JP5227287B2 - Control device for internal combustion engine - Google Patents
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Description
本発明は、内燃機関の制御装置に関し、特に、内燃機関の停止時に電源をオフして停止する制御装置に関する。 The present invention relates to a control device for an internal combustion engine, and more particularly to a control device that turns off and stops a power supply when the internal combustion engine is stopped.
近年、地球温暖化を抑制するために、二酸化炭素の排出の低減が求められている。このため、内燃機関、特に、車両用の内燃機関では、アイドルストップが実施される傾向にある。アイドルストップでは、内燃機関を停止してアイドルストップ状態とし、内燃機関を再び始動してアイドルストップ状態を止め、例えば車両用では再び走行可能にしている。しかし、内燃機関の始動に時間がかかると、発進させようとする運転者の意思に反して車両の発進が遅れ、運転者に違和感を与えてしまう。そこで、内燃機関の停止(アイドルストップ)時に膨張行程にある気筒に対して、始動時に燃料を噴射・点火して、内燃機関を迅速に始動させることが提案されている(例えば、特許文献1参照)。 In recent years, in order to suppress global warming, reduction of carbon dioxide emissions has been demanded. For this reason, in an internal combustion engine, in particular, an internal combustion engine for a vehicle, idling stop tends to be performed. In the idle stop, the internal combustion engine is stopped to be in an idle stop state, and the internal combustion engine is started again to stop the idle stop state. For example, the vehicle can be run again. However, if it takes a long time to start the internal combustion engine, the start of the vehicle is delayed against the driver's intention to start, and the driver feels uncomfortable. Thus, it has been proposed to quickly start the internal combustion engine by injecting and igniting fuel at the start of the cylinder in the expansion stroke when the internal combustion engine is stopped (idle stop) (see, for example, Patent Document 1). ).
内燃機関の停止時には、その制御装置の電源がオフして制御装置は機能を停止するので、内燃機関の始動時には、その制御装置の電源をオンして制御装置の機能を立ち上げる(制御装置を起動させる)ことになる。このため、内燃機関の始動には、少なくとも制御装置の起動に要する時間がかかることになる。内燃機関の制御装置を起動させるのに要する時間は、100m〜600m秒間という短い時間である。しかし、内燃機関における燃料の噴射・点火の制御は、この制御装置の起動の完了後のクランキング中に実施されるので、内燃機関の始動に要する時間としては、制御装置の起動に要する時間に、クランキングと噴射・点火の制御に要する時間が足され、全体としての内燃機関の始動に要する時間は短くできないでいた。 When the internal combustion engine is stopped, the control device is turned off and the control device stops functioning. Therefore, when the internal combustion engine is started, the control device is turned on and the function of the control device is started (control device Will be activated). For this reason, at least the time required for starting the control device is required to start the internal combustion engine. The time required to start up the control device for the internal combustion engine is a short time of 100 m to 600 msec. However, since the fuel injection / ignition control in the internal combustion engine is performed during cranking after the start of the control device, the time required for starting the internal combustion engine is the time required for starting the control device. The time required for cranking and control of injection / ignition is added, and the time required for starting the internal combustion engine as a whole cannot be shortened.
そこで、本発明は、迅速に内燃機関を始動可能な内燃機関の制御装置を提供することを目的とする。 Accordingly, an object of the present invention is to provide a control device for an internal combustion engine that can quickly start the internal combustion engine.
本発明は、内燃機関の停止時のクランク角度を記憶する記憶手段を有し、前記停止のときに電源をオフして機能を停止し始動のときに電源をオンして機能を立ち上げる内燃機関の制御装置において、
前記始動のときの電源のオンに基づく前記制御装置全体の機能の立ち上げ開始後、前記制御装置の一部機能の優先的な立ち上げを行うとともに、前記制御装置全体の機能の立ち上げが完了する前に前記一部機能の優先的な立ち上げが完了し、
前記制御装置全体の機能の立ち上げの完了前に優先的に立ち上げを行う前記一部機能に基づいてクランキングを開始させるクランキング制御手段と、
前記制御装置全体の機能の立ち上げの完了を待って動作が可能となる動作手段と、
前記クランキングの開始から前記制御装置全体の機能の立ち上げの完了までにクランクが回転する回転角度を演算する回転角度演算手段と、
前記停止のときのクランク角度と前記回転角度に基づいて前記制御装置全体の機能の立ち上げの完了のときにおける起動完了時角度を予測又は演算する起動時角度演算手段と、
を有し、
前記動作手段は、前記起動完了時角度に基づいて動作する、
ことを特徴としている。
The present invention has a storage means for storing the crank angle at the time of stop of the internal combustion engine, launch function after power when stop function turns off the power when the stop startup internal combustion In the engine control device,
After starting the start-up of the functions of the whole control device based on turning on the power supply at the time of starting, the start-up of some functions of the control device is performed preferentially and the start-up of the functions of the whole control device is completed Prior to launching some of these functions ,
Cranking control means for starting cranking based on the partial function that is activated preferentially before completion of the activation of the function of the entire control device;
An operation means capable of operating after completion of the start-up of the function of the entire control device;
A rotation angle calculating means for calculating a rotation angle at which the crank rotates from the start of the cranking to the completion of start-up of the function of the entire control device;
A startup angle calculation means for predicting or calculating a startup completion angle when the start- up of the function of the entire control device is completed based on the crank angle at the time of the stop and the rotation angle ;
I have a,
The operating means operates based on the startup completion angle.
It is characterized by that.
これによれば、制御装置の機能の立ち上げの完了前にクランキングを開始させることができるので、従来の制御装置の機能の立ち上げの完了後にクランキングを開始させる場合に比べ、内燃機関の始動に要する時間を短くすることができ、迅速に内燃機関を始動させることができる。
また、内燃機関の始動時の通常運転にいたるまでの制御、特に、初爆の制御では、制御装置の機能の立ち上げの完了以降のクランク角度に応じた気筒に対して燃料の噴射・点火の制御が順次行われる。制御装置の機能の立ち上げの完了以降のクランク角度は、クランキング前のクランク角度、すなわち、記憶手段に記憶されている内燃機関の停止時のクランク角度と、クランキングによって回転する回転角度とに基づいて演算することができる。
According to this, since cranking can be started before completion of the start-up of the function of the control device, it is possible to start the cranking after completion of start-up of the function of the conventional control device. The time required for starting can be shortened, and the internal combustion engine can be started quickly.
