JP2007239482A - Control device for internal combustion engine - Google Patents
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Description
本発明は、内燃機関の空燃比制御装置に関し、より詳しくは走行中に内燃機関を一時的に停止させる運転条件を有する車両に適した空燃比制御装置の改良に関するものである。 The present invention relates to an air-fuel ratio control apparatus for an internal combustion engine, and more particularly to an improvement of an air-fuel ratio control apparatus suitable for a vehicle having an operating condition for temporarily stopping the internal combustion engine during traveling.
車両用の内燃機関では、排気空燃比センサからの信号に基づいて目標空燃比が得られるように燃料供給量をフィードバック制御する空燃比制御装置を備えたものが一般的である。このような内燃機関を、ハイブリッド車両やアイドルストップ車両など、走行中に内燃機関を一時的に停止させる運転条件を有する車両に搭載した場合の問題点として、内燃機関を停止している間に空燃比センサの活性が低下して再始動時に速やかに空燃比制御を開始できないという不都合が指摘される。 In general, an internal combustion engine for a vehicle includes an air-fuel ratio control device that feedback-controls a fuel supply amount so that a target air-fuel ratio is obtained based on a signal from an exhaust air-fuel ratio sensor. As a problem when such an internal combustion engine is mounted on a vehicle having an operating condition for temporarily stopping the internal combustion engine while traveling, such as a hybrid vehicle or an idle stop vehicle, the engine is idle while the internal combustion engine is stopped. It is pointed out that the air-fuel ratio control cannot be started immediately upon restart because the activity of the fuel ratio sensor is reduced.
この対策として、特許文献1には、機関停止中にも空燃比センサのヒータを運転中と同様に作動させることで再始動後に早期に空燃比制御を開始できるようにしたものが開示されている。また、特許文献2に開示されたものでは、内燃機関の停止中は空燃比センサのヒータ電流を運転中よりも低めに設定して消費電流を抑えつつ、再始動後に早期に空燃比制御を開始できるようにしている。
ハイブリッド車両では、内燃機関のアイドリング条件時または車両停止時に限らず、車両が走行している条件下でも内燃機関を停止する運転モードがあり、このような運転モードでは、駆動力を発生している電動機との間での動力の断続を円滑に行わせるために、再始動時により速やかに動力を発生させる必要があり、このためモータリングという操作により冷間始動時よりも高速回転で再始動を行って完爆させるようにしている。 A hybrid vehicle has an operation mode in which the internal combustion engine is stopped not only when the internal combustion engine is idling or when the vehicle is stopped, but also when the vehicle is running. In such an operation mode, a driving force is generated. In order to smoothly switch power to and from the electric motor, it is necessary to generate power more quickly at the time of restart.For this reason, the motoring operation restarts at a higher speed than at the cold start. I'm going to go to complete explosion.
しかしながら、このようなモータリング時にかかわらず早期に空燃比フィードバック制御が開始されてしまうと、モータリング時には完爆までに多くの燃料を供給する必要があるので、フィードバック制御によってかえって燃焼や始動性が悪化することがある。 However, if air-fuel ratio feedback control is started early regardless of such motoring, it is necessary to supply a large amount of fuel before the complete explosion during motoring. May get worse.
本発明は、車両の走行条件に応じて一時的に内燃機関の運転を停止させる運転制御装置と、排気空燃比センサからの信号に基づいて目標空燃比が得られるように燃料供給量をフィードバック制御する空燃比制御装置とを備え、前記運転制御装置は、前記一時的な停止状態からの内燃機関の再始動時に、モータリングにより高速回転で完爆を行わせるように構成されている内燃機関の制御装置である。 The present invention provides an operation control device for temporarily stopping the operation of an internal combustion engine according to a running condition of a vehicle, and feedback control of a fuel supply amount so that a target air-fuel ratio is obtained based on a signal from an exhaust air-fuel ratio sensor An air-fuel ratio control device that performs a complete explosion at high speed by motoring when the internal combustion engine is restarted from the temporarily stopped state. It is a control device.
本発明では、内燃機関の前記再始動後に、前記空燃比センサからの出力が所定の空燃比範囲であるか否かを判定する空燃比範囲判定手段を設け、前記再始動後は、前記空燃比センサからの出力が所定の空燃比範囲内であることを条件として空燃比フィードバック制御を開始するように前記空燃比制御装置を構成した。 In the present invention, after the restart of the internal combustion engine, air-fuel ratio range determination means for determining whether or not the output from the air-fuel ratio sensor is within a predetermined air-fuel ratio range is provided. The air-fuel ratio control apparatus is configured to start air-fuel ratio feedback control on condition that the output from the sensor is within a predetermined air-fuel ratio range.
