JP2007321651A - 内燃機関の始動制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】エンジン始動用のスタータモータに電力を供給するバッテリの温度が低くても、エンジン始動時においてバッテリ電圧が電圧下限値を下回ることを確実に防止する。
【解決手段】エンジン始動時にバッテリ温度が所定の判定値α未満である場合、試行用クランキングトルクＴｇでスタータモータを実際に駆動して、エンジンのクランクシャフトが回転するか否かを判定し、クランクシャフトが回転していないときには、バッテリ電圧下降割合［ΔＶＢ／Δｔ］を考慮して、試行用クランキングトルクを徐々に大きくする（ステップＳＴ１〜ＳＴ８）。これにより、エンジンの状態に見合った適切なクランキングトルクでスタータモータを駆動することが可能になるとともに、バッテリの温度が低い状況であっても、バッテリ電圧が電圧下限値を下回ることを確実に防止することができる。
【選択図】図３

Description

本発明は内燃機関の始動制御装置に関する。

自動車等に搭載される内燃機関（以下、エンジンともいう）の始動の際には、イグニッションスイッチの操作（ＩＧ−ＯＮ）により、バッテリからスタータモータに電力を供給してエンジンのクランキングを行っている。また、このクランキングに伴ってエンジンの燃焼室内への燃料供給及び点火プラグの点火が行われてエンジンが始動される。

近年、環境保護の観点から、エンジンを搭載した自動車においては、燃費向上とエミッションの低減を目的として、自動車が交差点の信号待ちで停車した場合等において所定の条件が成立すると、エンジン燃焼室への燃料供給を停止（フューエルカット）してエンジンを停止するアイドリングストップ制御が採用されている。

また、このアイドリングストップによってエンジンが停止している状態から所定のエンジン始動条件が成立したときに、スタータモータ等の電動機によりクランキングを行ってエンジンを再始動させるようにしている。このようなアイドリングストップ制御を適用した自動車としては、いわゆるエコラン車や、駆動源としてエンジンとモータジェネレータ等の電動機とが搭載されたハイブリッド車がある。

ところで、自動車等に搭載されるバッテリの容量は外気温により変化する。つまり、常温時（例えば２０℃）におけるバッテリの容量と比較して、低温時（例えば−２０℃）におけるバッテリの容量は低下する。このため、低温時において、エンジン起動トルク（基準クランキングトルク）に応じた電力をスタータモータ等の電動機に供給すると、バッテリ電圧が低下して電圧下限値を下回ってしまい、バッテリがダメージを受けるおそれがある。

始動時のバッテリ容量とクランキングトルクとを考慮した技術として、例えば下記の特許文献１、２に記載の技術がある。特許文献１に記載の技術では、バッテリ温度に応じて始動用モータのトルク制限値を算出し、そのトルク制限値の範囲内で、始動用モータの回転数が目標回転数と一致するように始動用モータの駆動トルクを制御することで、バッテリの出力電圧の低下や早期劣化を防止している。また、特許文献２に記載の技術では、内燃機関の始動時におけるモータ（スタータモータ）の駆動トルクを、バッテリが供給可能な最大電力とクランキングの際のエネルギロスとを考慮して演算し、この演算によって求めた駆動トルクを用いてモータを駆動している。
特開２００４−０４４５２２号公報 特開２００５−１８０２３０号公報 特開２００３−３２８９１０号公報

ところで、上記した特許文献１、２等に記載されている技術では、各種センサの検出値に基づいてバッテリ温度・電圧やエネルギロス等を推定して始動時のクランキングトルクを演算しているので、その推定・演算処理にどうしても誤差等が含まれる。このため、実際に必要なクランキングトルクを正確に反映した始動制御を行うことが困難であり、バッテリ温度が低いときの始動時に、バッテリ電圧が電圧下限値を下回る可能性が残されている。

本発明はそのような実情を考慮してなされたもので、機関始動用の電動機に電力を供給するバッテリの温度が低くても、始動時においてバッテリ電圧が電圧下限値を下回ることを確実に防止することが可能な内燃機関の始動制御装置の提供を目的とする。

