CN101061300A - 用于内燃机的起动控制设备 - Google Patents

Abstract

提供了一种用于内燃机(1)的起动控制设备，其中该内燃机(1)通过在进气冲程将燃料喷射到内燃机的每个汽缸(2)中来起动发动机。该设备包括：停止位置区分装置(20)，用于在内燃机停止时区分活塞位置，以及燃料喷射量控制装置(20)，用于根据该停止位置区分装置的区分结果来指定活塞在进气冲程中停止的汽缸，并增加起动所述被指定的汽缸时的燃料喷射量，使之大于用于其它汽缸的燃料喷射量。

Description

用于内燃机的起动控制设备

技术领域

本发明涉及一种设备，用于控制起动时喷射到内燃机的汽缸中的燃料量。

背景技术

作为用于汽缸直接喷射型内燃机的起动控制设备，其中该内燃机受到怠速停止控制，有一种已知的起动控制设备，其中当处于怠速停止状态期间的燃料供应压力低于预定压力时，燃料被喷射入每个汽缸中，其中在该汽缸中活塞在压缩冲程中停止以及活塞在进气冲程中停止并接着在重新起动时进行进气喷射，从而试图起动发动机(参见，例如日本专利申请公开(JP-A)No.2004-36561)。另外，JP-ANo.2001-73774，2000-213385，以及2202-242724也是与本发明的领域相关的其它公布。

在由于怠速停止控制而导致内燃机停止时，由于进气阀打开而使得活塞在进气冲程中停止的汽缸吸入空气，并且因此在停止时汽缸中的压力会从负压状态增加至大气压力左右。如果在这种情况下进行重新起动，就开始在进气冲程的汽缸中进行大气压力左右下的绝热压缩，并且汽缸的温度超过燃料的点火温度，使得可以产生自点火现象。该自点火导致了多种问题，例如增加振动。JP-A No.2004-36561中披露的起动控制设备在怠速停止状态期间在进气冲程喷射燃料至汽缸中，仅仅是为了保证起动时的燃料量，因此无法希望在重新起动时抑制上述自点火。还有，上述的自点火问题不仅仅限于汽缸直接喷射型内燃机，而是可以出现在所谓的进气口喷射型(port injection type)内燃机中。而且，该自点火问题也不限于从怠速停止状态重新起动的情况，而是可以在如下情况中出现：内燃机在该内燃机响应于关掉点火开关的动作而停止之后的汽缸温度充分降低之前重新起动。

发明内容

这里，本发明的目的之一就是提供一种用于内燃机的起动控制设备，其能够抑制活塞在进气冲程中停止的汽缸在起动时自点火。

为了解决上述问题，根据本发明的第一个方面，提供了一种用于内燃机的起动控制设备，其中该起动控制设备通过在进气冲程将燃料喷射到内燃机的每个汽缸中来起动发动机，该起动控制设备包括：停止位置区分装置，该停止位置区分装置在内燃机停止时区分活塞位置；以及燃料喷射量控制装置，该燃料喷射量控制装置根据该停止位置区分装置的区分结果来指定活塞在进气冲程中停止的汽缸，并增加起动所述被指定的汽缸时的燃料喷射量，使之大于其它汽缸的燃料喷射量。

根据第一个方面的起动控制设备，在起动内燃机时，比其它汽缸更多的燃料被喷射到从进气状态开始运行的汽缸中。因此，与其它汽缸相比，由于燃料汽化潜热而引起的汽缸温度下降效果要更高些，并且即使在由于停止期间吸入空气而引起汽缸压力增加的状态下该压缩冲程开始进行，也可以通过保持较低的汽缸温度来抑制自点火的发生。因此，能够抑制这些问题例，如伴随着自点火的振动的增加，从而平稳地开始内燃烧。

为了解决上述问题，根据本发明的第二个方面，提供了一种用于内燃机的起动控制设备，其中该内燃机通过在进气冲程将燃料喷射到内燃机的每个汽缸中来起动发动机，该起动控制设备包括：停止位置区分装置，该停止位置区分装置在内燃机停止时区分活塞位置；以及燃料喷射量控制装置，该燃料喷射量控制装置根据该停止位置区分装置的区分结果来区分在进气冲程中停止的活塞的位置是否处于以进气冲程的开始位置作为基点的预定曲柄转角范围内，并根据关于该预定曲柄转角范围的区分结果来控制起动活塞在进气冲程中停止的汽缸时的燃料喷射量。

