JP5205494B2 - Vehicle control device - Google Patents
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Description
本発明は、車載機器を制御する制御装置およびエンジンのアイドルストップシステムに係る。 The present invention relates to a control device that controls in-vehicle devices and an engine idle stop system.
エネルギ資源の節約と環境保全のために、自動車の運転中にエンジンの一時停止が許容される所定の条件が成立したとき、エンジンを一時停止(以下アイドルストップ)させることが考えられ、また一部の自動車において実施されている。また、エンジン停止後の再始動時間の短縮、及びアイドルストップ中のエンジン慣性回転中に再始動要求があった場合の再始動時間の短縮を目的として、エンジン慣性回転中にスタータモータを調速通電を行って、エンジン停止前にエンジンにスタータギアを連結させること(以下プリメッシュ)が提案されている。 In order to conserve energy resources and protect the environment, it is conceivable that the engine is temporarily stopped (hereinafter referred to as idle stop) when a predetermined condition that allows the engine to be temporarily stopped is satisfied during operation of the vehicle. Is being implemented in automobiles. In addition, the starter motor is energized during engine inertia rotation for the purpose of shortening the restart time after the engine stops and reducing the restart time when there is a restart request during engine inertia rotation during idle stop. It is proposed to connect the starter gear to the engine before the engine stops (hereinafter referred to as pre-mesh).
上記のような、エンジン停止前にスタータモータの調速運転を行い、ピニオンギアをエンジンに連結させる構成では、エンジン回転角加速度方向とスタータピニオンの角加速度方向が異なるため、ピニオンギアがエンジンに衝突する際の衝突トルクが大きくなる。本発明の課題は、ピニオンギアをエンジンに連結する際の衝突トルクを抑えることにある。 In the configuration where the starter motor is controlled before the engine stops and the pinion gear is connected to the engine as described above, the pinion gear collides with the engine because the engine rotation angular acceleration direction and the starter pinion angular acceleration direction are different. The collision torque when doing so increases. The subject of this invention is suppressing the collision torque at the time of connecting a pinion gear with an engine.
上記課題を解決すべく、本発明の車両制御装置は、エンジンと前記エンジンを始動させるためのスタータモータとの連結を制御する車両制御装置において、前記エンジンへの燃料の供給を遮断して前記エンジンを慣性回転させ、前記エンジンの回転数低下が早い程前記スタータモータの回転開始タイミングが早くなるように、慣性回転を開始したときの前記エンジンの回転数と前記回転数の低下度合いとに基づいて前記スタータモータが前記エンジンと連結していない状態で前記スタータモータの回転を開始し、前記スタータモータの回転開始後前記スタータモータが慣性回転するように前記スタータモータへの通電を制御し、前記エンジンと前記スタータモータとが共に慣性回転中で、かつ前記エンジンの回転数と前記スタータモータの回転数との差の絶対値が所定値以下となったときに前記スタータモータを前記エンジンに連結することを特徴とする。
In order to solve the above-described problems, a vehicle control device according to the present invention is a vehicle control device that controls connection between an engine and a starter motor for starting the engine. Based on the rotational speed of the engine and the degree of decrease in the rotational speed so that the start timing of rotation of the starter motor becomes earlier as the decrease in the rotational speed of the engine becomes earlier. Starting the rotation of the starter motor in a state where the starter motor is not connected to the engine, and controlling energization to the starter motor so that the starter motor rotates inertially after the start of the rotation of the starter motor; the starter motor are both in the inertial rotation, and the rotational speed and the starter motor of times of the engine and The absolute value of the difference between the number which is characterized in that coupling the starter motor to the engine when it is below a predetermined value.
本発明によれば、エンジン停止前にプリメッシュさせる構成において、ギアの衝突トルクを抑制し、エンジンとスタータモータとの連結を滑らかにすることができる。 According to the present invention, in the configuration in which pre-meshing is performed before the engine is stopped, the collision torque of the gear can be suppressed and the connection between the engine and the starter motor can be made smooth.
従来の自動車の運転中にアイドルストップが許容される条件が成立した時に、燃料カットを行い、アイドルストップするシステムにおいて、エンジン停止前にスタータモータを調速運転を行い、ピニオンギアをエンジンに連結させる構成では、エンジン回転角加速度方向とスタータピニオンの角加速度方向が異なるため、ピニオンギアがエンジンに衝突する際の衝突トルクが大きくなり、連結時のリングギアおよびピニオンの磨耗,耐久性に問題が発生する可能性がある。また、衝突トルクが大きくなるため、連結を滑らかに行うことができず、またリングギアとピニオンとの衝突音及び連結した瞬間に発生する噛み込み音が発生する可能性がある。このように燃料消費節約型自動車においてスタータシステムの耐久性,耐摩耗性,静粛性、及び滑らかなギア連結による速やかな再始動はこの種の自動車において解決すべき最も重要な課題のひとつである。以下、上記課題を解決するための本発明の実施例について説明する。 In a system that performs fuel cut when the conditions that allow idling to stop during the operation of a conventional automobile are established, the starter motor is speed-controlled before the engine stops and the pinion gear is connected to the engine. In the configuration, the engine rotation angular acceleration direction and the starter pinion angular acceleration direction are different, so the collision torque when the pinion gear collides with the engine increases, and there is a problem with the wear and durability of the ring gear and pinion when connected there's a possibility that. Further, since the collision torque becomes large, the connection cannot be performed smoothly, and a collision sound between the ring gear and the pinion and a biting sound generated at the moment of connection may occur. Thus, the durability, wear resistance, quietness, and quick restart of the starter system with a smooth gear connection are one of the most important issues to be solved in this type of vehicle in a fuel-conserving vehicle. Examples of the present invention for solving the above problems will be described below.
図1は、本発明におけるアイドルストップシステムの機能構成図である。 FIG. 1 is a functional configuration diagram of an idle stop system according to the present invention.
