JP2016023559A - Engine start control device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、自動二輪車のエンジン始動制御装置に関し、特に、アイドリングストップ後にエンジンを再始動させるエンジン始動制御装置に関する。 The present invention relates to an engine start control device for a motorcycle, and more particularly to an engine start control device for restarting an engine after idling stop.
従来、車両のエンジンでは、駐停車や信号待ち等の間に一時的にエンジンを停止させて、燃費向上や排出ガスの削減を図るアイドリングストップ機能が備えられている。アイドリングストップ機能が備えられた車両においては、スロットル弁が閉じたことを検出してエンジンを停止し、スロットル弁が開いたことを検知してエンジンを再始動させるエンジン始動制御装置が備えられている(例えば、特許文献1参照)。 Conventionally, an engine of a vehicle is provided with an idling stop function that temporarily stops the engine during parking or waiting for a signal or the like to improve fuel consumption or reduce exhaust gas. A vehicle having an idling stop function includes an engine start control device that detects that the throttle valve is closed and stops the engine, detects that the throttle valve is opened, and restarts the engine. (For example, refer to Patent Document 1).
特許文献1に記載のエンジン始動制御装置は、スロットル弁(スロットル)を開いたときのエンジン回転速度がエンジンの再始動に適した回転速度であるかを判断する。例えば、エンジン回転速度が所定の回転速度より大きい場合には、エンジンを正回転させて再始動させる。一方、エンジン回転速度が所定の回転速度より小さい場合には、エンジンを完全に停止させた後、クランクシャフトを所定位置まで位置付けてから正回転させることで、エンジンを再始動させる。 The engine start control device described in Patent Literature 1 determines whether the engine rotation speed when the throttle valve (throttle) is opened is a rotation speed suitable for restarting the engine. For example, when the engine rotation speed is higher than a predetermined rotation speed, the engine is rotated forward and restarted. On the other hand, when the engine rotation speed is lower than the predetermined rotation speed, the engine is completely stopped, and then the crankshaft is positioned to a predetermined position and then rotated forward to restart the engine.
ところで、上記判断の基準となるエンジンの所定回転速度は、クランク位置のあらゆる位置に対応して定められる必要がある。この所定回転速度は、実験によって求められるため、開発工数が増加するという問題があった。また、各クランク位置に対応した所定回転速度をECU(Electronic Control Unit)内にマップデータとして格納しなくてはならないため、そのマップデータが膨大な量になってしまうという問題があった。 By the way, the predetermined rotational speed of the engine, which is the reference for the above judgment, needs to be determined corresponding to every position of the crank position. Since this predetermined rotational speed is obtained by experiments, there is a problem that the development man-hour increases. Further, since a predetermined rotational speed corresponding to each crank position must be stored as map data in an ECU (Electronic Control Unit), there is a problem that the map data becomes enormous.
本発明はかかる点に鑑みてなされたものであり、開発工数を抑えると共に、ECU内に格納されるマップデータの量を増加させることなく、エンジンの再始動を実現することができるエンジン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 in view of the above point, and is an engine start control device capable of realizing engine restart without reducing the development man-hours and without increasing the amount of map data stored in the ECU. The purpose is to provide.
本発明のエンジン始動制御装置は、スロットル弁を閉じた場合にエンジンを停止する一方、前記エンジンの停止後に前記スロットル弁を開いた場合に前記エンジンを始動するエンジン始動制御装置であって、エンジン回転速度を検出する検出手段と、前記スロットル弁を開いた後に所定クランク位置における前記エンジン回転速度が閾値以上である場合に前記エンジンを正転駆動する一方、当該エンジン回転速度が前記閾値より小さい場合に前記エンジンを逆転駆動した後に前記エンジンを正転駆動する制御手段と、を備えることを特徴とする。 An engine start control device according to the present invention is an engine start control device that stops an engine when a throttle valve is closed, and starts the engine when the throttle valve is opened after the engine is stopped. A detecting means for detecting speed, and when the engine rotational speed at a predetermined crank position is equal to or higher than a threshold value after opening the throttle valve, the engine is driven to rotate forward, while the engine rotational speed is lower than the threshold value. Control means for driving the engine in the normal direction after the engine is driven in the reverse direction.
この構成によれば、エンジン停止後に再始動する際、エンジンの駆動方法(正転駆動又は逆転駆動)の判定を、所定クランク位置におけるエンジン回転速度のみで行うことができる。この場合、判定基準となる閾値を設定する上で、所定(単一の)クランク位置におけるエンジン回転速度のみを調査すればよい。よって、閾値を決定する工数を削減することができる。このため、例えば、他機種のエンジンに同様のエンジン始動制御装置を適用する際に、その開発工数を削減することができる。また、所定クランク位置で上記判断が実施されるため、判定基準となる閾値を単一のデータで構成することができる。このため、従来の様に、あらゆるクランク位置に対応した閾値(所定回転速度)で構成されるマップデータに比べて、ECUに格納するデータ量を削減することができる。 According to this configuration, when restarting after the engine is stopped, the determination of the engine driving method (forward rotation driving or reverse rotation driving) can be performed only by the engine rotation speed at the predetermined crank position. In this case, only the engine speed at a predetermined (single) crank position needs to be investigated in setting a threshold value as a determination criterion. Therefore, the man-hour for determining the threshold can be reduced. Therefore, for example, when a similar engine start control device is applied to an engine of another model, the development man-hour can be reduced. In addition, since the above determination is performed at a predetermined crank position, a threshold value serving as a determination criterion can be configured with a single data. For this reason, compared with the map data comprised by the threshold value (predetermined rotational speed) corresponding to all the crank positions like before, the data amount stored in ECU can be reduced.
また、本発明の上記エンジン始動制御装置において、前記制御手段は、前記スロットル弁を開いた後に前記所定クランク位置まで前記エンジンを正転駆動することが好ましい。この場合、エンジンが所定クランク位置まで強制駆動された結果、所定クランク位置でエンジンを再始動する際のエンジンの駆動方法を判定することができる。 In the engine start control device of the present invention, it is preferable that the control means drives the engine in the forward direction to the predetermined crank position after opening the throttle valve. In this case, as a result of forcibly driving the engine to the predetermined crank position, it is possible to determine the engine driving method when the engine is restarted at the predetermined crank position.
