(57)【要約】【課題】内燃機関の始動制御装置において、内燃機関の冷間始動時における始動性を向上させることができる技術を提供する。【解決手段】内燃機関を回転させる電動モータと、内燃機関に供給される燃料の性状を検出する燃料性状検出手段と、を備え、燃料性状検出手段により検出される燃料性状に基づいて内燃機関を始動させる前に電動モータにて該内燃機関を回転させる（Ｓ１０４）。電動モータにて内燃機関を回転させることにより摩擦熱が発生し、該内燃機関の温度が上昇する。【選択図】図３
2007285269.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関を回転させる電動モータと、
前記内燃機関に供給される燃料の性状を検出する燃料性状検出手段と、
を備え、
前記燃料性状検出手段により検出される燃料性状に基づいて、前記内燃機関を始動させる前に前記電動モータが該内燃機関を回転させることを特徴とする内燃機関の始動制御装置。
【請求項２】
前記電動モータにより所定時間以上前記内燃機関を回転させた後に該内燃機関を始動させ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】
前記内燃機関の温度に関する値を検出する機関温度検出手段を更に備え、
前記機関温度検出手段により検出される値が所定温度よりも低い場合には、前記内燃機関の始動前に前記電動モータが内燃機関を回転させ、
前記機関温度検出手段により検出される値が所定温度以上の場合には、前記内燃機関の始動前に前記電動モータが該内燃機関を回転させない、
ことを特徴とする請求項１または２に記載の内燃機関の始動制御装置。
【請求項４】
前記内燃機関は、少なくともアルコールを含む複数の燃料を混合して用い、
前記燃料性状検出手段は、前記内燃機関に供給される燃料中のアルコールの濃度を検出し、
前記内燃機関の始動前に、前記燃料性状検出手段により検出されるアルコールの濃度が高いほど、前記電動モータが該内燃機関を回転させる時間を長くすることを特徴とする請求項１から３の何れかに記載の内燃機関の始動制御装置。
【請求項５】
前記内燃機関は、少なくともアルコールを含む複数の燃料を混合して用い、
前記燃料性状検出手段は、前記内燃機関に供給される燃料中のアルコールの濃度を検出し、
前記内燃機関の始動前に、前記燃料性状検出手段により検出されるアルコールの濃度が所定濃度よりも高い場合には、前記電動モータが該内燃機関を回転させ、
前記内燃機関の始動前に、前記燃料性状検出手段により検出されるアルコールの濃度が所定濃度以下の場合には、前記電動モータが該内燃機関を回転させない、
ことを特徴とする請求項１から４の何れかに記載の内燃機関の始動制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関の始動制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
燃費向上のために車両の停止時に運転者の操作によらず内燃機関を停止させる技術が知られている。また、ハイブリッド車においては、内燃機関を停止させつつモータにより走行することができる。
【０００３】
ところで、内燃機関はその温度が低いときに始動性が悪化する。そのため、内燃機関の暖機が完了する前に該内燃機関を自動停止させると、該内燃機関の再始動時が困難となるおそれがある。
【０００４】
ここで、燃料の性状が異なると、該燃料の蒸発温度または着火温度等が異なることになるため、燃料の着火のしやすさが異なることがある。そして、これらが異なると内燃機関の始動性も異なることになる。例えば、内燃機関の低温始動時には、機関始動可能な冷却水温度の下限値が燃料の性状により変わる。そのため、ある燃料では良好に始動できる状態であっても、他の燃料では始動が困難となることがある。
【０００５】
例えばアルコールは気化潜熱が高く、蒸発性がガソリンよりも劣るため、アルコールとガソリンとを混合した燃料を用いる場合には、ガソリンのみを燃料としても用いる場合と比較して、低温時の始動性が劣る。
【０００６】
そして、アルコールとガソリンとを混合して混合燃料として用いる内燃機関において、燃料中のアルコール濃度が高いときには、内燃機関の冷間始動時に燃料を加熱しつつ燃料噴射量を低減させることにより燃料の気化を促進させ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】特開平６−１０１６０８号公報
