JP2016084729A - Control device of internal combustion engine - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、冷間始動時に触媒暖機促進のための点火時期リタードを行う内燃機関の制御装置に関する。 The present invention relates to a control device for an internal combustion engine that performs ignition timing retard for promoting warm-up of a catalyst during cold start.
排気系に触媒装置を備えた内燃機関において、冷間始動時に、例えば冷却水温に応じた点火時期リタードを実行し、排気温度の上昇により触媒の早期活性化を図るようにした技術が知られている(例えば特許文献1参照)。 In an internal combustion engine having a catalyst device in an exhaust system, a technique is known in which, for example, ignition timing retard according to the cooling water temperature is executed at a cold start, and the catalyst is activated early by increasing the exhaust temperature. (For example, refer to Patent Document 1).
すなわち、点火時期をいわゆるMBT点からリタードするほど燃焼効率が低下し、エネルギの一部が排気熱となって排出されるため、排気温度の上昇ひいては触媒装置の暖機促進作用が得られる。 That is, as the ignition timing is retarded from the so-called MBT point, the combustion efficiency decreases and a part of the energy is discharged as exhaust heat, so that the exhaust temperature rises and thus the warm-up promoting action of the catalyst device can be obtained.
一般に内燃機関は、当該内燃機関の出力によって駆動される種々の補機を備えている。機械的に駆動される補機としては、例えば潤滑油を圧送するオイルポンプやウォータポンプなどがあり、また内燃機関に接続された変速機が例えば無段変速機であれば、その油圧機構に油圧を供給するオイルポンプがやはり内燃機関の出力によって駆動されることとなる。従って、例えばアイドル運転時に所望のアイドル回転数を維持するためには、内燃機関の各部のフリクションに補機の駆動に要する負荷(換言すれば補機のフリクション)を加えたものに見合うトルクを、内燃機関が出力する必要がある。 Generally, an internal combustion engine includes various auxiliary machines that are driven by the output of the internal combustion engine. As the mechanically driven auxiliary machine, for example, there are an oil pump and a water pump for pumping lubricating oil, and if the transmission connected to the internal combustion engine is, for example, a continuously variable transmission, the hydraulic mechanism has a hydraulic pressure. The oil pump that supplies the fuel is again driven by the output of the internal combustion engine. Therefore, for example, in order to maintain a desired idle speed during idling, a torque commensurate with the friction of each part of the internal combustion engine plus the load required to drive the auxiliary machine (in other words, the friction of the auxiliary machine) The internal combustion engine needs to output.
一方、冷間始動時に点火時期リタードを実行しているときには、内燃機関のトルクは、点火時期をリタードせずにMBT点近傍としたときに比較して低下する。従って、点火時期リタード量は、補機の負荷によって制限され、補機の負荷が大きいと、十分に点火時期をリタードすることができない。 On the other hand, when the ignition timing retard is being executed at the cold start, the torque of the internal combustion engine is lower than when the ignition timing is not retarded and is close to the MBT point. Accordingly, the ignition timing retard amount is limited by the load on the auxiliary machine, and if the load on the auxiliary machine is large, the ignition timing cannot be sufficiently retarded.
この発明は、冷間始動時に触媒暖機促進のための点火時期リタードを行う内燃機関の制御装置において、点火時期リタードを行っている間、内燃機関の出力によって機械的に駆動される補機の負荷低減処理を実行し、この補機負荷低減に対応して、点火時期リタード量を増加補正する、ことを特徴としている。 The present invention relates to an internal combustion engine control apparatus that performs ignition timing retard for promoting catalyst warm-up at a cold start, and is an auxiliary machine that is mechanically driven by the output of the internal combustion engine while performing ignition timing retard. A load reduction process is executed, and the ignition timing retard amount is increased and corrected in response to the auxiliary load reduction.
