JP5957995B2 - Engine start control device - Google Patents

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本発明は、燃焼室内で混合気が燃焼して生じる燃焼ガスのエネルギーをピストンの往復運動として取り出すレシプロ式のエンジンに設けられ、所定の自動停止条件が成立したときに上記エンジンを自動停止させるとともに、その後所定の再始動条件が成立したときに上記エンジンを自動始動させるエンジンの始動制御装置に関する。   The present invention is provided in a reciprocating engine that takes out the energy of combustion gas generated by combustion of air-fuel mixture in a combustion chamber as a reciprocating motion of a piston, and automatically stops the engine when a predetermined automatic stop condition is satisfied. Then, the present invention relates to an engine start control device for automatically starting the engine when a predetermined restart condition is satisfied.

近年、自動車等の車両に搭載される車載用エンジンの燃費性能をより高めることが求められており、そのための対策として、所定の条件下でエンジンを自動的に停止または始動させる、いわゆるアイドルストップ機能を付加したエンジンが増えつつある。このようなアイドルストップ機能付きのエンジンにおいて、一旦停止したエンジンを再始動させる自動始動の際には、迅速かつ確実にエンジンを始動させることが求められる。   In recent years, there has been a demand for further improving the fuel efficiency of an in-vehicle engine mounted on a vehicle such as an automobile. As a countermeasure, a so-called idle stop function that automatically stops or starts the engine under a predetermined condition. The engine which added is increasing. In such an engine with an idling stop function, it is required to start the engine quickly and reliably at the time of automatic start for restarting the engine once stopped.

例えば、下記特許文献1には、エンジンの自動停止動作中の吸気流量を調節することによって筒内の空気量の適正化を図り、自動始動を開始したときの混合気の着火性を高めることが行われている。   For example, in Patent Document 1 below, the amount of air in the cylinder is optimized by adjusting the intake air flow rate during the automatic stop operation of the engine, and the ignitability of the air-fuel mixture when automatic start is started is improved. Has been done.

特開2004−124753号公報JP 2004-124753 A

上記特許文献1のように、空気量の適正化によって自動始動時の着火性を高めるようにした場合には、自動始動の迅速性、確実性を高めることができる。しかしながら、エンジンの自動始動の際に、好条件下での燃焼ばかりを行うと、エンジン回転速度が必要以上に上昇する吹き上がり現象が起きるおそれがあり、車両の運転者がアクセルペダルを踏み込むタイミングによっては、車両が唐突に飛び出すような挙動を示し、乗員が違和感を覚えるおそれがある。   When the ignitability at the time of automatic start is improved by optimizing the air amount as in Patent Document 1, the speed and reliability of automatic start can be improved. However, if only the combustion under favorable conditions is performed at the time of automatic engine start, there is a risk that the engine speed will rise more than necessary, and depending on the timing when the driver of the vehicle depresses the accelerator pedal. Shows a behavior that the vehicle suddenly jumps out, and the passenger may feel uncomfortable.

上記のような事態を防止するには、エンジンを自動始動させる途中で条件の悪い燃焼を行えばよいが、このとき、燃焼室の壁面温度が低いと、燃料が気化し難いために、燃焼が不安定化(場合によっては失火)してしまうおそれがある。もちろん、燃焼室の壁面温度が高いときだけエンジンを自動停止させる(低温時には自動停止を許可しない)ようにしておけば、上記のような燃焼の不安定化を招くおそれはなくなるが、それでは、アイドルストップの機会が減り、充分な燃費向上効果が得られなくなる。   In order to prevent the above situation, it is only necessary to perform unfavorable combustion during the automatic start of the engine, but at this time, if the wall surface temperature of the combustion chamber is low, it is difficult for the fuel to vaporize. There is a risk of destabilization (in some cases misfire). Of course, if the engine is automatically stopped only when the wall temperature of the combustion chamber is high (automatic stop is not permitted at low temperatures), there is no risk of instability of combustion as described above. There will be fewer opportunities to stop and a sufficient fuel efficiency improvement effect will not be obtained.

このような問題に対し、仮にエンジンの自動始動時に壁面温度を迅速に上昇させることができれば、たとえ燃焼室の壁面温度が低い状態から自動始動を開始したとしても、燃焼を不安定化させることなく必要に応じて条件の悪い燃焼を行わせることができ、エンジンの吹き上がりを抑制することができる。   For such a problem, if the wall surface temperature can be raised quickly during the automatic engine start, even if the automatic start is started from a state where the wall temperature of the combustion chamber is low, the combustion does not become unstable. If necessary, unfavorable combustion can be performed, and engine blow-up can be suppressed.

本発明は、上記のような事情に鑑みてなされたものであり、自動停止したエンジンを再始動させる際に、燃焼室の壁面温度を迅速に上昇させることが可能なエンジンの始動制御装置を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of the above circumstances, and provides an engine start control device capable of quickly raising the wall surface temperature of a combustion chamber when restarting an automatically stopped engine. The purpose is to do.

上記課題を解決するためのものとして、本発明は、燃焼室内で混合気が燃焼して生じる燃焼ガスのエネルギーをピストンの往復運動として取り出すレシプロ式の車載用エンジンに設けられ、所定の自動停止条件が成立したときに上記エンジンを自動停止させるとともに、その後所定の再始動条件が成立したときに上記エンジンを自動始動させるエンジンの始動制御装置であって、上記エンジンの燃焼室の壁面温度またはこれに関連する所定の温度を検出する検出手段と、上記エンジンの吸気弁の閉時期、および排気弁の開時期の少なくとも一方を可変的に制御可能なバルブ制御手段とを備え、上記バルブ制御手段は、上記検出手段により検出された温度が所定値よりも低い低温状態でのエンジン自動始動時に、エンジンの全気筒で少なくとも1回ずつ燃焼が済んだエンジン完爆の時点までエンジンの有効膨張比が有効圧縮比よりも低くなるように上記吸排気弁を制御するとともに、エンジンが完爆に至った後は有効膨張比を有効圧縮比よりも高くすることを特徴とするものである(請求項1)。 In order to solve the above-described problems, the present invention is provided in a reciprocating vehicle-mounted engine that extracts the energy of combustion gas generated by combustion of an air-fuel mixture in a combustion chamber as a reciprocating motion of a piston, and has a predetermined automatic stop condition. Is an engine start control device that automatically stops the engine when a predetermined restart condition is satisfied, and then automatically starts the engine when a predetermined restart condition is satisfied. Detection means for detecting a related predetermined temperature, and valve control means capable of variably controlling at least one of the closing timing of the intake valve and the opening timing of the exhaust valve of the engine, the valve control means, when the engine automatic start of the detected temperature is low a low temperature than a predetermined value by the detection means, at least in all the cylinders of the engine Together by the effective expansion ratio of the engine to the point of finished on engine complete explosion combustion controls the intake and exhaust valves to be lower than the effective compression ratio times, after the engine has reached a complete explosion enable effective expansion ratio It is characterized by being higher than the compression ratio (claim 1).

本発明によれば、低温状態でのエンジン自動始動時に、エンジンの有効膨張比が有効圧縮比よりも低くなるようにバルブタイミングが制御されるので、燃焼室で生成された燃焼ガスのエネルギーのうちピストンを押し下げる仕事に変換される割合が減り(言い換えると冷却損失が増大し)、膨張行程中の燃焼ガスの温度を比較的高い値に維持することができる。これにより、燃焼室の壁面温度を迅速に上昇させることができ、例えばエンジン完爆後に、吹き上がりを抑制するために条件の悪い燃焼を行ったとしても、燃焼が極端に不安定になることがなく、失火等を確実に防止することができる。
特に、本発明では、エンジンが完爆に至るまでは上記のように有効膨張比を有効圧縮比よりも低くしながら、完爆に至った後は有効膨張比を有効圧縮比よりも高くするので、エンジンの完爆までは有効膨張比の低下によってエンジンの暖機進行を図りながら、完爆後は有効膨張比を元に戻して熱効率の高い燃焼を行わせることができる。
According to the present invention, since the valve timing is controlled so that the effective expansion ratio of the engine is lower than the effective compression ratio at the time of automatic engine start in a low temperature state, of the energy of the combustion gas generated in the combustion chamber The rate of conversion into work that pushes down the piston decreases (in other words, cooling loss increases), and the temperature of the combustion gas during the expansion stroke can be maintained at a relatively high value. As a result, the wall surface temperature of the combustion chamber can be quickly raised. For example, even if bad combustion is performed in order to suppress the blow-up after the engine is completely exploded, the combustion may become extremely unstable. In addition, misfires can be reliably prevented.
In particular, in the present invention, the effective expansion ratio is made lower than the effective compression ratio as described above until the engine reaches the complete explosion, and the effective expansion ratio is made higher than the effective compression ratio after reaching the complete explosion. Until the complete explosion of the engine, the engine can be warmed up by lowering the effective expansion ratio, and after the complete explosion, the effective expansion ratio can be returned to the original to perform combustion with high thermal efficiency.

本発明において、好ましくは、上記バルブ制御手段は、上記低温状態でのエンジン自動始動時でかつエンジン完爆の時点までは、上記排気弁の開時期を下死点に対し早めることにより、エンジンの有効膨張比を有効圧縮比よりも低くする(請求項2)。 In the present invention, preferably, the valve control means advances the opening time of the exhaust valve with respect to the bottom dead center at the time of automatic engine start in the low temperature state and until the time of engine complete explosion . The effective expansion ratio is made lower than the effective compression ratio (claim 2).

この構成によれば、排気弁の開時期を早めて有効膨張比を低下させることにより、有効膨張比が有効圧縮比よりも低くなる状態を適正につくり出すことができる。   According to this configuration, it is possible to appropriately create a state in which the effective expansion ratio is lower than the effective compression ratio by reducing the effective expansion ratio by advancing the opening timing of the exhaust valve.

上記エンジンは、燃焼室内の混合気に点火する点火プラグを備えた火花点火式エンジンとすることができる。このような火花点火式エンジンにおいて、より好ましくは、上記自動始動の開始後にエンジンが完爆に至った後、車両の発進要求がなかった場合には、上記点火プラグの点火タイミングが、エンジンの強制始動時に設定される点火タイミングよりも遅く設定される(請求項3)。 The engine can be a spark ignition engine having an ignition plug that ignites an air-fuel mixture in a combustion chamber. In such a spark ignition type engine, more preferably, when the vehicle has not been requested to start after the engine has completely exhausted after the start of the automatic start, the ignition timing of the spark plug is set to It is set later than the ignition timing set at the start ( claim 3 ).

