内燃机的停止起动控制装置.pdf

本发明提供一种内燃机的停止起动控制装置(20)，其适用于火花点火型内燃机(1)，在停止条件成立了的场合使内燃机(1)停止，并且在再起动条件成立了的场合使内燃机(1)再起动。相应于停止条件的成立、中止对内燃机(1)的火花点火，同时，继续对内燃机(1)的燃料供给，在停止条件成立后且内燃机(1)的完全停止之前、在再起动条件成立的情况下，以使在停止条件成立后供给的燃料燃烧的方式重新开始对内燃机(1)进行火花点火、使其再起动。

1.  一种内燃机的停止起动控制装置，适用于火花点火型内燃机，在规定的停止条件成立时停止所述内燃机，并且，在规定的再起动条件成立时使所述内燃机再起动，其特征在于，
具有：停止控制机构和再起动控制机构，所述停止控制机构根据所述停止条件的成立中止对所述内燃机的火花点火并且继续向所述内燃机供给燃料；所述再起动控制机构在所述停止条件成立后且在所述内燃机完全停止前、在所述再起动条件成立的情况下，再次开始对所述内燃机进行火花点火，使在所述停止条件成立后供给的燃料燃烧。

2.  如权利要求1所述的内燃机的停止起动控制装置，其特征在于，
在所述内燃机中设置有节流阀，所述节流阀通过开度的变化可调整向所述内燃机供给的供给空气量，
还具有节流阀控制机构，所述节流阀控制机构在所述停止条件成立后且在所述内燃机的完全停止前、在所述再起动条件成立的情况下，将所述节流阀的开度控制在打开侧，以使供给空气量比所述停止条件成立后且所述再起动条件成立前增加。

3.  如权利要求2所述的内燃机的停止起动控制装置，其特征在于，所述节流阀控制机构在所述停止条件成立的情况下将所述节流阀的开度控制在关闭侧，以使供给空气量比所述停止条件成立前减少。

4.  如权利要求1～3中的任一项所述的内燃机的停止起动控制装置，其特征在于，
在所述内燃机中设置有将电动机作为驱动源的起动装置，
所述再起动控制机构，在所述停止条件成立后且在所述内燃机完全停止前、在所述再起动条件成立时的所述内燃机的发动机转速为规定值以下的情况下，一边使所述起动装置动作一边再次开始对所述内燃机进行火花点火。

5.  如权利要求1～3中的任一项所述的内燃机的停止起动控制装置，其特征在于，所述内燃机作为具有多个气缸的四冲程循环发动机而构成，并且构成为在所述内燃机完全停止后的再起动时从在规定行程停止的气缸开始进行火花点火，
所述停止控制机构从所述多个气缸中指定在所述规定行程停止的气缸，并且，在所述停止条件成立后，直到该指定的气缸为止继续进行燃料供给，在到所述内燃机的完全停止为止中止以后的燃料的供给。

6.  如权利要求1～3中的任一项所述的内燃机的停止起动控制装置，其特征在于，所述内燃机作为具有多个气缸的四冲程循环发动机而构成，所述再起动控制机构，在所述停止条件成立后且在所述内燃机完全停止前、在所述再起动条件成立的情况下，从该再起动条件成立时处于压缩行程的气缸开始再次开始进行火花点火。

内燃机的停止起动控制装置
技术领域
[0001]本发明涉及适用于火花点火型内燃机、自动地进行内燃机的停止及其再起动的内燃机停止起动控制装置。
背景技术
[0002]在作为车辆的行驶用动力源而搭载的内燃机中，为了实现怠速运转时的燃料消耗量及排出气体的减少等，存在这样的公知的停止起动控制装置，该停止起动控制装置若车辆停止等的停止条件成立，则停止内燃机，若从该停止状态开始再起动的条件成立，则使内燃机再起动。例如，作为这种控制装置，具有这样的控制装置，该控制装置若在自动停止动作期间存在再起动要求，则对膨胀行程的气缸喷射燃料、使其点火燃烧，再对压缩行程气缸喷射燃料、使其点火燃烧，由此进行再起动(专利文献1)。另外，具有这样的控制装置，该控制装置在使内燃机停止的过程中，使燃料封入在气缸内，在完全停止后，使该燃料点火燃烧，从而进行再起动(专利文献2)。
