JP5168065B2 - Diesel engine control device and diesel engine control method - Google Patents
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Description
本発明は、所定の自動停止条件が成立したときにディーゼルエンジンを自動停止させるとともに、所定の再始動条件が成立したときに該ディーゼルエンジンを再始動させるようにしたディーゼルエンジンの制御装置及びその制御方法に関する技術分野に属する。 The present invention relates to a diesel engine control device that automatically stops a diesel engine when a predetermined automatic stop condition is satisfied, and restarts the diesel engine when a predetermined restart condition is satisfied, and the control thereof It belongs to the technical field related to methods.
従来より、燃費低減およびCO2排出量抑制等を目的として、アイドル時にエンジンを自動で停止すると共に、所定の再始動条件が成立したときに自動停止させたエンジンを再始動させるようにしたエンジン制御システム(アイドルストップシステム)が知られている(例えば特許文献1参照)。
ところで、燃焼温度を低下させてNOx排出量を低減させることを目的として、排気ガスの一部を排気側から吸気側に還流させるEGR通路を備えた排気還流装置がエンジンに設けられる場合があるが、エンジン始動時及びその直後には、EGR通路を介して排気ガスを還流させることができない。 An engine may be provided with an exhaust gas recirculation device having an EGR passage that recirculates a part of exhaust gas from the exhaust side to the intake side for the purpose of reducing the combustion temperature and reducing the NOx emission amount. The exhaust gas cannot be recirculated through the EGR passage at the time of starting the engine and immediately thereafter.
一方、アイドルストップシステムにおいては、比較的温度の高いエンジンが、自動停止、再始動を繰り返すことから、その再始動時の度に排気還流ができないことで、NOx排出量が増大したり、NVH(ノイズ、バイブレーション(振動)及びハーシュネス(練成振動))が増大したりすることになる。 On the other hand, in an idling stop system, an engine having a relatively high temperature repeats automatic stop and restart. Therefore, exhaust gas recirculation cannot be performed each time the engine is restarted. Noise, vibration (vibration) and harshness (training vibration)).
本発明は、斯かる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、エンジンの再始動時におけるNOx排出量やNVHを抑制し得るディーゼルエンジンの制御装置及びその制御方法を提供することにある。 The present invention has been made in view of such a point, and an object of the present invention is to provide a control device for a diesel engine and a control method thereof that can suppress NOx emissions and NVH when the engine is restarted. There is.
本発明の一側面によると、制御方法は、気筒の吸気弁及び排気弁の作動状態を制御すると共に、EGR通路上のEGR弁を制御することによって運転されるディーゼルエンジンの制御方法である。 According to one aspect of the present invention, the control method is a control method for a diesel engine that is operated by controlling the operating state of the intake valve and the exhaust valve of the cylinder and controlling the EGR valve on the EGR passage.
この制御方法は、所定の自動停止条件が成立したときに前記気筒への燃料供給を停止することによって、前記ディーゼルエンジンを自動停止させる自動停止工程と、所定の再始動条件が成立したときに前記気筒への燃料供給を再開することによって、前記自動停止させたディーセルエンジンを再始動させる自動始動工程と、前記ディーゼルエンジンの再始動の際に、排気行程ないし吸気行程において前記吸気弁及び排気弁を共に閉じた状態する負のオーバーラップ期間を設けることにより、内部EGR量を増量させる内部EGR増量制御を行う工程と、を備える。 The control method includes an automatic stop process for automatically stopping the diesel engine by stopping fuel supply to the cylinder when a predetermined automatic stop condition is satisfied, and a predetermined restart condition when the predetermined restart condition is satisfied. When the fuel supply to the cylinder is restarted, the automatic starting step of restarting the diesel engine that has been automatically stopped, and the restarting of the diesel engine, the exhaust valve and the exhaust valve are controlled in the exhaust stroke or the intake stroke. And a step of performing internal EGR increase control for increasing the internal EGR amount by providing a negative overlap period in which both are closed.
この構成によると、ディーゼルエンジンを自動停止させた後に再始動する自動始動工程では、負のオーバーラップ期間を設ける。こうして、負のオーバーラップ期間を設けることによって、燃焼室に残留する既燃ガス(いわゆる内部EGR)の量が増えるから、EGR通路を介した排気還流(いわゆる外部EGR)を利用することができないエンジンの再始動時においても、燃焼温度の上昇が抑制され、NOx排出量が低減されると共に、NVHが抑制される。 According to this configuration, a negative overlap period is provided in the automatic starting process in which the diesel engine is automatically stopped and then restarted. Thus, by providing a negative overlap period, the amount of burned gas (so-called internal EGR) remaining in the combustion chamber increases, so that exhaust gas recirculation (so-called external EGR) through the EGR passage cannot be used. Also at the time of restart, the increase in the combustion temperature is suppressed, the NOx emission amount is reduced, and NVH is suppressed.
前記制御方法は、前記自動始動工程において前記ディーゼルエンジンの温度に関するパラメータ値が所定値よりも低いときには、前記内部EGR増量制御を行う前の最初の吸気行程時に、前記吸気弁を閉じかつ前記排気弁を開けることによって、前記ディーゼルエンジンの排気側から吸気をする工程をさらに備える。When the parameter value related to the temperature of the diesel engine is lower than a predetermined value in the automatic starting step, the control method closes the intake valve and exhausts the exhaust valve during the first intake stroke before performing the internal EGR increase control. The method further includes the step of taking in air from the exhaust side of the diesel engine by opening the valve.