また、本発明の上記エンジン始動制御装置において、前記制御手段は、前記所定クランク位置まで前記エンジンを正転駆動させる過程で前記エンジン回転速度が閾値を下回る場合には、前記エンジンを逆転駆動した後に前記エンジンを正転駆動することが好ましい。この場合、所定クランク位置までエンジンが正転しなくても、強制的にエンジンが逆転駆動される。このため、エンジンの再始動に十分なエンジン回転速度が得られていなくても、確実にエンジンを再始動させることができる。 Further, in the engine start control device according to the present invention, the control means, after the engine rotational speed is below a threshold value in the process of forwardly driving the engine to the predetermined crank position, after reversely driving the engine It is preferable to drive the engine forward. In this case, even if the engine does not normally rotate to the predetermined crank position, the engine is forcibly driven in reverse. For this reason, even if the engine speed sufficient for restarting the engine is not obtained, the engine can be reliably restarted.
また、本発明の上記エンジン始動制御装置において、スロットル開度の大きさに応じて、スロットル開度が大きくなるほど前記閾値を大きくすることが好ましい。この場合、スロットル開度の変化に応じて、より正確にエンジンの駆動方法を判定することができる。 Further, in the engine start control device of the present invention, it is preferable that the threshold value is increased as the throttle opening increases in accordance with the throttle opening. In this case, the engine driving method can be more accurately determined according to the change in the throttle opening.
また、本発明の上記エンジン始動制御装置において、吸気温度に応じて、吸気温度が低くなるほど前記閾値を大きくすることが好ましい。この場合、吸気温度の変化に応じて、より正確にエンジンの駆動方法を判定することができる。 In the engine start control device of the present invention, it is preferable that the threshold value is increased as the intake air temperature decreases in accordance with the intake air temperature. In this case, the engine driving method can be more accurately determined according to the change in the intake air temperature.
また、本発明の上記エンジン始動制御装置において、エンジン水温に応じて、エンジン水温が低くなるほど前記閾値を大きくすることが好ましい。この場合、エンジン水温の変化に応じて、より正確にエンジンの駆動方法を判定することができる。 Further, in the engine start control device of the present invention, it is preferable that the threshold value is increased as the engine water temperature decreases according to the engine water temperature. In this case, the engine driving method can be more accurately determined according to the change in the engine water temperature.
また、本発明の上記エンジン始動制御装置において、前記制御手段は、前記エンジンを逆転駆動する前に前記エンジンのブレーキ制御を行うことが好ましい。この場合、エンジンの回転を停止するまでの時間を短縮することができ、エンジン再始動の応答性を高めることができる。 In the engine start control device of the present invention, it is preferable that the control means performs brake control of the engine before driving the engine in reverse. In this case, the time until the engine rotation is stopped can be shortened, and the responsiveness of engine restart can be improved.
また、本発明の上記エンジン始動制御装置において、前記制御手段は、前記エンジンを逆転駆動する場合、前記エンジンの回転がシリンダ内圧により停止するタイミングで逆転制御することが好ましい。この場合、エンジンの駆動負荷を低減することができ、消費電流を低減することができる。 In the engine start control device of the present invention, it is preferable that the control means performs reverse rotation control at a timing at which the rotation of the engine stops due to cylinder internal pressure when the engine is driven in reverse rotation. In this case, the driving load of the engine can be reduced, and current consumption can be reduced.
また、本発明の上記エンジン始動制御装置において、前記制御手段は、前記エンジンの駆動をスタータジェネレータにより実行することが好ましい。この場合、発電とエンジン駆動とを1つの機構で実現することができ、構成が簡略化される。 Further, in the engine start control device of the present invention, it is preferable that the control means executes the driving of the engine by a starter generator. In this case, power generation and engine drive can be realized by a single mechanism, and the configuration is simplified.
また、本発明の上記エンジン始動制御装置において、前記制御手段は、前記所定クランク位置として、圧縮行程内のクランク位置におけるエンジン回転速度を判定することが好ましい。圧縮行程ではエンジンの駆動抵抗が高いため、エンジンを正転駆動するか逆転駆動するかの判定基準(閾値)を予測し易くすることができる。この結果、エンジンの駆動方法の判定精度を高めることができる。 In the engine start control device of the present invention, it is preferable that the control means determines an engine rotation speed at a crank position in a compression stroke as the predetermined crank position. Since the driving resistance of the engine is high in the compression stroke, it is possible to easily predict the criterion (threshold value) for determining whether to drive the engine forward or backward. As a result, the determination accuracy of the engine driving method can be improved.
本発明のエンジン始動制御装置によれば、所定クランク位置のエンジン回転速度からエンジンの駆動方法を判定することにより、開発工数を抑えると共に、ECU内に格納されるマップデータの量を増加させることなく、エンジンの再始動を実現することができる。 According to the engine start control device of the present invention, the engine driving method is determined from the engine rotational speed at a predetermined crank position, thereby reducing development man-hours and without increasing the amount of map data stored in the ECU. The engine can be restarted.
以下、添付図面を参照して、本実施の形態に係るエンジン始動制御装置について説明する。なお、本実施の形態に係るエンジン始動制御装置は、以下に示す構成に限定されるものではなく、適宜変更が可能である。エンジン始動制御装置は、どのような車両に適用されてもよく、例えば、自動二輪車、バギータイプの自動三輪車又は自動四輪車にも適用可能である。 Hereinafter, an engine start control device according to the present embodiment will be described with reference to the accompanying drawings. Note that the engine start control device according to the present embodiment is not limited to the configuration shown below, and can be changed as appropriate. The engine start control device may be applied to any vehicle, and can be applied to, for example, a motorcycle, a buggy type automatic tricycle, or an automatic four-wheel vehicle.
