JP2006214272A - Starting time control device of internal combustion engine - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、始動直後にエアポンプを作動させて排気通路に二次空気を供給し、排気温度を上昇させて、排気浄化触媒の早期活性化を図る内燃機関の始動時制御装置に関する。 The present invention relates to a start-up control device for an internal combustion engine that activates an exhaust purification catalyst by operating an air pump immediately after starting to supply secondary air to an exhaust passage to raise exhaust temperature.
特許文献1に記載の技術では、始動直後にエアポンプを作動させて排気通路に二次空気を供給している。また、一部の気筒について燃料カットを行うことで、運転気筒の仕事を増大させて、その排気熱量を増大させると共に、休止気筒の排気弁を閉じることで、低温空気の排出を防止することにより、排気通路での二次空気供給による再燃焼を促進している。
In the technique described in
また、特許文献2に記載の技術では、二次空気を供給する専用のエアポンプを不要とするため、一部の気筒について燃料カットを行うことで、当該気筒からの排気(空気)を二次空気として触媒上流に供給している。
しかしながら、特許文献1のように、エアポンプを用いる場合、クランキング中はスタータモータの作動を優先させるため、クランキング終了直後もバッテリ電圧の変動防止のため、エアポンプを作動させることができず、二次空気を供給できない。また、エアポンプの作動開始後も吐出量が安定するまでの間は、十分な二次空気の供給が困難である。従って、二次空気の供給は、始動直後の触媒の早期活性化やHC低減を目的とするものでありながら、肝心の期間に、二次空気を供給できず、再燃焼効果が得られない。
However, as in
また、特許文献2のように、一部の気筒について燃料カットを行って、当該気筒の排気(空気)を二次空気として用いる技術は、確かに始動直後の排温向上、HC低減に効果があるが、部分気筒運転中は、エンジンの振動レベルが増大し、また運転気筒の燃焼圧が上昇することでNOx排出量が大となるので、長時間の部分気筒運転により、振動レベル及びNOxの悪化が顕著となる。この点は、二次空気供給中に部分気筒運転する特許文献1についても同様である。
In addition, as in
本発明は、このような実状に鑑み、振動レベルやNOxの悪化を最小限に抑えつつ、始動直後より排温を上昇させて、触媒の早期活性化を図ることのできる内燃機関の始動時制御装置を提供することを目的とする。 In view of such a situation, the present invention controls the internal combustion engine at the time of start-up that can increase the exhaust temperature immediately after the start and minimize the deterioration of the vibration level and NOx, thereby enabling early activation of the catalyst. An object is to provide an apparatus.
このため、本発明では、エアポンプによる排気通路への二次空気の供給が可能となるまでの期間、通常の4サイクル運転から、これよりサイクル数が多い多サイクル運転に切換え、多サイクル運転中、通常の燃焼を行わせる膨張行程以外の他の膨張行程にて非燃焼とし、非燃焼の膨張行程の直後の排気行程にて、空気又は未燃混合気を排気通路に排出させる構成とする。 For this reason, in the present invention, during the period until the secondary air can be supplied to the exhaust passage by the air pump, the normal four-cycle operation is switched to the multi-cycle operation having a larger number of cycles, and during the multi-cycle operation, It is set as the structure which makes it non-combustion in expansion strokes other than the expansion stroke which performs normal combustion, and discharges air or an unburned air-fuel mixture to an exhaust passage in the exhaust stroke immediately after the non-combustion expansion stroke.
本発明によれば、エアポンプによる排気通路への二次空気の供給が可能となるまでという限られた期間、多サイクル運転を行って、空気又は未燃混合気を排出させ、これを二次空気の代わりとすることで、始動直後より排温を上昇させて、触媒の早期活性化を図ることができる。そして、この期間の後は、エアポンプからの二次空気を用いることで、多サイクル運転の時間を短くして、振動レベルやNOxの悪化を最小限に抑えることができる。また、多サイクル運転は、これを燃料カットにより実現する場合でも、各気筒を所定の順序で燃料カットするようなものであることから、一部気筒の燃料カットより、振動レベルの悪化が少ない。 According to the present invention, the multi-cycle operation is performed for a limited period until the supply of the secondary air to the exhaust passage by the air pump becomes possible, and the air or unburned mixture is discharged, and the secondary air is discharged. By substituting for this, it is possible to increase the exhaust temperature immediately after startup and to activate the catalyst early. After this period, the secondary air from the air pump is used, so that the time for multi-cycle operation can be shortened, and the deterioration of the vibration level and NOx can be minimized. Further, even when this is realized by fuel cut, the multi-cycle operation is such that the fuel is cut in a predetermined order in each cylinder, so that the vibration level is less deteriorated than the fuel cut of some cylinders.
以下に本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図1は本発明の一実施形態を示すエンジンのシステム図である。
エンジン1の吸気通路2には、吸気マニホールド3の入口側に位置させて、吸入空気量を制御する電制スロットル弁4が設置されている。電制スロットル弁4は、エンジンコントロールユニット(以下ECUという)20からの信号により作動するステップモータ等により開度制御される。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
FIG. 1 is an engine system diagram showing an embodiment of the present invention.