上記の補機としては、例えば、内燃機関に接続された無段変速機の機械駆動式オイルポンプや内燃機関の機械駆動式オイルポンプ、などであり、負荷低減処理として、補機駆動系に介在するクラッチの開放や、リリーフバルブを介した油圧の低下、などが行われる。 Examples of the auxiliary machine include a continuously variable transmission mechanically driven oil pump connected to the internal combustion engine and an internal combustion engine mechanically driven oil pump. The clutch is released and the hydraulic pressure is reduced via the relief valve.
このように補機の負荷低減を行うことで、内燃機関に要求されるトルクが低減する。従って、それだけ点火時期リタード量の増加が可能となる。 By reducing the load on the auxiliary machine in this way, the torque required for the internal combustion engine is reduced. Therefore, the ignition timing retard amount can be increased accordingly.
図8は、例えばアイドル運転において燃料噴射量が一定という条件の下で、内燃機関のトルクと点火時期との関係を示したものであり、点火時期をリタードしていくと、内燃機関のトルクはリタード量に応じて低下していく。ここで、アイドル時における内燃機関自体のフリクションと補機負荷との和(つまり要求トルク)がTe1であるとすると、点火時期は、IT1として運転する必要があり、これよりもリタードすることはできない。しかし、補機負荷の低減により内燃機関自体のフリクションとの和がTe2まで低下すると、点火時期をIT2までリタードすることができる。つまり、冷間始動時に、補機負荷の低減分だけリタード量の増加が可能である。 FIG. 8 shows the relationship between the torque of the internal combustion engine and the ignition timing under the condition that the fuel injection amount is constant, for example, in idling operation. When the ignition timing is retarded, the torque of the internal combustion engine is It decreases according to the amount of retard. Here, assuming that the sum of the friction of the internal combustion engine itself and the load on the auxiliary machine (that is, the required torque) at the time of idling is Te1, the ignition timing needs to be operated as IT1, and cannot be retarded more than this. . However, if the sum of the friction of the internal combustion engine itself decreases to Te2 due to the reduction of the auxiliary load, the ignition timing can be retarded to IT2. That is, at the time of cold start, the amount of retard can be increased by the amount of reduction in auxiliary load.
この発明によれば、冷間始動時の点火時期リタード量の増加が図れ、これにより、より早期に触媒を活性化することができる。 According to the present invention, the amount of ignition timing retard at the time of cold start can be increased, whereby the catalyst can be activated earlier.
以下、この発明の一実施例を図面に基づいて詳細に説明する。 Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
図1は、この発明をハイブリッド自動車の内燃機関1に適用した実施例の構成説明図であって、内燃機関1のクランクシャフト2は、第1クラッチ3を介してモータ・ジェネレータ4の回転軸5の一端に接続されている。モータ・ジェネレータ4の回転軸5の他端には、第2クラッチ6を介してベルト式無段変速機(いわゆるCVT)7の入力軸8が接続されている。無段変速機7の出力軸9は、図示せぬ終減速機構を介して駆動輪10に接続されている。
FIG. 1 is an explanatory diagram of a configuration of an embodiment in which the present invention is applied to an internal combustion engine 1 of a hybrid vehicle. A
内燃機関1は、4ストロークサイクルの火花点火式内燃機関であり、潤滑油を各部に圧送するために、ギヤ機構13等の伝動機構を介してクランクシャフト2によって常時機械的に駆動されるエンジンオイルポンプ11を備えている。このエンジンオイルポンプ11の吐出圧は、リリーフバルブからなる調圧バルブ12によって調節可能である。また内燃機関1は、排気系に図示せぬ触媒装置を具備しており、内燃機関1の冷間始動時には、点火時期のリタードによって触媒の暖機促進が行われるようになっている。