根据第二个方面的起动控制设备，区分在进气冲程中停止的活塞的位置是否位于距离进气冲程的开始位置的预定曲柄转角范围内，使得能够适当地控制汽缸的燃料喷射量，其中在该汽缸中，活塞从进气冲程开始它的操作。例如，在进气冲程的初始阶段和中间阶段，剩余进气时间很长，进气流量和速度都高，使得吸入的空气能够充分地相互混合，并且该进气温度低于汽缸温度。因此，通过使用汽化潜热而引起的汽缸温度下降效果得到了有效发挥。在这种情况下，增加了燃料喷射量，以抑制发生自点火。另一方面，在进气冲程的最后阶段，剩余的进气时间很短，并且进气流量和速度被降低，使得使用汽化潜热来降低汽缸温度所需的燃料量迅速增加。因此，很难提供适于增加燃料的汽缸温度下降效果。在这种情况下，燃料喷射量被相对降低，从而抑制了一些问题，例如燃料消耗及喷射的恶化。

在根据第二方面的起动控制设备的一个实施例中，当在进气冲程中停止的活塞的位置位于预定的曲柄转角范围内时，该燃料喷射量控制装置可以增加起动活塞在进气冲程停止的汽缸时的燃料喷射量，使之大于用于其它汽缸的燃料喷射量。可选地，当在进气冲程中停止的活塞的位置位于预定的曲柄转角范围内时，该燃料喷射量控制装置可以增加活塞在进气冲程停止的汽缸起动时的燃料喷射量，使之大于超过预定曲柄转角范围的情况下的燃料喷射量。根据这些实施例，通过增加距离进气冲程开始预定范围内的燃料量可以无疑和有效地降低由于汽化潜热而引起的汽缸温度下降效果。

在根据第二方面的起动控制设备的一个实施例中，当在进气冲程中停止的活塞的位置超过预定的曲柄转角范围时，该燃料喷射量控制装置可以通过参照至少一个与在起动时汽缸中的温度相关的物理值来区分在活塞在进气冲程停止的汽缸中是否会发生自点火，并且可以在区分出将会发生自点火时禁止开始时向该汽缸喷射燃料。根据该实施例，当由于使用汽化潜热而带来的汽缸温度下降效果不足以抑制自点火时，禁止喷射燃料，从而无疑地可以防止压缩冲程中的自点火。

在根据第二方面的起动控制设备的一个实施例中，该燃料喷射量控制装置可以通过参照起动时的，至少内燃机的冷却水的温度、内燃机所处环境的大气压、该环境的空气温度、该环境的湿度、燃料温度以及其中活塞在进气冲程中停止的汽缸的壁表面温度之一作为物理值来区分是否将发生自点火。通过参照这些物理值，就能够适当地确定自点火的可能性。

在根据第二方面的起动控制设备的一个实施例中，内燃机可以受到怠速停止控制，在满足预定停止操作时停止内燃机，并在满足预定重起动条件时重起动内燃机，并且当由于怠速停止控制而从停止状态重起动时，该燃料喷射量控制装置可以根据活塞位置的区分结果来控制燃料喷射量。根据该实施例，即使在从怠速停止状态重起动时汽缸的温度很高，也能够有效地抑制发生压缩自点火。进一步，该燃料喷射量控制装置可以通过参照由于怠速停止控制而引起的停止状态的持续时间作为物理值来区分是否会发生自点火。在停止状态的持续时间与汽缸温度之间，存在一种关系，使得当停止状态的持续时间变长时，从汽缸壁、活塞等传输给汽缸中空气的热量就会增加，导致汽缸温度的增加。这里，通过参照停止状态的持续时间，可以适当地确定自点火的可能性。

还有，在根据第一或第二方面的起动控制设备的一个实施例中，该燃料喷射量控制装置可以相对于汽缸中空气量来控制被区分为在内燃机停止时的活塞位置处于进气冲程的汽缸的燃料喷射量，使得该汽缸中的空燃比小于理论空燃比。在这种情况下，该汽缸中的空燃比比化学计量更小，其中在该汽缸中，活塞在进气冲程停止，并且因此在起动内燃机时能够抑制汽缸中压力增加，并且它的增加不会很快。因此，虽然输出扭矩可能很小，但是也能够抑制噪音和振动。进一步，不需要喷射额外的燃料，因此能够使得二氧化碳(HC)的排放最小化。

