JP2007211650A - Control device of internal combustion engine - Google Patents

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Tokuji Ota
Shintaro Uchiumi
慎太郎 内海
篤治 太田
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Toyota Motor Corp
トヨタ自動車株式会社
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    • Y02T10/40Engine management systems
    • Y02T10/46Engine management systems controlling ignition

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a control device of an internal combustion engine, which effectively warms up an internal combustion engine. <P>SOLUTION: An engine ECU 100 variably controls the operating speed of a piston of each cylinder during the catalyst warmup control in which the ignition timing is controllably retarded. The control is performed by giving a drive force from a motor 500 to the engine through a crankshaft 205. In the deceleration period ΔTd from the position of the piston to be ignited to the position of the piston advanced to 90° in crank angle which is set, for example, in an expansion stroke, the speed of the piston is lowered and the combustion time is secured. In the acceleration period ΔTi from the changeover position Tc where the deceleration period ΔTd is terminated, to BDC, the speed of the piston is increased, and the discharge of unburned fuel is promoted. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明は、内燃機関の制御装置の技術分野に関する。 The present invention relates to the technical field of a control apparatus for an internal combustion engine.

この種の技術分野において、触媒を暖機するものが提案されている(例えば、特許文献1参照)。 In this type of technical field, which warm up the catalyst has been proposed (e.g., see Patent Document 1). 特許文献1に開示されたエンジンの制御装置(以下、「従来の技術」と称する)によれば、エンジン冷間始動時に点火時期を遅角して排気温度を高める際、エンジンの実際の回転変動状態に応じてエンジンの燃焼状態を制御することにより点火時期を最大限に遅角して触媒の昇温効果を最大限に高めることが可能であるとされている。 The engine control system disclosed in Patent Document 1 (hereinafter, "prior art" hereinafter) according to, during and retarding the ignition timing at startup cold engine raise the exhaust gas temperature, the actual engine speed variation depending on the condition being that it is possible to maximize the heating effect of the catalyst retarded to maximize ignition timing by controlling the combustion state of the engine.

尚、非ノック領域において圧縮上死点後のピストン速度をモータにより減速させ、その後加速させることによりエンジン効率を向上させる技術も提案されている(例えば、特許文献2参照)。 Incidentally, the piston speed after the compression top dead center in the non-knocking region is decelerated by the motor, has been proposed a technique for improving engine efficiency by subsequently accelerated (e.g., see Patent Document 2).

また、エンジン始動時に圧縮上死点のピストン速度をモータにより増速させ、始動性を向上させる技術も提案されている(例えば、特許文献3参照)。 Further, the piston speed of the compression top dead center when the engine starts is accelerated by a motor, a technique for improving the startability also been proposed (e.g., see Patent Document 3).

特開平11−107838号公報 JP 11-107838 discloses 特開2004−84607号公報 JP 2004-84607 JP 特開2004−44491号公報 JP 2004-44491 JP

内燃機関の暖機を目的として点火時期を遅角する場合、燃焼中に膨張行程が終了してしまうと燃焼が不十分となるため、排気温度を高めるための点火時期の遅角量には自ずと限界がある。 When retarding the ignition timing for the purpose of warming up of the internal combustion engine, since the combustion and expansion stroke during combustion resulting in finished becomes insufficient, naturally the retard amount of the ignition timing to increase the exhaust temperature There is a limit. 一方、暖機を促進する目的を優先した場合には、燃焼中に膨張行程が終了し、燃焼安定性が悪化してトルク変動が大きくなりかねない。 On the other hand, when the priority of the purpose of promoting the warm-up, the expansion stroke is completed during the combustion, could increase the torque fluctuation combustion stability is deteriorated. 即ち、従来の技術には、内燃機関の暖機が不十分になりかねないという技術的な問題点がある。 In other words, the conventional technology, there is a technical problem that the warm-up of the internal combustion engine could be insufficient.

本発明は、上述した問題点に鑑みてなされたものであり、内燃機関を効果的に暖機することが可能な内燃機関の制御装置を提供することを課題とする。 The present invention has been made in view of the above problems, and an object thereof is to provide a control apparatus for an internal combustion engine capable of effectively warming up an internal combustion engine.

上述した課題を解決するため、本発明に係る内燃機関の制御装置は、ピストン及び該ピストンに接続されたクランク軸を有する内燃機関を動力源の少なくとも一部とする車両において前記内燃機関を制御する内燃機関の制御装置であって、前記ピストンに対して駆動力を付与可能である駆動力付与手段と、前記内燃機関の少なくとも一部を暖機すべき期間として規定される暖機期間の少なくとも一部において、前記ピストンに対し、その運動方向の正方向及び負方向の少なくとも一方向に前記駆動力を付与するように前記駆動力付与手段を制御する駆動力制御手段とを具備することを特徴とする。 To solve the problem described above, the control apparatus for an internal combustion engine according to the present invention controls the internal combustion engine the internal combustion engine having a crankshaft connected to the piston and the piston in a vehicle and at least a portion of the power source a control apparatus for an internal combustion engine, the driving force providing means is capable applying a driving force to the piston, wherein at least one warm-up period defined as the period to be warmed up at least a portion of an internal combustion engine in part, relative to the piston, and characterized by including a driving force control means for controlling the driving force providing means so as to apply the driving force in at least one of the positive and negative directions of the direction of motion to.

本発明に係る内燃機関の制御装置において、「内燃機関」とは、ピストン及びクランク軸を有し、燃料の燃焼を動力に変換する機関を包括する概念であり、例えば当該ピストンにコネクティングロッドを介して接続されたクランク軸を有する4サイクル型のレシプロエンジン等を指す。 The control apparatus for an internal combustion engine according to the present invention, the term "internal combustion engine", has a piston and a crankshaft, a combustion of the fuel is a concept including engine for converting the power, via a connecting rod, for example, in the piston 4-cycle reciprocating engine with connected crankshaft Te or the like refers to. 無論、本発明に係る内燃機関は、4サイクル型の他、2サイクル型等の他の燃焼形式を有していてもよい。 Of course, an internal combustion engine according to the present invention, in addition to four-cycle type, but may have other combustion format such as 2-cycle.

本発明に係る内燃機関の制御装置は、例えば、クランク軸を介してピストンに対して駆動力を付与可能な、例えばモータ等を含む電動式の駆動力付与手段を備える。 Control apparatus for an internal combustion engine according to the present invention includes, for example, capable of imparting a driving force to the piston via a crank shaft, for example, an electric driving force providing means including a motor and the like. 更に、この駆動力付与手段を制御する例えばマイコン等を含んでなる駆動力制御手段を備える。 Further, a drive force control means comprising a microcomputer or the like for example, and controls the driving force providing means.

本発明に係る「駆動力付与手段」とは、ピストンに対し、その運動方向の正方向及び負方向の少なくとも一方向に駆動力を付与可能である手段を包括する概念である。 The present invention, "the driving force providing means," the piston with respect to a concept including a means which is capable applying a driving force to at least one of the positive and negative directions of the direction of motion. この際、例えばクランク軸を介して、更には例えばコネクティングロッドを介して、ピストンに対して回転力或いはトルクとして駆動力を付与する駆動力付与手段であれば、既存の機構技術により比較的容易にして当該駆動力付与手段を構築可能である。 In this case, for example, via a crank shaft, and further for example via a connecting rod, if the driving force applying means for applying a driving force as a rotational force or torque to the piston, the relative ease by an existing mechanism Technology Te can be built the driving force providing means. 例えば、ハイブリッド型の動力出力装置に設けられたモータ装置又はモータジェネレータ装置を構成するモータ又はモータジェネレータを兼用で、或いは、このようなモータ又はモータジェネレータを専用に設けることで、当該駆動力付与手段を構築可能となる。 For example, in also serves as a motor or a motor generator constituting the motor device or a motor-generator device provided in the hybrid power output apparatus, or by providing such a motor or a motor generator in a dedicated, the driving force providing means It becomes possible to build.

尚、駆動力付与手段は、クランク軸からコネクティングロッドを介してピストンに駆動力を伝えるものに限られない。 The driving force applying means is not limited to transmitting the driving force to the piston through the connecting rod from the crankshaft. 更に、クランク軸或いはコネクティングロッドを介して駆動力を付与する構造の他、ピストンに対し直接的に又は他の機構を介して間接的に駆動力を付与するように構成されてもよい。 Further, other structures to impart a driving force via a crank shaft or connecting rod may be configured to impart indirectly driving force either directly or through other mechanisms to the piston.

本発明に係る内燃機関の制御装置によれば、その動作時には、駆動力付与手段は、駆動力制御手段による制御下で、暖機期間の少なくとも一部においてピストンに対しその運動方向の正方向及び負方向の少なくとも一方向に駆動力を付与する。 According to the control apparatus for an internal combustion engine according to the present invention, in its operation, the driving force providing means, under control by the driving force control means, forward and its direction of movement relative to the piston in at least a part of the warm-up period imparting a driving force to at least one direction in the negative direction. 即ち、ピストン速度は、内燃機関の機関回転数とクランク角(或いは、クランク位置)によって一義的に定められることなく可変とされる。 That is, piston speed, engine speed and the crank angle of the internal combustion engine (or crank position) is variable without being uniquely defined by.

