JP2013060827A - Method of stopping internal combustion engine, internal combustion engine, and vehicle mounted with internal combustion engine - Google Patents
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Abstract
【課題】単純な制御で、内燃機関の停止後の振動を抑制すると共に、次回の始動時にかかる時間を短縮することができる内燃機関の停止方法、内燃機関、及びそれを搭載した車両を提供する。
【解決手段】エンジン1の停止要求後に、吸気スロットル30が、各気筒20a〜20dへ送る空気の供給量を減少させて、各気筒20a〜20dの筒内圧を低下させ、エンジン1の回転数が低下する過程で、エンジン1が停止する時に圧縮行程を行う最終圧縮気筒20aと、最終圧縮機筒20aの一つ前の着火順である最終膨張気筒20bを予測し、最終膨張気筒20bの吸気が完了した後に、吸気スロットル30が最終圧縮気筒20aへ送る空気の供給量を増加させて、最終圧縮気筒20aの筒内圧を上昇させることを特徴とする。
【選択図】図2Provided are an internal combustion engine stop method, an internal combustion engine, and a vehicle equipped with the same, which can suppress vibration after stopping the internal combustion engine with simple control and reduce the time required for the next start. .
After an engine 1 stop request, an intake throttle 30 reduces the amount of air supplied to each cylinder 20a to 20d to reduce the in-cylinder pressure of each cylinder 20a to 20d. In the process of decreasing, the final compression cylinder 20a that performs the compression stroke when the engine 1 stops and the final expansion cylinder 20b that is the firing order immediately before the final compressor cylinder 20a are predicted, and the intake air of the final expansion cylinder 20b is estimated. After completion, the supply amount of air sent from the intake throttle 30 to the final compression cylinder 20a is increased to increase the in-cylinder pressure of the final compression cylinder 20a.
[Selection] Figure 2
Description
本発明は、単純な制御で、内燃機関の停止時の振動を抑制すると共に、次回の始動時間を短縮する内燃機関の停止方法、内燃機関、及びそれを搭載した車両に関する。 The present invention relates to a method for stopping an internal combustion engine, which suppresses vibration when the internal combustion engine is stopped with simple control, and shortens the next start time, an internal combustion engine, and a vehicle equipped with the same.
電子制御を採用したエンジン(内燃機関)の運転停止時では、エンジン停止指令によって、各気筒への燃料噴射が停止され、エンジン回転数が徐々に降下して完全停止に至る。また、吸気スロットル(空気調整装置)を備えたエンジンでは、エンジン回転数が降下する過程で、筒内圧により引き起こされるエンジン起振モーメントの主成分(直列4気筒エンジンでは回転2次成分)がエンジンマウント共振と一致する回転数付近で、吸気スロットルの開度を減じることで筒内圧を減少させてエンジンの停止時の振動を抑制する。 When the operation of an engine (internal combustion engine) that employs electronic control is stopped, the fuel injection to each cylinder is stopped by the engine stop command, and the engine rotational speed gradually decreases to reach a complete stop. Also, in an engine equipped with an intake throttle (air conditioning device), the main component of the engine vibration moment caused by the in-cylinder pressure (secondary rotational component in an in-line four-cylinder engine) is the engine mount during the process of decreasing the engine speed. The in-cylinder pressure is reduced by reducing the opening of the intake throttle in the vicinity of the rotational speed that matches the resonance, thereby suppressing vibration when the engine is stopped.
このようなエンジン停止過程では停止直前に圧縮行程にある気筒のピストンがクランク回転運動及びピストン往復運動の慣性力により押し上げられ、それに伴って上昇した筒内圧が慣性力と釣り合ったところで運動方向を変えて逆回転を始める。その後、筒内圧の持つ内部エネルギを逆回転の運動エネルギと機関フリクションで消費して完全停止する。 In such an engine stop process, the piston of the cylinder in the compression stroke is pushed up by the inertial force of the crank rotation motion and the piston reciprocating motion immediately before stopping, and the direction of motion is changed when the increased in-cylinder pressure balances with the inertial force. And start reverse rotation. Thereafter, the internal energy of the in-cylinder pressure is consumed by the reverse rotation kinetic energy and engine friction, and the cylinder is completely stopped.
このとき、場合によっては膨張行程にある他の気筒で、逆回転により押し上げられたピストンによって筒内圧が上昇し、正回転と逆回転を繰り返した後に停止することもある。 At this time, in some cases, in the other cylinders in the expansion stroke, the in-cylinder pressure is increased by the piston pushed up by the reverse rotation, and may stop after repeating the normal rotation and the reverse rotation.
エンジン停止時のピストン位置は、停止直前の筒内圧および機関フリクションによって決まる。ここで、エンジン停止時の振動抑制を考えると、前述のマウント共振と一致する回転数(以下、共振回転数という)が、アイドリング回転数以下に存在するために、停止時には筒内圧を減少させて起振モーメントを低減することが望ましい。従って、振動抑制と始動時間短縮を同時に実現するには、共振回転数通過時の筒内圧を制御した上で、次回始動時の1圧縮目に着火温度に達することができる位置にピストンを停止させる必要がある。 The piston position when the engine is stopped is determined by the in-cylinder pressure and engine friction immediately before stopping. Here, when considering the suppression of vibrations when the engine is stopped, the in-cylinder pressure is reduced when the engine stops because the rotational speed that coincides with the mount resonance described above (hereinafter referred to as the resonant rotational speed) exists below the idling rotational speed. It is desirable to reduce the excitation moment. Therefore, in order to simultaneously realize vibration suppression and start-up time reduction, control the in-cylinder pressure when passing through the resonance speed, and then stop the piston at a position where the ignition temperature can be reached at the first compression at the next start-up. There is a need.
そこで、空気量調節手段を備え、空気量調節手段がエンジン停止要求のあと各気筒に供給する空気量を小さくし、その後、空気量調節手段からエンジンまでの圧力又はその圧力に関する情報の少なくとも一方に基づいて空気量を大きくするように空気量調節手段を制御する装置(例えば、特許文献1参照)や、空気量変更手段が、前記内燃機関の停止操作のあと、吸入空気量を予め設定した所定量まで減らすと共に内燃機関の回転負荷を推定し、次いで内燃機関の回転数が所定回転数に到達したとき、吸入空気量を推定された回転負荷に基づいて設定した所定量に増やすように変更する装置(例えば、特許文献2参照)がある。 Therefore, an air amount adjusting means is provided, and the air amount adjusting means reduces the amount of air supplied to each cylinder after the engine stop request, and thereafter, at least one of the pressure from the air amount adjusting means to the engine or information relating to the pressure. A device that controls the air amount adjusting means so as to increase the air amount based on the above (for example, see Patent Document 1) or an air amount changing means that presets the intake air amount after the stop operation of the internal combustion engine. Reduce to a fixed amount and estimate the rotational load of the internal combustion engine, and then change the intake air amount to a predetermined amount set based on the estimated rotational load when the rotational speed of the internal combustion engine reaches the predetermined rotational speed There exists an apparatus (for example, refer patent document 2).
しかしながら、これらの装置は、筒内圧や回転負荷を検知して、ピストンの停止位置を制御するために、気筒への空気の供給量を算出して、それに基づき空気の供給量を調節する空気調節装置を制御しており、検知から制御するまでに複雑な工程が必要となる。 However, these devices detect the in-cylinder pressure and the rotational load, calculate the air supply amount to the cylinder and control the air supply amount based on the calculated air supply amount in order to control the stop position of the piston. The apparatus is controlled, and a complicated process is required from detection to control.