スタータ本体1は、スタータモータ1a,マグネットスイッチ1b,シフトレバー1c,ピニオン1dにより構成されている。スタータモータ1a,マグネットスイッチ1bは独立の電源リレー(スタータモータリレー4,ピニオンリレー5)でECU(Engine Control Unit)3からの出力により制御される。スタータモータ1aとピニオン1dは連結されており、スタータモータ1aが回転するとピニオン1dも回転する構成となっており、マグネットスイッチ1bに通電されるとシフトレバー1cが押し出されピニオンギア(以下、ピニオン)1dがリングギア6に連結される構造となっている。すなわち、スタータモータの駆動の制御と、スタータモータとエンジンとの連結の制御はそれぞれ独立に行うことが可能である。また、ピニオン1dの回転はピニオン回転センサ2により検出される。
The
図示はしていないが、ECU3は通常の燃料噴射,点火,空気制御(電子制御スロットル)に加え、ブレーキSW,車速センサ等の各種センサ情報より、アイドルストップ許可判定ブロック3aにてアイドルストップ許可判定を実行し、アイドルストップ許可判定結果に応じて、燃料噴射制御ブロック3cにて燃料カットが行われ、スタータ制御ブロック3bにてスタータモータリレー4,ピニオンリレー5の制御が実行される。
Although not shown, the
図2は本発明の第一の実施例を示すフローチャートである。本フローは定時間隔で実行(例えば10ms)される。 FIG. 2 is a flowchart showing a first embodiment of the present invention. This flow is executed at regular intervals (for example, 10 ms).
ステップ200にてクランク角センサ情報を基に演算されたエンジン回転数を読み込み、ステップ201にてスタータピニオン回転センサを基に演算されたスタータピニオン回転数Npを読み込む。尚、ここではスタータピニオン回転数を直接計測しているが、モータ端子電圧により簡易的にピニオン回転を推定しても構わない。ステップ202にて図1に記載の各種センサ情報等よりアイドルストップの実行可否を判断する。アイドルストップ許可判定が成立した場合はステップ203に進み、不成立の場合は終了となる。ステップ202にてアイドルストップ許可が判定成立すると、ステップ203にて燃料カット処理が実行される。燃料カット後、ステップ204のアイドルストップタイマTMISSをスタートし、ステップ205に進む。TMISS-1は前回値を意味し、定時間隔実行毎にインクリメントされる。ステップ205にてエンジンが停止しているか否か判定され、エンジン停止していなければ燃料カットによる慣性回転中と判定され、不成立時はエンジン停止状態と判定され終了する。次にステップ206にてアイドルストップタイマが所定値以上(例えば100ms)経過した場合は、ステップ207に進みスタータモータの通電を開始する。ここでアイドルストップタイマを所定値(例えば100ms)としているのはエンジンフリクション等によりエンジン慣性回転のスピードが異なるため、エンジンコンディションに応じた適合値とするためである。また、アイドルストップ許可条件が成立した直後にブレーキペダルが離されたときなどを想定し、スタータモータの回転が必要ないときのスタータモータへの通電を抑制するためでもある。スタータモータへの通電後、ステップ208でスタータモータ通電時間TMSTMRをスタートし、ステップ209へ進む。TMSTSR-1は前回値を意味し、定時間隔実行毎にインクリメントされる。ステップ209にてTMSTMRが所定時間(例えば150ms)以上であればスタータピニオン回転数は十分上昇したと判定して、ステップ210へ進みスタータモータの通電をOFFする。TMSTMRが所定時間継続していなければ通電を継続する。
In
ステップ210にてスタータモータの通電をOFFし、スタータモータ通電OFFにより、スタータモータは慣性回転するフェーズに移行し、ステップ211のスタータモータ通電OFF後タイマTMSTMROFをスタートさせ、ステップ212に進む。ステップ212ではTMSTMROFが所定時間(例えば150ms)以上経過したら、スタータピニオンをONさせ、ピニオンギアをリングギアへ連結させる。なお、本発明における慣性回転とは、回転数が低下するように回転角速度が働いている状態を表すが、燃料やモータ通電が遮断されている状態だけでなく、回転数低下の度合いを調整するために回転数を上昇させない範囲でモータ通電ON,OFFのデューティー比を可変してPWM制御するなど、回転角速度の制御をしている状態も含まれる。本実施例によりエンジン回転およびスタータピニオン回転共に慣性回転中に連結されるため、リングギアとピニオンの衝突トルクが緩和され、エンジンとスタータモータの連結をスムーズに行うことが可能となり、また連結時の衝突音,噛み込み音が低減されると共にリングギア,ピニオンの磨耗が緩和できる。
In
図3は第二の実施例を示すフローチャートである。本フローは定時間隔で実行(例えば10ms)される。 FIG. 3 is a flowchart showing the second embodiment. This flow is executed at regular intervals (for example, 10 ms).
ステップ300にてクランク角センサ情報を基に演算されたエンジン回転数を読み込み、ステップ301にてスタータピニオン回転センサを基に演算されたスタータピニオン回転数Npを読み込む。ステップ302にて図1に記載の各種センサ情報等よりアイドルストップの実行可否を判断する。アイドルストップ許可判定が成立した場合はステップ303に進み、不成立の場合は終了となる。ステップ302にてアイドルストップ許可が判定成立すると、ステップ303にて燃料カット処理が実行される。燃料カット後、ステップ304のアイドルストップタイマTMISSをスタートし、ステップ305に進む。TMISS-1は前回値を意味し、定時間隔実行毎にインクリメントされる。ステップ305にてエンジンが停止しているか否か判定され、エンジン停止していなければ燃料カットによる慣性回転中と判定され、不成立時はエンジン停止状態と判定され終了する。次にステップ306にてアイドルストップタイマが所定値以上(例えば100ms)経過した場合は、ステップ307に進みスタータモータの通電を開始する。スタータモータへの通電後、ステップ308でスタータモータ通電時間TMSTMRをスタートし、ステップ309へ進む。TMSTSR-1は前回値を意味し、定時間隔実行毎にインクリメントされる。ステップ309にてTMSTMRが所定時間(例えば150ms)以上であればスタータピニオン回転数は十分上昇したと判定して、ステップ310へ進みスタータモータの通電をOFFする。TMSTMRが所定時間継続していなければ通電を継続する。 In step 300, the engine speed calculated based on the crank angle sensor information is read. In step 301, the starter pinion speed Np calculated based on the starter pinion rotation sensor is read. In step 302, it is determined whether or not the idle stop can be executed from the various sensor information shown in FIG. When the idle stop permission determination is established, the process proceeds to step 303, and when it is not established, the process is terminated. If it is determined in step 302 that the idling stop permission is established, a fuel cut process is executed in step 303. After the fuel cut, the idle stop timer TMISS in step 304 is started, and the process proceeds to step 305. TMISS -1 means the previous value, and is incremented every time a fixed interval is executed. In step 305, it is determined whether or not the engine is stopped. If the engine is not stopped, it is determined that the inertia is being rotated due to the fuel cut. Next, when the idle stop timer has exceeded a predetermined value (for example, 100 ms) in step 306, the process proceeds to step 307 to start energization of the starter motor. After energizing the starter motor, the starter motor energization time TMSTMR is started in step 308 and the process proceeds to step 309. TMSTSR −1 means the previous value, and is incremented every execution of the regular interval. If TMSTMR is equal to or longer than a predetermined time (for example, 150 ms) in step 309, it is determined that the starter pinion rotational speed has sufficiently increased, and the process proceeds to step 310 to turn off the starter motor. If TMSTMR has not continued for a predetermined time, energization is continued.
