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JP3966209B2 - Engine starter - Google Patents

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JP3966209B2
JP3966209B2 JP2003096979A JP2003096979A JP3966209B2 JP 3966209 B2 JP3966209 B2 JP 3966209B2 JP 2003096979 A JP2003096979 A JP 2003096979A JP 2003096979 A JP2003096979 A JP 2003096979A JP 3966209 B2 JP3966209 B2 JP 3966209B2
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  • Control Of Vehicle Engines Or Engines For Specific Uses (AREA)
  • Electrical Control Of Air Or Fuel Supplied To Internal-Combustion Engine (AREA)
  • Combined Controls Of Internal Combustion Engines (AREA)

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、アイドリング時等に自動的にエンジンをいったん停止させ、その後に自動的に再始動させるエンジンの始動装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
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。
【0003】
このようにエンジン停止後に自動的に再始動させる場合に、発進操作等に応じて即座に始動させることが要求されるため、始動用のモータによりエンジン出力軸を駆動するクランキングを経てエンジンを始動させるような、始動完了までにかなりの時間を要する従来の一般的な始動の方法は好ましくない。
【0004】
そこで、停止状態のエンジンの特定気筒に燃料を供給して着火、燃焼を行わせ、そのエネルギーでエンジンが即時的に始動されるようにすることが望ましい。この場合、エンジン停止中に膨張行程にある気筒に燃料を供給して燃焼を行わせるようにすればその燃焼のエネルギーをエンジン正転方向に作用させることができる。しかし、エンジン作動中であれば燃焼室内が高圧縮状態となってから燃焼が行われるので大きなエネルギーが得られるが、エンジン停止中には膨張行程の気筒から空気が洩出して燃焼室内の圧力が低下するため、その低い圧力の燃焼室内に燃料を供給して燃焼を行わせても始動に必要なエネルギーが充分に得られない場合が多い。
【0005】
このような問題の対策として、多気筒エンジンにおいてエンジン停止時に圧縮行程にある気筒に対して初回の燃焼を実行して当該気筒のピストンを下死点前の位置まで押し下げ、それに伴い膨張行程にある気筒のピストンが上死点に近づくことによって当該気筒の筒内圧力を高めるようにした上で、この膨張行程の気筒に対して燃料を噴射させて点火、燃焼を行わせ、こうしてエンジン正転方向に作用する燃焼エネルギーを増大させるように工夫したものも提案されている(例えば特許文献1参照)。
【0006】
【特許文献1】
国際公開第01/81759号パンフレット
【0007】
【発明が解決しようとする課題】
上記特許文献1に示された始動装置によると、エンジン停止時に圧縮行程にある気筒における初回燃焼により少しだけエンジンが逆転してから、エンジン停止時に膨張行程にある気筒での燃焼に伴うエンジンの正転により、圧縮行程にあった気筒が圧縮上死点を経て膨張行程へ移行するが、上記エンジン逆転時にいずれかの気筒の上死点を越えてしまうと、その次の膨張行程の気筒での燃焼によってエンジンの正転方向に駆動力を付与することが困難となり、始動性が却って悪化する。
【0008】
従って、圧縮行程にある気筒における初回燃焼によるエンジン逆転は、いずれかの気筒の上死点を越えない範囲にとどめることが要求されるが、ピストン停止位置などにより逆転方向の移動の勢いにはばらつきがあるため、エンジン逆転によりいずれかの気筒の上死点を越えてしまう可能性があった。
【0009】
本発明は上記の事情に鑑み、エンジンの再始動時に少しだけエンジンを逆転させてから膨張行程の気筒で燃焼を行わせるようにすることでその燃焼エネルギーを増大させるようにし、しかも、上記逆転時にいずれかの気筒の上死点を越えてしまうことを防止し、始動性を向上す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。
【0010】
【課題を解決するための手段】
本発明は、エンジン停止後の再始動条件成立時に、シリンダ容積が縮小する行程にある気筒に燃料を供給して点火、燃焼を行わせることによりエンジンを逆転方向に所定量作動させてから、膨張行程にある気筒で燃焼を行わせることによりエンジンを正転方向に回転させて始動させるエンジンの始動装置において、エンジンを逆転方向に作動させる始動初期に、いずれかの気筒がピストン上死点を越えるような逆転方向の過剰作動が生じるか否かを予測する予測手段と、この予測手段によって上記逆転方向の過剰作動が予測されたときに、いずれかの気筒がピストン上死点に達するまでの逆転方向作動中に、エンジン正転方向の駆動力を与える燃焼を実行させる制御手段とを備え、上記予測手段は、逆転方向へのピストン移動中の角速度を検出することにより逆転方向へのピストンの移動の勢いを調べるものであり、上記制御手段は、上記勢いが所定値以上に大きいとき、エンジン正転方向の駆動力を与える燃焼を実行させる制御として、エンジン停止時に吸気行程にある気筒の吸気弁を閉じるとともに、当該気筒に燃料を供給して点火することにより、当該気筒をエンジン停止時に膨張行程にある気筒とともに燃焼させるようになっていることを特徴とする
【0011】
この発明によると、エンジン再始動の際に、先ずエンジンがある程度だけ逆転し、膨張行程の気筒のピストンが上昇して筒内圧力が高められてから、当該気筒で燃焼が行われることにより、膨張行程の気筒での燃焼圧が高められて、その燃焼圧が有効にピストンに作用し、エンジン正転方向の駆動力が得られる。
【0012】
このような再始動時の動作において、逆転方向へのピストン移動中の角速度を検出することにより逆転方向へのピストンの移動の勢いを調べ、この勢いが所定値以上に大きいか否かにより、いずれかの気筒がピストン上死点を越えるような逆転方向の過剰作動が生じるか否かを予想できる。そして、逆転方向の過剰作動が生じることが予測されたときは、逆転方向作動中にエンジン正転方向の駆動力を与える燃焼が行われることにより、逆転方向のピストンの移動が抑制されて、いずれかの気筒のピストン上死点を越えることが防止されるとともに、逆転後におけるエンジン正転方向の駆動力が高められ、始動性が向上される。
【0014】
とくに、吸気行程にある気筒の吸気弁が閉じられることによりこの吸気行程の気筒が膨張行程の気筒と同じような状態となり、この気筒と膨張行程気筒とにおいて燃焼が行われることにより、上記逆転方向の過剰作動が防止されるとともに、正転方向の駆動力が高められる。
【0018】
また、上記制御手段は、吸気行程気筒側の燃焼時の空燃比を理論空燃比以下とするように、当該気筒に対する燃料供給量を制御するようになっていることが好ましい。このようにすると、吸気行程の気筒では空燃比が適度にリッチにされることにより正転方向の駆動力が高められる。
【0020】
また、本発明において、エンジン停止時にシリンダ容積が縮小する行程にある気筒に対する燃料の供給と膨張行程にある気筒に対する燃料の供給とを同時期に行うようにすることが好ましい。このようにすると、膨張行程にある気筒に対して燃料供給の時期が可及的に早くされ、燃料供給から点火までの間に燃料の気化霧化のための時間を確保することができる。
【0021】
【発明の実施の形態】
以下、図面に基づいて本発明の実施の形態を説明する。
【0022】
図1及び図2は本発明の一実施形態によるエンジンの概略構成を示している。これらの図において、エンジン本体はシリンダヘッド1及びシリンダブロック2で構成され、複数の気筒を有し、図示の実施形態では4つの気筒3A〜3Dを有している。各気筒3A〜3Dにはピストン4が嵌挿され、ピストン4の上方に燃焼室5が形成されている。上記ピストン4はコンロッドを介してクランクシャフト6に連結されている。
【0023】
各気筒3A〜3Dの燃焼室5の頂部には点火プラグ7が装備され、そのプラグ先端が燃焼室5内に臨んでいる。
【0024】
さらに、燃焼室5の側方部には、燃焼室5内に燃料を直接噴射する燃料噴射弁8が設けられている。この燃料噴射弁8は、図略のニードル弁及びソレノイドを内蔵し、パルス信号が入力されることにより、そのパルス入力時期に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噴射するように構成されている。そして、点火プラグ7付近に向けて燃料を噴射するように燃料噴射弁8の噴射方向が設定されている。なお、この燃料噴射弁8には図外の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、かつ、圧縮行程での燃焼室内の圧力よりも高い燃料圧力を与え得るように燃料供給系統が構成されている。
【0025】
また、各気筒3A〜3Dの燃焼室5に対して吸気ポート9及び排気ポート10が開口し、これらのポート9,10に吸気弁11及び排気弁12が装備されている。これら吸気弁11及び排気弁12は動弁機構により駆動される。そして、後に詳述するように各気筒が所定の位相差をもって燃焼サイクルを行うように、各気筒の吸・排気弁11,12の開閉タイミングが設定されている。
【0026】
さらに、上記吸気弁11と排気弁12とに対し、これらを作動状態と閉じて停止した状態とに切換可能なバルブ駆動変更手段13,13´が設けられている。このバルブ駆動変更手段13,13´は、例えば図3に示すように、非磁性材料からなるハウジング13aと、このハウジング13a内に摺動自在に配設されるとともに上記排気弁12と一体に連結されたアーマチュアコア13bと、ハウジング13a内の上下両端部に配設された一対の電磁石13c,13d及び戻しばね13e,13fとを備えている。
【0027】
そして、上方の電磁石13cに通電されたときはアーマチュアコア13bが上方に吸引されることにより吸気弁11または排気弁12が開かれ、下方の電磁石13dに通電されたときはアーマチュアコア13bが下方に吸引されることにより吸気弁11または排気弁12が閉じられる。このような構造によると、各電磁石13c,13dに対する通電のタイミングがコントロールされることにより、吸・排気弁11,12が所定のタイミングで開閉作動され、また、下方の電磁石13dに対する通電状態が保たれたときは、吸・排気弁11,12が閉じて停止した状態となる。
