(57)【要約】【課題】  良好なエンジン始動性を実現する。【解決手段】  ＥＣＵは、スタータに起動指令信号を出力するステップ（Ｓ１００）と、エンジンが着火したか否かを判断するステップ（Ｓ２００）と、エンジンが着火しないと（Ｓ２００にてＮＯ）、エンジン回転数を検知して（Ｓ３００）、エンジン回転数が上限値以上になると（Ｓ４００にてＹＥＳ）、スタータに停止指令信号を出力するステップ（Ｓ５００）と、スタータに停止指令信号を出力した後においてエンジンが惰性で回転しているときにエンジン回転数が下限値以下になるまでは（Ｓ７００にてＮＯ）エンジンの着火処理を継続して、エンジンの着火を判断するステップ（Ｓ８００）とを含むプログラムを実行する。【選択図】        図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関を始動するための回転電機の制御装置であって、前記回転電機には蓄電機構から電力が供給され、
前記内燃機関の回転数を検知するための検知手段と、
前記内燃機関が始動したことを検知するための始動検知手段と、
前記回転電機により前記内燃機関がクランキングされて前記内燃機関の回転数が予め定められた回転数以上になったときに前記内燃機関が始動したことが検知されない場合に、前記回転電機への電力の供給を停止するとともに、前記内燃機関の始動処理を継続するように制御するための制御手段とを含む、制御装置。
【請求項２】
前記制御手段は、前記回転電機への電力の供給を停止しても前記内燃機関が惰性で回転している場合に、前記内燃機関の始動処理を継続するように制御するための手段を含む、請求項１に記載の制御装置。
【請求項３】
前記制御手段は、前記内燃機関が惰性で所定の回転数以上で回転している場合に、前記内燃機関の始動処理を継続するように制御するための手段を含む、請求項２に記載の制御装置。
【請求項４】
前記内燃機関の始動処理は、前記内燃機関において混合気を着火させるための処理である、請求項１〜３のいずれかに記載の制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両に搭載される内燃機関を始動するための回転電機に関し、特に、回転電機を制御する装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
車両に搭載される内燃機関（エンジン）は、一旦動作を開始するとその後は自身で発生した運動エネルギで動作を継続できるが、始動の際には混合気の吸入と圧縮のために、エンジンの外部から運動エネルギを与える必要がある。このため、スタータモータと呼ばれる始動装置を備える。
【０００３】
このスタータモータの先端にはピニオンギヤ（外歯歯車）が設けられている。また、エンジンのクランクシャフト端部にはフライホイールが設けられ、このフライホイールの周囲には外歯の歯車が設けられている。このスタータモータのピニオンギヤとフライホイールの外歯の歯車とをマグネットスイッチを用いて噛み合わせて、二次電池の電力でスタータモータを作動させることによりクランクシャフトを回転（クランキング）させることができ、エンジンを始動させる。
【０００４】
また、このようなピニオンギヤを用いないで、エンジンのクランクシャフトプーリとスタータモータの回転軸プーリとをベルトで接続させたスタータモータもある。エンジンの始動時には二次電池の電力でスタータモータを作動させて、ベルトを介してスタータモータの回転軸プーリからエンジンのクランクシャフトプーリに動力を伝達して、クランクシャフトを回転（クランキング）させることができ、エンジンを始動させる。
【０００５】
このようなエンジンの始動装置に関して、以下に示す公報に従来技術が開示されている。
【０００６】
実開平１−８８０７６号公報（特許文献１）は、温間始動時において燃焼噴射式エンジンのインジェクタからの燃料漏れや気化器式エンジンの気化器からの燃料漏れによって吸気管内に燃料が膨張して存在することにより始動性が悪化することを解消するために膨張ガスを早期に掃気すべくスタータモータの回転数を高く設定することによる不具合を回避するエンジンのスタータ制御装置を開示する。このエンジンのスタータ制御装置は、スタータモータが切換機構を介してエンジンに連係されるものであって、エンジンの温度を検出する温度センサと、その温度センサの出力を受けてエンジン温度に応じて、切換機構を切換えて、始動時のクランキング回転数を変更する制御手段とを含む。
