JP3800226B2 - Engine starter - Google Patents
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Description
本発明は、エンジンの始動装置に関し、特にエンジンのアイドル運転状態等において、所定の自動停止条件が成立したときにエンジンを自動停止させ、その後、所定の再始動条件が成立したときに再始動させるように構成されたエンジンの始動装置に関するものである。 The present invention relates to an engine starter, and in particular, in an engine idling state or the like, the engine is automatically stopped when a predetermined automatic stop condition is satisfied, and then restarted when a predetermined restart condition is satisfied. The present invention relates to an engine starter configured as described above.
近年、燃費低減およびCO2排出量抑制等のため、アイドル時に自動的にエンジンをいったん停止させ、その後に発進操作等の再始動条件が成立したときに自動的にエンジンを再始動させるようにしたエンジンの始動装置が開発されてきている。その手法としては、例えば特許文献1、2に示されるように、エンジン停止時に膨張行程にあった気筒に燃料を供給して燃焼を行わせ、その燃焼のエネルギーによりエンジン始動させるようにしたものが知られている。なお、この特許文献1に示された装置では、エンジン停止後に自動的に再始動させる成功率を高める手法として、イグニションスイッチがOFFになった後、排気弁を閉じる時期を制御して、所定のクランク角でエンジンを停止する技術が知られている。
Recently, in order to reduce fuel consumption and reduce CO2 emissions, the engine is automatically stopped when idle, and then restarted automatically when a restart condition such as start operation is established. A starting device has been developed. For example, as disclosed in
他方、例えば特許文献2に示されるように、上記膨張行程気筒での燃焼による始動が不完全な場合には、スタータモータ(始動用のモータ)を補助的に作動させることにより、始動の確実性を高めるようにしている。
上記特許文献2に示されるような装置による場合、当該特許文献2の0023欄の記載から明らかなように、エンジンが完全に停止している状態において始動条件が成立した場合には、無条件にスタータモータを駆動する制御になっていたので、仮に特許文献1のような制御を行って、クランク軸がいわゆるダイレクトスタート(気筒の燃焼のみによるエンジンの再スタート)が可能な状態にあるときでも、その制御を活かすことができず、電力の消費量を充分に抑制できているとはいえないという問題があった。加えて、特許文献2の構成では、エンジン停止時に始動条件が成立していない間には、定期的に膨張行程気筒に燃料を噴射して、エンジンの回転を維持するように制御しているので、この点からも、燃料が無駄になっていた。
In the case of the apparatus as shown in
他方、いわゆるダイレクトスタートが成功する確率は、如何にピストンの位相が所望の状態であったとしても、100%になるとは限らない。そのため、ダイレクトスタートの成功が見込めない場合には、早期にスタータモータを作動させ、エンジンを早急に始動させることが必要になる。 On the other hand, the probability that a so-called direct start will be successful is not necessarily 100% no matter how the piston phase is in a desired state. For this reason, if the success of the direct start is not expected, it is necessary to operate the starter motor early and start the engine immediately.
本発明は上記の事情に鑑み、エンジンの自動停止を行って燃費改善を図り、かつ、モータの使用頻度や無駄な燃焼を可及的に低減して、省エネルギー化を図りつつ、エンジンの迅速な再始動を図ることができるエンジンの始動装置を提供するものである。 In view of the above circumstances, the present invention automatically improves the fuel consumption by automatically stopping the engine, reduces the frequency of use of the motor and wasteful combustion as much as possible, and saves energy. An engine starter that can be restarted is provided.
本発明は、多気筒4サイクルのエンジンとともに車両に搭載され、所定のエンジン停止条件が成立したときに燃料供給を停止させてエンジンを自動的に停止させる自動停止制御手段と、そのエンジン停止後において所定の再始動条件が成立したときに、少なくともエンジン停止時に膨脹行程にあった気筒を燃焼させることによりエンジンを再始動させる始動制御手段とを備えたエンジンの始動装置において、エンジン回転速度を検出するエンジン回転速度検出手段と、エンジンのクランク軸をモータで駆動する始動アシスト装置と、上記膨張行程にあった気筒の燃焼が開始されてから所定時間経過後に設定される検査タイミングでのエンジン回転速度を検査時エンジン回転速度として、上記エンジン回転速度検出手段から入力を受けることにより、エンジンの始動良否を判別する始動良否手段と、始動良否手段により、上記検査時エンジン回転速度が正常な再始動に必要な必要エンジン回転速度を下回ったと判断された場合に、エンジン回転速度が減速して上記膨張行程にあった気筒の燃焼が開始されてから最初に0になる1回目の0回転を経過した後の、エンジン回転速度が逆転速度から再び正転速度に転じる2回目の0回転タイミング付近で始動アシスト装置を駆動するアシスト駆動制御手段とを備え、上記回転速度検出手段は、上記1回目の0回転に減速したタイミングをアシスト起算タイミングとして上記アシスト駆動制御手段に入力し、アシスト駆動制御手段は、入力されたアシスト起算タイミングに基づいて、上記2回目の0回転タイミングを演算し、この2回目の0回転タイミングに基づいて、上記始動アシスト装置の作動タイミングを算出するものであることを特徴とするエンジンの始動装置である。
The present invention is mounted on a vehicle together with a multi-cylinder four-cycle engine, and an automatic stop control means for automatically stopping the engine by stopping fuel supply when a predetermined engine stop condition is satisfied, and after the engine stops An engine starter having an engine start control means for restarting the engine by burning at least a cylinder in an expansion stroke when the engine is stopped when a predetermined restart condition is satisfied. Engine rotation speed detection means, a start assist device that drives the crankshaft of the engine with a motor, and an engine rotation speed at an inspection timing set after a predetermined time has elapsed since the start of combustion of the cylinder in the expansion stroke To receive input from the engine rotation speed detection means as the engine rotation speed during inspection Ri, a starting quality means to determine the starting quality of the engine, by starting quality means, in the case where the inspection when the engine rotational speed is determined to lower than the required engine rotational speed required for successful restarting, the engine
この発明では、エンジン停止後において所定の再始動条件が成立したときに、検査タイミングでのエンジン回転速度が検出される。検査タイミングでのエンジン回転速度が所定の値を下回った場合は、いわゆるダイレクトスタートが失敗したものと判定され、エンジンが比較的低いエンジン回転速度で始動アシスト装置が駆動され、エンジンの再始動がアシストされる。 In the present invention, when a predetermined restart condition is satisfied after the engine is stopped, the engine rotation speed at the inspection timing is detected. If the engine speed at the inspection timing falls below a predetermined value, it is determined that the so-called direct start has failed, the engine is driven at a relatively low engine speed, and the engine restart assists. Is done.
なお、始動アシスト装置としては、エンジン側のフライホイールに設けられたリングギヤに噛合するピニオンギヤを有するスタータモータが好適であるが、この態様では、ピニオンギヤから動力を出力するスタータモータに限らず、ベルト式のものを採用してもよい。 As the start assist device, a starter motor having a pinion gear that meshes with a ring gear provided on the flywheel on the engine side is suitable, but in this aspect, the starter motor is not limited to a starter motor that outputs power from the pinion gear, but a belt type May be adopted.
別の態様において、上記アシスト駆動制御手段は、エンジンが逆転から正転に転じた後、上記2回目の0回転タイミング近傍で始動アシスト装置を駆動するものである。 In another aspect, the assist drive control means drives the start assist device in the vicinity of the second 0-rotation timing after the engine turns from reverse rotation to normal rotation.
本発明の別の態様において、上記始動アシスト装置は、エンジン側のリングギヤに噛合するピニオンギヤを有し、上記アシスト駆動制御手段は、このピニオンギヤの噛合タイミングをエンジンが逆転から正転に転じた後、上記2回目の0回転タイミング近傍に決定し、ピニオンギヤがリングギヤに噛合した後、始動アシスト装置によるアシスト動作を開始させるものである。 In another aspect of the present invention, the start assist device has a pinion gear meshing with a ring gear on the engine side, and the assist drive control means is configured so that the meshing timing of the pinion gear is changed from the reverse rotation to the normal rotation. The timing is determined near the second 0-rotation timing, and after the pinion gear meshes with the ring gear, the assist operation by the start assist device is started.
この態様では、エンジンが一旦逆転方向してから正転方向に転じた後、0回転タイミング近傍で始動アシスト装置のピニオンギヤがリングギヤに噛合し、その後、アシスト動作が開始されるので、ピニオンギヤがエンジンと逆転方向する方向に回動しながらリングギヤに噛合する形式のものであっても、始動アシスト装置に負荷が作用することなく噛合を達成することができる。 In this aspect, after the engine rotates once in the reverse direction and then in the forward direction, the pinion gear of the start assist device meshes with the ring gear in the vicinity of the zero rotation timing, and then the assist operation is started. Even if it is of the type that meshes with the ring gear while rotating in the reverse direction, meshing can be achieved without applying a load to the start assist device.
本発明の別の態様において、上記アシスト駆動制御手段は、始動アシスト装置の駆動遅れ時間を算出し、算出された駆動遅れ時間に基づいて、上記2回目の0回転タイミングよりも早く出力されるように駆動タイミングを決定するものである。 In another aspect of the present invention, the assist drive control means calculates a drive delay time of the start assist device, and outputs it earlier than the second 0-rotation timing based on the calculated drive delay time. The driving timing is determined.
この態様では、始動アシスト装置の駆動遅れ時間が織り込まれるので、始動アシスト装置が駆動を開始してからエンジンを駆動するまでの間にタイムラグが生じても、駆動タイミングは、確実に所望のタイミングとなる。 In this aspect, since the drive delay time of the start assist device is factored in, even if a time lag occurs between when the start assist device starts driving and when the engine is driven, the drive timing is surely set to the desired timing. Become.
本発明では、検査タイミングでのエンジン回転速度に基づいて、いわゆるダイレクトスタートの成否が判定されるので、エンジンが停止した後に再始動が開始された場合でも、必ずしも、始動アシスト装置が駆動されるわけではなく、特許文献2に開示された先行技術に比べて、省エネルギー化に寄与することになる。加えて、上記回転速度検出手段が、上記1回目の0回転に減速したタイミングをアシスト起算タイミングとして上記アシスト駆動制御手段に入力し、アシスト駆動制御手段は、入力されたアシスト起算タイミングに基づいて、上記2回目の0回転タイミングを演算し、この2回目の0回転タイミングに基づいて、上記始動アシスト装置の作動タイミングを算出するので、作動タイミングを比較的正確に演算することができ、始動アシスト装置の信頼性が高まる他、長寿命化にも寄与することが可能になる。
In the present invention, since the success or failure of the so-called direct start is determined based on the engine rotation speed at the inspection timing, the start assist device is not necessarily driven even when restart is started after the engine is stopped. Instead, it contributes to energy saving compared to the prior art disclosed in
特に、エンジンが逆転から正転に転じた後、上記2回目の0回転タイミング近傍で始動アシスト装置を駆動する構成では、始動良否手段によるアシストの必要性が判断されてから、最も始動アシスト装置の負荷が小さい段階でエンジンの始動をアシストすることが可能になる。この結果、始動アシスト装置の負荷が低減され、始動アシスト装置の信頼性が高まる他、始動アシスト装置自身の長寿命化にも寄与する。 In particular, in the configuration in which the start assist device is driven in the vicinity of the second 0-rotation timing after the engine has changed from reverse rotation to normal rotation, the necessity of assist by the start / failure means is determined and the most of the start assist device. It is possible to assist the engine start when the load is small. As a result, the load on the start assist device is reduced, the reliability of the start assist device is increased, and the life of the start assist device itself is extended.
