JP2015121136A - Control device of internal combustion engine - Google Patents

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a control device of an internal combustion engine which can effectively suppress power consumption at a start, and can stabilize combustion.SOLUTION: A control device of an internal combustion engine detects a crank angle when the internal combustion engine reaches a prescribed rotation number before the internal combustion engine is stopped, estimates a crank angle at the stop from the detected crank angle, specifies a cylinder which does not pass an intake stroke until fuel is synchronously injected via cylinder determination at a start after the stop from the detected crank angle and the estimated crank angle, and non-synchronously injects the fuel to a cylinder other than the specified cylinder before the finish of the cylinder determination at the start.

Description

本発明は、始動時における内燃機関の制御装置に関するものである。   The present invention relates to a control device for an internal combustion engine at start-up.

始動時に気筒判別するまでは非同期噴射を実施し、気筒判別後は同期噴射をおこなう内燃機関の制御装置が提案されている。このような制御装置に関しては、非同期噴射が吸気行程の途中で行われる気筒を判別し、その気筒への非同期噴射を停止するとともに、その非同期噴射が停止された気筒から同期噴射を開始することにより、非同期噴射により噴射された燃料がそのまま排出されて排気エミッションが悪化することを回避しようとした技術も開示されている(例えば、特許文献１参照)。   There has been proposed a control device for an internal combustion engine that performs asynchronous injection until the cylinder is determined at the start, and performs synchronous injection after the cylinder is determined. With regard to such a control device, by determining the cylinder in which asynchronous injection is performed in the middle of the intake stroke, stopping asynchronous injection into the cylinder, and starting synchronous injection from the cylinder where asynchronous injection is stopped Also disclosed is a technique for avoiding that the fuel injected by asynchronous injection is discharged as it is and exhaust emission deteriorates (see, for example, Patent Document 1).

ところで、非同期噴射により噴射された燃料が気筒内に到達することなく吸気ポートに残ってしまい、しかる後に当該燃料が同期噴射による燃料と合わせて都合２回分の燃料が噴射された気筒で点火してしまうという不具合が知られている。斯かる場合は吸気が過リッチ状態となり、燃焼が不安定となることにより、場合によっては失火に至るといったことが起こり得る。そして前記失火に至ったときには異音が発生し、その異音がドライバに対し違和感を与え得ることが知られている。   By the way, the fuel injected by the asynchronous injection remains in the intake port without reaching the cylinder, and then the fuel is ignited in the cylinder where the fuel is injected twice for convenience together with the fuel by the synchronous injection. There is a known bug. In such a case, the intake air may become over-rich and combustion may become unstable, possibly resulting in misfire. It is known that an abnormal noise is generated when the misfire is reached, and the abnormal noise can give the driver a sense of incongruity.

特開２００３−１７６７４２号公報JP 2003-176742 A

本発明は、このような不具合に着目したものであり、始動時の燃料消費を有効に抑え且つ燃焼を安定させ得る内燃機関の制御装置を提供することを目的としている。   The present invention pays attention to such a problem, and an object of the present invention is to provide a control device for an internal combustion engine that can effectively suppress fuel consumption at start-up and stabilize combustion.

本発明は、このような目的を達成するために、次のような手段を講じたものである。   In order to achieve such an object, the present invention takes the following measures.

すなわち本発明に係る内燃機関の制御装置は、内燃機関が停止する前に所定回転数に至ったときのクランク角を検出し、検出したクランク角から停止時のクランク角を推定し、検出したクランク角及び推定したクランク角から停止した後の始動時に気筒判別を経て燃料を同期噴射するまで吸気行程を経ない気筒を特定し、特定した気筒以外の気筒に対し始動時に気筒判別が終了する前に燃料を非同期噴射することを特徴とする。   That is, the control device for an internal combustion engine according to the present invention detects the crank angle when the predetermined number of revolutions is reached before the internal combustion engine stops, estimates the crank angle at the time of stop from the detected crank angle, and detects the detected crank angle. Before starting cylinder discrimination at the time of starting for cylinders other than the specified cylinder, the cylinders that do not pass through the intake stroke until the fuel is synchronously injected through cylinder discrimination at the start after stopping from the angle and the estimated crank angle The fuel is injected asynchronously.

このようなものであれば、非同期噴射により噴射された燃料が同期噴射による燃料と合わせて噴射される気筒の発生を回避することができる。これにより、旧の過リッチ化に起因する失火及び当該失火による異音の発生を有効に回避することができる。加えて始動時に非同期噴射を行う気筒数を減じることにより燃料の消費を抑えることができる。すなわち本発明によれば、始動時の燃料消費を有効に抑え且つ燃焼を安定させ得る内燃機関の制御装置を提供することができる。   If it is such, generation | occurrence | production of the cylinder in which the fuel injected by asynchronous injection is injected with the fuel by synchronous injection can be avoided. As a result, it is possible to effectively avoid misfire caused by excessive over-riching and generation of abnormal noise due to the misfire. In addition, fuel consumption can be suppressed by reducing the number of cylinders that perform asynchronous injection at the start. That is, according to the present invention, it is possible to provide a control device for an internal combustion engine that can effectively suppress fuel consumption at the time of starting and stabilize combustion.

本発明によれば、始動時の燃料消費を有効に抑え且つ燃焼を安定させ得る内燃機関の制御装置を提供することができる。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the control apparatus of the internal combustion engine which can suppress the fuel consumption at the time of starting effectively, and can stabilize combustion can be provided.

本発明の一実施形態における車両用内燃機関の全体構成を示す図。The figure which shows the whole structure of the internal combustion engine for vehicles in one Embodiment of this invention. 同実施形態に係る制御装置が制御する可変バルブタイミング機構を示す図。The figure which shows the variable valve timing mechanism which the control apparatus which concerns on the same embodiment controls. 同実施形態に係る内燃機関に付随するクランク角センサの態様を模式的に示す図。The figure which shows typically the aspect of the crank angle sensor accompanying the internal combustion engine which concerns on the same embodiment. 同実施形態に係る内燃機関に付随するカム角センサの態様を模式的に示す図。The figure which shows typically the aspect of the cam angle sensor accompanying the internal combustion engine which concerns on the same embodiment. 同実施形態に係る停止時におけるタイミング図。The timing diagram at the time of a stop concerning the embodiment. 同実施形態に係る気筒判別の内容を説明するタイミング図。The timing diagram explaining the contents of cylinder discrimination concerning the embodiment.

