WO2012165118A1 - 内燃機関の制御方法、内燃機関及びそれを搭載した車両 - Google Patents
内燃機関の制御方法、内燃機関及びそれを搭載した車両 Download PDFInfo
- Publication number
- WO2012165118A1 WO2012165118A1 PCT/JP2012/062025 JP2012062025W WO2012165118A1 WO 2012165118 A1 WO2012165118 A1 WO 2012165118A1 JP 2012062025 W JP2012062025 W JP 2012062025W WO 2012165118 A1 WO2012165118 A1 WO 2012165118A1
- Authority
- WO
- WIPO (PCT)
- Prior art keywords
- cylinder
- internal combustion
- combustion engine
- resonance
- rotational speed
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
- F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
- F02D41/30—Controlling fuel injection
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
- F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
- F02D41/008—Controlling each cylinder individually
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
- F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
- F02D41/02—Circuit arrangements for generating control signals
- F02D41/04—Introducing corrections for particular operating conditions
- F02D41/06—Introducing corrections for particular operating conditions for engine starting or warming up
- F02D41/062—Introducing corrections for particular operating conditions for engine starting or warming up for starting
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
- F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
- F02D41/30—Controlling fuel injection
- F02D41/38—Controlling fuel injection of the high pressure type
- F02D41/40—Controlling fuel injection of the high pressure type with means for controlling injection timing or duration
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
- F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
- F02D41/30—Controlling fuel injection
- F02D41/38—Controlling fuel injection of the high pressure type
- F02D2041/389—Controlling fuel injection of the high pressure type for injecting directly into the cylinder
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
- F02D2200/00—Input parameters for engine control
- F02D2200/02—Input parameters for engine control the parameters being related to the engine
- F02D2200/10—Parameters related to the engine output, e.g. engine torque or engine speed
- F02D2200/101—Engine speed
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
- Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
- Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
- Y02T10/40—Engine management systems
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Electrical Control Of Air Or Fuel Supplied To Internal-Combustion Engine (AREA)
- Combined Controls Of Internal Combustion Engines (AREA)
Abstract
多気筒型の内燃機関の始動時に、内燃機関を含むパワープラントと支持装置によるロール振動を、始動性を損なわずに低減する内燃機関の制御方法と内燃機関とそれを搭載した車両を提供することである。多気筒型のエンジン(内燃機関)(2)のECU(制御装置)(20)が、前記エンジン(2)の回転数Rxと、前記エンジン(2)を含むパワープラント(1)とパワープラント(1)のラバーマウント(6)とによる共振が発生する共振回転数R1の近傍の共振回転数領域A1内に回転数Rxがあるか否かを判別する手段と、前記回転数Rxが、前記共振回転数領域A1内のときに、前記共振回転数領域A1でシリンダC1~C4の燃料噴射量が不均一になるように、インジェクタi1~i4を制御する手段と、を備えて構成される。
