(57)【要約】【課題】正確なエンジンの始動判定を実現する。【解決手段】クランキングトルクの入力を受けた状態でのクランク軸の回転が開始された後、クランク軸の回転開始時に圧縮行程にある気筒の初回燃焼中のエンジン回転数の上昇速度Ｖ１と、クランク軸の回転開始時に吸気下死点に位置する気筒の初回燃焼中のエンジン回転数の上昇速度Ｖ２と、をそれぞれ測定する（Ｓ１００，Ｓ１１０）。そして、上昇速度Ｖ１に対する上昇速度Ｖ２の比が既定の始動判定値を超えていることをもって（Ｓ１２０：ＹＥＳ）、エンジン始動が成功したと判定する（Ｓ１３０）ようにした。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジンの各気筒の燃焼サイクルにおける吸気バルブの閉弁時期から膨張行程の終了時期までの期間を第１期間とし、前記燃焼サイクルにおける前記膨張行程の終了時期から前記吸気バルブの閉弁時期までの期間を第２期間とするとともに、
続けて燃焼が行われる２つの気筒であって、クランク軸の回転開始時に前記第１期間、及び前記第２期間にそれぞれ位置する２つの気筒のうちで前記クランク軸の回転開始時に前記第１期間に位置する気筒を第１気筒、前記２つの気筒のうちで前記クランク軸の回転開始時に前記第２期間に位置する気筒を第２気筒としたとき、
エンジンに外部からトルクが入力された状態で前記クランク軸の回転を開始するとともに、同クランク軸の回転開始後に前記第１気筒が前記第１期間にある間に同第１気筒で燃焼を行い、その後に前記第２気筒で燃焼を行ってエンジンを始動するエンジン制御装置において、
前記エンジンの始動の成否を判定するための処理であって、前記クランク軸の回転開始後における前記第１気筒の初回の燃焼中のエンジン回転数の上昇速度Ｖ１、及び前記クランク軸の回転開始後における前記第２気筒の初回の燃焼中のエンジン回転数の上昇速度Ｖ２をそれぞれ測定し、かつ前記上昇速度Ｖ１に対する前記上昇速度Ｖ２の比が既定の始動判定値を超えていることをもって前記エンジンの始動が成功したと判定する始動判定処理を行う
エンジン制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エンジンの始動の成否を判定するエンジン制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、上記のようなエンジンの始動の成否を判定するエンジン制御装置として、特許文献１に記載の装置が知られている。同文献に記載のエンジン制御装置では、始動開始後の最初の燃焼中のエンジン回転数の上昇量を測定し、その測定したエンジン回転数の上昇量が判定値以上であることをもってエンジンの始動が成功したと判定することで、エンジン始動の成否を判定している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１３−９６３３４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
一般にエンジンの始動は、スタータモータ等の外部の動力でクランク軸を回転した後、燃焼を開始して行われる。こうした場合の上記最初の燃焼中のエンジン回転数の上昇量には、外部動力によるエンジン回転数の上昇分と、燃焼によるエンジン回転数の上昇分と、が含まれる。このときの外部からエンジンに入力される動力の大きさにばらつきがあると、その分、上記エンジン回転数の上昇量もばらつくことになる。そのため、上記エンジン回転数の上昇量だけでは始動の成否を正確に判定できない場合がある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
