JP2007255298A - 内燃機関の始動制御装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】クラッチ機構を備えた車両において、始動機構の保護を図りながらも迅速な発進が妨げられることを抑制することのできる内燃機関の始動制御装置を提供する。
【解決手段】クランクシャフト2から駆動系に伝達される駆動力を任意に断接するクラッチ20を備えた車両に搭載され、スタータモータ11によるクランキングによって始動されるエンジン1の始動制御装置40は、クラッチ20によってクランクシャフト2から駆動系に駆動力の伝達が開始されたか否かの判定を行う。そして、スタータモータ11によるクランキング中に駆動力の伝達が開始された旨が判定されたことを条件にスタータモータ11の駆動を中止する。
【選択図】図1
【解決手段】クランクシャフト2から駆動系に伝達される駆動力を任意に断接するクラッチ20を備えた車両に搭載され、スタータモータ11によるクランキングによって始動されるエンジン1の始動制御装置40は、クラッチ20によってクランクシャフト2から駆動系に駆動力の伝達が開始されたか否かの判定を行う。そして、スタータモータ11によるクランキング中に駆動力の伝達が開始された旨が判定されたことを条件にスタータモータ11の駆動を中止する。
【選択図】図1
Description
この発明は、車両に搭載される内燃機関の始動制御装置に関し、より詳しくはスタータモータの駆動力によって内燃機関を始動する始動機構の制御装置に関する。
内燃機関の始動機構として、スタータモータを駆動することによって、スタータモータのピニオンギアに噛合したリングギアを回転させるとともに、その回転を内燃機関のクランクシャフトに伝達することによって機関始動時にクランクシャフトを回転させるいわゆるクランキングするものが特許文献1に記載されている。
また、こうした始動機構によって始動され、クランクシャフトの駆動力をクラッチ機構を介して駆動系に伝達する手動変速装置を備えた車両の始動制御装置にあっては、クラッチ機構によってクランクシャフトと駆動系とを接続したままクランキングを行うと、大きな制動力が作用しているクランクシャフトをスタータモータで回転させることになる。その結果、スタータモータ及びその駆動力をクランクシャフトに伝達しているピニオンギア及びリングギアには大きな負荷かかり、それらの損傷が発生し、ひいては内燃機関の始動ができなくなる懸念がある。
そこで、始動機構を保護するため、クラッチペダルが完全に踏み込まれていることを検出する踏み込み確認センサを備え、同センサが踏み込みを検出していることをもって、クラッチ機構によるクランクシャフトと駆動系との接続が解除されていることを確認し、クランキングを許可するといったことが行われている。
特開平10−122107号公報
ところで、こうした踏み込み確認センサを設け、クラッチペダルが完全に踏み込まれていることをもって、クランキングを許可する車両にあっては、クランキング中にクラッチペダルの踏み込み量が少なくなるとクランキングが停止されてしまう。そのため、運転者は、クランキングが終了し、内燃機関の始動が完了したことを確認するまでクラッチペダルを完全に踏み込み続けなければならない。しかし、現実にはクラッチペダルの踏み込みを運転者が意図せず緩めてしまう事も多く、クランキングが停止されて迅速な発進が妨げられるといった問題点がある。また、燃費の改善等を図るべく交差点での停車時等に内燃機関を自動停止し、発進操作時等に同内燃機関を自動始動するいわゆる機関の自動停止始動機能を備えた車両にあっては機関始動が頻繁に行われるため、こうした問題が特に顕著となる。
この発明は、上記実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、クラッチ機構を備えた車両において、始動機構の保護を図りながらも迅速な発進が妨げられることを抑制することのできる内燃機関の始動制御装置を提供することにある。
上記目的を達成するために請求項1に記載の発明では、機関のクランクシャフトから駆動系に伝達される駆動力を任意に断接するクラッチ機構を備えた車両に搭載され、スタータモータによるクランキングによって始動される内燃機関の始動制御装置において、前記クラッチ機構によって前記クランクシャフトから前記駆動系に駆動力の伝達が開始された旨判定する接続開始判定手段と、前記スタータモータによるクランキング中に前記接続開始判定手段により前記駆動力の伝達が開始された旨判定されたことを条件に前記スタータモータの駆動を中止するクランキング中止手段とを備えるようにしている。
上記構成によれば、接続開始判定手段によって駆動力の伝達が開始された旨の判定がされた場合には、スタータモータの駆動が中止される。すなわち、クラッチ機構によってクランクシャフトから駆動系に駆動力の伝達が開始され、内燃機関のクランクシャフトに大きな制動力が作用するおそれがあるときには、スタータモータによるクランキングを中止する。そのため、スタータモータからの駆動力を伝達する始動機構にかかる負荷を軽減することができ、始動機構の損傷を抑制することができる。また、クラッチペダルの踏み込み量が小さくなった場合であっても、前記接続開始判定手段によって駆動力の伝達が開始された旨の判定がされるまでは、クランキングを継続することができるようになる。そのため、実際に始動機構に負荷がかかることに応じてスタータモータの駆動を中止することによって、クラッチ機構を備えた車両において、始動機構の保護を図りながらも迅速な発進が妨げられることを抑制することができる。
請求項2に記載の発明では、請求項1に記載の内燃機関の始動制御装置において、前記クランキング中止手段は、前記接続開始判定手段によって前記駆動力の伝達が開始された旨の判定がされてから、所定期間経過後に前記スタータモータの駆動を中止するようにしている。
上記構成によれば、クランキングによって内燃機関が自立運転可能な状態に近づき、所定期間内に内燃機関の始動が完了するような場合には、駆動力の伝達が開始された旨の判定がされた場合であっても、内燃機関の始動を完了させることができるようになる。そのため、始動機構に大きな負荷をかけ続けることを回避しつつも、始動完了直前のクランキング中止を抑制して、車両を迅速に発進させることができるようになる。
