JP5693786B2 - 内燃機関の自動停止再始動装置 - Google Patents
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Description
(例えば特許文献1参照)
この発明の実施の形態1に係る内燃機関の自動停止再始動装置(以下、エンジン自動停止再始動装置ともいう。)について、図1から図9を用いて説明する。なお、各図中、同一符号は同一又は相当部分を示す。
エンジン10には、燃料噴射装置11が備えられ、エンジン10への燃料の供給を行う。
エンジン制御装置50から始動装置20への始動指令に基づきソレノイド21が通電し、プランジャ22が吸引される。プランジャ22が吸引されることでレバー23を介してピニオンギヤ25が回転軸方向へ押し出され、エンジンのクランク軸に設けられたリングギヤ12と当接し噛み合う。そして、プランジャ22の移動により接点が閉じ、スタータモータ24が通電しピニオンギヤ25が回転する。
また、エンジン制御装置50にはエンジンのクランク角度を検出するクランク角度センサ1と、車両の速度を検出して車速信号を出力する車速センサ2、アクセル開度に応じた電圧値を出力するアクセル開度センサ3、ペダルの動作状態に応じてブレーキ信号を出力するブレーキペダル信号4、バッテリの電圧を計測するバッテリ電圧センサ5が接続されている。
図2に於いて、エンジン制御装置50に設けられたエンジン自動停止制御ルーチン101は、先ず、車速センサ2、アクセル開度センサ3、ブレーキペダル信号4などからの情報を用いてエンジンの自動停止を判定し、燃料噴射装置11を停止する。
エンジン自動停止制御ルーチン101は、エンジンの自動停止の判定に基づく自動停止要求の有無を、自動停止フラグF1で表す。
ここで、始動装置20へ通電すると、始動装置20は、ソレノイド21に通電されることでプランジャ22が吸引され、レバー23を介してピニオンギヤ25が回転軸方向へ押し出されエンジンのクランク軸に設けられたリングギヤ12と当接し噛み合う。そして、プランジャ22の移動により接点が閉じスタータモータ24が通電しピニオンギヤ25が回転する。
最初にステップS101にて自動停止条件が成立しているか否かを判定する。自動停止条件が成立していなければ、NOの方に進みステップS105へ進む。逆に、自動停止条件が成立していれば、YESの方に進み、ステップS102で燃料噴射を禁止する。
次に、ステップS103で自動停止中フラグF2に1を代入し、ステップS104で始動装置駆動禁止経験をクリアする。
ステップS105では、自動停止中フラグF2が非成立、つまり、F2=0の場合は、NOの方に進みエンジン自動停止制御ルーチンを終了し、自動停止中フラグF2が成立、つまりF2=1の場合は、Yesの方に進み次ステップを実行する。
次にステップS106では、自動停止条件が非成立か否かを判定する。自動停止条件が成立、つまり、F1=1の場合は、NOの方に進みエンジン自動停止制御ルーチンを終了し、自動停止条件が非成立、つまり、F1=0の場合はYESの方に進み、ステップS107を実行して燃料噴射を許可する。
ステップS108で、エンジンの始動が完了していないと判断された場合はNOの方に進み、ステップS109を実行して始動装置駆動禁止フラグのチェックを行う。ここで、エンジンの始動完了は、エンジン回転数が所定回転数を超えたかどうかで判定される。
この所定回転数は、例えば、800rpmを設定するが、エンジンやそのエンジンが搭載された車両によって設定値が異なることもある。また、判定に用いるエンジン回転数は図2で示したクランク角度センサの信号を元にエンジン制御装置50で演算される。
まず最初に始動装置駆動禁止経験がセットされているか否かを判定(ステップS201)する。始動装置駆動禁止経験がセットされていればYESの方に進みステップS205の処理を実行する。一方、始動装置駆動禁止経験がクリアの場合、NOの方に進みエンジン回転数が所定値以下か否かを判定(ステップS202)する。ステップS202でエンジン回転数Neが所定値Ne_th2以下でない場合はNOの方に進みステップS205の処理を実行する。一方、エンジン回転数Neが所定値Ne_th2以下の場合はYESの方に進み始動装置駆動禁止経験をセット(ステップS203)する。ここで、Ne_th2は30〜40rpmが設定される。また、一定値でなく、例えば、クランク角度に応じて変化する値を設定しても良い。
ステップS206では逆回転パルスを検出したか否かを判定する。逆回転パルスを検出しない場合NOの方に進み、正転逆転反転フラグF4の今回値であるF4(n)に0を代入(ステップS207)し、始動装置駆動禁止判定ルーチンを終了する。
一方、逆回転パルスを検出した場合はYESの方に進み、正転逆転反転フラグF4の今回値であるF4(n)に1を代入(ステップS208)し、ステップS209へ進む。
