JP6515786B2 - Engine start control device - Google Patents
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Description
本発明は、エンジンの始動制御装置に関するものである。 The present invention relates to an engine start control device.
近年においては、燃費改善等を目的としてアイドリングストップ機能を具備した車両が実用化されており、アイドリングストップの実施により始動装置であるスタータが頻繁に駆動される。また、アイドリングストップ後の再始動時には、エンジンのいち早い始動が求められる。そのため、スタータや始動方法について種々の技術が提案されている。 In recent years, vehicles equipped with an idling stop function have been put to practical use for the purpose of improving fuel consumption and the like, and the start of the idling stop frequently drives a starter that is a starting device. In addition, at the time of restart after idling stop, quick start of the engine is required. Therefore, various techniques have been proposed for the starter and the starting method.
例えば特許文献1には、エンジン始動装置としてギア式スタータとベルト式スタータとを備えるエンジン始動システムにおいて、これら各スタータを協働させてエンジンを始動させる技術が開示されている。具体的には、エンジン出力軸の回転開始必要トルクが、エンジン温度に基づき設定される高温乗越トルクよりも大きい場合に、ギア式スタータとベルト式スタータとを協働させてエンジンを始動させるとともに、エンジン出力軸の回転継続必要トルクが、ギア式スタータ及びベルト式スタータの各モータの印加電圧に基づき設定される基準トルクよりも小さい場合に、ギア式スタータを作動させずベルト式スタータを作動させることが開示されている。 For example, in an engine start system including a gear starter and a belt starter as an engine start device, Patent Document 1 discloses a technology for starting the engine by causing the starters to cooperate with each other. Specifically, when the torque required to start rotation of the engine output shaft is larger than the high-temperature carry-over torque set based on the engine temperature, the gear starter and the belt starter are made to cooperate with each other to start the engine, If the torque required to continue rotation of the engine output shaft is smaller than the reference torque set based on the applied voltage of each motor of the gear starter and belt starter, operate the belt starter without activating the gear starter. Is disclosed.
ところで、エンジン始動のためのクランキング期間におけるエンジン回転速度に着目すると、そのエンジン回転速度は、エンジンの燃焼サイクル、すなわち燃焼室容積の増減や吸排気弁の開閉に応じて増減変動する。この場合、エンジン回転速度のボトム付近では、スタータの回転によりエンジン出力軸に回転力が付与されるが、エンジン回転速度が上昇すると、一時的にエンジン回転速度がスタータ回転速度よりも高くなり、エンジン出力軸に対して回転力が付与されないことが考えられる。これは、エンジンを確実かつ早期に始動させようとする上で不利になると考えられる。こうした不都合は、例えば上記特許文献1においても解消し得るものではなく、改善の余地があると考えられる。 By the way, focusing on the engine rotational speed in the cranking period for starting the engine, the engine rotational speed fluctuates according to the combustion cycle of the engine, that is, the increase and decrease of the combustion chamber volume and the opening and closing of the intake and exhaust valves. In this case, the rotational force of the starter is applied to the engine output shaft near the bottom of the engine rotational speed, but when the engine rotational speed increases, the engine rotational speed temporarily becomes higher than the starter rotational speed. It is conceivable that no rotational force is applied to the output shaft. This is considered to be disadvantageous in trying to start the engine reliably and early. Such a disadvantage can not be solved, for example, also in Patent Document 1 above, and it is considered that there is room for improvement.
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、その主たる目的は、エンジンを確実かつ早期に始動させることができるエンジンの始動制御装置を提供することにある。 The present invention has been made in view of the above problems, and its main object is to provide an engine start control device capable of starting an engine reliably and quickly.
本発明は、
エンジン(11)の出力軸(15)に初期回転を付与するスタータ(12)と、前記出力軸に駆動連結された回転電機(13)と、前記回転電機に流れる通電電流を調整する電流調整装置(25)と、を備えるエンジン始動システムに適用され、
前記スタータの駆動開始後でありかつ前記エンジンの燃焼による自立回転の開始前において、前記回転電機から前記出力軸への動力付与により、又は前記回転電機による発電電力の前記スタータへの供給により前記出力軸の回転をアシストする際の制御指令値を設定する設定部と、
前記設定部により設定した制御指令値に基づいて、前記電流調整装置の電流調整により前記出力軸の回転アシストを行わせる制御部と、
を備えることを特徴とする。
The present invention
A starter (12) for imparting initial rotation to an output shaft (15) of an engine (11), a rotating electrical machine (13) drivingly connected to the output shaft, and a current adjusting device for regulating current flowing through the rotating electrical machine (25) and applies to an engine starting system,
After the start of driving of the starter and before the start of self-sustaining rotation due to combustion of the engine, the output is achieved by applying power to the output shaft from the rotating electrical machine or by supplying generated electric power to the starter by the rotating electrical machine A setting unit configured to set a control command value at the time of assisting rotation of the axis;
A control unit that performs rotation assist of the output shaft by current adjustment of the current adjustment device based on the control command value set by the setting unit;
And the like.
