JP4973595B2 - 内燃機関装置および内燃機関の始動制御方法 - Google Patents

Description

本発明は、内燃機関装置および内燃機関の始動制御方法に関し、詳しくは、内燃機関とこの内燃機関の出力軸にトルクを出力可能な電動機とを備える内燃機関装置およびこうした内燃機関装置における内燃機関の始動制御方法に関する。

従来、この種の内燃機関装置としては、エンジンの始動時には、クランキング速度が速ければ速いほど燃料噴射時間を短くして燃料噴射を行なうものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。この装置では、クランキング速度が速ければ速いほど吸入空気量が少なくなることに基づいて燃料噴射時間を設定し、始動時の混合気の空燃比をより適正なものとしている。
特開２００４−１６２６９１号公報

通常、エンジンの燃料噴射量は吸入空気量から計算されるが、エンジンのクランキングを開始した直後は吸入空気量を正確に予測することができないため、空燃比にバラツキが生じ、エミッションが悪化する場合が生じる。特に、エンジンのクランク位置を検出するのに基準位置を検出する必要があるクランク位置検出センサが取り付けられたハイブリッド車の場合、共振周波数帯を迅速に通過するためにエンジンを比較的大きなトルクでクランキングするため、クランク位置の基準位置を検出してエンジンの回転数を演算することができるようになったときのエンジンの回転数はクランキングを開始したときのクランク位置によって大きく異なるものとなり、吸入空気量の予測値に大きなズレが生じ、適正な燃料噴射を行なうことができず、エミッションの悪化を招いてしまう。

本発明の内燃機関装置および内燃機関の始動制御方法は、内燃機関の始動時における最初の燃料噴射をより適正に行なうことによりエミッションの悪化を抑制することを主目的とする。

本発明の内燃機関装置および内燃機関の始動制御方法は、上述の主目的を達成するために以下の手段を採った。

本発明の第１の内燃機関装置は、
内燃機関と、前記内燃機関の出力軸にトルクを出力可能な電動機と、を備える内燃機関装置であって、
所定の回転位置を基準位置として前記内燃機関の出力軸と同期して回転する回転体の該基準位置からの回転量に基づいて前記内燃機関の出力軸の回転位置を検出する回転位置検出手段と、
前記検出された回転位置に基づいて前記内燃機関の回転数を演算する回転数演算手段と、
前記内燃機関のクランキングに伴って前記回転数演算手段により最初に前記内燃機関の回転数が演算されたときから前記演算された回転数に基づいて前記内燃機関の吸入空気量の予測値である予測吸入空気量を演算する予測吸入空気量演算手段と、
前記演算された予測吸入空気量に基づいて前記内燃機関のクランキングに伴って最初に燃料噴射する際の初回燃料噴射量を設定する初回燃料噴射量設定手段と、
前記内燃機関のクランキングに伴って前記回転数演算手段により最初に演算された前記内燃機関の回転数が大きいほど小さくなる傾向に補正係数を設定する補正係数設定手段と、
前記内燃機関を始動するとき、前記内燃機関がクランキングされるよう前記電動機を制御すると共に前記設定された初回燃料噴射量に前記設定された補正係数を乗じて得られる初回実行用燃料噴射量が噴射されて前記内燃機関が始動されるよう前記内燃機関を制御する始動時制御手段と、
を備えることを要旨とする。

この本発明の第１の内燃機関装置では、内燃機関を始動するときには、電動機については、内燃機関がクランキングされるよう制御する。内燃機関については、内燃機関のクランキングに伴って回転数演算手段により最初に内燃機関の回転数が演算されたときから演算された回転数に基づいて内燃機関の吸入空気量の予測値である予測吸入空気量を演算すると共に前記演算した予測吸入空気量に基づいて内燃機関の始動に伴って最初に燃料噴射する際の初回燃料噴射量を設定し、内燃機関のクランキングに伴って回転数演算手段により最初に演算された内燃機関の回転数が大きいほど小さくなる傾向に補正係数を設定する。そして、設定した初回燃料噴射量に設定した補正係数を乗じて得られる初回実行用燃料噴射量が噴射されて内燃機関が始動されるよう内燃機関を制御する。ここで、補正係数は、実際の吸入空気量と予測吸入空気量との差がクランキングを開始した後に最初に演算された内燃機関の回転数が大きいほど小さくなる方向にズレることに基づいており、実験などにより定めることができる。こうした制御により、内燃機関の始動時における最初の燃料噴射をより適正に行なうことができ、これにより、エミッションの悪化を抑制することができる。

本発明の第２の内燃機関装置は、
内燃機関と、前記内燃機関の出力軸にトルクを出力可能な電動機と、を備える内燃機関装置であって、
所定の回転位置を基準位置として前記内燃機関の出力軸と同期して回転する回転体の該基準位置からの回転量に基づいて前記内燃機関の出力軸の回転位置を検出する回転位置検出手段と、
前記検出された回転位置に基づいて前記内燃機関の回転数を演算する回転数演算手段と、
前記内燃機関のクランキングに伴って前記回転数演算手段により最初に前記内燃機関の回転数が演算されたときから前記演算された回転数に基づいて前記内燃機関の吸入空気量の予測値である予測吸入空気量を演算する予測吸入空気量演算手段と、
前記演算された予測吸入空気量に基づいて前記内燃機関のクランキングに伴って最初に燃料噴射する際の初回燃料噴射量を設定する初回燃料噴射量設定手段と、
前記内燃機関の運転を停止したときに前記回転位置検出手段により検出された回転位置と前記基準位置との角度差が大きいほど大きくなる傾向に補正係数を設定する補正係数設定手段と、
前記内燃機関を始動するとき、前記内燃機関がクランキングされるよう前記電動機を制御すると共に前記設定された初回燃料噴射量に前記設定された補正係数を乗じて得られる初回実行用燃料噴射量が噴射されて前記内燃機関が始動されるよう前記内燃機関を制御する始動時制御手段と、
を備えることを要旨とする。

