JP2009299529A - Start control device for internal combustion engine - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、内燃機関の始動制御装置に関し、特に、油圧式スタータシステムを有する内燃機関の始動制御装置に関する。 The present invention relates to a start control device for an internal combustion engine, and more particularly to a start control device for an internal combustion engine having a hydraulic starter system.
従来、例えば特許文献1に開示されているように、油圧モータによる内燃機関の始動制御装置が知られている。また、本公報には、目標回転数を得られるまでの間、油圧モータに油圧を供給する制御が開示されている。このようなシステムによれば、内燃機関の始動に際して、機関回転数が安定するまでクランク軸の回転力を補助することができる。 Conventionally, as disclosed in Patent Document 1, for example, a start control device for an internal combustion engine using a hydraulic motor is known. In addition, this publication discloses control for supplying hydraulic pressure to the hydraulic motor until the target rotational speed is obtained. According to such a system, when the internal combustion engine is started, the rotational force of the crankshaft can be assisted until the engine speed is stabilized.
ところで、内燃機関サイクルの圧縮行程では圧縮反力が生じる。圧縮反力によりクランク軸の回転力は低下する。しかし、上記従来の内燃機関においては、圧縮反力による回転力の低下に関わらず、油圧モータは一定の力でクランク軸の回転力を補助する。この補助は、圧縮反力が生じる時期を考慮していないため、圧縮行程におけるクランク軸の回転力低下を十分に抑制することができない。そのため、圧縮行程における機関回転数の低下を十分に抑制できないという課題があった。 By the way, a compression reaction force is generated in the compression stroke of the internal combustion engine cycle. The rotational force of the crankshaft decreases due to the compression reaction force. However, in the above-described conventional internal combustion engine, the hydraulic motor assists the rotational force of the crankshaft with a constant force regardless of the decrease in the rotational force due to the compression reaction force. Since this assistance does not take into account the time when the compression reaction force occurs, it is not possible to sufficiently suppress the decrease in the rotational force of the crankshaft during the compression stroke. For this reason, there has been a problem that a decrease in the engine speed in the compression stroke cannot be sufficiently suppressed.
この発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、圧縮行程における機関回転数の低下を抑制しうる内燃機関の始動制御装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made to solve the above-described problems, and an object of the present invention is to provide an internal combustion engine start control device that can suppress a decrease in engine speed during a compression stroke.
第1の発明は、上記の目的を達成するため、内燃機関の始動制御装置であって、
油圧を発生させる油圧発生器と、
内燃機関のクランク軸に油圧の強さに応じた回転力を加える油圧モータと、
前記油圧発生器から前記油圧モータに油圧を供給するための油路と、
前記油路に配置された油圧供給制御弁と、
前記内燃機関の始動要求に応じて、前記油圧供給制御弁を開弁する開弁手段とを備え、
前記油路の経路長は、前記始動要求後から回転力補助期間が経過するまでのいずれかの圧縮行程において、前記油圧モータに到達する油圧の強さが極大となる長さであること、
を特徴とする。
In order to achieve the above object, a first invention is a start control device for an internal combustion engine,
A hydraulic pressure generator for generating hydraulic pressure;
A hydraulic motor that applies a rotational force according to the strength of the hydraulic pressure to the crankshaft of the internal combustion engine;
An oil passage for supplying hydraulic pressure from the hydraulic generator to the hydraulic motor;
A hydraulic supply control valve disposed in the oil passage;
Valve opening means for opening the hydraulic pressure supply control valve in response to a start request of the internal combustion engine,
The path length of the oil path is a length that maximizes the strength of the hydraulic pressure reaching the hydraulic motor in any compression stroke after the start request and until the rotational force assist period elapses.
It is characterized by.
また、第2の発明は、第1の発明において、
前記油路の経路長は、前記内燃機関の前記始動要求直後の圧縮行程において、前記油圧モータに到達する油圧の強さが極大となる長さであること、を特徴とする。
The second invention is the first invention, wherein
The path length of the oil path is a length that maximizes the strength of the hydraulic pressure reaching the hydraulic motor in a compression stroke immediately after the start request of the internal combustion engine.
