JP2020066997A - Start control device for internal combustion engine - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、内燃機関の始動制御装置に関する。 The present invention relates to a start control device for an internal combustion engine.
特許文献1には、バイフューエル内燃機関の通常始動時において、低温始動時及び高回転域は、エネルギー密度の高い液体燃料を使用し、低回転域及び中回転域は、ガス燃料を使用することが開示されている。
In
しかしながら、気体燃料または液体燃料のいずれかで運転可能な内燃機関において、始動時に毎回液体燃料を使用すると、液体燃料の燃費効率が気体燃料の燃費効率より劣るため、燃費が悪化するといった課題がある。 However, in an internal combustion engine that can be operated with either gas fuel or liquid fuel, if liquid fuel is used each time the engine is started, the fuel efficiency of liquid fuel is inferior to that of gas fuel, which causes a problem that fuel efficiency deteriorates. .
一方で、低気圧時には、内燃機関の圧縮行程にてシリンダ内の温度上昇量が低下する。始動後の通常運転時には内燃機関の機関回転数が高回転で安定しているため問題ないが、始動時には、通常運転時よりも低い回転数で内燃機関の運転を開始するため、より温度上昇量が低下し、液体燃料と比較して発火点の高い気体燃料での運転が安定せず、始動性が悪化するといった課題がある。 On the other hand, when the atmospheric pressure is low, the amount of temperature rise in the cylinder decreases during the compression stroke of the internal combustion engine. During normal operation after startup, there is no problem because the engine speed of the internal combustion engine is stable at high speed, but at start-up, the internal combustion engine starts operating at a lower speed than during normal operation, so the temperature rise Lowers, the operation with gas fuel having a higher ignition point than that of liquid fuel is not stable, and the startability is deteriorated.
そこで、本発明は、始動性を確保しながら燃費を向上させることができる内燃機関の始動制御装置を提供することを目的としている。 Therefore, it is an object of the present invention to provide a start control device for an internal combustion engine that can improve fuel efficiency while ensuring startability.
上記課題を解決するため本発明は、気体燃料または液体燃料のいずれかで運転可能な内燃機関と、大気圧を取得する大気圧取得部と、前記大気圧が所定の閾値未満の場合には、前記液体燃料を使用して前記内燃機関を始動させ、前記大気圧が所定の閾値以上の場合には、前記気体燃料を使用して前記内燃機関を始動させる制御部と、を備えるものである。 In order to solve the above problems, the present invention is an internal combustion engine that can be operated with either gas fuel or liquid fuel, an atmospheric pressure acquisition unit that acquires atmospheric pressure, and if the atmospheric pressure is less than a predetermined threshold value, A control unit for starting the internal combustion engine using the liquid fuel, and starting the internal combustion engine using the gaseous fuel when the atmospheric pressure is equal to or higher than a predetermined threshold value.
このように、本発明によれば、始動性を確保しながら燃費を向上させることができる。 As described above, according to the present invention, fuel efficiency can be improved while ensuring startability.
本発明の一実施の形態に係る内燃機関の始動制御装置は、気体燃料または液体燃料のいずれかで運転可能な内燃機関と、大気圧を取得する大気圧取得部と、大気圧が所定の閾値未満の場合には、液体燃料を使用して内燃機関を始動させ、大気圧が所定の閾値以上の場合には、気体燃料を使用して内燃機関を始動させる制御部と、を備えるよう構成されている。 A starting control device for an internal combustion engine according to an embodiment of the present invention is an internal combustion engine that can be operated with either gas fuel or liquid fuel, an atmospheric pressure acquisition unit that acquires atmospheric pressure, and the atmospheric pressure has a predetermined threshold value. And a control unit for starting the internal combustion engine using liquid fuel when the atmospheric pressure is equal to or higher than a predetermined threshold value. ing.
これにより、本発明の一実施の形態に係る内燃機関の始動制御装置は、始動性を確保しながら燃費を向上させることができる。 As a result, the internal combustion engine start control device according to the embodiment of the present invention can improve fuel efficiency while ensuring startability.
以下、図面を参照して、本発明の実施例に係る内燃機関の始動制御装置について詳細に説明する。 Hereinafter, a start control device for an internal combustion engine according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
図1において、本発明の一実施例に係る内燃機関の自動停止制御装置を搭載した車両1は、内燃機関としてのエンジン2と、変速機3と、制御部としてのECU(Electronic Control Unit)8とを含んで構成される。
1, a
エンジン2には、複数の気筒が形成されている。本実施例において、エンジン2は、各気筒に対して、吸気行程、圧縮行程、膨張行程および排気行程からなる一連の4行程を行なうように構成されている。 A plurality of cylinders are formed in the engine 2. In this embodiment, the engine 2 is configured to perform a series of four strokes including an intake stroke, a compression stroke, an expansion stroke and an exhaust stroke for each cylinder.