【特許文献２】特開２００４−５２６７２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかし、燃料を加熱するために加熱装置を備える必要があるため、コストアップする。また、加熱装置を取り付けるためのスペースも必要となる。そして、内燃機関の始動性の更なる向上が望まれている。
【０００８】
本発明は、上記したような問題点に鑑みてなされたものであり、内燃機関の始動制御装置において、内燃機関の冷間始動時における始動性を向上させることができ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】
【０００９】
上記課題を達成するために本発明による内燃機関の始動制御装置は、以下の手段を採用した。すなわち、本発明による内燃機関の始動制御装置は、
内燃機関を回転させる電動モータと、
前記内燃機関に供給される燃料の性状を検出する燃料性状検出手段と、
を備え、
前記燃料性状検出手段により検出される燃料性状に基づいて、前記内燃機関を始動させる前に前記電動モータが該内燃機関を回転させることを特徴とする。
【００１０】
燃料性状検出手段は、例えば複数種類の燃料の混合割合、混合燃料中の特定の燃料の濃度、または燃料の種類等を検出する。ここで、燃料の性状が異なると、蒸発のしやすさや着火のしやすさが異なるため、内燃機関の始動性が変わることがある。
【００１１】
ところで、内燃機関の始動前に電動モータにより該内燃機関を回転させると、これに伴って運動する部材により摩擦熱が発生し、該内燃機関の温度が上昇する。これにより、燃料に着火しやすくなるので、内燃機関の始動性を向上させることができる。
【００１２】
そして、燃料性状に基づいて内燃機関を回転させることにより、燃料性状に応じた温度上昇が可能となる。例えば、低温で始動性が悪くなる燃料性状の場合には始動前に内燃機関が回転される。また、例えば、燃料性状が低温で始動性が悪くなる性質であるほど、始動前により長い時間内燃機関を回転させてもよい。つまり、燃料性状が低温で始動性が悪くなる性質であるほど、機関温度をより高くしてもよい。一方、内燃機関の始動性が良好である燃料性状の場合には、電動モータによる内燃機関の回転を行なわなくてもよい。したがって、必要以上に内燃機関を回転させて電力を無駄に消費したり、内燃機関の回転が不足しているために始動性が悪化したりすることを抑制できる。
【００１３】
本発明においては、前記電動モータにより所定時間以上前記内燃機関を回転させた後に該内燃機関を始動させることができる。
【００１４】
ここで、所定時間は、内燃機関の始動性を向上させるために必要となる時間とすることができる。この所定時間は、燃料性状または機関温度に基づいて変更することができる。このように、所定時間以上内燃機関を回転させることにより、内燃機関の温度を、該内燃機関を良好に始動させるために必要となる温度まで上昇させることができる。
【００１５】
本発明においては、前記内燃機関の温度に関する値を検出する機関温度検出手段を更に備え、
前記機関温度検出手段により検出される値が所定温度よりも低い場合には、前記内燃機関の始動前に前記電動モータが内燃機関を回転させ、
前記機関温度検出手段により検出される値が所定温度以上の場合には、前記内燃機関の始動前に前記電動モータが該内燃機関を回転させない、
ことができる。
【００１６】
ここで、所定温度は、内燃機関の始動を良好に行なうことができる機関温度の下限値とすることができる。この所定温度は、燃料性状に基づいて変更することができる。
【００１７】
つまり、内燃機関の始動前に電動モータにより該内燃機関を回転させるか否かは、機関温度検出手段により検出される機関温度が所定温度よりも低いか否かにより判断される。すなわち、機関温度が所定温度よりも低い場合には機関始動前に電動モータにより内燃機関が回転され、所定温度以上の場合には電動モータによる内燃機関の回転は行なわれない。
【００１８】
なお、内燃機関の温度に関する値とは、燃料の着火性に影響を与える部材または部分の温度としてもよく、内燃機関の周りの空気の温度としてもよい。
【００１９】
本発明においては、前記内燃機関は、少なくともアルコールを含む複数の燃料を混合して用い、
前記燃料性状検出手段は、前記内燃機関に供給される燃料中のアルコールの濃度を検出し、
前記内燃機関の始動前に、前記アルコール濃度検出手段により検出されるアルコールの濃度が高いほど、前記電動モータが該内燃機関を回転させる時間を長くすることができる。
【００２０】
