JPWO2015052815A1 - 内燃機関の制御装置および制御方法 - Google Patents

Abstract

内燃機関（１）の吸気通路の流入空気量を調節するスロットルバルブ（１１）、内燃機関（１）への燃料の噴射を行う燃料噴射弁（９）、および、内燃機関（１）をドライブベルト（５）を介して駆動する発電電動機（６）を内燃機関コントロールユニット（１３）により制御する。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に、第１のスロットル開度を維持した状態のまま、燃料噴射弁（９）から燃料噴射し、その後に、スロットルバルブ（１１）を第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させる。

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が、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が、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。

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は、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は、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。

Claims (10)

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が、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
   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
   請求項１から３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４までのいずれか１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５に記載の内燃機関の制御装置。
7. 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５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、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７までのいずれか１項に記載の内燃機関の制御装置。
9. 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７までのいずれか１項に記載の内燃機関の制御装置。
10. 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。

Images