なお、上記所定期間を短くするほど始動機構にかかる負荷を小さくすることができるが、それだけ内燃機関の始動を完了させることのできる可能性が低くなる。そのため、上記所定期間は、始動機構の耐久性やスタータモータの発生する駆動力の大きさ、内燃機関のクランクシャフトから伝達される制動力の大きさ等に基づいてその長さが設定されることが望ましい。
また、請求項3に記載の発明では、機関のクランクシャフトから駆動系に伝達される駆動力を任意に断接するクラッチ機構を備えた車両に搭載され、スタータモータによるクランキングによって始動される内燃機関の始動制御装置において、前記クラッチ機構によって前記クランクシャフトから前記駆動系に駆動力が伝達されている状態である旨を判定する接続状態判定手段と、前記スタータモータによるクランキング中に前記接続状態判定手段による前記駆動力が伝達されている状態である旨の判定が所定期間継続して行われたことを条件に前記スタータモータの駆動を中止するクランキング中止手段とを備えるようにしている。
上記構成のように、クランキング中に駆動力が伝達されている状態である旨の判定が所定期間継続して行われた場合にスタータモータの駆動を中止することとすれば、請求項2の効果に併せて更に、駆動力の伝達が開始された旨の判定がされた場合であっても、所定期間内にクラッチ機構による駆動力の伝達が中止された場合には、クランキングを継続することができるようになる。そのため、始動機構に大きな負荷をかけ続けることを回避しながら、不必要なクランキングの中止を抑制し、内燃機関の始動性を向上させることができる。
請求項4に記載の発明では、請求項1又は2に記載の内燃機関の始動制御装置において、前記接続開始判定手段は、車両状態を示すパラメータの変化を監視し、同パラメータの変化に基づいて前記クラッチ機構により前記クランクシャフトから前記駆動系に駆動力の伝達が開始された旨判定するようにしている。
クラッチ機構による駆動力の伝達が開始されると、大きな制動力が内燃機関のクランクシャフトに作用するため、車両の状態は駆動力の伝達開始に伴って変化し、車両の状態を示すパラメータ、例えば機関回転速度や車速等には、その変化が反映される。すなわち、こうした車両状態を示すパラメータの変化を監視することにより、クラッチ機構によって駆動力の伝達が開始された旨判定することができる。
請求項5に記載の発明では、請求項3に記載の内燃機関の始動制御装置において、前記接続状態判定手段は、車両状態を示すパラメータを監視し、同パラメータの状態に基づいて前記クラッチ機構により前記クランクシャフトから前記駆動系に駆動力が伝達されている状態である旨判定するようにしている。
クラッチ機構により駆動力が伝達されている状態では、大きな制動力が内燃機関のクランクシャフトに作用するため、車両の状態は駆動力が伝達されていない状態と比較して異なったものとなる。したがって、こうした車両状態を示すパラメータの状態を監視することにより、クラッチ機構によって駆動力が伝達されている状態である旨判定することができる。
また、具体的には請求項6に記載の発明によるように、請求項4又は5に記載の内燃機関の始動制御装置において、前記クラッチ機構が実際に接続されている状態を検出する接続検出センサを備え、前記車両状態を示すパラメータは前記接続検出センサにより検出される前記クラッチ機構の実際の接続状態であるといった構成を採用することができる。
請求項7に記載の発明は、請求項4又は5に記載の内燃機関の始動制御装置において、車両のクラッチペダルの踏み込み量を検出するストロークセンサを備え、前記車両状態を示すパラメータは前記ストロークセンサによって検出されるクラッチペダルの踏み込み量であることをその要旨としている。
上記構成によるように、車両のクラッチペダルの踏み込み量を検出するストロークセンサを備え、ストロークセンサによって検出される踏み込み量に基づいて、クラッチ機構によりクランクシャフトから駆動系に駆動力の伝達が開始された旨、及びクラッチ機構によりクランクシャフトから駆動系に駆動力が伝達されている状態である旨を判定することができる。
請求項8に記載の発明では、請求項7に記載の発明において、前記ストロークセンサにより検出されるクラッチペダルの踏み込み量に基づく判定を前記クラッチ機構の経時変化に応じて補正するようにしている。
クラッチ機構は、劣化や磨耗等の経時変化によってその特性が変化するため、クランクシャフトから駆動系に駆動力の伝達が開始されるクラッチペダルの踏み込み量は、その特性の変化に起因して変動することがある。
上記構成によれば、ストロークセンサにより検出されるクラッチペダルの踏み込み量に基づく判定をクラッチ機構の経時変化に応じて補正するため、クラッチ機構の特性変化に起因する判定結果と実際の接続状態との乖離を抑制し、実際の接続状態に即したクランキングの継続、停止を行うことができるようになる。
請求項9に記載の発明は、請求項4又は5に記載の内燃機関の始動制御装置において、前記機関の回転速度を検出する回転速度センサを備え、前記車両状態を示すパラメータは前記回転速度センサにより検出される機関回転速度であることをその要旨としている。
クランキング中にクラッチ機構が接続されると、内燃機関の駆動力が駆動系に伝達されるとともに、前述したように大きな制動力がクランクシャフトに作用する。そのため、スタータモータの駆動によって上昇する機関回転速度は、クラッチ機構の接続に伴って停止ないし低下等することとなる。
したがって、上記構成によれば、回転速度センサによって検出される機関回転速度に基づいて、クラッチ機構によりクランクシャフトから駆動系に駆動力の伝達が開始された旨、及びクラッチ機構によりクランクシャフトから駆動系に駆動力が伝達されている状態である旨を判定することができる。
(第1の実施形態)
以下、この発明を、前述した機関自動停止始動機能を備えた車両の始動制御装置に具体化した第1の実施形態について、図1〜図3を参照して説明する。
