火花点火式多汽缸发动机
阅读：986发布：2020-05-19
专利汇可以提供火花点火式多汽缸发动机专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本 发明 提供一种火花点火式多汽缸 发动机 ，气 门 相位 可变机构在油压为规定值以下时，将进气门的闭 阀 时期 锁 定在进气下死点以后的最提前时期和最延迟时期的中间时期且使发动机的冷起动成为可能的规定时期。起动装置（发动机 控制器 ）在发动机的起动时的 温度 状态处于规定温度以上的高温状态时，将多个汽缸中的在该发动机的停止时刻处于进气行程的汽缸的 燃料 喷射时期延迟设定在压缩上死点以后的膨胀行程初期，并且将点火时期设定在燃料喷射结束后的膨胀行程初期。又，起动装置尽管是在供给至气门相位可变机构的油压超过规定值之后，但在发动机的起动结束之前，使进气门的闭阀时期比规定时期不延迟。，下面是火花点火式多汽缸发动机专利的具体信息内容。
1.一种火花点火式多汽缸发动机，是具有每个活塞可往复运动地嵌插的多个汽缸的多汽缸发动机，具备：
形成为向所述汽缸内喷射燃料的结构的燃料喷射阀；
形成为对所述汽缸内的混合气执行点火的结构的火花塞；
形成为使用于向所述汽缸内导入进气的进气门与所述活塞的往复运动同步地进行开闭的结构的进气门驱动机构；
形成为将所述进气门的闭阀时期在进气下死点以后的规定的最提前时期和规定的最延迟时期之间变更的结构的油压驱动式的气门相位可变机构；
是由所述发动机驱动的机械驱动式且形成为向所述气门相位可变机构供给规定的油压的结构的油压供给源；和
形成为在所述发动机起动时，控制所述燃料喷射阀、火花塞以及气门相位可变机构的结构的起动装置；
所述气门相位可变机构形成为在被供给的油压为规定值以下时，将所述进气门的闭阀时期锁定在所述最提前时期和所述最延迟时期的中间时期且使所述发动机的冷起动成为可能的规定时期的结构；
所述起动装置在所述发动机的起动时的温度状态处于规定温度以上的高温状态时，将所述多个汽缸中的在该发动机的停止时刻处于进气行程的汽缸的燃料喷射时期延迟设定在膨胀行程初期，并且将点火时期设定在所述燃料喷射结束后的膨胀行程初期；
所述起动装置尽管是在所述发动机开始起动并且供给至所述气门相位可变机构的油压超过所述规定值之后，但在所述发动机的起动结束之前，执行使所述进气门的闭阀时期比所述规定时期不延迟的非延迟设定。
2.根据权利要求1所述的火花点火式多汽缸发动机，其特征在于，
还具备形成为执行所述发动机的曲轴转动的结构的起动马达；
所述起动装置在所述发动机起动时的温度状态处于规定温度以上的高温状态时且在所述发动机的停止时刻处于压缩行程的汽缸的活塞停止位置比该压缩行程的中间点靠近下死点侧时，将在所述多个汽缸中的处于该压缩行程的汽缸的燃料喷射时期延迟设定在压缩上死点以后的膨胀行程初期，并且将点火时期设定在所述燃料喷射结束后的膨胀行程初期；
又，所述起动装置驱动所述起动马达。
3.根据权利要求1所述的火花点火式多汽缸发动机，其特征在于，
所述进气门驱动机构具有形成为从所述油压供给源供给油压，以此调节所述进气门的气门间隙的结构的液压间隙调节器；
所述起动装置在所述发动机开始起动并向所述液压间隙调节器供给油以后，终止所述燃料喷射时期的所述延迟设定。
4.根据权利要求2所述的火花点火式多汽缸发动机，其特征在于，
所述进气门驱动机构具有形成为从所述油压供给源供给油压，以此调节所述进气门的气门间隙的结构的液压间隙调节器；
所述起动装置在所述发动机开始起动并向所述液压间隙调节器供给油以后，终止所述燃料喷射时期的所述延迟设定。
5.根据权利要求1至4中任意一项所述的火花点火式多汽缸发动机，其特征在于，所述起动装置在所述发动机的起动结束之前，将所述进气门的闭阀时期维持在所述规定时期。
6.根据权利要求1至4中任意一项所述的火花点火式多汽缸发动机，其特征在于，所述起动装置在使所述发动机在规定的条件下自动停止后，因规定的条件成立而自动起动时，执行所述燃料喷射时期的所述延迟设定和所述进气门的开阀时期的所述非延迟设定。
7.根据权利要求5所述的火花点火式多汽缸发动机，其特征在于，所述起动装置在使所述发动机在规定的条件下自动停止后，因规定的条件成立而自动起动时，执行所述燃料喷射时期的所述延迟设定和所述进气门的开阀时期的所述非延迟设定。
火花点火式多汽缸发动机
技术领域
[0001] 本发明公开的技术涉及火花点火式多汽缸发动机。
背景技术
[0002] 例如在专利文献1中记载了使因规定的停止条件成立而自动停止的发动机因规定的起动条件成立而自动起动（即，再起动）的发动机的起动装置。该起动装置为了使发动机迅速起动，向在发动机的停止时刻处于膨胀行程及压缩行程的汽缸内首先喷射燃料且执行点火，以此使发动机向正旋转方向旋转，并且向接着这些行程后为压缩行程的、在发动机的停止时刻处于进气行程及排气行程的汽缸内也继续喷射燃料且执行点火。然而，在发动机的再起动时，由于发动机温度较高，因此在发动机的停止时刻处于进气行程的汽缸内的空气达到较高温。因此，随着在压缩行程中进行汽缸内的空气的压缩而使汽缸内的温度变得极高，从而存在向该汽缸内喷射的燃料在压缩上死点附近引起过早点火的担忧。因此，在专利文献1中记载的起动装置中，对于在发动机的停止时刻处于进气行程的汽缸，禁止燃料喷射，或者使在压缩行程中进行的燃料喷射时期比通常时间延迟，从而防止过早点火。
