(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
クランクシャフト又はクランクシャフトにより回転せしめられる回転体が予め定められた角度だけ回転する毎に出力を発生するセンサを具備し、クランキング装置に印加される電圧を代表する電圧代表値を求めて該電圧代表値に基づき制御禁止期間を設定するようにし、クランキング装置によりクランキングが開始されてから該制御禁止期間が経過するまで該センサの出力に基づく燃料噴射量制御を禁止すると共にこのときセンサの出力から独立して機関冷却水温に基づき燃料噴射量制御を行うようにした内燃機関の始動制御装置。
【請求項２】
クランクシャフト又はクランクシャフトにより回転せしめられる回転体が予め定められた角度だけ回転する毎に出力を発生するセンサを具備し、クランキング時にクランクシャフトに印加されるトルクを代表するトルク代表値を求めて該トルク代表値に基づき制御禁止期間を設定するようにし、クランキング装置によりクランキングが開始されてから該制御禁止期間が経過するまで該センサの出力に基づく燃料噴射量制御を禁止すると共にこのときセンサの出力から独立して機関冷却水温に基づき燃料噴射量制御を行うようにした内燃機関の始動制御装置。
【請求項３】
クランキングが開始されてから前記制御禁止期間が経過したときに前記センサの出力に基づく燃料噴射量制御を開始するようにした請求項１又は２に記載の内燃機関の始動制御装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は内燃機関の始動制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、クランクシャフトが予め定められた角度だけ回転する毎に出力を発生する回転数センサを具備し、この回転数センサの出力に基づいて機関制御例えば燃料噴射量制御を行うようにした内燃機関が知られている。
【０００３】
ところが、クランキングが開始されてからしばらくの間はクランクシャフトの回転速度がかなり低く、しかも大きく変動するので、回転数センサの出力が不安定になる。このような回転数センサの出力に基づいて算出される燃料噴射量は正規の値からずれている恐れがあり、即ち内燃機関に供給される燃料の量が過度に多くなって内燃機関から多量の未燃ＨＣが排出されたり、過度に少なくなって機関始動を完了できない恐れがある。
【０００４】
そこで、クランキングが開始されてから一定の制御禁止期間が経過するまで回転数センサの出力に基づく機関制御を禁止するようにした内燃機関が知られている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、回転数センサの出力が不安定になっている時間は必ずしも一定ではなく、例えばスタータモータの出力トルクが大きいとき程この時間は短くなる。従って上述した内燃機関では、制御禁止期間が経過した後にも回転数センサの出力が不安定になっている場合もあれば、制御禁止期間が経過する前に回転数センサの出力が既に安定している場合もある。前者の場合には回転数センサの不安定な出力に基づく機関制御が開始されることになり、後者の場合には回転数センサの安定した出力に基づく機関制御を速やかに開始できないという問題点がある。
【０００６】
なお、機関回転数がしきい値よりも低いときには回転数センサの出力に基づく機関制御を禁止するようにした内燃機関も公知である（特開平７−２４７８８３号公報参照）。しかしながら、機関回転数は回転数センサの出力から算出されるので回転数センサの出力が不安定なときにはこの機関回転数は必ずしも正確ではない。従って、回転数センサの出力に基づく機関制御を禁止すべきか否かを正確に判断できないことになる。
【０００７】
そこで本発明の目的は、機関始動時にセンサの出力に基づく機関制御を禁止すべきか否かを正確に判断することができる内燃機関の始動制御装置を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決するために１番目の発明によれば、クランクシャフト又はクランクシャフトにより回転せしめられる回転体が予め定められた角度だけ回転する毎に出力を発生するセンサを具備し、クランキング装置に印加される電圧を代表する電圧代表値を求めて該電圧代表値に基づき制御禁止期間を設定するようにし、クランキング装置によりクランキングが開始されてから該制御禁止期間が経過するまで該センサの出力に基づく燃料噴射量制御を禁止すると共にこのときセンサの出力から独立して機関冷却水温に基づき燃料噴射量制御を行うようにしている。