以下、この発明を、前述した機関自動停止始動機能を備えた車両の始動制御装置に具体化した第1の実施形態について、図1〜図3を参照して説明する。
図1に示されるように、この車両に搭載されるエンジン1のクランクシャフト2は、その端部にフライホイール3が固定されるとともに、同フライホイール3及びクラッチ20を介して変速機30に接続されている。なお、この変速機30は運転者によりそのシフトレバーが任意に操作されることにより変速段が変更される手動式の変速機である。また、この変速機30の出力軸であるプロペラシャフト31は、ディファレンシャルギア32を介して駆動輪34が装着されたドライブシャフト33に接続されている。これら変速機30、プロペラシャフト31、ディファレンシャルギア32、ドライブシャフト33、及び同ドライブシャフト33に装着された駆動輪34により車両の駆動系が構成されている。また、クラッチ20は、図示しないクラッチペダルの操作により、フライホイール3とこの駆動系との接続を任意に断接する。車両走行時には、クラッチ20によりフライホイール3と駆動系とが接続され、そのクランクシャフト2の回転力が、クラッチ20を介して変速機30、プロペラシャフト31、ディファレンシャルギア32、ドライブシャフト33を順に経て、最終的に駆動輪34に伝達される。
また、エンジン1にはスタータモータ11が固定されている。エンジン1のクランクシャフト2にはこのスタータモータ11のピニオンギア12と噛合するリングギア13が設けられている。エンジン1の始動機構10は、これらスタータモータ11、ピニオンギア12及びリングギア13を備えて構成されている。エンジン1の始動時には、スタータモータ11が駆動され、その回転力がリングギア13に伝達される。そして、このリングギア13の回転力がクランクシャフト2に伝達され、エンジン1はクランキング状態となる。
エンジン1並びに車両の各部には、機関運転状態並びに運転者による操作を検出するための各種センサが設けられている。機関運転状態を検出するセンサには、クランクシャフト2の回転速度(機関回転速度NE)を検出する回転速度センサ51、エンジン1の燃焼室に導入される空気の量(吸入空気量Qa)を検出するエアフローメータ52等が含まれる。また、運転者による操作を検出するセンサには、イグニッションスイッチ53、変速機30で選択されている変速段を検出するギアポジションセンサ54、車室内のクラッチペダルが完全に踏み込まれていることを検出するクラッチスイッチ55、ブレーキペダルが踏み込まれていることを検出するブレーキスイッチ56等が含まれる。
これら各種センサの検出信号はいずれもエンジン1の電子制御装置40に取り込まれる。電子制御装置40は、各センサ51〜56を含む各種センサからの検出信号に基づいてエンジン1の燃料噴射量や点火時期の制御を行うとともに、エンジン1の自動停止及び自動始動を行う。すなわち、電子制御装置40は、エンジン1の運転状態を統括的に制御するとともに、エンジン1の始動を制御する始動制御装置としての機能も有している。また、電子制御装置40は、演算装置、駆動回路の他、各種制御を実行するためのプログラムや演算用マップ、その制御の実行に際して算出されるデータ等を記憶保持するメモリ41と、計時動作を行うタイマ42とを備えている。
次に、この実施形態におけるエンジン1の始動制御について、図2を参照して説明する。なお、図2は、スタータモータ11を駆動しエンジン1をクランキングする始動制御の一連の処理についてその流れを示すフローチャートである。図2に示される一連の処理は、エンジン1の自動停止中に電子制御装置40にて実行される。
まず、ステップS100では、イグニッションスイッチ53、ギアポジションセンサ54、クラッチスイッチ55、ブレーキスイッチ56等の検出信号を読み込み、運転者による操作状態を検出する。
次に、ステップS110において、機関の自動始動条件が成立しているか否かを判定する。ここで機関の自動始動条件は、車両の状態がエンジン1の始動に適した状態であること、また、発進の前触れとなる発進準備操作が運転者により行われたことを確認するための条件である。より具体的には、イグニッションスイッチがONである、ギアポジションがいずれかの変速段に選択されている、クラッチスイッチがONである等の複数の操作状態が同時に満足されていることをもって、この条件は成立する。機関始動条件が成立している旨判定された場合(ステップS110:YES)には、ステップS120へと進み、電子制御装置40は、スタータモータ11を駆動することによってクランキングを開始する。一方、機関始動条件が成立していない旨判定された場合(ステップS110:NO)には、ステップS100に戻る。すなわち、機関始動条件が成立するまで操作状態の監視を継続する。
こうして、ステップS120において、スタータモータ11を駆動し、クランキングを開始するとステップS130において、回転速度センサ51によって検出される機関回転速度NEが閾値Aより小さいか否かが判定される。ここで閾値Aは、エンジン1が完爆したか否か判定することのできる値、例えば550rpmに設定されており、機関回転速度NEが閾値A以上であることによりエンジン1の始動が完了した旨が判断される。ステップS130において機関回転速度NEが閾値Aよりも小さい旨判定された場合(ステップS130:YES)には、ステップS140へと進み、タイマ42によってカウントされるタイマ値tが閾値Bよりも小さいか否かが判定される。ここで閾値Bは、クラッチ20の接続により始動機構10に負荷がかかった状態であってもスタータモータの駆動を許容できる期間に基づいて予め設定され、電子制御装置40のメモリ41に保存されている。なお、タイマ値tの初期値は「0」に設定されている。ステップS140において、タイマ値tが閾値Bよりも小さい旨判定された場合(ステップS140:YES)には、ステップS150へと進み、機関回転速度NEが低下しているか否かが判定される。より詳しくは、今回の検出タイミングにおける機関回転速度NE(n)が前回の検出タイミングにおける機関回転速度NE(n−1)よりも小さいか否かが判定される。
