JP2021134667A - Controller of internal combustion engine - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、車両等に搭載される内燃機関を制御する制御装置に関する。 The present invention relates to a control device for controlling an internal combustion engine mounted on a vehicle or the like.
近時、電動機及び内燃機関の二種の動力源を備えるハイブリッド車両が一定の普及を見ている。シリーズ方式のハイブリッド車両(例えば、下記特許文献を参照)は、内燃機関により発電用モータジェネレータを駆動して発電を行い、発電した電力を蓄電装置、即ちリチウムイオン二次電池やニッケル水素二次電池等のバッテリ及び/またはキャパシタに蓄えるとともに、走行用モータジェネレータに供給する。そして、走行用モータジェネレータによって車両の駆動輪を回転させて走行する。 Recently, hybrid vehicles equipped with two types of power sources, an electric motor and an internal combustion engine, have seen a certain degree of widespread use. In series hybrid vehicles (see, for example, the patent documents below), an internal combustion engine drives a motor generator for power generation to generate electric power, and the generated electric power is used as a power storage device, that is, a lithium ion secondary battery or a nickel hydrogen secondary battery. It is stored in a battery and / or a capacitor such as, and is supplied to a traveling motor generator. Then, the drive wheels of the vehicle are rotated by the traveling motor generator to travel.
発電用モータジェネレータのみならず、走行用モータジェネレータもまた、回生制動により発電を行い、発電した電力を蓄電装置に蓄えることができる。蓄電装置の容量一杯まで既に電荷が蓄えられている場合には、回生制動により得られる電力を敢えて発電用モータジェネレータに供給し、これを電動機として作動させて内燃機関を回転駆動するモータリングを行うことで、余剰の電力を消費する。 Not only the motor generator for power generation but also the motor generator for traveling can generate power by regenerative braking and store the generated power in the power storage device. When the electric power is already stored up to the capacity of the power storage device, the electric power obtained by the regenerative braking is intentionally supplied to the motor generator for power generation, and this is operated as an electric motor to rotate and drive the internal combustion engine. This consumes surplus power.
ハイブリッド車両では、内燃機関が燃料を燃焼させて回転駆動力を発生させるファイアリングを行わなくとも、走行用モータジェネレータが出力する回転駆動力により車両を走行させることが可能である。故に、車両の運用中であっても、内燃機関の回転を停止している状態が継続することがある。 In a hybrid vehicle, the vehicle can be driven by the rotational driving force output by the traveling motor generator without the internal combustion engine burning the fuel to generate the rotational driving force. Therefore, even during the operation of the vehicle, the state in which the rotation of the internal combustion engine is stopped may continue.
蓄電装置に蓄えている電荷の量が減少したときや、走行用モータジェネレータに対する要求出力が大きいときには、内燃機関を始動し、内燃機関が出力する回転駆動力を以て発電用モータジェネレータを駆動し、発電を実施して蓄電装置を充電、または走行用モータジェネレータに供給する電力を増強する。 When the amount of electric charge stored in the power storage device decreases or when the required output for the traveling motor generator is large, the internal combustion engine is started, and the power generation motor generator is driven by the rotational driving force output by the internal combustion engine to generate electric power. To charge the power storage device or increase the power supplied to the driving motor generator.
シリーズ方式のハイブリッド車両にあって、発電用モータジェネレータは、停止した内燃機関を始動する準備として内燃機関をモータリング(または、クランキング)する役割を兼ねる。モータリング時には、蓄電装置から必要な電力の供給を受ける。 In a series hybrid vehicle, the power generation motor generator also serves to motor (or crank) the internal combustion engine in preparation for starting the stopped internal combustion engine. At the time of motoring, the necessary electric power is supplied from the power storage device.
内燃機関のファイアリングを終了して内燃機関の回転を停止させるとき、燃焼ガスを含まない空気が排気通路に装着した排気浄化用の三元触媒に流入する。内燃機関の回転が完全に停止するまでに要する時間、そしてその間に触媒に流入する空気の量は、内燃機関の回転を停止させる機会毎に異なる。従って、停止した内燃機関を再び始動しファイアリングを再開する機会毎に、触媒内の雰囲気、即ち触媒に吸蔵されている酸素の量がばらつくことになる。 When the firing of the internal combustion engine is completed and the rotation of the internal combustion engine is stopped, air containing no combustion gas flows into the three-way catalyst for exhaust gas purification installed in the exhaust passage. The time required for the internal combustion engine to stop rotating completely, and the amount of air flowing into the catalyst during that time, vary depending on the opportunity to stop the rotation of the internal combustion engine. Therefore, the atmosphere inside the catalyst, that is, the amount of oxygen occluded in the catalyst, varies from time to time when the stopped internal combustion engine is restarted and firing is restarted.
