JP6112142B2 - Engine start control system - Google Patents
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Description
本発明は、車両のエンジン始動制御システム及び車両に関し、特に、エンジンの始動をモータでアシストするエンジン始動制御システム及び車両に関する。 The present invention relates to a vehicle engine start control system and a vehicle, and more particularly to an engine start control system and a vehicle for assisting engine start with a motor.
従来、エンジンを駆動するモータとしての機能とエンジンの動力を用いて発電する機能とを兼ね備えたスタータジェネレータを用いてエンジンを始動するエンジン始動制御システムが提案されている(例えば、特許文献1参照)。特許文献1に記載のエンジン始動制御システムでは、スタータジェネレータの駆動力により、エンジン始動に必要な回転数までエンジンが駆動される。そして、エンジンの回転数が所定の回転数まで高められたら、燃料噴射が開始されてエンジンが始動する。 2. Description of the Related Art Conventionally, an engine start control system that starts an engine using a starter generator that has both a function as a motor for driving the engine and a function of generating electric power using the power of the engine has been proposed (see, for example, Patent Document 1). . In the engine start control system described in Patent Document 1, the engine is driven to the number of revolutions necessary for starting the engine by the driving force of the starter generator. When the engine speed is increased to a predetermined speed, fuel injection is started and the engine is started.
しかしながら、特許文献1に記載のエンジン始動制御システムにおいては、スタータジェネレータによるエンジンの回転駆動がエンジンを始動するまでに留まっており、更なるエンジンのアシストを実現するには至っていなかった。 However, in the engine start control system described in Patent Document 1, the rotational drive of the engine by the starter generator remains until the engine is started, and no further engine assist has been realized.
本発明はかかる点に鑑みてなされたものであり、エンジンの駆動をアシストして燃費の向上を実現することができるエンジン始動制御システムを提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above points, and an object of the present invention is to provide an engine start control system capable of assisting driving of an engine and realizing improvement in fuel consumption.
本発明のエンジン始動制御システムは、クランクシャフトを回転させるモータと、モータの出力を制御するモータコントローラと、燃料噴射制御及び/又は点火制御を行うエンジン制御装置と、を備えるエンジン始動制御システムであって、前記モータコントローラは、エンジン回転数が第1の回転数になるまで比較的大きい駆動トルクで前記モータを駆動させ、前記エンジン回転数が前記第1の回転数を越えたら比較的低い駆動トルクに切り替えて前記モータを前記第1の回転数より大きい第2の回転数になるまで駆動させ、前記エンジン制御装置は、前記エンジン回転数が、前記第1の回転数より大きく前記第2の回転数より小さい第3の回転数以上になったら燃料噴射制御及び/又は点火制御を開始し、エンジン始動後は、前記エンジン回転数が前記第2の回転数になるまで前記モータの駆動及び燃料噴射によって前記クランクシャフトを回転させることを特徴とする。 An engine start control system of the present invention is an engine start control system comprising a motor that rotates a crankshaft, a motor controller that controls the output of the motor, and an engine control device that performs fuel injection control and / or ignition control. Te, before SL motor controller, the engine speed by driving the motor with a relatively large drive torque to a first rotational speed, a relatively low drive If the engine speed exceeds the first rotational speed The torque is switched to drive the motor until a second rotational speed greater than the first rotational speed is reached, and the engine control device causes the engine rotational speed to be greater than the first rotational speed and the second rotational speed. the fuel injection control and / or ignition control starts Once turned rpm is less than a third or more speed after the engine start, the engine Until the rotational speed becomes the second rotational speed by a drive and the fuel injection of the motor, characterized in that rotating the crankshaft.
この構成によれば、エンジンを停止状態から始動させるときに、エンジン回転数に応じてモータの駆動トルクを切替えてモータを駆動させることにより、比較的駆動トルクが必要なエンジンの低回転域(第1の回転数)から、駆動トルクを抑えた高回転域(第2の回転数)までモータのみでエンジン回転数を高めることができる。そして、第3の回転数から燃料噴射制御及び/又は点火制御を開始することでエンジンが始動される。このように、モータの出力トルクを切替えてエンジン始動までのモータ駆動時間を長くすることにより、エンジン始動までの時間を短縮することができる。一方、エンジン始動までの燃料噴射時間を短縮することができるため、燃料消費や周囲への騒音を抑えることができる。以上より、エンジンの駆動をアシストして燃費の向上を実現することができる。 According to this configuration, when the engine is started from a stopped state, the motor driving torque is switched according to the engine rotational speed to drive the motor, whereby the engine can be driven at a relatively low rotational speed range (the first rotation torque is required). 1) to a high speed range (second rotational speed) in which driving torque is suppressed, the engine rotational speed can be increased only by the motor. Then, the engine is started by starting fuel injection control and / or ignition control from the third rotational speed. Thus, by switching the output torque of the motor and increasing the motor drive time until the engine is started, the time until the engine is started can be shortened. On the other hand, since fuel injection time until engine start can be shortened, fuel consumption and noise to the surroundings can be suppressed. As described above, the driving of the engine can be assisted to improve the fuel consumption.
