(57)【要約】【課題】内燃機関において、吸気バルブへのデポジットの噛み込みによる圧力抜け等に起因した始動不良を迅速に検知可能とする。【解決手段】スタータモータによるクランキング中においても、クランク軸の回転速度は変化している。正常状態での回転速度の最大値と最小値との差を正常値Ｅ０して検出しておき、正常値Ｅ０に基づいて許容基準値を予め設定しておく。実際に検出した速度差Ｅが基準値よりも小さく場合は、始動不良と判定して、クランキング時間を延長する等の対策を採る。速度差Ｅはクランキングの開始と同時に検出できるため、始動不良の判定を迅速に行って、対応を迅速に採ることができる。回転速度は正確に検出できるため、始動不良の判定精度にも優れている。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
クランク軸の回転速度を単位角度ごとに検出できる回転速度検出装置を備えており、スタータモータで始動される内燃機関であって、
前記スタータモータによる始動時に、前記クランク軸の回転速度の変化を単位角度ごとに検出し、最大回転速度と最小回転速度との差が予め設定された基準値よりも小さい場合は始動不良と判定する、という検出手段を備えている、
車両用内燃機関。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本願発明は、車両用の内燃機関に関するものである。
【０００２】
車両車の内燃機関は、運転席に設けたイグニッションスイッチをＯＮにして、スタータモータでクランク軸を回転させるクランキングによって始動されるが、所定のクランキング時間が経過しても内燃機関が自律運転に至らない始動不良が発生することがある。
【０００３】
始動不良の原因には幾つかあるが、その一つに、吸気バルブと吸気ポートとの間にカーボン等のデポジットが噛み込んで、吸気バルブが完全に閉まらずに、燃焼圧ガスが吸気ポートに抜けてしまう「圧力抜け」の現象がある。
【０００４】
そこで、圧力抜け等によって始動不良が発生した場合、これを検出して対策を講じることが提案されている。その例として特許文献１には、クランキング時の回転数を回転数検出手段で検出し、この回転数が予め定められたしきい値よりも高い場合は、回転不良と判断して吸入空気量を増大させることが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０００−３５６１５２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
クランキングはスタータモータによって行われるもので、内燃機関の運転はスタータモータにとって抵抗になる。従って、例えば圧力抜けが発生していると、クランク軸の回転数は高くなる傾向を呈する。特許文献１はこの現象を利用して始動不良を検出するものといえるが、クランキング時間が経過しないと始動不良であるか否かを判別できないため、クランキング中に始動不良を検知して対策を採るということはできず、即応性に欠けるという問題がある。
【０００７】
特に、クランキングが所定時間だけ行われるように設定している内燃機関の場合は、内燃機関が始動することなくクランキングが終了することによって始動不良が判別されるということになり、始動不良を判別することの意味が没却されかねない。また、クランク軸の回転に対する抵抗は油温によっても大きく変化するものであり、必ずしも回転数が始動不良を表しているとは言い難く、従って、検出精度にも問題があると思われる。
【０００８】
本願発明は、このような現状を改善すべく成されたものである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本願発明は、クランク軸の回転速度を単位角度ごとに検出できる回転速度検出装置を備えており、スタータモータで始動される内燃機関において、
前記スタータモータによる始動時に、前記クランク軸の回転速度の変化を単位角度ごとに検出し、最大回転速度と最小回転速度との差が予め設定された基準値よりも小さい場合は始動不良と判定する、という検出手段を備えている。なお、本願発明の「回転速度」は、角速度と同義である。
【００１０】
