JP6143439B2 - Control device for internal combustion engine - Google Patents

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Description

本発明は、クランクシャフトを回転駆動できる電動機が付随する内燃機関を制御する制御装置に関する。   The present invention relates to a control device for controlling an internal combustion engine accompanied by an electric motor capable of rotationally driving a crankshaft.

内燃機関の始動時には、始動装置であるスタータモータ（セルモータ）のピニオンギアをフライホイール（ＭＴ車の場合）またはドライブプレート（ＡＴ車の場合）外周のリングギアに噛合させ、スタータモータによりクランクシャフトを回転させるクランキングを行うことが通例である（例えば、下記特許文献を参照）。クランキングは、内燃機関が初爆から連爆へと至り、クランクシャフトの回転速度が冷却水温等に応じて定まる判定値を超えたときに終了する。   When starting the internal combustion engine, the pinion gear of the starter motor (cell motor), which is the starter, is meshed with the ring gear on the outer periphery of the flywheel (MT vehicle) or drive plate (AT vehicle), and the crankshaft is moved by the starter motor. It is customary to perform cranking that is rotated (see, for example, the following patent document). Cranking ends when the internal combustion engine reaches from the first explosion to the consecutive explosion and the rotational speed of the crankshaft exceeds a determination value determined according to the coolant temperature or the like.

噛合するギアを介した回転駆動力の伝達は、比較的大きな騒音を発するきらいがある。ＮＶ性能の一層の向上のためには、スタータモータによりクランキングを行う期間をできる限り短くすることが求められる。   Transmission of the rotational driving force via the meshing gear tends to generate a relatively large noise. In order to further improve the NV performance, it is required to shorten the cranking period by the starter motor as much as possible.

特開２０１１−２０２６４３号公報JP 2011-202643 A

本発明は、内燃機関の始動に際し、始動装置からギアを介してクランクシャフトに回転駆動力を伝達する期間の短縮を図ることを所期の目的としている。   An object of the present invention is to shorten a period during which a rotational driving force is transmitted from a starter to a crankshaft via a gear when starting an internal combustion engine.

本発明では、噛合するギアを介してクランクシャフトに回転駆動力を供給する第一の始動装置と、巻掛伝動機構を介してクランクシャフトに回転駆動力を供給する第二の始動装置とが付随する内燃機関を制御するものであって、停止している内燃機関を始動する際、当初は第一の始動装置のみを用いて、または第一の始動装置と第二の始動装置とを併用してクランキングを行い、その後に第一の始動装置とクランクシャフトとの間に介在するギアの噛合を解除して第二の始動装置のみを用いたクランキングに移行するものとし、クランクシャフトの回転に対する摩擦抵抗が小さいほど、始動当初の第一の始動装置を用いたクランキングの期間を短くし、または第一の始動装置を用いたクランキングを終了する条件となる回転速度の閾値を低く設定し、さらに、第二の始動装置のみを用いたクランキングに移行してからのクランクシャフトの加速度が所定値以下である場合には、前記ギアを再度噛合させて第一の始動装置と第二の始動装置とを併用したクランキングをクランクシャフトの回転速度が目標回転数に到達するまで行う内燃機関の制御装置を構成した。 The present invention is accompanied by a first starting device that supplies a rotational driving force to the crankshaft via the meshing gear and a second starting device that supplies the rotational driving force to the crankshaft via the winding transmission mechanism. When starting a stopped internal combustion engine, initially use only the first starter or use both the first starter and the second starter together. Cranking is performed, and then the meshing between the first starting device and the crankshaft is released to shift to cranking using only the second starting device. The smaller the frictional resistance against, the shorter the cranking period using the first starter at the beginning of the start, or the lower the rotational speed threshold that is the condition for finishing the cranking using the first starter. In addition, if the crankshaft acceleration after shifting to cranking using only the second starter is below a predetermined value, the gears are reengaged and the first starter and the first starter A control device for an internal combustion engine that performs cranking in combination with the second starting device until the rotational speed of the crankshaft reaches the target rotational speed is configured.

第一の始動装置が電動機である場合、クランキングを開始したときに当該電動機を流れる電流の大きさに基づいて、クランクシャフトの回転に対する摩擦抵抗の大きさを推測することができる。   When the first starting device is an electric motor, the magnitude of the frictional resistance against the rotation of the crankshaft can be estimated based on the magnitude of the current flowing through the electric motor when cranking is started.

本発明によれば、始動装置からギアを介してクランクシャフトに回転駆動力を伝達する期間の短縮を図ることができる。   According to the present invention, it is possible to shorten the period during which the rotational driving force is transmitted from the starting device to the crankshaft via the gear.

本発明の一実施形態における内燃機関の概略構成を示す図。The figure which shows schematic structure of the internal combustion engine in one Embodiment of this invention. 同実施形態における内燃機関及びモータジェネレータの関係を模式的に示す図。The figure which shows typically the relationship between the internal combustion engine and motor generator in the embodiment. 同実施形態の制御装置が実施する処理の手順例を示すフロー図。The flowchart which shows the example of the procedure of the process which the control apparatus of the embodiment implements. スタータモータ起動時のバッテリ電圧降下の模様を例示する図。The figure which illustrates the pattern of the battery voltage drop at the time of starter motor starting. 本発明の変形例に係る制御装置が実施する制御の内容を示すタイミング図。The timing diagram which shows the content of the control which the control apparatus which concerns on the modification of this invention implements.

