JP2019148222A

JP2019148222A - Controller of internal combustion engine

Info

Publication number: JP2019148222A
Application number: JP2018033255A
Authority: JP
Inventors: 日比野　靖; Yasushi Hibino; 靖日比野
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2018-02-27
Filing date: 2018-02-27
Publication date: 2019-09-05

Abstract

To provide a controller of an internal combustion engine capable of removing deposit.SOLUTION: A controller of an internal combustion engine comprises: an acquisition unit configured to acquire an amount of deposit in a combustion chamber of the internal combustion engine; and a control unit configured to, when a ratio learning value, which is an index indicating the amount of deposit, acquired according to the occurrence frequency of knocking is equal to or greater than a predetermined amount S14, after performing fuel injection by a fuel injection valve into the combustion chamber, without performing ignition by a spark plug S16, stop the internal combustion engine S18.SELECTED DRAWING: Figure 2

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.

内燃機関の燃焼室内で燃焼の生成物であるデポジットが発生し、例えば燃料噴射弁の噴孔およびピストンの表面などに堆積する。特許文献１には、燃料噴射弁の噴孔の近くで燃料を燃焼させ、熱によりデポジットを除去する技術が記載されている。 Deposits, which are products of combustion, are generated in the combustion chamber of the internal combustion engine, and are deposited, for example, on the injection hole of the fuel injection valve and the surface of the piston. Patent Document 1 describes a technique in which fuel is burned near a nozzle hole of a fuel injection valve, and deposits are removed by heat.

特開２０１６−１６６５８９号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2006-166589

しかしデポジットを充分に除去することができず、残留することがある。特にデポジットが厚い層として堆積すると、デポジットの表面は除去されるが、深い部分は残留してしまう。残留したデポジットは、例えば吸気バルブおよび排気バルブに噛み込み、失火などの原因となる。そこで、デポジットの除去が可能な内燃機関の制御装置を提供することを目的とする。 However, the deposit cannot be removed sufficiently and may remain. In particular, if the deposit is deposited as a thick layer, the surface of the deposit is removed, but the deep portion remains. The remaining deposit may be caught in, for example, an intake valve and an exhaust valve, causing a misfire. An object of the present invention is to provide a control device for an internal combustion engine capable of removing deposits.

上記目的は、内燃機関の燃焼室内のデポジットの量を取得する取得部と、前記デポジットの量が所定量以上である場合、前記燃焼室に燃料噴射弁による燃料噴射を実施した後、点火プラグによる点火を実施せずに、前記内燃機関を停止する制御部と、を具備する内燃機関の制御装置によって達成できる。 The object is to obtain an amount of deposit in the combustion chamber of the internal combustion engine, and when the deposit amount is equal to or larger than a predetermined amount, after performing fuel injection by the fuel injection valve into the combustion chamber, This can be achieved by a control device for an internal combustion engine that includes a control unit that stops the internal combustion engine without performing ignition.

デポジットの除去が可能な内燃機関の制御装置を提供できる。 An internal combustion engine control apparatus capable of removing deposits can be provided.

図１は内燃機関を例示する模式図である。FIG. 1 is a schematic view illustrating an internal combustion engine. 図２はＥＣＵが行う制御を例示するフローチャートである。FIG. 2 is a flowchart illustrating the control performed by the ECU. 図３はＥＣＵが行う制御を例示するフローチャートである。FIG. 3 is a flowchart illustrating the control performed by the ECU.

（実施形態）
以下、図面を参照して本実施形態の内燃機関の制御装置について説明する。図１はエンジン１００（内燃機関）を例示する模式図である。エンジン１００は例えばガソリンエンジンであり、ガソリン自動車およびハイブリッド車などに搭載される。エンジン１００は例えば四気筒エンジンなど複数の気筒を有し、図１では１つの気筒を図示している。エンジン１００はエンジン本体１０とＥＣＵ（Electronic Control Unit）４０を備える。 (Embodiment)
Hereinafter, the control apparatus for an internal combustion engine of the present embodiment will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a schematic view illustrating an engine 100 (internal combustion engine). The engine 100 is, for example, a gasoline engine, and is mounted on a gasoline vehicle or a hybrid vehicle. The engine 100 has a plurality of cylinders such as a four-cylinder engine, and FIG. 1 shows one cylinder. The engine 100 includes an engine body 10 and an ECU (Electronic Control Unit) 40.

