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JP7565761B2 - Control device for internal combustion engine - Google Patents

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JP7565761B2
JP7565761B2 JP2020190246A JP2020190246A JP7565761B2 JP 7565761 B2 JP7565761 B2 JP 7565761B2 JP 2020190246 A JP2020190246 A JP 2020190246A JP 2020190246 A JP2020190246 A JP 2020190246A JP 7565761 B2 JP7565761 B2 JP 7565761B2
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  • Combined Controls Of Internal Combustion Engines (AREA)
  • Control Of Throttle Valves Provided In The Intake System Or In The Exhaust System (AREA)

Description

本発明は、車両等に搭載される内燃機関を制御する制御装置に関する。 The present invention relates to a control device that controls an internal combustion engine mounted on a vehicle, etc.

運転していた内燃機関を停止させるにあたっては、気筒における燃料噴射及び着火燃焼を中止するが、その後もクランクシャフトは惰性で回転し、最終的に各気筒の筒内圧力による回転トルクが均衡するような位置でピストン及びクランクシャフトが静止する。 When an internal combustion engine that has been running is stopped, fuel injection and ignition combustion in the cylinders are stopped, but the crankshaft continues to rotate by inertia, and the pistons and crankshaft eventually come to a stop in a position where the rotational torque caused by the internal pressure of each cylinder is balanced.

直列三気筒内燃機関では、ある気筒の圧縮上死点とこれに続く次の気筒の圧縮上死点との中間の位置で回転が停止することが多い。このとき、残りのもう一つの気筒は排気上死点近傍にあり、同気筒の吸気バルブ及び排気バルブがともに開いているバルブオーバラップ状態となる。 In an in-line three-cylinder internal combustion engine, rotation often stops halfway between the compression top dead center of one cylinder and the compression top dead center of the next cylinder. At this time, the remaining cylinder is near the exhaust top dead center, and both the intake valve and exhaust valve of that cylinder are open, creating a valve overlap state.

バルブオーバラップ状態で内燃機関が停止していると、当該気筒を介して排気通路と吸気通路とが連通し、排気通路内雰囲気と吸気通路内雰囲気との温度差や、マフラから排気通路に吹き込む自然風その他の要因により、排気通路に残存する排気ガスが吸気通路に逆流入することが起こる。さすれば、吸気通路内の雰囲気が酸素欠乏になる。そのような状況下で再び内燃機関を始動しようとすると、クランキング中に気筒に供給される酸素量が不足し、燃料が適正に着火燃焼せず、クランクシャフトの回転を加速させるのに十分なエンジントルクが発生せずに、始動遅延即ちクランキング時間が大幅に長くなる事象を招く。 When the internal combustion engine is stopped in a valve overlap state, the exhaust passage and the intake passage are connected via that cylinder, and exhaust gas remaining in the exhaust passage can flow back into the intake passage due to the temperature difference between the atmosphere in the exhaust passage and the atmosphere in the intake passage, natural wind blowing into the exhaust passage from the muffler, and other factors. This causes an oxygen deficiency in the atmosphere in the intake passage. If an attempt is made to start the internal combustion engine again under such circumstances, the amount of oxygen supplied to the cylinder during cranking is insufficient, the fuel does not ignite and burn properly, and sufficient engine torque is not generated to accelerate the rotation of the crankshaft, resulting in a start delay, i.e., a significantly longer cranking time.

このような事象を予防する、つまりはバルブオーバラップ状態で内燃機関が停止することを回避する手立てとして、内燃機関に従動する発電機(オルタネータ)により適時に発電してクランクシャフトを制動する(例えば、下記特許文献1を参照)ことが考えられる。しかしながら、発電機は電磁誘導により起電力を得るものであり、回転速度がある程度以上高くないと電力ひいては負荷が発生しない。それ故、内燃機関の停止直前に大きな制動力を得ることは現実には困難である。 One way to prevent this from happening, in other words to avoid the internal combustion engine stopping during a valve overlap state, is to generate electricity at the appropriate time using a generator (alternator) that is driven by the internal combustion engine to brake the crankshaft (see, for example, Patent Document 1 below). However, generators generate electromotive force through electromagnetic induction, and do not generate electricity, and therefore a load, unless the rotational speed is high enough. Therefore, in reality, it is difficult to obtain a large braking force just before the internal combustion engine stops.

クランクシャフトの回転が静止した後、電動機(スタータモータ、セルモータ)によりクランクシャフトを回転駆動する(例えば、下記特許文献2を参照)ことも可能ではある。とは言え、この手法は、内燃機関の停止直前においてもクランクシャフトの回転角度、換言すれば各気筒のピストンの現在位置を精確にセンシングできることが前提となる。正転及び逆転を繰り返しながら完全停止に至るクランクシャフトの最終的な停止位置または姿勢を把握するためには、正転角度も逆転角度も検出可能な高度なセンサを採用することが必須となる。しかも、電動機の起動機会が増えることから、車両のNV(Noise and Vibration)性能の低下や電動機の寿命の短命化といった不利を招く。 It is possible to rotate the crankshaft using an electric motor (starter motor, cell motor) after the crankshaft stops rotating (see, for example, Patent Document 2 below). However, this method is premised on the ability to accurately sense the rotation angle of the crankshaft, in other words, the current position of the pistons in each cylinder, even just before the internal combustion engine stops. In order to grasp the final stopping position or posture of the crankshaft as it repeats forward and reverse rotations until it comes to a complete stop, it is essential to employ an advanced sensor that can detect both the forward and reverse rotation angles. Moreover, the increased frequency of starting the electric motor leads to disadvantages such as a decrease in the vehicle's NV (Noise and Vibration) performance and a shortened lifespan of the electric motor.

特開2004-218449号公報JP 2004-218449 A 特開2016-008552号公報JP 2016-008552 A

本発明は、何れかの気筒の吸気バルブ及び排気バルブがともに開弁したバルブオーバラップ状態で内燃機関のクランクシャフトの回転が停止することを簡便かつ確実に回避することを所期の目的としている。 The present invention aims to simply and reliably prevent the crankshaft of an internal combustion engine from stopping rotating when both the intake valve and exhaust valve of any cylinder are open, resulting in valve overlap.

上述した課題を解決するべく、本発明では、直列三気筒内燃機関を停止させるに際し、吸気通路上に設置したスロットルバルブを全閉しまたは全閉に近い開度に縮小して吸気通路における当該スロットルバルブの下流の吸気負圧を大きく(または、吸気圧を小さく)する操作を行うとともに、惰性回転しているクランクシャフトの現在の運動エネルギの大きさまたは回転速度を基に、向後その回転が停止するまでにクランクシャフトがどれだけの角度回転するかを予測し、予測の結果、何れか一つの気筒の吸気バルブが閉弁する最後のタイミングを迎えかつ他の気筒の吸気バルブが閉弁する前にクランクシャフトの回転が停止すると判断したならば、最後に吸気バルブの閉弁機会を迎えると予測した当該一つの気筒の吸気バルブが閉弁するタイミングでスロットルバルブの開度を拡大し、次に吸気行程を迎え吸気バルブが開弁する前記他の気筒の吸気行程中の吸気負圧を、直近に吸気行程を終え吸気バルブが閉弁した前記一つの気筒の吸気行程中の吸気負圧よりも小さく(または、吸気圧をより大きく)する操作を行内燃機関の制御装置を構成した。 In order to solve the above-mentioned problems, in the present invention, when stopping an in-line three-cylinder internal combustion engine, a throttle valve installed in an intake passage is fully closed or reduced to a nearly fully closed position to increase the intake negative pressure downstream of the throttle valve in the intake passage (or decrease the intake air pressure), and based on the current magnitude of kinetic energy or rotation speed of a crankshaft rotating by inertia, a prediction is made as to how many angles the crankshaft will rotate until its rotation stops, and based on the result of the prediction, a prediction is made as to whether the intake valve of any one of the cylinders will close. If it is determined that the rotation of the crankshaft will stop before the intake valve of another cylinder closes and the final timing for the intake valve to close is reached, the control device for an internal combustion engine is configured to increase the opening of the throttle valve at the timing when the intake valve of the one cylinder predicted to have the final opportunity to close the intake valve closes , and to make the intake negative pressure during the intake stroke of the other cylinder which will next enter the intake stroke and open its intake valve smaller than (or make the intake pressure larger than) the intake negative pressure during the intake stroke of the one cylinder which recently finished its intake stroke and whose intake valve was closed.

