JP2008180093A - Engine starting device - Google Patents
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Abstract
Description
この発明はエンジン（内燃機関）の始動装置、特に直噴ガソリンエンジンの始動技術の改良に関する。 The present invention relates to an engine (internal combustion engine) starter, and more particularly to an improvement in start-up technology for a direct injection gasoline engine.
燃焼室内に燃料を直接的に噴射供給する燃料噴射弁と、燃焼室内の混合気に火花点火を行う点火プラグとを備え、これらの燃料噴射弁、点火プラグを用いてエンジンの停止後に膨張行程にある気筒に燃料を噴射供給すると共に火花点火を実行することにより、スタータモータの助けを借りることなくエンジンを再始動させる、いわゆる点火始動エンジンが提案されている（特許文献１参照）。
ところで、点火始動エンジンでは、エンジン停止時に始動開始気筒のピストン位置を上死点後５°から上死点後１１０°までの範囲内、つまり自己始動可能な範囲内に停止させておくことが必須の条件となる。 By the way, in an ignition start engine, when the engine is stopped, it is essential to stop the piston position of the start cylinder within a range from 5 ° after top dead center to 110 ° after top dead center, that is, within a range where self-start is possible. It becomes the condition of.
しかしながら、始動開始気筒のピストン停止位置は一般的に大きくバラツクので、上記特許文献１の技術では必ずしも始動開始気筒のピストン停止位置を自己始動可能な範囲内に停止させることができないため、次のような工夫をしている。 However, since the piston stop position of the start start cylinder generally varies widely, the technique of Patent Document 1 cannot always stop the piston stop position of the start start cylinder within a self-startable range. I have a lot of ingenuity.
（１）エンジン停止時に自己始動が可能な位置にクランクシャフト１２を停止させるために機械的なブレーキ機構を設けておき、このブレーキ機構により機械的に始動開始気筒のピストン停止位置を、自己始動可能な範囲内（上死点後１０°〜上死点後１４０°）に停止させる。 (1) A mechanical brake mechanism is provided to stop the crankshaft 12 at a position where the self-start can be performed when the engine is stopped, and the piston stop position of the start-start cylinder can be self-started mechanically by this brake mechanism. Within a range (10 ° after top dead center to 140 ° after top dead center).
（２）従来エンジンと同じにスタータモータを設けておき、始動開始気筒のピストン停止位置が自己始動可能な範囲内にないときには始動開始気筒のピストン停止位置をこのスタータモータを駆動して自己始動可能な範囲内へと動かす。 (2) A starter motor is provided in the same manner as in the conventional engine, and when the piston stop position of the start start cylinder is not within the self-startable range, the starter motor can be driven to self-start the piston stop position of the start start cylinder. Move into the correct range.
（３）自己始動に際して始動開始気筒の燃焼室内吸入空気量に応じて燃料噴射量を算出することが必要なため、エンジン停止直前のエンジン揺り戻し現象も含め停止クランク角度を正確に検出する構成、つまり正逆転の検出及び回転速度がゼロとなったか否かの検出を可能とするセンシングシステムを追加する。 (3) Since it is necessary to calculate the fuel injection amount according to the amount of intake air in the combustion chamber of the start cylinder at the time of self-start, a configuration for accurately detecting the stop crank angle including the engine swing-back phenomenon immediately before the engine is stopped, That is, a sensing system is added that can detect forward / reverse rotation and detect whether or not the rotational speed is zero.
このように、特許文献１の技術によれば、ブレーキ機構を設けておくことやエンジンの正逆転の検出及び回転速度がゼロとなったか否かの検出を可能とする複雑なセンシングシステムを追加することが必要であり、かつ自己始動までの時間が長くなる（自己始動が遅くなる）。 Thus, according to the technique of Patent Document 1, a complicated sensing system that adds a brake mechanism, detects forward / reverse rotation of the engine, and detects whether or not the rotational speed becomes zero is added. And the time until self-starting becomes long (self-starting becomes slow).
そこで本発明は、追加の機構や追加のセンシングシステムを必要とすることなく、確実に始動開始気筒のピストン停止位置を自己始動可能な範囲内に収めることのできるエンジンの始動装置を提供することを目的とする。 Therefore, the present invention provides an engine starter that can reliably fit the piston stop position of a start start cylinder within a self-startable range without requiring an additional mechanism or an additional sensing system. Objective.
本発明は、燃焼室内に燃料を直接的に噴射供給する燃料供給手段と、燃焼室内の混合気に火花点火を行う火花点火実行手段とを備え、これらの手段を用いてエンジンの停止後に膨張行程にある気筒に燃料を噴射供給すると共に火花点火を実行することにより、スタータモータの助けを借りることなくエンジンを再始動させるエンジンの始動装置において、エンジンがクランクシャフトの停止位置を自己始動可能な範囲にとどめるようにエンジン停止時の燃焼室圧力を調整する燃焼室圧力調整手段を備える。 The present invention includes fuel supply means for directly injecting and supplying fuel into a combustion chamber, and spark ignition execution means for performing spark ignition on an air-fuel mixture in the combustion chamber, and using these means, an expansion stroke is performed after the engine is stopped. In the engine starter that restarts the engine without the help of the starter motor by injecting fuel into the cylinders at the same time and performing spark ignition, the engine can self-start the crankshaft stop position. Combustion chamber pressure adjusting means for adjusting the combustion chamber pressure when the engine is stopped is provided.
本発明によれば、燃料供給手段と、火花点火実行手段とを用いてエンジンの停止後に膨張行程にある気筒に燃料を噴射供給すると共に火花点火を実行することにより、スタータモータの助けを借りることなくエンジンを再始動させるエンジンの始動装置において、エンジンがクランクシャフトの停止位置を自己始動可能な範囲にとどめるようにエンジン停止時の燃焼室圧力を調整するので、点火始動エンジンにおける従来技術のように、ブレーキ機構を設けておくことやエンジンの正逆転の検出及び回転速度がゼロとなったか否かの検出を可能とする複雑なセンシングシステムを追加することが不要となり、かつ自己始動までの時間が長くなる（自己始動が遅くなる）こともなく、始動開始気筒で常に最適な点火始動位置が得られる。 According to the present invention, the starter motor is assisted by using the fuel supply means and the spark ignition execution means to inject and supply fuel to the cylinders in the expansion stroke after the engine stops and to execute the spark ignition. In the engine starter that restarts the engine without any change, the combustion chamber pressure at the time of engine stop is adjusted so that the engine keeps the crankshaft stop position within the self-startable range. It is not necessary to add a complicated sensing system that can provide a brake mechanism, detect forward / reverse rotation of the engine, and detect whether the rotational speed has become zero, and the time until self-starting An optimal ignition start position can always be obtained in the start-start cylinder without being long (self-start is delayed).
以下、本発明の実施形態を添付図面に基づいて説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
図１は本発明の一実施形態のエンジンの概略構成図、図２はエンジンの概略平面図、図３はエンジン制御システムの制御ブロック図を示している。ここでのエンジンはＶ型６気筒直噴ガソリンエンジンである。 FIG. 1 is a schematic configuration diagram of an engine according to an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a schematic plan view of the engine, and FIG. 3 is a control block diagram of the engine control system. The engine here is a V type 6 cylinder direct injection gasoline engine.
