(57)【要約】【課題】内燃機関の始動をモータの駆動により補助する場合に、内燃機関を確実に始動する。【解決手段】内燃機関の制御装置１０は、内燃機関１００の始動を補助するモータ２００を駆動するモータ駆動部３１と、内燃機関１００の始動に必要な要求トルクを算出する要求トルク算出部３２と、内燃機関１００における燃料の燃焼により発生する燃焼発生トルクを予測する燃焼発生トルク予測部３３と、を備え、要求トルク算出部３２が算出する要求トルクよりも燃焼発生トルク予測部３３が予測する燃焼発生トルクが低い場合に、モータ駆動部３１によりモータ２００を駆動する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関（１００）の始動を補助するモータ（２００）を駆動するモータ駆動手段（３１）と、
前記内燃機関の始動に必要な要求トルクを算出する要求トルク算出手段（３２）と、
前記内燃機関における燃料の燃焼により発生する燃焼発生トルクを予測する燃焼発生トルク予測手段（３３）と、を備え、
前記モータ駆動手段は、前記要求トルク算出手段が算出する前記要求トルクよりも前記燃焼発生トルク予測手段が予測する前記燃焼発生トルクが低い場合に前記モータを駆動する内燃機関の制御装置。
【請求項２】
前記モータ駆動手段は、前記要求トルク算出手段が算出する前記要求トルクよりも前記燃焼発生トルク予測手段が予測する前記燃焼発生トルクが高くなると前記モータの駆動を停止する請求項１に記載の制御装置。
【請求項３】
前記内燃機関の気筒（１０１）内の空気量を算出する筒内空気量算出手段（１０，２１）をさらに備え、
前記燃焼発生トルク予測手段は、前記筒内空気量算出手段が算出する前記空気量に基づいて前記燃焼発生トルクを予測する請求項１または２に記載の制御装置。
【請求項４】
前記内燃機関の回転数を特定する回転数特定手段（１０，２２）と、
前記内燃機関の温度を特定する内燃機関温度特定手段（１０，２３）と、
前記内燃機関に吸い込まれた空気の温度を特定する吸気温度特定手段（１０，２４）と、をさらに備え、
前記燃焼発生トルク予測手段は、前記回転数特定手段が特定する回転数、前記内燃機関温度特定手段が特定する内燃機関の温度、前記吸気温度特定手段が特定する吸気の温度の少なくとも何れか１つに基づいて前記燃焼発生トルクを補正する請求項３に記載の制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関の制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば車両に搭載されるエンジンなどといった内燃機関においては、燃費改善などの観点から、始動完了までの時間を極力短くすることが求められる。例えば特許文献１には、エンジンの回転数が所定回転数以上に上昇したときに始動完了と判定し、スタータモータによるクランキングを終了する技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００９−２１６０６５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、特にエンジンの始動時においては、スタータモータの駆動により発生するトルクと燃料の燃焼により発生する燃焼発生トルクとが合算され、その合算されたトルクがエンジンの回転数に反映される。そのため、エンジンの始動完了を回転数に基づいて判断する従来技術では、スタータモータの駆動を停止した際に、燃焼発生トルクが、エンジンの始動に必要な要求トルクを上回っているのか否かを把握することができない。スタータモータの駆動を停止した際に燃焼発生トルクが要求トルクを下回っている場合、エンジンを確実に始動できないおそれがある。
【０００５】
そこで、本発明は、内燃機関の始動をモータの駆動により補助する場合に、内燃機関を確実に始動することができる内燃機関の制御装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明に係る内燃機関の制御装置によれば、モータ駆動手段は、内燃機関の始動を補助するモータを駆動する。要求トルク算出手段は、内燃機関の始動に必要な要求トルクを算出する。燃焼発生トルク予測手段は、内燃機関における燃料の燃焼により発生する燃焼発生トルクを予測する。そして、モータ駆動手段は、要求トルク算出手段が算出する要求トルクよりも燃焼発生トルク予測手段が予測する燃焼発生トルクが低い場合にモータを駆動する。