本発明の一実施形態を、図面を参照して説明する。図１に、本実施形態における車両用内燃機関の概要を示す。本実施形態における内燃機関は、火花点火式の４ストロークエンジンであり、例えば三の気筒１（図１には、そのうち一つを図示している）を具備している。各気筒１の吸気ポート近傍には、燃料を噴射するインジェクタ１１を設けている。また、各気筒１の燃焼室の天井部に、点火プラグ１２を取り付けてある。点火プラグ１２は、点火コイルにて発生した誘導電圧の印加を受けて、中心電極と接地電極との間で火花放電を惹起するものである。点火コイルは、半導体スイッチング素子であるイグナイタとともに、コイルケースに一体的に内蔵される。   An embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 shows an outline of an internal combustion engine for a vehicle in the present embodiment. The internal combustion engine in the present embodiment is a spark ignition type four-stroke engine, and includes, for example, three cylinders 1 (one of which is shown in FIG. 1). In the vicinity of the intake port of each cylinder 1, an injector 11 for injecting fuel is provided. A spark plug 12 is attached to the ceiling of the combustion chamber of each cylinder 1. The spark plug 12 receives spark voltage generated by the ignition coil and causes spark discharge between the center electrode and the ground electrode. The ignition coil is integrally incorporated in a coil case together with an igniter that is a semiconductor switching element.

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

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

図２に示すように、本実施形態における内燃機関では、クランクスプロケット７１、吸気側スプロケット７２及び排気側スプロケット７３にタイミングチェーン７４を巻き掛け、このタイミングチェーン７４により、クランクシャフトからもたらされる回転駆動力を吸気側スプロケット７２を介して吸気カムシャフトに、排気側スプロケット７３を介して排気カムシャフトに、それぞれ伝達している。   As shown in FIG. 2, in the internal combustion engine in the present embodiment, a timing chain 74 is wound around a crank sprocket 71, an intake side sprocket 72 and an exhaust side sprocket 73, and the rotational driving force provided from the crankshaft by this timing chain 74. Is transmitted to the intake camshaft via the intake side sprocket 72 and to the exhaust camshaft via the exhaust side sprocket 73.

その上で、吸気側スプロケット７２と吸気カムシャフトとの間に、可変バルブタイミング機構６を介設している。本実施形態における可変バルブタイミング機構６は、クランクシャフトに対する吸気カムシャフトの回転位相を変化させることにより吸気バルブの開閉タイミングを変化させるものである。   In addition, a variable valve timing mechanism 6 is interposed between the intake side sprocket 72 and the intake camshaft. The variable valve timing mechanism 6 in the present embodiment changes the opening / closing timing of the intake valve by changing the rotational phase of the intake camshaft with respect to the crankshaft.

可変バルブタイミング機構６のハウジング６１は、吸気側スプロケット７２に固着しており、吸気側スプロケット７２とハウジング６１とは一体となってクランクシャフトに同期して回転する。これに対し、吸気カムシャフトの一端部に固着したロータ６２は、ハウジング６１内に収納され、吸気側スプロケット７２及びハウジング６１に対して相対的に回動することが可能である。ハウジング６１の内部には、作動液が流出入する複数の流体室が形成され、各流体室は、ロータ６２の外周部に成形されたベーン６２１によって進角室６１２と遅角室６１１とに区画されている。   The housing 61 of the variable valve timing mechanism 6 is fixed to the intake side sprocket 72, and the intake side sprocket 72 and the housing 61 are integrally rotated in synchronization with the crankshaft. On the other hand, the rotor 62 fixed to one end portion of the intake camshaft is housed in the housing 61 and can rotate relative to the intake-side sprocket 72 and the housing 61. A plurality of fluid chambers into which hydraulic fluid flows in and out are formed inside the housing 61, and each fluid chamber is partitioned into an advance chamber 612 and a retard chamber 611 by a vane 621 formed on the outer peripheral portion of the rotor 62. Has been.

可変バルブタイミング機構６の液圧（特に、油圧）回路には、オイルパン８１内に蓄えられた作動液が液圧ポンプ８２より供給される。液圧ポンプ８２は、内燃機関からの動力で駆動される。液圧ポンプ８２と可変バルブタイミング機構６との間には、切換制御弁であるＯＣＶ（Ｏｉｌ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｖａｌｖｅ）９を設けている。作動液の流量及び方向をこのＯＣＶ９を介して操作することで、オイルパン８１から汲み上げた作動液を進角室６１２または遅角室６１１に選択的に供給することができる。さすれば、ハウジング６１がロータ６２に対して相対回動し、吸気バルブの開閉タイミングを進角または遅角させることができる。   The hydraulic fluid stored in the oil pan 81 is supplied from the hydraulic pump 82 to the hydraulic pressure (particularly hydraulic) circuit of the variable valve timing mechanism 6. The hydraulic pump 82 is driven by power from the internal combustion engine. An OCV (Oil Control Valve) 9 that is a switching control valve is provided between the hydraulic pump 82 and the variable valve timing mechanism 6. By operating the flow rate and direction of the hydraulic fluid via the OCV 9, the hydraulic fluid pumped from the oil pan 81 can be selectively supplied to the advance chamber 612 or the retard chamber 611. Then, the housing 61 rotates relative to the rotor 62, and the opening / closing timing of the intake valve can be advanced or retarded.

