专利名称：发动机的起动控制装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种对发动机起动时的旋转速度进行控制的起动控制装置。
背景技术：
以往，已知有一种根据车辆的行驶状态自动使发动机停止、再起动的怠速停机系统。典型的怠速停机系统，在例如等待信号时发动机处于怠速状态时，实施自动使发动机停止的控制(怠速停机控制、自动停机控制)并切断燃料供给。另外，当驾驶者(驾驶员)的进发意思根据油门操作等而被检测到时，就实施自动使发动机再起动的控制(自动再起动控制)。近年来，这些控制无论车辆的种类和发动机的燃烧方式如何，都使用于各种车载发动机。然而，在一般的发动机中，怠速时的发动机旋转速度(发动机转速)被控制为规定的怠速旋转速度。这种的发动机旋转速度的控制(怠速控制)，不仅适用于通常的发动机起动后的怠速时，而且还适用于自动再起动控制之后的怠速时。例如，专利文献I (日本特开2006 - 152965号公报)记载有怠速停机系统用于搭载在轻便摩托型二轮车辆上的发动机的技术。在这里，控制燃料喷射量和点火正时等，使再起动后的怠速时的发动机旋转速度为规定值(怠速判定转速)。另外，在专利文献2(日本特开2000 - 274273号公报)所记载的技术中，怠速旋转速度(例如800rpm以下)被设定为发动机再起动时的目标发动机旋转速度，并实施用于获得怠速旋转速度的燃料喷射控制。但是，在刚使发动机起动后的喘振槽(Surge tank)内，充满大致接近大气压的空气，在发机刚起动时，暂时无法避免缸内进气量增大。因此，即使适当设定怠速旋转速度，也有实际发动机旋转速度也瞬时大大超过怠速旋转速度的情况。由于这样的发动机旋转速度的上窜(所谓“上窜”这里的意思是上升情况好)，绝对排气量有可能增大，冷态下的排气性能和燃油消耗率有可能下降。另一方面，为了抑制这种上窜，也考虑预先将发动机刚起动后的燃料喷射量和吸入空气量设定得较小的情况。但是在这种情况下，越减少燃料喷射量或吸入空气量，发动机产生的扭矩就越小，发动机的起动性就下降。即达到发动机稳定后的怠速状态所花费的时间延长，难以迅速使车辆进发。另外，发动机产生的扭矩的大小，不仅因车辆的起动状态而变动，而且因驾驶者的操作状态而变动。因此，为抑制上窜减少燃料喷射量和吸入空气量时，就可能发生不能确保车辆进发所需的最低限度的扭矩的状态。即对起动时的上窜进行抑制的控制，有时会对提高发动机起动性和进发性的控制产生妨碍，有可能无法保证所要求的实际转速及扭矩。另外，这样的起动性下降，成了对车辆刚从怠速停机状态复原时的进发性产生损害的要因。例如，在油门踏板的踏下操作被设定为从怠速停机状态复原的条件之一那样的怠速停机系统中，由于驾驶者在欲使车辆进发的时刻踏下油门踏板，因此其后的发动机的再起动所花费的时间越长，车辆的进发和加速就越慢，有可能大大损害驾驶感觉。这样，已有的发动机的控制存在这样的问题，即难以适当抑制刚起动时可能产生的发动机旋转速度的上窜，且难以提高发动机的起动性能。尤其是在怠速停机状态利用自动再起动控制进行再起动时，由于不仅要抑制扭矩振荡，而且希望发动机能够迅速再起动，因此，有难以适当设定、控制发动机输出功率的问题。
发明内容
本发明的目的之一，是鉴于上述问题而发明的，涉及发动机的起动控制装置，抑制发动机起动时的旋转速度上窜并使起动性提高。而且本发明不限于这一目的，获得下述实施发明用的方式所示的各结构所带来的作用效果，即获得已有的技术所不能得到的作用效果也是本发明的另一目的。用于解决课题的手段(I)这里公开的发动机的起动控制装置，是对搭载在车辆上的发动机起动时的发动机旋转速度进行控制的起动控制装置，具有对驾驶者的进发意思的程度进行检测的进发意思检测构件。又具有由所述进发意思检测构件检测出的所述进发意思越小，就将作为发动机旋转速度的上限值的上限旋转速度设定得越小的第一设定构件。还具有实施对所述发动机的实际旋转速度进行控制以使其不超过所述第一设定构件设定的所述上限旋转速度的上限值控制的上限值控制构件。(2)另外，最好具有对所述发动机怠速运转时的目标怠速旋转速度进行设定的第二设定构件，所述第一设定构件在所述第二设定构件设定的所述目标怠速旋转速度以上的范围内设定所述上限旋转速度。在这种情况下，所述进发意思越小，则所述上限旋转速度就越接近所述目标怠速旋转速度。(3)另外，最好具有在所述发动机的实际旋转速度的变化梯度为O以下时，实施将所述发动机的实际旋转速度收敛成所述目标怠速旋转速度的怠速反馈控制的怠速控制构件。另外，既可将所述上限值控制与所述怠速控制重复实施，也可在所述怠速控制开始时使所述上限值控制结束。(4)另外，最好所述进发意思检测构件根据所述驾驶者的制动操作检测所述进发意思的程度。(5)另外，最好所述进发意思检测构件根据所述驾驶者的油门操作检测所述进发意思的程度。(6)另外，最好所述第一设定构件根据所述发动机的冷却水温度设定所述上限旋转速度。(7)另外，最好所述发动机实际旋转速度与所述上限旋转速度之差越小，所述上限值控制构件越使所述实际旋转速度的变化率的目标值减少。而此处所说的差，是指从所述实际旋转速度减去所述上限旋转速度得到的数值。