本発明の始動制御装置は、内燃機関を始動する電動機と、前記電動機に電力を供給するバッテリと、前記バッテリの温度を検出するバッテリ温度検出手段と、制御手段とを備えている。そして、前記制御手段が、前記内燃機関の始動時に、前記バッテリ温度検出手段にて検出されるバッテリ温度が所定値未満である場合、基準クランキングトルクよりも低く設定した試行用クランキングトルクで前記電動機を駆動してクランキングを試み、前記内燃機関のクランクシャフトが回転しないときには、単位時間当たりのバッテリ電圧の低下割合を考慮して、前記試行用クランキングトルクを徐々に大きくしてクランキングを試みることを特徴としている。

本発明において、内燃機関の始動時にバッテリ温度が所定値未満である場合、まずは、予め設定された基準クランキングトルクよりも小さく設定した試行用クランキングトルク（例えば基準クランキングトルクの１０％のトルク）で電動機（スタータモータ）を駆動してクランキングを試み、このクランキングトライで内燃機関のクランクシャフトが回転しないときには、試行用クランキングトルクを大きくして再度クランキングトライを実施するという処理を繰り返す。このようにクランキング用の電動機を実際に駆動して、内燃機関のクランクシャフトが回転するか否かを判定しながら、クランキングトルクを徐々に大きくするという処理を行うことにより、始動時の内燃機関の状態（例えばエネルギロス等）に見合った適切なクランキングトルクを見出すことが可能になる。これにより、クランキングトルクを演算にて求める場合と比較して、始動時に実際に必要なクランキングトルクを正確に反映した始動制御を行うことが可能となり、バッテリ温度が低いときの始動時であっても、バッテリ電圧が電圧下限値を下回る可能性が少なくなる。しかも、単位時間当たりのバッテリ電圧の下降割合を考慮し、そのバッテリ電圧下降割合が所定値以上でバッテリ電圧が電圧下限値を下回る可能性がある場合は、クランキングトライつまりバッテリから電動機への電力供給を禁止することで、バッテリ電圧が電圧下限値を下回ることを確実に防止することができる。

本発明において、バッテリの電圧を検出するバッテリ電圧検出手段を設け、バッテリ温度検出手段にて検出されるバッテリ温度が所定値未満で、かつバッテリ電圧検出手段にて検出されるバッテリ電圧が所定値未満である場合に限って、試行用クランキングトルクで電動機を駆動してクランキングを試みるように構成してもよい。

このような構成を採用すれば、バッテリ電圧が所定値以上で十分に大きい場合には、クランキングによってバッテリが劣化する可能性がないと判断して、試行用クランキングトルクでの電動機の駆動を行わずに、基準クランキングトルクで電動機を駆動することが可能になる。これにより、バッテリ温度が低い場合であっても、バッテリ電圧が十分に大きいときにはクランキングトライを省略することができ、始動時のクランキングトライによるタイムラグを解消することができる。

本発明において、バッテリの電圧を検出するバッテリ電圧検出手段を設け、そのバッテリ電圧検出手段にて検出されるバッテリ電圧が所定の下限値以上であるときには、単位時間当たりのバッテリ電圧の低下割合が所定値以上であっても、試行用クランキングトルクで電動機を駆動してクランキングを試みるように構成してもよい。

このような構成を採用すれば、クランキングトライの際にバッテリ電圧下降割合が所定値以上となった場合でも、バッテリ電圧が電圧下限値（バッテリ電圧瞬時下限値）以上である場合は、バッテリに、クランキングトライを実行することが可能な容量があると判断して、試行用クランキングトルクでの電動機の駆動を許容することが可能になるので、バッテリ電圧下降割合のみを考慮して始動制御を行う場合と比較して、内燃機関のクランキングトライの回数を多くすることが可能となり、内燃機関の始動制御を更に精細に行うことができる。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。

図１は本発明の内燃機関の始動制御装置を適用するハイブリッド車の一例を示す概略構成図である。

図１のハイブリッド車は、エンジン１、モータジェネレータ２、モータジェネレータ３、動力分割機構４、インバータ５、ＨＶバッテリ６、コンバータ７、補機バッテリ８、変速機９、及び、ＥＣＵ（電子制御ユニット）１００などを備えている。

エンジン１は、４気筒ガソリンエンジンであって、図２に示すように、燃焼室１ａを形成するピストン１ｂ及び出力軸であるクランクシャフト１５を備えている。ピストン１ｂはコネクティングロッド１６を介してクランクシャフト１５に連結されており、ピストン１ｂの往復運動がコネクティングロッド１６によってクランクシャフト１５の回転へと変換される。