この構成によれば、エンジンの完爆後に回転速度が過度に上昇すること(エンジンの吹き上がり)が点火タイミングのリタードによって抑制されるので、例えばエンジンの完爆後、わずかな時間をおいてから車両の発進要求があったような場合でも、車両が唐突に飛び出すようなことがなく、車両の安全性や乗り心地を向上させることができる。   According to this configuration, an excessive increase in the rotational speed after the complete explosion of the engine (engine blow-up) is suppressed by the ignition timing retard. For example, after a short time after the complete explosion of the engine, Even when there is a request to start the vehicle, the vehicle does not jump out suddenly, and the safety and riding comfort of the vehicle can be improved.

なお、本発明のエンジンにおいても、その強制始動時には、有効膨張比が有効圧縮比よりも常に高くなるように吸排気弁を制御することができる(請求項4)。 Also in the engine of the present invention, in its forced starting, it is possible to control the intake and exhaust valves to always be higher than the effective expansion ratio effective compression ratio (claim 4).

エンジンの強制始動時には、エンジンが吹き上がりを起こしても何ら問題がなく、常に条件のよい燃焼を行えるので、燃焼室の壁面温度を迅速に上昇させなくても燃焼が極端に不安定化することがない。このような事情から、エンジンの強制始動のときには、自動始動のときと異なり、有効膨張比を常に有効圧縮比よりも高く設定することができる。   When the engine is forcibly started, there is no problem even if the engine blows up and combustion can always be performed in good condition, so that the combustion becomes extremely unstable even if the wall temperature of the combustion chamber is not raised rapidly. There is no. Under such circumstances, the effective expansion ratio can always be set higher than the effective compression ratio when the engine is forcibly started unlike the automatic start.

以上説明したように、本発明のエンジンの始動制御装置によれば、自動停止したエンジンを再始動させる際に、燃焼室の壁面温度を迅速に上昇させることができ、燃焼の安定性を高めることができる。   As described above, according to the engine start control device of the present invention, when the automatically stopped engine is restarted, the wall surface temperature of the combustion chamber can be quickly raised, and the stability of combustion is improved. Can do.

本発明の一実施形態にかかる始動制御装置が適用されたエンジンの全体構成を示す図である。1 is a diagram illustrating an overall configuration of an engine to which a start control device according to an embodiment of the present invention is applied. 上記エンジンの平面図である。It is a top view of the engine. 上記エンジンを自動的に停止させる自動停止制御の具体的手順を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the specific procedure of the automatic stop control which stops the said engine automatically. 上記自動停止制御が終了した時点における各気筒の状態を例示する図である。It is a figure which illustrates the state of each cylinder in the time of the said automatic stop control being complete | finished. 上記エンジンを自動的に始動させる自動始動制御の具体的手順を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the specific procedure of the automatic start control which starts the said engine automatically. 通常時の有効膨張比と有効圧縮比との関係を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the relationship between the effective expansion ratio at the normal time, and an effective compression ratio. 低温状態でのエンジン自動始動時に設定される有効膨張比と有効圧縮比との関係を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the relationship between the effective expansion ratio set at the time of the engine automatic start in a low temperature state, and an effective compression ratio. 有効膨張比を低下させることが筒内温度の上昇につながることを示すための説明図である。It is explanatory drawing for showing that lowering | hanging an effective expansion ratio leads to the raise of in-cylinder temperature.

(1)エンジンの全体構成
図1および図2は、本発明の一実施形態に係る始動制御装置が適用されたエンジンの全体構成を示す図である。本図に示されるエンジンは、走行用の動力源として車両に搭載されるレシプロ式の4サイクルガソリンエンジンである。このエンジンのエンジン本体1は、いわゆる直列4気筒型のものであり、列状に並ぶ4つの気筒12A〜12Dを有するシリンダヘッド11と、シリンダブロック11の上面に設けられたシリンダヘッド10と、各気筒12A〜12Dにそれぞれ往復摺動可能に挿入されたピストン13とを有している。
(1) Overall Configuration of Engine FIGS. 1 and 2 are diagrams showing the overall configuration of an engine to which a start control device according to an embodiment of the present invention is applied. The engine shown in the figure is a reciprocating four-cycle gasoline engine mounted on a vehicle as a driving power source. The engine body 1 of this engine is of a so-called in-line 4-cylinder type, and includes a cylinder head 11 having four cylinders 12A to 12D arranged in a row, a cylinder head 10 provided on the upper surface of the cylinder block 11, Each of the cylinders 12A to 12D has a piston 13 inserted in a reciprocating manner.

上記ピストン13は図略のコネクティングロッドを介してクランク軸3と連結されており、上記ピストン13の往復運動(上下運動)に応じて上記クランク軸3が中心軸回りに回転するようになっている。   The piston 13 is connected to the crankshaft 3 via a connecting rod (not shown), and the crankshaft 3 rotates around the central axis in accordance with the reciprocating motion (vertical motion) of the piston 13. .

上記ピストン13の上方には燃焼室14が形成されており、この燃焼室14には、ガソリンを主成分とする燃料が、後述するインジェクタ16からの噴射によって供給される。そして、噴射された燃料と空気との混合気が燃焼室14で燃焼することにより、その燃焼による膨張力で押し下げられたピストン13が上下方向に往復運動するようになっている。   A combustion chamber 14 is formed above the piston 13, and fuel mainly composed of gasoline is supplied to the combustion chamber 14 by injection from an injector 16 described later. And the air-fuel mixture of the injected fuel and air burns in the combustion chamber 14, so that the piston 13 pushed down by the expansion force due to the combustion reciprocates in the vertical direction.

上記シリンダヘッド10には、点火プラグ15およびインジェクタ16が、各気筒につき1組ずつ設けられている。   The cylinder head 10 is provided with one set of spark plugs 15 and injectors 16 for each cylinder.

上記インジェクタ16は、燃焼室14を吸気側の側方から臨むように設けられており、図外の燃料供給管から供給される燃料(ガソリンを主成分とする燃料)を先端部から噴射する。具体的に、インジェクタ16は、ニードル弁およびソレノイド(いずれも図示省略)を内蔵しており、ソレノイドへの通電に伴いニードル弁が開方向に駆動されることで、その開弁時間に応じた量の燃料がインジェクタ16の先端部から点火プラグ15の電極付近に向けて噴射されるようになっている。   The injector 16 is provided so as to face the combustion chamber 14 from the side of the intake side, and injects fuel (fuel mainly composed of gasoline) supplied from a fuel supply pipe (not shown) from the tip. Specifically, the injector 16 has a built-in needle valve and a solenoid (both not shown), and the needle valve is driven in the opening direction as the solenoid is energized, so that an amount corresponding to the valve opening time is obtained. The fuel is injected from the tip of the injector 16 toward the vicinity of the electrode of the spark plug 15.

上記点火プラグ15は、燃焼室14を上方から臨むように設けられており、図外の点火回路からの給電に応じて先端の電極から火花を放電する。ここで、当実施形態のような4サイクル4気筒エンジンでは、各気筒12A〜12Dに設けられたピストン13が、クランク角で180°(180°CA)の位相差をもって上下運動する。このため、各気筒12A〜12Dの点火プラグ15による点火のタイミングは、180°CAずつ位相をずらしたタイミングに設定される。具体的には、気筒12A,12B,12C,12Dの気筒番号をそれぞれ1番、2番、3番、4番とすると、1番気筒12A→3番気筒12C→4番気筒12D→2番気筒12Bの順に、180°CAずつずれたタイミングで点火が行われて、この順に燃焼が行われる。このため、例えば1番気筒12Aが膨張行程であれば、3番気筒12C、4番気筒12D、2番気筒12Bは、それぞれ、圧縮行程、吸気行程、排気行程となる。   The spark plug 15 is provided so as to face the combustion chamber 14 from above, and discharges a spark from the electrode at the tip in response to power supply from an ignition circuit (not shown). Here, in the four-cycle four-cylinder engine as in this embodiment, the piston 13 provided in each of the cylinders 12A to 12D moves up and down with a phase difference of 180 ° (180 ° CA) in crank angle. For this reason, the timing of ignition by the ignition plug 15 of each cylinder 12A to 12D is set to a timing shifted in phase by 180 ° CA. Specifically, if the cylinder numbers of the cylinders 12A, 12B, 12C, and 12D are 1, 2, 3, and 4, respectively, the first cylinder 12A → the third cylinder 12C → the fourth cylinder 12D → the second cylinder In the order of 12B, ignition is performed at a timing shifted by 180 ° CA, and combustion is performed in this order. For this reason, for example, if the first cylinder 12A is in the expansion stroke, the third cylinder 12C, the fourth cylinder 12D, and the second cylinder 12B are in the compression stroke, the intake stroke, and the exhaust stroke, respectively.

上記シリンダヘッド10には、各気筒12A〜12Dの燃焼室14に開口する吸気ポート17および排気ポート18と、各ポート17,18を開閉する吸気弁19および排気弁20とが設けられている。なお、吸気弁19および排気弁20は、シリンダヘッド10に配設された一対のカムシャフト等を含む動弁機構30,31により、クランク軸3の回転に連動して開閉駆動される。   The cylinder head 10 is provided with an intake port 17 and an exhaust port 18 that open to the combustion chambers 14 of the cylinders 12A to 12D, and an intake valve 19 and an exhaust valve 20 that open and close the ports 17 and 18, respectively. The intake valve 19 and the exhaust valve 20 are driven to open and close in conjunction with the rotation of the crankshaft 3 by valve mechanisms 30 and 31 including a pair of camshafts and the like disposed in the cylinder head 10.

上記排気弁20用の動弁機構31には、VVT32が組み込まれている。VVT32は、可変バルブタイミング機構(Variable Valve Timing Mechanism)と呼ばれるものであり、排気弁20の動作タイミングを可変的に設定するための可変機構である。なお、当実施形態において採用されるVVT32は、カムシャフトの回転位相を変更可能な電動アクチュエータを備えた電磁式VVTであり、上記アクチュエータの駆動に応じて排気弁20の開時期(開弁開始時期)と閉時期とを同時に変更することができ、しかも、そのような変更動作をエンジンが停止した状態でも行うことができる。   A VVT 32 is incorporated in the valve operating mechanism 31 for the exhaust valve 20. The VVT 32 is called a variable valve timing mechanism, and is a variable mechanism for variably setting the operation timing of the exhaust valve 20. The VVT 32 employed in this embodiment is an electromagnetic VVT provided with an electric actuator capable of changing the rotational phase of the camshaft. The opening timing (opening start timing) of the exhaust valve 20 according to the driving of the actuator. ) And the closing time can be changed at the same time, and such a change operation can be performed even when the engine is stopped.

上記シリンダブロック11やシリンダヘッド10の内部には、冷却水が流通する図外のウォータジャケットが設けられており、このウォータジャケット内の冷却水の温度を検出するための水温センサSW1(本発明にかかる検出手段に相当)が、上記シリンダブロック11に設けられている。   A water jacket (not shown) through which cooling water flows is provided inside the cylinder block 11 and the cylinder head 10, and a water temperature sensor SW1 for detecting the temperature of the cooling water in the water jacket (in the present invention). Corresponding to such detection means) is provided in the cylinder block 11.

