(57)【要約】【課題】始動時のエンジン回転のオーバシュートを確実に防止する。【解決手段】始動初爆時に電源の充電状態に応じてモータジェネレータを発電作動させて回生を行うと共に、電源の充電状態が高いほど前記回生時のエンジン発生トルクが減少するようにエンジントルクを制御する。オーバシュートを相殺するトルクが回生負荷のみによっては十分に得られない高充電状態時には、エンジントルクそのものを低減することにより回生負荷の不足を補い、オーバシュートを抑制する。【選択図】        図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジンに連接されたモータジェネレータと、
モータジェネレータとの間で電力を授受する電源と、
モータジェネレータの力行と発電を制御する電力制御手段と、
所定のエンジン自動停止条件成立時にエンジンを停止させ、この自動停止によるエンジン停止状態から所定の再始動条件成立に基づき前記モータジェネレータによりエンジンを再始動させるエンジン自動停止・再始動制御手段と
を備えた車両において、
前記再始動時のエンジンの初爆後に前記電源の充電状態に応じて前記モータジェネレータを発電作動させて回生を行う回生制御手段と、
前記充電状態が高いほど前記回生時のエンジン発生トルクを減少させるエンジントルク制限手段と
を設けたことを特徴とする車両のエンジン始動装置。
【請求項２】
前記エンジントルク制限手段は、エンジンの吸入空気量の減少、燃料噴射量の減少、点火時期の遅角、間欠点火の少なくともいずれか１つを実行してエンジントルクを低減する請求項１に記載の車両のエンジン始動装置。
【請求項３】
前記エンジントルク制限手段は、前記充電状態が所定値以上であるときにエンジントルクを低減させる請求項１または請求項２のいずれかに記載の車両のエンジン始動装置。
【請求項４】
前記充電状態の所定値は、エンジン再始動時の、充電状態に応じたモータジェネレータの回生負荷と、エンジンの初爆後の発生トルクとの関係に基づいて定められている請求項３に記載の車両のエンジン始動装置。
【請求項５】
前記エンジン自動停止・再始動制御手段は、再始動時にエンジンのアイドル回転数よりも低く設定されたクランキング回転数にて初爆が生じるように構成されている請求項１に記載の車両のエンジン始動装置。
【請求項６】
前記燃料噴射量の減少は、複数気筒のいずれかの気筒への燃料供給の減少、またはサイクル単位での燃料供給の減少のいずれかまたは両方により実施する請求項２に記載の車両のエンジン始動装置。
【請求項７】
前記間欠点火は、複数気筒のいずれかの気筒の点火停止、またはサイクル単位での点火停止のいずれかまたは両方により実施する請求項２に記載の車両のエンジン始動装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ハイブリッド車やアイドルストップ車などエンジンの停止と始動を頻繁に繰り返す車両に好適なエンジン始動装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ハイブリッド車に適用されているエンジン始動装置として、特許文献１に示したようなものが知られている。これは高電圧系のモータジェネレータによりエンジン始動を行うもので、アイドルストップからのエンジン再始動時には前記モータジェネレータによりクランキング回転をアイドル回転数程度にまで高めてから点火および燃料供給を開始することにより始動直後のエンジン回転のオーバシュートを防止するようにしている。また、始動後のモータジェネレータはその力行に必要な電力が高圧バッテリに確保されるように回生制御される。
【０００３】
【特許文献１】特開平９−１１７０１２号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
エンジンの再始動を１４Ｖ程度の比較的低出力の電源系およびモータジェネレータにて行おうとすると、クランキング回転をアイドル回転数まで高めることは電力負担が過大となるので、より低回転から点火および燃料供給を開始する必要があり、この場合は初爆からの吹け上がりによる回転数のオーバシュートが発生する。このオーバシュートは、始動後にモータジェネレータを回生動作させて吹け上がりを相殺するトルクを発生させることで抑制できるが、回生時のモータジェネレータの必要駆動トルクはバッテリの充電状態によって異なるので、オーバシュートの程度にもバラツキが発生し、特にバッテリが十分に充電されている場合には相殺トルクが不足してオーバシュートを抑えられないという問題が生じる。
【０００５】
【発明の概要】
本発明では、モータジェネレータによるエンジン再始動時に、初爆後に電源の充電状態に応じてモータジェネレータを発電作動させて回生を行う。この回生制御時には、電源の充電状態が高いほど回生時のエンジン発生トルクが減少するようにエンジントルクを制御する。
【０００６】