【０００７】
このエンジンのスタータ制御装置によると、制御手段がエンジン温度に応じて、クランキング回転数が最適な回転数に変更され、高いクランキング回転数によりバッテリ電圧低下を起こすという不具合なく、エンジンを始動することができる。具体的には、温間始動時には、制御手段により切換手段が制御されてクランキング回転数が高められる。これにより吸気管内に充満する過濃混合気が即座に掃気されて始動性が向上する。一方、このような吸気管内に過濃混合気が充満していないその他の始動時においては、制御手段により切換手段が制御されてクランキング回転数が高められることなく、バッテリの電圧低下を回避することができる。
【０００８】
特開平５−１３３３０９号公報（特許文献２）は、バッテリを電源とするスタータモータによって、エンジンを起動させる際、スタータモータに過度の負担がかからないようにするとともに、バッテリが過放電しないようにして、適切な起動ができるようにするエンジンの起動装置を開示する。このエンジンの起動装置は、バッテリを電源として運転されるスタータモータを設け、このスタータモータの運転でエンジンを起動させるようにしたエンジンの起動装置において、スタータモータを所定時間以上に運転したのにかかわらずエンジンが所定回転数以下のとき、スタータモータをある所定時間を越えるまで休止させる第１処理と、この第１処理を繰り返すとともに、この繰り返しによってもエンジンが所定回転数以上にならないままで繰り返しの回数が所定回数以上になったとき、エンジンを起動の不可能な状態にさせる第２処理とを実行する制御装置を有する。
【０００９】
このエンジンの起動装置によると、制御装置は、スタータモータを所定時間以上に運転したのにかかわらずエンジンが所定回転数以下のとき、スタータモータをある所定時間を越えるまで休止させる第１処理を実行する。このため、スタータモータの運転でエンジンが起動に至らなかったとき、スタータモータの運転を停止した直後にこれを再始動させていた従来に比べて、このスタータモータに過度の負担がかかることが防止され、かつ、バッテリが過放電になることも防止される。このような第１処理を繰り返すとともに、この繰り返しによってもエンジンが所定回転数以上にならないままで繰り返しの回数が所定回数以上になったとき、エンジンを起動の不可能な状態にさせる第２処理を実行する。このため、エンジンが起動の不可能な状態となったときには、その原因を除去するための点検、修理などの何らかの作業が強要されるのであって、無理な起動が防止される。
【特許文献１】実開平１−８８０７６号公報
【特許文献２】特開平５−１３３３０９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、特許文献１に開示されたエンジンのスタータ制御装置では、以下に示す問題点がある。スタータモータでのクランキング中にはエンジンのオイルポンプが十分に機能していないこと等によりクランキング回転数を高めるとエンジンやトランスミッションのギヤや軸受の潤滑不良等で、エンジンやトランスミッションの耐久性を損なう可能性がある。このような場合には、エンジンの始動性と耐久性とを両立させるためにスタータモータによるクランキング回転数を狭い範囲で正確に制御することが必要になる。ところが、スタータモータによるクランキング回転数は、バッテリの充電状態やエンジンの回転抵抗の変動等の影響を受けるので大きくばらつくことがわかっており、狭い範囲で制御することが困難である。また、このような制御のためにスタータモータによるクランキング回転数の制御装置を搭載するとコストアップとなる。
【００１１】
特許文献２に開示されたエンジンの起動装置では、以下に示す問題点がある。制御装置は、第１処理として、スタータモータを所定時間以上に運転したのにかかわらずエンジンが所定回転数以下のとき、スタータモータをある所定時間を越えるまで休止させる。このとき、エンジンは、所定回転数以下であっても回転が完全に停止していてもエンジンの始動制御を停止してしまう。このため、第１処理に入ってしまうと、エンジンが惰性で回転しているにもかかわらずエンジンが始動することがなくなる。