ＯＣＶ９は、いわゆる電磁式の四方向スプール弁である。図２に示すように、ＯＣＶ９は、液圧ポンプ８２の吐出口と接続する供給ポート９１、ハウジング６１の進角室６１２と接続するＡポート９２、ハウジング６１の遅角室６１１と接続するＢポート９３、並びにオイルパン８１と接続するドレインポート９４、９５を有している。ＯＣＶ９のスプールは、進退動作により内部粒体経路を切り換えて、Ａポート９２及びＢポート９３をそれぞれ供給ポート９１、ドレインポート９４、９５の何れかに連通させる。また、スプール９６が中立位置をとるときには内部流体経路が断絶し、Ａポート９２及びＢポート９３を供給ポート９１にもドレインポート９４、９５にも連通させない。図２では、スプール９６が中立位置にある状態を示している。   The OCV 9 is a so-called electromagnetic four-way spool valve. As shown in FIG. 2, the OCV 9 has a supply port 91 connected to the discharge port of the hydraulic pump 82, an A port 92 connected to the advance chamber 612 of the housing 61, and a B port connected to the retard chamber 611 of the housing 61. 93 and drain ports 94 and 95 connected to the oil pan 81. The spool of the OCV 9 switches the internal particle path by an advancing and retreating operation, and connects the A port 92 and the B port 93 to one of the supply port 91 and the drain ports 94 and 95, respectively. Further, when the spool 96 is in the neutral position, the internal fluid path is interrupted, and the A port 92 and the B port 93 are not communicated with the supply port 91 and the drain ports 94 and 95. FIG. 2 shows a state where the spool 96 is in the neutral position.

スプール９６はソレノイド９７によって駆動する。すなわち、制御信号ｍとしてソレノイド９７に入力するパルス電流（または、電圧）のデューティ比に応じて、スプール９６の進退の距離が変化する。制御信号ｍのデューティ比が比較的大きい場合には、液圧ポンプ８２から吐出される作動液圧がＡポート９２を通じて進角室６１２に供給される一方、既に遅角室６１１に貯留していた作動液がＢポート９３を通じてオイルパン８１に向けて流下することとなり、進角室６１２の容積が拡大、遅角室６１１の容積が縮小するようにベーン６２１及びロータ６２が回動する。結果、吸気カムシャフトの回転位相、換言すれば吸気カムシャフトのクランクシャフトに対する変位角が進角して、吸気バルブのバルブタイミングが進角化する。   The spool 96 is driven by a solenoid 97. That is, the advance / retreat distance of the spool 96 changes according to the duty ratio of the pulse current (or voltage) input to the solenoid 97 as the control signal m. When the duty ratio of the control signal m is relatively large, the hydraulic fluid pressure discharged from the hydraulic pump 82 is supplied to the advance chamber 612 through the A port 92, while already stored in the retard chamber 611. The hydraulic fluid flows down toward the oil pan 81 through the B port 93, and the vane 621 and the rotor 62 are rotated so that the volume of the advance chamber 612 is enlarged and the volume of the retard chamber 611 is reduced. As a result, the rotational phase of the intake camshaft, in other words, the displacement angle of the intake camshaft with respect to the crankshaft is advanced, and the valve timing of the intake valve is advanced.

逆に、制御信号ｍのデューティ比が比較的小さい場合には、液圧ポンプ８２から吐出される作動液圧がＢポート９３を通じて遅角室６１１に供給される一方、既に進角室６１２に貯留していた作動液がＡポート９２を通じてオイルパン８１に向けて流下することとなり、遅角室６１１の容積が拡大、進角室６１２の容積が縮小するようにベーン６２１及びロータ６２が回動する。結果、吸気カムシャフトのクランクシャフトに対する変位角が遅角して、吸気バルブのバルブタイミングが遅角化する。   On the contrary, when the duty ratio of the control signal m is relatively small, the hydraulic fluid pressure discharged from the hydraulic pump 82 is supplied to the retard chamber 611 through the B port 93, while already stored in the advance chamber 612. The working fluid that has flown down flows toward the oil pan 81 through the A port 92, and the vane 621 and the rotor 62 rotate so that the volume of the retard chamber 611 is expanded and the volume of the advance chamber 612 is decreased. . As a result, the displacement angle of the intake camshaft with respect to the crankshaft is retarded, and the valve timing of the intake valve is retarded.

総じて言えば、制御信号ｍのデューティ比が中立より大きいほど吸気バルブのバルブタイミングが速く進角し、デューティ比が中立より小さいほど吸気バルブのバルブタイミングが速く遅角する。   Generally speaking, the valve timing of the intake valve is advanced faster as the duty ratio of the control signal m is larger than neutral, and the valve timing of the intake valve is retarded faster as the duty ratio is smaller than neutral.

本実施形態の制御装置たるＥＣＵ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｕｎｉｔ）０は、プロセッサ、メモリ、入力インタフェース、出力インタフェース等を有したマイクロコンピュータシステムである。   An ECU (Electronic Control Unit) 0 that is a control device of the present embodiment is a microcomputer system having a processor, a memory, an input interface, an output interface, and the like.

入力インタフェースには、車両の実車速を検出する車速センサから出力される車速信号ａ、クランクシャフトの回転角度及びエンジン回転数を検出するエンジン回転センサから出力されるクランク角信号（Ｎ信号）ｂ、アクセルペダルの踏込量またはスロットルバルブ３２の開度をアクセル開度（いわば、要求負荷）として検出するセンサから出力されるアクセル開度信号ｃ、ブレーキペダルの踏込量を検出するセンサから出力されるブレーキ踏量信号ｄ、吸気通路３（特に、サージタンク３３）内の吸気温及び吸気圧を検出する温度・圧力センサから出力される吸気温・吸気圧信号ｅ、機関の冷却水温を検出する水温センサから出力される冷却水温信号ｆ、吸気カムシャフトまたは排気カムシャフトの複数のカム角にてカム角センサから出力されるカム角信号（Ｇ信号）ｇ、シフトレバーのレンジを知得するためのセンサ（または、シフトポジションスイッチ）から出力されるシフトレンジ信号ｈ、照明灯、エアコンディショナ、ヒータ、デフォッガ、オーディオ機器、カーナビゲーションシステム等を稼働させることを要望するユーザの手によって操作される操作入力デバイス（操作スイッチ、ボタン、タッチパネル等）から与えられる信号ｏ等が入力される。アクセル開度は、いわば要求負荷である。内燃機関の冷却水温は、内燃機関の温度を示唆する。   The input interface includes a vehicle speed signal a output from a vehicle speed sensor that detects the actual vehicle speed of the vehicle, a crank angle signal (N signal) b output from an engine rotation sensor that detects the rotation angle of the crankshaft and the engine speed, An accelerator opening signal c output from a sensor that detects the amount of depression of the accelerator pedal or the opening of the throttle valve 32 as an accelerator opening (so-called required load), and a brake that is output from a sensor that detects the amount of depression of the brake pedal Stepping amount signal d, intake air temperature / intake pressure signal e output from a temperature / pressure sensor for detecting intake air temperature and intake pressure in intake passage 3 (especially surge tank 33), water temperature sensor for detecting engine cooling water temperature Output from the cam angle sensor at a plurality of cam angles of the cooling water temperature signal f output from the intake camshaft or exhaust camshaft. Cam angle signal (G signal) g, shift range signal h output from a sensor (or shift position switch) for knowing the range of the shift lever, lighting, air conditioner, heater, defogger, audio equipment A signal o or the like is input from an operation input device (operation switch, button, touch panel, etc.) operated by a user's hand who desires to operate a car navigation system or the like. The accelerator opening is a so-called required load. The cooling water temperature of the internal combustion engine indicates the temperature of the internal combustion engine.

