(57)【要約】【課題】始動時にクランク軸を所定の角度逆転させたところで初回の燃料噴射を行わせ、次いでクランク軸を正回転させて初回の点火を行うことによりエンジンを始動するエンジン始動方法において、初回の燃料噴射が行われた後にスタータスイッチがオフ状態にされた時に次回の始動が困難になるのを防止する。【解決手段】始動時の初回の燃料噴射が行われる前にスタータスイッチがオフ状態にされたときには、直ちにスタータモータＳＧの駆動を停止させ、始動時の初回の燃料噴射が行われた後にスタータスイッチがオフ状態にされたときには、初回の燃料噴射により混合気が供給された気筒が排気行程を少なくとも１回迎えるまでスタータモータの正転方向への駆動を継続させ後に該スタータモータの駆動を停止する。【選択図】    図３
2008115787.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内部にピストンが設けられた少なくとも１つの気筒と、前記気筒内のピストンに連結されたクランク軸と、前記気筒内に供給する混合気を生成するために燃料を噴射する燃料噴射装置と、前記気筒内で圧縮された混合気に点火する点火装置と、前記クランク軸を正転方向及び逆転方向に回転駆動し得るスタータモータとを備えたエンジンを始動するエンジン始動方法において、
スタータスイッチがオン状態にされたときに前記エンジンのクランク軸を一旦逆回転させるために前記スタータモータを逆転方向に駆動し、
前記スタータモータの逆転方向への駆動が終了した後に前記クランク軸を正回転させるように前記スタータモータを駆動し、
前記点火装置により行われる始動時の初回の点火に備えて、前記エンジンの気筒内に供給する混合気を生成するための燃料を噴射するのに適したクランク角範囲にあるクランク角位置で前記燃料噴射装置に始動時の初回の燃料噴射を行わせ、
前記クランク軸を正回転させている過程で、前記エンジンの始動時の点火位置として適したクランク角位置で前記点火装置に初回の点火を行わせ、
前記始動時の初回の燃料噴射が行われる前に前記スタータスイッチがオフ状態にされたときには、直ちに前記スタータモータの駆動を停止させ、
前記始動時の初回の燃料噴射が行われた後に前記スタータスイッチがオフ状態にされたときには、前記初回の燃料噴射により混合気が供給された気筒が排気行程を少なくとも１回迎えるまで前記スタータモータの正転方向への駆動を継続させ後に該スタータモータの駆動を停止するエンジン始動方法。
【請求項２】
前記初回の燃料噴射を行わせるクランク角位置は予め定められた位置である請求項１に記載のエンジン始動方法。
【請求項３】
前記初回の燃料噴射を行わせるクランク角位置は、前記スタータモータの逆転方向への駆動時間が設定時間に達したときのクランク角位置である請求項１に記載のエンジン始動方法。
【請求項４】
前記クランク軸を正回転させる際には、エンジンの気筒内のピストンが圧縮行程の上死点に達する前にクランク軸が停止したときでもエンジンの始動が確認されるまでエンジンを始動させる方向にスタータモータを駆動し続ける請求項１，２または３に記載のエンジン始動方法。
【請求項５】
内部にピストンが設けられた少なくとも１つの気筒と、前記気筒内のピストンに連結されたクランク軸と、前記気筒内に供給する混合気を生成するために燃料を噴射する燃料噴射装置と、前記気筒内で圧縮された混合気に点火する点火装置と、前記クランク軸を正転方向及び逆転方向に回転駆動し得るスタータモータとを備えたエンジンを始動するエンジン始動装置において、
前記エンジンを始動することを指令する指令信号が発生したときに前記エンジンのクランク軸を一旦逆回転させるために前記スタータモータを逆転方向に駆動するスタータ逆転駆動手段と、
前記スタータモータの逆転方向への駆動が終了した後に前記クランク軸を正回転させるように前記スタータモータを駆動するスタータ正転駆動手段と、
前記点火装置により行われる始動時の初回の点火に備えて、前記エンジンの気筒内に供給する混合気を生成するための燃料を噴射するのに適したクランク角範囲にあるクランク角位置で前記燃料噴射装置に始動時の初回の燃料噴射を行わせる燃料噴射制御手段と、
前記クランク軸を正回転させている過程で、前記エンジンの始動時の点火位置として適したクランク角位置で前記点火装置に初回の点火を行わせる始動時点火制御手段と、
エンジンを始動する際にオン状態にされるスタータスイッチがオン状態にされたときに前記始動指令を発生させ、前記始動時の初回の燃料噴射が行われる前に前記スタータスイッチがオフ状態にされたときには直ちに前記始動指令を消滅させ、前記始動時の初回の燃料噴射が行われた後に前記スタータスイッチがオフ状態にされたときには、前記初回の燃料噴射により混合気が供給された気筒が排気行程を少なくとも１回迎えるまで前記始動指令を発生させた状態に維持した後に該始動指令を消滅させる始動指令発生・消滅制御手段と、
を具備してなるエンジン始動装置。
【請求項６】
内部にピストンが設けられた少なくとも１つの気筒と、前記気筒内のピストンに連結されたクランク軸と、前記気筒内に供給する混合気を生成するために燃料を噴射する燃料噴射装置と、前記気筒内で圧縮された混合気に点火する点火装置と、前記クランク軸を正転方向及び逆転方向に回転駆動し得るスタータモータとを備えたエンジンを始動するエンジン始動装置において、
前記エンジンを始動することを指令する始動指令が発生したときに、前記クランク軸を一旦逆回転させるために前記スタータモータを逆転方向に駆動するスタータ逆転駆動手段と、
前記スタータ逆転駆動手段によるスタータモータの駆動が終了した後に前記クランク軸を正回転させるためにスタータモータを正転方向に駆動するスタータ正転駆動手段と、
前記点火装置により行われる始動時の初回の点火に備えて、前記エンジンの気筒内に供給する混合気を生成するための燃料を噴射するのに適したたクランク角範囲にあるクランク角位置で前記燃料噴射装置に始動時の初回の燃料噴射を行わせる燃料噴射制御手段と、
前記エンジンの始動時の点火位置として適したクランク角位置で前記点火装置に点火を行わせる始動時点火制御手段と、
前記燃料噴射制御手段による初回の燃料噴射が行われた時刻からの経過時間を計測するタイマ手段と、
前記エンジンを始動する際にオン状態にされるスタータスイッチの状態を監視するスタータスイッチ状態監視手段と、
前記スタータスイッチ状態監視手段により前記スタータスイッチがオフ状態にあると判定されたときに前記初回の燃料噴射が行われたか否かを判定する始動時燃料噴射実行判定手段と、
前記始動時燃料噴射実行判定手段により初回の燃料噴射が行われたと判定されたときに、前記タイマ手段により計測されている経過時間が設定された遅延時間に達しているか否かを判定する経過時間判定手段と、
前記スタータスイッチ状態監視手段により前記スタータスイッチがオン状態にあると判定されたときに前記始動指令を発生させ、前記スタータスイッチ状態監視手段によりスタータスイッチがオフ状態にあると判定されるとともに前記始動時燃料噴射実行判定手段により初回の燃料噴射が行われたと判定され、かつ前記経過時間判定手段により経過時間が未だ設定された遅延時間に達していないと判定されたときには前記始動指令を発生させたままとし、前記スタータスイッチ状態監視手段によりスタータスイッチがオフ状態にあると判定され、かつ前記始動時燃料噴射実行判定手段により前記初回の燃料噴射が行われなかったと判定されたとき、及び前記スタータスイッチ状態監視手段によりスタータスイッチがオフ状態にあると判定されるとともに前記始動時燃料噴射実行判定手段により初回の燃料噴射が行われたと判定され、かつ前記経過時間判定手段により前記経過時間が前記設定された遅延時間に達していると判定されたときに前記始動指令を消滅させる始動指令発生・消滅制御手段と、
前記エンジンの始動が完了したとき及び前記始動指令が消滅したときに前記スタータモータの駆動を停止するスタータ駆動停止手段と、
を備え、
前記遅延時間は、前記スタータモータを正回転方向に駆動し続けたときに前記初回の燃料噴射により混合気が吸入された気筒が、排気行程を少なくとも１回迎えるのに必要な時間以上に設定されていること、
を特徴とするエンジン始動装置。
【請求項７】
内部にピストンが設けられた少なくとも１つの気筒と、前記気筒内のピストンに連結されたクランク軸と、前記気筒内に供給する混合気を生成するために燃料を噴射する燃料噴射装置と、前記気筒内で圧縮された混合気に点火する点火装置と、前記クランク軸を正転方向及び逆転方向に回転駆動し得るスタータモータとを備えたエンジンを始動するエンジン始動装置において、
前記エンジンを始動することを指令する始動指令が発生したときに、前記クランク軸を一旦逆回転させるために前記スタータモータを逆転方向に駆動するスタータ逆転駆動手段と、
前記スタータ逆転駆動手段によるスタータモータの駆動が終了した後に前記クランク軸を正回転させるためにスタータモータを正転方向に駆動するスタータ正転駆動手段と、
前記点火装置により行われる始動時の初回の点火に備えて、前記エンジンの気筒内に供給する混合気を生成するための燃料を噴射するのに適したたクランク角範囲にあるクランク角位置で前記燃料噴射装置に始動時の初回の燃料噴射を行わせる燃料噴射制御手段と、
前記スタータ正転駆動手段が前記クランク軸を正回転させている過程で、前記エンジンの始動時に適した点火位置で点火を行わせる始動時点火制御手段と、
前記スタータスイッチ状態監視手段により前記スタータスイッチがオフ状態にあると判定されたときに前記初回の燃料噴射が行われたか否かを判定する始動時燃料噴射実行判定手段と、
前記始動時燃料噴射実行判定手段により初回の燃料噴射が行われたと判定されたときにエンジンのクランク軸が、初回の燃料噴射が行われたクランク角位置から正回転方向に設定角度以上回転したか否かを判定する始動時クランク軸回転角度判定手段と、
前記エンジンを始動する際にオン状態にされるスタータスイッチの状態を監視するスタータスイッチ状態監視手段と、
前記スタータスイッチ状態監視手段によりスタータスイッチがオン状態にあると判定されたときに前記始動指令を発生させ、前記スタータスイッチ状態監視手段によりスタータスイッチがオフ状態にあると判定されるとともに前記始動時クランク軸回転角度判定手段によりクランク軸が設定角度以上回転していないと判定されたときには前記始動指令を発生させたままとし、前記スタータスイッチ状態監視手段によりスタータスイッチがオフ状態にあると判定され、かつ前記始動時燃料噴射実行判定手段により初回の燃料噴射が行われなかったと判定されたとき、及び前記スタータスイッチ状態監視手段によりスタータスイッチがオフ状態にあると判定されるとともに前記始動時燃料噴射実行判定手段により初回の燃料噴射が行われたと判定され、かつ前記始動時クランク軸回転角度判定手段によりクランク軸が設定角度以上回転していると判定されたときに前記始動指令を消滅させる始動指令発生・消滅制御手段と、
前記エンジンの始動が完了したとき及び前記始動指令が消滅したときに前記スタータモータの駆動を停止するスタータ駆動停止手段と、
を備え、
前記設定角度は、前記スタータモータを正回転方向に駆動し続けたときに前記初回の燃料噴射により混合気が吸入された気筒が、排気行程を少なくとも１回迎えるのに必要な回転角度以上に設定されていること、  
を特徴とするエンジン始動装置。
【請求項８】
前記燃料噴射制御手段が前記初回の燃料噴射を行わせるクランク角位置は、予め定められた位置である請求項６または７に記載のエンジン始動装置。
【請求項９】
