CN104053891B - 内燃发动机启动控制装置及控制方法 - Google Patents

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Abstract

利用由电动机进行的曲轴起动使内燃发动机(2)启动。内燃发动机启动控制装置将内燃发动机的吸入空气量反馈控制为目标空气量，对反馈控制的校正量进行学习，将使用了经过学习而获得的学习值的学习控制与所述反馈控制并行实施。将在开始吸入空气量的学习之前使用的反馈校正量的允许校正范围设定为比在开始吸入空气量的学习后使用的反馈校正量的允许校正范围宽，从而使发动机转速向目标怠速转速较早地收敛。

Description

内燃发动机启动控制装置及控制方法
技术领域
本发明涉及内燃发动机的启动时的吸入空气量的控制。
背景技术
在经由离合器将内燃发动机与电动机连接的混合动力驱动车辆中，通过连接离合器而由电动机进行内燃发动机的曲轴起动。
在混合动力驱动车辆的出厂阶段的初始状态下，电动机在最初使内燃发动机启动时，有时因产品的波动、刚制造出的内燃发动机的较大的摩擦，而内燃发动机的吸入空气量无法达到目标怠速转速相当量。
如果吸入空气量低于为满足目标怠速转速所需的量，则在曲轴起动后切断离合器的时刻，由电动机给内燃发动机带来的旋转扭矩消失，从而内燃发动机有可能无法维持怠速旋转而失速。
如果将吸入空气量预先设定得较大，则能够防止与离合器切断相伴的发动机失速。但是，在该情况下，发动机转速在切断离合器后迅速上升、即发生所谓的窜高的可能性变高。
关于混合动力驱动系统中的内燃发动机的起动，日本国专利厅于1997年发行的特开平9－144586号提出了使在刚启动之后的内燃发动机的转速较早地稳定的方法。在该方法中，对内燃发动机的吸入空气量的反馈校正量是否受到极限值的限制进行检测，在反馈校正量受到极限值的限制的情况下，变更极限值或者学习值。
发明内容
在该现有技术中，在规定时间内对反馈校正量设置极限值的情况下，判断为反馈校正量受到极限值的限制。
对反馈校正量是否受到极限值的限制进行判定需要时间。因此，难以将该现有技术应用于初始状态的内燃发动机的从曲轴起动到稳定的怠速旋转的较短的启动期间的吸入空气量控制。
因而，本发明的目的在于高效地进行初始状态的内燃发动机的启动期间的吸入空气量控制。
为了实现以上的目的，本发明的利用电动机对内燃发动机进行曲轴起动而使内燃发动机启动的内燃发动机启动控制装置具有如下的可编程序控制器。即，可编程序控制器被编程为：将内燃发动机的吸入空气量反馈控制为目标怠速吸入空气量，执行对在反馈控制中使用的反馈校正量的学习，将使用了学习值的吸入空气量的学习控制与反馈控制并行实施。反馈校正量被允许校正范围限制，并且可编程序控制器进一步被编程为：将在学习之前使用的允许校正范围设定为比在开始学习的后使用的允许校正范围更宽。
在说明书的以下记载中说明本发明的详细内容以及其他特征、优点，并示出附图。
附图说明
图1是本发明的实施方式涉及的混合动力驱动车辆和内燃发动机启动控制装置的概略结构图。
图2是说明本发明的实施方式涉及的发动机控制器所执行的内燃发动机的吸入空气量的反馈校正允许值设定程序的流程图。
图3A－图3F是说明反馈校正允许值设定程序的执行结果的时序图。
具体实施方式
参照图1，混合动力驱动车辆具有电动机1和内燃发动机2作为行驶用动力源。
电动机1经由差速器5和由自动变速器和离合器构成的变速机构4与混合动力驱动车辆的驱动轮6连接。内燃发动机2经由离合器3与电动机1连接。
在切断离合器3时将电动机1的驱动扭矩经由变速机构4和差速器5向驱动轮6传递，从而使混合动力驱动车辆行驶。将该行驶模式称为EV模式。
