CN114174657A - 内燃机的控制方法以及控制装置 - Google Patents

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Abstract

内燃机(1)的发动机控制器(35)在车辆的行驶中加速器开度变为0时，执行燃料切断，并且以使得将因与燃料切断相伴的驱动系统的扭转振动引起的车辆前后方向的振动抵消的方式，通过一部分气缸的燃料供给而赋予相反相位扭矩。在为了GPF(18)的强制性再生而即将切断燃料前的内燃机(1)的扭矩比通常大的情况下，使赋予相反相位扭矩的定时与通常时相比延迟。选择点火时机接近将主动轴的扭矩从正反转为负的定时作为振动的起点而延迟了扭转振动的1/4周期后的定时的气缸作为燃烧气缸。

Description

内燃机的控制方法以及控制装置
技术领域
本发明涉及一种内燃机的控制方法以及控制装置，其在车辆行驶中加速器开度变为0时执行燃料切断，并且以将与该燃料切断相伴的车辆振动抵消的方式，在执行燃料切断之后通过一部分气缸的燃料供给而赋予相反相位扭矩。
背景技术
已知为了降低车辆用内燃机的燃料消耗，在行驶中加速器开度变为0时按照规定的燃料切断许可条件而停止燃料供给，即进行燃料切断。
如果执行这样的燃料切断，则内燃机的产生扭矩阶梯性地减小，由此产生驱动系统的扭转振动，通过该扭转振动而产生车辆前后方向的振动。在专利文献1中，公开了如下技术，为了将与该燃料切断相伴产生的车辆振动抵消，在执行燃料切断之后，通过一部分气缸的燃料供给而赋予相反相位扭矩。
然而，在专利文献1的技术中，完全没有考虑到执行燃料切断前后的内燃机的扭矩阶差的大小。
例如，在由于某种理由，作为内燃机的产生扭矩而在车辆的行驶所需的扭矩的基础上追加了多余的扭矩的情况下，即使驾驶员将加速器开度设为0，内燃机的扭矩也处于较高水平，成为从产生该较高的扭矩的状态起执行燃料切断。在这种情况下，与即将切断燃料前的内燃机扭矩较低的情况相比，从执行燃料切断之前加速器开度变为0起至车辆驱动系统的主动轴的扭矩从正经过0而反转为负为止的延迟相对变大。此外，该主动轴的扭矩变化的延迟主要由驱动系统各部分的游隙、背隙引起。
与上述燃料切断相伴的车辆振动是在主动轴的扭矩从正向负反转之后产生的，因此对于没有考虑燃料切断时的内燃机的产生扭矩的大小的现有技术而言，并非一定能够在适当的定时赋予相反相位扭矩。如果在不适当的定时赋予相反相位扭矩，则反而车辆振动有可能恶化。
专利文献1：日本特开平8－177566号公报
发明内容
在本发明中，在从加速器开度为0的即将切断燃料前的内燃机的扭矩比通常大的高扭矩怠速运转起执行燃料切断的情况下，使赋予上述相反相位扭矩的定时与通常时相比延迟。
在即将切断燃料前的内燃机的扭矩比通常大的情况下，从加速器开度变为0起至主动轴的扭矩从正向负反转为止的延迟相对变大，与燃料切断相伴的车辆振动的产生定时变迟。因此，通过使赋予相反相位扭矩的定时与通常时相比延迟，能够适当地抑制车辆振动。
附图说明
图1是表示一个实施例的内燃机的系统结构的说明图。
图2是表示一个实施例的燃料切断控制的处理的流程图。
图3是在通常时和GPF再生时对燃料切断时的内燃机扭矩以及主动轴扭矩的变化进行对比而示出的时序图。
具体实施方式
以下，基于附图详细地说明本发明的一个实施例。
图1是概略地表示一个实施例的内燃机1的系统结构的说明图。内燃机1例如是直列3气缸的火花点火式内燃机，在由进气阀2和排气阀3包围的燃烧室中央部具有火花塞4，在进气阀2侧设置有未图示的可变气门正时机构。在进气端口6配置有向进气阀2喷射燃料的燃料喷射阀5。此外，内燃机1也可以是向缸内直接喷射燃料的缸内直接喷射型内燃机。
