JP2018087559A - Control method of compression self-ignition type engine and control device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、気筒と、気筒に燃料を供給する燃料供給装置とを備え、当該燃料供給装置から供給された燃料を気筒内で自着火により燃焼させる車載用の圧縮着火式エンジンを制御する方法および装置に関する。 The present invention includes a cylinder and a fuel supply device that supplies fuel to the cylinder, and a method for controlling an in-vehicle compression ignition engine that burns fuel supplied from the fuel supply device by self-ignition in the cylinder, and Relates to the device.
上記のようなエンジンを搭載した車両において、エンジン回転数がある特定の回転域になったときに振動が増大することが知られている。この振動増大の主な原因は、例えばエンジンや変速機等を含むパワートレインに、加振源であるエンジンとの共振が起きているためと考えられる。一般の車両では、このような共振が起きるエンジン回転数(以下、共振回転数という)が、アイドル回転数よりも低い値(例えば300〜500rpm程度)になるように調整される。これは、エンジンの通常運転時に共振が起きないようにして車両の乗り心地を確保するためである。 In a vehicle equipped with an engine as described above, it is known that vibration increases when the engine speed reaches a specific rotation range. The main cause of this increase in vibration is considered to be that resonance occurs with the engine that is the excitation source in the power train including, for example, the engine and the transmission. In a general vehicle, the engine speed at which such resonance occurs (hereinafter referred to as “resonance speed”) is adjusted to be a value (for example, about 300 to 500 rpm) lower than the idle speed. This is to ensure the riding comfort of the vehicle by preventing resonance during normal operation of the engine.
一方で、上記のように共振回転数がアイドル回転数よりも低く設定された場合には、エンジン始動時にパワートレインの振動が増大することが懸念される。すなわち、エンジン始動時のクランキングおよび燃焼によってエンジン回転数がアイドル回転数まで上昇する過程で、エンジン回転数が共振回転数およびその近傍(共振帯域)を通過することにより、パワートレインの振動が増大することが懸念される。 On the other hand, when the resonance rotational speed is set lower than the idle rotational speed as described above, there is a concern that the vibration of the power train increases when the engine is started. In other words, in the process where the engine speed increases to the idle speed due to cranking and combustion at the start of the engine, the vibration of the power train increases as the engine speed passes through the resonance speed and its vicinity (resonance band). There is a concern to do.
このような問題に対し、下記特許文献1のような対策をとることが知られている。この特許文献1では、火花点火式エンジンの始動時に、触媒の活性化のために本来であればかなり遅角側に設定される点火時期を、始動開始からの燃焼回数が予め定められた特定の回数であるとき(共振帯域に含まれる回転数で燃焼が起きると予想される燃焼回数のとき)に限り、点火時期を圧縮上死点に近いタイミングまで進角させて十分に大きなトルクを発生させるようにしている。これにより、共振帯域に滞在している時間が短くなるので、パワートレインの振動の増大を抑制できるとされている。
It is known to take measures as described in
ここで、エンジンの始動時に点火時期や燃料供給量を規定通りに制御したとしても、各種条件の相違により、回転数が上昇する態様は必ずしも一様にはならず、回転数をアイドル回転数まで上昇させるのに必要な燃焼回数には多少の増減が生じるものである。このため、上記特許文献1のように予め定められた燃焼回数のときだけ点火タイミングを進角させても、共振帯域を短時間で通過するという狙い通りの効果が得られない可能性があった。
Here, even if the ignition timing and the fuel supply amount are controlled as specified when the engine is started, the mode in which the rotational speed increases due to the difference in various conditions is not necessarily uniform, and the rotational speed is reduced to the idle rotational speed. There is a slight increase or decrease in the number of combustions required to raise. For this reason, even if the ignition timing is advanced only at the predetermined number of combustion times as in
しかも、本願発明者の知見によれば、共振回転数は常に一定にはならず、温度条件によって変動する。これは、パワートレインを支持するマウント部材の弾性率が外気温によって変化することが主な原因であると考えられる。上記特許文献1では、このような温度条件による共振回転数の変動が考慮されていないので、やはり狙い通りの効果が得られない可能性があった。
Moreover, according to the knowledge of the inventor of the present application, the resonance rotational speed is not always constant and varies depending on the temperature condition. It is considered that this is mainly due to the fact that the elastic modulus of the mount member that supports the power train changes depending on the outside air temperature. In
本発明は、上記のような事情に鑑みてなされたものであり、外気温による共振回転数の変動にかかわらず振動の増大を効果的に抑制することが可能な圧縮着火式エンジンの制御方法および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 a control method for a compression ignition engine capable of effectively suppressing an increase in vibration regardless of fluctuations in the resonance rotational speed due to outside air temperature, and An object is to provide a control device.
前記課題を解決するためのものとして、本発明は、気筒と、気筒に燃料を供給する燃料供給装置とを備え、当該燃料供給装置から供給された燃料を気筒内で自着火により燃焼させる車載用の圧縮着火式エンジンを制御する方法であって、エンジン回転数を特定する回転数特定工程と、外気温を特定する外気温特定工程と、前記回転数特定工程により特定されたエンジン回転数に基づいて、前記燃料供給装置から気筒に供給すべき燃料の目標供給量を設定する燃料供給量設定工程と、前記外気温特定工程により特定された外気温に基づいて、振動が大きくなり易い共振帯域の閾値回転数を設定する閾値設定工程とを含み、前記燃料供給量設定工程では、前記共振帯域の下限回転数よりもエンジン回転数が低い状態から回転数を上昇させるために燃料を供給するときの目標供給量を、次サイクルの燃料供給時のエンジン回転数が前記共振帯域から外れるような値に設定し、前記閾値設定工程では、少なくとも前記共振帯域の下限回転数を、前記外気温が高い場合には低い場合に比べて低回転側にシフトさせる、ことを特徴とするものである(請求項1)。 In order to solve the above-described problems, the present invention includes a cylinder and a fuel supply device that supplies fuel to the cylinder, and the fuel supplied from the fuel supply device is burned by self-ignition in the cylinder. The method of controlling the compression ignition type engine of the present invention is based on the engine speed specified by the engine speed determined by the engine speed determined by the engine speed determined by the engine speed determined by the engine speed determined by the engine speed determined by the outside air temperature specified process. And a fuel supply amount setting step for setting a target supply amount of fuel to be supplied from the fuel supply device to the cylinder, and a resonance band in which vibration is likely to increase based on the outside air temperature specified by the outside air temperature specifying step. A threshold setting step for setting a threshold rotation number, and in the fuel supply amount setting step, in order to increase the rotation number from a state where the engine rotation number is lower than the lower limit rotation number of the resonance band The target supply amount when supplying the fuel is set to a value such that the engine speed at the time of fuel supply in the next cycle deviates from the resonance band, and in the threshold setting step, at least the lower limit rotation speed of the resonance band, When the outside air temperature is high, it is shifted to a low rotation side as compared with a low temperature (Claim 1).
また、本発明は、気筒と、気筒に燃料を供給する燃料供給装置とを備え、当該燃料供給装置から供給された燃料を気筒内で自着火により燃焼させる車載用の圧縮着火式エンジンを制御する装置であって、エンジンのクランク角の変化を検出するクランク角センサと、外気温を検出する外気温センサと、前記クランク角センサを用いて特定されたエンジン回転数に基づいて、前記燃料供給装置から気筒に供給すべき燃料の目標供給量を設定する燃料供給量設定部と、前記外気温センサにより検出された外気温に基づいて、振動が大きくなり易い共振帯域の閾値回転数を設定する閾値設定部とを備え、前記燃料供給量設定部は、前記共振帯域の下限回転数よりもエンジン回転数が低い状態から回転数を上昇させるために燃料を供給するときの目標供給量を、次サイクルの燃料供給時のエンジン回転数が前記共振帯域から外れるような値に設定し、前記閾値設定部は、少なくとも前記共振帯域の下限回転数を、前記外気温が高い場合には低い場合に比べて低回転側にシフトさせる、ことを特徴とするものである(請求項5)。 In addition, the present invention controls a vehicle-mounted compression ignition engine that includes a cylinder and a fuel supply device that supplies fuel to the cylinder, and burns the fuel supplied from the fuel supply device by self-ignition in the cylinder. A fuel supply device based on a crank angle sensor for detecting a change in the crank angle of the engine, an outside air temperature sensor for detecting an outside air temperature, and an engine speed specified by using the crank angle sensor. A fuel supply amount setting unit for setting a target supply amount of fuel to be supplied to the cylinder from the engine, and a threshold value for setting a threshold rotation speed of a resonance band in which vibration is likely to increase based on the outside air temperature detected by the outside air temperature sensor A setting unit, and the fuel supply amount setting unit is a target for supplying fuel to increase the engine speed from a state where the engine speed is lower than the lower limit engine speed of the resonance band. The supply amount is set to a value such that the engine speed at the time of fuel supply in the next cycle deviates from the resonance band, and the threshold setting unit sets at least the lower limit rotation speed of the resonance band when the outside air temperature is high. Is shifted to the low rotation side as compared with the low case (Claim 5).
本発明によれば、振動が大きくなり易い共振帯域の下限回転数よりもエンジン回転数が低い状態で気筒に燃料を供給するときの目標供給量が、次サイクルの燃料供給時のエンジン回転数が共振帯域から外れるような値に設定されるので、共振帯域内で燃焼が行われるのを回避することができ、当該燃焼により発生するトルクに起因して振動が増大するのを効果的に抑制することができる。 According to the present invention, the target supply amount when the fuel is supplied to the cylinder in a state where the engine speed is lower than the lower limit rotational speed of the resonance band where vibration is likely to be large is the engine speed when the fuel is supplied in the next cycle. Since the value is set so as to deviate from the resonance band, it is possible to avoid combustion within the resonance band, and effectively suppress the increase in vibration due to the torque generated by the combustion. be able to.
しかも、外気温が高い場合には低い場合に比べて、少なくとも共振帯域の下限回転数が低回転側にシフトされるので、エンジンおよび変速機等を含むパワートレインの共振が起きる回転数(共振回転数)が外気温の影響で変動したとしても、当該変動を反映した共振帯域の下限回転数に基づいて燃料の目標供給量が調整されることにより、次サイクルの燃料供給時のエンジン回転数を高い確率で共振帯域から外すことができる。これにより、外気温による共振回転数の変動にかかわらずパワートレインの振動を効果的に抑制することができる。 In addition, when the outside air temperature is high, at least the lower limit rotational speed of the resonance band is shifted to the low speed side compared to the low speed, so the rotational speed (resonance rotation) of the powertrain including the engine and the transmission is generated. The number of engine revolutions at the time of fuel supply in the next cycle is adjusted by adjusting the target fuel supply amount based on the lower limit rotational speed of the resonance band that reflects the fluctuation. The resonance band can be removed with high probability. Thereby, the vibration of the power train can be effectively suppressed regardless of the fluctuation of the resonance rotational speed due to the outside air temperature.
前記共振帯域は、アイドル回転数よりも回転数が低い領域の一部に設定されることが好ましい。この場合、前記制御方法における燃料供給量設定工程は、エンジン回転数が前記アイドル回転数よりも低い始動時に燃料の目標供給量を設定する工程であり(請求項2)、前記制御装置における燃料供給量設定部は、エンジン回転数が前記アイドル回転数よりも低い始動時に燃料の目標供給量を設定可能とされる(請求項6)。 The resonance band is preferably set in a part of a region where the rotational speed is lower than the idle rotational speed. In this case, the fuel supply amount setting step in the control method is a step of setting a target fuel supply amount at start-up when the engine speed is lower than the idle speed (Claim 2), and the fuel supply in the control device The amount setting unit can set a target supply amount of fuel at start-up when the engine speed is lower than the idle speed (Claim 6).
