(57)【要約】【課題】本発明は、内燃機関の始動時にスタータを使用する内燃機関の始動制御システムにおいて、内燃機関の始動時におけるバッテリの消費量を抑制することを課題とする。【解決手段】バッテリを電源として作動するスタータと、該スタータの作動後、前記内燃機関の回転数が所定回転数に達したときに、該スタータの作動を自動的に停止させる自動停止手段と、を備え、内燃機関の始動時において、スタータの作動開始時点からの経過時間が長くなるほど所定回転数を低くする。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の始動時にバッテリを電源として作動し該内燃機関のクランクシャフトを回転させるスタータと、
該スタータの作動後、前記内燃機関の回転数が所定回転数に達したときに、該スタータの作動を自動的に停止させる自動停止手段と、を備え、
前記内燃機関の始動時において、前記スタータの作動開始時点からの経過時間が長くなるほど前記所定回転数を低くすることを特徴とする内燃機関の始動制御システム。
【請求項２】
前記スタータの作動開始時点から所定時間が経過するまでの間における前記所定回転数の低下率よりも、前記スタータの作動開始時点から前記所定時間が経過した時点以降における前記所定回転数の低下率を大きくすることを特徴とする請求項１記載の内燃機関の始動制御システム。  
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関の始動制御システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
内燃機関の始動制御システムにおいては、内燃機関の始動時に、スタータを作動させることでクランクシャフトを回転させ、その後、内燃機関の回転数が所定回転数に達したときにスタータの作動を自動的に停止させる技術が知られている。
【０００３】
また、ハイブリッド車両においては、内燃機関の始動時に、モータジェネレータを始動用電動機として駆動させ、その後、内燃機関での燃焼状態が安定したと判定されたときにモータジェネレータの作動状態を発電機に切り替える技術が知られている（例えば、特許文献１参照。）。
【特許文献１】特許第２５８７２０２号公報
【特許文献２】実公平６−２２１３３号公報
【特許文献３】特開２００５−１２０９３０号公報
【特許文献４】特開平１０−２８０９６９号公報
【特許文献５】特開２００２−１８８５４８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
内燃機関の始動を補助するスタータはバッテリを電源として作動する。そのため、内燃機関の始動時においてスタータの作動時間が長くなるほどバッテリの消費量が増加する。
【０００５】
本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであって、内燃機関の始動時にスタータを使用する内燃機関の始動制御システムにおいて、内燃機関の始動時におけるバッテリの消費量を抑制することが出来る技術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】
【０００６】
本発明は、内燃機関の始動時において、スタータの作動開始時点からの経過時間に基づいて、該スタータの作動を停止させる閾値となる内燃機関の回転数を変更するものである。
【０００７】
より詳しくは、本発明に係る内燃機関の始動制御システムは、
内燃機関の始動時にバッテリを電源として作動し該内燃機関のクランクシャフトを回転させるスタータと、
該スタータの作動後、前記内燃機関の回転数が所定回転数に達したときに、該スタータの作動を自動的に停止させる自動停止手段と、を備え、
前記内燃機関の始動時において、前記スタータの作動開始時点からの経過時間が長くなるほど前記所定回転数を低くすることを特徴とする。
