專(zhuān)利名稱(chēng)：壓縮自動(dòng)點(diǎn)火式發(fā)動(dòng)機(jī)的起動(dòng)控制裝置及方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及設(shè)置于通過(guò)自動(dòng)點(diǎn)火燃燒噴射至汽缸內(nèi)的燃料的壓縮自動(dòng)點(diǎn)火式發(fā) 動(dòng)機(jī)上，當(dāng)規(guī)定的自動(dòng)停止條件成立時(shí)使上述發(fā)動(dòng)機(jī)自動(dòng)停止，而之后在規(guī)定的再起動(dòng)條 件成立時(shí)使用起動(dòng)馬達(dá)以對(duì)上述發(fā)動(dòng)機(jī)賦予旋轉(zhuǎn)力，通過(guò)對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)停止時(shí)處于壓縮行程的 停止時(shí)壓縮行程汽缸實(shí)施燃料噴射，以此再起動(dòng)上述發(fā)動(dòng)機(jī)的壓縮自動(dòng)點(diǎn)火式發(fā)動(dòng)機(jī)的起 動(dòng)控制裝置。
背景技術(shù)：
以柴油發(fā)動(dòng)機(jī)為代表的壓縮自動(dòng)點(diǎn)火式發(fā)動(dòng)機(jī)的熱效率通常比如汽油發(fā)動(dòng)機(jī)那 樣的火花點(diǎn)火式發(fā)動(dòng)機(jī)更好，排出的CO2的量也少，因此近年來(lái)作為車(chē)載用發(fā)動(dòng)機(jī)被廣泛普 及。
對(duì)于如上所述的壓縮自動(dòng)點(diǎn)火式發(fā)動(dòng)機(jī)，為了謀求CO2的更進(jìn)一步削減，采用在怠 速運(yùn)行時(shí)等自動(dòng)停止發(fā)動(dòng)機(jī)，在之后進(jìn)行車(chē)輛的出發(fā)操作等時(shí)自動(dòng)地再起動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)的所謂 的怠速熄火控制的技術(shù)是有效的，關(guān)于這些的各種研究也在進(jìn)行著。
例如，在日本特開(kāi)2009-062960號(hào)公報(bào)(段落0048)中，公開(kāi)了當(dāng)規(guī)定的自動(dòng)停止 條件成立時(shí)自動(dòng)停止柴油發(fā)動(dòng)機(jī)，當(dāng)規(guī)定的再起動(dòng)條件成立時(shí)驅(qū)動(dòng)起動(dòng)馬達(dá)以對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)賦 予旋轉(zhuǎn)力，同時(shí)實(shí)施燃料噴射，從而再起動(dòng)柴油發(fā)動(dòng)機(jī)的柴油發(fā)動(dòng)機(jī)的控制裝置。而且，記 載為根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)停止時(shí)(停止完成時(shí))處于壓縮行程的汽缸(停止時(shí)壓縮行程汽缸)的活塞 停止位置，可變地設(shè)定最先噴射燃料的汽缸。
更具體的是柴油發(fā)動(dòng)機(jī)自動(dòng)停止時(shí)，求出在該時(shí)刻處于壓縮行程的停止時(shí)壓縮行 程汽缸的活塞位置，判定該活塞位置是否在相對(duì)地靠近下死點(diǎn)的預(yù)先設(shè)定的基準(zhǔn)停止位置 范圍內(nèi)，當(dāng)在基準(zhǔn)停止位置范圍內(nèi)時(shí)，再起動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)時(shí)，向上述停止時(shí)壓縮行程汽缸最先噴 射燃料，另一方面，當(dāng)相對(duì)于基準(zhǔn)停止位置范圍位于上死點(diǎn)側(cè)時(shí)，多個(gè)活塞之一跨過(guò)第一次 上死點(diǎn)，而停止時(shí)進(jìn)氣行程汽缸(發(fā)動(dòng)機(jī)的停止時(shí)處于進(jìn)氣行程的汽缸)迎來(lái)壓縮行程時(shí)， 向該汽缸最先噴射燃料。
根據(jù)該結(jié)構(gòu)，在停止時(shí)壓縮行程汽缸的活塞位于上述基準(zhǔn)停止位置范圍內(nèi)時(shí)，通 過(guò)向停止時(shí)壓縮行程汽缸噴射燃料，可以確實(shí)地使該燃料自動(dòng)點(diǎn)火，可以在比較短的時(shí)間 內(nèi)迅速再起動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)(為了便于說(shuō)明，將其稱(chēng)為“一壓縮起動(dòng)”)。另一方面，在停止時(shí)壓縮行 程汽缸的活塞從上述基準(zhǔn)停止位置范圍向上死點(diǎn)側(cè)偏離時(shí)，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(shí)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(guò)向停止時(shí)進(jìn)氣行程汽缸噴射燃料而不是向停 止時(shí)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(shí)地使燃料自 動(dòng)點(diǎn)火(為了便于說(shuō)明，將其稱(chēng)為“二壓縮起動(dòng)”)。
如以上所述，以往，在再起動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)時(shí)，判定停止時(shí)壓縮行程汽缸的活塞是否停止 在基準(zhǔn)停止位置范圍內(nèi)，在停止在基準(zhǔn)停止位置范圍內(nèi)的情況下，向停止時(shí)壓縮行程汽缸 噴射燃料，以一壓縮起動(dòng)迅速地再起動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)。在這里，從增加一壓縮起動(dòng)的機(jī)會(huì)以謀求發(fā)動(dòng)機(jī)的迅速的再起動(dòng)的觀點(diǎn)考慮，理想的是盡量將基準(zhǔn)停止位置范圍擴(kuò)大至上死點(diǎn)側(cè)。但 是，活塞停止在靠近上死點(diǎn)一側(cè)的情況與停止在靠近下死點(diǎn)一側(cè)的情況相比，因壓縮行程 量變少而壓縮至上死點(diǎn)時(shí)的缸內(nèi)溫度(為了便于說(shuō)明，將其稱(chēng)為“上死點(diǎn)溫度”)不足，產(chǎn)生 燃料不能點(diǎn)火的可能性。因此，以往的一壓縮起動(dòng)的做法中，存在只能將基準(zhǔn)停止位置范圍 限定在接近下死點(diǎn)的范圍內(nèi)的問(wèn)題(基準(zhǔn)停止位置范圍變窄的問(wèn)題)。發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是鑒于上述問(wèn)題而形成的，其目的在于，再起動(dòng)壓縮自動(dòng)點(diǎn)火式發(fā)動(dòng)機(jī)時(shí)， 即使停止時(shí)壓縮行程汽缸的活塞的停止位置靠近上死點(diǎn)一側(cè)，換句話(huà)說(shuō)，即使在壓縮時(shí)的 缸內(nèi)溫度的上升存在不利的因素(即對(duì)噴射至停止時(shí)壓縮行程汽缸的燃料的點(diǎn)火存在不利 的因素)，也可以穩(wěn)定地、確實(shí)地、以一壓縮起動(dòng)迅速地再起動(dòng)壓縮自動(dòng)點(diǎn)火式發(fā)動(dòng)機(jī)。
為了解決上述問(wèn)題，本發(fā)明是具備設(shè)置在通過(guò)自動(dòng)點(diǎn)火使噴射至汽缸內(nèi)的燃料 燃燒的壓縮自動(dòng)點(diǎn)火式發(fā)動(dòng)機(jī)上，且在規(guī)定的自動(dòng)停止條件成立時(shí)自動(dòng)停止上述發(fā)動(dòng)機(jī)的 自動(dòng)停止控制部；和自動(dòng)停止后在規(guī)定的再起動(dòng)條件成立時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)停止時(shí)處于壓縮行程 的停止時(shí)壓縮行程汽缸的活塞的停止位置位于設(shè)定在相對(duì)地靠近下死點(diǎn)一側(cè)的基準(zhǔn)停止 位置范圍內(nèi)的情況下，利用起動(dòng)馬達(dá)對(duì)上述發(fā)動(dòng)機(jī)賦予旋轉(zhuǎn)力，同時(shí)向上述停止時(shí)壓縮行 程汽缸實(shí)施燃料噴射，以此再起動(dòng)上述發(fā)動(dòng)機(jī)的再起動(dòng)控制部的壓縮自動(dòng)點(diǎn)火式發(fā)動(dòng)機(jī)的 起動(dòng)控制裝置，其中，上述發(fā)動(dòng)機(jī)具備向汽缸內(nèi)噴射燃料的燃料噴射部；上述再起動(dòng)控制部 在再起動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)時(shí)，將上述燃料噴射部控制為在對(duì)上述停止時(shí)壓縮行程汽缸實(shí)施燃料噴射 時(shí)，在主燃燒用的主噴射之前進(jìn)行預(yù)燃燒用的預(yù)噴射，且，上述停止時(shí)壓縮行程汽缸的活塞 的停止位置越是靠近上死點(diǎn)一側(cè)，預(yù)噴射的燃料的總噴射量越多。