本発明の一実施形態を、図面を参照して説明する。図１に、本実施形態における車両用内燃機関１００の概要を示す。本実施形態における内燃機関１００は、火花点火式の４ストロークエンジンであり、複数の気筒１（図１には、そのうち一つを図示している）を具備している。各気筒１の吸気ポート近傍には、燃料を噴射するインジェクタ１１を設けている。また、各気筒１の燃焼室の天井部に、点火プラグ１２を取り付けてある。点火プラグ１２は、点火コイルにて発生した誘導電圧の印加を受けて、中心電極と接地電極との間で火花放電を惹起するものである。   An embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. In FIG. 1, the outline | summary of the internal combustion engine 100 for vehicles in this embodiment is shown. The internal combustion engine 100 according to the present embodiment is a spark ignition type four-stroke engine and includes a plurality of cylinders 1 (one of which is shown in FIG. 1). In the vicinity of the intake port of each cylinder 1, an injector 11 for injecting fuel is provided. A spark plug 12 is attached to the ceiling of the combustion chamber of each cylinder 1. The spark plug 12 receives spark voltage generated by the ignition coil and causes spark discharge between the center electrode and the ground electrode.

吸気を供給するための吸気通路３は、外部から空気を取り入れて各気筒１の吸気ポートへと導く。吸気通路３上には、エアクリーナ３１、電子スロットルバルブ３２、サージタンク３３、吸気マニホルド３４を、上流からこの順序に配置している。   The intake passage 3 for supplying intake air takes in air from the outside and guides it to the intake port of each cylinder 1. On the intake passage 3, an air cleaner 31, an electronic throttle valve 32, a surge tank 33, and an intake manifold 34 are arranged in this order from the upstream.

排気を排出するための排気通路４は、気筒１内で燃料を燃焼させた結果発生した排気を各気筒１の排気ポートから外部へと導く。この排気通路４上には、排気マニホルド４２及び排気浄化用の三元触媒４１を配置している。   The exhaust passage 4 for discharging the exhaust guides the exhaust generated as a result of burning the fuel in the cylinder 1 from the exhaust port of each cylinder 1 to the outside. An exhaust manifold 42 and an exhaust purification three-way catalyst 41 are disposed on the exhaust passage 4.

図２に示すように、本実施形態における内燃機関１００には、第一の始動装置たるスタータモータ（セルモータ）１４０と、第二の始動装置たるモータジェネレータ１１０とが付随している。   As shown in FIG. 2, the internal combustion engine 100 according to the present embodiment is accompanied by a starter motor (cell motor) 140 that is a first starter and a motor generator 110 that is a second starter.

スタータモータ１４０は、電動機である。スタータモータ１４０は、従来の内燃機関の始動装置と同様、その出力軸にピニオンギア１４１を有し、このピニオンギア１４１が内燃機関１００のクランクシャフト１０に固定されたリングギア１０３に噛合することで、クランクシャフト１０に回転駆動力を伝達する。ピニオンギア１４１は、内燃機関１００の始動の際のクランキング中以外は、リングギア１０３から離脱している。   The starter motor 140 is an electric motor. The starter motor 140 has a pinion gear 141 on its output shaft as in the conventional starter of the internal combustion engine, and this pinion gear 141 meshes with the ring gear 103 fixed to the crankshaft 10 of the internal combustion engine 100. The rotational driving force is transmitted to the crankshaft 10. The pinion gear 141 is separated from the ring gear 103 except during cranking when the internal combustion engine 100 is started.

モータジェネレータ１１０は、クランクシャフト１０ひいては車両の車軸（そして、駆動輪）を回転駆動する電動機（アシストモータ）としての機能と、クランクシャフト１０から駆動力の伝達を受けて発電する発電機としての機能とを兼ね備える。   The motor generator 110 functions as an electric motor (assist motor) that rotationally drives the crankshaft 10 and thus the vehicle axle (and drive wheels), and functions as a generator that generates electric power by receiving driving force transmitted from the crankshaft 10. And combine.

クランクシャフト１０及び車軸を回転駆動する場合、モータジェネレータ１１０は車載のバッテリ（図示せず）から電力の供給を受ける。翻って、クランクシャフト１０により回転駆動されて発電する場合には、その発電した電力を同バッテリに充電することができる。特に、モータジェネレータ１１０は、車両が減速するときに回生制動を行い、車両の運動エネルギを電気エネルギとして回収する。   When the crankshaft 10 and the axle are driven to rotate, the motor generator 110 is supplied with electric power from an in-vehicle battery (not shown). In turn, when the power is generated by being rotationally driven by the crankshaft 10, the battery can be charged with the generated power. In particular, the motor generator 110 performs regenerative braking when the vehicle decelerates and recovers the kinetic energy of the vehicle as electric energy.