より具体的には、惰性回転しているクランクシャフトが所定角度D回転する都度、現在のクランクシャフトの回転速度Nを実測し、今回実測した回転速度Ni及び前回実測した回転速度Ni-1を基に、向後クランクシャフトの回転が停止するまでに回転する角度AをA=D×Ni 2/(Ni-1 2-Ni 2)として推算し、ある気筒の吸気バルブが閉弁してから次の気筒の吸気バルブが閉弁するまでの間にクランクシャフトが回転する角度との比較においてA≦Bが成立するとき、何れか一つの気筒の吸気バルブが閉弁する最後のタイミングを迎えかつ他の気筒の吸気バルブが閉弁する前にクランクシャフトの回転が停止すると判断する More specifically, each time the crankshaft rotates by a predetermined angle D while rotating by inertia, the current rotation speed N of the crankshaft is measured, and based on the currently measured rotation speed Ni and the previously measured rotation speed Ni -1 , the angle A through which the crankshaft will rotate until it stops is estimated as A = D x Ni2 / (N i-1 2 - Ni2 ). When comparing this with the angle B through which the crankshaft rotates from the time the intake valve of one cylinder closes to the time the intake valve of the next cylinder closes, if A ≤ B is satisfied, it is determined that the crankshaft will stop rotating before the intake valve of one cylinder closes for the final time and before the intake valve of another cylinder closes .

並びに、本発明では、直列三気筒内燃機関を停止させるに際し、吸気通路上に設置したスロットルバルブを全閉しまたは全閉に近い開度に縮小して吸気通路における当該スロットルバルブの下流の吸気負圧を大きく(または、吸気圧を小さく)する操作を行うとともに、惰性回転しているクランクシャフトの現在の運動エネルギの大きさまたは回転速度を基に、向後その回転が停止するまでにクランクシャフトがどれだけの角度回転するかを予測し、予測の結果、何れか一つの気筒の吸気バルブが閉弁する最後のタイミングを迎えかつ他の気筒の吸気バルブが閉弁する前にクランクシャフトの回転が停止すると判断し、かつそのときのスロットルバルブ下流の吸気負圧が所定値以上に高い(または、吸気圧が所定値以下に低い)場合、最後に吸気バルブの閉弁機会を迎えると予測した当該一つの気筒の吸気バルブが閉弁するタイミングでスロットルバルブの開度を拡大し、次に吸気行程を迎え吸気バルブが開弁する前記他の気筒の吸気行程中の吸気負圧を、直近に吸気行程を終え吸気バルブが閉弁した前記一つの気筒の吸気行程中の吸気負圧よりも小さく(または、吸気圧をより大きく)する操作を行うが、何れか一つの気筒の吸気バルブが閉弁する最後のタイミングを迎えかつ他の気筒の吸気バルブが閉弁する前にクランクシャフトの回転が停止すると判断していない、または何れか一つの気筒の吸気バルブが閉弁する最後のタイミングを迎えかつ他の気筒の吸気バルブが閉弁する前にクランクシャフトの回転が停止すると判断したときのスロットルバルブ下流の吸気負圧が前記所定値よりも低い(または、吸気圧が所定値よりも高い)場合には、最後に吸気バルブの閉弁機会を迎えると予測した当該一つの気筒の吸気バルブが閉弁するタイミングでスロットルバルブの開度を拡大する操作を行わない内燃機関の制御装置を構成した。 In addition, in the present invention, when stopping an in-line three-cylinder internal combustion engine, an operation is performed to fully close a throttle valve installed in an intake passage or reduce the opening to a position close to fully closed to increase the intake negative pressure downstream of the throttle valve in the intake passage (or reduce the intake air pressure), and based on the current magnitude of kinetic energy or rotational speed of the crankshaft rotating by inertia, a prediction is made as to how many angles the crankshaft will rotate until its rotation stops. As a result of the prediction, it is determined that the final timing for the intake valve of any one cylinder to close has arrived and that the rotation of the crankshaft will stop before the intake valve of another cylinder closes, and if the intake negative pressure downstream of the throttle valve at that time is higher than a predetermined value (or the intake air pressure is lower than a predetermined value), the opening of the throttle valve is increased at the timing for the intake valve of the one cylinder predicted to have the final opportunity to close the intake valve. and then performs an operation to make the intake negative pressure during the intake stroke of the other cylinder which next enters the intake stroke and opens its intake valve smaller than the intake negative pressure during the intake stroke of the one cylinder which recently finished its intake stroke and closed its intake valve (or makes the intake pressure larger); however, if it is not determined that the crankshaft will stop rotating before the intake valve of the other cylinder is closed when the intake valve of any one cylinder is closed for the last time, or if it is determined that the crankshaft will stop rotating before the intake valve of the other cylinder is closed for the last time, the intake negative pressure downstream of the throttle valve is lower than the predetermined value (or the intake pressure is higher than the predetermined value) when the intake valve of any one cylinder is closed for the last time and it is determined that the crankshaft will stop rotating before the intake valve of the other cylinder is closed, the control device for an internal combustion engine is configured not to perform an operation to increase the opening of the throttle valve at the timing when the intake valve of the one cylinder which is predicted to have a last opportunity to close the intake valve is closed .

本発明によれば、何れかの気筒の吸気バルブ及び排気バルブがともに開弁したバルブオーバラップ状態で内燃機関のクランクシャフトの回転が停止することを簡便かつ確実に回避できる。 The present invention makes it possible to easily and reliably prevent the crankshaft of an internal combustion engine from stopping rotating when both the intake valve and exhaust valve of any cylinder are open, resulting in valve overlap.

本発明の一実施形態における車両用内燃機関及び制御装置の概略構成を示す図。1 is a diagram showing a schematic configuration of a vehicle internal combustion engine and a control device according to an embodiment of the present invention; 同実施形態の内燃機関の各気筒の行程並びにクランク角信号及びカム角信号のパルス列を示す図。2 is a diagram showing the stroke of each cylinder of the internal combustion engine according to the embodiment, and pulse trains of a crank angle signal and a cam angle signal. 同実施形態の制御装置がプログラムに従い実行する処理の手順例を示すフロー図。FIG. 4 is a flowchart showing an example of a processing procedure executed by the control device according to a program of the embodiment. 同実施形態の制御装置が演算する予想残り回転角度Aの算出式に関する補足説明のための図。5 is a diagram for supplementary explanation of a calculation formula for an estimated remaining rotation angle A calculated by the control device of the embodiment. FIG. 同実施形態の制御装置による制御の作用の説明のための図。5 is a diagram for explaining the control action by the control device of the embodiment; FIG. 同実施形態の制御装置による制御の作用の説明のための図。5 is a diagram for explaining the control action by the control device of the embodiment; FIG.

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ストロークレシプロエンジンであり、複数の気筒1(例えば、三気筒。図1には、そのうち一つを図示している)を具備する。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。 One embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 shows an overview of an internal combustion engine for a vehicle in this embodiment. The internal combustion engine in this embodiment is a spark-ignition four-stroke reciprocating engine, and has multiple cylinders 1 (e.g., three cylinders, one of which is shown in FIG. 1). An injector 11 for injecting fuel is provided near the intake port of each cylinder 1. In addition, an ignition plug 12 is attached to the ceiling of the combustion chamber of each cylinder 1. The ignition plug 12 generates a spark discharge between a center electrode and a ground electrode when an induced voltage generated by an ignition coil is applied to the ignition plug 12.

