JP2009209722A - Start control device and start control method for engine - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、エンジンの始動制御装置及び始動制御方法に関し、特に、エンジンの始動時にシリンダ内の圧縮圧力を低減してエンジンの振動を抑制するための圧縮圧力低減手段を備えたエンジンの始動制御装置及び始動制御方法に関する。 The present invention relates to an engine start control device and a start control method, and more particularly to an engine start control device provided with a compression pressure reducing means for reducing compression pressure in a cylinder and suppressing engine vibration when the engine is started. And a start control method.
特許文献1には、エンジン始動時に、エンジンの共振回転速度領域では弁開閉時期を遅角してシリンダ内の有効圧縮比を下げ、シリンダ圧縮反力を小さくしてエンジン振動を抑制する手段を備えたエンジンにおいて、ドライバの積極的意思によりエンジンを始動する場合や低温時等エンジンの始動性が低い場合等、始動時の振動抑制への要求が相対的に低い場合には、弁開閉時期を最遅角状態としないことで、始動の早期化を図る技術が記載されている。
ところが、エンジンは、クランキング開始後、直ちに燃焼を開始しようとしても、燃焼室温度や燃料噴射圧力等の状態によっては安定な燃焼が得られない場合がある。このような状態で燃料を噴射し燃焼させようとすると、燃焼不良に伴って排気が悪化したりトルクのバラツキが生じて運転性が悪化したりする可能性がある。この点を考慮して、安定な燃焼が可能な状態となるまで燃料を噴射せずにクランキングを継続する場合、特許文献1のように、エンジンを早期に始動させる必要があるときに圧縮圧力の低減を行わない構成では、クランキングを継続している間、振動低減効果を得られないという問題がある。
However, even if the engine tries to start combustion immediately after cranking starts, stable combustion may not be obtained depending on the combustion chamber temperature, fuel injection pressure, and the like. If fuel is injected and burned in such a state, exhaust may deteriorate due to poor combustion or torque variation may occur, resulting in poor operability. Considering this point, when continuing cranking without injecting fuel until stable combustion is possible, the compression pressure is required when the engine needs to be started early as in
本発明は上記問題点に着目してなされたもので、エンジンの早期始動が必要な場合に、排気や運転性を悪化させることなく、エンジンの振動抑制と早期始動を両立できるエンジンの始動制御装置及び始動制御方法を提供することを目的とする。 The present invention has been made paying attention to the above-mentioned problems, and when an early start of the engine is required, an engine start control device capable of achieving both engine vibration suppression and early start without deteriorating exhaust and operability. It is another object of the present invention to provide a start control method.
このため、本発明のエンジンの始動制御装置は、始動時に作動してシリンダ内の圧縮圧力を低減する圧縮圧力低減手段を備えたエンジンにおいて、前記シリンダ内の燃焼の可否を判断する燃焼可否判断手段と、エンジンを含む原動機に対するトルク要求状況を判定するトルク要求状況判定手段と、を備え、前記燃焼可否判断手段が燃焼可能と判断し、且つ、トルク要求状況判定手段が前記原動機へのトルク要求状況について所定条件を満たすと判定したきは、エンジン回転速度が前記圧縮圧力低減手段の作動領域であっても、前記圧縮圧力低減手段の作動を停止して燃料噴射を開始するようにしたことを特徴とする。 For this reason, the engine start control device of the present invention is a combustion propriety judging means for judging whether or not combustion in the cylinder is possible in an engine provided with a compression pressure reducing means that operates at the time of starting to reduce the compression pressure in the cylinder. Torque request status determination means for determining a torque request status for the prime mover including the engine, wherein the combustion availability determination means determines that combustion is possible, and the torque request status determination means determines the torque request status for the prime mover. When it is determined that the predetermined condition is satisfied, the operation of the compression pressure reducing means is stopped and fuel injection is started even if the engine rotational speed is in the operating region of the compression pressure reducing means. And
また、本発明のエンジンの始動制御方法は、始動時に作動してシリンダ内の圧縮圧力を低減する圧縮圧力低減手段を備えたエンジンを始動するに際し、前記シリンダ内の燃焼の可否を判断すると共に、エンジンを含む原動機に対するトルク要求状況を判定し、燃焼可能で、且つ、前記原動機へのトルク要求状況が所定条件を満たすときには、エンジン回転速度が前記圧縮圧力低減手段の作動領域であっても、前記圧縮圧力低減手段の作動を停止して燃料噴射を開始するようにしたことを特徴とする。 The engine start control method of the present invention determines whether combustion in the cylinder is possible or not when starting an engine provided with a compression pressure reducing means that operates at the time of startup to reduce the compression pressure in the cylinder. When the torque request status for the prime mover including the engine is determined, combustion is possible, and the torque request status for the prime mover satisfies a predetermined condition, even if the engine rotational speed is in the operating region of the compression pressure reducing means, The operation of the compression pressure reducing means is stopped and fuel injection is started.
