〜(C)の実線PL1、J1、Q1で示すように、緩慢な燃焼特性を得ることができるので、混合気の燃焼による熱が筒内壁面から放出されることによって生じる熱損失も緩やかになり、比較的多くの燃焼エネルギーを運動エネルギーに変換することが可能になる。このため少ない空気重量での緩慢燃焼により比較的大きな逆転運動エネルギーを確保することができるとともに、この緩慢燃焼による比較的大きな逆転運動エネルギーによって膨張行程気筒の運動エネルギーをより高めることが可能になる。他方、空気密度を考慮せずに、再始動時に燃料を噴射した場合には、図14(A)〜(C)の仮想線PL2、J2、Q2で示すように、急速燃焼が生じてしまい、運動エネルギーを充分に取り出すことができなくなるのである(図14(C)参照)。   With reference to FIGS. 14A to 14C, in each of the above-described embodiments, when the air density is less than a predetermined value, such as when the air density is relatively low during high altitude travel, automatic stop control is performed. The fuel injection valve is controlled so as to inject fuel into the initial combustion cylinder in the last intake stroke, so that the homogenization of the air-fuel mixture is promoted in the compression stroke cylinder 12C or the expansion stroke cylinder 12A due to spraying. Disturbances are no longer occurring. As a result, even when a considerable amount of time has passed from the automatic stop to the restart, or even in an environment where the air density is low, not only the stop position of the compression stroke cylinder is controlled closer to the top dead center, but also the restart Sometimes, when the air-fuel mixture in the compression stroke cylinder is ignited, as shown by the solid lines PL1, J1, and Q1 in FIGS. 14A to 14C, a slow combustion characteristic can be obtained. The heat loss caused by the heat released from the cylinder inner wall surface becomes moderate, and a relatively large amount of combustion energy can be converted into kinetic energy. Therefore, a relatively large reverse kinetic energy can be secured by the slow combustion with a small air weight, and the kinetic energy of the expansion stroke cylinder can be further increased by the relatively large reverse kinetic energy by the slow combustion. On the other hand, when fuel is injected at the time of restart without considering the air density, rapid combustion occurs as shown by virtual lines PL2, J2, and Q2 in FIGS. The kinetic energy cannot be extracted sufficiently (see FIG. 14C).

図15は再始動時における膨張行程気筒の初回燃焼時における筒内圧力の変化を示すグラフである。   FIG. 15 is a graph showing a change in the in-cylinder pressure during the initial combustion of the expansion stroke cylinder during restart.

図15のPL11は、同膨張行程気筒の初回燃焼時における燃焼速度を促進するように制御した場合であり、PL12は、そのような燃焼速度制御を実行しなかった場合を示している。図15の実線PL11から明らかなように、初回燃焼時において、膨張行程気筒12Aを急速燃焼させた場合には、極めて迅速に筒内圧力を高めることが可能になる。このため、ピストンストロークが制約されている初回燃焼時においても、充分な運動エネルギーを出力することが可能になっている。これに対し、燃焼速度を制御していない場合には、PL12に示すように、筒内圧力のピークを高めることができず、運動エネルギーも低くなる。   PL11 in FIG. 15 is a case where control is performed so as to accelerate the combustion speed at the time of initial combustion of the expansion stroke cylinder, and PL12 shows a case where such combustion speed control is not executed. As is apparent from the solid line PL11 in FIG. 15, when the expansion stroke cylinder 12A is rapidly burned during the initial combustion, the in-cylinder pressure can be increased extremely quickly. For this reason, it is possible to output sufficient kinetic energy even during the first combustion where the piston stroke is restricted. On the other hand, when the combustion rate is not controlled, as shown in PL12, the peak of the in-cylinder pressure cannot be increased, and the kinetic energy also decreases.

