JP6673259B2 - Engine start control device - Google Patents
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Description
本発明は、エンジンの始動を制御する制御装置に関する。 The present invention relates to a control device that controls starting of an engine.
従来、スタータとモータジェネレータとを併用して、エンジンの始動を制御する制御装置がある(特許文献1参照)。特許文献1に記載のものでは、モータジェネレータをモータ機能として起動するタイミングを、燃料噴射の開始後、最初に発生するエンジンの第1圧縮行程の上死点を通過した以降に設定している。また、特許文献1に記載のものでは、スタータを停止させるタイミングを、上記第1圧縮行程の上死点を通過した以降、且つエンジンの第2圧縮行程の上死点に達する以前に設定している。 2. Description of the Related Art Conventionally, there is a control device that controls the start of an engine by using a starter and a motor generator together (see Patent Document 1). In the device described in Patent Document 1, the timing at which the motor generator is activated as a motor function is set after passing the top dead center of the first compression stroke of the engine that occurs first after the start of fuel injection. Further, in the technique described in Patent Document 1, the timing for stopping the starter is set after passing the top dead center of the first compression stroke and before reaching the top dead center of the second compression stroke of the engine. I have.
ところで、特許文献1に記載のものにおいて、スタータのモータ部の駆動トルクをピニオン側へ伝達して、ピニオン側からの駆動トルクをモータ部側へ伝達しないワンウェイクラッチが設けられている場合、以下の問題が生じ得る。エンジンの圧縮行程の上死点を通過すると空気の膨張力により、エンジンの回転速度がスタータの回転速度(リングギヤ及びピニオンのギヤ比を考慮した回転速度)よりも高くなり、ワンウェイクラッチの結合が解除される場合がある。その場合に、ワンウェイクラッチが再結合する以前にスタータが停止されると、エンジンの回転速度が異常に低下したり、ひいてはエンジンがストールしたりするおそれがあることに本願発明者は着目した。 By the way, when the one described in Patent Document 1 is provided with a one-way clutch that transmits the drive torque of the motor part of the starter to the pinion side and does not transmit the drive torque from the pinion side to the motor part, Problems can arise. After passing through the top dead center of the compression stroke of the engine, the rotational speed of the engine becomes higher than the rotational speed of the starter (the rotational speed taking into account the gear ratio of the ring gear and the pinion) due to the expansion force of the air, and the one-way clutch is released. May be done. In this case, the inventor of the present application has noticed that if the starter is stopped before the one-way clutch is re-engaged, the rotation speed of the engine may be abnormally reduced and the engine may be stalled.
本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、その主たる目的は、スタータとモータジェネレータとを併用してエンジンの始動を制御する制御装置において、エンジンをより確実に始動することにある。 The present invention has been made to solve the above problems, and a main object of the present invention is to provide a control device that controls the start of an engine by using a starter and a motor generator in combination to more reliably start the engine. is there.
上記課題を解決するための第1の手段は、
モータ部(21)、ピニオン(23)、及び前記モータ部の駆動トルクを前記ピニオン側へ伝達して前記ピニオン側からの駆動トルクを前記モータ部側へ伝達しないワンウェイクラッチ(22)を有するスタータ(20)と、エンジン(90)に駆動トルクを付加するとともに前記エンジンから付加される駆動トルクにより発電するモータジェネレータ(30)と、を併用して前記エンジンの始動を制御する制御装置(40)であって、
前記スタータにより前記エンジンをクランキングさせる第1制御を実行する第1制御部と、
前記第1制御部による前記第1制御の実行中に、前記モータジェネレータにより前記エンジンに駆動トルクを付加させる第2制御を実行する第2制御部と、
前記第2制御部により前記第2制御が開始された後に、前記ワンウェイクラッチが結合したと判定したことを条件として、前記スタータを停止させる第3制御を実行する第3制御部と、
を備える。
A first means for solving the above-mentioned problem is:
A starter (22) including a motor unit (21), a pinion (23), and a one-way clutch (22) that transmits a driving torque of the motor unit to the pinion side and does not transmit a driving torque from the pinion side to the motor unit side. 20) and a motor generator (30) that applies drive torque to the engine (90) and generates electric power by the drive torque applied from the engine, and controls the start of the engine by using the control device (40). So,
A first control unit that performs a first control for cranking the engine by the starter;
A second control unit that executes a second control that causes the motor generator to apply a driving torque to the engine during the execution of the first control by the first control unit;
A third control unit that executes a third control to stop the starter, on condition that it is determined that the one-way clutch is engaged after the second control is started by the second control unit;
Is provided.
上記構成によれば、第1制御部は、スタータによりエンジンをクランキングさせる第1制御を実行する。第2制御部は、第1制御部による第1制御の実行中に、モータジェネレータによりエンジンに駆動トルクを付加させる第2制御を実行する。 According to the above configuration, the first control unit executes the first control for cranking the engine by the starter. The second control unit executes a second control that causes the motor generator to add a driving torque to the engine while the first control unit is performing the first control.
ここで、エンジンの圧縮行程の上死点を通過すると空気の膨張力により、エンジンの回転速度がスタータの回転速度(リングギヤ及びピニオンのギヤ比を考慮した回転速度)よりも高くなり、ワンウェイクラッチの結合が解除される場合がある。 Here, when the engine passes through the top dead center of the compression stroke of the engine, the rotational speed of the engine becomes higher than the rotational speed of the starter (the rotational speed in consideration of the gear ratio of the ring gear and the pinion) due to the expansion force of the air. The bond may be broken.
この点、第3制御部は、第2制御部により第2制御が開始された後に、ワンウェイクラッチが結合したと判定したことを条件として、スタータを停止させる第3制御を実行する。すなわち、第3制御部は、第2制御部により第2制御が開始された後に、ワンウェイクラッチが結合したと判定した場合にスタータを停止させて、ワンウェイクラッチが結合したと判定していない場合はスタータを停止させない。このため、ワンウェイクラッチが結合してスタータによりエンジンに駆動トルクが付加されるまでスタータが駆動され、エンジンの回転速度が低下することを抑制することができる。したがって、スタータとモータジェネレータとを併用してエンジンの始動を制御する制御装置において、エンジンをより確実に始動することができる。 In this regard, the third control unit executes the third control for stopping the starter on condition that it is determined that the one-way clutch is engaged after the second control is started by the second control unit. That is, when the third control unit determines that the one-way clutch is engaged after the second control is started by the second control unit, the third control unit stops the starter, and determines that the one-way clutch is not engaged. Do not stop the starter. For this reason, the starter is driven until the driving torque is applied to the engine by the starter by the engagement of the one-way clutch, and it is possible to suppress a decrease in the rotation speed of the engine. Therefore, in the control device that controls the start of the engine using both the starter and the motor generator, the engine can be started more reliably.
