JP2007032459A - Ignition timing control device for internal combustion engine - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To achieve a torque increase with ignition timing advance without causing the reverse rotation of an engine when started. <P>SOLUTION: At starting the engine when each cylinder meets a TDC (a compression top dead center), if an engine revolution (ne) exceeds 400 rpm at a timing of BTDC 20° (Step ST2) or if the engine revolution (ne) exceeds 200 rpm at a timing of BTDC 10° (Step ST3), ignition timing advance is determined to be possible and ignition is immediately performed at the timing of BTDC 20° or BTDC 10° for the ignition timing advance. This ignition timing control achieves a torque increase at starting while avoiding the reverse rotation of the engine even when the engine revolution (ne) is sharply changed at starting. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明は車両等に搭載される内燃機関の点火時期制御装置に関する。   The present invention relates to an ignition timing control device for an internal combustion engine mounted on a vehicle or the like.

車両等に搭載される内燃機関(以下、エンジンともいう)としては、ポート噴射エンジンと筒内直噴エンジンがある。   As an internal combustion engine (hereinafter also referred to as an engine) mounted on a vehicle or the like, there are a port injection engine and an in-cylinder direct injection engine.

ポート噴射エンジンは、各気筒の吸気ポートに配置した燃料噴射弁(インジェクタ)から吸気ポートに燃料を噴射し、この噴射燃料と吸入空気とを混合して燃焼室内に導入し、その導入した混合気(燃料+空気)を点火プラグにて点火する方式のエンジンである。   A port injection engine injects fuel into an intake port from a fuel injection valve (injector) disposed in an intake port of each cylinder, mixes the injected fuel and intake air, introduces the mixture into a combustion chamber, and introduces the introduced air-fuel mixture. This is an engine that ignites (fuel + air) with a spark plug.

筒内直噴エンジンは、各気筒に燃料噴射弁を配置し、その燃料噴射弁からガソリン等の燃料を燃焼室内に直接噴射して、吸気ポートから燃焼室内に導入される吸入空気と混合して混合気を形成し、この混合気を点火プラグにより点火する方式のエンジンである。筒内直噴エンジンは、低燃費・低排気エミッション・高出力などの点で優れていることから、需要が急増している。   An in-cylinder direct injection engine has a fuel injection valve in each cylinder, and fuel such as gasoline is directly injected into the combustion chamber from the fuel injection valve and mixed with intake air introduced from the intake port into the combustion chamber. This is an engine that forms an air-fuel mixture and ignites the air-fuel mixture with a spark plug. In-cylinder direct-injection engines are rapidly increasing in demand because of their excellent fuel efficiency, low exhaust emissions, and high output.

ポート噴射エンジンや筒内直噴エンジンにおいては、始動時に点火時期を進角する各種の制御が行われている。例えば、点火時期をMBT(最小点火進角)よりも進角させることで、エンジン開始の暖機性を向上する方法(例えば、特許文献1参照)や、エンジン回転数が所定レベル(例えば600rpm)未満であるスタートモードにおいて、冷却水温等について所定の条件が成立したときにBTDC(圧縮上死点前)20°の点火進角を選択してエミッションを低減させる点火時期制御方法がある(例えば、特許文献2参照)。
特開2000−240547号公報 特開平9−100769号公報
In a port injection engine and an in-cylinder direct injection engine, various controls are performed to advance the ignition timing at the start. For example, the ignition timing is advanced from the MBT (minimum ignition advance) to improve the engine warm-up (for example, see Patent Document 1), or the engine speed is at a predetermined level (for example, 600 rpm). There is an ignition timing control method for reducing emission by selecting an ignition advance angle of 20 ° BTDC (before compression top dead center) when a predetermined condition is established for the cooling water temperature or the like in the start mode that is less than (for example, Patent Document 2).
JP 2000-240547 A Japanese Patent Application Laid-Open No. 9-100769

ところで、筒内直噴エンジンの低温始動において、燃料の噴射期間不足によりリーン失火を伴って始動する場合、通常、点火時期を圧縮上死点(以下、TDCともいう)またはBTDC5°に固定したハード点火を行っている。その理由を説明すると、リーン失火を伴う始動ではエンジン回転数が激しく変動しているので(図5参照)、点火時にエンジン回転数が高いときには点火進角は可能であるが、エンジン回転数が低回転数(例えば400rpm以下)である場合、進角の点火による燃焼によってピストンが押し戻されてエンジンが逆回転する可能性があり、これを回避するためにハード点火を行っている。そして、このように低温始動時にハード点火を適用した場合、始動時にトルク増を見込めるエンジン回転数の上昇(例えば400rpmを超える状態)があるのにも関わらず、点火進角によるトルク増を行えないという問題がある。   By the way, in a low temperature start of a direct injection engine in a cylinder, when starting with a lean misfire due to insufficient fuel injection period, usually the ignition timing is fixed to compression top dead center (hereinafter also referred to as TDC) or BTDC 5 ° Ignition is in progress. The reason for this will be explained. Since the engine speed fluctuates drastically at the start with lean misfire (see FIG. 5), the ignition advance is possible when the engine speed is high at the time of ignition, but the engine speed is low. In the case of the rotation speed (for example, 400 rpm or less), there is a possibility that the piston is pushed back by the combustion due to the ignition of the advance angle and the engine rotates backward, and hard ignition is performed to avoid this. When hard ignition is applied at the time of low temperature start in this way, torque increase due to ignition advance cannot be performed even though there is an increase in engine speed (for example, exceeding 400 rpm) that can be expected to increase torque at start-up. There is a problem.