In the
吸気マニホールド3の出口側のブランチ部には、各気筒の吸気ポート5に(吸気弁7傘部を指向して)燃料を噴射する燃料噴射弁6が取付けられている。燃料噴射弁6は、ECU20からエンジン回転に同期して出力される噴射パルス信号により、そのパルス幅によって定められる時間、ソレノイドに通電されて開弁し、所定圧力に調圧された燃料を噴射する。
A
電制スロットル弁4の制御を受けた空気と、燃料噴射弁6から噴射された燃料は、吸気弁7が開いたときに、エンジン1の燃焼室10に吸入される。
燃焼室10内に吸入された空気と燃料は、混合気を形成し、ECU20により制御される点火時期にて、点火プラグ11により点火されて燃焼する。燃焼後の排気は、排気弁12を介して、排気通路13へ排出される。排気通路13には排気浄化触媒14が設けられている。
The air controlled by the
The air and fuel sucked into the
ここで、排気通路13の排気浄化触媒14上流、特に排気の高温部であるシリンダヘッド内の各気筒の排気ポート15に(排気弁12傘部を指向して)二次空気を供給し得るように、シリンダヘッド内に二次空気供給通路16が設けられている。そして、二次空気供給用の電動式エアポンプ17が設けられ、その吐出側は、遮断弁18、及び配管(ギャラリ)19を介して、各気筒への二次空気供給通路16に接続されている。尚、図1中のBはエアポンプ17の電源となるバッテリを示している。
Here, secondary air can be supplied upstream of the
ECU20には、アクセルペダルセンサ21により検出されるアクセル開度APO、クランク角センサ22により検出されるエンジン回転数Ne、エアフローメータ23により検出される吸入空気量Qa、水温センサ24により検出されるエンジン冷却水温Tw、空燃比センサ25により検出される排気空燃比、触媒温度センサ26により検出される触媒温度Tcなどが入力されている。また、エアポンプ17の吐出側の圧力(二次空気圧)2Apを検出する圧力センサ27が設けられ、これからも信号が入力されている。この他、図示しないが、イグニッションスイッチ及びスタートスイッチを有するエンジンキースイッチからも信号が入力されている。
The ECU 20 includes an accelerator opening APO detected by an
ECU20は、これらの入力信号より検出されるエンジン運転条件に基づいて、電制スロットル弁4の開度、燃料噴射弁6の燃料噴射時期及び燃料噴射量、点火プラグ11の点火時期などを制御する。また、エアポンプ17、遮断弁18の作動を制御する。尚、遮断弁18はエアポンプ17のON時に開、OFF時に閉とするもので、エアポンプ17自体がOFF時の遮断機能を有しているときは省略できる。
The ECU 20 controls the opening degree of the
次に、始動直後の排気浄化触媒14の早期活性化(暖機)のための制御について、図2のタイムチャートにより説明する。
始動時のクランキング中は、スタータモータの駆動を優先させるため、エアポンプをOFFとする。
クランキング終了後は、バッテリ電圧が安定するまでの間、電圧変動を防止するために、エアポンプをOFFとする。従って、クランキング終了時点より、タイマTbをスタートさせ、タイマTbの値が、予め定めた時間Tbthに達した時点で、エアポンプをONとする。但し、エアポンプをONにしても、その動作遅れにより、ポンプ吐出量が安定する(二次空気圧が規定の圧力に到達する)までには、遅れを有する。
Next, control for early activation (warm-up) of the
During cranking at start-up, the air pump is turned off to prioritize the drive of the starter motor.
After the cranking is completed, the air pump is turned off in order to prevent voltage fluctuation until the battery voltage is stabilized. Accordingly, the timer Tb is started from the end of cranking, and the air pump is turned on when the value of the timer Tb reaches a predetermined time Tbth. However, even if the air pump is turned on, there is a delay until the pump discharge amount is stabilized (the secondary air pressure reaches a specified pressure) due to the operation delay.
その後、触媒の暖機が完了した時点でエアポンプを再びOFFとする。
一方、通常(常温始動の場合)は、クランキング中で、エアポンプをONにすることができない第1の期間、クランキングの終了後にバッテリ電圧が安定するまでの、エアポンプをONにすることができない第2の期間(Tbth)、及び、エアポンプのON後、吐出量が安定する(二次空気圧が規定の圧力に到達する)までの第3の期間、通常の4サイクル運転から、4×Nint (Nint は2以上の整数)で、かつ、気筒間の燃焼が等間隔となるようなサイクル数の多サイクル運転、4気筒エンジンの場合、12サイクル運転に切換える。そして、12サイクル運転中、通常の燃焼を行わせる膨張行程以外の他の膨張行程にて非燃焼とし、非燃焼の膨張行程の直後の排気行程にて、空気又は未燃混合気(生ガス)を排気通路に排出させ、これを二次空気の代わりにする。尚、燃料カットにより非燃焼とする場合に、空気を排出でき、点火カットにより非燃焼とする場合に、未燃混合気を排出できる。
Thereafter, when the catalyst warm-up is completed, the air pump is turned off again.
