JP7796763B2 - Engine control device and engine control method - Google Patents
Engine control device and engine control methodInfo
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Description
本発明は、ハイブリッド車両に搭載される、可変バルブタイミング制御機構を備えたエンジンを制御するエンジン制御装置、及びエンジン制御方法に関する。 The present invention relates to an engine control device and an engine control method for controlling an engine equipped with a variable valve timing control mechanism mounted on a hybrid vehicle.
近年、自動車用パワートレインとしてエンジン及びモータを駆動源とするハイブリッド機構の搭載が主流となっている。ハイブリッド車両では従来の内燃機関主体の車両と比較し、エンジンの停止及び再始動が頻繁に発生する。通常、エンジンが駆動している際、排気管には既燃ガス(排気ガス)が流出する。ガソリン車両において排気管には三元触媒が搭載されており、三元触媒は理論空燃比燃焼時の既燃ガスに対し最も浄化効率が高いという特徴を有している。In recent years, hybrid systems using an engine and a motor as the drive source have become mainstream for automotive powertrains. In hybrid vehicles, the engine is stopped and restarted more frequently than in conventional vehicles with internal combustion engines. Normally, when the engine is running, burned gases (exhaust gases) flow into the exhaust pipe. Gasoline-powered vehicles are equipped with a three-way catalyst in the exhaust pipe, which has the advantage of being the most efficient at purifying burned gases during stoichiometric air-fuel combustion.
しかし、エンジン停止時及び再始動時において、燃料カットされる期間では新気が排気管に流出することから、三元触媒内部の酸素貯蔵能は酸素過剰となり、窒素酸化物の浄化効率が悪化する。その結果、エンジン停止後のエンジン再始動時において浄化効率を適正に戻すため、エンリッチ噴射が要求される。つまりエンジン再始動時のエンリッチ噴射を防止するためには、エンジンの燃料カット中において新気流出を抑制する必要がある。 However, when the engine is stopped and restarted, fresh air flows into the exhaust pipe during the fuel cut period, causing the oxygen storage capacity inside the three-way catalyst to become excessive, resulting in a deterioration in the purification efficiency of nitrogen oxides. As a result, enriched fuel injection is required to restore purification efficiency to an appropriate level when the engine is restarted after being stopped. In other words, to prevent enriched fuel injection when the engine is restarted, it is necessary to suppress the outflow of fresh air during the engine's fuel cut period.
従来、吸気弁又は排気弁を駆動するカムシャフトの位相を変化させる可変バルブタイミング制御機構が知られている。例えば、可変バルブタイミング制御機構は、エンジンの一気筒に2つの吸気弁が設けられ、外周に一方の吸気弁を駆動するインナーカムが一体的に設けられたインナーカムシャフトと、該インナーカムシャフトの外周に相対回転可能に配置され、外周に他方の吸気弁を駆動するアウターカムが一体的に設けられたアウターカムシャフトと、を有している。油圧アクチュエータは供給された油圧によりインナーカムシャフトとアウターカムシャフトを相対回転することで、各気筒の吸気弁又は排気弁の作動角を変化させ、吸気弁又は排気弁の開閉のタイミングを制御している。 Variable valve timing control mechanisms that change the phase of a camshaft that drives an intake valve or exhaust valve are known. For example, a variable valve timing control mechanism includes an engine with two intake valves for each cylinder, an inner camshaft with an inner cam integrally attached to its outer periphery that drives one of the intake valves, and an outer camshaft that is rotatable relative to the inner camshaft and has an outer cam integrally attached to its outer periphery that drives the other intake valve. A hydraulic actuator rotates the inner camshaft and outer camshaft relative to each other using supplied hydraulic pressure, thereby changing the operating angle of the intake valve or exhaust valve for each cylinder and controlling the timing of the opening and closing of the intake valve or exhaust valve.
特許文献1には、燃料カット状態においてガスの流れを制御するために、空燃比センサからの情報を基にバルブタイミングを変更することで、排気管から吸気管への空気の逆流を可能にする内燃機関システムが開示されている。 Patent document 1 discloses an internal combustion engine system that allows air to flow back from the exhaust pipe to the intake pipe by changing valve timing based on information from an air-fuel ratio sensor in order to control gas flow during a fuel cut.
ところで、油圧式の可変バルブタイミング制御機構はエンジンの回転数に基づき油圧を向上させることから、エンジン低回転時においてはバルブタイミングを変更することができない。そのため、ハイブリッド車両においてエンジンが停止する際、次回エンジン始動時のバルブタイミングを任意の位相から始動させるために、あるエンジン回転数に達する前にバルブタイミング制御を完了する必要がある。 However, because hydraulic variable valve timing control mechanisms increase hydraulic pressure based on engine speed, they cannot change valve timing at low engine speeds. Therefore, when the engine in a hybrid vehicle is stopped, valve timing control must be completed before a certain engine speed is reached in order to start the next engine start from the desired valve timing phase.
または、ハイブリッド車両では車両走行中においてもアイドリングストップの機能を搭載することで燃費の向上が期待できる。また、近年では、さらなる燃費低減のため、エンジンを停止させる際のトルクが不要な期間において燃料噴射をカットさせる使い方を実施する。その一方でエンジン停止と再始動が頻発することによる弊害も発生する。燃料カットされた状態でエンジンが惰性で回転されることで燃焼されていない未燃焼の空気(新気)がエンジン筒内に吸入され、そのままの状態で排出される。新気が排気管に排出され、排気管に設けられた三元触媒に到達すると、新気に含まれた酸素が三元触媒に貯蔵されるため、酸素過剰の状態となる。また、エンジンの再始動時においても同様に、エンジン回転が開始してから初爆までの間に新気が排出される。特にハイブリッド車両においてはコンベンショナルな従来の車両に比べてエンジン初爆の回転数が高く、初爆までの時間を有するため、結果としてエンジンの燃焼室から、排気管に配置された三元触媒に流入される新気量が多くなる。 Also, hybrid vehicles can be equipped with an idling stop function while the vehicle is in motion, which is expected to improve fuel efficiency. In recent years, to further reduce fuel consumption, fuel injection is cut off during periods when torque is not required when stopping the engine. However, frequent engine stops and restarts can also have negative effects. When the engine rotates by inertia with fuel cut, unburned air (fresh air) is drawn into the engine cylinders and discharged in that state. When the fresh air is discharged into the exhaust pipe and reaches the three-way catalyst installed in the exhaust pipe, the oxygen contained in the fresh air is stored in the three-way catalyst, creating an oxygen surplus. Similarly, when the engine is restarted, fresh air is discharged between the start of engine rotation and the first combustion. In particular, hybrid vehicles have a higher engine speed at the first combustion compared to conventional vehicles, and there is a longer time until the first combustion. As a result, a larger amount of fresh air flows from the engine's combustion chamber into the three-way catalyst installed in the exhaust pipe.
三元触媒において酸素過剰の状態に陥ると、三元触媒の窒素酸化物(NOx)の浄化効率が低下することから、次回のエンジン再始動時には空燃比が理論混合比よりも小さくなるように燃料噴射量を増量させて余剰燃料を供給することで、三元触媒内の過剰酸素を取り除くエンリッチ噴射が実施されている。しかし、エンリッチ噴射を実施することで、余分な燃料が消費されることとなり燃費悪化につながる。さらに、燃料過剰状態で燃焼させるため理論混合比で燃焼させる場合と比較し、排気も悪化することとなる。 When a three-way catalyst falls into an oxygen-excess state, its efficiency in purifying nitrogen oxides (NOx) decreases. Therefore, the next time the engine is restarted, enriched fuel injection is implemented to remove excess oxygen from the three-way catalyst by increasing the amount of fuel injected and supplying excess fuel so that the air-fuel ratio is lower than the stoichiometric mixture ratio. However, enriched fuel injection consumes excess fuel, leading to worse fuel economy. Furthermore, because combustion occurs in an excess fuel state, emissions also worsen compared to combustion at the stoichiometric mixture ratio.
そこで、これらの問題を解決するために採用されてきた手法として、燃料カット中に排気管に排出される新気の新気量を減らすことを目的に吸気弁の位相を進角する方法がある。しかし、吸気弁の位相を切り替えた後で排気管への新気排出を抑制しても、位相の切替え途中の過程において排気管に排出された新気が三元触媒に到達することで、三元触媒には酸素が貯蔵される。このため、新気の排出を完全にゼロとすることはできない。 One method that has been adopted to solve these problems is to advance the phase of the intake valve in order to reduce the amount of fresh air discharged into the exhaust pipe during fuel cut. However, even if the discharge of fresh air into the exhaust pipe is suppressed after the intake valve phase is switched, the fresh air discharged into the exhaust pipe during the phase switch will reach the three-way catalyst, causing oxygen to be stored in the three-way catalyst. For this reason, it is not possible to completely eliminate the discharge of fresh air.
さらに、エンジン再始動時においても吸気弁の進角量によっては吸気量の不足により失火する恐れがある。このため、エンジンの回転開始から初爆までの間において吸気弁を燃焼可能なバルブタイミングまで位相を変更する必要があり、その位相変更途中においては新気が排気管に排出される。 Furthermore, even when restarting the engine, there is a risk of misfire due to insufficient intake air volume depending on the amount of intake valve advance. For this reason, the intake valve phase must be changed to a valve timing that allows combustion between the start of engine rotation and the first combustion, and fresh air is discharged into the exhaust pipe during this phase change.
よって、吸気弁の位相を目標位置まで変更したのちには排気管への新気排出を防止できるが、位相変更途中の過渡期間においては新気が排出されて三元触媒に酸素が貯蔵される。その結果、エンジン再始動時においては結局エンリッチ噴射が必要となるため、燃費及び排気共に悪化することは避けられない。 Thus, once the intake valve phase has been shifted to the target position, it is possible to prevent fresh air from being discharged into the exhaust pipe, but during the transitional period during the phase change, fresh air is discharged and oxygen is stored in the three-way catalyst. As a result, enriched fuel injection is ultimately required when the engine is restarted, which inevitably leads to a deterioration in both fuel economy and emissions.
しかし、特許文献1に記載の方法では、搭載される可変バルブタイミング制御機構にはエンジン低回転での位相変更や位相変更時の高い位相変更速度、位相の広変更位相角が要求される。これらの条件を満たすためには、高性能の可変バルブタイミング制御機構、すなわち実質的に電動の可変バルブタイミング制御機構が必須となる。However, the method described in Patent Document 1 requires that the variable valve timing control mechanism be capable of phase change at low engine speeds, a high phase change speed, and a wide phase change angle. To meet these requirements, a high-performance variable valve timing control mechanism, in other words, a substantially electric variable valve timing control mechanism, is essential.
上記の状況から、ハイブリッド車両のエンジン停止処理からエンジン再始動までの間の燃料噴射パルス停止状態において、高性能の可変バルブタイミング制御機構を用いることなく、三元触媒への新気流入を防止する手法が要望されていた。 Given the above situation, there was a demand for a method to prevent fresh air from flowing into the three-way catalyst when the fuel injection pulse is stopped between the engine stop process and engine restart in a hybrid vehicle, without using a high-performance variable valve timing control mechanism.
上記課題を解決するために、本発明の一態様におけるエンジン制御装置は、内燃機関の気筒内へ吸入される空気に燃料を噴射する燃料噴射装置と、内燃機関の吸気管に設けられた吸気弁の位相を変更する吸気弁位相可変機構と、内燃機関の排気管に設けられた排気弁の位相を変更する排気弁位相可変機構と、内燃機関のクランク軸に接続して設けられたモータジェネレータと、クランク軸の回転を検出するためのクランク角センサとを備えてハイブリッド車両に搭載されるエンジンを制御するエンジン制御装置である。
エンジン制御装置は、クランク角センサの信号からエンジン回転数を求めるとともに、ハイブリッド車両の車両制御装置からのエンジン始動フラグがオンであるかオフであるかを判定し、燃料カット指令がオンであるかオフであるかを判定する状態判定部と、燃料噴射装置の燃料噴射パルスの制御と、吸気弁位相可変機構及び排気弁位相可変機構の制御を行う制御部と、燃料噴射パルス停止を行う際に取得される燃料噴射パルス停止時エンジン回転数と、空気を吸気管から内燃機関の気筒内へ吸入させるための吸気弁の位相である吸気基準位相と、空気を気筒内から排気管へ排出させるための排気弁の位相である排気基準位相と、排気管内の空気を気筒内へと逆流させるために燃料噴射パルス停止時エンジン回転数に応じて排気基準位相よりも進角された位置に排気弁の位相を定める排気目標位相と、気筒内の空気を吸気管内へ逆流させるために燃料噴射パルス停止時エンジン回転数に応じて吸気基準位相よりも遅角された位置に吸気弁の位相を定める吸気目標位相とを記憶する位相変更情報記憶部、を備える。
そして、制御部は、
エンジン始動フラグがオフ状態であり、且つ燃料カット指令がオフからオンに変化した際に、燃料噴射パルス停止を開始するとともに、状態判定部で検知されているエンジン回転数の値を燃料噴射パルス停止時エンジン回転数として位相変更情報記憶部に記憶する処理を行い、
エンジン始動フラグがオフ状態であり、且つ前記燃料カット指令がオン状態である場合に、吸気目標位相を用いて吸気弁の位相を制御し、排気目標位相を用いて排気弁の位相を制御するとともに、燃料噴射パルス停止を行い、
エンジン始動フラグがオフからオンに変化した際に、状態判定部で検知されているエンジン回転数がエンジン再始動時の初爆のタイミングとなる初爆回転数に達していない場合は、モータジェネレータを用いてクランク軸を回転させるモータリングを行うとともに、吸気目標位相を用いて吸気弁の位相を制御し、排気目標位相を用いて排気弁の位相を制御し、燃料噴射パルス停止を行い、
エンジン始動フラグがオン状態であり、且つ状態判定部で検知されているエンジン回転数が初爆回転数に達している場合は、吸気基準位相を用いて吸気弁の位相を制御し、排気基準位相を用いて排気弁の位相を制御するとともに、吸気弁位相可変機構により吸気弁の位相の吸気基準位相への到達、排気弁位相可変機構により排気弁の位相の排気基準位相への到達、その両方の制御が完了するまで燃料噴射パルス停止を行う。
In order to solve the above problem, one aspect of the present invention is an engine control device that controls an engine mounted on a hybrid vehicle and includes a fuel injection device that injects fuel into air drawn into a cylinder of an internal combustion engine, an intake valve phase variable mechanism that changes the phase of an intake valve provided in an intake pipe of the internal combustion engine, an exhaust valve phase variable mechanism that changes the phase of an exhaust valve provided in an exhaust pipe of the internal combustion engine, a motor generator connected to the crankshaft of the internal combustion engine, and a crank angle sensor that detects the rotation of the crankshaft .
the engine control device includes a state determination unit that determines the engine speed from a signal from the crank angle sensor, determines whether an engine start flag from a vehicle control device of the hybrid vehicle is on or off , and determines whether a fuel cut command is on or off ; a control unit that controls fuel injection pulses of the fuel injection device, and controls the intake valve phase variable mechanism and the exhaust valve phase variable mechanism ; and a phase change information storage unit that stores the engine speed when the fuel injection pulse is stopped, which is obtained when the fuel injection pulse is stopped, an intake reference phase that is the phase of the intake valve for drawing air from the intake pipe into the cylinders of the internal combustion engine, an exhaust reference phase that is the phase of the exhaust valve for discharging air from inside the cylinders to the exhaust pipe, an exhaust target phase that sets the phase of the exhaust valve to a position advanced from the exhaust reference phase in accordance with the engine speed when the fuel injection pulse is stopped in order to cause air in the exhaust pipe to flow back into the cylinders, and an intake target phase that sets the phase of the intake valve to a position retarded from the intake reference phase in accordance with the engine speed when the fuel injection pulse is stopped in order to cause air in the cylinders to flow back into the intake pipe .
And the control unit
When the engine start flag is in an off state and the fuel cut command changes from off to on, a process is performed in which the fuel injection pulse stop is started and the value of the engine speed detected by the state determination unit is stored in the phase change information storage unit as the engine speed when the fuel injection pulse is stopped;
When the engine start flag is in an OFF state and the fuel cut command is in an ON state, the intake valve phase is controlled using the intake target phase, the exhaust valve phase is controlled using the exhaust target phase, and the fuel injection pulse is stopped;
When the engine start flag changes from off to on, if the engine speed detected by the state determination unit has not reached the initial combustion speed that is the timing for the initial combustion when the engine is restarted, motoring is performed to rotate the crankshaft using the motor generator, and the intake valve phase is controlled using the intake target phase, the exhaust valve phase is controlled using the exhaust target phase, and the fuel injection pulse is stopped.
When the engine start flag is on and the engine speed detected by the state determination unit has reached the initial combustion speed, the intake valve phase is controlled using the intake reference phase, the exhaust valve phase is controlled using the exhaust reference phase, and the fuel injection pulse is stopped until both controls are completed: the intake valve phase reaches the intake reference phase using the intake valve phase variable mechanism, and the exhaust valve phase reaches the exhaust reference phase using the exhaust valve phase variable mechanism.
また、本発明の他の態様におけるエンジン制御装置は、上記の一態様のエンジン制御装置における燃料噴射パルス停止時のエンジン回転数に替えて、排気管に設けた三元触媒の酸素貯蔵能を用いて、エンジンの状態変化の前後で、吸気弁及び排気弁の位相を制御する。 In addition, an engine control device in another aspect of the present invention controls the phase of the intake valve and exhaust valve before and after a change in engine condition by using the oxygen storage capacity of a three-way catalyst installed in the exhaust pipe, instead of the engine speed at the time the fuel injection pulse is stopped in the engine control device of the above-mentioned aspect.
本発明の少なくとも一態様に係るエンジン制御装置は、ハイブリッド車両のエンジン停止処理中に、燃料噴射パルスが停止したときのエンジンの状態(エンジン回転数、又は三元触媒の酸素貯蔵能)に応じて、吸気弁及び排気弁の位相を変更する。それにより、吸気管及び排気管内の既燃ガスの逆流を生成し、エンジン再始動時の初爆までの排気管への新気の流出を防止する。それゆえ、ハイブリッド車両のエンジン停止処理からエンジン再始動までの間の燃料噴射パルス停止状態において、三元触媒への新気流入を防止することができる。
さらに、吸気弁だけでなく排気弁も利用して逆流を生成することで、可変バルブタイミング制御機構の要求性能が緩和される。それゆえ、高性能の可変バルブタイミング制御機構を用いることなく、三元触媒への新気流入を防止することができる。
上記した以外の課題、構成及び効果は、以下の実施形態の説明により明らかにされる。
An engine control device according to at least one aspect of the present invention changes the phases of the intake valves and exhaust valves during engine stop processing of a hybrid vehicle in accordance with the engine state (engine speed or oxygen storage capacity of a three-way catalyst) when fuel injection pulses are stopped. This generates a backflow of burned gas in the intake pipe and exhaust pipe, preventing fresh air from flowing into the exhaust pipe until the first explosion when the engine is restarted. Therefore, it is possible to prevent fresh air from flowing into the three-way catalyst during the fuel injection pulse stop state between the engine stop processing and engine restart of the hybrid vehicle.
Furthermore, by using not only the intake valve but also the exhaust valve to generate backflow, the performance requirements for the variable valve timing control mechanism are relaxed, making it possible to prevent fresh air from entering the three-way catalyst without using a high-performance variable valve timing control mechanism.
Problems, configurations, and effects other than those described above will become apparent from the following description of the embodiments.
以下、本発明を実施するための形態の例について、添付図面を参照して説明する。本明細書及び添付図面において実質的に同一の機能又は構成を有する構成要素については、同一の符号を付して重複する説明を省略する。 Hereinafter, examples of embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. Components having substantially the same function or configuration in this specification and the accompanying drawings will be designated by the same reference numerals, and duplicate descriptions will be omitted.
<第1の実施形態>
[シリーズ式ハイブリッド自動車の概略構成]
図1は、本発明の第1の実施形態に係るエンジン制御装置をシリーズ式ハイブリッド自動車に適用した例を示す概略構成図である。
本実施形態に係るハイブリッド自動車100は、走行用のトラクションモータを備え、エンジンは発電のみで使用するシリーズ式ハイブリッド自動車の一例である。
First Embodiment
[General configuration of a series hybrid vehicle]
FIG. 1 is a schematic diagram showing an example in which an engine control device according to a first embodiment of the present invention is applied to a series hybrid vehicle.
The hybrid vehicle 100 according to this embodiment is an example of a series hybrid vehicle that includes a traction motor for running the vehicle and uses the engine only for generating electricity.
ナビゲーション装置111(図中「NAVI」)は、エンジン113を駆動源として備えるハイブリッド自動車100の上空にある複数のGPS(Global Positioning System)衛星が衛星電波に載せて送信したGPS信号を受信して現在位置を測位し、ハイブリッド自動車100内の表示装置に表示された地図にハイブリッド自動車100の現在位置を重畳して表示することが可能である。ナビゲーション装置111による現在位置の測位には、携帯電話端末の基地局やWi-Fi(登録商標)のアクセスポイント等も併用されることがある。ナビゲーション装置111が測位したハイブリッド自動車100の現在位置の情報、及びハイブリッド自動車100が走行する周辺及び目的地までの経路を含む地図情報は、自動車制御装置、すなわちVCU(Vehicle Control Unit)101に出力される。 The navigation device 111 ("NAVI" in the figure) receives GPS signals transmitted via satellite radio waves from multiple GPS (Global Positioning System) satellites above the hybrid vehicle 100, which is equipped with an engine 113 as its power source, to determine its current location, and is able to display the current location of the hybrid vehicle 100 superimposed on a map displayed on a display device within the hybrid vehicle 100. The navigation device 111 may also use mobile phone base stations, Wi-Fi (registered trademark) access points, etc. to determine the current location. Information on the current location of the hybrid vehicle 100 determined by the navigation device 111, as well as map information including the surrounding area in which the hybrid vehicle 100 is traveling and the route to the destination, are output to the vehicle control device, i.e., the VCU (Vehicle Control Unit) 101.
ハイブリッド自動車100のキャビン内には、アクセル開度センサ106及びブレーキスイッチ107が設けられる。アクセル開度センサ106は、アクセルペダルの踏み込み量、すなわちアクセル開度を検出する。ブレーキスイッチ107は、ブレーキペダルが踏み込まれているか否かを検出する。An accelerator pedal position sensor 106 and a brake switch 107 are provided inside the cabin of the hybrid vehicle 100. The accelerator pedal position sensor 106 detects the amount of depression of the accelerator pedal, i.e., the accelerator pedal position. The brake switch 107 detects whether the brake pedal is depressed.
エンジン113は、火花点火式燃焼を用いる自動車用の直列3気筒ガソリンエンジンであり、内燃機関の一例である。このエンジン113は、エンジン113を始動するためのスタータ112を備えている。エンジン113のクランク軸には、その回転角度を検出するためのクランク角センサ110が備えられ、クランク軸の他端は、モータジェネレータ114に接続されている。 Engine 113 is an in-line three-cylinder gasoline engine for an automobile that uses spark ignition combustion and is an example of an internal combustion engine. This engine 113 is equipped with a starter 112 for starting engine 113. The crankshaft of engine 113 is equipped with a crank angle sensor 110 for detecting its rotation angle, and the other end of the crankshaft is connected to motor generator 114.
