JP6022074B2 - 内燃機関の制御装置および制御方法 - Google Patents

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Description

本発明は、内燃機関の制御装置および制御方法に関し、特に、内燃機関の始動時ショックを低減させるための内燃機関の制御装置および制御方法に関する。
従来の内燃機関の制御装置においては、車両に搭載された内燃機関を始動する場合に、内燃機関のクランキング実行時にスロットルバルブを操作する。そうして、スロットルバルブ下流側の負圧を速やかに発生させる。また、トルクの連続性を確保して、始動時のショックを抑制する。
特許文献1には、このような制御を行う従来の制御装置の一例が記載されている。特許文献1では、クランキング実行時にスロットルバルブを全閉にして、スロットルバルブ下流側の負圧を速やかに発生させる。その後、燃料を噴射するタイミングより前に、スロットルバルブを予め設定したスロットル開度に開弁する。こうして、内燃機関の始動時の吸入空気量を減少させて、内燃機関の完爆時のトルクを抑制する。また、吸気通路の負圧がピークになるタイミングと内燃機関が完爆状態になるタイミングとを一致させることで、トルクの連続性を確保して、内燃機関にショックが生じることを防止する。なお、ここで、完爆状態(complete explosion state)とは、内燃機関の始動動作開始後に、その燃焼が完全な状態であることである。
特開2010−203346号公報
しかしながら、特許文献1に記載の従来の制御装置には以下のような問題点がある。
特許文献1に記載の従来の制御装置では、前述したように、エンジンのクランキング実行時に、スロットルバルブを一旦全閉とする。その後、燃料を噴射するタイミングよりも前に、スロットルバルブを予め設定した開度に開弁する。これにより、始動時のショックを抑制している。しかしながら、内燃機関の水温が極低温等の、内燃機関の始動性を優先する必要がある状況下においては、以下の方法で、吸入空気量を増加させている。当該方法の1つは、スロットルバルブの閉弁の期間を短くする制御を実施することである。当該方法の他の1つは、スロットルバルブの閉弁の期間をなくすという制御を実施することである。こうして、吸気通路内に発生する負圧のピークの絶対値を大きくすることで、吸入空気量を増加させている。
ここで、特許文献1では、スロットルバルブの閉弁の期間、開弁のタイミング、および、開弁時の開度を、吸気通路内の負圧のピークの推定値から決定している。負圧のピークの推定値と実際の負圧のピーク値とのばらつきを考慮すると、内燃機関を確実に始動させるためには、スロットルバルブの閉弁の期間、開弁のタイミング、および、開弁時の開度を決定する際には、負圧のピークの推定値を、内燃機関の始動が可能な最低限の負圧値(すなわち、内燃機関が確実に始動する最低限の負圧値)よりも高い値に設定する必要がある。そのため、始動性を優先する場合には、始動時のエンジンのショックを抑制できず、運転者(ドライバ)に違和感を与えてしまう。
また、特許文献1では、燃料を噴射するタイミングよりも前に、スロットルバルブを開弁するので、燃料噴射時の吸気通路内の負圧を安定化させることが困難である。そのため、吸気通路内の負圧に基づいて求められる燃料噴射量を、必ずしも必要最小限の量とすることができない。そのため、必要以上に燃料を噴射してしまう可能性があり、燃料消費量を抑えることができない。
また、特許文献1では、内燃機関が安定して回転しているかどうかを判定していない。そのため、内燃機関の発生トルクが不十分なときに、エンジン始動装置の駆動を停止してしまい、内燃機関の回転数の低下が発生するおそれがある。
本発明は、かかる問題点を解決するためになされたものであり、内燃機関の始動時に、始動性を優先する必要がある状況下においても、ショックを抑制することができ、かつ、内燃機関の始動後の燃料消費量を抑えることができる内燃機関の制御装置および制御方法を提供することを目的とする。