与进气端口6连接的进气通路7具有进气总管7a，在该进气总管7a的上游侧，从上游侧依次配置有空气滤清器8、空气流量计9、电子控制型节流阀10。在进气总管7a设置有对该进气总管7a内的压力以及进气温度进行检测的T－MAP传感器11。
在与排气端口13连接的排气通路14设置有由三元催化剂构成的催化剂装置15，分别在该催化剂装置15的上游侧配置有空燃比传感器16，在下游侧配置有O2传感器17。另外，在排气通路14的比O2传感器17靠下游侧的位置，配置有对排气中的排气微粒进行捕集的排气微粒过滤器(以下，简称为GPF)18。GPF 18例如为将三元催化剂涂敷于密闭型(sealedtype)的陶瓷制整装过滤器而得到的结构。在一个例子中，上游侧的催化剂装置15位于车辆的发动机室内，GPF 18位于车辆的地板下。
GPF 18在其入口侧以及出口侧分别设置有温度传感器19、20。另外，为了对GPF 18的压力损失(即，微粒堆积状态)进行检测，设置有响应于GPF 18的入口侧和出口侧之间的压力差的压差传感器21。
在排气通路14和进气通路7之间设置有排气回流通路23，该排气回流通路23具有EGR气体冷却器24以及EGR阀25。
另外，内燃机1具有冷却水温传感器27、与润滑油相关的油温传感器28以及油压传感器29、爆震传感器30、对内燃机转速进行检测的曲轴转角传感器31等。
上述各种传感器类的检测信号被输入至发动机控制器35。在发动机控制器35中还被输入对由驾驶员操作的加速器踏板的踏入量进行检测的加速器开度传感器36的检测信号、传动控制器37输出的表示变速器的齿轮比的信号、来自车速传感器38的车速信号等。另外，内燃机1将空调装置用压缩机(未图示)以及交流发电机(未图示)作为辅助设备而进行驱动，为了对这些辅助设备的驱动所需的负荷进行检测，将表示空调装置的冷媒压力、交流发电机的电流的信号输入至发动机控制器35。
发动机控制器35基于这些检测信号而进行内燃机1整体的控制。例如，将各气缸的燃料喷射阀5的燃料喷射量以及喷射时机、火花塞4的点火时机、节流阀10的开度等控制为最佳。
另外，针对GPF 18，在由压差传感器21检测出大于或等于规定水平的微粒堆积状态(所谓堵塞状态)时，还考虑GPF 18的温度等其他条件而由发动机控制器35进行GPF 18的强制性再生。具体而言，通过增加节流阀10的开度而使吸入空气量以及燃料量增加，并且使点火时机滞后而提高排气温度，从而使堆积的排气微粒燃烧而去除。此外，通常，在由于高负荷运转等而GPF 18的温度高时，GPF 18能够自然地再生，因此GPF 18的强制性再生是在由于低负荷运转持续等而GPF 18的温度低时进行。例如，在处于驾驶员将加速器踏板释放的状态即加速器开度为0时，也进行GPF 18的强制性再生。
上述内燃机1与未图示的变速器组合而搭载于车辆。作为变速器，可以是有级或无级的自动变速器、或者手动变速器的任意者，但作为一个例子，也可以使用带式无级变速器(所谓CVT)。该带式无级变速器通过传动控制器37，主要基于加速器开度和车速而连续地控制变速比。内燃机1的输出轴(曲轴)经由未图示的扭矩转换器而与变速器的输入轴连接。变速器的输出轴经由最终减速装置以及主动轴而对车辆的驱动轮进行驱动。
下面，对本发明的主要部分即减速时的燃料切断控制进行说明。实施例的内燃机1在车辆行驶中驾驶员将加速器踏板释放的惯性行驶时，为了燃料消耗的改善、所谓发动机制动器作用的确保等而执行燃料切断。而且，为了将因与该燃料切断相伴的扭转振动引起的车辆前后方向的振动抵消，在执行燃料切断之后，执行通过一部分气缸的燃料喷射(即，一部分气缸的燃烧)而赋予相反相位扭矩的处理。例如，通过以延迟了扭转振动的1/4周期后的相位赋予相反相位扭矩，从而有效地抑制因扭转振动引起的车辆前后方向的振动。赋予该相反相位扭矩的定时可以根据即将切断燃料前的内燃机1的扭矩而设定，在即将切断燃料前的内燃机1的扭矩大的情况下以相对延迟的定时赋予相反相位扭矩。
