压缩自动点火式发动机的起动控制装置及方法
阅读：361发布：2023-03-11
专利汇可以提供压缩自动点火式发动机的起动控制装置及方法专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本 发明 涉及一种压缩自动点火式 发动机 的起动控制装置及方法。根据本发明的压缩自动点火式发动机的起动控制装置（50）所具备的自动停止控制部（51）在自动停止发动机时，控制进气节流 阀 （30）的开度，从而使对于从作为全汽缸的发动机即将停止之前的最后的上死点的最终TDC的前一个上死点（2TDC）至上述最终TDC为进气行程的停止时 压缩行程 汽缸（2C）的进气流量，与对于从最终TDC的前两个上死点（3TDC）至最终TDC的前一个上死点（2TDC）为进气行程的停止时膨胀行程汽缸（2A）的进气流量相比增大。，下面是压缩自动点火式发动机的起动控制装置及方法专利的具体信息内容。
1.一种压缩自动点火式发动机的起动控制装置，具备：设置在通过自动点火使喷射至汽缸内的燃料燃烧的压缩自动点火式发动机上，在规定的自动停止条件成立时自动停止上述发动机的自动停止控制部；和自动停止后在规定的再起动条件成立时，发动机停止时处于压缩行程的停止时压缩行程汽缸的活塞的停止位置位于设定在相对地靠近下死点一侧的基准停止位置范围内的情况下，利用起动马达对上述发动机赋予旋转力，同时向上述停止时压缩行程汽缸实施燃料喷射，以此再起动上述发动机的再起动控制部，其特征在于，上述发动机具备调节至汽缸内的进气流量的进气流量调节部；
上述自动停止控制部在自动停止发动机时，控制上述进气流量调节部，从而使对于从最终上死点的前一个上死点至上述最终上死点为进气行程的汽缸的进气流量，与对于从上述最终上死点的前两个上死点至上述最终上死点的前一个上死点为进气行程的其他汽缸的进气流量相比增大，其中，上述最终上死点为全汽缸的发动机即将停止之前的最后的上死点。
2.根据权利要求1所述的压缩自动点火式发动机的起动控制装置，其特征在于，上述进气流量调节部是设置在进气通路上的进气节流阀；
上述自动停止控制部在到上述最终上死点的前一个上死点的附近为止，使上述进气节流阀的开度达到进气流量成为第一进气流量的开度，超过上述最终上死点的前一个上死点的附近时，使上述进气节流阀的开度达到进气流量成为比上述第一进气流量多的第二进气流量的开度。
3.根据权利要求1所述的压缩自动点火式发动机的起动控制装置，其特征在于，上述进气流量调节部是变更进气门的升程量及开闭正时中的至少一个的可变气门机构；
上述自动停止控制部在到上述最终上死点的前一个上死点的附近为止，使上述进气门的升程量及开闭正时中的至少一个达到进气流量成为第一进气流量的值，超过上述最终上死点的前一个上死点的附近时，使上述进气门的升程量及开闭正时中的至少一个达到进气流量成为比上述第一进气流量多的第二进气流量的值。
4.根据权利要求3所述的压缩自动点火式发动机的起动控制装置，其特征在于，上述自动停止控制部在到上述最终上死点的前一个上死点的附近为止，通过在下死点前关闭上述进气门，使进气流量达到上述第一进气流量，超过上述最终上死点的前一个上死点的附近时，通过在下死点后关闭上述进气门，使进气流量达到上述第二进气流量。
5.一种压缩自动点火式发动机的起动控制方法，对于通过自动点火使喷射至汽缸内的燃料燃烧的压缩自动点火式发动机，且在规定的自动停止条件成立时自动停止上述发动机，而在自动停止后在规定的再起动条件成立时，发动机停止时处于压缩行程的停止时压缩行程汽缸的活塞的停止位置位于设定在相对地靠近下死点一侧的基准停止位置范围内的情况下，利用起动马达对上述发动机赋予旋转力，同时向上述停止时压缩行程汽缸实施燃料喷射，以此再起动上述发动机，其特征在于，
上述发动机具备调节至汽缸内的进气流量的进气流量调节部；
在自动停止发动机时，控制上述进气流量调节部，从而使对于从最终上死点的前一个上死点至上述最终上死点为进气行程的汽缸的进气流量，与对于从上述最终上死点的前两个上死点至上述最终上死点的前一个上死点为进气行程的其他汽缸的进气流量相比增大，其中，上述最终上死点为全汽缸的发动机即将停止之前的最后的上死点。
压缩自动点火式发动机的起动控制装置及方法
技术领域
[0001] 本发明涉及设置于通过自动点火燃烧喷射至汽缸内的燃料的压缩自动点火式发动机上，当规定的自动停止条件成立时使上述发动机自动停止，而之后在规定的再起动条件成立时使用起动马达以对上述发动机赋予旋转力，通过对发动机停止时处于压缩行程的停止时压缩行程汽缸实施燃料喷射，以此再起动上述发动机的压缩自动点火式发动机的起动控制装置。
背景技术
[0003] 对于如上所述的压缩自动点火式发动机，为了谋求CO2的更进一步削减，采用在怠速运行时等自动停止发动机，在之后进行车辆的出发操作等时自动地再起动发动机的所谓的怠速熄火控制的技术是有效的，关于这些的各种研究也在进行着。
[0004] 例如，在日本特开2009-062960号公报（段落0048）中，公开了当规定的自动停止条件成立时自动停止柴油发动机，当规定的再起动条件成立时驱动起动马达以对发动机赋予旋转力，同时实施燃料喷射，从而再起动柴油发动机的柴油发动机的控制装置。而且，记载为根据发动机停止时（停止完成时）处于压缩行程的汽缸（停止时压缩行程汽缸）的活塞停止位置，在多个汽缸中可变地设定最先喷射燃料的汽缸。