クランキング中にクラッチ20が接続されると、エンジン1の駆動力が駆動系に伝達されるとともに、大きな制動力がクランクシャフト2に作用する。そのため、スタータモータ11の駆動によって上昇している機関回転速度NEは、クラッチ20の接続に伴って低下することとなる。そのため、こうして機関回転速度NEが低下しているか否かを判定することによって、クラッチ20による接続の有無を判断することができる。ステップS150において機関回転速度NEが低下していない旨判定された場合(ステップS150:NO)には、ステップS130へと戻る。一方、ステップS150において機関回転速度NEが低下している旨判定された場合(ステップS150:YES)には、ステップS160にて、タイマ42による計時動作がスタートされ、ステップS130へと戻る。なお、タイマ42の計時動作が一旦スタートした後は、再度機関回転速度NEが低下している旨判定されて(ステップS150:YES)、ステップ160に進んだ場合であっても、タイマ42の経時動作は継続される。すなわち、タイマ42のカウントは、リセットされることなく増加する。また、上記機関回転速度NEは、エンジン1の各行程間における回転速度変動を吸収することのできるなまし値が用いられる。
また、ステップS130において、機関回転速度NEが閾値A以上である旨判定された場合(ステップS130:NO)には、エンジン1の始動が完了しているため、ステップS170へと進みタイマ42による計時動作を終了し、カウンタをリセットするとともに、スタータモータ11の駆動を停止することによってクランキングを停止する。その後、エンジン1での燃焼が継続されて機関回転速度NEはアイドル回転速度、例えば800rpmに到達する。一方、ステップS130において、機関回転速度NEが閾値Aより小さい旨判定された場合(ステップS130:YES)であっても、ステップS140においてタイマ値tが閾値B以上である旨判定された場合(ステップS140:NO)には、ステップS170へと進み、同様にタイマ42による計時動作を終了し、カウンタをリセットするとともに、クランキングを中止すべくスタータモータの駆動を停止する。こうしてステップS170を通じてクランキングを停止すると電子制御装置40は一連の処理を終了する。その後、エンジン1は完爆することなく停止する。
図3は、この処理を通じて制御されるスタータモータ11の駆動状態と機関回転速度NEとの関係を示すタイミングチャートである。
図3において破線aは、クランキング中にクラッチ20によるクランクシャフト2と駆動系との接続がなかった場合の機関回転速度NEの変化を示している。この場合、機関始動条件が成立し、時刻T1においてスタータモータ11が駆動されると機関回転速度NEは上昇し、時刻T3において閾値Aに到達する。機関回転速度NEが閾値Aに到達することによって、エンジン1の始動完了が判断され、スタータモータ11の駆動が停止される。その後、エンジン1での燃焼が継続されて機関回転速度NEはアイドル回転速度に到達する。
図3において破線aは、クランキング中にクラッチ20によるクランクシャフト2と駆動系との接続がなかった場合の機関回転速度NEの変化を示している。この場合、機関始動条件が成立し、時刻T1においてスタータモータ11が駆動されると機関回転速度NEは上昇し、時刻T3において閾値Aに到達する。機関回転速度NEが閾値Aに到達することによって、エンジン1の始動完了が判断され、スタータモータ11の駆動が停止される。その後、エンジン1での燃焼が継続されて機関回転速度NEはアイドル回転速度に到達する。
一方、図3において実線b及び一点鎖線cは、クランキング中にクラッチ20によるクランクシャフト2と駆動系との接続があった場合の機関回転速度NEの変化を示している。上記の場合と同様に機関始動条件が成立し、時刻T1においてスタータモータが駆動されると機関回転速度NEは上昇する。時刻T2においてクラッチ20によりクランクシャフト2と駆動系とが接続されると、クランクシャフト2に制動力が作用するため機関回転速度NEが低下する。このとき電子制御装置40は、機関回転速度NEが低下している旨判定し、タイマ42による計時動作をスタートさせる。
クラッチ20による接続の度合いが小さい場合には実線bで示すように接続後も機関回転速度NEは緩やかに上昇し、時刻T4において閾値Aに到達する。こうして機関回転速度NEが閾値Aに到達することによって、エンジン1の始動完了が判断され、スタータモータ11の駆動が停止される。その後、エンジン1での燃焼が継続されて機関回転速度NEはアイドル回転速度に到達する。
一方、クラッチ20による接続の度合いが大きいときには、一点鎖線cで示すように接続後は機関回転速度NEが低下し、時刻T5においてタイマ42によってカウントされるタイマ値tが閾値Bに到達する。こうしてタイマ値tが閾値Bに到達すると、電子制御装置40によりスタータモータ11の駆動が中止される。その後、エンジン1は完爆することなく停止する。
上記のように電子制御装置40は、機関回転速度NEが低下したことをもって、クラッチ20の接続により駆動力の伝達が開始された旨を判定して、タイマ42による計時動作を開始する。そして、タイマ値tが閾値Bを超える場合には、クランキングを中止する。このように電子制御装置40は、接続開始判定手段及びクランキング中止手段としての機能を有している。
以上説明した第1の実施形態によれば、以下の効果が得られるようになる。
(1)クラッチ20によってクランクシャフト2から駆動系に駆動力の伝達が開始され、エンジン1のクランクシャフト2に大きな制動力が作用するときには、スタータモータ11によるクランキングを中止する。そのため、スタータモータ11からの駆動力を伝達する始動機構10にかかる負荷を軽減することができ、始動機構10の損傷を抑制することができる。また、クランキング中にクラッチペダルの踏み込み量が小さくなった場合であっても、上記のように駆動力の伝達が開始された旨の判断がされるまでは、クランキングを継続することができるようになる。そのため、実際に始動機構10に負荷がかかることに応じてスタータモータ11の駆動を中止することによって、クラッチ20を備えた車両において、始動機構10の保護を図りながらも迅速な発進が妨げられることを抑制することができる。