本発明によれば、制御目標値外の、通常はより小さな空燃比が適用されるモータリング状態下にあっても、実際の空燃比が所定の許容範囲内すなわち空燃比フィードバック制御を開始しても差し支えない範囲内に入るまでは空燃比フィードバック制御が開始されないので、モータリングの間に空燃比フィードバック制御がなされて燃焼性や始動性が悪化するおそれがなく、かつ再始動後は可能な限り早期に空燃比フィードバック制御を開始できるので、ハイブリッド車両など内燃機関を一時的に停止する運転モードを有する車両において、その始動性や燃費、排気組成を改善することができる。 According to the present invention, the actual air-fuel ratio is within the predetermined allowable range, that is, the air-fuel ratio feedback control is started even under the motoring condition where the smaller air-fuel ratio is applied outside the control target value. However, air-fuel ratio feedback control is not started until it falls within the acceptable range, so air-fuel ratio feedback control is performed during motoring, and there is no possibility of deterioration in combustibility and startability, and after restart as much as possible Since air-fuel ratio feedback control can be started at an early stage, the startability, fuel consumption, and exhaust composition can be improved in a vehicle having an operation mode in which the internal combustion engine is temporarily stopped, such as a hybrid vehicle.
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。図1は本発明の一実施形態を示す機関システム図である。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is an engine system diagram showing an embodiment of the present invention.
内燃機関1の吸気通路2にはその途中にスロットル弁3が介装されている。燃料供給は、各気筒毎に設けた燃料噴射弁4によりなされる。
A
蒸発燃料処理装置としては、燃料タンク5にて発生する蒸発燃料を蒸発燃料導入通路6により導いて一時的に吸着するキャニスタ7が設けられている。キャニスタ7は、容器内に活性炭などの吸着材8を充填したものである。 The evaporative fuel processing apparatus is provided with a canister 7 that guides the evaporative fuel generated in the fuel tank 5 through the evaporative fuel introduction passage 6 and temporarily adsorbs it. The canister 7 is a container filled with an adsorbent 8 such as activated carbon.
キャニスタ7には、新気導入口(大気開放口)9が形成されると共に、パージ通路10が導出されている。パージ通路10は、パージバルブ11を介して、スロットル弁3下流の吸気通路2に接続されている。パージバルブ11は、エンジンコントロールユニット(以下ECUという)20から出力される信号により開弁する。12は排気通路、13はその途中に介装された触媒コンバータ、14は触媒コンバータ13の上流側に位置し排気空燃比を検出する空燃比センサである。
The canister 7 is formed with a fresh air inlet (atmospheric opening) 9 and a
内燃機関1の停止中などに燃料タンク5にて発生した蒸発燃料は、蒸発燃料導入通路6によりキャニスタ7に導かれて、ここに吸着される。そして、内燃機関1が始動されて、所定のパージ許可条件が成立すると、パージバルブ11が開き、内燃機関1の吸入負圧がキャニスタ7に作用する結果、新気導入口9から導入される新気によってキャニスタ7に吸着されていた蒸発燃料が脱離され、この脱離した蒸発燃料を含むパージガスがパージ通路10を通って吸気マニホールド4内に吸入され、この後、内燃機関1の燃焼室内で燃焼処理される。
The evaporated fuel generated in the fuel tank 5 while the internal combustion engine 1 is stopped is guided to the canister 7 by the evaporated fuel introduction passage 6 and adsorbed thereto. When the internal combustion engine 1 is started and a predetermined purge permission condition is satisfied, the
