(57)【要約】【課題】エンジンの始動時に、エンジンの回転数が低下することを抑制する。【解決手段】始動制御装置（１００）は、エンジン（１１）と、該エンジンをクランキング可能なモータ（１２）とを備える車両（１）に搭載され、エンジンを始動させるために、エンジンをクランキングするようにモータを制御する制御手段（２０）を備える。ここで特に、エンジンがモータによりクランキングされる際に、制御手段は、エンジンの吸気弁（１１２）及び排気弁（１１３）の少なくとも一方を継続して開弁状態とし、エンジンの点火プラグ（１１４）の点火時に前記少なくとも一方の開弁状態を解除し、前記少なくとも一方の開弁状態が解除された後、最初の圧縮完了までの期間、モータから出力されるトルクが増大するようにモータを制御する。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジンと、前記エンジンをクランキング可能なモータとを備える車両に搭載され、前記エンジンを始動させるために、前記エンジンをクランキングするように前記モータを制御する制御手段を備える始動制御装置であって、
前記エンジンが前記モータによりクランキングされる際に、前記制御手段は、前記エンジンの吸気弁及び排気弁の少なくとも一方を継続して開弁状態とし、前記エンジンの点火プラグの点火時に前記少なくとも一方の開弁状態を解除し、前記少なくとも一方の開弁状態が解除された後、最初の圧縮完了までの期間、前記モータから出力されるトルクが増大するように前記モータを制御する
ことを特徴とする始動制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えばハイブリッド車両等の車両に搭載されるエンジンの始動を制御する始動制御装置の技術分野に関する。
【背景技術】
【０００２】
この種の装置として、例えば、内燃機関の始動時に、該内燃機関のポンピングロスを低減して、始動時に要する電力を低減する装置が提案されている（特許文献１参照）。
【０００３】
或いは、エンジンのクランキング動作中に、吸気弁を継続して開弁状態とすると共に、排気弁を継続して閉弁状態とし、燃料噴射及び点火動作が行われたと判定された場合に、吸気弁及び排気弁を通常の動作状態とする装置が提案されている（特許文献２参照）。
【０００４】
或いは、内燃機関のクランキング時に、二次電池の出力可能電力の検出量が所定値以上の場合、（ｉ）内燃機関の吸排気弁を早く開き遅く閉じて吸排気弁のオーバーラップを大きくする、（ｉｉ）吸排気弁のリフト量を大きくする、及び（ｉｉｉ）吸入空気量制御装置の開口面積を増やす、のうち少なくとも一つを行い、内燃機関のポンピングロスを大きくする装置が提案されている（特許文献３参照）
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平８−１００６８９号公報
【特許文献２】特開２００７−１８２８６９号公報
【特許文献３】特開２００２−０８１３３２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上述の背景技術では、点火プラグによる点火後（即ち、吸排気弁の動作等が通常状態となった後）、最初の圧縮完了まで、エンジンをクランキングするモータが出力するトルクが通常のクランキングトルクである場合、エンジンコンプレッションの乗り越しトルクとしてクランキングトルクの一部が費やされ、エンジンの回転数が低下する可能性があるという技術的問題点がある。
【０００７】
本発明は、例えば上記問題点に鑑みてなされたものであり、エンジンの始動時に、エンジンの回転数が低下することを抑制することができる始動制御装置を提案することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の始動制御装置は、上記課題を解決するために、エンジンと、前記エンジンをクランキング可能なモータとを備える車両に搭載され、前記エンジンを始動させるために、前記エンジンをクランキングするように前記モータを制御する制御手段を備える始動制御装置であって、前記エンジンが前記モータによりクランキングされる際に、前記制御手段は、前記エンジンの吸気弁及び排気弁の少なくとも一方を継続して開弁状態とし、前記エンジンの点火プラグの点火時に前記少なくとも一方の開弁状態を解除し、前記少なくとも一方の開弁状態が解除された後、最初の圧縮完了までの期間、前記モータから出力されるトルクが増大するように前記モータを制御する。
【０００９】