エンジン本体１０はシリンダヘッド１１とシリンダブロック１２とを有する。シリンダブロック１２の内部には、ピストン１４、コンロッド１５、およびクランクシャフト１６が収納されている。シリンダヘッド１１、シリンダブロック１２およびピストン１４により、エンジン本体１０の内部に燃焼室１３が形成される。ピストン１４はコンロッド１５によりクランクシャフト１６に連結されている。シリンダブロック１２に設けられた回転数センサ１７はエンジンの回転数を検出する。ノックセンサ１９はノッキングの発生頻度を検出する。シリンダヘッド１１には、燃焼室１３に燃料を供給（筒内噴射）する燃料噴射弁３０が設けられている。 The engine body 10 has a cylinder head 11 and a cylinder block 12. Inside the cylinder block 12, a piston 14, a connecting rod 15, and a crankshaft 16 are accommodated. A combustion chamber 13 is formed inside the engine body 10 by the cylinder head 11, the cylinder block 12 and the piston 14. The piston 14 is connected to the crankshaft 16 by a connecting rod 15. A rotational speed sensor 17 provided in the cylinder block 12 detects the rotational speed of the engine. Knock sensor 19 detects the frequency of occurrence of knocking. The cylinder head 11 is provided with a fuel injection valve 30 that supplies fuel to the combustion chamber 13 (in-cylinder injection).

シリンダヘッド１１には、点火プラグ１８、吸気バルブ２６および排気バルブ２７が設けられ、吸気経路２０および排気経路２１が接続されている。不図示のカムシャフトが回転することにより、吸気バルブ２６および排気バルブ２７が移動し、吸気経路２０および排気経路２１が開閉する。 The cylinder head 11 is provided with an ignition plug 18, an intake valve 26 and an exhaust valve 27, and an intake path 20 and an exhaust path 21 are connected to the cylinder head 11. As the camshaft (not shown) rotates, the intake valve 26 and the exhaust valve 27 move, and the intake path 20 and the exhaust path 21 open and close.

吸気経路２０には、上流側から下流側にかけて、エアクリーナ２２、エアフローメータ２３、スロットルバルブ２４が設けられている。エアクリーナ２２は外部から流入する空気から粉塵などを除去する。エアフローメータ２３は吸入空気量を取得する。スロットルバルブ２４は例えば不図示のアクチュエータなどにより駆動し、吸入空気量を調節する。 An air cleaner 22, an air flow meter 23, and a throttle valve 24 are provided in the intake path 20 from the upstream side to the downstream side. The air cleaner 22 removes dust and the like from the air flowing from the outside. The air flow meter 23 acquires the intake air amount. The throttle valve 24 is driven by, for example, an actuator (not shown) to adjust the intake air amount.

吸気バルブ２６が開くことで、空気は吸気経路２０から燃焼室１３へと導入される。燃料噴射弁３０から噴射された燃料と空気とは混合気を形成し、ピストン１４で圧縮され、点火プラグ１８は混合気に点火する。点火によりピストン１４は燃焼室１３内を上下に往復運動し、クランクシャフト１６が回転する。燃焼後の排気は排気経路２１から排出される。 When the intake valve 26 is opened, air is introduced from the intake passage 20 into the combustion chamber 13. The fuel and air injected from the fuel injection valve 30 form an air-fuel mixture, which is compressed by the piston 14, and the spark plug 18 ignites the air-fuel mixture. The ignition causes the piston 14 to reciprocate up and down in the combustion chamber 13 and the crankshaft 16 rotates. Exhaust gas after combustion is discharged from the exhaust path 21.