この本発明の第２の内燃機関装置では、内燃機関を始動するときには、電動機については、内燃機関がクランキングされるよう制御する。内燃機関については、内燃機関のクランキングに伴って回転数演算手段により最初に内燃機関の回転数が演算されたときから演算された回転数に基づいて内燃機関の吸入空気量の予測値である予測吸入空気量を演算すると共に演算した予測吸入空気量に基づいて内燃機関のクランキングに伴って最初に燃料噴射する際の初回燃料噴射量を設定し、内燃機関の運転を停止したときに回転位置検出手段により検出された回転位置と基準位置との角度差が大きいほど大きくなる傾向に補正係数を設定する。そして、設定した初回燃料噴射量に設定した補正係数を乗じて得られる初回実行用燃料噴射量が噴射されて内燃機関が始動されるよう内燃機関を制御する。ここで、補正係数は、実際の吸入空気量と予測吸入空気量との差が内燃機関の運転を停止したときの内燃機関の出力軸の回転位置（クランキングを開始する際の回転位置）と基準位置との角度差が大きいほど大きくなる方向にズレることに基づいており、実験などにより定めることができる。こうした制御により、内燃機関の始動時における最初の燃料噴射をより適正に行なうことができ、これにより、エミッションの悪化を抑制することができる。

本発明の第１の内燃機関の始動制御方法は、
内燃機関と、前記内燃機関の出力軸にトルクを出力可能な電動機と、所定の回転位置を基準位置として前記内燃機関の出力軸と同期して回転する回転体の該基準位置からの回転量に基づいて前記内燃機関の出力軸の回転位置を検出する回転位置検出手段と、前記検出された回転位置に基づいて前記内燃機関の回転数を演算する回転数演算手段と、を備える内燃機関装置における前記内燃機関の始動制御方法であって、
前記内燃機関がクランキングされるよう前記電動機を制御し、
前記内燃機関のクランキングに伴って前記回転数演算手段により最初に前記内燃機関の回転数が演算されたときから前記演算された回転数に基づいて前記内燃機関の吸入空気量の予測値である予測吸入空気量を演算すると共に前記演算した予測吸入空気量に基づいて前記内燃機関の始動に伴って最初に燃料噴射する際の初回燃料噴射量を設定し、前記内燃機関のクランキングに伴って前記回転数演算手段により最初に演算された前記内燃機関の回転数が大きいほど小さくなる傾向に補正係数を設定し、前記設定した初回燃料噴射量に前記設定した補正係数を乗じて得られる初回実行用燃料噴射量が噴射されて前記内燃機関が始動されるよう前記内燃機関を制御する、
ことを特徴とする。

この本発明の第１の内燃機関の始動制御方法では、内燃機関を始動するときには、電動機については、内燃機関がクランキングされるよう制御する。内燃機関については、内燃機関のクランキングに伴って回転数演算手段により最初に内燃機関の回転数が演算されたときから演算された回転数に基づいて内燃機関の吸入空気量の予測値である予測吸入空気量を演算すると共に前記演算した予測吸入空気量に基づいて内燃機関の始動に伴って最初に燃料噴射する際の初回燃料噴射量を設定し、内燃機関のクランキングに伴って回転数演算手段により最初に演算された内燃機関の回転数が大きいほど小さくなる傾向に補正係数を設定する。そして、設定した初回燃料噴射量に設定した補正係数を乗じて得られる初回実行用燃料噴射量が噴射されて内燃機関が始動されるよう内燃機関を制御する。ここで、補正係数は、実際の吸入空気量と予測吸入空気量との差がクランキングを開始した後に最初に演算された内燃機関の回転数が大きいほど小さくなる方向にズレることに基づいており、実験などにより定めることができる。こうした制御により、内燃機関の始動時における最初の燃料噴射をより適正に行なうことができ、これにより、エミッションの悪化を抑制することができる。

本発明の第２の内燃機関の始動制御方法は、
内燃機関と、前記内燃機関の出力軸にトルクを出力可能な電動機と、所定の回転位置を基準位置として前記内燃機関の出力軸と同期して回転する回転体の該基準位置からの回転量に基づいて前記内燃機関の出力軸の回転位置を検出する回転位置検出手段と、前記検出された回転位置に基づいて前記内燃機関の回転数を演算する回転数演算手段と、を備える内燃機関装置における前記内燃機関の始動制御方法であって、
前記内燃機関がクランキングされるよう前記電動機を制御し、
前記内燃機関のクランキングに伴って前記回転数演算手段により最初に前記内燃機関の回転数が演算されたときから前記演算された回転数に基づいて前記内燃機関の吸入空気量の予測値である予測吸入空気量を演算すると共に前記演算した予測吸入空気量に基づいて前記内燃機関のクランキングに伴って最初に燃料噴射する際の初回燃料噴射量を設定し、前記内燃機関の運転を停止したときに前記回転位置検出手段により検出された回転位置と前記基準位置との角度差が大きいほど大きくなる傾向に補正係数を設定し、
前記設定した初回燃料噴射量に前記設定した補正係数を乗じて得られる初回実行用燃料噴射量が噴射されて前記内燃機関が始動されるよう前記内燃機関を制御する、
ことを特徴とする。

この本発明の第２の内燃機関の始動制御方法では、内燃機関を始動するときには、電動機については、内燃機関がクランキングされるよう制御する。内燃機関については、内燃機関のクランキングに伴って回転数演算手段により最初に内燃機関の回転数が演算されたときから演算された回転数に基づいて内燃機関の吸入空気量の予測値である予測吸入空気量を演算すると共に演算した予測吸入空気量に基づいて内燃機関のクランキングに伴って最初に燃料噴射する際の初回燃料噴射量を設定し、内燃機関の運転を停止したときに回転位置検出手段により検出された回転位置と基準位置との角度差が大きいほど大きくなる傾向に補正係数を設定する。そして、設定した初回燃料噴射量に設定した補正係数を乗じて得られる初回実行用燃料噴射量が噴射されて内燃機関が始動されるよう内燃機関を制御する。ここで、補正係数は、実際の吸入空気量と予測吸入空気量との差が内燃機関の運転を停止したときの内燃機関の出力軸の回転位置（クランキングを開始する際の回転位置）と基準位置との角度差が大きいほど大きくなる方向にズレることに基づいており、実験などにより定めることができる。こうした制御により、内燃機関の始動時における最初の燃料噴射をより適正に行なうことができ、これにより、エミッションの悪化を抑制することができる。