先ず、図1及び図2を参照して、エンジンの一般的な概略構成について説明する。図1は、本実施の形態に係るエンジンの模式図である。図2は、本実施の形態に係るエンジンのクランク位置に対するシリンダ内圧力を示すグラフである。図1に示すように、エンジン1は、例えば、直動式のDOHC(Double OverHead Camshaft)エンジンであり、不図示のクランクケース内にクランクシャフト10、シリンダ11及びシリンダヘッド12等を備えて構成される。シリンダ11内には、ピストン13が上下に往復可能に収容されている。クランクシャフト10とピストン13とはコンロッド14によって連結されており、ピストン13が上下方向に往復運動することで、クランクシャフト10がコンロッド14を介して回転される。
First, a general schematic configuration of the engine will be described with reference to FIGS. 1 and 2. FIG. 1 is a schematic diagram of an engine according to the present embodiment. FIG. 2 is a graph showing the in-cylinder pressure with respect to the crank position of the engine according to the present embodiment. As shown in FIG. 1, the engine 1 is, for example, a direct-acting DOHC (Double OverHead Camshaft) engine, and includes a
シリンダヘッド12の内部空間は、燃焼室15を構成している。また、シリンダヘッド12には、吸気ポート及び排気ポートに対応して、吸気バルブ16及び排気バルブ17が設けられている。また、吸気バルブ16及び排気バルブ17に対応して、一対のカムシャフト18が設けられている。クランクシャフト10及び一対のカムシャフト18には、不図示のカムチェーンが架け渡されており、クランクシャフト10の回転は、カムチェーンを介して一対のカムシャフト18に伝達される。
The internal space of the
一対のカムシャフト18が回転されることで、吸気バルブ16及び排気バルブ17は燃焼室15に向けて往復動される。このようにして、吸気バルブ16及び排気バルブ17のそれぞれにおける開閉タイミングが調整される。また、燃焼室15の上方には、燃焼室15内の混合気に着火する点火装置19が設けられている。点火装置19は、ECU2から出力される点火信号に基づいて所定のタイミングで点火する。
By rotating the pair of
また、クランクシャフト10は、クランクシャフト10の同軸上に設けられたスタータジェネレータ20に接続されている。スタータジェネレータ20は、不図示のインバータ(コントローラ)を介してバッテリ(不図示)に接続されており、バッテリからの電力供給を受けてエンジン1を始動する。また、スタータジェネレータ20は、エンジン1の駆動中、その回転エネルギーから電気エネルギーを回収する。このように、スタータジェネレータ20は、エンジン1を始動させるスタータモータとしての機能と、エンジン1の駆動によって発電するジェネレータとしての機能とを兼ね備えている。
The
また、詳細は後述するが、スタータジェネレータ20は、エンジン1を始動する際に、クランクシャフト10を正転又は逆転させることが可能になっている。クランクシャフト10を逆転させる際には、ブレーキ制御に切り替えることでクランクシャフト10の回転負荷を高め、正転中のクランクシャフト10に対してブレーキを効かせることが可能になっている。
As will be described in detail later, the
エンジン1内の各種動作は、ECU2によって制御される。ECU2は、エンジン1内の各種処理を実行するプロセッサやメモリ等により構成されている。メモリは、用途に応じてROM(Read Only Memory)、RAM(Random Access Memory)等の記憶媒体で構成される。メモリには、エンジン1の各部を制御する制御プログラム等が記憶されている。ECU2は、車両内に設けられた各種センサから車両の状態を判断し、点火装置19の点火タイミングや、エンジン1のアイドリングストップ、及びアイドリングストップ後のエンジン1の再始動等の制御を実施する。
Various operations in the engine 1 are controlled by the
例えば、アイドリングストップ制御の場合に、ECU2は、車両速度やスロットル操作量から車両の状態を判断する。そして、スロットル(不図示)の操作がなくスロットル弁(不図示)が閉じた場合に、ECU2は、燃料噴射や点火制御を停止する。また、後述するチェンジオブマインド制御の場合に、ECU2は、スロットルの操作量やクランクシャフト10の回転速度からエンジン1の状態を判断する。そして、スロットルが操作され、スロットル弁が開かれた場合に、ECU2は、スタータジェネレータ20を駆動させてエンジン1を始動させる。
For example, in the case of idling stop control, the
一般に、上記構成のエンジン1は、4ストロークで動作する。先ず、ピストン13が下降する際に吸気バルブ16が開き、吸気ポートを通じて混合気が燃焼室15に送り込まれる(吸気行程)。その後、吸気バルブ16が閉じ、ピストン13が上昇して混合気を圧縮する(圧縮行程)。ピストン13が上死点近傍に到達すると、点火装置19によって所定のタイミングで点火されることによって、圧縮された混合気が爆発する(爆発行程)。混合気の爆発によって燃焼室内の圧力が増大するとピストン13が下降する。ピストン13の下降運動は、コンロッド14を介してクランクシャフト10に伝達され、クランクシャフト10が回転する。その後、ピストン13が下死点まで下降して慣性によって再度上昇に転じる際に、排気バルブ17が開いて排気ポートから燃焼ガスが排出される(排気行程)。これらの行程が繰り返されることにより、エンジン1の回転が持続される。
In general, the engine 1 configured as described above operates in four strokes. First, when the
また、エンジン1の各行程において、シリンダ11内の圧力は、図2に示すグラフの様に変化する。図2に示すグラフにおいて、シリンダ11内の圧力は、排気及び吸気行程では一定の値を示しており、圧縮行程において急激に高められる。そして、圧縮上死点近傍で燃焼室15内の混合ガスが爆発して爆発行程に移行すると一気に圧力が低下する。
Further, in each stroke of the engine 1, the pressure in the
次に、図3を参照して、アイドリングストップ制御及びチェンジオブマインド制御について説明する。図3は、本実施の形態に係るエンジンのアイドリングストップ時又は、再始動時のエンジン回転速度の変化を示すグラフである。先ず、アイドリングストップ制御について説明する。図3Aに示すように、エンジン回転速度が一定に落ち着き、アイドリングストップの条件が成立したときに、ECU2(図1参照)は、エンジン回転速度を下げるように制御する。 Next, idling stop control and change of mind control will be described with reference to FIG. FIG. 3 is a graph showing changes in engine rotation speed at the time of idling stop or restart of the engine according to the present embodiment. First, the idling stop control will be described. As shown in FIG. 3A, when the engine rotation speed is constant and the idling stop condition is satisfied, the ECU 2 (see FIG. 1) controls to decrease the engine rotation speed.
