專利名稱：壓縮自動點火式發(fā)動機的起動控制裝置及方法
技術領域：
本發(fā)明涉及設置于通過自動點火燃燒噴射至汽缸內(nèi)的燃料的壓縮自動點火式發(fā) 動機上，當規(guī)定的自動停止條件成立時使上述發(fā)動機自動停止，而之后在規(guī)定的再起動條 件成立時使用起動馬達以對上述發(fā)動機賦予旋轉(zhuǎn)力，通過對發(fā)動機停止時處于壓縮行程的 停止時壓縮行程汽缸實施燃料噴射，以此再起動上述發(fā)動機的壓縮自動點火式發(fā)動機的起 動控制裝置。
背景技術：
以柴油發(fā)動機為代表的壓縮自動點火式發(fā)動機的熱效率通常比如汽油發(fā)動機那 樣的火花點火式發(fā)動機更好，排出的CO2的量也少，因此近年來作為車載用發(fā)動機被廣泛普 及。
對于如上所述的壓縮自動點火式發(fā)動機，為了謀求CO2的更進一步削減，采用在怠 速運行時等自動停止發(fā)動機，在之后進行車輛的出發(fā)操作等時自動地再起動發(fā)動機的所謂 的怠速熄火控制的技術是有效的，關于這些的各種研究也在進行著。
例如，在日本特開2009-062960號公報(段落0048)中，公開了當規(guī)定的自動停止 條件成立時自動停止柴油發(fā)動機，當規(guī)定的再起動條件成立時驅(qū)動起動馬達以對發(fā)動機賦 予旋轉(zhuǎn)力，同時實施燃料噴射，從而再起動柴油發(fā)動機的柴油發(fā)動機的控制裝置。而且，記 載為根據(jù)發(fā)動機停止時(停止完成時)處于壓縮行程的汽缸(停止時壓縮行程汽缸)的活塞 停止位置，在多個汽缸中可變地設定最先噴射燃料的汽缸。
更具體的是柴油發(fā)動機自動停止時，求出在該時刻處于壓縮行程的停止時壓縮行 程汽缸的活塞位置，判定該活塞位置是否在相對地靠近下死點的預先設定的基準停止位置 范圍內(nèi)，當在基準停止位置范圍內(nèi)時，再起動發(fā)動機時，向上述停止時壓縮行程汽缸最先噴 射燃料，另一方面，當相對于基準停止位置范圍位于上死點側(cè)時，多個活塞之一跨過第一次 上死點，而停止時進氣行程汽缸(發(fā)動機停止時處于進氣行程的汽缸)迎來壓縮行程時，向 該汽缸最先噴射燃料。
根據(jù)該結(jié)構(gòu)，在停止時壓縮行程汽缸的活塞位于上述基準停止位置范圍內(nèi)時，通 過向停止時壓縮行程汽缸噴射燃料，可以確實地使該燃料自動點火，可以在比較短的時間 內(nèi)迅速再起動發(fā)動機(為了便于說明，將其稱為“一壓縮起動”)。另一方面，在停止時壓縮行 程汽缸的活塞從上述基準停止位置范圍向上死點側(cè)偏離時，利用該活塞的壓縮行程量(壓 縮幅度)小而汽缸內(nèi)的空氣不能充分高溫化，因此即使向停止時壓縮行程汽缸噴射燃料也 有可能引起失火。因此，在這樣的情況下，通過向停止時進氣行程汽缸噴射燃料而不是向停 止時壓縮行程汽缸噴射燃料，以此可以充分壓縮汽缸內(nèi)的空氣，從而可以確實地使燃料自 動點火(為了便于說明，將其稱為“二壓縮起動”)。發(fā)明內(nèi)容
如上所述，以往，再起動發(fā)動機時判定停止時壓縮行程汽缸的活塞是否停止在基準停止位置范圍內(nèi)，如果是停止在基準停止位置范圍內(nèi)時，向停止時壓縮行程汽缸噴射燃料，以一壓縮起動迅速地再起動發(fā)動機。
可是，發(fā)動機的再起動條件大體上分為由駕駛員的要求所引起的再起動條件和不依賴駕駛員的要求的再起動條件。作為前者的示例，可以例舉離合器的切斷操作及制動器的解除操作等、車輛的出發(fā)操作。作為后者的示例，可以例舉有必要轉(zhuǎn)動空調(diào)、電池電壓下降、發(fā)動機的自動停止時間長時間延長等、由系統(tǒng)上的觀點來看有必要再起動發(fā)動機(為了便于說明，將其成為“系統(tǒng)要求”)。根據(jù)駕駛員的出發(fā)要求而再起動發(fā)動機時，由于駕駛員預先知道發(fā)動機要再起動，因此即使伴隨著再起動產(chǎn)生振動，乘員也不會感覺到大的不適感。另一方面，根據(jù)系統(tǒng)要求發(fā)動機再起動時，由于駕駛員預先不知道發(fā)動機要再起動，因此伴隨著再起動發(fā)生振動時，乘員會感覺到大的不適感，NVH (噪聲 振動 聲振粗糙度(乘坐感))顯著降低。
而且，根據(jù)本發(fā)明人等的探討，得知為了謀求縮短再起動時間(從起動馬達的驅(qū)動開始至發(fā)動機完全運轉(zhuǎn)的時間)，停止時壓縮行程汽缸的活塞的停止位置在基準停止位置范圍內(nèi)時，總是以一壓縮起動再起動發(fā)動機，而在再起動時比較頻繁地發(fā)生比較大的振動。 考慮到這是因為受到由發(fā)動機、發(fā)動機支架、變速器、車體等的各元素的組合而決定的車輛的共振頻率的影響。
本發(fā)明是鑒于上述問題而形成的，其目的是在再起動壓縮自動點火式發(fā)動機時， 根據(jù)發(fā)動機的再起動條件，可以選擇是應該迅速起動優(yōu)先，還是應該NVH優(yōu)先，從而總是以最適合的狀態(tài)再起動發(fā)動機，因此改善壓縮自動點火式發(fā)動機的起動控制裝置。
為了解決上述問題，本發(fā)明是具備設置在通過自動點火使噴射至汽缸內(nèi)的燃料燃燒的壓縮自動點火式發(fā)動機上，且在規(guī)定的自動停止條件成立時自動停止上述發(fā)動機的自動停止控制部；和自動停止后在規(guī)定的再起動條件成立時，發(fā)動機停止 時處于壓縮行程的停止時壓縮行程汽缸的活塞的停止位置位于設定在相對地靠近下死點一側(cè)的基準停止位置范圍內(nèi)的情況下，利用起動馬達對上述發(fā)動機賦予旋轉(zhuǎn)力，同時向上述停止時壓縮行程汽缸實施燃料噴射，以此再起動上述發(fā)動機的再起動控制部的壓縮自動點火式發(fā)動機的起動控制裝置，其中，上述再起動控制部在再起動發(fā)動機時，當判定為上述再起動條件不是由駕駛員的要求而引起的時，即使上述停止時壓縮行程汽缸的活塞的停止位置位于上述基準停止位置范圍內(nèi)的情況下，通過在發(fā)動機停止時處于進氣行程的停止時進氣行程汽缸迎來壓縮行程時向該汽缸噴射燃料，以此再起動發(fā)動機，另一方面，當判定為上述再起動條件是由駕駛員的要求所引起的時，通過向上述停止時壓縮行程汽缸噴射燃料而再起動發(fā)動機。
根據(jù)本發(fā)明，在再起動發(fā)動機時，即使停止時壓縮行程汽缸的活塞的停止位置位于基準停止位置范圍內(nèi)的情況下，即可以進行一壓縮起動的情況下，通過不依賴駕駛員的出發(fā)要求的系統(tǒng)要求再起動條件成立時，使發(fā)動機二壓縮起動。另一方面，通過駕駛員的出發(fā)要求再起動條件成立時，使發(fā)動機一壓縮起動。
