JP2011196389A - 内燃機関の制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】スタータのピニオン８を予めリングギア９に噛合わせ、エンジンを短時間かつ静かに始動するシステムで、ピニオン８を押出すソレノイド７の過熱による損傷や保持力低下等の不具合を防止する内燃機関の始動制御装置及び制御方法を提供する。
【解決手段】上記課題は、内燃機関と接続する接続手段を有する電動機と、所定の停止条件成立にて前記内燃機関を停止する停止手段を有し、前記接続手段に前記内燃機関との接続指示をする内燃機関の始動装置と、前記接続手段に対する接続指示が所定時間以上継続するとき、前記電動機を動作して前記内燃機関を始動することを特徴とする内燃機関の制御装置によって達成される。
【選択図】 図１

Description

本発明は、電動機を使った内燃機関の制御装置であって始動制御に関する。

例えば、特許文献１では、エンジン回転の自動停止を感知した時に、コントローラからスタータのピニオン噛合い制御用ソレノイドにＯＮ信号を送ってエンジン停止中にピニオンをリングギアに噛合わせ、その後、自動始動の条件が成立した時に、スタータ用モータに通電することで、該エンジンを自動的に始動させることで耐久性向上と騒音低減するとなっている。

特開平１１−０３０１３９号公報

しかし、上記従来技術は、スタータのピニオン噛合い制御用ソレノイドに通電により、ソレノイドの過熱や保持力低下、さらに、バッテリ残量低下によるエンジン再始動失敗が問題になる場合がある。

本発明の目的は、上記問題を起すことなく、スタータのピニオンを予め噛合わせるソレノイドの制御を実現する内燃機関の始動制御装置及び制御方法を提供することにある。

上記課題は、内燃機関と接続する接続手段を有する電動機と、所定の停止条件成立にて前記内燃機関を停止する停止手段を有し、前記接続手段に前記内燃機関との接続指示をする内燃機関の始動装置と、前記接続手段に対する接続指示が所定時間以上継続すると、前記電動機を動作して前記内燃機関を始動することによって解決される。

また更に好ましくは、前記接続の解放時間に比例して、次回の接続指示時間の判定値を増加する。

また更に好ましくは、前記接続中は、次回の接続指示時間の判定値を減少する。

また上記課題は、内燃機関と接続する接続手段を有する電動機と、所定の停止条件成立にて前記内燃機関を停止する停止手段を有し、前記接続手段に前記内燃機関との接続指示をする内燃機関の始動装置と、前記内燃機関は気筒へ燃料を噴射，点火する手段を有し、前記内燃機関の運動状態を判定し、該判定結果により前記電動機の動作を停止することによっても達成される。

また上記課題は、内燃機関と接続する接続手段を有する電動機と、所定の停止条件成立にて前記内燃機関を停止する停止手段を有し、前記接続手段に前記内燃機関との接続指示をする内燃機関の始動装置と、前記電動機の動作停止後も前記内燃機関の完爆判定まで前記接続手段を締結することによっても達成される。

また上記課題は、内燃機関と接続する接続手段を有する電動機と、所定の停止条件成立にて前記内燃機関を停止する停止手段を有し、前記接続手段に前記内燃機関との接続指示をする内燃機関の始動装置と、前記内燃機関への燃料供給を遮断後、前記内燃機関が停止する前に前記接続手段に対して接続指示することによっても達成される。

また上記課題は、内燃機関と接続する接続手段を有する電動機と、所定の停止条件成立にて前記内燃機関を停止する停止手段を有し、前記接続手段に前記内燃機関との接続指示をする内燃機関の始動装置と、前記接続手段は接続の駆動力を複数に切替える手段を有し、前記内燃機関停止後は小さな駆動力で前記接続手段を接続することによっても達成される。

また上記課題は、内燃機関と接続する接続手段を有する電動機と、所定の停止条件成立にて前記内燃機関を停止する停止手段を有し、前記接続手段に前記内燃機関との接続指示をする内燃機関の始動装置と、前記内燃機関停止後に前記接続手段を接続し、前記電動機を駆動して前記内燃機関のピストンを所定の位置にすることによっても達成される。

また上記課題は、内燃機関と接続する接続手段を有する電動機と、所定の停止条件成立にて前記内燃機関を停止する停止手段を有し、前記接続手段に前記内燃機関との接続指示をする内燃機関の始動装置において、前記接続手段を駆動後、所定時間、前記電動機の駆動を禁止することによっても達成される。

本発明によれば、アイドルストップの間、予めスタータのピニオン噛合い制御用ソレノイドへ通電することによる課題を回避することができ、エンジン停止中にピニオンをリングギアに噛合わせる内燃機関の始動制御装置及び制御方法を提供できる効果がある。

内燃機関の制御装置（ＥＣＵ）の一例を示すブロック図。 アイドルストップおよび始動時のピニオンおよびモータの動作を示すタイムチャート。 アイドルストップおよび始動時のピニオンおよびモータの動作パターンを示す表。 １０ミリ秒毎に起動する定時処理。 アイドルストップ制御（ステップ１０１）の詳細フロー。 エンジン停止処理（ステップ１１３）の詳細フロー。 エンジン動作処理（ステップ１１４）の詳細フロー。

