JP3775148B2 - Internal combustion engine - Google Patents

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JP3775148B2
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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、吸排気弁を電磁気的に開閉する電磁動弁装置を備えた内燃機関に係り、特に、この電磁動弁装置に電力を供給する発電機及び蓄電池を含めて電力収支を制御する内燃機関に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来より、内燃機関の吸排気バルブを現在主流であるカム駆動に変えて電動で駆動する構成が提案されている。吸排気バルブを電動駆動する構成によれば、カムシャフト等の回転機構を省略することができると共に、バルブタイミングの変更が容易であることから、内燃機関の運転状態に応じた理想的な開閉弁タイミングを任意に設定可能となり、出力特性、及び燃費特性を改善することが可能となる。
【0003】
そして、吸排気バルブの電動駆動装置としては電磁石を用いた電磁アクチュエータによる構成が提案されている。この電磁動弁装置の構成は、例えば特開昭57−44716号公報に開示されている。この構成のアクチュエータにおいては、可動部をバルブの開弁方向に付勢するスプリングと可動部を閉弁方向に付勢するスプリングの2つのスプリングを有し、さらに可動部をそれぞれバルブの開弁方向と閉弁方向とに吸引する2つの電磁石を有している。
【0004】
この場合、可動部とバルブからなる可動系は、電磁石に電流が流れていない場合には2つのスプリングのバネ力により、2つの電磁石の吸引面からそれぞれ所定の位置だけ離間した中立位置に保持され、また開弁側または閉弁側のどちらか一方の電磁石に電流が通電すると、その際に生じる電磁吸引力により、吸引力がスプリングのばね力に打ち勝って一方の電磁石側に引き寄せられることになる。
【0005】
この状態で電磁石の電流を遮断すると、今度はスプリングのばね力により可動系は中立位置を一旦通過して他方の電磁石に接近する。このとき他方の電磁石に電流を流しておくと可動系は他方の電磁石に吸引されることになる。
【0006】
このようにして2つの電磁石の電流の通電、遮断動作に従って可動部を所定の変位幅だけ変位させることを可能にしており、この変位を利用してバルブの開弁状態と閉弁状態とを切り替えている。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら上記従来の電磁動弁装置を備えた内燃機関においては、通常の内燃機関の消費電流に電磁動弁装置の消費電流が追加されるため、従来より大容量の発電機が必要となるが、一般に大容量の発電機は発電開始する回転数、即ちカットイン回転数が高いために、アイドル回転数付近では、発電しない又は発電量が少ないために蓄電池が放電状態となり、この放電状態が継続するとバッテリ上がりとなったり、再始動できなくなるという問題点があった。
【0008】
また電磁動弁装置は、機関回転数の増加に伴って、保持(ホールド)電流より電流値の大きい作動(キャッチング)電流の時間率が増加するので、平均消費電流が増大する。このため、最高回転数においても発電機出力から電磁動弁装置へ消費電流を供給しようとすれば、更に大容量の発電機が必要になり、発電機の寸法及び重量が増加して車両搭載性が困難になるという問題点があった。
【0009】
また高回転時の消費電流に満たない容量の発電機を使用すると、機関高回転時に蓄電池の放電状態が継続するので、走行中にバッテリ上がりが生じたり、機関停止後蓄電容量不足のために再始動できなくなる問題点が生じる。
【0010】
以上の問題点を図示すると図10となる。電磁動弁装置を備えた内燃機関を搭載した車両の消費電流は、回転数の上昇に伴って直線的に増加するのに対して、発電電流は、発電開始回転数から立ち上がり、或る程度の回転数までは、消費電流を超えることができない。さらに高回転域では、発電電流は頭打ちとなり、再び消費電流を下回る。
【0011】
以上の問題点に鑑み本発明の課題は、発電機の車両搭載性及び機関回転性能を確保した上で、走行中にバッテリ上がりを生じることなく、かつ再始動も可能な内燃機関を提供することである。
【0012】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため請求項1記載の発明は、吸気弁又は排気弁を電磁力により開閉する電磁動弁装置を備えた内燃機関において、前記電磁動弁装置に電力を供給する蓄電池と、前記内燃機関により駆動され前記電磁動弁装置に電力を供給するとともに前記蓄電池を充電する発電機と、前記蓄電池の残存容量を推定するとともに該残存容量が規定容量以下か否かを判定する残存容量判定手段と、前記残存容量判定手段が前記蓄電池の残存容量を規定容量以下と判定したとき、前記内燃機関の運転条件を変化させて、前記蓄電池からの放電を停止又は該蓄電池に充電させるように制御する制御手段と、を備え、前記残存容量判定手段が規定容量以下と判定したとき、前記制御手段は、前記内燃機関の回転数が、前記電磁動弁装置の消費電力が前記発電機の供給電力を上回る高回転であれば、前記吸排気弁の少なくとも一部を休止、または前記内燃機関の回転数を、前記電磁動弁装置の消費電力が前記発電機の供給電力を下回る回転数まで低下させて、前記電磁動弁装置の消費電力を低下させるように制御することを要旨とする。
【0014】
上記目的を達成するため請求項記載の発明は、請求項記載の内燃機関において、前記制御手段は、前記内燃機関の回転数を低下させる場合、燃料カット、点火カット、スロットル開度の減少、前記電磁動弁装置によるバルブタイミングの変化、吸気弁又は排気弁の少なくとも一部の休止、のいずれか1つ又はこれらの任意の組合せにより前記内燃機関の回転数を低下させることを要旨とする。
【0015】
上記目的を達成するため請求項記載の発明は、吸気弁又は排気弁を電磁力により開閉する電磁動弁装置を備えた内燃機関において、前記電磁動弁装置に電力を供給する蓄電池と、前記内燃機関により駆動され前記電磁動弁装置に電力を供給するとともに前記蓄電池を充電する発電機と、前記蓄電池の残存容量を推定するとともに該残存容量が規定容量以下か否かを判定する残存容量判定手段と、前記残存容量判定手段が前記蓄電池の残存容量を規定容量以下と判定したとき、前記内燃機関の運転条件を変化させて、前記蓄電池からの放電を停止又は該蓄電池に充電させるように制御する制御手段と、を備え、前記残存容量判定手段が規定容量以下と判定したとき、前記制御手段は、前記内燃機関の回転数が、前記電磁動弁装置の消費電力が前記発電機の供給電力を上回る低回転であれば、前記内燃機関の回転数を、前記電磁動弁装置の消費電力が前記発電機の供給電力を下回る回転数まで増加させて、前記発電機出力を増大させるように制御することを要旨とする。
【0016】
上記目的を達成するため請求項記載の発明は、請求項記載の内燃機関において、前記制御手段は、前記内燃機関の回転数を増加させる場合、スロットル開度の増加、または前記電磁動弁装置によるバルブタイミングを変化させて前記内燃機関の回転数を増加させることを要旨とする。
【0019】
【発明の効果】
請求項1記載の発明によれば、吸気弁又は排気弁を電磁力により開閉する電磁動弁装置を備えた内燃機関において、前記電磁動弁装置に電力を供給する蓄電池と、前記内燃機関により駆動され前記電磁動弁装置に電力を供給するとともに前記蓄電池を充電する発電機と、前記蓄電池の残存容量を推定するとともに該残存容量が規定容量以下か否かを判定する残存容量判定手段と、前記残存容量判定手段が前記蓄電池の残存容量を規定容量以下と判定したとき、前記内燃機関の運転条件を変化させて、前記蓄電池からの放電を停止又は該蓄電池に充電させるように制御する制御手段と、を備え、前記残存容量判定手段が規定容量以下と判定したとき、前記制御手段は、前記内燃機関の回転数が高回転であれば、前記内燃機関の回転数を低下、または前記吸排気弁の少なくとも一部を休止させて、前記電磁動弁装置の消費電力を低下させるようにしたので、全域充電可能な大容量の発電機を備えなくても、蓄電池の残存容量が十分にある場合には、内燃機関本来の高速性能を発揮させることができると共に、蓄電池の残存容量が規定容量より低下した場合には、機関回転数の低下または一部の弁休止により電磁動弁装置の消費電力を発電機の供給電力より低下させてバッテリ上がりを防止し、再始動のための蓄電池の残存容量を確保することができるという効果がある。
【0021】
請求項記載の発明によれば、請求項記載の発明の効果に加えて、前記制御手段は、前記内燃機関の回転数を低下させる場合、燃料カット、点火カット、スロットル開度の減少、前記電磁動弁装置によるバルブタイミングの変化、吸気弁又は排気弁の少なくとも一部の休止、のいずれか1つ又はこれらの任意の組合せにより前記内燃機関の回転数を低下させるようにしたので、追加的な装置を設けることなく、従来の制御プログラムの小変更で蓄電池の残存容量低下に対応することができるという効果がある。
【0022】
請求項記載の発明によれば、吸気弁又は排気弁を電磁力により開閉する電磁動弁装置を備えた内燃機関において、前記電磁動弁装置に電力を供給する蓄電池と、前記内燃機関により駆動され前記電磁動弁装置に電力を供給するとともに前記蓄電池を充電する発電機と、前記蓄電池の残存容量を推定するとともに該残存容量が規定容量以下か否かを判定する残存容量判定手段と、前記残存容量判定手段が前記蓄電池の残存容量を規定容量以下と判定したとき、前記内燃機関の運転条件を変化させて、前記蓄電池からの放電を停止又は該蓄電池に充電させるように制御する制御手段と、を備え、前記残存容量判定手段が規定容量以下と判定したとき、前記制御手段は、前記内燃機関の回転数が低回転であれば、前記内燃機関の回転数を増加させて前記発電機出力を増大させるようにしたので、蓄電池の残存容量が十分ある場合には、アイドリング回転数を低回転に保ち、省燃費及び低騒音を維持するとともに、蓄電池の残存容量が低下した場合には、機関回転数を高めて発電機の供給電力を電磁動弁装置の消費電力より増大させ、バッテリ上がりを防止すると共に、再始動のための蓄電池の残存容量を確保することができるという効果がある。
【0023】
請求項記載の発明によれば、請求項記載の発明の効果に加えて、前記制御手段は、前記内燃機関の回転数を増加させる場合、スロットル開度の増加、または前記電磁動弁装置によるバルブタイミングを変化させて前記内燃機関の回転数を増加させるようにしたので、追加的な装置を設けることなく、従来の制御プログラムの小変更で蓄電池の残存容量低下に対応することができるという効果がある。
【0027】
【発明の実施の形態】
次に図面を参照して、本発明の実施の形態を詳細に説明する。
図1は、本発明に係る内燃機関を車両に搭載した実施形態の構成を示すシステム構成図である。本実施形態は、アイドリングを含む低回転域及び高速回転域において、蓄電池の残存容量が規定容量を超える場合には、電磁動弁装置分を含む車両消費電流を発電機と蓄電池とが協働して供給し、蓄電池の残存容量が規定以下となった場合には、機関運転条件を変化させて電磁動弁装置の消費電流を低減または発電機の発電出力を増大させて、蓄電池の放電を停止または充電状態となるように制御し、機関再始動用の残存容量を確保する点に特徴がある。
【0028】
図1において、実施形態の内燃機関は、エンジン本体1と、電磁動弁装置2と、エンジン本体1により回転駆動され電磁動弁装置2及びその他の負荷に電力を供給する発電機3と、発電機3が停止中または発電電力が不足するとき電力を供給するとともに発電機3により充電される蓄電池4と、蓄電池4の状態を検知する蓄電池センサ5と、内燃機関全体及び電磁動弁装置2を制御する電子制御装置(以下、ECUと略す)20とを備えている。
【0029】
発電機3は、例えば車両用のオルタネータを用い、全ての機関回転数において、消費電流を賄うだけの発電能力を必要としないが、通常の走行条件で利用される回転数領域では、発電能力が消費電流を上回るものである。
【0030】
蓄電池4は、特に限定されないが、通常の車両用蓄電池に用いられる鉛蓄電池を用いているが、容量的には余裕のあるものを選択する。
【0031】
エンジン本体1は、シリンダ6と、シリンダヘッド7と、ピストン8と、クランク軸9と、燃料噴射弁10と、点火プラグ11と、吸気弁12と、吸気弁12を開閉駆動する電磁動弁装置2aと、排気弁13と、排気弁13を開閉駆動する電磁動弁装置2bと、を備えている。エンジン本体1の構成要素のうち、電磁動弁装置2a,2b以外は、通常のエンジン構成要素である。尚、電磁動弁装置2a,2bをまとめて符号2でも示している。また、吸気弁12及び排気弁13は、特に限定されないが、それぞれ2弁づつ各気筒に設けられていることとする。
