JP5995613B2 - Control device for internal combustion engine - Google Patents
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本発明は、点火プラグに電流を印加することにより点火を行う内燃機関の制御を行う内燃機関の制御装置に関する。 The present invention relates to a control device for an internal combustion engine that controls an internal combustion engine that performs ignition by applying a current to a spark plug.
従来より、点火プラグに電流を印加することにより点火を行う内燃機関においては、以下のような手順により点火が行われる。まず、点火プラグの一次コイルに電流を印加する。ここで、一次コイル側に印加される電流の大きさI(t)は、バッテリ電圧をE、一次側の回路の抵抗をR、一次コイルの自己インダクタンスをL、電流印加の開始からの経過時間をtとすると、以下の(数1)を満たす。すなわち、前記電流の大きさI(t)の経時変化を示すグラフは、図3に示すようなものである。 Conventionally, in an internal combustion engine that performs ignition by applying a current to a spark plug, ignition is performed according to the following procedure. First, current is applied to the primary coil of the spark plug. Here, the magnitude I (t) of the current applied to the primary coil side is the battery voltage E, the primary circuit resistance R, the primary coil self-inductance L, and the elapsed time from the start of current application. If t is t, the following (Equation 1) is satisfied. That is, the graph showing the change with time of the current magnitude I (t) is as shown in FIG.
次いで、一次コイルへの電流の印加を中止し、二次コイルに誘導電流を発生させることにより中心電極と接地電極との間に大きな電圧Vを発生させて火花を発生させる。ここで、前記電圧Vの大きさは、一次コイルへの電流の印加を中止する直前の電流の大きさをiとすると、以下の(数2)を満たす。 Next, the application of current to the primary coil is stopped, and an induced current is generated in the secondary coil, thereby generating a large voltage V between the center electrode and the ground electrode to generate a spark. Here, the magnitude of the voltage V satisfies the following (Equation 2), where i is the magnitude of the current immediately before the application of the current to the primary coil is stopped.
すなわち、一次コイル及び二次コイルに発生する電圧の大きさは、一次コイルへの電流の印加を中止する直前の電流の大きさに比例する。これらの点により、点火プラグに電流を印加する時間が短い場合は、中心電極と接地電極との間に発生する電圧が小さくなり、点火までに消費する電力も少なくなる。そこで、空燃比が理論空燃比よりもリッチ側である場合は点火プラグの中心電極と接地電極との間の電圧が低い場合であっても点火可能であることに着目し、空燃比が理論空燃比よりもリッチ側である場合には点火プラグへの電流の印加を開始するタイミングを遅らせて点火プラグに電流を印加する時間を短くする制御を行うことが知られている(例えば、特許文献1を参照)。 That is, the magnitude of the voltage generated in the primary coil and the secondary coil is proportional to the magnitude of the current just before the application of the current to the primary coil is stopped. For these reasons, when the time for applying the current to the spark plug is short, the voltage generated between the center electrode and the ground electrode is reduced, and the power consumed until ignition is reduced. Therefore, when the air-fuel ratio is richer than the stoichiometric air-fuel ratio, it is noted that ignition is possible even when the voltage between the center electrode of the spark plug and the ground electrode is low. When it is richer than the fuel ratio, it is known to perform control to delay the time for applying current to the spark plug by delaying the timing for starting application of current to the spark plug (for example, Patent Document 1). See).