次に、本発明を実施するための最良の形態を実施例を用いて説明する。

図１は、本発明の一実施例としての内燃機関装置を搭載するハイブリッド自動車２０の構成の概略を示す構成図である。実施例のハイブリッド自動車２０は、エンジン２２と、このエンジン２２を運転制御するエンジン用電子制御ユニット（以下、エンジンＥＣＵという。）２４と、エンジン２２のクランクシャフト２６にキャリアが連結されると共に駆動輪６３ａ，６３ｂにデファレンシャルギヤ６２を介して接続されたドライブシャフトにリングギヤが連結された遊星歯車機構３０と、この遊星歯車機構３０のサンギヤに接続された発電可能なモータＭＧ１と、ドライブシャフトに動力を入出力する発電可能なモータＭＧ２と、モータＭＧ１，ＭＧ２の駆動回路としてのインバータ４１，４２と、インバータ４１，４２を介してモータＭＧ１，ＭＧ２と電力のやりとりを行なうバッテリ５０と、車両全体をコントロールするハイブリッド用電子制御ユニット（以下、ＨＶＥＣＵという。）７０とを備える。なお、ＨＶＥＣＵ７０には、モータＭＧ１，ＭＧ２に取り付けられた図示しない位置検出センサからのモータＭＧ１，ＭＧ２のロータの回転位置やインバータ４１，４２に取り付けられた図示しない電流センサからのモータＭＧ１，ＭＧ２に印加される相電流，イグニッションスイッチ８０からのイグニッション信号，シフトレバー８１の操作位置を検出するシフトポジションセンサ８２からのシフトポジションＳＰ，アクセルペダル８３の踏み込み量を検出するアクセルペダルポジションセンサ８４からのアクセル開度Ａｃｃ，ブレーキペダル８５の踏み込み量を検出するブレーキペダルポジションセンサ８６からのブレーキペダルポジションＢＰ，車速センサ８８からの車速Ｖなどが図示しない入力ポートを介して入力されている。ＨＶＥＣＵ７０からは、インバータ４１，４２へのスイッチング制御信号などが図示しない出力ポートを介して出力されている。また、ＨＶＥＣＵ７０は、エンジンＥＣＵ２４と図示しない通信ポートを介して接続されており、エンジンＥＣＵ２４と各種制御信号やデータのやりとりを行なっている。

エンジン２２は、例えばガソリンまたは軽油などの炭化水素系の燃料により動力を出力可能な内燃機関として構成されており、図２に示すように、エアクリーナ１２２により清浄された空気をスロットルバルブ１２４を介して吸入すると共に燃料噴射弁１２６からガソリンを噴射して吸入された空気とガソリンとを混合し、この混合気を吸気バルブ１２８を介して燃料室に吸入し、点火プラグ１３０による電気火花によって爆発燃焼させて、そのエネルギにより押し下げられるピストン１３２の往復運動をクランクシャフト２６の回転運動に変換する。エンジン２２からの排気は、一酸化炭素（ＣＯ）や炭化水素（ＨＣ），窒素酸化物（ＮＯｘ）の有害成分を浄化する浄化装置（三元触媒）１３４を介して外気へ排出される。エンジン２２は、エンジン用電子制御ユニット（以下、エンジンＥＣＵという）２４により制御されている。エンジンＥＣＵ２４は、ＣＰＵ２４ａを中心とするマイクロプロセッサとして構成されており、ＣＰＵ２４ａの他に処理プログラムを記憶するＲＯＭ２４ｂと、データを一時的に記憶するＲＡＭ２４ｃと、図示しない入出力ポートおよび通信ポートとを備える。エンジンＥＣＵ２４には、エンジン２２の状態を検出する種々のセンサからの信号、クランクシャフト２６の回転位置を検出するクランクポジションセンサ１４０からのクランクポジションやエンジン２２の冷却水の温度を検出する水温センサ１４２からの冷却水温，燃焼室内に取り付けられた圧力センサ１４３からの筒内圧力Ｐｉｎ，燃焼室へ吸排気を行なう吸気バルブ１２８や排気バルブを開閉するカムシャフトの回転位置を検出するカムポジションセンサ１４４からのカムポジション，スロットルバルブ１２４のポジションを検出するスロットルバルブポジションセンサ１４６からのスロットル開度Ｔｈ，吸気管に取り付けられたエアフローメータ１４８からのエアフローメータ信号ＡＦ，同じく吸気管に取り付けられた温度センサ１４９からの吸気温，吸気管に取り付けられたバキュームセンサ１４７からの吸気管負圧Ｐｉｎ，空燃比センサ１３５ａからの空燃比ＡＦ，酸素センサ１３５ｂからの酸素信号などが入力ポートを介して入力されている。また、エンジンＥＣＵ２４からは、エンジン２２を駆動するための種々の制御信号、例えば、燃料噴射弁１２６への駆動信号や、スロットルバルブ１２４のポジションを調節するスロットルモータ１３６への駆動信号、イグナイタと一体化されたイグニッションコイル１３８への制御信号、吸気バルブ１２８の開閉タイミングの変更可能な可変バルブタイミング機構１５０への制御信号などが出力ポートを介して出力されている。上述したクランクポジションセンサ１４０は、図３に示すように、クランクシャフト２６と回転同期して回転するように取り付けられて１０度毎に歯が形成されると共に基準位置検出用に２つ分の欠歯を形成したタイミングローター１４０ａを有する電磁ピックアップセンサとして構成されており、クランクシャフト２６が１０度回転する毎に整形波を生じさせる。エンジンＥＣＵ２４では、基準位置を検出してクランク角ＣＡが確定した後に（基準位置後の最初の歯の検出のクランク角ＣＡが１０度）このクランクポジションセンサ１４０からの整形波に基づいてクランク角ＣＡの３０度毎の回転数をエンジン２２の回転数Ｎｅとして計算している。なお、実施例の内燃機関装置は、エンジン２２と、エンジン２２をクランキング可能なモータＭＧ１と、エンジン２２に取り付けられた各種センサと、エンジンＥＣＵ２４とにより構成されている。