クランクシャフト１５には、外周面に複数の突起（歯）１７ａ・・１７ａを有するシグナルロータ１７が取り付けられている。シグナルロータ１７の側方近傍にはクランクポジションセンサ３５が配置されている。クランクポジションセンサ３５は、例えば電磁ピックアップであって、クランクシャフト１５が回転する際にシグナルロータ１７の突起１７ａに対応するパルス状の信号（出力パルス）を発生する。

エンジン１のシリンダブロック１ｃには、エンジン水温（冷却水温）を検出する水温センサ３１が配置されている。エンジン１の燃焼室１ａには点火プラグ２２が配置されている。点火プラグ２２の点火タイミングはイグナイタ２３によって調整される。イグナイタ２３はＥＣＵ１００によって制御される。

エンジン１の燃焼室１ａには吸気通路１１と排気通路１２が接続されている。吸気通路１１と燃焼室１ａとの間に吸気バルブ１３が設けられており、この吸気バルブ１３を開閉駆動することにより、吸気通路１１と燃焼室１ａとが連通または遮断される。また、排気通路１２と燃焼室１ａとの間に排気バルブ１４が設けられており、この排気バルブ１４を開閉駆動することにより、排気通路１２と燃焼室１ａとが連通または遮断される。これら吸気バルブ１３及び排気バルブ１４の開閉駆動は、クランクシャフト１５の回転が伝達される吸気カムシャフト及び排気カムシャフトの各回転によって行われる。

吸気通路１１には、エアクリーナ２６、熱線式のエアフローメータ３２、吸気温センサ３３（エアフローメータ３２に内蔵）、及び、エンジン１の吸入空気量を調整するための電子制御式のスロットルバルブ２４が配置されている。スロットルバルブ２４はスロットルモータ２５によって駆動される。スロットルバルブ２４の開度はスロットルセンサ３６によって検出される。エンジン１の排気通路１２には、排気ガス中の酸素濃度を検出するＯ₂センサ３４及び三元触媒２７などが配置されている。

そして、吸気通路１１には燃料噴射用のインジェクタ（燃料噴射弁）２１が配置されている。インジェクタ２１には、燃料タンクから燃料ポンプによって所定圧力の燃料が供給され、吸気通路１１に燃料が噴射される。この噴射燃料は吸入空気と混合されて混合気となってエンジン１の燃焼室１ａに導入される。燃焼室１ａに導入された混合気（燃料＋空気）は点火プラグ２２にて点火されて燃焼・爆発する。この混合気の燃焼室１ａ内での燃焼・爆発によりピストン１ｂが往復運動してクランクシャフト１５が回転する。以上のエンジン１の運転状態はＥＣＵ１００によって制御される。

一方、モータジェネレータ２は、三相交流によってロータが回転することにより動力を発生する交流同期電動機である。モータジェネレータ２には、ＨＶバッテリ６の直流電力をインバータ５にて変換した交流電力が供給されて回転する。なお、モータジェネレータ２は減速時や制動時には回生発電する。

モータジェネレータ３は、上記したモータジェネレータ２と同様に交流同期電動機であって、エンジン１が発生する動力のうち、動力分割機構４を介して分配された動力によって駆動して交流電力を発電する。モータジェネレータ３で発電された交流電力は、インバータ５にて直流電力に変換された後にＨＶバッテリ６に充電される。モータジェネレータ３は、エンジン１の始動時にクランキングを行うスタータモータとしても機能する。

モータジェネレータ２及びモータジェネレータ３はＥＣＵ１００によって駆動制御される。ＥＣＵ１００は、モータジェネレータ２及びモータジェネレータ３を駆動制御するために必要な信号（例えば回転数、印加電流など）をモータジェネレータ２及びモータジェネレータ３から入力してインバータ５にスイッチング制御信号を出力する。

なお、変速機９に連結されるモータジェネレータ２は主として電動機として動作するため、単に「モータ」と呼ばれることがある。また、動力分割機構４に連結されるモータジェネレータ３は概ね発電機として動作することが多いため、単に「ジェネレータ」と呼ばれることがある。

