JP2013060887A - Method for controlling idling stop and idling stop system of internal combustion engine - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、内燃機関のアイドリングストップの制御方法及びアイドリングストップシステムに関し、更に詳しくは、エンジンの自動停止時における再始動を、従来よりも確実かつ速やかに行うことができる内燃機関のアイドリングストップの制御方法及びアイドリングストップシステムに関する。 TECHNICAL FIELD The present invention relates to an idling stop control method and an idling stop system for an internal combustion engine, and more specifically, an idling stop control for an internal combustion engine that can be restarted more reliably and more quickly than before when the engine is automatically stopped. The present invention relates to a method and an idling stop system.
近年、自動車のエンジンには、燃費の低減及び排気ガスによる環境悪化の防止の観点から、信号待ちやその他の条件で車両が停車している場合に、エンジンを停止して燃料消費を抑制し、ドライバーの発進の意志をブレーキペダル、クラッチペダルやシフト操作などから汲み取りエンジンを再始動する、いわゆるアイドリングストップ機構が搭載されるようになっている。 In recent years, in order to reduce fuel consumption and prevent environmental deterioration due to exhaust gas, automobile engines have been stopped to reduce fuel consumption by stopping the engine when the vehicle is parked at a signal or other conditions. It is equipped with a so-called idling stop mechanism that draws the driver's intention to start from the brake pedal, clutch pedal, shift operation, etc. and restarts the engine.
エンジンの再始動の時間を短縮する技術として、エンジン停止時に適切なクランク位置で停止させることで、始動時の燃焼を素早く行う技術が開発されている。また、完全に停止する前に再始動可能にする技術として、スタータのピニオンの飛び出しと回転駆動とを、それぞれ別々に作動させることができるスタータモータが登場してきている。 As a technique for shortening the restarting time of the engine, a technique has been developed in which combustion at the start is quickly performed by stopping at an appropriate crank position when the engine is stopped. In addition, as a technique for enabling restart before completely stopping, starter motors that can separately operate the start-up of the starter pinion and the rotational drive have appeared.
そのようなスタータモータを用いるものとして、例えば、エンジンの回転速度の変化を予測し、その回転速度とピニオンの回転速度とが同期する時点に合わせて、ピニオンをリングギアに向けて押し出すエンジン自動停止再始動装置が提案されている(特許文献1を参照)。 As an example of using such a starter motor, for example, an engine automatic stop that predicts a change in the rotation speed of the engine and pushes the pinion toward the ring gear in accordance with the synchronization of the rotation speed and the rotation speed of the pinion. A restart device has been proposed (see Patent Document 1).
しかしながら、上記のエンジン自動停止再始動装置では、再始動時の最初の圧縮行程にある気筒が、燃料の自着火に必要とされる十分な筒内圧力を得ることができない場合には、再始動が遅れるおそれがある。 However, in the engine automatic stop / restart apparatus described above, if the cylinder in the first compression stroke at the time of restart cannot obtain sufficient in-cylinder pressure required for fuel self-ignition, restart is performed. May be delayed.
本発明の目的は、エンジンの自動停止時における再始動を、従来よりも速やかに行うことができる内燃機関のアイドリングストップの制御方法及びアイドリングストップシステムを提供することにある。 An object of the present invention is to provide an idling stop control method and an idling stop system for an internal combustion engine that can perform restart at the time of automatic engine stop more quickly than before.
上記の目的を達成する本発明の内燃機関のアイドリングストップの制御方法は、エンジンの運転中に発生した停止要求により前記エンジンへの燃料供給を停止し、再始動要求によりスタータを起動させるアイドリングストップシステムを備えた内燃機関のアイドリングストップの制御方法であって、前記エンジンが完全停止する前に前記再始動要求が発生したときには、前記エンジンの完全停止直前に前記スタータのピニオンを飛び出させて前記エンジンのクランク軸に連結されたリングギアに嵌合させ、エンジンが停止時の気筒及びクランク角度を判別し、前記エンジンの完全停止後に、前記気筒の次に自着火する気筒のクランク角度が吸気バルブが閉じるタイミングまで変化するように、前記ピニオンで前記リングギアを回転させることを特徴とするものである。 An idling stop control method for an internal combustion engine according to the present invention that achieves the above-described object is an idling stop system in which fuel supply to the engine is stopped by a stop request generated during operation of the engine and a starter is started by a restart request. An idling stop control method for an internal combustion engine comprising: the starter pinion popping out immediately before the engine is completely stopped when the restart request is generated before the engine is completely stopped. The cylinder is engaged with a ring gear connected to the crankshaft, and the cylinder and crank angle when the engine is stopped are determined. After the engine is completely stopped, the crank angle of the cylinder that self-ignites next to the cylinder closes the intake valve. Rotating the ring gear with the pinion to change until timing It is an feature.
