(57)【要約】【課題】ベーパの発生を抑制してエンジンの始動性を向上させる。【解決手段】ハイブリッド車両はエンジンとこれに連結されるモータジェネレータとを備えている。エンジンを始動する際には、エンジンの冷却水温度が所定温度Ａを上回るか否かが判定され(ステップＳ２)、燃料温度が所定温度Ｂを上回るか否かが判定される(ステップＳ３)。冷却水温度および燃料温度が所定温度を上回ると判定された場合には、モータジェネレータを発電駆動させながらスタータモータによってエンジンをクランキングする発電始動処理が実行される(ステップＳ５)。このようにエンジン負荷を増加させることにより、クランキング時に発生する吸気ポート内の負圧を弱めることができるため、燃料噴射時にインジェクタ内におけるベーパの発生を抑制することができ、燃料噴射量を確保してエンジンの始動性を向上させることが可能となる。【選択図】図４
2007309300.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジンとこれに連結される負荷機構とを備える車両のエンジン始動装置であって、
車両状態に基づいて燃料系統がベーパ発生状態であるか否かを判定するベーパ判定手段と、
前記燃料系統がベーパ発生状態であるときには、エンジン始動時に前記負荷機構を駆動してエンジン負荷を増加させる始動制御手段とを有することを特徴とするエンジン始動装置。
【請求項２】
請求項１記載のエンジン始動装置において、
前記始動制御手段は、前記負荷機構としての電動モータを発電駆動させてエンジン負荷を増加させることを特徴とするエンジン始動装置。
【請求項３】
請求項２記載のエンジン始動装置において、
前記電動モータに接続される蓄電機器の充電状態を検出する充電状態検出手段と、
前記蓄電機器の充電状態が所定値を上回るときには、前記電動モータの発電駆動を禁止する発電禁止手段とを有することを特徴とするエンジン始動装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エンジンとこれに連結される負荷機構とを備える車両のエンジン始動装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
エンジンの吸気ポートに向けてガソリン等の燃料を噴射するため、エンジンの吸気マニホールドにはインジェクタが組み付けられている(たとえば、特許文献１参照)。このインジェクタと燃料タンクとは燃料配管を介して接続されており、この燃料配管を介してエンジンルーム内のインジェクタに燃料が供給されるようになっている。
【特許文献１】特開２００５−１８８２９３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ところで、車両を高速走行させた直後にエンジンを停止した場合などには、エンジンルーム内の雰囲気温度が上昇するため、燃料配管やインジェクタ内の燃料温度が上昇してベーパ(燃料蒸気)を発生させてしまうおそれがある。このようなベーパの発生は、インジェクタの燃料噴射量を減少させてしまうため、エンジンの始動性を低下させてしまう要因となっていた。特に、大きな噴射口を備えるインジェクタを搭載した車両にあっては、燃料噴射時にインジェクタ内が大きく減圧されることから、インジェクタ内に多くのベーパが発生してしまう傾向にあり、エンジンの始動性を向上させることが極めて困難となっていた。
【０００４】
本発明の目的は、ベーパの発生を抑制してエンジンの始動性を向上させることにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明のエンジン始動装置は、エンジンとこれに連結される負荷機構とを備える車両のエンジン始動装置であって、車両状態に基づいて燃料系統がベーパ発生状態であるか否かを判定するベーパ判定手段と、前記燃料系統がベーパ発生状態であるときには、エンジン始動時に前記負荷機構を駆動してエンジン負荷を増加させる始動制御手段とを有することを特徴とする。
【０００６】
本発明のエンジン始動装置は、前記始動制御手段は、前記負荷機構としての電動モータを発電駆動させてエンジン負荷を増加させることを特徴とする。
【０００７】
