JP7324125B2 - Engine control device and engine control method - Google Patents
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Description
本発明は、吸気弁の位相を変更可能な可変バルブタイミング制御機構を備えたエンジンを制御するエンジン制御装置及びエンジン制御方法に関する。 The present invention relates to an engine control device and an engine control method for controlling an engine having a variable valve timing control mechanism capable of changing the phase of an intake valve.
従来、トラクションモータとエンジンを備えるハイブリッド方式の車両が提供されている。ハイブリッド方式には、電気とガソリンを併用して走行するパラレルハイブリッド方式、走行はモータのみを使用し、エンジンを発電のみで使用するシリーズハイブリッド方式の2種類が知られている。 BACKGROUND ART Conventionally, a hybrid vehicle provided with a traction motor and an engine has been provided. There are two known types of hybrid systems: a parallel hybrid system that uses both electricity and gasoline for driving, and a series hybrid system that uses only the motor for driving and the engine only for power generation.
パラレルハイブリッド方式では、エンジンの熱効率が低い低負荷運転域においてはエンジンを休止させてモータのみで車両が走行し、エンジンの熱効率が高い中負荷以上の運転域ではエンジン単体で車両が走行する。都市部では低負荷と中負荷の運転域が混合するため、エンジンの停止と始動の頻度が高い。 In the parallel hybrid system, the engine is stopped and the vehicle runs only on the motor in the low-load operating range where the engine's thermal efficiency is low, and the vehicle runs on the engine alone in the medium-load or higher operating range where the engine's thermal efficiency is high. In urban areas, low-load and medium-load operating ranges are mixed, so the frequency of engine stop and start is high.
また、シリーズハイブリッド方式では、車両に搭載されたバッテリのバッテリ容量を監視し、バッテリ容量が下限値以下となるとエンジンが動作してジェネレータを回転することで発電してバッテリを充電する運転となる。そして、バッテリ容量が上限値以上になるとエンジンを停止させる運転となるので、エンジンの停止と始動の頻度が高い。 In the series hybrid system, the battery capacity of the battery installed in the vehicle is monitored, and when the battery capacity falls below the lower limit, the engine operates to rotate the generator to generate electricity and charge the battery. When the battery capacity reaches or exceeds the upper limit value, the engine is stopped, so the frequency of stopping and starting the engine is high.
このようにそれぞれのハイブリッド方式で用いられるハイブリッドエンジンでは燃費低減のためエンジンの停止と始動の頻度が高くなっている。近年では、更なる燃費低減のため、エンジンを停止させる際のトルクが不要な期間において燃料噴射をカットする、「燃料カット運転」が実施される。しかし、この燃料カット運転中はエンジンが惰性で回転するため、通常走行時と同じバルブタイミングでは未燃焼の空気(新気)が筒内に吸入された後に排気管に排出される。 In this way, in the hybrid engines used in each hybrid system, the frequency of stopping and starting the engine is increasing in order to reduce fuel consumption. In recent years, in order to further reduce fuel consumption, a "fuel cut operation" is implemented in which fuel injection is cut during a period when torque is not required when the engine is stopped. However, since the engine rotates due to inertia during this fuel cut operation, unburned air (fresh air) is drawn into the cylinder and then discharged to the exhaust pipe at the same valve timing as during normal driving.
新気が排気管に排出され、排気管に設けられた三元触媒に到達すると、新気に含まれる酸素が三元触媒に貯蔵されるので、酸素過多の状態となる。この状態では三元触媒の窒素酸化物(NOx)の浄化効率が低下してしまう。このため、エンジンが再始動する際には、運転空燃比が理論混合比よりも小さくなるように燃料噴射割合を増加させて余剰燃料を供給することで三元触媒に貯蔵された酸素を取り除く、エンリッチ噴射が実施されている。 When the fresh air is discharged into the exhaust pipe and reaches the three-way catalyst provided in the exhaust pipe, the oxygen contained in the fresh air is stored in the three-way catalyst, resulting in an excess oxygen state. In this state, the nitrogen oxide (NOx) purification efficiency of the three-way catalyst is lowered. Therefore, when the engine is restarted, the fuel injection ratio is increased so that the operating air-fuel ratio becomes smaller than the stoichiometric mixture ratio, and surplus fuel is supplied to remove the oxygen stored in the three-way catalyst. Enriched injection is implemented.
しかし、エンリッチ噴射が行われると、余分な燃料が噴射されるために燃費が悪化し、さらに燃料過剰状態で燃焼させるため排気が悪化する課題がある。特にハイブリッドエンジンではエンジンの停止と始動の頻度が高いため、燃料カット運転による、燃費と排気の悪化への影響が大きくなる。 However, when enriched injection is performed, there is a problem that fuel consumption deteriorates due to the injection of excess fuel, and exhaust emissions deteriorate due to combustion in an excess fuel state. Especially in hybrid engines, the frequency of stopping and starting the engine is high, so fuel cut operation has a large impact on fuel consumption and exhaust emissions.
燃料カット運転での三元触媒の浄化効率低下を抑制するための技術として、例えば、特許文献1には、「燃料カット検出手段が燃料カットを検出したとき、吸気バルブの開弁時期を早めるように開弁時期可変手段を進角制御する」という技術が開示されている。 As a technique for suppressing a reduction in purification efficiency of a three-way catalyst during fuel cut operation, for example, Japanese Patent Laid-Open Publication No. 2002-200002 discloses that "when the fuel cut detection means detects a fuel cut, the opening timing of the intake valve is advanced. advance angle control of the valve opening timing variable means" is disclosed.
特許文献1に開示された技術により、吸気行程で筒内に吸入される新気量を低減し、排気管へ排出される新気の新気量を低減して三元触媒の酸素貯蔵を抑制することができると考えられていた。つまり、吸気弁の位相を進角させ、開弁から閉弁までの期間を排気行程に設定すると、排気行程中に吸気弁と排気弁が開く。このため、吸気管と排気管から筒内に吸入された空気が、ピストン上昇によって吸気管と排気管に噴き戻される状態となり、排気管への新気の排出を抑制可能となると考えられていた。
The technology disclosed in
しかし、実際には吸気弁の位相を進角側に動作を開始してから目標位置に到達するまでに吸気弁が吸気行程中に開閉する過渡期間が存在する。この過渡期間では吸気弁が開いているため、吸気行程に吸気管から筒内に吸入された新気が排気管に排出される。また、エンジンを停止させる際に燃料カットが実施されているが、燃料カット時には新気が排気管に排出される。そして、排気管に排出された新気によって三元触媒へ酸素が貯蔵されてしまう。 However, in reality, there is a transitional period in which the intake valve opens and closes during the intake stroke from when the phase of the intake valve starts to advance to when it reaches the target position. Since the intake valve is open during this transitional period, fresh air drawn into the cylinder from the intake pipe during the intake stroke is discharged to the exhaust pipe. Also, fuel is cut when the engine is stopped, and fresh air is discharged to the exhaust pipe during the fuel cut. Oxygen is stored in the three-way catalyst by the fresh air discharged into the exhaust pipe.
そこで、燃料カット中に排気管に排出される新気の新気量を減らすことを目的として、吸気弁の位相を進角する方法がある。しかし、吸気弁の位相を切替え後に排気管への新気排出を抑制しても、位相を切替え途中の過程において排気管に排出された新気が三元触媒に到達し、三元触媒に酸素が貯蔵されていた。 Therefore, there is a method of advancing the phase of the intake valve for the purpose of reducing the amount of fresh air discharged into the exhaust pipe during fuel cut. However, even if the exhaust of fresh air to the exhaust pipe is suppressed after switching the phase of the intake valve, the fresh air exhausted to the exhaust pipe reaches the three-way catalyst in the process of switching the phase, and oxygen is supplied to the three-way catalyst. was stored.
エンジンを再始動する際には、エンジン始動直後にピストンの空気圧縮によるエンジン回転数の変動を抑制するデコンプレッション(ガス抜き)のため、吸気弁が進角された状態でエンジンモータリングが実施される。しかし、回転数が上昇して初爆サイクルに移行する際には上述した動作とは逆の動作が行われるため、初爆の吸気弁位相に到達する過渡期間でも同様に排気管に新気が排出される。 When restarting the engine, engine motoring is carried out with the intake valve advanced for decompression (venting gas) to suppress fluctuations in engine speed due to air compression of the piston immediately after the engine starts. be. However, when the rotation speed rises and shifts to the initial combustion cycle, the operation opposite to that described above is performed. Ejected.
このように位相を目標位置まで変更した後には排気管への新気排出を抑制できるが、位相を変更途中の過渡期間では新気が排気管に排出されて三元触媒に酸素が貯蔵される。このため、エンジンの再始動時には、三元触媒から酸素を取り除くためのエンリッチ噴射が必要となる。このように従来の技術では、エンジンの再始動時におけるエンリッチ噴射を無しにすることができず、燃費と排気の悪化が生じる。 After changing the phase to the target position in this way, it is possible to suppress fresh air from being discharged into the exhaust pipe, but during the transitional period during the phase change, fresh air is discharged into the exhaust pipe and oxygen is stored in the three-way catalyst. . Therefore, when the engine is restarted, an enriched injection is required to remove oxygen from the three-way catalyst. Thus, with the conventional technology, the enriched injection cannot be eliminated when the engine is restarted, resulting in deterioration of fuel consumption and exhaust gas.
本発明はこのような状況に鑑みて成されたものであり、エンジンを再始動する際にエンリッチ噴射を無しとすることを目的とする。 SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of such circumstances, and an object of the present invention is to eliminate the enriched injection when the engine is restarted.