具体的には、燃料噴射や点火制御が停止される。エンジン回転速度Nが徐々に下がってゼロになったら、クランクシャフト10(図1参照)が逆転駆動又は正転駆動されてクランク位置が微調整される。これにより、クランクシャフト10が、エンジン1(図1参照)の再始動に最適な位置に位置付けられる。この結果、エンジン1の再始動を容易に実施することができる。なお、アイドリングストップの成立条件は、例えば、車両速度やスロットル開度等によって設定される。
Specifically, fuel injection and ignition control are stopped. When the engine speed N gradually decreases to zero, the crankshaft 10 (see FIG. 1) is driven in reverse or forward to finely adjust the crank position. Thereby, the
次に、チェンジオブマインド制御について説明する。ここで、チェンジオブマインド制御とは、例えば、前方の信号が赤で車両が減速又は停止している最中に、信号が青に変化して再び走行しようと乗員がスロットルを開くとき、すなわち、気が変わって乗員の操作が変化したときのエンジン制御を表している。チェンジオブマインド制御は、気が変わるタイミング、すなわち、スロットル弁を開く際のエンジン回転速度Nによって、以下の図3B又は図3Cに示す2パターンの制御に分けられる。 Next, change of mind control will be described. Here, the change of mind control is, for example, when the front signal is red and the vehicle decelerates or stops, when the signal changes to blue and the occupant opens the throttle to drive again, that is, It shows the engine control when the occupant's operation changes due to change of mind. The change-of-mind control is divided into the following two patterns shown in FIG. 3B or FIG. 3C depending on the timing of change of mind, that is, the engine speed N when the throttle valve is opened.
図3Bに示すように、エンジン回転速度Nが一定に落ち着いた後、アイドリングストップの条件が成立し、燃料噴射及び点火制御が停止される。これにより、エンジン1(図1参照)は惰性回転し、エンジン回転速度Nが徐々に低下する。そして、スロットル弁が開かれた後、エンジン回転速度Nが所定回転速度NE2(閾値)より大きい場合、ECU2は、エンジン1を正転させて、回転速度を上げるように制御する。この結果、アイドリングストップの開始前までエンジン回転速度Nが回復し、燃料噴射及び点火制御が再開され、所定回転速度NE1(閾値)を超えると、エンジン1が再始動された状態になる。ここで、所定回転速度NE2(以下、単にNE2と記す)は、エンジンを正転駆動させるか逆転駆動させるかの判断基準となる正転継続判定回転速度を示し、所定回転速度NE1(以下、単にNE1と記す)は、エンジン1が始動完了したか否かを判断するための始動完了判定回転速度を示している。
As shown in FIG. 3B, after the engine speed N has settled down, the idling stop condition is satisfied, and the fuel injection and ignition control are stopped. As a result, the engine 1 (see FIG. 1) rotates by inertia and the engine rotation speed N gradually decreases. Then, after the throttle valve is opened, when the engine rotational speed N is higher than the predetermined rotational speed NE2 (threshold), the
図3Cにおいても同様に、エンジン回転速度Nが一定に落ち着いた後、アイドリングストップの条件が成立し、燃料噴射及び点火制御が停止される。エンジン回転速度Nが徐々に低下し、スロットル弁が開かれた後、エンジン回転速度NがNE2より小さい場合、ECU2は、スタータジェネレータ20をブレーキ駆動してエンジン回転速度Nを下げようと制御する。そして、エンジン回転速度Nが所定回転速度NE3(閾値)を下回ると、ECU2は、クランクシャフト10を逆転させて所定位置まで位置付け、再びクランクシャフト10を正転させることによりエンジン回転速度Nを上げるように制御する。この結果、アイドリングストップの開始前までエンジン回転速度Nが回復し、エンジン回転速度Nが所定回転速度NE1を超えると、エンジン1が再始動された状態になる。ここで、所定回転速度NE3(以下、単にNE3と記す)は、エンジン1が停止したか否かを判断するためのエンジン停止判定回転速度を示している。
Similarly in FIG. 3C, after the engine speed N has settled down, the idling stop condition is satisfied, and the fuel injection and ignition control are stopped. After the engine speed N is gradually reduced and the throttle valve is opened, when the engine speed N is smaller than NE2, the
図3B及び図3Cに示すように、ECU2は、アイドリングストップの条件が成立してエンジン回転速度Nが低下している場合に、スロットル弁が開かれた後のエンジン回転速度Nに基づいて、エンジン1の正転を継続するか、エンジン1の回転を完全に停止させて逆転させるかを判断する。そして、ECU2は、その判断結果に基づいてスタータジェネレータ20を駆動させる。その結果、エンジン回転速度Nが所定値まで回復したところで、エンジン1が再始動された状態になる。
As shown in FIG. 3B and FIG. 3C, the