スタータの駆動開始後でありかつエンジンの燃焼による自立回転の開始前には、エンジンの燃焼サイクルに応じた回転変動が生じる。この場合、一時的にエンジン回転速度がスタータ回転速度よりも高くなり、エンジン出力軸に対して回転力が付与されない期間が存在することになるため、エンジン始動性に悪影響を及ぼしていると考えられる。 After the start of driving of the starter and before the start of self-sustaining rotation due to combustion of the engine, rotational fluctuation occurs according to the combustion cycle of the engine. In this case, the engine rotational speed temporarily becomes higher than the starter rotational speed, and there is a period in which no rotational force is applied to the engine output shaft, so it is considered that the engine startability is adversely affected. .
この点、エンジン出力軸の回転をアシストする制御指令値を設定し、その制御指令値に基づいて、電流調整装置の電流調整によりエンジン出力軸の回転アシストを行わせる構成とした。エンジン出力軸の回転アシストは、回転電機から出力軸への動力付与により、又は回転電機による発電電力のスタータへの供給により行われる。この場合、一時的にエンジン回転速度がスタータ回転速度よりも高くなる期間があるとしても、エンジン出力軸の回転アシストによって、その出力軸に対して適正な回転力を継続的に付与することが可能となる。また、エンジン出力軸の回転アシストを電流調整装置の電流調整により実施する構成としたため、エンジン出力軸に対して回転力を追加付与する上で適正な制御を容易に実現できる。その結果、エンジンを確実かつ早期に始動させることを実現できる。 In this respect, a control command value for assisting the rotation of the engine output shaft is set, and based on the control command value, rotation assist of the engine output shaft is performed by current adjustment of the current adjustment device. The rotational assist of the engine output shaft is performed by applying power from the rotating electrical machine to the output shaft or by supplying generated electric power from the rotating electrical machine to the starter. In this case, even if there is a period in which the engine rotational speed temporarily becomes higher than the starter rotational speed, the rotational assist of the engine output shaft can continuously apply appropriate rotational force to the output shaft. It becomes. Further, since the rotation assist of the engine output shaft is performed by the current adjustment of the current adjusting device, appropriate control can be easily realized when additional rotational force is applied to the engine output shaft. As a result, reliable and early start of the engine can be realized.
(第1実施形態)
以下、本発明を具体化した実施形態を図面に基づいて説明する。本実施形態は、車両用のガソリンエンジンを制御する制御システムとして具体化している。まず、図1に基づいてエンジン制御システムの概略構成を説明する。
First Embodiment
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described based on the drawings. The present embodiment is embodied as a control system that controls a gasoline engine for a vehicle. First, a schematic configuration of an engine control system will be described based on FIG.