モータジェネレータ１１０は、巻掛伝動機構１１２、１１３、１０１を介して内燃機関１００のクランクシャフト１０の一端側と接続している。内燃機関１００と車軸とを繋ぐトランスミッション１２０は、クランクシャフト１０の他端側に設置する。また、モータジェネレータ１１０と同じ側の外側壁に、エアコンディショナの冷媒圧縮用のコンプレッサ１３０を配設している。   The motor generator 110 is connected to one end side of the crankshaft 10 of the internal combustion engine 100 via the winding transmission mechanisms 112, 113 and 101. A transmission 120 that connects the internal combustion engine 100 and the axle is installed on the other end side of the crankshaft 10. A compressor 130 for compressing the refrigerant of the air conditioner is disposed on the outer wall on the same side as the motor generator 110.

モータジェネレータ１１０は、例えばインナーロータ方式のもので、永久磁石を有するロータと、ロータの外周面に対向するコイルを有するステータとを要素としてなる。ロータは、ロータ軸１１１の外周に固着している。ロータ軸１１１及びクランクシャフト１０には、それぞれプーリ（または、スプロケット）１１２、１０１が固着しており、これらプーリ１１２、１０１に巻き掛けたベルト（または、チェーン）１１３によって、クランクシャフト１０とロータ軸１１１との間で相互に（双方向に）回転駆動力を伝達する。   The motor generator 110 is of an inner rotor type, for example, and includes a rotor having a permanent magnet and a stator having a coil facing the outer peripheral surface of the rotor. The rotor is fixed to the outer periphery of the rotor shaft 111. Pulleys (or sprockets) 112 and 101 are fixed to the rotor shaft 111 and the crankshaft 10, respectively, and the crankshaft 10 and the rotor shaft are secured by a belt (or chain) 113 wound around the pulleys 112 and 101. The rotational driving force is transmitted to and from 111 (bidirectionally).

コンプレッサ１３０もまた、巻掛伝動機構１０２、１３４、１３３を介して内燃機関１００のクランクシャフト１０の一端側と接続している。コンプレッサ１３０の入力軸１３２及びクランクシャフト１０には、それぞれプーリ（または、スプロケット）１３３、１０２が固着しており、これらプーリ１３３、１０２に巻き掛けたベルト（または、チェーン）１３４によって、クランクシャフト１０から入力軸１３２に回転駆動力を伝達する。ベルト１３４は、コンプレッサ１３０以外の補機である潤滑油ポンプ（図示せず）や冷却水ポンプ（図示せず）等にも駆動力を伝達することがある。なお、コンプレッサ１３０と入力軸１３２との間には、断接切換可能なマグネットクラッチ１３１が介在しており、エアコンディショナを稼働しないときには当該クラッチ１３１を切断する。   The compressor 130 is also connected to one end side of the crankshaft 10 of the internal combustion engine 100 via the winding transmission mechanisms 102, 134 and 133. Pulleys (or sprockets) 133 and 102 are fixed to the input shaft 132 and the crankshaft 10 of the compressor 130, respectively. The rotational driving force is transmitted to the input shaft 132. The belt 134 may transmit driving force to a lubricating oil pump (not shown), a cooling water pump (not shown), or the like, which is an auxiliary machine other than the compressor 130. A magnet clutch 131 capable of switching between connection and disconnection is interposed between the compressor 130 and the input shaft 132, and the clutch 131 is disconnected when the air conditioner is not operated.

本実施形態の制御装置たるＥＣＵ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｕｎｉｔ）０は、プロセッサ、メモリ、入力インタフェース、出力インタフェース等を有したマイクロコンピュータシステムである。   An ECU (Electronic Control Unit) 0 that is a control device of the present embodiment is a microcomputer system having a processor, a memory, an input interface, an output interface, and the like.

入力インタフェースには、車両の実車速を検出する車速センサから出力される車速信号ａ、クランクシャフト１０の回転角度及びエンジン回転数を検出するエンジン回転センサから出力されるクランク角信号（Ｎ信号）ｂ、アクセルペダルの踏込量またはスロットルバルブ３２の開度をアクセル開度（いわば、要求負荷）として検出するセンサから出力されるアクセル開度信号ｃ、シフトレバーのレンジを知得するためのセンサ（シフトポジションスイッチ）から出力されるシフトレンジ信号ｄ、吸気通路３（特に、サージタンク３３）内の吸気温及び吸気圧を検出する温度・圧力センサから出力される吸気温・吸気圧信号ｅ、機関１００の冷却水温を検出する水温センサから出力される冷却水温信号ｆ、吸気カムシャフトまたは排気カムシャフトの複数のカム角にてカム角センサから出力されるカム角信号（Ｇ信号）ｇ、車載のバッテリの充電状態を示すバッテリ電圧、バッテリ電流及びバッテリ温度を検出するセンサから出力されるバッテリ信号ｈ等が入力される。   The input interface includes a vehicle speed signal a output from a vehicle speed sensor that detects the actual vehicle speed of the vehicle, a crank angle signal (N signal) b output from an engine rotation sensor that detects the rotation angle of the crankshaft 10 and the engine speed. , An accelerator opening signal c output from a sensor that detects the amount of depression of the accelerator pedal or the opening of the throttle valve 32 as an accelerator opening (in other words, a required load), a sensor for knowing the range of the shift lever (shift position) The shift range signal d output from the switch), the intake air temperature / intake pressure signal e output from the temperature / pressure sensor for detecting the intake air temperature and the intake pressure in the intake passage 3 (particularly, the surge tank 33), the engine 100 Cooling water temperature signal f output from a water temperature sensor for detecting the cooling water temperature, intake camshaft or exhaust camshaft The cam angle signal (G signal) g output from the cam angle sensor at a plurality of cam angles of the foot, the battery signal output from the sensor for detecting the battery voltage, the battery current and the battery temperature indicating the charge state of the vehicle-mounted battery h or the like is input.

