JP5750964B2 - Control device for spark-ignition gaseous fuel engine - Google Patents

Description

本発明は、火花点火式気体燃料エンジンの制御装置に関するものである。 The present invention relates to a control device for a spark ignition type gaseous fuel engine.

エンジンとして、水素やＬＰＧ等の気体燃料が供給されて、点火プラグによって着火される火花点火式気体燃料エンジンが実用化されている。また、エンジンと走行用モータとを備えたハイブリッド車が増加する傾向にある。特許文献１には、ハイブリッド車用のエンジンとして。火花点火式気体燃料エンジンを用いるものが開示されている。特許文献２には、ハイブリッド車において、エンジン回転を高効率の範囲内でもって稼働させることが開示されている。 As an engine, a spark ignition gaseous fuel engine that is supplied with gaseous fuel such as hydrogen or LPG and ignited by a spark plug has been put into practical use. In addition, the number of hybrid vehicles equipped with an engine and a driving motor tends to increase. Patent Document 1 discloses an engine for a hybrid vehicle. An apparatus using a spark ignition type gas fuel engine is disclosed. Patent Document 2 discloses that in a hybrid vehicle, engine rotation is performed within a high efficiency range.

一方、最近のエンジンでは、エンジンの停止と起動とが自動的に行われるものが増加している。例えば、エンジンがアイドリングストップを行う車両やハイブリッド車に搭載されたときに、エンジンの停止と起動とが自動的に行われることになる。このような自動的なエンジン停止と起動とを行うものにあっては、自動起動がかなり頻繁に行われることになるので、エンジンのクランキングのために必要なバッテリの消費電力が多くなる。 On the other hand, recent engines are increasing in number that automatically stop and start the engine. For example, when the engine is mounted on a vehicle that performs idling stop or a hybrid vehicle, the engine is automatically stopped and started. In such an automatic engine stop and start operation, the automatic start operation is performed quite frequently, so that the power consumption of the battery required for engine cranking increases.

特開２００６−２５００２４号公報JP 2006-250024 A 特開２００７−１９５３３４号公報JP 2007-195334 A

ところで、気体燃料が供給されて燃焼が行われる火花点火式気体燃料エンジンにおいて、エンジンの自動的な停止と起動とを行うことが考えられる。この場合、エンジンが十分に暖機されていない冷機状態では、エンジンの自動停止のために燃料カットした直後に、燃焼ガス中の水蒸気が筒内で液化して、この液化した水分によって点火プラグが少なからず被水してしまう、という事態が発生し易いということが判明した。点火プラグが被水すると、着火性の悪化となって、エンジンの自動起動のために長時間要したり（クランキング時間が長くなる）、極端な場合には始動が困難になる場合すら生じる。そして、エンジン自動起動のためにクランキング時間が長くなると、バッテリの消費電力が多大となり、バッテリの蓄電電力を利用して走行用モータを駆動する場合は、バッテリ電力を利用した走行可能時間が短くなってしまうことになる。 By the way, in a spark ignition type gas fuel engine in which gaseous fuel is supplied and combustion is performed, it is conceivable to automatically stop and start the engine. In this case, in a cold state where the engine is not sufficiently warmed up, immediately after the fuel is cut for automatic engine stop, the water vapor in the combustion gas is liquefied in the cylinder, and the spark plug is caused by this liquefied moisture. It has been found that the situation of being flooded is likely to occur. If the spark plug gets wet, the ignitability deteriorates, and it takes a long time to automatically start the engine (the cranking time becomes long). In extreme cases, even the start is difficult. And if cranking time becomes long for engine automatic starting, the power consumption of a battery will become enormous, and when driving a running motor using the stored electric power of a battery, the runable time using battery power is short. Will end up.

本発明は以上のような事情を勘案してなされたもので、その目的は、燃焼ガス中の水分によって点火プラグが被水してしまう事態を防止あるいは抑制できるようにした火花点火式気体燃料エンジンの制御装置を提供することにある。 The present invention has been made in view of the circumstances as described above, and its purpose is a spark ignition type gas fuel engine that can prevent or suppress a situation in which a spark plug gets wet with moisture in combustion gas. It is to provide a control device.

前記目的を達成するため、本発明にあっては次のような第１の解決手法を採択してある。すなわち、特許請求の範囲における請求項１に記載のように、
気体燃料が供給されると共に自動的にエンジン停止とエンジン起動とが行われる火花点火式気体燃料エンジンの制御装置であって、
エンジン温度があらかじめ設定された所定温度以下の冷機時には、エンジンの自動停止条件を満足したときに、空燃比を気体燃料の可燃範囲で所定空燃比まで徐々にリーン化していくと共に、空燃比が該所定の空燃比となった時点で燃料供給を停止する空燃比リーン化制御が実行される、
ようにしてある。上記解決手法によれば、筒内で発生した水蒸気が液化しやすい状況となるエンジン冷機時には、エンジンの自動停止のために燃料カットされる前に、燃焼熱を確保しつつ水蒸気の発生量が低減される空燃比のリーン化制御が行われるので、点火プラグの被水を防止あるいは抑制することができる。 In order to achieve the above object, the following first solution is adopted in the present invention. That is, as described in claim 1 in the claims,
A control device for a spark ignition type gas fuel engine in which gas fuel is supplied and engine stop and engine start are automatically performed,
When the engine temperature is below a predetermined temperature set in advance, when the engine automatic stop condition is satisfied, the air-fuel ratio is gradually leaned to the predetermined air-fuel ratio within the combustible range of the gaseous fuel , and the air-fuel ratio is The air-fuel ratio leaning control is executed to stop the fuel supply when the predetermined air-fuel ratio is reached.
It is like that. According to the above solution, when the engine is cold, where the water vapor generated in the cylinder is likely to be liquefied, the amount of water vapor generated is reduced while ensuring the combustion heat before the fuel is cut to automatically stop the engine. Since the lean air-fuel ratio control is performed, it is possible to prevent or suppress the flooding of the spark plug.