ところで、アクセル操作量を減少させて緩やかな減速を行う際には、スロットルバルブの下流に負圧が発生するので、吸気ポートに付着した燃料(ポートウェット)が気化して気筒に導入される混合気が燃料リッチとなる減速リッチと称される現象が発生する。その際に、空燃比を検知するために排気通路側にO2センサを設けている場合は、O2センサの出力信号がリッチ側であることを示すものとなるので、空燃比を理論空燃比に近づけるべく空燃比のフィードバック制御が行われ、燃料噴射量が減少する。 By the way, when performing a slow deceleration by reducing the accelerator operation amount, a negative pressure is generated downstream of the throttle valve, so that the fuel (port wet) adhering to the intake port is vaporized and introduced into the cylinder. A phenomenon called deceleration rich occurs in which the fuel becomes rich in fuel. At that time, if an O 2 sensor is provided on the exhaust passage side to detect the air-fuel ratio, the output signal of the O 2 sensor indicates that it is on the rich side. The air-fuel ratio feedback control is performed so that the fuel injection amount approaches, and the fuel injection amount decreases.
ここで、上述したような減速リッチと称される現象が発生した後にアクセル操作量が増加し、それに伴いスロットル開度が増加すると、気筒に導入される新気の量もつれて増加する。しかし、排気通路側に設けたO2センサの出力信号が新気の量の増加を反映してリーン側であることを示すものとなり、燃料噴射量の増量制御が行われるまでにはタイムラグが存在する。また、このような状態では、吸気ポートに付着した燃料が気化した直後であるため新たに噴射された燃料が吸気ポートに付着しやすく、気筒に導入される混合気中の燃料の割合が少なくなる。そのため、実際に気筒に導入される混合気は理論空燃比よりも大幅にリーン側となる。 Here, when the accelerator operation amount increases after the phenomenon called deceleration rich as described above occurs, and the throttle opening increases accordingly, the amount of fresh air introduced into the cylinder increases. However, the output signal of the O 2 sensor provided on the exhaust passage side reflects the increase in the amount of fresh air, indicating that it is on the lean side, and there is a time lag before the fuel injection amount increase control is performed. To do. In such a state, since the fuel adhering to the intake port is immediately after vaporization, newly injected fuel tends to adhere to the intake port, and the ratio of the fuel in the air-fuel mixture introduced into the cylinder is reduced. . Therefore, the air-fuel mixture actually introduced into the cylinder is significantly leaner than the stoichiometric air-fuel ratio.
しかして、O2センサの出力信号に基づき、上述したような空燃比が理論空燃比よりもリッチ側である場合に点火プラグへの電流の印加を開始するタイミングを遅らせる制御を行う場合、上述したような現象が発生している期間はO2センサの出力信号がリッチ側であることを示しているのに対して、実際に気筒に導入される混合気は理論空燃比よりも大幅にリーン側であるので、失火等の不具合が発生しやすくなる。 Therefore, when the control for delaying the timing of starting the application of the current to the spark plug is performed based on the output signal of the O 2 sensor when the air-fuel ratio is richer than the stoichiometric air-fuel ratio, the above-described case is performed. While the period when such a phenomenon occurs, the output signal of the O 2 sensor indicates that it is on the rich side, whereas the air-fuel mixture that is actually introduced into the cylinder is significantly leaner than the stoichiometric air-fuel ratio. Therefore, troubles such as misfire are likely to occur.
本発明は以上の点に着目し、空燃比が理論空燃比よりもリッチ側である場合には点火エネルギを小さくする制御を行うとともに、空燃比制御のフィードバック制御を行う内燃機関の制御装置において、減速リッチと称される現象が発生した後にスロットルバルブの開度が増加した際の上述したような失火等の不具合の発生を抑制することを目的とする。 The present invention pays attention to the above points. In the control device for an internal combustion engine that performs control to reduce ignition energy when the air-fuel ratio is richer than the stoichiometric air-fuel ratio, and performs feedback control of air-fuel ratio control, An object is to suppress the occurrence of the above-described malfunction such as misfire when the throttle valve opening increases after the phenomenon called deceleration rich occurs.