ここで、各気筒の燃焼サイクルにおける吸気バルブの閉弁時期から膨張行程の終了時期までの期間を第１期間とし、同燃焼サイクルにおける膨張行程の終了時期から吸気バルブの閉弁時期までの期間を第２期間とする。また、続けて燃焼が行われる２つ気筒であって、クランク軸の回転開始時に第１期間、及び第２期間にそれぞれ位置する２つの気筒のうちで、クランク軸の回転開始時に第１期間に位置する気筒を第１気筒、上記２つの気筒のうちでクランク軸の回転開始時に第２期間に位置する気筒を第２気筒とする。
【０００６】
このとき、上記課題を解決するエンジン制御装置は、エンジンに外部からトルクが入力された状態でクランク軸の回転を開始するとともに、同クランク軸の回転開始後に第１気筒が第１期間にあるうちに同第１気筒で燃焼を行い、その後に第２気筒で燃焼を行ってエンジンを始動する。さらに、上記エンジン制御装置は、エンジンの始動の成否を判定するための処理である始動判定処理を、次の態様で行っている。すなわち、始動判定処理に際して上記エンジン制御装置は、クランク軸の回転開始後における第１気筒の初回の燃焼中のエンジン回転数の上昇速度Ｖ１、及びクランク軸の回転開始後における第２気筒の初回の燃焼中のエンジン回転数の上昇速度Ｖ２をそれぞれ測定している。そして、上昇速度Ｖ１に対する上昇速度Ｖ２の比が既定の始動判定値を超えていることをもってエンジンの始動が成功したと判定している。
【０００７】
クランク軸の回転開始後における各気筒のそれぞれの最初の燃焼を、各気筒の初回燃焼とする。第１気筒の初回燃焼は、第２気筒の初回燃焼に比べて吸気の圧縮率が低い状態で行われる。そのため、第１気筒の初回燃焼の燃焼トルクは、第２気筒の初回燃焼の燃焼トルクよりも小さくなる。よって、第２気筒の初回燃焼中のエンジン回転数の上昇速度Ｖ２は、第１気筒の初回燃焼中のエンジン回転数の上昇速度Ｖ１よりも大きくなる。そのため、第２気筒の初回燃焼が正常に行われた場合には、上昇速度Ｖ１に対する上昇速度Ｖ２の比は１よりも大きい値となる。この場合の上記上昇速度Ｖ１，Ｖ２の比が取り得る値の範囲には、始動中のエンジンに入力されているトルクの大きさに関わらず、下限となる値が存在することになる。よって、そうした値を始動判定値の値として設定し、上記上昇速度Ｖ１，Ｖ２の比がその始動判定値を超えているか否かを判定することで、エンジンの燃焼が開始しているか否かを、すなわちエンジンの始動の成否を精度良く判定することが可能となる。したがって、上記エンジン制御装置によれば、正確なエンジンの始動判定を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】エンジン制御装置の一実施形態の適用対象となるエンジンを搭載するハイブリッド車両の駆動系の構成を模式的に示す図。
【図２】上記エンジンの構成を模式的に示す図。
【図３】エンジンの始動開始時の気筒の位置関係を示す図。
【図４】エンジン始動時の状況を示すタイムチャート。
【図５】上記エンジン制御装置が実行する始動判定ルーチンのフローチャート。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、エンジン制御装置の一実施形態を、図１〜図５を参照して詳細に説明する。ここではまず、図１を参照して、本実施形態のエンジン制御装置が適用対象となるエンジンが搭載されたハイブリッド車両の駆動系の構成を説明する。
【００１０】
図１に示すように、ハイブリッド車両には、走行用の駆動源としてのエンジン１０が搭載されている。同ハイブリッド車両におけるエンジン１０から車輪１３への動力伝達経路には、変速ユニット１１が設けられている。変速ユニット１１と左右の車輪１３とは、ディファレンシャル１２を介して駆動連結されている。
【００１１】
変速ユニット１１には、クラッチ１４とＭ／Ｇ（Motor Generator）１５とが設けられている。変速ユニット１１においてＭ／Ｇ１５は、エンジン１０から車輪１３への動力伝達経路上に位置するように設置されている。また、クラッチ１４は、同動力伝達経路におけるエンジン１０とＭ／Ｇ１５との間の部分に位置するように設置されている。クラッチ１４は、油圧の供給を受けて係合された状態となって、エンジン１０とＭ／Ｇ１５との動力伝達を接続する。また、クラッチ１４は、油圧供給の停止に応じて開放された状態となって、エンジン１０とＭ／Ｇ１５との動力伝達を遮断する。