ジェネレータ制御装置、すなわちGCU(Generator Control Unit)103は、インバータ115が所定電圧でバッテリ116を充電可能となるようにインバータ115を介してモータジェネレータ114の駆動を制御する。モータジェネレータ114は、エンジン113により駆動されて発電し、インバータ115を介してバッテリ116を充電する。 The generator control device, i.e., GCU (Generator Control Unit) 103, controls the operation of the motor generator 114 via the inverter 115 so that the inverter 115 can charge the battery 116 at a predetermined voltage. The motor generator 114 is driven by the engine 113 to generate electricity, which charges the battery 116 via the inverter 115.
バッテリ制御装置、すなわちBCU(Battery Control Unit)104は、VCU101からのバッテリ要求出力に基づいてバッテリ116の充電及び放電を制御する。バッテリ116には、バッテリ116の内部電圧を計測するバッテリ電圧センサ109が設けられており、VCU101は、バッテリ116の電圧を常時確認する。 The battery control device, i.e., BCU (Battery Control Unit) 104, controls the charging and discharging of the battery 116 based on the battery output requirement from the VCU 101. The battery 116 is equipped with a battery voltage sensor 109 that measures the internal voltage of the battery 116, and the VCU 101 constantly checks the voltage of the battery 116.
モータ制御装置、すなわちMCU(Motor Control Unit)105は、VCU101からのモータ要求出力に基づいてインバータ117及びモータ118(トラクションモータ)を制御する。インバータ117には、電気的に接続されたバッテリ116から電力が供給される。そして、インバータ117は、バッテリ116から放電される直流電力を交流電力に変換し、モータ118に交流電力を供給する。モータ118は、減速ギヤ119を介して車輪120と接続されている。また、車輪120の駆動軸には、自動車速度センサ108が備えられている。 The motor control device, i.e., MCU (Motor Control Unit) 105, controls the inverter 117 and motor 118 (traction motor) based on the motor output requirement from the VCU 101. The inverter 117 is supplied with power from the electrically connected battery 116. The inverter 117 then converts the DC power discharged from the battery 116 into AC power and supplies the AC power to the motor 118. The motor 118 is connected to the wheels 120 via a reduction gear 119. In addition, a vehicle speed sensor 108 is provided on the drive shaft of the wheels 120.
自動車速度センサ108、バッテリ電圧センサ109及びクランク角センサ110から出力される各信号は、VCU101に送られる。また、アクセル開度センサ106及びブレーキスイッチ107から出力される各信号もVCU101に送られる。 The signals output from the vehicle speed sensor 108, battery voltage sensor 109, and crank angle sensor 110 are sent to the VCU 101. In addition, the signals output from the accelerator opening sensor 106 and brake switch 107 are also sent to the VCU 101.
VCU101は、内燃機関(エンジン113)及び電動駆動部(モータ118)の少なくとも一方の出力によって走行する自動車(ハイブリッド自動車100)に搭載される。VCU101は、アクセル開度センサ106の出力信号に基づいてドライバの要求トルクを演算する。すなわち、アクセル開度センサ106は、エンジン113及びモータ118への要求トルクを検出する要求トルク検出センサとして用いられる。また、VCU101は、ブレーキスイッチ107の出力信号に基づいてドライバの減速要求の有無を判断する。また、VCU101は、バッテリ電圧センサ109の出力信号に基づいてバッテリ116の残電力量を演算する。また、VCU101は、クランク角センサ110の出力信号に基づいてエンジン113の回転速度を演算する。そして、VCU101は、上記各種センサの出力から得られるドライバ要求、及びハイブリッド自動車100の運転状態に基づいてエンジン要求出力、モータ要求出力、バッテリ要求出力等の各装置の最適な動作量を演算する。The VCU 101 is mounted on a vehicle (hybrid vehicle 100) that runs on the output of at least one of an internal combustion engine (engine 113) and an electric drive unit (motor 118). The VCU 101 calculates the driver's requested torque based on the output signal of the accelerator pedal position sensor 106. That is, the accelerator pedal position sensor 106 is used as a requested torque detection sensor that detects the requested torque for the engine 113 and the motor 118. The VCU 101 also determines whether the driver has requested deceleration based on the output signal of the brake switch 107. The VCU 101 also calculates the remaining power of the battery 116 based on the output signal of the battery voltage sensor 109. The VCU 101 also calculates the rotational speed of the engine 113 based on the output signal of the crank angle sensor 110. The VCU 101 then calculates the optimal operating amounts of each device, such as the requested engine output, requested motor output, and requested battery output, based on the driver's request obtained from the outputs of the various sensors and the operating state of the hybrid vehicle 100.
VCU101で演算されたエンジン要求出力は、エンジン制御装置、すなわちECU(Engine Control Unit)102に送られる。エンジン制御装置(ECU102)は、エンジン(エンジン113)の出力と、電動機(モータ118)の出力との協調により駆動されるハイブリッド車両に搭載されるエンジン113を制御する。The engine required output calculated by the VCU 101 is sent to the engine control device, i.e., ECU (Engine Control Unit) 102. The engine control device (ECU 102) controls the engine 113 installed in a hybrid vehicle that is driven by the coordination of the output of the engine (engine 113) and the output of the electric motor (motor 118).
ECU102は、VCU101からの要求出力に基づいてエンジン113を制御する。具体的には、ECU102は、スタータ112の制御の他、後述する図2に示す吸気カム11、排気カム12、インジェクタ13、点火プラグ14、点火コイル15、図2に示すスロットル弁26、図3に示す可変バルブタイミング制御機構(以下「VTC」)50の制御を実施する。VTC(Valve Timing Control)50は、吸気弁位相可変機構51と排気弁位相可変機構52を備える。 The ECU 102 controls the engine 113 based on the required output from the VCU 101. Specifically, in addition to controlling the starter 112, the ECU 102 also controls the intake cam 11, exhaust cam 12, injector 13, spark plug 14, ignition coil 15 shown in FIG. 2 (described later), throttle valve 26 shown in FIG. 2, and variable valve timing control mechanism (hereinafter referred to as "VTC") 50 shown in FIG. 3. The VTC (Valve Timing Control) 50 includes an intake valve phase variable mechanism 51 and an exhaust valve phase variable mechanism 52.
また、VCU101で演算されたモータ要求出力は、MCU105に送られる。また、VCU101で演算されたバッテリ要求出力は、BCU104に送られる。また、VCU101で演算されたモータ要求出力は、GCU103に送られる。 The motor required output calculated by the VCU 101 is sent to the MCU 105. The battery required output calculated by the VCU 101 is sent to the BCU 104. The motor required output calculated by the VCU 101 is sent to the GCU 103.
[エンジンの概要]
図2は、第1の実施形態に係るエンジン113の構成例を示す概要図である。
シリーズ式ハイブリッド自動車では、搭載したバッテリ116の充電容量(「バッテリ容量」と呼ぶ)が規定値未満になった場合にエンジン113が始動され、バッテリ116が充電される。逆に、バッテリ116の充電容量が規定値以上になった場合にエンジン113が停止される。
[Engine Overview]
FIG. 2 is a schematic diagram showing an example of the configuration of the engine 113 according to the first embodiment.
In a series hybrid vehicle, when the charge capacity of the battery 116 (referred to as "battery capacity") falls below a specified value, the engine 113 is started to charge the battery 116. Conversely, when the charge capacity of the battery 116 exceeds the specified value, the engine 113 is stopped.
図2に示すエンジン113は、例えば、1気筒当たり400ccの直列3気筒の自然吸気エンジンとして構成される。このエンジン113が備えるシリンダヘッド1とシリンダブロック2、そしてシリンダブロック2に挿入されたピストン3により燃焼室が形成される。ピストン3はコンロッド4を介してクランク軸5と連結されている。クランク軸5の近傍に設けられたクランク角センサ110は、エンジン回転数を検出する。 The engine 113 shown in Figure 2 is configured as, for example, a naturally aspirated in-line three-cylinder engine with each cylinder having a displacement of 400 cc. The engine 113 has a cylinder head 1, a cylinder block 2, and a piston 3 inserted into the cylinder block 2, which form a combustion chamber. The piston 3 is connected to the crankshaft 5 via a connecting rod 4. A crank angle sensor 110 located near the crankshaft 5 detects the engine speed.
気筒ごとに燃焼室に向けて吸気管7と排気管8の先がそれぞれ二つに分岐して接続されている。各気筒は、吸気管7(インテークマニホールド)と燃焼室との接続部分に2個の開口部が形成され、排気管8(エキゾーストマニホールド)と燃焼室との接続部分に2個の開口部が形成される。そして、燃焼室の各開口部を開閉するように一対の吸気弁9と一対の排気弁10が設けられている。図2では、吸気弁9、排気弁10、及び各弁に付随するカム等のそれぞれを1個のみ図示している。以降の説明では、一対の吸気弁9のうち一方の吸気弁9の動作のみを説明し、他方の吸気弁9についての説明は省略する。また、排気弁10についても、一方の排気弁10の動作のみを説明し、他方の排気弁10についての説明は省略する。 For each cylinder, the intake pipe 7 and exhaust pipe 8 each branch into two and connect to the combustion chamber. Each cylinder has two openings at the connection between the intake pipe 7 (intake manifold) and the combustion chamber, and two openings at the connection between the exhaust pipe 8 (exhaust manifold) and the combustion chamber. A pair of intake valves 9 and a pair of exhaust valves 10 are provided to open and close the openings of the combustion chamber. Figure 2 shows only one intake valve 9, one exhaust valve 10, and one associated cam. In the following explanation, only the operation of one of the pair of intake valves 9 will be described, and the explanation of the other intake valve 9 will be omitted. Regarding the exhaust valves 10, only the operation of one exhaust valve 10 will be described, and the explanation of the other exhaust valve 10 will be omitted.
吸気弁9の上部に吸気カム11が設けられ、排気弁10の上部に排気カム12が設けられる。吸気カム11が回転することで吸気弁9が開閉される。また、排気カム12が回転することで排気弁10が開閉される。 An intake cam 11 is provided above the intake valve 9, and an exhaust cam 12 is provided above the exhaust valve 10. The intake valve 9 opens and closes as the intake cam 11 rotates. The exhaust valve 10 opens and closes as the exhaust cam 12 rotates.
図示しないがエンジン113の側部には、吸気カム11と連結した吸気カムプーリ、排気カムと連結した排気カムプーリ、クランク軸5と連結したクランクプーリが設けられ、タイミングベルトを介して接続されている。これによりエンジン113の動作時にクランク軸5が回転することで、吸気カム11と排気カム12が回転される。クランク軸5が2回転で吸気カム11と排気カム12は1回転するように、吸気カムプーリ及び排気カムプーリが設定されている。 Although not shown, an intake cam pulley connected to the intake cam 11, an exhaust cam pulley connected to the exhaust cam, and a crank pulley connected to the crankshaft 5 are provided on the side of the engine 113 and are connected via a timing belt. As a result, when the engine 113 is operating, the crankshaft 5 rotates, causing the intake cam 11 and exhaust cam 12 to rotate. The intake cam pulley and exhaust cam pulley are set so that the intake cam 11 and exhaust cam 12 rotate once for every two rotations of the crankshaft 5.
また、吸気カム11には、吸気管(吸気管7)に設けられた吸気弁(吸気弁9)の位相を変更可能な吸気弁位相可変機構51(後述する図3を参照)が設けられている。また、排気カム12には、排気管(排気管8)に設けられた排気弁(排気弁10)の位相を変更可能な排気弁位相可変機構52(後述する図3を参照)が設けられている。 The intake cam 11 is also provided with an intake valve phase variable mechanism 51 (see Figure 3 described later) that can change the phase of the intake valve (intake valve 9) provided in the intake pipe (intake pipe 7). The exhaust cam 12 is also provided with an exhaust valve phase variable mechanism 52 (see Figure 3 described later) that can change the phase of the exhaust valve (exhaust valve 10) provided in the exhaust pipe (exhaust pipe 8).
吸気弁位相可変機構51及び排気弁位相可変機構52は電動式とし、ECU102が、吸気弁位相可変機構51及び排気弁位相可変機構52に設けられたモータを回転させることで、吸気弁9及び排気弁10の位相を進角又は遅角に変更可能である。吸気弁位相可変機構51及び排気弁位相可変機構52が吸気弁9及び排気弁10の位相を変更する速度(「位相変更速度」と呼ぶ)は、例えば、1秒間あたり300deg.CA(Crank Angle)である。吸気カム11には吸気カム角センサ31が設置されており、吸気カム角センサ31により吸気カム11の角度の変化、すなわち吸気カム11の回転数を検出している。同様に、排気カム12に設置した排気カム角センサ32により、排気カム12の角度の変化、すなわち排気カム12の回転数を検出している。The intake valve phase variable mechanism 51 and the exhaust valve phase variable mechanism 52 are electrically driven, and the ECU 102 can advance or retard the phase of the intake valve 9 and the exhaust valve 10 by rotating the motors provided in the intake valve phase variable mechanism 51 and the exhaust valve phase variable mechanism 52. The speed at which the intake valve phase variable mechanism 51 and the exhaust valve phase variable mechanism 52 change the phase of the intake valve 9 and the exhaust valve 10 (referred to as the "phase change speed") is, for example, 300 degrees CA (Crank Angle) per second. An intake cam angle sensor 31 is installed on the intake cam 11, and detects changes in the angle of the intake cam 11, i.e., the rotation speed of the intake cam 11. Similarly, an exhaust cam angle sensor 32 installed on the exhaust cam 12 detects changes in the angle of the exhaust cam 12, i.e., the rotation speed of the exhaust cam 12.
また、クランク軸5には、発電時はジェネレータとして働き、エンジン113の始動や停止時にはモータとして働くモータジェネレータ114が設けられている。 In addition, the crankshaft 5 is provided with a motor generator 114 that acts as a generator when generating electricity and as a motor when the engine 113 is started or stopped.
燃焼室の吸気側にインジェクタ13が設けられ、燃焼室上部に点火プラグ14と点火コイル15が設けられている。燃料は燃料タンク16に貯蔵され、フィードポンプ17によって燃料配管を通じて高圧燃料ポンプ18に送られる。高圧燃料ポンプ18は、排気カム12によって駆動され、昇圧された燃料がコモンレール19に送られる。コモンレール19には燃圧センサ20が設置され、燃料圧力を検知できるようになっている。コモンレール19と各気筒に設けられたインジェクタ13は、燃料配管によって接続されている。 An injector 13 is provided on the intake side of the combustion chamber, and a spark plug 14 and ignition coil 15 are provided above the combustion chamber. Fuel is stored in a fuel tank 16 and is sent to a high-pressure fuel pump 18 via a fuel pipe by a feed pump 17. The high-pressure fuel pump 18 is driven by an exhaust cam 12, and pressurized fuel is sent to a common rail 19. A fuel pressure sensor 20 is installed in the common rail 19 so that the fuel pressure can be detected. The common rail 19 and the injectors 13 provided in each cylinder are connected by fuel pipes.
吸気管7の上流にはコレクタ21が設けられる。このコレクタ21から各気筒に吸気管7が接続される。また、コレクタ21の上流には、コレクタ21へ流入する空気量を変更可能なスロットル弁26が設けられている。また、スロットル弁26の上流には、エアフローメータ28が設けられ、スロットル弁26よりも上流側の吸気管7内を流れる空気の流量を検出する。コレクタ21には、圧力センサ27が設けられ、コレクタ21内部の気圧を検出する。 A collector 21 is provided upstream of the intake pipe 7. The intake pipe 7 is connected to each cylinder from this collector 21. A throttle valve 26 is provided upstream of the collector 21, which can change the amount of air flowing into the collector 21. An air flow meter 28 is provided upstream of the throttle valve 26, which detects the flow rate of air flowing through the intake pipe 7 upstream of the throttle valve 26. A pressure sensor 27 is provided in the collector 21, which detects the air pressure inside the collector 21.
一方、排気管8の先には三元触媒22が設けられる。三元触媒22の上流には空燃比センサ25が設けられ、三元触媒22の下流には酸素センサ24が設けられる。三元触媒22には温度センサ23が設けられ、三元触媒22の温度を測定する。シリンダブロック2には、シリンダブロック2の周囲を流れる水の温度を測定する水温センサ29が設けられる。 Meanwhile, a three-way catalyst 22 is provided at the end of the exhaust pipe 8. An air-fuel ratio sensor 25 is provided upstream of the three-way catalyst 22, and an oxygen sensor 24 is provided downstream of the three-way catalyst 22. A temperature sensor 23 is provided in the three-way catalyst 22 to measure the temperature of the three-way catalyst 22. A water temperature sensor 29 is provided in the cylinder block 2 to measure the temperature of the water flowing around the cylinder block 2.
水温やエンジン回転数の信号はECU102に入力される。ECU102は、各センサから入力する信号から求めた各種の情報に基づいて、燃料噴射のオン/オフやVTC50の位相を制御する。 Signals for water temperature and engine speed are input to ECU 102. ECU 102 controls the on/off of fuel injection and the phase of VTC 50 based on various information obtained from signals input from each sensor.
[ECUの内部構成及び動作]
次に、ECU102の内部構成例及び動作例について説明する。
図3は、ECU102の内部構成例を示す制御ブロック図である。
[Internal configuration and operation of ECU]
Next, an example of the internal configuration and operation of the ECU 102 will be described.
FIG. 3 is a control block diagram showing an example of the internal configuration of the ECU 102.
エンジン制御装置(ECU102)は、吸気弁9及び排気弁10の位相を変更可能なVTC50(吸気弁位相可変機構51、排気弁位相可変機構52)を備えたエンジン113を制御する。ECU102は、本実施形態に係るエンジン制御方法を実行して、吸気弁位相可変機構51及び排気弁位相可変機構52を備えたエンジン113を制御する。 The engine control unit (ECU 102) controls the engine 113 equipped with a VTC 50 (intake valve phase variable mechanism 51, exhaust valve phase variable mechanism 52) that can change the phase of the intake valve 9 and the exhaust valve 10. The ECU 102 executes the engine control method according to this embodiment to control the engine 113 equipped with the intake valve phase variable mechanism 51 and the exhaust valve phase variable mechanism 52.
ECU102は、CPU(Central Processing Unit)40、RAM(Random Access Memory)41、及びROM(Read Only Memory)42を備える。ECU102には、点火コイル15の電圧センサ(不図示)が検出した1次電圧、点火コイル15の電流センサ(不図示)が検出した2次電流、アクセル開度センサ106が検出したアクセル踏込情報(アクセル開度)、クランク角センサ110が検出した角度情報(クランク角度)及びエンジン113の回転数、スロットル弁26からのスロットル弁開度、バッテリ電圧センサ109が検出したバッテリ電圧(バッテリ容量)等の入力信号等が入力される。 The ECU 102 includes a CPU (Central Processing Unit) 40, a RAM (Random Access Memory) 41, and a ROM (Read Only Memory) 42. The ECU 102 receives input signals such as the primary voltage detected by a voltage sensor (not shown) of the ignition coil 15, the secondary current detected by a current sensor (not shown) of the ignition coil 15, accelerator depression information (accelerator opening) detected by the accelerator opening sensor 106, angle information (crank angle) and engine speed 113 detected by the crank angle sensor 110, throttle valve opening from the throttle valve 26, and battery voltage (battery capacity) detected by the battery voltage sensor 109.
ECU102に入力された各センサの入力情報は、RAM41に一時保管され、CPU40で、所定の制御プログラムに従って演算処理される。RAM41には、CPU40の演算処理の途中で発生した変数やパラメーター等が一時的に書き込まれ、これらの変数やパラメーター等がCPU40によって適宜読み出される。ただし、CPU40に代えてMPU(Micro Processing Unit)が用いられてもよい。 Input information from each sensor input to the ECU 102 is temporarily stored in RAM 41 and processed by the CPU 40 in accordance with a predetermined control program. Variables and parameters generated during the CPU 40's calculations are temporarily written to RAM 41, and these variables and parameters are read out by the CPU 40 as appropriate. However, an MPU (Micro Processing Unit) may be used instead of the CPU 40.
ROM42は、CPU40が動作するために必要なプログラムやデータ等を永続的に記録しており、ECU102によって実行されるプログラムを格納したコンピューター読取可能な非一過性の記録媒体の一例として用いられる。CPU40で行われる演算処理の内容を記述した制御プログラムは、ROM42に予め書き込まれており、CPU40により適宜読み出されて実行される。 ROM 42 permanently stores programs, data, etc. necessary for the operation of CPU 40, and is used as an example of a computer-readable, non-transitory recording medium that stores programs executed by ECU 102. A control program describing the contents of the arithmetic processing performed by CPU 40 is written in ROM 42 in advance, and is read and executed by CPU 40 as appropriate.
また、ROM42には、位相変更方法の選択に用いられるマップ情報421(位相変更情報記憶部)が記憶されている。ROM42に構成される位相変更情報記憶部(マップ情報421)は、エンジン113の状態変化の前における吸気弁9の基準位相(現在位相)と、エンジン113の状態変化の後における吸気弁9の目標位相とを、吸気弁9の位相変更情報として記憶する。同様に、排気弁10についても、位相変更情報記憶部(マップ情報421)に、基準位相と目標位相を含む位相変更情報を記憶する。基準位相及び目標位相は、吸気弁9及び排気弁10の開弁時期及び閉弁時期を表す情報である。ただし、ECU102に不揮発性ストレージを設け、ネットワークを通じて更新されるマップ情報421が不揮発性ストレージに記憶される構成としてもよい。VTC50の吸気弁9及び排気弁10の実現可能な位相変更速度の最大値は、仕様により決まる。 The ROM 42 also stores map information 421 (phase change information storage unit) used to select the phase change method. The phase change information storage unit (map information 421) configured in the ROM 42 stores the reference phase (current phase) of the intake valve 9 before a state change in the engine 113 and the target phase of the intake valve 9 after a state change in the engine 113 as phase change information for the intake valve 9. Similarly, for the exhaust valve 10, the phase change information storage unit (map information 421) stores phase change information including the reference phase and target phase. The reference phase and target phase are information representing the opening and closing timings of the intake valve 9 and exhaust valve 10. However, the ECU 102 may be provided with non-volatile storage, and the map information 421, which is updated via a network, may be stored in the non-volatile storage. The maximum achievable phase change speed of the intake valve 9 and exhaust valve 10 of the VTC 50 is determined by the specifications.
なお、VTC50は、吸気弁9及び排気弁10をそれぞれの基準位相(現在位相)から目標位相へ変更する際に、より効率よく逆流を発生させる目的で、吸気弁9及び排気弁10を基準位相と目標位相との間の中間位相に所定時間保持する構成としてもよい。この場合、位相変更情報記憶部(マップ情報421)には、吸気弁9及び排気弁10の基準位相と、目標位相と、中間位相と、中間位相を含む所定範囲における中間位相付近で吸気弁9及び排気弁10を保持する継続時間(中間保持期間)とを、吸気弁9及び排気弁10の位相変更情報として記憶してもよい。 The VTC 50 may be configured to hold the intake valve 9 and exhaust valve 10 at an intermediate phase between the reference phase and the target phase for a predetermined time when changing the intake valve 9 and exhaust valve 10 from their respective reference phases (current phases) to their target phases, in order to generate backflow more efficiently. In this case, the phase change information storage unit (map information 421) may store, as phase change information for the intake valve 9 and exhaust valve 10, the reference phase, target phase, intermediate phase, and the duration (intermediate hold period) for which the intake valve 9 and exhaust valve 10 are held near the intermediate phase within a predetermined range including the intermediate phase.
CPU40で実行される制御プログラムにより、図中に示す状態判定部401、及び制御部402を含むECU102の各機能が実現される。制御部402は、吸気弁位相変更部403、及び排気弁位相変更部404を備える。 The control program executed by the CPU 40 realizes the functions of the ECU 102, including the state determination unit 401 and control unit 402 shown in the figure. The control unit 402 has an intake valve phase change unit 403 and an exhaust valve phase change unit 404.