ステップ310にてスタータモータの通電をOFFし、スタータモータ通電OFFにより、スタータモータは慣性回転するフェーズに移行する。ステップ311にてエンジン回転数Neとピニオン回転数Npが一致もしくはエンジン回転数NeとピニオンNpの差の絶対値が所定値以下となった場合にステップ312に進みスタータピニオンをONさせる。また、ステップ311での判定はエンジン回転数とピニオン回転数の差を取っているが、比をとっても構わない。 In step 310, the starter motor is turned off. When the starter motor is turned off, the starter motor shifts to an inertial rotation phase. When the engine speed Ne and the pinion speed Np coincide with each other or the absolute value of the difference between the engine speed Ne and the pinion Np is equal to or less than a predetermined value in step 311, the process proceeds to step 312 and the starter pinion is turned on. Moreover, although the determination in step 311 takes the difference between the engine speed and the pinion speed, a ratio may be taken.
本実施例によりエンジン回転およびスタータピニオン回転共に慣性回転中に連結され且つ、エンジン回転数とピニオン回転数がほぼ同じ回転数の時に連結されるため、リングギアとピニオンの衝突トルクが緩和され、エンジンとスタータモータの連結をスムーズに行うことが可能となり、また連結時の衝突音,噛み込み音が低減されると共にリングギア,ピニオンの磨耗が防止できる。 According to this embodiment, both the engine rotation and the starter pinion rotation are coupled during inertial rotation, and are coupled when the engine rotation speed and the pinion rotation speed are substantially the same, so that the collision torque between the ring gear and the pinion is reduced, and the engine The starter motor and the starter motor can be connected smoothly, and the collision noise and biting noise during the connection can be reduced and the ring gear and pinion can be prevented from being worn.
図4,図5は第三の実施例を示すフローチャートである。本フローは定時間隔で実行(例えば10ms)される。 4 and 5 are flow charts showing a third embodiment. This flow is executed at regular intervals (for example, 10 ms).
ステップ400にてクランク角センサ情報を基に演算されたエンジン回転数を読み込み、ステップ401にてスタータピニオン回転センサを基に演算されたスタータピニオン回転数Npを読み込む。ステップ402にてエンジン回転角加速度△Neを計算する。ここでは簡易的に10degCA前のエンジン回転数と現在のエンジン回転数の差を簡易的に角加速度を演算している。ステップ403ではピニオン回転角加速度△Npを計算する。ステップ404にてエンジン角加速度方向を判定する。△Neがゼロより小さければステップ405に進み、マイナス加速度と判定しエンジン加速度方向判定フラグFDNEを1とする。また、△Neがゼロより大きければ、ステップ406に進み、プラス加速度と判定しエンジン加速度方向判定フラグFDNEを0とする。
In
ステップ407にてスタータピニオン角加速度方向を判定する。△Npがゼロより小さければステップ408に進み、マイナス加速度と判定しピニオン加速度方向判定フラグFDNPを1とする。また、△Npがゼロより大きければ、ステップ409に進み、プラス加速度と判定しピニオン加速度方向判定フラグFDNPを0とする。
In
ステップ410にて図1に記載の各種センサ情報等よりアイドルストップの実行可否を判断する。アイドルストップ許可判定が成立した場合はステップ411に進み、不成立の場合は終了となる。ステップ410にてアイドルストップ許可が判定成立すると、ステップ411にて燃料カット処理が実行される。燃料カット後、ステップ412のアイドルストップタイマTMISSをスタートし、ステップ413に進む。TMISS-1は前回値を意味し、定時間隔実行毎にインクリメントされる。ステップ413にてエンジンが停止しているか否か判定され、エンジン停止していなければ燃料カットによる慣性回転中と判定され、不成立時はエンジン停止状態と判定され終了する。次にステップ414にてアイドルストップタイマが所定値以上(例えば100ms)経過した場合は、ステップ415に進みスタータモータの通電を開始する。スタータモータへの通電後、ステップ416でスタータモータ通電時間TMSTMRをスタートし、ステップ417へ進む。TMSTSR-1は前回値を意味し、定時間隔実行毎にインクリメントされる。ステップ417にてTMSTMRが所定時間(例えば150ms)以上であればスタータピニオン回転数は十分上昇したと判定して、ステップ418へ進みスタータモータの通電をOFFする。TMSTMRが所定時間継続していなければ通電を継続する。
In step 410, it is determined whether or not the idle stop can be executed from the various sensor information shown in FIG. When the idle stop permission determination is established, the process proceeds to step 411, and when it is not established, the process is terminated. If it is determined at step 410 that the idling stop permission is established, a fuel cut process is executed at step 411. After the fuel cut, the idle stop timer TMISS in step 412 is started, and the process proceeds to step 413. TMISS -1 means the previous value, and is incremented every time a fixed interval is executed. In step 413, it is determined whether or not the engine is stopped. If the engine is not stopped, it is determined that the inertia is being rotated due to the fuel cut. Next, when the idle stop timer exceeds a predetermined value (for example, 100 ms) in
ステップ418にてスタータモータの通電をOFFし、スタータモータ通電OFFにより、スタータモータは慣性回転するフェーズに移行する。ステップ419にてエンジン角加速方向フラグとピニオン角加速度方向フラグのANDをとり、1の場合はステップ420に進み、ピニオンをONさせる。ステップ419でエンジンとピニオンが同一角加速度方向かを確認するのは、エンジンは吸入・圧縮・膨張・排気を繰り返すため、エンジン燃料カット後の慣性回転中であっても筒内の充填空気量によっては、角加速度方向がクランクタイミングによって変化するため、エンジン角加速度方向とピニオン角加速度方向が一致していることを判定している。
In step 418, the starter motor is turned off. When the starter motor is turned off, the starter motor shifts to an inertial rotation phase. In
次に図5について説明する。本フローは定時間隔で実行(例えば10ms)される。 Next, FIG. 5 will be described. This flow is executed at regular intervals (for example, 10 ms).