出力インタフェースからは、点火プラグ１２のイグナイタに対して点火信号ｉ、インジェクタ１１に対して燃料噴射信号ｊ、スロットルバルブ３２に対して開度操作信号ｋ、モータジェネレータ１１０（の制御回路）に対してこれを制御するための制御信号ｌ等を出力する。制御信号ｌは、モータジェネレータ１１０をモータとして作動させるか、オルタネータとして作動させるかを指令するとともに、モータとして作動させる場合にモータジェネレータ１１０に対して印加する電圧（または、電流）の大きさや、オルタネータとして作動させる場合にモータジェネレータ１１０から出力させる電圧（または、電流）の大きさを制御する信号となる。   From the output interface, an ignition signal i for the igniter of the spark plug 12, a fuel injection signal j for the injector 11, an opening operation signal k for the throttle valve 32, and a motor generator 110 (control circuit thereof). A control signal l or the like for controlling this is output. The control signal l instructs whether the motor generator 110 is operated as a motor or an alternator, and the voltage (or current) applied to the motor generator 110 when the motor generator 110 is operated as a motor. Is a signal that controls the magnitude of the voltage (or current) to be output from the motor generator 110.

ＥＣＵ０のプロセッサは、予めメモリに格納されているプログラムを解釈、実行し、運転パラメータを演算して内燃機関１００の運転を制御する。ＥＣＵ０は、内燃機関１００の運転制御に必要な各種情報ａ、ｂ、ｃ、ｄ、ｅ、ｆ、ｇ、ｈを入力インタフェースを介して取得し、エンジン回転数を知得するとともに気筒１に充填される吸気量を推算する。そして、それらエンジン回転数及び吸気量等に基づき、要求される燃料噴射量、燃料噴射タイミング（一度の燃焼に対する燃料噴射の回数を含む）、燃料噴射圧、点火タイミング、モータジェネレータ１１０の出力または発電量といった各種運転パラメータを決定する。運転パラメータの決定手法自体は、既知のものを採用することが可能である。ＥＣＵ０は、運転パラメータに対応した各種制御信号ｉ、ｊ、ｋ、ｌを出力インタフェースを介して印加する。   The processor of the ECU 0 interprets and executes a program stored in advance in the memory, calculates operation parameters, and controls the operation of the internal combustion engine 100. The ECU 0 acquires various information a, b, c, d, e, f, g, and h necessary for operation control of the internal combustion engine 100 via the input interface, knows the engine speed, and is filled in the cylinder 1. Estimate the amount of intake air. Based on the engine speed, the intake air amount, etc., the required fuel injection amount, fuel injection timing (including the number of times of fuel injection for one combustion), fuel injection pressure, ignition timing, output of motor generator 110 or power generation Determine various operating parameters such as quantity. As the operation parameter determination method itself, a known method can be adopted. The ECU 0 applies various control signals i, j, k, and l corresponding to the operation parameters via the output interface.

加えて、ＥＣＵ０は、内燃機関１００の始動（冷間始動であることもあれば、アイドリングストップからの復帰であることもある）時において、スタータモータ１４０に制御信号ｎを入力し、ピニオンギア１４１をリングギア１０３に噛合させてクランクシャフトを回転駆動するクランキングを行う。   In addition, the ECU 0 inputs a control signal n to the starter motor 140 when the internal combustion engine 100 is started (a cold start or a return from an idling stop), and the pinion gear 141 is made to ring. Cranking is performed by meshing with the gear 103 to rotationally drive the crankshaft.

図３に、停止している内燃機関１００を始動する際にＥＣＵ０が実行する処理の手順例を示す。ＥＣＵ０は、始動の当初、スタータモータ１４０を起動する（ステップＳ１）とともに、そのピニオンギア１４１を内燃機関１００のリングギア１０３に噛合させて（ステップＳ２）、スタータモータ１４０が出力する回転駆動力を以てクランクシャフト１０を回転させる。   FIG. 3 shows a procedure example of processing executed by the ECU 0 when starting the stopped internal combustion engine 100. The ECU 0 starts the starter motor 140 at the beginning of the start (step S1) and meshes the pinion gear 141 with the ring gear 103 of the internal combustion engine 100 (step S2), with the rotational driving force output from the starter motor 140. The crankshaft 10 is rotated.

そして、ＥＣＵ０は、スタータモータ１４０によるクランキングの開始直後の時期のバッテリ電圧を計測し（ステップＳ３）、そのバッテリ電圧の降下の度合いに基づいて内燃機関１００の機械摩擦の大きさを推測し、スタータモータ１４０によるクランキング期間の長さを決定する（ステップＳ４）。   The ECU 0 measures the battery voltage at the time immediately after the start of cranking by the starter motor 140 (step S3), estimates the magnitude of mechanical friction of the internal combustion engine 100 based on the degree of decrease in the battery voltage, The length of the cranking period by the starter motor 140 is determined (step S4).

