專利名稱：內(nèi)燃機及其控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及提高內(nèi)燃機起動性(特別是沒有轉(zhuǎn)動曲軸的起動性)的技術(shù)。
背景技術(shù)：
作為有關(guān)內(nèi)燃機起動的技術(shù)，例如有專利文獻(xiàn)1所記載的裝置。在該裝置中，在缸內(nèi)直接噴射式內(nèi)燃機中，在活塞到達(dá)上死點后，判別在排氣沖程前停止的氣缸，通過向判別了的氣缸噴射燃料并點火，從而不使用起動機(セルモ一タ)或反沖起動機等另設(shè)的起動裝置(下面簡稱為“起動機”)，而進(jìn)行發(fā)動機的起動。
專利文獻(xiàn)1特開平2-271073號公報但是，在上述現(xiàn)有裝置中，沒有完全考慮起動時(點火時)燃燒室(內(nèi))的溫度。由于噴射出的燃料的氣化率根據(jù)燃燒室的溫度變動，故在上述現(xiàn)有裝置中，起動時的燃燒室(內(nèi))的溫度使燃燒室的氣化混合比改變。因此，有可能在點火時的燃燒室混合氣不能達(dá)到適宜的狀態(tài)，產(chǎn)生不點火(失火)，而不能起動。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是鑒于這樣的問題而構(gòu)成的，其目的在于，在不使用起動機(即無轉(zhuǎn)動曲軸)而進(jìn)行發(fā)動機起動的內(nèi)燃機中，通過使點火時的燃燒室混合氣形成適宜狀態(tài)，提高其起動性。
因此，本發(fā)明提供一種內(nèi)燃機，其通過基于點火的燃燒而進(jìn)行使旋轉(zhuǎn)開始的燃燒起動，其特征在于，在發(fā)動機停止之前，以規(guī)定時間進(jìn)行將發(fā)動機轉(zhuǎn)速維持在規(guī)定的低轉(zhuǎn)速范圍的停止前運轉(zhuǎn)。另外，作為停止前運轉(zhuǎn)，例如有怠速運轉(zhuǎn)，可根據(jù)停止條件成立時的(或移向停止控制時的)燃燒室溫度來設(shè)定進(jìn)行停止前運轉(zhuǎn)的規(guī)定時間。
根據(jù)本發(fā)明，由于在發(fā)動機停止之前，以規(guī)定時間進(jìn)行將發(fā)動機轉(zhuǎn)速維持在規(guī)定的低轉(zhuǎn)速范圍的停止前運轉(zhuǎn)，故不管在發(fā)動機停止前的運轉(zhuǎn)狀態(tài)等，都可使發(fā)動機停止時的燃燒溫度大致一定(穩(wěn)定)。由此，在停止后立刻起動的情況下，起動時的燃燒室溫度也被均勻化，噴射燃料得到的點火時燃燒室的混合氣狀態(tài)穩(wěn)定，可進(jìn)行可靠的(穩(wěn)定的)點火，可提高無轉(zhuǎn)動曲軸的起動性。在此，推測或檢測要使發(fā)動機停止時的燃燒室溫度，根據(jù)該燃燒室溫度，設(shè)定上述停止前運轉(zhuǎn)的運轉(zhuǎn)時間(上述規(guī)定時間)，則可通過必要最小限的停止前運轉(zhuǎn)將發(fā)動機停止時(及停止后起動的情況下的發(fā)動機起動時)的燃燒室溫度控制在大致一定，特別是可抑止怠速停止帶來的燃料費用上升效果的降低。


圖1是本發(fā)明中一實施例的缸內(nèi)直接噴射式內(nèi)燃機的示意結(jié)構(gòu)圖；圖2是表示停止前運轉(zhuǎn)的范圍一例的圖；圖3是表示怠速停止時的控制內(nèi)容的流程圖；圖4是表示燃燒室溫度推測圖表(1)的圖；圖5是表示燃燒室溫度推測圖表(2)的圖；圖6是表示燃燒室溫度推測圖表(3)的圖；圖7是表示燃燒室溫度推測映射之一例的圖；圖8是表示怠速運轉(zhuǎn)時間設(shè)定圖表之一例的圖；圖9是用于說明必要怠速運轉(zhuǎn)時間的圖。