ここで、筒内直噴エンジン等の点火時期制御では、例えばBTDC90°のタイミングでエンジン回転数等の運転状況に基づいて点火時期を演算して点火(ソフト点火)を行っており、このようなソフト点火により低温始動時の点火進角を行うことが考えられるが、この場合、次のような問題が発生する。   Here, in the ignition timing control of a direct injection engine or the like in the cylinder, for example, ignition timing (soft ignition) is performed by calculating the ignition timing based on the operating state such as the engine speed at the timing of BTDC 90 °. Although it is conceivable to perform ignition advance at low temperature start by soft ignition, in this case, the following problems occur.

すなわち、上記したように筒内直噴エンジンでは、低温始動において低温下でリーン失火を伴って始動する場合、エンジン回転数が激しく変動するため、BTDC90°のタイミングでエンジン回転数が400rpmを超えていても、実際の点火タイミングにおいてエンジン回転数が低下して、エンジン回転数が400rpm以下となる場合があり、このような状況のときに点火の進角を行うとエンジンの逆回転が発生するという問題がある。   That is, as described above, in the direct injection engine, when the engine is started at a low temperature with a lean misfire at a low temperature, the engine speed fluctuates violently, so the engine speed exceeds 400 rpm at the timing of BTDC 90 °. However, at the actual ignition timing, the engine speed may decrease and the engine speed may be 400 rpm or less, and if the ignition is advanced in such a situation, the reverse rotation of the engine occurs. There's a problem.

以上のような問題は、筒内直噴エンジンに限られることなく、ポート噴射エンジンにおいても、低温始動時に失火等によりエンジン回転数が変動することがあるので、同様なことが言える。また、低温始動時に限られることなく、通常始動の際にも、エンジン回転数が変動することがあるので、同様な問題が発生する。   The above-mentioned problems are not limited to direct-in-cylinder direct injection engines, and the same can be said for port injection engines because the engine speed may fluctuate due to misfire or the like during cold start. In addition, the engine speed may fluctuate during normal start-up as well as during low-temperature start-up, and the same problem occurs.

なお、上記した特許文献1、2に記載の技術では、エンジンの低温始動時等においてリーン失火などによりエンジン回転数が変動することについては何ら考慮されおらず、これら特許文献1、2に記載の技術を利用しても、低温始動時等においてエンジンの逆回転を回避しながらトルク増を達成することはできない。   Note that the techniques described in Patent Documents 1 and 2 do not take into account that the engine speed fluctuates due to lean misfire or the like at the time of cold start of the engine. Even if the technology is used, an increase in torque cannot be achieved while avoiding reverse rotation of the engine at a low temperature start or the like.

本発明はそのような実情を考慮してなされたもので、始動時において内燃機関の逆回転を招くことなく点火進角によるトルク増を達成することができ、良好な始動性を得ることが可能な内燃機関の点火時期制御装置を提供することを目的とする。   The present invention has been made in consideration of such circumstances, and can achieve a torque increase by ignition advance without causing reverse rotation of the internal combustion engine at the time of starting, and can obtain a good startability. It is an object to provide an ignition timing control device for an internal combustion engine.

本発明は、混合気を点火プラグにより点火して燃焼させる内燃機関の点火時期を制御する点火時期制御装置であって、前記内燃機関の始動時に、各気筒の圧縮上死点前の所定のクランクアングルで機関回転数を検出し、その機関回転数が所定の判定値を超えている気筒については、前記圧縮上死点前の所定のクランクアングルで点火を実施する点火時期制御手段を備えていることを特徴としている。   The present invention relates to an ignition timing control device for controlling the ignition timing of an internal combustion engine that ignites and burns an air-fuel mixture with an ignition plug, and at the start of the internal combustion engine, a predetermined crank before the compression top dead center of each cylinder. An engine timing is detected by an angle, and an ignition timing control means for igniting at a predetermined crank angle before the compression top dead center is provided for a cylinder whose engine speed exceeds a predetermined determination value. It is characterized by that.

本発明によれば、内燃機関の始動時に、各気筒が圧縮上死点を迎えるにあたり、圧縮上死点前の所定のクランクアングルで、機関回転数が所定の判定値(具体的には、内燃機関が逆回転しない回転数)を超えているときには、点火進角が可能であると判断して、その圧縮上死点前のクランクアングルで点火を実施して点火を進角するので、始動時に機関回転数が激しく変動する場合であっても、内燃機関の逆回転を回避しながら、機関回転数の上昇を利用してトルク増を達成することができる。   According to the present invention, at the start of the internal combustion engine, when each cylinder reaches the compression top dead center, the engine speed is a predetermined determination value (specifically, the internal combustion engine at a predetermined crank angle before the compression top dead center). When the engine speed exceeds (the speed at which the engine does not rotate reversely), it is determined that ignition advance is possible, and ignition is performed at the crank angle before the compression top dead center to advance the ignition. Even when the engine speed fluctuates drastically, an increase in torque can be achieved by utilizing the increase in engine speed while avoiding reverse rotation of the internal combustion engine.