動力分割機構４は、例えば、モータジェネレータ２の回転軸に結合されたリングギヤと、モータジェネレータ３の回転軸に結合されたサンギヤと、エンジン１の出力軸に結合されたキャリアとからなるプラネタリギヤであり、エンジン１の動力をモータジェネレータ２の回転軸（駆動輪１０に連結）とモータジェネレータ３の回転軸とに分割する。

ＨＶバッテリ６は、例えばニッケル水素バッテリセルを所定数直列に接続した高電圧バッテリであって、前記したようにモータジェネレータ３の発電電力によって充電される。ＨＶバッテリ６には、バッテリ温度を検出するバッテリ温度検出センサ３７、及び、端子電圧を検出するバッテリ電圧検出センサ３８が配置されている。これらバッテリ温度検出センサ３７及びバッテリ電圧検出センサ３８の出力信号はＥＣＵ１００に入力される。

インバータ５は、ＨＶバッテリ６の直流電流とモータジェネレータ２やモータジェネレータ３の３相交流電流との変換を行う電力交換装置である。インバータ５はＥＣＵ１００により制御される。

補機バッテリ８は、照明、オーディオ機器、エアコン用コンプレッサ、及び、ＥＣＵ１００などに電力を供給する。

コンバータ７は、インバータ５の直流側に接続され、高電圧の直流を低電圧（例えば１２Ｖ）に降圧して補機バッテリ８の充電を行うＤＣ−ＤＣコンバータである。

変速機９は、動力分割機構４の駆動輪１０側への動力をディファレンシャル部９ａを介して駆動輪１０へ伝達する機構であり、内部に潤滑用のオートマティックトランスミッションフルード（ＡＴＦ）が循環されるように構成されている。

ＥＣＵ１００は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ及びバックアップＲＡＭなどを備えている。ＲＯＭは、各種制御プログラムや、それら各種制御プログラムを実行する際に参照されるマップ等が記憶されている。ＣＰＵは、ＲＯＭに記憶された各種制御プログラムやマップに基づいて各種の演算処理を実行する。また、ＲＡＭは、ＣＰＵでの演算結果や各センサから入力されたデータ等を一時的に記憶するメモリであり、バックアップＲＡＭは、例えばエンジン１の停止時にその保存すべきデータ等を記憶する不揮発性のメモリである。

ＥＣＵ１００には、水温センサ３１、エアフローメータ３２、吸気温センサ３３、Ｏ₂センサ３４、クランクポジションセンサ３５、スロットルセンサ３６、バッテリ温度検出センサ３７、及び、バッテリ電圧検出センサ３８が接続されており、さらに、スタータスイッチ４１、シフトレバーの操作位置を検出するシフトセンサ４２、アクセル開度を検出するアクセルセンサ４３、ブレーキセンサ４４、及び、車速センサ４５などが接続されている。

そして、ＥＣＵ１００は、上記した各種センサの出力信号に基づいて、運転者の要求トルク、必要とされるエンジン出力、モータトルクなどを算出し、エンジン１及びモータジェネレータ２のいずれか一方もしくは双方を動力源として駆動輪１０を駆動するというハイブリッド制御を行う。例えば、発進時や低速走行時のようにエンジン効率が低くなる領域では、エンジン１を停止させてモータジェネレータ２のみの動力で駆動輪１０を駆動する。また、通常走行時には、エンジン１を作動させてそのエンジン１の動力で駆動輪１０を駆動するという制御を行う。さらに、全開加速等の高負荷時には、エンジン１の動力に加えて、ＨＶバッテリ６からモータジェネレータ２に電力を供給してモータジェネレータ２による動力を補助動力として追加するという制御を行う。

また、ＥＣＵ１００は、エンジン停止条件が成立したときに、エンジン１を自動的に停止するアイドルストップ制御を実行する。さらに、ＥＣＵ１００は下記の始動制御処理を実行する。

−始動制御処理−
ＥＣＵ１００で実行する始動制御処理ルーチンの一例を図３に示すフローチャートを参照して説明する。

まず、ステップＳＴ１において、エンジン１の起動要求があるか否かを判定し、起動要求が無い場合は、このルーチンを一旦終了する。エンジン１の起動要求があったときにはステップＳＴ２に進む。エンジン１の起動要求は、例えばスタータスイッチ４１（イグニッションスイッチ）がＯＮとなったとき、及び、自動車走行（モータジェネレータ２のみの駆動力による走行）中にエンジン１を始動する条件が成立したときなどに発生する要求である。