また、エンジン回転数Neの最小値検出方法は、エンジン回転数Neの前回値と今回値の比較を行い、前回値に対して今回値が増加していれば、前回値を最小値とすればよい。
エンジン回転数とフラグAの関係について説明する。まず、飛び込み式のスタータの場合、回転しているリングギヤ(エンジン側ギヤ)にピニオンギヤ(スタータ側ギヤ)を飛び込ませることを考えると、飛び込みが可能な回転数範囲が存在する。エンジン回転数の降下時はエンジンの慣性の影響で0rpmを行き過ぎて逆転を経て停止する。エンジンの停止過程において、飛び込み可能な上限側の回転数であるNe_st_h以下、かつ、飛び込み可能な下限側の回転数であるNe_st_l以上の範囲(図5のハッチング範囲)であれば、ギヤを飛び込ませることが可能である。
これをフラグで表すとフラグAのようになり時間t_52で“飛び込み不可”から“飛び込み可能”に切り換わり、時間t_54で“飛び込み可能”から“飛び込み不可”に切り換わる。そして、時間t_56で再び“飛び込み不可”から“飛び込み可能”に切り換わる。
同様の考え方で、時間t_53で“スタータ駆動許可”から“スタータ駆動禁止”に切り換わり、このときのエンジン回転数Ne_th2がスタータ駆動禁止判定のしきい値となる。同様に、時間t_55で“スタータ駆動禁止”から“スタータ駆動許可”に切り換わる。このときのエンジン回転数Ne_th3がスタータ駆動許可判定のしきい値となる。
実際の制御プログラムでは、各判定しきい値Ne_th1,Ne_th2,Ne_th3とエンジン回転数を比較することで“スタータ駆動禁止”と“スタータ駆動許可”を判定する。
クランク角度の挙動は、正転中は角度が増加して逆転すると角度が減少する。図6のタイミングチャートでは時間t_64で逆回転を開始しているのでクランク角度は増加から減少に転じており、時間t_67で逆回転から正回転に変わっているのでクランク角度は減少から増加に転じている。
自動停止フラグF1について説明する。時間t_61でブレーキオンなどのアイドルストップ判定条件が成立し自動停止フラグF1が“停止:F1=1”に切り換わる。
このフラグが成立することで燃料噴射を停止(図示せず)しエンジン回転数が降下を始める。次に時間t_65のタイミングでブレーキオフなどのアイドルストップ解除条件が成立(図示せず)し、自動停止フラグF1が“run:F1=0”に切り換わる。
ここで、エンジン回転数の正転、逆転判定は逆回転を検出可能なセンサ出力を用いても良い。また、エンジン回転数Neの傾きなどから逆転している期間を予測しても良い。
時間t_65のタイミングでブレーキオフなどのアイドルストップ解除条件が成立(図示せず)し自動停止フラグF1が“run:F1=0”に切り換わる。しかし、始動装置駆動禁止フラグF3が“禁止:F3=1”なので、始動装置指令信号は“停止:0”を維持する。そして、時間t_66のタイミングで始動装置駆動禁止フラグF3が“禁止:F3=1”から“許可:F3=0”に切り換わるので始動装置指令信号が“駆動:1”に切り換わりクランキングを開始する。そして、時間t_68のタイミングでエンジン回転数Neが所定値(Ne_run)を超えることで始動完了と判定され、始動装置指令信号を“停止:0”に切り換える。
ここで、ピニオンギヤ25とリングギヤ12のギャップをエンジンの工場出荷時などに計測してKαを決定し、エンジン制御装置50のROM(図示せず)へ記憶しておくと良い。
そのため、始動装置の駆動禁止が不要な部分で駆動禁止を解除できるようになるので再始動要求に即座に反応し始動装置を駆動できるようになる。従って、再始動要求から始動完了までの時間が短くなりドライバーに不快感を与えなくなる。
そのため、エンジン回転数が0rpmに近づく過程でいち早く駆動禁止を解除できるようになり、再始動要求から始動完了までの時間を短縮できドライバーに不快感を与えなくなる。
そのため、再始動要求から始動完了までの時間を短縮できドライバーに不快感を与えなくなる。
この発明の実施の形態2に係るエンジン自動停止再始動装置について図10から図11を用いて説明する。
実施の形態2では、図4の始動装置駆動禁止判定ルーチンにおける始動装置駆動禁止フラグF3のクリア判定に用いる判定値Crk_lowの学習補正について説明する。
実施の形態2に係るエンジン自動停止再始動装置の構成および制御ブロックは実施の形態1と同様であるので説明を省略する。また、エンジン自動停止制御、始動装置駆動禁止判定および自動停止再始動を表すタイミングチャートも実施の形態1と同様であるので説明を省略する。
逆回転が深い実線の場合は、逆回転ピーク値Ne_pk1がスタータ飛び込み可能回転数下限値Ne_st_lよりも小さいのでスタータの駆動を禁止しなければならない。一方、逆回転が浅い破線の場合は、逆回転ピーク値Ne_pk2がスタータ飛び込み可能回転数下限値Ne_st_lよりも大きいのでスタータの駆動を許可してもよい。