本発明は、吸気管に設けられた吸気弁の位相を変更可能な可変バルブタイミング制御機構を備えたエンジンを制御するエンジン制御装置であって、エンジンの停止に伴い、エンジンに供給される燃料がカットされたことを含む、エンジンの状態変化を判定する状態判定部と、エンジンの状態変化の前における吸気弁の位相の基準位置と、エンジンの状態変化の後における吸気弁の位相の目標位置と、基準位置及び目標位置の間の中間位置と、中間位置の付近で保持される吸気弁の位相の中間保持期間とを吸気弁の位相変更情報として記憶する位相変更情報記憶部と、位相変更情報記憶部から読み出した位相変更情報、及び状態判定部が判定したエンジンの状態変化に基づいて、可変バルブタイミング制御機構を通じて吸気弁の位相を基準位置から目標位置に変更する途中に、中間位置の付近で吸気弁の位相を変更する第1位相変更速度を、吸気弁の位相を基準位置から中間位置に変更するまでの第2位相変更速度よりも低下させ、中間保持期間の経過後に第1位相変更速度よりも高い第3位相変更速度で吸気弁の位相を中間位置から目標位置に変更し、吸気弁の位相を基準位置から目標位置に進角させる吸気弁位相変更部と、を備える。
また、本発明は、吸気管に設けられた吸気弁の位相を変更可能な可変バルブタイミング制御機構を備えたエンジンを制御するエンジン制御装置であって、エンジンに供給される燃料のカットが継続した状態からエンジンが再始動したことを含む、エンジンの状態変化を判定する状態判定部と、エンジンの状態変化の前における吸気弁の位相の基準位置と、エンジンの状態変化の後における吸気弁の位相の目標位置と、基準位置及び目標位置の間の中間位置と、中間位置の付近で保持される吸気弁の位相の中間保持期間とを吸気弁の位相変更情報として記憶する位相変更情報記憶部と、位相変更情報記憶部から読み出した位相変更情報、及び状態判定部が判定したエンジンの状態変化に基づいて、可変バルブタイミング制御機構を通じて吸気弁の位相を基準位置から目標位置に変更する途中に、中間位置の付近で吸気弁の位相を変更する第1位相変更速度を、吸気弁の位相を基準位置から中間位置に変更するまでの第2位相変更速度よりも低下させ、中間保持期間の経過後に第1位相変更速度よりも高い第3位相変更速度で吸気弁の位相を中間位置から目標位置に変更し、エンジンの再始動により発生するデコンプレッションが完了した後に、吸気弁の位相を目標位置から基準位置に向けて遅角させる吸気弁位相変更部と、を備える。
The present invention is an engine control device for controlling an engine equipped with a variable valve timing control mechanism capable of changing the phase of an intake valve provided in an intake pipe, wherein the fuel supplied to the engine decreases as the engine stops. A state determination unit that determines a state change of the engine including cut, a reference position of the phase of the intake valve before the state change of the engine, and a target position of the phase of the intake valve after the state change of the engine. a phase change information storage unit for storing, as intake valve phase change information, an intermediate position between the reference position and the target position and an intermediate holding period of the phase of the intake valve held near the intermediate position; phase change information; Based on the phase change information read from the storage unit and the state change of the engine determined by the state determination unit, during the process of changing the phase of the intake valve from the reference position to the target position through the variable valve timing control mechanism, the position near the intermediate position is detected. to lower the first phase change speed for changing the phase of the intake valve at than the second phase change speed for changing the phase of the intake valve from the reference position to the intermediate position, and after the intermediate holding period elapses, the first phase change speed an intake valve phase changer that changes the phase of the intake valve from the intermediate position to the target position at a third phase change speed higher than the speed and advances the phase of the intake valve from the reference position to the target position .
Further, the present invention is an engine control device for controlling an engine having a variable valve timing control mechanism capable of changing the phase of an intake valve provided in an intake pipe, wherein the cut of fuel supplied to the engine continues. A state determination unit that determines a state change of the engine including that the engine has restarted from a state, a reference position of the phase of the intake valve before the state change of the engine, and a phase of the intake valve after the state change of the engine. a phase change information storage unit for storing, as intake valve phase change information, a target position of the intake valve, an intermediate position between the reference position and the target position, and an intermediate holding period of the phase of the intake valve held near the intermediate position; while changing the phase of the intake valve from the reference position to the target position through the variable valve timing control mechanism based on the phase change information read from the phase change information storage unit and the state change of the engine determined by the state determination unit; A first phase change speed for changing the phase of the intake valve near the intermediate position is made lower than a second phase change speed for changing the phase of the intake valve from the reference position to the intermediate position, and after the intermediate holding period elapses The phase of the intake valve is changed from the intermediate position to the target position at a third phase change speed higher than the first phase change speed, and after the decompression caused by restarting the engine is completed, the phase of the intake valve is changed from the target position. and an intake valve phase changer that retards the intake valve toward the reference position.
本発明によれば、中間位置の付近で吸気弁の位相を変更する第1位相変更速度を、吸気弁の位相を基準位置から中間位置に変更するまでの第2位相変更速度よりも低下させることで、排気管内にあるガスが吸気管に戻る。このため、エンジンを再始動する際にエンリッチ噴射を無しとし、燃費を向上し、排気の悪化を抑えることができる。
上記した以外の課題、構成及び効果は、以下の実施の形態の説明により明らかにされる。
According to the present invention, the first phase change speed for changing the phase of the intake valve near the intermediate position is made lower than the second phase change speed for changing the phase of the intake valve from the reference position to the intermediate position. The gas in the exhaust pipe returns to the intake pipe. Therefore, when the engine is restarted, the fuel consumption can be improved and the deterioration of the exhaust gas can be suppressed by eliminating the enriched injection.
Problems, configurations, and effects other than those described above will be clarified by the following description of the embodiments.
以下、本発明を実施するための形態について、添付図面を参照して説明する。本明細書及び図面において、実質的に同一の機能又は構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複する説明を省略する。 BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Hereinafter, embodiments for carrying out the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. In the present specification and drawings, constituent elements having substantially the same function or configuration are denoted by the same reference numerals, thereby omitting redundant description.
[第1の実施の形態]
図1は、本発明の第1の実施の形態に係る制御装置を、シリーズ式ハイブリッド自動車に適用した例を示す概略構成図である。
本実施の形態に係るハイブリッド自動車100は、走行用のトラクションモータを備え、エンジンは発電のみで使用するシリーズハイブリッド自動車の一例である。
[First embodiment]
FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing an example in which a control device according to a first embodiment of the invention is applied to a series hybrid vehicle.
ナビゲーション装置111は、内燃機関(エンジン113)を駆動源として備えるハイブリッド自動車100の上空にある複数のGPS(Global Positioning System)衛星が衛星電波に載せて送信したGPS信号を受信して現在位置を測位し、ハイブリッド自動車100内の表示装置に表示された地図にハイブリッド自動車100の現在位置を重畳して表示することが可能である。ナビゲーション装置111による現在位置の測位には、携帯電話端末の基地局やWi-Fi(登録商標)のアクセスポイント等も併用されることがある。ナビゲーション装置111が測位したハイブリッド自動車100の現在位置の情報、及びハイブリッド自動車100が走行する周辺及び目的地までの経路を含む地図情報は、自動車制御装置、すなわちVCU(Vehicle Control Unit)101に出力される。
The
ハイブリッド自動車100のキャビン内には、アクセル開度センサ106及びブレーキスイッチ107が設けられる。アクセル開度センサ106は、アクセルペダルの踏み込み量、すなわちアクセル開度を検出する。ブレーキスイッチ107は、ブレーキペダルが踏みこまれているか否かを検出する。
An
エンジン113は、火花点火式燃焼を用いる自動車用の直列3気筒ガソリンエンジンであり、内燃機関の一例である。このエンジン113は、エンジン113を始動するためのスタータ112を備えている。エンジン113のクランク軸には、その回転角度を検出するためのクランク角センサ110が備えられ、クランク軸の他端は、モータジェネレータ114に接続されている。
The
ジェネレータ制御装置、すなわちGCU(Generator Control Unit)103は、インバータ115が所定電圧でバッテリ116を充電可能となるようにインバータ115を介してモータジェネレータ114の駆動を制御する。モータジェネレータ114は、エンジン113により駆動されて発電し、インバータ115を介してバッテリ116を充電する。
A generator control device, that is, a GCU (Generator Control Unit) 103 controls driving of a
バッテリ制御装置、すなわちBCU(Battery Control Unit)104は、VCU101からのバッテリ要求出力に基づいてバッテリ116の充電及び放電を制御する。バッテリ116には、バッテリ116の内部電圧を計測するバッテリ電圧センサ109が設けられており、VCU101は、バッテリ116の電圧を常時確認する。
A battery control unit (BCU) 104 controls charging and discharging of the
モータ制御装置、すなわちMCU(Motor Control Unit)105は、VCU101からのモータ要求出力に基づいてインバータ117及びモータ118を制御する。インバータ117には、電気的に接続されたバッテリ116から電力が供給される。そして、インバータ117は、バッテリ116から放電される直流電力を交流電力に変換し、モータ118に交流電力を供給する。モータ118は、減速ギア119を介して車輪120と接続されている。また、車輪120の駆動軸には、自動車速度センサ108が備えられている。
A motor control device, that is, a MCU (Motor Control Unit) 105 controls an
自動車速度センサ108、バッテリ電圧センサ109及びクランク角センサ110から出力される各信号は、VCU101に送られる。また、アクセル開度センサ106及びブレーキスイッチ107から出力される各信号もVCU101に送られる。
Signals output from
VCU101は、内燃機関(エンジン113)及び電動駆動部(モータ118)の少なくとも一方の出力によって走行する自動車(ハイブリッド自動車100)に搭載される。VCU101は、アクセル開度センサ106の出力信号に基づいてドライバの要求トルクを演算する。すなわち、アクセル開度センサ106は、エンジン113及びモータ118への要求トルクを検出する要求トルク検出センサとして用いられる。また、VCU101は、ブレーキスイッチ107の出力信号に基づいてドライバの減速要求の有無を判断する。また、VCU101は、バッテリ電圧センサ109の出力信号に基づいてバッテリ116の残電力量を演算する。また、VCU101は、クランク角センサ110の出力信号に基づいてエンジン113の回転速度を演算する。そして、VCU101は、上記各種センサの出力から得られるドライバ要求、及びハイブリッド自動車100の運転状態に基づいてエンジン要求出力、モータ要求出力、バッテリ要求出力等の各装置の最適な動作量を演算する。
The
VCU101で演算されたエンジン要求出力は、エンジン制御装置、すなわちECU(Engine Control Unit)2に送られる。ECU102は、VCU101からの要求出力に基づいてエンジン113を制御する。具体的には、ECU102は、スタータ112の制御の他、後述する図2に示す吸気カム11、排気カム12、インジェクタ13、点火プラグ14、点火コイル15、図2に示すスロットル26、及び図3に示すVTC(Valve Timing Control)40の制御を実施する。また、VCU101で演算されたモータ要求出力は、MCU105に送られる。また、VCU101で演算されたバッテリ要求出力は、BCU104に送られる。
The required engine output calculated by the
図2は、本発明の第1の実施の形態に係るエンジン113の構成例を示す概要図である。
シリーズハイブリッド自動車では、搭載したバッテリ116の充電容量(「バッテリ容量」と呼ぶ)が規定値未満になった場合にエンジン(エンジン113)が始動される。逆に、バッテリ116の充電容量(「バッテリ容量」と呼ぶ)が規定値以上になった場合にエンジン(エンジン113)が停止される。
FIG. 2 is a schematic diagram showing a configuration example of the
In a series hybrid vehicle, the engine (engine 113) is started when the charging capacity of the installed battery 116 (referred to as "battery capacity") becomes less than a specified value. Conversely, the engine (engine 113) is stopped when the charging capacity of the battery 116 (referred to as "battery capacity") reaches or exceeds a specified value.
