JP2005163660A - Starting system of engine - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、アイドル時に自動停止したエンジンを再始動要求に応じて始動するエンジンの始動装置に関し、特に、再始動に好適な状態になるようにしてエンジンを自動停止させるための制御技術の分野に属する。 The present invention relates to an engine starting device that starts an engine that has been automatically stopped when idle in response to a restart request, and more particularly to the field of control technology for automatically stopping an engine so as to be in a state suitable for restarting. Belongs.
従来より、燃費の低減やCO2の排出抑制等を目的として、アイドル時にエンジンを自動で停止するようにしたエンジン制御システム(アイドルストップシステム)は知られている。このようなシステムでは、発進操作等のエンジン再始動要求に対して即座にエンジンを始動しなくてはならないが、始動モータによるクランキングを経てエンジンを始動するという一般的な始動方法では始動時間がやや長くなるきらいがあり、また、クランキングに伴う騒音やエンジンの吹き上がりが違和感を与えるという不具合もある。 2. Description of the Related Art Conventionally, an engine control system (idle stop system) that automatically stops an engine during idling is known for the purpose of reducing fuel consumption and suppressing CO 2 emission. In such a system, the engine must be started immediately in response to an engine restart request such as a start operation. However, in a general starting method in which the engine is started through cranking by the starting motor, the starting time is short. There is a tendency that it becomes a little longer, and there is also a problem that the noise accompanying the cranking and the engine blow-up give a sense of incongruity.
さらに、そのようにエンジンがアイドル状態になる度に停止及び再始動を行うとすると、イグニッションスイッチが操作されたときのみに始動する通常のシステムに比べて格段に始動回数が多くなってしまうので、始動モータに著しく高い耐久性が要求されることになり、無用のコスト増大を招くという問題もある。 In addition, if the engine is stopped and restarted every time the engine is in an idle state, the number of times of starting is significantly increased compared to a normal system that starts only when the ignition switch is operated. The starter motor is required to have extremely high durability, and there is a problem that unnecessary cost increases.
そのため、近年では、例えば特許文献1、2に開示される筒内直噴式ガソリンエンジンのように、停止状態で膨張行程にある気筒内に燃料を噴射供給して、点火、燃焼させることにより、始動モータの力を借りることなく、エンジンをそれ自体の力で始動するようにしたものものが開発されている。
Therefore, in recent years, for example, in-cylinder direct-injection gasoline engines disclosed in
そのように膨張行程にある気筒に点火して燃焼させる場合、この気筒の空気充填量があまり多いとはいえず、また、有効なストロークも短くなることから、燃焼により得られる始動トルクは本来的にあまり大きなものにはならない。しかも、その気筒内の空気量はピストンの停止位置によって変化し、これが始動トルクの大きさに影響することから、エンジンの始動性を確保するためには、エンジンを停止させるときに膨張行程になる気筒のピストン停止位置を高精度に制御したいという要請がある。 When the cylinder in the expansion stroke is ignited and burned, the air filling amount of the cylinder is not so large, and the effective stroke is shortened, so that the starting torque obtained by combustion is intrinsic. It will not be too big. In addition, the amount of air in the cylinder changes depending on the stop position of the piston, and this affects the magnitude of the starting torque. Therefore, in order to ensure the startability of the engine, an expansion stroke occurs when the engine is stopped. There is a demand to control the piston stop position of a cylinder with high accuracy.
この点について、前記特許文献1に記載のルノアール・スタート・サイクル式エンジンでは、機械的な制動機構を用いてクランク軸の回転に制動力を付与するようにしており、一方、前記特許文献2に記載のエンジンの惰性回転制御方法では、エンジンの惰性による回転が止まる直前に気筒の吸排気弁の動作を停止させ、その圧縮反力によって強制的にピストンを停止させるようにしている。
しかしながら、前記のような従来のアイドルストップシステムでは、イグニッションスイッチの操作に依らず自動でエンジンを停止することから、その停止時のエンジンの揺れに起因する振動等が運転者に不快感を与える虞れがある。すなわち、一般に、エンジンは燃料供給の停止後に惰性で数回転してから停止するものであるが、その停止の直前には回転速度が低くなり、各気筒のポンプ仕事に伴う回転速度の変動周期が非常に長くなるので、人間の不快に感じる低周波の揺れが発生するのである。 However, in the conventional idle stop system as described above, the engine is automatically stopped without depending on the operation of the ignition switch, and therefore vibrations caused by the vibration of the engine at the time of the stop may cause the driver to feel uncomfortable. There is. That is, in general, the engine is stopped after several revolutions due to inertia after the fuel supply is stopped, but immediately before the stop, the rotation speed decreases, and the fluctuation cycle of the rotation speed associated with the pump work of each cylinder is reduced. Because it becomes very long, low-frequency vibrations that are uncomfortable for humans occur.
特に、前記従来例のように始動性の確保を課題とするものでは、燃料供給の停止後に例えばスロットル弁を開けて各気筒への吸気流量を増大させることにより、既燃ガスの掃気を図ることが考えられるが、こうすると、該各気筒に充填される空気の量が多くなって、その圧縮反力が大きくなるので、エンジンの回転速度変動が大きくなって、前記の揺れが問題となりやすい。 In particular, in the case where the startability is ensured as in the conventional example, after the fuel supply is stopped, for example, the throttle valve is opened to increase the intake flow rate to each cylinder, thereby scavenging the burned gas. However, in this case, the amount of air charged in each cylinder increases, and the compression reaction force increases. Therefore, fluctuations in the rotational speed of the engine increase, and the above-mentioned vibration tends to be a problem.
本発明は斯かる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、アイドル時にエンジンを自動停止し、また、再始動するようにしたエンジンの始動装置において、エンジン停止直前の周期の長い回転速度変動に着目し、これを低減することにより不快な揺れの発生を抑えることにある。 The present invention has been made in view of such a point, and an object of the present invention is to automatically stop the engine when idling and to restart the engine in a cycle immediately before the engine stops. Focusing on long fluctuations in rotational speed, and reducing this is to suppress the occurrence of unpleasant shaking.
前記の目的を達成するために、本願発明では、エンジンの停止直前に、その後、停止するまでに排気行程を迎えることのない気筒の圧縮行程において、この気筒内に燃料を噴射供給し、その気化潜熱により空気を冷却して、圧縮圧力を低下させるようにした。 In order to achieve the above object, in the present invention, fuel is injected and supplied into the cylinder immediately before the engine is stopped, and then in the compression stroke of the cylinder that does not reach the exhaust stroke until the engine is stopped. Air was cooled by latent heat to reduce the compression pressure.
より具体的に、請求項1の発明は、停止している多気筒エンジンの少なくとも膨張行程にある気筒内に燃料を噴射供給し、点火、燃焼させることにより、始動モータを用いずに再始動するようにしたエンジンの始動装置を対象として、運転中のエンジンの各気筒への燃料供給を停止することにより、該エンジンを停止させるエンジン停止手段と、このエンジン停止手段による燃料供給の停止からエンジンが停止するまでの停止動作期間に、各々膨張行程及び圧縮行程で停止する気筒の少なくとも一方を推定する停止気筒推定手段と、この停止気筒推定手段により推定された気筒がエンジン停止前の最後の圧縮行程にあるときに、前記燃料噴射弁により当該気筒内に燃料を噴射させる燃料噴射制御手段と、を備える構成とする。
More specifically, the invention of
前記の構成により、エンジンの運転中にエンジン停止手段により各気筒への燃料供給が停止され、これによりエンジンが停止するまでの停止動作期間において、まず、エンジンが停止するまでに圧縮行程を迎え、且つ排気行程を迎えることのない気筒、即ち、エンジンの停止後に膨張行程か圧縮行程のいずれかになる気筒が停止気筒推定手段によって推定される。そして、その気筒がエンジン停止前の最後の圧縮行程にあるときに、当該気筒の燃料噴射弁が燃料噴射制御手段によって作動されて、この気筒内に燃料が噴射されると、この燃料が高温高圧の圧縮行程気筒内にて気化するときの潜熱によって空気が冷却されて、その圧縮圧力が低下し、これによりエンジンの回転速度変動が低減されて、揺れが抑えられる。 With the above configuration, during the operation of the engine, the fuel supply to each cylinder is stopped by the engine stop means, and in the stop operation period until the engine stops, first, the compression stroke is reached until the engine stops, In addition, a cylinder that does not reach the exhaust stroke, that is, a cylinder that is in either the expansion stroke or the compression stroke after the engine is stopped is estimated by the stop cylinder estimation means. When the cylinder is in the final compression stroke before the engine is stopped, the fuel injection valve of the cylinder is operated by the fuel injection control means, and fuel is injected into the cylinder. The air is cooled by the latent heat generated during vaporization in the compression stroke cylinder, and the compression pressure is reduced. As a result, fluctuations in the rotational speed of the engine are reduced, and vibration is suppressed.
なお、前記のように燃料が噴射された気筒は、その後のエンジンの停止までに排気行程を迎えることがないので、燃料が未燃状態で排出される心配はない。 Since the cylinder into which the fuel is injected as described above does not reach the exhaust stroke until the subsequent engine stop, there is no fear that the fuel is discharged in an unburned state.
請求項2の発明では、前記燃料噴射制御手段を、停止気筒推定手段により推定された気筒の圧縮行程後半で燃料を噴射させるものとする。これは、圧縮作動によって気筒内の空気の温度が十分に高くなった後に燃料を噴射することで、この燃料が高温の空気から効率よく熱を奪って気化するようになるからである。
In the invention of
ここで、前記停止気筒推定手段による気筒の推定は、例えば、エンジン回転速度乃至その低下状態(エンジン回転速度の検出値自体かその検出値の変化状態の少なくとも一方)に基づいて、行うことができる。すなわち、一般的に多気筒エンジンの運転中には気筒識別が行われているから、ある時点で各気筒がそれぞれどの行程にあるかは容易に検出することができ、また、その時点から停止するまでにエンジンが惰性で何回転するかは、エンジン回転速度やその低下状態、或いは外部負荷の状態等に基づいて推定できるので、この両者の推定結果を組み合わせれば、いずれの気筒がどの行程で停止するのか推定できるのである。 Here, the cylinder estimation by the stopped cylinder estimation means can be performed based on, for example, the engine rotation speed or a decrease state thereof (at least one of the detection value of the engine rotation speed itself or the change state of the detection value). . That is, since cylinder identification is generally performed during operation of a multi-cylinder engine, it is possible to easily detect which stroke each cylinder is at a certain point in time, and stop from that point. It can be estimated how much the engine will rotate by inertia based on the engine speed, its reduced state, or the state of external load, etc. You can estimate whether to stop.
そして、請求項3の発明では、前記停止気筒推定手段を、エンジン停止後に膨張行程で停止する気筒を推定するものとし、また、前記燃料噴射制御手段は、前記推定した気筒がエンジン停止前の最後の圧縮上死点を越える前に、この気筒内に燃料を噴射させるものとする。 According to a third aspect of the present invention, the stopped cylinder estimating means estimates the cylinder that stops in the expansion stroke after the engine stops, and the fuel injection control means determines that the estimated cylinder is the last cylinder before the engine is stopped. It is assumed that fuel is injected into this cylinder before the compression top dead center is exceeded.
このことで、停止気筒推定手段により膨張行程で停止すると推定された気筒が最後の圧縮上死点を越える前の圧縮行程にあるときに、この気筒内へ燃料が噴射され、その燃料の気化潜熱によって圧縮圧力が低下する。これにより、前記最後の上死点を通過するときのエンジン回転速度の低下幅が小さくなり、本来ならば回転速度変動がかなり大きくなるはずの最後の上死点近傍において、エンジン回転速度の変動を大幅に低減することができるので、エンジンの揺れを効果的に抑制できる。 Thus, when the cylinder estimated to stop in the expansion stroke by the stop cylinder estimating means is in the compression stroke before exceeding the last compression top dead center, the fuel is injected into the cylinder, and the vaporization latent heat of the fuel is injected. As a result, the compression pressure decreases. As a result, the range of decrease in engine rotation speed when passing through the last top dead center is reduced, and fluctuations in engine rotation speed are reduced in the vicinity of the last top dead center where the fluctuation in rotation speed should be considerably large. Since it can be greatly reduced, engine shake can be effectively suppressed.
請求項4の発明では、前記請求項3の発明において、エンジンの各気筒への吸気流量を調整する吸気流量調整手段と、エンジンの停止動作期間における所定期間、各気筒の吸気量が増大するように前記吸気流量調整手段を制御する吸気流量制御手段と、をさらに備えるものとする。このことで、吸気の増大によって既燃ガスの掃気を図り、各気筒内を新気で満たして、その後の再始動性を高めることができる。 According to a fourth aspect of the invention, in the third aspect of the invention, the intake air flow rate adjusting means for adjusting the intake air flow rate to each cylinder of the engine, and the intake air amount of each cylinder increases for a predetermined period in the engine stop operation period. And an intake flow rate control means for controlling the intake flow rate adjustment means. This makes it possible to scavenge the burned gas by increasing the intake air, fill each cylinder with fresh air, and improve the restartability thereafter.
一方で、そのように気筒への吸気流量が多くなれば、自ずと気筒の圧縮圧力が高くなり、エンジン回転速度の変動も大きくなりやすい。従って、このような場合には、前記請求項1〜3の発明のようにしてエンジンの揺れを抑制できることが特に有効になる。 On the other hand, if the intake flow rate into the cylinder increases in this way, the compression pressure of the cylinder naturally increases, and the fluctuation of the engine rotation speed tends to increase. Therefore, in such a case, it is particularly effective to be able to suppress engine vibration as in the first to third aspects of the invention.
請求項5の発明では、前記請求項3の発明において、エンジンの各気筒への吸気流量を検出する吸気流量検出手段をさらに備え、燃料噴射制御手段は、前記吸気流量検出手段による検出値に基づいて、気筒内の平均空燃比がリッチ側の可燃限界値よりもリーンになるように燃料噴射量を制御するものとする。こうすれば、停止時の膨張行程気筒内に残存する燃料の量が当該気筒内の空気に対する空燃比で可燃範囲に留まることになり、再始動時の点火性が確保される。 According to a fifth aspect of the present invention, in the third aspect of the invention, an intake flow rate detecting means for detecting an intake flow rate to each cylinder of the engine is further provided, and the fuel injection control means is based on a detection value by the intake flow rate detecting means. Thus, the fuel injection amount is controlled so that the average air-fuel ratio in the cylinder is leaner than the rich flammability limit value. By doing so, the amount of fuel remaining in the expansion stroke cylinder at the time of stopping remains in the combustible range at the air-fuel ratio with respect to the air in the cylinder, and the ignition performance at the time of restart is ensured.