次に、図4を参照して、本実施の形態に係るエンジン始動制御装置のシステム構成について説明する。図4は、本実施の形態に係るエンジン始動制御装置の機能ブロック図である。エンジン始動制御装置3は、スロットル弁(不図示)が閉じた場合にエンジン1(図1参照)を停止し、スロットル弁が開かれた場合にエンジン1を再始動するように構成されている。また、エンジン始動制御装置3は、エンジン1を再始動する際に、所定クランク位置におけるエンジン回転速度に応じてクランクシャフト10(図1参照)の駆動方法を変えるように構成されている。このため、エンジン1が低速で回転、又は回転が停止している場合においても、確実にエンジン1を再始動させることが可能になっている。
Next, a system configuration of the engine start control device according to the present embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 4 is a functional block diagram of the engine start control device according to the present embodiment. The engine
スロットル弁の開き具合(開度)は、乗員のスロットル操作によって調整される。また、スロットル弁の開度は、スロットル弁に設けられるスロットル開度センサ31によって検出される。スロットル開度センサ31で検出されたスロットル開度は、ECU2に出力される。エンジン1(クランクシャフト10)の回転速度は、クランクシャフト10(図1参照)の外周に設けられるクランク角センサ32によって検出される。クランク角センサ32は、例えば、ホール素子で構成され、クランクシャフト10からクランクパルスを取得する。クランク角センサ32が取得したクランクパルスは、ECU2に出力される。ECU2は、このクランクパルスから、クランク回転速度(エンジン回転速度)及びクランク位置を算出する。本実施の形態において、クランク角センサ32及びECU2の一部は検出手段を構成する。
The opening degree (opening degree) of the throttle valve is adjusted by the occupant's throttle operation. The opening of the throttle valve is detected by a
ECU2は、スタータジェネレータ20の駆動制御をする際の判定基準となる閾値(図3で示すNE1、NE2、NE3)を記憶する記憶部21を備えている。なお、各閾値は、スロットル開度、吸気温度、エンジン水温に対応して変化させたマップデータで構成されてもよい。これにより、エンジン1の周囲環境に応じて閾値を選択することができ、より高精度なエンジン1の正転逆転の判断が可能になる。
The
なお、スロットル開度が大きいほどエンジン1に吸気される空気量が多くなるため、圧縮行程でのシリンダ11内圧力が高くなる。このため、エンジン始動時に圧縮上死点を乗り越えるために必要なトルクも大きくなる。ここで、上記判定のためのデータとして、スロットル開度の大きさに応じて、スロットル開度が大きくなるほど所定回転速度NE2(閾値)を大きくすることで、より正確にスタータジェネレータ20の駆動方法を判定することができる。
Note that the larger the throttle opening, the greater the amount of air taken into the engine 1, and the higher the pressure in the
また、吸気温度が低いほどエンジン1に吸気される空気量が多くなるため、圧縮行程でのシリンダ11内圧力が高くなる。このためエンジン始動時に圧縮上死点を乗り越えるために必要なトルクも大きくなる。ここで、上記判定のためのデータとして、吸気温度の高さに応じて、吸気温度が低くなるほど所定回転速度NE2(閾値)を大きくすることで、より正確にスタータジェネレータ20の駆動方法を判定することができる。
Further, since the amount of air taken into the engine 1 increases as the intake air temperature decreases, the pressure inside the
さらに、エンジン水温が低いほどエンジンオイルの粘性抵抗が高くなるため、エンジン始動時に圧縮上死点を乗り越えるために必要なトルクも大きくなる。ここで、上記判定のためのデータとして、エンジン水温に応じて、エンジン水温が低くなるほど所定回転速度NE2(閾値)を大きくすることで、より正確にスタータジェネレータ20の駆動方法を判定することができる。
Furthermore, the lower the engine water temperature, the higher the viscous resistance of the engine oil, and the greater the torque required to overcome the compression top dead center when starting the engine. Here, as the data for the above determination, the driving method of the
また、ECU2は、算出したエンジン回転速度と、記憶部21に記憶された各閾値とを比較して、スタータジェネレータ20の動作モードを判断する判断部22を備えている。判断部22は、判断結果に応じてスタータジェネレータ20の動作モードフラグMF(以下、単にMFと記す)を設定する。なお、設定されたMFは、一時的に記憶部21に記憶される。判断部22の判断方法及び各MFについては後述する。そして、ECU2は、その設定されたMFに基づいて、スタータジェネレータ20の動作を制御し、クランクシャフト10を駆動する。また、上記したように、ECU2は、車速や吸気圧等、各種パラメータに応じて燃料噴射装置33(燃料噴射量)や点火装置19(点火タイミング)の制御を実施する。なお、ECU2は、本実施の形態に係る制御手段を構成する。
In addition, the
次に、図5を参照して、チェンジオブマインド制御の方法について詳細に説明する。図5は、本実施の形態に係るエンジンの図3B又は図3Cにおけるクランク位置に対するシリンダ内圧力を示すグラフである。 Next, a method of change of mind control will be described in detail with reference to FIG. FIG. 5 is a graph showing the in-cylinder pressure with respect to the crank position in FIG. 3B or FIG. 3C of the engine according to the present embodiment.