図１、図２において、１は左右の各バンク１Ａ、１Ｂを有するエンジン本体で、吸気通路３の上流側には、スロットル弁２ａとスロットルモータ２ｂとからなる電制スロットル装置２を備える。スロットルモータ２ｂはエンジンコントローラ２１からのスロットルモータ制御信号を受けてスロットル弁２ａを開閉駆動する。バタフライ型のスロットル弁２ａにより調量された吸入空気は吸気通路３を介して吸気マニフォールドのコレクタ部４に一旦蓄えられ、このコレクタ部４より吸気マニフォールド５を経て一方のバンク１Ａに属する各気筒の燃焼室６Ａに、また他方のバンク１Ｂに属する各気筒の燃焼室６Ｂに流入する。 1 and 2, reference numeral 1 denotes an engine body having left and right banks 1A and 1B. An upstream side of the intake passage 3 includes an electric throttle device 2 including a throttle valve 2a and a throttle motor 2b. The throttle motor 2b receives the throttle motor control signal from the engine controller 21 and drives the throttle valve 2a to open and close. The intake air metered by the butterfly throttle valve 2a is temporarily stored in the intake manifold collector 4 via the intake passage 3, and from the collector 4 through the intake manifold 5 to the cylinders belonging to one bank 1A. It flows into the combustion chamber 6A and into the combustion chamber 6B of each cylinder belonging to the other bank 1B.
各燃焼室６Ａ、６Ｂに臨んで燃料噴射弁７Ａ、７Ｂ（燃料供給手段）と点火プラグ８Ａ、８Ｂ（火花点火実行手段）とが気筒別に設けられている。燃料噴射弁７Ａ、７Ｂはエンジンコントローラ２１からの燃料噴射信号により所定の時期に開かれて燃料を一方のバンク１Ａに属する気筒の各燃焼室６Ａにあるいは他方のバンク１Ｂに属する気筒の各燃焼室６Ｂ内に直接的に噴射供給し、点火プラグ８Ａ、８Ｂはエンジンコントローラ２１からの点火信号により所定の時期に一方のバンク１Ａに属する気筒の各燃焼室６Ａ内の混合気に対してあるいは他方のバンク１Ｂに属する気筒の各燃焼室６Ｂ内の混合気に対して火花点火を行う。 Fuel injection valves 7A and 7B (fuel supply means) and spark plugs 8A and 8B (spark ignition execution means) are provided for each cylinder facing the combustion chambers 6A and 6B. The fuel injection valves 7A and 7B are opened at a predetermined time by a fuel injection signal from the engine controller 21, and fuel is supplied to each combustion chamber 6A of the cylinder belonging to one bank 1A or to each combustion chamber of the cylinder belonging to the other bank 1B. The spark plugs 8A and 8B are injected directly into the 6B, and the spark plugs 8A and 8B are supplied to the air-fuel mixture in the combustion chambers 6A of the cylinders belonging to one bank 1A at the predetermined timing by the ignition signal from the engine controller 21 Spark ignition is performed on the air-fuel mixture in the combustion chambers 6B of the cylinders belonging to the bank 1B.
各燃焼室６Ａ、６Ｂに流入した空気は各燃料噴射弁７Ａ、７Ｂからの燃料噴霧と混ざりつつ気化して可燃混合気を作り、各点火プラグ８Ａ、８Ｂにより燃焼し、燃焼したガスは急激に膨張して各燃焼室６Ａ、６Ｂ内の圧力を急激に高める。この急激な圧力の上昇を受けて、各気筒のシリンダ９Ａ、９Ｂ内を往復動するピストン１０Ａ、１０Ｂが下降し、これら各ピストン１０Ａ、１０Ｂの直線運動はそれぞれ各コンロッド１１Ａ、１１Ｂを介して一本のクランクシャフト１２の回転運動へと変換される。 The air flowing into the combustion chambers 6A and 6B is vaporized while being mixed with the fuel spray from the fuel injection valves 7A and 7B to form a combustible air-fuel mixture, which is burned by the spark plugs 8A and 8B. It expands and the pressure in each combustion chamber 6A, 6B is rapidly increased. In response to this sudden increase in pressure, the pistons 10A and 10B that reciprocate in the cylinders 9A and 9B of each cylinder descend, and the linear motions of these pistons 10A and 10B are equalized via the connecting rods 11A and 11B, respectively. It is converted into the rotational motion of the crankshaft 12 of the book.
クランクシャフト１２に連結されるクランクプーリ１３が、図２に示したように下側に見えており、このクランクプーリ１３からみて左側のバンク１Ａの手前の気筒をＮｏ．１気筒として６つの気筒に対してそれぞれ気筒番号が振られている。この実施形態では、６気筒の点火順序がＮｏ．１−Ｎｏ．２−Ｎｏ．３−Ｎｏ．４−Ｎｏ．５−Ｎｏ．６の順であるため、６つの各気筒では図４に示したようにそれぞれ各行程を迎えることになる。 A crank pulley 13 connected to the crankshaft 12 can be seen on the lower side as shown in FIG. Cylinder numbers are assigned to six cylinders as one cylinder. In this embodiment, the ignition order of the six cylinders is No. 1-No. 2-No. 3-No. 4-No. 5-No. Since the order is 6, each of the six cylinders reaches each stroke as shown in FIG.
燃焼したガスは所定のタイミングでそれぞれの気筒の排気弁が開いたとき排気管１４Ａ、１４Ｂへと排出される。各排気管１４Ａ、１４Ｂには２つの触媒１５Ａ、１５Ｂ、１６Ａ、１６Ｂが直列に備えられ、２つの触媒の下流の排気管は下流で１つにまとめられている。 The burned gas is discharged into the exhaust pipes 14A and 14B when the exhaust valves of the respective cylinders are opened at a predetermined timing. Each exhaust pipe 14A, 14B is provided with two catalysts 15A, 15B, 16A, 16B in series, and the exhaust pipes downstream of the two catalysts are grouped downstream.
図３に示したように、ＰＯＳセンサ（ポジションセンサ）２２、ＰＨＡＳＥセンサ（フェーズセンサ）２３からの信号、エアフローメータ２４からの吸入空気流量の信号、水温センサ２５からのエンジン冷却水温の信号が、イグニッションスイッチ（図示しない）からの信号、アクセルセンサ２６からのアクセル開度の信号、ブレーキセンサ２７からのブレーキペダルを操作しているか否かの信号、車速センサ２８からの車速の信号と共に入力されるエンジンコントローラ２１では、これらの信号に基づいてスロットル開度（スロットル弁２ａの開度）制御、各燃料噴射弁７Ａ、７Ｂを介しての気筒毎の燃料噴射制御、各点火プラグ８Ａ、８Ｂを介しての気筒毎の点火時期制御を行う。スロットル弁開度の制御では、アクセル開度とエンジン回転速度とに基づいて目標吸入空気量を算出し、この目標吸入空気量に基づいて目標スロットル開度を算出し、この目標スロットル開度が得られるようにスロットルモータ２ｂを駆動する。燃料噴射制御では、エンジン始動後に運転条件（エンジンの負荷と回転速度から定まる）が成層燃焼域にあるのかそれとも均質燃焼域（成層燃焼域より高負荷側あるいは高回転側に設けられている）にあるのかを判定し、運転条件が成層燃焼域にあるときには燃料噴射弁７Ａ、７Ｂを用いて圧縮行程で燃焼室内に燃料を噴射し、その噴射された燃料噴射弁からの燃料噴霧を吸気流動を用いて混合気塊としつつ点火プラグ８Ａ、８Ｂに誘導し、かつ点火時期にちょうど点火プラグ８Ａ、８Ｂの付近にくるように燃料噴射時期とガス流動とを制御して燃焼（成層燃焼）させ、燃焼室全体の空燃比として理論空燃比よりもリーン側の空燃比となるように、また運転条件が均質燃焼域になると燃焼室全体に均質な混合気を満たし空燃比としては理論空燃比となるようにそれぞれ燃料噴射量及び燃料噴射時期を制御する。 As shown in FIG. 3, the signal from the POS sensor (position sensor) 22, the PHASE sensor (phase sensor) 23, the signal of the intake air flow rate from the air flow meter 24, and the signal of the engine cooling water temperature from the water temperature sensor 25 are The signal is input together with a signal from an ignition switch (not shown), an accelerator opening signal from the accelerator sensor 26, a signal indicating whether or not the brake pedal is operated from the brake sensor 27, and a vehicle speed signal from the vehicle speed sensor 28. Based on these signals, the engine controller 21 controls the throttle opening (the opening of the throttle valve 2a), the fuel injection control for each cylinder through the fuel injection valves 7A and 7B, and the ignition plugs 8A and 8B. Ignition timing control for every cylinder. In the control of the throttle valve opening, the target intake air amount is calculated based on the accelerator opening and the engine speed, the target throttle opening is calculated based on the target intake air amount, and the target throttle opening is obtained. As a result, the throttle motor 2b is driven. In fuel injection control, the operating conditions (determined from the engine load and rotation speed) are in the stratified combustion zone or the homogeneous combustion zone (provided on the higher load side or higher rotation side than the stratified combustion zone) after engine startup. When the operating condition is in the stratified combustion region, fuel is injected into the combustion chamber in the compression stroke using the fuel injection valves 7A and 7B, and the fuel spray from the injected fuel injection valve The mixture is used to guide the spark plugs 8A and 8B while making the air-fuel mixture, and the fuel injection timing and the gas flow are controlled so as to be in the vicinity of the spark plugs 8A and 8B at the ignition timing (combustion combustion). The air-fuel ratio of the entire combustion chamber is leaner than the stoichiometric air-fuel ratio, and when the operating conditions are in the homogeneous combustion zone, the entire combustion chamber is filled with a homogeneous mixture and the air-fuel ratio is the stoichiometric air-fuel ratio. Each such that a ratio for controlling the fuel injection amount and fuel injection timing.
