(57)【要約】【課題】始動操作部のいわゆるワンタッチ操作によりエンジンを自動始動させるものにおいて、回転角検出手段（クランク角センサ、カム角センサ）の故障時でも、エンジンの自動始動を可能にする。【解決手段】運転者がスタートスイッチ１４を操作してエンジンを自動始動させる場合に、連続してクランキング可能な最大クランキング時間を設定し、クランキング開始からの経過時間が最大クランキング時間を越えた時点でエンジン始動が完了していなくても強制的にスタータリレー１７をオフしてクランキングを停止してバッテリ１２の消耗を防止する。そして、最大クランキング時間を設定する際に、回転角検出手段（クランク角センサ１９とカム角センサ２０）の故障の有無とエンジン冷却水温とバッテリ電圧とに基づいて最大クランキング時間を可変設定する。【選択図】図１
2008051014.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
始動操作部の一時的な操作によりスタータモータへの通電を開始して内燃機関のクランキングを開始し、該内燃機関の始動完了と判定したときに前記スタータモータへの通電を自動的に停止させる自動始動制御を実行する始動制御手段を備えた内燃機関の自動始動制御装置において、
クランキング開始からの経過時間を計測するクランキング時間計測手段と、
連続してクランキング可能な最大クランキング時間を設定する最大クランキング時間設定手段と、
クランキング開始からの経過時間が前記最大クランキング時間を越えた時点で内燃機関の始動が完了していなくても強制的にクランキングを停止するクランキング停止手段と、  内燃機関の回転に同期した回転角信号を出力する回転角検出手段と、
前記回転角検出手段の故障の有無を判定する故障診断手段とを備え、
前記最大クランキング時間設定手段は、少なくとも前記故障診断手段で判定した前記回転角検出手段の故障の有無に応じて前記最大クランキング時間を可変設定することを特徴とする内燃機関の自動始動制御装置。
【請求項２】
内燃機関の温度に関する温度情報を検出する機関温度検出手段を備え、
前記最大クランキング時間設定手段は、前記故障診断手段で判定した前記回転角検出手段の故障の有無と前記機関温度検出手段で検出した温度情報とに基づいて前記最大クランキング時間を可変設定することを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の自動始動制御装置。
【請求項３】
バッテリ電圧を検出するバッテリ電圧検出手段を備え、
前記最大クランキング時間設定手段は、前記故障診断手段で判定した前記回転角検出手段の故障の有無と前記バッテリ電圧検出手段で検出したバッテリ電圧とに基づいて前記最大クランキング時間を可変設定することを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の自動始動制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、始動操作部のいわゆるワンタッチ操作により内燃機関（エンジン）を自動始動させる内燃機関の自動始動制御装置に関する発明である。
【背景技術】
【０００２】
近年、特許文献１（特開２００２−２２１１３２号公報）に記載されているように、エンジン始動時の操作性を向上させるために、イグニッションキーを使用せずにエンジンを始動可能なスマートイグニッション機能を搭載した車両が実用化されている。この機能は押しボタンスイッチ等の始動操作部を一時的に操作することで、スタータモータへの通電を開始してエンジンのクランキングを開始し、このクランキングによりエンジン回転速度が始動完了判定値を超えて始動完了と判定したときに、スタータモータへの通電を自動的に停止するようにしている。更に、連続してクランキング可能な最大クランキング時間が設定され、クランキング開始からの経過時間が当該最大クランキング時間を越えた時点でエンジン始動が完了していなくても強制的にクランキングを停止して、バッテリの消耗を防止するようにしている。
【特許文献１】特開２００２−２２１１３２号公報（第２頁〜第４頁等）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