【０００７】
この構成によれば、要求トルクよりも燃焼発生トルクが低い状態では、モータによるトルクの付加が停止されることがなく、従って、内燃機関に与えられるトルクが要求トルクを下回る状態となることを防止でき、内燃機関を確実に始動することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】一実施形態に係る内燃機関の制御装置の構成を概略的に示すブロック図
【図２】制御装置による内燃機関の始動制御の内容を示すフローチャート
【図３】内燃機関の始動制御を開始した後における要求トルク、燃焼発生トルク、モータ駆動トルクの推移例を示す図
【図４】要求トルク算出処理を示すフローチャート
【図５】内燃機関の温度と駆動系のオイルの粘度との関係を示す図
【図６】燃焼発生トルク予測処理を示すフローチャート
【図７】内燃機関の空気量と燃焼発生トルクとの関係を示す図
【図８】内燃機関の回転数と燃焼発生トルクとの関係を示す図
【図９】内燃機関の吸気温度と空気密度との関係を示す図
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、内燃機関の制御装置に係る一実施形態について図面を参照しながら説明する。図１に例示する制御装置１０は、車両に搭載されるエンジン１００の駆動を制御するものである。エンジン１００は、内燃機関の一例である。エンジン１００は、周知の構成であるため、ここでは、その概略を説明する。即ち、エンジン１００は、気筒１０１内に、ピストン１０２およびクランク１０３を備える。また、エンジン１００は、イグナイタ１０４、インジェクタ１０５などを備える。また、エンジン１００は、吸気部１０６に、吸気バルブ１０７、スロットルバルブ１０８、エアーフローセンサ１０９などを備える。また、エンジン１００は、排気部１１０に、排気バルブ１１１などを備える。
【００１０】
制御装置１０は、イグナイタ１０４、インジェクタ１０５、スロットルバルブ１０８などの動作を制御する。また、制御装置１０には、筒内圧センサ２１、回転角センサ２２、水温センサ２３、吸気温度センサ２４などといった各種のセンサ類が接続されている。筒内圧センサ２１は、気筒１０１内の圧力を検出する。制御装置１０は、筒内圧センサ２１による検出値と気筒１０１の容積値とに基づいて、気筒１０１内の空気量を算出する。即ち、制御装置１０は、筒内圧センサ２１とともに筒内空気量算出手段として機能する。なお、気筒１０１の容積値は、予め制御装置１０に記憶されている。回転角センサ２２は、クランク１０３の回転角を検出する。制御装置１０は、回転角センサ２２による検出値に基づいてエンジン１００の回転数を特定する。即ち、制御装置１０は、回転角センサ２２とともに回転数特定手段として機能する。
【００１１】
水温センサ２３は、エンジン１００を冷却するための冷却水の温度を検出する。制御装置１０は、水温センサ２３による検出値に基づいてエンジン１００の温度を特定する。即ち、制御装置１０は、水温センサ２３とともに内燃機関温度特定手段として機能する。吸気温度センサ２４は、吸気部１０６内の空気の温度を検出する。制御装置１０は、吸気温度センサ２４による検出値に基づいて、気筒１０１内に吸い込まれた空気の温度、つまり、吸気温度を特定する。即ち、制御装置１０は、吸気温度センサ２４とともに吸気温度特定手段として機能する。
【００１２】
また、制御装置１０は、マイクロコンピュータにおいて制御プログラムを実行することにより、モータ駆動部３１、要求トルク算出部３２、燃焼発生トルク予測部３３をソフトウェアにより仮想的に実現する。なお、これらモータ駆動部３１、要求トルク算出部３２、燃焼発生トルク予測部３３は、ハードウェアにより実現してもよい。モータ駆動部３１は、モータ駆動手段の一例であり、エンジン１００の始動を補助するためのモータ２００の駆動を制御する。要求トルク算出部３２は、要求トルク算出手段の一例であり、エンジン１００の始動に必要な要求トルクを算出する。燃焼発生トルク予測部３３は、燃焼発生トルク予測手段の一例であり、エンジン１００において実際に燃料が燃焼された場合に発生する燃焼発生トルクを予測する。
