(57)【要約】【課題】エンジンの始動性を向上させることができるエンジンの始動制御装置を提供すること。【解決手段】エンジン２の各気筒ごとに燃料を噴射する燃料噴射弁２１と、エンジン２のクランクシャフト２ａが所定角分回転するごとにパルスを発生させるクランク角信号を出力するクランク角センサ２４と、クランク角信号からエンジン２のクランクシャフト２ａの角速度を検出する角速度検出部３１と、角速度検出部３１が検出したクランクシャフト２ａの角速度の所定の時間間隔での上昇量が角速度上昇量閾値より大きいと判定した場合、エンジン２の燃料噴射量を減少させる制御部３２と、を備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料噴射により始動するエンジンの始動制御装置であって、
前記エンジンのクランクシャフトの角速度を検出する角速度検出部と、
前記エンジンの始動中に、前記角速度検出部の検出したクランクシャフトの角速度の上昇量が角速度上昇量閾値以上であると判定した場合、前記エンジンへの燃料噴射量を減少させる制御部と、を備えるエンジンの始動制御装置。
【請求項２】
前記制御部は、前記エンジンへの燃料噴射量を減少させる場合、予め設定された時間間隔ごとに予め設定された減少量ずつ減少させる請求項１に記載のエンジンの始動制御装置。
【請求項３】
前記制御部は、前記エンジンへの燃料噴射量を減少させたとき、前記角速度が下降していると判定した場合、前記エンジンへの燃料噴射量を増加させる請求項１または２に記載のエンジンの始動制御装置。
【請求項４】
前記角速度の上昇量は、前記エンジンの膨張行程中の角速度に基づいて求められる請求項１から３のいずれか１項に記載のエンジンの始動制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エンジンの始動制御装置に関し、特に、燃料噴射により始動するエンジンの始動制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
内燃機関型のエンジンにおいて、始動時にはエンジン完爆後の通常運転時に比べて燃料噴射量を増量している。一方、エンジン完爆後の通常運転では、始動時の燃料噴射量では空燃比がリッチとなるため、燃料噴射量を減量する必要がある。
【０００３】
特許文献１には、エンジン始動時に、スタータモータによるエンジンのクランキング開始時から上限燃料噴射量となるまで燃料噴射量を漸増させるとともに、スタータモータによるクランキングが終了してからは燃料噴射量を漸減させ、エンジンが完爆回転数となったら通常の燃料噴射量とすることが記載されている。これより、エンジンの始動時に空燃比がオーバリッチとなることを防止でき、エンジンの回転数をスムーズに上昇させてエンジンの立ち上がりを迅速に行うことができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００１−１７３４９０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、このようなエンジンの始動制御装置にあっては、クランキングが終了することでエンジンの燃料噴射量の減量を開始しているため、エンジン温度等のエンジンの状態によってはエンジン回転数が上昇せず、エンジンの始動に失敗するおそれがある。
そこで、本発明は、エンジンの始動性を向上させることができるエンジンの始動制御装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するエンジンの始動制御装置の発明の一態様は、燃料噴射により始動するエンジンの始動制御装置であって、エンジンのクランクシャフトの角速度を検出する角速度検出部と、エンジンの始動中に、角速度検出部の検出したクランクシャフトの角速度の上昇量が角速度上昇量閾値以上であると判定した場合、エンジンへの燃料噴射量を減少させる制御部と、を備えるものである。
【発明の効果】
【０００７】
このように本発明の一態様によれば、エンジンの始動性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】図１は、本発明の一実施形態に係るエンジンの始動制御装置を示す図であり、その概念ブロック図である。
【図２】図２は、本発明の一実施形態に係るエンジンの始動制御装置を示す図であり、その始動時燃料噴射量制御処理手順を説明するフローチャートである。