如上所述，根据本发明，通过向从进气冲程起动活塞的汽缸增加燃料喷射量，与使用燃料的汽化潜热一样，也能够降低汽缸温度，并且能够有效地抑制压缩冲程中的自点火。还有，通过考虑到活塞的停止位置而控制燃料喷射量，能够更有效地发挥出该自点火限制效果，同时一些问题，例如燃料消耗及喷射的恶化也能够得到抑制。

附图说明

图1为显示用于汽车的内燃机的示意性结构的图，其中在该汽车中采用了根据本发明一个实施例的起动控制设备；

图2为显示ECU执行的怠速停止控制程序的概要的流程图；

图3为显示汽缸中重起动时燃烧状态的图，其中活塞在进气冲程停止，并使得该状态对应于重起动之前的活塞位置以及燃料喷射量；

图4为显示与通过怠速停止控制的停止时间相关的实际需要量的变化方式的图；

图5为显示ECU执行的初始喷射量确定程序的流程图；

图6为显示起动电动机从建立重起动条件到操作的实际起动的时间推移的时间图；

图7A和7B为显示在随着发动机的振动来测量发动机加速度时的坐标的说明图，其中图7A为前视图，图7B为侧视图；

图8为显示振动期间的加速度与燃料喷射量之间关系的图；

图9为显示汽缸中的压力与燃料喷射量之间的关系的图；以及

图10为显示起动时间与燃料喷射量之间的关系的图。

具体实施方式

图1为显示用于汽车的内燃机的示意性结构的图，其中在该汽车中采用了根据本发明一个实施例的起动控制设备。在图1中，内燃机(下文中称为发动机)1由例如4-循环发动机构成，并且包括多个汽缸2。附带地，图1仅仅显示了单个汽缸2，其余汽缸2的结构与其相同。

每个汽缸2中活塞3的相位根据汽缸2的数量和布置而相互交错。例如，在具有在一个方向上排列的四个汽缸2的直列四汽缸发动机中，活塞3的相位在曲柄转角上彼此相差180度。因此，四个汽缸2之一不可避免地处于进气冲程中。并且，该发动机1被构造为进气口喷射型发动机，其从燃料喷射阀4向进气口喷射燃料，将空气燃料混合物导入汽缸2中，并通过火花塞6点燃该混合物。从燃料喷射阀4喷射的燃料的一个例子就是汽油。并且，该发动机1设置有进气阀9和排气阀10，它们都打开和关闭燃烧室5与进气通道7或排气通道8之间的空间；节流阀13，用于调整来自进气通道7的进气量；以及连杆15和曲柄臂16，用于将活塞3的往复运动传输给曲轴14。该结构可以与众所周知的发动机相同。

该发动机1具有用于起动它的起动电机17。该起动电机17为众所周知的电动机，用于通过减速齿轮机构18来旋转该曲轴14。附带地，该减速齿轮机构18具有内置单向离合器，用于允许将转动从起动电机17传输给曲轴14，同时禁止在其转动传输路径上将转动从曲轴14传输给起动电机17。这样，作为减速齿轮机构18的一部分的齿轮一直与曲轴14啮合。因此，该发动机1的起动装置被构造为所谓的常啮合型起动装置。

通过发动机控制单元(下文中称为ECU)20来控制该发动机1的工作状态。该ECU20配置为计算机，包括微处理器，以及操作该微处理器所需的***设备例如RAM和ROM，并且运行各种所需的过程，以便于根据存储在ROM中的程序来控制发动机1的工作状态。例如，该ECU 20从预定传感器的输出信号中检测出进气通道7的压力以及排气通道8中的空燃比，并且控制燃料喷射阀4的燃料喷射量，以便于获取预定的空燃比。对于该ECU 20中所参照的传感器，包括曲柄转角传感器21，用于输出对应于曲轴14的相位(曲柄转角)的信号，以及水温传感器22，用于输出对应于发动机1的冷却水温的信号。另外，设置了多个传感器，例如，用于检测加速踏板的打开程度的传感器，以及用于检测刹车踏板动作的传感器，但是它们在图中被省略掉了。还有，该发动机1能够操作该节流阀13，以控制其运行程度。

该ECU 20对发动机1进行所谓的怠速停止控制，用于当满足预定的停止条件时停止发动机1的工作，以及当满足预定重起动条件时重新起动该发动机1。图2为显示由该ECU 20进行的怠速停止控制程序的概要的流程图。附带地，按照与ECU 20执行的各种过程并行地以预定周期重复地进行图2中的程序。