本発明は、内燃機関の吸気通路の流入空気量を調節するスロットルバルブと、前記内燃機関へ燃料を噴射する燃料噴射弁と、前記内燃機関にベルトを介して連結され、前記内燃機関を駆動する発電電動機と、前記スロットルバルブ、前記燃料噴射弁、および、前記発電電動機を制御する内燃機関コントロールユニットとを備え、前記内燃機関コントロールユニット、前記内燃機関の始動要求を検出したときに、前記スロットルバルブを第1のスロットル開度に開弁し、前記スロットルバルブを前記第1のスロットル開度に維持した状態で前記燃料噴射弁から燃料噴射した後に、前記スロットルバルブを前記第1のスロットル開度よりも大きい第2のスロットル開度に開弁するものであって、前記内燃機関コントロールユニットは、前記吸気通路内の負圧が、前記内燃機関が完爆できる最小負圧値以下となった時に燃料噴射を許可する、内燃機関の制御装置である。
本発明は、内燃機関の吸気通路の流入空気量を調節するスロットルバルブと、前記内燃機関へ燃料を噴射する燃料噴射弁と、前記内燃機関にベルトを介して連結され、前記内燃機関を駆動する発電電動機と、前記スロットルバルブ、前記燃料噴射弁、および、前記発電電動機を制御する内燃機関コントロールユニットとを備え、前記内燃機関コントロールユニット、前記内燃機関の始動要求を検出したときに、前記スロットルバルブを第1のスロットル開度に開弁し、前記スロットルバルブを前記第1のスロットル開度に維持した状態で前記燃料噴射弁から燃料噴射した後に、前記スロットルバルブを前記第1のスロットル開度よりも大きい第2のスロットル開度に開弁するものであって、前記内燃機関コントロールユニットは、前記吸気通路内の負圧が、前記内燃機関が完爆できる最小負圧値以下となった時に燃料噴射を許可する、内燃機関の制御装置であるので、内燃機関の始動時に、始動性を優先する必要がある状況下においても、ショックを抑制することができ、かつ、内燃機関の始動後の燃料消費量を抑えることができる。
本発明の実施の形態1に係る内燃機関の制御装置の構成を示す構成図である。 本発明の実施の形態1に係る内燃機関の制御装置の動作を示すフローチャートである。 本発明の実施の形態1における内燃機関の動作のタイミングを示すタイミングチャートである。 本発明の実施の形態1に係る内燃機関の制御装置が使用するマップテーブルを示す図である。
以下、本発明の実施の形態に係る内燃機関の制御装置および制御方法について、図面を用いて説明する。なお、各図面において、同一の構成要素には同一の符号を付して示し、以下では重複する説明は省略する。
実施の形態1.
図1は、本発明の実施の形態1に係る内燃機関の制御装置(以下、単に、制御装置と呼ぶ。)の構成を示す図である。
本実施の形態1に係る制御装置は、内燃機関1を制御する。図1に示すように、制御装置は、クランクプーリ2、クランク角検出用リングギヤ3、クランク角センサ4、ドライブベルト5、発電電動機6、発電電動機ドライブプーリ7、燃料噴射弁9、スロットルバルブ11、負圧検出器12、内燃機関コントロールユニット13、および、アクセルペダル14を備えている。
内燃機関1は、内燃機関1に空気を供給するための吸気通路10と、内燃機関1からの排気ガスを大気中に排出するための排気通路8とを備えている。内燃機関1には、クランク角検出用リングギヤ3が直結されている。従って、内燃機関1が回転すると、クランク角検出用リングギヤ3が回転する。クランク角センサ4は、クランク角検出用リングギヤ3の回転を検出することで、内燃機関1のクランク角度を求め、それにより、内燃機関1の回転速度を検出する。クランク角センサ4で得られた内燃機関1の回転情報は、内燃機関コントロールユニット13に送信される。
吸気通路10は、スロットルバルブ11を備えている。スロットルバルブ11は、内燃機関コントロールユニット13の制御により、吸気通路10内の流入空気量を調節する。こうして、スロットルバルブ11で流入量が調節された吸気が、吸気通路10を通して、内燃機関1の内部へと流入する。
吸気通路10内の負圧は、負圧検出器12により検出される。検出された負圧情報は、内燃機関コントロールユニット13へ送信される。