[0003] 又，在专利文献2中记载了在发动机的自动起动装置中，对于在发动机的停止时刻处于进气行程的汽缸，在进气行程中分次喷射燃料，从而提高燃料的均质度，以此与专利文献1相同地防止过早点火的内容。
[0004] 另外，发动机起动时发生的过早点火会引起振动，而产生问题。
[0005] 专利文献1：日本特开2004-301078号公报；
[0006] 专利文献2：日本特开2009-41460号公报。
发明内容
[0007] 然而，在具备进气门的开阀时期及闭阀时期可变更的气门相位可变机构的发动机中，尤其是其气门相位可变机构为通过从发动机驱动的油压供给源供给的油压进行工作的结构时，在发动机起动时（另外，这里的发动机起动不仅包含上述自动停止后的再起动，而且还包含驾驶员点火打开（key on）而实现的强制起动）的至少初期不能得到规定的油压，因此进气门在规定的时期闭阀地被锁定。该进气门的锁定位置具体地是以如下方式进行设定的情况较多：在有效压缩比较高的闭阀时期，即在压缩行程的相对靠近进气下死点的时期关闭进气门，以此能够实现发动机的冷起动。另外，有效压缩比是指进气门闭阀时的汽缸内容积、和活塞位于上死点时的汽缸内容积（即，燃烧室的容积）之比。
[0008] 然而，在像这样使有效压缩比较高地设定油压驱动的气门相位可变机构的锁定位置的情况下，试图在发动机的温度较高的状态下进行起动时，汽缸内的温度的升高和如前述的较高的有效压缩比结合，而使压缩端温度及压缩端压力均升高，容易导致过早点火的问题。
[0009] 关于这一点，如在专利文献1、2中所记载，研究向汽缸内的燃料喷射的形态对于避免过早点火在一定程度上有效，但是这些对策会降低起动转矩，因此导致发动机的起动性下降。尤其是，在自动停止后的再起动时，由于发动机的温度状态较高，因此与较高的有效压缩比相结合而容易导致过早点火，另一方面要求更迅速的起动。
[0010] 本发明公开的技术是鉴于上述问题而形成的，其目的是在火花点火式的多汽缸发动机起动时，实现过早点火的避免和迅速起动两者。
[0011] 本发明公开的技术涉及火花点火式多汽缸发动机。该火花点火式多汽缸发动机是具有每个活塞可往复运动地嵌插的多个汽缸的多汽缸发动机，其中，具备：形成为向所述汽缸内喷射燃料的结构的燃料喷射阀；形成为对所述汽缸内的混合气执行点火的结构的火花塞；形成为使用于向所述汽缸内导入进气的进气门与所述活塞的往复运动同步地进行开闭的结构的进气门驱动机构；形成为将所述进气门的闭阀时期在进气下死点以后的规定的最提前时期和规定的最延迟时期之间变更的结构的油压驱动式的气门相位可变机构；是由所述发动机驱动的机械驱动式且形成为向所述气门相位可变机构供给规定的油压的结构的油压供给源；和形成为在所述发动机起动时，控制所述燃料喷射阀、火花塞以及气门相位可变机构的结构的起动装置。
[0012] 而且，所述气门相位可变机构形成为在被供给的油压为规定值以下时，将所述进气门的闭阀时期锁定在所述最提前时期和所述最延迟时期的中间时期且使所述发动机的冷起动成为可能的规定时期的结构；所述起动装置在所述发动机的起动时的温度状态处于规定温度以上的高温状态时，将所述多个汽缸中的在该发动机的停止时刻处于进气行程的汽缸的燃料喷射时期延迟设定在膨胀行程初期，并且将点火时期设定在所述燃料喷射结束后的膨胀行程初期。
[0013] 又，所述起动装置尽管是在所述发动机开始起动并且供给至所述气门相位可变机构的油压超过所述规定值之后，但在所述发动机的起动结束之前，执行使所述进气门的闭阀时期比所述规定时期不延迟的非延迟设定。
[0014] 在这里，“膨胀行程初期”也可以是例如将膨胀行程分为初期、前中期、中期及末期的四个期间时的初期。又，“使所述进气门的闭阀时期比所述规定时期不延迟”包含将进气门的闭阀时期维持在规定时期不变，以及使进气门的闭阀时期比规定时期提前。即，在使设定在进气下死点以后的进气门的闭阀时期比规定时期延迟时，有效压缩比下降，然而所述结构使设定在进气下死点以后的进气门的闭阀时期比规定时期不延迟，以此维持有效压缩比或者提高有效压缩比。
[0015] 通过该结构，进气门的气门相位可变机构将进气门的闭阀时期锁定在进气下死点以后的最提前时期和最延迟时期之间的中间时期。该锁定位置相当于使发动机的冷起动成为可能的规定时期，因此在气门相位可变机构中未供给规定的油压，且进气门的闭阀时期锁定在规定时期的发动机的起动时，有效压缩比较高。
[0016] 在发动机起动时的温度状态处于规定温度以上的高温状态时，如上所述，与有效压缩比较高的情况相结合后，容易发生过早点火。因此，起动装置将多个汽缸中的至少发动机的停止时刻处于进气行程的汽缸的、尤其是初次的燃料喷射时期延迟设定在压缩上死点以后的膨胀行程初期。在发动机的停止时刻处于进气行程的汽缸在发动机起动时压缩高温的进气而使压缩端温度提高，但是在压缩行程中不向该汽缸内喷射燃料，以此确实地避免压缩行程中的过早点火。这样，在燃料喷射结束后的膨胀行程初期执行点火，并且开始燃烧。如上所述，由于发动机的温度状态较高且有效压缩比较高，因此在膨胀行程初期的正时向汽缸内喷射的燃料能够迅速地汽化·雾化。其结果是，可以在膨胀行程的较早的时期实现点火及燃烧。这将提高起动转矩，有利于迅速的起动。
