JP2002004985A - 筒内噴射型内燃機関の始動装置 - Google Patents
筒内噴射型内燃機関の始動装置Info
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- F02N99/006—Providing a combustible mixture inside the cylinder
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02N—STARTING OF COMBUSTION ENGINES; STARTING AIDS FOR SUCH ENGINES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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- F02N2300/20—Control related aspects of engine starting characterised by the control method
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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)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 通常のクランキングなしで筒内噴射型内燃機
関の始動を確実なものとする。 【解決手段】 始動装置は、エンジン１の停止時にクラ
ンク角センサ１０およびカム角センサ１２からの信号に
基づき膨張行程にある気筒を検出し、その気筒内に燃料
噴射弁４から所定の燃料を噴射する。エンジン１を始動
させるときは、点火栓６に対して点火を指令して膨張気
筒に燃焼を生起させ、その燃焼圧だけで始動を行う。始
動装置はこのとき、エンジン１の始動が成功していれば
スタータ１４を非作動とすることができ、一方、始動が
不完全であればスタータ１４を補助的に作動させて始動
を完全にするフェールセーフ機能を有している。
関の始動を確実なものとする。 【解決手段】 始動装置は、エンジン１の停止時にクラ
ンク角センサ１０およびカム角センサ１２からの信号に
基づき膨張行程にある気筒を検出し、その気筒内に燃料
噴射弁４から所定の燃料を噴射する。エンジン１を始動
させるときは、点火栓６に対して点火を指令して膨張気
筒に燃焼を生起させ、その燃焼圧だけで始動を行う。始
動装置はこのとき、エンジン１の始動が成功していれば
スタータ１４を非作動とすることができ、一方、始動が
不完全であればスタータ１４を補助的に作動させて始動
を完全にするフェールセーフ機能を有している。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、筒内噴射型内燃機
関を始動させるのに適した始動装置に関するものであ
る。
関を始動させるのに適した始動装置に関するものであ
る。
【０００２】
【従来の技術】この種の筒内噴射型内燃機関の始動に関
する技術としては、例えば特開平１１−１５９３７４号
公報に記載された内燃機関のスタート方法が挙げられ
る。この公知のスタート方法は、内燃機関の始動に際し
て膨張（作業）行程をとっている燃焼室内に燃料を噴射
し、その燃焼エネルギにより内燃機関の始動に必要な動
力を得ようとするものである。具体的には、内燃機関の
停止状態で噴射した燃料に点火し、その爆発力だけで始
動を行うことによりスタータモータによるクランキング
を完全に省略するか、あるいは、スタータモータによる
クランキングを１〜３回転程度行った後に燃料を噴射し
て点火し、クランキング時間を短縮化して消費電力を低
減しようとするものである。
する技術としては、例えば特開平１１−１５９３７４号
公報に記載された内燃機関のスタート方法が挙げられ
る。この公知のスタート方法は、内燃機関の始動に際し
て膨張（作業）行程をとっている燃焼室内に燃料を噴射
し、その燃焼エネルギにより内燃機関の始動に必要な動
力を得ようとするものである。具体的には、内燃機関の
停止状態で噴射した燃料に点火し、その爆発力だけで始
動を行うことによりスタータモータによるクランキング
を完全に省略するか、あるいは、スタータモータによる
クランキングを１〜３回転程度行った後に燃料を噴射し
て点火し、クランキング時間を短縮化して消費電力を低
減しようとするものである。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、この種
の内燃機関は所定の熱サイクルに従って定常運転が可能
であるところ、その運転を停止した状態では、膨張行程
にある気筒内の圧力条件は、それ以前の吸気行程および
圧縮行程にて行われた一連の吸気仕事および圧縮仕事と
の関連性を欠いた状態にある。すなわち、内燃機関の運
転を停止すると、筒内に充填および圧縮された空気が筒
外へ流出し、その筒内圧は低下する。このような状態で
膨張行程にある気筒内に燃焼を形成させたとしても、そ
の燃焼から内燃機関の熱サイクルに見合うだけの膨張仕
事を得ることは難しい。
の内燃機関は所定の熱サイクルに従って定常運転が可能
であるところ、その運転を停止した状態では、膨張行程
にある気筒内の圧力条件は、それ以前の吸気行程および
圧縮行程にて行われた一連の吸気仕事および圧縮仕事と
の関連性を欠いた状態にある。すなわち、内燃機関の運
転を停止すると、筒内に充填および圧縮された空気が筒
外へ流出し、その筒内圧は低下する。このような状態で
膨張行程にある気筒内に燃焼を形成させたとしても、そ
の燃焼から内燃機関の熱サイクルに見合うだけの膨張仕
事を得ることは難しい。
【０００４】このため、公知のスタート方法により得ら
れる燃焼圧は、通常の無負荷運転で得られる燃焼圧に比
較して小さいものとなり、例えば多気筒型の内燃機関に
あっては、他の圧縮行程にある気筒の圧縮圧に打ち勝っ
