JP4470767B2 - 気体燃料エンジンの始動制御装置 - Google Patents

Description

本発明は気体燃料エンジンの始動制御装置に関するものである。

エンジンを停止させた状態では、その吸気系（吸気マニホールド、サージタンク等）は全負荷相当の大気圧状態にある。従って、エンジンを電動モータでクランキングして直ぐに始動させると、つまり燃料の噴射・点火を行なうと、スロットル弁を全閉状態とした状態であっても、吸気系に存する空気がエンジンの燃焼室に多量に吸入されて大きなトルクが発生し、エンジンが吹き上がる（エンジン回転数が過度に上昇する）。特にアイドルストップ車やハイブリッド車ではシフトレバーをＤレンジにした状態でエンジンを始動させるため、始動時の大きなエンジントルクが車輪に伝わってショックとなり、乗員に不快感を与える。

これに対して、スタータモータによるクランキング中は吸気圧が所定値に低下するまでアイドルスピードコントロールバルブを全閉とし、しかる後に目標開度に開弁させることにより、エンジン吹き上がりを防止することは知られている（特許文献１参照）。また、特許文献２には、エンジンクランキング中は燃料噴射及び点火を禁止し、吸気負圧が所定値になったときに、その禁止を解除することにより、始動時のノッキング発生を防止することが記載されている。
特開平１０−１８８８５号公報 特開昭６３−１１１２６０号公報

しかし、吸気圧が所定値に低下するまで待って燃料噴射及び点火を行なうようにした場合、エンジンのクランキング時間が長くなり、スタータモータの消費電力の増加を招く。しかも、エンジン燃焼室を吹き抜けた多量の空気が排気系の触媒（三元触媒）に供給されて該触媒まわりの酸素濃度が高くなることにより、エンジン始動直後のＮＯｘ浄化率が低下する。

そこで、本発明は、水素等の気体燃料を用いるエンジンにおいて、上記モータ消費電力の増加や始動直後の触媒によるＮＯｘ浄化能の低下を抑制しつつ、上記エンジン吹き上がりの問題を解消する。

本発明は、気体燃料エンジンの場合、気体燃料を吸気行程で燃焼室に噴射すると、吸気充填効率が低下する点に着目し、このことを利用して、上記課題を解決した。

まず、請求項１に係る発明は、気体燃料を直接燃焼室に噴射供給する気体燃料供給手段と、エンジンの作動行程が圧縮行程にあるときに上記気体燃料が上記燃焼室に供給されるように上記気体燃料供給手段を作動させる噴射制御手段とを備えている気体燃料エンジンの始動制御装置において、
エンジン始動時の吸気の目標充填効率を決定する目標充填効率決定手段と、
上記エンジンの始動要求を検出する始動要求検出手段と、
上記始動要求検出手段によって上記始動要求が検出されたときに上記エンジンのクランキングを行なう始動用の電動モータとを備え、
上記噴射制御手段は、上記始動要求検出手段によってエンジンの始動要求が検出されたときは、上記エンジンのクランキングに伴って吸気充填効率が上記始動時の目標充填効率よりも所定値大きい閾値まで低下したときに、上記気体燃料供給手段による燃料噴射時期を吸気行程に設定してエンジンを始動させるものであり、
上記所定値として、気体燃料を吸気行程で噴射したときに該気体燃料のボリュームに相当する吸気量が排除されて低下する吸気充填効率の当該低下量が与えられることを特徴とする。

すなわち、気体燃料をエンジンの吸気行程において燃焼室に噴射すると、その気体燃料が燃焼室で占めるボリューム分、吸入空気量が減少する。つまり、圧縮行程噴射の場合よりも吸気充填効率が低下してエンジン始動時のトルクが低くなる。しかも、エンジン始動のために燃料の吸気行程噴射を行なうと、それによって吸気充填効率が直ちに過不足なく目標充填効率になる。つまり、始動のための吸気行程噴射が早すぎて吸気充填効率が目標充填効率まで低下しないということが避けられるとともに、その吸気行程噴射が遅すぎて無駄にクランキングを行なうことが避けられる。従って、エンジン始動時の吹き上がりを抑制しつつ、電動モータによるクランキング時間を短くすることが可能になり、電力消費量の抑制に有利になる。また、排気系に三元触媒を配置してＮＯｘを浄化する場合でも、その三元触媒まわりの酸素濃度が高くなることが避けられ、始動時に該触媒のＮＯｘ浄化能が低下することを抑制することができる。