符號說明1發(fā)動機2燃燒室10燃燒噴射閥11火花塞30控制單元(C/U)31油門傳感器32曲柄轉(zhuǎn)角傳感器33凸輪角傳感器34水溫傳感器35車速傳感器36齒輪位置傳感器
37制動器傳感器具體實施方式
下面，參照

本發(fā)明的實施例。
圖1是本發(fā)明一實施例的缸內(nèi)直接噴射式內(nèi)燃機的示意圖。如圖1所示，該發(fā)動機1的燃燒室2由氣缸蓋3、氣缸體4、嵌合于該氣缸體4的氣缸內(nèi)的活塞5構(gòu)成。在氣缸蓋3上形成有向燃燒室2開口的進(jìn)氣口6及排氣口7。將這些口6、7開閉的進(jìn)氣閥8及排氣閥9通過未圖示的進(jìn)氣閥用凸輪及排氣閥用凸輪驅(qū)動。另外，在進(jìn)氣閥8側(cè)設(shè)有未圖示的公知結(jié)構(gòu)的可變閥機構(gòu)，通過該可變閥機構(gòu)控制進(jìn)氣閥8的開閉時刻。另外，也可以在排氣閥9側(cè)設(shè)置可變閥機構(gòu)。
另外，在氣缸蓋3中，在面臨燃燒室2的狀態(tài)下配置有向燃燒室2內(nèi)直接噴射燃料的燃料噴射閥10及將燃燒室2內(nèi)的混合氣進(jìn)行火花點火的火花塞11。
在進(jìn)氣口6上連接有進(jìn)氣歧管12，該進(jìn)氣歧管12的上游側(cè)通過進(jìn)氣收集器13連接進(jìn)氣管道14。在該進(jìn)氣管道14中設(shè)有從其進(jìn)氣上游側(cè)除去進(jìn)入空氣中污物等的空氣濾清器15、檢測進(jìn)入空氣量的空氣流量計16、控制進(jìn)入空氣量的節(jié)流閥17。另外，將該節(jié)流閥14從進(jìn)氣管道14的節(jié)流閥17上游旁通，而設(shè)置與進(jìn)氣收集器13連接的旁通路18，在該旁通路18中安裝控制通過的空氣量的怠速控制閥19。
設(shè)置將節(jié)流閥17上游側(cè)的進(jìn)氣管道14和氣缸體4內(nèi)的曲軸箱連接的第一漏氣通路20、和將氣缸蓋3的氣缸蓋罩內(nèi)的搖臂室和進(jìn)氣收集器13連接的第二漏氣通路21。通過該漏氣通路20、21，將在發(fā)動機1內(nèi)產(chǎn)生的漏氣體由從進(jìn)氣管道14導(dǎo)入的進(jìn)氣換氣，導(dǎo)向進(jìn)氣收集器13。
在第二漏氣通路21中設(shè)有控制漏氣體壓力的壓力控制閥(PCV閥)22和控制漏氣體流量的漏氣控制閥23。
對控制單元(C/U)30輸入除上述的空氣流量計16以外的、檢測節(jié)氣門開度TVO的節(jié)氣門開度傳感器31、曲柄轉(zhuǎn)角傳感器32、凸輪角傳感器33、水溫傳感器34、車速傳感器35、檢測變速箱的齒輪位置的齒輪位置傳感器36、檢測制動動作(ON/OFF)的制動器傳感器37等各種傳感器的檢測信號。
C/U30基于輸入的檢測信號控制可變閥機構(gòu)、燃料噴射閥10、火花塞11、節(jié)流閥17、怠速控制閥19、漏氣控制閥23等。另外，C/U30基于曲柄轉(zhuǎn)角傳感器32的檢測信號檢測發(fā)動機轉(zhuǎn)速Ne，同時，可基于曲柄轉(zhuǎn)角傳感器32及凸輪角傳感器33的檢測信號判斷處于特定沖程的氣缸。