アルコールはガソリン等と比較して気化潜熱が高いため蒸発し難く、一般に、低温時の着火性が劣る。そのため、アルコール濃度が高いほど、機関温度がより高い温度で始動させるように、電動モータによる内燃機関の始動前の該内燃機関の回転を行なう時間を長くする。つまり、アルコール濃度が高いほど始動性が劣るため、より高い温度で始動させる。これにより、アルコール濃度に応じた機関温度で始動させることができるので、始動性を向上させることができる。また、内燃機関を無駄に回転させて電力が消費されてしまうのを抑制できる。
【００２１】
なお、アルコールは、メタノールまたはエタノールとしてもよい。
【００２２】
また、本発明においては、前記内燃機関は、少なくともアルコールを含む複数の燃料を混合して用い、
前記燃料性状検出手段は、前記内燃機関に供給される燃料中のアルコールの濃度を検出し、
前記内燃機関の始動前に、前記アルコール濃度検出手段により検出されるアルコールの濃度が所定濃度よりも高い場合には、前記電動モータが該内燃機関を回転させ、
前記内燃機関の始動前に、前記アルコール濃度検出手段により検出されるアルコールの濃度が所定濃度以下の場合には、前記電動モータが該内燃機関を回転させない、
ことができる。
【００２３】
所定濃度とは、内燃機関の始動性が良好となるアルコール濃度の下限値とすることができる。したがって、内燃機関の始動前に電動モータにより該内燃機関を回転させなければ始動性が悪化する場合に内燃機関を回転させるので、内燃機関の始動性を向上させることができると共に、内燃機関を無駄に回転させることを抑制できる。
【発明の効果】
【００２４】
本発明によれば、内燃機関の冷間始動時における始動性を向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
以下、本発明に係る内燃機関の始動制御装置の具体的な実施態様について図面に基づいて説明する。
【実施例１】
【００２６】
図１は、本実施例に係る内燃機関の始動制御装置を適用する内燃機関１、並びにその吸気系および排気系の概略構成を示す図である。図１に示す内燃機関１は、水冷式の４サイクルエンジンである。内燃機関１は、ガソリンおよびアルコールを任意の割合で混合した混合燃料を用いることができる。
【００２７】
内燃機関１には、燃焼室２へ通じる吸気通路３が接続されている。この吸気通路３の途中には、内燃機関１の吸入空気量を測定するエアフローメータ４が取り付けられている。また、エアフローメータ４よりも内燃機関１側の吸気通路３には、スロットル５が設けられている。このスロットル５には、該スロットル５の開度に応じた信号を出力するスロットル開度センサ５１が取り付けられている。このスロットル開度センサ５１の出力信号により内燃機関１の負荷を検出することができる。そして、エアフローメータ４またはスロットル開度センサ５１の出力信号に基づいて内燃機関１に供給する燃料量が算出される。
【００２８】
スロットル５よりも内燃機関１側の吸気通路３には、該吸気通路３内に燃料を噴射する燃料噴射弁６が取り付けられている。燃料噴射弁６には、燃料供給管６１が接続され該燃料供給管６１内には燃料が流れている。また、燃料供給管６１には、該燃料供給管６１内を流れる燃料のアルコール濃度を検出するアルコール濃度センサ６２が取り付けられている。なお、本実施例ではアルコール濃度センサ６２が、本発明における燃料性状検出手段に相当する。
【００２９】
一方、内燃機関１には、燃焼室２へ通じる排気通路７が接続されている。排気通路７の途中には、該排気通路７を流通する排気の空燃比に対応した電気信号を出力する空燃比センサ９が取り付けられている。
【００３０】
そして、内燃機関１には、該内燃機関の冷却水温度を検出する冷却水温度センサ１２が取り付けられている。
【００３１】
次に、図２は、本実施例に係るハイブリッドシステムの概略構成図である。本実施例によるハイブリッド車は、内燃機関１、動力分割機構３１、電動モータ３２、発電機３３、バッテリ３４、インバータ３５、車軸３６、減速機３７、車輪３８を備えて構成されている。
【００３２】
動力分割機構３１は、内燃機関１からの出力を発電機３３や車軸３６に振り分けている。この動力分割機構３１は、電動モータ３２からの出力を車軸３６に伝達する機能をも有する。電動モータ３２は、減速機３７を介して車軸３６と比例した回転数にて回転する。該電動モータ３２は、通常運転時には必要に応じて内燃機関１の出力を補助することもできる。また、電動モータ３２及び発電機３３には、インバータ３５を介してバッテリ３４が接続されている。そして、発電機３３は、内燃機関１からの動力を得て発電しバッテリ３４の充電を行う。
【００３３】
このように構成されたハイブリッドシステムでは、内燃機関１の出力若しくは電動モータ３２の出力により車軸３６を回転させ、車輪３８が駆動される。また、内燃機関１の出力と電動モータ３２の出力とを合わせて車軸３６を回転させ、車輪３８を駆動することもできる。さらに、電動モータ３２の出力により内燃機関１を回転させることもできる。