【０００８】
内燃機関の始動時にスタータを作動させた場合であっても、そのときの内燃機関の温度やバッテリ残量等によって内燃機関の回転数の上昇率（単位時間当たりの回転数の上昇量）は変化する。
【０００９】
また、内燃機関の始動時においては、スタータの作動と共に、該内燃機関における燃料噴射が開始される。燃料噴射が開始された後、時間の経過とともに気筒内において着火し燃焼する燃料の量が増加する。燃焼する燃料の量が増加すると、燃料が燃焼することで生
じるエネルギーも増加するため、内燃機関の回転数がより低い状態であっても該エネルギーによって内燃機関が安定して作動するようになる。つまり、回転数がより低い状態のときにスタータの作動を停止させることが可能となる。
【００１０】
そこで、本発明では、スタータの作動停止の閾値となる回転数である所定回転数を、該スタータの作動開始時点からの経過時間が長くなるほど低くする。これにより、内燃機関を安定して始動させつつスタータの作動をより早期に停止させることが出来る。従って、本発明によれば、内燃機関の始動時におけるバッテリの消費量を抑制することが出来る。
【００１１】
上述したように、内燃機関の始動時において、燃料噴射が開始された後、時間の経過とともに燃焼する燃料が増加し、これに伴って燃料が燃焼することで生じるエネルギーが増加する。しかしながら、内燃機関のクランクシャフトが回転し始めてからある程度の時間が経過するまでの間は、オイル（潤滑油）の温度が比較的低くその粘度は高くなっている。そのため、内燃機関でのフリクションが高い状態となっている。
【００１２】
そこで、本発明においては、スタータの作動開始時点から所定時間が経過するまでの間の所定回転数の低下率よりも、スタータの作動開始時点から所定時間が経過した時点以降の所定回転数の低下率を大きくしても良い。換言すれば、スタータの作動開始時点から所定時間が経過した時点以降の所定回転数の低下率を、スタータの作動開始時点から所定時間が経過した時点以降の所定回転数の低下率よりも小さくしても良い。
【００１３】
ここで、所定回転数の低下率とは、単位時間当たりの所定回転数の低下量である。また、所定時間とは、オイルの温度がある程度上昇することで該オイルの粘度が低下し、それによって、内燃機関でのフリクションが低下したと判断出来る時間である。尚、この所定時間を、一気筒におけるサイクル数として設定しても良い。
【００１４】
上記によれば、オイルの温度が低いために内燃機関でのフリクションが高い間は所定低回転数の低下を抑えることになる。一方、オイルの温度が高くなり内燃機関でのフリクションが低下してからは所定回転数の低下を促進させることになる。
【００１５】
これにより、内燃機関をより安定して始動させることが出来ると共に、スタータの作動をより早期に停止させることが出来る。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、内燃機関の始動時にスタータを使用する内燃機関の始動制御システムにおいて、内燃機関の始動時におけるバッテリの消費量を抑制することが出来る。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、本発明に係る内燃機関の始動制御システムの具体的な実施形態について図面に基づいて説明する。
【００１８】
＜内燃機関の概略構成＞
図１は、本実施例に係る内燃機関の概略構成を示す図である。内燃機関１は４つの気筒２を有する車両駆動用のディーゼルエンジンである。内燃機関１の気筒２内にはピストン３が摺動自在に設けられている。また、気筒２には、該気筒２内に燃料を直接噴射する燃料噴射弁１０が設けられている。
【００１９】