【００１２】
上述したようにクランキング回転数は、様々な理由により回転数が高い方がエンジン始動性が向上する。このため、スタータモータによるクランキングを停止させても、エンジンは始動可能な回転数以上で惰性で回転している時間が存在する。このエンジン惰性回転時間中にエンジン始動制御を中断してエンジンへの着火処理が行なわれなくなると、エンジンが始動可能な回転数であっても始動することがない。
【００１３】
本発明は、上述の課題を解決するためになされたものであって、その目的は、特別に装置を組み込んでコストアップの要因を発生させることなく、良好な始動性を実現する、内燃機関を始動するための回転電機の制御装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
第１の発明に係る制御装置は、内燃機関を始動するための回転電機の制御装置である。この回転電機には蓄電機構から電力が供給される。この制御装置は、内燃機関の回転数を検知するための検知手段と、内燃機関が始動したことを検知するための始動検知手段と、回転電機により内燃機関がクランキングされて内燃機関の回転数が予め定められた回転数以上になったときに内燃機関が始動したことが検知されない場合に、回転電機への電力の供給を停止するとともに、内燃機関の始動処理を継続するように制御するための制御手段とを含む。
【００１５】
第１の発明によると、たとえば、回転電機としてスタータモータやスタータジェネレータ（以下、スタータと記載する）が車両に搭載され、ベルトやギヤを介して内燃機関であるエンジンをクランキングする。このときスタータには、蓄電機構である二次電池から電力が供給される。スタータによりエンジンがクランキングされると、検知手段により検知されるエンジン回転数は上昇して、予め定められた回転数に到達する。この予め定められた回転数は、エンジンの燃焼室内の混合気が着火してエンジンが始動することなく、スタータによりクランキングした場合に、エンジンやトランスミッションの耐久性を保護するために設定される上限回転数である。この上限回転数に到達してもエンジンが始動したことが始動検知手段により検知されない場合には、スタータへの電力の供給を停止する。この始動検知手段は、エンジン回転数の急激な上昇等によりエンジンが始動したことを検知する。このようにすると、スタータへの通電時間が抑制されるので、スタータのモータブラシ等の摺動部の長寿命化、スタータの自己発熱による一時的な出力低下の抑制、省電力化が図れる。スタータへの電力供給が停止してもエンジンは直ちに停止するものではない。すなわち、エンジンのクランクシャフトに接続されたフライホイール等の作用により惰性で回転する時間が存在する。制御手段は、スタータへの電力供給を停止させても、エンジンの始動処理を継続して行なう。すなわち、エンジンの燃焼室内に導入された混合気への着火処理を継続する。惰性で回転している場合であっても、所定の回転数以上であるとエンジンは始動が可能である。このようなエンジン回転数の領域（予め定められた回転数より低くエンジン始動が可能な所定の回転数以上の領域）において着火処理を継続することにより、スタータへの電力供給を停止してもエンジンが始動することができる。これにより、スタータによりエンジンやトランスミッションの耐久性に問題が発生しないようにクランキング回転数を抑制できるとともに、スタータへの電力の供給を停止した場合であってもエンジンの惰性回転中にエンジンの燃焼室内の混合気を着火させてエンジンを始動させることもできる。その結果、特別に装置を組み込んでコストアップの要因を発生させることなく、良好なエンジン始動性を実現する、内燃機関を始動するための回転電機の制御装置を提供することができる。
【００１６】
第２の発明に係る制御装置においては、第１の発明の構成に加えて、制御手段は、回転電機への電力の供給を停止しても内燃機関が惰性で回転している場合に、内燃機関の始動処理を継続するように制御するための手段を含む。