エンジンの自動停止中は、それまでの排気熱によって排気側の温度が相対的に高い状態にある。このため、ディーゼルエンジンの排気側から吸気することにより、排気側で温められた空気が筒内に吸入される。そうして、エンジンの再始動時に、その温められた空気を圧縮することによって、筒内温度が十分に上昇し、燃料着火性が向上する。その結果、特にエンジン温度が比較的低いときのディーゼルエンジンの再始動性が向上する。During the automatic stop of the engine, the exhaust side temperature is relatively high due to the exhaust heat until then. For this reason, the air warmed on the exhaust side is sucked into the cylinder by sucking from the exhaust side of the diesel engine. By compressing the warmed air when the engine is restarted, the in-cylinder temperature is sufficiently increased and the fuel ignitability is improved. As a result, the restartability of the diesel engine is improved particularly when the engine temperature is relatively low.
前記制御方法は、前記自動停止条件以外の所定条件が成立したときに前記ディーゼルエンジンを停止させる通常停止工程と、前記通常停止させたディーゼルエンジンを始動させる通常始動工程と、をさらに備え、前記自動始動工程における内部EGR増量制御は、前記排気弁の閉弁タイミングを前記通常始動工程における排気弁の閉弁タイミングに比べて進角させると共に、前記吸気弁の開弁タイミングを前記通常始動工程における吸気弁の開弁タイミングに比べて遅角させることによって、前記負のオーバーラップ期間を拡大する、としてもよい。The control method further includes a normal stop step of stopping the diesel engine when a predetermined condition other than the automatic stop condition is satisfied, and a normal start step of starting the diesel engine that has been normally stopped. The internal EGR increase control in the starting process advances the valve closing timing of the exhaust valve as compared with the valve closing timing of the exhaust valve in the normal starting process, and sets the opening timing of the intake valve to the intake air in the normal starting process. The negative overlap period may be extended by retarding the valve opening timing.
ここで、負のオーバーラップ期間を拡大することには、通常始動させる場合の負のオーバーラップ期間に対して、自動始動させる場合の負のオーバーラップ期間を長くすることに加えて、通常始動させる場合には負のオーバーラップ期間を設けないのに対し、自動始動させる場合には負のオーバーラップ期間を設けることも含まれる。Here, in order to extend the negative overlap period, in addition to extending the negative overlap period in the automatic start, the normal start is performed in addition to the negative overlap period in the normal start. In some cases, a negative overlap period is not provided, whereas in the case of automatic start, a negative overlap period is included.
ディーゼルエンジンを自動始動させるときには、相対的にエンジンが高温であるため、負のオーバーラップ期間を拡大しても燃焼安定性に影響が少ない一方、負のオーバーラップ期間を拡大することによって、内部EGRが確実に確保されるようになる。When the diesel engine is automatically started, the engine is relatively hot, so even if the negative overlap period is increased, the combustion stability is less affected. On the other hand, the internal EGR is increased by increasing the negative overlap period. Is surely secured.
前記負のオーバーラップ期間は、前記排気弁の閉弁タイミングを吸気上死点に対して進角させると共に、前記吸気弁の開弁タイミングを吸気上死点に対して遅角させることによって設ける、とすればよい。こうすることで、既燃ガスの一部を燃焼室に閉じこめて、内部EGRが確実に確保されるようになる。The negative overlap period is provided by advancing the valve closing timing of the exhaust valve with respect to the intake top dead center and delaying the valve opening timing of the intake valve with respect to the intake top dead center. And it is sufficient. By doing so, a part of the burned gas is confined in the combustion chamber, and the internal EGR is surely secured.
前記制御方法は、前記自動始動工程により前記ディーゼルエンジンが完爆した後に、前記EGR弁の制御を開始することによって外部EGR量を調整する工程をさらに備えてもよい。 The control method may further include a step of adjusting an external EGR amount by starting control of the EGR valve after the diesel engine is completely exploded in the automatic starting step.
ディーゼルエンジンの完爆後は外部EGRが利用可能になるため、EGR弁の制御によって外部EGR量を調整することにより、NOx排出量が低減されると共に、NVHが抑制される。 Since the external EGR can be used after the complete explosion of the diesel engine, the NOx emission amount is reduced and the NVH is suppressed by adjusting the external EGR amount by controlling the EGR valve.
前記制御方法は、前記EGR弁の制御を開始して所定時間が経過した後に、前記内部EGR増量制御を止めて、前記吸気弁及び排気弁の作動を通常制御に戻す工程をさらに備えてもよい。 The control method may further include a step of stopping the internal EGR increase control and returning the operation of the intake valve and the exhaust valve to normal control after a predetermined time has elapsed after starting the control of the EGR valve. .
EGR弁の開弁から、EGR通路を介して実際に排気ガスが還流するまでには時間差が生じるため、EGR弁の制御を開始して直ちにEGR増量制御を止めるのではなく、EGR弁の制御を開始して所定時間が経過した後にEGR増量制御を止めることが好ましい。 Since there is a time difference from when the EGR valve opens until the exhaust gas actually recirculates through the EGR passage, control of the EGR valve is not performed immediately after starting control of the EGR valve but immediately stopping EGR increase control. It is preferable to stop the EGR increase control after a predetermined time has elapsed since the start.