また、本発明に係る車両は、上記エンジン始動制御システムを備える車両であって、前記エンジン回転数が第2の回転数以上になったら接合状態となる自動クラッチを備え、前記モータコントローラは、前記エンジン回転数が前記第2の回転数以上であっても前記モータを駆動することが好ましい。この構成によれば、車両において上記エンジン始動制御システムにより得られる効果を享受することができる。また、自動クラッチが接合状態になるまでモータ駆動によってエンジン回転数が上昇される。よって、車両が発進するまでの燃料消費や周囲への騒音を抑えることができる。 Further, a vehicle according to the present invention is a vehicle including the engine start control system, and includes an automatic clutch that is engaged when the engine rotational speed is equal to or higher than a second rotational speed. It is preferable to drive the motor even if the engine speed is equal to or higher than the second speed . According to this configuration, the effect obtained by the engine start control system in the vehicle can be enjoyed. Further, the engine speed is increased by driving the motor until the automatic clutch is engaged. Therefore, fuel consumption and noise to the surroundings until the vehicle starts can be suppressed.
また、本発明に係る上記車両において、前記モータコントローラは、前記第2の回転数を越えたら前記モータの駆動力を徐々に減衰させ、前記第2の回転数より大きい第4の回転数以上になったら前記モータによる駆動を完了することが好ましい。この構成によれば、車両が発進開始するタイミングにおいては、燃料噴射とモータ駆動の両方を行うことにより、自動クラッチが接合することで高トルクが必要となっても、モータでエンジン駆動をアシストすることができる。また、徐々にモータ駆動力を減衰させることにより、電力の消費を抑えることができる。 Further, in the vehicle according to the present invention, the motor controller gradually attenuates the driving force of the motor when the second rotational speed is exceeded, so that the motor controller exceeds the fourth rotational speed greater than the second rotational speed. When it becomes, it is preferable to complete the driving by the motor. According to this configuration, at the timing when the vehicle starts to start, both the fuel injection and the motor drive are performed, and the motor is used to assist the engine drive even when a high torque is required due to the engagement of the automatic clutch. be able to. Moreover, the consumption of electric power can be suppressed by gradually attenuating the motor driving force.
本発明のエンジン始動制御システムによれば、モータの出力トルクをエンジン回転数に応じて切替え、エンジン始動までのモータの駆動時間を長くすることにより、エンジンの駆動をアシストして燃費の向上を実現することができる。 According to the engine start control system of the present invention, the motor output torque is switched according to the engine speed, and the motor drive time until the engine start is lengthened to assist the engine drive and improve the fuel consumption. can do.
以下、添付図面を参照して、本実施の形態に係るエンジン始動制御システムについて説明する。なお、本実施の形態に係るエンジン始動制御システムは、以下に示す構成に限定されるものではなく、適宜変更が可能である。エンジン始動制御システムは、どのような車両に適用されてもよく、例えば、自動二輪車、バギータイプの自動三輪車又は自動四輪車にも適用可能である。 Hereinafter, an engine start control system according to the present embodiment will be described with reference to the accompanying drawings. The engine start control system according to the present embodiment is not limited to the configuration shown below, and can be changed as appropriate. The engine start control system may be applied to any vehicle, and can be applied to, for example, a motorcycle, a buggy type automatic tricycle, or an automatic four-wheel vehicle.
先ず、図1を参照して、一般的なエンジンの概略構成について説明する。図1は、本実施の形態に係るエンジンの模式図である。図1に示すように、エンジン1は、例えば、直動式のDOHC(Double OverHead Camshaft)エンジンである。エンジン1は、不図示のクランクケース内にクランクシャフト10、シリンダ11及びシリンダヘッド12等を備えて構成される。シリンダ11内には、ピストン13が上下に往復可能に収容されている。クランクシャフト10とピストン13とはコンロッド14によって連結されている。エンジン1では、ピストン13が上下方向に往復運動することでクランクシャフト10がコンロッド14を介して回転される。
First, a general configuration of a general engine will be described with reference to FIG. FIG. 1 is a schematic diagram of an engine according to the present embodiment. As shown in FIG. 1, the engine 1 is, for example, a direct acting DOHC (Double OverHead Camshaft) engine. The engine 1 includes a