【0032】
またクランク軸9の前端部にはクランクプーリ14が設けられ、発電機3の軸には発電機プーリ15が設けられ、両プーリ14、15には、発電機ベルト16が掛け回されて、クランク軸9の回転により発電機3が回転駆動され、発電可能となっている。
【0033】
図1において、ECU20は、蓄電池センサ5からの信号に基づいて蓄電池4の残存容量が規定容量以下か否かを判定する残存容量判定部21と、この残存容量判定部21の判定結果に基づいて機関運転条件を変化させる運転条件制御部22と、運転条件制御部22からの燃料カット指示に従って気筒毎の燃料カットを行うことのできる燃料噴射制御部28と、燃料カット指示された気筒の点火を停止させることのできる点火制御部29と、運転条件制御部22からの指示に従って電磁動弁装置2のバルブタイミング及びバルブ動作休止を制御することができる電磁駆動制御部30とを備えている。
【0034】
ECU20には、図外のスロットルセンサ、クランク角センサ、エアフローセンサ、油水温センサ等から各種計測値か入力され、通常の内燃機関制御として、機関回転数及び負荷に応じた制御ができるようになっている。
【0035】
蓄電池センサ5と残存容量判定部21とは、協動して蓄電池4の残存容量を推定するための情報を収集し、残存容量判定部21が推定された残存容量と規定容量とを比較して、残存容量が規定容量以下か否かを判定する。
【0036】
蓄電池センサ5としては、蓄電池4の充電電流Ic 及び放電電流Id を測定可能な電流検出センサを設け、残存容量判定部21において、以下の式(1)に従って残存容量Qを推定することができる。
【0037】
【数1】
Q=∫k〔Ic 〕dt−∫〔Id 〕dt+Q0 …(1)
ここで、充電電流Ic 、充放電効率k、放電電流Id 、初期容量Q0 である。充放電効率kは、充電した電荷量に対する放電可能な電荷量であり、蓄電池の種類や劣化度に応じて変化するが、一般に0.9〜0.8程度の値である。
【0038】
また、ある程度放電電流Id が大きい場合には、その放電電流Id の値及びその時の蓄電池4の端子電圧Eに基づいて、蓄電池4の残存容量を推定することができる。
【0039】
図8は、鉛電池のセル当たりの端子電圧及び放電電流(公称容量Cで正規化)による残存容量マップの例である。このようなマップを予め記憶しておくことにより、放電電流値とそのときの蓄電池の端子電圧値とからマップを検索して、残存容量を推定することができる。何等かの理由で、充放電電流の積分による残存容量算出に不具合が生じた場合、或いは残存容量の2重監視の意味で、放電電流値と端子電圧により残存容量を推定してもよい。さらに端子電圧の最低値を温度の関数として記憶しておき、端子電圧によって残存容量を推定してもよい。
【0040】
また、鉛蓄電池の電解液比重ρと残存容量とは、ほぼ正比例の関係にあることが知られている。例えば、図9に示すように、電解液比重ρから残存容量を求めることができる。
【0041】
この電解液比重は、例えば、電解液に浮かせた浮標の液面からの高さや、電解液の屈折率、即ち透明な媒質から電解液に入射した光の屈折角度に基づいて測定することができる。このような電解液比重を検出する蓄電池センサを設けてもよい。
【0042】
運転条件制御部22は、機関回転数が低い場合にアイドル回転数を上昇させることにより運転条件を変化させるアイドル回転数制御部23と、機関回転数が高い場合に電磁動弁装置2の消費電流を削減するように運転条件を変化させる消費電流削減制御部24とを備えており、消費電流削減制御部24は、排気弁休止制御部25、吸気弁休止制御部26、気筒休止制御部27を備えている。
【0043】
ECU20は、配線論理によるハードウェアとして実現することもできるが、電磁動弁装置の電磁石電流を供給するための大電流制御が必要な電磁駆動制御部30以外は、マイクロプロセッサ等を用いてプログラム論理により実現することもできる。以下の説明では、マイクロプロセッサ等を用いてプログラム論理により実現したものとして説明する。
【0044】
次に、図2ないし図7のフローチャートを参照して、ECU20の動作を詳細に説明する。
【0045】
【数2】
まず使用する記号を列挙する。
【0046】
n :機関回転数
n1:回転域判定用回転数
Q :蓄電池の残存容量
Q1:規定容量(最小確保容量)
Q2:定常復帰判定容量(Q2>Q1)
EB :蓄電池電圧
IB :蓄電池電流(−:放電,+:充電)
k :充放電効率
△T:前回の残存容量更新時から今回までの経過時間である。
【0047】
図2は、全体の動作を説明する概略フローチャートである。概略フローチャートを要約すると以下の通りである。ECU20は、機関回転数nを判定し、低回転時と高回転時で制御を分ける。低回転時には蓄電池の残存容量が規定容量以下となれば、発電機による発電量を増加させて蓄電池の放電を停止させるか或いは充電状態とするべく、アイドル回転数を上昇させるように制御する。
【0048】
高回転時には蓄電池の残存容量が規定容量以下となれば、電磁動弁装置の消費電力を低下させて、消費電力を発電機の出力で全て賄い、蓄電池の放電を停止させるか或いは充電状態とする。このため、吸排気弁それぞれ2弁を有する各気筒の排気弁片方休止、吸気弁片方休止、気筒休止と段階を経て、消費電力と発電電力が均衡するまで休止弁を増加させる制御を行う。或いは残存容量が規定容量を一定量超えるまで、運転条件を変更した状態を継続させる制御を行う。
【0049】
図2において、まずクランク角センサ信号が入力される(ステップ102、以下ステップをSと略す)。次いで、クランク角センサ信号に基づいて機関回転数nを計算する(S104)。次いで、発電機の性能と車両の消費電力とで定まる或る機関回転数n1とnとを比較する(S106)。
【0050】
n1<nでなければ、発電機の出力が不足しやすい低回転域であると判断し、蓄電池の残存容量Qを更新し(S108)、更新された残存容量Qが規定容量Q1を超えるか否かを判定する(S110)。規定容量Q1は、機関停止後の再始動に必要な残存容量より多い規定の容量であり、コールドスタート時の消費電流及び完爆までの時間を考慮して決定された定数である。尚、規定容量Q1は、現在の外気温度、或いは過去の一定期間中の最低外気温により変化させてもよい。
【0051】
S110の判定で、残存容量Qが規定容量Q1以下であれば、スロットル開度の増加、バルブタイミングの変更による吸気量増加等により、例えばアイドル回転数を所定回転数だけ増加させる制御を行う(S112)。そして、再度残存容量を更新し(S114)、このときに検出された蓄電池電流IB が0又は正であるかか否かを判定する(S116)。蓄電池電流IB が0又は正(+)であれば、アイドルアップの結果、蓄電池の放電が停止又は充電状態となったと判定して、処理を終了する。
【0052】
S116の判定で、蓄電池電流IB が負(−)であれば、放電状態が継続しているので、更にアイドル回転数を増加させるべく、S112へ分岐する。こうして、発電機出力が消費電流と等しくなるか上回り、蓄電池の放電が停止、または充電状態となるまで、アイドル回転数は増加させられる。この結果、残存容量QはQ1より低下することはなく、再始動用の残存容量が確保される。
【0053】
S106の判定でnがn1を超えていれば、電磁動弁装置の消費電流が多い高回転域であると判断し、蓄電池の残存容量Qを更新し(S118)、更新された残存容量Qが規定容量Q1を超えるか否かを判定する(S120)。
【0054】
S120の判定で、残存容量Qが規定容量Q1以下であれば、電磁動弁装置の消費電流削減制御を行う(S122)。そして、再度残存容量を更新し(S124)、このときに検出された蓄電池電流IB が0又は正であるかか否かを判定する(S126)。蓄電池電流IB が0又は正(+)であれば、消費電流削減制御の結果、蓄電池の放電が停止又は充電状態となったと判定して、処理を終了する。
【0055】
S126の判定で、蓄電池電流IB が負(−)であれば、放電状態が継続しているので、更に消費電流を削減すべく、S122へ分岐する。こうして、発電機出力が消費電流と等しくなるか上回り、蓄電池の放電が停止、または充電状態となるまで、電磁動弁装置の消費電流は削減される。この結果、残存容量QはQ1より低下することはなく、再始動用の残存容量が確保される。
【0056】
図3は、残存容量Qの更新ルーチンの詳細を示すフローチャートである。
まず、蓄電池センサ(図1の符号5)により、蓄電池電圧EB と、蓄電池電流IB とを検出し、これらの一時記憶値を更新する(S130)。次いで、IB の極性を判定し(S132)、IB ≦0なら、蓄電池は放電しているとして、Q=Q+IB ×△Tの式により、残存容量を更新し(S134)、リターンする。△Tは、前回の残存容量更新時から今回までの経過時間である。
【0057】
0<IB なら、蓄電池は充電しているとして、Q=Q+kIB ×△Tの式により、残存容量を更新し(S136)、リターンする。ここで、kは前述した充放電効率である。
【0058】
図4は、消費電流削減制御ルーチンを説明するフローチャートであり、図2のS122の詳細を説明するものである。
図4において、まず残存容量Qが更新され(S142)、Qが規定容量Q1を超えているか否かが判定される(S144)。超えていれば、何も処理せずにリターンする。超えていなければ、残存容量Qが規定容量Q1以下であるので、排気弁休止制御を行う(S146)。この排気弁休止制御は、各気筒が有する2つの排気弁の片方を閉状態に保持し開閉動作をさせないことで消費電流を削減するものである。排気弁休止制御の対象となる気筒は機関の全気筒としてもよいし、一部の気筒に限定してもよい。
【0059】
排気弁休止制御を吸気弁休止制御の前に行う理由は2つある。
第1に、吸排気弁をそれぞれ2弁備えた内燃機関において、高温高圧の排気が通過する排気弁を片方休止する方が吸気弁を片方休止するのに比べて、吸排気効率の低下が少なく、従って片弁休止時のトルク低下が小さく運転性の影響が小さいことである。
【0060】
第2は、筒内圧に抗して排気弁を開くに要する力が吸気弁に比べて大きいため、排気弁側のコイルスプリングが強化されており、このため排気弁側の電磁石が吸気弁側に比べて数倍の電流を消費しているので、弁休止による消費電流削減効果が大きいことである。
【0061】
次いで、残存容量Qが更新され(S148)、蓄電池電流IB が0以上か否かが判定される(S150)。IB が0以上であれば、蓄電池は放電を停止または充電中であり、これ以上の消費電力削減は不要であるので、S166へ移り残存容量Qが第2の規定容量であるQ2(Q2>Q1)を超えているか否かを判定する。Q2を超えていなければ、充電が不十分としてS148へ移り、残存容量を更新しながらQがQ2を超えるまでループして待機する。
【0062】
S166の判定でQがQ2を超えていれば、休止した片方の排気弁を作動復帰させる排気弁復帰制御を行い(S172)、通常の運転状態に戻ってリターンする。
【0063】
ここで、第2の規定容量Q2は、Q2=Q1とすることも可能であるが、この場合には、消費電力削減によるトルク低下と、運転状態復帰によるトルク回復とが頻繁に繰り返され、トルク変動による運転性悪化考えられる。従って、Q2>Q1なる第2の規定容量Q2をS166の判定基準として用い、一定の残存容量増加まで休止からの復帰を遅らせている。
【0064】
尚、S166の判定、及び以後のQ2の判定ステップに代えて、所定時間が経過したか否かを判定することによって、同様に運転性悪化を回避することができる。
【0065】
S150の判定で、IB が負であれば、放電状態が継続しているので、更に消費電力を削減すべく、各気筒が有する2つの吸気弁の片方を閉状態に保持して休止させる吸気弁休止制御を行う(S152)。これにより吸気弁を休止した気筒はさらにトルクが低下するが燃焼は継続している。
【0066】
次いで、残存容量Qが更新され(S154)、蓄電池電流IB が0以上か否かが判定される(S156)。IB が0以上であれば、蓄電池は放電を停止または充電中であり、これ以上の消費電力削減は不要であるので、S168へ移り残存容量Qが第2の規定容量であるQ2を超えているか否かを判定する。Q2を超えていなければ、充電が不十分としてS154へ移り、残存容量を更新しながらQがQ2を超えるまでループして待機する。
【0067】
S168の判定でQがQ2を超えていれば、休止した片方の吸気弁を作動復帰させる吸気弁復帰制御を行い(S174)、さらにS172で排気弁復帰制御を行い、通常の運転状態に戻ってリターンする。
【0068】