具体而言，将按照点火顺序的原本的点火时机最接近期望的定时的气缸决定为用于产生相反相位扭矩的燃烧气缸。点火顺序比该燃烧气缸靠前的气缸成为非燃烧气缸。另外，即将切断燃料前的内燃机1的扭矩越大，则相反相位扭矩被赋予得越大。即，针对用于产生相反相位扭矩的燃烧气缸的燃料喷射量被设定得越大。另外，如果在1个燃烧气缸中相反相位扭矩不充分，则将继最初的燃烧气缸之后点火顺序到来的下一个气缸也作为燃烧气缸而进行燃料喷射/点火。
如后述那样，如果即将切断燃料前的内燃机1的扭矩大，则与扭转振动关联的主动轴的实际扭矩从正反转为负的定时相对延迟，与其相应地因扭转振动引起的车辆前后方向的振动的产生延迟。因此，延迟了扭转振动的1/4周期后的定时即应当赋予相反相位扭矩的定时与其相应地延迟。
另外，扭转振动的频率受到变速器的齿轮比的影响，还受到内燃机1的旋转速度的影响。变速器的齿轮比越低(低速齿轮侧)，则扭转振动的频率越低，延迟了1/4周期后的定时相对越延迟。另外，内燃机1的旋转速度越高，则扭转振动的频率变得越高，延迟了1/4周期后的定时相对越提前。
因此，在实施例的内燃机1中，考虑即将切断燃料前的内燃机1的扭矩、执行燃料切断时的齿轮比、执行燃料切断时的内燃机1的旋转速度而决定用于赋予燃料切断后的相反相位扭矩的燃烧气缸以及非燃烧气缸。
图2是表示由上述发动机控制器35执行的燃料切断控制的处理流程的流程图，在步骤1中反复判定怠速开关标志是否变为接通。怠速开关标志是表示加速器开度为0的标志，在响应于加速器踏板的踏入的加速器开度传感器36的输出信号小于规定水平的状态持续了较短的规定时间时，判定为加速器踏板完全关闭而怠速开关标志变为接通即变为“1”。
如果加速器开度为0即怠速开关标志变为接通，则进入步骤2，判定是否许可燃料切断。在这里，判定加速器开度以外的几个燃料切断许可条件是否成立。例如，将冷却水温大于或等于规定温度、内燃机1的旋转速度大于或等于规定旋转速度、车速大于或等于规定车速等作为条件而许可燃料切断。
如果在步骤2中判定为许可燃料切断，则进入步骤3，根据此时的内燃机1的扭矩(即，相当于即将切断燃料前的内燃机1的扭矩)、内燃机1的旋转速度、变速器的齿轮比而决定刚切断燃料后的非燃烧气缸和燃烧气缸。然后，从步骤3进入步骤4，根据步骤3中的决定，对各气缸的燃料喷射进行控制。即，在该步骤4中，执行燃料切断。
图3是表示燃料切断时的内燃机1的扭矩(D栏)和主动轴扭矩(C栏)的变化的时序图。此外，该图3是为了易于理解而示意性地描绘的说明图。在这里，作为即将切断燃料前的内燃机1的扭矩变大的1个要因，以进行GPF 18的强制性再生的情况、和没有进行强制性再生的情况(将其设为通常时)为例进行说明。
虚线a示出通常时即没有进行GPF 18的强制性再生的情况下的燃料切断前后的扭矩的变化。在时间t1，A栏所示的怠速开关标志接通即加速器开度变为0，在从其稍微延迟后的时间t2进行燃料切断(参照B栏的燃料切断许可标志)。在没有进行GPF 18的强制性再生的通常时，在时间t1，节流阀10实质上完全关闭，因此内燃机1的扭矩在至时间t2为止期间充分变低。另外，如果着眼于主动轴的扭矩，则在加速器开度变为0的时间t1，主动轴的扭矩立即变为0，在大多情况下，在执行燃料切断的时间t2为止的期间反转为负。即，变速器和驱动系统中的各种游隙、背隙在执行燃料切断为止的期间被吸收，由于燃料切断产生的内燃机1的扭矩阶差立即作用于变速器和驱动系统。