シリンダヘッド12の内部空間は、燃焼室15を構成している。また、シリンダヘッド12には、吸気ポート及び排気ポートに対応して、吸気バルブ16及び排気バルブ17が設けられている。また、吸気バルブ16及び排気バルブ17に対応して、一対のカムシャフト18が設けられている。クランクシャフト10及び一対のカムシャフト18には、不図示のカムチェーンが架け渡されている。クランクシャフト10の回転は、カムチェーンを介して一対のカムシャフト18に伝達される。
The internal space of the
一対のカムシャフト18が回転されることで、吸気バルブ16及び排気バルブ17は燃焼室15に向けて往復動される。このようにして、吸気バルブ16及び排気バルブ17のそれぞれにおける開閉タイミングが調整される。また、燃焼室15の上方には、点火装置19の一部を構成するスパークプラグ19aが設けられている。点火装置19は、スパークプラグ19aの他に、イグニッションコイル19b、ハイテンションコード19c、及びプラグキャップ19dを含んで構成される。
By rotating the pair of
イグニッションコイル19bは、ハイテンションコード19cを介してプラグキャップ19dに接続され、プラグキャップ19dは、スパークプラグ19aに取り付けられる。イグニッションコイル19bは、図示しないバッテリから供給される電圧を例えば、数百倍に増幅する。イグニッションコイル19bで増幅された高圧電流は、ハイテンションコード19cを経由してスパークプラグ19aに供給される。これにより、スパークプラグ19aの先端で火花が発生する。点火装置19では、ECU2から出力される点火信号に基づいて所定のタイミングで点火することにより、燃焼室15内の混合気を着火させる。
The
また、クランクシャフト10は、クランクシャフト10の同軸上に設けられたスタータジェネレータ20に接続されている。スタータジェネレータ20は、後述するインバータ23(モータコントローラ24)(図2参照)を介してバッテリ22(図2参照)に接続されている。スタータジェネレータ20は、バッテリ22からの電力供給を受けてクランクシャフト10を回転駆動させる、所謂「力行」を行う。また、スタータジェネレータ20は、エンジン1の駆動中、その回転エネルギーから電気エネルギーを回収する、所謂「回生」を行う。
The
このように、スタータジェネレータ20は、エンジン1を始動させるスタータモータとしての機能と、エンジン1の駆動によって発電するジェネレータとしての機能とを兼ね備えている。本実施の形態におけるスタータジェネレータ20は、エンジン始動時やアシスト駆動時といったエンジン低回転領域ではモータとして駆動力を与え、それ以外のエンジン高回転数領域では回生(発電)する機能を有している。また、詳細は後述するが、スタータジェネレータ20に接続されるインバータ23(図2参照)は、クランクシャフト10を回転させる際にエンジン回転数に応じて出力トルクを切替えることができるように異なる2つの回路パターンを備えている(図3に示す第1の回路パターン及び第2の回路パターン)。
As described above, the
エンジン1内の各種動作は、ECU2によって制御される。ECU2は、エンジン1内の各種処理を実行するプロセッサやメモリ等により構成されている。メモリは、用途に応じてROM(Read Only Memory)、RAM(Random Access Memory)等の記憶媒体で構成される。メモリには、エンジン1の各部を制御する制御プログラム等が記憶されている。ECU2は、車両内に設けられた各種センサから車両の状態を判断し、点火装置19の点火タイミングや、エンジン1始動時のスタータジェネレータ20(モータ)駆動の制御を実施する。
Various operations in the engine 1 are controlled by the
ところで、スタータジェネレータを用いた従来のエンジン始動制御システムにおいては、スタータジェネレータの容量がエンジンの始動に必要なトルクのみが確保されているだけであった。また、従来のスタータジェネレータでは、所定の回転数までしかエンジン回転数を上げることができず、エンジンアシストを適切に行うまでには至らなかった。そこで、更なるエンジンアシストを実現するために、より高電圧で高トルクを生み出すスタータジェネレータ(モータ)を採用することが考えられる。例えば、エンジン始動に用いられる低回転型の従来のモータをそのまま高回転域まで回転させる場合、DC−DCコンバータ等で印加電圧を上昇させる必要がある。この結果、エンジンの高回転域までモータを駆動させることができるが、モータの大型化やバッテリの容量増加となってしまう。このため、小型の車両には向かないという問題があった。 By the way, in the conventional engine start control system using the starter generator, the capacity of the starter generator is only secured for the torque necessary for starting the engine. Further, in the conventional starter generator, the engine speed can be increased only to a predetermined speed, and the engine assist has not been performed properly. Therefore, in order to realize further engine assist, it is conceivable to employ a starter generator (motor) that generates higher torque at higher voltage. For example, when a low-rotation type conventional motor used for engine starting is rotated as it is to a high rotation range, it is necessary to increase the applied voltage with a DC-DC converter or the like. As a result, the motor can be driven to the high engine speed range, but the motor becomes larger and the battery capacity increases. For this reason, there was a problem that it was not suitable for a small vehicle.
このような観点から、本実施の形態ではスタータジェネレータ20を巻線切替方式とし、エンジン1の回転数に応じて出力トルクを切り替えるように構成した。これにより、スタータジェネレータ20を高出力化させることなく、小型のスタータジェネレータ20であっても、高回転域までエンジン1を駆動させることが可能になった。よって、エンジン始動時の燃料噴射を極力少なくし、燃料消費を抑えると共に周囲への騒音を抑えることが可能になった。
From this point of view, in the present embodiment, the
次に、図2を参照して、本実施の形態に係るエンジン始動制御システムのシステム構成について説明する。図2は、本実施の形態に係るエンジン始動制御システムの機能ブロック図である。 Next, the system configuration of the engine start control system according to the present embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 2 is a functional block diagram of the engine start control system according to the present embodiment.