また、上記シリンダブロック11には、クランク軸3の回転角度および回転速度を検出するためのクランク角センサSW2が設けられている。このクランク角センサSW2は、クランク軸3と一体に回転するクランクプレート34の回転に応じてパルス信号を出力するものであり、このパルス信号に基づいて、クランク軸3の回転角度(クランク角)および回転速度(エンジン回転速度)が検出されるようになっている。   The cylinder block 11 is provided with a crank angle sensor SW2 for detecting the rotation angle and rotation speed of the crankshaft 3. The crank angle sensor SW2 outputs a pulse signal according to the rotation of the crank plate 34 that rotates integrally with the crankshaft 3, and based on this pulse signal, the rotation angle (crank angle) of the crankshaft 3 and The rotational speed (engine rotational speed) is detected.

一方、上記シリンダヘッド10には、気筒判別情報を出力するためのカム角センサSW3が設けられている。すなわち、カム角センサSW3は、カムシャフトと一体に回転するシグナルプレートの歯の通過に応じてパルス信号を出力するものであり、この信号と、クランク角センサSW2からのパルス信号とに基づいて、どの気筒が何行程にあるのかが判別されるようになっている。   On the other hand, the cylinder head 10 is provided with a cam angle sensor SW3 for outputting cylinder discrimination information. That is, the cam angle sensor SW3 outputs a pulse signal according to the passage of the teeth of the signal plate that rotates integrally with the camshaft. Based on this signal and the pulse signal from the crank angle sensor SW2, Which cylinder is in which stroke is determined.

上記各気筒12A〜12Dの吸気ポート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がそれぞれ接続されている。すなわち、外部からの吸入空気(新気)が上記吸気通路21を通じて各気筒12A〜12Dの燃焼室14に導入されるとともに、燃焼室14で生成された排気ガス(燃焼ガス)が上記排気通路29を通じて外部に排出されるようになっている。   An intake passage 21 and an exhaust passage 22 are connected to the intake port 17 and the exhaust port 18 of the cylinders 12A to 12D, respectively. That is, intake air (fresh air) from the outside is introduced into the combustion chambers 14 of the respective cylinders 12A to 12D through the intake passage 21, and exhaust gas (combustion gas) generated in the combustion chambers 14 is introduced into the exhaust passage 29. It is designed to be discharged to the outside.

上記吸気通路21のうち、エンジン本体1から所定距離上流側までの範囲は、気筒12A〜12Dごとに分岐した分岐通路部21aとされており、各分岐通路部21aの上流端がそれぞれサージタンク21bに接続されている。このサージタンク21bよりも上流側には、単一の通路からなる共通通路部21cが設けられている。   Of the intake passage 21, a range from the engine body 1 to the upstream side by a predetermined distance is a branch passage portion 21a branched for each of the cylinders 12A to 12D, and an upstream end of each branch passage portion 21a is a surge tank 21b. It is connected to the. A common passage portion 21c including a single passage is provided on the upstream side of the surge tank 21b.

上記共通通路部21cには、開閉可能なスロットル弁24が設けられており、このスロットル弁24の開度に応じて、各気筒12A〜12Dに流入する空気量(吸気流量)が調節されるようになっている。なお、当実施形態において採用されるスロットル弁24は、電動アクチュエータによって駆動される電気式のものである。このような電気式のスロットル弁24は、基本的に、後述するアクセルペダル40の開度に連動して開閉駆動されるが、場合によっては、アクセルペダル40とは非連動で開閉駆動されることもある。   The common passage portion 21c is provided with a throttle valve 24 that can be opened and closed, and the amount of air (intake flow rate) flowing into each of the cylinders 12A to 12D is adjusted according to the opening degree of the throttle valve 24. It has become. The throttle valve 24 employed in this embodiment is an electric type driven by an electric actuator. Such an electric throttle valve 24 is basically opened and closed in conjunction with the opening degree of an accelerator pedal 40, which will be described later. In some cases, the electric throttle valve 24 is driven to open and close without being linked to the accelerator pedal 40. There is also.

上記スロットル弁24よりも上流側の共通通路部21cには、吸気流量を検出するためのエアフローセンサSW4が設けられている。   An air flow sensor SW4 for detecting the intake flow rate is provided in the common passage portion 21c upstream of the throttle valve 24.

上記クランク軸3には、ベルト等を介してオルタネータ28が連結されている。このオルタネータ28は、図外のフィールドコイルの電流を制御して発電量を調節するレギュレータ回路を内蔵しており、車両の電気負荷やバッテリの残容量等から定められる発電量の目標値(目標発電電流)に基づき、クランク軸3から駆動力を得て発電を行うように構成されている。   An alternator 28 is connected to the crankshaft 3 via a belt or the like. This alternator 28 incorporates a regulator circuit for adjusting the amount of power generation by controlling the current of the field coil (not shown), and the target value of power generation (target power generation) determined from the electric load of the vehicle, the remaining battery capacity, etc. Based on the current), the driving force is obtained from the crankshaft 3 to generate power.

上記シリンダブロック11には、エンジンを始動するためのスタータモータ36が設けられている。このスタータモータ36は、モータ本体36aと、モータ本体36aにより回転駆動されるピニオンギア36bとを有している。上記ピニオンギア36bは、クランク軸3の一端部に連結されたリングギア35と離接可能に噛合している。そして、上記スタータモータ36を用いてエンジンを始動する際には、ピニオンギア36bが所定の噛合位置に移動して上記リングギア35と噛合し、ピニオンギア36bの回転力がリングギア35に伝達されることにより、クランク軸3が回転駆動されるようになっている。   The cylinder block 11 is provided with a starter motor 36 for starting the engine. The starter motor 36 has a motor body 36a and a pinion gear 36b that is rotationally driven by the motor body 36a. The pinion gear 36b meshes with the ring gear 35 connected to one end of the crankshaft 3 so as to be detachable. When the starter motor 36 is used to start the engine, the pinion gear 36b moves to a predetermined meshing position and meshes with the ring gear 35, and the rotational force of the pinion gear 36b is transmitted to the ring gear 35. As a result, the crankshaft 3 is driven to rotate.

(2)制御系
以上のように構成されたエンジンは、その各部が図1に示されるECU(エンジン制御ユニット)50により統括的に制御される。ECU50は、周知のとおり、CPU、メモリ、カウンタタイマ群、インターフェース、並びにこれらを互いに接続するバス等を有するマイクロプロセッサからなる。このようなECU50は、例えばエンジンの通常運転時に、インジェクタ16の燃料噴射動作、点火プラグ15の点火動作、およびスロットル弁24の開閉動作等を、エンジンの負荷(後述するアクセルペダル40の開度に基づく要求トルク)や回転速度等の各種条件に応じて制御するといった基本的な機能を有する他、いわゆるアイドルストップ機能として、予め定められた所定の条件下でエンジンを自動的に停止させ、または始動させる機能をも有している。つまり、当実施形態のエンジンは、アイドルストップ機能付きのエンジンである。
(2) Control system The engine configured as described above is centrally controlled by an ECU (engine control unit) 50 shown in FIG. As is well known, the ECU 50 is composed of a microprocessor having a CPU, a memory, a counter timer group, an interface, and a bus for connecting them together. Such an ECU 50, for example, during the normal operation of the engine, controls the fuel injection operation of the injector 16, the ignition operation of the spark plug 15, the opening / closing operation of the throttle valve 24, etc. In addition to basic functions such as control based on various conditions such as required torque) and rotation speed, the engine is automatically stopped or started under a predetermined condition as a so-called idle stop function. It also has a function to make it. That is, the engine of this embodiment is an engine with an idle stop function.

上記ECU50には、各種センサから種々の情報が入力される。すなわち、ECU50は、エンジンの各部に設けられた上記水温センサSW1、クランク角センサSW2、カム角センサSW3、およびエアフローセンサSW4と電気的に接続されており、これら各センサSW1〜SW4からの入力信号に基づいて、エンジンの冷却水温、クランク角、回転速度、気筒判別情報、吸気流量等の種々の情報を取得する。   Various information is input to the ECU 50 from various sensors. That is, the ECU 50 is electrically connected to the water temperature sensor SW1, the crank angle sensor SW2, the cam angle sensor SW3, and the airflow sensor SW4 provided in each part of the engine, and input signals from these sensors SW1 to SW4. Based on the above, various information such as engine coolant temperature, crank angle, rotational speed, cylinder discrimination information, intake air flow rate, and the like are acquired.

また、ECU50には、車両に設けられた各種センサ(SW5〜SW9)からの情報も入力される。すなわち、車両には、運転者により踏み込み操作されるアクセルペダル40の開度を検出するためのアクセル開度センサSW5と、ブレーキペダル41のON/OFF(ブレーキの有無)を検出するためのブレーキセンサSW6と、車両の走行速度(車速)を検出するための車速センサSW7と、バッテリ(図示省略)の残容量を検出するためのバッテリセンサSW8と、車室内の温度を検出するための室温センサSW9とが設けられている。ECU50は、これら各センサSW5〜SW9からの入力信号に基づいて、アクセル開度、ブレーキの有無、車速、バッテリの残容量、車室内温度といった情報を取得する。   The ECU 50 also receives information from various sensors (SW5 to SW9) provided in the vehicle. That is, the vehicle includes an accelerator opening sensor SW5 for detecting the opening degree of the accelerator pedal 40 that is depressed by the driver, and a brake sensor for detecting ON / OFF of the brake pedal 41 (presence of braking). SW6, a vehicle speed sensor SW7 for detecting the traveling speed (vehicle speed) of the vehicle, a battery sensor SW8 for detecting the remaining capacity of the battery (not shown), and a room temperature sensor SW9 for detecting the temperature in the vehicle interior And are provided. Based on the input signals from these sensors SW5 to SW9, the ECU 50 acquires information such as the accelerator opening, the presence / absence of the brake, the vehicle speed, the remaining battery capacity, and the vehicle interior temperature.

上記ECU50が有するより具体的な機能について説明する。ECU50は、運転状態判定部51、燃焼制御部52、スタータ制御部53、およびバルブ制御部54を機能的に有している。   More specific functions of the ECU 50 will be described. The ECU 50 functionally includes an operating state determination unit 51, a combustion control unit 52, a starter control unit 53, and a valve control unit 54.

