JP2014202173A - Engine automatic stop/start control device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、エンジン自動停止始動制御装置に関し、詳しくは、アイドルストップ制御によるエンジン燃焼停止後の回転降下期間中においてエンジン回転速度の予測値に基づいてエンジン始動装置のピニオンの駆動を制御する技術に関する。 The present invention relates to an engine automatic stop / start control device, and more particularly, to a technique for controlling the drive of a pinion of an engine start device based on a predicted value of the engine rotation speed during a rotation descent period after engine combustion stop by idle stop control. .
従来、例えばアクセル操作やブレーキ操作などといった停車又は発進のための動作等を検知してエンジンの自動停止及び自動再始動を行う、所謂アイドルストップ機能を備えるエンジン制御システムが知られている。このアイドルストップ制御によりエンジンの燃費低減等の効果を図っている。 2. Description of the Related Art Conventionally, there is known an engine control system having a so-called idle stop function that detects an operation for stopping or starting such as an accelerator operation or a brake operation to automatically stop and restart an engine. This idle stop control is intended to reduce the fuel consumption of the engine.
また従来、エンジンを自動停止させる際のエンジン回転速度の降下期間中に再始動要求が発生した場合に、エンジン出力軸の回転が完全に停止するのを待たずに、再始動要求の発生後できるだけ速やかにエンジン再始動を行うことが提案されている。また、エンジンの回転停止前のエンジン再始動に際し、エンジン回転降下期間中のエンジン回転降下軌道を予測し、その予測データに基づいてエンジン始動装置(スタータ)のピニオンを駆動することが提案されている(例えば、特許文献1参照)。 Conventionally, when a restart request is generated during the engine speed reduction period when the engine is automatically stopped, the engine output shaft rotation can be stopped as much as possible after the restart request is generated without waiting for the engine output shaft to completely stop rotating. It has been proposed to restart the engine promptly. Further, it has been proposed to predict the engine rotation descent trajectory during the engine rotation descent period and drive the pinion of the engine starter (starter) based on the prediction data when the engine is restarted before the engine rotation is stopped. (For example, refer to Patent Document 1).
上記特許文献1には、エンジン回転降下期間中に再始動要求が発生した場合に、その再始動要求が発生したエンジン回転速度に応じて、エンジン回転降下軌道の予測データに基づくスタータの駆動モードを選択することが開示されている。エンジンの回転が未だ行われている状態でピニオンとリングギヤとの噛み合いを実施すると、ピニオンとリングギヤとの相対回転速度の大きさによっては噛み合い音が大きくなったりギヤの磨耗が促進させたりすることが懸念される。これを考慮し、上記特許文献1では、エンジン回転降下軌道の予測データに基づいてピニオンの駆動タイミングを制御することにより、上記の不都合を抑制しつつ、かつ再始動要求の発生後できるだけ速やかにエンジン再始動が行われるようにしている。
In
ところで、エンジン回転速度の予測に際して予測誤差が生じることは避けられず、その予測誤差に起因して、ピニオンとリングギヤとの噛み合い動作を所望のタイミングで実施できないことが考えられる。かかる場合、ピニオンとリングギヤとの噛み合い音又はギヤの磨耗の点で不都合が生じることが懸念される。 By the way, it is inevitable that a prediction error occurs when predicting the engine rotation speed, and it is considered that the meshing operation of the pinion and the ring gear cannot be performed at a desired timing due to the prediction error. In such a case, there is a concern that inconvenience may occur in terms of the meshing sound between the pinion and the ring gear or the wear of the gear.
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、アイドルストップ時におけるエンジン回転降下期間中にピニオンをリングギヤに噛み合わせるタイミングを精度良く制御可能なエンジン自動停止始動制御装置を提供することを主たる目的とする。 The present invention has been made to solve the above-described problem, and provides an engine automatic stop / start control device capable of accurately controlling the timing at which a pinion meshes with a ring gear during an engine rotation descent period during idling stop. Is the main purpose.
本発明は、上記課題を解決するために、以下の手段を採用した。 The present invention employs the following means in order to solve the above problems.
本発明は、アイドルストップ制御によるエンジン(20)の燃焼停止によりエンジン回転速度が降下する回転降下期間中においてエンジン回転速度の予測値である回転予測値を算出する回転予測手段を備え、前記回転降下期間において前記回転予測値に基づいて、エンジン始動装置(10)のピニオン(11)を駆動して前記エンジンの出力軸(22)に設けられたリングギヤ(21)と前記ピニオンとの噛み合い動作を実施させるエンジン自動停止始動制御装置に関する。また、請求項1に記載の発明は、前記出力軸の回転を検出する回転センサ(23)の検出信号に基づいて、エンジン回転速度としての回転検出値を算出する回転速度算出手段と、前記回転降下期間中に前記回転速度算出手段により算出される回転検出値に対する、前記回転予測値のずれ量である予測誤差に基づいて、前記回転予測値に基づく前記ピニオンの駆動制御に用いる制御定数を学習する学習手段と、前記学習手段により学習した制御定数と前記回転予測値とに基づいて前記ピニオンの駆動タイミングを制御する駆動制御手段と、を備えることを特徴とする。
The present invention includes a rotation prediction means for calculating a predicted rotation value that is a predicted value of the engine rotation speed during a rotation decrease period in which the engine rotation speed decreases due to the combustion stop of the engine (20) by idle stop control, and the rotation decrease Based on the estimated rotation value during the period, the pinion (11) of the engine starter (10) is driven to engage the ring gear (21) provided on the output shaft (22) of the engine and the pinion. The present invention relates to an engine automatic stop / start control device. The invention according to
上記構成では、エンジンを自動停止させたときのエンジン回転降下軌道の予測データに基づいて次のエンジン再始動のためのピニオン駆動制御を実施する場合に、そのピニオン駆動制御に用いる制御定数を、センサ検出値(回転検出値)に対する回転予測値の予測誤差に基づいて学習する。この学習処理により、制御定数を最適化することができ、ひいてはエンジン回転降下期間中にピニオンをリングギヤに噛み合わせるタイミングを精度良く制御することができる。また、ピニオンの駆動タイミングの制御性向上により、ピニオンとリングギヤとの噛み合い音を小さくできるとともに、ギヤの磨耗を抑制することができる。 In the above configuration, when the pinion drive control for the next engine restart is performed based on the predicted data of the engine rotation descending trajectory when the engine is automatically stopped, the control constant used for the pinion drive control is expressed as a sensor. Learning is performed based on the prediction error of the rotation prediction value with respect to the detection value (rotation detection value). By this learning process, the control constant can be optimized, and as a result, the timing at which the pinion meshes with the ring gear during the engine rotation descent period can be accurately controlled. Further, by improving the controllability of the drive timing of the pinion, the meshing sound between the pinion and the ring gear can be reduced and gear wear can be suppressed.
以下、本実施形態について図面を参照しつつ説明する。本実施形態は、4サイクル4気筒エンジンを対象にエンジン制御システムを構築するものとしている。当該制御システムにおいては、電子制御ユニット(以下、ECUという)を中枢として燃料噴射量の制御や点火時期の制御、アイドルストップ制御等を実施する。 Hereinafter, the present embodiment will be described with reference to the drawings. In this embodiment, an engine control system is constructed for a four-cycle four-cylinder engine. In the control system, fuel injection amount control, ignition timing control, idle stop control, and the like are performed with an electronic control unit (hereinafter referred to as ECU) as a center.