ステップ500にてクランク角センサ情報を基に演算されたエンジン回転数を読み込み、ステップ501にてスタータピニオン回転センサを基に演算されたスタータピニオン回転数Npを読み込む。ステップ502にてエンジン回転角加速度△Neを計算する。ここでは簡易的に10degCA前のエンジン回転数と現在のエンジン回転数の差を簡易的に角加速度を演算している。ステップ503ではピニオン回転角加速度△Npを計算する。ステップ504にてエンジン角加速度方向を判定する。△Neがゼロより小さければステップ505に進み、マイナス加速度と判定しエンジン加速度方向判定フラグFDNEを1とする。また、△Neがゼロより大きければ、ステップ506に進み、プラス加速度と判定しエンジン加速度方向判定フラグFDNEを0とする。
In
ステップ507にてスタータピニオン角加速度方向を判定する。△Npがゼロより小さければステップ508に進み、マイナス加速度と判定しピニオン加速度方向判定フラグFDNPを1とする。また、△Npがゼロより大きければ、ステップ509に進み、プラス加速度と判定しピニオン加速度方向判定フラグFDNPを0とする。
In
ステップ510にて図1に記載の各種センサ情報等よりアイドルストップの実行可否を判断する。アイドルストップ許可判定が成立した場合はステップ511に進み、不成立の場合は終了となる。ステップ510にてアイドルストップ許可が判定成立すると、ステップ511にて燃料カット処理が実行される。燃料カット後、ステップ512のアイドルストップタイマTMISSをスタートし、ステップ513に進む。TMISS-1は前回値を意味し、定時間隔実行毎にインクリメントされる。ステップ513にてエンジンが停止しているか否か判定され、エンジン停止していなければ燃料カットによる慣性回転中と判定され、不成立時はエンジン停止状態と判定され終了する。次にステップ514にてアイドルストップタイマが所定値以上(例えば100ms)経過した場合は、ステップ515に進みスタータモータの通電を開始する。スタータモータへの通電後、ステップ516でスタータモータ通電時間TMSTMRをスタートし、ステップ517へ進む。TMSTSR-1は前回値を意味し、定時間隔実行毎にインクリメントされる。ステップ517にてTMSTMRが所定時間(例えば150ms)以上であればスタータピニオン回転数は十分上昇したと判定して、ステップ518へ進みスタータモータの通電をOFFする。TMSTMRが所定時間継続していなければ通電を継続する。
In
ステップ518にてスタータモータの通電をOFFし、スタータモータ通電OFFにより、スタータモータは慣性回転するフェーズに移行する。ステップ519にてエンジン角加速とピニオン角加速度の差が所定値以下の場合はステップ520に進み、ピニオンをONさせる。そうでなければ終了する。
In step 518, the starter motor is turned off. When the starter motor is turned off, the starter motor shifts to an inertial rotation phase. If the difference between the engine angular acceleration and the pinion angular acceleration is equal to or smaller than the predetermined value in
本実施例によりエンジン回転およびスタータピニオン回転共に慣性回転中に連結され且つ、エンジン角加速度とピニオン角加速度の方向が同じ時またはエンジン角加速度とピニオン角加速度の差が所定値以下の時に連結されるため、リングギアとピニオンの衝突トルクが緩和され、エンジンとスタータモータの連結をスムーズに行うことが可能となり、また連結時の衝突音,噛み込み音が低減されると共にリングギア,ピニオンの磨耗が防止できる。 According to this embodiment, both the engine rotation and the starter pinion rotation are coupled during inertial rotation, and are coupled when the engine angular acceleration and the pinion angular acceleration have the same direction or when the difference between the engine angular acceleration and the pinion angular acceleration is equal to or less than a predetermined value. Therefore, the collision torque between the ring gear and the pinion is alleviated, the engine and the starter motor can be connected smoothly, and the collision noise and biting noise during the connection are reduced and the ring gear and pinion are worn. Can be prevented.
図6,図7は本発明の第四の実施例を示すフローチャートである。本フローは定時間隔で実行(例えば10ms)される。まず、図6について説明を行う。 6 and 7 are flow charts showing a fourth embodiment of the present invention. This flow is executed at regular intervals (for example, 10 ms). First, FIG. 6 will be described.