次に、こうした実施例のハイブリッド自動車２０に搭載された内燃機関装置の動作、特にエンジン２２の始動時における初回の燃料噴射量を設定する際の動作について説明する。図４は、エンジン２２の始動時における初回の燃料噴射量を設定するためにエンジンＥＣＵ２４により実行される初回燃料噴射制御ルーチンの一例を示すフローチャートである。このルーチンは、ＨＶＥＣＵ７０からエンジン２２を始動する旨の制御信号を受信したときに実行される。なお、エンジン２２の始動は、ＨＶＥＣＵ７０によりモータＭＧ１を駆動してエンジン２２をクランキングし、このクランキングに伴ってエンジンＥＣＵ２４により燃料噴射と点火とが行なわれることにより実行される。

初回燃料噴射制御ルーチンが実行されると、エンジンＥＣＵ２４のＣＰＵ２４ａは、モータＭＧ１によるエンジン２２のクランキングに伴って回転するクランクシャフトに取り付けられたクランクポジションセンサ１４０によりタイミングローター１４０ａに形成された欠歯（基準位置）の検出によってクランク角ＣＡが確定されるのを待ち（ステップＳ１００，Ｓ１１０）、クランク角ＣＡが３０度回転するのに要する時間に基づいてエンジン２２の回転数Ｎｅを計算する（ステップＳ１２０）。したがって、クランキングを開始してから最初にエンジン２２の回転数Ｎｅが計算されるまでの時間はクランキングを開始するときのクランクシャフト２６の回転位置（クランクポジションセンサ１４０のタイミングローター１４０ａの欠歯の回転位置、即ちクランク角ＣＡ）によって異なるものとなるから、最初に計算されたエンジン２２の回転数Ｎｅは、クランキングを開始するときのクランクシャフト２６の回転位置（クランク角）によって異なるものとなる。実施例では、遊星歯車機構３０を介してエンジン２２のトルクを受け止めることができるモータＭＧ１からの比較的大きなトルクによりエンジン２２をクランキングするため、最初に計算されるエンジン２２の回転数Ｎｅは４００〜７００ｒｐｍ程度の範囲であった。

次に、スロットルバルブポジションセンサ１４６からのスロットル開度Ｔｈとバキュームセンサ１４７からの吸気管負圧Ｐｉｎとを入力し（ステップＳ１３０）、エンジン２２の回転数Ｎｅやスロットル開度Ｔｈ，吸気管負圧Ｐｉｎに基づいて吸入空気量として予測される予測吸入空気量ＫＬを設定する（ステップＳ１４０）。予測吸入空気量ＫＬとしては、実施例では、エンジン２２の回転数Ｎｅやスロットル開度Ｔｈ，吸気管負圧Ｐｉｎと予測吸入空気量ＫＬとの関係をシミュレーションなどにより予め設定して予測吸入空気量設定用マップとしてＲＯＭ２４ｂに記憶しておき、エンジン２２の回転数Ｎｅ，スロットル開度Ｔｈ，吸気管負圧Ｐｉｎが与えられるとマップから対応する予測吸入空気量ＫＬを導出することにより設定するものとしたが、この他、エアフローメータ１４８からのエアフローメータ信号ＡＦや温度センサ１４９からの吸気温などの他の検出値も用いて設定するものとしてもよいし、これらの検出値の一部を用いて設定するものとしてもよい。

予測吸入空気量ＫＬを設定すると、予測吸入空気量ＫＬに基づいて初回燃料噴射量τを設定する（ステップＳ１５０）。初回燃料噴射量τは、実施例では、予測吸入空気量ＫＬに対して理論空燃比となる基本燃料噴射量τ０に始動時の増量補正τ１を加えるなどして計算することにより設定したが、予測吸入空気量ＫＬに基づいて得られるものであれば如何なる手法により設定するものとしても構わない。

続いて、クランク角ＣＡが確定した後に最初に計算したエンジン２２の回転数Ｎｅに基づいて補正係数ｋ１を設定し（ステップＳ１６０）、設定した補正係数ｋ１を初回燃料噴射量τに乗じて実行用燃料噴射量τ＊を設定し（ステップＳ１７０）、本ルーチンを終了する。補正係数ｋ１は、実施例では、最初に計算したエンジン２２の回転数Ｎｅと補正係数ｋ１との関係を予め定めて補正係数設定用マップとしてＲＯＭ２４ｂに記憶しておき、最初に計算したエンジン２２の回転数Ｎｅが与えられるとマップから対応する補正係数ｋ１を導出して設定するものとした。補正係数設定用マップの一例を図５に示す。図示するように、補正係数ｋ１は、最初に計算したエンジン２２の回転数Ｎｅが大きいほど小さくなる傾向に設定される。このように、補正係数ｋ１を初回燃料噴射量τに乗じて実行用燃料噴射量τ＊を設定するのは、初回の燃料噴射に対する予測吸入空気量ＫＬは過渡時のものであるために実際の吸入空気量とに誤差が生じやすいものであることや、予測吸入空気量ＫＬを一般化するためにエンジン２２の平均的なクランキングに基づいてシミュレーションされていることなどに基づく。補正係数ｋ１を最初に計算したエンジン２２の回転数Ｎｅが大きいほど小さくなる傾向に設定したのは、回転数Ｎｅが大きいほど吸気管の負圧が大きくなり、吸入空気量が少なくなることに基づく。こうして実行用燃料噴射量τ＊を設定すると、最初の燃料噴射のタイミングで実行用燃料噴射量τ＊が燃料噴射弁１２６から噴射され、対応する気筒の点火タイミングで点火されることにより、エンジン２２が始動される。なお、次回以降の燃料噴射量は、実施例では、予測吸入空気量ＫＬに対して理論空燃比となる基本燃料噴射量τ０に始動時の増量補正τ１を加えるなどして設定される。