図5に示すように、本実施の形態に係るチェンジオブマインド制御では、アイドリングストップ状態からスロットル操作が検知された後、クランクシャフト10(図1参照)が、所定クランク位置(圧縮行程内の所定位置(より具体的には、圧縮行程の略中間地点))まで強制駆動される。そして、図5Aに示すように、クランクシャフト10が所定クランク位置まで回転することができれば、その所定クランク位置で検出されたエンジン回転速度に基づいてエンジン1(図1参照)を正転駆動させるか逆転駆動させるかが判断される。
As shown in FIG. 5, in the change-of-mind control according to the present embodiment, after the throttle operation is detected from the idling stop state, the crankshaft 10 (see FIG. 1) is moved to the predetermined crank position (predetermined in the compression stroke). It is forcibly driven to a position (more specifically, a substantially midpoint of the compression stroke). As shown in FIG. 5A, if the
例えば、図5Aでは、排気行程においてスロットル操作が実施された結果、クランクシャフト10が強制駆動され、クランクシャフト10は所定クランク位置まで到達する(矢印A参照)。このとき、エンジン回転速度が検出される。そして、検出されたエンジン回転速度が所定回転速度NE2(正転継続判定回転速度:図3参照)より大きい場合には、判断部22(図4参照)は、クランクシャフト10の正転駆動を継続すると判断する。そして、クランクシャフト10は、スタータジェネレータ20によってそのまま正転駆動される。この結果、エンジン回転速度が所定回転数NE1(始動完了判定回転速度:図3参照)を超えたところで、エンジン1が再始動された状態になる(矢印B参照)。
For example, in FIG. 5A, as a result of the throttle operation being performed in the exhaust stroke, the
クランクシャフト10が所定クランク位置まで回転することができたとしても、検出されたエンジン回転速度がNE2より小さい場合には、クランクシャフト10は、圧縮上死点を乗り越えてエンジン1を始動するのに十分な回転速度を有していないと判断される。このとき、判断部22は、クランクシャフト10を逆転駆動すると判断する。このため、クランクシャフト10は、スタータジェネレータ20によって逆転駆動されて所定位置(図5Aでは爆発行程開始位置付近)まで戻された後、再び正転駆動される(矢印C参照)。このように、クランクシャフト10を再始動のための準備位置まで戻した結果、圧縮上死点を乗り越えられるだけの回転速度を得ることができ、エンジン1が再始動される。
Even if the
一方、図5Bに示すように、スロットル操作が検知されてクランクシャフト10が正転駆動されている過程において、エンジン回転速度が所定回転数NE3(エンジン停止判定回転速度:図3参照)を下回る場合、クランクシャフト10が所定クランク位置までたどり着くことができず、所定クランク位置でエンジン回転速度を検出することができない(矢印D参照)。このとき、判断部22は、クランクシャフト10を逆転駆動すると判断する。クランクシャフト10は、スタータジェネレータ20によって強制的に逆転駆動される。そして、クランクシャフト10が所定位置まで戻された後に正転駆動された結果、上記したように、圧縮上死点を乗り越えられるだけの回転速度を得ることができ、エンジン1が再始動される(矢印E参照)。このように、スロットル操作が認識された後にエンジン1が正転駆動され、所定クランク位置のエンジン回転速度に応じて、スタータジェネレータ20の動作が制御される。
On the other hand, as shown in FIG. 5B, when the throttle operation is detected and the
このように、所定クランク位置を圧縮行程としたことで、エンジン1の駆動負荷が最も高い圧縮行程で、クランクシャフト10の正転継続と逆転駆動との判断をすることができる。これにより、クランクシャフト10を逆転させて準備位置まで位置付ける必要があるか否かの判断をより正確に判断することができる。また、この判断の基準となる所定回転数NE2を所定クランク位置のみで設定すればよく、所定回転数NE2を実験等で求める工数を削減することができる。この結果、所定回転数NE2を単一のデータで構成することができる。よって、従来の様に、あらゆるクランク位置に対応した閾値(所定回転速度)で構成されるマップデータに比べて、ECU2に格納するデータ量を削減することができる。
In this way, by setting the predetermined crank position as the compression stroke, it is possible to determine whether the
以下、図6を参照して本実施の形態に係るアイドリングストップ制御及びチェンジオブマインド制御のフローを説明する。図6は、本実施の形態に係るエンジンの再始動制御の一例を示すフロー図である。先ず、本制御が開始される前提として、アイドリングストップ条件が成立し、燃料噴射及び点火制御が停止されているものとする。なお、以下に示す制御は、特に記載がない限り、ECU2が実施するものとする。
Hereinafter, the flow of the idling stop control and the change of mind control according to the present embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 6 is a flowchart showing an example of engine restart control according to the present embodiment. First, as a premise that this control is started, it is assumed that an idling stop condition is satisfied and fuel injection and ignition control are stopped. The control described below is executed by the
図6に示すように、制御が開始されると、先ず、動作モードフラグMF=「無通電」が設定される(ステップST1)。ここで、動作モードとは、スタータジェネレータ20(図1参照)の動作の種類を示している。以下の説明においては、「無通電」に加えて、「発電」、「正転駆動」、「逆転駆動」、の計4つの動作モードが存在する。 As shown in FIG. 6, when the control is started, first, the operation mode flag MF = “non-energized” is set (step ST1). Here, the operation mode indicates the type of operation of the starter generator 20 (see FIG. 1). In the following description, in addition to “no energization”, there are a total of four operation modes of “power generation”, “forward rotation driving”, and “reverse rotation driving”.
ステップST1でMF=「無通電」が設定されると、スタータジェネレータ20の動作がオフされる。これにより、クランクシャフト10は惰性回転となり、機械的な負荷(クランクシャフト10の重量や各部品同士の摩擦等)によって、その回転速度が徐々に低下する。そして、クランク角センサ32(図4参照)で取得されたクランクパルスが読み込まれ、クランクシャフト10の回転速度N(以下、単に回転速度Nと記す)及びクランク位置が算出される(ステップST2)。また、スロットル開度センサ31(図4参照)の出力値が読み込まれ、スロットル開度が検出される(ステップST3)。
When MF = “non-energized” is set in step ST1, the operation of
次に、算出された回転速度Nが、所定回転速度NE1(始動完了判定回転速度(以下、単にNE1と記す))以上であるか否かが判定される(ステップST4)。ステップST4では、回転速度Nからエンジン1が始動完了しているかどうか、すなわち、エンジン1を再始動する必要があるか否かが判断される。エンジン回転速度がNE1以上である場合には(ステップST4:YES(Y))、MF=「発電」が立てられて(ステップST5)、制御終了となる。このとき、スタータジェネレータ20は発電を開始する。