ステップ600にてクランク角センサ情報を基に演算されたエンジン回転数を読み込み、ステップ601にてスタータピニオン回転センサを基に演算されたスタータピニオン回転数Npを読み込む。ステップ602にて図1に記載の各種センサ情報等よりアイドルストップの実行可否を判断する。アイドルストップ許可判定が成立した場合はステップ203に進み、不成立の場合は終了となる。ステップ602にてアイドルストップ許可が判定成立後、ステップ603に進み、アイドルストップ開始された時のエンジン回転数をISSTNEにストアする。次にステップ604にて燃料カット処理が実行される。燃料カット後、ステップ605のアイドルストップタイマTMISSをスタートし、ステップ606に進む。TMISS-1は前回値を意味し、定時間隔実行毎にインクリメントされる。ステップ606にてエンジンが停止しているか否か判定され、エンジン停止していなければ燃料カットによる慣性回転中と判定され、不成立時はエンジン停止状態と判定され終了する。次にステップ607にてアイドルストップタイマがTMSTRON以上経過した場合は、ステップ608に進みスタータモータの通電を開始する。尚、アイドルストップタイマTMISSと比較するTMSTRONは図7にて説明する。
In
ステップ608にてスタータモータへの通電後、ステップ609でスタータモータ通電時間TMSTMRをスタートし、ステップ610へ進む。TMSTSR-1は前回値を意味し、定時間隔実行毎にインクリメントされる。ステップ610にてTMSTMRが所定時間(例えば150ms)以上であればスタータピニオン回転数は十分上昇したと判定して、ステップ611へ進みスタータモータの通電をOFFする。TMSTMRが所定時間継続していなければ通電を継続する。
After energizing the starter motor in
ステップ611にてスタータモータの通電をOFFし、スタータモータ通電OFFにより、スタータモータは慣性回転するフェーズに移行し、ステップ612のスタータモータ通電OFF後タイマTMSTMROFをスタートさせ、ステップ613に進む。ステップ613ではTMSTMROFが所定時間(例えば150ms)以上経過したら、スタータピニオンをONさせ、ピニオンギアをリングギアへ連結させる。 In step 611, the starter motor is turned off. When the starter motor is turned off, the starter motor shifts to an inertial rotation phase. After the starter motor is turned off in step 612, the timer TMSTMROF is started, and the process proceeds to step 613. In step 613, when TMSTMROF elapses for a predetermined time (for example, 150 ms) or more, the starter pinion is turned on and the pinion gear is connected to the ring gear.
図7はスタータモータの通電を開始するための時間を決定するためのフローチャートである。ステップ700にてエンジン回転数を読み込み、ステップ701にてエンジン回転角加速度△Neを計算する。次にステップ702にアイドルストップ開始回転ISSTNEを読み込み、ステップ702にて△NeとISSTNEに応じてステータモータ通電を開始する時間をテーブル参照する。なお、これまでスタータモータの通電タイミング制御の詳細について説明したが、ON,OFF切替えのデューティー比を制御するPWM制御によってエンジン回転数をフィードバックしながら所望のモータ回転数に制御してもよい。
FIG. 7 is a flowchart for determining a time for starting energization of the starter motor. In step 700, the engine speed is read, and in
本実施例によりエンジン回転およびスタータピニオン回転共に慣性回転中に連結されることにより、リングギアとピニオンの衝突トルクが緩和されるため、エンジンとスタータモータの連結をスムーズに行うことが可能となり、また連結時の衝突音,噛み込み音が低減されると共にリングギア,ピニオンの磨耗が緩和できると共に、アイドルストップ開始回転とその時のエンジン角加速度に応じてスタータの通電タイミングを制御できるため、機差やアイドル設定回転違い、シフトレバー位置などによる、想定外のタイミングのスタータピニオンとリングギアの噛み込みを防止できる。 By connecting the engine rotation and the starter pinion rotation during the inertia rotation according to the present embodiment, the collision torque between the ring gear and the pinion is reduced, so that the engine and the starter motor can be smoothly connected. Collision noise and biting noise during connection can be reduced and wear of the ring gear and pinion can be alleviated, and the starter energization timing can be controlled according to the start of idling stop rotation and the angular acceleration of the engine at that time. It is possible to prevent the starter pinion and the ring gear from being bitten at an unexpected timing due to a difference in idle setting rotation, shift lever position, or the like.
図8は本発明第五の実施例を示すフローチャートである。本フローは定時間隔で実行(例えば10ms)される。 FIG. 8 is a flowchart showing a fifth embodiment of the present invention. This flow is executed at regular intervals (for example, 10 ms).
ステップ800にてクランク角センサ情報を基に演算されたエンジン回転数を読み込み、ステップ801にてスタータピニオン回転センサを基に演算されたスタータピニオン回転数Npを読み込む。ステップ802にて図1に記載の各種センサ情報等よりアイドルストップの実行可否を判断する。アイドルストップ許可判定が成立した場合はステップ803に進み、不成立の場合は終了となる。ステップ802にてアイドルストップ許可が判定成立すると、ステップ803にて燃料カット処理が実行される。燃料カット後、ステップ804のアイドルストップタイマTMISSをスタートし、ステップ805に進む。TMISS-1は前回値を意味し、定時間隔実行毎にインクリメントされる。ステップ805にてエンジンが停止しているか否か判定され、エンジン停止していなければ燃料カットによる慣性回転中と判定され、不成立時はエンジン停止状態と判定され終了する。次にステップ806にてアイドルストップタイマが所定値以上(例えば100ms)経過した場合は、ステップ807に進みスタータモータの通電を開始する。スタータモータへの通電後、ステップ808でスタータモータ通電時間TMSTMRをスタートし、ステップ809へ進む。TMSTSR-1は前回値を意味し、定時間隔実行毎にインクリメントされる。ステップ809にてTMSTMRが所定時間(例えば150ms)以上であればスタータピニオン回転数は十分上昇したと判定して、ステップ810へ進みスタータモータの通電をOFFする。TMSTMRが所定時間継続していなければ通電を継続する。
In step 800, the engine speed calculated based on the crank angle sensor information is read. In
ステップ810にてスタータモータの通電をOFFし、スタータモータ通電OFFにより、スタータモータは慣性回転するフェーズに移行し、ステップ810のスタータモータ通電OFF後ステップ811に進みエンジン回転数が所定回転以下(例えば200r/min)となったらスタータピニオンをONさせ、ピニオンギアをリングギアへ連結させる。この所定回転は出来る限り低いことが望ましいが、最低限通常スタータクランキング回転よりも低い値に設定する。
In
本実施例によりエンジン回転およびスタータピニオン回転共に慣性回転中に連結されるため、リングギアとピニオンの衝突トルクが緩和され、エンジンとスタータモータの連結をスムーズに行うことが可能となり、また連結時の衝突音,噛み込み音が低減されると共にリングギア,ピニオンの磨耗が緩和できる。また、ピニオンギアとリングギアへの連結する回転数が低いため、エンジン停止までの時間が短くなり、連結後のピニオンギアとリングギア間のバックラッシュ等によるガタ音の発生する頻度を低減することができる。 According to this embodiment, both the engine rotation and the starter pinion rotation are connected during the inertia rotation, so that the collision torque between the ring gear and the pinion is alleviated, and the engine and the starter motor can be smoothly connected. Impact noise and biting noise are reduced, and wear of ring gear and pinion can be reduced. In addition, since the rotation speed connected to the pinion gear and the ring gear is low, the time until the engine stops is shortened, and the frequency of backlash generated by the backlash between the pinion gear and the ring gear after the connection is reduced. Can do.