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 directs it to the intake port of each cylinder 1. An air cleaner 31, an electronic throttle valve 32, a surge tank 33, and an intake manifold 34 are arranged in this order from upstream on the intake passage 3.

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

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

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

ECU0の入力インタフェースには、車両の実車速を検出する車速センサから出力される車速信号a、内燃機関のクランクシャフトの回転角度及びエンジン回転数を検出するクランク角センサから出力されるクランク角信号b、アクセルペダルの踏込量またはスロットルバルブ32の開度をアクセル開度(いわば、内燃機関に要求されるエンジントルクまたはエンジン負荷率)として検出するセンサから出力されるアクセル開度信号c、気筒1に連なる吸気通路3(特に、サージタンク33または吸気マニホルド34)内の吸気温及び吸気圧を検出する温度・圧力センサから出力される吸気温・吸気圧信号d、内燃機関の冷却水温を検出する水温センサから出力される冷却水温信号e、気筒1から排出され排気通路4を流れるガスの空燃比を検出する空燃比センサから出力される空燃比信号f、各気筒1の吸排気バルブ13、14を開閉駆動する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、大気圧を検出する大気圧センサから出力される大気圧信号h等が入力される。 The input interface of the ECU 0 receives a vehicle speed signal a output from a vehicle speed sensor that detects the actual vehicle speed of the vehicle, a crank angle signal b output from a crank angle sensor that detects the rotation angle of the crankshaft of the internal combustion engine and the engine speed, an accelerator opening signal c output from a sensor that detects the amount of depression of the accelerator pedal or the opening of the throttle valve 32 as the accelerator opening (in other words, the engine torque or engine load factor required for the internal combustion engine), and a signal from the intake passage 3 (particularly the surge tank 33 or the intake manifold 34) connected to the cylinder 1. ), an intake air temperature/intake pressure signal d output from a temperature/pressure sensor that detects the intake air temperature and intake pressure in the engine, a cooling water temperature signal e output from a water temperature sensor that detects the cooling water temperature of the internal combustion engine, an air-fuel ratio signal f output from an air-fuel ratio sensor that detects the air-fuel ratio of the gas discharged from the cylinder 1 and flowing through the exhaust passage 4, a cam angle signal g output from a cam angle sensor at multiple cam angles of the intake camshaft or exhaust camshaft that drives the opening and closing of the intake and exhaust valves 13, 14 of each cylinder 1, and an atmospheric pressure signal h output from an atmospheric pressure sensor that detects the atmospheric pressure.

クランク角センサは、クランクシャフトと一体となって回転するロータの回転角度をセンシングする。そのロータには、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、歯または突起が配置される。クランク角センサは、ロータの外周に臨み、個々の歯または突起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。 The crank angle sensor senses the rotation angle of a rotor that rotates together with the crankshaft. Teeth or protrusions are formed on the rotor at predetermined intervals along the direction of rotation of the crankshaft. Typically, a tooth or protrusion is placed every 10° of rotation of the crankshaft. The crank angle sensor faces the outer periphery of the rotor, detects when each tooth or protrusion passes near the sensor, and emits a pulse signal as a crank angle signal b each time.

尤も、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の歯または突起は一部欠けており、その欠歯部分に起因して、クランク角信号bのパルス列もまた一部が欠損する。例えば、図2に示すように、十七番目、十八番目、二十番目、二十一番目、三十五番目及び三十六番目に該当するパルスが欠損する。ECU0は、このパルスの欠損に基づき、現在のクランクシャフトの絶対的な角度、姿勢を知得する。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(クランク角度)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ということになる。 However, 36 pulses are not output during one rotation of the crankshaft. Some teeth or protrusions on the crankshaft rotor are missing, and due to these missing teeth, some pulses are also missing from the pulse train of the crank angle signal b. For example, as shown in FIG. 2, the 17th, 18th, 20th, 21st, 35th, and 36th pulses are missing. Based on these missing pulses, ECU0 determines the absolute angle and position of the current crankshaft. If the timing of the first pulse following the missing 36th pulse is set to 0° CA (crank angle), then the timing of the 19th pulse following the missing 18th pulse will be 180° CA.

カム角センサは、吸気カムシャフトまたは排気カムシャフトと一体となって回転するロータの回転角度をセンシングする。そのロータには、カムシャフトの一回転を気筒1の数で割った角度毎に、歯または突起が形成されている。三気筒内燃機関の場合、カムシャフトが120°回転する毎に、歯または突起が配置される。カムシャフトは、巻掛伝動機構等を介してクランクシャフトからトルクの伝達を受けて回転し、その回転速度はクランクシャフトの二分の一である。従って、上記の歯または突起は、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。加えて、ロータには、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が、240°CA毎の歯または突起の間に一つ設けられる。 The cam angle sensor senses the rotation angle of a rotor that rotates together with the intake camshaft or exhaust camshaft. The rotor has teeth or protrusions formed at every angle calculated by dividing one rotation of the camshaft by the number of cylinders. In the case of a three-cylinder internal combustion engine, a tooth or protrusion is provided for every 120° rotation of the camshaft. The camshaft rotates by receiving torque transmitted from the crankshaft via a winding transmission mechanism or the like, and its rotation speed is half that of the crankshaft. Therefore, the above teeth or protrusions are provided every 240° CA when converted into crank angles. In addition, the rotor has one tooth or protrusion between the teeth or protrusions every 240° CA to generate an additional cam angle signal g.

カム角センサは、ロータの外周に臨み、個々の歯または突起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。図2に示しているように、カム角信号gは、各気筒1の圧縮上死点の近傍、または圧縮上死点から所定のクランク角度だけ進角側に偏倚したタイミングを示唆する。ECU0は、クランク角信号b及びカム角信号gを参照して、現在の各気筒1の行程及びピストン15の位置を知得する。因みに、いわゆる位相変化型の可変バルブタイミング(Variable Valve Timing)機構が付帯している内燃機関にあっては、カム角信号gが当該VVT機構により調節される吸気バルブ13または排気バルブ14の開閉タイミングをも表す。 The cam angle sensor faces the outer circumference of the rotor, detects each tooth or protrusion passing near the sensor, and transmits a pulse signal as a cam angle signal g each time. As shown in FIG. 2, the cam angle signal g indicates the timing near the compression top dead center of each cylinder 1, or a timing biased to the advance side by a certain crank angle from the compression top dead center. The ECU 0 refers to the crank angle signal b and the cam angle signal g to obtain the current stroke of each cylinder 1 and the position of the piston 15. Incidentally, in an internal combustion engine equipped with a so-called phase-changing variable valve timing mechanism, the cam angle signal g also indicates the opening and closing timing of the intake valve 13 or exhaust valve 14 adjusted by the VVT mechanism.

ECU0の出力インタフェースからは、点火プラグ12のイグナイタ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、EGRバルブ23に対して開度操作信号l等を出力する。 The output interface of ECU0 outputs an ignition signal i to the igniter 13 of the spark plug 12, a fuel injection signal j to the injector 11, an opening operation signal k to the throttle valve 32, an opening operation signal l to the EGR valve 23, etc.