本発明の別の側面によると、ディーゼルエンジンの制御装置は、吸気弁及び排気弁が設けられた気筒を少なくとも1つ備え、当該吸気弁及び排気弁の作動状態を制御すると共に、EGR通路上のEGR弁を制御することによって運転されるディーゼルエンジンと、所定の自動停止条件が成立したときに前記気筒への燃料供給を停止することによって前記ディーゼルエンジンを自動停止させると共に、所定の再始動条件が成立したときに前記気筒への燃料供給を再開することによって前記ディーゼルエンジンを再始動させる自動停止・再始動制御手段と、前記気筒の吸気弁及び排気弁を駆動する弁駆動手段と、前記弁駆動手段による前記吸気弁及び排気弁の作動状態を制御する弁作動制御手段と、を備え、前記弁作動制御手段は、前記自動停止・再始動制御手段により自動停止させたディーゼルエンジンを再始動させるときには、排気行程ないし吸気行程において前記吸気弁及び排気弁を共に閉じた状態する負のオーバーラップ期間を設けることにより、内部EGR量を増量させる内部EGR増量制御を実行すると共に、前記ディーゼルエンジンの温度に関するパラメータ値が所定値よりも低いときには、前記内部EGR増量制御を行う前の最初の吸気行程時に、前記吸気弁を閉じかつ前記排気弁を開けることによって、前記ディーゼルエンジンの排気側から吸気をする。 According to another aspect of the present invention, a control device for a diesel engine includes at least one cylinder provided with an intake valve and an exhaust valve, controls an operating state of the intake valve and the exhaust valve, and is on an EGR passage. The diesel engine operated by controlling the EGR valve and the diesel engine are automatically stopped by stopping the fuel supply to the cylinder when a predetermined automatic stop condition is satisfied, and the predetermined restart condition is Automatic stop / restart control means for restarting the diesel engine by resuming fuel supply to the cylinders when established, valve drive means for driving intake and exhaust valves of the cylinders, and valve drive Valve operation control means for controlling operating states of the intake valve and the exhaust valve by means, and the valve operation control means is the automatic stop When restarting the diesel engine that has been automatically stopped by the restart control means, the internal EGR amount is increased by providing a negative overlap period in which both the intake valve and the exhaust valve are closed in the exhaust stroke or the intake stroke. When the parameter value related to the temperature of the diesel engine is lower than a predetermined value, the intake valve is closed and the exhaust valve is closed during the first intake stroke before the internal EGR increase control is performed. By opening the intake air, intake is performed from the exhaust side of the diesel engine .
この構成によると、前述したように、ディーゼルエンジンを自動始動させるときに、負のオーバーラップ期間を設けることによって内部EGRの量が増えるから、外部EGRを利用することができないエンジンの再始動時においても、NOx排出量が低減されると共に、NVHが抑制される。 According to this configuration, as described above, when the diesel engine is automatically started, the amount of internal EGR is increased by providing a negative overlap period. Therefore, at the time of restarting the engine in which external EGR cannot be used. However, the NOx emission amount is reduced and NVH is suppressed.
以上説明したように、本発明によると、ディーゼルエンジンを自動停止させた後に再始動する自動始動工程では、負のオーバーラップ期間を設けることによって内部EGRを増量するから、外部EGRを利用することができないエンジンの再始動時においても、NOx排出量を低減することができると共に、NVHを抑制することができる。 As described above, according to the present invention, in the automatic starting process in which the diesel engine is automatically stopped and then restarted, the internal EGR is increased by providing a negative overlap period. Therefore, the external EGR can be used. Even when the engine cannot be restarted, the NOx emission amount can be reduced and NVH can be suppressed.
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。尚、以下の好ましい実施形態の説明は、本質的に例示に過ぎず、本発明、その適用物或いはその用途を制限することを意図するものではない。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. It should be noted that the following description of the preferred embodiment is merely illustrative in nature, and is not intended to limit the present invention, its application, or its use.