前記燃料噴射制御手段が前記初回の燃料噴射を行わせるクランク角位置は、前記スタータモータの逆転方向への駆動時間が設定時間に達したときのクランク角位置である請求項６または７に記載のエンジン始動装置。
【請求項１０】
前記スタータ正転駆動手段は、エンジンの気筒内のピストンが圧縮行程の上死点に達する前にクランク軸が停止したときでもエンジンの始動が確認されるまでエンジンを始動させる方向にスタータモータを駆動し続けるように構成されている請求項６，７，８，または９に記載のエンジン始動装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、スタータモータを備えたエンジンを始動するエンジン始動方法、及びこの方法を実施するために用いるエンジン始動装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
通常、エンジンを停止させた際には、クランク軸が惰性で回転する過程でエンジンの圧縮行程での圧縮負荷がブレーキとして作用し、いずれかの気筒のピストンが圧縮行程の上死点に向けて上昇していく過程で回転が一旦停止した後、そのピストンが押し戻されて下死点附近で停止することが多い。従って、エンジンを始動する際には、いずれかの気筒のピストンが圧縮行程の下死点附近にある状態からクランク軸を回転させることになる。
【０００３】
この位置からエンジンを始動するためにクランク軸を正回転させると、回転開始直後から圧縮行程の圧縮負荷がクランク軸に加わるため、回転速度が上昇し難く、圧縮負荷が最大となるクランク角位置でスタータモータに最大の負荷がかかる。４サイクルエンジンの場合、圧縮負荷が最大になるクランク角位置は、圧縮行程の上死点前３０°程度の位置である。
【０００４】
スタータモータは、圧縮負荷が最大になったときにクランク軸にかかる最大負荷トルク以上のトルクを発生する必要がある。特に、クランク軸に回転子が直結されたジェネレータをエンジンの始動時にスタータモータとして用いる場合のように、クランク軸にスタータモータの回転子が直結される場合には、減速機構によりモータトルクの増幅を図ることができないため、大形で高価なモータを使用しなければならないという問題がある。
【０００５】
またエンジン始動後スタータモータをジェネレータとして使用する場合には、駆動トルクが大きいモータを用いると、回転子の質量が大きいため、そのイナーシャが過大となり、エンジンのレスポンスを低下させることになる。エンジンの始動性とレスポンスとは二律背反の関係にあり、両者をともに改善することは難しかった。
【０００６】
上記の問題を解決するため、特許文献１に示されているように、エンジンの始動に先立って、スタータモータを一旦逆回転させた後に正回転させることにより、出力トルクがエンジンの圧縮行程でクランク軸にかかる最大負荷トルクよりも小さい小形のスタータモータを用いて、圧縮行程を乗り越えさせることができるようにしたエンジン始動装置が提案されている。
【０００７】
特許文献１に示された始動装置では、エンジンの始動指令が与えられたときに、スタータモータを一旦逆回転させて始動時のピストンの助走距離を稼いだ後、スタータモータを正回転させて、圧縮行程以外の比較的負荷が軽い助走区間でクランク軸の回転速度を上昇させ、その回転速度により蓄積された慣性力とモータの回転力との合力により、圧縮行程を乗り越えさせるようにしている。
【０００８】
本発明者の実験によれば、始動時のエンジンの温度が常温から−２０℃程度の範囲にあれば、特許文献１に示された始動装置によりエンジンの始動が可能である。しかしながら、エンジンの温度が−２０℃未満になる極低温の環境下では、圧縮行程でクランク軸にかかる最大負荷トルクよりも小さいスタータモータを用いてエンジンを始動させることは難しいことが明らかになった。
【０００９】
上記のように、極低温の環境下でエンジンを始動させることが困難な理由は、温度の低下により生じるエンジンオイルの粘度の上昇等が原因となって、エンジンの可動部の摺動摩擦によりクランク軸にかかるトルク（フリクショントルク）が急激に増大することにあると思われる。
【００１０】
すなわち、極低温の環境下では、エンジンのフリクショントルクを無視することができず、スタータモータは、エンジンの圧縮負荷と、フリクショントルクとの双方に対して仕事をする必要があるため、圧縮行程でクランク軸にかかる最大負荷トルク（圧縮トルクとフリクショントルクとの和）よりも出力トルクが小さいスタータモータを用いたのでは、エンジンを始動させることができない。
【００１１】
そこで、本出願人は、先に、特願２００６−５６３４４号において、エンジンのフリクショントルクが大きい場合でもエンジンを始動させることができるエンジン始動装置を提案した。この既提案のエンジン始動装置では、スタータスイッチがオン状態にされたときにエンジンのクランク軸を一旦逆回転させるためにスタータモータを逆転方向に駆動し、スタータモータの逆転方向への駆動が終了した後にクランク軸を正回転させるようにスタータモータを駆動する。また、点火装置により行われる始動時の初回の点火に備えて、エンジンの気筒内に供給する混合気を生成するための燃料を噴射するのに適したクランク角範囲にあるクランク角位置で燃料噴射装置に始動時の初回の燃料噴射を行わせ、スタータモータの逆転方向への駆動が終了した後にクランク軸を正回転させるようにスタータモータを駆動して、クランク軸を正回転させている過程でエンジンの始動時の点火位置として適したクランク角位置で点火装置に初回の点火を行わせする。そして、クランク軸を正回転させる際には、エンジンの気筒内のピストンが圧縮行程の上死点に達する前にクランク軸が停止したときでもエンジンの始動が確認されるまでエンジンを始動させる方向にスタータモータを駆動し続ける。
【特許文献１】特開２００２−３３２９３８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
スタータスイッチがオン状態にされた後、クランク軸を一旦逆回転させるためにスタータモータを逆転方向に駆動し、クランク角位置が所定の位置に達したときに初回の燃料噴射を行わせ、次いでスタータモータを正転方向に駆動して、クランク角位置が初回の点火を行うのに適した位置に達したときに初回の点火を行わせるようにした場合には、運転者が一旦スタータスイッチをオン状態にした後、エンジンの始動音が静かすぎる等の理由で、エンジンが動いていないと誤認してスタータスイッチをオフ状態にしたときに、以下に示すような問題が生じることが明らかになった。
【００１３】
すなわち、初回の燃料噴射を行った後、スタータスイッチがオフ状態にされると、スタータモータが停止させられた状態で気筒内に燃料が溜まった状態になるため、次にスタータスイッチがオン状態にされたときに混合気が濃すぎる状態になり、エンジンの始動性が悪化してしまう。またスタータスイッチをオン状態にする操作と、初回の燃料噴射が行われた後にスタータスイッチをオフ状態にする操作とが繰り返されると、気筒内が燃料で過度に濡れた状態（いわゆる“かぶり”の状態）が生じ、エンジンを始動することが困難になる。
【００１４】
本発明の目的は、スタータスイッチがオン状態にされた後直ぐにオフ状態にされる操作が行われた場合にエンジンの始動性が悪くなるのを防ぐことができるようにしたエンジン始動方法及び始動装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
内部にピストンが設けられた少なくとも１つの気筒と、気筒内のピストンに連結されたクランク軸と、気筒内に供給する混合気を生成するために燃料を噴射する燃料噴射装置と、気筒内で圧縮された混合気に点火する点火装置と、クランク軸を正転方向及び逆転方向に回転駆動し得るスタータモータとを備えたエンジンを始動するエンジン始動方法に適用される。
【００１６】
本発明においては、スタータスイッチがオン状態にされたときにエンジンのクランク軸を一旦逆回転させるためにスタータモータを逆転方向に駆動し、スタータモータの逆転方向への駆動が終了した後にクランク軸を正回転させるようにスタータモータを駆動する。また点火装置により行われる始動時の初回の点火に備えて、エンジンの気筒内に供給する混合気を生成するための燃料を噴射するのに適したクランク角範囲にあるクランク角位置で燃料噴射装置に始動時の初回の燃料噴射を行わせ、クランク軸を正回転させている過程で、エンジンの始動時の点火位置として適したクランク角位置で点火装置に初回の点火を行わせる。
【００１７】
スタータスイッチが閉じられたときに、スタータモータを逆回転させると、圧縮行程の下死点附近で停止していた特定の気筒内のピストンが、正回転時の吸気行程に相当する区間の途中の適宜のクランク角位置または、正回転時の吸気行程に相当する区間を通り過ぎた状態になるクランク角位置まで戻される。次いでスタータモータを正回転させると、特定の気筒で吸気行程が行われて該特定の気筒内に混合気が供給され、続いて圧縮行程が行われる。点火位置では、初回の燃料噴射により与えられた燃料を含む混合気が圧縮された状態で存在するので、点火装置に点火動作を行わせることにより膨張行程を行わせてエンジンを始動することができる。
【００１８】
前述のように、初回の燃料噴射を行った後にスタータスイッチがオフ状態にされると、気筒内に燃料が溜まった状態になるため、次にスタータスイッチがオン状態にされたときに混合気が濃すぎる状態になり、エンジンの始動性が悪化する。
【００１９】
そこで、本発明においては、始動時の初回の燃料噴射が行われる前にスタータスイッチがオフ状態にされたときには、直ちにスタータモータの駆動を停止させ、始動時の初回の燃料噴射が行われた後にスタータスイッチがオフ状態にされたときには、初回の燃料噴射により混合気が供給された気筒が排気行程を少なくとも１回迎えるまでスタータモータの正転方向への駆動を継続させ後に該スタータモータの駆動を停止する。
【００２０】
上記のように、初回の燃料噴射が行われた後にスタータスイッチがオフ状態にされた場合に、直ちにスタータモータの駆動を停止するのではなく、初回の燃料噴射により混合気が供給された気筒が排気行程を少なくとも１回迎えるまでの間スタータモータの駆動を継続してからその駆動を停止するようにすると、気筒内に燃料が溜まるのを防ぐことができるため、気筒内が燃料で濡れた状態になって次回のエンジンの始動が困難になるのを防ぐことができる。
【００２１】
上記初回の燃料噴射を行わせるクランク角位置は予め定められた位置でもよく、スタータモータの逆転方向への駆動時間が設定時間に達したときのクランク角位置であってもよい。
【００２２】
クランク軸を正回転させる際には、エンジンの気筒内のピストンが圧縮行程の上死点に達する前にクランク軸が停止したときでもエンジンの始動が確認されるまでエンジンを始動させる方向にスタータモータを駆動し続けるようにするのが好ましい。
【００２３】
極低温下でエンジンを始動する際には、圧縮行程において、圧縮トルクとフリクショントルクとの和がスタータモータの出力トルクを上回ってクランク軸が停止してしまうことがある。このとき、スタータモータを正転方向に駆動し続けるようにすると、エンジンの気筒内の圧縮漏れによる圧縮トルクの漸減を利用してエンジンのピストンをゆっくりと圧縮行程の上死点に向けて変位させることができ、圧縮トルクが最大値を超えた後にスタータモータによりクランク軸を加速して圧縮行程を完了させルことができる。このとき気筒内には、混合気が圧縮された状態で存在するので、続いて点火動作を行わせることにより膨張行程を行わせて、クランク軸を一気に加速してエンジンを始動させることができる。