在图2的程序中，首先在步骤S1中，ECU 20确定发动机1是否在工作，并且如果在工作，则ECU 20进行至步骤S2。在步骤S2，ECU20确定是否满足发动机停止条件。例如，如果制动踏板在工作并且车速为0，则满足发动机停止条件。如果发动机停止条件不满足，则程序结束。另一方面，发动机停止条件满足，则ECU 20进行至步骤S3，停止从燃料喷射阀4喷射燃料，并控制节流阀13完全关闭。因此，可以防止将空气燃料混合物提供给汽缸2，并且发动机1的转速开始降低。当发动机1的转速降至停止之前的预定程度时，该ECU 20进行至步骤S4并打开节流阀13。因此，空气在进气冲程中被导入汽缸2。之后，ECU 20进行至步骤S5并关闭节流阀13。因此，当其中含有被导入的空气的汽缸在进气冲程的下止点(BDC)之上转换至压缩冲程时，就会出现抗压性并且由于该抗力而使得发动机1的旋转完全停止。这时，可以控制节流阀13的打开程度，以便于在压缩冲程中将活塞3停止在汽缸2中的目标曲柄转角范围(例如，BTDC80℃A至180℃A)内。当活塞3停止在这样的目标范围内时，活塞3在汽缸2中的停止位置变成ATDC100℃A至0℃A，其中该汽缸2接下来将进入压缩冲程，也就是说汽缸2在停止时处于进气冲程。

在发动机1停止之后，在步骤S6中，ECU 20根据曲柄转角传感器21的输出信号来区分停止时的曲柄转角并将该确定的曲柄转角存储在ECU 20的存储器装置(例如，RAM)中。也就是说，ECU 20确定当发动机1停止时曲轴14停止在0℃A至720℃A之间的哪个位置，并存储其区分结果。根据任何一个汽缸2中活塞3位于预定位置的状态(例如，第一汽缸中的活塞在进气冲程中处于下止点的状态)来指定该曲柄转角，从而在停止期间确定曲柄转角等同于确定每个活塞3的停止位置。因此，通过执行步骤S6中的过程，根据本发明的ECU 20起到停止位置区分装置或设备的作用。在区分了曲柄转角之后，该ECU20在步骤S7中开始对怠速停止状态的持续时间(停止时间)进行计时而后结束程序。上述说明就是用于对要处于怠速停止状态的发动机进行控制的过程。但是，只要在停止时能够区分出活塞3的位置，就可以对上述过程进行适当地修改。

另一方面，如果在步骤S1中确定发动机1没有工作，则ECU 20进行至步骤S8，来控制从怠速停止状态重起动，并确定是否满足预定的重起动条件。在自动变速车辆的一个例子中，当松开制动踏板时，就满足了重起动条件。在手动变速的车辆中，例如通过将变速杆从空档位置换到一档或者踩在离合器踏板上来满足重起动条件。如果不满足重起动条件，结束该程序。

如果满足重起动条件，则ECU 20进行至步骤S9，打开重起动信号“ON”，以重起动该发动机1。从而在各种装置中开始进行起动发动机1所需的起动准备，例如将占用信号(seizure signal)输入给起动电机17的驱动电路。在接下来的步骤S10中，该ECU 20根据预定过程来确定对活塞3在进气冲程中停止的汽缸(下文中被称为特定汽缸)的燃料喷射量(初始喷射量)。下面对计算初始喷射量的过程进行描述。在下面的步骤S11中，ECU 20对应于该特定汽缸2从燃料喷射阀4中喷出已经确定的初始喷射量，接着结束该程序。

接着，将对控制初始喷射量进行说明。首先，将参照图3和图4来说明用于确定初始喷射量的原理。图3为显示特定汽缸2中重起动时燃烧状态的图，其中使得该状态对应于重起动之前特定汽缸2中的活塞位置以及重起动时的燃料喷射量(初始燃烧量)。需要注意的是，在该图3中，通过上止点(TDC)的曲柄转角来显示活塞位置，其中该上止点为进气冲程的开始点并被认为是基点。如图中实线L1和L2中所区分出来的，根据燃料喷射量，该燃烧状态可以被分为三个区域，即，不点火区(miss-fire region)，自点火区，以及点火燃烧区。还有，该燃料喷射量τs为实现理论空燃比所必需的燃料喷射量。下文中，该燃料喷射量τs被称为化学计量需求(stoichiometric requirement)。