上記の内燃機関のアイドリングストップの制御方法においては、エンジンが完全停止する前に前記再始動要求が発生したときには、エンジンの水温又は油温の測定値に対応するクランク軸のイナーシャI及びフリクショントルクTfを決定し、下記に示す式(1)〜(7)により求めたクランク軸の角加速度αを、再始動要求の発生時から所定の期間で積分することで、クランク軸の将来の推定回転速度Neを算出し、ピニオンを回転駆動するとともにその将来の推定回転速度Nsを決定し、クランク軸の推定回転速度Neがピニオンの推定回転速度Nsと同一の又は近似する値以下となる時点Tsにおいて、そのピニオンを押し出してクランク軸に連結されたリンクギアに噛合させるようにする。
但し、D:シリンダ内径、L:コンロッド長さ、R:クランク半径、mrec:往復部質量、P0:インマニ圧力、κ:比熱比、Vs:隙間容積、V0:下死点でのシリンダ容積、θ:クランク角度、ψ:コンロッド−シリンダ軸間角度、をそれぞれ示す。
In the above idling stop control method for the internal combustion engine, when the restart request is generated before the engine is completely stopped, the inertia I and the friction torque T of the crankshaft corresponding to the measured value of the water temperature or oil temperature of the engine. f is determined, and the angular acceleration α of the crankshaft obtained by the following formulas (1) to (7) is integrated over a predetermined period from the time when the restart request is generated, so that the estimated future rotation of the crankshaft The speed Ne is calculated, the pinion is driven to rotate, and the future estimated rotational speed Ns is determined. At the time Ts when the estimated rotational speed Ne of the crankshaft is equal to or less than the estimated rotational speed Ns of the pinion. The pinion is pushed out and meshed with a link gear connected to the crankshaft.
However, D: cylinder bore, L: connecting rod length, R: crank radius, m rec: reciprocating unit mass, P 0: intake manifold pressure, kappa: specific heat ratio, Vs: clearance volume, V 0: the cylinder at the bottom dead center Volume, θ: crank angle, ψ: connecting rod-cylinder shaft angle, respectively.
また、クランク軸の推定回転速度Neから、ピニオンの推定回転速度Nsを差し引いた値は0rpm以上となるようにするのが良い。 The value obtained by subtracting the estimated rotation speed Ns of the pinion from the estimated rotation speed Ne of the crankshaft is preferably set to 0 rpm or more.
更に、時点Tsからピニオンが押し出されてリングギアに噛合するまでの所定の移動時間Trだけ戻った時点において、ピニオンの押し出しを開始することが望ましい。 Furthermore, it is desirable to start pushing out the pinion after a predetermined movement time Tr from when the pinion is pushed out to mesh with the ring gear from time Ts.
上記の目的を達成するための本発明の内燃機関のアイドリングストップシステムは、エンジンの運転中に発生した停止要求により前記エンジンへの燃料供給を停止し、再始動要求によりスタータを起動させる内燃機関のアイドリングストップシステムであって、前記エンジンの各気筒の行程を判別するクランクセンサと、制御手段とを備え、前記制御手段は、前記エンジンが完全停止する前に前記再始動要求が発生したときには、前記エンジンの完全停止直前に前記スタータのピニオンを飛び出させて前記エンジンのクランク軸に連結されたリングギアに噛合させ、前記クランクセンサの測定値からエンジンが停止時の気筒及びクランク角度を判別し、前記エンジンの完全停止後に、前記気筒の次に自着火する気筒のクランク角度が吸気バルブが閉じるタイミングまで変化するように、前記ピニオンで前記リングギアを回転させることを特徴とするものである。 In order to achieve the above object, an idling stop system for an internal combustion engine according to the present invention is an internal combustion engine that stops fuel supply to the engine by a stop request generated during operation of the engine and starts a starter by a restart request. The idling stop system includes a crank sensor for determining a stroke of each cylinder of the engine, and a control unit, and the control unit is configured to perform the restart request when the restart request is generated before the engine is completely stopped. Just before the engine is completely stopped, the pinion of the starter pops out and meshes with a ring gear connected to the crankshaft of the engine, and the cylinder and crank angle when the engine is stopped are determined from the measured values of the crank sensor, After the engine is completely stopped, the crank angle of the cylinder that self-ignites next to the cylinder is To vary until the timing of closing, it is characterized in that rotating the ring gear by the pinion.