このような成層燃焼を行い得るエンジンを備える車両には、エンジンの自動停止再始動を行う機能がエンジンコントローラ２１に組み込まれている。これを図５を参照して説明すると、図５は車両の自動停止から再発進のための待機状態までにブレーキ指令（ブレーキセンサ２７の検出信号）、車速、エンジン回転速度、スロットル開度がどのように変化するのかを示している。ｔ１で車両の減速のため運転者がアクセルペダルから足を離すと、これに連動してスロットル弁２ａが戻されｔ２のタイミングでスロットル弁２ａが初期位置に戻される（スロットル開度はゼロ）。なお、スロットル開度がゼロになっても、実際にはアイドル時の回転速度を維持できるだけの吸入空気量はスロットル弁２ａの隙間を通して流れている。 A vehicle having an engine capable of performing such stratified combustion has a function of automatically stopping and restarting the engine incorporated in the engine controller 21. This will be described with reference to FIG. 5. FIG. 5 shows the brake command (detection signal of the brake sensor 27), vehicle speed, engine speed, and throttle opening degree from the automatic stop of the vehicle to the standby state for restart. It shows how it changes. When the driver removes his / her foot from the accelerator pedal for deceleration of the vehicle at t1, the throttle valve 2a is returned in conjunction with this, and the throttle valve 2a is returned to the initial position at the timing of t2 (the throttle opening is zero). Even when the throttle opening becomes zero, the intake air amount that can maintain the rotational speed during idling actually flows through the gap of the throttle valve 2a.
ｔ３のタイミングでブレーキペダルを踏み込むとブレーキ指令がＯＦＦよりＯＮへと切換わり、少し遅れたｔ４のタイミングより車速と回転速度とがともに低下してゆく（減速状態）。ｔ５で車両が停止し（車速はゼロ）エンジンはアイドル状態となる。車両が停止状態になったことは、ブレーキセンサ２７からの信号と車速センサ２８からの車速信号とによりエンジンコントローラ２１が把握しているので、ｔ５のタイミングより所定時間Ｔ１が経過したｔ６のタイミングでエンジンを自動停止させるため、エンジンコントローラ２１では各燃料噴射弁７Ａ、７Ｂによる燃料噴射を全て停止し、かつ各点火プラグ８Ａ、８Ｂによる火花点火を全てやめる。これによりエンジン回転速度はｔ６のタイミングよりゼロに向かって落ちてゆき、ｔ７のタイミングでゼロ、つまりエンジン停止する。 When the brake pedal is depressed at the timing t3, the brake command is switched from OFF to ON, and both the vehicle speed and the rotational speed are decreased from the timing t4 slightly delayed (deceleration state). At t5, the vehicle stops (the vehicle speed is zero) and the engine is in an idle state. Since the engine controller 21 knows that the vehicle has been stopped based on the signal from the brake sensor 27 and the vehicle speed signal from the vehicle speed sensor 28, the timing is t6 when a predetermined time T1 has elapsed from the timing t5. In order to automatically stop the engine, the engine controller 21 stops all fuel injection by the fuel injection valves 7A and 7B and stops all spark ignition by the spark plugs 8A and 8B. As a result, the engine speed decreases toward zero from the timing of t6, and is zero at the timing of t7, that is, the engine is stopped.
このエンジン自動停止後であるｔ８のタイミングで車両の再発進のため運転者がブレーキペダルを離すとブレーキ指令はＯＮよりＯＦＦへと切換わる。これを受けてエンジンコントローラ２１ではエンジン自動再始動の操作に入る。すなわち、ブレーキペダルを離したｔ８のタイミングから所定時間Ｔ２が経過したｔ９のタイミングで各燃料噴射弁７Ａ、７Ｂによる気筒毎の燃料噴射を再開し、かつ各点火プラグ８Ａ、８Ｂによる気筒毎の火花点火を行わせ、エンジンを再始動する。エンジンが再始動されるとエンジンはｔ１０のタイミングでアイドル状態に落ち着く。 When the driver releases the brake pedal to restart the vehicle at the timing of t8 after the automatic engine stop, the brake command is switched from ON to OFF. In response to this, the engine controller 21 enters an operation of automatic engine restart. That is, the fuel injection for each cylinder by the fuel injection valves 7A and 7B is restarted at the timing t9 when the predetermined time T2 has elapsed from the timing t8 when the brake pedal is released, and the spark for each cylinder by the spark plugs 8A and 8B. Ignition and restart the engine. When the engine is restarted, the engine settles into an idle state at timing t10.
図５においてｔ６からｔ８までの範囲でスロットル弁２ａを開いているが、これは本発明に係る部分であり後述する。なお、従来のエンジンでは、ｔ６からｔ８までの範囲でスロットル開度はゼロになっている。 In FIG. 5, the throttle valve 2a is opened in the range from t6 to t8, which is a part according to the present invention and will be described later. In the conventional engine, the throttle opening is zero in the range from t6 to t8.