如在發(fā)明的實施形態(tài)中的進一步的詳細說明，再起動時發(fā)生的振動受到由發(fā)動機、發(fā)動機支架、變速器、車體等的各元素的組合而決定的車輛的共振頻率的影響大。該共振頻率對于每個車輛都不同，但是并不存在大的差異，對于任意的車輛，也大概例如為 ll±3Hz 左右。
另一方面，在一壓縮起動中，從多個活塞之一迎來第一次(第一壓縮)上死點時起引起燃燒，從而產(chǎn)生用于起動發(fā)動機的轉(zhuǎn)矩。該燃燒在多個活塞之一迎來第二次(第二壓縮)、第三次(第三壓縮)、…上死點時也在發(fā)生，從而每一次都產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩。因轉(zhuǎn)矩的產(chǎn)生而使轉(zhuǎn)數(shù)逐漸地上升，轉(zhuǎn)矩的產(chǎn)生間隔逐漸地變短。即，振動的頻率逐漸地變高。而且，頻率收斂于一定的怠速狀態(tài)。在二壓縮起動中也有同樣的情況。但是，在二壓縮起動中，多個活塞之一迎來第一次上死點時僅起動馬達的驅(qū)動力起作用，因此第一壓縮的轉(zhuǎn)矩相對小。其結(jié)果是，從第一壓縮至第二壓縮的轉(zhuǎn)數(shù)相對地低，第一壓縮和第二壓縮之間的振動頻率低于一壓縮起動中的振動頻率。之后，從第二壓縮起通過燃燒產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩，轉(zhuǎn)數(shù)逐漸地上升，振動頻率逐漸地變高。而且，與一壓縮起動相同，頻率收斂于一定的怠速狀態(tài)。這樣，在一壓縮起動和二壓縮起動中，發(fā)動機開始旋轉(zhuǎn)的第一壓縮、第二壓縮、第三壓縮、…等的旋轉(zhuǎn)初期的振動頻率(發(fā)動機旋轉(zhuǎn)初期振動頻率)是不相同的(但是，靠近怠速狀態(tài)時幾乎不變)。
而且，根據(jù)本發(fā)明人等的探討，得知與二壓縮起動時產(chǎn)生的發(fā)動機旋轉(zhuǎn)初期振動頻率相比，一壓縮起動時產(chǎn)生的發(fā)動機旋轉(zhuǎn)初期振動頻率更接近車輛的共振頻率(例如 ll±3Hz左右)。尤其是得知一壓縮起動時的第一壓縮和第二壓縮之間的振動頻率接近車輛的共振頻率。其結(jié)果是，與以二壓縮起動再起動發(fā)動機的情況相比，以一壓縮起動再起動發(fā)動機時，因共振作用容易引起振動大幅度增幅的現(xiàn)象，從而顯著降低NVH。
由以上所述，根據(jù)本發(fā)明，通過不依賴駕駛員的要求的系統(tǒng)要求再起動發(fā)動機時， 即使可以進行一壓縮起動，但是由于以二壓縮起動再起動發(fā)動機，因此避免了 NVH的顯著的降低，從而抑制預先不知道發(fā)動機再起動的乘員感覺到的大的不適感。另外，雖然在二壓縮起動中降低迅速起動性，但是由于駕駛員不發(fā)出出發(fā)要求，因此迅速起動性的降低不成為大的問題。另一方面，通過駕駛員的出發(fā)要求再起動發(fā)動機時，由于以一壓縮起動再起動發(fā)動機，因此發(fā)動機對于駕駛員的出發(fā)要求以較好的響應性在短時間內(nèi)迅速起動。另外，在一壓縮起動中，雖然NVH降低，但是駕駛員發(fā)出出發(fā)要求，而預先知道發(fā)動機要再起動，因此NVH的降低并不是大問題。這樣，根據(jù)本發(fā)明，再起動壓縮自動點火式發(fā)動機時，根據(jù)發(fā)動機的再起動條件選擇應該迅速起動優(yōu)先還是應該NVH優(yōu)先,從而總是以最適合的狀態(tài)再起動發(fā)動機。
根據(jù)本發(fā)明，優(yōu)選的是，上述再起動控制部在停止時壓縮行程汽缸的活塞的停止位置在基準停止位置范圍內(nèi)且位于靠近下死點一側(cè)時，與位于靠近上死點一側(cè)時相比，與上述停止時壓縮行程汽缸內(nèi)的空氣量對應地設定更多的燃料噴射量，且，不管成立的再起動條件是否是由駕駛員的要求所引起的，通過向停止時壓縮行程汽缸噴射上述設定的量的燃料，以此再起動發(fā)動機。
根據(jù)該構(gòu)成，停止時壓縮行程汽缸的活塞的停止位置在基準停止位置范圍內(nèi)且位于靠近下死點一側(cè)時，不管駕駛員是否發(fā)出出發(fā)要求，總是以一壓縮起動再起動發(fā)動機。
如在發(fā)明的實施形態(tài)中的進一步的詳細說明，為了測定一壓縮起動時產(chǎn)生的發(fā)動機旋轉(zhuǎn)初期振動頻率而實際上自動停止發(fā)動機，結(jié)果在大部分的情況下，停止時壓縮行程汽缸的活塞停止在基準停止位置范圍內(nèi)且靠近上死點一側(cè)(例如壓縮上死點前102° CA(曲軸角) 108° CA范圍內(nèi)等)。即，可以說停止時壓縮行程汽缸的活塞的停止位置位于壓縮上死點前102° CA 108° CA范圍內(nèi)等的傾向大。又，后述的圖5的一壓縮起動的時序圖是，在停止時壓縮行程汽缸的活塞的停止位置例如位于壓縮上死點前102° CA 108° CA范圍內(nèi)時很適合。因此，停止時壓縮行程汽缸的活塞的停止位置在基準停止位置范圍內(nèi)且 位于靠近下死點一側(cè)(例如壓縮上死點前156° CA 180° CA范圍內(nèi)等)時，將與該汽缸內(nèi) 的空氣量對應地設定的多量的燃料噴射至該汽缸時，轉(zhuǎn)矩增大，一壓縮起動時的第一壓縮 和第二壓縮之間的振動頻率接近二壓縮起動時產(chǎn)生的發(fā)動機旋轉(zhuǎn)初期振動頻率。尤其是接 近二壓縮起動時的第二壓縮和第三壓縮之間的振動頻率。
由以上所述，根據(jù)上述構(gòu)成，即使以一壓縮起動再起動發(fā)動機，燃料噴射量也會增 力口，因此發(fā)動機旋轉(zhuǎn)初期振動頻率接近二壓縮起動時的狀態(tài)，從而抑制NVH的降低。因此， 即使通過系統(tǒng)要求再起動發(fā)動機時，也可以抑制乘員感覺到的大的不適感。又，通過駕駛員 的出發(fā)要求再起動發(fā)動機時，以一壓縮起動再起動發(fā)動機，以此維持發(fā)動機以較好的響應 性在短時間內(nèi)迅速起動的優(yōu)點。該構(gòu)成尤其是可以優(yōu)選地適用于進氣閥在進氣下死點或進 氣下死點前閉閥的早閉型發(fā)動機。
在本發(fā)明中，優(yōu)選的是，上述再起動控制部在停止時壓縮行程汽缸的活塞的停止 位置在基準停止位置范圍內(nèi)且相對于與進氣閥的閉閥正時對應的位置位于下死點側(cè)時，不 管成立的再起動條件是否是由駕駛員的要求所引起的，通過向停止時壓縮行程汽缸噴射與 停止時進氣行程汽缸迎來壓縮行程時向該汽缸噴射燃料而再起動發(fā)動機時設定的燃料噴 射量相同的量的燃料，以此再起動發(fā)動機。
