(57)【要約】【課題】エンジンの始動時に燃料噴射量が不足するのを防いで、エンジンの始動性を向上させることができるようにしたエンジン制御装置を提供する。【解決手段】運転許可スイッチ１０オン状態にされて運転許可指令が与えられてからスタータスイッチ１３が閉じられて始動指令が与えられる時までに燃料ポンプ４の運転を開始し、始動指令が与えられた後は燃料ポンプを連続運転する燃料ポンプ駆動部２１と、始動指令が与えられていること及び燃料ポンプが設定時間以上連続運転されていることの双方の条件が成立したときにインジェクタ３からエンジン始動時の初回の燃料噴射を行なわせる初回燃料噴射制御手段２６と、初回の燃料噴射が完了したときにスタータモータ２の駆動を開始し、エンジンの始動が完了したときにスタータモータの駆動を停止させるスタータ制御手段２７とを設けた。【選択図】    図２
2007205166.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジンに供給する燃料を噴射するインジェクタ及び該インジェクタに燃料を供給する燃料ポンプを有する燃料噴射装置と、前記エンジンの始動時に前記エンジンのクランク軸を回転駆動するスタータモータとを、マイクロプロセッサを用いて制御するエンジン制御装置において、
前記エンジンの運転を許可する運転許可指令が与えられてから前記エンジンを始動することを指令する始動指令が与えられる時までに前記燃料ポンプの運転を開始し、前記始動指令が与えられた後は前記燃料ポンプを連続運転する燃料ポンプ駆動部と、
前記始動指令が与えられていること及び前記燃料ポンプが設定時間以上連続運転されていることの双方の条件が成立したときに前記インジェクタからエンジン始動時の初回の燃料噴射を行なわせる初回燃料噴射制御手段と、
前記初回の燃料噴射が完了したときに前記スタータモータの駆動を開始し、前記エンジンの始動が完了したときに前記スタータモータの駆動を停止させるように前記スタータモータを制御するスタータ制御手段と、
前記エンジンの所定のクランク角位置で前記インジェクタから燃料噴射を行わせる定常時燃料噴射制御手段と、
を備えているエンジン制御装置。
【請求項２】
エンジンに供給する燃料を噴射するインジェクタ及び該インジェクタに燃料を供給する燃料ポンプを有する燃料噴射装置と、前記エンジンの始動時に前記エンジンのクランク軸を回転駆動するスタータモータとを、マイクロプロセッサを用いて制御するエンジン制御装置において、
前記エンジンの運転を許可する運転許可指令が与えられてから前記エンジンを始動することを指令する始動指令が与えられる時までに前記燃料ポンプの運転を開始し、前記始動指令が与えられた後は前記燃料ポンプを連続運転する燃料ポンプ駆動部と、
前記始動指令が与えられていること及び前記燃料ポンプが設定時間以上連続運転されていることの双方の条件が成立した時、または前記燃料ポンプの前記設定時間を超える連続運転が停止した後設定された制限時間内に前記始動指令が与えられた時に前記インジェクタからエンジン始動時の初回の燃料噴射を行なわせる初回燃料噴射制御手段と、
前記初回燃料噴射が完了した時に前記スタータモータの駆動を開始し、前記エンジンの始動が完了したときに前記スタータモータの駆動を停止させるように前記スタータモータを制御するスタータ制御手段と、
前記エンジンの所定のクランク角位置で前記インジェクタから燃料噴射を行わせる定常時燃料噴射制御手段と、
を備えているエンジン制御装置。
【請求項３】
エンジンに供給する燃料を噴射するインジェクタ及び該インジェクタに燃料を供給する燃料ポンプを有する燃料噴射装置と、前記エンジンの始動時に前記エンジンのクランク軸を回転駆動するスタータモータとを、マイクロプロセッサを用いて制御するエンジン制御装置において、
前記エンジンの運転を許可する運転許可指令が与えられた時に一定時間の間前記燃料ポンプを運転し、前記エンジンを始動することを指令する始動指令が与えられた後は前記燃料ポンプを連続運転する燃料ポンプ駆動部と、
前記始動指令が与えられていること及び前記燃料ポンプが設定時間以上連続運転されていることの双方の条件が成立した時にエンジン始動時の初回の燃料噴射を行わせる初回燃料噴射制御手段と、
前記初回の燃料噴射が完了した時に前記スタータモータの駆動を開始し、前記エンジンの始動が完了したときに前記スタータモータの駆動を停止させるように前記スタータモータを制御するスタータ制御手段と、
前記エンジンの所定のクランク角位置で前記インジェクタから燃料噴射を行わせる定常時燃料噴射制御手段と、
を備えているエンジン制御装置。
【請求項４】
エンジンに供給する燃料を噴射するインジェクタ及び該インジェクタに燃料を供給する燃料ポンプを有する燃料噴射装置と、前記エンジンの始動時に前記エンジンのクランク軸を回転駆動するスタータモータとを、マイクロプロセッサを用いて制御するエンジン制御装置において、
