(57)【要約】【課題】内燃機関の始動性を維持しつつ内燃機関が排出する黒煙やＨＣを大幅に低減することができる内燃機関の始動制御装置を提供すること。【解決手段】インジェクタ２と、燃料供給量制御部３４と、スタータ４と、回転数検出手段と、温度検出手段と、スタータ４のトルク特性が異なる複数の回路構成に切り替える可変手段４３と、回路構成切換部３５とを備える内燃機関１の始動制御装置であって、冷却水水温Ｔｈｗに基づいて機関回転数Ｎｅに応じて必要な始動時トルクＴｓを算出する始動時トルク算出部３６をさらに備え、回路構成切替部３５は、機関回転数Ｎｅで最大スタータトルクＴｓｔＭＡＸを発生するトルク特性となるように回路構成を可変手段４３により切り替え、燃料供給量制御部３５は、爆発トルクＴｅとスタータトルクＴｓｔとの和が始動時トルク算出部３６により算出された始動時トルクＴｓとなるようにインジェクタ２に燃料を供給する。【選択図】        図１
2005220874.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関に燃料を供給する燃料供給手段と、
前記燃料供給手段により前記内燃機関に供給する燃料の供給量を制御する前記燃料供給量制御手段と、
前記内燃機関の始動時にクランキングを行うスタータと、
前記内燃機関あるいは前記スタータの回転数を検出する回転数検出手段と、
前記内燃機関の温度を検出する温度検出手段と、
前記スタータを駆動するのに必要な電圧が一定で当該スタータのトルク特性が異なる複数の回路構成と、
前記回転数検出手段により検出された回転数に応じて前記回路構成を切り替える回路構成切替手段と、
を備える内燃機関の始動制御装置であって、
前記温度検出手段により検出された温度に基づいて前記検出された回転数に応じて必要な始動時トルクを算出する始動時トルク算出手段をさらに備え、
前記回路構成切替手段は、前記検出された回転数で最大スタータトルクを発生するトルク特性となるように前記回路構成を切り替え、
前記燃料供給量制御手段は、前記内燃機関に供給される燃料が当該内燃機関で爆発することにより発生する爆発トルクと前記スタータトルクとの和が前記始動時トルク算出手段により算出された始動時トルクとなるように前記燃料供給手段に燃料を供給することを特徴とする内燃機関の始動制御装置。
【請求項２】
前記スタータに電源を供給するバッテリの電圧を検出するバッテリ電圧検出手段をさらに備え、
前記バッテリ電圧検出手段により検出されたバッテリ電圧が所定電圧よりも低い際に、
前記回路構成切替手段は、前記検出された回転数で最小スタータトルクを発生するトルク特性となるように前記回路構成を切り替えることを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の始動制御装置。
【請求項３】
前記温度検出手段により検出された温度が所定温度よりも低い際に、
前記回路構成切替手段は、前記検出された回転数で最大スタータトルクを発生するトルク特性となるように前記回路構成を切り替え、
前記燃料供給量制御手段は、前記検出された回転数で最大爆発トルクを発生するように前記燃料供給手段に燃料を供給することを特徴とする内燃機関の始動制御装置。
【請求項４】
内燃機関の始動時にクランキングを行うスタータのＯＮ／ＯＦＦを判定する手順と、
前記スタータのＯＮ時に前記内燃機関の温度を検出する手順と、
前記内燃機関あるいは前記スタータの回転数を検出する手順と、
前記検出された温度に基づいて前記検出された回転数に応じて必要な始動時トルクを算出する手順と、
前記検出された回転数で最大スタータトルクを発生するトルク特性に前記スタータを電圧一定で切り替える手順と、
前記内燃機関に供給される燃料が当該内燃機関で爆発することにより発生する爆発トルクと前記スタータトルクとの和が前記算出された始動時トルクとなるように前記燃料供給手段に燃料を供給する手順と、
前記内燃機関の完爆を判定する手順と、
を含むことを特徴とする内燃機関の始動制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、内燃機関の始動制御装置および始動制御方法に関し、更に詳しくは、スタータを電圧を一定で複数のトルク特性に切り替えることで、内燃機関を始動させる内燃機関の制動制御装置および始動制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、車両に搭載されるガソリンエンジンやディーゼルエンジンなどの内燃機関には、この内燃機関を始動させるため、すなわち一定の回転数を保持するためにスタータが設けられている。このスタータは、内燃機関側に設けられたギアに噛み合うスタータの軸方向に移動可能なピニオンと、このピニオンが軸方向に移動可能に支持されるとともに、外周にアーマチュアコイルが設けられているシャフトと、このアーマチュアコイルの外周を覆うようにハウジング内面に設けられたフィールドコイルとにより構成されている。このスタータは、上記車両に搭載されたバッテリから供給される電力により、フィールドコイルに磁束を発生させるとともに、アーマチュアコイルに電流を流し、アーマチュアコイルを回転させ、シャフトを回転する。このシャフトに設けられたピニオンが内燃機関側のギアに噛み合うことで、スタータの回転は内燃機関に伝達され、この内燃機関が一定の回転数まで回転させられる。つまり、従来のスタータは、そのスタータの回転数に応じて発生するトルク、すなわちトルク特性は一定であった。
【０００３】
ここで、内燃機関の始動時に必要な始動時トルクは、内燃機関のクランクシャフトの回転数を所定の回転数に到達させるのに必要な加速トルクとこの内燃機関が発生するフリクショントルクとの和である。一方、内燃機関の始動時に内燃機関のクランクシャフトに加えられるトルクは、上記スタータを回転することで発生するスタータトルクおよび燃料供給手段であるインジェクタから噴射され、この内燃機関に供給された燃料が燃焼室で爆発することにより発生する爆発トルクである。つまり、このスタータトルクと爆発トルクとの和が始動時トルク以上でなければ内燃機関を始動することができない。
【０００４】
上述のように、従来のスタータはそのトルク特性が一定であるため、爆発トルクは始動時トルクにより決定される。つまり、インジェクタから噴射される燃料の噴射量、すなわち燃料供給手段が内燃機関に供給する燃料の供給量は、始動時トルクにより決定される。この始動時トルクは、内燃機関を始動させる際のこの内燃機関の温度により変化する。これは、例えば極低温時（外気温度が−２５℃以下）では、内燃機関に用いられる潤滑油の粘性抵抗が増加し、フリクショントルクが増加するため、始動時トルクが高くなるためである。内燃機関は、始動時トルクが高い、すなわち内燃機関の温度が低くても始動できなければならない。従って、燃料供給手段が内燃機関に供給する燃料の供給量は、スタータトルクと爆発トルクとの和が極低温時において必要な始動時トルクとなるように決定される。