エンジン2には、スタータ21が連結されている。スタータ21は、エンジン2のクランクシャフトに連結されている。スタータ21は、電力が供給されることにより回転することでクランクシャフトを回転させて、エンジン2に始動時の回転力を与える。
A
このエンジン2は、各気筒の燃焼室内に噴射する燃料として、液体燃料のガソリンと気体燃料のCNGの2種の燃料から、一つが選択されて供給される。エンジン2は、ガソリンタンク4に貯蔵されるガソリンを燃焼室内に供給するガソリン供給系と、ガス燃料タンク5に高圧で貯蔵されるCNGを燃焼室内に供給するガス燃料供給系とを備えている。
In the engine 2, one of two types of fuel, gasoline as a liquid fuel and CNG as a gas fuel, is selected and supplied as the fuel to be injected into the combustion chamber of each cylinder. The engine 2 includes a gasoline supply system that supplies gasoline stored in the gasoline tank 4 into the combustion chamber, and a gas fuel supply system that supplies CNG stored at high pressure in the
燃料切替装置6は、エンジン2の各気筒の燃焼室内に噴射する燃料を切り替える。燃料切替装置6は、ECU8の制御により、エンジン2の各気筒の燃焼室内に噴射する燃料を、ガソリンタンク4に貯蔵されるガソリンと、ガス燃料タンク5に貯蔵されるCNGとで切り替える。
The fuel switching device 6 switches the fuel injected into the combustion chamber of each cylinder of the engine 2. Under the control of the
変速機3は、エンジン2から出力された回転を変速し、駆動軸11を介して駆動輪10を駆動する。変速機3は、図示しない平行軸歯車機構からなる常時噛合式の変速機構を備えている。変速機3は、運転者による図示しないシフトレバーの操作に応じて、変速機構における変速段を選択するようになっている。
The
変速機3は、シフトレバーの操作に応じて、例えば、所定の変速比に対応する1速〜5速の変速状態、エンジン2から出力された回転を駆動軸11に伝達しないニュートラル状態、車両1を後進させるためのリバース状態のいずれかの状態をとる。
The
エンジン2と変速機3の間には、例えば乾式単板式のクラッチ31が設けられており、クラッチ31は、エンジン2と変速機3との間の動力伝達を接続または切断する。
A dry single-
このクラッチ31における動力伝達の接続状態と切断状態との間の状態の遷移は、クラッチペダル81の踏み込み位置、すなわちクラッチストロークに対応している。
The state transition between the connected state and the disconnected state of power transmission in the
クラッチペダル81が踏み込まれていない状態では、クラッチ31は接続状態となり、クランクシャフトの回転が変速機3に伝達される。
When the
一方、クラッチペダル81が踏み込まれている状態では、クラッチ31は切断状態となり、クランクシャフトから変速機3への動力の伝達が切断される。
On the other hand, when the
クラッチペダル81には、クラッチペダルスイッチ82が設けられている。クラッチペダルスイッチ82は、クラッチ31が切断状態か否かを検出する。
A
ECU8は、CPU(Central Processing Unit)と、RAM(Random Access Memory)と、ROM(Read Only Memory)と、バックアップ用のデータなどを保存するフラッシュメモリと、入力ポートと、出力ポートとを備えたコンピュータユニットによって構成されている。 The ECU 8 is a computer including a CPU (Central Processing Unit), a RAM (Random Access Memory), a ROM (Read Only Memory), a flash memory for storing backup data, an input port, and an output port. It is composed of units.