請求項２に係る発明は、請求項１において、
車両を走行させる動力として上記気体燃料エンジンと走行用電動モータとを備え、
さらに、上記走行用電動モータによって車両を走行させているモータ走行中に、上記始動要求検出手段によって上記エンジンの始動要求が検出されたときに、上記エンジンに要求されるトルクの大きさが所定値よりも大きいか否かを判定する判定手段を備え、
上記噴射制御手段は、上記エンジン始動のための燃料噴射時期を、上記判定手段によって判定される要求トルクが所定値以下であるときには吸気行程に設定し、該要求トルクが所定値よりも大きいときには圧縮行程に設定することを特徴とする。

モータ走行中にエンジンを始動させる際、要求トルクが小さいときは、エンジン始動のための燃料噴射が吸気行程噴射になって吸気充填効率が低くなるから、始動用電動モータによる電力消費量の抑制及び触媒ＮＯｘ浄化能の低下抑制を図りながら、トルクショックが出ることを防止することができる。一方、要求トルクが大きいときは、エンジン始動のための燃料噴射が圧縮行程噴射になるから吸気充填効率の低下はなく、スロットル弁が開くことにより高い吸気充填効率でエンジンを始動させることができる。よって、エンジントルクを速やかに要求トルクに近づけることができ、車両の加速性確保に有利になる。

請求項３に係る発明は、請求項１において、
上記エンジン運転中に所定の停止条件が成立したときに該エンジンを停止させる自動停止手段と、
上記エンジン停止中に、上記始動要求検出手段によって上記エンジンの始動要求が検出されたときに、上記エンジンに要求されるトルクの大きさが所定値よりも大きいか否かを判定する判定手段を備え、
上記噴射制御手段は、上記エンジン始動のための燃料噴射時期を、上記判定手段によって判定される要求トルクが所定値以下であるときには吸気行程に設定し、該要求トルクが所定値よりも大きいときには圧縮行程に設定することを特徴とする。

従って、エンジンの自動停止後、再始動が要求されたとき、要求トルクが小さいときは、エンジン始動のための燃料噴射が吸気行程噴射になって吸気充填効率が低くなるから、始動用電動モータによる電力消費量の抑制及び触媒ＮＯｘ浄化能の低下抑制を図りながら、トルクショックが出ることを防止することができる。一方、要求トルクが大きいときは、エンジン始動のための燃料噴射が圧縮行程噴射になって高い吸気充填効率でエンジンを始動させることができるから、エンジントルクを速やかに要求トルクに近づけることができ、車両の加速性確保に有利になる。

請求項１に係る発明によれば、気体燃料を直接燃焼室に噴射供給する気体燃料供給手段と、エンジンの作動行程が圧縮行程にあるときに上記気体燃料供給手段を作動させる噴射制御手段とを備えている気体燃料エンジンの始動制御装置において、始動要求検出手段によってエンジンの始動要求が検出されたときは、上記気体燃料供給手段による燃料噴射時期を吸気行程に設定し、該気体燃料の吸気行程噴射による吸気充填効率低下分を見込んだ吸気充填効率になったときに、当該吸気行程噴射によってエンジンを始動させるから、エンジン始動時の吹き上がりを抑制しつつ、エンジン始動のための電力消費量を抑制することができるとともに、排気系に三元触媒を配置したときのＮＯｘ浄化能の低下を抑制することができる。

請求項２に係る発明によれば、請求項１において、車両を走行させる動力として上記気体燃料エンジンと走行用電動モータとを備えたパワートレインにおいて、モータ走行中にエンジンを始動させる際、要求トルクが小さいときは吸気行程噴射でエンジンを始動させるから、電力消費量の抑制及び触媒ＮＯｘ浄化能の低下抑制を図りながら、トルクショックが出ることを防止することができる一方、要求トルクが大きいときは圧縮行程噴射でエンジンを始動させるから、エンジントルクを速やかに要求トルクに近づけることができ、車両の加速性確保に有利になる。