[0005] 更具体的是柴油发动机自动停止时，求出在该时刻处于压缩行程的停止时压缩行程汽缸的活塞位置，判定该活塞位置是否在相对地靠近下死点一侧的预先设定的基准停止位置范围内，当在基准停止位置范围内时，再起动发动机时，向上述停止时压缩行程汽缸最先喷射燃料，另一方面，当相对于基准停止位置范围位于上死点侧时，多个活塞之一跨过第一次上死点，而停止时进气行程汽缸（发动机停止时处于进气行程的汽缸）迎来压缩行程时，向该汽缸最先喷射燃料。
[0006] 根据该结构，在停止时压缩行程汽缸的活塞位于上述基准停止位置范围内时，通过向停止时压缩行程汽缸喷射燃料，可以确实地使该燃料自动点火，可以在比较短的时间内迅速再起动发动机（为了便于说明，将其称为“一压缩起动”）。另一方面，在停止时压缩行程汽缸的活塞从上述基准停止位置范围向上死点侧偏离时，利用该活塞的压缩行程量（压缩幅度）小而汽缸内的空气不能充分高温化，因此即使向停止时压缩行程汽缸喷射燃料也有可能引起失火。因此，在这样的情况下，通过向停止时进气行程汽缸喷射燃料而不是向停止时压缩行程汽缸喷射燃料，以此可以充分压缩汽缸内的空气，从而可以确实地使燃料自动点火（为了便于说明，将其称为“二压缩起动”）。
[0007] 又，关于发动机的自动停止控制，例如在日本特开2009-222002号公报（段落0047）中公开了通过在发动机的自动停止控制的前半期间抑制进气门的开阀，抑制向汽缸内导入新气，抑制汽缸内温度的降低，从而能够抑制发动机再起动时的辉光（glow）通电的柴油发动机。另外，在发动机的自动停止控制的后半期间使进气门开阀，从而将新气导入至汽缸内。
[0008] 但是，在上述专利文献1的技术中，在停止时压缩行程汽缸的活塞位于基准停止位置范围内时能够迅速地再起动发动机，而从上述基准停止位置范围向上死点侧偏离时需要向停止时进气行程汽缸喷射燃料，因此存在直至停止时进气行程汽缸的活塞到达压缩上死点附近为止（即直至多个活塞之一迎来第二次上死点为止）无法进行基于燃料喷射的自动点火，再起动时间（从起动马达的驱动开始起至发动机完全运转的时间）变长的问题。
[0009] 于是，为了稳定地实现对再起动时间的短缩化有作用的一压缩起动，需要将停止时压缩行程汽缸的活塞停止位置稳定地停止在靠近下死点一侧。作为用于其的技术，提出了例如在现有的火花点火式发动机的自动停止控制中进行的通过调节交流发电机的吸收力矩（发电量），以此控制发动机的自动停止控制中的各汽缸的上死点通过转数，结果实现期望的活塞停止位置的方案。但是，通常，压缩自动点火式发动机的旋转系统的惯性重量大，因此难以细致地控制交流发电机，且难以使活塞停止位置以较高精度收敛于目标停止位置上。尤其是在搭载手动变速器（MT）的车辆中，组装有双质量飞轮（DMF）的情况较多，因此旋转系统的惯性重量进一步变大，更加难以通过交流发电机的控制使活塞停止位置收敛于目标停止位置上。
发明内容
[0010] 本发明是鉴于上述问题而形成的，其目的是在自动停止压缩自动点火式发动机时，通过将停止时压缩行程汽缸的活塞以高精度停止在靠近下死点一侧，以此再起动发动机时，确实地使喷射至停止时压缩行程汽缸的燃料自动点火，从而可以一压缩起动迅速地再起动发动机。
[0011] 为了解决上述问题，本发明是具备：设置在通过自动点火使喷射至汽缸内的燃料燃烧的压缩自动点火式发动机上，且在规定的自动停止条件成立时自动停止上述发动机的自动停止控制部；和自动停止后在规定的再起动条件成立时，发动机停止时处于压缩行程的停止时压缩行程汽缸的活塞的停止位置位于设定在相对地靠近下死点一侧的基准停止位置范围内的情况下，利用起动马达对上述发动机赋予旋转力，同时向上述停止时压缩行程汽缸实施燃料喷射，以此再起动上述发动机的再起动控制部的压缩自动点火式发动机的起动控制装置，其中，上述发动机具备调节至汽缸内的进气流量的进气流量调节部；上述自动停止控制部在自动停止发动机时，控制上述进气流量调节部，从而使对于从作为全汽缸的发动机即将停止之前的最后的上死点的最终上死点（为了便于说明称为“最终TDC”）的前一个上死点（同样称为“2TDC”）至上述最终TDC为进气行程的汽缸的进气流量，与对于从上述最终TDC的前两个上死点（同样称为“3TDC”）至上述最终TDC的前一个上死点（2TDC）为进气行程的其他汽缸的进气流量相比增大。即，上述自动停止控制部在即将自动停止发动机之前，控制进气流量调节部，从而使最后迎来压缩行程的汽缸吸入的空气量大于倒数第二迎来压缩行程的汽缸吸入的空气量。
[0012] 在上述结构中，从2TDC至最终TDC为进气行程的汽缸是在最终TDC以后迎来压缩行程的停止时压缩行程汽缸，从3TDC至2TDC为进气行程的其他汽缸是比起上述停止时压缩行程汽缸领先一行程的停止时膨胀行程汽缸（发动机停止时处于膨胀行程的汽缸）。因此，根据本发明，在压缩自动点火式发动机即将自动停止之前，至停止时压缩行程汽缸内的缸内进气量大于至停止时膨胀行程汽缸内的缸内进气量。由此，发动机停止时，停止时压缩行程汽缸的压缩反作用力（由被压缩的空气的正压引起的反作用力）相对地大，停止时膨胀行程汽缸的膨胀反作用力（由膨胀的空气的负压引起的反作用力）相对地小。因此，停止时压缩行程汽缸的活塞的停止位置自然地位于靠近下死点一侧，停止时膨胀行程汽缸的活塞的停止位置自然地位于靠近上死点一侧。结果，可以使停止时压缩行程汽缸的活塞以高精度停止在靠近下死点一侧，可以以一压缩起动稳定地、迅速地再起动压缩自动点火式发动机。