図2に示すエンジン113は、1気筒当たり400ccの直列3気筒の自然吸気エンジンとして構成される。このエンジン113が備えるシリンダヘッド1とシリンダブロック2、そしてシリンダブロック2に挿入されたピストン3により燃焼室が形成される。ピストン3はコンロッド4を介してクランク軸5と連結されている。クランク軸5の近傍に設けられたクランク角センサ110は、エンジン回転数を検知する。
The
1気筒の燃焼室に向けて吸気管7と排気管8が接続されており、燃焼室の開口部を開閉するように吸気弁9と排気弁10が設けられている。吸気弁9の上部に吸気カム11が設けられ、排気弁10の上部に排気カム12が設けられる。吸気カム11が回転することで吸気弁9が開閉され、排気カム12が回転することで排気弁10が開閉される。
An
図示しないがエンジン113の側部には、吸気カム11と連結した吸気カムプーリ、排気カムと連結した排気カムプーリ、クランク軸5と連結したクランクプーリが設けられ、タイミングベルトを介して接続されている。これによりエンジン113の動作時にクランク軸5が回転することで吸気カム11と排気カム12が回転される。クランク軸5が2回転で吸気カム11と排気カム12は1回転するように吸気カムプーリ及び排気カムプーリが設定されている。
Although not shown, an intake cam pulley connected to the
また、吸気カム11には、吸気管(吸気管7)に設けられた吸気弁(吸気弁9)の位相を変更可能な可変バルブタイミング制御機構(以下、VTC)40(後述する図3を参照)が設けられている。また、クランク軸5には、発電時はジェネレータとして働き、エンジン113の始動や停止時にはモータとして働くモータジェネレータ114が設けられている。VTC40は電動式とし、ECU102が、VTC40に設けられたモータを回転させることで吸気弁9の位相を進角又は遅角に変更可能である。VTC40が吸気弁9の位相を変更する速度(「位相変更速度」と呼ぶ)は1秒間あたり300degCA(Crank Angle)である。
The
燃焼室の吸気側にインジェクタ13が設けられ、燃焼室上部に点火プラグ14と点火コイル15が設けられている。燃料は燃料タンク16に貯蔵され、フィードポンプ17によって燃料配管を通じて高圧燃料ポンプ18に送られる。高圧燃料ポンプ18は、排気カム12によって駆動され、昇圧された燃料がコモンレール19に送られる。コモンレール19には燃圧センサ20が設置され、燃料圧力(「燃圧」と呼ぶ)を検知できるようになっている。コモンレール19と各気筒に設けられたインジェクタ13は燃料配管によって接続されている。
An
吸気管7の上流にはコレクタ21が設けられる。このコレクタ21から各気筒に吸気管7が接続される。また、気筒に吸入される空気量を変更可能なスロットル26がコレクタ21の上流側に設けられている。
A
一方、排気管8の先には三元触媒22が設けられ、その下流に酸素センサ24が設けられる。三元触媒22には温度センサ23が設けられ、三元触媒22の温度を検出する。シリンダブロック2には、シリンダブロック2の周囲を流れる水の水温を測定する水温センサ27が設けられる。
On the other hand, a three-
水温やエンジン回転数の信号はECU102に入力される。ECU102は、各センサから入力する信号から求めた各種の情報に基づいて燃料噴射のオン、オフやVTC40の位相を制御する。
Signals of water temperature and engine speed are input to the
次に、ECU102の内部構成例及び動作例について以下に説明する。
図3は、ECU102の内部構成例を示す制御ブロック図である。エンジン制御装置(ECU102)は、吸気弁(吸気弁9)の位相を変更可能な可変バルブタイミング制御機構(VTC40)を備えたエンジン(エンジン113)を制御する。ECU102は、本実施の形態に係るエンジン制御方法を実行して、VTC40を備えたエンジン113を制御する。
Next, an internal configuration example and an operation example of the
FIG. 3 is a control block diagram showing an internal configuration example of the
ECU102は、CPU(Central Processing Unit)30、RAM(Random Access Memory)31、ROM(Read Only Memory)32を備える。
ECU102には、点火コイル15の電圧センサ(不図示)が検出した1次電圧、点火コイル15の電流センサ(不図示)が検出した2次電流、アクセル開度センサ106が検出したアクセル踏込情報(アクセル開度)、クランク角センサ110が検出した角度情報(クランク角度)及びエンジン113の回転数、スロットル26からのスロットル開度、バッテリ電圧センサ109が検出したバッテリ電圧(バッテリ容量)等の入力信号等が入力される。
The
The
ECU102に入力された各センサの入力情報は、RAM31に一時保管され、CPU30で、所定の制御プログラムに従って演算処理される。RAM31には、CPU31の演算処理の途中で発生した変数やパラメーター等が一時的に書き込まれ、これらの変数やパラメーター等がCPU31によって適宜読み出される。ただし、CPU31に代えてMPU(Micro Processing Unit)が用いられてもよい。
The input information of each sensor inputted to the
ROM32は、CPU31が動作するために必要なプログラムやデータ等を永続的に記録しており、ECU102によって実行されるプログラムを格納したコンピューター読取可能な非一過性の記録媒体の一例として用いられる。このため、CPU30で行われる演算処理の内容を記述した制御プログラムは、ROM32に予め書き込まれており、CPU30により適宜読み出されて実行される。また、ROM32には、後述する図7に示すように、例えば、燃料カット時のエンジン回転数に応じた中間保持期間を規定するマップ情報321が記憶されている。ただし、ECU102に不揮発性ストレージを設け、ネットワークを通じて更新されるマップ情報321が不揮発性ストレージに記憶される構成としてもよい。
The
ROM32に構成される位相変更情報記憶部(マップ情報321)は、エンジン(エンジン113)の状態変化の前における吸気弁(吸気弁9)の基準位置と、エンジン(エンジン113)の状態変化の後における吸気弁(吸気弁9)の目標位置と、基準位置及び目標位置の間の中間位置と、中間位置を含む所定範囲における中間位置の継続時間とを吸気弁(吸気弁9)の位相変更情報として記憶する。
The phase change information storage unit (map information 321) configured in the
上述したようにCPU30で実行される制御プログラムにより、図中に示す状態判定部301及び吸気弁位相変更部302の各機能が実現される。
本実施の形態に係るECU102は、例えば、VCU101からECU102に対して、エンジン113の停止が指示されると、エンジン113に供給する燃料をカットする制御を行う。燃料のカットの開始は、車両(ハイブリッド自動車100)の駆動に用いられるバッテリ(バッテリ116)の充電容量が規定値以上になった場合に、エンジン(エンジン113)の停止に先立って行われる。
As described above, the control program executed by the
For example, when the
また、ECU102は、エンジン113が停止し、燃料カットされている状態で、ドライバがアクセルを踏み込んだ場合には、エンジン113を再始動する。そこで、状態判定部301は、エンジン(エンジン113)の状態変化を判定し、判定結果を出力する。エンジン(エンジン113)の状態変化は、エンジン(エンジン113)の停止に伴い、エンジン(エンジン113)に供給される燃料がカットされたことを含む。また、エンジン(エンジン113)の状態変化は、燃料のカットが継続した状態からエンジン(エンジン113)が再始動したことを含む。
Further, the
吸気弁位相変更部(吸気弁位相変更部302)は、位相変更情報記憶部(マップ情報321)から読み出した位相変更情報、及び状態判定部(状態判定部301)が判定したエンジン(エンジン113)の状態変化に基づいて、可変バルブタイミング制御機構(VTC40)を通じて吸気弁(吸気弁9)の位相を基準位置から目標位置に変更する途中に、中間位置の付近で吸気弁(吸気弁9)の位相を変更する第1位相変更速度を、吸気弁(吸気弁9)の位相を基準位置から中間位置の付近に変更するまでの第2位相変更速度よりも低下させ、中間保持期間の経過後に第1位相変更速度よりも高い第3位相変更速度で吸気弁(吸気弁9)の位相を中間位置の付近から目標位置に変更する。エンジン(エンジン113)に供給される燃料がカットされたことが、エンジン(エンジン113)の状態変化として判定されると、吸気弁位相変更部(吸気弁位相変更部302)は、第1位相変更速度、第2位相変更速度又は第3位相変更速度で、吸気弁(吸気弁9)の位相を基準位置から目標位置に進角させる。一方、エンジン(エンジン113)が再始動したことが判定されると、吸気弁位相変更部(吸気弁位相変更部302)は、吸気弁(吸気弁9)の位相を基準位置から目標位置に向けて遅角させる。 The intake valve phase change unit (intake valve phase change unit 302) uses the phase change information read from the phase change information storage unit (map information 321) and the engine (engine 113) determined by the state determination unit (state determination unit 301). on the way of changing the phase of the intake valve (intake valve 9) from the reference position to the target position through the variable valve timing control mechanism (VTC 40) based on the state change of the intake valve (intake valve 9) near the intermediate position. The first phase change speed for changing the phase is made lower than the second phase change speed for changing the phase of the intake valve (intake valve 9) from the reference position to the vicinity of the intermediate position, and after the intermediate holding period elapses, the second phase change speed The phase of the intake valve (intake valve 9) is changed from near the intermediate position to the target position at a third phase change speed higher than the first phase change speed. When it is determined that the fuel supplied to the engine (engine 113) is cut off as a state change of the engine (engine 113), the intake valve phase changing unit (intake valve phase changing unit 302) changes the first phase. The phase of the intake valve (intake valve 9) is advanced from the reference position to the target position at the speed, the second phase change speed or the third phase change speed. On the other hand, when it is determined that the engine (engine 113) has restarted, the intake valve phase changing unit (intake valve phase changing unit 302) changes the phase of the intake valve (intake valve 9) from the reference position to the target position. to retard the angle.