【0028】
図1に戻って、上記吸気ポート9及び排気ポート10には吸気通路15及び排気通路16が接続されている。上記吸気通路15には、吸入空気量を調節するスロットル弁が設けられ、当実施形態では、吸入空気量の制御の応答性を高めるため、吸気ポート9に近い分岐吸気通路15aにスロットル弁17が設けられている。すなわち、吸気通路15は、サージタンク15bの下流に気筒別の分岐吸気通路15aを有し、各分岐吸気通路15aの下流端が各気筒の吸気ポート9に連通するが、その各分岐吸気通路15aの下流端近傍に、各分岐吸気通路15aを同時に絞り調節する多連型のロータリバルブからなるスロットル弁17が配設されている。このスロットル弁17はアクチュエータ18により駆動されるようになっている。
【0029】
上記吸気通路15におけるサージタンク15bの上流の共通吸気通路15cには、吸入空気量を検出するエアフローセンサ20が設けられている。また、上記クランクシャフト6に対し、その回転角を検出するクランク角センサが設けられており、当実施形態では、後に詳述するように、互いに一定量だけ位相のずれたクランク角信号を出力する2つのクランク角センサ21,22が設けられている。さらに、エンジンの特定クランク角を検出することで気筒識別信号を与えることのできる気筒識別センサ23が設けられている。なお、この他にもエンジンの制御に必要な検出要素として、エンジン冷却水の温度を検出する水温センサ24、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25等が装備されている。
【0030】
30はECU(エンジンコントロールユニット)であり、上記各センサ20〜25からの信号を受け、上記燃料噴射弁8に対して燃料噴射量及び噴射時期を制御する信号を出力し、点火装置に対して点火時期制御信号を出力するとともに、バルブ駆動変更手段13に制御信号を出力している。また、スロットル弁17のアクチュエータ18に対してスロットル開度を制御する信号を出力している。さらに、スタータ(始動用モータ)31に対し、必要なときにその駆動を制御する信号を出力するようになっている。
【0031】
そして、アイドリング時において所定のエンジン停止条件が成立したときに、燃料供給停止等により自動的にエンジンを停止させるとともに、その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。このエンジン再始動時に、ピストンの停止位置が特定範囲にある場合は、先ずエンジン停止時に圧縮行程にある気筒に燃料を供給して点火、燃焼を行わせることによりエンジンを逆転方向に所定量作動させてから、膨張行程にある気筒で燃焼を行わせることによりエンジンを正転方向に回転させて始動させるようになっている。
【0032】
さらにECU30は、エンジンを逆転方向に作動させる始動初期に、いずれかの気筒がピストン上死点を越えるような逆転方向の過剰作動が生じるか否かを予測する予測手段30aと、この予測手段30aによって上記逆転方向の過剰作動が予測されたときに、いずれかの気筒がピストン上死点を越えるまでは逆転方向作動中に、エンジン正転方向の駆動力を与える燃焼を実行させる制御手段30bとを含んでいる。
【0033】
なお、当実施形態では、上述のようにエンジン停止時に圧縮行程にある気筒でのエンジン逆転のための初回燃焼と、エンジン停止時に膨張行程にある気筒でのエンジン正転のための燃焼とを行わせてから、エンジン停止時に圧縮行程にあった気筒が膨張行程に移行したときに当該気筒での再燃焼を行わせる第1再始動制御モードと、上記再燃焼を行わせない第2再始動制御モードと、エンジン停止時に圧縮行程にある気筒での初回燃焼を行わずにスタータ(始動用モータ)31でアシストしつつ膨張行程の気筒での燃焼により始動を行う第3再始動制御モードとを、ピストンの停止位置に応じて選択的に実行する。そして、第1再始動制御モード、第2再始動制御モードのいずれかが選択されたときに、上記予測手段30a及び制御手段30bとしての機能が発揮されるようになっている。
【0034】
上記ECU30によるエンジン停止及び再始動の制御を、図4〜図11によって説明する。なお、以下の説明では、吸気行程にある気筒を吸気気筒、圧縮行程にある気筒を圧縮気筒、膨張行程にある気筒を膨張気筒、排気行程にある気筒を排気気筒と略称する。
【0035】
図4のフローチャートに示す処理は、エンジンが運転されている状態からスタートし、ECU30は、先ずステップS1でアイドルストップ条件が成立したか否かを判定する。この判定は、車速、エンジン温度(エンジン冷却水の温度)等に基づいて行い、例えば車速が0の停車状態が所定時間以上持続し、かつ、エンジン温度が所定範囲内にあり、さらにエンジンを停止させることに格別の不都合がない状況にある場合等に、アイドルストップ条件成立とする。
【0036】
アイドルストップ条件が成立したときは、エンジンの各気筒に対する燃料供給を停止し(ステップS2)、次いでいったんスロットル弁17を所定開度に開き(ステップS3)、それからエンジン回転数が所定回転数以下となるまでこの状態を保ち(ステップS4)、所定回転数以下となればスロットル弁17を閉じる(ステップS5)。
【0037】
続いて、ステップS6でエンジンが停止したか否かを判定し、エンジンが停止すると、後述の図6の停止位置検出ルーチンによるピストンの停止位置の検出に基づき、上記ステップS7で上記停止位置が所定範囲内にあるか否かを判定する。この場合に、エンジン停止時の膨張気筒においてピストン停止位置が図5中に斜線を付して示した範囲A、つまり、膨張行程中期に相当する範囲を所定範囲とする。そして、この所定範囲A内にあるときは、ステップS8で、エンジン停止時の膨張気筒においてピストン停止位置が所定位置よりTDC(上死点)側にあるか否かを判定する。
【0038】
上記ステップS7,S8の判定に基づき、ピストン4の停止位置が所定範囲A内であって、そのTDC側(範囲A1内)にあることが確認された場合には、後述の図8に示す第1再始動制御モードのルーチン(R1)を実行し、ピストン4の停止位置が所定範囲A内であって、そのBDC側(下死点側)の範囲A2内にあることが確認された場合には、第2再始動制御モードのルーチン(R2)を実行する。また、ピストン4の停止位置が所定範囲A外であることが確認された場合は、第3再始動制御モードのルーチン(R3)を実行する。
【0039】
図6は停止位置検出ルーチンを示している。このルーチンがスタートすると、ECU30は、第1クランク角信号CA1(第1クランク角センサからの信号)および第2クランク角信号CA2(第2クランク角センサからの信号)を調べ、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。要するに、これらの信号CA1,CA2の位相の関係が図7(a)のようになるか、それとも図7(b)のようになるかを判別することにより、エンジンの正転時か逆転時かを判別する(ステップS11)。
【0040】
すなわち、エンジンの正転時には、図7(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、エンジンの逆転時には、図7(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。そこで、ステップS11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S12)、ステップS11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S13)。そして、エンジン停止時に上記CAカウンタの値を調べることで停止位置を求める(ステップS14)。
【0041】
図8は図4のフローチャート中のステップS7での判定がYESのときに実行される第1再始動制御モードのルーチンを示している。また、図9及び図10は第1再始動制御モードにより制御される場合の各気筒のサイクル及び燃焼動作を示すものであって、図9は予測手段の機能を果たす後記ステップS26で圧縮気筒下死点を越えないこと(逆転が過剰にならないこと)が予測された場合について示し、図10は後記ステップS26で圧縮気筒下死点を越える可能性があること(逆転が過剰になること)が予測された場合について示している。
【0042】
なお、図9,図10は4気筒4サイクルエンジンの場合について示しており、この4気筒4サイクルエンジンの場合、気筒列方向一端側からNo.1〜NO.4気筒と呼ぶと、吸気、圧縮、膨張、排気の各行程からなるサイクルがNO.1気筒、NO.3気筒、NO.4気筒、NO.2気筒の順にクランク角で180°ずつの位相差をもって行われるようになっているので、例えば図9,図10の例のようにエンジン停止時にNO.1気筒が圧縮行程であれば、NO.2気筒は膨張行程、NO.3気筒は吸気行程、NO.4気筒は排気行程となる。図9,図10を参照しつつ、図8のルーチンを説明する。
【0043】
ECU30は、このルーチンにおいて先ずステップS21で、所定のエンジン再始動条件が成立したか否かを判定し、エンジン再始動条件が成立していなければ待機する。
【0044】
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や、バッテリー電圧が低下した場合等のエンジン再始動条件成立時(ステップS21の判定がYESのとき)には、ステップS22で、ピストンの停止位置に基づき、圧縮気筒(図9,図10ではNO.1気筒)と膨張気筒(図9,図10ではNO.2気筒)の各空気量を算出する。つまり、上記停止位置から上記各気筒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カット後にエンジンが数回転してから停止するので上記各気筒はいずれも新気で満たされ、かつ、エンジン停止中に各気筒の筒内圧は略大気圧となるので、上記燃焼室容積から空気量が求められることとなる。
【0045】
続いてステップS23で、算出した圧縮気筒の空気量に対して所定の空燃比となるように燃料噴射量を求めて、その噴射量で当該気筒に対する燃料噴射(図9,図10中のF11)を行う。この場合、当該気筒での初回燃焼後も余剰空気が残存するように、上記所定の空燃比は理論空燃比よりも大きいリーン空燃比とされる。また、ステップS24で、算出した膨張気筒の空気量に対して所定の空燃比(理論空燃比もしくはその近傍)となるように燃料噴射量を求め、その噴射量で当該気筒に対する燃料噴射(図9,図10中のF12)を行う。
【0046】
さらにステップS25で、圧縮気筒の燃料噴射後に燃料の気化時間を考慮して設定した時間の経過後に、当該気筒に対して点火(図9,図10中のI11)を行う。こうして圧縮気筒内で燃焼を行わせ、その燃焼圧で当該気筒のピストンを押し下げ、エンジンを逆転させる。
【0047】