気筒２内上部の燃焼室には吸気ポート４と排気ポート５とが接続されている。吸気ポート４および排気ポート５の燃焼室への開口部は、それぞれ吸気弁６および排気弁７によって開閉される。吸気ポート４および排気ポート５は、それぞれ吸気通路８および排気通路
９に接続されている。
【００２０】
ピストン３は、コンロッド１１を介してクランクシャフト１２に接続されている。これにより、ピストン３の往復運動に伴ってクランクシャフト１２が回転する。クランクシャフト１２の端部には、外周にリングギアが形成されたフライホイール１３が設けられている。
【００２１】
また、内燃機関１には、バッテリ１５を電源として作動するスタータ１４が設置されている。該スタータ１４には、フライホイール１３に形成されたリングギアに噛み合うように形成されたピニオンが設けられている。そして、スタータ１４が作動しフライホイール１３にクランキングすることでクランクシャフト１２が回転する。
【００２２】
さらに、内燃機関１の下部にはオイルパン１６が設けられている。該オイルパン１６にはオイル通路１７が接続されている。該オイル通路１７の途中には、クランクシャフト１２の回転力を駆動源とするオイルポンプ１８が設けられている。クランクシャフト１２が回転することでオイルポンプ１８が駆動し、それによってオイルパン１６に貯留しているオイルが汲み上げられる。汲み上げられたオイルはオイル通路１７を経由して内燃機関１の各駆動部（例えば、ピストン３）に供給される。
【００２３】
以上述べたように構成された内燃機関１には、この内燃機関１を制御するためのＥＣＵ（電子制御ユニット）２０が併設されている。ＥＣＵ２０には、水温センサ２１およびクランクポジションセンサ２２、スタータスイッチ２３が電気的に接続されている。水温センサ２１は内燃機関１のウォータージャケット内の冷却水の温度を検出する。クランクポジションセンサ２２はクランク角を検出する。スタータスイッチ２３は内燃機関１を搭載した車両の運転席に設けられている。これらのセンサおよびスイッチの出力信号がＥＣＵ２０に入力される。そして、ＥＣＵ２０は、クランクポジションセンサ２２の出力に基づいて内燃機関１の回転数を算出する。
【００２４】
また、ＥＣＵ２０には、燃料噴射弁１０およびスタータ１４が電気的に接続されている。ＥＣＵ２０によってこれらが制御される。
【００２５】
＜始動制御＞
次に、本実施例に係る内燃機関１の始動制御について説明する。本実施例においては、スタータスイッチ２３がＯＮとなると、スタータ１４が作動し、その後、燃料噴射弁１０からの燃料噴射が開始される。そして、内燃機関１の回転数が、スタータ１４の作動停止の閾値であるスタータ停止回転数に達するとスタータ１４の作動が自動的に停止される。
【００２６】
本実施例では、このときのスタータ停止回転数が、スタータ１４の作動開始時点からの経過時間に応じて変更される。ここで、本実施例におけるスタータ停止回転数Ｎｅｓとスタータ１４の作動開始時点からの経過時間ｔｃとの関係について図２に基づいて説明する。図２において、縦軸はスタータ停止回転数Ｎｅｓを表しており、横軸はスタータ１４の作動開始時点からの経過時間ｔｃを表している。
【００２７】
内燃機関１の始動時にスタータ１４を作動させた場合であっても、そのときの内燃機関１の温度やバッテリ残量等によって内燃機関１の回転数の上昇率は変化する。より詳しくは、内燃機関１の温度が比較的低い場合は該温度が比較的高い場合に比べてオイルの温度も低いため該オイルの粘度が高く、そのため、内燃機関１でのフリクションが大きくなる。従って、内燃機関１の回転数は上昇し難くなり、そのために内燃機関１の回転数の上昇率は低くなる。また、バッテリ残量が比較的少ない場合、バッテリ残量が比較的多い場合に比べて内燃機関１の回転数は上昇し難い。従って、このような場合も、内燃機関１の回
転数の上昇率は低くなる。
【００２８】