ところで、上述したように、エンジン停止後の膨張行程気筒の推定は、例えば、エンジン回転速度乃至その低下状態に基づいて行うことができるが、これは要するに、エンジンの回転慣性が大きいときほど、停止までの回転数が多くなるとうことであり、また、エンジンの機械的な摩擦やポンプ仕事が大きくて回転落ちが早いほど、停止までの回転数は少なくなるということでもある。そして、その惰性での回転数と同様に、前記膨張行程で停止する気筒におけるピストンの停止位置もエンジンの回転慣性や機械摩擦等の影響を受けるものなので、このピストン停止位置もエンジン回転速度乃至その低下状態に基づいて推定することができる。 By the way, as described above, the estimation of the expansion stroke cylinder after the engine is stopped can be performed based on, for example, the engine rotational speed or a reduced state thereof. It means that the number of revolutions until the engine stops increases, and that the more the mechanical friction of the engine and the pump work are large and the faster the rotation falls, the fewer the number of revolutions until the engine stops. As with the inertia speed, the piston stop position in the cylinder that stops in the expansion stroke is also affected by the rotational inertia of the engine, mechanical friction, and the like. It can be estimated based on the lowered state.
ここで、上述したが、前記膨張行程気筒のピストン停止位置というのは、エンジンの再始動性を確保する上で非常に重要であり、通常はエンジン停止時に各々膨張行程及び圧縮行程になる気筒の圧縮反力のバランスによって、ピストンは概ね行程中央部付近の比較的再始動に適した位置に停止するものである。しかし、前記請求項1〜5の発明のように、エンジンの停止直前の揺れを抑えるための燃料噴射を行うようにした場合には、そのことに起因してピストン停止位置が変化する可能性がある。 Here, as described above, the piston stop position of the expansion stroke cylinder is very important for ensuring the restartability of the engine, and normally the cylinder of the cylinder that is in the expansion stroke and the compression stroke when the engine is stopped. Due to the balance of the compression reaction force, the piston stops at a position relatively suitable for restarting in the vicinity of the center of the stroke. However, as in the first to fifth aspects of the present invention, when fuel injection is performed to suppress the vibration immediately before the engine is stopped, the piston stop position may change due to the fuel injection. is there.
この点につき、請求項6の発明では、前記請求項3乃至5の発明において、エンジン回転速度乃至その低下状態に基づいて、膨張行程で停止する気筒のピストン停止位置を推定するピストン停止位置推定手段をさらに備え、燃料噴射制御手段は、前記推定されたピストン停止位置に基づいて燃料噴射量を補正するものとした。
With respect to this point, the invention according to
より具体的には、エンジンの停止動作期間に各気筒が順次、圧縮上死点を通過するときのエンジン回転速度(上死点回転速度)をそれぞれ検出する回転速度検出手段を備えるとともに、前記ピストン停止位置推定手段は、前記回転速度検出手段による検出値が相対的に高回転側にあれば、ピストン停止位置が相対的に下死点寄りになると推定し、一方、前記検出値が相対的に低回転側にあれば、ピストン停止位置が相対的に上死点寄りになると推定するものとする。そして、燃料噴射制御手段は、前記ピストン停止位置推定手段によりピストン停止位置が相対的に下死点寄りになると推定されたときに、燃料噴射量を相対的に少なくなるように補正する一方、ピストン停止位置が相対的に上死点寄りになると推定されたときには、燃料噴射量を相対的に多くなるように補正するものとする(請求項7の発明)。 More specifically, the piston includes rotation speed detecting means for detecting engine rotation speed (top dead center rotation speed) when each cylinder sequentially passes through the compression top dead center during the engine stop operation period. The stop position estimation means estimates that the piston stop position is relatively close to the bottom dead center if the detection value by the rotation speed detection means is relatively high, while the detection value is relatively If it is on the low rotation side, it is assumed that the piston stop position is relatively close to the top dead center. The fuel injection control means corrects the fuel injection amount so as to be relatively small when the piston stop position estimating means estimates that the piston stop position is relatively close to bottom dead center. When it is estimated that the stop position is relatively close to the top dead center, the fuel injection amount is corrected to be relatively large (the invention of claim 7).
このことで、エンジンの停止直前に検出された上死点回転速度に基づいて、膨張行程で停止する気筒のピストン停止位置が再始動に適した位置から上死点又は下死点のいずれか寄りにずれると推定されたときには、エンジン停止前の最後の圧縮行程で前記気筒内に噴射される燃料の量が補正されて、その気化潜熱による気筒の圧縮圧力の低下度合いが変更され、これにより、当該気筒が最後の圧縮上死点を通過するときのエンジン回転速度は、その後の膨張行程において停止するピストンの位置が前記再始動に適した位置に近づくように補正されることになる。 Thus, based on the top dead center rotation speed detected immediately before the engine is stopped, the piston stop position of the cylinder that stops in the expansion stroke is shifted from the position suitable for restart to either the top dead center or the bottom dead center. When the amount of fuel injected into the cylinder is corrected in the final compression stroke before the engine stops, the degree of decrease in the compression pressure of the cylinder due to the latent heat of vaporization is changed. The engine rotation speed when the cylinder passes the final compression top dead center is corrected so that the position of the piston that stops in the subsequent expansion stroke approaches the position suitable for the restart.
すなわち、前記膨張行程で停止する気筒のピストン停止位置が再始動に適した位置から相対的に下死点寄りにずれると推定されるときには、燃料噴射量が減少補正され、気化潜熱による気筒の圧縮圧力の低下の度合いが小さくなる。これにより、その気筒が最後の圧縮上死点を通過するときのエンジン回転速度は相対的に低くなり、ピストン停止位置は上死点寄りに補正されることになる。反対に、ピストン停止位置が相対的に上死点寄りになると推定されるときには、燃料噴射量の増大補正によって気筒の圧縮圧力の低下の度合いが大きくなり、これにより、ピストン停止位置は下死点寄りに補正されることになるのである。 That is, when it is estimated that the piston stop position of the cylinder that stops in the expansion stroke is relatively shifted toward the bottom dead center from the position suitable for restart, the fuel injection amount is corrected to decrease and the cylinder is compressed by the latent heat of vaporization. The degree of pressure drop is reduced. As a result, the engine speed when the cylinder passes through the last compression top dead center is relatively low, and the piston stop position is corrected closer to the top dead center. On the other hand, when it is estimated that the piston stop position is relatively close to the top dead center, the degree of decrease in the compression pressure of the cylinder is increased by correcting the increase in the fuel injection amount. It will be corrected to the side.
前記の如く、上死点回転速度に基づいて燃料噴射量を補正する請求項6、7の発明に対して、請求項8の発明では、それらの発明と同じピストン停止位置推定手段を備えるとともに、このピストン停止位置推定手段により推定されたピストン停止位置に基づいて燃料噴射時期を補正するようにした。
As described above, in the inventions of
すなわち、エンジンの停止動作期間に各気筒が順次、圧縮上死点を通過するときのエンジン回転速度をそれぞれ検出する回転速度検出手段を備え、ピストン停止位置推定手段は、前記回転速度検出手段による検出値が相対的に高回転側にあれば、ピストン停止位置が相対的に下死点寄りになると推定し、一方、前記検出値が相対的に低回転側にあれば、ピストン停止位置が相対的に上死点寄りになると推定するものとする。そして、燃料噴射制御手段は、前記ピストン停止位置推定手段によりピストン停止位置が相対的に下死点寄りになると推定されたときに、燃料噴射時期を相対的に遅角側になるように補正する一方、ピストン停止位置が相対的に上死点寄りになると推定されたときには、燃料噴射時期を相対的に進角側になるように補正するものとする(請求項9の発明)。 That is, the engine is provided with a rotation speed detecting means for detecting the engine rotation speed when each cylinder sequentially passes the compression top dead center during the engine stop operation period, and the piston stop position estimation means is detected by the rotation speed detection means. If the value is on the relatively high rotation side, it is estimated that the piston stop position is relatively close to the bottom dead center. On the other hand, if the detection value is on the relatively low rotation side, the piston stop position is relatively It is assumed that it is close to top dead center. The fuel injection control means corrects the fuel injection timing to be relatively retarded when the piston stop position estimating means estimates that the piston stop position is relatively close to the bottom dead center. On the other hand, when it is estimated that the piston stop position is relatively close to top dead center, the fuel injection timing is corrected to be relatively advanced (invention of claim 9).
このことで、エンジンの停止直前に検出された上死点回転速度に基づいて、最後の圧縮上死点を通過する前の圧縮行程気筒内に燃料を噴射するタイミングを補正することで、当該気筒が前記最後の圧縮上死点を通過するときのエンジン回転速度を調整して、その後の膨張行程におけるピストンの停止位置を再始動に適した位置に近づけることができる。すなわち、前記圧縮行程気筒への燃料噴射タイミングを進角側に補正すれば、エンジン回転の抵抗となる気筒の圧縮圧力を早めに低下させることができるので、その分、圧縮上死点を通過するときのエンジン回転速度が高くなって、ピストン停止位置が下死点寄りに変化する。一方、燃料噴射タイミングを遅角側に変更すれば、圧縮上死点を通過するときのエンジン回転速度は相対的に低くなるので、ピストン停止位置は上死点寄りに変化するのである。 By correcting the timing of injecting fuel into the compression stroke cylinder before passing through the last compression top dead center based on the top dead center rotation speed detected immediately before the engine is stopped, By adjusting the engine rotation speed when passing through the last compression top dead center, the stop position of the piston in the subsequent expansion stroke can be brought close to a position suitable for restart. In other words, if the fuel injection timing to the compression stroke cylinder is corrected to the advance side, the compression pressure of the cylinder that becomes the resistance of engine rotation can be reduced early, so that it passes the compression top dead center accordingly. When the engine speed increases, the piston stop position changes toward the bottom dead center. On the other hand, if the fuel injection timing is changed to the retard side, the engine rotation speed when passing through the compression top dead center becomes relatively low, so that the piston stop position changes closer to the top dead center.
以上、説明したように、本願の請求項1〜5の発明に係るエンジンの始動装置によると、アイドル時にエンジンを自動停止し、また、再始動するようにした制御システムにおいて、エンジンの停止直前に、圧縮行程になり且つ排気行程を迎えることのない気筒、即ち、エンジンの停止後に膨張行程か圧縮行程のいずれかになる気筒の少なくとも一方を推定し、この気筒の圧縮行程で燃料を噴射して、その気化潜熱による冷却効果で圧縮圧力を低下させるようにしたので、エンジン停止直前の回転速度変動を低減して、その揺れを抑えることができる。その際、前記燃料の噴射された気筒はエンジンの停止までに排気行程を迎えることがないので、燃料が未燃状態で排出される心配はない。 As described above, according to the engine starter according to the first to fifth aspects of the present invention, in the control system that automatically stops and restarts the engine when idling, immediately before the engine stops. Estimate at least one of the cylinders that will be in the compression stroke and will not reach the exhaust stroke, that is, the cylinder that will be in either the expansion stroke or the compression stroke after the engine is stopped, and inject the fuel in the compression stroke of this cylinder Since the compression pressure is reduced by the cooling effect due to the latent heat of vaporization, fluctuations in the rotational speed immediately before the engine is stopped can be reduced and the fluctuation can be suppressed. At that time, since the cylinder into which the fuel is injected does not reach the exhaust stroke before the engine is stopped, there is no fear that the fuel is discharged in an unburned state.
加えて、請求項6〜9の発明によると、前記の如くエンジン停止直前の圧縮行程気筒に噴射する燃料の量やその噴射時期を補正することで、ピストン停止位置を再始動に適したものとなるように修正し、再始動性を安定確保することができる。
In addition, according to the inventions of
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、以下の好ましい実施形態の説明は、本質的に例示に過ぎず、本発明、その適用物或いはその用途を制限することを意図するものではない。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. It should be noted that the following description of the preferred embodiment is merely illustrative in nature and is not intended to limit the present invention, its application, or its use.