例えば、本実施形態に係るECU102は、VCU101(図1)からECU102に対して、エンジン113の停止が指示されると、エンジン113に供給する燃料をカットする制御を行う。燃料のカットの開始は、車両(ハイブリッド自動車)の駆動に用いられるバッテリ116の充電容量(バッテリ残量)が充電規定値以上になった場合に、エンジン113の停止に先立って行われる。For example, when the VCU 101 (Figure 1) instructs the ECU 102 to stop the engine 113, the ECU 102 according to this embodiment controls to cut off the fuel supplied to the engine 113. The fuel cut is initiated before the engine 113 is stopped when the charge capacity (remaining battery capacity) of the battery 116 used to drive the vehicle (hybrid vehicle) reaches or exceeds a specified charge value.
また、ECU102は、エンジン113が停止し、燃料カットされている状態で、ドライバがアクセルを踏み込んだ場合には、エンジン113を再始動する。そこで、状態判定部401は、エンジン113の状態変化を判定し、判定結果を出力する。エンジン113の状態変化は、エンジン113の停止に伴い、エンジン113に供給される燃料がカットされたことを含む。また、エンジン113の状態変化は、燃料のカットが継続した状態からエンジン113が再始動したことを含む。 Furthermore, if the driver presses the accelerator while the engine 113 is stopped and fuel is cut, the ECU 102 restarts the engine 113. Therefore, the state determination unit 401 determines a change in the state of the engine 113 and outputs the determination result. A change in the state of the engine 113 includes a cut in the fuel supplied to the engine 113 as the engine 113 stops. A change in the state of the engine 113 also includes a restart of the engine 113 after a state in which fuel was continuously cut.
制御部402は、エンジン113の吸気管7に設けられた吸気弁9の位相と、排気管8に設けられた排気弁10の位相とを変更可能なVTC50(吸気弁位相可変機構51、排気弁位相可変機構52)を制御する。この制御部402は、吸気弁位相変更部403及び排気弁位相変更部404を備える。制御部402は、例えば、バッテリ容量に基づいて、ECU102が、エンジン113を停止するため燃料カットを開始したこと、又はエンジン113を再始動すること等のエンジン113の状態変化に応じて、吸気弁9及び排気弁10の少なくともいずれか1つの位相を変更し、弁の開閉時期を変更する。The control unit 402 controls the VTC 50 (intake valve phase variable mechanism 51, exhaust valve phase variable mechanism 52) that can change the phase of the intake valve 9 provided in the intake pipe 7 of the engine 113 and the phase of the exhaust valve 10 provided in the exhaust pipe 8. This control unit 402 includes an intake valve phase change unit 403 and an exhaust valve phase change unit 404. The control unit 402 changes the phase of at least one of the intake valve 9 and the exhaust valve 10, and changes the valve opening and closing timing, based on, for example, battery capacity, in response to changes in the state of the engine 113, such as when the ECU 102 starts a fuel cut to stop the engine 113 or when the engine 113 is restarted.
吸気弁位相変更部403は、エンジン113の状態変化とマップ情報421(位相変更情報)に基づいて、エンジン113が有するVTC50の吸気弁位相可変機構51を通じてエンジン113の吸気弁9の位相を変更するための指示を出力する。例えば、吸気弁位相変更部403は、燃料カット後にVTC50によりクランクシャフトに対する吸気カムシャフトの相対回転位相を変化させる際に、マップ情報421に記載された吸気カムシャフトの現在の位相と目標の位相との関係に基づいて、吸気弁9の位相を変更する。 The intake valve phase change unit 403 outputs an instruction to change the phase of the intake valve 9 of the engine 113 through the intake valve phase variable mechanism 51 of the VTC 50 of the engine 113 based on changes in the state of the engine 113 and map information 421 (phase change information). For example, when the intake valve phase change unit 403 changes the relative rotational phase of the intake camshaft with respect to the crankshaft using the VTC 50 after a fuel cut, it changes the phase of the intake valve 9 based on the relationship between the current phase of the intake camshaft and the target phase described in the map information 421.
また、排気弁位相変更部404は、エンジン113の状態変化とマップ情報421(位相変更情報)に基づいて、VTC50の排気弁位相可変機構52を通じて排気弁10の位相を変更するための指示を出力する。例えば、排気弁位相変更部404は、燃料カット後にVTC50によりクランクシャフトに対する排気カムシャフトの相対回転位相を変化させる際に、マップ情報421に記載された排気カムシャフトの現在の位相と目標の位相との関係に基づいて、排気弁10の位相を変更する。 In addition, the exhaust valve phase change unit 404 outputs an instruction to change the phase of the exhaust valve 10 through the exhaust valve phase variable mechanism 52 of the VTC 50 based on changes in the state of the engine 113 and the map information 421 (phase change information). For example, when the VTC 50 changes the relative rotational phase of the exhaust camshaft with respect to the crankshaft after a fuel cut, the exhaust valve phase change unit 404 changes the phase of the exhaust valve 10 based on the relationship between the current phase of the exhaust camshaft and the target phase described in the map information 421.
なお、制御部402において、吸気弁位相変更部403と排気弁位相変更部404の各機能を一つにまとめ、制御部402が吸気弁位相可変機構51及び排気弁位相可変機構52を制御する構成としてもよい。 In addition, the control unit 402 may be configured to combine the functions of the intake valve phase change unit 403 and the exhaust valve phase change unit 404 into one, and the control unit 402 may control the intake valve phase variable mechanism 51 and the exhaust valve phase variable mechanism 52.
VTC50は、吸気弁位相可変機構51及び排気弁位相可変機構52を有する。
吸気弁位相可変機構51は、吸気弁位相変更部403の指示に基づいて、吸気弁9の位相を可変制御することで、吸気弁9を所定の時期に開閉する。この吸気弁位相可変機構51は、吸気弁位相変更部403の指示に基づいて、吸気カム11を駆動することで、吸気弁9の位相を進角又は遅角に変更することが可能である。以下の説明では、吸気弁位相変更部403が、吸気弁9の位相を進角又は遅角に変更するとして説明する。
The VTC 50 includes an intake valve phase variable mechanism 51 and an exhaust valve phase variable mechanism 52 .
The intake valve phase variable mechanism 51 opens and closes the intake valve 9 at a predetermined time by variably controlling the phase of the intake valve 9 based on instructions from the intake valve phase change unit 403. The intake valve phase variable mechanism 51 can change the phase of the intake valve 9 to advance or retard by driving the intake cam 11 based on instructions from the intake valve phase change unit 403. In the following description, it is assumed that the intake valve phase change unit 403 advances or retards the phase of the intake valve 9.
排気弁位相可変機構52は、排気弁位相変更部404の指示に基づいて、排気弁10の位相を可変制御することで、排気弁10を所定の時期に開閉する。この排気弁位相可変機構52は、排気弁位相変更部404の指示に基づいて、排気カム12を駆動することで、排気弁10の位相を進角又は遅角に変更することが可能である。以下の説明では、排気弁位相変更部404が、排気弁10の位相を進角又は遅角に変更するとして説明する。 The exhaust valve phase variable mechanism 52 variably controls the phase of the exhaust valve 10 based on instructions from the exhaust valve phase change unit 404, thereby opening and closing the exhaust valve 10 at a predetermined time. The exhaust valve phase variable mechanism 52 can change the phase of the exhaust valve 10 to advance or retard by driving the exhaust cam 12 based on instructions from the exhaust valve phase change unit 404. In the following explanation, it is assumed that the exhaust valve phase change unit 404 advances or retards the phase of the exhaust valve 10.
[可変バルブタイミング制御機構]
次に、可変バルブタイミング制御機構(VTC)50について説明する。
エンジン113において、吸入効率や排気効率を高め、エンジン筒内の燃焼をスムーズに行わせるために、VTC50により吸気弁9や排気弁10の開閉のタイミングを変更する。これら吸気弁9及び排気弁10の開閉のタイミングを「バルブタイミング」とも呼ぶ。クランク角センサ110、吸気カム角センサ31及び排気カム角センサ32により検出した、クランク軸5、吸気カム11及び排気カム12の回転数信号をECU102に入力することによって、クランク軸5と、吸気カムシャフト/排気カムシャフトとの相対的な位相差が算出される。本実施形態のエンジン113の構成では、例えば、クランク角センサは6deg.CA毎、吸気カム角センサ31及び排気カム角センサ32は180deg.CA毎に角度(回転数信号)を取得する。
[Variable valve timing control mechanism]
Next, the variable valve timing control mechanism (VTC) 50 will be described.
In the engine 113, the VTC 50 changes the timing of opening and closing the intake valve 9 and the exhaust valve 10 to improve intake efficiency and exhaust efficiency and ensure smooth combustion in the engine cylinders. The timing of opening and closing the intake valve 9 and the exhaust valve 10 is also referred to as "valve timing." The rotation speed signals of the crankshaft 5, intake cam 11, and exhaust cam 12 detected by the crank angle sensor 110, intake cam angle sensor 31, and exhaust cam angle sensor 32 are input to the ECU 102, whereby the relative phase difference between the crankshaft 5 and the intake camshaft/exhaust camshaft is calculated. In the configuration of the engine 113 of this embodiment, for example, the crank angle sensor acquires angles (rotation speed signals) every 6 degrees CA, and the intake cam angle sensor 31 and exhaust cam angle sensor 32 acquire angles (rotation speed signals) every 180 degrees CA.
吸気カム11及び排気カム12に設けたVTC50は、電動式とする。なお、本実施形態のエンジン113は、電動式のVTC50を搭載した構成として説明するが、本発明は、電動式又は油圧式といったVTCの駆動方式によらないものとする。また、吸気弁9側と排気弁10側とでVTCの方式が異なっていてもよい。例えば、吸気弁9側のVTCを電動式、排気弁10側のVTCを油圧式で構成してもよいし、その逆の組合せであってもよい。 The VTC 50 provided on the intake cam 11 and exhaust cam 12 is electrically operated. While the engine 113 of this embodiment is described as being equipped with an electrically operated VTC 50, the present invention does not rely on the VTC drive system, such as electric or hydraulic. The VTC system may also be different for the intake valve 9 side and the exhaust valve 10 side. For example, the VTC on the intake valve 9 side may be electrically operated and the VTC on the exhaust valve 10 side may be hydraulic, or vice versa.
吸気弁位相変更部403及び排気弁位相変更部404は、位相変更情報記憶部(マップ情報421)から読み出した位相変更情報、及び状態判定部401が判定したエンジン113の状態変化に基づいて、VTC50(吸気弁位相可変機構51及び排気弁位相可変機構52)を通じて吸気弁9及び排気弁10の位相を後述する基準位相から変更する。 The intake valve phase change unit 403 and the exhaust valve phase change unit 404 change the phase of the intake valve 9 and the exhaust valve 10 from the reference phase described below through the VTC 50 (intake valve phase variable mechanism 51 and exhaust valve phase variable mechanism 52) based on the phase change information read from the phase change information storage unit (map information 421) and the change in the state of the engine 113 determined by the state determination unit 401.
吸気弁位相変更部403及び排気弁位相変更部404は、例えば、バッテリ容量に基づいて、ECU102がエンジン113を停止するため燃料カットを開始したこと、エンジン113を再始動すること等のエンジン113の状態変化に応じて、吸気弁9及び排気弁10の位相を変更する指示を吸気弁位相可変機構51及び排気弁位相可変機構52にそれぞれ行う。この際、吸気弁位相変更部403及び排気弁位相変更部404は、ROM42からマップ情報421を読み出して、吸気弁9及び排気弁10の開閉タイミング(目標位相)を切り替える、又は/及び、吸気弁9及び排気弁10の位相変更速度を切り替えるなどの制御を行う。 The intake valve phase change unit 403 and the exhaust valve phase change unit 404 issue instructions to the intake valve phase variable mechanism 51 and the exhaust valve phase variable mechanism 52, respectively, to change the phase of the intake valve 9 and the exhaust valve 10 in response to changes in the state of the engine 113, such as when the ECU 102 starts a fuel cut to stop the engine 113 or when the engine 113 is restarted, based on, for example, battery capacity. At this time, the intake valve phase change unit 403 and the exhaust valve phase change unit 404 read map information 421 from the ROM 42 and perform control such as switching the opening and closing timing (target phase) of the intake valve 9 and the exhaust valve 10 and/or switching the phase change speed of the intake valve 9 and the exhaust valve 10.
吸気弁位相可変機構51は、吸気弁位相変更部403の指示に基づいて吸気カム11のシャフトを回転駆動し、吸気弁9の位相を進角側又は遅角側に連続的又は段階的に任意の位相に制御することが可能な構成とする。また、排気弁位相可変機構52は、排気弁位相変更部404の指示に基づいて排気カム12のシャフトを回転駆動し、排気弁10の位相を進角側又は遅角側に連続的又は段階的に任意の位相に制御することが可能な構成とする。吸気弁位相可変機構51及び排気弁位相可変機構52の構成については、周知の技術を用いて構成することができるので、詳細な説明を省略する。 The intake valve phase variable mechanism 51 is configured to rotate the shaft of the intake cam 11 based on instructions from the intake valve phase change unit 403, and is capable of continuously or stepwise controlling the phase of the intake valve 9 to any phase, either advanced or retarded. The exhaust valve phase variable mechanism 52 is configured to rotate the shaft of the exhaust cam 12 based on instructions from the exhaust valve phase change unit 404, and is capable of continuously or stepwise controlling the phase of the exhaust valve 10 to any phase, either advanced or retarded. The intake valve phase variable mechanism 51 and the exhaust valve phase variable mechanism 52 can be configured using well-known technology, so detailed explanations will be omitted.
以下の説明では、吸気弁位相変更部403が吸気弁9の位相を、併せて排気弁位相変更部404が排気弁10の位相を、進角側又は遅角側に変更するとして説明を行う。 In the following explanation, it is assumed that the intake valve phase change unit 403 changes the phase of the intake valve 9, and the exhaust valve phase change unit 404 changes the phase of the exhaust valve 10 to the advance or retard side.
なお、本実施形態においては、ECU102内に状態判定部401、吸気弁位相変更部403、排気弁位相変更部404、及びマップ情報421を備える構成とするが、この構成に限るものではない。例えば、状態判定部401、吸気弁位相変更部403、排気弁位相変更部404及びマップ情報421の一部又はすべてがECU102とは別の装置に実装されていても差し支えない。 In this embodiment, the ECU 102 is configured to include the state determination unit 401, intake valve phase change unit 403, exhaust valve phase change unit 404, and map information 421, but this configuration is not limited to this. For example, some or all of the state determination unit 401, intake valve phase change unit 403, exhaust valve phase change unit 404, and map information 421 may be implemented in a device separate from the ECU 102.
次に、吸気弁9と排気弁10の位相を変えるタイミング(バルブ開閉タイミング)と、変更された吸気弁9及び排気弁10の位相の例について、図4~図7を参照して説明する。なお、図4~図7の横軸には、膨張行程、排気行程、吸気行程、圧縮行程の順にエンジン筒内の行程が変化する様子が示され、縦軸には吸気弁9及び排気弁10の逐次のリフト量[mm]が示される。Next, the timing for changing the phase of the intake valve 9 and exhaust valve 10 (valve opening/closing timing) and examples of the changed phase of the intake valve 9 and exhaust valve 10 will be explained with reference to Figures 4 to 7. Note that the horizontal axis of Figures 4 to 7 shows how the strokes within the engine cylinder change in the order of expansion stroke, exhaust stroke, intake stroke, and compression stroke, and the vertical axis shows the successive lift amounts [mm] of the intake valve 9 and exhaust valve 10.
図4は、第1の実施形態に係るエンジン駆動時の発電運転における吸気弁9及び排気弁10のプロファイルの例を示す図である。以下では、図中に示す吸気弁9及び排気弁10の各プロファイルは、吸気弁9及び排気弁10の開閉タイミング、及びリフト量を表すものとする。 Figure 4 is a diagram showing an example of the profiles of the intake valve 9 and exhaust valve 10 during power generation operation when the engine is driven in the first embodiment. In the following, each profile of the intake valve 9 and exhaust valve 10 shown in the diagram represents the opening/closing timing and lift amount of the intake valve 9 and exhaust valve 10.
図4では、吸気弁9のリフト量の変化をプロファイル9aで表し、排気弁10のリフト量の変化をプロファイル10aで表す。例えば、吸気弁9の最大リフト量は6mm、作用角は190deg.CAで設定されている。また、排気弁10の最大リフト量は8mm、作用角は200deg.CAで設定されている。吸気弁9の閉弁時期は下死点(BDC:Bottom Dead Center)近傍に設定され、排気弁10の閉弁時期は上死点(TDC:Top Dead Center)近傍に設定されている。 In Figure 4, the change in lift amount of intake valve 9 is represented by profile 9a, and the change in lift amount of exhaust valve 10 is represented by profile 10a. For example, the maximum lift amount of intake valve 9 is set to 6 mm, and the operating angle is set to 190 deg. CA. The maximum lift amount of exhaust valve 10 is set to 8 mm, and the operating angle is set to 200 deg. CA. The closing timing of intake valve 9 is set near bottom dead center (BDC), and the closing timing of exhaust valve 10 is set near top dead center (TDC).
図4に示すように、エンジン113が駆動しているときは、排気行程で排気弁10のプロファイル10aが変化し、吸気行程で吸気弁9のプロファイル9aが変化する。プロファイル10aとプロファイル9aはほぼ重ならず、オーバーラップして両バルブがリフトしている時間帯はとても短い。プロファイル9aで示される吸気弁9の位相、及びプロファイル10aで示される排気弁10の位相をそれぞれ「基準位相」と呼ぶ。 As shown in Figure 4, when the engine 113 is running, the profile 10a of the exhaust valve 10 changes during the exhaust stroke, and the profile 9a of the intake valve 9 changes during the intake stroke. Profiles 10a and 9a barely overlap, and the period during which they overlap and both valves are lifted is very short. The phase of the intake valve 9 indicated by profile 9a and the phase of the exhaust valve 10 indicated by profile 10a are each referred to as the "reference phase."
[エンジン停止処理時のプロファイル切替え]
図5は、第1の実施形態に係るエンジン駆動時の燃料カット開始時点におけるエンジン回転数、燃料噴射要求、及び吸気弁9/排気弁10のプロファイルの例を示す図である。
図5上段及び中段は、燃料カットに係るエンジン回転数[rpm]と燃料噴射要求(燃料噴射パルス)の関係の一例を示す。図5下段は、吸気弁9及び排気弁10のプロファイルについて、図5上段及び中段において「▼」で示した地点(燃料カット開始)における一例を示している。図5下段の横軸及び縦軸の関係は図4と同様である。すなわち、図5下段に示した、吸気弁9及び排気弁10のプロファイル9a及び10aは、エンジン113の燃料カット運転への移行前の発電運転のプロファイルと同じである。図4及び図5に示すように、エンジン113が燃焼中の吸気弁9及び排気弁10の位相は、上記基準位相に制御されていたものとする。
[Profile switching during engine stop processing]
FIG. 5 is a diagram showing an example of the engine speed, fuel injection request, and profiles of the intake valve 9 and the exhaust valve 10 at the start of fuel cut when the engine is running according to the first embodiment.
The upper and middle sections of Figure 5 show an example of the relationship between the engine speed [rpm] and the fuel injection request (fuel injection pulse) related to fuel cutoff. The lower section of Figure 5 shows an example of the profiles of the intake valve 9 and the exhaust valve 10 at the point indicated by the "▼" in the upper and middle sections of Figure 5 (start of fuel cutoff). The relationship between the horizontal and vertical axes in the lower section of Figure 5 is the same as that in Figure 4. That is, the profiles 9a and 10a of the intake valve 9 and the exhaust valve 10 shown in the lower section of Figure 5 are the same as the profiles of the power generation operation before the engine 113 transitions to fuel cutoff operation. As shown in Figures 4 and 5, it is assumed that the phases of the intake valve 9 and the exhaust valve 10 during combustion in the engine 113 are controlled to the reference phase.
ECU102は、バッテリ容量が上限値に到達するとエンジン113を停止させる制御(エンジン停止処理)を行う。そこで、ECU102は、エンジン113を停止させる前に、燃料噴射を停止させる燃料カット運転に移行する。その際、エンジン113が惰性で回転するため、プロファイル9a及び10aの状態では燃焼されていない空気、いわゆる新気が排気管8に流出する。そこで、吸気弁位相変更部403及び排気弁位相変更部404(図3)は、図6上段に実線で示すように、吸気弁9及び排気弁10の位相をプロファイル9b及び10bで示される位相に変更する。 When the battery capacity reaches its upper limit, the ECU 102 performs control (engine stop processing) to stop the engine 113. Therefore, before stopping the engine 113, the ECU 102 transitions to fuel cut operation, which stops fuel injection. At this time, because the engine 113 rotates by inertia, unburned air, or so-called fresh air, flows into the exhaust pipe 8 in the states of profiles 9a and 10a. Therefore, the intake valve phase change unit 403 and the exhaust valve phase change unit 404 (Figure 3) change the phases of the intake valve 9 and the exhaust valve 10 to the phases indicated by profiles 9b and 10b, as shown by the solid lines in the upper part of Figure 6.
ここで、エンジン筒内に逆流を発生させる吸気弁9及び排気弁10のプロファイルの例と、エンジン筒内状況について、図6を参照して説明する。
図6は、第1の実施形態に係るエンジン筒内に逆流を発生させる吸気弁9及び排気弁10のプロファイルの例と、エンジン筒内状況とを示す図である。図6上段は、吸気弁9及び排気弁10の位相を変更する前と後のプロファイルの一例を示し、図6下段は、行程ごとのエンジン筒内状況を示す。
Here, examples of profiles of the intake valve 9 and the exhaust valve 10 that cause backflow in the engine cylinder and the state inside the engine cylinder will be described with reference to FIG.
6 is a diagram showing an example of profiles of the intake valve 9 and the exhaust valve 10 that cause backflow in the engine cylinder according to the first embodiment, and the situation inside the engine cylinder. The upper part of Fig. 6 shows an example of profiles before and after changing the phases of the intake valve 9 and the exhaust valve 10, and the lower part of Fig. 6 shows the situation inside the engine cylinder for each stroke.
図6上段に示すように、吸気弁9の位相をプロファイル9aからプロファイル9bの停止位置に遅角させ、排気弁10の位相をプロファイル10aからプロファイル10bの停止位置に進角させる。このとき、吸気弁9のプロファイル9bは、発電運転時のプロファイル9aに対して、90deg.CA遅角した位置となっている。また、排気弁10のプロファイル10bは、発電運転時のプロファイル10aに対して、90deg.CA進角した位置となっている。 As shown in the upper part of Figure 6, the phase of the intake valve 9 is retarded from profile 9a to the stop position of profile 9b, and the phase of the exhaust valve 10 is advanced from profile 10a to the stop position of profile 10b. At this time, profile 9b of the intake valve 9 is retarded by 90 degrees CA relative to profile 9a during power generation operation. Also, profile 10b of the exhaust valve 10 is advanced by 90 degrees CA relative to profile 10a during power generation operation.