(1)クラッチ20によってクランクシャフト2から駆動系に駆動力の伝達が開始され、エンジン1のクランクシャフト2に大きな制動力が作用するときには、スタータモータ11によるクランキングを中止する。そのため、スタータモータ11からの駆動力を伝達する始動機構10にかかる負荷を軽減することができ、始動機構10の損傷を抑制することができる。また、クランキング中にクラッチペダルの踏み込み量が小さくなった場合であっても、上記のように駆動力の伝達が開始された旨の判断がされるまでは、クランキングを継続することができるようになる。そのため、実際に始動機構10に負荷がかかることに応じてスタータモータ11の駆動を中止することによって、クラッチ20を備えた車両において、始動機構10の保護を図りながらも迅速な発進が妨げられることを抑制することができる。
(2)更に、タイマ値tが閾値Bに到達した場合にクランキングを中止するため、クランキングによってエンジン1が自立運転可能な状態に近づき、タイマ値tが閾値Bに到達する前にエンジン1が完爆して始動が完了するような場合には、駆動力の伝達が開始された旨の判定がされた場合であっても、エンジン1の始動を完了させることができるようになる。その結果、始動機構10に大きな負荷をかけ続けることを回避しつつも、始動完了直前のクランキング中止を抑制して、車両を迅速に発進させることができるようになる。
(3)クランキング中にクラッチ20が接続されると、エンジン1の駆動力が駆動系に伝達されるとともに、大きな制動力がクランクシャフト2に作用する。そのため、スタータモータ11の駆動によって上昇する機関回転速度NEは、クラッチ20の接続に伴って停止ないし低下等することとなる。したがって、上記実施形態によるように機関回転速度NEの変化を監視することによって機関回転速度NEに基づいて、クラッチ20によりクランクシャフト2から駆動系に駆動力の伝達が開始された旨を判定することができる。
(第2の実施形態)
次に、この発明の第2の実施形態について説明する。第2の実施形態の装置については、基本的な構成は第1の実施形態における装置と同様であるが、図1の破線で囲んだ部分に示すクラッチストロークセンサ57を更に設けた点が相違している。このクラッチストロークセンサ57は、運転者によるクラッチペダルの踏み込み量を検出するものであり、その検出信号は、電子制御装置40に読み込まれる。電子制御装置40は、この踏み込み量の変化に基づいてクラッチ20による接続の有無を判定する。
(第2の実施形態)
次に、この発明の第2の実施形態について説明する。第2の実施形態の装置については、基本的な構成は第1の実施形態における装置と同様であるが、図1の破線で囲んだ部分に示すクラッチストロークセンサ57を更に設けた点が相違している。このクラッチストロークセンサ57は、運転者によるクラッチペダルの踏み込み量を検出するものであり、その検出信号は、電子制御装置40に読み込まれる。電子制御装置40は、この踏み込み量の変化に基づいてクラッチ20による接続の有無を判定する。
以下、図4を参照し第2の実施形態におけるエンジン1の始動制御について第1の実施形態と相違する部分を中心に説明する。なお、図4は、スタータモータ11を駆動しエンジン1をクランキングする始動制御の一連の処理について、その流れを示すフローチャートである。図4に示される一連の処理は、エンジン1の停止中に電子制御装置40にて実行される。
まず、ステップS200では、イグニッションスイッチ53、ギアポジションセンサ54、クラッチスイッチ55、ブレーキスイッチ56等の検出信号を読み込み、運転者による操作状態を検出する。
次に、ステップS210において、機関始動条件が成立しているか否かを判定する。機関始動条件が成立している旨判定された場合(ステップS210:YES)には、ステップS220へと進み、クランキングを開始する。一方、機関始動条件が成立していない旨判定された場合(ステップS210:NO)には、ステップS200に戻る。
こうして、ステップS220において、クランキングが開始されるとステップS230において、回転速度センサ51によって検出される機関回転速度NEが閾値Aより小さいか否かが判定される。ステップS230において機関回転速度NEが閾値Aよりも小さい旨判定された場合(ステップS230:YES)には、ステップS240へと進み、タイマ42によってカウントされるタイマ値tが閾値Bよりも小さいか否かが判定される。
ステップS240において、タイマ値tが閾値Bよりも小さい旨判定された場合(ステップS240:YES)には、ステップS250へと進み、クラッチペダルの踏み込み量PSが閾値C以下であるか否かを判定する。クラッチ20はクラッチペダルの操作によってその接続の断接が切り替えられるため、クランチペダルの踏み込み量PSに基づいてクラッチ20による接続を検出することができる。ここで、閾値Cはクラッチ20によりクランクシャフト2から駆動系に駆動力の伝達が実際に開始された状態を検出することのできる値に設定される。
ステップS250において、クラッチペダルの踏み込み量PSが閾値C以下である旨判定された場合(ステップS250:YES)には、クラッチ20が接続している旨判断しステップS260へと進み、タイマ42による計時動作をスタートさせ、ステップS230へと戻る。なお、タイマ42の計時動作が一旦スタートした後は、再度ステップS260に進んだ場合であっても、タイマ42の経時動作は継続される。すなわち、タイマ42のカウントは、リセットされることなく増加する。
一方、ステップS250において、クラッチペダルの踏み込み量PSが閾値C以上である場合にはクラッチ20の接続が解除されている旨判断し、ステップS255へと進み、タイマ42による計時動作を終了するとともに、カウントをリセットし、ステップS230へと戻る。こうしてステップS255、ステップS260を通じてクラッチ20の接続が継続して行われた期間をタイマ42によって計測する。