[0013] 在本发明中，优选地，上述进气流量调节部是设置在进气通路上的进气节流阀，上述自动停止控制部在到上述最终TDC的前一个上死点（2TDC）的附近为止，使上述进气节流阀的开度达到进气流量成为第一进气流量的开度，超过上述最终TDC的前一个上死点（2TDC）的附近时，使上述进气节流阀的开度达到进气流量成为比上述第一进气流量多的第二进气流量的开度。
[0014] 根据该结构，通过控制进气节流阀的开度，可以稳定地、确实地使至停止时压缩行程汽缸内的缸内进气量大于至停止时膨胀行程汽缸内的缸内进气量，从而可以使停止时压缩行程汽缸的活塞以高精度停止在靠近下死点一侧。此外，进气节流阀是发动机原本具备的构件，因此不会使整个发动机的结构变得复杂化。又，到2TDC附近为止的发动机自动停止控制的大部分期间，进气流量相对地少，因此压缩反作用力相对地小，发动机自动停止控制中的NVH（噪声·振动·声振粗糙度（乘坐感））良好。此外，到2TDC的附近为止的发动机自动停止控制的大部分期间，新气导入相对地少，因此缸内冷却被抑制，确保再起动时的燃料自动点火性。
[0015] 另外，2TDC的附近是指从比2TDC提前规定时间的时刻至比2TDC滞后规定时间的时刻的范围。这样规定的理由是，不仅仅在2TDC切换进气节流阀的开度的情况下，而且在比2TDC提前规定时间的时刻切换进气节流阀的开度的情况下及在比2TDC滞后规定时间的时刻切换进气节流阀的开度的情况下，也可以使至停止时压缩行程汽缸内的缸内进气量大于至停止时膨胀行程汽缸内的缸内进气量。
[0016] 在本发明中，优选地，上述进气流量调节部是变更进气门的升程量及开闭正时中的至少一个的可变气门机构，上述自动停止控制部在到上述最终TDC的前一个上死点（2TDC）的附近为止，使上述进气门的升程量及开闭正时中的至少一个达到进气流量成为第一进气流量的值，超过上述最终TDC的前一个上死点（2TDC）的附近时，使上述进气门的升程量及开闭正时中的至少一个达到进气流量成为比上述第一进气流量多的第二进气流量的值。
[0017] 根据该结构，通过可变气门机构控制进气门的升程量及开闭正时中的至少一个，以此可以稳定地、确实地使至停止时压缩行程汽缸内的缸内进气量大于至停止时膨胀行程汽缸内的缸内进气量，可以使停止时压缩行程汽缸的活塞以高精度停止在靠近下死点一侧。此外，由于可变气门机构是发动机原本具备的构件，因此不会使整个发动机的结构变得复杂化。又，到2TDC的附近为止的发动机自动停止控制的大部分期间，进气流量相对地小，因此压缩反作用力相对地小，发动机自动停止控制中的NVH（噪声·振动·声振粗糙度（乘坐感））良好。此外，到2TDC的附近为止的发动机自动停止控制的大部分期间，新气导入相对地少，因此缸内冷却被抑制，确保再起动时的燃料自动点火性。
[0018] 另外，2TDC附近是指从比2TDC提前规定时间的时刻至比2TDC滞后规定时间的时刻的范围。这样规定的理由是，不仅仅在2TDC切换进气门的升程量及开闭正时中的至少一个的情况下，而且在比2TDC提前规定时间的时刻切换进气门的升程量及开闭正时中的至少一个的情况下及在比2TDC滞后规定时间的时刻切换进气门的升程量及开闭正时中的至少一个的情况下，也可以使至停止时压缩行程汽缸内的缸内进气量大于至停止时膨胀行程汽缸内的缸内进气量。
[0019] 在本发明中，优选地，上述自动停止控制部在到上述最终TDC的前一个上死点（2TDC）的附近为止，通过在下死点前关闭上述进气门，使进气流量达到上述第一进气流量，超过上述最终TDC的前一个上死点（2TDC）的附近时，通过在下死点后关闭上述进气门，使进气流量达到上述第二进气流量。
[0020] 根据该结构，通过变更进气门的闭阀（IVC）正时，可以简单地、确实地使至停止时压缩行程汽缸内的缸内进气量大于至停止时膨胀行程汽缸内的缸内进气量，从而可以使停止时压缩行程汽缸的活塞以高精度停止在靠近下死点一侧。
[0021] 此外，本发明是对于通过自动点火使喷射至汽缸内的燃料燃烧的压缩自动点火式发动机，在规定的自动停止条件成立时自动停止上述发动机，而在自动停止后在规定的再起动条件成立时，发动机停止时处于压缩行程的停止时压缩行程汽缸的活塞的停止位置位于设定在相对地靠近下死点一侧的基准停止位置范围内的情况下，利用起动马达对上述发动机赋予旋转力，同时向上述停止时压缩行程汽缸实施燃料喷射，以此再起动上述发动机的压缩自动点火式发动机的起动控制方法，其中，上述发动机具备调节至汽缸内的进气流量的进气流量调节部；在自动停止发动机时，控制上述进气流量调节部，从而使对于从作为全汽缸的发动机即将停止之前的最后的上死点的最终上死点的前一个上死点至上述最终上死点为进气行程的汽缸的进气流量，与对于从上述最终上死点的前两个上死点至上述最终上死点的前一个上死点为进气行程的其他汽缸的进气流量相比增大。
[0022] 如以上说明，根据本发明，在自动停止压缩自动点火式发动机时，可以以高精度将停止时压缩行程汽缸的活塞停止在靠近下死点一侧，其结果是，在再起动发动机时，可以确实地使喷射至停止时压缩行程汽缸的燃料自动点火，从而可以以一压缩起动迅速地再起动发动机。因此，可减少发动机再起动时花费长时间的不适感。附图说明
[0023] 图1是示出适用根据本发明的一实施形态的起动控制装置的柴油发动机的整体结构的系统结构图；
[0024] 图2是示出上述发动机的自动停止控制时的各状态量的变化的时序图；
