JP6108789B2 - 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する。 The present invention relates to a control device for an internal combustion engine.
車両等に搭載される内燃機関では、その運転状況に応じて燃料噴射を一時的に停止する燃料カットを行うことが知られている。通常、アクセルペダルの踏込量が0または0に近い閾値以下となり、かつエンジン回転数が燃料カット許可回転数以上あるときに、燃料カット条件が成立したものとして燃料カットを開始する。そして、アクセルペダルの踏込量が閾値を上回った、エンジン回転数が燃料カット復帰回転数まで低下した等の何れかの燃料カット終了条件が成立したときに、燃料カットを終了し燃料噴射を再開する。 In an internal combustion engine mounted on a vehicle or the like, it is known to perform a fuel cut that temporarily stops fuel injection in accordance with the operation state. Normally, when the accelerator pedal depression amount is 0 or less than a threshold value close to 0 and the engine speed is equal to or higher than the fuel cut permission speed, the fuel cut is started assuming that the fuel cut condition is satisfied. Then, when any fuel cut end condition is satisfied, such as when the accelerator pedal depression amount exceeds the threshold or the engine speed has decreased to the fuel cut return speed, the fuel cut ends and fuel injection resumes. .
エンジントルクが比較的大きい段階で、急に燃料供給を遮断すると、エンジン回転数や車速がステップ的に急落するトルクショックが発生し、運転者を含む搭乗者に衝撃を感じさせる。このトルクショックを軽減するべく、従来より、燃料カット条件が成立しても即時には燃料噴射を停止せず、遅延時間の経過を待ってから燃料噴射を停止するようにしている(例えば、下記特許文献を参照)。遅延時間中には、点火タイミングを遅角補正し、エンジントルクを積極的に低下させる。 If the fuel supply is cut off suddenly when the engine torque is relatively large, a torque shock that causes the engine speed and the vehicle speed to drop stepwise occurs, causing the passengers including the driver to feel the shock. Conventionally, in order to reduce this torque shock, even if the fuel cut condition is satisfied, the fuel injection is not stopped immediately, but the fuel injection is stopped after the delay time elapses (for example, the following patents) See literature). During the delay time, the ignition timing is corrected to be retarded, and the engine torque is actively reduced.
車両が低車速で走行しているときには、気筒に充填される吸気量及び燃料噴射量が少ない。そのような状況下で、燃料カット条件が成立して点火タイミングが顕著に遅角化すると、気筒における混合気の燃焼が不安定となり、失火に至るおそれがある。そこで、燃料カット条件成立後の点火タイミングの遅角補正量を、低車速時に失火を招かない程度に抑制している。 When the vehicle is traveling at a low vehicle speed, the intake air amount and fuel injection amount charged in the cylinder are small. Under such circumstances, if the fuel cut condition is satisfied and the ignition timing is remarkably retarded, the combustion of the air-fuel mixture in the cylinder becomes unstable and may cause misfire. Accordingly, the retard correction amount of the ignition timing after the fuel cut condition is satisfied is suppressed to such an extent that misfire is not caused at low vehicle speeds.
現状では、点火タイミングの遅角補正量を、車速の高低によらず一律に設定している。このため、高車速での走行中に燃料カット条件が成立した場合において、エンジントルクが十分に低下するのに要する遅延時間が長くなってしまう。言うまでもなく、遅延時間の間にも燃料噴射及び燃焼は継続されており、その分だけ実効燃費が悪化することになる。 At present, the ignition timing retardation correction amount is uniformly set regardless of the vehicle speed. For this reason, when the fuel cut condition is satisfied during traveling at a high vehicle speed, the delay time required for the engine torque to sufficiently decrease becomes long. Needless to say, fuel injection and combustion are continued during the delay time, and the effective fuel consumption is deteriorated accordingly.
本発明は、燃料カットの際のトルクショックを抑制しつつ燃費の一層の改善を図ることを所期の目的としている。 An object of the present invention is to further improve fuel efficiency while suppressing torque shock at the time of fuel cut.