ここで、本発明に係る「暖機期間」とは、始動期間、触媒暖機期間又は低温(冷間)始動期間等、内燃機関の少なくとも一部、例えば触媒装置や触媒装置に連通する排気管等を暖機すべきものとして規定される期間を包括する概念である。 Here, according to the present invention, "warm-up period", starting period, the catalyst warm-up period or a low temperature (cold) starting period such as an exhaust pipe communicating with at least a portion, e.g., the catalytic converter or catalytic apparatus of an internal combustion engine is a concept including period defined as to be warmed up and the like. このような暖機期間は、例えば、内燃機関の冷却水温が所定値以下(又は未満)である期間や、外気温が所定値以下(又は未満)である期間の少なくとも一部として規定されてもよいし、予め実験的に、経験的に或いはシミュレーション等に基づいて暖機対象を暖機せしめるべき期間を効果的に規定し得るものとして設定された何らかの指標によって規定される期間であってもよい。 Such warm-up period, for example, duration and cooling water temperature of the internal combustion engine is below a predetermined value (or less than), even outside air temperature is defined as at least a part of the period is a predetermined value or less (or less than) it may, in advance experimentally, empirically or warm-up object on the basis of simulation or the like may be period defined by some index set as may define a period in which allowed to warm up effectively .

本発明に係る内燃機関の制御装置によれば、駆動力付与手段によって、例えば、膨張行程初期(例えば、上死点近傍又は点火位置近傍を含むピストン位置の範囲)においてピストン速度を相対的に低下させ、火炎の成長時間を十分に担保することが可能となり、例えば点火時期を、何らこのような制御がなされない場合と比較して一層遅角側に制御することが可能となる。 According to the control apparatus for an internal combustion engine according to the present invention, the driving force providing means, for example, relatively lower the piston speed in the expansion stroke an initial (e.g., the range of the piston position including the top dead center or near the vicinity of the spark position) are allowed, it is possible to sufficiently ensure the growth time of the flame, for example, the ignition timing, it is possible to control the more retarded side as compared with the case where no such control is not performed. この場合、排気系に対し比較的高温の排気を供給することが可能となり、暖機期間において内燃機関の暖機を促進することが可能となる。 In this case, it is possible to provide a relatively high temperature of the exhaust to the exhaust system, it is possible to promote the warming up of the internal combustion engine in the warm-up period.

或いは、本発明に係る内燃機関の制御装置によれば、駆動力付与手段によって、例えば、膨張行程後期(例えば、下死点近傍を含むピストン位置の範囲)においてピストン速度を相対的に増加させ、例えば未燃焼状態の混合気の排出量を、何らこのような制御がなされない場合と比較して増加させることが可能となる。 Alternatively, according to the control apparatus for an internal combustion engine according to the present invention, the driving force providing means, for example, relatively increasing the piston speed in the expansion stroke late (e.g., a range of piston positions including near the bottom dead center), for example emissions unburned mixture state can be increased as compared with the case where no such control is not performed. 従って、未燃焼状態の混合気を排気系で燃焼させる所謂「あと燃え」が促進され、暖機期間における内燃機関の暖機を促進することが可能となる。 Therefore, promoted so-called "afterburning" to burn the unburned mixture state exhaust system, it is possible to promote the warming up of the internal combustion engine in the warm-up period. 即ち、本発明に係る内燃機関の制御装置によれば、内燃機関を効果的に暖機することが可能となるのである。 That is, according to the control apparatus for an internal combustion engine according to the present invention, it become possible to effectively warm up the internal combustion engine.

本発明に係る内燃機関の制御装置の一の態様では、前記内燃機関の点火時期を所定の基準時期に対して遅角させることにより前記内燃機関の少なくとも一部を暖機する暖機手段を更に具備し、前記駆動力制御手段は、前記暖機期間の少なくとも一部として前記点火時期が遅角される期間において前記駆動力を付与する。 In one aspect of the control apparatus for an internal combustion engine according to the present invention, further warming-up means for warming up at least a portion of the internal combustion engine by retarding the ignition timing of the internal combustion engine with respect to a predetermined reference time comprising, the driving force control means imparts the driving force in the period in which the ignition timing is retarded as at least a part of the warm-up period.

この態様によれば、内燃機関の制御装置には、点火時期を、所定の基準時期に対して遅角させることにより、例えば排気ポート、排気マニホールド又は排気管等を含む排気系に排出される排気の温度(排気温)を上昇せしめ、もって例えば触媒装置等を暖機せしめる暖機手段が備わる。 According to this embodiment, the control apparatus for an internal combustion engine, the ignition timing, by retarding with respect to a predetermined reference time, for example an exhaust port, is discharged to an exhaust system including an exhaust manifold or exhaust pipe such as an exhaust raised the temperature (exhaust temperature), has been warmed up means allowed to warm up, for example catalytic converter or the like is provided. 駆動力制御手段は、暖機期間の少なくとも一部として、係る暖機手段によって点火時期が遅角される期間においてピストンに駆動力が付与されるように駆動力付与手段を制御する。 Driving force control means, as at least part of the warm-up period, the driving force to the piston during the period in which the ignition timing by the warm-up means is retarded according to control driving force providing means so as to impart.

このように点火時期が遅角される場合、既に述べたように遅角量には燃焼安定性に起因する限界が生じ得るが、この態様では、駆動力制御手段により、例えば、火炎成長時間或いは燃焼時間を長く採り得るようピストン速度が低下せしめられる等、ピストンに適切な駆動力が付与されるため、内燃機関を効果的に暖機することが可能となる。 If the ignition timing is retarded so, although already retard amount as described may occur is limited due to combustion stability, in this embodiment, the driving force control means, for example, a flame growth time or like the piston speed is made to decrease to obtain take combustion time longer, since the proper driving force is applied to the piston, it is possible to effectively warm up the internal combustion engine.

尚、この態様では、前記暖機手段は、前記点火時期が前記内燃機関の膨張行程内となるように前記点火時期を遅角し、前記駆動力制御手段は、前記膨張行程において前記点火時期に対応する前記ピストンの位置と前記内燃機関の下死点とによって規定される範囲における、前記点火時期に対応するピストンの位置近傍を含む少なくとも一部の範囲において前記ピストンの速度が低下するように前記駆動力を付与してもよい。 In this embodiment, the warm-up means, the ignition timing is hidden slow the ignition timing to be within the expansion stroke of the internal combustion engine, the driving force control means, the ignition timing in the expansion stroke wherein the range is defined as the position of the corresponding piston by the bottom dead center of the internal combustion engine, so that the speed of the piston is reduced in at least a portion of the range including the vicinity of the piston corresponding to the ignition timing the driving force may be applied.

この場合、点火時期は膨張行程内に設定され、ピストン速度は、ピストン位置が、係る点火時期に対応するピストン位置(以下、適宜「点火位置」と称する)と下死点(以下、適宜BDC(Bottom Death Center)と称する)とによって規定される範囲における、点火位置近傍を含む少なくとも一部の範囲において低下するように制御される。 In this case, the ignition timing is set in the expansion stroke, the piston speed, piston position, the piston position corresponding to the ignition timing according (hereinafter, appropriately referred to as "ignition position") and the bottom dead center (hereinafter, appropriately BDC ( in the range defined by the Bottom Death Center) and referred), is controlled to decrease at least part of the range including the vicinity of the spark position.

従って、火炎の成長時間が担保され、暖機手段による点火時期の遅角量を、何らこのような制御がなされない場合と比較して更に大きく設定することが可能となる。 Therefore, the collateral growth time of the flame, the retard amount of the ignition timing by the warm-up means, it is possible to set larger as compared with the case where no such control is not performed. 或いは遅角量を維持した状態で、燃焼状態を向上させることが可能となる。 Or while maintaining the retard amount, it is possible to improve the combustion state. 従って、例えば触媒装置等の暖機が好適に促進される。 Thus, for example, the catalytic converter or the like warm-up is suitably promoted.

尚、「点火時期に対応するピストン位置近傍を含む少なくとも一部の範囲」とは、点火位置を含み、点火位置からBDCまでの全域であってもよいし、圧縮工程におけるTDC(Top Death Center:上死点)とBDCとによって規定される膨張行程の半分程度のピストン位置の範囲であってもよい。 The "at least a portion of the range including the piston position near that corresponding to the ignition timing" includes an ignition position, it may be the entire region from the ignition position to the BDC, TDC in the compression process (Top Death Center: top dead center) and may be in the range of about half of the piston position of the expansion stroke which is defined by the BDC. このような、ピストン速度を低下せしめるピストン位置の範囲については、予め実験的に、経験的に或いはシミュレーション等に基づいて、十分に燃料を燃焼せしめ得る期間として定められていてもよい。 Such, for the range of piston positions allowed to reduce the piston speed, in advance experimentally, based on the empirically or simulation or the like, may be determined as well periods may combusted fuel.

本発明に係る内燃機関の制御装置の他の態様では、前記駆動力制御手段は、下死点近傍を含む前記内燃機関の膨張行程の少なくとも一部において前記ピストンの速度が増加するように前記駆動力付与手段を制御する。 In another aspect of the control apparatus for an internal combustion engine according to the present invention, the driving force control means, the drive so that the speed of the piston is increased in at least a portion of the expansion stroke of the internal combustion engine that includes a vicinity of BDC to control the force applying means.