次に図面を参照して、本発明の実施の形態を説明する。

図１は、車両に搭載されてエンジン（内燃機関）及びスタータの制御を行う内燃機関の始動制御装置（ＥＣＵ）の一例を示すブロック図である。図１においてＥＣＵ１は、入力回路２、それらの情報よりエンジンおよびスタータの制御目標を演算するマイクロコンピュータ３，ＦＥＴなどからなる駆動回路４から構成される。

入力信号は、エンジンの始動スイッチ５，ブレーキスイッチ６及びアクセルや回転センサを含むセンサ信号である。また、出力信号は、スタータ系とエンジン系からなる。

スタータは、ソレノイド７でピニオン８を押し出してエンジンのリングギア９に噛み込ませて予めエンジンと結合する。ピニオン８とリングギア９の衝突音、および、ソレノイド７の温度上昇を低減するため、強く結合するためのリレー１０のほかに抵抗を入れて弱く結合するためのリレー１１も設ける。また、エンジンを回すためのモータ１２は、ピストンの停止位置を再始動に最適な位置にするため、エンジン始動のためのリレー１３のほかに抵抗を入れてゆっくり回すためのリレー１４も設ける。

エンジンは、空気量を変えるスロットル，燃料噴射量を変えるインジェクタ，燃焼タイミングを変えるプラグなどからなる。

前記ＥＣＵ１は、変速機制御装置１５など他の制御装置とＣＡＮ通信で接続し、車速情報など受信する。

図２は、アイドルストップおよびエンジン始動時の前記ピニオン８および前記モータ１２の動作を示すタイムチャート、そして、図３は、動作パターンを示す表であり、それらを使って動作を説明する。

始動スイッチ５をオンすると、ピニオン８のリレー１０をオンしてピニオン８を噛み込ませ（接続，ｄ）、７０ミリ秒後にモータ１２のリレー１３をオンしてエンジンを回す（アシスト，ｅ）。モータ１２のアシスト力がなくてもエンジンが始動できる回転数Ｎ２に達したらモータ１２のリレー１３をオフし（完爆待ち，ｆ）、確実にエンジンが始動した回転数Ｎ３に達したらピニオン８のリレー１０をオフする（アシスト終了，ｇ）。

ブレーキペダルを踏み、車速が０になり、１秒経過したら、アイドルストップするようにエンジンへの燃料供給をカットし（エンジン停止，ａ）、エンジン回転数がＮ１に下がったらピニオン８のリレー１１をオンしてピニオン８を少ない衝撃で噛み込ませる（プリ接続，ｂ）。その後、ブレーキペダルを離したら、走行に備え、始動スイッチ５のオン時と同じ手順で、ピニオン８のリレー１０およびモータ１２のリレー１３をオンしてエンジンを回して再始動する。

なお、エンジンを停止させた時、ピストンの停止位置が再始動に最適な位置でない場合は、ずれ量に応じた時間、ピニオン８のリレー１０およびモータ１２のリレー１４をオンしてエンジンを回し（位置合せ，ｃ）、ピストンの位置を修正する。

エンジンを再始動する条件は、ブレーキペダルを離す以外に、ソレノイド７の発熱保護のため設けた通電可能な残り時間を計るタイマが０になることもある。このタイマは、ソレノイド７に通電している間は一定時間毎に減少させ、通電を停止している間は一定時間毎に増加させる。

図２の動作は、図４から図７のフローチャートのプログラムをマイクロコンピュータ３へ組込んで実現する。

図４は、１０ミリ秒毎に起動する定時処理である。ステップ１００では、前記始動スイッチ５，前記ブレーキスイッチ６及びアクセルを含む前記センサ信号を取り込む。ステップ１０１では、図５に細述するアイドルストップ制御を行う。

ステップ１００で取込んだ情報に基づき、ステップ１０２ではスロットル開度を調節して空気量、ステップ１０３ではインジェクタ噴射時間にて燃料噴射量、ステップ１０４ではプラグ点火タイミングなどを最適に制御する。

ステップ１０５では、変速機制御装置１５から車速情報を受信するなどの情報送受信をＣＡＮ通信にて行う。

図５は、アイドルストップ制御（ステップ１０１）の詳細フローである。ステップ１１０では、ソレノイド７の保護タイマが０になったか判断し、偽の場合は、ステップ１１１で前記ブレーキスイッチ６がオンしているか判断し、真の場合は、ステップ１１２で車速が０（停車）後１秒経過しているか判断する。真の場合は、ステップ１１３で図６に細述するエンジン停止に関わるモードの選択処理を行い、偽の場合は、ステップ１１４で図７に細述するエンジン動作に関わるモードの選択処理を行う。ステップ１１５では、ステップ１１３あるいはステップ１１４で定めたモードに従いスタータのピニオン８およびモータ１２をそれらのリレーを介して制御する。