−エンジン制御システムの概略構成−
図1及び図2は、本発明に係るエンジン始動装置を含むエンジン制御システムの実施形態を示し、このエンジンシステムEは、シリンダヘッド10及びシリンダブロック11を備えたエンジン1と、該エンジン1を制御するためのECU2(エンジンコントローラ)とを備えている。前記エンジン1には、図2に示すように4つの気筒12A〜12Dが設けられていて、該各気筒12A〜12Dの内部には、図1に示すように、クランク軸3に連結されるピストン13がそれぞれ嵌挿され、これにより、前記各気筒12A〜12D内部でピストン13の上方には燃焼室14が形成されている。
-Schematic configuration of engine control system-
1 and 2 show an embodiment of an engine control system including an engine starter according to the present invention. The engine system E controls an
ここで、一般的に、多気筒4サイクルエンジンにおいては、各気筒が所定の位相差をもって吸気、圧縮、膨張、排気の各行程からなる燃焼サイクルを行うようになっており、この実施形態の4気筒エンジンの場合、気筒列方向一端側から1番気筒12A、2番気筒12B、3番気筒12C、4番気筒12Dと呼ぶと、図5(e)に示すように、1番気筒(#1)、3番気筒(#3)、4番気筒(#4)、2番気筒(#2)の順にクランク角で180度ずつの位相差をもって燃焼が行われるようになっている。
Here, in general, in a multi-cylinder four-cycle engine, each cylinder performs a combustion cycle composed of intake, compression, expansion, and exhaust strokes with a predetermined phase difference. In the case of a cylinder engine, when referred to as the
前記各気筒12A〜12Dのそれぞれの燃焼室14の頂部には、該燃焼室14内の混合気に点火して燃焼させるための点火プラグ15が設けられていて、それらの各点火プラグ15先端の電極が前記燃焼室14内に臨むように配置されている。また、前記燃焼室14の側方(図1の右方向)には、該燃焼室14内に燃料を直接、噴射する燃料噴射弁16が設けられていて、該燃料噴射弁16は、前記点火プラグ15の電極付近に向かって燃料を噴射するように噴射方向が調整されている。この燃料噴射弁16は、図示しないニードル弁及びソレノイドを内蔵しており、前記ECU2からのパルス信号の入力によりそのパルス幅に対応する時間だけ開弁駆動されて、その駆動時間に応じた量の燃料を各気筒12A〜12D内に噴射するように構成されている。なお、前記燃料噴射弁16には、図示しない燃料ポンプにより燃料供給通路等を介して燃料が供給されるようになっていて、前記エンジンシステムEには、その燃料供給圧が圧縮行程での燃焼室14内の圧力よりも高くなるように燃料供給系統が構成されている。
A
また、前記各気筒12A〜12Dの燃焼室14の上部には、該燃焼室14に向かって開口する吸気ポート17及び排気ポート18が設けられていて、これらのポート17,18に吸気弁19及び排気弁20がそれぞれ配設されている。これらの吸気弁19及び排気弁20は、図示省略のカムシャフト等からなる動弁機構により駆動され、上述のとおり、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、該各気筒毎の吸・排気弁の開閉タイミングが設定されている。
Further, an
そして、前記吸気ポート17及び排気ポート18にそれぞれ連通するように吸気通路21及び排気通路22が設けられており、図2に示すように、前記吸気ポート17に近い吸気通路21の下流側は各気筒12A〜12D毎に独立の分岐吸気通路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。また、該サージタンク21bよりも上流の吸気通路21は各気筒12A〜12Dに共通の共通吸気通路21cであり、この通路21cには例えばバタフライ弁により通路断面積を調節して吸気流を絞るスロットル弁23(吸気流量調整手段)と、これを駆動するアクチュエータ24とが配設され、さらに、図2にのみ示すが、スロットル弁23の上流側及び下流側には、それぞれ、吸気量を検出するためのエアフローセンサ25(吸気流量検出手段)と吸気圧力(負圧)を検出するための吸気圧センサ26とが配設されている。
An
また、前記エンジン1には、ベルト等によりクランクシャフト3に駆動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には、詳細は図示しないが、フィールドコイルの電流を制御することによって出力電圧を変更し、これにより発電量を調整するレギュレータ回路28aが内蔵されており、このレギュレータ回路28aに前記ECU2からの制御指令(例えば電圧)が入力されることで、基本的には車両の電装品の電気負荷と車載バッテリ電圧とに応じて発電量が制御されるようになっている。このようにしてオルタネータ28の発電量が変更されるときには、これに伴いその駆動力、即ちエンジン1の外部負荷の大きさが変化することになる。
The
さらに、前記エンジンシステムEには、前記クランク軸3の回転角を検出する2つのクランク角センサ30,31が設けられており、一方のクランク角センサ30(回転速度検出手段)からの信号によってエンジン回転速度を求めるとともに、詳しくは後述するが、それら2つのクランク角センサ30,31から出力される互いに位相のずれたクランク角信号によって、前記クランク軸3の回転方向及び回転角度を検出するようになっている。加えて、このエンジンシステムEには、カムシャフトの特定の回転位置を検出して気筒識別信号として出力するカム角センサ32、エンジン冷却水の温度(エンジン水温)を検出する水温センサ33、アクセル開度(アクセル操作量)を検出するアクセル開度センサ34等が配設されている。
Further, the engine system E is provided with two
前記ECU2は、前記各センサ25,26,30〜34からの信号を受け、前記燃料噴射弁16に対して燃料噴射量及びその噴射時期を制御する信号を出力するとともに、点火プラグ15の点火装置27に対して点火時期を制御する信号を出力し、さらに、前記スロットル弁23のアクチュエータ24に対してスロットル開度を制御する信号を出力する。そして、以下に詳述するが、前記ECU2は、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、各気筒12A〜12Dへの燃料供給を停止して(燃料カット)自動的にエンジンを停止させるとともに、その後、運転者のアクセル操作等により所定のエンジン再始動条件が成立したときには、自動的にエンジン1を再始動させるようになっている。
The
すなわち、前記エンジン1の再始動時には始動モータの力を借りることなく、エンジン1をそれ自体の力のみで始動させるのであるが、この実施形態では、まず、ピストン13が圧縮行程の途中で停止している気筒12で初回の燃焼を行わせて、そのピストン13を押し下げることによりクランク軸3を少しだけ逆転させ、これにより膨張行程にある気筒12のピストン13を一旦、上昇させて、その気筒12内の混合気を圧縮する。そして、その上で該膨張行程気筒12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に正転方向のトルクを与えて、エンジン1を始動するようにしている。
That is, when the
そのように、エンジン1をそれ自体の力のみによって始動させるためには、前記した膨張行程気筒12の燃焼によってクランク軸3にできるだけ大きな正転方向のトルクを与え、これにより、続いて圧縮上死点(以下、TDCと略称)を迎える気筒12がその圧縮反力(圧縮圧力)に打ち勝ってTDCを越えるようにしなければならない。従って、エンジン1の確実な始動のためには膨張行程の途中で停止している気筒12内に燃焼のための空気を十分に確保しておく必要がある。
As described above, in order to start the
より具体的には、エンジン1の停止時に各々膨張行程及び圧縮行程になる気筒12,12(以下、各々停止時膨張行程気筒、停止時圧縮行程気筒ともいう)では、図3に示すように互いに位相が180°ずれていて、ピストン13が逆相に作動するので、膨張行程気筒12のピストン13が行程中央部よりも下死点(以下、BDCと略称)寄りに停止していれば、その気筒12内の空気量は多くなって燃焼により大きなトルクが得られるものの、該ピストン13をあまりBDC寄りに停止させると、圧縮行程気筒12の空気量が少なくなり、エンジン1の逆転のためのトルクが十分に得られなくなる。
More specifically, in the cylinders 12 and 12 that are respectively in the expansion stroke and the compression stroke when the
この点、前記膨張行程気筒12のピストン13を行程中央部から多少、BDC寄りの所定範囲R(図例ではATDC100〜120°CA)内に停止させれば、圧縮行程気筒12に適量の空気が存在して、ここでの初回の燃焼による逆転作動が可能であり、しかも、膨張行程気筒12の空気量が多くなるので、ここでの燃焼によるトルクを十分に大きくして、始動性を確保することができるのである。
In this regard, if the
そこで、アイドル時にエンジン1を自動停止させるときには、まず、各気筒12A〜12Dの掃気が十分に行われるように、アイドル回転速度よりもやや高い所定回転速度で燃料カットを行うとともに、所定期間はスロットル弁23を開いて、予め設定した開度になるように制御する。そして、そのように開いたスロットル弁23を閉じるタイミングを適切に設定することで、停止時膨張行程気筒12及び停止時圧縮行程気筒12へそれぞれ吸入される空気量が十分に多くなり、且つ該膨張行程気筒12の空気量が圧縮行程気筒12よりも多くなるようにすることができる。こうすれば、その2つの気筒12の圧縮圧力のバランスによって、膨張行程気筒12のピストン13が行程中央部から多少、下死点(BDC)寄りの前記所定範囲R内に停止する確率が高くなる。
Therefore, when the
一方で、そのようにスロットル弁23を開くことで、各気筒12A〜12Dへの吸気量が多くなれば、当然ながら該各気筒12A〜12Dの圧縮反力も大きくなるので、エンジン1の停止直前の揺れが大きくなって、運転者が不快に感じる虞れがある。すなわち、停止直前のエンジン回転速度が非常に低い状態では、前記気筒12A〜12Dのポンプ仕事に由来する回転速度の変動周期が非常に長くなって低周波の揺れが発生することになるし、その後のエンジン1の逆転動作に伴う揺り返しも低周波のものとなるので、これらの揺れが大きくなると、運転者が不快感を覚えることになるのである。
On the other hand, by opening the
この点について、この実施形態では、詳しくは後述するが、エンジン1の停止直前に、前記停止時膨張行程気筒12及び停止時圧縮行程気筒12が各々圧縮行程にあるときに、この各気筒12内に燃料を噴射してその気化潜熱により空気を冷却し、これにより圧縮圧力を低下させることで、前記停止時膨張行程気筒12が最後のTDCを通過するときの回転速度の変動を低減して、エンジン1の揺れを抑えるとともに、その後の逆転作動に伴う揺り返しも抑制するようにしている。
In this embodiment, as will be described in detail later, in this embodiment, when the stop expansion stroke cylinder 12 and the stop compression stroke cylinder 12 are respectively in the compression stroke immediately before the
−エンジンの停止制御−
次に、前記ECU2によるエンジン停止の制御について図4〜8を参照して説明する。なお、図4及び図5は停止制御の手順を示すフローチャート図であり、図6は、燃料カットから惰性で回転するエンジン1が停止するまでの間(以下、停止動作期間ともいう)におけるエンジン回転速度、クランク角及び各気筒12A〜12Dの行程の変化を互いに対応づけて示すとともに、その間に行われるスロットル開度の制御と、これによる吸気圧力(吸気管負圧)の変化とを模式的に示す説明図である。
-Engine stop control-
Next, engine stop control by the
また、図7は、前記停止動作期間において徐々に回転が低下するエンジン1のTDC回転速度(後述)と、停止後の膨張行程気筒12におけるピストン停止位置との相関関係を示す図であり、図8は、エンジン停止直前の圧縮行程気筒12への燃料噴射によってエンジン回転速度の変動状態が変化する様子を示す説明図である。
FIG. 7 is a diagram showing the correlation between the TDC rotational speed (described later) of the
まず、前記図6(a)に示すように、エンジン1の運転中に所定の設定回転速度(図例では800rpm)で燃料カットが行われると(時刻t0)、そのときにクランク軸3やフライホイール等の運動部分が有する運動エネルギーが機械的な摩擦や各気筒12A〜12Dのポンプ仕事によって消費されることで、エンジン回転速度が徐々に低下し、エンジン1は惰性で数回転した後に停止することになる。詳しくは、そのようにエンジン1が惰性で回転する間、エンジン回転速度は、微視的には各気筒12A〜12Dの圧縮上死点(TDC)を迎える毎に一時的に大きく落ち込み、TDCを越えると再び上昇する、というようにアップダウンを繰り返しながら低下して行く。そして、例えば図示の如く約800rpmで燃料カットした場合には、通常はTDCを8、9回越えて、その最後のTDCを越えた後に(時刻t3)、その次のTDCを越えることができなくなって、停止に至る(時刻t4〜t6)。
First, as shown in FIG. 6 (a), when a fuel cut is performed at a predetermined set rotational speed (800 rpm in the illustrated example) during operation of the engine 1 (time t0), the
すなわち、前記の如くTDCを越えることができずに圧縮行程に留まる気筒12(図の#1気筒12A)では、慣性力によるピストン13の上昇に伴い空気圧が高まり、その圧縮反力によってピストン13が一旦、停止(時刻t4)した後に、BDCに向かって押し返される。これによりクランク軸3は逆転し、同図(a)に示すようにエンジン回転速度が負値になるが、そうすると、今度は膨張行程にある気筒12(前記最後のTDCを越えて膨張行程に移行した気筒であり、図例では#2気筒12B)の空気圧が上昇して、ピストン13にBDC側への圧縮反力が作用し、この圧縮反力によって該膨張行程気筒12のピストン13が一旦、停止(時刻t5)した後に、BDCに向かって押し返される。こうしてクランク軸3は再び正転し、エンジン回転速度は正値に戻る。
That is, as described above, in the cylinder 12 (# 1
そのように、圧縮行程気筒12及び膨張行程気筒12のピストン13にそれぞれ逆向きに作用する圧縮反力によって、各気筒12A〜12Dのピストン13はそれぞれ数回、往復作動した後に停止することになるが(時刻t6)、その停止位置は、前記圧縮及び膨張行程気筒12の圧縮反力のバランスによって概略決定されるとともに、エンジン1の摩擦等の影響を受けて、停止前に最後にTDCを越えるときのエンジン1の回転慣性、即ち最後にTDCを越えるときのエンジン回転速度の高低に応じて変化することになる。
As described above, the
従って、エンジン停止時に膨張行程にある気筒12のピストン13を再始動に適した所定範囲R内に停止させるためには、まず、その停止時膨張行程気筒12及び停止時圧縮行程気筒12の圧縮反力がいずれも十分に大きくなり、且つ膨張行程気筒12の圧縮反力が圧縮行程気筒12よりも所定以上、大きな適切なバランスとなるように、両方の気筒12への吸入空気量を調節する必要がある。このために、この実施形態では、図6(c)に示すように、燃料カット後に直ちに開いたスロットル弁23(時刻t1)を所定期間の経過後に閉じて(時刻t2)、同図(d)に示すように一時的に吸気管負圧を減少させる(吸気量は増大)ことで、停止時の圧縮及び膨張行程気筒12にそれぞれ所要量の空気が吸入されるようにしている。
Therefore, in order to stop the
但し、実際のエンジン1ではスロットル弁23自体や吸気ポート17、分岐吸気通路21a等の形状に個体ばらつきがあり、それらを流通する空気流の挙動が変化することもあって、エンジン1の停止動作期間に各気筒12A〜12Dに流入する空気の量には或る程度のばらつきを生じるから、上述のようなスロットル弁23の開閉制御を行ったとしても、それだけではエンジン停止時に圧縮行程や膨張行程になる気筒12のピストン停止位置を正確に目標とする範囲R内に収めるることは難しい。
However, the
この点につき、この実施形態では、図7に一例を示すように、停止動作期間においてエンジン回転速度が徐々に低下する過程で、各気筒12A〜12Dが順次、TDCを通過するときのエンジン回転速度(請求項に記載の上死点回転速度であり、以下、TDC回転速度ともいう)と、エンジン停止後に膨張行程にある気筒12のピストン停止位置との間に明確な相関関係があることに着目して、前記図6(a)に示すようにエンジン回転速度が低下する過程で180°CA毎のTDC回転速度をそれぞれ検出し、この検出値に応じてオルタネータ28の発電量やスロットル弁23の開度を制御することにより、エンジン回転速度の落ち具合を調整するようにしている。
In this regard, in this embodiment, as shown in an example in FIG. 7, the engine rotation speed when each of the cylinders 12 </ b> A to 12 </ b> D sequentially passes TDC in the process of gradually decreasing the engine rotation speed during the stop operation period. Note that there is a clear correlation between (the top dead center rotational speed described in the claims and hereinafter also referred to as TDC rotational speed) and the piston stop position of the cylinder 12 in the expansion stroke after the engine is stopped. Then, as shown in FIG. 6 (a), the TDC rotational speed for each 180 ° CA is detected in the process of decreasing the engine rotational speed, and the power generation amount of the
詳しくは、前記図7は、上述の如くエンジン回転速度が略800rpmのときに燃料カットを行い、その後の所定期間、スロットル弁23を開状態に維持するようにして、惰性で回転するエンジン1の各気筒12A〜12DがTDCを越える度に、そのときのエンジン回転速度(TDC回転速度)を計測するとともに、そうして停止した後の膨張行程気筒12のピストン位置を調べて、このピストン位置を縦軸に、また、前記TDC回転速度を横軸に取って、両者の関係を表したものである。このような作業を所定回数、繰り返すことで、エンジン停止動作期間におけるTDC回転速度と停止後の膨張行程気筒12におけるピストン停止位置との間の相関関係を表す分布図が得られる。
Specifically, FIG. 7 shows that the
図の例では、エンジン停止前の最後のTDCを越えるときの回転速度は示されておらず、燃料カット直後のTDC回転速度(図例では最後から数えて9番目のもの)から最後の1つ前のTDC回転速度(最後から数えて2番目のもの)までのデータが示されている。この最後から9〜2番目のTDC回転速度は、それぞれ一塊りとなって分布しており、特に図示の6〜2番目のものにおいて明らかなように、TDC回転速度が或る特定の範囲(図に斜線を入れて示す範囲)にあれば、ピストン停止位置が再始動に好適な範囲R(ATDC100〜120°CA)に入ることが分かる。