(8)另外，最好具有根据所述发动机起动时的冷却水温度设定发动机旋转速度的补偿量的补偿量设定构件，所述上限值控制构件，对所述发动机的实际旋转速度为从所述上限旋转速度减去所述补偿量后的旋转速度以上进行判定，作为所述上限值控制的开始条件。(9)另外，最好具有对所述发动机的进气通道流动的空气流量进行检测的流量检测构件，所述上限值控制构件，对吸入到气缸内的缸内吸入空气量的估算值与根据由所述流量检测构件检测出的所述流量算出的进气量相一致进行判定，作为所述上限值控制的结束条件。(10)另外，最好所述起动控制装置是将对搭载在车辆上的发动机的各种输出要求换算成扭矩，根据一元化后的目标扭矩控制吸入空气量、燃料喷射量及点火正时中的至少任意一项的，扭矩为基准的起动控制装置。在这种情况下，最好具有根据所述发动机的实际旋转速度与所述上限旋转速度之差计算所述实际旋转速度的变化率的上限梯度的上限梯度运算构件，以及对相当于由所述上限梯度运算构件计算出的所述上限梯度与所述实际旋转速度的变化率之差的梯度差进行计算的梯度差运算构件。另外，最好所述上限值控制构件根据用将所述梯度差运算构件算出的所述梯度差换算成扭矩的数值计算出的所述目标扭矩，实施所述上限值控制。(11)另外，最好所述第一设定构件根据由所述进发意思检测构件检测出的所述进发意思，设定所述上限旋转速度的最小值。(12)另外，最好具有对搭载在所述车辆上的自动变速机的变速杆的操作位置是否行驶档进行检测的变速档检测构件。在这种情况下，最好所述进发意思检测构件根据由所述变速档检测构件检测出的所述操作位置检测所述进发意思的程度。发明的效果如果采用公开的发动机的起动控制装置，可控制使发动机的实际旋转速度不超过上限旋转速度，在此基础上，进发意思越小，就越是将上限旋转速度设定得小，因此，可抑制发动机刚起动时可能产生的发动机旋转速度的急速上升(上窜)，可减少不需要的瞬间加速感。相反，由于进发意思越大，上限旋转速度就越大，因此可获得充分的加速。另外，由于实际旋转速度的目标值未被限制，因此可使发动机迅速起动，可提高起动性能。
图1例示一实施方式的发动机的起动控制装置的方框结构及应用该控制装置的发动机结构。图2是例示本起动控制装置的要求扭矩运算部的运算内容的方框结构图。图3是例示本起动控制装置的扭矩上限值运算部的运算内容的方框结构图。图4是例示图3的旋转速度上限值设定部的上限旋转速度设定方法的方框结构图。图5(a) (e)是本起动控制装置的扭矩上限值运算部计算出的曲线图的例子。图5(a)表示上限旋转速度与变速杆的操作位置及油门操作量之间的关系。图5(b)表示上限旋转速度与变速杆的操作位置及冷却水温度之间的关系。图5(c)表示上限旋转速度与制动液压之间的关系。图5(d)表示冷却水温度与补偿量之间的关系。图5E表示旋转速度差与上限梯度之间的关系。图6(a)、(b)是用于说明本起动控制装置的上限值控制的结束条件之一的曲线图。图6(a)与无油门操作的情况相对应。图6(b)与进行油门操作的情况相对应。
图7是例示本起动控制装置的目标扭矩运算部的运算内容的方框结构图。图8(a) (C)是用于说明本起动控制装置的作用的示图。图8 (a)是例示在从怠速停机状态再起动时实施上限值控制时的实际旋转速度的变动的曲线图。图8(b)是表示目标扭矩的变动的曲线图。图8(c)是表示点火正时的变动的曲线图。图9(a)、(b)是用于说明本起动控制装置的作用的示图。图9(a)是例示制动液压的变动的曲线图。图9(b)是例示实际旋转速度的变动的曲线图。图10(a) (C)是用于说明本起动控制装置的作用的示图。图10(a)是例示制动操作量的变动的曲线图。图10(b)是例示油门操作量的变动的曲线图。图10(c)是例示实际旋转速度的变动的曲线图。符号说明I发动机控制装置(起动控制装置)2怠速停机控制部3要求扭矩运算部(第二设定构件)4扭矩上限值运算部4a旋转速度上限值设定部(第一设定构件)4b补偿量设定部(补偿量设定构件)4d上限梯度运算部(上限梯度运算构件)4f梯度差运算部(梯度差运算构件)5目标扭矩运算部(上限值控制构件、怠速控制构件)10发动机26AT单元(自动变速机)31油门行程传感器(进发意思检测构件)32换档位置传感器(变速档检测构件)33制动液压传感器(进发意思检测构件)34空气流传感器(流量检测构件)
具体实施例方式下面参照
发动机的起动控制装置。另外，以下所示的实施方式只不过是例示而已，无排除以下实施方式未明示的各种变形和技术应用的意图。本实施方式的各结构在不脱离他们的宗旨的范围内可作各种变形实施，并可根据需要而取舍，或可适当组合。[1.装置的结构][I —1.动力传递系统]本实施方式的发动机的起动控制装置应用于图1所示的车载发动机10。发动机10的输出功率通过自动变速单元26 (自动变速机，以下称为AT单元)传递给车辆的驱动轮27。AT单元26内藏有液力变矩器26a和变速机构26b。液力变矩器26a是通过流体将发动机10的旋转向变速机构26b —侧传递并使扭矩增大的动力传递装置。典型的液力变矩器26a具有将由驱动叶轮(泵叶轮)、从动叶轮(涡轮衬)及导向板(导叶)构成的三种叶轮和工作流体封入壳体内部的构造。驱动叶轮的旋转轴(液力变矩器26a的输入轴)与发动机10的输出轴连接，从动叶轮的旋转轴(液力变矩器26a的输出轴)连接于变速机构26b —侧。另外，导向板配置在相对配置的驱动叶轮与从动叶轮之间，固定在壳体上。