出力インタフェースからは、点火プラグ１２のイグナイタ１３に対して点火信号ｉ、インジェクタ１１に対して燃料噴射信号ｊ、スロットルバルブ３２に対して開度操作信号ｋ、ＯＣＶ９に対して制御信号ｍ等を出力する。   From the output interface, an ignition signal i is output to the igniter 13 of the spark plug 12, a fuel injection signal j is output to the injector 11, an opening operation signal k is output to the throttle valve 32, a control signal m is output to the OCV 9, and the like. To do.

ＥＣＵ０のプロセッサは、予めメモリに格納されているプログラムを解釈、実行し、運転パラメータを演算して内燃機関の運転を制御する。ＥＣＵ０は、内燃機関の運転制御に必要な各種情報ａ、ｂ、ｃ、ｄ、ｅ、ｆ、ｇ、ｈ、ｏを入力インタフェースを介して取得し、エンジン回転数を知得するとともに気筒１に充填される吸気量を推算する。そして、それらエンジン回転数及び吸気量等に基づき、要求される燃料噴射量、燃料噴射タイミング（一度の燃焼に対する燃料噴射の回数を含む）、燃料噴射圧、点火タイミングといった各種運転パラメータを決定する。運転パラメータの決定手法自体は、既知のものを採用することが可能である。ＥＣＵ０は、運転パラメータに対応した各種制御信号ｉ、ｊ、ｋ、ｍ、並びに、照明灯、エアコンディショナ、ヒータ、オーディオ機器、カーナビゲーションシステムといった補機を稼働させるための制御信号等を出力する。制御信号には、内燃機関のクランクシャフトから冷媒圧縮用のコンプレッサへの回転駆動力の伝達を媒介する図示しない電磁クラッチを断接切換するためのクラッチ接続信号ｎ１や、ラジエタを冷却するための図示しないファンモータを駆動するファン駆動信号ｎ２の他、照明灯、ファンモータ、ヒータ、デフォッガ、オーディオ機器、カーナビゲーションシステム等の各々への通電をＯＮ／ＯＦＦするための信号が含まれる。   The processor of the ECU 0 interprets and executes a program stored in the memory in advance, calculates operation parameters, and controls the operation of the internal combustion engine. The ECU 0 acquires various information a, b, c, d, e, f, g, h, o necessary for operation control of the internal combustion engine via the input interface, knows the engine speed, and fills the cylinder 1 Estimate the amount of intake air. Based on the engine speed, the intake air amount, and the like, various operating parameters such as required fuel injection amount, fuel injection timing (including the number of times of fuel injection for one combustion), fuel injection pressure, and ignition timing are determined. As the operation parameter determination method itself, a known method can be adopted. The ECU 0 outputs various control signals i, j, k, m corresponding to the operation parameters, control signals for operating auxiliary equipment such as an illumination lamp, an air conditioner, a heater, an audio device, and a car navigation system. . The control signal includes a clutch connection signal n1 for switching connection / disconnection of an electromagnetic clutch (not shown) that mediates transmission of rotational driving force from the crankshaft of the internal combustion engine to the compressor for refrigerant compression, and an illustration for cooling the radiator. In addition to the fan drive signal n2 that drives the fan motor that does not, a signal for turning on / off the power to each of the illumination lamp, fan motor, heater, defogger, audio device, car navigation system, and the like is included.

また、ＥＣＵ０は、内燃機関の始動（冷間始動であることもあれば、アイドリングストップからの復帰であることもある）時において、電動機（スタータモータまたはモータジェネレータ）に制御信号ｓを入力し、電動機によりクランクシャフトを回転させるクランキングを行う。クランキングは、内燃機関が初爆から連爆へと至り、エンジン回転数すなわちクランクシャフトの回転速度が冷却水温等に応じて定まる判定値を超えたときに（完爆したものと見なして）終了する。   In addition, the ECU 0 inputs a control signal s to the electric motor (starter motor or motor generator) when the internal combustion engine is started (a cold start or a return from an idling stop). Cranking is performed by rotating the crankshaft. Cranking ends when the internal combustion engine reaches from the first explosion to the continuous explosion and the engine speed, that is, the rotation speed of the crankshaft, exceeds a judgment value determined according to the coolant temperature, etc. (assuming that the explosion has been completed) To do.

ここで、クランク角信号ｂ及びカム角信号ｇに関して補足する。図３に示すように、クランク角センサは、クランクシャフトに固定されクランクシャフトと一体となって回転するロータ７５の回転角度をセンシングするものである。そのロータ７５には、クランクシャフトの回転方向に沿った所定角度毎に、歯または突起７６が形成されている。典型的には、クランクシャフトが１０°回転する毎に、歯または突起７６が配置される。   Here, the crank angle signal b and the cam angle signal g will be supplemented. As shown in FIG. 3, the crank angle sensor senses the rotation angle of the rotor 75 that is fixed to the crankshaft and rotates integrally with the crankshaft. The rotor 75 is formed with teeth or projections 76 at every predetermined angle along the rotation direction of the crankshaft. Typically, each time the crankshaft rotates 10 °, a tooth or projection 76 is placed.