てピストンを押し下げることができない場合もある。こ
のような状況にあっては、圧縮行程にある気筒でピスト
ンが上死点を超えることができないため、もはや内燃機
関の確実な始動を保証し得るものとはいえない。一方、
１〜３回転程度のクランキングを行ってから燃料を噴射
するスタート方法では、内燃機関の停止状態からスター
タモータによりクランキングを行っている分、依然とし
て省電力化の余地が大きい。
れる燃焼圧は、通常の無負荷運転で得られる燃焼圧に比
較して小さいものとなり、例えば多気筒型の内燃機関に
あっては、他の圧縮行程にある気筒の圧縮圧に打ち勝っ
てピストンを押し下げることができない場合もある。こ
のような状況にあっては、圧縮行程にある気筒でピスト
ンが上死点を超えることができないため、もはや内燃機
関の確実な始動を保証し得るものとはいえない。一方、
１〜３回転程度のクランキングを行ってから燃料を噴射
するスタート方法では、内燃機関の停止状態からスター
タモータによりクランキングを行っている分、依然とし
て省電力化の余地が大きい。
【０００５】そこで本発明は、内燃機関における始動の
確実性を担保するとともに、電力の消費をも最小限に抑
えることができる筒内噴射型内燃機関の始動装置を提供
するものである。
確実性を担保するとともに、電力の消費をも最小限に抑
えることができる筒内噴射型内燃機関の始動装置を提供
するものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明の筒内噴射型内燃
機関の始動装置（請求項１）は、内燃機関の運転が停止
した状態で膨張行程にある気筒を検出し、その気筒内に
燃料を噴射して燃焼を生起させることにより内燃機関の
始動を行うものであるが、このとき、その始動状態に応
じてクランキング用の電動機の作動を制御するものとし
ている。
機関の始動装置（請求項１）は、内燃機関の運転が停止
した状態で膨張行程にある気筒を検出し、その気筒内に
燃料を噴射して燃焼を生起させることにより内燃機関の
始動を行うものであるが、このとき、その始動状態に応
じてクランキング用の電動機の作動を制御するものとし
ている。
【０００７】上述したとおり、内燃機関の停止状態で膨
張行程にある気筒内に燃焼を生起させた場合、その燃焼
圧だけで完爆させることができる場合もあれば、燃焼圧
の不足により始動が不完全となる場合も起こり得る。こ
のため、電動機の制御においては始動状態が成功（完
爆）であれば特に電動機を作動させる必要はなく、一
方、始動状態が不完全である場合は電動機を作動させ、
クランキングを付け足すことで始動を確実にするもので
ある。なお、本発明の始動装置によるクランキングは、
燃焼ガスがピストンを押し下げる力を補助するものであ
るから、その完全な停止状態からのクランキングに比較
して使用電力が極めて小さい。
張行程にある気筒内に燃焼を生起させた場合、その燃焼
圧だけで完爆させることができる場合もあれば、燃焼圧
の不足により始動が不完全となる場合も起こり得る。こ
のため、電動機の制御においては始動状態が成功（完
爆）であれば特に電動機を作動させる必要はなく、一
方、始動状態が不完全である場合は電動機を作動させ、
クランキングを付け足すことで始動を確実にするもので
ある。なお、本発明の始動装置によるクランキングは、
燃焼ガスがピストンを押し下げる力を補助するものであ
るから、その完全な停止状態からのクランキングに比較
して使用電力が極めて小さい。
【０００８】また、車両に搭載される筒内噴射型内燃機
関の場合、本発明の始動装置（請求項２）は車両の運転
状態を検出し、その運転状態に基づき所定の停止条件が
成立する場合に自動的に内燃機関の運転を停止する。特
に、本発明の始動装置は自動的に運転を停止させたと
き、膨張行程にある気筒を検出してその気筒内に燃料を
噴射しておく。この後、運転状態に基づき所定の始動条
件が成立すると、その膨張行程にある気筒内で燃焼を生
起させて内燃機関を自動的に始動させるとともに、その
始動状態に応じて電動機の作動を制御する。
関の場合、本発明の始動装置（請求項２）は車両の運転
状態を検出し、その運転状態に基づき所定の停止条件が
成立する場合に自動的に内燃機関の運転を停止する。特
に、本発明の始動装置は自動的に運転を停止させたと
き、膨張行程にある気筒を検出してその気筒内に燃料を
噴射しておく。この後、運転状態に基づき所定の始動条
件が成立すると、その膨張行程にある気筒内で燃焼を生
起させて内燃機関を自動的に始動させるとともに、その
始動状態に応じて電動機の作動を制御する。
【０００９】上述のように、内燃機関の運転を自動的に
停止した場合に膨張行程にある気筒内に燃料を噴射して
おけば、この後、始動条件が成立したときに点火を行う
だけで速やかな始動が可能となる。この点火による燃焼
圧だけで完爆していれば電動機を作動させる必要がな
く、燃焼圧だけでは始動状態が不完全となる場合、電動
機を作動させてクランキングを付け足すことより確実な
始動が可能となる。
停止した場合に膨張行程にある気筒内に燃料を噴射して
おけば、この後、始動条件が成立したときに点火を行う
だけで速やかな始動が可能となる。この点火による燃焼
圧だけで完爆していれば電動機を作動させる必要がな
く、燃焼圧だけでは始動状態が不完全となる場合、電動
機を作動させてクランキングを付け足すことより確実な
始動が可能となる。
【００１０】更に、本発明の筒内噴射型内燃機関の始動
装置には、排気弁についての可変バルブタイミング機構
およびその開弁制御手段を更に含めることができ（請求
項３）、その開弁制御手段は、少なくとも膨張行程にあ
る気筒について排気弁の開弁時期を遅らせるべく制御す
ることができる。この場合、膨張行程にある気筒のピス
トンが下死点に達するまでの間は排気弁の開弁を抑制す
ることで、燃焼ガスの効率的な膨張仕事が促進される。
装置には、排気弁についての可変バルブタイミング機構
およびその開弁制御手段を更に含めることができ（請求
項３）、その開弁制御手段は、少なくとも膨張行程にあ