図1は本発明の実施形態1に係る制御装置を備えた4サイクルディーゼルエンジン10(以下、単にエンジン10という)の概略構成を示している。尚、本実施形態では、エンジン10を手動変速機に連結した車両に搭載した例を示している。
FIG. 1 shows a schematic configuration of a four-cycle diesel engine 10 (hereinafter simply referred to as an engine 10) provided with a control device according to
図1を参照して、前記エンジン10は、シリンダヘッド11及びシリンダブロック12を有している。これらシリンダヘッド11及びシリンダブロック12には、エンジン前側から順に4つの気筒14A〜14Dが直列に配設されている。これら各気筒14A〜14Dの内部には、図略のコネクティングロッドによってクランクシャフト15に連結されたピストン16が嵌挿されている。このピストン16には、シリンダヘッド11と共に燃焼室17を区画するキャビティ16aが形成されている。各気筒14A〜14Dに設けられたピストン16は、所定の位相差をもってクランクシャフト15の回転に伴い上下運動を行うように構成されている。ここで、4気筒4サイクルエンジンであるエンジン10では、各気筒14A〜14Dが所定の位相差をもって吸気、圧縮、膨張及び排気の各行程からなるサイクルを行うようになっており、各サイクルが1番気筒14A、3番気筒14C、4番気筒14D、2番気筒14Bの順にクランク角で180°(180°CA)の位相差をもって行われるように構成されている。
Referring to FIG. 1, the
前記シリンダヘッド11には、プラグ先端が燃焼室17内に臨むように配置されたグロープラグ18が気筒14A〜14D毎に設けられている。また、シリンダヘッド11には、燃料噴射弁19が気筒14A〜14D毎に設けられている。この燃料噴射弁19は、燃料を当該燃料噴射弁19の開弁圧(噴射圧)以上の高圧状態で蓄えて分配するコモンレール20に対し、気筒14A〜14D毎に配設された分岐管21を介してそれぞれ接続されている。各燃料噴射弁19は、通電により電磁力で燃料通路を開くことで燃料圧力により噴射ノズルの真弁が開き、コモンレール20から供給される高圧の燃料を、噴射ノズル先端の複数の噴孔から燃焼室17を区画するピストン16のキャビティ16aに向けて気筒14A〜14D内に直接噴射供給するものである。本実施形態においては、燃料圧力を検出するための燃圧センサSW1がコモンレール20に設けられている。燃料噴射弁19の燃料噴射量は、通電時間で制御される。また、燃料噴射弁19に燃料を供給するコモンレール20は、高圧燃料供給管22を介して燃料供給ポンプ23に接続されている。
The
また、シリンダヘッド11には、燃焼室17に向かって開口する吸気ポート24及び排気ポート25が各気筒14A〜14Dの上部に設けられている。そして、これらのポート24,25と燃焼室17との連結部分には、吸気弁26及び排気弁27がそれぞれ装備されている。
In addition, the
上記吸気弁26は、電磁式の吸気弁駆動手段26Aによって開閉駆動され、同様に、排気弁27も、電磁式の排気弁駆動手段27によって開閉駆動されるようになっている。これら吸気弁26及び排気弁27は共に、クランクシャフト15との機械的な連係は採択されておらず、クランクシャフト15の回転位置に関わらず、上記弁駆動手段26A,27Aの作動によって開閉される。すなわち、吸気弁駆動手段26Aが消磁されたときには、吸気弁26が、図示省略のリターンスプリングによって閉弁される一方、吸気弁駆動手段26Aが励磁されたときには、吸気弁26がリターンスプリングに抗して開弁されるようになっている。同様に、排気弁駆動手段27Aが消磁されたときには、排気弁27が、図示省略のリターンスプリングによって閉弁される一方、排気弁駆動手段27Aが励磁されたときには、排気弁27がリターンスプリングに抗して開弁されるようになっている。本実施形態では、吸気弁駆動手段26Aの励磁力を段階的又は無段階に調整することが可能であり、これにより、吸気弁26の開度(リフト量)を変更できるようになっている。すなわち、エンジン回転速度及びエンジン負荷に応じて吸気弁26の開度を変更する。一方、排気弁駆動手段27AはON・OFF的に作動されるものとされて、排気弁27の開度が常時一定となるように設定されている。尚、吸気弁26及び排気弁27両方の開度を変更できるようにしてもよく、常時一定となるように設定してもよい。
The intake valve 26 is driven to open and close by an electromagnetic intake valve drive means 26A. Similarly, the exhaust valve 27 is also driven to open and close by an electromagnetic exhaust valve drive means 27. Both the intake valve 26 and the exhaust valve 27 are not mechanically linked to the
上記吸気弁26の開弁時間は、吸気弁26の開度に対応して予め決まっており、開度が大きいほど長い時間となる。この場合、吸気弁26の開度(リフト量)の大小に拘わらず、クランク角に対する開弁開始時期は揃っている一方、閉弁完了時期は、吸気弁26の開度が小さくなるに連れて早くなることが好ましい。これにより、ポンピングロスを低減することができるようになる。尚、吸気弁26の開弁時間は、吸気弁26の開度に関係なく一定になるようにしてもよい。 The opening time of the intake valve 26 is determined in advance corresponding to the opening of the intake valve 26, and becomes longer as the opening is larger. In this case, regardless of the opening degree (lift amount) of the intake valve 26, the valve opening start timing with respect to the crank angle is uniform, while the valve closing completion timing is as the opening degree of the intake valve 26 decreases. It is preferable to be faster. As a result, the pumping loss can be reduced. The opening time of the intake valve 26 may be constant regardless of the opening degree of the intake valve 26.
前記弁駆動手段26A,27Aは、後述するエンジン制御ユニット100の吸排気弁作動制御部103からの指令を受けて作動するようになっており、この吸排気弁作動制御部103によって、弁駆動手段26A,27Aによる吸気弁26及び排気弁27の作動状態が制御されることになる。このことで、吸排気弁作動制御部103は、本発明の弁作動制御手段を構成することになる。
The valve driving means 26A and 27A are operated in response to a command from an intake / exhaust valve