[0025] 图3是用于示出上述自动停止控制的作用的图，其中，图3（a）是示出发动机即将自动停止之前的各汽缸内的状态的图，图3（b）是示出发动机自动停止后各汽缸的活塞位置的图；
[0026] 图4是示出通过最终上死点（TDC）时的发动机的转数和停止时压缩行程汽缸的活塞停止位置之间的关系的图表；
[0027] 图5是示出上述发动机的自动停止控制的具体动作的一个示例的流程图；
[0028] 图6是示出上述发动机的再起动控制的具体动作的一个示例的流程图。
具体实施方式
[0029] （1）发动机的整体结构
[0030] 图1是示出适用根据本发明的一实施形态的起动控制装置的柴油发动机的整体结构的系统结构图。该图示出的柴油发动机是作为行驶驱动用的动力源而搭载在车辆上的四冲程的柴油发动机。该发动机的发动机主体1是所谓的直列四汽缸型，具有在与纸面正交的方向上以列状排列的四个汽缸2A～2D的汽缸体3、设置于汽缸体3的上表面的汽缸盖4、和分别可往复滑动地插入在各汽缸2A～2D中的活塞5。
[0031] 在上述活塞5的上方形成有燃烧室6，向该燃烧室6中供给从后述的燃料喷射阀15喷射的燃料（轻油）。而且，喷射的燃料在因活塞5的压缩作用而高温·高压化的燃烧室6中自动点火（压缩自动点火），通过其燃烧的膨胀力被按压的活塞5在上下方向上往复运动。
[0033] 在这里，如图示的四冲程四汽缸的柴油发动机中，设置于各汽缸2A～2D中的活塞5以曲轴角180°（180°CA）的相位差上下运动。因此，在各汽缸2A～2D中的燃烧（燃料喷射）的正时设定为每错开180°CA相位的正时。具体地，将汽缸2A、2B、2C、2D的汽缸编号分别作为1号、2号、3号、4号时，以1号汽缸2A→3号汽缸2C→4号汽缸2D→2号汽缸2B的顺序进行燃烧。因此，例如1号汽缸2A为膨胀行程时，3号汽缸2C、4号汽缸2D、2号汽缸2B分别为压缩行程、进气行程、排气行程（参照图2）。
[0034] 在上述汽缸盖4上设置有向各汽缸2A～2D的燃烧室6开口的进气道9及排气道10、可开闭地关闭各道9、10的进气门11及排气门12。另外，进气门11及排气门12通过包含配设在汽缸盖4上的一对凸轮轴等的阀动机构13、14与曲轴7的旋转连动地开闭驱动。
在进气门11的阀动机构13上配备有变更进气门11的升程量及开闭正时中的至少一个的可变气门机构13a。该可变气门机构13a从调节向汽缸内的进气流量的方面考虑时，相当于根据本发明的进气流量调节部。
在进气门11的阀动机构13上配备有变更进气门11的升程量及开闭正时中的至少一个的可变气门机构13a。该可变气门机构13a从调节向汽缸内的进气流量的方面考虑时，相当于根据本发明的进气流量调节部。
[0035] 又，在上述汽缸盖4上设置有每个汽缸2A～2D各一个的燃料喷射阀15。各燃料喷射阀15通过分歧管21分别与作为蓄压室的共轨20相连接。在共轨20中以高压状态蓄积有从燃料供给泵23通过燃料供给管22供给的燃料（轻油），在该共轨20内被高压化的燃料通过分歧管21分别供给至各燃料喷射阀15中。
[0036] 各燃料喷射阀15由设置在前端部的具有多个喷孔的喷嘴的电磁式针阀构成，在其内部具有通向上述喷嘴的燃料通路和通过电磁力动作并开闭上述燃料通路的针状的阀体（任意一个都图示省略）。而且，通过通电而产生的电磁力向打开方向驱动上述阀体，以此由共轨20供给的燃料从上述喷嘴的各喷孔向燃烧室6直接喷射。
[0039] 具体地，在上述曲轴盘25的外周部突设有以一定间距排列的多个齿，在其外周部上的规定范围形成有用于特别指定基准位置的缺齿部25a（不存在齿的部分）。而且，这样的在基准位置上具有缺齿部25a的曲轴盘25旋转，并且基于该旋转的脉冲信号从上述曲轴角传感器SW2输出，以此检测曲轴7的旋转角度（曲轴角）及转速（发动机转速）。
[0041] 即，在从上述曲轴角传感器SW2输出的脉冲信号中包含有对应于上述缺齿部25a每360°CA生成的无信号部分，但是仅用该信息是不能辨别出例如活塞5正在上升时其相应于哪一个汽缸的压缩行程或排气行程。因此，基于每720°CA旋转一次的凸轮轴的旋转从凸轮角传感器SW3输出脉冲信号，并根据输出该信号的正时和上述曲轴角传感器SW2的无信号部分的正时（缺齿部25a的通过正时）进行汽缸辨别。
[0042] 上述进气道9及排气道10分别与进气通路28及排气通路29连接。即，来自外部的吸入空气（新气）通过上述进气通路28向燃烧室6供给，而在燃烧室6中生成的排气（燃烧气体）通过上述排气通路29向外部排出。
[0043] 上述进气通路28中，从发动机主体1至规定距离上游测的范围为向每个汽缸2A～2D分歧的分歧通路部28a，各分歧通路部28a的上游端分别与缓冲罐28b连接。在该缓冲罐28b的上游侧设置有由单一的通路构成的共通通路部28c。
[0044] 在上述共通通路部28c上设置有用于调节流入各汽缸2A～2D的空气量（进气流量）的进气节流阀30。进气节流阀30配置为在发动机运行中是基本上维持全开或者接近全开的高开度，仅在发动机停止时等必要时才闭阀以阻断进气通路28。该进气节流阀30从调节向汽缸内的进气流量的方面考虑时，相当于根据本发明的进气流量调节部。
[0045] 在上述缓冲罐28b上设置有用于检测进气压力的进气压力传感器SW4，在上述缓冲罐28b和进气节流阀30之间的共通通路部28c上设置有用于检测进气流量的空气流量传感器SW5。