図４に、スタータモータ１４０によるクランキングの開始直後の時期のバッテリ電圧の変動の推移を例示する。スタータモータ１４０の起動の瞬間、スタータモータ１４０に大きな突入電流が流れ、バッテリ電圧は一瞬だけ急落する。その後、バッテリ電圧はある程度回復するものの、スタータモータ１４０への電力供給に起因して、電圧は始動開始前（スタータモータ１４０の起動前）よりも降下する。この電圧降下Ｖｄの大きさが、スタータモータ１４０に流れ込む電流の大きさを示唆している。   FIG. 4 exemplifies the transition of battery voltage fluctuation immediately after the start of cranking by the starter motor 140. At the moment of starting the starter motor 140, a large inrush current flows through the starter motor 140, and the battery voltage suddenly drops for a moment. Thereafter, although the battery voltage recovers to some extent, due to the supply of power to the starter motor 140, the voltage drops more than before the start of start (before the starter motor 140 is started). The magnitude of the voltage drop Vd suggests the magnitude of the current flowing into the starter motor 140.

クランキング中にスタータモータ１４０を流れる電流が大きいということは、それだけクランクシャフト１０の回転に対する摩擦抵抗が大きく、クランクシャフト１０が加速しにくいということである。一般に、摩擦抵抗は、内燃機関１００の温度が低いほど（潤滑油の粘性が高くなる等により）大きくなる。ステップＳ４にて、ＥＣＵ０は、バッテリ電圧降下が大きいほど、即ちクランクシャフト１０の回転に対する摩擦抵抗が大きいほど、スタータモータ１４０によるクランキングの期間を長く設定する。   The fact that the current flowing through the starter motor 140 during cranking is large means that the frictional resistance against the rotation of the crankshaft 10 is so large that the crankshaft 10 is difficult to accelerate. Generally, the frictional resistance increases as the temperature of the internal combustion engine 100 decreases (for example, because the viscosity of the lubricating oil increases). In step S4, the ECU 0 sets the cranking period by the starter motor 140 longer as the battery voltage drop is larger, that is, as the frictional resistance against rotation of the crankshaft 10 is larger.

ステップＳ４にて定めたクランキング期間が経過した後（ステップＳ５）、ＥＣＵ０は、リングギア１０３に噛合していたピニオンギア１４１をリングギア１０３から離脱させて（ステップＳ６）スタータモータ１４０からクランクシャフト１０への回転駆動力の供給を終了する。このとき、スタータモータ１４０の回転は停止させない。その代わりに、モータジェネレータ１１０を起動して（ステップＳ７）、以降はモータジェネレータ１１０が出力する回転駆動力を以てクランクシャフト１０を回転させる。   After the cranking period determined in step S4 has elapsed (step S5), the ECU 0 disengages the pinion gear 141 engaged with the ring gear 103 from the ring gear 103 (step S6) from the starter motor 140 to the crankshaft. The supply of the rotational driving force to 10 is terminated. At this time, the rotation of the starter motor 140 is not stopped. Instead, the motor generator 110 is started (step S7), and thereafter, the crankshaft 10 is rotated with the rotational driving force output from the motor generator 110.

但し、モータジェネレータ１１０によるクランキングを開始してから、クランクシャフト１０の回転速度が十分に加速しない、即ちクランクシャフト１０の加速度（または、回転速度の単位時間あたりの増加量）が所定値以下である場合には（ステップＳ８）、ピニオンギア１４１をリングギア１０３に再度噛合させ（ステップＳ９）、スタータモータ１４０及びモータジェネレータ１１０の双方によりクランキングを行う。これにより、極低温下等の摩擦抵抗が顕著に大きい状況であっても、クランクシャフト１０を加速させて確実に内燃機関１００を始動させることが可能となる。   However, after the cranking by the motor generator 110 is started, the rotation speed of the crankshaft 10 is not sufficiently accelerated, that is, the acceleration of the crankshaft 10 (or the increase amount of the rotation speed per unit time) is below a predetermined value. In some cases (step S8), the pinion gear 141 is reengaged with the ring gear 103 (step S9), and cranking is performed by both the starter motor 140 and the motor generator 110. As a result, even when the frictional resistance is extremely large, such as at extremely low temperatures, the crankshaft 10 can be accelerated and the internal combustion engine 100 can be reliably started.

クランクシャフト１０の回転速度、換言すればエンジン回転数が目標アイドル回転数に到達したならば（ステップＳ１０）、気筒１への燃料噴射及び点火を開始する（ステップＳ１１）。   When the rotational speed of the crankshaft 10, in other words, the engine speed reaches the target idle speed (step S10), fuel injection and ignition to the cylinder 1 are started (step S11).