液力变矩器26a的工作流体一边将驱动叶轮赋予的扭矩传递给从动叶轮及导向板一边在壳体内循环。通常，作用于导向板的扭矩的大小是随着驱动叶轮与从动叶轮的旋转速度差增大而增大，传递给从动叶轮的扭矩的大小是驱动叶轮的扭矩与作用于导向板的扭矩之和。因此，当液力变矩器26a的输出轴的旋转速度小于输入轴的旋转速度时，传递给变速机构26b的扭矩比发动机10的扭矩放大了。变速机构26b是用于将由液力变矩器26a输入的旋转速度减速并传递给驱动轮27的动力传递装置。变速机构26b的具体构造是任意的，例如可考虑将未图示的行星齿轮机构、CVT机构、离合器制动机构等内藏的构造。所谓行星齿轮机构，是具有在外轮齿轮(外齿轮)内侧装中心齿轮(恒星齿轮)及多个行星齿轮，并将行星齿轮的中心轴互相之间用行星齿轮架连接的构造的变速机构。在具有这种行星齿轮机构的变速机构26b的情况下，通过对外轮齿轮、中心齿轮及行星齿轮架这三个旋转要素的旋转动作施加限制，从而实现多种变速比。另外，所谓CVT机构，是可使旋转速度连续改变的变速机构。在具有通过悬架于二个带轮的圆锥面上的皮带传递动力的带式CVT机构的变速机构26b的情况下,通过使皮带相对于带轮的圆锥面的悬架位置移动，来实现无级变速比。所谓离合器制动机构，是通过对相对的摩擦卡合要素间产生的摩擦力大小进行控制、或者对摩擦卡合要素的移动进行约束而对动力传递进行断开连接的机构。例如，利用行星齿轮机构进行变速 时或车辆停车时，离合器制动机构被控制于断开 固定状态，驱动力向驱动轮27的传递被切断。变速机构26b的变速比相应于设在车室内的变速杆的操作位置(换档位置)而改变。在本实施方式中，作为变速杆的操作位置，设有“P(停车)档”、“R(倒退)档”、“N(空档)档”和“D(行驶)档”这四种操作位置。上述档中P档和N档都是车辆停止时选择的档，也称为非行驶档。另一方面，D档也称为行驶档。又，R档是车辆向后方行驶时选择的档，包含于广义的行驶档。[1- 2.气缸的构造]接着说明发动机10的气缸构造。在图1中，表不设在多缸发动机10上的多个气缸中的一个气缸。在气缸内往复滑动的活塞16通过连杆与曲轴17连接。曲轴17是与前述液力变矩器26a的驱动叶轮连接的输出轴。设置于气缸的顶部的火花塞13设成其顶端向燃烧室侧突出的状态。另外，在燃烧室的气缸盖侧的顶面设置进气口 11和排气口 12。在燃烧室的顶面设置开闭与进气口 11连通的开口部的进气门14 ;以及开闭与排气口 12连通的开口部的排气门15。进气口 11和燃烧室借助于进气门14的开闭驱动连通或关闭，排气口 12和燃烧室借助于排气门15的开闭驱动连通或断开。进气门14及排气门15的上端部分别与未图示的可变动阀机构内的摇臂的一端连接。摇臂是轴支承在摇臂轴上的摆动部件，进气门14及排气门15借助于各摇臂的摆动在上下方向上被往复驱动。另外，可变动阀机构是分别使进气门14及排气门15各自将最大气门升程量及气门正时分别变更或联动变更的机构。
在气缸的周围，设置在其内部流通发动机冷却水的冷却水套19。发动机冷却水是对发动机10进行冷却用的冷却介质，在将冷却水套19与散热器之间连接成环状的冷却水循环通道内流通。[1- 3.进气系统]在进气口 11内设置喷射燃料的喷射器18。从喷射器18喷射的燃料量由后述发动机控制装置I实施电子控制。另外，在喷射器18的进气流的上游侧设置进气总管20 (下面简称>7二”)。该进气总管20上设置用于暂时储存流向进气口 11侧的空气用的喘振槽21。喘振槽21下游侧的进气总管20形成为向多个气缸的进气口 11分歧，喘振槽21位于其分歧点。喘振槽21起到对各个气缸可能产生的进气脉动和进气干扰予以缓和的功能。在进气总管20的上游侧连接节气门体22。节气门体22的内部内藏有电子控制式节气门23，流向进气总管20侧的空气量根据节气门23的开度(节气门开度)调节。该节气门开度由发动机控制装置I进行电子控制。在节气门体22的更上游侧连接进气通道24。另外，在进气通道24的更上游侧夹装空气过滤器25。借助于此，由空气过滤器25过滤后的新空气通过进气通道24及进气总管20提供给发动机10的气缸。[1- 4.检测系统]在车辆的任意位置上设置对油门踏板的踏下量(油门操作量Aps)进行检测的油门行程传感器31 ；以及对与制动操作量对应的制动液压Bkk进行检测的制动液压传感器33。油门操作量Aps是与驾驶者的加速要求和进发意思对应的参数，换言之，是与发动机10的负荷(对发动机10的输出要求)相关的参数。另外，通常的车辆行驶时的制动液压Bffl是与驾驶者的停止要求对应的参数，而且也是与使车辆缓慢进发时的进发要求对应的参数。由这些传感器31、33检测出的油门操作量Aps、制动液压Bkk的信息被传递到发动机控制装置I。在AT单元26的变速杆上附设有换档位置(Shift position)传感器32 (变速档检测构件)。换档位置传感器32是对变速杆的操作位置进行检测并输出与其对应的档信号Rng的传感器。在这里，检测变速杆是否被操作到P档、R档、N档和D档的哪个位置，与各个操作位置对应的档信号Ric被传递到发动机控制装置I。在进气通道24内设置检测进气流量Qin的空气流传感器34 (流量检测构件)。进气流量Qin是与通过节气门23的实际空气流量对应的参数。