JP2007211650A - Control device of internal combustion engine - Google Patents
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Abstract
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 a technical field of a control device 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)。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。 In this kind of technical field, what warms up a catalyst is proposed (for example, refer patent document 1). According to the engine control device disclosed in Patent Document 1 (hereinafter referred to as “conventional technology”), when the ignition timing is retarded and the exhaust gas temperature is increased during engine cold start, the actual engine speed fluctuation It is said that by controlling the combustion state of the engine according to the state, it is possible to retard the ignition timing as much as possible and maximize the temperature rise effect of the catalyst.
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)。 A technique has also been proposed in which the piston speed after compression top dead center is decelerated by a motor in a non-knock region and then accelerated to improve engine efficiency (see, for example, 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)。 In addition, a technique has been proposed in which the piston speed at the compression top dead center is increased by a motor when the engine is started to improve the startability (see, for example, Patent Document 3).
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。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。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。 When retarding the ignition timing for the purpose of warming up the internal combustion engine, if the expansion stroke ends during combustion, combustion becomes insufficient. There is a limit. On the other hand, when priority is given to the purpose of promoting warm-up, the expansion stroke ends during combustion, combustion stability may deteriorate, and torque fluctuation may increase. That is, the conventional technique has a technical problem that the internal combustion engine may not be sufficiently warmed up.
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-described problems, and an object thereof is to provide a control device for an internal combustion engine capable of effectively warming up the 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。 In order to solve the above-described problems, an internal combustion engine control apparatus according to the present invention controls an internal combustion engine in a vehicle having an internal combustion engine having a piston and a crankshaft connected to the piston as at least a part of a power source. A control device for an internal combustion engine, the driving force applying means capable of applying a driving force to the piston, and at least one of a warm-up period defined as a period during which at least a part of the internal combustion engine should be warmed up And a driving force control means for controlling the driving force applying means so as to apply the driving force to the piston in at least one of a positive direction and a negative direction of the movement direction. To do.
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。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。 In the control device for an internal combustion engine according to the present invention, the “internal combustion engine” is a concept including an engine having a piston and a crankshaft and converting combustion of fuel into motive power. For example, the piston is connected to a piston via a connecting rod. 4 cycle type reciprocating engine having a crankshaft connected to each other. Of course, the internal combustion engine according to the present invention may have other combustion types such as a 2-cycle type in addition to a 4-cycle type.
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。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。 The control apparatus for an internal combustion engine according to the present invention includes, for example, an electric driving force applying unit that can apply a driving force to a piston via a crankshaft, for example, including a motor. Furthermore, a driving force control means including, for example, a microcomputer for controlling the driving force applying means is provided.
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。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。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。 The “driving force applying means” according to the present invention is a concept including means capable of applying a driving force to the piston in at least one of the positive direction and the negative direction of the movement direction. In this case, any driving force applying means that applies a driving force as a rotational force or torque to the piston, for example, via a crankshaft, and further, for example, via a connecting rod can be made relatively easy by existing mechanism technology. Thus, the driving force applying means can be constructed. For example, the driving force applying means can be provided by using a motor or a motor generator constituting a motor device or a motor generator device provided in a hybrid power output device, or by providing such a motor or motor generator exclusively. Can be constructed.
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。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。 The driving force applying means is not limited to transmitting the driving force from the crankshaft to the piston via the connecting rod. Furthermore, in addition to the structure in which the driving force is applied through the crankshaft or the connecting rod, the driving force may be applied directly to the piston or indirectly through another mechanism.
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。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。 According to the control device for an internal combustion engine of the present invention, during the operation, the driving force applying means is controlled in the positive direction of the movement direction with respect to the piston in at least a part of the warm-up period under the control of the driving force control means. A driving force is applied in at least one direction of the negative direction. That is, the piston speed is variable without being uniquely determined by the engine speed and crank angle (or crank position) of the internal combustion engine.
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。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。 Here, the “warm-up period” according to the present invention refers to an exhaust pipe communicating with at least a part of an internal combustion engine such as a start-up period, a catalyst warm-up period, or a low-temperature (cold) start-up period, for example, a catalyst device or a catalyst device. It is a concept encompassing a period defined as something that should be warmed up. Such a warm-up period may be defined as at least a part of a period in which the cooling water temperature of the internal combustion engine is equal to or less than (or less than) a predetermined value, or a period in which the outside air temperature is equal to or less than (or less than) a predetermined value. Alternatively, it may be a period defined by some index that is set in advance so that it can effectively define the period for warming up the object to be warmed up experimentally, empirically, or based on simulation or the like. .