以上説明したように本実施形態では、再始動条件が成立し、再始動制御が始まった際、まず、圧縮行程気筒12Cの混合気が点火され、所定クランク角度逆転される。この過程では、膨張行程気筒12Aのピストン13は上死点側に移動し、圧縮行程気筒12Cからの運動エネルギーによって、燃焼室内が圧縮される。但し、この逆転動作では、膨張行程気筒12Aは上死点までは至らず、制約されたピストンストロークで混合気が点火されることになる。この点火によって膨張行程気筒12Aのピストン13は、混合気の燃焼エネルギーによってエンジン1を正転させるのであるが、この燃焼エネルギーは、多点点火等の燃焼速度制御手段によって急速に促進される結果、ピストンストロークが制約された条件下であっても、筒内圧力を急上昇させ、大きな運動エネルギーを出力することが可能になる。   As described above, in this embodiment, when the restart condition is satisfied and the restart control is started, first, the air-fuel mixture in the compression stroke cylinder 12C is ignited and the crank angle is reversed. In this process, the piston 13 of the expansion stroke cylinder 12A moves to the top dead center side, and the combustion chamber is compressed by the kinetic energy from the compression stroke cylinder 12C. However, in this reverse rotation operation, the expansion stroke cylinder 12A does not reach the top dead center, and the air-fuel mixture is ignited with a restricted piston stroke. Due to this ignition, the piston 13 of the expansion stroke cylinder 12A causes the engine 1 to rotate normally by the combustion energy of the air-fuel mixture. This combustion energy is rapidly accelerated by a combustion speed control means such as multi-point ignition. Even under a condition in which the piston stroke is restricted, the in-cylinder pressure can be rapidly increased and a large kinetic energy can be output.

また本実施形態では、前記燃焼速度制御手段は、圧縮行程気筒12Cが再始動要求直後に噴射された燃料で逆転燃焼した場合に要したであろう燃焼時間を基準燃焼時間として、膨張行程気筒12Aにおける初回燃焼時間(例えば11msec)を基準燃焼時間(例えば15msec)よりも短くするものである。このため本実施形態においては、膨張行程気筒12Aでの初回燃焼時には、燃焼時間が短縮された急速燃焼特性となるので、制約されたピストンストロークでの初回燃焼時に大きな運動エネルギーを出力することが可能になる。   In this embodiment, the combustion speed control means uses the combustion time that would have been required when the compression stroke cylinder 12C was reversely burned with the fuel injected immediately after the restart request as the reference combustion time, and the expansion stroke cylinder 12A. The initial combustion time (for example, 11 msec) is made shorter than the reference combustion time (for example, 15 msec). For this reason, in this embodiment, at the time of initial combustion in the expansion stroke cylinder 12A, rapid combustion characteristics with a shortened combustion time are obtained, so that it is possible to output large kinetic energy at the time of initial combustion with a restricted piston stroke. become.

また本実施形態では、前記燃焼速度制御手段は、圧縮行程気筒12Cにおける初回燃焼時間(例えば28msec)を前記基準燃焼時間よりも長くするものである。このため本実施形態では、再始動時にエンジン1を逆転させるための圧縮行程気筒12Cでの燃焼は、比較的緩慢な燃焼となる。このため、再始動時の逆転動作時においては、圧縮行程気筒12Cにおける混合気の燃焼による熱が筒内壁面から放出されることによって生じる熱損失も緩やかになり、比較的多くの燃焼エネルギーを運動エネルギーに変換することが可能になるので、膨張行程気筒12Aでのピストンストロークも制約された範囲内で大きくなる。   In the present embodiment, the combustion speed control means makes the initial combustion time (for example, 28 msec) in the compression stroke cylinder 12C longer than the reference combustion time. For this reason, in this embodiment, the combustion in the compression stroke cylinder 12C for reversing the engine 1 at the time of restart is relatively slow combustion. For this reason, during the reverse rotation operation at the time of restart, heat loss caused by heat released from the combustion of the air-fuel mixture in the compression stroke cylinder 12C from the inner wall surface of the cylinder becomes moderate, and a relatively large amount of combustion energy is moved. Since the energy can be converted into energy, the piston stroke in the expansion stroke cylinder 12A also increases within a limited range.