【０００５】
ここで、例えば常温時、つまり内燃機関に用いられる潤滑油の粘性抵抗が極低温時と比較して低く、フリクショントルクが極低温時と比較して低い場合は、始動時トルクが極低温時と比較して低くなる。この始動時トルクが極低温時と比較して低い場合に、極低温時と同様な供給量の燃料を燃料供給手段から内燃機関に供給すると、余分な燃料がこの内燃機関の燃焼室に供給されることとなるので、黒煙やＨＣ（未燃炭化水素）が白煙となって内燃機関の排気系統から大気に排出されることとなる。
【０００６】
そこで、従来では、特許文献１のように、内燃機関の始動時における燃料の供給量を制御する技術が提案されている。この特許文献１に示す内燃機関の始動制御装置は、内燃機関（エンジン）の自動再始動時における燃料の供給量（燃料噴射量）を通常始動時における燃料の供給量よりも少なくなるように制御するものである。この内燃機関の始動制御装置によれば、内燃機関の自動停止後、再自動始動時のおける黒煙やＨＣの排出を低減することができる。
【０００７】
【特許文献１】特開２０００−１１０５９７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、上記従来の内燃機関の始動制御装置においては、内燃機関の自動停止後、再自動始動時における黒煙やＨＣの排出を低減することはできるが、通常の始動時における黒煙やＨＣの排出を低減することはできない。ここで、内燃機関が自動停止後、再自動始動を行う頻度は、この内燃機関が通常の始動を行う頻度と比較して極端に少ない。また、内燃機関の運転時（始動時も含む）において、最もＨＣが排出される虞があるのは、通常の始動時である。従って、内燃機関の自動停止後、再自動始動時における黒煙やＨＣの排出を低減することができても、通常の始動時における黒煙やＨＣの排出を低減することができなければ、内燃機関が排出する黒煙やＨＣを大幅に低減することができない。
【０００９】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、内燃機関の始動性を維持しつつ少なくとも内燃機関が排出する黒煙やＨＣを大幅に低減することができる内燃機関の始動制御装置および始動制御方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、この発明では、内燃機関に燃料を供給する燃料供給手段と、燃料供給手段により内燃機関に供給する燃料の供給量を制御する燃料供給量制御手段と、内燃機関の始動時にクランキングを行うスタータと、内燃機関あるいはスタータの回転数を検出する回転数検出手段と、内燃機関の温度を検出する温度検出手段と、スタータを駆動するのに必要な電圧が一定で当該スタータのトルク特性が異なる複数の回路構成と、回転数検出手段により検出された回転数に応じて回路構成を切り替える回路構成切替手段とを備える内燃機関の始動制御装置であって、温度検出手段により検出された温度に基づいて検出された回転数に応じて必要な始動時トルクを算出する始動時トルク算出手段をさらに備え、回路構成切替手段は、検出された回転数で最大スタータトルクを発生するトルク特性となるように前記回路構成を切り替え、燃料供給量制御手段は、内燃機関に供給される燃料が当該内燃機関で爆発することにより発生する爆発トルクとスタータトルクとの和が始動時トルク算出手段により算出された始動時トルクとなるように燃料供給手段に燃料を供給することを特徴とする。
【００１１】
また、この発明では、内燃機関の始動制御方法において、内燃機関の始動時にクランキングを行うスタータのＯＮ／ＯＦＦを判定する手順と、スタータのＯＮ時に内燃機関の温度を検出する手順と、内燃機関あるいはスタータの回転数を検出する手順と、検出された温度に基づいて検出された回転数に応じて必要な始動時トルクを算出する手順と、検出された回転数で最大スタータトルクを発生するトルク特性にスタータを電圧一定で切り替える手順と、内燃機関に供給される燃料が内燃機関で爆発することにより発生する爆発トルクとスタータトルクとの和が算出された始動時トルクとなるように燃料供給手段に燃料を供給する手順と、内燃機関の完爆を判定する手順とを含むことを特徴とする。
【００１２】
この発明によれば、従来の内燃機関の始動制御装置あるいは始動制御方法では一定であった始動時トルクに対するスタータトルクと爆発トルクとの割合を変化させる。つまり、回路構成切換手段が回路構成を検出された回転数で最大スタータトルクを発生するトルク特性となるように切り替え、始動時トルクに対するスタータトルクの割合を大きくし、始動時トルクに対する爆発トルクの割合を小さくする。ここで、始動時トルクに対する爆発トルクの割合を小さくしても、この爆発トルクとスタータトルクとの和は、始動時トルクとなるため、内燃機関の始動性を維持することができる。
【００１３】
また、燃料供給量制御手段は、温度検出手段により検出された温度に基づいて検出された回転数に応じて必要な始動時トルクを算出し、爆発トルクとスタータトルクとの和がこの算出された始動時トルクとなるように燃料供給手段を介して内燃機関に燃料を供給する。従って、爆発トルクとスタータトルクとの和がこの内燃機関の始動時において必要な最大始動時トルク、例えば極低温時において必要な始動時トルクとなる必要がある従来の内燃機関の始動制御装置あるいは始動制御方法と比較して、少ない供給量の燃料により内燃機関を始動させることができる。さらに、始動時トルクに対するスタータトルクの割合が高くなり、始動時トルクに対する爆発トルクの割合が小さいため、燃料供給手段から内燃機関に供給する燃料の供給量がさらに少なくてもこの内燃機関を始動することができる。これらにより、従来の内燃機関の始動制御装置あるいは始動制御方法のように余分な燃料が内燃機関に供給されることが抑制され、内燃機関の始動性を維持しつつ、内燃機関が排出する黒煙やＨＣを大幅に低減することができる。
【００１４】
また、この発明では、上記内燃機関の始動制御装置において、スタータに電源を供給するバッテリの電圧を検出するバッテリ電圧検出手段をさらに備え、バッテリ電圧検出手段により検出されたバッテリ電圧が所定電圧よりも低い際に、回路構成切替手段は、検出された回転数で最小スタータトルクを発生するトルク特性となるように回路構成を切り替えることを特徴とする。
【００１５】