[0046] 上述曲轴7通过同步带等与交流发电机32连接。该交流发电机32形成为内设有控制图以外的励磁线圈的电流以调节发电量的调节器回路，根据由车辆的电气负荷及电池的剩余容量等规定的发电量的目标值（目标发电电流），从曲轴7中得到驱动力以进行发电的结构。
[0047] 在上述汽缸体3上设置有用于起动发动机的起动马达34。该起动马达34具有马达主体34a和通过马达主体34a旋转驱动的小齿轮34b。上述小齿轮34b与连接在曲轴7的一端部上的环形齿轮35可分离和连接地啮合。而且，在使用上述起动马达34起动发动机时，小齿轮34b移动至规定的啮合位置并与上述环形齿轮35啮合，小齿轮34b的旋转力传递至环形齿轮35，以此旋转驱动曲轴7。
[0048] （2）控制系统
[0050] 来自各种传感器的各种信息被输入至上述ECU 50中。即，ECU 50与设置在发动机的各部分上的上述水温传感器SW1、曲轴角传感器SW2、凸轮角传感器SW3、进气压力传感器SW4、及空气流量传感器SW5电气连接，根据来自这些各传感器SW1～SW5的输入信号得到发动机的冷却水温度、曲轴角、发动机转速、汽缸辨别、进气压力、进气流量等的各种信息。
[0051] 又，来自设置于车辆的各种传感器（SW6～SW9）的信息也被输入至ECU 50中。即，在车辆上设置有用于检测由驾驶员踩踏操作的加速器踏板36的开度的加速器开度传感器SW6、用于检测制动踏板37的启动/停止（制动的有无）的制动传感器SW7、用于检测车辆的行驶速度（车速）的车速传感器SW8、和用于检测电池（图示省略）的剩余容量的电池传感器SW9。ECU 50根据来自这些各传感器SW6～SW9的输入信号得到加速器开度、制动的有无、车速、电池的剩余容量等信息。
[0052] 上述ECU 50根据来自上述各传感器SW1～SW9的输入信号实施各种运算等，同时控制发动机的各部分。具体地，ECU 50与上述燃料喷射阀15、进气节流阀30、交流发电机32、起动马达34、及在进气门11的阀动机构13上具备的可变气门机构13a电气连接，根据上述运算的结果等向这些机器分别输出驱动用的控制信号。
[0053] 说明上述ECU 50所具有的更具体的功能。ECU 50具有例如在发动机的通常运行时，从燃料喷射阀15喷射基于运行条件而规定的所需量的燃料，并使交流发电机32以基于车辆的电气负荷及电池的剩余容量等而规定的所需发电量发电等的基本的功能，除此之外还具有在预先规定的特定的条件下自动停止发动机或者再起动发动机的功能。因此，ECU50作为与发动机的自动停止或再起动控制相关的功能性要素，具有自动停止控制部51及再起动控制部52。
[0054] 上述自动停止控制部51在发动机的运行中，判定预先设定的发动机的自动停止条件的成立与否，当成立时，实施自动停止发动机的控制。
[0055] 例如，在车辆处于停止状态等的多个条件具备，确认为即使停止发动机也不妨碍的状态的情况下，判定为自动停止条件成立。而且，通过停止（燃料中断）来自燃料喷射阀15的燃料喷射等而停止发动机。
[0056] 上述再起动控制部52在发动机自动停止后，判定预先设定的再起动条件的成立与否，当成立时，实施再起动发动机的控制。
[0057] 例如，为了使车辆出发而由驾驶员踩踏加速器踏板36等，从而产生起动发动机的必要性时，判定为再起动条件成立。而且，驱动起动马达34对曲轴7赋予旋转力，同时再次开始来自燃料喷射阀15的燃料喷射，以此再起动发动机。
[0058] （3）自动停止控制
[0059] 接着，更具体地说明通过上述ECU 50的自动停止控制部51实施的发动机的自动停止控制的内容。图2是示出发动机的自动停止控制时的各状态量的变化的时序图。本图中发动机的自动停止条件成立的时刻作为t1。
[0060] 如图2所示，在发动机的自动停止控制时，首先，在自动停止条件的成立时刻t1，进气节流阀30的开度设定为全闭（0%）。而且开度保持全闭的情况下，在时刻t2实施停止来自燃料喷射阀15的燃料喷射的控制（燃料中断）。
[0061] 接着，在实施燃料中断后，在发动机转数逐步地降低的中途，在四个汽缸2A～2D中的任意一个的活塞5通过上死点（TDC）时的发动机转速（上死点转速）降低至规定范围内的时刻t4，进气节流阀30的开度设定为30%。另外，由于在该时刻t4下的发动机转速是极低速，因此进气节流阀30的开度30%相当于进气节流阀30的大致全开（即，将进气节流阀30的开度打开至30%时，流入与全开时同等程度的新气）。又，上述规定范围是作为通过最终TDC的前一个上死点（2TDC）时的发动机转速的范围预先实验性地求出的，其中最终TDC是对于全汽缸2A～2D的发动机即将停止之前的最后的上死点。即，上述时刻t4是迎来最终TDC的前一个上死点（2TDC）（ii）的时刻。另外，比时刻t4更靠前的时刻t3是表示迎来最终TDC的前两个上死点（3TDC）（iii）的时刻。
[0062] 之后，在时刻t5迎来最终TDC（i）之后，发动机暂时地因活塞的后冲而逆旋转，但是一次也不超过上死点，在时刻t6达到完全停止状态。
[0063] 实施这样的控制的理由是，将发动机完全停止时处于压缩行程的汽缸，即停止时压缩行程汽缸（在图2中为三号汽缸2C）的活塞停止位置以高精度置于基准停止位置范围内。该基准停止位置范围例如预先设定在相对地靠近下死点（BDC）一侧的压缩上死点前83°CA～180°CA的范围等。停止时压缩行程汽缸2C的活塞5停止在这样的靠近下死点一侧的位置上时，发动机的再起动时，通过向上述停止时压缩行程汽缸2C喷射最初的（作为整个发动机最初的）燃料，以此可以以一压缩起动迅速且确实地再起动发动机。即，停止时压缩行程汽缸2C的活塞停止位置在上述基准停止位置范围内时，由于汽缸2C内存在比较多的空气，因此随着发动机再起动时的活塞5的上升，活塞5的压缩行程量（压缩幅度）变大，汽缸2C内的空气充分压缩而高温化。为此，再起动时的最初的燃料喷射至停止时压缩行程汽缸2C内时，该燃料在汽缸2C内确实地自动点火而燃烧。