In the example in the figure, the rotation speed when the last TDC before the engine stop is not shown, but the last one from the TDC rotation speed immediately after the fuel cut (the ninth in the example counted from the end) is not shown. Data up to the previous TDC rotational speed (second one from the end) is shown. The 9th to 2nd TDC rotation speeds from the last are distributed in a lump, and as is apparent in the 6th to 2nd ones shown in the figure, the TDC rotation speed is within a certain range (see FIG. Is within the range R (
前記の如く、膨張行程気筒12のピストン13がエンジン1の再始動に好適な所定範囲Rに停止することになるTDC回転速度の特定の範囲を、以下、この明細書では適正回転速度範囲と呼ぶものとする。そして、この実施形態では、以下に詳述するが、前記図6(a)のようにエンジン回転速度がアップダウンを繰り返しながら低下するときに、各気筒12A〜12D毎のTDC回転速度をそれぞれ検出し、この検出値と前記適正回転速度範囲とを比較して、両者の速度偏差に応じてオルタネータ28の発電量やスロットル弁23の開度を制御するようにしている。
As described above, the specific range of the TDC rotational speed at which the
すなわち、まず、燃料カット直後の所定期間は、上述の如く、各気筒12A〜12Dの掃気等のためにスロットル弁23を比較的大きく開いており、このスロットルの開度をさらに調整しても気筒12のポンプ仕事量があまり変化しないから、これによるエンジン回転速度の調整は難しい。そこで、この間は意図的にオルタネータ28を発電作動させるとともに、その発電量を変更制御して、そのための発電駆動力の大きさを変化させることにより、エンジン回転速度の低下の度合いを調整する。この際、TDC回転速度が適正回転速度範囲の下限寄りになるように、即ちエンジン回転がやや落ち気味になるように、オルタネータ28の発電量を大きめに制御する。
That is, first, during a predetermined period immediately after the fuel cut, as described above, the
また、前記所定期間の経過後は、スロットル弁23の開度を制御してエンジン1のポンプ仕事量を調整することによって、エンジン回転速度の低下の度合いを調整する。但し、サージタンク21bの上流に配置したスロットル弁23の場合、これを閉じる側に制御しても各気筒12A〜12Dの吸気量の変化は鈍いから、前記のように予めオルタネータ28の制御によってエンジン回転速度を低めに誘導しておいて、TDC回転速度が適正回転速度範囲よりも低くなったときにのみ、エンジン回転速度の低下が緩やかになるようにスロットル開度を開き側に制御するようにしている。
Further, after the predetermined period has elapsed, the degree of decrease in the engine rotation speed is adjusted by adjusting the pump work amount of the
そのように、オルタネータ28の発電制御とスロットル弁23の開度の制御とによってエンジン回転速度の低下の度合いを調整して、遅くとも最後のTDCを通過するまでにTDC回転速度が前記適正回転速度範囲に収まるようにすれば、この時点でクランク軸3やフライホイール、或いはピストン13、コネクティングロッド等の運動部分が有する運動エネルギーや圧縮行程気筒12の高圧空気が有する位置エネルギー等が、その後に作用する摩擦等と見合うものになって、エンジン1の停止時に膨張行程にある気筒12のピストン13を前記の再始動に適した所定範囲R内に停止させることができる。
As described above, the degree of decrease in the engine rotation speed is adjusted by the power generation control of the
ところで、前記図6(a)や図8にも示すように、エンジン1の回転速度変動(アップダウン)はエンジン回転速度の低下とともに徐々に大きくなり、且つその変動周期が長くなるから、前記図8に示すような停止直前の状態において、特に最後のTDCを通過する前後の大きな回転速度変動に起因するエンジン1の揺れが人間にとって不快な低周波のものとなる。また、その後のエンジン1の逆転作動に伴い発生する揺り返しも同様である。
By the way, as shown in FIG. 6 (a) and FIG. 8, the rotational speed fluctuation (up / down) of the
しかも、上述したように、エンジン1の自動停止時には掃気等のためにスロットル弁23を開くようにしており、このことで、特に停止時膨張行程気筒12及び停止時圧縮行程気筒12の吸気量が多くなって圧縮反力が増大するから、前記最後のTDCにおける回転速度の変動幅が大きくなり、エンジン1の揺れが大きくなるとともに、その後の揺り返しも大きくなってしまい、運転者が不快感を感じる虞れが強い。
In addition, as described above, when the
この揺れの問題に対して、この実施形態では、前記図8において符号Inj1,Inj2として示すように、まず、エンジン停止前の最後のTDCを通過する前に圧縮行程にある気筒12、即ちその最後のTDCを越えて膨張行程に移行する停止時膨張行程気筒12(図の例では#2気筒12B)に対して、所定量の燃料を適切なタイミングで噴射し(Inj1)、その気化潜熱により気筒12内の空気を冷却して、圧縮反力(圧縮圧力)を低下させるようにしている。こうすることで、図に波線で示すように。前記最後のTDCを通過するときのエンジン回転速度の変動が効果的に低減されて、エンジン1の揺れが小さくなる。
In this embodiment, as shown in FIG. 8 with reference numerals Inj1 and Inj2, first, the cylinder 12 in the compression stroke before passing through the last TDC before the engine is stopped, that is, the last of them, A predetermined amount of fuel is injected at an appropriate timing (Inj1) into the stop-time expansion stroke cylinder 12 (# 2
また、その次のTDCを越えることができずに圧縮行程に留まる停止時圧縮行程気筒12(図の例では#1気筒12A)に対しても、エンジン1が逆転作動をした後に所定量の燃料を噴射して(Inj2)、その気化潜熱により気筒12内の空気を冷却し、これにより当該気筒12の圧縮圧力を低下させるようにしている。このことで、前記停止時圧縮行程気筒12内の空気の圧縮圧力が十分に高くなり、エンジン1が殆ど動いていない状態で、その空気の圧力を低下させることができ、この圧縮空気からピストン13に付加されるエンジン逆転方向への力が小さくなって、揺り返しを抑えることができる。
Further, a predetermined amount of fuel is also applied to the compression stroke cylinder 12 at the time of stop (the # 1
次に、上述したエンジン停止制御の具体的な手順を図4及び図5のフローチャートに基づいて説明すると、このフローはエンジン運転中の所定のタイミングでスタートして(START)、ステップSA1ではアイドルストップの条件(IDL Stop条件)が成立したか否かの判定を行う。この判定は、車速、ブレーキの作動状況、エンジン水温等に基づいて行うもので、例えば車速が所定速度よりも小さく、ブレーキが作動していて、エンジン水温が所定範囲内にあり、さらにエンジン1を停止させることに特に不都合のない状況であれば、アイドルストップ条件が成立したものとする。
Next, the specific procedure of the engine stop control described above will be described with reference to the flowcharts of FIGS. 4 and 5. This flow starts at a predetermined timing during engine operation (START), and in step SA1, idle stop is performed. Whether or not the condition (IDL Stop condition) is satisfied is determined. This determination is made based on the vehicle speed, the operating condition of the brake, the engine water temperature, etc. For example, the vehicle speed is smaller than a predetermined speed, the brake is operating, the engine water temperature is within a predetermined range, and the
前記ステップSA1でアイドルストップ条件が成立したとき(YESの場合)には、続くステップSA2で、いずれか1つの気筒12(例えば1番気筒12A)を特定して、エンジンを停止させる所定の条件が成立したかどうかの判定を行う。すなわち、エンジン回転速度が燃料カットの設定回転速度(この実施形態では略800rpm)であるかどうか、前記特定した気筒12が予め設定した行程(例えば吸気行程)にあるかどうか等を判定する。そして、全ての条件が成立してYESと判定されれば、ステップSA3に進んで、各気筒12A〜12Dへの燃料噴射を停止し(燃料cut)、続くステップSA4ではスロットル弁23を設定開度になるように開く(スロットルopen)。これにより、図6(c)(d)に示すように各気筒12A〜12Dへの吸気量が増大し、十分な掃気が行われる。
When the idle stop condition is satisfied in step SA1 (in the case of YES), in the subsequent step SA2, a predetermined condition for specifying any one cylinder 12 (for example, the
続いて、ステップSA5において、クランク角センサ30からの信号により求められるTDC回転速度が適正回転速度範囲にあるかどうか判定する(TDC時の回転速度が所定範囲内?)。この判定がYESでTDC回転速度が適正回転速度範囲にあれば、ステップSA6に進み、今度はエンジン回転速度が所定回転速度以下かどうか判定する。この所定回転速度は、吸気の輸送遅れを考慮して、図6(c)(d)に示すように停止時膨張行程気筒12(図例では#2気筒12B)への吸気量が停止時圧縮行程気筒12(図例では#1気筒12A)よりも多くなるようなタイミングでスロットル弁23を閉じるためのものであって、同図の時刻t2に対応し、この実施形態では例えば約500〜600rpmの範囲に設定されている。そして、エンジン回転速度が前記所定回転速度以下になれば(ステップSA6でYES)、後述のステップSA9に進む一方、エンジン回転速度が所定回転速度よりも高ければ(NOの場合)、前記ステップSA5にリターンする。
Subsequently, in step SA5, it is determined whether or not the TDC rotational speed obtained from the signal from the
前記ステップS5においてTDC回転速度が適正回転速度範囲にないと判定された場合(NOの場合)には、ステップSA7に進み、TDC回転速度と適正回転速度範囲との間の回転速度の偏差に基づいてオルタネータ28の発電量を算出する。この発電量は、例えばエンジン回転速度、適正回転速度範囲からの速度偏差及び現在の発電量に応じて予め設定されたマップから読み出され、例えばTDC回転速度が適正回転速度範囲の上限よりも高いときには、エンジン1の負荷が増えるようにオルタネータ28の発電量を増大させる一方、TDC回転速度が適正回転速度範囲の下限よりも低いときには、エンジン1の負荷が減るように発電量を減少させるものである。また、前記マップにおいて発電量の目標値は、TDC回転速度が適正回転速度範囲の下限付近になるよう大きめに設定されている。
If it is determined in step S5 that the TDC rotational speed is not within the proper rotational speed range (in the case of NO), the process proceeds to step SA7, and based on the rotational speed deviation between the TDC rotational speed and the proper rotational speed range. The power generation amount of the
そして、前記ステップSA7に続くステップSA8では、前記の算出結果に応じてオルタネータ28のレギュレータ回路28aに制御指令を出力する(オルタネータ発電)。このオルタネータ28の発電作動によってエンジン1の負荷が調整されることで、惰性で回転するエンジン1の回転速度の軌跡は高回転側又は低回転側のいずれかにシフトされて、徐々に目標とする軌跡に近づいて行く。そうして、エンジン回転速度が前記ステップSA6の所定回転速度以下になれば(YES)、ステップSA9に進んで、スロットル弁23を閉じる(スロットルclose)。
In step SA8 following step SA7, a control command is output to the
続いて、ステップSA10において、前記ステップSA5と同様にTDC回転速度が適正回転速度範囲にあるかどうか判定し、判定がYESでTDC回転速度が適正回転速度範囲にあれば、ステップSA11に進む一方、TDC回転速度が適正回転速度範囲にないと判定された場合(NOの場合)には、ステップSA12に進み、TDC回転速度の適正回転速度範囲からの偏差に基づいてスロットル弁23の開度を算出する。このスロットル開度は、例えばエンジン回転速度、適正回転速度範囲からの速度偏差及び現在の開度に応じて予め設定されたマップから読み出され、TDC回転速度が適正回転速度範囲の下限よりも低いときには、エンジン1のポンプ仕事量が減少するようにスロットル開度を増大する一方、TDC回転速度が適正回転速度範囲の上限よりも高いときには、スロットル制御を行わないように設定されている。
Subsequently, in step SA10, it is determined whether the TDC rotational speed is in the appropriate rotational speed range as in step SA5. If the determination is YES and the TDC rotational speed is in the appropriate rotational speed range, the process proceeds to step SA11. If it is determined that the TDC rotational speed is not within the proper rotational speed range (in the case of NO), the process proceeds to step SA12, and the opening of the
すなわち、サージタンク21b上流のスロットル弁23を用いる場合には、吸気を絞る側への応答遅れが大きくなり、十分な制御性が得られないから、上述の如く、予めオルタネータ28の発電作動による負荷を大きめにして、エンジン回転速度の低下度合いを大きく(回転速度を低めに)しておいて、TDC回転速度が適正回転速度範囲の下限よりも低いときにのみ、スロットル弁23を開く側に駆動してエンジン回転速度の低下の度合いを緩やかにするのである。そして、続くステップSA13でスロットル弁23のアクチュエータ24を駆動して(スロットル駆動)、前記ステップSA11に進む。
In other words, when the
前記のようなオルタネータ28及びスロットル弁23の制御によって、燃料カット後のエンジン回転速度の低下度合いを調整することで、図6(a)や図8に示すようにアップダウンを繰り返しながら徐々に低下するエンジン回転速度の軌跡を徐々に修正して、遅くとも最後のTDCまでには概ね適正回転速度範囲に収めることが可能になる。
By controlling the
そして、ステップSA11では、検出したTDC回転速度が所定値A以下かどうか判定する。この所定値Aは、予め実験的に求めたエンジン停止前の最後から2番目のTDC回転速度に対応づけて設定したものであり、前記ステップSA10で求めたTDC回転速度が所定値A以下ならば(判定がYESの場合)、エンジン1は最後から2番目のTDCを通過しており、次のTDCを通過する可能性はあるが、その次のTDCを通過することはない、と判定して、図5のステップSA14に進む。一方、TDC回転速度が所定値Aよりも高ければ(判定がNOの場合)、エンジン1は前記最後から2番目のTDCを未だ通過していないので、上述のスロットル弁23の制御を継続すべく、ステップSA10にリターンする。
In step SA11, it is determined whether or not the detected TDC rotational speed is equal to or less than a predetermined value A. This predetermined value A is set in association with the TDC rotational speed from the last before the engine stop determined experimentally in advance. If the TDC rotational speed determined in step SA10 is equal to or smaller than the predetermined value A, (If the determination is YES), it is determined that the
一方、前記ステップSA11においてYESと判定して進んだ図5のステップSA14では、今度は、前記TDC回転速度(検出値)が所定値B以下かどうか判定する。この所定値Bは、前記所定値Aと同様に予め実験的に求めてエンジン停止前の最後のTDC回転速度に対応づけて設定したものであり、TDC回転速度が所定値B以下であれば(判定がYESの場合)、エンジン1は最後のTDCを既に通過しているので、後述のステップSA17に進む一方、TDC回転速度が所定値Bよりも高ければ(判定がNOの場合)、次に迎えるTDCが最後のTDCであるから、ステップSA15,SA16に進んで、そのときに圧縮行程にある気筒12(図8に示す#2気筒12B)が最後のTDCを越える前に、この気筒12内に燃料を噴射して(圧縮行程気筒に燃料を噴射)、前記ステップSA14にリターンする。
On the other hand, in step SA14 of FIG. 5 which proceeds with a determination of YES in step SA11, it is determined whether or not the TDC rotation speed (detection value) is equal to or smaller than a predetermined value B. This predetermined value B is experimentally obtained in advance in the same manner as the predetermined value A and is set in association with the last TDC rotational speed before the engine is stopped. If the TDC rotational speed is equal to or lower than the predetermined value B ( If the determination is YES), the