請求項３に係る発明は、請求項１において、エンジンの自動停止後、再始動が要求されたとき、要求トルクが小さいときは吸気行程噴射でエンジンを始動させるから、電力消費量の抑制及び触媒ＮＯｘ浄化能の低下抑制を図りながら、トルクショックが出ることを防止することができる一方、要求トルクが大きいときは圧縮行程噴射でエンジンを始動させるから、エンジントルクを速やかに要求トルクに近づけることができ、車両の加速性確保に有利になる。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。

＜実施形態１＞
図１において、１はアイドルストップシステムを備えた車両の多気筒気体燃料エンジンであり、その出力によりトランスミッション１２及びデフ７を介して車輪Ｗを駆動するようになっている。１１はエンジン１の自動停止後に伝動ベルト１０を介して該エンジン１に動力を伝えてこれを再始動させるための再始動用電動モータ（交流モータ）、３は再始動用電動モータ１１に対し直流を交流に変換するインバータ４を介して給電するバッテリである。バッテリ３はエンジン１によって駆動されるジェネレータ（図示省略）により充電される。また、エンジン１には、該エンジン１をイグニッションスイッチで始動するためのスイッチ始動用電動モータ（図示省略）が設けられており、このスイッチ始動用電動モータもバッテリ３から給電される。

上記気体燃料エンジン１は、図２に示すように、気体燃料として水素を採用したロータリーピストンエンジンであって、２つのロータハウジング２１，２１を３つのサイドハウジング（図示省略）の間に挟み込むようにして一体化し、その間に形成される２つの気筒にそれぞれロータ２２，２２を収容した２ロータタイプのものである。吸気通路２３は分岐して各気筒に接続され、分岐部よりも上流側にスロットル弁２４及びその駆動モータ２５が設けられている。

エンジン１には、各気筒に水素を供給する手段として第１及び第２の水素インジェクタ２６，２７が設けられているとともに、各気筒に燃料としてガソリンを供給するためのガソリンインジェクタ２８も設けられている。第１水素インジェクタ２６は気筒内に水素を直接噴射する筒内噴射型であり、第２水素インジェクタ２７及びガソリンインジェクタ２８は吸気マニホルド内に水素及びガソリンのそれぞれを噴射するマニホルド噴射型である。水素インジェクタ２６，２７には図１に示す気体燃料タンク２９から水素が供給され、ガソリンインジェクタ２８には図１に示すガソリンタンク３０からガソリンが供給される。なお、図示は省略するが、エンジン１の排気通路には三元触媒が配置されている。

そうして、各気筒のインジェクタ２６〜２８、点火プラグ３１，３２及びスロットル弁駆動モータ２５を制御するために、マイクロコンピュータを利用した制御手段３４が設けられている。この制御手段３４は、エンジン１の自動停止手段４０、始動要求検出手段４１、目標充填効率決定手段４２、要求トルク判定手段４３及び燃料噴射制御手段４４として働く。その制御はスロットル開度センサ３５、車速センサ３６、アクセル開度センサ３７、吸入空気量を検出するエアフロメータ３８、気体燃料タンク２９の水素残量を検出する残圧センサ３９、車両のブレーキの作動を検出するブレーキセンサ４５、スロットル弁下流の吸気負圧センサ４６等の信号に基いて行なわれる。

自動停止手段４０は、エンジン運転中に所定の一時停止条件が成立したときに該エンジンを停止させるものである。その一時停止条件とは、エンジン１のアクセル開度（又はスロットル開度）が全閉である、車両のブレーキ踏込み量が所定値以上である、並びに車速が零である、という３条件が共に成立し、且つ予め設定されたアイドルストップ禁止条件が成立していないことである。アイドルストップ禁止条件とは、バッテリ２の残存充電量ＳＯＣが所定値以下である等である。

始動要求検出手段４１は、エンジン１に対するドライバの始動要求を検出するものであり、イグニッションスイッチがオンにされたときに始動要求があったと判定し、また、アイドルストップ中（自動停止手段４０によるエンジン停止中）であれば、ブレーキセンサ４５からブレーキオフ（ブレーキ解除）信号が与えられときに再始動要求があったと判定する。