S156の判定で、IB が負であれば、放電状態が継続しているので、更に消費電力を削減すべく、気筒の吸排気弁を全て休止するとともに、燃料噴射及び点火を休止させる気筒休止制御を行う(S158)。これにより休止した気筒は燃焼を停止する。気筒休止の対象は、全気筒とすることもできるが、発電機能力と電磁動弁装置の消費電力特性から考えて、一部の気筒休止で十分である。
【0069】
次いで、残存容量Qが更新され(S160)、蓄電池電流IB が0以上か否かが判定される(S162)。IB が0以上であれば、蓄電池は放電を停止または充電中であるので、S170へ移り残存容量Qが第2の規定容量であるQ2を超えているか否かを判定する。Q2を超えていなければ、充電が不十分としてS160へ移り、残存容量を更新しながらQがQ2を超えるまでループして待機する。
【0070】
S170の判定でQがQ2を超えていれば、休止した気筒の片方の吸排気弁作動を復帰させるとともに、燃料噴射、点火を復帰させる気筒復帰制御を行い(S176)、S174で吸気弁復帰制御を行い、さらにS172で排気弁復帰制御を行い通常の運転状態に戻ってリターンする。
【0071】
S162の判定で、IB が負であれば、放電状態が継続しているので、発電機構に何等かの障害があると判定して充電警告灯等のアラーム点灯して(S164)、リターンする。
【0072】
尚、図示しないが、弁休止または気筒休止を行う際に、休止の前後でバルブタイミングを変更してトルク段差を低減するようにしてもよい。例えば、電磁動弁装置に特有の柔軟なバルブタイミング設定機能を利用して、吸気弁閉時期(IVC)、排気弁閉時期(EVC)を早めて、吸気量を絞ったり、内部EGRを増加させて、トルクを或る程度低下させてから休止を行うことができる。
【0073】
さらに、気筒休止する場合、稼働を継続する気筒の休止弁の作動復帰と同時に気筒休止を行うことで、トルク段差を低減させるように制御してもよい。
【0074】
図5は、排気弁休止制御ルーチンの詳細を説明するフローチャートであり、4気筒エンジンの全気筒を排気弁休止制御の対象として、1気筒づつ排気弁の片方休止及び復帰をきめ細かに制御する場合を示している。
【0075】
図5において、まず♯1気筒の排気弁を片方休止し(S202)、残存容量Qが更新され(S204)、蓄電池電流IB が0以上か否かが判定される(S206)。IB が0以上であれば、蓄電池は放電を停止または充電中であり、これ以上の消費電力削減は不要であるので、S226へ移り残存容量Qが第2の規定容量であるQ2を超えているか否かを判定する。Q2を超えていなければ、充電が不十分としてS204へ移り、残存容量を更新しながらQがQ2を超えるまでループして待機する。
【0076】
S226の判定でQがQ2を超えていれば、休止した片方の排気弁を作動復帰させる#1気筒排気弁復帰制御を行い(S234)、通常の運転状態に戻ってリターンする。
【0077】
S206の判定で、IB が負であれば、放電状態が継続しているので、更に消費電力を削減すべく、#2気筒の排気弁を片方休止し(S208)、残存容量Qが更新され(S210)、蓄電池電流IB が0以上か否かが判定される(S212)。IB が0以上であれば、蓄電池は放電を停止または充電中であり、これ以上の消費電力削減は不要であるので、S228へ移り残存容量Qが第2の規定容量であるQ2を超えているか否かを判定する。Q2を超えていなければ、充電が不十分としてS210へ移り、残存容量を更新しながらQがQ2を超えるまでループして待機する。
【0078】
S228の判定でQがQ2を超えていれば、休止した片方の排気弁を作動復帰させる#2気筒排気弁復帰制御(S236)、#1気筒排気弁復帰制御(S234)を順次行い、通常の運転状態に戻ってリターンする。
【0079】
S212の判定で、IB が負であれば、放電状態が継続しているので、更に消費電力を削減すべく、#3気筒の排気弁を片方休止し(S214)、残存容量Qが更新され(S216)、蓄電池電流IB が0以上か否かが判定される(S218)。IB が0以上であれば、蓄電池は放電を停止または充電中であり、これ以上の消費電力削減は不要であるので、S230へ移り残存容量Qが第2の規定容量であるQ2を超えているか否かを判定する。Q2を超えていなければ、充電が不十分としてS216へ移り、残存容量を更新しながらQがQ2を超えるまでループして待機する。
【0080】
S230の判定でQがQ2を超えていれば、休止した片方の排気弁を作動復帰させる#3気筒排気弁復帰制御(S238)、#2気筒排気弁復帰制御(S236)、#1気筒排気弁復帰制御(S234)を順次行い、通常の運転状態に戻ってリターンする。
【0081】
S218の判定で、IB が負であれば、放電状態が継続しているので、更に消費電力を削減すべく、#4気筒の排気弁を片方休止し(S220)、残存容量Qが更新され(S222)、蓄電池電流IB が0以上か否かが判定される(S224)。IB が0以上であれば、蓄電池は放電を停止または充電中であり、これ以上の消費電力削減は不要であるので、S232へ移り残存容量Qが第2の規定容量であるQ2を超えているか否かを判定する。Q2を超えていなければ、充電が不十分としてS222へ移り、残存容量を更新しながらQがQ2を超えるまでループして待機する。
【0082】
S232の判定でQがQ2を超えていれば、休止した片方の排気弁を作動復帰させる#4気筒排気弁復帰制御(S240)、#3気筒排気弁復帰制御(S238)、#2気筒排気弁復帰制御(S236)、#1気筒排気弁復帰制御(S234)を順次行い、通常の運転状態に戻ってリターンする。
【0083】
S224の判定で、IB が負であれば、放電状態が継続しているので、更に消費電力を削減すべく、次の図6に示す吸気弁休止へ進む。
【0084】
図6は、吸気弁休止制御ルーチンの詳細を説明するフローチャートであり、4気筒エンジンの全気筒を吸気弁休止制御の対象として、1気筒づつ吸気弁の片方休止及び復帰をきめ細かに制御する場合を示している。
【0085】
図6において、まず♯1気筒の吸気弁を片方休止し(S302)、残存容量Qが更新され(S304)、蓄電池電流IB が0以上か否かが判定される(S306)。IB が0以上であれば、蓄電池は放電を停止または充電中であり、これ以上の消費電力削減は不要であるので、S326へ移り残存容量Qが第2の規定容量であるQ2を超えているか否かを判定する。Q2を超えていなければ、充電が不十分としてS304へ移り、残存容量を更新しながらQがQ2を超えるまでループして待機する。
【0086】
S326の判定でQがQ2を超えていれば、休止した片方の吸気弁を作動復帰させる#1気筒吸気弁復帰制御を行い(S334)、排気弁休止の運転状態に戻ってリターンする。
【0087】
S306の判定で、IB が負であれば、放電状態が継続しているので、更に消費電力を削減すべく、#2気筒の吸気弁を片方休止し(S308)、残存容量Qが更新され(S310)、蓄電池電流IB が0以上か否かが判定される(S312)。IB が0以上であれば、蓄電池は放電を停止または充電中であり、これ以上の消費電力削減は不要であるので、S328へ移り残存容量Qが第2の規定容量であるQ2を超えているか否かを判定する。Q2を超えていなければ、充電が不十分としてS310へ移り、残存容量を更新しながらQがQ2を超えるまでループして待機する。
【0088】
S328の判定でQがQ2を超えていれば、休止した片方の吸気弁を作動復帰させる#2気筒吸気弁復帰制御(S336)、#1気筒吸気弁復帰制御(S334)を順次行い、排気弁休止の運転状態に戻ってリターンする。
【0089】
S312の判定で、IB が負であれば、放電状態が継続しているので、更に消費電力を削減すべく、#3気筒の吸気弁を片方休止し(S314)、残存容量Qが更新され(S316)、蓄電池電流IB が0以上か否かが判定される(S318)。IB が0以上であれば、蓄電池は放電を停止または充電中であり、これ以上の消費電力削減は不要であるので、S330へ移り残存容量Qが第2の規定容量であるQ2を超えているか否かを判定する。Q2を超えていなければ、充電が不十分としてS316へ移り、残存容量を更新しながらQがQ2を超えるまでループして待機する。
【0090】
S330の判定でQがQ2を超えていれば、休止した片方の吸気弁を作動復帰させる#3気筒吸気弁復帰制御(S338)、#2気筒吸気弁復帰制御(S336)、#1気筒吸気弁復帰制御(S334)を順次行い、排気弁休止の運転状態に戻ってリターンする。
【0091】
S318の判定で、IB が負であれば、放電状態が継続しているので、更に消費電力を削減すべく、#4気筒の吸気弁を片方休止し(S320)、残存容量Qが更新され(S322)、蓄電池電流IB が0以上か否かが判定される(S324)。IB が0以上であれば、蓄電池は放電を停止または充電中であり、これ以上の消費電力削減は不要であるので、S332へ移り残存容量Qが第2の規定容量であるQ2を超えているか否かを判定する。Q2を超えていなければ、充電が不十分としてS322へ移り、残存容量を更新しながらQがQ2を超えるまでループして待機する。
【0092】
S332の判定でQがQ2を超えていれば、休止した片方の吸気弁を作動復帰させる#4気筒吸気弁復帰制御(S340)、#3気筒吸気弁復帰制御(S338)、#2気筒吸気弁復帰制御(S336)、#1気筒吸気弁復帰制御(S334)を順次行い、排気弁休止の運転状態に戻ってリターンする。
【0093】
S324の判定で、IB が負であれば、放電状態が継続しているので、更に消費電力を削減すべく、次の図7に示す気筒休止へ進む。
【0094】
図7は、気筒休止制御ルーチンの詳細を説明するフローチャートであり、4気筒エンジンの全気筒を気筒休止制御の対象として、1気筒づつ気筒休止及び復帰をきめ細かに制御する場合を示している。
【0095】
図7において、まず♯1気筒の残りの吸排気弁を休止するとともに燃料噴射及び点火を休止し(S402)、残存容量Qが更新され(S404)、蓄電池電流IB が0以上か否かが判定される(S406)。IB が0以上であれば、蓄電池は放電を停止または充電中であり、これ以上の消費電力削減は不要であるので、S426へ移り残存容量Qが第2の規定容量であるQ2を超えているか否かを判定する。Q2を超えていなければ、充電が不十分としてS404へ移り、残存容量を更新しながらQがQ2を超えるまでループして待機する。
【0096】
S426の判定でQがQ2を超えていれば、休止した気筒を作動復帰させる#1気筒復帰制御を行い(S434)、吸排気弁がそれぞれ片方休止した運転状態に戻ってリターンする。
【0097】
S406の判定で、IB が負であれば、放電状態が継続しているので、更に消費電力を削減すべく、#2気筒の残りの吸排気弁を休止するとともに燃料噴射及び点火を休止し(S408)、残存容量Qが更新され(S410)、蓄電池電流IB が0以上か否かが判定される(S412)。IB が0以上であれば、蓄電池は放電を停止または充電中であり、これ以上の消費電力削減は不要であるので、S428へ移り残存容量Qが第2の規定容量であるQ2を超えているか否かを判定する。Q2を超えていなければ、充電が不十分としてS410へ移り、残存容量を更新しながらQがQ2を超えるまでループして待機する。
【0098】
S428の判定でQがQ2を超えていれば、休止した気筒を作動復帰させる#2気筒復帰制御(S436)、#1気筒復帰制御(S434)、を順次行い吸排気弁がそれぞれ片方休止した運転状態に戻ってリターンする。
【0099】
S412の判定で、IB が負であれば、放電状態が継続しているので、更に消費電力を削減すべく、#3気筒の残りの吸排気弁を休止するとともに燃料噴射及び点火を休止し(S414)、残存容量Qが更新され(S416)、蓄電池電流IB が0以上か否かが判定される(S418)。IB が0以上であれば、蓄電池は放電を停止または充電中であり、これ以上の消費電力削減は不要であるので、S430へ移り残存容量Qが第2の規定容量であるQ2を超えているか否かを判定する。Q2を超えていなければ、充電が不十分としてS416へ移り、残存容量を更新しながらQがQ2を超えるまでループして待機する。
【0100】
S430の判定でQがQ2を超えていれば、休止した気筒を作動復帰させる#3気筒復帰制御(S438)、#2気筒復帰制御(S436)、#1気筒復帰制御(S434)を順次行い、吸排気弁がそれぞれ片方休止した運転状態に戻ってリターンする。
【0101】
S418の判定で、IB が負であれば、放電状態が継続しているので、更に消費電力を削減すべく、#4気筒の残りの吸排気弁を休止するとともに燃料噴射及び点火を休止し(S420)、残存容量Qが更新され(S422)、蓄電池電流IB が0以上か否かが判定される(S424)。IB が0以上であれば、蓄電池は放電を停止または充電中であり、これ以上の消費電力削減は不要であるので、S432へ移り残存容量Qが第2の規定容量であるQ2を超えているか否かを判定する。Q2を超えていなければ、充電が不十分としてS422へ移り、残存容量を更新しながらQがQ2を超えるまでループして待機する。