次に、ステップS26で、予測手段30aの機能を果たす処理として、上記逆転によって圧縮気筒下死点を越えないか否かを予測する。この場合、逆転方向へのピストンの移動の勢いを調べ、例えばクランク角センサ21,22からのクランク角信号の周期を計測することによって逆転方向へのピストン移動中の角速度を検出し、この角速度が所定値以下であれば圧縮気筒下死点を越えない(ステップS26がYES)と判定し、上記角速度が所定値より高くなれば圧縮気筒下死点を越える可能性がある(ステップS26がNO)と判定する。あるいは、エンジン停止中の圧縮気筒のピストン位置を調べ、この位置が下死点から所定量以上遠ければ圧縮気筒下死点を越えない(ステップS26がYES)と判定し、この位置が下死点から所定量未満であれば、圧縮気筒下死点を越える可能性がある(ステップS26がNO)と判定するようにしてもよい。
【0048】
圧縮気筒下死点を越えないことが予測された場合、ステップS27で、クランク角信号のエッジ(クランク角信号の立ち上がり又は立ち下がり)を検出した後に所定ディレイ時間が経過してから膨張気筒に対して点火(図9中のI12)を行う。
【0049】
こうして、エンジンの再始動開始後にいずれかの気筒が上死点に達するまでの第1行程で、圧縮気筒で点火、燃焼が行われてエンジンがある程度だけ逆転をした後、膨張気筒で点火、燃焼が行われてエンジンが正転する。
【0050】
それから、ステップS28で、後に詳述するスタートアシスト実行判定を行った後、ステップS29で、算出したエンジン停止時の圧縮気筒の残存空気量に対して所定の空燃比(理論空燃比もしくはその近傍)となるように燃料を噴射する(図9中のF21)。この場合、ステップS23で算出された圧縮気筒の空気量から初回燃焼(ステップS25での点火による燃焼)により消費された分の空気量を差し引いた量が残存空気量となり、この残存空気量に対して理論空燃比もしくはその近傍の空燃比となるように燃料噴射量を求める。
【0051】
そして、ステップS30で、エンジン停止時の圧縮気筒が上死点を越えた時点で点火(図9中のI21)を行う。つまり、エンジン停止時の圧縮気筒が膨張行程となる第2行程で、この気筒において再燃焼を行わせる。
【0052】
その後、ステップS31で、通常制御に移行する。つまり、エンジン停止時の排気気筒が圧縮行程となる第3行程及びそれ以降の行程では、順次各気筒に対して、それぞれ、吸気行程などの適当な時期に燃料を噴射した後に、圧縮気筒から膨張行程へ以降するときの上死点付近で点火して燃焼を行わせる。
【0053】
また、上記ステップS26での判定がNOの場合(逆転によって圧縮気筒下死点を越える可能性があることが予測される場合)は、それに応じた制御手段30bの機能を果たす処理として、次のようなステップS32〜S38の処理を行う。
【0054】
ステップS32では、吸気気筒(図10でNO.3気筒)の吸排気弁11,12を閉じて膨張気筒化する。つまり、吸気気筒と膨張気筒(図10でNO.2気筒)とはピストンの動きが同じであるので、吸気気筒の吸排気弁11,12を閉じれば当該気筒の燃焼室は膨張気筒と同じ状態となる。なお、吸気気筒を膨張気筒化するには、少なくとも吸気弁11を閉じるようにすればよいが、エンジンの逆転により吸気気筒の上死点に近づいたとき(排気弁の閉時期より進角側となったとき)に排気弁12が開いてしまうことを避けるため、吸排気弁11,12をともに閉じた状態に保つようにすることが好ましい。
【0055】
続いてステップS33で、吸排気弁の閉タイミングに応じて当該気筒の空気量を算出し、その空気量に対し、所定の空燃比(理論空燃比もしくはその近傍)となるように燃料噴射量を求め、その噴射量で当該気筒に対する燃料噴射(図10中のF13)を実行する。そして、ステップS34で、圧縮気筒が下死点を越える前に、膨張気筒及び膨張気筒化した吸気気筒に対して点火(図10中のI12,I13)を行うことにより、これらの気筒で燃焼を行わせる。
【0056】
次にステップS35で、上記ステップS29と同様に、エンジン停止時の圧縮気筒の残存空気量を求めて、それに対して所定の空燃比(理論空燃比もしくはその近傍)となるように燃料を噴射する(図10中のF21)。また、ステップS36で、エンジン停止時の吸気気筒(膨張気筒化した気筒;NO.3気筒)が下死点に至る前に、当該気筒の排気弁を開く。これにより、当該気筒の第2行程(本来は圧縮行程)を排気行程化し、既燃ガスを排出させる。
【0057】
さらにステップS37で、エンジン停止時の圧縮気筒が上死点を越えた時点で当該気筒に対して点火(図10中のI21)を行うことにより、当該気筒で再燃焼を行わせる。また、ステップS38で、エンジン停止時の吸気気筒(膨張行程化した気筒;NO.3気筒)が本来の排気弁閉タイミングとなったとき排気弁12を閉じ、通常制御に戻る。
【0058】
図8のステップS28において行われるスタートアシスト実行判定を、図11に基づいて説明する。この実行判定のルーチンがスタートするとステップS41で、膨張気筒の燃焼を行った後の時点におけるエンジン回転数Neが、予め設定された基準回転数以上であるか否かを判定し、NOと判定された場合には、ステップS42で、スタータ31を駆動させて再始動をアシストするスタートアシスト制御を行う。
【0059】
また、上記ステップS41でYESと判定され、エンジン回転数が基準回転数以上であることが確認された場合には、ステップS43で、ブレーキスイッチがOFFとなった状態でエンジンの再始動が行われたか否かを判定する。このステップS43でYESと判定され、運転者が車両の発進を意図してブレーキペダルから足を離すことにより、ブレーキスイッチがOFFとなった状態で、再始動条件が成立したことが確認された場合には、ステップS44で、ブレーキスイッチがOFFとなった時点から所定時間内にアクセルスイッチがON状態となったか否か、あるいは登坂状態である等によりエンジンの再始動時における要求トルクが大きいか否かを判定する。
【0060】
上記ステップS44でYESと判定され、エンジンの再始動時における要求トルクが大きいことが確認された場合には、ステップS45で、エンジンの再始動開始時点から現時点、つまりエンジン回転数が上記基準回転数以上となるまでの経過時間が、予め設定された第1基準時間T1以上であるか否かを判定する。このステップS45でYESと判定された場合には、エンジンの再始動を失敗する可能性が高いと判断し、ステップS42に移行してスタートアシスト制御を行う。
【0061】
また、上記ステップS44でNOと判定され、エンジンの再始動時における要求トルクが小さいことが確認された場合には、ステップS46で、エンジンの再始動開始時点から現時点までの経過時間が、第1基準時間T1よりも長い時間に設定された第2基準時間T2以上であるか否かを判定する。このステップS46でYESと判定されてエンジンの再始動を失敗する可能性が高いことが確認された場合には、ステップS42に移行してスタートアシスト制御を行う。
【0062】
一方、上記ステップS43でNOと判定され、運転者が車両の発進を意図することなく、エアコンが作動状態となり、あるいはバッテリーの容量が減少する等によりエンジンの再始動条件が成立した状態にあることが確認された場合には、ステップS47でエンジンの再始動開始時点から現時点までの経過時間が、第2基準時間T2よりも長い時間に設定された第3基準時間T3以上であるか否かを判定する。このステップS47でYESと判定されてエンジンの再始動を失敗する可能性が高いことが確認された場合には、ステップS42に移行してスタートアシスト制御を行う。
【0063】
ステップS45,S46,S47のいずれかで判定がNOの場合は、エンジン回転数が上記基準回転数以上となるまでの経過時間が短くて、再始動が成功であると認められるので、スタートアシスト制御を行うことなくリターンする。
【0064】
なお、図3のフローチャート中のステップS8での判定がNOのときに実行される第2再始動制御モード(再燃焼なし)のルーチンの詳細については図示を省略するが、第1再始動制御モードのルーチンのうちのステップS21〜S27,S31,S32〜S34,S36,S38と略同様の処理が行われる。ただし、ステップS23に相当する処理において、ピストンの停止位置に応じてマップから求められる圧縮行程気筒の空燃比は略理論空燃比もしくはそれよりリッチとなる。
【0065】
図12は、図4のフローチャート中のステップS7での判定がNOのときに実行される第3再始動制御モード(モータアシスト)のルーチンを示している。ECUは、このルーチンにおいて先ずステップS51で、所定のエンジン再始動条件が成立したか否かを判定し、エンジン再始動条件が成立していなければ待機する。
【0066】
エンジン再始動条件成立時(ステップS51の判定がYESのとき)には、ステップS52でスタータ31の駆動を開始し、ステップS53でピストンの停止位置に基づいて圧縮気筒及び膨張気筒の空気量を算出し、ステップS54で圧縮気筒及び膨張気筒の各空燃比が理論空燃比付近となるように燃料を噴射する。そして、ステップS55で、膨張気筒の燃料噴射後に燃料の気化時間を考慮して設定された時間が経過してから、当該気筒に対して点火を行う。
【0067】
次に、ステップS56で、所定クランク角となったとき圧縮気筒に対して点火を行う。それからスタータ31の駆動を停止し(ステップS57)、通常の制御(ステップS58)に移行する。
【0068】
以上のような当実施形態の装置によると、エンジンの出力を要しない所定のアイドル状態となってエンジン停止条件が成立したときにエンジンが自動停止状態となる。このエンジン停止に至るときには、圧縮気筒ではピストンが上死点に近づくにつれて当該気筒内の空気が圧縮されてピストンを押し返す方向に圧力が作用し、これによりエンジンが逆転して圧縮気筒のピストンが下死点側に押し返されると、膨張気筒のピストンが上死点側に移動し、それに伴い当該気筒内の空気が圧縮され、その圧力で膨張気筒のピストンが下死点側に押し返される。このようにしてピストンがある程度振動してから停止し、この際、圧縮気筒及び膨張気筒においてそれぞれピストンが上死点に近いほどこれを押し戻す力が大きいため、ピストンの停止位置は行程中間部に近い位置となる場合が多い。
【0069】
このようにエンジンが自動停止状態となった後にエンジン再始動条件が成立したとき、再始動が行われるが、この場合、エンジン停止時の膨張気筒のピストン位置が行程中間部付近の所定範囲A(図5参照)にあるときは、第1再始動制御モードのルーチン(図8)または第2再始動制御モードのルーチンが実行されることにより、圧縮気筒での点火、燃焼によりエンジンが多少逆転されてから、膨張気筒での点火、燃焼によりエンジンが正転方向に駆動される。
【0070】
すなわち、図9,図10に示す例によると、圧縮気筒であるNO.1気筒に対する燃料噴射後に点火、燃焼が行われることにより、この気筒のピストンが押し下げられてエンジンが逆転し、これにより、膨張気筒であるNO.2気筒ではピストンが上死点に近づき、当該気筒内の空気が圧縮されて筒内圧が上昇し、この状態で点火が行われて、当該気筒に既に噴射されている燃料が燃焼することにより、比較的大きな燃焼圧が膨張気筒のピストンに作用し、エンジン正転方向の駆動力が高められる。
【0071】
ところで、上記逆転時に、エンジン停止時の圧縮気筒(NO.1気筒)での初回燃焼による駆動力が大きすぎてエンジン停止時の膨張気筒(NO.2気筒)のピストン上死点(圧縮気筒のピストン下死点)を越えてしまうと、そのエンジン停止時の膨張気筒で点火、燃焼を行わせてもエンジン正転方向の駆動トルクが得られず、始動できなくなる。