【００２４】
本発明はまた、内部にピストンが設けられた少なくとも１つの気筒と、気筒内のピストンに連結されたクランク軸と、気筒内に供給する混合気を生成するために燃料を噴射する燃料噴射装置と、気筒内で圧縮された混合気に点火する点火装置と、クランク軸を正転方向及び逆転方向に回転駆動し得るスタータモータとを備えたエンジンを始動するエンジン始動装置に適用される。
【００２５】
本発明に係わるエンジン始動装置は、エンジンを始動することを指令する指令信号が発生したときにエンジンのクランク軸を一旦逆回転させるためにスタータモータを逆転方向に駆動するスタータ逆転駆動手段と、スタータモータの逆転方向への駆動が終了した後にクランク軸を正回転させるようにスタータモータを駆動するスタータ正転駆動手段と、点火装置により行われる始動時の初回の点火に備えて、エンジンの気筒内に供給する混合気を生成するための燃料を噴射するのに適したクランク角範囲にあるクランク角位置で前記燃料噴射装置に始動時の初回の燃料噴射を行わせる燃料噴射制御手段と、クランク軸を正回転させている過程で、エンジンの始動時の点火位置として適したクランク角位置で点火装置に初回の点火を行わせる始動時点火制御手段と、エンジンを始動する際にオン状態にされるスタータスイッチがオン状態にされたときに始動指令を発生させ、始動時の初回の燃料噴射が行われる前にスタータスイッチがオフ状態にされたときには、直ちに始動指令を消滅させ、始動時の初回の燃料噴射が行われた後にスタータスイッチがオフ状態にされたときには、初回の燃料噴射により混合気が供給された気筒が排気行程を少なくとも１回迎えるまで始動指令を発生させた状態に維持した後に該始動指令を消滅させる始動指令発生・消滅制御手段とを備えた構成とすることができる。
【００２６】
本発明の好ましい態様においては、エンジン始動装置が、エンジンを始動することを指令する始動指令が発生したときに、クランク軸を一旦逆回転させるためにスタータモータを逆転方向に駆動するスタータ逆転駆動手段と、スタータ逆転駆動手段によるスタータモータの駆動が終了した後にクランク軸を正回転させるためにスタータモータを正転方向に駆動するスタータ正転駆動手段と、点火装置により行われる始動時の初回の点火に備えて、エンジンの気筒内に供給する混合気を生成するための燃料を噴射するのに適したたクランク角範囲にあるクランク角位置で燃料噴射装置に始動時の初回の燃料噴射を行わせる燃料噴射制御手段と、エンジンの始動時の点火位置として適したクランク角位置で点火装置に点火を行わせる始動時点火制御手段と、燃料噴射制御手段による初回の燃料噴射が行われた時刻からの経過時間（初回燃料噴射後経過時間）を計測するタイマ手段と、エンジンを始動する際にオン状態にされるスタータスイッチの状態を監視するスタータスイッチ状態監視手段と、スタータスイッチ状態監視手段によりスタータスイッチがオフ状態にあると判定されたときに初回の燃料噴射が行われたか否かを判定する始動時燃料噴射実行判定手段と、始動時燃料噴射実行判定手段により初回の燃料噴射が行われたと判定されたときに、タイマ手段により計測されている経過時間が設定された遅延時間に達しているか否かを判定する経過時間判定手段と、スタータスイッチ状態監視手段によりスタータスイッチがオン状態にあると判定されたときに始動指令を発生させ、スタータスイッチ状態監視手段によりスタータスイッチがオフ状態にあると判定されるとともに始動時燃料噴射実行判定手段により初回の燃料噴射が行われたと判定され、かつ経過時間判定手段により経過時間が未だ設定された遅延時間に達していないと判定されたときには始動指令を発生させたままとし、スタータスイッチ状態監視手段によりスタータスイッチがオフ状態にあると判定され、かつ始動時燃料噴射実行判定手段により初回の燃料噴射が行われなかったと判定されたとき、及びスタータスイッチ状態監視手段によりスタータスイッチがオフ状態にあると判定されるとともに始動時燃料噴射実行判定手段により初回の燃料噴射が行われたと判定され、かつ経過時間判定手段により経過時間が設定された遅延時間に達していると判定されたときに始動指令を消滅させる始動指令発生・消滅制御手段と、エンジンの始動が完了したとき及び始動指令が消滅したときにスタータモータの駆動を停止するスタータ駆動停止手段とを備えている。上記遅延時間は、スタータモータを正回転方向に駆動し続けたときに初回の燃料噴射により混合気が吸入された気筒が排気行程を少なくとも１回迎えるのに必要な時間以上に設定される。
【００２７】
本発明に係わるエンジン始動装置の他の態様においては、エンジンを始動させることを指令する始動指令が発生したときに、クランク軸を一旦逆回転させるためにスタータモータを逆転方向に駆動するスタータ逆転駆動手段と、スタータ逆転駆動手段によるスタータモータの駆動が終了した後にクランク軸を正回転させるためにスタータモータを正転方向に駆動するスタータ正転駆動手段と、点火装置により行われる始動時の初回の点火に備えて、エンジンの気筒内に供給する混合気を生成するための燃料を噴射するのに適したたクランク角範囲にあるクランク角位置で燃料噴射装置に始動時の初回の燃料噴射を行わせる燃料噴射制御手段と、スタータ正転駆動手段がクランク軸を正回転させている過程で、エンジンの始動時に適した点火位置で点火を行わせる始動時点火制御手段と、スタータスイッチ状態監視手段によりスタータスイッチがオフ状態にあると判定されたときに初回の燃料噴射が行われたか否かを判定する始動時燃料噴射実行判定手段と、始動時燃料噴射実行判定手段により初回の燃料噴射が行われたと判定されたときにエンジンのクランク軸が、初回の燃料噴射が行われたクランク角位置から正回転方向に設定角度以上回転したか否かを判定する始動時クランク軸回転角度判定手段と、エンジンを始動する際にオン状態にされるスタータスイッチの状態を監視するスタータスイッチ状態監視手段と、スタータスイッチ状態監視手段によりスタータスイッチがオン状態にあると判定されたときに始動指令を発生させ、スタータスイッチ状態監視手段によりスタータスイッチがオフ状態にあると判定されるとともに始動時クランク軸回転角度判定手段によりクランク軸が設定角度以上回転していないと判定されたときには始動指令を発生させたままとし、スタータスイッチ状態監視手段によりスタータスイッチがオフ状態にあると判定され、かつ始動時燃料噴射実行判定手段により初回の燃料噴射が行われなかったと判定されたとき、及びスタータスイッチ状態監視手段によりスタータスイッチがオフ状態にあると判定されるとともに始動時燃料噴射実行判定手段により初回の燃料噴射が行われたと判定され、かつ始動時クランク軸回転角度判定手段によりクランク軸が設定角度以上回転していると判定されたときに始動指令を消滅させる始動指令発生・消滅制御手段と、エンジンの始動が完了したとき及び始動指令が消滅したときにスタータモータの駆動を停止するスタータ駆動停止手段とが設けられる。
【００２８】
上記設定角度は、初回の燃料噴射により混合気が吸入された気筒が、排気行程を少なくとも１回迎えるのに必要な回転角度以上に設定される。
【００２９】
上記燃料噴射制御手段が初回の燃料噴射を行わせるクランク角位置は、予め定められた位置であってもよく、スタータモータの逆転方向への駆動時間が設定時間に達したときのクランク角位置であってもよい。
【００３０】
上記スタータ正転駆動手段は、エンジンの気筒内のピストンが圧縮行程の上死点に達する前にクランク軸が停止したときでもエンジンの始動が確認されるまでエンジンを始動させる方向にスタータモータを駆動し続けるように構成されていることが好ましい。
【発明の効果】
【００３１】
以上のように、本発明によれば、スタータモータが逆転方向に駆動されて初回の燃料噴射が行われた後にスタータスイッチがオフ状態にされた場合に、直ちにスタータモータの駆動を停止するのではなく、設定された遅延時間の間はスタータモータの駆動を継続してからその駆動を停止するようにしたので、気筒内に燃料が溜まるのを防ぐことができ、気筒内が燃料で濡れた状態になって次回のエンジンの始動が困難になるのを防ぐことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３２】
図１は本発明に係わるエンジン始動装置を備えたエンジンシステムの構成を示したものである。同図においてＥＮＧは並列２気筒４サイクルエンジンで、このエンジンの１番気筒の燃焼サイクルと２番気筒の燃焼サイクルとの位相差は３６０°である。１はエンジン本体で、エンジン本体１は、内部にピストン１００が設けられた２つの気筒１０１（図面には１番気筒のみを示してある。）と、気筒内のピストン１００にコンロッド１０２を介して連結されたクランク軸１０３とを有している。
【００３３】
なお本発明に係わる始動装置は、複数の気筒に対して共通に一つの吸気管が設けられる場合にも適用することができるが、本実施形態では、吸気管１０４がエンジンの各気筒毎に設けられている。エンジンＥＮＧはまた、吸気管１０６を通して気筒１０１内に供給する混合気を生成するために燃料を噴射する燃料噴射装置と、気筒１０１内で圧縮された混合気に点火する点火装置と、クランク軸１０３を正転方向及び逆転方向に回転駆動し得るスタータモータとを備えている。
【００３４】
図示の例では、スロットルバルブ１０７よりも下流側の吸気管内または吸気ポート内に燃料を噴射するようにインジェクタ（電磁式燃料噴射弁）２が取り付けられている。インジェクタ２は、先端に噴射孔を有するインジェクタボディと、噴射孔を開閉するニードルバルブと、ニードルバルブを駆動するソレノイドとを有する周知のもので、そのインジェクタボディ内には、燃料タンク３内の燃料４を汲み出す燃料ポンプ５から燃料が供給されている。燃料ポンプ５からインジェクタ２に供給される燃料の圧力は、圧力調整器６により一定に保たれている。インジェクタ２のソレノイドは電子式制御ユニット（ＥＣＵ）１０内に設けられたインジェクタ駆動回路に接続されている。インジェクタ駆動回路は、ＥＣＵ内で噴射指令信号が発生したときにインジェクタ２のソレノイドに駆動電圧を与える。インジェクタ２は、インジェクタ駆動回路からそのソレノイドに駆動電圧Ｖinjが与えられている間にバルブを開いて吸気管内に燃料を噴射する。インジェクタに与えられる燃料の圧力が一定に保たれる場合、燃料の噴射量は噴射時間（インジェクタのバルブを開いている時間）により管理される。
【００３５】
この例では、インジェクタ２と図示しないインジェクタ駆動回路と、該インジェクタ駆動回路に噴射指令を与える燃料噴射制御手段とにより燃料噴射装置が構成されている。
【００３６】
エンジン本体のシリンダヘッドにはまた、各気筒１０１内の燃焼室に先端の放電ギャップを臨ませた状態で各気筒用の点火プラグ１２が取り付けられ、各気筒用の点火プラグは、各気筒用の点火コイル１３の二次側に接続されている。各気筒用の点火コイル１３の一次側は、ＥＣＵ１０内に設けられた図示しない点火回路に接続されている。点火回路は、点火指令発生部から点火指令が与えられたときに点火コイル１３の一次電流Ｉ1に急激な変化を生じさせて点火コイル１３の二次側に点火用の高電圧を誘起させる回路で、この図示しない点火回路と、点火プラグ１２と、点火コイル１３と、点火回路に点火指令信号を与える点火指令発生部とにより、エンジンを点火する点火装置が構成されている。点火指令発生部は、エンジンの定常運転時の点火位置を演算して、演算した点火位置が検出されたときに点火指令を発生する定常時点火制御手段と、エンジンの始動時に、エンジンを始動させるために適した点火位置で点火指令を発生する始動時点火制御手段とにより構成される。