第2の手段では、前記第3制御部は、前記第3制御として、前記第2制御部により前記第2制御が開始された後に、前記エンジンの回転位置が、1回目の前記エンジンの膨張行程を経て前記ワンウェイクラッチが結合する前記エンジンの回転位置よりも後で、且つ2回目の前記エンジンの膨張行程を経て前記ワンウェイクラッチが結合する前記エンジンの回転位置よりも前であることを条件として、前記スタータを停止させる。 In the second means, the third control unit sets the rotational position of the engine to a first expansion stroke after the second control is started by the second control unit as the third control. On the condition that it is after the rotational position of the engine to which the one-way clutch is coupled through and before the rotational position of the engine to which the one-way clutch is coupled through a second expansion stroke of the engine. Stop the starter.
上記構成によれば、第3制御部は、第3制御として、第2制御部により第2制御が開始された後に、エンジンの回転位置が、1回目のエンジンの膨張行程を経てワンウェイクラッチが結合するエンジンの回転位置よりも後であることを条件としてスタータを停止させる。すなわち、第3制御部は、第2制御部により第2制御が開始された後に、エンジンの回転位置が、1回目のエンジンの膨張行程を経てワンウェイクラッチが結合するエンジンの回転位置よりも後である場合にスタータを停止させて、1回目のエンジンの膨張行程を経てワンウェイクラッチが結合するエンジンの回転位置よりも後でない場合はスタータを停止させない。このため、エンジンの回転速度が低下することを抑制することができる。 According to the above configuration, as the third control, after the second control is started by the second control unit, the rotational position of the engine is changed to the state where the one-way clutch is engaged through the first engine expansion stroke. The starter is stopped on condition that it is after the rotational position of the engine to be started. That is, after the second control is started by the second control unit, the third control unit determines that the rotational position of the engine is later than the rotational position of the engine to which the one-way clutch is engaged through the first expansion stroke of the engine. In some cases, the starter is stopped, and the starter is not stopped unless it is later than the rotational position of the engine to which the one-way clutch is engaged after the first engine expansion stroke. For this reason, it is possible to suppress a decrease in the rotation speed of the engine.
さらに、第3制御部は、第3制御として、第2制御部により第2制御が開始された後に、エンジンの回転位置が、2回目のエンジンの膨張行程を経てワンウェイクラッチが結合するエンジンの回転位置よりも前であることを条件として、スタータを停止させる。このため、第2制御部により第2制御が開始された後に、2回目のエンジンの膨張行程を経て、結合が解除されているワンウェイクラッチが結合する際の騒音が発生することを避けることができる。また、スタータを停止する以前に燃料が着火して、エンジンの回転速度がスタータの回転速度を下回らない場合であっても、スタータを停止させることができる。 Further, as a third control, after the second control is started by the second control unit, the rotational position of the engine is changed to the rotational position of the engine to which the one-way clutch is engaged through the second engine expansion stroke. The starter is stopped on condition that it is before the position. For this reason, after the second control is started by the second control unit, it is possible to avoid generation of noise when the disengaged one-way clutch is engaged through the second expansion stroke of the engine. . In addition, even if fuel is ignited before the starter is stopped and the rotation speed of the engine does not fall below the rotation speed of the starter, the starter can be stopped.
第3の手段では、前記第3制御部は、前記第3制御として、前記第2制御部により前記第2制御が開始された後に、1回目の前記エンジンの膨張行程を経て前記ワンウェイクラッチが結合する時よりも後で、且つ2回目の前記エンジンの膨張行程を経て前記ワンウェイクラッチが結合する時よりも前であることを条件として、前記スタータを停止させる。 In the third means, the third control unit is configured to engage the one-way clutch through a first expansion stroke of the engine after the second control is started by the second control unit as the third control. The starter is stopped on condition that it is later than the time when the one-way clutch is engaged after the second expansion stroke of the engine.
上記構成によれば、第2の手段と同様の作用効果を奏することができる。 According to the above configuration, the same operation and effect as those of the second means can be obtained.
第4の手段では、前記第3制御部は、前記第3制御として、前記第2制御部により前記第2制御が開始された後に、1回目の前記エンジンの膨張行程を経て前記エンジンの回転速度が前記ワンウェイクラッチが結合する回転速度よりも低下した後で、且つ2回目の前記エンジンの膨張行程を経て前記エンジンの回転速度が前記ワンウェイクラッチが結合する回転速度よりも低下する前であることを条件として、前記スタータを停止させる。 In a fourth aspect, the third control unit performs the third rotation of the engine through a first expansion stroke of the engine after the second control is started by the second control unit as the third control. Is determined to be lower than the rotational speed at which the one-way clutch is engaged, and before the rotational speed of the engine is reduced below the rotational speed at which the one-way clutch is engaged after a second expansion stroke of the engine. As a condition, the starter is stopped.
上記構成によれば、第2の手段と同様の作用効果を奏することができる。 According to the above configuration, the same operation and effect as those of the second means can be obtained.
第5の手段では、前記第3制御部は、前記第3制御として、前記第2制御部により前記第2制御が開始された後に、前記エンジンの回転位置が、1回目の前記エンジンの膨張行程に続く圧縮行程の上死点よりも後で、且つ2回目の前記エンジンの膨張行程を経て前記ワンウェイクラッチが結合する前記エンジンの回転位置よりも前であることを条件として、前記スタータを停止させる。 In the fifth means, the third control unit sets the rotational position of the engine to a first expansion stroke after the second control is started by the second control unit as the third control. The starter is stopped on condition that it is after the top dead center of the compression stroke following the compression stroke and before the rotational position of the engine to which the one-way clutch is engaged after the second expansion stroke of the engine. .
