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技術 内燃機関の制御装置

出願人 ダイハツ工業株式会社
発明者 太古無限
出願日 2016年3月9日 (5年2ヶ月経過) 出願番号 2016-045993
公開日 2017年9月14日 (3年7ヶ月経過) 公開番号 2017-160846
状態 特許登録済
技術分野 内燃機関に供給する空気・燃料の電気的制御 車両用機関または特定用途機関の制御
主要キーワード 端子電流 ブレーキ踏量 高圧ループ 冷媒圧縮用 コイルケース 要求EGR率 車室内空調 誘導電圧
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重要な関連分野

この項目の情報は公開日時点(2017年9月14日)のものです。
また、この項目は機械的に抽出しているため、正しく解析できていない場合があります

図面 (4)

課題

燃料性状の違いに適切に対応し、始動直後エンジン回転数を好適に制御する。

解決手段

内燃機関の始動直後の時期において、エンジン回転数が燃料カット回転数を超えたことを条件として気筒への燃料供給一時中断する燃料カットを実行するものであって、内燃機関の始動のためのクランキングの完了から所定時間が経過した時点で前記燃料カット回転数を最低値とし、その後時間経過に伴い前記燃料カット回転数を引き上げてゆく内燃機関の制御装置を構成した。

概要

背景

周知の通り、停止している内燃機関始動する際には、内燃機関の出力軸であるクランクシャフト電動機により回転駆動しつつ、インジェクタから燃料噴射してこれを気筒において燃焼させ、クランクシャフトの回転を加速するクランキングを行う。クランキングは、内燃機関が初爆から連爆へと至り、クランクシャフトの回転速度即ちエンジン回転数が内燃機関の冷却水温等に応じて定まる判定値を超えたときに(完爆したものと見なして)終了する。

近時の車両では、信号待ち等による停車中に内燃機関のアイドル回転を停止させるアイドルストップを実施することが多くなっている。冷間始動と異なり、アイドルストップした内燃機関を再始動する際には、内燃機関が既に暖機されておりフリクションロスが低減している。このため、始動直後にエンジン回転数がオーバーシュートする吹き上がりが生じる可能性がある。エンジン回転数が過剰に高まることは、不必要に燃料消費が増えることになるので好ましくない。そこで、内燃機関の始動直後の時期において、エンジン回転数が燃料カット回転数を超えたときに気筒への燃料供給一時中断する燃料カットを実行し、エンジン回転の吹き上がりを抑制することが行われる(例えば、下記特許文献を参照)。

概要

燃料の性状の違いに適切に対応し、始動直後のエンジン回転数を好適に制御する。内燃機関の始動直後の時期において、エンジン回転数が燃料カット回転数を超えたことを条件として気筒への燃料供給を一時中断する燃料カットを実行するものであって、内燃機関の始動のためのクランキングの完了から所定時間が経過した時点で前記燃料カット回転数を最低値とし、その後時間経過に伴い前記燃料カット回転数を引き上げてゆく内燃機関の制御装置を構成した。

目的

本発明は、燃料の性状の違いに適切に対応して始動直後のエンジン回転数を好適に制御することを所期の目的とする

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
0件

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請求項1

内燃機関始動直後の時期において、エンジン回転数燃料カット回転数を超えたことを条件として気筒への燃料供給一時中断する燃料カットを実行するものであって、内燃機関の始動のためのクランキングの完了から所定時間が経過した時点で前記燃料カット回転数を最低値とし、その後時間経過に伴い前記燃料カット回転数を引き上げてゆく内燃機関の制御装置

技術分野

0001

本発明は、内燃機関運転を制御する制御装置に関する。

背景技術

0002

周知の通り、停止している内燃機関を始動する際には、内燃機関の出力軸であるクランクシャフト電動機により回転駆動しつつ、インジェクタから燃料噴射してこれを気筒において燃焼させ、クランクシャフトの回転を加速するクランキングを行う。クランキングは、内燃機関が初爆から連爆へと至り、クランクシャフトの回転速度即ちエンジン回転数が内燃機関の冷却水温等に応じて定まる判定値を超えたときに(完爆したものと見なして)終了する。