つまり、エンジン停止前の最後のTDCを迎える圧縮行程気筒12(その後、TDCを越えて膨張行程で停止する停止時膨張行程気筒)に対して燃料を噴射供給し、その気化潜熱により気筒12内の空気を冷却して、圧縮圧力を低下させることで、本来ならば回転速度変動が正転中で最も大きくなるはずの最後のTDCにおいて、その回転速度変動を大幅に低減することができ、これによりエンジン1の不快な揺れを抑制することができる。
That is, fuel is injected and supplied to the compression stroke cylinder 12 that reaches the final TDC before the engine is stopped (the expansion stroke cylinder at the time of stopping after the TDC is stopped in the expansion stroke). By cooling the air and reducing the compression pressure, it is possible to greatly reduce the rotational speed fluctuation at the last TDC where the rotational speed fluctuation should be the largest during normal rotation. Unpleasant shaking of the
ここで、前記停止時膨張行程気筒12への燃料噴射量の算出は、前記ステップSA15において、エアフローセンサ25により検出された吸気の流量とTDC回転速度とに基づいて、予めそれらに対応づけて設定したマップから燃料噴射量を読み込むことにより、行われる。このマップにおいて、燃料噴射量の目標値は、後述する再始動時において改めて停止時膨張行程気筒12内に燃料を噴射しても、この気筒12内の空燃比が過度にリッチな状態にならないように、基本的には理論空燃比よりもリーンになるように設定されている。
Here, the calculation of the fuel injection amount to the stop-time expansion stroke cylinder 12 is set in advance in association with the flow rate of the intake air detected by the
また、前記マップにおいて燃料噴射量の目標値は、TDC回転速度が前記所定値A〜Bの範囲内で相対的に高いとき(所定値Aに近いとき)には、これに応じて減少補正される一方、TDC回転速度が相対的に低いとき(所定値Bに近いとき)には、これに応じて増大補正されるようになっていて、且つそのように増大補正が行われたときでも、気筒12内の空燃比がリッチ側の可燃限界(例えばA/F=7〜8)よりもリーンになるように設定されている。 In the map, the target value of the fuel injection amount is corrected to decrease when the TDC rotational speed is relatively high within the range of the predetermined values A to B (close to the predetermined value A). On the other hand, when the TDC rotational speed is relatively low (close to the predetermined value B), an increase correction is made accordingly, and even when such an increase correction is performed, The air-fuel ratio in the cylinder 12 is set to be leaner than the rich flammability limit (for example, A / F = 7 to 8).
前記のように燃料噴射量をTDC回転速度に応じて補正するのは、エンジン停止直前の圧縮行程気筒12への燃料噴射によってピストン停止位置が変化することを考慮したものである。すなわち、前記停止時膨張行程気筒12が最後のTDCを越える前の圧縮行程にあるときに、この気筒12内に燃料を噴射して圧縮反力を低下させると、この結果として、最後のTDCを越えるときのエンジン回転速度が高くなり、その時点での回転慣性力が大きくなるから、停止時膨張行程気筒12におけるピストン13の停止位置は相対的にBDC寄りに変化すると考えられる(但し、圧縮反力が低下すると、TDC通過後の膨張行程におけるエンジン回転速度の上昇も鈍くなるから、ピストン停止位置の変化は、あまり大きくはならない)。
The reason for correcting the fuel injection amount according to the TDC rotational speed as described above is that the piston stop position changes due to the fuel injection to the compression stroke cylinder 12 immediately before the engine is stopped. That is, when the expansion stroke cylinder 12 at the time of stop is in the compression stroke before exceeding the last TDC, if the fuel is injected into the cylinder 12 to reduce the compression reaction force, the final TDC is obtained as a result. When the engine speed exceeds the value, the rotational inertia force at that time increases, and the stop position of the
そこで、仮に、前記最後から2番目のTDCにおいて検出したTDC回転速度に基づいて、ピストン停止位置が所定範囲RからややTDC寄りにずれていると推定されるときには、圧縮行程気筒12に噴射する燃料の量を増量して、最後のTDCを越えるときのエンジン回転速度が相対的に高くなるようにし、一方、ピストン停止位置がBDC寄りにずれていると推定されるときには燃料噴射量を減量して、最後のTDCを越えるときのエンジン回転速度が相対的に低くなるようにしている。 Therefore, if it is estimated that the piston stop position is slightly deviated from the predetermined range R toward the TDC based on the TDC rotational speed detected in the penultimate TDC, the fuel injected into the compression stroke cylinder 12 To increase the engine speed so that the engine speed when the final TDC is exceeded is relatively high. On the other hand, when it is estimated that the piston stop position is deviated toward the BDC, the fuel injection amount is decreased. The engine speed when the final TDC is exceeded is relatively low.
つまり、前記のフローでは、エンジン停止前の最後から2番目のTDC回転速度に基づいて、停止後に膨張行程になる気筒12のピストン停止位置を推定し、これに応じて、当該気筒12内に最後の圧縮行程で噴射する燃料の量を補正することで、そのピストン停止位置を修正するようにしたものである。なお、前記燃料噴射の時期は圧縮行程の後半とするのが好ましい。これは、圧縮作動によって気筒12内の空気の温度が十分に高くなった後に燃料を噴射することで、この燃料が高温の空気から効率よく熱を奪って気化するようになるからである。 That is, in the above flow, the piston stop position of the cylinder 12 that becomes the expansion stroke after the stop is estimated on the basis of the second TDC rotational speed from the end before the engine stop, and according to this, the last stop in the cylinder 12 is estimated. The piston stop position is corrected by correcting the amount of fuel injected in the compression stroke. The fuel injection timing is preferably in the second half of the compression stroke. This is because by injecting the fuel after the temperature of the air in the cylinder 12 has become sufficiently high by the compression operation, the fuel efficiently takes heat from the high-temperature air and vaporizes.
前記のようにして、エンジン1が最後のTDCを通過すれば、その最後のTDCにおいて検出されるTDC回転速度は前記所定値B以下になるので、リターンした前記ステップSA14においてYESと判定されて、ステップSA17に進む。このステップSA17では、後述のサブルーチン(図9,10参照)により、2つのクランク角センサ30,31から出力される互いに位相のずれたクランク角信号に基づいて、エンジン1が逆転したかどうか判定する。そして、判定がNOであれば逆転するまで待つ一方、エンジン1が逆転して判定がYESになれば、続くステップSA18において、今度は、そのときに圧縮行程にある気筒12(停止時圧縮行程気筒:図8に示す#1気筒12A)がTDC前の所定クランク角範囲にあるかどうか判定する(所定クランク角範囲?)。
As described above, if the
このクランク角の判定は、エンジン1の逆転作動によってTDCから離れてBDCに向かう前記圧縮行程気筒12のピストン13がある程度以上、TDCから離れて、燃料噴射弁16から噴射された燃料が該ピストン13の冠面にあまり付着しないような状態になったことを判定するためのものである。従って、前記ステップSA18において所定クランク角範囲にあると判定されれば(判定がYESの場合)、直ちにステップSA19,SA20に進んで、逆転作動中の前記停止時圧縮行程気筒12内に燃料を噴射し、しかる後に、ステップSA21に進む。
The determination of the crank angle is based on the fact that the
つまり、前記の如く停止時膨張行程気筒12が最後のTDCを越えて膨張行程に移行した後に、これに伴い圧縮行程に移行した気筒12(そのまま圧縮行程で停止する停止時圧縮行程気筒)の圧縮圧力が増大して、これによりエンジン1が逆転作動を開始した後に、その気筒12内にも燃料を噴射して高温高圧の空気を冷却し、圧力を低下させるようにしている。これにより、前記圧縮行程気筒12においてピストン13に加わるエンジン逆転方向への圧縮圧力を低下させて、エンジン1の揺り返しを小さくすることができる。
That is, after the stop expansion stroke cylinder 12 has shifted to the expansion stroke beyond the last TDC as described above, the compression of the cylinder 12 that has shifted to the compression stroke (stop compression stroke cylinder stopped in the compression stroke as it is). After the pressure is increased and thus the
換言すれば、惰性で回転するエンジンの運動エネルギーが殆ど全て圧縮行程気筒12内の空気の位置エネルギーに変換された状態で、噴射した燃料の気化潜熱により前記圧縮空気を冷却し、その圧力を低下させることで、前記エンジン1の運動エネルギーを極めて効率よく吸収して、停止直前の揺り返しを抑えるようにしたものである。
In other words, the compressed air is cooled by the latent heat of vaporization of the injected fuel in a state where almost all the kinetic energy of the engine that rotates by inertia is converted into the potential energy of the air in the compression stroke cylinder 12, and the pressure is reduced. By doing so, the kinetic energy of the
その際に、前記ステップSA19においても、前記停止時膨張行程気筒12の場合(ステップSA15)と同様に、吸気流量とTDC回転速度とに基づいてマップから燃料噴射量を読み出すようにしている。このマップにおいても、燃料噴射量の基本的な目標値は吸気流量に応じて空燃比がリーンになるように設定されており、このことで、後述する再始動時において当該気筒12内に改めて燃料を噴射しても、該気筒12内の空燃比が過度にリッチな状態にはならないので、その燃料噴射によって点火プラグ15近傍に燃焼性の高い混合気を形成して、着火性を高めることができる。
At this time, also in the step SA19, the fuel injection amount is read from the map based on the intake air flow rate and the TDC rotational speed as in the case of the expansion stroke cylinder 12 at the time of stop (step SA15). Also in this map, the basic target value of the fuel injection amount is set so that the air-fuel ratio becomes lean in accordance with the intake air flow rate. The air-fuel ratio in the cylinder 12 does not become excessively rich even when the fuel is injected, so that the fuel injection forms a highly combustible air-fuel mixture in the vicinity of the
また、前記のマップにおいても、エンジン1の停止直前の燃料噴射によってピストン13の停止位置が変化することを考慮して、前記停止時圧縮行程気筒12の場合と同じく、TDC回転速度に応じて燃料噴射量を補正するようにしている。より具体的には、このマップにおける燃料噴射量の目標値は、TDC回転速度が予め設定した所定値(前記所定値Bよりも小さな値)以上であれば、0になり、このときには実際には燃料噴射を行わないことになる一方で、TDC回転速度が前記所定値よりも低ければ、低いほど、燃料噴射量が増大するように設定されている。
Also in the above map, taking into account that the stop position of the
すなわち、最後のTDCにおけるエンジン回転速度が前記所定値よりも低いときには、そのままでは膨張行程気筒12のピストン13が再始動に好適な所定範囲RよりもTDC寄りに停止するか、又はその範囲R内の相対的にTDC寄りの位置に停止することになるのだが、この実施形態では、TDC回転速度の前記所定値からの偏差に応じて前記圧縮行程気筒12への燃料噴射量を変更することで、当該気筒12の圧縮圧力を適度に低下させ、これにより、該圧縮行程気筒12におけるピストン13の停止位置を適度にTDC寄りに変化させる。この結果、膨張行程気筒12におけるピストン13の停止位置は適度にBDC寄りに変化することになり、前記所定範囲R内に入るように修正されるのである。
That is, when the engine rotational speed at the final TDC is lower than the predetermined value, the
一方、前記最後のTDC回転速度が前記所定値以上であれば、そのままでも膨張行程気筒12のピストン13が再始動に好適な所定範囲Rの相対的にBDC寄りの位置に停止すると推定されるので、このときには、敢えて前記圧縮行程気筒12への燃料噴射は行わないのである。
On the other hand, if the final TDC rotational speed is equal to or higher than the predetermined value, it is estimated that the
つまり、前記ステップSA19では、エンジン停止前の最後のTDC回転速度に基づいて、停止後に膨張行程になる気筒12のピストン停止位置を推定し、これに応じて、当該気筒12の次に圧縮行程に移行した気筒12(停止時圧縮行程気筒)に対して噴射する燃料の量を補正することで、前記停止時膨張行程気筒12におけるピストン13の停止位置を修正するようにしたものである。
That is, in the step SA19, the piston stop position of the cylinder 12 that becomes the expansion stroke after the stop is estimated based on the last TDC rotational speed before the engine stop, and the compression stroke next to the cylinder 12 is correspondingly estimated. The stop position of the
なお、前記のように、停止時膨張行程気筒12及び停止時圧縮行程気筒12がそれぞれ圧縮行程にあるときに燃料を噴射しても、それらの気筒12,12はその後のエンジン停止までに排気行程を迎えることがないので、燃料が未燃状態で放出される心配はない。また、そうして気筒12内に噴射された燃料は十分に気化して空気と混合された状態で残留し、後述するエンジン再始動時に燃焼されることになる。 As described above, even when fuel is injected when the stop expansion stroke cylinder 12 and the stop compression stroke cylinder 12 are in the compression stroke, the cylinders 12 and 12 are exhausted before the engine stops thereafter. There is no worry that the fuel will be released in an unburned state. Further, the fuel injected into the cylinder 12 in this way is sufficiently vaporized and remains in a state of being mixed with air, and is burned when the engine is restarted, which will be described later.