吸気弁位相変更部302は、例えば、バッテリ容量に基づいて、ECU102がエンジン113を停止するため燃料カットを開始したこと、エンジン113を再始動すること等のエンジン113の状態変化に応じて、吸気弁9の位相を変更する指示をVTC40に行う。この際、吸気弁位相変更部302は、ROM32からマップ情報321を読み出して、吸気弁9の位相を変更開始するタイミング、吸気弁9の位相変更速度を切り替える等の制御を行う。
For example, based on the battery capacity, the intake valve
VTC40は、吸気弁位相変更部302の指示に基づいて、吸気カム11を駆動することで、吸気弁9の位相を進角又は遅角に変更することが可能である。以下の説明では、吸気弁位相変更部302が、吸気弁9の位相を進角又は遅角に変更するとして説明する。
The
なお、本実施の形態においては、ECU102内に状態判定部301、吸気弁位相変更部302及びマップ情報321を備える構成とするが、この構成に限るものではない。例えば、状態判定部301、吸気弁位相変更部302及びマップ情報321の一部、又は全てが、ECU102とは別の装置に実装されていても差し支えない。
In this embodiment, the
<吸気弁及び排気弁の位相とリフト量の関係>
次に、吸気弁9の位相を変えるタイミング(バルブ開閉タイミング)と、変更された吸気弁9の位相について図4~図8を参照して説明する。なお、図4~図6及び図8の横軸には、膨張行程、排気行程、吸気行程、圧縮行程の順に行程が変化する様子が示され、縦軸には、吸気弁9及び排気弁10のリフト量が示される。
<Relationship between intake valve and exhaust valve phases and lift amounts>
Next, the timing of changing the phase of the intake valve 9 (valve opening/closing timing) and the changed phase of the
図4は、第1の実施の形態に係るエンジン113の発電運転時における吸気弁9、排気弁10のプロファイルの例を示す図である。以下の図中に示す、吸気弁9、排気弁10の各プロファイルは、吸気弁9、排気弁10の開閉タイミング、位相の変化、及びリフト量を表す。
FIG. 4 is a diagram showing an example of profiles of the
図4では、吸気弁9の位相の変化をプロファイル9aで表し、排気弁10の位相の変化をプロファイル10aで表す。吸気弁9のリフト量は6mm、作用角は190degで設定され、排気弁10のリフト量は8mm、作用角は200degで設定されている。また、吸気弁9の閉弁時期は下死点(BDC:Bottom Dead Center)、排気弁10の閉弁時期は上死点(TDC:Top Dead Center)に設定されている。図4に示すように、エンジン113が駆動している時は、排気行程で排気弁10のプロファイル10aが変化し、吸気行程で吸気弁9のプロファイル9aが変化する。プロファイル10a,9aは、ほぼ重なっていない。プロファイル9aで表される吸気弁9の位相の位置を「基準位置」と呼ぶ。
In FIG. 4, the phase change of the
図5は、第1の実施の形態に係るエンジン113の燃料カット運転への移行時における吸気弁9、排気弁10のプロファイルの例を示す図。図5の横軸及び縦軸は、図4の横軸及び縦軸と同じである。
FIG. 5 is a diagram showing an example of profiles of the
第1の実施の形態に係るECU102は、バッテリ容量が上限値に到達するとエンジン113を停止させる制御を行う。そこで、ECU102は、エンジン113を停止させる前に燃料噴射を停止させる燃料カット運転に移行する。
The
その際、エンジン113が惰性で回転するため、プロファイル9aの状態では燃焼されていない空気(新気)が排気管8に排出される。そこで、吸気弁位相変更部302は、図5に示すように、プロファイル9aを、プロファイル9bの停止位置に進角させる。プロファイル9bは、発電運転時のプロファイル9aに対して、クランク角度で180deg進角した位置となっている。このため、吸気弁9のプロファイル9bと、排気弁10のプロファイル10aとは、ほぼ同じタイミングで重なっている。このプロファイル9bで表される吸気弁9の位相の位置を「目標位置」と呼ぶ。
At this time, since the
図6は、吸気弁9の位相が中間位置で保持される様子を示す図である。図6の横軸及び縦軸は、図4の横軸及び縦軸と同じである。
FIG. 6 is a diagram showing how the phase of the
本実施の形態に係る吸気弁位相変更部302は、ECU102がエンジン113を停止する制御に際して、燃料カット運転をする際に、吸気弁9の中間位置制御を行う。中間位置制御は、吸気弁位相変更部302が吸気弁9を進角し、プロファイル9aからプロファイル9bに変更する途中で、吸気弁9が中間位置に到達すると所定期間(「中間保持期間」と呼ぶ)にわたって、中間位置を保持する制御である。
Intake valve
上述したように吸気弁位相変更部302が中間位置制御を行うと、吸気弁9の位相は、中間保持期間にわたって、中間位置で保持される。このとき、吸気弁9の位相は、プロファイル9cで表される。プロファイル9cで表される吸気弁9の位相の位置を「中間位置」と呼ぶ。
When the intake valve
目標位置では、エンジン(エンジン113)が有する気筒に膨張行程で排気管(排気管8)から気筒内に吸入されたガスが、排気行程で排気管(排気管8)及び吸気管(吸気管7)に戻るように、排気行程で吸気管(吸気管7)に設けられた吸気弁(吸気弁9)の開弁時期と、排気管(排気管8)に設けられた排気弁(排気弁10)の開弁時期とが重なる。ただし、中間位置では、吸気弁(吸気弁9)の開弁時期が、排気弁(排気弁10)の開弁時期よりも遅角側に設定される。また、中間保持期間は、燃料カット時のエンジン113の回転数によって変わる。中間保持期間について、図7を参照して説明する。
At the target position, the gas sucked into the cylinders of the engine (engine 113) from the exhaust pipe (exhaust pipe 8) in the expansion stroke passes through the exhaust pipe (exhaust pipe 8) and the intake pipe (intake pipe 7) in the exhaust stroke. ), the opening timing of the intake valve (intake valve 9) provided in the intake pipe (intake pipe 7) and the exhaust valve (exhaust valve 10 ) overlaps with the valve opening timing. However, at the intermediate position, the opening timing of the intake valve (intake valve 9) is set to be retarded relative to the opening timing of the exhaust valve (exhaust valve 10). Also, the intermediate holding period changes depending on the rotation speed of the
図7は、ECU102に格納された、燃料カット時のエンジン回転数と中間保持期間との関係を表すマップ情報321の例を示す図である。図7の横軸は燃料カット時のエンジン回転数[rpm]を表し、縦軸は中間保持期間[s]を表す。
FIG. 7 is a diagram showing an example of
位相変更情報記憶部(マップ情報321)には、燃料のカットが開始された時点のエンジン(エンジン113)の回転数が上がるほど、長い中間保持期間が規定される。そこで、吸気弁位相変更部302は、図3に示すROM32から読み出したマップ情報321に基づいて、燃料カット時のエンジン回転数に応じた中間保持期間を取得する。
In the phase change information storage unit (map information 321), a longer intermediate holding period is defined as the rotation speed of the engine (engine 113) at the time when fuel cut is started increases. Therefore, the intake valve
再び、図6を参照すると、中間位置のプロファイル9cは、発電運転時におけるプロファイル9aに対して、150degだけ進角した位置となっている。つまり、中間保持位置は、位相変更開始前の吸気行程における吸気弁9の位置に対して、150degだけ進角した位置である。また、吸気弁位相変更部302は、図7のマップ情報321に示したように、燃料カットが開始された直後のエンジン回転数に基づいて中間位置の保持期間を決定し、かつ、エンジン回転数が高いほど中間保持期間が長くなるよう制御する。
Referring to FIG. 6 again, the
エンジン113が停止した後にバッテリ容量が下限値以下となるとエンジン113が再始動される。その際は、モータジェネレータ114がクランク軸5を回転させることでエンジン113の回転が始まる。しかし、エンジン113の始動直後は吸気行程で吸入された空気が圧縮行程で圧縮されると回転の抵抗になり回転数の上昇が変動する。このため、吸気弁位相変更部302は、吸気弁9の位相をプロファイル9bの状態で維持するデコンプレッションでエンジン113を再始動する。
After the
その後、ECU102は、エンジン回転数が1200rpmまで上昇したところでモータ回転数を維持するように制御する。
図8は、ECU102がエンジン113を始動した後に、吸気弁位相変更部302が吸気弁9を遅角させる様子を示す図である。
After that, the
FIG. 8 is a diagram showing how the intake
ECU102がエンジン113を再始動すると、吸気弁位相変更部302は、プロファイル9dで吸気弁9が動作するよう、吸気弁9を遅角する。プロファイル9dは、排気行程と吸気行程にまたがった位置にある。プロファイル9dは、エンジン(エンジン113)の初爆時にECU102がエンジン(エンジン113)を自立回転させるために必要なトルクを発生させるために設定された吸入弁9の位相を表している。例えば、プロファイル9dに示される、吸気弁9の閉弁時期は上死点後120degだけ遅角した位置に設定される。
When the
プロファイル9dに到達すると、ECU102の制御により、インジェクタ13から燃料が噴射され、エンジン113が初爆される。初爆後はエンジン113の燃焼により回転数が上昇し、モータジェネレータ114のクランキングへのアシストは停止される。
When the profile 9d is reached, fuel is injected from the
次に、本実施の形態に係るECU102が制御するエンジン113の作用について説明する。ここでは、ECU102が、エンジン回転数1800rpm、エンジントルク60Nmの発電点での運転からエンジン113を停止し、その後、エンジン113を再始動する過程について説明する。
Next, operation of
例えば、ハイブリッド自動車100が走行中の条件で、エンジン113は暖気後で水温が80℃となっており、バッテリ容量が下限値以下のため、発電点でエンジンは動作中である。発電点であるエンジン1800rpmの条件では、吸気弁位相変更部302が、図4に示したプロファイル9a,10aに従って、吸気弁9及び排気弁10が動作するように運転している。この状態では、吸気行程で燃焼室に吸入された空気の空気量に対する燃料の空燃比が“14.5”となるように、インジェクタ13から燃料が噴射される。
For example, under the condition that the
燃料噴射時期は吸気行程の60degATDCとなっており、吸気行程から圧縮行程の期間を経て燃焼室内に均一な混合気が形成される。混合気は、圧縮行程後期の燃費最良点火時期で点火され、燃焼圧がピストン3を押すことでクランク軸5が回転される。クランク軸5が回転することで、クランク軸5に連結されたモータジェネレータ114も回転されて発電され、バッテリ116に電力が充電される。
The fuel injection timing is 60 degrees ATDC of the intake stroke, and a uniform air-fuel mixture is formed in the combustion chamber through the period from the intake stroke to the compression stroke. The air-fuel mixture is ignited at the best fuel consumption ignition timing in the latter half of the compression stroke, and the combustion pressure pushes the
信号や渋滞等によってハイブリッド自動車100が停止し、バッテリ容量が上限値以上となると充電を停止し、ECU102の制御により、エンジン113は停止処理を開始する。この際、エンジントルクが不要なためエンジンは燃料カット運転モードに入る。そして、ECU102は、インジェクタ13への燃料噴射信号をオフとすることで、燃焼室への燃料供給を停止する。
When the
