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JP2023082331A - Controller of internal combustion engine - Google Patents

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JP2023082331A
JP2023082331A JP2021196030A JP2021196030A JP2023082331A JP 2023082331 A JP2023082331 A JP 2023082331A JP 2021196030 A JP2021196030 A JP 2021196030A JP 2021196030 A JP2021196030 A JP 2021196030A JP 2023082331 A JP2023082331 A JP 2023082331A
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JP
Japan
Prior art keywords
internal combustion
combustion engine
air
cylinder
motoring
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2021196030A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
和樹 篠田
Kazuki Shinoda
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Daihatsu Motor Co Ltd
Original Assignee
Daihatsu Motor Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Daihatsu Motor Co Ltd filed Critical Daihatsu Motor Co Ltd
Priority to JP2021196030A priority Critical patent/JP2023082331A/en
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  • Electrical Control Of Air Or Fuel Supplied To Internal-Combustion Engine (AREA)
  • Combined Controls Of Internal Combustion Engines (AREA)

Abstract

To appropriately cope with oxygen deficiency causing start delay or start failure when starting a stopped internal combustion engine, to improve startability.SOLUTION: A controller of an internal combustion engine is configured to: when stopping an internal combustion engine that is being operated by firing, stop fuel injection and combustion to monitor the internal combustion engine by an electric motor; estimate an amount of air having flowed from a suction passage through a cylinder to an exhaust passage during motoring based on at least an engine speed and a motoring time; and determine whether the amount of air exceeds a threshold corresponding to the volume of the cylinder and exhaust passage.SELECTED DRAWING: Figure 2

Description

本発明は、動力源として車両等に搭載される内燃機関を制御する制御装置に関する。 The present invention relates to a control device for controlling an internal combustion engine mounted on a vehicle or the like as a power source.

周知の通り、停止している内燃機関を始動するにあたっては、内燃機関の出力軸であるクランクシャフトを電動機により回転駆動するモータリング(または、クランキング)を実行しつつ、インジェクタから燃料を噴射してこれを気筒において燃焼させ、クランクシャフトの回転を加速させる。この始動のためのモータリングは、内燃機関が初爆から連爆へと至り、クランクシャフトの回転速度即ちエンジン回転数が内燃機関の冷却水の温度等に応じて定まる判定値を超えたときに、完爆したものと見なして終了する(例えば、下記特許文献を参照)。 As is well known, when starting a stopped internal combustion engine, fuel is injected from an injector while executing motoring (or cranking) in which a crankshaft, which is the output shaft of the internal combustion engine, is rotationally driven by an electric motor. This is then combusted in the cylinder, accelerating the rotation of the crankshaft. This motoring for starting is performed when the internal combustion engine goes from the first explosion to the continuous explosion, and the rotation speed of the crankshaft, that is, the engine speed exceeds a judgment value determined according to the temperature of the cooling water of the internal combustion engine. , terminates assuming that a complete explosion has occurred (see, for example, the following patent document).

特開2020-133592号公報JP 2020-133592 A

内燃機関の運転を終了し停止させるとき、何れかの気筒の吸気バルブおよび排気バルブがともに開いているバルブオーバラップ状態でクランクシャフトの回転が静止することがある。バルブオーバラップ状態での停止は、直列三気筒内燃機関で比較的生起しやすい。 When shutting down and shutting down an internal combustion engine, the rotation of the crankshaft may come to a standstill in a valve overlap condition in which both the intake and exhaust valves of one of the cylinders are open. A stop in the valve overlap state is relatively likely to occur in an in-line three-cylinder internal combustion engine.

内燃機関の停止中に、ある気筒の吸排気バルブの両方が開いていると、内燃機関の停止時に排気通路に残留していた排気即ち燃焼ガスが、当該気筒を経由して排気通路側から吸気通路側に逆流することがある。このガスは、通常の空気(外気)よりも酸素濃度が低い。それにより、気筒に連なる吸気通路内の酸素濃度の低下が起こる。換言すれば、内燃機関の始動時における吸気通路内の酸素濃度が一定化しない。 When both the intake and exhaust valves of a certain cylinder are open while the internal combustion engine is stopped, the exhaust, that is, the combustion gas remaining in the exhaust passage when the internal combustion engine is stopped, is taken in from the exhaust passage side via the cylinder. Back flow may occur on the aisle side. This gas has a lower oxygen concentration than normal air (outside air). As a result, the concentration of oxygen in the intake passage leading to the cylinder decreases. In other words, the oxygen concentration in the intake passage does not become constant when the internal combustion engine is started.

その後、内燃機関を再び始動しようとしても、気筒の燃焼室に供給される酸素量が不足して燃料の燃焼の不安定化または失火を招来し、ひいては始動遅延または始動不良を招く懸念が生じる。 After that, even if an attempt is made to restart the internal combustion engine, there is a concern that the amount of oxygen supplied to the combustion chamber of the cylinder will be insufficient, leading to unstable fuel combustion or misfiring, which in turn will lead to delayed start or poor start.