另一方面，如果接合离合器3，则内燃发动机2被曲轴起动，向内燃发动机2供给燃料，从而内燃发动机2启动。启动后的内燃发动机2经由离合器3向电动机1输入驱动扭矩。其结果，车辆利用内燃发动机2和电动机1这两者的动力行驶。将该行驶模式称为HEV模式。
车辆的行驶由混合动力控制单元(HCU)8控制。另外，内燃发动机2的运转由发动机控制单元(ECU)7控制。
ECU7和HCU8分别由具有中央运算单元(CPU)、只读存储器(ROM)、随机存取存储器(RAM)和输入输出接口(I/O接口)的微型计算机构成。ECU7也可以由多个微型计算机构成。HCU8也可以由多个微型计算机构成。或者，ECU7和HCU8也可以由单个微型计算机构成。
由ECU7对内燃发动机2进行的控制，包括内燃发动机的吸入空气量的反馈控制和学习控制。因此，对内燃发动机2的转速进行检测的转速传感器9和对吸入空气量进行检测的空气流量计10经由信号电路与ECU7连接。
在使离合器3处于接合状态下，电动机1对内燃发动机2进行曲轴启动，通过向内燃发动机2供给燃料，从而进行内燃发动机2的启动。
ECU7对吸入空气量和燃料供给量进行控制，以使得内燃发动机2的转速在启动后迅速地稳定为怠速转速。
即，在接合了离合器3的状态下，电动机1对内燃发动机2进行曲轴起动，在内燃发动机2完全爆燃后切断离合器3。如果离合器3被切断，则电动机1给内燃发动机2带来的旋转扭矩消失。ECU7进行内燃发动机的吸入空气量的反馈控制和学习控制，以使内燃发动机2的转速从该状态尽可能早地稳定为目标怠速转速。通过使内燃发动机2的未图示的节气门的开度变化，进行吸入空气量的控制。ECU7还根据空气流量计10所检测的吸入空气量对向内燃发动机2供给的燃料供给量进行控制。
但是，在混合动力驱动车辆的出厂时，最初使内燃发动机2启动时，通常对吸入空气量的反馈校正的学习值赋予初始值。对初始值赋予例如相同规格的内燃发动机中的学习值的平均值。但是，由于产品的波动、未运转的内燃发动机2的较大的摩擦，因而无法避免反馈校正量相对于学习值的初始值相对地变大。
关于吸入空气量的反馈校正，在对校正量设有限制的情况下，如果反馈校正量达到限制，则无法进行其以上的的吸入空气量的校正。在该情况下，内燃发动机2无法达到目标怠速转速，根据情况不同，在切断离合器3后，内燃发动机2会失速。
为了防止这样的不良情况，将离合器3切断后的内燃发动机2高效地控制为目标怠速转速，而在该内燃发动机启动控制装置中，ECU7执行图2所示的内燃发动机的吸入空气量的反馈校正允许值设定程序。该程序从内燃发动机2的刚启动之后到停止的期间中例如以10毫秒的恒定间隔反复执行。
参照图2，在步骤S10中，ECU7对是否处于执行用于控制内燃发动机2的怠速转速的吸入空气量校正值的学习的过程中进行判定。具体而言，ECU7基于目标怠速转速与由转速传感器9检测到的内燃发动机2的转速之间的波动，进行吸入空气量的反馈校正。基于该反馈校正的吸入空气量的校正量在恒定期间内学习，如果学习完成，则在下一次以后的内燃发动机2的启动控制中，将学习到的学习值在吸入空气量的控制中事先应用于反馈校正。在此，将用于怠速转速控制的吸入空气量的反馈校正量的学习简称为怠速控制(ISC)学习。另外，将通过反馈校正量的学习获得的学习值简称为ISC学习值。
在该内燃发动机启动控制装置中，将比相同规格的内燃发动机中的ISC学习值的平均值向吸入空气量增大侧设定的值，预先作为ISC学习值的初始值而赋予。因而，在混合动力驱动车辆的出厂时，基于超过与ISC学习值的平均值相当的节气门开度的与ISC学习值初始值相当的节气门开度，进行内燃发动机2的启动。
步骤S10的判定是判定现在是否正在进行ISC学习。换言之，对当前时刻是否相当于前述的恒定期间内进行判定。不是执行学习的过程中的情况，是完成ISC学习、或者未进行过ISC学习中的任一个。