そうして、前記ステップSA20に続くステップSA21では、前記したようにエンジン1が正転側及び逆転側に数回、作動した後、完全に停止したことをクランク角センサ30,31からの信号に基づいて判定する。この判定がYESになって、エンジン1の停止が確認されれば、ステップSA22に進んで、後述のサブルーチンにより膨張行程にある気筒12のピストン停止位置を検出し、これをECU2のメモリに記憶して、エンジン停止制御を完了する(END)。
In step SA21 following step SA20, the signal from the
すなわち、前記のようにエンジン1の停止の直前には、クランク軸3が正逆両方に数回、回動するので、クランク角センサ30からの信号をカウントするのみではピストン停止位置を検出することはできない。そこで、この実施形態では、2つのクランク角センサ30,31から出力される互いに位相のずれたクランク角信号に基づいて、以下のようにクランク軸3の回転方向及び回転角度を検出し、これにより各気筒12A〜12DのTDC又はBDCに対するクランク角、即ちピストン停止位置を検出するようにしている。
That is, as described above, the
具体的に図9は、ピストンの停止位置を検出するためのサブルーチンを示すフローチャートであり、このフローがスタートすると、ステップSC1で、第1クランク角信号CA1(第1クランク角センサ30からの出力信号)及び第2クランク角信号CA2(第2クランク角センサ31からの出力信号)に基づいて、ECU2が前記第1クランク角信号CA1の立ち上がり時に前記第2クランク角信号CA2がLow、Highのいずれであるか、或いは、前記第1クランク角信号CA1の立ち下がり時に前記第2クランク角信号CA2がHigh、Lowのいずれであるか、を判定する。つまり、これらの信号CA1,CA2の位相の関係が図10(a)のようになるか、又は図10(b)のようになるかを判別して、これによりエンジン1の正転、反転を判別する。
Specifically, FIG. 9 is a flowchart showing a subroutine for detecting the stop position of the piston. When this flow starts, in step SC1, the first crank angle signal CA1 (the output signal from the first crank angle sensor 30) is shown. ) And the second crank angle signal CA2 (output signal from the second crank angle sensor 31), when the
より詳しくは、エンジンの正転時には、図10(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生じることになり、前記第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に、前記第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になる。一方、エンジンの逆転時には、図10(b)のように、前記第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生じることになり、上述のエンジン正転時とは逆に、前記第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に、前記第1クランク各信号CA1の立ち下がり時に第2クランク角信号CA2がLowになるからである。 More specifically, during forward rotation of the engine, as shown in FIG. 10A, the second crank angle signal CA2 causes a phase delay of about a half pulse width with respect to the first crank angle signal CA1, and the first The second crank angle signal CA2 becomes Low when the first crank angle signal CA1 rises, and the second crank angle signal CA2 becomes High when the first crank angle signal CA1 falls. On the other hand, at the time of reverse rotation of the engine, as shown in FIG. 10B, the second crank angle signal CA2 has a phase advance of about a half pulse width with respect to the first crank angle signal CA1. Contrary to the forward rotation, the second crank angle signal CA2 becomes High when the first crank angle signal CA1 rises, and the second crank angle signal CA2 becomes Low when the first crank signals CA1 fall. It is.
そして、前記フローのステップSC1でエンジン1が正転状態であると判定された場合(YESの場合)には、エンジン1の正転方向のクランク角変化を計測するためのCAカウンタのカウント数を増やし、反対に逆転状態であると判定された場合(NOの場合)には前記CAカウンタのカウント数を減らすようにする。ここで、第1クランク角信号CA1及び第2クランク角信号CA2の立ち上がり及び立ち下がりは、クランク軸3の回転により所定角度毎(この実施形態では、立ち上がり又は立ち下がりのそれぞれの間隔が略10度毎)に生じるように設定されているため、第1クランク角信号CA1の立ち上がり及び立ち下がり時の第2クランク角信号CA2の状態により、前記のようにしてエンジン1の正転・逆転を判定することができるとともに、前記第1クランク角信号CA1及び第2クランク角信号CA2の立ち上がり又は立ち下がりの回数によって、クランク軸3の回転角度を求めることができる。こうして、エンジン停止時に上述の如くクランク軸3が正逆、両方に回動しても、そのことに依らず正確にクランク角を検出して、ピストン停止位置を求めることができる。
When it is determined in step SC1 of the flow that the
前記図4及び図5に示すエンジン停止制御のフローにおいて、図4のステップSA3により、運転中のエンジン1の各気筒12A〜12Dへの燃料供給を停止することにより、エンジン1を停止させるエンジン停止手段2aが構成され、また、ステップSA4、SA6,SA9により、前記エンジン停止手段2aによる燃料カット後の停止動作期間において、所定期間、各気筒12A〜12Dの吸気量が増大するようにスロットル弁23を開く吸気流量制御手段2bが構成されている。
In the engine stop control flow shown in FIGS. 4 and 5, the engine stop that stops the
また、同図のステップSA2、SA5、SA10により、燃料カット後のエンジン停止動作期間に、その後のエンジン停止時に膨張行程の途中で停止する気筒12(停止時膨張行程気筒)を推定する停止気筒推定手段2cが構成されている。すなわち、この実施形態では、まず、前記ステップSA2において特定の気筒12(この実施形態では例えば第1気筒12A)が所定行程(例えば吸気行程)にあるときに燃料カットを実行するようにしており、このことで、その一つ前の点火順の気筒12(例えば第2気筒12B)が膨張行程で停止すると推定することができる。そして、さらにエンジン回転速度が低下する課程で、各気筒12A〜12D毎のTDC回転速度が適正回転速度範囲の付近にあれば、前記気筒(第2気筒12B)が最初の推定通り、停止時膨張行程気筒となるのである。
Further, in steps SA2, SA5, and SA10 in the figure, in the engine stop operation period after the fuel cut, the stop cylinder estimation that estimates the cylinder 12 (stop expansion stroke cylinder) that stops in the middle of the expansion stroke when the engine stops thereafter.
さらに、図5のステップSA14〜SA16,SA19,SA20によって、前記停止気筒推定手段2cにより推定された停止時膨張行程気筒12がエンジン停止前の最後の圧縮行程にあるときに、即ち、エンジン停止前の最後のTDCを越える前に、当該気筒12の圧縮行程後半で燃料噴射弁16により燃料を噴射させるとともに、該停止時膨張行程気筒12が最後のTDCを越えて膨張行程に移行した後、ステップSA17においてエンジン1の逆転作動が検出された後に、圧縮行程にある気筒12(停止時圧縮行程気筒)内にも燃料噴射弁16により燃料を噴射させる燃料噴射制御手段2dが構成されている。
Further, when the stop-time expansion stroke cylinder 12 estimated by the stop cylinder estimating means 2c is in the last compression stroke before the engine is stopped, that is, before the engine is stopped, by steps SA14 to SA16, SA19, SA20 in FIG. Before the final TDC of the cylinder 12 is exceeded, fuel is injected by the
そして、前記燃料噴射制御手段2dは、最後から2番目のTDCにおいて検出したTDC回転速度に応じて、最後のTDC通過前の圧縮行程にある停止時膨張行程気筒12への燃料噴射量を補正するとともに、最後のTDCにおいて検出したTDC回転速度に応じて、これを通過した後の圧縮行程気筒12への燃料噴射量を補正する(燃料噴射量=0の場合も含む)ようになっている(ステップSA15,SA19)。 The fuel injection control means 2d corrects the fuel injection amount to the stop-time expansion stroke cylinder 12 in the compression stroke before the last TDC passage according to the TDC rotational speed detected in the second TDC from the last. At the same time, the fuel injection amount to the compression stroke cylinder 12 after passing through this is corrected according to the TDC rotational speed detected in the last TDC (including the case where the fuel injection amount = 0) (including the case where the fuel injection amount = 0). Steps SA15 and SA19).
すなわち、換言すれば、前記ステップSA15,SA19が、前記停止時膨張行程気筒12のピストン停止位置を、TDC回転速度に基づいて推定するピストン停止位置推定手段2eに対応しており、前記燃料噴射制御手段2dは、最後から2番目のTDC回転速度に基づくピストン停止位置の推定結果に応じて、最後のTDCを越える前の圧縮行程気筒12への燃料噴射量を補正するとともに、最後のTDC回転速度に基づいてピストン停止位置が比較的TDC寄りになると推定された場合に、エンジン1の逆転作動後に圧縮行程気筒12へ燃料を噴射するように構成されている。
In other words, the steps SA15 and SA19 correspond to the piston stop position estimating means 2e for estimating the piston stop position of the stop expansion stroke cylinder 12 based on the TDC rotational speed, and the fuel injection control. The means 2d corrects the fuel injection amount to the compression stroke cylinder 12 before exceeding the last TDC according to the estimation result of the piston stop position based on the second TDC rotation speed from the last, and the last TDC rotation speed. When it is estimated that the piston stop position is relatively close to TDC based on the above, fuel is injected into the compression stroke cylinder 12 after the reverse rotation of the
さらに、前記燃料噴射制御手段2dは、前記のように最後のTDCを越えた後の圧縮行程気筒12への燃料噴射をエンジン1の逆転作動後に行うようにしており、この逆転作動をクランク角センサ30,31からの信号に基づいて検出するステップSA17は、エンジン1の停止前の逆転作動を検出する逆転作動検出手段2fに対応している。
Further, the fuel injection control means 2d performs the fuel injection to the compression stroke cylinder 12 after exceeding the last TDC as described above after the reverse operation of the
以上、詳述したエンジン停止制御によると、アイドル時に燃料カットによりエンジン1を自動停止させるときには最初の所定期間、スロットル弁23を開いて、停止後に各々膨張行程及び吸気行程になる気筒12,12にそれぞれ所要量の空気が吸入されるようにするとともに、オルタネータ28及びスロットル弁23の制御によりエンジン回転速度の低下の度合いを調整することで、エンジン1停止後の膨張行程気筒12においてピストン13を再始動に好適な所定範囲Rに停止させることができる。
As described above, according to the engine stop control described in detail, when the
また、エンジン停止直前の最後のTDCの通過前後でそれぞれ圧縮行程にある気筒12,12に燃料を噴射して、当該気筒12の圧縮圧力を低下させることにより、停止直前のエンジン回転速度の変動を大幅に低減し、これによりエンジン1の揺れを効果的に抑制するとともに、クランク軸3の正転・逆転による揺り返しも抑えることができる。しかも、その際の燃料噴射量をTDC回転速度に応じて補正することにより、停止時膨張行程気筒12におけるピストン13の停止位置が前記所定範囲Rに入るよう、最終的に修正することができる。
In addition, by injecting fuel into the cylinders 12 and 12 in the compression stroke before and after the passage of the last TDC immediately before the engine stop, and reducing the compression pressure of the cylinder 12, fluctuations in the engine rotation speed immediately before the stop are reduced. Thus, the vibration of the
なお、前記の如くエンジン停止動作期間において所定期間、スロットル弁23が開かれることで、各気筒12A〜12D内の既燃ガスは殆ど全て筒外へ掃気されることになるが、エンジン1の停止後は吸排気弁19,20の閉じている膨張行程気筒12や圧縮行程気筒12であっても、気筒12内の空気がすぐにリークすることから、これら停止時膨張行程気筒12及び停止時圧縮行程気筒12には、いずれも、ピストン停止位置に対応する容積内に略大気圧の新気(空気)が存在する状態になる。
As described above, when the
−エンジンの始動制御−
次に、上述の如くしてアイドル時に自動停止したエンジン1を再始動する場合について、図11〜15に基づいて説明する。なお、図11及び図12は、始動制御の手順を示すフローチャートであり、図13は、始動時の各気筒12A〜12D毎の燃料噴射及び点火タイミングを当該各気筒12A〜12Dの行程の変化と吸排気弁の開作動状態とに対応づけて示した行程図である。また、図14は、前記始動時の各気筒12A〜12D毎の燃料噴射及び点火によって、当該各気筒12A〜12Dの筒内圧、発生トルク及びエンジン回転速度が変化する様子を時系列に示したタイムチャートである。
-Engine start control-
Next, the case of restarting the
まず、始動制御の具体的な手順について図11のフローチャートに基づいて説明すると、このフローはエンジン停止状態からスタートして(START)、ステップSB1において所定のエンジン再始動条件が成立したか否かを判定する。この再始動条件とは、停車状態から発進するためにブレーキが解除された場合やアクセル操作等が行われた場合、エアコン等の動作のためにエンジンの運転が必要になった場合等であり、このような条件が成立していなければ、成立するまで待機する一方、再始動条件が成立すれば(ステップSB1でYES)、ステップSB2へ進む。 First, the specific procedure of the start control will be described based on the flowchart of FIG. 11. This flow starts from the engine stop state (START), and whether or not a predetermined engine restart condition is satisfied in step SB1. judge. This restart condition is when the brake is released to start from the stop state, when the accelerator operation is performed, when the engine is required to operate the air conditioner, etc. If such a condition is not satisfied, the process waits until the condition is satisfied. If the restart condition is satisfied (YES in step SB1), the process proceeds to step SB2.