この構成よれば、エンジンの始動時の振動を効果的に抑制することができる。また、共振帯域がアイドル回転数未満とされるので、エンジンの通常運転中にパワートレインの共振が起きる心配がなく、エンジンの商品性を高めることができる。 According to this configuration, it is possible to effectively suppress vibration at the start of the engine. In addition, since the resonance band is less than the idling speed, there is no fear that resonance of the power train occurs during normal operation of the engine, and the commercial value of the engine can be improved.
前記制御方法において、好ましくは、前記燃料供給量設定工程では、前記共振帯域の下限回転数よりも低回転側に設定された所定回転数よりもエンジン回転数がさらに低い状態から回転数を上昇させるために燃料を供給するときの目標供給量を、次サイクルの燃料供給時のエンジン回転数が前記共振帯域の下限回転数未満に収まるような小さい値に設定するとともに、エンジン回転数が前記所定回転数と前記共振帯域の下限回転数との間にある状態から回転数を上昇させるために燃料を供給するときの目標供給量を、次サイクルの燃料供給時のエンジン回転数が前記共振帯域の上限回転数を超えるような大きい値に設定し、前記閾値設定工程では、前記所定回転数と、前記共振帯域の下限回転数および上限回転数とを、それぞれ、前記外気温が高い場合には低い場合に比べて低回転側にシフトさせる(請求項3)。また、前記制御装置において、好ましくは、前記燃料供給量設定部は、前記共振帯域の下限回転数よりも低回転側に設定された所定回転数よりもエンジン回転数がさらに低い状態から回転数を上昇させるために燃料を供給するときの目標供給量を、次サイクルの燃料供給時のエンジン回転数が前記共振帯域の下限回転数未満に収まるような小さい値に設定するとともに、エンジン回転数が前記所定回転数と前記共振帯域の下限回転数との間にある状態から回転数を上昇させるために燃料を供給するときの目標供給量を、次サイクルの燃料供給時のエンジン回転数が前記共振帯域の上限回転数を超えるような大きい値に設定し、前記閾値設定部は、前記所定回転数と、前記共振帯域の下限回転数および上限回転数とを、それぞれ、前記外気温が高い場合には低い場合に比べて低回転側にシフトさせる(請求項7)。 In the control method, preferably, in the fuel supply amount setting step, the engine speed is increased from a state where the engine speed is lower than a predetermined engine speed set to a lower speed side than a lower limit engine speed of the resonance band. Therefore, the target supply amount when supplying fuel is set to a small value so that the engine speed at the time of fuel supply in the next cycle is less than the lower limit speed of the resonance band, and the engine speed is set to the predetermined speed. The target supply amount when fuel is supplied to increase the rotational speed from a state between the engine speed and the lower limit rotational speed of the resonance band, and the engine rotational speed at the time of fuel supply in the next cycle is the upper limit of the resonance band. The value is set to a large value exceeding the rotation speed, and in the threshold setting step, the predetermined rotation speed, the lower limit rotation speed and the upper limit rotation speed of the resonance band are respectively set to the outside air temperature. Is shifted to the low rotation side as compared with the case lower when higher (claim 3). In the control device, it is preferable that the fuel supply amount setting unit starts the engine speed from a state where the engine speed is lower than a predetermined speed set at a lower speed than the lower limit speed of the resonance band. The target supply amount at the time of supplying fuel for increasing is set to a small value such that the engine speed at the time of fuel supply in the next cycle is less than the lower limit speed of the resonance band, and the engine speed is The target supply amount when fuel is supplied in order to increase the rotation speed from a state between the predetermined rotation speed and the lower limit rotation speed of the resonance band, and the engine rotation speed when fuel is supplied in the next cycle is the resonance band. The threshold value setting unit sets the predetermined rotation number, the lower limit rotation number and the upper limit rotation number of the resonance band, and the outside air temperature, respectively. It is shifted to the low rotation side as compared with the case low when have (claim 7).
この構成によれば、エンジン回転数が共振帯域の下限回転数に近いか遠いかに応じて燃料の目標供給量が増減されて、いずれの場合でも次サイクルの燃料供給時のエンジン回転数が共振帯域から外れるように制御されるので、次サイクルの燃料供給に基づく燃焼により発生するトルクがパワートレインに大きな振動を引き起こすのを防止することができる。 According to this configuration, the target supply amount of fuel is increased or decreased depending on whether the engine speed is close to or far from the lower limit speed of the resonance band, and in any case, the engine speed at the time of fuel supply in the next cycle becomes the resonance band. Therefore, it is possible to prevent the torque generated by the combustion based on the fuel supply in the next cycle from causing a large vibration in the power train.
しかも、目標供給量の増減を決めるための閾値である所定回転数と、次サイクルの燃料供給時のエンジン回転数として避けたい範囲である共振帯域(その下限回転数および上限回転数)とが、それぞれ外気温が高い場合には低い場合に比べて低回転側にシフトされるので、外気温による共振回転数の変動にかかわらずパワートレインの振動を効果的に抑制することができる。 In addition, a predetermined rotation speed that is a threshold for determining increase / decrease in the target supply amount, and a resonance band (its lower limit rotation speed and upper limit rotation speed) that is a range that should be avoided as the engine rotation speed at the time of fuel supply in the next cycle, When the outside air temperature is high, the engine is shifted to the low rotation side as compared with the low air temperature, so that the vibration of the power train can be effectively suppressed regardless of the fluctuation of the resonance rotational speed due to the outside air temperature.
前記制御方法において、好ましくは、前記燃料供給量設定工程では、前記共振帯域の上限回転数よりもエンジン回転数が高い状態から回転数を上昇させるために燃料を供給するときの目標供給量を、前記上限回転数とエンジン回転数との差が小さい場合には大きい場合に比べて少なくなるように設定し、前記閾値設定工程では、前記共振帯域の上限回転数を、前記外気温が高い場合には低い場合に比べて低回転側にシフトさせる(請求項4)。また、前記制御装置において、好ましくは、前記燃料供給量設定部は、前記共振帯域の上限回転数よりもエンジン回転数が高い状態から回転数を上昇させるために燃料を供給するときの目標供給量を、前記上限回転数とエンジン回転数との差が小さい場合には大きい場合に比べて少なくなるように設定し、前記閾値設定部は、前記共振帯域の上限回転数を、前記外気温が高い場合には低い場合に比べて低回転側にシフトさせる(請求項8)。 In the control method, preferably, in the fuel supply amount setting step, a target supply amount when fuel is supplied to increase the engine speed from a state where the engine speed is higher than the upper limit engine speed of the resonance band, When the difference between the upper limit engine speed and the engine speed is small, it is set to be smaller than when it is large. In the threshold setting step, the upper limit engine speed of the resonance band is set when the outside air temperature is high. Is shifted to the low rotation side as compared with the case of low (Claim 4). In the control device, preferably, the fuel supply amount setting unit supplies a target supply amount when fuel is supplied to increase the engine speed from a state where the engine speed is higher than the upper limit engine speed of the resonance band. Is set to be smaller when the difference between the upper limit engine speed and the engine speed is smaller than when the engine speed is large, and the threshold value setting unit sets the upper limit engine speed of the resonance band to the higher outside air temperature. In this case, the rotation is shifted to the low rotation side as compared with the low case (Claim 8).
この構成によれば、共振帯域の上限回転数に近い(つまり振動が誘発され易い)状態で燃焼による大きなトルクが発生するのを外気温にかかわらず回避することができ、当該トルクによって振動が増大するのを抑制することができる。 According to this configuration, it is possible to avoid generation of a large torque due to combustion in a state close to the upper limit rotational speed of the resonance band (that is, vibration is easily induced) regardless of the outside temperature, and the vibration increases by the torque. Can be suppressed.
以上説明したように、本発明の圧縮着火式エンジンの制御方法および制御装置によれば、外気温による共振回転数の変動にかかわらず振動の増大を効果的に抑制することができる。 As described above, according to the control method and control device for a compression ignition engine of the present invention, it is possible to effectively suppress an increase in vibration regardless of fluctuations in the resonance rotational speed due to the outside air temperature.