このコンピュータユニットのROMには、各種定数や各種マップ等とともに、当該コンピュータユニットをECU8として機能させるためのプログラムが格納されている。
The ROM of the computer unit stores various constants, various maps, and a program for causing the computer unit to function as the
すなわち、CPUがRAMを作業領域としてROMに格納されたプログラムを実行することにより、このコンピュータユニットは、本実施例におけるECU8として機能する。
That is, when the CPU executes the program stored in the ROM using the RAM as the work area, this computer unit functions as the
ECU8の入力ポートには、前述のクラッチペダルスイッチ82に加え、使用燃料選択スイッチ9、アクセル開度センサ84、ブレーキスイッチ86、車速センサ87、水温センサ88、大気圧取得部としての大気圧センサ89等の各種センサ類が接続されている。
In addition to the
使用燃料選択スイッチ9は、運転者の操作を受け付け、エンジン2の各気筒の燃焼室内に噴射する燃料として、ガソリンとCNGのどちらかを選択する信号を出力する。ECU8は、使用燃料選択スイッチ9からの信号に従って、エンジン2の各気筒の燃焼室内に噴射する燃料を切り替える。
The used
アクセル開度センサ84は、運転者によって操作されるアクセルペダル83の開度であるアクセル開度を検出する。ブレーキスイッチ86は、ブレーキペダル85が運転者により踏み込まれたか否かを検出する。車速センサ87は、駆動輪10の回転速度などから車両1の速度を検出する。
The accelerator opening sensor 84 detects an accelerator opening which is an opening of an
水温センサ88は、エンジン2の冷却水の温度を検出する。大気圧センサ89は、大気圧を検出する。
The
一方、ECU8の出力ポートには、前述の燃料切替装置6、スタータ21、に加え、図示しないインジェクタを含む各種制御対象類が接続されている。インジェクタは、エンジン2に燃料を供給する。ECU8は、スタータ21やインジェクタを制御することで、エンジン2の始動や停止、出力トルクなどを制御する。
On the other hand, in addition to the fuel switching device 6 and the
ECU8は、予め設定された自動停止条件が成立するとエンジン2を停止させ、予め設定された再始動条件が成立するとエンジン2を再始動させるアイドリングストップ機能を制御するようになっている。 The ECU 8 controls an idling stop function that stops the engine 2 when a preset automatic stop condition is satisfied, and restarts the engine 2 when a preset restart condition is satisfied.
自動停止条件としては、例えば、車速が所定車速以下であること、変速機3がニュートラル状態であること、ブレーキペダル85が踏み込まれたこと、クラッチペダル81が踏み込まれていない状態であること、アクセル開度が所定開度以下であること、などの全てが成立したことを条件とする。一方、再始動条件としては、例えば、変速機3がニュートラル状態において、クラッチペダル81が踏み込まれたこと、ブレーキペダル85の踏み込みがないこと、などの何れかが成立したことを条件とする。
The automatic stop conditions include, for example, that the vehicle speed is equal to or lower than a predetermined vehicle speed, that the
ECU8は、大気圧センサ89が検出する大気圧が所定の閾値未満である場合は、始動性の良いガソリンを使用してエンジン2を始動させ、大気圧センサ89が検出する大気圧が所定の閾値以上である場合は、燃費効率の良いCNGを使用してエンジン2を始動させる。
When the atmospheric pressure detected by the
ECU8は、大気圧センサ89が異常となり大気圧を取得できない場合には、ガソリンを使用してエンジン2を始動させる。
When the
以上のように構成された本実施例に係る内燃機関の始動制御装置による始動時燃料選択処理について、図2を参照して説明する。なお、以下に説明する始動時燃料選択処理は、エンジン始動時に実行される。 The start-time fuel selection processing by the start control device for the internal combustion engine according to the present embodiment configured as described above will be described with reference to FIG. The startup fuel selection process described below is executed when the engine is started.
ステップS1において、ECU8は、エンジン始動条件(前述の再始動条件も含む)が成立したか否かを判定する。エンジン始動条件が成立していないと判定した場合、ECU8は、処理を終了する。
In step S1, the ECU 8 determines whether the engine start condition (including the above-mentioned restart condition) is satisfied. When it is determined that the engine start condition is not satisfied, the
エンジン始動条件が成立したと判定した場合、ステップS2において、ECU8は、大気圧センサに故障があるか否かを判定する。大気センサに故障があると判定した場合、ステップS4において、ECU8は、始動性の良いガソリンを、始動に使用する燃料として選択する。
When it is determined that the engine start condition is satisfied, the
ステップS2において、大気センサに故障がないと判定した場合、ステップS3において、ECU8は、大気圧センサ89が検出する大気圧が所定の閾値未満であるか否かを判定する。大気圧が所定の閾値未満であると判定した場合、ステップS4において、ECU8は、始動性の良いガソリンを、始動に使用する燃料として選択する。
When it is determined in step S2 that the atmospheric sensor has no failure, the
大気圧が所定の閾値未満でないと判定した場合、ステップS5において、ECU8は、燃費効率の良いCNGを、始動に使用する燃料として選択する。
When it is determined that the atmospheric pressure is not less than the predetermined threshold value, in step S5, the
ステップS6において、ECU8は、ステップS4またはステップS5において選択された燃料を使用してエンジン2を始動させる。
In step S6, the
このように、本実施例では、大気圧センサ89が検出する大気圧が所定の閾値未満である場合は、CNGより発火点が低く、始動性の良いガソリンを使用してエンジン2を始動させ、大気圧センサ89が検出する大気圧が所定の閾値以上である場合は、燃費効率の良いCNGを使用してエンジン2を始動させる。
As described above, in this embodiment, when the atmospheric pressure detected by the
これにより、低気圧時には始動性に優れた液体燃料により始動することで始動性を確保し、低気圧以外のときは、燃費効率の良い気体燃料により始動することで燃費を向上させることができる。 As a result, it is possible to improve the fuel efficiency by starting with the liquid fuel having excellent startability when the atmospheric pressure is low and by starting with the gas fuel having good fuel efficiency when the atmospheric pressure is not low.