また本実施形態では、前記燃焼速度制御手段は、気筒毎に複数個配置された点火プラグ15A〜15Cと、この点火プラグ15A〜15Cを選択的に点火制御可能な点火制御部42とを含み、前記点火制御部42は、再始動時における膨張行程気筒12Aの初回燃焼時には、複数の点火プラグ15A〜15Cを同時点火させるものである(図4(C)参照)。このため本実施形態では、点火制御によって混合気の燃焼速度を所望の速度に制御し、膨張行程気筒12Aでの急速燃焼を容易に実現することが可能になる。   In the present embodiment, the combustion speed control means includes a plurality of ignition plugs 15A to 15C arranged for each cylinder, and an ignition control unit 42 that can selectively control the ignition plugs 15A to 15C. The ignition control unit 42 simultaneously ignites a plurality of spark plugs 15A to 15C during the initial combustion of the expansion stroke cylinder 12A at the time of restart (see FIG. 4C). For this reason, in the present embodiment, the combustion speed of the air-fuel mixture is controlled to a desired speed by ignition control, and rapid combustion in the expansion stroke cylinder 12A can be easily realized.

また本実施形態では、前記点火プラグ15A〜15Cは、各気筒12A〜12Dの中央部と周縁部とに配設されており、前記点火制御部42は、再始動時の圧縮行程気筒12Cにおける初回燃焼時には、中央部と周縁部の点火プラグ15A〜15Cのうち、一部のもののみを点火させ、再始動時の膨張行程気筒12Aにおける初回燃焼時には、点火プラグ15A〜15Cを同時点火させるように制御するものである。このため本実施形態では、再始動時における圧縮行程気筒12Cでの初回燃焼時には、緩慢燃焼によって、大きな運動エネルギーを圧縮行程気筒12Cから取り出し、膨張行程気筒12Aのピストンストロークを制約された範囲内で大きくすることができるとともに、膨張行程気筒12Aにおいては、制約されたピストンストロークにおいて急速燃焼による大きな運動エネルギーを出力することが可能になる。   Further, in the present embodiment, the spark plugs 15A to 15C are disposed at the central portion and the peripheral portion of each of the cylinders 12A to 12D, and the ignition control unit 42 is the first in the compression stroke cylinder 12C at the time of restart. At the time of combustion, only a part of the center and peripheral spark plugs 15A to 15C is ignited, and at the time of initial combustion in the expansion stroke cylinder 12A at the time of restart, the spark plugs 15A to 15C are simultaneously ignited. It is something to control. For this reason, in the present embodiment, during the initial combustion in the compression stroke cylinder 12C at the time of restart, a large kinetic energy is extracted from the compression stroke cylinder 12C by slow combustion, and the piston stroke of the expansion stroke cylinder 12A is within a limited range. In addition, the expansion stroke cylinder 12A can output large kinetic energy due to rapid combustion in a restricted piston stroke.

また本実施形態では、前記燃焼速度制御手段は、筒内に燃料を噴射する燃料噴射弁16aを含む燃料供給システム16と、燃料供給システム16による燃料噴射弁16aの燃料噴射時期および燃料噴射量を制御する燃料噴射制御部41と、点火プラグ15A〜15Cの点火タイミングを制御する点火制御部42とを備え、燃料噴射弁16aが燃料を噴射した時点から点火プラグ15A〜15Cが点火するまでの時間間隔を、再始動時における圧縮行程気筒12Cの初回燃焼時には長くし、再始動時における膨張行程気筒12Aの初回燃焼時には短くするものである。この態様においても、点火タイミングによって圧縮行程気筒12Cでは緩慢燃焼を図り、膨張行程気筒12Aでは、急速燃焼を図ることが可能になる。従って、両気筒12A、12Dからの運動エネルギーをそれぞれ高めることが可能になる。   Further, in the present embodiment, the combustion speed control means includes a fuel supply system 16 including a fuel injection valve 16 a that injects fuel into the cylinder, and a fuel injection timing and a fuel injection amount of the fuel injection valve 16 a by the fuel supply system 16. A fuel injection control unit 41 for controlling and an ignition control unit 42 for controlling the ignition timing of the spark plugs 15A to 15C, and the time from when the fuel injection valve 16a injects fuel until the spark plugs 15A to 15C are ignited The interval is increased at the time of initial combustion of the compression stroke cylinder 12C at the time of restart, and is shortened at the time of initial combustion of the expansion stroke cylinder 12A at the time of restart. Also in this aspect, it is possible to achieve slow combustion in the compression stroke cylinder 12C and rapid combustion in the expansion stroke cylinder 12A according to the ignition timing. Accordingly, the kinetic energy from both cylinders 12A and 12D can be increased.