る気筒について排気弁の開弁時期を遅らせるべく制御す
ることができる。この場合、膨張行程にある気筒のピス
トンが下死点に達するまでの間は排気弁の開弁を抑制す
ることで、燃焼ガスの効率的な膨張仕事が促進される。
【００１１】
【発明の実施の形態】本発明の一実施形態として、車両
に搭載される筒内噴射型内燃機関の始動装置について説
明する。ただし、本発明が適用される内燃機関の用途は
車両用だけに限定されるものではない。図１を参照する
と、筒内噴射型の内燃機関であるエンジン１はその筒
内、つまり、燃焼室２内に直接燃料を噴射することがで
きる燃料噴射弁４を備えている。またエンジン１は例え
ば、クランク角でみて１８０゜ＣＡ毎に等間隔で爆発す
る直列４気筒型のレイアウトを有しており、その個々の
気筒に燃料噴射弁４および点火栓６が設けられている。
に搭載される筒内噴射型内燃機関の始動装置について説
明する。ただし、本発明が適用される内燃機関の用途は
車両用だけに限定されるものではない。図１を参照する
と、筒内噴射型の内燃機関であるエンジン１はその筒
内、つまり、燃焼室２内に直接燃料を噴射することがで
きる燃料噴射弁４を備えている。またエンジン１は例え
ば、クランク角でみて１８０゜ＣＡ毎に等間隔で爆発す
る直列４気筒型のレイアウトを有しており、その個々の
気筒に燃料噴射弁４および点火栓６が設けられている。
【００１２】個々の気筒に対する燃料噴射および点火の
時期は電子制御ユニット（ＥＣＵ）８により電子制御さ
れており、具体的には、上述した燃料噴射弁４および点
火栓６は、ＥＣＵ８から出力される噴射パルス信号また
は点火信号に基づいて作動される。エンジン１にはクラ
ンク角センサ１０およびカム角センサ１２が取り付けら
れており、ＥＣＵ８は噴射および点火時期を適正に判断
するため、クランク角センサ１０から入力されるクラン
ク角信号を用いて演算処理を行うことができる。またＥ
ＣＵ８はクランク角信号に加えて、カム角センサ１２か
ら入力されるカム角信号を用いて特定の行程にある気筒
を判別することができ、例えば、圧縮行程で燃料を噴射
する運転モードでは、圧縮行程にある気筒を判別して燃
料噴射および点火時期を制御する。
時期は電子制御ユニット（ＥＣＵ）８により電子制御さ
れており、具体的には、上述した燃料噴射弁４および点
火栓６は、ＥＣＵ８から出力される噴射パルス信号また
は点火信号に基づいて作動される。エンジン１にはクラ
ンク角センサ１０およびカム角センサ１２が取り付けら
れており、ＥＣＵ８は噴射および点火時期を適正に判断
するため、クランク角センサ１０から入力されるクラン
ク角信号を用いて演算処理を行うことができる。またＥ
ＣＵ８はクランク角信号に加えて、カム角センサ１２か
ら入力されるカム角信号を用いて特定の行程にある気筒
を判別することができ、例えば、圧縮行程で燃料を噴射
する運転モードでは、圧縮行程にある気筒を判別して燃
料噴射および点火時期を制御する。
【００１３】更にＥＣＵ８は上述した気筒判別の機能を
用いて、例えばエンジン１が運転を停止した時に膨張行
程にある気筒を検出することができ、その検出した気筒
を記憶しておくことができる（気筒検出手段）。エンジ
ン１にはクランキング用のスタータ（電動機）１４が付
設されており、例えばこのスタータ１４はピニオン１６
をフライホイール１８の外周に形成されたリングギヤに
噛み合わせて駆動し、エンジン１をクランキングさせる
ことができる。なお、ピニオン１６はリングギヤと常時
噛み合うタイプであってもよい。
用いて、例えばエンジン１が運転を停止した時に膨張行
程にある気筒を検出することができ、その検出した気筒
を記憶しておくことができる（気筒検出手段）。エンジ
ン１にはクランキング用のスタータ（電動機）１４が付
設されており、例えばこのスタータ１４はピニオン１６
をフライホイール１８の外周に形成されたリングギヤに
噛み合わせて駆動し、エンジン１をクランキングさせる
ことができる。なお、ピニオン１６はリングギヤと常時
噛み合うタイプであってもよい。
【００１４】また、フライホイール１８の外周には、そ
の周方向に等角度幅のベーン（図示しない）が一定角度
の間隔で形成されており、これらベーンの角度幅とその
取付間隔は等しく（例えば３０゜）、その半分の角度
（例えば１５゜）だけ互いに位相をずらして２つのピス
トンポジションセンサ２０が配置されている。これらピ
ストンポジションセンサ２０は個々のベーンの通過に伴
い、オンまたはオフの信号を形成してＥＣＵ８に入力す
ることができる。
の周方向に等角度幅のベーン（図示しない）が一定角度
の間隔で形成されており、これらベーンの角度幅とその
取付間隔は等しく（例えば３０゜）、その半分の角度
（例えば１５゜）だけ互いに位相をずらして２つのピス
トンポジションセンサ２０が配置されている。これらピ
ストンポジションセンサ２０は個々のベーンの通過に伴
い、オンまたはオフの信号を形成してＥＣＵ８に入力す
ることができる。
【００１５】エンジン１が運転を停止するとき、その直
前にＥＣＵ８はオン／オフ信号の立ち上がりおよび立ち
下がりをカウントすることで、各気筒毎にピストン２２
がクランク角でみてどの位置（゜ＡＴＤＣ，゜ＢＴＤ
Ｃ）に停止したかを検出することができる。なお、本発
明の発明者等が行った観測によれば、通常４気筒型のエ
ンジン１では圧縮気筒と膨張気筒との筒内圧のつり合い
から、例えば膨張行程にある気筒のピストン２２は１０
０゜ＡＴＤＣ近傍の位置に停止する頻度が高いという特
性が明らかとなっている。
前にＥＣＵ８はオン／オフ信号の立ち上がりおよび立ち
下がりをカウントすることで、各気筒毎にピストン２２
がクランク角でみてどの位置（゜ＡＴＤＣ，゜ＢＴＤ
Ｃ）に停止したかを検出することができる。なお、本発
明の発明者等が行った観測によれば、通常４気筒型のエ
ンジン１では圧縮気筒と膨張気筒との筒内圧のつり合い
から、例えば膨張行程にある気筒のピストン２２は１０
０゜ＡＴＤＣ近傍の位置に停止する頻度が高いという特
性が明らかとなっている。
【００１６】エンジン１はその他に、例えば排気弁２４