Also, in the control up to the normal operation at the start of the internal combustion engine, in particular the control of the first explosion, the fuel injection / ignition is performed on the cylinder corresponding to the crank angle after the completion of the start-up of the function of the control device. Control is performed sequentially. The crank angle after completion of the start-up of the function of the control device is the crank angle before cranking, that is, the crank angle when the internal combustion engine is stopped stored in the storage means and the rotation angle rotated by cranking. Can be calculated on the basis.
また、本発明では、前記動作手段は、
前記制御装置全体の機能の立ち上げの完了のときにおける起動完了時角度に基づいて、前記制御装置全体の機能の立ち上げの完了のときに最初に燃料噴射タイミングにある気筒を判別する判別手段と、
前記制御装置全体の機能の立ち上げの完了のとき以降における起動完了時角度に基づいて、前記判別した気筒に前記制御装置全体の機能の立ち上げのときに直ちに燃料を噴射するか否か判定する判定手段と、
を有することが好ましい。
In the present invention, the operating means includes
Based on the activation completion time of the angle at the time of completion of the startup of the control device overall function, determining means for initially determining the cylinder in the fuel injection timing when the completion of startup of the control device overall function ,
Based on the activation completion time of the angle in the later time of completion of the startup of the control device overall function, whether to inject fuel immediately upon the start-up of the control device overall function to the discriminated cylinder Determination means for determining ;
It is preferable to have.
これによれば、最初に燃料噴射タイミングにある気筒に燃料を噴射し、迅速に初爆を実施できる。さらに、たとえ最初に燃料噴射タイミングにある気筒であっても、クランク角が適当でなければ、燃料の噴射を禁止することができる。 According to this, fuel can be injected into the cylinder at the fuel injection timing first, and the initial explosion can be performed quickly. Further, even if the cylinder is initially at the fuel injection timing, fuel injection can be prohibited if the crank angle is not appropriate.
本発明では、前記回転角度演算手段は、前記クランキングの開始から前記制御装置全体の機能の立ち上げの完了までに前記クランクが回転することにより前記停止のときのクランク角度に対して進角する進角時間を算出し、当該進角時間に基づいて前記回転角度を演算し、
前記起動時角度演算手段は、前記停止のときのクランク角度に前記回転角度を加算することにより前記起動完了時角度の予測又は演算を行う、
ことが好ましい。
また、本発明では、前記判定手段による判定は、前記気筒に初爆に必要な燃料を噴射するのに要する燃料噴射時間と、前記気筒内に前記燃料の噴射が可能な燃料噴射可能時間との大小関係に基づいて行われることが好ましい。
In the present invention, the rotation angle calculation means advances from the crank angle at the time of the stop by rotating the crank from the start of the cranking to the completion of the start-up of the function of the entire control device. Calculate the advance time, calculate the rotation angle based on the advance time,
The startup angle calculation means predicts or calculates the startup completion angle by adding the rotation angle to the crank angle at the time of stop.
It is preferable.
Further, in the present invention, the determination by the determination means includes a fuel injection time required for injecting fuel necessary for the first explosion into the cylinder and a fuel injection possible time during which the fuel can be injected into the cylinder. It is preferable to be performed based on the magnitude relationship.
これによれば、たとえ最初に燃料噴射タイミングにある気筒であっても、初爆に必要な燃料を噴射することができない場合は、燃料の噴射を禁止することができる。
さらに、本発明では、前記制御装置の電源をオンして機能を立ち上げる始動のときとは、アイドルストップ状態の解除条件の成立のときであることが好ましい。
According to this, even if the cylinder is initially at the fuel injection timing, fuel injection can be prohibited if the fuel necessary for the first explosion cannot be injected.
Further, in the present invention, it is preferable that the start of turning on the function of the control device to start up the function is when the condition for releasing the idle stop state is satisfied.
本発明によれば、迅速に内燃機関を始動可能な内燃機関の制御装置を提供できる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the control apparatus of the internal combustion engine which can start an internal combustion engine rapidly can be provided.
次に、本発明の実施形態について、適宜図面を参照しながら詳細に説明する。なお、各図において、共通する部分には同一の符号を付し重複した説明を省略する。 Next, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings as appropriate. In each figure, common portions are denoted by the same reference numerals, and redundant description is omitted.