在不是执行ISC学习过程中的情况下，ECU7在步骤S20中对是否进行过ISC学习进行判定。
在未进行过学习的情况下，ECU7在步骤S30中选择未进行过ISC学习的情况下的反馈校正量的下限候补值LM1。在此，下限值是指对吸入空气量进行减少校正时的最大的允许减少量。因而，以负值表示。
另一方面，在步骤S20的判定为否定、即已经进行过ISC学习的情况下，ECU7在步骤S40中选择已经进行过ISC学习的情况下的反馈校正值的下限候补值LM3。在步骤S30中选择的下限候补值LM1是比在步骤S40中选择的下限候补值LM3大的值。
另一方面，在步骤S10中，在判定为ISC学习过程中的情况下，ECU7在步骤S50中选择ISC学习过程中的下限候补值LM2。在步骤S50中选择的下限候补值LM2是比在步骤S30中赋予的未进行过ISC学习的情况下的下限候补值LM1更大的值。下限候补值LM2的设定基于ISC学习过程中使反馈校正的上下限值扩大这样的公知技术。
ECU7在步骤S60中将在步骤S30已选择的下限候补值LM1或者在步骤S40中已选择的下限候补值LM3或者在步骤S50已选择的下限候补值LM2，设定为反馈校正量的下限值LM。在步骤S60的处理之后，ECU7结束程序。
启动内燃发动机2时的吸入空气量的反馈校正和学习校正，基于预先设定为与相同规格的内燃发动机中的学习值的平均值相比较大的ISC学习值初始值、和以上述方式决定的反馈校正量的下限值LM而进行。
参照图3A－3F，对上述的内燃发动机的吸入空气量的反馈校正允许值设定程序的执行的结果进行说明。
在启动内燃发动机2时，在接合离合器3的状态下使电动机1运转，从而使内燃发动机2曲轴起动。随着曲轴起动，空气被吸入内燃发动机2中。吸入空气量取决于节气门的开度。另外，与吸入空气量相对应的燃料向内燃发动机2供给。
在内燃发动机2的内部，对吸入空气和燃料的混合气体进行点火，混合气体燃烧，利用燃烧能量使内燃发动机2旋转。在该时刻，被预先以超过同种的内燃发动机中的ISC学习值的平均值的方式设定为较大的学习值的初始值应用于吸入空气量控制。然后，基于与学习值的初始值相对应地校正的节气门开度，开始内燃发动机2的曲轴起动。
在内燃发动机2完全爆燃后的时刻t1切断离合器3。由此，电动机1由于内燃发动机2的曲轴起动而引起的旋转扭矩消失。ECU7开始进行吸入空气量的反馈控制和学习控制，以使之后自主旋转的内燃发动机2的转速较早地稳定为目标怠速转速。
此外，吸入空气量的反馈控制和学习控制均为公知技术，因此，在此，省略对这些控制的方法进行说明。
在以下的说明中，将从内燃发动机2的曲轴起动开始起到吸入空气量的反馈校正量的学习开始的时刻t2的区间称为区间A。另外，将从时刻t2到吸入空气量的反馈校正量的学习完成的时刻t3为止的区间称为区间B。另外，将时刻t3以后的区间称为区间C。
通过图2的反馈校正允许值设定程序的执行，关于吸入空气量的反馈校正，在区间A中，将在步骤S30中已选择的下限候补值LM1赋予为校正量的下限值LM。在区间B中，将在步骤S50中已选择的下限候补值LM2赋予为校正量的下限值LM。在区间C中，将在步骤S40中已选择的下限候补值LM3赋予为校正量的下限值LM。
未进行过学习的区间A中的吸入空气量的反馈校正的下限候补值LM1是比在学习完成后的区间C中赋予的下限候补值LM3大的值。在曲轴起动开始时，节气门开度如上所述，保持为与学习值初始值相当的节气门开度，该与学习值初始值相当的节气门开度超过相当于学习值的平均值的节气门开度。这样将节气门开度设定得较大并进行曲轴起动、换言之将吸入空气量设定得较多，从而使内燃发动机2的启动变得容易。在区间A中，也是从曲轴起动的开始起到在时刻t1切断离合器3为止的区间不进行吸入空气量的反馈校正。也就是说，图3D所示的时刻t1以前的吸入空气量的反馈校正量相当于零。