Description
本発明は、トルク変動によるローリング振動を低減した内燃機関の制御方法と内燃機関とそれを搭載した車両に関する。
ピストンクランク機構を備えた内燃機関(以下、エンジンという)は、ピストンなどの往復質量とクランク軸などの回転質量の慣性力、及びシリンダ内のガス圧力(以下、筒内圧という)に起因して、エンジン及び変速機から成るパワープラントに並進及び回転方向の振動を励起する力(以下、起振力という)、及びモーメント(以下、起振モーメントという)が作用する。
このとき、発生する起振力、起振モーメントの周波数成分はエンジンの気筒配列によってその主成分が決まり、例えば直列4気筒の場合はエンジン回転2次成分が主成分となる。これは直列4気筒の場合クランクシャフトが180度位置で相対してクランクピンがあるからである。燃焼行程はクランクシャフトが1回転する間に2回発生するため、その間隔はクランク角で180度毎になり、ローリング起振モーメントの主成分は1回転に2回の周期で変動するエンジン回転2次成分となる。これは、各気筒で発生する起振モーメントを180度ずつずらして合成すると、180度が変動周期の整数倍となる成分が強め合って残り、その他(180度が1/2周期や1/4周期)の成分は打ち消しあるためである。4次、6次・・・成分も残るが最大は2次成分となる。他にも直列6気筒の場合はエンジン回転に対して同様の理由から3次成分が主成分となる。このようなパワープラントを車両に搭載する場合には、振動伝達系では派生したパワープラント振動の車両側への伝達による振動問題を改善するために、ラバーマウントなどによる防振支持を適用している。
その各気筒の筒内圧に起因する振動を低減する装置として、各気筒の爆発行程毎の回転速度変動を検出し、回転速度変動の平均値と比較して、各気筒の回転速度変動を平滑化する装置がある(例えば特許文献1参照)。また、各気筒内での燃焼によって生じた音又は振動によって各気筒の燃料噴射量を制御する装置もある(例えば特許文献2参照)。しかし、これらの装置は各気筒の発生トルクを均一化して、直列4気筒エンジンでの前記180度が1/2周期や1/4周期の成分を低減することは出来るが、2次成分を低減することはできない。また、前者の装置では爆発行程毎の回転速度変動から噴射量を制御し、後者の装置では各気筒の音又は振動から噴射量を制御しているため、複雑な制御が必要である。
ここで、パワープラントを質量、ラバーマウントをばね及び減衰とした振動系として考えると、この振動系は共振現象(以下、マウント共振という)を伴うことになる。マウント共振周波数ω0と起振力又は起振モーメントの周波数ωの比、エンジン側から車両側への振動伝達率Tの関係を図7に示す。車両用パワープラントの防振支持においては、エンジンの常用回転数(アイドリング回転数以上)での主成分を周波数ωとした場合に、振動伝達率Tが1より小さい領域(以下、防振領域)になるようにマウント共振周波数ω0を設定する。ここで、防振領域A0はω/ω0が1より大きい範囲に存在するため、エンジン始動及び停止の過程でω/ω0=1の状態(以下、共振点RP1)を通過することになり、マウント共振による顕著な振動現象が発生する。
この振動現象は、図8に示すように、エンジン2X、クラッチハウジング3、トランスミッション3から構成され、これらの各装置をラバーマウント6によって防振支持して、車両に搭載したパワープラント1Xで起きる。図に示すように、パワープラント1Xにはエンジン2Xの長手方向軸まわりに揺動するロール振動が起きる。
スタータモータなどの始動補助装置を装備したエンジンの始動過程では、始めにスタータモータでトルクを与え、吸入、圧縮行程が行われてシリンダ内が燃焼可能な吸入空気状態に至ると燃焼が開始される。その後は燃焼によるエンジン自身の発生トルクで回転を上昇させ、常用回転数に到達する。この過程で発生する起振モーメントは、エンジン回転数が低いため慣性力の影響は小さく、筒内圧の影響が支配的である。このとき、上述のマウント共振において、エンジンの長手方向軸まわりに揺動するロール共振が顕著なパワープラントでは、筒内圧に起因する起振モーメントで励起されるロール振動の発生が問題となる。
このエンジンの始動過程の各気筒の筒内圧の変化を図9に示す。これは直列4気筒のエンジンを始動した際の各気筒C1~C4の筒内圧を表している。このエンジンの着火順は気筒C2、気筒C1、気筒C3、気筒C4である。スタータモータからトルクを与えられる領域をスタータアシスト領域A2、エンジン自身の発生トルクで回転を上昇させる領域を回転上昇領域A3、エンジンの回転数が常用回転数になる領域を常用回転数領域A3とする。筒内圧からも分かるように0.4秒~0.9秒の間の回転上昇領域A3はエンジンの回転数上昇過程にあり、筒内圧が高い。その後、常用回転数領域A4となりと、筒内圧は略一定になる。筒内圧が高い状態に前述した共振点RP1を通過する時点(図中の点線)t1が存在する。この共振時点t1を超えてから高い筒内圧を示す気筒C4の筒内圧に起因する起振モーメントによってパワープラントのロール振動が発生する。
また、共振点通過時にエンジン自身の発生トルクによる回転数上昇過程に達している場合には、筒内圧の上昇により起振モーメントが大きくなり、ロール振動が増大する。一方、始動可否、始動時間の短縮といった始動性の改善には筒内圧を上昇させることが望まれ、始動性と振動の両立が問題となる。
本発明は、上記の問題を鑑みてなされたものであり、その目的は、エンジン始動時の共振点通過時に、平均トルクは同等に保った上でローリング起振モーメントの主成分であるピストン回転2次成分を一時的に変化させて、共振周波数を回避し、始動性を損なわずにパワープラント振動を低減することができる内燃機関の制御方法と内燃機関とそれを搭載した車両を提供することである。
上記の目的を達成するための内燃機関の制御方法は、多気筒型の内燃機関の回転数が、前記内燃機関を含むパワープラントと前記パワープラントの支持装置におけるロール振動との共振が発生する共振回転数の近傍の共振回転数領域内にある気筒毎の燃料噴射量を、一時的に不均一にすることを特徴とする方法である。
