(57)【要約】【課題】内燃機関の停止状態からの着火始動において、始動性を向上させることのできる内燃機関の制御装置を提供する。【解決手段】制御装置は、内燃機関が停止された状態から始動する場合に、内燃機関の停止時に排気行程にある排気行程気筒の排気弁を閉弁して燃料噴射及び点火を行いクランク軸を逆転させた後、排気行程気筒の排気弁の閉弁状態を解除し、そして内燃機関の停止時に膨張行程にある気筒に燃料噴射及び点火を行う。この際、制御装置は、排気行程気筒の燃焼によってクランク軸が膨張行程にある気筒の上死点前に対応する基準角度まで逆転した場合には、クランク軸が基準角度まで逆転したタイミングで排気行程気筒の排気弁の閉弁状態を解除し、クランク軸が基準角度まで逆転する前に正転に転じた場合には、クランク軸が正転に転じたタイミングで排気行程にある気筒の排気弁の閉弁状態を解除する。【選択図】図３
2017219019.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の気筒のそれぞれの筒内に燃料噴射を行う燃料噴射装置と、前記複数の気筒のそれぞれに点火を行う点火装置と、排気弁を強制的に閉弁状態で停止させる動弁装置と、を有する内燃機関の制御装置において、
前記制御装置は、前記内燃機関が停止された状態から始動する場合に、前記燃料噴射装置、前記点火装置及び前記動弁装置を制御して、前記内燃機関の停止時に排気行程にある気筒の排気弁を閉弁するとともに当該気筒に燃料噴射及び点火を行い前記内燃機関のクランク軸を逆転させた後、前記排気行程にある気筒の排気弁の閉弁状態を解除して前記内燃機関の停止時に膨張行程にある気筒に燃料噴射及び点火を行うように構成され、
前記制御装置は、排気行程にある気筒の燃焼によって前記クランク軸が前記膨張行程にある気筒の上死点前に対応する基準角度まで逆転した場合には、前記クランク軸が前記基準角度まで逆転したタイミングで前記排気行程にある気筒の排気弁の閉弁状態を解除し、前記クランク軸が前記基準角度まで逆転する前に正転に転じた場合には、前記クランク軸が正転に転じたタイミングで前記排気行程にある気筒の排気弁の閉弁状態を解除するように構成されていることを特徴とする内燃機関の制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関の制御装置に関し、詳しくは、エンジン停止状態からの着火始動を行うことが可能な内燃機関の制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、エンジンを一旦停止させた後に自動的に再始動させる場合に、着火始動を行う技術が知られている。着火始動は、停止状態のエンジンの特定気筒に燃料噴射と点火を行い着火、燃焼を行なわせ、そのエネルギを利用してエンジンを始動させる始動方法である。特許文献１には、このような着火始動に関する技術が開示されている。この技術では、より詳しくは、エンジンの再始動時にエンジン停止時に排気行程にある気筒（排気行程気筒）の排気弁を閉じた状態とした上で、当該気筒に燃料を供給して強制着火を実行し、ピストンを逆転方向に移動させる。これにより、エンジン停止時に膨張行程にある気筒の筒内圧力が高められるので、当該膨張行程にある気筒で着火、燃焼を行なわせることにより、エンジン正転方向の駆動力が得られる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００４−３０１０８１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記特許文献１の技術では、排気行程気筒での燃焼によって発生するトルクが大きい場合にピストンが逆転方向に移動し過ぎるおそれがある。この場合、排気行程気筒の燃焼により発生するトルクによって膨張行程気筒のピストンが上死点を超えて逆方向に移動してしまい、その後の膨張行程気筒の燃焼へと繋げることができないおそれがある。
【０００５】