また、上記始動アシスト装置が、エンジン側のリングギヤに噛合するピニオンギヤを有し、上記アシスト駆動制御手段は、このピニオンギヤの噛合タイミングをエンジンが逆転から正転に転じた後、上記2回目の0回転タイミング近傍に決定し、ピニオンギヤがリングギヤに噛合した後、始動アシスト装置によるアシスト動作を開始させるものである場合には、ピニオンギヤがエンジンと逆転方向する方向に回動しながらリングギヤに噛合する形式のものであっても、始動アシスト装置に負荷が作用することなく噛合を達成することができる。従って、始動アシスト装置の信頼性が高まる他、長寿命化にも寄与することが可能になる。 The start assist device has a pinion gear that meshes with the ring gear on the engine side, and the assist drive control means performs the second 0 rotation after the engine changes the meshing timing of the pinion gear from reverse rotation to normal rotation. When it is determined to be close to the timing and the assist operation by the start assist device is started after the pinion gear meshes with the ring gear, the pinion gear meshes with the ring gear while rotating in the direction reverse to the engine. Even so, the meshing can be achieved without the load acting on the start assist device. Accordingly, the reliability of the start assist device can be increased and the life can be extended.
また、上記アシスト駆動制御手段が、始動アシスト装置の駆動遅れ時間を算出し、算出された駆動遅れ時間に基づいて、上記2回目の0回転タイミングよりも早く出力されるように駆動タイミングを決定するものである場合には、始動アシスト装置の駆動遅れ時間が織り込まれるので、始動アシスト装置が駆動を開始してからエンジンを駆動するまでの間にタイムラグが生じても、駆動タイミングは、確実に所望のタイミングとなる。従って、始動アシスト装置の駆動タイミングに対する許容度が高まり、始動アシスト装置の実施が容易になる他、低廉化にも寄与する。 Further, the assist drive control means calculates a drive delay time of the start assist device, and determines a drive timing based on the calculated drive delay time so as to be output earlier than the second zero rotation timing. If this is the case, the drive delay time of the start assist device is factored in. Therefore, even if a time lag occurs between the start of the start assist device and driving of the engine, the drive timing is surely desired. It will be the timing. Therefore, the tolerance for the drive timing of the start assist device is increased, which facilitates the implementation of the start assist device and contributes to a reduction in cost.
図1および図2は本発明に係るエンジンの始動装置を有する4サイクル火花点火式エンジンの概略構成を示している。このエンジンには、シリンダヘッド10およびシリンダブロック11を有するエンジン本体1と、エンジン制御用のECU2とを備えている。上記エンジン本体1には、4つの気筒(#1気筒12A、#2気筒12B、#3気筒12C及び#4気筒12D)が設けられるとともに、各気筒12A〜12Dの内部には、クランク軸3に連結されたピストン13が嵌挿されることにより、その上方に燃焼室14が形成されている。
1 and 2 show a schematic configuration of a four-cycle spark ignition engine having an engine starter according to the present invention. The engine includes an engine
なお、当実施形態において、エンジンの自動停止中に圧縮行程にあった気筒を圧縮行程気筒、膨脹行程にあった気筒を膨脹行程気筒と称する(同様に吸気行程にあった気筒を吸気行程気筒、排気行程にあった気筒を排気行程気筒と称する)が、これらはそれぞれ特定の気筒を指すわけではなく、エンジンの自動停止時における個々の気筒の行程に基づいて、便宜上その気筒を呼称するものである。 In the present embodiment, the cylinder that was in the compression stroke while the engine was automatically stopped is referred to as the compression stroke cylinder, and the cylinder that was in the expansion stroke is referred to as the expansion stroke cylinder (similarly, the cylinder that was in the intake stroke is referred to as the intake stroke cylinder, The cylinders in the exhaust stroke are referred to as exhaust stroke cylinders). However, these are not specific cylinders, but are referred to for convenience based on the strokes of the individual cylinders when the engine is automatically stopped. is there.
上記各気筒12A〜12Dの燃焼室14の頂部には、プラグ先端が燃焼室14内に臨むように点火プラグ15が設置されている。点火プラグ15には、これに電気火花を発生させるための点火装置27が付設されている。また、上記燃焼室14の側方には、燃焼室14内に燃料を直接噴射する燃料噴射弁16が設けられている。この燃料噴射弁16は、図外のニードル弁およびソレノイドを内蔵し、上記ECU2の燃料噴射制御部41から入力されたパルス信号のパルス幅に対応する時間だけ駆動されて開弁し、その開弁時間に応じた量の燃料を上記点火プラグ15の電極付近に向けて噴射するように構成されている。
A
また、上記各気筒12A〜12Dの燃焼室14の上部には、燃焼室14に向かって開口する吸気ポート17および排気ポート18が設けられるとともに、これらのポート17,18に、吸気弁19および排気弁20がそれぞれ装備されている。上記吸気弁19および排気弁20は、図示を省略したカムシャフト等を有する動弁機構によって駆動されることにより、各気筒12A〜12Dが所定の位相差をもって燃焼サイクルを行うように各気筒12A〜12Dの吸気弁19、排気弁20の開閉タイミングが設定されている。
In addition, an
上記吸気ポート17および排気ポート18には、吸気通路21および排気通路22が接続されている。上記吸気ポート17に近い吸気通路21の下流側は、図2に示すように、各気筒12A〜12Dに対応して独立した分岐吸気通路21aとされ、この各分岐吸気通路21aの上流端がそれぞれサージタンク21bに連通している。このサージタンク21bよりも上流側には共通吸気通路21cが設けられるとともに、この共通吸気通路21cには、アクチュエータ24により駆動されるスロットル弁23が配設されている。このスロットル弁23の上流側には、吸気流量を検出するエアフローセンサ25及び吸気の温度を検知する吸気温センサ29が設けられ、スロットル弁23の下流側には吸気圧力(負圧)を検出する吸気圧センサ26が設けられている。
An
一方、図1及び図2に示すように、各気筒12A〜12Dからの排気が集合する排気通路22の集合部下流には、排気を浄化するための触媒37が配設されている。この触媒37は、例えば、排気の空燃比が理論空燃比近傍にあるときにHC、COおよびNOxの浄化率が極めて高い、いわゆる三元触媒であり、これは排気中の酸素濃度が比較的高い酸素過剰雰囲気でこれを吸蔵する酸素吸蔵能を有し、酸素濃度の比較的低いときには吸蔵している酸素を放出して、HC、CO等と反応させるものである。なお、触媒37は、三元触媒に限らず、上記のような酸素吸蔵能を有するものであれば良く、例えば酸素過剰雰囲気でもNOxを浄化可能な、いわゆるリーンNOx触媒であっても良い。
On the other hand, as shown in FIGS. 1 and 2, a
また、上記エンジン本体1には、タイミングベルト等によりクランク軸3に連結されたオルタネータ28が付設されている。このオルタネータ28は、図示を省略したフィールドコイルの電流を制御して出力電圧を調節することにより発電量を調整するレギュレータ回路28aを内蔵し、このレギュレータ回路28aに入力される上記ECU2からの制御信号に基づき、車両の電気負荷および車載バッテリーの電圧等に対応した発電量の制御が実行されるように構成されている。
The
さらに、上記エンジンには、クランク軸3の回転角を検出する2つのクランク角センサ30,31が設けられ、一方のクランク角センサ30から出力される検出信号に基づいてエンジン回転速度が検出されるとともに、後述するように上記両クランク角センサ30,31から出力される位相のずれた検出信号に基づいてクランク軸3の回転方向および回転角度が検出されるようになっている。
Further, the engine is provided with two
さらにエンジン本体1には、カムシャフトに設けられた気筒識別用の特定回転位置を検出するカム角センサ32と、エンジンの冷却水温度を検出する水温センサ33とが設けられ、また車体側には運転者のアクセル操作量に対応したアクセル開度を検出するアクセル開度センサ34が設けられている。
Further, the
さらに、上記クランク軸3には、図略のフライホイールと、このフライホイールに固定されたリングギヤ35が、回転中心に対して同心に設けられている。リングギヤ35は、始動アシスト装置としてのスタータモータ36の入力部材であり、後述するように、スタータモータ36のピニオンギヤ37と噛合されるように構成されている。
Further, the
図3を参照して、スタータモータ36は、モータ36aと、モータ36aと平行に配置された電磁駆動式のプランジャ36bと、このプランジャ36bによってシフトレバー36cを介し、モータ36aの出力軸上にて相対回転不能な状態で往復移動するピニオンギヤ36dとを有し、エンジンの再始動時に、上記ピニオンギヤ36dを図3の実線で示す待機位置から仮想線で示す噛合位置に移動させてリングギヤ35に噛合させることにより、クランク軸3を回転駆動してエンジンを再始動させるように構成されている。
Referring to FIG. 3, a
当実施形態に採用されているスタータモータ36のピニオンギヤ36dは、スクリュー状に捩れているとともに、リングギヤ35との係脱を容易にするために、リングギヤ35が停止しているときに、当該リングギヤ35と逆方向に約60rpmの速度で回転しながら噛合する仕様になっている。
The
図1を参照して、ECU2は、エンジンの運転を統括的に制御するコントロールユニットである。当実施形態のエンジンは、予め設定されたエンジンの自動停止条件が成立したときに各気筒12A〜12Dへの燃料噴射を所定のタイミングで停止(燃料カット)して自動的にエンジンを停止させるとともに、その後に運転者によるアクセル操作が行わる等により再始動条件が成立したときにエンジンを自動的に再始動させる制御(アイドルストップ制御)を行うように構成されている。以下ECU2の説明にあたり、このアイドルストップ制御に関する部分を中心に説明する。
Referring to FIG. 1,