【0072】
そこで、当実施形態の装置では、逆転初期の段階で圧縮気筒の下死点を越えてしまう過剰作動が生じないか否かが予測され、過剰作動が生じる可能性がある場合、膨張気筒(NO.2気筒)での燃焼に加えて膨張気筒化した吸気気筒(NO.3気筒)で燃焼を行わせ、且つ、これら膨張気筒および吸気気筒での燃焼を逆転移動の途中で行わせるようにしている。これにより、膨張気筒のピストン上死点(圧縮気筒のピストン下死点)に達する前に、上記膨張気筒及び吸気気筒の燃焼によりピストン逆転方向の移動が止められ、且つ、正転方向の駆動力が高められるため、再始動成功の確率が大幅に高められることとなる。
【0073】
なお、エンジン停止時の膨張気筒のピストン位置が上記所定範囲Aのうちで中間部より上死点寄りの範囲A1にあれば、圧縮気筒のピストンは下死点寄りとなるので、このピストンを下死点の近くまで移動させるのに必要なトルクが小さくなるとともに、圧縮気筒内の空気量が多くなることから、当該気筒の空燃比をリーンとするように燃料噴射量が制御される。それにより、逆転のための初回燃焼の後にも筒内に余剰空気が残されるので、この余剰空気に応じた燃料が噴射され、当該気筒が膨張行程に移行したとき再燃焼が行われ、始動性が高められる。一方、エンジン停止時の膨張気筒のピストン位置が上記所定範囲Aのうちで中間部より下死点寄りの範囲A2にあれば、圧縮気筒のピストンは上死点寄りとなるので、このピストンを下死点の近くまで移動させるのに比較的大きなトルクが必要となり、かつ、圧縮気筒内の空気量か比較的少ないことから、当該気筒の空燃比を理論空燃比もしくはこれよりリッチとするように燃料噴射量が制御され、この場合は上記再燃焼は行われない。
【0074】
また、上述のようにエンジン停止時のピストン位置は上記範囲A内となることが多いため、エンジン再始動時に殆どの場合は上記第1再始動制御モードまたは第2再始動制御モードの制御により良好に再始動が行われるが、稀にはエンジン停止時のピストン位置が上記範囲Aから外れる可能性があり、上記範囲Aよりも膨張気筒の上死点側(排気気筒の下死点側)に近寄りすぎた場合には、エンジン逆転方向の移動量を充分にとることができなくなるとともに、膨張気筒の空気量が少なくなるので膨張気筒での燃焼により得られるトルクが少なくなり、また、上記範囲Aよりも膨張気筒の下死点側(排気気筒の上死点側)に近寄りすぎた場合には、排気気筒の空気量が少なくなるのでエンジン逆転のためのトルクが充分に得られなくなるため、これらの場合には上記第1再始動制御モードによる再始動が困難になる。
【0075】
そこで、エンジン停止時のピストン位置が上記範囲Aから外れた場合には、第3再始動制御モードが実行されてスタータにより始動がアシストされる。
【0076】
なお、本発明の装置の具体的構成は上記実施形態に限定されず、種々変更可能である。他の実施形態を以下に説明する。
【0077】
図8に示す実施形態では、逆転によって圧縮気筒下死点を越える可能性があることが予測された場合の制御において、ステップS34で、膨張気筒及び膨張気筒化した吸気気筒の点火、燃焼を同時的に行わせるようになっているが、両気筒の燃焼を時間的に少しずらせてもよい。とくに、膨張気筒は再始動の開始時等の早い時期に燃料を噴射しておいて適当な時期に点火を行えばよいが、吸気気筒は、逆転によって圧縮気筒下死点を越える可能性があることが予測された後に吸気弁が閉じられてから燃料が噴射され、その後に気化、霧化のための時間が経過してから点火を行う必用があるので、膨張気筒よりも遅い時期に点火、燃焼を行わせることが好ましい。
【0078】
図8におけるステップS33で設定される吸気気筒の空燃比は、理論空燃比よりも多少リッチとする方が、正転方向の駆動力を高めるのに有利である。
【0079】
また、上記実施形態では、逆転によって圧縮気筒下死点を越える可能性があることが予測された場合、吸気気筒の吸気弁を閉じるとともに、この吸気気筒と膨張気筒の両気筒で燃焼を行わせるようにしているが、吸気気筒に対する燃料供給及び点火、燃焼を行わず、吸気気筒の吸気弁を閉じるようにするだけでもよい。このようにしても、逆転方向作動中に、吸気弁が閉じられることにより吸気行程の気筒内の圧力が上昇し、逆転方向作動に対する抵抗が増大するとともに、逆転により圧縮されることの反力でピストンを押し返して、正転を助勢する作用が得られる。
【0080】
また、上記実施形態では、再始動の初期に圧縮気筒で燃焼を行わせることでエンジンを逆転方向に作動させるようにしているが、その代わりに、エンジン停止時に排気行程にある気筒の排気弁を閉じることにより圧縮気筒化し、この圧縮行程化した排気気筒に燃料を供給して点火、燃焼を行わせるようにしてもよく、要は、シリンダ容積が縮小する行程にある気筒に燃料の供給して点火、燃焼を行わせることによりエンジンを逆転方向に作動させることができる。
【0081】
【発明の効果】
以上のように本発明のエンジンの始動装置によると、再始動時において、エンジンを逆転方向に作動させる始動初期に、逆転方向の過剰作動が生じるか否かを予測する予測手段と、この予測手段によって上記逆転方向の過剰作動が予測されたときに、いずれかの気筒がピストン上死点に達するまでの逆転方向作動中に、エンジン正転方向の駆動力を与える燃焼を実行させる制御手段とを備えているため、上記逆転により膨張行程気筒を圧縮して膨張行程での燃焼による駆動力を高めるようにし、しかも、いずれかの気筒がピストン上死点を越えてしまうような逆転方向の過剰作動を有効に防止することができる。従って、再始動成功の確率を大幅に高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施形態による始動装置を備えたエンジンの概略断面図である。
【図2】上記エンジンの概略平面図である。
【図3】バルブ駆動変更手段の一例を示す断面図である。
【図4】制御手段によるエンジンの停止及び再始動のための制御のフローチャートである。
【図5】エンジン停止時のピストン位置に応じた再始動制御モード選択のための範囲の設定を示す説明図である。
【図6】エンジン停止時のピストン位置を検出するための処理を示すフローチャートである。
【図7】2つのクランク角センサからのクランク角信号を示すものであって、(a)はエンジン正転時の信号、(b)はエンジン逆転時の信号である。
【図8】第1再始動制御モードを示すフローチャートである。
【図9】エンジン再始動時の各気筒のサイクル及び燃料供給、点火のタイミング等を示すものであって、再始動初期のエンジン逆転方向の作動によって圧縮気筒下死点を越えないことが予測される場合の制御によるものを示す説明図である。
【図10】エンジン再始動時の各気筒のサイクル及び燃料供給、点火のタイミング等を示すものであって、再始動初期のエンジン逆転方向の作動によって圧縮気筒下死点を越える可能性があることが予測される場合の制御によるものを示す説明図である。
【図11】スタートアシスト実行判定の処理を示すフローチャートである。
【図12】第2再始動制御モードを示すフローチャートである。
【符号の説明】
3A〜3D 気筒
4 ピストン
5 燃焼室
7 点火プラグ
8 燃料噴射弁
30 ECU
30a 予測手段
30b 制御手段
31 スタータ
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an engine starting device that automatically stops an engine once during idling or the like and then automatically restarts the engine.
[0002]
[Prior art]
In recent years, fuel consumption reduction and CO 2 In order to reduce emissions, an engine starter has been developed that automatically stops the engine when idling and then restarts the engine automatically when a restart condition such as a start operation is established. It is coming.
[0003]
When restarting automatically after stopping the engine in this way, it is required to start immediately according to the starting operation, etc., so the engine is started through cranking that drives the engine output shaft by the starting motor. The conventional general starting method that requires a considerable time to complete the starting operation is not preferable.
[0004]
Therefore, it is desirable to supply fuel to a specific cylinder of the engine in a stopped state to cause ignition and combustion so that the engine is instantly started with the energy. In this case, if the fuel is supplied to the cylinder in the expansion stroke while the engine is stopped to cause combustion, the energy of the combustion can be applied in the normal rotation direction of the engine. However, if the engine is in operation, combustion is performed after the combustion chamber is in a highly compressed state, and thus a large amount of energy can be obtained. Therefore, even if fuel is supplied into the combustion chamber at the low pressure and combustion is performed, energy necessary for starting is often not obtained sufficiently.