以上説明した実施例のハイブリッド自動車２０が搭載する内燃機関装置によれば、クランク角ＣＡを確定した直後に最初に計算したエンジン２２の回転数Ｎｅが大きいほど小さくなる傾向に補正係数ｋ１を設定し、エンジン２２の回転数Ｎｅやスロットル開度Ｔｈ，吸気管負圧Ｐｉｎなどに基づいて予測された予測吸入空気量ＫＬに対して設定される初回燃料噴射量τに設定した補正係数ｋ１を乗じて実行用燃料噴射量τ＊を設定して燃料噴射を行なうことにより、より適正に燃料噴射を行なうことができる。この結果、エンジン２２の始動時におけるエミッションの悪化を抑制することができる。

実施例のハイブリッド自動車２０が搭載する内燃機関装置では、クランク角ＣＡを確定した直後に最初に計算したエンジン２２の回転数Ｎｅが大きいほど小さくなる傾向に補正係数ｋ１を設定するものとしたが、クランク角ＣＡを確定した直後に最初に計算したエンジン２２の回転数Ｎｅは、クランキングを開始するときのクランクシャフト２６の回転位置（クランクポジションセンサ１４０のタイミングローター１４０ａの欠歯の回転位置）によって異なるものであるから、クランキングを開始するときのクランクシャフト２６の回転位置（クランク角ＣＡ）に基づいて補正係数を設定するものとしてもよい。このときにエンジンＥＣＵ２４により実行される初回燃料噴射制御ルーチンの一例を図６に示す。このルーチンでは、クランクポジションセンサ１４０によるタイミングローター１４０ａに形成された欠歯（基準位置）の検出によってクランク角ＣＡが確定されるのを待って（ステップＳ２００，Ｓ２１０）、クランク角ＣＡを確定した直後の最初のエンジン２２の回転数Ｎｅを計算し（ステップＳ２２０）、前回エンジン２２の運転を停止したときに最後に入力したクランク角ＣＡを停止時クランク角ＣＡｓｔｏｐとして入力すると共にスロットル開度Ｔｈと吸気管負圧Ｐｉｎとを入力し（ステップＳ２３０）、エンジン２２の回転数Ｎｅやスロットル開度Ｔｈ，吸気管負圧Ｐｉｎに基づいて予測吸入空気量ＫＬを設定すると共に（ステップＳ２４０）、予測吸入空気量ＫＬに基づいて初回燃料噴射量τを設定する（ステップＳ２５０）。ここまでの処理は、停止時クランク角ＣＡｓｔｏｐの入力を除いて実施例と同様である。そして、停止時クランク角ＣＡｓｔｏｐに基づいて補正係数ｋ２を設定し（ステップＳ２６０）、設定した補正係数ｋ２を初回燃料噴射量τに乗じて実行用燃料噴射量τ＊を設定し（ステップＳ２７０）、本ルーチンを終了する。補正係数ｋ２は、変形例では、停止時クランク角ＣＡｓｔｏｐと補正係数ｋ２との関係を予め定めて補正係数設定用マップとしてＲＯＭ２４ｂに記憶しておき、停止時クランク角ＣＡｓｔｏｐが与えられるとマップから対応する補正係数ｋ２を導出して設定するものとした。変形例の補正係数設定用マップの一例を図７に示す。図示するように、補正係数ｋ２は、停止時クランク角ＣＡｓｔｏｐが大きいほど大きくなる傾向に設定される。補正係数ｋ２を初回燃料噴射量τに乗じて実行用燃料噴射量τ＊を設定する理由や補正係数ｋ２を停止時クランク角ＣＡｓｔｏｐが大きいほど大きくなる傾向に設定する理由については実施例と同様である。こうして実行用燃料噴射量τ＊を設定すると、変形例でも最初の燃料噴射のタイミングで実行用燃料噴射量τ＊が燃料噴射弁１２６から噴射され、対応する気筒の点火タイミングで点火されることにより、エンジン２２が始動される。この結果、変形例でも、より適正に燃料噴射を行なうことができ、エンジン２２の始動時におけるエミッションの悪化を抑制することができる。

実施例の内燃機関装置では、エンジン２２からの動力を遊星歯車機構３０を介して駆動輪６３ａ，６３ｂ側に出力すると共にモータＭＧ２からの動力を駆動輪６３ａ，６３ｂ側に出力するハイブリッド自動車２０に搭載されたものとしたが、図８の変形例に示すように、エンジン２２の動力を遊星歯車機構３０を介して駆動輪６３ａ，６３ｂ側に出力すると共にモータＭＧ２からの駆動輪６３ａ，６３ｂが接続された車軸とは異なる車軸（図８における車輪６４ａ，６４ｂに接続された車軸）に出力するハイブリッド自動車１２０に搭載されたものとしてもよい。

実施例の内燃機関装置では、エンジン２２からの動力を遊星歯車機構３０を介して駆動輪６３ａ，６３ｂ側に出力すると共にモータＭＧ２からの動力を駆動輪６３ａ，６３ｂ側に出力するハイブリッド自動車２０に搭載されたものとしたが、図９の変形例に示すように、エンジン２２からの動力を、エンジン２２のクランクシャフト２６に接続されたインナーロータ２３２と駆動輪６３ａ，６３ｂに動力を出力する駆動軸に接続されたアウターロータ２３４とを有しエンジン２２の動力の一部を駆動軸に伝達すると共に残余の動力を電力に変換する対ロータ電動機２３０を介して駆動輪６３ａ，６３ｂ側に出力すると共にモータＭＧ２からの動力を駆動輪６３ａ，６３ｂ側に出力するハイブリッド自動車２２０に搭載するものとしてもよい。この場合、エンジン２２をクランキングするモータとしては対ロータ電動機２３０が相当する。