の開弁時期を変更可能とする可変バルブタイミング機構
２６を備えている。この可変バルブタイミング機構２６
は、例えば油圧式アクチュエータを用いてカム軸（何れ
も図示していない）の位相を変位させ、所定の範囲内で
開弁時期を遅角または進角させることができる。可変バ
ルブタイミング機構２６の油圧式アクチュエータには、
オイルコントロールバルブ２８を通じて作動油圧の給排
路が接続されており、オイルコントロールバルブ２８は
油圧式アクチュエータに対する作動油圧の給排方向を切
り換えてその遅角方向または進角方向への作動を行わせ
ることができる。また、オイルコントロールバルブ２８
の具体的な作動は、例えばソレノイドを用いたスプール
位置の切り換え制御により実現することができ、ＥＣＵ
８はそのソレノイドに対して制御デューティ率を出力す
ることで、具体的に開弁時期の遅角または進角制御を行
う機能を有している。
の開弁時期を変更可能とする可変バルブタイミング機構
２６を備えている。この可変バルブタイミング機構２６
は、例えば油圧式アクチュエータを用いてカム軸（何れ
も図示していない）の位相を変位させ、所定の範囲内で
開弁時期を遅角または進角させることができる。可変バ
ルブタイミング機構２６の油圧式アクチュエータには、
オイルコントロールバルブ２８を通じて作動油圧の給排
路が接続されており、オイルコントロールバルブ２８は
油圧式アクチュエータに対する作動油圧の給排方向を切
り換えてその遅角方向または進角方向への作動を行わせ
ることができる。また、オイルコントロールバルブ２８
の具体的な作動は、例えばソレノイドを用いたスプール
位置の切り換え制御により実現することができ、ＥＣＵ
８はそのソレノイドに対して制御デューティ率を出力す
ることで、具体的に開弁時期の遅角または進角制御を行
う機能を有している。
【００１７】またＥＣＵ８は、車両の運転状態を検出す
るため各種のセンサ類から情報を収集することができ、
例えば、車速センサから入力される車速信号、シフト位
置センサから入力されるシフト位置信号、クラッチ位置
センサから入力されるクラッチペダルの踏み込みまたは
解除を表すクラッチ位置信号等の情報がＥＣＵ８に入力
可能となっている（運転状態検出手段）。
るため各種のセンサ類から情報を収集することができ、
例えば、車速センサから入力される車速信号、シフト位
置センサから入力されるシフト位置信号、クラッチ位置
センサから入力されるクラッチペダルの踏み込みまたは
解除を表すクラッチ位置信号等の情報がＥＣＵ８に入力
可能となっている（運転状態検出手段）。
【００１８】以上は、本発明の始動装置を車両用のエン
ジン１に適用した場合の一実施形態であるが、本発明の
始動装置は更に、ＥＣＵ８の制御機能に関してその他の
構成を有している。
ジン１に適用した場合の一実施形態であるが、本発明の
始動装置は更に、ＥＣＵ８の制御機能に関してその他の
構成を有している。
【００１９】
【実施例】以下に具体的な実施例を挙げて、本発明の始
動装置を用いたエンジン１の始動について詳細に説明す
る。また以下の説明を通して、本発明の始動装置に係る
その他の具体的な構成もまた明らかとなる。図２は、Ｅ
ＣＵ８が実行するべき始動制御ルーチンのフローチャー
トを示し、ＥＣＵ８はこのフローに沿った手順でエンジ
ン１の始動制御を実行する。図２のフローは、エンジン
１の運転が停止された後のメイン制御ルーチンとして位
置付けられ、そのステップの途中に２つのサブルーチン
Ｒ１，Ｒ２を含む。
動装置を用いたエンジン１の始動について詳細に説明す
る。また以下の説明を通して、本発明の始動装置に係る
その他の具体的な構成もまた明らかとなる。図２は、Ｅ
ＣＵ８が実行するべき始動制御ルーチンのフローチャー
トを示し、ＥＣＵ８はこのフローに沿った手順でエンジ
ン１の始動制御を実行する。図２のフローは、エンジン
１の運転が停止された後のメイン制御ルーチンとして位
置付けられ、そのステップの途中に２つのサブルーチン
Ｒ１，Ｒ２を含む。
【００２０】本実施例では、ＥＣＵ８に自動アイドル停
止・始動システムが組み込まれており、ＥＣＵ８は上述
した車両の運転状態に基づいて所定の停止条件および始
動条件の成立を判定することができる。例えば、車速が
０で、シフト位置がニュートラルにあり、かつ、クラッ
チペダルの踏み込みが解除されている場合、ＥＣＵ８は
停止条件の成立と判定する。ＥＣＵ８は停止条件が成立
したとき、燃料噴射および点火を停止してエンジン１を
自動的に停止させる。なお、検出するべきパラメータを
追加変更し、これらを停止条件の判定に用いることも可
能である。
止・始動システムが組み込まれており、ＥＣＵ８は上述
した車両の運転状態に基づいて所定の停止条件および始
動条件の成立を判定することができる。例えば、車速が
０で、シフト位置がニュートラルにあり、かつ、クラッ
チペダルの踏み込みが解除されている場合、ＥＣＵ８は
停止条件の成立と判定する。ＥＣＵ８は停止条件が成立
したとき、燃料噴射および点火を停止してエンジン１を
自動的に停止させる。なお、検出するべきパラメータを
追加変更し、これらを停止条件の判定に用いることも可
能である。
【００２１】ＥＣＵ８は更に、エンジン１の運転を停止
するとき上述した可変バルブタイミング機構２６を作動
させて排気弁２４の開弁時期を遅角側にセットしておく
（開弁制御手段）。なお、油圧式アクチュエータが確実
に作動できる場合はエンジン１の停止後に行ってもよ
い。このようなエンジン１の自動停止が行われた場合、
または、運転者がイグニションスイッチをオフにした場
合、ＥＣＵ８は図２の始動制御ルーチンの実行を開始す
る。
するとき上述した可変バルブタイミング機構２６を作動
させて排気弁２４の開弁時期を遅角側にセットしておく
（開弁制御手段）。なお、油圧式アクチュエータが確実
に作動できる場合はエンジン１の停止後に行ってもよ
い。このようなエンジン１の自動停止が行われた場合、
または、運転者がイグニションスイッチをオフにした場