[0003]专利文献1：日本特开2005-155362号公报
专利文献2：日本特开2005-30237号公报
[0004]专利文献1的装置，在到内燃机的完全停止为止的过程中判定再起动条件成立，然后对规定气缸喷射燃料，所以，若其判定时刻晚，则根据内燃机的发动机转速下降的情况，有时会失去喷射燃料的机会。在这样的场合，需要在完成内燃机的停止后再起动，所以，存在损害驾驶性的危险。另外，专利文献2的装置并不在内燃机的完全停止前的停止过程中进行再起动。
发明内容
[0005]因此，本发明的目的在于提供一种内燃机的停止起动控制装置，该内燃机的停止起动控制装置能够提高在内燃机的停止过程中在再起动条件成立的情况下再起动的成功可能性。
[0006]本发明的停止起动控制装置，适用于火花点火型内燃机，在规定的停止条件成立时停止所述内燃机，并且，在规定的再起动条件成立时使所述内燃机再起动，其中，具有：停止控制机构和再起动控制机构，所述停止控制机构根据所述停止条件的成立中止对所述内燃机的火花点火并且继续向所述内燃机供给燃料；所述再起动控制机构在所述停止条件成立后且在所述内燃机完全停止前、在所述再起动条件成立的情况下，再次开始对所述内燃机进行火花点火，使在所述停止条件成立后供给的燃料燃烧，以此解决上述课题。
[0007]根据该控制装置，与再起动条件成立与否无关地在停止条件成立后火花点火被中止了的状态下进行燃料供给。因此，在停止条件成立后且完全停止之前的停止过程中、在再起动条件成立时，通过在再起动条件成立后不供给燃料而重新开始火花点火，能够使其点火燃烧、迅速地再起动。该控制装置与在再起动条件成立后供给燃料、然后点火燃烧的场合相比，失去再起动的机会的可能性低，所以，能够提高在内燃机的停止过程中在再起动条件成立的场合下再起动的成功可能性。
[0008]在本发明的停止起动控制装置的一个形式中，在所述内燃机中可设置有节流阀，所述节流阀通过开度的变化可调整向该内燃机供给的供给空气量，还可具有节流阀控制机构，所述节流阀控制机构在所述停止条件成立后且在所述内燃机的完全停止前、在所述再起动条件成立的情况下，将所述节流阀的开度控制在打开侧，以使供给空气量比所述停止条件成立后且所述再起动条件成立前增加。根据该形式，在再起动条件成立后，与再起动条件成立之前相比供给空气量增加，所以能够消除尝试再起动时的空气量不足。因此，重新开始火花点火后的点火燃烧良好，再起动的成功可能性进一步提高。在该形式中，所述节流阀控制机构可在所述停止条件成立的情况下将所述节流阀的开度控制在关闭侧，以使供给空气量比所述停止条件成立前减少。在该场合，供给空气量比停止条件成立前减少，所以，由该空气的反力抑制转矩变动，因此能够减小停止过程中的振动。另外，即使在停止过程中在再起动条件不成立的情况下，直到完全停止为止的过程也迅速进行，所以，能够抑制在停止条件成立后供给的燃料排出到发动机外部。
[0009]在本发明的停止起动控制装置的一个形式中，也可在所述内燃机中设置将电动机作为驱动源的起动装置，所述再起动控制机构，在所述停止条件成立后且在所述内燃机完全停止前、在所述再起动条件成立时的所述内燃机的发动机转速为规定值以下的情况下，一边使所述起动装置动作一边再次开始对所述内燃机进行火花点火。在停止过程中，发动机转速越低，则由点火燃烧产生的转矩越不足，所以，再起动变难。根据该形式，在发动机转速处于规定值以下的情况下，借助于起动装置的帮助，能够利用足够的转矩尝试再起动，所以，能够切实地成功进行再起动。