上記運転状態判定部51は、上記各センサSW1〜SW9を含む入力要素からの信号に基づいて、エンジンおよび車両の状態を逐次判定するものである。特に、当実施形態において、運転状態判定部51は、エンジンを自動的に停止させる条件である自動停止条件が成立しているか否かを判定する機能、および、自動停止したエンジンを再始動させる条件である再始動条件が成立しているか否かを判定する機能を有している。   The driving state determination unit 51 sequentially determines the states of the engine and the vehicle based on signals from input elements including the sensors SW1 to SW9. In particular, in the present embodiment, the operating state determination unit 51 has a function of determining whether or not an automatic stop condition that is a condition for automatically stopping the engine is satisfied, and a condition for restarting the automatically stopped engine. It has a function to determine whether or not the restart condition is satisfied.

上記燃焼制御部52は、インジェクタ16、点火プラグ15、およびスロットル弁24を駆動することにより、燃料の噴射量、噴射タイミング、点火タイミング、およびスロットル開度を適宜調節しつつ、エンジンの各気筒12A〜12Dで行われる混合気の燃焼を制御するものである。   The combustion control unit 52 drives the injector 16, the spark plug 15, and the throttle valve 24 to appropriately adjust the fuel injection amount, the injection timing, the ignition timing, and the throttle opening, and each cylinder 12A of the engine. It controls the combustion of the air-fuel mixture performed at ~ 12D.

上記スタータ制御部53は、エンジンの始動時に、スタータモータ36を駆動してエンジンを一時的に強制回転させる制御を実行するものである。なお、当実施形態のようなアイドルストップ機能付きのエンジンでは、乗員が所定の操作(例えばキー操作やボタン操作)を行うことで開始されるエンジン始動(以下、このようなエンジン始動のことを「強制始動」という)と、エンジンの自動停止後に再始動条件が成立することで開始されるエンジン始動(以下、このようなエンジン始動のことを「自動始動」という)との2種類の始動パターンがある。上記スタータ制御部53は、これら強制始動、自動始動のいずれの場合でも、スタータモータ36を駆動してエンジンに回転力を付与する。   The starter control unit 53 executes control for driving the starter motor 36 to temporarily forcibly rotate the engine when the engine is started. Note that in an engine with an idle stop function as in this embodiment, an engine start (hereinafter referred to as “engine start such as this”) that is started when a passenger performs a predetermined operation (for example, key operation or button operation). There are two types of start patterns: “forced start” and engine start that is started when the restart condition is satisfied after the engine is automatically stopped (hereinafter, such engine start is referred to as “automatic start”). is there. The starter control unit 53 drives the starter motor 36 to apply a rotational force to the engine in both cases of forced start and automatic start.

上記バルブ制御部54は、VVT32を駆動することにより、排気弁20の動作タイミングを可変的に制御するものである。当実施形態では、このバルブ制御部54およびVVT32により、本発明にかかるバルブ制御手段が構成されている。   The valve control unit 54 variably controls the operation timing of the exhaust valve 20 by driving the VVT 32. In the present embodiment, the valve control unit 54 and the VVT 32 constitute the valve control means according to the present invention.

(3)自動停止制御
次に、上記ECU50により実行されるエンジンの自動停止制御の内容を、図3のフローチャートを用いて説明する。図3のフローチャートに示す処理がスタートすると、ECU50は、各種センサ値を読み込む制御を実行する(ステップS1)。具体的には、水温センサSW1、クランク角センサSW2、カム角センサSW3、エアフローセンサSW4、アクセル開度センサSW5、ブレーキセンサSW6、車速センサSW7、バッテリセンサSW8、および室温センサSW9からそれぞれの検出信号を読み込み、これらの信号に基づいて、エンジンの冷却水温、クランク角、回転速度、気筒判別情報、吸気流量、アクセル開度、ブレーキの有無、車速、バッテリの残容量、車室内温度等の各種情報を取得する。
(3) Automatic Stop Control Next, the contents of the automatic engine stop control executed by the ECU 50 will be described with reference to the flowchart of FIG. When the process shown in the flowchart of FIG. 3 is started, the ECU 50 executes control for reading various sensor values (step S1). Specifically, the detection signals from the water temperature sensor SW1, the crank angle sensor SW2, the cam angle sensor SW3, the airflow sensor SW4, the accelerator opening sensor SW5, the brake sensor SW6, the vehicle speed sensor SW7, the battery sensor SW8, and the room temperature sensor SW9, respectively. Based on these signals, various information such as engine coolant temperature, crank angle, rotation speed, cylinder discrimination information, intake air flow rate, accelerator opening, presence / absence of brake, vehicle speed, remaining battery capacity, vehicle interior temperature, etc. To get.

次いで、ECU50は、上記ステップS1で取得された情報に基づいて、エンジンの自動停止条件が成立しているか否かを判定する(ステップS2)。例えば、車両が停止状態にあること、アクセルペダル40の開度がゼロであること(アクセルOFF)、ブレーキペダル41が所定の踏力以上で踏み込まれていること(ブレーキON)、エンジンの冷却水温が所定値以上であること(つまり暖機がある程度進んでいること)、バッテリの残容量が所定値以上であること、エアコンの負荷(車室内温度とエアコンの設定温度との差)が比較的少ないこと、等の複数の要件が全て揃ったときに、自動停止条件が成立したと判定する。なお、車両が停止状態にあるという要件については、必ずしも完全停止(車速=0km/h)を必須とする必要はなく、所定の低車速以下(例えば3km/以下)になったときに車両が停止状態にあると判定してもよい。   Next, the ECU 50 determines whether or not an automatic engine stop condition is satisfied based on the information acquired in step S1 (step S2). For example, the vehicle is in a stopped state, the opening degree of the accelerator pedal 40 is zero (accelerator OFF), the brake pedal 41 is depressed more than a predetermined depression force (brake ON), and the engine coolant temperature is It is above a predetermined value (that is, warm-up has progressed to some extent), the remaining capacity of the battery is above a predetermined value, and the load on the air conditioner (the difference between the cabin temperature and the set temperature of the air conditioner) is relatively small It is determined that the automatic stop condition is satisfied when all of the plurality of requirements such as the above are met. As for the requirement that the vehicle is in a stopped state, it is not always necessary to make a complete stop (vehicle speed = 0 km / h), and the vehicle stops when the vehicle speed falls below a predetermined low vehicle speed (for example, 3 km / less). You may determine with being in a state.

上記ステップS2でYESと判定されて自動停止条件が成立したことが確認された場合、ECU50は、スロットル弁24の開度を、アイドル運転時に設定される開度(数%)から、予め定められた所定の開度(例えば20〜30%)まで増大させる制御を実行する(ステップS3)。なお、ここでスロットル弁24を開くのは、エンジンの自動停止中に各気筒12A〜12Dに導入される空気量を増やし、残留ガスの掃気を促進するためである。   When it is determined YES in step S2 and it is confirmed that the automatic stop condition is satisfied, the ECU 50 determines the opening of the throttle valve 24 in advance from the opening (several percent) set during idle operation. The control to increase to a predetermined opening degree (for example, 20 to 30%) is executed (step S3). Here, the reason why the throttle valve 24 is opened is to increase the amount of air introduced into each of the cylinders 12A to 12D during the automatic stop of the engine and promote scavenging of the residual gas.

次いで、ECU50は、インジェクタ16からの燃料の供給を停止する燃料カットを実行する(ステップS4)。すなわち、スロットル弁24の開操作が終了した時点で、各気筒12A〜12Dのインジェクタ16から噴射すべき燃料の量である目標噴射量をゼロに設定し、全てのインジェクタ16からの燃料噴射を停止することにより、燃料カットを実行する。   Next, the ECU 50 executes a fuel cut that stops the supply of fuel from the injector 16 (step S4). That is, when the opening operation of the throttle valve 24 is finished, the target injection amount that is the amount of fuel to be injected from the injectors 16 of the cylinders 12A to 12D is set to zero, and the fuel injection from all the injectors 16 is stopped. By doing so, a fuel cut is executed.

上記燃料カットによってエンジンの供給を停止しても、エンジンは一時的に惰性で回転する。ECU50は、その惰性回転の途中で、エンジン回転速度が予め定められた基準速度N1以下になったか否かを判定する(ステップS5)。そして、ここでYESと判定されてエンジンが間もなく完全停止することが確認された場合、ECU50は、スロットル弁24を閉方向に駆動し、その開度を全閉(0%)もしくはこれに近い低開度に設定する制御を実行する(ステップS6)。なお、ここでスロットル弁24を閉じるのは、エンジンが完全停止するのに伴って発生する振動等を抑制するためである。   Even if the supply of the engine is stopped by the fuel cut, the engine temporarily rotates by inertia. The ECU 50 determines whether or not the engine rotational speed has become equal to or lower than a predetermined reference speed N1 during the inertia rotation (step S5). If it is determined YES in this case and it is confirmed that the engine will be completely stopped soon, the ECU 50 drives the throttle valve 24 in the closing direction, and its opening degree is fully closed (0%) or close to low. Control to set the opening is executed (step S6). Here, the reason why the throttle valve 24 is closed is to suppress vibrations and the like generated when the engine is completely stopped.

次いで、ECU50は、エンジンの回転速度に基づいて、エンジンが完全停止したか(つまり回転速度が0rpmになったか)否かを判定する(ステップS7)。そして、ここでYESと判定されてエンジンが完全停止していることが確認された時点で、自動停止制御を終了する。   Next, the ECU 50 determines whether or not the engine has completely stopped (that is, whether or not the rotational speed has reached 0 rpm) based on the rotational speed of the engine (step S7). And when it determines with YES here and it is confirmed that the engine has stopped completely, automatic stop control is complete | finished.

以上のような自動停止制御が終了した後のエンジンの各気筒12A〜12Dの状態を、図4に例示する。本図の例では、1番気筒12Aが膨張行程で停止し、2番気筒12Bが排気行程で停止し、3番気筒12Cが圧縮行程で停止し、4番気筒12Dが吸気行程で停止している。なお、以下では、自動停止制御によって○○行程で停止した気筒のことを、「停止時○○行程気筒」ということがある。例えば、膨張行程で停止した気筒12Aのことを「停止時膨張行程気筒12A」といい、排気行程で停止した気筒12Bのことを「停止時排気行程気筒12B」といい、圧縮行程で停止した気筒12Cのことを「停止時圧縮行程気筒12C」といい、吸気行程で停止した停止した気筒12Dのことを「停止時吸気行程気筒12D」という。   FIG. 4 illustrates a state of each cylinder 12A to 12D of the engine after the automatic stop control as described above is completed. In the example of this figure, the first cylinder 12A stops in the expansion stroke, the second cylinder 12B stops in the exhaust stroke, the third cylinder 12C stops in the compression stroke, and the fourth cylinder 12D stops in the intake stroke. Yes. In the following, a cylinder stopped in the XX stroke by the automatic stop control may be referred to as a “stopped XX stroke cylinder”. For example, the cylinder 12A stopped in the expansion stroke is referred to as “stop expansion stroke cylinder 12A”, the cylinder 12B stopped in the exhaust stroke is referred to as “stop exhaust stroke cylinder 12B”, and the cylinder stopped in the compression stroke. 12C is referred to as “stopped compression stroke cylinder 12C”, and the stopped cylinder 12D stopped in the intake stroke is referred to as “stopped intake stroke cylinder 12D”.