【００１３】
次に、制御装置１０によるエンジン１００の始動制御について説明する。なお、この始動制御は、エンジン１００の始動開始時のみならず、エンジン１００の始動後においても、例えば１０ｍｓｅｃごとに定期的に実行されるものである。即ち、図２に例示するように、制御装置１０は、要求トルク算出部３２により要求トルクＴｒを算出し（Ａ１）、また、燃焼発生トルク予測部３３により燃焼発生トルクＴｅを予測する（Ａ２）。そして、制御装置１０は、要求トルクＴｒと燃焼発生トルクＴｅの大小関係を比較する（Ａ３）。制御装置１０は、要求トルクＴｒよりも燃焼発生トルクＴｅが低い場合（Ａ３：ＹＥＳ）には、モータ駆動部３１によりモータ２００を駆動して（Ａ４）、この処理を終了する。一方、制御装置１０は、要求トルクＴｒよりも燃焼発生トルクＴｅが高くなった場合（Ａ３：ＮＯ）には、モータ駆動部３１によるモータ２００の駆動を停止して（Ａ５）、この処理を終了する。
【００１４】
例えば図３には、エンジン１００の始動制御を開始した後における要求トルクＴｒ、燃焼発生トルクＴｅ、モータ駆動トルクＴｍの推移例を示している。即ち、制御装置１０は、エンジン１００を始動させるための制御を開始した直後においては、燃焼発生トルクＴｅが発生しておらず、従って、要求トルクＴｒよりも燃焼発生トルクＴｅの方が低い状態である。そのため、制御装置１０は、モータ２００を駆動することによりモータ駆動トルクＴｍを発生して、エンジン１００の始動用のトルクに付加する。このモータ駆動トルクＴｍの発生に伴い、要求トルクＴｒは徐々に減少していく。
【００１５】
そして、制御装置１０は、エンジン１００を始動させるための制御を開始してある程度の時間が経過すると、エンジン１００を点火し、これにより、燃焼発生トルクＴｅを発生させる。この燃焼発生トルクＴｅの発生に伴い、さらに要求トルクＴｒが減っていく。また、エンジン１００における燃焼が進むことにより、燃焼発生トルクＴｅが徐々に増えていく。また、モータ駆動トルクＴｍと燃焼発生トルクＴｅを合算したトルクが始動用のトルクとしてエンジン１００に与えられる。そして、制御装置１０は、徐々に減っていく要求トルクＴｒよりも、徐々に増えていく燃焼発生トルクＴｅが高くなると、モータ２００の駆動を停止する。これにより、モータ駆動トルクＴｍの付加が停止され、エンジン１００が燃焼発生トルクＴｅのみによって駆動されるようになる。
【００１６】
次に、ステップＡ１に示した要求トルクＴｒの算出処理について説明する。即ち、図４に例示するように、制御装置１０は、水温センサ２３による検出値に基づいてエンジン１００の温度を特定し（Ｂ１）、また、吸気温度センサ２４による検出値に基づいてエンジン１００の吸気温度を特定する（Ｂ２）。そして、制御装置１０は、特定したエンジン１００の温度および吸気温度に基づいて要求トルクＴｒを算出する（Ｂ３）。
【００１７】
即ち、例えば図５に示すように、エンジン１００の温度が低いほど、エンジンオイルや変速機のオイルなどの駆動系のオイルの粘性が高くなる傾向がある。従って、エンジン１００の温度が低いほど、摩擦による損失、いわゆるフリクションロスが大きくなる傾向がある。そのため、エンジン１００の温度が低い場合には、エンジン１００の始動に必要な要求トルクＴｒを大きく算出することが要求される。このように、例えばエンジン１００の温度に応じて、必要な要求トルクＴｒの大きさは異なってくる。従って、制御装置１０は、エンジン１００の温度に応じた最適な要求トルクＴｒを算出する。なお、制御装置１０は、エンジン１００の吸気温度に応じて最適な要求トルクＴｒを算出するように構成してもよい。
【００１８】
次に、ステップＡ２に示した燃焼発生トルクＴｅの予測処理について説明する。即ち、図６に例示するように、制御装置１０は、エンジン１００の気筒１０１内の空気量を算出する（Ｃ１）。そして、制御装置１０は、算出した空気量に基づいて燃焼発生トルクＴｅを予測する（Ｃ２）。このとき、制御装置１０は、さらに、インジェクタ１０５による燃料の噴射量、イグナイタ１０４による点火タイミングなども加味して燃焼発生トルクＴｅを予測するようにするとよい。
【００１９】