内燃機関コントロールユニット13は、負圧検出器12により得られた吸気通路10内の負圧情報に基づいて、燃料噴射弁9の燃料噴射量を演算する。燃料噴射弁9は、内燃機関コントロールユニット13が演算した燃料噴射量を、内燃機関1の内部へ噴射する。
アクセルペダル14には、運転者によるアクセルペダル14の踏み込み量(アクセル開度APS1)を検出するためのアクセルポジションセンサ(図示せず)が設けられている。アクセルポジションセンサで得られたアクセル開度情報は、内燃機関コントロールユニット13に送信される。
内燃機関1の内部で燃料が燃焼するときに発生する排気ガスは、排気通路8を通って、大気に放出される。
内燃機関1には、クランクプーリ2が連結されている。発電電動機6には、発電電動機ドライブプーリ7が連結されている。クランクプーリ2と発電電動機ドライブプーリ7とは、ドライブベルト5により連結されている。従って、発電電動機6は、クランクプーリ2とドライブベルト5と発電電動機ドライブプーリ7とを介して、内燃機関1と連結されている。従って、発電電動機6の出力するトルクは、内燃機関1を回転させることができる。また、内燃機関1の出力するトルクは、発電電動機6を回転させることができる。
本実施の形態においては、内燃機関1を始動するための始動装置(スタータモータ)として、発電電動機6を用いている。すなわち、内燃機関1を始動する際には、発電電動機6の駆動トルクをドライブベルト5により内燃機関1に伝達し、内燃機関1を始動する。なお、内燃機関1の始動装置は、図1に示す発電電動機6に限らず、ギヤ噛み合い式発電電動機、あるいは、ギヤ噛み合い式電動機等のように、内燃機関1を回転させることができる装置であれば何でもよい。
内燃機関コントロールユニット13には、負圧検出器12により検出された負圧情報、アクセルペダル14のアクセル開度情報、および、クランク角センサ4により検出された内燃機関1の回転情報が入力される。内燃機関コントロールユニット13は、これらの情報のうちの少なくとも1つを用いて、発電電動機6の駆動、燃料噴射弁9の開度(すなわち、燃料噴射量)、および、スロットルバルブ11のスロットル開度を制御する。また、内燃機関コントロールユニット13は、内燃機関1を停止させるための制御も行う。
次に、内燃機関1の始動時の制御について説明する。
本実施の形態に係る制御装置は、内燃機関1の始動の制御において、図2のフローチャートに示す処理を実施する。
図2に示すように、内燃機関1の停止状態において、START状態となる。内燃機関1の停止は、内燃機関コントロールユニット13の制御により実施される。内燃機関1の停止の例としては、イグニッションOFF、アイドリングストップ(stop idling or idle reduction)、あるいは、内燃機関コントロールユニット13が何らかの理由により意図的に内燃機関1を停止した場合などがある。
ステップS201では、内燃機関コントロールユニット13は、内燃機関1の始動要求があるか否かを判定する。始動要求の判定条件としては、例えば、運転者がアクセルペダル14を踏込んだか否か、あるいは、運転者がイグニッションキーまたはイグニッションスイッチを操作したか否か、あるいは、運転者がブレーキペダルから足を離したか否か、などが挙げられる。始動要求の判定条件は、これらの中のいずれでもよい。内燃機関1の始動要求があった場合は、ステップS202へ進む。一方、内燃機関1の始動要求がない場合は、RETURN状態となり、始動制御を終了する。
ステップS202では、内燃機関コントロールユニット13は、内燃機関1の始動時におけるスロットルバルブ11のスロットル開度を、第1のスロットル開度TH1として求める。
第1のスロットル開度TH1は、例えば、図4(a)に示すマップテーブルM401を用いて求める。図4(a)のマップテーブルM401において、横軸は内燃機関1の冷却水の水温であり、縦軸は第1のスロットル開度TH1(内燃機関1の始動時のスロットル開度)である。内燃機関1の冷却水の水温と第1のスロットル開度TH1との関係は、図4(a)のマップテーブルM401における実線41で示される通りである。このように、マップテーブルM401には、内燃機関1の冷却水の水温ごとに、第1のスロットル開度TH1の値が予め記憶されている。従って、第1のスロットル開度TH1は、内燃機関1の冷却水の水温に基づいて、マップテーブルM401により決定される。なお、第1のスロットル開度TH1は、内燃機関1が完爆できるのに必要な最低限の負圧(最小負圧値V1)を発生させることができるスロットルバルブ11の開度である。すなわち、スロットルバルブ11のスロットル開度を第1のスロットル開度TH1に維持しておけば、内燃機関1は確実に完爆する。なお、この例に限らず、第1のスロットル開度TH1は、他の方法で求めるようにしてもよい。