因此，只要将时间t2作为起点，在延迟了扭转振动的1/4周期后的定时赋予相反相位扭矩即可。在图示例中，具有接近应当赋予该相反相位扭矩的定时的爆发行程(explosion stroke)的气缸(在这里，例如设为#1气缸)成为燃烧气缸，执行该#1气缸的爆发/燃烧。由此，因扭转振动引起的车辆前后方向的振动(这在C栏中作为主动轴的扭矩变动而示出)得到抑制。此外，D栏中的标号“#1”示意性地示出#1气缸的喷射脉冲。在D栏中没有详细示出，但是由于该#1气缸的爆发/燃烧，内燃机1的扭矩也同样地以脉冲状上升。
此外，根据虚线a的特性，“通常时”可以说是在加速器开度变为0之后至执行燃料切断为止的期间主动轴的扭矩从正向负反转的情况。
实线b表示进行GPF 18的强制性再生的情况的特性。如D栏所示，内燃机1的扭矩在行驶中与虚线a相比高，且在加速器开度变为0的时间t1及其后也处于较高的水平。这是因为，在怠速运转所需的扭矩的基础上，追加了用于GPF 18的强制性再生的多余的扭矩即吸入空气量/燃料量。即使驾驶员将加速器开度设为0，GPF 18的强制性再生也继续进行，成为节流阀10的开度不是完全关闭而是以某种程度打开的状态。因此，内燃机1的扭矩会变高。在本说明书中，为了方便，将如上所述内燃机1的产生扭矩与通常时相比大的怠速状态称作“高扭矩怠速运转”。同样的现象在空调装置用的压缩机、发电用的交流发电机等辅助设备的负荷大时、来自储存容器的净化气体的流入量大时、由摩擦等引起的损失大且与此相应地内燃机1的产生扭矩被控制为较大时等也会产生。例如，在辅助设备的负荷大且同时进行GPF 18的强制性再生的条件下，将加速器开度设为0时的内燃机1的扭矩更大。
因此，在进行GPF 18的强制性再生的情况下，在时间t1加速器开度变为0之后，内燃机1的扭矩也较高，执行燃料切断的时间t2的内燃机1的扭矩也处于高水平。而且，如果执行燃料切断，则内燃机1的扭矩变为0，因此，燃料切断前后的扭矩阶差与通常时(虚线a)相比大。
如果着眼于与此对应的主动轴的扭矩，则由于在时间t1至时间t2为止的期间也从内燃机1向变速器施加了较大的扭矩(正的扭矩)，因此主动轴的扭矩的下降是缓慢的。在时间t2，如果执行燃料切断，则主动轴的扭矩变为0，然后在时间t3，主动轴的扭矩反转为负。即，时间t2至时间t3的期间成为因驱动系统各部分的游隙、背隙等引起的延迟时间。因扭转振动引起的车辆前后方向的振动将主动轴的扭矩反转为负的时间t3作为起点而产生。
因此，在这种情况下，对于如虚线a所示的通常时那样将时间t2作为起点而在延迟了扭转振动的1/4周期后的定时赋予相反相位扭矩，相反相位扭矩的定时可能变得过于提前，不仅无法适当地抑制车辆前后方向的振动，反而有可能导致振动恶化。
与此相对，在实施例的燃料切断控制中，在即将切断燃料前的内燃机1的扭矩大的情况下，考虑到时间t2至时间t3为止的延迟，赋予相反相位扭矩的定时成为与通常时相比延迟的定时。在图示例中，作为具有接近应当赋予该相反相位扭矩的定时(即，将时间t3作为起点而延迟了扭转振动的1/4周期后的定时)的爆发行程的气缸，选择在#1气缸之后点火顺序到来的#2气缸。即，#1气缸作为非燃烧气缸而不进行燃料喷射，针对下一个#2气缸而执行燃料喷射/点火。由此，因将时间t3作为起点的扭转振动引起的车辆前后方向的振动(这在C栏中作为主动轴的扭矩变动而示出)得到抑制。此外，D栏的标号“#2”示意性地示出#2气缸的喷射脉冲。在D栏中没有详细表示，但由于该#2气缸的爆发/燃烧，内燃机1的扭矩也同样地以脉冲状上升。
这里，标号“#1”、“#2”所示的脉冲波形的高度表示各气缸的喷射量或产生扭矩的大小，如图示，在GPF 18再生中的高扭矩怠速运转中，作为相反相位扭矩的燃烧气缸的喷射量与通常时相比赋予得大。即，以对应于与燃料切断相伴的内燃机1的扭矩阶差的大小的方式，将相反相位扭矩赋予得大。因燃料切断引起的扭矩阶差越大，则扭转振动的振幅越大，因此，通过将相反相位扭矩设定得较大，实现更有效的振动抑制。