しかる後、バッテリからモータジェネレータ１１０への通電を遮断し（ステップＳ１２）、モータジェネレータ１１０からクランクシャフト１０への回転駆動力の供給を終了する。並びに、バッテリからスタータモータ１４０への通電を遮断して（ステップＳ１３）、スタータモータ１４０の回転を停止させる。なお、ピニオンギア１４１をリングギア１０３に噛合させている場合には（ステップＳ１４）、これをリングギア１０３から離脱させる（ステップＳ１５）。   Thereafter, the power supply from the battery to the motor generator 110 is cut off (step S12), and the supply of the rotational driving force from the motor generator 110 to the crankshaft 10 is terminated. In addition, the energization from the battery to the starter motor 140 is interrupted (step S13), and the rotation of the starter motor 140 is stopped. When the pinion gear 141 is engaged with the ring gear 103 (step S14), it is detached from the ring gear 103 (step S15).

本実施形態では、噛合するギア１４０、１０３を介してクランクシャフト１０に回転駆動力を供給する第一の始動装置１４０と、巻掛伝動機構１１２、１１３、１０１を介してクランクシャフト１０に回転駆動力を供給する第二の始動装置１１０とが付随する内燃機関１００を制御するものであって、停止している内燃機関１００を始動する際、当初は第一の始動装置１４０のみを用いてクランキングを行い、その後に第一の始動装置１４０とクランクシャフト１０との間に介在するギア１４１、１０３の噛合を解除して第二の始動装置１１０のみを用いたクランキングに移行するものとし、クランクシャフト１０の回転に対する摩擦抵抗が小さいほど、始動当初の第一の始動装置１４０を用いたクランキングの期間を短くする制御装置０を構成した。   In the present embodiment, the first starter 140 that supplies a rotational driving force to the crankshaft 10 via the meshing gears 140 and 103, and the crankshaft 10 is rotationally driven via the winding transmission mechanisms 112, 113, and 101. The internal combustion engine 100 associated with the second starting device 110 for supplying power is controlled, and when the stopped internal combustion engine 100 is started, only the first starting device 140 is initially used. The ranking is performed, and then the engagement of the gears 141 and 103 interposed between the first starter 140 and the crankshaft 10 is released to shift to cranking using only the second starter 110, As the frictional resistance against the rotation of the crankshaft 10 is smaller, the control device 0 that shortens the cranking period using the first starter 140 at the beginning of the start Form was.

本実施形態によれば、始動装置１４０からギア１４１、１０３を介してクランクシャフト１０に回転駆動力を伝達する期間の短縮を図ることができる。騒音の発生期間が短くなることから、ＮＶ性能の向上に資する。   According to the present embodiment, it is possible to shorten the period during which the rotational driving force is transmitted from the starting device 140 to the crankshaft 10 via the gears 141 and 103. Since the noise generation period is shortened, it contributes to the improvement of NV performance.

また、第一の始動装置たるスタータモータ１４０によりクランクシャフト１０の回転をある程度以上加速してから、第二の始動装置たるモータジェネレータ１１０によるクランクシャフト１０の回転駆動を開始することとなるため、モータジェネレータ１１０から巻掛伝動機構１１２、１１３、１０１を介してクランクシャフト１０に巨大なトルクを入力する必要がない。従って、巻掛伝動機構の要素であるプーリ（または、スプロケット）１１２、１０１の変速比を、クランクシャフト１０からモータジェネレータ１１０にトルクを入力する発電時に適した大きさに設定することが可能となる。   In addition, since the rotation of the crankshaft 10 is accelerated to some extent by the starter motor 140 as the first starter, the rotation of the crankshaft 10 by the motor generator 110 as the second starter is started. There is no need to input a huge torque from the generator 110 to the crankshaft 10 via the winding transmission mechanisms 112, 113, and 101. Therefore, the gear ratio of the pulleys (or sprockets) 112 and 101, which are elements of the winding transmission mechanism, can be set to a size suitable for power generation when torque is input from the crankshaft 10 to the motor generator 110. .

内燃機関１００が低温である場合等、クランクシャフト１０の回転に対する摩擦抵抗が比較的大きい状況では、スタータモータ１４０によるクランキング期間を長くとり、内燃機関１００の始動の確実性を高めることができる。   In a situation where the frictional resistance against rotation of the crankshaft 10 is relatively large, such as when the internal combustion engine 100 is at a low temperature, the cranking period by the starter motor 140 can be increased to increase the certainty of starting the internal combustion engine 100.

従来の内燃機関の始動においては、スタータモータによりクランクシャフトの回転速度を２００ｒｐｍ程度までしか高めることができない。これは、６７０ないし８００ｒｐｍ程度の目標アイドル回転数に対してかなり低く、燃料噴射量を増量してクランクシャフトを目標アイドル回転数まで加速させることが必須であった。これに対し、本実施形態では、モータジェネレータ１１０によりクランクシャフト１０の回転速度を目標アイドル回転数近傍まで高めてから燃料噴射を開始するようにしており、クランクシャフト１０の加速のための燃料噴射量の増量補正を削減でき、燃費性能の向上を期待できる。   In starting a conventional internal combustion engine, the rotation speed of the crankshaft can only be increased to about 200 rpm by a starter motor. This is considerably lower than the target idle speed of about 670 to 800 rpm, and it is essential to increase the fuel injection amount to accelerate the crankshaft to the target idle speed. On the other hand, in this embodiment, fuel injection is started after the rotational speed of the crankshaft 10 is increased to the vicinity of the target idle speed by the motor generator 110, and the fuel injection amount for accelerating the crankshaft 10 is started. The amount of increase correction can be reduced and fuel efficiency can be improved.