根據(jù)該構(gòu)成，在停止時壓縮行程汽缸的活塞的停止位置在基準停止位置范圍內(nèi)且 相對于與進氣閥的閉閥(IVC)正時對應的位置位于下死點側(cè)時，不管駕駛員是否發(fā)出出發(fā) 要求，總是以一壓縮起動再起動發(fā)動機。
如上所述，停止時壓縮行程汽缸的活塞停止在基準停止位置范圍內(nèi)且靠近上死點 一側(cè)(例如壓縮上死點前102° CA 108° CA范圍內(nèi)等)的傾向大。另一方面，與IVC正時 對應的位置是例如壓縮上死點前144° CA附近等，并相對于停止時壓縮行程汽缸的活塞停 止的傾向大的上述范圍(壓縮上死點前102° CA 108° CA的范圍等)位于下死點側(cè)。因 此，停止時壓縮行程汽缸的活塞的停止位置在基準停止位置范圍內(nèi)且相對于與IVC正時對 應的位置位于下死點側(cè)(例如壓縮上死點前162° CA等)時，向停止時壓縮行程汽缸噴射與 二壓縮起動時噴射的量同等量的燃料，轉(zhuǎn)矩增大，一壓縮起動時的第一壓縮和第二壓縮之 間的振動頻率接近二壓縮起動時產(chǎn)生的發(fā)動機旋轉(zhuǎn)初期振動頻率。尤其是接近二壓縮起動 時的第二壓縮和第三壓縮之間的振動頻率。
由以上所述，根據(jù)上述構(gòu)成，即使以一壓縮起動再起動發(fā)動機，燃料噴射量也會增 力口，因此發(fā)動機旋轉(zhuǎn)初期振動頻率接近二壓縮起動時的狀態(tài)，從而抑制NVH的降低。因此， 即使發(fā)動機通過系統(tǒng)要求而再起動時，也可抑制乘員感覺到的大的不適感。又，發(fā)動機通過 駕駛員的出發(fā)要求而再起動時，通過以一壓縮起動再起動發(fā)動機，保持發(fā)揮發(fā)動機以較好 的響應性短時間內(nèi)迅速起動的優(yōu)點。該構(gòu)成尤其優(yōu)選地適用于進氣閥在進氣下死點后閉閥 的遲閉型發(fā)動機。
此外，本發(fā)明是，對于通過自動點火使噴射至汽缸內(nèi)的燃料燃燒的壓縮自動點火 式發(fā)動機，在規(guī)定的自動停止條件成立時自動停止上述發(fā)動機，而之后在規(guī)定的再起動條 件成立時，發(fā)動機停止時處于壓縮行程的停止時壓縮行程汽缸的活塞的停止位置位于設定 在相對地靠近下死點一側(cè)的基準停止位置范圍內(nèi)的情況下，利用起動馬達對上述發(fā)動機賦 予旋轉(zhuǎn)力，同時向上述停止時壓縮行程汽缸實施燃料噴射，以此再起動上述發(fā)動機的壓縮自動點火式發(fā)動機的起動控制方法，其中，在再起動發(fā)動機時，當判定為上述再起動條件不是由駕駛員的要求而引起的時，即使上述停止時壓縮行程汽缸的活塞的停止位置位于上述基準停止位置范圍內(nèi)的情況下，通過在發(fā)動機停止時處于進氣行程的停止時進氣行程汽缸迎來壓縮行程時向該汽缸噴射燃料，以此再起動發(fā)動機，另一方面，當判定為上述再起動條件是由駕駛員的要求所引起的時，通過向上述停止時壓縮行程汽缸噴射燃料而再起動發(fā)動機。
如以上說明，根據(jù)本發(fā)明，再起動壓縮自動點火式發(fā)動機時，根據(jù)發(fā)動機的再起動條件可以選擇應該迅速起動優(yōu)先還是應該NVH優(yōu)先，總是以最適合的狀態(tài)再起動發(fā)動機， 因此可以改善壓縮自動點火式發(fā)動機的起動控制裝置。


圖1是示出適用根據(jù)本發(fā)明的一實施形態(tài)的起動控制裝置的柴油機發(fā)動機的整體結(jié)構(gòu)的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖；圖2是示出上述發(fā)動機的自動停止控制的具體動作的一示例的流程圖；圖3是示出上述發(fā)動機的再起動控制的具體動作的一示例的流程圖；圖4是用于在上述再起動控制中判定一壓縮起動或二壓縮起動的圖；圖5是示出用一壓縮起動再起動上述發(fā)動機時及用二壓縮起動再起動上述發(fā)動機時的曲軸轉(zhuǎn)矩及發(fā)動機轉(zhuǎn)數(shù)的變化的時序圖；圖6是用于在上述再起動控制中設定向汽缸噴射的燃料噴射量的圖。
具體實施方式
( I)發(fā)動機的整體結(jié)構(gòu)圖1是示出適用根據(jù)本發(fā)明的一實施形態(tài)的起動控制裝置的柴油機發(fā)動機的整體結(jié)構(gòu)的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖。該圖示出的柴油發(fā)動機是作為行駛驅(qū)動用的動力源而搭載在車輛上的四沖程的柴油發(fā)動機。該發(fā)動機的發(fā)動機主體I是所謂的直列四缸型，具有在與紙面正交的方向上以列狀排列的 四個汽缸2A 2D的汽缸體3、設置于汽缸體3的上表面的汽缸蓋4、 和分別可往復滑動地插入在各汽缸2A 2D中的活塞5。
在上述活塞5的上方形成有燃燒室6，向該燃燒室6中供給從后述的燃料噴射閥 15噴射的燃料(輕油)。而且，噴射的燃料在因活塞5的壓縮作用而高溫 高壓化的燃燒室6 中自動點火(壓縮自動點火)，通過其燃燒的膨脹力被按壓的活塞5在上下方向上往復運動。
上述活塞5是通過圖以外的連桿與曲軸7連接，對應于上述活塞5的往復運動(上下運動)，上述曲軸7繞中心軸旋轉(zhuǎn)。
在這里，如圖示的四沖程四汽缸的柴油發(fā)動機中，設置于各汽缸2A 2D中的活塞 5以曲軸角180° (180° CA)的相位差上下運動。因此，在各汽缸2A 2D中的燃燒(燃料噴射)的正時設定為每錯開180° CA相位的正時。具體地，將汽缸2A、2B、2C、2D的汽缸編號分別作為I號、2號、3號、4號時，以I號汽缸2A — 3號汽缸2C — 4號汽缸2D — 2號汽缸2B的順序進行燃燒。因此，例如I號汽缸2A為膨脹行程時，3號汽缸2C、4號汽缸2D、2 號汽缸2B是分別為壓縮行程、進氣行程、排氣行程。
在上述汽缸蓋4上設置有向各汽缸2A 2D的燃燒室6開口的進氣道9及排氣道10、可開閉地關閉各道9、10的進氣門11及排氣門12。另外，進氣門11及排氣門12通過包含配設在汽缸蓋4上的一對凸輪軸等的閥動機構(gòu)13、14與曲軸7的旋轉(zhuǎn)連動地開閉驅(qū)動。 根據(jù)本實施形態(tài)的發(fā)動機是進氣門11在進氣下死點后閉閥的遲閉型發(fā)動機。
又，在上述汽缸蓋4上設置有每個汽缸2A 2D各一個的燃料噴射閥15。各燃料噴射閥15通過分歧管21分別與作為蓄壓室的共軌20相連接。在共軌20中以高壓狀態(tài)蓄積有從燃料供給泵23通過燃料供給管22供給的燃料(輕油)，在該共軌20內(nèi)被高壓化的燃料通過分歧管21分別供給至各燃料噴射閥15中。