On the other hand, normally (in the case of normal temperature starting), the air pump cannot be turned on until the battery voltage is stabilized after the cranking is completed during the first period during which cranking is not possible to turn on the air pump. During the second period (Tbth) and the third period from when the air pump is turned on until the discharge amount is stabilized (secondary air pressure reaches the specified pressure), from the normal four-cycle operation, 4 × Nint ( Nint is an integer greater than or equal to 2, and in the case of a multi-cycle operation with a cycle number such that the combustion between cylinders is equally spaced, a 4-cycle engine is switched to a 12-cycle operation. During the 12-cycle operation, non-combustion is performed in an expansion stroke other than the expansion stroke in which normal combustion is performed, and in the exhaust stroke immediately after the non-combustion expansion stroke, air or unburned mixture (raw gas) Is discharged to the exhaust passage, and this is substituted for the secondary air. Note that air can be discharged when non-combustion is caused by fuel cut, and unburned air-fuel mixture can be discharged when non-combustion is caused by ignition cut.
このため、クランキング開始より12サイクル運転を行い(常温始動の場合)、エアポンプのON時点より、圧力センサにより検出される二次空気圧を監視して、二次空気圧が規定の圧力に到達した時点で、12サイクル運転を終了し、4サイクル運転に切換える。
低温始動の場合(特に寒冷地での始動の場合)は、始動性能を優先させるため、クランキングから完爆まで、4サイクル運転し、完爆後に12サイクル運転を開始する。
For this reason, the 12-cycle operation is performed from the start of cranking (in the case of normal temperature start), the secondary air pressure detected by the pressure sensor is monitored from the time when the air pump is turned on, and the secondary air pressure reaches the specified pressure. Thus, the 12-cycle operation is finished and the operation is switched to the 4-cycle operation.
In the case of low-temperature starting (particularly in the case of starting in a cold region), in order to prioritize the starting performance, four-cycle operation is performed from cranking to complete explosion, and 12-cycle operation is started after complete explosion.
尚、クランキング後にバッテリ電圧が安定するまでの第2の期間は、ここでは、時間Tbthにより管理したが、バッテリ電圧を検出するセンサを設けて管理してもよい。また、エアポンプのON後、吐出量が安定するまでの第3の期間は、ここでは、エアポンプの吐出側に圧力センサを設けて管理したが、エアポンプのON時点よりタイマTpをスタートさせて、時間により管理してもよい。 Here, the second period until the battery voltage is stabilized after the cranking is managed by the time Tbth here, but may be managed by providing a sensor for detecting the battery voltage. In addition, the third period until the discharge amount is stabilized after the air pump is turned on is managed by providing a pressure sensor on the discharge side of the air pump, but the timer Tp is started from the time when the air pump is turned on. You may manage by.
次に、始動直後の排気浄化触媒14の早期活性化(暖機)のための制御について、図3のエアポンプのON・OFF制御のフローチャートと、図4の4サイクル運転・12サイクル運転の切換制御のフローチャートとにより説明する。尚、これらのフローはクランキングの開始と共に時間同期又は回転同期で実行される。
先ず、図3のエアポンプのON/OFF制御のフローチャートについて説明する。
Next, regarding the control for early activation (warming up) of the
First, the flowchart of ON / OFF control of the air pump of FIG. 3 will be described.
S1では、触媒昇温要求があるか否かを判定する。具体的には、触媒温度センサ26により触媒温度Tcを検出し、所定の活性温度より低いか否かを判定する。運転条件から触媒温度を予測して、活性・非活性を判定してもよい。触媒昇温要求がある場合、すなわち触媒14が非活性の場合は、S2へ進む。
S2では、クランキング中、すなわちスタートスイッチがONか否かを判定し、クランキング中の場合は、S3の処理へ進む。
In S1, it is determined whether there is a catalyst temperature increase request. Specifically, the
In S2, it is determined whether cranking is in progress, that is, whether the start switch is ON. If cranking is in progress, the process proceeds to S3.
S3では、二次空気供給用のエアポンプ17をOFF状態に保持し、遮断弁18も閉状態に保持して、リターンする。スタータモータによるクランキング中であるので、スタータモータの電源となるバッテリBの消費を抑えるためである。
S2での判定で、クランキング中でない場合(すなわちクランキング後の場合)は、S4へ進む。
In S3, the
If it is determined in S2 that cranking is not being performed (that is, after cranking), the process proceeds to S4.
S4では、クランキング終了後の経過時間を計時するタイマTbの値を、バッテリ電圧が安定するまでの所定時間Tbthと比較して、タイマTb<Tbthか否かを判定し、タイマTb<Tbthの場合、すなわち、バッテリ電圧が安定するまでの間は、前記同様、S3の処理へ進み、二次空気供給用のエアポンプ17をOFF状態に保持し、遮断弁18も閉状態に保持して、リターンする。
In S4, the value of the timer Tb that measures the elapsed time after the end of cranking is compared with a predetermined time Tbth until the battery voltage becomes stable, and it is determined whether or not the timer Tb <Tbth. In this case, that is, until the battery voltage is stabilized, the process proceeds to S3 as described above, the secondary air
S4での判定で、タイマTb≧Tbthの場合、すなわち、バッテリ電圧が安定した後は、S5の処理へ進む。
S5では、二次空気供給用のエアポンプ17をONにし、遮断弁18を開いて、リターンする。但し、エアポンプ17をONにしても、エアポンプ17の吐出量が安定する(二次空気圧が規定の圧力に到達する)までには、所定期間の遅れがある。
If it is determined in S4 that the timer Tb ≧ Tbth, that is, after the battery voltage is stabilized, the process proceeds to S5.