前記エンジンの運転を許可する運転許可指令が与えられた後前記エンジンを始動することを指令する始動指令が与えられた時に前記燃料ポンプの連続運転を開始する燃料ポンプ駆動部と、
前記始動指令が与えられている状態で前記燃料ポンプの運転時間が設定時間に達した時にエンジン始動時の初回の燃料噴射を行わせる初回燃料噴射制御手段と、
前記初回の燃料噴射が完了した時に前記スタータモータの駆動を開始し、前記エンジンの始動が完了したときに前記スタータモータの駆動を停止させるように前記スタータモータを制御するスタータ制御手段と、
前記エンジンの所定のクランク角位置で前記インジェクタから燃料噴射を行わせる定常時燃料噴射制御手段と、
を備えているエンジン制御装置。
【請求項５】
エンジンに供給する燃料を噴射するインジェクタ及び該インジェクタに燃料を供給する燃料ポンプを有する燃料噴射装置と、前記エンジンを始動する際にはスタータモータとして動作させられ、前記エンジンの始動が完了した後はバッテリを充電するためのジェネレータとして動作させられるスタータジェネレータとを、マイクロプロセッサを用いて制御するエンジン制御装置において、
前記エンジンの運転を許可する運転許可指令が与えられてから前記エンジンを始動することを指令する始動指令が与えられる時までに前記燃料ポンプの運転を開始し、前記始動指令が与えられた後は前記燃料ポンプを連続運転する燃料ポンプ駆動部と、
前記始動指令が与えられていること及び前記燃料ポンプが設定時間以上連続運転されていることの双方の条件が成立したときに前記インジェクタからエンジン始動時の初回の燃料噴射を行なわせる初回燃料噴射制御手段と、
前記初回の燃料噴射が完了したときに前記スタータジェネレータをスタータモータとして起動させて、前記エンジンの始動が完了したときに該スタータモータとしての動作を停止させ、前記エンジンが始動したことが確認された後は前記バッテリの両端の電圧が設定値を超えないように、前記スタータジェネレータの発電出力を制御するスタータジェネレータ制御手段と、
前記エンジンの所定のクランク角位置で前記インジェクタから燃料噴射を行わせる定常時燃料噴射制御手段と、
を備えているエンジン制御装置。
【請求項６】
エンジンに供給する燃料を噴射するインジェクタ及び該インジェクタに燃料を供給する燃料ポンプを有する燃料噴射装置と、前記エンジンを始動する際にはスタータモータとして動作させられ、前記エンジンの始動が完了した後はバッテリを充電するためのジェネレータとして動作させられるスタータジェネレータとを、マイクロプロセッサを用いて制御するエンジン制御装置において、
前記エンジンの運転を許可する運転許可指令が与えられてから前記エンジンを始動することを指令する始動指令が与えられる時までに前記燃料ポンプの運転を開始し、前記始動指令が与えられた後は前記燃料ポンプを連続運転する燃料ポンプ駆動部と、
前記始動指令が与えられていること及び前記燃料ポンプが設定時間以上連続運転されていることの双方の条件が成立した時、または前記燃料ポンプの前記設定時間を超える連続運転が停止した後設定された制限時間内に前記始動指令が与えられた時に前記インジェクタからエンジン始動時の初回の燃料噴射を行なわせる初回燃料噴射制御手段と、
前記初回の燃料噴射が完了したときに前記スタータジェネレータをスタータモータとして起動させて、前記エンジンの始動が完了したときに該スタータモータとしての動作を停止させ、前記エンジンが始動したことが確認された後は前記バッテリの両端の電圧が設定値を超えないように、前記スタータジェネレータの発電出力を制御するスタータジェネレータ制御手段と、
前記エンジンの所定のクランク角位置で前記インジェクタから燃料噴射を行わせる定常時燃料噴射制御手段と、
を備えているエンジン制御装置。
【請求項７】
エンジンに供給する燃料を噴射するインジェクタ及び該インジェクタに燃料を供給する燃料ポンプを有する燃料噴射装置と、前記エンジンを始動する際にはスタータモータとして動作させられ、前記エンジンの始動が完了した後はバッテリを充電するためのジェネレータとして動作させられるスタータジェネレータとを、マイクロプロセッサを用いて制御するエンジン制御装置において、
前記エンジンの運転を許可する運転許可指令が与えられた時に一定時間の間前記燃料ポンプを運転し、前記エンジンを始動することを指令する始動指令が与えられた後は前記燃料ポンプを連続運転する燃料ポンプ駆動部と、
前記始動指令が与えられていること及び前記燃料ポンプが設定時間以上連続運転されていることの双方の条件が成立した時にエンジン始動時の初回の燃料噴射を行わせる初回燃料噴射制御手段と、