ECU0のプロセッサは、予めメモリに格納されているプログラムを解釈、実行し、運転パラメータを演算して内燃機関の運転を制御する。ECU0は、内燃機関の運転制御に必要な各種情報a、b、c、d、e、f、g、hを入力インタフェースを介して取得し、エンジン回転数及びアクセル開度を知得するとともに気筒1に吸入される空気(新気)量を推算する。そして、吸入空気量に見合った要求燃料噴射量、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、要求EGR率(または、EGRガス量)、点火タイミング(一度の燃焼に対する火花点火の回数を含む)等といった各種運転パラメータを決定する。ECU0は、運転パラメータに対応した各種制御信号i、j、k、lを出力インタフェースを介して印加する。 The processor of ECU0 interprets and executes programs stored in memory in advance, and calculates operating parameters to control the operation of the internal combustion engine. ECU0 acquires various pieces of information a, b, c, d, e, f, g, and h required for controlling the operation of the internal combustion engine via the input interface, and estimates the amount of air (fresh air) drawn into cylinder 1 while learning the engine speed and accelerator opening. It then determines various operating parameters such as the required fuel injection amount appropriate to the amount of intake air, the fuel injection timing (including the number of fuel injections per combustion), the fuel injection pressure, the required EGR rate (or the amount of EGR gas), and the ignition timing (including the number of spark ignitions per combustion). ECU0 applies various control signals i, j, k, and l corresponding to the operating parameters via the output interface.

図3に示すように、本実施形態のECU0は、運転していた内燃機関を停止するに際して(ステップS1)、インジェクタ11からの燃料噴射及び点火プラグ12による火花点火を中止する(ステップS2)。内燃機関の運転停止の契機は、典型的には、車両の運転者によりイグニッションスイッチ(イグニッションキー、またはパワースイッチ)がONからOFFに操作されたときである。 As shown in FIG. 3, when stopping an internal combustion engine that has been operating (step S1), the ECU 0 of this embodiment stops fuel injection from the injector 11 and spark ignition by the spark plug 12 (step S2). The trigger for stopping the operation of the internal combustion engine is typically when the driver of the vehicle turns the ignition switch (ignition key or power switch) from ON to OFF.

それと相前後して、ECU0は、吸気通路3上のスロットルバルブ32を全閉し、または全閉に近い所定開度まで閉じる操作を行う(ステップS3)。スロットルバルブ32の開度を縮小するのは、吸気通路3におけるスロットルバルブ32の下流の吸気負圧を増大させる、換言すれば気筒1に連なる吸気通路3内の吸気圧力を低減させる意図である。これにより、内燃機関のポンピングロスが大きくなって、クランクシャフトの惰性回転が制動される。 At the same time, the ECU 0 closes the throttle valve 32 in the intake passage 3 completely or closes it to a predetermined opening degree close to being completely closed (step S3). The purpose of reducing the opening degree of the throttle valve 32 is to increase the intake negative pressure downstream of the throttle valve 32 in the intake passage 3, in other words, to reduce the intake pressure in the intake passage 3 connected to the cylinder 1. This increases the pumping loss of the internal combustion engine, and the inertial rotation of the crankshaft is braked.

また、内燃機関に付随する補機の負荷を0にする(ステップS4)。補機とは、例えば、内燃機関のクランクシャフトからエンジントルクの供給を受けて稼働する、エアコンディショナの冷媒圧縮用コンプレッサや発電機等である。ステップS4では、クランクシャフトとコンプレッサとの間に介在するクラッチを切り離したり、発電機による発電電力(または、出力電圧若しくは電流)を0にしたりする。当該ステップS4により、クランクシャフトが惰性回転している間のクランクシャフトに作用する機械的負荷を常に一定化し、下記ステップS5における残り回転角度Aの予測の精度を高める。 The load on the auxiliary equipment associated with the internal combustion engine is set to zero (step S4). The auxiliary equipment is, for example, an air conditioner refrigerant compressor or a generator that operates by receiving engine torque from the crankshaft of the internal combustion engine. In step S4, the clutch between the crankshaft and the compressor is disengaged, and the power (or output voltage or current) generated by the generator is set to zero. This step S4 keeps the mechanical load acting on the crankshaft constant while the crankshaft is rotating by inertia, thereby improving the accuracy of the prediction of the remaining rotation angle A in step S5 below.

そして、ECU0は、惰性回転しているクランクシャフトの現在の運動エネルギの大きさまたは回転速度を基に、向後その回転が停止するまでにクランクシャフトがどれだけの角度回転するかを予測する(ステップS5)。 Then, based on the current magnitude of kinetic energy or rotational speed of the crankshaft rotating by inertia, ECU0 predicts how many angles the crankshaft will rotate until it stops rotating (step S5).

ステップS5は、クランクシャフトが所定角度D回転する都度実施する。所定角度Dは、例えば、気筒1の一サイクル(吸気行程-圧縮行程-膨脹行程-排気行程の一連)に相当する720°CAを気筒1の数で割った角度に定める。三気筒内燃機関であれば、所定角度Dは240°CAとなるが、そうすることで各気筒1の同じ行程中の同等のタイミングでステップS5を実施することとなり、残り回転角度の予測が安定する、即ち予測精度が高くなる。尤も、ステップS5はいつ実施しても構わない。所定角度Dを、240°CAよりも小さい角度に設定することも許される。ステップS5は、各気筒1の吸気バルブ13が閉弁するタイミングまたはその近傍のタイミングで実施することが好ましい。各気筒1の吸気バルブ13の閉弁タイミングは、クランク角信号b及びカム角信号gを参照して知得することができる。 Step S5 is performed each time the crankshaft rotates a predetermined angle D. The predetermined angle D is set to, for example, an angle obtained by dividing 720° CA, which corresponds to one cycle of cylinder 1 (a series of intake stroke-compression stroke-expansion stroke-exhaust stroke), by the number of cylinders 1. In a three-cylinder internal combustion engine, the predetermined angle D is 240° CA. By doing so, step S5 is performed at the same timing during the same stroke of each cylinder 1, and the prediction of the remaining rotation angle is stabilized, that is, the prediction accuracy is increased. However, step S5 can be performed at any time. It is also permissible to set the predetermined angle D to an angle smaller than 240° CA. It is preferable to perform step S5 at the timing when the intake valve 13 of each cylinder 1 closes or at a timing close to the timing. The closing timing of the intake valve 13 of each cylinder 1 can be obtained by referring to the crank angle signal b and the cam angle signal g.

ステップS5にて、ECU0は、クランク角信号bを参照して現在のクランクシャフトの回転速度Nを実測する。その上で、今回実測した回転速度Niと、前回(即ち、240°CA前に)実測した回転速度Ni-1とから、向後クランクシャフトが停止するまでに回転する角度の予想量Aを、
A=D×Ni 2/(Ni-1 2-Ni 2
として推算する。
In step S5, the ECU 0 measures the current rotation speed N of the crankshaft by referring to the crank angle signal b. Then, from the currently measured rotation speed N i and the previously measured rotation speed N i-1 (i.e., 240° CA ago), the ECU 0 calculates a predicted angle A of the crankshaft until it stops, as follows:
A=D×N i 2 /(N i-1 2 −N i 2 )
It is estimated as follows.