上記構成によれば、第3制御部は、第3制御として、第2制御部により第2制御が開始された後に、エンジンの回転位置が、1回目のエンジンの膨張行程に続く圧縮行程の上死点よりも後であることを条件としてスタータを停止させる。すなわち、第3制御部は、第2制御部により第2制御が開始された後に、エンジンの回転位置が、1回目のエンジンの膨張行程に続く圧縮行程の上死点よりも後である場合にスタータを停止させて、1回目のエンジンの膨張行程に続く圧縮行程の上死点よりも後でない場合はスタータを停止させない。ここで、1回目のエンジンの膨張行程に続く圧縮行程の上死点までにワンウェイクラッチは結合しているため、エンジンの回転速度が低下することを抑制することができる。 According to the above configuration, as the third control, after the second control is started by the second control unit, the rotation position of the engine is increased in the compression stroke following the first expansion stroke of the engine. The starter is stopped on condition that it is after the dead center. In other words, the third control unit determines that, after the second control is started by the second control unit, the rotational position of the engine is later than the top dead center of the compression stroke following the first expansion stroke of the engine. The starter is stopped, and the starter is not stopped if it is not after the top dead center of the compression stroke following the first engine expansion stroke. Here, since the one-way clutch is engaged by the top dead center of the compression stroke following the first expansion stroke of the engine, it is possible to suppress a decrease in the rotation speed of the engine.
さらに、第3制御部は、エンジンの回転位置が、1回目のエンジンの膨張行程に続く圧縮行程の上死点よりも後であることに基づいて、スタータを停止させる。このため、ワンウェイクラッチが結合したことを判定する必要がなく、スタータを停止させる制御を容易に実行することができる。 Further, the third control unit stops the starter based on the fact that the rotational position of the engine is after the top dead center of the compression stroke following the first expansion stroke of the engine. Therefore, it is not necessary to determine that the one-way clutch has been engaged, and control to stop the starter can be easily performed.
第6の手段では、前記第3制御部は、前記第3制御として、前記第2制御部により前記第2制御が開始され且つ前記エンジンの回転位置が前記エンジンの圧縮行程の上死点よりも後になってから、前記上死点から膨張行程を経て前記ワンウェイクラッチが結合するまでの長さの期間である第1期間が経過した後であり、且つ前記エンジンの前記圧縮行程の上死点から次の圧縮行程の上死点までの長さの期間である第2期間が経過する前であることを条件として、前記スタータを停止させる。 In the sixth means, the third control section starts the second control by the second control section as the third control and the rotational position of the engine is higher than a top dead center of a compression stroke of the engine. Later, after a first period, which is the length of time from the top dead center through the expansion stroke until the one-way clutch is engaged, and after the top dead center of the compression stroke of the engine, The starter is stopped on condition that a second period, which is a period up to the top dead center of the next compression stroke, has not elapsed.
エンジンの圧縮行程の上死点後に、その上死点から膨張行程を経てワンウェイクラッチが結合するまでの長さの期間である第1期間以上経過すると、ワンウェイクラッチは少なくとも1度結合する。また、エンジンの圧縮行程の上死点後に、その上死点から次の圧縮行程の上死点までの長さの期間である第2期間以上経過すると、結合が解除されたワンウェイクラッチが結合することによる騒音が2回以上発生するおそれがある。 After the top dead center of the compression stroke of the engine, when the first period, which is the length of time from the top dead center to the engagement of the one-way clutch through the expansion stroke, has elapsed, the one-way clutch is engaged at least once. Further, after the top dead center of the compression stroke of the engine, if the second period which is the length of time from the top dead center to the top dead center of the next compression stroke elapses or more, the disengaged one-way clutch is engaged. This may cause noise to occur twice or more.
この点、上記構成によれば、第3制御部は、第3制御として、第2制御部により第2制御が開始され且つエンジンの回転位置がエンジンの圧縮行程の上死点よりも後になってから、その上死点から膨張行程を経てワンウェイクラッチが結合するまでの長さの期間である第1期間が経過した後であることを条件としてスタータを停止させる。すなわち、第3制御部は、第2制御部により第2制御が開始され且つエンジンの回転位置がエンジンの圧縮行程の上死点よりも後になってから、第1期間が経過した後である場合にスタータを停止させて、第1期間が経過した後でない場合はスタータを停止させない。このため、ワンウェイクラッチが結合してスタータによりエンジンに駆動トルクが付加されるまでスタータが駆動され、エンジンの回転速度が低下することを抑制することができる。 In this regard, according to the above configuration, the third control unit starts the second control as the third control by the second control unit and the rotational position of the engine is later than the top dead center of the compression stroke of the engine. After that, the starter is stopped on condition that a first period, which is a length of time from the top dead center to the engagement of the one-way clutch through the expansion stroke, has elapsed. That is, the third control unit is configured to start the second control by the second control unit and to set the rotational position of the engine after the top dead center of the compression stroke of the engine after a lapse of the first period. The starter is stopped, and the starter is not stopped unless the first period has elapsed. For this reason, the starter is driven until the driving torque is applied to the engine by the starter by the engagement of the one-way clutch, and it is possible to suppress a decrease in the rotation speed of the engine.
さらに、第3制御部は、第3制御として、第2制御部により第2制御が開始され且つエンジンの回転位置がエンジンの圧縮行程の上死点よりも後になってから、その上死点から次の圧縮行程の上死点までの長さの期間である第2期間が経過する前であることを条件として、スタータを停止させる。このため、第2制御部により第2制御が開始された後に、結合が解除されているワンウェイクラッチが結合することによる騒音が2回以上発生することを避けることができる。 Further, the third control unit starts the second control by the second control unit as the third control and sets the rotational position of the engine after the top dead center of the compression stroke of the engine, and then starts from the top dead center. The starter is stopped on the condition that the second period, which is the period up to the top dead center of the next compression stroke, has not elapsed. For this reason, after the second control is started by the second control unit, it is possible to avoid generating noise more than once due to the engagement of the disengaged one-way clutch.