本発明の具体的な構成を以下に説明する。   A specific configuration of the present invention will be described below.

本発明において、圧縮上死点前の互いに異なる2つのクランクアングルで機関回転数を検出し、それら2つのクランクアングルのうち、進角側にある第1のクランクアングルで検出する機関回転数が第1の判定値を超えているときに点火を実施し、圧縮上死点側にある第2のクランクアングルで検出する機関回転数が前記第1の判定値よりも小さい第2の判定値を超えているときに点火を実施するように構成してもよい。   In the present invention, the engine speed is detected at two different crank angles before the compression top dead center, and the engine speed detected at the first crank angle on the advance side of the two crank angles is the first. Ignition is performed when the determination value of 1 is exceeded, and the engine speed detected at the second crank angle on the compression top dead center side exceeds the second determination value that is smaller than the first determination value. You may comprise so that ignition may be implemented when it is.

このように、圧縮上死点前の互いに異なる2つのクランクアングルで点火遅角の可否を判定することにより、より効果的にトルクの増加をはかることができる。   As described above, the torque can be increased more effectively by determining whether or not the ignition retard is possible at two different crank angles before the compression top dead center.

具体的には、例えば、圧縮上死点前20°のクランクアングルでの機関回転数が400rpmを超えているときには点火を実施し、圧縮上死点前10°のクランクアングルでの機関回転数が200rpmを超えているときには点火を実施することで、圧縮上死点前20°のクランクアングルで点火が実施されていない場合であっても、圧縮上死点前10°のクランクアングルで点火の進角を実施することが可能になるので、始動時の機関回転数の上昇をより効果的に利用してトルク増を行うことが可能になる。   Specifically, for example, ignition is performed when the engine speed at a crank angle of 20 ° before compression top dead center exceeds 400 rpm, and the engine speed at a crank angle of 10 ° before compression top dead center is set. Ignition is performed when the engine speed exceeds 200 rpm, so that ignition proceeds at a crank angle of 10 ° before compression top dead center even when ignition is not performed at a crank angle of 20 ° before compression top dead center. Since the angle can be implemented, it is possible to increase the torque by more effectively utilizing the increase in the engine speed at the start.

本発明によれば、内燃機関の始動時に、各気筒の圧縮上死点前の所定のクランクアングルで機関回転数を検出し、その機関回転数が所定の判定値を超えているときには、前記圧縮上死点前の所定のクランクアングルで点火を実施するので、始動時において内燃機関の逆回転を招くことなく、点火進角によるトルク増を達成することができ、始動性を向上させることができる。   According to the present invention, when the internal combustion engine is started, the engine speed is detected at a predetermined crank angle before the compression top dead center of each cylinder, and when the engine speed exceeds a predetermined determination value, the compression is performed. Since ignition is performed at a predetermined crank angle before the top dead center, torque increase due to ignition advance can be achieved without causing reverse rotation of the internal combustion engine at the time of starting, and startability can be improved. .

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.

まず、本発明を適用するエンジン(内燃機関)について説明する。   First, an engine (internal combustion engine) to which the present invention is applied will be described.

−エンジン−
図1は本発明を適用するエンジンの概略構成を示す図である。なお、図1にはエンジンの1気筒の構成のみを示している。
-Engine-
FIG. 1 is a diagram showing a schematic configuration of an engine to which the present invention is applied. FIG. 1 shows only the configuration of one cylinder of the engine.

エンジン1は、6つの気筒(気筒#1〜気筒#6)を有する筒内直噴6気筒ガソリンエンジンであって、燃焼室1aを形成するピストン10及び出力軸であるクランクシャフト15を備えている。ピストン10はコネクティングロッド16を介してクランクシャフト15に連結されており、ピストン10の往復運動がコネクティングロッド16によってクランクシャフト15の回転へと変換される。   The engine 1 is an in-cylinder direct injection six-cylinder gasoline engine having six cylinders (cylinder # 1 to cylinder # 6), and includes a piston 10 that forms a combustion chamber 1a and a crankshaft 15 that is an output shaft. . The piston 10 is connected to the crankshaft 15 via a connecting rod 16, and the reciprocating motion of the piston 10 is converted into rotation of the crankshaft 15 by the connecting rod 16.

クランクシャフト15にはリングギヤ17が設けられている。リングギヤ17には、エンジン1の始動時に起動するスタータモータ7のピニオンギヤ18が噛み合わされており、スタータモータ7の起動に伴うリングギヤ17の回転によりエンジン1のクランキングが行われる。   A ring gear 17 is provided on the crankshaft 15. The ring gear 17 is engaged with a pinion gear 18 of a starter motor 7 that is started when the engine 1 is started, and the engine 1 is cranked by the rotation of the ring gear 17 when the starter motor 7 is started.