以上の課題を解決すべく、本発明に係る内燃機関の制御装置は、以下に述べるような制御を行う。すなわち本発明に係る内燃機関の制御装置は、吸気ポートに燃料を噴射し、点火プラグを介した火花点火により混合気に着火する構成の内燃機関の制御を行うとともに、空燃比センサの出力信号に基づき空燃比のフィードバック制御を行う内燃機関の制御装置であって、空燃比センサの出力信号がリッチ側であることを示している場合に点火エネルギを小さくするとともに空燃比センサの出力信号がリーン側であることを示している場合に点火エネルギを大きくする制御を行い、減速運転時に空燃比センサの出力信号がリッチ側であることを示している状態が継続している時間が所定時間に達している場合には、スロットル開度が大きくなったことを検知した際に点火エネルギを大きくする制御を行う。 In order to solve the above problems, the control apparatus for an internal combustion engine according to the present invention performs the following control. That is, the control apparatus for an internal combustion engine according to the present invention controls an internal combustion engine configured to inject fuel into an intake port and ignite an air-fuel mixture by spark ignition through an ignition plug, and to output an air-fuel ratio sensor output signal. A control device for an internal combustion engine that performs feedback control of air-fuel ratio based on the output signal of the air-fuel ratio sensor when the output signal of the air-fuel ratio sensor indicates the rich side, and the output signal of the air-fuel ratio sensor is decreased in performed when the control to increase the ignition energy, which shows that, by the time that the output signal of the air-fuel ratio sensor continues a state in which indicates that the rich side during deceleration reaches a predetermined time If you are controls to increase the ignition energy when it is detected that the throttle opening is increased.
このような制御を行えば、減速運転時において減速リッチと称される現象が発生した際に空燃比センサの出力信号がリッチ側であることを示している状態が所定時間継続していることに着目し、その後にスロットル開度が大きくなった際には気筒に導入される空燃比が大幅にリーン側となることを予測して空燃比センサの出力信号に関わらず点火エネルギを大きくするので、失火等の不具合の発生を抑制することができる。 If such control is performed, the state in which the output signal of the air-fuel ratio sensor is on the rich side when a phenomenon called deceleration rich occurs during deceleration operation continues for a predetermined time. Focusing on the fact that when the throttle opening subsequently increases, the air-fuel ratio introduced into the cylinder is predicted to be significantly leaner, and the ignition energy is increased regardless of the output signal of the air-fuel ratio sensor. Occurrence of problems such as misfire can be suppressed.
本発明によれば、空燃比が理論空燃比よりもリッチ側である場合には点火エネルギを小さくする制御を行うとともに、空燃比制御のフィードバック制御を行う内燃機関の制御装置において、減速リッチと称される現象が発生した後にスロットルバルブの開度が増加した際の上述したような失火等の不具合の発生を抑制することができる。 According to the present invention, when the air-fuel ratio is richer than the stoichiometric air-fuel ratio, the control for reducing the ignition energy is performed and the control device for the internal combustion engine that performs the feedback control of the air-fuel ratio control is referred to as deceleration rich. It is possible to suppress the occurrence of a malfunction such as misfire as described above when the opening of the throttle valve increases after the occurrence of the phenomenon.
本発明の一実施形態を、図面を参照して説明する。図1に、本実施形態における車両用内燃機関の概要を示す。 An embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 shows an outline of an internal combustion engine for a vehicle in the present embodiment.