エンジン再始動をアイドル回転よりも低いクランキング回転での初爆により開始させた場合、初爆後の吹け上がりによりエンジン回転がオーバシュートする。このオーバシュートはモータジェネレータを回生作動させてエンジントルクを相殺するトルクを付与することで抑制可能であるが、前記相殺トルクは電源の充電状態が高い場合には十分に発生しないためオーバシュートを抑える効果も相応に少なくなる。このように電源の充電状態が高いときには、本発明ではエンジントルクそのものを低減する。これにより、前述した回生負荷の不足を補い、オーバシュートを抑制することができる。
【０００７】
本発明によれば、このようにアイドル回転よりも低回転での初爆を行わせた場合のエンジン回転のオーバシュートを確実に抑制できることから、エンジン再始動を頻繁に行う車両において、より低出力のモータジェネレータによるエンジン始動を可能にしながら、再始動時の振動・騒音を低減することができる。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。これは、信号待ち等の一時停止・発進時に自動的にエンジンの停止・再始動を行うようにしたいわゆるアイドルストップ車のエンジンに本発明を適用した実施形態である。図１にそのエンジンシステムを示す。図において、１はエンジン本体、２はモータジェネレータ、３は自動変速機、４はコントローラである。
【０００９】
モータジェネレータ２は、ベルト・プーリ機構５によりエンジン１に連接されており、エンジン出力により発電機として機能すると共に、力行制御時の発生トルクによりエンジン１を始動する始動電動機としても機能する。モータジェネレータ２は、インバータ６を介して電源であるバッテリ７との間で電力の授受を行う。
【００１０】
コントローラ４は、ＣＰＵおよびその周辺装置からなるマイクロコンピュータにより構成されており、エンジンおよび車両の運転状態を代表する各種の信号によりエンジン１の燃料噴射量、点火時期、スロットル開度、モータジェネレータ２の充放電の制御および本発明に係るアイドルストップ制御などエンジン１を総合的に制御する制御装置である。本発明との関係では、コントローラ４は、エンジン自動停止・再始動制御手段、回生制御手段、エンジントルク制限手段の各機能に対応している。
【００１１】
８はバッテリコントローラであり、バッテリ７の電圧、電流を監視してその充電状態を示すＳＯＣ  （ｓｔａｔｅ  ｏｆ  ｃｈａｒｇｅ）を前記充放電制御のためにコントローラ４に供給する。９は本発明の電力制御手段に対応するモータコントローラであり、コントローラ４からの指令に応じてモータジェネレータ２のモータまたは発電機としての作動状態を制御する。
【００１２】
アイドルストップ制御に関して、コントローラ４には車両の運行状態を判定するための信号として、車速センサ１０からの車速信号、ブレーキセンサ１１からのブレーキ作動信号、アクセルセンサ１２からのアクセルペダル操作量信号、水温センサ１３からのエンジン冷却水温信号、油温センサ１４からのＡＴ油温信号、油圧センサ１５からのＡＴ油圧信号、圧力センサ１６からのブレーキブースタ負圧信号が入力する。
【００１３】
アイドルストップ制御の手法は各種知られているが、前記構成においては、自動変速機３が走行レンジで運行されているときに、車速ゼロ、ブレーキ作動、かつバッテリＳＯＣ、ブレーキブースタ負圧、エンジン冷却水温、ＡＴ油温、ＡＴ油圧がすべて所定の基準値以上である条件を満たしたときに燃料供給および点火の停止によりエンジンを自動停止する。また、このエンジン停止状態から前記いずれかの条件でも満たさない状態になったときにはモータジェネレータ２を駆動し、点火および燃料供給を再開してエンジンを再始動させる。
【００１４】
本発明では、前記エンジン再始動時に発生する回転数のオーバシュートを、モータジェネレータ２を回生作動させることによる回生負荷相当のトルクで相殺すると共に、回生負荷が十分に発生しない高充電状態時にはエンジントルクを低減することで前記相殺トルクの不足を補う。この実施形態では、前記のエンジントルク低減のために、燃料噴射弁２０から供給する燃料噴射量の低減、点火プラグ２１に供給する点火信号の間欠供給、電子制御スロットルバルブ装置２２による吸入空気量の制限のいずれか、またはこれらを組み合わせて実行する。
【００１５】
モータジェネレータ２の回生作動によるトルク吸収量はバッテリＳＯＣが高いほど少なくなり、言い換えればある基準ＳＯＣ以下ではエンジントルクを低減させることなく回生制御のみでオーバシュートを抑制することができる。前記の基準ＳＯＣはエンジンや電源系統の特性によるが、ここでは例えばＳＯＣが５０％以上のときにエンジントルクの低減が必要であるとした場合の、ＳＯＣと前記トルクダウン制御内容の一覧を表１に示す。
【００１６】
【表１】
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表中のエンジン点火遅角、エンジン空気量指令値、間欠点火率はそれぞれを単独で実行した場合の制御量の例を表しており、点火遅角は基本点火時期からの遅角量（クランク角度）、空気量指令値は電子制御スロットルバルブ装置２２による制御吸気量、間欠点火率は１６燃焼サイクル中の失火させるサイクル数の割合を、それぞれ表している。
【００１７】