【００１７】
第２の発明によると、制御手段が、たとえば、スタータへの電力の供給を停止してもエンジンが惰性で回転している場合に、エンジンの始動処理（着火処理）を継続するように制御するので、エンジンの惰性回転中にエンジンを始動させることができる。
【００１８】
第３の発明に係る制御装置においては、第２の発明の構成に加えて、制御手段は、内燃機関が惰性で所定の回転数以上で回転している場合に、内燃機関の始動処理を継続するように制御するための手段を含む。
【００１９】
第３の発明によると、所定回転数として、たとえば、エンジンの始動に必要な最低回転数や、エンジンの着火性が良好な最低回転数が設定される。この所定回転数以上で惰性回転している場合には、始動処理（着火処理）を継続するので、スタータへの電力供給が停止していてもエンジンを始動させることができる。
【００２０】
第４の発明に係る制御装置においては、第１〜３のいずれかの発明の構成に加えて、内燃機関の始動処理は、内燃機関において混合気を着火させるための処理である。
【００２１】
第４の発明によると、始動処理として、エンジンの燃焼室内に導入された燃料と空気との混合気を着火させる処理を、スタータへの電力供給が停止された後も継続して、エンジンを始動させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下、図面を参照しつつ、本発明の実施の形態について説明する。以下の説明では、同一の部品には同一の符号を付してある。それらの名称および機能も同じである。したがってそれらについての詳細な説明は繰返さない。
【００２３】
図１を参照して、本発明の実施の形態に係るスタータの制御装置であるＥＣＵを含む車両の制御ブロック図を示す。なお、本発明は、図１に示すベルト駆動式のスタータに限定されない。マグネットスイッチやピニオンギヤを用いてベルトを用いないものであってもよい。また、スタータは、エンジン始動用のモータに限定されず、エンジン始動と回生発電とを行なうスタータジェネレータであってもよい。また、車両は、エンジンのみを搭載した車両であっても、エンジンと車両走行用のモータ（モータジェネレータ）とを搭載したハイブリッド車両であってもよい。また、赤信号などで一時的に停止した場合にエンジンを自動的に停止させるアイドリングストップ車両であってもよい。
【００２４】
図１に示すように、この車両には、エンジン１００と、エンジン１００の出力軸に接続されたトランスミッション２００と、エンジン１００を始動するスタータ３００と、スタータに電力を供給する二次電池やキャパシタなどの蓄電機構である電源４００と、スタータ３００を制御するＥＣＵ（Electronic Control Unit）５００と、ＥＣＵ５００からの指令信号に基づいて電源４００からスタータ３００へ電源を供給および遮断させるスタータリレー３５０とを含む。
【００２５】
ＥＣＵ５００には、エンジン１００の回転数を検知するエンジン回転数センサ６００からエンジン回転数と、車両の運転者により操作されるイグニッションスイッチ等の信号に基づくエンジン始動信号とが入力される。また、ＥＣＵ５００からスタータリレー３５０へ起動指令信号（電源４００からスタータ３００に電力供給を開始）や停止指令信号（電源４００からスタータ３００への電力供給を停止）が出力される。
【００２６】
スタータ３００は、リレー３１０と、ベルト駆動式スタータ３２０とを有する。リレー３１０は、スタータリレー３５０に接続され、スタータリレー３５０の閉成時に給電されるスイッチ端子３６０を有する。リレー３１０は、スイッチ端子３６０へ給電されると、電源４００からベルト駆動式スタータ３２０への給電経路を閉じ、電源４００からベルト駆動式スタータ３２０へ給電する。ベルト駆動式スタータ３２０の回転軸には、スタータプーリ３３０が、ベルト３４０を介してエンジン１００のクランクシャフトプーリ１１０に動力を伝達できるように設けられる。
【００２７】
なお、スタータ３００および電源４００とは、エンジン１００の着火性が良好な回転数までクランキングできる能力を十分に有するものと想定する。すなわち、電源４００の充電状態やエンジン１００の回転抵抗の変動等によりクランキング回転数のばらつく場合があっても、その下限が十分に高いと想定する。