前記吸気ポート24及び排気ポート25には、吸気通路28及び排気通路29がそれぞれ接続されている。この吸気通路28の下流側の部分は、気筒14A〜14D毎に分岐した分岐吸気通路28aとされ、この各分岐吸気通路28aの上流端がそれぞれサージタンク28bに連通している。このサージタンク28bよりも上流側には共通吸気通路28cが設けられている。図1では模式化されているが、前記共通吸気通路28cには、吸気流通量を検出するエアフローセンサSW2と、吸気圧力を検出する吸気圧センサSW3と、吸気温度を検出する吸気温度センサSW4とが設けられている。
An
また、排気通路29における上流側の部分は、各気筒14A〜14Dに分岐した分岐排気通路とされている。
The upstream portion of the
前記エンジン10には、タイミングベルト等によりクランクシャフト15に連結されたオルタネータ32が付設されている。このオルタネータ32は、図略のフィールドコイルの電流を制御して出力電圧を調節することにより発電量を調整するレギュレータ回路33を内蔵し、このレギュレータ回路33に入力されるエンジン制御ユニット100からの制御信号に基づき、車両の電気負荷及び車載バッテリの電圧等に対応した発電量の制御が実行されるように構成されている。
The
また、エンジン10には、当該エンジン10を始動するためのスタータモータ34が設けられている。このスタータモータ34は、モータ本体34aとピニオンギア34bとを有している。ピニオンギア34bは、モータ本体34aの出力軸上にて相対回転不能な状態で往復移動する。また、クランクシャフト15には、図略のフライホイールに固定されたリングギア35が、回転中心に対して同心に設けられている。そして、このスタータモータ34を用いてエンジン10を再始動する場合には、このピニオンギア34bが所定の噛合位置に移動してリングギア35に噛合することにより、クランクシャフト15が回転駆動されるようになっている。
Further, the
さらに、エンジン10には、クランクシャフト15の回転角を検出する2つのクランク角度センサSW5,SW6が設けられ、一方のクランク角度センサSW5から出力される検出信号(パルス信号)に基づいてエンジン回転速度が検出されるとともに、この両クランク角度センサSW5,SW6から出力される位相のずれた検出信号に基づいてクランクシャフト15の回転角度が検出されるようになっている。また、エンジン10には、冷却水温度を検出する水温センサSW7と、車両のアクセルペダル36の操作量に対応したアクセル開度を検出するアクセル開度センサSW8と、車両のブレーキペダル37の操作を検出するブレーキペダルセンサSW9とが設けられている。
Further, the
また、エンジン10には、排気還流装置40が設けられている。この排気還流装置40は、排気ガスの一部を排気通路29から吸気通路28に還流するEGR通路41と、このEGR通路41の途中に設けられたEGR弁42とを備えている。EGR弁42は、次に説明するエンジン制御ユニット100のEGR制御部106によって、開閉制御されるようになっている。
Further, the
尚、本実施形態では、吸気通路28に吸気絞り弁は設けられておらず、吸気弁26が吸気絞り弁と同様の役割を果たす。
In the present embodiment, no intake throttle valve is provided in the
前記エンジン10は、エンジン制御ユニット100によって運転制御される。
Operation of the
このエンジン制御ユニット100は、CPU、メモリ、カウンタタイマ群、インターフェース及びこれらのユニットを接続するパスを有するマイクロプロセッサで構成され、各センサSW1〜SW9を初めとする入力要素からの検出信号に基づき、種々の演算を行うとともに、燃料噴射弁19やスタータモータ34、或いはグロープラグ18等の各アクチュエータの制御信号を出力するものである。例えば、運転条件に応じた燃料の噴射量及び噴射時期を演算し、燃料噴射弁19等に制御信号を出力している。また、エンジン10の運転状態(エンジン回転速度及びエンジン負荷)に応じて、吸気弁26の開度(リフト量)の目標値を演算し、その開度がこの目標値となるような制御信号を吸気弁駆動手段26Aに出力する。
The
前記エンジン制御ユニット100は、車両の運転状態を判定する運転状態判定部101と、この運転状態判定部101の判定に基づいてエンジン10の燃料噴射を制御する燃料噴射制御部102と、前記弁駆動手段26A,27Aの作動を制御する吸排気弁作動制御部103と、前記運転状態判定部101の判定に基づいて再始動条件の成立時にエンジン10のスタータモータ34を駆動制御するスタータ制御部104と、グロープラグ18を制御するグロープラグ制御部105と、排気還流装置40のEGR弁42を駆動制御するEGR制御部106とを論理的に構成している。
The
前記運転状態判定部101は、燃圧センサSW1、エアフローセンサSW2、吸気圧センサSW3、吸気温度センサSW4、クランク角度センサSW5,SW6、水温センサSW7、アクセル開度センサSW8、ブレーキペダルセンサSW9等からのセンサ信号に基づき、エンジン10の自動停止条件や再始動条件の成立又は解除、及び、エンジン10の運転状態が低負荷運転状態にあるか否か等を判定するモジュールである。この他にも、運転状態判定部101は、燃料圧力、ピストン16の停止位置、筒内温度、或いはエンジン10が正転しているか否か等、種々の運転状態を判定する。この運転状態判定部101は、エンジン10が自動停止しているときにおけるピストン16の停止位置の判定や、ピストン16が停止すべき適正停止位置SAの設定をするものでもある。本実施形態において、停止時圧縮行程気筒(エンジン10の自動停止完了時に圧縮行程となる気筒)の適正停止位置SAは、デフォルトでは、圧縮上死点前120°CAから圧縮上死点前100°CAの範囲に設定される。後述するように、ディーゼルエンジンにおいては、停止時圧縮行程気筒に燃料を噴射し、スタータモータ34でピストン16を駆動して、当該燃料が噴射された気筒内で混合気を自着火させる必要があるため、ピストン16は、下死点側に停止しているのが好ましい。他方、ピストン16が下死点近傍にある場合には、スタータモータ34の駆動時間が長くなるので、確実な自着火とスタータモータ34の駆動時間短縮とを両立させるために、デフォルトでは、圧縮上死点前120°CAから圧縮上死点前100°CAの範囲に設定される。但し、筒内温度が高い場合には、停止時圧縮行程気筒の有効圧縮比を小さく設定することができるので、適正停止位置SAは、筒内温度によって上死点側に補正されるようになっている。筒内温度は、予めメモリに記憶されたデータに基づいて推定されるように構成されている。尚、本実施形態において、運転状態判定部101は、車両のブレーキペダル37のON/OFFや車速等も判定できるように図略のセンサからの検出信号が入力されるようになっている。
The operating
前記燃料噴射制御部102は、運転状態判定部101の判定に基づき、エンジン10の適正な空燃比に対応する燃料噴射量と燃料噴射タイミングとを設定し、その設定に基づいて、燃料噴射弁19を駆動制御するモジュールである。
The fuel
前記吸排気弁作動制御部103は、前記運転状態判定部101の判定に基づいて吸気弁26の開度(リフト量)の目標値を演算するとともに、その目標値と両クランク角度センサSW5,SW6により検出されるクランクシャフト15の回転角度とに応じて前記弁駆動手段26A,27Aの作動を制御するモジュールである。吸排気弁作動制御部103はまた、吸気弁26及び排気弁27の開度の制御を行うだけでなく、その開弁タイミング(及び閉弁タイミング)の制御を行うように構成されており、これによって後述するように、排気行程ないし吸気行程時に吸気弁26及び排気弁27を共に閉じた状態する負のオーバーラップ期間を設けることが可能とされている。