【0102】
S432の判定でQがQ2を超えていれば、休止した気筒を作動復帰させる#4気筒復帰制御(S440)、#3気筒復帰制御(S438)、#2気筒復帰制御(S436)、#1気筒復帰制御(S434)を順次行い、吸排気弁がそれぞれ片方休止した運転状態に戻ってリターンする。
【0103】
S424の判定で、IB が負であれば、全気筒を休止しても放電状態が継続しているので、発電機構に障害があるとして、充電警告灯等のアラームを点灯して、リターンする。
【0104】
以上説明したように本発明によれば、車両搭載性のよい発電機を使用して電磁動弁装置に電力を供給するとともに、運転条件への影響を最小限に抑制しながら走行中のバッテリ上がりを防止するとともに再始動能力を確保することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る内燃機関を車両に搭載した実施形態の構成を示すシステム構成図である。
【図2】実施形態の全体の動作を説明する概略フローチャートである。
【図3】実施形態における残存容量Qの更新ルーチンを説明するフローチャートである。
【図4】実施形態における消費電流削減制御ルーチンを説明するフローチャートである。
【図5】実施形態における排気弁休止制御ルーチンを説明するフローチャートである。
【図6】実施形態における吸気弁休止制御ルーチンを説明するフローチャートである。
【図7】実施形態における気筒休止制御ルーチンを説明するフローチャートである。
【図8】鉛電池のセル当たりの端子電圧及び放電電流(公称容量Cで正規化)による残存容量マップの例である。
【図9】鉛蓄電池の電解液比重ρから残存容量を求めるグラフの例である。
【図10】エンジン回転数に対する発電電流及び消費電流の特性を説明する図である。
【符号の説明】
1 エンジン本体
2 電磁動弁装置
3 発電機
4 蓄電池
5 蓄電池センサ
6 シリンダ
7 シリンダヘッド
8 ピストン
9 クランク軸
10 燃料噴射弁
11 点火プラグ
12 吸気弁
13 排気弁
14 クランクプーリ
15 発電機プーリ
16 発電機ベルト
20 ECU
21 残存容量判定部
22 運転条件制御部
23 アイドル回転数制御部
24 消費電流削減制御部
25 排気弁休止制御部
26 吸気弁休止制御部
27 気筒休止制御部
28 燃料噴射制御部
29 点火制御部
30 電磁駆動制御部
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an internal combustion engine including an electromagnetic valve device that electromagnetically opens and closes an intake / exhaust valve, and more particularly, an internal combustion engine that controls a power balance including a generator and a storage battery that supply electric power to the electromagnetic valve device. Related to institutions.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, a configuration has been proposed in which an intake / exhaust valve of an internal combustion engine is electrically driven instead of the currently mainstream cam drive. According to the configuration in which the intake / exhaust valve is electrically driven, a rotation mechanism such as a camshaft can be omitted and the valve timing can be easily changed. Therefore, an ideal on-off valve according to the operating state of the internal combustion engine. Timing can be arbitrarily set, and output characteristics and fuel consumption characteristics can be improved.
[0003]
And the structure by the electromagnetic actuator using an electromagnet is proposed as an electric drive device of an intake / exhaust valve. The configuration of this electromagnetic valve device is disclosed in, for example, Japanese Patent Laid-Open No. 57-44716. The actuator of this configuration has two springs, a spring that urges the movable part in the valve opening direction and a spring that urges the movable part in the valve closing direction, and each of the movable parts is in the valve opening direction. And two electromagnets that attract in the valve closing direction.
[0004]
In this case, the movable system composed of the movable portion and the valve is held at a neutral position separated from the attraction surfaces of the two electromagnets by a predetermined position by the spring force of the two springs when no current flows through the electromagnet. In addition, when an electric current is applied to one of the electromagnets on the valve opening side or the valve closing side, the attraction force overcomes the spring force of the spring and is attracted to the electromagnet side by the electromagnetic attraction force generated at that time. .
[0005]
When the current of the electromagnet is interrupted in this state, the movable system once passes through the neutral position by the spring force of the spring and approaches the other electromagnet. At this time, if a current is passed through the other electromagnet, the movable system is attracted to the other electromagnet.
[0006]
In this way, it is possible to displace the movable part by a predetermined displacement width according to the energization / interruption operation of the currents of the two electromagnets, and using this displacement, the valve is opened and closed. ing.
[0007]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the internal combustion engine provided with the conventional electromagnetic valve device, since the current consumption of the electromagnetic valve device is added to the current consumption of the normal internal combustion engine, a generator having a larger capacity than the conventional one is required. In general, a large-capacity generator has a high rotational speed at which power generation is started, that is, a cut-in rotational speed, so that the storage battery is discharged near the idle rotational speed because the power generation is not performed or the power generation amount is small. There was a problem that the battery would run out and it would not be possible to restart.
[0008]
In the electromagnetic valve device, as the engine speed increases, the time rate of the operating (catching) current having a current value larger than the holding current increases, so that the average current consumption increases. For this reason, if it is attempted to supply current consumption from the generator output to the electromagnetic valve device even at the maximum number of revolutions, a larger capacity generator is required, which increases the size and weight of the generator, and makes it possible to mount the There was a problem that it became difficult.
[0009]
In addition, if a generator with a capacity that does not satisfy the current consumption at high engine speed is used, the battery will continue to discharge at high engine speeds. There arises a problem that the engine cannot be started.