目標充填効率決定手段４２は、始動要求検出手段４１により再始動要求が判定されたときに、アクセル開度センサ３７によって検出されるアクセル開度（ドライバ要求トルク）に基いて、吸気の目標充填効率を求める。この目標充填効率は、予めエンジン運転状態に対応させて設定した目標空燃比、当該判定時点での大気温、気圧、エンジン水温等に基いて補正する。

要求トルク判定手段４３は、始動要求検出手段４１により再始動要求が判定されたときに、ドライバが要求するエンジントルクの大きさが所定値よりも大きいか否かを、アクセル開度センサ３７によって検出されるアクセル開度に基いて判定する。具体的には、上記所定値にはクランキング中の吸気充填効率を与え、要求トルクに対応する目標充填効率と吸気充填効率との比較により、目標充填効率の方が大きいときは要求トルク大と判定し、そうでないときは要求トルク小と判定する。

燃料噴射制御手段４４は、始動要求検出手段４１によってイグニッションスイッチによるエンジン１の始動要求が検出されたときは、水素インジェクタ２６による燃料噴射時期を吸気行程に設定してエンジン１を始動させる。この吸気行程噴射を開始する時期は、スイッチ始動用電動モータによるエンジン１のクランキングに伴って、吸気充填効率が目標充填効率よりも所定値大きい閾値まで低下したときである。

吸気充填効率は、吸気負圧センサ４６によって検出される吸気負圧、エンジン回転数及び吸気温度に基いて求められる。この場合のアクセル開度は零であるから、目標充填効率は、アクセル開度零でのクリープ走行（微速走行）が可能となる値が与えられる。上記所定値としては、気体燃料を吸気行程噴射したときに該気体燃料のボリュームに相当する吸気量が排除されて低下する吸気充填効率の当該低下量が与えられる。

また、燃料噴射制御手段４４は、始動要求検出手段４１によってアイドルストップ中の再始動要求が検出されたときは、要求トルク判定手段４３によって判定される要求トルクが所定値以下であるときには水素インジェクタ２６による燃料噴射時期を吸気行程に設定し、該要求トルクが所定値よりも大きいときに当該燃料噴射時期を圧縮行程に設定して、それぞれエンジン１を始動させる。

具体的には、クランキング中の吸気充填効率が上記要求トルクから求まる目標充填効率以上になっているときは吸気行程噴射を実行し、吸気充填効率が目標充填効率よりも低いときは圧縮行程噴射を実行する。吸気行程噴射を開始する時期は、イグニッションスイッチによる始動の場合と同じく、吸気充填効率が目標充填効率よりも所定値大きい閾値まで低下したときであり、その所定値としては、気体燃料を吸気行程噴射したときに該気体燃料のボリュームに相当する吸気量が排除されて低下する吸気充填効率の当該低下量が与えられる。

（イグニッションスイッチによる始動）
図３はイグニッションスイッチによるエンジン始動制御のフローを示す。スタートに伴って各種信号の読込みが行なわれ、ステップＡ１ではイグニッションスイッチによるエンジン始動要求があったか否かが判定される。その始動要求があったときはステップＡ２に進み、クリープ走行可能な目標充填効率が大気温、気圧、エンジン水温等に基いて決定される。続くステップＡ３でスイッチ始動用電動モータによるエンジン１のクランキングが開始され、続くステップＡ４で吸気充填効率が閾値Ｘまで低下したか否か判定される。この閾値Ｘは目標充填効率から所定値（気体燃料を吸気行程噴射したときに該気体燃料のボリュームに相当する吸気充填効率低下量）大きいレベルに設定される。吸気充填効率が閾値Ｘ以下に低下したときはステップＡ５に進み、水素インジェクタ２６による水素燃料の吸気行程噴射及び点火が実行される。

従って、図４に示すように、エンジン回転数零、エンジントルク零、モータトルク零のエンジン停止状態では、吸気系（吸気マニホールド、サージタンク等）の内部は大気圧であるから、その状態でエンジンを始動したときの吸気充填効率は１００％に近い値である。ｔ１の時点でイグニッションスイッチがオンにされると、スイッチ始動用電動モータが作動してモータトルクが立ち上がり、それに伴ってエンジン回転数が上昇していく。エンジン１はクランキング中であるからエンジントルクは負の値になる。