(4)自動始動制御
次に、上記ECU50により実行されるエンジンの自動始動制御の具体的内容について、図5のフローチャートを用いて説明する。この図5のフローチャートに示す処理がスタートすると、ECU50は、各種センサ値を読み込み(ステップS11)、その値に基づいて、エンジンの再始動条件が成立しているか否かを判定する(ステップS12)。例えば、ブレーキペダル41がリリースされたこと、アクセルペダル40が踏み込まれたこと、エンジンの冷却水温が所定値未満になったこと、バッテリの残容量の低下量が許容値を超えたこと、エンジンの停止時間(自動停止後の経過時間)が上限時間を越えたこと、エアコン作動の必要性が生じたこと(つまり車室内温度とエアコンの設定温度との差が許容値を超えたこと)等の要件の少なくとも1つが成立したときに、再始動条件が成立したと判定する。
(4) Automatic Start Control Next, specific contents of the engine automatic start control executed by the ECU 50 will be described with reference to the flowchart of FIG. When the processing shown in the flowchart of FIG. 5 starts, the ECU 50 reads various sensor values (step S11), and determines whether or not the engine restart condition is satisfied based on the values (step S12). . For example, the brake pedal 41 has been released, the accelerator pedal 40 has been depressed, the engine coolant temperature has fallen below a predetermined value, the amount of decrease in the remaining battery capacity has exceeded an allowable value, The stop time (elapsed time after automatic stop) exceeded the upper limit time, the necessity of air conditioner operation occurred (that is, the difference between the cabin temperature and the set temperature of the air conditioner exceeded the allowable value), etc. When at least one of the requirements is satisfied, it is determined that the restart condition is satisfied.

次いで、ECU50は、上記水温センサSW1により検出されたエンジンの冷却水温が、予め定められた所定値Txよりも低いか否かを判定する(ステップS13)。   Next, the ECU 50 determines whether or not the engine coolant temperature detected by the water temperature sensor SW1 is lower than a predetermined value Tx (step S13).

上記ステップS13でYESと判定されてエンジンの冷却水温が所定値Txより低いことが確認された場合、ECU50は、吸排気弁19,20の少なくとも一方の動作タイミングであるバルブタイミングを、エンジンの有効膨張比が有効圧縮比よりも低くなるようなタイミングに設定する制御を実行する(ステップS14)。具体的に、当実施形態では、排気弁20用の動弁機構31に設けられたVVT32を駆動して、排気弁20が開弁し始める時期である排気弁20の開時期を早めることにより、エンジンの有効膨張比を低下させて、その値を有効圧縮比よりも低い値に設定する。ここで、「有効圧縮比」とは、上死点に位置するピストン13によって区画される燃焼室14の容積と、吸気弁19が閉弁した時点(つまり実質的な圧縮開始時点)でのピストン13によって区画される燃焼室14の容積との比をいう。また、「有効膨張比」とは、上死点に位置するピストン13によって区画される燃焼室14の容積と、排気弁20が開弁した時点(つまり実質的な排気開始時点)でのピストン13によって区画される燃焼室14の容積との比をいう。   When it is determined YES in step S13 and it is confirmed that the engine coolant temperature is lower than the predetermined value Tx, the ECU 50 determines the valve timing that is the operation timing of at least one of the intake and exhaust valves 19 and 20 as the engine effective Control for setting the timing at which the expansion ratio becomes lower than the effective compression ratio is executed (step S14). Specifically, in this embodiment, by driving the VVT 32 provided in the valve operating mechanism 31 for the exhaust valve 20, the opening timing of the exhaust valve 20, which is the timing when the exhaust valve 20 starts to open, is advanced, The effective expansion ratio of the engine is lowered and the value is set to a value lower than the effective compression ratio. Here, the “effective compression ratio” refers to the volume of the combustion chamber 14 defined by the piston 13 located at the top dead center and the piston at the time when the intake valve 19 is closed (that is, the substantial compression start time). The ratio with the volume of the combustion chamber 14 divided by 13 is said. The “effective expansion ratio” means the volume of the combustion chamber 14 defined by the piston 13 located at the top dead center, and the piston 13 at the time when the exhaust valve 20 is opened (that is, the substantial exhaust start time). The ratio to the volume of the combustion chamber 14 partitioned by.

図6および図7は、上記ステップS14の(排気弁20の開時期を早める制御)の前と後で、エンジンの有効圧縮比と有効膨張比との関係がどのように変化するのかを示す図である。なお、図中のTDCは上死点、IVCは吸気弁19の閉時期、EVOは排気弁20の開時期、BDCは下死点のことをそれぞれ表している。   FIGS. 6 and 7 are diagrams showing how the relationship between the effective compression ratio and the effective expansion ratio of the engine changes before and after step S14 (control to advance the opening timing of the exhaust valve 20). It is. In the figure, TDC represents top dead center, IVC represents closing timing of intake valve 19, EVO represents opening timing of exhaust valve 20, and BDC represents bottom dead center.

まず、上記ステップS14の制御が行われない通常時は、図6に示すように、吸気弁19の閉時期(IVC)が排気弁20の開時期(EVO)よりも上死点(TDC)に近い側に設定されている。これにより、TDCでの燃焼室容積V0とIVCでの燃焼室容積V1との比(V1/V0)である有効圧縮比よりも、TDCでの燃焼室容積V0とEVOでの燃焼室容積V2との比(V2/V0)である有効膨張比の方が高く設定されている。これは、異常燃焼を回避したい等の理由から有効圧縮比をあまり高くできない一方で、有効膨張比については、それができるだけ高い方が、燃焼ガスの膨張エネルギーがピストン13を押し下げる期間が長くなり、熱効率が高まるからである。   First, at the normal time when the control of step S14 is not performed, as shown in FIG. 6, the closing timing (IVC) of the intake valve 19 is at a top dead center (TDC) than the opening timing (EVO) of the exhaust valve 20. It is set on the near side. Thus, the combustion chamber volume V0 at TDC and the combustion chamber volume V2 at EVO are larger than the effective compression ratio, which is the ratio (V1 / V0) between the combustion chamber volume V0 at TDC and the combustion chamber volume V1 at IVC. The effective expansion ratio, which is the ratio (V2 / V0), is set higher. This is because the effective compression ratio cannot be made very high for reasons such as wanting to avoid abnormal combustion. On the other hand, when the effective expansion ratio is as high as possible, the period during which the expansion energy of the combustion gas pushes down the piston 13 becomes longer. This is because the thermal efficiency is increased.

これに対し、上記ステップS14の制御が行われて排気弁20の開時期(EVO)が早められると、図7に示すように、排気弁20の開時期(EVO)が、吸気弁19の閉時期(IVC)よりも上死点(TDC)に近い側へと移動し、これにより、有効膨張比(=V2’/V0)が有効圧縮比(=V1/V0)よりも低くなる。これは、後で詳しく説明するように、燃焼室14の壁面温度を迅速に上昇させるための措置である。   On the other hand, when the control of step S14 is performed and the opening timing (EVO) of the exhaust valve 20 is advanced, the opening timing (EVO) of the exhaust valve 20 is closed as shown in FIG. It moves to the side closer to the top dead center (TDC) than the timing (IVC), so that the effective expansion ratio (= V2 ′ / V0) becomes lower than the effective compression ratio (= V1 / V0). This is a measure for rapidly increasing the wall surface temperature of the combustion chamber 14 as will be described in detail later.

上記のようにして有効圧縮比>有効膨張比となるようにバルブタイミングを変更した後、ECU50は、スタータモータ36を駆動する制御を実行する(ステップS15)。これにより、エンジンのクランク軸3に回転力が付与され、エンジンが回転し始める。   After changing the valve timing so that the effective compression ratio> the effective expansion ratio as described above, the ECU 50 executes control for driving the starter motor 36 (step S15). Thereby, a rotational force is applied to the crankshaft 3 of the engine, and the engine starts to rotate.

次いで、ECU50は、インジェクタ16から噴射した燃料を点火プラグ15の点火によって燃焼させる制御を、各気筒12A〜12Dに対し順次実行する(ステップS16)。   Next, the ECU 50 sequentially executes control for burning the fuel injected from the injector 16 by ignition of the spark plug 15 for each of the cylinders 12A to 12D (step S16).

具体的に、上記ステップS16の制御では、まず、図4に示した停止時膨張行程気筒12Aの燃焼室14にインジェクタ16から燃料が噴射され、かつ点火プラグ15による点火が行われることにより、上記停止時膨張行程気筒12Aに噴射された燃料と空気との混合気が着火して燃焼する。また、これに引き続いて、停止時圧縮行程気筒12Cにインジェクタ16から燃料が噴射されるとともに、当該気筒12Cのピストン13が上死点(圧縮上死点)付近に至るのを待ってから、点火プラグ15による点火が行われることにより、その点火以降の膨張行程中に、上記停止時圧縮行程気筒12Cに噴射された燃料と空気との混合気が燃焼する。さらにその後は、停止時吸気行程気筒12D、停止時排気行程気筒12Bの順に、燃料噴射および点火が行われて、燃焼が継続される。なお、このときのスロットル弁24の開度は、全閉(0%)よりも高い所定開度に設定される。   Specifically, in the control in step S16, first, fuel is injected from the injector 16 into the combustion chamber 14 of the stop-time expansion stroke cylinder 12A shown in FIG. The mixture of fuel and air injected into the expansion stroke cylinder 12A at the time of stop ignites and burns. Subsequently, fuel is injected from the injector 16 into the compression stroke cylinder 12C at the time of stop, and after waiting for the piston 13 of the cylinder 12C to reach the vicinity of the top dead center (compression top dead center), the ignition is performed. When the plug 15 is ignited, the fuel / air mixture injected into the stop-time compression stroke cylinder 12C burns during the expansion stroke after the ignition. Further thereafter, fuel injection and ignition are performed in the order of the stop-time intake stroke cylinder 12D and the stop-time exhaust stroke cylinder 12B in this order, and combustion is continued. At this time, the opening degree of the throttle valve 24 is set to a predetermined opening degree that is higher than the fully closed state (0%).