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。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。 According to the control apparatus for an internal combustion engine according to the present invention, the piston force is relatively decreased by the driving force applying means, for example, at the initial stage of the expansion stroke (for example, the piston position range including the vicinity of the top dead center or the ignition position). Thus, it is possible to sufficiently ensure the flame growth time, and for example, it is possible to control the ignition timing further on the retard side as compared with the case where no such control is performed. In this case, it is possible to supply relatively high temperature exhaust gas to the exhaust system, and it is possible to promote warming up of the internal combustion engine during the warming 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。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。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。 Alternatively, according to the control device for an internal combustion engine according to the present invention, the driving force application means relatively increases the piston speed, for example, at the later stage of the expansion stroke (for example, the range of the piston position including the vicinity of the bottom dead center), For example, it is possible to increase the discharge amount of the unburned air-fuel mixture as compared with the case where no such control is performed. Therefore, so-called “afterburning” of burning the unburned air-fuel mixture in the exhaust system is promoted, and warming up of the internal combustion engine during the warming up period can be promoted. That is, according to the control device for an internal combustion engine according to the present invention, the internal combustion engine can be effectively warmed up.
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, there is further provided warm-up means for warming up at least a part of the internal combustion engine by retarding an ignition timing of the internal combustion engine with respect to a predetermined reference timing. And the driving force control means applies the driving force during a 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。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。 According to this aspect, the internal combustion engine control apparatus delays the ignition timing with respect to the predetermined reference timing, thereby, for example, exhaust discharged into an exhaust system including an exhaust port, an exhaust manifold, an exhaust pipe, or the like. Is provided with a warming-up means for warming up, for example, a catalyst device or the like. The driving force control unit controls the driving force applying unit so that the driving force is applied to the piston during a period in which the ignition timing is retarded by the warming-up unit as at least a part of the warm-up period.
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。 When the ignition timing is retarded in this way, as described above, the retard amount may have a limit due to combustion stability. However, in this aspect, for example, the flame growth time or An appropriate driving force is applied to the piston, for example, the piston speed is lowered so that the combustion time can be taken longer, so that the internal combustion engine can be warmed up effectively.
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 aspect, the warm-up means retards the ignition timing so that the ignition timing is within the expansion stroke of the internal combustion engine, and the driving force control means sets the ignition timing to the ignition timing in the expansion stroke. The speed of the piston is reduced in at least a part of the range defined by the corresponding piston position and the bottom dead center of the internal combustion engine, including the vicinity of the piston position corresponding to the ignition timing. A 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 within the expansion stroke, and the piston speed is determined so that the piston position corresponds to the piston position corresponding to the ignition timing (hereinafter referred to as “ignition position” as appropriate) and the bottom dead center (hereinafter referred to as BDC (referred to as appropriate). It is controlled to decrease in at least a part of the range including the vicinity of the ignition position in the range defined by “Bottom Death Center”).
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。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。従って、例えば触媒装置等の暖機が好適に促進される。 Therefore, the flame growth time is ensured, and the retard amount of the ignition timing by the warm-up means can be set larger than in the case where no such control is performed. Alternatively, it is possible to improve the combustion state while maintaining the retard amount. Therefore, for example, warm-up of the catalyst device or the like is preferably 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。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。 The “at least part of the range including the vicinity of the piston position corresponding to the ignition timing” may include the ignition position and the entire area from the ignition position to the BDC, or TDC (Top Death Center: in the compression process). The range of the piston position may be about half of the expansion stroke defined by the top dead center) and the BDC. Such a range of the piston position at which the piston speed is reduced may be determined in advance as a period in which the fuel can be sufficiently burned experimentally, empirically, or based on simulation.
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 drive force control means drives the drive so that the speed of the piston increases in at least a part of the expansion stroke of the internal combustion engine including the vicinity of bottom dead center. 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。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。 In this case, the piston speed is increased in at least a part of the expansion stroke including the vicinity of the bottom dead center, and the exhaust of the unburned mixture is promoted. Therefore, for example, the unburned air-fuel mixture that burns in the exhaust port, the exhaust manifold, the exhaust pipe, or the like is increased, and warming up of the catalyst device or the like is preferably 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。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。 In the present invention, “at least a part of the expansion stroke including the bottom dead center” may be a wide range from the ignition position to the BDC, for example, or may be a very partial range near the BDC. Good. The range of the piston position that increases the piston speed in this way may be determined in advance as a range in which the unburned fuel can be sufficiently shared with the exhaust system based on experiments, experience, or simulation. .