内燃機関の回転が停止したときの触媒の酸素吸蔵量は、後の始動時ないし始動直後の時期における触媒の有害物質の浄化能率に影響を及ぼす。酸素吸蔵量が顕著に多いと、NOxの排出量が増加するおそれがあり、酸素吸蔵量が顕著に少ないと、HCまたはCOの排出量が増加するおそれがある。 The amount of oxygen stored in the catalyst when the rotation of the internal combustion engine is stopped affects the purification efficiency of harmful substances of the catalyst at the time of later start-up or immediately after the start-up. If the oxygen storage amount is remarkably large, the NO x emission amount may increase, and if the oxygen storage amount is remarkably small, the HC or CO emission amount may increase.
以上の問題に着目してなされた本発明は、停止していた内燃機関を始動する際の有害物質の排出増を抑制することを所期の目的としている。 An object of the present invention made by paying attention to the above problems is to suppress an increase in emission of harmful substances when starting an internal combustion engine that has been stopped.
本発明では、内燃機関の気筒において燃料を燃焼させて内燃機関を運転するファイアリングを終了して内燃機関の回転を停止させるにあたり、その内燃機関の回転が停止するまでの所要時間を、ファイアリングを終了するときの回転数及び排気通路に装着した排気浄化用の触媒の下流の空燃比センサの出力信号に応じて可変調整する内燃機関の制御装置を構成した。 In the present invention, when fuel is burned in the cylinder of an internal combustion engine to end the firing for operating the internal combustion engine and the rotation of the internal combustion engine is stopped, the time required for the rotation of the internal combustion engine to stop is set to be fired. A control device for an internal combustion engine that variably adjusts according to the number of rotations at the time of termination and the output signal of the air-fuel ratio sensor downstream of the exhaust gas purification catalyst mounted on the exhaust passage is configured.
本発明によれば、停止していた内燃機関を始動する際の有害物質の排出増を抑制することができる。 According to the present invention, it is possible to suppress an increase in emission of harmful substances when starting an internal combustion engine that has been stopped.
本発明の一実施形態を、図面を参照して説明する。図1に、本実施形態におけるハイブリッド車両の主要システムの概略構成を示している。このハイブリッド車両は、内燃機関1と、内燃機関1により駆動されて発電を行う発電用モータジェネレータ2と、発電用モータジェネレータ2が発電した電力を蓄える蓄電装置3と、発電用モータジェネレータ2及び/または蓄電装置3から電力の供給を受けて車両の駆動輪62を駆動する走行用モータジェネレータ4とを備えている。
An embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 shows a schematic configuration of a main system of a hybrid vehicle according to the present embodiment. This hybrid vehicle includes an internal combustion engine 1, a power generation motor generator 2 driven by the internal combustion engine 1 to generate electricity, a power storage device 3 for storing the electric power generated by the power generation motor generator 2, a power generation motor generator 2 and /. Alternatively, it includes a traveling motor generator 4 that drives the
本実施形態のハイブリッド車両は、内燃機関1を発電にのみ使用するシリーズハイブリッド方式の電気自動車であり、車両の駆動輪62には専ら走行用モータジェネレータ4から走行のための駆動力を供給する。内燃機関1と駆動輪62との間は機械的に切り離されており、元来両者の間で回転駆動力の伝達がなされない。つまり、内燃機関1は、走行用モータジェネレータ4及び駆動輪62から完全に独立して回転し、また完全に独立して停止することが可能である。従って、イグニッションスイッチ(パワースイッチ、またはイグニッションキー)がONに操作されている車両の運用中、運転者がアクセルペダルを踏むことで車両が走行可能な状態にあっても、蓄電装置3が充分な電荷を蓄え、かつブレーキブースタ15が充分な負圧を蓄えている状況下では、燃料の燃焼を伴う内燃機関1の運転を実施しないことがある。
The hybrid vehicle of the present embodiment is a series hybrid type electric vehicle in which the internal combustion engine 1 is used only for power generation, and the driving force for traveling is supplied exclusively to the
内燃機関1の回転軸であるクランクシャフトは、発電用モータジェネレータ2の回転軸と歯車機構を介して機械的に接続している。そして、内燃機関1が出力する回転駆動力を発電用モータジェネレータ2に入力することで、発電用モータジェネレータ2が発電する。発電した電力は、蓄電装置3に充電し、及び/または、走行用モータジェネレータ4に供給する。また、発電用モータジェネレータ2は、自らが回転駆動力を発生させて内燃機関1のクランクシャフトを回転駆動するモータリング用の電動機としても機能する。例えば、発電用モータジェネレータ2は、停止している内燃機関1を始動する準備としてのモータリング(クランキング)を実行する。 The crankshaft, which is the rotating shaft of the internal combustion engine 1, is mechanically connected to the rotating shaft of the power generation motor generator 2 via a gear mechanism. Then, by inputting the rotational driving force output by the internal combustion engine 1 to the power generation motor generator 2, the power generation motor generator 2 generates power. The generated electric power charges the power storage device 3 and / or supplies it to the traveling motor generator 4. Further, the power generation motor generator 2 also functions as a motoring motor that generates a rotational driving force by itself to rotationally drive the crankshaft of the internal combustion engine 1. For example, the power generation motor generator 2 executes motoring (cranking) in preparation for starting the stopped internal combustion engine 1.
