JP2017186988A - 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に関する。 The present invention relates to a control device for an internal combustion engine.
従来、内燃機関を自動停止および再始動させることができる車両が知られている。例えば、特許文献1には、燃料カットから内燃機関の回転停止までの停止期間に再始動要求があった場合、内燃機関の停止直前に膨張行程の気筒に燃料を噴射して、内燃機関の回転方向が正方向から逆転した後に膨張行程の気筒を点火することにより内燃機関を再始動させることが開示されている。
Conventionally, a vehicle capable of automatically stopping and restarting an internal combustion engine is known. For example, in
しかしながら、特許文献1の構成では、回転パルスの出力時間を回転方向によって変えるクランク角センサを用いる場合に、内燃機関の回転方向やクランク位置が確定していない状態で着火始動を実行すると、誤った回転方向やクランク位置に基づいて着火始動を行う虞がある。この場合、着火始動の実行により誤って内燃機関を逆回転させてしまう虞がある。
However, in the configuration of
本発明は、上記事情を鑑みてなされたものであって、着火始動の実行により内燃機関を逆回転させてしまうことを防止できる内燃機関の制御装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to provide a control device for an internal combustion engine that can prevent the internal combustion engine from rotating backward due to execution of ignition start.
本発明は、内燃機関を自動停止および再始動させることができる車両に搭載された内燃機関の制御装置において、クランクシャフトの回転方向に応じてパルス幅を変えた回転パルスを出力するクランク角センサと、前記回転パルスに基づいて前記クランクシャフトの回転方向およびクランク位置を検出するとともに、前記内燃機関の再始動時に膨張行程の気筒への燃料噴射および点火を行う着火始動を実行する始動制御手段と、を備え、前記始動制御手段は、前記回転方向および前記クランク位置が確定していない場合、前記着火始動を実行せず、前記回転方向および前記クランク位置が確定している場合、前記着火始動を実行することを特徴とする。 The present invention relates to a control device for an internal combustion engine mounted on a vehicle capable of automatically stopping and restarting the internal combustion engine, and a crank angle sensor that outputs a rotation pulse having a pulse width changed according to the rotation direction of the crankshaft. Start control means for detecting the rotation direction and crank position of the crankshaft based on the rotation pulse, and performing ignition start for performing fuel injection and ignition to the cylinder in the expansion stroke when the internal combustion engine is restarted; The start control means does not execute the ignition start when the rotation direction and the crank position are not fixed, and executes the ignition start when the rotation direction and the crank position are fixed It is characterized by doing.
本発明では、クランクシャフトの回転方向およびクランク位置が確定していない場合には着火始動を実行せず、その回転方向およびクランク位置が確定している場合に着火始動を実行するため、着火始動の実行により内燃機関を逆回転させてしまうことを防止できる。 In the present invention, the ignition start is not executed when the rotation direction and the crank position of the crankshaft are not fixed, and the ignition start is executed when the rotation direction and the crank position are fixed. It is possible to prevent reverse rotation of the internal combustion engine by execution.
以下、図面を参照して、本発明の実施形態における内燃機関の制御装置について具体的に説明する。 Hereinafter, a control device for an internal combustion engine in an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
図1は、実施形態における内燃機関の制御装置を模式的に示す概略構成図である。本実施形態の車両Veは、動力源であるエンジン(ENG)1と、自動変速機(T/M)2と、出力軸3と、デファレンシャル4と、車軸5と、駆動輪6とを備えている。エンジン1から出力された動力は、クランクシャフト1aから自動変速機2を介して出力軸3に伝達され、出力軸3からデファレンシャル4を介して車軸5および駆動輪6に伝達される。