上記の内燃機関のアイドリングストップシステムにおいては、エンジンの水温又は油温を測定する測定手段を備え、制御手段は、エンジンが完全停止する前に再始動要求が発生したときには、その測定手段の測定値に対応するクランク軸のイナーシャI及びフリクショントルクTfを決定し、下記に示す式(1)〜(7)により求めたクランク軸の角加速度αを、再始動要求の発生時から所定の期間で積分することで、クランク軸の将来の推定回転速度Neを算出し、ピニオンを回転駆動するとともにその将来の推定回転速度Nsを決定し、クランク軸の推定回転速度Neがピニオンの推定回転速度Nsと同一の又は近似する値以下となる時点Tsにおいて、そのピニオンを押し出してリンクギアに噛合させるようにする。
但し、D:シリンダ内径、L:コンロッド長さ、R:クランク半径、mrec:往復部質量、P0:インマニ圧力、κ:比熱比、Vs:隙間容積、V0:下死点でのシリンダ容積、θ:クランク角度、ψ:コンロッド−シリンダ軸間角度、をそれぞれ示す。
The above idling stop system for an internal combustion engine is provided with measuring means for measuring the water temperature or oil temperature of the engine, and the control means, when a restart request is generated before the engine is completely stopped, is measured by the measuring means. The crankshaft inertia I and the friction torque Tf corresponding to the above are determined, and the crankshaft angular acceleration α obtained by the following formulas (1) to (7) is determined for a predetermined period from when the restart request is generated. By integrating, the estimated future rotational speed Ne of the crankshaft is calculated, the pinion is rotationally driven and the estimated future rotational speed Ns is determined, and the estimated rotational speed Ne of the crankshaft is determined as the estimated rotational speed Ns of the pinion. The pinion is pushed out and meshed with the link gear at a time Ts that is equal to or less than the same value.
However, D: cylinder bore, L: connecting rod length, R: crank radius, m rec: reciprocating unit mass, P 0: intake manifold pressure, kappa: specific heat ratio, Vs: clearance volume, V 0: the cylinder at the bottom dead center Volume, θ: crank angle, ψ: connecting rod-cylinder shaft angle, respectively.
上述した内燃機関のアイドリングストップシステムは、内燃機関一般に適用する事ができる。 The idling stop system for the internal combustion engine described above can be applied to general internal combustion engines.
本発明の内燃機関のアイドリングストップの制御方法及びアイドリングストップシステムによれば、再始動時の最初の圧縮行程にある気筒を判別し、エンジンの完全停止後にピニオンでリングギアを回転させることで、その気筒のクランク角度を吸気バルブが閉じるタイミングまで変化させるようにしたので、再始動時の最初の圧縮行程にある気筒が、燃料の自着火に必要とされる十分な筒内圧力を得ることができるため、エンジンの自動停止時における再始動を、従来よりも速やかに行うことができる。 According to the idling stop control method and idling stop system of the internal combustion engine of the present invention, the cylinder in the first compression stroke at the time of restart is determined, and the ring gear is rotated by a pinion after the engine is completely stopped. Since the crank angle of the cylinder is changed until the intake valve closes, the cylinder in the first compression stroke at the time of restart can obtain a sufficient in-cylinder pressure required for fuel self-ignition. Therefore, the restart at the time of the automatic engine stop can be performed more quickly than before.
以下に、本発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
図1は、本発明の実施の形態の内燃機関のアイドリングストップシステムの構成を示す。 FIG. 1 shows the configuration of an idling stop system for an internal combustion engine according to an embodiment of the present invention.