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。 Moreover, after combining the deceleration control of the piston as described above and the acceleration control of the piston, the piston is decelerated in a range that is relatively similar to the first half of the range from the ignition position to the BDC, and after sufficiently burning the fuel, The piston may be accelerated in a relatively similar range in the second half through a continuous or constant or indefinite interval, and unburned fuel may be quickly supplied to the 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 device for an internal combustion engine according to the present invention, the internal combustion engine includes: (i) a plurality of cylinders each including the piston; and (ii) a fuel supply means for supplying fuel to each of the plurality of cylinders. The control device for the internal combustion engine has an air-fuel ratio in each of the cylinders in the plurality of cylinders and in other cylinders excluding the cylinders in the start-up period defined as at least a part of the warm-up period. And further comprising a supply control means for controlling the fuel supply means so that the lean air-fuel ratio is higher than the stoichiometric air-fuel ratio and the rich air-fuel ratio is lower than the stoichiometric air-fuel ratio. The driving force applying means is controlled so that the speed of the piston is reduced in at least a part of the expansion stroke in the cylinder in which the fuel ratio is 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。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。 According to this aspect, the internal combustion engine has a plurality of cylinders each including a piston and fuel supply means such as an injector for injecting fuel to each of the cylinders. The control device for the internal combustion engine is configured so that the air-fuel ratio in a part of the plurality of cylinders is a rich air-fuel ratio in the start period defined as at least a part of the warm-up period, and the air-fuel ratios of the remaining cylinders excluding the part Comprises a supply control means for controlling the fuel supply means so that the air-fuel ratio becomes lean.
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。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。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。即ち、効果的に内燃機関が暖機せしめられる。 Cylinders that are set to lean air-fuel ratio, that is, that perform lean combustion, require a longer combustion time than cylinders that are set to rich-side air-fuel ratio, so output torque is reduced particularly during cold start, etc. Easy to do. According to this aspect, for the cylinder set to the lean side air-fuel ratio, the piston speed in at least a part of the expansion stroke is reduced by the driving force control means, so that the expansion stroke viewed in the time domain becomes relatively long. Combustion stability is suitably ensured. As a result, the torque difference with the cylinder set to the rich side air-fuel ratio, that is, the torque fluctuation when viewed as the whole internal combustion engine is reduced. That is, the internal combustion engine is effectively warmed 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。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。 When the internal combustion engine has a plurality of cylinders, the balance of the air-fuel ratio of each cylinder is not particularly limited.For example, the total number of cylinders set to the lean side air-fuel ratio and the cylinder set to the rich side air-fuel ratio are mutually It is desirable to be set equal. In this case, the air-fuel ratio may be controlled so that the air-fuel ratio when viewed as the whole internal combustion engine converges near the stoichiometric (that is, the stoichiometric air-fuel ratio).
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。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。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。 In the cylinder set to the lean air-fuel ratio, the ignition timing is often set before TDC (that is, on the advance side than TDC) because it is necessary to secure the combustion time. Strictly speaking, in such a case, since combustion starts in the latter stage of the compression stroke, which is the previous stage of the expansion stroke, as long as the piston speed is reduced in at least a part of the expansion stroke, the piston is subjected to deceleration control. The range of the position may straddle part of the compression stroke. However, if the range in which the speed characteristic of the piston changes in this way extends over two strokes, it may affect other cylinders. Therefore, in order to avoid such a concern, the cylinder set on the lean side For the cylinders set on the rich side, it is preferable that the mechanical cycle between the cylinders is set so as to alternately reach the combustion stroke.
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 the control apparatus for an internal combustion engine according to the present invention, the driving force applying means applies the driving force to the piston via the crankshaft and functions as a part of a power source of the vehicle together with the internal combustion engine. Including an electric motor.
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 aspect, since the driving force applying means has the form of an electric motor that functions as a part of the power source of the vehicle, the internal combustion engine can be warmed up efficiently and effectively.
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。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。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。 In addition, although the vehicle in this aspect is a hybrid vehicle, the mechanical or electrical configuration of the power source is not limited at all, and the power distribution between the electric motor and the internal combustion engine is not limited at all. For example, the configuration may be such that the power of the internal combustion engine is appropriately assisted by the electric motor, or the motor is assisted by the power of the internal combustion engine when traveling mainly by the electric motor and the required output cannot be satisfied by the output of the electric motor such as during a transition period. It may be configured to. Alternatively, the electric motor may take a configuration of a so-called motor generator having a function as a generator in addition to a function as an electric motor, and may be configured to appropriately input and output power by a motor generator device including the motor generator.