[0010]在本发明的停止起动控制装置的一个形式中，所述内燃机也可作为具有多个气缸的四冲程循环发动机而构成，并且构成为在所述内燃机完全停止后的再起动时从在规定行程停止的气缸开始进行火花点火，所述停止控制机构从所述多个气缸中指定在所述规定行程停止的气缸，并且，在所述停止条件成立后，直到该指定的气缸为止继续进行燃料供给，在到所述内燃机的完全停止为止中止以后的燃料的供给。在完全停止后的再起动中，在从在规定行程(例如压缩行程或膨胀行程)停止了的气缸开始进行火花点火的内燃机的情况下，当在停止过程中在再起动条件未成立的状态下完成停止时，若直到完全停止为止继续供给燃料，则在向在规定行程停止的气缸供给燃料后向其它气缸的燃料供给被浪费掉。根据该形式，指定在规定行程停止的气缸，直到该气缸为止继续供给燃料，以后的燃料供给被中止直到完全停止为止。因此，能够节省燃料供给的浪费，所以能够防止燃耗的恶化。
[0011]在本发明的停止起动控制装置的一个形式中，所述内燃机也可作为具有多个气缸的四冲程循环发动机而构成，所述再起动控制机构，在所述停止条件成立后且在所述内燃机完全停止前、在所述再起动条件成立的情况下，从在该再起动条件成立时处于压缩行程的气缸开始再次开始进行火花点火。根据该形式，在再起动条件成立后从处于压缩气缸的气缸开始进行火花点火，所以，能够实现迅速的再起动。
发明的效果
[0012]如以上说明的那样，根据本发明，在停止过程中的再起动条件成立后不进行燃料供给地重新开始火花点火、能够迅速地再起动，所以，与在再起动条件成立后供给燃料、然后进行点火燃烧的情况相比，失去再起动的机会的可能性低，所以，能够提高在内燃机停止过程中在再起动条件成立了的情况下再起动的成功可能性。
附图说明
[0013]图1为表示适用了本发明的一个形式的停止起动控制装置的内燃机的图。
图2为表示本发明一个形式的控制结果的一例的时间图。
图3为表示本发明一个形式的控制结果的另一例的时间图。
图4为表示与怠速停止控制相关的点火控制和空气量控制的控制过程的一例的流程图。
图5为表示与怠速停止控制相关的燃料喷射控制的控制过程的一例的流程图。
图6为表示压缩行程停止气缸判定控制的控制过程的一例的流程图。
图7为说明用于判别压缩行程停止气缸而使用的规定值NEco的说明图。
具体实施方式
[0014]图1表示适用了本发明一个形式的停止起动控制装置的内燃机。内燃机1作为行驶用动力源搭载于图中未示出的车辆。在图1中，内燃机1作为四冲程循环发动机而构成，具有在一个方向排列的4个气缸2。在图1中仅示出单一的气缸2，但其它气缸2的相关结构也相同。为了相互区别这些气缸2，在以下的说明或附图中，有时从这些气缸2的排列方向的一端朝另一端标注#1～#4的气缸编号。
[0015]各气缸2中的活塞3的相位对应于气缸2的个数和布局而相互错开。内燃机1为直列4气缸型，所以，活塞3的相位按曲柄转角各错开180℃A。这样，4个气缸2中的任一个气缸2的活塞3必定处于吸气行程，其它任一个气缸2的活塞3必定处于膨胀行程。另外，内燃机1构成为孔喷射型的火花点火型内燃机，该孔喷射型的火花点火型内燃机从燃料喷射阀4将燃料喷射到吸气口5，然后将混合气体导入至各气缸2内，由火花塞6的火花对该混合气体进行点火。各气缸2的点火顺序设定为#1、#3、#4、#2的顺序。从燃料喷射阀4喷射的燃料的一例为汽油。另外，在内燃机1内设有分别对燃烧室7与吸气通道8及排气通道9之间进行开闭的吸气阀10及排气阀11、对来自吸气通道8的空气量进行调整的节流阀12、及将活塞3的往复运动作为旋转运动传递到曲轴14的连杆13。这些结构与公知的内燃机同样即可。
[0016]在内燃机1内设置有作为用于使其起动的起动装置的起动机15。起动机15为公知的装置，以电动机16作为驱动源，通过减速齿轮机构17将电动机16的旋转传递到与曲轴14一体旋转的齿环18。减速齿轮机构17内装有单向离合器，该单向离合器容许从电动机16向曲柄轴14的旋转传递，阻止从曲轴14向电动机16的旋转传递。