【００２８】
また、エンジン１００およびトランスミッション２００における潤滑性の悪化による耐久性に影響を与えないクランキング回転数の上限値がＥＣＵ５００のメモリに記憶されている。さらに、エンジン１００の惰性回転中であってもエンジン１００の始動が可能なエンジン回転数の下限値がＥＣＵ５００のメモリに記憶されている。
【００２９】
ＥＣＵ５００は、クランキング時に、エンジン１００が始動すると（エンジン１００の燃焼室内に導入された混合気が着火すると）スタータ３００への電力供給を停止させる。ただし、このクランキング回転数の上限値に到達してもエンジン１００が始動していない（着火していない）場合には、スタータ３００への電力供給を停止させる。このようなスタータ３００への電力供給を停止させた場合であっても、エンジン１００の燃焼室内へ導入された混合気への着火処理を継続する。ＥＣＵ５００においては、このような制御をプログラムにより実現する。
【００３０】
図２のフローチャートを参照して、ＥＣＵ５００で実行されるプログラムの制御構造について説明する。なお、このフローチャートは、ＥＣＵ５００にエンジン始動信号が入力された後の処理を示している。
【００３１】
ステップ（以下、ステップをＳと記載する）１００にて、ＥＣＵ５００は、スタータ３００に起動指令信号を出力する。具体的には、ＥＣＵ５００は、スタータリレー３５０に起動指令信号を出力して、リレー接点がオン状態になり、電源４００からリレー３１０を介してベルト駆動式スタータ３２０に電力が供給される。
【００３２】
Ｓ２００にて、ＥＣＵ５００は、エンジン１００の燃焼室の混合気が着火したか否かを判断する。この判断は、たとえばエンジン回転数センサ６００により検知されるエンジン１００の回転数の急激な上昇や、別途設けられたエンジン１００の排気温を検知する温度センサからの信号に基づいて行なわれる。エンジン１００の燃焼室の混合気が着火すると（Ｓ２００にてＹＥＳ）、この処理は終了する。もしそうでないと（Ｓ１００にてＮＯ）、処理はＳ３００に移される。
【００３３】
Ｓ３００にて、ＥＣＵ５００は、エンジン回転数センサ６００からの信号に基づいて、エンジン１００の回転数を検知する。Ｓ４００にて、ＥＣＵ５００は、エンジン１００の回転数がＥＣＵ５００のメモリに記憶された上限値以上であるか否かを判断する。エンジン１００の回転数が上限値以上であると（Ｓ４００にてＹＥＳ）、処理はＳ５００へ移される。もしそうでないと（Ｓ４００にてＮＯ）、処理はＳ２００に戻される。
【００３４】
Ｓ５００にて、ＥＣＵ５００は、スタータ３００に停止指令信号を出力する。具体的には、ＥＣＵ５００は、スタータリレー３５０に起動指令信号の出力を中止して、リレー接点がオフ状態になり、電源４００からリレー３１０を介してベルト駆動式スタータ３２０に供給されていた電力が遮断される。
【００３５】
Ｓ６００にて、ＥＣＵ５００は、エンジン回転数センサ６００からの信号に基づいて、エンジン１００の回転数を検知する。Ｓ７００にて、ＥＣＵ５００は、エンジン１００の回転数がＥＣＵ５００のメモリに記憶された下限値以下であるか否かを判断する。エンジン１００の回転数が下限値以下であると（Ｓ７００にてＹＥＳ）、処理はＳ１００へ戻される。もしそうでないと（Ｓ７００にてＮＯ）、処理はＳ８００に移される。
【００３６】
Ｓ８００にて、ＥＣＵ５００は、エンジン１００の燃焼室の混合気が着火したか否かを判断する。エンジン１００の燃焼室の混合気が着火すると（Ｓ８００にてＹＥＳ）、この処理は終了する。もしそうでないと（Ｓ８００にてＮＯ）、処理はＳ６００に戻される。
【００３７】
以上のような構造およびフローチャートに基づく、スタータ３００の制御装置であるＥＣＵ５００を搭載した車両のエンジン１００の始動時の動作について説明する。
【００３８】
車両の運転者がイグニッションスイッチをスタート位置にしたり、アイドリングストップ制御によるエンジン１００の一時停止中にエンジンの一時停止条件が不成立になると、ＥＣＵ５００にエンジン始動信号が入力される。
【００３９】
