JP3879406B2 - エンジンのクランキング制御方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、自動車のエンジンを始動させるクランキングに係り、特にその態様をより詳細に制御することに係る。
【０００２】
【従来の技術】
自動車のエンジンは、蓄電装置を電源とし、モータにより始動のために回転駆動されるクランキングにより始動される。従来の自動車では、エンジンのクランキングは運転者の手動操作による車輌運行開始時のエンジン操作であり、冬季寒冷地でのエンジン冷温始動時のクランキングには、その仕方に幾分かの工夫が望まれるものの、蓄電装置の発電状態さえ正常に保たれていれば、通常は定常的操作であり、またそれは自動車の一回の運行について、その開始時にのみ行われる操作であるため、特にその態様の多様性について考慮が払われることはなかった。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、近年、燃料資源の節約と大気環境保全の必要から急速に脚光を浴びてきているエコラン車やハイブリッド車に於いては、エンジンのクランキングは、車輌の運行開始時だけでなく、運行の途中にも頻繁に行なわれる操作であり、それが行われるときのエンジンの暖機度は種々に異なり、それに応じてクランキングによるエンジンのかかり易さの度合は異なる。またエコラン車やハイブリッド車に於いては、従来の自動車のスタータモータに比して、より大きな駆動力のモータにてより高い回転数までクランキングすることが可能であるため、クランキングには幅広い多様性が可能である。一方、蓄電装置についても、その温度は、例えば早朝の郊外に於ける車輌始動時とそれより時を経て車輌が市街地に入った後とでは異なり、それに応じて蓄電装置の発電性能にも差が生ずる。従って、車輌の運行開始時および車輌の自動運転制御によるエンジン一時停止後再始動に於けるクランキングの態様をその都度最適制御することは、蓄電装置の性能維持とエンジン始動の静粛性、車輌発進の迅速性、燃費、排気性状の向上の調和にとって重要である。
【０００４】
本発明は、上記の事情に鑑み、運転者のエンジン始動操作や車輌運転制御装置の自動制御によって行なわれるエコラン車やハイブリッド車に於けるエンジンクランキングの態様を蓄電装置およびエンジンの状態に合わせてその都度最適化することを課題としている。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決すべく、本発明は、エンジンのクランキングを制御する方法にして、
蓄電装置の温度とエンジンの温度とに基づいて、クランキング態様を、蓄電装置の温度が所定の蓄電装置温度しきい値以上であり且つエンジンの温度が所定のエンジン温度しきい値以上であるときの第一の態様と、蓄電装置の温度は前記蓄電装置温度しきい値以上であるがエンジンの温度は前記エンジン温度しきい値未満であるときの第二の態様とに分別し、前記第一の態様に於いては、前記第二の態様によるクランキング時に比して燃料噴射禁止回転数が高くされることを特徴とする方法を提案するものである。尚、燃料噴射禁止回転数とは、エンジン回転数がそれ以下では燃料の噴射を禁止するエンジン回転数であり、エンジン回転数がそれ以下でなくなれば、燃料噴射の禁止が解除され、エンジンの回転に伴う各気筒の位相に合わせて燃料の噴射が開始される。
【０００６】
更に、本発明は、上記の如きクランキング態様分け制御に加えて、蓄電装置の温度は前記蓄電装置温度しきい値未満であるがエンジンの温度は前記エンジン温度しきい値以上であるときのクランキング態様を第三の態様とし、前記第三の態様に於いては、前記第一の態様によるクランキング時に比して燃料噴射禁止回転数を低くすることを提案するものである。
【０００７】
更に、本発明は、上記の如きクランキング態様分け制御に加えて、蓄電装置の温度が前記蓄電装置温度しきい値未満であり且つエンジンの温度が前記エンジン温度しきい値未満であるときのクランキング態様を第四の態様とし、前記第四の態様に於いては、前記第一の態様によるクランキング時に比して燃料噴射禁止回転数を低くし且つ燃料噴射量が増量することを提案するものである。
【０００８】
【発明の作用及び効果】
車輌用蓄電装置は、通常電気化学反応により電力を発生するものであり、その発電性能はその温度によって大きく左右され、温度が低いと発電性能は低下してくる。蓄電装置の温度は概略大気温度に相当する。一方、エンジンのクランキングに要する駆動力はエンジンの温度によって異なり、エンジンが冷温状態から始動されるときと、エンジンが暖機後の作動中に短時間一時停止されたときの再始動とでは、後者のクランキングに要する駆動力は前者のクランキングに要する駆動力に比してかなり小さくて済む。更にまた、エンジンが暖機した状態にあるときには、噴射された燃料は着火し易く、燃料が理論空燃比またはリーン空燃比にて噴射されてもエンジンは良好に始動する。