また本実施形態では、再始動時における圧縮行程気筒12Cの初回燃焼時での前記時間間隔(図12のマップM15に規定されている点火ディレイ時間)は、噴射された燃料が誘起する筒内の乱れが残存する所定時間である。このため本実施形態では、膨張行程気筒12Aの再始動時における初回燃焼時に、燃料噴射によって乱れが生じ、且つこの乱れが残存している間に点火プラグ15A〜15Cが混合気を点火するので、より一層燃焼速度が促進され、急速燃焼を実現することが可能になる。前記所定時間は、燃料等によって実験で定めることができ、例えば、本実施形態のような一般的なガソリンエンジン1では、0.03秒程度に設定することが可能である。   Further, in the present embodiment, the time interval (ignition delay time defined in the map M15 in FIG. 12) at the time of initial combustion of the compression stroke cylinder 12C at the time of restart is in the cylinder induced by the injected fuel. This is a predetermined time during which the disturbance remains. For this reason, in this embodiment, during the initial combustion when the expansion stroke cylinder 12A is restarted, the fuel injection causes a disturbance, and the spark plugs 15A to 15C ignite the air-fuel mixture while the disturbance remains. The combustion rate is further promoted, and rapid combustion can be realized. The predetermined time can be determined experimentally by fuel or the like. For example, in a general gasoline engine 1 as in this embodiment, it can be set to about 0.03 seconds.

上述したように、燃焼速度制御手段としては、複数の点火プラグ15A〜15C、並びにこれら点火プラグ15A〜15Cを選択的に着火制御する点火制御部や、制御マップM15に設定されている膨張行程気筒12Aの点火ディレイ時間の設定を通常運転時よりも短く設定すること等によって実現することが可能である。   As described above, the combustion speed control means includes a plurality of ignition plugs 15A to 15C, an ignition control unit that selectively controls ignition of these ignition plugs 15A to 15C, and an expansion stroke cylinder set in the control map M15. It can be realized by setting the ignition delay time of 12A to be shorter than that during normal operation.

さらに、図16、図17に示すように、燃料噴射弁16aの他に、水素噴射用インジェクタ160を採用してもよい。   Further, as shown in FIGS. 16 and 17, a hydrogen injection injector 160 may be employed in addition to the fuel injection valve 16a.

図16は、ポート噴射式ガソリンエンジンに直噴式の水素噴射用インジェクタ160を採用した例であり、図17は、直噴式ガソリンエンジンの燃焼室17に水素噴射用インジェクタ160(図17(B)のみ図示)を採用した例を示している。   FIG. 16 shows an example in which a direct injection type hydrogen injection injector 160 is employed in a port injection type gasoline engine. FIG. 17 shows only a hydrogen injection injector 160 (FIG. 17B) in the combustion chamber 17 of the direct injection type gasoline engine. The example which employ | adopted is shown.