本発明は、上述のような課題に鑑みてなされたもので、内燃機関の停止状態からの着火始動において、始動性を向上させることのできる内燃機関の制御装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、複数の気筒のそれぞれの筒内に燃料噴射を行う燃料噴射装置と、複数の気筒のそれぞれに点火を行う点火装置と、排気弁を強制的に閉弁状態で停止させる動弁装置と、を有する内燃機関の制御装置を対象としている。制御装置は、内燃機関が停止された状態から始動する場合に、燃料噴射装置、点火装置及び動弁装置を制御して、内燃機関の停止時に排気行程にある気筒の排気弁を閉弁するとともに当該気筒に燃料噴射及び点火を行い内燃機関のクランク軸を逆転させた後、排気行程にある気筒の排気弁の閉弁状態を解除して内燃機関の停止時に膨張行程にある気筒に燃料噴射及び点火を行う。この際、制御装置は、排気行程にある気筒の燃焼によってクランク軸が膨張行程にある気筒の上死点前に対応する基準角度まで逆転した場合には、クランク軸が基準角度まで逆転したタイミングで排気行程にある気筒の排気弁の閉弁状態を解除し、クランク軸が基準角度まで逆転する前に正転に転じた場合には、クランク軸が正転に転じたタイミングで排気行程にある気筒の排気弁の閉弁状態を解除する。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、内燃機関が停止された状態から始動する場合に、排気行程にある気筒の燃焼によって膨張行程にある気筒のピストンが上死点を超えて逆方向に移動することを防ぐことができる。これにより、内燃機関が停止された状態からの着火始動において、膨張行程にある気筒における燃焼不良の発生を防ぐことができるので、始動性を向上させることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】実施の形態１のシステムの概略構成を示す図である。
【図２】実施の形態１のシステムによって実行される着火始動制御を説明するための図である。
【図３】実施の形態１で制御装置により実行される制御ルーチンを示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。ただし、以下に示す実施の形態において各要素の個数、数量、量、範囲等の数に言及した場合、特に明示した場合や原理的に明らかにその数に特定される場合を除いて、その言及した数に、この発明が限定されるものではない。また、以下に示す実施の形態において説明する構造やステップ等は、特に明示した場合や明らかに原理的にそれに特定される場合を除いて、この発明に必ずしも必須のものではない。
【００１０】
実施の形態１．
本発明の実施の形態１について図を参照して説明する。
【００１１】
［実施の形態１の構成］
図１は、実施の形態１のシステムの概略構成を示す図である。図１に示すシステムは、内燃機関（以下、単にエンジンとも称する）を備えている。エンジン１０は、４つの気筒が直列に配置された４気筒エンジンである。なお、本発明に適用可能なエンジンの気筒数は４気筒に限らず、複数気筒を有する他のエンジンに広く適用することができる。
【００１２】
本実施の形態において、図１に示すエンジン１０は、火花点火式の筒内直噴エンジンとして構成され、各気筒には図示しない点火プラグと筒内噴射弁が取り付けられている。また、エンジン１０には、極低回転域において排気弁の開閉を電気的に制御する電動可変動弁装置１２が設けられている。このような電動可変動弁装置１２の構成としては、例えばカムシャフトを電動で回転させる電動ＶＶＴ形式の装置や、各気筒の排気弁を個別に制御する電磁駆動弁が用いられる。
【００１３】
以上のように構成されるエンジン１０は制御装置３０によって制御される。制御装置３０はＥＣＵ(Electronic Control Unit)である。制御装置３０は、少なくとも入出力インタフェース、ＲＯＭ、ＲＡＭ、ＣＰＵを有している。入出力インタフェースは、エンジン１０及び車両に取り付けられた各種センサからセンサ信号を取り込むとともに、エンジン１０が備えるアクチュエータに対して操作信号を出力するために設けられる。制御装置３０が信号を取り込むセンサには、クランク軸の回転角及びその回転方向を検知可能なクランク角センサ１４の他、エンジン１０の制御に必要な種々のセンサも含まれる。制御装置３０が操作信号を出すアクチュエータには、上述した電動可変動弁装置１２の他、図示しない点火装置、燃料噴射装置等も含まれる。ＲＯＭには、エンジン１０を制御するための各種の制御プログラムやマップが記憶されている。ＣＰＵは、制御プログラムをＲＯＭから読みだして実行し、取り込んだセンサ信号に基づいて操作信号を生成する。