【００３７】
図１に示されたエンジンでは、スロットルバルブをバイパスするようにソレノイドにより操作されるＩＳＣ（Idle Speed Control）バルブ１２０が設けられている。ＥＣＵ１０内にはＩＳＣバルブ１２０に駆動信号Ｖiscを与えるＩＳＣバルブ駆動回路が設けられ、エンジンのアイドリング回転速度を一定に保つように、ＩＳＣバルブ１２０に駆動信号Ｖiscが与えられる。
【００３８】
本実施形態では、エンジンの始動時にはブラシレスモータとして駆動され、エンジンが始動した後はジェネレータ（発電機）として運転される回転電機（スタータジェネレータと呼ばれる。）ＳＧがエンジンに取り付けられ、この回転電機ＳＧがスタータモータとして用いられる。回転電機ＳＧは、エンジンのクランク軸１０３に取り付けられた回転子２１と、エンジン本体のケース等に固定された固定子２２とからなっている。
【００３９】
回転子２１は、カップ状に形成された鉄製の回転子ヨーク２３と、その内周に取り付けられた永久磁石２４とからなっていて、この例では、回転子ヨーク２３の内周に取り付けられた永久磁石２４により１２極の磁石界磁が構成されている。回転子２１は、その回転子ヨーク２３の底壁部の中央に設けられたボス部２５の内側に形成されたテーパ孔にエンジンのクランク軸１０３の先端のテーパ部を嵌合させて、ネジ部材によりボス部２５をクランク軸１０３に対して締め付けることによりクランク軸１０３に取り付けられている。
【００４０】
固定子２２は、環状のヨーク２６ｙの外周から１８個の突極部２６ｐを放射状に突出させた構造を有する固定子鉄心２６と、固定子鉄心の一連の突極部２６ｐに巻回されて３相結線された電機子コイル２７とからなっていて、固定子鉄心２６の各突極部２６ｐの先端の磁極部が回転子の磁極部に所定のギャップを介して対向させられている。
【００４１】
回転子ヨーク２３の外周には弧状の突起からなるリラクタｒが形成され、エンジンのケース側には、このリラクタｒの回転方向の前端側エッジ及び後端側エッジをそれぞれ検出して極性が異なるパルスを発生する信号発生器２８が取り付けられている。また回転電機ＳＧの固定子側には、３相の各相の電機子コイルに対してそれぞれ設定された検出位置に配置されて、回転子２１の磁石界磁の各磁極の極性を検出するホールＩＣ等のホールセンサ２９ｕないし２９ｗが設けられている。図１においては、３相のホールセンサ２９ｕないし２９ｗが回転子ヨーク２３の外側に配置されているように図示されているが、実際には、３相のホールセンサ２９ｕないし２９ｗが回転子２１の内側に配置されて、固定子２２に対して固定されたプリント基板等に取り付けられている。ホールセンサの設け方は、通常の３相ブラシレスモータにおけるそれと同様である。ホールセンサ２９ｕないし２９ｗは、検出している磁極がＮ極であるときとＳ極であるときとでレベルが異なる電圧信号からなる位置検出信号ｈuないしｈwを出力する。
【００４２】
回転電機ＳＧの３相の電機子コイルは、配線３０ｕないし３０ｗを通してモータ駆動／整流回路３１の交流側端子に接続され、モータ駆動／整流回路３１の直流側端子間にバッテリ３２が接続されている。モータ駆動／整流回路３１は、ＭＯＳＦＥＴやパワートランジスタなどのオンオフ制御が可能なスイッチ素子ＱuないしＱw及びＱxないしＱzにより３相Ｈブリッジの各辺を構成したブリッジ形の３相インバータ回路（モータ駆動回路）と、該インバータ回路のスイッチ素子ＱuないしＱw及びＱxないしＱzにそれぞれ逆並列接続されたダイオードＤuないしＤw及びＤxないしＤzにより構成されたダイオードブリッジ３相全波整流回路とを備えた周知の回路である。
【００４３】
回転電機ＳＧをブラシレスモータ（スタータモータ）として動作させる際には、ホールセンサ２９ｕないし２９ｗの出力から検出された回転子２１の回転角度位置に応じてインバータ回路のスイッチ素子がオンオフ制御されることにより、バッテリ３２からインバータ回路を通して３相の電機子コイル２７に、所定の相順で転流する駆動電流が供給される。
【００４４】
またエンジンが始動した後、回転電機ＳＧをジェネレータとして運転する際には、電機子コイル２７から得られる３相交流出力が、モータ駆動／整流回路３１内の全波整流回路を通してバッテリ３２と、バッテリ３２の両端に接続された各種の負荷（図示せず。）とに供給される。このとき、バッテリ３２の両端の電圧に応じて、インバータ回路のブリッジの上辺を構成するスイッチ素子またはブリッジ下辺を構成するスイッチ素子が同時にオンオフ制御されることにより、バッテリ３２の両端の電圧が設定値を超えないように制御される。
【００４５】
例えば、バッテリ３２の両端の電圧が設定値以下のときにはインバータ回路のＨブリッジを構成するスイッチ素子ＱuないしＱw及びＱxないしＱzがオフ状態に保持されてモータ駆動／整流回路３１内の整流回路の出力がそのままバッテリ３２に印加される。また、バッテリ３２の両端の電圧が設定値を超えたときには、インバータ回路のブリッジの３つの下辺（上辺でもよい）をそれぞれ構成する３つのスイッチ素子ＱxないしＱzが同時にオン状態にされることにより、ジェネレータの３相交流出力が短絡されて、バッテリ３２の両端の電圧が設定値以下に低下させられる。これらの動作の繰り返しによりバッテリ３２の両端の電圧が設定値付近の値に保たれる。
【００４６】
また上記のような制御を行う代わりに、バッテリ３２から回転電機ＳＧの電機子コイルに、該電機子コイルの誘起電圧と周波数が等しく、かつ該電機子コイルの無負荷時の誘起電圧に対して所定の位相角を有する交流制御電圧を印加するようにインバータ回路を制御する手段を設けておいて、バッテリの両端の電圧の変化に応じてバッテリ側から電機子コイルに与える交流制御電圧の位相を、電機子コイルの無負荷有機電圧に対して変化させることにより、回転電機の発電出力を増加または減少させて、バッテリ３２の両端の電圧を設定された範囲に保つ制御を行なわせることもできる。
【００４７】
なおインバータ回路のブリッジの各辺を構成するスイッチ素子としてＭＯＳＦＥＴが用いられる場合には、該ＭＯＳＦＥＴのドレインソース間に形成される寄生ダイオードを上記ダイオードＤuないしＤw及びＤxないしＤzとして用いることができる。
【００４８】
また図示の例では、ＥＣＵ１０のマイクロプロセッサにエンジンの情報を与えるために、スロットルバルブ１０７の位置（開度）を検出するスロットルポジションセンサ３５と、スロットルバルブ１０７よりも下流側の吸気管内圧力を検出する圧力センサ３６と、エンジンの冷却水温度を検出する冷却水温度センサ３７と、エンジンに吸入される空気の温度を検出する吸気温度センサ３８とが設けられている。
【００４９】
上記のように、本実施形態では回転電機（スタータジェネレータ）ＳＧの回転子をエンジンのクランク軸に直結して、エンジンの始動時にはこの回転電機をスタータモータとして用い、エンジンが始動した後はこの回転電機をジェネレータとして用いるが、以下に記載するエンジン始動装置についての説明では、回転電機ＳＧをスタータモータとして動作させる際の制御を対象とするので、便宜上この回転電機ＳＧをスタータモータと呼ぶことにする。
【００５０】
図２を参照すると、図１に示されたシステムの電気的な構成がブロック図で示されている。ＥＣＵ１０は、マイクロプロセッサ（ＭＰＵ）４０と、点火回路４１と、インジェクタ駆動回路４２と、ＩＳＣバルブ駆動回路４３と、モータ駆動／整流回路３１の温度を検出する温度センサ４４と、マイクロプロセッサ４０から与えられる指令に応じてモータ駆動／整流回路３１のインバータ回路のスイッチ素子に駆動信号を与えるコントロール回路４５と、デコンプバルブ１１６に駆動電流を与えるデコンプバルブ駆動回路４６と、所定個数のインターフェース回路Ｉ／Ｆとを備えている。
【００５１】
マイクロプロセッサ４０は、ＲＯＭに記憶された所定のプログラムを実行させることにより、エンジンを制御するために必要な各種の制御手段を構成する。図示の例では、マイクロプロセッサにエンジンの情報を与えるために、スロットルポジションセンサ３５から得られるスロットルポジション信号Ｓa、圧力センサ３６から得られる吸気管内圧力検出信号Ｓb、冷却水温度センサ３７から得られる冷却水温検出信号Ｓc及び吸気温度センサ３８から得られる吸気温度検出信号ＳdがＥＣＵ１０内のマイクロプロセッサにインターフェース回路Ｉ／Ｆを通して入力されている。またホールセンサ２９ｕないし２９ｗの出力信号ｈuないしｈwと、信号発生器２８の出力Ｓpとが所定のインターフェース回路Ｉ／Ｆを通してマイクロプロセッサ４０に入力されている。
【００５２】
そして、ＥＣＵ１０内の点火回路４１から点火コイル１３に一次電流Ｉ1が供給され、ＥＣＵ１０内のインジェクタ駆動回路４２からインジェクタ２に駆動電圧Ｖinjが与えられている。またコントロール回路４５からモータ駆動／整流回路３１のインバータ回路の６個のスイッチ素子ＱuないしＱw及びＱxないしＱzにそれぞれ駆動信号（スイッチ素子をオン状態にするための信号）ＳuないしＳw及びＳxないしＳzが与えられている。
【００５３】
なお図２において、４７はバッテリ３２の出力電圧が入力された電源回路で、電源回路４７は、バッテリ３２の出力電圧を降圧して安定化することにより、ＥＣＵ１０の各部に供給する電源電圧を出力する。
【００５４】
本実施形態において、マイクロプロセッサ４０が構成する各種の制御手段を含む制御装置の要部の構成を図３に示した。図３において、５１は、エンジンを始動する際にオン状態にされるスタータスイッチＳＷの状態を監視するスタータスイッチ状態監視手段、５２は、始動指令を発生させたり消滅させたりする始動指令発生・消滅制御手段、５３は始動指令が発生したときに制御モードを始動逆転駆動モードに切り換える始動逆転駆動モード切換手段、５４は始動逆転駆動モード切換手段５２により制御モードが始動逆転駆動モードに切り換えられたときにエンジンのクランク軸を逆転させるためにスタータモータＳＧを逆転方向に駆動するスタータ逆転駆動手段である。また５５はスタータモータの逆転方向への駆動を開始してからの経過時間が、エンジンの停止時にピストンが正転時の圧縮行程の下死点付近に停止した状態にあった特定の気筒内のピストンが設定位置に到達するのに十分な長さに設定された設定された遅延時間に達したか否かを判定する逆転駆動時間判定手段、５６はスタータモータＳＧを逆転方向に駆動している過程で、上記特定の気筒内のピストンが上記設定位置に達したか否かを判定する逆転時クランク角位置判定手段である。上記ピストンの設定位置は、エンジンの正転時の吸気行程に相当する区間内の適宜の位置（好ましくは、正転時の吸気行程の上死点に近い位置）、またはエンジンの正転時の吸気行程に相当する区間を通り過ぎた位置に設定される。ここで、「エンジンの正転時の吸気行程に相当する区間を通り過ぎた位置」は、正転時の排気行程に相当する区間内の位置でもよく、正転時の排気行程に相当する区間を通り過ぎた位置（例えば正転時の膨張行程に相当する区間内の適宜の位置）でもよい。
【００５５】
更に５７は、逆転駆動時間判定手段５５により経過時間が設定された遅延時間に達したと判定されたとき、または逆転時クランク角位置判定手段５６によりクランク角位置が設定位置に達したと判定されたときに制御モードを始動正転駆動モードに切り換える始動正転駆動モード切換手段、５８は制御モードが始動正転駆動モードに切り換えられたときにスタータモータＳＧの正転方向への駆動を開始するスタータ正転駆動手段である。