さらに、第一の始動装置１４０が電動機である場合、クランキングを開始したときに当該電動機１４０を流れる電流の大きさに基づいて、クランクシャフト１０の回転に対する摩擦抵抗の大きさを推測するため、摩擦抵抗を精確に見積もることが可能となり、スタータモータ１４０によるクランキング期間の長さの最適化に寄与する。   Further, when the first starter 140 is an electric motor, in order to estimate the magnitude of the frictional resistance against the rotation of the crankshaft 10 based on the magnitude of the current flowing through the electric motor 140 when cranking is started, The frictional resistance can be accurately estimated, which contributes to optimization of the length of the cranking period by the starter motor 140.

なお、本発明は以上に詳述した実施形態に限られるものではない。上記実施形態では、内燃機関１００の始動の当初、第一の始動装置たるスタータモータ１４０のみを用いてクランクシャフト１０を回転駆動していたが、同時期に第二の始動装置たるモータジェネレータ１１０をも起動し、スタータモータ１４０とモータジェネレータ１１０とを併用してクランクシャフト１０を回転駆動するものとしてもよい。   The present invention is not limited to the embodiment described in detail above. In the above embodiment, the crankshaft 10 is rotationally driven using only the starter motor 140 that is the first starter at the start of the internal combustion engine 100. However, the motor generator 110 that is the second starter is turned on at the same time. The starter motor 140 and the motor generator 110 may be used together to rotate the crankshaft 10.

この場合にも、クランクシャフト１０の回転に対する摩擦抵抗が小さいほど、スタータモータ１４０とモータジェネレータ１１０とを併用するクランキング期間を短く設定し、当該期間の経過後はピニオンギア１４１とリングギア１０３との噛合を解除してモータジェネレータ１１０のみを用いたクランキングに移行することに変わりはない。   Also in this case, as the frictional resistance against rotation of the crankshaft 10 is smaller, the cranking period in which the starter motor 140 and the motor generator 110 are used together is set shorter. After the period, the pinion gear 141 and the ring gear 103 There is no change in releasing the meshing and shifting to cranking using only the motor generator 110.

上記実施形態では、クランクシャフト１０の回転に対する摩擦抵抗に応じて、スタータモータ１４０を用いた（スタータモータ１４０単独での、またはスタータモータ１４０とモータジェネレータ１１０とを併用した）クランキング期間を設定することとしていたが、これに代えて、クランクシャフト１０の回転に対する摩擦抵抗に応じて、スタータモータ１４０を用いたクランキングを終了する条件となる回転速度の閾値を設定するようにしてもよい。   In the above embodiment, the cranking period using the starter motor 140 (using the starter motor 140 alone or the starter motor 140 and the motor generator 110 in combination) is set according to the frictional resistance against the rotation of the crankshaft 10. However, instead of this, a threshold value of the rotational speed that is a condition for ending the cranking using the starter motor 140 may be set according to the frictional resistance against the rotation of the crankshaft 10.

この場合、ステップＳ３で推測した内燃機関１００の摩擦抵抗が小さいほど、ステップＳ４にて回転速度の閾値を低く設定する。しかして、ステップＳ５では、現在のクランクシャフト１０の回転速度を上記の閾値との比較を行い、前者が後者を上回ったときにステップＳ６に遷移する、即ちギア１４１、１０３の噛合を解除しモータジェネレータ１１０のみを用いたクランキングへと移行する。つまり、図５に示しているような制御となる。スタータモータ１４０を用いたクランキング期間Ｔの長さは、クランクシャフト１０の回転速度と比較される閾値の高低に応じて変動する。   In this case, the lower the frictional resistance of the internal combustion engine 100 estimated in step S3, the lower the rotational speed threshold is set in step S4. In step S5, the current rotational speed of the crankshaft 10 is compared with the above threshold value, and when the former exceeds the latter, the process proceeds to step S6, that is, the gears 141 and 103 are disengaged and the motor is released. The process shifts to cranking using only the generator 110. That is, the control is as shown in FIG. The length of the cranking period T using the starter motor 140 varies depending on the level of the threshold compared with the rotational speed of the crankshaft 10.

摩擦抵抗は、スタータモータ１４０を用いたクランキングの最中におけるクランクシャフト１０の加速度（または、回転速度の単位時間あたりの増加量）、及び、バッテリの充電残量（または、始動開始前のバッテリ電圧）を参照して推測することもできる。クランクシャフト１０の加速度が高いことは、クランクシャフト１０の回転に対する摩擦抵抗が低いことを意味する。また、バッテリの充電残量が多いほど、クランキング中にスタータモータ１４０に供給される電力が大きくなり、クランクシャフト１０の加速度が高くなる。故に、内燃機関１００の始動直前のバッテリの充電残量を加味した上で、クランクシャフト１０の加速度に基づいて摩擦抵抗の大きさを把握することが可能である。   The frictional resistance includes the acceleration of the crankshaft 10 during cranking using the starter motor 140 (or the amount of increase in rotational speed per unit time) and the remaining charge of the battery (or the battery before the start of starting). It can also be estimated by referring to the voltage. High acceleration of the crankshaft 10 means low frictional resistance against rotation of the crankshaft 10. Further, as the remaining charge of the battery increases, the electric power supplied to the starter motor 140 during cranking increases and the acceleration of the crankshaft 10 increases. Therefore, it is possible to grasp the magnitude of the frictional resistance based on the acceleration of the crankshaft 10 in consideration of the remaining charge of the battery immediately before starting the internal combustion engine 100.