また、第3の発明は、第1の発明において、
前記油路は、経路長を可変する経路長可変手段、を備えることを特徴とする。
The third invention is the first invention, wherein
The oil path includes a path length varying means for varying the path length.
また、第4の発明は、第1の発明又は第3の発明において、
前記始動要求後から回転力補助期間が経過するまでのすべての圧縮行程において、前記油圧モータに到達する油圧の強さが極大となるように、前記経路長を可変制御する経路長制御手段、を備えることを特徴とする。
Moreover, 4th invention is 1st invention or 3rd invention,
A path length control means for variably controlling the path length so that the strength of the hydraulic pressure reaching the hydraulic motor is maximized in all the compression strokes after the start request until the rotational force assist period elapses; It is characterized by providing.
第1の発明によれば、油圧供給制御弁を開くことで油圧モータに油圧が供給される。また、油圧供給制御弁を開くことで油圧に脈動が生じる。油圧の脈動が生じることで、油圧モータに供給される油圧の強さは変動する。本発明では、始動要求後から回転力補助期間が経過するまでのいずれかの圧縮行程において、油圧モータに到達する油圧の強さを極大とすることができる。油圧モータに到達する油圧の強さを極大とすることで、油圧モータはクランク軸に大きな回転力を与えることができる。大きな回転力を与えることで機関回転数の低下を抑えることができる。このため、本発明によれば、始動要求直後の圧縮行程において、機関回転数の低下を抑制することができる。 According to the first aspect, the hydraulic pressure is supplied to the hydraulic motor by opening the hydraulic pressure supply control valve. Also, pulsation occurs in the hydraulic pressure by opening the hydraulic pressure supply control valve. Due to the pulsation of the hydraulic pressure, the strength of the hydraulic pressure supplied to the hydraulic motor varies. In the present invention, the strength of the hydraulic pressure reaching the hydraulic motor can be maximized in any one of the compression strokes after the start-up request until the rotational force assist period elapses. By maximizing the hydraulic pressure reaching the hydraulic motor, the hydraulic motor can apply a large rotational force to the crankshaft. A decrease in engine speed can be suppressed by applying a large rotational force. For this reason, according to the present invention, it is possible to suppress a decrease in the engine speed in the compression stroke immediately after the start request.
第2の発明によれば、特に機関回転数が低い状態にある始動要求直後の圧縮行程において、油圧モータに到達する油圧の強さを極大とすることができる。このため、本発明によれば、始動要求直後の圧縮行程において、好適に機関回転数の低下を抑制することができる。 According to the second aspect of the invention, the strength of the hydraulic pressure reaching the hydraulic motor can be maximized particularly in the compression stroke immediately after the start request when the engine speed is low. For this reason, according to the present invention, it is possible to suitably suppress a decrease in the engine speed in the compression stroke immediately after the start request.
第3の発明によれば、油路の経路長を変更することができる。このため、本発明によれば、各圧縮行程に合わせて油圧モータに到達する油圧の強さが極大となるように、経路長を設定することが可能となる。 According to the third invention, the path length of the oil passage can be changed. Therefore, according to the present invention, the path length can be set so that the hydraulic pressure reaching the hydraulic motor is maximized in accordance with each compression stroke.
第4の発明によれば、始動要求後の各圧縮行程において、油圧モータに到達する油圧の強さが極大となるように油路の経路長を可変制御することができる。このため、本発明によれば、すべての圧縮行程において機関回転数の低下を抑制することができる。 According to the fourth aspect of the present invention, the path length of the oil passage can be variably controlled so that the hydraulic pressure reaching the hydraulic motor is maximized in each compression stroke after the start request. For this reason, according to this invention, the fall of an engine speed can be suppressed in all the compression strokes.
実施の形態1.