本発明の始動制御装置によれば、当該始動制御装置は、エンジンと、該エンジンをクランキング可能なモータとを備える車両に搭載される。ここで、「モータ」は、ハイブリッド車両におけるエンジン制御用のモータであってもよいし、スタータモータ等のエンジンをクランキングする専用のモータであってもよい。或いは、モータ・ジェネレータ（電動発電機）において実現されるモータであってもよい。即ち、モータとして機能し得る限りにおいて、ハイブリッド車両に用いられるモータ・ジェネレータを意味してもかまわない。
【００１０】
例えばメモリ、プロセッサ等を備えてなる制御手段は、エンジンの始動要求があった場合に、エンジンを始動させるために、エンジンをクランキングするようにモータを制御する。
【００１１】
本発明では特に、制御手段は、エンジンがモータによりクランキングされる際に、先ず、エンジンの吸気弁及び排気弁の少なくとも一方を継続して開弁状態とする。すると、エンジンの燃焼室内の圧力の上昇を抑制することができるため、クランキングの初期において、比較的速やかにエンジンの回転数を上昇させることができる。
【００１２】
制御手段は、次に、エンジンの点火プラグの点火時に、吸気弁及び排気弁の少なくとも一方の開弁状態を解除する。即ち、制御手段は、点火時に、吸気弁及び排気弁の動作を通常の状態（即ち、エンジンのピストンの上下動に応じて開閉する状態）にする。
【００１３】
制御手段は、続いて、吸気弁及び排気弁の少なくとも一方の開弁状態が解除された後、最初の圧縮完了までの期間、モータから出力されるトルクが増大するようにモータを制御する。
【００１４】
ここで、吸気弁及び排気弁の少なくとも一方が継続して開弁されていた状態から、吸気弁及び排気弁が通常動作を行う状態に移行すると、コンプレッションの乗り越しトルク（例えば、吸気弁及び排気弁が閉弁状態である時にピストンを上死点まで押し上げるためのトルク）として、モータから出力されるトルクの一部が消費される。すると、エンジンの回転数が低下し、エンジンの回転数が、例えば共振を生じる回転数となる可能性がある。
【００１５】
しかるに本発明では、上述の如く、制御手段により、吸気弁及び排気弁の少なくとも一方の開弁状態が解除された後、最初の圧縮完了までの期間、モータから出力されるトルクが増大するようにモータが制御される。このため、エンジンの始動時に、エンジンの回転数が低下することを抑制することができる。この結果、例えば、エンジンの回転数が共振を生じる回転数となることを抑制することができる。
【００１６】
本発明の作用及び他の利得は次に説明する実施するための形態から明らかにされる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の実施形態に係る始動制御装置が搭載される車両の構成を示すブロック図である。
【図２】バルブのリフト量とコンプレッショントルクと各々の時間変動の一例を示す図である。
【図３】本発明の実施形態に係るエンジン回転数、クランキングトルク、常開き実施フラグ、コンプレッショントルク及び制振制御トルク各々の時間変動の一例を示す図である。
【図４】比較例に係るエンジン回転数、クランキングトルク、常開き実施フラグ、コンプレッショントルク及び制振制御トルク各々の時間変動の一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
本発明の始動制御装置の実施形態について、図面に基づいて説明する。
【００１９】
先ず、本発明の実施形態に係る始動制御装置が搭載される車両の構成について、図１を参照して説明する。図１は、本実施形態に係る始動制御装置が搭載される車両の構成を示すブロック図である。尚、図１では、説明の便宜上、本実施形態に直接関係する部材のみを示し、その他の部材については図示を省略している。
【００２０】
図１において、車両１は、エンジン１１、モータ・ジェネレータ（ＭＧ１）１２、モータ・ジェネレータ（ＭＧ２）１３、動力分配機構１４、バッテリ１６、パワーコントロールユニット（ＰＣＵ）１７及びＥＣＵ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ  Ｃｏｎｔｒｏｌ  Ｕｎｉｔ）２０を備えて構成されている。
【００２１】
エンジン１１は、クランクシャフト１１１、吸気弁１１２、排気弁１１３、点火プラグ１１４及びピストン１１５を備えて構成されている。
【００２２】
動力分配機構１４は、サンギヤと、ピニオンギヤと、該ピニオンギヤを自転及び公転可能に支持するキャリアと、リングギヤとを含んでなる遊星歯車機構を備えて構成されている。
【００２３】