另外，C/U30在規(guī)定的怠速停止條件成立的情況下(例如變速機的齒輪位置處于D范圍，制動器為ON(動作)，車速為零時)，進(jìn)行使發(fā)動機1自動停止的怠速停止，在該怠速停止中，在規(guī)定的怠速停止解除條件成立的情況下(例如在怠速停止條件成立后，將制動器OFF時或有由驅(qū)動器產(chǎn)生的起動操作時)，將怠速停止解除，自動地進(jìn)行發(fā)動機1的再起動，進(jìn)行怠速停止控制。
在此，說明通過C/U30施行的上述怠速停止控制。首先，本實施例的發(fā)動機1中，對處于膨脹沖程的氣缸噴射燃料，通過點火，而不使用起動機(即沒有轉(zhuǎn)動曲軸)，而進(jìn)行發(fā)動機的起動(包含怠速停止敵后再起動)。但是，當(dāng)燃燒室2內(nèi)的溫度有偏差時，即使進(jìn)行同樣的燃料噴射，點火時的燃燒室混合比也會產(chǎn)生偏差，因此，點火時不會形成適于燃燒的混合氣，而產(chǎn)生不點火，使起動失敗。因此，從可靠地進(jìn)行無轉(zhuǎn)動曲軸的起動的觀點考慮，優(yōu)選起動時的燃燒室2的溫度一定。
因此，在本實施例中，通過進(jìn)行使怠速停止(發(fā)動機停止)時的燃燒室溫度一定這樣的控制，使再起動時的燃燒室溫度大致一定，將點火時的燃燒室混合氣穩(wěn)定化。具體地，在怠速停止(發(fā)動機停止)前進(jìn)行將發(fā)動機轉(zhuǎn)速Ne維持在規(guī)定的低轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)(例如圖2的擺動區(qū)域內(nèi))的“停止前運轉(zhuǎn)”，而不管至此的運轉(zhuǎn)狀態(tài)等而將發(fā)動機停止時的燃燒室溫度形成在一定的范圍內(nèi)(實現(xiàn)燃燒室溫度的穩(wěn)定化)，由此，使(再)起動時的燃燒室溫度穩(wěn)定化，而使點火時期的混合氣狀態(tài)穩(wěn)定而適當(dāng)。
另外，以下說明中，作為上述“停止前運轉(zhuǎn)”采用“停止前怠速運轉(zhuǎn)”，但這不過是一例，如上所述，若將在規(guī)定時間期間的發(fā)動機轉(zhuǎn)速Ne維持在規(guī)定的低轉(zhuǎn)速范圍，則顯然即使沒有怠速運轉(zhuǎn)，也能夠使燃燒室溫度穩(wěn)定化。
圖3是表示怠速停止時的控制內(nèi)容的流程圖，在各規(guī)定時間進(jìn)行。
在S1中，讀取發(fā)動機轉(zhuǎn)速Ne、節(jié)氣門開度TVO等發(fā)動機運轉(zhuǎn)條件。
在S2中，判定怠速停止條件是否成立。如怠速停止條件成立，則前進(jìn)到S2，如不成立，則結(jié)束本流程。另外，如上所述，本實施例的怠速停止條件的成立為，(1)齒輪位置為D范圍，(2)車速為零(大致為零)，(3)制動器在動作(為ON)，但不限于此。
在S3中，判定停止前怠速運轉(zhuǎn)特征值fidle是否為0。若fidle＝0，則前進(jìn)到S3，若fidle＝1，則前進(jìn)到S9。該停止前怠速運轉(zhuǎn)特征值fidle如后所述，設(shè)定為怠速停止條件成立，輸出發(fā)動機停止指令(S8)。
在S4中，推測燃燒室溫度。這樣的推測基于例如圖4～圖7所示的圖表或映射圖的任一個進(jìn)行。
圖4表示“發(fā)動機轉(zhuǎn)速Ne-燃燒室溫度”圖表之一例。如圖4所示，推測發(fā)動機轉(zhuǎn)速Ne越高，燃燒室溫度越高。這是由于，發(fā)動機轉(zhuǎn)速Ne越高，燃燒間隔越短，且各單位時間的熱產(chǎn)生量增加。圖5表示“節(jié)氣門開度TVO-燃燒室溫度”圖表之一例。如圖5所示，推測節(jié)氣門開度TVO越大，燃燒室溫度越高。這是由于，節(jié)氣門開度TVO越大，各燃燒的空氣量增大，且發(fā)熱量增大。
