(57)【要約】【課題】エンジン停止中にすでにバッテリが上がってしまっている場合でも、速やかな始動制御を可能にする。【解決手段】イグニッションオン時にバッテリ電圧が不十分な状態であっても、ＥＣＵ起動タイミング自体でバッテリ上がり判定を行うことで、その後の始動制御を速やかに開始し、バイパス空気量増加とエンジン目標回転数増加の制御をアイドリングに到る前から開始できることで、車両の電気負荷等によるその不安定な始動状態であっても、確実な始動を可能にするエンジン制御装置。【選択図】図１
2010203294.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
イグニッションスイッチによりバッテリと電気的に接続され、
手動操作によるクランクシャフトの回転を利用して発電された電圧または前記バッテリの電圧により起動され、
前記クランクシャフトの回転を検出するクランクセンサからの信号を受けるエンジン制御装置において、
起動から所定の判定時間以内に前記クランクセンサからの信号を検出したとき、前記手動操作によるクランクシャフトの回転を利用して発電された電圧により起動されたと判定する
エンジン制御装置。
【請求項２】
前記所定の判定時間を１６ミリ秒から２２５ミリ秒の間に設定し、
前記手動操作によるクランクシャフトの回転を利用して発電された電圧により起動されたと判定した場合に、前記イグニッションスイッチの接続時の前記バッテリの電圧が不足していたと判定する
請求項１に記載のエンジン制御装置。
【請求項３】
前記手動操作によるクランクシャフトの回転を利用して発電された電圧により起動されたと判定した場合に、
エンジン吸入管内に配置されたスロットルバルブの上下流をバイパスする空気量を所定の継続時間だけ増加するように設定し、前記所定の継続時間経過後のエンジン目標回転数を前記手動操作によるクランクシャフトの回転を利用して発電された電圧により起動されたと判定されない場合のエンジン目標回転数よりも大きく設定する
請求項１または２に記載のエンジン制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はエンジン制御装置に関するものであり、特に二輪車等の中でバッテリ容量の小さな車両に搭載するエンジン制御装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より、車両にはエンジン動作系以外に電力を消費する電気負荷が搭載されており、これらは、バッテリやエンジン回転と連動する発電機から電力を得ている。ところで、発電機の発電が弱いときはバッテリに対する負荷は相対的に大きくなってしまう。バッテリはその容量に制限があるので、前記電気負荷でバッテリの電力が消費されると、点火系、燃料系、それらを統合するエンジン制御装置への給電が妨げられてしまい、エンジンの動作に支障が生じることがある。
そこで、例えばアイドリング時にエアコン等の負荷によりバッテリ電圧が低下した際、バイパス空気量を増加させ、目標アイドル回転数を高く設定することで、発電機の給電量を増加させ、バッテリ上がりを防止するとともにエンジンの動作を維持させるようにするエンジン回転数制限装置が知られている（例えば、特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平１１-３６９１５
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、上記特許文献１に係るエンジン回転数制限装置においては、電気負荷投入によるアイドリング中のバッテリ電圧不足を防止することを目的としている。従って、アイドリング状態に到る前の発電量の小さいときは、車両の電気負荷の影響が相対的に大きくなってしまうので、エンジン始動に必要な電力が充分に供給されなくなる恐れがあった。特に、二輪車の中でバッテリ容量の小さな車両の場合には、この影響は無視できない。また、エンジン停止中にすでにバッテリが上がってしまっている場合は考慮されていなかった。
【０００５】