上述した課題を解決するべく、本発明では、所定の燃料カット条件の成立に伴い気筒への燃料供給を一時停止する燃料カットを行うものであって、燃料カット条件が成立してから実際に気筒への燃料供給を停止するまでの間の遅延時間中に点火タイミングの遅角補正を行い、燃料カット条件の成立直前、成立時または成立直後の時期における車両の車速が高い場合、同時期における車速が低い場合と比べて、前記遅延時間中における単位時間若しくは単位サイクルあたりの点火タイミングの遅角量をより多くするか点火タイミングの遅角量の最大値をより大きく設定する内燃機関の制御装置を構成した。 In order to solve the above-described problems, the present invention performs a fuel cut that temporarily stops the fuel supply to the cylinder when a predetermined fuel cut condition is satisfied, and the cylinder is actually operated after the fuel cut condition is satisfied. During the delay time until the fuel supply to the vehicle is stopped, the ignition timing is retarded, and if the vehicle speed is high immediately before, when, or just after the fuel cut condition is met, compared with the case is low, the control unit of the larger setting to an internal combustion engine the amount of delay of the maximum value of either the ignition timing to more the retard amount of the ignition timing per definitive unit time or unit cycle in the delay time Configured.
本発明によれば、燃料カットの際のトルクショックを抑制しつつ燃費の一層の改善を図ることができる。 According to the present invention, it is possible to further improve fuel efficiency while suppressing torque shock at the time of fuel cut.
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。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。点火プラグ12は、点火コイルにて発生した誘導電圧の印加を受けて、中心電極と接地電極との間で火花放電を惹起するものである。
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. 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
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
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。
The exhaust passage 4 for discharging the exhaust guides the exhaust generated as a result of burning the fuel in the
本実施形態の制御装置たるECU(Electronic Control Unit)0は、プロセッサ、メモリ、入力インタフェース、出力インタフェース等を有したマイクロコンピュータシステムである。 An ECU (Electronic Control Unit) 0 that is a control device of the present embodiment is a microcomputer system having a processor, a memory, an input interface, an output interface, and the like.
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(運転者が要求する機関出力、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、シフトレバーのレンジを知得するためのセンサ(シフトポジションスイッチ)から出力されるシフトレンジ信号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、内燃機関の温度を示唆する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、車載バッテリの充電状態を示唆するバッテリ電流及びバッテリ温度を検出するセンサから出力されるバッテリ状態信号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 b output from an engine rotation sensor that detects the rotation angle and engine speed of the crankshaft, and depression of an accelerator pedal. A sensor for knowing an accelerator opening signal c output from a sensor that detects the amount 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 igniter of the spark plug 12, a fuel injection signal j is output to the injector 11, an opening operation signal k 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。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
本実施形態のECU0は、運転状況に応じてインジェクタ11からの燃料噴射(及び、点火プラグ12による点火)を一時的に停止する燃料カットを実行する。通常、アクセルペダルの踏込量が0または0に近い閾値以下となり、かつエンジン回転数が燃料カット許可回転数以上あるときに、燃料カット条件が成立したものとする。
The
但し、燃焼カット条件が成立したとしても、即座に気筒1への燃料噴射を停止するわけではない。図2に、本実施形態のECU0が燃料カットに際して実行する処理の手順を示す。
However, even if the combustion cut condition is satisfied, the fuel injection to the
燃料カット条件が成立したとき(ステップS1)、ECU0は、その燃料カット条件の成立直前、成立時または成立直後の時期における車両の車速を参照して、遅延時間における点火タイミングの遅角補正量を決定する(ステップS2)。即ち、図3に示すように、車速が高い場合には、車速が低い場合と比べて、単位時間若しくは単位サイクルあたりの点火タイミングの遅角量をより多くし、及び/または、点火タイミングの遅角量の最大値をより大きく設定する。なお、図3中、実線は車速が比較的高い場合を表し、破線は車速が比較的低い場合を表している。t0は燃料カット条件の成立時点、t1は車速が比較的高い場合に気筒1への燃料供給を停止する時点、t2は車速が比較的低い場合に気筒1への燃料供給を停止する時点である。時点t0から時点t1までの期間、及び時点t0から時点t2までの期間がそれぞれ、燃料カット開始前の遅延時間である。
When the fuel cut condition is satisfied (step S1), the