根據(jù)本發(fā)明，在再起動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)時(shí)，在對(duì)停止時(shí)壓縮行程汽缸實(shí)施燃料噴射時(shí)，即進(jìn) 行一壓縮起動(dòng)時(shí)，在作為擴(kuò)散燃燒的主燃燒之前進(jìn)行預(yù)燃燒。因此，停止時(shí)壓縮行程汽缸內(nèi) 的溫度通過(guò)預(yù)燃燒而提高，上死點(diǎn)溫度上升，提高預(yù)噴射后主噴射的燃料的點(diǎn)火性。因此， 即使停止時(shí)壓縮行程汽缸的活塞的停止位置位于靠近上死點(diǎn)一側(cè)，換句話(huà)說(shuō)，即使對(duì)噴射 至停止時(shí)壓縮行程汽缸的燃料的點(diǎn)火存在不利的因素，也可以克服它，并穩(wěn)定地、確實(shí)地以 一壓縮起動(dòng)迅速地再起動(dòng)壓縮自動(dòng)點(diǎn)火式發(fā)動(dòng)機(jī)。即，基準(zhǔn)停止位置范圍擴(kuò)大至上死點(diǎn)側(cè)， 增加了一壓縮起動(dòng)的機(jī)會(huì)，可以確保迅速的起動(dòng)性。
此外，停止時(shí)壓縮行程汽缸的活塞的停止位置越是靠近上死點(diǎn)一側(cè)，預(yù)噴射的燃 料的總噴射量越增多，因此通過(guò)預(yù)燃燒的熱釋放量增大，停止時(shí)壓縮行程汽缸內(nèi)的溫度進(jìn) 一步提高。其結(jié)果是，即使對(duì)噴射至停止時(shí)壓縮行程汽缸的燃料的點(diǎn)火不利的因素(停止時(shí) 壓縮行程汽缸的活塞的停止位置在靠近上死點(diǎn)一側(cè))的影響大，停止時(shí)壓縮行程汽缸內(nèi)的 溫度也通過(guò)預(yù)燃燒確實(shí)地提高，上死點(diǎn)溫度確實(shí)地上升，預(yù)噴射后主噴射的燃料的點(diǎn)火性 確實(shí)地提高，確實(shí)地進(jìn)行一壓縮起動(dòng)。
在本發(fā)明中，優(yōu)選地，上述再起動(dòng)控制部將上述燃料噴射部控制為使預(yù)噴射的燃 料以一段或被分割成多段進(jìn)行預(yù)噴射，且通過(guò)增加上述段數(shù)，以此提高預(yù)噴射的燃料的總噴射量。
根據(jù)該結(jié)構(gòu)，例如，通過(guò)使每一段的燃料噴射量為一定量，僅增多預(yù)噴射的分割段 數(shù)，就可以簡(jiǎn)單地、確實(shí)地提高預(yù)噴射的燃料的總噴射量。
在本發(fā)明中，優(yōu)選地，上述再起動(dòng)控制部將上述燃料噴射部控制為發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻水溫越低，預(yù)噴射的燃料的總噴射量越多。
根據(jù)該結(jié)構(gòu)，由于發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻水溫(發(fā)動(dòng)機(jī)溫度)越低，預(yù)噴射的燃料的總噴射量越增多，通過(guò)預(yù)燃燒的熱釋放量增大，停止時(shí)壓縮行程汽缸內(nèi)的溫度進(jìn)一步提高。其結(jié)果是，即使對(duì)噴射至停止時(shí)壓縮行程汽缸的燃料的點(diǎn)火不利的因素(發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻水溫相對(duì)低) 的影響大，停止時(shí)壓縮行程汽缸內(nèi)的溫度也通過(guò)預(yù)燃燒確實(shí)地提高，上死點(diǎn)溫度確實(shí)地上升，預(yù)噴射后主噴射的燃料的點(diǎn)火性確實(shí)地提高，確實(shí)地進(jìn)行一壓縮起動(dòng)。
另外，作為對(duì)燃料的點(diǎn)火不利的因素，其他可以例舉外氣溫度、即導(dǎo)入至汽缸內(nèi)的新氣的溫度(進(jìn)氣溫度)相對(duì)低，或大氣壓、即導(dǎo)入至汽缸內(nèi)的新氣的壓力(進(jìn)氣壓力)相對(duì)低等。例如，優(yōu)選地，上述控制手段將上述燃料噴射部控制為發(fā)動(dòng)機(jī)的自動(dòng)停止控制中的進(jìn)氣溫度越低，或者發(fā)動(dòng)機(jī)的自動(dòng)停止控制中的進(jìn)氣壓力越低，預(yù)噴射的燃料的總噴射量越多。
在本發(fā)明中，優(yōu)選地，上述再起動(dòng)控制部將上述燃料噴射部控制為上述停止時(shí)壓縮行程汽缸的活塞的停止位置越是靠近下死點(diǎn)一側(cè)，主噴射的燃料的噴射量越多。
根據(jù)該結(jié)構(gòu)，由于停止時(shí)壓縮行程汽缸的活塞的停止位置越是靠近下死點(diǎn)一側(cè)， 主噴射的燃料的噴射量越增多，因此主噴射與停止時(shí)壓縮行程汽缸的第一壓縮的填充量 (空氣量)相稱(chēng)的量的燃料。因此，良好地產(chǎn)生用于起動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩，順利起動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)。
又，例如有根據(jù)停止時(shí)壓縮行程汽缸的活塞的停止位置(S卩，與停止時(shí)壓縮行程汽缸的第一壓縮的填充量相關(guān))預(yù)先決定預(yù)噴射和主噴射的合計(jì)的燃料噴射量的情況。在那樣的情況下，停止時(shí)壓縮行程汽缸的活塞的停止位置越是靠近上死點(diǎn)一側(cè)，預(yù)噴射和主噴射的合計(jì)的燃料噴射量中，預(yù)噴射的燃料噴射量越增多，主噴射的燃料噴射量越減少。其結(jié)果是，產(chǎn)生點(diǎn)火性?xún)?yōu)先的噴射模式。另一方面，停止時(shí)壓縮行程汽缸的活塞的停止位置越是靠近下死點(diǎn)一側(cè)，在預(yù)噴射和主噴射的合計(jì)的燃料噴射量中，主噴射的燃料噴射量越增多， 預(yù)噴射的燃料噴射量越減少。其結(jié)果是，產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩優(yōu)先的噴射模式。
此外，本發(fā)明是對(duì)于通過(guò)自動(dòng)點(diǎn)火使噴射至汽缸內(nèi)的燃料燃燒的壓縮自動(dòng)點(diǎn)火式發(fā)動(dòng)機(jī)，且在規(guī)定的自動(dòng) 停止條件成立時(shí)自動(dòng)停止上述發(fā)動(dòng)機(jī)，而之后在規(guī)定的再起動(dòng)條件成立時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)停止時(shí)處于壓縮行程的停止時(shí)壓縮行程汽缸的活塞的停止位置位于設(shè)定在相對(duì)地靠近下死點(diǎn)一側(cè)的基準(zhǔn)停止位置范圍內(nèi)的情況下，利用起動(dòng)馬達(dá)對(duì)上述發(fā)動(dòng)機(jī)賦予旋轉(zhuǎn)力，同時(shí)向上述停止時(shí)壓縮行程汽缸實(shí)施燃料噴射，以此再起動(dòng)上述發(fā)動(dòng)機(jī)的壓縮自動(dòng)點(diǎn)火式發(fā)動(dòng)機(jī)的起動(dòng)控制方法，其中，上述發(fā)動(dòng)機(jī)具備向汽缸內(nèi)噴射燃料的燃料噴射部；再起動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)時(shí)，將上述燃料噴射部控制為在對(duì)上述停止時(shí)壓縮行程汽缸實(shí)施燃料噴射時(shí)，在主燃燒用的主噴射之前進(jìn)行預(yù)燃燒用的預(yù)噴射，且，上述停止時(shí)壓縮行程汽缸的活塞的停止位置越是靠近上死點(diǎn)一側(cè)，預(yù)噴射的燃料的總噴射量越多。
如以上說(shuō)明，根據(jù)本發(fā)明，在再起動(dòng)壓縮自動(dòng)點(diǎn)火式發(fā)動(dòng)機(jī)時(shí)，由于在停止時(shí)壓縮行程汽缸內(nèi)，在主燃燒之前進(jìn)行預(yù)燃燒，因此停止時(shí)壓縮行程汽缸內(nèi)的溫度通過(guò)預(yù)燃燒而變高，上死點(diǎn)溫度上升，提高預(yù)噴射后主噴射的燃料的點(diǎn)火性。因此，即使停止時(shí)壓縮行程汽缸的活塞的停止位置靠近上死點(diǎn)一側(cè)(即使對(duì)噴射至停止時(shí)壓縮行程汽缸的燃料的點(diǎn)火存在不利的因素)，也可以克服它，并穩(wěn)定地、確實(shí)地以一壓縮起動(dòng)迅速地再起動(dòng)壓縮自動(dòng)點(diǎn)火式發(fā)動(dòng)機(jī)。