【０００９】
そこで、蓄電装置の温度を一つのパラメータとし、エンジンの温度を他の一つのパラメータとして、これら二つのパラメータに基づき、Ｔａｏを蓄電装置についてその発電性能が良好に発揮される温度領域とそうでない領域とを少なくとも二つに区別する境界の温度とし、またＴｅｏをエンジンが暖機状態にあってクランキングによる始動が容易なエンジンの温度領域とそうでない領域とを少なくとも二つに区別する境界の温度として、エンジンのクランキング環境を仕分けると、添付の図１に示すように少なくとも大別して四つの異なる環境が考えられる。
【００１０】
この内、領域（１）は、蓄電装置の温度がしきい値以上であって蓄電装置の発電性能は良好であり、またエンジンの温度もしきい値以上であってクランキング駆動され易く、また噴射された燃料も着火し易い環境である。これは従来の自動車に於いて、車輌運行開始時にのみ行われるクランキングでは、遭遇しにくい環境である。領域（２）は、蓄電装置の温度はしきい値以上であって蓄電装置の発電性能は良好であるが、エンジン温度はしきい値未満であり、これは温暖気候でのエンジン冷温始動時のクランキング環境である。領域（３）は、蓄電装置の温度はしきい値未満であって蓄電装置の発電性能は劣っているが、エンジン温度はしきい値以上であって多少クランキングが弱くても始動し易い状態にある環境である。そして領域（４）は、蓄電装置の温度はしきい値未満であって蓄電装置の発電性能は劣っており、しかもエンジン温度はしきい値未満であってクランキングされ易くはなく、また噴射された燃料も着火し易くはない環境である。
【００１１】
従って、上記の如く蓄電装置の温度とエンジンの温度とに基づいてクランキング環境を少なくとも四つの環境に分別し、エコラン車やハイブリッド車に於いて新たに登場するクランキング環境である、蓄電装置の温度が所定の蓄電装置温度しきい値以上であって蓄電装置の発電性能は良好であり、且つエンジンの温度も所定のエンジン温度しきい値以上であって回転駆動され易く且つ噴射燃料が着火し易い環境に対するクランキング態様を第一の態様とし、蓄電装置の温度は所定の蓄電装置温度しきい値以上であって蓄電装置の発電性能は高いが、エンジンの温度は所定のエンジン温度しきい値以下であって特に回転駆動され易くまた噴射燃料が着火しやすい状態ではない環境（即ち従来一般の温暖気候下でのエンジン冷温始動環境）に対するクランキング態様を第二の態様とし、第一の態様に於いては、第二の態様によるクランキング時に比して燃料噴射禁止回転数が高くされるようなクランキング分別制御がなされれば、エコラン車やハイブリッド車に於いて頻繁に生ずるエンジン暖機後のエンジン一時停止後再始動を、クランキングを感じさせない極く自然なエンジンの作動再開とすることができる。
【００１２】
即ち、従来エコラン車やハイブリッド車のエンジン冷温時クランキングに於いては、エンジンはモータによりアイドル回転数の約５割程度の回転数に達するところまで駆動されたところで燃料噴射が開始され、これより僅かに遅れてエンジンが自爆を開始する。エンジンが自爆を開始すると、燃料の噴射開始と燃料の燃焼開始との間の遅れによって生じた燃料の蓄積による燃料一時増量効果により、エンジンは自爆開始後一旦回転数がアイドル回転数以上に上昇する始動時吹きがりを起こす。かかるエンジンの始動時吹きがりは、エンジンの冷温始動にとっては、始動をより確実にする上で好ましい現象であるが、エコラン車やハイブリッド車に於いて車輌の運行中頻繁に生ずるエンジン一時停止後再始動時には異和感を与え、かつエンジン始動性の確保のために必要な量以上の燃料を噴射させ、燃費および排気性能上からも好ましくない。これに対し、上記の通り第一のクランキング態様にては、従来のクランキング態様である第二の態様によるクランキング時に比して燃料噴射禁止回転数が高くされ、エンジンがモータによりほぼアイドル回転数に達するまで駆動されたところで燃料噴射が開始されれば、このとき暖機状態にあるエンジンの自爆運転は、恰も連続運転の途中である如く滑らかに開始され、かつ余分な燃料増量も抑制される。
【００１３】