【００５６】
５９はスタータモータＳＧが前記クランク軸を正回転させている過程で圧縮行程の上死点位置以降のクランク角位置を点火位置として、該点火位置が到来した気筒で始動時の点火を行わせる始動時点火制御手段、６０は逆転駆動時間判定手段５５により経過時間が設定時間に達したと判定されたとき、または逆転時クランク角位置判定手段５６によりクランク角位置が設定位置に達したと判定されたときにエンジンの特定の気筒に対して初回の燃料噴射を行わせ、以後点火が行われる気筒内に供給する混合気を生成するための燃料を噴射する位置として適したクランク角位置で燃料噴射装置に燃料噴射を行わせる燃料噴射制御手段である。
【００５７】
更に６１はエンジンの始動が完了したか否かを判定する始動完了判定手段、６２は、始動完了判定主担６１によりエンジンの始動が完了したと判定されたとき及び始動指令が消滅したときにスタータモータの駆動を停止するスタータ駆動停止手段である。
【００５８】
また６３は、燃料噴射制御手段６０による初回の燃料噴射が行われた時刻からの経過時間（初回燃料噴射後経過時間）を計測するタイマ手段、６４はスタータスイッチ状態監視手段５１によりスタータスイッチＳＷがオフ状態にあると判定されたときに初回の燃料噴射が行われたか否かを判定する始動時燃料噴射実行判定手段、６５は始動時燃料噴射実行判定手段６４により初回の燃料噴射が行われたと判定されたときにタイマ手段６３により計測されている経過時間が設定された遅延時間Ｔdに達しているか否かを判定する経過時間判定手段である。遅延時間Ｔdは、スタータモータを正回転方向に駆動し続けたときに初回の燃料噴射により混合気が吸入された気筒が、排気行程を少なくとも１回迎えるのに必要な時間以上に設定される。
【００５９】
本実施形態で用いる始動指令発生・消滅制御手段５２は、スタータスイッチ状態監視手段５１によりスタータスイッチＳＷがオン状態にあると判定されたときに始動指令を発生させ、スタータスイッチ状態監視手段５１によりスタータスイッチがオフ状態にあると判定されるとともに始動時燃料噴射実行判定手段により初回の燃料噴射が行われたと判定され、かつ経過時間判定手段により経過時間が未だ設定された遅延時間に達していないと判定されたときには始動指令を発生させたままとし、スタータスイッチ状態監視手段によりスタータスイッチがオフ状態にあると判定され、かつ始動時燃料噴射実行判定手段により初回の燃料噴射が行われなかったと判定されたとき、及びスタータスイッチ状態監視手段５１によりスタータスイッチがオフ状態にあると判定されるとともに始動時燃料噴射実行判定手段により初回の燃料噴射が行われたと判定され、かつ経過時間判定手段により経過時間が前記設定された遅延時間に達していると判定されたときに始動指令を消滅させるように構成される。
【００６０】
６７は、始動完了判定手段６０によりエンジンの始動が完了したと判定されたときに制御モードを定常運転モードに切り換える定常運転モード切換手段、６８はエンジンの定常運転時に燃料噴射量と点火位置との制御を行なう定常運転時制御手段である。定常時運転制御手段６８は、エンジンの定常運転時に（始動後に）に各種の制御条件に対して燃料の噴射時間を演算して、演算した噴射時間の間インジェクタから燃料の噴射を行わせるようにインジェクタ駆動回路４２に噴射指令信号を与える定常時燃料噴射制御手段と、エンジンの定常運転時の点火位置を演算して演算した点火位置が検出されたときに点火回路に点火指令を与える定常時点火制御手段とを備えている。
【００６１】
また６９は、制御モードが始動逆転駆動モードに切換えられている状態、または始動正転駆動モードに切換えられている状態で、エンジンの始動指令が与えられていないことが検出されたとき、及び始動指令は与えられているがスタータスイッチがオフ状態にあることが検出されているとき、及び始動指令は与えられているが制御系に何らかのエラーがあることが検出されたときに、制御モードをエンジンストールモードに切換えるエンジンストールモード切換手段である。エンジンストールモードでは、点火指令及び噴射指令の発生の禁止等、エンジンを停止状態に保つために必要な一連の処理が行なわれる。即ち、本実施形態では、スタータスイッチ状態監視手段によりスタータスイッチがオフ状態になったことが検出されたときに、制御モードをエンジンストールモードに切り換えることにより、エンジンの点火及び燃料の噴射を行わないように構成されている。
【００６２】
上記スタータ正転駆動手段５８は、始動時に特定の気筒内のピストンが圧縮行程の上死点に達する前にクランク軸が停止したときでもスタータモータＳＧの駆動電流を上限値以下に制限しつつ、該モータＳＧを正転方向に駆動し続けるように構成されている。
【００６３】
以下、本発明に係わるエンジン始動装置において行われる制御の内容について説明する。
本発明に係わるエンジン始動装置において、スタータスイッチＳＷがオン状態にされると、スタータスイッチ状態監視手段５１が始動指令を発生させる。始動指令が発生すると、先ず始動時に最初に点火する気筒に混合気が吸入されるようにするために、スタータモータＳＧを逆転方向に駆動して、エンジンの停止時にエンジンの正転時の圧縮行程の下死点付近に停止した状態にあった特定の気筒内のピストンが、エンジンの正転時の吸気行程に相当する区間内の適宜の位置（できるだけ吸気行程の上死点に近い位置）またはエンジンの正転時の吸気行程に相当する区間を通り過ぎた位置に達するまでエンジンのクランク軸を逆回転させる。
【００６４】
図４（Ａ）は、並列２気筒４サイクルエンジンの両気筒の行程の関係を示し、同図（Ｂ）はクランク軸を外部から回転させた際にクランク軸にかかる負荷トルクを示している。図中#１及び＃２はそれぞれエンジンの１番気筒及び２番気筒を示している。エンジンのクランク軸を逆回転させたときには、正転時の膨張行程に相当する区間で気筒内の気体の圧縮トルクが負荷トルクとしてクランク軸に働く。並列２気筒４サイクルエンジンにおいては、図４（Ａ）に示されているように、一方の気筒が吸気行程にあるときに他方の行程が膨張行程にあるため、始動時にスタータモータを逆転駆動して、圧縮行程の下死点付近で停止していた一方の気筒（図４に示した例では１番気筒）のピストンを正転時の吸気行程の上死点に向けて上昇させていく際に、一方の気筒では圧縮トルクが働かないが、他方の気筒（図４に示した例では２番気筒）では圧縮トルクが働く。そのため、出力トルクが小さいスタータモータを用いた場合には、圧縮行程の下死点付近で停止していた一方の気筒のピストンを、正転時の吸気行程の上死点に相当する位置に到達させることはできない。従って、並列２気筒４サイクルエンジンの場合には、クランク軸を逆回転させた際に、図４（Ｂ）に示すように、一方の気筒（図示の例では１番気筒）のピストンが正転時の吸気行程に相当する区間の途中に達したところでクランク軸が停止する。
【００６５】
クランク軸が停止したところで（クランク軸を正回転させる前に）、図４（Ｃ）に示すように、インジェクタ駆動回路に噴射指令信号Ｖjを与えることにより、始動時に最初に行なわれる点火に備えて、初回の燃料噴射を行なわせる。
【００６６】
なお単気筒４サイクルエンジンの場合には、図５（Ａ）及び（Ｂ）に示すように、スタータモータを逆転駆動した際に、クランク軸に圧縮トルクが働かないため、正転時の吸気行程の上死点に相当するクランク角位置付近までクランク軸を逆回転させることは容易に行なうことができる。この場合も、クランク軸が停止したところで（クランク軸を正回転させる前に）、図５（Ｃ）に示すように、インジェクタ駆動回路に噴射指令信号Ｖjを与えることにより、始動時に最初に行なわれる点火に備えて燃料噴射装置に初回の燃料噴射を行なわせる。
【００６７】
特許文献１に示された従来のエンジン始動装置でも、始動指令が与えられたときにスタータモータを逆転駆動してクランク軸を逆回転させていたが、従来の始動装置において、エンジンを始動する際に一旦クランク軸を逆回転させる目的は、助走距離を稼ぐことにあった。
【００６８】
これに対し、本発明において始動指令が与えられたときに先ずクランク軸を逆回転させるのは、助走距離を稼ぐためではなく、続いてクランク軸を正回転させるためのクランキングを行なった際に、最初に点火が行なわれる気筒に混合気が吸入されるようにするためである。即ち、本発明において、始動時に先ずクランク軸を逆回転させるのは、始動動作開始後、最初に行われる点火に備えて燃料を噴射する機会を作るためである。従って、本発明に係わるエンジン始動装置と、従来のエンジン始動装置とでは、始動時にクランク軸を逆回転させる目的が全く相違する。
【００６９】
上記のようにして、クランク軸を正回転時の吸気行程の途中または吸気行程前に相当する位置まで逆回転させ、燃料噴射装置に初回の燃料噴射を行なわせると、始動時噴射実行判定手段が始動時の初回の燃料噴射が行われたと判定し、タイマ手段６３が、初回の燃料噴射が行われた時刻からの経過時間（初回燃料噴射後経過時間）の計測を開始する。
【００７０】
始動時の初回の燃料噴射を行わせた後、スタータモータＳＧを正転方向に駆動する。このときのエンジンの負荷トルクとクランク角との関係は図６に示す通りであり、スタータモータの出力トルクと回転速度との関係は図７に示す通りである。図６において横軸のクランク角は、上死点前の角度［ＢＴＤＣ］を示しており、図示の０°のクランク角位置がピストンの上死点に相当するクランク角位置（上死点位置という。）である。
【００７１】
スタータモータを正転方向に駆動すると、モータの出力トルクは図７に示すように回転速度の上昇に伴って低くなっていくが、エンジンの負荷トルクは、図６に示すようにクランク軸が上死点位置に向けて回転していくにつれて大きくなっていく。ここで、エンジンのフリクショントルクが大きく、ピストンが圧縮行程の上死点を越えるのに十分な慣性エネルギを得る回転速度まで加速できない状況にあるときには、圧縮行程の途中でクランク軸が一旦停止してしまう。従来の始動装置では、この時点でスタータモータの駆動を停止していたが、本実施形態においては、スタータモータが停止した後も、該スタータモータへの通電を維持して、その駆動電流（電機子電流）が上限値を超えない範囲で、該モータの出力トルクを最大にするように制御しつつ、スタータモータの正転方向への駆動を継続する。
【００７２】
一般に４サイクルエンジンにおいては、圧縮行程においてピストンが圧縮行程の上死点に向けて上昇していく過程で、ピストンリングや吸排気バルブから僅かな圧縮漏れが生じるため、クランク軸が停止した後もスタータモータによりクランク軸を駆動し続けると、時間の経過に伴って圧縮トルクが減少していき、エンジンの負荷トルクが漸減していく。そのため、スタータモータがエンジンの負荷トルク（圧縮トルクとフリクショントルクとの和）に打ち勝つことができなくなって停止した後もスタータモータを駆動し続けると、圧縮漏れによる負荷トルクの漸減に伴ってピストンがゆっくりと上昇していき、クランク軸が微速で回転する。やがてクランク軸の回転角度位置が、圧縮行程の上死点に相当するクランク角位置（０°の位置）の手前にある圧縮トルク最大位置（図７に示した例では圧縮行程の上死点前３０°附近の位置）を超えると、エンジンの負荷トルクが軽くなり、エンジンからスタータモータにかかる負荷が軽くなるため、クランク軸は速度を上げて回転し始める。従って、ピストンは圧縮行程の上死点を容易に越えることができる。
【００７３】