支持装置に防振支持された内燃機関を含むパワープラントは、マウント共振周波数と起振モーメントの周波数が共振点のときに顕著な振動現象が発生する。上記の方法によれば、内燃機関の回転数が共振点の近傍の共振回転数領域内にあるときに、気筒毎の燃料噴射量を一時的に不均一にすることによって筒内圧に起因するローリング起振モーメントの主成分を変化させることができるので、ロール共振周波数との一致を回避して内燃機関の振動を低減することができる。
また、上記の内燃機関の制御方法は、前記回転数が前記共振回転数領域に入るときに筒内圧が予め設定した筒内圧より大きくなる気筒と、前記気筒から着火順が2つ後の気筒とを減圧気筒と判別し、前記減圧気筒以外の気筒の少なくとも1つの気筒を増圧気筒と判別して、前記回転数が前記共振回転数領域内にあるときの前記減圧気筒の燃料噴射量を減少させると共に、前記増圧気筒の燃焼噴射量を増加させることを特徴とする方法である。
上記の方法において、エンジン回転数はクランク角センサから算出し、噴射気筒をカム角センサとクランク角センサの出力から判別する。一方、共振周波数、シリンダ配列、及び共振点通過時の燃料噴射量の増減量(補正量)は予め数値データをECU(制御装置)に入力しておく。これらの情報を基にロール共振による振動が発生する回転数領域を判別し、その領域で気筒毎の燃料噴射量を増減する制御を行う。制御対象とする回転数領域には下限と上限の閾値を設定し、下限の閾値を上回った時点で、筒内圧がピークを迎える気筒とその気筒から着火順が2つ後の気筒を減圧気筒と判別し、その減圧気筒以外の気筒の少なくとも1つを増圧気筒と判別する。そして、回転数が共振点、つまり共振点を通過する時点で筒内圧がピークを迎える気筒を含む減圧気筒の燃焼噴射量を減少させて、上昇を抑制し、増圧気筒の燃料噴少量を増加させて内燃機関の平均トルクを保持する。これにより、共振点通過時(共振点を通過する時点)の起振モーメントの最大値を抑制すると同時に、エンジン回転2次成分が0.5次、1次など他の成分に分散することで一時的に一時的に減少する。
この方法によれば、共振点通過時に筒内圧がピークを迎える気筒の燃料噴射量を減少させて筒内圧の上昇を抑制することで、ローリング起振モーメントの主成分を変化させることができる。加えて、筒内圧の上昇を抑制された気筒のトルク低下による回転上昇率の低下を防ぐために、他の気筒の燃料噴射量を増加させて始動過程における平均トルクを各気筒均一の噴射量とした場合と同等にすることができる。
上記の目的を達成するための内燃機関は、各気筒の燃料噴射量を調整可能な燃料噴射装置と制御装置とを備えた多気筒型の内燃機関において、前記制御装置が、内燃機関の回転数と前記内燃機関を含むパワープラントと前記パワープラントの支持装置におけるロール振動との共振が発生する共振回転数の近傍の共振回転数領域内に、前記回転数があるか否かを判別する手段と、前記回転数が前記共振回転数領域内にある気筒毎の燃料噴射量が不均一になるように、前記燃料噴射装置を制御する手段と、を備えて構成される。
ここで、共振回転数領域内に内燃機関の回転数があるか否かを判別する手段は、予め制御装置に入力した共振周波数の情報から共振回転数領域を決定し、その共振回転数領域内に内燃機関の回転数があるか否かを判別している。この構成によれば、前述と同様の作用効果を得ることができる。
また、上記の内燃機関は、前記制御装置が、前記回転数が前記共振回転数領域に入るときに筒内圧が予め設定した筒内圧より大きくなる気筒と、前記気筒から着火順が2つ後の気筒とを減圧気筒と判別し、前記減圧気筒以外の気筒の少なくとも1つの気筒を増圧気筒と判別する手段と、前記回転数が前記共振回転数領域にあるときの前記減圧気筒への燃料噴射量を減少可能に前記燃料噴射装置を制御すると共に、前記増圧気筒への燃焼噴射量を増加可能に前記燃料噴射装置を制御する手段と、を備え構成される。
ここで、カム角センサとクランク角センサの出力から噴射気筒が判別されると、予めECUに入力しておいたシリンダ配列を考慮して、共振回転数領域で筒内圧がピークを迎える気筒(減圧気筒)とその前後の気筒(増圧気筒)とを判別する。そして、それぞれの気筒に対して、制御装置が予め定められた燃料噴射量で燃料を噴射するように燃料噴射装置を制御する。この構成によれば、エンジン始動時の共振点通過時に、平均トルクは同等に保った上でローリング起振モーメントの主成分である回転次数成分を一時的に変化させることができる。これによって、共振周波数を回避し、始動性を損なわずにパワープラント振動を低減することができる。
さらに、上記の目的を達成するための車両は上記の内燃機関のいずれかを搭載して構成される。この内燃機関は、車両に搭載するガソリンエンジン又はディーゼルエンジンに適用することができる。また、車両以外にも発電機など始動時の振動が問題となる内燃機関に適用することができる。
本発明によれば、エンジン始動時の共振点通過時に、平均トルクは同等に保った上でローリング起振モーメントの主成分であるピストン回転2次成分を一次的に変化させて、共振周波数を回避し、始動性を損なわずにパワープラント振動を低減することができる。
以下、本発明に係る実施の形態の内燃機関の制御方法、内燃機関及びそれを搭載した車両について、直列4気筒の場合を例にして図面を参照しながら説明する。
図1に示すように、パワープラント1をエンジン2、クラッチハウジング3、及びトランスミッション4から構成し、このパワープラント1をラバーマウント6が車両に防振支持する。このパワープラント1を構成するエンジン2、クラッチハウジング3及びトランスミッション4は一般的なものを使用することができる。例えばエンジン2はディーゼルエンジン及びガソリンエンジンを用いることができ、その気筒配列及び筒数も直列4気筒に限らず、直列6気筒やV型6気筒などでもよい。また、ラバーマウント6もパワープラント1を車両に支持することができればよく、支持点及び個数は任意に設定することができ、また、アクティブ油圧マウント装置などを用いることができる。
エンジン2は、シリンダブロック11、シリンダヘッド12、クランクシャフト13、クランクシャフトタイミングギア14、タイミングチェーン15、カムシャフトタイミングギア16、カムシャフト17、吸気バルブ18、及び排気バルブ19を備える。また、シリンダC1~C4、ピストンP1~P4、及びインジェクタi1~i4も備える。このエンジン2は直列4気筒のディーゼルエンジンであり、一般的な吸気行程、圧縮行程、燃焼行程、排気行程の4サイクル行程を行う。