【図３】図３は、本発明の一実施形態に係るエンジンの始動制御装置を示す図であり、その始動時燃料噴射量制御処理におけるタイムチャートである。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、図面を参照して、本発明の実施形態について詳細に説明する。
図１において、本発明の一実施形態に係るエンジンの始動制御装置を搭載した車両１は、エンジン２と、ＥＣＵ（Engine Control Unit）３とを含んで構成されている。
【００１０】
エンジン２は、少なくとも１つ以上、例えば４つの気筒＃１〜＃４を有する直列４気筒のディーゼルエンジンで構成されており、図示しない燃料供給装置を備えている。燃料供給装置は、各気筒に対応する燃料噴射弁２１を有する。なお、エンジン２は、直列４気筒に限らず、例えばＶ型エンジン等であってもよいし、気筒数も特に４つに限定されるものではない。
燃料噴射弁２１は、ＥＣＵ３に接続され、ＥＣＵ３の制御により、対応する各気筒内への燃料の噴射量や噴射タイミングなどが個別に調整される。
【００１１】
エンジン２は、不図示のピストン、シリンダ、コネクティングロッド等を備え、ピストンが気筒を２往復する間に吸気行程、圧縮行程、膨張行程及び排気行程からなる一連の４行程を行うとともに、圧縮行程で圧縮された空気に燃料を直接噴射させて燃焼させる４サイクルのディーゼルエンジンによって構成されている。
【００１２】
シリンダに収納されたピストンは、コネクティングロッドを介してクランクシャフト２ａに連結されている。コネクティングロッドは、ピストンの往復運動をクランクシャフト２ａの回転運動に変換するようになっている。
【００１３】
クランクシャフト２ａには、不図示の減速歯車を介してスタータモータ２２が接続されている。このスタータモータ２２は、減速歯車を介してクランクシャフト２ａを回転させることにより、エンジン２のクランキングを行うようになっている。
【００１４】
また、エンジン２には、図示しないカムシャフトが所定角分、例えば９０度回転するごとにパルスを発生させるカム角信号を出力するカム角センサ２３と、クランクシャフト２ａが所定角分、例えば１０度回転するごとにパルスを発生させるクランク角信号を出力するクランク角センサ２４とが設けられている。これらカム角センサ２３及びクランク角センサ２４は、ＥＣＵ３に接続されており、カム角信号及びクランク角信号をＥＣＵ３に送信するようになっている。ここで、エンジン回転数は、クランク角信号に基づきＥＣＵ３により算出されるようになっている。
【００１５】
また、ＥＣＵ３は、クランク角信号に基づいてクランクシャフト２ａの回転角度を検出するようになっている。また、ＥＣＵ３は、カム角信号及びクランク角信号に基づいて、各気筒ごとに吸気行程、圧縮行程、膨張行程及び排気行程のタイミングを検知できるようになっている。
【００１６】
本実施形態では、上述のように構成されたエンジン２は、ＥＣＵ３によってその運転状態が制御されるようになっている。ＥＣＵ３は、例えばＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＡＭ（Random Access Memory）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、入出力インターフェース等を備えるマイクロコンピュータを含んで構成されており、ＣＰＵは、ＲＡＭの一時記憶機能を利用するとともにＲＯＭに予め記憶されたプログラムに従って信号処理を行うようになっている。ＲＯＭには、各種制御定数や各種マップ等が予め記憶されている。
【００１７】
また、ＥＣＵ３の入力側には、前述したカム角センサ２３、クランク角センサ２４、の他に、イグニッションスイッチ（以下、ＩＧスイッチという）４１等の各種センサ類が接続されている。ＩＧスイッチ４１は、図示しないイグニッションキーの操作に連動してオンとオフとが切り替えられるようになっている。
一方、ＥＣＵ３の出力側には、前述した燃料噴射弁２１等の各種装置が接続されている。
【００１８】
ＥＣＵ３は、ＩＧスイッチ４１がオンになると、スタータモータ２２に電源を供給することによりスタータモータ２２を作動させてクランキングを行う。クランキングの開始と同時に、ＥＣＵ３は、燃料噴射弁２１を制御して予め設定された基本始動時噴射量の燃料噴射を行わせてエンジン２の始動を行う。ここで、基本始動時噴射量は、予め実験的に求められ、ＥＣＵ３のＲＯＭに記憶されている。