圖1是示出適用根據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施形態(tài)的起動(dòng)控制裝置的柴油發(fā)動(dòng)機(jī)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(dòng)機(jī)的自動(dòng)停止控制的具體動(dòng)作的一示例的流程圖；圖3是示出上述發(fā)動(dòng)機(jī)的再起動(dòng)控制的具體動(dòng)作的一示例的流程圖；圖4是用于在上述再起動(dòng)控制中判定一壓縮起動(dòng)或二壓縮起動(dòng)的圖；圖5是用于在上述再起動(dòng)控制中設(shè)定進(jìn)行一壓縮起動(dòng)時(shí)的預(yù)噴射段數(shù)的圖；圖6是用于在上述再起動(dòng)控制中設(shè)定向汽缸噴射的燃料噴射量的圖。
具體實(shí)施方式
( I)發(fā)動(dòng)機(jī)的整體結(jié)構(gòu)圖1是示出適用根據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施形態(tài)的起動(dòng)控制裝置的柴油發(fā)動(dòng)機(jī)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(dòng)機(jī)是作為行駛驅(qū)動(dòng)用的動(dòng)力源而搭載在車(chē)輛上的四沖程的柴油發(fā)動(dòng)機(jī)。該發(fā)動(dòng)機(jī)的發(fā)動(dòng)機(jī)主體I是所謂的直列四汽缸型，具有在與紙面正交的方向上以列狀排列的四個(gè)汽缸2A 2D的汽缸體3、設(shè)置于汽缸體3的上表面的汽缸蓋4、 和分別可往復(fù)滑動(dòng)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(dòng)點(diǎn)火(壓縮自動(dòng)點(diǎn)火)，通過(guò)其燃燒的膨脹力被按壓的活塞5在上下方向上往復(fù)運(yùn)動(dòng)。
上述活塞5通過(guò)圖以外的連桿與曲軸7連接，對(duì)應(yīng)于上述活塞5的往復(fù)運(yùn)動(dòng)(上下運(yùn)動(dòng))，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(dòng)機(jī)中，設(shè)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(yùn)動(dòng)。因此，在各汽缸2A 2D中的燃燒(燃料噴射)的正時(shí)設(shè)定為每錯(cuò)開(kāi)180° CA相位的正時(shí)。具體地，將汽缸2A、2B、2C、2D的汽缸編號(hào)分別作為I號(hào)、2號(hào)、3號(hào)、4號(hào)時(shí)，以I號(hào)汽缸2A — 3號(hào)汽缸2C — 4號(hào)汽缸2D — 2號(hào)汽缸2B的順序進(jìn)行燃燒。因此，例如I號(hào)汽缸2A為膨脹行程時(shí)，3號(hào)汽缸2C、4號(hào)汽缸2D、2 號(hào)汽缸2B是分別為壓縮行程、進(jìn)氣行程、排氣行程。
在上述汽缸蓋4上設(shè)置有向各汽缸2A 2D的燃燒室6開(kāi)口的進(jìn)氣道9及排氣道 10、可開(kāi)閉地關(guān)閉各道9、10的進(jìn)氣門(mén)11及排氣門(mén)12。另外，進(jìn)氣門(mén)11及排氣門(mén)12通過(guò)包含配設(shè)在汽缸蓋4上的一對(duì)凸輪軸等的閥動(dòng)機(jī)構(gòu)13、14與曲軸7的旋轉(zhuǎn)連動(dòng)地開(kāi)閉驅(qū)動(dòng)。
又，在上述汽缸蓋4上設(shè)置有每個(gè)汽缸2A 2D各一個(gè)的燃料噴射閥15。各燃料噴射閥15通過(guò)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(guò)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(guò)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(shè)置在前端部的具有多個(gè)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(guò)電磁力動(dòng)作并開(kāi)閉上述燃料通路的針狀的閥體(任意一個(gè)都圖示省略)。而且，通過(guò)通電而產(chǎn)生的電磁力向打開(kāi)方向驅(qū)動(dòng)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。燃料噴射閥15相當(dāng)于向汽缸2A 2D內(nèi)噴射燃料的根據(jù)本發(fā)明的燃料噴射部。
在上述汽缸體3及汽缸蓋4的內(nèi)部設(shè)置有冷卻水流通的圖以外的水套，并在上述汽缸體3上設(shè)置有用于檢測(cè)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(shè)置有用于檢測(cè)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(duì)應(yīng)于與曲軸7 —體地旋轉(zhuǎn)的曲軸盤(pán)25的旋轉(zhuǎn)輸出脈沖信號(hào)。
具體地，在上述曲軸盤(pán)25的外周部突設(shè)有以一定間距排列的多個(gè)齒，在其外周部上的規(guī)定范圍形成有用于特別指定基準(zhǔn)位置的缺齒部25a (不存在齒的部分)。而且，這樣的在基準(zhǔn)位置上具有缺齒部25a的曲軸盤(pán)25旋轉(zhuǎn)，并且基于該旋轉(zhuǎn)的脈沖信號(hào)從上述曲軸角傳感器SW2輸出，以此檢測(cè)曲軸7的旋轉(zhuǎn)角度(曲軸角)及轉(zhuǎn)速(發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速)。
另一方面，在上述汽缸蓋4上設(shè)置有用于檢測(cè)閥動(dòng)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(duì)應(yīng)于與凸輪軸一體地旋轉(zhuǎn)的信號(hào)板的齒的通過(guò)輸出汽缸辨別用的脈沖信號(hào)。
即，在從上述曲軸角傳感器SW2輸出的脈沖信號(hào)中包含有對(duì)應(yīng)于上述缺齒部25a 每360° CA生成的無(wú)信號(hào)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(shí)其相應(yīng)于哪一個(gè)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(hào)，并根據(jù)輸出該信號(hào)的正時(shí)和上述曲軸角傳感器SW2的無(wú)信號(hào)部分的正時(shí)(缺齒部25a的通過(guò)正時(shí))進(jìn)行汽缸辨別。
上述進(jìn)氣道9及排氣道10分別與進(jìn)氣通路28及排氣通路29連接。S卩，來(lái)自外部的吸入空氣(新氣)通過(guò)上述進(jìn)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(guò)上述排氣通路29向外部排出。
上述進(jìn)氣通路28中，從發(fā)動(dòng)機(jī)主體I至規(guī)定距離上游測(cè)的范圍為向每個(gè)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的上游側(cè)設(shè)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(shè)置有用于調(diào)節(jié)流入各汽缸2A 2D的空氣量(進(jìn)氣流量)的進(jìn)氣節(jié)流閥30。進(jìn)氣節(jié)流閥30配置為在發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行中是基本上維持全開(kāi)或者接近全開(kāi)的高開(kāi)度，僅在發(fā)動(dòng)機(jī)停止時(shí)等必要時(shí)才閉閥以阻斷進(jìn)氣通路28。
在上述緩沖罐28b上設(shè)置有用于檢測(cè)進(jìn)氣壓力的進(jìn)氣壓力傳感器SW4，在上述緩沖罐28b和進(jìn)氣節(jié)流閥30之間的共通通路部28c上設(shè)置有用于檢測(cè)進(jìn)氣流量的空氣流量傳感器SW5。
