(57)【要約】【課題】  自動停止及び自動再始動が可能なエンジンにおいて、エンジンの再始動性を向上させることを目的にする。【解決手段】  ＥＣＵ１６は、自動停止したエンジンＥが所定の解除条件を満たした場合に、点火コイル１５に所定の電流を通電させ、点火プラグ１４による混合気の点火が可能な状態にした後に、スタータリレー２５に通電し、スタータ２６を稼動させ、クランク軸１０を回転させる。また、点火コイル１５に通電する時間が確保できる場合には、点火コイル１５への通電開始と同時に、スタータリレー２５に通電する。【選択図】    図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両の運転状態に応じて、エンジンを自動停止及び自動再始動させるエンジン自動始動停止制御装置において、
前記エンジンを自動で再始動させるにあたり、前記エンジンの点火プラグに接続された点火コイルに通電を開始した後に、前記エンジンの始動装置を稼動させる自動再始動制御手段を有することを特徴とするエンジン自動始動停止制御装置。
【請求項２】
前記エンジンの自動停止時に、前記クランク軸を圧縮行程に相当する回転位置で停止させる停止位置制御手段を有することを特徴とする請求項１に記載のエンジン自動始動停止制御装置。
【請求項３】
車両の運転状態に応じて、エンジンを自動停止及び自動再始動させるエンジン自動始動停止制御装置において、
前記エンジンの自動停止時のクランク軸の回転位置に関する情報を記憶する記憶手段と、前記エンジンを自動で再始動させるにあたり、自動停止時の前記クランク軸の回転位置から、点火タイミングに相当する回転位置まで前記クランク軸が回転するのに要する時間を算出する算出手段と、算出手段で算出した前記時間が点火コイルに電流を通電させるのに必要な時間よりも短いときに、前記エンジンの点火プラグに接続された点火コイルに通電を開始した後に、前記エンジンの始動装置を稼動させる自動再始動制御手段とを有することを特徴とするエンジン自動始動停止制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両のエンジンを所定の条件下で自動停止させたり、自動再始動させたりするエンジン自動始動停止制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、排気ガスの低減や、燃料消費量の低減を目的として、停車時にエンジンを自動停止、つまりアイドルストップさせる車両が開発されている（例えば、特許文献１参照）。この種の車両においては、例えば、自動停止中に運転者がアクセルを操作したときに、エンジンを自動再始動させる。具体的には、スタータでクランク軸を回転させ、エンジンに混合気に吸入させた後に、点火プラグで混合気に着火する。
【特許文献１】特開平１１−２５７１２３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、エンジンを自動再始動する際に、運転者がアクセル操作をしてから、混合気が着火されて、エンジンが再始動するまでに要する時間が長いと、運転者に違和感を与えることがある。このため、自動再始動時に、エンジンを速やかに再始動することが望まれている。
この発明は、このような課題を鑑みてなされたものであり、エンジンの再始動性を向上させることを目的にする。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
上記の課題を解決する本発明の請求項１に係る発明は、車両の運転状態に応じて、エンジン（例えば、実施形態のエンジンＥ）を自動停止及び自動再始動させるエンジン自動始動停止制御装置において、前記エンジンを自動で再始動させるにあたり、前記エンジンの点火プラグ（例えば、実施形態の点火プラグ１４）に接続された点火コイル（例えば、実施形態の点火コイル１５）に通電を開始した後に、前記エンジンの始動装置（例えば、実施形態のスタータ２６）を稼動させる自動再始動制御手段（例えば、実施形態のＥＣＵ１６、ステップＳ３，Ｓ４）を有することを特徴とするエンジン自動始動停止制御装置とした。