次いで、ECU50は、エンジンが完爆したか否か、つまり、エンジンの気筒12A〜12Dの全てにおいて1回ずつ燃焼が行われた否かを判定する(ステップS17)。そして、ここでYESと判定されてエンジンの完爆が確認された場合に、VVT32を駆動することにより、排気弁20の開時期を、エンジンの有効膨張比が有効圧縮比よりも高くなるようなタイミングへと戻す制御を実行する(ステップS18)。すなわち、上記ステップS14の制御によって早められていた排気弁20の開時期(EVO)を、再び遅くして上死点(TDC)から遠ざけることにより、図6に示すように、排気弁20の開時期(EVO)を吸気弁19の閉時期(IVC)よりも下死点(BDC)側に寄せ、これによって有効膨張比(V2/V0)を有効圧縮比(V1/V0)よりも高く設定する。   Next, the ECU 50 determines whether or not the engine has completely exploded, that is, whether or not combustion has been performed once in all the cylinders 12A to 12D of the engine (step S17). And when it determines with YES here and complete explosion of an engine is confirmed, driving the VVT32, the opening timing of the exhaust valve 20 is set so that the effective expansion ratio of the engine becomes higher than the effective compression ratio. Control to return to the timing is executed (step S18). In other words, the opening timing (EVO) of the exhaust valve 20 that has been accelerated by the control in step S14 is delayed again and away from the top dead center (TDC), thereby opening the exhaust valve 20 as shown in FIG. The timing (EVO) is moved closer to the bottom dead center (BDC) than the closing timing (IVC) of the intake valve 19, thereby setting the effective expansion ratio (V2 / V0) higher than the effective compression ratio (V1 / V0). .

次いで、ECU50は、アクセルペダル40が踏み込まれているか否か、つまり、車両を発進させる要求があるか否かを判定する(ステップS24)。ここで、上記ステップS12で成立した再始動条件が、アクセルペダル40が踏み込まれることによって成立したものである場合、あるいは、そうでなくてもエンジンが完爆に至る途中でアクセルペダル40が踏み込まれた場合には、当然、上記ステップ24での判定はYESとなる。すると、ECU50は、通常運転へと移行し、アクセルペダル40の開度(アクセル開度)に応じた量の燃料をインジェクタ16から噴射して混合気に点火する通常の燃焼制御を実行する(ステップS26)。   Next, the ECU 50 determines whether or not the accelerator pedal 40 is depressed, that is, whether or not there is a request to start the vehicle (step S24). Here, if the restart condition established in step S12 is established when the accelerator pedal 40 is depressed, or otherwise, the accelerator pedal 40 is depressed in the middle of the complete explosion. In the case where it is determined, of course, the determination in step 24 is YES. Then, the ECU 50 shifts to normal operation, and executes normal combustion control in which an amount of fuel corresponding to the opening of the accelerator pedal 40 (accelerator opening) is injected from the injector 16 to ignite the air-fuel mixture (step) S26).

一方、上記ステップS24でNOと判定されてアクセルOFFであること(車両の発進要求がないこと)が確認された場合、ECU50は、通常よりも遅いタイミングの点火によって混合気を着火、燃焼させる吹き上がり抑制制御を実行する(ステップS25)。すなわち、点火プラグ15の点火タイミングは、通常、圧縮上死点に近く最もトルクが出るタイミングであるMBT、もしくはその近傍に設定されるが、上記ステップS25の吹き上がり抑制制御では、点火タイミングがMBTよりも大幅に遅く設定される。これは、エンジン回転速度が一時的に過上昇する吹き上がりを抑制するためである。例えば、エンジンが完爆に至った直後の点火タイミングをMTB付近に設定してしまうと、エンジン完爆時の回転の勢いが余って、回転速度が一時的に過上昇する吹き上がり現象を起こすことがあるが、上記ステップS25のように、エンジン完爆後の点火タイミングをリタードした場合には、エンジントルクが一時的に低下するので、エンジン完爆後の回転速度が安定し、エンジンの吹き上がりが抑制される。   On the other hand, when it is determined NO in step S24 and it is confirmed that the accelerator is OFF (the vehicle has not been requested to start), the ECU 50 blows the air-fuel mixture to ignite and burn by ignition at a later timing than usual. Rising suppression control is executed (step S25). That is, the ignition timing of the spark plug 15 is normally set to MBT, which is the timing at which the torque is most close to the compression top dead center, or the vicinity thereof, but in the blow-up suppression control in step S25, the ignition timing is Set significantly slower than. This is to prevent the engine speed from temporarily rising excessively. For example, if the ignition timing immediately after the engine reaches the complete explosion is set near MTB, the momentum of the rotation at the time of the complete explosion of the engine will remain, causing a phenomenon that the engine speed temporarily rises. However, when the ignition timing after the engine complete explosion is retarded as in step S25 above, the engine torque temporarily decreases, so the rotational speed after the engine complete explosion is stabilized and the engine blows up. Is suppressed.

なお、上記ステップS25での点火リタード(吹き上がり抑制制御)は、例えば数回分の燃焼を対象に実行され、その後は、通常運転(ステップS26)へと移行する。   Note that the ignition retard (blasting suppression control) in step S25 is executed for, for example, several combustions, and thereafter, the routine proceeds to normal operation (step S26).

次に、上記ステップS13でNOと判定された場合、つまり、エンジンの冷却水温が所定値Tx以上であった場合に行われる制御について説明する。この場合、ECU50は、排気弁20の開時期を通常通りのタイミング、つまり、エンジンの有効膨張比が有効圧縮比よりも高くなるようなタイミングに設定する(図6参照)。そして、スタータモータ36を駆動してエンジンを強制回転させつつ(ステップS21)、各気筒12A〜12Dに対し燃料噴射および点火を順次実行して混合気を燃焼させる(ステップS22)。   Next, a description will be given of the control performed when it is determined NO in step S13, that is, when the engine coolant temperature is equal to or higher than a predetermined value Tx. In this case, the ECU 50 sets the opening timing of the exhaust valve 20 to a normal timing, that is, a timing at which the effective expansion ratio of the engine is higher than the effective compression ratio (see FIG. 6). Then, the starter motor 36 is driven to forcibly rotate the engine (step S21), and fuel injection and ignition are sequentially performed on the cylinders 12A to 12D to burn the air-fuel mixture (step S22).

次いで、ECU50は、エンジンが完爆したこと(気筒12A〜12Dの全てで1回ずつ燃焼が行われこと)を確認した上で(ステップS23)、アクセルONか否かを判定し(ステップS24)、その結果次第で、点火タイミングを遅らせた吹き上がり抑制制御を実行してから通常運転に移行するか(ステップS25,S26)、または、直ちに通常運転に移行する(ステップS26)。   Next, the ECU 50 confirms that the engine has completely exploded (combustion is performed once in all of the cylinders 12A to 12D) (step S23), and determines whether or not the accelerator is ON (step S24). Depending on the result, the blow-up suppression control with retarded ignition timing is executed and then the normal operation is started (steps S25 and S26), or the normal operation is immediately started (step S26).

(5)エンジン強制始動時の制御
次に、エンジンを強制始動させるとき、つまり、車両に搭乗した乗員がエンジン始動のための所定の操作(キー操作やボタン操作)を行うことで開始されるエンジン始動について簡単に説明する。
(5) Control during forced engine start Next, when the engine is forcibly started, that is, when the occupant who has boarded the vehicle performs a predetermined operation (key operation or button operation) for starting the engine. The start will be briefly described.

エンジンの強制始動時には、一般に、スタータモータ36により1回転以上エンジンを強制的に回転させた後、各気筒12A〜12Dに対し順次燃料噴射と点火を実行することにより、エンジンを勢いよく始動させる。このように、最初の点火(燃焼)までに1回転以上の強制回転(スタータモータ36による回転)が必要なのは、エンジンの強制始動は、システムが一旦シャットダウンされて気筒判別情報が無効になった状態から行われるので、新たに気筒判別を行うために少なくとも1回転以上のエンジン回転が必要だからである。   When the engine is forcibly started, in general, after the engine is forcibly rotated by one or more rotations by the starter motor 36, fuel injection and ignition are sequentially performed on each of the cylinders 12A to 12D to start the engine vigorously. As described above, the forced rotation of one or more rotations (rotation by the starter motor 36) is required until the first ignition (combustion). The forced start of the engine is a state where the system is once shut down and the cylinder discrimination information becomes invalid. This is because at least one rotation of the engine is required to newly perform cylinder discrimination.

上記のようなエンジンの強制始動において、排気弁20の開時期は、図6に示した通常時のタイミング、つまり、有効膨張比が有効圧縮比よりも高くなるようなタイミングに設定される。また、点火プラグ15の点火タイミングについても、自動始動のとき(図5のステップS25)のように故意に遅くされることはなく、MBTに比較的近いタイミングでの点火による燃焼が継続的に実行される。   In the forced start of the engine as described above, the opening timing of the exhaust valve 20 is set to the normal timing shown in FIG. 6, that is, the timing at which the effective expansion ratio becomes higher than the effective compression ratio. Further, the ignition timing of the spark plug 15 is not intentionally delayed as in the case of automatic starting (step S25 in FIG. 5), and combustion by ignition at a timing relatively close to MBT is continuously executed. Is done.

(6)作用等
以上説明したように、当実施形態に示したエンジンは、所定の条件下で自動的にエンジンを停止させたり始動させたりする、いわゆるアイドルストップ機能を付加したレシプロ式のガソリンエンジン(火花点火式エンジン)である。そして、自動停止したエンジンを再始動させるエンジンの自動始動の際には、エンジンの冷却水温が所定値Txよりも低いか否かが調べられ(ステップS13)、低い場合には、エンジンの有効膨張比が有効圧縮比よりも低くなるように、排気弁20の開時期(開弁開始時期)が下死点に対し早められる(ステップS14)。このような構成によれば、エンジンの冷却水温が低い低温状態でのエンジン自動始動であっても、燃焼室14の壁面温度を迅速に上昇させることができ、燃焼の安定性を高められるという利点がある。
(6) Operation, etc. As described above, the engine shown in the present embodiment is a reciprocating gasoline engine with a so-called idle stop function that automatically stops and starts the engine under a predetermined condition. (Spark ignition engine). When the engine is automatically started to restart the engine that has been automatically stopped, it is checked whether or not the engine coolant temperature is lower than a predetermined value Tx (step S13). The opening timing (opening start timing) of the exhaust valve 20 is advanced from the bottom dead center so that the ratio becomes lower than the effective compression ratio (step S14). According to such a configuration, the wall surface temperature of the combustion chamber 14 can be quickly increased even in the engine automatic start in a low temperature state where the cooling water temperature of the engine is low, and the combustion stability can be improved. There is.