この場合、下死点近傍を含む膨張行程の少なくとも一部においてピストン速度が増加せしめられ、未燃焼の混合気の排気が促進される。 In this case, the piston speed is made to increase in at least a portion of the expansion stroke including near the bottom dead center, exhaust unburned mixture is promoted. 従って、例えば、排気ポート、排気マニホールド又は排気管等において燃焼する未燃焼の混合気が増加せしめられ、触媒装置等の暖機が好適に促進される。 Thus, for example, an exhaust port, an exhaust manifold or unburned mixture is made to increase the combustion in the exhaust pipe or the like, warm-up, such as the catalytic converter is suitably promoted.

尚、本発明における「下死点を含む膨張行程の少なくとも一部」とは、例えば点火位置からBDCまでの広い範囲であってもよいし、例えばBDC近傍の極一部の範囲であってもよい。 The "at least a portion of the expansion stroke including bottom dead center" in the present invention, for example, to the ignition position may be a wide range of up to BDC, for example, even a small portion of the range of BDC vicinity good. このようにピストン速度を増加せしめるピストン位置の範囲については、予め実験的に、経験的に或いはシミュレーション等に基づいて、排気系に未燃焼燃料を十分に共有し得る範囲として定められていてもよい。 The scope of such increase allowed to piston position of the piston speed, in advance experimentally, based on the empirically or simulation or the like, the unburned fuel may be defined as sufficiently range to covalently to the exhaust system .

また、上述した如きピストンの減速制御と係るピストンの増速制御とを組み合わせ、点火位置からBDCまでの範囲のうち比較的前半に類する範囲においてピストンを減速せしめ、十分に燃料を燃焼させた後、連続的に或いは一定又は不定のインタバルを経て、比較的後半に類する範囲においてピストンを増速せしめ、未燃焼燃料を迅速に排気系に供給してもよい。 Further, combining the speed increasing control of the piston according the deceleration control of the piston as mentioned above, allowed to decelerate the piston to the extent that a relatively similar in the first half of the range from the ignition position to the BDC, after sufficiently burn the fuel, via continuously or regular or irregular intervals, allowed accelerated the piston to the extent that similar relatively late, may supply unburned fuel to quickly exhaust system.

本発明に係る内燃機関の制御装置の他の態様では、前記内燃機関は、(i)夫々が前記ピストンを含む複数の気筒及び(ii)該複数の気筒各々に燃料を供給する燃料供給手段を備え、前記内燃機関の制御装置は、前記暖機期間の少なくとも一部として規定される始動期間において前記複数の気筒における一部の気筒及び該一部の気筒を除く他の気筒各々における空燃比が夫々理論空燃比よりも高いリーン側空燃比及び理論空燃比よりも低いリッチ側空燃比となるように前記燃料供給手段を制御する供給制御手段を更に具備し、前記駆動力制御手段は、前記空燃比がリーン側空燃比に設定される気筒における膨張行程の少なくとも一部において前記ピストンの速度が低下するように前記駆動力付与手段を制御する。 In another aspect of the control apparatus for an internal combustion engine according to the present invention, the internal combustion engine, a fuel supply means for supplying fuel to cylinders each of a plurality of cylinders and (ii) said plurality including the piston s (i) husband provided, the control device of the internal combustion engine, the air-fuel ratio in the other cylinders, respectively, except for some of the cylinders and the part of the cylinders in the plurality of cylinders in the starting period that is defined as at least a part of the warm-up period the supply control means for controlling the fuel supply means so as to lower the rich-side air-fuel ratio than the higher lean-side air-fuel ratio and the stoichiometric air-fuel ratio than the respective theoretical air-fuel ratio further comprising, said driving force control means, the air ratio to control the driving force providing means so that the speed of the piston is reduced in at least a portion of the expansion stroke in the cylinder to be set to the lean air-fuel ratio.

この態様によれば、内燃機関は夫々がピストンを含んでなる複数の気筒及びこれら各気筒に対し燃料を噴射するインジェクタ等の燃料供給手段を有する。 According to this embodiment, the internal combustion engine having a fuel supply means of the injector or the like for injecting fuel to a plurality of cylinders and their respective cylinders is respectively comprise piston. 内燃機関の制御装置は、暖気期間の少なくとも一部として規定される始動期間において、これら複数の気筒の一部における空燃比がリッチ側空燃比に、また係る一部を除く残りの気筒の空燃比がリーン側空燃比となるように燃料供給手段を制御する供給制御手段を具備する。 Control apparatus for an internal combustion engine, in the starting period is defined as at least a part of the warm period, the air-fuel ratio is richer air-fuel ratio in some of the plurality of cylinders, or according the air-fuel ratio of the remaining cylinders except the portion There comprising a supply control means for controlling the fuel supply means so that the lean-side air-fuel ratio.

リーン側空燃比に設定される、即ち希薄燃焼が行われる気筒は、リッチ側空燃比に設定される気筒と較べて燃焼時間が長く必要となるため、特に冷間始動時等において出力トルクが低下し易い。 It is set to a lean-side air-fuel ratio, i.e., the cylinder which lean combustion is performed, the combustion time in comparison with the cylinder to be set to the rich side air-fuel ratio is needed long, especially lowering the output torque at cold start, etc. easy to. この態様によれば、リーン側空燃比に設定される気筒について、駆動力制御手段により膨張行程の少なくとも一部におけるピストン速度が低下せしめられるため、時間領域で見た膨張行程が相対的に長くなり、燃焼安定性が好適に担保される。 According to this embodiment, the cylinder is set to a lean-side air-fuel ratio, since the piston speed is caused to drop in at least part of the expansion stroke by the driving force control means, the expansion stroke is relatively long as viewed in the time domain , stability is suitably secured combustion. その結果、リッチ側空燃比に設定される気筒との間のトルク差、即ち、内燃機関全体として見た場合のトルク変動が低減される。 As a result, the torque difference between the cylinders is set to the rich side air-fuel ratio, i.e., the torque fluctuations when viewed as a whole an internal combustion engine is reduced. 即ち、効果的に内燃機関が暖機せしめられる。 In other words, effectively internal combustion engine is allowed to warm-up.

内燃機関が気筒を複数有する場合の、各気筒の空燃比のバランスは特に限定されないが、例えば、リーン側空燃比に設定される気筒及びリッチ側空燃比に設定される気筒の総数は、相互に等しく設定されるのが望ましい。 When the internal combustion engine has a plurality of cylinders, balance of the air-fuel ratio of each cylinder is not particularly limited, for example, the total number of cylinders to be set into the cylinder and the rich-side air-fuel ratio is set to a lean-side air-fuel ratio are mutually It is set equal desirably. この場合、内燃機関全体として見た場合の空燃比がストイキ(即ち、理論空燃比)近傍に収束するように空燃比が制御されてもよい。 In this case, the air-fuel ratio is stoichiometric when viewed as a whole an internal combustion engine (i.e., the stoichiometric air-fuel ratio) may be an air-fuel ratio is controlled to converge to the vicinity.

また、リーン側空燃比に設定される気筒では、燃焼時間を担保する必要から、点火時期がTDC以前に(即ち、TDCよりも進角側で)設定されることが多い。 Further, in the cylinder is set to a lean-side air-fuel ratio, the need to ensure the combustion time, the ignition timing is previously TDC (i.e., at the advance side than the TDC) is often set. このような場合、厳密に言えば、膨張行程の前段階である圧縮行程後期において燃焼が始まっているから、膨張行程の少なくとも一部においてピストン速度が低下せしめられる限りにおいて、減速制御がなされるピストン位置の範囲は、圧縮行程の一部に跨っていてもよい。 In this case, strictly speaking, the piston because has begun combustion in the compression stroke late a stage before the expansion stroke, as long as the piston speed is caused to decrease at least part of the expansion stroke, the deceleration control is performed range of positions may be over a part of the compression stroke. 但し、このようにピストンの速度特性を変化させる範囲が二行程に跨る場合、他の気筒へ影響を及ぼす可能性があるから、このような懸念を回避するために、リーン側に設定される気筒とリッチ側に設定される気筒とは、交互に燃焼行程を迎えるように気筒間の機械的なサイクルが設定されるのが好適である。 However, if the range of changing the speed characteristics of the thus piston spans two stroke, because there may affect other cylinders, in order to avoid such concerns, the cylinder is set leaner and the cylinder is set to the rich side, it is preferable that the mechanical cycle of the cylinders is set to greet the combustion process alternately.

本発明に係る内燃機関の制御装置の態様では、前記駆動力付与手段は、前記クランク軸を介して前記ピストンに前記駆動力を付与し且つ前記内燃機関と共に前記車両の動力源の一部として機能する電動機を含む。 In an aspect of the control apparatus for an internal combustion engine according to the present invention, the driving force providing means, functions as a part of the power source of the vehicle together with imparting to and the internal combustion engine to the driving force to the piston through the crankshaft including an electric motor that.

この態様によれば、駆動力付与手段が、車両の動力源の一部として機能する電動機の形態を有するため、効率的且つ効果的に内燃機関を暖機せしめることが可能となる。 According to this embodiment, the driving force providing means, for having the form of an electric motor that functions as part of a power source of the vehicle, it is possible allowed to warm up efficiently and effectively an internal combustion engine.