クランク角センサは、ロータ７５の外周に臨み、個々の歯または突起７６が当該センサの近傍を通過することを検知して、その都度クランク角信号ｂとしてパルス信号を発信する。ＥＣＵ０は、このパルスをクランク角信号ｂとして受信する。   The crank angle sensor faces the outer periphery of the rotor 75, detects that each tooth or protrusion 76 passes near the sensor, and transmits a pulse signal as the crank angle signal b each time. The ECU 0 receives this pulse as the crank angle signal b.

但し、クランク角センサは、クランクシャフトが一回転する間に三十六回のパルスを出力するわけではない。クランクシャフトのロータ７５の歯または突起７６は、その一部が欠けている。図３に示す例では、十七番目、十八番目及び二十番目、二十一番目の欠歯部分７６１、並びに、三十五番目、三十六番目の欠歯部分７６２という、大きく分けて二つの欠歯部分７６１、７６２が存在する。欠歯部分７６１、７６２はそれぞれ、クランクシャフトの特定の回転位相角に対応する。すなわち、連続する欠歯部分７６１は１８０°ＣＡ及び５４０°ＣＡに対応しており、単独の欠歯部分７６２は０°及び３６０°ＣＡに対応している。   However, the crank angle sensor does not output 36 pulses during one rotation of the crankshaft. The teeth or protrusions 76 of the crankshaft rotor 75 are partially missing. In the example shown in FIG. 3, the seventeenth, eighteenth, twentieth, twenty first tooth missing portions 761 and the thirty fifth and thirty sixth missing tooth portions 762 are roughly divided into two. There are two missing tooth portions 761, 762. The missing tooth portions 761 and 762 each correspond to a specific rotational phase angle of the crankshaft. That is, the continuous missing tooth portion 761 corresponds to 180 ° CA and 540 ° CA, and the single missing tooth portion 762 corresponds to 0 ° and 360 ° CA.

そして、図６に示すように、クランクシャフトの回転により交互に訪れる上記の欠歯部分７６１、７６２に起因して、クランク角信号ｂのパルス列もまた一部が欠損する。この欠損を基にして、クランクシャフトの絶対的な角度を知ることが可能である。欠損した三十六番目のパルスの次の一番目のパルスのタイミングを０°ＣＡ（または、３６０°ＣＡ）とおくと、欠損した十八番目のパルスに続く十九番目のパルスのタイミングが１８０°ＣＡ（または、５４０°ＣＡ）ということになる。上記の０°ＣＡのパルスのタイミングは、特定の気筒（図示例では、第二気筒）１の圧縮上死点に略等しい。   Then, as shown in FIG. 6, part of the pulse train of the crank angle signal b is also lost due to the above-mentioned missing tooth portions 761 and 762 that come alternately by rotation of the crankshaft. Based on this defect, it is possible to know the absolute angle of the crankshaft. If the timing of the first pulse after the missing thirty-sixth pulse is 0 ° CA (or 360 ° CA), the timing of the nineteenth pulse following the missing eighteenth pulse is 180 °. That is, CA (or 540 ° CA). The timing of the 0 ° CA pulse is substantially equal to the compression top dead center of a specific cylinder (second cylinder in the illustrated example) 1.

図４に示すように、カム角センサもまた、カムシャフトに固定されカムシャフトと一体となって回転するロータ７７の回転角度をセンシングするものである。そのロータ７７には、少なくともカムシャフトの一回転を気筒数で割った角度毎に、歯または突起７８が形成されている。三気筒エンジンの場合、カムシャフトが１２０°回転する毎に、歯または突起７８が配置される。   As shown in FIG. 4, the cam angle sensor also senses the rotation angle of a rotor 77 that is fixed to the cam shaft and rotates integrally with the cam shaft. The rotor 77 is formed with teeth or protrusions 78 at every angle obtained by dividing at least one rotation of the camshaft by the number of cylinders. In the case of a three-cylinder engine, teeth or protrusions 78 are arranged every time the camshaft rotates 120 °.

カムシャフトは、巻掛伝動機構（チェーン及びスプロケット。図示せず）等を介してクランクシャフトから回転駆動力の伝達を受けて回転するもので、その回転速度はクランクシャフトの二分の一である。故に、上記の歯または突起７８は、クランク角度に換算すれば２４０°ＣＡ毎に配置されていることになる。   The camshaft is rotated by receiving a rotational driving force from the crankshaft via a winding transmission mechanism (chain and sprocket, not shown) and the like, and its rotational speed is half that of the crankshaft. Therefore, the above-described teeth or protrusions 78 are arranged every 240 ° CA in terms of the crank angle.

加えて、本実施形態においては、ロータ７７に、追加的なカム角信号ｇを発生させるための歯または突起７９が、２４０°ＣＡ毎の歯または突起７８の間に一つ設けられる。   In addition, in the present embodiment, the rotor 77 is provided with one tooth or protrusion 79 for generating an additional cam angle signal g between the teeth or protrusions 78 every 240 ° CA.

カム角センサは、ロータ７７の外周に臨み、個々の歯または突起７８、７９が当該センサの近傍を通過することを検知して、その都度カム角信号ｇとしてパルス信号を発信する。ＥＣＵ０は、このパルスをカム角信号ｇとして受信する。   The cam angle sensor faces the outer periphery of the rotor 77, detects that individual teeth or protrusions 78 and 79 pass in the vicinity of the sensor, and transmits a pulse signal as the cam angle signal g each time. The ECU 0 receives this pulse as the cam angle signal g.

歯または突起７８に起因して発生する基本カム角信号ｇは、何れかの気筒１が所定の行程に至ったことを表す。吸気カムシャフトにカム角センサが付随している場合、そのカム角センサが出力する基本カム角信号ｇは、図６に示しているように、各気筒１における圧縮上死点の近傍、または圧縮上死点から所定クランク角度（３０°ＣＡないし７０°ＣＡの範囲内の値）だけ進角側に偏倚したタイミングを示唆する。いわゆる位相変化型の可変バルブタイミング機構が付随している内燃機関にあっては、カム角信号ｇが当該機構により調節されるバルブタイミングをも表す。   The basic cam angle signal g generated due to the teeth or protrusions 78 indicates that any cylinder 1 has reached a predetermined stroke. When the cam angle sensor is attached to the intake camshaft, the basic cam angle signal g output from the cam angle sensor is near the compression top dead center in each cylinder 1 as shown in FIG. This indicates a timing when the crankshaft is deviated from the top dead center by a predetermined crank angle (a value within a range of 30 ° CA to 70 ° CA). In an internal combustion engine with a so-called phase change type variable valve timing mechanism, the cam angle signal g also represents a valve timing adjusted by the mechanism.