ECU2には、エアフローセンサ25、吸気圧センサ26、吸気温センサ29、クランク角センサ30,31、カム角センサ32、水温センサ33及びアクセル開度センサ34からの各検知信号が入力されるとともに、燃料噴射弁16、スロットル弁23のアクチュエータ24、点火装置27及びオルタネータ28のレギュレータ回路28a、スタータモータ36のそれぞれに各駆動信号を出力する。ECU2は、燃料噴射制御部41、点火制御部42、吸気流量制御部43、発電量制御部44、ピストン位置検出部45および筒内温度推定部46、自動停止制御部47、始動制御部48、始動良否判定部49、空燃比制御部50、並びに触媒温度推定部52を機能的に含んでいる。
The
燃料噴射制御部41は、燃料噴射時期と、各噴射における燃料噴射量とを設定して、その信号を燃料噴射弁16に出力する燃料噴射制御手段である。特に当実施形態では、後述するように再始動時における膨張行程気筒での最初の燃焼のための燃料を分割噴射によって供給している。燃料噴射制御部41は、その分割噴射時期の設定や、燃料配分の設定も行う。
The fuel
点火制御部42は、各気筒12A〜12Dに対して適切な点火時期を設定し、各点火装置27に点火信号を出力する。
The
吸気流量制御部43は、各気筒12A〜12Dに対して適切な吸気流量を設定し、その吸気流量に応じたスロットル弁23の開度信号をアクチュエータ24に出力する。特に当実施形態では、後述するようにエンジンの自動停止時にスロットル弁23の開度を調節して、ピストン13が再始動に適した適正停止範囲に停止するような制御を行っている。吸気流量制御部43は、その際のスロットル弁23の開度調節も行う。
The intake flow
発電量制御部44は、オルタネータ28の適切な発電量を設定し、その駆動信号をレギュレータ回路28aに出力する。特に当実施形態では、後述するようにエンジンの自動停止時にオルタネータ28の発電量を調節することによってクランク軸3の負荷を変化させ、ピストン13が再始動に適した適正範囲に停止するような制御を行っている。発電量制御部44は、その際、オルタネータ28の発電量の調節も行う。また再始動時には、通常よりも多めの発電を行うことによってエンジンの負荷を増大させ、吹上がり(必要以上に急速なエンジン回転速度の上昇)を防止する制御を行っている。
The power generation
ピストン位置検出部45は、クランク角センサ30,31の各検出信号に基づき、ピストン位置を検出する。ピストン位置とクランク角(°CA)とは1対1に対応するので、一般的になされているように当明細書においてもピストン位置をクランク角で表す。当実施形態では、後述するように膨張行程気筒および圧縮行程気筒の自動停止中のピストン位置に基いて各筒内空気量を算出し、それに応じて再始動時における各気筒の燃焼制御を行っている。
The
筒内温度推定部46は、水温センサ33によって検知されるエンジン水温や、吸気温センサ29によって検知される吸気温度等に基いて、予め実験等によって求められたマップを用いる等して各気筒12A〜12Dの気筒内の空気温度を推定する筒内温度推定手段である。特に当実施形態では、後述するように、エンジンの再始動に際してエンジンの停止時間を考慮した筒内温度推定を行い、その推定値に基づいた燃焼制御を行っている。
The in-cylinder
自動停止制御部47は、後述するように、アイドル時において所定のエンジン停止条件が成立したときに燃料供給を停止させてエンジンを自動的に停止させる自動停止制御手段である。
As will be described later, the automatic
始動制御部48は、自動的エンジン停止が行なわれた後のエンジン再始動条件成立時に、自動的にエンジンの再始動を行わせる始動制御手段である。このエンジン再始動時に、ピストン13の停止位置が後述する特定範囲(適正範囲)にある場合は、少なくともエンジン停止時の膨張行程気筒に燃料を供給して点火、燃焼を行なわせる。当実施形態では、まずエンジン停止時の圧縮行程気筒に対して初回の燃焼を実行してピストン13を押し下げ、膨張行程気筒のピストン上昇によって筒内圧力を高めるようにしてから、当該膨張行程気筒に対して燃料を噴射させて点火、燃焼を行わせるように制御する。すなわち、エンジンの自動再始動時に、ピストンの停止位置が後述する適正範囲にあるときは、始動初期で一旦エンジンを逆転作動させ、その後正転作動に転じるように制御する。当実施形態では、この始動制御部48が、アシスト駆動制御手段を兼ねている。
The
始動良否判定部49は、膨張行程気筒の燃焼が開始されてから所定時間経過後に設定される検査タイミングt12(図11参照)でのエンジン回転速度を検査時エンジン回転速度として、上記エンジン回転速度検出部としてのセンサ30、31と、ピストン位置検出部45とから入力を受けることにより、エンジンの始動良否を判別する始動良否手段である。
The start /
空燃比制御部50は、空燃比を演算し、燃料噴射制御部41が配分する燃料と吸気流量制御部43が制御する吸気流量とを決定するための空燃比制御手段である。
The air-fuel
触媒温度推定部52は、吸気温センサ29によって検知される吸気温度等に基いて、予め実験等によって求められたマップを用いる等して触媒37の温度を推定する触媒温度推定手段である。特に当実施形態では、後述するように、エンジンの再始動に際して、触媒37の温度状態を推定し、その推定値に基づいて、燃料噴射や燃焼制御を行っている。
The catalyst
以上のような構成のECU2によってアイドルストップ制御を行うにあたり、エンジンの再始動時には、最初に圧縮行程気筒で燃焼を行わせることにより、そのピストン13を押し下げてクランク軸3を少しだけ逆転方向させる。これによって膨張行程気筒のピストン13を一旦上昇(上死点に近づける)させ、その気筒内の空気(燃料噴射後は混合気となる)を圧縮した状態で、この混合気に点火して燃焼させることにより、クランク軸3に正転方向の駆動トルクを与えてエンジンを再始動させるように構成されている。
When performing the idle stop control by the
スタータモータ36等を使用することなく、特定の気筒に噴射された燃料に点火するだけでエンジンを適正に再始動させるためには、上記膨張行程気筒の混合気を燃焼させることにより得られる燃焼エネルギーを充分に確保することにより、これに続いて圧縮上死点を迎える気筒(当実施形態では圧縮行程気筒および吸気行程気筒)がその圧縮反力に打ち勝って圧縮上死点を超えるようにしなければならない。従って、膨張行程気筒内に充分な空気量を確保しておく必要がある。
In order to properly restart the engine simply by igniting the fuel injected into a specific cylinder without using the
圧縮行程気筒と膨張行程気筒とでは、それぞれ位相が180°CAだけずれているため、図4(a)に示すように、各ピストン13が互いに逆方向に作動する。
Since the phases of the compression stroke cylinder and the expansion stroke cylinder are shifted from each other by 180 ° CA, the
図4(b)に示すように、膨張行程気筒のピストン13が行程中央よりも下死点側に位置していれば、その気筒の空気量が多くなって充分な燃焼エネルギーが得られる。しかし、上記膨張行程気筒のピストン13が極端に下死点側に位置した状態となると、圧縮行程気筒内の空気量が少なくなり過ぎて、再始動時の初回燃焼でクランク軸3を逆転方向させるための燃焼エネルギーが充分に得られなくなる。
As shown in FIG. 4B, if the
これに対して上記膨張行程気筒の行程中央、つまり圧縮上死点後のクランク角が90°CAとなる位置よりもやや下死点側の所定範囲R、例えば圧縮上死点後のクランク角が100°CA〜120°CAとなる範囲R内にピストン13を停止させることができれば、圧縮行程気筒内に所定量の空気が確保されて上記初回の燃焼によりクランク軸3を少しだけ逆転方向させ得る程度の燃焼エネルギーが得られることになる。しかも、膨張行程気筒内に多くの空気量を確保することにより、クランク軸3を正転方向させるための燃焼エネルギーを充分に発生させてエンジンを確実に再始動させることが可能となる(以下この範囲Rを適正停止範囲Rとする)。
On the other hand, a predetermined range R slightly lower than the position where the crank angle after the compression top dead center is 90 ° CA, for example, the crank angle after the compression top dead center, is the stroke center of the expansion stroke cylinder. If the
そこで、ピストン13を適正停止範囲R内に停止させるよう、ECU2(自動停止制御部47)によって次のような制御がなされる。
Therefore, the ECU 2 (automatic stop control unit 47) performs the following control so as to stop the
図5は、自動停止制御部47によるエンジン自動停止時のタイムチャートであり、エンジン回転速度Ne、ブースト圧Bt(吸気圧力)およびスロットル弁23の開度Kを示す。また図6は、図5のタイミングt1付近以降の拡大図であり、図5に加えてクランク角CAおよび各気筒の行程遷移チャートを示す。なお、以下説明を簡潔にするため、#1気筒12Aが膨張行程気筒、#2気筒12Bが排気行程気筒、#3気筒12Cが圧縮行程気筒、#4気筒12Dが吸気行程気筒であるものとする。
FIG. 5 is a time chart when the engine is automatically stopped by the automatic
ECU2は、エンジンの自動停止条件が成立したタイミングt0で、エンジンの目標速度を、エンジンを自動停止させない時の通常のアイドルエンジン回転速度(以下、通常のアイドルエンジン回転速度という)よりも高い値、たとえば通常のアイドルエンジン回転速度が650rpm(自動変速機はドライブ(D)レンジ)に設定されたエンジンでは上記目標速度(自動停止条件成立時のアイドルエンジン回転速度)を850rpm程度(自動変速機はニュートラル(N)レンジ)に設定することにより、エンジン回転速度Neを通常のアイドルエンジン回転速度よりも少し高いエンジン回転速度で安定させる制御を実行する。またブースト圧Btが比較的高い所定の値(約−400mmHg)で安定するようにスロットル弁23の開度Kを調節する。
The
そしてエンジン回転速度Neが目標速度に安定したタイミングt1で燃料噴射を停止させてエンジン回転速度Neを低下させる。また、エンジンを自動停止させる制御動作の初期段階である上記燃料噴射の停止タイミングt1で、スロットル弁23の開度Kを、気筒内空燃比を空気過剰率λ=1にしたときのアイドル時の吸気流量(エンジン運転を継続させるために必要な最小限の吸気流量)よりも多い吸気流量となるように設定する。すなわち、上記タイミングt1直前の燃焼状態が、気筒内空燃比を空気過剰率λ=1ないしλ=1付近に設定されて均質燃焼されている場合はスロットル弁23の開度Kを増大させ(例えば開度K=30%程度)、気筒内空燃比がリーンに設定されて成層燃焼されている場合はスロットル弁23の開度Kをそのまま(成層燃焼時の比較的大きな開度のまま)維持する。図5及び図6は前者の場合を示している。
Then, the fuel injection is stopped at the timing t1 when the engine speed Ne is stabilized at the target speed, and the engine speed Ne is decreased. Further, at the fuel injection stop timing t1, which is the initial stage of the control operation for automatically stopping the engine, the opening degree K of the
この制御によってタイミングt1からやや遅れてブースト圧Btが増大し始める(タイミングt1直前が均質燃焼の場合)か、または比較的高いブースト圧Btを維持する(タイミングt1直前が成層燃焼の場合)ので、排気ガスの掃気が促進される。 As a result of this control, the boost pressure Bt starts to increase slightly after the timing t1 (when the combustion just before the timing t1 is homogeneous combustion) or maintains a relatively high boost pressure Bt (when the combustion just before the timing t1 is stratified combustion). Exhaust gas scavenging is facilitated.
