JP6112142B2 - エンジン始動制御システム - Google Patents

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。

特開２００７−２５５２７２号公報

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。

本実施の形態に係るエンジンの模式図である。 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。 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。 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。 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。

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）

Claims (3)

1. 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。
2. 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。
3. 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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