The internal combustion engine 1 is a four-stroke cycle spark ignition internal combustion engine, and is engine oil that is always mechanically driven by the
無段変速機7は、ベルトが巻き掛けられたプーリの軸方向の間隔を油圧により変更することでプーリの有効径ひいては変速比が連続的に変化する構成であり、プーリの軸方向の間隔の変更や種々の油圧切換弁の駆動などのために必要な油圧を生成するために、ギヤ機構14等の伝動機構を介してモータ・ジェネレータ4の回転軸5によって機械的に駆動されるCVTオイルポンプ15を備えている。このCVTオイルポンプ15の吐出圧は、リリーフバルブからなる調圧バルブ17によって調節可能である。なお、CVTオイルポンプ15はモータ・ジェネレータ4の回転軸5に接続されているが、内燃機関1が作動している状態では、モータ・ジェネレータ4の回転軸5を介して、内燃機関1の出力でもってCVTオイルポンプ15が駆動されていることとなる。
The continuously variable transmission 7 has a configuration in which the effective diameter of the pulley and thus the gear ratio is continuously changed by changing the axial interval of the pulley around which the belt is wound by hydraulic pressure. A CVT oil pump mechanically driven by the rotating shaft 5 of the motor / generator 4 via a transmission mechanism such as a
無段変速機7は、さらに、内燃機関1のアイドルストップなどの際の油圧確保を図るために、機械駆動式のCVTオイルポンプ15と並列に、CVT電動オイルポンプ16を備えている。このCVT電動オイルポンプ16は、図示せぬ電動モータにより駆動される電動式オイルポンプからなる。
The continuously variable transmission 7 is further provided with a CVT
図2は、図示せぬコントローラにおいて実行される内燃機関1の始動時における制御の流れを示したフローチャートである。なお、この実施例は、負荷低減を行う補機としてCVTオイルポンプ15を対象としており、以下の説明における油温および油圧は、基本的に無段変速機7の油圧系における油温および油圧を意味している。まずステップ1では、触媒の暖機制御の要求があるか否かを、内燃機関1の温度条件例えば冷却水温などに基づいて判定する。仮に暖機再始動などで触媒の暖機制御の要求がなければ、ステップ1からステップ15へ進み、CVTオイルポンプ15を通常制御する。つまり第1クラッチ3を介してCVTオイルポンプ15が機械的に駆動され、調圧バルブ12によって目標とする適宜な油圧に調圧される。このとき、CVT電動オイルポンプ16はOFFである。また、点火時期も通常制御となる。
FIG. 2 is a flowchart showing the flow of control at the start of the internal combustion engine 1 executed by a controller (not shown). This embodiment is directed to the
ステップ1でYESであれば、ステップ2へ進み、無段変速機7の油圧系における油温が第1の閾値以下であるか否か判定する。この第1の閾値は、作動油の粘性が高くCVT電動オイルポンプ16作動開始時の油圧の立ち上がりが不十分となるような比較的低い温度に設定される。
If “YES” in the step 1, the process proceeds to a
油温が第1の閾値よりも高ければ、ステップ3へ進み、CVTオイルポンプ15の負荷低減処理を実行する。負荷低減は、例えば、調圧バルブ17を介して一部の作動油をリリーフすることによりCVTオイルポンプ15の吐出圧を低減することにより行う。あるいは、第1クラッチ3を開放し、CVTオイルポンプ15を内燃機関1から切り離すことにより行う。そして、ステップ4へ進み、触媒暖機のために点火時期をリタードする。具体的には、水温に応じた基本的なリタード量に、CVTオイルポンプ15の負荷低減に見合うリタード量を加えて、リタード量を決定し、点火時期リタードを実行する。
If the oil temperature is higher than the first threshold value, the process proceeds to
次に、ステップ5では、このように補機負荷低減を行いつつ点火時期リタードを実行している間に、運転者による車両の発進意図が検知されたか否かを繰り返し判定する。ここで発進意図が検知されたら、ステップ6以降へ進む。例えば、車両ブレーキのOFF(ブレーキペダルの解放)、無段変速機7のパーキングレンジから走行レンジであるドライブレンジへの切換操作、などを検知したときに、運転者の車両発進意図があるものとする。 Next, in step 5, while executing the ignition timing retard while reducing the load on the auxiliary machine in this way, it is repeatedly determined whether or not the driver's intention to start the vehicle is detected. If a start intention is detected here, the process proceeds to step 6 and subsequent steps. For example, when the vehicle brake is turned off (release of the brake pedal) and the switching operation from the parking range of the continuously variable transmission 7 to the drive range, which is the travel range, is detected, the driver intends to start the vehicle. To do.