前記初回の燃料噴射が完了したときに前記スタータジェネレータをスタータモータとして起動させて、前記エンジンの始動が完了したときに該スタータモータとしての動作を停止させ、前記エンジンが始動したことが確認された後は前記バッテリの両端の電圧が設定値を超えないように、前記スタータジェネレータの発電出力を制御するスタータジェネレータ制御手段と、
前記エンジンの所定のクランク角位置で前記インジェクタから燃料噴射を行わせる定常時燃料噴射制御手段と、
を備えているエンジン制御装置。
【請求項８】
エンジンに供給する燃料を噴射するインジェクタ及び該インジェクタに燃料を供給する燃料ポンプを有する燃料噴射装置と、前記エンジンを始動する際にはスタータモータとして動作させられ、前記エンジンの始動が完了した後はバッテリを充電するためのジェネレータとして動作させられるスタータジェネレータとを、マイクロプロセッサを用いて制御するエンジン制御装置において、
前記エンジンの運転を許可する運転許可指令が与えられた後前記エンジンを始動することを指令する始動指令が与えられた時に前記燃料ポンプの連続運転を開始する燃料ポンプ駆動部と、
前記始動指令が与えられている状態で前記燃料ポンプの運転時間が設定時間に達した時にエンジン始動時の初回の燃料噴射を行わせる初回燃料噴射制御手段と、
前記初回の燃料噴射が完了したときに前記スタータジェネレータをスタータモータとして起動させて、前記エンジンの始動が完了したときに該スタータモータとしての動作を停止させ、前記エンジンが始動したことが確認された後は前記バッテリの両端の電圧が設定値を超えないように、前記スタータジェネレータの発電出力を制御するスタータジェネレータ制御手段と、
前記エンジンの所定のクランク角位置で前記インジェクタから燃料噴射を行わせる定常時燃料噴射制御手段と、
を備えているエンジン制御装置。
【請求項９】
前記マイクロプロセッサは２つ設けられていて、前記燃料ポンプ駆動部と、初回燃料噴射制御手段と、前記定常時燃料噴射制御手段とが前記２つのマイクロプロセッサの内の一方により構成され、
前記スタータジェネレータ制御手段が前記２つのマイクロプロセッサの内の他方により構成されている請求項５ないし８のいずれか１つ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、燃料噴射装置とスタータモータまたはスタータジェネレータとをマイクロプロセッサを用いて制御するエンジン制御装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
エンジン用の燃料噴射装置は、インジェクタと、該インジェクタに燃料を与える燃料ポンプと、インジェクタ及び燃料ポンプを制御する制御部とにより構成される。インジェクタから噴射される燃料の量は、燃料ポンプからインジェクタに与えられる燃料の圧力（燃圧）と、インジェクタの弁が開いている時間（開弁時間）とにより決まる。一般に、インジェクタに与えられる燃圧は、圧力調整器により一定に保たれるように制御されるため、インジェクタが噴射する燃料の量は開弁時間により管理される。
【０００３】
上記のように、燃料の噴射量は、インジェクタに与えられる燃圧と、開弁時間とにより決まるため、エンジンの始動性を良好にするためには、始動時に必要な量の燃料を噴射させるために、インジェクタに十分な燃圧で燃料を与えておく必要がある。そこで、特許文献１に示されているように、エンジンの制御装置の電源がオン状態にされたときに先ず燃料ポンプを所定時間の間だけ駆動する手段を設けて、エンジンのクランキングを開始するまでの間にインジェクタに与えられる燃料の圧力を所定値まで高めておくことが行なわれている。
【０００４】
始動装置によりエンジンのクランキングが開始されると、制御装置は、エンジンに取り付けられた各種のセンサから得られる情報に基づいて燃料噴射時期及び燃料噴射時間と、点火時期とを制御する。従来の制御装置では、エンジンに取り付けられたクランク角センサの出力からエンジンのクランク角情報を得て、このクランク角情報に基づいて燃料噴射時期を検出した時に初回の燃料噴射を行なわせていた。そのため、エンジンのクランキングを開始してから最初の燃料噴射が行なわれるまでの間に遅れがあり、この遅れにより、エンジンの燃焼室内に供給される混合気の空燃比が所定の値に達するのが遅れて、初回の点火時に燃料への着火（初爆）に失敗し、エンジンの始動性が悪くなるという問題があった。
【０００５】
エンジンの始動性が悪いと、スタータモータを駆動する時間が長くなって、バッテリの消費電力量が増加するため、バッテリとして大容量のものを用いる必要があり、不経済である。
【０００６】