実施例の内燃機関装置では、エンジン２２からの動力を遊星歯車機構３０を介して駆動輪６３ａ，６３ｂ側に出力すると共にモータＭＧ２からの動力を駆動輪６３ａ，６３ｂ側に出力するハイブリッド自動車２０に搭載されたものとしたが、図１０の変形例に示すように、駆動輪６３ａ，６３ｂに接続された駆動軸に変速機３３０を介してモータＭＧを取り付け、モータＭＧの回転軸にクラッチ３２９を介してエンジン２２を接続する構成とし、エンジン２２からの動力をモータＭＧの回転軸と変速機３３０とを介して駆動輪６３ａ，６３ｂ側に出力すると共にモータＭＧからの動力を変速機３３０を介して駆動輪６３ａ，６３ｂ側に出力するハイブリッド自動車３２０に搭載されるものとしてもよい。この場合、エンジン２２をクランキングするモータとしてはモータＭＧが相当する。更に、図１１の変形例に示すように、エンジン２２の動力により発電する発電機４３０と、駆動輪６３ａ，６３ｂに接続された駆動軸に取り付けられたモータＭＧとを有し、エンジン２２からの動力を用いて発電機４３０により発電された電力によるバッテリ５０の充放電を伴って発電機４３０やバッテリ５０からの電力を用いてモータＭＧからの動力を駆動輪６３ａ，６３ｂ側に出力するハイブリッド自動車４２０に搭載されたものとしてもよい。この場合、エンジン２２をクランキングするモータとしては発電機４３０が相当する。

また、本発明の内燃機関装置としては、こうしたハイブリッド自動車に搭載されるものに限定されるものではなく、ハイブリッド以外の自動車に搭載されるものの形態としてもよく、自動車に搭載されない形態としても構わない。さらに、内燃機関の始動制御方法の形態としてもよい。

実施例の主要な要素と課題を解決するための手段の欄に記載した発明の主要な要素との対応関係について説明する。実施例と本発明の第１の内燃機関装置とでは、エンジン２２が「内燃機関」に相当し、遊星歯車機構３０を介してエンジン２２をクランキングするモータＭＧ１が「電動機」に相当し、欠歯を基準位置とするタイミングローター１４０ａを有するクランクポジションセンサ１４０が「回転位置検出手段」に相当し、クランクポジションセンサ１４０からのクランク角ＣＡが３０度回転するのに要する時間に基づいてエンジン２２の回転数Ｎｅを計算するエンジンＥＣＵ２４が「回転数演算手段」に相当し、エンジン２２の回転数Ｎｅやスロットル開度Ｔｈ，吸気管負圧Ｐｉｎに基づいて予測吸入空気量ＫＬを設定する図４の初回燃料噴射制御ルーチンのステップＳ１４０の処理を実行するエンジンＥＣＵ２４が「予測吸入空気量演算手段」に相当し、予測吸入空気量ＫＬに対して理論空燃比となる基本燃料噴射量τ０に始動時の増量補正τ１を加えることにより初回燃料噴射量τを設定する図４の初回燃料噴射制御ルーチンのステップＳ１５０の処理を実行するエンジンＥＣＵ２４が「初回燃料噴射量設定手段」に相当し、クランク角ＣＡが確定した後に最初に計算したエンジン２２の回転数Ｎｅが大きいほど小さくなる傾向に補正係数ｋ１を設定する図４の初回燃料噴射制御ルーチンのステップＳ１６０の処理を実行するエンジンＥＣＵ２４が「補正係数設定手段」に相当し、エンジン２２の始動時にモータＭＧ１を駆動してエンジン２２をクランキングするＨＶＥＣＵ７０と初回燃料噴射量τに補正係数ｋ１を乗じて実行用燃料噴射量τ＊を設定する図４の初回燃料噴射制御ルーチンのステップＳ１７０の処理を実行すると共に設定した実行用燃料噴射量τ＊を噴射してエンジン２２を始動するエンジンＥＣＵ２４とが「始動時制御手段」に相当する。実施例と本発明の第２の内燃機関装置とでは、エンジン２２が「内燃機関」に相当し、遊星歯車機構３０を介してエンジン２２をクランキングするモータＭＧ１が「電動機」に相当し、欠歯を基準位置とするタイミングローター１４０ａを有するクランクポジションセンサ１４０が「回転位置検出手段」に相当し、クランクポジションセンサ１４０からのクランク角ＣＡが３０度回転するのに要する時間に基づいてエンジン２２の回転数Ｎｅを計算するエンジンＥＣＵ２４が「回転数演算手段」に相当し、エンジン２２の回転数Ｎｅやスロットル開度Ｔｈ，吸気管負圧Ｐｉｎに基づいて予測吸入空気量ＫＬを設定する図６の初回燃料噴射制御ルーチンのステップＳ２４０の処理を実行するエンジンＥＣＵ２４が「予測吸入空気量演算手段」に相当し、予測吸入空気量ＫＬに対して理論空燃比となる基本燃料噴射量τ０に始動時の増量補正τ１を加えることにより初回燃料噴射量τを設定する図６の初回燃料噴射制御ルーチンのステップＳ２５０の処理を実行するエンジンＥＣＵ２４が「初回燃料噴射量設定手段」に相当し、停止時クランク角ＣＡｓｔｏｐが大きいほどおおきくなる傾向に補正係数ｋ２を設定する図６の初回燃料噴射制御ルーチンのステップＳ２６０の処理を実行するエンジンＥＣＵ２４が「補正係数設定手段」に相当し、エンジン２２の始動時にモータＭＧ１を駆動してエンジン２２をクランキングするＨＶＥＣＵ７０と初回燃料噴射量τに補正係数ｋ２を乗じて実行用燃料噴射量τ＊を設定する図６の初回燃料噴射制御ルーチンのステップＳ２７０の処理を実行すると共に設定した実行用燃料噴射量τ＊を噴射してエンジン２２を始動するエンジンＥＣＵ２４とが「始動時制御手段」に相当する。