図1に、本発明の実施形態に係る制御装置2を備えた内燃機関1の構成図を示す。内燃機関1は、複数、例えば図3に示すように4つの気筒♯1〜♯4を有すが、各気筒の構造は互いに同じになっているので、図1では気筒♯1のみを示し他の気筒♯2〜♯4は図示を省略している。
In FIG. 1, the block diagram of the
内燃機関1は、シリンダ11、ピストン12、コンロッド14、クランク(クランクシャフト)15、フライホイール16とクランクパルスセンサ18を有している。シリンダ11とピストン12で囲まれた空間が燃焼室13となり、燃焼室13で連続的に燃料が爆発する。この爆発でピストン12がシリンダ11内を往復運動し、この往復運動がコンロッド14を介してクランクシャフト15に伝達され、クランクシャフト15及びフライホイール16が回転運動する。フライホイール16の近傍にはクランクパルスセンサ18が設けられている。フライホイール16は、クランクシャフト15と一体となって回転するので、フライホイール16の回転の状況をクランクパルスセンサ18で検出することで、制御装置2は、現在のクランク角を取得することができる。クランクパルスセンサ18からは、クランクパルスが所定クランク角毎に出力され、例えば、クランクシャフト15の1回転につき60回、クランク角の6°毎に1回出力され、制御装置2へ送信される。
The
また、内燃機関1は、燃焼室13に連通する吸気ポート7と、この吸気ポート7を開閉する吸気バルブ9と、燃料を吸気ポート7内に噴射する燃料噴射弁5を有している。吸気ポート7内に噴射された燃料は、吸気バルブ9が開いている吸気行程中に、吸気ポート7まで導かれてきた空気と共に、燃焼室13内に導入される。
The
また、内燃機関1は、燃焼室13に連通する排気ポート8と、この排気ポート8を開閉する排気バルブ10を有している。燃焼室13内に導入された燃料と空気は、燃焼室13内で点火され爆発・燃焼する。燃焼後の排気ガスは、排気バルブ10が開いている排気行程中に、排気ポート8から排気される。
The
また、内燃機関1には、気筒♯1〜♯4毎に、ピストン12が上がったときの上死点(TDC)を検出するために、TDCパルスセンサ19が設けられている。TDCパルスセンサ19は、全ての気筒♯1〜♯4それぞれにおいてピストン12が上死点(TDC)に達した際に、気筒♯1〜♯4を互いに識別可能なTDCパルス(信号)を出力する。内燃機関1が4気筒であれば、TDCパルス(信号)はクランクシャフト15の2回転(1サイクル)につき4回、つまりクランク角の180°毎に1回出力され、制御装置2へ送信される。制御装置4は、受信したTDCパルス(信号)に基づいて、そのTDCパルス(信号)がどの気筒の上死点(TDC)を検出したものであるのか識別する。
The
また、内燃機関1は、スタータ3と、スタータ3の回転運動をクランクシャフト15へ伝達させるベルト21を有している。内燃機関1の始動時には、制御装置2がスタータ3を制御して回転させる。この回転によりクランクシャフト15及びフライホイール16が回転する、いわゆるクランキングが実施される。クランキング(クランクシャフト15の回転)に伴ってピストン12が往復運動する。この始動時に吸気行程にある気筒♯1〜♯4では、吸気バルブ9が開いているので、燃料噴射弁5から燃料を噴射すると、燃焼室13内に燃料が導入される。そして、その吸気行程にある気筒♯1〜♯4では、クランキングにより、吸気行程、圧縮行程を経て、燃料に点火されて、燃料が爆発(初爆、膨張行程)する。この初爆により、スタータ3の回転によらなくても、クランクシャフト15及びフライホイール16は回転を維持可能になり、制御装置2は、初動時の制御から、内燃機関1の通常運転の制御に移行して行く。
The
また、内燃機関1は、制御装置2を有している。制御装置2は、内燃機関1の始動時の制御、停止時の制御、始動後から停止前までの通常運転の制御が行われている。制御装置2は、内燃機関1の停止時に電源をオフして機能を停止し、始動時に電源をオンして機能を立ち上げる(起動する)。制御装置2は、記憶手段2aと、タイマ2bと、クランキング制御手段2cと、回転角度演算手段2dと、起動時角度演算手段2eと、判別手段2fと、判定手段2gと、燃料噴射制御手段2hを有している。
The
記憶手段2aは、不揮発性メモリを有し、この不揮発性メモリに、内燃機関1の停止時のクランク角度を記憶させている。内燃機関1の停止中には、制御装置2の電源はオフされているが、停止時のクランク角度は、不揮発性メモリに記憶されているので、機能の停止中であっても失われることはない。
The storage means 2a has a non-volatile memory, and the non-volatile memory stores the crank angle when the
タイマ2bは、内燃機関1の始動のスタートからの時刻を計測する。この時刻の計測の直前から、制御装置2は電源がオンされ、起動(機能の立ち上げ)がスタートしている。制御装置2の起動(機能の立ち上げ)がスタートしてから完了するまでに要する時間は100m〜600m秒間程度であり、起動の状態に応じて一定の値になる。例えば、イグニションスイッチ(IG)をオンしての手動の始動において、起動に要する時間は100m〜200m秒間程度である。また、アイドルストップ状態からのオートスタートの始動において、起動に要する時間は400m〜600m秒間程度である。このように、タイマ2bは、制御装置2が起動を完了する前から稼動している。制御装置2は、全体の起動(通常起動)を待って稼動可能となる手段と、全体の起動(通常起動)を待たずに早期に稼動可能(早期起動)となる手段とを有している。タイマ2bは、内燃機関1の始動のスタート直後から稼動する早期起動の手段となっている。後記で詳述するが、記憶手段2a、クランキング制御手段2c、回転角度演算手段2d、起動時角度演算手段2eも、制御装置2の全体の起動(通常起動)を待たずに早期に起動(早期起動)する手段となっている。一方、判別手段2f、判定手段2g、燃料噴射制御手段2hは、制御装置2の全体の起動(通常起動)を待って起動する手段となっている。
The
クランキング制御手段2cは、制御装置2の起動(通常起動)の完了前に、クランキングを開始させ、具体的には、スタータ3の回動をスタートさせる。クランキング制御手段2cは、制御装置2の起動(通常起動)の完了前に、クランキングを開始させているので、早期起動の手段である。制御装置2の起動に要する時間は、事前にわかっているので、タイマ2bが制御装置2の起動に要する時間を経過するのを計測する前の所定の時刻(所定の時間経過後)に、クランキングを開始させる。制御装置2の起動の完了前にクランキングを開始させることができるので、従来の制御装置の起動の完了後にクランキングを開始させる場合に比べ、内燃機関1の始動に要する時間は短くすることができ、迅速に内燃機関1を始動させることができる。
The cranking control means 2c starts cranking before starting the control device 2 (normal activation), specifically, starts the rotation of the
回転角度演算手段2dは、クランキングの開始から制御装置2の起動の完了以降までにクランクシャフト15が回転する回転角度(いわゆる、クランク角度の進角角度)を演算する。回転角度演算手段2dは、制御装置2の起動の完了までに進角(回転)角度を演算するのであれば、早期起動の手段であり、制御装置2の起動の完了後に進角(回転)角度を演算するのであれば、通常起動の手段である。