The intake / exhaust valve
前記スタータ制御部104は、エンジン10の始動時にスタータモータ34に制御信号を出力し、スタータモータ34を駆動するモジュールである。
The
前記グロープラグ制御部105は、エンジン冷間時や、エンジン再始動の際に、停止時圧縮行程気筒のピストン16が前記適正停止位置SAよりも上死点側にあるときにグロープラグ18の駆動を制御するモジュールである。
The glow
前記EGR制御部106は、所定の部分負荷運転領域において、EGR弁42を開くことにより外部EGR量を調整し、燃焼安定性を図るモジュールである。
The
前記エンジン制御ユニット100は、所定の自動停止条件が成立したときにエンジン10を自動停止させるとともに、所定の再始動条件が成立したときに、該自動停止させたエンジン10を再始動させる自動停止・再始動制御手段を構成するものである。また、エンジン制御ユニット100は、自動停止条件以外の条件、具体的にはイグニッションスイッチがオフされたときに、エンジン10を停止させる(以下、通常停止ともいう)と共に、イグニッションスイッチ(始動スイッチ)がオンされたときに、エンジン10を始動させる(以下、通常始動ともいう)。
The
このエンジン制御装置100におけるエンジン10の自動停止制御及び再始動制御について、その制御例を説明する。図2は、本実施形態に係る自動停止制御を中心とするフローチャートであり、図3は、本実施形態に係る、エンジン10の自動停止完了後の再始動制御を中心とするフローチャートである。
A control example of the automatic stop control and restart control of the
図2を参照して、エンジン制御ユニット100は、予め設定されたエンジンの自動停止条件が成立するのを待機する(ステップS21)。具体的には、ブレーキペダル37の作動状態が所定時間継続し、車速が所定値以下であるといった場合(つまりエンジン10のアイドル運転状態が所定時間継続していると想定される場合)には、エンジン10の自動停止条件が成立したと判定される。
Referring to FIG. 2,
ステップS21において、自動停止条件が成立したと判定した場合には、燃料噴射弁19からの燃料供給を停止し(ステップS22)、エンジン停止過程に移行する。エンジン制御ユニット100(吸排気弁作動制御部103)は、各気筒14A〜14Dの全行程で、吸気弁26及び排気弁27を全閉状態とする(ステップS23)。すなわち、吸気行程でも吸気弁26を全閉状態とし、排気行程でも排気弁27を全閉状態とする。これにより、各気筒14A〜14D内に新気が新たに吸入されることによる筒内温度の低下を抑制することができる。また、吸気弁26及び排気弁27の閉弁により、各気筒14A〜14D内では極僅かな空気しか圧縮されず、エンジン停止時に気筒14A〜14D内の空気の圧縮に伴って生じる停止振動を抑制することができる。
If it is determined in step S21 that the automatic stop condition is satisfied, the fuel supply from the fuel injection valve 19 is stopped (step S22), and the process proceeds to the engine stop process. The engine control unit 100 (intake / exhaust valve operation control unit 103) fully closes the intake valve 26 and the exhaust valve 27 in the full stroke of each
続くステップS24で、クランク角度センサSW5,SW6の検出値に基づいてエンジン10が完全に停止するのを待機し、エンジン10が完全に停止した場合には、エンジン制御ユニット100は、クランク角度センサSW5,SW6の検出によって運転状態判定部101が判定したピストン16の停止位置を記憶する(ステップS25)。
In subsequent step S24, the
次に図3を参照して、エンジン制御ユニット100によるエンジン10の再始動制御について説明する。
Next, the restart control of the
先ずステップS31では、再始動条件が成立するのを待ち、再始動条件が成立したときには、スタータ制御部104がスタータモータ34を駆動する(ステップS32)と共に、記憶しているピストン16の停止位置に応じて、停止時圧縮行程気筒又は停止時吸気行程気筒に燃料を噴射して、エンジン10の再始動を開始する。次いで、水温センサSW7の検出値に基づきエンジン水温が所定値T以下であるか否かを判定し(ステップS33)、エンジン水温が所定値T以下である、換言すればエンジン10が比較的低温であるときには、ステップS34において、再始動条件成立後の最初の吸気行程で吸気弁26を閉弁しかつ、排気弁27を開弁することにより、各気筒14A〜14Dにおいて前記排気通路29にある空気を吸入する。こうした吸気弁26の閉弁及び排気弁27の開弁により、前記排気通路29にて温められた空気が吸入され、気筒14A〜14D内の温度低下が抑制された状態で、エンジン10を再始動することができる。一方、ステップS33においてエンジン水温が所定値Tよりも高く、エンジン10が比較的高温であるときには、ステップS34に移行することなく、ステップS35に移行する。
First, in step S31, the process waits for the restart condition to be satisfied. When the restart condition is satisfied, the
ステップS35では、吸排気弁作動制御部103により吸気弁26及び排気弁27の開弁タイミングの制御を行うことによって、排気行程ないし吸気行程時に負のオーバーラップ期間を設ける。具体的には排気弁27の閉弁タイミングが吸気上死点に対して進角すると共に、吸気弁26の開弁タイミングが吸気上死点に対して遅角するように、吸気弁26及び排気弁27の開弁タイミングを調整する。ここで、前述したように排気弁27の開度調整が可能に構成されているときには、排気弁27の開弁タイミングに代えて、又はそれと共に、開度を制御することによって、排気弁27の閉弁タイミングを吸気上死点に対して進角させるようにしてもよい。
In step S35, the intake / exhaust valve
こうして負のオーバーラップ期間を設けることによって、燃焼室17に既燃ガスが残留する(いわゆる内部EGR)ことになる。このときにEGR弁42は、EGR制御部106によって閉弁された状態にされる。
By providing the negative overlap period in this way, burnt gas remains in the combustion chamber 17 (so-called internal EGR). At this time, the
続くステップS36において、クランク角度センサSW5,SW6の検出値に基づいてエンジン回転数をモニタし、エンジン10が完爆するまで待つ。完爆後は、EGR制御部106によってEGR弁42が通常制御、換言すれば開弁される(ステップS37)。EGR弁42の開弁後、そのEGR応答遅れ期間が経過するまで待機して(ステップS38)、外部EGRが実際に利用可能になれば、ステップS39で、吸排気弁作動制御部103により吸気弁26及び排気弁27の開弁タイミングを制御することによって、負のオーバーラップ期間を設けない、通常制御に移行する。