図9は本発明の第六の実施例を示すフローチャートである。本フローは定時間隔で実行(例えば10ms)される。 FIG. 9 is a flowchart showing a sixth embodiment of the present invention. This flow is executed at regular intervals (for example, 10 ms).
ステップ900にてクランク角センサ情報を基に演算されたエンジン回転数を読み込み、ステップ901にてエンジンのクランクタイミング読み込み、クランクタイミングよりエンジンがどの行程にあるか判定する。ステップ902にて図1に記載の各種センサ情報等よりアイドルストップの実行可否を判断する。アイドルストップ許可判定が成立した場合はステップ903に進み、不成立の場合は終了となる。ステップ902にてアイドルストップ許可が判定成立すると、ステップ903にて燃料カット処理が実行される。燃料カット後、ステップ904のアイドルストップタイマTMISSをスタートし、ステップ905に進む。TMISS-1は前回値を意味し、定時間隔実行毎にインクリメントされる。ステップ905にてエンジンが停止しているか否か判定され、エンジン停止していなければ燃料カットによる慣性回転中と判定され、不成立時はエンジン停止状態と判定され終了する。次にステップ906にてアイドルストップタイマが所定値以上(例えば100ms)経過した場合は、ステップ907に進みスタータモータの通電を開始する。スタータモータへの通電後、ステップ908でスタータモータ通電時間TMSTMRをスタートし、ステップ909へ進む。TMSTSR-1は前回値を意味し、定時間隔実行毎にインクリメントされる。ステップ909にてTMSTMRが所定時間(例えば150ms)以上であればスタータピニオン回転数は十分上昇したと判定して、ステップ910へ進みスタータモータの通電をOFFする。TMSTMRが所定時間継続していなければ通電を継続する。
In
ステップ910にてスタータモータの通電をOFFし、スタータモータ通電OFFにより、スタータモータは慣性回転するフェーズに移行し、ステップ910のスタータモータ通電OFF後ステップ911に進み、その時のクランクタイミングが膨張行程であればスタータピニオンをONさせ、ピニオンギアをリングギアへ連結させる。
In
また、ステップ911ではクランクタイミングによって膨張行程を判定する方法にてフローチャート上では説明しているが、フローチャートでの説明は割愛するがエンジン回転角加速度を検出し、角加速度方向の変化(正⇔負)によって膨張タイミングを判定しても良い。なお、ここでいう角加速度方向の変化とは、上記説明の通りクランクタイミングによる変化、つまり圧縮行程で高まった燃焼室内の圧力によって生じる角加速度の変化を表す。このタイミングでは、エンジン回転数の下降速度は一時的に小さくなり、角速度は絶対値が小さくなるよう変化する。 In step 911, the method of determining the expansion stroke based on the crank timing is described in the flowchart. However, although the description in the flowchart is omitted, the engine rotation angular acceleration is detected and the change in the angular acceleration direction (positive or negative) is detected. ) To determine the expansion timing. Note that the change in the angular acceleration direction here represents a change due to the crank timing as described above, that is, a change in angular acceleration caused by the pressure in the combustion chamber increased in the compression stroke. At this timing, the decreasing speed of the engine speed temporarily decreases, and the angular speed changes so that the absolute value decreases.
本実施例によりエンジン回転およびスタータピニオン回転共に慣性回転中に連結され、リングギアとピニオンの衝突トルクが緩和されるため、エンジンとスタータモータの連結をスムーズに行うことが可能となり、また連結時の衝突音,噛み込み音が低減されると共にリングギア,ピニオンの磨耗が緩和できる。また、エンジン膨張行程のタイミングでスタータピニオンを連結させるため、エンジン角加速度が小さくなり、エンジン回転数の下降速度が減少しており、スタータモータ角加速度をエンジン角加速度に近づけて、連結時の衝突トルクがより低減することができる。 According to this embodiment, both the engine rotation and the starter pinion rotation are connected during inertial rotation, and the collision torque between the ring gear and the pinion is alleviated, so that the engine and the starter motor can be connected smoothly, and at the time of connection Impact noise and biting noise are reduced, and wear of ring gear and pinion can be reduced. In addition, since the starter pinion is connected at the timing of the engine expansion stroke, the engine angular acceleration is reduced, and the speed of decrease in the engine speed is reduced. Torque can be further reduced.
図10は本発明の第七の実施例を示すフローチャートである。本フローは定時間隔で実行(例えば10ms)される。 FIG. 10 is a flowchart showing a seventh embodiment of the present invention. This flow is executed at regular intervals (for example, 10 ms).