第7の手段は、
モータ部(21)、ピニオン(23)、及び前記モータ部の駆動トルクを前記ピニオン側へ伝達して前記ピニオン側からの駆動トルクを前記モータ部側へ伝達しないワンウェイクラッチ(22)を有するスタータ(20)と、エンジン(90)に駆動トルクを付加するとともに前記エンジンから付加される駆動トルクにより発電するモータジェネレータ(30)と、を併用して前記エンジンの始動を制御する制御装置(40)であって、
前記スタータにより前記エンジンをクランキングさせる第1制御を実行する第1制御部と、
前記第1制御部による前記第1制御の実行中に、前記モータジェネレータにより前記エンジンに駆動トルクを付加させる第2制御を実行する第2制御部と、
前記第2制御部により前記第2制御が開始され且つ前記エンジンの回転位置が前記エンジンの圧縮行程の上死点よりも後になってから、前記上死点から次の圧縮行程の上死点までの長さの期間である上死点間期間が経過した後であることを条件として、前記スタータを停止させる第3制御を実行する第3制御部と、
を備える。
Seventh means,
A starter (22) including a motor unit (21), a pinion (23), and a one-way clutch (22) that transmits a driving torque of the motor unit to the pinion side and does not transmit a driving torque from the pinion side to the motor unit side. 20) and a motor generator (30) that applies drive torque to the engine (90) and generates electric power by the drive torque applied from the engine, and controls the start of the engine by using the control device (40). So,
A first control unit that performs a first control for cranking the engine by the starter;
A second control unit that executes a second control that causes the motor generator to apply a driving torque to the engine during the execution of the first control by the first control unit;
After the second control is started by the second control unit and the rotational position of the engine is after the top dead center of the compression stroke of the engine, from the top dead center to the top dead center of the next compression stroke. A third control unit that executes a third control to stop the starter on condition that a period between top dead centers, which is a period of time, has elapsed;
Is provided.
上述したように、エンジンの圧縮行程の上死点後に、その上死点から膨張行程を経てワンウェイクラッチが結合するまでの長さの期間である第1期間以上経過すると、ワンウェイクラッチは少なくとも1度結合する。このため、エンジンの圧縮行程の上死点後に、エンジンの圧縮行程の上死点から次の圧縮行程の上死点までの長さの期間である上死点間期間以上経過すると、ワンウェイクラッチは少なくとも1度結合する。
この点、上記構成によれば、第3制御部は、第2制御部により第2制御が開始され且つエンジンの回転位置がエンジンの圧縮行程の上死点よりも後になってから、その上死点から次の圧縮行程の上死点までの長さの期間である上死点間期間が経過した後であることを条件として、スタータを停止させる。すなわち、第3制御部は、第2制御部により第2制御が開始され且つエンジンの回転位置がエンジンの圧縮行程の上死点よりも後になってから、上死点間期間が経過した後である場合にスタータを停止させて、上死点間期間が経過した後でない場合はスタータを停止させない。このため、ワンウェイクラッチが結合してスタータによりエンジンに駆動トルクが付加されるまでスタータが駆動され、エンジンの回転速度が低下することを抑制することができる。
As described above, after the top dead center of the compression stroke of the engine, when the first period, which is the length of time from the top dead center to the engagement of the one-way clutch through the expansion stroke, has elapsed, the one-way clutch is turned off at least once. Join. For this reason, after the top dead center of the compression stroke of the engine, if the period between the top dead centers, which is the length of the period from the top dead center of the compression stroke of the engine to the top dead center of the next compression stroke, elapses, the one-way clutch is turned off. Join at least once.
In this regard, according to the above configuration, the third control unit determines that the second control is started by the second control unit and that the rotational position of the engine is after the top dead center of the compression stroke of the engine. The starter is stopped on condition that a period between top dead centers, which is a period from the point to the top dead center of the next compression stroke, has elapsed. That is, the third control unit is configured to control the second control unit to start the second control and to set the rotation position of the engine after the top dead center of the compression stroke of the engine, and then to elapse the period between the top dead centers. In some cases, the starter is stopped, and the starter is not stopped unless the period between the top dead centers has elapsed. For this reason, the starter is driven until the driving torque is applied to the engine by the starter by the engagement of the one-way clutch, and it is possible to suppress a decrease in the rotation speed of the engine.
さらに、第3制御部は、上死点間期間が経過したことに基づいて、スタータを停止させる。このため、ワンウェイクラッチが結合したことを判定する必要がなく、スタータを停止させる制御を容易に実行することができる。 Further, the third control unit stops the starter based on the elapse of the period between the top dead centers. Therefore, it is not necessary to determine that the one-way clutch has been engaged, and control to stop the starter can be easily performed.
以下、車両に搭載されるエンジン始動システムに具現化した一実施形態について、図面を参照して説明する。 Hereinafter, an embodiment embodied in an engine starting system mounted on a vehicle will be described with reference to the drawings.