[0064] 相对于此，停止时压缩行程汽缸2C的活塞5从基准停止位置范围向上死点侧偏离时，活塞5的压缩行程量变小，汽缸2C内的空气不能充分高温化，因此即使向停止时压缩行程汽缸2C喷射燃料也有可能引起失火。因此，在这样的情况下，通过向停止时进气行程汽缸（发动机完全停止时处于进气行程的汽缸：图2中四号汽缸2D）喷射燃料而不是向停止时压缩行程汽缸2C喷射燃料，以此充分压缩汽缸2D内的空气，从而确实地自动点火燃料（二压缩起动）。
[0065] 这样，停止时压缩行程汽缸2C的活塞5位于基准停止位置范围内时以一压缩起动迅速地再起动发动机，但是从基准停止位置范围向上死点侧偏离时需要以二压缩起动向停止时进气行程汽缸2D喷射燃料，因此直到停止时进气行程汽缸2D的活塞5到达至压缩上死点附近为止（即直到多个活塞之一迎来第二个上死点为止）无法进行基于燃料喷射的自动点火，再起动时间（在本实施形态中是指从起动马达34的起动时刻起直至发动机转速达到750rpm为止的时间）变长。
[0066] 这一点，根据上述控制，到最终TDC的前一个上死点（2TDC）（ii）为止（到时刻t4为止）进气节流阀30的开度为0%，超过最终TDC的前一个上死点（2TDC）（ii）时（超过时刻t4时），进气节流阀30的开度为30%。这样，对于从最终TDC的前一个上死点（2TDC）（ii）至最终TDC（i）（时刻t4～t5）为进气行程的停止时压缩行程汽缸2C的进气流量（第二进气流量），与对于从最终TDC的前两个上死点（3TDC）（iii）至最终TDC的前一个上死点（2TDC）（ii）（时刻t3～t4）为进气行程的停止时膨胀行程汽缸（发动机完全停止时处于膨胀行程的汽缸：在图2中是1号汽缸2A）的进气流量（第一进气流量）相比增大。
[0067] 即，如图3（a）所示，发动机即将自动停止之前，至停止时压缩行程汽缸2C内的缸内进气量大于至停止时膨胀行程汽缸2A内的缸内进气量。因此，如图3（b）所示，在发动机停止时，停止时压缩行程汽缸2C的压缩反作用力（通过被压缩的空气的正压力而引起的反作用力）相对地大，停止时膨胀行程汽缸2A的膨胀反作用力（通过膨胀的空气的负压而引起的反作用力）相对地小。因此，停止时压缩行程汽缸2C的活塞5的停止位置自然地靠近下死点一侧，停止时膨胀行程汽缸2A的活塞5的停止位置自然地靠近上死点一侧。结果，可以将停止时压缩行程汽缸2C的活塞5以高精度停止在靠近下死点一侧，可以以一压缩起动稳定地、迅速地再起动压缩自动点火式发动机。
[0068] 图4是示出在发动机的自动停止控制中，在上述时刻t4将进气节流阀30的开度打开至30%的情况（◆记号）下，和即使超过上述时刻t4也将进气节流阀30的开度关闭至0%的情况（○记号）下，迎来最终TDC（i）时（时刻t5）的发动机转速（最终TDC通过转速）和停止时压缩行程汽缸2C的活塞停止位置之间的关系的变化情况的图表。
[0069] 从该图表能够明确，在迎来2TDC（ii）的时刻t4将进气节流阀30的开度打开至30%时（◆记号），与最终TDC通过转速无关地，停止时压缩行程汽缸2C的活塞5稳定地停止在靠近下死点一侧。因此，停止时压缩行程汽缸2C的活塞停止位置稳定地位于基准停止位置范围（例如压缩上死点前83°CA～180°CA的范围等）内，从而可以以高的概率进行迅速起动性优异的一压缩起动。
[0070] 相对于此，即使超过迎来2TDC（ii）的时刻t4，也将进气节流阀30的开度关闭至0%时（○记号），停止时压缩行程汽缸2C的活塞停止位置很大程度上依赖于最终TDC通过转速，停止时压缩行程汽缸2C的活塞5以高的频率也停止在靠近上死点一侧。因此，停止时压缩行程汽缸2C的活塞停止位置相对于基准停止位置范围向上死点侧偏离的可能性大，必须以高的概率进行迅速起动性不好的二压缩起动。
[0071] 接着，利用图5的流程图说明负责以上的发动机自动停止控制的ECU 50的自动停止控制部51的具体控制动作的一个示例。当图5的流程图所示的处理开始时，自动停止控制部51读取各种传感器值（步骤S1）。具体地，读取来自水温传感器SW1、曲轴角传感器SW2、凸轮角传感器SW3、进气压力传感器SW4、空气流量传感器SW5、加速器开度传感器SW6、制动传感器SW7、车速传感器SW8、及电池传感器SW9的各个检测信号，基于这些信号得到发动机的冷却水温、曲轴角、发动机转速、汽缸辨别、进气压力、进气流量、加速器开度、制动的有无、车速、电池的剩余容量等的各种信息。
[0072] 接着，自动停止控制部51根据上述步骤S1中得到的信息判定发动机的自动停止条件的成立与否（步骤S2）。例如，当车辆处于停止状态（车速=0km/h）、加速器踏板36的开度为零（加速器停止）、制动踏板37为操作中（制动器启动），发动机的冷却水温为规定值以上（温态）、电池的剩余容量为规定值以上等的多个条件全部具备时，判定为自动停止条件成立（时刻t1）。另外，关于车速，没有必要必须以完全停止（车速=0km/h）作为条件，也可以设定规定的低车速以下（例如3km/以下）的条件。