本発明は上記実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、特に二輪車のようなバッテリ容量の小さな車両に有効なエンジン制御装置であって、エンジン停止中からすでにバッテリ電圧が充分ではなく、車両の電気負荷等の影響により発電不足となりやすいアイドリング前の状態においても、バイパス空気量やエンジン回転数をバッテリ電圧に応じて制御することで、確実にエンジンを始動できるエンジン制御装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明のエンジン制御装置は、イグニッションスイッチによりバッテリと電気的に接続され、手動操作によるクランクシャフトの回転を利用して発電された電圧またはバッテリの電圧により起動され、クランクシャフトの回転を検出するクランクセンサからの信号を受けるエンジン制御装置において、起動から所定の判定時間以内に前記クランクセンサからの信号を検出したとき、手動操作によるクランクシャフトの回転を利用して発電された電圧により起動されたと判定することを特徴としている。
【０００７】
また、上記エンジン制御装置においては、エンジン制御装置起動後のクランクセンサからの信号を検出したか否かを判定する所定の判定時間を１６ミリ秒から２２５ミリ秒の間に設定し、手動操作によるクランクシャフトの回転を利用して発電された電圧により起動されたと判定した場合に、イグニッションスイッチの接続時のバッテリの電圧が不足していたと判定することを更なる特徴とする。
【０００８】
加えて、手動操作によるクランクシャフトの回転を利用して発電された電圧により起動されたと判定した場合に、エンジン吸入管内に配置されたスロットルバルブの上下流をバイパスする空気量を所定の継続時間だけ増加するように設定し、所定の継続時間経過後のエンジン目標回転数を手動操作によるクランクシャフトの回転を利用して発電された電圧により起動されたと判定されない場合のエンジン目標回転数よりも大きく設定することを特徴としている。
【発明の効果】
【０００９】
本発明のエンジン制御装置によれば、手動操作によるクランキング開始後にエンジン制御装置（以下、ＥＣＵ）が起動したときに、ＥＣＵの起動電圧がそのクランキングにより発生したと判定されるので、イグニッションスイッチ接続時にはバッテリ電圧が不足していたと判定できる。以下では、このイグニッションスイッチ接続時のバッテリ電圧不足状態をバッテリ上がりと定義する。バッテリ上がりをＥＣＵの起動タイミングにより判定するので、ＥＣＵが起動してはじめて制御されるような、例えばバッテリ電圧検知といった処理に依存することがなくなり、その後のエンジン始動と発電とを早いタイミングから制御できるようになる。
【００１０】
そして、ＥＣＵ起動からクランク信号検出までの所定時間を１６ミリ秒から２２５ミリ秒の間に設定することで、バッテリ上がりか否かを誤って判定しないようになり、エンジン始動時の制御がバッテリ状態に応じて適切になされるようになる。
【００１１】
さらに、バッテリ上がりと判定した場合に、アイドル状態に到る前の発電量が低い状態からエンジン吸気量を所定の継続時間増加するように設定したので、エンジン回転による発電電圧をエンジン始動後すぐに確保することができる。そして、その所定の継続時間が経過しないうちにエンジン目標回転数を大きく設定したので、その継続時間が経過した途端にすでに接続されている電気負荷により電圧が急落することを防止できる。よって、それに伴うＥＣＵ停止やエンジンストールを防止することができるようになる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明のエンジン制御装置を含む構成図である。
【図２】（ａ）は、本発明のバッテリ上がり判定までのＥＣＵ起動時の制御フロー図である。（ｂ）は、（ａ）のバッテリ上がり判定を説明する制御フロー図である。
【図３】本発明のバッテリ上がりと判定される場合のエンジンが安定して回転するまでの始動制御を表す制御フロー図である。