図2に示すように、エンジン始動制御システム3は、ECU2、燃料噴射装置21、点火装置19、バッテリ22、インバータ23、及びスタータジェネレータ20を含んで構成される。エンジン始動制御システム3は、単にエンジン1を始動するだけでなく、車両が停止したときにエンジン1(図1参照)を停止し、スロットル(不図示)の操作があった場合にスタータジェネレータ20を駆動してエンジン1を再始動するように構成されている。
As shown in FIG. 2, the engine start control system 3 includes an
ECU2は、本実施の形態に係るエンジン制御装置を構成する。ECU2は、車速や吸気圧、エンジン回転数等、各種パラメータに応じて燃料噴射装置21(燃料噴射量)や点火装置19(点火タイミング)の制御を実施する。燃料噴射装置21は、例えば、フューエルインジェクションで構成され、ECU2からの指示を受けて最適な噴射量、噴射時間、タイミングで燃料を噴射する。点火装置19は、上記したように、ECU2からの指示を受けて最適なタイミングで点火する。
ECU2 comprises the engine control apparatus which concerns on this Embodiment. The
また、ECU2は、スタータジェネレータ20の駆動制御をする際の判定基準となるエンジン回転数の閾値(後述する第1、第2、第3、第4の回転数)を記憶する。詳細は後述するが、ECU2は、閾値に基づいて燃焼噴射及び点火制御を実施する。また、後述するインバータ23のモータコントローラ24は、上記閾値に基づいてモータ回路30を切替えたり、スタータジェネレータ20の駆動を制御する。
In addition, the
上記したように、スタータジェネレータ20には、インバータ23を介してバッテリ22が接続されている。バッテリ22は、ECU2、インバータ23、及びスタータジェネレータ20に電力を供給するだけでなく、スタータジェネレータ20で発生した電力を蓄える役割も果たす。インバータ23は、バッテリ22からの電流を直流から交流に変換してスタータジェネレータ20に供給する。また、インバータ23は、スタータジェネレータ20からの電流を交流から直流に変換してバッテリ22に供給する。インバータ23は、ECU2の指示を受けて駆動制御される。
As described above, the
また、インバータ23は、スタータジェネレータ20(モータ)の出力を制御するモータコントローラ24と、モータの巻線を切替える巻線切替回路25と、モータ回路30とを有している。モータコントローラ24は、エンジン回転数等に応じてECU2からの指示を受けてスタータジェネレータ20の駆動を制御する。モータ回路30については後述する。スタータジェネレータ20は、上記したように、エンジン1を始動するためのスタータモータとしての機能を有している。スタータジェネレータ20は、モータコントローラ24からの指示を受けてクランクシャフト10を回転駆動する。
The
ここで、図3を参照して、本実施の形態に係るスタータジェネレータが備える回路構成について説明する。図3は、本実施の形態に係るスタータジェネレータの回路構成の一例を示す図である。図3Aは巻線切替方式の3相交流モータの回路図を示し、図3Bは直列接続時のモータ回路を示し、図3Cは並列接続時のモータ回路を示している。また、図3B及び図3Cにおいては、3相の内、一相のみを図示している。なお、スタータジェネレータの備える回路構成は、以下に示す構成に限定されず、適宜変更が可能である。スタータジェネレータは、エンジン回転数に応じて主力トルクを変化させることができれば、どのように構成されてもよい。 Here, with reference to FIG. 3, a circuit configuration provided in the starter generator according to the present embodiment will be described. FIG. 3 is a diagram showing an example of a circuit configuration of the starter generator according to the present embodiment. 3A shows a circuit diagram of a winding switching type three-phase AC motor, FIG. 3B shows a motor circuit when connected in series, and FIG. 3C shows a motor circuit when connected in parallel. In FIGS. 3B and 3C, only one of the three phases is shown. The circuit configuration provided in the starter generator is not limited to the configuration shown below, and can be changed as appropriate. The starter generator may be configured in any way as long as the main torque can be changed according to the engine speed.
図3に示すように、スタータジェネレータ20(図1又は図2参照、以下、単にモータ20と記す)は、3相交流モータで構成されている。本実施の形態では、モータ回路30において、直列と並列を切り替え可能な巻線切替方式が採用されている。図3Aに示すように、モータ回路30の各相(3相)のコイル31が中性点32において共通接続(スター結線)される。コイル31は、第1のコイル33と、第2のコイル34と、第1のスイッチ35と、第2のスイッチ36とを備えている。
As shown in FIG. 3, the starter generator 20 (see FIG. 1 or FIG. 2, hereinafter simply referred to as the motor 20) is a three-phase AC motor. In the present embodiment, the
具体的には、第1のコイル33の一端が中性点32に接続され、第1のコイル33の他端が第2のスイッチ36の接点36aを介して第1のスイッチ35の接点35bに接続されている。第2のコイル34の一端には第2のスイッチ36が接続され、第2のコイル34の他端には第1のスイッチ35が接続されている。また、第2のスイッチ36の接点36bは中性点32に接続されている。
Specifically, one end of the
このように構成されるモータ回路30では、第1のスイッチ35及び第2のスイッチ36を切替えることにより、第1のコイル33と第2のコイル34の接続を直接と並列で切替えることができる。例えば、図3Bに示すように、第1のスイッチ35を接点35aに接触させ、第2のスイッチ36を接点36aに接触させることにより、第1のコイル33と第2のコイル34が直列接続される。この回路パターンを第1の回路パターンとする。第1の回路パターンでは、第1のコイル33と第2のコイル34が直列接続されることにより、モータ20に低回転で大きな駆動トルクを発生させることができる。
In the
一方、図3Cに示すように、第1のスイッチ35を接点35bに接触させ、第2のスイッチ36を接点36bに接触させることにより、第1のコイル33と第2のコイル34が並列接続される。この回路パターンを第2の回路パターンとする。第2の回路パターンでは、第1のコイル33と第2のコイル34が並列接続されることにより、モータ20の駆動トルクは低下するものの、モータ20の逆起電力が抑えられる。よって、低電圧であってもモータ20を高回転まで駆動させることが可能になる。なお、図3B及び図3Cでは、3相の内、1相分の回路の切替えを示しているが、他の2相についても同様に切替え動作が行われるものとする。