0003

近時の車両では、信号待ち等による停車中に内燃機関のアイドル回転を停止させるアイドルストップを実施することが多くなっている。冷間始動と異なり、アイドルストップした内燃機関を再始動する際には、内燃機関が既に暖機されておりフリクションロスが低減している。このため、始動直後にエンジン回転数がオーバーシュートする吹き上がりが生じる可能性がある。エンジン回転数が過剰に高まることは、不必要に燃料消費が増えることになるので好ましくない。そこで、内燃機関の始動直後の時期において、エンジン回転数が燃料カット回転数を超えたときに気筒への燃料供給一時中断する燃料カットを実行し、エンジン回転の吹き上がりを抑制することが行われる(例えば、下記特許文献を参照)。

先行技術

0004

特公昭63−015460号公報

発明が解決しようとする課題

0005

使用される燃料の性状によっては、始動直後のエンジン回転の加速度が比較的小さく、エンジン回転数が緩やかに上昇することがある。そのような場合であっても、従前の制御によれば、エンジン回転数が燃料カット回転数に到達した時点で燃料カットを開始することになる。だが、燃料カットを実行せずとも、エンジン回転が吹き上がる懸念は小さい。寧ろ、燃料カットによるエンジン回転数の低落が大きくなり、燃料供給の再開後のエンジン回転数の上昇にも遅れが生じるという、エンジン回転数のアンダーシュートを招くおそれがある。

0006

以上の問題に着目してなされた本発明は、燃料の性状の違いに適切に対応して始動直後のエンジン回転数を好適に制御することを所期の目的とする。

課題を解決するための手段

0007

本発明では、内燃機関の始動直後の時期において、エンジン回転数が燃料カット回転数を超えたことを条件として気筒への燃料供給を一時中断する燃料カットを実行するものであって、内燃機関の始動のためのクランキングの完了から所定時間が経過した時点で前記燃料カット回転数を最低値とし、その後時間経過に伴い前記燃料カット回転数を引き上げてゆく内燃機関の制御装置を構成した。

発明の効果

0008

本発明によれば、燃料の性状の違いに適切に対応でき、始動直後のエンジン回転数を好適に制御することが可能となる。

図面の簡単な説明

0009

本発明の一実施形態における車両用内燃機関及び制御装置の概略構成を示す図。
同実施形態の制御装置が設定する始動直後の時期の燃料カット回転数を示す図。
同実施形態の制御装置によるエンジン回転数の制御の模様を示すタイミング図。

実施例

0010

本発明の一実施形態を、図面を参照して説明する。図1に、本実施形態における車両用内燃機関の概要を示す。本実施形態の内燃機関は、ポート噴射式の4ストローク火花点火エンジンであり、複数の気筒1(例えば、三気筒。図1には、そのうち一つを図示している)を具備する。各気筒1の吸気ポート近傍には、燃料を噴射するインジェクタ11を気筒1毎に設けている。また、各気筒1の燃焼室天井部に、点火プラグ12を取り付けてある。点火プラグ12は、点火コイルにて発生した誘導電圧印加を受けて、中心電極接地電極との間で火花放電惹起するものである。点火コイルは、半導体スイッチング素子であるイグナイタとともに、コイルケースに一体的に内蔵される。

0011

吸気を供給するための吸気通路3は、外部から空気を取り入れて各気筒1の吸気ポートへと導く。吸気通路3上には、エアクリーナ31、電子スロットルバルブ32、サージタンク33、吸気マニホルド34を、上流からこの順序に配置している。

0012

排気を排出するための排気通路4は、気筒1内で燃料を燃焼させた結果発生した排気を各気筒1の排気ポートから外部へと導く。この排気通路4上には、排気マニホルド42及び排気浄化用三元触媒41を配置している。

0013

排気ガス再循環(Exhaust Gas Recirculation)装置2は、いわゆる高圧ループEGRを実現するものであり、排気通路4における触媒41の上流側と吸気通路3におけるスロットルバルブ32の下流側とを連通する外部EGR通路21と、EGR通路21上に設けたEGRクーラ22と、EGR通路21を開閉し当該EGR通路21を流れるEGRガスの流量を制御するEGRバルブ23とを要素とする。EGR通路21の入口は、排気通路4における排気マニホルド42またはその下流の所定箇所に接続している。EGR通路21の出口は、吸気通路3におけるスロットルバルブ32の下流の所定箇所、特にサージタンク33に接続している。

0014

本実施形態の内燃機関の制御装置たるECU(Electronic Control Unit)0は、プロセッサメモリ入力インタフェース出力インタフェース等を有したマイクロコンピュータシステムである。