[0005]
As a countermeasure against such a problem, in a multi-cylinder engine, the first combustion is performed on a cylinder that is in the compression stroke when the engine is stopped, and the piston of the cylinder is pushed down to a position before the bottom dead center. After the cylinder piston approaches the top dead center, the cylinder pressure of the cylinder is increased, and fuel is injected into the cylinder in the expansion stroke to ignite and burn, thus causing the engine to rotate forward. Some have been devised so as to increase the combustion energy acting on the gas (see, for example, Patent Document 1).
[0006]
[Patent Document 1]
International Publication No. 01/81759 Pamphlet
[0007]
[Problems to be solved by the invention]
According to the starting device disclosed in Patent Document 1 described above, the engine is slightly reversed by the initial combustion in the cylinder in the compression stroke when the engine is stopped, and then the engine corrects due to the combustion in the cylinder in the expansion stroke when the engine is stopped. The cylinder in the compression stroke shifts to the expansion stroke through the compression top dead center due to the rotation, but if the top dead center of any cylinder is exceeded during the engine reverse rotation, the cylinder in the next expansion stroke Combustion makes it difficult to apply a driving force in the normal rotation direction of the engine, and the startability deteriorates.
[0008]
Therefore, engine reversal due to initial combustion in a cylinder in the compression stroke is required to be within a range that does not exceed the top dead center of any cylinder, but the momentum of movement in the reverse direction varies depending on the piston stop position etc. Therefore, there was a possibility that the top dead center of one of the cylinders could be exceeded due to engine reversal.
[0009]
In view of the above circumstances, the present invention increases the combustion energy by reversing the engine a little at the time of restarting the engine and then performing combustion in the cylinder in the expansion stroke, and at the time of the reversal. It is an object of the present invention to provide an engine starter that can prevent the top dead center of any cylinder from being exceeded and improve startability.
[0010]
[Means for Solving the Problems]
In the present invention, when a restart condition is established after the engine is stopped, fuel is supplied to a cylinder in a stroke in which the cylinder volume is reduced to perform ignition and combustion, thereby operating the engine in a reverse direction and then expanding the engine. In the engine starter that starts the engine by rotating it in the forward direction by burning in the cylinders in the stroke, at the initial start of operating the engine in the reverse direction, one of the cylinders exceeds the piston top dead center. Predicting means for predicting whether or not excessive operation in the reverse direction occurs, and reverse rotation until one of the cylinders reaches the piston top dead center when the predicting means predicts excessive operation in the reverse direction. Control means for executing combustion that gives a driving force in the forward direction of the engine during direction operation The predicting means examines the momentum of the movement of the piston in the reverse direction by detecting the angular velocity during the movement of the piston in the reverse direction, and the control means, when the momentum is greater than a predetermined value, As control for executing combustion that gives driving force in the forward direction of the engine, the intake valve of the cylinder in the intake stroke is closed when the engine is stopped, and fuel is supplied to the cylinder and ignited, so that the cylinder is stopped when the engine is stopped. It is designed to burn with a cylinder in the expansion stroke. .
[0011]
According to the present invention, when the engine is restarted, the engine is first reversed to some extent, the piston of the cylinder in the expansion stroke is raised and the in-cylinder pressure is increased, and then combustion is performed in the cylinder. The combustion pressure in the cylinder in the stroke is increased, and the combustion pressure effectively acts on the piston, and a driving force in the normal engine rotation direction is obtained.
[0012]
In such restart operation, By detecting the angular velocity during piston movement in the reverse direction, the momentum of movement of the piston in the reverse direction is checked, and either cylinder exceeds the piston top dead center depending on whether this momentum is greater than a predetermined value. It can be predicted whether or not excessive operation in the reverse direction will occur. And When it is predicted that excessive operation in the reverse direction will occur, combustion that provides driving force in the forward direction of the engine is performed during reverse direction operation, so that the movement of the piston in the reverse direction is suppressed, and either It is possible to prevent the cylinder top dead center from being exceeded, and to increase the driving force in the forward direction of the engine after the reverse rotation, thereby improving the startability.
[0014]
In particular, When the intake valve of the cylinder in the intake stroke is closed, the cylinder in the intake stroke becomes the same state as the cylinder in the expansion stroke, and combustion is performed in this cylinder and the expansion stroke cylinder. The operation is prevented and the driving force in the forward direction is increased.
[0018]
Further, it is preferable that the control means controls the fuel supply amount to the cylinder so that the air-fuel ratio at the time of combustion on the intake stroke cylinder side is equal to or lower than the stoichiometric air-fuel ratio. In this way, in the cylinder in the intake stroke, the driving force in the forward rotation direction is increased by appropriately making the air-fuel ratio rich.
[0020]
Further, in the present invention, it is preferable that the fuel supply to the cylinder in the stroke in which the cylinder volume is reduced when the engine is stopped and the fuel supply to the cylinder in the expansion stroke are performed at the same time. In this way, the fuel supply timing is made as early as possible to the cylinders in the expansion stroke, and it is possible to secure a time for vaporizing and atomizing the fuel between the fuel supply and ignition.
[0021]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
[0022]
1 and 2 show a schematic configuration of an engine according to an embodiment of the present invention. In these drawings, the engine body is composed of a cylinder head 1 and a cylinder block 2, and has a plurality of cylinders, and in the illustrated embodiment, has four cylinders 3A to 3D. A piston 4 is fitted into each of the cylinders 3 </ b> A to 3 </ b> D, and a combustion chamber 5 is formed above the piston 4. The piston 4 is connected to a crankshaft 6 via a connecting rod.
[0023]
A spark plug 7 is provided at the top of the combustion chamber 5 of each cylinder 3 </ b> A to 3 </ b> D, and the tip of the plug faces the combustion chamber 5.
[0024]
Further, a fuel injection valve 8 that directly injects fuel into the combustion chamber 5 is provided at a side portion of the combustion chamber 5. The fuel injection valve 8 includes a needle valve and a solenoid (not shown). When a pulse signal is input, the fuel injection valve 8 is driven and opened for a time corresponding to the pulse width at the pulse input timing. It is comprised so that the quantity of fuel according to may be injected. The injection direction of the fuel injection valve 8 is set so as to inject fuel toward the vicinity of the spark plug 7. The fuel injection valve 8 is supplied with fuel via a fuel supply passage or the like by a fuel pump (not shown), and a fuel supply system so that a fuel pressure higher than the pressure in the combustion chamber during the compression stroke can be applied. Is configured.
[0025]
An intake port 9 and an exhaust port 10 are opened to the combustion chambers 5 of the respective cylinders 3A to 3D, and these ports 9 and 10 are equipped with an intake valve 11 and an exhaust valve 12, respectively. These intake valve 11 and exhaust valve 12 are driven by a valve operating mechanism. As will be described in detail later, the opening / closing timings of the intake and exhaust valves 11 and 12 of each cylinder are set so that each cylinder performs a combustion cycle with a predetermined phase difference.
[0026]
Furthermore, valve drive changing means 13 and 13 'are provided for the intake valve 11 and the exhaust valve 12, which can be switched between an operating state and a closed state. For example, as shown in FIG. 3, the valve drive changing means 13 and 13 ′ are slidably disposed in the housing 13 a made of a non-magnetic material and are integrally connected to the exhaust valve 12. And a pair of electromagnets 13c and 13d and return springs 13e and 13f provided at both upper and lower ends in the housing 13a.
[0027]
When the upper electromagnet 13c is energized, the armature core 13b is attracted upward to open the intake valve 11 or the exhaust valve 12, and when the lower electromagnet 13d is energized, the armature core 13b is moved downward. The intake valve 11 or the exhaust valve 12 is closed by the suction. According to such a structure, the energization timing of the electromagnets 13c and 13d is controlled, whereby the intake / exhaust valves 11 and 12 are opened / closed at a predetermined timing, and the energization state of the lower electromagnet 13d is maintained. When it is leaned, the intake / exhaust valves 11 and 12 are closed and stopped.
[0028]
Returning to FIG. 1, an intake passage 15 and an exhaust passage 16 are connected to the intake port 9 and the exhaust port 10. The intake passage 15 is provided with a throttle valve for adjusting the intake air amount. In this embodiment, a throttle valve 17 is provided in the branch intake passage 15a near the intake port 9 in order to improve the response of the intake air amount control. Is provided. That is, the intake passage 15 has a branch intake passage 15a for each cylinder downstream of the surge tank 15b, and the downstream end of each branch intake passage 15a communicates with the intake port 9 of each cylinder. In the vicinity of the downstream end, a throttle valve 17 comprising a multiple rotary valve for restricting the throttle of each branch intake passage 15a at the same time is disposed. The throttle valve 17 is driven by an actuator 18.
[0029]
An air flow sensor 20 that detects the amount of intake air is provided in the common intake passage 15c of the intake passage 15 upstream of the surge tank 15b. The crankshaft 6 is provided with a crank angle sensor that detects its rotation angle. In this embodiment, as will be described in detail later, crank angle signals that are out of phase with each other by a certain amount are output. Two crank angle sensors 21 and 22 are provided. Further, a cylinder identification sensor 23 is provided which can provide a cylinder identification signal by detecting a specific crank angle of the engine. In addition to this, as a detection element necessary for engine control, a water temperature sensor 24 for detecting the temperature of the engine cooling water, an accelerator opening sensor 25 for detecting the accelerator opening (accelerator operation amount), and the like are provided. .
[0030]
An ECU (engine control unit) 30 receives signals from the sensors 20 to 25, outputs a signal for controlling the fuel injection amount and the injection timing to the fuel injection valve 8, and supplies the ignition device with a signal. While outputting an ignition timing control signal, the control signal is output to the valve drive changing means 13. A signal for controlling the throttle opening is output to the actuator 18 of the throttle valve 17. Furthermore, a signal for controlling the driving of the starter (starting motor) 31 is output when necessary.