On the other hand, as shown in FIG. 3C, the
本実施の形態に係るモータ回路30によれば、第1のコイル33と第2のコイル34との接続を直列と並列で切替え可能に構成したことにより、エンジン回転数に応じて適宜必要な駆動トルクを発生させることができる。例えば、エンジン1が無回転の状態から比較的低回転の状態においては、第1のコイル33と第2のコイル34が直列接続されるようにモータ回路30が第1の回路パターンに切替えられる。これにより、モータ20には、クランクシャフト10(図1又は図2参照)の慣性に逆らうように比較的大きな駆動トルクが発生する。よって、低回転域でのモータ20の駆動を実現することができる。
According to the
一方、エンジン回転数が所定の回転数を越えた場合には、第1のコイル33と第2のコイル34が並列接続されるようにモータ回路30が第2の回路パターンに切替えられる。これにより、モータ20には、逆起電力の発生を低く抑えるような低い駆動トルクが発生する。よって、高回転域でのモータ20の駆動を実現することができる。このように、エンジン回転数に応じてモータ20の出力トルクを変化させることにより、小型で低電圧仕様のモータ20であっても、無回転の状態から高回転域まで幅広い回転数域でエンジン1をアシストすることが可能になる。
On the other hand, when the engine speed exceeds a predetermined speed, the
次に、図4を参照して、エンジンが停止した状態からエンジンが始動し、車両が走行可能なエンジン回転数に至るまでの様子について説明する。図4は、エンジン始動制御システムにおける、エンジン始動時のエンジン回転数、燃料噴射量及び車速を示すグラフである。図4において、横軸は時間を示し、縦軸はエンジン回転数(クランクシャフトの回転数)、燃料噴射量、又は車速を示している。図4Aは比較例に係るエンジン始動制御システムにおけるエンジン回転数等を示すグラフであり、図4Bは本願のエンジン始動制御システムにおけるエンジン回転数等を示すグラフである。また、グラフ中、エンジン回転数は実線で示し、燃料噴射量は一点鎖線で示し、車速は二点鎖線で示すものとする。 Next, with reference to FIG. 4, the state from when the engine is stopped until the engine is started until the engine speed at which the vehicle can travel will be described. FIG. 4 is a graph showing the engine speed, the fuel injection amount, and the vehicle speed when starting the engine in the engine start control system. In FIG. 4, the horizontal axis indicates time, and the vertical axis indicates engine speed (crankshaft speed), fuel injection amount, or vehicle speed. FIG. 4A is a graph showing the engine speed and the like in the engine start control system according to the comparative example, and FIG. 4B is a graph showing the engine speed and the like in the engine start control system of the present application. In the graph, the engine speed is indicated by a solid line, the fuel injection amount is indicated by a one-dot chain line, and the vehicle speed is indicated by a two-dot chain line.
なお、図4においては、エンジンが完全に停止した状態からエンジンを始動させる場合について説明するが、これに限定されない。エンジン始動制御システムは、例えば、エンジンがアイドリングストップした状態から再始動させるように構成してもよい。また、以下に示すエンジン始動制御システムは、遠心クラッチ等の自動クラッチを備えた車両に適用されるものとする。この場合、エンジンが所定の回転数(例えば、3500rpm)になったら自動クラッチが接合状態となり、車両の発進が可能になる。 Although FIG. 4 illustrates a case where the engine is started from a state where the engine is completely stopped, the present invention is not limited to this. The engine start control system may be configured to restart from a state where the engine is idling stopped, for example. The engine start control system described below is applied to a vehicle equipped with an automatic clutch such as a centrifugal clutch. In this case, when the engine reaches a predetermined rotational speed (for example, 3500 rpm), the automatic clutch is engaged and the vehicle can be started.
図4Aに示すように、比較例においては、エンジン始動制御が開始されると、モータ20(スタータジェネレータ20)が駆動されることによりクランクシャフト10が回転駆動され(図1参照)、エンジン回転数が徐々に高められる。モータ20が駆動開始されてから時間T1後、エンジン回転数が所定回転数(例えば、1500rpm)を超えたところで燃料噴射及び点火制御が開始される一方、モータ20の駆動はその後停止される。
As shown in FIG. 4A, in the comparative example, when the engine start control is started, the
エンジン回転数は、燃料噴射及び点火制御により徐々に高められる。そして、モータ20が駆動開始されてから時間T2後、エンジン回転数が3500rpmを超えたところで、自動クラッチが接合状態となり、車両の走行が開始される。車両の速度(車速)が上昇している間は、エンジン回転数及び燃料噴射量は上昇している。車速が所定の値(例えば、50km/h)に達した後、一定の速度で走行を継続する場合は、エンジン回転数は一定の値に落ち着く。一方、燃料噴射量は、車速が50km/hに到達する手前でピーク(最大量)に達する。そして、車速が一定の値に落ち着いた後、燃料噴射量は徐々に低下していく。
The engine speed is gradually increased by fuel injection and ignition control. Then, after time T2 from when the
比較例に対して本実施の形態では、図4Bに示すように、エンジン始動制御が開始されると、モータ20が駆動され、エンジン回転数が徐々に高められる。このとき、モータ20は第1の回路パターンに切替えられており、モータ20には、低回転域(例えば、0〜1000rrpm)で大きな駆動トルクが発生する。そして、エンジン回転数が1000rpm(第1の回転数)を超えると、モータ20は第2の回路パターンに切替えられる。これにより、モータ20を高回転域(例えば、1000〜4000rpm)で駆動させることが可能になる。
