JP6112142B2 - エンジン始動制御システム - Google Patents
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Description
本発明は、車両のエンジン始動制御システム及び車両に関し、特に、エンジンの始動をモータでアシストするエンジン始動制御システム及び車両に関する。
従来、エンジンを駆動するモータとしての機能とエンジンの動力を用いて発電する機能とを兼ね備えたスタータジェネレータを用いてエンジンを始動するエンジン始動制御システムが提案されている(例えば、特許文献1参照)。特許文献1に記載のエンジン始動制御システムでは、スタータジェネレータの駆動力により、エンジン始動に必要な回転数までエンジンが駆動される。そして、エンジンの回転数が所定の回転数まで高められたら、燃料噴射が開始されてエンジンが始動する。
しかしながら、特許文献1に記載のエンジン始動制御システムにおいては、スタータジェネレータによるエンジンの回転駆動がエンジンを始動するまでに留まっており、更なるエンジンのアシストを実現するには至っていなかった。
本発明はかかる点に鑑みてなされたものであり、エンジンの駆動をアシストして燃費の向上を実現することができるエンジン始動制御システムを提供することを目的とする。
本発明のエンジン始動制御システムは、クランクシャフトを回転させるモータと、モータの出力を制御するモータコントローラと、燃料噴射制御及び/又は点火制御を行うエンジン制御装置と、を備えるエンジン始動制御システムであって、前記モータコントローラは、エンジン回転数が第1の回転数になるまで比較的大きい駆動トルクで前記モータを駆動させ、前記エンジン回転数が前記第1の回転数を越えたら比較的低い駆動トルクに切り替えて前記モータを前記第1の回転数より大きい第2の回転数になるまで駆動させ、前記エンジン制御装置は、前記エンジン回転数が、前記第1の回転数より大きく前記第2の回転数より小さい第3の回転数以上になったら燃料噴射制御及び/又は点火制御を開始し、エンジン始動後は、前記エンジン回転数が前記第2の回転数になるまで前記モータの駆動及び燃料噴射によって前記クランクシャフトを回転させることを特徴とする。
この構成によれば、エンジンを停止状態から始動させるときに、エンジン回転数に応じてモータの駆動トルクを切替えてモータを駆動させることにより、比較的駆動トルクが必要なエンジンの低回転域(第1の回転数)から、駆動トルクを抑えた高回転域(第2の回転数)までモータのみでエンジン回転数を高めることができる。そして、第3の回転数から燃料噴射制御及び/又は点火制御を開始することでエンジンが始動される。このように、モータの出力トルクを切替えてエンジン始動までのモータ駆動時間を長くすることにより、エンジン始動までの時間を短縮することができる。一方、エンジン始動までの燃料噴射時間を短縮することができるため、燃料消費や周囲への騒音を抑えることができる。以上より、エンジンの駆動をアシストして燃費の向上を実現することができる。
また、本発明に係る車両は、上記エンジン始動制御システムを備える車両であって、前記エンジン回転数が第2の回転数以上になったら接合状態となる自動クラッチを備え、前記モータコントローラは、前記エンジン回転数が前記第2の回転数以上であっても前記モータを駆動することが好ましい。この構成によれば、車両において上記エンジン始動制御システムにより得られる効果を享受することができる。また、自動クラッチが接合状態になるまでモータ駆動によってエンジン回転数が上昇される。よって、車両が発進するまでの燃料消費や周囲への騒音を抑えることができる。
また、本発明に係る上記車両において、前記モータコントローラは、前記第2の回転数を越えたら前記モータの駆動力を徐々に減衰させ、前記第2の回転数より大きい第4の回転数以上になったら前記モータによる駆動を完了することが好ましい。この構成によれば、車両が発進開始するタイミングにおいては、燃料噴射とモータ駆動の両方を行うことにより、自動クラッチが接合することで高トルクが必要となっても、モータでエンジン駆動をアシストすることができる。また、徐々にモータ駆動力を減衰させることにより、電力の消費を抑えることができる。
本発明のエンジン始動制御システムによれば、モータの出力トルクをエンジン回転数に応じて切替え、エンジン始動までのモータの駆動時間を長くすることにより、エンジンの駆動をアシストして燃費の向上を実現することができる。