そこで、燃料カットの開始からエンジン停止までのエンジン回転数と、吸気弁9の位相進角量との時間履歴について、図9と図10を参照して説明する。
Therefore, the time history of the engine speed and the phase advance amount of the
図9は、ECU102が燃料カットを開始後にエンジン回転数が変化する様子を示したグラフである。図9の横軸は、燃料カットの開始後に経過した時間[s]を表し、縦軸は、エンジン回転数[rpm]を表す。
FIG. 9 is a graph showing how the engine speed changes after the
そして、図9の時間0.0[s]が、ECU102が燃料カットを開始したタイミングを表す。燃料カットが開始されると、エンジンは惰性で回転し、エンジン回転数が徐々に低くなる。
Then, time 0.0 [s] in FIG. 9 represents the timing at which the
図10は、ECU102が燃料カットを開始後に、吸気弁位相変更部302が吸気弁9の位相を進角する様子を示したグラフである。図10の横軸は、燃料カットの開始後に経過した時間[s]を表し、縦軸は、吸気弁9の位相進角量[deg]を表す。
FIG. 10 is a graph showing how the intake
図10の時間0.0[s]は、図9と同様に、ECU102が燃料カットを開始したタイミングを表す。吸気弁位相変更部302は、燃料カットを開始したタイミングと同時に、吸気弁9の位相を進角させる制御を開始し、VTC40を駆動する。まず、ECU102は、図6に中間保持位置として示したプロファイル9cを中間位置の目標値として設定する。プロファイル9aからプロファイル9cまでのクランク角度は150deg、VTC40の応答速度は300degCA/sとなっている。
Time 0.0 [s] in FIG. 10 represents the timing at which the
このため、燃料カットの開始から0.5秒でプロファイル9aがプロファイル9cの位置に到達する。なお、図9に示したように、燃料カット直前のエンジン回転数は1800rpm、0.5秒後の回転数は1780rpmである。このため、プロファイル9cには7サイクル目の途中で到達することとなる。そして、吸気弁位相変更部302は、中間保持期間(2.1秒)が経過するまでの間、中間位置の付近(150deg付近)で吸気弁(吸気弁9)の位相を進角させる第1位相変更速度をゼロとする。中間保持期間が経過した後、吸気弁位相変更部302は、第1位相変更速度より高い第3位相変更速度で吸気弁9の位相を目標位置に変更する。
Therefore, the
ここで、1気筒当たりの排気管8へ排出される新気の新気量について説明する。
図11は、吸気弁9の位相が、中間位置のプロファイル9cに到達するまでに1気筒当たりの排気管8へ排出される新気の新気量を示す図である。図11の横軸は、燃料カット開始からのサイクル番号(サイクル数)を表し、縦軸は排気管8に排出された新気の体積(新気量)[cm3]を表す。
Here, the amount of fresh air discharged to the
FIG. 11 is a diagram showing the amount of fresh air discharged to the
燃料カットの直後は、吸気弁9の閉弁時期が吸気行程の下死点付近にある。このため、燃料カットの直後は、吸気行程で多量の新気が燃焼室内に吸入され、吸気弁9の閉弁後に圧縮行程を経て排気行程で排気管8に新気が排出される。
Immediately after the fuel cut, the closing timing of the
しかし、吸気弁9の位相が進角されるにしたがって吸気弁9の閉弁時期が吸気行程の上死点に近づくため、排気管8に排出される新気の新気量は徐々に減少する。そして、6サイクル目では排気管8に排出される新気の新気量はゼロとなり、7サイクル目では排出される新気の新気量がマイナスとなり、排気管8から吸気管7に新気が戻る状態となる。
図11に示す、吸気管7から排気管8に排出される新気の体積V1は1411ccとなる。また、図11には、吸気管7から排気管8に戻される新気の体積V2が示される。
However, as the phase of the
The volume V1 of fresh air discharged from the
ここで、図11に示した8サイクル目のプロファイル9cの状態において、新気が排気管8から吸気管7に戻される現象について説明する。
図12は、中間位置のプロファイル9cに変更された吸気弁9と、排気弁10との動作例を示す図である。
Here, a phenomenon in which fresh air is returned from the
FIG. 12 is a diagram showing an operation example of the
図12の上側には、図6と同様のプロファイル9c,10aが示される。
図12の下側には、プロファイル9c,10aで規定される吸気弁9、排気弁10の動作の様子がタイミング(1)~(4)ごとに示される。図12の下側に示す吸気管7と排気管8、燃焼室の模式図のうち、左側の管を吸気管7、右側の管を排気管8とする。また、タイミング(1)~(4)において、縦縞の領域が吸気管7の新気を表し、横縞の領域が排気管8の新気又は排気ガスを表す。図中の矢印は、新気の移動方向を表す。
In the upper part of FIG. 12
At the bottom of FIG. 12, the states of operation of the
吸気行程では、プロファイル9cに示すように、吸気弁9が吸気行程初期のピストン3が下降する前に閉弁されるため、燃焼室内に新気が殆ど吸入されない。そのため、吸気弁9の閉弁後にピストン3が下降すると、初期に燃焼室に存在した新気が膨張され燃焼室内に負圧が形成される。
In the intake stroke, as shown in the
圧縮行程では、ピストン3が上昇し、燃焼室の容積が小さくなる。このため、ピストン3の上死点付近で初期の大気圧の状態に戻る。次に、膨張行程でピストン3が下降すると、初期に存在した新気が再度膨張して負圧が形成される。
In the compression stroke, the
つまり、タイミング(1)に示す膨張行程において、排気弁10が開弁前の状態では、吸気管7から吸入された新気が無いので、燃焼室内に負圧が形成された状態となる。
That is, in the expansion stroke shown at timing (1), before the
タイミング(2)に示す排気弁10のみが開弁された期間では、排気管8内は大気圧となり、燃焼室は負圧となっている。このため、排気管8と燃焼室との圧力差により、前のサイクルで排気管8に排出されていた排気ガスを含む新気が燃焼室内に吸入される。排気弁10が開弁してから、吸気弁9が開弁されるまでの期間は40degであるため、排気管8の前のサイクルで排出された空気が燃焼室内に充満し、排気管8と同じ大気圧まで、燃焼室内の圧力が回復する。
During the period in which only the
排気行程に入るとピストン3の上昇が開始される。ここで、タイミング(3)に示す排気行程では、吸気弁9も開弁した状態となる。このため、燃焼室内の圧力は大気圧まで回復しており、燃焼室内の圧力と、吸気管7及び排気管8の圧力とで差圧がない。このため、吸気管7から新気は吸入されず、排気管8から燃焼室に流入した新気が、吸気管7及び排気管8に戻される。
When the exhaust stroke starts, the
タイミング(4)に示すピストン3の上昇中は、排気管8から吸入された前のサイクルの混合気を含む新気が、吸気管7と排気管8にそれぞれ押し出される状態となる。この結果、排気管8の新気が吸気管7に戻されている。タイミング(4)では、吸気弁9のリフト量が、排気弁10のリフト量より多いため、前のサイクルの混合気を含む新気は、吸気管7に多く戻される。
During the upward movement of the
ここで、図11を参照すると、燃料開始から6サイクル目までに1411ccの体積V1で示す新気が排気管8に排出されており、8サイクル目以降のプロファイル9cの状態では1サイクル当たり62ccの新気が排気管8から吸気管7に戻される状態となる。例えば、プロファイル9cの状態を23サイクル続けることで排気管8に排出された新気をすべて吸気管7に戻すことが可能となる。この間の平均回転数は約1700rpmのため、23サイクルは1.7秒に相当する。
Here, referring to FIG. 11, from the start of fuel to the 6th cycle, fresh air with a volume V1 of 1411 cc is discharged to the
エンジン113の再始動時にエンリッチ噴射を無くすためには、排気管8に排出される新気の新気量をゼロにする必要がある。しかし、デコンプレッションのため、吸気弁位相変更部302は、ECU102がエンジン113を始動した時に、吸気弁9の位相をプロファイル9b(図5を参照)の状態とする。そして、吸気弁位相変更部302は、ECU102がモータジェネレータ114によりクランク軸5を回転させ、回転数が1200rpmに上昇した後に初爆するために、吸気弁9の位相をプロファイル9bから120degだけ遅角させて、プロファイル9d(図8を参照)に変更する。
In order to eliminate the enriched injection when the
吸気弁位相変更部302が、吸気弁9の位相を、初爆前のプロファイル9bからプロファイル9dに変更する期間においても新気が排気管8に排出される。このため、エンジン停止の段階で再始動時に排出される新気を見越し、燃料カットにおいて排気管8へ排出された新気に追加して燃焼ガスも吸気管7に戻しておく必要がある。
Fresh air is also discharged to the
ハイブリッド自動車100が走行し、バッテリ容量が下限値以下になると発電のため、ECU102からエンジン113の始動指令が出力される。エンジン113の始動時には、まず、吸気弁9の位相がプロファイル9bのまま、モータジェネレータ114によりクランク軸5が回転される。
When the
図5に示したように、プロファイル9bでは、圧縮行程におけるピストン3の上昇時に、吸気行程で負圧となった空気が大気圧に戻される。また、排気行程では、吸気弁9及び排気弁10が開弁しているため、燃焼室内の空気が圧縮されることはない。このため、ピストン3が空気を圧縮することによって生じるエンジン回転数の変動が抑制され、振動による不快感が運転者に発生しない。そして、吸気弁位相変更部302は、ECU102により、エンジン回転数が1200rpmに上昇するのを待ってからVTC40を動作させ、吸気弁9の位相をプロファイル9bから初爆のためのプロファイル9dに変更する。
As shown in FIG. 5, in the
次に、モータジェネレータ114によるクランキングの影響について、図13と図14を参照して説明する。
図13は、クランキング開始後のエンジン回転数の変化の様子を示す図である。図13の横軸はクランキング開始後の時間[s]を表し、縦軸はエンジン回転数[rpm]を表す。図13の時間0.0[s]が、ECU102がクランキングを開始したタイミングを表す。
Next, the influence of cranking by
FIG. 13 is a diagram showing how the engine speed changes after cranking is started. The horizontal axis of FIG. 13 represents the time [s] after the start of cranking, and the vertical axis represents the engine speed [rpm]. Time 0.0 [s] in FIG. 13 represents the timing at which the
エンジン113の再始動時には、モータジェネレータ114により回転数が1200rpmに上昇するまでに1気筒あたり3サイクルの0.2秒を要する。そしてエンジン113の再始動から0.2秒後にエンジン回転数が1200rpmに到達した時点でモータジェネレータ114により回転数が1200rpmで保持される。このとき、ECU102は、プロファイル9bがプロファイル9dになるように吸気弁9の位相を変更する。
When the
図8に示すようにプロファイル9bは吸気弁9の閉弁時期が上死点(TDC)であり、プロファイル9dは吸気弁9の閉弁時期が上死点後120degである。また、VTC40の応答速度は300degCA/sである。このため、ECU102は、プロファイル9bからプロファイル9dに0.4秒で変更できる。なお、エンジン回転数は1200rpmであるので、プロファイルの変更期間は4サイクルに相当する。そしてプロファイル9dに到達後は燃料が噴射されて初爆サイクルとなり新気ではなく既燃焼ガスが排出される。
As shown in FIG. 8, in
図14は、クランキング開始後における吸気弁9の位相進角量の変化の様子を示す図である。図14の横軸はクランキング開始後の時間[s]を表し、縦軸は吸気弁9の位相進角量[deg](VTC位相とも呼ぶ)を表す。図14の時間0.0[s]が、ECU102がクランキングを開始したタイミングを表す。
FIG. 14 is a diagram showing how the phase advance amount of the
エンジン113の再始動時には、デコンプレッションが必要とされる。そこで、吸気弁位相変更部(吸気弁位相変更部302)は、エンジン(エンジン113)の再始動により発生するデコンプレッションが完了した後に、吸気弁(吸気弁9)の位相を目標位置から基準位置に向けて遅角させる。この際、図中に示すように、エンジン113の再始動の開始は、クランキングの開始と同じとしてよい。