合、ＥＣＵ８は図２の始動制御ルーチンの実行を開始す
る。
【００２２】先ず、ＥＣＵ８はステップＳ１においてエ
ンジン１の回転速度が所定値Ｎｅ0（例えば３０rpm，mi
n-1）以下となったか否かを判定し、この判定が成立す
る場合（Ｙｅｓ）はエンジン１が停止したものとみなし
てステップＳ２に進む。ステップＳ２では、ＥＣＵ８は
所定の停止後タイマがカウントを停止（＝０）している
か否かを判断し、停止している場合はステップＳ３に進
んで停止後タイマの作動を開始する。なお、この停止後
タイマおよび後述する各種のタイマは、例えばＥＣＵ８
内に組み込むことができ、その起動とともに経過時間を
カウントすることができる。
ンジン１の回転速度が所定値Ｎｅ0（例えば３０rpm，mi
n-1）以下となったか否かを判定し、この判定が成立す
る場合（Ｙｅｓ）はエンジン１が停止したものとみなし
てステップＳ２に進む。ステップＳ２では、ＥＣＵ８は
所定の停止後タイマがカウントを停止（＝０）している
か否かを判断し、停止している場合はステップＳ３に進
んで停止後タイマの作動を開始する。なお、この停止後
タイマおよび後述する各種のタイマは、例えばＥＣＵ８
内に組み込むことができ、その起動とともに経過時間を
カウントすることができる。
【００２３】次のステップＳ４では、ＥＣＵ８は所定の
噴射後タイマがカウントを停止（＝０）しているか否か
を判断する。エンジン１の運転を停止した後は、この噴
射後タイマは未だ作動していないため、ＥＣＵ８は次の
ステップＳ５に進んで始動条件の成立を判断する。この
始動条件としては、上述した自動停止を行った後の自動
始動条件や、イグニションスイッチのオン信号の入力が
想定される。なお、自動アイドル停止・始動制御の場合
の始動条件は、例えばシフト位置がニュートラルにある
ことを前提として、この状態でクラッチペダルが踏み込
まれた場合に成立する。
噴射後タイマがカウントを停止（＝０）しているか否か
を判断する。エンジン１の運転を停止した後は、この噴
射後タイマは未だ作動していないため、ＥＣＵ８は次の
ステップＳ５に進んで始動条件の成立を判断する。この
始動条件としては、上述した自動停止を行った後の自動
始動条件や、イグニションスイッチのオン信号の入力が
想定される。なお、自動アイドル停止・始動制御の場合
の始動条件は、例えばシフト位置がニュートラルにある
ことを前提として、この状態でクラッチペダルが踏み込
まれた場合に成立する。
【００２４】この時点で始動条件の成立が判定される場
合（Ｙｅｓ）、エンジン１を早急に始動させる必要があ
ると考えられることから、ＥＣＵ８はサブルーチンＲ１
を迂回してステップＳ１１に進み、直ちにスタータ１４
を作動させてクランキングを開始する。これはエンジン
１の停止後に素早い始動要求を満足するためである。こ
れに対し、ステップＳ５で早急な始動条件が成立してい
なければ（Ｎｏ）、停止後処理のためのサブルーチンＲ
１に進む。
合（Ｙｅｓ）、エンジン１を早急に始動させる必要があ
ると考えられることから、ＥＣＵ８はサブルーチンＲ１
を迂回してステップＳ１１に進み、直ちにスタータ１４
を作動させてクランキングを開始する。これはエンジン
１の停止後に素早い始動要求を満足するためである。こ
れに対し、ステップＳ５で早急な始動条件が成立してい
なければ（Ｎｏ）、停止後処理のためのサブルーチンＲ
１に進む。
【００２５】図３は、上述したサブルーチンＲ１，Ｒ２
の詳細を示している。ＥＣＵ８は、メインルーチンのス
テップＳ５からサブルーチンＲ１に進むと、ステップＳ
６でエンジン１の停止後から所定時間が経過したか否か
を判断する。この判断は上述した停止後タイマのカウン
トから行うことができ、所定時間が経過していなければ
（Ｎｏ）ＥＣＵ８はメインルーチンをリターンして、そ
の経過までの間は上記の処理（ステップＳ１〜Ｓ６）を
繰り返す。なお、停止後タイマは既に作動しているた
め、繰り返しの場合はステップＳ３を迂回する。
の詳細を示している。ＥＣＵ８は、メインルーチンのス
テップＳ５からサブルーチンＲ１に進むと、ステップＳ
６でエンジン１の停止後から所定時間が経過したか否か
を判断する。この判断は上述した停止後タイマのカウン
トから行うことができ、所定時間が経過していなければ
（Ｎｏ）ＥＣＵ８はメインルーチンをリターンして、そ
の経過までの間は上記の処理（ステップＳ１〜Ｓ６）を
繰り返す。なお、停止後タイマは既に作動しているた
め、繰り返しの場合はステップＳ３を迂回する。
【００２６】ステップＳ６にて所定時間の経過が認めら
れると（Ｙｅｓ）、ＥＣＵ８はステップＳ７に進んで膨
張行程で停止している気筒に対して燃料噴射を指令し、
そして、ステップＳ８で噴射後タイマの作動を開始す
る。なお、この時点で既にＥＣＵ８は膨張行程にある気
筒を検出しているので、その気筒に対応する燃料噴射弁
４に噴射信号を供給して実際に燃料を噴射する（噴射制
御手段）。より好ましくは、ＥＣＵ８は検出したピスト
ン位置から筒内の空気量を正確に求め、その噴射するべ
き燃料を適切に調量することができる。
れると（Ｙｅｓ）、ＥＣＵ８はステップＳ７に進んで膨
張行程で停止している気筒に対して燃料噴射を指令し、
そして、ステップＳ８で噴射後タイマの作動を開始す
る。なお、この時点で既にＥＣＵ８は膨張行程にある気
筒を検出しているので、その気筒に対応する燃料噴射弁
４に噴射信号を供給して実際に燃料を噴射する（噴射制
御手段）。より好ましくは、ＥＣＵ８は検出したピスト
ン位置から筒内の空気量を正確に求め、その噴射するべ
き燃料を適切に調量することができる。
【００２７】次のステップＳ９では、ＥＣＵ８は点火後
に所定時間が経過したか否かを判断するが、この時点で
は未だ点火を行っていないため（Ｎｏ）、そのままメイ
ンルーチンをリターンする。この後、ＥＣＵ８がメイン
ルーチンに戻ると、噴射タイマが既に作動しているため
ステップＳ４からステップＳ１２に進む。ステップＳ１
２では再度、始動条件が成立しているか否かを判断し、
始動条件が成立するまで上記のステップＳ１〜ステップ