[0010]
The above problems are illustrated in FIG. The current consumption of a vehicle equipped with an internal combustion engine equipped with an electromagnetic valve device increases linearly as the rotational speed increases, whereas the power generation current rises from the power generation start rotational speed to a certain extent. The current consumption cannot be exceeded up to the rotational speed. Furthermore, in the high speed range, the generated current reaches its peak and again falls below the current consumption.
[0011]
SUMMARY OF THE INVENTION In view of the above problems, an object of the present invention is to provide an internal combustion engine capable of restarting without generating a battery while traveling while ensuring vehicle mountability and engine rotation performance of a generator. It is.
[0012]
[Means for Solving the Problems]
  In order to achieve the above object, an invention according to claim 1 is an internal combustion engine including an electromagnetic valve device that opens and closes an intake valve or an exhaust valve by electromagnetic force, a storage battery that supplies electric power to the electromagnetic valve device, and A generator that is driven by an internal combustion engine to supply power to the electromagnetic valve device and charge the storage battery; and a remaining capacity determination that estimates the remaining capacity of the storage battery and determines whether the remaining capacity is equal to or less than a specified capacity And when the remaining capacity determining means determines that the remaining capacity of the storage battery is equal to or less than a specified capacity, the operating condition of the internal combustion engine is changed, and the discharge from the storage battery is stopped or charged to the storage battery. Control means forWhen the remaining capacity determining means determines that the engine capacity is equal to or less than a specified capacity, the control means is configured so that the rotational speed of the internal combustion engine is high when the power consumption of the electromagnetic valve device exceeds the power supplied to the generator. Suspending at least a part of the intake / exhaust valves or reducing the rotational speed of the internal combustion engine to a rotational speed at which the power consumption of the electromagnetic valve device is lower than the power supplied to the generator, To reduce power consumptionThis is the gist.
[0014]
  Claims to achieve the above object2The described invention is claimed.1In the internal combustion engine described above, when the rotational speed of the internal combustion engine is decreased, the control means cuts fuel, cuts ignition, decreases throttle opening, changes in valve timing by the electromagnetic valve device, intake valve or exhaust valve The gist of the invention is to reduce the rotational speed of the internal combustion engine by at least one of the rests of the engine or any combination thereof.
[0015]
  Claims to achieve the above object3The described inventionIn an internal combustion engine having an electromagnetic valve device that opens and closes an intake valve or an exhaust valve by electromagnetic force, a storage battery that supplies electric power to the electromagnetic valve device, and an electric power that is driven by the internal combustion engine and supplies the electromagnetic valve device And a generator for charging the storage battery, a remaining capacity determining means for estimating the remaining capacity of the storage battery and determining whether the remaining capacity is equal to or less than a specified capacity, and the remaining capacity determining means is a remaining capacity of the storage battery. Control means for changing the operating condition of the internal combustion engine and controlling the discharge from the storage battery to stop or charge the storage battery,When the remaining capacity determination means determines that the specified capacity or less, the control means, if the rotation speed of the internal combustion engine is low rotation, the power consumption of the electromagnetic valve device exceeds the supply power of the generator, The gist is to increase the generator output by increasing the rotational speed of the internal combustion engine to a rotational speed at which the power consumption of the electromagnetic valve device is lower than the power supplied to the generator.
[0016]
  Claims to achieve the above object4The described invention is claimed.3In the internal combustion engine described above, when the rotation speed of the internal combustion engine is increased, the control means increases the rotation speed of the internal combustion engine by increasing the throttle opening or changing the valve timing of the electromagnetic valve device. This is the gist.
[0019]
【The invention's effect】
  According to the first aspect of the present invention, in an internal combustion engine having an electromagnetic valve device that opens and closes an intake valve or an exhaust valve by electromagnetic force, a storage battery that supplies electric power to the electromagnetic valve device is driven by the internal combustion engine. A generator for supplying electric power to the electromagnetic valve device and charging the storage battery; a remaining capacity determining means for estimating a remaining capacity of the storage battery and determining whether the remaining capacity is equal to or less than a specified capacity; Control means for controlling to stop discharge of the storage battery or to charge the storage battery by changing operating conditions of the internal combustion engine when the remaining capacity determination means determines that the remaining capacity of the storage battery is equal to or less than a specified capacity; WithWhen the remaining capacity determining means determines that the predetermined capacity or less, the control means reduces the rotational speed of the internal combustion engine or at least one of the intake and exhaust valves if the rotational speed of the internal combustion engine is high. If the remaining capacity of the storage battery is sufficient even without a large-capacity generator capable of charging the entire area, the internal combustion engine The engine's inherent high-speed performance can be demonstrated, and when the remaining capacity of the storage battery falls below the specified capacity, the power consumption of the electromagnetic valve device can be reduced by reducing the engine speed or stopping some valves. There is an effect that the remaining power of the storage battery for restarting can be ensured by lowering the supplied power to prevent the battery from rising.
[0021]
  Claim2According to the described invention, the claims1In addition to the effects of the described invention, the control means, when reducing the rotational speed of the internal combustion engine, fuel cut, ignition cut, decrease in throttle opening, change in valve timing by the electromagnetic valve device, intake valve Or at least a part of the exhaust valve is stopped, or any combination thereof is used to reduce the rotational speed of the internal combustion engine. There is an effect that a small change can cope with a decrease in the remaining capacity of the storage battery.
[0022]
  Claim3According to the described invention,In an internal combustion engine having an electromagnetic valve device that opens and closes an intake valve or an exhaust valve by electromagnetic force, a storage battery that supplies electric power to the electromagnetic valve device, and an electric power that is driven by the internal combustion engine and supplies the electromagnetic valve device And a generator for charging the storage battery, a remaining capacity determining means for estimating the remaining capacity of the storage battery and determining whether the remaining capacity is equal to or less than a specified capacity, and the remaining capacity determining means is a remaining capacity of the storage battery. Control means for changing the operating condition of the internal combustion engine and controlling the discharge from the storage battery to stop or charge the storage battery,When the remaining capacity determining means determines that the engine capacity is equal to or less than the specified capacity, the control means increases the engine output by increasing the engine speed if the engine speed is low. Therefore, when the remaining capacity of the storage battery is sufficient, the idling speed is kept at a low speed to maintain fuel saving and low noise, and when the remaining capacity of the storage battery is reduced, the engine speed is increased. As a result, the power supplied to the generator is made larger than the power consumption of the electromagnetic valve device to prevent the battery from running out, and the remaining capacity of the storage battery for restarting can be secured.
[0023]
  Claim4According to the described invention, the claims3In addition to the effect of the invention described above, when the rotational speed of the internal combustion engine is increased, the control means increases the throttle opening or changes the valve timing by the electromagnetic valve device to change the rotational speed of the internal combustion engine. Therefore, there is an effect that it is possible to cope with a decrease in the remaining capacity of the storage battery with a small change of the conventional control program without providing an additional device.
[0027]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Next, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
FIG. 1 is a system configuration diagram showing a configuration of an embodiment in which an internal combustion engine according to the present invention is mounted on a vehicle. In the present embodiment, when the remaining capacity of the storage battery exceeds the specified capacity in the low speed range and the high speed speed range including idling, the generator and the storage battery cooperate with each other in the vehicle current consumption including the electromagnetic valve device. If the remaining capacity of the storage battery falls below the specified level, stop the discharge of the storage battery by changing the engine operating conditions to reduce the current consumption of the electromagnetic valve device or increase the power generation output of the generator. Another feature is that the remaining capacity for restarting the engine is ensured by controlling the charging state.
[0028]
In FIG. 1, an internal combustion engine of an embodiment includes an engine body 1, an electromagnetic valve device 2, a generator 3 that is rotationally driven by the engine body 1 and supplies electric power to the electromagnetic valve device 2 and other loads, A storage battery 4 that supplies power when the machine 3 is stopped or when the generated power is insufficient, is charged by the generator 3, a storage battery sensor 5 that detects the state of the storage battery 4, the entire internal combustion engine, and the electromagnetic valve device 2 An electronic control device (hereinafter abbreviated as ECU) 20 is provided.
[0029]
The generator 3 uses, for example, an alternator for a vehicle and does not require a power generation capacity sufficient to cover the current consumption at all engine speeds. However, in the engine speed range used under normal driving conditions, the power generation capacity is It exceeds the current consumption.
[0030]
Although the storage battery 4 is not particularly limited, a lead storage battery used for a normal vehicle storage battery is used, but a storage battery with sufficient capacity is selected.
[0031]
The engine body 1 includes a cylinder 6, a cylinder head 7, a piston 8, a crankshaft 9, a fuel injection valve 10, a spark plug 11, an intake valve 12, and an electromagnetic valve device that drives the intake valve 12 to open and close. 2a, an exhaust valve 13, and an electromagnetic valve device 2b that opens and closes the exhaust valve 13. Of the constituent elements of the engine body 1, those other than the electromagnetic valve devices 2 a and 2 b are normal engine constituent elements. The electromagnetic valve devices 2a and 2b are collectively indicated by reference numeral 2. Further, the intake valve 12 and the exhaust valve 13 are not particularly limited, but two valves are provided in each cylinder.
[0032]
A crank pulley 14 is provided at the front end of the crankshaft 9, a generator pulley 15 is provided on the shaft of the generator 3, and a generator belt 16 is wound around the pulleys 14 and 15, The generator 3 is rotationally driven by the rotation of the shaft 9 and can generate power.
[0033]
In FIG. 1, the ECU 20 is based on a remaining capacity determination unit 21 that determines whether the remaining capacity of the storage battery 4 is equal to or less than a specified capacity based on a signal from the storage battery sensor 5, and a determination result of the remaining capacity determination unit 21. An operating condition control unit 22 that changes engine operating conditions, a fuel injection control unit 28 that can perform fuel cut for each cylinder in accordance with a fuel cut instruction from the operating condition control unit 22, and ignition of a cylinder that has been instructed to cut fuel An ignition control unit 29 that can be stopped and an electromagnetic drive control unit 30 that can control valve timing and valve operation pause of the electromagnetic valve device 2 in accordance with instructions from the operating condition control unit 22 are provided.
[0034]
Various measurement values are input to the ECU 20 from a throttle sensor, a crank angle sensor, an air flow sensor, an oil / water temperature sensor, etc., which are not shown in the figure, and control according to the engine speed and load can be performed as normal internal combustion engine control. ing.
[0035]
The storage battery sensor 5 and the remaining capacity determination unit 21 collaborate to collect information for estimating the remaining capacity of the storage battery 4, and the remaining capacity determination unit 21 compares the estimated remaining capacity with the specified capacity. Then, it is determined whether or not the remaining capacity is equal to or less than the specified capacity.
[0036]
As the storage battery sensor 5, a current detection sensor capable of measuring the charging current Ic and the discharging current Id of the storage battery 4 is provided, and the remaining capacity determination unit 21 can estimate the remaining capacity Q according to the following equation (1).
[0037]
[Expression 1]
Q = ∫k [Ic] dt−∫ [Id] dt + Q0 (1)
Here, the charging current Ic, the charging / discharging efficiency k, the discharging current Id, and the initial capacity Q0. The charge / discharge efficiency k is a chargeable charge amount with respect to the charged charge amount, and varies depending on the type and deterioration degree of the storage battery, but generally has a value of about 0.9 to 0.8.