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、単純な制御によって、内燃機関の停止時に、エンジンマウントと共振する内燃機関の回転数のときに、内燃機関の各気筒の筒内圧を低減して、内燃機関の振動を低減すると共に、ピストンの停止位置を制御して、次回の始動時間を短縮することができる内燃機関の停止方法、内燃機関、及びそれを搭載した車両を提供することである。 The present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to achieve each cylinder of an internal combustion engine by a simple control at the time of stopping the internal combustion engine and at the rotation speed of the internal combustion engine that resonates with the engine mount. In-cylinder engine stop method, internal combustion engine, and the following, which can reduce the internal cylinder engine vibration, reduce the vibration of the internal combustion engine, and control the stop position of the piston to shorten the next start time Is to provide a vehicle.
上記の目的を解決するための本発明の内燃機関の停止方法は、空気供給装置が、ピストンを有した複数の気筒へ送る空気の供給量を調整して、前記ピストンの停止位置を制御する内燃機関の停止方法において、内燃機関の停止要求後に、前記空気供給装置が各前記気筒へ送る空気の供給量を減少させて、各前記気筒の筒内圧を低下させ、前記内燃機関の回転数が低下する過程で、前記内燃機関が停止する時に、圧縮行程を行う最終圧縮気筒と膨張行程を行う最終膨張気筒とを予測し、前記最終膨張気筒の吸気が完了した後に、前記空気供給装置が前記最終圧縮気筒へ送る空気の供給量を増加させて、前記最終圧縮気筒の筒内圧を上昇させることを特徴とする方法である。 An internal combustion engine stop method according to the present invention for solving the above-mentioned object is an internal combustion engine in which an air supply device controls the stop position of the piston by adjusting the supply amount of air sent to a plurality of cylinders having pistons. In the engine stop method, after a request to stop the internal combustion engine, the air supply device decreases the amount of air supplied to each cylinder to reduce the in-cylinder pressure of each cylinder, thereby reducing the rotational speed of the internal combustion engine. In the process, when the internal combustion engine stops, a final compression cylinder that performs a compression stroke and a final expansion cylinder that performs an expansion stroke are predicted, and after the intake of the final expansion cylinder is completed, the air supply device In this method, the cylinder pressure of the final compression cylinder is increased by increasing the amount of air supplied to the compression cylinder.
この方法によれば、第1に、空気供給装置が気筒へ送る空気の供給量を減少させて、各気筒の筒内圧が低下するので、内燃機関の回転数が共振回転数を通過するときのローリング起振モーメントを低減することができる。これにより、内燃機関の停止時の振動を抑制することができる。 According to this method, firstly, the amount of air supplied to the cylinder by the air supply device is reduced, and the in-cylinder pressure of each cylinder is lowered. Therefore, when the rotational speed of the internal combustion engine passes through the resonant rotational speed, The rolling vibration moment can be reduced. Thereby, the vibration at the time of a stop of an internal combustion engine can be suppressed.
第2に、最終圧縮気筒と最終膨張気筒を予測し、最終膨張気筒への空気の供給が完了してから、最終圧縮気筒への空気の供給量を増加させて、最終圧縮気筒の圧縮行程の筒内圧を上昇させることができる。これにより、最終圧縮気筒の発生するトルクと最終膨張気筒の発生するトルクと機関フリクションのバランスにより、最終圧縮気筒のピストンを1圧縮目に着火温度に達することができる位置に停止することができ、次回の始動時間を短縮することができる。 Secondly, the final compression cylinder and the final expansion cylinder are predicted, and after the supply of air to the final expansion cylinder is completed, the supply amount of air to the final compression cylinder is increased, and the compression stroke of the final compression cylinder is increased. The in-cylinder pressure can be increased. Thereby, the piston of the final compression cylinder can be stopped at a position where the ignition temperature can be reached at the first compression due to the balance between the torque generated by the final compression cylinder, the torque generated by the final expansion cylinder, and the engine friction, The next starting time can be shortened.
上記の2つの作用効果を単純な制御により行うことができ、特にアイドリングストップシステムによって、停止と始動を繰り返す内燃機関に有効である。 The above two functions and effects can be performed by simple control, and is particularly effective for an internal combustion engine that repeatedly stops and starts by an idling stop system.
また、上記の内燃機関の停止方法において、前記最終膨張気筒が前記内燃機関の停止までに行う最後の吸気弁による吸気行程が完了した後に、前記空気供給装置が空気の供給量を増加し、前記最終圧縮気筒の吸気弁による吸気行程による前記最終圧縮気筒の空気吸気量を増加させて、前記最終圧縮気筒が前記内燃機関の停止までに行う最後の圧縮行程における筒内圧を大きくする。 Further, in the above internal combustion engine stop method, after the intake stroke by the final intake valve performed by the final expansion cylinder until the internal combustion engine is stopped, the air supply device increases the supply amount of air, By increasing the air intake amount of the final compression cylinder by the intake stroke by the intake valve of the final compression cylinder, the in-cylinder pressure in the final compression stroke performed by the final compression cylinder before the internal combustion engine is stopped is increased.
この方法によれば、最終膨張気筒は、内燃機関が停止するときに膨張する最終膨張気筒の筒内圧は最後まで低くすることができ、筒内圧を起因とする起振モーメントを低減することができると共に、最終圧縮気筒の筒内圧のみを空気供給装置で制御して、ピストンを次回始動時の1圧縮目に着火温度に達することができる位置に停止することができる。 According to this method, in the final expansion cylinder, the in-cylinder pressure of the final expansion cylinder that expands when the internal combustion engine stops can be lowered to the end, and the vibration moment caused by the in-cylinder pressure can be reduced. At the same time, only the in-cylinder pressure of the final compression cylinder is controlled by the air supply device, and the piston can be stopped at a position where the ignition temperature can be reached at the first compression at the next start.
上記の目的を解決するための内燃機関は、ピストンを有した複数の気筒と、各該気筒へ送る空気の供給量を調整する空気供給装置と、該空気供給装置を制御する制御装置を備え、該制御装置が前記空気供給装置に各前記気筒へ送る空気の供給量を調整させて、前記ピストンの停止位置を制御する内燃機関において、前記制御装置が、内燃機関の停止要求後に、前記空気供給装置に各前記気筒へ送る空気の供給量を減少させる手段と、前記内燃機関の回転数が低下する過程で、前記内燃機関が停止する時に、圧縮行程を行う最終圧縮気筒と膨張行程を行う最終膨張気筒とを予測する手段と、前記最終膨張気筒の吸気が完了した後に、前記空気供給装置に前記最終圧縮気筒へ送る空気の供給量を増加させる手段とを備えて構成される。 An internal combustion engine for solving the above object includes a plurality of cylinders having pistons, an air supply device that adjusts the supply amount of air to be sent to each cylinder, and a control device that controls the air supply device. In the internal combustion engine in which the control device controls the stop position of the piston by adjusting the supply amount of air to be sent to each cylinder by the air supply device, and after the control device requests the stop of the internal combustion engine, the air supply Means for reducing the amount of air supplied to each cylinder to the device, and a final compression cylinder that performs a compression stroke and a final compression cylinder that performs an expansion stroke when the internal combustion engine stops in the process of reducing the rotational speed of the internal combustion engine A means for predicting an expansion cylinder and a means for increasing the supply amount of air to be sent to the final compression cylinder in the air supply device after the intake of the final expansion cylinder is completed.