何れの形態においても、水素を併用した場合には、燃料の燃焼速度が高速化する。水素は、火炎範囲が広く着火しやすく、さらに燃焼速度も速いので、ガソリンに水素を混合して燃料として使用することにより、着火速度や燃焼速度を速め、再始動時の膨張行程気筒12Aでの初回燃焼を速めて大きな運動エネルギーを出力することが可能になる。   In any form, when hydrogen is used in combination, the combustion speed of the fuel is increased. Hydrogen has a wide flame range and is easy to ignite, and also has a high combustion speed. By mixing hydrogen with gasoline and using it as a fuel, the ignition speed and combustion speed are increased, and the expansion stroke cylinder 12A at the time of restart is used. It is possible to output a large kinetic energy by accelerating the initial combustion.

以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明は前記の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載した発明の範囲内で種々の変形が可能である。例えば、前記実施形態では再始動時の膨張行程気筒12Aにおける初回燃焼のための燃料噴射を分割噴射としたが、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(所定燃料噴射タイミング)を実験等によって策定し、この所定燃料噴射タイミングにおける1回の燃料噴射としてもよい。   As mentioned above, although one Embodiment of this invention was described, this invention is not limited to the said embodiment, A various deformation | transformation is possible within the range of the invention described in the claim. For example, in the above embodiment, the fuel injection for the initial combustion in the expansion stroke cylinder 12A at the time of restart is divided injection, but this can reduce the compression pressure due to the latent heat of vaporization and ensure the vaporization performance as much as possible. A compatible timing (predetermined fuel injection timing) may be determined by experiments or the like, and one fuel injection may be performed at the predetermined fuel injection timing.

また、再始動時における膨張行程気筒12Aの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。   Further, the divided fuel injection performed for the first combustion of the expansion stroke cylinder 12A at the time of restart may be divided into three or more as required.

また、前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、始動後の所定タイミングまでにエンジン回転速度が所定値に達しないなど)、スタータモータによるアシストを伴う制御を行ってもよい。   Although omitted in the above-described 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 speed is increased by the predetermined timing after the start). Control with assistance by a starter motor may be performed.

エンジン1を自動停止させる制御は前記実施形態に限るものではなく、適宜設定してよい。但し再始動性を高めるためには、膨張行程気筒12Aにおけるピストン13の停止位置が行程中央よりやや下死点寄り(圧縮行程気筒12Cにおいては行程中央よりやや上死点寄り)となるような制御であることが望ましい。   The control for automatically stopping the engine 1 is not limited to the above embodiment, and may be set as appropriate. However, in order to improve restartability, control is performed such that the stop position of the piston 13 in the expansion stroke cylinder 12A is slightly closer to the bottom dead center than the center of the stroke (slightly closer to the top dead center in the compression stroke cylinder 12C). It is desirable that

その他、本発明の特許請求の範囲内で種々の変更が可能であることはいうまでもない。   It goes without saying that various modifications can be made within the scope of the claims of the present invention.