エンジン１のクランキングに伴って、吸気系内の空気がエンジン１の気筒を吹き抜けて排気通路に排出される。これにより、吸気負圧が大きくなっていき、従って、吸気充填効率が低下していく。

そうして、本発明の場合は、吸気充填効率が閾値Ｘまで低下した時点ｔ２で水素インジェクタ２６による水素燃料の吸気行程噴射及び点火が実行される。この吸気行程噴射により、エンジン１の気筒内で水素燃料が占める容積分だけ吸気量が少なくなることから、吸気充填効率の低下が急に大きくなる。さらに、上記閾値Ｘとして、目標充填効率から所定値（気体燃料を吸気行程噴射したときに該気体燃料のボリュームに相当する吸気充填効率低下量）大きい値が与えられているから、当該吸気行程噴射によって吸気充填効率が速やかに目標充填効率まで低下することになる。そして、上記吸気行程噴射によるエンジン１の始動によってエンジントルクが立ち上がり、次いで電動モータが停止される。従って、エンジン１の吹き上がり（エンジン回転数の過度な上昇）は生じない。

これに対して、従来の始動制御の場合、つまり、エンジン吹き上がりを招くことなく、圧縮行程噴射によってエンジン１を始動させるには、クランキングによって吸気充填効率が目標充填効率近くに低下するｔ３時点まで燃料噴射による始動を遅延させる必要がある。

このように本発明によれば、エンジン吹き上がりを招くことなく、早めにエンジン１を始動させることができる、換言すれば、クランキング時間を短くすることができるため、始動用電動モータによる電力消費量を少なくすることができる。しかも、排気系に配置した三元触媒まわりの酸素濃度が過剰に高くなることが避けられ、エンジン始動直後のＮＯｘ浄化率の低下を抑えることができる。

（アイドルストップ後の再始動）
図５はアイドルストップ後の再始動制御のフローを示す。スタートに伴って各種信号の読込みが行なわれ、ステップＢ１ではブレーキオフによるエンジン再始動の要求があったか否かが判定される。再始動要求があったときはステップＢ２に進み、要求トルク（アクセル開度）、目標空燃比等に基いて目標充填効率が決定される。続くステップＢ３で吸気充填効率が目標充填効率以上であるか否かが判定される。

吸気充填効率が高い場合、すなわち、要求トルクが低い緩加速要求の場合はステップＢ４に進み、イグニッションスイッチによる始動の場合と同じく、吸気充填効率が閾値Ｘまで低下したか否か判定される。吸気充填効率が閾値Ｘ以下に低下していないときはステップＢ５に進み、再始動用電動モータ１１によるクランキングが行なわれる。そして、吸気充填効率が閾値Ｘ以下に低下したときはステップＢ６に進み、水素インジェクタ２６による水素燃料の吸気行程噴射及び点火が実行される。

一方、ステップＢ３において吸気充填効率が目標充填効率よりも低い、すなわち、要求トルクが高い急加速要求の場合はステップＢ７に進み、水素インジェクタ２６による水素燃料の圧縮行程噴射及び点火が実行される。

従って、図６に示すように、アイドルストップ状態からｔ１時点でブレーキオフになると、再始動用電動モータ１１が作動してモータトルクが立ち上がり、それに伴ってエンジン回転数が上昇していく。エンジン１はクランキング中であるからエンジントルクは負の値になる。このクランキングに伴って吸気充填効率が低下していくが、アクセルペダルが踏まれる前は目標充填効率がイグニッションスイッチによる始動の場合と同じく低いから、エンジン始動のための水素燃料の噴射は行なわれない。

アクセルペダルが踏まれると、そのときのアクセル開度に対応する要求トルク、目標空燃比等に基いて目標充填効率が求められる。アクセルペダルの踏み込み量が大きく目標充填効率が吸気充填効率よりも高いときは、急加速要求であるから、水素燃料の圧縮行程噴射及び点火が実行される。従って、吸気充填効率の低下はなく、スロットル弁が開くことによって吸気充填効率が高くなり、エンジントルクは速やかに要求トルクに近づく。