In the subsequent step S36, the engine speed is monitored based on the detected values of the crank angle sensors SW5 and SW6, and the process waits until the
したがって、本実施形態では、エンジン10を自動停止させた後の再始動時において、吸気弁26及び排気弁27の開弁タイミングを制御することにより、負のオーバーラップ期間を設けるようにしたから、外部EGRを利用することのできないエンジン10の再始動時及びその直後において、内部EGR量を増大させることができ、それによって、NOx排出量の低減及びNVHの抑制を図ることができる。ここで、エンジン10の再始動時は、イグニッションスイッチ(始動スイッチ)のオンによりエンジン10を始動させる通常始動時に比べて、エンジン10の温度が高い状態にあるため、負のオーバーラップ期間を設けて内部EGR量を増大させても、着火性及び燃焼安定性への影響が小さい。従って、負のオーバーラップ期間を比較的長い期間に設定することが可能であり、そのことによって、内部EGRを確実に確保することができる。
Therefore, in the present embodiment, the negative overlap period is provided by controlling the valve opening timing of the intake valve 26 and the exhaust valve 27 at the time of restart after the
また、エンジン10の再始動に際し、エンジン10の温度が比較的低いときには、吸気行程時に吸気弁26を閉弁しかつ排気弁27を開弁することで、排気側において温められた空気を気筒14A〜14D内に吸入するようにしたので、気筒14A〜14D内の温度低下が抑制されて、エンジン10の再始動性を向上させることができる。
When the
また、エンジン10の完爆後は、EGR弁42を開弁することによって外部EGR量を制御することで、NOx排出量の低減や、NVHの抑制が図られる一方で、そのEGR弁42の開弁後、EGR応答遅れ期間が経過した後に、負のオーバーラップ期間を無くすことにより、内部EGRを利用する制御から外部EGRを利用する制御へと連続して移行することが可能になる。
In addition, after the
尚、本発明は、4気筒ディーゼルエンジンに限らず、6気筒や8気筒等の複数気筒を有するディーゼルエンジンにも適用することができる。 The present invention can be applied not only to a four-cylinder diesel engine but also to a diesel engine having a plurality of cylinders such as six cylinders and eight cylinders.
本発明は、自動停止後のディーゼルエンジンの再始動時においてNOx排出量を低減したり、NVHを抑制したりすることができるから、例えば車両に搭載されるディーゼルエンジンの制御装置及び制御方法として有用である。 INDUSTRIAL APPLICABILITY Since the present invention can reduce NOx emissions or suppress NVH when restarting a diesel engine after automatic stop, it is useful as a control device and control method for a diesel engine mounted on a vehicle, for example. It is.
10 ディーゼルエンジン
14A〜14D 気筒
26 吸気弁
26A 吸気弁駆動手段(弁駆動手段)
27 排気弁
27A 排気弁駆動手段(弁駆動手段)
41 EGR通路
42 EGR弁
100 エンジン制御装置(自動停止・再始動制御手段)
103 吸排気弁作動制御部(弁作動制御手段)
10
27
41
103 Intake / exhaust valve operation control section (valve operation control means)
Claims (6)
所定の自動停止条件が成立したときに前記気筒への燃料供給を停止することによって、前記ディーゼルエンジンを自動停止させる自動停止工程と、
所定の再始動条件が成立したときに前記気筒への燃料供給を再開することによって、前記自動停止させたディーセルエンジンを再始動させる自動始動工程と、
前記ディーゼルエンジンの再始動の際に、排気行程ないし吸気行程において前記吸気弁及び排気弁を共に閉じた状態する負のオーバーラップ期間を設けることにより、内部EGR量を増量させる内部EGR増量制御を行う工程と、
前記自動始動工程において前記ディーゼルエンジンの温度に関するパラメータ値が所定値よりも低いときには、前記内部EGR増量制御を行う前の最初の吸気行程時に、前記吸気弁を閉じかつ前記排気弁を開けることによって、前記ディーゼルエンジンの排気側から吸気をする工程と、を備えた制御方法。 A control method for a diesel engine operated by controlling operating states of an intake valve and an exhaust valve of a cylinder and controlling an EGR valve on an EGR passage,
An automatic stop step of automatically stopping the diesel engine by stopping fuel supply to the cylinder when a predetermined automatic stop condition is satisfied;
An automatic start step of restarting the automatically stopped diesel engine by resuming fuel supply to the cylinder when a predetermined restart condition is satisfied;
When the diesel engine is restarted, internal EGR increase control is performed to increase the internal EGR amount by providing a negative overlap period in which both the intake valve and the exhaust valve are closed in the exhaust stroke or the intake stroke. Process,
When the parameter value related to the temperature of the diesel engine is lower than a predetermined value in the automatic start step, by closing the intake valve and opening the exhaust valve during the first intake stroke before performing the internal EGR increase control, And a step of intake from the exhaust side of the diesel engine .