各燃料噴射閥15由設置在前端部的具有多個噴孔的噴嘴的電磁式針閥構(gòu)成，在其內(nèi)部具有通向上述噴嘴的燃料通路和通過電磁力動作并開閉上述燃料通路的針狀的閥體(任意一個都圖示省略)。而且，通過通電而產(chǎn)生的電磁力向打開方向驅(qū)動上述閥體，以此從共軌20供給的燃料從上述噴嘴的各噴孔向燃燒室6直接噴射。
在上述汽缸體3及汽缸蓋4的內(nèi)部設置有冷卻水流通的圖以外的水套，并在上述汽缸體3上設置有用于檢測該水套內(nèi)的冷卻水的溫度的水溫傳感器SW1。
又，在上述汽缸體3上設置有用于檢測曲軸7的旋轉(zhuǎn)角度及轉(zhuǎn)速的曲軸角傳感器 Sff20該曲軸角傳感器SW2對應于與曲軸7 —體地旋轉(zhuǎn)的曲軸盤25的旋轉(zhuǎn)輸出脈沖信號。
具體地，在上述曲軸盤25的外周部突設有以一定間距排列的多個齒，在其外周部上的規(guī)定范圍形成有用于特別指定基準位置的缺齒部25a (不存在齒的部分)。而且，這樣的在基準位置上具有缺齒部25a的曲軸盤25旋轉(zhuǎn)，并且基于該旋轉(zhuǎn)的脈沖信號從上述曲軸角傳感器SW2輸出，以此檢測曲軸7的旋轉(zhuǎn)角度(曲軸角)及轉(zhuǎn)速(發(fā)動機轉(zhuǎn)速)。
另一方面，在上述汽缸蓋4上設置有用于檢測閥動用的凸輪軸(圖示省略)的角度的凸輪角傳感器SW3。凸輪角傳感器SW3對應于與凸輪軸一體地旋轉(zhuǎn)的信號板的齒的通過輸出汽缸辨別用的脈沖信號。
即，在從上述曲軸角傳感器SW2輸出的脈沖信號中包含有對應于上述缺齒部25a 每360° CA生成的無信號部分，但是僅·用該信息是不能辨別出例如活塞5正在上升時其相應于哪一個汽缸的壓縮行程或排氣行程。因此，基于每720° CA旋轉(zhuǎn)一次的凸輪軸的旋轉(zhuǎn)從凸輪角傳感器SW3輸出脈沖信號，并根據(jù)輸出該信號的正時和上述曲軸角傳感器SW2的無信號部分的正時(缺齒部25a的通過正時)進行汽缸辨別。
上述進氣道9及排氣道10分別與進氣通路28及排氣通路29連接。S卩，來自外部的吸入空氣(新氣)通過上述進氣通路28向燃燒室6供給，而在燃燒室6中生成的排氣(燃燒氣體)通過上述排氣通路29向外部排出。
上述進氣通路28中，從發(fā)動機主體I至規(guī)定距離上游測的范圍為向每個汽缸 2A 2D分歧的分歧通路部28a，各分歧通路部28a的上游端分別與緩沖罐28b連接。在該緩沖罐28b的上游測設置有由單一的通路構(gòu)成的共通通路部28c。
在上述共通通路部28c上設置有用于調(diào)節(jié)流入各汽缸2A 2D的空氣量(進氣流量)的進氣節(jié)流閥30。進氣節(jié)流閥30配置為在發(fā)動機運行中是基本上維持全開或者接近全開的高開度，僅在發(fā)動機停止時等必要時才閉閥以阻斷進氣通路28。
在上述緩沖罐28b上設置有用于檢測進氣壓力的進氣壓力傳感器SW4，在上述緩沖罐28b和進氣節(jié)流閥30之間的共通通路部28c上設置有用于檢測進氣流量的空氣流量傳感器SW5。
上述曲軸7通過同步帶等與交流發(fā)電機32連接。該交流發(fā)電機32形成為內(nèi)設有 控制圖以外的勵磁線圈的電流以調(diào)節(jié)發(fā)電量的調(diào)節(jié)器回路，根據(jù)由車輛的電氣負荷及電池 的剩余容量等規(guī)定的發(fā)電量的目標值(目標發(fā)電電流)，從曲軸7中得到驅(qū)動力以進行發(fā)電 的結(jié)構(gòu)。
在上述汽缸體3上設置有用于起動發(fā)動機的起動馬達34。該起動馬達34具有馬 達主體34a和通過馬達主體34a旋轉(zhuǎn)驅(qū)動的小齒輪34b。上述小齒輪34b與連接在曲軸7 的一端部上的環(huán)形齒輪35可分離和連接地嚙合。而且，在使用上述起動馬達34起動發(fā)動 機時，小齒輪34b移動至規(guī)定的嚙合位置并與上述環(huán)形齒輪35嚙合，小齒輪34b的旋轉(zhuǎn)力 傳遞至環(huán)形齒輪35，以此旋轉(zhuǎn)驅(qū)動曲軸7。
(2)控制系統(tǒng)如上所述構(gòu)成的發(fā)動機的各部分由E⑶(電子控制單元)50統(tǒng)一地控制。E⑶50是由 眾所周知的CPU、ROM、RAM等構(gòu)成的微處理器，相當于根據(jù)本發(fā)明的起動控制裝置。
來自各種傳感器的各種信息被輸入至上述E⑶50中。即，E⑶50與設置在發(fā)動機 的各部分上的上述水溫傳感器SWl、曲軸角傳感器SW2、凸輪角傳感器SW3、進氣壓力傳感器 SM、及空氣流量傳感器SW5電氣連接，根據(jù)來自這些各傳感器SWl SW5的輸入信號得到 發(fā)動機的冷卻水溫度、曲軸角、發(fā)動機轉(zhuǎn)速、汽缸辨別、進氣壓力、進氣流量等的各種信息。
又，來自設置于車輛的各種傳感器(SW6 SW9)的信息也被輸入至E⑶50中。即， 在車輛上設置有用于檢測由駕駛員踩踏操作的加速器踏板36的開度的加速器開度傳感器 SW6、用于檢測制動踏板37的啟動/停止(制動的有無)的制動傳感器SW7、用于檢測車輛的 行駛速度(車速)的車速傳感器SW8、和用于檢測電池(圖示省略)的剩余容量的電池傳感器 SW9。E⑶50根據(jù)來自這些各傳感器SW6 SW9的輸入信號得到加速器開度、制動的有無、 車速、電池的剩余容量等信息。
上述E⑶50根據(jù)來自上述各傳感器SWl SW9的輸入信號實施各種運算等，同時 控制發(fā)動機的各部分。具體地，ECU 50與上述燃料噴射閥15、進氣節(jié)流閥30、交流發(fā)電機 32、及起動馬達34電氣連接，根據(jù)上述運算的結(jié)果等向這些機器分別輸出驅(qū)動用的控制信號。
說明上述E⑶50所具有的更具體的功能。E⑶50具有例如在發(fā)動機的通常運行 時，從燃料噴射閥15噴射基于運行條件而規(guī)定的所需量的燃料，并使交流發(fā)電機32以基于 車輛的電氣負荷及電池的剩余容量等而規(guī)定的所需發(fā)電量發(fā)電等的基本的功能，除此之外 還具有在預先規(guī)定的特定的條件下自動停止發(fā)動機或者再起動發(fā)動機的功能。因此，ECU 50作為與發(fā)動機的自動停止或再起動控制相關的功能性要素,具有自動停止控制部51及 再起動控制部52。
上述自動停止控制部51在發(fā)動機的運行中，判定預先設定的發(fā)動機的自動停止 條件的成立與否，當成立時，實施自動停止發(fā)動機的控制。
例如，在車輛處于停止狀態(tài)等的多個條件具備，確認為即使停止發(fā)動機也不妨礙 的狀態(tài)的情況下，判定為自動停止條件成立。而且，通過停止(燃料中斷)來自燃料噴射閥 15的燃料噴射等而停止發(fā)動機。
上述再起動控制部52在發(fā)動機自動停止后，判定預先設定的再起動條件的成立 與否，當成立時，實施再起動發(fā)動機的控制。