車両発進意図を検知したら、ステップ6において、CVTオイルポンプ15の負荷低減を終了する。つまり、調圧バルブ17を介して吐出圧を低減していた場合には、通常の吐出圧に復帰させ、第1クラッチ3を開放してCVTオイルポンプ15を停止していた場合には、第1クラッチ3を接続することによりCVTオイルポンプ15を作動させる。そして、ステップ7へ進み、点火時期リタード量を、水温に応じた基本的なリタード量とする。つまり、CVTオイルポンプ15の負荷低減に見合うリタード量の増加補正を終了する。
When the vehicle start intention is detected, the load reduction of the
次のステップ8では、このときの油温が第2の閾値以下であるか否か判定する。この第2の閾値は、作動油の粘性が高くCVTオイルポンプ15作動開始時の油圧の立ち上がりが不十分となるような比較的低い温度に設定される。なお、この第2の閾値は、基本的には、ステップ2の第1の閾値よりも高い温度に設定されるが、第1の閾値と同じ温度であってもよい。ステップ8において油温が第2の閾値以下であれば、ステップ9へ進んで、CVTオイルポンプ15の油圧立ち上がりの不足を補うために、CVT電動オイルポンプ16をONとする。そして、ステップ10で油圧が十分に立ち上がったか否かを繰り返し判定し、油圧が十分に立ち上がった段階でステップ11へ進んでCVT電動オイルポンプ16をOFFとする。ステップ8において油温が第2の閾値よりも高ければ、CVT電動オイルポンプ16は作動させない。
In the next step 8, it is determined whether or not the oil temperature at this time is equal to or lower than the second threshold value. The second threshold value is set to a relatively low temperature at which the viscosity of the hydraulic oil is high and the rise in hydraulic pressure at the start of operation of the
なお、車両発進意図を検知する前に触媒暖機が完了すれば、前述したようにステップ1からステップ15へ進み、CVTオイルポンプ15および点火時期が通常制御となる。
If the catalyst warm-up is completed before the vehicle start intention is detected, the process proceeds from step 1 to step 15 as described above, and the
一方、ステップ2において油温が第1の閾値以下であった場合には、発進時の油圧の応答遅れが予想されるため、ステップ12へ進み、CVT電動オイルポンプ16をONとする。つまり、車両発進に備えて、内燃機関1の始動と実質的に同時にCVT電動オイルポンプ16の駆動を開始する。
On the other hand, if the oil temperature is equal to or lower than the first threshold value in
さらにステップ13において、CVT電動オイルポンプ16の吐出能力が低下している状況であるか否かを判定する。例えば、油温が極端に低温である場合、バッテリ放電能力が、低バッテリ温度、劣化、SOCの不足、などにより不十分である場合、にはCVT電動オイルポンプ16の吐出能力が低下しているものと判定する。ここで、CVT電動オイルポンプ16の吐出能力が低下しているものと判定したときには、ステップ14へ進み、ステップ3の負荷低減処理によるCVTオイルポンプ15の吐出圧を相対的に高く補正する。換言すれば、CVT電動オイルポンプ16の吐出能力低下に見合う吐出量がCVTオイルポンプ15から得られるように、負荷低減を制限する。具体的には、第1クラッチ3を接続状態とし、かつ調圧バルブ17によるリリーフ量を比較的少なく制限する。
Furthermore, in
なお、上記実施例ではステップ2において油温に基づき始動時からのCVT電動オイルポンプ16の駆動の要否を判定しているが、この油温判定に代えて、あるいは油温判定に加えて、バッテリ放電能力の判定を行い、バッテリ放電能力の観点からCVT電動オイルポンプ16の油圧立ち上がりが不十分となる場合にCVT電動オイルポンプ16の駆動を開始するようにしてもよい。
In the above embodiment, it is determined in
次に、図3〜図7のタイムチャートに基づいて、上記実施例の作用を説明する。 Next, the operation of the above embodiment will be described based on the time charts of FIGS.