またECU2は、タイミングt1でオルタネータ28の発電を一旦停止させる。これによってクランク軸3の回転抵抗を低減し、エンジン回転速度Neの速度が早く低下し過ぎないようにしている。
Further, the
こうしてタイミングt1で燃焼噴射を停止するとエンジン回転速度Neが低下し始め、予め設定された基準速度、例えば760rpm以下になったことが確認されたタイミングt2でスロットル弁23を閉止する。するとタイミングt2からやや遅れてブースト圧Btが減少し始め、エンジンの各気筒に吸入される吸気流量が減少する。スロットル弁23を開放しているタイミングt1からタイミングt2までの間に吸入された空気は、共通吸気通路21c及びサージタンク21bを経由して各気筒の分岐吸気通路21aに導かれる。そして吸気行程を迎えた気筒から順にその空気を吸入することになる。図6に示す場合では#4気筒12D、#2気筒12B、#1気筒12A、#3気筒12Cの順となる。ここで、タイミングt1及びタイミングt2の設定を上記のようにすることによって、#3気筒12C(圧縮行程気筒)よりも#1気筒12A(膨張行程気筒)の方がより多くの空気を吸入することになる。
Thus, when the combustion injection is stopped at the timing t1, the engine rotational speed Ne starts to decrease, and the
タイミングt1以降はエンジンが慣性で回転するため、エンジン回転速度Neが次第に低下し、やがてタイミングt5で停止するが、このエンジン回転速度Neの低下は、図5および図6に示すように、小刻みなアップダウン(4気筒4サイクルエンジンでは10回前後)を繰り返しながら低下して行く。 After the timing t1, the engine rotates due to inertia, so the engine rotational speed Ne gradually decreases and eventually stops at the timing t5. This decrease in the engine rotational speed Ne is small, as shown in FIG. 5 and FIG. It goes down while repeating up / down (around 10 times for a 4-cylinder 4-cycle engine).
図6に示すクランク角CAのタイムチャートは、実線が#1気筒12Aおよび#4気筒12Dの上死点を0°CAとした場合のクランク角を示し、一点鎖線が#2気筒12Bおよび#3気筒12Cの上死点を0°CAとした場合のクランク角を示している。実線と一点鎖線とは90°CAを境に互いに逆位相となっている。4気筒4サイクルエンジンでは、180°CAごとに何れかの気筒が順次圧縮上死点を迎えるので、このタイムチャートは、実線または一点鎖線で示す波形の頂点(クランク角=0°CA)において何れかの気筒が圧縮上死点を通過していることを示している。
Time chart of the crank angle CA as shown in FIG. 6, the top dead center of the solid line is # 1
この何れかの気筒が圧縮上死点となるタイミングは、上記エンジン回転速度Neがアップダウンする谷のタイミングと一致している。つまり、エンジン回転速度Neは、各気筒が順次圧縮上死点を迎える度に一時的に落ち込んだ後、その圧縮上死点を超えたタイミングで再び上昇するという小刻みなアップダウンを繰り返しながら次第に低下するのである。 The timing at which any one of these cylinders becomes the compression top dead center coincides with the valley timing at which the engine rotational speed Ne increases or decreases. In other words, the engine rotational speed Ne gradually decreases every time the cylinders sequentially reach the compression top dead center, and then gradually rises and falls again at a timing exceeding the compression top dead center. To do.
そして最後の圧縮上死点を通過したタイミングt4の後に圧縮上死点を迎える圧縮行程気筒12Cでは、慣性力によるピストン13の上昇に伴って空気圧が高まり、その圧縮反力によりピストン13が上死点を超えることなく押し返されてクランク軸3が逆転方向する。このクランク軸3の逆転方向によって膨張行程気筒12Aの空気圧が上昇するため、その圧縮反力に応じて膨張行程気筒12Aのピストン13が下死点側に押し返されてクランク軸3が再び正転方向し始め、このクランク軸3の逆転方向と正転方向とが数回繰り返されてピストン13が往復作動した後に停止することになる。このピストン13の停止位置は、圧縮行程気筒12Cおよび膨張行程気筒12Aにおける圧縮反力のバランスにより略決定されるとともに、吸気行程気筒12Dの吸気抵抗やエンジンの摩擦等の影響を受け、上記最後の圧縮上死点を超えたタイミングt4のエンジンの回転慣性、つまりエンジン回転速度Neの高低によっても変化することになる。
In the
従って、膨張行程気筒12Aのピストン13を適正停止範囲R内に停止させるためには、まず膨張行程気筒12Aおよび圧縮行程気筒12Cの圧縮反力がそれぞれ充分に大きくなり、かつ膨張行程気筒12Aの圧縮反力が圧縮行程気筒12Cの圧縮反力よりも所定値以上大きくなるように、両気筒に対する吸気流量を調節する必要がある。このために、燃料噴射の停止タイミングt1でスロットル弁23を開放してその開度Kを増大させることにより膨張行程気筒12Aおよび圧縮行程気筒12Cの両方に所定量の空気を吸入させた後、所定時間が経過したタイミングt2で上記スロットル弁23を閉止してその開度Kを低減することにより上記吸入空気量を調節するようにしている。
Therefore, in order to stop the
ところで、このようにしてエンジンを自動停止させ、エンジン回転速度が低下する過程において、各気筒12A〜12Dが圧縮上死点を通過する際のエンジン回転速度(上死点エンジン回転速度)Neと、膨張行程気筒12Aのピストン停止位置との間に明確な相関関係がある。すなわち、各段階(停止前から2番目、3番目、4番目・・・)の上死点エンジン回転速度Neがそれぞれ一定の速度範囲内にあるときに膨張行程気筒12Aのピストン停止位置が適正停止範囲R内となる確率が高くなるのである。
By the way, in the process in which the engine is automatically stopped in this way and the engine rotational speed decreases, the engine rotational speed (top dead center engine rotational speed) Ne when each of the
この特性を利用し、当実施形態ではエンジン回転速度Neの低下過程における所定の段階(特に重要なのは停止前から2番目(タイミングt3))の上死点エンジン回転速度Neが一定の速度範囲内となるような制御を行って、膨張行程気筒12Aのピストン13がより確実に適正停止範囲R内で停止するような制御を行っている。具体的には、オルタネータ28の発電量を増減させることによってクランク軸3の負荷(エンジン負荷)を調節し、停止前から2番目の上死点エンジン回転速度Ne(タイミングt3)が、350±50rpmの範囲内となるようにしている。
By utilizing this characteristic, in this embodiment, the top dead center engine rotational speed Ne within a predetermined speed range is a predetermined stage in the process of decreasing the engine rotational speed Ne (especially important is the second before the stop (timing t3)). Such control is performed so that the
エンジン回転速度Neがさらに低下し、最後の圧縮上死点通過時期(図6に示すタイミングt4)を過ぎると、何れの気筒も上死点を通過することがなく、行程の遷移はなされなくなる。ピストン13は、その行程内で減衰振動(逆向きに動くときはクランク軸3が逆転方向し、エンジン回転速度Neが負になる)しつつ狙いの適正停止範囲Rに停止しようとする。しかし、このとき吸気行程気筒12Dは吸気動作を行っており、その吸気抵抗が大きいとピストン13の停止位置がばらつきやすくなる。特に、吸気抵抗はピストン13が下死点側に動くときに大きくなるように作用するので、ピストン13が狙いよりも上死点寄りに停止しやすくなる。吸気行程気筒12Dのピストン13と膨張行程気筒12Aのピストン13とは同位相で動くので、結局膨張行程気筒12Aのピストン13が狙いよりも上死点寄りに停止しやすくなってしまう。
When the engine rotational speed Ne further decreases and the final compression top dead center passage time (timing t4 shown in FIG. 6) has passed, none of the cylinders passes through the top dead center, and the stroke is not changed. The
そこで当実施形態では、タイミングt4と略同時(やや遅らせても良い)にスロットル弁23の開度Kを図6に示す開度K1(例えばK1=40%程度)まで増大させ、吸気行程気筒12Dの吸気抵抗を低減している。これによって膨張行程気筒12Aおよび圧縮行程気筒12Cにおける吸気流量バランスに影響を及ぼすことなく、そのバランスに応じた狙いの位置にピストン13がより停止しやすくなっている。
Therefore, in the present embodiment, the opening degree K of the
なお、このような制御を行うためには、タイミングt4が最後の圧縮上死点を通過する時期であることを即時に判別する必要があり、次の(圧縮行程気筒12Cでの)圧縮上死点は通過しないことをタイミングt4において予測しなければならない。そのため当実施形態では、ECU2が最後の上死点通過時期を判別するようにしている。ECU2は、各上死点通過時のエンジン回転速度と、予め実験等で求められた所定のエンジン回転速度(例えば260rpm)とを比較し、前者が後者以下となったタイミングで、それが最後の圧縮上死点を通過する時期であると判別する。なお、最後の圧縮上死点を通過する時期における上死点エンジン回転速度neは、高いほど行程後期寄り(膨張行程気筒12Aのピストン停止位置が下死点寄り、圧縮行程気筒12Cでは上死点寄り)で停止しやすくなる。
In order to perform such control, it is necessary to immediately determine that the timing t4 is a time when it passes the last compression top dead center, and the next compression top dead (in the
ところで、エンジン停止直前の膨張行程気筒12Aおよび圧縮行程気筒12Cの最終吸気行程における吸気流量バランスは、ブースト圧Btによっても影響を受ける。特に、停止前から2番目の圧縮上死点通過時期(図6のタイミングt3)は、圧縮行程気筒12Cにおいて最終吸気行程の始点となっており、このタイミングのブースト圧Btの影響が大きい。すなわち、このブースト圧Btが低い(真空側)と、圧縮行程気筒12Cへの吸気流量が少なくなり、結果的に圧縮行程気筒12Cのピストン13の停止位置が上死点寄り(膨張行程気筒12Aでは下死点寄り)となりやすい。ブースト圧Btが高い(大気圧側)と、その逆となる。
Incidentally, the intake flow rate balance in the final intake stroke of the
従って、最後の上死点通過時期における上死点エンジン回転速度neが高く、また停止前から2番目の圧縮上死点通過時期のブースト圧Btが低いときは、膨張行程気筒12Aのピストン13が行程後期寄りで停止しやすい条件が重なっており、狙いの停止位置(上死点後100〜120°CA)で停止する可能性が高い。このような条件のときに、タイミングt3でスロットル弁23の開度をK1まで増大させる制御を行うと、ピストン停止位置がより行程後期寄りとなって、かえって狙いの停止位置から外れてしまう虞がある。そこで当実施形態では、そのような場合には、タイミングt3におけるスロットル弁23の開度をK1より低開度(または閉止)とされる開度K2(図6参照)に設定し、吸気流量の増大を抑制することにより、膨張行程気筒12Aのピストン停止位置が下死点寄りになり過ぎないようにしている。
Accordingly, when the top dead center engine rotational speed ne at the last top dead center passage time is high and the boost pressure Bt at the second compression top dead center passage time from before the stop is low, the
こうしてタイミングt5においてピストン13が完全に停止するが、その停止直前から停止までのピストン13の動作をクランク角センサ30,31で検出することにより、ECU2のピストン位置検出部45がピストン13の停止位置を検出する。図7は、そのピストン停止位置の検出制御動作を示すフローチャートである。この検出制御がスタートすると、第1クランク角信号CA1(クランク角センサ30からの信号)および第2クランク角信号CA2(クランク角センサ31からの信号)に基づき、第1クランク角信号CA1の立ち上がり時に第2クランク角信号CA2がLowであるか否か、または第1クランク角信号CA1の立ち下がり時に第2クランク角信号CA2がHighであるか否かを判定する(ステップS41)。これにより、エンジンの停止動作時における上記信号CA1,CA2の位相の関係が、図8(a)のようになるか、それとも図8(b)のようになるかを判定してエンジンが正転方向状態にあるか逆転方向状態にあるかを判別する。
Thus, the
すなわち、エンジンの正転方向時には、図8(a)のように、第1クランク角信号CA1に対して第2クランク角信号CA2が半パルス幅程度の位相遅れをもって生じることにより、第1クランク角信号CA1の立ち上がり時に第2クランク角信号CA2がLow、第1クランク角信号CA1の立ち下がり時に第2クランク角信号CA2がHighとなる。一方、エンジンの逆転方向時には、図8(b)のように、第1クランク角信号CA1に対して第2クランク角信号CA2が半パルス幅程度の位相の進みをもって生じることにより、エンジンの正転方向時とは逆に第1クランク角信号CA1の立ち上がり時に第2クランク角信号CA2がHigh、第1クランク角信号CA1の立ち下がり時に第2クランク角信号CA2がLowとなる。 That is, when the engine is rotating in the forward direction, as shown in FIG. 8A, the second crank angle signal CA2 is generated with a phase delay of about a half pulse width with respect to the first crank angle signal CA1, so that the first crank angle The second crank angle signal CA2 becomes Low when the signal CA1 rises, and the second crank angle signal CA2 becomes High when the first crank angle signal CA1 falls. On the other hand, when the engine rotates in the reverse direction, as shown in FIG. 8B, the second crank angle signal CA2 is generated with a phase advance of about a half pulse width with respect to the first crank angle signal CA1, thereby causing the engine to rotate forward. Contrary to the direction, the second crank angle signal CA2 becomes High when the first crank angle signal CA1 rises, and the second crank angle signal CA2 becomes Low when the first crank angle signal CA1 falls.