図1に示すように、エンジン90のクランク軸91(出力軸)には、リングギヤ92(被駆動ギヤ)、及びプーリ93が接続されている。エンジン90としては、ガソリンエンジンやディーゼルエンジン等を採用することができる。エンジン90の運転状態は、エンジンECU(Electronic Control Unit)80により制御される。エンジンECU80は、CPU、ROM、RAM、入出力インターフェース等を備えるマイクロコンピュータとして構成されている。エンジン90には、クランク軸91の回転角度を検出するクランク角センサ95が設けられている。クランク角センサ95の検出信号は、エンジンECU80へ入力される。エンジンECU80は、所定の自動停止条件が成立した場合にエンジン90を自動停止させ、所定の自動再始動条件が成立した場合にエンジン90を自動再始動させる。
As shown in FIG. 1, a ring gear 92 (driven gear) and a
エンジン始動システム10は、スタータ20、電磁スイッチ25(スイッチ)、モータジェネレータ(MG)30、インバータ35(電力変換器)、始動制御装置40等を備えている。スタータ20は、モータ部21、ワンウェイクラッチ22、ピニオン23等を備えている。
The
モータ部21は、直流電力が供給されることで駆動され、直流電力の供給が停止されることで停止させられる。モータ部21への直流電力の供給と停止とは、電磁スイッチ25のONとOFFとにより切り替えられる。電磁スイッチ25の状態は、始動制御装置40により制御される。モータ部21の回転軸21aには、ワンウェイクラッチ22を介してピニオン23が接続されている。
The motor unit 21 is driven by the supply of the DC power, and is stopped by stopping the supply of the DC power. The supply and stop of the DC power to the motor unit 21 is switched by turning on and off the
ワンウェイクラッチ22は、モータ部21の駆動トルクをピニオン23側へ伝達して、ピニオン23側からの駆動トルクをモータ部21側へ伝達しない。ワンウェイクラッチ22は、リングギヤ92とピニオン23とが噛み合った状態において、リングギヤ92(クランク軸91)の回転速度が、モータ部21の回転軸21aの回転速度(リングギヤ92及びピニオン23のギヤ比を考慮した回転速度)よりも低い場合に結合して、モータ部21の駆動トルクをピニオン23側へ伝達する。一方、ワンウェイクラッチ22は、リングギヤ92の回転速度がモータ部21の回転軸21aの回転速度よりも高い場合に結合を解除して、ピニオン23側からの駆動トルクをモータ部21側へ伝達しない。
The one-way clutch 22 transmits the driving torque of the motor unit 21 to the
電磁スイッチ25がONに切り替えられた場合に、ピニオン23がリングギヤ92に噛み合わせられるとともにモータ部21が駆動され、エンジン90がクランキングされる。一方、電磁スイッチ25がOFFに切り替えられた場合に、モータ部21が停止されるとともにピニオン23とリングギヤ92との噛み合いが解除される。
When the
MG30の回転軸30aには、プーリ31が接続されている。プーリ31は、ベルト94を介して上記プーリ93に接続されている。MG30は、例えば三相交流の電動発電機である。MG30は、エンジン90のクランク軸91に駆動トルクを付加するとともに、エンジン90のクランク軸91から付加される駆動トルクにより発電する。MG30には、インバータ35が接続されている。インバータ35には、直流電力が供給される。インバータ35は、供給された直流電力を交流電力に変換してMG30へ供給するとともに、MG30から供給される交流電力を直流電力に変換して出力する。インバータ35が始動制御装置40により制御されることで、MG30の駆動状態及び発電状態が制御される。
A
始動制御装置40は、CPU、ROM、RAM、入出力インターフェース等を備えるマイクロコンピュータとして構成されている。始動制御装置40は、MG30の駆動状態及び発電状態を制御するMGECUにより構成されていてもよいし、上記エンジンECU80により構成されていてもよい。始動制御装置40は、スタータ20とMG30とを併用して、エンジン90の始動を制御する。エンジンECU80は、エンジン90の初期始動において、エンジン90の回転速度が燃料の燃焼を可能な所定回転速度よりも高くなった場合に燃料の噴射を開始する。また、エンジンECU80は、エンジン90の自動停止後の自動再始動においては、エンジン90の回転速度にかかわらず、所定クランク角で燃料を噴射する。
The
図2は、比較例のエンジン90の始動態様を示す図である。
FIG. 2 is a diagram showing a starting mode of the
クランク角CA1(時刻t1)において、スタータ20がONになると、モータ部21の回転軸21a(スタータ20)及びリングギヤ92(エンジン90)の回転速度が上昇し始める。そして、クランク角CA2において燃料が噴射される。
When the
1回目の圧縮行程の上死点TDC1において、破線で示すようにMG30を駆動するように指令された場合に、実際には実線で示すようにクランク角θd遅れてMG30が駆動されたとする。圧縮行程の上死点TDC1を通過すると空気の膨張力により、実線R2で示すようにリングギヤ92の回転速度が、破線STで示すようにスタータ20の回転速度(リングギヤ92及びピニオン23のギヤ比を考慮した回転速度)よりも高くなり、ワンウェイクラッチ22の結合が解除される。
At the top dead center TDC1 of the first compression stroke, when it is instructed to drive the
ここで、燃料への点火が失敗したり、燃料の燃焼不良が発生したり、MG30の駆動が遅れたりすると、破線R1で示す正常時のリングギヤ92の回転速度よりも、実線R2で示すリングギヤ92の回転速度が低くなる。そして、クランク角CA3でスタータ20がOFFにされると、ワンウェイクラッチ22が再結合せず、実線R2で示すように、リングギヤ92の回転速度が異常に低下して、ひいてはエンジン90がストールすることがあることに本願発明者は着目した。
Here, if the ignition of the fuel fails, the combustion of the fuel fails, or the driving of the
そこで、本実施形態では、始動制御装置40は、MG30によりエンジン90に駆動トルクを付加する制御が開始された後に、ワンウェイクラッチ22が結合したことを条件として、スタータ20を停止させる。
Therefore, in the present embodiment, the
図3は、本実施形態におけるエンジン90の始動制御の手順を示すフローチャートである。この一連の処理は、始動制御装置40により実行される。
FIG. 3 is a flowchart illustrating a procedure of start control of the
まず、エンジン90を始動させる要求があるか否か判定する(S11)。この判定において、エンジン90を始動させる要求がないと判定した場合(S11:NO)、再度S11の処理を行う(待機する)。一方、エンジン90を始動させる要求があると判定した場合(S11:YES)、電磁スイッチ25をONに切り替えてスタータ20を駆動する(S12)。
First, it is determined whether there is a request to start the engine 90 (S11). If it is determined that there is no request to start the engine 90 (S11: NO), the process of S11 is performed again (standby). On the other hand, when it is determined that there is a request to start the engine 90 (S11: YES), the