この内燃機関のアイドリングストップシステムは、エンジン1のクランク軸2の回りにフライホイール3を介して接続されたリングギア4と、そのリングギア4に噛合可能なピニオン5と、エンジン1の水温又は油温を測定する測定手段6と、制御手段7とを有している。
The idling stop system of the internal combustion engine includes a ring gear 4 connected around a crankshaft 2 of the engine 1 via a
エンジン1は、クランク軸2に接続するピストン8が往復動するシリンダ9からなる複数(図1の例では4個)の気筒10を有している。このエンジン1では、1番気筒10a→3番気筒10c→4番気筒10d→2番気筒10bの順に燃料が自着火するようになっている。
The engine 1 has a plurality (four in the example of FIG. 1) of
ピニオン5は、モータ11により回転駆動され、その回転軸12は電磁ソレノイド式のアクチュエータ13によってリングギア4に向けて伸縮可能に構成されている。モータ11とピニオン5の回転軸12との間には、図示しない減速ギアが介設されており、リングギア4からピニオン5に高速回転が付加されたときにモータ11を保護するようになっている。これらのピニオン5、モータ11、アクチュエータ13等によりスタータが構成される。
The
エンジン1の水温又は油温を測定する測定手段6は、特に限定するものではないが、熱電対やサーミスタを利用したセンサが用いられる。エンジン1の水温及び油温としては、冷却水及びエンジンオイルの温度(例えば、一次遅れフィルタや移動平均フィルタ後の値)をそれぞれ用いるようにする。 The measuring means 6 for measuring the water temperature or oil temperature of the engine 1 is not particularly limited, but a sensor using a thermocouple or a thermistor is used. As the water temperature and the oil temperature of the engine 1, the temperatures of the cooling water and the engine oil (for example, values after the first-order lag filter and the moving average filter) are used, respectively.
制御手段7は、不揮発性のメモリからなる記憶部14を備えたCPU(中央演算処理装置)から構成され、モータ11、アクチュエータ13、測定手段6及びエンジン1のECU(エンジンコントロールユニット)15のそれぞれに信号線16a〜16dを通じて接続している。
The control means 7 is composed of a CPU (Central Processing Unit) having a
ECU15は、燃料タンク17からエンジン1に燃料を供給する燃料供給管18に介設された電磁バルブ19に信号線16eを通じて接続しており、エンジン1の停止要求又は再始動要求の発生に応じて、主に電磁バルブ19を開弁又は閉弁することでアイドリングストップを行うようになっている。エンジン1の停止要求は、例えば、車速(車輪速センサにより検知)やバッテリー電圧などの項目のうちのいくつかが、所定の条件を満たしたときに発せられる。また、エンジンの再始動要求は、例えば、ギアの位置やクラッチペダルの状態などが、所定の条件を満たしたときに発せられる。
The ECU 15 is connected to an
更に、フライホイール3又はリングギア4の側面に対向する位置には、信号線16fにより制御手段7に接続された逆転検出機能付きのクランクセンサ20が取り付けられている。このクランクセンサ20としては、ホール素子や電磁ピックアップにより、フライホイール3表面に刻まれた凹凸やリングギア4の歯数を検出するものを例示することができる。クランクセンサ20により検出された回転パルスは、制御手段7においてクランク軸2の回転速度の変動及び各気筒10a〜10dの状態(行程)に変換される。
Further, a
上記の制御手段7、モータ11、アクチュエータ13、ECU15及びクランクセンサ20は、バッテリー21を電源として動作する。なお、図1においては、バッテリー21からの電気配線を省略している。
The control means 7, the
なお、上記の構成では、制御手段7とECU15を別体としているが、ECU15に制御手段7の機能を合わせて持たせるようにしてもよい。
In the above configuration, the
このような構成を有するアイドリングストップシステムにおいて、エンジン1が完全停止する前に再始動要求が発せられた場合におけるアイドリングストップの第1の制御方法を、図2に示すフロー図に基づいて以下に説明する。 In the idling stop system having such a configuration, a first idling stop control method in the case where a restart request is issued before the engine 1 completely stops will be described below based on the flowchart shown in FIG. To do.