本発明のエンジン始動装置は、前記電動モータに接続される蓄電機器の充電状態を検出する充電状態検出手段と、前記蓄電機器の充電状態が所定値を上回るときには、前記電動モータの発電駆動を禁止する発電禁止手段とを有することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、燃料系統がベーパ発生状態であるときには、エンジン始動時に負荷機構を駆動してエンジン負荷を増加させるようにしたので、エンジンの吸気系に生じる負圧を抑制することができ、燃料噴射時におけるベーパの発生を抑制することができる。これにより、燃料噴射量を確保して空燃比を適切に保つことができ、エンジンの始動性を向上させることが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。図１はハイブリッド車両に搭載されるパワーユニット１０を示すスケルトン図であり、このパワーユニット１０が備えるエンジン１１は、本発明の一実施の形態であるエンジン始動装置によって始動される。
【００１０】
図１に示すように、パワーユニット１０には、駆動源としてのエンジン１１とモータジェネレータ(電動モータ)１２とが設けられており、モータジェネレータ１２の後方側にはトランスミッション１３が設けられている。エンジン１１やモータジェネレータ１２から出力される動力は、ミッションケース１４内に組み込まれる変速機構１５を介して変速された後に、複数のデファレンシャル機構１６，１７を経て各駆動輪に分配される。なお、図示するパワーユニット１０はパラレル方式のパワーユニットであり、走行用の主要な駆動源としてエンジン１１が駆動される一方、発進時や加速時には補助的な駆動源としてモータジェネレータ１２が駆動される。また、減速時や定常走行時にはモータジェネレータ１２を発電駆動させることにより、減速エネルギや余剰動力を電気エネルギに変換して回収することが可能である。
【００１１】
エンジン１１の後方側に設けられるモータジェネレータ１２は、モータケース２０に固定されるステータ２１と、エンジン１１のクランク軸２２に連結されるロータ２３とを備えており、ロータ２３はドライブプレート２４を介してトルクコンバータ２５に連結されている。トルクコンバータ２５は、コンバータケース２６に固定されるポンプインペラ２７と、このポンプインペラ２７に対向するタービンランナ２８とを備えており、トルクコンバータ２５内の作動油を介してポンプインペラ２７からタービンランナ２８に動力が伝達される。さらに、トルクコンバータ２５にはロックアップクラッチ２９が組み込まれており、定常走行時にはロックアップクラッチ２９を締結して動力伝達効率を向上させることが可能である。
【００１２】
また、トルクコンバータ２５の近傍にはスタータモータ３０が設けられており、このスタータモータ３０が備えるピニオン３１はコンバータケース２６に固定されるリングギヤ３２に噛み合うようになっている。さらに、スタータモータ３０のピニオン３１は、リングギヤ３２に噛み合う突出位置と噛み合わない退避位置とに移動するようになっており、ピニオン３１を突出位置に移動させてスタータモータ３０を駆動することにより、コンバータケース２６およびロータ２３を介してエンジン１１を始動回転(以下、クランキングという)させることが可能となる。
【００１３】
また、トルクコンバータ２５には、遊星歯車列、クラッチ、ブレーキ等を備える変速機構１５が変速入力軸３３を介して接続されている。この変速機構１５内のクラッチやブレーキを選択的に締結することにより、変速機構１５内の動力伝達経路を切り換えて変速することが可能となる。さらに、変速出力軸３４と後輪出力軸３５との間には、前後輪に駆動トルクを分配する複合遊星歯車式のセンタデファレンシャル機構１６が装着されており、このセンタデファレンシャル機構１６を介して前輪出力軸３６と後輪出力軸３５とに動力が分配される。
【００１４】
続いて、エンジン１１にガソリン等の燃料を供給する燃料システム(燃料系統)４０について説明する。図２はハイブリッド車両に搭載される燃料システム４０を示す概略図である。図２に示すように、車体前部のエンジンルームにはエンジン１１が搭載されており、車体後部には燃料を貯留する燃料タンク４１が搭載されている。また、エンジン１１には吸気マニホールド４２が装着されており、この吸気マニホールド４２の各ブランチ４２ａにはインジェクタ４３が装着されている。そして、各インジェクタ４３から吸気ポート４４に向けて燃料を噴射させることにより、吸気ポート４４内で燃料と空気を混合させてシリンダ内に供給することが可能となる。
【００１５】
このようなインジェクタ４３に燃料を案内するため、燃料タンク４１内に設けられる燃料ポンプ４５には燃料供給管４６が接続されており、燃料ポンプ４５から吐出される燃料は、燃料供給管４６からデリバリパイプ４７に案内された後にインジェクタ４３から噴射されることになる。また、余剰燃料を燃料タンク４１に案内する燃料戻し管４８には、吸気マニホールド４２内の負圧によって作動するプレッシャレギュレータ４９が設けられており、このプレッシャレギュレータ４９によって燃料圧力が制御されるようになっている。