こうして、一連の処理を繰り返し、ステップS230において、機関回転速度NEが閾値A以上である旨判定された場合(ステップS230:NO)には、ステップS270へと進みスタータモータ11の駆動を停止することによってクランキングを停止する。その後、エンジン1での燃焼が継続されて機関回転速度NEはアイドル回転速度に到達する。また、ステップS230において、機関回転速度NEが閾値Aより小さい旨判定された場合(ステップS230:YES)であっても、ステップS240においてタイマ値tが閾値B以上である旨判定された場合(ステップS240:NO)には、ステップS270へと進み、タイマ42による計時動作を終了し、カウンタをリセットするとともに、クランキングを中止すべく、スタータモータの駆動を停止する。こうしてステップS270を通じてクランキングを停止すると電子制御装置40は一連の処理を終了する。その後、エンジン1は完爆することなく停止する。
図5は、上記第2の実施形態における一連の処理を通じて制御される機関回転速度NEとクラッチペダルの踏み込み量PS、並びにスタータモータ11の駆動状態の関係を示すタイミングチャートである。
図5において実線dは、クランキング中にクラッチ20によるクランクシャフト2と駆動系との接続があった場合の機関回転速度NEの変化を示している。
機関始動条件が成立し、時刻T1においてスタータモータ11が駆動されると機関回転速度NEは上昇する。そして、クラッチストロークセンサ57によって検出されるクラッチペダルの踏み込み量PSが減少し、時刻T2において閾値C以下なると、電子制御装置40は、タイマ42による計時動作をスタートさせる。このとき、クラッチ20の接続により機関回転速度NEは低下する。その後、クラッチペダル踏み込み量PSが時刻T6において、閾値Cよりも大きくなると電子制御装置40は、クラッチ20の接続が解除された旨を判断し、タイマ42による計時動作を終了しカウンタをリセットする。こうして、クラッチ20の接続が解除されると機関回転速度NEは再び上昇し、時刻T7において、閾値Aに到達する。機関回転速度NEが閾値Aに到達したことをもって電子制御装置40はエンジン1の始動が完了した旨を判断し、スタータモータ11の駆動を停止する。その後、エンジン1での燃焼が継続されて機関回転速度NEはアイドル回転速度に到達する。
機関始動条件が成立し、時刻T1においてスタータモータ11が駆動されると機関回転速度NEは上昇する。そして、クラッチストロークセンサ57によって検出されるクラッチペダルの踏み込み量PSが減少し、時刻T2において閾値C以下なると、電子制御装置40は、タイマ42による計時動作をスタートさせる。このとき、クラッチ20の接続により機関回転速度NEは低下する。その後、クラッチペダル踏み込み量PSが時刻T6において、閾値Cよりも大きくなると電子制御装置40は、クラッチ20の接続が解除された旨を判断し、タイマ42による計時動作を終了しカウンタをリセットする。こうして、クラッチ20の接続が解除されると機関回転速度NEは再び上昇し、時刻T7において、閾値Aに到達する。機関回転速度NEが閾値Aに到達したことをもって電子制御装置40はエンジン1の始動が完了した旨を判断し、スタータモータ11の駆動を停止する。その後、エンジン1での燃焼が継続されて機関回転速度NEはアイドル回転速度に到達する。
このように第2の実施形態における電子制御装置40は、クラッチペダルの踏み込み量PSが閾値C以下になったことをもって、クラッチ20の接続により駆動力が伝達されている状態である旨を判定して、タイマ42によってこの判定が行われている期間を計測し、タイマ値tが閾値Bを超える場合には、クランキングを中止する。すなわち電子制御装置40は、接続状態判定手段及びクランキング中止手段としての機能を有している。
以上説明した第2の実施形態によれば、第1の実施形態における(1)〜(3)の効果に加え更に以下の効果が得られるようになる。
(4)クラッチ20を操作するクラッチペダルの踏み込み量PSに基づいて、クラッチ20によりクランクシャフト2と駆動系とが接続され駆動力が伝達されている状態である旨を判定するため、クラッチ20による接続が開始された旨のみならず、クラッチ20による接続が解除された旨についても判定することができるようになる。
(4)クラッチ20を操作するクラッチペダルの踏み込み量PSに基づいて、クラッチ20によりクランクシャフト2と駆動系とが接続され駆動力が伝達されている状態である旨を判定するため、クラッチ20による接続が開始された旨のみならず、クラッチ20による接続が解除された旨についても判定することができるようになる。
(5)また、クラッチ20の接続が解除された場合には、タイマ42による計時動作を中止し、カウンタをリセットする構成としたため、駆動力の伝達が開始された旨の判定がされた場合であっても、タイマ値tが閾値Bに到達する前にクラッチ20の接続が解除された場合には、クランキングを継続することができるようになる。そのため、始動機構10に大きな負荷をかけ続けることを回避しながら、不必要なクランキングの中止を抑制し、エンジン1の始動性を向上させることができる。
(第3の実施形態)
以下、上記第2の実施形態の始動制御装置に対して、更にクラッチストロークセンサ57による接続判定を行う際の閾値Cをクラッチ20の経時変化に応じて補正する補正機能を付加した第3の実施形態について説明する。
(第3の実施形態)
以下、上記第2の実施形態の始動制御装置に対して、更にクラッチストロークセンサ57による接続判定を行う際の閾値Cをクラッチ20の経時変化に応じて補正する補正機能を付加した第3の実施形態について説明する。
なお、この実施形態における始動制御の処理手順は第2の実施形態における一連の処理手順と同様であるため、その説明を割愛し、ここでは第2の実施形態と相違する補正処理を中心に説明する。
図6は、この補正処理の一連の流れを示すフローチャートである。この一連の処理はエンジン1の自立運転中、すなわち上記始動制御により始動が完了した後の運転中に電子制御装置40により実行される。
まず、ステップS300において、電子制御装置40は、クラッチペダルの踏み込み量PS及び機関回転速度NEを読み込む。そして、ステップS310において、機関回転速度NEが急激に変化したか否かを判定する。