図1において、スタータ装置10は、ピニオン押出し式のエンジン始動装置であり、ピニオン11を回転駆動するモータ12と、ピニオン11をその軸線方向に押出し可能な電気駆動式のアクチュエータとしての電磁アクチュエータ13と、を備えている。モータ12は、モータ通電用リレー15を介してバッテリ16に接続されており、モータ通電用リレー15のスイッチ部が閉状態となることにより、バッテリ16からモータ12への給電が可能になっている。また、モータ通電用リレー15のコイルには、電気信号により開閉可能なモータ駆動リレー14が接続されている。このモータ駆動リレー14への閉信号によりモータ通電用リレー15のスイッチ部が閉状態となると、バッテリ16からモータ12への給電が行われ、モータ12が回転駆動する。
In FIG. 1, a
電磁アクチュエータ13は、ピニオン11にレバー等を介して駆動力を伝達するプランジャ17と、通電に伴いプランジャ17を軸線方向に移動させるコイル18と、を備えており、ピニオン駆動リレー19を介してバッテリ16に接続されている。ピニオン駆動リレー19は、モータ駆動リレー14に対する電気信号とは別個の電気信号により開閉可能となっている。これにより、モータ12によるピニオン11の回転駆動と、電磁アクチュエータ13によるピニオン11の押出しとを独立して制御可能になっている。
The
ピニオン11は、エンジン20の出力軸(クランク軸22)に連結されたリングギヤ21に対して、ピニオン11の押出しに伴い互いの歯部が噛み合い可能な位置に配置されている。詳しくは、電磁アクチュエータ13の非通電時では、ピニオン11はリングギヤ21に対して非接触の状態になっている。この非接触の状態においてピニオン駆動リレー19がオンされる(閉状態にされる)と、バッテリ16から電磁アクチュエータ13への給電によりプランジャ17が軸線方向に吸引されるとともに、ピニオン11がリングギヤ21に向かって押し出される。このとき、リングギヤ21の外周縁に設けられた歯部と歯部との間に、ピニオン11の外周縁に設けられた歯部が嵌り込むことにより、ピニオン11の歯部とリングギヤ21の歯部との噛み合いが生じる。また、この噛み合いが生じている状態でモータ12へ通電されることにより、ピニオン11によってリングギヤ21が回転され、エンジン20に初期回転が付与される。
The
本システムには、エンジン20の出力軸の回転に伴い所定クランク角毎に矩形状の信号を出力する回転センサとしてのクランク角センサ23が設けられている。クランク角センサ23は、クランク軸22と一体に回転するパルサ(回転円板)24と、パルサ24の外周部近傍に設けられた電磁ピックアップ部25と、を備えている。パルサ24の外周部には、所定の回転角度間隔(本実施形態では30°CA間隔)で突起26が設けられているとともに、その外周部の一部において複数の突起(例えば2歯分の突起)を欠落させた欠歯部27が設けられている。クランク軸22の回転に伴いパルサ24が回転すると、パルサ24の突起26が電磁ピックアップ部25に近付く毎に(本実施形態では基本的には30°CA毎に)電磁ピックアップ部25から検出信号(クランクパルス信号)が出力される。このクランクパルス信号のパルス幅に基づきエンジン回転速度や角速度が算出されるとともに、クランクパルス信号をカウントして回転角度位置(クランク角位置)が算出される。なお、クランク角センサ23の検出信号に基づいて算出したエンジン回転速度が回転検出値に相当する。
In this system, a
ECU30は、周知の通りCPU、ROM、RAM等よりなるマイクロコンピュータを備えてなる電子制御装置であり、本システムに設けられている各種センサの検出結果等を入力し、それらに基づいて燃料噴射量制御や点火時期制御、アイドルストップ制御などの各種エンジン制御や、スタータ装置10の駆動制御を実施する。
As is well known, the
上記のシステム構成において実施されるアイドルストップ制御について詳述する。アイドルストップ制御は、所定の自動停止条件が成立すると当該エンジン20を自動停止させるとともに、その後、所定の再始動条件が成立するとエンジン20を再始動させるものである。エンジン自動停止条件としては、例えば、アクセル操作量がゼロになったこと、ブレーキペダルの踏込み操作が行われたこと、車速が所定値以下まで低下したこと等の少なくともいずれかが含まれる。エンジン再始動条件としては、エンジン自動停止後において、例えばアクセルの踏込み操作が行われたこと、ブレーキ操作量がゼロになったこと等の少なくともいずれかが含まれる。
The idle stop control performed in the above system configuration will be described in detail. The idle stop control automatically stops the
本システムにおけるエンジン再始動制御では、アイドルストップ制御によるエンジン20の燃焼停止によりエンジン回転速度が降下する回転降下期間中に再始動要求が発生した場合、エンジン20の回転が完全に停止するのを待たずにできるだけ早いタイミングでエンジン20を再始動することとしている。またその際、本実施形態では、再始動要求が発生したエンジン回転速度に応じて異なる態様で再始動制御を実施している。一方、エンジン回転降下期間中に再始動要求が発生しない場合には、回転降下期間中に次のエンジン再始動に備えてピニオン11を押し出してリングギヤ21に当接させる制御(プリセット制御)を実施することとしている。本実施形態では、エンジン再始動に際しピニオン11を駆動する具体的態様として次の(1)〜(4)を含む。
In the engine restart control in this system, when a restart request is generated during a rotation descent period in which the engine speed decreases due to the combustion stop of the
(1)回転降下期間中に再始動要求が発生した場合に、ピニオン11をリングギヤ21に当接させる前にモータ12を回転させるモータ先駆動モード。
(2)回転降下期間中に再始動要求が発生した場合に、ピニオン11をリングギヤ21に当接させてからモータ12を回転させるモータ後駆動モード。
(3)回転降下期間中に再始動要求が発生しない場合に、回転降下期間中にピニオン11のリングギヤ21への噛み合わせを実施するプリセット制御。
(4)回転降下期間中のピニオン11とリングギヤ21との噛み合い動作を禁止して、エンジン20の回転が完全に停止した後に、ピニオン11とリングギヤ21との噛み合い動作及びモータ駆動を実施する停止後制御。
以下、図2を用いて順に説明する。
(1) A motor first drive mode in which the
(2) A post-motor drive mode in which the
(3) Preset control for engaging the
(4) After stopping the meshing operation of the
Hereinafter, description will be made in order with reference to FIG.
(モータ先駆動モード)
アイドルストップ制御によるエンジン回転降下期間中に再始動要求が発生したときに、ピニオン11とリングギヤ21との噛み合い動作を、エンジン回転速度が第1回転値NeCと第2回転値NeBとの間となる回転領域で実施可能な場合には、モータ先駆動モードによりエンジン再始動を実施する(図2)。比較的低い回転領域で先にモータ12を駆動してピニオン11を回転させてからピニオン11の押出しを実施すると、リングギヤ21に飛び込むピニオン11の回転速度の方がリングギヤ21の回転速度(エンジン回転速度)よりも高くなり、ピニオン11の飛び込み時の騒音が大きくなったり、ピニオン11及びリングギヤ21の磨耗が進み耐久性が低下したりするおそれがある。そのため、比較的高回転側でエンジン再始動要求が発生した場合にモータ先駆動することとしている。
(Motor drive mode)
When a restart request is generated during the engine rotation descent period by the idle stop control, the meshing operation of the
ここで、第1回転値NeCは、スタータ装置10を使わずにエンジン20の燃焼によりエンジン再始動を実施可能な下限値(境界値)であり、例えば500〜600rpmが初期値に設定されている。また、第2回転値NeBは、再始動要求の発生タイミングでピニオン駆動指令を出力した場合にリングギヤ21の回転速度をピニオン11の回転速度よりも高回転側にした状態で噛み合い動作を実施可能なエンジン回転速度の下限値(境界値)であり、例えば200〜300rpmに設定されている。なお、第1回転値NeC及び第2回転値NeBがモータ先駆動モードの制御定数に相当する。
Here, the first rotation value NeC is a lower limit value (boundary value) at which the engine can be restarted by combustion of the
(モータ後駆動モード)
アイドルストップ制御によるエンジン回転降下期間中に再始動要求が発生したときに、ピニオン11とリングギヤ21との噛み合い動作を、エンジン回転速度が第2回転値NeBと第3回転値NeAとの間となる回転領域で実施可能な場合には、モータ後駆動モードによりエンジン再始動を実施する(図2)。第3回転値NeAよりも低回転側での噛み合い動作を禁止しているのは逆回転領域での噛み合い動作を確実に回避するためであり、本実施形態では、例えば100rpm又はその近傍に第3回転値NeAの初期値が設定されている。なお、第2回転値NeB及び第3回転値NeAがモータ後駆動モードの制御定数に相当する。
(After-motor drive mode)
When a restart request is generated during the engine rotation descent period by the idle stop control, the meshing operation of the
(プリセット制御)
アイドルストップ制御によるエンジン回転降下期間中に再始動要求が発生しない場合にはプリセット制御が実施される。プリセット制御では、ピニオン11とリングギヤ21とが当接する時のエンジン回転速度が第3回転値NeAになるようにピニオン11の押出しタイミングを制御する。ここで、第3回転値NeAは、ピニオン11の飛び込み時の騒音や磨耗を許容可能なエンジン回転速度の上限値であり、例えば100rpmに設定されている。この第3回転値NeAがプリセット制御の制御定数に相当する。なお、本実施形態では、モータ後駆動モードによるエンジン再始動が許可されるエンジン回転速度の下限値と、プリセット制御によりピニオン11をリングギヤ21に当接させる際のエンジン回転速度とを共に第3回転値NeAにしたが、両者が異なっていてもよい。
(Preset control)
Preset control is performed when a restart request is not generated during the engine rotation drop period due to idle stop control. In the preset control, the push-out timing of the
(停止後制御)
上記(1)〜(3)の駆動モードを実施すると、各駆動モードの制御目標範囲でピニオン11とリングギヤ21との噛み合い動作を実施できないおそれがある場合には、エンジン20の回転が完全に停止した後にスタータ装置10を駆動する。具体的には、エンジン回転降下期間中に再始動要求が発生した場合には、エンジン20の回転が停止してから所定時間が経過した後にピニオン11の押出しを実施し、ピニオン11がリングギヤ21の位置まで移動した後にモータ12を駆動する。また、エンジン回転停止後に再始動要求が発生した場合には、再始動要求の発生タイミングでピニオン11の押出しを実施し、ピニオン11がリングギヤ21の位置まで移動した後にモータ12を駆動する。
(Control after stop)
When the drive modes (1) to (3) are performed, the rotation of the
ここで、ピニオン11とリングギヤ21とは非接触の状態で配置されており、ピニオン11の押出しを指令してから実際にピニオン11がリングギヤ21の位置まで移動してリングギヤ21に当接するまでには所定時間(ピニオン移動時間TP)を要する。したがって、上記の各駆動モードにおいてピニオン11とリングギヤ21との噛み合い動作が許容されている回転領域(制御目標範囲)で噛み合い動作を実施させるには、ピニオン移動時間TPを考慮してピニオン11の押出しタイミングを制御する必要がある。そこで本システムでは、アイドルストップ制御による燃焼停止に伴いエンジン回転速度が降下する回転降下期間において、現時点よりも後のエンジン回転速度を予測し(回転予測手段)、その予測データを用いることによりピニオン11の押出しタイミングを決定している。
Here, the
本実施形態における回転予測方法について、図3を用いて以下説明する。本実施形態では、シリンダ容積の増減変化に伴うエンジン回転速度の増減1周期分を回転脈動期間とし、前の回転脈動期間のロスエネルギに基づいてその後の回転脈動期間のエンジン回転速度を予測することによりエンジン回転速度を予測する。 The rotation prediction method in the present embodiment will be described below with reference to FIG. In the present embodiment, one cycle of increase / decrease in engine rotation speed associated with increase / decrease in cylinder volume is defined as a rotation pulsation period, and the engine rotation speed in the subsequent rotation pulsation period is predicted based on the loss energy of the previous rotation pulsation period. To predict the engine speed.
