JP2007064032A - Control device and control method for internal combustion engine - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、自動車に好適に用いられる内燃機関に関し、特に、機関停止時の制御に関する。 The present invention relates to an internal combustion engine suitably used for an automobile, and more particularly to control when the engine is stopped.
特許文献1では、スタータ無しの内燃機関の始動を可能とするために、機関停止要求を受けると、クランクシャフトが静止するまでの間に、スロットル開度を増加して新気量を増加することによって、クランクシャフトの停止時の回転位置を制御するとともに、燃焼室内の残留ガスの掃気を強化する技術が開示されている。
図4は、機関停止要求に応じた燃料噴射の停止、つまり燃料カット時の機関回転数(クランクシャフトの回転数)と、燃焼室内に残存する未燃ガスつまり残留ガスの量に相当する残ガス率と、の関係を示している。同図に示すように、燃料カット時の機関回転数が比較的高い(例えば1000rpm以上)場合、クランクシャフトが惰性により比較的多く回転するので、残留ガスはほとんど残らない。これに対し、機関回転数が比較的低い(例えば1000rpm未満)場合、燃料カット時の機関回転数の低下に応じて残留ガスの量つまり残ガス率が急激に上昇する傾向にある。通常、機関停止直前にはアイドル運転状態にあるので、600〜800rpm程度のアイドル回転数に制御されているアイドル回転状態で、機関停止要求に応じて燃料カットを行うと、クランクシャフトが停止するまでに3回転程度しか惰性で回ることができず、筒内に残存する燃焼ガスの残ガス率が高くなる。このため、点火プラグや燃料噴射弁に残留ガスや未燃燃料や煤(スス)等が付着して、燃料噴射弁の目詰まりや点火プラグのくすぶり等を招くおそれがある。また、残留ガスが多いと、次回の機関始動性の低下を招いてしまう。 FIG. 4 shows the stop of fuel injection in response to an engine stop request, that is, the engine speed at the time of fuel cut (crankshaft speed) and the remaining gas corresponding to the amount of unburned gas remaining in the combustion chamber, that is, residual gas. It shows the relationship with the rate. As shown in the figure, when the engine speed at the time of fuel cut is relatively high (for example, 1000 rpm or more), the crankshaft rotates relatively much due to inertia, so that almost no residual gas remains. On the other hand, when the engine speed is relatively low (for example, less than 1000 rpm), the amount of residual gas, that is, the residual gas rate, tends to increase rapidly as the engine speed decreases when the fuel is cut. Usually, since the engine is in an idle operation state immediately before the engine is stopped, if the fuel cut is performed in response to the engine stop request in the idle rotation state controlled to an idle rotation speed of about 600 to 800 rpm, the crankshaft is stopped. In other words, it can rotate only about 3 revolutions by inertia, and the residual gas rate of the combustion gas remaining in the cylinder becomes high. For this reason, residual gas, unburned fuel, soot, etc. may adhere to the spark plug and the fuel injection valve, leading to clogging of the fuel injection valve and smoldering of the spark plug. Further, if there is a large amount of residual gas, the startability of the next engine will be reduced.
上述した特許文献1には、機関の停止要求を受けるとスロットル開度を増加して掃気を促進する技術が開示されているものの、単にスロットル開度を増加するだけでは、燃料カット時の機関回転数が低い場合には十分な新気量を確保することはできず、十分な掃気促進効果を得ることはできない。
本発明は、このような課題に鑑みてなされたものであって、機関停止直前に、大量の新気を燃焼室内に導入することによって、燃焼室内の掃気機能を強化するとともに、燃料噴射弁や点火プラグへのデポジットの付着を低減・解消することを主たる目的としている。 The present invention has been made in view of such problems, and by introducing a large amount of fresh air into the combustion chamber immediately before the engine is stopped, the scavenging function in the combustion chamber is enhanced, and a fuel injection valve or The main purpose is to reduce or eliminate deposit adhesion to the spark plug.