[実施の形態1における基本構成]
図1は、本発明の実施の形態1のシステム構成を説明するための図である。図1に示すシステムは内燃機関10(図示略)を備えている。内燃機関10はクランク軸12を備えている。クランク軸12の近傍には、クランク角や機関回転数を検出するためのクランク角センサ14が配置されている。また、クランク軸12はギア機構を介して、ワンウェイクラッチを備えたリングギア16に咬合している。リングギア16は、常噛式の油圧スタータ18に咬合している。油圧スタータ18は、流入側オイル通路20と流出側オイル通路22に接続している。
Embodiment 1 FIG.
[Basic Configuration in Embodiment 1]
FIG. 1 is a diagram for explaining a system configuration according to the first embodiment of the present invention. The system shown in FIG. 1 includes an internal combustion engine 10 (not shown). The internal combustion engine 10 includes a
流出側オイル通路22の下流には、油圧スタータ18から流出したオイルを蓄えるためのリザーバータンク24が設けられている。リザーバータンク24は、オイルポンプ26に接続している。オイルポンプ26は、蓄圧容器28に接続している。蓄圧容器28は、流入側オイル通路20により油圧スタータ18に接続している。流入側オイル通路20には、開閉によりオイルの流通を制御するソレノイド弁30が設けられている。
A
本実施の形態のシステムはECU(Electronic Control Unit)50を備えている。ECU50の入力側には、前述のクランク角センサ14が接続されている。ECU50の出力側には、前述のソレノイド弁30が接続されている。
The system according to the present embodiment includes an ECU (Electronic Control Unit) 50. The aforementioned
上述した基本構成により油圧スタータシステムが実現されている。具体的には、まず、オイルポンプ26は、リザーバータンク24からオイルを吸入し昇圧する。昇圧された油圧は蓄圧容器28に蓄圧される。蓄圧容器28に蓄圧された油圧は、ECU50がソレノイド弁30を開くことで、流入側オイル通路20を通じて油圧スタータ18に到達する。油圧スタータ18は到達した油圧に応じた回転力を生じる。この回転力は油圧スタータ18に咬合しているリングギア16に伝達される。さらに、ギア機構を介してクランク軸12に伝達されクランク軸12の回転力を補助する。このように、上述した基本構成によって油圧スタータシステムが実現されている。
The hydraulic starter system is realized by the basic configuration described above. Specifically, first, the
[実施の形態1における特徴的構成]
次に、本実施形態のシステムにおける流入側オイル通路20の特徴的構成について説明する。内燃機関サイクルでは、燃焼・膨張行程において機関回転数が上昇する。一方、圧縮行程においては圧縮反力により機関回転数が低下する。図2は内燃機関の始動過程における機関回転数の変化を示した図である。図2に示すように、内燃機関の始動過程において、機関回転数は変動を繰り返しながら上昇する。この機関回転数の変動について、始動直後の圧縮行程を示した図2のA期間に着目する。上述の通り圧縮行程においては圧縮反力が生じるため、機関回転数はXからYまで低下している。その後、燃焼・膨張行程において機関回転数はYからZまで上昇している。結果的にこの1サイクルで上昇した機関回転数の上昇量はZ−Xである。一方、機関回転数の変動量はZ−Yである。この変動量が大きいほど車両振動は大きくなる。車両振動を抑制するためには、圧縮行程における機関回転数の低下量X−Yを小さく抑えることが求められる。
[Characteristic Configuration in Embodiment 1]
Next, a characteristic configuration of the inflow
ところで、上述した油圧スタータシステムでは、ソレノイド弁30を開いて流入側オイル通路20へ油圧を供給する際に油圧の脈動が生じる。油圧の脈動により、油圧スタータ18に到達する油圧の強さは変動する(図3)。油圧の強さの変動に応じて、油圧スタータ18がクランク軸12に与える回転力も変動する。このため、油圧の強さが極大となるタイミングで、油圧スタータ18がクランク軸12に与える回転力は極大となる。
In the hydraulic starter system described above, hydraulic pulsation occurs when the
そこで、本実施形態のシステムでは、機関回転数が低い状態にある始動直後の圧縮行程において、油圧スタータ18に供給される油圧の強さが極大となるように、流入側オイル通路20の経路長を構成することとした。
Therefore, in the system of the present embodiment, the path length of the inflow