一般に、エンジンには、クランク角を検出するクランク角センサやカム角を検出するカム角センサが取り付けられ、これらクランク角センサとカム角センサの出力パルスに基づいて気筒判別して各気筒の燃料噴射時期や点火時期を決定してエンジンを始動するようにしている。更に、クランク角センサとカム角センサのいずれか一方が故障した場合でも、他方のセンサの出力パルス等に基づいてクランク角を推定して気筒判別するフェールセーフ機能が設けられているが、クランク角センサやカム角センサが故障した場合には、クランキング開始から最初の気筒判別が完了するまでの時間が正常時よりも長くかかるため、その分、クランキング開始からエンジン始動完了までの時間が長くかかってしまう。このため、クランク角センサ等の故障時には、予め設定された最大クランキング時間では、クランキング時間が不足してエンジンを自動始動できない可能性がある。
【０００４】
本発明はこのような事情を考慮してなされたものであり、従ってその目的は、回転角検出手段（クランク角センサ、カム角センサ）の故障時でも、内燃機関の自動始動を可能にする内燃機関の自動始動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】
【０００５】
上記目的を達成するために、請求項１に係る発明は、始動操作部の一時的な操作によりスタータモータへの通電を開始して内燃機関のクランキングを開始し、該内燃機関の始動完了と判定したときに前記スタータモータへの通電を自動的に停止させる自動始動制御を実行する始動制御手段を備えた内燃機関の自動始動制御装置において、クランキング開始からの経過時間を計測するクランキング時間計測手段と、連続してクランキング可能な最大クランキング時間を設定する最大クランキング時間設定手段と、クランキング開始からの経過時間が前記最大クランキング時間を越えた時点で内燃機関の始動が完了していなくても強制的にクランキングを停止するクランキング停止手段と、内燃機関の回転に同期した回転角信号を出力する回転角検出手段と、前記回転角検出手段の故障の有無を判定する故障診断手段とを備え、前記最大クランキング時間設定手段は、少なくとも前記故障診断手段で判定した前記回転角検出手段の故障の有無に応じて前記最大クランキング時間を可変設定するようにしたものである。このようにすれば、回転角検出手段の故障時に、クランキング開始から最初の気筒判別が完了するまでの時間が正常時よりも長くかかる分だけ最大クランキング時間を正常時よりも長く設定することが可能となり、回転角検出手段の故障時でも自動始動を行うことができる。
【０００６】
この場合、内燃機関の温度（冷却水温等）が低くなるほど、内燃機関の始動性が低下することを考慮して、請求項２のように、故障診断手段で判定した回転角検出手段の故障の有無と機関温度検出手段で検出した温度情報とに基づいて最大クランキング時間を可変設定するようにしても良い。このようにすれば、内燃機関の温度（冷却水温等）が低くなるほど、内燃機関の始動性が低下するのに対応して、最大クランキング時間を長く設定することが可能となり、最大クランキング時間をより適正な時間に設定することができる。
【０００７】
また、スタータモータの電源電圧となるバッテリ電圧が低下するほど、クランキングの回転速度が低下して内燃機関の始動性が低下することを考慮して、請求項３のように、故障診断手段で判定した回転角検出手段の故障の有無とバッテリ電圧検出手段で検出したバッテリ電圧とに基づいて最大クランキング時間を可変設定するようにしても良い。このようにすれば、バッテリ電圧が低下するほど、内燃機関の始動性が低下するのに対応して、最大クランキング時間を長く設定することが可能となり、最大クランキング時間をより適正な時間に設定することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
以下、本発明を実施するための最良の形態を具体化した一実施例を説明する。
まず、図１に基づいて制御システム全体の構成を説明する。
エンジンＥＣＵ１１は、エンジン（内燃機関）の燃料噴射制御、点火制御等のエンジン制御を実行するマイクロコンピュータにより構成され、ＣＰＵ１３、ＲＡＭ、ＲＯＭ等の記憶手段（図示せず）が内蔵されている。このエンジンＥＣＵ１１は、エンジン始動前（エンジン停止中）であっても、バッテリ１２からの電源供給により後述する図２の自動始動制御ルーチン等を実行できるようになっている。
【０００９】