(1)エンジンの全体構成
図1は、本発明の一実施形態に係る制御方法または制御装置が適用されたディーゼルエンジンの全体構成を示す図である。本図に示されるディーゼルエンジンは、走行用の動力源として車両に搭載される4サイクルのディーゼルエンジンである。このエンジンのエンジン本体1は、いわゆる直列4気筒型のものであり、紙面に直交する方向に列状に並ぶ4つの気筒2を有するシリンダブロック3と、各気筒2を上から閉塞するようにシリンダブロック3の上面に設けられたシリンダヘッド4と、各気筒2にそれぞれ往復摺動可能に挿入されたピストン5とを有している。
(1) Overall Configuration of Engine FIG. 1 is a diagram showing an overall configuration of a diesel engine to which a control method or control device according to an embodiment of the present invention is applied. The diesel engine shown in the figure is a four-cycle diesel engine mounted on a vehicle as a driving power source. The
ピストン5の上方には燃焼室6が画成されており、この燃焼室6には、燃料としての軽油が、後述する燃料噴射弁15からの噴射によって供給される。そして、噴射された燃料(軽油)が、ピストン5の圧縮作用により高温・高圧化した燃焼室6で自着火し(圧縮着火)、その燃焼による膨張力で押し下げられたピストン5が上下方向に往復運動するようになっている。
A
ピストン5の下方には、エンジン本体1の出力軸であるクランク軸7が設けられている。クランク軸7は、ピストン5と図外のコネクティングロッドを介して連結され、ピストン5の往復運動(上下運動)に応じて中心軸回りに回転駆動される。
Below the piston 5, a
ここで、図示のような4サイクル4気筒のディーゼルエンジンでは、各気筒2に設けられたピストン5が、クランク角で180°(180°CA)の位相差をもって上下運動する。このため、各気筒2での燃焼(そのための燃料噴射)のタイミングは、180°CAずつ位相をずらしたタイミングに設定される。具体的には、4つの気筒2の気筒番号を紙面手前から順に1番、2番、3番、4番とすると、1番気筒→3番気筒→4番気筒→2番気筒の順に燃焼が行われる。このため、例えば1番気筒が圧縮行程であれば、3番気筒、4番気筒、2番気筒は、それぞれ、吸気行程、排気行程、膨張行程となる。
Here, in a four-cycle four-cylinder diesel engine as shown in the figure, the piston 5 provided in each
シリンダヘッド4には、各気筒2の燃焼室6に開口する吸気ポート9および排気ポート10と、各ポート9,10を開閉する吸気弁11および排気弁12とが設けられている。吸気弁11および排気弁12は、シリンダヘッド4に配設された一対のカム軸等を含む動弁機構13,14により、クランク軸7の回転に連動して開閉駆動される。
The
また、シリンダヘッド4には、燃料噴射弁15(請求項にいう「燃料噴射装置」に相当)が各気筒2につき1つずつ設けられている。各燃料噴射弁15には、燃料を蓄圧状態で蓄える図外のコモンレールから延びる燃料供給管20がそれぞれ接続されており、各燃料噴射弁15は、燃料供給管20から供給された燃料を燃焼室6に高圧噴射することにより、各気筒2に所要量の燃料を供給する。
The
シリンダブロック3やシリンダヘッド4の内部には、冷却水が流通する図外のウォータジャケットが設けられており、このウォータジャケット内の冷却水の温度(エンジン水温)を検出するための水温センサSN1がシリンダブロック3に設けられている。
A water jacket (not shown) through which cooling water flows is provided inside the
シリンダブロック3には、クランク軸7の回転角度(つまりクランク角)、およびクランク軸7の回転数(つまりエンジン回転数)を検出するためのクランク角センサSN2が設けられている。このクランク角センサSN2は、クランク軸7と一体に回転するクランクプレート25の回転に応じてパルス信号を出力するものである。
The
具体的に、クランクプレート25の外周部には、一定ピッチで並ぶ多数の歯25aが突設されている。クランク角センサSN2は、クランクプレート25の歯25aと対向するように設けられており、クランクプレート25の回転に伴い周方向に移動する各歯25aの通過を光学的に検出することによりパルス信号(ON/OFF信号)を出力する。クランク角およびエンジン回転数は、このクランク角センサSN2からのパルス信号に基づいて検出される。
Specifically, a large number of
図1は概略図であるため正確ではないが、当実施形態において、クランクプレート25の外周部には微小角度(例えば6°CA)ごとに等間隔に並ぶように多数の歯25aが設けられている。このため、クランク角センサSN2から出力されるパルス信号は、歯25aのピッチ角ごとにON/OFFが繰り返される一定周期の信号となる。ただし、クランクプレート25の外周のうち特定の角度範囲は、歯が省略された欠け歯部25bとされている。この欠け歯部25bは、クランク角を特定するための基準として設けられている。
Although FIG. 1 is a schematic view and is not accurate, in the present embodiment, a large number of
シリンダヘッド4には、動弁機構(ここでは排気弁12用の動弁機構14)に含まれるカム軸の角度を検出するためのカム角センサSN3が設けられている。カム角センサSN3は、カム軸と一体に回転するシグナルプレートの歯の通過に応じて、気筒識別情報(どの気筒が何行程にあるかを識別するための情報)を生成するためのパルス信号を出力するものである。
The
吸気ポート9および排気ポート10には、吸気通路28および排気通路29がそれぞれ接続されている。吸気通路28には、外部から燃焼室6に導入される吸入空気(新気)が流通し、排気通路29には、燃焼室6から外部に排出される排気ガス(燃焼ガス)が流通する。
An
吸気通路28のうち、エンジン本体1から所定距離上流側までの範囲は、気筒2ごとに分岐した分岐通路部28aとされており、各分岐通路部28aの上流端がそれぞれ共通のサージタンク28bに接続されている。このサージタンク28bよりも上流側には、単管状の共通通路部28cが設けられている。
In the
共通通路部28cには、各気筒2への吸入空気量を調節するための吸気絞り弁30が設けられている。吸気絞り弁30は、エンジンの運転中は基本的に全開もしくはこれに近い高開度に維持されており、エンジンの停止時等の必要時にのみ閉弁されて吸気通路28を遮断する。
An
シリンダブロック3には、エンジンを始動するためのスタータモータ34が設けられている。このスタータモータ34は、モータ本体34aと、モータ本体34aにより回転駆動されるピニオンギア34bとを有している。ピニオンギア34bは、クランク軸7の一端部に連結されたリングギア35と離接可能に噛合している。そして、スタータモータ34を用いてエンジンを始動する際には、ピニオンギア34bが所定の噛合位置に移動してリングギア35と噛合し、ピニオンギア34bの回転力がリングギア35に伝達されることにより、クランク軸7が回転駆動される。
The
(2)制御系
以上のように構成されたエンジンは、その各部がECU(エンジン制御ユニット)50により統括的に制御される。ECU50は、周知のとおり、CPU、ROM、RAM等から構成されるマイクロプロセッサである。
(2) Control system Each part of the engine configured as described above is centrally controlled by an ECU (engine control unit) 50. As is well known, the
ECU50には、エンジンに設けられた各種センサから種々の情報が入力される。すなわち、ECU50は、上述した水温センサSN1、クランク角センサSN2、およびカム角センサSN3と電気的に接続されており、これら各センサSN1〜SN3からの入力信号に基づいて、エンジン水温、クランク角、エンジン回転数、気筒識別情報等の種々の情報を取得する。
Various information is input to the
また、エンジンを搭載する車両のエンジンルームには、外気温を検出するための外気温センサSN4が設けられている。さらに、車両の各部には、例えば車両の走行速度(車速)、アクセルペダルの開度(アクセル開度)、ブレーキペダルのON/OFF(ブレーキの有無)といった各種情報を検出するための車載センサSN4が設けられている。ECU50は、外気温センサSN4および車載センサSN5と電気的に接続されおり、これら各センサSN4,SN5からの入力信号に基づいて、車速、アクセル開度、ブレーキの有無といった車両に関する種々の情報、および外気温を取得する。
In addition, an outside air temperature sensor SN4 for detecting outside air temperature is provided in an engine room of a vehicle on which the engine is mounted. Furthermore, each part of the vehicle includes, for example, an in-vehicle sensor SN4 for detecting various types of information such as the vehicle traveling speed (vehicle speed), the accelerator pedal opening (accelerator opening), and the brake pedal ON / OFF (presence of braking). Is provided. The
ECU50は、上記各センサSN1〜SN5から得られる情報に基づいて種々の演算等を実行しつつエンジンの各部を制御するものであり、請求項にいう「燃料供給量設定部」および「閾値設定部」に相当するものである。具体的に、ECU50は、燃料噴射弁15、吸気絞り弁30、およびスタータモータ34等と電気的に接続されており、上記演算の結果等に基づいて、これらの機器にそれぞれ制御用の信号を出力する。
The
ECU50が有するより具体的な機能について説明する。エンジンの運転中、ECU50は、例えば、車載センサSN5により検出される車速やアクセル開度等に基づいてエンジンの要求トルク(負荷)を算出するとともに、クランク角センサSN2により検出されるクランク角の変化に基づいてエンジン回転数を算出する。また、算出した要求トルクおよびエンジン回転数等の種々の条件に基づいて、各気筒2に供給すべき燃料の目標供給量を設定し、設定した目標供給量に一致する量の燃料が各気筒2に供給されるように、各気筒2の燃料噴射弁15を制御する。
More specific functions of the
また、当実施形態のエンジンにはいわゆるアイドリングストップ機能が付加されている。すなわち、ECU50は、予め定められた特定の条件下でエンジンを自動的に停止させ、または再始動させる機能を有している。例えば、ECU50は、車速がほぼゼロであること、アクセルペダルがOFF(アクセル開度がゼロ)であること、ブレーキペダルがONであること等の複数の条件が全て満足されたときに、燃料噴射弁15からの燃料供給をカットしてエンジンを自動的に停止させる。一方で、エンジンの自動停止後、アクセルペダルがOFFからONになった(アクセル開度がゼロより大きくなった)こと、ブレーキペダルがONからOFFになったこと等の複数の条件のうち少なくとも1つが満足されたときに、燃料噴射弁15からの燃料供給を再開するなどしてエンジンを再始動させる。
Further, a so-called idling stop function is added to the engine of this embodiment. That is, the
(3)通常運転時の制御
次に、エンジンの通常運転時、つまりエンジンの始動(イグニッションONに伴う強制始動または自動停止後の再始動)が完了した後の運転中に適用される制御の具体例、特に、エンジン回転数を算出する方法および燃料の目標供給量を設定する方法について説明する。
(3) Control during normal operation Next, a specific example of control applied during normal operation of the engine, that is, during operation after engine start (forced start with ignition ON or restart after automatic stop) is completed. An example, in particular, a method for calculating the engine speed and a method for setting the target supply amount of fuel will be described.
図2は、クランク角センサSN2からECU20に入力されるパルス信号をクランク角の変化軸上で示す図である。なお、図2では、燃料を噴射する気筒2の行程変化を併せて図示している。そして、当該気筒2の圧縮上死点を360°CA、吸気下死点を180°CA、排気上死点を0°CAとしている。
FIG. 2 is a diagram illustrating a pulse signal input from the crank angle sensor SN2 to the
エンジンの通常運転時、ECU50は、気筒2に供給すべき燃料の目標供給量を設定する処理を、圧縮行程中の所定のクランク角C6の時点で開始する。具体的には、クランク角センサSN2の検出値に基づきクランク角がC6になったことが確認された時点で、C6以前のクランク角の時間変化に基づいてエンジン回転数を算出する(その詳細な方法は後述する)。そして、算出したエンジン回転数と、車載センサSN5により検出される車速やアクセル開度等から算出されるエンジンの要求トルク(負荷)と、水温センサSN1により検出されるエンジン水温とに基づいて、燃料噴射弁15から噴射すべき燃料の量、つまり燃料の目標供給量を設定する。
During normal operation of the engine, the
図2の例では、各気筒2の圧縮行程の中期にパイロット噴射F0が実行されるとともに、圧縮行程の後期にメイン噴射F1が実行されるようになっており、ECU50は、燃料の目標供給量として、これらパイロット噴射F0およびメイン噴射F1による合計の噴射量を、上記エンジン回転数、要求トルク、およびエンジン水温とに基づいて設定する。
In the example of FIG. 2, the pilot injection F0 is executed in the middle of the compression stroke of each
パイロット噴射F0のタイミングは、燃料の目標供給量を設定する処理が開始されるクランク角C6よりもやや遅角側にずれたタイミングに設定されている。言い換えると、クランク角C6の時点からパイロット噴射F0の時点までの間にはある程度のクランク角差に相当する期間が存在しており、当該期間は、少なくとも、エンジン回転数および燃料の目標供給量を特定する演算に要する期間もしくはそれ以上になるように設定されている。 The timing of the pilot injection F0 is set to a timing slightly deviated from the crank angle C6 at which the process for setting the target supply amount of fuel is started. In other words, a period corresponding to a certain crank angle difference exists between the time point of the crank angle C6 and the time point of the pilot injection F0, and at least the engine speed and the target supply amount of fuel are included in the period. It is set to be a period required for the specified calculation or longer.
ここで、パイロット噴射F0およびメイン噴射F1が実行されるタイミングについては、図2に示すようなタイミングに限られず、エンジン回転数、要求トルク、およびエンジン水温等に応じて変化し得る。また、燃料噴射弁15からの噴射パターンについても、パイロット噴射およびメイン噴射の2回の噴射をするパターンに限られず、3回以上の噴射をするパターンが採用される場合もあれば、1回のみの噴射をするパターンが採用される場合もある。ECU50は、上述した燃料の目標供給量を設定する処理と併せて、これら燃料の噴射パターンおよび噴射タイミングを設定する処理を行う。ただし、これらの各設定をクランク角C6の時点のエンジン回転数に基づいて行うために、いずれの噴射パターンにおいても、クランク角C6よりも遅角側に1回目の燃料噴射のタイミングが設定されるようになっている。
Here, the timing at which the pilot injection F0 and the main injection F1 are executed is not limited to the timing as shown in FIG. 2, and may vary according to the engine speed, the required torque, the engine water temperature, and the like. Further, the injection pattern from the
図2に示される式(1)は、クランク角C6の時点でのエンジン回転数Nを算出するための演算式である。この式(1)に示すように、クランク角C6の時点でのエンジン回転数N(rpm)は、クランク角C6以前に設定された複数の分割区間(D1〜D6)におけるそれぞれの経過時間の計測値(Δt1〜Δt6)に基づいて算出される。 Expression (1) shown in FIG. 2 is an arithmetic expression for calculating the engine speed N at the time of the crank angle C6. As shown in this equation (1), the engine speed N (rpm) at the time of the crank angle C6 is measured for each elapsed time in a plurality of divided sections (D1 to D6) set before the crank angle C6. It is calculated based on the values (Δt1 to Δt6).