[0031]
When a predetermined engine stop condition is satisfied during idling, the engine is automatically stopped by stopping fuel supply or the like, and when the engine restart condition is subsequently satisfied, the engine is automatically restarted. If the piston stop position is within a specific range when the engine is restarted, fuel is first supplied to the cylinders in the compression stroke when the engine is stopped, causing ignition and combustion to start the engine in a reverse direction. After that, the engine is rotated in the normal rotation direction by starting combustion in the cylinder in the expansion stroke, and is started.
[0032]
Further, the ECU 30 predicts whether or not an excessive operation in the reverse rotation direction such that any cylinder exceeds the piston top dead center occurs at the initial start of operating the engine in the reverse rotation direction, and the prediction means 30a. When the excessive operation in the reverse rotation direction is predicted by the control means 30b, the control means 30b for executing the combustion for applying the driving force in the normal rotation direction during the reverse rotation operation until any cylinder exceeds the piston top dead center. Is included.
[0033]
In this embodiment, as described above, initial combustion for engine reverse rotation in the cylinder in the compression stroke when the engine is stopped and combustion for engine forward rotation in the cylinder in the expansion stroke when the engine is stopped are performed. Then, when the cylinder that was in the compression stroke when the engine was stopped has shifted to the expansion stroke, the first restart control mode in which re-combustion is performed in the cylinder, and the second restart control in which the re-combustion is not performed And a third restart control mode in which starting is performed by combustion in a cylinder in an expansion stroke while assisting by a starter (starting motor) 31 without performing initial combustion in a cylinder in a compression stroke when the engine is stopped, It executes selectively according to the stop position of the piston. When either the first restart control mode or the second restart control mode is selected, the functions as the prediction unit 30a and the control unit 30b are exhibited.
[0034]
Control of engine stop and restart by the ECU 30 will be described with reference to FIGS. In the following description, a cylinder in the intake stroke is abbreviated as an intake cylinder, a cylinder in the compression stroke is a compression cylinder, a cylinder in the expansion stroke is abbreviated as an expansion cylinder, and a cylinder in the exhaust stroke is abbreviated as an exhaust cylinder.
[0035]
The process shown in the flowchart of FIG. 4 starts from a state where the engine is operated, and the ECU 30 first determines whether or not an idle stop condition is satisfied in step S1. This determination is made based on the vehicle speed, engine temperature (engine cooling water temperature), etc., for example, the stopped state where the vehicle speed is 0 continues for a predetermined time or more, the engine temperature is within the predetermined range, and the engine is stopped The idle stop condition is established when there is no particular inconvenience in making it.
[0036]
When the idle stop condition is satisfied, the fuel supply to each cylinder of the engine is stopped (step S2), then the throttle valve 17 is once opened to a predetermined opening degree (step S3), and then the engine speed is set to be equal to or lower than the predetermined speed. This state is maintained until it reaches (step S4), and if it is equal to or lower than the predetermined rotational speed, the throttle valve 17 is closed (step S5).
[0037]
Subsequently, it is determined in step S6 whether or not the engine has been stopped. When the engine is stopped, the stop position is determined in step S7 based on detection of the stop position of the piston by a stop position detection routine shown in FIG. It is determined whether it is within the range. In this case, in the expansion cylinder when the engine is stopped, the piston stop position is a range A indicated by hatching in FIG. 5, that is, a range corresponding to the middle stage of the expansion stroke is set as a predetermined range. If it is within the predetermined range A, it is determined in step S8 whether or not the piston stop position is on the TDC (top dead center) side of the expansion cylinder when the engine is stopped.
[0038]
When it is confirmed that the stop position of the piston 4 is within the predetermined range A and on the TDC side (within the range A1) based on the determinations at the steps S7 and S8, the second position shown in FIG. When the routine (R1) of the 1 restart control mode is executed and it is confirmed that the stop position of the piston 4 is within the predetermined range A and within the range A2 on the BDC side (bottom dead center side). Executes the routine (R2) of the second restart control mode. When it is confirmed that the stop position of the piston 4 is outside the predetermined range A, the routine (R3) of the third restart control mode is executed.
[0039]
FIG. 6 shows a stop position detection routine. When this routine starts, the ECU 30 examines the first crank angle signal CA1 (signal from the first crank angle sensor) and the second crank angle signal CA2 (signal from the second crank angle sensor), and the first crank angle signal. It is determined whether the second crank angle signal CA2 is low when CA1 rises or the second crank angle signal CA2 is high when the first crank angle signal CA1 falls. In short, by determining whether the phase relationship between these signals CA1 and CA2 is as shown in FIG. 7 (a) or FIG. 7 (b), it is determined whether the engine is rotating forward or reverse. Is discriminated (step S11).
[0040]
That is, at the time of forward rotation of the engine, as shown in FIG. 7A, 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, thereby the first crank angle signal. The second crank angle signal CA2 becomes Low when CA1 rises, and the second crank angle signal CA2 becomes High when the first crank angle signal CA1 falls. On the other hand, during reverse rotation of the engine, as shown in FIG. 7B, 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, so On the contrary, 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. Therefore, if the determination in step S11 is YES, the CA counter for measuring the crank angle change in the forward rotation direction of the engine is increased (step S12). If the determination in step S11 is NO, the CA counter is decreased. (Step S13). Then, the stop position is obtained by examining the value of the CA counter when the engine is stopped (step S14).
[0041]
FIG. 8 shows a routine of the first restart control mode that is executed when the determination in step S7 in the flowchart of FIG. 4 is YES. FIGS. 9 and 10 show the cycle and combustion operation of each cylinder when controlled by the first restart control mode, and FIG. FIG. 10 shows a case where it is predicted that the dead center will not be exceeded (reverse rotation will not be excessive). FIG. 10 shows that there is a possibility that the bottom dead center of the compression cylinder will be exceeded in step S26 described later (reverse rotation is excessive). The predicted case is shown.
[0042]
9 and 10 show the case of a four-cylinder four-cycle engine. 1-NO. When it is called four cylinders, the cycle consisting of intake, compression, expansion, and exhaust strokes is NO. 1 cylinder, NO. 3 cylinders, NO. 4-cylinder, NO. Since it is performed with a phase difference of 180 ° in crank angle in order of two cylinders, for example, when the engine is stopped as in the examples of FIGS. If one cylinder is in the compression stroke, NO. The two cylinders have an expansion stroke, NO. The three cylinders have an intake stroke, NO. The four cylinders are in the exhaust stroke. The routine of FIG. 8 will be described with reference to FIGS.
[0043]
In this routine, in step S21, the ECU 30 first determines whether a predetermined engine restart condition is satisfied, and waits if the engine restart condition is not satisfied.
[0044]
When the engine restart condition is satisfied (when the determination in step S21 is YES) such as when the accelerator operation for starting is performed from the stop state or when the battery voltage is lowered, the piston is turned on in step S22. Based on the stop position, the air amounts of the compression cylinder (NO.1 cylinder in FIGS. 9 and 10) and the expansion cylinder (NO.2 cylinder in FIGS. 9 and 10) are calculated. That is, the combustion chamber volume of each cylinder is obtained from the stop position, and when the engine is stopped, the engine is stopped after several revolutions after the fuel cut, so that each cylinder is filled with fresh air, In addition, since the cylinder pressure of each cylinder becomes substantially atmospheric pressure while the engine is stopped, the amount of air is obtained from the combustion chamber volume.
[0045]
Subsequently, in step S23, a fuel injection amount is obtained so that the calculated air amount of the compression cylinder becomes a predetermined air-fuel ratio, and fuel injection to the cylinder is performed with the injection amount (F11 in FIGS. 9 and 10). I do. In this case, the predetermined air-fuel ratio is set to a lean air-fuel ratio larger than the stoichiometric air-fuel ratio so that surplus air remains even after the first combustion in the cylinder. Further, in step S24, a fuel injection amount is obtained so that the calculated air amount of the expansion cylinder becomes a predetermined air-fuel ratio (theoretical air-fuel ratio or the vicinity thereof), and fuel injection to the cylinder with the injection amount (FIG. 9). , F12) in FIG.
[0046]
Further, in step S25, ignition of the cylinder (I11 in FIGS. 9 and 10) is performed after the time set in consideration of the fuel vaporization time after fuel injection into the compression cylinder. Thus, combustion is performed in the compression cylinder, the piston of the cylinder is pushed down by the combustion pressure, and the engine is reversed.
[0047]
Next, in step S26, as a process for performing the function of the predicting means 30a, it is predicted whether or not the compression cylinder bottom dead center will not be exceeded by the reverse rotation. In this case, the momentum of the movement of the piston in the reverse rotation direction is examined, for example, the angular velocity during the movement of the piston in the reverse rotation direction is detected by measuring the cycle of the crank angle signal from the crank angle sensors 21 and 22, and this angular velocity is If it is below the predetermined value, it is determined that the compression cylinder bottom dead center is not exceeded (YES in step S26), and if the angular velocity is higher than the predetermined value, the compression cylinder bottom dead center may be exceeded (NO in step S26). Is determined. Alternatively, the piston position of the compression cylinder when the engine is stopped is checked. If this position is more than a predetermined amount from the bottom dead center, it is determined that the compression cylinder bottom dead center is not exceeded (YES in step S26), and this position is the bottom dead center. If it is less than the predetermined amount, it may be determined that there is a possibility that the bottom dead center of the compression cylinder may be exceeded (NO in step S26).
[0048]
If it is predicted that the bottom dead center of the compression cylinder will not be exceeded, in step S27, after detecting the edge of the crank angle signal (rising or falling edge of the crank angle signal), a predetermined delay time has elapsed and the expansion cylinder is Ignition is performed (I12 in FIG. 9).
[0049]
Thus, in the first stroke until any cylinder reaches the top dead center after the engine restarts, the compression cylinder is ignited and burned, and the engine reverses to some extent, and then the expansion cylinder ignites and burns. And the engine rotates normally.
[0050]
Then, in step S28, a start assist execution determination, which will be described in detail later, is performed, and in step S29, a predetermined air-fuel ratio (theoretical air-fuel ratio or the vicinity thereof) is calculated with respect to the calculated remaining air amount of the compression cylinder when the engine is stopped. The fuel is injected so as to become (F21 in FIG. 9). In this case, the remaining air amount is obtained by subtracting the amount of air consumed by the initial combustion (combustion by ignition in step S25) from the air amount of the compression cylinder calculated in step S23. Thus, the fuel injection amount is obtained so that the theoretical air fuel ratio or an air fuel ratio in the vicinity thereof is obtained.