[0017]内燃机1的运转状态由发动机控制装置(ECU)20控制。ECU20构成为包含微处理器以及其动作所必需的RAM、ROM等的外围装置的计算机，根据存储在ROM中的程序实施控制内燃机1的运行状态所必需的各种处理。作为一例，ECU20从各种传感器的输出信号检测吸入空气量、空燃比，以获得规定的空燃比的方式控制燃料喷射阀4的燃料喷射量。另外，ECU20操作对火花塞6进行驱动的点火电路19，控制火花点火的实施。作为ECU20所参照的传感器设置有输出与曲轴14的旋转位置(曲柄转角)对应的信号的曲柄转角传感器21、检测加速踏板的开度的加速踏板开度传感器22、检测搭载内燃机1的车辆的车速的车速传感器23以及检测设于车辆的变速器的变速档(换档位置)的换档位置传感器24等。此外，还设有检测制动踏板的操作的制动踏板传感器等，但省略了图示。另外，ECU20能够操作节流阀12、控制其开度。
[0018]ECU20对内燃机1实施所谓的怠速停止控制，即，在车辆停止等规定的停止条件成立时使内燃机1停止，在规定的再起动条件成立时，从该停止状态开始使内燃机1再起动。停止条件及再起动条件与关于怠速停止控制的公知技术同样地设定即可。例如，当车辆停止而且发动机转速(旋转速度)成为怠速转速时判断为停止条件成立，对内燃机1输出停止指令。在该场合，停止条件成立与否的判断根据曲柄转角传感器21和车速传感器23的信号进行。另外，在车辆停止状态下变速器的换档位置处于变速范围时，若加速踏板被踏下或制动踏板被松开，则判断为再起动条件成立，相对于内燃机1输出再起动指令。在该场合，再起动条件成立与否的判断根据加速踏板开度传感器22和换档位置传感器24或未图示的制动踏板传感器的输出信号进行。虽然在停止条件或再起动条件的成立的判断中增加发动机温度、电池状态等各种要素，但由于这些为公知技术，所以，省略详细说明。
[0019]本形式在这样的情况下的控制中存在特征，该情况为，在怠速停止控制中，在停止条件成立之后、内燃机1的完全停止之前，再起动条件成立。首先，参照图2和图3说明本形式的控制例。这些图表示内燃机1的曲柄转角、发动机转速NE、节流阀12的开度及起动机15的动作状态随时间的变化，与其相对应、表示#1～#4各气缸2的行程和对于各气缸2的燃料供给(燃料喷射)及火花点火的实施时刻。
[0020]图2为表示本形式的控制结果的一例的时间图。如图所示，在停止条件成立、输出停止指令时，在继续进行燃料喷射的状态下，在该指令后立即中止火花点火。与此同时，节流阀12的开度处于关闭侧，在该情况下，节流阀12被控制为大致全闭状态。继续燃料供给的气缸的火花点火被中止，所以，不在气缸2内进行燃烧，发动机转速NE逐渐下降、接近完全停止。在此期间，节流阀12被控制为大致全闭状态，所以，发动机转速NE的变动受到抑制。在到完全停止的停止过程中如果没有再起动指令，则如一点划线所示那样，火花点火被中止，同时，燃料喷射继续进行直到在压缩行程中停止的气缸2(在该例中为#2气缸)为止，然后完全停止。燃料喷射继续进行直到在压缩行程中停止的气缸为止是因为：在完全停止后的再起动中从压缩气缸开始进行火花点火，由此避免无用的燃料喷射。
[0021]另一方面，在停止过程中输出再起动指令时，立即将节流阀12的开度控制在比指令输出前更靠打开侧的位置，供给空气量增加，接着，从在再起动指令时已处于压缩行程的气缸2(在该例中为#1气缸)开始重新开始火花点火。由于在停止指令后进行燃料喷射，所以，包含了该燃料的气缸2内的混合气体通过火花点火的重新开始而进行燃烧，这样，如用实线所示的那样，发动机转速NE上升，再起动成功。在图2的例子中，再起动指令时的发动机转速NE超过仅由火花点火难以再起动的阈值NEst，仅由火花点火也能够确保再起动所需要的转矩，所以，在再起动时起动机15不工作。