内燃機関の燃焼室へ新気を導入する吸気通路を開閉する電制のスロットルと、上記吸気通路又は燃焼室へ燃料を噴射する燃料噴射装置と、を備えた内燃機関の制御装置において、機関停止要求を検出する停止要求検出手段と、機関停止のために燃料噴射を停止する燃料カット手段と、上記機関停止要求の検出から燃料カット手段による燃料噴射の停止までの間に、機関回転数を高めるために、燃料噴射量を増量する回転数上昇手段と、上記燃料カット手段による燃料噴射の停止後に、燃焼室内へ導入される新気の量を増加するように、スロットル開度を増加する掃気促進手段と、を有することを特徴としている。 In a control apparatus for an internal combustion engine, comprising: an electronic throttle that opens and closes an intake passage for introducing fresh air into a combustion chamber of the internal combustion engine; and a fuel injection device that injects fuel into the intake passage or the combustion chamber. Stop request detection means for detecting a request, fuel cut means for stopping fuel injection to stop the engine, and increase in engine speed between detection of the engine stop request and stop of fuel injection by the fuel cut means Therefore, scavenging promotion for increasing the throttle opening so as to increase the amount of fresh air introduced into the combustion chamber after stopping the fuel injection by the fuel cut means and the speed increasing means for increasing the fuel injection amount And means.
このように本発明によれば、燃料カット前に燃料噴射量を増加して機関回転数を上昇させており、かつ、燃料カット後にスロットル開度を増加しているために、燃料カット後に燃焼室内に大量の新気を導入することができる。従って、機関停止直前に大量の新気を燃焼室内に導入することができ、燃焼室内の掃気機能を強化するとともに、燃料噴射弁や点火プラグへのデポジットの付着を低減・解消することができる。 As described above, according to the present invention, the fuel injection amount is increased before the fuel cut to increase the engine speed, and the throttle opening is increased after the fuel cut. A large amount of fresh air can be introduced. Therefore, a large amount of fresh air can be introduced into the combustion chamber immediately before the engine stops, and the scavenging function in the combustion chamber can be strengthened, and deposit adhesion to the fuel injection valve and the spark plug can be reduced or eliminated.
以下、本発明の好ましい実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。図1は、本発明に係る内燃機関1のシステム構成の一例を示している。
Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. FIG. 1 shows an example of a system configuration of an
シリンダ11内にはピストン12が昇降可能に嵌合しており、このピストン12の上方に燃焼室13が画成されている。この燃焼室13には、新気を導入するための吸気通路14と、燃焼後のガスを排出するための排気通路15と、が接続されている。吸気通路14は吸気弁3により開閉され、排気通路15は排気弁4により開閉される。また、燃焼室13の略中央上部に点火プラグ9が配置されており、この点火プラグ9によって燃焼室13内の混合気が火花点火される。
A
吸気系には、吸気通路14を開閉する電子制御式のスロットル2が設けられるとともに、このスロットル2よりも下流側に、各シリンダ11の燃焼室13へ接続する吸気ポート14Aに燃料を噴射する燃料噴射装置としての燃料噴射弁8が設けれている。また、吸気ポート14Aを上下二分割するスリット板16の上流側に、各燃焼室13内へ流入する吸気のタンブル流動を制御する吸気流動制御弁としてのタンブル制御弁(TCV)17が設けられている。
The intake system is provided with an electronically controlled
機関運転状態を検出する各種センサ類として、機関回転数を検出する回転数センサ18、運転者の加速要求・加速意図に対応するアクセルペダルの開度を検出するアクセル開度センサ19等が設けられている。機関制御部(コントロールユニット:C/U)10は、マイクロコンピュータを主体として構成されており、各種の制御処理を記憶及び実行する機能を有し、つまり上記の各種センサ類からの検出信号や運転者により操作されるイグニッションキー20からの信号等に基づいて、燃料噴射弁、点火プラグ9、スロットル2及びタンブル制御弁17等へ制御信号を出力して、その動作を制御する。
As various sensors for detecting the engine operating state, a