排気経路２１には触媒２５および空燃比センサ２８が設けられている。触媒２５は例えば三元触媒であり、白金（Ｐｔ）、パラジウム（Ｐｄ）、ロジウム（Ｒｈ）等の触媒金属を含み、酸素吸蔵能を有し、ＮＯｘ、ＨＣおよびＣＯを浄化する。空燃比センサ２８は空燃比を検出する。 A catalyst 25 and an air-fuel ratio sensor 28 are provided in the exhaust path 21. The catalyst 25 is, for example, a three-way catalyst, includes a catalyst metal such as platinum (Pt), palladium (Pd), rhodium (Rh), has an oxygen storage capacity, and purifies NOx, HC, and CO. The air fuel ratio sensor 28 detects the air fuel ratio.

ＥＣＵ４０は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＡＭ（Random Access Memory）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、及び記憶装置等を備え、ＲＯＭや記憶装置に記憶されたプログラムを実行することにより各種制御を行う。 The ECU 40 includes a central processing unit (CPU), a random access memory (RAM), a read only memory (ROM), and a storage device, and performs various controls by executing programs stored in the ROM and the storage device.

ＥＣＵ４０は、上述の回転数センサ１７、点火プラグ１８、エアフローメータ２３、スロットルバルブ２４、空燃比センサ２８、燃料噴射弁３０と電気的に接続されている。ＥＣＵ４０は回転数センサ１７から回転数を、ノックセンサ１９からノッキングの発生頻度を、エアフローメータ２３から吸入空気量を、スロットルバルブ２４から開度を、空燃比センサ２８から空燃比を、それぞれ取得する。また、ＥＣＵ４０は、点火プラグ１８の点火時期、スロットルバルブ２４の開度、燃料噴射弁３０の噴射量および噴射回数を制御する。 The ECU 40 is electrically connected to the above-described rotation speed sensor 17, spark plug 18, air flow meter 23, throttle valve 24, air-fuel ratio sensor 28, and fuel injection valve 30. The ECU 40 acquires the rotational speed from the rotational speed sensor 17, the knocking frequency from the knock sensor 19, the intake air amount from the air flow meter 23, the opening degree from the throttle valve 24, and the air / fuel ratio from the air / fuel ratio sensor 28. . The ECU 40 controls the ignition timing of the spark plug 18, the opening degree of the throttle valve 24, the injection amount and the number of injections of the fuel injection valve 30.

ＥＣＵ４０は、ノッキングの発生状況に応じて点火時期を調整するノック補正学習を行う。ＥＣＵ４０は、例えばノックセンサ１９により検出されるノッキングの発生頻度に応じて、デポジットの堆積量を示す指標である比率学習値を取得する。堆積量が多いほどノッキングの発生頻度が多くなり、比率学習値は大きくなる。堆積量が少ないほどノッキングの発生頻度は少なく、比率学習値は小さくなる。ＥＣＵ４０は、比率学習値からデポジットの堆積量を推定し、堆積量に応じて点火時期を遅角させ、また後述のように点火を実施せずにエンジン１００を停止させる。ＥＣＵ４０は、デポジットの量を取得する取得部、エンジン１００の停止および始動を制御する制御部として機能する。 The ECU 40 performs knock correction learning for adjusting the ignition timing according to the occurrence of knocking. The ECU 40 acquires a ratio learning value, which is an index indicating the deposit accumulation amount, for example, according to the occurrence frequency of knocking detected by the knock sensor 19. As the accumulation amount increases, the frequency of knocking increases and the ratio learning value increases. The smaller the accumulation amount, the lower the frequency of knocking and the smaller the ratio learning value. The ECU 40 estimates the deposit accumulation amount from the ratio learning value, retards the ignition timing according to the accumulation amount, and stops the engine 100 without performing ignition as will be described later. ECU 40 functions as an acquisition unit that acquires the amount of deposit and a control unit that controls stop and start of engine 100.

図２はＥＣＵ４０が行う制御を例示するフローチャートであり、ＥＣＵ４０は図２の制御を気筒ごとに実行する。また、制御の開始時点でエンジン１００は駆動しているものとする。 FIG. 2 is a flowchart illustrating the control performed by the ECU 40. The ECU 40 executes the control of FIG. 2 for each cylinder. Further, it is assumed that engine 100 is driven at the start of control.