以下、添付図面を参照して、本実施の形態に係るエンジン始動制御システムについて説明する。なお、本実施の形態に係るエンジン始動制御システムは、以下に示す構成に限定されるものではなく、適宜変更が可能である。エンジン始動制御システムは、どのような車両に適用されてもよく、例えば、自動二輪車、バギータイプの自動三輪車又は自動四輪車にも適用可能である。
先ず、図1を参照して、一般的なエンジンの概略構成について説明する。図1は、本実施の形態に係るエンジンの模式図である。図1に示すように、エンジン1は、例えば、直動式のDOHC(Double OverHead Camshaft)エンジンである。エンジン1は、不図示のクランクケース内にクランクシャフト10、シリンダ11及びシリンダヘッド12等を備えて構成される。シリンダ11内には、ピストン13が上下に往復可能に収容されている。クランクシャフト10とピストン13とはコンロッド14によって連結されている。エンジン1では、ピストン13が上下方向に往復運動することでクランクシャフト10がコンロッド14を介して回転される。
シリンダヘッド12の内部空間は、燃焼室15を構成している。また、シリンダヘッド12には、吸気ポート及び排気ポートに対応して、吸気バルブ16及び排気バルブ17が設けられている。また、吸気バルブ16及び排気バルブ17に対応して、一対のカムシャフト18が設けられている。クランクシャフト10及び一対のカムシャフト18には、不図示のカムチェーンが架け渡されている。クランクシャフト10の回転は、カムチェーンを介して一対のカムシャフト18に伝達される。
一対のカムシャフト18が回転されることで、吸気バルブ16及び排気バルブ17は燃焼室15に向けて往復動される。このようにして、吸気バルブ16及び排気バルブ17のそれぞれにおける開閉タイミングが調整される。また、燃焼室15の上方には、点火装置19の一部を構成するスパークプラグ19aが設けられている。点火装置19は、スパークプラグ19aの他に、イグニッションコイル19b、ハイテンションコード19c、及びプラグキャップ19dを含んで構成される。
イグニッションコイル19bは、ハイテンションコード19cを介してプラグキャップ19dに接続され、プラグキャップ19dは、スパークプラグ19aに取り付けられる。イグニッションコイル19bは、図示しないバッテリから供給される電圧を例えば、数百倍に増幅する。イグニッションコイル19bで増幅された高圧電流は、ハイテンションコード19cを経由してスパークプラグ19aに供給される。これにより、スパークプラグ19aの先端で火花が発生する。点火装置19では、ECU2から出力される点火信号に基づいて所定のタイミングで点火することにより、燃焼室15内の混合気を着火させる。
また、クランクシャフト10は、クランクシャフト10の同軸上に設けられたスタータジェネレータ20に接続されている。スタータジェネレータ20は、後述するインバータ23(モータコントローラ24)(図2参照)を介してバッテリ22(図2参照)に接続されている。スタータジェネレータ20は、バッテリ22からの電力供給を受けてクランクシャフト10を回転駆動させる、所謂「力行」を行う。また、スタータジェネレータ20は、エンジン1の駆動中、その回転エネルギーから電気エネルギーを回収する、所謂「回生」を行う。
このように、スタータジェネレータ20は、エンジン1を始動させるスタータモータとしての機能と、エンジン1の駆動によって発電するジェネレータとしての機能とを兼ね備えている。本実施の形態におけるスタータジェネレータ20は、エンジン始動時やアシスト駆動時といったエンジン低回転領域ではモータとして駆動力を与え、それ以外のエンジン高回転数領域では回生(発電)する機能を有している。また、詳細は後述するが、スタータジェネレータ20に接続されるインバータ23(図2参照)は、クランクシャフト10を回転させる際にエンジン回転数に応じて出力トルクを切替えることができるように異なる2つの回路パターンを備えている(図3に示す第1の回路パターン及び第2の回路パターン)。
エンジン1内の各種動作は、ECU2によって制御される。ECU2は、エンジン1内の各種処理を実行するプロセッサやメモリ等により構成されている。メモリは、用途に応じてROM(Read Only Memory)、RAM(Random Access Memory)等の記憶媒体で構成される。メモリには、エンジン1の各部を制御する制御プログラム等が記憶されている。ECU2は、車両内に設けられた各種センサから車両の状態を判断し、点火装置19の点火タイミングや、エンジン1始動時のスタータジェネレータ20(モータ)駆動の制御を実施する。