続いて、MG30を駆動可能であるか否か判定する(S13)。具体的には、MG30が所定トルク以上の駆動トルクを出力可能であるか否か判定する。この所定トルクは、スタータ20とMG30とを併用してエンジン90を始動させる場合に、エンジン90を始動させることができる駆動トルクに設定されている。この判定において、MG30を駆動可能でないと判定した場合(S13:NO)、再度S13の処理を行う(待機する)。なお、S13の処理を繰り返し実行した時間(待機時間)が所定時間を超えた場合に、エンジン90の始動を中止してもよい。一方、S13の判定において、MG30を駆動可能であると判定した場合(S13:YES)、インバータ35を制御してMG30を駆動する(S14)。
Subsequently, it is determined whether the
続いて、ワンウェイクラッチ22が再結合したか否か判定する(S15)。具体的には、燃料を噴射しない状態でMG30を駆動せずスタータ20を駆動した場合に、ワンウェイクラッチ22が結合する時の圧縮行程の上死点TDCからのクランク角θocを、予め実験等に基づいて算出しておく。そして、直前の上死点TDCからのクランク角がクランク角θocよりも大きくなった場合に、ワンウェイクラッチ22が再結合したと判定する。この判定において、ワンウェイクラッチ22が再結合していないと判定した場合(S15:NO)、再度S15の処理を行う(待機する)。一方、ワンウェイクラッチ22が再結合したと判定した場合(S15:YES)、電磁スイッチ25をOFFに切り替えてスタータ20を停止させる(S16)。すなわち、ワンウェイクラッチ22が結合したことを条件として、スタータ20を停止させる。
Subsequently, it is determined whether the one-way clutch 22 has been re-engaged (S15). Specifically, when the
続いて、エンジン90の始動が完了したか否か判定する(S17)。具体的には、エンジン90の回転速度が、自立運転可能な回転速度(完爆回転速度)よりも高くなったか否か判定する。この判定において、エンジン90の始動が完了していないと判定した場合(S17:NO)、再度S17の処理を行う(待機する)。一方、エンジン90の始動が完了したと判定した場合(S17:YES)、MG30の駆動を停止して、エンジン90の駆動トルクによりMG30の発電を開始する(S18)。そして、この一連の処理を終了する(END)。
Subsequently, it is determined whether the start of the
なお、S12の処理が第1制御部としての処理(第1制御)に相当し、S14の処理が第2制御部としての処理(第2制御)に相当し、S15及びS16の処理が第3制御部としての処理(第3制御)に相当する。 Note that the processing in S12 corresponds to the processing as the first control unit (first control), the processing in S14 corresponds to the processing as the second control unit (second control), and the processing in S15 and S16 corresponds to the third control. This corresponds to a process (third control) as a control unit.
また、直前の上死点TDCからのクランク角がクランク角θocよりも大きくなった場合に、ワンウェイクラッチ22が再結合したと直ちに判定している。このため、始動制御装置40(第3制御部)は、第3制御として、第2制御部により第2制御が開始された後に、エンジン90の回転位置が、1回目のエンジン90の膨張行程を経てワンウェイクラッチ22が結合するエンジンの回転位置よりも後で、且つ2回目のエンジン90の膨張行程を経てワンウェイクラッチ22が結合するエンジン90の回転位置よりも前であることを条件として、スタータ20を停止させるといえる。
Further, when the crank angle from the immediately preceding top dead center TDC becomes larger than the crank angle θoc, it is immediately determined that the one-way clutch 22 has re-engaged. Therefore, after the second control is started by the second control unit as the third control, the start control device 40 (the third control unit) sets the rotational position of the
同様に、始動制御装置40(第3制御部)は、第3制御として、第2制御部により第2制御が開始された後に、1回目のエンジン90の膨張行程を経てワンウェイクラッチ22が結合する時よりも後で、且つ2回目のエンジン90の膨張行程を経てワンウェイクラッチ22が結合する時よりも前であることを条件として、スタータ20を停止させるといえる。
Similarly, the start control device 40 (third control unit) engages the one-way clutch 22 through the first expansion stroke of the
図4は、本実施形態のエンジン90の始動態様を示す図である。なお、図4は、エンジン90の初期始動の態様を示している。ここでは、矢印Bで示す範囲内でMG30の駆動が開始され、矢印A,Bで示す範囲内でスタータ20が停止される場合を例に説明する。
FIG. 4 is a diagram illustrating a starting mode of the
クランク角CA1(時刻t1)において、スタータ20がONになると、モータ部21の回転軸21a(スタータ20)及びリングギヤ92(エンジン90)の回転速度が上昇し始める。
When the
圧縮行程の上死点TDC1を通過すると空気の膨張力により、実線Rで示すリングギヤ92の回転速度が、破線STで示すスタータ20の回転速度よりも高くなり、ワンウェイクラッチ22の結合が解除される。そして、1回目の圧縮行程の上死点TDC1よりも後のクランク角CA4において、MG30が駆動されている。
After passing through the top dead center TDC1 of the compression stroke, the rotational speed of the
直前の上死点TDC1からのクランク角がクランク角θocよりも大きくなるクランク角CA5までは、スタータ20の駆動が継続される。クランク角CA5において、ワンウェイクラッチ22が再結合したと判定されると、スタータ20が停止される。このため、ワンウェイクラッチ22が再結合して、スタータ20からリングギヤ92に駆動トルクが付加された後、破線STで示すスタータ20の回転速度は低下する。したがって、MG30の駆動が遅れた場合であっても、リングギヤ92の回転速度が異常に低下したり、エンジン90がストールしたりすることを抑制することができる。
The drive of the
エンジン90の回転速度が燃料の燃焼を可能な所定回転速度よりも高くなった後に、クランク角CA6において燃料が噴射される。その後、燃料の燃焼が行われ、エンジン90の回転速度が完爆回転速度よりも高くなると、MG30の駆動が停止され、エンジン90の駆動トルクによりMG30の発電が開始される。
After the rotational speed of
なお、矢印Aで示す範囲内でMG30の駆動が開始された場合は、矢印A,Bで示す範囲内でスタータ20が停止される。また、矢印C,Dで示す範囲内でMG30の駆動が開始された場合は、それぞれ矢印C,Dで示す範囲内でスタータ20が停止される。クランク角CA7は、2回目のエンジン90の膨張行程を経てワンウェイクラッチ22が結合するクランク軸91(エンジン90)の回転位置である。
When the drive of
以上詳述した本実施形態は、以下の利点を有する。 The embodiment described above has the following advantages.