0015

ECU0の入力インタフェースには、車両の実車速を検出する車速センサから出力される車速信号a、クランクシャフトの回転角度及びエンジン回転数を検出するクランク角センサから出力されるクランク角信号b、アクセルペダル踏込量またはスロットルバルブ32の開度アクセル開度(いわば、要求されるエンジン負荷)として検出するセンサから出力されるアクセル開度信号c、気筒1に連なる吸気通路3(特に、サージタンク33)内の吸気温及び吸気圧を検出する温度・圧力センサから出力される吸気温・吸気圧信号e、内燃機関の温度を示唆する冷却水温を検出する水温センサから出力される冷却水温信号f、車載バッテリ端子電流または端子電圧を検出するセンサから出力されるバッテリ電流電圧信号g、ブレーキペダルの踏込量またはマスタシリンダ圧を検出するセンサから出力されるブレーキ踏量信号h等が入力される。

0016

ECU0の出力インタフェースからは、点火プラグ12に付帯するイグナイタに対して点火信号i、インジェクタ11に対して燃料噴射信号j、スロットルバルブ32に対して開度操作信号k、EGRバルブ23に対して開度操作信号l等を出力する。

0017

ECU0のプロセッサは、予めメモリに格納されているプログラム解釈、実行し、運転パラメータ演算して内燃機関の運転を制御する。ECU0は、内燃機関の運転制御に必要な各種情報a、b、c、d、e、f、g、hを入力インタフェースを介して取得し、エンジン回転数を知得するとともに気筒1に充填される吸気量を推算する。そして、それらエンジン回転数及び吸気量等に基づき、要求される燃料噴射量、燃料噴射タイミング(一度の燃焼に対する燃料噴射の回数を含む)、燃料噴射圧点火タイミング要求EGR率(または、EGR量)等といった各種運転パラメータを決定する。ECU0は、運転パラメータに対応した各種制御信号i、j、k、lを出力インタフェースを介して印加する。

0018

また、ECU0は、内燃機関の始動(冷間始動であることもあれば、アイドリングストップからの復帰であることもある)時において、電動機(スタータモータまたはISG(Integrated Starter Generator))を稼働させるための制御信号oを電動機に入力し、当該電動機によりクランクシャフトを回転させるクランキングを行う。クランキングは、内燃機関が初爆から連爆へと至り、エンジン回転数即ちクランクシャフトの回転速度が内燃機関の冷却水温等に応じて定まる判定値を超えたときに(完爆したものと見なして)終了する。

0019

本実施形態のECU0は、所定のアイドルストップ条件成立したときに、内燃機関のアイドル回転を停止させるアイドルストップを実行する。ECU0は、まず、内燃機関の冷間始動後、冷却水温が所定値以上に高まり、かつ車載のバッテリの充電量または端子電圧が所定値以上となっていることを条件として、アイドルストップの実行を許可する(それまでは、アイドルストップの実行を許可しない)。その上で、ブレーキペダルの踏込量またはマスタシリンダ圧が閾値以上であり(ブレーキペダルが踏まれた)、車室内空調用のエアコンディショナ冷媒圧縮用コンプレッサが稼働しておらず、シフトポジション走行レンジであり、前回のアイドルストップ終了からある車速以上まで加速した経歴があり、かつ現在の車速がある車速以下である(例えば、車速が13.5km/h以上から13km/hまで低下した、または9.5km/h以上から7km/hまで低下した)、といった諸条件がおしなべて成立したときに、アイドルストップを実行する。

0020

アイドルストップ条件の成立後、所定のアイドルストップ終了条件が成立したときには、内燃機関を再始動する。ECU0は、ブレーキペダルの踏込量またはマスタシリンダ圧が0または0に近い閾値未満となった(ブレーキペダルが踏まれなくなった)、逆にブレーキペダルの踏込量またはマスタシリンダ圧がさらに増大した(ブレーキペダルがさらに強く踏み込まれた)、アクセル開度が増大した(アクセルペダルが踏まれた)、アイドルストップ状態で所定時間(3分)が経過した、等のうちの何れかが成立したときに、アイドルストップを終了、内燃機関を再始動する。

0021

しかして、内燃機関の始動直後の時期にあって、エンジン回転数が燃料カット回転数を超えたとき、気筒1への燃料供給即ちインジェクタ11からの燃料噴射(及び、点火プラグ12による火花点火)を一時中断する燃料カットを実行する。この燃料カット制御により、始動直後の時期にエンジン回転数がオーバーシュートする吹き上がりの抑制を図る。燃料カットの開始後、エンジン回転数が燃料カット回転数よりも低い復帰回転数まで低下したならば、燃料カットを終了、燃料噴射(及び、点火)を再開する。