具体的に、当実施形態では、吸気行程中の所定のクランク角C0から圧縮行程中の上記クランク角C6までのクランク角範囲(例えば180°CAの範囲)が6つに分割されることにより、第1分割区間D1から第6分割区間D6までの6つの分割区間が設定されている(C1〜C5は各分割区間の境界のクランク角である)。ECU50は、これら第1〜第6分割区間D1〜D6それぞれの開始から終了までの時間、つまり各分割区間D1〜D6の経過時間Δt1〜Δt6を、自身に内蔵されたタイマーのカウント値に基づいて計測する。そして、ECU50は、これらのデータに基づいて、式(1)によりエンジン回転数Nを算出する。
Specifically, in this embodiment, a crank angle range (for example, a range of 180 ° CA) from a predetermined crank angle C0 during the intake stroke to the crank angle C6 during the compression stroke is divided into six, Six divided sections from the first divided section D1 to the sixth divided section D6 are set (C1 to C5 are crank angles at the boundaries of the divided sections). The
式(1)のうち、鎖線で囲んだA項、つまり、クランク角C6とクランク角C0との差分(C6−C0)を各分割区間D1〜D6の時間計測値の合計(Δt1+Δt2‥‥+Δt6)で割った値は、クランク角がC0からC6まで変化する期間中の平均の角速度、言い換えると、各分割区間D1〜D6の角速度の平均値を表している。エンジン回転数N(rpm)は1分あたりにクランク軸7が回転する数であるので、この平均の角速度(A項)に60(s)/360(°CA)を掛けることにより、エンジン回転数N(rpm)を算出することができる。
In Expression (1), the term A surrounded by a chain line, that is, the difference between the crank angle C6 and the crank angle C0 (C6-C0) is the sum of the time measurement values of each of the divided sections D1 to D6 (Δt1 + Δt2... + Δt6). The value divided by represents the average angular velocity during the period in which the crank angle changes from C0 to C6, in other words, the average value of the angular velocities of the divided sections D1 to D6. Since the engine speed N (rpm) is the number of rotations of the
このように、エンジンの通常運転時は、複数の(ここでは6つの)分割区間D1〜D6の時間計測値Δt1〜Δt6を用いて各分割区間D1〜D6の平均角速度が算出されるとともに、その平均角速度に基づいてエンジン回転数が算出されるようになっている。 As described above, during normal operation of the engine, the average angular velocities of the divided sections D1 to D6 are calculated using the time measurement values Δt1 to Δt6 of the plurality of (here, six) divided sections D1 to D6, and The engine speed is calculated based on the average angular velocity.
ここで、図2の例において、第6分割区間D6中のパルス信号が常にOFFとなっているのは、この第6分割区間D6が図1に示したクランクプレート25の欠け歯部25bに対応した区間となっているためである。すなわち、欠け歯部25bがクランク角センサSN2の前を通過する間、クランク角センサSN2からは歯25aの通過に伴うON信号が出力されないため、パルス信号は常にOFFとなる。第6分割区間D6は、この欠け歯部25bの開始から終了までの期間に対応した無信号区間となっている。
Here, in the example of FIG. 2, the pulse signal in the sixth divided section D6 is always OFF. This sixth divided section D6 corresponds to the missing
なお、当実施形態のような直列4気筒型エンジンでは、各気筒2の位相差が180°CAであるので、図2のように第6分割区間D6が無信号区間(欠け歯部25bに対応する区間)となるのは、4気筒のうちの2つだけであり、他の2つの気筒では第6分割区間D6は無信号区間にはならない。例えば、第1気筒および第4気筒において第6分割区間が無信号区間になるとすれば、第2気筒および第3気筒では、第6分割区間D6は無信号区間にはならない。ただし、第6分割区間D6が無信号区間であっても、ON/OFFの切り替わりによって当該区間の開始と終了は特定できるので、第6分割区間D6の経過時間Δt6は測定可能である。つまり、エンジン回転数および燃料の目標供給量を特定するにあたって、第6分割区間D6が無信号区間かどうかは特に影響しない。言い換えると、第1気筒から第4気筒のいずれであっても、エンジン回転数および燃料の目標供給量を特定する方法は同じである。
In the in-line four-cylinder engine as in the present embodiment, the phase difference between the
(4)エンジン始動時の制御
次に、エンジンの始動時にECU50により実行される制御の内容について説明する。ここで、エンジンの「始動」には、イグニッションONに伴うエンジンの強制始動だけでなく、自動停止(アイドリングストップ)されたエンジンを再始動させること、つまりエンジンの自動始動も含まれるが、以下では、エンジンの強制始動時の制御を例に説明する。なお、エンジンの自動始動では、気筒識別情報が既知であるため、強制始動のときと異なり後述するステップS3の制御が不要になるが、その余の制御はほぼ同様である。
(4) Control at the time of engine start Next, the contents of control executed by the
図3は、エンジンの強制始動時の制御の具体的手順を示すフローチャートである。イグニッションがON操作されて本フローチャートに示す制御がスタートすると、ECU50は、スタータモータ34を駆動してクランク軸7を強制回転させるクランキングを開始する(ステップS1)。
FIG. 3 is a flowchart showing a specific procedure for control during forced start of the engine. When the ignition is turned on and the control shown in this flowchart is started, the
また、上記クランキングの開始と併せて、ECU50は、外気温センサSN4により検出される外気温に基づいて、図5に示すエンジン回転数の閾値X1,X2,X3を設定する(ステップS2)。以下、X1を第1回転数、X2を第2回転数、X3を第3回転数とすると、第3回転数X3はアイドル回転数Yよりも低く、第2回転数X2は第3回転数X3よりも低く、第1回転数X1は第2回転点数X2よりも低くなるように設定される。なお、アイドル回転数Yとは、周知のとおり、エンジンの始動完了後、アクセルペダルがOFF(アクセル開度がゼロ)でかつ車両が停止しているときに設定されるエンジン回転数のことである。
Further, together with the start of cranking, the
第2回転数X2から第3回転数X3までの範囲は、エンジンおよび変速機を含むパワートレインの振動が大きくなり易い回転域であり、以下ではこれを共振帯域Rという。言い換えると、第2回転数X2は共振帯域Rの下限回転数であり、第3回転数X3は共振帯域Rの上限回転数である。共振帯域Rは、パワートレインの共振周波数に対応する回転数(共振回転数)を含むように設定される。 The range from the second rotational speed X2 to the third rotational speed X3 is a rotational range in which the vibration of the power train including the engine and the transmission is likely to be large. In other words, the second rotational speed X2 is the lower limit rotational speed of the resonance band R, and the third rotational speed X3 is the upper limit rotational speed of the resonance band R. The resonance band R is set so as to include the rotation speed (resonance rotation speed) corresponding to the resonance frequency of the power train.
すなわち、エンジンおよび変速機を含むパワートレインにおいて、加振源であるエンジン本体1の振動の周波数がある特定の周波数になると、パワートレイン全体が共振により大きく振動する現象が生じる。このような共振が生じる周波数に対応する回転数、つまり共振回転数がアイドル回転数Y以上であると、エンジンの通常運転時にパワートレインの共振が起きてしまい、車両の乗り心地が悪化してしまう。そこで、一般には、共振回転数がアイドル回転数よりも低くなるように、例えばパワートレインを車体にマウントするマウント部材の配置や材料特性(弾性係数等)が調整される。当実施形態においても、このような一般の車両と同様、共振回転数がアイドル回転数Yよりも低くなるようにマウント部材等がセッティングされている。そして、この共振回転数に近い回転数を含む所定範囲、つまり共振回転数よりやや低い第2回転数X2から共振回転数よりやや高い第3回転数X3までの範囲が、パワートレインの振動が大きくなり易い共振帯域Rとして設定されている。なお、当実施形態の場合、共振帯域Rは、アイドル回転数Y以下の領域のほぼ中間部に設定されており、この共振帯域Rのさらに低回転側に第1回転数X1が設定されている。第1回転数X1は、請求項にいう「所定回転数」に相当する。
That is, in the power train including the engine and the transmission, when the frequency of vibration of the
ここで、パワートレインの共振周波数は外気温によって多少変動する。これは、マウント部材の弾性率が外気温の相違によって変化することに対応している。これにより、共振が起きる回転数つまり共振回転数は、温度変化によって低回転側または高回転側にシフトするので、これに合わせて共振帯域Rも低回転側または高回転側にシフトさせることが望まれる。そこで、ECU50は、共振帯域Rの下限回転数および上限回転数、つまり第2回転数X2および第3回転数X3を、外気温センサSN4により検出される外気温に基づいて可変的に設定する。より詳しくは、共振回転数は外気温が高くなるほど低回転側にシフトすることが分かっているので、共振帯域Rの下限回転数および上限回転数(第2回転数X2および第3回転数X3)も、外気温が高いほど低回転側にシフトするように設定される。同様に、第1回転数X1についても、共振帯域Rと連動するように、外気温が高いほど低回転側にシフトするように設定される。
Here, the resonance frequency of the powertrain varies somewhat depending on the outside air temperature. This corresponds to the change in the elastic modulus of the mount member due to the difference in the outside air temperature. As a result, the rotational speed at which resonance occurs, that is, the resonant rotational speed is shifted to the low rotational speed side or the high rotational speed side due to the temperature change, and accordingly, it is desirable to shift the resonance band R to the low rotational speed side or the high rotational speed accordingly. It is. Therefore, the
上記のようにして回転数に関する各閾値(X1,X2,X3)の設定を行った後、ECU50は、クランク角センサSN2およびカム角センサSN3からの入力信号に基づいた気筒識別情報の読み取りが完了したか否かを判定する(ステップS3)。この読み取りは、クランキングにより少なくともクランク軸7が2回転(言い換えるとカム軸が1回転)する間に完了する。
After setting the respective threshold values (X1, X2, X3) relating to the rotational speed as described above, the
上記ステップS3でYESと判定されて気筒識別情報の読み取り完了が確認された場合、ECU50は、その時点で圧縮行程にある気筒2に最初の燃料を供給すべく、当該気筒2の燃料噴射弁15から燃料を噴射させる(ステップS4)。この最初の燃料噴射による燃料の供給量は、失火を起こすことなくかつ過剰な燃焼トルクが発生しない程度の適切な量となるように予め定められている。なお、エンジン水温が低い(言い換えると燃焼室6の壁面温度が低い)場合には噴射された燃料のうち気化する燃料の割合が減るので、エンジン水温に応じて適宜の範囲で燃料の供給量を増減補正するようにしてもよい。
When it is determined YES in step S3 and it is confirmed that reading of the cylinder identification information is completed, the
上記の燃料噴射に基づく最初の燃焼が行われた後、ECU50は、その最初の燃焼が行われた気筒の次に圧縮行程を迎える気筒のクランク角が図4に示すC6に達したか否かを、クランク角センサSN2からの入力信号に基づき判定する(ステップS5)。この図4に示すクランク角C6は、既に図2に示した通常運転時の制御のときと同様、燃料噴射量の設定処理が開始されるクランク角を表している。なお、図2および図4では、燃料噴射量の設定処理が開始されるクランク角をいずれもC6としているが、図2(通常運転時)におけるクランク角C6と図4(始動時)におけるクランク角C6は同じである必要はなく、異なっていてもよい。このことは、後述するクランク角C5でも同様である。
After the first combustion based on the fuel injection is performed, the
上記ステップS5でYESと判定されてクランク角がC6に達したことが確認された場合、ECU50は、クランク角センサSN2からの入力信号に基づいてエンジン回転数Nを算出する(ステップS6)。
When it is determined YES in step S5 and it is confirmed that the crank angle has reached C6, the
具体的に、ECU50は、図4に示す式(2)を用いてエンジン回転数Nを算出する。この式(2)に示すように、クランク角C6の時点におけるエンジン回転数N(rpm)は、クランク角C6からその少し手前のクランク角C5までの間に設定された第6分割区間D6の経過時間の計測値Δt6に基づいて算出される。すなわち、ECU50は、クランク角C6とC5との差分(C6−C5)を、第6分割区間D6の開始から終了までの時間計測値Δt6で割ることにより、第6分割区間D6の角速度(式(2)のB項)を得るとともに、当該角速度に60(s)/360(°CA)を掛けることにより、エンジン回転数N(rpm)を算出する。
Specifically, the
このように、エンジンの始動時は、クランク角C6の直前の分割区間である第6分割区間D6の時間計測値Δt6を用いて当該分割区間D6の角速度が算出されるとともに、この単一の分割区間D6の角速度のみに基づいてエンジン回転数Nが算出されるようになっている。言い換えると、エンジンの始動時は、エンジンの通常運転時(図2)であれば考慮されるはずの第1〜第6分割区間D1〜D6の時間計測値Δt1〜Δt6のうち、過去分の5つの分割区間の時間計測値(Δt1〜Δt5)は無視して、直近の1つの分割区間の時間計測値(Δt6)のみを用いてエンジン回転数が算出される。 As described above, when the engine is started, the angular velocity of the divided section D6 is calculated using the time measurement value Δt6 of the sixth divided section D6 which is the divided section immediately before the crank angle C6, and this single divided section is used. The engine speed N is calculated based only on the angular velocity of the section D6. In other words, when the engine is started, the time measurement values Δt1 to Δt6 of the first to sixth divided sections D1 to D6 that should be considered if the engine is in normal operation (FIG. 2), 5 of the past. The engine speed is calculated using only the most recent time measurement value (Δt6) of one divided section, ignoring the time measurement values (Δt1 to Δt5) of the two divided sections.