すなわち、上記実施形態では、低温状態でのエンジン自動始動時に、エンジンの有効膨張比が有効圧縮比よりも低くなるようにバルブタイミングが制御されるので、燃焼室14で生成された燃焼ガスのエネルギーのうちピストン13を押し下げる仕事に変換される割合が減り(言い換えると冷却損失が増大し)、膨張行程中の燃焼ガスの温度を比較的高い値に維持することができる。これにより、燃焼室14の壁面温度を迅速に上昇させることができ、例えばエンジン完爆後に、吹き上がりを抑制するために点火タイミングを故意に遅らせた燃焼を行ったとしても、燃焼が極端に不安定になることがなく、失火等を確実に防止することができる。   That is, in the above embodiment, the valve timing is controlled so that the effective expansion ratio of the engine is lower than the effective compression ratio at the time of automatic engine start in a low temperature state, so that the energy of the combustion gas generated in the combustion chamber 14 Of these, the rate of conversion into work that pushes down the piston 13 decreases (in other words, cooling loss increases), and the temperature of the combustion gas during the expansion stroke can be maintained at a relatively high value. As a result, the wall surface temperature of the combustion chamber 14 can be quickly raised. For example, even if the combustion is performed with the ignition timing deliberately delayed in order to suppress the blow-up after the complete explosion of the engine, the combustion is extremely poor. Without becoming stable, misfires can be reliably prevented.

図8は、有効膨張比の低下が燃焼室14の壁面温度上昇に有利であることを説明するための図である。この図8において、下段の波形IN、EX(またはEX’)は、それぞれ吸気弁19および排気弁20のリフトカーブを示しており、上段の波形Tc(またはTc’)は、燃焼室14内のガス温度である筒内温度の変化を示している。本図下段の波形EX’に示すように、有効膨張比が有効圧縮比よりも高い通常時、排気弁20の開時期は下死点(BDC)の近傍に設定されている(図8ではその時点をEVO1としている)。一方、筒内温度は、図8の上段に示すように、上死点(TDC)付近の燃焼によって大幅に上昇した後は、ピストン13の低下(燃焼室容積の拡大)とともに徐々に低下していくが、上記のように排気弁20の開時期が下死点(BDC)に近いEVO1に設定されている場合には、波形Tc’に示すように、ピストン13がこのEVO1に対応する位置に至るまで、筒内温度は継続的に低下していく。   FIG. 8 is a diagram for explaining that a decrease in the effective expansion ratio is advantageous for increasing the wall surface temperature of the combustion chamber 14. In FIG. 8, lower waveforms IN and EX (or EX ′) indicate lift curves of the intake valve 19 and the exhaust valve 20, respectively, and an upper waveform Tc (or Tc ′) is in the combustion chamber 14. The change of the cylinder temperature which is gas temperature is shown. As shown in the waveform EX ′ in the lower part of the figure, when the effective expansion ratio is higher than the effective compression ratio, the opening timing of the exhaust valve 20 is set near the bottom dead center (BDC) (in FIG. The time point is EVO1). On the other hand, as shown in the upper part of FIG. 8, the in-cylinder temperature gradually decreases with a decrease in the piston 13 (expansion of the combustion chamber volume) after a significant increase due to combustion near the top dead center (TDC). However, when the opening timing of the exhaust valve 20 is set to EVO1 close to bottom dead center (BDC) as described above, the piston 13 is positioned at a position corresponding to this EVO1 as shown by the waveform Tc ′. Until then, the in-cylinder temperature continuously decreases.

これに対し、有効膨張比を低下させるために排気弁20の開時期を早めると、図8下段の波形EXに示すように、排気弁20は、ピストン13が下死点(BDC)に至るかなり前から開き始めるようになる(図8ではその時点をEVO2としている)。このEVO2の時点では、燃焼ガスの温度と圧力は充分に高いレベルに保たれているため、この状態で排気弁20が開かれると、燃焼室14内の燃焼ガスが排気ポート18へと流れ出し、燃焼室14の内部圧力が低下する。すると、ピストン13を挟んだ燃焼室14の内と外の圧力差が小さくなり、これ以降、燃焼ガスがピストン13を押し下げる仕事の量が減少する。つまり、燃焼ガスがもつエネルギーのうち、ピストン13を押し下げる仕事に回る分が少なくなるため、図8上段の波形Tcに示すように、排気弁20の開時期EVO2以降においても、燃焼ガスの温度は高いまま維持される。   On the other hand, when the opening timing of the exhaust valve 20 is advanced in order to reduce the effective expansion ratio, the exhaust valve 20 has a considerable amount of time until the piston 13 reaches the bottom dead center (BDC) as shown by the waveform EX in the lower part of FIG. It starts to open from the front (in FIG. 8, the point in time is EVO2). At the time of this EVO2, the temperature and pressure of the combustion gas are maintained at a sufficiently high level. Therefore, when the exhaust valve 20 is opened in this state, the combustion gas in the combustion chamber 14 flows out to the exhaust port 18, The internal pressure of the combustion chamber 14 decreases. Then, the pressure difference between the inside and outside of the combustion chamber 14 sandwiching the piston 13 becomes small, and thereafter, the amount of work by which the combustion gas pushes down the piston 13 decreases. That is, since the amount of energy that the combustion gas has to turn to work that pushes down the piston 13 is reduced, the temperature of the combustion gas remains even after the opening timing EVO2 of the exhaust valve 20 as shown by the waveform Tc in the upper part of FIG. It remains high.

以上のように、排気弁20の開時期が早められて有効膨張比が有効圧縮比よりも低くなると、有効膨張比が有効圧縮比よりも高いときと比べて、排気弁20の開時期よりも後の燃焼ガスの温度が高くなるため、燃焼室14の壁面温度が上昇し易くなり、エンジンの暖機が促進されるということが理解できる。   As described above, when the opening timing of the exhaust valve 20 is advanced and the effective expansion ratio becomes lower than the effective compression ratio, the opening timing of the exhaust valve 20 is higher than when the effective expansion ratio is higher than the effective compression ratio. It can be understood that the temperature of the later combustion gas increases, so that the wall surface temperature of the combustion chamber 14 is likely to rise, and the warm-up of the engine is promoted.

また、上記実施形態では、エンジンの冷却水温が所定値Txよりも低い低温状態でのエンジン自動始動時に、上記のように一旦有効膨張比を有効圧縮比よりも低く設定した後、エンジンが完爆に至った後は、再び排気弁20の開時期を下死点(BDC)側に戻し、有効膨張比を有効圧縮比よりも高くするようにした(ステップS18)。このような構成によれば、エンジンが完爆に至るまでの過程において、有効膨張比の低下によってエンジンの暖機進行を図りながら、エンジンが完爆に至った後は、有効膨張比を元に戻して熱効率の高い燃焼を行わせることができる。   In the above embodiment, when the engine automatically starts in a low temperature state where the coolant temperature of the engine is lower than the predetermined value Tx, after the effective expansion ratio is once set lower than the effective compression ratio as described above, the engine completes explosion. After reaching, the opening timing of the exhaust valve 20 is again returned to the bottom dead center (BDC) side so that the effective expansion ratio is made higher than the effective compression ratio (step S18). According to such a configuration, in the process until the engine reaches the complete explosion, the engine is warmed up by the decrease in the effective expansion ratio, and after the engine reaches the complete explosion, the effective expansion ratio is It can return and can perform combustion with high thermal efficiency.

また、上記実施形態では、エンジンが完爆に至った後、車両の発進要求がなかった場合には、点火プラグ15の点火タイミングを遅く設定するようにした(ステップS25)。このような構成によれば、エンジンの完爆後に回転速度が過度に上昇すること(エンジンの吹き上がり)が抑制されるので、例えばエンジンの完爆後、わずかな時間をおいてから車両の発進要求(アクセルON)があったような場合でも、車両が唐突に飛び出すようなことがなく、車両の安全性や乗り心地を向上させることができる。   Further, in the above embodiment, when the vehicle has not been requested to start after the engine has reached a complete explosion, the ignition timing of the spark plug 15 is set late (step S25). According to such a configuration, an excessive increase in rotational speed (engine blow-up) after the complete explosion of the engine is suppressed. For example, after the engine complete explosion, the vehicle starts after a short time. Even when there is a request (accelerator ON), the vehicle does not jump out suddenly, and the safety and riding comfort of the vehicle can be improved.

なお、以上のようなエンジン自動始動のときと異なり、乗員の操作によって開始されるエンジン始動(つまりエンジンの強制始動)のときは、常に有効膨張比が有効圧縮比よりも常に高くなるようにバルブタイミングが制御される。これは、エンジンの強制始動時においては、エンジンの吹き上がりを抑制する必要がなく(むしろある程度の吹き上がりを起こした方がエンジン始動の完了を乗員に確実に認識させることができる点で好ましいとされる)、点火タイミングを故意に遅らせるような制御をエンジン完爆後にあえて行う必要がないからである。すなわち、エンジンの強制始動においては、エンジンの吹き上がりを気にしなくてもよく、常に条件のよい燃焼を行えるので、燃焼室14の壁面温度を迅速に上昇させなくても燃焼が極端に不安定化することがない。このような事情から、エンジンの強制始動のときには、自動始動のときと異なり、エンジンの暖機を促進するために有効膨張比を有効圧縮比よりも低くするようなことはなされず、有効膨張比は常に有効圧縮比よりも高く設定される。   Unlike the above-described automatic engine start, the valve is set so that the effective expansion ratio is always higher than the effective compression ratio when the engine is started by the occupant's operation (that is, the engine is forcibly started). Timing is controlled. This is preferable at the time of forced start of the engine, because it is not necessary to suppress the engine blow-up (rather, it is preferable that a certain degree of blow-up can be made to ensure that the occupant recognizes completion of engine start-up). This is because it is not necessary to intentionally delay the ignition timing after the complete explosion of the engine. That is, in the forced start of the engine, it is not necessary to worry about engine blow-up, and combustion can always be performed in good condition, so that combustion is extremely unstable even if the wall surface temperature of the combustion chamber 14 is not increased rapidly. It will not become. For this reason, when the engine is forcibly started, unlike the automatic start, the effective expansion ratio is not made lower than the effective compression ratio in order to promote engine warm-up. Is always set higher than the effective compression ratio.

(7)変形例
上記実施形態では、水温センサSW1によってエンジンの冷却水温を検出し、この冷却水温が所定値Txよりも低い状態でのエンジン自動始動時に、エンジンの有効膨張比を有効圧縮比よりも低く設定するようにしたが、このような有効膨張比の低下を行うか否かの判断基準となる温度は、燃焼室14の壁面温度に関連する温度(つまり壁面温度と比例して変化する温度)であればよく、上記エンジンの冷却水温に限られない。例えば、燃焼室14の壁面温度を直接検出してもよいし、燃焼室14内のガス温度を検出してもよい。
(7) Modification In the above embodiment, the engine cooling water temperature is detected by the water temperature sensor SW1, and the effective expansion ratio of the engine is determined from the effective compression ratio when the engine is automatically started in a state where the cooling water temperature is lower than the predetermined value Tx. However, the temperature used as a criterion for determining whether or not to reduce the effective expansion ratio changes in proportion to the wall surface temperature of the combustion chamber 14 (that is, in proportion to the wall surface temperature). Temperature) and is not limited to the engine coolant temperature. For example, the wall surface temperature of the combustion chamber 14 may be directly detected, or the gas temperature in the combustion chamber 14 may be detected.