In contrast to the comparative example, in the present embodiment, as shown in FIG. 4B, when the engine start control is started, the
モータ20によってエンジン回転数が徐々に高められ、モータ20が駆動開始されてから時間T3後、エンジン回転数が、例えば、3400rpm(第3の回転数)を超えたところで燃料噴射及び点火制御が開始される。エンジン回転数は、燃料噴射及び点火制御により徐々に高められる。そして、モータ20が駆動開始されてから時間T4後、エンジン回転数が3500rpm(第2の回転数)を超えたところで自動クラッチが接合状態となり、車両の走行が開始される。
The engine speed is gradually increased by the
車両の速度(車速)が上昇している間は、エンジン回転数及び燃料噴射量は上昇している。エンジン回転数が、例えば4000rpm(第4の回転数)以上になったら、モータ20の駆動が停止され、これ以後は燃料噴射及び点火制御のみでエンジン回転数が高められる。そして、比較例と同様に、車速が所定の値(例えば、50km/h)に達した後、一定の速度で走行を継続する場合は、エンジン回転数は一定の値に落ち着く。一方、燃料噴射量は、車速が50km/hに到達する手前でピーク(最大量)に達する。そして、車速が一定の値に落ち着いた後、燃料噴射量は徐々に低下していく。
While the vehicle speed (vehicle speed) is increasing, the engine speed and the fuel injection amount are increasing. When the engine speed becomes, for example, 4000 rpm (fourth speed) or more, the driving of the
このように、本実施の形態では、エンジン回転数に応じてモータ20のトルクを調整し、車両が発進開始までの間、できる限りモータ20の駆動時間を長くしている。比較例においては、エンジン回転数が1500rpmを越えたところで燃料噴射等を開始しているのに対し、本実施の形態では、エンジン回転数が3400rpmを越えたところで燃料噴射を開始している。すなわち、本実施の形態では、比較例における燃料噴射開始までの時間T1に比べて、燃料噴射開始までの時間T3が長くなっている。このため、車両発進までの燃料噴射量を少なくすることができ、燃費が向上される。
Thus, in the present embodiment, the torque of the
また、低回転域においては、燃料噴射等でエンジン回転数を高めるより、モータ20を駆動させた方がより早く車両発進に適したエンジン回転数まで高めることができる。よって、比較例における車両発進までの時間T2に比べ、本実施の形態における車両発進までの時間T4、すなわち、クラッチインまでの時間を短縮することができる。また、車両が発進開始するタイミングにおいては、燃料噴射とモータ駆動の両方を行うことにより、自動クラッチが接合することで高トルクが必要となっても、モータ20でエンジン駆動をアシストすることができる。
Further, in the low speed range, it is possible to increase the engine speed suitable for vehicle start faster by driving the
次に、図5を参照して本実施の形態に係るエンジン始動制御について説明する。図5は、本実施の形態に係るエンジン始動制御の一例を示すフロー図である。なお、以下に示す制御は、特に記載がない限り、ECU2が実施するものとする。
Next, engine start control according to the present embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 5 is a flowchart showing an example of engine start control according to the present embodiment. The control described below is executed by the
図5に示すように、制御が開始されると、先ず車速が測定され、車両が停止しているかどうか判断される(ステップST1)。例えば、車速が0km/hでない場合(ステップST1:No)、再びステップST1の動作が行われる。一方、車速が0km/hの場合(ステップST1:Yes)、時間がカウントされ、車両が所定時間、停止状態を維持しているかどうか判断される(ステップST2)。なお、車両の停止判断の基準となる車速は、0km/hの場合のみに限らず、車両が容易に停止できる速度であれば、所定の範囲に設定してもよい(例えば、0〜5km/h)。 As shown in FIG. 5, when the control is started, the vehicle speed is first measured to determine whether or not the vehicle is stopped (step ST1). For example, when the vehicle speed is not 0 km / h (step ST1: No), the operation of step ST1 is performed again. On the other hand, when the vehicle speed is 0 km / h (step ST1: Yes), the time is counted, and it is determined whether or not the vehicle has been stopped for a predetermined time (step ST2). Note that the vehicle speed that serves as a reference for determining whether to stop the vehicle is not limited to 0 km / h, and may be set within a predetermined range as long as the vehicle can easily stop (for example, 0 to 5 km / h). h).
所定時間、車両の停止状態が維持されなかった場合(ステップST2:No)、ステップST1の動作に戻る。一方、所定時間、車両の停止状態が維持された場合(ステップST2:Yes)、エンジン(図1参照)がアイドルストップ状態となる(ステップST3)。なお、停止状態維持の判断基準となる所定時間は適宜変更が可能である。 When the stop state of the vehicle is not maintained for a predetermined time (step ST2: No), the operation returns to step ST1. On the other hand, when the stop state of the vehicle is maintained for a predetermined time (step ST2: Yes), the engine (see FIG. 1) enters an idle stop state (step ST3). Note that the predetermined time, which is a criterion for maintaining the stopped state, can be changed as appropriate.