【図４】本発明のクランク信号が所定の判定時間内に検知されることでバッテリ上がりと判定される場合の制御と判定されない場合の制御との違いを、ＥＣＵ起動状態（ａ）、ＩＳＣＶ設定開度デューティ（ｂ）、エンジン目標回転数（ｃ）、エンジン回転数（ｄ）のエンジン始動時の時間変化から表現したタイミング図である。
【図５】本発明におけるエンジン回転数をイグニッションスイッチ接続後エンジン状態が安定するまでの時間変化として表したタイミング図である。
【発明を実施するための形態】
【実施例１】
【００１３】
図１に基づき、本発明のエンジン制御装置を含む実施形態を説明する。
【００１４】
図１のエンジン１には、クランクシャフトの回転に応じて発生されるパルス信号を検出するクランクセンサ２、クランクシャフトと連動して回転することで発電する発電機４、冷却水温などからエンジンの温度を検出するエンジン温センサ３、エンジン筒内の圧縮混合気に点火する点火装置１５が備えられる。クランクシャフトは、キック操作、リコイルスタータを介する操作、車両を押すことによる押しがけなど（以下、キック等）の手動操作、またはセルモータ２９によって回転し始める。
【００１５】
エンジンの筒内に吸入される空気の通路である吸気管５には、吸気管５内に配置されたスロットルバルブ８とその開度を検出するスロットル開度センサ１２、スロットルバルブ８の上流と下流との吸気管５をバイパスするバイパス通路７、バイパス通路７のバイパス空気量を調節するアイドルスピードコントロールバルブ（以下、ＩＳＣＶ）１０とＩＳＣＶの開度をデューティ駆動するアクチュエータ（以下、ＩＳＣ）９、エンジン回転により発生した負圧を検出する吸気圧センサ１３、エンジンの吸気温度を検出する吸気温センサ１１、容積変化により燃料を吸入し吸気管内に燃料を噴射する燃料噴射ポンプモジュール１４が配置される。なお１４は、燃料噴射のみを行うインジェクタを備える場合もある。以下では両者とも燃料噴射装置１４と呼ぶ。
【００１６】
排気管６には、排気ガス中の酸素濃度を検出する図示しない酸素センサと酸素センサの出力特性を安定させるために昇温させる酸素センサ用ヒータ１７、更に下流に設置された三元触媒におけるＮＯｘ、ＨＣ、ＣＯの浄化率を高めるためにフィードバック制御された２次空気を排気管へ供給する２次空気通路３１と、その途中に前記２次空気を調節するセカンドエアーバルブ（以下、ＳＡＶ）１６が配置される。
【００１７】
各部品に電力を供給する構成として、電源としてのバッテリや発電機を接続するイグニッションスイッチ２５、燃料噴射装置１４、ＩＳＣ９、ＳＡＶ１６、酸素センサ用ヒータ１７など各制御部品へ電力を供給する制御系電源リレー２６、バッテリ２０、そのバッテリを発電機４と接続するバッテリ接続リレー２２、その切断時にバッテリへの給電を防止するダイオード２１、照明装置などの電気負荷２４、その接続を制御する電気負荷接続リレー２３、レギュレータ１８、キャパシタ１９、セルモータ２９へ給電するセルスイッチ３０とスタータリレー２８が備えられる。
【００１８】
上記のようなエンジン周辺を構成する吸気系、排気系および電源系を制御するエンジン制御装置（以下、ＥＣＵ）２７が、クランクセンサ２など各種センサ出力を受け、ＩＳＣＶのデューティ制御によるバイパス空気量の設定、エンジン１の目標回転数の設定、バッテリ２０の蓄電状態、各電源ラインの接続、各種タイミング処理などを制御する。
【００１９】
図２の（ａ）と（ｂ）に基づき、ＥＣＵ起動時のバッテリ上がり判定についてその制御フローを説明する。
【００２０】
イグニッションがオンされるとイグニッションスイッチ２５が接続され、図２の（ａ）のステップＳ２０１においてＥＣＵ２７がバッテリまたは発電機から必要な電圧を受けて起動する。始動にかかる時間を短縮するためステップＳ２０２ではエンジンの始動に関係する項目のみの初期化処理を行なう。初期化処理としては、例えば、エンジン温度の取得する処理、運転モードや燃料噴射モードをエンジン始動可能に切替える処理等を含む。それ以外のエンジン始動に必須ではない項目については、処理工程を短縮するためにエンジンが始動してから処理するので、除外する。その後、ステップＳ２０３でバッテリ上がり判定を行う。