歯または突起７９に起因して発生する追加カム角信号ｇは、カムシャフト（及び、クランクシャフト）の特定の回転位相角に対応しており、各気筒１の行程を判別するための補助となるものである。図４に示している例では、第一気筒１の圧縮上死点の近傍を表す基本カム角信号ｇのパルスから６０°ＣＡ進角したタイミングに、追加カム角信号ｇのパルスが存在している。クランク角信号ｂのパルス列から明らかとなる６０°ＣＡの間隔を隔ててこれら二つのカム角信号ｇのパルスを連続して受信したとき、後者のパルスの直後が第一気筒１の圧縮上死点であることが分かる。   The additional cam angle signal g generated due to the teeth or protrusions 79 corresponds to a specific rotational phase angle of the camshaft (and crankshaft), and assists in determining the stroke of each cylinder 1. Is. In the example shown in FIG. 4, the pulse of the additional cam angle signal g exists at the timing advanced by 60 ° CA from the pulse of the basic cam angle signal g representing the vicinity of the compression top dead center of the first cylinder 1. Yes. When these two cam angle signal g pulses are continuously received at an interval of 60 ° CA, which is apparent from the pulse train of the crank angle signal b, the compression top dead center of the first cylinder 1 is immediately after the latter pulse. It turns out that it is.

すなわち、本実施形態の内燃機関は、クランクシャフトに付随するクランク角センサが、クランクシャフトが単位角度回転する毎にクランク角信号ｂを出力しつつ、クランクシャフトの特定の回転位相角においてはそのクランク角信号ｂを出力せずに欠損させるものであり、クランクシャフトに従動して回転し吸気バルブを開閉駆動するカムシャフトに付随するカム角センサが、カムシャフトが単位角度回転する毎に基本カム角信号ｇを出力することに加えて、カムシャフトの特定の回転位相角において追加カム角信号ｇを出力するものである。   That is, in the internal combustion engine of the present embodiment, the crank angle sensor attached to the crankshaft outputs the crank angle signal b every time the crankshaft rotates by a unit angle, and the crankshaft is rotated at a specific rotational phase angle of the crankshaft. The basic cam angle is generated each time the camshaft sensor attached to the camshaft that rotates following the crankshaft and opens and closes the intake valve rotates a unit angle. In addition to outputting the signal g, an additional cam angle signal g is output at a specific rotational phase angle of the camshaft.

また本実施形態では、クランク角センサは例えばＭＰＵセンサと称されるような、クランクシャフトの回転方向を検出することができない態様のものを適用している。また内燃機関は回転を停止するとき、最後に一定量逆回転する逆回転期間を経て停止することが知られている。そもそも当該クランク角センサは一例として３０ｒｐｍ以下の回転数でのクランク角信号ｂが正確に検出できないものとなっている。その上、このようなクランク角センサでは逆回転期間であっても正回転時同様クランク角信号ｂを出力する。すなわち突起７６及び欠歯部分７６１、７６２に起因するクランク角信号ｂが逆順に出力されてしまう。よって、本実施形態に係るクランク角センサは、停止時の正確なクランク角が検出できない。   In the present embodiment, a crank angle sensor that is not capable of detecting the rotation direction of the crankshaft, such as an MPU sensor, is used. In addition, when the internal combustion engine stops rotating, it is known that the internal combustion engine stops after a reverse rotation period in which a predetermined amount of reverse rotation is finally performed. In the first place, as an example, the crank angle sensor cannot accurately detect the crank angle signal b at a rotation speed of 30 rpm or less. In addition, such a crank angle sensor outputs a crank angle signal b as in forward rotation even during the reverse rotation period. That is, the crank angle signal b resulting from the protrusion 76 and the missing tooth portions 761 and 762 is output in the reverse order. Therefore, the crank angle sensor according to the present embodiment cannot detect an accurate crank angle when stopped.

加えて、本実施形態のＥＣＵ０は、信号待ち等による車両の停車時に、内燃機関のアイドル回転を停止させるアイドリングストップを実行する。ＥＣＵ０は、車速が所定値以下で、ブレーキペダルが踏み込まれており、冷却水温及びバッテリ電圧が十分高く、ブレーキブースタ負圧が十分に確保されている等といった諸条件がおしなべて成立したことを以て、アイドリングストップ条件が成立したものと判断する。そしてアイドリングストップ条件の成立後、所定のアイドリングストップ終了条件が成立したときには、内燃機関を再始動する。   In addition, the ECU 0 of the present embodiment executes an idling stop that stops the idle rotation of the internal combustion engine when the vehicle stops due to a signal waiting or the like. ECU0 is idling when the vehicle speed is below a predetermined value, the brake pedal is depressed, the coolant temperature and the battery voltage are sufficiently high, and the brake booster negative pressure is sufficiently secured. It is determined that the stop condition is satisfied. When a predetermined idling stop end condition is satisfied after the idling stop condition is satisfied, the internal combustion engine is restarted.

しかして本実施形態のＥＣＵ０は、内燃機関が停止する前に所定回転数に至ったときのクランク角を検出し、検出したクランク角から停止時のクランク角を推定し、検出したクランク角及び推定したクランク角から停止した後の始動時に気筒判別を経て燃料を同期噴射するまで吸気行程を経ない気筒を特定するようにしている。本実施形態では所定回転数を、例えばクランク角センサが検出し得る下限値である３０ｒｐｍに設定している。   Therefore, the ECU 0 of the present embodiment detects the crank angle when the predetermined number of revolutions is reached before the internal combustion engine stops, estimates the crank angle at the time of stop from the detected crank angle, and detects the detected crank angle and estimation. The cylinder which does not pass through the intake stroke until the fuel is synchronously injected through the cylinder discrimination at the start after the crank angle is stopped is specified. In the present embodiment, the predetermined rotation speed is set to 30 rpm, which is a lower limit value that can be detected by a crank angle sensor, for example.