・始動制御装置40は、MG30の駆動が開始された後に、ワンウェイクラッチ22が結合した場合にスタータ20を停止させて、ワンウェイクラッチ22が結合していない場合はスタータ20を停止させない。このため、ワンウェイクラッチ22が結合してスタータ20によりエンジン90に駆動トルクが付加されるまでスタータ20が駆動され、エンジン90の回転速度が低下することを抑制することができる。したがって、スタータ20とMG30とを併用してエンジン90の始動を制御する始動制御装置40において、エンジン90をより確実に始動することができる。
The
・始動制御装置40は、MG30の駆動が開始された後に、エンジン90の回転位置が、1回目のエンジン90の膨張行程を経てワンウェイクラッチ22が結合するエンジン90の回転位置(クランク角CA5)よりも後である場合にスタータ20を停止させて、1回目のエンジン90の膨張行程を経てワンウェイクラッチ22が結合するエンジン90の回転位置よりも後でない場合はスタータ20を停止させない。このため、エンジン90の回転速度が低下することを抑制することができる。
The
・始動制御装置40は、MG30の駆動が開始された後に、エンジン90の回転位置が、2回目のエンジン90の膨張行程を経てワンウェイクラッチ22が結合するエンジン90の回転位置(クランク角CA7)よりも前であることを条件として、スタータ20を停止させる。このため、MG30の駆動が開始された後に、2回目のエンジン90の膨張行程を経て、結合が解除されているワンウェイクラッチ22が結合する際の騒音が発生することを避けることができる。また、スタータ20を停止する以前に燃料が着火して、エンジン90の回転速度がスタータ20の回転速度を下回らない場合であっても、スタータ20を停止させることができる。
The
なお、上記実施形態を、以下のように変更して実施することもできる。上記実施形態と同一の部分については、同一の符号を付すことにより説明を省略する。 The above-described embodiment can be modified and implemented as follows. The same parts as those in the above embodiment are denoted by the same reference numerals, and description thereof will be omitted.
・図3のS15の処理を以下のように変更することもできる。すなわち、MG30を駆動せずスタータ20を駆動した場合に、ワンウェイクラッチ22が結合するエンジン90(又はモータ部21)の回転速度を、予め実験等に基づいて算出しておく。例えば、圧縮行程の上死点後にピークとなったエンジン90の回転速度から、ワンウェイクラッチ22が結合するエンジン90の回転速度までの低下量を、予め実験等に基づいて算出しておく。そして、始動制御装置40は、MG30の駆動が開始された後に、1回目のエンジン90の膨張行程を経てエンジン90の回転速度がワンウェイクラッチ22が結合する回転速度よりも低下した場合に、ワンウェイクラッチ22が再結合したと判定する。こうした構成によっても、上記実施形態と同様の作用効果を奏することができる。また、その場合も、始動制御装置40(第3制御部)は、第3制御として、MG30の駆動が開始された後に、2回目のエンジン90の膨張行程を経てエンジン90の回転速度がワンウェイクラッチ22が結合する回転速度よりも低下する前であることを条件として、スタータ20を停止させるといえる。
-The process of S15 of FIG. 3 can be changed as follows. That is, when the
・図3のS15,S16の処理を以下のように変更することもできる。すなわち、図5に示すように、始動制御装置40は、MG30の駆動(第2制御)が開始された後に、エンジン90の回転位置が、1回目のエンジン90の膨張行程に続く圧縮行程の上死点TDC2(1回目の膨張行程となった気筒とは別の気筒の圧縮行程の上死点)よりも後であることを条件として、スタータ20を停止させる。すなわち、始動制御装置40は、MG30の駆動が開始された後に、エンジン90の回転位置が、1回目のエンジン90の膨張行程に続く圧縮行程の上死点TDC2よりも後である場合にスタータ20を停止させて、1回目のエンジン90の膨張行程に続く圧縮行程の上死点TDC2よりも後でない場合はスタータ20を停止させない。ここで、1回目のエンジン90の膨張行程に続く圧縮行程の上死点TDC2までにワンウェイクラッチ22は結合しているため、エンジン90の回転速度が低下することを抑制することができる。
-The processing of S15 and S16 of FIG. 3 can be changed as follows. That is, as shown in FIG. 5, after starting (second control) of the
さらに、始動制御装置40は、エンジン90の回転位置が、1回目のエンジン90の膨張行程に続く圧縮行程の上死点TDC2よりも後であることに基づいて、スタータ20を停止させる。このため、ワンウェイクラッチ22が結合したことを判定する必要がなく、スタータ20を停止させる制御を容易に実行することができる。
Further, the
・図6に示すように、エンジン90の圧縮行程の上死点TDC1後に、その上死点TDC1から膨張行程を経てワンウェイクラッチ22が結合するまでの長さの期間である上記クランク角θoc(第1期間に相当)以上経過すると、ワンウェイクラッチ22は少なくとも1度結合する。また、エンジン90の圧縮行程の上死点TDC1後に、その上死点TDC1から次の圧縮行程の上死点TDC2までの長さの期間であるクランク角θtt(第2期間に相当)以上経過すると、結合が解除されたワンウェイクラッチ22が結合することによる騒音が2回以上発生するおそれがある。なお、図6は、エンジン90の自動停止後の自動再始動の態様を示している。
As shown in FIG. 6, after the top dead center TDC1 of the compression stroke of the
そこで、始動制御装置40(第3制御部)は、MG30の駆動(第2制御)が開始され且つエンジン90の回転位置がエンジン90の圧縮行程の上死点TDC1よりも後になってから(クランク角CA8から)、クランク角θocが経過した後であり(クランク角CA9)、且つクランク角θttが経過する前(クランク角CA10よりも前)であることを条件として、スタータ20を停止させる。すなわち、始動制御装置40は、MG30の駆動が開始され且つエンジン90の回転位置がエンジン90の圧縮行程の上死点TDC1よりも後になってから、クランク角θocが経過した後である場合にスタータ20を停止させて、クランク角θocが経過した後でない場合はスタータ20を停止させない。このため、ワンウェイクラッチ22が結合してスタータ20によりエンジン90に駆動トルクが付加されるまでスタータ20が駆動され、エンジン90の回転速度が低下することを抑制することができる。なお、クランク角CA8からクランク角θocが経過した後であることを、MG30の電気角に基づいて判定すれば、エンジンECU80と始動制御装置40との通信遅延に起因するスタータ20の停止遅れを抑制することができる。
Therefore, the start control device 40 (third control unit) determines whether the drive of the MG 30 (second control) is started and the rotational position of the
さらに、始動制御装置40は、MG30の駆動が開始され且つエンジン90の回転位置がエンジン90の圧縮行程の上死点TDC1よりも後になってから、クランク角θttが経過する前であることを条件として、スタータ20を停止させる。このため、MG30の駆動が開始された後に、結合が解除されているワンウェイクラッチ22が結合することによる騒音が2回以上発生することを避けることができる。
Further, the
・図7に示すように、始動制御装置40(第3制御部)は、MG30の駆動(第2制御)が開始され且つエンジン90の回転位置がエンジン90の圧縮行程の上死点TDC1よりも後になってから(クランク角CA8から)、上記クランク角θtt(上死点間期間に相当)が経過した後(クランク角CA10よりも後)であることを条件として、スタータ20を停止させてもよい。すなわち、始動制御装置40は、MG30の駆動が開始され且つエンジン90の回転位置がエンジン90の圧縮行程の上死点TDC1よりも後になってから、クランク角θttが経過した後である場合にスタータ20を停止させて、クランク角θttが経過した後でない場合はスタータ20を停止させない。このため、ワンウェイクラッチ22が結合してスタータ20によりエンジン90に駆動トルクが付加されるまでスタータ20が駆動され、エンジン90の回転速度が低下することを抑制することができる。