ステップS203では、内燃機関コントロールユニット13は、燃料噴射弁9から燃料噴射を開始する時期を決定するための、吸気通路10内の最小負圧値V1を求める。最小負圧値V1は、内燃機関1が完爆できるのに必要な最低限の負圧である。すなわち、吸気通路10内の負圧値が最小負圧値V1に達していればおけば、内燃機関1は確実に完爆する。
最小負圧値V1は、例えば、図4(b)に示すマップテーブルM402を用いて求める。図4(b)のマップテーブルM402において、横軸は第1のスロットル開度TH1であり、縦軸は最小負圧値V1である。第1のスロットル開度TH1と最小負圧値V1との関係は、図4(b)のマップテーブルM402における実線42で示される通りである。このように、マップテーブルM402には、第1のスロットル開度TH1の値ごとに、最小負圧値V1が予め記憶されている。従って、最小負圧値V1は、第1のスロットル開度TH1に基づいて、マップテーブルM402により決定される。こうして、内燃機関1が完爆できる吸気通路10内の最小負圧値V1を、図4(b)に示すマップM402を用いて設定する。本実施の形態では、こうして、最小負圧値V1を求めて、後述するステップS210で、内燃機関1の始動時の吸気通路10内の負圧が、最小負圧値V1に到達したことを確認する。そうして、当該確認後に、燃料噴射を開始できるため、燃料爆発によるエネルギは内燃機関1の回転上昇に全て使用され、完爆時のショックを抑制し、かつ、始動性も確保できる。
ステップS204では、内燃機関コントロールユニット13は、アクセルペダル14のアクセル開度APS1に基づいて、以下の式(1)を用いて、運転者が要求するドライバ要求トルクTR2を演算する。ドライバ要求トルクTR2は、内燃機関1の始動時のドライバ要求トルクである。なお、変換係数は、予め、適宜設定しておく。
TR2=APS1×変換係数 (1)
ここで、ドライバ要求トルクTR2は、後述のステップS211(燃料噴射開始)から、後述のステップS216(スロットル開度を第2のスロットル開度TH2に設定)までの間において必要なトルクである。
ステップS205では、内燃機関コントロールユニット13は、ステップS11からステップS216までの間において、内燃機関1が燃料爆発により出力するトルクTR3を求める。そうして、内燃機関コントロールユニット13は、ドライバ要求トルクTR2とトルクTR3とを用いて、以下の式(2)を用いて、ドライバ要求トルクTR2に応じた発電電動機6の駆動トルクを、第1のトルクTR1として演算する。
TR1=TR2−TR3 (2)
なお、ドライバ要求トルクTR2に応じた発電電動機6の駆動トルク(第1のトルクTR1)は、上記の式(2)を用いずに、図4(c)に示すマップテーブルM403を用いて決定してもよい。図4(c)のマップテーブルM403において、横軸はドライバ要求トルクTR2であり、縦軸は第1のトルクTR1である。ドライバ要求トルクTR2と第1のトルクTR1との関係は、図4(c)のマップテーブルM403における実線43で示される通りである。このように、マップテーブルM403には、ドライバ要求トルクTR2の値ごとに、第1のトルクTR1の値が予め記憶されている。従って、第1のトルクTR1は、ドライバ要求トルクTR2に基づいて、マップテーブルM403から求めることもできる。
ステップS206では、ステップS205において求められた第1のトルクTR1(発電電動機6の駆動トルク)が、発電電動機6の出力可能な最大トルク値を上回っていないかを判定する。なお、最大トルク値は、発電電動機6の設計値である。第1のトルクTR1が、最大トルク値を上回っている場合は、ステップS207へ進む。一方、第1のトルクTR1が、最大トルク以下の場合は、ステップS208へ進む。
