JP2005307917A - エンジン始動装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】エンジン始動装置は、スイッチング素子を有するインバータを介して電源に接続されたM/Gと、エンジン始動時にインバータの制御を通じてM/Gに通電することによりクランクシャフトを回転させる電子制御装置(ECU)とを備える。ECUは、エンジンの自動始動条件が成立する(ステップ100:YES)と、エンジン始動指令を出力し(ステップ101)、膨張行程着火始動処理を実行する(ステップ102)。同始動処理によって上昇するM/Gの回転速度が所定値N1以上であるかどうかを判定する(ステップ103)。所定値N1は、M/Gの回転速度について、エンジン始動時にスイッチング素子に許容される温度上昇量の最大値に対応する値に設定されている。そして、回転速度が所定値N1以上になるまではM/Gへの通電を禁止する。
【選択図】 図3
Description
ステータ電流=電源電圧÷(ステータ抵抗+配線抵抗) …(1)
上記式(1)中の配線抵抗とは、電源と発電電動機との間におけるステータ以外の電気系での抵抗である。
請求項1に記載の発明は、エンジンに駆動連結されるとともに、スイッチング素子を有するインバータを介して電源に接続された発電電動機と、前記エンジンの始動時に前記インバータの制御を通じて前記発電電動機に通電することにより、前記エンジンの出力軸を前記発電電動機にて回転させる通電制御手段とを備えるエンジン始動装置において、前回のエンジン停止時に、混合気が生成された状態で膨張行程で停止された気筒に対して着火を行うことにより前記出力軸を回転させる膨張行程着火始動手段と、前記発電電動機の回転速度を直接又は間接的に検出する回転速度検出手段と、前記膨張行程着火始動手段による着火後、前記回転速度検出手段による回転速度が所定値以上となるまで前記通電制御手段による前記発電電動機への通電を禁止する通電禁止手段とを備えることをその要旨とする。
以下、本発明のエンジン始動装置を具体化した第1実施形態について、図1〜図4を参照して詳細に説明する。
エンジン11には、トルクコンバータ12を介して自動変速機13が取り付けられている。このエンジン11の出力は、クランクシャフト11aからトルクコンバータ12及び自動変速機13の出力軸13aを介して最終的に図示しない駆動輪に伝達される。
前記エンジン始動装置は、発電機能とモータ機能とを有する発電電動機であるモータジェネレータ(以下、「M/G」と記す)40、このM/G40の機能の切り替えを行うインバータ41、M/G40の電源であるバッテリ42、及びM/G40の動作などを制御する電子制御装置(ECU)43を備えて構成されている。
・アクセルペダル60の踏み込み量を検出するアクセルセンサ52。
・アクセルペダル60が踏み込まれた状態にあることを検出するアクセルスイッチ53。
・自動変速機13のシフトポジションを検出するシフト位置センサ55。
尚、上記クランク角センサ51によって検出されるクランクシャフト11aの回転角度は、クランクシャフト11aの時間当りの回転数であるエンジン回転速度の算出に用いられる。
更に、ECU43は前記自動始動処理に際し、停止状態にあるエンジン11の膨張行程気筒の混合気に着火する膨張行程着火始動処理や、同始動処理により回転するクランクシャフト11aの回転トルクが付与されるM/G40に対して通電する。尚、自動停止処理は、例えば、次の各種自動停止条件が全て成立するときに行われる。
・車両が停止していること。
・エンジン11の回転速度が所定速度以下であること。
・ブレーキペダル61が踏み込まれているか或いは自動変速機13のシフトレバーがパーキングポジション又はニュートラルポジションにあること。
また、前記クランク停止位置制御は、自動停止処理によるエンジン11の停止に際し、目標停止位置でクランクシャフト11aを停止させる制御である。目標停止位置は、クランクシャフト11aの回転角度について、エンジン11の次回自動始動時にフリクションが小さくなる回転角度である。クランク停止位置制御では、点火が行われず、M/G40の駆動力によってエンジン11の回転がアシストされ、クランクシャフト11aが目標停止位置にて停止される。尚、M/G40に代えて、クランクシャフト11aに動力を伝達する別のモータを設け、このモータによってエンジン11の回転をアシストし、クランクシャフト11aを目標停止位置で停止させてもよい。
・シフトレバーがパーキングポジション又はニュートラルポジションからそれら以外のシフトポジションに操作された後に、所定時間が経過すること。
尚、自動始動条件としては、この他の種々の条件が適宜加えられたり置き換えられたりしてもよい。