In S5, the
S1での判定で、触媒昇温要求がなくなった場合、すなわち触媒の暖機が終了した場合は、S6の処理へ進み、二次空気供給用のエアポンプ17をOFFにし、遮断弁18を閉じて、リターンする。
次に、図4の4サイクル運転・12サイクル運転の切換制御のフローチャートについて説明する。
If it is determined in S1 that the catalyst temperature increase request is lost, that is, the catalyst warm-up is completed, the process proceeds to S6, the secondary air
Next, the flowchart of the switching control between the 4-cycle operation and the 12-cycle operation in FIG. 4 will be described.
S10では、前記S1と同様、触媒昇温要求があるか否かを判定する。触媒昇温要求がある場合、すなわち触媒14が非活性の場合は、S11へ進む。
S11では、完爆判定未了か否かを判定する。完爆判定はエンジン回転数Neなどから行う。完爆判定未了の場合は、S12へ進む。
S12では、12サイクル運転での始動を禁止する条件(12サイクル始動禁止)か否か、具体的には、エンジン冷却水温Twが所定値以下である寒冷地での低温始動か否かを判定する。12サイクル始動禁止(低温始動)の場合は、S13の処理へ進む。
In S10, as in S1, it is determined whether or not there is a catalyst temperature increase request. If there is a catalyst temperature increase request, that is, if the
In S11, it is determined whether or not complete explosion determination has been completed. The complete explosion determination is made based on the engine speed Ne or the like. If the complete explosion determination has not been completed, the process proceeds to S12.
In S12, it is determined whether or not it is a condition for prohibiting start in 12-cycle operation (12-cycle start prohibition), specifically, whether or not the engine is cold-started in a cold region where the engine coolant temperature Tw is a predetermined value or less. . If the 12 cycle start is prohibited (low temperature start), the process proceeds to S13.
S13では、通常の4サイクル運転として、リターンする。
S12での判定で、12サイクル始動禁止(低温始動)でない場合、すなわち常温始動の場合は、S15の処理へ進む。
S15では、12サイクル運転に切換えて、リターンする。
S11での判定で、完爆判定未了でない場合、すなわち完爆判定後の場合は、S14へ進む。
In S13, the routine returns as a normal four-cycle operation.
If it is determined in S12 that 12-cycle starting is not prohibited (low temperature starting), that is, if starting at room temperature, the process proceeds to S15.
In S15, the operation is switched to the 12-cycle operation and the process returns.
If it is determined in S11 that the complete explosion determination is not completed, that is, after the complete explosion determination, the process proceeds to S14.
S14では、圧力センサ27により検出される二次空気圧2Apを読込み、所定値2Apthと比較して、2Ap<2Apthか否かを判定し、2Ap<2Apthの場合、すなわち、エアポンプ17の吐出量が安定する(二次空気圧が規定の圧力に到達する)までの間は、前記同様、S15の処理へ進み、12サイクル運転を行う。
S14での判定で、2Ap≧2Apthの場合、すなわち、エアポンプ17の吐出量が安定した後は、S16の処理へ進む。
In S14, the secondary air pressure 2Ap detected by the
If it is determined in S14 that 2Ap ≧ 2Apth, that is, after the discharge amount of the
S16では、通常の4サイクル運転に戻して、リターンする。但し、空燃比は、排気通路にてエアポンプ17からの二次空気によって未燃分を燃焼させて、排温を上昇させるために、必要十分な未燃分を排出できるようなリッチ設定である。
S10での判定で、触媒昇温要求がなくなった場合、すなわち触媒の暖機が終了した場合は、S17の処理へ進む。
In S16, it returns to normal four-cycle operation and returns. However, the air-fuel ratio is rich so that the unburned components can be discharged in order to raise the exhaust temperature by burning the unburned components with the secondary air from the
If it is determined in S10 that there is no catalyst temperature increase request, that is, if the catalyst warm-up is completed, the process proceeds to S17.
S17では、通常運転のため、4サイクル運転として、リターンする。
次に、4気筒エンジンの場合に、通常の4サイクル運転から、12サイクル運転に切換えることにより、二次空気の代わりに、排気通路に空気又は未燃混合気を供給する態様について、詳細に説明する。
〔第1の態様〕
図5は第1の態様(燃料カットにより空気を排出させる態様)を示している。
In S17, since it is a normal operation, it returns as a 4-cycle operation.
Next, in the case of a four-cylinder engine, a mode in which air or unburned mixture is supplied to the exhaust passage instead of secondary air by switching from normal four-cycle operation to twelve-cycle operation will be described in detail. To do.
[First embodiment]
FIG. 5 shows a first mode (mode in which air is discharged by fuel cut).