その上で、点火タイミングを遅角させつつ(ステップS3)、気筒1に燃料を噴射して燃焼させる運転を維持する(ステップS4)。しかして、燃料噴射を停止してよい状況が整ったと思しきタイミングにて(ステップS5)、燃料噴射(及び、点火)を停止する(ステップS6)。
Then, while retarding the ignition timing (step S3), the operation of injecting and burning fuel into the
燃料噴射を停止してよい状況とは、エンジントルクが必要十分に低下し、燃料噴射を停止しても大きなトルクショックを引き起こさないような状況のことである。燃料カット条件の成立時、アクセルペダルは踏み込まれていないことから、スロットルバルブ32の開度が小さくなっており、気筒1に充填される吸気量及び燃料噴射量が顕著に減少する。さらに、点火タイミングを遅角化するので、気筒1への燃料供給を継続しているといえども、エンジントルクは速やかに減少する。
The situation where the fuel injection may be stopped is a situation where the engine torque is sufficiently low and does not cause a large torque shock even if the fuel injection is stopped. Since the accelerator pedal is not depressed when the fuel cut condition is satisfied, the opening degree of the
ステップS4の分岐判断が真となる条件、つまり実際に燃焼噴射を停止するための条件については、幾つかの態様が考えられる。典型的な手法は、燃料カット条件成立後のエンジントルクを反復的に推算し、そのエンジントルクが許容トルクに達したときに、燃料噴射を停止するというものである。 There are several possible modes for the condition at which the branch determination in step S4 is true, that is, the condition for actually stopping the combustion injection. A typical method is to repeatedly estimate the engine torque after the fuel cut condition is established and stop the fuel injection when the engine torque reaches the allowable torque.
許容トルクは、運転者または搭乗者に衝撃を感じさせないような車速の減速度に相当するトルクの低下量;
トルク低下量=許容減速度×(車両重量+搭乗者重量)÷伝達効率×車輪(タイヤ)径÷変速機ギア比÷デファレンシャル比
に依存する。許容減速度は、例えば0.08Gとする。搭乗員重量は、例えば60kgに想定人数を乗じたものとする。主として二人乗りを想定するならば、搭乗員重量は120kgとなる。伝達効率は、トランスミッション(トルクコンバータ、前後進切換装置、変速機やデファレンシャル装置を含む)及び車輪等の総体の伝達効率であり、例えば0.9とする。変速機のギア比は、燃料カット条件成立時の変速比やシフトポジションに応じた値とする。
The allowable torque is the amount of torque reduction corresponding to the deceleration of the vehicle speed that does not cause the driver or passenger to feel an impact;
Torque reduction amount = allowable deceleration × (vehicle weight + passenger weight) ÷ transmission efficiency × wheel (tire) diameter ÷ transmission gear ratio ÷ differential ratio. The allowable deceleration is 0.08G, for example. The crew weight is, for example, 60 kg multiplied by the assumed number of people. If mainly two passengers are assumed, the crew weight is 120 kg. The transmission efficiency is the overall transmission efficiency of a transmission (including a torque converter, a forward / reverse switching device, a transmission and a differential device), wheels, and the like, for example, 0.9. The gear ratio of the transmission is a value corresponding to the gear ratio and shift position when the fuel cut condition is satisfied.
許容トルクは、燃料カット即ち燃料噴射の停止に起因するエンジントルクの低下について許容される最大値;
許容トルク=トルク低下量−燃料カット条件成立後の機関の及び機関に対する機械的損失
によって規定される。燃料カットに起因するエンジントルクの低下分のうちの機械的損失の項は、燃料カット条件成立後のエンジン回転数及び機関の冷却温度、エアコンディショナのコンプレッサの稼働状況、さらにはオルタネータの発電量等に応じた値とする。機械的損失の項は、エンジン回転数が高いほど大きくなり、冷却水温が低いほど大きくなる。特に、冷却水温は、機関各部のフリクションを示唆する。冷却水温が低いほど、機関の温度が低く、潤滑油の粘性が高く、そしてフリクションが大きい。
The allowable torque is the maximum value allowed for a reduction in engine torque due to fuel cut or fuel injection stop;
Allowable torque = torque reduction amount−defined by the mechanical loss of the engine and the engine after the fuel cut condition is satisfied. The term of mechanical loss in the decrease in engine torque due to the fuel cut includes the engine speed and engine cooling temperature after the fuel cut condition is satisfied, the operating condition of the air conditioner compressor, and the power generation amount of the alternator. It is a value according to etc. The term of mechanical loss increases as the engine speed increases, and increases as the cooling water temperature decreases. In particular, the cooling water temperature suggests friction in various parts of the engine. The lower the coolant temperature, the lower the engine temperature, the higher the viscosity of the lubricating oil, and the greater the friction.