そこで、ステップS41の判定がYESであれば、エンジンの正転方向のクランク角変化を計測するためのCAカウンタをアップし(ステップS42)、ステップS41の判定がNOの場合は、上記CAカウンタをダウンする(ステップS43)。そして、エンジン停止後に上記CAカウンタの計測値を調べることでピストン停止位置を求める(ステップS44)。 Therefore, if the determination in step S41 is YES, the CA counter for measuring the crank angle change in the forward rotation direction of the engine is increased (step S42). If the determination in step S41 is NO, the CA counter is increased. Down (step S43). Then, after stopping the engine, the piston stop position is obtained by examining the measured value of the CA counter (step S44).
エンジンが完全に停止すると、各気筒12A〜12Dの筒内温度は図9の温度特性に示すような変化をする。図9は、エンジン停止からの経過時間と筒内温度との関係を示すグラフであり、エンジン停止時(タイミングt5)の筒内温度が80℃であった場合の筒内温度変化の推定値である。
When the engine is completely stopped, the in-cylinder temperatures of the
この特性に示すように、エンジンが完全に停止すると冷却水の流れが停止するので、停止直後に筒内温度が急速に上昇する。そしてエンジン停止後約10秒でピークとなり、以後は徐々に低下して行く。この特性は冷却水の温度(エンジン水温)や外気温(吸気温度)等によって異なり、ECU2の筒内温度推定部46はその特性をマップ化したデータを記憶している。
As shown in this characteristic, when the engine is completely stopped, the flow of the cooling water is stopped, so that the in-cylinder temperature rapidly rises immediately after the stop. Then, it peaks at about 10 seconds after the engine stops, and then gradually decreases. This characteristic varies depending on the temperature of the cooling water (engine water temperature), the outside air temperature (intake air temperature), and the like, and the in-cylinder
なお、エンジン停止動作期間中にスロットル弁23の開度Kを増大させることにより掃気が促進されるので、触媒37に充分な量の新気が供給される。従ってエンジン停止中は触媒37の酸素吸蔵量が充分に多い状態となっている。
Since scavenging is promoted by increasing the opening K of the
次に、エンジンの再始動時の制御について説明する。なお以下の説明においては、各気筒12が迎える圧縮上死点をTDCと称し、再起動開始後の順番に基づいて、連番を付与することとする。また、この上死点近傍において、上死点を越える前をBで表し、越えた後をAで表す。
Next, control during engine restart will be described. In the following description, the compression top dead center that each
再始動の際は、ECU2(始動制御部48)により、上述のようにまず圧縮行程気筒12Cでの燃焼を行わせてエンジンを一旦逆回転させてから膨張行程気筒12Aでの燃焼を行わせ、正転方向に転じさせる。つまりエンジンを一旦逆回転させることによって膨張行程気筒12Aのピストン13を上昇させ、その圧縮圧力を増大させた後に当該気筒での燃焼を行わせる。膨張行程気筒12Aのピストン停止位置が適正停止範囲Rにあって燃焼のための充分な空気量が確保されていることと、その空気がエンジンの逆転方向によって圧縮されることにより大きな燃焼エネルギーが得られる。つまりエンジンを確実に正転方向に転じさせるとともにその後の継続的な運転に円滑に移行させることができる。
At the time of restart, the ECU 2 (starting control unit 48) first causes the combustion in the
しかし、膨張行程気筒12A内に充分な空気が存在していることが、その空気を強く圧縮することの妨げとなっている。それは、圧縮された空気の圧縮反力が膨張行程気筒12Aのピストン13を押し戻す方向に作用するからである。
However, the presence of sufficient air in the
そこで当実施形態では、膨張行程気筒12Aへの燃料噴射時期を遅らせることにより、膨張行程気筒12A内の空気の圧縮量を増大(密度を増大)させる制御を行っている。燃料噴射時期を遅らせると、ある程度筒内空気が圧縮された状態の気筒内に燃料を噴射することになり、その気化潜熱によって圧縮圧力が減少する。従って同じエンジン逆転方向のエネルギーであればピストン13がより上死点近くまで移動することができ(ピストンストローク増大)、圧縮空気の密度をより高めることができる。
Therefore, in the present embodiment, control is performed to increase the compression amount (increase the density) of the air in the
図10は、膨張行程気筒12Aへの燃料噴射時期と、それに応じたピストン到達点(点火をしないときに最も上死点に近づく位置)との関係を示すグラフであり、燃料噴射を遅らせることによる効果を表している。図10の横軸は膨張行程気筒12Aが最初に燃焼するための燃料噴射時期をクランク角(上死点後ATDC)で表したもの、縦軸はそれに応じた膨張行程気筒12Aのピストン到達点をクランク角(上死点後ATDC)で表したものである。ピストン到達点のクランク角が小さい(TDCに近い)ほど最大圧縮時の筒内容積が小さく(空気密度が大きく)、燃焼時により大きなエネルギーを得ることができる。図10の特性は、膨張行程気筒12Aのピストン停止位置が110°CA(ATDC)のときのものである。この特性に示すように、逆転方向動作の最初(クランク角=110°CA)に噴射したときのピストン到達点が約36.5°CA(ATDC)であるのに対し、逆転方向が開始し、ピストン13が70°CA(ATDC)まで上死点側に移動したときに噴射した場合、そのピストン到達点が約33.5°CA(ATDC)となり、約3°CA分の圧縮空気密度の増大を図ることができる。
FIG. 10 is a graph showing the relationship between the fuel injection timing to the
ただし燃料噴射時期を遅らせすぎると、気化が遅れ、気化潜熱によって圧縮圧力が充分低下する前にピストン13が到達点に達してしまう。つまりピストン到達点が低下に転じる(図10の例では70°CA以降)。結局、最大の空気密度増大効果を得るためには、燃料噴射時期を、膨張行程気筒12Aの圧縮行程中期から後期の前半までに行うのが好ましい。
However, if the fuel injection timing is delayed too much, the vaporization is delayed, and the
一方、燃料噴射時期を遅らせるということは燃料噴射から点火までの時間が短くなることでもあり、点火時の気化が不十分となる虞がある。点火タイミングまでに気化を充分促進させるためには、早期(例えば逆転方向動作の初期)に燃料噴射を行うことが望ましい。つまり上記空気密度の増大と点火タイミングの気化促進とは燃料噴射時期に関して相反する要求を有するものである。 On the other hand, delaying the fuel injection timing also shortens the time from fuel injection to ignition, which may result in insufficient vaporization during ignition. In order to sufficiently promote vaporization by the ignition timing, it is desirable to perform fuel injection at an early stage (for example, at the beginning of the reverse direction operation). That is, the increase in the air density and the promotion of vaporization of the ignition timing have conflicting demands regarding the fuel injection timing.
そこで当実施形態では、燃料を分割噴射(2分割)し、前段の燃料噴射を逆転方向動作の初期に行い、後段の燃料噴射を逆転方向動作中(望ましくは行程中央の90°CA(ATDC)よりも上死点寄り。図10の噴射時期70°CA(ATDC)に相当する時期)に行うようにしている。すなわち、比較的点火時期までの時間が長い前段の燃料噴射で気化を促進し、後段の燃料噴射によって圧縮空気密度の増大を図っている。 Therefore, in this embodiment, the fuel is dividedly injected (divided into two parts), the first stage fuel injection is performed at the beginning of the reverse direction operation, and the second stage fuel injection is performed in the reverse direction operation (preferably 90 ° CA (ATDC) at the center of the stroke) The fuel injection is performed at a position closer to the top dead center than the injection timing of 70 ° CA (ATDC) in FIG. That is, vaporization is promoted by the first stage fuel injection that takes a relatively long time until the ignition timing, and the compressed air density is increased by the second stage fuel injection.