エンストフラグはエンジンが停止したと判断されたときにセットされるフラグで、逆転が浅い場合(破線)は、時間t_94でセットされ、逆転が深い場合(実線)は、時間t_95でセットされる。実際にはクランク角度センサ1の信号を用いて、最終パルスを検出後から200msなど所定時間経過後にセットされる。
一方エンストの場合はYESの方に進み、ステップS303を実施する。
ステップS303では正転から逆転に切り換わった時のクランク角度をCrk_jgに記憶する。図4のフローチャートでS210の処理で検出したCrkをCrk_jgに代入する。次に、ステップS304でエンジン回転数Neの最小値Ne_pkを記憶する。エンジン回転数Neの最小値は図4ステップS213の判定で用いたエンジン回転数をNe_pkに代入する。
一方、Crk_jgがCrk_lowより大きいときには、NOの方に進みステップS307を実行する。
ここで、Crk_jg_bufは配列データであり、カウンタ1やカウンタ2の数値に応じた記憶領域をもつ。
ここで、各カウンタの判定に用いる所定値は3から5程度の値を設定すると良い。
そのため、車両ごとにエンジン回転数の停止特性が変化した場合でも再始動要求から始動完了までの時間を常に最小に維持でき、ドライバーに不快感を与えることがなくなる。
そのため、誤更新のリスクを回避できる。
4 ブレーキペダル信号5 バッテリ電圧センサ10 エンジン、
11 燃料噴射装置、12 リングギヤ、
20 始動装置、21 ソレノイド、
22 プランジャ、23 レバー24 スタータモータ、
25 ピニオンギヤ、
50 エンジン制御装置(ECU)、
101 エンジン自動停止制御ルーチン、
102 始動装置駆動禁止判定ルーチン
Claims (9)
- エンジンへ燃料を噴射する燃料噴射装置と、前記エンジンのクランク角度を検出してクランク角信号を出力するクランク角度センサと、始動時に前記エンジンのリングギアと噛合い該リングギアに回転を伝達するピニオンを有する始動装置と、前記燃料噴射装置及び前記始動装置を制御するエンジン制御装置を備え、自動停止条件が成立するとエンジンを自動停止させ、その後、再始動条件が成立すると前記エンジンを再始動させる内燃機関の自動停止再始動装置であって、前記エンジンの惰性回転中にエンジンの逆回転を判断することで前記始動装置の駆動を禁止し、前記エンジンの逆回転発生時のクランク角度に応じて前記始動装置の駆動禁止を解除する始動装置駆動禁止判定手段を備えた、ことを特徴とする内燃機関の自動停止再始動装置。
- 前記始動装置駆動禁止判定手段は、エンジン逆回転中の最小回転数を検出する最小回転数検出手段を備え、前記最小回転数検出手段がエンジン逆回転中の最小回転数検出後に、エンジン回転数が所定の許容回転数になったタイミングで前記始動装置の駆動禁止を解除することを特徴とする請求項1に記載の内燃機関の自動停止再始動装置。
- 前記最小回転数検出手段は、エンジン回転数の計算値が前回値に対して増加していることを検出したときに、エンジン回転数の前回値をエンジン逆回転中の最小値とすることを特徴とする請求項2に記載の内燃機関の自動停止再始動装置。
- 前記所定の許容回転数は、前記始動装置の駆動開始からピニオンギヤがリングギヤに当接するまでの当接時間を決定する要素により求めることを特徴とする請求項2または請求項3に記載の内燃機関の自動停止再始動装置。
- 前記当接時間の決定要素は、ピニオンギヤとリングギヤのギャップ、またはバッテリ電圧であることを特徴とする請求項4に記載の内燃機関の自動停止再始動装置。
- 前記クランク角度センサは、エンジンの逆回転を検出可能なセンサであることを特徴とする請求項1〜請求項3のいずれか1項に記載の内燃機関の自動停止再始動装置。
- 前記クランク角度センサは、エンジンの逆回転発生時のクランク角度を検出し、
前記始動装置駆動禁止判定手段は、エンジン逆回転中の最小回転数を検出する最小回転数検出手段を備え
始動装置駆動禁止の解除を判定するクランク角度しきい値より前記逆回転発生時のクランク角度が小さい場合であって、前記逆回転時のエンジン回転数最小値が始動装置飛び込み可能範囲の下限値より小さい場合、または
始動装置駆動禁止の解除を判定するクランク角度しきい値より前記逆回転発生時のクランク角度が大きい場合であって、前記逆回転時のエンジン回転数最小値が始動装置飛び込み可能範囲の下限値より大きい場合は、
始動装置駆動禁止の解除を判定するクランク角度しきい値を、今回検出したエンジンの逆回転発生時のクランク角度に更新することを特徴とする請求項1に記載の内燃機関の自動停止再始動装置。 - 始動装置駆動禁止の解除を判定するクランク角度の更新は、自動停止のエンスト判定後に実施することを特徴とする請求項7に記載の内燃機関の自動停止再始動装置。
- 始動装置駆動禁止の解除を判定するクランク角度の更新は、更新条件が複数回成立した場合に行うことを特徴とする請求項7または請求項8に記載の内燃機関の自動停止再始動装置。
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