The rotation angle calculation means 2d calculates a rotation angle (so-called crank angle advance angle) at which the
起動時角度演算手段2eは、記憶されている内燃機関1の停止時のクランク角度と、演算された進角(回転)角度に基づいて、制御装置2の起動の完了以降におけるクランク角度を演算する。この演算をするためには、記憶されている内燃機関1の停止時のクランク角度を、記憶手段2aから読み出す必要があるので、この演算の前までに記憶手段2aは稼動可能になっている。そして、起動時角度演算手段2eは、制御装置2の起動の完了までにクランク角度を演算するのであれば、早期起動の手段であり、制御装置2の起動の完了後にクランク角度を演算するのであれば、通常起動の手段である。
The startup angle calculation means 2e calculates the crank angle after the startup of the
クランキングが制御装置2の起動の完了前に開始されるので、クランキングによってクランク角度は進角し、起動の完了以降におけるクランク角度は、クランキング前のクランク角度、すなわち、記憶手段に記憶されている内燃機関の停止時のクランク角度からずれている。そこで、内燃機関1の初爆の制御では、演算した進角(回転)角度に基づいてクランク角度を補正し、制御装置2の起動の完了以降のクランク角度、いわゆる補正したクランク角度を演算している。
Since the cranking is started before the start of the
判別手段2fは、制御装置2の起動の完了以降におけるクランク角度に基づいて、制御装置2の起動の完了以降に吸気行程にある気筒♯1〜♯4を判別する。判別手段2fは、制御装置2の起動の完了以降におけるクランク角度に基づいて、吸気行程にある気筒♯1〜♯4を判別するので、実質、判別は制御装置2の通常起動の完了後に行われる。よって、判別手段2fは、通常起動の手段である。補正したクランク角度に応じ吸気行程にある気筒♯1〜♯4に対して燃料の噴射・点火が行われるので、有効な初爆が実施できる。
The discriminating means 2f discriminates the
判定手段2gは、制御装置2の起動の完了以降におけるクランク角度に基づいて、吸気行程にある気筒♯1〜♯4に制御装置2の起動の完了以降に燃料を噴射するか否か判定する。判定手段2gは、制御装置2の起動の完了以降におけるクランク角度に基づいて、燃料を噴射するか否か判定するので、実質、判定は制御装置2の通常起動の完了後に行われる。よって、判定手段2gは、通常起動の手段である。また、具体的に、この判定は、吸気行程にある気筒♯1〜♯4に初爆に必要な燃料を噴射するのに要する燃料噴射時間と、吸気行程にある気筒♯1〜♯4内に燃料の噴射が可能な燃料噴射可能時間との大小関係に基づいて行われる。たとえ、吸気行程にある気筒♯1〜♯4であっても、クランク角が適当でなく、初爆に必要な燃料を噴射することができない場合は、燃料の噴射を禁止する。
The
燃料噴射制御手段2hは、初爆に対して、吸気行程にある気筒♯1〜♯4の燃料噴射弁5を、燃料噴射時間の間、開弁し、燃料を噴射させる。噴射された燃料は、吸気行程中ゆえに開弁している吸気バルブ9を介して、吸気ポート7から燃焼室13へ導入される。燃料噴射制御手段2hによる燃料の噴射制御は、判別手段2fによる判別と判定手段2gによる判定の後に実施されるので、燃料噴射制御手段2hは、通常起動の手段である。
For the first explosion, the fuel injection control means 2h opens the fuel injection valves 5 of the
図2に、内燃機関1の制御装置2による機関停止方法のフローチャートを示す。機関停止方法は、内燃機関1の稼働中からスタートしている。
FIG. 2 shows a flowchart of an engine stop method by the
まず、ステップS1で、制御装置2が、機関停止条件が成立したか否かの判定を行う。機関停止条件としては、手動の停止では、例えば、イグニションスイッチ(IG)がオフされたことが条件となる。また、アイドルストップの成立条件も、機関停止条件となる。アイドルストップの成立条件としては、例えば、ブレーキペダルを車両が停止しても踏み続けているといった条件や、エアコン等の電気機器で消費されている電力が所定値以下であるといった条件等が設定されている。そして、機関停止条件が成立した場合(ステップS1、Yes)は、ステップS2へ進み、機関停止条件が成立していない場合(ステップS1、No)は、ステップS1へ戻り、機関停止条件が成立するまでステップS1が繰り返される。
First, in step S1, the
次に、ステップS2で、制御装置2の燃料噴射制御手段2hは、燃料噴射弁5が燃料を噴射するのを停止させる。これにより、燃焼室13での燃料の爆発が起きなくなり、クランクシャフト15とフライホイール16の回転は停止し、内燃機関1が停止する。クランク角度の進角も停止する。
Next, in step S2, the fuel injection control means 2h of the
ステップS3で、制御装置2は、停止状態にある現在のクランク角度を、停止時の停止位置(クランク角度)として取得し、記憶手段2aに記憶させる。また、詳細は後記するが、制御装置2は、停止状態にある現在の行程が吸気行程にある気筒♯1〜♯4の識別子(気筒の行程情報)を取得し、記憶手段2aに記憶させる。この後、制御装置2の電源はオフされて、制御装置2は停止する。
In step S3, the
図3に、内燃機関1の各気筒♯1〜♯4における行程進行のチャートを示す。図3(a)は気筒♯1の行程の進行を示し、図3(b)は気筒♯3の行程の進行を示し、図3(c)は気筒♯4の行程の進行を示し、図3(d)は気筒♯2の行程の進行を示している。これより、各気筒♯1〜♯4とも、吸気行程、圧縮行程、膨張行程、排気行程の4行程を、この順に実施していることがわかる。これより、図3(e)に示すように、行程の進行時には、常にどこかの気筒♯1〜♯4が順に入れ替わりながら吸気行程になっていることがわかる。図3(f)に、各気筒♯1〜♯4の行程進行に応じたクランク信号の発生のタイミングを示している。クランク信号は、一定間隔、例えば、クランク角度の6°毎に1回出力されるが、吸気行程、圧縮行程、膨張行程、排気行程の4行程の間に2回、波形(信号)が欠けるときがある。これは、4行程でクランクシャフト15とフライホイール16が2回転し、フライホイール16の円弧の一箇所が切り欠かれていることによっている。この切り欠きを基準にクランク角度を定義すれば、波形(信号)が欠けからのクランク信号(パルス)の発生回数をカウントすることで、現在のクランク角度を推測(計測)することができる。ただ、現在のクランク角度が計測により決定できても、2回転で4行程を進行させるサイクルにおいて、各気筒♯1〜♯4の現在の行程(気筒の行程情報)を決定することはできない。そこで、現在の行程(気筒の行程情報)の決定、さらに、現在、吸気行程にある気筒の判別には、TDC信号が用いられる。図3(g)に、TDC信号の発生のタイミングを示している。TDC信号は、4行程のそれぞれにおいて、4行程を識別可能な4種類の信号を発生させている。具体的に、TDC信号の4種類の信号とは、アップ(↑)信号、ダウンアップ(↓↑)信号、ダウン(↓)信号、アップダウン(↑↓)信号の4種類である。ちなみに、アップ(↑)信号が発生した行程では、気筒♯1が膨張行程であり、気筒♯3が圧縮行程であり、気筒♯4が吸気行程であり、気筒♯2が排気行程であると決定でき、吸気行程にある気筒として気筒♯4を判別することができる。同様に、ダウンアップ(↓↑)信号が発生した行程では、気筒♯1が排気行程であり、気筒♯3が膨張行程であり、気筒♯4が圧縮行程であり、気筒♯2が吸気行程であると決定でき、吸気行程にある気筒として気筒♯2を判別することができる。