このように、エンジンの自動停止再始動を行う機能を有するエンジンにおいて、エンジンの再始動のたびにスタータモータを用いてクランクシャフト１２をクランキングするのでは、スタータモータの使用頻度が極端に高くなったり、スタータモータへの頻繁な電流供給によってバッテリ消費電力が増大したりするなどの問題があるため、スタータモータなしでエンジンを自己始動させようとする、いわゆる点火始動エンジンが提案されている（特開２００２−３９０３８公報参照）。この点火始動エンジンにおける従来技術では、４気筒直列噴射エンジンにおいてエンジン停止時に始動開始気筒（例えば１番気筒）のピストン位置を上死点後５°から上死点後１１０°までの範囲内、つまり自己始動可能な範囲内に停止させておき、エンジン始動時に燃焼室内の吸入空気量に応じた燃料量を燃料噴射弁より噴射した後に点火することで、スタータモータの助けを借りることなくエンジンを自己始動させるようにしている。 As described above, in an engine having a function of automatically stopping and restarting the engine, if the crankshaft 12 is cranked using the starter motor every time the engine is restarted, the frequency of use of the starter motor becomes extremely high. In other words, there is a problem that the battery power consumption increases due to frequent current supply to the starter motor. Therefore, a so-called ignition start engine that attempts to start the engine without the starter motor has been proposed. Open 2002-39038). In the prior art in this ignition start engine, the piston position of the start start cylinder (for example, the first cylinder) when the engine is stopped in the 4-cylinder serial injection engine is within a range from 5 ° after top dead center to 110 ° after top dead center, that is, By stopping the engine within the self-startable range and igniting after the fuel injection valve injects fuel according to the amount of intake air in the combustion chamber when starting the engine. I try to start it.
しかしながら、始動開始気筒のピストン停止位置は一般的に大きくバラツクので、こうした点火始動エンジンにおける従来技術では必ずしも始動開始気筒のピストン停止位置を自己始動可能な範囲内に停止させることができないため、次のような工夫をしている。 However, since the piston stop position of the start start cylinder generally varies widely, the prior art in such an ignition start engine cannot always stop the piston stop position of the start start cylinder within a self-startable range. I am devised like this.
（１）エンジン停止時に自己始動が可能な位置にクランクシャフト１２を停止させるために機械的なブレーキ機構を設けておき、このブレーキ機構により機械的に始動開始気筒のピストン停止位置を自己始動可能な範囲内（上死点後１０°〜１４０°）に停止させる。 (1) A mechanical brake mechanism is provided to stop the crankshaft 12 at a position where the self-start can be performed when the engine is stopped, and the piston stop position of the start cylinder can be mechanically self-started by this brake mechanism. Stop within the range (10 ° -140 ° after top dead center).
（２）従来エンジンと同じにスタータモータを設けておき、始動開始気筒のピストン停止位置が自己始動可能な範囲内に収まらなかったときには始動開始気筒のピストン停止位置をこのスタータモータにより自己始動可能な範囲内へと動かす。 (2) A starter motor is provided in the same manner as the conventional engine, and when the piston stop position of the start start cylinder does not fall within the self-startable range, the start stop motor can self-start the piston stop position of the start start cylinder. Move into range.
（３）自己始動に際して始動開始気筒の燃焼室内吸入空気量に応じて燃料噴射量を算出することが必要なため、エンジン停止直前のエンジン揺り戻し現象も含め停止クランク角度を正確に検出する構成、つまりエンジンが正転しているのか逆転しているのかの正逆転の検出及び回転速度がゼロとなったか否かの検出を可能とするセンシングシステムを追加する。 (3) Since it is necessary to calculate the fuel injection amount according to the amount of intake air in the combustion chamber of the start cylinder at the time of self-start, a configuration for accurately detecting the stop crank angle including the engine swing-back phenomenon immediately before the engine is stopped, That is, a sensing system is added that enables detection of forward / reverse whether the engine is rotating forward or reverse and whether the rotational speed is zero.
しかしながら、上記（１）のブレーキ機構を設けておくことや上記（３）のように複雑なセンシングシステムを追加することはコスト高になる。また、上記（２）の構成によれば、自己始動までの時間が長くなる（自己始動が遅くなる）ため運転性が悪化するほか、音振性能が悪化しコストも増大する。 However, it is expensive to provide the brake mechanism (1) or add a complicated sensing system as described in (3). Further, according to the configuration (2), the time until self-starting becomes long (self-starting becomes slow), so that drivability is deteriorated, sound vibration performance is deteriorated, and cost is increased.
そこで、本発明者は点火始動エンジンにおける従来の考え方に対し発想の転換を行ってみた。すなわち、始動開始気筒のピストン停止位置（＝クランクシャフト１２の停止位置）がそもそも大きなバラツキを有しているから始動開始気筒のピストン停止位置を自己始動可能な範囲内に収める操作が必要になるのであれば、始動開始気筒のピストン停止位置が自己始動可能な範囲内にとどまるようにできないか、と発想したものである。この発想のもと、始動開始気筒のピストン停止位置はクランクシャフト１２に作用する圧力バランスにより定まり、この圧力バランスに影響する因子は主に吸排気弁が閉じた状態での燃焼室内圧力にあると見当を付け、吸排気弁が閉じた状態での燃焼室内圧力を変えて様々に実験を行ってみたところ、エンジン停止指令を受けて燃料噴射及び火花点火を停止したのち、エンジンが惰性で回転している間に燃焼室６Ａ、６Ｂに大気圧を導入することによって始動開始気筒のピストン停止位置を自己始動可能な範囲内にとどめることに成功した。 Therefore, the present inventor tried to change the way of thinking with respect to the conventional way of thinking in an ignition start engine. In other words, since the piston stop position (= stop position of the crankshaft 12) of the start start cylinder has a large variation in the first place, an operation for keeping the piston stop position of the start start cylinder within the self-startable range is necessary. If there is, the idea is that the piston stop position of the start cylinder can be kept within the self-startable range. Based on this idea, the piston stop position of the starting cylinder is determined by the pressure balance acting on the crankshaft 12, and the factor affecting this pressure balance is mainly the pressure in the combustion chamber with the intake and exhaust valves closed. As a result, various experiments were conducted by changing the pressure in the combustion chamber with the intake and exhaust valves closed, and after the engine stop command was received and the fuel injection and spark ignition were stopped, the engine rotated by inertia. In the meantime, by introducing the atmospheric pressure to the combustion chambers 6A and 6B, the piston stop position of the start-start cylinder was successfully kept within the range where self-start was possible.
図６は本発明者が得た実験結果である。図６において横軸に始動開始気筒のピストン停止位置（＝クランクシャフト１２の停止位置）を、縦軸に頻度を採っている。従来エンジンの場合（図では「Ｖ６装置無し」で記載）には破線で示したように始動開始気筒のピストン停止位置が上死点後４０°から上死点後９０°の広い範囲にばらついているのに対して、本発明を適用してエンジン停止指令を受けて燃料噴射及び火花点火を停止したのち、エンジンが惰性で回転している間に燃焼室６Ａ、６Ｂに大気圧を誘導するようにしたエンジンの場合（図では「Ｖ６装置付き」で記載）には、実線で示したように始動開始気筒のピストン停止位置が上死点後５０°から上死点後６５°の非常に狭い範囲にほぼ全数が停止していることがわかる。 FIG. 6 shows the experimental results obtained by the present inventors. In FIG. 6, the horizontal axis indicates the piston stop position (= stop position of the crankshaft 12) of the start cylinder, and the vertical axis indicates frequency. In the case of a conventional engine (indicated by “no V6 device” in the figure), the piston stop position of the starting cylinder varies in a wide range from 40 ° after top dead center to 90 ° after top dead center as shown by the broken line. On the other hand, after applying the present invention to stop the fuel injection and spark ignition upon receiving the engine stop command, the atmospheric pressure is induced in the combustion chambers 6A and 6B while the engine is rotating by inertia. In the case of the engine (described with “with V6 device” in the figure), as shown by the solid line, the piston stop position of the starting cylinder is very narrow from 50 ° after top dead center to 65 ° after top dead center. It can be seen that almost all are stopped in the range.