図1において、本システムは、エンジン11と、スタータ12と、回転電機13と、バッテリ14と、ECU30とを備えている。エンジン11は例えば4気筒4サイクルエンジンである。エンジン出力軸15の一端には被駆動ギアとしてのリングギア16が連結され、他端には被駆動プーリ17が連結されている。スタータ12はギア式スタータであり、モータを備える本体部18と、モータ駆動により回転する駆動ギアとしてのピニオンギア19とを有している。なお図示は省略するが、スタータ12にはオーバーランニングクラッチ(ワンウェイクラッチ)が設けられており、エンジン11側の回転によりスタータ12が逆駆動されることが抑制されている。つまり、ピニオンギア19は一方向にのみリングギア16を回転駆動するものとなっている。バッテリ14は、鉛蓄電池やリチウムイオン蓄電池、キャパシタ等により構成されていればよく、異なる複数の蓄電装置の組み合わせで構成されていてもよい。
In FIG. 1, the present system includes an
エンジン始動時には、リングギア16とピニオンギア19とが噛み合った状態で、バッテリ14からの電力供給によりスタータ12が回転駆動されることによって、エンジン出力軸15に初期回転が付与される。このとき、スタータ12によるクランキング中にエンジン11において燃焼が開始されるとエンジン11が自立回転し、エンジン回転速度が上昇して始動が完了する。
When the engine is started, the
回転電機13は、三相交流回転機により構成されたベルト式発電機でもあり、回転電機13の回転軸21には駆動プーリ22が設けられている。エンジン11側の被駆動プーリ17と回転電機13側の駆動プーリ22とはベルト23により駆動連結されており、エンジン出力軸15の回転によって回転電機13の回転軸21が回転する一方、回転電機13の回転軸21の回転によってエンジン出力軸15が回転する。この場合、回転電機13は、エンジン出力軸15や図示しない車軸の回転により回生発電を行う発電機能と、エンジン出力軸15に回転力を付与する力行機能とを備え、ISG(Integrated Starter Generator)を構成するものとなっている。
The rotating
回転電機13には、電流調整装置としてのインバータ25が一体に設けられている。インバータ25はバッテリ14に接続されている。インバータ25は、周知のとおり複数の半導体スイッチング素子を備えて構成されており、その半導体スイッチング素子のスイッチング制御により直流−交流で電力変換を実施する。回転電機13による発電時には、発電により生じた交流電力がインバータ25で直流電力に変換され、その直流電力によりバッテリ14が充電される。また、回転電機13による力行駆動時には、バッテリ14から供給される直流電力がインバータ25で交流電力に変換され、その交流電力により回転電機13が駆動される。
The rotating
ECU30は、周知のマイクロコンピュータ等を備えてなる電子制御装置であり、本システムに設けられている各種センサの検出結果等を入力し、それらに基づいて燃料噴射量制御や点火時期制御などの各種エンジン制御や、アイドリングストップ制御を実施する。各種センサとしては、例えばエンジン回転速度を検出する回転角センサ26や、エンジン冷却水の温度を検出する水温センサ27、外気温を検出する外気温センサ28などが設けられており、これら各センサの検出信号がECU30に逐次入力される。図示以外に、車速信号、アクセル操作信号、ブレーキ操作信号、大気圧検出信号等もECU30に逐次入力される。
The ECU 30 is an electronic control unit comprising a well-known microcomputer and the like, receives detection results of various sensors provided in the present system, etc., and based on these, various control such as fuel injection amount control and ignition timing control Implement engine control and idling stop control. As various sensors, for example, a
回転角センサ26について簡単に説明しておく。回転角センサ26は、エンジン運転状態で所定クランク角毎にパルス信号を出力するものであり、エンジン出力軸15と一体に回転するパルサ(回転円板)と、パルサの外周部近傍に設けられた電磁ピックアップ部とを備えている。そして、エンジン出力軸15の回転に伴い、パルサの外周部に設けられた複数の突起により、所定の回転角度間隔(本実施形態では10°CA間隔)で電磁ピックアップ部から検出信号(NE信号)が出力される。パルサの外周部には複数の突起の一部を欠落させた欠歯部が設けられており、その欠歯部によりエンジン11の基準回転位置が検出されるようになっている。NE信号のパルス幅に基づいてエンジン回転速度NEが算出されるとともに、NE信号をカウントしてクランク角位置が算出される。
The
ECU30は、アイドリングストップ制御として、周知のとおり所定の自動停止条件の成立によりエンジン11を自動停止させ、かつその自動停止状態下で所定の再始動条件の成立によりエンジン11を自動再始動させる。自動停止・再始動の条件には、車速、アクセル操作、ブレーキ操作等が含まれる。本実施形態では、車両における初回始動時と自動再始動との両方においてスタータ12によりエンジン11を始動させることとしている。
As idling stop control, the