[0051]
In step S30, ignition (I21 in FIG. 9) is performed when the compression cylinder when the engine is stopped exceeds the top dead center. That is, in the second stroke in which the compression cylinder is in the expansion stroke when the engine is stopped, recombustion is performed in this cylinder.
[0052]
Thereafter, in step S31, the control shifts to normal control. In other words, in the third and subsequent strokes when the exhaust cylinder is in the compression stroke when the engine is stopped, fuel is injected into each cylinder sequentially at an appropriate time such as the intake stroke and then expanded from the compression cylinder. I ignite near the top dead center when going to the stroke to make it burn.
[0053]
Further, when the determination in step S26 is NO (when it is predicted that there is a possibility that the compression cylinder bottom dead center may be exceeded due to reverse rotation), the following processing is performed as the function of the control means 30b. The processes of steps S32 to S38 are performed.
[0054]
In step S32, the intake and exhaust valves 11 and 12 of the intake cylinder (NO. 3 cylinder in FIG. 10) are closed to form an expansion cylinder. That is, since the piston movement is the same between the intake cylinder and the expansion cylinder (NO. 2 cylinder in FIG. 10), if the intake and exhaust valves 11 and 12 of the intake cylinder are closed, the combustion chamber of the cylinder is in the same state as the expansion cylinder. It becomes. In order to change the intake cylinder to an expansion cylinder, at least the intake valve 11 should be closed. However, when the intake cylinder approaches the top dead center due to reverse rotation of the engine (the advance side of the exhaust valve close timing). In order to avoid the exhaust valve 12 from opening when the intake and exhaust valves 11 and 12 are both closed, it is preferable to keep them closed.
[0055]
Subsequently, in step S33, the air amount of the cylinder is calculated according to the closing timing of the intake / exhaust valve, and the fuel injection amount is set so that the predetermined air / fuel ratio (theoretical air / fuel ratio or the vicinity thereof) is equal to the air amount. The fuel injection (F13 in FIG. 10) with respect to the cylinder is executed with the obtained injection amount. In step S34, before the compression cylinder exceeds the bottom dead center, ignition (I12, I13 in FIG. 10) is performed on the expanded cylinder and the expanded intake cylinder so that combustion occurs in these cylinders. Let it be done.
[0056]
Next, in step S35, as in step S29, the amount of air remaining in the compression cylinder when the engine is stopped is obtained, and fuel is injected so that a predetermined air-fuel ratio (theoretical air-fuel ratio or the vicinity thereof) is obtained. (F21 in FIG. 10). In step S36, the exhaust valve of the cylinder is opened before the intake cylinder (cylinder made into an expansion cylinder; NO. 3 cylinder) when the engine is stopped reaches the bottom dead center. As a result, the second stroke (originally the compression stroke) of the cylinder is converted to an exhaust stroke, and the burned gas is discharged.
[0057]
Further, in step S37, when the compression cylinder when the engine is stopped exceeds the top dead center, the cylinder is ignited (I21 in FIG. 10), so that the cylinder is recombusted. In step S38, the exhaust valve 12 is closed and the normal control is returned to when the intake cylinder (cylinder with expansion stroke; NO. 3 cylinder) when the engine is stopped reaches the original exhaust valve closing timing.
[0058]
The start assist execution determination performed in step S28 of FIG. 8 will be described based on FIG. When the execution determination routine is started, it is determined in step S41 whether or not the engine speed Ne at the time point after the combustion of the expansion cylinder is equal to or higher than a preset reference speed, and it is determined as NO. If this is the case, in step S42, start assist control is performed to assist the restart by driving the starter 31.
[0059]
If it is determined YES in step S41 and it is confirmed that the engine speed is equal to or higher than the reference speed, the engine is restarted in step S43 with the brake switch turned off. It is determined whether or not. When it is determined YES in step S43, and it is confirmed that the restart condition is satisfied with the brake switch turned off by releasing the foot from the brake pedal with the intention of starting the vehicle In step S44, whether the accelerator switch is turned on within a predetermined time from when the brake switch is turned off, or whether the required torque at the time of restarting the engine is large due to an uphill state or the like. Determine whether.
[0060]
If YES is determined in step S44 and it is confirmed that the required torque at the time of restarting the engine is large, in step S45, the current time from the start of engine restart, that is, the engine speed is the reference speed. It is determined whether or not the elapsed time until the time is equal to or longer than a preset first reference time T1. If it is determined as YES in step S45, it is determined that there is a high possibility that engine restart will fail, and the process proceeds to step S42 to perform start assist control.
[0061]
If it is determined NO in step S44 and it is confirmed that the required torque at the time of restarting the engine is small, the elapsed time from the start of engine restart to the current time is determined in step S46 as the first time. It is determined whether or not the time is equal to or longer than a second reference time T2 set to a time longer than the reference time T1. If it is determined as YES in step S46 and it is confirmed that there is a high possibility that the restart of the engine will fail, the process proceeds to step S42 to perform start assist control.
[0062]
On the other hand, NO is determined in step S43, and the engine restart condition is satisfied because the air conditioner is activated or the battery capacity is reduced without the driver intending to start the vehicle. Is confirmed, it is determined in step S47 whether or not the elapsed time from the engine restart start time to the current time is equal to or longer than a third reference time T3 set to a time longer than the second reference time T2. judge. If it is determined as YES in step S47 and it is confirmed that there is a high possibility that the engine restart will fail, the process proceeds to step S42 to perform start assist control.
[0063]
If the determination in step S45, S46, or S47 is NO, the elapsed time until the engine speed becomes equal to or higher than the reference speed is short, and it is recognized that the restart is successful. Return without doing.
[0064]
The details of the routine of the second restart control mode (no recombustion) executed when the determination in step S8 in the flowchart of FIG. 3 is NO are omitted, but the first restart control mode is omitted. Substantially the same processing as steps S21 to S27, S31, S32 to S34, S36, and S38 of the routine is performed. However, in the processing corresponding to step S23, the air-fuel ratio of the compression stroke cylinder obtained from the map in accordance with the stop position of the piston is substantially stoichiometric or richer than that.
[0065]
FIG. 12 shows a routine of the third restart control mode (motor assist) that is executed when the determination in step S7 in the flowchart of FIG. 4 is NO. In this routine, the ECU first determines in step S51 whether a predetermined engine restart condition is satisfied, and waits if the engine restart condition is not satisfied.
[0066]
When the engine restart condition is satisfied (when the determination in step S51 is YES), the starter 31 starts to be driven in step S52, and the air amounts of the compression cylinder and the expansion cylinder are calculated based on the piston stop position in step S53. In step S54, fuel is injected so that the air-fuel ratios of the compression cylinder and the expansion cylinder are close to the theoretical air-fuel ratio. In step S55, after the time set in consideration of the fuel vaporization time has elapsed after the fuel injection of the expansion cylinder, the cylinder is ignited.
[0067]
Next, in step S56, the compression cylinder is ignited when the predetermined crank angle is reached. Then, the drive of the starter 31 is stopped (step S57), and the routine proceeds to normal control (step S58).
[0068]
According to the apparatus of the present embodiment as described above, the engine is automatically stopped when the engine stop condition is satisfied when the engine is in a predetermined idle state that does not require the output of the engine. When the engine is stopped, in the compression cylinder, as the piston approaches the top dead center, the air in the cylinder is compressed and pressure is applied in the direction of pushing back the piston, which reverses the engine and lowers the piston of the compression cylinder. When pushed back to the dead center side, the piston of the expansion cylinder moves to the top dead center side, and accordingly, the air in the cylinder is compressed, and the piston of the expansion cylinder is pushed back to the bottom dead center side by the pressure. In this way, the piston vibrates to some extent and then stops. At this time, in the compression cylinder and the expansion cylinder, the closer the piston is to the top dead center, the greater the force to push it back, so the piston stop position is closer to the middle of the stroke It is often a position.
[0069]
In this way, when the engine restart condition is satisfied after the engine is automatically stopped, the engine is restarted. In this case, the piston position of the expansion cylinder when the engine is stopped is within a predetermined range A ( 5), the first restart control mode routine (FIG. 8) or the second restart control mode routine is executed, so that the engine is slightly reversed by ignition and combustion in the compression cylinder. Then, the engine is driven in the forward direction by ignition and combustion in the expansion cylinder.
[0070]
That is, according to the example shown in FIGS. By igniting and burning after fuel injection to one cylinder, the piston of this cylinder is pushed down and the engine is rotated in reverse, so that the NO. In two cylinders, the piston approaches top dead center, the air in the cylinder is compressed and the in-cylinder pressure rises, ignition is performed in this state, and the fuel already injected into the cylinder burns, A relatively large combustion pressure acts on the piston of the expansion cylinder, and the driving force in the normal engine rotation direction is increased.
[0071]
By the way, at the time of the reverse rotation, the driving force due to the initial combustion in the compression cylinder (NO.1 cylinder) when the engine is stopped is too large, and the piston top dead center (the compression cylinder of the compression cylinder) of the expansion cylinder (NO.2 cylinder) when the engine is stopped. If the piston bottom dead center) is exceeded, even if ignition and combustion are performed in the expansion cylinder when the engine is stopped, the driving torque in the normal direction of the engine cannot be obtained and the engine cannot be started.
[0072]
Therefore, in the apparatus according to the present embodiment, it is predicted whether or not an excessive operation that exceeds the bottom dead center of the compression cylinder will occur at the initial stage of reverse rotation. .2 cylinder), combustion is performed in an expanded intake cylinder (NO. 3 cylinder), and combustion in these expanded cylinder and intake cylinder is performed during reverse movement. Yes. Thereby, before reaching the top dead center of the piston of the expansion cylinder (piston bottom dead center of the compression cylinder), the movement in the reverse piston direction is stopped by the combustion of the expansion cylinder and the intake cylinder, and the driving force in the normal rotation direction Therefore, the probability of a successful restart will be greatly increased.