図2は、本実施例に係る機関停止制御の流れを示すフローチャートであり、図3は、そのタイムチャートである。図2のルーチンは、ステップ10において機関停止要求を受けた際に上記の機関制御部10により開始される。図3の時期T0が、機関停止要求時に相当する。機関停止要求は、例えばイグニッションキー20が機関停止に対応するOFF位置に操作された場合に出力される。
FIG. 2 is a flowchart showing a flow of engine stop control according to the present embodiment, and FIG. 3 is a time chart thereof. The routine in FIG. 2 is started by the
ステップ11では、後述する掃気促進制御が必要な運転状態であるかを判断する。つまり、直前の機関運転状態により、コーキングが発生する状態であるか、あるいは煤(スス)が多く溜まっている状態か、あるいは残存ガスを減らして次回の機関始動性を改善する必要があるか、等を判定する。掃気促進制御が不要であれば、ステップ11からステップ12へ進み、即座に燃料噴射の停止つまり燃料カットを行い、本ルーチンを終了する。燃料カット後に、クランクシャフトは惰性により数回回った後に静止することとなる。
In
排気促進制御が必要であれば、ステップ11からステップ13へ進み、燃料カット時T1(図3参照)の目標回転数rNeを設定する。この目標回転数tNeは、燃料カット後に燃焼室13内の掃気が十分に行われる程度にクランクシャフトが惰性により回転し得る回転数に相当し、少なくともアイドル回転数(600〜800rpm程度)よりも高い値で、例えば約1200rpm程度である(図4参照)。この目標回転数tNeは、固定値であっても良く、あるいは機関温度等に基づいて逐次設定するようにしてもよい。
If the exhaust promotion control is necessary, the process proceeds from
続くステップ14では、回転数上昇制御を実行する。一般的にはアイドル運転状態のように機関回転数が低い状態で機関停止要求を受けるので、このステップ14では、機関回転数を所定の目標回転数tNeへ向けて上昇させる。具体的には、回転数センサ18により検出される内燃機関の実回転数rNeが目標回転数tNeへ向けて増加するように、実回転数rNeと目標回転数tNeとの偏差に基づいて、スロットル2の開度TVOを増加側へ制御するとともに、このスロットル開度TVOに応じて燃料噴射量を増加側へ制御する。具体的には図3に示すように、スロットル開度TVOをアイドル回転数相当の開度TVOiから所定の回転数上昇開度TVOupへ増加するとともに、燃料噴射量をアイドル噴射量TPiから所定の回転数上昇噴射量TPupへ増加する。
In the following
ステップ15では、実回転数rNeが目標回転数tNeに到達したかを判定する。実回転数rNeが目標回転数tNeに到達すると、ステップ16へ進む。このステップ16では、燃料噴射弁8からの燃料噴射の停止、いわゆる燃料カットを行う。図3のT1が燃料カットの時期に相当する。ステップ17では、スロットル2の開度TVOを増加、より詳しくは全開にする。ステップ18では、燃焼室13内のタンブル流動を強化するために、タンブル制御弁(TCV)17を閉弁する。
In
ステップ19では、機関停止が完了したか、具体的には惰性により回転していたクランクシャフトが静止したかを判定する。この判定は、簡易的に燃料カットから所定時間ΔT(図3参照)が経過したかを判定するようにしても良い。機関停止が完了すると、ステップ20へ進み、ステップ17,18によるスロットル開度TVOの増加制御やタンブル制御弁17の閉弁制御を終了し、つまりスロットル開度TVOやタンブル制御弁17を初期状態に戻して、本ルーチンを終了する。図3のT2が、機関停止完了の時期に相当する。
In
以上のように本実施例によれば、機関停止要求を受けると、燃料カットT1前に燃料噴射量を増加して機関回転数を上昇させてから、燃料カットを行い、かつ、燃料カットT1後に、スロットル開度TVOを増加(全開)して、掃気を促進させている。このように、燃料カットT1時での機関回転数を例えば1200rpm程度に高めることにより、燃料カットT1後にクランクシャフトが惰性で回転する量を増やすことができ、かつ、燃料カットT1後にスロットル開度TVOを増加(全開)しているために、燃焼室13内に大量の新気を導入して確実に掃気を行うことができる。この結果、燃焼室13や吸気ポート14Aに残存する未燃燃料や未燃ガスを低減・解消することができ、燃料噴射弁8や点火プラグ9へのデポジットの付着を抑制・回避することができる。また、燃料カット後に大量の新気が通流することから、燃燃料噴射弁8や点火プラグ9に付着しているデポジットの排出も促進される。
As described above, according to the present embodiment, when the engine stop request is received, the fuel injection amount is increased before the fuel cut T1 to increase the engine rotational speed, and then the fuel is cut, and after the fuel cut T1. The throttle opening TVO is increased (fully opened) to promote scavenging. In this way, by increasing the engine speed at the time of the fuel cut T1 to about 1200 rpm, for example, the amount of crankshaft rotation after the fuel cut T1 can be increased, and the throttle opening TVO after the fuel cut T1. Therefore, scavenging can be performed reliably by introducing a large amount of fresh air into the
特に、燃料カット後に、スロットル開度TVOを全開するとともにタンブル制御弁17を閉弁することにより、燃焼室13内のタンブル流動を強化して、上記の掃気効果をより一層向上させることができる。