またスタータモータを駆動する際には、非常に多くの電力が消費されるため、バッテリの端子電圧が大きく落ち込む。図１５は、エンジン始動時の回転速度の変化と、バッテリ電圧の変化とを実測した結果の一例を、横軸にスタータモータの運転時間をとって示したものである。同図の曲線ａはエンジンの回転速度（クランキング速度）を示し、ｂはバッテリ電圧を示している。スタータモータの駆動電流は、コンミュテータとブラシとからなる整流機構により行なわれる通電の切換（ブラシレスモータの場合には、通電パターンの切換）に伴って細かく変動するため、バッテリ電圧は、この駆動電流の変動に伴って図示のように激しく変化する波形を呈する。バッテリ電圧が低下すると、インジェクタの駆動電圧が低下するため、後述のように、インジェクタの開弁動作が遅れ、インジェクタから所望の量の燃料を噴射することができなくなる。
【０００７】
インジェクタは駆動電圧が与えられた際に直ちに弁を開くのではなく、駆動電圧が与えられてから実際に弁が開くまでの間には遅れ時間（無効噴射時間と呼ばれる。）がある。そのため、燃料の噴射量を制御する際には、各種の制御条件に対して、混合気の空燃比を所定の範囲に保つために必要な噴射量を得るための開弁時間を有効噴射時間として演算し、この有効噴射時間に無効噴射時間を加えた時間を見かけの燃料噴射時間として、この見かけの燃料噴射時間に相当する信号幅を有する噴射指令信号をインジェクタ駆動部に与えている。インジェクタ駆動部は、噴射指令信号が与えられている間インジェクタに駆動電圧を与えて、有効噴射時間の間インジェクタから燃料を噴射させる。
【０００８】
図１４に示したように、インジェクタの無効噴射時間は、インジェクタに与えられる駆動電圧の大きさにより変わり、インジェクタ駆動電圧が低下すると大幅に長くなる。そのため、図１５に示されたように、エンジンの始動時にバッテリ電圧が落ち込んで、インジェクタ駆動電圧が低下すると、インジェクタの無効噴射時間が長くなって、インジェクタの開弁が遅れてしまう。インジェクタの開弁が遅れると、インジェクタに与えられる燃圧が十分に上昇していたとしても燃料噴射量が不足することになるため、エンジンの初爆に失敗することが多くなり、エンジンの始動性が悪くなるのを避けられない。
【０００９】
そこで、バッテリ電圧を検出して、バッテリ電圧に応じて有効噴射時間に加算する無効噴射時間を補正することにより、インジェクタ駆動電圧の低下に伴って噴射量が減少するのを防ぐことが考えられる。
【００１０】
しかしながら、エンジンの始動時には、エンジンの行程変化に伴うシリンダ内圧の変化によりスタータモータにかかる負荷が変動して、図１５の曲線ａのように、回転速度がクランク角により細かく変化し、この負荷変動に伴ってバッテリ電圧が変化する。またエンジンの始動時には、スタータモータの駆動電流の細かい変動に伴って、バッテリ電圧の波形が図１５の曲線ｂのように激しく変化する波形となる。
【００１１】
このように、エンジンの始動時には、バッテリ電圧が激しく変化するため、実際には、バッテリ電圧を検出して無効噴射時間を正確に演算することは困難であり、バッテリ電圧に対して無効噴射時間を的確に補正して燃料噴射量を精度良く制御することは困難である。
【００１２】
エンジンの始動時に燃料噴射量が不足するのを防ぐために、特許文献２に示されているように、エンジンの運転を許可する際にオン状態にされる運転許可スイッチ（例えばキースイッチ）が閉じられたとき（運転許可指令が与えられたとき）にインジェクタを駆動して初回の燃料噴射を行なわせ、その後にスタータモータを起動することが提案されている。
【特許文献１】特開２００５−２３９１１号公報
【特許文献２】実開昭６０−９０５４０号のマイクロフィルム
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
運転許可スイッチが閉じられた際に、インジェクタに与えられている燃圧が十分で、かつ初回の燃料噴射が行なわれた後遅滞なくスタータモータを起動することができれば、特許文献２に記載されたような制御を行なうことにより、エンジンの始動時に燃料が不足するのを防いでエンジンの始動性を向上させることができる。
【００１４】
しかしながら、運転許可スイッチが閉じられた際には、インジェクタに与えられている燃圧が不足していることが多い。運転許可スイッチが閉じられた際にインジェクタに与えられている燃圧が不足している場合には、特許文献２に示されたように、運転許可スイッチが閉じられたときに燃料を噴射させても、所望量の燃料を噴射させることができないため、始動開始後最初に点火が行われる気筒内の混合気の空燃比がリーンになって初爆に失敗し、始動性が悪くなるのを避けられない。また初爆に失敗すると、未燃焼ガスが排出されることになるため、大気が汚染されてしまう。
【００１５】