残り回転角度Aに係る上式に関して補足する。図4に示すように、勾配角度αの登坂路上にある質量Mの物体が、登坂路に沿って斜め上方に摺動する状況を仮想する。物体には、鉛直下方に重量Gが、登坂路に沿って斜め下方に動摩擦力Fが作用する。物体が水平方向位置X1にあるとき、登坂路に沿って速度V’1を有しており、その後同物体が水平方向位置X2まで変位し、そのときに有している登坂路に沿った速度がV’2であるとする。物体が登坂路に沿って水平方向位置X1から水平方向位置X2まで変位する過程において、物体の位置エネルギの増分Uは
U=MG(X2-X1)tanα
であり、摩擦損失Lは
L=F(X2-X1)/cosα
である。物体が水平方向位置X1にあるときに有している運動エネルギと、同物体が水平方向位置X2にあるときに有している運動エネルギとの差分は、物体が登坂路に沿って水平方向位置X1から水平方向位置X2まで変位するために失う運動エネルギを意味する。エネルギ保存則より、その差分は位置エネルギの増分Uと摩擦損失Lとの和に等しい。つまり、
(MV’1 2/2)-(MV’2 2/2)=(X2-X1)(MGtanα-F/cosα)
である。物体が水平方向位置X2に所在する時点で有している運動エネルギは(MV’2 2/2)であり、この物体が登坂路に沿って水平方向距離(X1-X2)分だけ変位するために失う運動エネルギは(X2-X1)(MGtanα-F/cosα)である。となれば、水平方向位置X2に所在する物体が向後完全停止するまでに移動することのできる残りの水平方向距離Aは、
A=(X2-X1)(MV’2 2/2)/{(X2-X1)(MGtanα-F/cosα)}=(X2-X1)(MV’2 2/2)/{(MV’1 2/2)-(MV’2 2/2)}
ということになる。登坂路に沿った斜め上方を向く速度V’1及びV’2を、水平方向速度V1及びV2にそれぞれ換算すると、
1=V’1cosα
2=V’2cosα
である。よって、
A=(X2-X1)V2 2/(V1 2-V2 2
が成立する。(X2-X1)をDに、V2をNiに、V1をNi-1に置き換えれば、クランクシャフトの残り回転角度Aに係る上式となる。少なくとも、クランクシャフトの回転が停止する間際の240°CAの区間においては、このような物理系と近似的に等価であると解してよい。無論、実際には、気筒1のシリンダボア内壁とピストンリングとの間の摺動摩擦や、クランクシャフト及びカムシャフトとそれらを支持する軸受との間の摺動摩擦等が、潤滑油温、潤滑油圧、油膜厚さ等によって変化する。
A supplementary note on the above formula relating to the remaining rotation angle A. As shown in Figure 4, let us imagine a situation in which an object with mass M is on an uphill road with a gradient angle α and slides diagonally upward along the uphill road. A weight G acts vertically downward on the object, and a kinetic friction force F acts diagonally downward along the uphill road. When the object is at horizontal position X1 , it has a speed V'1 along the uphill road, and then it displaces to horizontal position X2 , at which point its speed along the uphill road is V'2 . In the process in which the object displaces from horizontal position X1 to horizontal position X2 along the uphill road, the increment U of the object's potential energy is U = MG( X2 - X1 ) tan α
and the friction loss L is L = F(X 2 -X 1 )/cos α
The difference between the kinetic energy that an object has when it is at horizontal position X1 and the kinetic energy that the object has when it is at horizontal position X2 means the kinetic energy that the object loses in moving from horizontal position X1 to horizontal position X2 along an uphill road. According to the law of conservation of energy, the difference is equal to the sum of the increment U of potential energy and the friction loss L. In other words,
(MV' 1 2 /2) - (MV' 2 2 /2) = (X 2 - X 1 ) (MGtanα-F/cosα)
The kinetic energy that the object possesses when it is at horizontal position X2 is ( MV'22 / 2 ), and the kinetic energy that this object loses as it displaces the horizontal distance ( X1 - X2 ) along the uphill road is ( X2 - X1 )(MGtanα-F/cosα). Then, the remaining horizontal distance A that an object at horizontal position X2 can travel before coming to a complete stop is:
A = (X 2 - X 1 ) (MV' 2 2 /2) / {(X 2 - X 1 ) (MGtanα-F / cos α)} = ( X 2 -
If the velocities V'1 and V'2 directed obliquely upward along the uphill road are converted to horizontal velocities V1 and V2 , respectively, we get
V 1 = V' 1 cos α
V2 = V'2 cos α
Therefore,
A=(X 2 -X 1 )V 2 2 /(V 1 2 -V 2 2 )
holds. If (X 2 -X 1 ) is replaced with D, V 2 with N i , and V 1 with N i-1 , the above equation relating to the remaining rotation angle A of the crankshaft is obtained. At least in the section of 240° CA just before the rotation of the crankshaft stops, it can be understood as being approximately equivalent to such a physical system. Of course, in reality, the sliding friction between the inner wall of the cylinder bore of the cylinder 1 and the piston ring, and the sliding friction between the crankshaft and camshaft and the bearings that support them, etc. change depending on the lubricating oil temperature, lubricating oil pressure, oil film thickness, etc.

並びに、ECU0は、直近のステップS5にて推算したクランクシャフトの残り回転角度Aを、閾値Bと大小比較する(ステップS6)。閾値Bは、ある気筒1の吸気バルブ13が閉弁してから次の気筒1の吸気バルブ13が閉弁するまでの間にクランクシャフトが回転する角度、またはそれに近い角度である。通常、角度Bは、720°CAを気筒1の数で割った角度、三気筒内燃機関であれば240°CAである。ステップS6もまた、クランクシャフトが所定角度D回転する都度実施する。ステップS5及びS6は、同時または略同時に実施してよい。 Then, ECU0 compares the remaining rotation angle A of the crankshaft estimated in the most recent step S5 with a threshold value B (step S6). Threshold value B is the angle by which the crankshaft rotates from when the intake valve 13 of one cylinder 1 closes until the intake valve 13 of the next cylinder 1 closes, or an angle close to that angle. Typically, angle B is 720° CA divided by the number of cylinders 1, or 240° CA for a three-cylinder internal combustion engine. Step S6 is also performed each time the crankshaft rotates a predetermined angle D. Steps S5 and S6 may be performed simultaneously or approximately simultaneously.

クランクシャフトの残り回転角度Aが閾値Bよりも大きいことは、クランクシャフトの回転が停止するまでに少なくともあと一回以上、何れかの気筒1における吸気バルブ13の閉弁タイミングが訪れる、即ち最後の吸気バルブ13の閉弁機会ではないことを意味する。 The fact that the remaining rotation angle A of the crankshaft is greater than the threshold value B means that there will be at least one more intake valve 13 closing timing for any of the cylinders 1 before the crankshaft stops rotating, i.e., this is not the last opportunity for the intake valve 13 to close.

対して、クランクシャフトの残り回転角度Aが閾値Bよりも小さいことは、最後の吸気バルブ13の閉弁機会であることを意味する。その後、他の気筒1の吸気バルブ13が開弁することがあるが、その吸気バルブ13が閉弁する前にクランクシャフトの回転は停止する。本実施形態のECU0は、ステップS6にてA≦Bが成立すると判断したとき、可及的速やかに、閉弁または開度を縮小していたスロットルバルブ32の開度を拡大する操作を行う(ステップS7)。スロットルバルブ32の開度を拡大するのは、吸気通路3におけるスロットルバルブ32の下流の吸気負圧を低減させる、換言すれば気筒1に連なる吸気通路3内の吸気圧力を増大させる意図である。当該ステップS7では、スロットルバルブ32を全開まで開く必要はない。 On the other hand, the remaining rotation angle A of the crankshaft being smaller than the threshold value B means that this is the last opportunity to close the intake valve 13. After that, the intake valve 13 of another cylinder 1 may open, but the rotation of the crankshaft stops before that intake valve 13 closes. When the ECU 0 of this embodiment determines that A≦B is established in step S6, it performs an operation to increase the opening of the throttle valve 32, which has been closed or reduced in opening, as soon as possible (step S7). The purpose of increasing the opening of the throttle valve 32 is to reduce the intake negative pressure downstream of the throttle valve 32 in the intake passage 3, in other words, to increase the intake pressure in the intake passage 3 connected to the cylinder 1. In step S7, it is not necessary to open the throttle valve 32 to its full opening.

翻って、A≦Bが成立しないと判断したならば、スロットルバルブ32の開度を拡大せずに保ち、再度ステップS5及びS6を反復する。 On the other hand, if it is determined that A≦B does not hold, the opening of the throttle valve 32 is kept unchanged and steps S5 and S6 are repeated again.