図3は、負荷低減を調圧バルブ17によって実行した例のタイムチャートを示しており、時間t1において内燃機関1の始動が開始し、機関回転速度が所定のアイドル回転速度に安定した時間t2において点火時期リタードが開始する。この点火時期リタードの開始と同時に、時間t2において、調圧バルブ17を介して、油圧の低減が行われる。この油圧低減によりCVTオイルポンプ15の負荷(フリクション)は低減するので、それだけ点火時期リタード量が大きく与えられる。このように点火時期リタード量を大きく与えることで、触媒暖機がより早期に進行する。なお、比較例として示す仮想線は、CVTオイルポンプ15の負荷低減を行わない場合の特性を示す。
FIG. 3 shows a time chart of an example in which the load reduction is executed by the
時間t3において、車両発進意図として無段変速機7のシフト位置(セレクトレバー位置)がパーキングレンジからドライブレンジに切り換えられたことに伴い、CVTオイルポンプ15の負荷低減が終了し、油圧が通常のレベルに復帰する。同時に、点火時期リタード量も基本的なリタード量となる。これにより、無段変速機7のベルトの滑りなどが生じずに円滑な発進が確保される。
At time t3, the load reduction of the
図4は、負荷低減を第1クラッチ3の開放によって実行した例のタイムチャートを示しており、この場合は、当初からCVTオイルポンプ15が駆動されないので、油圧は0となる。機関回転速度が所定のアイドル回転速度に安定した時間t2において点火時期リタードが開始し、CVTオイルポンプ15の負荷低減に見合うように、リタード量がより大きく与えられる。そして、時間t3において、車両発進意図として無段変速機7がパーキングレンジからドライブレンジに切り換えられたことに伴い、第1クラッチ3が接続されて、油圧が通常のレベルに復帰する。同時に、点火時期リタード量も基本的なリタード量となる。
FIG. 4 shows a time chart of an example in which load reduction is performed by opening the
図5は、車両発進意図を検知したとき(時間t3)の油温が第2の閾値以下である場合の油圧立ち上がりを示したタイムチャートである。つまり図2のフローチャートにおけるステップ8〜11の作用を示している。前述したように、時間t3において、車両発進意図として無段変速機7がパーキングレンジからドライブレンジに切り換えられたことに伴い、CVTオイルポンプ15の負荷低減が終了する。図中の破線aは、このときの目標とする油圧の立ち上がり特性、換言すれば、油温が十分に高い場合のCVTオイルポンプ15による油圧の立ち上がり特性を示している。これに対し、油温が低く作動油の粘性が高いと、一点鎖線bで示すように、CVTオイルポンプ15単体での油圧の立ち上がりが緩慢なものとなる。従って、これを補うようにCVT電動オイルポンプ16が駆動される。二点鎖線cは、CVT電動オイルポンプ16単体での油圧の特性を示す。このようにCVT電動オイルポンプ16を追加的に駆動することで、両者により無段変速機7に供給される油圧は、実線dでもって示すように、目標とする油圧特性aに沿ったものとなる。
FIG. 5 is a time chart showing a rise in hydraulic pressure when the oil temperature is equal to or lower than the second threshold when the vehicle start intention is detected (time t3). That is, the operation of steps 8 to 11 in the flowchart of FIG. 2 is shown. As described above, at time t3, the load reduction of the
図6は、図2のフローチャートにおけるステップ2、12の作用を示すタイムチャートである。時間t3において、車両発進意図として無段変速機7がパーキングレンジからドライブレンジに切り換えられたことに伴い、CVTオイルポンプ15の負荷低減が終了する。図中の破線aは、このときの目標とする油圧の立ち上がり特性、換言すれば、油温が十分に高い場合のCVTオイルポンプ15による油圧の立ち上がり特性を示している。これに対し、油温が低く作動油の粘性が高いと、一点鎖線bで示すように、CVTオイルポンプ15単体での油圧の立ち上がりが緩慢なものとなる。さらに、油温が第1の閾値以下の低温時には、CVT電動オイルポンプ16の作動開始に伴う油圧の立ち上がりも緩慢なものとなる。そこで、この場合には、内燃機関1の始動と同時に、CVT電動オイルポンプ16の駆動を許可し、適当なレベルで油圧供給を行う。時間t3までは、CVT電動オイルポンプ16による吐出圧が調圧バルブ17を介して制限されており、時間t3において、CVTオイルポンプ15の負荷低減の終了と併せて、CVT電動オイルポンプ16の吐出圧の制限が終了する。二点鎖線cは、CVT電動オイルポンプ16単体での油圧特性を示しており、一点鎖線bで示すCVTオイルポンプ15単体での油圧特性に上乗せすることにより、実線dで示すように、目標とする油圧特性aに近い油圧の立ち上がりが得られる。