Ｓ１２（Ｓ１，Ｓ２，Ｓ４，Ｓ１２）までのループを単
に繰り返す。
に所定時間が経過したか否かを判断するが、この時点で
は未だ点火を行っていないため（Ｎｏ）、そのままメイ
ンルーチンをリターンする。この後、ＥＣＵ８がメイン
ルーチンに戻ると、噴射タイマが既に作動しているため
ステップＳ４からステップＳ１２に進む。ステップＳ１
２では再度、始動条件が成立しているか否かを判断し、
始動条件が成立するまで上記のステップＳ１〜ステップ
Ｓ１２（Ｓ１，Ｓ２，Ｓ４，Ｓ１２）までのループを単
に繰り返す。
【００２８】この後、始動条件が成立してはじめて、Ｅ
ＣＵ８は始動処理のためのサブルーチンＲ２に進む。サ
ブルーチンＲ２では、ＥＣＵ８はステップＳ１３で燃料
の噴射後に所定時間が経過したか否かを判断する。この
所定時間は例えば、燃料の噴射後、その気化を確実にす
るための所要時間として設定することができる。この所
定時間が経過していない場合（Ｎｏ）、ＥＣＵ８はサブ
ルーチンＲ２を終了してメインルーチンのステップＳ１
１に進み、スタータ１４によるクランキングを行う。こ
のようなステップＳ１３での判断は、燃料の気化時間を
見込んで失火を未然に防止するためのものである。
ＣＵ８は始動処理のためのサブルーチンＲ２に進む。サ
ブルーチンＲ２では、ＥＣＵ８はステップＳ１３で燃料
の噴射後に所定時間が経過したか否かを判断する。この
所定時間は例えば、燃料の噴射後、その気化を確実にす
るための所要時間として設定することができる。この所
定時間が経過していない場合（Ｎｏ）、ＥＣＵ８はサブ
ルーチンＲ２を終了してメインルーチンのステップＳ１
１に進み、スタータ１４によるクランキングを行う。こ
のようなステップＳ１３での判断は、燃料の気化時間を
見込んで失火を未然に防止するためのものである。
【００２９】ステップＳ１３で所定時間が経過している
と認められる場合（Ｙｅｓ）はステップＳ１４に進み、
点火が行われたか否かを点火後タイマのカウント値から
判断する。この時点ではカウント値＝０であって点火前
と判断できるから、ＥＣＵ８はステップＳ１５に進んで
点火を指令する。この指令は、既に燃料を噴射した膨張
行程にある気筒に対してなされ、具体的には点火栓６に
対して点火信号が出力される。なお、運転の停止により
筒内圧が低下していることを考慮すれば、このとき着火
に充分な熱エネルギを確保するため多重点火を行うこと
が好ましい。
と認められる場合（Ｙｅｓ）はステップＳ１４に進み、
点火が行われたか否かを点火後タイマのカウント値から
判断する。この時点ではカウント値＝０であって点火前
と判断できるから、ＥＣＵ８はステップＳ１５に進んで
点火を指令する。この指令は、既に燃料を噴射した膨張
行程にある気筒に対してなされ、具体的には点火栓６に
対して点火信号が出力される。なお、運転の停止により
筒内圧が低下していることを考慮すれば、このとき着火
に充分な熱エネルギを確保するため多重点火を行うこと
が好ましい。
【００３０】次に、ＥＣＵ８はステップＳ１６で点火後
タイマの作動を開始し、ステップＳ９に進んで点火後に
所定時間が経過したか否かを判断する。この所定時間が
経過するまでは（Ｎｏ）、ＥＣＵ８はメインルーチンを
リターンして再度ステップＳ１２からサブルーチンＲ２
に入り、ステップＳ１５，Ｓ１６を迂回してステップＳ
９の判断を繰り返す（ステップＳ１４＝Ｎｏ）。
タイマの作動を開始し、ステップＳ９に進んで点火後に
所定時間が経過したか否かを判断する。この所定時間が
経過するまでは（Ｎｏ）、ＥＣＵ８はメインルーチンを
リターンして再度ステップＳ１２からサブルーチンＲ２
に入り、ステップＳ１５，Ｓ１６を迂回してステップＳ
９の判断を繰り返す（ステップＳ１４＝Ｎｏ）。
【００３１】点火後に所定時間が経過したと判断する
と、ＥＣＵ８はステップＳ１０でエンジン回転速度が所
定値Ｎｅｓを超えているか否かを判断する。この所定値
Ｎｅｓは、例えばエンジン１の始動が成功したか否かを
判定するための閾値として設定されており、ＥＣＵ８は
エンジン１の回転速度がこの所定値Ｎｅｓを超えていれ
ば始動状態が成功であるものとして判定し、一方、所定
値Ｎｅｓ以下であれば始動状態が不完全であるものとし
て判定することができる。
と、ＥＣＵ８はステップＳ１０でエンジン回転速度が所
定値Ｎｅｓを超えているか否かを判断する。この所定値
Ｎｅｓは、例えばエンジン１の始動が成功したか否かを
判定するための閾値として設定されており、ＥＣＵ８は
エンジン１の回転速度がこの所定値Ｎｅｓを超えていれ
ば始動状態が成功であるものとして判定し、一方、所定
値Ｎｅｓ以下であれば始動状態が不完全であるものとし
て判定することができる。
【００３２】なお、図２のフローチャートには明示され
ていないが、ＥＣＵ８はステップＳ１５で点火後にピス
トン２２が動き出すと、そのとき圧縮行程にある気筒に
ついても噴射を指令し、更にその上死点で点火を指令す
る。これにより、エンジン１の停止時に圧縮行程にあっ
た気筒で完爆が起こり、通常のクランキングを行うこと
なくエンジン１が始動する。
ていないが、ＥＣＵ８はステップＳ１５で点火後にピス
トン２２が動き出すと、そのとき圧縮行程にある気筒に
ついても噴射を指令し、更にその上死点で点火を指令す
る。これにより、エンジン１の停止時に圧縮行程にあっ
た気筒で完爆が起こり、通常のクランキングを行うこと
なくエンジン１が始動する。
【００３３】始動状態を判定した結果、不完全であった
場合（Ｎｏ）はサブルーチンＲ２を終了してメインルー
チンに戻り、ＥＣＵ８はステップＳ１１に進んでスター
タ１４を作動させる。これに対し、判定結果が成功であ
った場合（Ｙｅｓ）、ＥＣＵ８はメインルーチンをリタ
ーンするのでスタータ１４は作動されない。上記の何れ
の場合にあっても、エンジン１が始動して回転速度が所
定値Ｎｅｓを超えたときは、ＥＣＵ８はメインルーチン
のステップＳ１からステップＳ１７に移行して上述した
各種のタイマをそれぞれリセットし、始動制御ルーチン
の実行を終了する。