スロットルバルブ32を開操作するステップS7は、最後に吸気バルブ13の閉弁機会を迎える気筒1の吸気バルブ13が閉弁するタイミングまたはその近傍のタイミングで実施することが好ましい。最後の吸気バルブ13の閉弁機会であるか否かを判定するステップS6は、残り回転角度を予測するステップS5とスロットルバルブ32を開操作するステップS7との間のタイミングであればいつ実施してもよいが、各気筒1の吸気バルブ13が閉弁するタイミングまたはその近傍のタイミングで実施することが好ましい。総じて、ステップS5、S6及びS7を、同時または略同時に実施することが理想的であると言える。 Step S7 for opening the throttle valve 32 is preferably performed at or near the timing when the intake valve 13 of the cylinder 1 that will have the last opportunity to close the intake valve 13 closes. Step S6 for determining whether or not it is the last opportunity to close the intake valve 13 may be performed at any time between step S5 for predicting the remaining rotation angle and step S7 for opening the throttle valve 32, but is preferably performed at or near the timing when the intake valve 13 of each cylinder 1 closes. In general, it can be said that it is ideal to perform steps S5, S6, and S7 simultaneously or approximately simultaneously.

ステップS3ないしS7の意義を述べる。仮に、ステップS3ないしS7を実施しない、即ち途中でスロットルバルブ32の開度を変化させず単純にクランクシャフトの惰性回転を停止させることとすると、図5に模式的に示すように、ある気筒(例えば、第三気筒)1の圧縮上死点と、これに続く次の気筒(例えば、第一気筒)1の圧縮上死点との中間の位置(例えば、図3のクランク角度360°CA)で回転が停止することが多い。前者の気筒(第三気筒)1は膨脹行程の後期、後者の気筒(第一気筒)1は圧縮行程の前期にあり、何れの気筒1もその吸気バルブ13及び排気バルブ14が閉じている。それら気筒1に充填されている吸気(空気)の量は略同等であり、双方の気筒1の筒内圧力が均衡するために、前者の気筒1のピストン15の高さ(または、筒内容積)と後者の気筒1のそれとが略等しくなる位置でクランクシャフトが静止するからである。 The significance of steps S3 to S7 will now be described. If steps S3 to S7 were not performed, i.e., if the inertial rotation of the crankshaft were simply stopped without changing the opening of the throttle valve 32 midway, the rotation would often stop at an intermediate position (e.g., crank angle 360° CA in FIG. 3) between the compression top dead center of a certain cylinder (e.g., the third cylinder) 1 and the compression top dead center of the following next cylinder (e.g., the first cylinder) 1, as shown diagrammatically in FIG. 5. The former cylinder (the third cylinder) 1 is in the latter part of the expansion stroke, and the latter cylinder (the first cylinder) 1 is in the early part of the compression stroke, and the intake valve 13 and exhaust valve 14 of both cylinders 1 are closed. The amount of intake air filling each cylinder 1 is roughly the same, and the pressure inside each cylinder 1 is balanced, so the crankshaft comes to rest at a position where the height (or cylinder volume) of the piston 15 in the former cylinder 1 is roughly equal to that of the latter cylinder 1.

このとき、残りのもう一つの気筒(例えば、第二気筒)1は排気上死点近傍、即ち排気行程と吸気行程との狭間にあり、同気筒1の吸気バルブ13及び排気バルブ14がともに開くバルブオーバラップ状態となる。となれば、内燃機関の停止中に、当該気筒1を介して排気通路4と吸気通路3とが連通し、排気通路4から酸素を殆ど含まないガスが吸気通路3に逆流入することが起こる。さすれば、吸気通路3内の雰囲気が酸素欠乏となり、後に内燃機関を再始動する際に気筒1に供給される酸素の量が不足して、始動遅延即ちクランキング時間が大幅に長くなる問題を招きかねない。 At this time, the remaining cylinder (e.g., the second cylinder) 1 is near exhaust top dead center, i.e., between the exhaust stroke and the intake stroke, and the intake valve 13 and exhaust valve 14 of the cylinder 1 are both open in a valve overlap state. If this happens, the exhaust passage 4 and the intake passage 3 will communicate through the cylinder 1 while the internal combustion engine is stopped, and gas containing almost no oxygen will flow back from the exhaust passage 4 into the intake passage 3. If this happens, the atmosphere in the intake passage 3 will become oxygen-deficient, and the amount of oxygen supplied to the cylinder 1 when the internal combustion engine is later restarted will be insufficient, which could lead to a start delay, i.e., a significantly longer cranking time.

そこで、本実施形態では、ステップS3ないしS7を通じて、最後の吸気バルブ13の閉弁タイミングが訪れるまでは吸気通路3上のスロットルバルブ32を閉じるかその開度を絞り、最後の吸気バルブ13の閉弁タイミングが訪れた直後にスロットルバルブ32の開度を拡大する制御を実施する。ある気筒(例えば、第三気筒)1の吸気バルブ13が閉弁するまではスロットルバルブ32の開度を絞り、その直後にスロットルバルブ32を拡開すれば、次に吸気行程を迎えて吸気バルブ13が開弁する他の気筒(例えば、第一気筒)1に、直近に吸気行程を終え吸気バルブ13が閉弁した気筒(第三気筒)1に比して、より多くの量の吸気を充填することができる。換言すれば、前者の気筒(第三気筒)1の吸気行程中の吸気負圧がより大きく(吸気圧が低く)、後者の気筒(第一気筒)1の吸気行程中の吸気負圧がより小さく(吸気圧が高く、大気圧に近く)なる。しかして、その後者の気筒1の吸気バルブ13が閉弁する前または閉弁した後に、クランクシャフトの回転が停止する。 Therefore, in this embodiment, through steps S3 to S7, the throttle valve 32 on the intake passage 3 is closed or its opening is narrowed until the closing timing of the last intake valve 13 arrives, and the opening of the throttle valve 32 is expanded immediately after the closing timing of the last intake valve 13 arrives. If the opening of the throttle valve 32 is narrowed until the intake valve 13 of a certain cylinder (e.g., the third cylinder) 1 closes and the throttle valve 32 is expanded immediately thereafter, a larger amount of intake air can be filled into another cylinder (e.g., the first cylinder) 1 that will enter its next intake stroke and open its intake valve 13, compared to the cylinder (the third cylinder) 1 that recently finished its intake stroke and closed its intake valve 13. In other words, the intake negative pressure during the intake stroke of the former cylinder (third cylinder) 1 is larger (the intake air pressure is lower), and the intake negative pressure during the intake stroke of the latter cylinder (first cylinder) 1 is smaller (the intake air pressure is higher and closer to atmospheric pressure). Therefore, the crankshaft stops rotating before or after the intake valve 13 of the latter cylinder 1 closes.

結果、図6に模式的に示すように、前者の気筒1のピストン15の高さ(または、筒内容積)と後者の気筒1のそれとが不等となる位置でクランクシャフトが静止する。そして、残りのもう一つの気筒(例えば、第二気筒)1の吸気バルブ13及び排気バルブ14がともに開くバルブオーバラップ状態を回避することができる。 As a result, as shown diagrammatically in FIG. 6, the crankshaft comes to rest at a position where the height (or in-cylinder volume) of the piston 15 of the former cylinder 1 is unequal to that of the latter cylinder 1. This makes it possible to avoid a valve overlap state in which both the intake valve 13 and exhaust valve 14 of the remaining cylinder 1 (e.g., the second cylinder) are open.