クランクシャフト15には、外周面に複数の突起(歯)19a・・19aを有するシグナルロータ19が取り付けられている。シグナルロータ19の側方近傍にはクランクポジションセンサ35が配置されている。クランクポジションセンサ35は、例えば電磁ピックアップであって、クランクシャフト15が回転する際にシグナルロータ19の突起19aに対応するパルス状の信号(クランク角信号)を発生する。なお、この例では、クランクシャフト15が30°CA回転する毎にクランク角信号が発生する。   A signal rotor 19 having a plurality of protrusions (teeth) 19 a... 19 a on the outer peripheral surface is attached to the crankshaft 15. A crank position sensor 35 is disposed near the side of the signal rotor 19. The crank position sensor 35 is, for example, an electromagnetic pickup, and generates a pulse signal (crank angle signal) corresponding to the protrusion 19a of the signal rotor 19 when the crankshaft 15 rotates. In this example, a crank angle signal is generated every time the crankshaft 15 rotates 30 ° CA.

エンジン1の燃焼室1aには点火プラグ3が各気筒#1〜#6ごとに配置されている。点火プラグ3の点火タイミングはイグナイタ4によって調整される。エンジン1には、ウォータジャケット1bを循環する冷却水の温度(冷却水温)を検出する水温センサ31が配置されている。   In the combustion chamber 1a of the engine 1, a spark plug 3 is disposed for each cylinder # 1 to # 6. The ignition timing of the spark plug 3 is adjusted by the igniter 4. The engine 1 is provided with a water temperature sensor 31 that detects the temperature (cooling water temperature) of the cooling water circulating in the water jacket 1b.

エンジン1の燃焼室1aには吸気通路11と排気通路12が接続されている。吸気通路11と燃焼室1aとの間に吸気バルブ13が設けられており、この吸気バルブ13を開閉駆動することにより、吸気通路11と燃焼室1aとが連通または遮断される。また、排気通路12と燃焼室1aとの間に排気バルブ14が設けられており、この排気バルブ14を開閉駆動することにより、排気通路12と燃焼室1aとが連通または遮断される。これら吸気バルブ13及び排気バルブ14の開閉駆動は、クランクシャフト15の回転が伝達される吸気カムシャフト21及び排気カムシャフト22の各回転によって行われる。   An intake passage 11 and an exhaust passage 12 are connected to the combustion chamber 1 a of the engine 1. An intake valve 13 is provided between the intake passage 11 and the combustion chamber 1a. By opening and closing the intake valve 13, the intake passage 11 and the combustion chamber 1a are communicated or blocked. Further, an exhaust valve 14 is provided between the exhaust passage 12 and the combustion chamber 1a. By opening and closing the exhaust valve 14, the exhaust passage 12 and the combustion chamber 1a are communicated or blocked. The opening / closing drive of the intake valve 13 and the exhaust valve 14 is performed by each rotation of the intake camshaft 21 and the exhaust camshaft 22 to which the rotation of the crankshaft 15 is transmitted.

吸気カムシャフト21の近傍には、気筒判別用のカムポジションセンサ36が配置されている。カムポジションセンサ36は、例えば電磁ピックアップであって、吸気カムシャフト21に一体的に設けられたロータ外周面の1個の突起(歯)に対向するように配置されており、吸気カムシャフト21が回転する際にパルス状の信号を出力する。なお、吸気カムシャフト21は、クランクシャフト15の1/2の回転速度で回転するので、クランクシャフト15が720°回転するごとにカムポジションセンサ36が1つのパルス状の信号(気筒判別信号)を発生する。   A cylinder position determining cam position sensor 36 is disposed in the vicinity of the intake camshaft 21. The cam position sensor 36 is, for example, an electromagnetic pickup, and is disposed so as to face one protrusion (tooth) on the outer peripheral surface of the rotor provided integrally with the intake camshaft 21. Outputs a pulse signal when rotating. Since the intake camshaft 21 rotates at a half speed of the crankshaft 15, the cam position sensor 36 outputs one pulse-like signal (cylinder discrimination signal) every time the crankshaft 15 rotates 720 °. appear.

吸気通路11の上流部分にはエンジン1の吸入空気量を調整するためのスロットルバルブ5が配置されている。スロットルバルブ5はスロットルモータ6によって駆動される。スロットルバルブ5の開度はスロットルポジションセンサ34によって検出される。また、吸気通路11には、スロットルバルブ5の下流側に吸気通路11内の圧力(吸気圧)を検出するバキュームセンサ32が配置されている。エンジン1の排気通路12には三元触媒8が配置されている。   A throttle valve 5 for adjusting the intake air amount of the engine 1 is disposed in the upstream portion of the intake passage 11. The throttle valve 5 is driven by a throttle motor 6. The opening degree of the throttle valve 5 is detected by a throttle position sensor 34. In the intake passage 11, a vacuum sensor 32 that detects the pressure (intake pressure) in the intake passage 11 is disposed downstream of the throttle valve 5. A three-way catalyst 8 is disposed in the exhaust passage 12 of the engine 1.