图3中很清晰的是，如果在重起动时将喷射到特定汽缸2的燃料量控制到化学计量需求τs左右，则该特定汽缸2中的空气量就会很大，并且压缩冲程中汽缸温度(汽缸中的空气温度)也会显著增加，从而引起自点火。为了避免这种情况，该燃料喷射量需要被设置为低于自点火区的下限L1或者高于上限L2。但是，如果该燃料喷射量低于下限L1，就会变成不点火区，并且无法正常起动发动机1。因此，为了避免自点火并为了正常地起动发动机1，该燃料喷射量需要被设置为高于自点火区的上限L2。通过调整该燃料喷射量而能够避免自点火的原因是由于燃料的汽化潜热而降低了汽缸温度。也就是说，自点火区的上限L2表示由于燃料的汽化潜热，为了将汽缸温度抑制为低于点火温度所需燃料量的下限。下文中，由上限L2表示的燃料喷射量被称为实际需要量。

但是，该实际需要量L2根据重起动之前的活塞位置而发生变化(即，在进气冲程中停止的活塞的位置)。一旦活塞3的停止位置从上止点向着下止点离开一定度数，该实际需要量L2就会剧烈地增加。这是因为在进气冲程的后半部分，剩余的进气时间短并且被吸入汽缸2中的空气流量和速度下降，使得无法充分地提供由于汽化潜热引起的汽缸温度下降的效果。这里，提前将实际需要量L2增加处的活塞位置设置为阈值ATDCθth℃A，并且当重起动时特定汽缸2中的活塞位置在TDC一侧距离阈值ATDCθth℃A时，该燃料喷射量就会增加，大于实际需要量L2，以防止自点火。另一方面，活塞位置超出阈值ATDCθth℃A，从发动机1的状态中区分出自点火的可能性，并且如果自点火的可能性很高，则禁止特定汽缸2的燃料点火，从而防止自点火。即使该活塞位置超出阈值ATDCθth℃A，也可以通过将燃料喷射量增加至实际需要量L2或以上来避免自点火。但是，一些问题，例如由于燃料喷射量的增加而引起的燃料消耗的增加以及喷射的退化，也会变得很显著，并且因此在这种情况下，将实际需要量L2作为标准的燃料量的增加无法进行。还有，即使活塞位置在TDC一侧距离阈值ATDCθth℃A，当燃料喷射量相对于实际需要量L2过度增加时，也会出现一些问题，例如燃料消耗的退化。因此，这时的燃料喷射量可以与实际需要量L2一致，或者是以期望误差将增量加到实际需要量L2一定程度。一个例子就是当水温为100℃时，该阈值为大约ATDC100℃A。

附带地，该实际需要量L2受到重起动时汽缸温度的影响，并且可以由于冷却水温以及活塞位置而发生改变。例如，在图3中，如果用实线L2来表示对应于于水温Tw＝Twa的实际需要量，当水温变为Twb(＞Twa)时，与相同的活塞位置相比，如用虚线L2’所表示的，该实际需要量相对地增加。还有，上述的阈值ATDCθth℃A朝着TDC一侧转移。也就是说，当重起动时水温较高时，该汽缸温度相对地增加，并且因此需要喷射更多的燃料来避免自点火。接着，当确定了对于特定汽缸2的燃料喷射量时，就需要考虑到水温Tw。

进一步，该实际需要量也会由于怠速停止状态的持续时间(停止时间)以及水温而发生改变。例如，在图4中，假若对应于停止时间ta的时间需要量用实线L2来表示，当停止时间变为tb(＞ta)时，与用虚线L2”表示的相同活塞位置相比，该实际需要量也会相对地增加。还有，上述的阈值阈值ATDCθth℃A朝着TDC一侧转移。也就是说，当停止时间较长时，从汽缸2和活塞3的壁表面传输给汽缸空气的热量会增加，并且该汽缸温度也会增加，并且因此需要喷射更多的燃料来避免自点火。然后，当确定了对于特定汽缸2的燃料喷射量时，需要考虑到停止时间。进一步，该汽缸温度会受到例如大气压力，发动机1所处环境的温度和湿度，燃料温度以及汽缸2的壁温度的影响，并且因此，如果需要，可以考虑到这些物理值来确定重起动时的燃料喷射量。例如，关于大气压力，当其较高时，压缩冲程中的汽缸压力就会增加。因此，当考虑到大气压力时，随着大气压力更高，该实际需要量也需要相对地增加。