走行用モータジェネレータ4は、車両の走行のための駆動力を発生させ、その駆動力を減速機61を介して駆動輪62に入力する。また、走行用モータジェネレータ4は、駆動輪62に連れ回されて回転することで発電し、車両の運動エネルギを電気エネルギとして回収する。この回生制動により発電した電力は、蓄電装置3に充電する。
The traveling motor generator 4 generates a driving force for traveling the vehicle, and inputs the driving force to the
尤も、既に蓄電装置3の容量一杯まで電荷が蓄えられており、それ以上の充電が困難であるならば、走行用モータジェネレータ4が回生発電した電力を敢えて発電用モータジェネレータ2に供給し、発電用モータジェネレータ2を電動機として稼働させて内燃機関1を回転駆動する。これにより、車両の制動性能を維持しながら、余剰の電力を消尽する。また、このとき、内燃機関1の回転が保たれることから、内燃機関1の気筒11への燃料供給を一時的に停止する燃料カットを実行することができる。
However, if the charge has already been stored up to the full capacity of the power storage device 3 and it is difficult to charge the battery any more, the traveling motor generator 4 dares to supply the regenerated electric power to the power generation motor generator 2 to generate electricity. The motor generator 2 is operated as an electric motor to drive the internal combustion engine 1 to rotate. As a result, the surplus electric power is exhausted while maintaining the braking performance of the vehicle. Further, at this time, since the rotation of the internal combustion engine 1 is maintained, it is possible to execute a fuel cut that temporarily stops the fuel supply to the
発電機インバータ21は、発電用モータジェネレータ2が発電する交流電力を直流電力に変換する。そして、その直流電力を蓄電装置3または駆動機インバータ41に入力する。並びに、発電機インバータ21は、発電用モータジェネレータ2を電動機として作動させる際に、蓄電装置3及び/または駆動機インバータ41から供給される直流電力を交流電力に変換した上で発電用モータジェネレータ2に入力する。
The
駆動機インバータ41は、蓄電装置3及び/または発電機インバータ21から供給される直流電力を交流電力に変換した上で走行用モータジェネレータ4に入力する。並びに、駆動機インバータ41は、車両の回生制動を行うときに走行用モータジェネレータ4が発電する交流電力を直流電力に変換した上で蓄電装置3または発電機インバータ21に入力する。発電機インバータ21及び駆動機インバータ41は、PCU(Power Control Unit)の一部をなす。
The
蓄電装置3は、バッテリ及び/またはキャパシタ等である。バッテリは、例えばリチウムイオン二次電池やニッケル水素二次電池等の、エネルギ密度の大きい高電圧の二次電池である。蓄電装置3は、発電用モータジェネレータ2及び走行用モータジェネレータ4の各々が発電する電力を充電して蓄える。並びに、蓄電装置3は、発電用モータジェネレータ2及び走行用モータジェネレータ4の各々を電動機として作動させるための電力を放電し、それらモータジェネレータ2、4に必要な電力を供給する。 The power storage device 3 is a battery and / or a capacitor or the like. The battery is a high-voltage secondary battery having a high energy density, such as a lithium ion secondary battery or a nickel-hydrogen secondary battery. The power storage device 3 charges and stores the electric power generated by each of the power generation motor generator 2 and the traveling motor generator 4. Further, the power storage device 3 discharges electric power for operating each of the power generation motor generator 2 and the traveling motor generator 4 as an electric motor, and supplies the electric power required for the motor generators 2 and 4.