このエンジン自動始動停止制御装置によれば、エンジンの自動停止中に、所定の自動再始動の条件が成立したときに、始動装置を稼動させる前に点火コイルへの通電が開始される。これにより、混合気に点火する点火タイミングに到達するまでに、点火プラグから火花放電させるのに必要な電流を点火コイルに通電させることができる。したがって、自動再始動時の最初の圧縮行程で、確実に混合気に着火することができる。
【０００５】
請求項２に係る発明は、請求項１に記載のエンジン自動始動停止制御装置において、前記エンジンの自動停止時に、クランク軸（例えば、実施形態のクランク軸１０）を圧縮行程に相当する回転位置で停止させる停止位置制御手段（例えば、実施形態のエア制御弁９、ＥＣＵ１６）を有することを特徴とする。
このエンジン自動始動停止制御装置によれば、停止位置制御手段によって圧縮行程に相当する回転位置でクランク軸が停止するので、エンジンが自動再始動してから、点火タイミングに達するまでの時間が短くすることができる。このような場合であっても、前述のように、自動再始動制御手段が、点火タイミングに到達するまでに、点火プラグによる火花放電を可能にするだけの電流を点火コイルに通電させる。
【０００６】
請求項３に係る発明は、車両の運転状態に応じて、エンジンを自動停止及び自動再始動させるエンジン自動始動停止制御装置において、前記エンジンの自動停止時のクランク軸の回転位置に関する情報を記憶する記憶手段（例えば、実施形態の外部メモリ３０）と、前記エンジンを自動で再始動させるにあたり、自動停止時の前記クランク軸の回転位置から、点火タイミングに相当する回転位置まで前記クランク軸が回転するのに要する時間を算出する算出手段（例えば、実施形態のＥＣＵ１６、ステップＳ１４）と、算出手段で算出した前記時間が点火コイルに電流を通電させるのに必要な時間よりも短いときに、前記エンジンの点火プラグに接続された点火コイルに通電を開始した後に、前記エンジンの始動装置を稼動させる自動再始動制御手段とを有することを特徴とするエンジン自動始動停止制御装置とした。
このエンジン自動始動停止制御装置では、エンジンの自動停止時にクランク軸の回転位置を記憶しておき、これに基づいて点火タイミングまで時間を算出し、点火コイルに通電を開始するタイミングと、スタータを稼動させるタイミングとを制御する。ここで、クランク軸の回転位置に関する情報は、クランク軸の回転位置そのものでも良いし、クランク軸の回転位置から推定されるエンジンの行程（例えば、吸気行程など）でも良い。なお、エンジンの自動再始動から点火タイミングまでの時間に余裕がある場合には、始動装置を先に稼動させても良いし、始動装置の稼動と点火コイルへの通電とを同時に行っても良い。
【発明の効果】
【０００７】
請求項１に記載した発明によれば、自動再始動制御手段がエンジンの自動再始動時に、点火コイルに必要な電流を通電させた後に、始動装置を稼動させるので、一回目の圧縮行程で確実に点火を行うことができる。したがって、エンジンの再始動性が向上する。また、点火コイルに必要な電流を通電させる時間を常に確保できるので、トランジスタ点火が可能になり、点火装置の構成部品数の削減や、低価格化を実現できる。
請求項２に記載した発明によれば、請求項１の効果に加えて、自動停止時に、圧縮行程に相当する回転位置で、クランク軸が停止するので、自動再始動時にエンジンがかかりやすくなる。
請求項３に記載した発明によれば、自動停止時のクランク軸の回転位置を記憶しておき、点火コイルに必要な電流を通電させる時間が不足する場合には、点火コイルに通電した後に、始動装置を稼動するようにしたので、一回目の圧縮行程で確実に点火を行うことができる。したがって、エンジンの再始動性が向上する。また、点火コイルに必要な電流を通電させる時間を常に確保できるので、トランジスタ点火が可能になり、点火装置の構成部品数の削減や、低価格化を実現できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