このため、エンジン113の燃料カット後の吸気弁9及び排気弁10のプロファイル9b及び10bとして、エンジン停止処理中の吸気弁9と排気弁10の位相は、圧縮行程で吸気管7に設けられた吸気弁9の開弁時期と、膨張行程で排気管8に設けられた排気弁10の開弁時期とが大きく離れる、いわゆるネガティブオーバーラップの状態となっている。このプロファイル9bで表される吸気弁9の位相を「吸気目標位置」、プロファイル10bで表される排気弁10の位相を「排気目標位置」と呼ぶ。 For this reason, as shown in profiles 9b and 10b of the intake valve 9 and exhaust valve 10 after fuel cut in the engine 113, the phases of the intake valve 9 and exhaust valve 10 during engine stop processing are in a so-called negative overlap state, where the opening timing of the intake valve 9 provided in the intake pipe 7 during the compression stroke is significantly different from the opening timing of the exhaust valve 10 provided in the exhaust pipe 8 during the expansion stroke. The phase of the intake valve 9 represented by profile 9b is called the "intake target position," and the phase of the exhaust valve 10 represented by profile 10b is called the "exhaust target position."
吸気目標位置に吸気弁9が制御され、排気目標位置に排気弁10が制御されている状態では、エンジン113が有する気筒に膨張行程(1)で排気管8から気筒内に吸入されたガスが、排気行程(2)及び吸気行程(3)を経て圧縮行程(4)で吸気管7に戻るような流れ(逆流)が発生する。ここでは一例として、吸気弁9の開弁時期を吸気行程から圧縮行程に90deg.CA遅角させ、排気弁10の開弁時期を排気行程から膨張行程に90deg.CA進角させたが、位相変更角度は燃料カット時のエンジン113の回転数によって変えることが望ましい。燃料カット時のエンジン回転数に応じた吸気弁9及び排気弁10の位相変更角度について、図7及び図8を参照して説明する。When the intake valve 9 is controlled to the intake target position and the exhaust valve 10 is controlled to the exhaust target position, a flow (backflow) occurs in which gas is drawn into the cylinder of the engine 113 from the exhaust pipe 8 during the expansion stroke (1), passes through the exhaust stroke (2) and intake stroke (3), and returns to the intake pipe 7 during the compression stroke (4). As an example, the opening timing of the intake valve 9 is retarded by 90° CA from the intake stroke to the compression stroke, and the opening timing of the exhaust valve 10 is advanced by 90° CA from the exhaust stroke to the expansion stroke. However, it is desirable to change the phase change angle depending on the engine 113 rotational speed during fuel cut. The phase change angles of the intake valve 9 and exhaust valve 10 according to the engine rotational speed during fuel cut are explained with reference to Figures 7 and 8.
図7は、第1の実施形態に係るエンジン駆動時の燃料カット開始からエンジン停止にかけてのエンジン回転数、燃料噴射要求、及び吸気弁9/排気弁10のプロファイルの例を示す図である。図7上段及び中段は、燃料カットに係るエンジン回転数[rpm]と燃料噴射要求(燃料噴射パルス)の関係の一例を示すグラフであり、図5上段及び中段に示したグラフと同じである。図7下段では、図7上段及び中段において「▼」で示した地点における位相変更後の吸気弁9及び排気弁10のプロファイル9b及び10bを実線で示し、位相変更前の吸気弁9及び排気弁10のプロファイル9a及び10aを破線で示している。図7下段に示したプロファイルは、図6上段に示したプロファイルと同じである。 Figure 7 shows an example of the engine speed, fuel injection request, and intake valve 9/exhaust valve 10 profiles from the start of fuel cutoff to engine stop when the engine is running in the first embodiment. The top and middle sections of Figure 7 are graphs showing an example of the relationship between the engine speed [rpm] and fuel injection request (fuel injection pulse) related to fuel cutoff, and are the same as the graphs shown in the top and middle sections of Figure 5. The bottom section of Figure 7 shows the profiles 9b and 10b of the intake valve 9 and exhaust valve 10 after the phase change at the points indicated by "▼" in the top and middle sections of Figure 7 as solid lines, and the profiles 9a and 10a of the intake valve 9 and exhaust valve 10 before the phase change as dashed lines. The profile shown in the bottom section of Figure 7 is the same as the profile shown in the top section of Figure 6.
[エンジン回転数に応じた吸気弁及び排気弁の目標位相]
図8は、第1の実施形態に係る燃料カット時のエンジン回転数に応じた吸気弁9の吸気目標位相(吸気弁タイミング)、及び排気弁10の排気目標位相(排気弁タイミング)の例を示したグラフである。図8の横軸は、燃料カット時のエンジン回転数[rpm]を表し、縦軸は、吸気弁9の遅角方向への位相変更角度[deg.CA]、及び排気弁10の進角方向への位相変更角度[deg.CA]を表す。図8に示した各弁の位相変更角度の情報は、図3に示すECU102のROM42にマップ情報421(位相変更情報記憶部)として格納される。
[Target phase of intake valve and exhaust valve according to engine speed]
Fig. 8 is a graph showing an example of the target intake phase (intake valve timing) of the intake valve 9 and the target exhaust phase (exhaust valve timing) of the exhaust valve 10 according to the engine speed during fuel cut according to the first embodiment. The horizontal axis of Fig. 8 represents the engine speed [rpm] during fuel cut, and the vertical axis represents the phase change angle [deg. CA] in the retard direction of the intake valve 9 and the phase change angle [deg. CA] in the advance direction of the exhaust valve 10. Information on the phase change angle of each valve shown in Fig. 8 is stored as map information 421 (phase change information storage unit) in the ROM 42 of the ECU 102 shown in Fig. 3.
図8に示すように、本実施形態における位相変更情報記憶部(マップ情報421)には、燃料カットが開始された時点のエンジン113の回転数が高いほど、吸気弁9を基準位置(基準位相)に対してより遅角させるとともに、排気弁10を基準位置(基準位相)に対してより進角させることを規定している。そこで、吸気弁位相変更部403及び排気弁位相変更部404は、ROM42から読み出したマップ情報421に基づいて、燃料カット時のエンジン回転数に応じた吸気弁9の遅角量及び排気弁10の進角量を取得する。そして、吸気弁位相変更部403及び排気弁位相変更部404は、取得した吸気弁9の遅角量及び排気弁10の進角量に応じて、吸気弁位相可変機構51及び排気弁位相可変機構52を制御する。このときの吸気弁位相可変機構51及び排気弁位相可変機構52の位相変更速度は、本実施形態においては180[deg.CA/sec]とする。As shown in FIG. 8 , the phase change information storage unit (map information 421) in this embodiment specifies that the higher the engine speed of the engine 113 when fuel cut is initiated, the more the intake valve 9 is retarded relative to the reference position (reference phase) and the more the exhaust valve 10 is advanced relative to the reference position (reference phase). Therefore, the intake valve phase change unit 403 and the exhaust valve phase change unit 404 obtain the retard amount of the intake valve 9 and the advance amount of the exhaust valve 10 corresponding to the engine speed at the time of fuel cut based on the map information 421 read from the ROM 42. The intake valve phase change unit 403 and the exhaust valve phase change unit 404 then control the intake valve phase variable mechanism 51 and the exhaust valve phase variable mechanism 52 based on the obtained retard amount of the intake valve 9 and the advance amount of the exhaust valve 10. In this embodiment, the phase change speed of the intake valve phase variable mechanism 51 and the exhaust valve phase variable mechanism 52 is 180 [deg. CA/sec].
上記条件において、図7上段及び中段に示す0.5[sec]から2.5[sec]の間にかけて、排気管8から吸気管7に向かってガスの流動が生成される。図7に示すように、それぞれ吸気弁9を90[deg.CA]遅角させ、排気弁10を90[deg.CA]進角させることで、上記のとおり、膨張行程(1)において排気管8からガスを吸入し、圧縮行程(4)において吸気管7に排出する流れ、すなわち逆流が成立する。Under the above conditions, a flow of gas is generated from the exhaust pipe 8 toward the intake pipe 7 between 0.5 [sec] and 2.5 [sec] as shown in the upper and middle sections of Figure 7. As shown in Figure 7, by retarding the intake valve 9 by 90 [deg. CA] and advancing the exhaust valve 10 by 90 [deg. CA], as described above, a flow is established in which gas is drawn in from the exhaust pipe 8 during the expansion stroke (1) and discharged to the intake pipe 7 during the compression stroke (4), i.e., a reverse flow.
このとき、燃料カットからエンジン停止までの期間(エンジン停止処理中)において、上記のバルブタイミングを維持したままエンジン113が空転したサイクル数に応じて、排気管8から吸気管7へのガスの逆流量が変化する。そのため、燃料カット時のエンジン回転数に応じて排気管8から吸気管7への逆流量をコントロールする必要が生じる。本実施形態においては、燃料カットからエンジン113停止時までの期間において、本発明(図8のマップ情報421)を適用することによって、燃料カット時のエンジン回転数によらず、ほぼ一定の逆流量が生成されたものとして説明を実施する。At this time, during the period from fuel cut to engine stop (during engine stop processing), the amount of gas flowing back from the exhaust pipe 8 to the intake pipe 7 changes depending on the number of cycles that the engine 113 idles while maintaining the above valve timing. Therefore, it becomes necessary to control the amount of gas flowing back from the exhaust pipe 8 to the intake pipe 7 depending on the engine speed at the time of fuel cut. In this embodiment, the explanation will be given assuming that by applying the present invention (map information 421 in Figure 8) during the period from fuel cut to engine 113 stop, a substantially constant amount of gas flowing back is generated regardless of the engine speed at the time of fuel cut.
また、本実施形態では、燃料カット開始時点のエンジン回転数に応じて、吸気弁9の吸気目標位相と排気弁10の排気目標位相を変更する手法(図8)としたが、吸気弁9及び排気弁10それぞれの位相変更速度を可変とする手法も存在する。燃料カット時のエンジン回転数に応じて、燃料カット開始後からエンジン再始動まので期間に各弁の位相変更速度の切替えを行う例を、図9を参照して説明する。 In addition, in this embodiment, the method (Figure 8) is used to change the intake target phase of the intake valve 9 and the exhaust target phase of the exhaust valve 10 depending on the engine speed at the start of fuel cut. However, there are also methods that vary the phase change speed of each of the intake valve 9 and exhaust valve 10. An example of switching the phase change speed of each valve during the period from the start of fuel cut until the engine restart depending on the engine speed at the time of fuel cut will be described with reference to Figure 9.
[エンジン回転数に応じた吸気弁及び排気弁の位相変更速度]
図9は、第1の実施形態に係る燃料カット時のエンジン回転数に応じた吸気弁9の位相変更速度、及び排気弁10の位相変更速度の例を示したグラフである。図9の横軸は、燃料カット時のエンジン回転数[rpm]を表し、縦軸は、吸気弁9の位相変更速度[deg.CA/s]、及び排気弁10の進角方向への位相変更速度[deg.CA/s]を表す。図9に示した各弁の位相変更速度の情報は、図3に示すROM42にマップ情報421(位相変更情報記憶部)として格納される。
[Intake valve and exhaust valve phase change speed according to engine speed]
Fig. 9 is a graph showing an example of the phase change speed of the intake valve 9 and the phase change speed of the exhaust valve 10 according to the engine speed during fuel cut according to the first embodiment. The horizontal axis of Fig. 9 represents the engine speed [rpm] during fuel cut, and the vertical axis represents the phase change speed [deg. CA/s] of the intake valve 9 and the phase change speed in the advance direction [deg. CA/s] of the exhaust valve 10. Information on the phase change speed of each valve shown in Fig. 9 is stored as map information 421 (phase change information storage unit) in the ROM 42 shown in Fig. 3.
燃料カット時のエンジン回転数が低い場合には、エンジン停止までの時間が短くサイクル数も少ないことから、図9に示すように、位相変更速度を上げることで逆流量を確保する。一方、燃料カット時のエンジン回転数が高い場合には、エンジン停止までの時間に猶予があることから、位相変更速度を低下させるものとする。 When the engine speed is low when fuel is cut, the time until the engine stops is short and the number of cycles is small, so the backflow volume is secured by increasing the phase change speed, as shown in Figure 9. On the other hand, when the engine speed is high when fuel is cut, there is a margin of time until the engine stops, so the phase change speed is reduced.
さらに、本実施形態では、燃料カット時のエンジン回転数に応じて、目標位相位置又は位相変更速度を調整する手法としたが、ECU102内部のマップ情報421としては、これら二つのパラメーターを組み合わせてマップ情報421を成立させてもよい。このようなマップ情報421を用いて可変バルブタイミング制御を実行することで、より精度の高い逆流量調整が可能となる。 Furthermore, in this embodiment, a method is used in which the target phase position or phase change speed is adjusted according to the engine speed during fuel cut. However, the map information 421 inside the ECU 102 may be established by combining these two parameters. By performing variable valve timing control using such map information 421, more accurate backflow amount adjustment is possible.
あるいは、位相変化速度を固定値とし、エンジン回転数の低下速度をモータジェネレータ114により変化させるという手法でも、2つの相対的関係により逆流量の調整が可能である。 Alternatively, the phase change rate can be fixed and the rate at which the engine speed decreases can be changed by the motor generator 114, allowing the amount of backflow to be adjusted based on the relative relationship between the two.
[エンジン再始動時のプロファイル切替え]
次に、エンジン113の次回再始動時に関するシーケンスについて図10及び図11を参照して説明する。
図10エンジン113の再始動時における、各行程での吸気弁9及び排気弁10のプロファイルを図10及び図11に示す。
[Profile switching when restarting the engine]
Next, a sequence for the next restart of the engine 113 will be described with reference to FIGS.
10 and 11 show the profiles of the intake valve 9 and the exhaust valve 10 in each stroke when the engine 113 is restarted.
上述のとおり、エンジン113の再始動時にエンリッチ噴射をなくすためには、排気管8に排出される新気の新気量をゼロにする必要がある。しかし、図7下段で示したエンジン停止処理時の吸気弁9及び排気弁10のプロファイル9b及び10bでは、吸気行程時の新気量が不足(デコンプレッション)している。このため、吸気弁位相変更部403は、ECU102がエンジン113を始動した際には、初爆までに燃焼可能なプロファイルに切り替えて吸気弁9及び排気弁10を制御する必要が生じる。本実施形態において、ECU102がエンジン113を始動した際の吸気弁9及び排気弁10のプロファイルは、図7に示したエンジン停止処理時のプロファイル9a及び9bと同様とする。As described above, to eliminate enriched injection when restarting the engine 113, the amount of fresh air discharged into the exhaust pipe 8 must be set to zero. However, in the profiles 9b and 10b of the intake valve 9 and exhaust valve 10 during engine stop processing shown in the lower part of Figure 7, the amount of fresh air during the intake stroke is insufficient (decompression). For this reason, when the ECU 102 starts the engine 113, the intake valve phase change unit 403 must control the intake valve 9 and exhaust valve 10 by switching to a profile that allows combustion before the first explosion. In this embodiment, the profiles of the intake valve 9 and exhaust valve 10 when the ECU 102 starts the engine 113 are the same as the profiles 9a and 9b during engine stop processing shown in Figure 7.
図10は、第1の実施形態に係るエンジン再始動時においてエンジン始動から位相変更前にかけてのエンジン回転数、燃料噴射要求、及び吸気弁9/排気弁10のプロファイルの例を示す図である。
図10上段及び中段は、エンジン始動から初爆までのエンジン回転数[rpm]と燃料噴射要求(燃料噴射パルス)の関係の一例を示す。図10下段は、吸気弁9及び排気弁10のプロファイルについて、図10上段及び中段において「▼」で示した地点(エンジン始動開始)における一例を示している。図5下段の横軸及び縦軸の関係は図4と同様である。
FIG. 10 is a diagram showing an example of the engine speed, fuel injection request, and intake valve 9/exhaust valve 10 profiles from the engine start to before the phase change when the engine is restarted according to the first embodiment.
The upper and middle figures of Fig. 10 show an example of the relationship between the engine speed [rpm] from engine start to first combustion and the fuel injection request (fuel injection pulse). The lower figure of Fig. 10 shows an example of the profile of the intake valve 9 and the exhaust valve 10 at the point indicated by "▼" in the upper and middle figures of Fig. 10 (start of engine start). The relationship between the horizontal and vertical axes in the lower figure of Fig. 5 is the same as that in Fig. 4.
図10下段には、エンジン始動から0.5[sec]までの吸気弁9/排気弁10のプロファイルが破線で示されている。例えば、「▼」で示した地点においてVCU101から起動信号を受信したECU102は、モータリングにより徐々にエンジン113の回転数を上げていく。本実施形態では、エンジン始動時において燃料が噴射されず、モータジェネレータ114によって強制的にエンジン113を回転させている状態を「モータリング」と呼んでいる。上記のとおり、吸気弁9のプロファイルはプロファイル9bとし、また、排気弁10のプロファイルはプロファイル10bとする。エンジン113の始動後に0.5[sec]が経過後、吸気弁9及び排気弁10のプロファイルを燃焼可能なプロファイル9a及び10aに変更するため、吸気弁9を進角側、排気弁10を遅角側へと制御する(図11参照)。 The lower part of Figure 10 shows the profiles of the intake valve 9/exhaust valve 10 from engine start to 0.5 seconds using dashed lines. For example, when the ECU 102 receives a start signal from the VCU 101 at the point indicated by the "▼", it gradually increases the engine speed of the engine 113 by motoring. In this embodiment, the state in which fuel is not injected at engine start and the engine 113 is forcibly rotated by the motor-generator 114 is referred to as "motoring." As described above, the profile of the intake valve 9 is profile 9b, and the profile of the exhaust valve 10 is profile 10b. 0.5 seconds after the start of the engine 113, the profiles of the intake valve 9 and exhaust valve 10 are changed to combustible profiles 9a and 10a by controlling the intake valve 9 to advance and the exhaust valve 10 to retard (see Figure 11).
本実施形態におけるエンジン再始動時における吸気弁9及び排気弁10のプロファイル変更に対するトリガは、例えば、燃料カット時のエンジン回転数、又はエンジン始動時の吸気弁9及び排気弁10の位相によるものとする。エンジン始動時の吸気弁9及び排気弁10の位相によるとは、位相変更量によってVTC50による位相変更完了までに必要な時間が異なることを想定している。位相変更量と位相変更速度との関係で、位相変化(プロファイル変更)の開始時期が決定される。上述したように、燃料カット時のエンジン回転数に応じて、基準位相からの位相変更量(図8)、位相変更速度(図9)が異なる。ただし、プロファイル変更に対するトリガは上記の例に限らない。例えば、他のトリガとしては、エンジン始動指令オンからの経過時間、又は、逆流量がシリンダ容量の所定サイクル分になるなどが考えられる。In this embodiment, the trigger for changing the profiles of the intake valve 9 and exhaust valve 10 when the engine is restarted is determined, for example, by the engine speed during fuel cutoff or the phase of the intake valve 9 and exhaust valve 10 during engine start-up. The phase of the intake valve 9 and exhaust valve 10 during engine start-up assumes that the time required for the VTC 50 to complete the phase change varies depending on the amount of phase change. The start time of the phase change (profile change) is determined by the relationship between the amount of phase change and the speed of the phase change. As described above, the amount of phase change from the reference phase (Figure 8) and the speed of the phase change (Figure 9) vary depending on the engine speed during fuel cut-off. However, the trigger for the profile change is not limited to the above example. For example, other triggers may include the elapsed time since the engine start command was turned on, or the backflow amount reaching a predetermined cycle of cylinder capacity.
図11は、第1の実施形態に係るエンジン再始動時において位相変更開始から初爆にかけてのエンジン回転数、燃料噴射要求、及び吸気弁9/排気弁10のプロファイルの例を示す図である。図11上段及び中段は、エンジン始動から初爆までのエンジン回転数[rpm]と燃料噴射要求(燃料噴射パルス)の関係の一例を示すグラフであり、図10上段及び中段に示したグラフと同じである。 Figure 11 is a diagram showing an example of the engine speed, fuel injection request, and intake valve 9/exhaust valve 10 profiles from the start of phase change to the first combustion when restarting the engine in the first embodiment. The upper and middle sections of Figure 11 are graphs showing an example of the relationship between the engine speed [rpm] and the fuel injection request (fuel injection pulse) from engine start to the first combustion, and are the same as the graphs shown in the upper and middle sections of Figure 10.
図11下段では、図11上段及び中段において「▼」で示した地点(初爆時)における位相変更後の吸気弁9及び排気弁10のプロファイル9a及び10aを実線で示し、位相変更前の吸気弁9及び排気弁10のプロファイル9b及び10bを破線で示している。図11下段に示す吸気弁9及び排気弁10のプロファイル9a及び10aは、図5のプロファイル9a及び10aと同じである。ここでは、ECU102は、エンジン始動時を0[sec]として経過時間が1.0[sec]に到達するまでに、吸気弁9及び排気弁10の位相を基準位相に変更する(戻す)、すなわち吸気弁9及び排気弁10のプロファイルをプロファイル9b及び10bからプロファイル9a及び10aに切り替える。 In the lower part of Figure 11, the profiles 9a and 10a of the intake valve 9 and exhaust valve 10 after the phase change at the point indicated by "▼" in the upper and middle parts of Figure 11 (at the time of initial explosion) are shown by solid lines, and the profiles 9b and 10b of the intake valve 9 and exhaust valve 10 before the phase change are shown by dashed lines. The profiles 9a and 10a of the intake valve 9 and exhaust valve 10 shown in the lower part of Figure 11 are the same as the profiles 9a and 10a in Figure 5. Here, the ECU 102 changes (returns) the phases of the intake valve 9 and exhaust valve 10 to the reference phase, i.e., switches the profiles of the intake valve 9 and exhaust valve 10 from profiles 9b and 10b to profiles 9a and 10a, respectively, by the time the elapsed time reaches 1.0 seconds, with the engine starting time being 0 seconds.
このときの吸気弁位相可変機構51及び排気弁位相可変機構52の位相変更速度は、本実施形態においては180[deg.CA/sec]とする。したがって、図11に「▽」で示すように、ECU102は、「▼」で示した初爆タイミング(1.0[sec])と、位相変更速度とから、位相変更開始のタイミングを逆算する。例えば、位相変更速度が180[deg.CA/sec]である場合、吸気弁位相可変機構51及び排気弁位相可変機構52による吸気弁9及び排気弁10の位相変更を、少なくとも0.5[sec]以前に開始する必要がある。In this embodiment, the phase change speed of the intake valve phase variable mechanism 51 and the exhaust valve phase variable mechanism 52 at this time is 180 [deg. CA/sec]. Therefore, as shown by "▽" in Figure 11, the ECU 102 calculates backward the timing of starting the phase change from the initial combustion timing (1.0 [sec]) indicated by "▼" and the phase change speed. For example, if the phase change speed is 180 [deg. CA/sec], the phase change of the intake valve 9 and the exhaust valve 10 by the intake valve phase variable mechanism 51 and the exhaust valve phase variable mechanism 52 must start at least 0.5 [sec] earlier.
以上のエンジン停止処理時及びエンジン再始動時のシーケンスにより、ECU102は、燃料カット空転時における1サイクル中の吸気管7から排気管8への新気の排出をゼロとし、三元触媒22の酸素過剰によるエンジン再始動時の排気悪化を防止することができる。 By using the above-mentioned sequences during engine stop processing and engine restart, the ECU 102 can eliminate the discharge of fresh air from the intake pipe 7 to the exhaust pipe 8 during one cycle during fuel-cut idling, thereby preventing deterioration of exhaust emissions when the engine is restarted due to excess oxygen in the three-way catalyst 22.