FIG. 1 is a schematic configuration diagram schematically showing a control device for an internal combustion engine in the embodiment. The vehicle Ve of the present embodiment includes an engine (ENG) 1 that is a power source, an automatic transmission (T / M) 2, an
エンジン1は、周知の内燃機関により構成された4サイクルエンジンであり、各気筒内に燃料を直接噴射する直噴式に構成されている。そのエンジン1は、車両Veに搭載された制御装置(ECU)10によって電気的に制御される。なお、制御装置10の詳細は後述する。
The
自動変速機2は、自動で変速比を変化させることができる周知の変速機であり、自動でニュートラル状態に設定できるように構成されている。なお、車両Veは、流体流によってトルク増幅作用を生じるトルクコンバータを備え、エンジン1がトルクコンバータを介して自動変速機2とトルク伝達可能に接続されてもよい。
The
また、車両Veには、エンジン1を始動させる始動装置(スタータ)7が搭載されている。始動装置7は、バッテリ(図示せず)に電気的に接続された電動モータにより構成され、エンジン始動時に制御装置10によって駆動制御される。
The vehicle Ve is equipped with a starter (starter) 7 that starts the
その車両Veは、制御装置10の制御によってエンジン1を自動停止および再始動させることができる。なお、上述した図1に示す車両Veのパワートレーンは、一例である。エンジン1および制御装置10が搭載される車両は、FF車両であってもよく、FR車両であってもよい。
The vehicle Ve can automatically stop and restart the
制御装置10は、エンジン1への燃料噴射および点火時期を制御する電子制御装置により構成されている。制御装置10は、車両Veに搭載された各種センサから入力された信号および記憶装置に保存されているデータを用いて各種の演算を行い、その結果の指令信号をエンジン1に出力して、エンジン1を制御する。
The
図1に示すように、制御装置10には、クランク角センサ20からセンサ出力信号が入力される。クランク角センサ20は、エンジン1(クランクシャフト1a)の回転方向およびクランク角度(クランク位置)を検知し、その回転方向に応じてタイミングパルスの幅(出力時間)を変えた信号を出力する。また、制御装置10には、図示しない各種センサ(例えば、アクセル開度センサ、ブレーキストロークセンサ、車速センサ、スロットル開度センサなど)からの信号が入力される。
As shown in FIG. 1, a sensor output signal is input from the crank angle sensor 20 to the
ここで、クランク角センサ20が出力する回転パルスについて説明する。図2(a)は、クランクシャフト1aが正回転時のセンサ出力信号を示す図である。図2(b)は、クランクシャフト1aが逆回転時のセンサ出力信号を示す図である。なお、図2に示すセンサ出力信号は回転パルスを表し、タイミングロータはクランクシャフト1aと一体回転する。クランク角センサ20は、タイミングロータの回転に応じて、クランクシャフト1aの回転位置に同期するタイミングパルス(回転パルス)を出力する。図2(a),(b)に示すように、パルス出力時はLo出力である。その際、クランク角センサ20は、クランクシャフト1aの回転方向を検知して、その回転方向に応じて回転パルスの出力時間(パルス幅)を変える。回転方向に対する相対的な回転パルスは、正回転時のパルス幅が短く、逆回転時のパルス幅が長い。これにより、クランク角センサ20から出力される回転パルスに回転方向の情報が含まれる。図2(a),(b)に示すように、逆回転時のパルス幅である逆回転パルス幅Bは、正回転時のパルス幅である正回転パルス幅Aよりもパルス出力期間が長い。なお、正回転時には逆回転時よりも高回転数域まで検知が必要になるため、相対的に正回転時のほうがパルス幅は短い。
Here, the rotation pulse output from the crank angle sensor 20 will be described. FIG. 2A is a diagram illustrating a sensor output signal when the
制御装置10は、車両状態に応じてエンジン1への燃料噴射および点火時期を制御するとともに、エンジン1を自動停止および再始動させる。図1に示すように、制御装置10は、エンジン1を再始動させる制御部としての始動制御部11を有する。
The
例えば、制御装置10は、所定の停止条件が成立したと判定した場合に、エンジン停止制御を実行してエンジン1を自動停止させる。停止条件としては、車両が信号待ち等で一時停止した場合や、走行中の車両が減速している場合や、ある程度高車速で走行中にアクセルペダルの踏み込みが解除された場合などが挙げられる。エンジン停止制御には、エンジン1への燃料噴射(供給)を停止するフューエルカット制御が含まれる。
For example, when it is determined that a predetermined stop condition is satisfied, the
また、クランク角センサ20は、エンジン1の回転が停止するまでの間、およびエンジン1の回転停止後もクランク角度(クランク位置)とエンジン1の回転速度とを検知する。これにより、制御装置10は、クランク角センサ20から入力される信号に基づいて、フューエルカットを開始してからエンジン1が回転停止するまでの間およびエンジン1の回転停止後もクランク角度とエンジン回転速度とを検出できる。
The crank angle sensor 20 detects the crank angle (crank position) and the rotation speed of the
そして、始動制御部11は、エンジン1を自動停止後に再始動条件が成立したと判定された場合、エンジン始動制御を実行してエンジン1を再始動させる。再始動条件(始動要求)としては、アクセルペダルが踏み込み込まれたことを検出した場合や、停車中にブレーキペダルの踏み込みが解除された場合や、バッテリの残容量が低下したことによる充電要求がある場合などが挙げられる。また、始動制御部11は、クランク角センサ20を含む各種センサからの入力信号を検出したか否かを判定する判定部を含み、その判定部によって再始動条件が成立したか否かを判定することができる。