FIG. 3 shows a chart of stroke progression in each
さらに、アップ(↑)信号が発生する行程から、クランク角度が進角して、ダウンアップ(↓↑)信号が発生する行程へ、現在の行程が移行した場合、クランク角度を計測していれば、現在のクランク角度が、次の行程へ移行するクランク角度を超えたか否かを判定でき、その次の行程でのダウンアップ(↓↑)信号の発生を待つことなく、例えば、前の行程で気筒♯4が吸気行程である場合に、次の行程へ移行するクランク角度を超えていれば、現在、すなわち、その次の行程で吸気行程になっているのは気筒♯2であると決定することができる。そして、吸気行程にある気筒として、気筒♯2を判別することができる。すなわち、現在のクランク角度に基づいて、気筒♯1〜♯4毎の行程を決定し、吸気行程にある気筒♯1〜♯4を判別することができる。
Furthermore, if the crank angle is advanced from the stroke where the up (↑) signal is generated and the current stroke is shifted to the stroke where the down-up (↓ ↑) signal is generated, the crank angle is measured. , It can be determined whether the current crank angle has exceeded the crank angle to move to the next stroke, for example, in the previous stroke without waiting for the occurrence of a down (↓ ↑) signal in the next stroke When the
そして、例えば、気筒♯2が吸気行程である行程において、内燃機関1が機関停止したとする。ステップS3(図2参照)で、制御装置2は、停止時の停止位置(クランク角度)と、停止時の行程が吸気行程である気筒♯2の識別子(気筒の行程情報)を取得し、記憶手段2aに記憶させる。
For example, it is assumed that the
図4に、内燃機関1の制御装置2による即がけ始動方法のフローチャートを示す。
FIG. 4 shows a flowchart of the quick start method by the
まず、ステップS11で、制御装置2が、機関始動条件が成立したか否かの判定を行う。機関始動条件としては、手動の停止では、例えば、図5(a)に示すように、イグニションスイッチ(IG)がオンされたことが条件となる。また、アイドルストップ状態の解除の成立条件も、機関始動条件となる。アイドルストップ状態の解除の成立条件としては、例えば、アイドルストップ状態において、ブレーキペダルが踏み込まれなくなったといった条件や、アクセルペダルが踏み込まれたといった条件等が設定されている。そして、機関始動条件が成立した場合(ステップS11、Yes)は、図5(a)に示すように、機関始動条件信号がオンしステップS12へ進み、機関始動条件が成立していない場合(ステップS11、No)は、ステップS11へ戻り、機関始動条件が成立するまでステップS11が繰り返される。
First, in step S11, the
次に、ステップS12で、機関始動条件信号のオンにより、制御装置(ECU)2の電源をオンし、ECU2は、ECU2全体の起動をスタートさせる。なお、ECU2の一部を優先的に起動させ、その起動を完了させている。特に、ECU2のタイマ2bは、全体の起動のスタートから瞬時に起動を完了し、時刻の計測をスタートさせている。また、クランキング制御手段2c(図1参照)も、ECU2の全体の起動のスタートから起動をスタートさせ、ECU2の全体の起動が完了する前に、クランキング制御手段2cの起動が完了するようにしている。クランキング制御手段2cの起動のスタートから完了までに要する時間CRK OK TIMEは、事前に計測等して取得しておく。
Next, in step S12, when the engine start condition signal is turned on, the power source of the control device (ECU) 2 is turned on, and the
ステップS13で、ECU2は、クランキング制御手段2cによるクランキングを許可するか否かを判定する。具体的に、ECU2は、タイマ2bによって計測された現在の時刻(計測スタートから現在までの時間)が、クランキング制御手段2cの起動に要する時間CRK OK TIMEに達したか否かを判定する。そして、現在の時刻がクランキング制御手段2cの起動に要する時間CRK OK TIMEに達している場合(ステップS13、Yes)は、クランキングを許可するとして、ステップS14へ進み、現在の時刻がクランキング制御手段2cの起動に要する時間CRK OK TIMEに達していない場合(ステップS13、No)は、クランキングを許可しないとして、ステップS13へ戻り、時刻が経過しクランキングが許可されるまでステップS13の判定が繰り返される。
In step S13, the
ステップS14で、ECU2は、図5(b)に示すように、クランキング許可信号をオンにする。オンになったクランキング許可信号に基づいて、クランキング制御手段2cは、クランキングをスタートさせる。図3に示すように、クランキングは、機関停止していた状態からスタートされる。図3と図5(c)に示すように、クランク信号が発生し、クランク角度が進角するようになる。このため、現在のクランク角度は、記憶手段2aに記憶されているクランク角度に一致しなくなる。また、クランキングによりクランクシャフト15、フライホイール16は回転するので、図5(d)に示すように、内燃機関1(クランクシャフト15、フライホイール16)の回転速度NEもゼロから所定の一定速度に上昇する。
In step S14, the
ステップS15で、回転角度演算手段2dは、ECU2全体の起動が未完了の時点において、ECU2全体の起動が完了した際の進角角度(予測値、図3参照)を算出する。なお、具体的には、進角角度(予測値)の算出に先立って、ECU2全体の起動が完了するまでにクランク角度が進角している進角時間CRKING TIME(予測値)を式1を用いて算出する。
CRKING TIME(予測値)=ECU OK TIME−CRK OK TIME−T1 ・・・(式1)
ここで、ECU OK TIMEは、ECU2全体の起動に要する時間で、事前に既定値として与えられている。また、T1はクランキングが許可されてからクランキングの回転がスタートするまでのタイムラグで、事前に既定値として与えられている。このため、進角角度は、ECU2全体の起動が完了する前に算出することができる。次に、進角角度(予測値)を式2を用いて算出する。
進角角度(予測値)=NE/60×CRKING TIME(予測値)×360 ・・・(式2)