一方、アクセルペダルの踏み込み量が小さく目標充填効率が吸気充填効率より低いときは、緩加速要求であるから、吸気充填効率が閾値Ｘ以下になった時点で水素インジェクタ２６による水素燃料の吸気行程噴射及び点火が実行される。従って、吸気充填効率が速やかに低下して、緩加速要求に対応する目標充填効率になり、エンジントルクの過剰な上昇が避けられる。

よって、急加速要求のときは、圧縮行程噴射によりエンジントルクを速やかに上昇させて当該要求に応えることができる一方、緩加速要求のときは、エンジン吹き上がりを招くことなく、早めにエンジン１を始動させることができ、再始動用電動モータ１１による電力消費量を少なくすることができるとともに、エンジン始動直後のＮＯｘ浄化率の低下量を抑えることができる。

なお、急加速要求のとき、その要求トルクが低いときは水素インジェクタ２７によるマニホルド噴射を行なうようにしてもよい。このマニホルド噴射では吸気と水素燃料とが予め混合された状態でエンジン燃焼室に入る。この場合は、図６に「急加速（予混）」で示すように、水素燃料の量に相当する分だけ吸気充填効率が低くなるから、エンジントルクも低めになる。

＜実施形態２＞
この実施形態は図７に模式的に示すハイブリッド型パワートレインに関する。同図において、１は気体燃料エンジン（実施形態１と同じロータリピストンエンジン）、２は走行用電動モータ（交流モータ）、３は電動モータ２に対し直流を交流に変換するインバータ４を介して給電するバッテリ、５はエンジン運転中は発電機として働いてインバータ４を介して車載電気負荷及びバッテリ３に給電し、エンジン１を始動する際にはクランキング動作を行なうモータジェネレータである。

上記気体燃料エンジン１、電動モータ２及びジェネレータ５が遊星ギヤユニット（動力分割機構）６によって連係している。７はデフ、８は車軸である。すなわち、遊星ギヤユニット６は、図８に示すように、リングギヤ１１と、このリングギヤ１１の内側に配置されたサンギヤ１２と、リングギヤ１１及びサンギヤ１２の双方に噛合してサンギヤ１２の外周をリングギヤ１１の内周に沿って回る複数個のプラネタリギヤ１３とにより構成されている。

各プラネタリギヤ１３と気体燃料エンジン１の出力軸とがキャリア１４を介し一体的に回転するように連結され、サンギヤ１２とジェネレータ５の回転軸５ａとが同軸に連結され、リングギヤ１１に噛み合ったカウンタギヤ１５に電動モータ２の出力軸２ａのギヤ１６が噛み合っている。そうして、カウンタギヤ１５の回転がこれと同軸の伝動ギヤ１７及びデフギヤ１８を介して車輪Ｗに伝えられるようになっている。従って、エンジン１の出力軸の回転は遊星ギヤユニット６、カウンタギヤ１５及びデフギヤ１８を介して車輪Ｗに伝達され、電動モータ２の回転もカウンタギヤ１５及びデフギヤ１８を介して車輪Ｗに伝達される。

そうして、図９に示すように、各気筒のインジェクタ２６〜２８、点火プラグ（図示省略）及びスロットル弁駆動モータ２５を制御するために、マイクロコンピュータを利用した制御手段３４が設けられている。この制御手段３４は、始動要求検出手段４１、目標充填効率決定手段４２、要求トルク判定手段４３及び燃料噴射制御手段４４として働く。そのために、スロットル開度センサ３５、車速センサ３６、アクセル開度センサ３７、エアフロメータ３８、残圧センサ３９、スロットル弁下流の吸気負圧センサ４６、バッテリ３の充電量ＳＯＣを検出するバッテリセンサ４７等の信号が制御手段３４に与えられる。

制御手段３４は、車速が所定車速未満である、スロットル開度が所定値未満である、並びにバッテリ３の残存ＳＯＣが所定充電量よりも多い、という３つの条件が共に成立するときに当該車両をモータ走行とするものであり、始動要求検出手段４１は、上記３条件のうちの少なくとも１つの条件が成立しないときに、エンジン１の始動要求があったと判定する。