更に、運転許可スイッチを閉じた後、スタータスイッチを閉じるまでの時間が長い場合には、インジェクタが噴射した燃料が吸気管の内面やシリンダの内面に付着して液膜を形成するため、燃焼に寄与する燃料の量が不足し、エンジンの始動性が悪くなる。この場合もシリンダ内で着火に失敗すると、未燃焼ガスが排出されることになるため、大気が汚染され、好ましくない。
【００１６】
本発明の目的は、エンジンの始動時に燃料噴射量が不足するのを防いで、エンジンの始動性を向上させるとともに、未燃焼ガスの排出を防いで、エンジン始動時の排気ガス特性を改善することができるようにした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】
【００１７】
本発明は、エンジンに供給する燃料を噴射するインジェクタ及び該インジェクタに燃料を供給する燃料ポンプを有する燃料噴射装置と、エンジンの始動時にエンジンのクランク軸を回転駆動するスタータモータとを、マイクロプロセッサを用いて制御するエンジン制御装置に係わるものである。
【００１８】
本発明においては、エンジンの運転を許可する運転許可指令が与えられてからエンジンを始動することを指令する始動指令が与えられる時までに燃料ポンプの運転を開始し、始動指令が与えられた後は燃料ポンプを連続運転する燃料ポンプ駆動部と、始動指令が与えられていること及び燃料ポンプが設定時間以上連続運転されていることの双方の条件が成立したときにインジェクタからエンジン始動時の初回の燃料噴射を行なわせる初回燃料噴射制御手段と、初回の燃料噴射が完了したときにスタータモータの駆動を開始し、エンジンの始動が完了したときにスタータモータの駆動を停止させるようにスタータモータを制御するスタータ制御手段と、エンジンの所定のクランク角位置（各気筒の吸気行程で気筒内に吸入される混合気の空燃比を適正な範囲に保つための燃料噴射位置として適したクランク角位置）でインジェクタから燃料噴射を行わせる定常時燃料噴射制御手段とを設けた。
【００１９】
上記運転許可指令は、典型的にはキースイッチの投入操作により与えられるが、本発明は、キースイッチの操作により運転許可指令を与える場合に限定されない。例えば、運転者が携帯しているＩＣチップが発生する識別電波を受信したときに運転許可指令が与えられたと判定するキーレスシステムが用いられる場合には、システムが識別電波を受信している状態が、運転許可指令が与えられている状態となる。また上記設定時間は、インジェクタに与えられる燃圧を必要な値まで上昇させるために必要な燃料ポンプの運転時間である。この設定時間は、必要最小限の長さに設定しておくのが好ましい。
【００２０】
エンジンの始動性を良好にするための１つの方策として、運転許可指令が与えられた後、エンジンの始動指令が与えられる前に、一定時間の間燃料ポンプを駆動してインジェクタに与える燃圧を上昇させておき、その後始動指令が与えられたときに初回の燃料噴射を行わせることが考えられる。しかし、このように構成した場合には、燃料ポンプの駆動を停止した後、始動指令が与えられるまでの間に長い時間が経過した場合に、燃料ポンプの逆止弁からのリークによりインジェクタに与えられる燃圧が低下してしまい、初回の燃料噴射で十分な量の燃料を噴射させることができなくなる。
【００２１】
これに対し、本発明では、エンジンの運転を許可する運転許可指令が与えられてからエンジンを始動することを指令する始動指令が与えられる時までに燃料ポンプの運転を開始し、始動指令が与えられていること及び燃料ポンプが設定時間以上連続運転されていることの双方の条件が成立したときにインジェクタからエンジン始動時の初回の燃料噴射を行なわせるので、初回の燃料噴射で十分な量の燃料を噴射させることができる。
【００２２】
また初回の燃料噴射を行わせた後、スタータモータを駆動するまでの間に長い時間が経過していると、初回の燃料噴射で噴射された燃料が管壁に付着して液膜を形成してしまうため、スタータモータを駆動した際にエンジンのシリンダ内に供給される混合気の空燃比がリーンな状態になり、始動性が悪くなるおそれがあるが、本発明では、初回の燃料噴射を行わせた後、直ちにスタータモータを駆動してエンジンの始動操作を行わせるので、混合気がリーンになるのを防いでエンジンの始動性を向上させることができる。
【００２３】
このように、本発明によれば、エンジンの始動性を良好にすることができるため、エンジンの始動時に未燃焼ガスが排出されるのを防いで、始動時の排気ガス特性を改善することができる。
【００２４】
本発明の好ましい態様では、上記初回燃料噴射制御手段を、始動指令が与えられていること及び燃料ポンプが設定時間以上連続運転されていることの双方の条件が成立した時、または燃料ポンプの設定時間を超える連続運転が停止した後設定された制限時間内に始動指令が与えられた時にインジェクタからエンジン始動時の初回の燃料噴射を行なわせるように構成する。
【００２５】