从节气门23流向气缸的进气流由于产生所谓进气延迟(因流通阻力或进气惯性而产生的延迟)，因此在某时刻导入气缸内的空气流量在该时刻不一定与通过节气门23的空气流量一致。另一方面，在本实施方式的发动机控制装置I中，对考虑到这种进气延迟的进气量实施控制。由空气流传感器34检测出的进气流量Qin被传递到发动机控制装置I。在水套19或冷却水循环通道上的任意位置设置对发动机冷却水的温度(冷却水温度Wts)进行检测的冷却水温传感器35。另外，发动机10的无负荷损失(发动机10自身内在的机械损失等)如冷态起动时那样，发动机10自身的温度越低越是增大。另外，该发动机10自身的温度被反映于水套19内的冷却水温度Wts。因此，在本实施方式中，将冷却水温度Wts用作推定发动机10无负荷损失的指标。由冷却水温传感器35检测出的冷却水温度Wts的信息被传递到发动机控制装置I。
在曲轴17设置对其旋转角Θ进行检测的发动机旋转速度传感器36。旋转角Θ CR的每单位时间的变化量(角速度ω)与发动机10的实际旋转速度Ne(每单位时间的实际转速)成正比。因此，发动机旋转速度传感器36具有获得发动机10实际旋转速度Ne的功能。此处获得的实际旋转速度Ne的信息被传递到发动机控制装置I。另外，也可做成根据发动机旋转速度传感器36检测出的旋转角Gai在发动机控制装置I的内部计算实际旋转速度Ne的结构。[1- 5.控制系统]在该车辆上，除了发动机控制装置I (发动机电子控制单元，起到控制装置)外，还设置变速机ECU7、空调ECU8、电子产品ECU9等作为电子控制装置。这些电子控制装置构成为例如微处理机或将ROM、RAM等集成的LSI器件或内装式电子器件，并连接成可通过设在车辆上的车载网络的通信线互相通信。变速机ECU7是对AT单元26的变速动作进行控制用的，空调ECU8是对未图示的空调装置的动作进行控制用的。另外，电子产品ECU9对车载投光装置等各种照明装置、动力转向装置、自动窗装置、锁门装置等车身系统的各种电子产品的动作进行控制。各种装置作为发动机10的负荷起作用。下面也将这些发动机控制装置I以外的电子控制装置称为外部控制系统，将由外部控制系统控制的装置也称为外部负荷装置。外部负荷装置的工作状态可与发动机10的运转状态无关地改变。因此，上述各外部控制系统随时计算外部负荷装置对发动机10要求的扭矩大小，并将其传递给发动机控制装置I。另外，外部控制系统对发动机10要求的扭矩被称为外部要求扭矩。另外，外部要求扭矩的数值，既可在由变速机ECU7、空调ECU8、电子产品ECU9各个外部控制系统运算后传递给发动机控制装置1，或者也可根据由各外部控制系统收集的信息由发动机控制装置I运算。发动机控制装置I是对发动机10的点火系统、燃料系统、进排气系统及动阀系统这样的广泛的系统进行控制的 电子控制装置，是对提供给发动机10的各气缸的空气量、燃料喷射量和点火正时进行控制用的装置。在这里，实施以发动机10所要求的扭矩大小为基准的扭矩为基准的控制。作为发动机控制装置I的具体的控制对象，有例如从喷射器18喷射出的燃料量和喷射正时、火花塞13的点火正时、节气门23的开度等。在本扭矩为基准的控制中，将三种的要求扭矩假定为发动机10所要求的扭矩。第一要求扭矩与驾驶者的加速要求对应，第二要求扭矩与来自外部负荷装置的要求对应。这些要求扭矩都可说成根据作用于发动机10的负荷算出的扭矩。另一方面，第三要求扭矩是用于将发动机10实际旋转速度Ne维持于怠速旋转速度的怠速反馈控制(怠速控制)，是即使发动机10没有负荷的无负荷状态也要考虑的要求扭矩。发动机控制装置I根据发动机10的运转条件自动切换上述三种要求扭矩，同时对发动机10应输出的扭矩目标值即目标扭矩进行运算，且对燃料量或喷射正时、进气量和点火正时等进行控制，以获得该目标扭矩。另外，发动机控制装置I根据车辆的行驶状态自动实施使发动机10停止、再起动的自动停机控制(怠速停机控制)及再起动控制。这里所谓自动停机控制，是在发动机10运转中规定的自动停机条件成立时将点火钥匙开关的操作位置维持在接通位置的状态下自动使发动机10停止的控制。另外，所谓再起动控制，是当自动停机控制使发动机10停止的过程中规定的再起动条件成立时自动使发动机10再起动的控制。下面对由发动机控制装置I实施的控制中再起动控制时实施的扭矩为基准的控制的目标扭矩的计算进行详述。另外，在本实施方式中，用图示平均有效压力Pi(根据发动机10的示功图算出的功除以冲程容积得到的压力值)表达扭矩大小。即在本实施方式中，不仅是发动机10产生的力的力矩，而且为方便起见，还把用作用于发动机10的活塞16上的平均有效压力(例如图示平均有效压力Pi或净平均有效压力Pe)表达的扭矩相当量(与扭矩对应的压力)称为“扭矩”。[2.控制结构]如图1所示，在发动机控制装置I的输入侧连接前述各种传感器和车内通信网、其它电子控制装置。另外，在发动机控制装置I的输出侧连接扭矩为基准的控制的控制对象即火花塞13、喷射器18和节气门23等。在该发动机控制装置I上，设置怠速停机控制部2、要求扭矩运算部3、扭矩上限值运算部4及目标扭矩运算部5。这些怠速停机控制部2、要求扭矩运算部3、扭矩上限值运算部4及目标扭矩运算部5的各功能，既可由电子电路(硬件)来体现，也可编程序作为软件，或者也可将这些功能中的一部分作为硬件设置，将另一部分作成软件。