尚、この態様における車両とは、即ちハイブリッド車両であるが、動力源の機械的或いは電気的な構成は何ら限定されず、更に電動機及び内燃機関相互間の動力配分も何ら限定されない。 It is to be noted that the vehicle in this embodiment, i.e., a hybrid vehicle, mechanical or electrical structure of the power source is not limited in any way, not limited further electric motor and any even power distribution between the internal combustion engine each other. 例えば、内燃機関の動力を適宜電動機によってアシストする構成であってもよいし、主として電動機によって走行し、過渡期間等電動機の出力では要求出力が満たし得ない場合等に内燃機関の動力により電動機をアシストする構成であってもよい。 For example, it may be configured to assist with appropriate electric motor power of the internal combustion engine, the assist electric motor mainly traveling by an electric motor, the power of the internal combustion engine or the like when the required output can not satisfy the output of the transition period, such as an electric motor it may be configured to. 或いは、電動機が、電動機としての機能の他に発電機としての機能を有する所謂モータジェネレータの構成を採り、係るモータジェネレータを含むモータジェネレータ装置により適宜動力の入出力を伴う構成であってもよい。 Alternatively, electric motor, taken in addition to construction of the so-called motor-generator having a function as generator functions as a motor, may be configured with the input and output appropriate power by the motor-generator unit that includes a motor-generator according.

更にこの場合、モータジェネレータ装置は、ピストンに対して駆動力を付与する第1モータジェネレータと、ハイブリッド車両の駆動軸に対して他の駆動力を付与する第2モータジェネレータとを含んでなるように構成してもよい。 Furthermore, in this case, the motor-generator unit is to comprise a first motor generator that applies a driving force to the piston, and a second motor generator that applies the other driving force to the drive shaft of the hybrid vehicle configuration may be. このように構成すれば、所謂パラレル方式のハイブリッド車両等において、クランク軸側に接続された第1モータジェネレータを駆動力付与手段として利用することで、本発明に係る内燃機関の制御装置を比較的容易に構築できる。 According to this structure, in the hybrid vehicle or the like so-called parallel system, by using the first motor generator connected to the crankshaft side as the driving force providing means, relatively to the control apparatus for an internal combustion engine according to the present invention easily it can be built.

本発明に係る内燃機関の制御装置の他の態様では、前記内燃機関の少なくとも一部は、前記内燃機関の排気経路に設置された触媒を含む。 In another aspect of the control apparatus for an internal combustion engine according to the present invention, at least a portion of the internal combustion engine, comprising a catalyst disposed in an exhaust passage of the internal combustion engine.

この態様によれば、暖機の対象が、排気系に連通する、例えば三元触媒、酸化触媒、NOx吸蔵還元触媒又はHC吸着筒等の諸形態を採り得る触媒装置を含むため、ピストン速度が可変に制御されることに伴う排気温の上昇等によって効果的に暖機がなされる。 According to this aspect, the subject of the warm-up, communicates with the exhaust system, for example a three-way catalyst, oxidation catalyst, because it contains a catalytic device which may take various forms such as NOx storage reduction catalyst or HC adsorption column, the piston speed effectively warmed up is made by an increase of the exhaust temperature or the like due to be variably controlled.

本発明のこのような作用及び他の利得は次に説明する実施形態から明らかにされる。 These effects and other advantages of the present invention will become more apparent from the embodiments described below.

<発明の実施形態> <Embodiment of the invention>
以下、適宜図面を参照して本発明の好適な実施形態について説明する。 Hereinafter, a description will be given of a preferred embodiment of the present invention with reference to the accompanying drawings.

<1:第1実施形態> <1: First Embodiment>
<1−1:実施形態の構成> <1-1: embodiment configuration>
<1−1−1:ハイブリッドシステムの構成> <1-1-1: the hybrid system configuration>
始めに、図1を参照して、本発明の一実施形態に係るハイブリッドシステム10の構成について説明する。 First, referring to FIG. 1, the configuration of the hybrid system 10 according to an embodiment of the present invention. ここに、図1は、ハイブリッドシステム10のブロック図である。 Here, FIG. 1 is a block diagram of a hybrid system 10.

図1において、ハイブリッドシステム10は、エンジンECU(Electronic Control Unit:電子制御ユニット)100、エンジン200、ハイブリッドECU300、インバータ400、モータ500及びバッテリ600を備え、ハイブリッド車両20を制御するシステムである。 In Figure 1, the hybrid system 10 includes an engine ECU (Electronic Control Unit: Electronic Control Unit) 100, an engine 200, the hybrid ECU 300, inverter 400, a motor 500 and a battery 600, a system for controlling a hybrid vehicle 20.

エンジンECU100は、図示せぬCPU(Central Processing Unit)、ROM(Read Only Memory)及びRAM(Random Access Memory)等を含み、ハイブリッドシステム10の動作全体を制御する電子制御ユニットであり、本発明に係る「内燃機関の制御装置」の一例である。 Engine ECU100 is, CPU not shown (Central Processing Unit), it comprises a ROM (Read Only Memory) and a RAM (Random Access Memory), an electronic control unit which controls the entire operation of the hybrid system 10, according to the present invention it is an example of the "control apparatus for an internal combustion engine."

エンジン200は、ハイブリッド車両10の動力源の一つとして機能する4気筒ガソリンエンジンであり、本発明に係る「内燃機関」の一例である。 Engine 200 is a four-cylinder gasoline engine that serves as a power source of a hybrid vehicle 10, which is an example of the "internal combustion engine" of the present invention. エンジン200の後述するクランクシャフト205は、車軸、トランスミッション及びデファレンシャル等を含むハイブリッド車両20の伝達機構21に連結されており、エンジン200によって発生した動力は、最終的に伝達機構21に接続された車輪22へ駆動力として伝達される。 Crankshaft 205 to be described later of the engine 200, the axle is coupled to the transmission mechanism 21 of the hybrid vehicle 20 including the transmission and a differential or the like, power generated by the engine 200 is finally connected to the wheel to the transmission mechanism 21 It is transmitted as a driving force to 22. 尚、エンジン200の詳細な構成については後述する。 It will be described later detailed structure of the engine 200.

ハイブリッドECU300は、エンジンECU100によって上位に制御される電子制御ユニットであり、モータ500を使用したハイブリッド車両20の走行を制御することが可能に構成されている。 Hybrid ECU300 is an electronic control unit which is controlled to the upper by an engine ECU 100, and is configured to be capable to control the traveling of the hybrid vehicle 20 using the motor 500.

インバータ400は、バッテリ600から供給される直流電力を交流電力に変換してモータ500へ供給する直流交流変換機である。 Inverter 400 is a DC-AC converter supplies to the motor 500 and converts the DC power supplied from the battery 600 into AC power. インバータ400は、ハイブリッドECU300と電気的に接続されており、ハイブリッドECU300によってその動作が制御される構成となっている。 Inverter 400 is a hybrid ECU300 and are electrically connected, and has a configuration in which operation by the hybrid ECU300 is controlled.

モータ500は、外周面に複数個の永久磁石を有するロータと、回転磁界を形成する三相コイルが巻回されたステータと(いずれも不図示)を備えた、本発明に係る「電動機」の一例である。 Motor 500, with a rotor having a plurality of permanent magnets on the outer circumferential surface, a stator three-phase coils wound thereon to form a rotating magnetic field (both not shown), according to the present invention of the "motor" it is an example. モータ500における不図示の出力軸は、エンジン200のクランクシャフトと同心の回転軸として構成されており、モータ500の出力もエンジン200と同様にハイブリッド車両20の動力源として機能するように構成されている。 An output shaft (not shown) in the motor 500 is constructed as a crankshaft and concentrically with the axis of rotation of the engine 200, is configured to function as a power source of a hybrid vehicle 20 in the same manner as the output also engine 200 of motor 500 there. 尚、ハイブリッドシステム10では、モータ500の出力を、クランクシャフト205を介してエンジン200における後述するピストン203に付与することが可能に構成される。 In the hybrid system 10, the output of the motor 500, configured to be capable of imparting to the piston 203 to be described later in the engine 200 via the crankshaft 205. 即ち、モータ500は、本発明に係る「駆動力付与手段」の一例である。 That is, the motor 500 is an example of the "driving force applying means" of the present invention.

尚、モータ500とエンジン200との電気的、物理的及び機械的な相互関係は、本実施形態のものに限定されない。 Incidentally, electrical, physical and mechanical interrelationship between the motor 500 and the engine 200 is not limited to this embodiment. 例えば、モータ500の出力は、適当なギア機構を介してクランクシャフト205或いは車軸に伝達されてもよい。 For example, the output of the motor 500 may be transmitted to the crankshaft 205 or the axle via an appropriate gear mechanism. また、本発明に係る電動機は、発電機としての機能を備えた所謂モータジェネレータであってもよく、その一部の動作期間においてエンジン200の出力の一部を利用して発電を行ってもよい。 The electric motor according to the present invention may be a so-called motor-generator having a function as a generator, it may perform power generation by using a part of the output of the engine 200 at a portion of the operating period . 或いは、エンジン200と二種類のモータジェネレータとをプラネタリギア機構を介して相互に連結し、適宜それらの動力の入出力を伴いつつハイブリッド車両20を駆動する構成であってもよい。 Alternatively, interconnected and the engine 200 two kinds of the motor generator via the planetary gear mechanism may be configured to drive the hybrid vehicle 20 while with the input and output appropriate their power.