加えて、クランクシャフトパルサロータ21、クランク角センサ22、カムシャフトパルサロータ23、及びカム角センサ24も備える。さらに、インジェクタi1~i4とクランク角センサ22とカム角センサ24と信号線で接続されている制御装置であるECU(エンジンコントロールユニット)20も備える。
次に、図2に示すように、本発明に係る実施の形態の内燃機関の制御システムの構成を説明する。ECU20はクランク角センサ22とカム角センサ24などのセンサ出力を、信号線を介して受信する。また、ECU20に共振周波数情報D1、シリンダ配列情報D2、及び燃料噴射量補正情報D3を予め入力しておく。そして、それらの情報をもとにECU20はインジェクタi1~i4の燃料噴射量を制御していく。
ECU20は、電気回路によってエンジンをコントロールしており、点火タイミング(ガソリンエンジンの場合)、燃料噴射タイミング、燃料噴射量などの電気的な制御を総合的に行うマイクロコントローラである。オートマチック車においてはトランスミッションを含むパワープラント全体の制御も担当している。ECU20にあらゆる運転状態における最適制御値を記憶させ、その時々の状態をセンサで検出し、センサからの入力信号により、記憶しているデータの中から最適値を選出し各機構を制御している。
クランク角センサ22は、MR素子(磁気抵抗素子)から形成され、クランクシャフト13の角度を検出するセンサであり、クランクシャフト13に設けたクランクシャフトパルサロータに取り付けられた突起部に対向させて取り付けられ、エンジン2の回転数信号や各シリンダC1~C4のサイクル信号を検出している。
カム角センサ24は、MR素子などから形成され、カムシャフト17の角度を検出するセンサであり、カムシャフト17に設けたカムシャフトパルサロータ23に取り付けられた突起部に対向させて取り付けられ、上死点(TDC)信号や気筒判別信号を検出している。
クランク角センサ22とカム角センサ24からの入力信号により、ECU20はエンジン2の回転数を得ることや、各シリンダC1~C4の圧縮行程や排気行程を判別する気筒判別をすることができ、点火タイミング、燃料噴射タイミング及び燃料噴射量を算出している。よって、ECU20が点火タイミング、燃料噴射タイミング及び燃料噴射量を算出することができれば、クランク角センサ22とカム角センサ24は上記の構成に限らない。
インジェクタi1~i4は、コモンレール(ディーゼルエンジンの場合、図示せず)に接続され、ピストンP1~P4の頂面に向けて燃料を直接噴射する装置である。そのコモンレールに貯留された高圧燃料をインジェクタi1~i4に常時供給している。コモンレールへの燃料圧送は高圧サプライポンプ(図示せず)が行っている。インジェクタi1~i4の先端のノズルは、複数の微細な噴孔を有した円錐状に形成されており、その複数の微細な噴孔から燃料を放射状に同時に噴射する。インジェクタi1~i4は上記の構成に限らず、燃料をピストンP1~P4の頂面に向かって噴射することができればよい。
共振周波数情報D1について説明する。例えばエンジン2が直列4気筒の場合では、各気筒C1~C4で行われる燃焼行程は、クランクシャフト13が1回転する間に2回発生するため、その間隔はクランク角で180度毎になり、パワープラント1のローリング起振モーメントの主成分は1回転に2回の周期で変動するエンジン回転2次成分となる。これは、各気筒C1~C4で発生する起振モーメントを180度ずつずらして合成すると180度が変動周期の整数倍となる成分が強め合って残り、その他(180度が1/2周期や1/4周期)の成分は打ち消しあうためである。従って、ローリング起振モーメントの主成分はエンジン2の回転の2次成分であり、この成分が共振点RP1=12Hzと一致するエンジン2の回転数R0を下記の数式1より算出する。
ここで、エンジン2の回転数と始動時間との関係、つまりエンジン2の始動過程の回転数を表した図3を参照する。共振点を共振点RP1、共振点が発生する時点を共振発生時t1、回転数R1=360rpmを共振発生回転数R1とする。その共振発生回転数R1の近傍の領域が共振回転数領域A1となり、この共振回転数領域A1でパワープラント1のロール振動が顕著となる。従って、共振周波数情報D1は、この共振点RP1と共振回転数R1となり、そこから共振発生時t1と共振回転数領域A1を算出する。
共振回転数領域A1の範囲には下限と上限の閾値、つまり下限回転数RLと上限回転数RHとを設定する。これらは好ましくは、下限回転数RLを共振回転数R1に対して-0rpm~-100rpmの値とし、上限回転数RHを共振回転数R1に対して+0rpm~+300rpmの値とし、より好ましくは下限回転数RLを共振回転数R0に対して-20rpm~-40rpmの値とし、上限回転数RHを共振回転数R0に対して+80rpm~+140rpmの値とする。
上記の共振点RP1、共振発生時t1、共振回転数R1、及び共振回転数領域A1は、エンジン2の種類によって様々値となるため、上記の数値はあくまで一例とし、その範囲は上記の値に限らない。
シリンダ配列情報D2は、シリンダC1~C4の配列の順番とその着火順のデータである。このエンジン2の着火順はシリンダC1、シリンダC3、シリンダC4、シリンダC2の順番である。
燃料噴射補正情報D3は、予め定めたインジェクタi1~i4から噴射される燃料の補正量である。この補正量は、図4に示す、筒内圧になるように、ECU20が制御する燃料噴射量のことである。ここで各シリンダC1~C4の筒内圧をCP1~CP4とする。シリンダC4への燃料噴射量を減らして筒内圧CP4を常用回転数R2時の筒内圧CP0と略同一に、筒内圧CP1をできるだけ筒内圧CP0に近づけるように調整している。前述の従来の筒内圧を示した図9と比較すると、共振点発生時t1を超えたときに一番始めに筒内圧がピークになっていたシリンダC4の筒内圧CP4と、シリンダC4から着火順が2つ後のシリンダC1の筒内圧CP1が減少していることがわかる。よって、燃料噴射補正情報D3には、図4に示すような筒内圧になるように燃料噴射補正量を入力している。
また、図4に示すように、シリンダC4、C1以外のシリンダC2とシリンダC3の筒内圧CP2と筒内圧CP3とが、図9に比べて増加していることが分かる。つまり、シリンダC2、C3の燃料噴射量を、前述した筒内圧CP4と筒内圧CP1が減少した分のエンジン2のトルクが通常時の平均トルクよりも減少してしまう分を補うように増加させている。よって、燃料噴射補正情報D3には、このエンジン2の平均トルクを保持するような燃料噴射補正量も入力している。