【００１６】
続いて、図３はハイブリッド車両の制御系を概略的に示すブロック図である。なお、図１に示す部材と同一の部材については、同一の符号を付してその説明を省略する。図３に示すように、ハイブリッド車両には、モータジェネレータ１２に電力を供給する蓄電機器としての高電圧バッテリ(たとえばリチウムイオンバッテリ)５１が搭載されている。この高電圧バッテリ５１には充電状態検出手段としてのバッテリ制御ユニット５２が接続されており、バッテリ制御ユニット５２によって、高電圧バッテリ５１の充放電量が制御されるとともに、電圧、電流、セル温度などに基づき高電圧バッテリ５１の充電状態ＳＯＣ(state of charge)が算出される。
【００１７】
また、ハイブリッド車両にはエンジン１１の運転状態を制御するエンジン制御ユニット５３が設けられており、このエンジン制御ユニット５３から、インジェクタ４３、スロットルバルブ、イグナイタ等に対して制御信号が出力される。さらに、エンジン制御ユニット５３には、エンジン本体や補機類に取り付けられる図示しない各種センサから、エンジン回転数、エンジントルク、冷却水温度、燃料温度、燃料圧力、エンジンルーム温度、空燃比、大気圧力などが入力されるようになっている。
【００１８】
さらに、ハイブリッド車両には、ベーパ判定手段および始動制御手段として機能するハイブリッド制御ユニット５４が設けられており、ハイブリッド制御ユニット５４によってハイブリッドシステム全体が統合制御されるようになっている。このハイブリッド制御ユニット５４には、エンジン制御ユニット５３やバッテリ制御ユニット５２が接続されるだけでなく、イグニッションスイッチ５５、インヒビタスイッチ、アクセルペダルセンサ、ブレーキペダルセンサ等の各種センサが接続されている。そして、ハイブリッド制御ユニット５４は、制御ユニット５２，５３や各種センサから入力される各種情報に基づいて車両状態を判定するとともに、インバータ５６、エンジン制御ユニット５３、バッテリ制御ユニット５２に対して制御信号を出力することにより、モータジェネレータ１２、エンジン１１、高電圧バッテリ５１等の作動状態を互いに協調させながら制御することになる。なお、インバータ５６はハイブリッド制御ユニット５４からの制御信号に応じて交流電流の電流値や周波数を制御し、交流同期型モータであるモータジェネレータ１２のモータトルクやモータ回転数を制御している。
【００１９】
また、ハイブリッド制御ユニット５４は、モータジェネレータ１２、エンジン１１、高電圧バッテリ５１に対して制御信号を出力するだけでなく、エンジン１１をクランキングするスタータモータ３０、ブレーキ倍力装置に対して負圧を供給するバキュームポンプ５７、エアコン用のコンプレッサ５８をエンジン１１に連結する電磁クラッチ５９に対して制御信号を出力するようになっている。なお、前述した各制御ユニット５１〜５３は、制御信号等を演算するＣＰＵを備えるとともに、制御プログラム、演算式、マップデータ等を格納するＲＯＭや、一時的にデータを格納するＲＡＭを備えている。
【００２０】
続いて、イグニッションスイッチ５５からの始動信号に基づき実行されるエンジン始動制御について説明する。図４はエンジン始動制御の実行手順を示すフローチャートである。図４に示すように、ステップＳ１では、冷却水温度および燃料温度が読み込まれ、続くステップＳ２では、冷却水温度が所定温度Ａを上回るか否かが判定される。ステップＳ２において、冷却水温度が所定温度Ａを上回ると判定された場合には、燃料噴射時にインジェクタ４３内においてベーパが発生するおそれがあるため、ステップＳ３に進み、燃料温度が所定温度Ｂを上回るか否かが判定される。一方、ステップＳ２において、冷却水温度が所定温度Ａを下回ると判定された場合には、ベーパの発生を回避することができるため、ステップＳ４に進み、スタータモータ３０によってエンジン１１をクランキングする通常始動処理が実行される。
【００２１】
また、ステップＳ２において、冷却水温度が所定温度Ａを上回ると判定された場合であっても、続くステップＳ３において、燃料温度が所定温度Ｂを下回ると判定された場合には、ベーパの発生を回避することができるため、ステップＳ４に進み、通常始動処理が実行される。一方、ステップＳ３において、燃料温度が所定温度Ｂを上回ると判定された場合には、燃料噴射時においてインジェクタ４３内にベーパが発生するベーパ発生状態であると判定され、続くステップＳ５において、スタータモータ３０によるエンジン１１のクランキング後にモータジェネレータ１２によって発電駆動する発電始動処理が実行される。
【００２２】