更に、蓄電装置の温度は蓄電装置温度しきい値未満であるがエンジンの温度はエンジン温度しきい値以上である領域（３）に於いては、蓄電装置の発電性能は低温のため低下しているが、エンジンは既に暖機状態にあって噴射された燃料は燃え易い状態にあり、標準のクランキング回転数まで回転数が上げられなくても、それより低い回転数まで駆動されたところで燃料さえ噴射されればエンジンは始動し得るので、このとき選択される前記第三の態様に於いては、燃料噴射禁止回転数が領域（１）にて行われる前記第一の態様によるクランキング時に比して低くされ、クランキングのより早い時期から燃料噴射を開始し、低温のため低下している蓄電装置の発電性能に対処し得るようなクランキングとされれば、蓄電装置の負荷を低減してエンジンを始動させることができる。
【００１４】
更にまた、蓄電装置の温度が前記蓄電装置温度しきい値未満であって蓄電装置の発電性能は低下しており、しかもエンジンの温度も前記エンジン温度しきい値未満であって回転駆動され易くはなく、また噴射された燃料も燃焼し易くはない領域（４）に於いては、前記第四の態様による如く、燃料噴射禁止回転数が領域（１）にて行われる前記第一の態様によるクランキング時に比して低くされ、クランキングのより早い時期から燃料噴射を開始し、低温のため低下している蓄電装置の発電性能に対処すると共に、燃料噴射量を増量してエンジンを冷温にても始動し易くすれば、そのような状況下にても、蓄電装置を傷めることなくエンジンを確実に始動させることができる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下に添付の図を参照して、本発明を実施例について詳細に説明する。
【００１６】
現今の自動車に於いては、コンピュータを用いた車輌運転制御装置が既に汎用されており、特に本発明が使用されるに適したエコラン車やハイブリッド車ではそのような車輌運転制御装置が必ず設けられているので、本発明によるエンジンのクランキング制御方法は、そのコンピュータによる任意のエンジン制御プログラムの一部に追加して組み込まれる形にて実施されてよい。コンピュータを用いた車輌運転制御装置の一般的基本構成は既にこの技術の分野に於ては周知の事項であるので、本発明の方法が実施可能であること裏付けるためのこの種の車輌運転制御装置についての説明は、明細書の記載が冗長になるのを避けるため省略する。
【００１７】
図２は本発明によるエンジンクランキング制御方法の一つの実施例を制御作動のフローチャートにて示す図である。尚、本発明によるエンジンクランキング制御が行なわれるのは、車輌運行開始の当初に運転者がエンジンを始動させるためにイグニッションをオンにしてエンジン始動指令を発した時およびエコラン車やハイブリッド車に於いてコンピュータ制御の下に行なわれる車輌運行中のエンジン一時停止後にエンジン再始動される時の少なくとも一方である。
【００１８】
エコラン車やハイブリッド車の運行が開始されるとき、或は車輌運転制御装置の判断によりエンジンの一時停止が行なわれた後、エンジンの再始動の判断がなされると、図示の制御が開始され、ステップ１０にて本発明の制御に関連するデータの読込みが行われる。これらのデータには、蓄電装置温度、エンジンの温度およびエンジン回転数が含まれる。次いで制御はステップ２０へ進み、フラグＦが１であるか否かが判断される。フラグＦは後程ステップ１４０にて１にセットされるものであり、この種の制御の常として制御開始時に０にリセットされている。従って、制御が開始後初めてステップ２０に至ったときの答えはノーであり、制御はステップ３０へ進む。
【００１９】
ステップ３０に於いては、ステップ１０にて読みこまれた蓄電装置温度Ｔａが図１について記載した発電性能の良非の判断の境界とされる適当な所定のしきい値温度Ｔａｏ以上であるか否かが判断される。答えがイエスのときには、制御はステップ４０へ進み、ステップ１０にて読みこまれたエンジン温度Ｔｅが同じく図１について記載したエンジンの始動性の良非の判断の境界とするに適当な所定のしきい値温度Ｔｅｏ以上であるか否かが判断される。答えがイエスのときには、制御はステップ５０へ進み、クランキングに於ける燃料噴射禁止回転数を調節するための係数αが０．９とされる。但し、この値は一つの例である。ステップ４０の答えがノーのときには、制御はステップ６０へ進み、係数αは０．７とされる。但し、この値も一例である。
【００２０】
ステップ３０の答えがノーのときには、制御はステップ７０へ進み、エンジン温度Ｔｅが上記のしきい値温度Ｔｅｏ以上であるか否かが判断される。答えがイエスのときには、制御はステップ８０へ進み、上記の係数αが０．６とされる。但し、この値も一例である。ステップ７０の答えがノーのときには、制御はステップ９０へ進み、上記の係数αが０．５とされる。但し、この値も一例である。
【００２１】