また、大気圧センサ89が故障した場合には、常に始動性の良い液体燃料を使用して始動しているため、仮に低気圧の状態であっても確実にエンジン2を始動させることができる。
Further, when the
本実施例の他の態様としては、ECU8は、イグニッションキーやイグニッションスイッチのオンによりエンジン2を始動させる初回始動時と、前述の自動停止後にエンジン2を始動させる再始動時とでは、再始動時の大気圧の閾値を初回始動時の大気圧の閾値よりも高く設定する。
As another aspect of the present embodiment, the
このように構成された、本実施例の他の態様に係る内燃機関の始動制御装置による始動時燃料選択処理について、図3を参照して説明する。なお、以下に説明する始動時燃料選択処理は、エンジン始動時に実行される。 With reference to FIG. 3, a startup fuel selection process performed by the startup control device for an internal combustion engine according to another aspect of the present embodiment configured as described above will be described. The startup fuel selection process described below is executed when the engine is started.
前述の実施例と同様に、ステップS1において、ECU8は、エンジン始動条件(前述の再始動条件も含む)が成立したか否かを判定する。エンジン始動条件が成立していないと判定した場合、ECU8は、処理を終了する。
Similar to the above-described embodiment, in step S1, the
エンジン始動条件が成立したと判定した場合、ステップS11において、ECU8は、エンジン始動がアイドリングストップからの再始動であるか否かを判定する。再始動であると判定した場合、ステップS12において、大気圧を判定する閾値として値の高い高大気圧閾値を選択する。
When it is determined that the engine start condition is satisfied, the
再始動ではないと判定した場合、ステップS13において、大気圧を判定する閾値として高大気圧閾値よりも値の低い低大気圧閾値を選択する。 When it is determined that the engine is not restarted, in step S13, a low atmospheric pressure threshold value lower than the high atmospheric pressure threshold value is selected as the threshold value for determining the atmospheric pressure.
ステップS2において、ECU8は、大気圧センサに故障があるか否かを判定する。大気センサに故障があると判定した場合、ステップS4において、ECU8は、始動性の良いガソリンを、始動に使用する燃料として選択する。
In step S2, the
ステップS2において、大気センサに故障がないと判定した場合、ステップS3において、ECU8は、ステップS12またはステップS13において選択された閾値を使って、前述の実施例と同様に、大気圧センサ89が検出する大気圧が選択された閾値未満であるか否かを判定する。大気圧が所定の閾値未満であると判定した場合、ステップS4において、ECU8は、始動性の良いガソリンを、始動に使用する燃料として選択する。
When it is determined in step S2 that the atmospheric sensor has no failure, in step S3, the
大気圧が所定の閾値未満でないと判定した場合、ステップS5において、ECU8は、燃費効率の良いCNGを、始動に使用する燃料として選択する。
When it is determined that the atmospheric pressure is not less than the predetermined threshold value, in step S5, the
ステップS6において、ECU8は、ステップS4またはステップS5において選択された燃料を使用してエンジン2を始動させる。
In step S6, the
このように、本実施例の他の態様では、再始動時の大気圧の閾値を初回始動時の大気圧の閾値よりも高く設定しているため、再始動時の液体燃料により始動させる大気圧域を拡大し、低気圧による始動性の低下によって発進がもたつくことを、抑制することができる。 As described above, in another aspect of the present embodiment, since the threshold value of the atmospheric pressure at the time of restart is set higher than the threshold value of the atmospheric pressure at the time of the initial start, the atmospheric pressure to be started by the liquid fuel at the time of restart is set. It is possible to expand the range and prevent the start from being delayed due to a decrease in startability due to low pressure.