制御手段7は、エンジン1が完全停止する前に発せられた再始動要求をECU15を通じて受け取ると(S10)、アクチュエータ13を起動して、回転又は停止しているピニオン5をリングギア4に向けて飛び出させて噛み合わせる(S20)。
When the control means 7 receives a restart request issued before the engine 1 is completely stopped through the ECU 15 (S10), the control means 7 activates the
そして、クランクセンサ20により検出された回転パルスから、図3に示すように、逆転検出フラグによりエンジン1の逆転が検出される。ECU15では、カム及びクランク軸2の信号から、気筒10が判別されクランク位置を認識するが、エンジン1の逆転時には、クランクパルスのカウントを減算することにより、停止位置(クランク角度)を認識し、エンジン停止時の気筒10を判別できる(S30)。ここでは仮に、その気筒10を1番気筒10aとする。1番気筒10aの圧縮上死点にピストン8が到達する前に、圧縮による反力のためピストン8は押し返されてフライホイール3が逆転する。このフライホイール3の逆転により、図4に示すように、手前の気筒10である2番気筒10bの筒内圧力の上昇が観測される。このような圧縮による反力でピストン8が押し戻され、手前の気筒10の圧縮とのバランスでフライホイール3が停止し、そのときのクランク角度はほぼ同じところで停止する。その位置は、エンジン1の機種により多少の違いはあるが、上死点前70度付近となる。
Then, from the rotation pulse detected by the
エンジン1が完全停止した後に(S40)、ステップS30で判別した気筒10(この例では1番気筒10a)の次に自着火する気筒10を判別し(S50)、その気筒10のクランク角度が、吸気バルブが閉じるタイミングまで変化するように、ピニオン5でリングギア4を強制的に回転させる(S60)。
After the engine 1 is completely stopped (S40), the
このように吸気バルブが閉じたところからエンジン1のクランキングを始めるようにすれば、十分な空気を圧縮して筒内圧力を自着火に必要なレベルまで上昇させることができる。そのため、再始動時の最初の圧縮行程にある気筒が、燃料の自着火に必要とされる十分な筒内圧力を得ることができるので、エンジン1の自動停止時における再始動を、従来よりも速やかに行うことができる。 If the cranking of the engine 1 is started when the intake valve is closed in this way, sufficient air can be compressed to increase the in-cylinder pressure to a level necessary for self-ignition. Therefore, the cylinder in the first compression stroke at the time of restart can obtain a sufficient in-cylinder pressure necessary for self-ignition of the fuel. It can be done promptly.
このステップS60の状態を、クランク軸周りの角度タイミングを示す図5に基づいて説明する。図5では、時計回りにエンジン1が回転するものとしている。
ピストン8が圧縮上死点前で停止している1番気筒10aの次に自着火するのは3番気筒10cである。この3番気筒10cのピストン8は、クランク軸2で180度反対側に位置している。そのため、ピニオン5でリングギア4を介してクランク軸2を90度回転させることにより、3番気筒10cのピストン8を圧縮開始直前の位置となる吸気バルブが閉じるタイミングまで持って行くのである。
The state of step S60 will be described based on FIG. 5 showing the angle timing around the crankshaft. In FIG. 5, it is assumed that the engine 1 rotates clockwise.
It is the
上記のピニオン5によるリングギア4の回転駆動は、スタータのモータ11にデューティー制御により微小な電流を印加することで行う。そして、クランク軸2の回転中におけるクランク角度の変化はクランクセンサ20によりカウントし、指定のクランク角度になったときにモータ11への電流の印加を停止する。なお、このときモータ11への電流の印加の停止からクランク軸2の回転停止までの、クランク軸2の慣性などに起因する遅れ時間を考慮して、指定のクランク角度になる手前で電流の印加を停止することが好ましい。このような遅れ時間は、あらかじめ実験等により求めることができる。
The rotation of the ring gear 4 by the
アイドリングストップの第2の制御方法を、図6に示すフロー図、及び図7に示すグラフに基づいて以下に説明する。なお、図7は、エンジンが完全停止する前に、ECU15から再始動要求が発せられた場合におけるエンジン1(クランク軸2)及びピニオン5の回転速度の経時変化を示すグラフである。
The second idling stop control method will be described below based on the flowchart shown in FIG. 6 and the graph shown in FIG. FIG. 7 is a graph showing temporal changes in the rotational speeds of the engine 1 (crankshaft 2) and the