そして、エンジン1には、燃焼室1a内に燃料を直接噴射するインジェクタ(燃料噴射弁)2が各気筒#1〜#6ごとに設けられている。各気筒のインジェクタ2には高圧燃料が供給され、その各インジェクタ2から燃料を燃焼室1a内に直接噴射することにより、燃焼室1a内で空気と燃料とが混合された混合気が形成され、その混合気が点火プラグ3にて点火され燃焼室1a内で燃焼される。この混合気の燃焼室1a内での燃焼によりピストン10が往復運動してクランクシャフト15が回転する。   The engine 1 is provided with an injector (fuel injection valve) 2 for directly injecting fuel into the combustion chamber 1a for each cylinder # 1 to # 6. High pressure fuel is supplied to the injector 2 of each cylinder, and fuel is directly injected into the combustion chamber 1a from each injector 2 to form an air-fuel mixture in which air and fuel are mixed in the combustion chamber 1a. The air-fuel mixture is ignited by the spark plug 3 and burned in the combustion chamber 1a. The piston 10 reciprocates due to the combustion of the air-fuel mixture in the combustion chamber 1a, and the crankshaft 15 rotates.

以上のエンジン1の運転状態は、ECU(電子制御ユニット)100によって制御される。   The operating state of the engine 1 is controlled by an ECU (electronic control unit) 100.

−ECU−
ECU100は、図2に示すように、CPU101、ROM102、RAM103、バックアップRAM104、及び、クランクカウンタ(以下、CAカウンタという)105を備えている。
-ECU-
As shown in FIG. 2, the ECU 100 includes a CPU 101, a ROM 102, a RAM 103, a backup RAM 104, and a crank counter (hereinafter referred to as a CA counter) 105.

ROM102は、各種制御プログラムや、それら各種制御プログラムを実行する際に参照されるマップ等が記憶されている。CPU101は、ROM102に記憶された各種制御プログラムやマップに基づいて演算処理を実行する。RAM103は、CPU101での演算結果や各センサから入力されたデータ等を一時的に記憶するメモリであり、バックアップRAM104は、エンジン1の停止時にその保存すべきデータ等を記憶する不揮発性のメモリである。これらROM102、CPU101、RAM103、バックアップRAM104、及び、CAカウンタ105はバス108を介して互いに接続されるとともに、外部入力回路106及び外部出力回路107と接続されている。   The ROM 102 stores various control programs, maps that are referred to when the various control programs are executed, and the like. The CPU 101 executes arithmetic processing based on various control programs and maps stored in the ROM 102. The RAM 103 is a memory that temporarily stores calculation results of the CPU 101, data input from each sensor, and the like. The backup RAM 104 is a non-volatile memory that stores data to be saved when the engine 1 is stopped. is there. The ROM 102, CPU 101, RAM 103, backup RAM 104, and CA counter 105 are connected to each other via a bus 108 and to an external input circuit 106 and an external output circuit 107.

外部入力回路106には、水温センサ31、バキュームセンサ32、アクセルポジションセンサ33、スロットルポジションセンサ34、クランクポジションセンサ35、カムポジションセンサ36、及び、イグニッションスイッチ37などが接続されている。外部出力回路107には、インジェクタ2、点火プラグ3のイグナイタ4、スロットルバルブ5のスロットルモータ6、及び、スタータモータ7などが接続されている。   A water temperature sensor 31, a vacuum sensor 32, an accelerator position sensor 33, a throttle position sensor 34, a crank position sensor 35, a cam position sensor 36, an ignition switch 37, and the like are connected to the external input circuit 106. The external output circuit 107 is connected to the injector 2, the igniter 4 of the spark plug 3, the throttle motor 6 of the throttle valve 5, the starter motor 7, and the like.

そして、ECU100は、水温センサ31、バキュームセンサ32、アクセルポジションセンサ33、スロットルポジションセンサ34、クランクポジションセンサ35、及び、カムポジションセンサ36などの各種センサの出力に基づいて、点火プラグ3の点火時期制御制御(イグナイタ4への点火指示)を含むエンジン1の各種制御を実行する。さらに、ECU100は下記の始動時点火時期制御を実行する。   Then, the ECU 100 determines the ignition timing of the spark plug 3 based on the outputs of various sensors such as the water temperature sensor 31, the vacuum sensor 32, the accelerator position sensor 33, the throttle position sensor 34, the crank position sensor 35, and the cam position sensor 36. Various controls of the engine 1 including control control (ignition instruction to the igniter 4) are executed. Further, the ECU 100 executes the following start-time fire timing control.

ここで、ECU100は、図4に示すように、クランクポジションセンサ35からクランク角信号が入力される毎(つまりクランクシャフト15が30°CA回転する毎)にCAカウンタ105を1つだけインクリメントし、カムポジションセンサ36からの気筒判別信号の入力があったときにCAカウンタ105を「0」にリセットする。また、ECU100は、10°CAのクランク角割込みに計算を実行する。   Here, as shown in FIG. 4, the ECU 100 increments the CA counter 105 by one every time a crank angle signal is input from the crank position sensor 35 (that is, every time the crankshaft 15 rotates 30 ° CA), When a cylinder discrimination signal is input from the cam position sensor 36, the CA counter 105 is reset to “0”. In addition, the ECU 100 performs calculation for a crank angle interruption of 10 ° CA.

−始動時点火時期制御−
ECU100が実行する始動時点火時期制御について説明する。
-Fire timing control at start-
The starting point fire timing control executed by the ECU 100 will be described.

まず、筒内直噴エンジンの始動時に発生する問題について説明する。   First, a problem that occurs when the direct injection engine is started will be described.