ECU20は、CPUおよびその周辺装置からなるマイクロコンピュータにより構成されており、車両の走行条件に応じて一時的に内燃機関1の運転を停止させる運転制御装置と、前記排気空燃比センサ14からの信号に基づいて目標空燃比が得られるように燃料供給量をフィードバック制御する空燃比制御装置としての機能を備えている。ECU20は、前記運転制御装置としての基本的な制御動作として、前記の一時的な停止状態からの内燃機関1の再始動時に、モータリングにより冷間始動時よりも高速回転で完爆を行わせるように構成されている。また、空燃比制御装置としては、前記排気空燃比センサ14からの空燃比信号および図示しない他のセンサ類からの機関回転数Ne、吸入空気量Qa、冷却水温度Tw等の運転状態信号の入力に基づいて燃料噴射装置に対する燃料噴射量指令値を出力する。さらに、機関の再始動後は、前記空燃比センサ14からの出力が所定の空燃比範囲内であることを条件として空燃比フィードバック制御を開始する。すなわち、ECU20は、本願発明との関係では、空燃比センサ14からの出力が所定の空燃比範囲であるか否かを判定する空燃比範囲判定手段としての機能をも備えている。
The
なお、ECU20は前述したように車両の走行条件に応じて内燃機関1の停止または再始動を実行するが、このようなハイブリッド車両制御における内燃機関の運転または運転停止の制御パターンは目的や仕様に応じて種々様々である。一般的にはモータのみでは駆動力が不足する高負荷走行条件またはバッテリ充電が必要な条件の下で内燃機関が運転され、それ以外の条件下では内燃機関は停止するように制御される。
As described above, the
図2は、機関停止および再始動の間に前記ECU20における制御機能部分をブロック図で示したもの、図3(図3−1〜図3−4)はECU20が一定時間毎または割り込み処理により周期的に実行する前記制御の主要部の制御ルーチンを流れ図で表したものである。以下、これらの図を参照しながらECU20の機関再始動時の制御につき説明する。なお、以下の説明および図3において符号Sは処理ステップ番号である。
FIG. 2 is a block diagram showing a control function portion of the
図2において、101は空燃比制御の許可判定部である。許可判定部101は、基本的には空燃比センサ14(図には「A/Fセンサ」と表記してある。)が活性化しており、かつ機関冷却水温度が所定の許可水温以上であり、かつ始動開始から所定の遅れ時間が経過していることを条件として空燃比フィードバック制御を許可し、前記何れかの条件でも満たされない場合には不許可とする。この動作は処理ルーチンとしては図3−1のS11〜S14に相当し、条件成立時には空燃比フィードバック制御の許可を示す許可フラグがセットされる。制御機能としては、前記判定のために、それぞれ活性条件判定部102、水温条件判定部103、始動後ディレイ条件判定部104が備えられている。活性条件判定部102では既知の判定手法、例えばセンサ温度が所定の基準値以上であること等に基づき、空燃比センサ14が活性状態にあるか否かを判定する。水温条件判定部103では、冷却水温度センサからの信号に基づき、機関冷却水温度が所定の許可水温以上であるか否かを判定する。始動後ディレイ条件判定部104では、始動時のスタータモータ起動時の機関冷却水温度に基づいて、低温時ほど増大するような特性でテーブル設定されたディレイ時間を設定し、当該ディレイ時間が経過したか否かをタイマにて判定する。
In FIG. 2, reference numeral 101 denotes an air-fuel ratio control permission determination unit. The permission determination unit 101 basically has the air-fuel ratio sensor 14 (indicated as “A / F sensor” in the figure) activated, and the engine cooling water temperature is equal to or higher than a predetermined permission water temperature. In addition, the air-fuel ratio feedback control is permitted on the condition that a predetermined delay time has elapsed since the start of the start, and is not permitted if none of the above conditions is satisfied. This operation corresponds to S11 to S14 in FIG. 3-1, as a processing routine, and a permission flag indicating permission of air-fuel ratio feedback control is set when the condition is satisfied. As control functions, an activation condition determination unit 102, a water temperature
前記始動後ディレイ時間判定部104は、車両システムがイグニッションスイッチのオン操作により最初に起動されたとき、すなわち運行開始時に作動するものであり、この他に、この制御系では車両運航開始後に前述したハイブリッド走行制御として一時的に内燃機関が停止され、その後に再始動されたときの始動後ディレイ判定の機能を含む再始動時条件判定部200を有する。図2において破線で囲んだ部分が再始動時条件判定部200である。前記再始動時条件判定部200は、主に早期化要求判断部201、第2の始動後ディレイ条件判定部202、空燃比(図には「A/F」と表記してある。)出力範囲条件判定部203からなる。
The post-start-up delay
早期化要求判断部201は、前述した内燃機関の一時停止状態を判定して信号切換部105を操作し、前記許可判定部101への判定条件信号の出力元を、第1の始動後ディレイ条件判定部104または第2の始動後ディレイ条件判定部202を含む再始動時条件判定部側の何れかに切り換える機能を有する。これは処理ルーチンとしては図3−2のS21〜23に相当する。前記動作のために、早期化要求判定部201には、水温領域要求判定部201aと、センサ割れ防止要求制御部201bとを備えている。水温領域要求判定部201aは、再始動時の機関冷却水温度が所定の下限設定値A以上かつ上限設定値B未満という水温領域内にあるか否かを判定する。前記下限設定値Aは、前記の水温条件判定部103における許可水温よりも高く、内燃機関が暖機完了した状態に相当する水温に設定されている。センサ割れ防止要求制御部201bは、機関再始動時に空燃比センサ14のヒータ部に電流を供給する制御を行うことを前提として、ヒータ制御が許可されてセンサ加熱が開始されてから所定の遅れ時間を設定し、空燃比センサ14の破損を防止するためにその温度がある程度上昇するのを待つためのものである。この場合、前記センサ加熱開始時の機関冷却水温度に基づいて、低温時ほど増大するような特性でテーブル設定されたディレイ時間を設定し、当該ディレイ時間が経過したか否かをタイマにて判定する。