【０００９】
また、２番目の発明によれば、クランクシャフト又はクランクシャフトにより回転せしめられる回転体が予め定められた角度だけ回転する毎に出力を発生するセンサを具備し、クランキング時にクランクシャフトに印加されるトルクを代表するトルク代表値を求めて該トルク代表値に基づき制御禁止期間を設定するようにし、クランキング装置によりクランキングが開始されてから該制御禁止期間が経過するまで該センサの出力に基づく燃料噴射量制御を禁止すると共にこのときセンサの出力から独立して機関冷却水温に基づき燃料噴射量制御を行うようにしている。
【００１１】
また、３番目の発明によれば１番目又は２番目の発明において、クランキングが開始されてから前記制御禁止期間が経過したときに前記センサの出力に基づく燃料噴射量制御を開始するようにしている。
【００１３】
【発明の実施の形態】
図１は本発明を火花点火式内燃機関に適用した場合を示している。しかしながら本発明を圧縮着火式内燃機関に適用することもできる。
【００１４】
図１を参照すると、１は例えば４つの気筒１ａを具備する機関本体、２は各気筒に設けられる燃料噴射弁、３は各気筒に設けられる点火栓、４はクランクシャフト、５はスタータモータ、６は電磁クラッチ７を介してクランクシャフト４に機械的に接続可能な回生装置、８はスタータモータ５及び回生装置６に電気的に接続される蓄電池をそれぞれ示す。スタータモータ５はスタータモータスイッチ４３がオンにされている間だけクランクシャフト４に連結され、電源として作用する蓄電池８からの電気エネルギにより回転駆動され、斯くしてクランクシャフト４を回転駆動せしめる。
【００１５】
一方、回生装置６はモータ又は発電機として作用する。回生装置６をモータとして作用させるべきときには電磁クラッチ７がオンにされて回生装置６がクランクシャフト４に連結され、このとき回生装置６は電源として作用する蓄電池８からの電気エネルギにより回転駆動され、斯くしてクランクシャフト４を回転駆動せしめる。これに対し、回生装置６を発電機として作用させるべきときには電磁クラッチ７がオンにされて回生装置６がクランクシャフト４に連結され、このとき回生装置６はクランクシャフト４により回転駆動せしめられて発電し、即ち車両の運動エネルギを電気エネルギの形で回生し、この電気エネルギは蓄電池８に蓄えられる。この回生装置６は後述する電子制御ユニット３０からの出力によって制御される。
【００１６】
図１に示されるようにクランクシャフト４の一端にはロータ９が固定されており、このロータ９には例えば２歯だけ欠歯した３４歯の突起が１０°間隔で形成されている。これら突起に対面して電磁ピックアップからなるクランク角センサ１０が配置される。このクランク角センサ１０はロータ９の突起がクランク角センサ１０を通過する毎に出力パルスを発生する。
【００１７】
即ち、クランク角センサ１０はロータ９の突起がクランク角センサ１０に近づくとき及びクランク角センサ１０から離れるときに、図２にＸで示されるような電位が互いに逆向きの起電力をそれぞれ発生し、この起電力は図２にＹで示されるように整形され、いわゆる回転信号の形で出力される。ここで、ロータ９の欠歯した部分がクランクセンサ１０を通過すると図２にＺで示されるようにパルス幅又はパルス同士の間隔が大きくなる。欠歯部分がクランク角センサ１０と対面したときに例えば１番気筒が圧縮上死点にあるように欠歯部分が形成されており、従って欠歯部分を表す信号Ｚが検出されたときにはクランク角が０°ＣＡであることがわかる。このため、順次発生する出力パルスに応じてクランク角を求めることができる。また、信号Ｚが出力されてから次の信号Ｚが出力されるまでの時間、即ちクランクシャフト４が１回転するのに要した時間から機関回転数を求めることができる。
【００１８】