なお、ECU2の燃料噴射制御部41は、前段と後段との噴射燃料の比率(分割比)や後段の燃料噴射時期を、膨張行程気筒12Aのピストン停止位置や逆転方向開始時の筒内空気温度(推定値)によって補正し、気化性能を確保しつつ燃焼エネルギーを可及的に増大させることができるようにしている。すなわち膨張行程気筒12Aのピストン停止位置が適正停止範囲Rのうちの比較的下死点寄りにあるとき(比較的筒内空気量が多い)は、比較的上死点寄りにあるとき(比較的筒内空気量が少ない)に比べて後段の燃料噴射量比率を増大させている。これは、比較的筒内空気量が多いときは、その圧縮反力も大きくなるので、後段の燃料噴射量をより多くすることによって効果的に圧縮圧力を低減させ、圧縮空気の密度を増大させるためである。また、筒内空気温度が比較的高いときにも後段の燃料噴射量比率を増大させている。これは、筒内空気温度が高いときは燃料の気化性能が高くなっているので、気化性能を確保するための前段の燃料噴射をあまり必要としなくなるからである。
The fuel
後段の燃料噴射時期に関しては、筒内空気温度が比較的高いときに後段の燃料噴射時期を遅らせている(ただし図10の噴射時期70°CAに相当する時期を上限とする)。つまり、筒内空気温度が高いときは燃料の気化性能が高くなっているので、後段の燃料噴射時期を遅らせても点火までの間に気化しやすくなっており、その分燃料噴射時期を遅らせることで圧縮空気密度の更なる増大を図っている。 Regarding the subsequent fuel injection timing, when the in-cylinder air temperature is relatively high, the subsequent fuel injection timing is delayed (however, the timing corresponding to the injection timing of 70 ° CA in FIG. 10 is set as the upper limit). In other words, when the in-cylinder air temperature is high, the fuel vaporization performance is high, so even if the subsequent fuel injection timing is delayed, it is easy to vaporize until ignition, and the fuel injection timing is delayed accordingly. Therefore, the compressed air density is further increased.
次に、図11を参照して、再始動制御により、いわゆるダイレクトスタートを行うと、当該ダイレクトスタートが成功した場合、膨張行程気筒12Aが、逆転から正転に転じたタイミングt11から膨張行程気筒12Aでの最初の燃焼に続く次の燃焼は、吸気行程気筒12Dでの燃焼である。この吸気行程気筒12Dが最初の圧縮上死点(2TDC)に遷移する間、エンジン回転速度Neは、約550rpmから300rpmの間でアップダウンし、2TDCを超えた後は、図11の破線で示すように、比較的高い勾配で起伏を繰り返しながら次第にアイドル速度に近づいていく。
Next, referring to FIG. 11, when so-called direct start is performed by restart control, when the direct start is successful, the
ところが、上記2TDCに至るタイミングで、エンジン回転速度Neが必要回転数(例えば200rpm)を下回った時には、吸気行程気筒12Dが2TDCを超えることができず、図11の実線で示すように、エンジン速度は、そのまま急降下して逆転に転じてしまうことになる。そこで、当実施形態では、上記2TDCに至るであろうタイミングを検査タイミングt12とし、この検査タイミングt12でのエンジン回転速度Neを検査時エンジン回転速度として検出することにより、ダイレクトスタートが成功したか否かをECU2の上記始動良否判定部49によって判別することとしている。
However, when the engine rotational speed Ne falls below the required rotational speed (for example, 200 rpm) at the timing to reach 2TDC, the
上記のような制御を含むエンジン再始動時の制御動作を図12〜図16に示すフローチャートに基づいて説明する。まず、所定のエンジン再始動条件(停車状態から発進のためのアクセル操作等が行われた場合、バッテリー電圧が低下した場合、あるいはエアコンが作動した場合等)が成立したか否かを判定し(ステップS101)、NOと判定されてエンジンの再始動条件が成立していないことが確認された場合には、そのままの状態で待機する。ステップS101でYESと判定されてエンジンの再始動条件が成立したことが確認された場合には、筒内温度推定部46が、エンジン水温、停止時間(自動停止からの経過時間)、吸気温度などから筒内温度を推定する(ステップS102)。そして、ピストン位置検出部45によって検出されたピストン13の停止位置に基づいて圧縮行程気筒12Cおよび膨張行程気筒12A内の空気量を算出する(ステップS103)。つまり、上記ピストン13の停止位置から圧縮行程気筒12Cおよび膨張行程気筒12Aの燃焼室容積が求められ、また、エンジン停止の際には燃料噴射の停止後にエンジンが数回転してから停止するので膨張行程気筒12Aも新気で満たされた状態にあり、かつ、エンジン停止中に圧縮行程気筒12Cおよび膨張行程気筒12Aの内部は略大気圧となっているので、上記燃焼室容積から新気量が求められることとなる。
The control operation at the time of engine restart including the above control will be described based on the flowcharts shown in FIGS. First, it is determined whether or not a predetermined engine restart condition (e.g., when an accelerator operation for starting is performed from a stopped state, when the battery voltage is reduced, or when the air conditioner is activated, etc.) ( In step S101), when it is determined NO and it is confirmed that the engine restart condition is not satisfied, the process waits as it is. If it is determined YES in step S101 and it is confirmed that the engine restart condition is satisfied, the in-cylinder
次に、ピストン停止位置が、圧縮行程気筒12Cにおける適正停止範囲R(上死点前BTDC60〜80°CA)のうち、比較的下死点BDC側であるか否かの判定が行われる(ステップS104)。
Next, it is determined whether or not the piston stop position is relatively at the bottom dead center BDC side within the proper stop range R (before the top
ステップS104でYESと判定され、比較的空気量が多いときは、ステップS105に移行して、上記ステップS103で算出された圧縮行程気筒12Cの空気量に対してλ(空気過剰率)>1なる空燃比(例えば空燃比=20程度)となるように燃料を噴射させる(1回目の燃料噴射)。この空燃比はピストンの停止位置に応じて予め設定された圧縮行程気筒1回目用空燃比マップM1から求められる。λ>1というリーン空燃比とすることにより、比較的圧縮行程気筒12C内の空気量が多いときであっても、逆転方向のための燃焼エネルギーが過多となることなく、逆転し過ぎる(圧縮行程気筒12Cにおいて、下死点側に動いたピストン13が下死点を通過して、吸気行程まで逆転方向してしまう)ことを防止している。
If YES is determined in step S104 and the air amount is relatively large, the process proceeds to step S105, where λ (excess air ratio)> 1 with respect to the air amount of the
一方ステップS104でNOと判定され、比較的空気量が少ないときは、ステップS106に移行して、上記ステップS103で算出された圧縮行程気筒12Cの空気量に対してλ≦1なる空燃比となるように燃料を噴射させる(1回目の燃料噴射)。この空燃比はピストンの停止位置に応じて予め設定された圧縮行程気筒12Cの1回目用空燃比マップM2から求められる。λ≦1という理論空燃比ないしはそれよりリッチ空燃比とすることにより、比較的圧縮行程気筒12C内の空気量が少ないときであっても、逆転方向のための燃焼エネルギーを充分得ることができる。
On the other hand, if NO is determined in step S104 and the air amount is relatively small, the process proceeds to step S106, where the air-fuel ratio becomes λ ≦ 1 with respect to the air amount of the
次にステップS107に移行し、圧縮行程気筒12Cへの1回目燃料噴射から気化時間を考慮して設定した時間の経過後(図11におけるタイミングt10)に、当該気筒に対して点火を行う。そして、点火してから一定時間内にクランク角センサ30,31のエッジ(クランク角信号の立ち上がり又は立ち下がり)が検出されたか否かにより、ピストン13が動いたか否かを判定する(ステップS108)。
Next, the process proceeds to step S107, and ignition is performed on the cylinder after elapse of a time set in consideration of the vaporization time from the first fuel injection to the
このステップS108において、NOと判定されて失火によりピストン13が動かなかったことが確認された場合には、圧縮行程気筒12Cに対して再点火を繰り返し行う(ステップS109)。
In this step S108, when it is determined NO and it is confirmed that the
他方、図12を参照して、ステップS108において、YESと判定されてピストン13が動いたことが確認されると、ピストン停止位置および上記ステップS102で推定した筒内温度に基づいて、膨張行程気筒12Aに対する分割燃料噴射の分割比(前段噴射(1回目)と後段噴射(2回目)との比率)を算出する(ステップS121)。膨張行程気筒12Aにおけるピストン停止位置が下死点寄りであるほど、また筒内温度が高いほど、後段の噴射比率を大きくする。
On the other hand, referring to FIG. 12, when it is determined YES in step S108 and it is confirmed that the
次に上記ステップS103で算出した膨張行程気筒12Aの空気量に対して所定の空燃比(λ≦1)となるように燃料噴射量を算出する(ステップS122)。この際の空燃比はピストンの停止位置に応じて予め設定された膨張行程気筒用空燃比マップM3から求められる。
Next, the fuel injection amount is calculated so that a predetermined air-fuel ratio (λ ≦ 1) is obtained with respect to the air amount of the
次に、ステップS122で算出された膨張行程気筒12Aへの燃料噴射量とステップS121で算出された分割比とによって、膨張行程気筒12Aに対する前段(1回目)の燃料噴射量を算出し、噴射する(ステップS123)。
Next, based on the fuel injection amount to the
次に、上記ステップS102で推定された筒内温度に基づき、膨張行程気筒12Aに対する後段(2回目)の燃料噴射時期を算出する(ステップS124)。この2回目の噴射時期は、ピストン13が上死点側への移動(エンジンの逆転方向)を開始した後の、筒内空気が圧縮されている時期であるとともに、噴射燃料の気化潜熱が圧縮圧力を効果的に減少させる(ピストン13を可及的に上死点へ近づける)ように、かつこの2回目の噴射燃料が点火時期までに気化する時間が可及的に長くなるように設定される。
Next, based on the in-cylinder temperature estimated in step S102, the subsequent (second) fuel injection timing for the
次に、ステップS122で算出された膨張行程気筒12Aへの燃料噴射量とステップS121で算出された分割比とによって、膨張行程気筒12Aに対する後段(2回目)の燃料噴射量を算出し(ステップS125)、上記ステップS124で算出された2回目の噴射時期に噴射する(ステップS126)。
Next, the subsequent (second) fuel injection amount for the
膨張行程気筒12Aへの2回目の燃料噴射後、所定のディレー時間経過後(図11におけるタイミングt11)に点火する(ステップS127)。所定のディレー時間はピストンの停止位置に応じて予め設定された膨張行程気筒点火ディレーマップM4から求められる。この点火による膨張行程気筒12Aでの初回燃焼により、エンジンは逆転方向から正転方向に転ずる。従って圧縮行程気筒12Cのピストン13は上死点側に移動し、内部のガス(上記ステップS107の点火によって燃焼した既燃ガス)を圧縮し始める。