ところで、スタータジェネレータを用いた従来のエンジン始動制御システムにおいては、スタータジェネレータの容量がエンジンの始動に必要なトルクのみが確保されているだけであった。また、従来のスタータジェネレータでは、所定の回転数までしかエンジン回転数を上げることができず、エンジンアシストを適切に行うまでには至らなかった。そこで、更なるエンジンアシストを実現するために、より高電圧で高トルクを生み出すスタータジェネレータ(モータ)を採用することが考えられる。例えば、エンジン始動に用いられる低回転型の従来のモータをそのまま高回転域まで回転させる場合、DC−DCコンバータ等で印加電圧を上昇させる必要がある。この結果、エンジンの高回転域までモータを駆動させることができるが、モータの大型化やバッテリの容量増加となってしまう。このため、小型の車両には向かないという問題があった。
このような観点から、本実施の形態ではスタータジェネレータ20を巻線切替方式とし、エンジン1の回転数に応じて出力トルクを切り替えるように構成した。これにより、スタータジェネレータ20を高出力化させることなく、小型のスタータジェネレータ20であっても、高回転域までエンジン1を駆動させることが可能になった。よって、エンジン始動時の燃料噴射を極力少なくし、燃料消費を抑えると共に周囲への騒音を抑えることが可能になった。
次に、図2を参照して、本実施の形態に係るエンジン始動制御システムのシステム構成について説明する。図2は、本実施の形態に係るエンジン始動制御システムの機能ブロック図である。
図2に示すように、エンジン始動制御システム3は、ECU2、燃料噴射装置21、点火装置19、バッテリ22、インバータ23、及びスタータジェネレータ20を含んで構成される。エンジン始動制御システム3は、単にエンジン1を始動するだけでなく、車両が停止したときにエンジン1(図1参照)を停止し、スロットル(不図示)の操作があった場合にスタータジェネレータ20を駆動してエンジン1を再始動するように構成されている。
ECU2は、本実施の形態に係るエンジン制御装置を構成する。ECU2は、車速や吸気圧、エンジン回転数等、各種パラメータに応じて燃料噴射装置21(燃料噴射量)や点火装置19(点火タイミング)の制御を実施する。燃料噴射装置21は、例えば、フューエルインジェクションで構成され、ECU2からの指示を受けて最適な噴射量、噴射時間、タイミングで燃料を噴射する。点火装置19は、上記したように、ECU2からの指示を受けて最適なタイミングで点火する。
また、ECU2は、スタータジェネレータ20の駆動制御をする際の判定基準となるエンジン回転数の閾値(後述する第1、第2、第3、第4の回転数)を記憶する。詳細は後述するが、ECU2は、閾値に基づいて燃焼噴射及び点火制御を実施する。また、後述するインバータ23のモータコントローラ24は、上記閾値に基づいてモータ回路30を切替えたり、スタータジェネレータ20の駆動を制御する。
上記したように、スタータジェネレータ20には、インバータ23を介してバッテリ22が接続されている。バッテリ22は、ECU2、インバータ23、及びスタータジェネレータ20に電力を供給するだけでなく、スタータジェネレータ20で発生した電力を蓄える役割も果たす。インバータ23は、バッテリ22からの電流を直流から交流に変換してスタータジェネレータ20に供給する。また、インバータ23は、スタータジェネレータ20からの電流を交流から直流に変換してバッテリ22に供給する。インバータ23は、ECU2の指示を受けて駆動制御される。
また、インバータ23は、スタータジェネレータ20(モータ)の出力を制御するモータコントローラ24と、モータの巻線を切替える巻線切替回路25と、モータ回路30とを有している。モータコントローラ24は、エンジン回転数等に応じてECU2からの指示を受けてスタータジェネレータ20の駆動を制御する。モータ回路30については後述する。スタータジェネレータ20は、上記したように、エンジン1を始動するためのスタータモータとしての機能を有している。スタータジェネレータ20は、モータコントローラ24からの指示を受けてクランクシャフト10を回転駆動する。
ここで、図3を参照して、本実施の形態に係るスタータジェネレータが備える回路構成について説明する。図3は、本実施の形態に係るスタータジェネレータの回路構成の一例を示す図である。図3Aは巻線切替方式の3相交流モータの回路図を示し、図3Bは直列接続時のモータ回路を示し、図3Cは並列接続時のモータ回路を示している。また、図3B及び図3Cにおいては、3相の内、一相のみを図示している。なお、スタータジェネレータの備える回路構成は、以下に示す構成に限定されず、適宜変更が可能である。スタータジェネレータは、エンジン回転数に応じて主力トルクを変化させることができれば、どのように構成されてもよい。