ステップS207では、燃料噴射の時期を決定するための吸気通路10内の最小負圧値V1を、ステップS203で求めた値よりも高くなるように再設定する。これにより、第1のトルクTR1が最大トルク値より大きい場合の最小負圧値V1の値は、第1のトルクTR1が最大トルク値以下の場合の最小負圧値V1よりも高くなる。最小負圧値V1の再設定の演算方法としては、例えば、ステップS203で求めた最小負圧値V1に、予め設定された値を加算する。当該加算する値は、内燃機関1の設計値や実験結果等に基づいて予め適宜決定しておく。こうして、最小負圧値V1を再設定することより、第1のトルクTR1が最大トルク値より大きい場合の燃料噴射の時期が、第1のトルクTR1が最大トルク値以下の場合よりも早期化される。したがって、内燃機関1の始動開始までの時間は、第1のトルクTR1が最大トルク値以下の場合より短くなる。これにより、始動時のショックが発生する傾向となるが、運転者が意図をもってトルクを要求しているため、ショックは許容される。
ステップS208では、内燃機関コントロールユニット13は、内燃機関1を回転させるため、発電電動機6を駆動する。このとき、発電電動機6の駆動トルクは、内燃機関1を速やかに予め設定した回転数まで上昇させることができるトルクとする。従って、このときの駆動トルクは、第1のトルクTR1とは異なる値である(図3の時刻T301からT302の間の駆動トルク参照)。
ステップS209では、内燃機関コントロールユニット13は、スロットルバルブ11を、ステップS202で求めた第1のスロットル開度TH1に開弁する。
ステップS210では、内燃機関コントロールユニット13は、負圧検出器12からの負圧情報に基づいて、負圧検出器12で検出された吸気通路10内の負圧の検出値が、ステップS203またはステップS207で求めた最小負圧値V1以下かを判定する。負圧の検出値が最小負圧値以下であれば、ステップS211に進む。一方、負圧の検出値が最小負圧値以下でなければ、ステップS210に戻る。
このように、ステップS210では、負圧の検出値が最小負圧値以下になるまで待機する。このとき、上述したように、第1のトルクTR1が最大トルク値より大きい場合の最小負圧値V1の値は、第1のトルクTR1が最大トルク値以下の場合の最小負圧値V1よりも高い。そのため、第1のトルクTR1が最大トルク値より大きい場合の待機時間の方が、第1のトルクTR1が最大トルク値以下の場合の待機時間より短くなる。しかしながら、いずれに場合においても、ステップS210の判定により、吸気通路10内の負圧の検出値が、内燃機関1が始動できる最小負圧値か否かを確実に判定できるため、燃料爆発によるエネルギは内燃機関1の回転上昇に全て使用され、完爆時のショックを抑制し、かつ、始動性も確保することが、確実にできる。
ステップS211では、内燃機関コントロールユニット13は、燃料噴射弁9から噴射する燃料噴射量を決定し、それに基づいて燃料噴射弁9を制御して、燃料噴射を開始する。
ステップS212では、内燃機関コントロールユニット13は、発電電動機6の駆動トルクを、ステップS205において演算した第1のトルクTR1に変更する。
ステップS213では、内燃機関コントロールユニット13は、クランク角センサ4の出力に基づいて、燃料噴射開始後に、クランク角度から演算される内燃機関1の回転速度が予め設定したクランク角度閾値に達したかを判定する。内燃機関1の回転速度が、クランク角度閾値に達していない場合は、ステップS214へ進む。一方、内燃機関1の回転速度が、クランク角度閾値を超えている場合は、ステップS215へ進む。
このとき、クランク角度閾値を意図的に大きくすることにより、スロットルバルブ11を第1のスロットル開度TH1の状態にしたまま内燃機関1を運転できる期間が延長されるため、特許文献1に記載された従来の制御装置に対し、燃料消費量を減らすことができる。