以上のような構成によれば、始動直後の圧縮行程において、油圧スタータ18に到達する油圧の強さを極大とすることができる。油圧の強さを極大とすることで、油圧スタータ18がクランク軸12に与える回転力も極大となる。回転力を極大とすることで圧縮行程における圧縮反力を好適に抑制することができる。そのため、圧縮行程における機関回転数の低下を抑制することができる。図4は、始動直後の圧縮行程における機関回転数の変動を示した具体例である。図4に示すように、本実施形態のシステム(破線52)では油圧の脈動を考慮しない比較対象(実線54)に比して、圧縮行程における機関回転数の低下を抑制することができる。このため、本実施形態のシステムによれば、油圧の脈動を利用して、始動直後の圧縮行程における機関回転数の低下を抑制することができる。機関回転数の低下を抑制することで、機関回転数の変動を小さくすることができる。機関回転数の変動を小さくすれば、車両振動を抑えることができる。また、機関回転数の低下を抑制することで、始動直後のサイクルにおける機関回転数の上昇量を大きくすることも容易になる。
According to the above configuration, the hydraulic pressure reaching the
ところで、上述した実施の形態1のシステムにおいては、油圧スタータ18に到達する油圧の強さを極大とする時期を、始動直後の圧縮行程としているが、この時期はこれに限定されるものではない。始動要求後から始動が完了したと判断されて油圧スタータ18によるクランク軸12への回転力補助が停止するまでのいずれかの圧縮行程としてもよい。
By the way, in the system of the first embodiment described above, the time when the strength of the hydraulic pressure reaching the
尚、上述した実施の形態1においては、油圧スタータ18が前記第1の発明における「油圧モータ」に、流入側オイル通路20が前記第1の発明における「油路」に、ソレノイド弁30が前記第1の発明における「油圧供給制御弁」に、それぞれ相当している。また、実施の形態1においては、始動要求後から始動が完了したと判断されて油圧スタータ18によるクランク軸12への回転力補助が停止するまでの期間が前記第1の発明における「回転力補助期間」に対応している。
In the first embodiment described above, the
実施の形態2.
次に、図5〜図8を参照して本発明の実施の形態2について説明する。本実施形態のシステムは後述する図5に示す構成において、ECU50に後述する図8のルーチンを実施させることにより実現することができる。図5は、本発明の実施の形態2のシステム構成を説明するための図である。図5のシステム構成は、上述した図1のシステムと同様の構成を含むため、共通する構成については共通する符号を付してその説明を簡略又は省略する。
Embodiment 2. FIG.
Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. The system of the present embodiment can be realized by causing the
[実施の形態2のシステム構成]
図5に示すように、図1で述べたソレノイド弁30の下流には、三方弁32が配置されている。三方弁32により、流入側オイル通路20は第1オイル通路20aと第2オイル通路20bに分岐されている。第1オイル通路20aと第2オイル通路20bの下流は、油圧スタータ18に接続されている。
[System Configuration of Embodiment 2]
As shown in FIG. 5, a three-
[実施の形態2における特徴]
上述した実施の形態1のシステムでは、始動直後の圧縮行程において油圧モータ18に到達する油圧の強さを極大とすることができる。その結果、始動直後の圧縮行程における機関回転数の低下を抑制することができる。図6は始動過程における機関回転数の変化を示した図である。図6に示すように、始動過程において機関回転数は圧縮行程における下降と、燃焼・膨張行程における上昇を繰り返しながら段階的に上昇していく。この始動過程の全域において車両振動の原因となる機関回転数の変動を抑えるためには、各圧縮行程において機関回転数の低下を抑制することが必要となる。
[Features of Embodiment 2]
In the system according to the first embodiment described above, the strength of the hydraulic pressure reaching the
そこで、本実施形態のシステムでは、始動初期の圧縮行程において油圧スタータ18に到達する油圧の強さが極大となる経路長の第1オイル通路20aと、始動後期の圧縮行程において油圧スタータ18に到達する油圧の強さが極大となる経路長の第2オイル通路20bを設けることとした。さらに、各圧縮行程において油圧スタータに到達する油圧の強さが極大となるように、三方弁32で両通路20aと20bを切り替えることとした。
Therefore, in the system of the present embodiment, the
より具体的な制御の概要について図7を用いて説明する。図7は本実施の形態のシステムにおいて実行される特徴的な動作を説明するためのタイミングチャートである。図7のA〜Dはそれぞれ内燃機関サイクルの圧縮行程を示している。 An outline of more specific control will be described with reference to FIG. FIG. 7 is a timing chart for explaining characteristic operations executed in the system of the present embodiment. 7A to 7D respectively show the compression stroke of the internal combustion engine cycle.