When it is determined that the restart condition is satisfied after the
エンジン始動制御には、着火始動制御とスタータ始動制御との二つの制御が含まれる。着火始動制御は、膨張行程の気筒への着火(燃料噴射および点火)を行い、その燃焼エネルギーによってクランクシャフト1aを回転させる制御である。一方、スタータ始動制御は、バッテリの電力を消費して始動装置7を駆動させることによりクランクシャフト1aを回転させる制御である。制御装置10は、スタータ始動制御を実行する際、スタータ信号を出力して始動装置7を駆動させる。
The engine start control includes two controls, ignition start control and starter start control. The ignition start control is control for performing ignition (fuel injection and ignition) on the cylinder in the expansion stroke and rotating the
制御装置10は、車両状態に応じて、着火始動のみでエンジン1を始動させる場合と、着火始動と始動装置7とを併用してエンジン1を始動させる場合とを使い分ける。例えば、エンジン1が回転停止するまでの間に始動要求がある場合、膨張行程の気筒への燃料噴射と同時に点火を行う着火始動のみによって、あるいは着火始動と始動装置7とを併用して、エンジン1を再始動させる。
The
また、着火始動の際、膨張行程の気筒に燃料噴射を行うタイミング(ピストン位置)は、クランクシャフト1aが正回転中と逆回転中とで異なる。そこで、制御装置10は、クランク角センサ20から入力された回転パルスに基づいてクランクシャフト1aの回転方向を検出するように構成されている。
Further, at the time of starting ignition, the timing (piston position) at which fuel is injected into the cylinder in the expansion stroke differs depending on whether the
さらに、制御装置10は、図3(a),(b)に示すように、クランク角センサ20から入力される回転パルスに基づいて制御用クランク位置を演算する。図3(a)は、正回転時のクランク位置の演算方法を説明するための図である。図3(b)は、逆回転時のクランク位置の演算方法を説明するための図である。
Further, as shown in FIGS. 3A and 3B, the
図3(a)に示すように、入力されたパルス幅が正回転パルス幅Aである場合(正回転信号入力時)、制御装置10は制御用クランク位置(クランク位置カウンタ)を加算する。正回転時には、クランク位置カウンタが「+1」変化するように演算される。この場合、制御装置10は、入力されたパルス幅が正回転パルス幅Aであるか否かを判定することにより、クランクシャフト1aが正回転中であるか否かを判定する。
As shown in FIG. 3A, when the input pulse width is the forward rotation pulse width A (when the forward rotation signal is input), the
図3(b)に示すように、入力されたパルス幅が逆回転パルス幅Bである場合(逆回転信号入力時)、制御装置10は制御用クランク位置(クランク位置カウンタ)を減算する。逆回転時には、クランク位置カウンタが「−2」変化するように演算される。この場合、制御装置10は、入力されたパルス幅が逆回転パルス幅Bであるか否かを判定することにより、クランクシャフト1aが逆回転中であるか否かを判定する。また、逆回転パルス幅Bが正回転パルス幅Aよりも長いという特性を利用して、制御装置10は、パルス入力開始から正回転パルス幅Aを超えた時にパルス入力終了を待たずに逆回転であると判定することができる。詳細には、クランク角センサ20の出力に対して、パルス入力開始時にクランク位置カウンタを加算(+1)し、その後のパルス入力終了時にパルス幅を算出する。算出されたパルス幅が逆回転パルス幅Bであった際に、クランク位置カウンタを2つ減算(−2)することでクランク位置を特定する。そして、特定されたクランク位置情報は、着火始動時の燃料噴射・点火制御(着火始動制御)に使用される。
As shown in FIG. 3B, when the input pulse width is the reverse rotation pulse width B (when the reverse rotation signal is input), the
図4は、クランク位置未確定状態の判別方法を示すフローチャートである。なお、図4に示す制御ルーチンは制御装置10によって繰り返し実行される。
FIG. 4 is a flowchart showing a method of determining the crank position undetermined state. The control routine shown in FIG. 4 is repeatedly executed by the
図4に示すように、制御装置10は、クランク角センサ20が回転パルスの出力を開始したか否かを判定する(ステップS1)。ステップS1では、クランク角センサ20から制御装置10への回転パルスの入力が開始されたか否かが判定される。
As shown in FIG. 4, the
クランク角センサ20が回転パルスの出力を開始した場合(ステップS1:Yes)、制御装置10は、クランク位置未確定フラグをONに設定し(ステップS2)、クランク位置演算値を加算する(ステップS3)。これにより、パルス入力開始時に、クランク位置未確定フラグがONになり、クランク位置演算値(クランク位置カウンタ)が「+1」だけ加算される。
When the crank angle sensor 20 starts outputting the rotation pulse (step S1: Yes), the
クランク角センサ20が回転パルスの出力を開始しない場合(ステップS1:No)、制御装置10は、クランク角センサ20が回転パルスの出力を終了したか否かを判定する(ステップS4)。ステップS4では、制御装置10に入力されていた回転パルスが終了したか否かが判定される。クランク角センサ20が回転パルスの出力を終了しない場合(ステップS4:No)、この制御ルーチンは終了する。