上述曲軸7通過(guò)同步帶等與交流發(fā)電機(jī)32連接。該交流發(fā)電機(jī)32形成為內(nèi)設(shè)有控制圖以外的勵(lì)磁線(xiàn)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(chē)輛的電氣負(fù)荷及電池的剩余容量等規(guī)定的發(fā)電量的目標(biāo)值(目標(biāo)發(fā)電電流)，從曲軸7中得到驅(qū)動(dòng)力以進(jìn)行發(fā)電的結(jié)構(gòu)。
在上述汽缸體3上設(shè)置有用于起動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)的起動(dòng)馬達(dá)34。該起動(dòng)馬達(dá)34具有馬達(dá)主體34a和通過(guò)馬達(dá)主體34a旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)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(dòng)馬達(dá)34起動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)時(shí)，小齒輪34b移動(dòng)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(dòng)曲軸7。
(2)控制系統(tǒng)如上所述構(gòu)成的發(fā)動(dòng)機(jī)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(dāng)于根據(jù)本發(fā)明的起動(dòng)控制裝置。
來(lái)自各種傳感器的各種信息被輸入至上述E⑶50中。即，E⑶50與設(shè)置在發(fā)動(dòng)機(jī) 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(jìn)氣壓力傳感器 SM、及空氣流量傳感器SW5電氣連接，根據(jù)來(lái)自這些各傳感器SWl SW5的輸入信號(hào)得到 發(fā)動(dòng)機(jī)的冷卻水溫度、曲軸角、發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速、汽缸辨別、進(jìn)氣壓力、進(jìn)氣流量等的各種信息。
又，來(lái)自設(shè)置于車(chē)輛的各種傳感器(SW6 SW9)的信息也被輸入至E⑶50中。即， 在車(chē)輛上設(shè)置有用于檢測(cè)由駕駛員踩踏操作的加速器踏板36的開(kāi)度的加速器開(kāi)度傳感器 SW6、用于檢測(cè)制動(dòng)踏板37的啟動(dòng)/停止(制動(dòng)的有無(wú))的制動(dòng)傳感器SW7、用于檢測(cè)車(chē)輛的 行駛速度(車(chē)速)的車(chē)速傳感器SW8、和用于檢測(cè)電池(圖示省略)的剩余容量的電池傳感器 SW9。E⑶50根據(jù)來(lái)自這些各傳感器SW6 SW9的輸入信號(hào)得到加速器開(kāi)度、制動(dòng)的有無(wú)、 車(chē)速、電池的剩余容量等信息。
上述E⑶50根據(jù)來(lái)自上述各傳感器SWl SW9的輸入信號(hào)實(shí)施各種運(yùn)算等，同時(shí) 控制發(fā)動(dòng)機(jī)的各部分。具體地，ECU 50與上述燃料噴射閥15、進(jìn)氣節(jié)流閥30、交流發(fā)電機(jī) 32及起動(dòng)馬達(dá)34電氣連接，根據(jù)上述運(yùn)算的結(jié)果等向這些機(jī)器分別輸出驅(qū)動(dòng)用的控制信號(hào)。
說(shuō)明上述E⑶50所具有的更具體的功能。E⑶50具有例如在發(fā)動(dòng)機(jī)的通常運(yùn)行 時(shí)，從燃料噴射閥15噴射基于運(yùn)行條件而規(guī)定的所需量的燃料，并使交流發(fā)電機(jī)32以基于 車(chē)輛的電氣負(fù)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(yù)先規(guī)定的特定的條件下自動(dòng)停止發(fā)動(dòng)機(jī)或者再起動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)的功能。因此，ECU 50作為與發(fā)動(dòng)機(jī)的自動(dòng)停止或再起動(dòng)控制相關(guān)的功能性要素,具有自動(dòng)停止控制部51及 再起動(dòng)控制部52。
上述自動(dòng)停止控制部51在發(fā)動(dòng)機(jī)的運(yùn)行中，判定預(yù)先設(shè)定的發(fā)動(dòng)機(jī)的自動(dòng)停止 條件的成立與否，當(dāng)成立時(shí)，實(shí)施自動(dòng)停止發(fā)動(dòng)機(jī)的控制。
例如，在車(chē)輛處于停止?fàn)顟B(tài)等的多個(gè)條件具備，確認(rèn)為即使停止發(fā)動(dòng)機(jī)也不妨礙 的狀態(tài)的情況下，判定為自動(dòng)停止條件成立。而且，通過(guò)停止(燃料中斷)來(lái)自燃料噴射閥 15的燃料噴射等而停止發(fā)動(dòng)機(jī)。
上述再起動(dòng)控制部52在發(fā)動(dòng)機(jī)自動(dòng)停止后，判定預(yù)先設(shè)定的再起動(dòng)條件的成立 與否，當(dāng)成立時(shí)，實(shí)施再起動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)的控制。
例如，為了使車(chē)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(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)的 必要性時(shí),判定為再起動(dòng)條件成立。而且,驅(qū)動(dòng)起動(dòng)馬達(dá)34對(duì)曲軸7賦予旋轉(zhuǎn)力，同時(shí)再次 開(kāi)始來(lái)自燃料噴射閥15的燃料噴射，以此再起動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)。
(3)自動(dòng)停止控制接著，利用圖2的流程圖說(shuō)明負(fù)責(zé)發(fā)動(dòng)機(jī)的自動(dòng)停止控制的ECU 50的自動(dòng)停止控制部 51的具體控制動(dòng)作的一示例。
當(dāng)圖2的流程圖所示的處理開(kāi)始時(shí)，自動(dòng)停止控制部51讀取各種傳感器值(步驟 SI)。具體地，讀取來(lái)自水溫傳感器SWl、曲軸角傳感器SW2、凸輪角傳感器SW3、進(jìn)氣壓力傳 感器SW4、空氣流量傳感器SW5、加速器開(kāi)度傳感器SW6、制動(dòng)傳感器SW7、車(chē)速傳感器SW8及 電池傳感器SW9的各個(gè)檢測(cè)信號(hào)，根據(jù)這些信號(hào)得到發(fā)動(dòng)機(jī)的冷卻水溫、曲軸角、發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速、汽缸辨別、進(jìn)氣壓力、進(jìn)氣流量、加速器開(kāi)度、制動(dòng)的有無(wú)、車(chē)速、電池的剩余容量等的各 種信息。
接著，自動(dòng)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(dòng)機(jī)的自動(dòng)停止 條件的成立與否(步驟S2)。例如，當(dāng)車(chē)輛處于停止?fàn)顟B(tài)(車(chē)速=0km/h)、加速器踏板36的開(kāi) 度為零(加速器停止)、制動(dòng)踏板37為操作中(制動(dòng)器啟動(dòng))、發(fā)動(dòng)機(jī)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(gè)條件全部具備時(shí)，判定為自動(dòng)停止條件 成立。另外，關(guān)于車(chē)速，沒(méi)有必要必須以完全停止(車(chē)速=0km/h)作為條件，也可以設(shè)定規(guī)定 的低車(chē)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(rèn)自動(dòng)停止條件成立的情況下，自動(dòng)停止控 制部51將進(jìn)氣節(jié)流閥30的開(kāi)度設(shè)定為全閉(0%)(步驟S3)。即，在上述自動(dòng)停止條件成 立的時(shí)刻，將進(jìn)氣節(jié)流閥30的開(kāi)度從怠速運(yùn)行時(shí)設(shè)定的規(guī)定的開(kāi)度(例如30%)降低至全閉 (0%)。