図2に、本実施形態のハイブリッド車両に搭載される内燃機関1の概要を示している。内燃機関1は、火花点火式の4ストロークエンジンであり、複数の気筒11(例えば、三気筒。図1には、そのうち一つを図示)を包有している。各気筒11の吸気ポート近傍には、吸気ポートに向けて燃料を噴射するインジェクタ111を設けている。また、各気筒11の燃焼室の天井部に、点火プラグ112を取り付けてある。点火プラグ112は、点火コイルにて発生した誘導電圧の印加を受けて、中心電極と接地電極との間で火花放電を惹起するものである。
FIG. 2 shows an outline of the internal combustion engine 1 mounted on the hybrid vehicle of the present embodiment. The internal combustion engine 1 is a spark-ignition 4-stroke engine, and includes a plurality of cylinders 11 (for example, three cylinders, one of which is shown in FIG. 1). An injector 111 for injecting fuel toward the intake port is provided in the vicinity of the intake port of each
吸気を供給するための吸気通路13は、外部から空気を取り入れて各気筒11の吸気ポートへと導く。吸気通路13上には、エアクリーナ131、電子スロットルバルブ132、サージタンク133、吸気マニホルド134を、上流からこの順序に配置している。エアクリーナ131は、吸気通路13における最上流の位置、即ち空気を取り入れる吸気口に所在する。吸気口は、冷たい空気を取り入れて内燃機関の充填効率を上げるために、車両の前方に開口している。
The
排気を排出するための排気通路14は、気筒11内で燃料を燃焼させた結果発生した排気を各気筒11の排気ポートから外部へと導く。この排気通路14上には、排気マニホルド142及び排気浄化用の三元触媒141を配置している。排気通路4における触媒41の上流及び下流には、排気通路4を流通するガスの空燃比を検出するための空燃比センサ143、144を設置する。空燃比センサ143、144はそれぞれ、排気ガスの空燃比に対して非線形な出力特性を有するO2センサであってもよく、排気ガスの空燃比に比例した出力特性を有するリニアA/Fセンサであってもよい。排気ガス中の酸素濃度に応じた電圧信号を出力するO2センサの出力特性は、理論空燃比近傍の一定範囲(ウィンドウ)では空燃比に対する出力の変化率が大きく急峻な傾きを示し、それよりも空燃比が大きいリーン領域では低位飽和値に漸近し、空燃比が小さいリッチ領域では高位飽和値に漸近する、いわゆるZ特性曲線を描く。
The
外部EGR(Exhaust Gas Recirculation)装置12は、排気通路14と吸気通路13とを連通する外部EGR通路121と、EGR通路121上に設けたEGRクーラ122と、EGR通路121を開閉し当該EGR通路121を流れるEGRガスの流量を制御するEGRバルブ123とを要素とする。EGR通路121の入口は、排気通路14における触媒141の下流の所定箇所に接続している。EGR通路121の出口は、吸気通路13におけるスロットルバルブ132の下流の所定箇所、特にサージタンク133に接続している。
The external EGR (Exhaust Gas Recirculation)
内燃機関1には、車両の制動時に必要となる操作力、即ちブレーキペダルの踏力を軽減するためのブレーキブースタ15が付帯している。ブレーキブースタ15は、吸気通路13におけるスロットルバルブ132の下流側の部位(または、サージタンク133)から吸気負圧を導き入れ、その負圧を用いてブレーキペダルの踏力を倍力する、この分野では広く知られているものである。ブレーキブースタ15は、負圧を蓄える定圧室(負圧室)と、大気圧が加わる変圧室(大気圧室)とを有し、定圧室が負圧管路151を介して吸気通路13に接続している。負圧管路151は、スロットルバルブ132の下流側の吸気負圧を定圧室へと導く。負圧管路151上には、負圧を定圧室内に留め、定圧室に正圧が加わることを防止するためのチェックバルブ152を設けてある。
The internal combustion engine 1 is provided with a
運転者によりブレーキペダルが操作されていないとき、定圧室と変圧室とが連通し、かつ変圧室が大気圧から隔絶される。ブレーキペダルが操作されると、定圧室と変圧室との間が遮断され、かつ変圧室に大気が導入される。結果、定圧室と変圧室との圧力差が、ブレーキペダルの踏力を倍力する制御圧力となる。ブレーキブースタ15により増幅されたブレーキ踏力は、マスタシリンダ16において液圧力に変換される。マスタシリンダ16が出力するマスタシリンダ圧、即ちマスタシリンダ16が吐出するブレーキ液の圧力は、液圧回路を介してブレーキキャリパやホイールシリンダ等といったブレーキ装置に伝達され、当該ブレーキ装置による車両の制動に用いられる。
When the brake pedal is not operated by the driver, the constant pressure chamber and the transformer chamber communicate with each other, and the transformer chamber is isolated from the atmospheric pressure. When the brake pedal is operated, the space between the constant pressure chamber and the transformer chamber is cut off, and the atmosphere is introduced into the transformer chamber. As a result, the pressure difference between the constant pressure chamber and the transformer chamber becomes the control pressure that doubles the pedaling force of the brake pedal. The brake pedal force amplified by the