上記の構成によれば、クランク角センサ22、カム角センサ24、共振周波数情報D1、シリンダ配列情報D2、及び燃料噴射補正情報D3を基にして、パワープラント1のロール共振による振動が発生する共振回転数領域A1を判別し、その共振回転数領域A1内に回転数があるとき、各シリンダC1~C4の燃料噴射量を増減して一時的に不均一にすることができる。そのため、筒内圧に起因するローリング起振モーメントの主成分が変化し、ロール共振周波数との一致を回避することによってエンジン2の振動を低減することができる。
次に図5に示すように、本発明の実施の形態の制御方法(エンジン2の動作)を説明する。ここでエンジン2の回転数をRxとする。
エンジン2を始動すると、スタータ(図示しない)によって、クランクシャフト13が回転して、各ピストンP1~P4がシリンダC1~C4内で上下運動を開始する。エンジン2が始動し、4サイクル行程が始まると、次にクランク角センサ22がクランクシャフト13の回転角度を検知して、その信号をECU20が受け取る。同時にカム角センサ22がカムシャフト17の位相角を検知して、その信号をECU20が受け取り、カムシャフト17の位置をカムシャフト17の基準角に対するずれから算出し、クランク角センサ22が検知した信号と合わせてどの気筒が噴射しているかを判別するステップS1を行う。
次に、共振周波数情報D1(共振点RP1と共振回転数R1)から、パワープラント1のロール振動が発生するロール共振周波数と共振する共振点RP1が発生する時点の共振発生時t1、及び共振回転数領域A1を決定するステップS2を行う。共振回転数R1から決まる下限回転数RLと上限回転数RHとの範囲である共振回転数領域A1を算出する。共振回転数R1=360rpmの場合は、下限回転数RL=330rpm、及び上限回転数RH=460rpmと設定する。
次に、減圧気筒を判別するステップS3を行う。ステップS1の気筒判別とシリンダ配列情報D2とステップS2の共振回転数領域A1から、回転数Rxが下限回転数RLを超えたときの各シリンダC1~C4の状況を予測する。図3及び図4に示すように、回転数Rxが下限回転数RLの値を上回った時に、シリンダC3が膨張行程を行うと予測され、次に圧縮行程に入り筒内圧CP4が高くなるシリンダC4を減圧気筒と判断する。また、減圧気筒C4から着火順が2つ後の気筒C1も減圧気筒と判断する。これで、減圧気筒C4と減圧気筒C1との判別が完了する。
図5に示すように、減圧気筒C4、C1が決定されると、次にECU20は減圧気筒C4、C1以外の気筒、つまりシリンダC3及びシリンダC2を増圧気筒と判断するステップS4を行う。ステップ3及びステップS5から減圧気筒C4、C1と増圧気筒C2、C3が判別され、次のステップへと進む。
次に、減圧気筒C4、C1と増圧気筒C2、C3の燃料噴射量を決定するステップS5を行う。ここではECU20は燃焼補正量情報D3から減圧気筒C4、C1の燃料噴射量の減少量と、増圧気筒C2、C3の燃料噴射量の増加量を決定する。前述したように、減圧気筒C4の燃料噴射量は燃焼後の筒内圧CP4が、常用回転数R2時の筒内圧CP0と略同一になるように補正された燃料噴射量になる。また、減圧気筒C1の燃料噴射量は筒内圧CP0に近づき、且つエンジン2のトルクが低下し過ぎないように補正された燃料噴射量になる。さらに、増圧気筒C2と増圧気筒C3の燃料噴射量は筒内圧CP4、CP1を減少させた分、減少したエンジン2のトルクを、減圧気筒C4、C1を減圧しない場合の平均トルクを保持できるように補正された燃料噴射量になる。
このステップS5までをスタータアシスト領域A2内で行い、エンジン2の回転数Rxが回転数上昇領域A3に入るまでに完了しておく。
次にクランク角センサ22が検知した信号からエンジン2の回転数Rxを取得するステップS6を行う。回転数Rxが取得されると、次の回転数Rxが共振回転数領域A1にあるか否かを判別するステップS7を行う。回転数Rxが共振回転数領域A1内にない場合は、再度回転数Rxを取得するステップS6に戻り、回転数Rxが共振回転数領域A1内に入るまで行う。
回転数Rxが共振回転数領域A1内にあると判断されると、ステップS3~ステップS5で決定された燃料噴射量で、各シリンダC1~C4へインジェクタi1~i4が順次その補正された噴射量で燃料を噴射するステップS8を行う。
このステップS8により、共振点RP1通過時(共振発生時t1)の起振モーメントの最大値を抑制すると同時に、エンジン回転2次成分が0.5次、又は1次など他の成分に分散することで起振モーメントを一時的に減少することができる。
ステップS8が完了すると、次のエンジン2の回転数Rxが常用回転数R2になるか否かを判別するステップ9を行う。仮にステップS2で共振点RP1以外に、共振点がある場合はその共振点でも上記と同様に気筒毎に異なる燃料噴射量の噴射を行う。
回転数Rxが回転数上昇領域A3にあるうちは、つまり回転数Rxが常用回転数R2に達するまでは、筒内圧CP1~CP4がローリング起振モーメントの主成分と成り得るため、燃料噴射量を各気筒C1~C4で不均一にする必要がある。
エンジン2の回転数Rxが常用回転数R2になるということは、図4に示すように、各シリンダC1~C4の筒内圧CP1~CP4が略一定の筒内圧CP0になるということである。ステップ9では、回転数Rxが、筒内圧CP1~CP4が略一定になる常用回転数R2になるか否かを判断し、回転数Rxが常用回転数R2になる、つまり略一定になったと判断すると次のステップへと進む。このステップ9では、上記の方法に限らず、例えば各シリンダC1~C4の筒内圧CP1~CP4を検出するセンサを用いて筒内圧CP1~CP4が略一定になることで、判断する方法を用いることもできる。
回転数Rxが常用回転数R2であると判断されると、各シリンダC1~C4への燃料噴射量を通常に戻すステップS10を行って、エンジン2の制御は完了する。
上記の動作(方法)によれば、共振点通過時に都内圧がピークを迎える減圧気筒C4の筒内圧を常用回転数R2時の筒内圧と略同じになるように燃料噴射量を減少させて、筒内圧の上昇を抑制することで、ローリング起振モーメントの主成分を変化させることができる。また同時に、減圧気筒C4から着火順が2つ後になる減圧気筒C1も同様の理由から燃焼噴射量を減少させる。加えて、減圧気筒C4、C1のトルク低下による回転上昇率の低下を防ぐ為に、減圧気筒C4、C1以外の増圧気筒C2及び増圧気筒C3の燃料噴射量を増加させて始動過程における平均トルクを各シリンダC1~C4へ均一の噴射量とした場合と同等にすることができる。これによって、共振点RP1が発生する時点(共振点発生時t1)の起振モーメントの最大値を抑制すると同時に、エンジン回転2次成分が0.5次及び1次など他の成分に分散するので、起振モーメントが一時的に減少することができる。