そのため、スタータ１４の作動開始時からの経過時間が同様であっても、内燃機関１の温度が比較的低い場合、内燃機関の温度が比較的高い場合に比べて、到達する内燃機関１の回転数は低くなる。また、スタータ１４の作動開始時からの経過時間が同様であっても、バッテリ残量が比較的少ない場合、バッテリ残量が比較的多い場合に比べて、到達する内燃機関１の回転数は低くなる。
【００２９】
また、内燃機関１の始動時においては、スタータ１４の作動開始と共に、燃料噴射弁１０による燃料噴射が開始されるが、該燃料噴射が開始された後、時間の経過とともに気筒２内において着火し燃焼する燃料の量は増加する。
【００３０】
気筒２内で燃焼する燃料の量が増加することで、燃料が燃焼することで生じるエネルギー（以下、燃焼エネルギーと称する）が増加する。該燃焼エネルギーが増加すると、内燃機関１の回転数がより低い状態のときであっても該燃焼エネルギーによって内燃機関１を安定して作動させることが可能となる。つまり、燃料噴射が開始されてからの経過時間が長くなるほど、内燃機関１の回転数がより低い状態のときにスタータ１４の作動を停止させることが可能となる。
【００３１】
そこで、本実施例においては、図２に示すように、スタータ１４の作動開始時から第一所定時間Δｔｃ１が経過するまでの間は、スタータ停止回転数Ｎｅｓを予め定められた基準回転数Ｎｅｓｂに設定する。そして、スタータ１４の作動開始時から第一所定時間Δｔｃ１が経過した時点（（ａ）の時点）以降は、時間の経過とともに、即ち、燃焼エネルギーの増加とともにスタータ停止回転数Ｎｅｓを徐々に低くする。
【００３２】
尚、基準回転数Ｎｅｓｂは、気筒２内において燃焼する燃料の量が比較的少ない状態であっても、スタータ１４を停止させて燃焼エネルギーのみによって内燃機関１を安定して作動させることが可能と判断出来る回転数である。また、第一所定時間Δｔｃ１は、該第一所定時間Δｔｃ１が経過した時点以降は燃焼エネルギーが増加し始めると判断出来る時間である。
【００３３】
ここで、（ａ）の時点以降は時間の経過と共に燃焼エネルギーが増加する。しかしながら、クランクシャフト１２が回転し始めてからある程度の時間が経過するまでの間は、オイルパン１６から供給されるオイルの温度は低く、その粘度は高くなっている。そのため、内燃機関１でのフリクションが比較的高い状態となっている。
【００３４】
内燃機関１でのフリクションが比較的高い場合、燃焼エネルギーが同様であっても、燃焼エネルギーによって内燃機関１を安定して作動させることが可能となる内燃機関１の回転数は、フリクションが比較的低い場合に比べて高くなる。
【００３５】
そこで、本実施例では、（ａ）の時点から第二所定時間Δｔｃ２が経過するまでの間は第一所定低下率Ｒｄ１でスタータ停止回転数Ｎｅｓを低下させる。そして、（ａ）の時点から第二所定時間Δｔｃ２が経過した時点（（ｂ）の時点）以降は、第一所定低下率Ｒｄ１よりも高い第二所定低下率Ｒｄ２でスタータ停止回転数Ｎｅｓを低下させる。
【００３６】
ここで、第二所定時間Δｔｃ２は、（ａ）の時点から該第二所定時間Δｔｃ２が経過した時点では、オイルの温度がある程度上昇することで該オイルの粘度が低下し、それによって、内燃機関１でのフリクションが低下したと判断出来る時間である。
【００３７】
（ｂ）の時点からさらに第三所定時間Δｔｃ３が経過するまでの間は、第二所定低下率
Ｒｄ２でスタータ停止回転数Ｎｅｓを低下させる。そして、（ｂ）の時点から第三所定時間Δｔｃ３が経過した時点（（ｃ）の時点）以降は、（ｃ）の時点におけるスタータ停止回転数をスタータ停止回転数Ｎｅｓとする。
【００３８】
本実施例に係る始動制御によれば、燃焼エネルギーの増加にともなってスタータ停止回転数Ｎｅｓが低くなる。これにより、内燃機関１を安定して始動させつつスタータ１４の作動をより早期に停止させることが出来る。従って、本実施例によれば、内燃機関１の始動時におけるバッテリ１５の消費量を抑制することが出来る。