[0073] 在上述步骤S2中判定为“是”，从而确认自动停止条件成立的情况下，自动停止控制部51将进气节流阀30的开度设定为全闭（0%）（步骤S3）。即，如图2的时序图所示，在上述自动停止条件成立的时刻t1，将进气节流阀30的开度由怠速运行时设定的规定的开度（图例中30%）降低至全闭（0%）。
[0074] 接着，自动停止控制部51将燃料喷射阀15总是维持在关闭状态，以此停止来自燃料喷射阀15的燃料的供给（步骤S4）。图2所示的时序图中，在时刻t2，实施上述燃料供给的停止（燃料中断）。
[0075] 接着，自动停止控制部51判定四个汽缸2A～2D中的任意一个的活塞5迎来上死点时的发动机转速（上死点转速）值是否在预先规定的规定范围内（步骤S5）。另外，如图2所示，发动机转速在重复着四个汽缸2A～2D中任意一个每当迎来压缩上死点时暂时性地跌落，而超过压缩上死点后再次上升的上升下降的同时逐步地降低。因此，上死点转速可以作为发动机转数的上升下降的波谷的正时下的转速来测定。
[0076] 上述步骤S5中的关于上死点转速的判定是为了特别指定发动机即将停止之前的最后的上死点（最终TDC）的前一个上死点（2TDC）的通过正时（图2的时刻t4）而进行的。即，发动机自动停止过程中，由于发动机转数的降低的方法中有一定的规则性，因此如果在上死点的通过时调查当时的转速（上死点转速），则可以推定其到底面临最终TDC的第几次前的上死点。因此，时常测定上死点转速，通过判定其是否进入作为预先设定的规定范围，即、作为通过最终TDC的前一个上死点（2TDC）时的转速的范围通过实验等预先求出的范围内，以此特别指定最终TDC的前一个上死点（2TDC）的通过正时。
[0077] 在上述步骤S5中判定为“是”，从而确认当前时刻为2TDC的通过正时的情况下，自动停止控制部51将进气节流阀30的开度打开至30%（步骤S6）。由此，对于从2TDC至最终TDC（时刻t4～t5）为进气行程的停止时压缩行程汽缸2C的进气流量（第二进气流量），与对于从3TDC至2TDC（时刻t3～t4）为进气行程的停止时膨胀行程汽缸2A的进气流量（第一进气流量）相比增大。
[0078] 之后，自动停止控制部51通过判定发动机转速是否为0rpm，以此判定发动机是否完全停止（步骤S7）。而且，如果发动机完全停止，则自动停止控制部51例如将进气节流阀30的开度设定为通常运行时设定的规定的开度（例如80%等）等，从而该自动停止控制结束。发动机停止后，停止时压缩行程汽缸2C的压缩反作用力大于停止时膨胀行程汽缸2A的膨胀反作用力，从而停止时压缩行程汽缸2C的活塞5自然地位于靠近下死点一侧，以高精度位于基准停止位置范围（例如压缩上死点前83°CA～180°CA的范围等）内。
[0079] （4）再起动控制
[0080] 接着，利用图6的流程图说明负责发动机再起动控制的ECU 50的再起动控制部52的具体的控制动作的一个示例。
[0081] 图6的流程图所示的处理开始时，再起动控制部52根据各种传感器值判定发动机的再起动条件的成立与否（步骤S21）。例如，在为了使车辆出发而踩踏加速器踏板36（加速器启动）、电池的剩余容量下降、发动机的冷却水温不到规定值（冷态）、发动机的停止持续时间（自动停止后经过的时间）超过规定时间等的条件中的至少一个成立时，判定为再起动条件成立。
[0082] 在上述步骤S21中判定为“是”，从而确认再起动条件成立的情况下，再起动控制部52判定停止时压缩行程汽缸2C的活塞停止位置是否在上述基准停止位置范围（例如压缩上死点前83°CA～180°CA的范围等）内（步骤S22）。
[0083] 在这里，停止时压缩行程汽缸2C的活塞停止位置，通过上述自动停止控制的作用，在大部分的情况下理应位于上述基准停止位置范围内。但是，因某些原因，也可能有停止时压缩行程汽缸2C的活塞停止位置从上述基准停止位置范围向上死点侧偏离的情况。因此，为了慎重起见进行上述步骤S22的判定。
[0084] 在上述步骤S22中判定为“是”，从而确认停止时压缩行程汽缸2C的活塞停止位置位于基准停止位置范围内的情况下，再起动控制部52实施向停止时压缩行程汽缸2C喷射最初的燃料以再起动发动机的控制（一压缩起动）（步骤S23）。即，驱动起动马达34并对曲轴7赋予旋转力，同时向停止时压缩行程汽缸2C喷射燃料而自动点火，以此从多个活塞之一迎来第一次上死点的时刻起再开始燃烧，从而再起动发动机。
[0085] 另一方面，虽然可能性小，但是在上述步骤S22中判定为“否”，从而确认停止时压缩行程汽缸2C的活塞停止位置从基准停止位置范围偏离的情况下，再起动控制部52实施向停止时进气行程汽缸2D喷射最初的燃料以再起动发动机的控制（二压缩起动）（步骤S24）。即，驱动起动马达34并对曲轴7赋予旋转力，同时多个活塞之一超过第一次上死点，停止时进气行程汽缸2D迎来压缩行程时，通过向停止时进气行程汽缸2D喷射燃料而自动点火，以此从多个活塞之一迎来第二次上死点的时刻起再开始燃烧，从而再起动发动机。
[0086] （5）作用效果