ここで、「内燃機関」としては、ガソリンまたは軽油などの炭化水素系の燃料により動力を出力する内燃機関に限定されるものではなく、水素エンジンとするなど如何なるものとしても構わない。「電動機」としては、モータＭＧ１や対ロータ電動機２３０，モータＭＧ，発電機４３０などに限定されるものではなく、内燃機関の出力軸にトルクを出力可能なものであれば如何なるものとしても構わない。「回転位置検出手段」としては、欠歯を基準位置とするタイミングローター１４０ａを有するクランクポジションセンサ１４０に限定されるものではなく、所定の回転位置を基準位置として前記内燃機関の出力軸と同期して回転する回転体の該基準位置からの回転量に基づいて前記内燃機関の出力軸の回転位置を検出するものであれば如何なるものとしても構わない。「回転数演算手段」としては、クランクポジションセンサ１４０からのクランク角ＣＡが３０度回転するのに要する時間に基づいてエンジン２２の回転数Ｎｅを計算するものに限定されるものではなく、検出された回転位置に基づいて内燃機関の回転数を演算するものであれば如何なるものとしても構わない。「予測吸入空気量演算手段」としては、エンジン２２の回転数Ｎｅやスロットル開度Ｔｈ，吸気管負圧Ｐｉｎに基づいて予測吸入空気量ＫＬを設定するものに限定されるものではなく、これらの検出値の他にエアフローメータ１４８からのエアフローメータ信号ＡＦや温度センサ１４９からの吸気温などの他の検出値も用いて設定するものしたりするなど、内燃機関のクランキングに伴って回転数演算手段により最初に内燃機関の回転数が演算されたときから演算された回転数に基づいて内燃機関の吸入空気量の予測値である予測吸入空気量を演算するものであれば如何なるものとしても構わない。「初回燃料噴射量設定手段」としては、予測吸入空気量ＫＬに対して理論空燃比となる基本燃料噴射量τ０に始動時の増量補正τ１を加えることにより初回燃料噴射量τを設定するものに限定されるものではなく、演算された予測吸入空気量に基づいて内燃機関のクランキングに伴って最初に燃料噴射する際の初回燃料噴射量を設定するものであれば如何なるものとしても構わない。「補正係数設定手段」としては、クランク角ＣＡが確定した後に最初に計算したエンジン２２の回転数Ｎｅが大きいほど小さくなる傾向に補正係数ｋ１を設定するものや停止時クランク角ＣＡｓｔｏｐが大きいほど大きくなる傾向に補正係数ｋ２を設定するものとしたが、本発明の第１の内燃機関装置では、内燃機関のクランキングに伴って回転数演算手段により最初に演算された内燃機関の回転数が大きいほど小さくなる傾向に補正係数を設定するものであれば如何なるものとしてもよく、本発明の第２の内燃機関装置では、内燃機関の運転を停止したときに回転位置検出手段により検出された回転位置と基準位置との角度差が大きいほど大きくなる傾向に補正係数を設定するものであれば如何なるものとしても構わない。「始動時制御手段」としては、ＨＶＥＣＵ７０とエンジンＥＣＵ２４とからなる組み合わせに限定されるものではなく単一の電子制御ユニットにより構成されるなどとしてもよい。また、「始動時制御手段」としては、エンジン２２の始動時にモータＭＧ１を駆動してエンジン２２をクランキングすると共に初回燃料噴射量τに補正係数ｋ２を乗じて得られる実行用燃料噴射量τ＊を噴射してエンジン２２を始動するものに限定されるものではなく、内燃機関を始動するとき、内燃機関がクランキングされるよう電動機を制御すると共に初回燃料噴射量に補正係数を乗じて得られる初回実行用燃料噴射量が噴射されて内燃機関が始動されるよう内燃機関を制御するものであれば如何なるものとしても構わない。

なお、実施例の主要な要素と課題を解決するための手段の欄に記載した発明の主要な要素との対応関係は、実施例が課題を解決するための手段の欄に記載した発明を実施するための最良の形態を具体的に説明するための一例であることから、課題を解決するための手段の欄に記載した発明の要素を限定するものではない。即ち、課題を解決するための手段の欄に記載した発明についての解釈はその欄の記載に基づいて行なわれるべきものであり、実施例は課題を解決するための手段の欄に記載した発明の具体的な一例に過ぎないものである。

以上、本発明を実施するための最良の形態について実施例を用いて説明したが、本発明はこうした実施例に何等限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、種々なる形態で実施し得ることは勿論である。

本発明は、内燃機関装置の製造産業に利用可能である。

本発明の一実施例である内燃機関装置を搭載するハイブリッド自動車２０の構成の概略を示す構成図である。 エンジン２２の構成の概略を示す構成図である。 タイミングローター１４０ａの一例を示す説明図である。 エンジンＥＣＵ２４により実行される初回燃料噴射制御ルーチンの一例を示すフローチャートである。 補正係数設定用マップの一例を示す説明図である。 変形例の初回燃料噴射制御ルーチンの一例を示すフローチャートである。 変形例の補正係数設定用マップの一例を示す説明図である。 変形例の内燃機関装置を搭載するハイブリッド自動車１２０の構成の概略を示す構成図である。 変形例の内燃機関装置を搭載するハイブリッド自動車２２０の構成の概略を示す構成図である。 変形例の内燃機関装置を搭載するハイブリッド自動車３２０の構成の概略を示す構成図である。 変形例の内燃機関装置を搭載するハイブリッド自動車４２０の構成の概略を示す構成図である。

符号の説明

２０，１２０，２２０，３２０，４２０ ハイブリッド自動車、２２ エンジン、２４ エンジン用電子制御ユニット（エンジンＥＣＵ）、２４ａ ＣＰＵ、２４ｂ ＲＯＭ、２４ｃ ＲＡＭ、２６ クランクシャフト、３０ 遊星歯車機構、４１，４２ インバータ、５０ バッテリ、６２ デファレンシャルギヤ、６３ａ，６３ｂ 駆動輪、６４ａ，６４ｂ 車輪、７０ ハイブリッド用電子制御ユニット（ＨＶＥＣＵ）、８０ イグニッションスイッチ、８１ シフトレバー、８２ シフトポジションセンサ、８３ アクセルペダル、８４ アクセルペダルポジションセンサ、８５ ブレーキペダル、８６ ブレーキペダルポジションセンサ、８８ 車速センサ、１２２ エアクリーナ、１２４ スロットルバルブ、１２６ 燃料噴射弁、１２８ 吸気バルブ、１３０ 点火プラグ、１３２ ピストン、１３４ 浄化装置、１３５ａ 空燃比センサ、１３５ｂ 酸素センサ、１３６ スロットルモータ、１３８ イグニッションコイル、１４０ クランクポジションセンサ、１４０ａ タイミングローター、１４２ 水温センサ、１４３ 圧力センサ、１４４ カムポジションセンサ、１４６ スロットルバルブポジションセンサ、１４７ バキュームセンサ、１４８ エアフローメータ、１４９ 温度センサ、１５０ 可変バルブタイミング機構、２３０ 対ロータ電動機、２３２ インナーロータ、２３４ アウターロータ、３２９ クラッチ、３３０ 変速機、４３０ 発電機、ＭＧ，ＭＧ１，ＭＧ２ モータ。