この構成によれば、共振回転数を通過するときに、空気供給装置からの空気の供給量を減少させることで、各気筒の筒内圧を減少させることができる。また、最終圧縮気筒が最後の圧縮行程を行うときに、空気供給装置からの空気の供給量を増加させることで、最終圧縮気筒の筒内圧を増加させて、逆回転方向のトルクを増加させることができる。これらにより、単純な制御で、共振回転数通過時の各気筒の筒内圧を抑制すると共に、次回始動時の1圧着目に着火温度に達することができる位置にピストンを停止させて、内燃機関を停止することができる。 According to this configuration, the in-cylinder pressure of each cylinder can be reduced by reducing the amount of air supplied from the air supply device when passing through the resonance speed. Further, when the final compression cylinder performs the final compression stroke, the in-cylinder pressure of the final compression cylinder is increased and the torque in the reverse rotation direction is increased by increasing the amount of air supplied from the air supply device. Can do. Thus, with simple control, the in-cylinder pressure of each cylinder when the resonance rotational speed is passed is suppressed, and the piston is stopped at a position where the ignition temperature can be reached at the first pressure-compression at the next start-up. Can be stopped.
また、上記の内燃機関において、前記制御装置が、前記最終膨張気筒の前記内燃機関の停止までに行う最後の吸気弁による吸気行程が完了した後に、前記空気供給装置に前記最終圧縮気筒へ送る空気の供給量を増加させ、前記最終圧縮気筒の吸気弁による吸気行程による前記最終圧縮気筒の空気吸気量を増加させて、前記最終圧縮気筒が前記内燃機関の停止までに行う最後の圧縮行程における筒内圧を大きくする手段を備える。 In the internal combustion engine, air that the control device sends to the final compression cylinder to the air supply device after the intake stroke by the final intake valve that is performed before the internal combustion engine of the final expansion cylinder is stopped is completed. Cylinder in the final compression stroke performed by the final compression cylinder until the internal combustion engine is stopped by increasing the air intake amount of the final compression cylinder by the intake stroke by the intake valve of the final compression cylinder A means for increasing the internal pressure is provided.
この構成によれば、最終膨張気筒の吸気行程の完了は、通常の内燃機関に設けてあるカム角センサで検知することができ、筒内圧や回転数を比較するなどといった複雑な計算を行わずに、空気調整装置の空気の供給量を増加させるタイミングを決めることができる。そのため、単純な制御で上記の作用効果を得ることができる。 According to this configuration, completion of the intake stroke of the final expansion cylinder can be detected by a cam angle sensor provided in a normal internal combustion engine, and complicated calculations such as comparison of in-cylinder pressure and rotation speed are not performed. In addition, the timing for increasing the air supply amount of the air conditioning device can be determined. Therefore, the above-described effects can be obtained with simple control.
加えて、上記の内燃機関において、前記空気供給装置を、各前記気筒に供給される空気の吸気量を調整するための吸気スロットルで形成し、前記制御装置が、前記内燃機関の回転数が、アイドリング回転数から、前記内燃機関の起振モーメントの主成分が前記内燃機関の支持装置との共振と一致する回転数を通過し、前記最終膨張気筒の吸気弁が閉じるまで、前記吸気スロットルの開度を減じる手段を備える。 In addition, in the internal combustion engine, the air supply device is formed by an intake throttle for adjusting an intake amount of air supplied to each cylinder, and the control device is configured so that the rotational speed of the internal combustion engine is From the idling rotational speed, the intake throttle is opened until the main component of the vibration generating moment of the internal combustion engine passes through the rotational speed that matches the resonance with the support device of the internal combustion engine, and the intake valve of the final expansion cylinder is closed. Provide means to reduce the degree.
この構成によれば、共振回転数付近で、各気筒の筒内圧を減少させることができる。これにより、共振現象が顕著となるエンジン回転範囲で、筒内圧に起因して発生するローリング起振モーメントを低減させることでマウント共振現象の励起を抑制し、エンジン停止時の振動を改善することができる。その上で、最終膨張気筒及び最終圧縮気筒の筒内圧を調整することができ、次回の始動に対して最適となる位置にピストンを停止させることができる。 According to this configuration, the in-cylinder pressure of each cylinder can be reduced near the resonance rotational speed. As a result, the excitation of the mount resonance phenomenon can be suppressed and the vibration when the engine is stopped can be improved by reducing the rolling vibration moment generated due to the in-cylinder pressure in the engine rotation range where the resonance phenomenon becomes significant. it can. In addition, the in-cylinder pressures of the final expansion cylinder and the final compression cylinder can be adjusted, and the piston can be stopped at a position optimal for the next start.
また、吸気スロットを用いることで、各気筒に対応する個別の吸気制御用の装置が不必要になり、部品点数を少なくし、製造コストを下げることができる。 Further, by using the intake slot, an individual intake control device corresponding to each cylinder becomes unnecessary, the number of parts can be reduced, and the manufacturing cost can be reduced.
上記の問題を解決するための車両は、上記に記載の内燃機関を搭載して構成される。この構成によれば、エンジン停止時の振動を低減し、アイドリングストップシステムで特に重要となる始動時間を短縮することができる。上記の内燃機関及び制御方法は、ガソリンエンジン、ディーゼルエンジンともに適用することができる。ガソリンエンジンの場合は、ピストン停止位置を次回始動時の1圧縮目に火花点火による燃焼開始に適する位置とする。 A vehicle for solving the above problem is configured by mounting the internal combustion engine described above. According to this configuration, it is possible to reduce vibrations when the engine is stopped, and to shorten the start time that is particularly important in the idling stop system. The above-described internal combustion engine and control method can be applied to both gasoline engines and diesel engines. In the case of a gasoline engine, the piston stop position is set to a position suitable for starting combustion by spark ignition at the first compression at the next start.
本発明によれば、単純な制御によって、内燃機関の停止時に、エンジンマウントと共振する内燃機関の回転数のときに、内燃機関の各気筒の筒内圧を低減して、内燃機関の振動を低減すると共に、ピストンの停止位置を制御して、次回の始動時間を短縮することができる。 According to the present invention, the vibration of the internal combustion engine is reduced by reducing the in-cylinder pressure of each cylinder of the internal combustion engine at a rotational speed of the internal combustion engine that resonates with the engine mount when the internal combustion engine is stopped by simple control. In addition, the next starting time can be shortened by controlling the stop position of the piston.
以下、本発明に係る実施の形態の内燃機関の停止方法、内燃機関、及びそれを搭載した車両について、図面を参照しながら説明する。まず、本発明に係る実施の形態の内燃機関について、図1と図2を参照しながら説明する。図1に示すように、エンジン(内燃機関)1は、車体(基台)2にラバーマウント(マウント装置)3を介して固定され、シリンダブロック11とシリンダヘッド12とを備える。シリンダブロック11内にクランクシャフト13と第1気筒20a(他の気筒は図示しない)を備え、シリンダヘッド12に、吸気マニホールド14、第1カム機構15、排気マニホールド16、第2カム機構17を備える。また、ECU(制御装置)40も備える。 Hereinafter, a method for stopping an internal combustion engine, an internal combustion engine, and a vehicle equipped with the same according to embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. First, an internal combustion engine according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 and 2. As shown in FIG. 1, an engine (internal combustion engine) 1 is fixed to a vehicle body (base) 2 via a rubber mount (mounting device) 3 and includes a cylinder block 11 and a cylinder head 12. The cylinder block 11 is provided with a crankshaft 13 and a first cylinder 20a (other cylinders are not shown), and the cylinder head 12 is provided with an intake manifold 14, a first cam mechanism 15, an exhaust manifold 16, and a second cam mechanism 17. . An ECU (control device) 40 is also provided.