始動不良と判定した場合の対策として最も有効なのは、クランキング時間を延長することである。圧力抜けの原因は上記のとおり吸気バルブと吸気ポートとの間にデポジットが噛み込むことであるが、吸気バルブが何回か開閉動していると、デポジットは除去される。従って、クランキングを所定時間又は自立運転に至るまで延長することにより、デポジットの影響を無くして自立運転に至らせることができる。
【００１１】
また、バルブタイミング調節装置を備えている場合は、点火時期が早くなるように進角制御する対策を採ることも可能である。つまり、進角制御すると、燃料の燃焼による圧力を高くしてトルクを増大させることができて、自立運転にスムースに移行できる。この場合、進角制御状態でのクランキングは、予め設定した所定時間だけ行ってもよいし、自立運転に至って回転速度が上昇するまで継続してもよい。バルブタイミング調節装置が電動モータで制御される場合は、進角制御は対応策として特に有益であるといえる。
【発明の効果】
【００１２】
内燃機関のクランク軸は等速回転している訳ではなく、回転速度（角速度）は、燃焼行程の初期において最も高く、圧縮行程において最も低くなっている。従って、クランク軸の回転速度を回転角度との関係で見ると、定速回転の場合、回転速度の変化は正弦波のような波として表れる（気筒数により、波の形は異なる。）。
【００１３】
他方、車両用内燃機関の回転速度検出装置は、点火タイミング制御やバルブタイミング制御が可能になるように、一般に、クランク軸の回転角度において３０°間隔で回転速度を検出できるようになっているので、本願発明では、既存の回転速度検出装置をそのまま使用して、クランキングの当初からリアルタイムでクランク軸の単位角度ごとの回転速度を検出していき、その数値に基づいて、回転速度が増加から減少に転じる値と、減少から増加に転じる値とから回転速度の最大値と最小値とを求めてそれらの差を検出して、この差を予め設定した基準値と比較することにより、圧力抜けが生じていないかどうかを判別できる。
【００１４】
従って、本願発明では、クランキングの途中において、始動不良になっているか否かを迅速に検出できるのであり、始動不良と判定した場合は、上記したように、例えばクランキングを延長させるように制御することにより、クランキングを継続させた状態で自立運転に至らせることができる。
【００１５】
従って、本願発明によると、ユーザーに手間をかけることなく、内燃機関を始動させることができる。また、クランク軸の回転速度は、油温や外気温度等に影響されることなくを正確に検出できるため、始動不良の判別精度も高い。従って、適切な対応策を迅速に採ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】実施形態を示す図で、（Ａ）は機関本体とＥＣＵとを表示した概念図、（Ｂ）は（Ａ）のＢ−Ｂ視図、（Ｃ）は正常な始動状態でのクランク軸の回転速度変化を示すグラフである。
【図２】（Ａ）は正常な回転速度変化と圧力抜けがある場合の回転速度変化とのグラフを組み合わせたグラフ、（Ｂ）は回転速度の検出方法を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
(1).構造の説明
次に、本願発明の実施形態を図面に基づいて説明する。まず、構造を説明する。内燃機関は、機関本体の中核部材として、クランク軸１が回転自在に保持されたシリンダブロック２と、その上面に固定されたシリンダヘッド３とを有している。シリンダブロック２の下面にはオイルパン４が固定されて、シリンダヘッド３の上面にはヘッドカバー５が固定されている。
【００１８】
クランク軸１の一端部はシリンダブロック２の一端面２ａから突出しており、この一端部に、補機駆動プーリ６が固定されている。他方、シリンダブロック２の他端面２ｂにはトランスミッション７が固定されている。また、シリンダブロック２の他端面２ｂの側には、クラッチを介してクランク軸１を回転駆動するスタータモータ８が配置されている。
【００１９】
シリンダブロック２の一端面２ａとシリンダヘッド３の一端面３ａとには、タイミングチェーンを覆うフロントカバー９が固定されており、補機駆動プーリ６は、フロントカバー９の外側に露出している。そして、クランク軸１のうち、フロントカバー９と補機駆動プーリ６との間の部位に、ギア状のロータ１０が固定されている一方、フロントカバー９には、ロータ１０の外周部を覆う光電式の回転検出センサ１１が固定されている。
【００２０】