この発明によれば、バッテリ電圧が低い場合は、回路構成切換手段が回路構成を検出された回転数で最小スタータトルクを発生するトルク特性、つまり最もスタータの消費電力が低くなるように切り替え、始動時トルクに対するスタータトルクの割合を小さくし、始動時トルクに対する爆発トルクの割合を大きくする。ここで、始動時トルクに対するスタータトルクの割合を小さくしても、この爆発トルクとスタータトルクとの和は、始動時トルクとなるため、内燃機関の始動性を維持することができる。これにより、バッテリの電圧が低い場合において、スタータの消費電力を抑制することで、内燃機関の始動性を維持しつつ、バッテリの容量の低下を抑制することができる。
【００１６】
また、この発明では、上記内燃機関の始動制御装置において、温度検出手段により検出された温度が所定温度よりも低い際に、回路構成切替手段は、検出された回転数で最大スタータトルクを発生するトルク特性となるように回路構成を切り替え、燃料供給量制御手段は、検出された回転数で最大爆発トルクを発生するように燃料供給手段に燃料を供給することを特徴とする。
【００１７】
この発明によれば、内燃機関の温度が低い場合は、回路構成切換手段が回路構成を切り替えることにより、検出された回転数で最大スタータトルクを発生させるとともに、燃料供給量制御手段が検出された回転数で最大爆発トルクを発生させるように燃料供給手段に燃料を供給することで、温度検出手段により検出された温度に基づいて始動時トルク算出手段により算出された始動時トルクよりも高いトルクを発生させる。つまり、始動時トルク算出手段により算出された始動時トルクに関わらず、検出された回転数に応じた最大スタータトルクを発生させるとともに、最大爆発トルクを発生させる。これにより、内燃機関の温度が低い場合、つまり始動が困難な極低温時に、内燃機関を確実に始動させることができるので、内燃機関の始動性をさらに維持することができる。
【発明の効果】
【００１８】
この発明にかかる内燃機関の始動制御装置および始動制御方法は、始動時トルクに対するスタータトルクの割合を大きくし、始動時トルクに対する爆発トルクの割合を小さくするので、従来の内燃機関の始動制御装置あるいは始動制御方法と比較して燃料供給制御手段が燃料供給手段を介して内燃機関に供給する燃料の供給量を少なくすることができる。これにより、従来の内燃機関の始動制御装置あるいは始動制御方法のように余分な燃料が内燃機関に供給されることが抑制され、内燃機関の始動性を維持しつつ、内燃機関が排出する黒煙やＨＣを大幅に低減することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、この発明につき図面を参照しつつ詳細に説明する。なお、下記の実施例によりこの発明が限定されるものではない。また、下記の実施例における構成要素には、当業者が容易に想定できるもの或いは実質的に同一のものが含まれる。
【実施例】
【００２０】
図１は、この発明にかかる内燃機関の始動制御装置の構成例を示す図である。同図に示すように、この発明にかかる内燃機関１は、燃料供給手段であるインジェクタ２と、燃料供給量制御部３４、回路構成切換部３５、始動時トルク算出部３６を有する始動制御装置であるＥＣＵ（Engine Control Unit）３と、複数の回路構成を形成する可変手段４３を有し、内燃機関１の始動時にクランキングを行うスタータ４とにより構成されている。なお、５は、スタータ４に電力を供給するバッテリである。また、６は、バッテリ５からスタータ４への電力の供給をＯＮ／ＯＦＦ制御するスタータスイッチである。
【００２１】
燃料供給手段であるインジェクタ２は、後述するＥＣＵ３からの噴射信号Ｔａｕにより、燃料の噴射タイミングと燃料の噴射量、すなわち燃料の供給量が制御されるものである。具体的には、インジェクタ２は、内燃機関１の図示しないクランクシャフトの回転力により駆動する燃料ポンプ７により燃料タンク８から圧送された燃料をこの内燃機関１の吸気系統９に噴射するものである。つまり、インジェクタ２は、燃料を内燃機関１に供給するものである。なお、インジェクタ２は、内燃機関１の吸気系統９に燃料を供給するものに限定されず、内燃機関１の図示しない燃焼室に直接燃料を供給するようにしても良い。また、内燃機関１の吸気系統９および燃焼室の両方に燃料を供給するようにしても良い。
【００２２】
始動制御装置であるＥＣＵ３は、燃料供給手段であるインジェクタ２から内燃機関１への燃料の供給量を制御する、つまりインジェクタ２から噴射される燃料の噴射タイミングと燃料の噴射量を制御する燃料供給量制御手段である燃料供給量制御部３４を有する。また、このＥＣＵ３は、後述するスタータ４の複数の回路構成を形成する可変手段４３を切り替えることでスタータ４のトルク特性を変化させる回路構成切換手段である回路構成切換部３５を有する。さらに、後述する記憶部３３に格納されている始動時トルクＴｓと機関回転数Ｎｅとのマップから始動時トルクＴｓを算出する始動時トルク算出手段である始動時トルク算出部３６を有する。
【００２３】
ＥＣＵ３は、内燃機関１の各所に取り付けられたセンサ、例えば図示しないクランクシャフトに取り付けられた内燃機関１の機関回転数Ｎｅを検出する回転数検出手段である図示しない角度センサ、内燃機関１と図示しないラジエターとの間を循環する冷却水の水温を検出する温度検出手段である図示しない水温センサ、バッテリ５に取り付けられたバッテリの電圧Ｖｂを検出する電圧検出手段である図示しない電圧センサ、スタータスイッチ６に取り付けられたスタータスイッチセンサなどから、機関回転数Ｎｅ、冷却水水温Ｔｈｗ、バッテリ電圧Ｖｂ、スタータスイッチＯＮ／ＯＦＦ（ＳＷ１）などが入力信号として入力される。また、この入力信号および後述する記憶部３３に記憶されている始動時トルクＴｓと機関回転数Ｎｅとのマップなどの各種マップに基づいて、インジェクタ２による燃料供給量制御、スタータ４のトルク特性可変制御などを行う噴射信号Ｔａｕ、切換信号ＳＷ２などの出力信号を出力する。
【００２４】
具体的には、上記入力信号や出力信号の入出力を行う入出力ポート（Ｉ／Ｏ）３１と、燃料供給量制御部３４、回路構成切換部３５、始動時トルク算出部３６を有する処理部３２と、上記始動時トルクＴｓと機関回転数Ｎｅとのマップなどの各種マップなどを格納する記憶部３３とにより構成されている。処理部３２は、メモリおよびＣＰＵ（Central Processing Unit）により構成され、内燃機関１の始動制御方法などに基づくプログラムをメモリにロードして実行することにより、内燃機関１の始動制御方法などを実現させるものであっても良い。また、記憶部３３は、フラッシュメモリ等の不揮発性のメモリ、ＲＯＭ（Read Only Memory）のような読み出しのみが可能な揮発性のメモリあるいはＲＡＭ（Random Access Memory）のような読み書きが可能な揮発性のメモリ、あるいはこれらの組み合わせにより構成することができる。なお、この発明では、内燃機関１の始動制御装置をＥＣＵ３としたが、これに限定されるものではなく、このＥＣＵ３とは個別に形成しても良い。