接著，自動(dòng)停止控制部51將燃料噴射閥15總是維持在關(guān)閉狀態(tài)，以此停止來(lái)自燃 料噴射閥15的燃料的供給(燃料中斷)(步驟S4)。
接著，自動(dòng)停止控制部51通過(guò)判定發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速達(dá)到Orpm與否，以此判定發(fā)動(dòng)機(jī)的 完全停止與否(步驟S5)。而且，如果發(fā)動(dòng)機(jī)已完全停止，則自動(dòng)停止控制部51例如將進(jìn)氣 節(jié)流閥30的開(kāi)度設(shè)定為通常運(yùn)行時(shí)設(shè)定的規(guī)定的開(kāi)度(例如80%等)等(步驟S6)，從而結(jié) 束該自動(dòng)停止控制。
(4)再起動(dòng)控制及本實(shí)施形態(tài)的作用效果接著，利用圖3的流程圖說(shuō)明負(fù)責(zé)發(fā)動(dòng)機(jī)再起動(dòng)控制的ECU 50的再起動(dòng)控制部52的 具體控制動(dòng)作的一示例。
圖3的流程圖所示的處理開(kāi)始時(shí)，再起動(dòng)控制部52根據(jù)各種傳感器值判定發(fā)動(dòng)機(jī) 的再起動(dòng)條件的成立與否(步驟S21)。例如，在為了使車(chē)輛出發(fā)而踩踏加速器踏板36 (加 速器啟動(dòng))、電池的剩余容量降低、發(fā)動(dòng)機(jī)的冷卻水溫不到規(guī)定值(冷態(tài))、發(fā)動(dòng)機(jī)的停止持 續(xù)時(shí)間(自動(dòng)停止后經(jīng)過(guò)的時(shí)間)超過(guò)規(guī)定時(shí)間等的條件中的至少一個(gè)條件成立時(shí)，判定為 再起動(dòng)條件成立。
在上述步驟S21中判定為“是”，從而確認(rèn)再起動(dòng)條件成立的情況下，再起動(dòng)控制 部52利用圖4所示的圖判定停止時(shí)壓縮行程汽缸(發(fā)動(dòng)機(jī)停止時(shí)處于壓縮行程的汽缸)的 活塞停止位置是否在基準(zhǔn)停止位置范圍R (例如壓縮上死點(diǎn)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(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)時(shí)是以一壓縮起動(dòng)再起動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)還是 以二壓縮起動(dòng)再起動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)的圖。一壓縮起動(dòng)是在多個(gè)活塞之一迎來(lái)第一次上死點(diǎn)(TDC) 時(shí)，向發(fā)動(dòng)機(jī)停止時(shí)處于壓縮行程的汽缸(停止時(shí)壓縮行程汽缸)噴射燃料，以此再起動(dòng)發(fā) 動(dòng)機(jī)。二壓縮起動(dòng)是在多個(gè)活塞之一迎來(lái)第二次上死點(diǎn)時(shí)，向發(fā)動(dòng)機(jī)停止時(shí)處于進(jìn)氣行程 的汽缸(停止時(shí)進(jìn)氣行程汽缸)噴射燃料，以此再起動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)。
如圖4所示，上述判定用圖是將停止時(shí)壓縮行程汽缸的活塞停止位置和發(fā)動(dòng)機(jī)冷 卻水溫作為參數(shù)而設(shè)定基準(zhǔn)停止位置范圍R的圖。在這里，縱軸的發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻水溫是發(fā)動(dòng) 機(jī)的再起動(dòng)控制開(kāi)始時(shí)的發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻水溫。在本實(shí)施形態(tài)中，發(fā)動(dòng)機(jī)的再起動(dòng)控制開(kāi)始時(shí) 是指在步驟S21中確認(rèn)再起動(dòng)條件成立的時(shí)刻。
如圖所示，基準(zhǔn)停止位置范圍R設(shè)定在相對(duì)地靠近下死點(diǎn)(BDC)—側(cè)。又，發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻水溫越高,基準(zhǔn)停止位置范圍R越向上死點(diǎn)側(cè)擴(kuò)大。S卩，再起動(dòng)控制開(kāi)始時(shí)的發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻水溫相對(duì)高時(shí)，與相對(duì)低時(shí)相比，停止時(shí)壓縮行程汽缸的活塞停止位置進(jìn)入基準(zhǔn)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(rèn)停止時(shí)壓縮行程汽缸的活塞停止位置位于基準(zhǔn)停止位置范圍R內(nèi)的情況下，再起動(dòng)控制部52實(shí)施向停止時(shí)壓縮行程汽缸噴射最初的燃料以再起動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)的控制(一壓縮起動(dòng))(步驟S23)。即，驅(qū)動(dòng)起動(dòng)馬達(dá)34以對(duì)曲軸 7賦予旋轉(zhuǎn)力，同時(shí)向停止時(shí)壓縮行程汽缸噴射燃料以自動(dòng)點(diǎn)火，以此在多個(gè)活塞之一迎來(lái)第一次上死點(diǎn)的時(shí)刻再開(kāi)始燃燒，以再起動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)。然后，結(jié)束該再起動(dòng)控制。
另一方面，在上述步驟S22中判定為“否”，從而確認(rèn)停止時(shí)壓縮行程汽缸的活塞停止位置從基準(zhǔn)停止位置范圍R偏離的情況下，再起動(dòng)控制部52實(shí)施向停止時(shí)進(jìn)氣行程汽缸(發(fā)動(dòng)機(jī)停止時(shí)處于進(jìn)氣行程的汽缸)噴射最初的燃料以再起動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)的控制(二壓縮起動(dòng))(步驟S24)。S卩，驅(qū)動(dòng)起動(dòng)馬達(dá)34以對(duì)曲軸7賦予旋轉(zhuǎn)力，同時(shí)多個(gè)活塞之一超過(guò)第一次上死點(diǎn)，停止時(shí)進(jìn)氣行程汽缸迎來(lái)壓縮行程時(shí)，通過(guò)向停止時(shí)進(jìn)氣行程汽缸噴射燃料而自動(dòng)點(diǎn)火，以此從多個(gè)活塞之一迎來(lái)第二次上死點(diǎn)的時(shí)刻起再開(kāi)始燃燒，從而再起動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)。然后，結(jié)束該再起動(dòng)控制。
S卩，根據(jù)本實(shí)施形態(tài)的柴油發(fā)動(dòng)機(jī)(壓縮自動(dòng)點(diǎn)火式發(fā)動(dòng)機(jī))的起動(dòng)控制裝置具備在規(guī)定的自動(dòng)停止條件成立時(shí)自動(dòng)停止發(fā)動(dòng)機(jī)，之后在規(guī)定的再起動(dòng)條件成立時(shí)，停止時(shí)壓縮行程汽缸的活塞5的停止位置在基準(zhǔn)停止位置范圍R內(nèi)的情況下，利用起動(dòng)馬達(dá)34對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)賦予旋轉(zhuǎn)力，同時(shí)向停止時(shí)壓縮行程汽缸噴射燃料，以此再起動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)的ECU 50。