図１に示される内燃機関では、図２に示される回転信号Ｙに基づいて機関制御が行われる。具体的には、回転信号に基づいてクランク角及び機関回転数が算出され、算出されたクランク角又は機関回転数に基づいて機関制御が行われる。この機関制御には例えば燃料噴射量制御、燃料噴射時期制御、点火時期制御などが含まれる。
【００１９】
再び図１を参照すると、電子制御ユニット３０はデジタルコンピュータからなり、双方向性バス３１によって互いに接続されたＲＯＭ（リードオンリメモリ）３２、ＲＡＭ（ランダムアクセスメモリ）３３、ＣＰＵ（マイクロプロセッサ）３４、電源が常時接続されているＢ−ＲＡＭ３５（バックアップＲＡＭ）、入力ポート３６、及び出力ポート３７を具備する。機関本体１には機関冷却水温に比例した出力電圧を発生する水温センサ３８と、機関潤滑油温に比例した出力電圧を発生する油温センサ３９とが取り付けられる。また、図示しないアクセルペダルにはアクセルペダルの踏込み量に比例した出力電圧を発生する負荷センサ４０が接続される。更に、蓄電池８には蓄電池８に蓄えられている電気エネルギの量、即ち蓄電量に比例した出力電圧を発生する蓄電量センサ４１が取り付けられる。これらセンサ３８，３９，４０，４１の出力信号は対応するＡＤ変換器４２を介して入力ポート３６に入力される。更に、入力ポート３６には上述したクランク角センサ１０と、オンにされていることを表す出力パルスを発生するスタータモータスイッチ４３とが接続される。一方、出力ポート３７は対応する駆動回路４４を介して燃料噴射弁２、点火栓３、スタータモータ５、回生装置６、及び電磁クラッチ７に接続される。
【００２０】
図３はスタータモータ５によりクランキングが開始されたときのクランク角センサ１０の起電力を示している。図３からわかるように、スタータモータスイッチ４３がオンにされてからしばらくの間は起電力は不安定になっており、このとき得られる回転信号に基づいて機関制御を行っても正規の機関制御を得ることができない。
【００２１】
そこで本発明による実施例では図３に示されるように、スタータモータスイッチ４３がオンにされてから制御禁止期間が経過するまでは回転信号に基づく機関制御を禁止し、制御禁止期間が経過したときに回転信号に基づく機関制御を開始するようにしている。
【００２２】
この場合、制御禁止期間をクランク角センサ１０の起電力が不安定になっている期間に正確に一致させるのが好ましい。起電力が不安定であるか否かは起電力自体に基づいて判断するのが最も正確に判断できそうであるが、起電力が不安定である以上、起電力に基づいて制御禁止期間を設定するのは好ましくない。
【００２３】
一方、起電力が不安定になっている期間はスタータモータ５に印加される電圧及び内燃機関のフリクションの大きさに依存し、即ちスタータモータ５に印加される電圧が高いとき程短くなり、内燃機関のフリクションが小さいとき程短くなる。
【００２４】
そこで本発明による実施例では、スタータモータ５に印加される電圧及び内燃機関のフリクションの大きさに基づいて制御禁止期間を設定するようにしている。当然、スタータモータ５に印加される電圧及び内燃機関のフリクションの大きさのうちいずれか一方に基づいて制御禁止期間を設定することもできる。
【００２５】
次に、図４に示す始動時制御ルーチンを参照しながら本発明による実施例を詳細に説明する。このルーチンはスタータモータスイッチ４３がオンにされたときに１回だけ実行される。
【００２６】
図４を参照すると、まず初めにステップ１００では、回転信号に基づく機関制御が禁止される。このときの機関制御は機関回転数及びクランク角から独立した例えば機関冷却水温に基づいて行うことができる。続くステップ１０１ではスタータモータスイッチ４３がオンにされてからの時間を表すカウント値Ｃがクリアされる。続くステップ１０２では図３に示される制御禁止期間に相当する制御禁止係数ＣＴが算出される。
【００２７】
この制御禁止係数ＣＴは図５（Ａ）に示されるように蓄電池８の蓄電量ＶＣが大きくなるにつれて小さくなり、図５（Ｂ）に示されるように内燃機関のフリクションの大きさＦＲが大きくなるにつれて大きくなる。ここで、蓄電池８の蓄電量ＶＣはスタータモータ５に印加される電圧を代表している。この制御禁止係数ＣＴは蓄電量ＶＣ及びフリクションの大きさＦＲの関数として図５（Ｃ）に示されるマップの形で予めＲＯＭ３２内に記憶されている。なお、内燃機関のフリクションの大きさＦＲを直接求めるのは困難であるので、本発明による実施例では機関冷却水温及び機関潤滑油温に基づきフリクションの大きさＦＲを推定するようにしている。このフリクションの大きさＦＲは機関冷却水温ＴＨＷ及び機関潤滑油温ＴＨＯの関数として図６に示されるマップの形で予めＲＯＭ３２内に記憶されている。