この理由は、スロットル弁２ａ下流の吸気圧力を大気圧に近づけて（大気圧に誘導する）、圧縮行程及び膨張行程にある各ピストン１０Ａ、１０Ｂのポンプ仕事を大きくさせることで圧縮行程及び膨張行程にある各ピストン１０Ａ、１０Ｂの反力が大きくなり、この大きくなった反力により始動開始気筒のピストン停止位置のバラツキの範囲が狭まるものと思われる。 The reason for this is that the intake pressure downstream of the throttle valve 2a is brought close to atmospheric pressure (induced to atmospheric pressure), and the pump work of each piston 10A, 10B in the compression stroke and expansion stroke is increased to increase the compression stroke and expansion stroke. The reaction force of each of the pistons 10A and 10B is increased, and the increased reaction force seems to narrow the range of variation in the piston stop position of the start cylinder.
このようにして、始動開始気筒のピストン停止位置が自己始動可能な範囲にとどまるエンジンが実現されると、点火始動エンジンにおける従来技術のように上記（１）のブレーキ機構を設けておくことや上記（３）のように複雑なセンシングシステムを追加することは不要となる。また、上記（２）のように自己始動までの時間が長くなる（自己始動が遅くなる）こともない。これは、本発明によれば、エンジンが停止する際やエンジンが停止してからのいずれにおいても何もしなくても、エンジン自体の働きにより始動開始気筒のピストン停止位置が自己始動可能な範囲内にとどまるためである。 In this way, when an engine in which the piston stop position of the starting cylinder remains within the self-startable range is provided, the brake mechanism (1) is provided as in the prior art in the ignition starting engine, It is not necessary to add a complicated sensing system as in (3). In addition, as described in (2) above, the time until self-starting is not prolonged (self-starting is delayed). This is because, according to the present invention, the piston stop position of the start-start cylinder is within a range in which the engine can be started by the action of the engine itself without any action when the engine is stopped or after the engine is stopped. To stay in.
なお、図４において始動開始気筒は６つの気筒のうちどの気筒にしても良いのであるが、仮にＮｏ．１気筒を始動開始気筒とすると、始動開始気筒の膨張行程で燃料噴射弁からの燃料噴射と点火プラグによる火花点火とを行って自己始動させることとなる。この場合に、Ｎｏ．１気筒の膨張行程と、次気筒であるＮｏ．４気筒の圧縮行程とが全範囲で重なり、かつＮｏ．１気筒の膨張行程と、Ｎｏ．２気筒、Ｎｏ．３気筒、Ｎｏ．５気筒及びＮｏ．６気筒の各圧縮行程とが一部の範囲で重なっている。従って、Ｎｏ．１気筒の発生トルクで自己始動が行われるためには、Ｎｏ．１気筒の発生トルクが、残り５つの気筒（Ｎｏ．２気筒〜Ｎｏ．６気筒）の圧縮トルクの合計より大きいことが必要である。もしもこの条件が満たされずＮｏ．１気筒（始動開始気筒）の発生トルクが残り５つの気筒（Ｎｏ．２気筒〜Ｎｏ．６気筒）の圧縮トルクの合計より小さい場合には（あるいはＮｏ．１気筒の発生トルクが残り５つの気筒の圧縮トルクの合計より確実に大きくなるようにするためには）特開２００２−３９０３８公報に開示されている公知の方法を用いて、Ｎｏ．１気筒（始動開始気筒）の発生トルクが残り５つの気筒（Ｎｏ．２気筒〜Ｎｏ．６気筒）の圧縮トルクの合計より大きくなるような対策を施せばよい。本発明は、始動開始気筒のピストン停止位置に関する発明であるので、始動開始気筒の発生トルクと次気筒の圧縮トルクの関係については対象外であるので説明しない。従って、本発明では膨張行程にある始動開始気筒に対して燃料噴射供給と火花点火とを行えば、その始動開始気筒の発生するトルクによって必ず自己始動するものとする。 In FIG. 4, the start start cylinder may be any of the six cylinders. Assuming that one cylinder is a start start cylinder, self-start is performed by performing fuel injection from the fuel injection valve and spark ignition by the spark plug in the expansion stroke of the start start cylinder. In this case, no. The expansion stroke of one cylinder and the next cylinder No. No. 4 cylinder compression stroke overlaps in the entire range. No. 1 cylinder expansion stroke, 2-cylinder, no. 3 cylinder, no. 5-cylinder and no. The compression strokes of the six cylinders overlap in a certain range. Therefore, no. In order for self-starting to be performed with the torque generated by one cylinder, no. The generated torque of one cylinder needs to be larger than the sum of the compression torques of the remaining five cylinders (No. 2 cylinder to No. 6 cylinder). If this condition is not satisfied, no. When the generated torque of one cylinder (starting cylinder) is smaller than the total compression torque of the remaining five cylinders (No. 2 cylinder to No. 6 cylinder) (or the generated torque of the No. 1 cylinder remains 5 cylinders) In order to ensure that it is greater than the total compression torque of No. 2002-39038), a known method disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2002-39038 is used. Measures may be taken so that the generated torque of one cylinder (starting start cylinder) becomes larger than the total compression torque of the remaining five cylinders (No. 2 cylinder to No. 6 cylinder). Since the present invention relates to the piston stop position of the start start cylinder, the relationship between the generated torque of the start start cylinder and the compression torque of the next cylinder is out of scope and will not be described. Therefore, in the present invention, if fuel injection supply and spark ignition are performed on the start start cylinder in the expansion stroke, the self start is always performed by the torque generated by the start start cylinder.
さて、燃焼室６Ａ、６Ｂに大気圧を誘導するには、エンジン自動停止条件を満たし、エンジン自動停止指令を受けたエンジンコントロールユニット２１が燃料噴射弁７Ａ、７Ｂによる燃料噴射供給及び点火プラグ８Ａ、８Ｂによる火花点火を中断したのち、エンジンが惰性で回転低下してエンジン停止するまでのエンジン回転中において、吸気通路３の上流位置に設けているスロットル弁２ａを開けばよい。これを図５に戻って説明すると、エンジン停止までの惰性回転中はｔ６からｔ７までの期間であるので、このｔ６〜ｔ７の期間において図５第４段目に示したようにスロットル弁２ａを全閉位置より例えば全開位置まで開くこととなる。 In order to induce atmospheric pressure to the combustion chambers 6A and 6B, the engine control unit 21 that satisfies the engine automatic stop condition and receives the engine automatic stop command performs the fuel injection supply by the fuel injection valves 7A and 7B and the spark plug 8A, After the spark ignition by 8B is interrupted, the throttle valve 2a provided in the upstream position of the intake passage 3 may be opened during the engine rotation until the engine stops due to inertia due to inertia. Returning to FIG. 5, since the inertial rotation until the engine stops is a period from t6 to t7, during the period from t6 to t7, the throttle valve 2a is set as shown in the fourth stage of FIG. For example, it opens from the fully closed position to the fully open position.
ただし、図５第４段目に示したエンジン停止までの惰性回転中（ｔ６〜ｔ７の期間）に行うスロットル弁２ａの開弁方法についてはこれに限られるものでなく、様々な態様が考えられる。これをまとめて図７に示す。図７は、図５のうちエンジン停止までの惰性回転中におけるエンジン回転速度とスロットル開度とを取り出して示したもので、図５と同じタイミングには同じ符号を付けている。個々に説明すると、図７（ｂ）はエンジン回転の停止開始タイミングであるｔ６でスロットル開度を全閉位置より全開位置まで、また図７（ｃ）はエンジン回転の停止開始タイミングであるｔ６でスロットル開度を全閉位置より全開位置でない所定開度までそれぞれステップ的に大きくしたものである。 However, the opening method of the throttle valve 2a performed during inertial rotation (period t6 to t7) until the engine stop shown in the fourth stage in FIG. 5 is not limited to this, and various modes are conceivable. . This is collectively shown in FIG. FIG. 7 shows the engine rotation speed and the throttle opening during inertial rotation until the engine stop in FIG. 5 and shows the same timing as in FIG. More specifically, FIG. 7B shows the throttle opening from the fully closed position to the fully opened position at t6, which is the engine rotation stop start timing, and FIG. 7C shows t6, which is the engine rotation stop start timing. The throttle opening is increased stepwise from a fully closed position to a predetermined opening that is not fully open.