[2 -1.怠速停机控制部]怠速停机控制部2的作用是，对自动停机控制及再起动控制的条件进行判定并实施这些控制。自动停机条件成立，是例如以下条件I 5全部成立。另外，一般的自动停机控制的情况下，在至少与车速或油门操作量Aps相关的规定的怠速运转条件成立的状态下，在规定的怠速停机条件成立时，开始自动停机控制。本实施方式的自动停机控制也相同，以下的条件I 5中条件1、3、5分别是怠速运转条件(判断为发动机处于怠速状态用的条件)之一。条件1:操作位置是P档、或是N档、或是D档。条件2 :冷却水温度Wts是规定温度以上(发动机10已暖机)条件3 :油门操作量Aps是0(没有踏下油门踏板)条件4 :制动液压Bkk是规定值以上(有踏下油门踏板)条件5 :车辆停止(车速为O)而再起动条件是，例如以下的条件6 10的任意一个成立。条件6 :操作位置是R档条件7 :油门操作量Aps不是O (有踏下油门踏板)条件8 :制动液压Bkk小于规定值(有踏下油门踏板)条件9 :车辆没有停止(车速不是O)条件10 :产生了来自外部负荷装置的起动要求作为上述条件10的具体例子，有例如因自动停机过程中电池充电量、电池电压等下降而无法确保电子产品所要求的电力时(必须发电时)、或为了驱动空调装置的空压机而必须使发动机10起动时等。即依照外部负荷的要求，即使是条件6 9不成立的情况下，也对发动机10实施再起动控制。因此，发动机10再起动时的档位置不一定是条件6规定的R档，有时在N档或D档再起动。另外，即使对于油门操作量Aps的大小和自动液压Bkk的大小，在发动机10再起动时也可以取所有的数值。
当自动停机条件成立时，怠速停机控制部2实施自动停机控制，例如通过控制喷射器18使燃料供给停止而使发动机10停止。另一方面，在利用自动停机控制使发动机10自动停止的过程中再起动条件成立时，怠速停机控制部2实施再起动控制,对例如未图示的电池电动机(Cell motor)进行驱动，同时开始提供燃料，使发动机10再起动。[2-2.要求扭矩运算部]要求扭矩运算部3是将变速机E⑶7、空调E⑶8、电子产品E⑶9的外部控制系统所要求的扭矩和驾驶者所要求的扭矩汇总，计算怠速要求扭矩Pi—NeFB、油门要求扭矩Pi—APS、以及对控制操作的响应性不同的两种的要求扭矩(点火控制用要求扭矩PiEXT—SA、进气控制用要求扭矩Pi EXT)，将它们设定为对发动机10的要求扭矩。怠速要求扭矩Pi NeFB主要是将发动机10的运转状态维持于怠速运转状态所要求的扭矩。另外，油门要求扭矩Pi—APS主要是车辆通常运转时驾驶者所要求的扭矩。在这里，根据油门要求扭矩Pi—APS计算点火控制用要求扭矩Pi—EXT—SA和进气控制用要求扭矩Pi—EXT。点火控制用要求扭矩Pi EXT SA是在火花塞13的点火控制(点火正时的控制)中所用的扭矩。点火控制实际上是实施控制后至发动机10产生扭矩的时间滞后短、反应性高的控制。但是，利用点火控制能够调整的扭矩的幅度比较小。另一方面，进气控制用要求扭矩Pi EXT是节气门23的进气控制(吸入空气量的控制)用的扭矩。进气控制实际上是实施控制后至发动机10产生扭矩的时间滞后长，与点火控制相比响应性稍差的控制。但是，利用进气控制能够调整的扭矩的幅度比利用点火控制能够调整的大。图2表示要求扭矩运算 部3的运算处理。在要求扭矩运算部3设置目标怠速旋转速度设定部3a、怠速要求扭矩运算部3b、油门要求扭矩运算部3c及外部要求扭矩运算部3d。目标怠速旋转速度设定部3a(第二设定构件)将发动机10为怠速运转状态时的作为目标的旋转速度设定为目标怠速旋转速度Netw (所谓的目标怠速转速)。所谓怠速运转状态，是怠速运转条件成立的运转状态，根据车速、油门操作量Aps等判定。怠速运转条件包含例如上述的条件1、条件3和条件5。目标怠速旋转速度设定部3a根据冷却水温度Wts、变速杆的操作位置设定目标怠速旋转速度Νθ_。在这里，例如操作位置为D档、R档时的目标怠速旋转速度Netw设定得比操作位置为P档、N档时的目标怠速旋转速度Netw小。另外,冷却水温的Wts越高，目标怠速旋转速度Netw越设定得小。另外，也可形成根据外部负荷装置的工作状态变更目标怠速旋转速度Netw的大小的结构。在这里计算出的目标怠速旋转速度Netw的信息被传递到怠速要求扭矩运算部3b及扭矩上限值运算部4。怠速要求扭矩运算部3b，将与设定的目标怠速旋转速度Netw对应的扭矩(将实际旋转速度Ne维持于目标怠速旋转速度Netw所需的扭矩)作为怠速要求扭矩Pi—NeFB计算。这里计算的怠速要求扭矩Pi—NeFB被传递到目标扭矩运算部5。油门要求扭矩运算部3c利用驾驶者的运转操作将发动机10所要求的扭矩作为油门要求扭矩Pi—APS计算。在这里，根据实际旋转速度Ne和油门操作量Aps计算油门要求扭矩Pi—APS。另外，也可形成根据外部负荷装置的工作状态变更油门要求扭矩Pi—APS的大小的结构。在这里计算的油门要求扭矩Pi—APS的信息被传递到外部要求扭矩运算部3d及目标扭矩运算部5。外部要求扭矩运算部3d以油门要求扭矩运算部3c计算出的油门要求扭矩Pi APS作为基准，对加上由外部控制系统传递来的来自外部负荷装置的扭矩要求的两种要求扭矩进行计算。第一要求扭矩是点火控制用要求扭矩Pi—EXT—SA，第二要求扭矩是进气控制用要求扭矩Pi—EXT。