より詳細には、回転予測手段は、エンジン回転降下期間においてロスエネルギは、ピストン位置で決まる回転角度位置では一定であると仮定する。そして、シリンダ容積の増減変化に伴う瞬時回転速度の増減1周期分(本実施形態では180℃A)を回転脈動期間として、現時点よりも前の回転脈動期間のエンジン回転速度に基づいて、その後の回転脈動期間のエンジン回転速度(瞬時回転速度)を予測するものである。なお、瞬時回転速度は、クランク軸22の所定回転角度の回転に要した時間から算出されるエンジン回転速度であり、クランクパルス信号の出力毎に算出されるエンジン回転速度である。この予測方法では、次のクランクパルス信号が出力される回転角度位置、すなわち次の演算タイミングの瞬時回転速度の予測値を算出するとともに、その回転予測値に基づいて、更にその次の演算タイミングの瞬時回転速度の予測値を算出するといった処理を複数回繰り返す。これにより、エンジン回転降下期間内でのエンジン回転軌道の予測が可能となる。
More specifically, the rotation prediction means assumes that the loss energy is constant at the rotation angle position determined by the piston position during the engine rotation drop period. Then, based on the engine rotation speed in the rotation pulsation period prior to the present time, the rotation pulsation period is one cycle of increase / decrease in the instantaneous rotation speed accompanying the change in cylinder volume (180 ° C. in this embodiment). The engine rotational speed (instantaneous rotational speed) during the rotation pulsation period is predicted. The instantaneous rotation speed is an engine rotation speed calculated from the time required for rotation of the
図3は、エンジン回転速度の予測値の算出方法を説明するための図である。なお、図3では、各気筒の上死点(TDC)から次のTDCまでの180℃A区間(回転脈動期間)のうち、今回の回転脈動期間をS[j]、前回の回転脈動期間をS[j-1]、次回の回転脈動期間をS[j+1]と示している。 FIG. 3 is a diagram for explaining a method for calculating a predicted value of the engine rotation speed. In FIG. 3, in the 180 ° C. A section (rotational pulsation period) from the top dead center (TDC) of each cylinder to the next TDC, the current rotational pulsation period is S [j], and the previous rotational pulsation period is S [j-1] and the next rotation pulsation period are indicated as S [j + 1].
ECU30は、エンジン自動停止要求後の回転降下期間において、クランク角センサ23からクランクパルス信号が入力される毎に(本実施形態では30°CA毎に)、前回のパルスの立ち上がりタイミングから今回のパルスの立ち上がりタイミングまでの時間である時間幅Δt[sec]に基づいて瞬時回転速度Ne(i)を算出し、これを都度記憶する。また、TDCから所定回転角度θ(クランク分解能)ごとの瞬時回転速度Ne(θ,i-1)の変化に基づいて、回転脈動期間における回転角度位置間のエンジントルクTe(θn-θn+1)を算出する。例えば前回の回転脈動期間(前回の180℃A区間)S[j-1]における回転角度位置間のエンジントルクTe(j-1)(θn-θn+1)は、下記式(1)により表される。
Te(j-1)(θn-θn+1)=-J・((ω(j-1)(θn+1))2 -(ω(j-1)(θn))2)/2 …(1)
ω(θn)[rad/sec]=Ne(θn)×360/60
なお、式(1)中、Jはエンジン20のイナーシャであり、本実施形態では予めエンジン20の設計データ等に基づいて算出して記憶用メモリに記憶されている。
Each time the crank pulse signal is input from the
Te (j-1) (θn-θn + 1) =-J · ((ω (j-1) (θn + 1)) 2- (ω (j-1) (θn)) 2 ) / 2 ( 1)
ω (θn) [rad / sec] = Ne (θn) × 360/60
In equation (1), J is the inertia of the
図3において、現在のクランク角度位置がTDC後30℃Aであり、それ以降のエンジン回転速度を予測する場合、まず、クランクパルス信号に基づいて、現時点の瞬時回転速度Ne(30,i)を算出する。また、その算出した瞬時回転速度Ne(30,i)と、直前のクランク角度位置の瞬時回転速度Ne(0,i)とを用いて、上記式(1)によりエンジントルクTe(0-30,i)を算出し、これを記憶する。 In FIG. 3, when the current crank angle position is 30 ° C. after TDC and the engine speed after that is predicted, first, based on the crank pulse signal, the current instantaneous speed Ne (30, i) is calculated. calculate. Further, using the calculated instantaneous rotational speed Ne (30, i) and the instantaneous rotational speed Ne (0, i) at the immediately preceding crank angle position, the engine torque Te (0-30, i) is calculated and stored.
次いで、前回の180℃A区間S[j-1]において、TDCを基準とする回転角度が予測点と同じになるクランク角度位置と、その前回のクランク角度位置との間のエンジントルク、ここではエンジントルクTe(j-1)(30-60)と、現在の瞬時回転速度Ne(30,i)とを用いて、次のパルスの立ち上がりタイミングのエンジン回転速度の予測値として、クランク角度位置60℃Aの予測値Ne(60,i)を演算する。併せて、クランク角度位置30℃Aから60℃Aに到達するまでの予測到達時間t(j)(30-60)を演算する。さらに、前回の180℃A区間S[j-1]のクランク角度位置60℃Aから90℃AまでのエンジントルクTe(j-1)(60-90)と、エンジン回転速度の予測値Ne(60,i)とを用いて、今回の180℃A区間S[j]においてTDC後の回転角度90℃Aのクランク角度位置の予測値Ne(90,i)を演算するとともに、クランク角度位置60℃Aから90℃Aに到達するまでの予測到達時間t(j)(60-90)を演算する。この処理を何回も繰り返すことで、エンジン20の回転降下期間におけるエンジン回転速度(瞬時回転速度)を予測するとともに、その予測データを例えば線形補間することにより、回転降下期間におけるエンジン回転速度の軌道を予測する。なお、この予測方法に基づき算出した瞬時回転速度の予測値が図3中の黒丸で示すものであり、エンジン20の予測回転軌道が図中の破線で示すものである。
Next, in the previous 180 ° C. A section S [j−1], the engine torque between the crank angle position where the rotation angle based on TDC is the same as the predicted point and the previous crank angle position, here Using the engine torque Te (j-1) (30-60) and the current instantaneous rotational speed Ne (30, i), as a predicted value of the engine rotational speed at the rising timing of the next pulse, the crank angle position 60 Calculate the predicted value Ne (60, i) of ° C A. At the same time, the predicted arrival time t (j) (30-60) until the
この予測演算は、クランクパルス信号の入力毎(30℃A毎)に、次のクランクパルス信号が入力されるまでの時間を利用して実行され、その都度、回転軌道の予測データが更新される。このとき、次のクランクパルス信号入力までの期間では、エンジン20の回転が停止するまでのエンジン回転降下軌道を予測してもよいし、あるいは、エンジン回転が停止する前の途中の時点で予測演算を打ち切ってもよい。なお、エンジン回転速度(瞬時回転速度)を角速度に換算して予測演算を行うようにしてもよい。
This prediction calculation is executed every time the crank pulse signal is input (every 30 ° C. A) using the time until the next crank pulse signal is input, and the prediction data of the rotating trajectory is updated each time. . At this time, in the period until the next crank pulse signal input, the engine rotation descent trajectory until the rotation of the
このように演算した回転予測値に基づくスタータ駆動制御として、モータ先駆動モードでは、回転予測値が第1回転値NeCになる時刻よりもピニオン移動時間TPだけ前出した時刻tc以降であって、第2回転値NeBになる時刻よりもピニオン移動時間TPだけ前出した時刻tbよりも前の期間TC内に再始動要求が発生した場合に、当該モードによるスタータ駆動を実施する(図2参照)。また、モータ先駆動モードでは、ピニオン11の回転上昇軌道を、例えば一次遅れモデルでモデル化した式を用いて予測する(図4参照)。そして、回転予測値がピニオン11の回転軌道の予測データよりも所定の回転差ΔNeDだけ高回転側になる時刻t21を算出するとともに、その時刻t21よりもピニオン移動時間TPだけ前出した時刻tdをピニオン11の押出しタイミングに設定する(図4参照)。また、時刻tdになったタイミングでピニオン駆動リレー19にオン信号を出力する。
As the starter drive control based on the predicted rotation value calculated in this way, in the motor tip drive mode, after the time tc that is preceded by the pinion movement time TP from the time when the predicted rotation value becomes the first rotation value NeC, When a restart request is generated within a period TC before the time tb that is issued by the pinion movement time TP before the time at which the second rotation value NeB is reached, starter driving is performed in this mode (see FIG. 2). . Further, in the motor tip drive mode, the rotation rising trajectory of the
なお、図4では便宜上、リングギヤ21の外周縁に設けられた歯の速度とピニオン11の外周縁に設けられた歯の速度とが所定の関係にある状態を、リングギヤ21の回転速度とピニオン11の回転速度とが所定の状態であると表現している。したがって、例えばリングギヤ21の回転速度とピニオン11の回転速度とが等しいと表現した場合は、リングギヤ21の外周縁に設けられた歯の速度とピニオン11の外周縁に設けられた歯の速度とが等しい場合を意味する。回転差ΔNeDはモータ先駆動モードの制御定数に相当する。
In FIG. 4, for the sake of convenience, the rotational speed of the
モータ後駆動モードは、回転予測値が第2回転値NeBになる時刻よりもピニオン移動時間TPだけ前出した時刻tb以降であって、第3回転値NeAになる時刻よりもピニオン移動時間TPだけ前出した時刻ta以前の期間TB内に再始動要求が発生した場合に実施する(図2参照)。また、モータ後駆動モードにおいて本実施形態では、再始動要求の発生時刻からピニオン移動時間TPだけ前出した時刻をピニオン押出しタイミングに設定することとしている。なお、モータ後駆動モードでは、噛み合い音の抑制等を優先させるべく、再始動要求の発生時刻にかかわらず時刻taをピニオン押出しタイミングに設定してもよい。また、プリセット制御では、図5に示すように、回転予測値が第3回転値NeAになる時刻t11からピニオン移動時間TPだけ前出した時刻taをピニオン押出しタイミングに設定する。 The post-motor drive mode is after the time tb, which is preceded by the pinion movement time TP before the time when the predicted rotation value becomes the second rotation value NeB, and only for the pinion movement time TP than the time when the third rotation value NeA is reached. This is performed when a restart request is generated within the period TB before the time ta described above (see FIG. 2). Further, in this embodiment, in the post-motor drive mode, the time preceding the pinion movement time TP from the time when the restart request is generated is set as the pinion extrusion timing. In the post-motor drive mode, the time ta may be set as the pinion push-out timing regardless of the restart request generation time in order to give priority to the suppression of the meshing noise. In the preset control, as shown in FIG. 5, a time ta preceding the pinion movement time TP from the time t11 when the predicted rotation value becomes the third rotation value NeA is set as the pinion extrusion timing.