另外，扭转振动的频率如前所述，受到变速器的齿轮比的影响，还受到内燃机1的旋转速度的影响。变速器的齿轮比越低(低速齿轮侧)，则扭转振动的频率越低，延迟了1/4周期后的定时相对越延迟。另外，内燃机1的旋转速度越高，则扭转振动的频率变得越高，延迟了1/4周期后的定时相对越提前。因此，考虑到上述而选择最佳的燃烧气缸。例如，如果需要在比#2气缸更延迟的定时赋予相反相位扭矩，则使得#1气缸以及#2气缸变为非燃烧气缸，将其后的#3气缸作为燃烧气缸而进行燃料喷射/点火。
另外，在需要更大的相反相位扭矩的情况(即，1个气缸的燃烧不满足要求的相反相位扭矩的情况)下，也可以进行多个气缸的燃烧/爆发。
即将切断燃料前的内燃机1的扭矩可以基于吸入空气量、内燃机1的旋转速度、进气总管7a内的压力、节流阀10的开度、燃料喷射量、点火时机、EGR气体的流量、净化气体的流量、内燃机1内部的损失扭矩等而适当求出。或者，也可以求出空调装置用压缩机、交流发电机等辅助设备的驱动扭矩、变速器等驱动系统的摩擦扭矩、GPF 18再生所需的空气量/燃料量等对车辆行驶不作出贡献的负的扭矩，将它们的总和作为与燃料切断相伴的扭矩阶差进行处理。
此外，在上述实施例中，根据即将切断燃料前的内燃机1的扭矩的大小而决定相反相位扭矩的基本定时，但例如也可以预先决定GPF 18的强制性再生等使得即将切断燃料前的内燃机1的扭矩与通常时相比大的代表性原因，基于上述原因的有无而决定相反相位扭矩的基本定时。即，不对内燃机1的实际扭矩进行运算，在处于GPF 18再生中等高扭矩怠速运转时使得相反相位扭矩的定时与通常时相比延迟即可。

Claims (8)

1.一种内燃机的控制方法，其在车辆的行驶中加速器开度变为0时执行燃料切断，并且以使得将与该燃料切断相伴的车辆振动抵消的方式，在执行燃料切断之后通过一部分气缸的燃料供给而赋予相反相位扭矩，
在所述内燃机的控制方法中，
在从加速器开度为0的即将切断燃料前的内燃机的扭矩比通常大的高扭矩怠速运转起执行燃料切断的情况下，使赋予上述相反相位扭矩的定时与通常时相比延迟。
2.根据权利要求1所述的内燃机的控制方法，其中，
即将切断燃料前的内燃机的扭矩越大，则将上述相反相位扭矩赋予得越大。
3.根据权利要求1或2所述的内燃机的控制方法，其中，
将进行在内燃机的排气系统设置的排气微粒过滤器的再生处理的运转状态设为上述高扭矩怠速运转。
4.根据权利要求1或2所述的内燃机的控制方法，其中，
将在加速器开度变为0起至执行燃料切断为止的期间内车辆的主动轴的扭矩没有从正反转为负时的运转状态设为上述高扭矩怠速运转。
5.根据权利要求1～4中任一项所述的内燃机的控制方法，其中，
在执行燃料切断之后点火顺序依次到来的气缸中，基于应当赋予上述相反相位扭矩的定时而决定进行燃料供给的气缸。
6.根据权利要求1～5中任一项所述的内燃机的控制方法，其中，
执行燃料切断时的变速器的齿轮比越低，则使上述定时相对越提前。
7.根据权利要求1～6中任一项所述的内燃机的控制方法，其中，
执行燃料切断时的内燃机的旋转速度越高，则使上述定时相对越延迟。
8.一种内燃机的控制装置，其具有：加速器开度传感器；以及针对各气缸进行燃料喷射的燃料喷射装置，所述内燃机的控制装置在车辆的行驶中加速器开度变为0时执行燃料切断，并且以使得将与该燃料切断相伴的车辆振动抵消的方式，在执行燃料切断之后，通过一部分气缸的燃料供给而赋予相反相位扭矩，
在所述内燃机的控制装置中，
在从加速器开度为0的即将切断燃料前的内燃机的扭矩比通常大的高扭矩怠速运转起执行燃料切断的情况下，使赋予上述相反相位扭矩的定时与通常时相比延迟。
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