这些点火控制用要求扭矩Pi—EXT—SA及进气控制用要求扭矩Pi—EXT互相独立，在外部要求扭矩运算部3d内运算。在这里计算出的各要求扭矩都被传递到目标扭矩运算部5。[2 - 3.扭矩上限值运算部]扭矩上限值运算部4对发动机10起动时的上限扭矩PiUM H进行计算。这里所说的发动机10起动时，是指以手动方式起动时和利用再起动控制进行再起动时，且包含发动机10完全爆炸后实际旋转速度Ne收敛为目标怠速旋转速度Netw为止的期间。通常，发动机10的实际旋转速度Ne被控制成在发动机10高速完全爆炸后急剧上升之后收敛成目标怠速旋转速度Ne,。这种完全爆炸后的实际旋转速度Ne的上升被称为“上窜”。扭矩上限值运算部4计算上限扭矩PiUM H作为在不妨碍发动机10的起动性的范围内尽可能将上窜减小(使实际旋转速度Ne不过分上升)用的扭矩最大值。另外，把用上限扭矩PiUM—H限制发动机扭矩的控制称为上限值控制。上限值控制是起到对发动机扭矩上升加以抑制的作用的控制，因此，例如将上限扭矩PiUM—H的数值设定为固定值时，发动机10的运转条件有可能使起动性下降。与其相反，本实施方式的扭矩上限值控制根据发动机10起动时驾驶者的进发意思和变速杆的操作位置随时设定上限扭矩PiUM—H的数值，以此确保起动性并防止上窜。图3例示扭矩上限值运算部4的运算处理。在扭矩上限值运算部4设置旋转速度上限值设定部4a、补偿量设定部4b、旋转速度差运算部4c、上限梯度运算部4d、实际变化率运算部4e、梯度差运算部4f、扭矩补正量运算部4g、实际扭矩运算部4h、上限扭矩运算部4k、以及条件判定部4m。旋转速度上限值设定部4a(第一设定构件)设定实际旋转速度Ne的上限值即上限旋转速度NeUM H(每单位时间的上限转速)。在这里，根据与车辆运转状态有关的各种参数计算多个上限旋转速度NeUMH，同时根据运转状态从它们当中选择适当的上限旋转速度NeUM—H。这里选择后的最终的上限旋转速度Neusui被传递到旋转速度差运算部4c。图4是表示上限旋转速度NeUM H的设定方法的示意图。旋转速度上限值设定部4a分别对油门操作量Aps、制动液压Bff1、冷却水温度Wts设定上限旋转速度NeUM—H，根据这些上限旋转速度NeUM—H和目标怠速旋转速度Netw,设定最终的上限旋转速度NeUM—H。如图4中所示，在旋转速度上限值设定部4a设置第一上限值设定部41、第二上限值设定部42和第三上限值设定部43，并设置二个最大值选择部44、45和最小值选择部46。下面把上述的各设定部41 43所设定的上限值称为第一上限值 第三上限值，把二个最大值选择部所选择的上限值称为第四上限值、第五上限值。第一上限值设定部41根据制动液压Bffl设定第一上限值。在这里，如图5 (C)所示，制动液压Bffi越大，上限旋转速度NeUM—H (第一上限值)越下降的特性预先用映射(map)、数式等设定。第一上限值设定41部用这些映射、数式等设定第一上限值，使制动操作时的进发意思(制动踏板的踏下操作减弱时的进发意思)反映于上限值控制。另外，图5(c)中所示的双点划线是表示温态时的目标怠速旋转速度NeffiJ的线。第一上限值被设定在温态时目标怠速旋转速度Nerau以上的范围内。但是,冷态起动时的目标怠速旋转速度Netw设定得比温态时高，故图中的双点划线在曲线上向上方移动。因此，在冷态起动时制动液压Bkk较大的情况下，会有第一上限值低于目标怠速旋转速度Netw的情况。另一方面，由第一上限值设定部41设定的第一上限值与目标怠速旋转速度Neffij一起被输入最大值选择部44，它们中的较大的任意一方被选择为第四上限值。借助于此，在目标怠速旋转速度Netw以上的范围，制动液压Bffl越小则第四上限值越增大。第四上限值不会低于目标怠速旋转速度Netw,也就是说，不管实际旋转速度Ne被如何强制限制，至少目标怠速旋转速度Nerau得到确保。第二上限值设定部42根据油门操作量Aps设定第二上限值。在这里，如图5(a)所示，油门操作量Aps越大，上限旋转速度Nem H (第一上限值)越上升的特性由映射、数式等预先设定。第二上限值设定部42用这些映射、数式等设定第二上限值，使油门操作时的进发意思反映于上限值控制。另外，图5(a)中所示的双点划线是表示温态时的目标怠速旋转速度Netw的线。第二上限值与第一上限值一样，被设定在温态时的目标怠速旋转速度Neffij以上的范围。另外，当变速杆的操作位置是D档时，第二上限值设定得比在D档以外(P档、R档、N档)时小。这里设定的第二上限值被输入到最大值选择部45。第三上限值设定部43根据冷却水温Wts设定第三上限值。在这里，如图5 (b)所示，冷却水温度Wts越高上限旋转速度NeUM—H(第三上限值)越下降的特性由映射、数式等预先设定。第三上限值设定部43用这些映射、数式等设定第三上限值，使发动机10的暖机情况反映于上限值控制。另外，图5(b)中所示的双点划线是表示目标怠速旋转速度NeffiJ的线，第三上限值设定在目标怠速旋转速度Netw以上的范围。除了冷却水温度Wts越高目标怠速旋转速度Netw —般设定得越低外，由于发动机的摩擦减少，发动机的起动性稍微提高，故相应稍强地进行上限值控制以有效地抑制上窜。