図２に示すように、イグニッションがオフになる（ＩＧ−ＯＦＦ、ステップＳ１０）。ＥＣＵ４０はＩＧ−ＯＦＦがユーザによるものか否かを判定する（ステップＳ１２）。否定判定（Ｎｏ）の場合、制御は終了する。肯定判定（Ｙｅｓ）の場合、ＥＣＵ４０は、１つの気筒（例えば気筒＃１〜＃４のうち＃１）における比率学習値ｒが所定値ｒｔｈ以上であるか否かを判定する（ステップＳ１４）。ｒｔｈは、例えばバルブ開き量の失火限界、およびそれに対応するデポジット堆積量などに基づいて定められる。 As shown in FIG. 2, the ignition is turned off (IG-OFF, step S10). The ECU 40 determines whether or not the IG-OFF is made by the user (step S12). If the determination is negative (No), the control ends. If the determination is affirmative (Yes), the ECU 40 determines whether or not the ratio learning value r in one cylinder (for example, # 1 of cylinders # 1 to # 4) is equal to or greater than a predetermined value rth (step S14). The rth is determined based on, for example, the misfire limit of the valve opening amount and the corresponding deposit amount.

否定判定の場合、ＥＣＵ４０はエンジン１００を停止させる（ステップＳ１８）。肯定判定の場合、ＥＣＵ４０は気筒＃１において点火プラグ１８による点火を停止し（ステップＳ１６）、他の気筒では点火を行う。その後、ＥＣＵ４０はエンジン１００を停止させる（ステップＳ１８）。以上で制御は終了する。ここでは例えば４つの気筒のうち＃１について図２の制御を行ったが、ＥＣＵ４０は他の気筒についてもこの制御を行う。 In a negative determination, the ECU 40 stops the engine 100 (step S18). If the determination is affirmative, the ECU 40 stops ignition by the spark plug 18 in the cylinder # 1 (step S16), and performs ignition in the other cylinders. Thereafter, the ECU 40 stops the engine 100 (step S18). Control is complete | finished above. Here, for example, the control in FIG. 2 is performed for # 1 of four cylinders, but the ECU 40 also performs this control for the other cylinders.

エンジン１００が停止するまで各気筒において燃料噴射弁３０による燃料噴射は行われる。例えば気筒＃１では燃料噴射後に点火が実施されず（ステップＳ１６）、エンジン１００が停止する。燃料は燃焼せずに燃焼室１３内に残留する。エンジン１００の停止中に、燃焼室１３内に残留した燃料が例えばピストン１４の表面のデポジットに浸透し、デポジットは膨潤する。エンジン１００が始動し、点火の際の熱および衝撃などによりデポジットが除去される。その後、ＥＣＵ４０は図３の制御を行う。 Fuel injection by the fuel injection valve 30 is performed in each cylinder until the engine 100 stops. For example, in cylinder # 1, ignition is not performed after fuel injection (step S16), and engine 100 stops. The fuel remains in the combustion chamber 13 without burning. While the engine 100 is stopped, the fuel remaining in the combustion chamber 13 permeates the deposit on the surface of the piston 14, for example, and the deposit swells. The engine 100 is started, and deposits are removed by heat and impact during ignition. Thereafter, the ECU 40 performs the control of FIG.

図３はＥＣＵ４０が行う制御を例示するフローチャートであり、ＥＣＵ４０は図３の制御を気筒ごとに実行する。また、制御の開始時点でエンジン１００は運転しているものとする。 FIG. 3 is a flowchart illustrating the control performed by the ECU 40. The ECU 40 executes the control of FIG. 3 for each cylinder. Further, it is assumed that engine 100 is in operation at the start of control.

図３に示すように、ＥＣＵ４０はノック補正学習を実施する（ステップＳ２０）。ＥＣＵ４０は、ノック補正学習における点火時期の遅角量が減少したか否かを判定する（ステップＳ２２）。肯定判定の場合、ＥＣＵ４０は比率学習値ｒをリセットする（０にする、ステップＳ２４）。否定判定の場合、ＥＣＵ４０は比率学習値ｒを維持する（ステップＳ２６）。ステップＳ２４またはＳ２６の後、制御は終了する。 As shown in FIG. 3, the ECU 40 performs knock correction learning (step S20). The ECU 40 determines whether or not the retard amount of the ignition timing in the knock correction learning has decreased (step S22). If the determination is affirmative, the ECU 40 resets the ratio learning value r (sets to 0, step S24). In the case of negative determination, the ECU 40 maintains the ratio learning value r (step S26). After step S24 or S26, the control ends.