ステップSB2では、上述したようにクランク角信号のカウントにより求められたピストン13の停止位置に基づいて、エンジン停止時の圧縮行程気筒12(停止時圧縮行程気筒:図13及び図14の#1気筒12A)及び膨張行程気筒12(停止時膨張行程気筒::図13及び図14の#2気筒12B)の空気量を算出する。すなわち、ピストン13の停止位置から各気筒12A〜12Dの燃焼室容積を求めるとともに、前記の如く各気筒12A〜12D内が殆ど大気圧状態の新気で満たされた状態にあると仮定して、前記両気筒12の空気量をそれぞれ算出する。
In step SB2, based on the stop position of the
続いてステップSB3では、前記ステップSB2で算出した停止時圧縮行程気筒12の空気量に対して所定の空燃比(圧縮行程気筒1回目用A/F)となるように、該圧縮行程気筒12に燃料を噴射する。この場合、前記空燃比は、エンジン停止時のピストン停止位置等に対応付けて予め設定されたマップから求められ、これにより、前記圧縮行程気筒12の空燃比は理論空燃比よりもリッチな空燃比(A/Fで略11〜14の範囲)に設定される。なお、前記停止時圧縮行程気筒12内には、上述したエンジン停止制御によりエンジン1の停止直前に燃料が噴射されているので、その分、実際の燃料噴射量は減少補正する。
Subsequently, in step SB3, the compression stroke cylinder 12 is set to have a predetermined air-fuel ratio (A / F for the first compression stroke cylinder) with respect to the air amount of the compression stroke cylinder 12 at the time of stop calculated in step SB2. Inject fuel. In this case, the air-fuel ratio is obtained from a map set in advance in association with the piston stop position or the like when the engine is stopped, whereby the air-fuel ratio of the compression stroke cylinder 12 is richer than the stoichiometric air-fuel ratio. (A / F ranges from approximately 11 to 14). Since the fuel is injected into the stop-time compression stroke cylinder 12 immediately before the
次に、ステップSB4において、停止時圧縮行程気筒12への燃料噴射から燃料の気化時間を考慮して設定される所定時間経過後に、当該気筒12の点火プラグ15に通電して、混合気に点火する。そして、ステップSB5で、前記ステップSB4の点火から一定時間内にクランク角センサ30,31からの信号のエッジ(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が動いたかどうかを判定し(クランク角信号の検出による判定は上述の図9及び図10参照)、失火等のためにピストン13が動かなかった場合(NOの場合)には、ステップSB6に戻って前記圧縮行程気筒12に対して繰り返し点火する。
Next, in step SB4, after elapse of a predetermined time set in consideration of fuel vaporization time from fuel injection to the stop compression stroke cylinder 12, the ignition plug 15 of the cylinder 12 is energized to ignite the air-fuel mixture. To do. In step SB5, whether or not the
一方、前記ステップSB5でクランク角信号のエッジが検出されて(YESの場合)、ピストン13が動いた、すなわちエンジン1が逆回転したと判定された場合には、続くステップSB7で、前記ステップSB2で算出された停止時膨張行程気筒12の空気量に対して所定の空燃比(膨張行程気筒12用A/F)となるように該膨張行程気筒12に燃料を噴射する。この場合も、前記膨張行程気筒12用の空燃比は、前記ステップSB3と同様に、エンジン停止時のピストン停止位置等に対応付けて予め設定されたマップから求められ、これにより、略理論空燃比もしくはそれよりも若干リッチな値に設定される。なお、前記停止時膨張行程気筒12にも停止圧縮行程気筒12と同様に、エンジン停止直前に燃料が噴射されているので、その分、実際の燃料噴射量は減少補正する。
On the other hand, when the edge of the crank angle signal is detected in the step SB5 (in the case of YES) and it is determined that the
そして、続くステップSB8で、エンジン1の逆回転に伴うピストン13の上昇により停止時膨張行程気筒12内の混合気が十分に圧縮され、この圧縮反力によってピストン13が殆ど停止する迄の所定時間(点火ディレイ)の経過後に、該膨張行程気筒12に対して点火を行う。このように膨張行程気筒12内の圧縮された混合気に点火して、燃焼させることで、エンジン1は十分に大きなトルクでもって正転方向に回転し始める。なお、前記点火ディレイの時間は、大体、エンジン1が逆回転して膨張行程気筒12のピストン13がTDC近傍に到達するまでの時間であり、エンジン停止時のピストン停止位置に対応付けて予め設定されたマップから求められる。
In the following step SB8, the air-fuel mixture in the expansion stroke cylinder 12 at the time of stop is sufficiently compressed by the rise of the
続いてステップSB9では、前記エンジン1の正転に伴い次にTDCを迎える前記停止時圧縮行程気筒12に対し、燃料の気化時間を考慮したタイミングで燃料を噴射する。これにより、噴射された燃料の気化潜熱で前記圧縮行程気筒12内の温度が下がり、筒内圧力が低下するため、エンジン1の正転に伴う当該気筒12の圧縮反力が小さくなり、ピストン13がTDCを容易に越えられるようになる。従って、前記ステップSB8における停止時膨張行程気筒12の燃焼により開始されたエンジン1の正転作動が持続され、停止時圧縮行程気筒12がTDCを越えて、各気筒12A〜12Dがそれぞれ次の行程へと進むことになる。
Subsequently, in step SB9, fuel is injected at a timing in consideration of the fuel vaporization time into the compression stroke cylinder 12 at the time of stop when the
続いて、図12のステップSB10では、エンジン水温、エンジン停止時間、吸気温度等から推定される筒内温度と大気圧とに基づいて、前記エンジン1の正転動作により停止時の吸気行程気筒12(図13及び図14では#3気筒12C)内に充填される空気の密度(筒内空気密度)を推定し、この推定値に基づいて該吸気行程気筒12の空気量を算出する。そして、ステップSB11では、主に前記吸気行程気筒12の筒内温度の推定値から自着火防止等のための空燃比の補正値を算出し、続くステップSB12において、前記補正値を加味して決定した空燃比と、前記ステップSB10で算出された吸気行程気筒12内の空気量とに基づいて、該吸気行程気筒12への燃料噴射量を算出する。すなわち、停止時の吸気行程気筒12がエンジン始動後に最初に迎える圧縮行程でその圧縮圧力、筒内温度等により自着火するのを防止するとともに、その圧縮反力をできるだけ小さくするために空燃比を補正するようにしており、補正後の空燃比は例えばA/F=13程度のややリッチな状態になる。
Subsequently, in step SB10 of FIG. 12, the intake stroke cylinder 12 at the time of stop by the forward rotation operation of the
そして、ステップSB13では、前記停止時吸気行程気筒12が圧縮行程になったときに、その圧縮行程中期で燃料噴射を行う。すなわち、通常の始動モータによる始動時には燃料を吸気行程で噴射するものだが、本実施形態では、燃料の気化潜熱により効果的に筒内の圧縮圧力が低下するように、エンジン停止時間、吸気温度、冷却水温度等を考慮して、圧縮行程の中期に噴射するようにしている。これにより、前記停止時吸気行程気筒12の圧縮圧力が効果的に低減され、このことによっても自着火の防止が図られる。その後、ステップSB14へと進み、前記停止時吸気行程気筒12がTDCを越えて膨張行程に移行した後に点火プラグ15に通電して、点火する。この点火時期も通常のエンジン始動時であればTDCよりも進角側(圧縮行程)に設定されているものであるが、この実施形態のように始動モータを用いない場合には、TDC前に点火すると、ピストン13に作用する逆トルクが始動の妨げとなる虞れがあるので、TDC通過後の膨張行程において点火するようにしたものである。
In step SB13, when the stop-time intake stroke cylinder 12 is in the compression stroke, fuel injection is performed in the middle of the compression stroke. That is, fuel is injected in the intake stroke at the time of starting by a normal starter motor, but in this embodiment, the engine stop time, intake air temperature, and so on are effectively reduced by the latent heat of vaporization of the fuel. In consideration of the cooling water temperature and the like, the fuel is injected in the middle of the compression stroke. As a result, the compression pressure of the stop-time intake stroke cylinder 12 is effectively reduced, and this also prevents self-ignition. Thereafter, the process proceeds to step SB14, and after the stop-time intake stroke cylinder 12 exceeds TDC and shifts to the expansion stroke, the
続いて、ステップSB15では、スロットル弁23よりも下流の分岐吸気通路21aの吸気圧力(吸気管負圧)がエンジン1の通常のアイドル運転時と比較して高いかどうか判定する。この判定でアイドル時よりも高いと判定された場合(YESの場合)には、ステップSB16に進み、吸気圧力に応じて、アイドル運転時のスロットル開度よりも小さくなるようにスロットル弁23を駆動して、該スロットル弁23よりも上流側から気筒12の燃焼室14内に吸入される空気量を絞り、前記ステップSB15へリターンする。そして、吸気圧力がアイドル運転時と同じになるまで前記スロットル弁23の制御を繰り返す一方、吸気圧力がアイドル運転時以下になってステップSB15でNOと判定されれば、ステップSB17に進み、通常のエンジン制御へ移行する。
Subsequently, in step SB15, it is determined whether or not the intake pressure (intake pipe negative pressure) in the
以上のステップSB15,SB16では、エンジン停止中に大気圧に近い状態になっているサージタンク21b内の空気が始動時に気筒12内に吸入されてフル充填状態になると、エンジン回転が急激に吹き上がり、大きな振動が発生するという問題があることを考慮して、各気筒12A〜12Dへの空気の吸入をスロットル弁23により制限するようにしたものである。
In the above steps SB15 and SB16, when the air in the
上述のフローにより、アイドル時に自動停止したエンジン1を再始動要求に応じて始動モータ等を用いることなく再始動させることができる。すなわち、図13及び図14に示すように、アイドル時のエンジン停止状態でエンジン再始動要求があったとき(図14の時刻0.0)には、まず、圧縮行程にある気筒12(#1気筒12A)に対して燃料を噴射(両図に符号a1として示す。以下の燃料噴射及び点火について同様)して、これにより当該気筒12内に形成される混合気に点火することで(a2)、クランク軸3を一旦、少しだけ逆転方向(図13の左方向)に回転させる。これにより停止時膨張行程気筒12(#2気筒12B)の空気を圧縮するとともに、この気筒12に燃料を噴射して(a3)、当該気筒12内に混合気を形成し、この混合気に点火することで(a4)、エンジン1が正転方向(図13の右方向)に回転し始める。
According to the above-described flow, the
続いて、前記停止時圧縮行程気筒12(#1気筒12A)がTDCを越える前に再び当該気筒に対して燃料噴射することで(a5)、この気筒12の圧縮圧力を低下させて、ピストン13がTDCを越え易くなるようにし、さらに、続いてTDCを迎える停止時吸気行程気筒12(#3気筒12C)に対しては、空燃比がリッチ状態となるように燃料を噴射するとともに、その燃料噴射時期を通常の時期(吸気行程)よりも遅らせて圧縮行程中期とすることで(a6)、自着火の発生を防止し、これに加えて、点火時期をTDC後まで遅角させることで(a7)、逆トルクが全く発生しないようにする。このようにして停止時吸気行程気筒12を燃焼させることで、エンジン1に確実に正転方向のトルクを付加し、エンジン回転速度を十分に高めて、始動性を確保することができる。
Subsequently, before the stop compression stroke cylinder 12 (# 1
その際、スロットル弁23を通常のアイドル運転時よりも閉じた状態に制御することで、前記停止時吸気行程気筒12(#3気筒)に続いて点火、燃焼される停止時排気行程気筒12(#4気筒12D)への吸気の充填を制限し、且つこの気筒においても前記した停止時吸気行程気筒12と同様にして燃料噴射及び点火を行うことで(a8,a9)、その停止時排気行程気筒12の燃焼によりエンジン1に付加されるトルクがあまり大きくならないようにして、始動時にエンジン回転が急激に吹き上がったり、大きな振動が発生することを防止するようにしている。
−作用効果−
したがって、この実施形態のエンジンシステムE(エンジンの始動装置)によると、上述の如く、アイドル時にエンジン1が自動で停止するときに、まず、停止条件の成立に応じて各気筒12A〜12Dの燃料カットが行われるとともに、スロットル弁23が所定期間だけ開かれて当該各気筒12A〜12Dの吸気流量が増大することにより、既燃ガスの掃気が十分に行われ、且つエンジン停止後に各々膨張行程及び圧縮行程になる気筒12,12の空気量が十分に多くなる。また、スロットル弁23が適切なタイミングで閉じられることで、前記停止後の膨張行程気筒12の空気量が圧縮行程気筒12よりも所定量、多くなり、このことで、該膨張行程12のピストン13が行程中央部よりもややBDC寄りに停止するようになる。
At this time, the
-Effect-
Therefore, according to the engine system E (engine starter) of this embodiment, as described above, when the
また、そうして惰性で回転するエンジン1の回転速度が徐々に低下する間、各気筒12A〜12Dが順次、TDCを通過するときのエンジン回転速度がそれぞれ検出されて、このTDC回転速度に応じて所定期間はオルタネータ28の発電量制御によってエンジン1の外部負荷の大きさが調整されるとともに、その所定期間の経過後はスロットル弁23の開度制御によってエンジン1の各気筒12A〜12Dのポンプ仕事量が調整されることで、エンジン回転速度の低下の度合いが調整される。これにより、エンジン回転速度の低下度合いは、TDC回転速度が概ね適正回転速度範囲に収まるように修正されて、前記膨張行程気筒12のピストン13は再始動に好適な所定範囲Rに停止するようになる。
Further, while the rotational speed of the
さらに、図8に示すように、エンジン1のいずれかの気筒12(同図では#4気筒)が最後から2番目のTDCを通過すると、これに伴い圧縮行程に移行した気筒12(同図では#2気筒)にその圧縮行程後半で燃料噴射が行われて(Inj1)、気化潜熱による冷却効果によって圧縮圧力が低減される。これにより、本来ならば回転速度変動がかなり大きくなるはずの最後のTDC近傍において、図に波線で示すようにエンジン回転速度の低下量、即ち回転速度変動が大幅に低減されて、エンジン1の揺れが抑制される。
Further, as shown in FIG. 8, when any one of the cylinders 12 (# 4 cylinder in FIG. 8) passes through the second TDC from the last, the cylinder 12 (in
続いて、前記圧縮行程気筒12(#2気筒)が最後のTDCを越えて膨張行程に移行し、これに伴い次の点火順の気筒12(同図では#1気筒)が圧縮行程に移行した後に、この圧縮行程気筒12の圧縮反力によってエンジン1が逆転作動すれば、この気筒12内にも燃料噴射が行われる(Inj2)。そして、この燃料の気化潜熱により気筒12内の圧縮空気が冷却されて、その圧力が低下することで、この圧縮空気からピストン13に加えられるエンジン逆転方向への力が減少し、エンジン1の揺り返しが効果的に抑制される。
Subsequently, the compression stroke cylinder 12 (# 2 cylinder) has shifted to the expansion stroke beyond the last TDC, and the cylinder 12 (# 1 cylinder in the figure) in the next ignition sequence has shifted to the compression stroke. Later, if the
そのように停止直前のエンジン1の低周波の揺れや揺り返しが効果的に抑えられることにより、自らのイグニッション操作に依らないエンジン自動停止時であっても、運転者が不快感を感じることはなくなる。
In this way, by suppressing the low-frequency vibrations and rebounds of the
加えて、この実施形態では、前記のように最後のTDCの通過前後でそれぞれ圧縮行程にある気筒12,12内に噴射される燃料の量を、直近のTDC回転速度、即ち最後から2番目のTDC及び最後のTDCにおいてそれぞれ検出したTDC回転速度に応じて補正するようにしており、このため、仮にエンジン停止直前のTDC通過時点でTDC回転速度が適正回転速度範囲からずれていて、そのままでは停止時膨張行程気筒12のピストン停止位置が前記所定範囲Rから外れてしまうと推定されるときであっても、前記の燃料噴射量の補正によってピストン停止位置の最終的な修正を行うことができる。 In addition, in this embodiment, as described above, the amount of fuel injected into the cylinders 12 and 12 in the compression stroke before and after the passage of the last TDC is set to the latest TDC rotational speed, that is, the second from the last. Correction is made in accordance with the TDC rotational speed detected at the TDC and the last TDC. For this reason, the TDC rotational speed is deviated from the appropriate rotational speed range at the time of passing through the TDC immediately before the engine is stopped. Even when it is estimated that the piston stop position of the time expansion stroke cylinder 12 deviates from the predetermined range R, the final correction of the piston stop position can be performed by correcting the fuel injection amount.