【００２５】
スタータ４は、同図に示すように、フィールドコイル４１と、アーマチュアコイル４２と、複数の回路構成を形成する可変手段４３とにより構成されている。フィールドコイル４１には、バッテリ５からの電力を途中から供給するための複数本の分岐配線４４の一方の端部が接続されており、この分岐配線４４の他方の端部は可変手段４３に接続されている。アーマチュアコイル４２は、スタータ４の図示しないシャフトに設けられている。なお、この図示しないシャフトには、クランクシャフトのフライホイールなどに設けられたギアに噛み合うピニオンがこのシャフトの軸方向に移動可能に支持されており、上記ギアにピニオンが噛み合うことでスタータ４の回転がエンジンのクランクシャフトに伝達される。ここで、スタータ４の回転力は、直接クランクシャフトに伝達される。従って、スタータ４の回転数と内燃機関１の機関回転数Ｎｅとは、スタータ４がクランクシャフトに回転力を伝達している場合は、ほぼ同一回転数となる。
【００２６】
可変手段４３は、切替信号ＳＷ２により、配線４５ｂと分岐配線４４との接続／切断および分岐配線４４どうしの接続／切断を行うものである。ここで、バッテリ５からの電力は、まずスタータスイッチ６、配線４５ａを介してアーマチュアコイル４２に供給される。次に、アーマチュアコイル４２から配線４５ｂ、可変手段４３を介してフィールドコイル４１に供給される。そして、フィールドコイル４１から配線４５ｃを介してバッテリ５に戻される。
【００２７】
図２−１〜図２−３は、複数の回路構成を形成する可変手段の動作説明図である。図２−４は、図２−１〜図２−３の回路構成時におけるトルク特性を示す図である。図２−１に示すように、配線４５ｂと可変手段４３の分岐配線４４ａとを接続すると、バッテリ５の電力がスタータスイッチ６、配線４５ａ、アーマチュアコイル４２、配線４５ｂ、分岐配線４４ａを介して、フィールドコイル４１の全体（全巻数）に供給される回路構成となる。この回路構成の場合は、このフィールドコイル４１の磁束が最大となり、図２−４に示すように、スタータ４は低回転域で発生するスタータトルクＴｓｔが最大、最大回転数が最小となるＡに示すトルク特性となる。一方、図２−２に示すように、配線４５ｂと可変手段４３の分岐配線４４ｂとを接続すると、バッテリ５の電力が配線４５ｂ、分岐配線４４ｂを介して、フィールドコイル４１の一部４１ａ（全巻数よりも少ない巻数）に供給される回路構成となる。この回路構成の場合は、フィールドコイル４１の磁束は小さくなり、図２−４に示すように、スタータ４は低回転域で発生するスタータトルクＴｓｔが図２−１に示す回路構成よりも低く、最大回転数が図２−１に示す回路構成よりも高くなるＢに示すトルク特性となる。さらに、図２−３に示すように、配線４５ｂと可変手段４３の分岐配線４４ｃとを接続すると、バッテリ５の電力が配線４５ｂ、分岐配線４４ｃを介して、フィールドコイル４１のさらに一部４１ｂ（最も少ない巻数）に供給される回路構成となる。この回路構成の場合は、フィールドコイル４１の磁束は最小となり、図２−４に示すように、スタータ４は低回転域で発生するスタータトルクＴｓｔが最小、最大回転数が最大となるＣに示すトルク特性となる。つまり、配線４５ｂと分岐配線４４の接続／切断を可変手段４３で行うことにより、バッテリ５からの電力が供給されるフィールドコイル４１の巻数が変化し、スタータ４を駆動するのに必要な電圧が一定でスタータ４のトルク特性が異なる複数の回路構成を形成することができる。
【００２８】
なお、上記では、フィールドコイル４１の巻数を変化させてスタータ４のトルク特性を切り替える場合について説明したが、分岐配線４４の接続によっては、さらに複数のトルク特性を得ることができる。図３−１〜図３−３は、複数の回路構成を形成する可変手段の他の動作説明図である。図３−４は、図３−１〜図３−３の回路構成時におけるトルク特性を示す図である。図３−１〜図３−３では、バッテリ５からの電力が供給されるフィールドコイル４１の巻数が同一で、アーマチュアコイル４２に対する位置を変化させている。図３−１では配線４５ｂと可変手段４３の分岐配線４４ｄとを接続する回路構成、図３−２では配線４５ｂと可変手段４３の分岐配線４４ｂおよび分岐配線４４ｅと４４ｆとを接続する回路構成、図３−３では配線４５ｂと可変手段４３の分岐配線４４ａおよび分岐配線４４ｆと４４ｇとを接続する回路構成である。いずれの回路構成においても、フィールドコイル４１の一部４１ｃ（巻数が同一）にバッテリ５からの電力が供給されているが、アーマチュアコイル４２との距離が異なっている。図３−４に示すように、バッテリ５からの電力が供給されるフィールドコイル４１の一部４１ｃとアーマチュアコイル４２との距離が最も近い回路構成（図３−１の回路構成）の場合には、スタータ４は低回転域で発生するスタータトルクＴｓｔが大きくなるＤに示すトルク特性となる。一方、バッテリ５からの電力が供給されるフィールドコイル４１の一部４１ｃとアーマチュアコイルとの距離が最も遠い回路構成（図３−３の回路構成）の場合には、スタータ４は最大回転数が大きくなるＦに示すトルク特性となる。なお、フィールドコイル４１の一部４１ｃとアーマチュアコイル４２との距離が中間である回路構成（図３−２の回路構成）の場合には、スタータ４は図３−１に示す回路構成によるトルク特性と図３−３に示す回路構成によるトルク特性との中間のＥに示すトルク特性となる。
【００２９】
次に、この発明にかかる内燃機関１の始動制御装置を用いた内燃機関１の始動制御方法について説明する。図４は、この発明にかかる内燃機関の始動制御装置の動作フローである。図５は、始動時トルクＴｓと機関回転数Ｎｅとのマップとを示す図である。図６は、始動時トルクＴｓと冷却水水温Ｔｈｗとの関係を示す図である。図７は、始動時トルクＴｓと最大スタータトルクＴｓｔと爆発トルクＴｅとの関係を示す図である。図８は、機関回転数Ｎｅとクランク角度ＣＡとの関係を示す図である。図９は、始動時トルクＴｓと最大スタータトルクＴｓｔと爆発トルクＴｅとの関係を示す図である。図１０は、始動時トルクＴｓと機関回転数Ｎｅとの関係を示す図である。
【００３０】