本実施形態における内燃機関は、火花点火式ガソリンエンジンであり、複数の気筒1(図1には、そのうち一つを図示している)を具備している。各気筒1の吸気ポート近傍には、燃料を噴射するインジェクタ11を設けている。また、各気筒1の燃焼室の天井部に、点火プラグ12を取り付けてある。
The internal combustion engine in the present embodiment is a spark ignition gasoline engine and includes a plurality of cylinders 1 (one of which is shown in FIG. 1). In the vicinity of the intake port of each cylinder 1, an injector 11 for injecting fuel is provided. A
図2に、火花点火用の電気回路を示している。点火プラグ12は、点火コイル14にて発生した誘導電圧の印加を受けて、中心電極と接地電極との間で火花放電を惹起するものである。点火コイル14は、半導体スイッチング素子であるイグナイタ13とともに、コイルケースに一体的に内蔵される。
FIG. 2 shows an electric circuit for spark ignition. The
内燃機関の燃焼状態判定装置たるECU(Electronic Control Unit)0からの点火信号iをイグナイタ13が受けると、まずイグナイタ13が点弧して点火コイル14の一次側に電流が流れ、その直後の点火タイミングでイグナイタ13が消弧してこの電流が遮断される。すると、自己誘導作用が起こり、一次側に高電圧が発生する。そして、一次側と二次側とは磁気回路及び磁束を共有するので、二次側にさらに高い誘導電圧が発生する。この高い誘導電圧が点火プラグ12の中心電極に印加され、中心電極と接地電極との間で火花放電する。
When the
吸気を供給するための吸気通路3は、外部から空気を取り入れて各気筒1の吸気ポートへと導く。吸気通路3上には、エアクリーナ31、電子スロットルバルブ32、サージタンク33、吸気マニホルド34を、上流からこの順序に配置している。
The intake passage 3 for supplying intake air takes in air from the outside and guides it to the intake port of each cylinder 1. On the intake passage 3, an
排気を排出するための排気通路4は、気筒1内で燃料を燃焼させた結果発生した排気を各気筒1の排気ポートから外部へと導く。この排気通路4上には、排気マニホルド42及び排気浄化用の三元触媒41を配置している。さらに、この排気通路4上の三元触媒41より上流側には、前記排気ガス中の酸素濃度を測定するためのO2センサ43を配置している。
The exhaust passage 4 for discharging the exhaust guides the exhaust generated as a result of burning the fuel in the cylinder 1 from the exhaust port of each cylinder 1 to the outside. An
内燃機関の運転制御を司るECU0は、プロセッサ、メモリ、入力インタフェース、出力インタフェース等を有したマイクロコンピュータシステムである。
The
入力インタフェースには、車両の実車速を検出する車速センサから出力される車速信号a、クランクシャフトの回転角度及びエンジン回転数を検出するエンジン回転センサから出力されるクランク角信号(N信号)b、アクセルペダルの踏込量またはスロットルバルブ32の開度をアクセル開度(いわば、要求負荷)として検出するセンサから出力されるアクセル開度信号c、ブレーキペダルの踏込量を検出するセンサから出力されるブレーキ踏量信号d、吸気通路3(特に、サージタンク33)内の吸気温及び吸気圧を検出する温度・圧力センサから出力される吸気温・吸気圧信号e、機関の冷却水温を検出する水温センサから出力される冷却水温信号f、吸気カムシャフトまたは排気カムシャフトの複数のカム角にてカム角センサから出力されるカム角信号(G信号)g、前記O2センサ43から出力される電圧信号h等が入力される。
The input interface includes a vehicle speed signal a output from a vehicle speed sensor that detects the actual vehicle speed of the vehicle, a crank angle signal (N signal) b output from an engine rotation sensor that detects the rotation angle of the crankshaft and the engine speed, An accelerator opening signal c output from a sensor that detects the amount of depression of the accelerator pedal or the opening of the
出力インタフェースからは、点火プラグ12のイグナイタ13に対して点火信号i、インジェクタ11に対して燃料噴射信号j、スロットルバルブ32に対して開度操作信号k等を出力する。
From the output interface, an ignition signal i is output to the