[0038]
When the discharge current Id is large to some extent, the remaining capacity of the storage battery 4 can be estimated based on the value of the discharge current Id and the terminal voltage E of the storage battery 4 at that time.
[0039]
FIG. 8 is an example of a remaining capacity map by terminal voltage and discharge current (normalized by nominal capacity C) per cell of the lead battery. By storing such a map in advance, the remaining capacity can be estimated by searching the map from the discharge current value and the terminal voltage value of the storage battery at that time. If for some reason, a problem occurs in the calculation of the remaining capacity by integrating the charging / discharging current, or in the sense of double monitoring of the remaining capacity, the remaining capacity may be estimated from the discharge current value and the terminal voltage. Furthermore, the minimum value of the terminal voltage may be stored as a function of temperature, and the remaining capacity may be estimated from the terminal voltage.
[0040]
Further, it is known that the electrolyte specific gravity ρ and the remaining capacity of the lead storage battery are in a substantially direct relationship. For example, as shown in FIG. 9, the remaining capacity can be obtained from the electrolyte specific gravity ρ.
[0041]
The electrolyte specific gravity can be measured based on, for example, the height of the buoy floated on the electrolyte from the liquid surface, the refractive index of the electrolyte, that is, the refraction angle of light incident on the electrolyte from a transparent medium. . You may provide the storage battery sensor which detects such electrolyte solution specific gravity.
[0042]
The operating condition control unit 22 includes an idle speed control unit 23 that changes the operating condition by increasing the idle speed when the engine speed is low, and a current consumption of the electromagnetic valve device 2 when the engine speed is high. A consumption current reduction control unit 24 that changes the operating conditions so as to reduce the exhaust gas. The consumption current reduction control unit 24 includes an exhaust valve deactivation control unit 25, an intake valve deactivation control unit 26, and a cylinder deactivation control unit 27. I have.
[0043]
The ECU 20 can be realized as hardware based on wiring logic, but program logic using a microprocessor or the like other than the electromagnetic drive control unit 30 that requires large current control for supplying an electromagnetic current of the electromagnetic valve device. Can also be realized. In the following description, it is assumed that it is realized by program logic using a microprocessor or the like.
[0044]
Next, the operation of the ECU 20 will be described in detail with reference to the flowcharts of FIGS.
[0045]
[Expression 2]
First, the symbols to be used are listed.
[0046]
n: engine speed
n1: Number of rotations for determining the rotation range
Q: Remaining capacity of storage battery
Q1: Specified capacity (minimum reserved capacity)
Q2: Steady return determination capacity (Q2> Q1)
EB: Battery voltage
IB: Battery current (-: discharge, +: charge)
k: charge / discharge efficiency
ΔT: Elapsed time from the last update of the remaining capacity to this time.
[0047]
FIG. 2 is a schematic flowchart for explaining the overall operation. The summary flowchart is summarized as follows. The ECU 20 determines the engine speed n, and divides the control at low speed and high speed. If the remaining capacity of the storage battery is equal to or less than the specified capacity at low speed, control is performed to increase the idle speed so as to stop the discharge of the storage battery by increasing the amount of power generated by the generator or to enter the charged state.
[0048]
If the remaining capacity of the storage battery is less than the specified capacity at high speed, the power consumption of the electromagnetic valve device is reduced, and all the power consumption is covered by the output of the generator, and the discharge of the storage battery is stopped or charged. . Therefore, control is performed to increase the stop valve until the power consumption and the generated power are balanced through the exhaust valve one-way stop, the intake valve one-way stop, and the cylinder stop for each cylinder having two intake and exhaust valves. Or control which continues the state which changed the operating condition is performed until the remaining capacity exceeds a predetermined capacity.
[0049]
In FIG. 2, first, a crank angle sensor signal is input (step 102; hereinafter, step is abbreviated as S). Next, the engine speed n is calculated based on the crank angle sensor signal (S104). Next, the engine speeds n1 and n determined by the performance of the generator and the power consumption of the vehicle are compared (S106).
[0050]
If n1 <n, it is determined that the output of the generator is in a low rotation range where the generator output is likely to be insufficient, the remaining capacity Q of the storage battery is updated (S108), and whether or not the updated remaining capacity Q exceeds the specified capacity Q1 Is determined (S110). The specified capacity Q1 is a specified capacity that is larger than the remaining capacity required for restart after the engine is stopped, and is a constant determined in consideration of current consumption at the time of cold start and time until complete explosion. The specified capacity Q1 may be changed according to the current outside air temperature or the minimum outside air temperature during a past fixed period.
[0051]
If it is determined in S110 that the remaining capacity Q is equal to or less than the specified capacity Q1, for example, control is performed to increase the idle speed by a predetermined speed by increasing the throttle opening, increasing the intake air amount by changing the valve timing, and the like (S112). ). Then, the remaining capacity is updated again (S114), and it is determined whether or not the storage battery current IB detected at this time is 0 or positive (S116). If the storage battery current IB is 0 or positive (+), it is determined that the discharge of the storage battery has been stopped or charged as a result of idle-up, and the process is terminated.
[0052]
If it is determined in S116 that the storage battery current IB is negative (-), the discharge state continues, and the process branches to S112 to further increase the idle speed. In this way, the idling speed is increased until the generator output is equal to or exceeds the current consumption, and the storage battery discharge is stopped or charged. As a result, the remaining capacity Q does not drop below Q1, and a restart remaining capacity is secured.
[0053]
If n exceeds n1 in the determination of S106, it is determined that the electromagnetic valve device is in a high rotation range where the current consumption is large, and the remaining capacity Q of the storage battery is updated (S118). It is determined whether or not the specified capacity Q1 is exceeded (S120).
[0054]
If it is determined in S120 that the remaining capacity Q is equal to or less than the specified capacity Q1, current consumption reduction control of the electromagnetic valve device is performed (S122). Then, the remaining capacity is updated again (S124), and it is determined whether or not the storage battery current IB detected at this time is 0 or positive (S126). If the storage battery current IB is 0 or positive (+), it is determined that the discharge of the storage battery has been stopped or charged as a result of the consumption current reduction control, and the process ends.
[0055]
If it is determined in S126 that the storage battery current IB is negative (-), the discharge state continues, and the process branches to S122 in order to further reduce the current consumption. Thus, the current consumption of the electromagnetic valve device is reduced until the generator output becomes equal to or exceeds the current consumption, and the discharge of the storage battery is stopped or charged. As a result, the remaining capacity Q does not drop below Q1, and a restart remaining capacity is secured.
[0056]
FIG. 3 is a flowchart showing details of a remaining capacity Q update routine.
First, the storage battery sensor (reference numeral 5 in FIG. 1) detects the storage battery voltage EB and the storage battery current IB, and updates these temporary storage values (S130). Next, the polarity of IB is determined (S132). If IB ≤0, the storage battery is discharged, the remaining capacity is updated by the formula of Q = Q + IB × ΔT (S134), and the process returns. ΔT is the elapsed time from the last remaining capacity update to the current time.
[0057]
If 0 <IB, it is assumed that the storage battery is charged, the remaining capacity is updated by the formula of Q = Q + kIB × ΔT (S136), and the process returns. Here, k is the charge / discharge efficiency described above.
[0058]
FIG. 4 is a flowchart for explaining the current consumption reduction control routine, and explains the details of S122 in FIG.
In FIG. 4, first, the remaining capacity Q is updated (S142), and it is determined whether or not Q exceeds the specified capacity Q1 (S144). If it exceeds, return without processing anything. If not, since the remaining capacity Q is equal to or less than the specified capacity Q1, exhaust valve suspension control is performed (S146). In this exhaust valve stop control, one of the two exhaust valves of each cylinder is held in a closed state and the opening / closing operation is not performed to reduce current consumption. The cylinders subject to exhaust valve deactivation control may be all cylinders of the engine or may be limited to some cylinders.
[0059]
There are two reasons why the exhaust valve stop control is performed before the intake valve stop control.
First, in an internal combustion engine equipped with two intake / exhaust valves, the intake / exhaust efficiency is less reduced when one of the exhaust valves through which high-temperature and high-pressure exhaust passes is stopped than when the other intake valve is stopped. Therefore, the torque drop when the one-valve is stopped is small and the influence of drivability is small.
[0060]
Second, since the force required to open the exhaust valve against the in-cylinder pressure is larger than that of the intake valve, the coil spring on the exhaust valve side is reinforced, so that the electromagnet on the exhaust valve side is moved to the intake valve side. Since several times as much current is consumed, the current consumption reduction effect due to the valve stop is great.
[0061]
Next, the remaining capacity Q is updated (S148), and it is determined whether or not the storage battery current IB is 0 or more (S150). If IB is equal to or greater than 0, the storage battery has stopped discharging or is being charged, and no further power consumption reduction is required, so the process moves to S166 and the remaining capacity Q is the second specified capacity Q2 (Q2> Q1). ) Or not. If Q2 is not exceeded, it is determined that charging is insufficient, and the process proceeds to S148, where the remaining capacity is updated and a loop is waited until Q exceeds Q2.
[0062]
If Q exceeds Q2 in the determination in S166, exhaust valve return control is performed to restore the operation of one exhaust valve that has been stopped (S172), and the routine returns to the normal operating state and returns.
[0063]
Here, the second specified capacity Q2 can be set to Q2 = Q1, but in this case, the torque reduction due to the power consumption reduction and the torque recovery due to the return of the operating state are frequently repeated, and the torque is reduced. It is thought that drivability deteriorates due to fluctuations. Therefore, the second specified capacity Q2 satisfying Q2> Q1 is used as the determination criterion in S166, and the return from the pause is delayed until a certain remaining capacity increase.
[0064]
In addition, instead of the determination of S166 and the subsequent determination step of Q2, it is possible to similarly avoid the deterioration of drivability by determining whether or not a predetermined time has elapsed.
[0065]
If it is determined in S150 that IB is negative, the discharged state is continued, so that one of the two intake valves of each cylinder is held closed to be stopped in order to further reduce power consumption. Pause control is performed (S152). As a result, the cylinder that has deactivated the intake valve further reduces the torque but continues to burn.
[0066]
Next, the remaining capacity Q is updated (S154), and it is determined whether or not the storage battery current IB is 0 or more (S156). If IB is equal to or greater than 0, the storage battery has stopped discharging or is being charged, and no further power consumption reduction is required, so the process moves to S168 and whether the remaining capacity Q exceeds the second specified capacity Q2. Determine whether or not. If Q2 is not exceeded, it is determined that the charging is insufficient, and the process proceeds to S154, where the remaining capacity is updated and loops and waits until Q exceeds Q2.
[0067]
If Q is greater than Q2 in the determination of S168, intake valve return control is performed to return the one intake valve that has stopped (S174), and exhaust valve return control is performed in S172 to return to the normal operating state. Return.