本発明は、停止した内燃機関を始動するときの始動遅延または始動不良の要因となる酸素不足に対して適切に対処し、始動性を向上させることを所期の目的としている。 SUMMARY OF THE INVENTION An intended object of the present invention is to improve the startability of a stopped internal combustion engine by appropriately coping with oxygen deficiency that causes start delay or start failure.

本発明では、ファイアリングして運転している内燃機関を停止させるに際して、燃料噴射及び燃焼を停止して電動機により内燃機関をモータリングし、モータリング中に吸気通路から気筒を介して排気通路に流れた空気量を、少なくともエンジン回転数及びモータリング時間に基づき推算し、空気量が気筒及び排気通路の容積に対応する閾値を上回るか否かを判定する内燃機関の制御装置を構成した。 In the present invention, when stopping an internal combustion engine that is operating with firing, fuel injection and combustion are stopped and the internal combustion engine is motored by an electric motor. A controller for an internal combustion engine is constructed that estimates the amount of air that has flowed based on at least engine speed and motoring time, and determines whether the amount of air exceeds a threshold corresponding to the volumes of the cylinders and the exhaust passage.

特に、空気量が、気筒及び排気通路の容積に対応する閾値を上回ったことを条件として、モータリングを終了し内燃機関の回転を停止させることが好ましい。 In particular, it is preferable to terminate the motoring and stop the rotation of the internal combustion engine on condition that the air amount exceeds a threshold value corresponding to the volume of the cylinder and the exhaust passage.

空気量は、少なくともエンジン回転数、モータリング時間、及び気筒に連なる吸気通路内の吸気圧に基づき推算することができる。 The amount of air can be estimated based on at least engine speed, motoring time, and intake pressure in the intake passage leading to the cylinder.

本発明に係る内燃機関の制御方法では、ファイアリングして運転している内燃機関を停止させるに際して、燃料噴射及び燃焼を停止して電動機により内燃機関をモータリングするステップと、モータリング中に吸気通路から気筒を介して排気通路に流れた空気量を、少なくともエンジン回転数及びモータリング時間に基づき推算するステップと、空気量が気筒及び排気通路の容積に対応する閾値を上回るか否かを判定するステップとを実施する。 In a method for controlling an internal combustion engine according to the present invention, when stopping an internal combustion engine that is operating with firing, the steps of stopping fuel injection and combustion and motoring the internal combustion engine with an electric motor; estimating the amount of air that has flowed from the passage to the exhaust passage through the cylinder based on at least the engine speed and the motoring time; and determining whether the air amount exceeds a threshold corresponding to the volumes of the cylinder and the exhaust passage. perform the steps of:

本発明によれば、停止した内燃機関を始動するときの始動遅延または始動不良の要因となる酸素不足に対して適切に対処し、始動性を向上させることができる。 Advantageous Effects of Invention According to the present invention, it is possible to appropriately deal with insufficient oxygen, which causes start delay or start failure when starting a stopped internal combustion engine, and to improve startability.

本発明の一実施形態の車両用内燃機関及び制御装置の概略構成を示す図。1 is a diagram showing a schematic configuration of a vehicle internal combustion engine and a control device according to an embodiment of the present invention; FIG. 同実施形態の内燃機関の制御装置がプログラムに従い実行する処理の手順例を示すフロー図。FIG. 2 is a flowchart showing an example of the procedure of processing executed by the control device for an internal combustion engine according to the embodiment;

本発明の一実施形態を、図面を参照して説明する。図1に、本実施形態における車両用内燃機関の概要を示す。本内燃機関は、燃料としてガソリン等を使用する火花点火式の4ストロークレシプロエンジンであり、複数の気筒1(例えば、直列三気筒エンジン。図1には、そのうち一つを図示している)を具備している。吸気通路3における各気筒1の吸気ポート近傍には、吸気ポートに向けて燃料を噴射するインジェクタ11を設けている。また、各気筒1の燃焼室の天井部に、点火プラグ12を取り付けてある。点火プラグ12は、点火コイルにて発生した誘導電圧の印加を受けて、中心電極と接地電極との間で火花放電を惹起するものである。 One embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 shows an outline of a vehicle internal combustion engine according to this embodiment. This internal combustion engine is a spark-ignited four-stroke reciprocating engine that uses gasoline or the like as fuel, and has a plurality of cylinders 1 (for example, an in-line three-cylinder engine, one of which is shown in FIG. 1). equipped. An injector 11 for injecting fuel toward the intake port is provided near the intake port of each cylinder 1 in the intake passage 3 . A spark plug 12 is attached to the ceiling of the combustion chamber of each cylinder 1 . The spark plug 12 receives an induced voltage generated by an ignition coil and induces spark discharge between a center electrode and a ground electrode.