場合（Ｎｏ）はサブルーチンＲ２を終了してメインルー
チンに戻り、ＥＣＵ８はステップＳ１１に進んでスター
タ１４を作動させる。これに対し、判定結果が成功であ
った場合（Ｙｅｓ）、ＥＣＵ８はメインルーチンをリタ
ーンするのでスタータ１４は作動されない。上記の何れ
の場合にあっても、エンジン１が始動して回転速度が所
定値Ｎｅｓを超えたときは、ＥＣＵ８はメインルーチン
のステップＳ１からステップＳ１７に移行して上述した
各種のタイマをそれぞれリセットし、始動制御ルーチン
の実行を終了する。
【００３４】上述した始動制御ルーチンを実行すること
により、ＥＣＵ８はエンジン１の始動を行うときは膨張
行程にある気筒内に燃焼を生起させてエンジン１を始動
させる（始動手段）。このとき、ＥＣＵ８はステップＳ
１１での判定結果、つまり、エンジン１の始動状態に応
じてスタータ１４の作動を制御する（電動機制御手
段）。
により、ＥＣＵ８はエンジン１の始動を行うときは膨張
行程にある気筒内に燃焼を生起させてエンジン１を始動
させる（始動手段）。このとき、ＥＣＵ８はステップＳ
１１での判定結果、つまり、エンジン１の始動状態に応
じてスタータ１４の作動を制御する（電動機制御手
段）。
【００３５】従って、本実施例の始動装置によれば、膨
張行程にある気筒内の燃焼圧だけで始動に成功した場
合、スタータ１４を作動させることなくエンジン１の始
動が行われる。一方、気筒内の燃焼圧だけでは始動が不
完全となった場合、スタータ１４によるクランキングを
例えば補助的に付加することができ、最小限の使用電力
だけでエンジン１の始動が可能となる。この補助は、例
えば圧縮行程にある気筒が上死点を超える程度に行うだ
けで足り、通常の停止状態で行うクランキングのような
過大なトルクを要しない。なお、一実施例ではエンジン
回転速度から始動状態を判断しているが、その他の検出
パラメータを用いて判断するものであってもよい。
張行程にある気筒内の燃焼圧だけで始動に成功した場
合、スタータ１４を作動させることなくエンジン１の始
動が行われる。一方、気筒内の燃焼圧だけでは始動が不
完全となった場合、スタータ１４によるクランキングを
例えば補助的に付加することができ、最小限の使用電力
だけでエンジン１の始動が可能となる。この補助は、例
えば圧縮行程にある気筒が上死点を超える程度に行うだ
けで足り、通常の停止状態で行うクランキングのような
過大なトルクを要しない。なお、一実施例ではエンジン
回転速度から始動状態を判断しているが、その他の検出
パラメータを用いて判断するものであってもよい。
【００３６】また上述のように、予め排気弁２４の開弁
時期を遅角側にセットしておけば、膨張行程でピストン
２２が押し下げられている間は排気弁２４を閉弁してお
くことができ、その膨張行程中での燃焼圧の急な低下が
防止される。これにより、燃焼ガスの効率的な膨張仕事
を促進して、燃焼圧だけによる始動の成功に寄与するこ
とができる。
時期を遅角側にセットしておけば、膨張行程でピストン
２２が押し下げられている間は排気弁２４を閉弁してお
くことができ、その膨張行程中での燃焼圧の急な低下が
防止される。これにより、燃焼ガスの効率的な膨張仕事
を促進して、燃焼圧だけによる始動の成功に寄与するこ
とができる。
【００３７】上述の実施例ではアイドルストップ車両を
用いているが、自動的にエンジンを停止・始動させる車
両（例えばハイブリッド車両）であってもよい。また、
車両の自動アイドル停止・始動制御システムの作動を合
わせて説明しているが、本発明の始動装置は車両用のエ
ンジン１に関して、このような制御システムとの協調を
必ずしも要しない。従って、例えば車両の運転者がエン
ジン１を停止させた後に再始動させる場合は上述した始
動制御ルーチンを単独で実行し、エンジン１の始動を行
うことができる。
用いているが、自動的にエンジンを停止・始動させる車
両（例えばハイブリッド車両）であってもよい。また、
車両の自動アイドル停止・始動制御システムの作動を合
わせて説明しているが、本発明の始動装置は車両用のエ
ンジン１に関して、このような制御システムとの協調を
必ずしも要しない。従って、例えば車両の運転者がエン
ジン１を停止させた後に再始動させる場合は上述した始
動制御ルーチンを単独で実行し、エンジン１の始動を行
うことができる。
【００３８】本発明の実施形態は一例として挙げたエン
ジン１に限られず、その他のシリンダレイアウトを有し
ていてもよいし、単気筒型であってもよい。また本発明
の実施形態に関し、その他の好ましい態様で具体的な部
材や部品の構成を適宜に置き換え可能であることはいう
までもない。
ジン１に限られず、その他のシリンダレイアウトを有し
ていてもよいし、単気筒型であってもよい。また本発明
の実施形態に関し、その他の好ましい態様で具体的な部
材や部品の構成を適宜に置き換え可能であることはいう
までもない。
【００３９】
【発明の効果】本発明の筒内噴射型内燃機関の始動装置
（請求項１）は、短時間で内燃機関の始動を確実なもの
とする。また、始動フェールセーフのためだけに電動機
を使用していることで、大幅な省電力が可能となる。ま
た、本発明の筒内噴射型内燃機関の始動装置（請求項
２）は、始動の迅速性や確実性を保証することから車両
に搭載される内燃機関の自動停止・始動制御と好適に協
調することができ、その燃費低減の目的達成にも大きく
貢献する。
（請求項１）は、短時間で内燃機関の始動を確実なもの
とする。また、始動フェールセーフのためだけに電動機
を使用していることで、大幅な省電力が可能となる。ま
た、本発明の筒内噴射型内燃機関の始動装置（請求項
２）は、始動の迅速性や確実性を保証することから車両
に搭載される内燃機関の自動停止・始動制御と好適に協
調することができ、その燃費低減の目的達成にも大きく
貢献する。
【００４０】更に、本発明の始動装置が開弁制御に関す
る構成を含むものであれば（請求項３）、その働きによ
り内燃機関の始動を合理的に補助することができる。
る構成を含むものであれば（請求項３）、その働きによ