4サイクル運転は、吸気(混合気)→圧縮(点火)→膨張(燃焼)→排気(既燃ガス)の4サイクルであり、点火順序は、#1→#3→#4→#2である。
12サイクル運転は、吸気→圧縮→膨張→排気のパターンを3回繰り返すものであり、吸気→圧縮→膨張→排気の1パターンでは、吸気行程にて直前の排気行程にて吸気通路内に噴射された燃料と空気との混合気を吸入し、圧縮行程の後期に混合気に点火して、膨張行程にて燃焼させ、排気行程にて既燃ガスを排出させる。残りの2パターンでは、直前の排気行程噴射を行わず(燃料カット)、吸気行程にて空気のみを吸入し、圧縮行程後の膨張行程にて非燃焼とし、排気行程にて空気を排出させる。
The 4-cycle operation is four cycles of intake (air mixture) → compression (ignition) → expansion (combustion) → exhaust (burned gas), and the ignition order is # 1 → # 3 → # 4 → # 2. .
In the 12-cycle operation, the pattern of intake → compression → expansion → exhaust is repeated three times, and in one pattern of intake → compression → expansion → exhaust, it is injected into the intake passage in the previous exhaust stroke in the intake stroke. Then, the fuel / air mixture is sucked, and the mixture is ignited in the later stage of the compression stroke, burned in the expansion stroke, and burned gas is discharged in the exhaust stroke. In the remaining two patterns, the previous exhaust stroke injection is not performed (fuel cut), only air is sucked in the intake stroke, non-combustion is performed in the expansion stroke after the compression stroke, and air is discharged in the exhaust stroke.
従って、12サイクル運転は、吸気(混合気)→圧縮(点火)→膨張(燃焼)→排気(既燃ガス)→吸気(空気)→圧縮→膨張(非燃焼)→排気(空気)→吸気(空気)→圧縮→膨張(非燃焼)→排気(空気)となる。
尚、吸気行程にて空気のみを吸入した後の圧縮行程での点火は、カットしても、しなくてもよい。
Therefore, the 12-cycle operation is performed by intake (mixture) → compression (ignition) → expansion (combustion) → exhaust (burned gas) → intake (air) → compression → expansion (non-combustion) → exhaust (air) → intake ( Air) → compression → expansion (non-combustion) → exhaust (air).
It should be noted that the ignition in the compression stroke after inhaling only air in the intake stroke may or may not be cut.
点火と燃焼の順序は、#1(燃焼)→#3→#4→#2(燃焼)→#1→#3→#4(燃焼)→#2→#1→#3(燃焼)→#4→#2であり、気筒間の燃焼を等間隔にすることができる。
この場合、燃焼気筒の空燃比はリッチに設定する(燃料噴射量を増量する)。燃焼気筒から排出される既燃ガス中の未燃燃料を非燃焼気筒から排出される空気で燃焼させるためである。
The order of ignition and combustion is as follows: # 1 (combustion) → # 3 → # 4 → # 2 (combustion) → # 1 → # 3 → # 4 (combustion) → # 2 → # 1 → # 3 (combustion) → # From 4 to # 2, combustion between cylinders can be made at equal intervals.
In this case, the air-fuel ratio of the combustion cylinder is set to be rich (the fuel injection amount is increased). This is because unburned fuel in the burned gas discharged from the combustion cylinder is burned with air discharged from the non-burning cylinder.
また、多サイクル運転ではトルクが低下するため、スロットル開度増大による空気量アップが前提となる。
〔第2の態様〕
図6は第2の態様(点火カットにより未燃混合気を排出させる態様)を示している。異なる点について説明する。
In addition, since the torque decreases in the multi-cycle operation, it is assumed that the air amount is increased by increasing the throttle opening.
[Second embodiment]
FIG. 6 shows a second mode (a mode in which the unburned mixture is discharged by ignition cut). Different points will be described.
12サイクル運転は、吸気→圧縮→膨張→排気のパターンを3回繰り返すものであり、吸気→圧縮→膨張→排気の1パターンでは、吸気行程にて直前の排気行程にて吸気通路内に噴射された燃料と空気との混合気を吸入し、圧縮行程の後期に混合気に点火して、膨張行程にて燃焼させ、排気行程にて既燃ガスを排出させる。残りの2パターンでは、直前の排気行程噴射を行い、吸気行程にて混合気を吸入し、圧縮行程にて点火をカットすることで、膨張行程にて非燃焼とし、排気行程にて未燃混合気を排出させる。 In the 12-cycle operation, the pattern of intake → compression → expansion → exhaust is repeated three times, and in one pattern of intake → compression → expansion → exhaust, it is injected into the intake passage in the previous exhaust stroke in the intake stroke. Then, the fuel / air mixture is sucked, and the mixture is ignited in the later stage of the compression stroke, burned in the expansion stroke, and burned gas is discharged in the exhaust stroke. In the remaining two patterns, the previous exhaust stroke injection is performed, the air-fuel mixture is sucked in the intake stroke, the ignition is cut off in the compression stroke, non-combustion is performed in the expansion stroke, and unburned mixing is performed in the exhaust stroke. Exhale.