図7(A)は始動過程における機関回転数の変動を示す図である。実線60は比較対象の機関回転数の変動を示している。比較対象は、油圧スタータ18に油圧を供給する際に生じる油圧の脈動を考慮していない。図7(A)に示すように、比較対象では、A〜Dの各圧縮行程において機関回転数が大きく低下している。
一方、本実施形態のシステムでは、油圧の経路20aと20bとを切り替える三方弁32の制御により、図7(B)のA〜Dの各圧縮行程において、油圧スタータに到達する油圧の強さを極大としている。そのため、本実施形態のシステムでは、図7(A)の破線62で示すようにA〜Dの各圧縮行程において機関回転数の低下を抑制することができる。
FIG. 7A is a diagram showing fluctuations in engine speed during the starting process. A
On the other hand, in the system of the present embodiment, the control of the three-
図8は、上述の動作を実現するために、ECU50が実行する制御ルーチンのフローチャートである。図8に示すルーチンでは、まずECU50は、クランク角センサ14により始動要求後のクランク角を取得する(ステップ100)。次に、取得したクランク角が経路長変更値以上であるか否かを判断する(ステップ110)。具体的には、ECU50は、圧縮行程毎に、油圧スタータ18に到達する油圧を極大とする経路(第1オイル通路20a又は第2オイル通路20b)と、その経路長変更タイミング(クランク角)とを定めたマップを予め記憶している。経路長変更値には初期値として、始動直後の圧縮行程に対応する経路長変更タイミングが設定されている。
FIG. 8 is a flowchart of a control routine executed by the
クランク角が経路長変更値よりも小さいと判断された場合には、ECU50は本ルーチンを終了する。一方、クランク角が経路長変更値以上と判断された場合には、ECU50は油圧スタータ18にオイルを供給するための経路を設定する(ステップ120)。具体的には、ECU50は、上述したマップから経路長変更タイミングに対応した経路(第1オイル通路20a又は第2オイル通路20b)を取得する。そして、当該経路に油圧を供給するように三方弁32を設定する。その後、次回ルーチンの経路長変更値として、次回の経路長変更タイミングを設定する(ステップ130)。
When it is determined that the crank angle is smaller than the path length change value, the
以上説明したように、図8に示すルーチンによれば、各経路長変更タイミングで、定めた第1オイル通路20a又は第2オイル通路20bに油圧を供給することができる。そのため、始動過程の各圧縮行程において油圧スタータ18に到達する油圧の強さを極大とすることができる。油圧の強さを極大とすることで、油圧スタータ18がクランク軸12に与える回転力も極大となる。そのため、始動過程の各圧縮行程において機関回転数の低下を抑制することができる。機関回転数の低下を抑制することで、機関回転数の変動を小さくすることができる。よって、本実施形態のシステムでは、始動過程の全域において車両振動を低減することができる。また、機関回転数の低下を抑制することで、1サイクル毎の機関回転数の上昇量を大きくすることも容易になる。
As described above, according to the routine shown in FIG. 8, the hydraulic pressure can be supplied to the determined
ところで、上述した実施の形態2のシステムにおいては、油圧スタータ18へ油圧を供給する経路を、第1オイル通路20aと第2オイル通路20bの2経路としているが、この経路はこれに限定されるものではない。3つ以上の経路長の異なる経路としてもよい。
By the way, in the system of the second embodiment described above, the path for supplying the hydraulic pressure to the
また、上述した実施の形態2のシステムにおいては、油路の経路長を可変とする構成を、経路長の異なる複数の通路を切り替えることで実現しているが、この油路の経路長を可変とする構成はこれに限定されるものではない。例えば、経路長を伸縮させるアクチュエータを備えた1つのオイル通路により実現することとしてもよい。 Further, in the system of the second embodiment described above, the configuration in which the path length of the oil path is variable is realized by switching a plurality of paths having different path lengths, but the path length of the oil path is variable. However, the configuration is not limited to this. For example, it is good also as implement | achieving by one oil path provided with the actuator which expands / contracts path | route length.