例えば、クランクシャフト2と駆動系との接続が解除された状態からそれらが接続された状態に変化した場合には、前述のように制動力がクランクシャフト2に作用するため、機関回転速度NEが急激に変化する。このとき、車両の速度および変速機30のギア比によって定まる機関回転速度よりも接続前の機関回転速度が高い場合には、機関回転速度が急激に低下する。これに対して、車両の速度および変速機30のギア比によって定まる機関回転速度よりも接続前の機関回転速度が低い場合には、機関回転速度が急激に上昇する。そのため、機関回転速度が急激に変化したことを条件に接続が開始された旨を推定することができる。
ステップS310において、機関回転速度NEが急激に変化していない旨判定された場合(ステップS310:NO)には、ステップS300へと戻る。一方、ステップS310において、機関回転速度が急激に変化した旨判定された場合(ステップS310:YES)には、クラッチ20によりクランクシャフト2と駆動系とが接続された又はそれらの接続が解除された旨判断し、ステップS320へと進む。ステップS320では、ステップS310においてクラッチ20による接続状態が変化したときのクラッチペダル踏み込み量PSを閾値Cとしてメモリ41に更新し、一連の処理を終了する。
第3の実施形態における始動制御は、この補正処理を通じて更新された閾値Cを用いて、第2の実施形態と同様にクラッチペダルの踏み込み量PSの変化に基づいてクラッチ20の接続の有無を判定し、接続されている旨の判定が所定期間継続して行われたことをもってクランキングを中止する。
以上説明した第3の実施形態によれば、第2の実施形態における(1)〜(5)の効果に加え更に以下の効果が得られるようになる。
(6)クラッチ20は、劣化や磨耗等の経時変化によってその特性が変化するため、クランクシャフト2から駆動系に駆動力の伝達が開始されるクラッチペダルの踏み込み量PSは、その特性の変化に起因して変動することがある。
(6)クラッチ20は、劣化や磨耗等の経時変化によってその特性が変化するため、クランクシャフト2から駆動系に駆動力の伝達が開始されるクラッチペダルの踏み込み量PSは、その特性の変化に起因して変動することがある。
上記第3の実施形態によれば、クラッチペダルの踏み込み量PSに基づくクラッチ20の接続判定の基準となる閾値Cを、エンジン1の自立運転中におけるクラッチ20の接続状態が変化した踏み込み量に基づいて更新するようになる。そのため、クラッチ20の特性変化に起因する判定結果と実際の接続状態との乖離を抑制し、実際の接続状態に即したクランキングの継続、停止を行うことができるようになる。
なお、上記各実施形態は、これを適宜変更した以下の形態にて実施することもできる。
・クラッチ20による接続を検出する方法としては、フライホイール3とクラッチ20とが実際に接続されている状態を検出する手段を設け、この手段により接続が検出されたことを条件にクラッチ20が接続された旨を判定する構成を採用することもできる。具体的には、フライホイール3とクラッチ20のクラッチフェージングとの接触面にそれぞれ電極を設け、これら電極間の通電をもって接続を検出する構成等が例示できる。また、こうした構成に限らずクラッチ20による接続が検出できる構成であれば、その他の構成を採用することもできる。なお、こうしたクラッチ20による接続の検出を行うその他の構成は、第3の実施形態に示した閾値Cの補正処理においても同様に採用することができる。
・クラッチ20による接続を検出する方法としては、フライホイール3とクラッチ20とが実際に接続されている状態を検出する手段を設け、この手段により接続が検出されたことを条件にクラッチ20が接続された旨を判定する構成を採用することもできる。具体的には、フライホイール3とクラッチ20のクラッチフェージングとの接触面にそれぞれ電極を設け、これら電極間の通電をもって接続を検出する構成等が例示できる。また、こうした構成に限らずクラッチ20による接続が検出できる構成であれば、その他の構成を採用することもできる。なお、こうしたクラッチ20による接続の検出を行うその他の構成は、第3の実施形態に示した閾値Cの補正処理においても同様に採用することができる。
・また、タイマ42を設けタイマ値tが閾値B以上であることをもって、所定期間が経過した旨判定していたが、クラッチ20の接続が判定されてからのクランクシャフト2の回転回数をカウントし、所定回数までカウントしたことをもって所定期間が経過した旨を判定する等、その他の手段によって所定期間を計測するようにしてもよい。
・上記各実施形態では、所定期間を計測する際の閾値Bを予め設定された一定の値としたが、クラッチ20の接続度合いを機関回転速度NEの変化等から推定し、この接続度合いに基づいて閾値Bを可変とすることもできる。こうした構成を採用すれば、クラッチ20の接続度合いが大きくクランクシャフト2に作用する制動力が大きい場合には閾値Bを小さく、クラッチ20の接続度合いが小さくクランクシャフト2に作用する制動力が小さい場合には、閾値Bを大きく設定することができるようになる。その結果、前記所定期間を始動機構10にかかる負荷が大きいほど短く、負荷が小さいほど長く設定することができ、実際の負荷の状態に即したクランキングの継続、停止を行うことができるようになる。
・また、クラッチ20による接続が判定されてから所定期間経過後にクランキングを中止する構成を示したが、前記判定がされたことを条件に直ぐにクランキングを中止する構成としてもよい。こうした場合にあっても、少なくともクラッチペダルの踏み込み量が小さくなって駆動力の伝達が開始された旨の判定がされるまでは、クランキングを継続することができるようになる。そのため、実際に始動機構に負荷がかかることに応じてスタータモータの駆動を中止することによって、クラッチ機構を備えた車両において、始動機構の保護を図りながらも迅速な発進が妨げられることを抑制することができる。
・上記各実施形態では、機関自動停止始動機能を備えた車両にこの発明を適用した例を示したが、こうした車両に限らず、スタータモータによるクランキングによって内燃機関を始動する始動装置を制御する始動制御装置であれば、この発明を適用することができる。