従来のエンジン始動装置においては、正転時の圧縮行程の上死点の手前の位置で始動時の最初の点火を行わせていたが、本実施形態においては、クランク軸を微速で回転させて圧縮行程の上死点を越えさせるため、最初の点火を上死点よりも進んだクランク角位置で行わせると、ピストンが押し戻されてエンジンが逆転するおそれがある。
【００７４】
そのため、本実施形態においては、エンジンの始動時の最初の点火を、ピストンが圧縮行程の上死点に達したときのクランク角位置、またはピストンの上死点に相当するクランク角位置を一定の角度（例えば１０°）だけ行き過ぎた位置（正回転時の膨張行程の初期のクランク角位置）で行わせる。
【００７５】
エンジンの始動時の最初の点火を、ピストンが圧縮行程の上死点に達したときのクランク角位置、またはピストンの上死点に相当するクランク角位置を一定の角度（例えば１０°）だけ行き過ぎた位置で行わせると、ピストンが跳ね返されるのを防ぎつつ、点火された気筒内の燃料を燃焼させて膨張行程を行わせることができる。従って、クランク軸は、スタータモータの駆動力と気筒内での燃焼（爆発）により生じる回転力との合力により一気に加速して回転する。この回転により慣性エネルギを一気に蓄積して次の気筒の圧縮行程を行わせ、次いでその気筒で点火を行わせて膨張行程を行わせる。以後燃料の噴射と点火とを繰り返し行わせて、各気筒で燃焼サイクルを行わせ、これによりクランク軸の回転速度を上昇させてエンジンの始動を完了する。
【００７６】
図８（Ｃ）は、発明者が行った実験で実測した始動時のクランク軸の回転速度Ｎとクランク角θとの間の関係を示している。図８（Ｃ）に示した例では、エンジンの２番気筒のピストンが正転時の圧縮行程の下死点附近のクランク角位置θaにある状態でエンジンが停止している。時刻ｔ0で始動指令（図８Ｂ）が与えられると、始動逆転駆動モード切換手段５３が制御モードを始動逆転駆動モードとするため、スタータ逆転駆動手段５４がスタータモータＳＧを逆転方向に駆動してクランク軸を逆回転させる。これにより、クランク軸は２番気筒の圧縮行程の下死点に相当するクランク角位置から正転時の２番気筒の吸気行程に相当する区間に向けて回転していく。クランク角位置が正転時の２番気筒の吸気行程に相当する区間に入ると、１番気筒では正転時の膨張行程に相当する区間に入るため、１番気筒からクランク軸に大きな負荷トルクが働く。そのためクランク軸は、２番気筒の正回転時の吸気行程に相当する区間の途中のクランク角位置θbまでしか回転することができず、このクランク角位置で停止する。このクランク角位置θbを逆転駆動終了位置とする。本実施形態では、逆転駆動時間判定手段５５により、逆転方向への駆動を開始した時刻からの経過時間が設定された遅延時間を超えたと判定されたとき、または逆転時クランク角位置判定手段５６によりクランク角位置が予め設定したクランク角位置θbに一致したと判定されたときに、クランク角位置が正転駆動開始位置θbに達したと判定するようにしている。
【００７７】
クランク角位置が逆転駆動終了位置θbに達したと判定されたときに、スタータモータの駆動を停止してインジェクタ駆動電圧を確保した上で、燃料噴射制御手段６０が、クランク軸を正回転させた後最初に行われる点火に備えて、時刻ｔ1でインジェクタ駆動回路４２に噴射指令を与えることによりインジェクタから初回の燃料噴射を行わせる。
【００７８】
この間（時刻ｔ4で正転駆動が開始されるまでの間）スタータモータの駆動が停止しているので、クランク軸は、１番気筒の圧縮反力により押し戻され、図示のθcの位置まで移動して停止する。時刻ｔ3でインジェクタからの初回の燃料噴射が終了した後、時刻ｔ4で始動正転駆動モード切換手段５７が制御モードを始動正転駆動モードに切り換えるため、スタータ正転駆動手段５８がスタータモータＳＧの正転方向への駆動を開始すると同時に、始動時点火制御手段５９が始動時の点火位置の検出を開始する。
【００７９】
スタータ正転駆動手段５８がθcの位置からスタータモータを正方向に駆動して、クランク角位置が２番気筒の圧縮行程の上死点位置（０°の位置）に近づいていくと、クランク軸に働く負荷トルクが大きくなっていくため回転速度が低下していき、負荷トルク（２番気筒の圧縮反力）が最大になるクラン角位置の手前のクランク角位置でクランク軸がはね返されて、θdの位置で停止する。ここでスタータモータに駆動電流を供給し続け、該モータを正転方向に駆動し続けると、２番気筒の圧縮漏れによりクランク軸に働く負荷トルクが漸減していくため、クランク軸は再び正方向に回転し始め、クランク角位置が２番気筒の圧縮行程の上死点位置（０°の位置）の手前にある負荷トルクの最大位置を過ぎるとクランク軸が加速していく。
【００８０】
本実施形態では、クランク角位置が２番気筒の上死点位置を１０°だけ過ぎた位置θeを始動時の点火位置として、この点火位置を始動時点火制御手段５９により検出し、点火位置が検出されたときに２番気筒で最初の点火を行わせるようにしている。この点火により２番気筒で混合気が燃焼し、膨張行程が行われるため、クランク軸の回転速度は一気に加速していく。２番気筒の圧縮行程の上死点（０°の位置）からクランク軸が１８０°回転すると、１番気筒が圧縮行程に入るため、クランク軸に働く負荷トルクが増大する。この負荷トルクの増大により、クランク軸の回転速度が低下していくが、既に２番気筒で行われた燃焼により慣性エネルギが十分蓄積されているため、１番気筒の圧縮行程の上死点の手前でクランク軸が停止することはない。本実施形態では、クランク角位置が１番気筒の圧縮行程の上死点位置を１０°過ぎたクランク角位置で１番気筒の最初の点火を行わせている。図８（Ｃ）において、回転速度ＮのＡ部の落ち込みは、１番気筒の圧縮行程の影響を受けたことによるものである。
【００８１】
なおフリクショントルクが大きいときには、１番気筒の圧縮行程の上死点位置の手前でもクランク軸が停止することがあり得るが、その場合でも、スタータ正転駆動手段５８はスタータモータを駆動し続けるため、圧縮漏れによる負荷トルクの漸減を利用してクランク軸を再び回転させることができ、１番気筒の点火を支障なく行わせることができる。
【００８２】
上記のようにして２番気筒及び１番気筒での点火が繰り返されることにより、エンジンの回転速度は次第に上昇していき、やがてスタータモータの駆動を止めてもエンジンは回転を維持し得るようになり、エンジンの始動が完了する。始動完了判定手段６１が、エンジンの始動が完了したと判定すると、スタータ駆動停止手段６２がスタータモータＳＧの駆動を停止する。またこのとき定常運転モード切換手段６７が制御モードを定常運転モードに切り換えるため、定常運転時制御手段６８が点火装置の制御及び燃料噴射装置の制御を定常運転時の制御に移行させる。
【００８３】
なおエンジンが自力で回転し得るようになったか否かの判定（エンジンの始動が完了したか否かの判定）は、クランク軸が予め設定した始動判定値を越える平均回転速度で設定回数回転したことを確認することにより行うことができる。
【００８４】
上記の制御において、スタータモータを逆転方向に駆動した際に、クランク軸の回転角度位置が目標とする逆転駆動停止位置θbに達したか否かを判定するためには、エンジンのクランク角位置の情報を必要とする。また始動時の点火位置θeを検出する際にも、クランク角位置の情報を必要とする。更に、各気筒に対して燃料噴射を行なうクランク角位置を検出する際にも、エンジンのクランク角位置の情報が必要になる。また定常運転時の制御においては、演算された点火位置の検出を行なう際、及び燃料噴射開始位置を定める際にエンジンのクランク角位置の情報が必要である。
【００８５】
従来のエンジン用制御装置では、エンジンと共に回転する回転子に設けられたリラクタを検出してパルス信号を発生する信号発生器の出力からエンジンのクランク角情報を得ることが多かったが、この種の信号発生器は、クランク軸の回転速度が低いときに波高値が高いパルスを発生することができないため、エンジンの極低速時に（例えば２００r/min以下で）クランク角情報を得る信号源としては最適ではない。
【００８６】
そこで、本実施形態においては、スタータジェネレータＳＧに設けられている３相のホールセンサ２９ｕないし２９ｗが出力する検出信号からクランク角情報を得ることを基本とし、ホールセンサの出力から検出される回転角度位置が、エンジンのいずれのクランク角位置に対応するかを識別するためにのみ信号発生器２８の出力パルスを用いている。
【００８７】
回転電機の回転子として１２極（６対極）の磁石回転子が用いられる場合に、３相のホールセンサ２９ｕないし２９ｗとしてホールＩＣを用いると、センサ２９ｕないし２９ｗがそれぞれ発生する位置検出信号ｈuないしｈwの波形は、図９の（Ｃ）ないし（Ｅ）のようになり、クランク角が１０°変化する毎に位置検出信号ｈuないしｈwのいずれかが、高レベル（Ｈレベル）から低レベル（Ｌレベル）への変化または低レベルから高レベルへの変化を示す。本実施形態では、これらの位置検出信号ｈuないしｈwのＨレベル及びＬレベルをそれぞれ「１」及び「０」で表して、位置検出信号のレベルのパターンの変化から、１０°の区間を１区間として、一連の区間を検出し、これらの区間がエンジンのいずれのクランク角位置に対応するかを、信号発生器２８の出力パルスを用いて識別する。
【００８８】
本実施形態では、始動時に信号発生器２８ができるだけ波高値が高いパルスを発生することができるようにするために、ピストンが下死点付近にある、エンジンの負荷トルクが比較的軽い区間で信号発生器２８がリラクタｒを検出してパルスを発生するようにしている。具体的には、図９（Ｂ）に示すように、２番気筒の圧縮行程の上死点前２００°の位置及び１６０°の位置で信号発生器２８がリラクタｒの回転方向の前端側エッジ及び後端側エッジをそれぞれ検出して、正極性のパルスＳp1及び負極性のパルスＳp2を発生するように、信号発生器２８が配置されている。
【００８９】
信号発生器２８が出力するパルスＳp1及びＳp2から、ホールセンサの出力パターンの変化により検出される一連の区間がそれぞれエンジンのいずれのクランク角位置に対応するかを識別する。図示の例では、図９の一番下に示したように、信号発生器２８がパルスＳp1を発生した直後に検出される１０°の区間（位置検出信号ｈu，ｈv，ｈwのパターンが０，１，１となった位置から０，０，１となる位置までの区間）に「２０」の区間番号をつけ、以後ホールセンサの出力のパターンが切り替わる毎に、区間番号を１ずつ増減させて、クランク軸が２回転する間に検出される７２個の区間に１ないし７２の区間番号をつけるようにしている。
【００９０】
ホールセンサの出力のパターンの変化から検出される一連の区間とエンジンの現在のクランク角位置との関係を一度識別することができれば、以後はホールセンサの出力のパターンが切り替わる毎に区間番号を増減させることにより、各区間とエンジンのクランク角位置との対応関係を維持することができる。
【００９１】
本実施形態のエンジン始動装置において、スタータスイッチＳＷが一旦オン状態にされた後、始動時の初回の燃料噴射が行われる前にスタータスイッチＳＷがオフ状態にされたときには、スイッチ状態監視手段５１がこのスタータスイッチのオフ状態への変化を検出したときに直ちに始動指令を消滅させる。始動指令が消滅すると、スタータ駆動停止手段５９がスタータモータの駆動を停止させる。一旦オン状態にされたスタータスイッチが初回の燃料噴射前にオフ状態にされたときには、エンジンの気筒内に未だ混合気が吸入されていないため、上記のようにスタータスイッチがオフ状態にされたときに直ちにスタータモータを停止させても次回のエンジンの始動には何の影響もない。