スイッチング素子44に通電した場合に、その温度上昇に影響を及ぼす要素としては、次の(i)〜(iii )の3つが挙げられる。
(i)スイッチング素子44の近傍の温度:雰囲気温度Ta、
(ii)M/G40の発電に伴うスイッチング素子44の温度上昇量:発電温度上昇量Tg、
(iii )エンジン11の自動始動に伴うスイッチング素子44の温度上昇量:始動温度上昇量Tm。
T=Ta+Tg+Tm …(2)
また、スイッチング素子44が所定の性能を発揮し得る設計上の最大温度を「定格温度Tspec」とする。更に、雰囲気温度Ta、発電温度上昇量Tg及び始動温度上昇量Tmが採り得る最大値をそれぞれTamax,Tgmax,Tmmaxとする。ここでは、最大値Tamax及びTgmaxが略一定の値であると考え、実機計測により得た値を用いている。
Tspec≧Tamax+Tgmax+Tmmax …(3)
エンジン始動時にスイッチング素子44に許容される温度上昇量は、上記式(3)を変形した次式(4)を満たす必要がある。
Tspec−Tamax−Tgmax≧Tmmax …(4)
よって、例えば、Tspec=150〔℃〕、Tamax=90〔℃〕、Tgmax=49〔℃〕とすると(M/G40として例えば5000rpmで80Aの発電能力を有するものを使用した場合)、エンジン11の自動始動時にスイッチング素子44に許容される温度上昇量(始動温度上昇量Tm)は最大でも11℃であることが分かる。
(1)自動始動条件の成立に応じて出力されるエンジン始動指令により、エンジン11の前回停止時に混合気が生成された状態で膨張行程で停止された気筒に対して着火を行い、ピストンを下降させてクランクシャフト11aを回転させるようにしている(ステップ102)。このため、始動時のエンジンフリクションが大きくてもM/G40が回転しない(ロックする)不具合を解消することができる。
そのため、一般に、M/G40に対しその回転速度Nが低いときに通電すると、ステータに多くのステータ電流が流れてスイッチング素子44が大きく昇温するが、前述した通電停止により、この多くのステータ電流に起因するスイッチング素子44の昇温を抑制することができる。
次に、本発明を具体化した第2実施形態について第1実施形態との相違点を中心に説明する。
以上説明したように、第2実施形態にかかるエンジン始動装置によれば、前記第1実施形態に記載した(1)〜(6)の効果に加えて、次の効果が得られる。
尚、各実施形態は、以下のように変更して実施することもできる。
・前記各実施形態において、外気温や冷却水温(インバータ41が水冷式の場合)など、スイッチング素子44の近傍の雰囲気温度を検出する温度センサを設け、エンジン11の自動始動制御を行う際にはその温度センサによって検出される温度を雰囲気温度Taとし、所定値N1をその都度算出するようにしてもよい。同様に、スイッチング素子44の温度を検出する温度センサを設け、その温度センサによって発電温度上昇量Tgを検出して所定値N1を算出してもよい。これにより、所定値N1を比較的低い値にまで幅をもたせることができる。
Claims (4)
- エンジンに駆動連結されるとともに、スイッチング素子を有するインバータを介して電源に接続された発電電動機と、
前記エンジンの始動時に前記インバータの制御を通じて前記発電電動機に通電することにより、前記エンジンの出力軸を前記発電電動機にて回転させる通電制御手段と
を備えるエンジン始動装置において、
前回のエンジン停止時に、混合気が生成された状態で膨張行程で停止された気筒に対して着火を行うことにより前記出力軸を回転させる膨張行程着火始動手段と、
前記発電電動機の回転速度を直接又は間接的に検出する回転速度検出手段と、
前記膨張行程着火始動手段による着火後、前記回転速度検出手段による回転速度が所定値以上となるまで前記通電制御手段による前記発電電動機への通電を禁止する通電禁止手段と
を備えることを特徴とするエンジン始動装置。 - 前記所定値は、前記発電電動機の回転速度について、前記始動時に前記スイッチング素子に許容される温度上昇量の最大値に対応する値に設定されている請求項1に記載のエンジン始動装置。
- 前記始動時における温度上昇量の最大値は、前記スイッチング素子の定格温度から、前記スイッチング素子の雰囲気温度の最大値、及び発電に伴う温度上昇量の最大値を減算することにより算出されるものである請求項2に記載のエンジン始動装置。
- 前記通電制御手段による前記発電電動機への通電開始後に前記回転速度検出手段による回転速度が前記所定値を下回ると前記発電電動機への通電を停止する通電停止手段を更に備える請求項1〜3のいずれか一項に記載のエンジン始動装置。
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