[0017] 在这里，起动装置在执行发动机的起动（另外，在这里所说的起动并不限于自动停止后的自动起动（即，再起动），还包含强制起动）时，也可以对多个汽缸依次执行燃料喷射和点火。即，起动装置也可以首先对在发动机的停止时刻处于膨胀行程及压缩行程的汽缸内喷射燃料且执行点火，并且对接着这些行程后为压缩行程的、在发动机的停止时刻处于进气行程及排气行程的汽缸内也继续喷射燃料且执行点火。在该情况下，在发动机的停止时刻处于进气行程的汽缸，压缩汽缸内的高温的空气，因此容易发生过早点火。因此，如上所述，在避免过早点火的方面优选的是将对汽缸内的初次的燃料喷射的时期延迟设定在膨胀行程初期。又，在发动机的停止时刻处于排气行程的汽缸，接着在发动机的停止时刻处于进气行程的汽缸到达压缩行程，因此该汽缸也能够将温度较高的空气导入至汽缸内并进行压缩。因此，对于在发动机的停止时刻处于排气行程的汽缸也可以将其初次的燃料喷射的时期延迟设定在膨胀行程初期。
[0018] 所述火花点火式多汽缸发动机也可以是还具备形成为执行所述发动机的曲轴转动（cranking）的结构的起动马达；所述起动装置在所述发动机起动时的温度状态处于规定温度以上的高温状态时且在所述发动机的停止时刻处于压缩行程的汽缸的活塞停止位置比该压缩行程的中间点靠近下死点侧时，将在所述多个汽缸中的处于该压缩行程的汽缸的燃料喷射时期延迟设定在压缩上死点以后的膨胀行程初期，并且将点火时期设定在所述燃料喷射结束后的膨胀行程初期；又，所述起动装置驱动所述起动马达。
[0019] 在发动机的停止时刻处于压缩行程的汽缸的活塞停止位置比压缩行程的中间点靠近下死点侧时，在发动机起动时，随着对处于该压缩行程的途中的汽缸内的空气进行压缩而使汽缸内的温度升高。因此，对该汽缸在压缩行程中喷射燃料时，存在导致过早点火的担忧。因此，根据在发动机的停止时刻处于压缩行程的汽缸的活塞停止位置，在该活塞停止位置比压缩行程的中间点靠近下死点侧时，将处于压缩行程的汽缸的燃料喷射时期延迟设定在压缩上死点以后的膨胀行程初期，并且将点火时期设定在燃料喷射结束后的膨胀行程初期。借助于此，如上所述确实地避免过早点火。
[0020] 另一方面，在该停止时刻处于压缩行程的汽缸的初次的燃烧在膨胀行程的初期以后进行，因此能够预料到尤其是起动开始时的转矩的下降。因此，起动装置驱动起动马达，辅助发动机的起动。借助于此，发动机迅速且确实地起动。
[0021] 也可以是所述进气门驱动机构具有形成为从所述油压供给源供给油压，以此调节所述进气门的气门间隙的结构的液压间隙调节器；所述起动装置在所述发动机开始起动并向所述液压间隙调节器供给油以后，终止所述燃料喷射时期的所述延迟设定。
[0022] 在液压间隙调节器中未供给油时，发生液压间隙调节器的所谓沉入，气门间隙增大，其结果是，进气门的升程量整体下降。这将缩短进气门的开阀期间，并且实质上提前设定在进气下死点以后的闭阀时期。因此，该汽缸的有效压缩比提高，容易导致过早点火。因此，起动装置在发动机起动时且油供给至液压间隙调节器之前，如上所述，使多个汽缸中的至少在发动机的停止时刻处于进气行程的汽缸的燃料喷射时期延迟。借助于此，有效地避免过早点火。另一方面，在油供给至液压间隙调节器后，液压间隙调节器的沉入被解除，进气门的实质的闭阀时期相应地延迟（具体地，由于液压间隙调节器在其结构上，在进气门产生一次升程（lift）后，油被供给至其中而解除沉入，因此对于解除液压间隙调节器的沉入的正时是在进气门产生一次升程后）。进气门的实质的闭阀时期的延迟使汽缸的有效压缩比下降从而有利于过早点火的避免。因此，终止上述的燃料喷射时期的延迟设定。即，通过使燃料喷射时期提前，随之使点火时期也提前，以此提高起动转矩。这将有利于发动机的起动的迅速化。
[0023] 另外，对多个汽缸中的几个汽缸执行燃料喷射和点火，并且在起动开始后，数个汽缸导入进气，以此在其之后，导入至汽缸内的进气的温度下降而达到抑制过早点火的发生的状态时，即使是在油被供给至液压间隙调节器之前，也可以终止燃料喷射的延迟设定（即，在膨胀行程初期喷射燃料）。在该情况下，也可以将燃料喷射时期例如设定在压缩行程的末期（即，将压缩行程分为初期、前中期、中期以及末期的四个期间时的末期）。这样，更加确实地避免过早点火的发生，并且使发动机的起动进一步迅速化。
[0024] 也可以是所述起动装置在所述发动机的起动结束之前，将所述进气门的闭阀时期维持在所述规定时期。
[0025] 尽管是在发动机开始起动并在气门相位可变机构中供给油压之后，但在发动机的起动结束之前，将进气门的闭阀时期维持在规定时期不变。即，在上述结构中，通过将燃料喷射时期设定在膨胀行程初期，以此避免过早点火，因此不需要为了避免过早点火，而使气门相位可变机构工作并降低有效压缩比。相反地，通过使气门相位可变机构不工作，而将进气门的闭阀时期维持在规定时期不变，以此维持较高的有效压缩比，因此提高起动转矩，有利于发动机的迅速起动。