まず、イグニッション（Ｉ／Ｇ）をＯＮとして、内燃機関１が搭載されている車両の電源投入を行う（ステップＳＴ１）。次に、始動制御装置であるＥＣＵ３の処理部３２は、入出力ポート（Ｉ／Ｏ）３１を介して、温度検出手段である図示しない水温センサにより検出され、このＥＣＵ３に入力される冷却水水温Ｔｈｗを読み込む（ステップＳＴ２）。なお、処理部３２が読み込んだ冷却水水温Ｔｈｗは、適宜記憶部３３に格納されるものである。
【００３１】
次に、ＥＣＵ３の処理部３２は、冷却水水温Ｔｈｗが所定水温Ｔｈｗ１よりも低いか否かを判定する（ステップＳＴ３）。ここで、所定水温Ｔｈｗ１の設定は、内燃機関１の始動が困難な状況である極低温時（例えば、外気温度が−２５℃）における冷却水水温Ｔｈｗとなるように行われる。次に、処理部３２は、冷却水水温Ｔｈｗが所定水温Ｔｈｗ１以上であると、記憶部３３に格納されている図５に示す始動時トルクＴｓと機関回転数Ｎｅとのマップを読み込む（ステップＳＴ４）。ここで、内燃機関１を始動するのに必要な始動時トルクＴｓは、内燃機関１の温度、つまり冷却水水温Ｔｈｗにより変化する。冷却水水温Ｔｈｗが低ければ、内燃機関１を循環する潤滑油の粘性抵抗が増加するためフリクショントルクが増加する。これは、始動時トルクＴｓがこのフリクショントルクと加速トルクとの和であるため、上記のようにフリクショントルクが増加すれば始動時トルクＴｓも増加する。これにより、図６に示すように、始動時トルクＴｓは、冷却水水温Ｔｈｗが低ければ低いほど、同図Ｇに示すように大きくなる。
【００３２】
また、始動時トルクＴｓは、上記冷却水水温Ｔｈｗのみならず機関回転数Ｎｅによっても変化する。これは、機関回転数Ｎｅが高くなればなるほど加速に必要なトルクが小さくなるためである。従って、この発明にかかる内燃機関１の始動時制御装置であるＥＣＵ３の記憶部３１には、冷却水水温Ｔｈｗに基づいた始動時トルクＴｓと機関回転数Ｎｅとのマップが複数格納されている。図５に示すマップは、検出された冷却水水温Ｔｈｗに基づく始動時トルクＴｓと機関回転数Ｎｅとのマップである。同図に示すように、始動時トルクＴｓと機関回転数Ｎｅと関係は、機関回転数Ｎｅが高くなればなるほど、同図Ｇ１に示すように始動時トルクＴｓが小さくなる。なお、始動時トルクＴｓは、計算あるいは実験により求められた実際に内燃機関１を始動することができるトルクと同一あるいは若干大きく設定されるものである。
【００３３】
次に、ＥＣＵ３の処理部３２は、入出力ポート（Ｉ／Ｏ）３１を介して、バッテリ電圧検出手段である図示しない電圧センサにより検出され、このＥＣＵ３に入力されるバッテリ電圧Ｖｂを読み込む（ステップＳＴ５）。なお、処理部３２が読み込んだバッテリ電圧Ｖｂは、適宜記憶部３３に格納されるものである。次に、処理部３２は、バッテリ電圧Ｖｂが所定電圧Ｖｂ１よりも低いか否かを判定する（ステップＳＴ６）。ここで、所定電圧Ｖｂ１の設定は、バッテリ５の経年劣化や内燃機関１の始動時までに電力の過剰な消費などでバッテリ５の容量が低下したときのバッテリ電圧となるように行われる。
【００３４】
次に、ＥＣＵ３の処理部３２は、バッテリ電圧Ｖｂが所定電圧Ｖｂ１以上であると、入出力ポート３１を介して、処理部３２に入力されるスタータスイッチ６のＯＮ／ＯＦＦ（ＳＷ１）を読み込み、スタータ４がＯＮであるか否かを判定する（ステップＳＴ６）。次に、処理部３２は、スタータ４がＯＮである場合に、入出力ポート（Ｉ／Ｏ）３１を介して、回転数検出手段である図示しない角度センサにより検出され、このＥＣＵ３に入力される回転数である機関回転数Ｎｅを読み込む（ステップＳＴ８）。なお、処理部３２は、スタータ４がＯＦＦであると、上記ステップＳＴ２〜ステップＳＴ７までの動作を繰り返す。
【００３５】
次に、ＥＣＵ３の処理部３２の始動時トルク算出手段である始動時トルク算出部３４は、検出された機関回転数Ｎｅに応じた始動時トルクＴｓを算出する（ステップＳＴ９）。具体的には、処理部３２は、この処理部に入力された検出された機関回転数Ｎｅにおける始動時トルクＴｓを読み込まれた図５に示す検出された冷却水水温Ｔｈｗに基づいた始動時トルクＴｓと機関回転数Ｎｅとのマップから算出する。
【００３６】
次に、ＥＣＵ３の処理部３２の回路構成切換手段である回路構成切換部３５は、検出された機関回転数ＮｅにおいてスタータトルクＴｓｔが最大スタータトルクＴｓｔＭＡＸを発生するトルク特性に設定する（ステップＳＴ１０）。つまり、処理部３２の回路構成切換部３５は、例えば図２−４に示すようなスタータ４の各トルク特性Ａ〜Ｃのうち、検出された機関回転数Ｎｅにおいて、スタータトルクＴｓｔが最大スタータトルクＴｓｔＭＡＸとなるトルク特性（Ａ〜Ｃのいずれか一つ）を設定する。そして、回路構成切換部３５は、可変手段４３に切替信号ＳＷ２を出力し、可変手段４３がこの切替信号ＳＷ２に基づいて、回路構成を切り替える。例えば、回路構成切換部３５は、図２−４に示すようなトルク特性Ａ〜Ｃに可変手段４３が回路構成を切り替えられる場合は、機関回転数Ｎｅが高くなるにつれてスタータ４のトルク特性をＡ、Ｂ、Ｃという順番で切り替えるように切換信号ＳＷ２を順次可変手段４３に出力する。
【００３７】
次に、ＥＣＵ３の処理部３２の燃料供給量制御手段である燃料供給量制御部３６は、始動時トルク算出部３４により算出された始動時トルクＴｓと、可変手段４３を介して回路構成切換部３５により切り替えられたスタータ４のトルク特性における最大スタータトルクＴｓｔＭＡＸとから内燃機関１に供給される燃料がこの内燃機関１で爆発することにより発生する爆発トルクＴｅを算出する。そして、この爆発トルクＴｅを発生する燃料の供給量を算出する（ステップＳＴ１１）。
【００３８】
次に、燃料供給手段であるインジェクタ２は、内燃機関１に燃料を供給する（ステップＳＴ１２）。つまり、ＥＣＵ３の燃料供給量制御部３６は、算出された燃料の供給量に基づいた噴射信号Ｔａｕをインジェクタ２に出力し、インジェクタ２は、この噴射信号Ｔａｕに基づいて、燃料ポンプ７により圧送された燃料タンク８内の燃料を内燃機関１の吸気系統９に噴射する。内燃機関１に供給された燃料は、吸気系統９から吸気された空気とともに、この内燃機関１の図示しない燃焼室に流入し、図示しない点火プラグがＥＣＵ３の点火信号により着火することで、燃料と空気との混合気が爆発燃焼し、爆発トルクＴｅが発生し、図示しないクランクシャフトを回転させる。
【００３９】
次に、ＥＣＵ３の処理部３２は、完爆判定フラグがＯＮになったか否かを判定する（ステップＳＴ１３）。つまり、スタータトルクＴｓｔＭＡＸと爆発トルクＴｅとの和のトルクである始動時トルクＴｓにより内燃機関１のクランクシャフトを回転させ、内燃機関１が始動したか否かを判定する。完爆判定フラグがＯＮでない場合は、ステップＳＴ７まで戻り、このステップＳＴ７〜ステップＳＴ１３までの動作を繰り返す。つまり、再度検出された機関回転数Ｎｅを読込み、図５に示すから始動時トルクＴｓを算出し、検出された機関回転数Ｎｅにおいて最大スタータトルクＴｓｔＭＡＸとなるスタータ４のトルク特性を決定し、可変手段４３により決定したトルク特性の回路構成に切り替える。一方、完爆判定フラグがＯＮである場合は、内燃機関１が始動したので内燃機関１の始動制御を終了する。