このアイドリングストップの第2の制御方法は、回転するピニオン5をリングギア4に向けて飛び出させる(S20)タイミングを適切に設定することで、両者をスムーズに噛み合わせて、異音の発生を抑制し、かつスタータの損傷を防止するという効果も得るものである。
In this second idling stop control method, the rotation of the
制御手段7は、エンジン1が完全停止する前に発せられた再始動要求をECU15を通じて受け取ると(S10)、信号線16aを通じてモータ11を起動してスタータのピニオン5の回転駆動を開始し(S11)、信号線16cを通じてエンジン1の水温又は油温の測定値を入力する(S12)。なお、このときECU11は、信号線16eを通じて、電磁バルブ19を開弁して、エンジン1に燃料を供給している。
When the control means 7 receives a restart request issued before the engine 1 is completely stopped through the ECU 15 (S10), the control means 7 starts the
そして、あらかじめ記憶部14に格納されている、水温又は油温と、クランク軸2のイナーシャ及びフリクショントルクとの関係を示すデータテーブルと照合して、測定値に対応するイナーシャI及びフリクショントルクTfを決定する(S13)。図8に、水温とフリクショントルクとの関係を例示する。記憶部14には、このようなデータが、データテーブルの形式であらかじめ格納されている。
Then, the inertia I and the friction torque T f corresponding to the measured values are compared with the data table indicating the relationship between the water temperature or the oil temperature and the inertia and friction torque of the crankshaft 2 stored in advance in the
次に、下記に示す式(1)〜(7)を用いて、クランク軸2の角加速度αを算出する。
但し、D:シリンダ内径、L:コンロッド長さ、R:クランク半径、mrec:往復部質量、P0:インマニ圧力、κ:比熱比、Vs:隙間容積、V0:下死点でのシリンダ容積、θ:クランク角度、ψ:コンロッド−シリンダ軸間角度、をそれぞれ示す。
Next, the angular acceleration α of the crankshaft 2 is calculated using the following formulas (1) to (7).
However, D: cylinder bore, L: connecting rod length, R: crank radius, m rec: reciprocating unit mass, P 0: intake manifold pressure, kappa: specific heat ratio, Vs: clearance volume, V 0: the cylinder at the bottom dead center Volume, θ: crank angle, ψ: connecting rod-cylinder shaft angle, respectively.
この角加速度αを再始動要求の発生時から所定の期間で積分することで、クランク軸2の将来の(例えば、数サイクル先までの)推定回転速度Neを算出する(S14)。この推定回転速度Neの計算においては、積分開始の初期値として、クランクセンサ20により検出されたフライホイール3又はリングギア4の回転速度を利用する。
By integrating this angular acceleration α in a predetermined period from the time when the restart request is generated, a future estimated rotation speed Ne of the crankshaft 2 (for example, several cycles ahead) is calculated (S14). In the calculation of the estimated rotational speed Ne, the rotational speed of the
また、それと同時に、再始動要求後の一定時間におけるピニオン5の推定回転速度Nsも算出する(S14)。このピニオン5の推定回転速度Nsは、記憶部14に格納されている、あらかじめ実験的に得られたモータ11についての起動開始からの経過時間とバッテリー21の電圧とのデータテーブルを参照することにより求められる。
At the same time, the estimated rotational speed Ns of the
そして、クランク軸2の推定回転速度Neが、ピニオン5の推定回転速度Nsと同一又は近似する値(近似幅:Nth)以下(Ne≦Ns+Nth)になるまでの時刻Tsからピニオン5の飛び出しタイミングTpを計算し(S15)、再始動要求の発生からTpが経過したときに(S16)、アクチュエータ10を起動して、回転するピニオン5をリングギア4に向けて飛び出させる(S20)。
Then, the projection of the
なお、ステップS20からステップ60までについては、アイドリングストップの第1の制御方法(図2参照)と同じであるため説明を省略する。 Since steps S20 to 60 are the same as the first idling stop control method (see FIG. 2), description thereof is omitted.