[0022]图3为表示本形式的控制结果的另一例的时间图。该例表示再起动指令的时刻比图2晚的场合。在停止过程中没有再起动指令的情况与图2相同。再起动指令前的状态也与图2相同。在图3的例中，再起动指令时的发动机转速NE在阈值NEst以下，所以，在再起动指令后立即使起动机15工作。同时，节流阀12的开度也被控制在打开侧，供给空气量增加。此后，从停止指令时处于压缩行程的气缸2(在该例中为#4气缸)开始重新开始火花点火。在该场合，通过借助于起动机15的帮助，能够确保再起动所需要的转矩，所以，如实线所示那样，发动机转速NE上升，再起动成功。
[0023]下面，参照流程图说明用于实现以上控制的具体的处理顺序。图4～图6为表示ECU20所实施的控制过程的一例的流程图，这些过程相互并行地实施。各控制过程的程序保持在ECU20中，适时地读出、对每一规定曲柄转角反复实施。图4表示与怠速停止控制相关的点火控制和空气量控制的控制过程的一例。首先，在步骤S1中，ECU20判断停止条件是否成立，即停止指令是否输出。该判断例如能够通过将用于管理停止指令的有无的标志分配在ECU20的RAM中、参照该标志的状态而实施。在停止条件不成立的场合，跳过以后的处理、结束本次的过程。在停止条件成立的场合，前进到步骤S2，将节流阀的开度TA控制在关闭侧。这里的关闭侧的开度θ0被设定为空气量达不到怠速时的空气量的开度θ0，例如设定为大致全闭状态(TA←θ0)。即，若设怠速时的开度为θidl，则θ0≤θidl。
[0024]然后，在步骤S3中，中止(cut)对该处理时刻之后紧接着点火时刻到来的气缸2的火花点火。然后，在步骤S4中判断再起动条件是否成立，即是否输出再起动指令。该判断与步骤S1的场合同样地例如通过在ECU20的RAM分配用于管理再起动指令的有无的标志、参照该标志的状态而实施。在再起动条件不成立的场合，跳过以后的处理、结束本次的过程。在再起动条件成立的场合，前进到步骤S5，将节流阀12的开度TA控制在打开侧。这里的打开侧的开度θop适当地设定为获得怠速状态的空气量以上的空气量的开度。即θop≥θidl。
[0025]然后，在步骤S6中，判断发动机转速NE是否超过阈值NEst。发动机转速NE根据曲柄转角传感器21的输出进行运算。阈值NEst如所述那样意味着仅由火花点火难以再起动的转速的界限，换言之，意味着需要起动机15的助力的转速的上限，能够预先通过实验确定。阈值NEst可以设定为一定值(例如400rpm)，也可为根据状况使值变化的变量。在发动机转速NE处于阈值NEst以下的场合，需要起动机15的助力，所以，前进到步骤S7、使起动机15起动。另一方面，在发动机转速NE超过阈值NEst的场合，不需要起动机15的助力，所以，前进到步骤S8，指定在现在时刻处于压缩行程的气缸2，在接下来的步骤S9中，对指定了的处于压缩行程的气缸2实施火花点火。然后，结束本次的过程。
[0026]图5表示与怠速停止控制相关的燃料喷射控制的控制过程的一例。首先，在步骤S11中，ECU20判定停止条件是否成立。在停止条件成立的场合，前进到步骤S12，若不是这样，则跳过以后的处理、结束本次的过程。在步骤S12中，判定对在压缩行程中活塞3停止的气缸(压缩行程停止气缸)的燃料喷射是否结束。该判定根据为了管理该燃料喷射(最终喷射)的结束而设置的最终喷射标志Fco的状态进行。该标志Fco在最终喷射结束了时设定为打开，在此外的场合设定为关闭。在最终喷射结束了的场合，即在标志Fco为打开的场合前进到步骤S13，中止(cut)以后的燃料喷射，结束本次的过程。另一方面，在最终喷射未结束的场合，前进到步骤S14，判别迎来燃料喷射时刻的气缸是否为压缩行程停止气缸。该判别由图6所示的控制过程根据打开/关闭的停止气缸判别标志Cco的状态进行。