り内燃機関の始動を合理的に補助することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の始動装置に関する一実施形態を表す概
略的な構成図である。
略的な構成図である。
【図２】本発明の始動装置により一実施例として実行さ
れる始動制御ルーチンのフローチャートである。
れる始動制御ルーチンのフローチャートである。
【図３】図２のフローチャート中、サブルーチンの内容
を具体的に示したフローチャートである。
を具体的に示したフローチャートである。
１ エンジン ２ 燃焼室 ４ 燃料噴射弁 ６ 点火栓 ８ 電子制御ユニット（ＥＣＵ） １０ クランク角センサ １２ カム角センサ １４ スタータ（電動機） ２４ 排気弁 ２６ 可変バルブタイミング機構
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｆ０２Ｄ 17/00 Ｆ０２Ｄ 17/00 Ｑ 29/02 ３２１ 29/02 ３２１Ａ 41/06 ３８５ 41/06 ３８５Ｚ 41/38 41/38 Ｄ 41/40 41/40 Ｆ 43/00 ３０１ 43/00 ３０１Ｊ ３０１Ｖ ３０１Ｚ ３０１Ａ 45/00 ３１０ 45/00 ３１０Ｂ ３６０ ３６０Ｚ ３６２ ３６２Ｅ Ｆ０２Ｎ 15/00 Ｆ０２Ｎ 15/00 Ｅ Ｆターム(参考） 3G084 BA15 BA17 BA23 BA28 CA01 CA07 DA09 EA07 EA11 EB11 EC01 FA00 FA05 FA06 FA33 FA38 FA39 3G092 AA01 AA06 AC03 BA08 BB01 DA02 DA09 DE03S DF04 DF09 DG05 EA04 EA09 EA11 EA17 FA24 FA31 GA01 HA13Z HB01X HC08X HE03Z HE05Z HF05X HF12Z HF15Z HF19Z HF21Z 3G093 AA01 AA07 AB00 BA19 BA21 BA22 CA00 CA01 CB01 DA00 DA01 DB01 DB05 DB06 DB10 DB11 DB23 EA03 EA05 EA15 EB00 3G301 HA04 JA00 JA02 KA01 KA28 KB00 LA07 LB04 MA18 NA08 PE00A PE03A PE05A PE09A PE10A PF01A PF06A PF07A
Claims (3)
- 【請求項１】 燃焼室内に直接燃料を噴射可能な筒内噴
射型内燃機関において、 前記内燃機関をクランキングさせるための電動機と、 前記内燃機関の運転が停止した状態で膨張行程にある気
筒を検出する気筒検出手段と、 前記検出した膨張行程にある気筒内に燃料を噴射する噴
射制御手段と、 前記膨張行程にある気筒内に燃焼を生起させて前記内燃
機関を始動させる始動手段と、 前記始動手段による前記内燃機関の始動状態に応じて前
記電動機の作動を制御する電動機制御手段とを具備した
ことを特徴とする筒内噴射型内燃機関の始動装置。 - 【請求項２】 車両に搭載されて車両を駆動するととも
に、燃焼室内に直接燃料を噴射する機能を有した筒内噴
射型内燃機関において、 車両の運転状態を検出する運転状態検出手段と、 前記検出した運転状態に基づき所定の停止条件が成立し
たとき、前記内燃機関を自動的に停止させる自動停止手
段と、 前記自動停止手段により前記内燃機関の運転が停止され
たとき、膨張行程にある気筒を検出してその気筒内に燃
料を噴射する噴射制御手段と、 前記自動停止手段による停止後に前記運転状態に基づき
所定の始動条件が成立したとき、前記膨張行程にある気
筒内で燃焼を生起させて前記内燃機関を自動的に始動さ
せる始動手段と、 前記内燃機関をクランキングさせるための電動機と、 前記始動手段による前記内燃機関の始動状態に応じて前
記電動機の作動を制御する電動機制御手段とを具備した
ことを特徴とする筒内噴射型内燃機関の始動装置。 - 【請求項３】 前記内燃機関の排気弁の開弁時期を可変
とする可変バルブタイミング機構と、 少なくとも前記膨張行程にある気筒について排気弁の開
弁時期を遅らせるべく前記可変バルブタイミング機構の
作動を制御する開弁制御手段とを更に備えたことを特徴
とする請求項１または２に記載の筒内噴射型内燃機関の
始動装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000181742A JP3821202B2 (ja) | 2000-06-16 | 2000-06-16 | 筒内噴射型内燃機関の始動装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000181742A JP3821202B2 (ja) | 2000-06-16 | 2000-06-16 | 筒内噴射型内燃機関の始動装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002004985A true JP2002004985A (ja) | 2002-01-09 |
| JP3821202B2 JP3821202B2 (ja) | 2006-09-13 |
Family
ID=18682619
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000181742A Expired - Fee Related JP3821202B2 (ja) | 2000-06-16 | 2000-06-16 | 筒内噴射型内燃機関の始動装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3821202B2 (ja) |
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|---|---|---|---|---|
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