これに対して、図７（ｄ）はエンジン回転の停止開始タイミングであるｔ６よりスロットル開度を一定の速度で増大してゆき、エンジン回転速度がゼロになるエンジン停止タイミングであるｔ７で全開位置に達するように、また図７（ｅ）はエンジン回転の停止開始タイミングであるｔ６よりスロットル開度を一定の速度で徐々に増大してゆき、エンジン回転速度がゼロになるエンジン停止タイミングであるｔ７で全開位置ではない所定開度に達するようにしたものである。スロットル開度をステップ的に大きくすると、つまり急激にスロットル弁２ａを開くと、開弁の前後でポンプ仕事が大きく変化してエンジン振動が大きくなったり、スロットル弁２ａを開く際に発生する吸入空気音が大きくなったりするのであるが、このようにスロットル開度をゼロより漸増させることで、急激にスロットル弁２ａを開くのと比べ、ポンプ仕事によるエンジン振動を小さくでき、またスロットル弁２ａを開く際に発生する吸入空気音も小さくできる。 On the other hand, FIG. 7D shows that the throttle opening is increased at a constant speed from t6, which is the engine rotation stop start timing, and the fully open position is t7, which is the engine stop timing at which the engine rotation speed becomes zero. FIG. 7E shows the engine stop timing t7 when the engine rotation speed becomes zero by gradually increasing the throttle opening at a constant speed from t6 that is the engine rotation stop start timing. Thus, a predetermined opening which is not the fully open position is reached. When the throttle opening is increased stepwise, that is, when the throttle valve 2a is suddenly opened, the pump work changes greatly before and after the valve is opened to increase engine vibration, or intake air generated when the throttle valve 2a is opened. Although the sound becomes louder, by gradually increasing the throttle opening from zero in this way, engine vibration due to pumping work can be reduced compared to opening the throttle valve 2a suddenly, and the throttle valve 2a is opened. Intake air sound generated at the time can be reduced.
スロットル弁２ａは、ｔ６（燃料噴射及び火花点火を停止した時点）からｔ７（エンジンが完全に停止する時点）までの範囲で開けばよいので、図７（ｄ）、図７（ｅ）に示したようにそのｔ６からｔ７までの全区間で開き続けることは必要でなく、図７（ｆ）に示したようにスロットル開度を増大させるタイミングを、エンジン停止タイミングｔ７のすぐ手前のタイミングであるｔ１１（エンジンが完全に停止する時点より所定時間Ｔ３前の時点）まで遅らせ、エンジン停止タイミングであるｔ７で全開位置となるように、また図７（ｇ）に示したようにスロットル開度を増大させるタイミングを、エンジン停止タイミングｔ８のすぐ手前のタイミングであるｔ１１まで遅らせ、エンジン停止タイミングｔ７で全開位置でない所定開度となるようにすることができる。 The throttle valve 2a may be opened in a range from t6 (when fuel injection and spark ignition are stopped) to t7 (when the engine is completely stopped), and therefore the throttle valve 2a is shown in FIGS. 7 (d) and 7 (e). As shown in FIG. 7 (f), the timing for increasing the throttle opening is the timing immediately before the engine stop timing t7, as shown in FIG. 7 (f). Delay until t11 (predetermined time T3 before the time when the engine is completely stopped) so that the fully open position is reached at t7 which is the engine stop timing, and the throttle opening is increased as shown in FIG. 7 (g). Is delayed until t11, which is a timing immediately before the engine stop timing t8, and becomes a predetermined opening that is not the fully open position at the engine stop timing t7. It can be so.
次に、エンジンコントローラ２１で実行されるエンジン自動停止・再始動の制御を図８のフローチャートを参照して説明する。図８のフローは時系列的な手順を示すものである。ただし、スロットル弁２ａは図７（ｂ）に示したように所定のタイミング（ｔ６）で全閉位置より全開位置へとステップ的に開かせる場合とする。 Next, engine automatic stop / restart control executed by the engine controller 21 will be described with reference to the flowchart of FIG. The flow of FIG. 8 shows a time-series procedure. However, the throttle valve 2a is assumed to be opened stepwise from the fully closed position to the fully open position at a predetermined timing (t6) as shown in FIG. 7B.
ステップ１では車速センサ２８により検出される車速がゼロであるか否かをみる。車速がゼロでない場合には車両が停止していないのでそのまま待機する。 In step 1, it is checked whether or not the vehicle speed detected by the vehicle speed sensor 28 is zero. If the vehicle speed is not zero, the vehicle has not stopped, so it waits as it is.
車速がゼロの場合にはステップ２に進みブレーキペダルが踏まれているか否かをみる。ブレーキペダルが踏まれていない場合にはブレーキセンサ２７はＯＦＦであり、ブレーキペダルが踏まれるとブレーキセンサ２７はＯＮになる。従って、ブレーキペダルが踏まれていない場合には車両が確実に停止していないと判断してステップ１に戻る。 If the vehicle speed is zero, the process proceeds to step 2 to see if the brake pedal is depressed. When the brake pedal is not depressed, the brake sensor 27 is OFF, and when the brake pedal is depressed, the brake sensor 27 is turned ON. Therefore, if the brake pedal is not depressed, it is determined that the vehicle has not stopped reliably and the process returns to step 1.
ブレーキペダルが踏まれている場合にはステップ２よりステップ３に進み、車両停止状態に近い状態になってから（ステップ１、２の要件を満たしてから）一定時間Ｔ１（図５参照）が経過しているか否かをみる。一定時間Ｔ１が経過していない場合には車両は確実に停止していないと判断し、ステップ１に戻る。 When the brake pedal is depressed, the routine proceeds from step 2 to step 3, and a certain time T1 (see FIG. 5) has elapsed since the vehicle is in a state of being almost stopped (after satisfying the requirements of steps 1 and 2). See if you are doing it. If the predetermined time T1 has not elapsed, it is determined that the vehicle has not stopped reliably, and the process returns to step 1.
車両停止状態に近い状態になってから一定時間Ｔ１が経過している場合には車両が確実に停止していると判断し、ステップ３よりステップ４、５に進み、ステップ４及び５の操作を同時に行わせる。すなわち、各燃料噴射弁７Ａ、７Ｂからの燃料噴射を全て中断し、各点火プラグ８Ａ、８Ｂによる火花点火を全てカットする。これにより、エンジンはトルクを発生しなくなり、エンジンが惰性で回転しつつエンジン停止状態へと向かう。 If the predetermined time T1 has elapsed since the vehicle is almost stopped, it is determined that the vehicle has stopped reliably, and the process proceeds from step 3 to steps 4 and 5, and the operations in steps 4 and 5 are performed. Let them be done at the same time. That is, all fuel injections from the fuel injection valves 7A and 7B are interrupted, and all spark ignition by the spark plugs 8A and 8B is cut. As a result, the engine does not generate torque, and the engine turns to inertia while rotating by inertia.