【００４０】
従来の内燃機関の始動制御装置あるいは始動制御方法におけるスタータ４のトルク特性を例えば図７のＢに示すトルク特性とすると、検出された機関回転数ＮｅにおけるスタータトルクＴｓｔと爆発トルクＴｅとの割合は固定されている。つまり、検出された機関回転数ＮｅにおけるスタータトルクＴｓｔと爆発トルクＴｅとの割合は変化しない。しかし、この発明にかかる内燃機関１の始動制御装置あるいは始動制御方法では、従来の内燃機関の始動制御装置あるいは始動制御方法では一定であった始動時トルクＴｓに対するスタータトルクＴｓｔと爆発トルクＴｅとの割合を変化させる。つまり、回路構成切換部３５が可変手段４３により回路構成を検出された機関回転数Ｎｅで最大スタータトルクＴｓｔＭＡＸを発生するトルク特性となるように切り替え（図７では、機関回転数Ｎｅが高くなるほどスタータ４のトルク特性は、実線で示すＡ、Ｂ、Ｃの順番で変化する）、始動時トルクＴｓに対するスタータトルクＴｓｔの割合を大きくし、始動時トルクＴｓに対する爆発トルクＴｅの割合を小さくする。
【００４１】
また、処理部３２の燃料供給量算出部３６は、検出された冷却水水温Ｔｈｗに基づいて検出された回転数に応じて必要な始動時トルクＴｓを算出し、爆発トルクＴｅとスタータトルクＴｓｔとの和がこの算出された始動時トルクＴｓとなるようにインジェクタ２を介して内燃機関１に燃料を供給する。従来の内燃機関の始動制御装置あるいは始動制御方法におけるスタータ４のトルク特性を例えば図７のＢに示すトルク特性とすると、任意の機関回転数Ｎｅにおける始動時トルクＴｓに対するスタータトルクＴｓｔはＴｓｔ２となり、始動時トルクＴｓに対する爆発トルクＴｅはＴｅ２となる。一方、この発明にかかる内燃機関１の始動制御装置あるいは始動制御方法では、同図に示すように、任意の機関回転数Ｎｅにおける始動時トルクＴｓに対するスタータトルクＴｓｔはＴｓｔ１となり、始動時トルクＴｓに対する爆発トルクＴｅはＴｅ１となる。従って、Ｔｅ１＜Ｔｅ２、Ｔｓｔ１＞Ｔｓｔ２の関係となる。つまり、この発明にかかる内燃機関１の始動制御装置あるいは始動制御方法は、従来の内燃機関の始動制御装置あるいは始動制御方法と比較して、始動時トルクＴｓに対するスタータトルクＴｓｔの割合が高くなり、始動時トルクＴｓに対する爆発トルクＴｅの割合が小さくなるので、インジェクタ２から内燃機関１に供給する燃料の供給量が少なくてもこの内燃機関１を始動することができる。これらより、従来の内燃機関の始動制御装置あるいは始動制御方法のように、余分な燃料が内燃機関１に供給されることが抑制され、内燃機関１の始動性を維持しつつ、内燃機関１が排出する黒煙やＨＣを大幅に低減することができる。
【００４２】
また、始動時トルクＴｓに対する爆発トルクＴｅの割合が高くなると、図８のＨに示すようにクランク角度ＣＡによって機関回転数Ｎｅの変動が大きくなる。一方、始動時トルクＴｓに対するスタータトルクＴｓｔの割合が高くなると、図８のＩに示すようにクランク角度ＣＡによって機関回転数Ｎｅの変動が小さくなる。これは、燃料と空気の混合気が内燃機関１の図示しない燃焼室内で爆発燃焼することで発生する爆発トルクＴｅにより、内燃機関１の図示しないクランクシャフトを回転させる場合は、この爆発トルクＴｅの大部分が内燃機関１の膨張行程時に発生し圧縮行程時にはほとんど発生しないためである。この発明にかかる内燃機関１の始動制御装置あるいは始動制御方法では、始動時トルクＴｓに対するスタータトルクＴｓｔの割合を高くすることで、始動時トルクＴｓに対する爆発トルクＴｅの割合を小さくし、クランク角度ＣＡによって機関回転数Ｎｅの変動を小さくするので、内燃機関１の始動をスムーズに行うことができる。
【００４３】
次に、ＥＣＵ３の処理部３２は、バッテリ電圧Ｖｂが所定電圧Ｖｂ１よりも低いと、入出力ポート３１を介して、処理部３２に入力されるスタータスイッチ６のＯＮ／ＯＦＦ（ＳＷ１）を読み込み、スタータ４がＯＮであるか否かを判定する（ステップＳＴ１４）。次に、処理部３２は、スタータ４がＯＮである場合に、入出力ポート（Ｉ／Ｏ）３１を介して、回転数検出手段である図示しない角度センサにより検出され、このＥＣＵ３に入力される回転数である機関回転数Ｎｅを読み込む（ステップＳＴ１５）。なお、処理部３２は、スタータ４がＯＦＦであると、上記ステップＳＴ２〜ステップＳＴ１４までの動作を繰り返す。
【００４４】
次に、ＥＣＵ３の処理部３２の始動時トルク算出手段である始動時トルク算出部３４は、検出された機関回転数Ｎｅに応じた始動時トルクＴｓを算出する（ステップＳＴ１６）。具体的には、処理部３２は、この処理部に入力された検出された機関回転数Ｎｅにおける始動時トルクＴｓを読み込まれた図５に示す検出された冷却水水温Ｔｈｗに基づいた始動時トルクＴｓと機関回転数Ｎｅとのマップから算出する。
【００４５】
次に、ＥＣＵ３の処理部３２の回路構成切換手段である回路構成切換部３５は、検出された機関回転数ＮｅにおいてスタータトルクＴｓｔが最小スタータトルクＴｓｔＭＩＮを発生するトルク特性に設定する（ステップＳＴ１７）。つまり、処理部３２の回路構成切換部３５は、例えば図２−４に示すようなスタータ４の各トルク特性Ａ〜Ｃのうち、検出された機関回転数Ｎｅにおいて、スタータトルクＴｓｔが最小スタータトルクＴｓｔＭＩＮとなるトルク特性（Ａ〜Ｃのいずれか一つ）を設定する。そして、回路構成切換部３５は、可変手段４３に切替信号ＳＷ２を出力し、可変手段４３がこの切替信号ＳＷ２に基づいて、回路構成を切り替える。例えば、回路構成切換部３５は、図２−４に示すようなトルク特性Ａ〜Ｃに可変手段４３が回路構成を切り替えられる場合は、機関回転数Ｎｅが高くなるにつれてスタータ４のトルク特性をＣ、Ａという順番で切り替えるように切換信号ＳＷ２を順次可変手段４３に出力する。
【００４６】
次に、ＥＣＵ３の処理部３２の燃料供給量制御手段である燃料供給量制御部３６は、始動時トルク算出部３４により算出された始動時トルクＴｓと、可変手段４３を介して回路構成切換部３５により切り替えられたスタータ４のトルク特性における最小スタータトルクＴｓｔＭＩＮとから爆発トルクＴｅを算出する。そして、この爆発トルクＴｅを発生する燃料の供給量を算出する（ステップＳＴ１８）。
【００４７】