このようにして、エンジン1の実際の状態を示す水温又は油温に基づき、エンジン1の実際の仕様を考慮した所定の式(1)〜(7)で算出した適切なタイミングで、ピニオン5を飛び出させてリングギア4と噛み合わせるようにしたので、リングギア4とピニオン5がスムーズに噛み合うようになる。
In this way, the
アイドリングストップの第2の制御方法において、ピニオン5の推定回転速度Nsに近似する幅Nthを持たせているのは、図7に示すように、実際にはピニオン5が静止状態から回転速度Nsに達するまでのタイムラグTdやバラツキがあるためである。このタイムラグTdは、モータ11の特性とバッテリー21の電圧から、あらかじめ求めることができる。実際の機器の仕様、運転状態及びピニオン5とリングギア4との噛み合い作動のバラツキなどの条件を考慮すると、クランク軸2の推定回転速度Neからピニオン5の推定回転速度Nsを差し引いた値(Nth)は、例えば0rpm以上の値とするのがよい。
In the second idling stop control method, the width N th approximated to the estimated rotational speed Ns of the
更に、実際には、図7に示すように、ピニオン5の作動指令をしてからリングギア4に到達するまでの移動時間Trがあるので、その遅れ時間を考慮してピニオン5の作動を指令することが望ましい。
Furthermore, in practice, as shown in FIG. 7, there is a movement time Tr from when the operation command for the
この所定の移動時間Trは、あらかじめ実験等により求めることができるので、図7に示すように、クランク軸2の推定回転速度Neが、ピニオン5の推定回転速度Nsと同一又は近似する値X以下になるまでの時刻Tsから所定の移動時間Trの大きさだけ戻った時点が経過したときに、回転しているピニオン5を飛び出させるようにすればよい。
Since the predetermined movement time Tr can be obtained in advance by experiments or the like, as shown in FIG. 7, the estimated rotational speed Ne of the crankshaft 2 is equal to or less than a value X that is the same as or approximated to the estimated rotational speed Ns of the
なお、上述したタイムラグTdには、非常に微少な時間ではあるが、回路やリレーなどの遅れに起因するモータ11への通電から回転開始までのタイムラグも含まれるので、この微少なタイムラグを考慮することで、更にリングギア4とピニオン5をスムーズに噛み合わせることが可能になる。
The time lag Td described above is a very small time, but also includes a time lag from the energization of the
本発明のアイドリングストップの制御方法及びアイドリングストップシステムの用途は、アイドリングストップに限るものではなく、エンジン1の通常の停止/起動時にも適用することができる。また、対象は自動車用のエンジン1に限るものではなく、一般の内燃機関でもよい。 The use of the idling stop control method and the idling stop system of the present invention is not limited to idling stop, and can be applied when the engine 1 is normally stopped / started. Further, the object is not limited to the engine 1 for automobiles, but may be a general internal combustion engine.
1 エンジン
2 クランク軸
3 フライホイール
4 リングギア
5 ピニオン
6 測定手段
7 制御手段
8 ピストン
9 シリンダ
10、10a、10b、10c、10d 気筒
11 モータ
12 回転軸
13 アクチュエータ
14 記憶部
15 ECU
16a〜16f 信号線
17 燃料タンク
18 燃料供給管
19 電磁バルブ
20 クランクセンサ
21 バッテリ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Engine 2
16a to
Claims (7)
前記エンジンが完全停止する前に前記再始動要求が発生したときには、前記エンジンの完全停止直前に前記スタータのピニオンを飛び出させて前記エンジンのクランク軸に連結されたリングギアに嵌合させ、
エンジンが停止時の気筒及びクランク角度を判別し、
前記エンジンの完全停止後に、前記気筒の次に自着火する気筒のクランク角度が吸気バルブが閉じるタイミングまで変化するように、前記ピニオンで前記リングギアを回転させることを特徴とする内燃機関のアイドリングストップの制御方法。 An idling stop control method for an internal combustion engine comprising an idling stop system that stops fuel supply to the engine by a stop request generated during operation of the engine and starts a starter by a restart request,
When the restart request is generated before the engine is completely stopped, the starter pinion is popped out immediately before the engine is completely stopped, and fitted to a ring gear connected to the crankshaft of the engine,
Determine the cylinder and crank angle when the engine is stopped,
An idling stop for an internal combustion engine, wherein the ring gear is rotated by the pinion so that a crank angle of a cylinder that self-ignites next to the cylinder changes after the engine is completely stopped until an intake valve is closed. Control method.
但し、D:シリンダ内径、L:コンロッド長さ、R:クランク半径、mrec:往復部質量、P0:インマニ圧力、κ:比熱比、Vs:隙間容積、V0:下死点でのシリンダ容積、θ:クランク角度、ψ:コンロッド−シリンダ軸間角度、をそれぞれ示す。 When the restart request occurs before the engine completely stops, the inertia I and the friction torque T f of the crankshaft corresponding to the measured value of the water temperature or oil temperature of the engine are determined, and the following formula ( By integrating the angular acceleration α of the crankshaft obtained in 1) to (7) over a predetermined period from the time when the restart request is generated, a future estimated rotational speed Ne of the crankshaft is calculated, The rotational speed Ns of the pinion is rotationally driven and the estimated rotational speed Ns in the future is determined. At the time Ts when the estimated rotational speed Ne of the crankshaft is equal to or less than the estimated rotational speed Ns of the pinion, the pinion is 2. The method of controlling an idling stop of an internal combustion engine according to claim 1, wherein the idling stop is pushed and meshed with a link gear connected to the crankshaft.