また、上記実施形態では、自動停止したエンジンについて再始動条件が成立した後、エンジンの冷却水温を確認した上で、必要な場合(水温<Txの場合)にはVVT32を駆動して排気弁20の開時期を早めることにより、エンジンの有効膨張比を低下させるようにしたが、VVT32を駆動するタイミングがこれに限られない。例えば、燃焼室14の壁面温度に関連する温度が比較的低い状態で自動停止条件が成立した場合には、自動停止制御によってエンジンが完全停止する前に、VVT32を予め駆動して有効膨張比を低下させてもよい。このようにした場合、VVT32としては、必ずしも上記実施形態のような電磁式VVTを用いる必要はなく、エンジンによって駆動されるオイルポンプを油圧供給源とした油圧式VVTであってもよい。ただし、油圧式VVTであっても、電動モータによって駆動されるオイルポンプを油圧供給源としたVVTである場合には、エンジンが完全停止した後もVVTを駆動することができるので、上記実施形態と同様の制御(エンジンの自動停止後、再始動条件が成立してからVVTを駆動すること)が可能である。   In the above embodiment, after the restart condition is established for the engine that has been automatically stopped, the engine coolant temperature is confirmed, and if necessary (when the water temperature <Tx), the VVT 32 is driven to drive the exhaust valve 20. The effective expansion ratio of the engine is reduced by advancing the opening timing of the engine, but the timing for driving the VVT 32 is not limited to this. For example, when the automatic stop condition is satisfied when the temperature related to the wall surface temperature of the combustion chamber 14 is relatively low, the VVT 32 is driven in advance and the effective expansion ratio is increased before the engine is completely stopped by the automatic stop control. It may be lowered. In this case, the VVT 32 does not necessarily need to use the electromagnetic VVT as in the above embodiment, and may be a hydraulic VVT using an oil pump driven by an engine as a hydraulic supply source. However, even if the hydraulic type VVT is a VVT that uses an oil pump driven by an electric motor as a hydraulic supply source, the VVT can be driven even after the engine is completely stopped. (The VVT is driven after the restart condition is satisfied after the engine is automatically stopped).

また、上記実施形態では、排気弁20用のVVT32として、カムシャフトの回転位相を変更するタイプのVVTを採用し、VVT32の駆動に伴い排気弁20の開時期だけでなく閉時期も変更するようにしたが、VVT32は、少なくとも排気弁20の開時期を変更できるものであればよく、排気弁20の閉時期を固定したまま開時期のみを変更するものであってもよい。   In the above embodiment, a VVT of a type that changes the rotational phase of the camshaft is adopted as the VVT 32 for the exhaust valve 20 so that not only the opening timing of the exhaust valve 20 but also the closing timing is changed as the VVT 32 is driven. However, the VVT 32 only needs to change at least the opening timing of the exhaust valve 20, and may change only the opening timing while the closing timing of the exhaust valve 20 is fixed.

また、上記実施形態では、エンジンの有効膨張比を有効圧縮比よりも低くするために、排気弁20の開時期を下死点に対し早める(下死点に対しより進角側に遠ざかったタイミングとする)ようにしたが、結果的に有効圧縮比>有効膨張比になればよく、そのための方法は、上記排気弁20の開時期の進角化に限られない。例えば、吸気弁19の閉時期を早めて(下死点に近づけて)、有効圧縮比を相対的に高めることによっても、有効圧縮比>有効膨張比を実現することができる。   In the above embodiment, in order to make the effective expansion ratio of the engine lower than the effective compression ratio, the opening timing of the exhaust valve 20 is advanced with respect to the bottom dead center (the timing when the exhaust valve 20 is moved further toward the advance side than the bottom dead center). However, the effective compression ratio> the effective expansion ratio only needs to be satisfied as a result, and the method therefor is not limited to advancement of the opening timing of the exhaust valve 20. For example, the effective compression ratio> the effective expansion ratio can also be realized by increasing the effective compression ratio by increasing the closing timing of the intake valve 19 (closer to the bottom dead center).

また、上記実施形態では、火花点火式のガソリンエンジンを例に挙げて本発明の好ましい形態を説明したが、本発明の構成を適用可能なエンジンは、燃焼室内で生成された燃焼ガスのエネルギーをピストンの往復運動として取り出すレシプロ式のエンジンであれば、特にその種類を問わない。例えば、ディーゼルエンジン(軽油を自着火により燃焼させるエンジン)に代表される圧縮自己着火式のエンジンに対しても、本発明の構成を好適に適用することができる。ディーゼルエンジンの場合でも、エンジンの自動始動時に吹き上がりを抑制する必要があるという事情は同じであり、例えば、エンジンの完爆後、燃料の噴射量を急減させるか、あるいはその噴射時期を一時的に遅くする等により、エンジンの吹き上がりを抑制する措置が採られる。本発明の構成によれば、有効圧縮比>有効膨張比とすることで自動始動の開始時に暖機の促進が図られるため、上記のような吹き上がり抑制制御(噴射量の急減または噴射時期のリタード)を行ったときに燃焼が極端に不安定化することが防止される。   In the above embodiment, a preferred embodiment of the present invention has been described by taking a spark ignition gasoline engine as an example. However, an engine to which the configuration of the present invention can be applied uses the energy of the combustion gas generated in the combustion chamber. If it is a reciprocating engine taken out as a reciprocating motion of a piston, the kind will not be ask | required in particular. For example, the configuration of the present invention can be suitably applied to a compression self-ignition engine represented by a diesel engine (an engine that burns light oil by self-ignition). Even in the case of a diesel engine, the situation that it is necessary to suppress the blow-up when the engine is automatically started is the same. For example, after the complete explosion of the engine, the fuel injection amount is suddenly reduced or the injection timing is temporarily set. Measures are taken to suppress engine blow-up, such as by slowing down the engine. According to the configuration of the present invention, since the warm-up is promoted at the start of the automatic start by setting the effective compression ratio> the effective expansion ratio, the blow-up suppression control as described above (the sudden decrease in the injection amount or the injection timing) Combustion is prevented from becoming extremely unstable when performing (retard).

1 エンジン本体
12A〜12D
13 ピストン
14 燃焼室
15 点火プラグ
32 VVT(バルブ制御手段)
54 バルブ制御部(バルブ制御手段)
SW1 水温センサ(検出手段)
Tx (温度の)所定値
1 Engine body 12A-12D
13 Piston 14 Combustion chamber 15 Spark plug 32 VVT (Valve control means)
54 Valve control unit (valve control means)
SW1 Water temperature sensor (detection means)
Tx (temperature) predetermined value

Claims (4)

燃焼室内で混合気が燃焼して生じる燃焼ガスのエネルギーをピストンの往復運動として取り出すレシプロ式の車載用エンジンに設けられ、所定の自動停止条件が成立したときに上記エンジンを自動停止させるとともに、その後所定の再始動条件が成立したときに上記エンジンを自動始動させるエンジンの始動制御装置であって、
上記エンジンの燃焼室の壁面温度またはこれに関連する所定の温度を検出する検出手段と、
上記エンジンの吸気弁の閉時期、および排気弁の開時期の少なくとも一方を可変的に制御可能なバルブ制御手段とを備え、
上記バルブ制御手段は、上記検出手段により検出された温度が所定値よりも低い低温状態でのエンジン自動始動時に、エンジンの全気筒で少なくとも1回ずつ燃焼が済んだエンジン完爆の時点までエンジンの有効膨張比が有効圧縮比よりも低くなるように上記吸排気弁を制御するとともに、エンジンが完爆に至った後は有効膨張比を有効圧縮比よりも高くすることを特徴とするエンジンの始動制御装置。
Provided in a reciprocating in-vehicle engine that takes out the energy of combustion gas generated by combustion of the air-fuel mixture in the combustion chamber as a reciprocating motion of the piston, and automatically stops the engine when a predetermined automatic stop condition is satisfied, An engine start control device for automatically starting the engine when a predetermined restart condition is satisfied,
Detecting means for detecting a wall temperature of the combustion chamber of the engine or a predetermined temperature related thereto;
Valve control means capable of variably controlling at least one of the closing timing of the intake valve and the opening timing of the exhaust valve of the engine,
When the engine is automatically started in a low temperature state in which the temperature detected by the detection means is lower than a predetermined value, the valve control means is configured to perform engine combustion until the time when the engine has been completely burned at least once in all cylinders of the engine. Control of the intake and exhaust valves so that the effective expansion ratio is lower than the effective compression ratio, and after the engine reaches a complete explosion, the effective expansion ratio is made higher than the effective compression ratio. Control device.
請求項1記載のエンジンの始動制御装置において、
上記バルブ制御手段は、上記低温状態でのエンジン自動始動時でかつエンジン完爆の時点までは、上記排気弁の開時期を下死点に対し早めることにより、エンジンの有効膨張比を有効圧縮比よりも低くすることを特徴とするエンジンの始動制御装置。
The engine start control device according to claim 1,
The valve control means sets the effective expansion ratio of the engine to the effective compression ratio by advancing the opening timing of the exhaust valve with respect to the bottom dead center at the time of automatic engine start in the low temperature state and until the time of complete engine explosion. An engine start control device characterized in that the engine start control device is lower.
請求項1または2記載のエンジンの始動制御装置において、
上記エンジンは、燃焼室内の混合気に点火する点火プラグを備えた火花点火式エンジンであり、
上記自動始動の開始後にエンジンが完爆に至った後、車両の発進要求がなかった場合には、上記点火プラグの点火タイミングが、エンジンの強制始動時に設定される点火タイミングよりも遅く設定されることを特徴とするエンジンの始動制御装置。
The engine start control device according to claim 1 or 2 ,
The engine is a spark ignition engine having a spark plug for igniting an air-fuel mixture in a combustion chamber,
After the engine has reached a complete explosion after the start of the automatic start, if there is no vehicle start request, the ignition timing of the spark plug is set later than the ignition timing set at the time of forced start of the engine. An engine start control device.
請求項1〜3のいずれか1項に記載のエンジンの始動制御装置において、
エンジンの強制始動時は、有効膨張比が有効圧縮比よりも常に高くなるように吸排気弁が制御されることを特徴とするエンジンの始動制御装置。
The engine start control device according to any one of claims 1 to 3 ,
An engine start control device, wherein an intake / exhaust valve is controlled so that an effective expansion ratio is always higher than an effective compression ratio when the engine is forcibly started.
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