【００２８】
続くステップ１０３ではカウント値Ｃが１だけインクリメントされる。続くステップ１０４ではカウント値Ｃが制御禁止係数ＣＴよりも大きいか否かが判別される。Ｃ≦ＣＴのときにはステップ１０３に戻り、回転信号に基づく機関制御の禁止を継続する。これに対し、Ｃ＞ＣＴになるとステップ１０５に進み、回転信号に基づく機関制御が開始される。
【００２９】
図１に示される内燃機関では回生装置６により回生された電気エネルギを蓄電池８に蓄えるようにしており、このためスタータモータ５に印加される電圧は機関が停止される直前の機関運転履歴に依存して変動しうる。上述した本発明による実施例では蓄電池８の蓄電量に基づいて制御禁止期間を設定するようにしており、機関運転履歴に関わらず制御禁止期間を最適に維持することが可能になる。このことは機関始動時にクランク角センサ１０の出力に基づく機関制御を禁止すべきか否かを正確に判断することができることを意味している。
【００３０】
ところで、図１の内燃機関はいわゆるアイドルストップ機能を備えている。即ち、概略的に言うと、スタータモータ５により内燃機関が一旦始動された後に、車速がゼロになり、かつアクセルペダルの踏み込み量がゼロになり、かつブレーキペダルが踏み込まれると内燃機関を一時的に停止し、次いでブレーキペダルの踏み込み量が少なくなると回生装置６をモータとして作用させて回生装置６によりクランキングを開始するようにしている。この場合にもクランク角センサ１０の起電力が不安定になる恐れがあり、従って回生装置６によりクランキングが開始されてから、回生装置６に印加される電圧に基づき設定される制御禁止期間が経過するまで回転信号に基づく機関制御を禁止するようにしてもよい。
【００３１】
これまで述べてきた本発明による実施例ではクランク角センサ１０の出力に基づいて機関制御を行う場合に本発明を適用した場合を示している。しかしながら、クランクシャフト４により駆動される回転体、例えばカムシャフト、ディストリビュータなどが予め定められた角度だけ回転する毎に出力を発生するセンサを設け、このセンサの出力に基づいて機関制御を行う場合にも本発明を適用することができる。
【００３２】
また、これまで述べてきた本発明による実施例では、スタータモータ５又は回生装置６に印加される電圧を代表する電圧代表値と、クランキング時の内燃機関のフリクションの大きさを代表するフリクション代表値とに基づいて制御禁止期間を設定するようにしている。これら電圧代表値及びフリクション代表値はクランキング時にクランクシャフトに印加されるトルクを表しており、従ってクランキング時にクランクシャフトに印加されるトルクを代表するトルク代表値を求めてこのトルク代表値に基づき制御禁止期間を設定しているという見方もできることになる。この場合、トルク代表値としてスタータモータ５又は回生装置６の出力トルクや、クランクシャフト４の出力トルクなどを用いることができる。
【００３３】
【発明の効果】
機関始動時にセンサの出力に基づく機関制御を禁止すべきか否かを正確に判断することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】内燃機関の全体図である。
【図２】クランク角センサの起電力及び回転信号を示す図である。
【図３】本発明による実施例を説明するための図である。
【図４】始動時制御を実行するためのフローチャートである。
【図５】制御禁止係数ＣＴを示す線図である。
【図６】内燃機関のフリクションの大きさＦＲを示す線図である。
【符号の説明】
１…機関本体
４…クランクシャフト
５…スタータモータ
８…蓄電池
１０…クランク角センサ
４１…蓄電量センサ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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