上記解決手法を前提とした好ましい態様は、特許請求の範囲における請求項２および請求項３に記載のとおりである。すなわち、
エンジン温度が前記所定温度を超える暖機時には、前記空燃比リーン化制御を中止するか、または空燃比を気体燃料の可燃範囲で前記所定空燃比まで徐々にリーン化しつつ冷機時に比して燃料供給が停止される時点となる該所定空燃比となるまでの移行時間を短くする制御が実行される、ようにしてある（請求項２対応）。この場合、暖機時においては、空燃比のリーン化制御を中止するか、あるいは空燃比のリーン化制御を実行するにしても燃料供給が停止される所定の空燃比となるまでの移行時間を冷機時に比して短くすることにより、極力すみやかにエンジンを自動停止させる上で好ましいものとなる。 Preferred embodiments based on the above solution are as set forth in claims 2 and 3 in the claims. That is,
When the engine temperature exceeds the predetermined temperature, the air-fuel ratio leaning control is stopped, or the air-fuel ratio is gradually leaned to the predetermined air-fuel ratio within the flammable range of the gaseous fuel, and fuel is supplied as compared to when the engine is cold. The control is executed to shorten the transition time until the predetermined air-fuel ratio at which the engine is stopped is reached (corresponding to claim 2). In this case, at the time of warm- up, the transition time until the fuel supply is stopped to a predetermined air-fuel ratio is stopped even if the air-fuel ratio leaning control is stopped or the air-fuel ratio leaning control is executed. By shortening compared with the time of cold machine, it is preferable when the engine is automatically stopped as soon as possible.

エンジン温度が前記所定温度を超える暖機時には、前記空燃比リーン化制御が中止され、
前記空燃比リーン化制御を実行する前記冷機時のうち相対的にエンジン温度が高いときはエンジン温度が低いときに比して、燃料供給が停止される時点となる前記所定空燃比となるまでの移行時間が短くされる、
ようにしてある（請求項３対応）。この場合、エンジン温度に応じて空燃比のリーン化制御を実行する移行時間を変更して、点火プラグの被水防止とエンジンのすみやかな自動停止とを共に高い次元で満足させる上で好ましいものとなる。 When the engine temperature exceeds the predetermined temperature, the air-fuel ratio leaning control is stopped,
When the engine temperature is relatively high during the cooling time when the air-fuel ratio leaning control is executed, the time until the predetermined air-fuel ratio when the fuel supply is stopped becomes higher than when the engine temperature is low . The transition time is shortened,
(Corresponding to claim 3). In this case, the transition time for executing the air-fuel ratio leaning control according to the engine temperature is changed, which is preferable for satisfying both the prevention of the spark plug from being wet and the rapid automatic stop of the engine at a high level. Become.

前記目的を達成するため、本発明にあっては次のような第２の解決手法を採択してある。すなわち、特許請求の範囲における請求項４に記載のように、
気体燃料が供給されると共に自動的にエンジン停止とエンジン起動とが行われる火花点火式気体燃料エンジンの制御装置であって、
エンジンの自動停止条件を満足したときに、エンジン起動からエンジン停止条件を満足するまでのエンジン稼働時間があらかじめ設定された所定時間以下の短いときには、空燃比を気体燃料の可燃範囲で所定空燃比まで徐々にリーン化していくと共に所定の空燃比となった時点で燃料供給を停止する空燃比リーン化制御が実行され、前記稼働時間が前記所定時間を超える長いときには、上記空燃比リーン化制御を中止するか、または空燃比を気体燃料の可燃範囲で前記所定空燃比まで徐々にリーン化しつつエンジン稼働時間が前記所定時間以下の場合に比して燃料供給が停止される時点となる該所定空燃比となるまでの移行時間を短くする制御が実行される、
ようにしてある。上記解決手法によれば、筒内で発生した水蒸気が液化しやすい状況となるエンジン稼働時間が短いときには、エンジンの自動停止のために燃料カットされる前に、燃焼熱を確保しつつ水蒸気の発生量が低減される空燃比リーン化制御が行われるので、点火プラグの被水を防止あるいは抑制することができる。 In order to achieve the above object, the following second solution is adopted in the present invention. That is, as described in claim 4 in the claims,
A control device for a spark ignition type gas fuel engine in which gas fuel is supplied and engine stop and engine start are automatically performed,
When satisfying the automatic stop condition of the engine, engine when the engine operating time to satisfy the engine stop condition is preset following short predetermined time after the start, the predetermined air-fuel ratio in the combustible range of gaseous fuel gradually the air-fuel ratio lean control to stop the fuel supply at the time point when a predetermined air-fuel ratio with going to lean is performed, when a long the previous SL operating time exceeds the predetermined time, the air-fuel ratio lean control until the predetermined as the time when the fuel supply is stopped as compared with the case or abort, or the engine operating time while gradually lean air-fuel ratio to the predetermined air-fuel ratio in the combustible range of gaseous fuel below the predetermined hours Control is performed to shorten the transition time until the air-fuel ratio is reached,
It is like that. According to the above solution, when the engine operating time is short so that the water vapor generated in the cylinder is likely to be liquefied, the water vapor is generated while ensuring the combustion heat before the fuel is cut for automatic engine stop. Since air-fuel ratio leaning control in which the amount is reduced is performed, it is possible to prevent or suppress flooding of the spark plug.