内燃機関1、発電用モータジェネレータ2、蓄電装置3、インバータ21、41及び走行用モータジェネレータ4の制御を司る制御装置たるECU(Electronic Control Unit)0は、プロセッサ、メモリ、入力インタフェース、出力インタフェース等を有したマイクロコンピュータシステムである。ECU0は、複数基のECU、即ち内燃機関1を制御するEFI(Electronic Fuel Injection)ECU01、発電用モータジェネレータ2及び発電機インバータ21を制御する発電機ECU02、蓄電装置3を制御するBMS(Battery Management System)ECU03、走行用モータジェネレータ4及び駆動機インバータ41を制御する駆動機ECU04等、並びに、それらの制御を統括する上位のコントローラであるHV(Hybrid Vehicle)ECUが、CAN(Controller Area Network)等の電気通信回線を介して相互に通信可能に接続されてなるものである。
The ECU (Electronic Control Unit) 0, which is a control device that controls the internal combustion engine 1, the power generation motor generator 2, the power storage device 3, the
ECU0に対しては、車両の実車速を検出する車速センサから出力される車速信号a、内燃機関1のクランクシャフトの回転角度及びエンジン回転数を検出するクランク角センサから出力されるクランク角信号b、運転者によるアクセルペダルの踏込量をアクセル開度(いわば、運転者が車両に対して要求している駆動力)として検出するセンサから出力されるアクセル開度信号c、気筒11に連なる吸気通路13(特に、サージタンク133)内の吸気温及び吸気圧を検出する温度・圧力センサから出力される吸気温・吸気圧信号d、内燃機関1の冷却水の温度を検出する水温センサから出力される冷却水温信号e、蓄電装置3に蓄えている電荷量(または、SOC(State Of Charge))を検出するセンサ、特にバッテリ3の端子電流及び/または端子電圧を検出するセンサから出力される信号f、外気温を検出する外気温センサから出力される外気温信号g、発電用モータジェネレータ2への印加電流及び/または印加電圧を検出するセンサから出力される信号h、触媒141の上流における排気ガスの空燃比を検出する空燃比センサ143から出力される信号m、触媒141の下流における排気ガスの空燃比を検出する空燃比センサ144から出力される信号n等が入力される。
For
ECU0は、各種センサを介してセンシングしている、運転者が操作するアクセル開度や、シフトポジション即ちシフトレバー(セレクタレバー)の位置、運転者が操作するスイッチのON/OFF、現在の車両の車速、路面の勾配、蓄電装置3が蓄えている電荷の量、ブレーキブースタ15が蓄えている負圧の大きさ、発電用モータジェネレータ2の発電電力等に応じて、走行用モータジェネレータ4が出力する回転駆動力、内燃機関1が出力する回転駆動力、発電用モータジェネレータ2が発電する電力または発電用モータジェネレータ2が出力する回転駆動力を増減制御する。
ECU0 senses through various sensors, such as the accelerator opening operated by the driver, the shift position, that is, the position of the shift lever (selector lever), the ON / OFF of the switch operated by the driver, and the current vehicle. The traveling motor generator 4 outputs according to the vehicle speed, the slope of the road surface, the amount of charge stored in the power storage device 3, the magnitude of the negative pressure stored in the
原則として、蓄電装置3が現在充分な電荷を蓄えており、走行用モータジェネレータ4に対して要求される出力が小さいならば、内燃機関1への燃料の供給を遮断して内燃機関1を運転しない。翻って、蓄電装置3が蓄えている電荷の量が減少し、または走行用モータジェネレータ4に対して要求される出力が大きいならば、内燃機関1を始動し気筒11に燃料を供給してこれを燃焼させるファイアリングを実行し、内燃機関1の出力する回転駆動力を以て発電機モータジェネレータ2を駆動し、発電を実施して蓄電装置3を充電、または走行用モータジェネレータ4に供給する電力を増強する。
As a general rule, if the power storage device 3 currently stores sufficient electric charge and the output required for the traveling motor generator 4 is small, the supply of fuel to the internal combustion engine 1 is cut off and the internal combustion engine 1 is operated. do not. On the other hand, if the amount of charge stored in the power storage device 3 is reduced or the output required for the traveling motor generator 4 is large, the internal combustion engine 1 is started and fuel is supplied to the