When the crank angle sensor 20 does not start outputting the rotation pulse (step S1: No), the
クランク角センサ20が回転パルスの出力を終了した場合(ステップS4:Yes)、制御装置10は、クランク位置未確定フラグをOFFに設定する(ステップS5)。これにより、パルス入力終了時に、クランク位置未確定フラグがOFFになる。
When the crank angle sensor 20 finishes outputting the rotation pulse (step S4: Yes), the
そして、制御装置10は、パルス幅に基づいて回転方向が逆回転であるか否かを判定する(ステップS6)。ステップS6では、パルス入力開始時からパルス入力終了時までのパルス幅を算出してその算出値が逆回転パルス幅Bであるか否かを判定してもよく、あるいはパルス入力開始時からの経過時間(パルス出力期間)が正回転パルス幅Aを超えたか否かを判定してもよい。
And the
パルス幅に基づき判別された回転方向が逆回転である場合(ステップS6:Yes)、制御装置10は、クランク位置演算値を減算する(ステップS7)。ステップS7によって、パルス入力終了時に、クランク位置演算値が「−2」だけ減算される。一方、パルス幅に基づき判別された回転方向が逆回転ではない場合(ステップS6:No)、この制御ルーチンは終了する。
When the rotation direction determined based on the pulse width is reverse rotation (step S6: Yes), the
上述した図4に示す制御フローを実行した結果の一例を図5に示す。図5は、逆回転パルスが入力されている場合を説明するための図である。図5に示すように、逆回転時、回転パルスの入力が開始された時点でクランク位置カウンタが加算(+1)され、クランク位置未確定フラグはOFFからONに切り替わる。クランク位置未確定フラグがONの間は、制御装置10はエンジン1への燃料噴射および点火を行わない。すなわち、クランク角センサ20の回転パルスが出力されている間(入力終了前)は、クランク位置未確定として膨張行程の気筒への燃料噴射が行われない。
An example of the result of executing the control flow shown in FIG. 4 is shown in FIG. FIG. 5 is a diagram for explaining a case where a reverse rotation pulse is input. As shown in FIG. 5, at the time of reverse rotation, the crank position counter is incremented (+1) when the input of the rotation pulse is started, and the crank position unconfirmed flag is switched from OFF to ON. While the crank position undetermined flag is ON, the
そして、回転パルスの入力が終了した時点で、逆回転パルスであることが確定するため、クランク位置カウンタが減算(−2)され、クランク位置未確定フラグはONからOFFに切り替わる。クランク位置未確定フラグがOFFの場合、制御装置10はエンジン1への燃料噴射および点火を実行可能である。
When the rotation pulse input ends, the crank position counter is decremented (−2) and the crank position unconfirmed flag is switched from ON to OFF in order to determine that it is a reverse rotation pulse. When the crank position undetermined flag is OFF, the
また、回転方向が確定した時点(回転パルスの入力終了時)で、クランク位置も確定するため、クランク位置確定後に更新される第2クランク位置カウンタが減算(−1)される。第2クランク位置カウンタは、回転パルスの入力が開始された時点では変化がない。そして、クランクシャフト1aが逆回転し続けているので、回転パルスの入力開始と入力終了とが繰り返され、クランク位置カウンタおよび第2クランク位置カウンタが減算される(逆回転側に進められる)。
In addition, when the rotation direction is determined (when the input of the rotation pulse is completed), the crank position is also determined. Therefore, the second crank position counter that is updated after the crank position is determined is subtracted (-1). The second crank position counter does not change when the input of the rotation pulse is started. Then, since the
このように、パルス出力期間中は、クランク位置未確定状態とし、着火始動制御を含むクランク位置の精度が必要な制御の実行を停止する。また、上述したクランク位置未確定状態の判別方法は、燃料噴射・点火制御だけでなく、回転方向を用いるエンジン1の制御全般で回転方向の判別方法として適用可能である。その適用は、パルス入力終了時にパルス幅に応じてクランク位置カウンタを加算あるいは減算するクランク位置情報を設けているので、制御の特性に応じて使用するクランク位置情報を使い分けることでも実現可能である。