【００２１】
バッテリ上がりの判定はＥＣＵ起動時に一度だけなされればよいので、まず図２の（ｂ）のステップＳ２０４においてＥＣＵ起動後にバッテリ状態を確認したか否かをバッテリ状態確認フラグの値から確認する。未だ確認していない場合、ステップＳ２０５に進みＥＣＵ起動後に所定の判定時間（例えば、２５ミリ秒程度）を経過しているか否かを確認する。すでにバッテリ状態を確認している場合は、ステップＳ２０４のＮｏに進み、再びＥＣＵが起動されるまではバッテリ状態を確認しない。
【００２２】
ＥＣＵ起動後の経過時間が判定時間未満の場合、ステップＳ２０９において、クランクセンサからの信号が判定電圧以上か否かを判定する。ＥＣＵ起動後の判定時間内にキック等のクランキングによるクランク信号が確認されることで、キック等の手動操作により初めてＥＣＵ起動に必要な電力が供給されたことを確認でき、イグニッション起動前のエンジン停止中は、ＥＣＵ起動に足る電圧さえもバッテリが蓄えていなかったと判定する。ここでは回転数演算の処理は必要ではなくクランクセンサからのパルスを検出しさえすればよいので、迅速な処理が要求される始動時の制御を短縮できる。この状態をバッテリ上がりと判定してステップＳ２０７に進みバッテリ上がりフラグをバッテリ上がりとして−１に設定する。
【００２３】
以上の処理によりバッテリ状態を確認したので、ステップＳ２０８に進みバッテリ状態確認フラグを１に設定してバッテリ状態を確認したことを記録する。  
【００２４】
ステップＳ２０９で判定電圧以上のクランク信号が検出されないとステップＳ２０５に戻る。ステップＳ２０５でＥＣＵ起動後の経過時間が判定時間に達するとステップＳ２０６に進みバッテリ電圧が所定電圧未満であるか否かを判定する。バッテリ電圧が所定電圧未満であればステップＳ２０７に進み、バッテリ上がりフラグを−１に設定してバッテリ上がりと判定したことを記録する。
【００２５】
ＥＣＵ起動後の経過時間が判定時間に達しており、ステップＳ２０６でバッテリ電圧が所定電圧以上あれば、バッテリがエンジン始動に充分な電圧を蓄えていると判定し、バッテリ上がりと判定せずに、ステップＳ２０８に進みバッテリ状態確認フラグを１に設定してバッテリ状態を確認したことを記録する。
【００２６】
ステップＳ２０６でバッテリ電圧が所定電圧未満であれば、バッテリ電圧がエンジン始動に耐えられないと判定し、ステップＳ２０７に進みバッテリ上がりフラグを−１に設定してバッテリ上がりと判定したことを記録する。
【００２７】
ステップＳ２０５における判定時間は、下限値が１６ミリ秒であることが好ましい。この下限値未満であると、ＥＣＵが起動したときにキック等によるクランクの回転が始まっていたとしても、起動後のクランクパルス検出までに判定時間が経過してしまうので、キック等のクランキング前にＥＣＵが起動したとしてイグニッションオン時にバッテリ電圧が充分であったと判定してしまう恐れがある。キック等による回転数は高くとも３００ｒｐｍであることから、一般的なクランク歯数を２４歯として、クランクパルス間隔はおよそ８ミリ秒となる。パルス間隔が欠歯により倍となる位置でも検出できるように、下限値はおよそ１６ミリ秒となる。
【００２８】
そして、ステップＳ２０５での判定時間の上限値は２２５ミリ秒であることがこの好ましい。この上限値を超えると、イグニッションオン時のバッテリ電圧が不充分な場合でも、ステップＳ２０６の処理までにセルモータによるエンジン回転でバッテリ電圧が上昇してしまうことがあり、ステップＳ２０６においてバッテリ上がりと判定されなくなってしまう恐れがある。また、バッテリ電圧が充分な状態でイグニッションがオンされたにもかかわらず、一般的なキック等のタイミングをステップＳ２０９で判定時間内と判定してしまい、バッテリ上がりと判定してしまう恐れがある。
【００２９】
以上の制御により、エンジン始動前にバッテリ上がりか否かをＥＣＵの起動タイミングにより判定できるので、エンジン始動にかかる時間を短縮できる。その結果、バッテリ上がりと判定された後の処理を前倒しできるので、始動時の制御を速やかに実行できる。
【００３０】