【００１２】
Ｍ／Ｇ１５は、インバータ１７を介して車載電源１６に接続されている。そして、モータ１５は、車載電源１６からの給電に応じて車両の駆動力を発生するモータとして機能する一方で、エンジン１０や車輪１３からの動力伝達に応じて車載電源１６に充電する電力を発電する発電機としても機能する。Ｍ／Ｇ１５と車載電源１６との間で授受される電力は、インバータ１７により調整されている。
【００１３】
また、変速ユニット１１には、トルク増幅機能を有した流体継ぎ手であるトルクコンバータ１８と、ギア段の切替えにより変速比を多段階に切り替える有段式の自動変速機１９と、が設けられている。変速ユニット１１において自動変速機１９は、上記動力伝達経路におけるモータ１５よりも車輪１３側の部分に位置するように設置されている。そして、トルクコンバータ１８を介して、Ｍ／Ｇ１５と自動変速機１９とが連結されている。なお、トルクコンバータ１８には、油圧の供給を受けて係合してモータ１５と自動変速機１９とを直結するロックアップクラッチ２０が設けられている。
【００１４】
さらに変速ユニット１１には、オイルポンプ２１と油圧制御部２２とが設けられている。そして、オイルポンプ２１が発生した油圧が、油圧制御部２２を介して、クラッチ１４、トルクコンバータ１８、自動変速機１９、及びロックアップクラッチ２０にそれぞれ供給されている。油圧制御部２２には、クラッチ１４、トルクコンバータ１８、自動変速機１９、及びロックアップクラッチ２０のそれぞれの油圧回路と、それらの作動油圧を制御するための各種の油圧制御弁と、が設けられている。
【００１５】
加えて、ハイブリッド車両には、車両制御部２３が設けられている。車両制御部２３は、車両の走行制御に係る各種演算処理を行う演算処理回路と、制御用のプログラムやデータが記憶された記憶装置と、を備える電子制御ユニットとして構成されている。車両制御部２３は、エンジン１０の制御を行っている。本実施形態では、こうした車両制御部２３がエンジン制御装置としての役割を担っている。
【００１６】
車両制御部２３は、インバータ１７を制御して、Ｍ／Ｇ１５と車載電源１６との間での電力の授受量を調整することで、Ｍ／Ｇ１５のトルク制御を行っている。さらに車両制御部２３は、油圧制御部２２の制御を通じて、クラッチ１４やロックアップクラッチ２０、自動変速機１９の駆動制御を行っている。なお、車両制御部２３には、車速ＳＰＤや、運転者のアクセルペダルの踏込量であるアクセルペダル開度ＡＣＣなどの検出信号が入力されている。
【００１７】
図２に示すように、エンジン１０には、混合気の燃焼を行う気筒３０が設けられている。エンジン１０は、Ｖ型６気筒の気筒配列とされており、６つの気筒３０を有しているが、同図にはそのうちの一つのみが表示されている。各気筒３０には、ピストン３１が往復動可能に収容されている。各気筒３０のピストン３１は、エンジン１０の出力軸であるクランク軸３３に、コネクティングロッド３２を介してそれぞれ連結されている。コネクティングロッド３２の一端は、ピストンピン３２Ａを介してピストン３１に、もう一端はクランクピン３２Ｂを介してクランク軸３３に、それぞれ回動可能に軸支された状態で連結されている。コネクティングロッド３２及びクランク軸３３は、ピストン３１の往復運動をクランク軸３３の回転運動に変換するクランク機構を構成する。なお、エンジン１０には、クランク軸３３の回転角を検出するクランク角センサ３４が設けられている。
【００１８】