デポジットが堆積していれば点火時期は遅角される。遅角量が減少することは、デポジットが除去されたことを意味する。このため、比率学習値ｒをリセットすることができる（ステップＳ２４）。一方、遅角量が減少しなければ、デポジットは除去されず、残存していると考えられる。このため、比率学習値ｒを維持する（ステップＳ２６）。この場合、図２のデポジット除去の制御が繰り返されることが好ましい。また、ＥＣＵ４０は気筒ごとに図３の制御を行う。 If deposits are accumulated, the ignition timing is retarded. A decrease in the retard amount means that the deposit has been removed. For this reason, the ratio learning value r can be reset (step S24). On the other hand, if the retardation amount does not decrease, it is considered that the deposit is not removed and remains. For this reason, the ratio learning value r is maintained (step S26). In this case, it is preferable to repeat the deposit removal control of FIG. Further, the ECU 40 performs the control of FIG. 3 for each cylinder.

本実施形態によれば、ＥＣＵ４０が、気筒ごとにデポジットの量に対応する比率学習値ｒを取得し、ｒがｒｔｈ以上である場合、当該気筒では燃焼室１３への燃料噴射の実施後に点火を実施せずに、ＥＣＵ４０はエンジン１００を停止する。これにより、燃焼しなかった燃料がデポジットに浸透し、デポジットが膨潤する。エンジン１００の再始動の際、点火の熱および衝撃によりデポジットを除去することができる。 According to the present embodiment, the ECU 40 obtains the ratio learning value r corresponding to the amount of deposit for each cylinder, and when r is equal to or greater than rth, ignition is performed in the cylinder after fuel injection into the combustion chamber 13 is performed. Without implementing, the ECU 40 stops the engine 100. Thereby, the fuel which did not burn permeate | transmits a deposit, and a deposit swells. When engine 100 is restarted, deposits can be removed by the heat and impact of ignition.

ＥＣＵ４０は、気筒ごとに図２および図３の制御を行うことが好ましい。これにより各気筒の燃焼室１３内のデポジットを除去することができる。また、例えばすべての気筒で一斉に上記の制御を行うと、エンジン１００の始動が困難となる。したがってＩＧ−ＯＦＦの度に、気筒１つずつを対象に図２および図３の制御が行われることが好ましい。 The ECU 40 preferably performs the control of FIGS. 2 and 3 for each cylinder. Thereby, the deposit in the combustion chamber 13 of each cylinder can be removed. Further, for example, if the above control is performed simultaneously for all the cylinders, it is difficult to start the engine 100. Therefore, it is preferable that the control shown in FIGS. 2 and 3 is performed for each cylinder for each IG-OFF.

エンジン１００の停止から再始動までの間に、燃料がデポジットに十分浸透することが好ましい。例えばアイドリングストップ、およびハイブリッド車におけるエンジン１００の間欠運転などでは、エンジン１００の停止から再始動までの時間が短く、燃料がデポジットに浸透しにくい。したがって、間欠運転などにおけるＩＧ−ＯＦＦでは、図２のステップＳ１６を実施せず、燃料噴射後に点火を行う。その一方で、ユーザによるＩＧ−ＯＦＦ、すなわち駐車などの際にステップＳ１６が行われることが好ましい。エンジン１００の停止から再始動までの時間が長く、燃料がデポジットに浸透することができ、再始動時にデポジットを効果的に除去することができる。 It is preferable that the fuel sufficiently penetrates the deposit between the stop and restart of engine 100. For example, in idling stop and intermittent operation of the engine 100 in a hybrid vehicle, the time from the stop to restart of the engine 100 is short, and the fuel hardly penetrates into the deposit. Therefore, in IG-OFF in intermittent operation or the like, step S16 in FIG. 2 is not performed, and ignition is performed after fuel injection. On the other hand, it is preferable that step S16 is performed when the user performs IG-OFF, that is, parking. The time from the stop of engine 100 to the restart is long, the fuel can penetrate into the deposit, and the deposit can be effectively removed at the restart.