圖6表示“充填效率ηc-燃燒室溫度”圖表之一例。此時，與節(jié)氣門開度TVO相同，由于充填效率ηc越高，各燃燒的發(fā)熱量增加，故推測燃燒室溫度高。而圖6的情況下，必須算出充填效率ηc，但不限于此，也可以形成根據(jù)影響充填效率ηc的參數(shù)推測燃燒室溫度的結(jié)構(gòu)(即，在充填效率ηc變高的參數(shù)狀態(tài)下，則推測燃燒室溫度變高即可)。另外，作為影響充填效率ηc的參數(shù)有，進(jìn)氣閥8即排氣閥9的開閉時刻、燃燒室2的壁溫(水溫)、進(jìn)氣的入口溫度·入口壓力(在該情況下，預(yù)先設(shè)置溫度傳感器及壓力傳感器檢測，或由計算推測即可)等。
圖7表示用于根據(jù)發(fā)動機負(fù)載、發(fā)動機轉(zhuǎn)速推測燃燒室溫度的燃燒室溫度映象射之一例，相當(dāng)于將圖4～圖6組合的結(jié)構(gòu)。
以上提供了若干種方法，但是也可以利用其它方法推測燃燒室溫度，更簡單地，也可以代用怠速停止條件成立時的水溫傳感器34的檢測值等。
返回圖3，在S5中，設(shè)定進(jìn)行停止前怠速運轉(zhuǎn)的時間(下面簡稱為“怠速運轉(zhuǎn)時間”)。這樣的設(shè)定基于例如圖8所示的“燃燒室溫度-怠速運轉(zhuǎn)時間”圖表進(jìn)行。設(shè)定成(推測的)燃燒室溫度越高，怠速運轉(zhuǎn)時間越長。這是由于，如圖9所示，溫度降低特性因燃燒室溫度而不同，為使發(fā)動機停止時的燃燒室溫度一定而需要的怠速運轉(zhuǎn)時間(t1、t2、t3)也不同。另外，也想到考慮假想的最高燃燒溫度而設(shè)定怠速運轉(zhuǎn)時間(這種情況下，怠速運轉(zhuǎn)時間總是一定的)，這樣，在燃燒室溫度低的情況，進(jìn)行久到必要以上的怠速運轉(zhuǎn)，且使怠速停止造成的燃燒費用提高效果減少，而不理想。因此，在本實施例中，根據(jù)燃燒室溫度設(shè)定怠速運轉(zhuǎn)時間，可以以必要最小限的怠速運轉(zhuǎn)使發(fā)動機停止時的燃燒室溫度一定(降低到規(guī)定溫度)。
在S6中，判定怠速停止條件的成立狀態(tài)是否繼續(xù)。如繼續(xù)，則前進(jìn)到S7，如為非成立，則結(jié)束本流程。
在S7中，輸出發(fā)動機停止指令，由此，開始進(jìn)行發(fā)動機停止處理(移向發(fā)動機停止控制)。
在S8中，將停止前怠速運轉(zhuǎn)特征值fidle設(shè)為1，停止前怠速運轉(zhuǎn)開始的同時，通過計時器開始經(jīng)過時間的計測。另外，如上所述，也可以不是進(jìn)行怠速的“停止前怠速運轉(zhuǎn)”，而是將發(fā)動機轉(zhuǎn)速維持在規(guī)定的低轉(zhuǎn)速內(nèi)“停止前運轉(zhuǎn)”。
在S9中，判定是否經(jīng)過了在S5中設(shè)定了的怠速運轉(zhuǎn)時間。若經(jīng)過怠速運轉(zhuǎn)時間，則前進(jìn)到S10，若沒有經(jīng)過，則結(jié)束本工序。
在S10中，由于經(jīng)過了設(shè)定的怠速運轉(zhuǎn)時間，故結(jié)束怠速運轉(zhuǎn)，將發(fā)動機停止(進(jìn)行怠速停止)。另外，解除停止前的怠速特征值fidle(設(shè)為0)，同時，清除計時器(計測時間)。