シリンダブロック11には、図2に示すように、直列に4つの気筒20a〜20dが並んでいるが、図1は、その中の一つの第1気筒20aを示している。それぞれの気筒20a〜20dの構成は同様であるため、ここでは第1気筒20aを例にして説明する。 In the cylinder block 11, as shown in FIG. 2, four cylinders 20a to 20d are arranged in series. FIG. 1 shows one of the first cylinders 20a. Since the configuration of each of the cylinders 20a to 20d is the same, here, the first cylinder 20a will be described as an example.
図1に示すように、第1気筒20a内には、ピストン21a、燃焼室22a、インジェクタ(燃料噴射装置)23a、吸気弁24a、及び排気弁25aを備える。ピストン21aは、コネクティングロッド26aを介してクランクシャフト13に接合され、燃焼室22aで起こる、吸気行程、圧縮行程、膨張行程、及び排気行程により、第1気筒20a内を図中の上下に摺動する。 As shown in FIG. 1, the first cylinder 20a includes a piston 21a, a combustion chamber 22a, an injector (fuel injection device) 23a, an intake valve 24a, and an exhaust valve 25a. The piston 21a is joined to the crankshaft 13 via a connecting rod 26a, and slides up and down in the first cylinder 20a in the drawing by an intake stroke, a compression stroke, an expansion stroke, and an exhaust stroke that occur in the combustion chamber 22a. To do.
上記の構成は、周知の技術のエンジンを用いることができ、上記の構成に限定しない。例えば、直列6気筒のエンジンでもよく、エンジンの気筒数や気筒配列は直列4気筒に限定しない。また、ディーゼルエンジンに限らず、ガソリンエンジンにも適用することができる。加えて、吸気弁24a及び排気弁25aを電磁弁で形成してもよい。 The above configuration can use a well-known engine and is not limited to the above configuration. For example, an in-line 6-cylinder engine may be used, and the number of cylinders and the cylinder arrangement of the engine are not limited to in-line 4 cylinders. Moreover, it is applicable not only to a diesel engine but also to a gasoline engine. In addition, the intake valve 24a and the exhaust valve 25a may be formed by electromagnetic valves.
吸気マニホールド14は、図2に示すように、吸気管14a、吸気室14b、及び供給管14cを備える。吸気管14aは車外の空気を吸気マニホールド14内に取り込む管であり、吸気室14bは吸気管14aから取り込んだ空気を各気筒へ送る供給管14cとの連絡通路である。 As shown in FIG. 2, the intake manifold 14 includes an intake pipe 14a, an intake chamber 14b, and a supply pipe 14c. The intake pipe 14a is a pipe that takes air outside the vehicle into the intake manifold 14, and the intake chamber 14b is a communication passage with a supply pipe 14c that sends the air taken from the intake pipe 14a to each cylinder.
上記の吸気管14a内で、吸気室14bの近傍に吸気スロットル(空気調整装置)30を備える。吸気スロットル30は、スロットルバルブ31とスロットルモータ32とを備える。このスロットルバルブ32をスロットルモータ32により、開放又は閉鎖することにより、各気筒20a〜20dへの空気の供給量を増減して、各気筒20a〜20dの空気の比率を変えること、また、各気筒20a〜20dの筒内圧を調整することができる。この吸気スロットル30は、吸気マニホールド14に空気を吸入することができ、各気筒20a〜20dへ送る空気の供給量を調整することができれば、上記の構成に限定しない。 In the intake pipe 14a, an intake throttle (air conditioning device) 30 is provided in the vicinity of the intake chamber 14b. The intake throttle 30 includes a throttle valve 31 and a throttle motor 32. By opening or closing the throttle valve 32 with the throttle motor 32, the amount of air supplied to each cylinder 20a to 20d is increased or decreased to change the air ratio of each cylinder 20a to 20d. The in-cylinder pressure of 20a to 20d can be adjusted. The intake throttle 30 is not limited to the above configuration as long as it can suck air into the intake manifold 14 and adjust the amount of air supplied to each cylinder 20a to 20d.
ECU40は、エンジンコントロールユニットと呼ばれる制御装置であり、電気回路によってエンジン1の制御を担当している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、ECU40に全ての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。また、ECU40は、アイドリングストップシステムも備えており、車両の停止時間などに応じてエンジン1を停止することができる。 The ECU 40 is a control device called an engine control unit, and is a microcontroller that comprehensively performs electrical control in charge of controlling the engine 1 by an electric circuit. In an automatic vehicle, the ECU 40 stores optimum control values in all driving states, detects the state at that time with a sensor, selects an optimum value from stored data by an input signal from the sensor, and The mechanism is controlled. The ECU 40 also includes an idling stop system, and can stop the engine 1 according to the stop time of the vehicle.
このECU40は、各気筒20a〜20dのインジェクタ23aを含む各インジェクタとスロットルモータ15の制御を行う。また、クランク角センサ41、カム角センサ42、大気圧センサ43、吸気温度センサ44、吸入空気量センサ45、及び圧力センサ46のそれぞれが検知した情報を受信する。これらのセンサは周知の技術のセンサを用いることができる。 The ECU 40 controls the throttle motor 15 and the injectors including the injectors 23a of the cylinders 20a to 20d. In addition, information detected by each of the crank angle sensor 41, the cam angle sensor 42, the atmospheric pressure sensor 43, the intake air temperature sensor 44, the intake air amount sensor 45, and the pressure sensor 46 is received. As these sensors, sensors of known techniques can be used.
また、ECU40は、エンジン1の停止要求を受け取ると、インジェクタ23aを含む各インジェクタの各気筒20a〜20dへの燃料供給を停止する手段と、吸気スロットル30の開度を減じる手段を備える。このエンジン1の停止要求は、運転手の停止操作や、アイドリングストップシステムによる停止要求である。 The ECU 40 also includes means for stopping fuel supply to the cylinders 20a to 20d of each injector including the injector 23a and means for reducing the opening of the intake throttle 30 when receiving a request to stop the engine 1. The engine 1 stop request is a driver stop operation or a stop request by an idling stop system.
加えて、ECU40は、エンジン1の回転数が低下していく過程で、エンジン1のクランク角センサ41から検知される実回転数の時間変化により、エンジン1が停止する(回転数が0となる)ときに、圧縮行程に該当する最終圧縮気筒を予測する手段を備える。ここではこの最終圧縮気筒を第1気筒20aして説明する。 In addition, the ECU 40 stops the engine 1 due to a change in the actual rotational speed detected from the crank angle sensor 41 of the engine 1 in the process of decreasing the rotational speed of the engine 1 (the rotational speed becomes 0). ) At times, means for predicting the final compression cylinder corresponding to the compression stroke. Here, the final compression cylinder will be described as the first cylinder 20a.