このように構成すると、初回の燃料ポンプの運転が停止した後に始動指令が与えられた場合であっても、燃料ポンプの運転停止時間が短い場合には直ちに初回の燃料噴射を行わせることができるため、始動指令を与えた後、初回の燃料噴射が行われるまでの時間を短くして、始動性を良好にすることができる。
【００２６】
上記燃料ポンプ駆動部は、エンジンの運転を許可する運転許可指令が与えられた時に一定時間の間燃料ポンプを運転し、エンジンを始動することを指令する始動指令が与えられた後は燃料ポンプを連続運転するように構成することができる。この場合には、始動指令が与えられていること及び燃料ポンプが設定時間以上連続運転されていることの双方の条件が成立した時にエンジン始動時の初回の燃料噴射を行わせる初回燃料噴射制御手段と、初回の燃料噴射が完了した時にスタータモータの駆動を開始し、エンジンの始動が完了したときにスタータモータの駆動を停止させるようにスタータモータを制御するスタータ制御手段と、エンジンの所定のクランク角位置でインジェクタから燃料噴射を行わせる定常時燃料噴射制御手段とを設ける。
【００２７】
本発明においてはまた、燃料ポンプ駆動部を、エンジンの運転を許可する運転許可指令が与えられた後エンジンを始動することを指令する始動指令が与えられた時に燃料ポンプの連続運転を開始するように構成することができる。この場合には、始動指令が与えられている状態で燃料ポンプの運転時間が設定時間に達した時にエンジン始動時の初回の燃料噴射を行わせる初回燃料噴射制御手段と、初回の燃料噴射が完了した時にスタータモータの駆動を開始し、エンジンの始動が完了したときにスタータモータの駆動を停止させるようにスタータモータを制御するスタータ制御手段と、エンジンの所定のクランク角位置でインジェクタから燃料噴射を行わせる定常時燃料噴射制御手段とを設ける。
【００２８】
上記のように構成すると、運転許可指令が与えられた際に初回の燃料ポンプの駆動を行う必要がないので、運転許可指令が与えられた後、始動指令が与えられるまでの時間が長くなる場合に、初回の燃料ポンプの駆動が無駄になって、無駄な電力が消費されるのを防ぐことができる。
【００２９】
本発明の好ましい態様では、エンジンを始動する際にスタータモータとして機能し、エンジンを始動する際にはスタータモータとして動作させられ、エンジンの始動が完了した後はバッテリを充電するためのジェネレータとして動作させられるスタータジェネレータがエンジンに取り付けられる。
【００３０】
上記のようにスタータジェネレータを用いる場合も、燃料ポンプ駆動部は、エンジンの運転を許可する運転許可指令が与えられてからエンジンを始動することを指令する始動指令が与えられる時までに燃料ポンプの運転を開始し、始動指令が与えられた後は燃料ポンプを連続運転するように構成することができる。また初回燃料噴射制御手段は、始動指令が与えられていること及び燃料ポンプが設定時間以上連続運転されていることの双方の条件が成立したときにインジェクタからエンジン始動時の初回の燃料噴射を行なわせるように構成することができる。
【００３１】
この場合、スタータジェネレータを制御するスタータジェネレータ制御手段は、初回の燃料噴射が完了したときにスタータジェネレータをスタータモータとして起動させて、エンジンの始動が完了したときに該スタータモータとしての動作を停止させ、エンジンが始動したことが確認された後はバッテリの両端の電圧が設定値を超えないように、スタータジェネレータの発電出力を制御するように構成される。
【００３２】
スタータジェネレータが用いられる場合も、スタータモータを用いる場合と同様に、燃料ポンプ駆動部及び初回燃料噴射制御手段は種々の構成をとることができる。
【００３３】
エンジンを動作させるためには、当然のことながら、エンジンのクランキングが開始された後、所定のクラン角位置（シリンダ内に供給する混合気の空燃比を適正な範囲に保つための燃料噴射開始位置として適した位置）で燃料を噴射する定常時燃料噴射制御手段を必要とする。すなわち、本発明に係わる制御装置では、燃料噴射量の制御に関して、少なくとも、燃料ポンプ駆動部と、初回燃料噴射制御手段と、定常時燃料噴射制御手段とを必要とする。またスタータジェネレータを制御する場合には、スタータモータとして動作させるための制御と、発電機として動作させる際の出力制御との双方を行うスタータジェネレータ制御手段を必要とする。また電子制御式の点火装置を備えている場合には、更に点火時期を制御するための手段を必要とする。これらの制御を一つのマイクロプロセッサを用いて行わせると、制御項目が多くなるため、各項目の制御を高精度で行うことが難しくなる。
【００３４】
そこで、本発明の好ましい態様では、マイクロプロセッサを２つ設けて、燃料ポンプ駆動部と、初回燃料噴射制御手段と、定常時燃料噴射制御手段とを２つのマイクロプロセッサの内の一方により構成し、スタータジェネレータ制御手段を２つのマイクロプロセッサの内の他方により構成する。