発明を実施するための最良の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。
図１に第１の実施の形態におけるエンジン自動始動停止制御装置の概略構成を示す。
この実施の形態におけるエンジン自動始動停止制御装置は、自動二輪車の単気筒型のエンジンＥの自動停止、及び自動再始動を制御する。
エンジンＥの吸気ポート１には、吸気通路２が接続されている。この吸気通路２は、上流側にエアクリーナ３を備えている。エアクリーナ３の後段には、スロットル弁４と、吸気圧センサ５と、燃料噴射用のインジェクタ６とが順番に設けられている。このスロットル弁４には、その開度を検出するスロットル角センサ７が取り付けられている。また、吸気通路２には、スロットル弁４の上流から下流をバイパスするバイパス通路８が設けられている。バイパス通路８には、ソレノイド式のエア制御弁９が設けられており、バイパス通路８を通流する空気量を制御できるようになっている。
【０００９】
また、エンジンＥには、クランク軸１０の回転位置（以下、クランク位置とする）を検出するクランク角センサ１１が取り付けられている。クランク角センサ１１は、クランク軸１０と一体に回転するパルサーロータ１２の歯が通過する度にパルス信号を出力する電磁ピックアップである。なお、この実施の形態におけるパルサーロータ１２は、外周を１８等分した位置に、順番に１５個の歯を設け、残りの３個分の歯は欠落させた構成を有している。この欠落部分は、クランク位置の基準として用いられる。
さらに、エンジンＥの燃焼室１３には、混合気に点火する点火プラグ１４が装着されている。この点火プラグ１４には、点火コイル（点火装置）１５が接続されている。
【００１０】
このエンジンＥの制御を主に司るＥＣＵ（電子制御ユニット）１６は、ＣＰＵ（中央演算ユニット）や、メモリなどから構成されている。図２に示すように、このＥＣＵ１６の入力側には、クランク角センサ１１、スロットル開度センサ７、吸気圧センサ５、電源電圧計２１、ブレーキスイッチ（ブレーキＳＷ）２２、及びサイドスタンドスイッチ（サイドスタンドＳＷ）２４が接続されている。また、ＥＣＵ１６の出力側には、インジェクタ６、点火コイル１５、エア制御弁９、及びスタータリレー２５が接続されている。さらに、ＥＣＵ１６には、外部メモリ３０が接続されており、所定の情報を記憶しておくことができる。外部メモリ３０には、例えば、点火コイル１５への通電に要する時間のデータなどが記憶されている。なお、ＥＣＵ１６は、後述するように、点火コイル１５への通電タイミングとスタータ２６の稼動タイミングとを制御する自動再始動制御手段として機能する。また、エア制御弁９と協働してクランク軸１０を所定の回転位置で自動停止させる自動停止制御手段として機能する。
【００１１】
次に、このエンジンＥにおける動作の一例を、図３のタイミングチャートで説明する。なお、図３は、連続して稼動しているエンジンにおいて、その行程と、クランク角センサ１１の出力及びこれに基づいて設定されるステージと、点火コイルへの通電とを時間の経過に沿って図示したものである。
図３に示すように、このエンジンＥは、吸気行程と、圧縮行程と、膨張行程と、排気行程とを順番に繰り返す４サイクルエンジンである。そして、クランク軸１０の回転に伴ってクランク角センサ１１から出力されるパルス信号は、クランク軸１０が２０°回転するごとに出力される。なお、圧縮行程と、排気行程とに、パルスが発生しない領域が存在するが、これは前述のパルサーロータ１２の歯を欠落させた部分に相当する。
【００１２】