前記第１の解決手法および第２の解決手法を前提とした好ましい態様は、請求項５以下に記載のとおりである。すなわち、
エンジンの自動停止前の通常運転時の空燃比が、空気過剰率λで示したときに２．０〜２．５の範囲となるように設定され、
エンジンの自動停止時における前記空燃比リーン化制御の際には、空燃比が前記通常運転時の空燃比から徐々にリーン化される、
ようにしてある（請求項５対応）。この場合、通常運転時の空気過剰率λが２．０〜２．５の範囲となるように設定することにより、通常運転時でのＲａｗ・ＮＯｘを低減する上で好ましいものとなる。また、空燃比のリーン化制御は、通常運転時の空燃比から徐々にリーン化を行うので、空燃比の急激な変化に起因するトルクショック防止等の上でも好ましいものとなる。 A preferred mode based on the first solution technique and the second solution technique is as follows. That is,
The air-fuel ratio during normal operation before automatic engine stop is set to be in the range of 2.0 to 2.5 when indicated by the excess air ratio λ,
In the air-fuel ratio leaning control at the time of automatic engine stop, the air-fuel ratio is gradually leaned from the air-fuel ratio during the normal operation,
(Corresponding to claim 5). In this case, setting the excess air ratio λ during normal operation to be in the range of 2.0 to 2.5 is preferable in reducing Raw · NOx during normal operation. In addition, the lean control of the air-fuel ratio is gradually made lean from the air-fuel ratio during normal operation, which is preferable for preventing torque shock caused by a sudden change in the air-fuel ratio.

火花点火式気体燃料エンジンが車両に搭載され、
前記車両は、前記火花点火式気体燃料エンジンによって駆動されて発電を行うジェネレータと、該ジェネレータでの発電電力を蓄電するバッテリと、該バッテリと該ジェネレータとの少なくとも一方から電力を受けて駆動される走行用モータと、を備えたハイブリッド車とされている、
ようにしてある（請求項６対応）。この場合、頻繁にエンジンの自動停止と自動起動とが行われるハイブリッド車用の火花点火式気体燃料エンジンの制御装置として好ましいものとなる。特に、点火プラグの被水を防止あるいは抑制することにより、エンジンの自動起動を確実かつすみやかに行えるようになって、バッテリの負担を低減する上でも好ましいものとなる。 A spark ignition gas fuel engine is installed in the vehicle,
The vehicle is driven by receiving power from at least one of the generator driven by the spark ignition gas fuel engine to generate electric power, a battery for storing electric power generated by the generator, and the battery and the generator. A hybrid vehicle equipped with a traveling motor,
(Corresponding to claim 6). In this case, it is preferable as a control device for a spark ignition type gas fuel engine for a hybrid vehicle in which the engine is frequently automatically stopped and automatically started. In particular, by preventing or suppressing the flooding of the spark plug, the automatic startup of the engine can be performed reliably and promptly, which is preferable in reducing the burden on the battery.

本発明によれば、点火プラグの被水を防止あるいは抑制することができる。 According to the present invention, the flooding of the spark plug can be prevented or suppressed.

本発明をハイブリッド車に適用した場合の一例を示す簡略平面図。The simplified top view which shows an example at the time of applying this invention to a hybrid vehicle. 火花点火式気体燃料エンジンの一例を示す系統図。The system diagram which shows an example of a spark ignition type gaseous fuel engine. バッテリ電力のみを利用した走行とエンジンにより発電を行いつつ走行するときの一例を示す図。The figure which shows an example when driving | running | working, using the driving | running | working using only battery power, and generating electric power with an engine. 本発明の制御系統例をブロック図的に示す図。The figure which shows the example of a control system of this invention in a block diagram. エンジンの自動停止時の制御例を示すタイムチャート。The time chart which shows the example of control at the time of an engine automatic stop. 本発明の制御例を示すフローチャート。The flowchart which shows the example of control of this invention.

図１において、車両としての自動車Ｖは、そのボディ（車体）が符合１で示され、左右前輪が符合２で示され、左右後輪が符合３で示される。４は、走行用モータで、この走行用モータ４が、デファレンシャルギア５Ａ、ドライブシャフト５Ｂを介して左右の前輪２に連結されている。すなわち、実施形態では、左右前輪２のみが駆動される前輪駆動車とされている。 In FIG. 1, an automobile V as a vehicle has a body (vehicle body) indicated by reference numeral 1, left and right front wheels indicated by reference numeral 2, and left and right rear wheels indicated by reference numeral 3. A traveling motor 4 is connected to the left and right front wheels 2 via a differential gear 5A and a drive shaft 5B. In other words, in the embodiment, a front-wheel drive vehicle in which only the left and right front wheels 2 are driven.

ボディ１の前部には、走行用モータ４の他に、エンジン６，ジェネレータ７、インバータ８が配設されている。また、ボディ１の前後方向中間部から後部に渡っての床面下には、バッテリ９，燃料タンク１０が配設されている。エンジン６は、火花点火式気体燃料エンジンとされて、燃料タンク１０内に貯溜された気体燃料としての水素が供給されるようになっている。 In addition to the traveling motor 4, an engine 6, a generator 7, and an inverter 8 are disposed at the front portion of the body 1. A battery 9 and a fuel tank 10 are disposed below the floor surface of the body 1 from the middle part in the front-rear direction to the rear part. The engine 6 is a spark ignition type gaseous fuel engine, and is supplied with hydrogen as gaseous fuel stored in the fuel tank 10.

ジェネレータ７は、エンジン６によって駆動されて発電を行うと共に、バッテリ９からの電力を受けてエンジン６を始動するための始動用モータとしても機能される。バッテリ９は、例えばリチウムイオン電池によって構成されて、高電圧（例えば３００〜５００Ｖ）かつ大容量となっている。バッテリ９の蓄電電力が走行用モータ４に供給されて走行され、最大蓄電量状態にあるバッテリ９のみの蓄電電力によって数十ｋｍ（例えば３０〜６０ｋｍ）走行可能とされている。さらに、ボディ１の後端部には、低電圧（例えば１２Ｖ）のバッテリ１１が搭載され、このバッテリ１１によって、点火プラグ、燃料噴射弁、ヘッドライト、ワイパ、オーディオ等の各種車載電気機器類に給電されるようになっている。 The generator 7 is driven by the engine 6 to generate electric power, and also functions as a starting motor for starting the engine 6 by receiving electric power from the battery 9. The battery 9 is composed of, for example, a lithium ion battery, and has a high voltage (for example, 300 to 500 V) and a large capacity. The electric power stored in the battery 9 is supplied to the traveling motor 4 and travels, and the electric power stored only in the battery 9 in the maximum power storage state can travel several tens km (for example, 30 to 60 km). Further, a low-voltage (for example, 12V) battery 11 is mounted on the rear end of the body 1, and this battery 11 is used for various on-vehicle electric devices such as a spark plug, a fuel injection valve, a headlight, a wiper, and an audio. Power is supplied.