また、エンジン１０の各気筒３０には、吸気の導入路である吸気通路３５が吸気バルブ３６を介して接続されている。また、エンジン１０の各気筒３０には、排気の排出路である排気通路３７が排気バルブ３８を介して接続されている。吸気通路３５には、その内部を流れる吸気の流量である吸気流量ＧＡを検出するエアフローメータ３９と、吸気の流量を調整するための弁であるスロットルバルブ４０と、が設けられている。また、エンジン１０には、気筒３０内に燃料を噴射する燃料噴射弁４１が、各気筒３０にそれぞれ設けられている。さらに各気筒３０には、吸気通路３５を通じて導入された吸気と燃料噴射弁４１が噴射した燃料との混合気を火花放電により点火する点火装置４２が設けられている。一方、排気通路３７には、排気浄化用の触媒装置４３が設けられている。
【００１９】
上述の車両制御部２３には、クランク角センサ３４及びエアフローメータ３９の検出信号が入力されている。また、車両制御部２３は、クランク軸３３が既定の角度分回転する毎の定クランク角の割込み処理として、クランク角センサ３４の検出信号からエンジン回転数ＮＥの演算を行っている。そして、車両制御部２３は、スロットルバルブ４０の開度制御、燃料噴射弁４１の燃料噴射制御、点火装置４２の点火制御などを通じてエンジン１０の運転制御を行っている。
【００２０】
さらに、車両制御部２３は、エンジン１０の稼働を停止して走行する第１走行モードと、エンジン１０を稼働して走行する第２走行モードとを走行状況に応じて切り替えている。第１走行モードでは、エンジン１０が稼働され、かつクラッチ１４が締結された状態で、エンジン１０の動力を利用して走行が行われる。また、第１走行モードでは、車両の走行状況に応じて、Ｍ／Ｇ１５の力行運転による走行アシストや、同Ｍ／Ｇ１５の回生運転による回生発電が行われる。これに対して第２走行モードでは、エンジン１０の稼働が停止され、かつクラッチ１４が開放された状態で、Ｍ／Ｇ１５の動力により走行が行われる。なお、走行モードの切替えは、車速やアクセル開度から求められた車両の要求駆動力と、車載電源１６の充電状態などに基づいて行われる。
【００２１】
本実施形態において車両制御部２３は、第２走行モードから第１走行モードへの切替えに際して、クランク軸３３の回転停止の直前にスロットルバルブ４０の開度を増大することで、エンジン１０の気筒のうちの一つが吸気下死点付近に位置する位置でクランク軸３３の回転を停止するようにしている。そのため、第１走行モードから第２走行モードへの切替えに際してのエンジン１０の始動は、クランク軸３３が上記回転停止時の位置で回転を停止している状態から開始されることになる。
【００２２】
図３を参照して、こうしたエンジン１０の再始動時における各気筒３０の位置関係を説明する。同図には、エンジン１０の始動開始時における、クランク軸３３の回転軸Ｏから見た、エンジン１０の３つの気筒３０のクランクピン３２Ｂの位置が示されている。同図の「Ｃ２」は、吸気下死点で停止した気筒のクランクピン３２Ｂの位置を示している。以下の説明では、同気筒を吸気下死点停止気筒と記載する。また、同図の「Ｃ１」は吸気下死点停止気筒よりも燃焼順序が一つ前の気筒の始動開始時のクランクピン３２Ｂの位置を、「Ｃ３」は吸気下死点停止気筒よりも燃焼順序が一つ後の気筒の始動開始時のクランクピン３２Ｂの位置を、それぞれ示している。エンジン１０の始動開始時に、吸気下死点停止気筒よりも燃焼順序が一つ前の気筒のピストン３１は、圧縮行程の途中の位置に位置している。以下の説明では、同気筒を圧縮行程停止気筒と記載する。一方、エンジン１０の始動開始時に、吸気下死点停止気筒よりも燃焼順序が一つ後の気筒のピストン３１は、吸気行程の途中の位置に位置している。以下の説明では、同気筒を吸気行程停止気筒と記載する。なお、同図に示す「ＩＣ」は、各気筒３０が吸気バルブ３６の閉弁時期にあるときのクランクピン３２Ｂの位置を示している。
【００２３】
図４に、本実施形態における第１走行モードから第２走行モードへの切替えに際してのエンジン１０の再始動の状況を示す。同図の時刻ｔ１に第１走行モードから第２走行モードへの切替えが要求されると、まずクラッチ油圧の昇圧が指令される。その後、その指令に応じてクラッチ油圧が上昇することで、Ｍ／Ｇ１５のトルクがクラッチ１４を介してエンジン１０に伝達され、その伝達されたトルクによりクランク軸３３の回転が開始される。なお、以下の説明では、クラッチ１４を介してＭ／Ｇ１５からエンジン１０に伝達されるトルクをクランクトルクと記載する。