本発明に係る始動装置を備えたエンジンの概略断面図である。1 is a schematic cross-sectional view of an engine provided with a starter according to the present invention. エンジンの吸気系および排気系の構成を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the structure of the intake system and exhaust system of an engine. 同エンジンの要部を拡大したものであり、(A)は図1の部分拡大図、(B)は、燃焼室の底面図である。FIG. 2 is an enlarged view of a main part of the engine, in which (A) is a partially enlarged view of FIG. 1 and (B) is a bottom view of a combustion chamber. 同エンジンの燃焼室の底面図であり、(A)(B)は部分点火の例、(C)は全ての点火プラグが同時に点火した例を示すものである。It is a bottom view of the combustion chamber of the engine, (A) (B) shows an example of partial ignition, (C) shows an example in which all of the spark plugs ignited simultaneously. エンジンの停止時に膨張行程および圧縮行程になる気筒のピストン停止位置と空気量との関係を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the relationship between the piston stop position and air quantity of the cylinder which becomes an expansion stroke and a compression stroke at the time of an engine stop. エンジン停止時におけるエンジン回転速度の変化状態等を示すタイムチャートである。It is a time chart which shows the change state etc. of the engine speed at the time of an engine stop. 図6の部分拡大図であり、さらにクランク角度および各気筒の行程推移を示すタイムチャートである。FIG. 7 is a partially enlarged view of FIG. 6, and is a time chart showing a crank angle and a stroke transition of each cylinder. ピストン停止位置の検出制御動作を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows detection control operation | movement of a piston stop position. クランク角度信号の出力信号を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the output signal of a crank angle signal. エンジン停止からの経過時間と筒内温度推定値との関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between the elapsed time from an engine stop, and a cylinder temperature estimated value. 逆転再始動方式を採用した実施形態における制御内容を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the control content in embodiment which employ | adopted the reverse rotation restart system. 逆転再始動方式を採用した実施形態における制御内容を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the control content in embodiment which employ | adopted the reverse rotation restart system. 逆転再始動方式を採用した実施形態における制御内容を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the control content in embodiment which employ | adopted the reverse rotation restart system. 上述した実施形態の効果を示すためのグラフであり、(A)は筒内圧力の推移をクランク角度CAでみたグラフ、(B)は熱発生率の推移をクランク角度CAでみたグラフ、(C)は質量燃焼割合の推移をクランク角度CAでみたグラフである。It is a graph for showing an effect of an embodiment mentioned above, (A) is a graph which looked at change of in-cylinder pressure at crank angle CA, (B) is a graph which looked at change of heat release rate at crank angle CA, (C ) Is a graph showing the transition of the mass combustion ratio at the crank angle CA. 再始動時における膨張行程気筒の初回燃焼時における筒内圧力の変化を示すグラフである。It is a graph which shows the change of the cylinder pressure at the time of the first combustion of the expansion stroke cylinder at the time of restart. ポート噴射式ガソリンエンジンに直噴式の水素噴射用インジェクタを採用した例を示す部分断面図である。It is a fragmentary sectional view which shows the example which employ | adopted the direct injection type hydrogen injection injector for the port injection type gasoline engine. 直噴式ガソリンエンジンの燃焼室に水素噴射用インジェクタを採用した例を示すものであり、(A)が部分断面図、(B)が燃焼室の底面図である。The example which employ | adopted the injector for hydrogen injection as the combustion chamber of a direct injection type gasoline engine is shown, (A) is a fragmentary sectional view, (B) is a bottom view of a combustion chamber.

符号の説明Explanation of symbols

1 4サイクル多気筒エンジン
2 ECU
3 クランクシャフト
12A 膨張行程気筒
12C 圧縮行程気筒
13 ピストン
14 燃焼室
15 点火プラグ
16 燃料供給システム
16a 燃料噴射弁
29 吸気温センサ
30 クランク角センサ
31 クランク角センサ
32 カム角センサ
33 水温センサ
34 アクセル開度センサ
41 燃料噴射制御部
42 点火制御部
43 吸気流量制御部
44 発電量制御部
45 ピストン位置検出部
46 筒内温度推定部
47 空気密度推定部
CA クランク角度
CA ピストン停止位置
R 適正停止範囲
SW1 大気圧センサ
160 水素噴射用インジェクタ
1 4-cycle multi-cylinder engine 2 ECU
3 Crankshaft 12A Expansion stroke cylinder 12C Compression stroke cylinder 13 Piston 14 Combustion chamber 15 Spark plug 16 Fuel supply system 16a Fuel injection valve 29 Intake air temperature sensor 30 Crank angle sensor 31 Crank angle sensor 32 Cam angle sensor 33 Water temperature sensor 34 Accelerator opening Sensor 41 Fuel injection control unit 42 Ignition control unit 43 Intake flow rate control unit 44 Power generation amount control unit 45 Piston position detection unit 46 In-cylinder temperature estimation unit 47 Air density estimation unit CA Crank angle CA P piston stop position R Proper stop range SW1 Large Barometric pressure sensor 160 Hydrogen injector

Claims (3)