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。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。 Furthermore, in this case, the motor generator device includes a first motor generator that applies a driving force to the piston and a second motor generator that applies another driving force to the drive shaft of the hybrid vehicle. It may be configured. With this configuration, in the so-called parallel type hybrid vehicle or the like, the control device for the internal combustion engine according to the present invention is relatively obtained by using the first motor generator connected to the crankshaft side as the driving force applying means. Easy to build.
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 part of the internal combustion engine includes a catalyst installed in an exhaust path 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, since the target of warm-up includes a catalyst device that can communicate with the exhaust system, such as a three-way catalyst, an oxidation catalyst, a NOx storage reduction catalyst, or an HC adsorption cylinder, the piston speed can be increased. The engine is effectively warmed up by an increase in the exhaust gas temperature associated with the variable control.
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。 Such an operation and other advantages of the present invention will become apparent from the embodiments described below.
<発明の実施形態>
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。
<Embodiment of the Invention>
Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings as appropriate.
<1:第1実施形態>
<1−1:実施形態の構成>
<1−1−1:ハイブリッドシステムの構成>
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。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。
<1: First Embodiment>
<1-1: Configuration of Embodiment>
<1-1-1: Configuration of hybrid system>
First, the configuration of the hybrid system 10 according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 1 is a block diagram of the 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 FIG. 1, a hybrid system 10 includes an engine ECU (Electronic Control Unit) 100, an
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。
The
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。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。尚、エンジン200の詳細な構成については後述する。
The
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。
The
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。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。
The
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。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。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。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。
The
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。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。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。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。
Note that the electrical, physical, and mechanical interrelationships between the
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。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。
The
<1−1−2:エンジンの詳細構成>
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。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。
<1-1-2: Detailed configuration of engine>
Next, with reference to FIG. 2, the detailed structure of the
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。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。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。
In FIG. 2, the
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。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。
When the fuel is burned in the
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。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。
The
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。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。
The communication state between the inside of the
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。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。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。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。
A cleaner 211 is disposed on the
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。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。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。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。
A throttle valve 214 that adjusts the amount of intake air into the
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。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。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。
A crank
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。
The cylinder block that houses the
排気管210には、三元触媒222が設置されている。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。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。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。
A three-
<1−2:実施形態の動作>
<1−2−1:触媒暖機制御の概要>
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。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。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。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。
<1-2: Operation of Embodiment>
<1-2-1: Overview of catalyst warm-up control>
In the
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。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。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。
In the present embodiment, at the time of catalyst warm-up control, the ignition timing of the spark plug 202 (that is, the piston position to be ignited) is delayed with respect to the reference timing. Needless to say, the reference time is set individually and specifically in view of the specifications, performance, environmental conditions, and the like of the
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。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。 On the other hand, when the ignition timing is retarded, the ignition timing is generally set within an expansion stroke that exceeds the compression TDC. However, if the retard amount of the ignition timing is set too large, the combustion process may not be completed within the expansion stroke, and the combustion stability such as the occurrence of a misfire cycle may be deteriorated. Has its limits.
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。
In order to cope with such a problem, in the present embodiment, it is possible to effectively warm up the three-
<1−2−2:ピストン速度の制御>
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。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。
<1-2-2: Piston speed control>
Here, with reference to FIG. 3, the detail of the control aspect of the piston degree which concerns on this embodiment is demonstrated. FIG. 3 is a stroke table at the time of catalyst warm-up control of each cylinder constituting the
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。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。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, the stroke contents of each of the first cylinder, the second cylinder, the third cylinder, and the fourth cylinder are shown in a horizontal series in association with the crank angle. The
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。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。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。
In FIG. 3, the portion indicated by a white circle represents the ignition timing of each cylinder. In this embodiment, the crank angle obtained by retarding the ignition timing of each cylinder by α ° (α> 0) from the compression TDC in each cylinder, that is, “180 × i + α °” (where i = 0, 1, 2, .., N) is set to the crank position defined by. That is, in the
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。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。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。
Here,
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。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。即ち、三元触媒222の暖機が促進される。
As a result of the deceleration control of the piston in this way, the combustion time of the fuel is sufficiently secured, the combustion stability is improved, and the occurrence of torque fluctuation or the like is suppressed. In addition, since the combustion time can be secured, the ignition timing itself can be further retarded as compared with the case where no such control is performed, and the exhaust temperature can be increased efficiently. That is, warming up of the three-
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。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。 On the other hand, the piston speed is increased from the end position of the deceleration control to the crank position at which the expansion stroke ends. That is, in this case, this is an example of a state in which “a driving force is applied in the positive direction of the movement direction of the piston” 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。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。
As a result of speed-up control of the piston in this way, the discharge of unburned fuel is promoted, and afterburning of the unburned fuel in the
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。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。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。 Here, further details of such piston speed control will be described with reference to FIG. FIG. 4 is a timing chart in one cylinder based on the stroke table of FIG. In the figure, the same reference numerals are given to the same portions as those in FIG. 3, and the description thereof will be omitted as appropriate.