次に、燃料供給手段であるインジェクタ２は、内燃機関１に燃料を供給する（ステップＳＴ１９）。つまり、ＥＣＵ３の燃料供給量制御部３６は、算出された燃料の供給量に基づいた噴射信号Ｔａｕをインジェクタ２に出力し、インジェクタ２は、この噴射信号Ｔａｕに基づいて、燃料ポンプ７により圧送された燃料タンク８内の燃料を内燃機関１の吸気系統９に噴射する。内燃機関１に供給された燃料は、吸気系統９から吸気された空気とともに、この内燃機関１の図示しない燃焼室に流入し、図示しない点火プラグがＥＣＵ３の点火信号により着火することで、燃料と空気との混合気が爆発燃焼し、爆発トルクＴｅが発生し、図示しないクランクシャフトを回転させる。
【００４８】
次に、ＥＣＵ３の処理部３２は、完爆判定フラグがＯＮになったか否かを判定する（ステップＳＴ２０）。完爆判定フラグがＯＮでない場合は、ステップＳＴ１４まで戻り、このステップＳＴ１４〜ステップＳＴ２０までの動作を繰り返す。つまり、再度検出された機関回転数Ｎｅを読込み、図５に示すから始動時トルクＴｓを算出し、検出された機関回転数Ｎｅにおいて最小スタータトルクＴｓｔＭＩＮとなるスタータ４のトルク特性を決定し、可変手段４３により決定したトルク特性の回路構成に切り替える。一方、完爆判定フラグがＯＮである場合は、内燃機関１が始動したので内燃機関１の始動制御を終了する。
【００４９】
上記と同様に、従来の内燃機関の始動制御装置あるいは始動制御方法におけるスタータ４のトルク特性を例えば図９のＢに示すトルク特性とすると、検出された機関回転数ＮｅにおけるスタータトルクＴｓｔと爆発トルクＴｅとの割合は変化しない。しかし、この発明にかかる内燃機関１の始動制御装置あるいは始動制御方法では、始動時トルクＴｓに対するスタータトルクＴｓｔと爆発トルクＴｅとの割合を変化させる。つまり、回路構成切換部３５が可変手段４３により回路構成を検出された機関回転数Ｎｅで最小スタータトルクＴｓｔＭＩＮを発生するトルク特性となるように切り替え（図９では、機関回転数Ｎｅが高くなるほどスタータ４のトルク特性は、実線で示すＣ、Ａの順番で変化する）、始動時トルクＴｓに対するスタータトルクＴｓｔの割合を小さくし、始動時トルクＴｓに対する爆発トルクＴｅの割合を大きくする。
【００５０】
また、処理部３２の燃料供給量算出部３６は、検出された冷却水水温Ｔｈｗに基づいて検出された回転数に応じて必要な始動時トルクＴｓを算出し、爆発トルクＴｅとスタータトルクＴｓｔとの和がこの算出された始動時トルクＴｓとなるようにインジェクタ２を介して内燃機関１に燃料を供給する。従来の内燃機関の始動制御装置あるいは始動制御方法では、図９に示すように、任意の機関回転数Ｎｅにおける始動時トルクＴｓに対するスタータトルクＴｓｔはＴｓｔ２となり、始動時トルクＴｓに対する爆発トルクＴｅはＴｅ２となる。一方、この発明にかかる内燃機関１の始動制御装置あるいは始動制御方法では、同図に示すように、任意の機関回転数Ｎｅにおける始動時トルクＴｓに対するスタータトルクＴｓｔはＴｓｔ３となり、始動時トルクＴｓに対する爆発トルクＴｅはＴｅ３となる。従って、Ｔｅ２＞Ｔｅ３、Ｔｓｔ２＜Ｔｓｔ３の関係となる。つまり、この発明にかかる内燃機関１の始動制御装置あるいは始動制御方法は、バッテリ電圧Ｖｂが低い場合は、回路構成切換部３５が回路構成を検出された機関回転数Ｎｅで最小スタータトルクＴｓｔＭＩＮを発生するトルク特性、つまり最もスタータ４の消費電力が低くなるように切り替える。従って、従来の内燃機関の始動制御装置あるいは始動制御方法と比較して、始動時トルクＴｓに対するスタータトルクＴｓｔの割合を小さくし、始動時トルクに対する爆発トルクの割合を大きくするので、バッテリ電圧Ｖｂが低い場合において、スタータ５の消費電力を抑制することで、内燃機関１の始動性を維持しつつ、バッテリ５の容量の低下を抑制することができる。
【００５１】
次に、ＥＣＵ３の処理部３２は、冷却水水温Ｔｈｗが所定水温Ｔｈｗ１よりも低いと、入出力ポート３１を介して、処理部３２に入力されるスタータスイッチ６のＯＮ／ＯＦＦ（ＳＷ１）を読み込み、スタータ４がＯＮであるか否かを判定する（ステップＳＴ２１）。次に、処理部３２は、スタータ４がＯＮである場合に、入出力ポート（Ｉ／Ｏ）３１を介して、回転数検出手段である図示しない角度センサにより検出され、このＥＣＵ３に入力される回転数である機関回転数Ｎｅを読み込む（ステップＳＴ２２）。なお、処理部３２は、スタータ４がＯＦＦであると、上記ステップＳＴ２〜ステップＳＴ２１までの動作を繰り返す。
【００５２】
次に、ＥＣＵ３の処理部３２の回路構成切換手段である回路構成切換部３５は、検出された機関回転数ＮｅにおいてスタータトルクＴｓｔが最大スタータトルクＴｓｔＭＡＸを発生するトルク特性に設定する（ステップＳＴ２３）。つまり、処理部３２の回路構成切換部３５は、例えば図２−４に示すようなスタータ４の各トルク特性Ａ〜Ｃのうちマップ１３から検出された機関回転数Ｎｅにおいて、スタータトルクＴｓｔが最大スタータトルクＴｓｔＭＡＸとなるトルク特性（Ａ〜Ｃのいずれか一つ）を設定する。そして、回路構成切換部３５は、可変手段４３に切替信号ＳＷ２を出力し、可変手段４３がこの切替信号ＳＷ２に基づいて、回路構成を切り替える。例えば、回路構成切換部３５は、図２−４に示すようなトルク特性Ａ〜Ｃに可変手段４３が回路構成を切り替えられる場合は、機関回転数Ｎｅが高くなるにつれてスタータ４のトルク特性をＡ、Ｂ、Ｃという順番で切り替えるように切換信号ＳＷ２を順次可変手段４３に出力する。
【００５３】
次に、ＥＣＵ３の処理部３２の燃料供給量制御手段である燃料供給量制御部３６は、検出された機関回転数Ｎｅにおいて爆発トルクＴｅが最大爆発トルクＴｅＭＡＸを発生する爆発トルクＴｅを算出する。そして、この爆発トルクＴｅＭＡＸを発生する燃料の供給量を算出する（ステップＳＴ２４）。つまり、上記ステップＳＴ１１あるいはステップＳＴ１８のように、燃料供給量制御部３６は、始動時トルク算出部３４により算出された始動時トルクＴｓと、可変手段４３を介して回路構成切換部３５により切り替えられたスタータ４のトルク特性における最大スタータトルクＴｓｔＭＡＸあるいは最小スタータトルクＴｓｔＭＩＮとから爆発トルクＴｅを算出せず、始動時トルクＴｓに関わらず検出された機関回転数Ｎｅにおける最大爆発トルクＴｅＭＡＸを発生する燃料の供給量を算出する。
【００５４】
次に、燃料供給手段であるインジェクタ２は、内燃機関１に燃料を供給する（ステップＳＴ２５）。つまり、ＥＣＵ３の燃料供給量制御部３６は、算出された燃料の供給量に基づいた噴射信号Ｔａｕをインジェクタ２に出力し、インジェクタ２は、この噴射信号Ｔａｕに基づいて、燃料ポンプ７により圧送された燃料タンク８内の燃料を内燃機関１の吸気系統９に噴射する。内燃機関１に供給された燃料は、吸気系統９から吸気された空気とともに、この内燃機関１の図示しない燃焼室に流入し、図示しない点火プラグがＥＣＵ３の点火信号により着火することで、燃料と空気との混合気が爆発燃焼し、爆発トルクＴｅが発生し、図示しないクランクシャフトを回転させる。