吸気を供給するための吸気通路3は、外部から空気を取り入れて各気筒1の吸気ポートへと導く。吸気通路3上には、エアクリーナ31、電子スロットルバルブ32、サージタンク33、吸気マニホルド34を、上流からこの順序に配置している。 An intake passage 3 for supplying intake air takes in air from the outside and guides it to the intake port of each cylinder 1 . An air cleaner 31, an electronic throttle valve 32, a surge tank 33, and an intake manifold 34 are arranged in this order on the intake passage 3 from upstream.

排気を排出するための排気通路4は、気筒1内で燃料を燃焼させた結果発生した排気ガスを各気筒1の排気ポートから外部へと導く。この排気通路4上には、排気マニホルド42及び排気浄化用の三元触媒41を配置している。 An exhaust passage 4 for exhausting exhaust guides exhaust gas generated as a result of combustion of fuel in the cylinder 1 from an exhaust port of each cylinder 1 to the outside. An exhaust manifold 42 and a three-way catalyst 41 for purifying exhaust gas are arranged on the exhaust passage 4 .

排気通路4における触媒41の上流及び下流には、排気通路4を流通するガスの空燃比を検出するための空燃比センサ43、44を設置する。空燃比センサ43、44はそれぞれ、排気ガスの空燃比に対して非線形な出力特性を有するO2センサであってもよく、排気ガスの空燃比に比例した出力特性を有するリニアA/Fセンサであってもよい。 Air-fuel ratio sensors 43 and 44 for detecting the air-fuel ratio of gas flowing through the exhaust passage 4 are installed upstream and downstream of the catalyst 41 in the exhaust passage 4 . Each of the air-fuel ratio sensors 43 and 44 may be an O 2 sensor having an output characteristic that is non-linear with respect to the air-fuel ratio of the exhaust gas, or a linear A/F sensor having an output characteristic that is proportional to the air-fuel ratio of the exhaust gas. There may be.

排気ガス再循環(Exhaust Gas Recirculation)装置2は、排気通路4と吸気通路3とを連通する外部EGR通路21と、EGR通路21上に設けたEGRクーラ22と、EGR通路21を開閉し当該EGR通路21を流れるEGRガスの流量を制御するEGRバルブ23とを要素とする。EGR通路21の入口は、排気通路4における触媒41の下流の所定箇所に接続している。EGR通路21の出口は、吸気通路3におけるスロットルバルブ32の下流の所定箇所(特に、サージタンク33または吸気マニホルド34)に接続している。 The exhaust gas recirculation device 2 includes an external EGR passage 21 that communicates the exhaust passage 4 and the intake passage 3, an EGR cooler 22 provided on the EGR passage 21, and an EGR passage 21 to open and close the EGR An EGR valve 23 for controlling the flow rate of EGR gas flowing through the passage 21 is included as an element. The inlet of the EGR passage 21 is connected to a predetermined location downstream of the catalyst 41 in the exhaust passage 4 . The outlet of the EGR passage 21 is connected to a predetermined location downstream of the throttle valve 32 in the intake passage 3 (in particular, the surge tank 33 or the intake manifold 34).

内燃機関には、各気筒1の吸気バルブ及び/または排気バルブの開閉タイミングを可変制御できるVVT(Variable Valve Timing)機構5が付帯することがある。VVT機構5は、例えば、各気筒1の吸排気バルブを開閉駆動する吸気カムシャフト及び/または排気カムシャフトのクランクシャフトに対する回転位相を液圧(潤滑油圧)によって変化させるベーン式のものや、電動機によって変化させる電動式のもの(モータドライブVVT)である。カムシャフトは、クランクシャフトから回転トルクの供給を受け、クランクシャフトに従動して回転する。クランクシャフトとカムシャフトとの間には、回転トルクを伝達するための巻掛伝動装置(図示せず)が介在している。巻掛伝動装置は、クランクシャフト側に設けたクランクスプロケット(または、プーリ)と、カムシャフト側に設けたカムスプロケット(または、プーリ)と、これらスプロケット(または、プーリ)に巻き掛けるタイミングチェーン(または、タイミングベルト)とを要素とする。VVT機構5は、カムシャフトをカムスプロケットに対し相対的に回動させることを通じて、カムシャフトのクランクシャフトに対する回転位相を変化させ、以て吸気バルブ及び/または排気バルブの開閉タイミングを変更する。 The internal combustion engine may be accompanied by a VVT (Variable Valve Timing) mechanism 5 capable of variably controlling the opening/closing timing of the intake valve and/or the exhaust valve of each cylinder 1 . The VVT mechanism 5 is, for example, a vane type that changes the rotation phase of the intake camshaft and/or the exhaust camshaft with respect to the crankshaft by hydraulic pressure (lubricating oil pressure) for opening and closing the intake and exhaust valves of each cylinder 1, or an electric motor. It is an electric type (motor drive VVT) that changes by The camshaft receives rotational torque from the crankshaft and rotates following the crankshaft. A winding transmission device (not shown) for transmitting rotational torque is interposed between the crankshaft and the camshaft. The winding transmission device consists of a crank sprocket (or pulley) provided on the crankshaft side, a cam sprocket (or pulley) provided on the camshaft side, and a timing chain (or , timing belt). The VVT mechanism 5 changes the rotation phase of the camshaft with respect to the crankshaft by rotating the camshaft relative to the cam sprocket, thereby changing the opening/closing timing of the intake valve and/or the exhaust valve.