以上の作用は、スロットルバルブ32の開度を全閉または全閉に近い開度に縮小しているときの吸気負圧が十分に大きくなる(吸気圧としては低下する)ことが前提である。だが、内燃機関の停止前の運転領域如何によっては、スロットルバルブ32を全閉したにもかかわらず吸気負圧が十分に大きくならないことがあり得る。従って、ステップS6にいうA≦Bの条件が成立したとしても、そのときの吸気負圧が所定値よりも低い(または、吸気圧が所定値よりも高い)場合には、スロットルバルブ32の開度を拡大するステップS7を実施せず、スロットルバルブ32を全閉または全閉に近い開度に維持したままでクランクシャフトの回転が停止するのを待つ。吸気通路3におけるスロットルバルブ32の下流の吸気圧は、吸気圧信号dを参照して知得することができる。 The above action is premised on the assumption that the intake negative pressure becomes sufficiently large (the intake air pressure decreases) when the throttle valve 32 is fully closed or reduced to a nearly fully closed position. However, depending on the operating range before the internal combustion engine is stopped, the intake negative pressure may not become sufficiently large even when the throttle valve 32 is fully closed. Therefore, even if the condition A≦B in step S6 is satisfied, if the intake negative pressure at that time is lower than a predetermined value (or the intake air pressure is higher than a predetermined value), step S7 of increasing the opening of the throttle valve 32 is not performed, and the throttle valve 32 is kept fully closed or nearly closed while waiting for the crankshaft to stop rotating. The intake air pressure downstream of the throttle valve 32 in the intake passage 3 can be obtained by referring to the intake air pressure signal d.

A≦Bの条件が成立したにもかかわらず、そのときの吸気負圧が所定値よりも低い場合に、閉じたスロットルバルブ32を開操作しない理由は、以下の通りである。第一に、スロットルバルブ32を閉じたままとしておけば、クランクシャフトが静止する直前に逆回転して閉じた気筒1の吸気バルブが再び開いたとしても、各気筒1間の筒内圧力の差が残存しやすく、何れかの気筒1の排気上死点近傍で内燃機関が停止する可能性が低くなることである。 Even if the condition A≦B is satisfied, the closed throttle valve 32 is not opened if the intake negative pressure at that time is lower than a predetermined value for the following reasons. First, if the throttle valve 32 is left closed, even if the crankshaft rotates in the reverse direction just before it stops and the closed intake valve of cylinder 1 opens again, the difference in cylinder pressure between cylinders 1 is likely to remain, making it less likely that the internal combustion engine will stall near the exhaust top dead center of any of cylinders 1.

第二に、内燃機関が停止に至る際の振動の発生を抑制できることである。内燃機関の停止時に振動が発生するメカニズムを述べると、
[i]クランクシャフトが惰性回転中、例えば、圧縮行程を迎えた第一気筒1の圧縮上死点の手前で一旦停止し、その後第一気筒1内で圧縮された空気からピストンが受ける反力により、クランクシャフトの逆回転が惹起されたとする。このとき、排気行程を迎えていた第二気筒1は排気バルブ14が開き、第二気筒1の筒内圧力は負圧でなくなっている。
[ii]クランクシャフトの惰性回転が一旦停止したときの各気筒1のピストンの位置によっては、クランクシャフトが逆回転する結果、圧縮行程を迎えて閉じた第一気筒1の吸気バルブが再び開くことがあり得る。第一気筒1の吸気バルブが再び開いた時点で、既にステップS7を実施してスロットルバルブ32を開いていたとすると、第一気筒1の筒内圧力が負圧でなくなる。
[iii]他方、膨脹行程にある第三気筒1内では、クランクシャフトの逆回転により空気が圧縮される。その圧縮された空気からピストンが受ける反力により、クランクシャフトが逆回転から正回転へと転じる。
[iv]クランクシャフトが逆回転から正回転へと転じることで、圧縮行程を迎えた第一気筒1内で空気が圧縮される。その圧縮された空気からピストンが受ける反力により、クランクシャフトが正回転から逆回転へと転じる。
[v]以上の過程を経て、クランクシャフトが逆回転と正回転とを幾度か繰り返した後、完全に静止するに至る。この繰り返しは、一往復あたりのエネルギの減衰が小さく、無視できない程度に大きな内燃機関の振動が発生する。
上記[ii]の時点でスロットルバルブ32を開いていなければ(閉じていれば)、上記[iv]における第一気筒1の圧縮行程による空気の再圧縮、そしてクランクシャフトの正回転と逆回転との反復が抑止され、内燃機関の大きな振動を発生させずに済む。
Secondly, it is possible to suppress the occurrence of vibration when the internal combustion engine comes to a stop. The mechanism by which vibration occurs when the internal combustion engine is stopped is as follows:
[i] Suppose that while the crankshaft is rotating by inertia, it stops briefly just before the top dead center of the compression stroke of the first cylinder 1, and then the crankshaft starts rotating in the reverse direction due to the reaction force that the piston receives from the compressed air in the first cylinder 1. At this time, the exhaust valve 14 of the second cylinder 1, which is in the exhaust stroke, opens, and the pressure inside the second cylinder 1 is no longer negative.
[ii] Depending on the position of the piston of each cylinder 1 when the inertial rotation of the crankshaft is temporarily stopped, the crankshaft may rotate in the reverse direction, causing the intake valve of the first cylinder 1, which was closed at the compression stroke, to reopen. If step S7 has already been performed to open the throttle valve 32 at the time the intake valve of the first cylinder 1 reopens, the internal pressure of the first cylinder 1 will no longer be negative.
[iii] Meanwhile, in the third cylinder 1 during the expansion stroke, the air is compressed by the reverse rotation of the crankshaft. The reaction force that the piston receives from the compressed air causes the crankshaft to change from reverse rotation to forward rotation.
[iv] When the crankshaft changes from reverse rotation to forward rotation, the air is compressed in the first cylinder 1, which is in the compression stroke. The reaction force that the piston receives from the compressed air causes the crankshaft to change from forward rotation to reverse rotation.
[v] Through the above process, the crankshaft rotates in the forward and reverse directions several times before coming to a complete stop. This repetition causes little attenuation of the energy per reciprocation, resulting in large vibrations in the internal combustion engine that cannot be ignored.
If the throttle valve 32 is not opened (closed) at the point [ii] above, the recompression of the air due to the compression stroke of the first cylinder 1 in [iv] above and the repeated forward and reverse rotation of the crankshaft are prevented, and large vibrations in the internal combustion engine are prevented.

本実施形態によれば、内燃機関の運転を停止するにあたり、何れかの気筒1の吸気バルブ13及び排気バルブ14がともに開弁したバルブオーバラップ状態でクランクシャフトの回転が停止することを有効に回避できる。 According to this embodiment, when the operation of the internal combustion engine is stopped, it is possible to effectively avoid the crankshaft from stopping in a valve overlap state in which both the intake valve 13 and the exhaust valve 14 of any one of the cylinders 1 are open.

本実施形態の制御は、正転角度も逆転角度も検出可能な高度なクランク角センサその他、新たなハードウェアの追加を必要とせず、低コストで実現可能である。 The control of this embodiment can be achieved at low cost without the need for adding new hardware, such as an advanced crank angle sensor capable of detecting both forward and reverse rotation angles.

また、惰性回転中に刻一刻と変化するクランクシャフトの回転速度の低下の度合いを考慮して残り回転角度Aを推算し、それに応じてスロットルバルブ32の開度を操作することとしており、経年変化を含む内燃機関の個体差やその時々の環境条件の相異等にも対応して、バルブオーバラップ状態とならない適正な位置にクランクシャフトを静止させることができる。 The remaining rotation angle A is estimated taking into account the degree of decrease in the rotation speed of the crankshaft, which changes from moment to moment during inertial rotation, and the opening of the throttle valve 32 is controlled accordingly, allowing the crankshaft to stop in an appropriate position that does not result in valve overlap, while also dealing with individual differences in internal combustion engines, including aging, and differences in environmental conditions at any given time.

なお、本発明は以上に詳述した実施形態に限られるものではない。例えば、ステップS6にて残り回転角度Aと比較するべき閾値Bは、そのときの吸気負圧の大きさやその他に応じて増減させてもよい。 The present invention is not limited to the embodiment described above. For example, the threshold value B to be compared with the remaining rotation angle A in step S6 may be increased or decreased depending on the magnitude of the intake negative pressure at that time and other factors.