また、この最終圧縮気筒20aを予測する手段は、数式化した回転数予測モデルを利用して、最終圧縮気筒を予測してもよい。この手段に合せて、エンジン1が停止するときに、膨張行程に該当する最終膨張行程を予測する手段も備える。この予測する手段も前述の最終圧縮気筒20aの予測と同様の方法で予測することができる。 In addition, the means for predicting the final compression cylinder 20a may predict the final compression cylinder by using a numerical rotation speed prediction model. Along with this means, there is also provided means for predicting a final expansion stroke corresponding to the expansion stroke when the engine 1 is stopped. This predicting means can also be predicted by the same method as the prediction of the final compression cylinder 20a.
また、直列4気筒のエンジン1の場合は、着火順が、第2気筒20b、第1気筒20a、第3気筒20c、第4気筒20dの順番であることから、最終圧縮気筒20aより着火順序が一つ前の気筒を最終膨張気筒に決定することができる。よって、ここの説明では、最終圧縮気筒20aの一つ前の着火順である第2気筒20bを最終膨張気筒20bとする。 In the case of the inline 4-cylinder engine 1, the ignition order is the order of the second cylinder 20b, the first cylinder 20a, the third cylinder 20c, and the fourth cylinder 20d. The previous cylinder can be determined as the final expansion cylinder. Therefore, in this description, the second cylinder 20b, which is the firing order immediately before the final compression cylinder 20a, is defined as the final expansion cylinder 20b.
さらに、ECU40は、上記のクランク角センサ41の検知した情報に加えて、カム角センサ42から検知された情報より、最終膨張気筒20bの吸気弁24bが閉じたか否かを判定し、最終膨張気筒20bの吸気弁24bが閉じた後に、吸気スロットル30の開度を増す手段を備える。 Further, the ECU 40 determines whether or not the intake valve 24b of the final expansion cylinder 20b is closed based on the information detected from the cam angle sensor 42 in addition to the information detected by the crank angle sensor 41, and determines the final expansion cylinder. Means for increasing the opening of the intake throttle 30 after the 20b intake valve 24b is closed.
上記の構成によれば、エンジン1の停止要求から、最終膨張気筒20bの吸気工程が完了するまで、吸気スロットル30の開度を減じて、各気筒20a〜20dの筒内圧を低下させることができる。ラバーマウント3とのマウント共振周波数とローリング起振モーメントの主成分が一致するエンジン1の回転数(以下、共振回転数R1という)は、0からアイドリング回転数の範囲にある。この共振回転数R1の近傍で、共振現象が顕著となるエンジン1の回転数の範囲(以下、振動制御回転範囲A1という)で、筒内圧を低くし、筒内圧に起因して発生するローリング起振モーメントを低減して、マウント共振現象の励起を抑制することができる。これにより、エンジン1の停止時の振動を抑制することができる。 According to the above configuration, the in-cylinder pressure of each of the cylinders 20a to 20d can be reduced by reducing the opening of the intake throttle 30 until the intake process of the final expansion cylinder 20b is completed from the stop request of the engine 1. . The rotational speed of the engine 1 (hereinafter referred to as the resonant rotational speed R1) in which the main components of the mount resonant frequency of the rubber mount 3 and the rolling excitation moment coincide with each other is in the range of 0 to the idling rotational speed. In the vicinity of the resonance rotational speed R1, the in-cylinder pressure is lowered in the range of the engine 1 rotational speed where the resonance phenomenon becomes significant (hereinafter referred to as the vibration control rotational range A1), and rolling occurs due to the in-cylinder pressure. The vibration moment can be reduced and the excitation of the mount resonance phenomenon can be suppressed. Thereby, the vibration at the time of the stop of the engine 1 can be suppressed.
また、上記の作用効果に加えて、最終膨張気筒20bの吸気行程が完了した後に、吸気スロットル30の開度を増すことで、最終圧縮気筒20aの筒内圧を増加させて、最終圧縮気筒20aのトルクを増加することができる。そのトルクがエンジン1を停止させるように作用することで、最終圧縮気筒20aのピストン21aを次回の始動に対して最適となる位置に停止させることができる。そのため、次回の始動時間を短縮することができる。このピストン21aの最適となる停止位置は、次回始動時の1圧縮目に着火温度に達することができる位置であり、好ましくは下死点から工程中間部の間である。 In addition to the above-described effects, the in-cylinder pressure of the final compression cylinder 20a is increased by increasing the opening of the intake throttle 30 after the intake stroke of the final expansion cylinder 20b is completed, thereby increasing the in-cylinder pressure of the final compression cylinder 20a. Torque can be increased. The torque acts so as to stop the engine 1, whereby the piston 21a of the final compression cylinder 20a can be stopped at an optimal position for the next start. Therefore, the next start time can be shortened. The optimum stop position of the piston 21a is a position where the ignition temperature can be reached at the first compression at the next start, and is preferably between the bottom dead center and the middle of the process.
その上、上記の作用効果を得るための制御が、停止要求を受けてから吸気スロットル30の開度を減じること、最終膨張気筒20bの吸気弁24bが閉じてから吸気スロットル30の開度を増すことだけであるので、複雑な計算を必要とせずに単純な制御で行うことができる。さらに、各気筒20a〜20dの筒内圧を検知して、各気筒20a〜20dの筒内圧を個別に制御する必要がない。 In addition, the control for obtaining the above effect reduces the opening degree of the intake throttle 30 after receiving the stop request, and increases the opening degree of the intake throttle 30 after the intake valve 24b of the final expansion cylinder 20b is closed. Therefore, it can be performed with simple control without requiring complicated calculation. Further, it is not necessary to detect the in-cylinder pressures of the cylinders 20a to 20d and individually control the in-cylinder pressures of the cylinders 20a to 20d.
次に、本発明に係る実施の形態の内燃機関の停止方法について、図3を参照しながら説明する。内燃機関の停止方法S10は、まず、エンジン1の停止要求がされたか否かを判断するステップS11を行う。このエンジン1の停止要求は、運転手の停止操作によるものとアイドリングストップシステムによるものとがある。エンジン1の停止要求があると判断されると、次に、インジェクタ23aを含む各インジェクタから各気筒20a〜20dへの燃料の供給を停止するステップS12を行う。このステップS12で燃料の供給が停止されるため、エンジンの回転数は徐々に低下する。次に、吸気スロットル30の開度を減じるステップS13を行う。このステップS13で吸気スロットル30の開度が減じられるため、各気筒20a〜20dへ供給される空気の供給量が低下して、筒内圧が低下する。 Next, a method for stopping an internal combustion engine according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. In the internal combustion engine stop method S10, first, step S11 is performed to determine whether or not a stop request for the engine 1 has been made. The engine 1 is requested to be stopped by a driver's stop operation and by an idling stop system. If it is determined that there is a request to stop the engine 1, then step S12 is performed to stop the fuel supply from the injectors including the injector 23a to the cylinders 20a to 20d. Since the fuel supply is stopped in step S12, the engine speed gradually decreases. Next, step S13 for reducing the opening of the intake throttle 30 is performed. Since the opening degree of the intake throttle 30 is reduced in step S13, the supply amount of air supplied to each cylinder 20a to 20d is reduced, and the in-cylinder pressure is reduced.