本実施形態の内燃機関の制御装置たるECU(Electronic Control Unit)0は、プロセッサ、メモリ、入力インタフェース、出力インタフェース等を有したマイクロコンピュータシステムである。ECU0は、複数基のECUまたはコントローラがCAN(Controller Area Network)等の電気通信回線を介して相互に通信可能に接続されてなるものであることがある。 An ECU (Electronic Control Unit) 0, which is a control device for an internal combustion engine according to the present embodiment, is a microcomputer system having a processor, memory, input interface, output interface, and the like. The ECU 0 may be formed by connecting a plurality of ECUs or controllers so as to be able to communicate with each other via electric communication lines such as CAN (Controller Area Network).

ECU0の入力インタフェースには、車両の実車速を検出する車速センサから出力される車速信号a、内燃機関のクランクシャフトの回転角度及びエンジン回転数を検出するクランク角センサから出力されるクランク角信号b、アクセルペダルの踏込量またはスロットルバルブ32の開度をアクセル開度(いわば、内燃機関に要求されるエンジントルクまたはエンジン負荷率)として検出するセンサから出力されるアクセル開度信号c、気筒1に連なる吸気通路3(スロットルバルブ32の下流、特にサージタンク33または吸気マニホルド34)内の吸気温及び吸気圧を検出する温度・圧力センサから出力される吸気温・吸気圧信号d、内燃機関の冷却水温を検出する水温センサから出力される冷却水温信号e、触媒41の上流側における排気ガスの空燃比を検出する空燃比センサ43から出力される信号f、触媒41の下流側における排気ガスの空燃比を検出する空燃比センサ44から出力される信号g、内燃機関の吸気カムシャフトまたは排気カムシャフトの複数のカム角にてカム角センサから出力されるカム角信号h等が入力される。 The input interface of the ECU 0 receives a vehicle speed signal a output from a vehicle speed sensor that detects the actual vehicle speed, a crank angle signal b output from a crank angle sensor that detects the rotation angle of the crankshaft of the internal combustion engine and the engine speed. , an accelerator opening signal c output from a sensor that detects the amount of depression of the accelerator pedal or the opening of the throttle valve 32 as the accelerator opening (so to speak, the engine torque or the engine load factor required for the internal combustion engine); An intake temperature/pressure signal d output from a temperature/pressure sensor that detects the intake air temperature and intake pressure in the continuous intake passage 3 (downstream of the throttle valve 32, particularly the surge tank 33 or the intake manifold 34), cooling of the internal combustion engine A cooling water temperature signal e output from a water temperature sensor that detects the water temperature, a signal f output from an air-fuel ratio sensor 43 that detects the air-fuel ratio of the exhaust gas on the upstream side of the catalyst 41, and an air-fuel ratio of the exhaust gas on the downstream side of the catalyst 41. A signal g output from an air-fuel ratio sensor 44 that detects the fuel ratio, a cam angle signal h output from a cam angle sensor at a plurality of cam angles of an intake camshaft or an exhaust camshaft of an internal combustion engine, and the like are input.

ECU0の出力インタフェースからは、点火プラグ12のイグナイタに対して点火信号i、インジェクタ11のソレノイドに対して燃料噴射信号j、スロットルバルブ32に対して開度操作信号k、EGRバルブ23に対して開度操作信号l、VVT機構5に対してバルブタイミングの制御信号m等を出力する。 From the output interface of the ECU 0 , an ignition signal i for the igniter of the spark plug 12 , a fuel injection signal j for the solenoid of the injector 11 , an opening operation signal k for the throttle valve 32 , and an opening operation signal k for the EGR valve 23 . It outputs a control signal m for valve timing to the VVT mechanism 5, and a control signal m for the valve timing.