図２は、エンジン６とその吸・排気系の一例を示す。実施形態では、エンジン６は、バンケル式のロータリピストンエンジンとされて、直列に第１気筒ＲＡと第２気筒ＲＢとの２つの気筒を有する。各気筒ＲＡ、ＲＢの吸気ポートに個々独立して連なる分岐吸気通路２１Ａ、２１Ｂが１本の共通吸気通路２２に連なっている。この共通吸気通路２２には、スロットル弁２３が配設されている。また、各分岐吸気通路２１Ａ、２１Ｂには、ポート噴射用の第１燃料噴射弁２４Ａ、２４Ｂが配設されている。燃料噴射弁としては、さらに、気筒（作動室）内に直接燃料噴射を行う第２燃料噴射弁２５Ａ、２５Ｂが設けられている。 FIG. 2 shows an example of the engine 6 and its intake / exhaust system. In the embodiment, the engine 6 is a Wankel type rotary piston engine, and has two cylinders of a first cylinder RA and a second cylinder RB in series. Branch intake passages 21A and 21B that are individually connected to the intake ports of the cylinders RA and RB are connected to one common intake passage 22. A throttle valve 23 is disposed in the common intake passage 22. Further, first fuel injection valves 24A and 24B for port injection are disposed in the respective branch intake passages 21A and 21B. As the fuel injection valve, second fuel injection valves 25A and 25B that directly inject fuel into the cylinder (working chamber) are further provided.

各気筒ＲＡ、ＲＢの排気ポートに個々独立して連なる分岐排気通路２６Ａ、２６Ｂが、１本の共通排気通路２７に連なっている。この共通排気通路２７には、空燃比センサ２８が配設されると共に、空燃比センサ２８の下流側において、排気ガス浄化触媒（実施形態ではＮＯｘ触媒）２９が配設されている。 Branch exhaust passages 26 </ b> A and 26 </ b> B that are individually connected to the exhaust ports of the cylinders RA and RB are connected to one common exhaust passage 27. An air-fuel ratio sensor 28 is disposed in the common exhaust passage 27, and an exhaust gas purification catalyst (NOx catalyst in the embodiment) 29 is disposed on the downstream side of the air-fuel ratio sensor 28.

共通吸気通路２２と共通排気通路２７とが、ＥＧＲ通路３０によって接続され、このＥＧＲ通路３０には、ＥＧＲ弁３１が接続されている。なお、ＥＧＲ通路３０は、スロットル弁２３の下流側において共通吸気通路２２に開口され、空燃比センサ２８の上流側において共通排気通路２７に開口されている。 The common intake passage 22 and the common exhaust passage 27 are connected by an EGR passage 30, and an EGR valve 31 is connected to the EGR passage 30. The EGR passage 30 is opened to the common intake passage 22 on the downstream side of the throttle valve 23, and is opened to the common exhaust passage 27 on the upstream side of the air-fuel ratio sensor 28.

各気筒ＲＡ、ＲＢは、２つの点火プラグ３３Ａ、３３Ｂを有している。第１燃料噴射弁２４Ａ、２４Ｂからの燃料噴射は、相対的に低回転・低負荷時に実行される。第２燃料噴射弁２５Ａ、２５Ｂからの燃料噴射は、相対的に高回転または高負荷時において行われる。空気と燃料噴射弁から噴射される燃料としての水素との混合気が、点火プラグ３３Ａ、３３Ｂによって着火される。混合気への着火によって燃焼が行われる。エンジン６を停止させる際、エンジン６が十分に暖機されていないと、燃焼ガス中の水蒸気が筒内で液化されて、この液化した水分によって点火プラグ３３Ａ、３３Ｂが被水されて、次の始動時での着火性が悪化されることになる。本発明にあっては、このような点火プラグ３３Ａ、３３Ｂの被水を防止あるいは抑制するために、後述のような制御を実行するようになっている。 Each cylinder RA, RB has two spark plugs 33A, 33B. The fuel injection from the first fuel injection valves 24A and 24B is executed at a relatively low rotation and low load. The fuel injection from the second fuel injection valves 25A and 25B is performed at a relatively high rotation or high load. A mixture of air and hydrogen as fuel injected from the fuel injection valve is ignited by the spark plugs 33A and 33B. Combustion is performed by igniting the air-fuel mixture. When the engine 6 is stopped, if the engine 6 is not sufficiently warmed up, the water vapor in the combustion gas is liquefied in the cylinder, and the liquefied moisture covers the spark plugs 33A and 33B. The ignitability at the start will be deteriorated. In the present invention, in order to prevent or suppress such flooding of the spark plugs 33A and 33B, the following control is executed.