次に、エンジン1が停止したときに圧縮行程に該当する最終圧縮気筒を予測するステップS15を行う。ここでは、第1気筒20aを最終圧縮気筒20aとする。このステップS15では、実回転数の時間変化から、最終圧縮気筒を予測する。この方法は、例えば、単位時間あたりに実回転数がどれだけ低下したかを算出して、そこから実回転数が0になるまでに何サイクル行われるかを算出して、最終圧縮気筒を予測する方法である。また、数式化した回転数予測モデルと実回転数とを照らし合わせて予測する方法も用いることができる。このステップS15は最終圧縮気筒を予測することができればよく、上記の方法に限定しない。 Next, step S15 for predicting the final compression cylinder corresponding to the compression stroke when the engine 1 is stopped is performed. Here, the first cylinder 20a is the final compression cylinder 20a. In this step S15, the final compression cylinder is predicted from the time change of the actual rotational speed. This method calculates, for example, how much the actual rotational speed has decreased per unit time, and how many cycles are performed before the actual rotational speed becomes 0, thereby predicting the final compression cylinder It is a method to do. Further, a method of predicting the rotation speed prediction model expressed in numerical formula and the actual rotation speed can be used. This step S15 is not limited to the above method as long as the final compression cylinder can be predicted.
最終圧縮気筒20aが予測されると、最終圧縮気筒20aの着火順が一つ前の最終膨張気筒を決定するステップS16を行う。ここでは、第2気筒20bを最終膨張気筒20bとする。 When the final compression cylinder 20a is predicted, step S16 is performed to determine the final expansion cylinder whose firing order of the final compression cylinder 20a is one before. Here, the second cylinder 20b is the final expansion cylinder 20b.
次に、クランク角センサ41で検知されるエンジン1の回転数が、振動制御回転範囲A1の下限よりも小さいか否かを判断するステップS17を行う。このステップS17では、振動制御回転範囲A1を予め定めて、ECU40に登録しておく。この振動制御回転範囲A1を、共振回転数R1が0からアイドリング回転数の範囲にあることから、予備実験あるいは数値シミュレーションで共振現象が顕著となるエンジン1の回転数の範囲として定める。 Next, step S17 is performed to determine whether or not the rotation speed of the engine 1 detected by the crank angle sensor 41 is smaller than the lower limit of the vibration control rotation range A1. In step S17, the vibration control rotation range A1 is determined in advance and registered in the ECU 40. This vibration control rotation range A1 is determined as the rotation speed range of the engine 1 in which the resonance phenomenon becomes remarkable in preliminary experiments or numerical simulations since the resonance rotation speed R1 is in the range of 0 to idling rotation speed.
本発明の制御では、この振動制御回転範囲A1と、クランク角センサ41から検知される実回転数とを比較することで制御モードを判定して、少なくともエンジン1の停止要求から振動制御回転範囲A1の下限までを吸気スロットル30の開度を減じることによる制御を行う。 In the control of the present invention, the control mode is determined by comparing the vibration control rotation range A1 and the actual rotation speed detected from the crank angle sensor 41, and at least the vibration control rotation range A1 from the stop request of the engine 1 is determined. Control is performed by reducing the opening of the intake throttle 30 up to the lower limit.
次にエンジン1の実回転数が振動制御回転範囲A1よりも小さくなったと判断されると、最終膨張気筒20bの最終サイクルを検出するステップS18を行う。次に、最終膨張気筒20bの吸気弁24bが閉じることを検知するステップS19を行う。このステップS19ではカム角センサ42が検知する情報から吸気弁24bが閉じたことを検知することができる。吸気弁24bが閉じると、次に、吸気スロットル30の開度を増すステップS20を行う。このステップS20により、最終圧縮気筒20aは、吸気スロットル30の開度が増したことにより、供給される空気量が増えて、筒内圧が大きくなる。 Next, when it is determined that the actual rotational speed of the engine 1 has become smaller than the vibration control rotational range A1, step S18 for detecting the final cycle of the final expansion cylinder 20b is performed. Next, step S19 for detecting that the intake valve 24b of the final expansion cylinder 20b is closed is performed. In step S19, it can be detected from the information detected by the cam angle sensor 42 that the intake valve 24b is closed. When the intake valve 24b is closed, next, step S20 for increasing the opening of the intake throttle 30 is performed. By this step S20, the final compression cylinder 20a increases the amount of air supplied and increases the in-cylinder pressure due to the increase in the opening of the intake throttle 30.
ここで、ステップS20について、図4を参照しながら説明する。最終膨張気筒20bの最終吸気行程が完了するまで、つまり最終膨張気筒20bの吸気弁24bが閉じるまで、吸気スロットル30の開度は減じられた状態である。よって、最終膨張気筒20bの圧縮行程及び膨張行程でのトルク変動は小さい。最終膨張気筒20bの吸気弁24bが閉じると、吸気スロットル30を開き、圧縮行程中の最終圧縮気筒20aへの空気の供給量を増加することで、最終圧縮気筒20aの圧縮行程での筒内圧を大きくすることができる。 Here, step S20 will be described with reference to FIG. The opening of the intake throttle 30 is reduced until the final intake stroke of the final expansion cylinder 20b is completed, that is, until the intake valve 24b of the final expansion cylinder 20b is closed. Therefore, the torque fluctuation in the compression stroke and the expansion stroke of the final expansion cylinder 20b is small. When the intake valve 24b of the final expansion cylinder 20b is closed, the intake throttle 30 is opened to increase the amount of air supplied to the final compression cylinder 20a during the compression stroke, thereby reducing the in-cylinder pressure in the compression stroke of the final compression cylinder 20a. Can be bigger.
次に、最終圧縮気筒20aの筒内圧が、ピストン21aの目標停止位置に必要な筒内圧であるか否かを判断するステップS21を行う。現時点の筒内圧が、目標停止位置に必要な筒内圧であれば、吸気スロットル30の開度を補正することなく、ステップS23へと進む。現時点の筒内圧が、目標停止位置に必要な筒内圧でないならば、次の吸気スロットル30の目標開度を補正するステップS22を行う。 Next, step S21 is performed to determine whether or not the in-cylinder pressure of the final compression cylinder 20a is the in-cylinder pressure necessary for the target stop position of the piston 21a. If the current in-cylinder pressure is the in-cylinder pressure required for the target stop position, the process proceeds to step S23 without correcting the opening of the intake throttle 30. If the current in-cylinder pressure is not the in-cylinder pressure required for the target stop position, step S22 for correcting the target opening of the next intake throttle 30 is performed.
このステップS22の目標開度の補正は、大気圧センサ43、吸気温度センサ44、吸入空気量センサ45、及び圧力センサ46の検出する数値を基に行う。ピストン21aは、クランク回転運動及びピストン往復運動の慣性力により押し上げられ、それに伴って上昇した筒内圧が慣性力と釣り合ったところで運動方向を変えて逆回転を始め、その後、筒内圧の持つ内部エネルギを逆回転の運動エネルギと機関フリクションで消費して停止する。よって、目標停止位置に必要な筒内圧を、機関フリクションを考慮して算出する。 The correction of the target opening degree in step S22 is performed based on numerical values detected by the atmospheric pressure sensor 43, the intake air temperature sensor 44, the intake air amount sensor 45, and the pressure sensor 46. The piston 21a is pushed up by the inertial force of the crank rotation motion and the piston reciprocating motion, and when the cylinder pressure that has increased is balanced with the inertial force, the piston 21a changes its direction of motion and starts reverse rotation. Is consumed with reverse kinetic energy and engine friction. Therefore, the in-cylinder pressure necessary for the target stop position is calculated in consideration of the engine friction.