図６は、エンジン停止処理（ステップ１１３）の詳細フローである。ステップ１２０では、エンジン回転数が所定値Ｎ１より低いか判断する。真の場合、エンジンが停止していないあるいはピストン停止位置が再始動に最適な位置であるか判断する。偽の場合、ステップ１２２へ進み図３の位置合せ（ｃ）を、真の場合、ステップ１２３へ進み図３のプリ接続（ｂ）を選択する。ステップ１２０で偽の場合、ステップ１２４へ進み図３のエンジン停止（ａ）を選択する。

図７は、エンジン動作処理（ステップ１１４）の詳細フローである。ステップ１３０では、ピニオン８のソレノイド７に通電後０.１秒経過したか判断し、真の場合、エンジン回転数が所定値Ｎ２より低いか判断する。偽の場合、エンジン回転数が前記所定値Ｎ２より高い所定値Ｎ３より低いか判断する。偽の場合、確実にエンジンが始動したとしてステップ１３３へ進み図３のアシスト終了（ｇ）を、真の場合、ステップ１３４へ進み図３の完爆待ち（ｆ）を選択する。ステップ１３１で真の場合、ステップ１３５へ進み図３のアシスト（ｅ）を、ステップ１３０で偽の場合、ステップ１３６へ進み図３の接続（ｄ）を選択する。

ステップ１１０にて、ソレノイド７の保護タイマの残り時間が０になったか判断し、ステップ１１４にてエンジンを動作させソレノイド７を過熱から保護することができる。

アイドル停止時間が短くなり燃費効果は損なわれるが、アイドル停止による触媒温度の低下に伴う排気性能の悪化を防止することもできる。

本発明は、エンジン停止中にピニオンをリングギアに噛合わせる内燃機関の始動制御装置に適用できる。

１ ＥＣＵ
２ 入力回路
３ マイクロコンピュータ
４ 駆動回路
５ エンジンの始動スイッチ
６ ブレーキスイッチ
７ ソレノイド
８ ピニオン
９ リングギア
１０，１１，１３，１４ リレー
１２ モータ
１５ 変速機制御装置

Claims (9)

1. 内燃機関と接続する接続手段を有する電動機と、所定の停止条件成立にて前記内燃機関を停止する停止手段を有し、前記接続手段に前記内燃機関との接続指示をする内燃機関の始動装置と、前記接続手段に対する接続指示が所定時間以上継続するとき、前記電動機を動作して前記内燃機関を始動することを特徴とする内燃機関の制御装置。
2. 請求項１において、前記接続手段の接続の解放時間に比例して、次回の接続指示時間の判定値を増加することを特徴とする内燃機関の制御装置。
3. 請求項１において、前記接続手段の接続中は、次回の接続指示時間の判定値を減少することを特徴とする内燃機関の制御装置。
4. 内燃機関と接続する接続手段を有する電動機と、所定の停止条件成立にて前記内燃機関を停止する停止手段を有し、前記接続手段に前記内燃機関との接続指示をする内燃機関の始動装置と、前記内燃機関は気筒へ燃料を噴射，点火する手段を有すると共に、前記内燃機関の運動状態を判定し、前記判定の結果により前記電動機の動作を停止することを特徴とする内燃機関の制御装置。
5. 内燃機関と接続する接続手段を有する電動機と、所定の停止条件成立にて前記内燃機関を停止する停止手段を有し、前記接続手段に前記内燃機関との接続指示をする内燃機関の始動装置と、前記電動機の動作停止後も前記内燃機関の完爆判定まで前記接続手段を締結することを特徴とする内燃機関の制御装置。
6. 内燃機関と接続する接続手段を有する電動機と、所定の停止条件成立にて前記内燃機関を停止する停止手段を有し、前記接続手段に前記内燃機関との接続指示をする内燃機関の始動装置と、前記内燃機関への燃料供給を遮断後、前記内燃機関が停止する前に前記接続手段に対して接続指示することを特徴とする内燃機関の制御装置。
7. 内燃機関と接続する接続手段を有する電動機と、所定の停止条件成立にて前記内燃機関を停止する停止手段を有し、前記接続手段に前記内燃機関との接続指示をする内燃機関の始動装置と、前記接続手段は接続の駆動力を複数に切替える手段を有し、前記内燃機関停止後は小さな駆動力で前記接続手段を接続することを特徴とする内燃機関の制御装置。
8. 内燃機関と接続する接続手段を有する電動機と、所定の停止条件成立にて前記内燃機関を停止する停止手段を有し、前記接続手段に前記内燃機関との接続指示をする内燃機関の始動装置と、前記内燃機関停止後に前記接続手段を接続し、前記電動機を駆動して前記内燃機関のピストンを所定の位置にすることを特徴とする内燃機関の制御装置。
9. 内燃機関と接続する接続手段を有する電動機と、所定の停止条件成立にて前記内燃機関を停止する停止手段を有し、前記接続手段に前記内燃機関との接続指示をする内燃機関の始動装置と、前記接続手段を駆動後、所定時間、前記電動機の駆動を禁止することを特徴とする内燃機関の制御装置。