図３は、バッテリ９の蓄電量に応じて車両Ｖの走行状況が変化される様子を示す。すなわち、バッテリ９の蓄電量が大きいとき（例えば蓄電量が４０％に低下するまで）は、エンジン６は停止（自動停止）されていて、バッテリ９からの電力供給のみによって走行用モータ４が駆動される（いわゆるプラグイン走行）。一方、バッテリ９の蓄電量が小さくなると（例えば蓄電量が４０％未満となったとき）は、エンジン６が起動されて（自動起動）、ジェネレータ７での発電が行われ、このジェネレータ７の発電電力が走行用モータ４に供給されると共に、余剰電力がバッテリ９へ供給される。ジェネレータ７の発電電力によってバッテリ９の蓄電量が増大されたとき（例えば蓄電量が７０％となったとき）は、エンジン４が自動停止される（プラグイン走行の再開）。このように、バッテリ９の蓄電量に応じて、エンジン６が自動的に停止と起動とを繰り返して、エンジン６が起動されているときには、ジェネレータ７によって発電しつつ、走行とバッテリ９への蓄電が行われる。なお、車両Ｖの減速時には、走行用モータ４による回生が行われて、回生による電力がバッテリ９に蓄電される。 FIG. 3 shows how the traveling state of the vehicle V is changed according to the amount of power stored in the battery 9. That is, when the charged amount of the battery 9 is large (for example, until the charged amount is reduced to 40%), the engine 6 is stopped (automatically stopped), and the traveling motor 4 is driven only by the power supply from the battery 9. (So-called plug-in travel). On the other hand, when the storage amount of the battery 9 is small (for example, when the storage amount is less than 40%), the engine 6 is started (automatic start), and the generator 7 generates power, and the generator 7 generates power. Electric power is supplied to the traveling motor 4 and surplus power is supplied to the battery 9. When the amount of electricity stored in the battery 9 is increased by the power generated by the generator 7 (for example, when the amount of electricity stored reaches 70%), the engine 4 is automatically stopped (resumption of plug-in travel). As described above, the engine 6 automatically repeats stop and start according to the amount of power stored in the battery 9, and when the engine 6 is started, the generator 7 generates power and travels and stores power in the battery 9. Is done. Note that when the vehicle V is decelerated, regeneration is performed by the traveling motor 4, and electric power generated by regeneration is stored in the battery 9.

図４は、本発明の制御系統例をブロック図的に示すものである。図中Ｕは、マイクロコンピュータを利用して構成されたコントローラ（制御ユニット）である。このコントローラＵは、走行用モータ４，エンジン６（特に燃料噴射弁）、ジェネレータ７、インバータ８を制御する。インバータ８を介して、バッテリ９と走行用モータ４との間での電力授受、ジェネレータ７とバッテリ９との間での電力授受、ジェネレータ７から走行用モータ４への電力供給、バッテリ９からバッテリ１１への電力供給等が行われる。 FIG. 4 is a block diagram showing an example of the control system of the present invention. In the figure, U is a controller (control unit) configured using a microcomputer. The controller U controls the traveling motor 4, the engine 6 (particularly the fuel injection valve), the generator 7, and the inverter 8. Power transfer between the battery 9 and the travel motor 4 via the inverter 8, power transfer between the generator 7 and the battery 9, power supply from the generator 7 to the travel motor 4, and from the battery 9 to the battery 11 is supplied with electric power.

コントローラＵは、燃料噴射量制御や点火時期制御等の通常のエンジン制御を行う他、エンジン６の自動的な停止と起動の制御と、点火プラグ３３Ａ、３３Ｂの被水防止あるいは抑制のための制御をも行う。このコントローラＵには、空燃比センサ２８からの信号が入力されるが、空燃比センサ２８はリニアセンサとされて、空燃比としての空気過剰率λを検出するためのものとなる。コントローラＵには、この他、各種センサあるいはスイッチＳ１〜Ｓ５からの信号が入力される。センサＳ１は、車速を検出するものである。センサＳ２は、アクセル開度を検出するものである。センサＳ３は、エンジン冷却水温度を検出するものである。センサＳ４は、エンジン回転数を検出するものである。スイッチＳ５は、ブレーキペダルが踏み込み操作されたことを検出するものである。 The controller U performs normal engine control such as fuel injection amount control and ignition timing control, as well as control for automatically stopping and starting the engine 6, and control for preventing or suppressing the flooding of the spark plugs 33A and 33B. Also do. A signal from the air-fuel ratio sensor 28 is input to the controller U. The air-fuel ratio sensor 28 is a linear sensor and detects an excess air ratio λ as an air-fuel ratio. In addition, the controller U receives signals from various sensors or switches S1 to S5. The sensor S1 detects the vehicle speed. The sensor S2 detects the accelerator opening. The sensor S3 detects the engine coolant temperature. The sensor S4 detects the engine speed. The switch S5 detects that the brake pedal has been depressed.

コントローラＵによるエンジン６の自動停止と自動起動は、例えば次のような条件にしたがって行われる。まず、前述したように、バッテリ９の蓄電量に応じた自動停止と自動起動とが行われる。また、バッテリ９の蓄電量に応じてエンジンが自動起動されている条件下でも、アイドルストップによる自動停止と自動起動が行われる。すなわち、例えばアクセル開度が０、車速が０でしかもブレーキスイッチＳ５がＯＮのとき（ブレーキペダルが踏み込み操作されているとき）に、エンジン６が自動停止される。そして、自動停止状態からブレーキスイッチＳ５がＯＦＦになると、エンジン６が自動起動される。 The automatic stop and automatic start of the engine 6 by the controller U are performed according to the following conditions, for example. First, as described above, automatic stop and automatic start according to the charged amount of the battery 9 are performed. Even under the condition that the engine is automatically started according to the amount of power stored in the battery 9, automatic stop and automatic start by idle stop are performed. That is, for example, when the accelerator opening is 0, the vehicle speed is 0, and the brake switch S5 is ON (when the brake pedal is depressed), the engine 6 is automatically stopped. When the brake switch S5 is turned off from the automatic stop state, the engine 6 is automatically started.

次に、図５を参照しつつ、点火プラグ３３Ａ、３３Ｂの被水防止あるいは抑制の制御例について説明する。まず、ｔ１時点になるまでは、エンジン６が運転されている状態であり、このときの空燃比は、空気過剰率λでもって例えば２．２とされる（スロットル開度は、ポンピングロス低減のために例えば８０％というように大きな開度とされる）。なお、エンジン運転時の空気過剰率λは、Ｒａｗ・ＮＯｘ低減のために、２．２〜２．５の範囲に設定するのが好ましいものであり、実施形態では、出力確保をも加味して、空気過剰率λを２．２に設定してある。なお、エンジン回転数は、低速時には例えば２００ｒｐｍの定回転、中速時には例えば３０００ｒｐｍの定回転、高速時には例えば４０００ｒｐｍの定回転となるように、エンジン６は定回転でもって運転するようにしてある。 Next, with reference to FIG. 5, an example of control for preventing or suppressing the flooding of the spark plugs 33A and 33B will be described. First, until the time point t1, the engine 6 is in operation, and the air-fuel ratio at this time is set to, for example, 2.2 with an excess air ratio λ (the throttle opening is used to reduce the pumping loss). Therefore, the opening degree is set to a large opening, for example, 80%). Note that the excess air ratio λ during engine operation is preferably set in the range of 2.2 to 2.5 in order to reduce Raw / NOx. The excess air ratio λ is set to 2.2. It should be noted that the engine 6 is operated at a constant rotation so that the engine speed is, for example, a constant rotation of 200 rpm at a low speed, a constant rotation of, for example, 3000 rpm at a medium speed, and a constant rotation of, for example, 4000 rpm at a high speed.