Decompression is required when the
吸気弁位相変更部302は、クランキングの開始タイミングから、デコンプレッションを完了するまでの期間は、プロファイル9bのまま吸気弁9の位相を変えない。デコンプレッションを完了した後、吸気弁位相変更部302は、吸気弁9の位相進角量を、180[deg]から60[deg]まで遅角する。つまり、吸気弁位相変更部302は、エンジン(エンジン113)の状態変化がエンジン(エンジン113)の始動である場合に、排気行程と吸気行程にまたがった位置であって、エンジン(エンジン113)の初爆時に、エンジン(エンジン113)が自立回転可能なトルクが発生する位置まで吸気弁(吸気弁9)の位相を遅角する。そして、ECU102は、吸気弁位相変更部302が吸気弁9の位相進角量を60[deg]に変更したタイミングで初爆サイクルとする。
The intake valve
図15は、吸気弁9の位相変更の開始時点を基準として4サイクル中に排気管8に排出される新気の新気量を示す図である。
FIG. 15 is a diagram showing the amount of fresh air discharged to the
吸気弁位相変更部302が吸気弁9の位相を変更する途中の1サイクル目で、吸気弁9の位相がプロファイル9c付近に変化する。この時、排気管8から吸気管7に空気が戻るサイクルとなっているが2サイクル目以降は吸気管7から排気管8に新気が排出される。
In the first cycle during which the intake valve
ここで、1サイクル目での排気管8から吸気管7に空気が戻る体積V3は50ccである。一方、2サイクル目から4サイクル目の吸気管7から排気管8に新気が排出される体積V4は500ccに相当する。そして、体積V4のうち、450ccがエンジン113の始動時に吸気管7から排気管8に排出される新気の新気量となる。
Here, the volume V3 of air returning from the
このことから、エンジン停止の燃料カットにおいて吸気管7から排気管8に排出される新気の体積V1は1411cc、エンジン113の始動時のクランキングから初爆までの期間において吸気管7から排気管8に排出される新気の体積は、体積V4(500cc)-体積V3(50cc)の450ccとなる。そして、エンジン停止から初爆までに排出される新気の新気量をゼロとするには、エンジン停止時のプロファイル9cにおいて1861cc(=1411+450)の空気を排気管8から吸気管7に戻しておく必要がある。
From this, the volume V1 of fresh air discharged from the
ここで、プロファイル9cでは1サイクルあたり62ccの空気を戻すことが可能である。このため、プロファイル9cで30サイクル、エンジン113の平均回転数を1700rpmとすると、2.1秒間が必要となる。
Here, profile 9c allows 62 cc of air to be returned per cycle. Therefore, if the
そこで、吸気弁位相変更部302は、エンジン停止の燃料カットにおいてプロファイル9cの保持期間を2.3秒に設定し、燃料カットの開始から2.8秒後にプロファイル9bに変更する。プロファイル9bに到達すると吸気管7から排気管8に排出される空気量は0となり、エンジン113が回転していても排気管8に新気が流れることはない。
Therefore, the intake valve
ここで、プロファイル9bにおいて吸気管7から排気管8に排出される量がゼロとなる現象について説明する。
図16は、目標位置のプロファイル9bに変更された吸気弁9と、排気弁10との動作例を示す図である。
図16の上側には、図5と同様のプロファイル9b,10aが示される。
図16の下側には、プロファイル9b,10aで規定される吸気弁9、排気弁10の動作の様子がタイミング(1)~(4)ごとに示される。
Here, the phenomenon that the amount discharged from the
FIG. 16 is a diagram showing an operation example of the
In the upper part of FIG. 16
At the bottom of FIG. 16, the states of operation of the
図16に示すプロファイル9bにおいても、図12に示したプロファイル9cと同様にタイミング(1)の排気弁10の閉弁前は負圧が形成されている。タイミング(2)では、まず排気弁10が開弁され、排気管8の新気が燃焼内に吸入される。
Also in the
ここで、図12に示したプロファイル9cとは異なり、タイミング(2)で排気弁10が開弁してから10deg後の早いタイミングで吸気弁9が開弁される。このため、タイミング(3)では、燃焼室内に十分な負圧が残っており、開弁された吸気管7からも新気が燃焼室に吸入される。このとき、排気弁10の方が先に開弁されるため排気管8からの新気の吸入量が、吸気管7からの新気の吸入量よりも多くなっている。
Here, unlike the
そして、吸気管7と排気管8から燃焼室に吸入された新気が、タイミング(4)に示す排気行程中にピストン3が上昇することでそれぞれ吸気管7と排気管8に押し出される。この際、吸気弁9のリフト量が6mmであるのに対し、排気弁10のリフト量は8mmであるので、排気弁10の方が吸気弁9よりリフト量が大きい。このため、圧力損失の影響から排気管8側に新気が多く排出される。この結果、吸気管7と排気管8から吸入した新気量と同等の量がそれぞれ戻されるため、排気管8に排出される新気の新気量はゼロとなっている。
The fresh air sucked into the combustion chamber from the
また、吸気弁位相変更部302は、吸気弁9の位相をプロファイル9cからプロファイル9bに到達させてエンジン113を停止させる。そこで、燃料カットからエンジン停止までに排気管8に排出される新気について説明する。
In addition, the intake valve
図17は、燃料カット開始からエンジン停止までの各サイクルにおいて排気管8から吸気管7に排出される新気の新気量を示す図である。ここでは、プロファイル9cの保持期間が2.3秒となるように制御される。図17の横軸は、燃料カット開始からのサイクル番号を表し、縦軸は排気管8に排出された新気の体積(新気量)[cm3]を表す。
FIG. 17 is a diagram showing the amount of fresh air discharged from the
8サイクル目から37サイクルまでが、吸気弁9の位相が、プロファイル9cの中間位置に保持されている状態である。上述したように図15では、エンジン113の始動時のクランキング後に、吸気弁位相変更部302が吸気弁9の位相を初爆位置に変更する際、吸気管7から排気管8に戻される新気の体積V3と、エンジン停止時の燃料カットからエンジン113の始動時の初爆までに吸気管7から排気管8に排出される新気の体積V4とが示される。
From the 8th cycle to the 37th cycle, the phase of the
また、図17には、エンジン停止時の燃料カット開始からエンジン停止までに吸気管7から排気管8に排出される新気の体積V1と、吸気弁位相変更部302が吸気弁9の位相を中間位置に保持することで排気管8から吸気管7に戻される新気の体積V2とが示される。そして、ECU102は、新気の体積V1+V4と、新気の体積V2+V3との積算値をゼロにすることでエンジン初爆から噴射する燃料のエンリッチが不要となり、エンジン停止から再始動に伴う燃費、排気の悪化を抑制することが可能となる。
FIG. 17 also shows a volume V1 of fresh air discharged from the
以上説明した第1の実施の形態に係る吸気弁位相変更部302は、エンジン停止時に吸気弁9の位相変更を開始した直後の過渡期間で排気管8に排出された新気に対し、この新気を燃焼室内に再吸入してから吸気管7に戻すことが可能な位相(プロファイル9c)を一定に保持する保持期間を設ける。そして、吸気弁位相変更部302は、保持期間中に排気管8に排出された新気を吸気管7に戻した後に、排気管8への新気の排出を抑制する位置(プロファイル9b)に動作させる。
The intake valve
具体的には、位相変更の開始直後に排気管8に排出された新気を吸気管7に噴き戻させるため、吸気弁位相変更部302は、吸気弁9の位相を目標位置に変更する途中の、排気弁10の開弁時期が吸気弁9の開弁時期よりも進角した状態を所定期間にわたって維持させる。そして、吸気弁位相変更部302は、エンジン停止時の位相変更途中で排気管8に排出された新気の新気量と、エンジン113の再始動時に位相をデコンプレッション位置から初爆位置に変更する際に排出される新気の新気量とを見越して、この所定期間を、これらの新気量に相当する排気ガスを事前に吸気管7に戻すことが可能な期間に設定する。
Specifically, in order to cause the fresh air discharged to the
このようにエンジン停止時の過渡期間で排気管8に排出された新気と、エンジン113の始動時の過渡期間で排気管8に排出されることを見越した量の燃焼ガスをエンジン停止時の時点で吸気管7に戻しておくことで、ECU102は、エンジン113の始動時のエンリッチ噴射を無しとすることが可能となる。また、エンジン113の始動時のエンリッチ噴射を無しとしたことで、燃費を向上し、排気の悪化を抑えることができる。
In this way, the fresh air discharged into the
[第2の実施の形態]
次に、本発明の第2の実施の形態に係る吸気弁9の位相変更制御の例について、図18~図21を参照して説明する。
[Second embodiment]
Next, an example of phase change control of the
第2の実施の形態に係るECU102の構成は、第1の実施の形態に係るECU102の構成と同じである。ただし、第2の実施の形態に係るECU102は、吸気弁位相変更部302が吸気弁9の位相を変更途中で位相変更速度をゼロとせず、排気管8から吸気管7へ空気が戻る現象が生じる期間中に位相変更速度を遅くすることで排気管8から吸気管7への空気が戻る期間を生成する点で第1の実施の形態と異なる。このように第2の実施の形態に係るECU102が動作することの利点は、位相変更速度をゼロにしないため、動作を開始した際のモータ起動電力の増加を抑制できることにある。
The configuration of the
図18は、第2の実施の形態に係る吸気弁位相変更部302が、中間位置の付近で変化させるプロファイル9d,9eの例を示す図である。
FIG. 18 is a diagram showing an example of
第1の実施の形態に係る吸気弁位相変更部302は、図6に示したように、排気管8から吸気管7に最大の空気(62cc)が戻る位相進角量150degのプロファイル9cで位相を停止する制御を行った。
一方、第2の実施の形態に係る吸気弁位相変更部302は、図18に示すように、排気管8から吸気管7に空気が戻り始める位相進角量140degのプロファイル9dに到達した時点で位相変更速度(第1位相変更速度)を、プロファイル9aからプロファイル9dに到達するまでの位相変更速度(第2位相変更速度)よりも低下させる。そして、吸気弁位相変更部302は、排気管8から吸気管7に空気が戻らなくなる位相進角量160degのプロファイル9eに到達した時点で通常の位相変更速度(第3位相変更速度)に戻す制御となる。なお、プロファイル9eは、図6に示したプロファイル9cよりも10degだけ進角した位置にある。
The intake
On the other hand, as shown in FIG. 18, the intake valve
なお、エンジン停止時に吸気管7から排気管8に排出される空気量1411cc(図11に示す体積V1)と、エンジン113の再始動時に排気管8に排出される空気量450cc(図15に示す体積V3の-50ccと、図15に示す体積V4の500ccとの合算値)は第1の実施の形態と同じである。また、排気管8から吸気管7に戻す目標空気量は1861ccであり、第1の実施の形態、第2の実施の形態とも同じである。
Note that the amount of air discharged from the
第2の実施の形態に係るECU102の吸気弁位相変更部302は、位相変更速度をゼロにせず、低速で動かし続けるため、上述した1861ccの空気を排気管8から吸気管7に戻せる期間となるように位相変更速度(第1位相変更速度)を設定する必要がある。
Since the intake valve
ここで、第2の実施の形態に係る位相変更速度の制御により、排気管8から吸気管7に戻る空気の空気量について、図19を参照して説明する。
図19は、吸気弁位相変更部302が、エンジン停止時に位相変更速度を低速にして動かした場合に、排気管8から吸気管7に戻る空気の空気量の例を示す図である。図19の横軸は、燃料カット開始後の6サイクル目からのサイクル番号を表し、縦軸は排気管8に排出された新気の体積(新気量)[cm3]を表す。
Here, the amount of air returning from the
FIG. 19 is a diagram showing an example of the amount of air returning from the
吸気弁位相変更部302は、吸気弁9の位相が6サイクル目でプロファイル9dに到達するように位相を変更する。第2の実施の形態に係る吸気弁位相変更部302によるエンジン停止後、6サイクル目までの制御は、図11に示した第1の実施の形態に係る吸気弁位相変更部302の制御と同じである。その後、吸気弁位相変更部302は、排気管8から吸気管7に戻る空気量が最大となるプロファイル9cの位置まで16サイクル目で到達させる。ただし、吸気弁位相変更部302は、プロファイル9cの位置に到達するまでの間、吸気弁9の位相を低速で変更するので、徐々に排気管8から吸気管7に戻る空気量が増加している。