ECU0のプロセッサは、予めメモリに格納されているプログラムを解釈、実行し、運転パラメータを演算して内燃機関の運転を制御する。ECU0は、内燃機関の運転制御に必要な各種情報a、b、c、d、e、f、g、hを入力インタフェースを介して取得し、エンジン回転数を知得するとともに気筒1に充填される吸気量を推算する。そして、それらエンジン回転数及び吸気量等に基づき、要求される燃料噴射量、燃料噴射タイミング(一度の燃焼に対する燃料噴射の回数を含む)、燃料噴射圧、点火タイミングといった各種運転パラメータを決定する。運転パラメータの決定手法自体は、既知のものを採用することが可能である。しかして、ECU0は、運転パラメータに対応した各種制御信号i、j、kを出力インタフェースを介して印加する。
The processor of the
また、ECU0は、図4に示すように、O2センサ43から出力される電圧信号hに基づき、空燃比のフィードバック制御を行う。すなわち、前記電圧信号hがリッチ側であることを示している場合に燃料噴射量を減少させる一方、前記電圧信号hがリーン側であることを示している場合に燃料噴射量を増加させる制御を行う。このフィードバック制御は、この種の内燃機関の制御装置が行う空燃比のフィードバック制御として周知のものと同様の手法で行うようにしているので、詳細な説明は省略する。
Further, as shown in FIG. 4, the
加えて、ECU0は、電流印加時期制御プログラムを実行することにより、前記電圧信号hがリッチ側であることを示している場合に点火エネルギを小さくするとともに前記電圧信号hがリーン側であることを示している場合に点火エネルギを大きくする制御を行う。その上で、減速運転時に前記電圧信号hがリッチ側であることを示している状態が所定時間継続している場合には、減速リッチと称される現象が発生しているものとみなして、その後にスロットル開度が大きくなった際に点火エネルギを大きくする制御を行う。より具体的には、図3に示すように、前記電圧信号hがリーン側であることを示している場合には、点火プラグ12への電流の印加開始から着火までの期間の長さt1を十分長くとる一方、前記電圧信号hがリッチ側であることを示している場合には、点火プラグ12への電流の印加開始時期を遅らせて着火までの期間の長さt2を短くし、点火プラグに共有される電力量を小さくし、バッテリから供給される電力の消費量、ひいては燃費の削減を図るようにしている。その一方で、減速リッチと称される現象が発生している場合には、その後にスロットル開度が大きくなった際に、前述したような燃焼室に供給される混合気が大幅にリーン側となる現象が発生することが予測されるので、スロットル開度が大きくなったことを検知した際に点火プラグ12への電流の印加開始から着火までの期間の長さを十分長くとる制御を行い、失火等を防ぐようにしている。
In addition, by executing the current application timing control program, the
この電流印加時期制御プログラムによる制御の手順についてフローチャートである図5を参照しつつ以下に述べる。 The control procedure by this current application timing control program will be described below with reference to FIG. 5 which is a flowchart.
まず、電圧信号hがリーン側であることを示している場合には、点火プラグ12への電流の印加開始から着火までの期間の長さを第1の時間t1に設定する。換言すれば、点火タイミングから第1の時間t1だけさかのぼった時刻に点火プラグ12への電流の印加を開始する。一方、電圧信号hがリッチ側であることを示しており、電圧信号hがリッチ側である状態が継続している時間が所定時間を下回っている場合は、点火プラグ12への電流の印加開始から着火までの期間の長さを前記第1の時間t1より短い第2の時間t2に設定する。換言すれば、点火タイミングから第2の時間t2だけさかのぼった時刻に点火プラグ12への電流の印加を開始する。すなわち、電圧信号hがリーン側であることを示している場合よりも遅らせたタイミングで点火プラグ12への電流の印加を開始する。さらに、電圧信号hがリッチ側である状態が継続している時間が所定時間に達している場合は、スロットルバルブ32の開度が大きくなったことを検知するまでは点火プラグ12への電流の印加開始から着火までの期間の長さを前記第2の時間t2に設定し、スロットル開度が大きくなったことを検知した後には点火プラグ12への電流の印加開始から着火までの期間の長さを前記第1の時間t1に設定する。
First, when the voltage signal h indicates the lean side, the length of the period from the start of application of current to the
すなわち、図4に示すように、運転者が車両を減速させるべく操作を行ったことに伴い電子スロットルバルブ32の開度が減少すると、前述したように、吸気ポートに付着した燃料(ポートウェット)が気化して気筒に導入される混合気が燃料リッチとなる減速リッチと称される現象が発生し、電圧信号hがリッチ側である状態が継続し、この状態が所定時間以上継続するとECU0がこの減速リッチを検知する。そして、この状態から電子スロットルバルブ32の開度が増加すると、同図に示すように強度のリーン化が発生するので、強度のリーン化が発生した状態であってもより確実に点火を行うようにすべく、点火プラグ12への電流の印加開始から着火までの期間の長さを前記第1の時間t1に設定し、点火プラグ12の中心電極と接地電極との間により大きな電圧が発生するよう制御を行う。
That is, as shown in FIG. 4, when the opening degree of the
