JP5562918B2 - エンジン始動制御装置 - Google Patents
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Description
本発明の目的とするところは、適正なエンジン始動を達成可能なエンジン始動制御装置を提供することにある。
図1は実施例1のエンジン始動制御装置の構成を表すシステム図である。内燃機関であるエンジン1は、エンジンブロック2と、エンジンブロック2内に形成された複数の気筒14と、気筒14内に燃料混合気を吸入するインテークマニホールド3と、複数の気筒14と接続され燃焼ガスを排気するエギゾーストマニホールド4と、気筒14内において上下運動を行なうピストン5と、ピストン5の上下運動を回転運動に変換するクランクを介して回転するクランクシャフト6とを有する。
ここで、筒内圧センサ30の詳細について説明する。図2は実施例1の筒内圧センサの構成を表す概略図である。この筒内圧センサ30は、同一の単結晶シリコン基板141上に、少なくともピエゾ抵抗効果を利用したひずみセンサ142とダミー抵抗142aを有するホイートストンブリッジ回路144、ひずみセンサアンプ群143、アナログ/デジタルコンバータ145、整流・検波・変復調回路部146、通信制御部147、接着部148、アンテナ149を備えている。尚、以下ではシリコン基板141と、シリコン基板141上に構成した薄膜群を総称してチップ140と記載する。アンテナ149は、電力を稼ぐために外部に大きなアンテナを形成しても良いが、ここではチップ140内に内蔵する場合を例に説明する。
1)ひずみセンサをN型不純物拡散層で<100>方向を長手とし、ダミー抵抗をP型不純物拡散層で<100>方向を長手とし、二つのひずみセンサ及び二つのダミー抵抗が平行配置されているもの
2)ひずみセンサをN型不純物拡散層で<100>方向を長手とし、ダミー抵抗をN型不純物拡散層で、ダミー抵抗はV字形状でV字を形成する直線部分の長手方向が<110>方向とされているもの
3)ひずみセンサをP型不純物拡散層で、ダミー抵抗をN型不純物拡散層で形成し、ひずみセンサ及びダミー抵抗をともに<110>方向を長手とするように形成し、かつ、二つのひずみセンサ及び二つのダミー抵抗が平行配置されているもの
の組み合わせのいずれかであってもよい。
次に、上記筒内圧センサ30を用いたエンジン始動制御処理について説明する。図5は実施例1のエンジン始動制御処理を表すフローチャートである。実施例1のアイドリングストップ制御において、アイドリングを停止するときは、気筒内に所定の筒内圧が保持できるよう、膨張行程でピストン5が停止するように制御するため、基本的には筒内圧は確保されているはずである。しかしながら、車両停止時間が非常に長い場合や、エンジンの経年変化によって、エンジン再始動時にも継続的に筒内圧が保持されているか否かは不明確である。そこで、実施例1では、筒内圧を検出することで自爆始動もしくはスタータモータ15を用いたエンジン始動を切り替えることとした。
ステップS2では、筒内圧センサ30により膨張行程気筒の筒内圧を検出する。筒内圧センサ30は、極めて精度良く歪を検出することが可能であることから、図1(b)に示すように気筒14が並んでいた場合、各気筒の筒内圧を精度良く検出できる構成とされている。
ステップS3では、自爆始動可能か否かを判断し、自爆始動可能と判断したときはステップS4に進み、それ以外のときはステップS7に進む。ここで、自爆始動可能か否かは、膨張行程の気筒14の筒内圧が予め設定された所定圧以上か否かで判断する。
ステップS4では、自爆始動用の燃料噴射量、点火タイミング、エギゾーストバルブタイミングを演算する。この演算内容については後述する。
ステップS5では、エンジン始動要求の有無を判断し、始動要求があったときはステップS6に進み、それ以外のときはステップS2からS4を繰り返し実施する。
ステップS6では、ステップS4において演算された制御量に基づいて自爆始動を実施する。
ステップS8では、始動要求の有無を判断し、始動要求があったときはステップS9に進んでステップS7において演算された制御量に基づいてスタータモータ15を駆動しつつエンジン始動を実施する。始動要求がない場合はステップS7に戻って再度適切なエンジン始動制御量の演算を繰り返す。
(燃料噴射量制御)