内燃機関1の気筒11に燃料を供給して内燃機関1を運転しておらず、走行用モータジェネレータ4により駆動輪62を駆動して車両を走行させている最中に、内燃機関1を始動して発電用モータジェネレータ2による発電を実行しようとするためには、まず、発電用モータジェネレータ2を電動機として作動させ、内燃機関1の始動のためのモータリングを行う。そして、内燃機関1のクランクシャフトが所定回数以上または所定角度以上回転し、内燃機関1の各気筒11の現在の行程またはピストンの位置を知得する気筒判別が完了した後、内燃機関1の各気筒の行程に合わせて適切なタイミングで燃料を噴射し、かつ適切なタイミングで燃料を着火燃焼させるファイアリングを開始する。内燃機関1のクランクシャフトの回転角度及び回転速度即ちエンジン回転数は、発電用モータジェネレータ2に付帯するレゾルバを介して(発電機ECU02において)検出することができ、内燃機関1に付帯するクランク角センサを介して(EFI ECU01において)検出することもできる。
The internal combustion engine 1 is started while the
モータリング及びファイアリングにより内燃機関1の回転が加速し、その回転数が始動判定値を超えたならば、内燃機関1が始動して自立的に回転する状態となった(発電用モータジェネレータ2の出力を低減させてもなおエンジン回転数が上昇傾向を維持できるようになった)と判定し、電動機として作動させている発電用モータジェネレータ2の出力を0まで低減させてモータリングを終了する。 When the rotation of the internal combustion engine 1 is accelerated by motoring and firing and the rotation speed exceeds the start determination value, the internal combustion engine 1 is started and is in a state of autonomous rotation (motor generator 2 for power generation). The engine speed can still maintain an upward trend even if the output of the engine is reduced), and the output of the power generation motor generator 2 operating as an electric motor is reduced to 0 to end the motoring. ..
内燃機関1の始動判定後は、内燃機関1により発電用モータジェネレータ2を回転駆動する。さらに、発電用モータジェネレータ2を発電機として作動させ、その発電電力を0から増大させる。 After the start determination of the internal combustion engine 1, the internal combustion engine 1 rotationally drives the power generation motor generator 2. Further, the power generation motor generator 2 is operated as a generator, and the generated power is increased from 0.
なお、ECU0の一部をなすEFI ECU01は、内燃機関1の運転制御に必要な各種情報a、b、c、d、e、f、g、h、m、nを入力インタフェースを介して取得し、エンジン回転数を知得するとともに気筒11に吸入される空気量(いわば、エンジン負荷率)を推算する。そして、吸入空気量に見合った(目標空燃比を実現するために必要な)要求燃料噴射量、燃料噴射タイミング(一度の燃焼に対する燃料噴射の回数を含む)、燃料噴射圧、点火タイミング(一度の燃焼に対する点火の回数を含む)、要求EGR率(または、EGRガス量)等といった内燃機関1の運転パラメータを決定する。このEFI ECU01は、運転パラメータに対応した各種制御信号i、j、k、lを、出力インタフェースを介して点火プラグ112のイグナイタ、インジェクタ111、スロットルバルブ132、EGRバルブ123等に対して出力する。
The
それまでファイアリングして運転していた内燃機関1のファイアリングを終了して内燃機関1のクランクシャフトの回転を停止させるとき、その回転が完全に停止するまでの間、燃料を噴射して燃焼させないことから、燃焼ガスを含まず酸素を多量に含んだ空気が吸気通路13、気筒11及び排気通路14を通じて排気浄化用の触媒141に流入することになる。
When the firing of the internal combustion engine 1 that had been fired and operated until then is completed and the rotation of the crankshaft of the internal combustion engine 1 is stopped, fuel is injected and burned until the rotation is completely stopped. Therefore, air containing a large amount of oxygen without combustion gas flows into the exhaust
内燃機関1の回転が完全に停止するまでに要する時間、そしてその間に触媒141に流入する空気の量は、内燃機関1の回転を停止させる機会毎に異なり得る。ひいては、停止した内燃機関1を再始動してファイアリングを再開する機会毎に、触媒141内の雰囲気、即ち触媒141に吸蔵されている酸素の量がばらつく可能性がある。内燃機関1の回転が停止したときの触媒141の酸素吸蔵量は、後の再始動時ないし再始動直後の時期における触媒141の有害物質の浄化能率に影響を及ぼす。酸素吸蔵量が顕著に多いと、NOxの排出量が増加するおそれがあり、酸素吸蔵量が顕著に少ないと、HCまたはCOの排出量が増加するおそれがある。
The time required for the rotation of the internal combustion engine 1 to completely stop, and the amount of air flowing into the