例えば、キック等操作による回転数を演算して発電電圧を判定するなどの処理が不要となるので、ステップＳ２０９のような始動制御の初期段階でのパルス間隔の測定と回転数演算を必要としない。ＥＣＵの起動電圧に相当する電圧をバッテリが蓄電していないバッテリ上がりの状態でイグニッションをオンしても、クランク歯数１つ分のキック等操作があればバッテリ上がりと判定した後の制御を始めることができる。
【００３１】
次に、図３に基づき、バッテリ上がりと判定される場合のエンジン始動制御を説明する。
【００３２】
ステップＳ３０１でバッテリ状態が確認されていると、ステップＳ３０２でバッテリ上がりと判定されたか否かを確認する。バッテリ上がりと判定されている場合は、エンジン始動に必要な電力を損なわないようにステップＳ３０３でＳＡＶ制御と酸素センサヒータへの電力供給を停止する。ステップＳ３０４でエンジン目標回転数Ｎ１（Ｎ１＞Ｎ２）を設定する。例えば、バッテリ上がりと判定されないときの１５００ｒｐｍ（Ｎ２）に対して、１８００ｒｐｍ（Ｎ１）に設定する。そして、ＩＳＣＶの基本開度を決定するデューティを増加させる。ステップＳ３０５でＩＳＣＶのデューティを増加させるように設定し、ステップＳ３０６でＥＣＵ起動から継続時間ｐ１経過したことを待って、ステップＳ３０７でエンジン状態に応じたフィードバック制御を行う。ｐ１の設定は、バッテリ上がりと判定されたときでも、発電電圧を得るのに充分な回転を点火装置１５による点火制御や燃料噴射装置１４による噴射制御により確保できるようにするため、およそ８００ｒｐｍでエンジンが回転したときの３または４エンジンサイクルに相当する５００ミリ秒程度とすることが好ましい。
【００３３】
一方、ステップＳ３０２においてバッテリ上がりと判定されない場合は、ステップＳ３０８でエンジン目標回転数をＮ２（Ｎ２＜Ｎ１）に設定する。例えば、バッテリ上がりと判定されたときの１８００ｒｐｍ（Ｎ１）に対して、１５００ｒｐｍ（Ｎ２）とする。ステップＳ３０９でＩＳＣＶデューティを増加させて、ステップＳ３１０において例えば１１００ｒｐｍまで増加する時間ｐ２（ｐ２＜ｐ１）だけ継続したことを待って、ステップＳ３０７でエンジン状態に応じたフィードバック制御を行う。
【００３４】
以上の図２や図３に基づく制御によりバッテリ上がり判定に応じたエンジンの始動制御が行われる。なお、ステップＳ３０６とＳ３１０でＩＳＣＶデューティを増加させることによりエンジン始動時のポンピングロスを抑制することもできる。
【００３５】
その後、ＥＣＵ初期化（ステップＳ２０２）で処理されなかった長期学習値などのエンジン始動に必須ではないパラメータをＥＥＰＲＯＭから読込む。従って、エンジンの始動までの制御を早く処理できるようになる。
【００３６】
これまで述べてきたように、前記判定時間は１６ミリ秒から２２５ミリ秒の間に設定することが好ましい。
【００３７】
判定時間が上限の２２５ミリ秒を超えた場合、バッテリ電圧が不充分のままイグニッションスイッチが接続されたのに、バッテリ電圧が充分か否かを判定する処理までに、バッテリ電圧が上昇してしまい、バッテリ電圧が充分であったと誤認してしまう恐れがある。また、エンジン停止中のバッテリがエンジンの始動に耐えうる電圧であったにもかかわらず、一般的なタイミングのキック等によるクランク信号をクランキング中のクランク信号と誤認してしまう恐れがある。一方、判定時間を下限の１６ミリ秒未満とした場合、クランキング時のクランクパルス間隔がそれ以上であれば、ＥＣＵがクランキング中に起動したのにもかかわらず、クランキング前に起動したと誤認してしまう恐れがある。これらの誤認により、バッテリ状態に応じた制御が適切に選択されなくなるので、判定時間の上下限を上記のように設定しておくことが好ましい。
【００３８】
図４に基づき、クランク信号が所定の判定時間内に検知されることでバッテリ上がりと判定される場合の制御とバッテリ上がりと判定されない場合の制御との違いを、ＥＣＵ起動状態（ａ）、ＩＳＣＶ設定開度デューティ（ｂ）、エンジン目標回転数（ｃ）、エンジン回転数（ｄ）のエンジン始動時の時間変化により説明する。実線はバッテリ上がりと判定される場合を示し、点線はバッテリ上がりと判定されない場合を示す。なお、重複部分は実線で示す。