The early
早期化要求判断部201では、前記水温領域要求判定部201aでの判定により、機関冷却水温度が前記所定領域内にあり、かつ前記センサ割れ防止要求制御部201bで前記所定のディレイ時間が経過していることを条件として、前記信号切換部105を第2の始動後ディレイ条件判定部202を含む再始動条件判定部側を許可判定部101に接続し、前記条件の何れかでも成立しない場合には第1の始動後ディレイ条件判定部104を許可判定部101に接続する。
In the early
第2の始動後ディレイ条件判定部202では、モータリング(再始動時のスタータモータ起動)時の機関冷却水温度に基づいて、低温時ほど増大するような特性でテーブル設定されたディレイ時間を設定し、当該ディレイ時間が経過したか否かをタイマにて判定する。これは処理ルーチンとしては図3−3のS31〜S36に相当し、前記ディレイ条件成立時には条件成立フラグがセットされる。本発明との関係では、前記第2のディレイ条件判定部202が遅延時間設定手段に相当する。
The second post-startup delay
空燃比出力範囲条件判定部203は、空燃比出力範囲判定部203aと、強制開始判定部203bとからなる。空燃比出力範囲判定部203aは、再始動後の空燃比フィードバック制御開始条件の一つとして、排気空燃比範囲が所定範囲にあるか否かを判定し、強制開始判定部203bは前記空燃比範囲の如何に関わらず、再始動から一定時間が経過したときには強制的に空燃比フィードバック制御の開始を許可する。本発明との関係では、前記空燃比出力範囲判定部203aは空燃比範囲判定手段に相当する。詳細について、まず強制開始判定部203bから説明すると、判定条件としてスタータスイッチの操作と前記空燃比センサ14のヒータ制御の開始を判定し、これらからモータリングまたは再始動のためのヒータ制御の開始の何れかを判定したときは、タイマにより所定時間Aの経過を判定し、経過した場合には空燃比フィードバック制御の開始を許可する。これは処理ルーチンとしては図3−4のS41〜S45、S50に相当し、前記許可条件が成立したときには条件成立フラグをセットする。一方、空燃比出力範囲判定部203aでは、空燃比センサ14からの出力に基づき、再始動時の排気空燃比が所定の下限設定値A以上かつ上限設定値B未満であり、かつその状態が所定時間以上継続したか否かをタイマでカウントし、排気空燃比が前記所定空燃比範囲内である状態が所定時間以上継続した場合には空燃比フィードバック制御を許可すべく許可フラグ処理を行う。これは処理ルーチンとしては図3−4のS46〜S50に相当する。なお前記許可フラグは機関停止時にリセットされる。
The air-fuel ratio output range
空燃比出力範囲条件判定部203では、前記空燃比出力範囲判定部203aまたは強制開始判定部203bの何れかの判定により条件成立フラグが立ったときに許可信号を出力する。このとき、前記第2の始動後ディレイ条件判定部からも条件成立の信号が出力されている場合には、許可判定部101に対して許可信号が出力され、このとき空燃比センサ活性条件、水温条件が共に成立していれば、空燃比フィードバック制御が許可される。この動作は処理ルーチンとしては図3−2のS23〜S25に相当する。
The air-fuel ratio output range
前記制御に基づき、ハイブリッド制御の間の一時的な停止状態から内燃機関を再始動させるときの空燃比範囲が所定の範囲内にあるときには速やかに空燃比フィードバック制御を開始させることができるので、空燃比フィードバック制御を早期に実施する機会を確保して再始動時の始動性を改善し、始動後の内燃機関の運転性や燃費、排気性能等を改善することができる。また、この実施形態では前記再始動時にモータリングから一定時間が経過したときには強制的に空燃比フィードバック制御を開始させるようにしている。この強制的な空燃比フィードバック制御の実施により、もしも空燃比センサ14が故障していたとしてもこれを早期に検出することが可能となる。
Based on the above control, when the air-fuel ratio range when the internal combustion engine is restarted from the temporarily stopped state during the hybrid control is within a predetermined range, the air-fuel ratio feedback control can be started promptly. It is possible to improve the startability at the time of restart by securing an opportunity to implement the fuel ratio feedback control at an early stage, and to improve the drivability, fuel consumption, exhaust performance, etc. of the internal combustion engine after the start. In this embodiment, the air-fuel ratio feedback control is forcibly started when a predetermined time has elapsed from the motoring during the restart. By performing this forced air-fuel ratio feedback control, even if the air-