アイドルストップ状態となったら、スロットル操作があったかどうか判断される(ステップST4)。スロットル操作がない場合(ステップST4:No)、再びステップST4の動作が行われる。一方、スロットル操作があった場合(ステップST4:Yes)、モータコントローラ24(図2参照)は、モータ回路30を第1の回路パターンに切替え、モータ20を駆動する(ステップST5)。これにより、クランクシャフト10(図1参照)が回転駆動され、エンジン回転数が徐々に高められる。なお、スロットル操作有無の判断は、例えば、スロットルポジションセンサの出力に基づいてECU2が行う。
When the idle stop state is set, it is determined whether or not a throttle operation has been performed (step ST4). If there is no throttle operation (step ST4: No), the operation of step ST4 is performed again. On the other hand, if there is a throttle operation (step ST4: Yes), the motor controller 24 (see FIG. 2) switches the
次に、エンジン回転数(Ne)が所定回転数(第1の回転数)を越えたかどうか判断される(ステップST6)。ここでは、第1の回転数を1000rpmとする。エンジン回転数が1000rpmを越えていない場合(ステップST6:No)、再びステップST6の動作が行われる。一方、エンジン回転数が1000rpmを越えている場合(ステップST6:Yes)、モータコントローラ24は、モータ回路30を第2の回路パターンに切替え、モータ20を駆動する(ステップST7)。これにより、モータ20をさらに高回転域まで駆動させることが可能になる。
Next, it is determined whether the engine speed (Ne) has exceeded a predetermined speed (first speed) (step ST6). Here, the first rotation speed is 1000 rpm. When the engine speed does not exceed 1000 rpm (step ST6: No), the operation of step ST6 is performed again. On the other hand, when the engine speed exceeds 1000 rpm (step ST6: Yes), the
さらにエンジン回転数が高められ、次に、エンジン回転数(Ne)が所定回転数(第3の回転数)を越えたかどうか判断される(ステップST8)。ここでは、第3の回転数を3400rpmとする。エンジン回転数が3400rpmを越えていない場合(ステップST8:No)、再びステップST8の動作が行われる。一方、エンジン回転数が3400rpmを越えている場合(ステップST8:Yes)、燃料噴射及び点火制御が開始される(ステップST9)。これ以後は、モータ駆動及び燃料噴射等によってエンジン回転数が高められる。 The engine speed is further increased, and then it is determined whether or not the engine speed (Ne) has exceeded a predetermined speed (third speed) (step ST8). Here, the third rotation speed is 3400 rpm. When the engine speed does not exceed 3400 rpm (step ST8: No), the operation of step ST8 is performed again. On the other hand, when the engine speed exceeds 3400 rpm (step ST8: Yes), fuel injection and ignition control are started (step ST9). Thereafter, the engine speed is increased by driving the motor and fuel injection.
次に、エンジン回転数(Ne)が所定回転数(第2の回転数)を越えたかどうか判断される(ステップST10)。ここでは、第2の回転数を3500rpmとする。エンジン回転数が3500rpmを越えていない場合(ステップST10:No)、再びステップST10の動作が行われる。一方、エンジン回転数が3500rpmを越えている場合(ステップST10:Yes)、モータコントローラ24は、モータ20の駆動力を徐々に減衰させる(ステップST11)。なお、このタイミングで自動クラッチが接合され、車両が発進し始める。このように、モータ20の駆動力を徐々に減衰させることで、電力の消費を抑えることができる。
Next, it is determined whether or not the engine speed (Ne) has exceeded a predetermined speed (second speed) (step ST10). Here, the second rotational speed is 3500 rpm. When the engine speed does not exceed 3500 rpm (step ST10: No), the operation of step ST10 is performed again. On the other hand, when the engine speed exceeds 3500 rpm (step ST10: Yes), the
車両が発進し始めて、さらにエンジン回転数が高められると、次に、エンジン回転数(Ne)が所定回転数(第4の回転数)を越えたかどうか判断される(ステップST12)。ここでは、第4の回転数を4000rpmとする。エンジン回転数が4000rpmを越えていない場合(ステップST12:No)、再びステップST12の動作が行われる。一方、エンジン回転数が4000rpm以上になった場合(ステップST12:Yes)、モータコントローラ24は、モータ20による駆動を完了する(ステップST13)。これ以後は、燃料噴射及び点火制御のみでエンジン1が駆動される。
When the vehicle starts to start and the engine speed is further increased, it is next determined whether or not the engine speed (Ne) exceeds a predetermined speed (fourth speed) (step ST12). Here, the 4th rotation speed shall be 4000 rpm. When the engine speed does not exceed 4000 rpm (step ST12: No), the operation of step ST12 is performed again. On the other hand, when the engine speed is 4000 rpm or more (step ST12: Yes), the
エンジン回転数が4000rpm以上となった後は、モータ20の機能が回生(発電)へと移行し(ステップST14)、バッテリ22を充電する。このときモータ回路30は第2の回路パターンへと切り替わった後であり、この第2の回路パターンの下でモータ20が回生を行う。そして、エンジン始動制御が終了する。
After the engine speed reaches 4000 rpm or more, the function of the
以上説明したように、本実施の形態によれば、エンジン1を停止状態から始動させるときに、第1の回路パターン及び第2の回路パターンを切替えてモータ20を駆動させることにより、比較的駆動トルクが必要なエンジンの低回転域(第1の回転数)から、駆動トルクを抑えた高回転域(第2の回転数)までモータ20のみでエンジン回転数を高めることができる。そして、第3の回転数から燃料噴射制御及び点火制御を開始することでエンジンが始動される。このように、モータ20の出力トルクを切替えてエンジン始動までのモータ駆動時間を長くすることにより、エンジン始動までの時間を短縮することができる。一方、エンジン始動までの燃料噴射時間を短縮することができるため、燃料消費や周囲への騒音を抑えることができる。以上より、エンジン1の駆動をアシストして燃費の向上を実現することができる。
As described above, according to the present embodiment, when the engine 1 is started from a stopped state, the
なお、本発明は上記実施の形態に限定されず、種々変更して実施することが可能である。上記実施の形態において、添付図面に図示されている大きさや形状などについては、これに限定されず、本発明の効果を発揮する範囲内で適宜変更することが可能である。その他、本発明の目的の範囲を逸脱しない限りにおいて適宜変更して実施することが可能である。 In addition, this invention is not limited to the said embodiment, It can change and implement variously. In the above-described embodiment, the size, shape, and the like illustrated in the accompanying drawings are not limited to this, and can be appropriately changed within a range in which the effect of the present invention is exhibited. In addition, various modifications can be made without departing from the scope of the object of the present invention.