目標充填効率決定手段４２は、実施形態１と同じく、始動要求検出手段４１により始動要求が判定されたときに、アクセル開度センサ３７によって検出されるアクセル開度（ドライバ要求トルク）に基いて、吸気の目標充填効率を求める。この目標充填効率は、予めエンジン運転状態に対応させて設定した目標空燃比、当該判定時点での大気温、気圧、エンジン水温等に基いて補正する。

要求トルク判定手段４３は、実施形態１と同じく、始動要求検出手段４１により再始動要求が判定されたときに、ドライバが要求するエンジントルクの大きさが所定値よりも大きいか否かを、アクセル開度センサ３７によって検出されるアクセル開度に基いて判定する。具体的には、上記所定値にはクランキング中の吸気充填効率を与え、要求トルクに対応する目標充填効率と吸気充填効率との比較により、目標充填効率の方が大きいときは要求トルク大と判定し、そうでないときは要求トルク小と判定する。

燃料噴射制御手段４４は、実施形態１のアイドルストップ後の再始動と同じく、始動要求検出手段４１によってエンジン始動の要求が検出されたときは、要求トルク判定手段４３によって判定される要求トルクが所定値以下であるときには水素インジェクタ２６による燃料噴射時期を吸気行程に設定し、該要求トルクが所定値よりも大きいときに当該燃料噴射時期を圧縮行程に設定して、それぞれエンジン１を始動させる。具体的には、クランキング中の吸気充填効率が上記要求トルクから求まる目標充填効率以上であるときは水素インジェクタ２６による吸気行程噴射を実行する。一方、目標充填効率の方が吸気充填効率よりも高いときは水素インジェクタ２６による圧縮行程噴射を実行する。

吸気行程噴射を開始する時期は、実施形態１のイグニッションスイッチによる始動の場合と同じく、吸気充填効率が目標充填効率よりも所定値大きい閾値まで低下したときであり、その所定値としては、気体燃料を吸気行程噴射したときに該気体燃料のボリュームに相当する吸気量が排除されて低下する吸気充填効率の当該低下量が与えられる。

従って、モータ走行からエンジン走行へ移行する場合のエンジン始動制御は、実施形態１のアイドルストップ後のエンジン始動制御と実質的には同じになる。すなわち、図１０に示すように、スタートに伴って各種信号の読込みが行なわれ、ステップＣ１では車速が所定車速未満、スロットル開度が所定値未満、並びにバッテリ残存ＳＯＣが所定充電量よりも多い、という３条件の少なくとも１つが不成立になってエンジン始動の要求があったか否かが判定される。始動要求があったときはステップＣ２に進み、要求トルク（アクセル開度）、目標空燃比等に基いて目標充填効率が決定される。続くステップＣ３で吸気充填効率が目標充填効率以上であるか否かが判定される。

吸気充填効率が高い場合、すなわち、要求トルクが低い緩加速要求の場合はステップＣ４に進み、吸気充填効率が閾値Ｘまで低下したか否か判定される。吸気充填効率が閾値Ｘ以下に低下していないときはステップＣ５に進み、モータジェネレータ５によるクランキングが行なわれる。そして、吸気充填効率が閾値Ｘ以下に低下したときはステップＣ６に進み、水素インジェクタ２６による水素燃料の吸気行程噴射及び点火が実行される。

一方、ステップＣ３において吸気充填効率が目標充填効率よりも低い、すなわち、要求トルクが高い急加速要求の場合はステップＣ７に進み、水素インジェクタ２６による水素燃料の圧縮行程噴射及び点火が実行される。

よって、モータ走行中にエンジン始動の要求があったとき、アクセルペダルの踏み込み量が小さく目標充填効率が吸気充填効率より低いとき（緩加速要求）は、吸気充填効率が閾値Ｘ以下になった時点で水素燃料の吸気行程噴射及び点火が実行される。従って、吸気充填効率が速やかに低下して、緩加速要求に対応する目標充填効率になり、エンジントルクの過剰な上昇によるトルクショックが避けられる。また、モータジェネレータ５による電力消費量及び触媒ＮＯｘ浄化能の低下を抑制することができる。