前述したように、エンジン始動時に冷却水温度および燃料温度が所定温度を上回ると判定された場合には、燃料システム４０がベーパ発生状態であると判定され、負荷機構であるモータジェネレータ１２を発電駆動させてエンジン負荷を増加させることになる。このようにエンジン負荷を増加させることによって、完爆後に生じる吸気ポート４４内の負圧を弱めることができるため、燃料噴射時にインジェクタ４３内におけるベーパの発生を抑制することが可能となる。これにより、インジェクタ４３からの燃料噴射量を確保して空燃比を適正に保つことができ、エンジン１１の始動性やアイドリングの安定性を向上させることが可能となる。
【００２３】
また、前述の説明では、エンジン始動直後に負荷機構としてのモータジェネレータ１２を駆動することによってエンジン負荷を増加させるようにしているが、これに限られることはなく、エンジン始動直後に電磁クラッチ５９を締結して負荷機構としてのコンプレッサ５８を駆動することにより、エンジン負荷を増加させるようにしても良い。特に、ベーパ発生状態と判定される状況下においては、車室温度も上昇していることが想定されるため、コンプレッサ５８を駆動することによって早急に車室内を冷却することができ、車両品質を向上させることが可能となる。また、図３に示すバキュームポンプ５７は電動ポンプであるが、エンジン１１によって駆動されるバキュームポンプを搭載し、このバキュームポンプを負荷機構として駆動することにより、エンジン負荷を増加させるようにしても良い。特に、エンジン始動時にバキュームポンプを駆動した場合には、早急にブレーキ倍力装置に対して負圧を供給することができるため、車両の安全性を向上させることが可能となる。
【００２４】
また、図４に示すフローチャートにあっては、ベーパ発生状態であると判定されたときにはモータジェネレータ１２を発電駆動しているが、この発電駆動の可否を高電圧バッテリ５１の充電状態に基づいて判定しても良い。ここで、図５は本発明の他の実施の形態であるエンジン始動装置によって実行されるエンジン始動制御の実行手順を示すフローチャートである。なお、図４に示すフローチャートと同一のステップについては、同一の符号を付してその説明を省略する。
【００２５】
図５に示すように、ステップＳ１１では、冷却水温度、燃料温度、充電状態が読み込まれ、続くステップＳ２では、冷却水温度が所定温度Ａを上回るか否かが判定される。ステップＳ２において、冷却水温度が所定温度Ａを上回ると判定された場合には、燃料噴射時にインジェクタ４３内においてベーパが発生するおそれがあるため、ステップＳ３に進み、燃料温度が所定温度Ｂを上回るか否かが判定される。一方、ステップＳ２において、冷却水温度が所定温度Ａを下回ると判定された場合には、ベーパの発生を回避することができるため、ステップＳ４に進み、通常始動処理が実行される。
【００２６】
また、ステップＳ２において、冷却水温度が所定温度Ａを上回ると判定された場合であっても、続くステップＳ３において、燃料温度が所定温度Ｂを下回ると判定された場合には、ベーパの発生を回避することができるため、ステップＳ４に進み、通常始動処理が実行される。一方、ステップＳ３において、燃料温度が所定温度Ｂを上回ると判定された場合には、燃料噴射時においてインジェクタ４３内にベーパが発生するベーパ発生状態であると判定されることになるが、発電始動処理の可否を判定するため、ステップＳ１２に進み、充電状態が所定値Ｃを上回るか否かが判定される。
【００２７】
ステップＳ１２において、充電状態が所定値Ｃを下回ると判定された場合には、高電圧バッテリ５１に電力を蓄えることができるため、ステップＳ５に進み、発電始動処理が実行される。一方、ステップＳ１２において、充電状態が所定値Ｃを上回ると判定された場合には、高電圧バッテリ５１に電力を蓄えることができないため、ステップＳ１３に進み、モータジェネレータ１２を駆動させて車両を走行させることにより、高電圧バッテリ５１の電力を消費する電力消費処理が実行される。そして、電力消費処理を実行することによって充電状態が所定値Ｃを下回ると判定された場合には、ステップＳ５に進み、発電始動処理が実行されることになる。
【００２８】
このように、発電禁止手段として機能するハイブリッド制御ユニット５４によって、充電状態が所定値Ｃを上回るときにはモータジェネレータ１２の発電駆動を禁止するようにしたので、高電圧バッテリ５１やモータジェネレータ１２を確実に保護することが可能となる。また、前述の説明では、ステップＳ１３の電力消費処理において、モータジェネレータ１２を駆動させているが、これに限られることはなく、ブレーキ倍力装置に負圧を供給するバキュームポンプ５７を駆動させるようにしても良い。また、図３に示すコンプレッサ５８はエンジン動力によって駆動されるコンプレッサ５８であるが、電動モータによって駆動されるコンプレッサを搭載し、ステップＳ１３の電力消費処理においてコンプレッサを駆動させるようにしても良い。