In particular, after the fuel cut, the throttle opening TVO is fully opened and the
以上の説明より把握し得る本発明の特徴的な技術思想及びその作用効果について、上記実施例を参照して説明する。但し、本発明は参照符号を付した実施例の構成に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲で種々の変形、変更を含むものである。例えば、吸気流動制御弁としては、上記実施例のようなタンブル流動を付与するタンブル制御弁17に限らず、例えばスワール流動を付与するスワール制御弁を用いても良い。また、上記実施例では吸気ポートへ燃料を噴射するポート噴射型の内燃機関に本発明を適用しているが、燃焼室内に直接燃料を噴射する筒内直接噴射式の内燃機関にも本発明を適用することができる。
The characteristic technical idea of the present invention and its operational effects that can be grasped from the above description will be described with reference to the above-described embodiment. However, the present invention is not limited to the configuration of the embodiment given the reference numerals, and includes various modifications and changes without departing from the spirit thereof. For example, the intake flow control valve is not limited to the
(1)内燃機関1の燃焼室13へ新気を導入する吸気通路14を開閉する電制のスロットル2と、上記吸気通路14又は燃焼室13へ燃料を噴射する燃料噴射装置8と、を備えた内燃機関の制御装置において、機関停止要求を検出する停止要求検出手段(イグニッションキー20,ステップ10)と、機関停止のために燃料噴射を停止する燃料カット手段(ステップ16)と、上記機関停止要求の検出(時期)T0から燃料カット手段による燃料噴射の停止T1までの間に、機関回転数を高めるために、燃料噴射量を増量する回転数上昇手段(ステップ14)と、上記燃料カット手段による燃料噴射の停止後に、燃焼室13内へ導入される新気の量を増加するように、スロットル開度TVOを増加する掃気促進手段(ステップ17)と、を有している。
(1) An electrically controlled
このように、機関停止要求T0を受けると燃料噴射量を増加して機関回転数を上昇させてから燃料カットを行い、かつ、燃料カット後にスロットル開度TVOを増加して掃気を促進させることによって、燃焼室13内に大量の新気を導入することができる。この結果、燃焼室13や吸気ポート14Aに残存する未燃燃料や未燃ガスを確実に掃気し、かつ、燃料噴射弁8や点火プラグ9へのデポジットの付着を抑制・解消することができる。
As described above, when the engine stop request T0 is received, the fuel injection amount is increased to increase the engine speed, the fuel is cut, and after the fuel cut, the throttle opening TVO is increased to promote scavenging. A large amount of fresh air can be introduced into the
(2)上記の掃気効果が最大限得られるように、好ましくは上記掃気促進手段によりスロットル開度TVOを全開とする。 (2) The throttle opening TVO is preferably fully opened by the scavenging promoting means so that the scavenging effect is maximized.
(3)好ましくは、吸気通路14の一部を閉じることによって、吸気に流動成分を付与する吸気流動制御弁17と、燃料噴射の停止T1後に、上記吸気流動制御弁17を閉とする流動強化手段(ステップ18)と、を有している。このように燃料カット後に吸気流動制御弁17を閉として吸気流動成分を強化することによって、デポジットや残留ガスの排出効果つまり掃気効果をより一層向上することができる。
(3) Preferably, the intake
(4)更に好ましくは、内燃機関の実回転数rNeを検出する回転数検出手段(回転数センサ18)を備え、上記回転数上昇手段(ステップ14)では、目標回転数tNeと実回転数tNeとの偏差に基づいて、スロットル開度TVOを増加するとともに、燃料噴射量を増加する。これにより、機関停止要求の検出後に短期間に精度良く実回転数rNeを目標回転数tNeへ上昇させることができる。 (4) More preferably, it is provided with a rotation speed detection means (rotation speed sensor 18) for detecting the actual rotation speed rNe of the internal combustion engine. In the rotation speed increase means (step 14), the target rotation speed tNe and the actual rotation speed tNe. And the throttle opening TVO is increased and the fuel injection amount is increased. As a result, the actual rotational speed rNe can be accurately raised to the target rotational speed tNe in a short time after the detection of the engine stop request.