筒内直噴エンジンでは、上述したように低温始動の際に燃料噴射期間の不足によりリーン失火を伴って始動する場合が多い。具体的には、例えば、図5に示すように、初爆後、エンジン回転数neが急激に上昇すると、その上昇過程(Aの区間)においてクランク角加速度が大きくなる。これにより、燃料噴射期間が短くなってAの区間で燃料噴射していた気筒は着火せずに失火してしまう。このように筒内直噴エンジンの低温始動の際には、[エンジン回転数neの上昇]→[リーン失火によるエンジン回転数neの低下]を繰り返してエンジンが始動する。   In-cylinder direct-injection engines often start with a lean misfire due to a shortage of the fuel injection period when starting at a low temperature as described above. Specifically, for example, as shown in FIG. 5, when the engine speed ne rapidly increases after the initial explosion, the crank angular acceleration increases in the increasing process (section A). As a result, the fuel injection period is shortened, and the cylinder that was injecting fuel in the section A is misfired without being ignited. As described above, when the in-cylinder direct injection engine is started at a low temperature, the engine is started by repeating [increase in engine speed ne] → [decrease in engine speed ne due to lean misfire].

そして、以上のようなリーン失火を伴う始動において、トルク増を目的として点火の進角を行うと、エンジン回転数neが低いときに点火進角が行われる場合ができてしまい、その進角の点火による燃焼によってピストンが押し戻されて、エンジンが逆回転する可能性がある。そこで、この実施形態では、低温始動時等においてエンジン1の逆回転を回避しながら、トルク増を達成できるように始動時の点火時期を制御する。   In the start with lean misfire as described above, if the ignition advance is performed for the purpose of increasing the torque, the ignition advance may be performed when the engine speed ne is low. There is a possibility that the piston is pushed back by the combustion due to the ignition and the engine rotates in the reverse direction. Therefore, in this embodiment, the ignition timing at the start is controlled so that the torque increase can be achieved while avoiding the reverse rotation of the engine 1 at the low temperature start or the like.

その具体的な始動時点火時期制御の一例を図3のフローチャートを参照しながら説明する。   An example of the specific ignition timing control at the starting time will be described with reference to the flowchart of FIG.

まず、ステップST1において、エンジン1が始動時であるか否か(つまりエンジン1のクランキングが行われているか否か)を判定し、エンジン始動時であるときはステップST2に進む。ステップST1の判定結果が否定判定であるときには、このルーチンを終了する。   First, in step ST1, it is determined whether or not the engine 1 is starting (that is, whether or not the engine 1 is being cranked), and if it is starting, the process proceeds to step ST2. When the determination result of step ST1 is negative, this routine is finished.

ステップST2では、クランクポジションセンサ35及びカムポジションセンサ36の出力に基づいて各気筒#1〜#6のうちのTDCに近づく気筒を判別し、その判別した気筒について、図4に示すように、BTDC20°の割込みタイミングでエンジン回転数neをクランクポジションセンサ35の出力から読み込み(機関回転数の検出)、この割込みタイミングでのエンジン回転数neが400rpmを超えているか否かを判定する(図5参照)。その判定結果が肯定判定である場合つまりエンジン回転数neが[ne>400rpm]であるときには、点火の進角が可能である(つまり点火進角を行ってもエンジン1が逆回転することがない)と判断し、BTDC20°の割込みタイミングで点火指示を出して直ぐに点火を実施する(ステップST7)。   In step ST2, a cylinder approaching TDC among the cylinders # 1 to # 6 is determined based on the outputs of the crank position sensor 35 and the cam position sensor 36, and for the determined cylinder, as shown in FIG. The engine speed ne is read from the output of the crank position sensor 35 at the interrupt timing of ° (detection of the engine speed), and it is determined whether or not the engine speed ne at this interrupt timing exceeds 400 rpm (see FIG. 5). ). If the determination result is affirmative, that is, if the engine speed ne is [ne> 400 rpm], the ignition advance is possible (that is, the engine 1 does not reversely rotate even if the ignition advance is performed). ) And the ignition is performed immediately after issuing the ignition instruction at the interrupt timing of BTDC 20 ° (step ST7).

一方、ステップST2の判定結果が否定判定であるときにはステップST3に進む。ステップST3では、図4に示すように、BTDC20°を通過した気筒について、BTDC10°の割込みタイミングでエンジン回転数neをクランクポジションセンサ35の出力から読み込み(機関回転数の検出)、このBTDC10°の割込みタイミングでのエンジン回転数neが200rpmを超えており(図5参照)、かつ、現時点で気筒が未点火であるか否かを判定する。その判定結果が肯定判定である場合、つまり、エンジン回転数neが[ne>200rpm]であり、かつ[未点火]であるときには、点火の進角が可能である(つまり点火進角を行ってもエンジン1が逆回転することがない)と判断し、BTDC10°の割込みタイミングで点火指示を出して直ぐに点火を実施する(ステップST7)。   On the other hand, when the determination result of step ST2 is negative, the process proceeds to step ST3. In step ST3, as shown in FIG. 4, for the cylinder that has passed BTDC 20 °, the engine speed ne is read from the output of the crank position sensor 35 at the interrupt timing of BTDC 10 ° (detection of the engine speed), and this BTDC 10 ° It is determined whether or not the engine speed ne at the interrupt timing exceeds 200 rpm (see FIG. 5) and the cylinder is not ignited at this time. If the determination result is affirmative, that is, if the engine speed ne is [ne> 200 rpm] and [unignited], the ignition advance is possible (that is, the ignition advance is performed). The engine 1 will not reversely rotate), and an ignition instruction is issued at an interrupt timing of BTDC 10 ° and ignition is performed immediately (step ST7).