【００９２】
これに対し、初回の燃料噴射が行われた後にスタータスイッチがオフ状態にされた場合（例えば図８Ｃにおいて、時刻ｔ2でスタータスイッチがオフ状態にされた場合）には、スタータスイッチがオフ状態にされたときに直ちにスタータモータを停止させると、エンジンの気筒内に混合気が残留することになるため、次回のエンジン始動時に気筒内の混合気が濃すぎる状態になり、エンジンの始動性が悪くなる。
【００９３】
このような事態が生じないようにするため、本発明においては、始動時の初回の燃料噴射が行われた後に（時刻ｔ2で）スタータスイッチがオフ状態にされたときに、設定された遅延時間Ｔd（図８に示した例では１sec）の間スタータモータの正転方向への駆動を継続して、時刻ｔ5で該スタータモータの駆動を停止する。
【００９４】
そのため、本実施形態においては、スタータスイッチ状態監視手段５１により、スタータスイッチがオフ状態になったことが検出されたときに、経過時間判定手段６５により、タイマ手段６３が計測している経過時間（初回の燃料噴射が行われた時刻からの経過時間）が設定された遅延時間に達しているか否かを判定する。
【００９５】
その結果、経過時間が設定された遅延時間に達していないと判定されたときには、図８（Ｂ）に示すように、始動指令を発生させたままの状態に保持して、スタータモータの駆動を継続させる。時刻ｔ5で経過時間判定手段６５により、経過時間が設定された遅延時間Ｔdに達していると判定されると、始動指令制御手段６６が始動指令を消滅させるため、スタータ駆動停止手段６２がスタータモータの駆動を停止させる。
【００９６】
ここで、遅延時間Ｔdは、初回の燃料噴射により混合気が吸入された気筒が、排気行程を少なくとも１回迎えるのに必要な時間以上に設定される。また始動時点火制御手段５９は、スタータスイッチ状態監視手段５１によりスタータスイッチがオフ状態になったことが検出されたときにエンジンの点火を行わないように構成され、燃料噴射制御手段６０は、スタータスイッチ状態監視装置５１がスタータスイッチのオフ状態への変化を検出した後は、始動指令が発生していても燃料の噴射を行わないように構成されている。
【００９７】
このように、初回の燃料噴射が行われた後、スタータスイッチがオフ状態にされた場合には、直ちにスタータモータの駆動を停止するのではなく、設定された遅延時間の間、スタータモータの駆動を継続してからその駆動を停止するようにすると、気筒内に燃料が溜まるのを防ぐことができるため、気筒内が燃料で濡れた状態になって次回のエンジンの始動が困難になるのを防ぐことができる。
【００９８】
図３に示した制御装置において、始動時から定常運転状態に移行する際の制御モードの切換を制御するためにマイクロプロセッサに実行させるタスク処理のアルゴリズムを示すフローチャートを図１０に示した。
【００９９】
マイクロプロセッサは、その電源が確立している状態にあるときに、図１０のタスク処理を微小時間間隔で繰り返し実行して、制御モードの切換を管理する。図示のアルゴリズムによる場合には、先ずステップＳ１で現在の制御モードがエンジン停止時の制御モード（エンジンストールモード）であるか否かを判定する。その結果、エンジンストールモードであると判定されたときには、次いでステップＳ２で始動指令が発生しているか否かを判定する。その結果、始動指令が発生していないと判定されたときには、以後何もしないでこのタスクを終了し、始動指令が発生していると判定されたときには、ステップＳ３に移行して各種のエラー（センサの異常など）があるか否かをチェックする。その結果エラーがあると判定されたときには、以後何もしないでこのタスクを終了し、エラーがないと判定されたときには、ステップＳ４で制御モードを始動逆転駆動モードに切換えてこのタスクを終了する。マイクロプロセッサは、制御モードが始動逆転駆動モードに切り換えられたときに起動する別のタスク処理により、回転電機ＳＧをブラシレスモータとして動作させて、その回転子を逆転方向に回転させるように、回転電機ＳＧの三相の電機子コイルへの通電を制御する。
【０１００】
図１０のタスクのステップＳ１で現在の制御モードがエンジンストールモードでないと判定されたときには、ステップＳ５に移行して現在の制御モードが始動逆転駆動モードであるか否かを判定する。その結果、始動逆転駆動モードであると判定されたときには、ステップＳ６で始動指令が与えられているか否かを判定し、始動指令が与えられている場合には、ステップＳ７に移行して各種エラーがあるか否かを判定する。その結果エラーがない場合には、ステップＳ８で、スタータモータの逆転方向への駆動を開始した後、設定時間が経過したか否かを判定する。ステップＳ８で逆転駆動された後設定時間が経過していないと判定されたときには、ステップＳ９で現在のクランク角位置（区間番号）が正転時の吸気行程に相当する区間の途中の位置または正転時の吸気行程開始前の位置に相当する位置に設定された逆転駆動終了位置θbまで戻ったか否かを判定する。その結果、現在のクランク角位置が逆転駆動終了位置まで戻っていないと判定されたときには、以後何もしないでこのタスクを終了する。
【０１０１】
ステップＳ８で逆転駆動された後設定時間が経過していると判定されたとき、及びステップＳ９で現在のクランク角位置が逆転駆動終了位置であると判定されたときには、ステップＳ１０に移行して、スタータモータＳＧの駆動を停止する処理を行なう。スタータモータの駆動を停止してインジェクタの駆動電圧を確保した後、ステップＳ１１を実行して、始動時の最初の点火に備えて初回燃料噴射を行なわせる。次いでステップＳ１２で制御モードを始動正転駆動モードに切換えてこのタスクを終了する。
【０１０２】
ステップＳ１１で始動用の初回の燃料噴射を行う始動用噴射実行処理は、ステップＳ８で逆転駆動された後設定時間が経過していると判定された時、及びステップＳ９で現在のクランク角位置が逆転駆動終了位置であると判定された時に起動する別のタスク処理により行われる。
【０１０３】
ステップＳ１２で制御モードが始動正転駆動モードに切り換えられると、回転電機ＳＧの回転子を正回転させるようにその電機子コイルへの通電を制御する図示しないタスク処理が起動し、スタータモータが正転方向に駆動される。ステップＳ６で始動指令が与えられていないと判定されたとき、及びステップＳ７でエラーがあると判定されたときには、ステップＳ１３に移行して制御モードをエンジンストールモードとする。制御モードがエンジンストールモードに切り換えられると、図示しないタスクが起動して、スタータモータの駆動停止、点火指令及び噴射指令の発生の禁止等、エンジンを停止状態に保つために必要な一連の処理を行なう。
【０１０４】
ステップＳ５で現在の制御モードが始動逆転駆動モードでないと判定されたときには、ステップＳ１４に進んで現在の制御モードが始動正転駆動モードであるか否かを判定する。この判定の結果、制御モードが始動正転駆動モードであると判定されたときには、ステップＳ１５で始動指令が与えられているか否かを判定し、始動指令が与えられている場合には、ステップＳ１６で各種のエラーがあるか否かを判定する。その結果、エラーがないと判定されたときにはステップＳ１７で始動完了判定が成立しているか否かを判定し、成立している場合には、ステップＳ１８で制御モードを定常運転モードとしてこのタスクを終了する。
【０１０５】
ステップＳ１５で始動指令が与えられていないと判定されたとき及びステップＳ１６で各種のエラーがあると判定されたときにはステップＳ１９に移行して制御モードをエンジンストールモードに切り換える。またステップＳ１４で現在の制御モードが始動正転駆動モードでないと判定されたときには、ステップＳ２０に進んで定常運転モードにおける制御モードの切換を行わせる。
【０１０６】
定常運転モードでは、図１０に示された処理とは別のタスク処理により、デコンプバルブ１１６を閉じるための処理を行うとともに、燃料噴射装置及び点火装置をそれぞれ制御する定常時燃料噴射制御手段及び定常時点火制御手段を構成するための処理を実行する。燃料噴射制御手段は、各種の制御条件に対して所定の空燃比を得るために必要な燃料噴射量を演算し、吸気行程開始直前のクランク角位置などの適宜の噴射開始位置で、演算した量の燃料を噴射するために必要な信号幅を有する噴射指令をインジェクタ駆動回路４２に与える。また定常時点火制御手段は、各種の制御条件に対してエンジンの点火位置を演算する点火位置演算手段と、演算された点火位置を検出するための手段とを備えていて、点火位置演算手段が演算した点火位置を検出したときに点火回路に点火指令信号を与えて点火動作を行わせる。点火位置演算手段は、クランク軸が予め定めた基準クランク角位置から点火位置まで現在の回転速度で回転するのに要する時間を、点火位置検出用計時データとして演算する。そして、予め定めた基準クランク角位置（区間番号）が検出されたときに演算された点火位置検出用計時データの計測を開始し、この計時データの計測が完了したときに点火回路４１に点火指令信号を与えて点火動作を行わせる。またエンジンのアイドル回転速度を一定に保つようにＩＳＣバルブ駆動回路４３からＩＳＣバルブ１２０に駆動電圧Ｖiscを与えて、該ＩＳＣバルブを制御する。
【０１０７】
図１０のステップＳ１２で制御モードが始動正転駆動モードに切換えられると、図１１の割込み処理が許可され、ホールセンサ２９uないし２９wの出力信号のパターンが切り替わる毎に（区間番号が変わる毎に）、図１１の割り込み処理が実行される。図１１の割込み処理により、圧縮行程の上死点に相当するクランク角位置または圧縮行程の上死点よりも僅かに遅れたクランク角位置を始動時の点火位置として検出して、この点火位置で始動時の点火動作を行わせる。
【０１０８】
図１１の割り込み処理では、先ずステップＳ１００でスタータスイッチがオン状態であるか否かを判定し、オン状態でない場合には、以後何もしないでこの処理を終了する。ステップＳ１００でスタータスイッチがオン状態であると判定された場合には、次いでステップＳ１０１で始動用燃料噴射が完了しているか否かを判定する。その結果、始動用燃料噴射が完了していないと判定されたときには、以後何もしないでこの処理を終了する。始動用燃料噴射が完了していると判定されたときには、ステップＳ１０２に進んで制御モードが始動正転駆動モードであるか否かを判定する。その結果、始動正転駆動モードでない場合には、以後何もしないでこの処理を終了し、始動正転駆動モードである場合には、ステップＳ１０３に進んで現在のクランク角位置（区間番号）は点火コイル１３への通電を開始する通電開始位置であるか否かを判定する。その結果、通電開始位置であると判定されたときにはステップＳ１０４に進んで点火コイル１３の一次コイルへの通電を開始してこの処理を終了する。ステップＳ１０３で現在のクランク角位置（区間番号）が通電開始位置でないと判定されたときには、ステップＳ１０５に移行して点火コイルの一次コイルへの通電が行われているか否かを判定する。その結果通電が行われていないと判定されたときには以後何もしないでこの処理を終了し、通電が行われていると判定されたときにはステップＳ１０６に移行して現在のクランク角位置が始動時の点火位置（この例では圧縮行程の上死点ＴＤＣ）であるか否かを判定する。ステップＳ１０６で現在のクランク角位置が始動時の点火位置ではないと判定されたときには、以後何もしないでこの処理を終了し、現在のクランク角位置が始動時の点火位置であると判定されたときには、ステップＳ１０７の点火実行処理を実行する。ステップＳ１０７の点火実行処理では、点火コイル１３の一次電流の通電を停止させて点火コイルの二次コイルに点火用高電圧を誘起させ、これにより点火プラグで火花放電を生じさせてエンジンを点火する。