ここで、NEは内燃機関1(クランクシャフト15、フライホイール16)の回転速度[rpm]で、事前に既定値として与えられている。NE/60により、回転速度が分速から秒速に変換され、360をかけることで回転数(回転速度)から回転角度(角速度)に変換している。式2では、NEを一定としているが、進角の初期の回転速度は、その後の回転速度よりも遅いと考えられる。そこで、進角角度(予測値)の演算の精度を上げるために、進角時間CRKING TIME(予測値)を複数に分割して、分割された進角時間CRKING TIME毎にNEを設定してもよい。この分割は、いわゆる、NEを進角時間CRKING TIMEの区間で時間積分したことに相当する。
In step S15, the rotation angle calculation means 2d calculates the advance angle (predicted value, see FIG. 3) when the activation of the
CRKING TIME (predicted value) = ECU OK TIME−CRK OK TIME−T1 (Equation 1)
Here, ECU OK TIME is a time required for starting the
Advance angle (predicted value) = NE / 60 × CRKING TIME (predicted value) × 360 (Equation 2)
Here, NE is the rotational speed [rpm] of the internal combustion engine 1 (
ステップS16で、起動時角度演算手段2eは、ECU2全体の起動が未完了の時点において、ECU2全体の起動が完了した際の起動完了時位置(クランク角度、予測値)を式3を用いて算出する。
起動完了時位置(予測値)=停止位置(記憶値)+進角角度(予測値) ・・・(式3)
ここで、停止位置(記憶値)は内燃機関1の停止時に記憶手段2aに記憶しておいたクランク角度である。そして、算出された起動完了時位置(予測値)を、図5(e)に実線で示すように、内燃機関1の停止時に記憶しておいたクランク角度に替えて、記憶手段2aに記憶させてもよい。
In step S <b> 16, the startup angle calculation means 2 e calculates the startup completion position (crank angle, predicted value) when the startup of the
Position at startup completion (predicted value) = stop position (memory value) + advance angle (predicted value) (Equation 3)
Here, the stop position (memory value) is the crank angle stored in the storage means 2a when the
ステップS17で、ECU2は、ECU2の全体の起動が完了したか否かを判定する。具体的に、ECU2は、タイマ2bによって計測された現在の時刻(計測スタートから現在までの時間)が、ECU2の全体が起動に要する時間ECU OK TIMEに達したか否かを判定する。そして、現在の時刻がECU2の全体が起動に要する時間ECU OK TIMEに達している場合(ステップS17、Yes)は、ECU2の全体の起動が完了したとして、ステップS15aあるいは、(ステップS15a、S16aを省いて)ステップS18へ進み、現在の時刻がECU2の全体が起動に要する時間ECU OK TIMEに達していない場合(ステップS17、No)は、ECU2の全体の起動が完了していないとして、ステップS17へ戻り、時刻が経過しECU2の全体の起動が完了するまでステップS17の判定が繰り返される。
In step S17, the
ステップS15a、S16aは、ステップS15、S16を実施した場合はそれらの実施を省き、ステップS15、S16の実施を省いた場合はそれらを実施する。 Steps S15a and S16a are omitted when steps S15 and S16 are performed, and are performed when steps S15 and S16 are omitted.
ステップS15aで、回転角度演算手段2dは、ECU2全体の起動の完了時後、特に、直後において、その完了時後の際(現在)の進角角度(現在値)を算出する。なお、具体的には、進角角度(現在値)の算出に先立って、ECU2全体の起動の完了時後の現在までにクランク角度が進角している進角時間CRKING TIME(現在値)を式4を用いて算出する。
CRKING TIME(現在値)=ECU OK TIME−CRK OK TIME−T1+T2 ・・・(式4)
ここで、T2はECU2全体の起動の完了時点から従来同様に初爆の制御がスタートするまでのタイムラグで、事前に既定値として与えられている。なお、ステップS15では、ECU OK TIME、CRK OK TIME、T1を事前に既定値として与えたが、ステップS15aでも、同様に既定値として与えてもよく、これに替えて、ステップS15aでは、タイマ2bを用いて、(ECU OK TIME−CRK OK TIME−T1)に相当する正味の進角時間CRKING TIMEを計測してもよい。そして、進角角度(現在値)を式2と同様の式を用いて算出することができる。
In step S15a, the rotation angle calculation means 2d calculates the advance angle (current value) after the completion of the start-up of the
CRKING TIME (current value) = ECU OK TIME−CRK OK TIME−T1 + T2 (Formula 4)
Here, T2 is a time lag from the completion of the start-up of the
ステップS16aで、起動時角度演算手段2eは、ECU2全体の起動の完了時後、特に、直後において、その完了時後の際(現在)の起動完了時位置(クランク角度、現在値)を式3と同様の式を用いて算出する。そして、算出された起動完了時位置(クランク角度、現在値)を、図5(e)に破線で示すように、内燃機関1の停止時に記憶しておいたクランク角度に替えて、記憶手段2aに記憶させてもよい。
In step S16a, the startup angle calculation means 2e calculates the startup completion position (crank angle, current value) after completion of startup of the
ステップS18で、制御装置2は、吸気行程にある気筒へ燃料の噴射を実施する吸気行程噴射方法を実施する。なお、吸気行程噴射方法の詳細は後記する。
In step S18, the
ステップS19で、制御装置2は、ステップS18で燃料噴射した気筒において、初爆させる。この初爆により、スタータ3によらず、クランクシャフト15が回転するようになり、図5(d)に示すように、回転速度NEが上昇してゆく。制御装置2は、TDC信号を検出して気筒判別を行いながら、通常運転へ移行し、即がけ始動方法を終了させる。