また、ドライバ要求トルクTR2が発電電動機6の最大トルクより大きい場合には、クランク角度閾値を意図的に小さく設定することにより、内燃機関1が燃料爆発によってドライバ要求トルクTR2を出力するタイミングを早期化することができるので、運転者はトルク不足による違和感を感じない。
ステップS214では、内燃機関コントロールユニット13は、燃料噴射開始時からの経過時間が、予め設定された時間閾値以上経過したかを判定する。時間閾値以上経過していない場合は、ステップS213へ戻る。一方、時間閾値以上経過している場合は、ステップS215へ進む。
このとき、燃料噴射開始時からの経過時間に対する時間閾値を意図的に大きくすることにより、スロットルバルブ11を第1のスロットル開度TH1としたままの状態で内燃機関1を運転できる期間が延長されるため、特許文献1に記載の従来の制御装置に対し、燃料消費量を削減することができる。
なお、ドライバ要求トルクTR2が、発電電動機6の最大トルクより大きい場合には、燃料噴射開始時からの経過時間に対する時間閾値を意図的に小さく設定することにより、内燃機関1が、燃料爆発により運転者の要求トルクを出力するタイミングを早期化することで、運転者はトルク不足による違和感を感じない。
このように、ステップS213の判定条件か、ステップS214の判定条件かの、いずれか一方を満たしている場合には、ステップS215に進む。すなわち、内燃機関1が安定して回転しているか否かの判定を、ステップS213の判定条件またはステップS214の判定条件に基づいて行う。当該判定の結果、内燃機関1の回転速度が閾値に達しているか、あるいは、燃料噴射開始から十分な時間が経過しているかの確認ができたときに、ステップS215に進む。
ステップS215では、内燃機関コントロールユニット13は、ステップS213の判定条件か、もしくは、ステップS214の判定条件を満たしているため、発電電動機6の駆動トルクを0とする。すなわち、内燃機関コントロールユニット13は、発電電動機6を停止する。
ステップS216では、ステップS215の発電電動機6の停止と同時に、内燃機関コントロールユニット13は、スロットルバルブ11を、第1のスロットル開度TH1よりも大きい第2のスロットル開度TH2に開弁する。なお、第2のスロットル開度TH2は、内燃機関1がアイドリングする際に最適なスロットル開度とする。
このとき、スロットルバルブ11の第2のスロットル開度TH2を、ステップS212からステップS215までの期間における発電電動機6の駆動トルク(第一のトルクTR1)を確保することができるスロットル開度とすることで、内燃機関1が出力するトルクTR2の変動はなく、発電電動機6の駆動トルクを0にでき、RETURN状態となり、図2の処理は完了する。
図3は、本実施の形態1に係る内燃機関の制御装置の始動制御のタイムチャートである。
時刻T301において、内燃機関コントロールユニット13が始動要求を検知した際、内燃機関コントロールユニット13は、スロットルバルブ11を制御して、スロットルバルブ11を第1のスロットル開度TH1に開弁する。また、内燃機関コントロールユニット13は、発電電動機6を制御して、発電電動機6を回転させることで内燃機関1を回転させ、吸気通路10内の負圧を発達させる。このときの発電電動機6の駆動トルクは、内燃機関1を速やかに予め設定した回転数まで上昇させることができるトルクとする。
時刻T302において、吸気通路10内の負圧が最小負圧値V1まで低下した時に、内燃機関コントロールユニット13は、燃料噴射弁9を制御し、燃料噴射を開始する。なお、最小負圧値V1は、内燃機関1の始動が可能で、かつ、完爆時のショックを十分に抑制可能な、負圧値である。また、時刻T302では、内燃機関コントロールユニット13は、さらに、発電電動機6の駆動トルクを第1のトルクTR1に変更する。
こうして、時刻T302から時刻T304までの期間では、内燃機関1を、発電電動機6の駆動トルクである第1のトルクTR1と、内燃機関1が燃料爆発により出力するトルクTR3とにより駆動する。
時刻T303において、点火プラグ(図示せず)を点火することにより、内燃機関1内に吸気された混合気が完爆する。この時、吸気通路10内の負圧は、内燃機関1が完爆でき、かつ、完爆時ショックを十分に抑制可能な、最小負圧値V1まで低下した状態のままであるため、完爆時のショックが抑制できる。