図５中、ｔ１時点は、エンジン６の自動停止条件が満足されたときである。このｔ１時点において、エンジン６が十分に暖機されている暖機時であるとき（例えば冷却水温度が７０度Ｃを超えていとき）は、ただちに燃料カットされて、エンジン６がすみやかに停止される。暖機時には、燃焼ガス中の水蒸気が筒内で液化する心配がないため、点火プラグ３３Ａ、３３Ｂの被水の問題は生じないものである。このため、エンジン６をすみやかに停止させるようにしてある。 In FIG. 5, the time point t1 is when the automatic stop condition of the engine 6 is satisfied. At the time t1, when the engine 6 is warmed up sufficiently (for example, when the coolant temperature exceeds 70 degrees C), the fuel is immediately cut and the engine 6 is immediately stopped. The At the time of warming up, there is no concern that water vapor in the combustion gas will be liquefied in the cylinder, so that the problem of getting wet with the spark plugs 33A and 33B does not occur. For this reason, the engine 6 is stopped immediately.

ｔ１時点で、エンジン６が冷機時であるとき（例えば冷却水温度が５０度Ｃ以下のとき）は、ｔ１時点から、燃焼可能範囲でもって空燃比を徐々にリーン化しつつ、空燃比が所定値（例えばλ＝２．６）までリーンとなった時点で燃料カットされて、エンジン６が停止される。この冷機時におけるエンジン停止時点がｔ３時点であり、ｔ１時点よりも大分遅れた時期となる。燃焼可能範囲で空燃比を徐々にリーン化することにより、燃焼熱を確保しつつ水蒸気の発生量そのものを抑制して、筒内で水蒸気が液化するのが防止あるいは抑制されて、点火プラグ３３Ａ、３３Ｂが被水される事態が防止あるいは抑制される。 When the engine 6 is cold at time t1 (for example, when the cooling water temperature is 50 ° C. or less), the air-fuel ratio is gradually reduced from the time t1 within the combustible range while the air-fuel ratio becomes a predetermined value. The fuel is cut when the engine is lean until (for example, λ = 2.6), and the engine 6 is stopped. The engine stop time at the time of cold is the time t3, which is a time much delayed from the time t1. By gradually leaning the air-fuel ratio within the combustible range, the amount of steam generated itself is suppressed while ensuring the heat of combustion, so that the steam is prevented or suppressed from liquefying in the cylinder, and the spark plug 33A, The situation where 33B is flooded is prevented or suppressed.

冷機時のうち、相対的に温度が高い半暖機時（例えば冷却水温度が５０度Ｃ〜７０度Ｃのとき）は、エンジン停止までに燃焼可能範囲で空燃比を徐々にリーン化しつつ、リーン化の度合を冷機時よりも早めるようにしてある。すなわち、燃料カットとなる空気過剰率λ＝２．６となる時点がｔ２時点となるが、このｔ２時点は、相対的に温度が低いときの燃料カット時期となるｔ３時点よりも早い時期となる。半暖機時は、点火プラグ３３Ａ、３３Ｂの被水を防止あるいは抑制と、エンジン６のすみやかな停止とが共に高い次元で満足されることになる。なお、図５では、半暖機時としての徐々なるリーン化の度合を１種類の設定のみとしたが、冷却水温度に応じて、リーン化の度合を複数段階（あるいは連続可変式）に変化させるようにすることもできる（冷却水温度が高いほど、燃料カットとなる所定空燃比に達するまでのリーン化移行時間が短くされる）。 During cold-warming, when the temperature is relatively high and semi-warm (for example, when the coolant temperature is 50 ° C. to 70 ° C.), the air-fuel ratio is gradually made leaner within the combustible range before the engine is stopped. The degree of leaning is made faster than when cold. That is, the time when the excess air ratio λ = 2.6 for fuel cut becomes the time t2, but this time t2 is earlier than the time t3 that is the fuel cut time when the temperature is relatively low. . At the time of half warm-up, both prevention and suppression of the flooding of the spark plugs 33A and 33B and a quick stop of the engine 6 are satisfied at a high level. In FIG. 5, the degree of leaning gradually during half warm-up is set to only one type, but the degree of leaning is changed in multiple steps (or continuously variable) according to the coolant temperature. (The leaner transition time until the predetermined air-fuel ratio at which fuel cut is reached is shortened as the coolant temperature is higher).

図６は、図５に示すような制御状態を行うためのフローチャートを示してあるが、図６では、エンジン６の自動停止の際に、冷却水温度に加えてエンジン６の稼働時間に応じても、燃焼可能範囲での空燃比の徐々なるリーン化の制御を行うか否かを区別するようにしてある。また、図６中、Ｑはステップを示す。 FIG. 6 shows a flowchart for performing the control state as shown in FIG. 5. In FIG. 6, when the engine 6 is automatically stopped, the engine 6 is operated in accordance with the operating time of the engine 6 in addition to the coolant temperature. However, it is determined whether or not the lean air-fuel ratio is gradually controlled in the combustible range. In FIG. 6, Q indicates a step.

まず、Ｑ１において、各種センサやスイッチ２８，Ｓ１〜Ｓ５の信号が読み込まれる。この後、Ｑ２において、エンジン６の自動停止条件が成立したか否かが判別される。このＱ２の判別でＮＯのときは、Ｑ１に戻る。 First, in Q1, signals from various sensors and switches 28, S1 to S5 are read. Thereafter, at Q2, it is determined whether or not an automatic stop condition for the engine 6 is satisfied. If the determination in Q2 is NO, the process returns to Q1.