ここで、エンジン回転降下期間中のエンジン回転速度の予測に際し予測誤差が生じることは避けられない。また、予測誤差がゼロでない以上、ピニオン11とリングギヤ21との噛み合い動作を各駆動モードの制御目標範囲で実施させるようにするには予測誤差を考慮した制御が必要になる。そこで本実施形態では、エンジン回転降下期間中にクランク角センサ23の検出信号に基づき算出した回転検出値と、その回転降下期間中に予測した回転予測値とを用い、回転検出値に対する回転予測値のずれ量としての予測誤差を算出する。そして、その予測誤差に基づいて制御定数(NeA,NeB,NeC,ΔNeD)を学習するとともに、学習した制御定数に基づいてピニオン11の駆動を制御することとしている。
Here, it is inevitable that a prediction error occurs when the engine rotation speed is predicted during the engine rotation drop period. In addition, as long as the prediction error is not zero, control in consideration of the prediction error is necessary to perform the meshing operation of the
予測誤差について詳しくは、瞬時回転速度について、回転検出値に対する回転予測値のずれ量を算出している。例えば図3のタイミングt31では、回転予測値が回転検出値に対してΔαだけ低回転側となっており、本実施形態ではこのΔαを予測誤差としている。なお、パルスタイミングでない時刻では、その時刻の直前のパルスタイミングと、その時刻の直後のパルスタイミングとで算出した回転検出値及び回転予測値をそれぞれ例えば線形補間することにより、当該時刻での瞬時回転速度としての回転検出値及び回転予測値を算出し、そのずれ量を瞬時回転速度についての予測誤差としている。 For details of the prediction error, the deviation amount of the rotation prediction value with respect to the rotation detection value is calculated for the instantaneous rotation speed. For example, at the timing t31 in FIG. 3, the predicted rotation value is on the low rotation side by Δα with respect to the detected rotation value. In the present embodiment, this Δα is used as a prediction error. Note that at times other than the pulse timing, the rotation detection value and the rotation prediction value calculated at the pulse timing immediately before that time and the pulse timing immediately after that time are respectively linearly interpolated, for example, to instantaneously rotate at that time. A rotation detection value and a rotation prediction value are calculated as the speed, and the deviation is used as a prediction error for the instantaneous rotation speed.
制御定数の学習処理として本実施形態では、エンジン回転降下期間中の噛み合い動作を禁止した状態で、アイドルストップ制御によるエンジン自動停止毎にエンジン回転降下期間でのエンジン回転速度を予測する。また、その回転降下期間での予測データ(回転予測値)と、クランク角センサ23によるエンジン回転速度の検出データ(回転検出値)とを時刻に対応付けて記憶する。そして、予測誤差の算出に十分なデータ(例えばエンジン20の自動停止動作数回分のデータ)を取得した後、その取得データに基づいて制御定数を学習する。また、制御定数の学習が完了した後に、学習した制御定数を用いてのエンジン回転降下期間中の噛み合い動作を許可することとしている。
As a control constant learning process, in the present embodiment, the engine rotation speed during the engine rotation drop period is predicted for each automatic engine stop by the idle stop control in a state where the meshing operation during the engine rotation drop period is prohibited. Further, prediction data (rotation prediction value) in the rotation descent period and engine rotation speed detection data (rotation detection value) by the
また、学習処理について具体的には、制御定数NeA,NeB,NeCについては、回転検出値が各制御定数になった時刻の回転予測値を読み取り、その時刻の回転検出値に対する回転予測値のずれ量(予測誤差)を算出する。この一連の算出処理をエンジン自動停止毎に実施し、複数回分の予測誤差に基づいて制御定数の学習を実施する。このとき本実施形態では、予測誤差の最大値を制御定数に反映させるが、複数の予測誤差の平均値を制御定数に反映させてもよい。 Further, specifically for the learning process, for the control constants NeA, NeB, and NeC, the rotation prediction value at the time when the rotation detection value becomes each control constant is read, and the deviation of the rotation prediction value from the rotation detection value at that time is read. A quantity (prediction error) is calculated. This series of calculation processes is performed every time the engine is automatically stopped, and control constants are learned based on a plurality of prediction errors. At this time, in this embodiment, the maximum value of the prediction error is reflected in the control constant, but an average value of a plurality of prediction errors may be reflected in the control constant.
モータ後駆動モードの制御定数NeBの学習処理を一例に挙げ、図6を用いて説明する。図6では、アイドルストップ制御によるエンジン回転降下期間中に回転検出値が第2回転値NeBになった時刻41では、回転予測値が回転検出値に対してΔα1だけ低回転側になっている。この場合、第2回転値NeBよりも予測誤差Δα1に対応する分だけ低回転側の値(NeB’)が第2回転値NeBの学習値に相当する。なお、図6では、予測誤差Δα1分だけ低回転側のNeB’を第2回転値NeBの学習値としているが、予測誤差Δα1に所定係数(<0)を乗算した値だけ第2回転値NeBよりも低回転側の値をNeBの学習値としてもよい。また、時刻t41がパルスタイミングの場合には、時刻t41の瞬時回転速度としての回転検出値及び回転予測値を用いて予測誤差を算出する。一方、時刻t41がパルスタイミングでない場合には、時刻t41を挟んだ直前のパルスタイミングで算出した回転検出値及び回転予測値と、直後のパルスタイミングで算出した回転検出値及び回転予測値とに基づいて時刻t41の瞬時回転速度としての回転検出値及び回転予測値と予測誤差とを算出する。 A learning process for the control constant NeB in the post-motor drive mode will be described as an example with reference to FIG. In FIG. 6, at the time 41 when the detected rotation value becomes the second rotation value NeB during the engine rotation descent period due to the idle stop control, the estimated rotation value is on the low rotation side by Δα1 with respect to the detected rotation value. In this case, the value (NeB ′) on the low rotation side corresponding to the prediction error Δα1 from the second rotation value NeB corresponds to the learning value of the second rotation value NeB. In FIG. 6, NeB ′ on the low rotation side by the prediction error Δα1 is used as a learning value for the second rotation value NeB. However, the second rotation value NeB is the value obtained by multiplying the prediction error Δα1 by a predetermined coefficient (<0). Alternatively, a value on the lower rotation side may be used as a learning value for NeB. When the time t41 is a pulse timing, a prediction error is calculated using the rotation detection value and the rotation prediction value as the instantaneous rotation speed at the time t41. On the other hand, when the time t41 is not a pulse timing, the rotation detection value and the rotation prediction value calculated at the pulse timing immediately before the time t41 and the rotation detection value and the rotation prediction value calculated at the immediately following pulse timing are used. Then, the rotation detection value, the rotation prediction value, and the prediction error as the instantaneous rotation speed at time t41 are calculated.