また、時刻T303において、吸気通路10内の負圧は、スロットルバルブ11を第1のスロットル開度TH1としたときの最小負圧値V1に到達している。従って、完爆のタイミングと負圧のピークのタイミングとは一致している。そのため、完爆のタイミングと負圧のピークのタイミングとが一致しないことが原因で発生する、完爆時のショックについても抑制できる。
時刻T304では、時刻T302からの内燃機関1の回転速度がクランク角度閾値に到達した、もしくは、時刻T302からの経過時間が時間閾値以上経過していることから、内燃機関コントロールユニット13は、内燃機関1が安定して回転していると判定する。そうして、時刻T304において、内燃機関コントロールユニット13は、スロットルバルブ11を第1のスロットル開度TH1よりも大きい第2のスロットル開度TH2に開弁すると同時に、発電電動機6の駆動を終了する。
ここで、時刻T302から時刻T304までの期間は、スロットルバルブ11のスロットル開度を、内燃機関1が完爆できる最小負圧値V1が得られる第1のスロットル開度TH1にしたままの状態で、内燃機関1を運転することができる。そのため、時刻T302から時刻T304までの期間における燃料消費量を、特許文献1の従来の制御装置の燃料消費量よりも少なくすることができる。
このように、本実施の形態においては、内燃機関1の始動時に、スロットルバルブ11のスロットル開度を第1のスロットル開度TH1とする。そうして、スロットル開度を第1のスロットル開度TH1に継続した状態のまま、吸気通路10内の負圧の検出値に基づいて演算した燃料噴射のタイミングで、燃料噴射弁9より燃料を噴射する。その後、スロットルバルブ11を第2のスロットル開度TH2に開弁させる。これにより、内燃機関1の始動性を優先する必要がある状況下においても、吸気通路10内の負圧を好適な状態としたまま、完爆することができ、完爆時におけるショックを抑制することができる。
また、燃料噴射の開始時から、クランク角度に基づいて演算される内燃機関1の回転速度がクランク角度閾値以上になるか、または、燃料噴射の開始時からの経過時間が時間閾値以上になるまでの期間は、スロットルバルブ11の開度を、第1のスロットル開度TH1としたままの状態で内燃機関1を回転でき、発電電動機6の駆動も継続されているため、運転者はトルク不足を感じることなく、燃料消費量を削減することができる。
なお、運転者のアクセル踏込み等による内燃機関1の始動要求時においても、ドライバ要求トルクTR2が、発電電動機6が出力できる最大トルク以下の状態においては、完爆時のショックを抑制し、かつ、ドライバ要求トルクTR2に応じ、内燃機関1の出力トルクを確保することができる。
また、運転者のアクセル踏込み等による内燃機関1の始動要求時において、ドライバ要求トルクTR2が発電電動機6の出力できる最大トルクより大きい場合は、燃料噴射を開始する時期を決定するための、吸気通路10内の最小負圧値V1を、ドライバ要求トルクTR2が発電電動機6の最大トルク以下の場合よりも高く設定することにより、燃料噴射の時期を、ドライバ要求トルクTR2が発電電動機6の最大トルク以下の場合に対し、早期に設定することで、内燃機関1の始動開始時期を、ドライバ要求トルクTR2が発電電動機6の最大トルク以下の場合に対し、短縮することができる。
以上のように、本実施の形態に係る内燃機関の制御方法によれば、内燃機関コントロールユニット13が、内燃機関1の始動要求を検出したときに、スロットルバルブ11を第1のスロットル開度とした後、第1のスロットル開度を維持した状態のまま、内燃機関コントロールユニット13が、負圧検出器12が検出した実際の吸気通路10内の負圧を用いて決定した燃料噴射の時期で、燃料噴射弁9から燃料噴射した後に、スロットルバルブ11を第1のスロットル開度TH1よりも大きい第2のスロットル開度TH2に開弁させるため、吸気通路10内の負圧を好適な状態としたまま、完爆に到達することができる。これにより、内燃機関1の始動性を優先する必要がある状況下においても、始動時のショックを抑制することができる。