ここで、エンジン停止処理時とエンジン再始動時でのエンジン113の挙動の大きな差異として、燃料カット時のエンジン113の空転数が挙げられる。基本的に、エンジン再始動時の初爆回転数はおおよそ一定の値を取ることが多い。そのため、エンジン再始動時の空転サイクル数はある程度一定の値を持つ。ただし、その値は外気温やバッテリ残量により変動するものとする。 Here, a major difference in the behavior of the engine 113 during engine stop processing and engine restart is the number of idle revolutions of the engine 113 when fuel is cut off. Basically, the initial combustion revolution speed when the engine restarts often takes on a roughly constant value. Therefore, the number of idle revolution cycles when the engine restarts takes on a fairly constant value. However, this value will fluctuate depending on the outside temperature and the remaining battery charge.
一方で、エンジン停止処理における燃料カット時のエンジン回転数はエンジン113の駆動状態に依存する。そのため、エンジン停止処理時の空転サイクル数は、一意に決定しない場合が多い。そこで、本実施形態では、エンジン停止処理時の吸気弁9及び排気弁10のプロファイル(目標位相位置、位相変更速度)を調整することにより、排気管8から吸気管7への逆流量をコントロールしている。ただし、エンジン始動時(初爆前のモータリング)の吸気弁位相可変機構51及び排気弁位相可変機構52による制御に加えて、初爆時のエンジン回転数又はエンジン113の回転数上昇時の変化割合をコントロールする等の手法でも、同様の逆流量調整効果が得られる。 On the other hand, the engine speed during fuel cut during engine stop processing depends on the driving state of the engine 113. Therefore, the number of idling cycles during engine stop processing is often not uniquely determined. Therefore, in this embodiment, the amount of backflow air from the exhaust pipe 8 to the intake pipe 7 is controlled by adjusting the profiles (target phase position, phase change speed) of the intake valve 9 and exhaust valve 10 during engine stop processing. However, in addition to control by the intake valve phase variable mechanism 51 and the exhaust valve phase variable mechanism 52 during engine start (motoring before initial combustion), a similar backflow air amount adjustment effect can also be achieved by methods such as controlling the engine speed at initial combustion or the rate of change when the engine 113 speed increases.
例えば、図11では、吸気弁9及び排気弁10の位相変更開始のトリガとして、エンジン回転数の閾値Rthが設定されている例が示されている。この例では、エンジン回転数の閾値Rthは、初爆タイミングから逆算した位相変更開始タイミングの“0.5[sec]”と一致している。モータリング中のエンジン回転数が閾値Rthに達すると、吸気弁9及び排気弁10のプロファイル9a,10aへの位相変更が開始される。このように、エンジン回転数の閾値Rthを適切に設定することで、エンジン113の逆流発生期間を最短として逆流量を抑制することができる。 For example, Figure 11 shows an example in which the engine speed threshold Rth is set as the trigger for starting the phase change of the intake valve 9 and exhaust valve 10. In this example, the engine speed threshold Rth coincides with the phase change start timing of 0.5 [sec] calculated backward from the initial combustion timing. When the engine speed during motoring reaches the threshold Rth, the phase change to profiles 9a and 10a of the intake valve 9 and exhaust valve 10 begins. In this way, by appropriately setting the engine speed threshold Rth, the backflow occurrence period of the engine 113 can be minimized and the amount of backflow can be suppressed.
同様に、エンジン停止処理時、エンジン再始動時、又はその両方において、エンジン回転数の上昇速度をコントロールすることでも、エンジン113の逆流量を抑制できる。または、エンジン再始動における初爆時のエンジン回転数を変化させることで、逆流量を調整することができる。 Similarly, the amount of backflow in the engine 113 can be suppressed by controlling the rate at which the engine speed increases during engine shutdown processing, engine restart, or both. Alternatively, the amount of backflow can be adjusted by changing the engine speed at the time of initial combustion during engine restart.
[可変バルブタイミング制御の説明]
次に、エンジン停止処理からエンジン再始動にかけてのECU102による可変バルブタイミング制御の手順例について、図12及び図13を参照して説明する。
[Explanation of variable valve timing control]
Next, an example of a procedure for variable valve timing control by the ECU 102 from engine stop processing to engine restart will be described with reference to FIGS.
図12は、第1の実施形態に係るエンジン停止処理時における可変バルブタイミング制御の手順例を示すフローチャートである。図12では、ECU102がインジェクタ13に対する燃料カット指令を生成してからエンジン停止するまでの一連の流れを示している。
図13は、第1の実施形態に係るエンジン再始動時における可変バルブタイミング制御の手順例を示すフローチャートである。図13では、ECU102のエンジン始動要求(再始動)からエンジン初爆を経て通常の運転状態までの流れを示している。
12 is a flowchart showing an example of the procedure of variable valve timing control during engine stop processing according to the first embodiment. Fig. 12 shows a series of steps from when the ECU 102 generates a fuel cut command to the injector 13 to when the engine is stopped.
Fig. 13 is a flowchart showing an example of the procedure for variable valve timing control when restarting the engine according to the first embodiment. Fig. 13 shows the flow from an engine start request (restart) from the ECU 102 through the initial engine combustion to a normal operating state.
図12及び図13のフローチャートに示す手順は、CPU40(図3)がROM42に記録された制御プログラムを読み出して実行することにより実現される。上述のとおり、燃料カット時のエンジン回転数に応じて、目標位相位置又は位相変更速度を変更する例を説明したが、図12及び図13に示すフローチャートにおいては、目標位相位置を変更する手法を例に示す。 The procedures shown in the flowcharts of Figures 12 and 13 are realized by the CPU 40 (Figure 3) reading and executing a control program recorded in the ROM 42. As described above, an example has been described in which the target phase position or phase change speed is changed depending on the engine speed during fuel cut, but the flowcharts shown in Figures 12 and 13 show an example of a method for changing the target phase position.
(エンジン停止処理時の可変バルブタイミング制御)
以下、図12に示すフローチャートを処理ステップごとに分けて説明を行う。本フローチャートでは、エンジン動作中を開始条件として、ECU102が完全にエンジン停止を確認したタイミングを終了条件とする。
(Variable valve timing control during engine shutdown)
12 will be described below for each processing step. In this flowchart, the start condition is that the engine is running, and the end condition is when the ECU 102 confirms that the engine has completely stopped.
≪ステップS1≫
エンジン動作中のVTC50の制御では、通常制御として、ECU102内のCPU40(制御部402)が、ROM42のマップ情報421(図3)に基づき、エンジン回転数及び要求トルクに応じた吸気弁9及び排気弁10のプロファイル(例えば、図5のプロファイル9a,10a)を、吸気弁位相変更部403及び排気弁位相変更部404に対してそれぞれ出力する。そして、制御部402内の吸気弁位相変更部403及び排気弁位相変更部404は、吸気弁9及び排気弁10のプロファイル(例えば、プロファイル9a,10a)に基づいて、VTC50により最適な吸気弁9及び排気弁10の動作を実現できるよう制御する。
<Step S1>
In the control of VTC 50 while the engine is running, as normal control, CPU 40 (control unit 402) within ECU 102 outputs profiles of intake valve 9 and exhaust valve 10 corresponding to the engine speed and required torque (e.g., profiles 9a and 10a in FIG. 5 ) to intake valve phase changing unit 403 and exhaust valve phase changing unit 404, respectively, based on map information 421 ( FIG. 3 ) in ROM 42. Then, intake valve phase changing unit 403 and exhaust valve phase changing unit 404 within control unit 402 control VTC 50 to achieve optimal operation of intake valve 9 and exhaust valve 10 based on the profiles of intake valve 9 and exhaust valve 10 (e.g., profiles 9a and 10a).
≪ステップS2≫
次いで、制御部402は、状態判定部401の判定結果に基づいて、エンジン停止条件フラグを満たしているかどうかを判断する。例えば、状態判定部401は、バッテリ116(図1)のバッテリ充電容量を確認する。ここで、状態判定部401によりバッテリ充電容量が上限値又は所定の閾値に到達したと判断された場合は(S2のYes判定)、制御部402は、エンジン停止条件フラグをRAM41に記憶してエンジン停止準備完了とし、ステップS3の処理に進む。一方、バッテリ充電容量が上限値又は所定の閾値に到達していない場合には(S2のNo判定)、制御部402は、ステップS1に戻って通常制御を継続する。制御部402は、キーオフされない限り、仮にハイブリッド車両が信号機や渋滞等によって停止してもエンジンは停止させないものとする。もしキーオフされた場合には、制御部402は、本フローチャートの処理を終了する。なお、他のエンジン停止条件として、アイドルストップ、空調設備不使用、又は触媒温度の閾値到達などが挙げられる。
<Step S2>
Next, the control unit 402 determines whether the engine stop condition flag is satisfied based on the determination result of the state determination unit 401. For example, the state determination unit 401 checks the battery charge capacity of the battery 116 ( FIG. 1 ). If the state determination unit 401 determines that the battery charge capacity has reached the upper limit or a predetermined threshold (Yes in S2), the control unit 402 stores the engine stop condition flag in the RAM 41, completes preparations for engine stop, and proceeds to step S3. On the other hand, if the battery charge capacity has not reached the upper limit or the predetermined threshold (No in S2), the control unit 402 returns to step S1 and continues normal control. The control unit 402 does not stop the engine unless the key is turned off, even if the hybrid vehicle is stopped due to a traffic light, traffic congestion, or the like. If the key is turned off, the control unit 402 terminates the processing of this flowchart. Other engine stop conditions include idle stop, non-use of air conditioning equipment, or catalyst temperature reaching a threshold.
≪ステップS3≫
次いで、状態判定部401は、ECU102において燃料カット指令がONかどうかを判定する。そして、燃料カット指令がON(S3のYes判定)のときはステップS4の処理に移行し、燃料カット指令がOFF(S3のNo判定)のときはステップS1に戻って、制御部402は通常制御を継続する。ECU102は、エンジン113を停止させる前に、燃料噴射を停止させる燃料カット運転に移行するというプロセスを経る。この際、エンジントルクが不要なため、エンジン113は燃料カット運転モードに入り、ECU102からインジェクタ13へ燃料噴射信号(燃料噴射パルス)をオフとし、燃焼室への燃料供給が停止(燃料カット)される。燃料カット後の燃料カット運転期間中(図5のエンジン停止処理中)は、エンジン113が惰性で回転され、最終的にエンジン回転数はゼロとなる。そのため、燃料噴射が停止されたことを確認したことを、エンジン停止時と判断するためのフラグの一つとする。
<Step S3>
Next, the state determination unit 401 determines whether a fuel cut command is ON in the ECU 102. If the fuel cut command is ON (Yes in S3), the process proceeds to step S4. If the fuel cut command is OFF (No in S3), the process returns to step S1, and the control unit 402 continues normal control. Before stopping the engine 113, the ECU 102 goes through a process of transitioning to fuel cut operation to stop fuel injection. At this time, because engine torque is not required, the engine 113 enters a fuel cut operation mode, and the ECU 102 turns off the fuel injection signal (fuel injection pulse) to the injector 13, stopping fuel supply to the combustion chamber (fuel cut). During the fuel cut operation period after fuel cut (during the engine stop processing in FIG. 5), the engine 113 rotates by inertia, and the engine speed eventually reaches zero. Therefore, confirmation that fuel injection has been stopped is used as one of the flags for determining that the engine is stopped.
≪ステップS4≫
次いで、ステップS3においてYes判定(エンジン停止条件フラグあり、燃料カット指令ON)の後、状態判定部401は、上記燃料カット運転に移行した時点のエンジン回転数を取得する。
<Step S4>
Next, after the determination in step S3 is Yes (the engine stop condition flag is present and the fuel cut command is ON), the state determination unit 401 acquires the engine speed at the time of transition to the fuel cut operation.
≪ステップS5≫
また、制御部402(吸気弁位相変更部403、排気弁位相変更部404)は、エンジン停止時挙動におけるマップ情報421を参照し、状態判定部401により取得した燃料カット開始時のエンジン回転数に対応する吸気弁9の吸気目標位相(例えば、図8上段の基準位相+位相変更量)、及び排気弁10の排気目標位相(例えば、図8下段の基準位相+位相変更量)を決定する。このとき、位相変更速度は、VTC50の仕様の範囲内で固定値とするが、図9に示すように燃料カット時のエンジン回転数に応じて位相変更速度を可変としてもよい。例えば、吸気弁9及び排気弁10の位相変更速度を決定し、吸気弁位相変更部403及び排気弁位相変更部404にそれぞれ目標位相(現在位置からの位相変更量)を送信するようにしてもよい。
<Step S5>
Furthermore, the control unit 402 (intake valve phase changing unit 403, exhaust valve phase changing unit 404) refers to map information 421 for engine stop behavior, and determines a target intake phase (e.g., the reference phase plus the phase change amount in the upper part of FIG. 8 ) for the intake valve 9 and a target exhaust phase (e.g., the reference phase plus the phase change amount in the lower part of FIG. 8 ) for the exhaust valve 10, which correspond to the engine speed at the start of fuel cutoff, obtained by the state determination unit 401. At this time, the phase change speed is a fixed value within the range of the specifications of the VTC 50, but as shown in FIG. 9 , the phase change speed may be variable depending on the engine speed at the time of fuel cutoff. For example, the phase change speeds for the intake valve 9 and the exhaust valve 10 may be determined, and the target phases (the amount of phase change from the current position) may be transmitted to the intake valve phase changing unit 403 and the exhaust valve phase changing unit 404, respectively.
≪ステップS6≫
次いで、吸気弁位相変更部403は、エンジン113の燃料カット開始と同時に吸気弁位相可変機構51に対し、吸気目標位相に基づいて吸気弁9の位相を遅角側に制御する。また、排気弁位相変更部404は、排気弁位相可変機構52に対し、排気目標位相に基づいて排気弁10の位相を進角側に制御する。燃料カット後の吸気弁9の目標位相は吸気目標位置(図7のプロファイル9b)、排気弁10の目標位相は排気目標位置(図7のプロファイル10b)とする。この処理により、吸気弁位相変更部403及び排気弁位相変更部404は、例えば、吸気弁9のプロファイル9aを遅角側のプロファイル9b、排気弁10のプロファイル10aを進角側のプロファイル10bに切り替える。吸気弁位相可変機構51及び排気弁位相可変機構52それぞれによる目標プロファイルへの位相変化の完了を、エンジン停止と判断するためのフラグの一つとすることができる。
<Step S6>
Next, the intake valve phase changing unit 403 controls the intake valve phase variable mechanism 51 to retard the phase of the intake valve 9 based on the target intake phase, simultaneously with the start of fuel cut of the engine 113. Furthermore, the exhaust valve phase changing unit 404 controls the exhaust valve phase variable mechanism 52 to advance the phase of the exhaust valve 10 based on the target exhaust phase. The target phase of the intake valve 9 after fuel cut is set to the target intake position (profile 9b in FIG. 7 ), and the target phase of the exhaust valve 10 is set to the target exhaust position (profile 10b in FIG. 7 ). Through this processing, the intake valve phase changing unit 403 and the exhaust valve phase changing unit 404 switch, for example, the profile 9a of the intake valve 9 to the retarded profile 9b and the profile 10a of the exhaust valve 10 to the advanced profile 10b. Completion of the phase change to the target profile by each of the intake valve phase variable mechanism 51 and the exhaust valve phase variable mechanism 52 can be used as one of the flags for determining engine stop.
≪ステップS7≫
次いで、制御部402(吸気弁位相変更部403)は、状態判定部401が取得する吸気カム角センサ31の検出結果を基に、吸気弁9(吸気カム11)が指定された吸気目標位相に到達したかどうかを判定する。吸気弁9が吸気目標位相に到達したと判定された場合には(S7のYes判定)、処理がステップS8の判定処理に移行する。また、吸気弁9が吸気目標位相に到達していないと判定された場合には(S7のNo判定)、吸気弁位相変更部403は、ステップS6に戻って吸気弁9の遅角側への位相変更を継続する。
<Step S7>
Next, the control unit 402 (intake valve phase changing unit 403) determines whether the intake valve 9 (intake cam 11) has reached the designated intake target phase, based on the detection result of the intake cam angle sensor 31 obtained by the state determination unit 401. If it is determined that the intake valve 9 has reached the intake target phase (Yes in S7), the process proceeds to the determination process of step S8. On the other hand, if it is determined that the intake valve 9 has not reached the intake target phase (No in S7), the intake valve phase changing unit 403 returns to step S6 and continues changing the phase of the intake valve 9 to the retard side.
≪ステップS8≫
次いで、制御部402(排気弁位相変更部404)は、状態判定部401が取得する排気カム角センサ32の検出結果を基に、排気弁10(排気カム12)が指定された排気目標位相に到達したかどうかを判定する。排気弁10が排気目標位相に到達したと判定された場合には(S8のYes判定)、ステップS9の判定処理に移行する。また、排気弁10が排気目標位相に到達していないと判定された場合には(S8のNo判定)、排気弁位相変更部404は、ステップS6に戻って排気弁10の進角側への位相変更を継続する。
<Step S8>
Next, the control unit 402 (exhaust valve phase changing unit 404) determines whether the exhaust valve 10 (exhaust cam 12) has reached the designated exhaust target phase, based on the detection result of the exhaust cam angle sensor 32 acquired by the state determination unit 401. If it is determined that the exhaust valve 10 has reached the exhaust target phase (Yes determination in S8), the process proceeds to the determination processing of step S9. On the other hand, if it is determined that the exhaust valve 10 has not reached the exhaust target phase (No determination in S8), the exhaust valve phase changing unit 404 returns to step S6 and continues changing the phase of the exhaust valve 10 to the advance side.
ステップS7及びS8では、指定された吸気目標位相への吸気弁9の到達、及び指定された排気目標位相への排気弁10の到達の有無をそれぞれフラグとして、当該フラグに基づいてそれぞれの弁の位相が目標位相にあるかどうかを確認する。なお、ステップS7とステップS8は並行して実施されてもよいし、処理順が逆でもよい。In steps S7 and S8, whether the intake valve 9 has reached the specified intake target phase and whether the exhaust valve 10 has reached the specified exhaust target phase are set as flags, and it is confirmed whether the phase of each valve is at the target phase based on the flags. Note that steps S7 and S8 may be performed in parallel, or the processing order may be reversed.
≪ステップS9≫
ステップS8のYes判定を経て、状態判定部401は、エンジン113が停止したと判断する。また、CPU40(状態判定部401)は、吸気カム角センサ31及び排気カム角センサ32の検出結果から最終的なエンジン停止時の吸気弁9の位相及び排気弁10の位相を算出し、各位相値をECU102のRAM41に記憶する。ステップS9の処理後、本フローチャートの処理を終了する。
<Step S9>
After the determination of Yes in step S8, the state determination unit 401 determines that the engine 113 has stopped. The CPU 40 (state determination unit 401) also calculates the phase of the intake valve 9 and the phase of the exhaust valve 10 at the final time when the engine is stopped from the detection results of the intake cam angle sensor 31 and the exhaust cam angle sensor 32, and stores each phase value in the RAM 41 of the ECU 102. After the processing of step S9, the processing of this flowchart ends.
例えば、本実施形態では、エンジン停止と判断する条件は、CPU40からインジェクタ13への燃料噴射信号がオフとなっていること(S3のYes)、かつクランク角センサ110からのパルス信号(回転数信号)がCPU40に入力されないこと、かつ吸気弁9の位相が目標位相位置に制御されていること(S7のYes)、かつ排気弁10の位相が目標位相位置に制御されていること(S8のYes)、の四項目のアンド条件(論理積)とする。 For example, in this embodiment, the conditions for determining that the engine has stopped are the AND conditions (logical product) of the following four items: the fuel injection signal from the CPU 40 to the injector 13 is off (Yes in S3), the pulse signal (rotation speed signal) from the crank angle sensor 110 is not input to the CPU 40, the phase of the intake valve 9 is controlled to the target phase position (Yes in S7), and the phase of the exhaust valve 10 is controlled to the target phase position (Yes in S8).
基本的に、吸気弁9のプロファイルが吸気目標位相(プロファイル9a)に到達し、排気弁10のプロファイルが排気目標位相(プロファイル10a)に到達するより先に、エンジン回転数がゼロになることはないものとする。すなわち、クランク角センサ110からのパルス入力が途絶えた状態での吸気弁9及び排気弁10の制御を行わないように、制御部402が、吸気弁9及び排気弁10の位相変更速度を算出する。しかし、先にエンジン停止を迎えた際には、その際の吸気弁9の位相及び排気弁10の位相を、CPU40(状態判定部401)がRAM41に記憶する。または、エンジン停止を迎えた際に、ハイブリッド機構が有するジェネレータにより、エンジン113を強制駆動するといった位相変更手法が考えられる。 Basically, the engine speed will not reach zero before the intake valve 9 profile reaches the intake target phase (profile 9a) and the exhaust valve 10 profile reaches the exhaust target phase (profile 10a). In other words, the control unit 402 calculates the phase change speed of the intake valve 9 and the exhaust valve 10 so that the intake valve 9 and the exhaust valve 10 are not controlled when the pulse input from the crank angle sensor 110 is discontinued. However, if the engine stops first, the CPU 40 (state determination unit 401) stores the phases of the intake valve 9 and the exhaust valve 10 at that time in the RAM 41. Alternatively, a phase change method such as forcibly driving the engine 113 using a generator provided in the hybrid mechanism when the engine stops can be considered.
(エンジン再始動時の可変バルブタイミング制御)
次に、エンジン再始動時におけるECU102による可変バルブタイミング制御の手順例について、図13を参照して説明する。
(Variable valve timing control when restarting the engine)
Next, an example of a procedure for variable valve timing control by the ECU 102 when the engine is restarted will be described with reference to FIG.
≪ステップS11≫
本実施形態では、エンジン再始動時前のエンジン停止期間をステップS11とする。CPU40の状態判定部401は、エンジン停止の瞬間(又は直前)の吸気弁9と排気弁10の位相を、ECU102のRAM41に記憶する(図12のステップS9参照)。さらに、その後の外乱等を受けエンジン停止期間において吸気弁9及び排気弁10の位相変動が発生した場合、状態判定部401は、その位相変動分を踏まえてエンジン停止時の位相からの位相変動量を算出し、エンジン停止時にRAM41に記憶した位相値を更新する。
<Step S11>
In this embodiment, the engine stop period before the engine is restarted is designated as step S11. The state determination unit 401 of the CPU 40 stores the phases of the intake valve 9 and the exhaust valve 10 at the moment (or immediately before) the engine is stopped in the RAM 41 of the ECU 102 (see step S9 in FIG. 12 ). Furthermore, if the phases of the intake valve 9 and the exhaust valve 10 fluctuate during the engine stop period due to a subsequent disturbance or the like, the state determination unit 401 calculates the amount of phase fluctuation from the phase at the time the engine was stopped, taking into account the phase fluctuation, and updates the phase values stored in the RAM 41 when the engine was stopped.