ECU0のプロセッサは、予めメモリに格納されているプログラムを解釈、実行し、運転パラメータを演算して内燃機関の運転を制御する。ECU0は、内燃機関の運転制御に必要な各種情報a、b、c、d、e、f、g、hを入力インタフェースを介して取得し、エンジン回転数を知得するとともに気筒1に吸入される空気(新気)量を推算する。そして、それらエンジン回転数及び吸入空気量等に基づき、要求燃料噴射量、燃料噴射タイミング(一つの気筒1の一度の膨脹行程に対する燃料噴射の回数を含む)、燃料噴射圧、点火タイミング(一つの気筒1の一度の膨脹行程に対する火花点火の回数を含む)、要求EGR率(または、EGRガス量)、バルブタイミング等といった各種運転パラメータを決定する。ECU0は、運転パラメータに対応した各種制御信号i、j、k、l、mを出力インタフェースを介して印加する。 The processor of the ECU 0 interprets and executes a program stored in memory in advance, calculates operating parameters, and controls the operation of the internal combustion engine. The ECU 0 acquires various types of information a, b, c, d, e, f, g, and h necessary for controlling the operation of the internal combustion engine through an input interface, learns the engine speed, and injects into the cylinder 1. Estimate the amount of air (fresh air). Then, based on the engine speed and intake air amount, etc., the required fuel injection amount, fuel injection timing (including the number of fuel injections for one expansion stroke of one cylinder 1), fuel injection pressure, ignition timing (one It determines various operating parameters such as the number of spark ignitions for one expansion stroke of cylinder 1), the required EGR rate (or EGR gas amount), valve timing, and the like. The ECU 0 applies various control signals i, j, k, l, m corresponding to the operating parameters through the output interface.

また、ECU0は、停止した内燃機関を始動(冷間始動であることもあれば、アイドルストップからの再始動であることもある)するとき、内燃機関に付随する電動機(スタータ(セルモータ)またはモータジェネレータ等)に制御信号oを入力し、当該電動機により内燃機関のクランクシャフトを回転駆動するモータリング(クランキング)を行いながら、インジェクタ11から燃料を噴射し、点火プラグ12により火花点火して燃料を燃焼させる。始動のためのモータリングは、内燃機関が初爆から連爆へと至り、エンジン回転数が加速、上昇して完爆判定値を超えたときに終了する。完爆判定値は、内燃機関の温度等に応じて上下し得る。基本的には、始動時の内燃機関の冷却水温が低いほど、完爆判定値を高く引き上げる。 When the stopped internal combustion engine is started (either cold start or restart from idling stop), the ECU 0 controls an electric motor (starter (starter motor), motor generator, etc.) attached to the internal combustion engine. ), the fuel is injected from the injector 11 while performing motoring (cranking) to rotationally drive the crankshaft of the internal combustion engine by the electric motor, spark ignition is performed by the spark plug 12, and the fuel is burned. Let Motoring for starting ends when the internal combustion engine progresses from the first explosion to the continuous explosion, and the engine speed accelerates and rises to exceed the complete explosion judgment value. The complete explosion determination value can fluctuate depending on the temperature of the internal combustion engine and the like. Basically, the lower the cooling water temperature of the internal combustion engine at the start, the higher the complete explosion determination value.

翻って、内燃機関をファイアリング、つまり気筒1に対して燃料を供給しこれを燃焼させて運転しているときに、車両の運転者がイグニッションスイッチ(または、イグニッションキー、パワースイッチ)をONからOFFに操作する等した場合には、内燃機関の運転を停止することになる。 On the other hand, when the internal combustion engine is being driven by firing, that is, by supplying fuel to cylinder 1 and burning it, the driver of the vehicle turns the ignition switch (or ignition key or power switch) from ON to ON. When it is operated to OFF, the operation of the internal combustion engine is stopped.

図2に示すように、本実施形態のECU0は、それまで運転していた内燃機関を停止させる際(ステップS1)、インジェクタ11からの燃料噴射及び点火プラグ12による点火燃焼を停止する(ステップS2)。その上で、電動機により内燃機関のクランクシャフトを回転駆動するモータリングを実行する(ステップS3)。 As shown in FIG. 2, the ECU 0 of the present embodiment stops the fuel injection from the injector 11 and the ignition combustion by the spark plug 12 (step S2) when stopping the internal combustion engine that has been running until then (step S1). ). After that, motoring is performed to rotationally drive the crankshaft of the internal combustion engine by the electric motor (step S3).

ステップS3のモータリングは、燃料噴射及び燃焼を伴わずにエンジン回転を維持することで、燃料成分を含まない空気を吸気通路3から気筒1を介して排気通路4へと送り込み、気筒1及び排気通路4内に残留する排気を掃気して排出させるための処置である。 The motoring in step S3 maintains the engine rotation without fuel injection and combustion, thereby sending air containing no fuel component from the intake passage 3 to the exhaust passage 4 via the cylinder 1, and the cylinder 1 and the exhaust gas. This is a measure for scavenging and discharging the exhaust gas remaining in the passage 4 .