例如，為了使車輛出發(fā)而由駕駛員踩踏加速器踏板36等，從而產(chǎn)生起動發(fā)動機的 必要性時,判定為再起動條件成立。而且,驅(qū)動起動馬達34對曲軸7賦予旋轉(zhuǎn)力，同時再次 開始來自燃料噴射閥15的燃料噴射，以此再起動發(fā)動機。
(3)自動停止控制接著，利用圖2的流程圖說明負責發(fā)動機自動停止控制的ECU 50的自動停止控制部51 的具體控制動作的一示例。
當圖2的流程圖中所示的處理開始時，自動停止控制部51讀取各種傳感器值(步 驟SI)。具體地，讀取來自水溫傳感器SWl、曲軸角傳感器SW2、凸輪角傳感器SW3、進氣壓力 傳感器SW4、空氣流量傳感器SW5、加速器開度傳感器SW6、制動傳感器SW7、車速傳感器SW8 及電池傳感器SW9的各個檢測信號，根據(jù)這些信號得到發(fā)動機的冷卻水溫、曲軸角、發(fā)動機 轉(zhuǎn)速、汽缸辨別、進氣壓力、進氣流量、加速器開度、制動的有無、車速、電池的剩余容量等的 各種信息。
接著，自動停止控制部51根據(jù)上述步驟SI中得到的信息判定發(fā)動機的自動停止 條件的成立與否(步驟S2)。例如，當車輛處于停止狀態(tài)(車速=0km/h)、加速器踏板36的開 度為零(加速器停止)、制動踏板37為操作中(制動器啟動)、發(fā)動機的冷卻水溫為規(guī)定值以 上(溫態(tài))、電池的剩余容量為規(guī)定值以上等的多個條件全部具備時，判定為自動停止條件 成立。另外，關于車速，沒有必要必須以完全停止(車速=0km/h)作為條件，也可以設定規(guī)定 的低車速以下(例如3km/以下)的條件。
在上述步驟S2中判定為“是”，從而確認自動停止條件成立的情況下，自動停止控 制部51將進氣節(jié)流閥30的開度設定為全閉(0%)(步驟S3)。即，在上述自動停止條件成 立的時刻，將進氣節(jié)流閥30的開度由怠速運行時設定的規(guī)定的開度(例如30%)降低至全閉 (0%)。
接著，自動停止控制部51將燃料噴射閥15總是維持在關閉狀態(tài)，以此停止來自燃 料噴射閥15的燃料的供給(燃料中斷)(步驟S4)。
接著，自動停止控制部51通過判定發(fā)動機轉(zhuǎn)速達到Orpm與否，以此判定發(fā)動機的 完全停止與否(步驟S5)。而且，如果發(fā)動機已完全停止，則自動停止控制部51例如將進氣 節(jié)流閥30的開度設定為通常運行時設定的規(guī)定的開度(例如80%等)等(步驟S6)，從而結(jié) 束該自動停止控制。
(4)再起動控制及本實施形態(tài)的作用效果接著，利用圖3的流程圖說明負責發(fā)動機再起動控制的ECU 50的再起動控制部52的 具體控制動作的一示例。
圖3的流程圖所示的處理開始時，再起動控制部52根據(jù)各種傳感器值判定發(fā)動機 的再起動條件的成立與否(步驟S21)。例如，在為了使車輛出發(fā)而踩踏加速器踏板36 (加 速器啟動)、電池的剩余容量下降、發(fā)動機冷卻水溫不到規(guī)定值(冷態(tài))、發(fā)動機的停止持續(xù) 時間(自動停止后經(jīng)過的時間)超過規(guī)定時間等的條件中的至少一個條件成立時，判定為再 起動條件成立。在這里，發(fā)動機的再起動條件大致區(qū)分為基于駕駛員的出發(fā)要求的條件(例 如，離合器的切斷操作及制動器的解除操作等的車輛的出發(fā)操作)和不基于駕駛員的出發(fā) 要求的基于系統(tǒng)要求的條件(例如，有必要運轉(zhuǎn)空調(diào)、電池電壓下降、發(fā)動機的自動停止時 間長時間延長等的系統(tǒng)上的理由)。
在上述步驟S21中判定為“是”，從而確認再起動條件成立的情況下，再起動控制部52利用圖4所示的圖判定停止時壓縮行程汽缸(發(fā)動機停止時處于壓縮行程的汽缸)的活塞停止位置是否在基準停止位置范圍R (例如壓縮上死點前83° CA 180° CA的范圍等)內(nèi)(步驟S22)。
在這里,上述圖是用于判定在再起動發(fā)動機時是以一壓縮起動再起動發(fā)動機還是以二壓縮起動再起動發(fā)動機的圖。一壓縮起動是在發(fā)動機停止時處于壓縮行程的汽缸(停止時壓縮行程汽缸)上，在多個活塞之一迎來第一次上死點(TDC)時噴射燃料，從而再起動發(fā)動機。二壓縮起動是在發(fā)動機停止時處于進氣行程的汽缸(停止時進氣行程汽缸)上，在多個活塞之一迎來第二次上死點時噴射燃料，從而再起動發(fā)動機。
如圖4所示，上述判定用圖是將停止時壓縮行程汽缸的活塞停止位置和發(fā)動機冷卻水溫作為參數(shù)而設定基準停止位置范圍R的圖。在這里，縱軸的發(fā)動機冷卻水溫是發(fā)動機的再起動控制開始時的發(fā)動機冷卻水溫。在本實施形態(tài)中，發(fā)動機的再起動控制開始時是指在步驟S21中確認再起動條件的成立的時刻。
如圖所示，基準停止位置范圍R設定在相對地靠近下死點(BDC)—側(cè)。又，發(fā)動機冷卻水溫越高,基準停止位置范圍R越向上死點側(cè)擴大。S卩，再起動控制開始時的發(fā)動機冷卻水溫相對高時，與相對低時相比，停止時壓縮行程汽缸的活塞停止位置進入基準停止位置范圍R內(nèi)的幾率變高。
在上述步驟S22中判定為“是”，從而確認停止時壓縮行程汽缸的活塞停止·位置在基準停止位置范圍R內(nèi)的情況下，再起動控制部52判定在步驟S21中確認的成立的再起動條件是否為駕駛員的要求所引起的(步驟S23)。
其結(jié)果是，在上述步驟S23中判定為“是”，從而確認成立的再起動條件為駕駛員的要求所引起的情況下，再起動控制部52向停止時壓縮行程汽缸噴射最初的燃料以實施再起動發(fā)動機的控制(一壓縮起動)(步驟S24)。即，驅(qū)動起動馬達34以對曲軸7賦予旋轉(zhuǎn)力，同時向停止時壓縮行程汽缸噴射燃料以自動點火，以此從多個活塞之一迎來第一次上死點的時刻起再開始進行燃燒，以再起動發(fā)動機。然后，結(jié)束該再起動控制。
另一方面，在上述步驟S23中判定為“否”，從而確認成立的再起動條件不是由駕駛員的要求所引起的情況下，即，確認為由系統(tǒng)要求所引起的情況下，除了在后述的步驟 S26中判定為“是”的情況以外，再起動控制部52向停止時進氣行程汽缸(發(fā)動機停止時處于進氣行程的汽缸)噴射最初的燃料以實施再起動發(fā)動機的控制(二壓縮起動)(步驟S25)。 即，驅(qū)動起動馬達34以對曲軸7賦予旋轉(zhuǎn)力，在多個活塞之一跨過第一次的上死點，停止時進氣行程汽缸迎來壓縮行程時，向停止時進氣行程汽缸噴射燃料以自動點火，以此從多個活塞之一迎來第二次上死點的時刻起再開始進行燃燒，以再起動發(fā)動機。然后，結(jié)束該再起動控制。