バッテリ600は、モータ500を駆動するための電力供給源として機能する蓄電池である。 Battery 600 is a battery that functions as a power source for driving the motor 500. バッテリ600は、ハイブリッドECU300と電気的に接続されており、例えば、SOC(State Of Charge:充電状態)センサや温度センサ(いずれも不図示)等を介して得られるバッテリ600のSOCやバッテリ600の温度等の各種バッテリ情報が、ハイブリッドECU300へと出力される構成となっている。 Battery 600, the hybrid ECU300 and are electrically connected, for example, SOC (State Of Charge: charging state) and temperature sensors (both not shown) of the SOC and the battery 600 of the battery 600 obtained through such various battery information such as temperature, are configured to be output to the hybrid ECU 300.

<1−1−2:エンジンの詳細構成> <1-1-2: detailed structure of the engine>
次に、図2を参照して、エンジン200の詳細な構成を、その基本動作と共に説明する。 Next, with reference to FIG. 2, the detailed structure of the engine 200 will be described together with its basic operation. ここに、図2は、エンジン200の半断面システム系統図である。 Here, FIG. 2 is a half cross-sectional system diagram of the engine 200.

図2において、エンジン200は、気筒201内において点火プラグ202により混合気を爆発させると共に、爆発力に応じて生じるピストン203の往復運動を、コネクションロッド204を介してクランクシャフト205の回転運動に変換することが可能に構成されている。 2, the engine 200 is converted, with detonate mixture by a spark plug 202 in the cylinder 201, the reciprocating motion of the piston 203 generated according to the explosive force, the rotational motion of the crank shaft 205 via a connection rod 204 It is configured to be capable to. 以下に、エンジン200の要部構成を、その動作の一部と共に説明する。 Hereinafter, a configuration of a main part of the engine 200 will be described together with a part of its operation. 尚、エンジン200は既に述べた通り4気筒エンジンであるから、本来気筒201は4本(本実施形態では、便宜的に第1気筒、第2気筒、第3気筒及び第4気筒と称する)存在するが、説明の煩雑化を防ぐ目的から個別の図示を省略することとする。 Incidentally, since the engine 200 is already as 4-cylinder engine as described (in the present embodiment, it referred to for convenience first cylinder, second cylinder, third cylinder, and fourth cylinder) original cylinder 201 present 4 there Suruga, and it is omitted from the object of the individual to prevent the complication of the description.

気筒201内における燃料の燃焼に際し、外部から吸入された空気は吸気管206を通過し、インジェクタ207から噴射された燃料と混合されて前述の混合気となる。 Upon combustion of the fuel in the cylinder 201, air sucked from the outside through the intake pipe 206 is mixed with fuel injected from the injector 207 the mixture described above. インジェクタ207には、燃料タンク223から燃料が供給されており、インジェクタ207は、この供給される燃料を、エンジンECU100の制御に従って吸気管206内に噴射することが可能に構成されている。 The injector 207 is from a fuel tank 223 is supplied with the fuel injector 207, the fuel is the feed, and is configured to be capable to inject into the intake pipe 206 under the control of the engine ECU 100.

燃料タンク223には、燃料残量を検出するための燃料センサ225が設置されている。 A fuel tank 223, a fuel sensor 225 for detecting the remaining amount of fuel is provided. また、燃料タンク223とインジェクタ207とを繋ぐデリバリパイプには燃料を濾過するための燃料フィルタ224が設置されている。 Moreover, the delivery pipe that connects the fuel tank 223 and the injector 207 fuel filter 224 for filtering the fuel is provided.

気筒201内部と吸気管206とは、吸気バルブ208の開閉によって連通状態が制御されている。 Inside the cylinder 201 and the intake pipe 206, the communication state is controlled by opening and closing the intake valve 208. 気筒201内部で燃焼した混合気は排気ガスとなり吸気バルブ208の開閉に連動して開閉する排気バルブ209を通過して排気管210を介して排気される。 Air-fuel mixture burned in the internal cylinder 201 is passed through the exhaust valve 209 opens and closes in conjunction with the opening and closing of the intake valve 208 becomes the exhaust gas exhausted through the exhaust pipe 210.

吸気管206上には、クリーナ211が配設されており、外部から吸入される空気が浄化される。 On the intake pipe 206, the cleaner 211 is disposed, the air sucked from the outside is purified. クリーナ211の下流側(シリンダ側)には、エアフローメータ212が配設されている。 Downstream of the cleaner 211 (cylinder side), an air flow meter 212 is disposed. エアフローメータ212は、ホットワイヤー式と称される形態を有しており、吸入された空気の質量流量を直接測定することが可能に構成されている。 Air flow meter 212 has a designated form a hot-wire, and is configured to be capable of measuring the mass flow rate of inhaled air directly. 吸気管206には更に、吸入空気の温度を検出するための吸気温センサ213が設置されている。 Further to the intake pipe 206, an intake air temperature sensor 213 for detecting the temperature of the intake air is installed.

吸気管206におけるエアフローメータ212の下流側には、気筒201内部への吸入空気量を調節するスロットルバルブ214が配設されている。 Downstream of the air flow meter 212 in the intake pipe 206, a throttle valve 214 to adjust the amount of intake air to the internal cylinder 201 is disposed. このスロットルバルブ214には、スロットルポジションセンサ215が電気的に接続されており、その開度が検出可能に構成されている。 The throttle valve 214, throttle position sensor 215 are electrically connected, the opening is configured to be detectable. 一方、運転者によるアクセルペダル226の踏み込み量は、アクセルポジションセンサ216によって検出され、エンジンECU100によって把握される構成となっている。 On the other hand, the depression amount of the accelerator pedal 226 by the driver is detected by an accelerator position sensor 216, are configured to be grasped by the engine ECU 100. エンジンECU100は、係るアクセルペダル226の踏み込み量に基づいてスロットルバルブモータ217を制御し、係るスロットルバルブモータ217によりスロットルバルブ214が駆動される構成となっている。 Engine ECU100 the throttle valve 214 are configured to be driven by a throttle valve motor 217 for controlling the throttle valve motor 217, according on the basis of the depression amount of the accelerator pedal 226 according.

クランクシャフト205近傍には、クランクシャフト205の回転位置を検出するクランクポジションセンサ218が設置されている。 In the vicinity of the crankshaft 205, a crank position sensor 218 for detecting the rotational position of the crankshaft 205 is installed. クランクポジションセンサ218は、エンジンECU100と電気的に接続されており、エンジンECU100は、クランクポジションセンサ218によって検出されたクランクシャフト205の回転位置に基づいてピストン203の位置を取得し、点火プラグ202の点火時期及び吸気バルブ208及び排気バルブ209の開閉タイミング等を制御することが可能に構成されている。 Crank position sensor 218, engine ECU100 and is electrically connected to the engine ECU100 acquires the position of the piston 203 on the basis of the rotational position of the crankshaft 205 detected by crank position sensor 218, the spark plug 202 It is configured to be capable to control the opening and closing timing of the ignition timing and the intake valve 208 and exhaust valve 209. また、エンジンECU100は、クランクシャフト205の回転位置に基づいてエンジン200の機関回転数Neを算出することが可能に構成されている。 The engine ECU100 is configured to be able to calculate the engine rotational speed Ne of the engine 200 based on the rotational position of the crankshaft 205.

気筒201を収容するシリンダブロックには、エンジン200のノック強度を測定可能なノックセンサ219が配設されており、係るシリンダブロック内のウォータージャケット内には、エンジン200の冷却水温度を検出するための水温センサ220が配設されている。 A cylinder block which houses the cylinder 201 is disposed knock sensor 219 knock magnitude capable of measuring the engine 200, within the water jacket in the cylinder block according, for detecting the cooling water temperature of the engine 200 a water temperature sensor 220 is disposed.

排気管210には、三元触媒222が設置されている。 The exhaust pipe 210, the three-way catalyst 222 is disposed. 三元触媒222は、エンジン200から排出されるCO(一酸化炭素)、HC(炭化水素)、及びNOx(窒素酸化物)を夫々浄化することが可能な触媒である。 The three-way catalyst 222, CO discharged from the engine 200 (carbon monoxide), HC (hydrocarbon), and NOx (nitrogen oxides) is a catalyst capable of respectively purify. 排気管210における三元触媒222の上流側には、空燃比センサ221が配設されている。 The upstream side of the three-way catalyst 222 in the exhaust pipe 210, the air-fuel ratio sensor 221 is arranged. 空燃比センサ221は、排気管210から排出される排気ガスから、エンジン200の空燃比を検出することが可能に構成されている。 Air-fuel ratio sensor 221, the exhaust gas discharged from the exhaust pipe 210, and is configured to be capable of detecting the air-fuel ratio of the engine 200.