However, D: cylinder bore, L: connecting rod length, R: crank radius, m rec: reciprocating unit mass, P 0: intake manifold pressure, kappa: specific heat ratio, Vs: clearance volume, V 0: the cylinder at the bottom dead center Volume, θ: crank angle, ψ: connecting rod-cylinder shaft angle, respectively.
前記エンジンの各気筒の行程を判別するクランクセンサと、制御手段とを備え、
前記制御手段は、前記エンジンが完全停止する前に前記再始動要求が発生したときには、前記エンジンの完全停止直前に前記スタータのピニオンを飛び出させて前記エンジンのクランク軸に連結されたリングギアに噛合させ、
前記クランクセンサの測定値からエンジンが停止時の気筒及びクランク角度を判別し、
前記エンジンの完全停止後に、前記気筒の次に自着火する気筒のクランク角度が吸気バルブが閉じるタイミングまで変化するように、前記ピニオンで前記リングギアを回転させることを特徴とする内燃機関のアイドリングストップシステム。 An idling stop system for an internal combustion engine that stops fuel supply to the engine by a stop request generated during operation of the engine and starts a starter by a restart request,
A crank sensor for determining the stroke of each cylinder of the engine, and a control means,
When the restart request is generated before the engine is completely stopped, the control means pops out the starter pinion immediately before the engine is completely stopped and meshes with a ring gear connected to the crankshaft of the engine. Let
Determine the cylinder and crank angle when the engine is stopped from the measured value of the crank sensor,
An idling stop for an internal combustion engine, wherein the ring gear is rotated by the pinion so that a crank angle of a cylinder that self-ignites next to the cylinder changes after the engine is completely stopped until an intake valve is closed. system.
前記制御手段は、前記エンジンが完全停止する前に前記再始動要求が発生したときには、前記測定手段の測定値に対応する前記クランク軸のイナーシャI及びフリクショントルクTfを決定し、下記に示す式(1)〜(7)により求めた前記クランク軸の角加速度αを、前記再始動要求の発生時から所定の期間で積分することで、前記クランク軸の将来の推定回転速度Neを算出し、前記ピニオンを回転駆動するとともにその将来の推定回転速度Nsを決定し、前記クランク軸の推定回転速度Neが前記ピニオンの推定回転速度Nsと同一の又は近似する値以下となる時点Tsにおいて、そのピニオンを押し出して前記リンクギアに噛合させる請求項5に記載の内燃機関のアイドリングストップシステム。
但し、D:シリンダ内径、L:コンロッド長さ、R:クランク半径、mrec:往復部質量、P0:インマニ圧力、κ:比熱比、Vs:隙間容積、V0:下死点でのシリンダ容積、θ:クランク角度、ψ:コンロッド−シリンダ軸間角度、をそれぞれ示す。 Measuring means for measuring the water temperature or oil temperature of the engine,
The control means determines an inertia I and a friction torque T f of the crankshaft corresponding to a measured value of the measuring means when the restart request is generated before the engine is completely stopped, By integrating the angular acceleration α of the crankshaft obtained by (1) to (7) over a predetermined period from the time when the restart request is generated, a future estimated rotational speed Ne of the crankshaft is calculated, The rotational speed Ns of the pinion is rotationally driven and the estimated rotational speed Ns in the future is determined. At the time Ts when the estimated rotational speed Ne of the crankshaft is equal to or less than the estimated rotational speed Ns of the pinion, the pinion The idling stop system for an internal combustion engine according to claim 5, wherein the engine is pushed out and meshed with the link gear.
However, D: cylinder bore, L: connecting rod length, R: crank radius, m rec: reciprocating unit mass, P 0: intake manifold pressure, kappa: specific heat ratio, Vs: clearance volume, V 0: the cylinder at the bottom dead center Volume, θ: crank angle, ψ: connecting rod-cylinder shaft angle, respectively.
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