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。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。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。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。
In FIG. 4, the expansion stroke to compression TDC and BDC and the exhaust stroke leading to it are shown. The ignition timing Tp is set to a crank position of 0 + α ° as a crank angle as described above. Here, in this embodiment, the value β that defines the switching timing Tc between the deceleration control and the acceleration control of the
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。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。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。 On the other hand, in the present embodiment, such piston speed control is performed for all cylinders, so that the deceleration and acceleration cycles are completed within the expansion stroke so as not to inhibit similar control for the other cylinders. Set to Accordingly, the Biston acceleration period ΔTi starting from the switching time Tc is set to (90−α) ° as the crank angle. That is, the piston acceleration period ΔTi is an example of “at least part of the expansion stroke including the vicinity of 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。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。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。 The setting mode of the piston deceleration period ΔTd and the piston acceleration period ΔTi shown in the present embodiment is an example. Accordingly, the start position and the end position of the piston deceleration period are not limited as long as it is possible to extend the combustion time in the expansion stroke to some extent as compared with the case where such piston deceleration control is not performed. For example, these positions may be set in advance so that the exhaust temperature can be effectively increased experimentally, empirically, or based on simulations.
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。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。 Similarly, the start position and the end position of the piston acceleration period are not limited as long as the exhaust of the unburned fuel can be promoted to some extent as compared with the case where no piston acceleration control is performed. For example, these positions may be set in advance so that afterburning of the unburned fuel can be effectively performed experimentally, empirically, or based on simulation.
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 the present embodiment, the
<2:第2実施形態>
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。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。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。
<2: Second Embodiment>
Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 5 is another stroke table during the catalyst warm-up control of each cylinder constituting the
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。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。
In FIG. 5, at the time of starting the engine 200 (that is, an example of the “warm-up period” according to the present invention), the air-fuel ratio of the first cylinder and the fourth cylinder is lower than the stoichiometric air-fuel ratio (that is, The air-fuel ratio of the second cylinder and the third cylinder is higher than the stoichiometric air-fuel ratio (that is, the “lean-side air-fuel ratio” according to the present invention). An example of “fuel ratio” is controlled. At this time, based on the air-fuel ratio detected by the air-
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。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。 As described above, in the second embodiment, since the air-fuel ratio at the time of start is different between the first and fourth cylinders and the second and third cylinders, the ignition timing is different between these cylinder groups. That is, since the fuel amount is sufficient in the first and fourth cylinders controlled to the rich side air-fuel ratio, the ignition timing is set in the vicinity of the compression TDC, and the combustion time is relatively shorter in the second and third cylinders. Since it is necessary for a long time, the crank position is set to an advance side of the compression TDC, and early ignition is executed.
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。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。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。 On the other hand, the second and third cylinders controlled to the lean side air-fuel ratio have lower combustion torque than the first and fourth cylinders controlled to the rich side air-fuel ratio, so the output torque is low. The torque difference is likely to occur. Accordingly, there is a case where warm-up is not always effectively performed at the time of start-up as an example of the warm-up period. Therefore, in the present embodiment, the piston speed control is executed for the second and third cylinders set to the lean side air-fuel ratio, and 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。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。従って、燃焼安定性が向上し、出力トルクが向上する。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, in FIG. 5, in the second and third cylinders, the piston speed is reduced in the piston position range from the ignition timing (within the compression stroke) to the expansion stroke beyond the compression TDC. Accordingly, the combustion time in the second and third cylinders can be secured. Therefore, combustion stability is improved and output torque is improved. That is, the torque difference between the cylinders is reduced, and the torque fluctuation at the start is reduced, so that the
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。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。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。 Here, with reference to FIG. 6, the detail of the speed control of the piston which concerns on 2nd Embodiment is demonstrated. FIG. 6 is a timing chart of the cylinder corresponding to the lean side air-fuel ratio in the stroke table of FIG. In the figure, the same reference numerals are assigned to the same parts as those in FIG.