このようなパルス信号は、ＥＣＵ１６に入力される。ＥＣＵ１６は、取得したパルス信号から、パルサーロータ１２の歯が欠落している部分を基準として歯数をカウントする。図３に示すように、カウント値（以下、ステージと称する）は、０〜３５までで、１４から１６と、３２〜３４とが歯が欠落している部分に相当する。さらに、圧縮行程でステージが、３３から１までの間は、ＥＣＵ１６が点火コイル１５の１次側に通電を開始（ＯＮ）し、これにより、点火に必要な電流が点火コイル１５に通線されるようになる。そして、この電流は、カウント値が１になったら遮断（ＯＦＦ）され、このときに点火コイル１５に２次側に発生する高電圧により、点火プラグ１４が火花放電し、燃焼室１３内の混合気が点火される。点火コイル１５の通電がＯＦＦになるときが点火タイミングである。また、点火コイル１５への通電がＯＮになってから、ＯＦＦにまるまでの時間（ドエル時間）は、通常、数ミリ秒から数十ミリ秒であり、エンジンＥの回転数によって異なる。なお、圧縮行程と排気行程との区別は、クランク角センサ１１の出力の他に、不図示のカムシャフトの回転や、吸気圧の変動をモニタすることにより判断している。
【００１３】
さらに、このエンジンＥを自動停止、又は自動再始動させる処理について説明する。
自動停止の開始条件は、車両が停止し、エンジンＥがアイドル状態になるような条件である。このような開始条件は、車両ごとに予め定められており、例えば、以下に列記する各条件の論理積になる。すなわち、スロットル角センサ１１で検出するエンジン回転数が１２００ｒｐｍ程度であること、スロットル開度が全閉であること、吸気圧がアイドル吸気圧であること、電源電圧計の電圧値がエンジンＥの稼動中を示す電圧であること、ブレーキスイッチ２２がＯＮ（ブレーキが握られている状態）であること、サイドスタンドスイッチ２４がＯＮ（サイドスタンドが上がっている状態）であること、である。
【００１４】
自動停止の開始条件が満たされると、ＥＣＵ１６は、例えば、点火回路１５への通電を停止して点火を休止し、燃料噴射を停止する。そして、慣性で回転するクランク軸１０が、吸気行程に相当する回転位置に入ったら、吸気通路２のバイパス通路８のエア制御弁９を開かせて、空気を多く含む混合気を燃焼室１３に吸入させる。燃焼室１３に燃料と共に吸入された空気は、ピストン１７の上昇を停止させるように働き、その結果としてエンジンＥが圧縮行程の途中で停止する。
【００１５】
また、自動再始動の条件、つまり自動停止の解除条件は、例えば、スロットル開度センサ７が所定のスロットル開度を検出することであり、図２に示す他のセンサ４，１１，２１及びスイッチ２２，２４の条件は、自動停止時の条件と同じである。なお、所定のスロットル開度とは、運転者が車両を走行させようとする意思が現れたとみなせる開度である。
【００１６】
ここで、自動再始動の開始条件が満たされた場合に、仮に自動停止時のクランク軸１０の回転位置が、図３のステージで３４〜１の間であった場合には、このままエンジンＥを再始動させると、点火コイル１５に必要な電流を通電させるための時間を確保することができない。具体例をあげると、自動停止位置のステージが３４であった場合には、３ステージ経過後に点火タイミングになるので、エンジンＥを再始動させるときに点火コイル１５に通電を開始したのでは、点火コイル１５への通電に必要な４ステージ分の時間を確保することができない。このため、エンジンＥの自動停止前に燃焼室１３に混合が吸気されているにもかかわらず、この圧縮行程では混合気に点火することができず、スタータ２６でエンジンＥを回し続けて、次の圧縮行程で混合気に点火することになり、自動再始動の条件が成立してから、実際に自動再始動が完了するまでの時間が長くなってしまう。このような不都合を解消するために、この実施の形態では、点火コイル１５への通電タイミングと、スタータ２６の稼動タイミングとを調整している。このような制御について、図４のフローチャートを主に参照して以下に説明する。
【００１７】
まず、各種センサ４，７，１１，２１及びスイッチ２２，２４からの情報をＥＣＵ１６が読み込み（ステップＳ１）、前述の自動再始動の条件が成立した場合（ステップＳ２でＹＥＳ）には、ＥＣＵ１６は、点火コイル１５への通電を開始する（ステップＳ３）。さらに、所定時間（例えば、数ミリ秒から数十ミリ秒）経過したら、ＥＣＵ１６がスタータリレー２５に通電し（ステップＳ４）、スタータ２６（図１参照）を回転させる。