内燃機関１００の冷却水温または潤滑油温をセンサを介して計測し、その水温または油温が低いほど摩擦抵抗が高いと推測することも考えられる。但し、内燃機関１００の停止時には冷却水及び潤滑油の循環も停止するため、センサにより計測される水温または油温と、内燃機関１００の全体的な平均温度（摩擦抵抗に影響を及ぼす）とが乖離することがある。センサにより計測される水温または油温は、内燃機関１００の停止時間の長さによってもばらつく。上記実施形態のような手法を採用する方が、推測の精度が増す。   It is also conceivable that the cooling water temperature or the lubricating oil temperature of the internal combustion engine 100 is measured via a sensor, and that the lower the water temperature or oil temperature, the higher the frictional resistance. However, since the circulation of cooling water and lubricating oil also stops when the internal combustion engine 100 is stopped, the water temperature or oil temperature measured by the sensor and the overall average temperature of the internal combustion engine 100 (which affects the frictional resistance) There may be a gap. The water temperature or oil temperature measured by the sensor varies depending on the length of the stop time of the internal combustion engine 100. The estimation accuracy increases when the method as in the above embodiment is employed.

その他、各部の具体的構成や処理の手順等は、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形が可能である。   In addition, the specific configuration of each unit, the processing procedure, and the like can be variously modified without departing from the spirit of the present invention.

本発明は、クランクシャフトを回転駆動できる電動機が付随する内燃機関の始動時の制御に適用できる。   The present invention can be applied to control at the time of starting an internal combustion engine accompanied by an electric motor capable of rotationally driving a crankshaft.

０…制御装置（ＥＣＵ）
１００…内燃機関
１０…クランクシャフト
１１０…第二の始動装置（モータジェネレータ）
１１２、１１３、１０１…巻掛伝動機構（プーリまたはスプロケット、ベルトまたはチェーン）
１４０…第一の始動装置（スタータモータ）
１４１、１０３…ギア（ピニオンギア、リングギア） 0 ... Control unit (ECU)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 100 ... Internal combustion engine 10 ... Crankshaft 110 ... Second starter (motor generator)
112, 113, 101 ... winding transmission mechanism (pulley or sprocket, belt or chain)
140... First starter (starter motor)
141, 103 ... gear (pinion gear, ring gear)

Claims (2)

噛合するギアを介してクランクシャフトに回転駆動力を供給する第一の始動装置と、巻掛伝動機構を介してクランクシャフトに回転駆動力を供給する第二の始動装置とが付随する内燃機関を制御するものであって、
停止している内燃機関を始動する際、
当初は第一の始動装置のみを用いて、または第一の始動装置と第二の始動装置とを併用してクランキングを行い、
その後に第一の始動装置とクランクシャフトとの間に介在するギアの噛合を解除して第二の始動装置のみを用いたクランキングに移行するものとし、
クランクシャフトの回転に対する摩擦抵抗が小さいほど、始動当初の第一の始動装置を用いたクランキングの期間を短くし、または第一の始動装置を用いたクランキングを終了する条件となる回転速度の閾値を低く設定し、
さらに、第二の始動装置のみを用いたクランキングに移行してからのクランクシャフトの加速度が所定値以下である場合には、前記ギアを再度噛合させて第一の始動装置と第二の始動装置とを併用したクランキングをクランクシャフトの回転速度が目標回転数に到達するまで行う内燃機関の制御装置。 An internal combustion engine having a first starting device for supplying rotational driving force to a crankshaft via a meshing gear and a second starting device for supplying rotational driving force to a crankshaft via a winding transmission mechanism To control,
When starting a stopped internal combustion engine,
Initially cranking using only the first starter or using both the first starter and the second starter,
After that, the meshing of the gear interposed between the first starter and the crankshaft is released, and the cranking using only the second starter is shifted to.
The smaller the frictional resistance against rotation of the crankshaft, the shorter the cranking period using the first starter at the beginning of the start, or the rotation speed that becomes the condition for ending cranking using the first starter. Set the threshold low,
Furthermore, when the crankshaft acceleration after shifting to cranking using only the second starter is below a predetermined value, the gears are reengaged and the first starter and the second starter are engaged. A control device for an internal combustion engine that performs cranking in combination with the device until the rotational speed of the crankshaft reaches a target rotational speed . 第一の始動装置が電動機であり、クランキングを開始したときに当該電動機を流れる電流の大きさに基づいて、クランクシャフトの回転に対する摩擦抵抗の大きさを推測する請求項１記載の内燃機関の制御装置。 2. The internal combustion engine according to claim 1, wherein the first starter is an electric motor, and the magnitude of the frictional resistance against the rotation of the crankshaft is estimated based on the magnitude of the current flowing through the electric motor when cranking is started. Control device.
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