ステップ６ではステップ４、５の操作とほぼ同時に行う操作で、スロットル弁２ａを全開位置へとステップ的に開く。これにより、エンジン回転が惰性で回転しつつエンジン停止状態に向かっている間、各気筒の燃焼室６Ａ、６Ｂ内にほぼ大気圧の吸入空気が導入（誘導）される。 In step 6, the throttle valve 2a is opened stepwise to the fully open position by an operation performed almost simultaneously with the operations of steps 4 and 5. As a result, the intake air at substantially atmospheric pressure is introduced (guided) into the combustion chambers 6A and 6B of each cylinder while the engine rotation is rotating inertially and toward the engine stop state.
続くステップ７ではクランク角センサ（２２、２３）からの信号に基づいてエンジンが停止したか否かをみる。エンジンが停止していない場合にはそのまま待機する。やがてエンジンが停止した場合にはステップ７よりステップ８に進んでブレーキペダルが踏まれているか否かをみる。ブレーキペダルが踏まれたままである場合にはそのまま待機する。 In the following step 7, it is determined whether or not the engine has stopped based on signals from the crank angle sensors (22, 23). If the engine is not stopped, it waits as it is. If the engine stops before long, the routine proceeds from step 7 to step 8 to see if the brake pedal is depressed. If the brake pedal is still depressed, it waits as it is.
この場合に本発明では、「クランクシャフト１２の停止位置を自己始動可能な範囲にとどめる機能」をエンジンに付与しているので、エンジン自体の働きにより始動開始気筒（例えばＮｏ．１気筒）のピストン停止位置が自己始動可能な範囲内にとどまる。 In this case, in the present invention, since the “function to keep the stop position of the crankshaft 12 within a self-startable range” is given to the engine, the piston of the starting cylinder (for example, No. 1 cylinder) is operated by the engine itself. The stop position remains within a range where self-starting is possible.
ブレーキペダルが離された場合には車両発進が行われることを予測してステップ９に進み、スロットル弁２ａを初期位置（全閉位置）へとステップ的に戻す。 When the brake pedal is released, it is predicted that the vehicle will start, and the routine proceeds to step 9, where the throttle valve 2a is returned to the initial position (fully closed position) stepwise.
ステップ１０ではブレーキペダルが離されてから（ステップ８の要件を満たしてから）一定時間Ｔ２（図５参照）が経過しているか否かをみる。一定時間Ｔ２が経過していない場合にはそのまま待機する。 In Step 10, it is checked whether or not a certain time T2 (see FIG. 5) has elapsed since the release of the brake pedal (after satisfying the requirements of Step 8). If the predetermined time T2 has not elapsed, the process waits as it is.
ブレーキペダルが離されてから一定時間Ｔ２が経過している場合にはステップ１１、１２に進み、ステップ１１及び１２の操作を同時に行わせる。すなわち、各燃料噴射弁７Ａ、７Ｂからの燃料噴射を再開し、各点火プラグ８Ａ、８Ｂによる火花点火を実行する。これによってエンジンが再始動され車両発進に備えられる。 If the predetermined time T2 has elapsed since the release of the brake pedal, the process proceeds to steps 11 and 12, and the operations of steps 11 and 12 are performed simultaneously. That is, fuel injection from the fuel injection valves 7A and 7B is resumed, and spark ignition is performed by the spark plugs 8A and 8B. This restarts the engine and prepares for vehicle start.
ここで、本発明によれば始動開始気筒のピストン停止位置は、図６に示したように自己始動可能な範囲内のうちの狭い範囲にとどまるので、始動開始気筒のピストン停止位置より始動開始気筒の燃焼室内の吸入空気量を予め知ることができる。つまり、点火始動エンジンにおける従来技術のように、自己始動に際して始動開始気筒の燃焼室内吸入空気量に応じて燃料噴射量を算出することは不要であるので、自己始動の初回には始動開始気筒に一定値の燃料噴射量を与えればよい。 Here, according to the present invention, the piston stop position of the start start cylinder remains in a narrow range within the self-startable range as shown in FIG. 6, and therefore, the start start cylinder from the piston stop position of the start start cylinder. The amount of intake air in the combustion chamber can be known in advance. That is, unlike the prior art in the ignition start engine, it is not necessary to calculate the fuel injection amount according to the intake air amount of the combustion start cylinder in the start start cylinder at the time of self start. What is necessary is just to give the fuel injection amount of a fixed value.
ここで、本実施形態の作用効果を説明する。 Here, the effect of this embodiment is demonstrated.
本実施形態（請求項１に記載の発明）によれば、燃焼室６Ａ、６Ｂ内に燃料を直接的に噴射供給する燃料噴射弁７Ａ、７Ｂ（燃料供給手段）と、燃焼室６Ａ、６Ｂ内の混合気に火花点火を行う点火プラグ８Ａ、８Ｂ（火花点火実行手段）とを備え、これらの燃料噴射弁７Ａ、７Ｂ、点火プラグ８Ａ、８Ｂを用いてエンジンの停止後に膨張行程にある気筒に燃料を噴射供給すると共に火花点火を実行することにより、スタータモータの助けを借りることなくエンジンを再始動させるエンジンの始動装置において、エンジンがクランクシャフト１２の停止位置を自己始動可能な範囲にとどめるようにエンジン停止時の燃焼室圧力を調整する燃焼室圧力調整手段を備えるので（図６のステップ４、５、６参照）、点火始動エンジンにおける従来技術のように、ブレーキ機構を設けておくことやエンジンの正逆転の検出及び回転速度がゼロとなったか否かの検出を可能とする複雑なセンシングシステムを追加することが不要となり、かつ自己始動までの時間が長くなる（自己始動が遅くなる）こともなく、始動開始気筒で常に最適な点火始動位置が得られる。 According to this embodiment (the invention described in claim 1), the fuel injection valves 7A and 7B (fuel supply means) for directly injecting fuel into the combustion chambers 6A and 6B, and the combustion chambers 6A and 6B Spark plugs 8A and 8B (spark ignition execution means) for spark-igniting the air-fuel mixture, and using these fuel injection valves 7A and 7B and spark plugs 8A and 8B, the cylinders in the expansion stroke after the engine is stopped In an engine starter that restarts the engine without the help of a starter motor by injecting fuel and performing spark ignition so that the engine keeps the stop position of the crankshaft 12 within a self-startable range. Is provided with combustion chamber pressure adjusting means for adjusting the combustion chamber pressure when the engine is stopped (see steps 4, 5, and 6 in FIG. 6). Thus, it is not necessary to add a complicated sensing system that can detect the forward / reverse rotation of the engine and whether or not the rotational speed becomes zero, and to provide self-starting. An optimal ignition start position can always be obtained in the start-up cylinder without increasing the time (self-starting is delayed).
本実施形態（請求項２に記載の発明）によれば、燃焼室圧力調整手段はアイドル時に全閉位置に制御されるスロットル弁２ａと、エンジン停止指令を受けて燃料噴射弁７Ａ、７Ｂによる燃料噴射及び点火プラグ８Ａ、８Ｂによる火花点火を停止したのち、エンジンが惰性で回転している間に、スロットル弁２ａを開くことによって（図６のステップ４、５、６参照）スロットル弁２ａ下流の吸気圧力を大気圧に誘導する大気圧誘導手段とを含むので、圧縮行程及び膨張行程にあるピストン１０Ａ、１０Ｂのポンプ仕事が大きくなり、圧縮行程及び膨張工程にあるピストン１０Ａ、１０Ｂの反力によりクランクシャフト１２の停止位置のバラツキの範囲を狭めることができる。これによって、点火始動エンジンの始動率が向上する。 According to the present embodiment (the invention described in claim 2), the combustion chamber pressure adjusting means is a throttle valve 2a that is controlled to a fully closed position at the time of idling, and a fuel by the fuel injection valves 7A and 7B in response to an engine stop command. After stopping the spark ignition by the injection and spark plugs 8A, 8B, the throttle valve 2a is opened (see steps 4, 5, and 6 in FIG. 6) while the engine is rotating by inertia. And the atmospheric pressure induction means for inducing the intake pressure to the atmospheric pressure, the pump work of the pistons 10A and 10B in the compression stroke and the expansion stroke becomes large, and the reaction force of the pistons 10A and 10B in the compression stroke and expansion steps The range of variation in the stop position of the crankshaft 12 can be narrowed. This improves the starting rate of the ignition start engine.