ところで、スタータ12によるエンジン始動時には、スタータ12への通電開始当初に突入電流と称される大電流が流れ、その後、スタータ12によるクランキング回転を維持するための駆動電流が流れる。この場合、例えば図2に示すように、通電開始からタイミングt1までの期間TAで突入電流が流れ、その後、エンジン11の回転変動に応じて脈動しつつスタータ駆動電流が流れる。
When the engine is started by the
エンジン回転速度NEは、エンジン11の燃焼サイクルに応じて変動する。すなわち、エンジン11では、各気筒において吸入、圧縮、膨張、排気の各行程が繰り返し実施される。そのため、エンジン11では、各行程において吸排気弁の開閉の状態や燃焼室容積が変化し、その変化に応じてエンジン回転速度NE(詳しくは、所定の回転角度間隔の瞬時回転速度)が増減変化する。そして、このエンジン回転速度NEの変動に応じて、スタータ駆動電流の脈動が生じる。
The engine rotational speed NE fluctuates according to the combustion cycle of the
エンジン回転速度NEの変動について図3を用いてより詳しく説明する。図3には、180°CA周期での回転変動が示されている。エンジン始動のためのクランキング中にエンジン回転速度NEが増減変化する場合には、エンジン回転速度NEが低下すると、スタータ12のピニオンギア19によりリングギア16が回転駆動される状態となり、エンジン回転速度NEとスタータ回転速度NSとが一致する。また、エンジン回転速度NEが上昇するとピニオンギア19が空転する状態となり、エンジン回転速度NEがスタータ回転速度NSに対して上昇する。すなわち、エンジン回転速度NEのボトム付近では、スタータ12の回転によりエンジン出力軸15に回転力が付与されるが、エンジン回転速度NEが上昇すると、一時的にエンジン回転速度NEがスタータ回転速度NSよりも高くなり、エンジン出力軸15に対して回転力が付与されなくなると考えられる。この場合、エンジン11の燃焼サイクルに応じて、スタータ駆動電流に脈動が生じる。
The fluctuation of the engine rotational speed NE will be described in more detail with reference to FIG. FIG. 3 shows the rotational fluctuation at a 180.degree. CA cycle. When the engine rotational speed NE changes during engine cranking, if the engine rotational speed NE decreases, the
本実施形態では、クランキング期間においてスタータ12側からエンジン出力軸15への動力伝達が断続的に生じることに着目し、スタータ12によるエンジン始動時に回転電機13によるエンジン駆動を併せて実施することとしている。この場合、ECU30は、スタータ12の駆動開始後であり、かつエンジン11の燃焼による自立回転の開始前の期間において、回転電機13からエンジン出力軸15への動力付与によりエンジン出力軸15の回転をアシストすべく、制御指令値として、インバータ25から回転電機13に出力される出力電流の指令値を設定する。そして、そのインバータ出力電流の指令値に基づいて、インバータ25において電流調整を行わせ、その電流調整によりエンジン出力軸15の回転アシストを行わせる。
In the present embodiment, noting that power transmission from the side of the
また、本実施形態では特に、上記のごとくエンジン11の回転変動が生じることに関して、スタータ回転速度NSよりもエンジン回転速度NEが高回転となる期間で、それ以外の期間よりもアシスト量が大きくなるように、インバータ出力電流の指令値を時系列で設定することとしている。この場合、図3に示すように、エンジン11の回転変動に合わせて、インバータ出力電流が増減変化する。
Further, particularly in the present embodiment, regarding the occurrence of the rotation fluctuation of the
図4は、エンジン始動処理の手順を示すフローチャートであり、本処理は、ECU30により所定周期で繰り返し実施される。
FIG. 4 is a flowchart showing the procedure of the engine start process, and the process is repeatedly performed by the
図4において、ステップS11では、今現在、エンジン11のクランキング中であるか否かを判定し、クランキング中でなければステップS12に進む。ステップS12では、エンジン始動要求の有無を判定し、始動要求があったことを条件に後続のステップS13に進む。ステップS13では、エンジン11の始動要求トルクを算出する。このとき、始動要求トルクは、エンジン温度(水温又は油温でも可)や周辺環境温度、大気圧に基づいて算出されるとよい。具体的には、例えば図5の関係を用い、エンジン温度に基づいて始動要求トルクを算出する。なお、図5では、所定の低温域及び高温域においてフリクション増加を加味して始動要求トルクが大きくなる関係が定められている。その他に、走行履歴や、路面傾斜角度、天候等の情報を加味して始動要求トルクを算出することも可能である。
In FIG. 4, in step S11, it is determined whether cranking of the
その後、ステップS14では、エンジン11の始動要求トルクに基づいて、エンジン出力軸15の回転アシストを行う場合における回転電機13の回転駆動に要するインバータ出力電流の指令値を算出する。このとき、スタータ12及び回転電機13に対する各通電電流を合算した電流の目標値(目標電流値)を、始動要求トルクに基づいて算出するとともに、その目標値に基づいてスタータ12及び回転電機13のそれぞれの通電電流の配分を実施する。そして、その各通電電流の配分の結果から、インバータ出力電流の指令値を算出する。