図3に示すように、スタータジェネレータ20(図1又は図2参照、以下、単にモータ20と記す)は、3相交流モータで構成されている。本実施の形態では、モータ回路30において、直列と並列を切り替え可能な巻線切替方式が採用されている。図3Aに示すように、モータ回路30の各相(3相)のコイル31が中性点32において共通接続(スター結線)される。コイル31は、第1のコイル33と、第2のコイル34と、第1のスイッチ35と、第2のスイッチ36とを備えている。
具体的には、第1のコイル33の一端が中性点32に接続され、第1のコイル33の他端が第2のスイッチ36の接点36aを介して第1のスイッチ35の接点35bに接続されている。第2のコイル34の一端には第2のスイッチ36が接続され、第2のコイル34の他端には第1のスイッチ35が接続されている。また、第2のスイッチ36の接点36bは中性点32に接続されている。
このように構成されるモータ回路30では、第1のスイッチ35及び第2のスイッチ36を切替えることにより、第1のコイル33と第2のコイル34の接続を直接と並列で切替えることができる。例えば、図3Bに示すように、第1のスイッチ35を接点35aに接触させ、第2のスイッチ36を接点36aに接触させることにより、第1のコイル33と第2のコイル34が直列接続される。この回路パターンを第1の回路パターンとする。第1の回路パターンでは、第1のコイル33と第2のコイル34が直列接続されることにより、モータ20に低回転で大きな駆動トルクを発生させることができる。
一方、図3Cに示すように、第1のスイッチ35を接点35bに接触させ、第2のスイッチ36を接点36bに接触させることにより、第1のコイル33と第2のコイル34が並列接続される。この回路パターンを第2の回路パターンとする。第2の回路パターンでは、第1のコイル33と第2のコイル34が並列接続されることにより、モータ20の駆動トルクは低下するものの、モータ20の逆起電力が抑えられる。よって、低電圧であってもモータ20を高回転まで駆動させることが可能になる。なお、図3B及び図3Cでは、3相の内、1相分の回路の切替えを示しているが、他の2相についても同様に切替え動作が行われるものとする。
本実施の形態に係るモータ回路30によれば、第1のコイル33と第2のコイル34との接続を直列と並列で切替え可能に構成したことにより、エンジン回転数に応じて適宜必要な駆動トルクを発生させることができる。例えば、エンジン1が無回転の状態から比較的低回転の状態においては、第1のコイル33と第2のコイル34が直列接続されるようにモータ回路30が第1の回路パターンに切替えられる。これにより、モータ20には、クランクシャフト10(図1又は図2参照)の慣性に逆らうように比較的大きな駆動トルクが発生する。よって、低回転域でのモータ20の駆動を実現することができる。
一方、エンジン回転数が所定の回転数を越えた場合には、第1のコイル33と第2のコイル34が並列接続されるようにモータ回路30が第2の回路パターンに切替えられる。これにより、モータ20には、逆起電力の発生を低く抑えるような低い駆動トルクが発生する。よって、高回転域でのモータ20の駆動を実現することができる。このように、エンジン回転数に応じてモータ20の出力トルクを変化させることにより、小型で低電圧仕様のモータ20であっても、無回転の状態から高回転域まで幅広い回転数域でエンジン1をアシストすることが可能になる。
次に、図4を参照して、エンジンが停止した状態からエンジンが始動し、車両が走行可能なエンジン回転数に至るまでの様子について説明する。図4は、エンジン始動制御システムにおける、エンジン始動時のエンジン回転数、燃料噴射量及び車速を示すグラフである。図4において、横軸は時間を示し、縦軸はエンジン回転数(クランクシャフトの回転数)、燃料噴射量、又は車速を示している。図4Aは比較例に係るエンジン始動制御システムにおけるエンジン回転数等を示すグラフであり、図4Bは本願のエンジン始動制御システムにおけるエンジン回転数等を示すグラフである。また、グラフ中、エンジン回転数は実線で示し、燃料噴射量は一点鎖線で示し、車速は二点鎖線で示すものとする。
なお、図4においては、エンジンが完全に停止した状態からエンジンを始動させる場合について説明するが、これに限定されない。エンジン始動制御システムは、例えば、エンジンがアイドリングストップした状態から再始動させるように構成してもよい。また、以下に示すエンジン始動制御システムは、遠心クラッチ等の自動クラッチを備えた車両に適用されるものとする。この場合、エンジンが所定の回転数(例えば、3500rpm)になったら自動クラッチが接合状態となり、車両の発進が可能になる。