【００３４】
以上述べたように構成された内燃機関１には、該内燃機関１を制御するための電子制御ユニットであるＥＣＵ１０が併設されている。このＥＣＵ１０は、内燃機関１の運転条件や運転者の要求に応じて内燃機関１の運転状態を制御する。ＥＣＵ１０には前記センサの他、機関回転数に応じた信号を出力するクランクポジションセンサ１１、及び外気温度を検出する外気温度センサ１３が電気配線を介して接続され、これらセンサの出力信号が入力されるようになっている。一方、ＥＣＵ１０には、燃料噴射弁６が電気配線を介して接続され、この燃料噴射弁６はＥＣＵ１０により制御される。
【００３５】
なお、本実施例では冷却水温度センサ１２または外気温度センサ１３が、本発明における機関温度検出手段に相当する。
【００３６】
そして、本実施例では、車両の低速走行時であって所定の条件を満たす場合、および車両の停止時であって所定の条件を満たす場合に、運転者の意思によらずＥＣＵ１０が内燃機関１を停止させる。なお、車両の低速走行時には、内燃機関１の変わりに電動モータ３２により車輪３８を駆動させる。
【００３７】
このような場合、内燃機関１の暖機が完了していなときであっても内燃機関１が停止されることがある。そうすると、内燃機関１を再度始動させるときに該内燃機関１の始動が
困難となるおそれがある。また、車両を駐車していたときにも内燃機関１が停止されることにより該内燃機関の温度が低下するので、該内燃機関１の始動が困難となる場合もある。そのため、本実施例では、内燃機関１の始動が困難と予想される場合には、内燃機関１の始動前に電動モータ３２により内燃機関１を回転させる。そして、内燃機関１が始動されるまでは、電動モータ３２により車輪３８を駆動させる。
【００３８】
ここで、本実施例においては、混合燃料中のアルコール濃度に基づいて、内燃機関１の始動前に電動モータ３２により該内燃機関１を回転させるか否か判断する。すなわち、混合燃料中のアルコール濃度が高いほど燃料の着火性が低下するので、内燃機関１の始動性が低下する。そのため、内燃機関１の自動停止を行なった場合にアルコール濃度によっては内燃機関１を始動させ難くなる。そこで、内燃機関１の始動を良好に行なうことができる状態となってから、該内燃機関１を始動させる。
【００３９】
内燃機関１の始動を良好に行なうことができる状態とは、例えば内燃機関１の冷却水温度が閾値以上の場合とすることができる。この閾値は、アルコール濃度と関連付けて予め実験等により求めておいてもよい。
【００４０】
一方、混合燃料中のアルコール濃度が高い場合には内燃機関１の始動性が低下するおそれがあるが、逆にアルコール濃度が低い場合には、機関温度が低い場合であっても内燃機関１を始動させることができる。したがって、本実施例では、混合燃料中のアルコール濃度が所定濃度よりも高い場合において、内燃機関１の始動前に電動モータ３２により該内燃機関１を回転させる。
【００４１】
同様に、外気温度が低いと、内燃機関１の始動性が低下するおそれがある。したがって、本実施例では、外気温度が所定温度よりも低い場合において、内燃機関１の始動前に電動モータ３２により該内燃機関１を回転させる。
【００４２】
次に、本実施例に係る内燃機関１の始動制御のフローについて説明する。図３は、本実施例に係る内燃機関１の始動制御のフローを示したフローチャートである。本ルーチンは、運転者によりイグニッションキーがＯＮとされた場合やアクセルペダルが踏まれた場合等、内燃機関１を始動させる動作や車両を発進させる動作が行なわれたときに実行される。また、車速が速くなり車輪３８の駆動源を電動モータ３２から内燃機関１に切り替える場合にも実行される。
【００４３】
ステップＳ１０１では、外気温度ＴＡおよびアルコール濃度ＣＡが読み込まれる。すなわち、内燃機関１の始動性に影響を与える値が読み込まれる。外気温度ＴＡは、外気温度センサ１３により得ることができる。また、アルコール濃度ＣＡは、アルコール濃度センサ６２により得ることができる。なお、アルコール濃度センサ６２を用いずに、空燃比センサ９により検出される空燃比に基づいた燃料供給量のフィードバック制御時のフィードバック値からアルコール濃度ＣＡを推定してもよい。
【００４４】
ステップＳ１０２では、電動モータ３２が作動される。すなわち、低速運転時には電動モータ３２により車輪３８が駆動させるため、先ずは電動モータ３２が作動される。これにより、車両を走行させることができる。
【００４５】
ステップＳ１０３では、アルコール濃度ＣＡが所定濃度Ｃ０よりも高く、且つ外気温度ＴＡが所定温度Ｔ０よりも低いか否か判定される。