【００１９】
さらに、ＥＣＵ３は、角速度検出部３１と、制御部３２とを備えている。角速度検出部３１は、クランク角センサ２４の出力するクランク角信号から検出したクランクシャフト２ａの回転角度を単位時間ごとに継続的に参照し、単位時間あたりのクランクシャフト２ａの回転変位に基づいてクランクシャフト２ａの角速度を検出する。
【００２０】
制御部３２は、エンジン２の始動時の燃料噴射量を制御するようになっている。具体的には、制御部３２は、ＩＧスイッチ４１がオンになると、エンジン回転数が所定回転数以下である間、所定の時間間隔におけるクランクシャフト２ａの角速度の上昇量が角速度上昇量閾値以上であると判定した場合、燃料噴射量を所定の減少量だけ減少させる。
【００２１】
ここで、所定回転数は、予め実験的に求められ、ＥＣＵ３のＲＯＭに記憶されている。所定回転数は、例えば、エンジン２が完爆したことを示すエンジン回転数が設定される。また、所定の時間間隔は、予め実験的に求められ、ＥＣＵ３のＲＯＭに記憶されている。また、角速度上昇量閾値は、予め実験的に求められ、ＥＣＵ３のＲＯＭに記憶されている。角速度上昇量閾値は、エンジン２内で燃焼が発生したことを示す角速度の上昇量が設定される。また、所定の減少量は、予め実験的に求められ、ＥＣＵ３のＲＯＭに記憶されている。
【００２２】
さらに、制御部３２は、燃料噴射量を減少させたとき、所定の時間間隔におけるクランクシャフト２ａの角速度が下降している場合、燃料噴射量を基本始動時噴射量に戻し、再度、所定の時間間隔におけるクランクシャフト２ａの角速度の上昇量が角速度上昇量閾値以上となることを待つ。ここで、制御部３２は、例えば、クランクシャフト２ａの角速度の上昇量が「０」より小さいか否かによりクランクシャフト２ａの角速度が下降しているか否かを判定する。
【００２３】
このように構成することで、エンジン回転数が所定回転数より大きくなるまでの間の燃料噴射量の減少によって、エンジン２が停止に至ることを防止できる。
【００２４】
なお、燃料噴射量を基本始動時噴射量に戻すのではなく、クランクシャフト２ａの角速度が下降した燃料噴射量の１つ前の燃料噴射量に戻すようにしてもよい。
【００２５】
このように構成することで、クランクシャフト２ａの角速度が下降したと判断されるまでの燃料噴射量の減少分を活かしつつ、必要最低限の燃料噴射量の増量によってエンジン２が停止に至ることを防止できる。
【００２６】
また、制御部３２は、燃料噴射量を減少させて、所定の時間間隔におけるクランクシャフト２ａの角速度が下降していないで、エンジン回転数が前述の所定回転数より高くなった場合、燃料噴射量をエンジン２のアイドリング時の燃料噴射量であるアイドル燃料噴射量にする。ここで、アイドル燃料噴射量は、予め実験的に求められ、ＥＣＵ３のＲＯＭに記憶されている。
【００２７】
なお、クランクシャフト２ａの角速度の上昇量として、各気筒の膨張行程におけるクランクシャフト２ａの角速度の上昇量を用いてもよい。すなわち、気筒に関係なく膨張行程を迎えた時のクランクシャフト２ａの角速度の気筒に関係ない時系列の上昇量である。
【００２８】
以上のように構成された本実施形態に係るエンジンの始動制御装置による始動時燃料噴射量制御処理について、図２を参照して説明する。なお、以下に説明する始動時燃料噴射量制御処理は、ＩＧスイッチ４１がオンになると同時に開始される。
【００２９】
まず、制御部３２は、エンジン回転数が前述の所定回転数以下か否かを判定する（ステップＳ１１）。エンジン回転数が所定回転数以下ではないと判定した場合、制御部３２は、処理を終了する。
【００３０】
一方、エンジン回転数が所定回転数以下であると判定した場合、制御部３２は、各気筒の膨張行程におけるクランクシャフト２ａの角速度の上昇量を算出し（ステップＳ１２）、このクランクシャフト２ａの角速度の上昇量が前述の角速度上昇量閾値以上か否かを判定する（ステップＳ１３）。クランクシャフト２ａの角速度の上昇量が角速度上昇量閾値以上ではないと判定した場合、制御部３２は、ステップＳ１２に戻ってクランクシャフト２ａの角速度の上昇量が角速度上昇量閾値以上となるのを待つ。
【００３１】