上記のようにしてクランク角C6の時点でのエンジン回転数Nが算出されると、ECU50は、算出されたエンジン回転数Nが、上記ステップS2で設定された第1回転数X1以上であるか否かを判定する(ステップS7)。
When the engine speed N at the time of the crank angle C6 is calculated as described above, the
上記ステップS7でNOと判定されてクランク角C6の時点でのエンジン回転数Nが第1回転数X1未満であること(N<X1)が確認された場合、ECU50は、この時点で圧縮行程にある気筒2に供給すべき燃料の目標供給量、つまり当該気筒2の燃料噴射弁15から噴射すべき燃料の量を、予め定められた第1供給量に設定する(ステップS8)。この第1供給量は、次に圧縮行程を迎える気筒に燃料を噴射する時点でのエンジン回転数が、上記ステップS2で設定された第2回転数X2(共振帯域Rの下限回転数)未満になるような比較的少ない量に設定される。
If it is determined NO in step S7 and it is confirmed that the engine speed N at the time of the crank angle C6 is less than the first speed X1 (N <X1), the
すなわち、エンジン回転数が第1回転数X1未満である現時点で圧縮行程にある気筒に多くの燃料を噴射すると、その噴射された燃料の燃焼に伴い発生するトルクによってエンジン回転数が比較的大きく上昇し、次に圧縮行程を迎える気筒に燃料を噴射する時点、つまり今からほぼ180°CA経過後に行われる次サイクルでの燃料噴射時におけるエンジン回転数が第2回転数X2を中途半端に超えるような値になってしまう。こうなると、次サイクルの燃焼噴射による燃焼が、パワートレインの振動が大きくなり易い共振帯域R内(第2回転数X2と第3回転数X3との間)で起きることになり、当該燃焼に伴い発生するトルクがパワートレインに大きな振動を引き起こすと考えられる。そこで、このような事態を回避すべく、上記ステップS7では、燃料の目標供給量が、次サイクルの燃料噴射時のエンジン回転数ができるだけ第2回転数X2未満になるように予め定められた少量の第1供給量に設定される。 That is, when a large amount of fuel is injected into a cylinder that is currently in the compression stroke whose engine speed is less than the first speed X1, the engine speed increases by a relatively large amount due to the torque generated by the combustion of the injected fuel. Then, when the fuel is injected into the cylinder that will reach the next compression stroke, that is, the engine speed at the time of fuel injection in the next cycle, which is performed after a lapse of about 180 ° CA from now, the second rotational speed X2 is likely to exceed halfway. It will be a bad value. In this case, combustion due to combustion injection in the next cycle occurs in the resonance band R (between the second rotation speed X2 and the third rotation speed X3) where the vibration of the power train is likely to increase, and accompanying the combustion The generated torque is thought to cause a large vibration in the powertrain. Therefore, in order to avoid such a situation, in step S7 described above, the target supply amount of fuel is a small amount set in advance so that the engine speed at the time of fuel injection in the next cycle is as low as possible below the second speed X2. The first supply amount is set.
一方、上記ステップS7でYESと判定されてクランク角C6の時点でのエンジン回転数Nが第1回転数X1以上であること(N≧X1)が確認された場合、ECU50は、当該エンジン回転数Nが共振帯域Rの下限回転数である第2回転数X2未満であるか否かを判定する(ステップS9)。
On the other hand, when it is determined YES in step S7 and it is confirmed that the engine speed N at the crank angle C6 is equal to or higher than the first speed X1 (N ≧ X1), the
上記ステップS9でYESと判定されてクランク角C6の時点でのエンジン回転数が第1回転数X1以上かつ第2回転数X2未満であること(X1≦N<X2)が確認された場合、ECU50は、燃料の目標供給量を、エンジン始動時に設定し得る燃料供給量の範囲の中で最も大きい値である最大供給量に設定する(ステップS10)。
When it is determined YES in step S9 and it is confirmed that the engine speed at the time of the crank angle C6 is equal to or greater than the first speed X1 and less than the second speed X2 (X1 ≦ N <X2), the
すなわち、エンジン始動時に気筒2に対し供給し得る燃料の量は、燃料を着火させる(失火を起こさない)ために必要な下限の供給量である最小供給量から、空気と反応できない余剰燃料が過度に大きくならないように定められる上限の供給量である最大供給量までの範囲のいずれかに設定する必要がある。上記ステップS10では、当該範囲の上限である最大供給量を燃料の目標供給量として設定する。ここで、燃料の最小供給量および最大供給量は、エンジン水温(言い換えると燃焼室6の壁面温度)に応じて異なる。例えば、エンジン水温が低いほど燃料の気化率が低下するので、最小供給量および最大供給量はエンジン水温が低いほど多くなる。ECU50は、このようにエンジン水温に応じて変化する最小供給量および最大供給量を予め記憶しており、この中から現時点のエンジン水温(水温センサSN1により検出される温度)に適合した最大供給量を読み取って、これを燃料の目標供給量として設定する。なお、燃料の目標供給量を最大供給量に設定するのは、多量の燃料を燃焼させることで大きなトルクを発生させ、次サイクルの燃料噴射時のエンジン回転数を共振帯域Rを超える回転数まで一気に上昇させるためである。
In other words, the amount of fuel that can be supplied to the
一方、上記ステップS9でNOと判定されてクランク角C6の時点でのエンジン回転数Nが第2回転数X2以上であること(N≧X2)が確認された場合、ECU50は、当該エンジン回転数Nが共振帯域Rの上限回転数として上記ステップS2で設定された第3回転数X3より大きいか否かを判定する(ステップS11)。
On the other hand, when it is determined NO in step S9 and it is confirmed that the engine speed N at the time of the crank angle C6 is greater than or equal to the second speed X2 (N ≧ X2), the
上記ステップS11でYESと判定されてクランク角C6の時点でのエンジン回転数Nが第3回転数X3より大きいこと(N>X3)が確認された場合、ECU50は、燃料の目標供給量を、第3回転数X3との差分に応じて変化する値である第2供給量に設定する(ステップS12)。
If it is determined YES in step S11 and it is confirmed that the engine speed N at the crank angle C6 is greater than the third speed X3 (N> X3), the
図6は、現時点(クランク角C6の時点)のエンジン回転数Nから共振帯域Rの上限回転数である第3回転数X3を差し引いて得られる差分(以下、単に回転数差という)と、上記ステップS12で設定される燃料の目標供給量との関係を示したグラフである。本図に示すように、燃料の目標供給量は、上記回転数差が閾値Z未満の範囲において、回転数差が大きいほど比例的に大きくなるように(言い換えると回転数差が小さいほど比例的に小さくなるように)設定される。また、回転数差が閾値Zに一致するときの目標供給量をWとすると、回転数差が閾値Zを超えたときの目標供給量は、閾値Zからの超過量にかかわらず一定値(W)に維持される。 FIG. 6 shows a difference obtained by subtracting the third rotational speed X3 that is the upper limit rotational speed of the resonance band R from the engine rotational speed N at the current time (at the time of the crank angle C6) (hereinafter simply referred to as the rotational speed difference), It is the graph which showed the relationship with the target supply amount of the fuel set by step S12. As shown in the figure, the target supply amount of fuel is proportionally larger as the rotational speed difference is larger in the range where the rotational speed difference is less than the threshold value Z (in other words, the smaller the rotational speed difference is, the more proportional the fuel supply is. To be smaller). If the target supply amount when the rotational speed difference matches the threshold value Z is W, the target supply amount when the rotational speed difference exceeds the threshold value Z is a constant value (W ) Is maintained.
一方、上記ステップS11でNOと判定されてクランク角C6の時点でのエンジン回転数Nが第2回転数X2以上かつ第3回転数X3以下であること(X2≦N≦X3)、つまり共振帯域Rに含まれる回転数であることが確認された場合、ECU50は、上記ステップS10に移行して、燃料の目標供給量を最大供給量に設定する。
On the other hand, if NO is determined in step S11 and the engine speed N at the time of the crank angle C6 is not less than the second speed X2 and not more than the third speed X3 (X2 ≦ N ≦ X3), that is, the resonance band When it is confirmed that the rotational speed is included in R, the
上記ステップS8,S10,S12のいずれかで燃料の目標供給量が設定されると、ECU50は、設定された目標供給量に一致する量の燃料を、圧縮行程にある気筒の燃料噴射弁15から噴射させる(ステップS13)。ここで、当実施形態では、図4に示すように、パイロット噴射F0およびメイン噴射F1の2回の噴射を行うパターンがエンジン始動時に選択されるようになっている。このため、上記ステップS13では、パイロット噴射F0およびメイン噴射F1の各噴射量の合計が上記目標供給量に一致するように燃料噴射弁15が制御される。なお、パイロット噴射F0およびメイン噴射F1のそれぞれの噴射量は、予め定められた分割比率と上記目標噴射量とに基づいて決定することができる。
When the target supply amount of fuel is set in any of the above steps S8, S10, S12, the
上記ステップS13で噴射された燃料が燃焼すると、ECU50は、その燃焼が行われた気筒の次に圧縮行程を迎える気筒が圧縮行程中のクランク角C6(図4)を迎えた時点で、上記ステップS6と同様の手順によりエンジン回転数Nを算出し(ステップS14)、その算出した回転数Nが予め定められたアイドル回転数Y以上であるか否かを判定する(ステップS15)。そして、このステップS15でNOと判定されてエンジン始動が未完であること(N<Y)が確認された場合は上記ステップS7に戻り、YESと判定されてエンジン始動が完了したこと(N≧Y)が確認された場合には、本フローを終了して通常運転時の制御へと移行する。
When the fuel injected in step S13 burns, the
図5の2つのグラフ(a)(b)には、以上のような制御により設定されるエンジン始動時の燃料供給量の変化パターンの具体例が示されている。グラフ(a)の折れ線の波形は、外気温が低かった場合の燃料供給量の変化パターンを示しており、グラフ(b)の折れ線の波形は、外気温が高かった場合の燃料供給量の変化パターンを示している。また、それぞれの波形の黒丸または白丸の点は、始動開始後の最初の燃料噴射を1サイクル目の燃料噴射とした場合におけるnサイクル目(n=1,2‥‥)の燃料噴射を表しており、左から順に1サイクル目、2サイクル目、3サイクル目‥‥の燃料噴射である。つまり、各点の横軸の位置がnサイクル目の燃料噴射が行われたときのエンジン回転数を表し、各点の縦軸の位置がnサイクル目の燃料噴射による噴射量を表している。 Two graphs (a) and (b) in FIG. 5 show specific examples of the change pattern of the fuel supply amount at the time of engine start set by the control as described above. The broken line waveform in graph (a) shows the change pattern of the fuel supply amount when the outside air temperature is low, and the broken line waveform in graph (b) shows the change in fuel supply amount when the outside air temperature is high. The pattern is shown. In addition, the black circles or white circles in the respective waveforms represent the fuel injections in the nth cycle (n = 1, 2,...) When the first fuel injection after the start of the start is the first fuel injection. From the left, the fuel injection is in the first cycle, the second cycle, the third cycle, and so on. That is, the position of the horizontal axis of each point represents the engine speed when the fuel injection of the nth cycle is performed, and the position of the vertical axis of each point represents the injection amount by the fuel injection of the nth cycle.