【００４６】
すなわち、本ステップでは、内燃機関１の始動前に該内燃機関１を電動モータ３２により回転させる必要があるか否か判定される。所定濃度Ｃ０および所定温度Ｔ０は、内燃機
関１を良好に始動させることのできる閾値として予め実験等により求めてＥＣＵ１０に記憶させておく。所定濃度Ｃ０は、例えば５０％としてもよい。なお、所定温度Ｔ０はアルコール濃度ＣＡに基づいて変更してもよく、所定濃度Ｃ０は外気温度ＴＡに基づいて変更してもよい。
【００４７】
また、アルコール濃度ＣＡおよび外気温度ＴＡに代えて、またはこれと共に、冷却水温度ＷＡが所定温度Ｗ０よりも低いか否か判定してもよい。この所定温度Ｗ０も、内燃機関１を良好に始動させることのできる閾値として予め実験等により求めてＥＣＵ１０に記憶させておく。同様に、潤滑油温度に基づいて判定してもよい。
【００４８】
ステップＳ１０３で肯定判定がなされた場合にはステップＳ１０４へ進み、一方否定判定がなされた場合には電動モータ３２による内燃機関１の回転は必要ないのでステップＳ１０７へ進む。
【００４９】
ステップＳ１０４では、電動モータ３２の出力が内燃機関１に伝えられる。すなわち、動力分割機構３１は、電動モータ３２からの出力を内燃機関１に伝達する。これにより、内燃機関１が電動モータ３２により回転されるので、該内燃機関１の温度を上昇させることができる。
【００５０】
ステップＳ１０５では、電動モータ３２により内燃機関１が回転されている時間τＡが所定時間τ０以上であるか否か判定される。本ステップでは、内燃機関１の温度が十分に上昇して、該内燃機関１を良好に始動させることができるか否か判定される。
【００５１】
所定時間τ０は、内燃機関１を良好に始動させることのできる時間として予め実験等により求めてＥＣＵ１０に記憶させておく。また、所定時間τ０は、アルコール濃度ＣＡ、外気温度ＴＡ、または冷却水温度に応じて決定してもよい。すなわち、アルコール濃度ＣＡが高いほど、また外気温度ＴＡが低いほど、さらには冷却水温度が低いほど、所定時間τ０を長くしてもよい。さらに、シリンダヘッドの温度が低いほど所定時間τ０を長くしてもよい。このようにすることで、内燃機関１の始動性が低いときほど、より長く内燃機関１が回転されるため、内燃機関１の始動性に応じて機関温度を上昇させることができる。この場合、ステップＳ１０３の判定を省略してもよい。
【００５２】
ステップＳ１０５で肯定判定がなされた場合には内燃機関を始動させるためにステップＳ１０６へ進み、一方否定判定がなされた場合には内燃機関１の温度を上昇させるためにステップＳ１０４へ戻る。
【００５３】
ステップＳ１０６では、電動モータ３２による内燃機関１の回転が停止される。
【００５４】
ステップＳ１０７では、内燃機関１が始動される。すなわち、燃料噴射弁６から燃料が噴射される。
【００５５】
このようにして、内燃機関１の始動前に該内燃機関１を電動モータ３２にて回転させることができるので、内燃機関１の始動前に該内燃機関１の温度を上昇させることができる。これにより、混合燃料中のアルコール濃度が高い場合であっても、内燃機関１の冷間始動時の始動性を向上させることができる。また、アルコール濃度や外気温度に応じて電動モータ３２による内燃機関１の回転を行うため、電力消費量を低減することができる。さらに、内燃機関１が始動されるまでは電動モータ３２により走行が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００５６】
【図１】実施例に係る内燃機関の始動制御装置を適用する内燃機関、並びにその吸気系および排気系の概略構成を示す図である。
【図２】実施例に係るハイブリッドシステムの概略構成図である。
【図３】実施例に係る内燃機関の始動制御のフローを示したフローチャートである。
【符号の説明】
【００５７】
１     内燃機関
２     燃焼室
３     吸気通路
４     エアフローメータ
５     スロットル
６     燃料噴射弁
７     排気通路
９     空燃比センサ
１０   ＥＣＵ
１１   クランクポジションセンサ
１２   冷却水温度センサ
１３   外気温度センサ
３１   動力分割機構
３２   電動モータ
３３   発電機
３４   バッテリ
３５   インバータ
３６   車軸
３７   減速機
３８   車輪
５１   スロットル開度センサ
６１   燃料供給管
６２   アルコール濃度センサ
【図１】
2007285269.tif 000003
【図２】
2007285269.tif 000004
【図３】
2007285269.tif 000005