従って、12サイクル運転は、吸気(混合気)→圧縮(点火)→膨張(燃焼)→排気(既燃ガス)→吸気(混合気)→圧縮(非点火)→膨張(非燃焼)→排気(混合気)→吸気(混合気)→圧縮(非点火)→膨張(非燃焼)→排気(混合気)となる。
この場合、燃焼気筒の空燃比はストイキ〜リッチに設定し、非燃焼気筒の空燃比はストイキ〜リーンに設定する。非燃焼気筒から混合気を排出し、燃焼気筒から排出される既燃ガスの熱でその混合気を燃焼させる(既燃ガス中の未燃分も一緒に燃焼させる)ためである。
Accordingly, the 12-cycle operation is performed by intake (mixture) → compression (ignition) → expansion (combustion) → exhaust (burned gas) → intake (mixture) → compression (non-ignition) → expansion (non-combustion) → exhaust ( Mixture) → Intake (mixture) → Compression (non-ignition) → Expansion (non-combustion) → Exhaust (mixture)
In this case, the air-fuel ratio of the combustion cylinder is set to stoichiometric to rich, and the air-fuel ratio of the non-combustion cylinder is set to stoichiometric to lean. This is because the air-fuel mixture is discharged from the non-combustion cylinder, and the air-fuel mixture is combusted by the heat of the burned gas discharged from the combustion cylinder (the unburned gas in the burned gas is also burned together).
〔第3の態様〕
図7は第3の態様(点火カットによる未燃混合気の排出と燃料カットによる空気の排出とを併用する態様)を示している。異なる点について説明する。
12サイクル運転は、吸気→圧縮→膨張→排気のパターンを3回繰り返すものであり、吸気→圧縮→膨張→排気の1パターンでは、吸気行程にて直前の排気行程にて吸気通路内に噴射された燃料と空気との混合気を吸入し、圧縮行程の後期に混合気に点火して、膨張行程にて燃焼させ、排気行程にて既燃ガスを排出させる。残りの2パターンのうち、1パターンでは、直前の排気行程噴射を行い、吸気行程にて混合気を吸入し、圧縮行程にて点火をカットすることで、膨張行程にて非燃焼とし、排気行程にて未燃混合気を排出させる。もう1パターンでは、直前の排気行程噴射を行わず(燃料カット)、吸気行程にて空気のみを吸入し、圧縮行程後の膨張行程にて非燃焼とし、排気行程にて空気を排出させる。
[Third embodiment]
FIG. 7 shows a third mode (a mode in which discharge of unburned mixture by ignition cut and discharge of air by fuel cut are used in combination). Different points will be described.
In the 12-cycle operation, the pattern of intake → compression → expansion → exhaust is repeated three times, and in one pattern of intake → compression → expansion → exhaust, it is injected into the intake passage in the previous exhaust stroke in the intake stroke. Then, the fuel / air mixture is sucked, and the mixture is ignited in the later stage of the compression stroke, burned in the expansion stroke, and burned gas is discharged in the exhaust stroke. Of the remaining two patterns, in the first pattern, the exhaust stroke injection is performed immediately before, the air-fuel mixture is sucked in the intake stroke, and the ignition is cut in the compression stroke, so that the combustion is not combusted in the expansion stroke. To discharge the unburned mixture. In the other pattern, the immediately preceding exhaust stroke injection is not performed (fuel cut), only air is sucked in the intake stroke, non-combustion is performed in the expansion stroke after the compression stroke, and air is discharged in the exhaust stroke.
従って、12サイクル運転は、吸気(混合気)→圧縮(点火)→膨張(燃焼)→排気(既燃ガス)→吸気(混合気)→圧縮(非点火)→膨張(非燃焼)→排気(混合気)→吸気(空気)→圧縮→膨張(非燃焼)→排気(空気)となる。
この場合、燃焼気筒の空燃比はストイキ〜リッチに設定し、非燃焼気筒の空燃比はストイキ〜リーンに設定する。
Accordingly, the 12-cycle operation is performed by intake (mixture) → compression (ignition) → expansion (combustion) → exhaust (burned gas) → intake (mixture) → compression (non-ignition) → expansion (non-combustion) → exhaust ( Mixture) → Intake (air) → Compression → Expansion (non-combustion) → Exhaust (air)
In this case, the air-fuel ratio of the combustion cylinder is set to stoichiometric to rich, and the air-fuel ratio of the non-combustion cylinder is set to stoichiometric to lean.
パターン順は、燃焼パターン→点火カットによる非燃焼パターン→燃料カットによる非燃焼パターンの順とする。燃焼パターンの直前を、燃料カットによる非燃焼パターンとすることで、筒内に残留する非燃焼時混合気を追い出すことができる。
以上説明したように、本実施形態によれば、始動直後にエアポンプ17を作動させて排気通路13(排気ポート15)に二次空気を供給し、排温を上昇させる場合に、エアポンプ17による排気通路13への二次空気の供給が可能となるまでという限られた期間、多サイクル運転を行って、空気又は未燃混合気を排出させ、これを二次空気の代わりとすることで、始動直後より排温を上昇させて、触媒14の早期活性化を図ることができる。そして、この期間の後は、エアポンプ17からの二次空気を用いることで、多サイクル運転の時間を短くして、振動レベルやNOxの悪化を最小限に抑えることができる。
The pattern order is the order of combustion pattern → non-combustion pattern by ignition cut → non-combustion pattern by fuel cut. By setting the non-combustion pattern by the fuel cut immediately before the combustion pattern, the non-combustion air-fuel mixture remaining in the cylinder can be driven out.