In step S19, the
図6に、内燃機関1の制御装置2による吸気行程噴射方法(図4のステップS18)のフローチャートを示す。
FIG. 6 shows a flowchart of the intake stroke injection method (step S18 of FIG. 4) by the
まず、ステップS21で、判別手段2f(図1参照)が、制御装置2の全体の起動の完了時以降(完了時も含む)の現在において、吸気行程にある気筒を判別する。基本的には、記憶手段2aに記憶されている直近の停止時に吸気行程であった気筒♯1〜♯4の識別子(気筒の行程情報)を読み出すことによって、吸気行程にある気筒♯1〜♯4を判別する。ただ、クランキングによって、クランク角度か進角し、気筒♯1〜♯4の行程が次の行程に進行している場合がある。そこで、ステップS16又はS16aで算出した起動完了時位置(クランク角度、予測値又は現在値)が、次の行程へ移行するクランク角度を超えたか否かを判定し、超えていれば次の行程で吸気行程となる気筒を判別する。なお、図3(a)〜(d)から明らかなように、吸気行程は、気筒♯1〜♯4において、♯4、♯2、♯1、♯3の順の繰り返しで出現する。すなわち、前の行程で吸気行程となった気筒がわかっていれば、次の行程で吸気行程となる気筒は一意に決定でき、算出した起動完了時位置(クランク角度、予測値又は現在値)と、記憶手段2aに記憶されている気筒の行程情報とに基づいて、吸気行程にある気筒♯1〜♯4を判別・決定することができる。
First, in step S21, the discriminating means 2f (see FIG. 1) discriminates a cylinder that is in the intake stroke after the completion of the start-up of the entire control device 2 (including the completion). Basically, by reading the identifiers (cylinder stroke information) of the
次に、ステップS22で、制御装置2の燃料噴射制御手段2hが、内燃機関1の温度の計測結果に基づいて、判別された吸気行程にある気筒♯1〜♯4に噴射する燃料の燃料噴射量を算出する。そして、この算出した燃料噴射量と、燃料噴射弁5の時間当たりの噴射量に基づいて、その燃料噴射量を噴射するのに要する燃料噴射時間を算出する。
Next, in step S22, the fuel injection control means 2h of the
ステップS23で、燃料噴射制御手段2hが、判別された吸気行程にある気筒♯1〜♯4において、吸気バルブ9が開弁していて、燃料噴射弁5から噴射された燃料を燃焼室13に送り込むことが可能な有効噴射時間を算出する。具体的に、有効噴射時間とは、現在の時刻から吸気バルブ9が閉弁する時刻まで時間となる。吸気バルブ9が閉弁するクランク角度は予めわかっているので、現在のクランク角度との差分を取り、その差分を現在のクランク角度の角速度で割ることで、有効噴射時間を算出することができる。
In step S23, the fuel injection control means 2h has the
ステップS24で、燃料噴射制御手段2hが、判別された吸気行程にある気筒♯1〜♯4への燃料の噴射を燃料噴射弁5に許可するか否か判定する。具体的には、ステップS22で算出した燃料噴射時間が、ステップS23で算出した有効噴射時間以下である(燃料噴射時間≦有効噴射時間)か否かを判定する。燃料噴射時間が有効噴射時間以下であれば、必要な燃料を全て燃焼室13に供給することができる。そして、燃料噴射時間が有効噴射時間以下であれば、判別された吸気行程にある気筒♯1〜♯4への燃料噴射を許可するとして(ステップS24、Yes)、ステップS25へ進み、吸気行程にある気筒において燃料噴射弁5にステップS22で算出した燃料噴射時間の燃料噴射を実行させる。この燃料噴射に基づいて、図4のステップS19の初爆が行われることになる。一方、燃料噴射時間が有効噴射時間を超えていれば、判別された吸気行程にある気筒♯1〜♯4への燃料噴射を許可しないとして(ステップS24、No)、ステップS26へ進み、吸気行程にある気筒においての燃料噴射弁5による燃料噴射を禁止する(燃料噴射を行わない)。
In step S24, the fuel injection control means 2h determines whether or not the fuel injection valve 5 is permitted to inject fuel into the
次に、ステップS27で、燃料噴射制御手段2hが、次の行程で吸気行程になる気筒♯1〜♯4を判別・決定し、内燃機関1の温度の計測結果に基づいて、その次の行程で吸気行程になる気筒♯1〜♯4に噴射する燃料の燃料噴射量を算出する。そして、この算出した燃料噴射量と、燃料噴射弁5の時間当たりの噴射量に基づいて、その燃料噴射量を噴射するのに要する燃料噴射時間を算出する。
Next, in step S27, the fuel injection control means 2h discriminates / determines the
ステップS28で、燃料噴射制御手段2hが、次の行程で吸気行程になる気筒♯1〜♯4において燃料噴射弁5にステップS27で算出した燃料噴射時間の燃料噴射を実行させる。この燃料噴射に基づいて、図4のステップS19の初爆が行われることになる。これによれば、迅速かつ確実な初爆を実施することができる。
In step S28, the fuel injection control means 2h causes the fuel injection valve 5 to perform fuel injection for the fuel injection time calculated in step S27 in the
なお、実施形態では、気筒毎に吸気行程において燃料を噴射すること(いわゆる吸気行程噴射)を前提とし、最初に燃料噴射タイミングである吸気行程にある気筒を判別し、その判別された気筒に対して燃料噴射可能か否か判定していたが、本発明はこれに限らない。すなわち、本発明は、いわゆる排気行程噴射にて始動する内燃機関(エンジン)の制御装置にも適用できる。 In the embodiment, on the premise that fuel is injected in the intake stroke for each cylinder (so-called intake stroke injection), first, the cylinder in the intake stroke that is the fuel injection timing is determined, and the determined cylinder is However, the present invention is not limited to this. That is, the present invention can also be applied to a control device for an internal combustion engine (engine) that is started by so-called exhaust stroke injection.