コンプレッサが稼働している場合は、そうでない場合と比較して機械的損失が大きくなる。 When the compressor is operating, the mechanical loss is greater than when it is not.
さらには、オルタネータの発電量が大きいほど、機械的損失が大きくなることは言うまでもない。オルタネータの発電量は、そのときの電気負荷の稼働状況やバッテリの充電状態にも依存する(例えば、電気負荷が殆ど稼働しておらず、かつバッテリが満充電に近いと、高い出力電圧をレギュレータに指令してもオルタネータは無負荷運転に近い状態となる)。オルタネータの発電量(出力電流または出力電力)を直接計測できるのであれば、その計測値を以て機械的損失を算定すればよい。さもなくば、フィールドコイルへの通電のDUTY比(fDUTY)、バッテリの充電状態及びエンジン回転数等に基づいてオルタネータの発電量を推測し、機械的損失を算定する。 Furthermore, it goes without saying that the mechanical loss increases as the power generation amount of the alternator increases. The amount of power generated by the alternator also depends on the operating status of the electrical load at that time and the state of charge of the battery (for example, if the electrical load is almost not operating and the battery is almost fully charged, the high output voltage is regulated. The alternator will be close to no-load operation even if the command is issued. If the power generation amount (output current or output power) of the alternator can be directly measured, the mechanical loss may be calculated using the measured value. Otherwise, the power generation amount of the alternator is estimated based on the DUTY ratio (fDUTY) of energization to the field coil, the state of charge of the battery, the engine speed, etc., and the mechanical loss is calculated.
他方、燃料カット条件成立後、燃料カット開始前の遅延時間におけるエンジントルクは、そのときのエンジン回転数、燃料噴射量及び冷却水温等に基づいて推算する。エンジントルクの算定手法自体は、既知のものを採用することが可能である。 On the other hand, the engine torque in the delay time after the fuel cut condition is established and before the fuel cut is started is estimated based on the engine speed, the fuel injection amount, the coolant temperature, and the like at that time. A known engine torque calculation method can be used.
総じて言えば、ECU0は、ステップS4にて、推算した現在のエンジントルクと許容トルクとを比較し、現在のエンジントルクが許容トルク以下となっていることを以て、燃焼噴射を停止してよい状況に至ったものと判断する(燃料カットフラグをONとする)。
Generally speaking, in step S4, the
この他の手法としては、燃料カット条件の成立時の状況を基に、実際に燃料噴射を停止するまでの遅延時間を決定することが挙げられる。 Another method is to determine the delay time until the fuel injection is actually stopped based on the situation when the fuel cut condition is satisfied.
例えば、ECU0のメモリに予め、燃料カット条件成立時のエンジン回転数、冷却水温、エアコンディショナや電気負荷の稼働状況やバッテリの充電状態と、設定するべき遅延時間との関係を規定したマップデータを格納しておく。ECU0は、燃料カット条件の成立時に、そのときのエンジン回転数、冷却水温等をキーとして当該マップを検索し、遅延時間を読み出す。
For example, the map data that prescribes the relationship between the engine speed, the coolant temperature, the operating condition of the air conditioner and the electric load, the state of charge of the battery, and the state of charge of the battery and the delay time to be set in the memory of the
しかして、燃焼カット条件成立からの経過時間を計数しておき、ステップS4にて、その経過時間がマップデータから決定された遅延時間に到達したことを以て、燃焼噴射を停止してよい状況に至ったものと判断する(燃料カットフラグをONとする)。 Thus, the elapsed time since the combustion cut condition is established is counted, and in step S4, the elapsed time has reached the delay time determined from the map data, and the combustion injection may be stopped. (The fuel cut flag is set to ON).