[0026] 也可以是所述起动装置在使所述发动机在规定的条件下自动停止后，因规定的条件成立而自动起动时，执行所述燃料喷射时期的所述延迟设定和所述进气门的开阀时期的所述非延迟设定。
[0027] 在发动机自动停止后的自动起动时，发动机的温度较高，因此压缩端温度升高，存在导致过早点火的担忧，然而如上所述，延迟设定燃料喷射时期可以有效地避免发动机自动起动时的过早点火的发生。与此同时，通过气门相位可变机构执行使进气门的闭阀时期比所述规定时期不延迟的非延迟设定，以此在发动机的自动起动中维持较高的有效压缩比，因此可以迅速起动发动机。
[0028] 如以上所述，上述的火花点火式多汽缸发动机在发动机起动时的温度状态处于规定温度以上的高温状态时，与气门相位可变机构将进气门的闭阀时期锁定在使发动机的冷起动成为可能的规定时期而使有效压缩比较高的情况相结合，容易发生过早点火，然而，起动装置将多个汽缸中的至少在发动机的停止时刻处于进气行程的汽缸的燃料喷射时期延迟设定在压缩上死点以后的膨胀行程初期，以此确实地避免压缩行程中的过早点火，且在膨胀行程的较早的时期确实地执行燃烧，从而可以迅速起动发动机。附图说明
[0029] 图1是示出火花点火式多汽缸发动机及其控制装置的结构的概略图；
[0030] 图2是示出进气门的驱动机构的结构的图；
[0031] 图3是示出对于HLA（hydraulic lash adjusters；液压间隙调节器）的油压的供给回路结构的概念图；
[0032] 图4是示出根据从发动机的自动停止起至自动起动的发动机转速的变化和进气闭阀时期的变化的示例的图；
[0033] 图5是例示发动机的高温状态下自动起动时的、各汽缸的周期、进气门的升程曲线、以及燃料喷射及点火时期的说明图；
[0034] 图6是例示发动机的高温状态下自动起动时的、各汽缸的周期、进气门的升程曲线、以及燃料喷射及点火时期的说明图；
[0035] 符号说明：
[0036] 1 发动机；
[0037] 100 发动机控制器（起动装置）；
[0038] 11 汽缸；
[0039] 15 活塞；
[0040] 20 起动马达；
[0041] 30 进气门驱动机构；
[0042] 303 HLA（液压间隙调节器）；
[0043] 32 进气门相位可变机构；
[0044] 51 火花塞；
[0045] 53 燃料喷射阀；
[0046] 81 油泵（油压供给源）。
具体实施方式
[0047] 以下基于附图说明火花点火式多汽缸发动机的实施形态。以下的说明是例示。如图1所示，发动机·系统具有发动机1、附随发动机1的各种执行器、各种传感器、以及基于来自于传感器的信号控制执行器的发动机控制器100。该发动机·系统具备几何压缩比为13以上20以下（例如14）的高压缩比发动机1。
[0048] 发动机1是火花点火式四冲程内燃机，图1中仅图示一个汽缸，但是具有直列配置的第一汽缸～第四汽缸的四个汽缸11。然而，可应用于本发明公开的技术的发动机并不限于直列四汽缸发动机。发动机1搭载在汽车等的车辆中，其输出轴并未图示，但是通过变速器与驱动轮连接。发动机1的输出传递至驱动轮，以此推进车辆。
[0049] 发动机1具备汽缸体12、和载置于该汽缸体上的汽缸盖13，在汽缸体12的内部形成有汽缸11。如众所周知，在汽缸体12上，通过轴颈、轴承等旋转自如地支持曲轴14，该曲轴14通过连杆16与活塞15连接。
[0051] 前述活塞15滑动自如地嵌插于各汽缸11内，与汽缸11及汽缸盖13一起区划燃烧室17。活塞15的顶面形成为从其周缘部向中央部隆起的梯形形状以与前述的汽缸11的顶面的屋脊型的形状相对应，借助于此，减小活塞15到达压缩上死点时的燃烧室容积，从而达到13以上的较高的几何学压缩比。在活塞15的顶面上，在其大致中心位置上还形成有大致以球面状凹陷的腔室151。该腔室151以与配设在汽缸11的中心部的火花塞51对置的方式配置，借助于此缩短燃烧期间。即，如上所述，该高压缩比发动机1形成为活塞15的顶面隆起，在活塞15到达压缩上死点时，活塞15的顶面和汽缸11的顶面之间的间隔变得极其狭窄的结构。
因此，在没有形成腔室151时，初期火焰与活塞15的顶面之间发生干扰而增大冷却损失，从而火焰传播被阻碍，导致燃烧速度延迟。相对于此，前述的腔室151避免初期火焰的干扰，不妨碍其生长，火焰传播变快，能够缩短燃烧期间。这一点有利于爆震的抑制，对通过点火时期的提前而实现的转矩的改善作出贡献。
因此，在没有形成腔室151时，初期火焰与活塞15的顶面之间发生干扰而增大冷却损失，从而火焰传播被阻碍，导致燃烧速度延迟。相对于此，前述的腔室151避免初期火焰的干扰，不妨碍其生长，火焰传播变快，能够缩短燃烧期间。这一点有利于爆震的抑制，对通过点火时期的提前而实现的转矩的改善作出贡献。