ステップＳＴ２では、バッテリ温度検出センサ３７の出力から、現在（始動時）のＨＶバッテリ６の温度を読み込み、そのバッテリ温度が所定の判定値α未満であるか否かを判定する。このステップＳＴ２の判定結果が否定判定である場合（バッテリ温度が判定値α以上である場合）は、予め設定した基準クランキングトルクＴｂでクランキングを実施しても問題ないと判断してステップＳＴ６に進む。一方、ステップＳＴ２の判定結果が肯定判定である場合はステップＳＴ３に進む。

ステップＳＴ６では、予め設定された基準クランキングトルクＴｂに基づいてＨＶバッテリ６からモータジェネレータ３に電力を供給することにより、基準クランキングトルクＴｂでモータジェネレータ３を駆動してクランキングを試み、ステップＳＴ７の判定結果が肯定判定「クランキングＯＫ」となった場合、つまり、エンジン１のクランクシャフト１５が回転してクランクポジションセンサ３５がエンジン１の回転を示す信号を出力した場合は、このルーチンを一旦終了する。ここで、基準クランキングトルクＴｂでモータジェネレータ３を駆動した場合、ＨＶバッテリ６が劣化していない限りは、エンジン１のクランクシャフト１５は必ず回転する。また、ステップＳＴ７の判定結果が肯定判定「クランキングＯＫ」である場合、ＥＣＵ１００は、クランキング（クランクシャフト１５の回転）に伴ってエンジン１の各燃焼室１ａ内への燃料供給及び点火プラグ２２の点火を制御してエンジン１を始動する。

以上のステップＳＴ２の判定処理において、バッテリ温度に対して設定する判定値αは、予め設定する基準クランキングトルクＴｂ、ＨＶバッテリ６の温度及びＨＶバッテリ６の電圧低下などを考慮して経験的に求めた値を設定する。また、基準クランキングトルクＴｂについては、クランキング時のエネルギロスなどを考慮し、エンジン１のクランキング（クランクシャフト１５の回転）が可能な起動トルクを、予め実験・計算等によって経験的に求めてＥＣＵ１００のＲＯＭ等に設定・記憶しておく。

ステップＳＴ３では、バッテリ電圧検出センサ３８の出力から、現在（始動時）のＨＶバッテリ６の電圧を読み込み、そのバッテリ電圧ＶＢが所定の判定値β未満であるか否かを判定する。ステップＳＴ３は、クランキングによりバッテリ電圧ＶＢが低下して、ＨＶバッテリ６が劣化する可能性があるか否かを判定するステップであって、バッテリ電圧ＶＢが判定値β以上である場合（ステップＳＴ３の判定結果が否定判定である場合）は、基準クランキングトルクＴｂでクランキングを実施しても問題ないと判断してステップＳＴ６に進む。

ステップＳＴ６では、予め設定された基準クランキングトルクＴｂに基づいてＨＶバッテリ６からモータジェネレータ３に電力を供給することにより、基準クランキングトルクＴｂでモータジェネレータ３を駆動してクランキングを試み、ステップＳＴ７の判定結果が肯定判定「クランキングＯＫ」となった場合は、このルーチンを一旦終了する。なお、基準クランキングトルクＴｂでモータジェネレータ３を駆動した際には、エンジン１のクランクシャフト１５は必ず回転する。

ここで、ステップＳＴ３の判定処理において、バッテリ電圧ＶＢに対して設定する判定値βは、基準クランキングトルクＴｂ、ＨＶバッテリ６の温度及びＨＶバッテリ６の電圧低下などを考慮して、予め実験・計算等によって経験的に求めた値を設定しておく。

一方、ステップＳＴ３の判定結果が肯定判定である場合は、クランキングによりＨＶバッテリ６が劣化する可能性があると判断してステップＳＴ４に進む。ステップＳＴ４ではクランキングトルク上昇率γ（γ＝γ＋ａ）を求める。クランキングトルク上昇率γの初期値は「０」であり、定数ａは例えば１０％である。従って、エンジン１の起動要求があり、ステップＳＴ２及びステップＳＴ３の判定結果が共に肯定判定である場合の最初のγの値は、例えば１０％であり、２回目以降は例えば２０％、３０％、・・・９０％、１００％の順で変化する。