【０１０９】
本実施形態では、図１０のステップＳ１ないしＳ４により始動逆転駆動モード切換手段５３が構成され、ステップＳ８及びＳ９によりそれぞれ逆転駆動時間判定手段５５及び逆転時クランク角位置判定手段５６が構成される。またステップＳ１１により燃料噴射制御手段６０が構成され、ステップＳ１２により始動正転駆動モード切換手段５７が構成される。更にステップＳ１７により始動完了判定手段６１が構成され、ステップＳ１８により定常運転モード切換手段６７が構成される。また図１０のステップＳ１〜Ｓ３，Ｓ１３，Ｓ１４〜Ｓ１６及びＳ１９によりエンジンストールモード切換手段６９が構成され、図１１の処理により始動時点火制御手段５９が構成される。
【０１１０】
図１２は、始動指令の発生と消滅とを制御するための処理を行うタスクのアルゴリズムを示したもので、このタスクも微少時間毎に繰り返し実行される。図１２のタスクが開始されると、ステップＳ２０１でスタータスイッチがオン状態であるか否かを判定する。その結果、スタータスイッチがオン状態にあると判定されたときには、ステップＳ２０２で始動指令を発生させた後、ステップＳ２０３で遅延時間を計測するスタータディレイタイマをリセットしてこの処理を抜ける。
【０１１１】
ステップＳ２０１でスタータスイッチがオフ状態であると判定されたときには、ステップＳ２０４で始動時の初回の燃料噴射が実行されたか否かを判定する。その結果、初回の燃料噴射が行われたと判定されたときには、ステップＳ２０５でスタータディレイタイマのカウント値が設定された遅延時間よりも短いか否かを判定する。ステップＳ２０５でスタータディレイタイマのカウント値が設定された遅延時間よりも短いと判定されたときには、ステップＳ２０６で始動指令を発生させたままとし、ステップＳ２０７でスタータディレイタイマのカウント値をインクリメントした後、この処理を抜ける。
【０１１２】
ステップＳ２０４で初回の燃料噴射が実行されていないと判定されたとき及びステップＳ２０５でスタータディレイタイマのカウント値が設定された遅延時間以上であると判定されたときには、ステップＳ２０９に移行して始動指令を消滅させ、次いでステップＳ２０８で制御モードをエンジンストールモードとしてエンジンの点火及び燃料噴射を禁止した後、この処理を抜ける。
【０１１３】
図１２に示したアルゴリズムによる場合には、ステップＳ２０１により、図３に示したスタータスイッチ状態監視手段５１が構成され、ステップＳ２０４により始動時噴射実行判定手段６４が構成される。またスタータディレイタイマとステップＳ２０３及びＳ２０７とによりタイマ手段６３が構成され、ステップＳ２０５により経過時間判定手段６５が構成される。更にステップＳ２０２，ステップＳ２０６及びステップＳ２０９により、始動指令発生・消滅制御手段５２が構成される。
【０１１４】
上記の実施形態では、スタータスイッチ状態監視手段５１と、始動時燃料噴射実行判定手段６４と、タイマ手段６３により計測されている経過時間が設定された遅延時間に達しているか否かを判定する経過時間判定手段６５とを設けて、スタータスイッチ状態監視手段５１によりスタータスイッチがオン状態にあると判定されたときに始動指令を発生させ、スタータスイッチ状態監視手段５１によりスタータスイッチがオフ状態にあると判定されるとともに始動時燃料噴射実行判定手段６４により初回の燃料噴射が行われたと判定され、かつ経過時間判定手段６５により経過時間が未だ設定された遅延時間に達していないと判定されたときには始動指令を発生させたままとし、スタータスイッチ状態監視手段５１によりスタータスイッチがオフ状態にあると判定され、かつ始動時燃料噴射実行判定手段６４により初回の燃料噴射が行われなかったと判定されたとき、及びスタータスイッチ状態監視手段５１によりスタータスイッチがオフ状態にあると判定されるとともに始動時燃料噴射実行判定手段６４により初回の燃料噴射が行われたと判定され、かつ経過時間判定手段６５により経過時間が設定された遅延時間に達していると判定されたときに始動指令を消滅させるように始動指令発生・消滅制御手段を構成したが、上記経過時間を計測する代わりにクランク軸の回転角度を検出し得るようにしておいて、初回の燃料噴射が行われた後にスタータスイッチがオフ状態にされた際に、エンジンのクランク軸が、初回の燃料噴射が行われたクランク角位置から正回転方向に設定角度以上回転するまでの間スタータモータを駆動し続けるようにしてもよい。
【０１１５】
このように構成する場合には、図３においてタイマ手段６３を省略し、経過時間判定手段６５を、始動時燃料噴射実行判定手段６４により初回の燃料噴射が行われたと判定されたときにエンジンのクランク軸が、初回の燃料噴射が行われたクランク角位置から正回転方向に設定角度α以上回転したか否かを判定する始動時クランク軸回転角度判定手段で置き換える。また始動指令発生・消滅制御手段５２は、スタータスイッチ状態監視手段５１によりスタータスイッチがオン状態にあると判定されたときに始動指令を発生させ、スタータスイッチ状態監視手段５１によりスタータスイッチがオフ状態にあると判定されるとともに始動時クランク軸回転角度判定手段によりクランク軸が設定角度α以上回転していないと判定されたときには始動指令を発生させたままとし、スタータスイッチ状態監視手段５１によりスタータスイッチがオフ状態にあると判定され、かつ始動時燃料噴射実行判定手段６４により初回の燃料噴射が行われなかったと判定されたとき、及びスタータスイッチ状態監視手段５１によりスタータスイッチがオフ状態にあると判定されるとともに始動時燃料噴射実行判定手段６４により初回の燃料噴射が行われたと判定され、かつ始動時クランク軸回転角度判定手段によりクランク軸が設定角度α以上回転していると判定されたときに始動指令を消滅させるように構成する。上記設定角度αは、スタータモータを正回転方向に駆動し続けたときに初回の燃料噴射により混合気が吸入された気筒が、排気行程を少なくとも１回迎えるのに必要な回転角度以上に設定される。
【０１１６】
図１３は、上記のように始動指令発生・消滅制御手段を構成する場合に、始動指令の発生と消滅とを制御するために微少時間間隔で実行されるタスクのアルゴリズムを示したものである。図１３のタスクが開始されると、ステップＳ３０１でスタータスイッチがオン状態であるか否かを判定する。その結果、スタータスイッチがオン状態にあると判定されたときには、ステップＳ３０２で始動指令を発生させた後この処理を抜ける。
【０１１７】
ステップＳ３０１でスタータスイッチがオフ状態であると判定されたときには、ステップＳ３０３で始動時の初回の燃料噴射が実行されたか否かを判定する。その結果、初回の燃料噴射が行われたと判定されたときには、ステップＳ３０４で、初回の燃料噴射が行われたクランク角位置からのクランク軸の回転角度が設定角度に達したか否かを判定し、クランク軸の回転角度が設定角度に達していないと判定されたときに、ステップＳ３０５で始動指令を発生させたままとしてこの処理を抜ける。
【０１１８】
ステップＳ３０３で初回の燃料噴射が実行されていないと判定されたとき及びステップＳ３０４で初回の燃料噴射が行われたクランク角位置からのクランク軸の回転角度が設定角度に達したと判定されたときには、ステップＳ３０７に移行して始動指令を消滅させた後この処理を抜ける。
【０１１９】
図１３のアルゴリズムによる場合には、ステップＳ３０１により、スタータスイッチ状態監視手段が構成され、ステップＳ３０３により始動時噴射実行判定手段が構成される。またステップＳ３０４により、始動時燃料噴射実行判定手段により初回の燃料噴射が行われたと判定されたときにエンジンのクランク軸が、初回の燃料噴射が行われたクランク角位置から正回転方向に設定角度以上回転したか否かを判定する始動時クランク軸回転角度判定手段が構成され、ステップＳ３０２，ステップＳ３０５及びステップＳ３０７により、始動指令発生・消滅制御手段が構成される。
【０１２０】
上記のように構成する場合、エンジンのクランク軸の回転角度は、図９に示した位置検出信号から容易に認識することができる。
【０１２１】
上記の実施形態では、並列２気筒４サイクルエンジンを始動する場合を例にとったが、単気筒４サイクルエンジンや、３気筒以上の多気筒４サイクルエンジンを始動する場合にも本発明を適用することができるのはもちろんである。
【図面の簡単な説明】
【０１２２】
【図１】本発明に係わる始動装置を適用するエンジンシステムのハードウェアの構成を示した構成図である。
【図２】図１に示したシステムの電気的な構成を示したブロック図である。
【図３】本発明に係わるエンジン始動装置の構成を示したブロック図である。
【図４】並列２気筒４サイクルエンジンの２つの気筒の行程の関係と、クランク角の変化に伴う負荷トルクの変化と、本発明に係わる始動装置において逆転駆動が終了した時点で行われる初回の燃料噴射とを説明するための説明図である。
【図５】単気筒４サイクルエンジンの行程変化と、クランク角の変化に伴う負荷トルクの変化と、本発明に係わる始動装置において逆転駆動が終了した時点で行われる初回の燃料噴射とを説明するための説明図である。
【図６】エンジンの負荷トルクとクランク角との関係の一例を示したグラフである。
【図７】スタータモータの出力トルクと回転速度との関係の一例を示したグラフである。
【図８】本発明の実施形態において、エンジンを始動する際にクランク軸の回転速度がクランク角の変化に伴って変化する様子を示したグラフである。
【図９】本発明の実施形態で用いる信号発生器の出力パルスの波形とホールセンサの出力信号の波形とを模式的に示した波形図である。
【図１０】本発明の実施形態においてマイクロプロセッサが実行する制御モード切換処理のアルゴリズムを示したフローチャートである。
【図１１】本発明の実施形態においてマイクロプロセッサが実行する始動時点火制御処理のアルゴリズムを示したフローチャートである。
【図１２】本発明の実施形態において、始動指令の発生と消滅とを制御するためにマイクロプロセッサが実行する処理のアルゴリズムの一例を示したフローチャートである。
【図１３】本発明の実施形態において、始動指令の発生と消滅とを制御するためにマイクロプロセッサが実行する処理のアルゴリズムの他の例を示したフローチャートである。
【符号の説明】
【０１２３】
１  エンジン本体
１００  ピストン
１０１  シリンダ
ＥＮＧ  エンジン
ＳＧ  回転電機（スタータモータ）
２  インジェクタ
１０  ＥＣＵ
１２  点火プラグ
１３  点火コイル
５２  始動指令発生・消滅制御手段
５３  始動逆転駆動モード切換手段
５４  スタータ逆転駆動手段
５５  逆転駆動時間判定手段
５６  逆転時クランク角位置判定手段
５７  始動正転駆動モード切換手段
５８  スタータ正転駆動手段
５９  始動時点火制御手段
６０  燃料噴射制御手段
６１  始動完了判定手段
６２  スタータ駆動停止手段
６３  タイマ手段
６４  始動時噴射実行判定手段
６５  経過時間判定手段
６７  定常運転モード切換手段
６８  定常運転時制御手段
６９  エンジンストールモード切換手段
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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