具体的には図５に示すように、検出したクランク角から停止に至るときにクランクシャフトが逆回転する期間の始点を推定するとともに停止時のクランク角を推定し、推定した始点から推定したクランクシャフトが停止するまでの期間である逆回転期間に吸気行程を経ない気筒を特定するようにしている。また、回転数が３０ｒｐｍに至る時のクランク角と、予測される逆回転始点及び停止時のクランク角との相関は、例えば予めマップとして記憶されている。   Specifically, as shown in FIG. 5, the start point of the period during which the crankshaft rotates in the reverse direction from the detected crank angle to the stop is estimated, the crank angle at the stop is estimated, and the estimated crank point is estimated from the estimated start point. Cylinders that do not pass through the intake stroke during the reverse rotation period, which is the period until the shaft stops, are specified. In addition, the correlation between the crank angle when the rotation speed reaches 30 rpm, the predicted reverse rotation start point, and the crank angle at the time of stopping is stored in advance as a map, for example.

そして本実施形態では図６に示すように、上記の推定による停止時のクランク角、換言すれば再始動時のクランク角を一例として、第二気筒１が圧縮上死点に至る５０°ＣＡ手前としている。そして本実施形態では、上記の逆回転期間に吸気行程を経ない気筒１は、第二気筒１のみであると推定している。   In the present embodiment, as shown in FIG. 6, the crank angle at the time of stop by the above estimation, in other words, the crank angle at the time of restart is taken as an example, and the second cylinder 1 is 50 ° CA before the compression top dead center. It is said. In this embodiment, it is estimated that the second cylinder 1 is the only cylinder 1 that does not undergo the intake stroke during the reverse rotation period.

本実施形態のＥＣＵ０は、停止している内燃機関の始動に際し、スタータモータによりクランクシャフトを回転駆動するクランキングを行い、かつそのクランキングの開始と略同時（クランキングの開始の直前、開始と同時または開始した直後）に、非同期噴射を実施する。   The ECU 0 of the present embodiment performs cranking for rotationally driving the crankshaft by the starter motor when starting the stopped internal combustion engine, and substantially simultaneously with the start of the cranking (immediately before the start of the cranking, Asynchronous injection is performed simultaneously or immediately after starting.

そして、クランクシャフトの回転に伴い発生するクランク角信号ｂ及びカム角信号ｇを受信して、各気筒１の行程の判別を行う。各気筒１の行程の判別が完了したならば点火を許可する。そして気筒１毎に個別に燃料を噴射する同期噴射及び火花点火を開始する。内燃機関のクランキング中は、各気筒１毎に、排気上死点の直前のタイミングで同期噴射を実施するとともに、圧縮上死点の直後のタイミングで火花点火を実施する。   Then, the crank angle signal b and the cam angle signal g generated with the rotation of the crankshaft are received, and the stroke of each cylinder 1 is determined. When the stroke of each cylinder 1 is determined, ignition is permitted. Then, synchronous injection and spark ignition for individually injecting fuel for each cylinder 1 are started. During cranking of the internal combustion engine, for each cylinder 1, synchronous injection is performed at a timing immediately before the exhaust top dead center, and spark ignition is performed at a timing immediately after the compression top dead center.

しかして本実施形態に係るＥＣＵ０は上記非同期噴射の際に、三気筒１の全てに一斉に燃料を噴射するわけではない。すなわち、上述した通り特定した第二気筒１以外の気筒１に対し、非同期噴射することを特徴としている。具体的には第一気筒１及び第三気筒１に対して、始動時に気筒判別が終了する前であるクランキング開始すなわちスタータＯＮ時に燃料を非同期噴射するものである。   Therefore, the ECU 0 according to the present embodiment does not inject fuel to all the three cylinders 1 at the same time during the asynchronous injection. That is, asynchronous injection is performed on the cylinders 1 other than the second cylinder 1 specified as described above. Specifically, the fuel is asynchronously injected into the first cylinder 1 and the third cylinder 1 at the start of cranking, i.e., when the starter is turned on, before cylinder discrimination is completed at the time of starting.

これにより図６に示すとおり、第一気筒１では非同期噴射による燃料がそのまま吸気行程において気筒１内に導入され、気筒判別が完了した後の最初の点火タイミングで燃焼する。非同期噴射による燃料噴射量は通常、同期噴射による燃料噴射量よりも多く設定されているが、第一気筒１では非同期噴射による燃料のみが正常に燃焼する。   As a result, as shown in FIG. 6, in the first cylinder 1, the fuel by asynchronous injection is directly introduced into the cylinder 1 in the intake stroke, and burns at the first ignition timing after the cylinder discrimination is completed. Normally, the fuel injection amount by asynchronous injection is set to be larger than the fuel injection amount by synchronous injection, but only the fuel by asynchronous injection burns normally in the first cylinder 1.

また第三気筒１では、非同期噴射により燃料が噴射されるものの、同期噴射に至る直前の排気行程により非同期噴射による燃料は排出される。そしてその直後に同期噴射による燃料が気筒１内に導入され、同期噴射による燃料のみが図示しない点火タイミングによって燃焼する。   Further, in the third cylinder 1, although fuel is injected by asynchronous injection, fuel by asynchronous injection is discharged by an exhaust stroke immediately before reaching synchronous injection. Immediately thereafter, fuel by synchronous injection is introduced into the cylinder 1, and only fuel by synchronous injection is combusted at an ignition timing (not shown).