ステップＳＴ５では、基準クランキングトルクＴｂに現在のクランキングトルク上昇率γ（例えば１０％）を乗じて試行用クランキングトルクＴｇを求める。次に、ステップＳＴ６において、ステップＳＴ５で求めた試行用クランキングトルクＴｇに基づいて、ＨＶバッテリ６からモータジェネレータ３に電力を供給することにより、試行用クランキングトルクＴｇでモータジェネレータ３を駆動してクランキングを試みる。このクランキングトライ（１回目）により、エンジン１のクランクシャフト１５が回転してクランクポジションセンサ３５がエンジン１の回転を示す信号を出力した場合（ステップＳＴ７の判定結果が肯定判定である場合）はこのルーチンを一旦終了する。一方、エンジン１のクランクシャフト１５が回転しなかった場合（クランクポジションセンサ３５がエンジン１の回転を示す信号を出力しなかった場合）はステップＳＴ８に進む。

ステップＳＴ８においては、バッテリ電圧検出センサ３８の出力信号に基づいて、図４に示す単位時間当たりのバッテリ電圧下降割合［ΔＶＢ／Δｔ］を算出し、そのバッテリ電圧下降割合［ΔＶＢ／Δｔ］が所定の判定値η未満であるか否かを判定する。ステップＳＴ８は、クランキングトライによりバッテリ電圧ＶＢが低下し、バッテリ電圧瞬時下限値ε（図４参照）を下回る可能性があるか否かを判定するステップであって、このステップＳＴ８の判定結果が肯定判定である場合、つまり、バッテリ電圧下降割合［ΔＶＢ／Δｔ］が判定値η未満（ΔＶＢ／Δｔ＜η）である場合は、試行用クランキングトルクＴｇでクランキングを実施しても問題ないと判断してステップＳＴ４に戻る。

このステップＳＴ８の判定処理において、バッテリ電圧下降割合［ΔＶＢ／Δｔ］に対して設定する判定値ηは、ＨＶバッテリ６の電圧低下及びバッテリ電圧瞬時下限値εなどを考慮して、予め実験・計算等によって経験的に求めた値を設定しておく。なお、バッテリ電圧下降割合［ΔＶＢ／Δｔ］の算出に用いるΔｔは、例えばバッテリ電圧ＶＢのサンプリング（読み込み）周期、もしくはＥＣＵ１００の演算周期の最小単位である。

ステップＳＴ８の判定結果が肯定判定である場合、ステップＳＴ４でクランキングトルク上昇率γ（γ＝γ＋ａ）を求めた後、ステップＳＴ５において、基準クランキングトルクＴｂに現在のクランキングトルク上昇率γ（例えば２０％）を乗じて試行用クランキングトルクＴｇを求める。

次に、ステップＳＴ６において、ステップＳＴ５で求めた試行用クランキングトルクＴｇに基づいてＨＶバッテリ６からモータジェネレータ３に電力を供給することにより、試行用クランキングトルクＴｇでモータジェネレータ３を駆動してクランキングを試みる。このクランキングトライ（２回目）を行うときには、前回のクランキングトライ時においてＨＶバッテリ６に電流が流れているので、その電流の流れによる自己発熱によってＨＶバッテリ６のバッテリ温度が上昇しており、さらに、試行用クランキングトルクＴｇを１回目よりも大きくしているので、クランキングトライによりエンジン１のクランクシャフト１５が回転する可能性が高くなり、ステップＳＴ７において「クランキングＯＫ」となった場合（エンジン１のクランクシャフト１５が回転してクランクポジションセンサ３５がエンジン１の回転を示す信号を出力した場合）は、このルーチンを一旦終了する。