[0052] 对于每个汽缸11，在汽缸盖13上形成有进气道18及排气道19，分别与燃烧室17连通。进气门21及排气门22分别以能够从燃烧室17切断（关闭）进气道18及排气道19的方式配设。进气门21由进气门驱动机构30驱动，排气门22由排气门驱动机构40驱动，借助于此在规定的正时往复运动，从而开闭进气道18及排气道19。
[0053] 进气门驱动机构30及排气门驱动机构40分别具有进气凸轮轴31及排气凸轮轴41。凸轮轴31、41通过众所周知的链条/链轮机构等的动力传递机构与曲轴14连接。动力传递机构如众所周知的那样，在曲轴14旋转两次的期间，使凸轮轴31、41旋转一次。
[0054] 图2进一步详细示出进气门驱动机构30的结构。另外，排气门驱动机构40也具有与进气门驱动机构30相同的结构，因此在以下省略其说明。进气门驱动机构30形成为具备摇臂（rocker arm）302的摇动臂（swing arm）式的结构。另外，在图2中，将进气门21以使其轴部在纸面上在上下方向上延伸的方式示出，但是进气门21在汽缸盖13内，相对于汽缸11的中心轴倾斜地配置。
[0056] 摇臂302是在与凸轮的接触面上配置滚子的滚子摇臂（roller rocker arm），以在发动机1的宽度方向上延伸的方式配置。在摇臂302的长度方向两端部中，靠近汽缸中心的端部（图2的纸面左侧的端部）向下按压进气门21的轴端，另一方面相反侧的端部由端部枢轴（end pivot）枢轴支持。
[0057] 端部枢轴由液压间隙调节器（HLA）303构成。HLA 303是众所周知的结构，因此在这里省略详细的图示，但是是接受油的供给后使气门间隙达到零地进行调节。即，HLA 303在接收油的供给后伸长，以此使摇臂302在图2中绕逆时针的方向转动，借助于此使摇臂302的端部和进气门21的轴端之间的间隙达到零。
[0058] 图3概括地示出对于HLA 303的油压的供给回路8。对于各汽缸11的进气门21的HLA 303，从与发动机1的曲轴14驱动连接的油泵81，通过设置于汽缸体12内的主油道（main oil gallery）82及设置于汽缸盖13内的副油道（sub oil gallery）83被供给油。HLA 303在其结构上，在进气门21开阀一次后，发动机油填充至HLA 303内的油室中而伸长。于是，在发动机1开始起动时，HLA 303的油室的油排出，从而HLA 303保持退缩的状态，之后，进气门21开阀一次后，HLA 303伸长。因此，作为发动机1的起动时，在HLA 303处于退缩的状态时（以下将该状态称为HLA 303的沉入），气门间隙增大，其结果是进气门21的整个升程量减小，且其开阀期间实质上缩短。
[0059] 进气门驱动机构30包含可改变进气门21的开闭时期的进气门相位可变机构32而构成，排气门驱动机构40包含可改变排气门22的开闭时期的排气门相位可变机构42而构成。进气门相位可变机构32在该实施形态中，由在规定的角度范围内连续地可改变进气凸轮轴31的相位的油压式相位可变机构（variable valve timing：VVT）构成，排气门相位可变机构42由在规定的角度范围内连续地可改变排气凸轮轴41的相位的油压式相位可变机构构成。进气门相位可变机构32通过改变进气门21的闭阀时期，以此能够调节有效压缩比。
[0060] 具体而言，进气门相位可变机构32形成为如图4中作为“VVT工作范围”所示，将进气门21的闭阀时期在进气下死点以后的规定的最提前时期和最延迟时期之间进行改变的结构。最提前时期例如设定为ABDC（after bottom dead center；下死点后）30～50°CA，最延迟时期例如设定为ABDC 100～120°CA。另外，闭阀时期通过1mm升程时刻进行定义（以下相同）。
[0061] 进气门相位可变机构32尽管省略详细的图示，但是还形成为接收来自于发动机驱动的油泵81的油压的供给进行工作的结构。进气门相位可变机构32形成为在被供给的油压为规定值以下时，将进气门21的闭阀时期锁定在最提前时期和最延迟时期之间的规定时期的结构。该中间锁定位置相当于有效压缩比较高那样的闭阀时期，以此能够实现发动机1的冷起动，如图4中例示，相对于压缩行程的中间点（90°CA）设定在下死点侧（例如，ABDC 70～90°CA）。
[0062] 在这里，如上所述，在HLA 303处于沉入状态时，进气门21的开阀期间实质上缩短，因此设定在进气下死点以后的进气门21的闭阀时期实质上提前。其提前量例如为30°CA程度。在HLA 303处于沉入状态的发动机1的起动时，进气门21的闭阀时期比进气门相位可变机构32的中间锁定位置提前，其结果是有效压缩比进一步提高。