【００３５】
なお点火時期の制御は、いずれのマイクロプロセッサに行わせてもよいが、２つのマイクロプロセッサの負担に明らかな差がある場合には、負担が少ない方のマイクロプロセッサに行わせるのが好ましい。
【００３６】
このように２つのマイクロプロセッサに制御を分散させると、各マイクロプロセッサが負担する制御項目を少なくすることができるため、燃料噴射量の制御や発電出力の制御を高精度で行わせることができる。
【発明の効果】
【００３７】
以上のように、本発明によれば、エンジンの運転を許可する運転許可指令が与えられてからエンジンを始動することを指令する始動指令が与えられる時までに燃料ポンプの運転を開始し、始動指令が与えられていること及び燃料ポンプが設定時間以上連続運転されていることの双方の条件が成立したときにインジェクタからエンジン始動時の初回の燃料噴射を行なわせるので、初回の燃料噴射で十分な量の燃料を噴射させることができ、エンジンの始動時に燃料が不足するのを防ぐことができる。また本発明では、初回の燃料噴射を行わせた後、直ちにスタータモータを駆動してエンジンの始動操作を行わせるので、混合気がリーンになるのを防いでエンジンの始動性を向上させることができる。
【００３８】
このように、本発明によれば、エンジンの始動性を良好にすることができるため、エンジンの始動時に未燃焼ガスが排出されるのを防いで、始動時の排気ガス特性を改善することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３９】
以下図面を参照して本発明の好ましい実施形態を詳細に説明する。
図１ないし図８は本発明の第１の実施形態を示したもので、図１はハードウェアの構成を示し、図２はマイクロプロセッサにより構成される手段を含む制御装置の構成を示していてる。また図３及び図４は図２に示された手段を構成するためにマイクロプロセッサが実行するプログラムのアルゴリズムを示すフローチャートであり、図５ないし図８は本実施形態におけるエンジンの始動時の動作を示すタイミングチャートである。
【００４０】
なお本発明は、任意の数の気筒を有するエンジンを制御する制御装置に適用することができるが、以下の説明では、説明を簡単にするため、制御の対象とするエンジンが単気筒エンジンであるとする。
【００４１】
図１において１はバッテリ、２は図示しないエンジンを始動させるスタータモータ、３は図示しないエンジンに供給する燃料を噴射するインジェクタ（電磁式燃料噴射弁）、４は図示しない燃料タンク内の燃料を汲み出してインジェクタ３に与える燃料ポンプ、５はバッテリ１から電源電圧が与えられて動作するマイクロプロセッサ（ＭＰＵ）である。スタータモータ２に駆動電流を供給するためにスタータ駆動回路６が設けられ、インジェクタ３及び燃料ポンプ４にそれぞれ駆動電流を供給するためにインジェクタ駆動回路７及び燃料ポンプ駆動回路８が設けられている。
【００４２】
バッテリ１の両端の電圧はまた運転許可スイッチ（この例ではキースイッチ）１０を通して、スタータ駆動回路６、インジェクタ駆動回路７及び燃料ポンプ駆動回路８に与えられるとともに、電圧調整部１１を通してマイクロプロセッサ５の電源端子に与えられている。スタータ駆動回路６、インジェクタ駆動回路７及び燃料ポンプ駆動回路８は、それぞれスタータモータ２、インジェクタ３及び燃料ポンプ４の駆動電流をオンオフする機能を有するスイッチを備えていて、それぞれのスイッチがオン状態にされたときにバッテリ１を電源としてスタータモータ２、インジェクタ３及び燃料ポンプ４に駆動電流を供給する。電圧調整部１１は、バッテリ１の両端の電圧をマイクロプロセッサ５を駆動するのに適した値（例えば５Ｖ）に調整して、この電圧をマイクロプロセッサ５の電源端子に与える。
【００４３】
１２はバッテリ電圧を検出するバッテリ電圧検出部で、この検出部により得られたバッテリ電圧の情報がマイクロプロセッサ５に与えられている。１３はエンジンを始動する際にオン状態にされて始動指令を発生するスタータスイッチ、１４は燃料噴射量を制御するための制御条件を検出する各種センサ（吸気温センサ、冷却水温センサ、大気圧センサ、吸気圧センサ等）、１５はエンジンのクランク角情報を検出するクランク角センサであり、スタータスイッチ１３が発生する始動指令と、各種センサ１４及びクランク角センサ１５が検出した情報がマイクロプロセッサ５に与えられている。
【００４４】
マイクロプロセッサ５は、ＲＯＭに記憶されたプログラムを実行することにより、エンジンを制御する制御装置を構成する各種の手段を構成する。マイクロプロセッサ５により構成される各種の手段のうち、本発明に関係する手段を含む制御装置の要部の構成を図２に示した。
【００４５】