一方、クランキングトライ（２回目）によりエンジン１のクランクシャフト１５が回転しなかった場合（ステップＳＴ７の判定結果が否定判定である場合）は、ステップＳＴ８において、バッテリ電圧下降割合［ΔＶＢ／Δｔ］が判定値η未満であるか否かを判定する。その判定結果が肯定判定である場合は、再度、ステップＳＴ４に戻ってクランキングトルク上昇率γ（γ＝γ＋ａ）を求め、基準クランキングトルクＴｂに現在のクランキングトルク上昇率γ（例えば３０％）を乗じて試行用クランキングトルクＴｇを求める（ステップＳＴ５）。次に、ステップＳＴ６において、ステップＳＴ５で求めた試行用クランキングトルクＴｇに基づいて、ＨＶバッテリ６からモータジェネレータ３に電力を供給することにより、試行用クランキングトルクＴｇでモータジェネレータ３を駆動してクランキングを試みる。

このクランキングトライ（３回目）を行うときには、前回のクランキングトライ時においてＨＶバッテリ６に電流が流れているので、その電流の流れによる自己発熱によりＨＶバッテリ６のバッテリ温度が上昇しており、さらに、試行用クランキングトルクＴｇを２回目よりも大きくしているので、クランキングトライによりエンジン１のクランクシャフト１５が回転する可能性が更に高くなり、ステップＳＴ７において「クランキングＯＫ」となった場合（エンジン１のクランクシャフト１５が回転してクランクポジションセンサ３５がエンジン１の回転を示す信号を出力した場合）は、このルーチンを一旦終了する。

一方、エンジン１のクランクシャフト１５が回転しなかった場合（クランクポジションセンサ３５がエンジン１の回転を示す信号を出力しな場合）は、ステップＳＴ８においてバッテリ電圧下降割合［ΔＶＢ／Δｔ］が判定値η未満であるか否かを判定する。その判定結果が肯定判定である場合は、再度、ステップＳＴ４に戻る。

そして、以上のようなステップＳＴ４〜ステップＳＴ８の処理つまり試行用クランキングトルクＴｇを徐々に大きくしたクランキングトライを、エンジン１のクランクシャフト１５が回転するまで繰り返して行って、エンジン１のクランクシャフト１５が回転する機会を模索する。ただし、バッテリ電圧下降割合［ΔＶＢ／Δｔ］が判定値η以上となり（ステップＳＴ８の判定結果が否定判定）、バッテリ電圧ＶＢがバッテリ電圧瞬時下限値ε未満となった場合（ステップＳＴ９の判定結果が肯定判定）には、ＨＶバッテリ６が劣化するおそれがあるので、クランキングトライつまりＨＶバッテリ６からモータジェネレータ３への電力供給を行わずにこのルーチンを終了する。

以上のように、この例の始動制御処理によれば、低温始動時においてＨＶバッテリ６の温度が所定値未満であるときには、試行用クランキングトルクでモータジェネレータ（スタータモータ）３を実際に駆動して、エンジン１のクランクシャフト１５が回転するか否かを判定し、クランクシャフト１５が回転していないときには、試行用クランキングトルクを大きくして再度クランキングトライを実施するという処理を繰り返しているので、エンジン１の状態（例えばエネルギロス等）に見合った適切なクランキングトルクを見出すことが可能になる。これにより、クランキングトルクを演算にて求める場合と比較して、始動時に実際に必要なクランキングトルクを正確に反映した始動制御を行うことが可能になり、バッテリ温度が低いときの始動時であっても、バッテリ電圧が電圧下限値を下回る可能性が少なくなる。しかも、バッテリ電圧下降割合［ΔＶＢ／Δｔ］及びバッテリ電圧瞬時下限値εを考慮して、試行用クランキングトルクＴｇを徐々に大きくしているので、バッテリ電圧が電圧下限値を下回ること（バッテリ電圧の下限割れ）を確実に防止することができる。

さらに、この例の始動制御処理では、バッテリ電圧下降割合［ΔＶＢ／Δｔ］が所定の判定値η以上となった場合でも、バッテリ電圧ＶＢがバッテリ電圧瞬時下限値ε以上である場合（ステップＳＴ９の判定結果が否定判定である場合）には、ＨＶバッテリ６に、クランキングトライを実行することが可能な容量があると判断して、ＨＶバッテリ６からの電力によるモータジェネレータ３の駆動を許容しているので、バッテリ電圧下降割合［ΔＶＢ／Δｔ］のみを考慮して始動制御を行う場合と比較して、エンジン１のクランキングトライの回数を多くすることが可能となり、エンジン１の始動制御を更に精細に行うことができる。