吸気バルブ２６および排気バルブ２７にデポジットが噛み込むことで、バルブ開き量が失火限界以上となることでエンジン１００は失火する。一方、吸気バルブ２６および排気バルブ２７がデポジットを噛み潰すことで、バルブ開き量は小さくなる。図２のステップＳ１４におけるｒｔｈは、バルブがデポジットを噛み潰した後のバルブ開き量が失火限界以下となるようなデポジットの堆積量に対応する値である。つまり、比率学習値ｒがｒｔｈ未満ならば、バルブがデポジットを噛み潰すことでバルブ開き量は失火限界以下となる。比率学習値ｒがｒｔｈ以上ならば、バルブがデポジットを噛み潰しても、バルブ開き量が失火限界以上となる。したがって燃料噴射後の点火を実施せず（図２のステップＳ１６）、再始動時にデポジットを除去することが好ましい。 By depositing the intake valve 26 and the exhaust valve 27, the engine 100 misfires when the valve opening amount exceeds the misfire limit. On the other hand, when the intake valve 26 and the exhaust valve 27 crush the deposit, the valve opening amount becomes small. The rth in step S14 in FIG. 2 is a value corresponding to the deposit amount such that the valve opening amount after the valve crushes the deposit is equal to or less than the misfire limit. That is, if the ratio learning value r is less than rth, the valve bites the deposit and the valve opening amount becomes less than the misfire limit. If the ratio learning value r is greater than or equal to rth, the valve opening amount will be greater than or equal to the misfire limit even if the valve bites the deposit. Therefore, it is preferable not to perform ignition after fuel injection (step S16 in FIG. 2) and to remove deposits at the time of restart.

ＥＣＵ４０は比率学習値ｒ以外の方法を用いてデポジットの堆積量を取得してもよい。燃料噴射弁３０は筒内噴射およびポート噴射のいずれを行ってもよい。エンジン１００の気筒の数は４つとしたが、例えば１〜３つでもよいし、５つ以上でもよい。 The ECU 40 may acquire the deposit amount using a method other than the ratio learning value r. The fuel injection valve 30 may perform either in-cylinder injection or port injection. Although the number of cylinders of the engine 100 is four, it may be, for example, 1 to 3, or 5 or more.

以上本発明の好ましい実施形態について詳述したが、本発明は係る特定の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。 Although the preferred embodiments of the present invention have been described in detail above, the present invention is not limited to the specific embodiments, and various modifications and changes can be made within the scope of the gist of the present invention described in the claims. It can be changed.

１０エンジン本体
１１シリンダヘッド
１２シリンダブロック
１４ピストン
１５コンロッド
１６クランクシャフト
１７回転数センサ
１８点火プラグ
１９ノックセンサ
２０吸気経路
２１排気経路
２２エアクリーナ
２３エアフローメータ
２４スロットルバルブ
２５触媒
２６吸気バルブ
２７排気バルブ
２８空燃比センサ
３０燃料噴射弁
４０ＥＣＵ
１００エンジン DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Engine main body 11 Cylinder head 12 Cylinder block 14 Piston 15 Connecting rod 16 Crankshaft 17 Rotation speed sensor 18 Spark plug 19 Knock sensor 20 Intake path 21 Exhaust path 22 Air cleaner 23 Air flow meter 24 Throttle valve 25 Catalyst 26 Intake valve 27 Exhaust valve 28 Empty Fuel ratio sensor 30 Fuel injection valve 40 ECU
100 engine

Claims

An acquisition unit for acquiring the amount of deposit in the combustion chamber of the internal combustion engine;
A control unit that stops the internal combustion engine without performing ignition by a spark plug after performing fuel injection by a fuel injection valve in the combustion chamber when the amount of the deposit is a predetermined amount or more. Control device for internal combustion engine.