In this way, during the pulse output period, the crank position is indeterminate, and the execution of the control that requires the accuracy of the crank position including the ignition start control is stopped. The above-described determination method of the crank position undetermined state is applicable not only as fuel injection / ignition control but also as a determination method of the rotation direction in general control of the
図6は、着火始動の実行処理を示すフローチャートである。図6に示すように、制御装置10は、クランク位置未確定フラグがOFFであるか否かを判定する(ステップS11)。クランク位置未確定フラグがOFFでない場合(ステップS11:No)、制御装置10は着火始動を実行せず、この制御ルーチンは終了する。すなわち、クランク位置未確定フラグがONの場合、制御装置10はエンジン1への燃料噴射を行わない。
FIG. 6 is a flowchart showing an ignition start execution process. As shown in FIG. 6, the
一方、クランク位置未確定フラグがOFFの場合(ステップS11:Yes)、制御装置10は、噴射気筒が噴射範囲内にあるか否かを判定する(ステップS12)。ステップS12の処理では、膨張行程にある気筒が噴射範囲に入っているかを確認する。噴射範囲内とは、クランク位置の演算値(クランク位置カウンタ)が膨張行程の要求噴射時期の中に入っていることを意味する。噴射気筒が噴射範囲内にない場合(ステップS12:No)、この制御ルーチンは終了する。
On the other hand, when the crank position unconfirmed flag is OFF (step S11: Yes), the
一方、噴射気筒が噴射範囲内にある場合(ステップS12:Yes)、制御装置10は、エンジン1への燃料噴射を実行し(ステップS13)、点火指示を実行する(ステップS14)。ステップS13,S14によりエンジン1の着火始動が実行される。ステップS13の処理では、膨張行程にある気筒が噴射範囲に入っているため当該気筒への燃料噴射を実行する。また、ステップS14の点火指示に基づき、点火装置による複数回点火が実行される。
On the other hand, when the injection cylinder is within the injection range (step S12: Yes), the
以上説明した通り、制御装置10は、クランクシャフト1aの回転方向およびクランク位置が確定していない場合には着火始動を実行せず、回転方向およびクランク位置が確定した場合に着火始動を実行する。これにより、その回転方向およびクランク位置が未確定の状態で着火始動を実行しないため、着火始動の実行により誤ってエンジン1を逆回転させることを防止できる。さらに、クランクシャフト1aの回転方向が正回転から逆回転に切り替わった際に、逆回転の検知が遅れることによる誤った噴射・点火を防止することができる。また、誤った噴射・点火を防止するために、噴射・点火時期を上死点近くに設定できなくなるという制約がなくなる。
As described above, the
1 エンジン(ENG)
10 制御装置(ECU)
11 始動制御部
20 クランク角センサ
Ve 車両
1 Engine (ENG)
10 Control unit (ECU)
11 Start Control Unit 20 Crank Angle Sensor Ve Vehicle
Claims (1)
クランクシャフトの回転方向に応じてパルス幅を変えた回転パルスを出力するクランク角センサと、
前記回転パルスに基づいて前記クランクシャフトの回転方向およびクランク位置を検出するとともに、前記内燃機関の再始動時に膨張行程の気筒への燃料噴射および点火を行う着火始動を実行する始動制御手段と、を備え、
前記始動制御手段は、
前記回転方向および前記クランク位置が確定していない場合、前記着火始動を実行せず、
前記回転方向および前記クランク位置が確定している場合、前記着火始動を実行する
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 mounted on a vehicle capable of automatically stopping and restarting the internal combustion engine,
A crank angle sensor that outputs a rotation pulse with a pulse width changed according to the rotation direction of the crankshaft;
Start control means for detecting a rotation direction and a crank position of the crankshaft based on the rotation pulse, and performing an ignition start for performing fuel injection and ignition to a cylinder in an expansion stroke when the internal combustion engine is restarted; Prepared,
The start control means includes
When the rotation direction and the crank position are not fixed, the ignition start is not executed,
The control device for an internal combustion engine, wherein the ignition start is executed when the rotation direction and the crank position are fixed.
Priority Applications (1)
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JP2016077658A JP2017186988A (en) | 2016-04-07 | 2016-04-07 | Control device of internal combustion engine |
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