After that, in step S14, based on the start request torque of the
具体的には、例えば図6の関係を用いて目標電流値を算出する。このとき、始動要求トルクが大きいほど、目標電流値として大きい値を算出する。そして、スタータ12の通電電流を、スタータ12の電流上限値以下の所定のスタータ電流値に定めるとともに、目標電流値からスタータ電流値を減算した結果に基づいて、インバータ出力電流の指令値を設定する。つまり、「インバータ出力電流の指令値=目標電流値−スタータ電流値」とする。これにより、スタータ12及び回転電機13への各通電電流を、都度の要求に応じて一括で制御することが可能となる。なお、スタータ電流値は、スタータ12の定格出力〔kW〕や定格トルク〔N・m〕、定格電流、最大電流といったモータ仕様に基づいて定められるとよい。
Specifically, for example, the target current value is calculated using the relationship shown in FIG. At this time, as the start request torque is larger, a larger value is calculated as the target current value. Then, while setting the energizing current of the
図6において、始動要求トルクが「A」未満の場合には、スタータ12の駆動のみで始動要求トルクが生成される。そのため、インバータ出力電流の指令値はゼロとして設定される。また、始動要求トルクが「A」以上の場合には、都度の始動要求トルクの大きさに応じた配分で、スタータ電流値とインバータ出力電流の指令値とが各々設定される。ただし、トルク全域において、インバータ出力電流の指令値がゼロ超の値で設定される構成であってもよい。
In FIG. 6, when the required start torque is less than “A”, the required start torque is generated only by driving the
スタータ電流値として複数の電流値を定めておき、その電流値を可変に設定する構成であってもよい。例えば、スタータ12の使用頻度(累積回数、又は使用間隔)に応じてスタータ電流値を設定する構成とし、スタータ使用頻度が大きい場合に、小さい場合に比べてスタータ電流値を小さい値とする。
A plurality of current values may be defined as the starter current value, and the current values may be set variably. For example, the starter current value is set according to the use frequency (accumulated number or use interval) of the
また本実施形態では、クランキング中に、スタータ回転速度NSよりもエンジン回転速度NEが高回転となる期間で、それ以外の期間よりもインバータ出力電流が大きくなるよう時系列でインバータ出力電流の指令値を設定することとしている。この場合、クランキング期間におけるエンジン11の回転変動を、クランク角位置に応じて時系列で変動プロファイルとして予め規定しておき、その変動プロファイルに則して時系列にインバータ出力電流の指令値を設定する。
In the present embodiment, during cranking, the inverter output current is commanded in a time series so that the inverter output current is larger in a period in which the engine rotational speed NE is higher than the starter rotational speed NS and in other periods. It is supposed to set the value. In this case, the rotational fluctuation of the
補足すると、クランキング期間では、所定の基準回転位置を基準とするエンジン11のクランク角位置に応じてエンジン11の回転変動が生じる。そのため、スタータ回転速度NSよりもエンジン回転速度NEが高回転となる期間を予め把握することが可能となっている。つまり、エンジン回転変動の変動プロファイルの把握が可能となっている。かかる場合に、クランキング開始後においてエンジン回転位置が判明した後に、変動プロファイルに合わせて時系列でインバータ出力電流の指令値を設定するとよい。
Supplementally, in the cranking period, the rotational fluctuation of the
なお、インバータ出力電流の指令値を、エンジン回転速度NEとスタータ回転速度NSとの大小関係にかかわらず一定値として設定することも可能である。 In addition, it is also possible to set the command value of the inverter output current as a constant value regardless of the magnitude relationship between the engine rotation speed NE and the starter rotation speed NS.