As described above, according to the present embodiment, when the
また、多サイクル運転は、これを燃料カットにより実現する場合でも、各気筒を所定の順序で燃料カットするようなものであることから、一部気筒の燃料カットより、振動レベルの悪化が少ない。
また、前記多サイクル運転のサイクル数を、4×Nint (Nint は2以上の整数)とすることで、可変動弁装置が不要となり、かつ、サイクル数を、気筒数に応じ、気筒間の燃焼が等間隔となるように定めることで、可変サイクルでの安定性を向上させることができる。具体的には、4気筒(又は8気筒)エンジンの場合、12サイクル運転とすることで、実用的なものとなる。
Further, even when this is realized by fuel cut, the multi-cycle operation is such that the fuel is cut in a predetermined order in each cylinder, so that the vibration level is less deteriorated than the fuel cut of some cylinders.
Further, by setting the number of cycles in the multi-cycle operation to 4 × Nint (Nint is an integer of 2 or more), a variable valve gear is not required, and the number of cycles is combusted between cylinders according to the number of cylinders. By setting so as to be equally spaced, the stability in the variable cycle can be improved. Specifically, in the case of a 4-cylinder (or 8-cylinder) engine, a 12-cycle operation is practical.
また、前記期間に、クランキング中で、エアポンプ17を作動させることができない第1の期間を含むことにより、クランキング中の消費電力の低減(スタータモータによる始動性の向上)と、触媒暖機性能とを両立させることができる。
また、前記期間に、クランキングの終了後にバッテリ電圧が安定するまでの、エアポンプ17を作動させることができない第2の期間を含むことにより、バッテリ電圧変動による誤動作の防止と、触媒暖機性能とを両立させることができる。
In addition, the period includes the first period during which cranking is performed and the
In addition, the period includes a second period in which the
また、前記期間に、エアポンプ17の作動開始後、吐出量が安定するまでの第3の期間を含むことにより、応答性の良くない安価なエアポンプ17でも使用でき、コストアップを防止できる。
また、前記期間のうち、クランキング開始から完爆までは、4サイクル運転し、完爆後に多サイクル運転することにより、始動性を優先させることも可能である。
In addition, since the period includes the third period from the start of the operation of the
Moreover, it is also possible to give priority to the startability by performing the 4-cycle operation from the start of cranking to the complete explosion in the period, and performing the multi-cycle operation after the complete explosion.
また、多サイクル運転での始動を禁止する条件を予め設定し、禁止条件の場合に、前記期間のうち、クランキング開始から完爆までは、4サイクル運転し、完爆後に多サイクル運転することにより、低温始動時などに、始動性を優先させることも可能である。
尚、以上の説明では、4気筒エンジンの例で12サイクル運転としたが、8気筒エンジンの場合も12サイクル運転で対応できる。
In addition, a condition for prohibiting start in multi-cycle operation is set in advance, and in the case of the prohibition condition, during the above period, from the start of cranking to complete explosion, operate for 4 cycles and perform multi-cycle operation after complete explosion. Thus, it is possible to give priority to the startability when starting at a low temperature.
In the above description, the example of a 4-cylinder engine is 12-cycle operation. However, the case of an 8-cylinder engine can also be handled by 12-cycle operation.
8気筒エンジンの場合、4気筒エンジンと同様、各気筒について、吸気→圧縮→膨張(燃焼)→排気→吸気→圧縮→膨張(非燃焼)→排気→吸気→圧縮→膨張(非燃焼)→排気の12サイクル運転とすると、
点火順序が#1→#8→#7→#3→#6→#5→#4→#2のとき、
#1(燃焼)→#8→#7→#3(燃焼)→#6→#5→#4(燃焼)→#2→#1→#8(燃焼)→#7→#3→#6(燃焼)→#5→#4→#2(燃焼)→#1→#8→#7(燃焼)→#3→#6→#5(燃焼)→#4→#2で、等爆となる。
In the case of an 8-cylinder engine, as with a 4-cylinder engine, for each cylinder, intake → compression → expansion (combustion) → exhaust → intake → compression → expansion (non-combustion) → exhaust → intake → compression → expansion (non-combustion) → exhaust Assuming 12-cycle operation
When the firing order is # 1 → # 8 → # 7 → # 3 → # 6 → # 5 → # 4 → # 2.
# 1 (combustion) → # 8 → # 7 → # 3 (combustion) → # 6 → # 5 → # 4 (combustion) → # 2 → # 1 → # 8 (combustion) → # 7 → # 3 → # 6 (Combustion) → # 5 → # 4 → # 2 (combustion) → # 1 → # 8 → # 7 (combustion) → # 3 → # 6 → # 5 (combustion) → # 4 → # 2 Become.