目標停止位置に必要な筒内圧と、圧力センサ46が検知する実筒内圧との差を算出する。その差分を補正することができる空気の吸入量を、大気圧センサ43、吸気温度センサ44、及び吸入空気量センサ45の検知する情報から決定する。決定された吸入量に基づいて、吸気スロットル30の開度を増減させて、最終圧縮気筒20aの筒内圧を補正していく。 The difference between the in-cylinder pressure required for the target stop position and the actual in-cylinder pressure detected by the pressure sensor 46 is calculated. The amount of intake air that can correct the difference is determined from information detected by the atmospheric pressure sensor 43, the intake temperature sensor 44, and the intake air amount sensor 45. Based on the determined intake amount, the opening of the intake throttle 30 is increased or decreased to correct the in-cylinder pressure of the final compression cylinder 20a.
詳しく説明すると、最終圧縮気筒20aの発生するトルク、最終膨張気筒20bの発生するトルク、及び機関フリクションのバランスにより、ピストン21aの停止位置を制御できる。ここで、最終圧縮気筒20aと最終膨張気筒20bの発生するトルクは、筒内圧によりピストン21aに作用する力が元になるので、吸気スロットル30によって吸入空気量を調整し、筒内圧を制御することで停止位置を制御する。 More specifically, the stop position of the piston 21a can be controlled by the balance between the torque generated by the final compression cylinder 20a, the torque generated by the final expansion cylinder 20b, and the engine friction. Here, since the torque generated by the final compression cylinder 20a and the final expansion cylinder 20b is based on the force acting on the piston 21a by the in-cylinder pressure, the intake air amount is adjusted by the intake throttle 30 to control the in-cylinder pressure. To control the stop position.
筒内圧をp、シリンダ体積をv、ポリトロープ指数をnとすると、ポリトロープ変化は、熱力学的関係から、以下の数式1が成り立つ。 When the in-cylinder pressure is p, the cylinder volume is v, and the polytropic index is n, the polytropic change is expressed by the following formula 1 from the thermodynamic relationship.
ある時点での筒内圧pとシリンダ体積vが決まれば、停止時の筒内圧pは大気圧センサ43により検知される大気圧と等しくなるため、シリンダ体積vが決まり、シリンダ体積
vとボア断面積、ストローク、及び圧縮比からクランク角、つまりピストン21aの停止位置が算出することができる。ここでポリトロープ指数nは温度によって影響を受けるので、吸気温度センサ44の検知する吸気温度によりポリトロープ指数nを修正する。
If the in-cylinder pressure p and the cylinder volume v at a certain time are determined, the in-cylinder pressure p at the time of stopping becomes equal to the atmospheric pressure detected by the atmospheric pressure sensor 43, so that the cylinder volume v is determined, and the cylinder volume v and the bore cross-sectional area are determined. The crank angle, that is, the stop position of the piston 21a can be calculated from the stroke and the compression ratio. Here, since the polytropic index n is affected by the temperature, the polytropic index n is corrected by the intake air temperature detected by the intake air temperature sensor 44.
数式1と各センサ41〜46の出力を用いて吸気スロットルによる吸入量を算出する。 The intake amount by the intake throttle is calculated using Formula 1 and the outputs of the sensors 41 to 46.
そして、最終圧縮気筒20aのピストン21aが目標停止位置で停止するステップS23を行い、完了する。この目標停止位置は、次回の始動時に1圧縮目に着火温度に達することができる位置であり、好ましくは、上死点と下死点の中位と下死点との間である。 Then, step S23 in which the piston 21a of the final compression cylinder 20a stops at the target stop position is performed, and the process is completed. This target stop position is a position at which the ignition temperature can be reached at the first compression at the next start, and is preferably between the top dead center, the middle of the bottom dead center, and the bottom dead center.
上記の内燃機関の停止方法によれば、振動制御回転範囲A1において、吸気スロットル30の開度を制御することで、筒内圧に起因して発生するローリング起振モーメントを低減させることで、マウント共振現象の励起を抑制し、エンジン1の停止時の振動を改善することができる。その上で、停止制御回転範囲A1において、最終膨張気筒20b及び最終圧縮気筒20aの筒内圧を調整することで、次回の始動に対して最適となる位置にピストン21aを停止させることができ、アイドリングストップシステムで特に重要となる始動時間を短縮することができる。 According to the above-described method for stopping the internal combustion engine, by controlling the opening degree of the intake throttle 30 in the vibration control rotation range A1, the rolling vibration moment generated due to the in-cylinder pressure is reduced, thereby reducing the mount resonance. Excitation of the phenomenon can be suppressed, and vibration when the engine 1 is stopped can be improved. In addition, by adjusting the cylinder pressures of the final expansion cylinder 20b and the final compression cylinder 20a in the stop control rotation range A1, the piston 21a can be stopped at an optimum position for the next start. The start-up time, which is particularly important in the stop system, can be shortened.
また、吸気スロットル30の制御のみで、上記の作用効果を得ることができる。そのため、従来の方法に比べて制御を容易にすることができる。 Further, the above-described effects can be obtained only by controlling the intake throttle 30. Therefore, control can be facilitated as compared with the conventional method.
次に、本発明に係る実施の形態のエンジン1の停止時の時間経過に共なる回転数と筒内圧の関係について、図5を参照しながら説明する。ここで、エンジン1の停止要求を行った時間をt1、実回転数が共振回転数数R1に到達する時間をt2、最終膨張気筒20bの吸気弁24bが閉じる時間をt3、エンジン1が停止する時間をt4とする。図5の(a)に示すように、ECU40は、時間t1から、インジェクタ24aを含むインジェクタから各気筒20a〜20dへの燃料供給を停止する。これにより、エンジン1の回転数は徐々に低下していく。同時に、吸気スロットル30の開度を減じる。これにより、図5の(b)に示すように、各気筒20a〜20dへの空気の供給量が減少し、筒内圧が低下する。 Next, the relationship between the rotational speed and the in-cylinder pressure that coincide with the passage of time when the engine 1 according to the embodiment of the present invention is stopped will be described with reference to FIG. Here, the time when the engine 1 is requested to stop is t1, the time when the actual rotational speed reaches the resonance rotational speed R1, t2, the time when the intake valve 24b of the final expansion cylinder 20b is closed is t3, and the engine 1 is stopped. Let time be t4. As shown to (a) of FIG. 5, ECU40 stops the fuel supply to each cylinder 20a-20d from the injector containing the injector 24a from time t1. Thereby, the rotation speed of the engine 1 gradually decreases. At the same time, the opening degree of the intake throttle 30 is reduced. Thereby, as shown in FIG. 5B, the amount of air supplied to each of the cylinders 20a to 20d decreases, and the in-cylinder pressure decreases.
図5の(a)に示すように、共振現象が顕著となる振動制御回転範囲A1では、各気筒20a〜20dの筒内圧が低くなっていることが分かる。これにより、筒内圧を起因とするローリングモーメントを抑制することで、ラバーマウント3との共振を低減することができる。吸気スロットル30の開度は、時間t3まで、閉じた状態にしておく。 As shown in FIG. 5A, it can be seen that the in-cylinder pressures of the cylinders 20a to 20d are low in the vibration control rotation range A1 in which the resonance phenomenon becomes remarkable. Thereby, the resonance with the rubber mount 3 can be reduced by suppressing the rolling moment caused by the in-cylinder pressure. The opening degree of the intake throttle 30 is kept closed until time t3.