図6は実施例1の自爆始動時における燃料噴射量と筒内圧との関係を表す制御マップである。図5のステップS3において、筒内圧が所定圧以上であると判断されているため、自爆始動は可能である。ただし、所定圧以上であっても、筒内圧が低めのときは、筒内圧を素早く上昇させてスムーズなエンジン始動を行う必要がある。そこで、筒内圧が低いほど燃料噴射量を増量することで、筒内圧の上昇勾配を確保することができる。
図7は実施例1の自爆始動時における点火ディレイと筒内圧との関係を表す制御マップである。図5のステップS3において、筒内圧が所定圧以上であると判断されているため、自爆始動は可能である。ただし、所定圧以上であっても、筒内圧が低めのときは、筒内圧を素早く上昇させてスムーズなエンジン始動を行う必要がある。燃料の燃焼による爆発力は、十分な燃料の気化時間を確保する必要があることから、燃料噴射が行なわれてから点火プラグ13により着火するまでの時間をディレイ時間と定義し、このディレイ時間を筒内圧が低いほど長く設定することとした。これにより、十分な燃料の気化時間を確保することができ、筒内圧の上昇勾配を確保することができる。尚、筒内圧が低いときは燃料が増量されていることからも、気化時間の確保は有効である。
図8は実施例1の自爆始動時におけるエギゾーストバルブ開閉タイミングと筒内圧との関係を表す制御マップである。図5のステップS3において、筒内圧が所定圧以上であると判断されているため、自爆始動は可能である。ただし、所定圧以上であっても、筒内圧が低めのときは、筒内圧を素早く上昇させてスムーズなエンジン始動を行う必要がある。燃料の噴射による爆発力は、エギゾーストバルブ10が開くタイミングが遅れるほど、気筒14内の圧力を高めに維持することが可能であることから、筒内圧が低いほど、バルブタイミング制御機構12によりエギゾーストバルブ10の開くタイミングを遅らせることとした。これにより、点火によってピストン5が押し下げられるときに、より長い時間、気筒14を閉空間とすることができ、筒内圧の上昇勾配を確保することができる。
(1)エンジン1(内燃機関)の停止時に、所定の気筒の燃焼室に燃料を噴射して点火することでスタータモータ15を用いることなくエンジン1を始動する始動制御部22(自爆始動手段)と、所定の気筒14の燃焼室内の筒内圧を検出する筒内圧センサ30(筒内圧検出手段)と、筒内圧センサ30により検出された筒内圧が自爆始動可能な所定圧以上のときは、自爆始動によりエンジン1を始動し、筒内圧が所定圧未満のときはスタータモータ15によりエンジン1を始動する始動制御部22(始動制御手段)と、を備えた。
よって、検出された筒内圧に基づいて始動を制御するため、適正なエンジン始動を達成できる。
よって、筒内圧が低い場合であっても燃料の増加によって爆発力を高めることができ、筒内圧の上昇勾配を確保することができる。
よって、筒内圧が低い場合であっても気化時間を確保することで爆発力を高めることができ、筒内圧の上昇勾配を確保することができる。
よって、筒内圧が低い場合であっても気筒14内の筒内圧が高い状態を長めに得ることができ、筒内圧の上昇勾配を確保することができる。
よって、非常にコンパクトな構成でありながら、極めて高精度な歪量を検出することができ、筒内圧を精度良く検出することができる。
以上、本発明を実施例に基づいて説明したが、具体的構成は上記に限定されない。実施例1ではエンジンブロック2に筒内圧センサ30を設けた例を示したが、シリンダヘッド等、筒内圧の影響によって変形が考えられる場所であれば適宜設定可能である。また、実施例1では、気筒14の並びの両端に二つの筒内圧センサ30を設けたが、一つのセンサで全て推定してもよい。また、両端に設置する場合に限らず、一端とエンジンブロック中央部分に設置してもよいし、気筒毎に複数のセンサを設置してもよい。また、アイドリングストップ制御を行う車両に基づいて説明したが、ハイブリッド車両のように一時的にエンジンを停止する車両であっても同様に適用可能である。この場合、スタータモータに代えてハイブリッド用のモータを用いることなくエンジン始動できるため、燃費の改善を図ることができる。
2 エンジンブロック
5 ピストン
10 エギゾーストバルブ
11 カムシャフト
12 バルブタイミング制御機構
13 点火プラグ
14 気筒
20 エンジンコントローラ
21 アイドリングストップ制御部
22 始動制御部
30 筒内圧センサ
140 チップ