≪ステップS12≫
次いで、CPU40の制御部402は、エンジン再始動に係る要件の確認を行う。まず、制御部402は、状態判定部401の判定結果に基づいて、エンジン始動条件フラグを満たしているかどうかを判断する。例えば、状態判定部401は、バッテリ116(図1)のバッテリ充電容量を確認し、バッテリ残容量が閾値を下回った場合にエンジン始動条件フラグをRAM41に記憶する。本実施形態ではシリーズ式ハイブリッド車両を対象としており、バッテリ116の残容量に基づきエンジン駆動を行う。状態判定部401によりバッテリ残容量が閾値未満であると判断された場合は(S12のYes判定)、制御部402は、ステップS13の処理に進む。一方、バッテリ残量が閾値以上である場合には(S12のNo判定)、制御部402は、ステップS12の判定処理を継続する。他のエンジン始動条件として、アイドルストップ終了、空調設備使用、又は触媒温度が閾値未満になることなどが挙げられる。または、複数のエンジン始動条件を組み合わせてもよい。ここでは、バッテリ116の残容量が閾値を下回り、VCU101からECU102に対しエンジン再始動要求が生じたものとする。
<Step S12>
Next, the control unit 402 of the CPU 40 checks the requirements for engine restart. First, the control unit 402 determines whether the engine start condition flag is satisfied based on the determination result of the state determination unit 401. For example, the state determination unit 401 checks the battery charge capacity of the battery 116 ( FIG. 1 ) and stores the engine start condition flag in the RAM 41 when the remaining battery charge falls below a threshold. In this embodiment, a series hybrid vehicle is targeted, and the engine is driven based on the remaining charge of the battery 116. If the state determination unit 401 determines that the remaining battery charge is less than the threshold (Yes in S12), the control unit 402 proceeds to step S13. On the other hand, if the remaining battery charge is equal to or greater than the threshold (No in S12), the control unit 402 continues the determination process of step S12. Other engine start conditions include the end of idle stop, the use of an air conditioning system, or the catalyst temperature falling below a threshold. Alternatively, multiple engine start conditions may be combined. Here, it is assumed that the remaining capacity of the battery 116 falls below a threshold value and the VCU 101 issues a request to the ECU 102 to restart the engine.
≪ステップS13≫
次いで、CPU40の制御部402は、ECU102がVCU101から取得するエンジン始動フラグがONかどうかを判定する。エンジン始動フラグがON(S13のYes判定)のときはステップS14の処理に移行し、エンジン始動フラグがOFF(S13のNo判定)のときはステップS12に戻る。
<Step S13>
Next, the control unit 402 of the CPU 40 determines whether the engine start flag acquired by the ECU 102 from the VCU 101 is ON. If the engine start flag is ON (Yes in S13), the process proceeds to step S14, and if the engine start flag is OFF (No in S13), the process returns to step S12.
このように本実施形態では、エンジン再始動に際して二つの条件のフラグ情報を確認し、両方のフラグ情報の論理積出力でエンジン始動するものとするが、必ずしもこの限りではない。ステップS12ではエンジン始動条件がすべて成立している場合に、エンジン始動条件フラグを立てる構成としてもよい。また、ステップS13では、エンジン始動条件フラグが立っている場合に、ECU102からエンジン始動フラグを各コンポ―ネントに送信する。すなわち、制御部402は、ステップS12の判定結果を踏まえて、さらにエンジン始動フラグがONかつ吸気弁9/排気弁10の位相が記憶され、ハイブリッド車両内の各コンポーネントにエンジン始動信号が送られた時点で、エンジン始動準備が完了したものとする。ここで、コンポーネントはECU102の制御対象であり、例えば、インジェクタ13、点火コイル15、モータジェネレータ114などである。In this embodiment, the flag information for two conditions is checked when restarting the engine, and the engine is started based on the logical AND output of both flag information, but this is not necessarily the case. In step S12, if all engine start conditions are met, the engine start condition flag may be set. Furthermore, in step S13, if the engine start condition flag is set, the ECU 102 sends the engine start flag to each component. That is, the control unit 402 considers engine start preparation to be complete based on the determination result of step S12, furthermore, when the engine start flag is set to ON and the phases of the intake valve 9 and exhaust valve 10 are stored, and an engine start signal is sent to each component in the hybrid vehicle. Here, components are controlled by the ECU 102, such as the injector 13, ignition coil 15, and motor-generator 114.
≪ステップS14≫
本ステップ及びステップS15は、エンジン再始動時における吸気弁位相可変機構51及び排気弁位相可変機構52に関する制御を示している。ステップS14では、制御部402は、エンジン停止時又はそれ以降の位相変動分を反映した吸気弁9/排気弁10の位相(例えば、プロファイル9b,10b)をRAM41から呼び出す。
<Step S14>
This step and step S15 show control of the intake valve phase variable mechanism 51 and the exhaust valve phase variable mechanism 52 when the engine is restarted. In step S14, the control unit 402 calls from the RAM 41 the phases of the intake valve 9 and the exhaust valve 10 (e.g., profiles 9b and 10b) that reflect the phase fluctuations that occurred when the engine was stopped or after that.
≪ステップS15≫
次いで、制御部402は、ステップS14で読み出した吸気弁9/排気弁10の位相(例えば、プロファイル9b,10b)からの吸気弁9/排気弁10の位相変更量(目標位相)をROM42に格納されたマップ情報421を参照して取得する。例えば、マップ情報421には、エンジン停止時の吸気弁9/排気弁10の位相(又は位相変動分含む)と、エンジン再始動時の吸気弁9/排気弁10の目標位相との関係が規定されているものとする。ここでエンジン再始動時の吸気弁9/排気弁10の目標位相は、吸気弁9/排気弁10の基準位相(例えば、プロファイル9a,10a)に相当する。このとき、位相変更速度は、VTC50の仕様の範囲内で固定値とするが、図9と同様に、初爆時のエンジン回転数に応じて位相変更速度を可変としてもよい。
<Step S15>
Next, the control unit 402 obtains the phase change amount (target phase) of the intake valve 9/exhaust valve 10 from the phase of the intake valve 9/exhaust valve 10 (e.g., profiles 9b, 10b) read in step S14 by referring to map information 421 stored in ROM 42. For example, the map information 421 defines the relationship between the phase of the intake valve 9/exhaust valve 10 (or including the phase change amount) when the engine is stopped and the target phase of the intake valve 9/exhaust valve 10 when the engine is restarted. Here, the target phase of the intake valve 9/exhaust valve 10 when the engine is restarted corresponds to the reference phase of the intake valve 9/exhaust valve 10 (e.g., profiles 9a, 10a). At this time, the phase change speed is a fixed value within the specification range of the VTC 50. However, as in FIG. 9 , the phase change speed may be variable depending on the engine speed at the time of first combustion.
さらに、本実施形態では、吸気弁位相可変機構51及び排気弁位相可変機構52の制御に関するマップ情報421を定義したが、エンジン停止処理時、エンジン再始動時、又はその両方において、エンジン回転数の上昇速度をモータジェネレータ114により変化させるという手法でも同等の逆流量調整効果を得ることができる。または、エンジン再始動における初爆時のエンジン回転数を変化させることで、逆流量を調整するようにしてもよい。 Furthermore, in this embodiment, map information 421 related to the control of the intake valve phase variable mechanism 51 and the exhaust valve phase variable mechanism 52 is defined, but the same effect of adjusting the backflow amount can also be achieved by using the motor generator 114 to change the rate of increase in engine speed during engine stop processing, engine restart, or both. Alternatively, the backflow amount can be adjusted by changing the engine speed at the time of initial combustion during engine restart.
≪ステップS16≫
次いで、制御部402は、ステップS12~S15までの条件をすべて満たしたことを確認後、モータジェネレータ114によるエンジン113の回転(モータリング)を開始する。
<Step S16>
Next, after confirming that all the conditions in steps S12 to S15 are satisfied, the control unit 402 starts rotating the engine 113 (motoring) by the motor generator 114.
≪ステップS17、S18≫
本ステップは、エンジン始動時においてエンジン回転数が上昇していく際の吸気弁9及び排気弁10の位相保持について示している。ステップS16の処理後、制御部402は、吸気弁9及び排気弁10の位相をエンジン始動時の位相に保持する(S17)。すなわち、制御部402は、プロファイル9b及び10b(図10)に基づく吸気弁9及び排気弁10の位相を保持し、この位相保持をエンジン回転数が所定回転数に到達するまで繰り返す(S18)。エンジン回転数が所定回転数に到達したら繰り返し処理を終了する。そして、制御部402は、エンジン回転数が所定回転数を通過したことをトリガとして、吸気弁位相可変機構51及び排気弁位相可変機構52によって吸気弁9及び排気弁10の位相を変更する。つまり、制御部402は、吸気弁9及び排気弁10のプロファイルを、プロファイル9b及び10bからプロファイル9a及び10a(図11)に切り替える。
Steps S17 and S18
This step shows how the phases of the intake valve 9 and the exhaust valve 10 are maintained as the engine speed increases during engine start. After the process of step S16, the control unit 402 maintains the phases of the intake valve 9 and the exhaust valve 10 at the phases at the time of engine start (S17). That is, the control unit 402 maintains the phases of the intake valve 9 and the exhaust valve 10 based on profiles 9b and 10b (FIG. 10) and repeats this phase maintenance until the engine speed reaches a predetermined speed (S18). When the engine speed reaches the predetermined speed, the repeated process ends. Then, triggered by the engine speed passing the predetermined speed, the control unit 402 changes the phases of the intake valve 9 and the exhaust valve 10 using the intake valve phase variable mechanism 51 and the exhaust valve phase variable mechanism 52. That is, the control unit 402 switches the profiles of the intake valve 9 and the exhaust valve 10 from profiles 9b and 10b to profiles 9a and 10a (FIG. 11).
本実施形態では、VTC50の位相変更開始のタイミングとして、エンジン回転数を固定値として位相変更開始フラグをONとした。しかし、エンジン始動開始のシーケンス中に排気管8から吸気管7への空気の逆流量をコントロールする場合には、バルブタイミングの制御に加えて、位相切替えフラグONのタイミング情報を、可変エンジン回転数としてECU102に記憶するなどの手法も考えられる。言い換えると、エンジン回転数に応じて、プロファイルを段階的に切り替えるようにしてもよい。例えば、上述した本実施形態の例では、吸気弁9及び排気弁10の位相制御はプロファイル9a,10aとプロファイル9b,10bに基づく2段階制御であったが、3段階以上であってもよい。In this embodiment, the engine speed is set as a fixed value and the phase change start flag is set to ON as the timing for starting the phase change of the VTC 50. However, when controlling the amount of air backflow from the exhaust pipe 8 to the intake pipe 7 during the engine start sequence, in addition to controlling the valve timing, a method such as storing the timing information for turning the phase change flag ON as a variable engine speed in the ECU 102 can be considered. In other words, the profile may be switched in stages depending on the engine speed. For example, in the example of this embodiment described above, the phase control of the intake valve 9 and exhaust valve 10 was two-stage control based on profiles 9a, 10a and profiles 9b, 10b, but it may also be three or more stages.
≪ステップS19≫
本ステップは、ステップS17及びS18において、エンジン回転数が所定回転数に到達後の吸気弁位相可変機構51及び排気弁位相可変機構52の制御及び挙動について示している。ステップS18の処理後、制御部402は、吸気弁位相可変機構51により、吸気弁9の位相をステップS15で指定された目標位相となるように、指定された位相変更速度で進角側に変更する。また、制御部402は、排気弁位相可変機構52により、排気弁10の位相をステップS15で指定された目標位相となるように、指定された位相変更速度で遅角側に変更する。例えば、本実施形態においては、吸気弁9のプロファイル9bを進角側のプロファイル9a(図11)に切り替え、排気弁10のプロファイル10bを遅角側のプロファイル10a(図11)に切り替える。このときの位相変更量の目標値は、ステップS15においてマップ情報421から決定したとする。
<Step S19>
This step shows the control and behavior of the intake valve phase variable mechanism 51 and the exhaust valve phase variable mechanism 52 after the engine speed reaches a predetermined speed in steps S17 and S18. After processing in step S18, the control unit 402 causes the intake valve phase variable mechanism 51 to advance the phase of the intake valve 9 at a specified phase change rate so that the phase becomes the target phase specified in step S15. The control unit 402 also causes the exhaust valve phase variable mechanism 52 to retard the phase of the exhaust valve 10 at a specified phase change rate so that the phase becomes the target phase specified in step S15. For example, in this embodiment, the profile 9b of the intake valve 9 is switched to the advance profile 9a ( FIG. 11 ), and the profile 10b of the exhaust valve 10 is switched to the retard profile 10a ( FIG. 11 ). It is assumed that the target values of the phase change amounts at this time are determined from the map information 421 in step S15.
≪ステップS20≫
本ステップ及びステップS21は、エンジン初爆条件を示している。制御部402は、状態判定部401が取得するクランク角センサ110の検出結果を基に、エンジン回転数が初爆回転数に達しているかどうかを判定する。エンジン回転数が初爆回転数に達したと判定された場合には(S20のYes判定)、処理がステップS21の判定処理に移行する。また、エンジン回転数が初爆回転数に達していないと判定された場合には(S20のNo判定)、本ステップにおけるエンジン回転数についての判定を継続する。
<Step S20>
This step and step S21 indicate the engine initial combustion conditions. The control unit 402 determines whether the engine speed has reached the initial combustion speed based on the detection result of the crank angle sensor 110 obtained by the state determination unit 401. If it is determined that the engine speed has reached the initial combustion speed (Yes in S20), the process proceeds to the determination process of step S21. On the other hand, if it is determined that the engine speed has not reached the initial combustion speed (No in S20), the determination of the engine speed in this step continues.
≪ステップS21≫
次いで、制御部402(吸気弁位相変更部403、排気弁位相変更部404)は、状態判定部401が取得する吸気カム角センサ31及び排気カム角センサ32の検出結果を基に、吸気弁9(吸気カム11)及び排気弁10(排気カム12)が指定された各々の目標位相に到達したかどうかを判定する。吸気弁9及び排気弁10が目標位相に到達したと判定された場合には(S21のYes判定)、処理がステップ22の処理に移行する。また、吸気弁9又は排気弁10が目標位相に到達していないと判定された場合には(S21のNo判定)、吸気弁位相変更部403又は排気弁位相変更部404はそれぞれ、本ステップにおける吸気弁9又は排気弁10の位相についての判定を継続する。
<Step S21>
Next, the control unit 402 (intake valve phase changing unit 403, exhaust valve phase changing unit 404) determines whether the intake valve 9 (intake cam 11) and the exhaust valve 10 (exhaust cam 12) have reached their designated target phases, based on the detection results of the intake cam angle sensor 31 and the exhaust cam angle sensor 32 obtained by the state determination unit 401. If it is determined that the intake valve 9 and the exhaust valve 10 have reached their target phases (Yes in S21), the process proceeds to step 22. On the other hand, if it is determined that the intake valve 9 or the exhaust valve 10 has not reached its target phase (No in S21), the intake valve phase changing unit 403 or the exhaust valve phase changing unit 404 continues to determine the phase of the intake valve 9 or the exhaust valve 10, respectively, in this step.
上述したステップS20,S21では、エンジン回転数と、吸気弁9及び排気弁10の各位相とを初爆のための条件として記載した。初爆時のエンジン回転数については、通常のシリーズ式ハイブリッド自動車の場合、1000~1500[rpm]程度に定められていることが多い。吸気弁9及び排気弁10の位相については、本実施形態ではステップS15及びS19にて規定したそれぞれの目標位相の角度に対し、例えば±3[deg.CA]以内に位相が収束したことを条件とする。これらエンジン回転数や可変バルブタイミング制御機構50以外のコンポーネント等の条件については本フローチャートには記載しないものの、ECU102においてそれぞれ判定を経ているものとする。 In steps S20 and S21 described above, the engine speed and the phases of the intake valve 9 and exhaust valve 10 are listed as conditions for initial combustion. In the case of a typical series-type hybrid vehicle, the engine speed at the time of initial combustion is often set to approximately 1000 to 1500 rpm. In this embodiment, the condition for the phases of the intake valve 9 and exhaust valve 10 is that they have converged to within, for example, ±3° CA of the target phase angles specified in steps S15 and S19. While conditions such as engine speed and components other than the variable valve timing control mechanism 50 are not listed in this flowchart, it is assumed that they have been determined by the ECU 102.
≪ステップS22≫
次いで、CPU40(制御部402)は、上記ステップS20,S21により初爆準備が整った後、燃料噴射フラグONとし、CPU40からインジェクタ13に対し燃料噴射パルスを送ることで、エンジン113の燃焼を開始(初爆)する。
<Step S22>
Next, after the preparation for the initial combustion is completed by steps S20 and S21, the CPU 40 (control unit 402) turns on the fuel injection flag and sends a fuel injection pulse to the injector 13, thereby starting combustion in the engine 113 (initial combustion).
≪ステップS23≫
その後、完爆判定フラグが立ち、CPU40(制御部402)は完爆が完了したことを確認後、通常のエンジン制御(通常制御)へと移行する。ステップS23の処理後、本フローチャートの処理を終了する。
<Step S23>
After that, the complete combustion determination flag is set, and the CPU 40 (control unit 402) confirms that complete combustion has been achieved, and then transitions to normal engine control (normal control). After the processing of step S23, the processing of this flowchart ends.
上述した図12及び図13におけるエンジン停止処理からエンジン再始動のシーケンスを経ることで、燃料カット時の三元触媒22への新気流出を防止し、次回エンジン再始動時における排気の悪化を防止することを可能とする。 By going through the engine stop processing and engine restart sequence shown in Figures 12 and 13 above, it is possible to prevent fresh air from flowing into the three-way catalyst 22 when fuel is cut, and to prevent deterioration of exhaust quality the next time the engine is restarted.
以上のとおり、第1の実施形態に係るエンジン制御装置(ECU102)は、エンジン(エンジン113)の出力と、電動機(モータ118)の出力との協調により駆動されるハイブリッド車両に搭載されるエンジンを制御するエンジン制御装置である。エンジン制御装置は、エンジンの状態を判定する状態判定部(状態判定部401)と、エンジンの状態変化の前における、エンジンの吸気管に設けられた吸気弁の位相である吸気基準位相(プロファイル9a、図8の基準位置)、及びエンジンの排気管に設けられた排気弁の位相である排気基準位相(プロファイル10a、図8の基準位置)と、エンジン停止処理における燃料噴射パルス停止時(燃料カット時)のエンジン回転数と、燃料噴射パルス停止後における吸気弁の吸気目標位相(プロファイル9b)、及び排気弁の排気目標位相(プロファイル10b)との関係(図8)を、吸気弁及び排気弁の位相変更情報として記憶する位相変更情報記憶部(マップ情報421)と、エンジン停止処理からエンジン再始動までの間に、吸気弁位相可変機構(吸気弁位相可変機構51)を通じて吸気弁の位相を変更するとともに、排気弁位相可変機構(排気弁位相可変機構52)を通じて排気弁の位相を変更し、エンジンに既燃ガスの逆流を発生させるように制御する制御部(制御部402)と、を備える。そして、制御部は、エンジンの状態変化として燃料噴射パルス停止が検知された場合、燃料噴射パルスが停止したときのエンジン回転数と、位相変更情報記憶部に記憶された位相変更情報(図8)とに基づいて、吸気弁位相可変機構を通じて吸気弁を吸気基準位相(プロファイル9a)から吸気目標位相(プロファイル9b)に変更するとともに、排気弁位相可変機構を通じて排気弁を排気基準位相(プロファイル10a)から排気目標位相(プロファイル10a)に変更するように構成されている。As described above, the engine control device (ECU 102) according to the first embodiment is an engine control device that controls an engine mounted on a hybrid vehicle that is driven by the cooperation of the output of the engine (engine 113) and the output of the electric motor (motor 118). The engine control device includes a state determination unit (state determination unit 401) that determines the state of the engine, an intake reference phase (profile 9a, reference position in FIG. 8) that is the phase of the intake valve provided in the engine's intake pipe before a change in the engine's state, an exhaust reference phase (profile 10a, reference position in FIG. 8) that is the phase of the exhaust valve provided in the engine's exhaust pipe, the engine speed when the fuel injection pulse is stopped (when fuel is cut off) during engine stop processing, and the intake target phase of the intake valve after the fuel injection pulse is stopped (profile 11b). and a control unit (402) that performs control to change the phase of the intake valve through the intake valve phase variable mechanism (intake valve phase variable mechanism 51) and change the phase of the exhaust valve through the exhaust valve phase variable mechanism (exhaust valve phase variable mechanism 52) between the engine stop process and the engine restart process, thereby causing a backflow of burned gas in the engine. The control unit is configured, when a fuel injection pulse stop is detected as a change in the engine state, to change the intake valve from the intake reference phase (profile 9a) to the intake target phase (profile 9b) through the intake valve phase variable mechanism and to change the exhaust valve from the exhaust reference phase (profile 10a) to the exhaust target phase (profile 10a) through the exhaust valve phase variable mechanism, based on the engine speed when the fuel injection pulse stopped and the phase change information (FIG. 8) stored in the phase change information storage unit.
また、第1の実施形態に係るエンジン制御装置(ECU102)において、位相変更情報(マップ情報421の内容)として、燃料噴射パルス停止時(燃料カット時)のエンジン回転数が高いほど、吸気基準位相に対して吸気目標位相が遅角側に大きくなるように設定され、かつ排気基準位相に対して排気目標位相が進角側に大きくなるように設定されている(図8)。 In addition, in the engine control device (ECU 102) of the first embodiment, the phase change information (contents of map information 421) is set so that the higher the engine speed when the fuel injection pulse is stopped (when fuel is cut), the more the intake target phase is set to the retard side relative to the intake reference phase, and the more the exhaust target phase is set to the advance side relative to the exhaust reference phase (Figure 8).
上記のように構成された本実施形態に係るエンジン制御装置(ECU102)では、ハイブリッド車両のエンジン停止処理中に、燃料噴射パルスが停止したときのエンジンの状態(エンジン回転数)に応じて、吸気弁及び排気弁の位相を変更する。それにより、吸気管及び排気管内の既燃ガスの逆流を生成し、エンジン再始動時の初爆までの排気管への新気の流出を防止することができる。したがって、ハイブリッド車両のエンジン停止処理からエンジン再始動までの間の燃料噴射パルス停止状態において、エンジン回転数に応じて吸気管から排気管への順流量、及び排気管から吸気管への逆流量をコントロールし、三元触媒への新気流入を防止することができる。それゆえ、本実施形態では、エンジンを再始動する際のエンリッチ噴射を防止し、燃費の向上、排気の悪化を防止することができる。 The engine control device (ECU 102) of this embodiment, configured as described above, changes the phase of the intake valve and exhaust valve depending on the engine state (engine speed) when the fuel injection pulse is stopped during the engine stop process of a hybrid vehicle. This creates a backflow of burned gas in the intake and exhaust pipes, preventing fresh air from flowing into the exhaust pipe until the first explosion when the engine is restarted. Therefore, during the fuel injection pulse stop state between the engine stop process of a hybrid vehicle and the engine restart, the forward flow rate from the intake pipe to the exhaust pipe and the reverse flow rate from the exhaust pipe to the intake pipe are controlled depending on the engine speed, preventing fresh air from flowing into the three-way catalyst. Therefore, in this embodiment, enriched fuel injection is prevented when the engine is restarted, improving fuel efficiency and preventing deterioration of exhaust emissions.
さらに、本実施形態によれば、吸気弁だけでなく排気弁も利用して既燃ガスの逆流を生成することで、可変バルブタイミング制御機構の要求性能が緩和される。それゆえ、高性能の可変バルブタイミング制御機構を用いることなく、三元触媒への新気流入を防止することができる。 Furthermore, according to this embodiment, by using not only the intake valve but also the exhaust valve to generate a backflow of burned gas, the performance requirements of the variable valve timing control mechanism are relaxed. Therefore, it is possible to prevent fresh air from flowing into the three-way catalyst without using a high-performance variable valve timing control mechanism.
また、第1の実施形態に係るエンジン制御装置(ECU102)において、エンジン停止処理の終了後、制御部(制御部402)は、エンジン再始動時の初爆のタイミングに合わせて、吸気弁位相可変機構(吸気弁位相可変機構51)を通じて吸気弁を吸気目標位相から吸気基準位相に変更するとともに、排気弁位相可変機構(排気弁位相可変機構52)を通じて排気弁を排気目標位相から排気基準位相に変更するよう構成されている。 In addition, in the engine control device (ECU 102) of the first embodiment, after the engine stop processing is completed, the control unit (control unit 402) is configured to change the intake valve from the intake target phase to the intake reference phase through the intake valve phase variable mechanism (intake valve phase variable mechanism 51) in accordance with the timing of the initial explosion when the engine is restarted, and to change the exhaust valve from the exhaust target phase to the exhaust reference phase through the exhaust valve phase variable mechanism (exhaust valve phase variable mechanism 52).