ＥＣＵ５００によりスタータリレー３５０に起動指令信号が出力され（Ｓ１００）、電源４００からベルト駆動式スタータ３２０に電力が供給され、ベルト駆動式スタータ３２０からスタータプーリ３３０、ベルト３４０およびクランクシャフトプーリ１１０を介して動力が伝達され、エンジン１００がクランキングされる。
【００４０】
エンジン１００が着火しないままの状態であると（Ｓ２００にてＮＯ）、エンジン１００の回転数が検知され（Ｓ３００）、エンジン１００の回転数が上限値以上であると（Ｓ４００にてＹＥＳ）、ＥＣＵ５００によりスタータリレー３５０に停止指令信号が出力され（Ｓ５００）、電源４００からベルト駆動式スタータ３２０への電力の供給が停止される。この状態においては、エンジン１００は惰性回転している。この状態においても、エンジン１００の回転数が下限値以下になるまでは（Ｓ７００にてＮＯ）、エンジン１００の着火処理を継続する。
【００４１】
このときの状態を図３に示す。図３は、エンジン１００の始動時におけるエンジン回転数の時間変化を示した図である。上述したように、ＥＣＵ５００のメモリには、上限値と下限値とが設定されている。
【００４２】
クランキング時にエンジン１００の回転数が上限値よりも低い領域でエンジン１００が着火すると（Ｓ２００にてＹＥＳ）、図３の太い点線のようにエンジン回転数が変化する。すなわち、スタータ３００への電力供給が停止される前にエンジン１００が着火してエンジン１００が始動した場合である。
【００４３】
エンジン１００が着火しないまま、上限値以上になると（Ｓ４００にてＹＥＳ）、スタータ３００への電力供給が停止されて（Ｓ５００）、図３の細い点線のようにエンジン１００の回転数が徐々に低下する。このとき、エンジン１００の回転数が下限値以下になるまでは（Ｓ７００にてＮＯ）、エンジン１００の着火処理が継続して行なわれ、図３の太い実線のようにエンジン１００が惰性回転中に着火する（Ｓ８００にてＹＥＳ）。
【００４４】
なお、図３の一点鎖線は、エンジン１００の回転数が上限値以上になってもスタータ３００への電力の供給を停止しなかった場合のエンジン１００の回転数の変化を示すものである。
【００４５】
以上のようにして、本実施の形態に係るスタータの制御装置によると、クランキング時に、エンジンが始動すると（エンジンの燃焼室内に導入された混合気が着火すると）スタータへの電力供給を停止させる。エンジン回転数がクランキング回転数の上限値に到達してもエンジンが始動していない（着火していない）場合には、スタータへの電力供給を停止させる。このようにスタータへの電力供給を停止させた場合であっても、エンジンの燃焼室内へ導入された混合気への着火処理を継続するようにする。スタータへの電力供給を停止してもエンジンは即座に停止することはなく、エンジンは惰性で回転を持続している。このときに着火処理をしてエンジンを始動させることができる。このため、クランキングによるエンジン回転数が高くなり過ぎて、エンジンやトランスミッションの耐久性に問題が発生するという問題点を回避できる。また、スタータへの通電時間が抑制されるので、スタータのモータブラシ等の摺動部の長寿命化、スタータの自己発熱による一時的な出力低下の抑制、省電力化が図れる。
【００４６】
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】本実施の形態に係るスタータの制御装置であるＥＣＵを含む車両の制御ブロック図である。
【図２】図１のＥＣＵで実行されるプログラムの制御構造を示すフローチャートである。
【図３】図１の制御ブロック図を有する車両の始動時におけるエンジン回転数の時間変化を示す図である。
【符号の説明】
【００４８】
１００  エンジン、１１０  クランクシャフトプーリ、２００  トランスミッション、３００  スタータ、３１０  リレー、３２０  ベルト駆動式スタータ、３３０  スタータプーリ、３４０  ベルト、３５０  スタータリレー、３６０  スイッチ端子、４００  電源、５００  ＥＣＵ、６００  エンジン回転数センサ。
【図１】
2005201213.tif 000003
【図２】
2005201213.tif 000004
【図３】
2005201213.tif 000005