如果在内燃发动机2的完全爆燃后的时刻t1切断离合器3，则ECU7为了将内燃发动机2的转速较早地稳定为目标怠速转速，开始吸入空气量的反馈控制。在该内燃发动机启动控制装置中，作为ISC学习值的初始值，预先赋予了超过同种的内燃发动机中的ISC学习值的平均值的较大的值。因此，吸入空气量较多，作为结果，吸入空气量的反馈校正为如图3D所示，使吸入空气量减少的校正。
在区间A中，在步骤S30中已选择的下限候补值LM1应用于下限值LM，但下限候补值LM1设定得比区间C的下限候补值LM3大。因而，以不与下限值LM抵触的方式执行反馈校正。此外，图3E所示的下限候补值LM1、LM2、LM3均是负值。下限候补值LM1大于下限候补值LM3这样的记载，是指LM1的绝对值大于LM3的绝对值。
如果成为时刻t2，则发动机转速大致稳定在目标转速。因此，ECU7在时刻t2开始反馈校正量的学习、即ISC学习。ISC学习是通过将学习开始时刻即时刻t2的反馈校正量赋予为学习值的基础上进行的。在区间A的从时刻t1到t2的反馈校正期间中，反馈校正量如图3D所示，成为减少侧的值。因此，在区间B中为了ISC学习而赋予的学习值，为与在区间A中赋予的初始值相比大幅地减小的值。
区间B中的反馈校正量的学习基于减小后的学习值来进行，因此，学习期间中的反馈校正量为接近零的值。另一方面，在图2的反馈校正允许值设定程序中设定的吸入空气量的反馈校正的下限值LM设定为与值的最大的LM2相等。这是在学习过程中使反馈校正的上下限值扩大这样的基于公知方法的设定。因而，在学习期间中的区间B，反馈校正量也不会与下限值LM抵触。
在时刻t2，ECU7完成ISC学习。在之后的区间C中，与基于通过ISC学习获得的学习值的学习控制并行地执行吸入空气量的反馈控制。在区间C中，预先赋予在区间B中的通过ISC学习获得的ISC学习值而进行反馈校正，因此，与基于ISC学习值的初始值而进行反馈校正的区间A、ISC学习过程中的区间B相比，反馈校正量进一步变小。因而，在执行图2的程序时，即使将反馈校正的下限值LM设定为与最小的下限候补值LM3相等，反馈控制量也不会受到下限值LM的制约。
如上所述，关于内燃发动机的吸入空气量的控制，该内燃发动机启动控制装置通过将从内燃发动机开始曲轴起动起到学习控制开始吸入空气量的学习为止的期间的反馈校正量的允许校正范围，比学习完成后的反馈校正量的允许校正范围扩大，从而无论学习值的初始值的设定如何，均进行迅速的反馈校正。因而，无论与内燃发动机的吸入空气量相关的特性的波动如何，均能够使内燃发动机的吸入空气量较早且精度良好地稳定。
以上说明的实施方式是将本发明应用于混合动力驱动车辆的驱动系统。通过如上述地将本发明应用于混合动力驱动车辆，即使在未进行过学习控制的出厂时的混合动力驱动车辆中也能够有效地且准确地进行吸入空气量的控制。
在以上说明的实施方式中，混合动力驱动车辆的ECU7进行了ISC学习。但是，也优选在制造出的混合动力驱动系统或者混合动力驱动车辆的出厂前使用外部的控制器进行ISC学习。在该情况下，外部的控制器将通过ISC学习获得的学习值设定为混合动力驱动系统的ECU7的ISC学习值的初始值。通过这样构成，各混合动力驱动系统的ECU7能够省略对图2的反馈校正允许值设定程序进行编程的工时。
另外，在出厂后的混合动力驱动车辆发生需要更换ECU7的情况下，也向新的ECU7设定已获得的ISC学习值的初始值即可。
以上说明的实施方式构成为，混合动力驱动系统具有将电动机1与内燃发动机2连接的离合器3，内燃发动机启动控制装置在离合器3的接合状态下利用电动机1对内燃发动机2进行曲轴起动，在内燃发动机2的启动后的规定定时切断离合器3，通过将本发明应用于这种混合动力驱动系统，能够可靠地防止电动机1给内燃发动机2带来的旋转扭矩因离合器3的切断而消失的情况下的内燃发动机2的失速。