モータ先駆動モードの制御定数ΔNeDについては、図7に示すように、回転検出値がピニオン回転軌道の予測データよりも所定の回転差ΔNeDだけ高回転側になる時刻t51での回転検出値及び回転予測値から予測誤差を算出する。図7では、時刻t51での回転予測値が回転検出値よりもΔα2だけ低回転側となっており、この場合、回転差ΔNeDから予測誤差Δα2を差し引いた値を回転差ΔNeDの学習値とする。なお、予測誤差Δα2に所定係数(<0)を乗算した値を回転差ΔNeDから差し引いた値をΔNeDの学習値としてもよい。 As for the control constant ΔNeD of the motor tip drive mode, as shown in FIG. 7, the rotation detection value and rotation at time t51 when the rotation detection value becomes higher than the prediction data of the pinion rotation trajectory by a predetermined rotation difference ΔNeD. A prediction error is calculated from the predicted value. In FIG. 7, the predicted rotation value at time t51 is lower by Δα2 than the detected rotation value. In this case, a value obtained by subtracting the prediction error Δα2 from the rotation difference ΔNeD is used as a learning value for the rotation difference ΔNeD. . Note that a value obtained by multiplying the prediction error Δα2 by a predetermined coefficient (<0) from the rotation difference ΔNeD may be used as a learning value for ΔNeD.
また本実施形態では、エンジン回転降下期間における車両走行状態ごとのエンジン回転速度の傾き(減速度)を学習する減速時学習を実施している。具体的には、まず、制御定数の学習完了前の期間にエンジン自動停止毎に取得した回転検出値に基づいて、エンジン回転降下期間でのエンジン回転速度の減速度を算出する。また、その算出した減速度を、そのときのエンジン回転降下期間の車両走行状態に対応付けて、RAM等の記憶手段に記憶させる。そして、記憶手段に記憶させた後では、アイドルストップ制御による燃焼停止時に車両走行状態を検出するとともに、その検出した車両走行状態に対応する減速度(減速度学習値)を読み出し、その減速度学習値に基づいて、エンジン回転降下期間中のピニオン11とリングギヤ21との噛み合いを許可するか否かを決定することとしている。
In the present embodiment, learning during deceleration is performed to learn the gradient (deceleration) of the engine rotation speed for each vehicle running state during the engine rotation drop period. Specifically, first, the deceleration of the engine rotation speed during the engine rotation descent period is calculated based on the rotation detection value acquired for each automatic engine stop in the period before the completion of learning of the control constant. Further, the calculated deceleration is stored in storage means such as a RAM in association with the vehicle running state during the engine rotation descent period at that time. And after memorize | storing in a memory | storage means, while detecting the vehicle running state at the time of the combustion stop by idle stop control, the deceleration (deceleration learning value) corresponding to the detected vehicle running state is read, and the deceleration learning Based on the value, it is determined whether or not the meshing between the
エンジン回転速度の減速度(ここでは減速度学習値)に応じてエンジン回転降下期間中の噛み合い動作を禁止する理由は次の通りである。エンジン回転降下期間中におけるエンジン回転速度の減速度の大きさは、都度の車両走行状態(例えば車速、エンジン水温、補機類の駆動状態、シフト位置など)に応じて異なる。具体的には、ギヤが繋がっている状態では、エンジン自動停止要求時の車速が高いほどエンジン回転速度の減速度は小さくなる。また、エンジン水温が低温であるほど、エンジン20のフリクションロスが大きくなることで減速度が大きくなり、オルタネータやエアコン等の補機類の負荷が大きいほど、エンジン出力軸にかかる負荷が大きくなることで減速度が大きくなる。シフト位置については、車速>0の状態でのエンジン回転降下中では、ニュートラルに設定されている場合に減速度が大きくなる。
The reason for prohibiting the meshing operation during the engine rotation descent period in accordance with the deceleration of the engine speed (here, the deceleration learning value) is as follows. The magnitude of the deceleration of the engine rotation speed during the engine rotation descent period varies depending on the vehicle running state (for example, vehicle speed, engine water temperature, driving state of auxiliary machinery, shift position, etc.). Specifically, in a state where the gears are connected, the deceleration of the engine rotation speed decreases as the vehicle speed at the time of the engine automatic stop request increases. In addition, the lower the engine water temperature, the greater the deceleration loss due to the larger friction loss of the
ここで、ピニオン移動時間TPは、製造ばらつきや経時変化、電源電圧の変動、配線抵抗の変化等の動作環境に応じてばらつきがあり、例えば電源電圧が低いほど又は配線抵抗が大きいほど(高温であるほど)、ピニオン移動時間TPが長くなる傾向を示す。また、ピニオン移動時間TPが異なると、ピニオン駆動リレー19にオン指令した時刻(図6のt40)から実際にピニオン11がリングギヤ21に当接するまでの時間内におけるエンジン回転速度の落ち込み量Δβが異なる。例えば図6では、ピニオン移動時間TPが最小の場合と最大の場合とでは、回転落ち込み量Δβがβb分相違する。また、この回転落ち込み量Δβは、回転降下期間中でのエンジン回転速度の減速度に応じて異なり、回転落ち込み量Δβが大きいと、ピニオン11のリングギヤ21への当接を制御目標範囲内で実施できないおそれがある。そこで本実施形態では、上記減速時学習を実施しており、これにより、制御目標範囲でピニオン11とリングギヤ21との噛み合い動作を実施できない状況でのピニオン11の駆動を実施しないようにしている。
Here, the pinion travel time TP varies depending on the operating environment such as manufacturing variations, changes over time, power supply voltage fluctuations, wiring resistance changes, and the like. For example, the lower the power supply voltage or the higher the wiring resistance (at higher temperatures). The pinion movement time TP tends to become longer. Further, when the pinion movement time TP is different, the engine rotation speed drop amount Δβ is different from the time when the
次に、本実施形態のアイドルストップ後におけるスタータ駆動制御の処理手順について図8及び図9を用いて説明する。この処理は、ECU30により所定回転角度毎に実行される。
Next, the processing procedure of the starter drive control after the idle stop according to the present embodiment will be described with reference to FIGS. This process is executed by the
図8において、ステップS101では、エンジン自動停止要求に伴い燃焼停止した場合の回転降下期間中であるか否かを判定する。なお、本実施形態では、アイドルストップ制御によるエンジン回転降下期間では、エンジン回転停止前にピニオン11とリングギヤ21との噛み合い動作が禁止されている場合にもエンジン回転速度の予測を実施する。ステップS101で肯定判定された場合、ステップS102へ進み、現在の車両走行状態を検出する(状態検出手段)。ここでは、車速、エンジン水温、補機類の駆動の有無及びシフト位置に関する情報を取得する。続くステップS103では、現在の車両走行状態において制御定数及び減速度の学習済みであるか否かを判定し(学習判定手段)、学習未実行の場合、ステップS104へ進む。
In FIG. 8, in step S101, it is determined whether or not it is during the rotation descent period when the combustion is stopped in response to the engine automatic stop request. In this embodiment, the engine rotation speed is predicted even when the meshing operation of the
ステップS104では、噛み合い禁止フラグをオンにする。この噛み合い禁止フラグは、エンジン回転降下期間中のピニオン11とリングギヤ21との噛み合い動作の許否を示すフラグであり、噛み合い動作を禁止する場合にオンされるフラグである。続くステップS105では、今回のエンジン回転降下期間内において算出した回転検出値及び回転予測値を取得するとともに、その取得データを現在の車両走行状態に対応付けて、RAM等の記憶手段に記憶させる。なお、回転検出値及び回転予測値の算出処理は、図示しない別ルーチンにより実行される。また、その取得した回転検出値及び回転予測値に基づいて、今回のエンジン回転降下期間におけるエンジン回転速度の減速度を算出し(減速度算出手段)、これを現在の車両走行状態に対応付けてRAM等の記憶手段に記憶させる(減速度記憶手段)。
In step S104, the meshing prohibition flag is turned on. The meshing prohibition flag is a flag that indicates whether or not the meshing operation between the
ステップS106では、エンジン再始動要求が発生したか否かを判定する。再始動要求が発生していない場合には、一旦そのまま本ルーチンを終了する。一方、エンジン20の回転降下期間中に再始動要求が発生すると、ステップS107へ進み、エンジン20の回転停止後に再始動を行う。すなわち、エンジン20の回転が完全に停止した後にピニオン駆動リレー19にオン信号を出力するとともに、ピニオン駆動リレー19にオン信号を出力した時刻からピニオン移動時間TPが経過した後にモータ駆動リレー14にオン信号を出力する。なお、このとき、ピニオン移動時間TPとしては、ピニオン駆動リレー19にオン指令してから実際にピニオン11がリングギヤ21に当接するまでに要するばらつき範囲の上限値(最大値)に設定すると良い。あるいは、電源電圧や温度等にパラメータを使ってモデル化したモデル式を用いて都度算出してもよい。
In step S106, it is determined whether an engine restart request has occurred. If a restart request has not occurred, this routine is once terminated. On the other hand, if a restart request is generated during the rotation descent period of the
エンジン回転降下中に再始動要求が発生しないままエンジン20の回転が停止した場合にはステップS101で否定判定され、ステップS112へ進む。ステップS112では、エンジン自動停止要求に伴う燃焼停止後であって、再始動要求の発生前か否かを判定する。そしてステップS112で肯定判定された場合にはステップS106へ進み、スタータ装置10を駆動してエンジン20を再始動させる。
When the rotation of the
ステップS108では、制御定数の学習前の期間において、現在の車両走行状態でのエンジン自動停止回数が所定回以上(例えば数回以上)になったか否かを判定し、所定回未満である場合には一旦そのまま本ルーチンを終了する。ステップS108で肯定判定されるとステップS109へ進み、記憶手段に記憶されている回転検出値及び回転予測値のデータのうち、現在の車両走行状態に対応するデータを読み出し、その読み出したデータに基づいて制御定数の学習を実施する(学習手段)。また、記憶手段に記憶されている減速度のデータのうち、現在の車両走行状態に対応するデータを読み出し、その読み出したデータに基づいて減速度の学習を実施する(学習手段)。そして、その学習値を、現在の車両走行状態における制御定数及び減速度として更新する。その後、噛み合い禁止フラグをオフにセットする。 In step S108, it is determined whether or not the number of engine automatic stops in the current vehicle running state has become a predetermined number of times or more (for example, several times or more) in the period before learning the control constant. Terminates this routine once. If an affirmative determination is made in step S108, the process proceeds to step S109, where data corresponding to the current vehicle running state is read out from the rotation detection value and rotation prediction value data stored in the storage means, and based on the read data. The control constant is learned (learning means). Further, the data corresponding to the current vehicle running state is read out of the deceleration data stored in the storage means, and the learning of the deceleration is performed based on the read data (learning means). Then, the learned value is updated as a control constant and deceleration in the current vehicle running state. Thereafter, the meshing prohibition flag is set to OFF.