The intake valve
16サイクル目以降は、吸気弁位相変更部302が、プロファイル9cからプロファイル9eに位相を変更するため、徐々に排気管8から吸気管7に戻る空気量が減少する。26サイクル目でプロファイル9eに到達すると排気管8から吸気管7に戻る空気量はゼロとなる。
After the 16th cycle, the intake
なお、図19でプロファイル9dからプロファイル9eまで変更する期間が20サイクルの場合、排気管8から吸気管7に戻る空気量は539.6ccとなる。この結果から、排気管8から吸気管7に戻す空気量を1861ccとするには、プロファイル9dからプロファイル9eに変更するサイクルを“69”に設定する必要がある。
In addition, when the period of changing from the profile 9d to the
ここで、第2の実施の形態における吸気弁位相変更部302が、エンジン113を停止して燃料カットを開始してからのエンジン回転数と吸気弁位相進角量との関係について、図20と図21を参照して説明する。
Here, the relationship between the engine speed and the intake valve phase advance amount after the intake valve
図20は、ECU102が燃料カットを開始後に、エンジン回転数が変化する様子を示したグラフである。図20の横軸は、燃料カットの開始後に経過した時間[s]を表し、縦軸は、エンジン回転数[rpm]を表す。
図21は、ECU102が燃料カットを開始後に、吸気弁位相変更部302が吸気弁9の位相を進角する様子を示したグラフである。図21の横軸は、燃料カットの開始後に経過した時間[s]を表し、縦軸は、吸気弁9の位相進角量[deg]を表す。
FIG. 20 is a graph showing how the engine speed changes after the
FIG. 21 is a graph showing how the intake valve
上述したように、第2の実施の形態に係る吸気弁位相変更部302が、排気管8から吸気管7にガスを戻すには69サイクルが必要となり、第1の実施の形態に係る制御で必要とされた30サイクルよりも長くなる。そのため平均回転数は1600rpmとなり、69サイクルの期間は5.2秒となる。そして、図18に示したように、吸気弁位相変更部302がプロファイル9dからプロファイルeに変更に要する位相は20degである。そこで、20degの位相を5.2秒で変更するために必要な位相変更速度は3.8degCA/sとなる。
As described above, the intake valve
以上説明した第2の実施の形態に係る吸気弁位相変更部302は、排気管8から吸気管7に空気が戻る位相範囲において、吸気弁9の位相を低速で動かすことでも第1の実施の形態と同じ効果を得ることができる。すなわち、ECU102は、エンジン113の始動時のエンリッチ噴射を無しとしたことで、燃費を向上し、排気の悪化を抑えることができる。
The intake valve
[第3の実施の形態]
次に、本発明の第3の実施の形態に係る吸気弁9の位相変更制御の例について、図22を参照して説明する。
[Third Embodiment]
Next, an example of phase change control for the
第3の実施の形態に係るECU102の構成は、第1の実施の形態に係るECU102の構成と同じである。ただし、第3の実施の形態に係る吸気弁位相変更部302は、VTC40の低コスト化を目的として、第1の実施の形態の位相変更速度300degCA/sに対して半分の150degCA/sに性能を落としたモータを採用し、このモータを動作させる点が第1の実施の形態と異なる。
The configuration of the
性能を落としたモータを採用したVTC40を使用すると、位相変更速度が第1の実施の形態に係る位相変更速度の半分となるため、エンジン停止時と始動時のサイクル数が増加する。例えば、エンジン停止時の位相変更の様子を示した図11のサイクル数、エンジン113の始動時の位相変更の様子を示した図15でのサイクル数が概ね2倍になると考えられる。この場合、図11に示した、吸気管7から排気管8に排出される空気の体積V1が2倍の2822ccとなり、図15に示した、排気管8から吸気管7に戻される空気の体積V3が100cc、吸気管7から排気管8に排出される空気の体積V4が1000ccとなる。
If a
そこで、位相変更速度と中間保持期間との関係について説明する。
図22は、ECU102に格納された、位相変更速度と中間保持期間との関係を表すマップ情報321Aの例を示す図である。図22の横軸は位相変更速度[degCA/s]を表し、縦軸は中間保持期間[s]を表す。
Therefore, the relationship between the phase change speed and the intermediate holding period will be described.
FIG. 22 is a diagram showing an example of
位相変更速度が半分になったことで、ECU102は、図17に体積V2で示す3722cc(=2822-100+1000)の空気量を排気管8から吸気管7に戻すことが可能な中間保持期間を設定する必要がある。そこで、ECU102は、エンジン停止時とエンジン113の始動時の位相変更速度に応じた中間保持期間に変更する。位相変更情報記憶部(マップ情報321)には、吸気弁(吸気弁9)の位相変更速度が上がるほど、短い中間保持期間が規定される。
Since the phase change speed is halved, the
中間保持期間は、燃料カット直後のエンジン回転数によって変わる。このため、吸気弁位相変更部302は、異なるエンジン回転数で燃料カットを実施する場合に、それぞれの条件に対応して用意した図22に示すマップ情報321Aを参照して、位相変更速度に応じた中間保持期間に変更する。
The intermediate holding period changes depending on the engine speed immediately after the fuel cut. For this reason, the intake valve
以上説明した第3の実施の形態に係るECU102では、燃料カット直後のエンジン回転数によって変わる中間保持期間を求め、位相変更速度を変えて中間保持期間を変更する。このとき、ECU102は、位相変更速度が遅い時には中間保持期間を長くし、位相変更速度が速い時には中間保持期間を短くするように制御する。このようにECU102は、位相変更速度によって中間保持期間を変更することで第1の実施の形態と同様に、エンジン113の始動時のエンリッチ噴射を無しとしたことで、燃費を向上し、排気の悪化を抑えるという効果を得ることができる。
The
[第4の実施の形態]
次に、本発明の第4の実施の形態に係る吸気弁9の位相変更制御の例について、図23を参照して説明する。
[Fourth embodiment]
Next, an example of phase change control for the
第4の実施の形態に係るECU102の構成は、第1の実施の形態に係るECU102の構成と同じである。ただし、第4の実施の形態に係るECU102は、スロットル開度が異なる条件で燃料カットを開始した場合について説明する。
The configuration of the
図23は、ECU102に格納された、燃料カット時のスロットル開度と中間保持期間との関係を表すマップ情報321Bの例を示す図である。図23の横軸は燃料カット時のスロットル開度[deg]を表し、縦軸は中間保持期間[s]を表す。
FIG. 23 is a diagram showing an example of
スロットル開度が大きいほど吸気管7の圧力は高くなるので、エンジン停止時に吸気管7から排気管8に排出される空気の体積V1が増加する。このため、ECU102は、体積V1の増加に合わせて、中間保持期間を長くする必要がある。そこで、位相変更情報記憶部(マップ情報321)には、燃料のカットが開始された時点のスロットル開度が大きくなるほど、長い中間保持期間が規定される。
Since the pressure in the
そして、第4の実施の形態に係る吸気弁位相変更部302は、ECU102が燃料カットを実施する場合に、マップ情報321Bを参照して、燃料カット時のスロットル開度に応じた中間保持期間に変更する。
Then, when the
以上説明した第4の実施の形態に係るECU102では、燃料カット直後のスロットル開度に応じて変わる中間保持期間を求め、中間保持期間を増減する。このとき、ECU102は、スロットル開度が小さい時には中間保持期間を短くし、スロットル開度が大きい時には中間保持期間を長くする。このようにECU102は、燃料カット時のスロットル開度によって中間保持期間を変更することで第1の実施の形態と同様に、エンジン113の始動時のエンリッチ噴射を無しとしたことで、燃費を向上し、排気の悪化を抑えるという効果を得ることができる。
The
[変形例]
なお、上述した各実施の形態では、吸気弁の位相を変更可能な可変バルブタイミング制御機構として、VTC40を備えたエンジン113の構成例について説明したが、吸気弁9の位相とリフト量を変更可能なVVL(Variable Valve Lift:可変バルブリフト機構)を備えたエンジンであってもよい。
[Modification]
In each of the above-described embodiments, a configuration example of the
また、VTC40は、電動で動作する機構であるが、油圧で動作する機構であってもよい。いずれであっても、吸気弁9の位相を適切に変更することが可能となる。
Moreover, although the
また、上述した各実施の形態では、吸気弁位相変更部302が吸気弁9の位相を適切に変更したことで、ECU102がエンリッチ噴射を無しとしたが、エンジン113の部品品質のばらつき、エンジン113の部品劣化等を考慮して、ECU102がわずかにエンリッチ噴射を行ってもよい。
In each of the above-described embodiments, the intake valve
なお、本発明は上述した各実施の形態に限られるものではなく、特許請求の範囲に記載した本発明の要旨を逸脱しない限りその他種々の応用例、変形例を取り得ることは勿論である。
例えば、上述した各実施の形態は本発明を分かりやすく説明するために装置及びシステムの構成を詳細かつ具体的に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されない。また、ここで説明した実施の形態の構成の一部を他の実施の形態の構成に置き換えることは可能であり、さらにはある実施の形態の構成に他の実施の形態の構成を加えることも可能である。また、各実施の形態の構成の一部について、他の構成の追加、削除、置換をすることも可能である。
また、制御線や情報線は説明上必要と考えられるものを示しており、製品上必ずしも全ての制御線や情報線を示しているとは限らない。実際には殆ど全ての構成が相互に接続されていると考えてもよい。
The present invention is not limited to the above-described embodiments, and can of course be applied and modified in various other ways without departing from the gist of the present invention described in the claims.
For example, each of the embodiments described above is a detailed and specific description of the configuration of the device and system in order to explain the present invention in an easy-to-understand manner, and is not necessarily limited to those having all the configurations described. Further, it is possible to replace part of the configuration of the embodiment described here with the configuration of another embodiment, and furthermore, it is possible to add the configuration of another embodiment to the configuration of one embodiment. It is possible. Moreover, it is also possible to add, delete, or replace a part of the configuration of each embodiment with another configuration.
Further, the control lines and information lines indicate those considered necessary for explanation, and not all control lines and information lines are necessarily indicated on the product. In practice, it may be considered that almost all configurations are interconnected.