Claims (4)

1. 内燃機関と、前記内燃機関の出力軸にトルクを出力可能な電動機と、を備える内燃機関装置であって、
   所定の回転位置を基準位置として前記内燃機関の出力軸と同期して回転する回転体の該基準位置からの回転量に基づいて前記内燃機関の出力軸の回転位置を検出する回転位置検出手段と、
   前記検出された回転位置に基づいて前記内燃機関の回転数を演算する回転数演算手段と、
   前記内燃機関のクランキングに伴って前記回転数演算手段により最初に前記内燃機関の回転数が演算されたときから前記演算された回転数に基づいて前記内燃機関の吸入空気量の予測値である予測吸入空気量を演算する予測吸入空気量演算手段と、
   前記演算された予測吸入空気量に基づいて前記内燃機関のクランキングに伴って最初に燃料噴射する際の初回燃料噴射量を設定する初回燃料噴射量設定手段と、
   前記内燃機関のクランキングに伴って前記回転数演算手段により最初に演算された前記内燃機関の回転数が大きいほど小さくなる傾向に補正係数を設定する補正係数設定手段と、
   前記内燃機関を始動するとき、前記内燃機関がクランキングされるよう前記電動機を制御すると共に前記設定された初回燃料噴射量に前記設定された補正係数を乗じて得られる初回実行用燃料噴射量が噴射されて前記内燃機関が始動されるよう前記内燃機関を制御する始動時制御手段と、
   を備える内燃機関装置。
2. 内燃機関と、前記内燃機関の出力軸にトルクを出力可能な電動機と、を備える内燃機関装置であって、
   所定の回転位置を基準位置として前記内燃機関の出力軸と同期して回転する回転体の該基準位置からの回転量に基づいて前記内燃機関の出力軸の回転位置を検出する回転位置検出手段と、
   前記検出された回転位置に基づいて前記内燃機関の回転数を演算する回転数演算手段と、
   前記内燃機関のクランキングに伴って前記回転数演算手段により最初に前記内燃機関の回転数が演算されたときから前記演算された回転数に基づいて前記内燃機関の吸入空気量の予測値である予測吸入空気量を演算する予測吸入空気量演算手段と、
   前記演算された予測吸入空気量に基づいて前記内燃機関のクランキングに伴って最初に燃料噴射する際の初回燃料噴射量を設定する初回燃料噴射量設定手段と、
   前記基準位置から前記内燃機関の運転を停止したときに前記回転位置検出手段により検出された回転位置までの回転量に対応する角度が大きいほど大きくなる傾向に補正係数を設定する補正係数設定手段と、
   前記内燃機関を始動するとき、前記内燃機関がクランキングされるよう前記電動機を制御すると共に前記設定された初回燃料噴射量に前記設定された補正係数を乗じて得られる初回実行用燃料噴射量が噴射されて前記内燃機関が始動されるよう前記内燃機関を制御する始動時制御手段と、
   を備える内燃機関装置。
3. 内燃機関と、前記内燃機関の出力軸にトルクを出力可能な電動機と、所定の回転位置を基準位置として前記内燃機関の出力軸と同期して回転する回転体の該基準位置からの回転量に基づいて前記内燃機関の出力軸の回転位置を検出する回転位置検出手段と、前記検出された回転位置に基づいて前記内燃機関の回転数を演算する回転数演算手段と、を備える内燃機関装置における前記内燃機関の始動制御方法であって、
   前記内燃機関がクランキングされるよう前記電動機を制御し、
   前記内燃機関のクランキングに伴って前記回転数演算手段により最初に前記内燃機関の回転数が演算されたときから前記演算された回転数に基づいて前記内燃機関の吸入空気量の予測値である予測吸入空気量を演算すると共に前記演算した予測吸入空気量に基づいて前記内燃機関の始動に伴って最初に燃料噴射する際の初回燃料噴射量を設定し、前記内燃機関のクランキングに伴って前記回転数演算手段により最初に演算された前記内燃機関の回転数が大きいほど小さくなる傾向に補正係数を設定し、前記設定した初回燃料噴射量に前記設定した補正係数を乗じて得られる初回実行用燃料噴射量が噴射されて前記内燃機関が始動されるよう前記内燃機関を制御する、
   ことを特徴とする内燃機関の始動制御方法。
4. 内燃機関と、前記内燃機関の出力軸にトルクを出力可能な電動機と、所定の回転位置を基準位置として前記内燃機関の出力軸と同期して回転する回転体の該基準位置からの回転量に基づいて前記内燃機関の出力軸の回転位置を検出する回転位置検出手段と、前記検出された回転位置に基づいて前記内燃機関の回転数を演算する回転数演算手段と、を備える内燃機関装置における前記内燃機関の始動制御方法であって、
   前記内燃機関がクランキングされるよう前記電動機を制御し、
   前記内燃機関のクランキングに伴って前記回転数演算手段により最初に前記内燃機関の回転数が演算されたときから前記演算された回転数に基づいて前記内燃機関の吸入空気量の予測値である予測吸入空気量を演算すると共に前記演算した予測吸入空気量に基づいて前記内燃機関のクランキングに伴って最初に燃料噴射する際の初回燃料噴射量を設定し、前記基準位置から前記内燃機関の運転を停止したときに前記回転位置検出手段により検出された回転位置までの回転量に対応する角度が大きいほど大きくなる傾向に補正係数を設定し、
   前記設定した初回燃料噴射量に前記設定した補正係数を乗じて得られる初回実行用燃料噴射量が噴射されて前記内燃機関が始動されるよう前記内燃機関を制御する、
   ことを特徴とする内燃機関の始動制御方法。
   

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