このエンジンＥＣＵ１１の入力ポートには、始動操作部に相当するスタートスイッチ１４とイグニッションスイッチ１５の出力信号が入力される。このエンジンＥＣＵ１１によってオン／オフされるメインリレー１６は、常開型のスイッチ部１６ａと、これを駆動する駆動コイル１６ｂとから構成され、エンジンＥＣＵ１１は、エンジン運転中にメインリレー１６の駆動コイル１６ｂに通電してスイッチ部１６ａをオン状態に保持して、バッテリ１２からエンジンＥＣＵ１１とエンジン制御用の各種の電気機器やセンサ等に電源を供給し、エンジン停止時（又はエンジン停止から所定時間経過後）に駆動コイル１６ｂへの通電をオフしてスイッチ部１６ａをオフする。
【００１０】
スタートスイッチ１４は、押しボタンスイッチ等により構成され、このスタートスイッチ１４を一時的にオン操作すると、スタート信号がエンジンＥＣＵ１１に入力される。このスタート信号により、エンジンＥＣＵ１１は、スタータリレー１７の駆動コイル１７ｂに通電してスイッチ部１７ａをオンし、スタータモータ１８への通電を開始してエンジンのクランキングを開始する。このとき、通常は、自動始動制御を実行し、クランキングによりエンジンが完爆してエンジン回転速度が始動完了判定値を超えてエンジン始動完了と判定した時点で、スタータリレー１７の駆動コイル１７ｂへの通電をオフしてスイッチ部１７ａをオフし、スタータモータ１８への通電（クランキング）を停止する。
【００１１】
一方、自動始動制御から手動始動制御に切り換えられている場合は、運転者がスタートスイッチ１４を連続的にオン操作している期間のみ、スタータリレー１７の駆動コイル１７ｂに通電してスイッチ部１７ａをオン状態に保持してスタータモータ１８に通電し、スタートスイッチ１４がオフされた時点で、スタータリレー１７の駆動コイル１７ｂへの通電をオフしてスイッチ部１７ａをオフし、スタータモータ１８への通電を停止する。
【００１２】
尚、自動始動制御と手動始動制御のいずれの場合でも、スタートスイッチ１４がオン操作されると、同時にイグニッションスイッチ１５がオンされる。このイグニッションスイッチ１５のオン状態は、その後、イグニッションスイッチ１５がオフ操作されるまで、オン状態に保持される。
【００１３】
エンジンＥＣＵ１１は、エンジンのクランク軸の回転に同期して所定クランク角毎にパルスを出力するクランク角センサ１９（回転角検出手段）の出力パルスを取り込み、このクランク角センサ１９の出力パルスの周波数（パルス間隔）に基づいてエンジン回転速度を検出したり、このクランク角センサ１９の出力パルスのカウント値とカム角センサ２０（回転角検出手段）の出力パルスとに基づいてクランク角度を検出して気筒判別を行う。      
【００１４】
その他、エンジンＥＣＵ１１の入力ポートには、エンジンの冷却水温を検出する水温センサ２１（機関温度検出手段）や、吸入空気量、吸気管圧力、空燃比等を検出する各種のセンサが接続されている。更に、エンジンＥＣＵ１１には、バッテリ１２の電圧を検出するバッテリ電圧検出回路（バッテリ電圧検出手段）が内蔵されている。
【００１５】
エンジンＥＣＵ１１は、後述する図２及び図３に示す各ルーチンを実行することで、自動始動制御実行時に連続してクランキング可能な最大クランキング時間を、回転角検出手段（クランク角センサ１９とカム角センサ２０）の故障の有無とエンジン冷却水温とバッテリ電圧とに基づいて可変設定し、クランキング開始からの経過時間が最大クランキング時間を越えた時点でエンジン始動が完了していなくても強制的にスタータリレー１７をオフしてクランキングを停止してバッテリ１２の消耗を防止するようにしている。以下、図２及び図３に示す各ルーチンの処理内容を説明する。
【００１６】
［自動始動制御ルーチン］
図２の自動始動制御ルーチンは、エンジンＥＣＵ１１の電源オン期間中に所定周期で実行され、特許請求の範囲でいう始動制御手段としての役割を果たす。本ルーチンが起動されると、まずステップ１０１で、スタートスイッチ１４が操作されたか否かを判定し、スタートスイッチ１４が操作されていなければ、ステップ１０２に進み、スタータリレー１７（スタータモータ１８への通電）をオフ状態に維持して本ルーチンを終了する。
【００１７】
その後、本ルーチンが起動されて、上記ステップ１０１で、スタートスイッチ１４が操作されたと判定された時点で、ステップ１０３に進み、エンジン始動完了であるか否か（エンジン回転速度が始動完了判定値を超えているか否か）を判定し、エンジン始動完了であれば、ステップ１０２に進み、スタータリレー１７をオフしてスタータモータ１８への通電をオフして本ルーチンを終了する。