低温条件下での始動時に対応する図5(a)のグラフにおいて、実線で示す第1パターンは、始動開始後の2サイクル目の燃料噴射時のエンジン回転数、より詳しくは当該2サイクル目の燃料噴射が行われる直前のクランク角C6の時点でのエンジン回転数が第1回転数X1よりも低かった場合の燃料供給量の変化パターンであり、一点鎖線で示す第2パターンは、2サイクル目の燃料噴射時のエンジン回転数が第1回転数X1より高かった場合の燃料供給量の変化パターンである。 In the graph of FIG. 5A corresponding to the start at a low temperature condition, the first pattern indicated by a solid line indicates the engine speed at the time of fuel injection in the second cycle after the start of the start, more specifically in the second cycle. This is a change pattern of the fuel supply amount when the engine speed at the crank angle C6 immediately before fuel injection is lower than the first speed X1, and the second pattern indicated by the alternate long and short dash line is the second cycle It is a change pattern of the fuel supply amount when the engine speed at the time of fuel injection is higher than the first speed X1.
図5(a)に示す第1パターン(実線の波形)では、2サイクル目の燃料噴射時のエンジン回転数(点P2)が第1回転数X1よりも低い。このため、当該2サイクル目の燃料噴射では、上述した第1供給量(ステップS8)に相当する比較的少量の燃料が噴射されている。これにより、エンジン回転数の上昇幅が抑えられ、その次(3サイクル目)の燃料噴射時のエンジン回転数(点P3)が、共振帯域Rの下限回転数である第2回転数X2よりも低い値に抑えられている。一方、3サイクル目の燃料噴射では、上述した最大供給量(ステップS10)に相当する多量の燃料が噴射されている。これにより、その次(4サイクル目)の燃料噴射時のエンジン回転数(点P4)が、共振帯域Rの上限回転数である第3回転数X3よりも高い値まで上昇している。 In the first pattern (solid line waveform) shown in FIG. 5A, the engine speed (point P2) at the time of fuel injection in the second cycle is lower than the first speed X1. For this reason, in the fuel injection in the second cycle, a relatively small amount of fuel corresponding to the first supply amount (step S8) described above is injected. As a result, the range of increase in the engine speed is suppressed, and the engine speed (point P3) at the next (third cycle) fuel injection is higher than the second speed X2 that is the lower limit speed of the resonance band R. The value is kept low. On the other hand, in the fuel injection in the third cycle, a large amount of fuel corresponding to the above-described maximum supply amount (step S10) is injected. As a result, the engine speed (point P4) at the next (fourth cycle) fuel injection increases to a value higher than the third speed X3, which is the upper limit speed of the resonance band R.
一方、第2パターン(一点鎖線の波形)では、2サイクル目の燃料噴射時のエンジン回転数(点P2’)が第1回転数X1よりも高い。このため、当該2サイクル目の燃料噴射では、上述した最大供給量(ステップS10)に相当する多量の燃料が噴射されている。これにより、その次(3サイクル目)の燃料噴射時のエンジン回転数(点P3’)が、共振帯域Rの上限回転数である第3回転数X3よりも高い値まで上昇している。つまり、第2のパターンでは、上述した第1のパターンに比べて、共振帯域Rを超えるまでに要する燃焼回数が1回少なくなっている。 On the other hand, in the second pattern (the dashed line waveform), the engine speed (point P2 ') at the time of fuel injection in the second cycle is higher than the first speed X1. For this reason, in the fuel injection in the second cycle, a large amount of fuel corresponding to the above-described maximum supply amount (step S10) is injected. As a result, the engine speed (point P3 ') at the time of the next (third cycle) fuel injection is increased to a value higher than the third speed X3 that is the upper limit speed of the resonance band R. That is, in the second pattern, the number of times of combustion required to exceed the resonance band R is reduced by one as compared with the first pattern described above.
また、共振帯域Rを超えた後の燃料噴射量も、第1パターンと第2パターンとで異なっている。すなわち、第1パターンでは、共振帯域Rを超えた直後の4サイクル目の燃料噴射時のエンジン回転数(点P4)が、第3回転数X3よりも幾分大きくなっている。一方、第2パターンでも、共振帯域Rを超えた直後の3サイクル目の燃料噴射時のエンジン回転数(点P3’)は第3回転数X3よりも大きいが、両者の差は第1パターンに比べれば小さいものとなっている。このため、共振帯域Rを超えた直後の燃料噴射量は、第2パターンのときの方が第1パターンのときよりも少なく設定されている。なお、図5(a)のグラフ中に示す破線のラインLは、共振帯域Rを超えた後の燃料噴射量の変化の限界ラインであり、噴射量の設定が当該ラインLより下側に制限されることを表している。 Further, the fuel injection amount after exceeding the resonance band R is also different between the first pattern and the second pattern. That is, in the first pattern, the engine speed (point P4) at the time of fuel injection in the fourth cycle immediately after exceeding the resonance band R is somewhat larger than the third speed X3. On the other hand, in the second pattern, the engine speed (point P3 ′) at the time of fuel injection in the third cycle immediately after exceeding the resonance band R is larger than the third speed X3. It is small compared. For this reason, the fuel injection amount immediately after exceeding the resonance band R is set to be smaller in the second pattern than in the first pattern. The broken line L shown in the graph of FIG. 5A is a limit line for changing the fuel injection amount after exceeding the resonance band R, and the setting of the injection amount is limited below the line L. Represents that
以上のような低温条件下での始動時(図5(a))に比べて、図5(b)に示される高温条件下での始動時には、共振帯域Rの上限回転数および下限回転数(第2回転数X2および第3回転数X3)と、第1回転数X1とが、それぞれ低温条件のときに比べて低回転側にシフトされている(シフト前の各回転数を破線で表している)。このため、高温条件下では、図5(a)に示した第2パターンと同様に、共振帯域Rを超えるまでに要する燃焼回数が少ないパターンが得られ易くなる。すなわち、図5(b)に示すように、2サイクル目の燃料噴射時のエンジン回転数(点P2”)がシフト後の第1回転数X1よりも高くなる確率が高くなる。第1回転数X1より高くなると、当該2サイクル目の燃料噴射では、上述した最大供給量(ステップS10)に相当する多量の燃料が噴射されるので、その次(3サイクル目)の燃料噴射時のエンジン回転数(点P3”)は、シフト後の共振帯域Rの上限回転数である第3回転数X3よりも高い値まで上昇することになる。 Compared with the start under the low temperature condition as described above (FIG. 5A), the upper limit rotation speed and the lower limit rotation speed of the resonance band R (when the start under the high temperature condition shown in FIG. 2nd rotation speed X2 and 3rd rotation speed X3) and 1st rotation speed X1 are each shifted to the low rotation side compared with the time of low temperature conditions (representing each rotation speed before shift with a broken line) ) For this reason, under a high temperature condition, a pattern with a small number of times of combustion required to exceed the resonance band R is easily obtained as in the second pattern shown in FIG. That is, as shown in FIG. 5B, there is a higher probability that the engine speed (point P2 ″) at the time of fuel injection in the second cycle will be higher than the first speed X1 after the shift. If it becomes higher than X1, a large amount of fuel corresponding to the above-mentioned maximum supply amount (step S10) is injected in the fuel injection of the second cycle, so the engine speed at the time of the next (third cycle) fuel injection (Point P3 ″) increases to a value higher than the third rotational speed X3, which is the upper limit rotational speed of the resonance band R after the shift.
(5)作用等
以上説明したとおり、当実施形態では、エンジンの始動中に、パワートレイン(エンジンおよび変速機等)の振動が大きくなり易い回転域である共振帯域Rよりもエンジン回転数が低い状態で気筒2に燃料を供給するときの目標供給量が、次サイクルの燃料供給時のエンジン回転数が共振帯域Rから外れるような値に設定されるとともに、共振帯域Rが外気温が高いほど低回転側にシフトするように可変的に設定されるので、パワートレインの共振が起きる共振回転数が外気温によって変動しても、共振帯域R内で燃焼が行われるのを高い確率で回避することができ、エンジン始動時の振動を効果的に抑制できるという利点がある。
(5) Operation, etc. As described above, in the present embodiment, the engine speed is lower than the resonance band R, which is the rotation range in which the vibration of the powertrain (engine, transmission, etc.) tends to increase during engine startup. The target supply amount when supplying fuel to the
より詳しくは、上記実施形態では、燃料を噴射する直前のクランク角であるクランク角C6の時点でのエンジン回転数が、共振帯域Rの下限回転数である第2回転数X2よりもさらに低い第1回転数X1未満である場合に、次サイクルの燃料供給時のエンジン回転数が第2回転数X2未満になるように、燃料の目標供給量が比較的小さい値(第1供給量)に設定される。一方、クランク角C6の時点でのエンジン回転数が第1回転数X1以上かつ第2回転数X2未満である場合には、次サイクルの燃料供給時のエンジン回転数が共振帯域Rの上限回転数である第3回転数X3を一気に超えるように、燃料の目標供給量が十分に大きい値(最大供給量)に設定される。 More specifically, in the above embodiment, the engine speed at the time of the crank angle C6 that is the crank angle immediately before fuel injection is lower than the second speed X2 that is the lower limit speed of the resonance band R. When the number of revolutions is less than X1, the target fuel supply amount is set to a relatively small value (first supply amount) so that the engine revolution number at the time of fuel supply in the next cycle is less than the second revolution number X2. Is done. On the other hand, when the engine speed at the time of the crank angle C6 is equal to or higher than the first speed X1 and lower than the second speed X2, the engine speed at the time of fuel supply in the next cycle is the upper limit speed of the resonance band R. The target supply amount of fuel is set to a sufficiently large value (maximum supply amount) so as to exceed the third rotation speed X3.
このように、上記実施形態では、クランク角C6の時点でのエンジン回転数が共振帯域Rの下限回転数(第2回転数X2)に対し近い場合でも遠い場合でも、燃料の目標供給量が、次サイクルの燃料供給時のエンジン回転数が共振帯域Rから外れるような値に設定されるので、次サイクルの燃料供給に基づく燃焼により発生するトルクがパワートレインに大きな振動を引き起こすのを防止することができる。 Thus, in the above embodiment, the target fuel supply amount is equal to or less than the lower limit rotational speed (second rotational speed X2) of the resonance band R when the engine rotational speed at the crank angle C6 is close. Since the engine speed at the time of fuel supply in the next cycle is set to a value that deviates from the resonance band R, it is possible to prevent torque generated by combustion based on fuel supply in the next cycle from causing large vibrations in the powertrain. Can do.