<1−2:実施形態の動作> <1-2: Operation of the Embodiment>
<1−2−1:触媒暖機制御の概要> <1-2-1: catalyst warm-up control Overview>
エンジン200では、三元触媒222が触媒活性温度に達していない場合、三元触媒222が効果的に作用しないため、三元触媒222を暖機するための触媒暖機制御が実行される。 In the engine 200, the three-way catalyst 222 is not at the catalyst activation temperature, because the three-way catalyst 222 does not act effectively, the catalyst warm-up control for warming up the three-way catalyst 222 is executed. 触媒暖機制御を実行するか否かの判断は、エンジンECU100が水温センサ220を介してエンジン200の冷却水温を取得し、係る冷却水温が所定値以下(或いは未満)であるか否かを判別することにより行われる。 Decision whether to execute the catalyst warm-up control, determines whether or not to retrieve the coolant temperature of the engine 200 engine ECU100 via the water temperature sensor 220, coolant temperature according is below a predetermined value (less than or) It is carried out by. 係る触媒暖機制御が実行される期間とは、即ち本発明に係る「暖機期間」の一例であるが、触媒暖機制御を実行するか否かの判断基準は、例えば、冷却水温に限定されず、例えば、外気温や触媒温度等であってもよい。 The period during which the catalyst warmup control is executed according, i.e. an example of a "warm-up period" according to the present invention, criterion for determining whether to perform the catalyst warm-up control, for example, limited to the cooling water temperature Sarezu, for example, it may be ambient temperature and the catalyst temperature. より実践的な態様としては、エンジン200の始動時に係る触媒暖機制御が実行されるよう設定されていてもよい。 A more practical embodiment, may be set so that the catalyst warm-up control according to the time of starting of the engine 200 is executed.

本実施形態において、触媒暖機制御時には点火プラグ202の点火時期(即ち、点火すべきピストン位置)が基準時期に対し遅角制御される。 In the present embodiment, at the time of the catalyst warm-up control ignition timing of the spark plug 202 (i.e., piston position to be ignited) is retarded controlled relative to the reference timing. 基準時期は、無論エンジン200の仕様、性能又は環境条件等諸条件等に鑑みて個別具体的に設定される。 Reference timing, course specifications of the engine 200, in view of the performance or environmental conditions, such as conditions such as are set individually and specifically. 従って、このように点火時期が遅角制御された場合の厳密な点火時期(点火位置或いは点火クランク角)は、一義に規定されないが、点火時期が遅角制御されることに伴い、必然的に排気温度は上昇するため、排気管210に設置された三元触媒222の昇温が促進される。 Accordingly, such strict ignition timing when the ignition timing is retard control (ignition position or the ignition crank angle) is not specified uniquely, with the the ignition timing is retarded controlled, inevitably since exhaust gas temperature rises, heating of the three-way catalyst 222 disposed in the exhaust pipe 210 can be promoted.

一方、点火時期が遅角制御される場合、一般的には点火時期が圧縮TDCを越えた膨張行程内で設定される。 On the other hand, if the ignition timing is retarded control, it is typically set in the expansion stroke the ignition timing exceeds the compression TDC. 然るに、点火時期の遅角量を過度に大きく設定すると、膨張行程内で燃焼プロセスが終了せず、失火サイクルの発生等燃焼安定性が悪化しかねないため、一般的に点火時期の遅角量には限界がある。 However, if too large to set the retard amount of the ignition timing, the combustion process does not end within the expansion stroke, since the occurrence combustion stability misfire cycle could deteriorate, the retard amount of generally ignition timing there is a limit to.

このような問題に対処するため、本実施形態では、触媒暖機制御時にエンジン200における各気筒のピストン速度を制御し、三元触媒222を効果的に暖機がせしめることが可能となっている。 To address this problem, in the present embodiment, by controlling the piston speed of each cylinder in the engine 200 in the catalyst warm-up control, it is possible to effectively warm-up allowed to the three-way catalyst 222 .

<1−2−2:ピストン速度の制御> <1-2-2: control of the piston speed>
ここで、図3を参照して、本実施形態に係るピストン度の制御態様の詳細について説明する。 Referring now to FIG. 3, the details of the control aspects of the piston of the present embodiment. ここに、図3は、エンジン200を構成する各気筒の触媒暖機制御時における行程表である。 Here, FIG. 3 is a roadmap upon catalyst warm-up control for the cylinders constituting the engine 200.

図3において、第1気筒、第2気筒、第3気筒及び第4気筒各々の行程内容が、クランク角に対応付けられて横系列に表されている。 3, the first cylinder, second cylinder, third cylinder and stroke contents of the fourth cylinder, respectively, are represented next sequence in association with the crank angle. エンジン200は、4気筒4サイクルエンジンであり、各行程は、夫々TDC及びBDCによって規定される180°のクランク角毎に順次繰り返される。 Engine 200 is a four-cylinder four-cycle engine, each stroke is sequentially repeated for each crank angle of 180 ° defined by respective TDC and BDC. 尚、図3では、第1気筒における、圧縮行程の終了点たる圧縮TDCが便宜的に0°として表されている。 In FIG. 3, in the first cylinder, serving the end point of the compression stroke the compression TDC is represented as a convenience 0 °.

図3において、白丸で表示される部分が、各気筒の点火時期を表している。 3, portions represented by white circle represents the ignition timing of each cylinder. 本実施形態では、各気筒の点火時期が各気筒における圧縮TDCからα°(α>0)遅角されたクランク角、即ち、「180×i+α°」(但し、i=0,1,2,・・・,n)によって規定されるクランク位置に設定される。 In the present embodiment, alpha ° ignition timing of each cylinder from the compression TDC of each cylinder (alpha> 0) retarded crank angle, i.e., "180 × i + α °" (where, i = 0, 1, 2, ..., it is set to a crank position defined by n). 即ち、エンジン200では、触媒暖機制御時に点火時期が膨張行程内で設定される。 That is, in the engine 200, the ignition timing is set in the expansion stroke when the catalyst warm-up control.

ここで、エンジンECU100は、ハイブリッドECU300を制御し、インバータ400の制御を介してモータ500の動力により係る膨張行程の一部における各気筒のピストン速度を低下せしめる。 The engine ECU100 controls the hybrid ECU 300, allowed to reduce the piston speed of each cylinder in the part of the expansion stroke according the power of the motor 500 through the control of the inverter 400. 即ち、この場合、本発明における「ピストンの運動方向の負方向に駆動力が付与された」状態の一例となる。 That is, in this case, as an example of "negative direction to the driving force of the piston movement direction is imparted" state in the present invention. このようなピストン速度の減速制御は、クランク角が「180×i+β°」(但し、α<β<180)となるクランク位置まで継続される。 Such deceleration control of the piston speed, crank angle "180 × i + β ° '(where, α <β <180) is continued until the crank position where the.

このようにピストンが減速制御される結果、燃料の燃焼時間が十分に担保され、燃焼安定性が向上し、トルク変動等の発生が抑制される。 As a result of the piston is controlled deceleration, the combustion time of the fuel is sufficiently secured, improved combustion stability, occurrence of torque fluctuation is suppressed. また、燃焼時間が確保され得ることから、点火時期自体を、何らこのような制御がなされない場合と比較して更に遅角することが可能となり、排気温が効率的に上昇せしめられる。 Further, since the burn time can be ensured, the ignition timing itself, any becomes possible to further retarded as compared with the case where such control is not performed, the exhaust temperature is caused to efficiently rise. 即ち、三元触媒222の暖機が促進される。 That is, the warm-up of the three-way catalyst 222 is promoted.

一方、係る減速制御の終了位置から膨張行程が終了するクランク位置までは、ピストン速度が増加せしめられる。 On the other hand, from the end position of the deceleration control according to the crank position where the expansion stroke ends, the piston speed is caused to increase. 即ち、この場合、本発明における「ピストンの運動方向の正方向に駆動力が付与された」状態の一例となる。 That is, in this case, as an example of "forward direction driving force of the piston movement direction is imparted" state in the present invention.

このようにピストンが増速制御される結果、未燃焼燃料の排出が促進され、排気管210における、係る未燃焼燃料のあと燃えが促進される。 As a result of the piston is controlled accelerated, it promotes the discharge of unburned fuel, in the exhaust pipe 210, after the unburned fuel burning is promoted according. この結果、排気温が効率的に上昇せしめられ、三元触媒222の暖機が促進される。 Consequently, exhaust temperature is made to efficiently increase, warming up of the three-way catalyst 222 is promoted.

ここで更に、図4を参照して、このようなピストン速度制御の詳細について説明する。 Here Furthermore, with reference to FIG. 4, it will be described in detail such piston speed control. ここに、図4は、図3の行程表に準拠した一の気筒におけるタイミングチャートである。 Here, FIG. 4 is a timing chart in one of the cylinders that conform to roadmap of FIG. 尚、同図において、図3と重複する箇所には同一の符号を付してその説明を適宜省略することとする。 In the figure, the repeated points of FIG. 3 and explanation thereof will be omitted as occasion demands are denoted by the same reference numerals.