After the second fuel injection into the
次に、燃料気化時間を考慮に入れ、圧縮行程気筒12Cに2回目の燃料を噴射する(ステップS128)。この際の燃料噴射量は、1回目の噴射量とを合計した噴射量に基づく全体の空燃比が可燃空燃比(下限は7〜8)よりもさらにリッチ(例えば6程度)になるように、ピストンの停止位置に応じて予め設定された圧縮行程気筒12Cへの2回目用空燃比マップM5から求められる。この圧縮行程気筒12Cへの2回目の噴射燃料の気化潜熱によって、圧縮行程気筒12Cの1TDC付近の圧縮圧力が低減するので、当該1TDCを容易に越えることができる。
Next, taking the fuel vaporization time into consideration, the second fuel is injected into the
なお、この圧縮行程気筒12Cへの2回目の燃料噴射は、専ら筒内の圧縮圧力を低減させるためになされるものであって、これに対する点火、燃焼は行われない(可燃空燃比よりもリッチなので自着火も起こらない)。この不燃燃料は、その後、排気通路22の触媒37において吸蔵されている酸素と反応し、無害化される。
Note that the second fuel injection to the
次に、上述したように、圧縮行程気筒12Cでの2回目の噴射燃料は燃焼しないので、膨張行程気筒12Aでの最初の燃焼に続く次の燃焼は、吸気行程気筒12Dでの燃焼である。吸気行程気筒12Dのピストン13が2TDCを越えるためのエネルギーとして、膨張行程気筒12Aにおける初回燃焼のエネルギーの一部が充てられる。つまり膨張行程気筒12Aにおける初回燃焼のエネルギーは、圧縮行程気筒12Cが1TDCを乗り超えるためと、その後、吸気行程気筒12Dが2TDCを越えるためとの両方に供される。
Next, as described above, since the second injected fuel in the
従って、円滑な始動のためには吸気行程気筒12Dが2TDCを越える際の負荷が小さいことが望ましい。その場合には、小さなエネルギーで2TDCを超えることができる。以下のフローは、次の吸気行程気筒12Dでの燃焼を行うにあたり、可及的に小さなエネルギーで2TDCを越えるための制御である。
Therefore, for smooth starting, it is desirable that the load when the
図14を参照して、まずステップS140で、筒内空気密度を推定し、その推定値から吸気行程気筒12Dの空気量を算定する。次に、ステップS102で推定した筒内温度に基いて、自着火防止のための空燃比補正値を算出する(ステップS141)。すなわち自着火が起こると、その燃焼によって2TDCに至る前にピストン13を下死点側に押し戻す力(逆トルク)が発生する。これはその分2TDCを越えるためのエネルギーを多く消費するので望ましくない。そこでこの逆トルクを抑制するために空燃比をリーン寄りのリッチに補正し、自着火が起こらないようにするのである。
Referring to FIG. 14, first, in step S140, the in-cylinder air density is estimated, and the air amount of
次に、上記ステップS140で算定した吸気行程気筒12Dの空気量と、上記ステップS141で算出した空燃比補正値を考慮した空燃比とから、吸気行程気筒12Dへの燃料噴射量を算出する(ステップS142)。
Next, the fuel injection amount to the
そして吸気行程気筒12Dに対する燃料噴射を行うが、この燃料噴射は、その気化潜熱によって圧縮圧力が低減するように(つまり2TDCを越えるための必要エネルギーを低減するように)、圧縮行程の後期まで遅延してなされる(ステップS143)。その遅延量は、エンジンの自動停止期間、吸気温度、エンジン水温等に基いて算出される。
Then, fuel is injected into the
他方、ECU2の始動良否判別部49は、ステップS108において、クランク角センサ30、31のエッジを検出したタイミングを起点として検査タイミングt12を算出し(ステップS144)、このタイミングt12に至るのを待機する(ステップS145)。
On the other hand, the start /
次いで、図11で示す検査タイミングt12におけるエンジン回転速度(検査時エンジン回転速度)Neが所定の必要エンジン回転速度(例えば200rpm)を下回っていないかどうか判定する(ステップS146)。 Next, it is determined whether or not the engine rotation speed (inspection engine rotation speed) Ne at the inspection timing t12 shown in FIG. 11 is lower than a predetermined required engine rotation speed (for example, 200 rpm) (step S146).
この判定で、図11の破線で示した特性のように、検査時エンジン回転速度が必要エンジン回転速度以上である場合、制御は、2TDCを超えると判断する。この場合、当実施形態では、逆トルクの発生を抑制するために、吸気行程気筒12Dへの点火時期を2TDC以降に遅延して点火する(ステップS148)。以上の制御によって、吸気行程気筒12Dにおいて、2TDCまではその圧縮圧力を小さくして上死点を越えやすくし、上死点を過ぎたタイミングで燃焼エネルギーによる正転方向のトルクが発生するようになる。
In this determination, if the engine speed at the time of inspection is equal to or higher than the required engine speed, as indicated by the broken line in FIG. 11, it is determined that the control exceeds 2TDC. In this case, in this embodiment, in order to suppress the occurrence of reverse torque, the ignition timing for the
他方、図11の実線で示した特性のように、検査時エンジン回転速度が必要エンジン回転速度を下回っている場合、制御は、スタータモータ併用駆動サブルーチンに移行し(ステップS147)、ステップS148は実行されない。 On the other hand, if the engine speed at the time of inspection is lower than the required engine speed as indicated by the solid line in FIG. 11, the control shifts to the starter motor combined drive subroutine (step S147), and step S148 is executed. Not.
図11及び図15を参照して、ECU2の始動良否判別部49が始動アシストを必要と判定した場合、始動制御部48は、エンジン回転速度Neが減速して最初に0になるt13がクランク角センサ30から検出されるのを待ち(ステップS1471)、このタイミングt13をアシスト起算タイミングとして演算の基準とする(ステップS1472)。
Referring to FIGS. 11 and 15, when the start /
次いで、タイミングt13を基準にして、エンジン回転速度Neが逆転方向に転じてから再び正転方向に転じた後、0になるスタータモータ36の0速度タイミングtpを算出し(ステップS1474)、さらに0速度タイミングtpに基づき、スタータモータ36の噛合タイミング領域Tsが算出される(ステップS1474)。この噛合タイミング領域Tsは、採用されているスタータモータ36の仕様に基づき、予めECU2の記憶領域に記憶されているスタータモータ36の仕様データに基づいて決定される。当実施形態では、リングギヤ35が停止しているときに、当該リングギヤ35と逆方向に約60rpmの速度で駆動モータ36aがピニオンギヤ36dを逆方向に駆動しながら噛合させる仕様であるため、噛合タイミング領域Tsは、エンジン回転速度Neが0rpmから60rpmとなる範囲に設定される。
Next, with reference to the timing t13, after the engine speed Ne changes in the reverse direction and then in the normal direction again, the zero speed timing tp of the
さらに当実施形態では、バッテリー電圧からスタータモータ36の駆動遅れ時間Tdyを算出する(ステップS1475)。当実施形態では、駆動モータ36aがピニオンギヤ36dを逆方向に駆動しながら噛合させる仕様であるため、駆動信号の入力を受けてから、両ギヤ35、36aが噛合するまでの間にタイムラグ(すなわち、駆動遅れ時間Tdy)が生じることとなる。そこで、このステップS1475において、駆動遅れ時間Tdyを織り込んだタイミングtoutを算出することとしている。
Furthermore, in this embodiment, the drive delay time Tdy of the
その後、始動制御部48は、上記演算に基づき、タイミングtoutを待ち(ステップS1477)、タイミングtoutのところで、駆動信号を出力する(ステップS1478)。この結果、スタータモータ36のピニオンギヤ36dが駆動モータ36aに駆動されてリングギヤ35に噛合し、クランク軸3は、スタータモータ36からの駆動力でアシストされ、メインフローにリターンする。
Thereafter, the
ダイレクトスタートまたはスタータモータ併用により、始動開始から2TDCを超えた後は、通常の制御に移行しても良いが、当実施形態ではさらに吹上がり抑制制御を行っている。ここでいう吹上がりとは、吸気行程気筒12Dでの初回燃焼以降、エンジン回転速度が必要以上に急上昇することをいう。吹上がりによるエンジン回転速度が急上昇すると、加速ショックが発生し、運転者に違和感を与えたりする虞があって望ましくない。吹上がりは、自動停止期間中の吸気圧力(スロットル弁23より下流の圧力)が略大気圧となっているために、始動直後(吸気行程気筒12Dでの初回燃焼以降)の各気筒での燃焼エネルギーが通常のアイドル運転時の燃焼エネルギーに比べて一時的に大きくなることによって起こる。そこで以降のステップS149〜S159で、触媒37の温度に応じて空燃比をリーン(λ>1)にしたり点火時期を遅延させたりして、この吹上がりを抑制する制御を行っている。
After 2 TDC has been exceeded from the start of the start by using the direct start or the starter motor, normal control may be shifted to, but in this embodiment, blow-up suppression control is further performed. Here, the term “air-up” means that the engine speed rapidly increases more than necessary after the initial combustion in the
図16を参照して、上記吹上がり抑制制御では、まず、オルタネータ28の発電を開始する(ステップS149)。その目標電流値はECU2の発電量制御部44によって通常より高めに設定される。オルタネータ28の発電によってクランク軸3の負荷(エンジン負荷)が増大するので、吹上がりが抑制される。
Referring to FIG. 16, in the blow-up suppression control, first, power generation of
次に吸気圧センサ26によって検知される吸気圧が、アイドルストップを行わない場合の通常のアイドル時における吸気圧力より高いか否かが判定される(ステップS149)。ここでYESと判定されると、吹上がりが起こりやすい状態となっているので、スロットル弁23の開度を通常のアイドル運転時におけるスロットル開度よりもさらに小さくし(ステップS151)、燃焼エネルギーの発生量を抑制する。
Next, it is determined whether or not the intake pressure detected by the
次に排気通路22に設けられた触媒37の温度が活性温度以下であるか否かが判定され(ステップS152)、YESと判定されれば目標空燃比をλ≦1なるリッチ空燃比に設定するとともに(ステップS153)、点火時期を上死点以降に遅延させる(ステップS154)。こうすることにより、触媒37の温度上昇が促進されるとともに、点火時期の遅延によって燃焼エネルギーの発生量が抑制される。
Next, it is determined whether or not the temperature of the
遡って、ステップS152でNOと判定されたときは、目標空燃比をλ>1なるリーン空燃比に設定して燃料を噴射する(ステップS158)。この場合には、点火時期を遅延させることなく燃焼させる(ステップS159)。このリーン燃焼によって燃料の消費を抑制しつつ燃焼エネルギーの発生量を抑制することができる。 Going back, if NO is determined in step S152, the target air-fuel ratio is set to a lean air-fuel ratio satisfying λ> 1, and fuel is injected (step S158). In this case, combustion is performed without delaying the ignition timing (step S159). This lean combustion can suppress the amount of combustion energy generated while suppressing fuel consumption.