141 シリコン基板
142 ひずみセンサ
142a ダミー抵抗
143 センサアンプ群
144 ホイートストンブリッジ回路
145 アナログ・デジタルコンバータ
146 整流・検波・変復調回路部
147 通信制御部
148 接着部
149 アンテナ
Claims (5)
- 内燃機関の停止時に、所定の気筒の燃焼室に燃料を噴射して点火することでスタータモータを用いることなく内燃機関を始動する自爆始動手段と、
前記所定の気筒の燃焼室内の筒内圧を検出する筒内圧検出手段と、
前記筒内圧検出手段により検出された筒内圧が自爆始動可能な所定圧以上のときは、前記自爆始動手段により内燃機関を始動し、前記筒内圧が所定圧未満のときは前記スタータモータにより内燃機関を始動する始動制御手段と、
を備え、
前記自爆始動手段は、前記筒内圧が前記所定圧以上の範囲において低いときは、高いときに比べて前記燃料の噴射量を増量することを特徴とするエンジン始動制御装置。 - 内燃機関の停止時に、所定の気筒の燃焼室に燃料を噴射して点火することでスタータモータを用いることなく内燃機関を始動する自爆始動手段と、
前記所定の気筒の燃焼室内の筒内圧を検出する筒内圧検出手段と、
前記筒内圧検出手段により検出された筒内圧が自爆始動可能な所定圧以上のときは、前記自爆始動手段により内燃機関を始動し、前記筒内圧が所定圧未満のときは前記スタータモータにより内燃機関を始動する始動制御手段と、
を備え、
前記自爆始動手段は、前記筒内圧が前記所定圧以上の範囲において低いときは、高いときに比べて前記燃料の噴射から点火までの時間を長くすることを特徴とするエンジン始動制御装置。 - 内燃機関の停止時に、所定の気筒の燃焼室に燃料を噴射して点火することでスタータモータを用いることなく内燃機関を始動する自爆始動手段と、
前記所定の気筒の燃焼室内の筒内圧を検出する筒内圧検出手段と、
前記筒内圧検出手段により検出された筒内圧が自爆始動可能な所定圧以上のときは、前記自爆始動手段により内燃機関を始動し、前記筒内圧が所定圧未満のときは前記スタータモータにより内燃機関を始動する始動制御手段と、
気筒の排気バルブの開閉タイミングを変更可能なバルブタイミング変更手段を有し、
前記自爆始動手段は、前記筒内圧が前記所定圧以上の範囲において低いときは、高いときに比べて前記バルブタイミング変更手段により前記排気バルブの開くタイミングを遅らせることを特徴とするエンジン始動制御装置。 - 請求項1ないし3いずれか1つに記載のエンジン始動制御装置において、
前記筒内圧検出手段は、前記内燃機関のシリンダブロックの歪を検出するセンサであり、
前記センサは、単結晶シリコン基板の(001)面に、互いに対向する2辺に設けられた二つのひずみセンサ及び他の互いに対向2辺に設けられた二つのダミー抵抗からなる4辺のホイートストンブリッジ回路と、該ホイートストンブリッジ回路からの信号を増幅してデジタル信号に変換する変換回路と、該デジタル信号と前記シリコン基板の外部に電送するための電送回路と、前記シリコン基板の外部から受けた振動等に基づいて各回路に電源を供給する電源回路と、を有するセンサであることを特徴とするエンジン始動制御装置。 - 内燃機関の停止時に、所定の気筒の燃焼室に燃料を噴射して点火することでスタータモータを用いることなく内燃機関を始動する自爆始動手段と、
前記所定の気筒の燃焼室内の筒内圧を検出する筒内圧検出手段と、
前記筒内圧検出手段により検出された筒内圧が自爆始動可能な所定圧以上のときは、前記自爆始動手段により内燃機関を始動し、前記筒内圧が所定圧未満のときは前記スタータモータにより内燃機関を始動する始動制御手段と、
を備え、
前記筒内圧検出手段は、前記内燃機関のシリンダブロックの歪を検出するセンサであり、
前記センサは、単結晶シリコン基板の(001)面に、互いに対向する2辺に設けられた二つのひずみセンサ及び他の互いに対向2辺に設けられた二つのダミー抵抗からなる4辺のホイートストンブリッジ回路と、該ホイートストンブリッジ回路からの信号を増幅してデジタル信号に変換する変換回路と、該デジタル信号と前記シリコン基板の外部に電送するための電送回路と、前記シリコン基板の外部から受けた振動等に基づいて各回路に電源を供給する電源回路と、を有するセンサであることを特徴とするエンジン始動制御装置。
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