図１に示すように、スタータ２６が回転すると、これに伴って、クランク軸１０が回転させられる。この実施の形態では、圧縮行程でクランク軸１０が停止しているので、クランク軸１０の回転により、ピストン１７が燃焼室１３の混合気を圧縮する。そして、所定の点火タイミングに到達したときには、点火コイル１５が既に点火可能な状態になっているので、ＥＣＵ１６が点火コイル１５への通電を遮断すると、高電圧が発生し、点火プラグ１４が放電する。したがって、所定の点火タイミングで混合気が点火され、エンジンＥが速やかに再始動する。
【００１８】
なお、自動再始動の条件が成立しない場合（ステップＳ２でＮＯ）には、ここでの処理を終了する。この場合は、自動再始動の条件が成立するまで、図４に示すような処理が、所定時間ごとに、繰り返して行われる。
【００１９】
この実施の形態によれば、点火コイル１５への通電を開始した後に、スタータ２６を稼動させるので、クランク軸を回転させたときに、自動再始動から点火タイミングまでの時間が非常に短い場合であっても、点火に必要な時間を確保することができる。したがって、自動再始動時の一回目の圧縮行程で確実に混合気に点火することができる。このため、構成部品が多く、高価なＣＤＩ（容量放電点火）を行う必要がなく、構成部品が少なく、安価なトランジスタ点火が可能になる。また、自動再始動を開始した直後の一回目の圧縮行程で確実に点火することができるので、スタータ２６の稼動時間を短くできるという利点も有している。
【００２０】
なお、このエンジン自動始動停止制御装置は、ＥＣＵ１６及びエア制御弁９が、圧縮行程でエンジンＥを自動停止させないような構成でも良い。この場合には、吸気行程や、排気行程などに相当する回転位置で、クランク軸１０が停止することがあるが、スタータ２６の始動に先駆けて点火コイル１５への通電を行うことで、混合気に確実に点火することができる。
【００２１】
次に、本発明の第２の実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。なお、第１の実施の形態と同一の構成要素には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。
この実施の形態におけるエンジン自動始動停止制御装置は、自動停止時のクランク軸１０の回転位置に応じて、スタータ２６の始動タイミングを変化させることを特徴とする。そのため、外部メモリ３０（図２参照）には、自動停止時のステージが記憶される。
【００２２】
このエンジン自動始動停止制御装置は、前記した自動停止の開始条件が成立した場合には、ＥＣＵ１６は、エンジンＥを自動停止させる。この場合には、例えば、点火コイル１５への通電を停止し、燃料の供給を停止する。そして、ＥＣＵ１６は、自動停止したときのクランク位置のカウント値（ステージ）を、外部メモリ３０に記憶させる。
【００２３】
そして、自動停止後にエンジンＥを再始動するときの処理は、前述の第１の実施の形態と同様に、点火タイミングまでの点火コイル１５を稼動可能な状態にするものであり、これについて、図５のフローチャートを参照して以下に説明する。
【００２４】
まず、各種センサ４，７，１１，２１及びスイッチ２２，２４からの情報をＥＣＵ１６が読み込み（ステップＳ１）、前述の自動再始動の開始条件が成立するか否か判定する（ステップＳ２）。
自動再始動可能な場合（ステップＳ２でＹＥＳ）には、ＥＣＵ１６は、エンジンＥが自動停止した際のクランク位置に相当するステージを、外部メモリ３０から読み込む（ステップＳ１３）。そして、自動停止時のクランク位置から、点火タイミングに相当するクランク位置まで、クランク軸１０が回転するのに要する時間を算出する（ステップＳ１４）。
【００２５】
ステップＳ１４で算出した点火までの時間が、混合気の点火に必要な電流を点火コイル１５に通電させるのに必要な時間よりも短い場合（ステップＳ１５でＹＥＳ）には、先に点火コイル１５への通電を開始する（ステップＳ１６）。そして、所定時間（例えば、数ミリ秒から数十ミリ秒）経過後に、スタータリレー２５に通電する（ステップＳ１７）。これにより、スタータ２６（図１参照）が稼動して、クランク軸１０が回転する。