そして第二気筒１では、クランキング開始時の非同期噴射がカットされている。しかる後、気筒判別の完了直後の初回の同期噴射のタイミングにより初めて第二気筒１内に燃料が噴射され、点火により正常な燃焼がおこなわれる。つまり、従来同様当該第二気筒１に対しても非同期噴射を行っていれば、燃料は同期噴射が行われるまで気筒１内に導入されずに同期噴射による燃料とともに気筒１に導入されてしまうところ、斯かる不具合が有効に回避されている。   In the second cylinder 1, the asynchronous injection at the start of cranking is cut. After that, fuel is injected into the second cylinder 1 for the first time at the timing of the first synchronous injection immediately after the completion of cylinder discrimination, and normal combustion is performed by ignition. In other words, if asynchronous injection is performed on the second cylinder 1 as in the prior art, the fuel is not introduced into the cylinder 1 until the synchronous injection is performed, but is introduced into the cylinder 1 together with the fuel by the synchronous injection. Such a problem is effectively avoided.

以上のように本実施形態によれば、非同期噴射により噴射された燃料が同期噴射による燃料と合わせて噴射される気筒１の発生を有効に回避し得ている。その結果、過剰な量の燃料が導入されてしまうことに起因する失火及び当該失火による異音の発生を有効に回避し得ている。加えてアイドリングストップからの再始動時に非同期噴射を行う気筒１数を減じることにより燃料の消費を有効に抑えている。すなわち本実施形態によれば、低燃費化に寄与しつつ、再始動時の燃焼を安定させ得たものとなっている。   As described above, according to the present embodiment, it is possible to effectively avoid the generation of the cylinder 1 in which the fuel injected by asynchronous injection is injected together with the fuel by synchronous injection. As a result, it is possible to effectively avoid the misfire caused by the introduction of an excessive amount of fuel and the generation of noise due to the misfire. In addition, fuel consumption is effectively suppressed by reducing the number of cylinders that perform asynchronous injection when restarting from an idling stop. That is, according to the present embodiment, the combustion at the time of restart can be stabilized while contributing to the reduction in fuel consumption.

また本実施形態では、同期噴射が行われるまでに吸気行程を経ない気筒１が、内燃機関の回転が停止に至るときにクランクシャフトが逆回転する逆回転期間において吸気行程を経ていない気筒１に相応する点に初めて着目することにより実現し得たものである。   In the present embodiment, the cylinder 1 that does not pass through the intake stroke until the synchronous injection is performed is changed to the cylinder 1 that does not pass through the intake stroke during the reverse rotation period in which the crankshaft rotates reversely when the rotation of the internal combustion engine stops. This was achieved by focusing on the corresponding points for the first time.

また本実施形態では上記の逆回転期間が停止時の内燃機関の回転の挙動から予測し得ることに対し着目することにより、逆回転期間を直接検出し得ないクランク角センサであっても実施することを実現している。これにより、簡素な構成をなすクランク角センサを搭載する内燃機関に対しても低燃費化に寄与しつつ、再始動時の燃焼を安定させるという本発明の所期の効果を有効に実現せしめている。   Further, in the present embodiment, by paying attention to the fact that the reverse rotation period can be predicted from the behavior of the rotation of the internal combustion engine at the time of stop, even the crank angle sensor that cannot directly detect the reverse rotation period is implemented. Has realized. As a result, even for an internal combustion engine equipped with a crank angle sensor having a simple configuration, the intended effect of the present invention of stabilizing the combustion at the time of restart can be effectively realized while contributing to low fuel consumption. Yes.

以上、本発明の実施形態について説明したが、各部の具体的な構成は、上述した実施形態のみに限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形が可能である。   Although the embodiment of the present invention has been described above, the specific configuration of each unit is not limited to the above-described embodiment, and various modifications can be made without departing from the spirit of the present invention.

例えば、上記実施形態では一例として所定回転数を３０ｒｐｍに設定した態様を開示したが、勿論、クランク角センサが回転数を把握し得る回転数に応じて適宜所定回転数を設定してもよい。また上記実施形態では所定回転数に至ったときのクランク角を基準に気筒を特定したが勿論、回転数の減速度合いや停止に至るときの回転数の低下に影響する各パラメータをも勘案して非同期噴射を行わない気筒を特定する態様を適用したものであってもよい。また気筒判別や燃料噴射タイミング、点火時期の具体的な態様は上記実施形態のものに限定されることはなく、既存のものを含め、種々の態様のものを適用することができる。   For example, in the above-described embodiment, the aspect in which the predetermined rotational speed is set to 30 rpm is disclosed as an example. However, the predetermined rotational speed may be appropriately set according to the rotational speed at which the crank angle sensor can grasp the rotational speed. In the above embodiment, the cylinder is specified on the basis of the crank angle when the predetermined rotational speed is reached, but of course, each parameter affecting the degree of deceleration of the rotational speed and the decrease in the rotational speed when stopping is taken into consideration. A mode in which a cylinder that does not perform asynchronous injection is specified may be applied. The specific modes of cylinder discrimination, fuel injection timing, and ignition timing are not limited to those of the above-described embodiment, and various modes including the existing ones can be applied.

その他、各部の具体的構成についても上記実施形態に限られるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形が可能である。   In addition, the specific configuration of each part is not limited to the above embodiment, and various modifications can be made without departing from the spirit of the present invention.

本発明は始動時における内燃機関の制御装置として利用することができる。   The present invention can be used as a control device for an internal combustion engine at the time of starting.

０…制御装置（ＥＣＵ）
１１…インジェクタ
１２…点火プラグ
ｂ…クランク角信号
ｇ…カム角信号 0 ... Control unit (ECU)
11 ... Injector 12 ... Spark plug b ... Crank angle signal g ... Cam angle signal

Claims (1)

内燃機関が停止する前に所定回転数に至ったときのクランク角を検出し、検出したクランク角から停止時のクランク角を推定し、検出したクランク角及び推定したクランク角から停止した後の始動時に気筒判別を経て燃料を同期噴射するまで吸気行程を経ない気筒を特定し、特定した気筒以外の気筒に対し始動時に気筒判別が終了する前に燃料を非同期噴射することを特徴とする内燃機関の制御装置。 Detects the crank angle when the engine reaches a predetermined speed before the internal combustion engine stops, estimates the crank angle at the time of stop from the detected crank angle, and starts after stopping from the detected crank angle and the estimated crank angle An internal combustion engine characterized by identifying cylinders that do not pass an intake stroke until fuel is synchronously injected through cylinder discrimination sometimes, and asynchronously injecting fuel before starting cylinder discrimination at the start of cylinders other than the specified cylinder Control device.

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