本発明によれば、原動機へのトルク要求に基づきエンジンの早期始動が必要と判断された場合に、燃焼可能であればエンジン回転速度が圧縮圧力低減手段の作動領域であっても圧縮圧力低減手段の作動を停止し、燃焼不可であれば圧縮圧力低減手段の作動により振動を抑制するので、クランキング中の振動抑制効果を損なうことなく、また、排気や運転性を悪化させることなく、エンジンを早期に始動することが可能である。 According to the present invention, when it is determined that the engine needs to be started early based on a torque request to the prime mover, the compression pressure reducing means can be used even if the engine speed is within the operating range of the compression pressure reducing means if combustion is possible. If the combustion is not possible and the combustion is not possible, the vibration is suppressed by the operation of the compression pressure reducing means, so that the engine can be operated without impairing the vibration suppressing effect during cranking, and without deteriorating the exhaust and operability. It is possible to start early.
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
図1は、本発明を適用する1モータ方式のハイブリッド車のパワートレインの一例を示す。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 shows an example of a power train of a one-motor type hybrid vehicle to which the present invention is applied.
図1において、エンジン1の出力軸は、クラッチ2を介してモータ・ジェネレータ3に連結され、モータ・ジェネレータ3は、クラッチ4を介してトランスミッション5に連結されている。ここで、エンジン1とモータ・ジェネレータ3とで原動機を構成する。
In FIG. 1, the output shaft of the
インバータ6は、バッテリ7からの直流電力を交流電力に変換してモータ・ジェネレータ3に出力し、モータ・ジェネレータ3をモータとして駆動する。また、インバータ6は、モータ・ジェネレータ3がジェネレータとして機能するときには、モータ・ジェネレータ3からの発電電力を直流電力に変換してバッテリ7を充電する。
The inverter 6 converts the DC power from the battery 7 into AC power and outputs it to the motor /
エンジン1は、エンジンコントローラ(以下、ECMと称す)8により制御され、モータ・ジェネレータ3は、モータコントローラ(以下、MCと称す)9により制御され、これらECM8及びMC9は、ハイブリッドコントローラ(以下、HCMと称す)10からの制御信号によって統合的に制御される。HCM10は、クラッチ2,4及びインバータ6に対しても制御信号を出力する。
The
図2は、上述したハイブリッド車のシステムブロック図である。
HCM10は、各種センサ類から入力される信号に基づいてECM8及びMC9に所定の制御信号を出力する。
FIG. 2 is a system block diagram of the hybrid vehicle described above.