【００３９】
また、本実施例によれば、スタータ停止回転数Ｎｅｓの低下率を（ｂ）の時点でそれまでの間の低下率よりも大きくする。つまり、オイルの温度が低いために内燃機関１でのフリクションが高い間はスタータ停止回転数Ｎｅｓの低下が抑えられる。これにより、スタータ１４の作動が過剰に早い時期に停止されるのを抑制することが出来る。一方、オイルの温度が高くなり内燃機関１でのフリクションが低下してからはスタータ停止回転数Ｎｅｓの低下が促進される。これにより、内燃機関１の回転数がより低い段階でスタータ１４の作動を停止させることが出来る。
【００４０】
このように、本実施例によれば、より好適な時期にスタータ１４の作動を停止させることが出来る。つまり、内燃機関をより安定して始動させることが出来ると共に、スタータの作動をより早期に停止させることが出来る。
【００４１】
尚、第一所定低下率Ｒｄ１および第二所定低下率Ｒｄ２は、スタータ停止回転数Ｎｅｓをこれらの低下率で低下させた場合であっても、スタータ１４を停止させて燃焼エネルギーのみによって内燃機関１を安定して作動させることが可能な回転数の下限値を確保することが出来る値である。これらの値は実験等によって予め定めることが出来る。
【００４２】
ここで、本実施例に係る始動制御のルーチンについて図３に示すフローチャートに基づいて説明する。本ルーチンは、ＥＣＵ２０に予め記憶されており、該ＥＣＵ２０が作動している間、所定の間隔で繰り返されるルーチンである。また、ＥＣＵ２０には、図２に示すスタータ停止回転数Ｎｅｓとスタータ１４の作動開始時点からの経過時間ｔｃとの関係がマップとして予め記憶されている。
【００４３】
本ルーチンでは、ＥＣＵ２０は、先ずＳ１０１において、スタータスイッチ２３がＯＮとなったか否かが判別される。Ｓ１０１において、肯定判定された場合、ＥＣＵ２０はＳ１０２に進み、否定判定された場合、ＥＣＵ２０は本ルーチンの実行を終了する。
【００４４】
Ｓ１０２において、ＥＣＵ２０はスタータ１４の作動を開始する。
【００４５】
次に、ＥＣＵ２０は、Ｓ１０３に進み、燃料噴射弁１０からの燃料噴射の実行を開始する。
【００４６】
次に、ＥＣＵ２０は、Ｓ１０４に進み、図２に示すマップに基づいてスタータ停止回転数Ｎｅｓを算出する。つまり、Ｓ１０２においてスタータ１４の作動を開始した時点からの経過時間ｔｃに応じたスタータ停止回転数Ｎｅｓを算出する。
【００４７】
次に、ＥＣＵ２０は、Ｓ１０５に進み、現時点の内燃機関１の回転数がスタータ停止回転数Ｎｅｓに達したか否かを判別する。Ｓ１０５において、肯定判定された場合、ＥＣＵ２０はＳ１０６に進み、否定判定された場合、ＥＣＵ２０はＳ１０４に戻る。
【００４８】
Ｓ１０６に進んだＥＣＵ２０は、スタータ１４の作動を停止させる。その後、ＥＣＵ２
０は本ルーチンの実行を終了する。
【００４９】
上記ルーチンによれば、スタータ１４の作動を開始した時点からの経過時間ｔｃに応じてスタータ停止回転数Ｎｅｓが設定され、内燃機関１の回転数が該スタータ停止回転数Ｎｅｓに達した時点でスタータ１４が自動的に停止される。そのため、より好適な時期にスタータ１４の作動を停止することが出来、以って、スタータ１４の作動のために消費されるバッテリの消費量を抑制することが出来る。
【００５０】
尚、本実施例においては、水温センサ２１の検出値に基づいて、第一所定時間Δｔｃ１および第二所定時間Δｔｃ２を変更しても良い。上述したように、内燃機関１の温度が高いほどオイルの粘度が低くなっているため該内燃機関１におけるフリクションは低い。そのため、スタータ停止回転数Ｎｅｓをより早期に低下させ始めることが出来、また、スタータ停止回転数Ｎｅｓの低下率をより早期に大きくすることが出来る。
【００５１】