ステップS3のモータリング中は、吸気通路3上のスロットルバルブ32の開度をいわゆるオープナ開度よりも大きく拡開し、空気の流通を促進することが好ましい。因みに、オープナ開度とは、電子スロットルバルブ32のバタフライ弁体を駆動するスロットルモータに電力を供給せず、スロットルモータから弁体に力を付与していないときのスロットルバルブ32の開度を言い、吸気通路3を通じた吸気の流通をほぼ完全に遮断する全閉であることもあれば、少しく吸気の流通を許容するよう僅かながら開いた開度であることがある。 During the motoring in step S3, it is preferable to increase the opening of the throttle valve 32 on the intake passage 3 to a greater extent than the so-called opener opening to promote air circulation. Incidentally, the opener opening refers to the opening of the throttle valve 32 when power is not supplied to the throttle motor that drives the butterfly valve body of the electronic throttle valve 32 and no force is applied from the throttle motor to the valve body. , it may be fully closed to almost completely block the flow of intake air through the intake passage 3, or it may be slightly opened to allow the flow of intake air.

また、ステップS3のモータリング中は、VVT機構5が具現する吸気バルブ及び/または排気バルブの開閉タイミングを初期位置、即ち、内燃機関の停止中若しくは始動時、またはアイドル運転若しくはアイドル運転に近い低負荷運転時のバルブタイミングに戻す。例えば、気筒1の吸気バルブの開閉タイミングを最も遅角したタイミングに復帰させ、吸気バルブと排気バルブとがともに開くバルブオーバラップ期間の長さを最小にする。 Further, during motoring in step S3, the opening/closing timing of the intake valve and/or the exhaust valve embodied by the VVT mechanism 5 is set to the initial position, that is, when the internal combustion engine is stopped or started, or when the engine is idling or at a low level close to idling. Return to the valve timing for load operation. For example, the opening/closing timing of the intake valve of cylinder 1 is returned to the most retarded timing to minimize the length of the valve overlap period during which both the intake valve and the exhaust valve are open.

しかして、ECU0は、ステップS3のモータリング中に吸気通路3から気筒1を介して排気通路4に流れた空気の量を推算し(ステップS4)、その空気量を閾値と比較する(ステップS5)。 The ECU 0 then estimates the amount of air that has flowed from the intake passage 3 to the exhaust passage 4 via the cylinder 1 during motoring in step S3 (step S4), and compares the calculated air amount with a threshold value (step S5). ).

ステップS4にて、ECU0は、現在のエンジン回転数、及びステップS3のモータリングの実行時間の長さを基に、例えば下式に則り、モータリング中に吸気通路3から排気通路4に流入した空気の量を演算する;
流入空気量[cc]=エンジン回転数[rpm]÷60[sec/min]÷2×排気量スペック値[cc]×吸気補正係数×モータリング実行時間[sec]
上式に関し、「排気量スペック値」は、吸気バルブ及び/または排気バルブの開閉タイミングを初期位置に戻した状態で、一サイクル(気筒1の吸気行程-圧縮工程-膨脹行程-排気行程の一連を一サイクルとする)にて吸気通路3から吸引し排気通路4に吐出できる実際的な空気量を意味する。この排気量スペック値は、内燃機関が内包する全気筒1分の合算(三気筒エンジンであれば、三気筒分の合算)値であり、実験的に求め、または設段段階の適合により設定した定数である。排気量スペック値は、幾何的な気筒1の内容積、つまり気筒1内でピストンが下死点にあるときの燃焼室内容積と上死点にあるときの燃焼室内容積との差分よりも少なくなることがある
並びに、「吸気補正係数」は、ステップS3のモータリング中の吸気通路3内の吸気温や吸気圧(のとり得る範囲)を予め想定した上で、実験的に求め、または設段段階の適合により設定した定数である。
In step S4, the ECU 0, based on the current engine speed and the length of the execution time of motoring in step S3, for example, according to the following equation, flows from the intake passage 3 into the exhaust passage 4 during motoring. Calculate the amount of air;
Inflow air amount [cc] = Engine speed [rpm] ÷ 60 [sec/min] ÷ 2 x Displacement specification value [cc] x Intake correction coefficient x Motoring execution time [sec]
Regarding the above formula, the "displacement specification value" is a series of cycles (intake stroke - compression stroke - expansion stroke - exhaust stroke of cylinder 1) with the opening and closing timing of the intake valve and/or exhaust valve returned to the initial position. is defined as one cycle). This displacement specification value is the sum of one minute for all cylinders included in the internal combustion engine (if it is a three-cylinder engine, the sum of three cylinders), and is obtained experimentally or set by adaptation at the design stage. is a constant. The displacement specification value is smaller than the geometric internal volume of cylinder 1, that is, the difference between the combustion chamber volume when the piston is at bottom dead center and the combustion chamber volume when it is at top dead center. In addition, the "intake correction coefficient" is obtained experimentally or is set by presuming (possible range) the intake air temperature and intake air pressure in the intake passage 3 during motoring in step S3. It is a constant set by step fitting.