[0068]
If it is determined in S156 that IB is negative, the discharge state is continued. Therefore, in order to further reduce power consumption, all cylinder intake / exhaust valves are deactivated, and cylinder deactivation control for deactivating fuel injection and ignition (S158). As a result, the cylinder that has been stopped stops combustion. Although the cylinder can be deactivated for all cylinders, some cylinder deactivation is sufficient in view of the power generation function and the power consumption characteristics of the electromagnetic valve device.
[0069]
Next, the remaining capacity Q is updated (S160), and it is determined whether or not the storage battery current IB is 0 or more (S162). If IB is equal to or greater than 0, the storage battery has stopped discharging or is being charged, so the process moves to S170 to determine whether or not the remaining capacity Q exceeds the second specified capacity Q2. If Q2 is not exceeded, it is determined that charging is insufficient, and the process proceeds to S160, and a loop is waited until Q exceeds Q2 while updating the remaining capacity.
[0070]
If Q exceeds Q2 in the determination of S170, the cylinder return control is performed to return the operation of one intake / exhaust valve of the stopped cylinder, and the fuel injection and ignition are returned (S176), and the intake valve return control is performed in S174. In step S172, exhaust valve return control is performed to return to the normal operating state and return.
[0071]
If it is determined in S162 that IB is negative, the discharge state continues, so it is determined that there is some failure in the power generation mechanism, an alarm such as a charging warning light is lit (S164), and the process returns.
[0072]
Although not shown, when performing valve deactivation or cylinder deactivation, the torque step may be reduced by changing the valve timing before and after the deactivation. For example, by using a flexible valve timing setting function unique to an electromagnetic valve device, the intake valve closing timing (IVC) and the exhaust valve closing timing (EVC) are advanced to reduce the intake amount or increase the internal EGR. Thus, the pausing can be performed after the torque is reduced to some extent.
[0073]
Further, when the cylinder is deactivated, control may be performed to reduce the torque step by performing cylinder deactivation at the same time as the operation of the deactivation valve of the cylinder that continues to operate.
[0074]
FIG. 5 is a flowchart for explaining the details of the exhaust valve deactivation control routine, in which all cylinders of a four-cylinder engine are subject to exhaust valve deactivation control, and one-way deactivation and return of each exhaust valve are finely controlled for each cylinder. Show.
[0075]
In FIG. 5, first, the exhaust valve of the # 1 cylinder is deactivated (S202), the remaining capacity Q is updated (S204), and it is determined whether the storage battery current IB is 0 or more (S206). If IB is equal to or greater than 0, the storage battery has stopped discharging or is being charged, and no further power consumption reduction is required, so the process proceeds to S226, and whether the remaining capacity Q exceeds the second specified capacity Q2 Determine whether or not. If Q2 is not exceeded, it is determined that charging is insufficient, and the process proceeds to S204, and a loop is waited until Q exceeds Q2 while updating the remaining capacity.
[0076]
If Q exceeds Q2 in the determination in S226, # 1 cylinder exhaust valve return control is performed to restore the operation of one of the stopped exhaust valves (S234), and the routine returns to the normal operating state and returns.
[0077]
If it is determined in S206 that IB is negative, the discharged state is continued, so that the exhaust valve of the # 2 cylinder is temporarily stopped to further reduce power consumption (S208), and the remaining capacity Q is updated ( S210), it is determined whether or not the storage battery current IB is 0 or more (S212). If IB is equal to or greater than 0, the storage battery has stopped discharging or is being charged, and no further power consumption reduction is required, so the process proceeds to S228, and the remaining capacity Q exceeds the second specified capacity Q2. Determine whether or not. If Q2 is not exceeded, it is determined that charging is insufficient and the process proceeds to S210, and a loop is waited until Q exceeds Q2 while updating the remaining capacity.
[0078]
If Q exceeds Q2 in the determination of S228, the # 2 cylinder exhaust valve return control (S236) and the # 1 cylinder exhaust valve return control (S234) for returning the operation of one of the stopped exhaust valves are sequentially performed, Return to the driving state and return.
[0079]
If it is determined in S212 that IB is negative, the discharged state is continued, so that the exhaust valve of # 3 cylinder is suspended on one side to further reduce power consumption (S214), and the remaining capacity Q is updated ( S216), it is determined whether or not the storage battery current IB is 0 or more (S218). If IB is equal to or greater than 0, the storage battery has stopped discharging or is being charged, and no further power consumption reduction is required. Therefore, the process proceeds to S230 and whether the remaining capacity Q exceeds the second specified capacity Q2. Determine whether or not. If Q2 is not exceeded, it is determined that the charging is insufficient, and the process proceeds to S216, where the remaining capacity is updated and loops and waits until Q exceeds Q2.
[0080]
If Q exceeds Q2 in the determination of S230, # 3 cylinder exhaust valve return control (S238), # 2 cylinder exhaust valve return control (S236), # 1 cylinder exhaust valve that restores the operation of one of the stopped exhaust valves. Return control (S234) is sequentially performed, and the process returns to the normal operation state.
[0081]
If it is determined in S218 that IB is negative, the discharged state is continued, so that the exhaust valve of the # 4 cylinder is suspended on one side to further reduce power consumption (S220), and the remaining capacity Q is updated ( In S222, it is determined whether or not the storage battery current IB is 0 or more (S224). If IB is equal to or greater than 0, the storage battery has stopped discharging or is being charged, and no further power consumption reduction is required, so the process proceeds to S232 and whether the remaining capacity Q exceeds the second specified capacity Q2. Determine whether or not. If Q2 is not exceeded, it is determined that charging is insufficient, and the process proceeds to S222, and a loop is waited until Q exceeds Q2 while updating the remaining capacity.
[0082]
If Q exceeds Q2 in the determination of S232, # 4 cylinder exhaust valve return control (S240), # 3 cylinder exhaust valve return control (S238), # 2 cylinder exhaust valve that restores the operation of one exhaust valve that has been stopped. Return control (S236) and # 1 cylinder exhaust valve return control (S234) are sequentially performed to return to the normal operation state and return.
[0083]
If it is determined in S224 that IB is negative, the discharge state is continued, so that the operation proceeds to the intake valve suspension shown in FIG. 6 in order to further reduce power consumption.
[0084]
FIG. 6 is a flowchart for explaining the details of the intake valve deactivation control routine. In this case, all cylinders of a four-cylinder engine are subject to intake valve deactivation control, and one-way deactivation and return of each intake valve are controlled finely for each cylinder. Show.
[0085]
In FIG. 6, first, the intake valve of the # 1 cylinder is deactivated (S302), the remaining capacity Q is updated (S304), and it is determined whether the storage battery current IB is 0 or more (S306). If IB is equal to or greater than 0, the storage battery has stopped discharging or is being charged, and no further power consumption reduction is required. Therefore, the process moves to S326, and the remaining capacity Q exceeds the second specified capacity Q2. Determine whether or not. If Q2 is not exceeded, it is determined that charging is insufficient and the process proceeds to S304, and a loop is waited until Q exceeds Q2 while updating the remaining capacity.
[0086]
If it is determined in S326 that Q exceeds Q2, # 1 cylinder intake valve return control is performed to return the deactivated one intake valve (S334), and the operation returns to the exhaust valve deactivated state.
[0087]
If it is determined in S306 that IB is negative, the discharge state is continuing, so that the intake valve of the # 2 cylinder is suspended on one side to further reduce power consumption (S308), and the remaining capacity Q is updated ( S310), it is determined whether or not the storage battery current IB is 0 or more (S312). If IB is equal to or greater than 0, the storage battery has stopped discharging or is being charged, and no further power consumption reduction is required, so the process moves to S328 and the remaining capacity Q exceeds the second specified capacity Q2. Determine whether or not. If Q2 is not exceeded, it is determined that charging is insufficient and the process proceeds to S310, and a loop is waited until Q exceeds Q2 while updating the remaining capacity.
[0088]
If Q exceeds Q2 in the determination in S328, the # 2 cylinder intake valve return control (S336) and # 1 cylinder intake valve return control (S334) for returning the operation of one of the stopped intake valves to the exhaust valve are sequentially performed. Return to the resting operating state and return.
[0089]
If it is determined in S312, if IB is negative, the discharge state is continuing. Therefore, in order to further reduce power consumption, one of the intake valves of the # 3 cylinder is stopped (S314), and the remaining capacity Q is updated ( S316), it is determined whether or not the storage battery current IB is 0 or more (S318). If IB is equal to or greater than 0, the storage battery has stopped discharging or is being charged, and no further power consumption reduction is required, so the process proceeds to S330 and whether the remaining capacity Q exceeds the second specified capacity Q2. Determine whether or not. If Q2 is not exceeded, it is determined that charging is insufficient, and the process proceeds to S316, and a loop is waited until Q exceeds Q2 while updating the remaining capacity.
[0090]
If it is determined in S330 that Q exceeds Q2, # 3 cylinder intake valve return control (S338), # 2 cylinder intake valve return control (S336), and # 1 cylinder intake valve that return the operation of one of the stopped intake valves to return to operation. Return control (S334) is sequentially performed to return to the operation state of exhaust valve suspension and return.
[0091]
If it is determined in S318 that IB is negative, the discharged state is continued, so that the intake valve of the # 4 cylinder is suspended on one side to further reduce power consumption (S320), and the remaining capacity Q is updated ( S322), it is determined whether or not the storage battery current IB is 0 or more (S324). If IB is equal to or greater than 0, the storage battery has stopped discharging or is being charged, and no further power consumption reduction is required, so the process proceeds to S332, and whether the remaining capacity Q exceeds the second specified capacity Q2 Determine whether or not. If Q2 is not exceeded, it is determined that charging is insufficient, and the process proceeds to S322, and a loop is waited until Q exceeds Q2 while updating the remaining capacity.
[0092]
If Q is greater than Q2 in the determination of S332, # 4 cylinder intake valve return control (S340), # 3 cylinder intake valve return control (S338), # 2 cylinder intake valve that restores the operation of one of the stopped intake valves. The return control (S336) and the # 1 cylinder intake valve return control (S334) are sequentially performed, and the operation returns to the exhaust valve suspension operating state.
[0093]
If it is determined in S324 that IB is negative, the discharge state is continued, and therefore the process proceeds to the cylinder deactivation shown in FIG. 7 in order to further reduce power consumption.
[0094]
FIG. 7 is a flowchart for explaining the details of the cylinder deactivation control routine, and shows a case in which all cylinders of a four-cylinder engine are subject to cylinder deactivation control and cylinder deactivation and return are controlled finely for each cylinder.
[0095]
In FIG. 7, first, the remaining intake / exhaust valves of the # 1 cylinder are stopped and fuel injection and ignition are stopped (S402), the remaining capacity Q is updated (S404), and it is determined whether or not the storage battery current IB is 0 or more. (S406). If IB is equal to or greater than 0, the storage battery has stopped discharging or is being charged, and no further power consumption reduction is required, so the process proceeds to S426, and the remaining capacity Q exceeds the second specified capacity Q2. Determine whether or not. If Q2 is not exceeded, it is determined that charging is insufficient and the process proceeds to S404, and a loop is waited until Q exceeds Q2 while updating the remaining capacity.