【００１４】
［実施の形態１の動作］
（実施の形態１のシステムの基本動作）
先ず、実施の形態１のシステムの基本動作について説明する。制御装置３０が実行する制御プログラムには、アイドルストップ制御のための制御プログラムが含まれる。アイドルストップ制御では、燃費向上のために、エンジン１０の運転中に自動停止条件が成立した場合にエンジン１０の運転を自動的に停止させる。また、アイドルストップ制御では、アイドルストップ制御によるエンジン１０の運転停止中に自動始動条件が成立した場合に、エンジン１０を自動的に始動させる。
【００１５】
また、制御装置３０が実行する制御プログラムには、上述したアイドルストップ制御によるエンジン停止時からの着火始動を行う着火始動制御のための制御プログラムが含まれる。エンジン１０の停止時に膨張行程にある気筒（膨張行程気筒）は、エンジン１０の停止時において吸気弁及び排気弁が閉じられた状態であるため、気筒内が密閉されている。このため、着火始動制御では、エンジン１０の運転停止中において、膨張行程気筒に対して燃料噴射と点火を行うことにより、燃焼トルクを発生させる。
【００１６】
但し、膨張行程気筒で発生する燃焼トルクは、エンジン１０を始動させるのに不十分なおそれがある。すなわち、エンジン１０の運転が停止されると、通常各気筒のピストンは、気筒バランスの関係で上死点と下死点との中間付近の位置で停止する。この場合、運転停止中において膨張行程気筒の筒内圧力は比較的低い状態であるため、着火始動に必要な燃焼トルクを発生させることができないおそれがある。
【００１７】
そこで、実施の形態１のシステムの着火始動制御では、上述した膨張行程気筒の燃焼トルクに加えて、エンジン１０の停止時に排気行程にある気筒（排気行程気筒）の燃焼トルクを利用して着火始動を行う。
【００１８】
着火始動制御における排気行程気筒の燃焼では、電動可変動弁装置１２が利用される。より詳しくは、エンジン１０を始動させる場合に、先ず電動可変動弁装置１２を制御して排気行程気筒の排気弁が強制的に閉弁（全閉）される。これにより、排気行程気筒の気筒内が密閉されるので、当該排気行程気筒に対して燃料噴射と点火を行うことにより、燃焼トルクを発生させることができる。
【００１９】
排気行程気筒において燃焼トルクが発生すると、当該気筒のピストンを押し下げてクランク軸を逆転させる方向に力が作用する。その結果、膨張行程気筒のピストン位置が圧縮上死点（ＴＤＣ）に向かって移動するので、膨張行程気筒の筒内圧力が高められる。このため、電動可変動弁装置１２を制御して排気行程気筒の排気弁の閉弁状態を解除するとともに膨張行程気筒に燃料噴射と点火を行うことにより、膨張行程気筒において大きな燃焼トルクを発生させることが可能となる。
【００２０】
（実施の形態１のシステムの特徴的動作）
次に、実施の形態１のシステムの特徴的動作について説明する。上述したように、着火始動制御では、排気行程気筒に対して燃料噴射と点火が行われた後、電動可変動弁装置１２が制御されて排気行程気筒の排気弁の閉弁が解除される。ここで、排気行程気筒の排気弁の閉弁が解除されるタイミングが遅れると、着火始動制御における始動性を低下させるおそれがある。すなわち、排気行程気筒において燃焼が行なわれると、クランク軸を逆転させる方向の燃焼トルクが発生する。しかしながら、エンジン１０の回転が完全に停止する前に始動要求が出された場合等、排気行程気筒の排気弁を閉じた後にピストンが上昇して筒内圧力が必要以上に高まった場合には、排気行程気筒において発生する燃焼トルクが必要以上に大きくなることがある。この場合、排気行程気筒の燃焼トルクによって膨張行程気筒のピストンが上死点を超える位置まで逆転してしまい、その後の膨張行程気筒の燃焼へと繋げることができないおそれがある。
【００２１】