Ｑ２の判別でＹＥＳのときは、Ｑ３において、エンジン６の稼働時間が、あらかじめ設定された所定時間（例えば５分）よりも小さいか否かが判別される。このＱ３の判別でＮＯのとき、つまりエンジン６の稼働時間が長くてエンジン６が十分に暖機されていると判断されたときは、Ｑ４に移行して、通常のエンジン停止が行われる（直ちに燃料カット）。 When YES is determined in Q2, it is determined in Q3 whether or not the operating time of the engine 6 is shorter than a predetermined time (for example, 5 minutes) set in advance. When the determination in Q3 is NO, that is, when it is determined that the operation time of the engine 6 is long and the engine 6 is sufficiently warmed up, the routine proceeds to Q4 and the normal engine stop is performed (immediately Fuel cut).

前記Ｑ３の判別でＹＥＳのときは、Ｑ５において、冷却水温度Ｔｗが、第１所定温度Ｔｗ１（例えば７０度Ｃ）未満であるか否かが判別される。このＱ５の判別でＮＯのときは、エンジン６が暖機されているときであり、Ｑ４に移行されて、直ちに燃料カットされる。 If YES in Q3, it is determined in Q5 whether the coolant temperature Tw is lower than a first predetermined temperature Tw1 (for example, 70 degrees C). If NO in the determination of Q5, this is a time when the engine 6 is warmed up, and the routine proceeds to Q4 where fuel is cut immediately.

前記Ｑ５の判別でＹＥＳのときは、Ｑ６において、冷却水温度Ｔｗが、第２所定温度Ｔｗ２（例えば５０度Ｃ）以下であるか否かが判別される。このＱ６の判別でＹＥＳのときは、Ｑ７において、冷機時のうち相対的に温度の低いときの空燃比リーン化制御が行われる（図５の一点鎖線で示すｔ３時点での燃料カット）。前記Ｑ６の判別でＮＯのときは、Ｑ８において、冷機時のうち相対的に温度の高い（半暖機時の）空燃比リーン化制御が行われる（図５の破線で示すｔ２時点での燃料カット）。 If YES in Q5, it is determined in Q6 whether the coolant temperature Tw is equal to or lower than a second predetermined temperature Tw2 (for example, 50 degrees C). When the determination in Q6 is YES, in Q7, air-fuel ratio leaning control is performed when the temperature is relatively low during the cold engine (fuel cut at time t3 indicated by the one-dot chain line in FIG. 5). When the determination in Q6 is NO, in Q8, the air-fuel ratio leaning control at a relatively high temperature (during semi-warm-up) is performed during the cold operation (the fuel at time t2 indicated by the broken line in FIG. 5). cut).

以上実施形態について説明したが、本発明は、実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲の記載された範囲において適宜の変更が可能であり、例えば次のような場合をも含むものである。走行用モータ４を有しない通常の車両であってもよい。走行用モータ４を有するハイブリッド車の場合に、エンジン６によって車輪駆動を行うものであってもよく、この場合、エンジン６のみによる車輪駆動と、走行用モータ４のみによる車輪駆動と、エンジン６と走行用モータ４の両方による車輪駆動との態様を適宜切換えるものであってもよい。エンジン６は、往復動型エンジンであってもよい。自動停止の際には、暖機時を含めて全て、燃焼可能範囲での空燃比の徐々なるリーン化を行った後に燃料カットを行うようにしてもよい（この場合は、燃焼可能範囲での空燃比のリーン化の制御を全て同じように行ってもよいが、例えば冷却水温度やエンジン稼働時間に応じて、空燃比のリーン化の移行時間を段階的あるいは連続可変式に変化させるのが好ましい）。勿論、本発明の目的は、明記されたものに限らず、実質的に好ましいあるいは利点として表現されたものを提供することをも暗黙的に含むものである。 Although the embodiment has been described above, the present invention is not limited to the embodiment, and can be appropriately changed within the scope described in the scope of claims. For example, the invention includes the following cases. . A normal vehicle that does not include the traveling motor 4 may be used. In the case of a hybrid vehicle having the traveling motor 4, wheel driving may be performed by the engine 6. In this case, wheel driving by only the engine 6, wheel driving by only the traveling motor 4, The mode of wheel driving by both the traveling motors 4 may be appropriately switched. The engine 6 may be a reciprocating engine. At the time of automatic stop, the fuel cut may be performed after the air-fuel ratio is gradually made leaner in the combustible range, including at the time of warm-up (in this case, in the combustible range). The control of leaning of the air-fuel ratio may be performed in the same way, but for example, the transition time of leaning of the air-fuel ratio is changed stepwise or continuously in accordance with the coolant temperature and the engine operating time. preferable). Of course, the object of the present invention is not limited to what is explicitly stated, but also implicitly includes providing what is substantially preferred or expressed as an advantage.

本発明は、例えば水素を燃料とするエンジンに適用して好適である。 The present invention is suitably applied to, for example, an engine using hydrogen as a fuel.

Ｖ：車両
４：走行用モータ
６：エンジン
７：ジェネレータ
９：バッテリ
１０：燃料タンク
２４Ａ、２４Ｂ：燃料噴射弁（ポイント噴射用）
２５Ａ、２５Ｂ：燃料噴射弁（直噴用）
２８：空燃比センサ
３３Ａ、３３Ｂ：点火プラグ
Ｕ：コントローラ V: Vehicle 4: Driving motor 6: Engine 7: Generator 9: Battery 10: Fuel tank 24A, 24B: Fuel injection valve (for point injection)
25A, 25B: Fuel injection valve (for direct injection)
28: Air-fuel ratio sensor 33A, 33B: Spark plug U: Controller

Claims (6)