The
HCM10に入力する信号としては、回転速度センサ11からのエンジン回転速度信号NE、アクセル開度センサ12からのアクセル開度信号APS、水温センサ13からの冷却水温信号TW、吸気温センサ14からの吸気温信号TA、吸気圧センサ15からの吸気圧信号PA、燃圧センサ16からの燃料圧力信号PF等である。
Signals input to the
HCM10から出力される制御信号としては、ECM8に対する目標エンジントルク信号及び圧縮圧力低減許可/停止信号、MC9に対する制御切替信号(トルク制御/回転数制御)、目標トルク信号及び目標回転速度信号等がある。HCM10の圧縮圧力低減許可/停止信号に基づいてECM8から圧縮圧力低減手段17に圧縮圧力低減手段制御信号が出力される。
Control signals output from the
そして、HCM10は、エンジン始動時において、ECM8及びMC9に所定の制御信号を出力し、モータ・ジェネレータ3によりエンジン1をクランキングすると共に、ECM8から圧縮圧力低減手段制御信号を発生させて圧縮圧力低減手段17を作動させることで、エンジン1の振動を抑制する。また、後述するように、クランキング中に、冷却水温TW、吸気温TA、吸気圧PA及び燃料圧力PFの少なくとも1つに基づいてシリンダ内の燃焼可否を判断し、アクセル開度信号APSから原動機へのトルク要求状況がドライバの積極的意思によるエンジン始動要求で所定条件を満たすと判断したとき、燃焼可否の判断結果に応じて圧縮圧力低減手段17の作動/停止を制御する。ここで、HCM10が、燃焼可否判断手段とトルク要求状況判定手段の機能を有する。
The
図3は、エンジン1の一例を示す。
エンジン1は、ディーゼルエンジンであり、吸入空気は、エアクリーナ21から吸気通路22、コレクタ23、吸気マニホールド24、吸気カム25により開閉駆動される吸気弁26を介してシリンダ27内に吸入される。
FIG. 3 shows an example of the
The
シリンダ27内には、ピストン28が嵌挿され、燃料噴射弁29によって燃料が噴射供給される。燃焼排気は、排気カム30によって開閉駆動される排気弁31を介して排気通路32へ排出される。
A
排気の一部は、EGRガスとしてEGR通路33に導入され、EGR弁34によってEGR量を制御されつつ吸気マニホールド24に還流される。
そして、前述の圧縮圧力低減手段17として、下記の各手段のうち、少なくとも1つを備える。
A part of the exhaust gas is introduced into the
And as said compression pressure reduction means 17, at least 1 is provided among the following each means.
スロットル弁34は、例えばバタフライ弁で構成され、始動時の所定期間、吸気通路22の断面積を縮小して弁下流の圧力(吸気圧力)を低下させ、圧縮圧力を低減する(図4(A)参照)。
The
吸気遮断弁35は、バタフライ弁、フラップ弁、ポペット弁等で構成され、連続的或いは1サイクル中の所定区間(吸気行程)に吸気通路を遮断し、弁下流の圧力を低下させ、圧縮圧力を低減する。好ましくは、1サイクル中でシリンダ内圧力の変動がなくなるように、「閉」時期を調整するとよい(図4(B)参照)。
The intake shut-off
吸気弁特性可変手段(吸気弁開閉時期可変手段や吸気弁作動角可変手段)36は、吸気カムの位相を変化させてバルブ中心角を変化させるものや、異なるプロフィールを持つ複数のカムの使用を切り替えるもの等、その他公知である可変動弁機構を用いて、吸気行程においてシリンダ内に流入する空気量を変更(制限)して圧縮圧力を低減する。(図4(C)参照)。連続可変式のものはシリンダ内圧変更時の段差が無く、切り替え式のものは速やかに圧縮圧力を変更できるという利点がある。 The intake valve characteristic variable means (intake valve opening / closing timing variable means or intake valve operating angle variable means) 36 changes the valve center angle by changing the phase of the intake cam or uses a plurality of cams having different profiles. Using other known variable valve mechanisms such as switching, the compression pressure is reduced by changing (limiting) the amount of air flowing into the cylinder during the intake stroke. (See FIG. 4C). The continuously variable type has no step when changing the cylinder internal pressure, and the switching type has the advantage that the compression pressure can be changed quickly.