[0027]图6表示压缩行程停止气缸判定控制的控制过程的一例。首先，在步骤S21中，判定发动机转速NE是否在规定值NEco以下。图7为说明用于判别压缩行程停止气缸的规定值NEco的说明图。如该图所示，规定值NEco的具体值根据如下的实验事实设定，所述实验事实为：在发动机转速NE为规定值NEco时处于排气行程的气缸此后在压缩行程迎来完全停止。即，在发动机转速为规定值NEco时处于排气行程的气缸相当于压缩行程停止气缸。因此，在步骤S21中，当判定了发动机转速NE为规定值NEco以下时，前进到步骤S22，将处于排气行程的气缸指定为压缩行程停止气缸，将停止气缸判别标志Cco设定为打开(Cco←打开)。此后，结束本次的过程。如公知的那样，各气缸2的行程(stroke)根据曲柄转角传感器21的输出指定。另一方面，在发动机转速NE超过规定值的场合，不存在能够判别压缩行程停止气缸的时刻，所以，前进到步骤S23，将停止气缸判别标志Cco设定为关闭(Cco←关闭)，结束本次的过程。
[0028]返回到图5，在步骤S14中，在停止气缸判别标志Cco为打开的情况下，前进到步骤S15，将最终喷射标志Fco设定为打开(Fco←打开)，并且在步骤S16中对压缩行程气缸实施燃料喷射、结束本次的过程。另一方面，在停止气缸判别标志Cco不为打开的场合，前进到步骤S17，将最终喷射标志Fco设定为关闭(Fco←关闭)，并且在步骤S16中实施燃料喷射、结束本次的过程。
[0029]通过实施以上的图4～图6所示的控制过程，能够获得图2和图3所示的结果。即，与再起动条件成立与否无关，在停止条件成立后，在火花点火被中止了的状态下进行燃料供给，所以，在停止条件成立后且完全停止前的停止过程中、在再起动条件成立时，通过在再起动条件成立后不供给燃料而重新开始火花点火，能够进行点火燃烧、迅速地再起动。本形式的控制与在再起动条件成立后供给燃料、然后进行点火燃烧的场合相比，失去再起动的机会的可能性低，所以，能够提高在内燃机1的停止过程中在再起动条件成立了的情况下再起动的成功可能性。
[0030]在以上的形式中，ECU20实施图4～图6的控制过程，由此作为本发明的停止控制机构起作用；实施图4的步骤S4～9，由此作为本发明的再起动控制机构起作用；实施图4的步骤S2及步骤S5，由此作为本发明的节流阀控制机构起作用。
[0031]但是，本发明并不限于以上形式，能够在本发明的要旨的范围内按各种形式实施。适用本发明的停止起动控制装置的内燃机并不限定于孔喷射型的内燃机，也能够适用于直接将燃料喷射到气缸内的所谓直喷型的内燃机。在适用于直喷型的内燃机的场合，对于在停止条件成立后能够供给燃料的时刻，制约比孔喷射型的内燃机少，所以，存在其燃料供给时刻的自由度提高的优点。
[0032]另外，停止条件成立后的燃料供给继续到压缩行程停止气缸为止，只不过为一例。例如，在适用本发明的内燃机完全停止后的再起动中、在从膨胀行程开始进行火花点火的情况下，也可使得其燃料供给继续到在完全停止时在膨胀行程中停止的膨胀行程停止气缸。膨胀行程停止气缸的判别能够按与图7所示场合同样的方法实施。
[0033]另外，作为在内燃机的停止过程中使供给空气量减量或增量的机构，不限定于控制节流阀的开度的形式。例如，也可通过控制对各气缸设置的吸气阀的开闭时刻，使供给空气量减量或增量。即，使吸气阀的闭阀时刻延迟、减少供给空气量，或使吸气阀的闭阀时刻提前、增加供给空气量。另外，也可并用节流阀的开度控制和吸气阀的开闭时刻控制，使供给空气量减量或增量。