一方、ステップＳ１４で算出した点火までの時間が、混合気の点火に必要な電流を点火コイル１５に通電させるのに必要な時間よりも長い場合（ステップＳ１５でＮＯ）には、スタータリレー２５への通電と同時に、点火コイル１５に通電を開始する（ステップＳ１８）。
そして、スタータ２６によって回転させられたクランク軸１０が、点火タイミングに相当する位置まで回転したら、予め点火コイル１５に通電していた電流をＥＣＵ１６が遮断し、高電圧を発生させ、混合気に点火する。これにより、エンジンＥが速やかに再始動する。
【００２６】
なお、自動再始動の条件が成立しない場合（ステップＳ２でＮＯ）には、ここでの処理を終了する。この場合は、自動再始動の条件が成立するまで、図５に示すような処理が、所定時間ごとに、繰り返して行われる。
【００２７】
この実施の形態によれば、エンジンＥを自動再始動するにあたり、ＥＣＵ１６が、エンジンＥを再始動させてから点火タイミングに至るまでの時間を算出し、点火に必要な電流を点火コイル１５に通電させる時間が足りないと判定したときには、点火コイル１５への通電を開始した後に、スタータ２６を稼動させるようにしたので、点火に必要な時間を確保することができ、自動再始動時に一回目の圧縮行程で確実に点火することができる。したがって、構成部品が少なく、安価なトランジスタ点火が可能になる。
さらに、ＥＣＵ１６が、点火コイル１５に電流を通電する時間が確保できると判定したときには、直ちにスタータ２６を稼動させるようにしたので、自動停止時のクランク軸１０の回転位置に応じて適切なタイミングで、速やかにエンジンＥを自動再始動させることができる。ここで、図４のステップＳ１８に示すように、点火コイル１５への通電は、スタータリレー２５への通電と同時に行うとしたが、スタータリレー２５への通電後に点火コイル１５に通電しても良い。
【００２８】
なお、本発明は、前記の各実施の形態に限定されずに、広く応用することができる。
例えば、ＥＣＵ１６は、自動停止時のクランク軸１０の回転位置をステージの値に基づいて、点火コイル１５への通電タイミングと、スタータリレー２５への通電のタイミングとを制御するとしたが（例えば、ステップＳ１５）、外部メモリ３０に、ステージなどから特定される行程を記憶し、ＥＣＵ１６は、自動停止時の行程が、圧縮行程の場合には、先に点火コイル１５に通電し、それ以外の行程の場合には、スタータリレー２５に直ぐに通電するようにしても良い。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明の実施形態におけるエンジン自動始動停止制御装置の概略構成図である。
【図２】ＥＣＵと、ＥＣＵに接続される機器の一例を示す図である。
【図３】エンジンの動作を示すタイミングチャートである。
【図４】エンジン自動始動停止制御装置の処理を示すフローチャートである。
【図５】エンジン自動始動停止制御装置の処理を示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００３０】
９      エア制御弁（停止位置制御手段）
１０    クランク軸
１４    点火プラグ
１５    点火コイル
１６    ＥＣＵ（自動再始動制御手段、停止位置制御手段）
２６    スタータ（始動装置）
３０    外部メモリ
Ｓ３    点火コイルへの通電を開始するステップ
Ｓ４    スタータリレーに通電を開始するステップ
Ｓ１４  エンジンＥの自動停止時のクランク位置と点火までの時間を算出するステップ
Ｅ      エンジン
【図１】
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【図２】
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【図３】
2005146946.tif 000005
【図４】
2005146946.tif 000006
【図５】
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