FIG. 6 is a time chart showing the operation of
図7は、図2のフローチャートにおけるステップ2、12〜14の作用を示すタイムチャートである。つまりCVT電動オイルポンプ16の吐出能力がバッテリの電力不足等によって不十分な場合の例を示す。このような場合には、CVT電動オイルポンプ16が内燃機関1の始動と同時に駆動され、さらに、CVTオイルポンプ15の負荷低減が一部制限される。つまり、CVTオイルポンプ15による吐出圧が始動初期からある程度高く与えられる。これにより、時間t3以降に、実線dで示すように、目標とする破線aの油圧特性に近い油圧の立ち上がりが得られる。なお、一点鎖線bはCVTオイルポンプ15単体での油圧特性、二点鎖線cはCVT電動オイルポンプ16単体での油圧特性、を示す。
FIG. 7 is a time chart showing the operation of
以上、この発明の一実施例を詳細に説明したが、この発明は上記実施例に限定されるものではなく、種々の変更が可能である。例えば、上記実施例では、負荷低減処理の対象となる補機としてCVTオイルポンプ15を例に説明したが、内燃機関1のエンジンオイルポンプ11について点火時期リタード時に負荷低減を行うようにしてもよい。あるいは、内燃機関1の出力によって機械的に駆動されるウォータポンプについて負荷低減を行うようにしてもよい。また、この発明は、ハイブリッド自動車以外の一般的な車両の内燃機関にも広く適用することが可能である。
As mentioned above, although one Example of this invention was described in detail, this invention is not limited to the said Example, A various change is possible. For example, in the above-described embodiment, the
1…内燃機関
3…第1クラッチ
4…モータ・ジェネレータ
7…無段変速機
15…CVTオイルポンプ
16…CVT電動オイルポンプ
17…調圧バルブ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ...
Claims (9)
点火時期リタードを行っている間、内燃機関の出力によって機械的に駆動される補機の負荷低減処理を実行し、この補機負荷低減に対応して、点火時期リタード量を増加補正する、ことを特徴とする内燃機関の制御装置。 In a control device for an internal combustion engine that performs ignition timing retard for promoting catalyst warm-up during cold start,
While the ignition timing retard is being performed, load reduction processing of the auxiliary machine mechanically driven by the output of the internal combustion engine is executed, and the ignition timing retard amount is increased and corrected in response to this auxiliary machine load reduction. A control device for an internal combustion engine.
始動時に電動式オイルポンプの吐出能力が不足しないかを判定し、吐出能力不足であれば、負荷低減処理による機械駆動式オイルポンプの油圧を相対的に高く設定する、ことを特徴とする請求項7または8に記載の内燃機関の制御装置。 The mechanically driven oil pump includes a relief valve, and as a load reduction process, the hydraulic pressure is reduced through the relief valve,
It is determined whether or not the discharge capacity of the electric oil pump is insufficient at start-up, and if the discharge capacity is insufficient, the hydraulic pressure of the mechanically driven oil pump by the load reduction process is set to be relatively high. The control apparatus for an internal combustion engine according to 7 or 8.
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