これにより、停止時膨張行程気筒12のピストン13をより確実に前記所定範囲Rに停止させることができ、その後のエンジン再始動時において上述したような良好な始動性が安定的に確保されるものである。
−他の実施形態−
なお、この実施形態のエンジンシステムEでは、前記の如く、エンジン1の停止直前で圧縮行程にある気筒12内に噴射する燃料の量を、直近に検出したTDC回転速度に応じて補正することにより、ピストン停止位置の最終的な修正を行うようにしているが、必ずしもこれに限るものではない。
Thereby, the
-Other embodiments-
In the engine system E of this embodiment, as described above, the amount of fuel injected into the cylinder 12 in the compression stroke immediately before the stop of the
すなわち、例えば、前記最後のTDC通過前に停止時膨張行程気筒12に対して行う燃料噴射については、前記のような燃料噴射量の補正に代えて、或いはそれに加えて、燃料噴射のタイミングを補正するようにしてもよい。すなわち、前記停止時膨張行程気筒12が圧縮行程にあるときに、その気筒12内への燃料噴射のタイミングを進角側に補正すれば、エンジン回転の抵抗となる気筒12の圧縮圧力を早めに低下させることができるので、その分、TDCを通過するときのエンジン回転速度が相対的に高くなって、ピストン停止位置がBDC寄りに変更することができるし、反対に、燃料噴射タイミングを遅角側に変更すれば、TDCを通過するときのエンジン回転速度は相対的に低くなるので、ピストン停止位置はTDC寄りに変更することができる。 That is, for example, for fuel injection performed on the stop-time expansion stroke cylinder 12 before passing through the final TDC, the timing of fuel injection is corrected instead of or in addition to the correction of the fuel injection amount as described above. You may make it do. That is, when the stop-time expansion stroke cylinder 12 is in the compression stroke, if the timing of fuel injection into the cylinder 12 is corrected to the advance side, the compression pressure of the cylinder 12 that becomes the resistance of engine rotation is advanced. Therefore, the engine rotational speed when passing through the TDC becomes relatively high, and the piston stop position can be changed closer to the BDC. Conversely, the fuel injection timing is retarded. If it is changed to the side, the engine rotation speed when passing through the TDC becomes relatively low, so the piston stop position can be changed closer to the TDC.
一方、前記最後のTDC通過後に停止時圧縮行程気筒12に行う燃料噴射については、前記実施形態では最後のTDC回転速度に基づくピストン停止位置の推定結果に応じて、実際にはピストン13が相対的にTDC寄りに停止するときにのみ、燃料噴射を行うようにしているが、これに限らず、ピストン13が相対的にBDC寄りに停止するときでも、燃料噴射を行うようにしてもよい。
On the other hand, with respect to the fuel injection performed to the compression stroke cylinder 12 at the time of stop after passing through the last TDC, in the embodiment, the
また、前記実施形態のようにピストン停止位置が相対的にTDC寄りになると推定されるときにのみ、燃料噴射を行うようにする場合には、図15に一例を示すように、この燃料噴射のタイミングをエンジン1の逆転作動の前に、即ちエンジン回転速度が負値になる前に設定することもできる(Inj2′)。
Further, when the fuel injection is performed only when the piston stop position is estimated to be relatively close to TDC as in the above-described embodiment, as shown in FIG. The timing can be set before the reverse rotation of the
さらに、前記実施形態では、エンジン1の停止直前に、最後のTDCの通過前後でそれぞれ圧縮行程にある気筒12,12に燃料噴射を行うようにしているが、これに限らず、最後のTDCの通過前に圧縮行程にある停止時膨張行程気筒12のみに停止直前の燃料噴射を行うようにしてもよいし、反対に、最後のTDCの通過後に圧縮行程に移行する停止時圧縮行程気筒12のみに燃料噴射を行うようにしてもよい。
Further, in the above-described embodiment, the fuel is injected into the cylinders 12 and 12 in the compression stroke before and after the passage of the last TDC immediately before the
さらにまた、前記実施形態では、図4のエンジン停止制御のフローのステップSA4〜SA9に示すように、燃料カット後に一旦、所定開度まで開いたスロットル弁23を閉じるとき(ステップSA6で所定回転速度以下)までは、オルタネータ28の発電制御を行う(ステップSA7,SA8)一方、その後は発電制御を行わないようにしているが、これに限るものではなく、エンジン回転速度の低下か又はスロットル開作動からの時間経過のいずれかによって所定期間の終了を判定し、この判定に応じてスロットル弁23を閉じた後も、エンジン回転速度がオルタネータ28の有効に発電作動可能な所定回転速度以下(例えば約350rpm以下)になるまでは、ステップSA5〜SA7により該オルタネータ28の発電制御を続けるようにしてもよい。
Furthermore, in the above embodiment, as shown in steps SA4 to SA9 of the engine stop control flow of FIG. 4, after the fuel cut, the
加えて、前記実施形態のエンジン1においては、各気筒12A〜12Dへの吸気流量を調整する吸気流量調整手段として、サージタンク21b上流のスロットル弁23を用いているが、これに限らず、吸気流量調整手段としては、各気筒12A〜12D毎の吸気弁19のリフト量を変更する周知の可変動弁機構を採用してもよいし、或いは、各気筒12A〜12D毎の分岐吸気通路21aに弁体が個別に配置された多連型のスロットル弁を用いることもできる。
In addition, in the
そのように吸気通路21の下流側に配置された多連型のスロットル弁を用いる場合には、これを閉じる側に制御することによって吸気を応答性よく絞ることができるから、前記実施形態の上流側スロットル弁23のように開き側のみに制御するのではなく、閉じる側にも制御して、エンジン回転速度の低下の度合いを大きくすることも可能になる。
In the case of using a multiple throttle valve arranged on the downstream side of the
また、前記実施形態におけるエンジン1の始動制御では、最初にクランク軸3を少しだけ逆転させて、停止時膨張行程気筒12の混合気を圧縮した後に点火するようにしているが、これに限るものではなく、本発明に係るエンジン停止制御は、最初に停止時膨張行程気筒12に点火して、これによりエンジンを再始動するエンジンシステムにも適用可能である。
Further, in the start control of the
E エンジンシステム(エンジンの始動装置)
1 エンジン
2 ECU(エンジンコントローラ)
2a エンジン停止手段
2b 吸気流量制御手段
2c 停止気筒推定手段
2d 燃料噴射制御手段
2e ピストン停止位置推定手段
2f 逆転作動検出手段
12A〜12D 気筒
13 ピストン
16 燃料噴射弁
23 スロットル弁(吸気流量調整手段)
25 エアフローセンサ(吸気流量検出手段)
30 クランク角センサ(回転速度検出手段)
E Engine system (engine starter)
1
2a Engine stop means 2b Intake flow rate control means 2c Stop cylinder estimation means 2d Fuel injection control means 2e Piston stop position estimation means 2f Reverse rotation detection means 12A to
25 Air flow sensor (intake flow rate detection means)
30 Crank angle sensor (rotational speed detection means)
Claims (9)
運転中のエンジンの各気筒への燃料供給を停止することにより、該エンジンを停止させるエンジン停止手段と、
前記エンジン停止手段による燃料供給の停止からエンジンが停止するまでの停止動作期間に、各々膨張行程及び圧縮行程で停止する気筒の少なくとも一方を推定する停止気筒推定手段と、
前記停止気筒推定手段により推定された気筒がエンジン停止前の最後の圧縮行程にあるときに、前記燃料噴射弁により当該気筒内に燃料を噴射させる燃料噴射制御手段と、
を備えることを特徴とするエンジンの始動装置。 An engine starter that restarts without using a starter motor by injecting fuel into a cylinder at least in the expansion stroke of a stopped multi-cylinder engine by means of a fuel injection valve and igniting and burning it. Because
Engine stop means for stopping the engine by stopping fuel supply to each cylinder of the engine in operation;
Stop cylinder estimation means for estimating at least one of cylinders that stop in the expansion stroke and the compression stroke in a stop operation period from the stop of fuel supply by the engine stop means until the engine stops;
Fuel injection control means for injecting fuel into the cylinder by the fuel injection valve when the cylinder estimated by the stop cylinder estimation means is in the last compression stroke before engine stop;
An engine starting device comprising:
燃料噴射制御手段は、前記気筒がエンジン停止前の最後の圧縮上死点を越える前に、この気筒内に燃料を噴射させるもの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。 The stop cylinder estimation means estimates the cylinder that stops in the expansion stroke,
3. The engine starting device according to claim 2, wherein the fuel injection control means is configured to inject fuel into the cylinder before the cylinder exceeds the last compression top dead center before the engine is stopped. .
エンジンの停止動作期間における所定期間、各気筒の吸気量が増大するように前記吸気流量調整手段を制御する吸気流量制御手段と、
を備えることを特徴とする請求項3に記載のエンジンの始動装置。 An intake flow rate adjusting means for adjusting the intake flow rate to each cylinder of the engine;
An intake air flow rate control means for controlling the intake air flow rate adjusting means so that the intake air amount of each cylinder increases during a predetermined period in the engine stop operation period;
The engine starter according to claim 3, further comprising:
燃料噴射制御手段は、前記吸気流量検出手段による検出値に基づいて、気筒内の平均空燃比がリッチ側の可燃限界値よりもリーンになるように燃料噴射量を制御するものであることを特徴とする請求項3に記載のエンジンの始動装置。 Intake flow rate detection means for detecting the intake flow rate to each cylinder of the engine,
The fuel injection control means controls the fuel injection amount so that the average air-fuel ratio in the cylinder is leaner than the rich flammability limit value based on the detection value by the intake flow rate detection means. The engine starting device according to claim 3.
燃料噴射制御手段は、前記推定されたピストン停止位置に基づいて燃料噴射量を補正するものであることを特徴とする請求項3乃至5のいずれか1つに記載のエンジンの始動装置。 A piston stop position estimating means for estimating a piston stop position of a cylinder that stops in the expansion stroke based on the engine rotation speed or a decrease state of the engine rotation speed;
The engine starter according to any one of claims 3 to 5, wherein the fuel injection control means corrects a fuel injection amount based on the estimated piston stop position.
ピストン停止位置推定手段は、前記回転速度検出手段による検出値が相対的に高回転側にあれば、ピストン停止位置が相対的に下死点寄りになると推定し、一方、前記検出値が相対的に低回転側にあれば、ピストン停止位置が相対的に上死点寄りになると推定するものであり、
燃料噴射制御手段は、前記ピストン停止位置推定手段によりピストン停止位置が相対的に下死点寄りになると推定されたときに、燃料噴射量を相対的に少なくなるように補正する一方、ピストン停止位置が相対的に上死点寄りになると推定されたときには、燃料噴射量を相対的に多くなるように補正するものであることを特徴とする請求項6に記載のエンジンの始動装置。 Rotational speed detection means for detecting the engine rotational speed when each cylinder sequentially passes the compression top dead center during the engine stop operation period,
The piston stop position estimating means estimates that the piston stop position is relatively close to the bottom dead center if the detection value by the rotational speed detection means is relatively high, while the detection value is relatively If it is on the low rotation side, it is estimated that the piston stop position is relatively close to the top dead center,
The fuel injection control means corrects the fuel injection amount to be relatively small when the piston stop position is estimated to be relatively close to bottom dead center by the piston stop position estimation means, while the piston stop position 7. The engine starting device according to claim 6, wherein the fuel injection amount is corrected so as to be relatively increased when it is estimated that is relatively close to top dead center.
燃料噴射制御手段は、前記ピストン停止位置推定手段により推定されたピストン停止位置に基づいて燃料噴射時期を補正するものであることを特徴とする請求項3乃至5のいずれか1つに記載のエンジンの始動装置。 A piston stop position estimating means for estimating a piston stop position of a cylinder that stops in the expansion stroke based on the engine rotation speed or a decrease state of the engine rotation speed;
The engine according to any one of claims 3 to 5, wherein the fuel injection control means corrects the fuel injection timing based on the piston stop position estimated by the piston stop position estimation means. Starting device.
ピストン停止位置推定手段は、前記回転速度検出手段による検出値が相対的に高回転側にあれば、ピストン停止位置が相対的に下死点寄りになると推定し、一方、前記検出値が相対的に低回転側にあれば、ピストン停止位置が相対的に上死点寄りになると推定するものであり、
燃料噴射制御手段は、前記ピストン停止位置推定手段によりピストン停止位置が相対的に下死点寄りになると推定されたときに、燃料噴射時期を相対的に遅角側になるように補正する一方、ピストン停止位置が相対的に上死点寄りになると推定されたときには、燃料噴射時期を相対的に進角側になるように補正するものであることを特徴とする請求項8に記載のエンジンの始動装置。
Rotational speed detection means for detecting the engine rotational speed when each cylinder sequentially passes the compression top dead center during the engine stop operation period,
The piston stop position estimating means estimates that the piston stop position is relatively close to the bottom dead center if the detection value by the rotational speed detection means is relatively high, while the detection value is relatively If it is on the low rotation side, it is estimated that the piston stop position is relatively close to the top dead center,
The fuel injection control means corrects the fuel injection timing to be relatively retarded when the piston stop position estimating means estimates that the piston stop position is relatively close to bottom dead center, The engine according to claim 8, wherein when the piston stop position is estimated to be relatively close to top dead center, the fuel injection timing is corrected to be relatively advanced. Starter.
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