一壓縮起動(dòng)和二壓縮起動(dòng)的對(duì)比說(shuō)明大致如下。即，如圖4所示，基準(zhǔn)停止位置范圍R是預(yù)先設(shè)定為在相對(duì)地靠近下死點(diǎn)一側(cè)的范圍(例如壓縮上死點(diǎn)前83° CA 180° CA 的范圍等)。如果停止時(shí)壓縮行程汽缸的活塞5停止在這樣的靠 近下死點(diǎn)一側(cè)的位置上， 則發(fā)動(dòng)機(jī)再起動(dòng)時(shí)，向上述停止時(shí)壓縮行程汽缸噴射最初的(作為整個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)的最初的)燃料，以此可以以一壓縮起動(dòng)迅速且確實(shí)地再起動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)。即，如果停止時(shí)壓縮行程汽缸的活塞停止位置在上述基準(zhǔn)停止位置范圍R內(nèi)時(shí)，則由于停止時(shí)壓縮行程汽缸內(nèi)存在比較多的空氣，因此隨著發(fā)動(dòng)機(jī)再起動(dòng)時(shí)的活塞5的上升，活塞5的壓縮行程量(壓縮幅度)變大，停止時(shí)壓縮行程汽缸內(nèi)的空氣充分壓縮而高溫化。因此，將再起動(dòng)時(shí)的最初的燃料噴射至停止時(shí)壓縮行程汽缸內(nèi)時(shí)，該燃料在停止時(shí)壓縮行程汽缸內(nèi)確實(shí)地自動(dòng)點(diǎn)火以燃燒。
相對(duì)于此，停止時(shí)壓縮行程汽缸的活塞5從基準(zhǔn)停止位置范圍R向上死點(diǎn)側(cè)偏離時(shí)，活塞5的壓縮行程量變小，停止時(shí)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(shí)壓縮行程汽缸噴射燃料，也會(huì)存在引起失火的可能性。因此，在這樣的情況下，向停止時(shí)進(jìn)氣行程汽缸噴射燃料而不是向停止時(shí)壓縮行程汽缸噴射燃料，以此充分壓縮停止時(shí)進(jìn)氣行程汽缸的空氣，確實(shí)地使燃料自動(dòng)點(diǎn)火(二壓縮起動(dòng))。
這樣，停止時(shí)壓縮行程汽缸的活塞5位于基準(zhǔn)停止位置范圍R內(nèi)時(shí)，可以以一壓縮起動(dòng)迅速地再起動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)，但從基準(zhǔn)停止位置范圍R向上死點(diǎn)側(cè)偏離時(shí)，需要以二壓縮起動(dòng)向停止時(shí)進(jìn)氣行程汽缸噴射燃料，直到停止時(shí)進(jìn)氣行程汽缸的活塞5到達(dá)壓縮上死點(diǎn)附近為止(即多個(gè)活塞之一迎來(lái)第二次上死點(diǎn)為止)，不能夠進(jìn)行基于燃料噴射的自動(dòng)點(diǎn)火，從而再起動(dòng)時(shí)間(在本實(shí)施形態(tài)中是指從起動(dòng)馬達(dá)34的起動(dòng)時(shí)刻至發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速達(dá)到750rpm的時(shí)間)變長(zhǎng)。因此，優(yōu)選的是，再起動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)時(shí)盡量以一壓縮起動(dòng)迅速地再起動(dòng)發(fā) 動(dòng)機(jī)。
在本實(shí)施形態(tài)中，停止時(shí)壓縮行程汽缸的活塞5停止在基準(zhǔn)停止位置范圍R內(nèi)時(shí)， 實(shí)施向停止時(shí)壓縮行程汽缸噴射燃料的一壓縮起動(dòng)。從增加一壓縮起動(dòng)的機(jī)會(huì)以謀求發(fā) 動(dòng)機(jī)的迅速的再起動(dòng)的觀點(diǎn)考慮，理想的是盡量將基準(zhǔn)停止位置范圍R擴(kuò)大至上死點(diǎn)側(cè)。 但是，活塞5停止在靠近上死點(diǎn)一側(cè)的情況與停止在靠近下死點(diǎn)一側(cè)的情況相比，因壓縮 行程量變少而壓縮至上死點(diǎn)時(shí)的缸內(nèi)溫度(上死點(diǎn)溫度)會(huì)不足，產(chǎn)生燃料不能點(diǎn)火的可能 性。因此，存在基準(zhǔn)停止位置范圍R被限定在離下死點(diǎn)近的狹窄的范圍內(nèi)的問(wèn)題。
于是，在本實(shí)施形態(tài)中，在上述步驟S23進(jìn)行一壓縮起動(dòng)的情況下，ECU 50的再起 動(dòng)控制部52對(duì)燃料噴射閥15命令具有預(yù)噴射的燃料噴射。即，將燃料噴射閥15控制為對(duì) 停止時(shí)壓縮行程汽缸在主燃燒用的主噴射之前進(jìn)行預(yù)燃燒用的預(yù)噴射。
以此，再起動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)時(shí)，進(jìn)行一壓縮起動(dòng)時(shí)，在作為擴(kuò)散燃燒的主燃燒之前進(jìn)行預(yù) 燃燒(優(yōu)選的是預(yù)噴射的正時(shí)例如在壓縮上死點(diǎn)前，主噴射的正時(shí)例如在壓縮上死點(diǎn)上或 在壓縮上死點(diǎn)后等)，因此停止時(shí)壓縮行程汽缸內(nèi)的溫度通過(guò)預(yù)燃燒而變高，上死點(diǎn)溫度上 升，預(yù)噴射后主噴射的燃料的點(diǎn)火性提高。因此，即使停止時(shí)壓縮行程汽缸的活塞5的停止 位置在靠近上死點(diǎn)一側(cè)，換句話(huà)說(shuō)，即使對(duì)噴射至停止時(shí)壓縮行程汽缸的燃料的點(diǎn)火存在 不利的因素，也可以克服它，并穩(wěn)定地、確實(shí)地以一壓縮起動(dòng)迅速地再起動(dòng)壓縮自動(dòng)點(diǎn)火式 發(fā)動(dòng)機(jī)。即，可以將基準(zhǔn)停止位置范圍R擴(kuò)大至上死點(diǎn)側(cè)，并增加一壓縮起動(dòng)的機(jī)會(huì)，確保 迅速的起動(dòng)性。
此外，在本實(shí)施形態(tài)中，在上述步驟S23中進(jìn)行預(yù)噴射的情況下，E⑶50的再起動(dòng) 控制部52將燃料噴射閥15控制為停止時(shí)壓縮行程汽缸的活塞5的停止位置越是靠近上死 點(diǎn)一側(cè)，使預(yù)噴射的燃料的總噴射量越多。
借助于此，由于停止時(shí)壓縮行程汽缸的活塞5的停止位置越是靠近上死點(diǎn)一側(cè)， 預(yù)噴射的燃料的總噴射量越增多，因此通過(guò)預(yù)噴射的熱釋放量增大，停止時(shí)壓縮行程汽缸 內(nèi)的溫度更進(jìn)一步提高。其結(jié)果是，即使對(duì)噴射至停止時(shí)壓縮行程汽缸的燃料的點(diǎn)火不利 的因素(停止時(shí)壓縮行程汽缸的活塞5的停止位置在靠近上死點(diǎn)一側(cè))的影響大，停止時(shí)壓 縮行程汽缸內(nèi)的溫度也通過(guò)預(yù)燃燒確實(shí)地提高，上死點(diǎn)溫度確實(shí)地上升，在預(yù)噴射后主噴 射的燃料的點(diǎn)火性確實(shí)地提高，確實(shí)地進(jìn)行一壓縮起動(dòng)。
此外，在本實(shí)施形態(tài)中，在上述步驟S23中進(jìn)行預(yù)噴射的情況下，E⑶50的再起動(dòng) 控制部52將燃料噴射閥15控制為發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻水溫越低，使預(yù)噴射的燃料的總噴射量越多。
借助于此，由于發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻水溫(發(fā)動(dòng)機(jī)溫度)越低，預(yù)噴射的燃料的總噴射量越 增多，因此通過(guò)預(yù)燃燒的熱釋放量增大，停止時(shí)壓縮行程汽缸內(nèi)的溫度進(jìn)一步提高。其結(jié)果 是，即使對(duì)噴射至停止時(shí)壓縮行程汽缸的燃料的點(diǎn)火不利的因素(發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻水溫相對(duì)低) 的影響大，停止時(shí)壓縮行程汽缸內(nèi)的溫度也通過(guò)預(yù)燃燒確實(shí)地提高，上死點(diǎn)溫度確實(shí)地上 升，預(yù)噴射后主噴射的燃料的點(diǎn)火性確實(shí)地提高，一壓縮起動(dòng)確實(shí)地進(jìn)行。
圖5中示出用于在上述再起動(dòng)控制中設(shè)定進(jìn)行一壓縮起動(dòng)時(shí)的預(yù)噴射段數(shù)的圖 的具體示例。與圖4的判定用圖相同地，該預(yù)噴射段數(shù)設(shè)定用圖是將停止時(shí)壓縮行程汽 缸的活塞停止位置和發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻水溫作為參數(shù)，將基準(zhǔn)停止位置范圍R劃分為一段噴射區(qū) 域、二段噴射區(qū)域、三段噴射區(qū)域。而且，再起動(dòng)控制部52在圖3的步驟S23中實(shí)施一壓縮起動(dòng)時(shí)，參照該段數(shù)設(shè)定用圖，由停止時(shí)壓縮行程汽缸的活塞5的停止位置和再起動(dòng)條件成立時(shí)的發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻水溫決定預(yù)噴射的段數(shù)。而且，以決定的段數(shù)進(jìn)行預(yù)噴射，之后進(jìn)行為了產(chǎn)生用于發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)的轉(zhuǎn)矩的主噴射。