上記の動作を行うエンジン2を含むパワープラント1を搭載した車両は、エンジン2の始動時の共振発生時t1に、平均トルクは同等に保った上でローリング起振モーメントの主成分である回転次数成分を一時的に変化させることができる。これによって、共振周波数を回避し、始動性を損なわずにエンジン2を始動することができる。アイドリングストップシステムを搭載した車両などのエンジン2の始動が多い場合に効果的である。
図6は、従来のパワープラント1Xと本発明の実施の形態のエンジン2を含むパワープラント1の起振モーメントと平均トルクを示したグラフを表している。パワープラント1Xとパワープラント1とでは、平均トルクは略同一になるが、起振モーメントはパワープラント1の方が、約2dB低減しており、本発明の内燃機関の効果を確認することができる。
上記のエンジン2が6気筒の場合も同様に、共振発生時t1に筒内圧がピークを迎える気筒と、その気筒から着火順が2つ後の気筒の筒内圧を減少させるように、燃料噴射量を制御し、それの間に着火順がくる気筒の筒内圧を増加させるように燃料噴射量を制御することで上記と同様の作用効果を得ることができる。
上記のエンジン2は、車両のエンジンに限らず、発電機などの始動時の振動が問題となる内燃機関にも適用することができる。
本発明の内燃機関の制御方法、その内燃機関及びそれを搭載した車両は、内燃機関の始動時の振動を低減することができるため、トラックなどの車両に用いることができる。加えて、車両の内燃機関に限らず、電動機などの内燃機関にも用いることができる。
1 パワープラン
2 エンジン(内燃機関)
3 クラッチハウジング
4 トランスミッション
5 ラバーマウント(減衰装置)
11 シリンダブロック
12 シリンダヘッド
13 クランクシャフト
14 クランクシャフトタイミングギア
15 タイミングチェーン
16 カムシャフトタイミングギア
17 カムシャフト
18 吸気バルブ
19 排気バルブ
20 ECU(制御装置)
21 クランクシャフトパルスロータ
22 クランク角センサ
23 カムシャフトパルスロータ
24 カム角センサ
C1~C4 シリンダ
P1~P4 ピストン
i1~i4 インジェクタ
R1 共振回転数
R2 常用回転数
RL 下限回転数
A1 共振回転数領域
t1 共振発生時
2 エンジン(内燃機関)
3 クラッチハウジング
4 トランスミッション
5 ラバーマウント(減衰装置)
11 シリンダブロック
12 シリンダヘッド
13 クランクシャフト
14 クランクシャフトタイミングギア
15 タイミングチェーン
16 カムシャフトタイミングギア
17 カムシャフト
18 吸気バルブ
19 排気バルブ
20 ECU(制御装置)
21 クランクシャフトパルスロータ
22 クランク角センサ
23 カムシャフトパルスロータ
24 カム角センサ
C1~C4 シリンダ
P1~P4 ピストン
i1~i4 インジェクタ
R1 共振回転数
R2 常用回転数
RL 下限回転数
A1 共振回転数領域
t1 共振発生時
Claims (5)
- 多気筒型の内燃機関の回転数が、前記内燃機関を含むパワープラントと前記パワープラントの支持装置におけるロール振動との共振が発生する共振回転数の近傍の共振回転数領域内にある気筒毎の燃料噴射量を、一時的に不均一にすることを特徴とする内燃機関の制御方法。
- 前記回転数が前記共振回転数領域に入るときに筒内圧が予め設定した筒内圧より大きくなる気筒と、前記気筒から着火順が2つ後の気筒とを減圧気筒と判別し、前記減圧気筒以外の気筒の少なくとも1つの気筒を増圧気筒と判別して、前記回転数が前記共振回転数領域内にあるときの前記減圧気筒の燃料噴射量を減少させると共に、前記増圧気筒の燃焼噴射量を増加させることを特徴とする請求項1に記載の内燃機関の制御方法。
- 各気筒の燃料噴射量を調整可能な燃料噴射装置と制御装置とを備えた多気筒型の内燃機関において、
前記制御装置が、内燃機関の回転数と前記内燃機関を含むパワープラントと前記パワープラントの支持装置におけるロール振動との共振が発生する共振回転数の近傍の共振回転数領域内に、前記回転数があるか否かを判別する手段と、
前記回転数が前記共振回転数領域内にある気筒毎の燃料噴射量が不均一になるように、前記燃料噴射装置を制御する手段と、を備えたことを特徴とする内燃機関。 - 前記制御装置が、前記回転数が前記共振回転数領域に入るときに筒内圧が予め設定した筒内圧より大きくなる気筒と、前記気筒から着火順が2つ後の気筒とを減圧気筒と判別し、前記減圧気筒以外の気筒の少なくとも1つの気筒を増圧気筒と判別する手段と、
前記回転数が前記共振回転数領域にあるときの前記減圧気筒への燃料噴射量を減少可能に前記燃料噴射装置を制御すると共に、前記増圧気筒への燃焼噴射量を増加可能に前記燃料噴射装置を制御する手段と、を備えたことを特徴とする請求項3に記載の内燃機関。 - 請求項3又は4に記載の内燃機関を搭載したことを特徴とする車両。
Priority Applications (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
EP12793677.1A EP2716898B1 (en) | 2011-05-30 | 2012-05-10 | Method for controlling internal combustion engine, internal combustion engine, and vehicle equipped with same |
US14/123,012 US9732693B2 (en) | 2011-05-30 | 2012-05-10 | Method for controlling internal combustion engine, internal combustion engine, and vehicle equipped with same |
CN201280025254.8A CN103562529B (zh) | 2011-05-30 | 2012-05-10 | 内燃机的控制方法、内燃机及搭载该内燃机的车辆 |
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2011-120321 | 2011-05-30 | ||