時間t3から、吸気スロットルの開度を増すことで、図5の(b)に示すように、最終圧縮気筒20aの筒内圧が大きくなる。これにより、図5の(c)に示すように、逆回転方向のトルクが発生してピストン21aを予め定めた所定の位置に停止することができる。 By increasing the opening of the intake throttle from time t3, as shown in FIG. 5B, the in-cylinder pressure of the final compression cylinder 20a increases. As a result, as shown in FIG. 5C, torque in the reverse rotation direction is generated, and the piston 21a can be stopped at a predetermined position.
上記の動作によれば、吸気スロットル30の開度を制御するだけで、エンジン1とラバーマウント3とのマウント共振の励起を抑制すると共に、次回の始動時間を短縮できるように、ピストン21aを所定の位置に停止することができる。また、各気筒20a〜20dの筒内圧を個別に制御せずに、1つの吸気スロットル30を用いて調整することができるため、その制御を容易に行うことができる。加えて、ピストン21aを所定の位置に停止する制御を、単純化することができる。これは、制御する装置が吸気スロットル30だけであること、また、吸気スロットル30の開度を増すタイミングを最終膨張気筒20bの吸気弁24bが閉じたときにすることで可能となる。 According to the above-described operation, the piston 21a is predetermined so that the excitation of the mount resonance between the engine 1 and the rubber mount 3 can be suppressed and the next start time can be shortened only by controlling the opening of the intake throttle 30. You can stop at the position. Further, since the in-cylinder pressures of the cylinders 20a to 20d can be adjusted using one intake throttle 30 without being individually controlled, the control can be easily performed. In addition, the control for stopping the piston 21a at a predetermined position can be simplified. This can be achieved by only controlling the intake throttle 30 and by increasing the opening of the intake throttle 30 when the intake valve 24b of the final expansion cylinder 20b is closed.
本発明に係る実施の形態は、ディーゼルエンジンを例に説明したが、ガソリンエンジンにも適用することができる。ガソリンエンジンの場合は、ピストンの停止位置を次回始動時の1圧縮目に火花点火による燃焼開始に適する位置とする。 The embodiment according to the present invention has been described by taking a diesel engine as an example, but can also be applied to a gasoline engine. In the case of a gasoline engine, the stop position of the piston is set to a position suitable for starting combustion by spark ignition at the first compression at the next start.
上記のエンジン1を搭載した車両は、エンジン1の停止時の振動を低減し、アイドリングストップシステムで特に重要となる始動時間を短縮することができる。 A vehicle equipped with the engine 1 can reduce the vibration when the engine 1 is stopped, and can shorten the start time that is particularly important in the idling stop system.
本発明の内燃機関は、筒内圧に起因して発生するローリング起振モーメントを低減させ、内燃機関停止時の振動を改善すると共に、次回の始動に対して最適となる位置にピストンを停止させることができ、始動時間を短縮することができるため、特にアイドリングストップシステムを搭載した車両に利用することができる。 The internal combustion engine of the present invention reduces the rolling vibration moment generated due to the in-cylinder pressure, improves the vibration when the internal combustion engine is stopped, and stops the piston at the optimum position for the next start. Since the starting time can be shortened, it can be used particularly for vehicles equipped with an idling stop system.
1 エンジン(内燃機関)
2 車体(基台)
3 ラバーマウント(マウント装置)
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 吸気マニホールド
15 第1カム機構
16 排気マニホールド
17 第2カム機構
20a〜20d 気筒
21a ピストン
22a 燃焼室
23a インジェクタ(燃料噴射装置)
24a 吸気弁
25a 排気弁
30 吸気スロットル
40 ECU(制御装置)
41 クランク角センサ
42 カム角センサ
1 engine (internal combustion engine)
2 Body (base)
3 Rubber mount (mounting device)
11 Cylinder block 12 Cylinder head 13 Crankshaft 14 Intake manifold 15 First cam mechanism 16 Exhaust manifold 17 Second cam mechanisms 20a to 20d Cylinder 21a Piston 22a Combustion chamber 23a Injector (fuel injection device)
24a Intake valve 25a Exhaust valve 30 Intake throttle 40 ECU (control device)
41 Crank angle sensor 42 Cam angle sensor
Claims (6)
内燃機関の停止要求後に、前記空気供給装置が各前記気筒へ送る空気の供給量を減少させて、各前記気筒の筒内圧を低下させ、
前記内燃機関の回転数が低下する過程で、前記内燃機関が停止する時に、圧縮行程を行う最終圧縮気筒と膨張行程を行う最終膨張気筒とを予測し、
前記最終膨張気筒の吸気が完了した後に、前記空気供給装置が前記最終圧縮気筒へ送る空気の供給量を増加させて、前記最終圧縮気筒の筒内圧を上昇させることを特徴とする内燃機関の停止方法。 In the internal combustion engine stop method in which the air supply device adjusts the supply amount of air to be sent to a plurality of cylinders having pistons, and controls the stop position of the pistons.
After the request to stop the internal combustion engine, the air supply device reduces the supply amount of air sent to each cylinder to reduce the in-cylinder pressure of each cylinder,
Predicting a final compression cylinder that performs a compression stroke and a final expansion cylinder that performs an expansion stroke when the internal combustion engine stops in the process of reducing the rotational speed of the internal combustion engine;
After the intake of the final expansion cylinder is completed, the internal combustion engine is stopped by increasing the supply amount of air sent from the air supply device to the final compression cylinder to increase the in-cylinder pressure of the final compression cylinder. Method.
前記制御装置が、内燃機関の停止要求後に、前記空気供給装置に各前記気筒へ送る空気の供給量を減少させる手段と、
前記内燃機関の回転数が低下する過程で、前記内燃機関が停止する時に、圧縮行程を行う最終圧縮気筒と膨張行程を行う最終膨張気筒とを予測する手段と、
前記最終膨張気筒の吸気が完了した後に、前記空気供給装置に前記最終圧縮気筒へ送る空気の供給量を増加させる手段とを備えることを特徴とする内燃機関。 A plurality of cylinders having pistons, an air supply device that adjusts the supply amount of air to be sent to each cylinder, and a control device that controls the air supply device, the control device including the cylinders in the air supply device In the internal combustion engine that controls the stop position of the piston by adjusting the supply amount of air sent to
Means for reducing a supply amount of air sent to each of the cylinders to the air supply device after the control device requests to stop the internal combustion engine;
Means for predicting a final compression cylinder that performs a compression stroke and a final expansion cylinder that performs an expansion stroke when the internal combustion engine stops in the process of reducing the rotational speed of the internal combustion engine;
An internal combustion engine comprising: means for increasing a supply amount of air to be sent to the final compression cylinder in the air supply device after the intake of the final expansion cylinder is completed.
前記制御装置が、前記内燃機関の回転数が、アイドリング回転数から、前記内燃機関の起振モーメントの主成分が前記内燃機関の支持装置との共振と一致する回転数を通過し、前記最終膨張気筒の吸気弁が閉じるまで、前記吸気スロットルの開度を減じる手段を備えることを特徴とする請求項3又は4に記載の内燃機関。 The air supply device is formed by an intake throttle for adjusting the intake amount of air supplied to each cylinder,
The control device passes the rotational speed at which the internal combustion engine has a rotational speed at which the main component of the vibration generating moment of the internal combustion engine coincides with the resonance with the support device of the internal combustion engine from the idling rotational speed. 5. The internal combustion engine according to claim 3, further comprising means for reducing the opening of the intake throttle until the intake valve of the cylinder is closed.
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