[0063] 返回至图1，燃料喷射阀53通过例如使用支架等的众所周知的结构，在本实施形态中安装于汽缸盖13的一侧（图例中进气侧）上。该发动机1是向汽缸11内直接喷射燃料的所谓的直喷发动机，燃料喷射阀53的梢端在上下方向上位于进气道18的下方，又，在水平方向上位于汽缸11的中央，从而面向燃烧室17内。然而，燃料喷射阀53的配置并不限于此。燃料喷射阀53在该示例中为多喷口（例如六喷口）型的燃料喷射阀（multi hole injector：MHI）。各喷口的方向尽管省略图示，但是喷口轴的芯梢端展开以能够向整个汽缸11内喷射燃料。MHI的优点是由于为多喷口，因此一个喷口的直径较小，能够以较高的压力喷射燃料，且由于向整个汽缸11内可喷射燃料地展开，因此提高燃料的混合性，并且促进燃料的汽化·雾化。因此，在进气行程中喷射燃料的情况下，有利于利用了汽缸11内的进气流动的燃料的混合性以及汽化·雾化的促进，另一方面，在压缩行程中喷射燃料的情况下，通过燃料的汽化·雾化的促进有利于汽缸11内的气体冷却。另外，燃料喷射阀53并不限于MHI。
[0064] 燃料供给系统54具备使燃料升压后供给至燃料喷射阀53的高压泵（燃料泵）、对该高压泵输送来自于燃料箱的燃料的配管和软管等、和驱动燃料喷射阀53的电路。燃料泵在该示例中由发动机1驱动。另外，也可以使燃料泵形成为电动泵。在燃料喷射阀53为多喷口型时，为了从微小的喷口喷射燃料，而将燃料喷射压力设定得较高。电路接收来自于发动机控制器100的控制信号而使燃料喷射阀53工作，在规定的正时将希望量的燃料喷射至燃烧室17内。在这里，燃料供给系统54将燃料压力随着发动机转速的上升而较高地设定。这一点，尽管随着发动机转速上升而喷射至汽缸11内的燃料量也增大，但是通过燃料压力增高，以此有利于燃料的汽化·雾化，并且具有尽可能缩短与燃料喷射阀53的燃料喷射相关的脉冲宽度的优点。
[0065] 进气道18通过进气歧管55内的进气路径55b与缓冲罐55a连通。来自于未图示的空气滤清器的进气流通过节气门体（throttle body）56供给至缓冲罐55a中。在节气门体56上配置有节气门57，该节气门57如众所周知的那样对流向缓冲罐55a的进气流进行节流，调节其流量。节气门·执行器58接收来自于发动机控制器100的控制信号，调节节气门57的开度。
[0066] 排气道19通过排气歧管60内的排气路径如众所周知的那样与排气管内的通路连通。该排气歧管60尽管省略图示，但是形成为与各汽缸11的排气道19连接的分支排气通路在排气顺序不相邻的汽缸之间被第一集合部集合，各第一集合部的下游的中间排气通路在第二集合部上集合的结构。即，该发动机1的排气歧管60采用所谓的4-2-1布局。
[0067] 在发动机1上还设置有用于在发动机1起动时使曲轴转动的起动马达20。
[0068] 发动机控制器100是以众所周知的微型计算机为基础的控制器，具备执行程序的中央运算处理装置（CPU）、和例如由RAM和ROM等构成并容纳程序及数据的存储器和将电信号进行输入输出的输入输出（I/O）总线。
[0069] 发动机控制装置100接收来自于空气流量传感器71的进气流量及进气温度、来自于进气压力传感器72的进气歧管压力、来自于相位相互仅错开一定量的两个曲轴角传感器73、74的曲轴角脉冲信号、来自于设置在凸轮轴上的凸轮角传感器79的凸轮角信号、来自于水温传感器78的发动机水温等的各种输入。发动机控制装置100例如基于曲轴角脉冲信号计算发动机转速。又，发动机控制器100通过来自于两个曲轴角传感器73、74的曲轴角脉冲信号以及来自于凸轮角传感器79的凸轮角信号执行发动机1停止时的活塞15的停止位置的检测以及汽缸识别。发动机控制器100接收来自于检测加速器·踏板的踩踏量的加速器开度传感器75的加速器开度信号。此外，发动机控制器100中输入来自于检测变速器的输出轴的转速的车速传感器76的车速信号。此外，在汽缸体12上安装由将该汽缸体12的振动变换为电压信号并输出的加速度传感器构成的爆震传感器77，该输出信号也被输入至发动机控制器100中。
[0070] 发动机控制器100基于如上述那样的输入计算如下述那样的发动机1的控制参数。例如所希望的节气门开度信号、燃料喷射脉冲、点火信号、气门相位角信号等。而且发动机控制器100将这些信号输出至节气门·执行器58、燃料供给系统54、点火系统52以及进气门相位可变机构32及排气门相位可变机构42等。又，发动机控制器100在发动机1起动时，向起动马达20输出驱动信号。
[0071] （发动机的自动停止及自动起动控制）
[0072] 该发动机·系统在预先设定的发动机停止条件成立时，中止来自于燃料喷射阀53的燃料的喷射，并且停止火花塞51的点火动作，以此自动地停止发动机1。又，在发动机1自动停止后发动机1的再起动条件成立时，执行自动地再起动发动机1的控制。在发动机1自动停止时，在处于压缩行程的汽缸11及处于膨胀行程的汽缸11中，为了增大活塞15向上死点方向移动时的阻力，而执行使节气门57仅在发动机1的停止动作期间中的规定期间处于规定的打开状态的控制，以此能够增大至少对于这些汽缸11的进气量，尤其是对处于膨胀行程的汽缸11供给更多的进气。
[0073] 在使处于自动停止状态的发动机1再起动时，发动机控制器100（即相当于“起动装置”）执行使起动马达20从发动机1的再起动开始时刻起工作，且执行下述的燃烧控制的再起动控制。