3…ピストン、9…吸気弁、10…排気弁、22…三元触媒、30…CPU、40…VTC、100…ハイブリッド自動車、101…VCU、102…ECU、113…エンジン、116…バッテリ、301…状態判定部、302…吸気弁位相変更部、321…マップ情報
3
Claims (10)
前記エンジンの停止に伴い、前記エンジンに供給される燃料がカットされたことを含む、前記エンジンの状態変化を判定する状態判定部と、
前記エンジンの状態変化の前における前記吸気弁の位相の基準位置と、前記エンジンの状態変化の後における前記吸気弁の位相の目標位置と、前記基準位置及び前記目標位置の間の中間位置と、前記中間位置を含む所定範囲における前記中間位置の付近で保持される前記吸気弁の位相の中間保持期間とを前記吸気弁の位相変更情報として記憶する位相変更情報記憶部と、
前記位相変更情報記憶部から読み出した前記位相変更情報、及び前記状態判定部が判定した前記エンジンの状態変化に基づいて、前記可変バルブタイミング制御機構を通じて前記吸気弁の位相を前記基準位置から前記目標位置に変更する途中に、前記中間位置の付近で前記吸気弁の位相を変更する第1位相変更速度を、前記基準位置から前記中間位置の付近に変更するまでの第2位相変更速度よりも低下させ、前記中間保持期間の経過後に前記第1位相変更速度よりも高い第3位相変更速度で前記吸気弁の位相を前記中間位置の付近から前記目標位置に変更し、前記吸気弁の位相を前記基準位置から前記目標位置に進角させる吸気弁位相変更部と、を備える
エンジン制御装置。 An engine control device for controlling an engine equipped with a variable valve timing control mechanism capable of changing the phase of an intake valve provided in an intake pipe,
a state determination unit that determines a change in the state of the engine, including that fuel supplied to the engine is cut due to the stop of the engine;
a reference position of the intake valve phase before the engine state change, a target position of the intake valve phase after the engine state change, and an intermediate position between the reference position and the target position; a phase change information storage unit that stores an intermediate holding period of the phase of the intake valve held near the intermediate position in a predetermined range including the intermediate position as phase change information of the intake valve;
Based on the phase change information read from the phase change information storage unit and the state change of the engine determined by the state determination unit, the variable valve timing control mechanism changes the phase of the intake valve from the reference position to the target position. A first phase change speed for changing the phase of the intake valve near the intermediate position during the change to the position is lower than a second phase change speed for changing from the reference position to near the intermediate position. after the intermediate holding period has elapsed, the phase of the intake valve is changed from near the intermediate position to the target position at a third phase change speed higher than the first phase change speed , and the phase of the intake valve is changed to the an intake valve phase changing unit that advances the angle from a reference position to the target position .
前記エンジンに供給される燃料のカットが継続した状態から前記エンジンが再始動したことを含む、前記エンジンの状態変化を判定する状態判定部と、a state determination unit that determines a state change of the engine, including restarting of the engine from a state in which fuel supply to the engine is continued;
前記エンジンの状態変化の前における前記吸気弁の位相の基準位置と、前記エンジンの状態変化の後における前記吸気弁の位相の目標位置と、前記基準位置及び前記目標位置の間の中間位置と、前記中間位置を含む所定範囲における前記中間位置の付近で保持される前記吸気弁の位相の中間保持期間とを前記吸気弁の位相変更情報として記憶する位相変更情報記憶部と、a reference position of the intake valve phase before the engine state change, a target position of the intake valve phase after the engine state change, and an intermediate position between the reference position and the target position; a phase change information storage unit that stores an intermediate holding period of the phase of the intake valve held near the intermediate position in a predetermined range including the intermediate position as phase change information of the intake valve;
前記位相変更情報記憶部から読み出した前記位相変更情報、及び前記状態判定部が判定した前記エンジンの状態変化に基づいて、前記可変バルブタイミング制御機構を通じて前記吸気弁の位相を前記基準位置から前記目標位置に変更する途中に、前記中間位置の付近で前記吸気弁の位相を変更する第1位相変更速度を、前記基準位置から前記中間位置の付近に変更するまでの第2位相変更速度よりも低下させ、前記中間保持期間の経過後に前記第1位相変更速度よりも高い第3位相変更速度で前記吸気弁の位相を前記中間位置の付近から前記目標位置に変更し、前記エンジンの再始動により発生するデコンプレッションが完了した後に、前記吸気弁の位相を前記目標位置から前記基準位置に向けて遅角させる吸気弁位相変更部と、を備えるBased on the phase change information read from the phase change information storage unit and the state change of the engine determined by the state determination unit, the variable valve timing control mechanism changes the phase of the intake valve from the reference position to the target position. A first phase change speed for changing the phase of the intake valve near the intermediate position during the change to the position is lower than a second phase change speed for changing from the reference position to near the intermediate position. and after the intermediate holding period has elapsed, the phase of the intake valve is changed from near the intermediate position to the target position at a third phase change speed higher than the first phase change speed, and the engine is restarted. an intake valve phase changing unit that retards the phase of the intake valve from the target position toward the reference position after the decompression is completed.
エンジン制御装置。engine controller.
前記目標位置では、前記エンジンが有する気筒に膨張行程で前記排気管から前記気筒内に吸入されたガスが、排気行程で前記排気管及び前記吸気管に戻るように、前記排気行程で前記吸気弁の開弁時期と、前記排気弁の開弁時期とが重なる
請求項1又は2に記載のエンジン制御装置。 At the intermediate position, the opening timing of the intake valve is set to be retarded with respect to the opening timing of the exhaust valve provided in the exhaust pipe,
At the target position, the intake valve during the exhaust stroke so that the gas sucked into the cylinder from the exhaust pipe during the expansion stroke returns to the exhaust pipe and the intake pipe during the exhaust stroke. The engine control device according to claim 1 or 2 , wherein the opening timing of the exhaust valve overlaps with the opening timing of the exhaust valve.
請求項3に記載のエンジン制御装置。 4. The intake valve phase change unit according to claim 3 , wherein the first phase change speed for advancing the phase of the intake valve near the intermediate position is set to zero until the intermediate holding period elapses. engine controller.
前記位相変更情報記憶部には、前記燃料のカットが開始された時点の前記エンジンの回転数が上がるほど、長い前記中間保持期間が規定される
請求項3に記載のエンジン制御装置。 The start of the fuel cut is performed prior to the stop of the engine when the charge capacity of the battery used for driving the vehicle reaches or exceeds a specified value,
4. The engine control device according to claim 3 , wherein the longer the intermediate holding period is defined in the phase change information storage section, the higher the rotation speed of the engine at the time when the fuel cut is started.
請求項3に記載のエンジン制御装置。 4. The engine control device according to claim 3 , wherein the phase change information storage unit defines a shorter intermediate holding period as the phase change speed of the intake valve increases.
請求項3に記載のエンジン制御装置。 4. The engine control device according to claim 3 , wherein the longer the intermediate hold period is defined in the phase change information storage unit as the throttle opening at the time when the fuel cut is started increases.
請求項2に記載のエンジン制御装置。 The intake valve phase changing section is positioned across an exhaust stroke and an intake stroke when the state change of the engine is restarting of the engine, and the engine is self-sustaining at the time of initial explosion of the engine. 3. The engine control system according to claim 2 , wherein the phase of the intake valve is retarded to a position where rotatable torque is generated.
前記エンジンの停止に伴い、前記エンジンに供給される燃料がカットされたことを含む、前記エンジンの状態変化を判定する処理と、
前記エンジンの状態変化の前における前記吸気弁の位相の基準位置と、前記エンジンの状態変化の後における前記吸気弁の位相の目標位置と、前記基準位置及び前記目標位置の間の中間位置と、前記中間位置を含む所定範囲における前記中間位置の付近で保持される前記吸気弁の位相の中間保持期間とを前記吸気弁の位相変更情報として記憶する位相変更情報記憶部から読み出した前記位相変更情報、及び前記エンジンの状態変化に基づいて、前記可変バルブタイミング制御機構を通じて前記吸気弁の位相を前記基準位置から前記目標位置に変更する処理と、を含み、
前記吸気弁の位相を前記基準位置から前記目標位置に変更する処理の途中に、
前記中間位置の付近で前記吸気弁の位相を変更する第1位相変更速度を、前記基準位置から前記中間位置の付近に変更するまでの第2位相変更速度よりも低下させる処理と、
前記中間保持期間の経過後に前記第1位相変更速度よりも高い第3位相変更速度で前記吸気弁の位相を前記中間位置の付近から前記目標位置に変更し、前記吸気弁の位相を前記基準位置から前記目標位置に進角させる処理と、を含む
エンジン制御方法。 An engine control method for controlling an engine equipped with a variable valve timing control mechanism capable of changing the phase of an intake valve,
A process of determining a change in the state of the engine, including that the fuel supplied to the engine is cut due to the stop of the engine;
a reference position of the intake valve phase before the engine state change, a target position of the intake valve phase after the engine state change, and an intermediate position between the reference position and the target position; The phase change information read from a phase change information storage unit that stores an intermediate holding period of the phase of the intake valve held near the intermediate position in a predetermined range including the intermediate position as the phase change information of the intake valve. and a process of changing the phase of the intake valve from the reference position to the target position through the variable valve timing control mechanism based on the state change of the engine,
During the process of changing the phase of the intake valve from the reference position to the target position,
a process of lowering a first phase change speed for changing the phase of the intake valve near the intermediate position below a second phase change speed for changing from the reference position to near the intermediate position;
After the intermediate holding period has elapsed, the phase of the intake valve is changed from near the intermediate position to the target position at a third phase change speed higher than the first phase change speed , and the phase of the intake valve is changed to the reference position. and a process of advancing the angle from the target position to the target position .
前記エンジンに供給される燃料のカットが継続した状態から前記エンジンが再始動したことを含む、前記エンジンの状態変化を判定する処理と、A process of determining a state change of the engine, including restarting of the engine from a state in which fuel supply to the engine is continued;
前記エンジンの状態変化の前における前記吸気弁の位相の基準位置と、前記エンジンの状態変化の後における前記吸気弁の位相の目標位置と、前記基準位置及び前記目標位置の間の中間位置と、前記中間位置を含む所定範囲における前記中間位置の付近で保持される前記吸気弁の位相の中間保持期間とを前記吸気弁の位相変更情報として記憶する位相変更情報記憶部から読み出した前記位相変更情報、及び前記エンジンの状態変化に基づいて、前記可変バルブタイミング制御機構を通じて前記吸気弁の位相を前記基準位置から前記目標位置に変更する処理と、を含み、a reference position of the intake valve phase before the engine state change, a target position of the intake valve phase after the engine state change, and an intermediate position between the reference position and the target position; The phase change information read from a phase change information storage unit that stores an intermediate holding period of the phase of the intake valve held near the intermediate position in a predetermined range including the intermediate position as the phase change information of the intake valve. and a process of changing the phase of the intake valve from the reference position to the target position through the variable valve timing control mechanism based on the state change of the engine,
前記吸気弁の位相を前記基準位置から前記目標位置に変更する処理の途中に、During the process of changing the phase of the intake valve from the reference position to the target position,
前記中間位置の付近で前記吸気弁の位相を変更する第1位相変更速度を、前記基準位置から前記中間位置の付近に変更するまでの第2位相変更速度よりも低下させる処理と、a process of lowering a first phase change speed for changing the phase of the intake valve near the intermediate position below a second phase change speed for changing from the reference position to near the intermediate position;
前記中間保持期間の経過後に前記第1位相変更速度よりも高い第3位相変更速度で前記吸気弁の位相を前記中間位置の付近から前記目標位置に変更し、前記エンジンの再始動により発生するデコンプレッションが完了した後に、前記吸気弁の位相を前記目標位置から前記基準位置に向けて遅角させる処理と、を含むAfter the intermediate holding period elapses, the phase of the intake valve is changed from near the intermediate position to the target position at a third phase change speed higher than the first phase change speed, and the phase of the intake valve is changed from the vicinity of the intermediate position to the target position. and a process of retarding the phase of the intake valve from the target position toward the reference position after compression is completed.
エンジン制御方法。engine control method.
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