また、上述した実施の形態2のシステムにおいては、経路長を変更するタイミングを、クランク角に基づいて判断することとしているが、このタイミングの判断基準はこれに限定されるものではない。例えば、始動要求後の経過時間に基づいて判断することとしてもよい。 Further, in the system of the second embodiment described above, the timing for changing the path length is determined based on the crank angle, but the determination criterion for this timing is not limited to this. For example, the determination may be made based on the elapsed time after the start request.
尚、上述した実施の形態2においては、三方弁32と第1オイル通路20aと第2オイル通路20bとが前記第3の発明における「経路長可変手段」に相当している。
また、ここでは、ECU50が、上記ステップ100〜130の処理を実行することにより前記第4の発明における「経路長制御手段」が実現されている。
In the second embodiment described above, the three-
Further, here, the “route length control means” in the fourth aspect of the present invention is realized by the
10 内燃機関
12 クランク軸
14 クランク角センサ
16 リングギア
18 油圧スタータ
20 流入側オイル通路
20a、20b 第1オイル通路、第2オイル通路
24 リザーバータンク
26 オイルポンプ
28 蓄圧容器
30 ソレノイド弁
32 三方弁
50 ECU
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10
Claims (4)
内燃機関のクランク軸に油圧の強さに応じた回転力を加える油圧モータと、
前記油圧発生器から前記油圧モータに油圧を供給するための油路と、
前記油路に配置された油圧供給制御弁と、
前記内燃機関の始動要求に応じて、前記油圧供給制御弁を開弁する開弁手段とを備え、
前記油路の経路長は、前記始動要求後から回転力補助期間が経過するまでのいずれかの圧縮行程において、前記油圧モータに到達する油圧の強さが極大となる長さであること、
を特徴とする内燃機関の始動制御装置。 A hydraulic pressure generator for generating hydraulic pressure;
A hydraulic motor that applies a rotational force according to the strength of the hydraulic pressure to the crankshaft of the internal combustion engine;
An oil passage for supplying hydraulic pressure from the hydraulic generator to the hydraulic motor;
A hydraulic supply control valve disposed in the oil passage;
Valve opening means for opening the hydraulic pressure supply control valve in response to a start request of the internal combustion engine,
The path length of the oil path is a length that maximizes the strength of the hydraulic pressure reaching the hydraulic motor in any compression stroke after the start request and until the rotational force assist period elapses.
A start control device for an internal combustion engine.
を特徴とする請求項1記載の内燃機関の始動制御装置。 The path length of the oil path is such that the strength of the hydraulic pressure reaching the hydraulic motor is maximized in the compression stroke immediately after the start request of the internal combustion engine,
The start control device for an internal combustion engine according to claim 1.
を備えることを特徴とする請求項1記載の内燃機関の始動制御装置。 The oil path is a path length varying means for varying the path length,
The start control device for an internal combustion engine according to claim 1, comprising:
を備えることを特徴とする請求項1又は3記載の内燃機関の始動制御装置。 Path length control means for variably controlling the path length so that the strength of the hydraulic pressure reaching the hydraulic motor is maximized in all the compression strokes after the start request until the rotational force assist period elapses;
The start control device for an internal combustion engine according to claim 1 or 3, further comprising:
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