また、この例の始動制御処理では、ＨＶバッテリ６のバッテリ電圧ＶＢが所定の判定値β以上で十分に大きい場合には、クランキングによってＨＶバッテリ６が劣化する可能性がないと判断して、基準クランキングトルクでモータジェネレータ３を駆動しているので、ＨＶバッテリ６のバッテリ温度が低い場合であっても、バッテリ電圧ＶＢが十分に大きいときには、試行用クランキングトルクＴｇでのクランキングトライを省略することが可能となり、始動時のクランキングトライによるタイムラグを解消することができる。

−他の実施形態−
以上の例では、モータジェネレータにてクランキングを行うハイブリッド車のエンジンの始動制御に本発明を適用した例を示したが、本発明はこれに限られることなく、クランキングを行うためのスタータモータを個別に設けたハイブリッド車のエンジンの始動制御に適用できる。

以上の例では、ハイブリッド車に搭載したエンジンの始動制御に本発明を適用した例を示したが、本発明はこれに限られることなく、アイドルストップ制御を行うエコラン車に搭載されるエンジン、あるいはアイドルストップ制御を行わない通常の自動車に搭載されるエンジンの始動制御にも適用できる。

以上の実施形態では、４気筒ガソリンエンジンの始動制御に本発明を適用した例を示したが、本発明はこれに限られることなく、例えば筒６気筒ガソリンエンジンなど他の任意の気筒数の多気筒ガソリンエンジンの始動制御にも適用できる。

さらに、ガソリンエンジンに限られることなく、例えばＬＰＧ（液化石油ガス）やＬＮＧ（液化天然ガス）などの他の燃料とする点火方式のエンジン、あるいは、ディーゼルエンジン等の始動制御にも適用可能であり、また、筒内直噴型エンジンの始動制御にも適用可能である。

本発明の内燃機関の始動制御装置を適用するハイブリッド車の一例を示す概略構成図である。 図１のハイブリッド車に搭載されるエンジン（内燃機関）の概略構成図である。 ＥＣＵが実行する始動制御処理の一例を示すフローチャートである。 クランキング時におけるバッテリ電圧の時間的な変化を模式的に示すグラフである。

符号の説明

１ エンジン
２ モータジェネレータ
３ モータジェネレータ（機関始動用の電動機）
４ 動力分割機構
５ インバータ
６ ＨＶバッテリ
７ コンバータ
１５ クランクシャフト
１７ シグナルロータ
３５ クランクポジションセンサ
３７ バッテリ温度検出センサ
３８ バッテリ電圧検出センサ
４１ スタータスイッチ
１００ ＥＣＵ

Claims (3)

1. 内燃機関を始動する電動機と、前記電動機に電力を供給するバッテリと、前記バッテリの温度を検出するバッテリ温度検出手段と、制御手段とを備え、
   前記制御手段は、前記内燃機関の始動時に、前記バッテリ温度検出手段にて検出されるバッテリ温度が所定値未満である場合、基準クランキングトルクよりも低く設定した試行用クランキングトルクで前記電動機を駆動してクランキングを試み、前記内燃機関のクランクシャフトが回転しないときには、単位時間当たりのバッテリ電圧の低下割合を考慮して、前記試行用クランキングトルクを徐々に大きくしてクランキングを試みることを特徴とする内燃機関の始動制御装置。
2. 請求項１記載の内燃機関の始動制御装置において、
   前記バッテリの電圧を検出するバッテリ電圧検出手段を備え、前記制御手段は、前記バッテリ温度検出手段にて検出されるバッテリ温度が所定値未満で、かつ前記バッテリ電圧検出手段にて検出されるバッテリ電圧が所定値未満である場合に、試行用クランキングトルクで前記電動機を駆動してクランキングを試みることを特徴とする内燃機関の始動制御装置。
3. 請求項１または２記載の内燃機関の始動制御装置において、
   前記バッテリの電圧を検出するバッテリ電圧検出手段を備え、前記制御手段は、前記バッテリ電圧検出手段にて検出されるバッテリ電圧が所定の下限値以上であるときには、単位時間当たりのバッテリ電圧の低下割合が所定値以上であっても、試行用クランキングトルクで前記電動機を駆動してクランキングを試みることを特徴とする内燃機関の始動制御装置。

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