尤も、ステップS3のモータリング中の吸気通路3内の吸気温及び吸気圧をセンサの出力信号dを参照して実測し、それを用いてモータリング中に吸気通路3から気筒1を介して排気通路4に流れた空気の量を推算してもよい。その場合、ステップS4おいて、下式に則り流入空気量を演算する;
流入空気量[cc]=エンジン回転数[rpm]÷60[sec/min]÷2×排気量スペック値[cc]×(標準状態温度[K]×実測吸気圧[kPa])÷(標準状態大気圧[kPa]×(標準状態温度[K]+実測吸気温[℃]))×モータリング実行時間[sec]
「標準状態温度」及び「標準状態大気圧」は、何れも定数である。「標準状態温度」は、例えば273.15とし、「標準状態大気圧」は、例えば101.3とする。
Of course, the intake air temperature and intake pressure in the intake passage 3 during motoring in step S3 are actually measured with reference to the output signal d of the sensor, and are used to control the exhaust air from the intake passage 3 through the cylinder 1 during motoring. The amount of air that has flowed through passage 4 may be estimated. In that case, in step S4, the amount of inflow air is calculated according to the following formula;
Inflow air volume [cc] = Engine speed [rpm] ÷ 60 [sec/min] ÷ 2 x Displacement specification value [cc] x (Standard state temperature [K] x Measured intake pressure [kPa]) ÷ (Standard state Atmospheric pressure [kPa] x (Standard state temperature [K] + Measured intake air temperature [°C]) x Motoring execution time [sec]
Both "standard state temperature" and "standard state atmospheric pressure" are constants. The "standard state temperature" is, for example, 273.15, and the "standard state atmospheric pressure" is, for example, 101.3.

ステップS5にいう、ステップS4にて求めた空気量と比較するべき閾値とは、それまでファイアリング運転していた内燃機関を停止させたときに、通常の空気よりも酸素濃度の低い排気が滞留し得る領域の容積である。即ち;
閾値[cc]=気筒の内容積[cc]+排気通路の内容積[cc]
である。
The threshold in step S5 to be compared with the amount of air obtained in step S4 means that when the internal combustion engine, which has been in firing operation until then, is stopped, exhaust gas with a lower oxygen concentration than normal air remains. is the volume of the possible area. namely;
Threshold [cc] = internal volume of cylinder [cc] + internal volume of exhaust passage [cc]
is.

「気筒の内容積」は、内燃機関が内包する全気筒1分の合算値であり、実験的に求め、または設段段階の適合により設定した定数である。「排気通路の内容積」は、排気マニホルド42や触媒41、さらにはその下流のマフラを含む、排気ポートから外部に連通する末端までの排気通路4の内容積全体に相当する値であり、実験的に求め、または設段段階の適合により設定した定数である。 The "cylinder internal volume" is the total value for 1 minute of all cylinders included in the internal combustion engine, and is a constant obtained experimentally or set by adaptation at the stage of design. The "internal volume of the exhaust passage" is a value corresponding to the entire internal volume of the exhaust passage 4 from the exhaust port to the end communicating with the outside, including the exhaust manifold 42, the catalyst 41, and the muffler downstream thereof. It is a constant obtained theoretically or set by adaptation at the design stage.

ステップS5にて、流入空気量>閾値の条件が成立したということは、ステップS3のモータリングにより排気通路4内に残留する排気が掃気されて空気に置き換わったことを意味する。ECU0は、ステップS5の条件が成立したときに内燃機関のモータリングを終了し(ステップS6)、内燃機関の回転を停止させる。 The fact that the condition of inflow air amount>threshold is established in step S5 means that the exhaust gas remaining in the exhaust passage 4 has been scavenged and replaced with air by the motoring in step S3. When the condition of step S5 is satisfied, the ECU 0 ends the motoring of the internal combustion engine (step S6) and stops the rotation of the internal combustion engine.

本実施形態によれば、内燃機関の運転を停止する際、酸素濃度の低い排気が排気通路4内に残留する量を的確に見積もることができる。さらには、排気通路4内に残留する低い排気を確実に掃気して排出させることが可能である。従って、内燃機関の停止中に排気通路4側から吸気通路3側に排気が逆流して吸気通路3内の酸素濃度が低下する問題を有効に回避でき、再度内燃機関を始動するときの燃料の燃焼が安定し、始動遅延または始動不良が起こらない。 According to this embodiment, it is possible to accurately estimate the amount of exhaust gas with a low oxygen concentration remaining in the exhaust passage 4 when the operation of the internal combustion engine is stopped. Furthermore, it is possible to reliably scavenge and exhaust low-level exhaust gas remaining in the exhaust passage 4 . Therefore, it is possible to effectively avoid the problem that the exhaust gas flows backward from the exhaust passage 4 side to the intake passage 3 side while the internal combustion engine is stopped, and the oxygen concentration in the intake passage 3 decreases. Combustion is stable and no start delays or start failures occur.

排気通路4の末端に空燃比センサ(O2センサやリニアA/Fセンサ)を新設するようなことも不要であり、コストの高騰を招かずに済む。 It is not necessary to newly install an air-fuel ratio sensor ( O2 sensor or linear A/F sensor) at the end of the exhaust passage 4, and the increase in cost can be avoided.