JP2011120321A JP5807393B2 (ja) | 2011-05-30 | 2011-05-30 | 内燃機関の制御方法、内燃機関及びそれを搭載した車両 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
WO2012165118A1 true WO2012165118A1 (ja) | 2012-12-06 |
Family
ID=47258982
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
PCT/JP2012/062025 WO2012165118A1 (ja) | 2011-05-30 | 2012-05-10 | 内燃機関の制御方法、内燃機関及びそれを搭載した車両 |
Country Status (5)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US9732693B2 (ja) |
EP (1) | EP2716898B1 (ja) |
JP (1) | JP5807393B2 (ja) |
CN (1) | CN103562529B (ja) |
WO (1) | WO2012165118A1 (ja) |
Families Citing this family (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE102015101005B4 (de) * | 2015-01-23 | 2022-12-08 | Dr. Ing. H.C. F. Porsche Aktiengesellschaft | Verfahren zum Starten eines Kraftfahrzeugmotors sowie Motorsteuergerät zur Steuerung eines Kraftfahrzeugmotors |
DE102015216154A1 (de) * | 2015-08-25 | 2017-03-16 | Volkswagen Aktiengesellschaft | Startverfahren für eine Verbrennungskraftmaschine und Kraftfahrzeug |
US10086820B2 (en) * | 2015-09-17 | 2018-10-02 | Hyundai Motor Company | Non-uniform displacement engine control system and method having transient state control mode |
WO2018100689A1 (ja) | 2016-11-30 | 2018-06-07 | マツダ株式会社 | 圧縮着火式エンジンの制御方法及び制御装置 |
EP3511553B1 (en) | 2016-11-30 | 2021-02-24 | Mazda Motor Corporation | Method and device for controlling starting of engine |
JP6711415B2 (ja) | 2016-11-30 | 2020-06-17 | マツダ株式会社 | 圧縮着火式エンジンの制御方法及び制御装置 |
WO2020119951A1 (en) * | 2018-12-14 | 2020-06-18 | Eaton Intelligent Power Limited | Diesel engine cylinder deactivation modes |
JP6857642B2 (ja) * | 2018-12-25 | 2021-04-14 | 日本電子株式会社 | Nmr測定装置及び試料管回転制御方法 |
CN113982772B (zh) * | 2021-09-26 | 2024-03-22 | 湖南三一华源机械有限公司 | 一种工程机械发动机控制方法及装置、平地机 |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS63255546A (ja) * | 1987-04-10 | 1988-10-21 | Mazda Motor Corp | 多気筒エンジンの燃焼制御装置 |
JPH03275958A (ja) * | 1990-03-23 | 1991-12-06 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | ディーゼル機関のクランク軸ねじり振動抑制装置 |
JP2001355500A (ja) | 2000-06-15 | 2001-12-26 | Denso Corp | 多気筒エンジン用燃料噴射装置 |
JP2008184915A (ja) | 2007-01-26 | 2008-08-14 | Mitsubishi Motors Corp | 内燃機関の燃料噴射制御装置 |
Family Cites Families (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH09264170A (ja) * | 1996-03-29 | 1997-10-07 | Mazda Motor Corp | エンジンの制御装置 |
DE19633066C2 (de) * | 1996-08-16 | 1998-09-03 | Telefunken Microelectron | Verfahren zur zylinderselektiven Steuerung einer selbstzündenden Brennkraftmaschine |
JPH10159631A (ja) * | 1996-11-26 | 1998-06-16 | Nissan Motor Co Ltd | エンジンの空燃比制御装置 |
JP3405163B2 (ja) * | 1997-12-17 | 2003-05-12 | トヨタ自動車株式会社 | 内燃機関の燃料噴射量制御装置 |
US6668812B2 (en) * | 2001-01-08 | 2003-12-30 | General Motors Corporation | Individual cylinder controller for three-cylinder engine |
ITBO20030001A1 (it) * | 2003-01-02 | 2004-07-03 | Ferrari Spa | Metodo per la riduzione dei fenomeni di risonanza in una linea |