S卩，根據(jù)本實施形態(tài)的柴油發(fā)動機(壓縮自動點火式發(fā)動機)的起動控制裝置在規(guī)定的自動停止條件成立時自動停止發(fā)動機，之后在規(guī)定的再起動條件成立時，停止時壓縮行程汽缸的活塞5的停止位置在基準停止位置范圍R內(nèi)的情況下，利用起動馬達34對發(fā)動機賦予旋轉(zhuǎn)力，同時向停止時壓縮行程汽缸噴射燃料，以此再起動發(fā)動機。
對一壓縮起動和二壓縮起動的對比說明大致如下。即，如圖4所示，基準停止位置范圍R預先設定為在相對地靠近下死點一側(cè)的范圍(例如壓縮上死點前83° CA 180° CA的范圍等)。停止時壓縮行程汽缸的活塞5停止在這樣的靠近下死點一側(cè)的位置上，則發(fā)動機再起動時，向上述停止時壓縮行程汽缸噴射最初的(作為整個發(fā)動機的最初的)燃料，以此以一壓縮起動迅速且確實地再起動發(fā)動機。即，停止時壓縮行程汽缸的活塞停止位置在上述基準停止位置范圍R內(nèi)時，在停止時壓縮行程汽缸內(nèi)存在比較多的空氣，因此隨著發(fā)動機再起動時的活塞5的上升，活塞5的壓縮行程量(壓縮幅度)增大，停止時壓縮行程汽缸內(nèi)的空氣充分壓縮而實現(xiàn)高溫化。因此，將再起動時的最初的燃料噴射至停止時壓縮行程汽缸內(nèi)時，該燃料在停止時壓縮行程汽缸內(nèi)確實地自動點火以燃燒。
相對于此，停止時壓縮行程汽缸的活塞5從基準停止位置范圍R向上死點側(cè)偏離時，活塞5的壓縮行程量變少，停止時壓縮行程汽缸內(nèi)的空氣不能充分高溫化，因此即使向停止時壓縮行程汽缸噴射燃料，也會存在引起失火的可能性。因此，在這樣的情況下，向停止時進氣行程汽缸噴射燃料而不是向停止時壓縮行程汽缸噴射燃料，以此充分壓縮停止時進氣行程汽缸的空氣，確實地使燃料自動點火(二壓縮起動)。
這樣，停止時壓縮行程汽缸的活塞5位于基準停止位置范圍R內(nèi)時，可以以一壓縮起動迅速再起動發(fā)動機，而從基準停止位置范圍R向上死點側(cè)偏離時，需要以二壓縮起動向停止時進氣行程汽缸噴射燃料，因此直到停止時進氣行程汽缸的活塞5到達壓縮上死點附近為止(即直到多個活塞之一迎來第二次上死點為止)，不能夠進行基于燃料噴射的自動點火，再起動時間(在本實施形態(tài)中是指從起動馬達34的起動時刻至發(fā)動機轉(zhuǎn)速達到 750rpm的時間)變長。因此，優(yōu)選的是，再起動發(fā)動機時盡量以一壓縮起動迅速地再起動發(fā)動機。
但是，在本實施形態(tài)中，如上所述，再起動發(fā)動機時，即使在停止時壓縮行程汽缸的活塞5的停止位置在基準停止位置范圍R內(nèi)的情況下，即、即使是可以進行一壓縮起動的情況下(步驟S22中為“是”)，通過不依賴駕駛員的出發(fā)要求的系統(tǒng)要求再起動條件成立 (步驟S23中為“否”)時，二壓縮起動發(fā)動機(步驟S25)。實施這樣的控制動作的理由大致如下。
圖5是示出將根據(jù)本實施形態(tài)的柴油發(fā)動機以一壓縮起動再起動時(用虛線示出) 及以二壓縮起動再起動時 (用實線示出)的曲軸轉(zhuǎn)矩(N· m)及發(fā)動機轉(zhuǎn)數(shù)(rpm)的變化的時序圖。另外，為了得到圖5的數(shù)據(jù)而實際自動停止發(fā)動機，結(jié)果再起動前的停止時壓縮行程汽缸的活塞5的停止位置都是壓縮上死點前105° CA。
在一壓縮起動(虛線)中，從多個活塞之一迎來第一壓縮的上死點時起發(fā)生燃燒， 產(chǎn)生用于起動發(fā)動機的轉(zhuǎn)矩。該燃燒在多個活塞之一迎來第二壓縮、第三壓縮、…的上死點時也會發(fā)生，并在此時產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩。第一壓縮和第二壓縮之間的振動頻率為12. 0Hz，第二壓縮和第三壓縮之間的振動頻率為19. 4Hz。
在二壓縮起動(實線)中，從多個活塞之一迎來第二壓縮的上死點時起發(fā)生燃燒。 在迎來第一壓縮的上死點時僅有起動馬達34的驅(qū)動力作用于曲軸7。因此，第一壓縮的轉(zhuǎn)矩與一壓縮起動的情況相比較小。其結(jié)果是，從第一壓縮至第二壓縮的轉(zhuǎn)數(shù)低于一壓縮起動的情況，第一壓縮和第二壓縮之間的振動頻率為5. 6Hz，低于一壓縮起動中的頻率 (12. 0Hz)。但是，通過燃燒產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩的第二壓縮和第三壓縮之間的振動頻率為16. 1Hz，低于一壓縮起動中的頻率(19. 4Hz )，但是高于一壓縮起動中的第一壓縮和第二壓縮之間的振動頻率 12. OHz。
而且，在任意情況下，因轉(zhuǎn)矩的產(chǎn)生而使轉(zhuǎn)數(shù)逐漸地上升，振動頻率逐漸地提高， 頻率收斂于一定的怠速狀態(tài)。這樣，在一壓縮起動和二壓縮起動中，發(fā)動機開始旋轉(zhuǎn)的第一壓縮、第二壓縮、第三壓縮、…等的旋轉(zhuǎn)初期的振動頻率(發(fā)動機旋轉(zhuǎn)初期振動頻率)是有差異的。
另一方面，再起動時產(chǎn)生的振動受到由發(fā)動機、發(fā)動機支架、變速器、車體等的各元素的組合所決定的車輛的共振頻率的影響大。例如，在將直列四汽缸的橫置發(fā)動機與變速器及差速器裝置等連接的動力傳動系統(tǒng)安裝在車體的三個位置的情況下，可以考慮在發(fā)動機起動時產(chǎn)生動力傳動系統(tǒng)的橫擺(roll)振動。該橫擺振動的共振頻率是對于每個車輛都不同，但是并不存在大的差異，如果是平均性的車輛，則任意情況下大體上是例如 ll±3Hz左右，即8 14Hz左右。
S卩，在一壓縮起動時產(chǎn)生的發(fā)動機旋轉(zhuǎn)初期振動頻率中，第一壓縮和第二壓縮之間的振動頻率(12. OHz)接近一般的車輛的共振頻率(8 14Hz左右)或者包含在其中。其結(jié)果是，以一壓縮起動再起動發(fā)動機時，與以二壓縮起動再起動發(fā)動機的情況相比，容易發(fā)生因共振作用引起振動大幅度增幅的現(xiàn)象，并且NVH顯著降低。
因此，在本實施形態(tài)中，通過不依賴駕駛員的要求的系統(tǒng)要求再起動發(fā)動機時(步驟S23中為“否”)，即使可以進行一壓縮起動(步驟S22中為“是”)，也以二壓縮起動再起動發(fā)動機(步驟S25)。以此，避免了 NVH的顯著降低，可抑制預先不知道發(fā)動機再起動的乘員感覺到的大的不適感的問題。
另外，在二壓縮起動中，雖然迅速起動性降低，但是由于駕駛員不發(fā)出出發(fā)要求， 因此迅速起動性的降低并不成為大的問題。