すなわち、本実施形態に係る制御を行うことにより、以下に述べるような効果が得られる。具体的には、前記電圧信号hがリッチ側であることを示している場合、通常は点火エネルギを小さくする制御を行いバッテリの消費電力の低減、ひいては燃費の低減を図ることができる。その一方で、減速リッチが発生した後スロットルバルブの開度が増加した際の空燃比の大幅なリーン化を、電圧信号hがリッチ側である状態が継続している時間の長さに基づき予測し、減速リッチが発生したものと見なされる場合、すなわち前記大幅なリーン化が予測される場合にはスロットル開度が大きくなったことを検知した際に点火エネルギを大きくすることにより、失火等の不具合の発生を抑制することができる。 That is, the following effects can be obtained by performing the control according to the present embodiment. Specifically, when the voltage signal h indicates that it is on the rich side, it is usually possible to control the ignition energy to be reduced, thereby reducing the power consumption of the battery and thus reducing the fuel consumption. On the other hand, a significant leaning of the air-fuel ratio when the throttle valve opening increases after deceleration rich occurs is predicted based on the length of time that the voltage signal h remains rich When it is assumed that deceleration rich has occurred, i.e., when the significant leaning is predicted, the ignition energy is increased when it is detected that the throttle opening is increased. The occurrence of defects can be suppressed.
なお、本発明は以上に述べた実施形態に限らず、本発明の趣旨を損ねない範囲で種々に変更してよい。 The present invention is not limited to the embodiment described above, and various modifications may be made without departing from the spirit of the present invention.
0…制御装置(ECU)
11…インジェクタ
12…点火プラグ
32…スロットルバルブ
43…空燃比センサ(O2センサ)
h…空燃比センサの出力信号(電圧信号)
0 ... Control unit (ECU)
11 ...
h: Output signal (voltage signal) of the air-fuel ratio sensor
Claims (1)
空燃比センサの出力信号がリッチ側であることを示している場合に点火エネルギを小さくするとともに空燃比センサの出力信号がリーン側であることを示している場合に点火エネルギを大きくする制御を行い、
減速運転時に空燃比センサの出力信号がリッチ側であることを示している状態が継続している時間が所定時間に達している場合には、スロットル開度が大きくなったことを検知した際に点火エネルギを大きくする制御を行うことを特徴とする内燃機関の制御装置。 Control of an internal combustion engine configured to inject fuel into an intake port and ignite an air-fuel mixture by spark ignition via an ignition plug, and control of the internal combustion engine to perform air-fuel ratio feedback control based on an output signal of an air-fuel ratio sensor A device,
When the output signal of the air-fuel ratio sensor indicates the rich side, the ignition energy is reduced, and when the output signal of the air-fuel ratio sensor indicates the lean side, the ignition energy is increased. ,
If the time when the output signal of the air-fuel ratio sensor during deceleration operation indicates that the rich side has continued reaches a predetermined time, when it is detected that the throttle opening is increased A control device for an internal combustion engine, which performs control to increase ignition energy.
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