表１には表していないが、前述のとおり燃料噴射量の減量によるトルクダウンを適用することもできる。エンジンの空燃比を吸入空気量に応じてフィードバック制御する燃料噴射制御装置では空気量を制限することにより自ずと燃料噴射量も減量される。排気エミッション性能を考慮すると、空気量と燃料噴射量は適正空燃比を維持するように減少させること、さらに間欠点火を行う場合には失火させるサイクルではシリンダへの燃料吸入タイミングを考慮して同期的に燃料供給を停止するように図ることが望ましい。また、燃料供給量の低減と間欠点火は、数サイクル毎に燃料供給または点火を間引く態様の他に、多気筒エンジンでは一部気筒への燃料供給または点火を停止することにより行うようにしてもよい。
【００１８】
図２はコントローラ４によって実行されるアイドルストップ制御および再始動時のオーバシュート抑制制御の概要を示した流れ図である。この制御は例えば１０ｍｓ毎に周期的に実行されるものとする。なお、以下の説明および流れ図中で符号Ｓは処理ステップを表している。
【００１９】
この制御ではまずＳ１にてエンジンがアイドルストップ中か否かを判定し、エンジン停止中であればＳ２にてアイドルストップを解除してエンジンを再始動させるための起動要求があるか否かを前述のセンサ信号による条件検出により判定する。アイドルストップ中でなければ、現在エンジンが運転中であるのでＳ９以下の自動停止処理に移行する。
【００２０】
Ｓ２にて起動要求がない場合は今回のルーチンを終了し、起動要求がある場合には再始動後のオーバシュート抑制に備えてＳ３にてバッテリＳＯＣに応じたトルクダウンのためのエンジン制御量を決定する。前記エンジン制御量は、既述した点火遅角量、吸入空気量、間欠点火率のいずれかであり、例えば表１に示したバッテリＳＯＣといずれかのエンジン制御量との関係を記憶させたテーブルを検索する処理により決定する。なお前記テーブルにおいてＳＯＣ５０％未満の領域にはトルクダウンしない通常の制御量を記憶させておくことで、該当するＳＯＣ領域では実質的にトルクダウン制御がなされないように図る。
【００２１】
次にＳ４にてモータジェネレータ２を力行させて再始動のためのクランキングを開始するとともに燃料供給と点火を再開する。前記燃料供給と点火の再開は、エンジンのアイドル回転数よりも低いクランキング回転数にて初爆が生じるタイミングで行う。
【００２２】
Ｓ５では前記再始動制御により初爆が生じたか否かをループしながら判定する。初爆判定は種々の手法が知られており、例えばエンジン回転数または吸入空気量の変化から初爆の発生を判定することができる。ここで初爆発生を判定した場合にはついでＳ６にてモータジェネレータ２を回生制御に切り換えると共に、前記Ｓ３にて決定したエンジン制御量の適用によりエンジンのトルクダウン制御を実行する。このとき、回生のみで所要のトルク吸収が可能であるときには実質的にトルクダウン制御が行われないことは前述したとおりである。
【００２３】
前記回生およびエンジン制御によるトルクダウン制御は、Ｓ７〜Ｓ８の回生終了処理にて、例えば初爆から一定時間が経過した時点で終了させる。以後、エンジン回転は要求負荷変動がない限りはアイドル回転数にて安定する。
【００２４】
前記エンジン再始動後は、既述したアイドルストップのためのエンジン自動停止条件が成立したか否かをＳ９にて判定し、自動停止条件が成立している場合はＳ１０にて燃料供給および点火を停止してエンジンを停止させる。
【００２５】
図３は前記制御による再始動時のエンジン回転数の変化を、ＳＯＣに応じてエンジン制御によるトルクダウン制御を行わなかった場合との比較において示している。トルクダウン制御を行わなかった場合、ＳＯＣ５０％程度であればある程度は回生によるトルク吸収作用が得られるので、初爆直後のエンジン回転のオーバシュートは小さく抑えられるものの、ＳＯＣ９０％では回生によるトルク吸収作用が十分には得られないので大きなオーバシュートが発生する。これに対して本発明によれば、ＳＯＣ９０％の条件下であってもエンジン制御によるトルクダウンを行っているので、ＳＯＣ５０％のときと同程度までオーバシュートを抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を適用したエンジンの一実施形態の概略構成図。
【図２】本発明の実施形態の制御動作内容を表す流れ図。
【図３】本発明の実施形態の制御に係るタイミング図。
【符号の説明】
１    エンジン
２    モータジェネレータ
３    自動変速機
４    コントローラ
５    ベルト・プーリ機構
６    インバータ
７    バッテリ
８    バッテリコントローラ
９    モータコントローラ
２０    燃料噴射弁
２１    点火プラグ
２２    電子制御スロットルバルブ装置
【図１】
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【図２】
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【図３】
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