現在の車両走行状態において制御定数及び減速度の学習が実施されると、その後のエンジン回転降下期間ではステップS103で肯定判定され、ステップS110へ進む。ステップS110では、現在の車両走行状態に対応する制御定数及び減速度の学習値を読み込み、ステップS111で、図9に示す駆動モード判定ルーチンを実行する。そして本処理を終了する。 When the learning of the control constant and the deceleration is performed in the current vehicle running state, an affirmative determination is made in step S103 in the subsequent engine rotation descent period, and the process proceeds to step S110. In step S110, the control constant and deceleration learning value corresponding to the current vehicle running state are read, and in step S111, the drive mode determination routine shown in FIG. 9 is executed. Then, this process ends.
図9の駆動モード判定ルーチンについて説明する。図9において、ステップS201では再始動要求が発生したか否かを判定する。エンジン回転降下期間中に再始動要求が発生した場合には、ステップS201で肯定判定されてステップS202へ進む。ステップS202では、回転予測値と制御定数(学習値)とに基づいて時刻tc及び時刻tbを算出するとともに、現在時刻が時刻tcと時刻tbとの間であるか否かを判定する。現在時刻が時刻tcと時刻tbとの間である場合にはステップS203へ進む。 The drive mode determination routine of FIG. 9 will be described. In FIG. 9, it is determined in step S201 whether or not a restart request has occurred. If a restart request is generated during the engine speed reduction period, an affirmative determination is made in step S201 and the process proceeds to step S202. In step S202, time tc and time tb are calculated based on the predicted rotation value and the control constant (learned value), and it is determined whether or not the current time is between time tc and time tb. If the current time is between time tc and time tb, the process proceeds to step S203.
ステップS203では、モータ先駆動モードの制御目標を達成可能であるか否か、つまりモータ先駆動制御によってピニオン11とリングギヤ21との噛み合いを第1回転値NeCと第2回転値NeBとの間の回転領域で実施可能であるか否かを判定する。ここでは、車両走行状態毎に学習したエンジン回転速度の減速度(減速度学習値)に基づいて実施し、具体的には減速度学習値が判定値以下であるか否かを判定する。そして、減速度学習値が判定値以下である場合には、エンジン回転速度の落ち込み度合いが小さく、制御目標を達成可能であると判定する。制御目標を達成可能である場合にはステップS204へ進み、モータ先駆動モードによるエンジン再始動を実行する(駆動制御手段)。なお、モータ先駆動モードによるエンジン再始動処理は、図示しない別ルーチンにより実行される。
In step S203, whether or not the control target of the motor tip drive mode can be achieved, that is, the meshing between the
一方、減速度学習値が判定値よりも大きい場合、モータ先駆動モードによるエンジン再始動を実行すると制御目標を達成できないと判断し、ステップS211へ進む。ステップS211では、エンジン回転降下期間中でのピニオン11とリングギヤ21との噛み合い禁止し、上記(4)の停止後制御によりエンジン再始動を実行する。
On the other hand, when the deceleration learning value is larger than the determination value, it is determined that the control target cannot be achieved if the engine restart is executed in the motor drive mode, and the process proceeds to step S211. In step S211, the meshing between the
さて、ステップS202で否定判定された場合、ステップS205へ進む。ステップS205では、回転予測値と制御定数(学習値)とに基づいて時刻tb及び時刻taを算出するとともに、現在時刻が時刻tbと時刻taとの間であるか否かを判定する。現在時刻が時刻tbと時刻taとの間である場合にはステップS206へ進む。 If a negative determination is made in step S202, the process proceeds to step S205. In step S205, time tb and time ta are calculated based on the predicted rotation value and the control constant (learned value), and it is determined whether or not the current time is between time tb and time ta. If the current time is between time tb and time ta, the process proceeds to step S206.
ステップS206では、モータ後駆動モードの制御目標を達成可能であるか否か、つまりモータ後駆動制御によってピニオン11とリングギヤ21との噛み合いを第2回転値NeBと第3回転値NeAとの間の回転領域で実施可能か否かを判定する。ここでは、車両走行状態毎に学習した減速度である減速度学習値に基づいて実施し、具体的には減速度学習値が判定値以下であるか否かを判定する。そして、減速度学習値が判定値以下である場合に制御目標を達成可能であると判定する。
In step S206, whether or not the control target of the post-motor drive mode can be achieved, that is, the meshing between the
ステップS206で制御目標を達成可能であると判定された場合、ステップS207へ進み、モータ後駆動モードによるエンジン再始動を実行する(駆動制御手段)。なお、モータ後駆動モードによるエンジン再始動処理は、図示しない別ルーチンにより実行される。一方、制御目標を達成可能でないと判定された場合にはステップS211へ進む。 If it is determined in step S206 that the control target can be achieved, the process proceeds to step S207, and the engine is restarted in the post-motor drive mode (drive control means). The engine restart process in the post-motor drive mode is executed by another routine (not shown). On the other hand, if it is determined that the control target cannot be achieved, the process proceeds to step S211.
エンジン回転降下期間中に再始動要求が発生しない場合、ステップS201で否定判定されてステップS208へ進む。ステップS208では、プリセット制御の制御目標を達成可能であるか否か、つまりプリセット制御によってピニオン11とリングギヤ21との噛み合いを第3回転値NeA又はその近傍で実施可能か否かを判定する。この場合も減速度学習値に基づいて判定し、減速度学習値が判定値以下であれば制御目標を達成可能であると判定する。
If a restart request is not generated during the engine speed reduction period, a negative determination is made in step S201 and the process proceeds to step S208. In step S208, it is determined whether or not the control target of the preset control can be achieved, that is, whether or not the engagement between the
制御目標を達成可能である場合にはステップS209へ進み、回転予測値と制御定数(学習値)とに基づいて時刻taを算出するとともに、現在時刻が時刻taになったか否かを判定する。ステップS209で肯定判定された場合、ステップS210へ進み、プリセット制御によるエンジン再始動を実行する(駆動制御手段)。なお、プリセット制御によるエンジン再始動処理は、図示しない別ルーチンにより実行される。また、プリセット制御の制御目標を達成可能でないと判定された場合にはステップS211へ進む。 If the control target can be achieved, the process proceeds to step S209, where the time ta is calculated based on the predicted rotation value and the control constant (learned value), and it is determined whether or not the current time has reached the time ta. When an affirmative determination is made in step S209, the process proceeds to step S210, and engine restart by preset control is executed (drive control means). The engine restart process by the preset control is executed by another routine (not shown). If it is determined that the control target of the preset control cannot be achieved, the process proceeds to step S211.
以上詳述した本実施形態によれば次の優れた効果が得られる。 According to the embodiment described in detail above, the following excellent effects can be obtained.
アイドルストップ制御によりエンジン20を自動停止させたときのエンジン回転降下軌道の予測データに基づいて次のエンジン再始動のためのピニオン駆動制御を実施する場合に、ピニオン駆動制御に用いる制御定数(NeA,NeB,NeC,ΔNeD)を、回転検出値に対する回転予測値の予測誤差に基づいて学習する構成とした。この学習処理により、制御定数を最適化することができ、ひいてはエンジン回転降下期間中にピニオン11をリングギヤ21に噛み合わせるタイミングを精度良く制御することができる。また、ピニオン11の駆動タイミングの制御性向上により、ピニオン11とリングギヤ21との噛み合い音を小さくできるとともに、ギヤの磨耗を抑制することができる。
When performing the pinion drive control for the next engine restart based on the predicted data of the engine rotation descent trajectory when the
学習による制御定数の最適化が完了する前では、エンジン回転降下期間中において回転予測値に基づくピニオン11の駆動を禁止する構成とした。制御定数の学習が完了する前では制御定数の最適化が未だ行われていないため、エンジン回転降下期間中において回転予測値に基づいてピニオン11の駆動タイミングを設定すると、ピニオン11をリングギヤ21に噛み合わせるタイミングを精度良く制御できないおそれがある。この点、上記構成とすることにより、噛み合い音が大きくなったりギヤの磨耗が促進されたりするおそれがある状況下での噛み合い動作を回避することができる。
Before the optimization of the control constant by learning is completed, the driving of the
また、制御定数の学習前の再始動に際しては、エンジン20の回転が完全に停止した後にピニオン11の押出し及びモータ12の駆動を実施する構成とした。エンジン回転停止後に噛み合いを実施する制御では制御定数の学習による適合が不要であり、予め定めた制御定数を用いた場合であっても、噛み合い音が大きくなったりギヤの磨耗が促進されたりするリスクが小さい。したがって、上記構成とすることにより、より確実な態様によってピニオン11の駆動を制御することができる。
In restarting before learning the control constant, the
回転検出値が制御定数(NeA、NeB、NeC)になった時刻での回転予測値を取得し、その時刻での回転検出値に対する回転予測値のずれ量を予測誤差として制御定数を学習する構成とした。この構成によれば、各制御定数に対応するエンジン回転速度で実際に生じている予測誤差を基に制御定数の最適化を図ることができる。特に、エンジン回転速度に応じて予測誤差が異なる場合に有意である。 A configuration in which a predicted rotation value at a time when the rotation detection value becomes a control constant (NeA, NeB, NeC) is acquired, and the control constant is learned using a deviation amount of the rotation prediction value relative to the rotation detection value at that time as a prediction error. It was. According to this configuration, the control constant can be optimized based on the prediction error actually generated at the engine speed corresponding to each control constant. This is particularly significant when the prediction error differs depending on the engine speed.