しかも、上記のように燃料の目標供給量の増減を決めるための閾値である第1回転数Xと、次サイクルの燃料供給時のエンジン回転数として避けたい範囲である共振帯域R(その下限および上限の回転数X2,X3)とが、それぞれ外気温が高いほど低回転側にシフトされるので、パワートレインの共振が起きる回転数(共振回転数)が外気温の影響で変動したとしても、当該変動を反映した共振帯域Rの位置に基づいて燃料の目標供給量が調整されることにより、次サイクルの燃料供給時のエンジン回転数を高い確率で共振帯域Rから外すことができる。これにより、外気温による共振回転数の変動にかかわらずエンジン始動時の振動を効果的に抑制することができる。 In addition, as described above, the first rotational speed X, which is a threshold for determining the increase or decrease in the target supply amount of fuel, and the resonance band R (the lower limit and the range that is desired to be avoided as the engine rotational speed at the time of fuel supply in the next cycle). The upper rotational speed X2, X3) is shifted to the lower rotational speed as the outside air temperature is higher, so even if the rotational speed at which the powertrain resonance (resonant rotational speed) fluctuates due to the influence of the outside air temperature, By adjusting the target fuel supply amount based on the position of the resonance band R reflecting the fluctuation, the engine speed at the time of fuel supply in the next cycle can be removed from the resonance band R with high probability. Thereby, it is possible to effectively suppress the vibration at the time of starting the engine regardless of the fluctuation of the resonance rotational speed due to the outside air temperature.
また、上記実施形態では、共振帯域Rの上限回転数である第3回転数X3よりもエンジン回転数が高い状態で燃料を供給するときの目標供給量が、第3回転数X3とエンジン回転数との差が小さいほど少なくなるように設定されるので、共振帯域Rに近い(つまり振動が誘発され易い)状態で燃焼による大きなトルクが発生するのを外気温にかかわらず回避することができ、当該トルクによって振動が増大するのを抑制することができる。 In the above embodiment, the target supply amount when the fuel is supplied in a state where the engine speed is higher than the third rotation speed X3 that is the upper limit rotation speed of the resonance band R is the third rotation speed X3 and the engine rotation speed. Therefore, it is possible to avoid the generation of a large torque due to combustion in a state close to the resonance band R (that is, vibration is easily induced) regardless of the outside temperature. It is possible to suppress an increase in vibration due to the torque.
また、上記実施形態では、エンジン回転数がアイドル回転数Y以上である通常運転時に、所定のクランク角範囲を6つに分割した分割区間D1〜D6の経過時間を計測して得られる6つの時間計測値Δt1〜Δt6に基づいてエンジン回転数が算出されるのに対し(図2参照)、エンジン回転数がアイドル回転数Y未満である始動時には、上記分割区間D1〜D6のうちの1つの分割区間D6の時間計測値Δt6のみに基づいてエンジン回転数が算出される(図4参照)ので、エンジン始動時の回転数を正確に算出でき、算出したエンジン回転数に基づいて燃料の目標供給量を適切に設定できるという利点がある。 Moreover, in the said embodiment, six time obtained by measuring the elapsed time of the division | segmentation area D1-D6 which divided | segmented the predetermined crank angle range into six at the time of normal driving | running whose engine speed is more than idle speed Y. While the engine speed is calculated based on the measured values Δt1 to Δt6 (see FIG. 2), at the time of start-up when the engine speed is less than the idle speed Y, one of the divided sections D1 to D6 is divided. Since the engine speed is calculated based only on the time measurement value Δt6 of the section D6 (see FIG. 4), the engine speed can be accurately calculated, and the target fuel supply amount is calculated based on the calculated engine speed. There is an advantage that can be set appropriately.
すなわち、エンジンの始動時は、通常運転時と比べて、エンジン回転数が低くしかもその変動が激しい。このため、あるクランク角範囲(例えば180°CAの範囲)の開始から終了までの経過時間は、始動時の方が通常運転時よりも長くなるし、また、当該時間が長くなる分、上記クランク角範囲の開始から終了までの間に変動するクランク軸7の角速度の変動量も、始動時の方が通常時よりも大きくなる。したがって、このようなエンジンの始動時に、6つの分割区間D1〜D6の時間計測値Δt1〜Δt6を全て用いる通常運転時と同様の方法でエンジン回転数を算出したのでは、比較的長時間にわたるクランク角の時間変化を平均化することになり、その間に大きく変動している可能性のある実際のエンジン回転数を正確に計算値に反映することが困難になる。
That is, when the engine is started, the engine speed is lower and the fluctuation is more severe than that during normal operation. For this reason, the elapsed time from the start to the end of a certain crank angle range (for example, the range of 180 ° CA) is longer at the start than at the normal operation, and the crank time is increased by the time. The fluctuation amount of the angular velocity of the
これに対し、上記実施形態では、6つの分割区間D1〜D6の時間計測値Δt1〜Δt6を全て用いるのではなく、そのうちの1つの分割区間D6の時間計測値Δt6のみを用いてエンジン回転数が算出されるので、値が低くかつ変動の激しい始動時のエンジン回転数であっても、これを比較的正確に算出することができる。 On the other hand, in the above-described embodiment, the engine speed is determined using only the time measurement values Δt6 of one divided section D6, instead of using all the time measurement values Δt1 to Δt6 of the six divided sections D1 to D6. Since it is calculated, even if it is the engine speed at the time of starting with a low value and a large fluctuation, it can be calculated relatively accurately.
そして、上記実施形態では、エンジンの始動時に、上記のようにして算出された比較的正確なエンジン回転数に基づいて気筒2に供給すべき燃料の目標供給量が設定されるので、実際のエンジン回転数に近い回転数に対応した適切な目標供給量を設定することができる。すなわち、この設定した目標供給量に従って気筒2に燃料を供給することにより、始動時のエンジン回転数を狙いの態様で上昇させることができ、各回の燃料供給時のエンジン回転数が共振帯域Rに入り込むのをより高い確率で回避することができる。
In the above embodiment, when the engine is started, the target supply amount of fuel to be supplied to the
なお、上記実施形態では、エンジンルーム内に設けられた外気温センサSN4により直接外気温を検出したが、外気温に連動して変化する何らかの状態量(例えば吸気温度など)を検出し、その検出値に基づいて外気温を推定するようにしてもよい。 In the above-described embodiment, the outside air temperature is directly detected by the outside air temperature sensor SN4 provided in the engine room. However, some state quantity (for example, intake air temperature) that changes in conjunction with the outside air temperature is detected and detected. The outside air temperature may be estimated based on the value.
また、上記実施形態では、燃料噴射弁15から気筒2に燃料を噴射する直前のクランク角であるクランク角C6の時点で算出されたエンジン回転数に基づいて燃料の目標供給量を設定するようにしたが、燃料噴射よりもいくらか前に算出されたエンジン回転数から噴射直前のエンジン回転数を推定し、その推定したエンジン回転数に基づいて燃料の目標供給量を設定するようにしてもよい。
In the above embodiment, the target supply amount of fuel is set based on the engine speed calculated at the crank angle C6, which is the crank angle immediately before fuel is injected from the
また、上記実施形態では、共振帯域Rの上限回転数および下限回転数(つまり第2回転数X2および第3回転数X3)と、第1回転数X1とを、それぞれ外気温が高いほど低回転側にシフトするようにしたが、少なくとも一つの外気温の閾値を境にして、上記各回転数X1,X2,X3をステップ状に変化させるようにしてもよい。また、外気温に応じて変化させる対象は、少なくとも共振帯域Rの下限回転数(第2回転数X2)であればよく、他の2つの閾値(第1回転数X1および第3回転数)は固定値であってもよい。 Further, in the above embodiment, the upper limit rotation speed and the lower limit rotation speed (that is, the second rotation speed X2 and the third rotation speed X3) of the resonance band R and the first rotation speed X1 are reduced as the outside air temperature increases. However, the rotational speeds X1, X2, and X3 may be changed stepwise with at least one outside air temperature threshold as a boundary. Further, the object to be changed according to the outside air temperature may be at least the lower limit rotational speed (second rotational speed X2) of the resonance band R, and the other two threshold values (first rotational speed X1 and third rotational speed) are It may be a fixed value.
また、上記実施形態では、共振帯域Rの上限回転数(第3回転数X3)とエンジン回転数との差(回転数差)が図6に示す閾値Z以下の範囲において、燃料の目標供給量を、回転数差が小さいほど比例的に少なくなるように設定したが、回転数差に応じてステップ状に目標供給量を変化させるようにしてもよい。 Further, in the above-described embodiment, the target fuel supply amount is within a range where the difference (rotational speed difference) between the upper limit rotational speed (third rotational speed X3) of the resonance band R and the engine rotational speed is equal to or less than the threshold value Z shown in FIG. However, the target supply amount may be changed stepwise according to the rotation speed difference.
また、上記実施形態では、エンジン始動開始後の最初の燃料噴射として行われる少量の燃料噴射(ステップS4)と、その後のエンジン回転数の上昇度合いに応じて噴射量が調整される少なくとも1回の燃料噴射(ステップS8,S10)とを経て、振動が大きくなり易い共振帯域Rよりも高回転側までエンジン回転数を上昇させるようしたが(図5参照)、最初に行われる少量の燃料噴射(ステップS4)は必須ではない。例えば、共振帯域Rが図5の例よりも低回転側にずれている場合には、最初の燃料噴射を行うときのエンジン回転数(クランキングのみにより到達するエンジン回転数)が第1回転数X1の近傍まで上昇することになる。この場合、最初に行われる少量の燃料噴射(ステップS4)は不要になり、いきなりエンジン回転数に応じた燃料噴射(ステップS8またはS10)を実行することが可能になる。 Further, in the above-described embodiment, a small amount of fuel injection (step S4) performed as the first fuel injection after the start of the engine start, and at least one injection amount in which the injection amount is adjusted according to the subsequent increase in the engine speed. Through the fuel injection (steps S8 and S10), the engine speed is increased to a higher rotation side than the resonance band R in which vibration is likely to increase (see FIG. 5). Step S4) is not essential. For example, when the resonance band R is shifted to a lower rotation side than the example of FIG. 5, the engine speed when the first fuel injection is performed (the engine speed reached only by cranking) is the first speed. It will rise to the vicinity of X1. In this case, the first small amount of fuel injection (step S4) is not necessary, and it is possible to suddenly execute fuel injection (step S8 or S10) according to the engine speed.
また、上記実施形態では、軽油を圧縮着火させるディーゼルエンジンに本発明の制御方法あるいは制御装置を適用した例について説明したが、本発明が適用可能なエンジンはディーゼルエンジンに限られず、例えばガソリンを空気と予混合してから圧縮着火させるいわゆるHCCIガソリンエンジンにも本発明を好適に適用することができる。すなわち、ディーゼルエンジンまたはHCCIガソリンエンジンは、通常の火花点火式ガソリンエンジンに比べて圧縮比が高く、始動時の振動が大きくなり易いといえる。このため、エンジン始動時の燃料供給をより精密に制御できる本発明は、これらの圧縮着火式エンジンに対して好適である。 In the above-described embodiment, an example in which the control method or the control device of the present invention is applied to a diesel engine that compresses and ignites light oil has been described. However, the engine to which the present invention can be applied is not limited to a diesel engine. The present invention can also be suitably applied to a so-called HCCI gasoline engine that is pre-mixed with and then subjected to compression ignition. That is, it can be said that the diesel engine or the HCCI gasoline engine has a higher compression ratio than that of a normal spark ignition type gasoline engine, and vibration at the time of starting tends to increase. For this reason, the present invention capable of more precisely controlling the fuel supply at the time of starting the engine is suitable for these compression ignition engines.