上記のように構成された本実施形態に係るエンジン制御装置(ECU102)では、エンジン停止処理の終了後からエンジン再始動の過程で、初爆のタイミングに合わせて吸気弁及び排気弁の位相(プロファイル9b,10b)を、元のエンジン状態(燃料カット前)の基準位相(プロファイル9a,10a)に戻すことにより(図11参照)、既燃ガスの逆流を維持した状態から適切なタイミングで順流に切り替えてエンジンの発電運転を再開できる。それゆえ、エンジン再始動時の初爆前においても、排気管ひいては三元触媒への新気流入量を抑えることができる。 In the engine control device (ECU 102) of this embodiment, configured as described above, during the engine restart process after the engine stop process is completed, the intake valve and exhaust valve phases (profiles 9b, 10b) are returned to the reference phases (profiles 9a, 10a) of the original engine state (before fuel cut) in time with the timing of the first explosion (see Figure 11). This allows the engine to switch from a state in which the reverse flow of burned gas is maintained to a forward flow at the appropriate timing and resume power generation operation. Therefore, even before the first explosion when the engine is restarted, the amount of fresh air flowing into the exhaust pipe and, therefore, into the three-way catalyst can be reduced.
また、第1の実施形態に係るエンジン制御装置(ECU102)において、位相変更情報記憶部(マップ情報421)は、位相変更情報として、さらに、エンジンの停止処理における燃料噴射パルス停止時(燃料カット時)のエンジン回転数と、吸気弁位相可変機構による吸気弁の吸気位相変更速度、及び排気弁位相可変機構による排気弁の排気位相変更速度との関係(図9)を記憶する。そして、制御部(制御部402)は、燃料噴射パルス停止が検知された場合、燃料噴射パルスが停止したときのエンジン回転数と、位相変更情報記憶部に記憶された位相変更情報とに基づいて、吸気弁位相可変機構を通じて吸気弁を吸気位相変更速度で吸気基準位相(プロファイル9a)から吸気目標位相(プロファイル9b)に変更するとともに、排気弁位相可変機構を通じて排気弁を排気位相変更速度で排気基準位相(プロファイル10a)から排気目標位相(プロファイル10b)に変更するように構成されている。In addition, in the engine control device (ECU 102) according to the first embodiment, the phase change information storage unit (map information 421) further stores, as phase change information, the relationship (Figure 9) between the engine speed when the fuel injection pulse is stopped (during fuel cut) during the engine stop process, the intake phase change rate of the intake valve by the intake valve phase variable mechanism, and the exhaust phase change rate of the exhaust valve by the exhaust valve phase variable mechanism. When a fuel injection pulse stop is detected, the control unit (control unit 402) is configured to change the intake valve from the intake reference phase (profile 9a) to the intake target phase (profile 9b) at the intake phase change rate through the intake valve phase variable mechanism, and to change the exhaust valve from the exhaust reference phase (profile 10a) to the exhaust target phase (profile 10b) at the exhaust phase change rate through the exhaust valve phase variable mechanism, based on the engine speed when the fuel injection pulse is stopped and the phase change information stored in the phase change information storage unit.
また、第1の実施形態に係るエンジン制御装置(ECU102)において、位相変更情報(マップ情報421の内容)として、燃料噴射パルス停止時(燃料カット時)のエンジン回転数が高いほど、吸気位相変更速度及び排気位相変更速度が低くなるように設定されている(図9)。 In addition, in the engine control device (ECU 102) of the first embodiment, the phase change information (contents of map information 421) is set so that the higher the engine speed when the fuel injection pulse is stopped (when fuel is cut), the lower the intake phase change speed and exhaust phase change speed (Figure 9).
上記のように構成された本実施形態に係るエンジン制御装置(ECU102)では、燃料噴射パルス停止時のエンジン回転数に応じた位相変更速度で、吸気弁及び排気弁を基準位相から目標位相に変更して既燃ガスの逆流を発生させることで、より精度の高い逆流量調整が可能となる。 In the engine control device (ECU 102) of this embodiment configured as described above, the intake valve and exhaust valve are changed from the reference phase to the target phase at a phase change speed corresponding to the engine speed when the fuel injection pulse is stopped, thereby generating a backflow of burned gas, thereby enabling more accurate adjustment of the backflow amount.
また、第1の実施形態に係るエンジン制御装置(ECU102)において、制御部(制御部402)は、エンジンの停止処理中において、吸気弁位相可変機構により吸気弁の吸気目標位相への到達、又は排気弁位相可変機構により排気弁の排気目標位相への到達、又はその両方の制御が完了するまで燃料噴射パルスの停止を継続するように構成される(図7)。 Furthermore, in the engine control device (ECU 102) of the first embodiment, the control unit (control unit 402) is configured to continue stopping the fuel injection pulses during the engine stop process until the intake valve phase variable mechanism has reached the intake target phase, or the exhaust valve phase variable mechanism has reached the exhaust target phase, or both of these controls have been completed (Figure 7).
上記のように構成された本実施形態に係るエンジン制御装置(ECU102)では、エンジンの停止処理中に、既燃ガスの逆流を防止しつつ、エンジン回転数を徐々に低下させることができる。 The engine control device (ECU 102) of this embodiment, configured as described above, can gradually reduce the engine speed while preventing backflow of burned gases during the engine stop process.
また、第1の実施形態に係るエンジン制御装置(ECU102)において、制御部(制御部402)は、エンジン停止処理時、エンジン再始動時、又はその両方において、吸気弁位相可変機構の吸気弁の位相制御及び排気弁位相可変機構の排気弁の位相制御と併せて、エンジンの回転数変化速度を制御するようにしてもよい。制御部は、エンジン再始動時における初爆時のエンジン回転数を制御するようにしてもよい。 Furthermore, in the engine control device (ECU 102) according to the first embodiment, the control unit (control unit 402) may control the rate of change of the engine speed during engine stop processing, engine restart, or both, in conjunction with the phase control of the intake valve of the variable intake valve phase mechanism and the phase control of the exhaust valve of the variable exhaust valve phase mechanism. The control unit may also control the engine speed at the time of initial combustion during engine restart.
<第2の実施形態>
第2の実施形態は、第1の実施形態おけるエンジン回転数に替えて、三元触媒22の酸素貯蔵能(OSC:Oxygen Storage Capacity)に基づいて、吸気弁9及び排気弁10の位相を制御する例である。
Second Embodiment
The second embodiment is an example in which the phases of the intake valve 9 and the exhaust valve 10 are controlled based on the oxygen storage capacity (OSC) of the three-way catalyst 22 instead of the engine speed as in the first embodiment.
[適用エンジン構成]
第2の実施形態におけるエンジン及びその周辺機器の基本構成は、第1の実施形態と同様に、図1及び図2、図3のとおりである。本実施形態では、エンジン停止時の条件としてエンジン回転数ではなく、三元触媒22の酸素貯蔵能(酸素貯蔵量)に応じて、エンジン停止時の吸気弁9及び排気弁10のプロファイルを切り替える手法を示す。
[Applicable engine configuration]
The basic configuration of the engine and its peripheral devices in the second embodiment is the same as that of the first embodiment, as shown in Figures 1, 2, and 3. In this embodiment, a method is shown in which the profiles of the intake valve 9 and the exhaust valve 10 when the engine is stopped are switched depending on the oxygen storage capacity (oxygen storage amount) of the three-way catalyst 22, rather than the engine speed, as the condition when the engine is stopped.
ここで、第2の実施形態に係るエンジン停止処理時における可変バルブタイミング制御の手順例を、図14を用いて説明する。
図14は、第2の実施形態に係る酸素貯蔵量を制御トリガとするエンジン停止処理時における可変バルブタイミング制御の手順例を示すフローチャートである。
Here, an example of a procedure for variable valve timing control during engine stop processing according to the second embodiment will be described with reference to FIG.
FIG. 14 is a flowchart showing an example of the procedure of variable valve timing control during engine stop processing using the oxygen storage amount as a control trigger according to the second embodiment.
本実施形態に係るエンジン113においては、三元触媒22の酸素貯蔵能(OSC)を検知するための手段を有し、ECU102において酸素貯蔵能の指標である酸素貯蔵量を常時取得できているものとする。酸素貯蔵量の計算方法については、特開2007-126982号公報及び特開2011-149337号公報等に記載されている。例えば、状態判定部401は、エンジン113の吸入空気量を計測するエアフローメータ28と、三元触媒22の上流側に設置された空燃比センサ25の出力(実空燃比)に基づき、「吸入空気量×(実空燃比-中心空燃比)」で表される計算式を演算する。中心空燃比は、HC、CO、NOxの三元成分を高効率にバランスよく浄化できる空燃比であり、三元触媒22の下流側の酸素センサ24と酸素貯蔵量とから推定される。The engine 113 according to this embodiment includes a means for detecting the oxygen storage capacity (OSC) of the three-way catalyst 22, and the ECU 102 is capable of constantly acquiring the oxygen storage amount, which is an indicator of the oxygen storage capacity. Methods for calculating the oxygen storage amount are described in, for example, Japanese Patent Application Laid-Open Nos. 2007-126982 and 2011-149337. For example, the state determination unit 401 calculates a calculation formula expressed as "intake air amount x (actual air-fuel ratio - center air-fuel ratio)" based on the air flow meter 28, which measures the intake air amount of the engine 113, and the output (actual air-fuel ratio) of the air-fuel ratio sensor 25 installed upstream of the three-way catalyst 22. The center air-fuel ratio is an air-fuel ratio that can purify the three components of HC, CO, and NOx with high efficiency and in a balanced manner, and is estimated from the oxygen sensor 24 downstream of the three-way catalyst 22 and the oxygen storage amount.
以下、図14示すフローチャートを処理ステップごとに分けて説明を行う。本フローチャートでは、第1の実施形態と同様にエンジン動作中を開始条件として、ECU102が完全にエンジン停止を確認したタイミングを終了条件とする。また、本フローチャートでは、ステップS31からステップS33、及びステップS36からステップS39については第1の実施形態と同様の制御及び挙動(図12のフローチャート参照)となるため、ステップS34及びS35の処理を中心に説明する。 The flowchart shown in Figure 14 will be explained below, with each processing step separated. In this flowchart, as in the first embodiment, the start condition is that the engine is running, and the end condition is when the ECU 102 confirms that the engine has completely stopped. Also, in this flowchart, steps S31 to S33 and steps S36 to S39 have the same control and behavior as in the first embodiment (see the flowchart in Figure 12), so the explanation will focus on the processing in steps S34 and S35.
なお、本実施形態及びフローチャートでは、燃料カット時の三元触媒22の酸素貯蔵能に応じて吸気弁9及び排気弁10の目標位相位置(開閉タイミング)を可変として、逆流量を調整する手法について説明する。ただし、本実施形態は、第1の実施形態と同様に、酸素貯蔵能に応じて吸気弁9及び排気弁10の位相変更速度を切り替えても同様の逆流量調整効果を取得できるものとする。つまり、本実施形態における吸気弁9と排気弁10の可変バルブタイミング制御としては、目標位相位置を可変とする、位相変更速度を可変とする、又は、その両方を組み合わせるという方法により排気管8から吸気管7への空気の逆流を調整するものとする。 In this embodiment and flowchart, a method of adjusting the backflow amount by varying the target phase position (opening/closing timing) of the intake valve 9 and the exhaust valve 10 according to the oxygen storage capacity of the three-way catalyst 22 during fuel cut is described. However, as with the first embodiment, this embodiment is also capable of achieving the same backflow amount adjustment effect by switching the phase change speed of the intake valve 9 and the exhaust valve 10 according to the oxygen storage capacity. In other words, the variable valve timing control of the intake valve 9 and the exhaust valve 10 in this embodiment adjusts the backflow of air from the exhaust pipe 8 to the intake pipe 7 by varying the target phase position, varying the phase change speed, or combining both.
また、酸素貯蔵能を用いた場合のマップ情報421として、図8の横軸に示した吸気弁タイミング(目標位相位置)及び排気弁タイミング(目標位相位置)を、酸素貯蔵量[%]に置き換えた情報を利用できる。例えば、酸素貯蔵量[%]は、三元触媒22の最大酸素貯蔵量に対する現在の酸素貯蔵量の割合として表される。目標位相位置を酸素貯蔵量に置き換えた場合、図8のグラフの傾きは逆になる。例えば、吸気弁9の場合、酸素貯蔵量が大きいほど、排気管8に新気を流したくないため、目標位相位置はより遅角側に設定される。一方、排気弁10の場合、酸素貯蔵量が大きいほど、目標位相位置はより進角側に設定される。 Furthermore, when oxygen storage capacity is used, map information 421 can be obtained by replacing the intake valve timing (target phase position) and exhaust valve timing (target phase position) shown on the horizontal axis of Figure 8 with oxygen storage capacity [%]. For example, oxygen storage capacity [%] is expressed as the ratio of the current oxygen storage capacity to the maximum oxygen storage capacity of the three-way catalyst 22. If the target phase position is replaced with oxygen storage capacity, the slope of the graph in Figure 8 will be reversed. For example, in the case of the intake valve 9, the larger the oxygen storage capacity, the more retarded the target phase position is set, since it is desirable not to allow fresh air to flow into the exhaust pipe 8. On the other hand, in the case of the exhaust valve 10, the larger the oxygen storage capacity, the more advanced the target phase position is set.
位相変更速度も上記目標位相位置の場合と同様に、マップ情報421として、図9の横軸に示した吸気弁タイミング(位相変更速度)及び排気弁タイミング(位相変更速度)を、酸素貯蔵量[%]に置き換えた情報を利用できる。位相変更速度を酸素貯蔵量に置き換えた場合も、図9のグラフの傾きは逆になる。例えば、吸気弁9の場合、酸素貯蔵量が大きいほど、早く逆流を発生させたいため、位相変更速度が大きい値に設定される。また、排気弁10の場合も、酸素貯蔵量が大きいほど、位相変更速度が大きい値に設定される。 As with the target phase position, the phase change speed can also be determined by using map information 421, which replaces the intake valve timing (phase change speed) and exhaust valve timing (phase change speed) shown on the horizontal axis of Figure 9 with oxygen storage capacity [%]. Even when the phase change speed is replaced with oxygen storage capacity, the slope of the graph in Figure 9 will be reversed. For example, in the case of intake valve 9, the phase change speed is set to a higher value as the oxygen storage capacity increases, since it is desired to generate backflow earlier. Similarly, in the case of exhaust valve 10, the phase change speed is set to a higher value as the oxygen storage capacity increases.
≪ステップS34≫
図14のステップS34は、ECU102のCPU40(制御部402)によるエンジン停止処理開始時の制御について示している。前提として、ステップS31の通常制御において、ステップS32及びS33の判定を経てエンジン停止処理が開始し、燃料カットが実行されたものとする。燃料カットが開始された瞬間(又は直前)の三元触媒22の酸素貯蔵能(酸素貯蔵量)を、CPU40の状態判定部401が演算する。ステップS34の処理後、処理をステップS35に移行する。
<Step S34>
Step S34 in Fig. 14 shows the control performed by the CPU 40 (control unit 402) of the ECU 102 at the start of engine stop processing. It is assumed that, in the normal control of step S31, the engine stop processing is started through the determinations of steps S32 and S33, and fuel cut is executed. The state determination unit 401 of the CPU 40 calculates the oxygen storage capacity (oxygen storage amount) of the three-way catalyst 22 at the moment (or immediately before) the fuel cut is started. After processing step S34, the process proceeds to step S35.
≪ステップS35≫
次いで、制御部402(吸気弁位相変更部403)は、燃料カット時の三元触媒22の酸素貯蔵能(OSC)に応じて、ROM42内のマップ情報421に基づき吸気弁9のエンジン停止処理時の目標位相(例えば、プロファイル9b)を決定する。同様に、制御部402(排気弁位相変更部404)は、燃料カット時の三元触媒22の酸素貯蔵能に応じて、ROM42内のマップ情報421に基づき排気弁10のエンジン停止処理時の目標位相(例えば、プロファイル10b)を決定する。このとき、制御部402は、マップ情報421からエンジン停止処理時の目標位相だけでなく、位相変更速度を併せて決定してもよい。ステップS35の処理後、処理をステップS36に移行する。
<Step S35>
Next, the control unit 402 (intake valve phase changing unit 403) determines a target phase (e.g., profile 9b) for the intake valve 9 during engine stop processing based on the map information 421 in the ROM 42, in accordance with the oxygen storage capacity (OSC) of the three-way catalyst 22 during fuel cut. Similarly, the control unit 402 (exhaust valve phase changing unit 404) determines a target phase (e.g., profile 10b) for the exhaust valve 10 during engine stop processing based on the map information 421 in the ROM 42, in accordance with the oxygen storage capacity of the three-way catalyst 22 during fuel cut. At this time, the control unit 402 may determine not only the target phase for the engine stop processing but also the phase change speed from the map information 421. After processing step S35, the process proceeds to step S36.
ここで選択される吸気弁9及び排気弁10のプロファイルは、酸素貯蔵量に応じて変動するが、相対的に酸素貯蔵量が多い場合には、すでに三元触媒22に酸素が多く貯蔵されているため、より多くの逆流量が要求される。このため、制御部402は、吸気弁9の遅角量及び排気弁10の進角量を増加させる。一方、相対的に酸素貯蔵量が少ない場合には、制御部402は、吸気弁9の遅角量及び排気弁10の進角量を小さくする。本実施形態においては、上述した可変バルブタイミング制御により、最終的なエンジン停止時の酸素貯蔵量を同量とすることが望ましい。 The profiles of the intake valve 9 and exhaust valve 10 selected here vary depending on the oxygen storage amount, but when the oxygen storage amount is relatively large, a large amount of oxygen is already stored in the three-way catalyst 22, and a larger backflow amount is required. Therefore, the control unit 402 increases the retard amount of the intake valve 9 and the advance amount of the exhaust valve 10. On the other hand, when the oxygen storage amount is relatively small, the control unit 402 decreases the retard amount of the intake valve 9 and the advance amount of the exhaust valve 10. In this embodiment, it is desirable to use the variable valve timing control described above to keep the final oxygen storage amount at the time the engine is stopped the same.
既述の第1の実施形態では、燃料カットした瞬間のエンジン回転数に起因して、その後のエンジン停止処理時、及びエンジン再始動時の吸気弁9及び排気弁10の目標位相(プロファイル)、又は各弁の位相変更速度を指定したが、第2の実施形態においては、三元触媒22の酸素貯蔵能の状態に起因して、同様の逆流量調整効果を奏する。 In the first embodiment described above, the target phase (profile) of the intake valve 9 and exhaust valve 10, or the phase change speed of each valve, during the subsequent engine stop process and engine restart was specified based on the engine speed at the moment of fuel cut.However, in the second embodiment, a similar backflow adjustment effect is achieved based on the state of the oxygen storage capacity of the three-way catalyst 22.
また、ECU102の内部で持つマップ情報421において、燃料カット時のエンジン回転数と酸素貯蔵能を組み合わせてマップ情報とすることも可能である。すなわち、エンジン回転数と酸素貯蔵能の組合せごとに、目標位相位置及び位相変更速度を設定する。この2つを組み合わせたマップ情報を用いることで、より精度の高い逆流量調整が可能となる。 In addition, the map information 421 held within the ECU 102 can also be created by combining the engine speed and oxygen storage capacity during fuel cut. In other words, a target phase position and phase change speed are set for each combination of engine speed and oxygen storage capacity. Using map information that combines these two makes it possible to adjust the backflow amount more accurately.
なお、本発明は上述した第1及び第2の実施形態に限られるものではなく、請求の範囲に記載した本発明の要旨を逸脱しない限りにおいて、その他種々の応用例、変形例を取り得ることは勿論である。例えば、上述した第1及び第2の実施形態は本発明を分かりやすく説明するためにエンジン及びECU(エンジン制御装置)の構成を詳細かつ具体的に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成要素を備えるものに限定されない。また、各実施形態の構成の一部について、他の構成要素の追加又は置換、削除をすることも可能である。 The present invention is not limited to the first and second embodiments described above, and of course, various other applications and modifications are possible as long as they do not deviate from the gist of the present invention as set forth in the claims. For example, the first and second embodiments described above provide detailed and specific descriptions of the configuration of the engine and ECU (engine control unit) in order to clearly explain the present invention, and are not necessarily limited to those that include all of the components described. Furthermore, it is also possible to add, replace, or delete other components from part of the configuration of each embodiment.
また、上記の各構成、機能、処理部等は、それらの一部又は全部を、例えば集積回路で設計するなどによりハードウェアで実現してもよい。ハードウェアとして、FPGA(Field Programmable Gate Array)やASIC(Application Specific Integrated Circuit)などの広義のプロセッサデバイスを用いてもよい。 Furthermore, some or all of the above-mentioned configurations, functions, processing units, etc. may be implemented in hardware, for example by designing them as integrated circuits. Broad processor devices such as FPGAs (Field Programmable Gate Arrays) and ASICs (Application Specific Integrated Circuits) may also be used as hardware.
また、図12~図14に示した時系列的な処理を記述するフローチャートにおいて、処理結果に影響を及ぼさない範囲で、複数の処理を並列的に実行したり、処理順序を変更したりしてもよい。 In addition, in the flowcharts describing the chronological processing shown in Figures 12 to 14, multiple processes may be executed in parallel or the processing order may be changed as long as it does not affect the processing results.
また、上述した各実施形態において、制御線や情報線は説明上必要と考えられるものを示しており、製品上必ずしも全ての制御線や情報線を示しているとは限らない。実際には殆ど全ての構成要素が相互に接続されていると考えてもよい。 In addition, in each of the above-described embodiments, the control lines and information lines shown are those considered necessary for explanation, and not all control lines and information lines in the product are necessarily shown. In reality, it can be assumed that almost all components are interconnected.