As shown in FIG. 7, the start control device 40 (third control unit) starts driving the MG 30 (second control) and sets the rotational position of the
さらに、始動制御装置40は、クランク角θttが経過したことに基づいて、スタータ20を停止させる。このため、ワンウェイクラッチ22が結合したことを判定する必要がなく、スタータ20を停止させる制御を容易に実行することができる。
Further, the
・上記実施形態では、始動制御装置40は、直前の上死点TDC1からのクランク角がクランク角θocよりも大きくなった場合に、ワンウェイクラッチ22が再結合したと判定して、直ちにスタータ20を停止させた。すなわち、始動制御装置40は、MG30の駆動が開始された後に、2回目のエンジン90の膨張行程を経てワンウェイクラッチ22が結合する時よりも前に、スタータ20を停止させた。これに対して、ワンウェイクラッチ22が再結合したと判定した後であれば、2回目のエンジン90の膨張行程を経てワンウェイクラッチ22が結合する時よりも後に、スタータ20を停止させてもよい。
In the above embodiment, when the crank angle from the immediately preceding top dead center TDC1 becomes larger than the crank angle θoc, the
・始動制御装置40は、エンジン90の膨張行程においてワンウェイクラッチ22の結合が解除されない場合があっても、上記の実施形態及び各変更例の始動制御を実行すればよい。すなわち、ワンウェイクラッチ22の結合が解除されない場合に上記の各始動制御を実行しても特に問題は生じず、ワンウェイクラッチ22の結合が解除された場合は上記の各作用効果を奏することができる。
The
・MG30として、機電一体型のISG(Integrated Starter Generator)等を採用することもできる。
-As the
・スタータ20として、ピニオン23とリングギヤ92とが常時噛み合っている常時噛み合い式のスタータを採用することもできる。
-As the
20…スタータ、21…モータ部、22…ワンウェイクラッチ、23…ピニオン、30…モータジェネレータ、40…始動制御装置、90…エンジン。 20 Starter, 21 Motor part, 22 One-way clutch, 23 Pinion, 30 Motor generator, 40 Start control device, 90 Engine.
Claims (7)
前記スタータにより前記エンジンをクランキングさせる第1制御を実行する第1制御部と、
前記第1制御部による前記第1制御の実行中に、前記モータジェネレータにより前記エンジンに駆動トルクを付加させる第2制御を実行する第2制御部と、
前記第2制御部により前記第2制御が開始された後に、前記ワンウェイクラッチが結合したと判定したことを条件として、前記スタータを停止させる第3制御を実行する第3制御部と、
を備えるエンジンの始動制御装置。 A starter (22) including a motor unit (21), a pinion (23), and a one-way clutch (22) that transmits a driving torque of the motor unit to the pinion side and does not transmit a driving torque from the pinion side to the motor unit side. A start control device (40) for controlling the start of the engine by using both the motor generator (20) and a motor generator (30) that applies a drive torque to the engine (90) and generates electric power by the drive torque added from the engine. And
A first control unit that performs a first control for cranking the engine by the starter;
A second control unit that executes a second control that causes the motor generator to apply a driving torque to the engine during the execution of the first control by the first control unit;
A third control unit that executes a third control to stop the starter, on condition that it is determined that the one-way clutch is engaged after the second control is started by the second control unit;
An engine start control device comprising:
前記スタータにより前記エンジンをクランキングさせる第1制御を実行する第1制御部と、
前記第1制御部による前記第1制御の実行中に、前記モータジェネレータにより前記エンジンに駆動トルクを付加させる第2制御を実行する第2制御部と、
前記第2制御部により前記第2制御が開始され且つ前記エンジンの回転位置が前記エンジンの圧縮行程の上死点よりも後になってから、前記上死点から次の圧縮行程の上死点までの長さの期間である上死点間期間が経過した後であることを条件として、前記スタータを停止させる第3制御を実行する第3制御部と、
を備えるエンジンの始動制御装置。 A starter (22) including a motor unit (21), a pinion (23), and a one-way clutch (22) that transmits a driving torque of the motor unit to the pinion side and does not transmit a driving torque from the pinion side to the motor unit side. A start control device (40) for controlling the start of the engine by using both the motor generator (20) and a motor generator (30) that applies a drive torque to the engine (90) and generates electric power by the drive torque added from the engine. And
A first control unit that performs a first control for cranking the engine by the starter;
A second control unit that executes a second control that causes the motor generator to apply a driving torque to the engine during the execution of the first control by the first control unit;
After the second control is started by the second control unit and the rotational position of the engine is after the top dead center of the compression stroke of the engine, from the top dead center to the top dead center of the next compression stroke. A third control unit that executes a third control to stop the starter on condition that a period between top dead centers, which is a period of time, has elapsed;
An engine start control device comprising:
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