图5显示了由ECU 20进行的初始喷射量确定程序，以确定如上所述的初始喷射量。该程序被执行作为图2中步骤S10的子程序，并且ECU 20通过执行该程序，起到了燃料喷射量控制装置或设备的作用。附加地，在ECU 20的ROM中，存储有数据例如确定上述阈值所需的图以及对应于物理值例如水温和停止时间的实际需要量。

在图5的程序中，在步骤S21，ECU 20首先获得当前的水温值、停止时间等，作为用于确定初始喷射量所需的参数。从水温传感器的输出中指定该水温。从在图2的步骤S7开始的计时来指定停止时间。在接下来的步骤S22，ECU 20根据在图2的步骤S6中存储的曲柄转角来区分在进气冲程中停止的活塞的位置是否位于ATDC0℃A至θth℃A的范围内。如果位于该范围之内，该ECU 20进行至步骤S23，并根据在步骤S21中获得的参数值来确定对于该特定汽缸2的燃料喷射量(在该汽缸中，活塞3在进气冲程中停止)。也就是说，通过参照图，其中该图使用在步骤S21中获得的参数值作为参数，可以获得避免自点火所需的燃料喷射量。这时的燃料喷射量被确定为等于或大于如图3和4中所示的实际需要量。还有，在步骤S23中确定的燃料喷射量多于重起动时要喷射给其它汽缸2的燃料量。由于该特定汽缸2在怠速停止状态期间吸入的空气以及在压缩冲程中吸入的空气量大于其它汽缸2，除非该燃料喷射量增加至该空气量增加的程度，否则无法降低该汽缸温度。并且，在图3和4中可以清楚地看到，随着水温变高或停止时间变长，在步骤S23中确定的燃料喷射量增加。当确定该燃料喷射量进一步考虑到影响该汽缸温度的另一个物理值时，随着该物理值的改变，该燃料喷射量也应该增加，从而增加汽缸温度。

另一方面，如果在步骤S22中确定活塞的位置位于该范围之外，则该ECU 20进行至步骤S24，并确定是否有可能导致自点火。可以通过参照物理值来进行该确定，其中这些物理值类似于影响实际需要量的上述物理值，即，水温，停止时间，发动机1所处环境的大气压力，空气温度，湿度，燃料温度，以及影响该汽缸温度的汽缸2的壁温度。例如，当停止时间非常短或者水温非常低(例如，大约与进气口的进气温度相同的水平)时，即使没有增加燃料喷射量，也不会发生自点火，并且因此可以确定没有自点火的可能。接着，如果确定有可能自点火，则该ECU 20进行至步骤S25，并将对该特定汽缸2的燃料喷射量设置为零，即，禁止向该特定汽缸喷射燃料。另一方面，如果确定没有可能发生自点火，则该ECU 20进行至步骤S26，并将对该特定汽缸2的燃料喷射量设置为正常控制的喷射量(化学计量需求)，其中在该正常控制中，不增加燃料喷射。这种情况下的燃料喷射量小于步骤S23中设置的喷射量。在上述步骤S23，S25或S26中确定了燃料喷射量之后，该ECU 20结束图5中的程序。在图2的步骤S11中，该ECU20操作燃料喷射阀4，以便于喷射出在上述过程中确定的燃料喷射量。

根据上述实施例，当进气冲程中停止的活塞的位置位于预定曲柄转角范围内(ATDC0℃A至θth℃A)时，进气冲程中对汽缸2的燃料喷射量增加为大于施加需要量以避免自点火，同时如果该活塞的位置超过曲柄转角范围，则禁止向该汽缸2喷射燃料以避免自点火，除非确定不可能发生自点火。因此，可以避免由于自点火而产生的振动等，从而允许发动机1从怠速停止状态平滑地重起动。

图6为显示当特定汽缸2中的活塞3停止在曲柄转角范围内时燃料喷射时序的一个优选实施例的时间图。在时间t0，满足该重起动条件，并且即使在其之后的时间t1打开了开始信号，该起动电动机17也有一个恒定的延时，直到它的工作实际开始的时间t3。为了充分地发挥由于燃料喷射而在汽缸中产生的温度下降效果，需要保证足够的时间用于将喷射的燃料和吸入的空气混合在一块，并且因此，优选地就是在时间t1和t3之间的时间t2进行该燃料喷射。并且，当一次喷射大量的燃料时，汽缸中的空燃比就有可能临时显著地偏移至理论空燃比的较浓的一侧，从而降低了燃料的汽化率。接着，该燃料喷射被优选地划分并且在如图6中所示的多个动作中进行。