図5に示すデコンプ装置37は、作動(ON)時に、吸・排気弁26,31とは別に設けた弁、或いは吸気弁26を開放状態としてシリンダ27内の空気を吸気通路に逃がして圧縮圧力を低減するもので、別の弁或いは吸気弁26を圧縮行程において微小量開とすることで、圧縮行程においてもシリンダ27内の空気を吸気通路に逃がすものである。
When the
次に、エンジン始動時のHCM10の制御動作について図6のフローチャートを参照しながら説明する。尚、以下では冷却水温TWに基づいて燃焼可否判定する例で説明する。
エンジン1の始動要求が発生し、エンジン1のクランキングが開始されると、ステップS101で、エンジン回転速度NE、冷却水温TW、アクセル開度APSを読込む。始動要求が発生するときとは、イグニッションキーが「オフ」から「オン」されたときや、HCM10によって演算される目標エンジントルクが「0」から「0より大きい値」になった時等が該当する。クランキングは、HCM10からトルク制御信号と目標トルクをMC9に出力し、目標トルクが実現するようにMC9によりモータ・ジェネレータ3を駆動制御して行う。
Next, the control operation of the
When a start request for the
ステップS102では、クランキング中か否かを判定し、クランキング中であればステップS103に進む。
ステップS103では、読込んだエンジン回転速度NEが所定値NE−Lより低いか否かを判定する。前記所定値NE−Lは、エンジン1が共振するエンジンマウント或いは駆動系の共振域に基づきこの共振域より高く設定したもので、圧縮圧力低減手段17の作動終了時点を規定するエンジン回転速度である。ここで、エンジン回転速度NE<所定値NE−Lと判定された場合は、ステップS104に進む。
In step S102, it is determined whether or not cranking is being performed. If cranking is being performed, the process proceeds to step S103.
In step S103, it is determined whether or not the read engine rotational speed NE is lower than a predetermined value NE-L. The predetermined value NE-L is set higher than the resonance range based on the resonance range of the engine mount or drive system in which the
ステップS104では、読込んだエンジン回転速度NEと冷却水温TWから、図7(A)の特性マップに基づいてシリンダ27内の燃焼の可否を判定する。燃焼不可と判定されている間は、ステップS109に進み、圧縮圧力低減手段17を作動させると共に、燃料噴射を禁止する。一方、燃焼可能と判定された場合は、ステップS105に進む。尚、ここでは、冷却水温TWから燃焼の可否を判断することとしたが、吸気温TA、吸気圧PA又は燃料圧力PFから燃料の可否を判断してもよく、冷却水温TW、吸気温TA、吸気圧PA及び燃料圧力PFの少なくとも1つから燃料可否判断できる。図7(B)〜(D)に、吸気温TA、吸気圧PA、燃料圧力PFによる燃料可否判断のための特性マップを示す。図7の各特性は、圧縮圧力低減手段17が作動していない状態のものである。尚、燃料圧力PFを用いる場合は、燃料ポンプはエンジン駆動である。
In step S104, whether or not combustion in the
ステップS105では、読込んだアクセル開度APSが予め設定した所定開度APS−L以上か否かを判定し、アクセル開度APSが所定開度APS−L未満のときはステップS108に進み、アクセル開度変化量(=APS(今回値)−bAPS(前回値))が所定変化量dAPS−L以上か否かを判定する。ステップS105でアクセル開度APS≧所定開度APS−Lと判定されるか、S108でアクセル開度変化量(=APS(今回値)−bAPS(前回値))≧所定変化量dAPS−Lと判定されたときはステップS106に進み、圧縮圧力低減手段17の作動を停止すると共に、燃料噴射を許可し、燃料噴射弁29による燃料噴射を開始して燃焼を開始する。一方、ステップS105、S108の判定がいずれもNOの場合は、ステップS109に進み、圧縮圧力低減手段17を作動させると共に、燃料噴射を禁止する。
In step S105, it is determined whether or not the read accelerator opening APS is equal to or greater than a predetermined opening APS-L. If the accelerator opening APS is less than the predetermined opening APS-L, the process proceeds to step S108. It is determined whether or not the opening change amount (= APS (current value) −bAPS (previous value)) is equal to or greater than a predetermined change amount dAPS-L. In step S105, it is determined that accelerator opening APS ≧ predetermined opening APS-L, or in S108, accelerator opening change amount (= APS (current value) −bAPS (previous value)) ≧ predetermined change amount dAPS-L. If YES, the process proceeds to step S106, the operation of the compression
ステップS107では、今回読込んだアクセル開度APSを前回値bAPSに置き換える。そして、リターンする。
ステップS103において、エンジン回転速度NE≧所定値NE−LでNOと判定された場合は、ステップS110に進み、圧縮圧力低減手段17の作動を停止すると共に、燃料噴射を許可し、燃料噴射弁29による燃料噴射を開始して燃焼を開始する。
In step S107, the accelerator opening APS read this time is replaced with the previous value bAPS. Then return.