図4Aに示すように、比較例においては、エンジン始動制御が開始されると、モータ20(スタータジェネレータ20)が駆動されることによりクランクシャフト10が回転駆動され(図1参照)、エンジン回転数が徐々に高められる。モータ20が駆動開始されてから時間T1後、エンジン回転数が所定回転数(例えば、1500rpm)を超えたところで燃料噴射及び点火制御が開始される一方、モータ20の駆動はその後停止される。
エンジン回転数は、燃料噴射及び点火制御により徐々に高められる。そして、モータ20が駆動開始されてから時間T2後、エンジン回転数が3500rpmを超えたところで、自動クラッチが接合状態となり、車両の走行が開始される。車両の速度(車速)が上昇している間は、エンジン回転数及び燃料噴射量は上昇している。車速が所定の値(例えば、50km/h)に達した後、一定の速度で走行を継続する場合は、エンジン回転数は一定の値に落ち着く。一方、燃料噴射量は、車速が50km/hに到達する手前でピーク(最大量)に達する。そして、車速が一定の値に落ち着いた後、燃料噴射量は徐々に低下していく。
比較例に対して本実施の形態では、図4Bに示すように、エンジン始動制御が開始されると、モータ20が駆動され、エンジン回転数が徐々に高められる。このとき、モータ20は第1の回路パターンに切替えられており、モータ20には、低回転域(例えば、0〜1000rrpm)で大きな駆動トルクが発生する。そして、エンジン回転数が1000rpm(第1の回転数)を超えると、モータ20は第2の回路パターンに切替えられる。これにより、モータ20を高回転域(例えば、1000〜4000rpm)で駆動させることが可能になる。
モータ20によってエンジン回転数が徐々に高められ、モータ20が駆動開始されてから時間T3後、エンジン回転数が、例えば、3400rpm(第3の回転数)を超えたところで燃料噴射及び点火制御が開始される。エンジン回転数は、燃料噴射及び点火制御により徐々に高められる。そして、モータ20が駆動開始されてから時間T4後、エンジン回転数が3500rpm(第2の回転数)を超えたところで自動クラッチが接合状態となり、車両の走行が開始される。
車両の速度(車速)が上昇している間は、エンジン回転数及び燃料噴射量は上昇している。エンジン回転数が、例えば4000rpm(第4の回転数)以上になったら、モータ20の駆動が停止され、これ以後は燃料噴射及び点火制御のみでエンジン回転数が高められる。そして、比較例と同様に、車速が所定の値(例えば、50km/h)に達した後、一定の速度で走行を継続する場合は、エンジン回転数は一定の値に落ち着く。一方、燃料噴射量は、車速が50km/hに到達する手前でピーク(最大量)に達する。そして、車速が一定の値に落ち着いた後、燃料噴射量は徐々に低下していく。
このように、本実施の形態では、エンジン回転数に応じてモータ20のトルクを調整し、車両が発進開始までの間、できる限りモータ20の駆動時間を長くしている。比較例においては、エンジン回転数が1500rpmを越えたところで燃料噴射等を開始しているのに対し、本実施の形態では、エンジン回転数が3400rpmを越えたところで燃料噴射を開始している。すなわち、本実施の形態では、比較例における燃料噴射開始までの時間T1に比べて、燃料噴射開始までの時間T3が長くなっている。このため、車両発進までの燃料噴射量を少なくすることができ、燃費が向上される。
また、低回転域においては、燃料噴射等でエンジン回転数を高めるより、モータ20を駆動させた方がより早く車両発進に適したエンジン回転数まで高めることができる。よって、比較例における車両発進までの時間T2に比べ、本実施の形態における車両発進までの時間T4、すなわち、クラッチインまでの時間を短縮することができる。また、車両が発進開始するタイミングにおいては、燃料噴射とモータ駆動の両方を行うことにより、自動クラッチが接合することで高トルクが必要となっても、モータ20でエンジン駆動をアシストすることができる。
次に、図5を参照して本実施の形態に係るエンジン始動制御について説明する。図5は、本実施の形態に係るエンジン始動制御の一例を示すフロー図である。なお、以下に示す制御は、特に記載がない限り、ECU2が実施するものとする。