[0074] 以下，参照图4～图6详细说明由发动机控制器100执行的再起动控制。图4示出从发动机1自动停止开始经过自动起动后直至起动结束为止的、发动机转速的变化的一个示例（上图）及通过进气门相位可变机构32进行设定的进气门21的闭阀时期。又，图5是例示发动机1起动时的温度处于规定温度以上的高温状态时的各汽缸11的周期、进气门21的升程曲线以及燃料喷射及点火时期的图，并且图6是例示发动机1起动时的温度处于小于规定温度的低温状态时的各汽缸11的周期、进气门21的升程曲线以及燃料喷射及点火时期的图。该规定温度适当设定为35～40℃左右，在该示例中基于通过水温传感器78检测到的发动机水温检测发动机1起动时的温度状态。另外，也可以取代发动机水温，而基于发动机油的温度（即油温）检测发动机1起动时的温度状态。
[0075] 首先，如上所述，在发动机1的自动停止条件成立且发动机1自动停止后，由于停止驱动油泵81，因此供给至进气门相位可变机构32的油压达到规定值以下。进气门相位可变机构32将进气门21的闭阀时期固定在中间锁定位置上。借助于此，如图4所示，进气门21的闭阀时期设定在压缩行程中的比中间点靠近下死点侧的位置，因此在发动机1起动时，有效压缩比较高。又，在发动机1自动停止后，HLA 303的油排出，以此使HLA 303处于沉入的状态，在发动机1开始自动起动时，如图4中虚线所示，进气门21的实质的闭阀时期进一步提前，并且有效压缩比进一步提高。
[0076] 在发动机1的自动起动条件成立而进行自动起动时，且发动机1的温度状态处于规定温度以上的高温状态时，如图5所示，在发动机1的停止时刻，对于处于膨胀行程的二号汽缸、以及处于压缩行程的一号汽缸在规定的正时进行燃料喷射F1、F2，依次进行点火S1、S2，以此向正旋转方向驱动发动机1。像这样，对处于膨胀行程及压缩行程的汽缸11执行燃料喷射和燃烧，以此可以迅速起动发动机1。
[0077] 在发动机1的高温起动时，对于任意一个汽缸超过上死点的下一个行程为压缩行程的三号汽缸（即，在发动机1的停止时刻处于进气行程的汽缸11）以及四号汽缸（即，在发动机1的停止时刻处于排气行程的汽缸11），吸入比较高温的进气后进行压缩，在此基础上如上所述进气门相位可变机构32将进气门21的闭阀时期固定在中间锁定位置上，与此同时因HLA 303的沉入而使有效压缩比变得较高，因此压缩端温度及压缩端压力均提高。对这样的三号汽缸及四号汽缸在压缩行程中进行燃料喷射时，存在导致过早点火的担忧。另外，图5中的Li是概念性地示出进气门21的升程曲线，并且用粗线表示的升程曲线Li是表示因HLA
303的沉入而使升程量减少且使开阀期间缩短的示例。
303的沉入而使升程量减少且使开阀期间缩短的示例。
[0078] 因此，在该发动机1中，在高温起动时，对于在发动机1的停止时刻处于进气行程的汽缸（在图中为三号汽缸），至少将燃料喷射F3的时期延迟设定在膨胀行程初期，并且将点火时期S3设定在燃料喷射结束后的膨胀行程初期。另外，在图5的示例中，对于在发动机1的停止时刻处于排气行程的汽缸（即，四号汽缸），也将燃料喷射F4的时期延迟设定在膨胀行程初期，并且将点火时期S4设定在燃料喷射结束后的膨胀行程初期。在这里，膨胀行程初期只要是将膨胀行程例如分成初期、前中期、中期以及末期的四个阶段时的初期即可。具体而言，只要将燃料喷射的开始时期在ATDC（after top dead center；上死点后）0～20°CA的范围内适当设定即可。作为燃料喷射开始时期的一个示例为ATDC 10°CA。借助于此，确实地避免压缩行程中的过早点火。另一方面，由于发动机1的温度状态处于较高的状态，而且有效压缩比较高，因此即使在膨胀行程初期的正时将燃料喷射至汽缸11内，也能够将该燃料迅速地汽化·雾化。
[0079] 又，点火时期只要基于燃料喷射开始时期进行设定即可。例如也可以设定为相对于燃料喷射开始时期延迟10～40°CA程度的时期。作为点火时期的一个示例为ATDC 30°CA。如上所述，由于喷射至汽缸11内的燃料迅速地汽化·雾化，因此可以使点火时期提前，点火时期的提前化使膨胀行程期间内的燃烧时期提前，提高起动转矩。这将有利于发动机1的迅速的起动。
[0080] 这样，通过执行三号汽缸及四号汽缸中的初次的燃烧，以此在发动机1起动时存在于缓冲罐55a内等的比较高温的进气被吸入至这些三号汽缸及四号汽缸内，其结果是，之后吸入至二号汽缸的进气的温度能够相对降低。这将有利于降低压缩端温度，抑制过早点火的发生。因此，在对于二号汽缸的第二次的燃料喷射F5以后，也可以将该喷射时期设定在压缩行程中而不是膨胀行程初期，并且也可以在压缩上死点附近进行点火。在图的示例中，将对于二号汽缸的燃料喷射F5及对于一号汽缸的燃料喷射F6的喷射时期分别设定在压缩行程中。
[0081] 然而，在压缩端温度较高、且压缩行程中执行燃料喷射时存在发生过早点火的担忧时，如图5的虚线所示，也可以继续执行在膨胀行程初期进行燃料喷射F5及点火S5的延迟设定。
[0082] 又，在对二号汽缸进行第二次的燃料喷射时，压缩端温度低于前述的三号汽缸和四号汽缸的初次的燃料喷射时的压缩端温度，与此相应地难以发生过早点火。因此，在继续执行使燃料喷射F5及点火S5在膨胀行程初期进行的延迟设定时，也可以使该燃料喷射F5及点火S5靠近压缩上死点地进行提前。这样，能够避免过早点火，提高起动转矩，从而有利于发动机1的迅速起动。