ステップS154またはステップS159の後はステップS150に戻り、NOと判定されるまで上記制御を繰り返す。ステップS150でNOと判定されると、もはや吹上がりの虞がないので、オルタネータ28の発電量も含めて通常制御に移行する(ステップS160)。 After step S154 or step S159, the process returns to step S150, and the above control is repeated until NO is determined. If it is determined as NO in step S150, there is no longer a possibility that the engine will blow up, and the routine proceeds to normal control including the power generation amount of the alternator 28 (step S160).
当実施形態においては、検査タイミングt12でのエンジン回転速度Neに基づいて、いわゆるダイレクトスタートの成否が判定されるので、エンジンが停止した後に再始動が開始された場合でも、必ずしも、スタータモータ36が駆動されるわけではなく、特許文献2に開示された先行技術に比べて、省エネルギー化に寄与することになる。
In the present embodiment, since the success or failure of the so-called direct start is determined based on the engine rotation speed Ne at the inspection timing t12, the
特に、当実施形態では、エンジンが逆転から正転に転じた後、上記0回転タイミングtp近傍でスタータモータ36を駆動しているので、始動良否判定部49によるアシストの必要性が判断されてから、最もスタータモータ36の負荷が小さい段階でエンジンの始動をアシストすることが可能になる。この結果、スタータモータ36の負荷が低減され、スタータモータ36の信頼性が高まる他、スタータモータ36自身の長寿命化にも寄与する。
In particular, in this embodiment, since the
また、当実施形態では、上記スタータモータ36が、エンジン側のリングギヤ35に噛合するピニオンギヤ36dを有し、上記始動制御部48は、このピニオンギヤ36dの噛合タイミングをエンジンが逆転から正転に転じた後、上記0回転タイミングtp近傍の領域Tsに決定し、ピニオンギヤ36dがリングギヤ35に噛合した後、スタータモータ36によるアシスト動作を開始させるので、ピニオンギヤ36dがエンジンと逆転方向する方向に回動しながらリングギヤ35に噛合する形式のものであっても、スタータモータ36に負荷が作用することなく噛合を達成することができる。従って、スタータモータ36の信頼性が高まる他、長寿命化にも寄与することが可能になる。
In this embodiment, the
また、当実施形態では、上記回転速度検出手段としてのクランク角センサ30,31が、上記検査時エンジン回転速度Neからエンジンが0回転に減速するタイミングをアシスト起算タイミングt13として上記始動制御部48に入力し、始動制御部48は、入力されたアシスト起算タイミングt13に基づいて、上記0回転タイミングtpを演算し、この0回転タイミングtpに基づいて、上記ピニオンギヤ36dとリングギヤ35との噛合タイミング領域Tsを算出しているので、さらに、スタータモータ36の負荷が軽減され、信頼性や長寿命化に寄与することになる。
Further, in this embodiment, the
また、当実施形態では、上記始動制御部48が、スタータモータ36の駆動遅れ時間Tdyを算出し、算出された駆動遅れ時間Tdyに基づいて、上記0回転タイミングtpよりも早く出力されるように駆動タイミングを決定しているので、決定要因として、スタータモータ36の駆動遅れ時間Tdyが織り込まれることになる。従って、スタータモータ36が駆動を開始してからエンジンを駆動するまでの間にタイムラグが生じても、駆動タイミングは、確実に所望のタイミングとなる。この結果、スタータモータ36の駆動タイミングに対する許容度が高まり、スタータモータ36の実施が容易になる他、低廉化にも寄与する。
Further, in this embodiment, the
また、上記始動良否判定部49が、再起動に成功した場合には、膨張行程気筒12Aが最初の排気上死点に到達するタイミングを推定して、このタイミングを検査タイミングt12とし、上記検査タイミングt12でのエンジン回転速度Neを検査時エンジン回転速度Neとして上記エンジン回転速度Ne検出手段から入力を受けることにより、エンジンの始動良否を判別しているので、検査タイミングt12を比較的正確に推定することができる。従って、検査時エンジン回転速度Neの良否を精度よく判別することができ、検査時エンジン回転速度Neの検出が容易かつ精密になり、制御の精度が高まるという利点がある。
When the start /
以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明は上記の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載した発明の範囲内で種々の変形が可能である。例えば、当実施形態では省略しているが、エンジン再始動時において、所定の条件成立時(例えばピストン停止位置が適正停止範囲R内にない場合や、始動後の所定時期までにエンジン回転速度が所定値に達しないなど)においても、スタータモータ36によるアシストを伴う制御を行っても良い。
As mentioned above, although one Embodiment of this invention was described, this invention is not limited to said embodiment, A various deformation | transformation is possible within the range of the invention described in the claim. For example, although omitted in the present embodiment, when the engine is restarted, when a predetermined condition is satisfied (for example, when the piston stop position is not within the proper stop range R, or when the engine rotation speed is increased by a predetermined time after start-up). Even when the predetermined value is not reached, control with assistance by the
なお、始動アシスト装置としては、エンジン側のフライホイールに設けられたリングギヤに噛合するピニオンギヤを有するスタータモータ36が好適であるが、この態様では、ピニオンギヤから動力を出力するスタータモータに限らず、ベルト式のものを採用してもよい。
The start assist device is preferably a
エンジンを自動停止させる制御は当実施形態に限るものではなく、適宜設定して良い。ただし再始動性を高めるためには、膨張行程気筒12Aにおけるピストン13の停止位置が行程中央よりよやや下死点寄り(圧縮行程気筒12Cにおいては行程中央よりやや上死点寄り)となるような制御であることが望ましい。
Control for automatically stopping the engine is not limited to this embodiment, and may be set as appropriate. However, in order to improve the restartability, the stop position of the
2 ECU
12A #1気筒(膨張行程気筒)
12B #2気筒(排気行程気筒)
12C #3気筒(圧縮行程気筒)
12D #4気筒(吸気行程気筒)
13 ピストン
16 燃料噴射弁
36 スタータモータ
36a リングギヤ
36b 駆動モータ
47 自動停止制御部(自動停止手段)
48 始動制御部(始動制御手段)
49 始動良否判定部(始動良否手段)
CA クランク角
t12 検査タイミング
t13 アシスト起算タイミング
Tdy 起動遅れ時間
tout 起動信号出力タイミング
tp 0回転速度タイミング
Ts 噛合タイミング領域
2 ECU
13
48 Start control unit (start control means)
49 Start / fail judgment unit (start / fail means)
CA crank angle t12 examination timing t13 assist counting timing Tdy start delay time t out start signal
Claims (4)
エンジン回転速度を検出するエンジン回転速度検出手段と、
エンジンのクランク軸をモータで駆動する始動アシスト装置と、
上記膨張行程にあった気筒の燃焼が開始されてから所定時間経過後に設定される検査タイミングでのエンジン回転速度を検査時エンジン回転速度として、上記エンジン回転速度検出手段から入力を受けることにより、エンジンの始動良否を判別する始動良否手段と、
始動良否手段により、上記検査時エンジン回転速度が正常な再始動に必要な必要エンジン回転速度を下回ったと判断された場合に、エンジン回転速度が減速して上記膨張行程にあった気筒の燃焼が開始されてから最初に0になる1回目の0回転を経過した後の、エンジン回転速度が逆転速度から再び正転速度に転じる2回目の0回転タイミング付近で始動アシスト装置を駆動するアシスト駆動制御手段とを備え、
上記回転速度検出手段は、上記1回目の0回転に減速したタイミングをアシスト起算タイミングとして上記アシスト駆動制御手段に入力し、アシスト駆動制御手段は、入力されたアシスト起算タイミングに基づいて、上記2回目の0回転タイミングを演算し、この2回目の0回転タイミングに基づいて、上記始動アシスト装置の作動タイミングを算出するものであることを特徴とするエンジンの始動装置。 An automatic stop control means that is mounted on a vehicle together with a multi-cylinder four-cycle engine and stops fuel supply when a predetermined engine stop condition is satisfied, and a predetermined restart after the engine stops In an engine starter comprising start control means for restarting the engine by burning a cylinder that was in an expansion stroke at least when the engine was stopped when the condition was satisfied,
Engine speed detecting means for detecting the engine speed;
A start assist device for driving the engine crankshaft by a motor;
By receiving an input from the engine rotation speed detection means as the engine rotation speed at the time of inspection set at the inspection timing set after a lapse of a predetermined time from the start of combustion of the cylinder in the expansion stroke, the engine Start / failure means for determining the start / failure of
When it is determined by the start / fail means that the engine rotational speed at the time of inspection is lower than the engine rotational speed necessary for normal restart, the engine rotational speed is decelerated and combustion of the cylinder in the expansion stroke starts. is first after a lapse of 0 rotation of the first to become 0, the assistant drive control means for the engine rotational speed to drive the start-up assisting device near 0 rotational timing of the second time to turn again to the forward speed of the reverse rotation speed equipped with a door,
The rotational speed detection means inputs the timing decelerated to the first rotation of 0 to the assist drive control means as the assist start timing, and the assist drive control means determines the second time based on the input assist start timing. An engine starter characterized in that the operation timing of the start assist device is calculated based on the second zero rotation timing .
上記アシスト駆動制御手段は、エンジンが逆転から正転に転じた後、上記2回目の0回転タイミング近傍で始動アシスト装置を駆動するものであることを特徴とするエンジンの始動装置。 The engine starting device according to claim 1, wherein
The engine start device according to claim 1, wherein the assist drive control means drives the start assist device in the vicinity of the second 0-rotation timing after the engine turns from reverse rotation to normal rotation.
上記始動アシスト装置は、エンジン側のリングギヤに噛合するピニオンギヤを有し、上記アシスト駆動制御手段は、このピニオンギヤの噛合タイミングをエンジンが逆転から正転に転じた後、上記2回目の0回転タイミング近傍に決定し、ピニオンギヤがリングギヤに噛合した後、始動アシスト装置によるアシスト動作を開始させるものであることを特徴とするエンジンの始動装置。 The engine starting device according to claim 2,
The start assist device has a pinion gear that meshes with a ring gear on the engine side, and the assist drive control means is in the vicinity of the second 0-rotation timing after the meshing timing of the pinion gear is changed from reverse to normal. An engine starter characterized in that after the pinion gear meshes with the ring gear, the assist operation by the start assist device is started.
上記アシスト駆動制御手段は、始動アシスト装置の駆動遅れ時間を算出し、算出された駆動遅れ時間に基づいて、上記2回目の0回転タイミングよりも早く出力されるように駆動タイミングを決定するものであることを特徴とするエンジンの始動装置。 The engine starting device according to any one of claims 1 to 3 ,
The assist drive control means calculates a drive delay time of the start assist device, and determines a drive timing based on the calculated drive delay time so as to be output earlier than the second 0 rotation timing. engine starting system, characterized in that there.
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