燃料カットの開始即ち燃料噴射を停止した(ステップS6)後、アクセルペダルの踏込量が閾値を上回った、エンジン回転数が燃料カット復帰回転数まで低下した等の何れかの燃料カット終了条件が成立した暁には(ステップS7)、燃料カットを終了することとし、燃料噴射(及び、点火)を再開する(ステップS8)。 After the fuel cut is started, that is, the fuel injection is stopped (step S6), one of the fuel cut end conditions is satisfied, such as the accelerator pedal depression amount exceeds the threshold value, or the engine speed is reduced to the fuel cut return speed. In step S7, the fuel cut is terminated and fuel injection (and ignition) is resumed (step S8).
燃料カットからの復帰時には、低落したエンジン回転数を回復するべく、ある期間燃料噴射量を増量して空燃比をリッチ化した後、空燃比を本来の目標である理論空燃比近傍の値に収束させる空燃比制御を実施する。 When recovering from a fuel cut, the fuel injection amount is increased for a certain period to enrich the air-fuel ratio in order to recover the reduced engine speed, and then the air-fuel ratio converges to a value close to the theoretical target air-fuel ratio. The air-fuel ratio control is performed.
本実施形態では、所定の燃料カット条件の成立に伴い気筒1への燃料供給を一時停止する燃料カットを行うものであって、燃料カット条件が成立してから実際に気筒への燃料供給を停止するまでの間の遅延時間中に点火タイミングの遅角補正を行い、燃料カット条件の成立直前、成立時または成立直後の時期における車両の車速が高い場合、同時期における車速が低い場合と比べて前記遅延時間中に点火タイミングを遅角させる量をより多くすることを特徴とする内燃機関の制御装置0を構成した。
In the present embodiment, the fuel cut is performed to temporarily stop the fuel supply to the
本実施形態によれば、従来の燃料カット制御と比較して、高車速時における燃料カット条件成立から燃料噴射停止までの遅延時間が短縮され(換言すれば、燃料カット期間が実効的に延長され)、燃料の浪費を削減できる。並びに、低車速時においては、遅延時間中の点火タイミングの遅角補正を緩慢にし、及び/または、最大遅角量を抑制して、気筒1における失火を予防することができる。
According to this embodiment, compared with the conventional fuel cut control, the delay time from the fuel cut condition establishment to the fuel injection stop at the high vehicle speed is shortened (in other words, the fuel cut period is effectively extended). ), And waste of fuel can be reduced. In addition, when the vehicle speed is low, it is possible to prevent the misfire in the
なお、本発明は以上に詳述した実施形態に限られるものではない。各部の具体的構成や処理の手順等は、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形が可能である。 The present invention is not limited to the embodiment described in detail above. Various modifications can be made to the specific configuration of each part, processing procedure, and the like without departing from the spirit of the present invention.
本発明は、車両等に搭載される内燃機関の制御に適用することができる。 The present invention can be applied to control of an internal combustion engine mounted on a vehicle or the like.
0…制御装置(ECU)
1…気筒
11…インジェクタ
12…点火プラグ
0 ... Control unit (ECU)
DESCRIPTION OF
Claims (1)
燃料カット条件が成立してから実際に気筒への燃料供給を停止するまでの間の遅延時間中に点火タイミングの遅角補正を行い、
燃料カット条件の成立直前、成立時または成立直後の時期における車両の車速が高い場合、同時期における車速が低い場合と比べて、前記遅延時間中における単位時間若しくは単位サイクルあたりの点火タイミングの遅角量をより多くするか点火タイミングの遅角量の最大値をより大きく設定する内燃機関の制御装置。 A fuel cut for temporarily stopping the fuel supply to the cylinder in accordance with the establishment of a predetermined fuel cut condition,
During the delay time from when the fuel cut condition is satisfied until the fuel supply to the cylinder is actually stopped, the ignition timing is retarded.
Established immediately before the fuel cut-off condition, when the vehicle speed of the vehicle is high at timing immediately after the establishment or during establishment, as compared with the case where the vehicle speed at the same time is low, the ignition timing per definitive unit time or unit cycle in the delay time slow A control device for an internal combustion engine that sets a larger amount of angular amount or a larger maximum value of a retard amount of ignition timing .
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