初回始動と再始動とのいずれの始動時においても、運転者が発進操作を行なう前にエンジン2の始動を完了しないと発進がもたつくこととなる。また、再始動時は、初回始動時と比べ始動から発進操作までの時間が短い。このため、再始動時には液体燃料により始動させる大気圧域を拡大し、低気圧による始動性の低下によって発進がもたつくことを、抑制している。 At both the initial start and the restart, the start will be delayed unless the driver completes the start of the engine 2 before performing the start operation. Further, at the time of restart, the time from the start to the start operation is shorter than that at the first start. Therefore, at the time of restart, the atmospheric pressure range to be started by the liquid fuel is expanded, and it is possible to suppress the start-up being delayed due to the deterioration of the startability due to the low pressure.
なお、本実施例においては、変速機3として、マニュアルトランスミッションの場合を示したが、自動変速機のCVT(Continuously Variable Transmission)、AT(Automatic Transmission)、DCT(Dual Clutch Transmission)、AMT(Automated Manual Transmission)などであっても、同様の効果が得られる。
In this embodiment, the
また、バイフューエルエンジンのみで駆動するバイフューエルエンジン搭載車両の場合を示したが、駆動用電動モータを搭載するストロングハイブリッド車両や、発電だけでなくエンジン始動機能を備えた電動モータを搭載するマイルドハイブリッド車両であっても、バイフューエルエンジンを搭載していれば同様に実施することができる。 Also, the case of a vehicle equipped with a bi-fuel engine that is driven only by a bi-fuel engine is shown, but a strong hybrid vehicle equipped with an electric motor for driving and a mild hybrid equipped with an electric motor equipped with an engine starting function as well as power generation. Even if it is a vehicle, it can be carried out in the same manner as long as it has a bifuel engine.
また、大気圧取得部として大気圧センサ89を用いたが、GNSS(Global Navigation Satellite System)衛生からの電波により位置情報を取得し、位置情報に基づいて通信により取得した気象情報により大気圧を取得するように構成してもよい。
Moreover, although the
本実施例では、各種センサ情報に基づきECU8が各種の判定や算出を行なう例について説明したが、これに限らず、車両1が外部サーバ等の車外装置と通信可能な通信部を備え、該通信部から送信された各種センサの検出情報に基づき車外装置によって各種の判定や算出が行なわれ、その判定結果や算出結果を通信部で受信して、その受信した判定結果や算出結果を用いて各種制御を行なってもよい。
In the present embodiment, an example in which the
本発明の実施例を開示したが、当業者によっては本発明の範囲を逸脱することなく変更が加えられうることは明白である。すべてのこのような修正及び等価物が次の請求項に含まれることが意図されている。 While an embodiment of this invention has been disclosed, it will be apparent to those skilled in the art that changes may be made without departing from the scope of this invention. All such modifications and equivalents are intended to be included in the following claims.
1 車両
2 エンジン
6 燃料切替装置
8 ECU(制御部)
9 使用燃料選択スイッチ
21 スタータ
89 大気圧センサ(大気圧取得部)
1 vehicle 2 engine 6
9
Claims (3)
大気圧を取得する大気圧取得部と、
前記大気圧が所定の閾値未満の場合には、前記液体燃料を使用して前記内燃機関を始動させ、前記大気圧が所定の閾値以上の場合には、前記気体燃料を使用して前記内燃機関を始動させる制御部と、を備える内燃機関の始動制御装置。 An internal combustion engine capable of operating on either gas fuel or liquid fuel,
An atmospheric pressure acquisition unit that acquires atmospheric pressure,
When the atmospheric pressure is less than a predetermined threshold value, the liquid fuel is used to start the internal combustion engine, and when the atmospheric pressure is equal to or higher than a predetermined threshold value, the internal combustion engine is used using the gaseous fuel. And a control unit for starting the internal combustion engine.
前記再始動時の前記閾値を、前記内燃機関の初回始動時よりも高く設定する請求項1に記載の内燃機関の始動制御装置。 The control unit automatically stops the internal combustion engine when a preset automatic stop condition is satisfied, and restarts the internal combustion engine when a preset restart condition is satisfied,
The start control device for an internal combustion engine according to claim 1, wherein the threshold value for the restart is set to be higher than that for the initial start of the internal combustion engine.
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