在上述实施例中，根据水温，停止时间，大气压力等来确定在步骤S22中使用的阈值ATDCθth℃A以及在步骤S23中确定的燃料喷射量。但是，由于燃料的自点火特性可能会由于燃料的组分以及阈值ATDCθth℃A而改变，并且随着自燃特性的变化，实际需要量也会变化。因此，如果市场上可用的燃料的组分不是恒定的，则该市场上可用的所有燃料中，最有可能导致自点火的燃料就可以被认为是用于确定上述阈值以及实际需要量的参考。例如，当燃料的组分由于其上安装了发动机1的车辆的目的而不同时，可以在每个目的地来评估该燃料的自点火性，以确定该阈值以及实际需要量。

本发明不仅限于上述实施例，而可以在各种实施例中实现。例如，本发明能够使用的发动机不仅限于进气口喷射型并且也可以为汽缸直接喷射型。本发明不仅可以用于由于怠速停止控制而从怠速停止状态重起动的时候，而且还可以用于通过打开点火开关而起动的时候。因此，本发明不仅可以用于受到怠速停止控制的发动机，还可以用于不进行该怠速停止控制的发动机。在上面实施例中，根据关于在进气冲程中停止的活塞的位置是否位于预定曲柄转角范围内的信息来控制燃料喷射量，但是，本发明不仅限于该实施例，其中根据活塞位置来控制燃料喷射量，并且只要对在进气冲程中活塞停止的汽缸的燃料喷射量被增加得多于对其它汽缸的燃料喷射量，就可以认为是落在了本发明的范围之内。例如，如果关于图3和4中所示的实际需要量没有出现清楚的拐点，则停止时的活塞位置被区分为用于指定汽缸，其中在该汽缸中，活塞在进气冲程中停止，并且对特定汽缸的燃料喷射量增加至超过其它汽缸，从而与没有增加燃料的情况相比抑制了自点火。在上面的实施例中，通过曲柄转角来区分活塞位置，但是区分活塞位置并不仅限于此，可以采用各种方式。

本发明可以与除了燃料喷射量控制以外的发动机控制组合在一块得以实现。例如，当水温低，空气密度高，汽缸中导入的空气量相对增加，并且可以预计通过燃烧获得的扭矩增加。在这种情况下，通过延迟该燃烧时间，在燃烧时获得的该发动机的最大转速可以被限制，从而抑制了发动机振动的效果。

还有，在本发明中，可以相对于活塞在进气冲程中停止的汽缸中的空气量来控制对于该汽缸的燃料喷射量，使得该空燃比为相比于理论空燃比的稀值(lean value)。在这种情况下，可以基于也可以不基于如下的假设：对于该汽缸的燃料喷射量可以增加为多于其它汽缸。只要活塞在进气冲程中停止的汽缸中的空燃比小于相对理论空燃比，则该结果就是令人满意的。该空燃比A/F可以被设置为例如A/F＝20至40。例如，考虑到燃料喷射量，加速度，以及随着汽缸1的振动的起动速度来设置实现了该空燃比的燃料喷射量。

具体地，如图8中所示，考虑到燃料喷射量τ和加速度G以及随着汽缸1的振动的起动速度，事先采用能够实现稀空燃比的燃料喷射量作为在目标起动速度范围内获得最小加速度G的基础喷射量。该目标起动速度可以被设置为例如避免不点火的下限。通过图7中的加速度传感器30来测量加速度G，并用每个位置X，Y和Z来显示。图7中分别显示了与燃料喷射量相关的位置X，Y和Z的每个最小值(X-min，Y-min，Z-min)以及最大值(X-max，Y-max，Z-max)。在图8的例子中，将该基础燃料喷射量修改为接近于最小加速度G，即，τ＝5(毫秒)。接着，为了获得最终燃料喷射量，可以根据各种参数例如活塞停止位置，冷却水温度，进气温度，发动机停止时间，燃料特性，以及目标发动机转速中的至少一个来增加或减少基础喷射量。通过保持喷射量修正图在ECU 20的ROM中并参照它来进行用于确定最终燃料喷射量的计算，其中该基础喷射量与各种参数中的至少一个相关。