【００１８】
これに対して、上記ステップ１０３で「Ｎｏ」と判定された場合（エンジン始動完了前である場合）は、ステップ１０４に進み、後述する図３の最大クランキング時間算出ルーチンを実行することで、回転角検出手段（クランク角センサ１９とカム角センサ２０）の故障の有無とエンジン冷却水温とバッテリ電圧とに基づいて最大クランキング時間Ｍａｘｔｉｍｅを算出する。
【００１９】
この後、ステップ１０５に進み、クランキング開始からの経過時間（クランキング時間）Ｓｏｎｔｉｍｅが最大クランキング時間Ｍａｘｔｉｍｅを越えたか否かを判定し、クランキング時間Ｓｏｎｔｉｍｅが最大クランキング時間Ｍａｘｔｉｍｅを越えていなければ、ステップ１０６に進み、スタータリレー１７をオン状態に維持してクランキングを継続する。
【００２０】
そして、クランキング中は、ステップ１０７で、クランキング時間Ｓｏｎｔｉｍｅをカウントし、前述したステップ１０３以降の処理を繰り返し実行する。ステップ１０７の処理は、特許請求の範囲でいうクランキング時間計測手段としての役割を果たす。
【００２１】
その後、クランキング時間Ｓｏｎｔｉｍｅが最大クランキング時間Ｍａｘｔｉｍｅを越えた時点で、上記ステップ１０５で「Ｙｅｓ」と判定されて、ステップ１０２に進み、エンジン始動が完了していなくても強制的にスタータリレー１７をオフしてスタータモータ１８への通電をオフし、クランキングを停止する。このステップ１０５→１０２の処理が特許請求の範囲でいうクランキング停止手段としての役割を果たす。
【００２２】
［最大クランキング時間算出ルーチン］
図３の最大クランキング時間算出ルーチンは、上記図２の自動始動制御ルーチンのステップ１０４で実行されるサブルーチンであり、特許請求の範囲でいう最大クランキング時間設定手段としての役割を果たす。
【００２３】
本ルーチンが起動されると、まずステップ２０１で、エンジンＥＣＵ１１のバッテリ電圧検出回路（図示せず）の出力からバッテリ電圧を検出し、次のステップ２０２で、水温センサ２１の出力からエンジン冷却水温を検出する。この後、ステップ２０３に進み、回転角検出手段（クランク角センサ１９とカム角センサ２０）の故障の有無を判定する。この故障診断は、クランキング中（スタータモータ１８の回転中）のクランク角センサ１９とカム角センサ２０の出力パルスの有無、パルス間隔、カム角センサ２０のパルス間隔当たりのクランク角センサ１９のパルス数等に基づいて行えば良い。例えば、クランキング中にクランク角センサ１９やカム角センサ２０からクランキング時のエンジン回転速度に応じたパルス間隔でパルスが出力されているか否かで、故障の有無を判定する。この際、クランキング時のエンジン回転速度は、バッテリ電圧や冷却水温等に基づいて推定すれば良い。この回転角検出手段の故障診断は、上記の方法に限定されず、上記以外の様々な方法を使用可能であることは言うまでもない。このステップ２０３の処理が特許請求の範囲でいう故障診断手段としての役割を果たす。
【００２４】
このステップ２０３で、回転角検出手段の故障無し（正常）と判定されれば、ステップ２０４に進み、バッテリ電圧と冷却水温をパラメータとして正常時の最大クランキング時間Ｍａｘｔｉｍｅを算出する図４の正常時Ｍａｐ（マップ）を検索して、現在のバッテリ電圧と冷却水温に応じた正常時の最大クランキング時間Ｍａｘｔｉｍｅを算出する。
【００２５】
この場合、正常時の最大クランキング時間Ｍａｘｔｉｍｅは、故障時の最大クランキング時間Ｍａｘｔｉｍｅよりも短い時間に設定されている。また、エンジンの温度（冷却水温等）が低くなるほど、エンジン始動性が低下することを考慮して、図４の正常時Ｍａｐは、冷却水温が低くなるほど最大クランキング時間Ｍａｘｔｉｍｅが長くなるように設定され、また、スタータモータ１８の電源電圧となるバッテリ電圧が低下するほど、クランキングの回転速度が低下してエンジン始動性が低下することを考慮して、図４の正常時Ｍａｐは、バッテリ電圧が低くなるほど最大クランキング時間Ｍａｘｔｉｍｅが長くなるように設定されている。
【００２６】