動力分配機構１４のキャリア軸１４１は、例えばトーショナルダンパ等のダンパ１５を介して、エンジン１１のクランクシャフト１１１に接続されている。動力分配機構１４のサンギヤ軸１４２は、モータ・ジェネレータ１２の回転軸に接続されている。動力分配機構１４のリングギヤ軸（即ち、駆動軸）１４３は、駆動輪１９に接続された減速機構１８、及びモータ・ジェネレータ１３に接続されている。尚、キャリア軸１４１、サンギヤ軸１４２及びリングギヤ軸１４３は、実際には同軸上に配置されているが、ここでは説明の便宜上、軸が延びる方向を互いに異ならしめている。
【００２４】
バッテリ１６は、直流電流と交流電流とを適切に制御可能なパワーコントロールユニット１７を介して、モータ・ジェネレータ１２及び１３各々に電気的に接続されている。バッテリ１６は、モータ・ジェネレータ１２及び１３各々に対して電力を供給可能、且つモータ・ジェネレータ１２及び１３各々の回生電力により充電可能に構成されている。
【００２５】
始動制御装置１００は、エンジン１１を始動させるために、該エンジン１１をクランキングするようにモータ・ジェネレータ１２を制御するＥＣＵ２０を備えて構成されている。本実施形態に係る「モータ・ジェネレータ１２」及び「ＥＣＵ２０」は、夫々、本発明に係る「モータ」及び「制御手段」の一例である。つまり、本実施形態では、車両１の各種電子制御用のＥＣＵ２０の一部を始動制御装置１００の一部として用いている。
【００２６】
ここで、エンジン１１をモータ・ジェネレータ１２によりクランキングしている際に、吸気弁１２及び排気弁１３各々が、所定の周期で開弁状態と閉弁状態とを繰り返す（以降、適宜、“通常の動作”と称する）と、ピストン１１５が上下運動することに起因してシリンダの容積が変動するために、クランキングトルクが変動する。加えて、該クランキングトルクの変動が、例えばダンパ１５等により変化されるので、該クランキングトルクの変動が助長されて、駆動系に係る振動が顕著になる可能性がある。
【００２７】
具体的には例えば、エンジン１１のクランキング時に、吸気弁１２及び排気弁１３各々が、通常の動作をしていると、図２において点線で示すように、ピストン１１５が上下運動することに起因して、比較的大きなコンプレッショントルクが生じるため、クランキングトルクが変動する。
【００２８】
図２は、バルブのリフト量とコンプレッショントルクと各々の時間変動の一例を示す図である。図２において「ＩＶＣ」、「ＴＤＣ」及び「ＥＶＯ」は、夫々、「吸気弁１２の閉弁時期（Ｉｎｔａｋｅ  Ｖａｌｖｅ  Ｃｌｏｓｉｎｇ）」、「上死点（Ｔｏｐ  Ｄｅａｄ  Ｃｅｎｔｅｒ）」及び「排気弁１３の開弁時期（Ｅｘｈａｕｓｔ  Ｖａｌｖｅ  Ｏｐｅｎｉｎｇ）」を意味する。
【００２９】
図２において、「ＩＶＣ」から「ＴＤＣ」までの期間に生じるコンプレッショントルクは、吸気弁１２及び排気弁１３が閉弁状態である時に、ピストン１１５を上死点まで押し上げるためのトルク（即ち、圧縮行程におけるコンプレッショントルク）である。他方、「ＴＤＣ」から「ＥＶＯ」までの期間に生じるコンプレッショントルクは、吸気弁１２及び排気弁１３が閉弁状態である時に、ピストン１１５を下死点まで引き下げるためのトルク（即ち、膨張行程におけるコンプレッショントルク）である。
【００３０】
そこで、本実施形態に係るＥＣＵ２０は、エンジン１１がモータ・ジェネレータ１２によりクランキングされる際に、吸気弁１２及び排気弁１３の少なくとも一方を継続して開弁状態とする（以降、適宜“常開き制御”と称する）。
【００３１】
具体的には例えば、吸気弁１２を継続して開弁状態とする場合、ＥＣＵ２０は、図２において実線で示すように、吸気弁１２のリフト量を制御する。但し、この場合にも、例えば吸気弁１２と吸気通路との間隙における空気抵抗等に起因して、わずかにコンプレッショントルクが発生する（図２下段の実線参照）。
【００３２】
このように、エンジン１１のクランキング時には、クランキングトルクが変動するために、大なり小なり駆動系に係る振動が生じる。そこで、ＥＣＵ２０は、駆動系に係る振動を抑制するためのトルク（以降、適宜“制振トルク”と称する）を演算して、該演算された制振トルクに応じて、モータ・ジェネレータ１２の出力トルクを制御する。この結果、駆動系に係る振動を効果的に抑制することができる。
【００３３】
次に、ＥＣＵ２０が、エンジン１１のクランキング時に実施する、モータ・ジェネレータ１２の制御処理について、図３を参照して説明する。図３は、実施形態に係るエンジン回転数、クランキングトルク、常開き実施フラグ、コンプレッショントルク及び制振制御トルク各々の時間変動の一例を示す図である。
【００３４】
尚、図３において、「クランキングトルク」は、「モータ・ジェネレータ１２の出力トルク」と同義である。また、図３のクランキングトルクの時間変動を示すグラフにおいて、実線は、本実施形態に係るクランキングトルクの時間変動を表わしており、点線は、従来のクランキングトルクの時間変動を表わしている。