【００２４】
クランク軸３３の回転開始後、圧縮行程停止気筒から燃焼が開始される。よって、始動開始後の最初の燃焼は圧縮行程停止気筒で、２回目の燃焼は吸気下死点停止気筒で、３回目の燃焼は吸気行程停止気筒で、それぞれ行われることになる。以下の説明では、クランク軸３３の回転開始後における各気筒の最初の燃焼を、それぞれの気筒の初回燃焼と記載する。
【００２５】
エンジン１０が始動すると、エンジン１０の燃焼トルクの伝達により、Ｍ／Ｇ１５の回転数が引き上げられてショックが発生する虞がある。そこで、車両制御部２３は、燃焼開始後の時刻ｔ２に、エンジン１０の始動の成否を判定し、始動に成功したと判定すると、クラッチ油圧の低下を指令してクラッチ１４を一旦開放することで、ショックを抑制している。
【００２６】
その後、車両制御部２３は、エンジン回転数の上昇に応じてクラッチ油圧を徐々に上昇させていく。そして、エンジン回転数がＭ／Ｇ１５と同じ回転数となった後に、クラッチ１４を完全締結することで、第１走行モードから第２走行モードへの切替えを完了する。
【００２７】
図５に、上述したエンジン１０の始動判定に係る始動判定ルーチンのフローチャートを示す。車両制御部２３は、第１走行モードから第２走行モードへの切替えが要求されたときより、同ルーチンの処理を開始する。
【００２８】
同ルーチンの処理の開始後、車両制御部２３はまず、圧縮行程停止気筒の初回燃焼中のエンジン回転数の上昇速度Ｖ１を測定する（Ｓ１００）。続いて、車両制御部２３は、吸気下死点停止気筒の初回燃焼中のエンジン回転数の上昇速度Ｖ２を測定する（Ｓ１１０）。なお、車両制御部２３は、定クランク角の割込み処理としてエンジン回転数を演算している。そして、車両制御部２３は、エンジン回転数の演算周期毎に、今回の演算周期のエンジン回転数の演算値から前回の演算周期のエンジン回転数の演算値を引いた差をエンジン回転数の上昇速度の値として求めている。
【００２９】
その後に車両制御部２３は、上昇速度Ｖ１に対する上昇速度Ｖ２の比（＝Ｖ２／Ｖ１）が既定の始動判定値を超えているか否かを判定する（Ｓ１２０）。そして、車両制御部２３は、上記比が始動判定値を超えている場合（Ｓ１２０：ＹＥＳ）には、エンジン１０の始動に成功したと判定する（Ｓ１３０）。この場合の車両制御部２３はその後に、ショックを抑制するためにクラッチ１４の開放を、すなわちクランキングの停止を実施する。これに対して、上記比が始動判定値以下である場合（Ｓ１２０：ＮＯ）には、車両制御部２３はエンジン１０の始動が不成功であると判定する（Ｓ１４０）。この場合の車両制御部２３は、クランキングを継続したまま、エンジン１０での燃料噴射及び点火を一旦停止する。そして、車両制御部２３は、エンジン回転数がある程度まで上昇したときに、燃料噴射及び点火を再開してエンジン１０を始動する。
【００３０】
本実施形態の作用及び効果について説明する。
気筒３０で燃焼が行われると、燃焼により生じたトルク、すなわち燃焼トルクによりクランク軸３３の回転が加速され、エンジン回転数の上昇速度が高くなる。一方、エンジン１０の始動は、同エンジン１０が外部からのクランクトルクの入力を受けた状態で行われる。始動中のエンジン回転数の上昇は、燃焼トルクとクランクトルクにより行われる。また、始動中のクランクトルクの大きさには、クラッチ１４やオイルポンプ２１、油圧制御部２２等の個体差に起因したばらつきが存在する。そのため、各気筒３０の燃焼中のエンジン回転数の上昇速度にもばらつきがあり、上昇速度の値だけでは、燃焼が正常に行われたか否かを正確に判定できない場合がある。
【００３１】