例えば、上記実施の形態において、スタータモータとジェネレータとが一体となったスタータジェネレータ20でエンジン1を始動する構成としたが、この構成に限定されない。スタータモータとジェネレータとを別で設け、スタータモータでエンジン1を始動させてもよい。
For example, in the embodiment described above, the engine 1 is started by the
また、上記実施の形態において、モータ回路30は、スイッチ(第1のスイッチ35及び第2のスイッチ36)で回路パターンを切替える構成としたが、この構成に限定されない。回路パターンの切替えは、例えば、リレーやMOSFET(Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor)で制御してもよい。
In the above-described embodiment, the
また、上記実施の形態において、ECU2は、エンジン回転数が第3の回転数(3400rpm)を越えたら燃料噴射制御及び点火制御を開始する構成としたが、この構成に限定されない。ECU2は、エンジン回転数が第3の回転数を越えたら燃料噴射制御及び点火制御のいずれか一方を開始する構成としとしてもよい。
In the above embodiment, the
また、上記の実施の形態において、スタータジェネレータ20の回路は、直列−並列切替え部を備えた、所謂3相Y型結線で構成される回路としたが、この構成に限定されない。スタータジェネレータ20の回路は、例えば、中間タップ回路で構成されてもよい。
In the above-described embodiment, the circuit of the
また、上記の実施の形態において、ECU2とインバータ23とを別体とした構成としたが、この構成に限定されない。ECU2とインバータ23とが一体となった構成としてもよい。
Moreover, in said embodiment, although it was set as the structure which made ECU2 and the
以上説明したように、本発明は、エンジンの駆動をアシストして燃費の向上を実現することができるという効果を有し、特に、エンジンの始動をモータでアシストするエンジン始動制御システム及び車両に有用である。 As described above, the present invention has an effect that the driving of the engine can be assisted to improve the fuel consumption, and is particularly useful for an engine start control system and a vehicle that assists the start of the engine with a motor. It is.
1 エンジン
10 クランクシャフト
2 ECU(エンジン制御装置)
20 スタータジェネレータ(モータ)
24 モータコントローラ
3 エンジン始動制御システム
30 モータ回路(第1の回路及び第2の回路)
1
20 Starter generator (motor)
24 motor controller 3 engine
Claims (3)
前記モータコントローラは、エンジン回転数が第1の回転数になるまで比較的大きい駆動トルクで前記モータを駆動させ、前記エンジン回転数が前記第1の回転数を越えたら比較的低い駆動トルクに切り替えて前記モータを前記第1の回転数より大きい第2の回転数になるまで駆動させ、
前記エンジン制御装置は、前記エンジン回転数が、前記第1の回転数より大きく前記第2の回転数より小さい第3の回転数以上になったら燃料噴射制御及び/又は点火制御を開始し、
エンジン始動後は、前記エンジン回転数が前記第2の回転数になるまで前記モータの駆動及び燃料噴射によって前記クランクシャフトを回転させることを特徴とするエンジン始動制御システム。 An engine start control system comprising: a motor that rotates a crankshaft; a motor controller that controls output of the motor; and an engine control device that performs fuel injection control and / or ignition control .
Before SL motor controller, the engine speed by driving the motor with a relatively large drive torque to a first rotational speed, a relatively low drive torque When the engine speed exceeds the first rotational speed Switch to drive the motor until a second rotational speed greater than the first rotational speed is reached,
The engine control device starts fuel injection control and / or ignition control when the engine speed becomes equal to or greater than a third speed that is greater than the first speed and smaller than the second speed ,
After the engine is started, the crankshaft is rotated by driving the motor and fuel injection until the engine speed reaches the second speed .
前記エンジン回転数が第2の回転数以上になったら接合状態となる自動クラッチを備え、
前記モータコントローラは、前記エンジン回転数が前記第2の回転数以上であっても前記モータを駆動することを特徴とする車両。 A vehicle comprising the engine start control system according to claim 1 ,
An automatic clutch that is engaged when the engine speed exceeds a second speed ;
The vehicle, wherein the motor controller drives the motor even when the engine speed is equal to or higher than the second speed .
前記モータコントローラは、前記第2の回転数を越えたら前記モータの駆動力を徐々に減衰させ、前記第2の回転数より大きい第4の回転数以上になったら前記モータによる駆動を完了することを特徴とする車両。 The vehicle according to claim 2,
The motor controller gradually attenuates the driving force of the motor when the second rotational speed is exceeded, and completes driving by the motor when the rotational speed exceeds a fourth rotational speed that is greater than the second rotational speed. A vehicle characterized by
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