If it is determined in step S103 that the engine rotational speed NE is equal to or greater than the predetermined value NE-L, the process proceeds to step S110, where the operation of the compression
例えば、モータ走行中にドライバがアクセルペダルを踏込んだ場合、アクセル開度APSが大きい時は、ドライバが大きな駆動力を要求している状態である。このドライバの要求駆動力が、モータ・ジェネレータ3の駆動力だけでは足らず、エンジン1の始動要求が発生した場合は、始動後のエンジン1へのトルク要求も大きいことが予想される。この場合、始動に時間がかかると駆動力不足を生じる可能性がある。また、アクセル開度変化量が大きい時は、ドライバが駆動力を直ちに得たい状態であり、このとき、エンジン始動に時間がかかると加速不良を生じる可能性がある。
For example, when the driver depresses the accelerator pedal while the motor is running, when the accelerator opening APS is large, the driver is requesting a large driving force. The driver's required driving force is not only the driving force of the motor /
一方、一般的にエンジンはクランキングを開始しても燃焼可能な状態となるまでに時間を要する。このため、クランキング開始と同時に燃料を噴射しても燃料不良に伴って排気の悪化やトルクのバラツキを生じる可能性がある。 On the other hand, in general, it takes time for an engine to become combustible even after cranking is started. For this reason, even if fuel is injected simultaneously with the start of cranking, there is a possibility that exhaust deterioration or torque variation may occur due to fuel failure.
かかる本実施形態によれば、クランキング時に燃焼可否を判断し、アクセル開度、アクセル開度変化量が所定以上の時であっても、燃料可能となるまでは、圧縮圧力低減手段17を作動させてエンジンの振動を抑制すると共に燃料噴射を禁止するので、燃料不良に伴う排気の悪化やトルクのバラツキが生じるのを回避できる。また、燃焼可能となってからは速やかに圧縮圧力低減手段17の作動を停止すると共に、燃料噴射を開始するので、駆動力不足や加速不良を回避でき、ドライバの違和感を解消できる。
According to this embodiment, whether or not combustion is possible during cranking is determined, and the compression pressure reduction means 17 is operated until fuel is available even when the accelerator opening and the accelerator opening change amount are equal to or greater than a predetermined value. Therefore, the vibration of the engine is suppressed and the fuel injection is prohibited, so that it is possible to avoid the deterioration of exhaust and the variation of torque due to the fuel failure. In addition, since the operation of the compression
上記実施形態は、冷却水温TWを用いて燃焼の可否を判断する例を説明したが、冷却水温TW、吸気温TA、吸気圧PA及び燃料圧力PFの少なくとも1つを用いて燃料の可否を判断することができる。図7(B)〜(D)は、圧縮圧力低減手段17が作動していない状態における吸気温TA、吸気圧PA、燃料圧力PFによる燃料可否判断のための特性マップである。尚、燃料圧力PFは、エンジン駆動の燃料ポンプの場合である。
In the above embodiment, the example of determining whether combustion is possible using the cooling water temperature TW has been described. However, whether fuel is possible is determined using at least one of the cooling water temperature TW, the intake air temperature TA, the intake pressure PA, and the fuel pressure PF. can do. FIGS. 7B to 7D are characteristic maps for determining fuel availability based on the intake air temperature TA, the intake pressure PA, and the fuel pressure PF when the compression
圧縮圧力低減手段17として、吸気弁特性可変手段36における連続可変式のような、圧縮圧力を連続的に変更可能な手段を用いる場合、図8(A)〜(D)の特性マップを用いて、圧縮圧力低減手段17の作動量とそれぞれ冷却水温TW、吸気温TA、吸気圧PA又は燃料圧力PFとの関係から、燃焼の可否を判断するようにしてもよい。
When the compression
また、連続可変式の圧縮圧力低減手段17に中には、作動機構等に起因して作動に時間がかかり、動作を終了しても直ちに圧縮圧力を通常時の状態に戻すことができないものがある。この場合、図7(A)〜(D)の各特性マップで燃焼可否判断するときに、圧縮圧力低減手段17の作動量を考慮することで、燃焼可否判断の精度が向上する。即ち、圧縮圧力低減手段17の作動量が大きい程(有効圧縮比が低い程)、図7(A)〜(D)の特性マップの境界位置を図の上方側に補正するようにする。