ステップS15では、スタータ12への通電を開始する。これにより、スタータ12によるクランキングが開始される。なおこの時点では、回転電機13の駆動は開始されない。
In step S15, energization of the
クランキングの開始後は、ステップS16においてエンジン回転速度NEが所定回転速度まで上昇したか否かにより、エンジン11の自立回転が開始されたか否かを判定する。すなわち、エンジン始動が完了したか否かを判定する。そして、始動完了したと判定されると、本処理を終了する。
After the start of cranking, it is determined in step S16 whether or not the self-sustaining rotation of the
また、始動完了前であればステップS17に進み、スタータ12の通電開始から所定時間が経過したか否かを判定する。これは、スタータ12の駆動開始後においてスタータ12に突入電流が流れた後であることを判定する処理である。そして、ステップS17がYESであればステップS18に進む。ステップS18では、ステップS14で算出したインバータ出力電流の指令値に基づいて、インバータ25において電流調整を行わせる。このとき、スタータ12によるクランキング中に、図1に「i1」で示すようにバッテリ14からインバータ25に電流が流れ、インバータ25の働きにより回転電機13が力行駆動される。これにより、回転電機13からエンジン出力軸15に動力が付与されて、エンジン出力軸15の回転アシストが行われる。
In addition, if the start is completed, the process proceeds to step S17, and it is determined whether a predetermined time has elapsed from the start of energization of the
なお、ステップS17,S18の判定処理を無くし、ステップS15でのスタータ通電の開始時に、インバータ25の電流調整による回転電機13の力行駆動を開始する構成であってもよい。
The determination process of steps S17 and S18 may be eliminated, and power running drive of the rotary
図7は、エンジン始動時において、本実施形態におけるエンジン出力軸15の回転アシストを実施する場合のシミュレーション結果と、その回転アシストを実施しない場合のシミュレーション結果とを示すタイムチャートである。なお、図7(a)には、インバータ出力電流の指令値を一定値として設定する場合について例示している。
FIG. 7 is a time chart showing a simulation result in the case where the rotation assist of the
エンジン出力軸15の回転アシストを実施する場合と回転アシストを実施しない場合とを比べると、アシスト実施の場合の方がエンジン回転速度NEが高くなり、これによりエンジン始動性の向上を見込めることが分かる。また、回転電機13による動力負担によって、スタータ電流の低減が図られ、結果としてスタータ12の小型化が可能になることが分かる。
Comparing the case where the rotation assist of the
以上詳述した本実施形態によれば、以下の優れた効果が得られる。 According to the embodiment described above, the following excellent effects can be obtained.
エンジン始動時において、エンジン出力軸15の回転をアシストするためのインバータ出力電流の指令値(制御指令値)を設定し、その指令値に基づいて、インバータ25の電流調整によりエンジン出力軸15の回転アシストを行わせる構成とした。そのため、クランキング期間において一時的にエンジン回転速度NEがスタータ回転速度NSよりも高くなる期間があるとしても、エンジン出力軸15の回転アシストによって、その出力軸15に対して適正な回転力を継続的に付与することが可能となる。また、エンジン出力軸15の回転アシストをインバータ25の電流調整により実施する構成としたため、エンジン出力軸15に対して回転力を追加付与する上で適正な制御を容易に実現できる。その結果、エンジン11を確実かつ早期に始動させることを実現できる。
At the time of engine start, the command value (control command value) of the inverter output current for assisting the rotation of the
クランキング期間においてスタータ回転速度NSよりもエンジン回転速度NEが高回転となる期間で、それ以外の期間よりもアシスト量が大きくなるようにインバータ出力電流の指令値を設定する構成にした。そのため、クランキング期間におけるアシスト量の過不足を抑えつつ、エンジン出力軸15に適正な回転力を付与できる。
In the period in which the engine rotation speed NE is higher than the starter rotation speed NS in the cranking period, the command value of the inverter output current is set such that the assist amount is larger than in the other periods. Therefore, an appropriate rotational force can be applied to the
エンジン回転変動の変動プロファイルを予め規定しておき、その変動プロファイルに則して時系列でインバータ出力電流の指令値を設定する構成とした。これにより、所望とするエンジン出力軸15の回転アシストを簡易に実施できる。
The fluctuation profile of the engine rotation fluctuation is defined in advance, and the command value of the inverter output current is set in time series according to the fluctuation profile. Thereby, the desired rotation assist of the
都度の始動要求トルクに基づいてインバータ出力電流の指令値を設定する構成にしたため、エンジン11の状態や周囲環境に応じて始動要求トルクが変わっても、それに応じて適正にエンジン始動を行わせることができる。
Since the command value of the inverter output current is set based on the start request torque at each time, even if the start request torque changes according to the state of the