一方、クランクシャフト２ａの角速度の上昇量が角速度上昇量閾値以上であると判定した場合、制御部３２は、燃料噴射量を所定の減少量だけ減少させ（ステップＳ１４）、各気筒の膨張行程におけるクランクシャフト２ａの角速度の上昇量を算出し（ステップＳ１５）、このクランクシャフト２ａの角速度の上昇量が「０」より小さいか否かを判定する（ステップＳ１６）。クランクシャフト２ａの角速度の上昇量が「０」より小さいと判定した場合、制御部３２は、燃料噴射量を前述の基本始動時噴射量に戻し（ステップＳ１７）、ステップＳ１２に戻ってクランクシャフト２ａの角速度の上昇量が角速度上昇量閾値以上となるのを待つ。
【００３２】
一方、クランクシャフト２ａの角速度の上昇量が「０」より小さくないと判定した場合、制御部３２は、エンジン回転数が前述の所定回転数以下か否かを判定する（ステップＳ１８）。エンジン回転数が所定回転数以下であると判定した場合、制御部３２は、ステップＳ１４に戻って処理を繰り返す。一方、エンジン回転数が所定回転数以下でないと判定した場合、制御部３２は、処理を終了する。
【００３３】
以上のように説明した本実施形態のエンジンの始動制御装置の作用について、図３を参照して説明する。なお、図３において、「気筒判別結果」は膨張行程を迎える気筒番号を示している。
【００３４】
図３に示すように、ｔ１においてＩＧスイッチ４１がオンになると、「スタータモータ」に示すようにスタータモータ２２がクランキングを開始し、「エンジン回転数」に示すようにエンジン回転数が立ち上がる。
【００３５】
クランキングを続けているとエンジン回転数が上昇し、燃焼が発生すると「筒内圧」の＃１気筒のように筒内圧が上昇し、「膨張行程角速度変動」のクランクシャフト２ａの角速度の上昇量が角速度上昇量閾値を超えるｔ２で燃焼開始と判定され、「燃料噴射量」に示す燃料噴射量が漸減される。
【００３６】
このように、上述の実施形態では、角速度検出部３１が検出したクランクシャフト２ａの角速度の所定の時間間隔での上昇量が角速度上昇量閾値以上であると判定した場合、エンジン２の燃料噴射量を減少させる制御部３２を備える。
これにより、エンジン２の燃焼開始が確実に判別され、エンジン始動の失敗を防止するとともに、空燃比がオーバリッチになることを防止して、エンジン回転数をスムーズに上昇させてエンジン２の始動を迅速に行うことができる。すなわち、エンジン２の始動性を向上させることができる。
【００３７】
また、クランクシャフトの角速度の上昇量が角速度上昇量閾値以上であると判定した場合、エンジン２の燃料噴射量を予め設定された時間間隔ごとに予め設定された減少量ずつ減少させると好適である。
これにより、急激な燃料噴射量の減少によるエンジン始動の失敗を防止するとともに、空燃比がオーバリッチとなることを防止して、エンジン回転数をスムーズに上昇させてエンジン２の始動を迅速に行うことができる。すなわち、エンジン２の始動性を向上させることができる。
【００３８】
また、制御部３２は、エンジン２の燃料噴射量を減少させたとき、クランクシャフトの角速度の上昇量が「０」より小さくなった場合に燃料噴射量を増加させる。
これにより、エンジン２の燃料噴射量が減少される際、クランクシャフトの角速度が小さくなりエンジン２が停止するおそれがある場合には燃料噴射量が増加され、燃料噴射量減少によるエンジン始動の失敗を防止して、エンジン２の始動性を向上させることができる。
【００３９】
また、制御部３２は、クランクシャフトの角速度の上昇量をエンジン２の膨張行程中の角速度により求める。
これにより、膨張行程中の角速度の変動量に基づいてエンジン２の燃焼開始が判定され、より正確にエンジン２の燃焼開始を判別でき、エンジン始動の失敗を防止して、エンジン２の始動性を向上させることができる。
【００４０】
本発明の実施形態を開示したが、当業者によっては本発明の範囲を逸脱することなく変更が加えられうることは明白である。すべてのこのような修正及び等価物が次の請求項に含まれることが意図されている。
【符号の説明】
【００４１】
１ 車両
２ エンジン
２ａ クランクシャフト
３ ＥＣＵ（角速度検出部、制御部）
２１ 燃料噴射弁
２２ スタータモータ
２３ カム角センサ
２４ クランク角センサ（角速度検出部）
３１ 角速度検出部
３２ 制御部
４１ ＩＧスイッチ
【図２】
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【図３】
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【図１】
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