【００３９】
ｔ０において、イグニッションスイッチが接続され、バッテリや発電機などの電源系がＥＣＵに接続される。ｔ１においてキック等によるクランキングによりエンジン回転数が徐々に増加してゆき、発電された電圧がＥＣＵの起動電圧を満たしたとき、ｔ２においてＥＣＵが起動する。ｔ３においてバッテリ上がりと判定されると、バッテリ上がりと判定されない場合の目標回転数Ｎ２に対して大きくなるＮ１に設定される。このとき、ＩＳＣＶデューティは増加するように設定され、ｔ４においてエンジンが始動する。その後、ｔ３からｐ１経過したｔ５になるとＩＳＣＶデューティはエンジン状態に応じてフィードバック制御される。
【００４０】
一方、バッテリ電圧が充分でありバッテリ上がりと判定されない場合は、キック等より早いｔ２’においてＥＣＵが起動する。ｔ３’の時点からＩＳＣＶデューティが増加するように設定され、ｔ４より早くエンジンが始動される。その後、ｐ２経過したｔ５’になるとＩＳＣＶデューティはエンジン状態に応じてフィードバック制御される。なお、ｔ３’はクランキング開始後になっているが、バッテリ状態によってはクランキング開始前となることもある。
【００４１】
図５に基づき、バッテリ上がりと判定される場合の始動時のエンジン状態を説明する。本発明の制御が実施されたエンジン回転数を実線で表し、本発明ではない従来の制御によるエンジン回転数を２点鎖線で表す。通常制御中に車両の電気負荷が電力を消費したときのエンジン回転数を１点鎖線Ｌ１およびＬ２で示す。なお、図４と重複する説明は省略する。
【００４２】
ｔ３においてバッテリ上がりと判定された場合、ＩＳＣＶ設定デューティを増加させると、エンジンが始動するｔ４での発電量が２点鎖線で表す通常制御に比べて早く上昇する。このとき、ＩＳＣＶ設定デューティの増加をｐ１の間だけ継続しないと、電気負荷の影響で１点鎖線Ｌ２のように回転数が不安定になりエンジンストールなどを引き起こす恐れがある。また、ＩＳＣＶ設定デューティをフィードバック制御状態に戻すｔ５以前にエンジン目標回転数を大きく設定すると、ＩＳＣがフィードバック制御に戻った途端に１点鎖線Ｌ２のような照明装置などの電気負荷により発電電圧が落ち込んでしまう現象を防止できる。これらのように、エンジン始動時の不安定なときでも、電力不足によるＥＣＵ停止やエンジンストールを回避できるので、始動直後から継続して安定したエンジン制御を可能にする。
【００４３】
なお、エンジン始動時の暖気が充分行われた後は、Ｎ２より低いエンジン目標回転数に応じてフィードバック制御される。
【００４４】
以上のように、イグニッションオン時にバッテリ電圧が不十分な状態であっても、ＥＣＵ起動タイミング自体でバッテリ上がり判定を行うことで、その後の始動制御を速やかに開始し、バイパス空気量増加とエンジン目標回転数増加の制御をアイドリングに到る前から開始できることで、車両の電気負荷等によるその不安定な始動状態であっても、確実な始動を可能にする。
【産業上の利用可能性】
【００４５】
キック等の手動操作によってエンジンを始動することができる二輪車の中でバッテリ容量が小さい車両に特に有効に適用される。
【符号の説明】
【００４６】
４  発電機
７  バイパス通路
８  スロットルバルブ
９  ＩＳＣ（アイドルスピードコントロールアクチュエータ）
１０  ＩＳＣＶ（アイドルスピードコントロールバルブ）
１４  燃料噴射装置
１５  点火装置
１６  ＳＡＶ（セカンドエアーバルブ）
１７  酸素センサ用ヒータ
２０  バッテリ
２１  ダイオード
２２  バッテリ接続リレー
２３  電気負荷接続リレー
２４  電気負荷
２５  イグニッションスイッチ
２７  ＥＣＵ（エンジン制御装置）
【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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