スタータ12の駆動開始後においてスタータ12に突入電流が流れた後に、インバータ出力電流の指令値に基づいてエンジン出力軸15の回転アシストを行わせる構成とした。この場合、エンジン回転変動に起因するスタータ通電電流の脈動が生じる期間に限定して、回転アシストの制御が実施される。これにより、回転電機13による回転アシストに伴うエネルギ消費を必要最小限としつつ、エンジン始動性の向上を図ることができる。
After the inrush current flows through the
エンジン始動時に、インバータ25の電流調整により回転電機13を力行駆動させ、その回転電機13の力行駆動により、エンジン出力軸15の回転をアシストする構成とした。この場合、スタータ12への通電電流を低電流に抑えつつも、適正なエンジン始動を実現できる。これにより、スタータ駆動に要する通電電流を低減でき、ひいてはスタータ12の小型化が可能となる。
At the time of engine start, power running drive of the rotary
スタータ12及び回転電機13に対する各通電電流を合算した電流の目標値を求めるとともに、その目標値に基づいてスタータ12及び回転電機13のそれぞれの通電電流を配分し、その配分の結果からインバータ出力電流の指令値を設定する構成とした。この場合、スタータ12及び回転電機13への各通電電流を一括で制御することで、例えばスタータ12側の電流上限値や駆動能力を加味しつつ、エンジン始動に必要な電流を適正化することができる。
The target value of the current obtained by adding together the respective energizing currents to the
スタータ12はエンジン11側の回転により逆駆動されることがない構成となっており、NE>NSの状態でリングギア16によりピニオンギア19が回転しても、モータ逆回転や回生動作は行われない。そのため、システム電流の変動が抑制されるものとなっている。
The
(第2実施形態)
次に、第2実施形態について、第1実施形態との相違点を中心に説明する。本実施形態では、回転電機13による発電電力のスタータ12への供給によりエンジン出力軸15の回転をアシストすることとしており、その回転アシストの際の制御指令値として、インバータ25からスタータ12に供給される供給電流の指令値を設定する。そして、供給電流指令値に基づくインバータ25の電流調整によりエンジン出力軸15の回転アシストを行わせる。
Second Embodiment
Next, the second embodiment will be described focusing on differences from the first embodiment. In the present embodiment, the rotation of the
図8は、本実施形態におけるエンジン始動処理の手順を示すフローチャートであり、本処理は、図4の処理に置き換えてECU30により実施される。なお、図8の処理と図4の処理とは概ね同じ内容であり、共通の処理については同じステップ番号を付して説明を割愛する。
FIG. 8 is a flowchart showing the procedure of the engine start-up process in the present embodiment, and this process is performed by the
図8では、図4との相違点としてステップS21の処理を実施する。すなわち、エンジン11のクランキング中でなく、かつエンジン始動指令があった場合(S11がNO、S12がYESの場合)に、ステップS21において、エンジン11の始動要求トルクに基づいて、エンジン出力軸15の回転アシストを行うためのインバータ25からスタータ12への供給電流の指令値を算出する。このスタータの供給電流の指令値が制御指令値に相当する。例えば図9の関係を用いてスタータ供給電流の指令値を算出するとよい。このとき、始動要求トルクが大きいほど、スタータ供給電流の指令値として大きい値を算出する。また、バッテリ蓄電状態に基づいてスタータ供給電流の指令値を算出してもよく、例えばバッテリ電圧が低い場合に、バッテリ電圧が高い場合に比べてスタータ供給電流の指令値として大きい値を算出する構成でもよい。
In FIG. 8, the process of step S <b> 21 is performed as a difference from FIG. 4. That is, if cranking of the
また、ステップS21では、クランキング中において、スタータ回転速度NSよりもエンジン回転速度NEが高回転となる期間で、それ以外の期間よりもスタータ供給電流が大きくなるよう時系列でスタータ供給電流の指令値を設定するとよい。 Also, in step S21, during cranking, the instruction of the starter supply current is made in time series so that the starter supply current becomes larger than the period other than the period during which the engine rotation speed NE is higher than the starter rotation speed NS. It is good to set the value.
そしてその後、図4で説明したとおり、スタータ12への通電開始によりスタータ12によるクランキングを開始するとともに、スタータ12への通電開始から所定時間が経過した時点で、スタータ供給電流の指令値に基づいて、インバータ25において電流調整を行わせる(S17,S18)。このとき、スタータ12によるクランキング中に、図1に「i2」で示すようにインバータ25からバッテリラインを経由してスタータ12に電流が流れ、エンジン出力軸15の回転アシストが行われる。なお、インバータ25からスタータ12に電流が直接供給される以外に、バッテリ14に電流が一旦供給されることで、バッテリ14を経由してスタータ12に電流が供給される構成であってもよい。さらにその後、エンジン回転速度NEが所定回転速度まで上昇すると、エンジン始動が完了したと判定する。
Thereafter, as described in FIG. 4, cranking by the
以上詳述した第2実施形態では、エンジン始動時に、インバータ25の電流調整を行いつつ回転電機13を発電駆動させ、その回転電機13による発電電力のスタータ12への供給により、エンジン出力軸15の回転をアシストする構成とした。この場合、やはりスタータ12の小型化を図りつつも、適正なエンジン始動を実現できる。
In the second embodiment described above, at the time of engine startup, the rotary
(他の実施形態)
上記実施形態を例えば次のように変更してもよい。
(Other embodiments)
The above embodiment may be modified, for example, as follows.