本発明の適用対象となる内燃機関の気筒1数は、三気筒には限定されない。 The number of cylinders in an internal combustion engine to which the present invention is applicable is not limited to three cylinders.

その他、各部の具体的な構成や処理の手順等は、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形が可能である。 In addition, the specific configuration of each part and the processing procedures can be modified in various ways without departing from the spirit of the present invention.

本発明は、車両等に搭載される内燃機関の制御に用いることができる。 The present invention can be used to control internal combustion engines installed in vehicles, etc.

0…制御装置(ECU)
1…気筒
13…吸気バルブ
14…排気バルブ
3…吸気通路
32…スロットルバルブ
33…サージタンク
34…吸気マニホルド
4…排気通路
b…クランク角信号
d…吸気圧信号
g…カム角信号
k…開度操作信号
0...Control unit (ECU)
1: cylinder; 13: intake valve; 14: exhaust valve; 3: intake passage; 32: throttle valve; 33: surge tank; 34: intake manifold; 4: exhaust passage; b: crank angle signal; d: intake pressure signal; g: cam angle signal; k: opening operation signal;

Claims (3)

直列三気筒内燃機関を停止させるに際し、
吸気通路上に設置したスロットルバルブを全閉しまたは全閉に近い開度に縮小して吸気通路における当該スロットルバルブの下流の吸気負圧を大きくする操作を行うとともに、
惰性回転しているクランクシャフトの現在の運動エネルギの大きさまたは回転速度を基に、向後その回転が停止するまでにクランクシャフトがどれだけの角度回転するかを予測し、
予測の結果、何れか一つの気筒の吸気バルブが閉弁する最後のタイミングを迎えかつ他の気筒の吸気バルブが閉弁する前にクランクシャフトの回転が停止すると判断したならば、最後に吸気バルブの閉弁機会を迎えると予測した当該一つの気筒の吸気バルブが閉弁するタイミングでスロットルバルブの開度を拡大し、次に吸気行程を迎え吸気バルブが開弁する前記他の気筒の吸気行程中の吸気負圧を、直近に吸気行程を終え吸気バルブが閉弁した前記一つの気筒の吸気行程中の吸気負圧よりも小さくする操作を行内燃機関の制御装置。
When stopping an in-line three-cylinder internal combustion engine,
A throttle valve installed in an intake passage is fully closed or reduced in opening to a degree close to being fully closed to increase the intake negative pressure downstream of the throttle valve in the intake passage,
Based on the current magnitude of kinetic energy or rotation speed of the crankshaft rotating by inertia, a prediction is made of the angle by which the crankshaft will rotate until the rotation stops.
If the prediction determines that the crankshaft rotation will stop before the intake valve of one of the cylinders closes and the intake valve of another cylinder closes, the control device for an internal combustion engine increases the opening of the throttle valve at the timing when the intake valve of the one of the cylinders predicted to have the last opportunity to close will close , and makes the intake negative pressure during the intake stroke of the other cylinder which will next enter the intake stroke and open its intake valve smaller than the intake negative pressure during the intake stroke of the one of the cylinders which recently completed its intake stroke and whose intake valve was closed.
惰性回転しているクランクシャフトが所定角度D回転する都度、現在のクランクシャフトの回転速度Nを実測し、
今回実測した回転速度Ni及び前回実測した回転速度Ni-1を基に、向後クランクシャフトの回転が停止するまでに回転する角度Aを
A=D×Ni 2/(Ni-1 2-Ni 2
として推算し、ある気筒の吸気バルブが閉弁してから次の気筒の吸気バルブが閉弁するまでの間にクランクシャフトが回転する角度Bとの比較において
A≦B
が成立するとき、何れか一つの気筒の吸気バルブが閉弁する最後のタイミングを迎えかつ他の気筒の吸気バルブが閉弁する前にクランクシャフトの回転が停止すると判断する請求項1記載の内燃機関の制御装置。
Each time the crankshaft rotates by a predetermined angle D while rotating by inertia, the current rotation speed N of the crankshaft is measured;
Based on the rotation speed N i measured this time and the rotation speed N i-1 measured last time, the angle A of rotation until the crankshaft stops is calculated as A = D x N i 2 / (N i-1 2 - N i 2 ).
The angle A is estimated as follows, and compared with the angle B of the crankshaft rotation from when the intake valve of one cylinder closes to when the intake valve of the next cylinder closes, A≦B.
2. The control device for an internal combustion engine according to claim 1, wherein, when the above expression is satisfied, it is determined that the rotation of the crankshaft will stop when the final timing for closing the intake valve of any one cylinder is reached and before the intake valve of another cylinder is closed.
直列三気筒内燃機関を停止させるに際し、
吸気通路上に設置したスロットルバルブを全閉しまたは全閉に近い開度に縮小して吸気通路における当該スロットルバルブの下流の吸気負圧を大きくする操作を行うとともに、
惰性回転しているクランクシャフトの現在の運動エネルギの大きさまたは回転速度を基に、向後その回転が停止するまでにクランクシャフトがどれだけの角度回転するかを予測し、
予測の結果、何れか一つの気筒の吸気バルブが閉弁する最後のタイミングを迎えかつ他の気筒の吸気バルブが閉弁する前にクランクシャフトの回転が停止すると判断し、かつそのときのスロットルバルブ下流の吸気負圧が所定値以上に高い場合、最後に吸気バルブの閉弁機会を迎えると予測した当該一つの気筒の吸気バルブが閉弁するタイミングでスロットルバルブの開度を拡大し、次に吸気行程を迎え吸気バルブが開弁する前記他の気筒の吸気行程中の吸気負圧を、直近に吸気行程を終え吸気バルブが閉弁した前記一つの気筒の吸気行程中の吸気負圧よりも小さくする操作を行うが、
何れか一つの気筒の吸気バルブが閉弁する最後のタイミングを迎えかつ他の気筒の吸気バルブが閉弁する前にクランクシャフトの回転が停止すると判断していない、または何れか一つの気筒の吸気バルブが閉弁する最後のタイミングを迎えかつ他の気筒の吸気バルブが閉弁する前にクランクシャフトの回転が停止すると判断したときのスロットルバルブ下流の吸気負圧が前記所定値よりも低い場合には、最後に吸気バルブの閉弁機会を迎えると予測した当該一つの気筒の吸気バルブが閉弁するタイミングでスロットルバルブの開度を拡大する操作を行わない内燃機関の制御装置。
When stopping an in-line three-cylinder internal combustion engine,
A throttle valve installed in an intake passage is fully closed or reduced in opening to a degree close to being fully closed to increase the intake negative pressure downstream of the throttle valve in the intake passage,
Based on the current magnitude of kinetic energy or rotation speed of the crankshaft rotating by inertia, a prediction is made of the angle by which the crankshaft will rotate until the rotation stops.
If it is determined that the crankshaft rotation will stop before the intake valve of one of the cylinders closes and the intake valve of another cylinder closes as a result of the prediction, and the intake negative pressure downstream of the throttle valve at that time is higher than a predetermined value, the opening of the throttle valve is enlarged at the timing when the intake valve of the one cylinder predicted to have the last opportunity to close the intake valve closes , and the intake negative pressure during the intake stroke of the other cylinder which will next enter the intake stroke and open its intake valve is made smaller than the intake negative pressure during the intake stroke of the one cylinder which recently finished its intake stroke and whose intake valve closed,
A control device for an internal combustion engine that does not perform an operation to increase the opening of the throttle valve at the timing when the intake valve of one of the cylinders is predicted to have a final opportunity to close, if it has not determined that the crankshaft will stop rotating before the intake valve of the other cylinders closes, or if it has determined that the intake valve of one of the cylinders is final to close and that the crankshaft will stop rotating before the intake valve of the other cylinders closes , and
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