具体的には、排気行程噴射にて始動するエンジンにおいて、前記制御装置の機能の立ち上げの完了以降におけるクランク角度に基づいて排気行程にある気筒を判別し、判別した排気行程にある気筒に対して燃料噴射を実施する(いわゆる排気行程噴射を実施する)か否かを判定する。その判定方法としては、燃料噴射時間と、排気行程において吸気バルブ9が開となるまでの期間(噴射可能時間)とを比較し、燃料噴射が排気行程において吸気バルブ9が開となるまでに吹ききれれば、燃料噴射を実施し、燃料噴射の時間帯が、吸気バルブ9が開となる時間帯にオーバーラップすると判断されると燃料噴射を実施しない。この例によれば、エミッションが悪化する吸気バルブ9と排気バルブ10のバルブオーバーラップ期間を避けて、噴射タイミングを設定することができるので、実施形態の吸気行程噴射と同様に、この排気行程噴射にて始動するエンジンの例によっても、始動時のエミッション性能を向上することができる。
Specifically, in an engine started by exhaust stroke injection, a cylinder in the exhaust stroke is determined based on a crank angle after completion of the start-up of the function of the control device, and a cylinder in the determined exhaust stroke is determined. It is then determined whether or not fuel injection is to be performed (so-called exhaust stroke injection is performed). As the determination method, the fuel injection time is compared with the period (injectable time) until the
また、実施形態では、直噴エンジンでない場合を例に説明したが、直噴エンジンでは、燃料は、吸気ポート7ではなく、燃焼室13内に噴射される点が異なるだけで、直噴エンジンでも本発明が適用できることは明らかである。
In the embodiment, the case where the engine is not a direct injection engine has been described as an example. However, in the direct injection engine, the fuel is injected into the combustion chamber 13 instead of the
1 内燃機関
2 制御装置
2a 記憶手段(不揮発性メモリ)
2b タイマ
2c クランキング制御手段
2d 回転角度演算手段
2e 起動時角度演算手段
2f 判別手段
2g 判定手段
2h 燃料噴射制御手段
3 スタータ
5 燃料噴射弁
13 燃焼室
15 クランク(シャフト)
16 フライホイール
DESCRIPTION OF
16 Flywheel
Claims (5)
前記始動のときの電源のオンに基づく前記制御装置全体の機能の立ち上げ開始後、前記制御装置の一部機能の優先的な立ち上げを行うとともに、前記制御装置全体の機能の立ち上げが完了する前に前記一部機能の優先的な立ち上げが完了し、
前記制御装置全体の機能の立ち上げの完了前に優先的に立ち上げを行う前記一部機能に基づいてクランキングを開始させるクランキング制御手段と、
前記制御装置全体の機能の立ち上げの完了を待って動作が可能となる動作手段と、
前記クランキングの開始から前記制御装置全体の機能の立ち上げの完了までにクランクが回転する回転角度を演算する回転角度演算手段と、
前記停止のときのクランク角度と前記回転角度に基づいて前記制御装置全体の機能の立ち上げの完了のときにおける起動完了時角度を予測又は演算する起動時角度演算手段と、
を有し、
前記動作手段は、前記起動完了時角度に基づいて動作する、
ことを特徴とする内燃機関の制御装置。 A storage means for storing the crank angle at the time of stop of the internal combustion engine, the control apparatus for an internal combustion engine to launch on to function a power when the stop function turns off the power when the stop startup In
After starting the start-up of the functions of the whole control device based on turning on the power supply at the time of starting, the start-up of some functions of the control device is performed preferentially and the start-up of the functions of the whole control device is completed Prior to launching some of these functions ,
Cranking control means for starting cranking based on the partial function that is activated preferentially before completion of the activation of the function of the entire control device;
An operation means capable of operating after completion of the start-up of the function of the entire control device;
A rotation angle calculating means for calculating a rotation angle at which the crank rotates from the start of the cranking to the completion of start-up of the function of the entire control device;
A startup angle calculation means for predicting or calculating a startup completion angle when the start- up of the function of the entire control device is completed based on the crank angle at the time of the stop and the rotation angle ;
I have a,
The operating means operates based on the startup completion angle.
A control device for an internal combustion engine.
前記制御装置全体の機能の立ち上げの完了のときにおける起動完了時角度に基づいて、前記制御装置全体の機能の立ち上げの完了のときに最初に燃料噴射タイミングにある気筒を判別する判別手段と、
前記制御装置全体の機能の立ち上げの完了のとき以降における起動完了時角度に基づいて、前記判別した気筒に前記制御装置全体の機能の立ち上げのときに直ちに燃料を噴射するか否か判定する判定手段と、
を有することを特徴とする請求項1に記載の内燃機関の制御装置。 The operating means includes
Based on the activation completion time of the angle at the time of completion of the startup of the control device overall function, determining means for initially determining the cylinder in the fuel injection timing when the completion of startup of the control device overall function ,
Based on the activation completion time of the angle in the later time of completion of the startup of the control device overall function, whether to inject fuel immediately upon the start-up of the control device overall function to the discriminated cylinder Determination means for determining ;
The control apparatus for an internal combustion engine according to claim 1, comprising:
前記起動時角度演算手段は、前記停止のときのクランク角度に前記回転角度を加算することにより前記起動完了時角度の予測又は演算を行う、
ことを特徴とする請求項1又は2に記載の内燃機関の制御装置。 The rotation angle calculation means calculates an advance time for advancing with respect to the crank angle at the time of stop by rotating the crank from the start of cranking to the completion of start-up of the function of the entire control device. And calculating the rotation angle based on the advance time,
The startup angle calculation means predicts or calculates the startup completion angle by adding the rotation angle to the crank angle at the time of stop.
3. The control apparatus for an internal combustion engine according to claim 1, wherein the control apparatus is an internal combustion engine .
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