在上述结构中，从图8中可以清晰的看到，该燃料喷射量位于自点火区的范围内，从而导致了起动时的自点火。但是，当活塞在进气冲程中停止的汽缸中的空燃比为相对于化学计量值的稀值时，能够如图9中所示来抑制汽缸内部压力的最大值Pmax的增加，并且它的增加状态不剧烈。因此，虽然输出扭矩可以很小，但可以抑制声音和振动(参看图8)。还有，如图10中所示，只要从起动开始达到发动机转速400转/秒所需的时间被认为是起动时间，该起动时间就不会在空燃比为化学计量值和稀值的情况之间显示出很大的差异，并且因此该起动也不会变得困难。并且，不需要喷射过量的燃料，因此碳氢化合物(HC)的释放能够保持最小以及能够避免发动机旋转的不必要的增加。

Claims (9)

1.一种用于内燃机的起动控制设备，其中该起动控制设备通过在进气冲程中将燃料喷射到所述内燃机的每个汽缸中来起动该内燃机，所述起动控制设备包括：

停止位置区分装置，所述停止位置区分装置在所述内燃机停止时区分活塞位置；以及

燃料喷射量控制装置，所述燃料喷射量控制装置根据所述停止位置区分装置的区分结果来指定活塞在进气冲程中停止的汽缸，并增加起动所述被指定的汽缸时的燃料喷射量，使之大于用于其它汽缸的燃料喷射量。

2.一种用于内燃机的起动控制设备，其中该起动控制设备通过在进气冲程中将燃料喷射到所述内燃机的每个汽缸中来起动该内燃机，所述起动控制设备包括：

停止位置区分装置，所述停止位置区分装置在所述内燃机停止时区分活塞位置；以及

燃料喷射量控制装置，所述燃料喷射量控制装置根据所述停止位置区分装置的区分结果来区分在进气冲程中停止的活塞的位置是否处于以所述进气冲程的开始位置作为基点的预定的曲柄转角范围内，并根据有关所述预定的曲柄转角范围的区分结果来控制起动活塞在进气冲程中停止的所述汽缸时的燃料喷射量。

3.根据权利要求2的起动控制设备，其中，在进气冲程中停止的活塞的位置位于所述预定的曲柄转角范围内的情况下，所述燃料喷射量控制装置增加起动活塞在进气冲程停止的汽缸时的燃料喷射量，使之大于用于其它汽缸的燃料喷射量。

4.根据权利要求2的起动控制设备，其中，在进气冲程中停止的活塞的位置位于所述预定的曲柄转角范围内的情况下，所述燃料喷射量控制装置增加起动活塞在进气冲程停止的汽缸时的燃料喷射量，使之大于超过预定曲柄转角范围情况下的燃料喷射量。

5.根据权利要求2-4中任何一个的起动控制设备，其中，在进气冲程中停止的活塞的位置超过所述预定的曲柄转角范围的情况下，所述燃料喷射量控制装置通过参照至少一个与在起动时汽缸中的温度相关的物理值来区分在活塞在进气冲程停止的汽缸中是否会发生自点火，并且在区分出将会发生自点火时禁止在起动时向该汽缸喷射燃料。

6.根据权利要求5的起动控制设备，其中，所述燃料喷射量控制装置通过参照起动时的至少下列值之一作为物理值来区分是否将发生自点火：内燃机的冷却水温度、内燃机所处环境的大气压、该环境的空气温度、该环境的湿度、燃料温度以及活塞在进气冲程中停止的汽缸的壁表面温度。

7.根据权利要求2-6中任何一个的起动控制设备，其中

所述内燃机受到怠速停止控制，当满足预定的停止条件时停止内燃机，当满足预定的重起动条件时重起动内燃机，以及

当由于所述怠速停止控制而从停止状态重起动时，所述燃料喷射量控制装置根据所述活塞位置的区分结果来执行燃料喷射量的控制。

8.根据权利要求7的起动控制设备，其中，所述燃料喷射量控制装置通过参照由所述怠速停止控制而引起的停止状态的持续时间作为物理值来区分是否会发生自点火。

9，根据权利要求1-8中任何一个的起动控制设备，其中所述燃料喷射量控制装置相对于汽缸中的空气量，控制被区分为在内燃机停止时活塞位置处于进气冲程的汽缸的燃料喷射量，使得该汽缸中的空燃比小于理论空燃比。

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