Further, some continuously variable compression
以上の説明では、1モータ方式のハイブリッド車に適用した例を示したが、これに限るものではない。本発明は、図9に示す2モータ方式のハイブリッド車や図10に示すスタータモータ51を備えたエンジンを搭載したエンジン車にも適用可能である。図9に示す2モータ方式のハイブリッド車においては、例えば、第1モータ・ジェネレータ3aを車両駆動用とし、第2モータ・ジェネレータ3bをエンジン始動用とし、第2モータ・ジェネレータ3bとエンジン1とをベルト41を介して連動し、エンジン1をクランキングする。尚、図9中、6b、9bは第2モータ・ジェネレータ3b用のインバータとモータコントローラである。
In the above description, an example in which the present invention is applied to a one-motor hybrid vehicle is shown, but the present invention is not limited to this. The present invention is also applicable to a two-motor hybrid vehicle shown in FIG. 9 and an engine vehicle equipped with an engine equipped with a
1 エンジン
3 モータ・ジェネレータ
8 エンジンコントローラ
9 モータコントローラ
10 ハイブリッドコントローラ
11 回転速度センサ
12 アクセル開度センサ
13 水温センサ
14 吸気温センサ
15 吸気圧センサ
16 燃圧センサ
17 圧縮圧力低減手段
34 スロットル弁
35 吸気遮断弁
36 吸気弁特性可変手段
37 デコンプ装置
DESCRIPTION OF
Claims (6)
前記シリンダ内の燃焼の可否を判断する燃焼可否判断手段と、
エンジンを含む原動機に対するトルク要求状況を判定するトルク要求状況判定手段と、
を備え、
前記燃焼可否判断手段が燃焼可能と判断し、且つ、トルク要求状況判定手段が前記原動機へのトルク要求状況について所定条件を満たすと判定したきは、エンジン回転速度が前記圧縮圧力低減手段の作動領域であっても、前記圧縮圧力低減手段の作動を停止して燃料噴射を開始するようにしたことを特徴とするエンジンの始動制御装置。 In an engine provided with a compression pressure reducing means that operates at the start and reduces the compression pressure in the cylinder,
Combustion possibility determination means for determining whether combustion in the cylinder is possible;
Torque request status determination means for determining the torque request status for the prime mover including the engine;
With
When the combustion possibility determination means determines that combustion is possible and the torque request status determination means determines that a predetermined condition is satisfied with respect to the torque request status to the prime mover, the engine speed is within the operating range of the compression pressure reduction means. Even so, the engine start control device is characterized in that the operation of the compression pressure reducing means is stopped and fuel injection is started.
前記シリンダ内の燃焼の可否を判断すると共に、エンジンを含む原動機に対するトルク要求状況を判定し、燃焼可能で、且つ、前記原動機へのトルク要求状況が所定条件を満たすときには、エンジン回転速度が前記圧縮圧力低減手段の作動領域であっても、前記圧縮圧力低減手段の作動を停止して燃料噴射を開始するようにしたことを特徴とするエンジンの始動制御方法。 When starting an engine provided with a compression pressure reducing means that operates at the start to reduce the compression pressure in the cylinder,
It is determined whether combustion in the cylinder is possible or not, and a torque request status for a prime mover including an engine is determined. When combustion is possible and the torque requirement status for the prime mover satisfies a predetermined condition, the engine rotational speed is An engine start control method characterized in that the operation of the compression pressure reduction means is stopped and fuel injection is started even in the operation region of the pressure reduction means.
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