[0096]
If Q exceeds Q2 in the determination in S426, # 1 cylinder return control is performed to return the deactivated cylinder to operation (S434), and the operation returns to the operation state in which one of the intake and exhaust valves is deactivated.
[0097]
If it is determined in S406 that IB is negative, the discharge state is continued, so that the remaining intake and exhaust valves of # 2 cylinder are stopped and fuel injection and ignition are stopped in order to further reduce power consumption ( S408), the remaining capacity Q is updated (S410), and it is determined whether or not the storage battery current IB is 0 or more (S412). If IB is equal to or greater than 0, the storage battery has stopped discharging or is being charged, and no further power consumption reduction is required. Therefore, the process moves to S428 and the remaining capacity Q exceeds the second specified capacity Q2. Determine whether or not. If Q2 is not exceeded, it is determined that charging is insufficient and the process proceeds to S410, and a loop is waited until Q exceeds Q2 while updating the remaining capacity.
[0098]
If Q is greater than Q2 in the determination of S428, the # 2 cylinder return control (S436) and the # 1 cylinder return control (S434) for returning the deactivated cylinder to operation are sequentially performed, and the intake / exhaust valves are respectively deactivated. Return to the state and return.
[0099]
If IB is negative in the determination of S412, the discharge state continues, so that the remaining intake and exhaust valves of # 3 cylinder are stopped and fuel injection and ignition are stopped to further reduce power consumption ( S414), the remaining capacity Q is updated (S416), and it is determined whether or not the storage battery current IB is 0 or more (S418). If IB is equal to or greater than 0, the storage battery has stopped discharging or is being charged, and no further power consumption reduction is required, so the process moves to S430, and the remaining capacity Q exceeds the second specified capacity Q2. Determine whether or not. If Q2 is not exceeded, it is determined that charging is insufficient, and the process proceeds to S416, and a loop is waited until Q exceeds Q2 while updating the remaining capacity.
[0100]
If Q exceeds Q2 in the determination of S430, # 3 cylinder return control (S438), # 2 cylinder return control (S436), and # 1 cylinder return control (S434) are performed in order to return the deactivated cylinder to operation. The intake and exhaust valves return to the operating state in which one of them is stopped and return.
[0101]
If it is determined in S418 that IB is negative, the discharge state is continued. Therefore, in order to further reduce power consumption, the remaining intake / exhaust valves of the # 4 cylinder are stopped and fuel injection and ignition are stopped ( S420), the remaining capacity Q is updated (S422), and it is determined whether or not the storage battery current IB is 0 or more (S424). If IB is equal to or greater than 0, the storage battery has stopped discharging or is being charged, and no further power consumption reduction is required, so the process moves to S432 and the remaining capacity Q exceeds the second specified capacity Q2. Determine whether or not. If Q2 is not exceeded, it is determined that the charging is insufficient, and the process proceeds to S422, where the remaining capacity is updated and loops and waits until Q exceeds Q2.
[0102]
If Q is greater than Q2 in S432, # 4 cylinder return control (S440), # 3 cylinder return control (S438), # 2 cylinder return control (S436), and # 1 cylinder are reset. The return control (S434) is sequentially performed, and the operation returns to the operation state in which the intake and exhaust valves are respectively suspended.
[0103]
If it is determined in S424 that IB is negative, the discharge state continues even if all cylinders are stopped. Therefore, it is determined that the power generation mechanism is faulty, and an alarm such as a charging warning light is lit and the process returns.
[0104]
As described above, according to the present invention, power is supplied to the electromagnetic valve device using a generator with good vehicle mounting properties, and the battery running while running is suppressed while minimizing the influence on the driving conditions. Can be prevented and restart capability can be secured.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a system configuration diagram showing a configuration of an embodiment in which an internal combustion engine according to the present invention is mounted on a vehicle.
FIG. 2 is a schematic flowchart illustrating the overall operation of the embodiment.
FIG. 3 is a flowchart for explaining a remaining capacity Q update routine in the embodiment;
FIG. 4 is a flowchart illustrating a consumption current reduction control routine in the embodiment.
FIG. 5 is a flowchart illustrating an exhaust valve suspension control routine in the embodiment.
FIG. 6 is a flowchart illustrating an intake valve suspension control routine in the embodiment.
FIG. 7 is a flowchart illustrating a cylinder deactivation control routine in the embodiment.
FIG. 8 is an example of a remaining capacity map by terminal voltage and discharge current (normalized by a nominal capacity C) per cell of a lead battery.
FIG. 9 is an example of a graph for determining the remaining capacity from the electrolyte specific gravity ρ of a lead storage battery.
FIG. 10 is a diagram for explaining characteristics of generated current and consumed current with respect to engine speed.
[Explanation of symbols]
1 Engine body
2 Electromagnetic valve device
3 Generator
4 Storage battery
5 Battery sensor
6 cylinders
7 Cylinder head
8 Piston
9 Crankshaft
10 Fuel injection valve
11 Spark plug
12 Intake valve
13 Exhaust valve
14 Crank pulley
15 Generator pulley
16 Generator belt
20 ECU
21 Remaining capacity determination unit
22 Operating condition control unit
23 Idle speed controller
24 Current consumption reduction control unit
25 Exhaust valve pause control unit
26 Intake valve pause control unit
27 cylinder deactivation control unit
28 Fuel injection control unit
29 Ignition control unit
30 Electromagnetic drive controller

Claims (4)

吸気弁又は排気弁を電磁力により開閉する電磁動弁装置を備えた内燃機関において、
前記電磁動弁装置に電力を供給する蓄電池と、
前記内燃機関により駆動され前記電磁動弁装置に電力を供給するとともに前記蓄電池を充電する発電機と、
前記蓄電池の残存容量を推定するとともに該残存容量が規定容量以下か否かを判定する残存容量判定手段と、
前記残存容量判定手段が前記蓄電池の残存容量を規定容量以下と判定したとき、前記内燃機関の運転条件を変化させて、前記蓄電池からの放電を停止又は該蓄電池に充電させるように制御する制御手段と、を備え、
前記残存容量判定手段が規定容量以下と判定したとき、
前記制御手段は、前記内燃機関の回転数が、前記電磁動弁装置の消費電力が前記発電機の供給電力を上回る高回転であれば、前記吸排気弁の少なくとも一部を休止、または前記内燃機関の回転数を、前記電磁動弁装置の消費電力が前記発電機の供給電力を下回る回転数まで低下させて、前記電磁動弁装置の消費電力を低下させるように制御することを特徴とする内燃機関。
In an internal combustion engine including an electromagnetic valve device that opens and closes an intake valve or an exhaust valve by electromagnetic force,
A storage battery for supplying power to the electromagnetic valve device;
A generator driven by the internal combustion engine to supply power to the electromagnetic valve device and to charge the storage battery;
A remaining capacity determination means for estimating a remaining capacity of the storage battery and determining whether the remaining capacity is equal to or less than a specified capacity;
When the remaining capacity determining means determines that the remaining capacity of the storage battery is equal to or less than a specified capacity, the control means is configured to change the operating condition of the internal combustion engine to stop discharging from the storage battery or to charge the storage battery. and, with a,
When the remaining capacity determining means determines that the specified capacity or less,
If the rotational speed of the internal combustion engine is high enough that the power consumption of the electromagnetic valve device exceeds the power supplied to the generator, the control means pauses at least a part of the intake / exhaust valve or the internal combustion engine The engine speed is controlled so as to reduce the power consumption of the electromagnetic valve device by reducing the power consumption of the electromagnetic valve device to a rotational speed lower than the power supplied to the generator. Internal combustion engine.
前記制御手段は、前記内燃機関の回転数を低下させる場合、燃料カット、点火カット、スロットル開度の減少、前記電磁動弁装置によるバルブタイミングの変化、吸気弁又は排気弁の少なくとも一部の休止、のいずれか1つ又はこれらの任意の組合せにより前記内燃機関の回転数を低下させることを特徴とする請求項記載の内燃機関。The control means, when reducing the rotational speed of the internal combustion engine, fuel cut, ignition cut, throttle opening decrease, valve timing change by the electromagnetic valve device, at least a part of the intake valve or exhaust valve pause , any one or an internal combustion engine according to claim 1, wherein the reducing the rotational speed of the internal combustion engine by any combination of. 吸気弁又は排気弁を電磁力により開閉する電磁動弁装置を備えた内燃機関において、
前記電磁動弁装置に電力を供給する蓄電池と、
前記内燃機関により駆動され前記電磁動弁装置に電力を供給するとともに前記蓄電池を充電する発電機と、
前記蓄電池の残存容量を推定するとともに該残存容量が規定容量以下か否かを判定する残存容量判定手段と、
前記残存容量判定手段が前記蓄電池の残存容量を規定容量以下と判定したとき、前記内燃機関の運転条件を変化させて、前記蓄電池からの放電を停止又は該蓄電池に充電させるように制御する制御手段と、を備え、
前記残存容量判定手段が規定容量以下と判定したとき、
前記制御手段は、前記内燃機関の回転数が、前記電磁動弁装置の消費電力が前記発電機の供給電力を上回る低回転であれば、前記内燃機関の回転数を、前記電磁動弁装置の消費電力が前記発電機の供給電力を下回る回転数まで増加させて、前記発電機出力を増大させるように制御することを特徴とする内燃機関。
In an internal combustion engine including an electromagnetic valve device that opens and closes an intake valve or an exhaust valve by electromagnetic force,
A storage battery for supplying power to the electromagnetic valve device;
A generator driven by the internal combustion engine to supply power to the electromagnetic valve device and to charge the storage battery;
A remaining capacity determination means for estimating a remaining capacity of the storage battery and determining whether the remaining capacity is equal to or less than a specified capacity;
When the remaining capacity determining means determines that the remaining capacity of the storage battery is equal to or less than a specified capacity, the control means is configured to change the operating condition of the internal combustion engine to stop discharging from the storage battery or to charge the storage battery. And comprising
When the remaining capacity determining means determines that the specified capacity or less,
If the rotational speed of the internal combustion engine is low enough that the power consumption of the electromagnetic valve device exceeds the power supplied by the generator, the control means determines the rotational speed of the internal combustion engine of the electromagnetic valve device. power consumption is increased to the rotational speed lower than the supply power of the generator, the inner combustion engine you and controls to increase the generator output.
前記制御手段は、前記内燃機関の回転数を増加させる場合、スロットル開度の増加、または前記電磁動弁装置によるバルブタイミングを変化させて前記内燃機関の回転数を増加させることを特徴とする請求項記載の内燃機関。The control means, when increasing the rotational speed of the internal combustion engine, increases the rotational speed of the internal combustion engine by increasing the throttle opening or changing the valve timing by the electromagnetic valve device. Item 6. The internal combustion engine according to Item 3 .
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