図９は、第２実施形態の吸気系の概略構成図を示している。第２実施形態は、スロットル弁２ａをバイパスする補助空気通路３１を設け、この補助空気通路３１の開口面積を可変に制御し得る電磁バルブ（吸気流量制御弁）３２をこの補助空気通路３１に介装し、この電磁バルブ３２で図７（ｂ）〜図７（ｇ）に示した各スロットル開度の変化と同様の変化を行わせるものである。すなわち、図７（ｂ）〜図７（ｇ）では縦軸がスロットル開度になっているが、第２実施形態としては、縦軸を電磁バルブ３２の開口面積に置き換えて適用すればよい。例えば、図７（ｃ）に示したスロットル開度の変化に相当する電磁バルブ３２の開口面積の変化を図１０（ａ）に示すと、エンジン回転の停止開始タイミングであるｔ６のタイミングで電磁バルブ流量制御弁３２の開口面積を状態１より状態２へとステップ的に切換えている。ここで、状態１とは図１０（ｂ）左側に示したように電磁バルブ３２の開口面積がゼロの状態（最小値）、状態２とは図１０（ｂ）右側に示したように流量制御弁３２の開口面積がゼロでない所定値（例えば最大値）にある状態のことである。 FIG. 9 shows a schematic configuration diagram of an intake system of the second embodiment. In the second embodiment, an auxiliary air passage 31 that bypasses the throttle valve 2 a is provided, and an electromagnetic valve (intake flow control valve) 32 that can variably control the opening area of the auxiliary air passage 31 is interposed in the auxiliary air passage 31. The electromagnetic valve 32 causes a change similar to the change in each throttle opening shown in FIGS. 7B to 7G. That is, in FIG. 7B to FIG. 7G, the vertical axis represents the throttle opening, but the second embodiment may be applied by replacing the vertical axis with the opening area of the electromagnetic valve 32. For example, when the change in the opening area of the electromagnetic valve 32 corresponding to the change in the throttle opening shown in FIG. 7 (c) is shown in FIG. 10 (a), the electromagnetic valve at the timing t6, which is the engine rotation stop start timing. The opening area of the flow control valve 32 is switched stepwise from state 1 to state 2. Here, the state 1 is a state where the opening area of the electromagnetic valve 32 is zero (minimum value) as shown on the left side of FIG. 10B, and the state 2 is a flow rate control as shown on the right side of FIG. 10B. This is a state in which the opening area of the valve 32 is at a predetermined value (for example, a maximum value) that is not zero.
このようにして第２実施形態によっても第１実施形態と同様の作用効果を奏することができる。 In this way, the second embodiment can achieve the same operational effects as the first embodiment.
第２実施形態では補助空気通路３１に電磁バルブ３２を設けているが、これに限られない。例えば電磁バルブに代えてバタフライ型の第２のスロットル弁を設け、この第２のスロットル弁により図７（ｂ）〜図７（ｇ）に示した各スロットル開度の変化を行わせるようにしてもかまわない。このとき例えば、図１０（ａ）に示した状態１、状態２は図１０（ｃ）に示したようになる。また、電磁バルブに代えて機械式バルブで構成してもかまわない。 In the second embodiment, the electromagnetic valve 32 is provided in the auxiliary air passage 31, but is not limited thereto. For example, a butterfly-type second throttle valve is provided in place of the electromagnetic valve, and each throttle opening shown in FIGS. 7B to 7G is changed by the second throttle valve. It doesn't matter. At this time, for example, state 1 and state 2 shown in FIG. 10A are as shown in FIG. Further, a mechanical valve may be used instead of the electromagnetic valve.
実施形態では、Ｖ型６気筒直噴エンジンについて検討したのみで、Ｖ型８気筒直噴エンジンや直列の直噴エンジンについては検討していない。しかしながら、Ｖ型８気筒直噴エンジンや直列の直噴エンジンにも適用できるように思われる。 In the embodiment, only the V-type 6-cylinder direct injection engine is examined, but the V-type 8-cylinder direct-injection engine and the in-line direct-injection engine are not examined. However, it seems to be applicable to V-type 8-cylinder direct injection engines and in-line direct injection engines.
１ エンジン本体
２ａ スロットル弁
６Ａ、６Ｂ 燃焼室
７Ａ、７Ｂ 燃料噴射弁（燃料供給手段）
８Ａ、８Ｂ 点火プラグ（火花点火実行手段）
１２ クランクシャフト
２１ エンジンコントローラ
1 Engine body 2a Throttle valve 6A, 6B Combustion chamber 7A, 7B Fuel injection valve (fuel supply means)
8A, 8B Spark plug (spark ignition execution means)
12 Crankshaft 21 Engine controller
Claims (8)
燃焼室内の混合気に火花点火を行う火花点火実行手段と
を備え、
これらの手段を用いてエンジンの停止後に膨張行程にある気筒に燃料を噴射供給すると共に火花点火を実行することにより、スタータモータの助けを借りることなくエンジンを再始動させるエンジンの始動装置において、
クランクシャフトの停止位置を自己始動可能な範囲にとどめるようにエンジン停止時の燃焼室圧力を調整する燃焼室圧力調整手段を備えることを特徴とするエンジンの始動装置。 Fuel supply means for directly injecting and supplying fuel into the combustion chamber;
Spark ignition executing means for performing spark ignition on the air-fuel mixture in the combustion chamber,
In the engine starting device for restarting the engine without the help of the starter motor by injecting fuel to the cylinder in the expansion stroke after stopping the engine using these means and executing spark ignition,
An engine starting device comprising combustion chamber pressure adjusting means for adjusting a combustion chamber pressure when the engine is stopped so as to keep a stop position of the crankshaft within a range where self-starting is possible.
アイドル時に全閉位置に制御されるスロットル弁と、
エンジン停止指令を受けて燃料噴射及び火花点火を停止したのち、エンジンが惰性で回転している間に、前記スロットル弁下流の吸気圧力を大気圧に誘導する大気圧誘導手段と を含むことを特徴とする請求項１に記載のエンジンの始動装置。 The combustion chamber pressure adjusting means includes
A throttle valve that is controlled to a fully closed position during idling,
And an atmospheric pressure guiding means for guiding the intake pressure downstream of the throttle valve to the atmospheric pressure while the engine is coasting and rotating after stopping the fuel injection and spark ignition in response to the engine stop command. The engine starting device according to claim 1.
この補助空気通路を開口する面積を調整可能な吸気流量制御弁と
を備え、
前記大気圧誘導手段は、この吸気流量制御弁を開く開弁手段であることを特徴とする請求項２に記載のエンジンの始動装置。 An auxiliary air passage that bypasses the throttle valve;
An intake flow control valve capable of adjusting the area of opening the auxiliary air passage,
The engine starter according to claim 2, wherein the atmospheric pressure guiding means is a valve opening means for opening the intake flow rate control valve.
Priority Applications (1)
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| JP2007012327A JP2008180093A (en) | 2007-01-23 | 2007-01-23 | Engine starting device |
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Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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-
2007
- 2007-01-23 JP JP2007012327A patent/JP2008180093A/en active Pending
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