[0083] 像这样，对于将燃料喷射及点火的延迟设定持续到哪种程度，作为一个示例也可以基于发动机1的起动时刻的发动机1的温度状态（即，发动机水温）的高低进行决定。
[0084] 而且，发动机1开始起动以此开始驱动油泵81，进而对于各汽缸11进气门21开阀一次时，如图4中的虚线所示，油供给至各汽缸11的HLA 303中而解除沉入，借助于此气门间隙变成零。其结果是，如图5的细实线所示，进气门21的升程量增大且开阀期间变长。于是，实质上处于提前的进气门21的闭阀时期将延迟，与此相应地，有效压缩比下降。因此，在HLA 303的沉入被解除后，终止前述的燃料喷射及点火的延迟设定。在图5的示例中，三号汽缸的第二次的燃料喷射F7与其相当，燃料喷射F7在压缩行程中的规定时期执行，在压缩上死点附近执行点火S7。
[0085] 在另一方面，通过油泵81的驱动，对进气门相位可变机构32也供给规定值以上的油压，进气门相位可变机构32的工作成为可能。然而，在该发动机·系统中，如图4所示，即使在进气门相位可变机构32的工作成为可能后，在发动机转速成为N1并且发动机1的起动结束之前，使进气门相位可变机构32仍处于非工作状态。这样，在发动机1自动起动时，通过将有效压缩比维持在较高的状态，以此谋求发动机1的起动的迅速化。另外，也可以使进气门相位可变机构32不处于非工作的状态，尤其是在解除HLA 303的沉入之后，进一步提前进气门21的闭阀时期。这样，即使在HLA 303的沉入解除之后，进气门21的闭阀时期也不会延迟，可以将有效压缩比维持在更高的状态。
[0086] 另外，在前述的发动机1的自动起动时，尽管驱动起动马达20，但是也可以省略起动马达20的驱动。
[0087] 又，在发动机1的停止时刻，在处于压缩行程的汽缸（图示例中为一号汽缸）的活塞15的停止位置比压缩行程的中间点靠近下死点侧时，在发动机1自动起动时，随着对处于该压缩行程的途中的汽缸11内的空气进行压缩，而使汽缸11内的温度较大地上升，从而如上所述在压缩行程中执行燃料喷射F2时，存在导致过早点火的担忧。因此，也可以将对于停止时刻处于压缩行程的二号汽缸的燃料喷射时期如图5中的虚线所示设定在膨胀行程初期，并且将点火S2的时期设定在燃烧喷射结束后的膨胀行程初期。在该情况下，由于发动机1开始起动时的转矩下降，因此优选的是驱动起动马达20，从而辅助发动机1的起动。这样，可以实现发动机1的迅速且确实的起动。
[0088] 相对于以上说明的那样的发动机1在高温状态下的自动起动的控制，在发动机1的温度状态小于规定温度的低温状态下自动起动时，执行如图6所例示的控制。即，在低温状态下起动时，与在高温状态下起动时相同地，进气门相位可变机构32将进气门21的闭阀时期固定在中间锁定位置上，并且通过HLA 303的沉入，进气门21的闭阀时期提前，有效压缩比较高。然而，在发动机1的低温状态下，由于吸入至汽缸11内的进气的温度较低，因此压缩端温度相应地降低。因此，在压缩行程中，即使向汽缸11内喷射燃料也难以发生过早点火。相反地，与高温起动时相同地，尽管在膨胀行程初期喷射燃料，但与汽缸11内的温度较低相应地对于燃料的汽化·雾化是不利的。另外，在这里所说的低温状态是指进行发动机1的自动停止的条件下的低温状态。
[0089] 因此，在低温起动时，不执行前述的燃料喷射及点火的延迟设定。具体而言，如图6所示，首先对发动机1的停止时刻处于膨胀行程的二号汽缸及处于压缩行程的一号汽缸的每个，在规定的正时执行燃料喷射F1、F2，并且通过依次执行点火S1、S2，以此向正旋转方向驱动发动机1。
[0090] 之后，在发动机1的停止时刻处于进气行程的三号汽缸及处于排气行程的四号汽缸中，与高温起动时不同地，将燃料喷射F3、F4在压缩行程的规定时期执行，并且在压缩上死点附近执行点火。又，对于二号汽缸的第二次以后的燃料喷射F5及点火S5以及一号汽缸的第二次以后的燃料喷射F6及点火S6也是相同的。这样的燃料喷射时期也可以例如在BTDC（before tob dead center；上死点前）90～60°CA的范围内适当设定。作为燃料喷射时期的一个示例为BTDC 70°CA。这样在低温起动时，通过使燃料喷射时期及点火时期比高温起动时较提前，以此避免过早点火，且有利于提高起动转矩，有利于发动机1的迅速起动。又，在解除HLA 303的沉入后的燃料喷射F7及点火S7，与高温起动时相同地设定在压缩行程的规定时期。
[0091] 又，进气门相位可变机构32也可以与高温起动时相同地，在发动机1的起动结束之前，将进气门21的闭阀时期保持在中间锁定位置上，例如在解除HLA 303的沉入之后，也可以为了维持较高的有效压缩比而进一步提高低温起动时的起动性，使进气门21的闭阀时期提前。
[0092] 另外，在前述说明中，在发动机1自动起动时应用燃料喷射及点火的延迟设定，但是也可以在驾驶员点火打开而起动发动机1的强制起动时应用该延迟设定技术。
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