0022

本実施形態では、内燃機関の始動直後の時期における燃料カット回転数を、完爆時点即ち始動のためのクランキングの完了時点からの経過時間、及びそのときの内燃機関の冷却水温に応じて変化させる。図2に、クランキングの完了時点からの経過時間及び内燃機関の冷却水温と、ECU0が設定する燃料カット回転数との関係を例示している。燃料カット回転数は、クランキングの完了から所定時間が経過した時点、図示例ではクランキングの完了後400ミリ秒が経過した時点で最低値となる。そして、クランキングの完了から当該時点までの間は、時間が経過するほど燃料カット回転数を引き下げるとともに、当該時点以降は時間が経過するほど燃料カット回転数を引き上げてゆく。

0023

加えて、クランキングの完了時点からの経過時間が同等である場合、内燃機関の冷却水温が高いほど燃料カット回転数は低くなる。これは、内燃機関の温度が高いほどフリクションロスが減少し、エンジン回転数が吹き上がりやすくなり、また燃料カットに伴うエンジン回転数の低落が緩やかになることによる。

0024

ECU0のメモリには予め、クランキングの完了時点からの経過時間及び冷却水温と燃料カット回転数との関係を規定したマップデータが格納されている。ECU0は、内燃機関のクランキングの完了後、ECU0は、経過時間及び冷却水温をキーとして当該マップ検索し、設定するべき燃料カット回転数を知得する。

0025

図3に、本実施形態のECU0による内燃機関の始動直後の時期のエンジン回転数の制御の模様を示している。図中、実線は始動直後のエンジン回転の加速度が大きいケースを表し、破線は始動直後のエンジン回転の加速度が大きくないケースを表している。太い二点鎖線は、ECU0が設定した燃料カット回転数である。

0026

始動直後のエンジン回転の加速度が大きいケースでは、燃料カット回転数が最低となる時点の近傍でエンジン回転数が燃料カット回転数に到達することとなり、燃料カットが実行されてそれ以上のエンジン回転数の上昇が抑制される。結果、図中一点鎖線で表しているようなエンジン回転数の過剰な吹き上がりを回避できる。

0027

これに対し、始動直後のエンジン回転の加速度が大きくないケースでは、エンジン回転数が比較的緩やかに上昇することから、クランキング完了からの経過時間に応じて上下する燃料カット回転数をエンジン回転数が上回ることがなく、始動直後の時期に燃料カットが実行されない。気筒1に供給される燃料の性状によっては、強い燃焼が起こらず、エンジン回転数の立ち上がりの勢いが弱いことがある。このような場合には、始動直後に燃料カットを実行せずとも、エンジン回転数が過剰に高まる懸念は小さい。寧ろ、燃料カットを実行することでエンジン回転数が大きく落ち込み、燃料噴射の再開後のエンジン回転数の上昇にも遅れが生じ、エンジン回転数のアンダーシュートを招くおそれがある。そこで、本実施形態のECU0は、クランキング完了後のエンジン回転数の立ち上がりが緩慢であるケースでは燃料カットを行わない。

0028

本実施形態では内燃機関の始動直後の時期において、エンジン回転数が燃料カット回転数を超えたことを条件として気筒1への燃料供給を一時中断する燃料カットを実行するものであって、内燃機関の始動のためのクランキングの完了から所定時間が経過した時点で前記燃料カット回転数を最低値とし、その後時間経過に伴い前記燃料カット回転数を引き上げてゆく内燃機関の制御装置0を構成した。

0029

本実施形態によれば、燃料の性状の違いに適切に対応して始動直後のエンジン回転数を好適に制御することが可能となる。特に、燃焼が必ずしも安定的でない性状の燃料が使用された場合において、エンジン回転の低落を回避し、確実な内燃機関の始動を担保することができる。

0030

なお、本発明は以上に詳述した実施形態に限られるものではない。各部の具体的構成や処理の内容等は、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形が可能である。

0031

本発明は、車両等に搭載される内燃機関の制御に適用することができる。

0032

0…制御装置(ECU)
1…気筒
11…インジェクタ
b…クランク角信号
f…冷却水温信号
j…燃料噴射信号
o…クランキング用の電動機の制御信号

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