以上，在本實施例的缸內(nèi)直接噴射式內(nèi)燃機中，在怠速停止條件成立的情況下，不立即停止發(fā)動機，而是以基于怠速停止條件成立時的燃燒室溫度(根據(jù)之前的發(fā)動機運轉(zhuǎn)狀態(tài)進(jìn)行推測)而設(shè)定的時間進(jìn)行停止前怠速運轉(zhuǎn)(或停止前運轉(zhuǎn))后，才停止發(fā)動機。由此，不管怠速停止(控制)前的運轉(zhuǎn)狀態(tài)，而可使怠速停止(發(fā)動機停止)時的燃燒室溫度甚至之后再起動時的燃燒室溫度大致一定。其結(jié)果使通過噴射的燃料產(chǎn)生的點火時的燃燒室混合氣狀態(tài)穩(wěn)定，進(jìn)行可靠地點火，可提高無轉(zhuǎn)動曲軸的起動性。
根據(jù)以上說明的實施例，由于在怠速停止(發(fā)動機停止)之前進(jìn)行規(guī)定時間的停止前怠速運轉(zhuǎn)，故可使發(fā)動機停止時的燃燒室溫度穩(wěn)定。其結(jié)果不管發(fā)動機停止前的運轉(zhuǎn)狀態(tài)和停止時間的長短等，起動時的燃燒室溫度也穩(wěn)定，可提高無轉(zhuǎn)動曲軸的起動性。在此，不僅停止前怠速運轉(zhuǎn)，關(guān)于可以形成將發(fā)動機轉(zhuǎn)速維持在規(guī)定的低轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)的停止前運轉(zhuǎn)(不是怠速運轉(zhuǎn))的情況如上所述。
另外，基于發(fā)動機停止條件成立時(即決定發(fā)動機停止時)的燃燒室溫度設(shè)定怠速運轉(zhuǎn)時間，設(shè)定燃燒室溫度越高，怠速運轉(zhuǎn)時間越長(參照圖8)，由此，可同時實現(xiàn)停止前怠速運轉(zhuǎn)時間的縮短化和起動性提高。
在此，由于上述燃燒室溫度根據(jù)發(fā)動機停止條件成立之前的發(fā)動機運轉(zhuǎn)狀態(tài)(發(fā)動機負(fù)載和發(fā)動機轉(zhuǎn)速Ne、發(fā)動機轉(zhuǎn)速Ne、節(jié)氣門開度TVO、充填效率ηc)進(jìn)行推測(參照圖4～圖8)，故不必設(shè)置專用的傳感器等，而可以以較簡單的結(jié)構(gòu)進(jìn)行高精度的推測。
另外，上述流程圖表示怠速停止時的控制內(nèi)容，但也可以將其適用于通常的發(fā)動機停止。在該情況下，可通過如下那樣地修正例如圖2所示的流程圖來對應(yīng)。即，簡單地說，首先，在S1中，在怠速停止條件(1)～(3)中，判定(2)車速為零(大致為零)、及(3)制動器在動作是否成立。其次，在S6中，在將點火(開關(guān))斷開時，輸出發(fā)動機停止指令。并且，預(yù)先計測到斷開點火的時間，在減去從設(shè)定了的怠速運轉(zhuǎn)時間計測的時間，斷開點火后，進(jìn)行怠速運轉(zhuǎn)，然后，將發(fā)動機停止(在上述的減法運算結(jié)果為0或0以下的情況下，通過斷開點火立即使發(fā)動機停止)。這樣，即使在通常的起動時，也可以可靠地進(jìn)行無轉(zhuǎn)動曲軸的起動(點火)。例如，即使在長時間行駛后，將發(fā)動機停止，然后馬上起動的情況下，燃燒室溫度也可以降低到大致一定的溫度，因此，可使點火時的燃燒室的混合氣狀態(tài)穩(wěn)定，形成適當(dāng)?shù)臓顟B(tài)，可防止不點火。
另外，事先設(shè)置使曲軸開始旋轉(zhuǎn)的起動電機24(圖1中虛線表示)等起動(輔助)裝置，在需要的情況下，也可以進(jìn)行使用了該起動電機24的起動(或利用其輔助實現(xiàn))。
另外，以缸內(nèi)直接噴射式內(nèi)燃機為對象，但不限于此，例如也可以適用于缸內(nèi)直接噴射式以外的內(nèi)燃機。