図5に示すように、制御が開始されると、先ず車速が測定され、車両が停止しているかどうか判断される(ステップST1)。例えば、車速が0km/hでない場合(ステップST1:No)、再びステップST1の動作が行われる。一方、車速が0km/hの場合(ステップST1:Yes)、時間がカウントされ、車両が所定時間、停止状態を維持しているかどうか判断される(ステップST2)。なお、車両の停止判断の基準となる車速は、0km/hの場合のみに限らず、車両が容易に停止できる速度であれば、所定の範囲に設定してもよい(例えば、0〜5km/h)。
所定時間、車両の停止状態が維持されなかった場合(ステップST2:No)、ステップST1の動作に戻る。一方、所定時間、車両の停止状態が維持された場合(ステップST2:Yes)、エンジン(図1参照)がアイドルストップ状態となる(ステップST3)。なお、停止状態維持の判断基準となる所定時間は適宜変更が可能である。
アイドルストップ状態となったら、スロットル操作があったかどうか判断される(ステップST4)。スロットル操作がない場合(ステップST4:No)、再びステップST4の動作が行われる。一方、スロットル操作があった場合(ステップST4:Yes)、モータコントローラ24(図2参照)は、モータ回路30を第1の回路パターンに切替え、モータ20を駆動する(ステップST5)。これにより、クランクシャフト10(図1参照)が回転駆動され、エンジン回転数が徐々に高められる。なお、スロットル操作有無の判断は、例えば、スロットルポジションセンサの出力に基づいてECU2が行う。
次に、エンジン回転数(Ne)が所定回転数(第1の回転数)を越えたかどうか判断される(ステップST6)。ここでは、第1の回転数を1000rpmとする。エンジン回転数が1000rpmを越えていない場合(ステップST6:No)、再びステップST6の動作が行われる。一方、エンジン回転数が1000rpmを越えている場合(ステップST6:Yes)、モータコントローラ24は、モータ回路30を第2の回路パターンに切替え、モータ20を駆動する(ステップST7)。これにより、モータ20をさらに高回転域まで駆動させることが可能になる。
さらにエンジン回転数が高められ、次に、エンジン回転数(Ne)が所定回転数(第3の回転数)を越えたかどうか判断される(ステップST8)。ここでは、第3の回転数を3400rpmとする。エンジン回転数が3400rpmを越えていない場合(ステップST8:No)、再びステップST8の動作が行われる。一方、エンジン回転数が3400rpmを越えている場合(ステップST8:Yes)、燃料噴射及び点火制御が開始される(ステップST9)。これ以後は、モータ駆動及び燃料噴射等によってエンジン回転数が高められる。
次に、エンジン回転数(Ne)が所定回転数(第2の回転数)を越えたかどうか判断される(ステップST10)。ここでは、第2の回転数を3500rpmとする。エンジン回転数が3500rpmを越えていない場合(ステップST10:No)、再びステップST10の動作が行われる。一方、エンジン回転数が3500rpmを越えている場合(ステップST10:Yes)、モータコントローラ24は、モータ20の駆動力を徐々に減衰させる(ステップST11)。なお、このタイミングで自動クラッチが接合され、車両が発進し始める。このように、モータ20の駆動力を徐々に減衰させることで、電力の消費を抑えることができる。
車両が発進し始めて、さらにエンジン回転数が高められると、次に、エンジン回転数(Ne)が所定回転数(第4の回転数)を越えたかどうか判断される(ステップST12)。ここでは、第4の回転数を4000rpmとする。エンジン回転数が4000rpmを越えていない場合(ステップST12:No)、再びステップST12の動作が行われる。一方、エンジン回転数が4000rpm以上になった場合(ステップST12:Yes)、モータコントローラ24は、モータ20による駆動を完了する(ステップST13)。これ以後は、燃料噴射及び点火制御のみでエンジン1が駆動される。
エンジン回転数が4000rpm以上となった後は、モータ20の機能が回生(発電)へと移行し(ステップST14)、バッテリ22を充電する。このときモータ回路30は第2の回路パターンへと切り替わった後であり、この第2の回路パターンの下でモータ20が回生を行う。そして、エンジン始動制御が終了する。