また、この実施形態のように蒸発燃焼処理装置を備えた内燃機関では、前記空燃比フィードバック制御の開始許可以後にパージを行うように構成することで、空燃比フィードバック制御の開始と共に早期にパージを開始させてパージ量を増加させることができ、蒸発燃料を効率よく処理することが可能となる。 Further, in the internal combustion engine having the evaporative combustion processing apparatus as in this embodiment, the purge is performed early after the start of the air-fuel ratio feedback control by configuring the purge after the start of the air-fuel ratio feedback control. The amount of purge can be increased by starting, and the evaporated fuel can be processed efficiently.
1 内燃機関
2 エアクリーナ
3 スロットル弁
4 燃料噴射弁
5 燃料タンク
7 キャニスタ
12 排気通路
13 触媒コンバータ
14 排気空燃比センサ
20 ECU
101 許可判定部
102 空燃比センサ活性条件判定部
103 水温条件判定部
104 第1の始動後ディレイ条件判定部
105 出力切換部
200 再始動時条件判定部
201 早期化要求判断部
202 第2の始動後ディレイ条件判定部(遅延時間設定手段)
203 空燃比出力範囲条件判定部(空燃比範囲判定手段)
1 Internal combustion engine 2
101 permission determination unit 102 air-fuel ratio sensor activation
203 Air-fuel ratio output range condition determination unit (air-fuel ratio range determination means)
Claims (5)
内燃機関の前記再始動後に、前記空燃比センサからの出力が所定の空燃比範囲であるか否かを判定する空燃比範囲判定手段を設け、
前記再始動後は、前記空燃比センサからの出力が所定の空燃比範囲内であることを条件として空燃比フィードバック制御を開始するように前記空燃比制御装置を構成したこと
を特徴とする内燃機関の制御装置。 An operation control device that temporarily stops the operation of the internal combustion engine according to the running condition of the vehicle, and an air-fuel ratio control device that feedback-controls the fuel supply amount so that the target air-fuel ratio is obtained based on a signal from the air-fuel ratio sensor In the control device for an internal combustion engine configured to cause a complete explosion at high speed rotation by motoring when the internal combustion engine is restarted from the temporarily stopped state,
Air-fuel ratio range determining means for determining whether the output from the air-fuel ratio sensor is within a predetermined air-fuel ratio range after the restart of the internal combustion engine;
After the restart, the air-fuel ratio control device is configured to start the air-fuel ratio feedback control on condition that the output from the air-fuel ratio sensor is within a predetermined air-fuel ratio range. Control device.
前記蒸発燃料処理装置は、前記再始動後の空燃比フィードバック制御の開始以後にパージを実施するように構成されている請求項1に記載の内燃機関の制御装置。 The internal combustion engine includes an evaporative fuel processing device that guides the evaporated fuel from the fuel tank to the canister, temporarily adsorbs the evaporated fuel, and sucks the evaporated fuel adsorbed by the canister into the intake passage of the internal combustion engine together with fresh air.
2. The control device for an internal combustion engine according to claim 1, wherein the evaporated fuel processing device is configured to perform a purge after the start of the air-fuel ratio feedback control after the restart.
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