[0087] 如以上说明，根据本实施形态的柴油发动机（压缩自动点火式发动机）的起动控制装置50具备：在规定的自动停止条件成立时自动停止发动机的自动停止控制部51；和自动停止后在规定的再起动条件成立时，停止时压缩行程汽缸2C的活塞5的停止位置位于设定在相对地靠近下死点一侧的基准停止位置范围内的情况下，利用起动马达34对发动机赋予旋转力，同时向停止时压缩行程汽缸2C喷射燃料，以此再起动发动机的再起动控制部52。自动停止控制部51在自动停止发动机时，控制进气节流阀30的开度，使对于从作为全汽缸2A～2D的发动机即将停止之前的最后的上死点的最终TDC的前一个上死点（2TDC）至最终TDC为进气行程的停止时压缩行程汽缸2C的进气流量（第二进气流量），与对于从最终TDC的前两个上死点（3TDC）至2TDC为进气行程的停止时膨胀行程汽缸2A的进气流量（第一进气流量）相比增大。
[0088] 发动机即将自动停止之前，通过使至停止时压缩行程汽缸2C内的缸内进气量大于至停止时膨胀行程汽缸2A内的缸内进气量，以此在发动机停止时，停止时压缩行程汽缸2C的压缩反作用力相对地大，停止时膨胀行程汽缸2A的膨胀反作用力相对地小，因此停止时压缩行程汽缸2C的活塞5的停止位置自然地靠近下死点一侧，停止时膨胀行程汽缸2A的活塞5的停止位置自然地靠近上死点一侧。其结果是，停止时压缩行程汽缸2C的活塞5可以以高精度停止在靠近下死点一侧，可以以一压缩起动稳定地、迅速地再起动发动机。
[0089] 在本实施形态中，自动停止控制部51在自动停止控制中，到2TDC（时刻t4）为止，使进气节流阀30的开度达到成为第一进气流量的开度（0%），超过2TDC（时刻t4）时，使进气节流阀30的开度达到成为比第一进气流量多的第二进气流量的开度（30%）。
[0090] 通过控制进气节流阀30的开度，可以稳定地、确实地使至停止时压缩行程汽缸2C内的缸内进气量多于至停止时膨胀行程汽缸2A内的缸内进气量，可以使停止时压缩行程汽缸2C的活塞5以高精度停止在靠近下死点一侧。此外，进气节流阀30是发动机原本具备的构件，因此不会使整个发动机的结构变得复杂化。又，到2TDC（时刻t4）为止的自动停止控制的大部分期间，进气节流阀30的开度为0%，进气流量相对地少，因此压缩反作用力相对地小，自动停止控制中的NVH良好。此外，到2TDC（时刻t4）为止的自动停止控制的大部分期间，进气节流阀30的开度为0%，新气导入相对地少，因此缸内冷却被抑制，确保再起动时的燃料自动点火性。
[0091] （6）其他实施形态
[0092] 在上述实施形态中，作为进气流量调节部，使用了进气节流阀30，但是也可以代替它使用进气门11的可变气门机构13a。此时，自动停止控制部51在自动停止控制中，到2TDC（时刻t4）为止使进气门11的升程量作为第一进气流量的升程量（相对地小的升程量），超过2TDC（时刻t4）时，作为比第一进气流量多的第二进气流量的升程量（相对地大的升程量）。此外，与此同时或代替地，自动停止控制部51在自动停止控制中，到2TDC（时刻t4）为止使进气门11的开闭正时作为第一进气流量的开闭正时（进气门11的开阀期间相对地短的开闭正时），超过2TDC（时刻t4）时，也可以作为比第一进气流量大的第二进气流量的开闭正时（进气门11的开阀期间相对地长的开闭正时）。
[0093] 通过可变气门机构13a控制进气门11的升程量及开闭正时的至少一个，可以稳定地、确实地使至停止时压缩行程汽缸2C内的缸内进气量大于至停止时膨胀行程汽缸2A内的缸内进气量，可以使停止时压缩行程汽缸2C的活塞5以高精度停止在靠近下死点一侧。此外，可变气门机构13a是发动机原本具备的构件，因此不会使整个发动机的结构变得复杂化。又，到2TDC（时刻t4）为止的自动停止控制的大部分期间，进气门11的升程量相对地小和/或进气门11的开阀期间相对地短，因此进气流量相对地少。因此，压缩反作用力相对地小，自动停止控制中的NVH良好。此外，由于新气导入相对地少，因此缸内冷却被抑制，确保再起动时的燃料自动点火性。
[0094] 作为进气流量调节部利用进气门11的可变气门机构13a的情况下，自动停止控制部51例如在自动停止控制中，到2TDC（时刻t4）为止将进气门11在进气下死点前早闭合，而超过2TDC（时刻t4）时，将进气门11在进气下死点后迟闭合。这样，通过变更进气门11的闭阀（IVC）正时，可以简单、确实地使至停止时压缩行程汽缸2C内的缸内进气量大于至停止时膨胀行程汽缸2A内的缸内进气量，从而可以使停止时压缩行程汽缸2C的活塞5以高精度停止在靠近下死点一侧。
[0095] 另外，在以上的实施形态中，虽然使进气节流阀30的开度的切换时期及进气门11的升程量及开闭正时中的至少一个的切换时期为2TDC（时刻t4），但是并不限于此，只要能够使至停止时压缩行程汽缸2C内的缸内进气量大于至停止时膨胀行程汽缸2A内的缸内进气量，就可以在比2TDC提前规定时间的时刻切换进气节流阀30的开度，或者可以在比2TDC提前规定时间的时刻切换进气门11的升程量及开闭正时中的至少一个，又，也可以在比2TDC滞后规定时间的时刻切换进气节流阀30的开度，或者在比2TDC滞后规定时间的时刻切换进气门11的升程量及开闭正时中的至少一个。即，也可以使进气节流阀30的开度的切换时期及进气门11的升程量及开闭正时中的至少一个的切换时期为2TDC附近。
[0096] 又，在上述实施形态中，在自动停止条件的成立时刻t1，将进气节流阀30的开度设定为全闭（0%），之后，虽然在能看到某种程度的进气压力的降低的时刻t2实施停止来自燃料喷射阀15的燃料喷射的燃料中断，但是也可以在与进气节流阀30的全闭相同的时刻t1实施燃料中断。
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