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。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。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。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。 In FIG. 6, the deceleration period ΔTd is set as a range from the piston position corresponding to the ignition timing to a crank angle of 90 °. In this deceleration period ΔTd, the piston deceleration control is performed, and the flame growth time is secured. As is apparent from FIG. 6, in this embodiment, the deceleration period of the piston is set over two strokes. Therefore, the order in the process is set such that the cylinders whose pistons are controlled to decelerate, such as the first cylinder, the third cylinder, the fourth cylinder, and the second cylinder, are not adjacent to each other.
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。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 the first and fourth cylinders set to the rich side air-fuel ratio, combined control of deceleration and acceleration according to the first embodiment may be executed. In this case, the effect of increasing the exhaust temperature can be obtained, and the
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 above-described embodiment, and can be appropriately changed without departing from the gist or concept of the invention that can be read from the claims and the entire specification, and the control of the internal combustion engine accompanying such a change. The apparatus is also included in the technical scope of the present invention.
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。
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Hybrid system, 100 ... Engine ECU, 200 ... Engine, 201 ... Cylinder, 202 ... Spark plug, 203 ... Piston, 220 ... Water temperature sensor, 222 ... Three-way catalyst, 300 ... Hybrid ECU, 400 ... Inverter, 500 ...
Claims (7)
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内燃機関の制御装置。 A control device for an internal combustion engine for controlling the internal combustion engine in a vehicle having an internal combustion engine having a piston and a crankshaft connected to the piston as at least a part of a power source,
Driving force applying means capable of applying a driving force to the piston;
The driving force is applied to the piston in at least one of a positive direction and a negative direction of the movement in at least a part of a warm-up period defined as a period in which at least a part of the internal combustion engine is to be warmed up. And a driving force control means for controlling the driving force applying means.
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。 Further comprising warming-up means for warming up at least a part of the internal combustion engine by retarding the ignition timing of the internal combustion engine with respect to a predetermined reference time;
2. The control device for an internal combustion engine according to claim 1, wherein the driving force control unit applies the driving force in a period in which the ignition timing is retarded as at least a part of the warm-up period.
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。 The warm-up means retards the ignition timing so that the ignition timing is within the expansion stroke of the internal combustion engine,
The driving force control means includes at least a vicinity of a position of the piston corresponding to the ignition timing in a range defined by a position of the piston corresponding to the ignition timing and a bottom dead center of the internal combustion engine in the expansion stroke. The control device for an internal combustion engine according to claim 2, wherein the driving force is applied so that the speed of the piston decreases in a part of the range.
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 controls the driving force application means so that the speed of the piston increases in at least a part of the expansion stroke of the internal combustion engine including the vicinity of bottom dead center. The control device for an internal combustion engine according to any one of claims 3 to 4.
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
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 internal combustion engine includes: (i) a plurality of cylinders each including the piston; and (ii) a fuel supply unit that supplies fuel to each of the plurality of cylinders.
The control device for the internal combustion engine has a theoretical air-fuel ratio in each of the cylinders in the plurality of cylinders and in other cylinders excluding the cylinders in the start-up period defined as at least a part of the warm-up period. Further comprising a supply control means for controlling the fuel supply means so that the lean air-fuel ratio is higher than the air-fuel ratio and the rich air-fuel ratio is lower than the stoichiometric air-fuel ratio;
The driving force control means controls the driving force application means so that the speed of the piston is reduced in at least a part of an expansion stroke in a cylinder in which the air-fuel ratio is set to a lean air-fuel ratio. The control device for an internal combustion engine according to any one of claims 1 to 4.
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 applying means includes an electric motor that applies the driving force to the piston via the crankshaft and functions as a part of a power source of the vehicle together with the internal combustion engine. The control apparatus for an internal combustion engine according to any one of claims 5 to 6.
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。 The control device for an internal combustion engine according to any one of claims 1 to 6, wherein at least a part of the internal combustion engine includes a catalyst installed in an exhaust path of the internal combustion engine.
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JP2009115094A (en) * | 2007-11-07 | 2009-05-28 | Ford Global Technologies Llc | Vehicle engine system and its operating method |
WO2014112267A1 (en) * | 2013-01-17 | 2014-07-24 | 日産自動車株式会社 | Control device and control method for internal combustion engine |
-
2006
- 2006-02-08 JP JP2006031233A patent/JP2007211650A/en active Pending
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