另外，第三上限值与第二上限值一样，变速杆的操作位置为D档时，设定得比D档以外(P档、R档、N档)时小。这里所设定的第三上限值被输入到最大值选择部45。如前所述，一最大值选择部44将第一上限值和目标怠速旋转速度Netw中的任一较大的一方选择为第四上限值，另一最大值选择部45将第二上限值和第三上限值中较大的一方选择为第五上限值。第四上限值是制动操作量越大(制动踏板的踏下操作越强)越使上限值控制加强作用的参数，且是至起维持目标怠速旋转速度Netw的作用的参数。另外，第五上限值是油门操作越小(油门踏板的踏下操作越弱)或冷却水温度Wts越高而越使上限值控制加强的参数。由于第三上限值设定在目标怠速旋转速度Netw以上的范围，故第五上限值也是目标怠速旋转速度Netw以上的数值。因此，第四上限值极及第五上限值都设定在目标怠速旋转速度Netw以上的范围。这第四上限值及第五上限值被输入到最小值选择部46。最小值选择部46将第四上限值和第五上限值中较小的一方选择为最终的上限旋转速度NeUMH。在这里，选择制动操作所产生的控制量和油门操作所产生的操作量中强烈施加限制的一方。例如，在没有制动操作的情况下，作为有行驶意思的情况，将与制动液压Bkk对应的第一上限值设定得较大(为弱限制)，因此，利用与油门操作量Aps对应的第二上限值、与冷却水温度Wts对应的第三上限值来增加限制。另一方面，在有制动操作的情况下，作为行驶意思小的情况，第一上限值设定得小(为强限制)，因此，能选择比第二上限值、第三上限值都低的上限旋转速度NeUM—H，即能施加更强的限制。补偿量设定部4b (补偿量设定构件)根据冷却水温度Wts设定实际旋转速度Ne的补偿量ΛΝθμ。所谓补偿量Λ Netffs,是涉及用上限扭矩PiUM—H对发动机扭矩施加限制的上限值控制开始的条件的量，与实施上限值控制用的实际旋转速度Ne的变动幅度对应。即在上限值控制中，在(NeUM—H_ Δ Neops)彡Ne的范围内(且Ne < NeLIMJ,能持续地)控制实际旋转速度Ne。因此，在发动机10刚起动，实际旋转速度Ne不满足(NeUM—Η_ Δ Ne0FS)时，不实施上限值控制，从实际旋转速度Ne为(NeUM—H_ Λ Netffs)以上的时刻开始进行上限值控制。在这里，例如如图5(d)所示，设定该数值，使得冷却水温度Wts越低补偿量ANe㈣越大。补偿量ANetffs越大，发动机起动后就越容易开始进行上限值控制(从发动机10起动时刻至开始进行上限值控制的时间就短)，在实际旋转速度Ne较低的阶段，就增加扭矩限制。但是，在冷却水温度Wts极端低的极低温下的起动时，也可优先提高起动性，将补偿量ANews稍微减小。这里设定的补偿量ΛNews的信息被传递到条件判定部4m。旋转速度差运算部4c，其用来计算由旋转速度上限值设定部4a设定的上限旋转速度他卩^与发动机10实际旋转速度的旋转速度差Λ Ne。该旋转速度差Λ Ne是从实际旋转速度Ne中减去上限旋转速度NeUM—Η得到的数值,是Δ Ne=Ne_NeUM—Η。这里计算的旋转速度差Λ Ne被传递到上限梯度运算部4d。上限梯度运算部4d(上限梯度运算构件)根据旋转速度差ANe计算实际旋转速度Ne的变化率dNe的上限梯度dNe—H(实际旋转速度Ne的上限加速度)。对于该上限梯度运算部4d，例如如图5(e)所示，旋转速度差ANe与上限梯度dNe H的对应关系用数式和映射等预先设定，并用该对应关系计算上限梯度dNe H。这里计算出的上限梯度dNe H的数值被传递到梯度差运算部4f。
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所述梯度dNe H，相当于实际旋转速度Ne从该时刻至经过规定的单位时间的期间也可以变化的最大变化量，即相当于将来的变化梯度的最大值。在如图5(e)所示的例子中，旋转速度差ANe为负时上限梯度ClNe11获得正的数值，旋转速度差ANe为正时上限梯度dNe—H获得负的数值。即实际旋转速度Ne小于上限旋转速度NeUM—H时，越接近上限旋转速度NeUM H，实际旋转速度越不超过它而增大，其变化梯度接近于O。另外，在实际旋转速度Ne超过上限旋转速度Nemui的情况下，该变化梯度为负(减少梯度)，实际旋转速度Ne减小。这样，上限梯度dNe—11具有旋转速度差ANe的绝对值越大就越接近陡峭梯度、旋转速度差ANe的绝对值越小就越接近水平的曲线特性。即旋转速度差ANe的绝对值越大，实际旋转速度Ne的变化率dNe的目标值越减少。实际变化率运算部4e将发动机10的实际旋转速度Ne的变化率作为实际变化率dNe (实际加速度)计算。所谓实际变化率dNe，相当于该时刻之前的实际旋转速度Ne的实际变化梯度。换言之，相当于实际变化率dNe从过去至目前的变化梯度，而上限梯度dNe H相当于从现在至将来的变化梯度的最大值，即相当于作为控制目标的变化梯度的最大值。在这里，根据在该冲程检测出的实际旋转速度Ne (η)和在k冲程前的时刻检测出的实际旋转速度Ne (n-k)，按照例如下式I计算实际变化率dNe。这里计算出的实际变化率dNe的数值被传递到梯度差运算部4f及条件判定部4m。在本实施方式中，k=2,即计算从二
冲程前的时刻至目前的期间的实际旋转速度Ne的变化梯度。
权利要求