JP4503631B2 (ja) * | 2007-05-18 | 2010-07-14 | 本田技研工業株式会社 | 内燃機関の制御装置 |
-
2011
- 2011-05-30 JP JP2011120321A patent/JP5807393B2/ja not_active Expired - Fee Related
-
2012
- 2012-05-10 EP EP12793677.1A patent/EP2716898B1/en active Active
- 2012-05-10 US US14/123,012 patent/US9732693B2/en active Active
- 2012-05-10 CN CN201280025254.8A patent/CN103562529B/zh not_active Expired - Fee Related
- 2012-05-10 WO PCT/JP2012/062025 patent/WO2012165118A1/ja active Application Filing
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS63255546A (ja) * | 1987-04-10 | 1988-10-21 | Mazda Motor Corp | 多気筒エンジンの燃焼制御装置 |
JPH03275958A (ja) * | 1990-03-23 | 1991-12-06 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | ディーゼル機関のクランク軸ねじり振動抑制装置 |
JP2001355500A (ja) | 2000-06-15 | 2001-12-26 | Denso Corp | 多気筒エンジン用燃料噴射装置 |
JP2008184915A (ja) | 2007-01-26 | 2008-08-14 | Mitsubishi Motors Corp | 内燃機関の燃料噴射制御装置 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
EP2716898A4 (en) | 2015-12-23 |
JP5807393B2 (ja) | 2015-11-10 |
EP2716898B1 (en) | 2018-10-31 |
EP2716898A1 (en) | 2014-04-09 |
US9732693B2 (en) | 2017-08-15 |
CN103562529B (zh) | 2016-01-13 |
US20140216413A1 (en) | 2014-08-07 |
CN103562529A (zh) | 2014-02-05 |
JP2012246864A (ja) | 2012-12-13 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP5807393B2 (ja) | 内燃機関の制御方法、内燃機関及びそれを搭載した車両 | |
JP4415876B2 (ja) | 内燃機関の制御装置 | |
US9970403B2 (en) | Control apparatus for internal combustion engine | |
US8972155B2 (en) | Device and method for controlling start of compression self-ignition engine | |
JP5229006B2 (ja) | 内燃機関の制御装置 | |
JPH11173200A (ja) | 内燃機関の燃料噴射制御装置 | |
JP3591428B2 (ja) | 多気筒エンジン用燃料噴射装置 | |
JP4738304B2 (ja) | 内燃機関の制御装置 | |
JP5040754B2 (ja) | ディーゼルエンジンの自動停止装置 | |
JP2014211130A (ja) | エンジンの制御装置 | |
JP5910176B2 (ja) | 圧縮自己着火式エンジンの始動制御装置 | |
JP4529943B2 (ja) | 内燃機関の燃料噴射制御装置 | |
JP6395025B2 (ja) | 内燃機関の燃料噴射装置 | |
JP2013060827A (ja) | 内燃機関の停止方法、内燃機関、及びそれを搭載した車両 | |
JP6372552B2 (ja) | 圧縮着火式エンジンの制御方法および制御装置 | |
JP4421451B2 (ja) | 内燃機関用燃料供給システムの異常検出装置 | |
US10995690B2 (en) | Control device of internal combustion engine | |
JP2012159005A (ja) | 内燃機関の燃料噴射制御装置および燃料噴射制御方法 | |
WO2015186759A1 (ja) | 燃料ポンプの制御装置 | |
JP2007092548A (ja) | 内燃機関の停止制御装置 | |
JP6414584B2 (ja) | 圧縮着火式エンジンの制御方法および制御装置 | |
JP2008297949A (ja) | 内燃機関の始動制御装置 | |
JP6823360B2 (ja) | 内燃機関の制御装置及び内燃機関の制御方法 | |
JP2001050083A (ja) | 内燃機関の燃料噴射制御装置 | |
JP2006188972A (ja) | 内燃機関の始動時制御装置 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
121 | Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application |
Ref document number: 12793677 Country of ref document: EP Kind code of ref document: A1 |
|
NENP | Non-entry into the national phase |
Ref country code: DE |
|
WWE | Wipo information: entry into national phase |
Ref document number: 14123012 Country of ref document: US |