図4において、圧縮TDC及びBDCまでの膨張行程及びそれに繋がる排気行程が示される。 4, an expansion stroke and an exhaust stroke connected thereto to compression TDC and BDC is shown. 点火時期Tpは、上述したようにクランク角にして0+α°のクランク位置に設定されている。 Ignition timing Tp is set to a crank position of the crank angle 0 + alpha ° as described above. ここで、本実施形態において、ピストン203の減速制御と増速制御との切替え時期Tcを規定する値βは、α+90°に設定されており、ピストンが減速制御される期間を表すピストン減速期間ΔTdは、クランク角にして90°となっている。 In the present embodiment, the values ​​that define the timing Tc switching between the deceleration control and the speed increasing control of the piston 203 beta is set to alpha + 90 °, the piston deceleration period represents a period in which the piston is controlled deceleration ΔTd has a to 90 ° crank angle. 即ち、ピストンの減速期間ΔTdは、「点火時期に対応するピストンの位置近傍を含む膨張行程の少なくとも一部」の一例である。 That is, the deceleration time ΔTd of the piston, is an example of "at least part of the expansion stroke including a position near the piston which corresponds to the ignition timing."

一方、本実施形態では、全気筒についてこのようなピストン速度の制御が行われるため、他の気筒に対する同様な制御を阻害しないように、減速及び増速のサイクルは、膨張行程内で終了するように設定される。 On the other hand, in the present embodiment, since the control of such a piston speed is performed for all the cylinders, so as not to inhibit the same control over the other cylinders, the cycle of the deceleration and the speed increasing is to end within the expansion stroke It is set to. 従って、切替え時期Tcから始まるビストン増速期間ΔTiは、クランク角にして、(90−α)°に設定される。 Therefore, the Bisuton acceleration period ΔTi starting from timing switching Tc, and the crank angle is set to (90-α) °. 即ち、ピストンの増速期間ΔTiは、「下死点近傍を含む膨張行程の少なくとも一部」の一例である。 That is, the speed increasing period ΔTi of the piston, it is an example of "at least part of the expansion stroke including near the bottom dead center."

尚、本実施形態に示したピストン減速期間ΔTd及びピストン増速期間ΔTiの設定態様は一例である。 The setting manner of the piston deceleration period ΔTd and increase the piston speed period ΔTi shown in this embodiment is an example. 従って、何らこのようなピストン減速制御がなされない場合と比較して膨張行程における燃焼時間を幾らかなりとも拡大せしめることが可能となる限りにおいて、ピストン減速期間の開始位置及び終了位置は何ら限定されない。 Thus, as long as any becomes possible allowed to expand in it some burning time in comparison to the expansion stroke and when such a piston deceleration control is not performed, the start and end positions of the piston deceleration period is not limited at all. 例えば、これらの位置は、予め実験的に、経験的に或いはシミュレーション等に基づいて、排気温が効果的に上昇し得るように設定されていてもよい。 For example, these positions are in advance empirically, on the basis of empirically or simulation or the like, the exhaust temperature may be set so as to effectively increase.

同様に、何らピストン増速制御がなされない場合と比較して未燃焼燃料の排気を幾らかなりとも促進し得る限りにおいて、ピストン増速期間の開始位置及び終了位置は何ら限定されない。 Similarly, in as far as it is capable of promoting both somewhat becomes an exhaust of unburned fuel as compared with the case where no piston acceleration control is not made, the start and end positions of the piston-acceleration period is not limited at all. 例えば、これらの位置は、予め実験的に、経験的に或いはシミュレーション等に基づいて、未燃焼燃料のあと燃えを効果的になし得るように設定されていてもよい。 For example, these positions are in advance empirically, on the basis of empirically or simulation or the like, may be set so as to be made the afterburning of unburned fuel effectively.

以上説明したように、本実施形態に係るハイブリッドシステム10によれば、動力源の一つであるモータ500を使用し、クランクシャフト205を介して各気筒のピストン速度をその運動方向の正方向及び負方向へ適宜可変に制御し、ピストンを増速及び減速させることによってエンジン200、とりわけ三元触媒222を効果的に暖機することが可能である。 As described above, according to the hybrid system 10 according to this embodiment, by using the motor 500 which is one of the power source, the direction of movement of the piston speed of each cylinder via a crankshaft 205 forward and appropriately variably controlled in the negative direction, the engine 200 by accelerating and decelerating the piston, in particular can be effectively warmed up a three-way catalyst 222.

<2:第2実施形態> <2: Second Embodiment>
次に、図5を参照して、本発明の第2実施形態について説明する。 Next, referring to FIG. 5, a description of a second embodiment of the present invention. ここに、図5は、エンジン200を構成する各気筒の触媒暖機制御時における他の行程表である。 Here, FIG. 5 is another itinerary during catalyst warm-up control of the cylinders constituting the engine 200. 尚、同図において、図3と重複する箇所には同一の符号を付してその説明を適宜省略することとする。 In the figure, the repeated points of FIG. 3 and explanation thereof will be omitted as occasion demands are denoted by the same reference numerals.

図5において、エンジン200は、その始動時(即ち、本発明に係る「暖機期間」の一例)において、第1気筒及び第4気筒の空燃比が理論空燃比よりも低い空燃比(即ち、本発明に係る「リッチ側空燃比」の一例)となるように制御され、第2気筒及び第3気筒の空燃比が理論空燃比よりも高い空燃比(即ち、本発明に係る「リーン側空燃比」の一例)となるように制御される。 5, the engine 200 is at its starting (i.e., according to the present invention an example of a "warm-up period"), the first cylinder and a lower air-fuel ratio than the air-fuel ratio is the stoichiometric air-fuel ratio of the fourth cylinder (i.e., It is controlled to be according to the present invention an example of the "rich-side air-fuel ratio"), the second cylinder and the air-fuel ratio is higher fuel ratio than the stoichiometric air-fuel ratio of the third cylinder (i.e., according to the present invention "lean-side air is controlled such that the ratio an example of "). この際、エンジンECU100は、空燃比センサ221によって検出される空燃比に基づいて、全気筒を合わせた全体的な空燃比が理論空燃比近傍となるように、インジェクタ207を介して噴射される燃料を制御している。 At this time, the engine ECU100, based on the air-fuel ratio detected by the air-fuel ratio sensor 221, as the overall air-fuel ratio of the combined total cylinder becomes the stoichiometric air-fuel ratio near the fuel injected through the injector 207 It is controlling the.

このように、第2実施形態では、第1及び第4気筒と、第2及び第3気筒とで始動時の空燃比が異なるため、これら気筒群で相互に点火時期が異なっている。 Thus, in the second embodiment, the first and fourth cylinders, since the air-fuel ratio at the time of starting in the second and third cylinders different, are mutually ignition timing are different in these cylinder groups. 即ち、リッチ側空燃比に制御される第1及び第4気筒では、燃料量が十分であることから、点火時期は圧縮TDC近傍に設定され、第2及び第3気筒では、燃焼時間が比較的長く必要となるため、圧縮TDCよりも進角側のクランク位置に設定され、早期着火が実行される。 That is, in the first and fourth cylinders is controlled to the rich side air-fuel ratio, since the amount of the fuel is sufficient, the ignition timing is set to the compression TDC vicinity, in the second and third cylinders, the combustion time relatively since the longer needed, than the compression TDC is set to a crank position of the advance side, pre-ignition is performed.

一方、リーン側空燃比に制御される第2及び第3気筒では、リッチ側空燃比に制御される第1及び第4気筒と比較して燃焼安定性が悪い為出力トルクが低く、各気筒間でトルク差が発生し易くなっている。 On the other hand, in the second and third cylinder which is controlled to the lean side air-fuel ratio, the first and fourth cylinders and due to poor combustion stability compared low output torque is controlled to the rich side air-fuel ratio, between the cylinders torque difference has become more likely to occur in. 従って、暖機期間の一例たる始動時において、必ずしも暖機が効果的になされない場合がある。 Accordingly, in which it is an example at the start of the warm-up period, necessarily some cases warming up is not effectively performed. そこで、本実施形態では、リーン側空燃比に設定される第2及び第3気筒について、ピストン速度制御を実行し、効果的な暖機が実現されている。 Therefore, in this embodiment, the second and third cylinder is set to a lean-side air-fuel ratio, executes the piston speed control, effective warm-up is realized.

即ち、図5において、第2及び第3気筒では、着火時期(圧縮行程内)から圧縮TDCを超えて膨張行程に至るピストン位置の範囲について、ピストン速度が低下せしめられる。 That is, in FIG. 5, in the second and third cylinders, the range of piston position throughout the expansion stroke beyond the compression TDC from ignition timing (the compression stroke), the piston speed is made to decrease. これに伴い、第2及び第3気筒における燃焼時間を担保することが可能となる。 Accordingly, it is possible to ensure the burning time in the second and third cylinder. 従って、燃焼安定性が向上し、出力トルクが向上する。 Therefore, improved combustion stability, the output torque is improved. 即ち、各気筒間のトルク差が低減され、始動時のトルク変動が低減することにより、効果的にエンジン200を暖機せしめることが可能となるのである。 That is, reduced torque difference between the cylinders, by the torque variations during start-up is reduced, effectively it become possible to the engine 200 allowed to warm up.

ここで、図6を参照して、第2実施形態に係るピストンの速度制御の詳細について説明する。 Referring now to FIG. 6, the details of the piston of the speed control according to the second embodiment. ここに、図6は、図5の行程表におけるリーン側空燃比に対応する気筒のタイミングチャートである。 Here, FIG. 6 is a timing chart of the cylinder corresponding to a lean-side air-fuel ratio in the roadmap in FIG. 尚、同図において、図5と重複する箇所には同一の符号を付してその説明を適宜省略する。 Incidentally, omitted in the figure, the repeated points of FIG. 5 and their description are denoted by the same reference numerals as appropriate.