【００３５】
図３において、ＥＣＵ２０は、エンジン１１のクランキング開始時から、エンジン１１の回転数が共振帯を通過するまで（即ち、図３における時刻ｔ１まで）の期間を可能な限り短縮するために、時刻ｔ１までは、比較的大きなクランキングトルクを出力するようにモータ・ジェネレータ１２を制御する。
【００３６】
本実施形態では特に、ＥＣＵ２０は、時刻ｔ１までは、吸気弁１２及び排気弁１３の少なくとも一方を常開き制御している（図３における「常開き実施フラグ」参照）。このため、時刻ｔ１までは、コンプレッショントルクがほとんど生じないため、従来に比べて、クランキングトルクを低減することができる。この結果、エンジン１１の始動に費やされる電力量を抑制することができる。
【００３７】
次に、ＥＣＵ２０は、エンジン１１の回転数が共振帯を通過した場合、直ちに、吸気弁１２及び排気弁１３が通常の動作を行うように、吸気弁１２及び排気弁１３を夫々制御する（即ち、常開き制御を解除する）。ＥＣＵ２０は、常開き制御の解除と並行して、例えばガソリン等の燃料を噴射するように燃料噴射弁（図示せず）を制御すると共に、混合気に点火するように点火プラグ１１４を制御する。
【００３８】
続いて、ＥＣＵ２０は、常開き制御が解除されてから（即ち、図３における時刻ｔ１から）、最初の圧縮完了まで（即ち、図３における時刻ｔ２まで）の期間、モータ・ジェネレータ１２から出力されるクランキングトルクが、従来に比べて増大するように、該モータ・ジェネレータ１２を制御する。
【００３９】
図３のコンプレッショントルクの時間変動のグラフに示すように、時刻ｔ１以降は、常開き制御が解除されたことに起因して、比較的大きなコンプレッショントルクが生じる。すると、モータ・ジェネレータ１２から出力されたクランキングトルクの一部が、コンプレッショントルクの乗り越しトルクとして消費される。すると、何らの対策も採らなければ、クランキングトルクが減少したことに起因して、エンジン１１の回転数が低下する可能性がある。このため、例えば、エンジン１１の回転数が共振を生じる回転数となり、運転者等に違和感を与える可能性がある。
【００４０】
しかるに本実施形態では、上述の如く、ＥＣＵ２０により、時刻ｔ１から時刻ｔ２までの期間、モータ・ジェネレータ１２から出力されるクランキングトルクが、従来に比べて増大するように、該モータ・ジェネレータ１２が制御される。このため、エンジン１１のクランキング時に、エンジン１１の回転数が低下することを抑制することができる。
【００４１】
更に、本実施形態では、時刻ｔ２以降は、ＥＣＵ２０により、モータ・ジェネレータ１２から出力されるクランキングトルクが、予め設定された値になるように、該モータ・ジェネレータ１２が制御される。このように構成すれば、エンジン１１の始動に費やされる電力量を抑制することができる。
【００４２】
＜比較例＞
次に、比較例に係るＥＣＵが、エンジンのクランキング時に実施する、モータ・ジェネレータの制御処理について、図４を参照して説明する。図４は、図３と同趣旨の、比較例に係るエンジン回転数、クランキングトルク、常開き実施フラグ、コンプレッショントルク及び制振制御トルク各々の時間変動の一例を示す図である。
【００４３】
図４において、ＥＣＵは、エンジンの吸気弁及び排気弁の常開き制御を行わないので、エンジンのクランキング開始時から、比較的大きなコンプレッショントルクが発生する。このため、ＥＣＵは、コンプレッショントルクの乗り越しトルクを考慮したクランキングトルクがモータ・ジェネレータから出力されるように、該モータ・ジェネレータが制御される。この結果、クランキングトルクが比較的大きくなり、エンジン１１の始動に費やされる電力量が比較的大きくなる可能性がある。
【００４４】
本発明は、上述した実施形態に限られるものではなく、特許請求の範囲及び明細書全体から読み取れる発明の要旨或いは思想に反しない範囲で適宜変更可能であり、そのような変更を伴う始動制御装置もまた本発明の技術的範囲に含まれるものである。
【符号の説明】
【００４５】
１…車両、１１…エンジン、１２、１３…モータ・ジェネレータ、１４…動力分配機構、１６…バッテリ、１７…パワーコントロールユニット、２０…ＥＣＵ、１００…始動制御装置、１１２…吸気弁、１１３…排気弁、１１４…点火プラグ
【図１】
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【図２】
2012067646.tif 000004
【図３】
2012067646.tif 000005
【図４】
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