1 内燃機関、2 クランクプーリ、3 クランク角検出用リングギヤ、4 クランク角センサ、5 ドライブベルト、6 発電電動機、7 発電電動機ドライブプーリ、8 排気通路、9 燃料噴射弁、10 吸気通路、11 スロットルバルブ、12 負圧検出器、13 内燃機関コントロールユニット、14 アクセルペダル。

Claims (9)

  1. 内燃機関の吸気通路の流入空気量を調節するスロットルバルブと、
    前記内燃機関へ燃料を噴射する燃料噴射弁と、
    前記内燃機関にベルトを介して連結され、前記内燃機関を駆動する発電電動機と、
    前記スロットルバルブ、前記燃料噴射弁、および、前記発電電動機を制御する内燃機関コントロールユニットと
    を備え、
    前記内燃機関コントロールユニット、前記内燃機関の始動要求を検出したときに、前記スロットルバルブを第1のスロットル開度に開弁し、前記スロットルバルブを前記第1のスロットル開度に維持した状態で前記燃料噴射弁から燃料噴射した後に、前記スロットルバルブを前記第1のスロットル開度よりも大きい第2のスロットル開度に開弁するものであって、
    前記内燃機関コントロールユニットは、前記吸気通路内の負圧が、前記内燃機関が完爆できる最小負圧値以下となった時に燃料噴射を許可する
    内燃機関の制御装置。
  2. 前記第1のスロットル開度は、前記内燃機関が完爆できる最小負圧値を発生させることが可能なスロットル開度とする
    請求項1に記載の内燃機関の制御装置。
  3. 前記第2のスロットル開度は、前記発電電動機の駆動トルクをドライバ要求トルクに応じた駆動トルクに設定した時刻から前記発電電動機を停止させる時刻までの期間における前記発電電動機の前記駆動トルクが得られるスロットル開度とする
    請求項1または2に記載の内燃機関の制御装置。
  4. 前記内燃機関コントロールユニットは、前記燃料噴射弁が燃料噴射を開始した後に、前記内燃機関が安定して回転しているか否かを判定し、前記内燃機関が安定して回転していると判定した場合は、前記スロットルバルブを前記第2のスロットル開度に開弁する
    請求項1からまでのいずれか1項に記載の内燃機関の制御装置。
  5. 前記内燃機関が安定して回転しているか否かの判定条件は、前記燃料噴射弁が燃料噴射を開始してからの前記内燃機関の回転速度が閾値に達したか否かである
    請求項に記載の内燃機関の制御装置。
  6. 前記内燃機関が安定して回転しているか否かの判定条件は、前記燃料噴射弁が燃料噴射を開始してからの経過時間が閾値に達したか否かである
    請求項に記載の内燃機関の制御装置。
  7. 前記内燃機関コントロールユニットは、前記スロットルバルブを前記第2のスロットル開度に開弁すると同時に前記発電電動機の駆動を停止する
    請求項1からまでのいずれか1項に記載の内燃機関の制御装置。
  8. 前記内燃機関コントロールユニットは、運転者が要求する前記内燃機関の始動時のドライバ要求トルクに応じて、前記燃料噴射弁の燃料噴射の時期を変化させる
    請求項1からまでのいずれか1項に記載の内燃機関の制御装置。
  9. 内燃機関の始動要求があったか否かを判定するステップと、
    前記始動要求があったと判定された場合に、前記内燃機関をベルトを介して駆動する発電電動機を駆動させるステップと、
    前記内燃機関の吸気通路に設けられたスロットルバルブを第1のスロットル開度に開弁するステップと、
    前記スロットルバルブのスロットル開度を前記第1のスロットル開度に維持した状態で、前記吸気通路内の負圧が、前記内燃機関が完爆できる最小負圧値以下となった時に、燃料噴射弁から前記内燃機関へ燃料を噴射するステップと、
    前記発電電動機を停止させるステップと、
    前記スロットルバルブを前記第1のスロットル開度よりも大きい第2のスロットル開度に開弁するステップと
    を備えた内燃機関の制御方法。
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