そこで、内燃機関１の温度が高いほど、即ち、水温センサ２１の検出値が高いほど、第一所定時間Δｔｃ１および第二所定時間Δｔｃ２を短くしても良い。これにより、より早期にスタータ１４の作動を停止させることが出来る。
【００５２】
また、同様の理由により、吸気温度やオイルの温度を検出し、これらの値に基づいて第一所定時間Δｔｃ１および第二所定時間Δｔｃ２を変更しても良い。つまり、これらの温度が高いほど、第一所定時間Δｔｃ１および第二所定時間Δｔｃ２を短くしても良い。
【００５３】
さらに、内燃機関１におけるフリクションが低いほどスタータ停止回転数Ｎｅｓをより速やかに低下させることが出来る。そこで、内燃機関１の温度が高いほど、即ち、水温センサ２１の検出値が高いほど、第一所定低下率Ｒｄ１および第二所定低下率Ｒｄ２を大きくしても良い。これによっても、より早期にスタータ１４の作動を停止させることが出来る。
【００５４】
また、同様の理由により、吸気温度やオイルの温度が高いほど、第一所定低下率Ｒｄ１および第二所定低下率Ｒｄ２を大きくしても良い。
【００５５】
本実施例においては、第一所定時間Δｔｃ１および第二所定時間Δｔｃ２、第三所定時間Δｔｃ３を、内燃機関１の所定の気筒２におけるサイクル数として設定しても良い。
【００５６】
また、上述したように、スタータ１４の作動開始時におけるバッテリ残量が少ないほど内燃機関１の回転数は上がり難い。そのため、バッテリ残量が比較的少ない場合、内燃機関１の回転数がある値に達するまでの時間はバッテリ残量が比較的多い場合に比べて長くなる。
【００５７】
そこで、本実施例においては、スタータ１４の作動開始時からの経過時間ｔｃに代えて、スタータ１４の作動開始時におけるバッテリ残量に基づいてスタータ停止回転数Ｎｅｓを変更しても良い。この場合、図２に示すマップの横軸をスタータ１４の作動開始時におけるバッテリ残量とする。そして、スタータ１４の作動開始時に該マップに基づいてスタータ停止回転数Ｎｅｓを設定する。これによっても、スタータ１４の停止時期を上記と同様に制御することが出来、その結果、
上記と同様の効果を得ることが出来る。
【００５８】
また、上記始動制御では、図２に示す（ａ）の時点から（ｃ）の時点までの間においてスタータ停止回転数Ｎｅｓを徐々に低下させた。しかしながら、本実施例においては、スタータ停止回転数Ｎｅｓを段階的に低下させても良い。
【００５９】
つまり、図２において、（ａ）の時点から（ｂ）の時点までの間は、スタータ停止回転数Ｎｅｓを基準回転数Ｎｅｓｂよりも低い第一所定回転数Ｎｅｓ１に設定し、（ｂ）の時点から（ｃ）の時点までの間は、スタータ停止回転数Ｎｅｓを第一所定回転数Ｎｅｓ１よりも低い第二所定回転数Ｎｅｓ２に設定し、（ｃ）の時点以降は、スタータ停止回転数Ｎｅｓを第二所定回転数Ｎｅｓ２よりも低い第三所定回転数Ｎｅｓ３に設定しても良い。
【００６０】
これによっても、内燃機関１を安定して始動させつつスタータ１４の作動をより早期に停止させることが出来、以って、内燃機関１の始動時におけるバッテリ１５の消費量を抑制することが出来る。
【図面の簡単な説明】
【００６１】
【図１】実施例に係る内燃機関の概略構成を示す図。
【図２】所定回転数とスタータの作動開始時点からの経過時間との関係を示す図。
【図３】実施例に係る始動制御のルーチンを示すフローチャート。
【符号の説明】
【００６２】
１・・・内燃機関
２・・・気筒
３・・・ピストン
１０・・燃料噴射弁
１２・・クランクシャフト
１３・・フライホイール
１４・・スタータ
１５・・バッテリ
１６・・オイルパン
２０・・ＥＣＵ
２１・・水温センサ
２２・・クランクポジションセンサ
２３・・スタータスイッチ
【図１】
2007262955.tif 000003
【図２】
2007262955.tif 000004
【図３】
2007262955.tif 000005