図6において、減速期間ΔTdは、点火時期に対応するピストン位置からクランク角にして90°までの範囲として設定される。 6, the deceleration time ΔTd is set as a range from the piston position corresponding to the ignition timing until to 90 ° crank angle. この減速期間ΔTdにおいてピストンの減速制御がなされ、火炎の成長時間が担保される。 In this deceleration period ΔTd deceleration control of the piston is made, the growth time of the flame is secured. 尚、図6において明らかなように、本実施形態では、ピストンの減速期間が二行程に跨って設定される。 As is apparent in FIG. 6, in the present embodiment, the deceleration period of the piston is set across a two stroke. 従って、プロセス上の順序が、第1気筒、第3気筒、第4気筒及び第2気筒のように、ピストンが減速制御される気筒が相互に隣接することのないように設定される。 Therefore, the order of the process, the first cylinder, the third cylinder, as in the fourth and second cylinders, the cylinder in which the piston is controlled deceleration is set so as not to mutually adjacent.

尚、リッチ側空燃比に設定される第1及び第4気筒では、第1実施形態に係る減速及び増速の組み合わせ制御が実行されてもよい。 In the first and fourth cylinder are set to the rich side air-fuel ratio, the combination control the deceleration and the speed increasing according to the first embodiment may be performed. この場合には、排気温上昇の効果が得られ、一層効果的にエンジン200を暖機せしめることが可能となる。 In this case, the effect of the exhaust temperature rise is obtained, it is possible allowed to warm up more effectively engine 200.

本発明は、上述した実施形態に限られるものではなく、請求の範囲及び明細書全体から読み取れる発明の要旨或いは思想に反しない範囲で適宜変更可能であり、そのような変更を伴う内燃機関の制御装置もまた本発明の技術的範囲に含まれるものである。 The present invention is not limited to the embodiments described above, but various modifications can be made without departing from the essence or spirit of the invention read from the claims and the entire specification, control of the internal combustion engine with such changes device are also included in the technical scope of the present invention.

本発明の一実施形態に係るハイブリッドシステムの模式図である。 It is a schematic diagram of a hybrid system according to an embodiment of the present invention. 図1のハイブリッドシステムにおけるエンジンの半断面システム系統図である。 It is a half-sectional system diagram of an engine in the hybrid system of FIG. 図2のエンジンの触媒暖機時における各気筒の行程表である。 Is a roadmap of the respective cylinders in the catalyst warm-up operation of the engine Fig. 図3の行程表に準拠した一の気筒におけるタイミングチャートである。 Is a timing chart in one of the cylinders that conform to roadmap of FIG. 本発明の第2実施形態に係る各気筒の行程表である。 Is a roadmap of each cylinder according to the second embodiment of the present invention. 図5においてリーン側空燃比に設定された気筒におけるタイミングチャートである。 Is a timing chart in the set cylinder to the lean side air-fuel ratio in FIG.

符号の説明 DESCRIPTION OF SYMBOLS

10…ハイブリッドシステム、100…エンジンECU、200…エンジン、201…気筒、202…点火プラグ、203…ピストン、220…水温センサ、222…三元触媒、300…ハイブリッドECU、400…インバータ、500…モータ、600…バッテリ。 10 ... hybrid system, 100 ... engine ECU, 200 ... engine, 201 ... cylinder, 202 ... ignition plug, 203 ... piston 220 ... temperature sensor, 222 ... three-way catalyst, 300 ... hybrid ECU, 400 ... inverter, 500 ... motor , 600 ... battery.

Claims (7)

  1. ピストン及び該ピストンに接続されたクランク軸を有する内燃機関を動力源の少なくとも一部とする車両において前記内燃機関を制御する内燃機関の制御装置であって、 The piston and an internal combustion engine having a crank shaft connected to the piston a control device for an internal combustion engine for controlling the internal combustion engine in a vehicle and at least a part of the power source,
    前記ピストンに対して駆動力を付与可能である駆動力付与手段と、 A driving force providing means is capable applying a driving force to the piston,
    前記内燃機関の少なくとも一部を暖機すべき期間として規定される暖機期間の少なくとも一部において、前記ピストンに対し、その運動方向の正方向及び負方向の少なくとも一方向に前記駆動力を付与するように前記駆動力付与手段を制御する駆動力制御手段と を具備することを特徴とする内燃機関の制御装置。 Applying at least a portion of at least a part of the warm-up period defined as the period to be warmed up, the driving force to the piston, in at least one of the positive and negative directions of the direction of movement of the internal combustion engine control apparatus for an internal combustion engine characterized by comprising a driving force control means for controlling the driving force providing means so as to.
  2. 前記内燃機関の点火時期を所定の基準時期に対して遅角させることにより前記内燃機関の少なくとも一部を暖機する暖機手段を更に具備し、 Wherein at least a portion of the internal combustion engine further comprising a warm-up means for warming up by retarding the ignition timing of the internal combustion engine with respect to a predetermined reference time,
    前記駆動力制御手段は、前記暖機期間の少なくとも一部として前記点火時期が遅角される期間において前記駆動力を付与する ことを特徴とする請求項1に記載の内燃機関の制御装置。 The driving force control means, the control device for an internal combustion engine according to claim 1, characterized by applying the driving force in the period in which the ignition timing is retarded as at least a part of the warm-up period.
  3. 前記暖機手段は、前記点火時期が前記内燃機関の膨張行程内となるように前記点火時期を遅角し、 The warming-up unit, the ignition timing is hidden slow the ignition timing to be within the expansion stroke of the internal combustion engine,
    前記駆動力制御手段は、前記膨張行程において前記点火時期に対応する前記ピストンの位置と前記内燃機関の下死点とによって規定される範囲における、前記点火時期に対応するピストンの位置近傍を含む少なくとも一部の範囲において前記ピストンの速度が低下するように前記駆動力を付与する ことを特徴とする請求項2に記載の内燃機関の制御装置。 At least the driving force control means, in the range defined by the bottom dead center position and the internal combustion engine of the piston corresponding to the ignition timing in the expansion stroke, including a position near the piston which corresponds to the ignition timing the control device according to claim 2 in which the speed of the piston is in some range, characterized in that applying the driving force to decrease.
  4. 前記駆動力制御手段は、下死点近傍を含む前記内燃機関の膨張行程の少なくとも一部において前記ピストンの速度が増加するように前記駆動力付与手段を制御する ことを特徴とする請求項1から3のいずれか一項に記載の内燃機関の制御装置。 The driving force control means of claims 1, wherein the controller controls the driving force providing means so that the speed of the piston at least part of the expansion stroke of the internal combustion engine that includes a vicinity of BDC is increased the control device according to any one of 3.
  5. 前記内燃機関は、(i)夫々が前記ピストンを含む複数の気筒及び(ii)該複数の気筒各々に燃料を供給する燃料供給手段を備え、 The internal combustion engine, comprising a fuel supply means for supplying fuel to cylinders each of a plurality of cylinders and (ii) said plurality including the piston s (i) husband,
    前記内燃機関の制御装置は、前記暖機期間の少なくとも一部として規定される始動期間において前記複数の気筒における一部の気筒及び該一部の気筒を除く他の気筒各々における空燃比が夫々理論空燃比よりも高いリーン側空燃比及び理論空燃比よりも低いリッチ側空燃比となるように前記燃料供給手段を制御する供給制御手段を更に具備し、 The control apparatus for an internal combustion engine, air-fuel ratio is respectively Theory other cylinders each, except for some of the cylinders and the part of the cylinders in the plurality of cylinders in the starting period that is defined as at least a part of the warm-up period further comprising a supply control means for controlling the fuel supply means so as to lower the rich-side air-fuel ratio than the higher lean-side air-fuel ratio and the stoichiometric air-fuel ratio than the air-fuel ratio,
    前記駆動力制御手段は、前記空燃比がリーン側空燃比に設定される気筒における膨張行程の少なくとも一部において前記ピストンの速度が低下するように前記駆動力付与手段を制御する ことを特徴とする請求項1から4のいずれか一項に記載の内燃機関の制御装置。 The driving force control means, characterized in that the air-fuel ratio for controlling the driving force providing means so that the speed of the piston is at least part of the expansion stroke in the cylinder to be set to a lean-side air-fuel ratio decreases control apparatus for an internal combustion engine according to claim 1, any one of four.
  6. 前記駆動力付与手段は、前記クランク軸を介して前記ピストンに前記駆動力を付与し且つ前記内燃機関と共に前記車両の動力源の一部として機能する電動機を含む ことを特徴とする請求項1から5のいずれか一項に記載の内燃機関の制御装置。 The driving force providing means from claim 1, characterized in that it comprises an electric motor that functions as part of a power source of the vehicle together with imparting to and the internal combustion engine to the driving force to the piston through the crankshaft the control device according to any one of 5.
  7. 前記内燃機関の少なくとも一部は、前記内燃機関の排気経路に設置された触媒を含む ことを特徴とする請求項1から6のいずれか一項に記載の内燃機関の制御装置。 At least in part, the control device for an internal combustion engine according to any one of claims 1 6, characterized in that it comprises the installed in an exhaust path of an internal combustion engine catalyst of the internal combustion engine.
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