Next, it is determined whether or not the calculated rotational speed N is equal to or higher than a predetermined rotational speed NE1 (starting completion determination rotational speed (hereinafter simply referred to as NE1)) (step ST4). In step ST4, it is determined from the rotational speed N whether or not the engine 1 has been started, that is, whether or not the engine 1 needs to be restarted. If the engine speed is NE1 or higher (step ST4: YES (Y)), MF = “power generation” is set (step ST5), and the control is terminated. At this time, the
ステップST4において、回転速度NがNE1以上でない場合(ステップST4:NO(N))、回転速度Nが所定回転速度NE3(クランク停止判定回転速度(以下、NE3と記す))又はクランクシャフト10が逆転状態であるか否かが判定される(ステップST6)。回転速度NがNE3以下、又は逆転状態である場合(ステップST6:YES)、MF=「正転駆動」、又はMF=「逆転駆動」が設定されているか否かが判断される(ステップST7)。ステップST7では、設定されたMFに応じて、クランクシャフト10を再始動のための準備位置まで逆転させた後に正転させる制御(以下、スイングバック制御(SB制御)という)を実施するか否かが判断される。ここで、準備位置とは、クランクシャフト10が爆発行程を逆行することによってシリンダ11(図1参照)内の圧力が上昇してクランクシャフト10の回転速度が低下した結果、クランクシャフト10が正転に転じる位置をいう。
In step ST4, when the rotational speed N is not equal to or higher than NE1 (step ST4: NO (N)), the rotational speed N is a predetermined rotational speed NE3 (crank stop determination rotational speed (hereinafter referred to as NE3)) or the
MF=「正転駆動」、又はMF=「逆転駆動」が設定されている場合(ステップST7:YES)、上記したスイングバック制御が実施される(ステップST8)。この結果、回転速度NがNE1まで高められ、制御終了となる。MF=「正転駆動」、又はMF=「逆転駆動」が設定されていない場合(ステップST7:NO)、通常のアイドリングストップ制御であると判断され、図3Aに示す停止位置制御が実施される(ステップST9)。具体的には、クランクシャフト10が正転駆動又は逆転駆動され、クランクシャフト10がエンジン1の再始動に最適な位置に位置付けられる。そして、制御終了となる。
When MF = “forward rotation driving” or MF = “reverse rotation driving” is set (step ST7: YES), the swing back control described above is performed (step ST8). As a result, the rotational speed N is increased to NE1, and the control is terminated. When MF = “forward rotation driving” or MF = “reverse rotation driving” is not set (step ST7: NO), it is determined that the idling stop control is normal, and the stop position control shown in FIG. 3A is performed. (Step ST9). Specifically, the
ステップST6において、回転速度NがNE3以下、又はクランクシャフト10が逆転状態でない場合(ステップST6:NO)、MF=「正転駆動」、又はMF=「逆転駆動」が設定されているか否かが判断される(ステップST10)。MF=「正転駆動」、又はMF=「逆転駆動」が設定されていない場合(ステップST10:NO)、スロットル弁が開かれたか否かが判断される(ステップST14)。
In step ST6, when the rotational speed N is NE3 or less or the
スロットル弁が開かれた場合(ステップST14:YES)、エンジン1を再始動する意志があるものとして、MF=「正転駆動」が設定される(ステップST15)。この結果、スタータジェネレータ20が正転駆動され、ステップ2に戻る。一方、スロットルが開かれていない場合(ステップST14:NO)、エンジン1を再始動する意志がないものとして、そのままステップST2に戻る。そして、再び回転速度Nが検出される。このように、ステップST14では、スロットル操作の有無で、エンジン1の再始動制御をするか否かが判断される。
When the throttle valve is opened (step ST14: YES), MF = “forward rotation drive” is set (step ST15) on the assumption that there is an intention to restart the engine 1. As a result, the
ステップST10において、MF=「正転駆動」、又はMF=「逆転駆動」が設定されている場合(ステップST10:YES)、クランクシャフト10が所定クランク位置を通過したか否かが判断される(ステップST11)。クランクシャフト10が所定クランク位置を通過しなかった場合(ステップST11:NO)、ステップST2に戻る。
In step ST10, when MF = “forward rotation driving” or MF = “reverse rotation driving” is set (step ST10: YES), it is determined whether or not the
ステップST11において、クランクシャフト10が所定クランク位置を通過した場合(ステップST11:YES)、その所定クランク位置における回転速度NがNE2より小さいか否かが判断される(ステップST12)。ステップST12では、図5Aに示すように、回転速度Nに応じてクランクシャフト10を正転駆動させるか逆転駆動させるかが判断される。
When the
ステップST12において、回転速度NがNE2より小さくない場合(ステップST12:NO)、クランクシャフト10を逆転する必要が無いと判断され、クランクシャフト10の正転駆動が継続される。そして、ステップST2に戻る。
If the rotational speed N is not smaller than NE2 in step ST12 (step ST12: NO), it is determined that there is no need to reverse the
ステップST12において、回転速度NがNE2より小さい場合(ステップST12:YES)、MF=「逆転駆動」が立てられる(ステップST13)。すなわち、クランクシャフト10は、NE2より小さい回転速度Nでは圧縮上死点を超えられないと判断される。この場合、判断部22は、スタータジェネレータ20を駆動してブレーキを作動させた結果、回転速度Nが低減され、ステップST2に戻る。
In step ST12, when the rotational speed N is smaller than NE2 (step ST12: YES), MF = “reverse driving” is set (step ST13). That is, it is determined that the
以上のように、ステップST11からステップST15の処理後にステップST2に戻ってきた場合、再び、上記した各処理が実施される。そして、そのときのMFに応じて、スタータジェネレータ20の動作が制御される。この制御は、エンジン1が再始動するまで、又は通常のアイドリングストップで完全にエンジン1が停止するまで繰り返される。
As described above, when the process returns to step ST2 after the process from step ST11 to step ST15, each process described above is performed again. Then, the operation of
例えば、ステップST11においてNOでステップST2に戻ってきた場合、再び回転速度Nが検出された結果、再び検出された回転速度NがNE3以下であれば(ステップST6:YES)、ステップST8でスイングバック制御が実施される。この結果、回転速度NがNE1まで高められ、制御終了となる。 For example, if NO is returned in step ST11 and the process returns to step ST2, as a result of detecting the rotational speed N again, if the rotational speed N detected again is equal to or lower than NE3 (step ST6: YES), swing back is performed in step ST8. Control is implemented. As a result, the rotational speed N is increased to NE1, and the control is terminated.