以下の説明では、各気筒３０の燃焼サイクルにおける吸気バルブ３６の閉弁時期から膨張行程の終了時期までの第１期間、膨張行程の終了時期から吸気バルブ３６の閉弁時期までの第２期間と記載する。クランク軸３３の回転開始時には、同回転の開始後の最初の燃焼が行われる膨張行程停止気筒は第１期間に、２回目の燃焼が行われる吸気下死点停止気筒は第２期間にそれぞれ位置している。そして、圧縮行程停止気筒の初回燃焼は、同気筒が第２期間に入る前に、すなわち第１期間にある間に行われる。
【００３２】
圧縮行程停止気筒では圧縮行程の途中からクランク軸３３の回転が開始され、圧縮行程停止気筒では圧縮行程の開始位置からクランク軸３３の回転が開始される。そのため、圧縮行程停止気筒の初回燃焼は、吸気下死点停止気筒の初回燃焼に比べて吸気の圧縮率が低い状態で行われることになる。したがって、圧縮行程停止気筒の初回燃焼では、吸気下死点停止気筒の初回燃焼の場合よりも燃焼トルクが小さくなる。そのため、吸気下死点停止気筒の初回燃焼が正常に行われた場合には、同気筒の初回燃焼中のエンジン回転数の上昇速度Ｖ２は、圧縮行程停止気筒の初回燃焼中のエンジン回転数の上昇速度Ｖ１よりも大きくなり、上昇速度Ｖ１に対する上昇速度Ｖ２の比は１よりも大きい値となる。よって、こうした上昇速度Ｖ１，Ｖ２の比を見ることで、吸気下死点停止気筒の初回燃焼が正常に行われたか否かを、ひいてはエンジン１０が燃焼を開始したか否かを判定することが可能となる。
【００３３】
これに対して本実施形態では、膨張行程停止気筒の初回燃焼中のエンジン回転数の上昇速度Ｖ１に対する吸気下死点停止気筒の初回燃焼中のエンジン回転数の上昇速度Ｖ２の比に基づいて、エンジン始動の成否を判定している。そのため、クランキングトルクのばらつきによるエンジン１０の始動の成否の判定の精度悪化を抑えられる。
【００３４】
本実施形態は、以下のように変更して実施することができる。本実施形態及び以下の変更例は、技術的に矛盾しない範囲で互いに組み合わせて実施することができる。
・上記実施形態では、圧縮行程停止気筒、及び吸気行程停止気筒の初回燃焼中のエンジン回転数の上昇速度の比に基づいてエンジン１０の始動判定を行っていた。なお、エンジンの気筒数やクランク軸の回転停止位置により、クランク軸の回転開始時の各気筒の位置関係は異なったものとなる。そうした場合にも、次の関係を満たす２気筒の初回燃焼中のエンジン回転数の上昇速度の比を用いることで同様に始動判定を行うことが可能である。すなわち、２つの気筒が、続けて燃焼が行われるものであって、クランク軸の回転開始時に上記第１期間、及び第２期間にそれぞれ位置するものであれば、それら気筒の初回燃焼中のエンジン回転数の上昇速度の比に基づくことで、クランキングトルクのばらつきによる判定精度の悪化を抑えてエンジンの始動判定を行うことが可能となる。
【００３５】
・上記実施形態におけるエンジン１０の始動判定は、外部からトルクが入力された状態でクランク軸の回転を開始して始動を行うエンジンであれば、同様に適用することが可能である。
【符号の説明】
【００３６】
１０…エンジン、１１…変速ユニット、１２…ディファレンシャル、１３…車輪、１４…クラッチ、１５…モータとしてのＭ／Ｇ、１６…車載電源、１７…インバータ、１８…トルクコンバータ、１９…自動変速機、２０…ロックアップクラッチ、２１…オイルポンプ、２２…油圧制御部、２３…エンジン制御装置としての車両制御部、３０…気筒、３１…ピストン、３２…コネクティングロッド、３２Ａ…ピストンピン、３２Ｂ…クランクピン、３３…クランク軸、３４…クランク角センサ、３５…吸気通路、３６…吸気バルブ、３７…排気通路、３８…触媒装置、３９…エアフローメータ、４０…スロットルバルブ、４１…燃料噴射弁、４２…点火装置、４３…触媒装置。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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