7…吸気管、8…排気管、9…吸気弁、9a…(発電運転時の吸気弁)プロファイル、9b…(エンジン停止時の吸気弁)プロファイル、10…排気弁、10a…(発電運転時の排気弁)プロファイル、10b…(エンジン停止時の排気弁)プロファイル、11…吸気カム、12…排気カム、13…吸気カム角センサ、22…三元触媒、24…酸素センサ、25…空燃比センサ、40…CPU、50…可変バルブタイミング制御機構(VTC)、51…吸気弁位相可変機構、52…排気弁位相可変機構、100…ハイブリッド自動車、102…ECU、109…バッテリ電圧センサ、110…クランク角センサ、113…エンジン、114…モータジェネレータ、116…バッテリ、118…モータ、401…状態判定部、402…制御部、403…吸気弁位相変更部、404…排気弁位相変更部、421…マップ情報7...intake pipe, 8...exhaust pipe, 9...intake valve, 9a...(intake valve during power generation operation) profile, 9b...(intake valve when engine is stopped) profile, 10...exhaust valve, 10a...(exhaust valve during power generation operation) profile, 10b...(exhaust valve when engine is stopped) profile, 11...intake cam, 12...exhaust cam, 13...intake cam angle sensor, 22...three-way catalyst, 24...oxygen sensor, 25...air-fuel ratio sensor, 40...CPU, 50...variable valve Valve timing control mechanism (VTC), 51... intake valve phase variable mechanism, 52... exhaust valve phase variable mechanism, 100... hybrid vehicle, 102... ECU, 109... battery voltage sensor, 110... crank angle sensor, 113... engine, 114... motor generator, 116... battery, 118... motor, 401... state determination unit, 402... control unit, 403... intake valve phase change unit, 404... exhaust valve phase change unit, 421... map information
Claims (4)
前記クランク角センサの信号からエンジン回転数を求めるとともに、前記ハイブリッド車両の車両制御装置からのエンジン始動フラグがオンであるかオフであるかを判定し、燃料カット指令がオンであるかオフであるかを判定する状態判定部と、
前記燃料噴射装置の燃料噴射パルスの制御と、前記吸気弁位相可変機構及び前記排気弁位相可変機構の制御を行う制御部と、
燃料噴射パルス停止を行う際に取得される燃料噴射パルス停止時エンジン回転数と、前記空気を前記吸気管から前記内燃機関の気筒内へ吸入させるための前記吸気弁の位相である吸気基準位相と、前記空気を前記気筒内から前記排気管へ排出させるための前記排気弁の位相である排気基準位相と、前記排気管内の前記空気を前記気筒内へと逆流させるために前記燃料噴射パルス停止時エンジン回転数に応じて前記排気基準位相よりも進角された位置に前記排気弁の位相を定める排気目標位相と、前記気筒内の前記空気を前記吸気管内へ逆流させるために前記燃料噴射パルス停止時エンジン回転数に応じて前記吸気基準位相よりも遅角された位置に前記吸気弁の位相を定める吸気目標位相とを記憶する位相変更情報記憶部、を備え、
前記制御部は、
前記エンジン始動フラグがオフ状態であり、且つ前記燃料カット指令がオフからオンに変化した際に、前記燃料噴射パルス停止を開始するとともに、前記状態判定部で検知されているエンジン回転数の値を前記燃料噴射パルス停止時エンジン回転数として前記位相変更情報記憶部に記憶する処理を行い、
前記エンジン始動フラグがオフ状態であり、且つ前記燃料カット指令がオン状態である場合に、前記吸気目標位相を用いて前記吸気弁の位相を制御し、前記排気目標位相を用いて前記排気弁の位相を制御するとともに、前記燃料噴射パルス停止を行い、
前記エンジン始動フラグがオフからオンに変化した際に、前記状態判定部で検知されているエンジン回転数がエンジン再始動時の初爆のタイミングとなる初爆回転数に達していない場合は、前記モータジェネレータを用いて前記クランク軸を回転させるモータリングを行うとともに、前記吸気目標位相を用いて前記吸気弁の位相を制御し、前記排気目標位相を用いて前記排気弁の位相を制御し、前記燃料噴射パルス停止を行い、
前記エンジン始動フラグがオン状態であり、且つ前記状態判定部で検知されているエンジン回転数が前記初爆回転数に達している場合は、前記吸気基準位相を用いて前記吸気弁の位相を制御し、前記排気基準位相を用いて前記排気弁の位相を制御するとともに、前記吸気弁位相可変機構により前記吸気弁の位相の前記吸気基準位相への到達、前記排気弁位相可変機構により前記排気弁の位相の前記排気基準位相への到達、その両方の制御が完了するまで前記燃料噴射パルス停止を行う
エンジン制御装置。 An engine control device for controlling an engine mounted on a hybrid vehicle, the engine control device comprising: a fuel injection device that injects fuel into air drawn into a cylinder of an internal combustion engine; an intake valve phase variable mechanism that changes the phase of an intake valve provided in an intake pipe of the internal combustion engine; an exhaust valve phase variable mechanism that changes the phase of an exhaust valve provided in an exhaust pipe of the internal combustion engine; a motor generator that is connected to a crankshaft of the internal combustion engine ; and a crank angle sensor that detects rotation of the crankshaft,
a state determination unit that determines an engine speed from a signal of the crank angle sensor, determines whether an engine start flag from a vehicle control device of the hybrid vehicle is on or off , and determines whether a fuel cut command is on or off ;
a control unit that controls a fuel injection pulse of the fuel injection device, and controls the intake valve phase variable mechanism and the exhaust valve phase variable mechanism ;
a phase change information storage unit that stores: an engine speed when a fuel injection pulse is stopped, which is acquired when a fuel injection pulse is stopped; an intake reference phase, which is a phase of the intake valve for drawing the air from the intake pipe into a cylinder of the internal combustion engine; an exhaust reference phase , which is a phase of the exhaust valve for discharging the air from inside the cylinder to the exhaust pipe; an exhaust target phase, which sets the phase of the exhaust valve to a position advanced from the exhaust reference phase in accordance with the engine speed when a fuel injection pulse is stopped in order to cause the air in the exhaust pipe to flow back into the cylinder; and an intake target phase, which sets the phase of the intake valve to a position retarded from the intake reference phase in accordance with the engine speed when a fuel injection pulse is stopped in order to cause the air in the cylinder to flow back into the intake pipe ;
The control unit
when the engine start flag is in an off state and the fuel cut command changes from off to on, the fuel injection pulse stop is started, and the value of the engine speed detected by the state determination unit is stored in the phase change information storage unit as the engine speed when the fuel injection pulse is stopped;
When the engine start flag is in an off state and the fuel cut command is in an on state, the intake valve phase is controlled using the intake target phase, the exhaust valve phase is controlled using the exhaust target phase, and the fuel injection pulse is stopped;
When the engine start flag changes from off to on, if the engine speed detected by the state determination unit has not reached the initial combustion speed that is the timing for initial combustion when the engine is restarted, motoring is performed by using the motor generator to rotate the crankshaft, and the intake valve phase is controlled using the intake target phase, the exhaust valve phase is controlled using the exhaust target phase, and the fuel injection pulse is stopped;
When the engine start flag is in an on state and the engine speed detected by the state determination unit has reached the initial explosion speed, the intake valve phase is controlled using the intake reference phase, the exhaust valve phase is controlled using the exhaust reference phase, and the fuel injection pulse is stopped until the intake valve phase reaches the intake reference phase by the intake valve phase variable mechanism and the exhaust valve phase reaches the exhaust reference phase by the exhaust valve phase variable mechanism are both controlled.
Engine control device.
前記クランク角センサの信号からエンジン回転数を求め、且つ前記エアフローメータ及び前記酸素センサの信号から前記三元触媒の酸素貯蔵能を求めるとともに、前記ハイブリッド車両の車両制御装置からのエンジン始動フラグがオンであるかオフであるかを判定し、燃料カット指令がオンであるかオフであるかを判定する状態判定部と、
前記燃料噴射装置の燃料噴射パルスの制御と、前記吸気弁位相可変機構及び前記排気弁位相可変機構の制御を行う制御部と、
燃料噴射パルス停止を行う際に取得される燃料噴射パルス停止時酸素貯蔵能と、前記空気を前記吸気管から前記内燃機関の気筒内へ吸入させるための前記吸気弁の位相である吸気基準位相と、前記空気を前記気筒内から前記排気管へ排出させるための前記排気弁の位相である排気基準位相と、前記排気管内の前記空気を前記気筒内へと逆流させるために前記燃料噴射パルス停止時酸素貯蔵能に応じて前記排気基準位相よりも進角された位置に前記排気弁の位相を定める排気目標位相と、前記気筒内の前記空気を前記吸気管内へ逆流させるために前記燃料噴射パルス停止時酸素貯蔵能に応じて前記吸気基準位相よりも遅角された位置に前記吸気弁の位相を定める吸気目標位相とを記憶する位相変更情報記憶部、を備え、
前記制御部は、
前記エンジン始動フラグがオフ状態であり、且つ前記燃料カット指令がオフからオンに変化した際に、前記燃料噴射パルス停止を開始するとともに、前記状態判定部で検知されている前記三元触媒の酸素貯蔵能の値を前記燃料噴射パルス停止時酸素貯蔵能として前記位相変更情報記憶部に記憶する処理を行い、
前記エンジン始動フラグがオフ状態であり、且つ前記燃料カット指令がオン状態である場合に、前記吸気目標位相を用いて前記吸気弁の位相を制御し、前記排気目標位相を用いて前記排気弁の位相を制御するとともに、前記燃料噴射パルス停止を行い、
前記エンジン始動フラグがオフからオンに変化した際に、前記状態判定部で検知されているエンジン回転数がエンジン再始動時の初爆のタイミングとなる初爆回転数に達していない場合は、前記モータジェネレータを用いて前記クランク軸を回転させるモータリングを行うとともに、前記吸気目標位相を用いて前記吸気弁の位相を制御し、前記排気目標位相を用いて前記排気弁の位相を制御し、前記燃料噴射パルス停止を行い、
前記エンジン始動フラグがオン状態であり、且つ前記状態判定部で検知されているエンジン回転数が前記初爆回転数に達している場合は、前記吸気基準位相を用いて前記吸気弁の位相を制御し、前記排気基準位相を用いて前記排気弁の位相を制御するとともに、前記吸気弁位相可変機構により前記吸気弁の位相の前記吸気基準位相への到達、前記排気弁位相可変機構により前記排気弁の位相の前記排気基準位相への到達、その両方の制御が完了するまで前記燃料噴射パルス停止を行う
エンジン制御装置。 an intake valve phase variable mechanism that changes the phase of an intake valve provided in an intake pipe of the internal combustion engine; an air flow meter that is provided in the intake pipe and measures an intake air amount; an exhaust valve phase variable mechanism that changes the phase of an exhaust valve provided in an exhaust pipe of the internal combustion engine ; a three-way catalyst that is provided downstream of an exhaust valve in the exhaust pipe; an oxygen sensor that is provided in the exhaust pipe; a motor generator that is provided and connected to a crankshaft of the internal combustion engine; and a crank angle sensor that detects rotation of the crankshaft ,
a state determination unit that determines an engine speed from a signal of the crank angle sensor, determines an oxygen storage capacity of the three-way catalyst from signals of the air flow meter and the oxygen sensor, and determines whether an engine start flag from a vehicle control device of the hybrid vehicle is on or off , and determines whether a fuel cut command is on or off ;
a control unit that controls a fuel injection pulse of the fuel injection device, and controls the intake valve phase variable mechanism and the exhaust valve phase variable mechanism;
a phase change information storage unit that stores an oxygen storage capacity when a fuel injection pulse is stopped that is acquired when a fuel injection pulse is stopped, an intake reference phase that is a phase of the intake valve for drawing the air from the intake pipe into a cylinder of the internal combustion engine, an exhaust reference phase that is a phase of the exhaust valve for discharging the air from inside the cylinder to the exhaust pipe, an exhaust target phase that sets the phase of the exhaust valve to a position advanced from the exhaust reference phase in accordance with the oxygen storage capacity when the fuel injection pulse is stopped in order to cause the air in the exhaust pipe to flow back into the cylinder, and an intake target phase that sets the phase of the intake valve to a position retarded from the intake reference phase in accordance with the oxygen storage capacity when the fuel injection pulse is stopped in order to cause the air in the cylinder to flow back into the intake pipe ,
The control unit
When the engine start flag is in an off state and the fuel cut command changes from off to on, the fuel injection pulse stop is started, and the value of the oxygen storage capacity of the three-way catalyst detected by the state determination unit is stored in the phase change information storage unit as the oxygen storage capacity when the fuel injection pulse is stopped,
When the engine start flag is in an off state and the fuel cut command is in an on state, the intake valve phase is controlled using the intake target phase, the exhaust valve phase is controlled using the exhaust target phase, and the fuel injection pulse is stopped;
When the engine start flag changes from off to on, if the engine speed detected by the state determination unit has not reached the initial combustion speed that is the timing for initial combustion when the engine is restarted, motoring is performed by using the motor generator to rotate the crankshaft, and the intake valve phase is controlled using the intake target phase, the exhaust valve phase is controlled using the exhaust target phase, and the fuel injection pulse is stopped;
When the engine start flag is in an on state and the engine speed detected by the state determination unit has reached the initial explosion speed, the intake valve phase is controlled using the intake reference phase, the exhaust valve phase is controlled using the exhaust reference phase, and the fuel injection pulse is stopped until the intake valve phase reaches the intake reference phase by the intake valve phase variable mechanism and the exhaust valve phase reaches the exhaust reference phase by the exhaust valve phase variable mechanism are both controlled.
Engine control device.
前記クランク角センサを用いてエンジン回転数を求めるとともに、前記ハイブリッド車両の車両制御装置からのエンジン始動フラグがオンであるかオフであるかを判定し、燃料カット指令がオンであるかオフであるかを判定する状態判定処理と、
燃料噴射パルス停止を行う際に取得される燃料噴射パルス停止時エンジン回転数と、前記空気を前記吸気管から前記内燃機関の気筒内へ吸入させるための前記吸気弁の位相である吸気基準位相と、前記空気を前記気筒内から前記排気管へ排出させるための前記排気弁の位相である排気基準位相と、前記排気管内の前記空気を前記気筒内へと逆流させるために前記燃料噴射パルス停止時エンジン回転数に応じて前記排気基準位相よりも進角された位置に前記排気弁の位相を定める排気目標位相と、前記気筒内の前記空気を前記吸気管内へ逆流させるために前記燃料噴射パルス停止時エンジン回転数に応じて前記吸気基準位相よりも遅角された位置に前記吸気弁の位相を定める吸気目標位相とを位相変更情報記憶部に記憶する処理と、
前記エンジン始動フラグがオフ状態であり、且つ前記燃料カット指令がオフからオンに変化した際に、前記燃料噴射パルス停止を開始するとともに、前記状態判定処理で検知されているエンジン回転数の値を前記燃料噴射パルス停止時エンジン回転数として前記位相変更情報記憶部に記憶する処理と、
前記エンジン始動フラグがオフ状態であり、且つ前記燃料カット指令がオン状態である場合に、前記吸気目標位相を用いて前記吸気弁の位相を制御し、前記排気目標位相を用いて前記排気弁の位相を制御するとともに、前記燃料噴射パルス停止を行う処理と、
前記エンジン始動フラグがオフからオンに変化した際に、前記状態判定処理で検知されているエンジン回転数がエンジン再始動時の初爆のタイミングとなる初爆回転数に達していない場合は、前記モータジェネレータを用いて前記クランク軸を回転させるモータリングを行うとともに、前記吸気目標位相を用いて前記吸気弁の位相を制御し、前記排気目標位相を用いて前記排気弁の位相を制御し、前記燃料噴射パルス停止を行う処理と、を含み、
前記エンジン始動フラグがオン状態であり、且つ前記状態判定処理で検知されているエンジン回転数が前記初爆回転数に達している場合は、前記吸気基準位相を用いて前記吸気弁の位相を制御し、前記排気基準位相を用いて前記排気弁の位相を制御するとともに、前記吸気弁位相可変機構により前記吸気弁の位相の前記吸気基準位相への到達、前記排気弁位相可変機構により前記排気弁の位相の前記排気基準位相への到達、その両方の制御が完了するまで前記燃料噴射パルス停止を行う
エンジン制御方法。 An engine control method by an engine control device that controls an engine mounted on a hybrid vehicle, the engine including a fuel injection device that injects fuel into air drawn into a cylinder of the internal combustion engine, an intake valve phase variable mechanism that changes the phase of an intake valve provided in an intake pipe of the internal combustion engine, an exhaust valve phase variable mechanism that changes the phase of an exhaust valve provided in an exhaust pipe of the internal combustion engine, a motor generator that is connected to a crankshaft of the internal combustion engine, and a crank angle sensor that detects rotation of the crankshaft,
a state determination process for determining whether an engine rotation speed is obtained using the crank angle sensor, determining whether an engine start flag from a vehicle control device of the hybrid vehicle is on or off , and determining whether a fuel cut command is on or off ;
a process of storing in a phase change information storage unit the engine speed when fuel injection pulses are stopped, which is acquired when a fuel injection pulse is stopped, an intake reference phase which is the phase of the intake valve for drawing the air from the intake pipe into the cylinder of the internal combustion engine , an exhaust reference phase which is the phase of the exhaust valve for discharging the air from inside the cylinder to the exhaust pipe, an exhaust target phase which sets the phase of the exhaust valve to a position advanced from the exhaust reference phase in accordance with the engine speed when fuel injection pulses are stopped in order to cause the air in the exhaust pipe to flow back into the cylinder, and an intake target phase which sets the phase of the intake valve to a position retarded from the intake reference phase in accordance with the engine speed when fuel injection pulses are stopped in order to cause the air in the cylinder to flow back into the intake pipe;
a process of starting to stop the fuel injection pulses when the engine start flag is in an off state and the fuel cut command changes from off to on, and storing the value of the engine speed detected in the state determination process in the phase change information storage unit as the engine speed when the fuel injection pulses are stopped;
a process of controlling the phase of the intake valve using the target intake phase, controlling the phase of the exhaust valve using the target exhaust phase, and stopping the fuel injection pulse when the engine start flag is in an off state and the fuel cut command is in an on state;
and when the engine start flag changes from off to on, if the engine speed detected by the state determination process has not reached an initial combustion speed that is the timing for initial combustion when the engine is restarted, performing motoring to rotate the crankshaft using the motor generator, controlling the phase of the intake valve using the intake target phase, controlling the phase of the exhaust valve using the exhaust target phase, and stopping the fuel injection pulse,
When the engine start flag is in an on state and the engine speed detected in the state determination process has reached the initial explosion speed, the intake valve phase is controlled using the intake reference phase, the exhaust valve phase is controlled using the exhaust reference phase, and the fuel injection pulse is stopped until the intake valve phase reaches the intake reference phase by the intake valve phase variable mechanism, and the exhaust valve phase reaches the exhaust reference phase by the exhaust valve phase variable mechanism are both controlled.
Engine control method.
前記クランク角センサの信号からエンジン回転数を求め、且つ前記エアフローメータ及び前記酸素センサの信号から前記三元触媒の酸素貯蔵能を求めるとともに、前記ハイブリッド車両の車両制御装置からのエンジン始動フラグがオンであるかオフであるかを判定し、燃料カット指令がオンであるかオフであるかを判定する状態判定処理と、
燃料噴射パルス停止を行う際に取得される燃料噴射パルス停止時酸素貯蔵能と、前記空気を前記吸気管から前記内燃機関の気筒内へ吸入させるための前記吸気弁の位相である吸気基準位相と、前記空気を前記気筒内から前記排気管へ排出させるための前記排気弁の位相である排気基準位相と、前記排気管内の前記空気を前記気筒内へと逆流させるために前記燃料噴射パルス停止時酸素貯蔵能に応じて前記排気基準位相よりも進角された位置に前記排気弁の位相を定める排気目標位相と、前記気筒内の前記空気を前記吸気管内へ逆流させるために前記燃料噴射パルス停止時酸素貯蔵能に応じて前記吸気基準位相よりも遅角された位置に前記吸気弁の位相を定める吸気目標位相とを位相変更情報記憶部に記憶する処理と、
前記エンジン始動フラグがオフ状態であり、且つ前記燃料カット指令がオフからオンに変化した際に、前記燃料噴射パルス停止を開始するとともに、前記状態判定処理で検知されている前記三元触媒の酸素貯蔵能の値を前記燃料噴射パルス停止時酸素貯蔵能として前記位相変更情報記憶部に記憶する処理と、
前記エンジン始動フラグがオフ状態であり、且つ前記燃料カット指令がオン状態である場合は、前記吸気目標位相を用いて前記吸気弁の位相を制御し、前記排気目標位相を用いて前記排気弁の位相を制御するとともに、前記燃料噴射パルス停止を行う処理と、
前記エンジン始動フラグがオフからオンに変化した際に、前記状態判定処理で検知されているエンジン回転数がエンジン再始動時の初爆のタイミングとなる初爆回転数に達していない場合は、前記モータジェネレータを用いて前記クランク軸を回転させるモータリングを行うとともに、前記吸気目標位相を用いて前記吸気弁の位相を制御し、前記排気目標位相を用いて前記排気弁の位相を制御し、前記燃料噴射パルス停止を行う処理と、を含み、
前記エンジン始動フラグがオン状態であり、且つ前記状態判定処理で検知されているエンジン回転数が前記初爆回転数に達している場合は、前記吸気基準位相を用いて前記吸気弁の位相を制御し、前記排気基準位相を用いて前記排気弁の位相を制御するとともに、前記吸気弁位相可変機構により前記吸気弁の位相の前記吸気基準位相への到達、前記排気弁位相可変機構により前記排気弁の位相の前記排気基準位相への到達、その両方の制御が完了するまで前記燃料噴射パルス停止を行う
エンジン制御方法。 an engine control method using an engine control device that controls an engine mounted on a hybrid vehicle, the engine including: a fuel injection device that injects fuel into air taken into a cylinder of the internal combustion engine; an intake valve phase variable mechanism that changes the phase of an intake valve provided in an intake pipe of the internal combustion engine; an air flow meter that is provided in the intake pipe and measures an intake air amount; an exhaust valve phase variable mechanism that changes the phase of an exhaust valve provided in an exhaust pipe of the internal combustion engine; a three-way catalyst that is provided downstream of an exhaust valve in the exhaust pipe; an oxygen sensor that is provided in the exhaust pipe; a motor generator that is connected to a crankshaft of the internal combustion engine; and a crank angle sensor that detects rotation of the crankshaft ,
a state determination process for determining an engine speed from a signal of the crank angle sensor, determining an oxygen storage capacity of the three-way catalyst from signals of the air flow meter and the oxygen sensor, determining whether an engine start flag from a vehicle control device of the hybrid vehicle is on or off , and determining whether a fuel cut command is on or off ;
a process of storing in a phase change information storage unit the oxygen storage capacity when the fuel injection pulse is stopped, which is acquired when the fuel injection pulse is stopped, an intake reference phase which is the phase of the intake valve for drawing the air from the intake pipe into the cylinder of the internal combustion engine , an exhaust reference phase which is the phase of the exhaust valve for discharging the air from inside the cylinder to the exhaust pipe, an exhaust target phase which sets the phase of the exhaust valve to a position advanced from the exhaust reference phase in accordance with the oxygen storage capacity when the fuel injection pulse is stopped in order to cause the air in the exhaust pipe to flow back into the cylinder, and an intake target phase which sets the phase of the intake valve to a position retarded from the intake reference phase in accordance with the oxygen storage capacity when the fuel injection pulse is stopped in order to cause the air in the cylinder to flow back into the intake pipe;
a process of starting to stop the fuel injection pulses when the engine start flag is in an off state and the fuel cut command changes from off to on, and storing the value of the oxygen storage capacity of the three-way catalyst detected in the state determination process in the phase change information storage unit as the oxygen storage capacity when the fuel injection pulses are stopped;
a process of controlling the phase of the intake valve using the target intake phase, controlling the phase of the exhaust valve using the target exhaust phase, and stopping the fuel injection pulse when the engine start flag is in an off state and the fuel cut command is in an on state;
and when the engine start flag changes from off to on, if the engine speed detected by the state determination process has not reached an initial combustion speed that is the timing for initial combustion when the engine is restarted, performing motoring to rotate the crankshaft using the motor generator, controlling the phase of the intake valve using the intake target phase, controlling the phase of the exhaust valve using the exhaust target phase, and stopping the fuel injection pulse,
When the engine start flag is in an on state and the engine speed detected in the state determination process has reached the initial explosion speed, the intake valve phase is controlled using the intake reference phase, the exhaust valve phase is controlled using the exhaust reference phase, and the fuel injection pulse is stopped until the intake valve phase reaches the intake reference phase by the intake valve phase variable mechanism, and the exhaust valve phase reaches the exhaust reference phase by the exhaust valve phase variable mechanism are both controlled.
Engine control method.
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