ステップ1000にてクランク角センサ情報を基に演算されたエンジン回転数を読み込み、ステップ1001にてスタータピニオン回転センサを基に演算されたスタータピニオン回転数Npを読み込む。ステップ1002にて図1に記載の各種センサ情報等よりアイドルストップの実行可否を判断する。アイドルストップ許可判定が成立した場合はステップ1003に進み、不成立の場合は終了となる。ステップ1002にてアイドルストップ許可が判定成立すると、ステップ1003にて燃料カット処理が実行される。燃料カット後、ステップ1004のアイドルストップタイマTMISSをスタートし、ステップ1005に進む。TMISS-1は前回値を意味し、定時間隔実行毎にインクリメントされる。ステップ1005にてエンジンが停止しているか否か判定され、エンジン停止していなければ燃料カットによる慣性回転中と判定され、不成立時はエンジン停止状態と判定され終了する。次にステップ1006にてアイドルストップタイマが所定値以上(例えば100ms)経過した場合は、ステップ1007に進みスタータモータの通電を開始する。スタータモータへの通電後、ステップ1008でスタータモータ通電時間TMSTMRをスタートし、ステップ1009へ進む。TMSTSR-1は前回値を意味し、定時間隔実行毎にインクリメントされる。ステップ1009にてTMSTMRが所定時間(例えば150ms)以上であればスタータピニオン回転数は十分上昇したと判定して、ステップ1010へ進みスタータモータの通電をOFFする。TMSTMRが所定時間継続していなければ通電を継続する。
In step 1000, the engine speed calculated based on the crank angle sensor information is read. In
ステップ1010にてスタータモータの通電をOFFし、スタータモータ通電OFFにより、スタータモータは慣性回転するフェーズに移行し、ステップ1011のスタータモータ通電OFF後タイマTMSTMROFをスタートさせ、ステップ1012に進む。ステップ1012ではTMSTMROFが所定時間(例えば150ms)以上経過したら、スタータピニオンをONさせ、ピニオンギアをリングギアへ連結させる。ステップ1014にてエンジンが停止判定を行い、エンジンが停止していればステップ1015に進み、スタータピニオンをOFFする。エンジンが停止していなければスタータピニオンはONし続ける。本実施例によりプリメッシュ中のリングギアとピニオンの衝突トルクが緩和されるため、エンジンとスタータモータの連結をスムーズに行うことが可能となり、また連結時の衝突音,噛み込み音が低減されると共にリングギア,ピニオンの磨耗が緩和できる。また、機構上エンジン回転数が所定値以上になるとピニオンが自動的に戻るよう構成されている場合に、エンジン停止前にピニオンが戻るのを防止できるので、エンジンとスタータモータとの連結をより確実にすることができる。
At
次に本発明の第八の実施例について説明する。他の実施例と共通する部分の説明は割愛する。本実施例では、エンジン負荷もしくはスタータモータの通電を制御することでエンジン回転の角加速度とスタータモータの回転の角加速度とを調整し、エンジンおよびスタータモータの回転数の下降速度を近づけることでエンジンとスタータモータとの連結を滑らかにすることができる。なお、燃料遮断中のエンジン負荷の制御は、スロットルバルブの開度制御によってエンジンへの吸入空気量を調整することで実現できる。スタータモータの通電制御も、通電時期のタイミング制御のみでなく、ON,OFF切替えのデューティー比を制御するPWM制御によって所望の角加速度に制御し、回転数低下の度合いを調整してもよい。他の実施例と同様に本実施例では、エンジン回転の角加速度とスタータモータ回転の角加速度とが一致しているとき、または差が小さい時に連結が行われるため、リングギアとピニオンの衝突トルクが緩和され、エンジンとスタータモータの連結をスムーズに行うことが可能となり、また連結時の衝突音,噛み込み音が低減されると共にリングギア,ピニオンの磨耗が緩和できる。 Next, an eighth embodiment of the present invention will be described. The description of the parts common to the other embodiments is omitted. In the present embodiment, the engine load or the starter motor is energized to control the angular acceleration of the engine rotation and the angular acceleration of the starter motor rotation, and the engine and the starter motor rotation speed are made close to each other so that the engine speed decreases. And the starter motor can be smoothly connected. Note that control of the engine load during fuel cutoff can be realized by adjusting the amount of intake air into the engine by controlling the opening of the throttle valve. The starter motor energization control is not limited to the timing control of the energization timing, but may be controlled to a desired angular acceleration by PWM control that controls the duty ratio of ON / OFF switching, and the degree of decrease in the rotational speed may be adjusted. As in the other embodiments, in this embodiment, when the angular acceleration of the engine rotation and the angular acceleration of the starter motor rotation coincide with each other or when the difference is small, the coupling is performed, so the collision torque between the ring gear and the pinion As a result, the engine and the starter motor can be connected smoothly, and the collision noise and biting sound during the connection can be reduced and the wear of the ring gear and pinion can be reduced.
次に本発明の第九の実施例について説明する。他の実施例と共通する部分の説明は割愛する。本実施例では、エンジンとスタータモータの連結は、スタータモータの回転数が所定の値以上の時に行うようにする。本実施例は、発電機を兼ねたハイブリッド車用のモータジェネレータではないスタータモータを用いる場合を想定しており、そのようなスタータモータは回転数が小さいときにエンジンとの連結を行い、衝突トルクによって、スタータモータの逆回転が発生すると、スタータモータの故障,劣化につながる。そこで、エンジンとの連結を行ってもスタータモータの逆回転が発生しない程度スタータモータの回転数が高い時に連結を行うことで、クランク逆回転によるスタータモータの逆回転を防止する。本実施例では、スタータモータの逆回転を防止することで、ハイブリッド用のモータなどと異なり、逆回転が想定されていないスタータモータの故障および劣化を抑制することができる。 Next, a ninth embodiment of the present invention will be described. The description of the parts common to the other embodiments is omitted. In this embodiment, the engine and the starter motor are connected when the rotation speed of the starter motor is equal to or higher than a predetermined value. This embodiment assumes the case of using a starter motor that is not a motor generator for a hybrid vehicle that also serves as a generator. Such a starter motor is connected to the engine when the rotational speed is low, and the collision torque If the starter motor reversely rotates, the starter motor will fail or deteriorate. Therefore, the reverse rotation of the starter motor due to the reverse rotation of the crank is prevented by performing the connection when the rotation speed of the starter motor is high enough that the reverse rotation of the starter motor does not occur even if the starter motor is connected. In this embodiment, by preventing reverse rotation of the starter motor, unlike a hybrid motor or the like, it is possible to suppress failure and deterioration of a starter motor that is not supposed to be reversely rotated.