そこで、実施の形態１のシステムでは、排気行程気筒の燃焼トルクによってクランク軸が過度に逆転方向に移動しないようにするための制御が行われる。図２は、実施の形態１のシステムによって実行される着火始動制御を説明するための図である。この図中の（Ａ）に示すように、制御装置３０は、排気行程気筒への着火後、クランク軸が膨張行程気筒の上死点前（４気筒エンジンであれば排気行程気筒の下死点前）に対応するクランク角（以下、「基準角度」と称する）に到達した場合には、その到達のタイミングで排気行程気筒の排気弁の閉弁を解除するとともに、排気行程気筒の着火（燃料噴射と点火）を行う。排気行程気筒の排気弁が開かれると、クランク軸を逆転させる方向のトルクが発生しなくなる。これにより、クランク軸が排気行程気筒の上死点を超えることを防ぐことができるので、その後の膨張行程気筒の燃焼によって正転方向のトルクを確実に発生させることができる。なお、基準角度は、排気弁の開弁によって膨張行程気筒の上死点前においてクランク軸が正転に転じる角度であればよいが、膨張行程気筒の上死点に近い角度であるほど膨張行程気筒の筒内圧力を高めて始動性を向上させることができる。
【００２２】
一方、この図中の（Ｂ）に示すように、排気行程気筒において発生する燃焼トルクが小さく、クランク軸が上記の基準角度に到達する前に正転に転じた場合には、制御装置３０はその正転に転じたタイミングで排気行程気筒の排気弁の閉弁を解除するとともに、排気行程気筒の着火（燃料噴射と点火）を行う。このような制御によれば、排気行程気筒での圧縮反力の発生を防ぐことができるので、膨張行程気筒の燃焼によって発生する正転方向のトルクによって確実に始動させることが可能となる。
【００２３】
［実施の形態１の具体的処理］
次に、図３を参照して本実施の形態１のシステムにおいて実行される着火始動制御の具体的処理について説明する。図３は、本実施の形態で制御装置３０により実行される制御ルーチンを示すフローチャートである。なお、図３に示すルーチンは、エンジン１０がアイドルストップ制御等により運転停止された状態において、エンジン１０の自動始動条件が成立した場合に実行される。
【００２４】
図３に示すルーチンでは、先ず排気行程気筒の排気弁が開いているか否かが判定される（ステップＳ２）。その結果、減筒運転等の制御によって排気行程気筒の排気弁が既に閉じていると判定された場合には、後述するステップＳ６へと移行する。一方、上記ステップＳ２において、排気行程気筒の排気弁が開いていると判定された場合には、次のステップへと移行して、電動可変動弁装置１２が操作されて排気行程気筒の排気弁が閉弁（全閉）される（ステップＳ４）。
【００２５】
次に、燃料噴射装置及び点火装置が操作されて、排気行程気筒に対しての着火（つまり燃料噴射と点火）が行なわれる（ステップＳ６）。排気行程気筒に対して着火が行なわれると、当該気筒で発生した燃焼トルクによってクランク軸が逆転する。図３に示すルーチンでは、クランク角センサ１４により検出された現在のクランク角が基準角度まで逆転したか否かが判定される（ステップＳ８）。その結果、判定の成立が認められた場合には、次のステップへと移行して、排気行程気筒の排気弁の閉弁が解除される（ステップＳ１０）。次に、クランク軸が正転を開始したか否かが判定される（ステップＳ１２）。その結果、判定の成立が認められない場合には、当該判定が成立するまでステップＳ１２の処理が繰り返し実行される。そして、ステップＳ１２において判定の成立が認められた場合には、次のステップへと移行し、膨張行程気筒に対しての着火（燃料噴射と点火）が行なわれる（ステップＳ１４）。
【００２６】
一方、上記ステップＳ８において、現在のクランク角が基準角度まで逆転していないと判定された場合には、次のステップへと移行し、クランク軸が正転を開始したか否かが判定される（ステップＳ１６）。その結果、判定の成立が認められない場合には、再びステップＳ８の判定が実行される。一方、ステップＳ１６の判定の成立が認められた場合には、次のステップへと移行し、膨張行程気筒に対しての着火（燃料噴射と点火）が行なわれる（ステップＳ１８）。
【００２７】
このように、本実施の形態１のシステムによれば、エンジン１０の運転停止からの着火始動において始動性を向上させることが可能となる。
【符号の説明】
【００２８】
１０  内燃機関（エンジン）
１２  電動可変動弁装置
１４  クランク角センサ
３０  制御装置（ＥＣＵ）
【図１】
2017219019.tif 000003
【図２】
2017219019.tif 000004
【図３】
2017219019.tif 000005