這樣，在本實(shí)施形態(tài)中，在上述步驟S23中進(jìn)行預(yù)噴射的情況下，E⑶50的再起動(dòng)控制部52將燃料噴射閥15控制為使預(yù)噴射的燃料以一段或被分割成多段進(jìn)行預(yù)噴射。而且，再起動(dòng)控制部52將燃料噴射閥15控制為通過(guò)增加上述段數(shù)，以此提高預(yù)噴射的燃料的總噴射量。
這樣，例如通過(guò)使每一段的燃料噴射量為一定量，僅增多預(yù)噴射的分割段數(shù)，就可以簡(jiǎn)單地、確實(shí)地提高預(yù)噴射的燃料的總噴射量。
根據(jù)圖5，停止時(shí)壓縮行程汽缸的活塞停止位置越是靠近上死點(diǎn)一側(cè)，預(yù)噴射的段數(shù)越多。又，發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻水溫越低，預(yù)噴射的段數(shù)越多。因此，對(duì)噴射至停止時(shí)壓縮行程汽缸的燃料的點(diǎn)火不利的因素的影響越大，預(yù)噴射的燃料越是以多段進(jìn)行預(yù)噴射，其結(jié)果是， 預(yù)噴射的燃料的總噴射量增多(例如通過(guò)使每一段的燃料噴射量為一定量)，即使對(duì)噴射至停止時(shí)壓縮行程汽缸的燃料的點(diǎn)火不利的因素的影響大，在預(yù)噴射后主噴射的燃料的點(diǎn)火性也確實(shí)地提高，確實(shí)地進(jìn)行一壓縮起動(dòng)。
圖4所示的判定用圖及圖5所示的段數(shù)設(shè)定用圖是大致按照如下方法制作。首先， 按照下式(I)計(jì)算出停止時(shí)壓縮行程汽缸的活塞5將缸內(nèi)空氣從活塞停止位置壓縮至上死點(diǎn)時(shí)的缸內(nèi)溫度、即上死點(diǎn)溫度。
TCYLTDC=TCYLISSX (VTEI/VTDC)(卜1)…(I)在這里，TCYLTDC是上死點(diǎn)溫度，TCYLISS是再起動(dòng)控制開(kāi)始時(shí)(圖3的步驟S21的再起動(dòng)條件成立時(shí))的缸內(nèi)溫度，VTEI是活塞停止位置下的缸內(nèi)體積，VTDC是在上死點(diǎn)的缸內(nèi)體積，k是比熱比。另外，由燃料中斷開(kāi)始時(shí)(圖2的步驟S4的實(shí)施時(shí))的缸內(nèi)溫度、再起動(dòng)控制開(kāi)始時(shí)的發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻水溫、缸內(nèi)溫度降低速度增益、和燃料中斷持續(xù)時(shí)間求出再起動(dòng)控制開(kāi)始時(shí)的缸內(nèi)溫度(TCYLISS)。此外，由燃料即將中斷之前的發(fā)動(dòng)機(jī)的運(yùn)行 狀態(tài)(怠速狀態(tài))預(yù)測(cè)燃料中斷開(kāi)始時(shí)的缸內(nèi)溫度。
將式(I)中計(jì)算出的上死點(diǎn)溫度(TCYLTDC)進(jìn)一步用大氣壓修正而得到最終上死點(diǎn)溫度(TTDC)。而且，根據(jù)該最終上死點(diǎn)溫度(TTDC)決定基準(zhǔn)停止位置范圍R及預(yù)噴射段數(shù)。例如，最終上死點(diǎn)溫度(TTDC)不到800°C作為基準(zhǔn)停止位置范圍R外，最終上死點(diǎn)溫度 (TTDC)為800°C以上、不到900°C作為三段噴射區(qū)域，最終上死點(diǎn)溫度(TTDC)為900°C以上、 不到970°C作為二段噴射區(qū)域，最終上死點(diǎn)溫度(TTDC)為970°C以上作為一段噴射區(qū)域。
在本實(shí)施形態(tài)中，如圖6所示，活塞停止位置越是靠近下死點(diǎn)一側(cè)，并且，發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻水溫越低，再起動(dòng)控制中噴射至汽缸的燃料噴射量越多。這是因?yàn)閷⑷剂蠂娚淞颗c由活塞停止位置確定的汽缸內(nèi)的空氣量相對(duì)應(yīng)地，又，與發(fā)動(dòng)機(jī)溫度相對(duì)應(yīng)地設(shè)定的結(jié)果。另外，圖6中舉例示出的燃料噴射量設(shè)定用圖可以使用于一壓縮起動(dòng)，也可以使用于二壓縮起動(dòng)。但是，在一壓縮起動(dòng)的情況下，在成為基準(zhǔn)停止位置范圍R之外的靠近上死點(diǎn)一側(cè)的范圍下，燃料噴射量的值無(wú)效。又，在二壓縮起動(dòng)的情況下，僅在壓縮上死點(diǎn)前180° CA、或與進(jìn)氣門(mén)11的閉閥(IVC)正時(shí)相對(duì)應(yīng)的曲軸角度(例如壓縮上死點(diǎn)前144° CA等)上，設(shè)定燃料噴射量的值。
在本實(shí)施形態(tài)中，在上述步驟S23中進(jìn)行預(yù)噴射的情況下，ECU 50的再起動(dòng)控制部52將燃料噴射閥15控制為停止時(shí)壓縮行程汽缸的活塞5的停止位置越是靠近下死點(diǎn)一 側(cè)，使主噴射的燃料的噴射量越多。
借助于此，由于停止時(shí)壓縮行程汽缸的活塞5的停止位置越是靠近下死點(diǎn)一側(cè)， 主噴射的燃料的噴射量越增多，因此主噴射與停止時(shí)壓縮行程汽缸的第一壓縮的填充量 (空氣量)相稱(chēng)的量的燃料。因此，良好地產(chǎn)生用于發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)的轉(zhuǎn)矩，順利起動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)。
假設(shè)圖6的燃料噴射量設(shè)定用圖中設(shè)定的燃料噴射量為根據(jù)停止時(shí)壓縮行程汽 缸的活塞5的停止位置(即，與停止時(shí)壓縮行程汽缸的第一壓縮的填充量相關(guān))所決定的預(yù) 噴射和主噴射的合計(jì)的燃料噴射量。在那樣的情況下，停止時(shí)壓縮行程汽缸的活塞5的停 止位置越是靠近上死點(diǎn)一側(cè)，預(yù)噴射和主噴射的合計(jì)的燃料噴射量中，預(yù)噴射的燃料噴射 量越增多，主噴射的燃料噴射量越減少。其結(jié)果是，產(chǎn)生點(diǎn)火性?xún)?yōu)先的噴射模式。另一方面， 停止時(shí)壓縮行程汽缸的活塞5的停止位置越是靠近下死點(diǎn)一側(cè)，在預(yù)噴射和主噴射的合計(jì) 的燃料噴射量中，主噴射的燃料噴射量越增多，預(yù)噴射的燃料噴射量越減少。其結(jié)果是，產(chǎn) 生轉(zhuǎn)矩優(yōu)先的噴射模式。
另外，在圖3的步驟S24中進(jìn)行二壓縮起動(dòng)的情況下，可以進(jìn)行預(yù)噴射，或者也可 以不進(jìn)行預(yù)噴射，但是在本實(shí)施形態(tài)中，ECU 50的再起動(dòng)控制部52，在進(jìn)行二壓縮起動(dòng)的 情況下，也與進(jìn)行一壓縮起動(dòng)的情況相同地，使燃料噴射閥15實(shí)施具有預(yù)噴射的燃料噴 射。即，將燃料噴射閥15控制為對(duì)停止時(shí)進(jìn)氣行程汽缸在主燃燒用的主噴射之前進(jìn)行預(yù)燃 燒用的預(yù)噴射。而且，在上述步驟S24中(二壓縮起動(dòng)中)進(jìn)行預(yù)噴射的情況下的各種控制 形態(tài)，以可適用為限，如上所述，與在上述步驟S23中(一壓縮起動(dòng)中)進(jìn)行預(yù)噴射的情況下 的各種控制形態(tài)相同。
(5)其他實(shí)施形態(tài)除了停止時(shí)壓縮行程汽缸的活塞5的停止位置在靠近上死點(diǎn)一側(cè)、發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻水溫相 對(duì)低以外，作為對(duì)噴射至停止時(shí)壓縮行程汽缸的燃料的點(diǎn)火不利的因素，可以例舉再起動(dòng) 控制開(kāi)始時(shí)(再起動(dòng)條件成立時(shí))的缸內(nèi)溫度(TCYLISS)、或外氣溫度、即導(dǎo)入至汽缸內(nèi)的新 氣的溫度(進(jìn)氣溫度)、或大氣壓、即導(dǎo)入至汽缸內(nèi)的新氣的壓力(進(jìn)氣壓力)等。
因此，E⑶50也可以將燃料噴射閥15控制為例如再起動(dòng)控制開(kāi)始時(shí)(再起動(dòng)條件 成立時(shí))的缸內(nèi)溫度越低，發(fā)動(dòng)機(jī)的自動(dòng)停止控制中的進(jìn)氣溫度越低，或者是發(fā)動(dòng)機(jī)的自動(dòng) 停止控制中的進(jìn)氣壓力越低，預(yù)噴射的燃料的總噴射量越多。