[0073]
If the piston position of the expansion cylinder when the engine is stopped is in the range A1 closer to the top dead center than the intermediate portion in the predetermined range A, the piston of the compression cylinder is closer to the bottom dead center. Since the torque required to move to the vicinity of the dead center is reduced and the amount of air in the compression cylinder is increased, the fuel injection amount is controlled so that the air-fuel ratio of the cylinder is lean. As a result, surplus air remains in the cylinder even after the initial combustion for reverse rotation, so fuel corresponding to this surplus air is injected, and when the cylinder moves to the expansion stroke, recombustion is performed, and startability Is increased. On the other hand, if the piston position of the expansion cylinder when the engine is stopped is in the range A2 closer to the bottom dead center than the middle portion in the predetermined range A, the piston of the compression cylinder is closer to the top dead center. A relatively large torque is required to move to the vicinity of the dead center, and the amount of air in the compression cylinder is relatively small. Therefore, the fuel is set so that the air-fuel ratio of the cylinder becomes the stoichiometric air-fuel ratio or richer than this. The injection amount is controlled, and in this case, the recombustion is not performed.
[0074]
Further, as described above, the piston position when the engine is stopped is often within the above range A, and in most cases when the engine is restarted, it is better to control the first restart control mode or the second restart control mode. However, in some rare cases, the piston position when the engine is stopped may deviate from the above range A, so that the expansion cylinder is at the top dead center side (exhaust cylinder bottom dead center side) of the above range A. If it is too close, the amount of movement in the reverse direction of the engine cannot be taken sufficiently, and the amount of air in the expansion cylinder is reduced, so that the torque obtained by combustion in the expansion cylinder is reduced, and the above range A If it is too close to the bottom dead center side of the expansion cylinder (exhaust cylinder top dead center side), the amount of air in the exhaust cylinder will be small, so that sufficient torque for engine reversal will not be obtained. Restart according to the first restart control mode is difficult in these cases.
[0075]
Therefore, when the piston position when the engine is stopped is out of the range A, the third restart control mode is executed and the starter assists the start.
[0076]
In addition, the specific structure of the apparatus of this invention is not limited to the said embodiment, A various change is possible. Other embodiments are described below.
[0077]
In the embodiment shown in FIG. 8, in the control in the case where it is predicted that there is a possibility that the compression cylinder bottom dead center may be exceeded due to the reverse rotation, in step S34, the ignition and combustion of the expanded cylinder and the expanded intake cylinder are simultaneously performed. However, the combustion of both cylinders may be slightly shifted in time. In particular, the expansion cylinder may inject fuel at an early timing such as at the start of restart and ignite at an appropriate timing, but the intake cylinder may exceed the compression cylinder bottom dead center due to reverse rotation. After it is predicted that the fuel is injected after the intake valve is closed, it is necessary to ignite after the time for vaporization and atomization has elapsed, so ignition is performed later than the expansion cylinder, It is preferable to cause combustion.
[0078]
If the air-fuel ratio of the intake cylinder set in step S33 in FIG. 8 is somewhat richer than the stoichiometric air-fuel ratio, it is advantageous to increase the driving force in the forward rotation direction.
[0079]
Further, in the above embodiment, when it is predicted that there is a possibility of exceeding the compression cylinder bottom dead center due to the reverse rotation, the intake valve of the intake cylinder is closed and combustion is performed in both the intake cylinder and the expansion cylinder. However, it is also possible to close the intake valve of the intake cylinder without performing fuel supply, ignition, and combustion to the intake cylinder. Even in this case, the pressure in the cylinder during the intake stroke rises by closing the intake valve during reverse rotation operation, and resistance to reverse rotation operation increases, and the reaction force of being compressed by reverse rotation An action of assisting forward rotation by pushing back the piston is obtained.
[0080]
In the above embodiment, the engine is operated in the reverse direction by causing combustion in the compression cylinder at the initial stage of restart. Instead, the exhaust valve of the cylinder in the exhaust stroke when the engine is stopped is used. The cylinder may be closed to form a compression cylinder, and fuel may be supplied to the exhaust cylinder that has been compressed to cause ignition and combustion. In short, fuel is supplied to a cylinder that is in the process of reducing the cylinder volume. The engine can be operated in the reverse direction by performing ignition and combustion.
[0081]
【The invention's effect】
As described above, according to the engine starter of the present invention, at the time of restart, the predicting means for predicting whether or not excessive operation in the reverse rotation direction occurs at the initial start of operating the engine in the reverse rotation direction, and the prediction means Control means for executing combustion that provides a driving force in the forward direction of the engine during the reverse direction operation until any cylinder reaches the top dead center of the piston when the excessive operation in the reverse direction is predicted by Therefore, the expansion stroke cylinder is compressed by the reverse rotation so as to increase the driving force due to the combustion in the expansion stroke, and the excessive operation in the reverse rotation direction in which one of the cylinders exceeds the piston top dead center. Can be effectively prevented. Accordingly, the probability of successful restart can be greatly increased.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic cross-sectional view of an engine equipped with a starting device according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a schematic plan view of the engine.
FIG. 3 is a cross-sectional view showing an example of valve drive changing means.
FIG. 4 is a flowchart of control for stopping and restarting the engine by the control means.
FIG. 5 is an explanatory diagram showing setting of a range for selecting a restart control mode according to a piston position when the engine is stopped.
FIG. 6 is a flowchart showing a process for detecting a piston position when the engine is stopped.
7A and 7B show crank angle signals from two crank angle sensors, where FIG. 7A is a signal when the engine is rotating forward and FIG. 7B is a signal when the engine is rotating backward.
FIG. 8 is a flowchart showing a first restart control mode.
FIG. 9 shows the cycle of each cylinder at the time of engine restart, fuel supply, ignition timing, etc., and it is predicted that the compression cylinder bottom dead center will not be exceeded by the operation in the engine reverse rotation direction at the initial stage of restart. It is explanatory drawing which shows what is based on control in the case of.
FIG. 10 shows the cycle of each cylinder at the time of engine restart, fuel supply, ignition timing, etc., and there is a possibility that the compression cylinder bottom dead center may be exceeded by the operation in the engine reverse rotation direction at the initial stage of restart. It is explanatory drawing which shows what is by control in case that is predicted.
FIG. 11 is a flowchart showing a start assist execution determination process.
FIG. 12 is a flowchart showing a second restart control mode.
[Explanation of symbols]
3A-3D cylinder
4 Piston
5 Combustion chamber
7 Spark plug
8 Fuel injection valve
30 ECU
30a Predictive means
30b Control means
31 Starter

Claims (3)

エンジン停止後の再始動条件成立時に、シリンダ容積が縮小する行程にある気筒に燃料を供給して点火、燃焼を行わせることによりエンジンを逆転方向に所定量作動させてから、膨張行程にある気筒で燃焼を行わせることによりエンジンを正転方向に回転させて始動させるエンジンの始動装置において、
エンジンを逆転方向に作動させる始動初期に、いずれかの気筒がピストン上死点を越えるような逆転方向の過剰作動が生じるか否かを予測する予測手段と、
この予測手段によって上記逆転方向の過剰作動が予測されたときに、いずれかの気筒がピストン上死点に達するまでの逆転方向作動中に、エンジン正転方向の駆動力を与える燃焼を実行させる制御手段とを備え
上記予測手段は、逆転方向へのピストン移動中の角速度を検出することにより逆転方向へのピストンの移動の勢いを調べるものであり、
上記制御手段は、上記勢いが所定値以上に大きいとき、エンジン正転方向の駆動力を与える燃焼を実行させる制御として、エンジン停止時に吸気行程にある気筒の吸気弁を閉じるとともに、当該気筒に燃料を供給して点火することにより、当該気筒をエンジン停止時に膨張行程にある気筒とともに燃焼させるようになっていることを特徴とするエンジンの始動装置。
When the restart condition is established after the engine is stopped, the cylinder is in the expansion stroke after the engine is operated in the reverse direction by supplying fuel to the cylinder in the stroke in which the cylinder volume is reduced to perform ignition and combustion. In the engine starting device for starting the engine by rotating the engine in the normal rotation direction by performing combustion in
A predicting means for predicting whether or not an excessive operation in the reverse rotation direction occurs such that any cylinder exceeds the top dead center of the piston at the initial start of operating the engine in the reverse rotation direction;
Control for executing combustion that provides driving force in the forward direction of the engine during reverse direction operation until any of the cylinders reaches the top dead center of the piston when excessive operation in the reverse direction is predicted by the predicting means. and means,
The prediction means examines the momentum of movement of the piston in the reverse direction by detecting the angular velocity during movement of the piston in the reverse direction,
When the momentum is greater than a predetermined value, the control means closes the intake valve of a cylinder that is in the intake stroke when the engine is stopped and controls the fuel in the cylinder as a control for executing combustion that gives a driving force in the forward rotation direction of the engine. Is supplied and ignited so that the cylinder is burned together with the cylinder in the expansion stroke when the engine is stopped .
上記制御手段は、吸気行程気筒側の燃焼時の空燃比を理論空燃比以下とするように、当該気筒に対する燃料供給量を制御することを特徴とする請求項記載のエンジンの始動装置。The control means, the air-fuel ratio at the time of combustion in the intake stroke cylinder side so as to below the stoichiometric air-fuel ratio, engine starting system according to claim 1, wherein the controlling the fuel supply quantity for that cylinder. エンジン停止時にシリンダ容積が縮小する行程にある気筒に対する燃料の供給と膨張行程にある気筒に対する燃料の供給とを同時期に行うようにしたことを特徴とする請求項1又は2に記載のエンジンの始動装置。 3. The engine according to claim 1, wherein fuel is supplied to a cylinder in a stroke in which the cylinder volume is reduced when the engine is stopped and fuel is supplied to a cylinder in an expansion stroke at the same time. Starter.
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