一方、上記ステップ２０３で、回転角検出手段の故障有りと判定されれば、ステップ２０５に進み、バッテリ電圧と冷却水温をパラメータとして故障時の最大クランキング時間Ｍａｘｔｉｍｅを算出する図５の故障時Ｍａｐを検索して、現在のバッテリ電圧と冷却水温に応じた故障時の最大クランキング時間Ｍａｘｔｉｍｅを算出する。
【００２７】
この場合、回転角検出手段の故障時に、クランキング開始から最初の気筒判別が完了するまでの時間が正常時よりも長くかかることを考慮して、故障時の最大クランキング時間Ｍａｘｔｉｍｅは、正常時の最大クランキング時間Ｍａｘｔｉｍｅよりも長い時間に設定されている。また、回転角検出手段の故障時も、正常時と同様に、エンジンの温度（冷却水温等）が低くなるほど、また、バッテリ電圧が低下するほど、エンジン始動性が低下することを考慮して、図５の故障時Ｍａｐは、冷却水温が低くなるほど、また、バッテリ電圧が低下するほど、最大クランキング時間Ｍａｘｔｉｍｅが長くなるように設定されている。
【００２８】
尚、図５の故障時Ｍａｐを省略して、図４の正常時ＭａｐのみをエンジンＥＣＵ１１のＲＯＭに記憶し、回転角検出手段の故障時には、図４の正常時Ｍａｐを用いて算出した正常時の最大クランキング時間Ｍａｘｔｉｍｅを増加補正（例えば１．５倍）して故障時の最大クランキング時間Ｍａｘｔｉｍｅを求めるようにしても良い。
【００２９】
以上説明した本実施例によれば、回転角検出手段（クランク角センサ１９とカム角センサ２０）の故障の有無を判定し、回転角検出手段の故障時に、クランキング開始から最初の気筒判別が完了するまでの時間が正常時よりも長くかかることを考慮して、最大クランキング時間Ｍａｘｔｉｍｅを正常時よりも長く設定するようにしたので、回転角検出手段の故障時でも自動始動が可能となる。
【００３０】
しかも、本実施例では、エンジンの温度（冷却水温）が低くなるほど、エンジン始動性が低下することを考慮して、冷却水温が低くなるほど、最大クランキング時間Ｍａｘｔｉｍｅを長く設定するようにしたので、エンジンの温度（冷却水温）に応じて最大クランキング時間をより適正な時間に設定することができる。
この場合、エンジンの温度情報として、冷却水温の代わりにエンジンオイルの温度（油温）を用いても良い。
【００３１】
また、スタータモータ１８の電源電圧となるバッテリ電圧が低下するほど、エンジン始動性が低下することを考慮して、バッテリ電圧が低くなるほど、最大クランキング時間Ｍａｘｔｉｍｅを長く設定するようにしたので、バッテリ電圧に応じて最大クランキング時間をより適正な時間に設定することができる。
【００３２】
尚、外気温（吸気温）が低くなるほど、エンジン始動性が低下することを考慮して、外気温（吸気温）が低くなるほど、最大クランキング時間Ｍａｘｔｉｍｅを長く設定するようにしても良い。
【００３３】
その他、本発明は、回転角検出手段の故障の有無のみで最大クランキング時間Ｍａｘｔｉｍｅを可変設定するようにしても良く、また、回転角検出手段の故障の有無と上記いずれか１つ以上のパラメータに基づいて最大クランキング時間Ｍａｘｔｉｍｅを可変設定するようにしても良い。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】本発明の一実施例におけるシステム構成を示す図である。
【図２】自動始動制御ルーチンの処理の流れを示すフローチャートである。
【図３】最大クランキング時間算出ルーチンの処理の流れを示すフローチャートである。
【図４】バッテリ電圧と冷却水温をパラメータとして正常時の最大クランキング時間Ｍａｘｔｉｍｅを算出する正常時Ｍａｐの一例を示す図である。
【図５】バッテリ電圧と冷却水温をパラメータとして故障時の最大クランキング時間Ｍａｘｔｉｍｅを算出する故障時Ｍａｐの一例を示す図である。
【符号の説明】
【００３５】
１１…エンジンＥＣＵ（始動制御手段，クランキング時間計測手段，最大クランキング時間設定手段，クランキング停止手段，故障診断手段）、１２…バッテリ、１４…スタートスイッチ（始動操作部）、１５…イグニッションスイッチ、１７…スタータリレー、１８…スタータモータ、１９…クランク角センサ（回転角検出手段）、２０…カム角センサ（回転角検出手段）、２１…水温センサ（機関温度検出手段）
【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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