また、制御装置１０は、予測した燃焼発生トルクＴｅを、エンジン１００の回転数、エンジン１００の温度、エンジン１００の吸気温度などに基づいて補正するようにするとよい。即ち、例えば図７に示すように、エンジン１００の回転数が高くなってエンジン１００に吸入される空気量が多くなると、燃料と空気との混合が促進されて、実際に発生する燃焼発生トルクＴｅが大きくなる傾向がある。そのため、例えば図８に示すように、エンジン１００の回転数がある程度高い状態においては、燃料の理想的な燃焼が実現され、燃焼発生トルクＴｅが大きくなる傾向がある。よって、制御装置１０は、エンジン１００の回転数が高くなり理想的な燃焼が実現されていることが予測される場合には、ステップＣ２で予測された燃焼発生トルクＴｅを大きくする補正を行うようにするとよい。
【００２０】
また、上述した通り、エンジン１００の温度が低いほどフリクションロスが大きくなり、従って、実際に発生する燃焼発生トルクＴｅが低くなる傾向がある。そのため、エンジン１００の温度が低い場合には、予測された燃焼発生トルクＴｅを小さくする補正を行うようにするとよい。また、例えば図９に示すように、エンジン１００の吸気温度が低いほど、空気密度が高くなる傾向がある。そして、吸気温度が低く空気密度が高くなるほど、その分多くの空気を燃やすことができ、燃焼効率が高くなって、結果的に、実際に発生する燃焼発生トルクが大きくなる傾向がある。そのため、エンジン１００の吸気温度が低い場合には、予測された燃焼発生トルクＴｅを大きくする補正を行うようにするとよい。
【００２１】
本実施形態によれば、制御装置１０は、要求トルク算出部３２が算出する要求トルクＴｒよりも燃焼発生トルク予測部３３が予測する燃焼発生トルクＴｅが低い場合には、モータ駆動部３１によりモータ２００を駆動する。これにより、要求トルクＴｒよりも燃焼発生トルクＴｅが低い状態では、モータ２００によるトルクの付加が停止されることがなく、従って、エンジン１００に与えられるトルクが要求トルクＴｒを下回る状態となることを防止でき、エンジン１００を確実に始動することができる。
【００２２】
また、本実施形態によれば、制御装置１０は、要求トルク算出部３２が算出する要求トルクＴｒよりも燃焼発生トルク予測部３３が予測する燃焼発生トルクＴｅが高くなると、モータ駆動部３１によるモータ２００の駆動を停止する。これにより、モータ２００によるトルクの付加が不必要に行われることを防止することができる。
また、本実施形態によれば、制御装置１０は、気筒１０１内の空気量に基づいて燃焼発生トルクＴｅを予測する。即ち、気筒１０１内の空気量が多くなると、燃料と空気との混合が促進されて、実際に発生する燃焼発生トルクＴｅが大きくなる傾向がある。従って、気筒１０１内の空気量の影響を加味して、実際に発生している燃焼発生トルクＴｅを精度良く予測することができる。
【００２３】
また、本実施形態によれば、制御装置１０は、さらに、エンジン１００の回転数、エンジン１００の温度、エンジン１００の吸気温度の少なくとも何れか１つの要素に基づいて燃焼発生トルクＴｅを補正することが可能である。これにより、より精度の良い燃焼発生トルクＴｅの予測値を得ることができる。
本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々の実施形態に適用可能である。例えば、本発明におけるモータは、内燃機関の始動を補助するものであればよい。従って、本発明のモータは、スタータモータに限定されるものではなく、例えばＩＳＧ（Integrated Starter Generator）等も含まれる。
【符号の説明】
【００２４】
図面中、１０は内燃機関の制御装置、２１は筒内圧センサ（筒内空気量算出手段）、２２は回転角センサ（回転数特定手段）、２３は水温センサ（内燃機関温度特定手段）、２４は吸気温度センサ（吸気温度特定手段）、３１はモータ駆動部（モータ駆動手段）、３２は要求トルク算出部（要求トルク算出手段）、３３は燃焼発生トルク予測部（燃焼発生トルク予測手段）、１００はエンジン（内燃機関）、２００はモータを示す。
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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