【００２９】
また、図４および図５に示すフローチャートにあっては、冷却水温度および燃料温度に基づいて、燃料システム４０がベーパ発生状態であるか否かを判定しているが、これに限られることはなく、エンジンルーム温度、始動後経過時間、エンジン運転領域、大気圧力、燃料圧力、エンジン回転変動、空燃比などの車両状態を示す各情報に基づきベーパ発生状態を判定しても良い。たとえば、エンジンルーム温度が所定温度を上回るときにベーパ発生状態であると判定しても良く、始動後経過時間が所定時間よりも短いときにベーパ発生状態であると判定しても良い。エンジンルーム温度が高い場合には燃料温度も高いと推定され、始動後経過時間が短い場合には燃料が十分に循環していないことから燃料温度が低下していないと推定されるためである。
【００３０】
また、エンジン運転領域が低負荷領域である場合にベーパ発生状態であると判定しても良く、大気圧力が所定値よりも低い場合にベーパ発生状態であると判定しても良い。エンジン運転領域が低負荷であると判定された場合や、大気圧力が低いと判定された場合には、吸気マニホールド４２内の圧力が低下していると推定されるためである。なお、エンジン運転領域は、エンジン回転数やエンジン負荷に基づいて算出することが可能である。また、負圧センサによって吸気マニホールド４２内の圧力を検出することにより、この吸気マニホールド４２内の負圧に基づいてベーパ発生状態を判定しても良い。
【００３１】
また、燃料圧力が所定範囲を超えて変動している場合にベーパ発生状態であると判定しても良く、エンジン回転数が所定範囲を超えて変動している場合にベーパ発生状態であると判定しても良く、エンジン排気ガスの空燃比が所定値よりもリーンである場合にベーパ発生状態であると判定しても良い。燃料圧力が大きく変動している場合には既にベーパが発生していることが推定されるためであり、エンジン回転変動が大きい場合やエンジン排気ガスの空燃比が所定値よりもリーンである場合にはベーパの発生によってエンジン１１の失火が推定されるためである。
【００３２】
本発明は前記実施の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変更可能であることはいうまでもない。たとえば、図示する場合には、ハイブリッド車両に本発明のエンジン始動装置を適用しているが、ハイブリッド車両に限られることはなく、駆動源としてエンジン１１のみを備える車両のエンジン始動時に本発明のエンジン始動装置を適用しても良い。また、ハイブリッド車両に適用する場合であっても、パラレル方式のハイブリッド車両に限られることはなく、シリーズ方式やシリーズ・パラレル方式のハイブリッド車両に対して本発明のエンジン始動装置を適用しても良い。
【００３３】
また、図示する場合には、エンジン１１をクランキングするため、減速ギヤを介してクランク軸２２に連結されるスタータモータ３０を用いているが、これに限られることはなく、クランク軸２２に直結されるモータジェネレータ１２によってエンジン１１をクランキングしても良い。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】ハイブリッド車両に搭載されるパワーユニットを示すスケルトン図である。
【図２】ハイブリッド車両に搭載される燃料システムを示す概略図である。
【図３】ハイブリッド車両の制御系を概略的に示すブロック図である。
【図４】本発明の一実施の形態であるエンジン始動装置によって実行されるエンジン始動制御の実行手順を示すフローチャートである。
【図５】本発明の他の実施の形態であるエンジン始動装置によって実行されるエンジン始動制御の実行手順を示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００３５】
１１    エンジン
１２    モータジェネレータ(負荷機構，電動モータ)
４０    燃料システム(燃料系統)
５１    高電圧バッテリ(蓄電機器)
５２    バッテリ制御ユニット(充電状態検出手段)
５４    ハイブリッド制御ユニット(ベーパ判定手段，始動制御手段，発電禁止手段)
５８    コンプレッサ(負荷機構)
【図１】
2007309300.tif 000003
【図２】
2007309300.tif 000004
【図３】
2007309300.tif 000005
【図４】
2007309300.tif 000006
【図５】
2007309300.tif 000007