・上記実施形態では、エンジン始動時における回転変動の変動プロファイルを用いて、時系列の制御指令値を設定する構成としたが、これを変更してもよい。例えば、ECU30が、スタータ12に流れる通電電流を検出又は推定により取得し、その通電電流に基づいて、制御指令値を設定する構成であってもよい。スタータ電流は、バッテリ電圧や始動要求トルクをパラメータとして推定されるとよい。
In the above embodiment, although the time-series control command value is set using the fluctuation profile of the rotation fluctuation at the time of engine start, this may be changed. For example, the
・上記実施形態では、回転電機13に一体に電流調整装置(インバータ25)を設ける構成としたが、これに限らず、回転電機13とは別体で電流調整装置を設ける構成であってもよい。また、スタータ12側に電流制御装置を設けてもよい。
In the above embodiment, the current adjusting device (inverter 25) is integrally provided to the rotating
・スタータ12において通電状態を可変にしてもよい。この場合、突入電流の最大値を低減でき、スタータ12のブラシ寿命を延ばすことができる。
The energization state of the
11…エンジン、12…スタータ、13…回転電機、15…エンジン出力軸、25…インバータ(電流調整装置)、30…ECU(設定部、制御部)。
11 ...
Claims (8)
前記スタータの駆動開始後でありかつ前記エンジンの燃焼による自立回転の開始前において、前記回転電機から前記出力軸への動力付与により、又は前記回転電機による発電電力の前記スタータへの供給により前記出力軸の回転をアシストする際の制御指令値を設定する設定部と、
前記設定部により設定した制御指令値に基づいて、前記電流調整装置の電流調整により前記出力軸の回転アシストを行わせる制御部と、
を備え、
前記設定部は、前記エンジンの回転変動によりスタータ回転速度よりもエンジン回転速度が高回転となる期間で、それ以外の期間よりもアシスト量が大きくなるように前記制御指令値を設定するエンジンの始動制御装置。 A starter (12) for imparting initial rotation to an output shaft (15) of an engine (11), a rotating electrical machine (13) drivingly connected to the output shaft, and a current adjusting device for regulating current flowing through the rotating electrical machine (25) and applies to an engine starting system,
After the start of driving of the starter and before the start of self-sustaining rotation due to combustion of the engine, the output is achieved by applying power to the output shaft from the rotating electrical machine or by supplying generated electric power to the starter by the rotating electrical machine A setting unit configured to set a control command value at the time of assisting rotation of the axis;
A control unit that performs rotation assist of the output shaft by current adjustment of the current adjustment device based on the control command value set by the setting unit;
Equipped with
The setting unit is configured to set the control command value such that the assist amount is larger in a period in which the engine rotation speed is higher than the starter rotation speed due to the rotation fluctuation of the engine and in other periods. Control device.
前記設定部は、前記変動プロファイルに則して時系列で前記制御指令値を設定する請求項1に記載のエンジンの始動制御装置。 The rotation fluctuation is previously defined as a fluctuation profile in time series,
The engine start control device according to claim 1 , wherein the setting unit sets the control command value in time series based on the fluctuation profile.
前記設定部は、前記始動要求トルクに基づいて前記制御指令値を設定する請求項1又は2に記載のエンジンの始動制御装置。 A torque request calculation unit configured to calculate a start request torque required for starting the engine;
The setting unit may start control device for an engine according to claim 1 or 2 to set the control command value based on the start request torque.
前記制御部は、前記出力電流の指令値に基づく前記電流調整装置の電流調整により前記出力軸の回転アシストを行わせる請求項1乃至4のいずれか1項に記載のエンジンの始動制御装置。 The setting unit sets a command value of an output current output from the current adjustment device to the rotating electric machine as a control command value when assisting rotation of the output shaft by applying power from the rotating electric machine to the output shaft. Set,
The engine start control device according to any one of claims 1 to 4 , wherein the control unit performs rotation assist of the output shaft by current adjustment of the current adjustment device based on a command value of the output current.
前記制御部は、前記供給電流の指令値に基づく前記電流調整装置の電流調整により前記出力軸の回転アシストを行わせる請求項1乃至4のいずれか1項に記載のエンジンの始動制御装置。 The setting unit sets a command value of a supply current supplied from the current adjusting device to the starter as a control command value when assisting rotation of the output shaft by supplying generated electric power from the rotating electrical machine to the starter. Set,
The engine start control device according to any one of claims 1 to 4 , wherein the control unit performs rotation assist of the output shaft by current adjustment of the current adjustment device based on a command value of the supplied current.
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