そこで、図3に示すように、本実施形態のECU0は、内燃機関1のファイアリングを終了してこれを停止させる場合(ステップS1)、少なくともそのときのクランク角信号bが示すエンジン回転数、及び排気通路14の触媒141の下流に設置した空燃比センサ144の出力信号nが示す触媒141内の雰囲気の状態に応じて、インジェクタ111から気筒11に対する燃料噴射及び点火プラグ112による点火燃焼を中止してから内燃機関1の回転を完全に停止させるまでの所要時間の長さを決定する(ステップS3)。
Therefore, as shown in FIG. 3, when the
図4に示すように、ステップS2では、ファイアリングを終了するときのエンジン回転数が高いほど、内燃機関1の回転を完全に停止させるまでの所要時間を短く設定し、ファイアリングを終了するときのエンジン回転数が低いほど、内燃機関1の回転を完全に停止させるまでの所要時間を長く設定する。 As shown in FIG. 4, in step S2, the higher the engine speed at the end of firing, the shorter the time required to completely stop the rotation of the internal combustion engine 1 is set, and when the firing is completed. The lower the engine speed, the longer the time required to completely stop the rotation of the internal combustion engine 1.
並びに、ファイアリングを終了するときの触媒141の酸素吸蔵量が多いほど、内燃機関1の回転を完全に停止させるまでの所要時間を短く設定し、ファイアリングを終了するときの触媒141の酸素吸蔵量が少ないほど、内燃機関1の回転を完全に停止させるまでの所要時間を長く設定する。図4中、実線は触媒141の酸素吸蔵量が比較的少ない状況下での所要時間を表し、鎖線は触媒141の酸素吸蔵量が比較的多い状況下での所要時間を表し、破線は触媒141の酸素吸蔵量が両者の中間程度の状況下での所要時間を表している。空燃比センサ144がO2センサであれば、その出力電圧nが高いほど触媒141の酸素吸蔵量が少なく、その出力電圧nが低いほど触媒141の酸素吸蔵量が多いと考えられる。空燃比センサ144がリニアA/Fセンサであれば、その出力電圧nが低いほど触媒141の酸素吸蔵量が少なく、その出力電圧nが高いほど触媒141の酸素吸蔵量が多いと考えられる。
In addition, the larger the amount of oxygen stored in the
その上で、本実施形態のECU0は、燃料噴射及び点火燃焼を中止した後、ステップS3にて決定した所要時間を経た時点で内燃機関1の回転が完全に停止するように、内燃機関1のクランクシャフトに接続している発電用モータジェネレータ2を制御する(ステップS4)。ステップS4では、例えば、インジェクタ11から燃料を噴射せず、吸気通路13上のスロットルバルブ132の開度を一定に保ちながら、発電用モータジェネレータ2を発電機として作動させ、エンジン回転数の減速度が上記の所要時間の経過後にエンジン回転数が0となる大きさとなるように、発電用モータジェネレータ2の出力する電力(端子電流及び/または端子電圧)の大きさを増減調整するフィードバック制御を実行する。
Then, in the
ステップS4にて発電用モータジェネレータ2が発電した電力は、蓄電装置3に充電して回収する。なお、ステップS3及びS4の制御は、内燃機関1のファイアリングを終了するときに蓄電装置3に蓄えている電荷の量が蓄電装置3の容量一杯でない、そのときの蓄電量が蓄電装置3の容量の上限から見て一定以上少ない場合(ステップS2)に限って実施することが好ましい。当然ながら、既に蓄電装置3の容量一杯まで電荷が蓄えられていると、発電用モータジェネレータ2を発電機として作動させることが難しくなる。また、蓄電装置3の容量をある程度空けておくことは、回生制動により車両の運動エネルギを回収して総合的な効率、燃費性能の向上を図るために必要である。 The electric power generated by the power generation motor generator 2 in step S4 is charged and recovered in the power storage device 3. In the control of steps S3 and S4, the amount of electric charge stored in the power storage device 3 when the firing of the internal combustion engine 1 is completed is not the full capacity of the power storage device 3, and the amount of electricity stored at that time is the power storage device 3. It is preferable to carry out only when the capacity is smaller than a certain level (step S2) when viewed from the upper limit of the capacity. As a matter of course, if the electric charge is already stored up to the capacity of the power storage device 3, it becomes difficult to operate the power generation motor generator 2 as a generator. Further, it is necessary to leave a certain amount of capacity of the power storage device 3 in order to recover the kinetic energy of the vehicle by regenerative braking and improve the overall efficiency and fuel efficiency.