另一方面，根據(jù)駕駛員的出發(fā)要求再起動發(fā)動機時(步驟S23中為“是”)，由于以一壓縮起動再起動發(fā)動機(步驟S24)，因此對于駕駛員的出發(fā)要求發(fā)動機以較好的響應性短時間內(nèi)迅速起動。
另外，在一壓縮起動中，NVH雖然降低，但是由于駕駛員發(fā)出出發(fā)要求，并預先知道發(fā)動機再起動，因此NVH的降低不成為大的問題。
這樣,在本實施形態(tài)中，再起動壓縮自動點火式發(fā)動機時,根據(jù)發(fā)動機的再起動條件選 擇應該進行一壓縮起動而使迅速起動優(yōu)先，還是應該進行二壓縮起動而使NVH優(yōu)先, 從而總是以最適合的狀態(tài)再起動發(fā)動機。
但是，在本實施形態(tài)中，圖3的步驟S23中判定為“否”，從而確認成立的再起動條件為基于系統(tǒng)要求的情況下，移動到步驟S26，判定停止時壓縮行程汽缸的活塞停止位置是否相對于與進氣閥11的閉閥(IVC)正時相對應的位置位于下死點側(cè)。而且，僅在“否”的情況下，即停止時壓縮行程汽缸的活塞停止位置相對于與IVC正時相對應的位置位于上死點側(cè)的情況下，移動至步驟S25以二壓縮起動發(fā)動機。即，停止時壓縮行程汽缸的活塞停止位置在基準停止位置范圍R內(nèi)且相對于與IVC正時相對應的位置位于下死點側(cè)時(步驟S26 中為“是”)，無關于駕駛員是否發(fā)出出發(fā)要求(即使在步驟S23中為“否”)，而總是以一壓縮起動再起動發(fā)動機(步驟S24)。實施這樣的控制動作的理由大致如下。
圖6是為了在上述再起動控制中設定向汽缸噴射的燃料噴射量而使用的圖。在本實施形態(tài)中，如圖6所示,活塞停止位置越接近下死點,又,發(fā)動機冷卻水溫越低,再起動控制中向汽缸噴射的燃料噴射量越多。這是將燃料噴射量與以活塞停止位置所決定的汽缸內(nèi)的空氣量相對應地、又與發(fā)動機溫度相對應地設定的結(jié)果。另外，在圖6中舉例示出的燃料噴射量設定用圖即可以使用在一壓縮起動中，也可以使用在二壓縮起動中。但是，一壓縮起動的情況下，在基準停止位置范圍R以外的靠近上死點一側(cè)的范圍內(nèi)燃料噴射量的值變?yōu)闊o效。又，在二壓縮起動的情況下，對于進氣閥11在進氣下死點或進氣下死點前早閉合的發(fā)動機，設定為在壓縮上死點前180° CA上的燃料噴射量的值，對于進氣閥11在進氣下死點后遲閉合的發(fā)動機，設定為在與進氣閥11的閉閥(IVC)正時對應的曲軸角(例如壓縮上死點前144° CA等)上的燃料噴射量的值。另外，對于進氣閥11在進氣下死點后遲閉合的發(fā)動機，即使是一壓縮起動，在停止時壓縮行程汽缸的活塞5的停止位置位于基準停止位置范圍R內(nèi)且相對于與IVC正時對應的位置位于下死點側(cè)(例如壓縮上死點前162° CA等) 時，也設定為在與IVC正時對應的曲軸角度上的燃料噴射量的值。
如圖6所示，與IVC正時對應的曲軸角(壓縮上死點前144° CA等)相對地接近于下死點。另一方面，如上所述，圖5的數(shù)據(jù)是停止時壓縮行程汽缸的活塞5在停止時壓縮行程汽缸的活塞5停止的傾向高的壓縮上死點前105° CA停止時得到的。S卩，從圖6中可知，在停止時壓縮行程汽缸的活塞停止位置相對于與IVC正時對應的位置位于下死點側(cè)時設定的燃料噴射量是相對多的量，在發(fā)動機旋轉(zhuǎn)初期振動頻率如圖5所示的狀態(tài)示出時設定的燃料噴射量是相對少的量。
而且，如上所述，根據(jù)本實施形態(tài)的發(fā)動機是進氣閥11在進氣下死點后閉閥的遲閉型發(fā)動機。因此，在本實施形態(tài)中，停止時壓縮行程汽缸的活塞5的停止位置在基準停止位置范圍R內(nèi)且相對于與IVC正時對應的位置位于下死點側(cè)(例如壓縮上死點前162° CA 等)時，即使在一壓縮起動時，也根據(jù)圖6的燃料噴射量設定用圖設定與在二壓縮起動的情況下設定的燃料噴射量相同的量的燃料噴射量。為此，即使在一壓縮起動時，也向停止時壓縮行程汽缸噴射與二壓縮起動的情況下噴射的量同等量的燃料。其結(jié)果是，轉(zhuǎn)矩增大，一壓縮起動時的第一壓縮和第二壓縮之間的振動頻率(在圖5中為12. OHz)發(fā)生變化，從而接近于二壓縮起動時的第二壓縮和第三壓縮之間的振動頻率(在圖5中為16. 1Hz)。
由以上所述，在停止時壓縮行程汽缸的活塞停止位置相對于與IVC正時對應的位置位于下死點側(cè)時(步驟S26中為“是”)，即使以一壓縮起動再起動發(fā)動機(步驟S24)，燃料噴射量也增量至與二壓縮起動時同等的水平，因此發(fā)動機旋轉(zhuǎn)初期振動頻率接近于二壓縮起動時的狀 態(tài)，NVH的降低被抑制。為此，即使因系統(tǒng)要求而再起動發(fā)動機時(步驟S23中為“否”)，也抑制乘員感覺到的大的不適感，因此不管駕駛員是否發(fā)出出發(fā)要求(即使在步驟S23中為“否”)，也總是以一壓縮起動再起動發(fā)動機(步驟S24)。又，通過駕駛員的出發(fā)要求再起動發(fā)動機時(在步驟S23中為“是”)，以一壓縮起動再起動發(fā)動機(步驟S24)，以此保持發(fā)揮發(fā)動機以較好的響應性在短時間內(nèi)迅速起動的優(yōu)點。
(5)其他的實施形態(tài)發(fā)動機為進氣閥11在進氣下死點或進氣下死點前閉閥的早閉型的發(fā)動機的情況下， 在圖3所示的再起動控制中，也可以使再起動控制部52在停止時壓縮行程汽缸的活塞5的停止位置在基準停止位置范圍R內(nèi)且位于靠近下死點一側(cè)時，與位于靠近上死點一側(cè)時相比，根據(jù)如圖6中示出的燃料噴射量設定用圖，與停止時壓縮行程汽缸內(nèi)的空氣量對應地設定更多的燃料噴射量，且，不管成立的再起動條件是否是因駕駛員的要求所引起的，通過向停止時壓縮行程汽缸噴射上述設定的量的燃料，以此使發(fā)動機再起動。
根據(jù)該結(jié)構(gòu)，停止時壓縮行程汽缸的活塞5的停止位置在基準停止位置范圍R內(nèi)且位于靠近下死點一側(cè)時，不管駕駛員是否發(fā)出出發(fā)要求(即，在系統(tǒng)要求的情況下也是)， 總是以一壓縮起動再起動發(fā)動機。選擇這樣的控制動作的理由大致如下。