また、6気筒エンジンにも適用できる。
6気筒エンジンの場合、各気筒について、吸気→圧縮→膨張(燃焼)→排気→吸気→圧縮→膨張(非燃焼)→排気→吸気→圧縮→膨張(非燃焼)→排気→吸気→圧縮→膨張(非燃焼)→排気→吸気→圧縮→膨張(非燃焼)→排気の20サイクル運転とすると、
点火順序が、#1→#5→#3→#6→#2→#4のとき、
#1(燃焼)→#5→#3→#6→#2→#4(燃焼)→#1→#5→#3→#6→#2(燃焼)→#4→#1→#5→#3→#6(燃焼)→#2→#4→#1→#5→#3(燃焼)→#6→#2→#4→#1→#5(燃焼)→#3→#6→#2→#4で、等爆となる。
It can also be applied to a 6-cylinder engine.
In the case of a 6-cylinder engine, for each cylinder, intake → compression → expansion (combustion) → exhaust → intake → compression → expansion (non-combustion) → exhaust → intake → compression → expansion (non-combustion) → exhaust → intake → compression → expansion (Non-combustion) → exhaust → intake → compression → expansion (non-combustion) →
When the firing order is # 1 → # 5 → # 3 → # 6 → # 2 → # 4
# 1 (combustion) → # 5 → # 3 → # 6 → # 2 → # 4 (combustion) → # 1 → # 5 → # 3 → # 6 → # 2 (combustion) → # 4 → # 1 → # 5 → # 3 → # 6 (combustion) → # 2 → # 4 → # 1 → # 5 → # 3 (combustion) → # 6 → # 2 → # 4 → # 1 → # 5 (combustion) → # 3 → # 6 → # 2 → # 4 and is an equal explosion.
また、以上の説明では、吸気通路内に燃料を噴射供給する場合について示したが、燃焼室内に直接燃料を噴射供給する直噴式のものに適用することもできる。 In the above description, the case where fuel is injected and supplied into the intake passage has been described. However, the present invention can also be applied to a direct injection type in which fuel is directly injected into the combustion chamber.
1 エンジン
2 吸気通路
3 吸気マニホールド
4 電制スロットル弁
5 吸気ポート
6 燃料噴射弁
7 吸気弁
10 燃焼室
11 点火プラグ
12 排気弁
13 排気通路
14 排気浄化触媒
15 排気ポート
16 二次空気供給通路
17 電動式エアポンプ
18 遮断弁
19 配管(ギャラリ)
20 ECU
21 アクセルペダルセンサ
22 クランク角センサ
23 エアフローメータ
24 水温センサ
25 空燃比センサ
26 触媒温度センサ
27 圧力センサ
1 engine
2 Intake passage
3 Intake manifold
4 Electric throttle valve
5 Intake port
6 Fuel injection valve
7 Intake valve
10 Combustion chamber
11 Spark plug
12 Exhaust valve
13 Exhaust passage
14 Exhaust gas purification catalyst
15 Exhaust port
16 Secondary air supply passage
17 Electric air pump
18 Shut-off valve
19 Piping (Gallery)
20 ECU
21 Accelerator pedal sensor
22 Crank angle sensor
23 Air Flow Meter
24 Water temperature sensor
25 Air-fuel ratio sensor
26 Catalyst temperature sensor
27 Pressure sensor
Claims (12)
前記エアポンプによる排気通路への二次空気の供給が可能となるまでの期間、通常の4サイクル運転から、これよりサイクル数が多い多サイクル運転に切換え、多サイクル運転中、通常の燃焼を行わせる膨張行程以外の他の膨張行程にて非燃焼とし、非燃焼の膨張行程の直後の排気行程にて、空気又は未燃混合気を排気通路に排出させることを特徴とする内燃機関の始動時制御装置。 In the internal combustion engine start-up control device that operates the air pump immediately after the start to supply secondary air to the exhaust passage and raises the exhaust temperature.
During the period until the secondary air can be supplied to the exhaust passage by the air pump, the normal four-cycle operation is switched to the multi-cycle operation having a larger number of cycles, and normal combustion is performed during the multi-cycle operation. Non-combustion during an expansion stroke other than the expansion stroke, and air or unburned mixture is discharged into the exhaust passage during an exhaust stroke immediately after the non-combustion expansion stroke apparatus.
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---|---|---|---|
JP2005024640A JP2006214272A (en) | 2005-02-01 | 2005-02-01 | Starting time control device of internal combustion engine |
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Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN101813033A (en) * | 2009-02-23 | 2010-08-25 | 通用汽车环球科技运作公司 | Be used for controlling the method and apparatus of explosive motor burning phase modulation |
JP2011085111A (en) * | 2009-10-19 | 2011-04-28 | Osaka Gas Co Ltd | Engine and engine generator |
JP2014015942A (en) * | 2013-10-28 | 2014-01-30 | Mitsubishi Motors Corp | Control apparatus for internal combustion engine |
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2005
- 2005-02-01 JP JP2005024640A patent/JP2006214272A/en active Pending
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CN101813033A (en) * | 2009-02-23 | 2010-08-25 | 通用汽车环球科技运作公司 | Be used for controlling the method and apparatus of explosive motor burning phase modulation |
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