エンジン回転降下期間中での車両走行状態ごとに制御定数を学習するとともに、学習完了後では、都度のアイドルストップ制御による燃焼停止時の車両走行状態に対応する制御定数を読み出し、その読み出した制御定数を用いて次回のエンジン再始動のためのピニオン駆動制御を実施する構成とした。この構成によれば、車両走行状態ごとに制御定数を最適化することができ、ひいてはエンジン回転降下期間中にピニオン11をリングギヤ21に噛み合わせるタイミングの制御性を更に向上させることができる。
The control constant is learned for each vehicle running state during the engine rotation descent period. After the learning is completed, the control constant corresponding to the vehicle running state at the time of combustion stop by the idle stop control is read and the read control constant is read. Was used to implement pinion drive control for the next engine restart. According to this configuration, the control constant can be optimized for each vehicle running state, and as a result, the controllability of the timing of engaging the
エンジン回転降下期間でのエンジン回転速度の降下態様によっては、ピニオン11とリングギヤ21との噛み合わせを制御目標範囲内で実施することができないことがある。かかる場合、ピニオン11とリングギヤ21との噛み合い音が大きくなったりギヤの磨耗が促進されたりするおそれがある。この点に鑑み、本実施形態では、アイドルストップ制御による燃焼停止に伴う回転降下期間ごとに、エンジン回転速度の傾き(減速度)と車両走行状態とを検出するとともに、減速度と車両走行状態とを対応付けて記憶しておく。そして、制御定数の学習後に回転予測値に基づいてピニオン11の駆動を制御する際には、上記記憶したデータの中から、今回のアイドルストップ制御時の車両走行状態に対応する減速度を読み出し、その読み出した減速度(減速度学習値)に基づいて、回転予測値に基づくピニオン11の駆動を実施するか否かを判定する構成とした。具体的には、減速度学習値が判定値以下である場合に(エンジン回転速度の落ち込み度合いが所定以下である場合に)、回転降下期間中でのピニオン11のリングギヤ21への当接を許容し、減速度学習値が判定値よりも大きい場合に(エンジン回転速度の落ち込み度合いが所定よりも大きい場合に)、回転降下期間中でのピニオン11のリングギヤ21への当接を禁止する構成とした。この構成によれば、エンジン回転速度の減速度が大きい場合には、回転予測値に基づくエンジン再始動が禁止されることから、ピニオン11のリングギヤ21への当接時にエンジン回転速度が高くなりすぎたりあるいは低くなりすぎたりするおそれがある状態での噛み合い動作が生じないようにすることができる。
Depending on the mode of decrease in engine rotation speed during the engine rotation decrease period, the
(他の実施形態) (Other embodiments)
本発明は上記実施形態の記載内容に限定されず、例えば次のように実施されてもよい。 The present invention is not limited to the description of the above embodiment, and may be implemented as follows, for example.
・上記実施形態では、回転検出値が各制御定数になった時刻での回転予測値を読み取り、その回転検出値に対する回転予測値のずれ量(予測誤差)を算出することにより制御定数NeA,NeB,NeCを学習した。これに代えて、回転検出値が各制御定数になる時刻の直前のパルスタイミングで算出した回転検出値(瞬時回転速度)に対する、同パルスタイミングでの回転予測値(瞬時回転速度)のずれ量を予測誤差として算出し、その算出した予測誤差に基づいて各制御定数を学習してもよい。あるいは、回転検出値が各制御定数になる時刻の直前のパルスタイミングに代えて、回転検出値が各制御定数になる時刻の直後のパルスタイミングで同処理を実施してもよい。 In the above embodiment, the control constants NeA and NeB are obtained by reading the predicted rotation value at the time when the rotation detection value becomes each control constant and calculating the deviation amount (prediction error) of the rotation prediction value with respect to the rotation detection value. I learned NeC. Instead of this, the deviation of the predicted rotation value (instantaneous rotation speed) at the same pulse timing with respect to the rotation detection value (instantaneous rotation speed) calculated at the pulse timing immediately before the time when the rotation detection value becomes each control constant is calculated. It may be calculated as a prediction error, and each control constant may be learned based on the calculated prediction error. Alternatively, instead of the pulse timing immediately before the time when the rotation detection value becomes each control constant, the same processing may be performed at the pulse timing immediately after the time when the rotation detection value becomes each control constant.
・上記実施形態では、回転検出値が制御定数(NeA、NeB、NeC)になった時刻での回転予測値を取得し、その時刻での回転検出値に対する回転予測値のずれ量を予測誤差として制御定数を学習する構成とした。これを変更し、回転予測値が制御定数になった時刻での回転検出値を取得し、その時刻での回転検出値に対する回転予測値のずれ量を予測誤差として制御定数を学習する構成としてもよい。 In the above embodiment, the predicted rotation value at the time when the rotation detection value becomes the control constant (NeA, NeB, NeC) is acquired, and the deviation amount of the rotation prediction value with respect to the rotation detection value at that time is used as the prediction error. The control constant is learned. It is possible to change this, acquire the rotation detection value at the time when the rotation prediction value becomes the control constant, and learn the control constant using the deviation amount of the rotation prediction value with respect to the rotation detection value at that time as the prediction error. Good.
・制御定数NeA,NeB,NeCのそれぞれの学習に際し、各制御定数を含む回転領域内における複数のパルスタイミングにつき、回転検出値に対する回転予測値のずれ量をパルスタイミング毎に算出し、算出した複数のずれ量の平均値又は最大値に基づいて制御定数を学習する構成としてもよい。このとき、制御定数近傍に設定した所定の回転領域内に含まれるパルスタイミングごとのずれ量に基づいて制御定数を学習してもよいし、あるいは全回転領域においてパルスタイミングごとのずれ量を求め、そのずれ量に基づいて制御定数を学習してもよい。 When calculating each of the control constants NeA, NeB, and NeC, for each of a plurality of pulse timings in the rotation region including each control constant, a deviation amount of the rotation predicted value with respect to the rotation detection value is calculated for each pulse timing, and the calculated plurality The control constant may be learned based on the average value or the maximum value of the deviation amounts. At this time, the control constant may be learned based on the shift amount for each pulse timing included in the predetermined rotation region set in the vicinity of the control constant, or the shift amount for each pulse timing in the entire rotation region may be obtained, The control constant may be learned based on the deviation amount.
・回転センサとしてのクランク角センサ23がエンジン出力軸の正回転と逆回転とを検出可能な回転センサである場合、図10に示すように、クランク角センサ23の検出信号に基づいて、回転検出値がゼロになる時刻t61を算出するとともに、その時刻t61での回転予測値N1を読み込む。この回転予測値N1は、回転検出値ゼロのタイミングでの予測誤差であり、本実施形態では、この予測誤差(N1)を制御定数NeAの学習値とする。噛み合い音の抑制やギヤの磨耗抑制の観点からすると、ピニオン11とリングギヤ21との噛み合いはエンジン回転速度がゼロ又はゼロ直前のタイミングで実施することが望ましい。また、回転検出値に対して高回転側にN1の予測誤差が生じている場合、回転予測値がN1のタイミングが回転検出値ゼロのタイミングとなる。したがって、予測誤差N1を制御定数NeAとすることにより、特にプリセット制御においてピニオン11の押出しタイミングの最適化を図ることができる。
When the
・上記実施形態において、図8のステップS103で制御定数の学習済みであると判定された後に、制御定数の学習を更に継続して実施する構成としてもよい。制御定数は、学習が一旦完了した後でも、例えば経時変化等によって変化することが考えられる。したがって上記構成とすることにより、制御定数の最適化の点で好適である。 In the above embodiment, after determining that the control constant has been learned in step S103 of FIG. 8, the control constant may be further continuously learned. Even after learning is once completed, the control constant may change due to, for example, a change over time. Therefore, the above configuration is preferable in terms of optimizing the control constant.