以上説明したように、本実施の形態によれば、エンジン1を停止状態から始動させるときに、第1の回路パターン及び第2の回路パターンを切替えてモータ20を駆動させることにより、比較的駆動トルクが必要なエンジンの低回転域(第1の回転数)から、駆動トルクを抑えた高回転域(第2の回転数)までモータ20のみでエンジン回転数を高めることができる。そして、第3の回転数から燃料噴射制御及び点火制御を開始することでエンジンが始動される。このように、モータ20の出力トルクを切替えてエンジン始動までのモータ駆動時間を長くすることにより、エンジン始動までの時間を短縮することができる。一方、エンジン始動までの燃料噴射時間を短縮することができるため、燃料消費や周囲への騒音を抑えることができる。以上より、エンジン1の駆動をアシストして燃費の向上を実現することができる。
なお、本発明は上記実施の形態に限定されず、種々変更して実施することが可能である。上記実施の形態において、添付図面に図示されている大きさや形状などについては、これに限定されず、本発明の効果を発揮する範囲内で適宜変更することが可能である。その他、本発明の目的の範囲を逸脱しない限りにおいて適宜変更して実施することが可能である。
例えば、上記実施の形態において、スタータモータとジェネレータとが一体となったスタータジェネレータ20でエンジン1を始動する構成としたが、この構成に限定されない。スタータモータとジェネレータとを別で設け、スタータモータでエンジン1を始動させてもよい。
また、上記実施の形態において、モータ回路30は、スイッチ(第1のスイッチ35及び第2のスイッチ36)で回路パターンを切替える構成としたが、この構成に限定されない。回路パターンの切替えは、例えば、リレーやMOSFET(Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor)で制御してもよい。
また、上記実施の形態において、ECU2は、エンジン回転数が第3の回転数(3400rpm)を越えたら燃料噴射制御及び点火制御を開始する構成としたが、この構成に限定されない。ECU2は、エンジン回転数が第3の回転数を越えたら燃料噴射制御及び点火制御のいずれか一方を開始する構成としとしてもよい。
また、上記の実施の形態において、スタータジェネレータ20の回路は、直列−並列切替え部を備えた、所謂3相Y型結線で構成される回路としたが、この構成に限定されない。スタータジェネレータ20の回路は、例えば、中間タップ回路で構成されてもよい。
また、上記の実施の形態において、ECU2とインバータ23とを別体とした構成としたが、この構成に限定されない。ECU2とインバータ23とが一体となった構成としてもよい。
以上説明したように、本発明は、エンジンの駆動をアシストして燃費の向上を実現することができるという効果を有し、特に、エンジンの始動をモータでアシストするエンジン始動制御システム及び車両に有用である。
1 エンジン
10 クランクシャフト
2 ECU(エンジン制御装置)
20 スタータジェネレータ(モータ)
24 モータコントローラ
3 エンジン始動制御システム
30 モータ回路(第1の回路及び第2の回路)
10 クランクシャフト
2 ECU(エンジン制御装置)
20 スタータジェネレータ(モータ)
24 モータコントローラ
3 エンジン始動制御システム
30 モータ回路(第1の回路及び第2の回路)
Claims (3)
- クランクシャフトを回転させるモータと、モータの出力を制御するモータコントローラと、燃料噴射制御及び/又は点火制御を行うエンジン制御装置と、を備えるエンジン始動制御システムであって、
前記モータコントローラは、エンジン回転数が第1の回転数になるまで比較的大きい駆動トルクで前記モータを駆動させ、前記エンジン回転数が前記第1の回転数を越えたら比較的低い駆動トルクに切り替えて前記モータを前記第1の回転数より大きい第2の回転数になるまで駆動させ、
前記エンジン制御装置は、前記エンジン回転数が、前記第1の回転数より大きく前記第2の回転数より小さい第3の回転数以上になったら燃料噴射制御及び/又は点火制御を開始し、
エンジン始動後は、前記エンジン回転数が前記第2の回転数になるまで前記モータの駆動及び燃料噴射によって前記クランクシャフトを回転させることを特徴とするエンジン始動制御システム。 - 請求項1に記載のエンジン始動制御システムを備える車両であって、
前記エンジン回転数が第2の回転数以上になったら接合状態となる自動クラッチを備え、
前記モータコントローラは、前記エンジン回転数が前記第2の回転数以上であっても前記モータを駆動することを特徴とする車両。 - 請求項2に記載の車両であって、
前記モータコントローラは、前記第2の回転数を越えたら前記モータの駆動力を徐々に減衰させ、前記第2の回転数より大きい第4の回転数以上になったら前記モータによる駆動を完了することを特徴とする車両。
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