以上说明的实施方式构成为，在内燃发动机启动控制装置的初始状态下，将学习控制在开始进行吸入空气量的学习开始为止的期间赋予的吸入空气量的学习值的初始值预先向增大方向增大，并且将从曲轴起动开始起到学习控制开始进行吸入空气量的学习开始为止的期间的反馈校正量的允许校正范围向使吸入空气量减量的方向扩大。由此，在初始状态的内燃发动机存在吸入空气量的波动的情况下，也能够防止内燃发动机的启动时的失速，并且能够抑制完全爆燃后的内燃发动机的窜高，将发动机转速较早地控制为目标怠速转速。
关于以上的说明，将申请日为2012年1月19日的日本特愿2012－009025号的内容引用至本说明书中并合为一体。
以上，通过特定的实施例说明了本发明，但本发明并不限定于上述的实施例，对于本领域技术人员而言，在权利要求书的保护范围内能够对上述实施例施加各种修正或者变更。
例如，在以上说明的实施方式中，将吸入空气量的减量允许值向减量侧偏移，但由于内燃发动机的出厂阶段中的性能的波动，即使将学习值的初始值向增大方向增大，也能够进而将吸入空气量向增量侧反馈校正。因而，关于从曲轴起动开始起到学习控制开始进行吸入空气量的学习开始为止的期间，优选不仅使反馈校正量的减量允许值向减量侧偏移，也使增量允许值向增量侧偏移。
工业实用性
本发明对于在行驶中进行内燃发动机的启动和停止的混合动力驱动车辆的内燃发动机的控制方面带来特别优异的效果。
本发明的实施例所包含的排他的性质或者特点如权利要求书所述。

Claims (6)

1.一种内燃发动机启动控制装置，其利用电动机(1)对内燃发动机(2)进行曲轴起动而使内燃发动机(2)启动，其中，所述内燃发动机启动控制装置具有控制器(7)，该控制器(7)构成为：
将内燃发动机(2)的吸入空气量反馈控制为目标怠速吸入空气量；
执行对在反馈控制中使用的反馈校正量的学习；
将使用了学习值的吸入空气量的学习控制与所述反馈控制并行实施，并且，
将所述反馈校正量由允许校正范围进行限制，
将在所述学习之前使用的允许校正范围设定为比在开始所述学习后使用的允许校正范围更宽。
2.根据权利要求1所述的内燃发动机启动控制装置，
所述电动机(1)和所述内燃发动机(2)构成混合动力驱动车辆的驱动系统。
3.根据权利要求2所述的内燃发动机启动控制装置，
所述控制器(7)与所述驱动系统独立地设置。
4.根据权利要求2所述的内燃发动机启动控制装置，
所述驱动系统还具有将内燃发动机(2)与电动机(1)连接的离合器(3)，所述控制器(7)进一步构成为：在离合器(3)的接合状态下利用电动机(1)对内燃发动机(2)进行曲轴起动，在内燃发动机(2)启动后的规定定时切断离合器(3)。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的内燃发动机启动控制装置，
所述控制器(7)进一步构成为：在内燃发动机启动控制装置的初始状态，在开始所述吸入空气量的学习之前，作为所述学习值的初始值，使用预先向增大方向增加的值，并且，使从曲轴起动开始起到所述学习的开始为止的期间的所述允许校正范围向使吸入空气量减量的方向扩大。
6.一种内燃发动机启动控制方法，其利用电动机(1)对内燃发动机(2)进行曲轴启动而使内燃发动机(2)启动，其中，
该内燃发动机启动控制方法包括：
将内燃发动机(2)的吸入空气量反馈控制为目标怠速吸入空气量；
执行对在反馈控制中使用的反馈校正量的学习；
将使用了学习值的吸入空气量的学习控制与所述反馈控制并行实施；并且，
所述反馈校正量由允许校正范围限制，并将在所述学习之前使用的允许校正范围设定为比在开始所述学习后使用的允许校正范围更宽。
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