制御がステップ５０、６０または８０へ進んだときには、次いで制御はそれぞれステップ１００、１１０または１２０へ進み、燃料噴射量を調節する係数ｆが１．０とされる。尚、ステップ１１０にては、ｆは１．０より幾分増大されてもよい。ステップ１３０にては、係数ｆは１．２とされる。但し、この値も一例である。
【００２２】
いづれの場合にも、次いで制御はステップ１４０へ進み、フラグＦが１にセットされる。そして制御はステップ１５０へ進み、エンジンを始動用に駆動するモータが通電され、エンジンのクランキングが開始される。その後制御はステップ１６０へ進み、Ｎｅｏをエンジンのアイドル回転数として、エンジン回転数Ｎｅがα・Ｎｅｏに達したか否かが判断される。当初は答えはノーであり、制御はステップ１０へ戻り、再度データの読み直しが行なわれる。その後制御は再度ステップ２０へ進むが、このときフラグＦは既に１となっているので、これ以後ステップ１０へ戻った制御は直ちにステップ１５０へ進み、モータの通電を続けつつステップ１６０にてエンジン回転数Ｎｅがα・Ｎｅｏに達したか否かが監視される。
【００２３】
エンジン回転数ＮｅがαＮｅｏに達し、ステップ１６０の答えがノーからイエスに転ずると、制御はステップ１７０へ進み、各気筒の作動位相に合わせて燃料噴射が開始される。燃料噴射量Ｑｆは標準燃料噴射量Ｑｆｏに上記の係数ｆを乗じた値とされる。こうして燃料噴射が開始された後もエンジンの回転数の監視は続けられ、ステップ１８０にてエンジン回転数Ｎｅが所定のアイドル回転数Ｎｅｏに達したか否かが判断される。当初はステップ１８０の答えはノーであり、制御はステップ１０へ戻り、ステップ１５０〜１７０が続けられるが、やがてＮｅはＮｅｏに達し、ステップ１８０の答えはノーからイエスに転ずるので、制御はステップ１９０へ進み、ここでモータへの通電は停止され、エンジンクランキングは終了する。制御はその後ステップ２００にてフラグＦを０にリセットして終る。
【００２４】
尚、エンジンのクランキングには燃料供給系に於ける燃料の流れ具合等何らかの原因によりエンジンが所定の態様にてクランキングされてもエンジンが自爆を開始しないという失敗が皆無ではなく、従ってステップ１７０の開始後適当な時間が経過してもステップ１８０の答えがイエスに転じないときには、モータの通電を一旦停止し、何らかの適当な処置の下にクランキングを再度試みるという自動乃至手動の操作が必要であろうが、それは本発明によるクランキング制御の範囲外である。従って、図示のフローチャートは、ステップ１８０の答えがノーである限り制御は永久にステップ１０へ戻り図示のステップを繰り返すことを意味するものではない。
【００２５】
以上に於いては本発明を一つの実施例について詳細に説明したが、かかる実施例について本発明の範囲内にて種々の修正が可能であることは当業者にとって明らかであろう。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明によるエンジンクランキング制御方法の蓄電装置温度とエンジン温度による区分けの基本概念を示すグラフ。
【図２】本発明によるエンジンクランキング制御方法の一つの実施例を示すフローチャート。

Claims (3)

1. エンジンのクランキングを制御する方法にして、
   蓄電装置の温度とエンジンの温度とに基づいて、クランキング態様を、蓄電装置の温度が所定の蓄電装置温度しきい値以上であり且つエンジンの温度が所定のエンジン温度しきい値以上であるときの第一の態様と、蓄電装置の温度は前記蓄電装置温度しきい値以上であるがエンジンの温度は前記エンジン温度しきい値未満であるときの第二の態様とに分別し、前記第一の態様に於いては、前記第二の態様によるクランキング時に比して燃料噴射禁止回転数が高くされることを特徴とする方法。
2. 更に、蓄電装置の温度は前記蓄電装置温度しきい値未満であるがエンジンの温度は前記エンジン温度しきい値以上であるときのクランキング態様を第三の態様とし、前記第三の態様に於いては、前記第一の態様によるクランキング時に比して燃料噴射禁止回転数が低くされることを特徴とする請求項１に記載の方法。
3. 更に、蓄電装置の温度が前記蓄電装置温度しきい値未満であり且つエンジンの温度が前記エンジン温度しきい値未満であるときのクランキング態様を第四の態様とし、前記第四の態様に於いては、前記第一の態様によるクランキング時に比して燃料噴射禁止回転数が低くされ且つ燃料噴射量が増量されることを特徴とする請求項１または２に記載の方法。

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