なお、本発明は以上に詳述した実施形態に限られるものではない。各部の具体的な構成や処理の手順等は、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形が可能である。 The present invention is not limited to the embodiments detailed above. Various modifications can be made to the specific configuration of each part, the procedure of processing, and the like without departing from the scope of the present invention.

0…制御装置(ECU)
1…気筒
11…インジェクタ
12…点火プラグ
2…排気ガス再循環(EGR)装置
21…EGR通路
22…EGRクーラ
23…EGRバルブ
3…吸気通路
31…エアクリーナ
32…スロットルバルブ
33…サージタンク
34…吸気マニホルド
4…排気通路
41…触媒
42…排気マニホルド
43、44…空燃比センサ
5…可変バルブタイミング(VVT)機構
a…車速信号
b…クランク角信号
c…アクセル開度信号
d…吸気温・吸気圧信号
e…冷却水温信号
f、g…空燃比信号
h…カム角信号
i…点火信号
j…燃料噴射信号
k…スロットルバルブの開度操作信号
l…EGRバルブの開度操作信号
m…バルブタイミングの制御信号
o…電動機の制御信号
0... Control unit (ECU)
REFERENCE SIGNS LIST 1 cylinder 11 injector 12 spark plug 2 exhaust gas recirculation (EGR) device 21 EGR passage 22 EGR cooler 23 EGR valve 3 intake passage 31 air cleaner 32 throttle valve 33 surge tank 34 intake Manifold 4 Exhaust passage 41 Catalyst 42 Exhaust manifold 43, 44 Air-fuel ratio sensor 5 Variable valve timing (VVT) mechanism a Vehicle speed signal b Crank angle signal c Accelerator opening signal d Intake temperature/intake pressure Signals e Cooling water temperature signal f, g Air-fuel ratio signal h Cam angle signal i Ignition signal j Fuel injection signal k Throttle valve opening operation signal l EGR valve opening operation signal m Valve timing Control signal o... Control signal for motor

Claims (4)

ファイアリングして運転している当該内燃機関を停止させるに際して、
燃料噴射及び燃焼を停止して電動機により当該内燃機関をモータリングし、
前記モータリング中に吸気通路から気筒を介して排気通路に流れた空気量を、少なくともエンジン回転数及びモータリング時間に基づき推算し、
前記空気量が、前記気筒及び前記排気通路の容積に対応する閾値を上回るか否かを判定する内燃機関の制御装置。
When stopping the internal combustion engine that is operating with firing,
stopping fuel injection and combustion and motoring the internal combustion engine with an electric motor;
estimating the amount of air flowing from the intake passage to the exhaust passage through the cylinder during the motoring based on at least the engine speed and the motoring time;
A control device for an internal combustion engine that determines whether or not the amount of air exceeds a threshold value corresponding to the volumes of the cylinder and the exhaust passage.
前記空気量が、前記気筒及び前記排気通路の容積に対応する閾値を上回ったことを条件として、前記モータリングを終了し、当該内燃機関の回転を停止させる請求項1記載の内燃機関の制御装置。 2. The control device for an internal combustion engine according to claim 1, wherein the motoring is terminated and the rotation of the internal combustion engine is stopped on condition that the air amount exceeds a threshold value corresponding to the volumes of the cylinders and the exhaust passage. . 前記空気量を、少なくとも前記エンジン回転数、前記モータリング時間、及び前記気筒に連なる前記吸気通路内の吸気圧に基づき推算し、
前記空気量が、前記気筒及び前記排気通路の容積に対応する閾値を上回るか否かを判定する請求項1または2記載の内燃機関の制御装置。
estimating the air amount based on at least the engine speed, the motoring time, and the intake pressure in the intake passage connected to the cylinder;
3. A control system for an internal combustion engine according to claim 1, wherein it is determined whether or not said air quantity exceeds a threshold value corresponding to the volume of said cylinder and said exhaust passage.
ファイアリングして運転している当該内燃機関を停止させるに際して、
燃料噴射及び燃焼を停止して電動機により内燃機関をモータリングするステップと、
前記モータリング中に吸気通路から気筒を介して排気通路に流れた空気量を、少なくともエンジン回転数及びモータリング時間に基づき推算するステップと、
前記空気量が、前記気筒及び前記排気通路の容積に対応する閾値を上回るか否かを判定するステップと
を実施する内燃機関の制御方法。
When stopping the internal combustion engine that is operating with firing,
stopping fuel injection and combustion to motor the internal combustion engine with an electric motor;
estimating the amount of air that has flowed from the intake passage to the exhaust passage through the cylinder during the motoring, based on at least the engine speed and the motoring time;
and determining whether or not the air amount exceeds a threshold value corresponding to the volume of the cylinder and the exhaust passage.
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