一方、ステップST3の判定結果が否定判定である場合、点火進角が不可能であると判断してステップST4に進み、気筒が未点火であるか否かを判定し、未点火である場合、ステップST5において、通常点火(例えばBTDC0°またはBTDC5°のハード点火)で点火を実施する。   On the other hand, if the determination result in step ST3 is negative, it is determined that ignition advance is impossible and the process proceeds to step ST4 to determine whether or not the cylinder is unignited. In step ST5, ignition is performed by normal ignition (for example, hard ignition of BTDC 0 ° or BTDC 5 °).

以後、エンジン回転数neが上昇してエンジン1が自立運転が可能な状態(例えばエンジン回転数neが600rpm以上になる状態)になった時点(ステップST6の判定結果が否定判定である場合)、このルーチンを終了する。   Thereafter, when the engine speed ne rises and the engine 1 is in a state where it can operate independently (for example, when the engine speed ne is 600 rpm or more) (when the determination result of step ST6 is negative), This routine ends.

以上の低温始動時の点火時期制御によれば、エンジン1の低温始動時等において、各気筒#1〜#6がTDCを迎えるにあたり、BTDC20°のタイミングでエンジン回転数neが400rpmを超えているとき、または、BTDC10°のタイミングでエンジン回転数neが200rpmを超えているときには点火進角が可能であると判断して、その各タイミングBTDC20°またはBTDC10°で直ぐに点火を実施して点火を進角するので、エンジン1の逆回転を回避しながら、エンジン回転数neの上昇を利用してトルク増を得ることができる。これによって、エンジン回転数neに応じた各気筒毎のトルク発生に最適な状態でエンジン1を始動することが可能になる。   According to the ignition timing control at the time of cold start, the engine speed ne exceeds 400 rpm at the timing of BTDC 20 ° when each cylinder # 1 to # 6 reaches TDC when the engine 1 is cold started. Or when the engine speed ne exceeds 200 rpm at the timing of BTDC 10 °, it is determined that the ignition advance is possible, and the ignition is immediately performed at each timing BTDC 20 ° or BTDC 10 ° to advance the ignition. Therefore, it is possible to obtain an increase in torque using the increase in the engine speed ne while avoiding the reverse rotation of the engine 1. This makes it possible to start the engine 1 in an optimal state for generating torque for each cylinder according to the engine speed ne.

さらに、点火進角が可能であるか否かを判定する判定値(回転数)を、BTDC20°では400rpmとし、BTDC10°では200rpmとして、進角の度合に応じて異なる判定値を設定しているので、始動時のエンジン回転数neの上昇をより効果的に利用することができる。すなわち、BTDC20°のクランクアングルでエンジン回転数neが400rpm以下で点火が実施されていない場合であっても、BTDC10°のクランクアングルでエンジン回転数neが200rpmを超えているときには点火進角を行うことができるので、始動時のエンジン回転数neの上昇をより効果的に利用してトルク増を行うことが可能になる。
−その他の実施形態−
以上の例では、BTDC20°の割込みタイミングで点火進角が可能であるか否かの判定値を400rpmとし、BTDC10°の割込みタイミングで点火進角が可能であるか否かの判定値を200rpmとしているが、その各判定値は、各割込みタイミングでの点火の進角によりエンジン1が逆回転しない回転数であれば、特に限定されず、本発明を適用するエンジンの特性に合わせて適宜に選定すればよい。
Furthermore, the determination value (rotation speed) for determining whether or not the ignition advance is possible is set to 400 rpm at BTDC 20 °, and 200 rpm at BTDC 10 °, and different determination values are set according to the degree of advance. Therefore, the increase in the engine speed ne at the start can be used more effectively. That is, even if the engine speed ne is 400 rpm or less at a crank angle of BTDC 20 ° and ignition is not performed, the ignition advance is performed when the engine speed ne exceeds 200 rpm at a crank angle of BTDC 10 °. Therefore, it is possible to increase the torque by more effectively using the increase in the engine speed ne at the start.
-Other embodiments-
In the above example, the determination value of whether or not the ignition advance is possible at the interrupt timing of BTDC 20 ° is 400 rpm, and the determination value of whether or not the ignition advance is possible at the interrupt timing of BTDC 10 ° is 200 rpm. However, each determination value is not particularly limited as long as the engine 1 does not reversely rotate due to the ignition advance angle at each interrupt timing, and is appropriately selected according to the characteristics of the engine to which the present invention is applied. do it.