気体燃料が供給されると共に自動的にエンジン停止とエンジン起動とが行われる火花点火式気体燃料エンジンの制御装置であって、
エンジン温度があらかじめ設定された所定温度以下の冷機時には、エンジンの自動停止条件を満足したときに、空燃比を気体燃料の可燃範囲で所定空燃比まで徐々にリーン化していくと共に、空燃比が該所定の空燃比となった時点で燃料供給を停止する空燃比リーン化制御が実行される、
ことを特徴とする火花点火式気体燃料エンジンの制御装置。 A control device for a spark ignition type gas fuel engine in which gas fuel is supplied and engine stop and engine start are automatically performed,
When the engine temperature is below a predetermined temperature set in advance, when the engine automatic stop condition is satisfied, the air-fuel ratio is gradually leaned to the predetermined air-fuel ratio within the combustible range of the gaseous fuel , and the air-fuel ratio is The air-fuel ratio leaning control is executed to stop the fuel supply when the predetermined air-fuel ratio is reached.
A control device for a spark-ignition gaseous fuel engine. 請求項１において、
エンジン温度が前記所定温度を超える暖機時には、前記空燃比リーン化制御を中止するか、または空燃比を気体燃料の可燃範囲で前記所定空燃比まで徐々にリーン化しつつ冷機時に比して燃料供給が停止される時点となる該所定空燃比となるまでの移行時間を短くする制御が実行される、ことを特徴とする火花点火式気体燃料エンジンの制御装置。 In claim 1,
When the engine temperature exceeds the predetermined temperature, the air-fuel ratio leaning control is stopped, or the air-fuel ratio is gradually leaned to the predetermined air-fuel ratio within the flammable range of the gaseous fuel, and fuel is supplied as compared to when the engine is cold. A control device for a spark-ignition gaseous fuel engine, characterized in that control is performed to shorten a transition time until the predetermined air-fuel ratio is reached, at which time is stopped . 請求項１または請求項２において、
エンジン温度が前記所定温度を超える暖機時には、前記空燃比リーン化制御が中止され、
前記空燃比リーン化制御を実行する前記冷機時のうち相対的にエンジン温度が高いときはエンジン温度が低いときに比して、燃料供給が停止される時点となる前記所定空燃比となるまでの移行時間が短くされる、
ことを特徴とする火花点火式気体燃料エンジンの制御装置。 In claim 1 or claim 2,
When the engine temperature exceeds the predetermined temperature, the air-fuel ratio leaning control is stopped,
When the engine temperature is relatively high during the cooling time when the air-fuel ratio leaning control is executed, the time until the predetermined air-fuel ratio when the fuel supply is stopped becomes higher than when the engine temperature is low . The transition time is shortened,
A control device for a spark-ignition gaseous fuel engine. 気体燃料が供給されると共に自動的にエンジン停止とエンジン起動とが行われる火花点火式気体燃料エンジンの制御装置であって、
エンジンの自動停止条件を満足したときに、エンジン起動からエンジン停止条件を満足するまでのエンジン稼働時間があらかじめ設定された所定時間以下の短いときには、空燃比を気体燃料の可燃範囲で所定空燃比まで徐々にリーン化していくと共に所定の空燃比となった時点で燃料供給を停止する空燃比リーン化制御が実行され、前記稼働時間が前記所定時間を超える長いときには、上記空燃比リーン化制御を中止するか、または空燃比を気体燃料の可燃範囲で前記所定空燃比まで徐々にリーン化しつつエンジン稼働時間が前記所定時間以下の場合に比して燃料供給が停止される時点となる該所定空燃比となるまでの移行時間を短くする制御が実行される、
ことを特徴とする火花点火式気体燃料エンジンの制御装置。 A control device for a spark ignition type gas fuel engine in which gas fuel is supplied and engine stop and engine start are automatically performed,
When satisfying the automatic stop condition of the engine, engine when the engine operating time to satisfy the engine stop condition is preset following short predetermined time after the start, the predetermined air-fuel ratio in the combustible range of gaseous fuel gradually the air-fuel ratio lean control to stop the fuel supply at the time point when a predetermined air-fuel ratio with going to lean is performed, when a long the previous SL operating time exceeds the predetermined time, the air-fuel ratio lean control until the predetermined as the time when the fuel supply is stopped as compared with the case or abort, or the engine operating time while gradually lean air-fuel ratio to the predetermined air-fuel ratio in the combustible range of gaseous fuel below the predetermined hours Control is performed to shorten the transition time until the air-fuel ratio is reached,
A control device for a spark-ignition gaseous fuel engine. 請求項１ないし請求項４のいずれか１項において、
エンジンの自動停止前の通常運転時の空燃比が、空気過剰率λで示したときに２．０〜２．５の範囲となるように設定され、
エンジンの自動停止時における前記空燃比リーン化制御の際には、空燃比が前記通常運転時の空燃比から徐々にリーン化される、
ことを特徴とする火花点火式気体燃料エンジンの制御装置。 In any one of Claims 1 thru | or 4,
The air-fuel ratio during normal operation before automatic engine stop is set to be in the range of 2.0 to 2.5 when indicated by the excess air ratio λ,
During the air-fuel ratio leaning control at the time of automatic engine stop, the air-fuel ratio is gradually leaned from the air-fuel ratio during the normal operation,
A control device for a spark-ignition gaseous fuel engine. 請求項１ないし請求項５のいずれか１項において、
火花点火式気体燃料エンジンが車両に搭載され、
前記車両は、前記火花点火式気体燃料エンジンによって駆動されて発電を行うジェネレータと、該ジェネレータでの発電電力を蓄電するバッテリと、該バッテリと該ジェネレータとの少なくとも一方から電力を受けて駆動される走行用モータと、を備えたハイブリッド車とされている、
ことを特徴とする火花点火式気体燃料エンジンの制御装置。
In any one of Claims 1 thru | or 5,
A spark ignition gas fuel engine is installed in the vehicle,
The vehicle is driven by receiving power from at least one of the generator driven by the spark ignition gas fuel engine to generate electric power, a battery for storing electric power generated by the generator, and the battery and the generator. A hybrid vehicle equipped with a traveling motor,
A control device for a spark-ignition gaseous fuel engine.

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