如上所述，在停止時壓縮行程汽缸的活塞5的停止位置在基準停止位置范圍R內(nèi)且位于靠近上死點一側(cè)(例如壓縮上死點前102° CA 108° CA范圍內(nèi)等)時，一壓縮起動時成為如圖5所示的發(fā)動機旋轉(zhuǎn)初期振動頻率。相對于此，停止時壓縮行程汽缸的活塞5的停止位置在基準停止位置范圍R內(nèi)且位于靠近下死點一側(cè)(例如壓縮上死點前156° CA 180° CA的范圍內(nèi)等)時，根據(jù)如圖6中示出的燃料噴射量設定用圖，與該汽缸內(nèi)的空氣量對應地設定的較多的量的燃料噴射至該汽缸時，轉(zhuǎn)矩增大，一壓縮起動時的第一壓縮和第二壓縮之間的振動頻率(在圖5中為12. OHz)發(fā)生變化，從而接近于二壓縮起動時的第二壓縮和第三壓縮之間的振動頻率(在圖5中為16. 1Hz)。
由以上所述，停止時壓縮行程汽缸的活塞停止位置位于靠近下死點一側(cè)時，即使以一壓縮起動再起動發(fā)動機，也由于燃料噴射量增量，因此發(fā)動機旋轉(zhuǎn)初期振動頻率接近于二壓縮起動時的狀態(tài)，NVH的降低被抑制。為此，即使是因系統(tǒng)要求發(fā)動機再起動時，也可以抑制乘員感覺到的大的不適感的問題，不管駕駛員是否發(fā)出出發(fā)要求，總是以一壓縮起動再起動發(fā)動機。又，因駕駛員的出發(fā)要求發(fā)動機再起動時，通過以一壓縮起動再起動發(fā)動機，以此保持發(fā)揮發(fā)動機以較好的響應性在短時間內(nèi)迅速起動的優(yōu)點。
又，在上述實施形態(tài)中，在自動停止條件成立的時刻(步驟S2中為“是”)，將進氣節(jié)流閥30的開度設定為全閉(0%)(步驟S3)，之后，在能夠看到一定程度的進氣壓力的降低的時刻，實施停止來自燃料噴射閥15的燃料噴射的燃料中斷(步驟S4)，但是也可以在與進氣節(jié)流閥30的全閉相同的時刻實施燃料中斷。
又，在上述實施形態(tài)中，說明了作為壓縮自動點火式發(fā)動機的一個示例而使用的柴油發(fā)動機(通過自動點火燃燒輕油的發(fā)動機)，在柴油發(fā)動機中適用根據(jù)本發(fā)明的自動停止 再起動控制的示例，然而，只要是壓縮自動點火式發(fā)動機即可，并不限于柴油發(fā)動機。例如，最近正在研究、開發(fā)的將含有汽油的燃料以高壓縮比壓縮而自動點火(HCCI Homogeneous-Charge Compression Ignition:預混合壓縮點火)的類型的發(fā)動機,然而,對于這樣的壓縮自動點火式汽油發(fā)動機，也可以較好地適用根據(jù)本發(fā)明的自動停止·再起動控制。
權利要求
1.一種壓縮自動點火式發(fā)動機的起動控制裝置，具備設置在通過自動點火使噴射至汽缸內(nèi)的燃料燃燒的壓縮自動點火式發(fā)動機上，且在規(guī)定的自動停止條件成立時自動停止上述發(fā)動機的自動停止控制部；和自動停止后在規(guī)定的再起動條件成立時，發(fā)動機停止時處于壓縮行程的停止時壓縮行程汽缸的活塞的停止位置位于設定在相對地靠近下死點一側(cè)的基準停止位置范圍內(nèi)的情況下，利用起動馬達對上述發(fā)動機賦予旋轉(zhuǎn)力，同時向上述停止時壓縮行程汽缸實施燃料噴射，以此再起動上述發(fā)動機的再起動控制部，其特征在于，上述再起動控制部，在再起動發(fā)動機時，當判定為上述再起動條件不是由駕駛員的要求而引起的時，即使上述停止時壓縮行程汽缸的活塞的停止位置位于上述基準停止位置范圍內(nèi)的情況下，通過在發(fā)動機停止時處于進氣行程的停止時進氣行程汽缸迎來壓縮行程時向該汽缸噴射燃料，以此再起動發(fā)動機，另一方面，當判定為上述再起動條件是由駕駛員的要求所引起的時，通過向上述停止時壓縮行程汽缸噴射燃料而再起動發(fā)動機。
2.根據(jù)權利要求1所述的壓縮自動點火式發(fā)動機的起動控制裝置，其特征在于，上述再起動控制部在停止時壓縮行程汽缸的活塞的停止位置在基準停止位置范圍內(nèi)且位于靠近下死點一側(cè)時，與位于靠近上死點一側(cè)時相比，與上述停止時壓縮行程汽缸內(nèi)的空氣量對應地設定更多的燃料噴射量，且，不管成立的再起動條件是否是由駕駛員的要求所引起的，通過向停止時壓縮行程汽缸噴射上述設定的量的燃料，以此再起動發(fā)動機。
3.根據(jù)權利要求1所述的壓縮自動點火式發(fā)動機的起動控制裝置，其特征在于，上述再起動控制部在停止時壓縮行程汽缸的活塞的停止位置在基準停止位置范圍內(nèi)且相對于與進氣閥的閉閥正時對應的位置位于下死點側(cè)時，不管成立的再起動條件是否是由駕駛員的要求所引起的，通過向停止時壓縮行程汽缸噴射與停止時進氣行程汽缸迎來壓縮行程時向該汽缸噴射燃料而再起動發(fā)動機的情況下設定的燃料噴射量相同的量的燃料，以此再起動發(fā)動機。
4.一種壓縮自動點火式發(fā)動機的起動控制方法，對于通過自動點火使噴射至汽缸內(nèi)的燃料燃燒的壓縮自動點火式發(fā)動機，且在規(guī)定的自動停止條件成立時自動停止上述發(fā)動機，而之后在規(guī)定的再起動條件成立時，發(fā)動機停止時處于壓縮行程的停止時壓縮行程汽缸的活塞的停止位置位于設定在相對地靠近下死點一側(cè)的基準停止位置范圍內(nèi)的情況下， 利用起動馬達對上述發(fā)動機賦予旋轉(zhuǎn)力，同時向上述停止時壓縮行程汽缸實施燃料噴射， 以此再起動上述發(fā)動機，其特征在于，在再起動發(fā)動機時，當判定為上述再起動條件不是由駕駛員的要求而引起的時，即使上述停止時壓縮行程汽缸的活塞的停止位置位于上述基準停止位置范圍內(nèi)的情況下，通過在發(fā)動機停止時處于進氣行程的停止時進氣行程汽缸迎來壓縮行程時向該汽缸噴射燃料， 以此再起動發(fā)動機，另一方面，當判定為上述再起動條件是由駕駛員的要求所引起的時，通過向上述停止時壓縮行程汽缸噴射燃料而再起動發(fā)動機。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種壓縮自動點火式發(fā)動機的起動控制裝置及方法，該起動控制裝置(50)所具備的再起動控制部(52)在再起動發(fā)動機時(步驟S21中為“是”)，判定為再起動條件不是由駕駛員的要求而引起的時(步驟S23中為“否”)，即使發(fā)動機停止時處于壓縮行程的停止時壓縮行程汽缸的活塞的停止位置位于設定在相對地靠近下死點一側(cè)的基準停止位置范圍內(nèi)的情況下(步驟S22中為“是”)，通過在發(fā)動機停止時處于進氣行程的停止時進氣行程汽缸迎來壓縮行程時向該汽缸噴射燃料，以此再起動發(fā)動機(步驟S25)，另一方面，判定為再起動條件是由駕駛員的要求而引起的時(步驟S23中為“是”)，通過向停止時壓縮行程汽缸噴射燃料而再起動發(fā)動機(步驟S24)。
文檔編號F02D41/04GK103016174SQ20121031075
公開日2013年4月3日 申請日期2012年8月29日 優(yōu)先權日2011年9月22日
發(fā)明者中本仁壽, 山內(nèi)健生, 田賀淳一 申請人:馬自達汽車株式會社