以上の例では、BTDC20°とBTDC10°の2つの割込みタイミングで、点火の進角が可能であるか否かを判断しているが、本発明はこれに限られることなく、例えば、BTDC10°とBTDC15°、BTDC20°、BTDC25°など、任意の複数の割込みタイミングで点火進角の可否を判断するようにしてもよい。また、圧縮上死点前の1つのクランクアングル(例えばBTDC20°)で点火進角の可否を判定するようにしてもよい。   In the above example, it is determined whether or not the ignition advance is possible at two interrupt timings of BTDC 20 ° and BTDC 10 °. However, the present invention is not limited to this. For example, BTDC 10 ° Whether or not the ignition advance is possible may be determined at any of a plurality of interrupt timings such as BTDC 15 °, BTDC 20 °, and BTDC 25 °. Further, the possibility of ignition advance may be determined based on one crank angle before compression top dead center (for example, BTDC 20 °).

以上の例では、筒内直噴6気筒ガソリンエンジンに本発明を適用した例を示したが、本発明はこれに限られることなく、例えば筒内直噴4気筒ガソリンエンジンなど、他の任意の気筒数の筒内直噴ガソリンエンジンにも適用可能である。また、筒内直噴エンジンに限られることなく、ポート噴射多気筒ガソリンエンジンにも本発明は適用可能である。   In the above example, an example in which the present invention is applied to an in-cylinder direct-injection six-cylinder gasoline engine has been shown. It can also be applied to an in-cylinder direct-injection gasoline engine with the number of cylinders. Further, the present invention is not limited to an in-cylinder direct injection engine, but can be applied to a port injection multi-cylinder gasoline engine.

本発明を適用するエンジンの一例を示す概略構成図である。It is a schematic structure figure showing an example of an engine to which the present invention is applied. ECU等の制御系の構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of control systems, such as ECU. ECUが実行する始動時点火時期制御の処理内容の一例を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows an example of the processing content of the start time fire timing control which ECU performs. 図3の始動時点火時期制御においてTDC前のクランク角割込みのタイミング示す図である。FIG. 4 is a diagram showing a crank angle interruption timing before TDC in the starting-time fire timing control of FIG. 3. エンジン始動時のエンジン回転数とクランク角加速度の挙動を示すグラフである。It is a graph which shows the engine speed at the time of engine starting, and the behavior of crank angular acceleration.

符号の説明Explanation of symbols

1 エンジン
1a 燃焼室
15 クランクシャフト
17 リングギヤ
18 ピニオンギヤ
19 シグナルロータ
2 インジェクタ(燃料噴射弁)
3 点火プラグ
4 イグナイタ
7 スタータモータ
31 水温センサ
35 クランクポジションセンサ
37 イグニッションスイッチ
100 ECU
1 Engine 1a Combustion chamber 15 Crankshaft 17 Ring gear 18 Pinion gear 19 Signal rotor 2 Injector (fuel injection valve)
3 Spark plug 4 Igniter 7 Starter motor 31 Water temperature sensor 35 Crank position sensor 37 Ignition switch 100 ECU

Claims (3)

混合気を点火プラグにより点火して燃焼させる内燃機関の点火時期を制御する点火時期制御装置であって、
前記内燃機関の始動時に、各気筒の圧縮上死点前の所定のクランクアングルで機関回転数を検出し、その機関回転数が所定の判定値を超えている気筒については、前記圧縮上死点前の所定のクランクアングルで点火を実施する点火時期制御手段を備えていることを特徴とする内燃機関の点火時期制御装置。
An ignition timing control device for controlling the ignition timing of an internal combustion engine that ignites and burns an air-fuel mixture with an ignition plug,
At the start of the internal combustion engine, the engine speed is detected at a predetermined crank angle before the compression top dead center of each cylinder, and for the cylinders whose engine speed exceeds a predetermined determination value, the compression top dead center An ignition timing control device for an internal combustion engine, comprising ignition timing control means for performing ignition at a predetermined crank angle.
請求項1記載の内燃機関の点火時期制御装置において、
前記判定値は、前記圧縮上死点前の所定のクランクアングルでに点火を実施しても、内燃機関が逆回転しない機関回転数であることを特徴とする内燃機関の点火時期制御装置。
In the internal combustion engine ignition timing control device according to claim 1,
The ignition timing control apparatus for an internal combustion engine, wherein the determination value is an engine speed at which the internal combustion engine does not reversely rotate even when ignition is performed at a predetermined crank angle before the compression top dead center.
請求項1または2記載の内燃機関の点火時期制御装置において、
前記点火時期制御手段は、圧縮上死点前の互いに異なる2つのクランクアングルで機関回転数を検出し、それら2つのクランクアングルのうち、進角側にある第1のクランクアングルで検出する機関回転数が第1の判定値を超えているときに点火を実施し、圧縮上死点側にある第2のクランクアングルで検出する機関回転数が、前記第1の判定値よりも小さい第2の判定値を超えているときに点火を実施することを特徴とする内燃機関の点火時期制御装置。
The internal combustion engine ignition timing control device according to claim 1 or 2,
The ignition timing control means detects the engine speed at two different crank angles before compression top dead center, and detects the engine speed at the first crank angle on the advance side of the two crank angles. Ignition is performed when the number exceeds the first determination value, and the engine speed detected at the second crank angle on the compression top dead center side is smaller than the first determination value. An ignition timing control device for an internal combustion engine, wherein ignition is performed when a judgment value is exceeded.
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