多気筒エンジンの再始動条件が成立したときに、圧縮行程気筒を燃焼させ、所定クランク角度だけ逆転させた後、膨張行程気筒を燃焼させて前記多気筒エンジンを再始動させる多気筒エンジンの始動装置において、
各気筒のピストン位置を検出するピストン位置検出手段と、
各気筒の燃焼速度を制御する燃焼速度制御手段と
を備え、前記燃焼速度制御手段は、気筒毎に複数個配置された点火プラグと、この点火プラグを選択的に点火制御可能な点火制御部とを含み、前記点火プラグは、各気筒の中央部と周縁部とに配設されており、前記点火制御部は、再始動時の圧縮行程気筒における初回燃焼時には、一部の点火プラグのみを点火させ、再始動時の膨張行程気筒における初回燃焼時には、中央部と周縁部の点火プラグを同時点火させるように制御するものであることを特徴とする多気筒エンジンの始動装置。
A multi-cylinder engine starter that, when a multi-cylinder engine restart condition is satisfied, burns the compression stroke cylinder, reverses it by a predetermined crank angle, and then burns the expansion stroke cylinder to restart the multi-cylinder engine. In
Piston position detecting means for detecting the piston position of each cylinder;
Combustion speed control means for controlling the combustion speed of each cylinder, wherein the combustion speed control means includes a plurality of ignition plugs arranged for each cylinder, and an ignition control unit capable of selectively controlling the ignition plugs. The spark plugs are disposed at the center and the periphery of each cylinder, and the ignition control unit ignites only some spark plugs at the time of initial combustion in the compression stroke cylinder at the time of restart. A starting device for a multi-cylinder engine is characterized in that, at the time of initial combustion in the expansion stroke cylinder at the time of restart, control is performed so that the center and peripheral spark plugs are simultaneously ignited .
多気筒エンジンの再始動条件が成立したときに、圧縮行程気筒を燃焼させ、所定クランク角度だけ逆転させた後、膨張行程気筒を燃焼させて前記多気筒エンジンを再始動させる多気筒エンジンの始動装置において、
各気筒のピストン位置を検出するピストン位置検出手段と、
各気筒の燃焼速度を制御する燃焼速度制御手段と
を備え、
前記燃焼速度制御手段は、筒内に燃料を噴射する燃料噴射弁を含む燃料供給システムと、燃料供給システムによる燃料噴射弁の燃料噴射時期および燃料噴射量を制御する燃料噴射制御部と、点火プラグの点火タイミングを制御する点火制御部とを備え、再始動時における膨張行程気筒の初回燃焼時の燃料噴射から点火時期までの時間間隔を、再始動時における圧縮行程気筒の初回燃焼時の燃料噴射から点火時期までの時間間隔に対して短くすることを特徴とする多気筒エンジンの始動装置。
A multi-cylinder engine starter that, when a multi-cylinder engine restart condition is satisfied, burns the compression stroke cylinder, reverses it by a predetermined crank angle, and then burns the expansion stroke cylinder to restart the multi-cylinder engine. In
Piston position detecting means for detecting the piston position of each cylinder;
Combustion speed control means for controlling the combustion speed of each cylinder;
With
The combustion speed control means includes a fuel supply system including a fuel injection valve that injects fuel into the cylinder, a fuel injection control unit that controls fuel injection timing and fuel injection amount of the fuel injection valve by the fuel supply system, and an ignition plug An ignition control unit that controls the ignition timing of the expansion stroke cylinder at the time of restart, and the time interval from the fuel injection at the time of initial combustion of the expansion stroke cylinder to the ignition timing at the time of restart, A starter for a multi-cylinder engine characterized by being shortened with respect to a time interval from ignition to ignition timing .
請求項記載の多気筒エンジンの始動装置において、
再始動時における膨張行程気筒の初回燃焼時での前記時間間隔は、噴射された燃料が誘起する筒内の乱れが残存する所定時間であることを特徴とする多気筒エンジンの始動装置。
The starter for a multi-cylinder engine according to claim 2 ,
The multi-cylinder engine starter characterized in that the time interval at the time of initial combustion of the expansion stroke cylinder at the time of restart is a predetermined time during which the turbulence in the cylinder induced by the injected fuel remains .
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