1.一种发动机的起动控制装置，对搭载在车辆上的发动机(10)起动时的发动机旋转速度进行控制，其特征在于，具有 对驾驶者的进发意思的程度进行检测的进发意思检测构件(31、33)； 由所述进发意思检测构件(31、33)检测出的所述进发意思越小，就将作为发动机旋转速度的上限值的上限旋转速度(NeUM H)设定得越小的第一设定构件(4a);以及 实施对所述发动机(10)实际旋转速度(Ne)进行控制的上限值控制，以使其不超过所述第一设定构件(4a)设定的所述上限旋转速度(NeUMH)的上限值控制构件(5)。
2.如权利要求1所述的发动机的起动控制装置，其特征在于， 具有对所述发动机(10)怠速运转时的目标怠速旋转速度(Netw)进行设定的第二设定构件(3a)， 所述第一设定构件(4a)在所述第二设定构件(3a)设定的所述目标怠速旋转速度(Neoej)以上的范围内设定所述上限旋转速度(Nemui)。
3.如权利要求2所述的发动机的起动控制装置，其特征在于，具有怠速控制构件(5)，当所述发动机(10)的实际旋转速度(Ne)的变化梯度为O以下时，所述怠速控制构件(5)能够实施将所述发动机(10)的实际旋转速度(Ne)收敛成所述目标怠速旋转速度(Netw)的怠速反馈控制。
4.如权利要求3所述的发动机的起动控制装置，其特征在于，所述进发意思检测构件(31.33)根据所述驾驶者的制动操作来检测所述进发意思的程度。
5.如权利要求4所述的发动机的起动控制装置，其特征在于，所述进发意思检测构件(31.33)根据所述驾驶者的油门操作来检测所述进发意思的程度。
6.如权利要求5所述的发动机的起动控制装置，其特征在于，所述第一设定构件(4a)根据所述发动机(10)的冷却水温度(Wts)来设定所述上限旋转速度(Neusui)。
7.如权利要求6所述的发动机的起动控制装置，其特征在于，所述发动机(10)的实际旋转速度(Ne)与所述上限旋转速度(Neusui)之差越小，所述上限值控制构件(5)越使所述实际旋转速度(Ne)的变化率(dNe)的目标值(dNe—H)减少。
8.如权利要求7所述的发动机的起动控制装置，其特征在于， 具有根据所述发动机(10)起动时的冷却水温度(Wts)来设定发动机旋转速度的补偿量(ANeops)的补偿量设定构件(4b)， 所述上限值控制构件(5)，对所述发动机(10)的实际旋转速度(Ne)为所述上限旋转速度(Nemil)减去所述补偿量(ANews)得到的旋转速度以上进行判定，作为所述上限值控制的开始条件。
9.如权利要求8所述的发动机的起动控制装置，其特征在于， 具有对所述发动机(10)的进气通道流动的空气的流量(Qin)进行检测的流量检测构件(34)， 所述上限值控制构件(5)，对吸入到气缸内的缸内吸入空气量的估算值与根据由所述流量检测构件(34)检测出的所述流量(Qin)计算出的进气量相一致进行判定，作为所述上限值控制的结束条件。
10.如权利要求1 9中任一项所述的发动机的起动控制装置，其特征在于， 所述起动控制装置是扭矩为基准的起动控制装置，所述起动控制装置将对搭载在车辆上的发动机(10)的各种输出要求换算成扭矩，根据一元化的目标扭矩控制吸入空气量、燃料喷射量及点火正时中的至少任何一项，具有 上限梯度运算构件(4d)，该上限梯度运算构件根据所述发动机(10)的实际旋转速度(Ne)与所述上限旋转速度(Neusui)之差对所述实际旋转速度(Ne)的变化率(dNe)的上限梯度(dNe H)进行计算；以及 梯度差运算构件(4f)，该梯度差运算构件对相当于由所述上限梯度运算构件(4d)算出的所述上限梯度(ClNe11)与所述实际旋转速度(Ne)的变化率(dNe)之差的梯度差(AdNe)进行计算， 所述上限值控制构件(5)根据用将所述梯度差运算构件(4f)算出的所述梯度差(Δ dNe)换算成扭矩的数值进行运算得到的所述目标扭矩，实施所述上限值控制。
11.如权利要求10所述的发动机的起动控制装置，其特征在于，所述第一设定构件(4a)根据由所述进发意思检测构件(31、33)检测出的所述进发意思，设定所述上限旋转速度(NeLIM—H)的最小值。
12.如权利要求11所述的发动机的起动控制装置，其特征在于， 具有对搭载在所述车辆上的自动变速机(26)的变速杆的操作位置是否为行驶档进行检测的变速档检测构件(32)， 所述进发意思检测构件(31、33)根据由所述变速档检测构件(32)检测出的所述操作位置来检测所述进发意思的程度。
全文摘要
一种发动机的起动控制装置，其中设置对驾驶者的进发意思的程度进行检测的进发意思检测构件(31、33)。又设置由所述进发意思检测构件(31、33)检测出的进发意思越小，则将作为发动机旋转速度的上限值的上限旋转速度(NeLIM_H)设定得越小的第一设定构件(4a)。还设置实施对发动机的实际旋转速度(Ne)进行控制的上限值控制，以使其不超过第一设定构件(4a)设定的上限旋转速度(NeLIM_H)的上限值控制构件(5)。本发明利用这样的结构来抑制发动机起动时的上窜并提高起动性能。
文档编号F02D41/06GK103047033SQ201210389079
公开日2013年4月17日 申请日期2012年10月12日 优先权日2011年10月12日
发明者柴田晃史, 上田克则, 宫田敏行 申请人:三菱自动车工业株式会社