あるいは、ステップS3にて決定した内燃機関1の回転が完全に停止するまでの所要時間が長い場合、つまりファイアリングの終了時点で触媒141内の酸素が欠乏しているような場合には、ステップS4にて、発電用モータジェネレータ2を発電機としてではなく電動機として動作させ、これにより内燃機関1のクランクシャフトを回転駆動して、所要時間の経過後に内縁機関1の回転が完全に停止するように制御することも考えられる。
Alternatively, if it takes a long time to completely stop the rotation of the internal combustion engine 1 determined in step S3, that is, if the oxygen in the
本実施形態では、内燃機関1の気筒11において燃料を燃焼させて内燃機関1を運転するファイアリングを終了して内燃機関1の回転を停止させるにあたり、その内燃機関1の回転が停止するまでの所要時間を、ファイアリングを終了するときのエンジン回転数及び排気通路14に装着した排気浄化用の触媒141の下流の空燃比センサ144の出力信号nに応じて可変調整する内燃機関の制御装置0を構成した。
In the present embodiment, when fuel is burned in the
本実施形態によれば、内燃機関1の回転が停止したときの触媒141の酸素吸蔵量を、内燃機関1を停止させる機会毎にばらつかせず均等化することができる。換言すれば、内燃機関1の回転が停止したときの触媒141内の雰囲気を、有害物質HC、CO及びNOxの酸化/還元処理にとって予め有利な状態に調整することができる。従って、後に内燃機関1を再始動する際の有害物質の排出増を効果的に抑制することが可能となる。
According to the present embodiment, the oxygen storage amount of the
また、内燃機関1の再始動前に触媒141内に過剰な量の酸素が吸蔵されている場合、その酸素をパージするために再始動後に燃料噴射量を増量して触媒141に流入させるガスの空燃比をリッチ化する必要があるが、本実施形態によれば、内燃機関1の停止時に触媒141に過剰な量の酸素が吸蔵されることを有効に回避できるので、再始動の際に多量の燃料を噴射する必要から解放され、燃費性能のより一層の向上に寄与し得る。
If an excessive amount of oxygen is occluded in the
なお、本発明は以上に詳述した実施形態に限られるものではない。本発明は、シリーズハイブリッド車両以外のハイブリッド車両や、いわゆるハイブリッド車両に該当しない車両に搭載された内燃機関の制御(特に、アイドルストップした内燃機関の再始動時の制御)に適用することもできる。 The present invention is not limited to the embodiments described in detail above. The present invention can also be applied to the control of an internal combustion engine mounted on a hybrid vehicle other than a series hybrid vehicle or a vehicle that does not correspond to a so-called hybrid vehicle (particularly, control at the time of restarting an internal combustion engine that has been idle-stopped).
その他、各部の具体的な構成や処理の内容は、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形が可能である。 In addition, the specific configuration of each part and the content of the process can be variously modified without departing from the spirit of the present invention.
0…制御装置(ECU)
1…内燃機関
11…気筒
111…インジェクタ
14…排気通路
141…触媒
144…触媒の下流側の空燃比センサ
2…発電機(発電用モータジェネレータ)
b…クランク角信号
j…燃料噴射信号
n…触媒の下流側の空燃比信号
0 ... Control device (ECU)
1 ...
b ... Crank angle signal j ... Fuel injection signal n ... Air-fuel ratio signal on the downstream side of the catalyst
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2020029223A JP2021134667A (en) | 2020-02-25 | 2020-02-25 | Controller of internal combustion engine |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2020029223A JP2021134667A (en) | 2020-02-25 | 2020-02-25 | Controller of internal combustion engine |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2021134667A true JP2021134667A (en) | 2021-09-13 |
Family
ID=77660696
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2020029223A Pending JP2021134667A (en) | 2020-02-25 | 2020-02-25 | Controller of internal combustion engine |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2021134667A (en) |
-
2020
- 2020-02-25 JP JP2020029223A patent/JP2021134667A/en active Pending
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