ロータ１０と回転検出センサ１１は対になって回転速度検出装置を構成するものである。すなわち、ロータ１０の外周部に３０°間隔で突起（或いは切り欠き）が形成されており、この突起を検出センサ１１で検知することにより、クランク軸１の回転速度（角速度）を３０°間隔で検出できる。そして、１つの突起を検出してから次の突起を検出するまでの時間を計測することにより、クランク軸１の回転速度を３０°間隔で検出できるのである。１分当たりの回転数に換算すると、ｒｐｍの回転数として表示できる。
【００２１】
機関本体は車両のエンジンルームに搭載されており、スタータモータ８は、ハンドルの近くに設けたイグニッションスイッチ１２をＯＮにすることで駆動される。本実施形態では、イグニッションスイッチ１２は、予め設定した時間（数秒）だけＯＮの状態が維持されるように設定している。
【００２２】
内燃機関は、制御装置としてＥＣＵ（エンジン・コントロール・ユニット）を備えており、イグニッションスイッチ１２や回転検出センサ１１はＥＣＵに接続されている。また、スタータモータ８も、ＥＣＵからの指令でＯＮ・ＯＦＦされる。また、本実施形態の内燃機関は、シリンダヘッド３に、電動式のハルブタイミング調節装置１３が配置されている。
【００２３】
(2).始動制御の態様
さて、クランク軸１は、ピストンの往復動によって回転速度が僅かに変化しており、回転速度は、膨張行程において最も高くて、圧縮行程において最も低くなっている。このため、クランク軸１の回転ごとに回転速度（角速度）は変化しており、回転速度の変化は、擬似的に、正弦波のような波として表れる。図１（Ｃ）では、始動が正常に行われた場合のクランク軸１の回転速度の変化を示している。
【００２４】
つまり、スタータモータ８によるクランキング時間はｔ２秒に設定されており、クランク軸１はｔ２秒の間だけＲ１の平均回転速度（回転数）で駆動されるが、正常な状態では、ｔ２秒よりも短いｔ１秒で内燃機関は自立運転に移行して、自立運転に至ると、クランク軸１の回転速度（回転数）はＲ２に一気に上昇する。すると、スタータモータ８からクランク軸１への動力伝達は、クラッチが切れて解除される。
【００２５】
また、クランキング中にも燃料の爆発があるため、クランク軸１にも回転速度の変化が波として表れている。図２（Ａ）では、正常な状態でのクランク軸１の回転速度の変化を点線で表示して、吸気バルブと吸気ポートとの間にデポジットが噛み込んで圧力抜けが生じている異常状態の速度変化を実線で表示している。
【００２６】
図２（Ｂ）では、単位角度（３０°）ごとの回転速度のプロット状態を示している。回転速度の差分を検出して、差分が正から負に転じた状態での回転速度が最大回転速度Ｒｍａｘとして設定される。他方、差分が負から正に転じた状態での回転速度が最小回転速度Ｒｍｉｎとして設定される。従って、単位角度ごとの回転速度の差分を継続的に検出していくことにより、クランク軸１の１回転ごとの速度差を演算できる。
【００２７】
圧力抜けがあると、燃料が爆発しても正常状態に比べてクランク軸１の駆動トルクは低下するため、回転速度の変化は正常状態に比べて滑らかになる。従って、クランク軸１の回転速度の最大値と最小値との差Ｅ１は、正常な状態での差Ｅ０に比べて小さくなる。そこで、Ｅ０を基準にして許容基準値を設定しておき、クランキングが開始するとの同時に、実際の速度差Ｅを基準値と比較して、実際の速度差が基準値よりも小さくなった場合は、始動不良と判定して、例えばクランキング時間を長くする対策を採る。
【００２８】
始動不良への対策としては、バルブタイミングを進角側に制御することも可能であり、この場合は、気筒内圧力を高めて自立運転への移行を促すことができる。自立運転に至ると回転速度は大きく上昇するので、単位角度の検知において、自立運転として設定されている所定の回転速度を検知したら、その時点でスタータモータ８がＯＦＦになるように設定しておいたらよい。
【産業上の利用可能性】
【００２９】
本願発明は、実際に車両用内燃機関に具体化できる。従って、産業上利用できる。
【符号の説明】
【００３０】
１  クランク軸
２  シリンダブロック
３  シリンダヘッド
８  スタータモータ
１０  回転速度検出装置を構成するロータ
１１  回転速度検出装置を構成する回転検出センサ
１２  イグニッションスイッチ
１３  バルブタイミング調節装置
【図１】
2017115626.tif 000003
【図２】
2017115626.tif 000004