(5)上記内燃機関は、典型的にはガソリンエンジンのような燃焼室13内の混合気を火花点火する点火プラグ9を備えた火花点火式内燃機関である。
(5) The internal combustion engine is a spark ignition type internal combustion engine provided with an ignition plug 9 for spark ignition of an air-fuel mixture in a
(6)内燃機関1の燃焼室13内へ新気を供給する吸気通路14を開閉するスロットル2と、上記燃焼室13又は吸気通路14へ燃料を噴射する燃料噴射装置8と、を備えた内燃機関1の制御方法において、機関停止要求を検出するステップ10と、機関停止要求を検出すると、機関回転数を高めるために、燃料噴射量を増量するステップ14と、機関停止のために燃料噴射を停止するステップ16と、燃焼室13内へ導入される新気の量を増加するように、スロットル開度TVOを増加するステップ17と、を有している。この方法によれば、上記(1)と同様、燃焼室13や吸気ポート14Aに残存する未燃燃料や未燃ガスを確実に掃気して、燃料噴射弁8や点火プラグ9へのデポジットの付着を抑制・解消することができる。
(6) An internal combustion engine including a
1…内燃機関
2…スロットル
8…燃料噴射弁(燃料噴射装置)
9…点火プラグ
10…機関制御部
13…燃焼室
14…吸気通路
17…タンブル制御弁(吸気流動制御弁)
18…回転数センサ
20…イグニッションキー
DESCRIPTION OF
DESCRIPTION OF SYMBOLS 9 ...
18 ...
Claims (6)
機関停止要求を検出する停止要求検出手段と、
機関停止のために燃料噴射を停止する燃料カット手段と、
上記機関停止要求の検出から燃料カット手段による燃料噴射の停止までの間に、機関回転数を高めるために、燃料噴射量を増量する回転数上昇手段と、
上記燃料カット手段による燃料噴射の停止後に、燃焼室内へ導入される新気の量を増加するように、スロットル開度を増加する掃気促進手段と、
を有することを特徴とする内燃機関の制御装置。 In a control apparatus for an internal combustion engine, comprising: an electrically controlled throttle that opens and closes an intake passage for introducing fresh air into a combustion chamber of the internal combustion engine; and a fuel injection device that injects fuel into the intake passage or the combustion chamber.
A stop request detecting means for detecting an engine stop request;
Fuel cut means for stopping fuel injection to stop the engine;
Between the detection of the engine stop request and the stop of fuel injection by the fuel cut means, a rotation speed increasing means for increasing the fuel injection amount in order to increase the engine rotation speed;
Scavenging promoting means for increasing the throttle opening so as to increase the amount of fresh air introduced into the combustion chamber after stopping fuel injection by the fuel cut means;
A control apparatus for an internal combustion engine, comprising:
上記燃料噴射の停止後に、上記吸気流動制御弁を閉とする流動強化手段と、
を有することを特徴とする請求項1又は2に記載の内燃機関の制御装置。 An intake flow control valve for imparting a flow component to the intake air by closing a part of the intake passage;
Flow enhancement means for closing the intake flow control valve after stopping the fuel injection;
The control apparatus for an internal combustion engine according to claim 1, wherein
上記回転数上昇手段は、燃料噴射停止時の目標回転数と実回転数との偏差に基づいて、スロットル開度を増加するとともに、燃料噴射量を増加することを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載の内燃機関の制御装置。 A rotation speed detecting means for detecting the actual rotation speed of the internal combustion engine;
4. The rotation speed increasing means increases the throttle opening and increases the fuel injection amount based on a deviation between the target rotation speed and the actual rotation speed when fuel injection is stopped. The control apparatus for an internal combustion engine according to any one of the above.
機関停止要求を検出するステップと、
機関停止要求を検出すると、機関回転数を高めるために、燃料噴射量を増量するステップと、
機関停止のために燃料噴射を停止するステップと、
燃焼室内へ導入される新気の量を増加するように、スロットル開度を増加するステップと、
を有することを特徴とする内燃機関の制御方法。 In a control method for an internal combustion engine comprising: a throttle that opens and closes an intake passage that supplies fresh air into a combustion chamber of the internal combustion engine; and a fuel injection device that injects fuel into the combustion chamber or the intake passage.
Detecting an engine stop request; and
Detecting an engine stop request, increasing the fuel injection amount to increase the engine speed;
Stopping fuel injection to stop the engine;
Increasing the throttle opening so as to increase the amount of fresh air introduced into the combustion chamber;
An internal combustion engine control method comprising:
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