1…エンジン、2…クランクシャフト、3…フライホイール、10…始動機構、11…スタータモータ、12…ピニオンギア、13…リングギア、20…クラッチ、30…変速機、31…プロペラシャフト、32…ディファレンシャルギア、33…ドライブシャフト、34…駆動輪、40…電子制御装置、41…メモリ、42…タイマ、51…回転速度センサ、52…エアフローメータ、53…イグニッションスイッチ、54…ギアポジションセンサ、55…クラッチスイッチ、56…ブレーキスイッチ、57…クラッチストロークセンサ。
Claims (9)
- 機関のクランクシャフトから駆動系に伝達される駆動力を任意に断接するクラッチ機構を備えた車両に搭載され、スタータモータによるクランキングによって始動される内燃機関の始動制御装置において、
前記クラッチ機構によって前記クランクシャフトから前記駆動系に駆動力の伝達が開始された旨判定する接続開始判定手段と、前記スタータモータによるクランキング中に前記接続開始判定手段により前記駆動力の伝達が開始された旨判定されたことを条件に前記スタータモータの駆動を中止するクランキング中止手段とを備える
ことを特徴とする内燃機関の始動制御装置。 - 請求項1に記載の内燃機関の始動制御装置において、
前記クランキング中止手段は、前記接続開始判定手段によって前記駆動力の伝達が開始された旨の判定がされてから、所定期間経過後に前記スタータモータの駆動を中止する
ことを特徴とする内燃機関の始動制御装置。 - 機関のクランクシャフトから駆動系に伝達される駆動力を任意に断接するクラッチ機構を備えた車両に搭載され、スタータモータによるクランキングによって始動される内燃機関の始動制御装置において、
前記クラッチ機構によって前記クランクシャフトから前記駆動系に駆動力が伝達されている状態である旨を判定する接続状態判定手段と、前記スタータモータによるクランキング中に前記接続状態判定手段による前記駆動力が伝達されている状態である旨の判定が所定期間継続して行われたことを条件に前記スタータモータの駆動を中止するクランキング中止手段とを備える
ことを特徴とする内燃機関の始動制御装置。 - 請求項1又は2に記載の内燃機関の始動制御装置において、
前記接続開始判定手段は、車両状態を示すパラメータの変化を監視し、同パラメータの変化に基づいて前記クラッチ機構により前記クランクシャフトから前記駆動系に駆動力の伝達が開始された旨判定する
ことを特徴とする内燃機関の始動制御装置。 - 請求項3に記載の内燃機関の始動制御装置において、
前記接続状態判定手段は、車両状態を示すパラメータを監視し、同パラメータの状態に基づいて前記クラッチ機構により前記クランクシャフトから前記駆動系に駆動力が伝達されている状態である旨判定する
ことを特徴とする内燃機関の始動制御装置。 - 請求項4又は5に記載の内燃機関の始動制御装置において、
前記クラッチ機構が実際に接続されている状態を検出する接続検出センサを備え、前記車両状態を示すパラメータは前記接続検出センサにより検出される前記クラッチ機構の実際の接続状態である
ことを特徴とする内燃機関の始動制御装置。 - 請求項4又は5に記載の内燃機関の始動制御装置において、
車両のクラッチペダルの踏み込み量を検出するストロークセンサを備え、前記車両状態を示すパラメータは前記ストロークセンサによって検出されるクラッチペダルの踏み込み量である
ことを特徴とする内燃機関の始動制御装置。 - 前記ストロークセンサにより検出されるクラッチペダルの踏み込み量に基づく判定を前記クラッチ機構の経時変化に応じて補正する
ことを特徴とする請求項7に記載の内燃機関の始動制御装置。 - 請求項4又は5に記載の内燃機関の始動制御装置において、
前記機関の回転速度を検出する回転速度センサを備え、前記車両状態を示すパラメータは前記回転速度センサにより検出される機関回転速度である
ことを特徴とする内燃機関の始動制御装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2006080668A JP2007255298A (ja) | 2006-03-23 | 2006-03-23 | 内燃機関の始動制御装置 |
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JP2006080668A JP2007255298A (ja) | 2006-03-23 | 2006-03-23 | 内燃機関の始動制御装置 |
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Publication Number | Publication Date |
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JP2007255298A true JP2007255298A (ja) | 2007-10-04 |
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Country | Link |
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JP (1) | JP2007255298A (ja) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2011069425A (ja) * | 2009-09-25 | 2011-04-07 | Aisin Seiki Co Ltd | クラッチの制御装置 |
JP2012067612A (ja) * | 2010-09-21 | 2012-04-05 | Denso Corp | エンジンの自動始動制御装置 |
JP2016035213A (ja) * | 2014-08-01 | 2016-03-17 | マツダ株式会社 | エンジンの制御装置 |
-
2006
- 2006-03-23 JP JP2006080668A patent/JP2007255298A/ja active Pending
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