また、ステップST12においてNOでステップST2に戻ってきた場合、再び回転速度Nが検出される。この場合、正転駆動が継続されていることで回転速度Nが高められるため、ステップST2で再び検出された回転速度NがNE1以上になっていれば(ステップST4:YES)、エンジン1が再始動したと判断され、制御終了となる。 Further, when NO is returned in step ST12 to step ST2, the rotational speed N is detected again. In this case, since the rotation speed N is increased by continuing the forward rotation drive, if the rotation speed N detected again in step ST2 is equal to or higher than NE1 (step ST4: YES), the engine 1 is restarted. It is determined that the engine has started, and the control ends.
また、ステップST13を経てステップST2に戻ってきた場合、再び回転速度Nが検出された結果、再び検出された回転速度NがNE3以下であれば(ステップST6:YES)、ステップST8でスイングバック制御が実施される。この結果、回転速度NがNE1まで高められ、制御終了となる。なお、ブレーキが制御されることにより、回転速度Nの低下が促進され、エンジン1の回転を停止するまでの時間を短縮することができる。よって、スイングバック制御への移行がスムーズになり、エンジン再始動の応答性を高めることができる。 Further, when the process returns to step ST2 via step ST13, if the rotation speed N is detected again as a result of the detection of the rotation speed N again (step ST6: YES), the swingback control is performed in step ST8. Is implemented. As a result, the rotational speed N is increased to NE1, and the control is terminated. Note that, by controlling the brake, the decrease in the rotation speed N is promoted, and the time until the rotation of the engine 1 is stopped can be shortened. Therefore, the transition to the swingback control becomes smooth, and the responsiveness of engine restart can be improved.
以上のように、本実施の形態によれば、エンジン1停止制御開始後に再始動する際、エンジン1の駆動方法(正転駆動又は逆転駆動)の判定を、所定クランク位置におけるエンジン回転速度のみで行うことができる。この場合、判定基準となるNE2を設定する上で、所定(単一の)クランク位置におけるエンジン回転速度のみを調査すればよい。よって、NE2を決定する工数を削減することができる。このため、例えば、他機種のエンジンに同様のエンジン始動制御装置3を適用する際に、その開発工数を削減することができる。また、所定クランク位置で上記判断が実施されるため、判定基準となるNE2を単一のデータで構成することができる。このため、従来の様に、あらゆるクランク位置に対応した閾値で構成されるマップデータに比べて、ECU2に格納するデータ量を削減することができる。
As described above, according to the present embodiment, when restarting after the engine 1 stop control is started, the determination of the driving method (forward rotation driving or reverse rotation driving) of the engine 1 is made based only on the engine speed at the predetermined crank position. It can be carried out. In this case, it is only necessary to investigate only the engine speed at a predetermined (single) crank position when setting NE2 as a determination criterion. Therefore, the man-hour for determining NE2 can be reduced. Therefore, for example, when the same engine
なお、本発明は上記実施の形態に限定されず、種々変更して実施することが可能である。上記実施の形態において、添付図面に図示されている大きさや形状などについては、これに限定されず、本発明の効果を発揮する範囲内で適宜変更することが可能である。その他、本発明の目的の範囲を逸脱しない限りにおいて適宜変更して実施することが可能である。 In addition, this invention is not limited to the said embodiment, It can change and implement variously. In the above-described embodiment, the size, shape, and the like illustrated in the accompanying drawings are not limited to this, and can be appropriately changed within a range in which the effect of the present invention is exhibited. In addition, various modifications can be made without departing from the scope of the object of the present invention.
例えば、上記実施の形態において、圧縮行程内の所定位置でエンジン回転速度を検出する構成としたが、この構成に限定されない。エンジン回転速度を検出する箇所は、例えば、圧縮上死点や圧縮上死点の前後でもよい。 For example, in the above embodiment, the engine rotation speed is detected at a predetermined position in the compression stroke. However, the present invention is not limited to this structure. The part for detecting the engine rotation speed may be, for example, before or after the compression top dead center or the compression top dead center.
また、上記実施の形態において、スタータジェネレータ20でエンジン1を再始動する構成としたが、この構成に限定されない。スタータモータとジェネレータとを別で設け、スタータモータでエンジン1を再始動させてもよい。
Moreover, in the said embodiment, although it was set as the structure which restarts the engine 1 with the
また、上記実施の形態において、クランクシャフト10をスタータジェネレータ20で逆転駆動させる場合、ECU2(制御手段)は、クランクシャフト10の正転がシリンダ11内圧力によって逆転に転じる(停止する)タイミングでスタータジェネレータ20を逆転制御するとよい。この場合、スタータジェネレータ20の駆動負荷を低減することができ、この結果、消費電流を低減することができる。
In the above embodiment, when the
以上説明したように、本発明は、開発工数を抑えると共に、ECU内に格納されるマップデータの量を増加させることなく、エンジンの再始動を実現することができるという効果を有し、特に、アイドリングストップ後にエンジンを再始動させるエンジン始動制御装置に有用である。 As described above, the present invention has the effect that engine restart can be realized without reducing the development man-hours and without increasing the amount of map data stored in the ECU. This is useful for an engine start control device that restarts the engine after idling stop.
1 エンジン
2 ECU(制御手段)
3 エンジン始動制御装置
20 スタータジェネレータ
32 クランク角センサ(検出手段)
1
3 Engine
Claims (10)
エンジン回転速度を検出する検出手段と、
前記スロットル弁を開いた後に所定クランク位置における前記エンジン回転速度が閾値以上である場合に前記エンジンを正転駆動する一方、当該エンジン回転速度が前記閾値より小さい場合に前記エンジンを逆転駆動した後に前記エンジンを正転駆動する制御手段と、を備えることを特徴とするエンジン始動制御装置。 An engine start control device for stopping the engine when the throttle valve is closed, and starting the engine when the throttle valve is opened after the engine is stopped;
Detection means for detecting engine rotation speed;
When the engine rotational speed at a predetermined crank position is equal to or higher than a threshold value after opening the throttle valve, the engine is driven forward, while when the engine rotational speed is smaller than the threshold value, An engine start control device comprising: control means for forwardly driving the engine.
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