一方、アクセルペダルの踏み込み量が大きく目標充填効率が高いとき（急加速要求）は、エンジン始動のための燃料噴射が圧縮行程噴射になるから吸気充填効率の低下はなく、スロットル弁２４が開くことにより高い吸気充填効率でエンジンを始動させることができる。よって、エンジントルクを速やかに要求トルクに近づけることができ、車両の加速性確保に有利になる。

なお、上記各実施形態は気体燃料として水素を用いたが、圧縮天然ガス、液化石油ガスなど他の気体燃料を用いる場合にも本発明は適用することができる。

また、上記殻実施形態はロータリーピストンエンジンに関するが、本発明はレシプロエンジンにも適用することができる。

実施形態１に係るパワートレインを模式的に示す図である。 同パワートレインのエンジン始動制御装置の構成を示す図である。 同制御装置のイグニッションスイッチによるエンジン始動制御のフロー図である。 同イグニッションスイッチによるエンジン始動制御の場合のタイムチャート図である。 同制御装置のアイドルストップ後のエンジン始動制御のフロー図である。 同アイドルストップ後のエンジン始動制御の場合のタイムチャート図である。 実施形態２に係るパワートレインを模式的に示す図である。 同パワートレインの動力分割機構を示す説明図である。 同パワートレインのエンジン始動制御装置の構成を示す図である。 同エンジン始動制御のフロー図である。

１ 気体燃料エンジン
２ 走行用電動モータ
３ バッテリ
５ モータジェネレータ
１１ 始動用電動モータ
２６，２７ 水素インジェクタ（燃料供給手段）

Claims (3)

1. 気体燃料を直接燃焼室に噴射供給する気体燃料供給手段と、エンジンの作動行程が圧縮行程にあるときに上記気体燃料が上記燃焼室に供給されるように上記気体燃料供給手段を作動させる噴射制御手段とを備えている気体燃料エンジンの始動制御装置において、
   エンジン始動時の吸気の目標充填効率を決定する目標充填効率決定手段と、
   上記エンジンの始動要求を検出する始動要求検出手段と、
   上記始動要求検出手段によって上記始動要求が検出されたときに上記エンジンのクランキングを行なう始動用の電動モータとを備え、
   上記噴射制御手段は、上記始動要求検出手段によってエンジンの始動要求が検出されたときは、上記エンジンのクランキングに伴って吸気充填効率が上記始動時の目標充填効率よりも所定値大きい閾値まで低下したときに、上記気体燃料供給手段による燃料噴射時期を吸気行程に設定してエンジンを始動させるものであり、
   上記所定値として、気体燃料を吸気行程で噴射したときに該気体燃料のボリュームに相当する吸気量が排除されて低下する吸気充填効率の当該低下量が与えられることを特徴とする気体燃料エンジンの始動制御装置。
2. 請求項１において、
   車両を走行させる動力として上記気体燃料エンジンと走行用電動モータとを備え、
   さらに、上記走行用電動モータによって車両を走行させているモータ走行中に、上記始動要求検出手段によって上記エンジンの始動要求が検出されたときに、上記エンジンに要求されるトルクの大きさが所定値よりも大きいか否かを判定する判定手段を備え、
   上記噴射制御手段は、上記エンジン始動のための燃料噴射時期を、上記判定手段によって判定される要求トルクが所定値以下であるときには吸気行程に設定し、該要求トルクが所定値よりも大きいときには圧縮行程に設定することを特徴とする気体燃料エンジンの始動制御装置。
3. 請求項１において、
   上記エンジン運転中に所定の停止条件が成立したときに該エンジンを停止させる自動停止手段と、
   上記エンジン停止中に、上記始動要求検出手段によって上記エンジンの始動要求が検出されたときに、上記エンジンに要求されるトルクの大きさが所定値よりも大きいか否かを判定する判定手段を備え、
   上記噴射制御手段は、上記エンジン始動のための燃料噴射時期を、上記判定手段によって判定される要求トルクが所定値以下であるときには吸気行程に設定し、該要求トルクが所定値よりも大きいときには圧縮行程に設定することを特徴とする気体燃料エンジンの始動制御装置。

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