前記自動停止条件以外の所定条件が成立したときに前記ディーゼルエンジンを停止させる通常停止工程と、
前記通常停止させたディーゼルエンジンを始動させる通常始動工程と、をさらに備え、
前記自動始動工程における内部EGR増量制御は、前記排気弁の閉弁タイミングを前記通常始動工程における排気弁の閉弁タイミングに比べて進角させると共に、前記吸気弁の開弁タイミングを前記通常始動工程における吸気弁の開弁タイミングに比べて遅角させることによって、前記負のオーバーラップ期間を拡大する制御方法。 The control method according to claim 1,
A normal stop step of stopping the diesel engine when a predetermined condition other than the automatic stop condition is satisfied;
A normal starting step of starting the normally stopped diesel engine,
The internal EGR increase control in the automatic start process advances the valve closing timing of the exhaust valve compared to the valve closing timing of the exhaust valve in the normal start process, and sets the valve opening timing of the intake valve to the normal start process. The control method of extending the negative overlap period by retarding the intake valve opening timing in FIG.
前記負のオーバーラップ期間は、前記排気弁の閉弁タイミングを吸気上死点に対して進角させると共に、前記吸気弁の開弁タイミングを吸気上死点に対して遅角させることによって設ける制御方法。 The control method according to claim 1 or 2,
The negative overlap period is provided by advancing the closing timing of the exhaust valve with respect to the intake top dead center and delaying the opening timing of the intake valve with respect to the intake top dead center Method.
前記自動始動工程により前記ディーゼルエンジンが完爆した後に、前記EGR弁の制御を開始することによって外部EGR量を調整する工程をさらに備えた制御方法。 The control method according to any one of claims 1 to 3 ,
A control method further comprising a step of adjusting an external EGR amount by starting control of the EGR valve after the diesel engine is completely exploded in the automatic starting step.
前記EGR弁の制御を開始して所定時間が経過した後に、前記内部EGR増量制御を止めて、前記吸気弁及び排気弁の作動を通常制御に戻す工程をさらに備えた制御方法。 The control method according to claim 4 , wherein
A control method further comprising a step of stopping the internal EGR increase control and returning the operation of the intake valve and the exhaust valve to normal control after a predetermined time has elapsed after starting the control of the EGR valve.
所定の自動停止条件が成立したときに前記気筒への燃料供給を停止することによって前記ディーゼルエンジンを自動停止させると共に、所定の再始動条件が成立したときに前記気筒への燃料供給を再開することによって前記ディーゼルエンジンを再始動させる自動停止・再始動制御手段と、
前記気筒の吸気弁及び排気弁を駆動する弁駆動手段と、
前記弁駆動手段による前記吸気弁及び排気弁の作動状態を制御する弁作動制御手段と、を備え、
前記弁作動制御手段は、前記自動停止・再始動制御手段により自動停止させたディーゼルエンジンを再始動させるときには、排気行程ないし吸気行程において前記吸気弁及び排気弁を共に閉じた状態する負のオーバーラップ期間を設けることにより、内部EGR量を増量させる内部EGR増量制御を実行すると共に、前記ディーゼルエンジンの温度に関するパラメータ値が所定値よりも低いときには、前記内部EGR増量制御を行う前の最初の吸気行程時に、前記吸気弁を閉じかつ前記排気弁を開けることによって、前記ディーゼルエンジンの排気側から吸気をするディーゼルエンジンの制御装置。 A diesel engine that includes at least one cylinder provided with an intake valve and an exhaust valve, controls an operating state of the intake valve and the exhaust valve, and is operated by controlling an EGR valve on the EGR passage;
Automatically stopping the diesel engine by stopping fuel supply to the cylinder when a predetermined automatic stop condition is satisfied, and restarting fuel supply to the cylinder when a predetermined restart condition is satisfied Automatic stop / restart control means for restarting the diesel engine by
Valve driving means for driving the intake valve and the exhaust valve of the cylinder;
Valve operation control means for controlling operating states of the intake valve and the exhaust valve by the valve drive means, and
When the diesel engine that has been automatically stopped by the automatic stop / restart control means is restarted, the valve operation control means is a negative overlap that closes both the intake valve and the exhaust valve during an exhaust stroke or an intake stroke. By providing a period, internal EGR increase control for increasing the internal EGR amount is executed , and when the parameter value related to the temperature of the diesel engine is lower than a predetermined value, the first intake stroke before performing the internal EGR increase control A control device for a diesel engine that sometimes takes in air from the exhaust side of the diesel engine by closing the intake valve and opening the exhaust valve .
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