權(quán)利要求
1.一種內(nèi)燃機，其通過點火時的燃燒而進(jìn)行使旋轉(zhuǎn)開始的燃燒起動，其特征在于，在發(fā)動機停止前，以規(guī)定時間進(jìn)行將發(fā)動機轉(zhuǎn)速維持在規(guī)定的低轉(zhuǎn)速范圍的停止前運轉(zhuǎn)。
2.如權(quán)利要求1所述的內(nèi)燃機，其特征在于，所述停止前運轉(zhuǎn)是怠速運轉(zhuǎn)。
3.如權(quán)利要求1或2所述的內(nèi)燃機，其特征在于，所述發(fā)動機停止是不熄火的怠速停止。
4.如權(quán)利要求1所述的內(nèi)燃機，其特征在于，基于所述發(fā)動機停止條件成立時的燃燒室溫度設(shè)定所述規(guī)定時間。
5.如權(quán)利要求4所述的內(nèi)燃機，其特征在于，所述燃燒室溫度越高，進(jìn)行所述停止前運轉(zhuǎn)的時間越長。
6.如權(quán)利要求4所述的內(nèi)燃機，其特征在于，基于所述規(guī)定發(fā)動機停止條件成立之前的發(fā)動機運轉(zhuǎn)狀態(tài)推測所述燃燒室溫度。
7.如權(quán)利要求6所述的內(nèi)燃機，其特征在于，所述發(fā)動機運轉(zhuǎn)狀態(tài)包含發(fā)動機轉(zhuǎn)速。
8.如權(quán)利要求6所述的內(nèi)燃機，其特征在于，所述發(fā)動機運轉(zhuǎn)狀態(tài)包含節(jié)氣門開度。
9.如權(quán)利要求6所述的內(nèi)燃機，其特征在于，所述發(fā)動機運轉(zhuǎn)狀態(tài)包含對充填效率給予影響的參數(shù)。
10.如權(quán)利要求4所述的內(nèi)燃機，其特征在于，所述規(guī)定的發(fā)動機停止條件包含制動器正在工作及車速為零。
11.一種內(nèi)燃機的控制方法，其通過基于點火的燃燒而進(jìn)行使旋轉(zhuǎn)開始的燃燒起動，其特征在于，在發(fā)動機停止之前，以規(guī)定時間進(jìn)行將發(fā)動機轉(zhuǎn)速維持在規(guī)定的低轉(zhuǎn)速范圍的停止前運轉(zhuǎn)。
12.如權(quán)利要求11所述的內(nèi)燃機的控制方法，其特征在于，所述停止前運轉(zhuǎn)是怠速運轉(zhuǎn)。
13.如權(quán)利要求11或12所述的內(nèi)燃機的控制方法，其特征在于，所述內(nèi)燃機停止是不熄火的怠速停止，基于規(guī)定的怠速停止條件成立時的燃燒室溫度設(shè)定所述規(guī)定時間。
全文摘要
一種內(nèi)燃機及其控制方法，在發(fā)動機起動時，使燃燒室內(nèi)溫度穩(wěn)定，可靠地進(jìn)行無轉(zhuǎn)動曲軸的起動。在規(guī)定的怠速停止(或發(fā)動機停止條件)成立的情況下，基于其此前讀取的發(fā)動機運轉(zhuǎn)狀態(tài)推測燃燒室溫度，并基于推測的燃燒室溫度設(shè)定停止前的怠速運轉(zhuǎn)時間(S1～S5)。然后，在進(jìn)行了設(shè)定的時間的怠速運轉(zhuǎn)后，將發(fā)動機停止(S6～S10)。
文檔編號F02N99/00GK1796750SQ20051012849
公開日2006年7月5日 申請日期2005年12月28日 優(yōu)先權(quán)日2004年12月28日
發(fā)明者佑谷昌彥, 長田尚樹, 藤田英弘, 松木好孝, 三堀敦士, 野內(nèi)忠則, 片山孝嗣, 濱根將太 申請人:日產(chǎn)自動車株式會社