・エンジン回転速度の予測方法は上記に限定しない。例えば、エンジン回転速度の減少変化に基づいて現時点以降のエンジン回転速度を予測するシステムに本発明を適用してもよい。この予測方法では、クランク角センサ23から出力される検出信号に基づいて瞬時回転速度を算出するとともに、回転降下期間中での複数の瞬時回転速度を結ぶ一次式、二次式及び三次式のいずれかにより、現時点以降の減少変化時におけるエンジン回転速度を予測する。
-The method for predicting the engine speed is not limited to the above. For example, the present invention may be applied to a system that predicts the engine rotation speed after the current time based on a decrease change in the engine rotation speed. In this prediction method, the instantaneous rotation speed is calculated based on the detection signal output from the
・上記実施形態では、コイル18の通電/非通電を制御するピニオン駆動リレー19と、モータ12の通電/非通電を制御するモータ駆動リレー14とを有するスタータ装置10を本発明に適用する場合について説明したが、ピニオン11の移動と、モータ12の回転とを独立して制御可能なスタータ装置10の構成は上記に限定しない。例えば、従来のスタータ装置において、モータ通電制御用のリレーを設けたものを本発明に適用してもよい。具体的には、図1のスタータ装置10において、モータ駆動リレー14の代わりに、プランジャにおけるレバーとは反対側の端部にモータ通電用の接点が設けられているとともに、モータ12とバッテリ16との間に、ECU30からの制御信号に基づいてオン/オフの切り替え可能なモータ通電制御用のリレーが設けられている構成に適用する。この構成においても、ピニオン駆動リレー19とモータ通電制御用のリレーとを個別に制御することにより、ピニオン11とリングギヤ21との噛み合わせ動作と、モータ12の回転動作とを独立して制御可能である。
In the above embodiment, the
・上記実施形態では、ピニオン11の移動とモータ12の駆動とを独立して制御可能なスタータ装置10に本発明を適用する場合について説明したが、従来のスタータ装置のように、ピニオン11の移動開始に伴い、所定の遅延時間が経過した後にモータ12の駆動が開始される構成のスタータ装置に本発明を適用してもよい。この構成のスタータ装置では、上記(1)〜(3)のスタータ駆動制御のうちモータ後駆動モードの実施が可能である。具体的な構成としては、予測誤差に基づいて制御定数としての第2回転値NeB及び第3回転値NeAを学習する。そして、その学習した制御定数と回転予測値とに基づいて、ピニオン11の駆動タイミングを決定する。
In the above embodiment, the case where the present invention is applied to the
10…スタータ装置、11…ピニオン、12…モータ、13…電磁アクチュエータ、14…モータ駆動リレー、15…モータ通電用リレー、19…ピニオン駆動リレー、20…エンジン、21…リングギヤ、22…クランク軸(出力軸)、23…クランク角センサ(回転センサ)、30…ECU(回転予測手段、回転速度算出手段、学習手段、駆動制御手段、学習判定手段、状態検出手段、減速度算出手段、減速度記憶手段)。
DESCRIPTION OF
Claims (7)
前記出力軸の回転を検出する回転センサ(23)の検出信号に基づいて、エンジン回転速度としての回転検出値を算出する回転速度算出手段と、
前記回転降下期間中に前記回転速度算出手段により算出される回転検出値に対する、前記回転予測値のずれ量である予測誤差に基づいて、前記回転予測値に基づく前記ピニオンの駆動制御に用いる制御定数を学習する学習手段と、
前記学習手段により学習した制御定数と前記回転予測値とに基づいて前記ピニオンの駆動タイミングを制御する駆動制御手段と、
を備えることを特徴とするエンジン自動停止始動制御装置。 Rotation prediction means for calculating a predicted rotation value that is a predicted value of the engine rotation speed during a rotation decrease period in which the engine rotation speed decreases due to the combustion stop of the engine (20) by idle stop control, and the rotation in the rotation decrease period Based on the predicted value, the engine automatic stop that drives the pinion (11) of the engine starter (10) to engage the ring gear (21) provided on the output shaft (22) of the engine with the pinion. A start control device,
A rotation speed calculation means for calculating a rotation detection value as an engine rotation speed based on a detection signal of a rotation sensor (23) for detecting the rotation of the output shaft;
A control constant used for drive control of the pinion based on the predicted rotation value based on a prediction error that is a deviation amount of the predicted rotation value with respect to the rotation detection value calculated by the rotation speed calculation means during the rotation descent period. Learning means to learn,
Drive control means for controlling the drive timing of the pinion based on the control constant learned by the learning means and the predicted rotation value;
An engine automatic stop / start control device comprising:
前記回転予測手段は、前記回転予測値として、前記回転速度算出手段により算出した回転検出値に基づいて瞬時回転速度の予測値を算出し、
前記学習手段は、瞬時回転速度について、前記回転検出値に対する前記回転予測値のずれ量である予測誤差を算出し、該予測誤差に基づいて前記ピニオンの駆動タイミングを制御する請求項1に記載のエンジン自動停止始動制御装置。 The rotation speed calculation means calculates an instantaneous rotation speed as an engine rotation speed calculated from a time required for rotation of the output shaft at a predetermined rotation angle as the rotation detection value,
The rotation prediction unit calculates a predicted value of an instantaneous rotation speed based on the rotation detection value calculated by the rotation speed calculation unit as the rotation prediction value,
2. The learning unit according to claim 1, wherein the learning unit calculates a prediction error that is a deviation amount of the rotation prediction value with respect to the rotation detection value with respect to an instantaneous rotation speed, and controls the drive timing of the pinion based on the prediction error. Engine automatic stop start control device.
前記学習判定手段により前記制御定数の学習が完了していると判定された場合に、前記回転降下期間中の前記噛み合い動作を許可し、前記学習判定手段により前記制御定数の学習が完了していないと判定された場合に、前記回転降下期間中の前記かみ合い動作を禁止する請求項1乃至3のいずれか一項に記載のエンジン自動停止始動制御装置。 Learning determining means for determining whether learning of the control constant by the learning means has been completed,
When the learning determination unit determines that the learning of the control constant has been completed, the meshing operation is permitted during the rotation descent period, and the learning of the control constant is not completed by the learning determination unit. The engine automatic stop / start control device according to any one of claims 1 to 3, which prohibits the meshing operation during the rotation descent period when it is determined that
前記学習手段は、前記回転降下期間における前記回転予測値及び前記回転検出値のうち前記境界値又はその付近のデータを取得し、その取得した前記回転検出値に対する前記回転予測値のずれ量を前記予測誤差として前記制御定数を学習する請求項1乃至4のいずれか一項に記載のエンジン自動停止始動制御装置。 The control constant is a boundary value of an engine rotation region that allows the meshing operation,
The learning means acquires the boundary value or the data in the vicinity thereof among the rotation prediction value and the rotation detection value in the rotation descent period, and calculates a deviation amount of the rotation prediction value with respect to the acquired rotation detection value. The engine automatic stop / start control device according to any one of claims 1 to 4, wherein the control constant is learned as a prediction error.
前記学習手段は、前記状態検出手段により検出された車両走行状態ごとに前記制御定数を学習して、前記車両走行状態に対応付けて前記制御定数を記憶手段に記憶させ、
前記駆動制御手段は、前記学習手段による前記制御定数の学習完了後において、アイドルストップ制御による前記燃焼停止時に前記状態検出手段により検出された車両走行状態に対応する制御定数を前記記憶手段から読み出し、その読み出した制御定数に基づいて前記ピニオンの駆動タイミングを制御する請求項1乃至5のいずれか一項に記載のエンジン自動停止始動制御装置。 A state detecting means for detecting a vehicle running state during the rotation descent period;
The learning means learns the control constant for each vehicle traveling state detected by the state detecting means, stores the control constant in the storage means in association with the vehicle traveling state,
The drive control means reads from the storage means a control constant corresponding to the vehicle running state detected by the state detection means at the time of combustion stop by idle stop control after the learning of the control constant by the learning means is completed. The engine automatic stop / start control device according to any one of claims 1 to 5, wherein the drive timing of the pinion is controlled based on the read control constant.
前記回転降下期間において前記回転速度算出手段により算出した回転検出値に基づいて、その回転降下期間でのエンジン回転速度の減速度を算出する減速度算出手段と、
前記燃焼停止による前記回転降下期間ごとに、前記減速度算出手段により算出した減速度を、前記状態検出手段により検出された車両走行状態に対応付けて記憶させる減速度記憶手段と、を備え、
前記減速度記憶手段への記憶後において、アイドルストップ制御による前記燃焼停止時に前記状態検出手段により検出された車両走行状態に対応する減速度を前記減速度記憶手段から読み出し、その読み出した減速度に基づいて、前記回転降下期間中の前記噛み合い動作を実施するか否かを判定する請求項1乃至6のいずれか一項に記載のエンジン自動停止始動制御装置。 State detecting means for detecting a vehicle running state during the rotation descent period;
Deceleration calculation means for calculating a deceleration of the engine rotation speed during the rotation descent period based on the rotation detection value calculated by the rotation speed calculation means during the rotation descent period;
Deceleration storage means for storing the deceleration calculated by the deceleration calculation means in association with the vehicle running state detected by the state detection means for each rotation descent period due to the combustion stop;
After the storage in the deceleration storage means, the deceleration corresponding to the vehicle running state detected by the state detection means at the time of the combustion stop by the idle stop control is read from the deceleration storage means, and the read deceleration is obtained. The engine automatic stop / start control device according to any one of claims 1 to 6, wherein it is determined whether or not to perform the meshing operation during the rotation descent period.
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