【００５５】
次に、ＥＣＵ３の処理部３２は、完爆判定フラグがＯＮになったか否かを判定する（ステップＳＴ２６）。完爆判定フラグがＯＮでない場合は、ステップＳＴ２１まで戻り、このステップＳＴ２１〜ステップＳＴ２６までの動作を繰り返す。つまり、再度検出された機関回転数Ｎｅを読込み、検出された機関回転数Ｎｅにおいて最大スタータトルクＴｓｔＭＡＸとなるスタータ４のトルク特性を決定し、可変手段４３により決定したトルク特性の回路構成に切り替え、検出された機関回転数Ｎｅにおいて最大爆発トルクＴｅＭＡＮとなる燃料の供給量を算出する。一方、完爆判定フラグがＯＮである場合は、内燃機関１が始動したので内燃機関１の始動制御を終了する。
【００５６】
以上のように、この発明にかかる内燃機関１の始動制御装置あるいは始動制御方法では、この内燃機関１の温度が低い場合、例えば極低温時に内燃機関１を始動させる際には、図１０に示すように、回路構成切換部３５が可変手段４３により回路構成を検出された機関回転数Ｎｅで最大スタータトルクＴｓｔＭＡＸを発生するトルク特性となるように切り替える（同図では、機関回転数Ｎｅが高くなるほどスタータ４のトルク特性は、実線で示すＣ、Ａの順番で変化する）。さらに、燃料供給量制御部３４が検出された機関回転数Ｎｅにおいて最大爆発トルクＴｅＭＡＸを発生させるようにインジェクタ２に供給する燃料の量を算出する。従って、図示しない水温センサにより検出された冷却水温度Ｔｈｗに基づいて始動時トルク算出部３６により算出される同図のＪに示す始動時トルクＴｓよりも、同図のＫに示す高いトルクを発生させる。つまり、始動時トルク算出部３６により算出された始動時トルクＴｓに関わらず、検出された機関回転数Ｎｅに応じた最大スタータトルクＴｓｔＭＡＸを発生させるとともに、最大爆発トルクＴｅＭＡＸを発生させる。これにより、内燃機関１の温度が低い場合、つまり始動が困難な極低温時に、内燃機関１を確実に始動させることができるので、内燃機関１の始動性をさらに維持することができる。
【００５７】
なお、上記実施例では、スタータ４のトルク特性を変化させるために複数の回路構成を可変手段４３に形成するがこれに限定されるものではない。例えば、フィールドコイル４１と別途設けた分巻コイルとの間にアーマチュアコイル４２を配置し、フィールドコイル４１の磁界と同一または相反方向に分巻コイル磁界を制御することで、スタータ４を複数のトルク特性に変化させることができるようにしても良い。
【００５８】
また、上記実施例では、ステップＳＴ６において、バッテリ電圧Ｖｂが所定電圧ＶＢ１よりも低いと、回路構成切替部３６が検出された機関回転数Ｎｅにおいて最小スタータトルクＴｓｔＭＩＮを発生するトルク特性に切り替え、始動時トルクＴｓに対するスタータトルクＴｓｔの割合を高くし、始動時トルクＴｓに対する爆発トルクＴｅの割合を低くするがこれに限定されるものではない。例えば、従来の内燃機関の始動制御装置あるいは始動制御方法のようにスタータ４のトルク特性を一定とすることで、始動時トルクＴｓに対するスタータトルクＴｓｔの割合および始動時トルクＴｓに対する爆発トルクＴｅの割合を一定としても良い。
【産業上の利用可能性】
【００５９】
以上のように、この発明にかかる内燃機関の始動制御装置および始動制御方法は、スタータを電圧を一定で複数のトルク特性に切り替えることで、内燃機関を始動させる内燃機関の始動制御装置および始動制御方法に有用であり、特に、内燃機関の始動性を維持しつつ少なくとも内燃機関が排出する黒煙やＨＣを大幅に低減するのに適している。
【図面の簡単な説明】
【００６０】
【図１】この発明にかかる内燃機関の始動制御装置の構成例を示す図である。
【図２−１】複数の回路構成を形成する可変手段の動作説明図である。
【図２−２】複数の回路構成を形成する可変手段の動作説明図である。
【図２−３】複数の回路構成を形成する可変手段の動作説明図である。
【図２−４】図２−１〜図２−３の回路構成時におけるトルク特性を示す図である。
【図３−１】複数の回路構成を形成する可変手段の他の動作説明図である。
【図３−２】複数の回路構成を形成する可変手段の他の動作説明図である。
【図３−３】複数の回路構成を形成する可変手段の他の動作説明図である。
【図３−４】図３−１〜図３−３の回路構成時におけるトルク特性を示す図である。
【図４】この発明にかかる内燃機関の始動制御装置の動作フローである。
【図５】始動時トルクＴｓと機関回転数Ｎｅとのマップとを示す図である。
【図６】始動時トルクＴｓと冷却水水温Ｔｈｗとの関係を示す図である。
【図７】始動時トルクＴｓと最大スタータトルクＴｓｔと爆発トルクＴｅとの関係を示す図である。
【図８】機関回転数Ｎｅとクランク角度ＣＡとの関係を示す図である。
【図９】始動時トルクＴｓと最大スタータトルクＴｓｔと爆発トルクＴｅとの関係を示す図である。
【図１０】始動時トルクＴｓと機関回転数Ｎｅとの関係を示す図である。
【符号の説明】
【００６１】
１  内燃機関
２  インジェクタ（燃料供給手段）
３  ＥＣＵ（始動制御装置）
３４  燃料供給量制御部（燃料供給量制御手段）
３５  回路構成切換部（回路構成切換手段）
３６  始動時トルク算出部（始動時トルク算出手段）
４  スタータ
４３  可変手段
５  バッテリ
６  スタータスイッチ
７  燃料ポンプ
８  燃料タンク
９  吸気系統
【図１】
2005220874.tif 000003
【図２−１】
2005220874.tif 000004
【図２−２】
2005220874.tif 000005
【図２−３】
2005220874.tif 000006
【図２−４】
2005220874.tif 000007
【図３−１】
2005220874.tif 000008
【図３−２】
2005220874.tif 000009
【図３−３】
2005220874.tif 000010
【図３−４】
2005220874.tif 000011
【図４】
2005220874.tif 000012
【図５】
2005220874.tif 000013
【図６】
2005220874.tif 000014
【図７】
2005220874.tif 000015
【図８】
2005220874.tif 000016
【図９】
2005220874.tif 000017
【図１０】
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