図11にて本発明動作を模式的に説明する。(1)は車両通常走行状態を表しており、(2)にてドライバーブレーキ操作にて車両停止挙動を表している。車両停止後、(3)にて車速が0km/hでブレーキが踏まれている状態が継続すればアイドルストップ判定され、(4)にてアイドルストップの許可が行われ、燃料カットが実行されアイドルストップ状態となる。アイドルストップ判定後(5)にてモータリレーを所定時間通電する。(6)はエンジン回転及びピニオン回転共に慣性回転している状態である。なお、モータリレーの通電は、ユーザの意志変更(チェンジマインド)により、急遽ブレーキペダルが離されたときなどに、燃料噴射によってモータを使わずにエンジン回転数を再上昇(燃焼復帰)させることが可能なタイミングを考慮し、通電を行ってもよい。また、慣性回転時の回転数挙動が予測できる場合は、プリメッシュのタイミングもしくはプリメッシュの回転数を考慮し、回転数効果の度合いを制御するよう通電を行ってもよい。(7)はエンジン回転及びピニオン共に慣性回転している状態で所望の条件(例えばエンジン回転数や、エンジン回転とピニオン回転との差)を満たしたらピニオンをONし、エンジンリングギアとピニオンギアを連結させる。 The operation of the present invention will be schematically described with reference to FIG. (1) represents a normal vehicle running state, and (2) represents a vehicle stop behavior by a driver brake operation. After the vehicle stops, if the vehicle speed is 0km / h and the brake is depressed, the idle stop is determined. In (4), the idle stop is permitted, the fuel cut is executed, and the idle is stopped. Stop state. After the idle stop determination (5), the motor relay is energized for a predetermined time. (6) is a state where both the engine rotation and the pinion rotation are rotating inertially. It should be noted that energization of the motor relay may cause the engine speed to rise again (combustion recovery) without using the motor by fuel injection when the brake pedal is suddenly released due to a user's will change (change mind). The current may be applied in consideration of possible timing. In addition, when the rotational speed behavior during inertial rotation can be predicted, energization may be performed so as to control the degree of the rotational speed effect in consideration of the pre-mesh timing or the pre-mesh rotational speed. (7) is a state where both the engine rotation and the pinion are rotating in an inertial state, and when a desired condition (for example, the engine speed or the difference between the engine rotation and the pinion rotation) is satisfied, the pinion is turned on, and the engine ring gear and the pinion gear are turned on. Connect.
(8)はアイドルストップしている状態を表している。(9)はドライバーがブレーキをリリースしたらアイドルストップを禁止し、スタータモータリレー、ピニオンを通電しエンジンを始動させる。(10)にてエンジンが始動完了判定されたらスタータモータ,ピニオン共にOFFする。ここで、機構上の仕組みでエンジン回転数が上昇したらピニオンが自動的にOFFされるよう構成してもよい。(11)は通常復帰状態となる。 (8) represents a state where idling is stopped. In (9), when the driver releases the brake, idle stop is prohibited, and the starter motor relay and pinion are energized to start the engine. When it is determined in (10) that the engine has been started, both the starter motor and pinion are turned off. Here, it may be configured such that the pinion is automatically turned off when the engine speed increases due to the mechanism. (11) is the normal return state.
尚、本動作説明はアイドルストップにおける一例を表しただけであり、アイドルストップとなる車両運転状態はこの限りではない。また、本発明の要旨を逸脱しない限りで、アイドルストップ以外のエンジン停止およびエンジン始動にも本発明を応用することが可能である。たとえば、イグニッションキーをOFFし、再度イグニッションキーをONする際にも、衝突トルクの抑制およびエンジン再始動の短縮などの効果が見込める。 In addition, this operation | movement description only represented the example in idle stop, and the vehicle driving state used as idle stop is not this limitation. Further, the present invention can be applied to engine stop and engine start other than idle stop without departing from the gist of the present invention. For example, when the ignition key is turned off and the ignition key is turned on again, effects such as suppression of collision torque and shortening of engine restart can be expected.
本発明によれば、自動車の運転中にアイドルストップが許容される条件が成立したときなどに、燃料カットを行い、エンジンが停止するシステムにおいて、エンジン停止前にプリメッシュさせる構成において、スタータシステムの耐久性,耐摩耗性、及び静粛性を改善できる。また良好なプリメッシュが可能となるため、再始動時間の短縮にも貢献できる。 According to the present invention, in a system in which fuel is cut and the engine is stopped when a condition for allowing idle stop is satisfied during driving of the automobile, in the configuration in which pre-meshing is performed before the engine is stopped, Durability, wear resistance, and quietness can be improved. In addition, since a good pre-mesh is possible, it can contribute to shortening the restart time.
1 スタータ本体
1a スタータモータ
1b マグネットスイッチ
1c シフトレバー
1d ピニオン
2 ピニオン回転センサ
3 ECU(Engine Control Unit)
3a アイドルストップ判定
3b スタータ制御ブロック
3c 燃料噴射制御ブロック
4 スタータモータリレー
5 ピニオンリレー
6 リングギア
1 Starter body 1a Starter motor 1b Magnet switch 1c Shift
3a Idle stop determination 3b Starter control block 3c Fuel
Claims (13)
前記エンジンへの燃料の供給を遮断して前記エンジンを慣性回転させ、
前記エンジンの回転数低下が早い程前記スタータモータの回転開始タイミングが早くなるように、慣性回転を開始したときの前記エンジンの回転数と前記回転数の低下度合いとに基づいて前記スタータモータが前記エンジンと連結していない状態で前記スタータモータの回転を開始し、前記スタータモータの回転開始後前記スタータモータが慣性回転するように前記スタータモータへの通電を制御し、
前記エンジンと前記スタータモータとが共に慣性回転中で、かつ前記エンジンの回転数と前記スタータモータの回転数との差の絶対値が所定値以下となったときに前記スタータモータを前記エンジンに連結することを特徴とする車両制御装置。 In a vehicle control device for controlling connection between an engine and a starter motor for starting the engine,
Shut off the fuel supply to the engine and rotate the engine to inertia;
Based on the rotational speed of the engine and the degree of decrease in the rotational speed when the inertial rotation is started, the starter motor is configured so that the start timing of rotation of the starter motor is earlier as the rotational speed decrease of the engine is earlier. Start the rotation of the starter motor in a state where it is not connected to the engine, and control the energization to the starter motor so that the starter motor rotates inertially after the start of the rotation of the starter motor,
The starter motor is connected to the engine when the engine and the starter motor are both inertially rotated and the absolute value of the difference between the engine speed and the starter motor speed is less than a predetermined value. A vehicle control device.
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