也借助于此，即使對(duì)噴射至停止時(shí)壓縮行程汽缸的燃料的點(diǎn)火的不利的因素的影 響大，也可以通過(guò)預(yù)燃燒確實(shí)地提高停止時(shí)壓縮行程汽缸內(nèi)的溫度，上死點(diǎn)溫度確實(shí)地上 升，預(yù)噴射后主噴射的燃料的點(diǎn)火性確實(shí)地提高，確實(shí)地進(jìn)行一壓縮起動(dòng)。
又，在上述實(shí)施形態(tài)中，在自動(dòng)停止條件的成立時(shí)刻(步驟S2中為“是”)，將進(jìn)氣 節(jié)流閥30的開(kāi)度設(shè)定為全閉(0%)(步驟S3)，之后，在看到某種程度的進(jìn)氣壓力的降低的時(shí) 刻，實(shí)施停止來(lái)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(jìn)氣節(jié) 流閥30的全閉相同的時(shí)刻實(shí)施燃料中斷。
又，在上述實(shí)施形態(tài)中，在步驟S23中進(jìn)行一壓縮起動(dòng)時(shí)時(shí)常進(jìn)行預(yù)噴射，但是根 據(jù)狀況(例如活塞停止位置極其接近下死點(diǎn)，發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻水溫極其高等)，也可以有進(jìn)行無(wú) 預(yù)噴射的一壓縮起動(dòng)的情況。
又，在上述實(shí)施形態(tài)中，說(shuō)明了作為壓縮自動(dòng)點(diǎn)火式發(fā)動(dòng)機(jī)的一個(gè)示例而使用的柴油發(fā)動(dòng)機(jī)(通過(guò)自動(dòng)點(diǎn)火燃燒輕油的發(fā)動(dòng)機(jī))，在柴油發(fā)動(dòng)機(jī)中適用根據(jù)本發(fā)明的自動(dòng)停止 再起動(dòng)控制的示例，然而，只要是壓縮自動(dòng)點(diǎn)火式發(fā)動(dòng)機(jī)即可，并不限于柴油發(fā)動(dòng)機(jī)。例如，最近正在研究、開(kāi)發(fā)的將含有汽油的燃料以高壓縮比壓縮而自動(dòng)點(diǎn)火(HCCI Homogeneous-Charge Compression Ignition :預(yù)混合壓縮點(diǎn)火)的類(lèi)型的發(fā)動(dòng)機(jī),然而,對(duì)于這樣的壓縮自 動(dòng)點(diǎn)火式汽油發(fā)動(dòng)機(jī)，也可以很好地適用根據(jù)本發(fā)明的自動(dòng)停止·再起動(dòng)控制。
權(quán)利要求
1.一種壓縮自動(dòng)點(diǎn)火式發(fā)動(dòng)機(jī)的起動(dòng)控制裝置，具備設(shè)置在通過(guò)自動(dòng)點(diǎn)火使噴射至汽缸內(nèi)的燃料燃燒的壓縮自動(dòng)點(diǎn)火式發(fā)動(dòng)機(jī)上，且在規(guī)定的自動(dòng)停止條件成立時(shí)自動(dòng)停止上述發(fā)動(dòng)機(jī)的自動(dòng)停止控制部；和自動(dòng)停止后在規(guī)定的再起動(dòng)條件成立時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)停止時(shí)處于壓縮行程的停止時(shí)壓縮行程汽缸的活塞的停止位置位于設(shè)定在相對(duì)地靠近下死點(diǎn)一側(cè)的基準(zhǔn)停止位置范圍內(nèi)的情況下，利用起動(dòng)馬達(dá)對(duì)上述發(fā)動(dòng)機(jī)賦予旋轉(zhuǎn)力，同時(shí)向上述停止時(shí)壓縮行程汽缸實(shí)施燃料噴射，以此再起動(dòng)上述發(fā)動(dòng)機(jī)的再起動(dòng)控制部，其特征在于，上述發(fā)動(dòng)機(jī)具備向汽缸內(nèi)噴射燃料的燃料噴射部；上述再起動(dòng)控制部在再起動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)時(shí)，將上述燃料噴射部控制為在對(duì)上述停止時(shí)壓縮行程汽缸實(shí)施燃料噴射時(shí)，在主燃燒用的主噴射之前進(jìn)行預(yù)燃燒用的預(yù)噴射，且，上述停止時(shí)壓縮行程汽缸的活塞的停止位置越是靠近上死點(diǎn)一側(cè)，預(yù)噴射的燃料的總噴射量越多。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的壓縮自動(dòng)點(diǎn)火式發(fā)動(dòng)機(jī)的起動(dòng)控制裝置，其特征在于， 上述再起動(dòng)控制部將上述燃料噴射部控制為使預(yù)噴射的燃料以一段或被分割成多段進(jìn)行預(yù)噴射，且通過(guò)增加上述段數(shù)，以此提高預(yù)噴射的燃料的總噴射量。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的壓縮自動(dòng)點(diǎn)火式發(fā)動(dòng)機(jī)的起動(dòng)控制裝置，其特征在于， 上述再起動(dòng)控制部將上述燃料噴射部控制為發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻水溫越低，預(yù)噴射的燃料的總噴射量越多。
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3中任一項(xiàng)所述的壓縮自動(dòng)點(diǎn)火式發(fā)動(dòng)機(jī)的起動(dòng)控制裝置，其特征在于，上述再起動(dòng)控制部將上述燃料噴射部控制為上述停止時(shí)壓縮行程汽缸的活塞的停止位置越是靠近下死點(diǎn)一側(cè)，主噴射的燃料的噴射量越多。
5.一種壓縮自動(dòng)點(diǎn)火式發(fā)動(dòng)機(jī)的起動(dòng)控制方法，對(duì)于通過(guò)自動(dòng)點(diǎn)火使噴射至汽缸內(nèi)的燃料燃燒的壓縮自動(dòng)點(diǎn)火式發(fā)動(dòng)機(jī)，且在規(guī)定的自動(dòng)停止條件成立時(shí)自動(dòng)停止上述發(fā)動(dòng)機(jī)，而之后在規(guī)定的再起動(dòng)條件成立時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)停止時(shí)處于壓縮行程的停止時(shí)壓縮行程汽缸的活塞的停止位置位于設(shè)定在相對(duì)地靠近下死點(diǎn)一側(cè)的基準(zhǔn)停止位置范圍內(nèi)的情況下， 利用起動(dòng)馬達(dá)對(duì)上述發(fā)動(dòng)機(jī)賦予旋轉(zhuǎn)力，同時(shí)向上述停止時(shí)壓縮行程汽缸實(shí)施燃料噴射， 以此再起動(dòng)上述發(fā)動(dòng)機(jī)，其特征在于，上述發(fā)動(dòng)機(jī)具備向汽缸內(nèi)噴射燃料的燃料噴射部；再起動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)時(shí)，將上述燃料噴射部控制為在對(duì)上述停止時(shí)壓縮行程汽缸實(shí)施燃料噴射時(shí)，在主燃燒用的主噴射之前進(jìn)行預(yù)燃燒用的預(yù)噴射，且，上述停止時(shí)壓縮行程汽缸的活塞的停止位置越是靠近上死點(diǎn)一側(cè)，預(yù)噴射的燃料的總噴射量越多。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種壓縮自動(dòng)點(diǎn)火式發(fā)動(dòng)機(jī)的起動(dòng)控制裝置及方法，根據(jù)本發(fā)明的壓縮自動(dòng)點(diǎn)火式發(fā)動(dòng)機(jī)的起動(dòng)控制裝置(50)所具備的再起動(dòng)控制部(52)在再起動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)時(shí)(步驟S21中為“是”)，在對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)停止時(shí)處于壓縮行程的停止時(shí)壓縮行程汽缸實(shí)施燃料噴射以進(jìn)行一壓縮起動(dòng)時(shí)(步驟S22中為“是”)，在主燃燒用的主噴射之前進(jìn)行預(yù)燃燒用的預(yù)噴射，且，停止時(shí)壓縮行程汽缸的活塞的停止位置越是靠近上死點(diǎn)一側(cè)，預(yù)噴射的燃料的總噴射量越增多(步驟S23)。
文檔編號(hào)F02D41/04GK103016176SQ20121031076
公開(kāi)日2013年4月3日 申請(qǐng)日期2012年8月29日 優(yōu)先權(quán)日2011年9月26日
發(fā)明者中本仁壽, 山內(nèi)健生, 田賀淳一 申請(qǐng)人:馬自達(dá)汽車(chē)株式會(huì)社