2 気筒
15 燃料噴射弁(燃料供給装置)
50 ECU(燃料供給量設定部、閾値設定部)
SN2 クランク角センサ
R 共振帯域
X1 第1回転数(所定回転数)
X2 第2回転数(共振帯域の下限回転数)
X3 第3回転数(共振帯域の上限回転数)
2
50 ECU (fuel supply amount setting unit, threshold setting unit)
SN2 Crank angle sensor R Resonance band X1 First rotation speed (predetermined rotation speed)
X2 Second rotation speed (lower limit rotation speed of resonance band)
X3 3rd rotation speed (upper limit rotation speed of resonance band)
Claims (8)
エンジン回転数を特定する回転数特定工程と、
外気温を特定する外気温特定工程と、
前記回転数特定工程により特定されたエンジン回転数に基づいて、前記燃料供給装置から気筒に供給すべき燃料の目標供給量を設定する燃料供給量設定工程と、
前記外気温特定工程により特定された外気温に基づいて、振動が大きくなり易い共振帯域の閾値回転数を設定する閾値設定工程とを含み、
前記燃料供給量設定工程では、前記共振帯域の下限回転数よりもエンジン回転数が低い状態から回転数を上昇させるために燃料を供給するときの目標供給量を、次サイクルの燃料供給時のエンジン回転数が前記共振帯域から外れるような値に設定し、
前記閾値設定工程では、少なくとも前記共振帯域の下限回転数を、前記外気温が高い場合には低い場合に比べて低回転側にシフトさせる、ことを特徴とする圧縮着火式エンジンの制御方法。 A method for controlling an in-vehicle compression ignition engine comprising a cylinder and a fuel supply device for supplying fuel to the cylinder, and burning the fuel supplied from the fuel supply device by self-ignition in the cylinder,
A rotational speed identification step for identifying the engine rotational speed;
An outside air temperature identifying step for identifying the outside air temperature,
A fuel supply amount setting step of setting a target supply amount of fuel to be supplied from the fuel supply device to the cylinder based on the engine rotation speed specified in the rotation speed specifying step;
A threshold setting step for setting a threshold rotational speed of a resonance band based on the outside air temperature specified by the outside air temperature specifying step, and vibration is likely to increase.
In the fuel supply amount setting step, the target supply amount for supplying fuel to increase the rotational speed from a state where the engine rotational speed is lower than the lower limit rotational speed of the resonance band is set to the engine at the time of fuel supply in the next cycle. Set the value so that the rotational speed is out of the resonance band,
In the threshold value setting step, at least the lower limit rotational speed of the resonance band is shifted to a lower rotational speed side when the outside air temperature is high than when it is low.
前記共振帯域は、アイドル回転数よりも回転数が低い領域の一部に設定されており、
前記燃料供給量設定工程は、エンジン回転数が前記アイドル回転数よりも低い始動時に燃料の目標供給量を設定する工程である、ことを特徴とする圧縮着火式エンジンの制御方法。 In the control method of the compression ignition type engine according to claim 1,
The resonance band is set in a part of a region where the rotational speed is lower than the idle rotational speed,
The control method for a compression ignition engine, wherein the fuel supply amount setting step is a step of setting a target fuel supply amount at start-up when the engine speed is lower than the idle speed.
前記燃料供給量設定工程では、前記共振帯域の下限回転数よりも低回転側に設定された所定回転数よりもエンジン回転数がさらに低い状態から回転数を上昇させるために燃料を供給するときの目標供給量を、次サイクルの燃料供給時のエンジン回転数が前記共振帯域の下限回転数未満に収まるような小さい値に設定するとともに、エンジン回転数が前記所定回転数と前記共振帯域の下限回転数との間にある状態から回転数を上昇させるために燃料を供給するときの目標供給量を、次サイクルの燃料供給時のエンジン回転数が前記共振帯域の上限回転数を超えるような大きい値に設定し、
前記閾値設定工程では、前記所定回転数と、前記共振帯域の下限回転数および上限回転数とを、それぞれ、前記外気温が高い場合には低い場合に比べて低回転側にシフトさせる、ことを特徴とする圧縮着火式エンジンの制御方法。 In the control method of the compression ignition type engine according to claim 1 or 2,
In the fuel supply amount setting step, when fuel is supplied to increase the rotational speed from a state where the engine rotational speed is lower than the predetermined rotational speed set lower than the lower limit rotational speed of the resonance band. The target supply amount is set to a small value so that the engine speed at the time of fuel supply in the next cycle is less than the lower limit speed of the resonance band, and the engine speed is the predetermined speed and the lower limit speed of the resonance band. The target supply amount when fuel is supplied to increase the rotational speed from a state between the engine speed and the engine speed when the fuel is supplied in the next cycle exceeds a maximum rotational speed of the resonance band. Set to
In the threshold value setting step, the predetermined rotation number, and the lower limit rotation number and the upper limit rotation number of the resonance band are shifted to a lower rotation side when the outside air temperature is higher than when it is low. A control method of a compression ignition engine characterized by the above.
前記燃料供給量設定工程では、前記共振帯域の上限回転数よりもエンジン回転数が高い状態から回転数を上昇させるために燃料を供給するときの目標供給量を、前記上限回転数とエンジン回転数との差が小さい場合には大きい場合に比べて少なくなるように設定し、
前記閾値設定工程では、前記共振帯域の上限回転数を、前記外気温が高い場合には低い場合に比べて低回転側にシフトさせる、ことを特徴とする圧縮着火式エンジンの制御方法。 In the control method of the compression ignition type engine according to any one of claims 1 to 3,
In the fuel supply amount setting step, the target supply amount when fuel is supplied in order to increase the engine speed from a state where the engine speed is higher than the upper limit engine speed of the resonance band is set to the upper engine speed and the engine engine speed. When the difference between and is small, it is set to be smaller than when it is large,
In the threshold value setting step, the upper limit number of rotations of the resonance band is shifted to a lower rotation side when the outside air temperature is high than when the outside air temperature is low.
エンジンのクランク角の変化を検出するクランク角センサと、
外気温を検出する外気温センサと、
前記クランク角センサを用いて特定されたエンジン回転数に基づいて、前記燃料供給装置から気筒に供給すべき燃料の目標供給量を設定する燃料供給量設定部と、
前記外気温センサにより検出された外気温に基づいて、振動が大きくなり易い共振帯域の閾値回転数を設定する閾値設定部とを備え、
前記燃料供給量設定部は、前記共振帯域の下限回転数よりもエンジン回転数が低い状態から回転数を上昇させるために燃料を供給するときの目標供給量を、次サイクルの燃料供給時のエンジン回転数が前記共振帯域から外れるような値に設定し、
前記閾値設定部は、少なくとも前記共振帯域の下限回転数を、前記外気温が高い場合には低い場合に比べて低回転側にシフトさせる、ことを特徴とする圧縮着火式エンジンの制御装置。 An apparatus for controlling an on-vehicle compression ignition engine that includes a cylinder and a fuel supply device that supplies fuel to the cylinder, and burns the fuel supplied from the fuel supply device by self-ignition in the cylinder,
A crank angle sensor for detecting a change in the crank angle of the engine;
An outside air temperature sensor for detecting outside air temperature,
A fuel supply amount setting unit for setting a target supply amount of fuel to be supplied from the fuel supply device to the cylinder based on the engine speed specified using the crank angle sensor;
A threshold setting unit configured to set a threshold rotation speed of a resonance band based on the outside air temperature detected by the outside air temperature sensor, in which vibration is likely to increase;
The fuel supply amount setting unit sets a target supply amount when fuel is supplied to increase the rotational speed from a state where the engine rotational speed is lower than the lower limit rotational speed of the resonance band, and the engine at the time of fuel supply in the next cycle Set the value so that the rotational speed is out of the resonance band,
The control device for a compression ignition engine, wherein the threshold value setting unit shifts at least a lower limit rotational speed of the resonance band to a low rotational side when the outside air temperature is high compared to a low rotational speed.
前記共振帯域は、アイドル回転数よりも回転数が低い領域の一部に設定されており、
前記燃料供給量設定部は、エンジン回転数が前記アイドル回転数よりも低い始動時に燃料の目標供給量を設定可能である、ことを特徴とする圧縮着火式エンジンの制御装置。 The control apparatus for a compression ignition engine according to claim 5,
The resonance band is set in a part of a region where the rotational speed is lower than the idle rotational speed,
The control device for a compression ignition engine, wherein the fuel supply amount setting unit is capable of setting a target fuel supply amount at start-up when the engine speed is lower than the idle speed.
前記燃料供給量設定部は、前記共振帯域の下限回転数よりも低回転側に設定された所定回転数よりもエンジン回転数がさらに低い状態から回転数を上昇させるために燃料を供給するときの目標供給量を、次サイクルの燃料供給時のエンジン回転数が前記共振帯域の下限回転数未満に収まるような小さい値に設定するとともに、エンジン回転数が前記所定回転数と前記共振帯域の下限回転数との間にある状態から回転数を上昇させるために燃料を供給するときの目標供給量を、次サイクルの燃料供給時のエンジン回転数が前記共振帯域の上限回転数を超えるような大きい値に設定し、
前記閾値設定部は、前記所定回転数と、前記共振帯域の下限回転数および上限回転数とを、それぞれ、前記外気温が高い場合には低い場合に比べて低回転側にシフトさせる、ことを特徴とする圧縮着火式エンジンの制御装置。 The control apparatus for a compression ignition engine according to claim 5 or 6,
The fuel supply amount setting unit is configured to supply fuel to increase the rotational speed from a state where the engine rotational speed is lower than a predetermined rotational speed that is set to a lower rotational speed than the lower limit rotational speed of the resonance band. The target supply amount is set to a small value so that the engine speed at the time of fuel supply in the next cycle is less than the lower limit speed of the resonance band, and the engine speed is the predetermined speed and the lower limit speed of the resonance band. The target supply amount when fuel is supplied to increase the rotational speed from a state between the engine speed and the engine speed when the fuel is supplied in the next cycle exceeds a maximum rotational speed of the resonance band. Set to
The threshold value setting unit shifts the predetermined rotation speed and the lower limit rotation speed and the upper limit rotation speed of the resonance band to a lower rotation side when the outside air temperature is higher than when it is low. A control device for a compression ignition engine.
前記燃料供給量設定部は、前記共振帯域の上限回転数よりもエンジン回転数が高い状態から回転数を上昇させるために燃料を供給するときの目標供給量を、前記上限回転数とエンジン回転数との差が小さい場合には大きい場合に比べて少なくなるように設定し、
前記閾値設定部は、前記共振帯域の上限回転数を、前記外気温が高い場合には低い場合に比べて低回転側にシフトさせる、ことを特徴とする圧縮着火式エンジンの制御装置。 In the control apparatus for the compression ignition engine according to any one of claims 5 to 7,
The fuel supply amount setting unit sets the target supply amount when fuel is supplied to increase the engine speed from a state where the engine speed is higher than the upper limit engine speed of the resonance band, the upper engine speed and the engine speed. When the difference between and is small, it is set to be smaller than when it is large,
The control device for a compression ignition engine, wherein the threshold value setting unit shifts the upper limit rotation speed of the resonance band to a lower rotation side when the outside air temperature is higher than when it is low.
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