図２において、２０は運転許可スイッチ１０の状態とスタータスイッチ１３の状態とから制御モードを判定するモード判定手段である。このモード判定手段は、運転許可スイッチ１０がオン状態にされ（運転許可指令が与えられ）、スタータスイッチ１３がオフ状態にされている（始動指令が与えられていない）ときに、制御モードがエンジンストールモードであると判定し、運転許可スイッチ１０がオン状態にされ（運転許可指令が与えられ）、かつスタータスイッチ１３がオン状態にされている（始動指令が与えられている）ときに制御モードが始動モードであると判定する。
【００４６】
２１は燃料ポンプ駆動部で、この駆動部は、経過時間判定手段２２と、燃料ポンプ制御手段２３とにより構成されていて、運転許可スイッチ１０がオン状態にされた時（運転許可指令が与えられたとき）に燃料ポンプ８を少なくとも一定時間運転し、始動指令が与えられた後は燃料ポンプを連続運転するように燃料ポンプ４を駆動する。
【００４７】
経過時間判定手段２２は、モード判定手段２０により制御モードがエンジンストールモードであると判定された時刻からの経過時間が予め設定された一定時間（初回ポンプ運転時間）Ｔ1に達したか否かを判定する。初回ポンプ運転時間Ｔ1は例えば４sec程度に設定される。また燃料ポンプ制御手段２３は、経過時間判定手段２２により、制御モードがエンジンストールモードであると判定された時刻からの経過時間が初回ポンプ運転時間に達するまでの間ポンプ駆動回路８にポンプ駆動信号を与え、上記経過時間が初回ポンプ運転時間に達したと判定されたときにポンプ駆動回路８への駆動信号の供給を停止する。燃料ポンプ制御手段２３はまた、制御モードが始動モードであると判定されたときに、ポンプ駆動回路８に駆動信号を与え、運転許可スイッチ１０が開かれるまでの間（運転許可指令が取り消されるまでの間）ポンプ駆動回路８への駆動信号の供給を継続する。
【００４８】
従って、燃料ポンプ駆動部２１は、運転許可スイッチ１０がオン状態にされて運転許可指令が与えられたときに予め設定された初回ポンプ運転時間Ｔ1の間ポンプ駆動回路８に駆動信号を与えて、燃料ポンプ４を運転し、初回ポンプ運転時間が経過した時にスタータスイッチ１３がオン状態になっていない場合に、ポンプ駆動回路８への駆動信号の供給を停止して燃料ポンプ４の運転を停止する。燃料ポンプ駆動部２１はまた、スタータスイッチ１３がオン状態にされて制御モードが始動モードとなったときに燃料ポンプ駆動回路８に駆動信号を与えて燃料ポンプ４の運転を開始させ、以後運転許可スイッチ１０がオフ状態にされるまでの間燃料ポンプの運転を継続させる。
【００４９】
従って、図５または図６に示したように、運転許可スイッチ１０がオン状態にされて運転許可指令が与えられた後、初回ポンプ運転時間Ｔ1が経過する前にスタータスイッチがオン状態にされたとき（始動指令が与えられたとき）には、初回ポンプ運転時間が経過しても燃料ポンプ４が停止させられることはなく、運転許可スイッチ１０がオフ状態にされて運転許可指令が取り消されるまでの間燃料ポンプ４の運転が継続される。また図７に示したように、運転許可スイッチ１０がオン状態にされて運転許可指令が与えられた後、初回運転時間Ｔ1が経過した後にスタータスイッチがオン状態にされたとき（始動指令が与えられたとき）には、初回運転時間Ｔ1が経過した時点で一旦燃料ポンプの運転が停止し、その後始動指令が与えられたときに改めて燃料ポンプの運転が開始される。
【００５０】
２４は、燃料ポンプ４の連続運転時間を積算する燃料ポンプ運転時間積算手段、２５は燃料ポンプ運転時間積算手段２４により積算された燃料ポンプの連続運転時間が設定時間Ｔ2に達したか否かを判定する燃料ポンプ運転時間判定手段である。前記燃料ポンプ制御手段２３は、燃料ポンプの運転を指示する際に燃料ポンプ運転時間積算手段２４に積算指令を与え、燃料ポンプの運転を停止させる際に、燃料ポンプ運転時間積算手段２４にリセット指令を与える。従って、燃料ポンプ運転時間積算手段２４は、燃料ポンプの運転が開始された時にその運転時間の積算を開始し、燃料ポンプ制御手段２３が燃料ポンプを停止した時にその積算値をリセットする。
【００５１】
また２６はスタータスイッチ１３が閉じられて始動指令が与えられていること及び燃料ポンプ４が設定時間（例えば０．５sec程度）Ｔ2以上連続運転されていることの双方の条件が成立したときに、インジェクタ駆動回路６に初回噴射指令信号Ｖjoを与えてインジェクタ３からエンジン始動時の初回の燃料噴射を行なわせる初回燃料噴射制御手段、２７は、初回の燃料噴射が完了したときにスタータモータ２の運転を開始し、エンジンの始動が完了したときにスタータモータ２の運転を停止させるようにスタータモータ２を制御するスタータ制御手段、２８はエンジンの所定のクラン角位置でインジェクタ駆動回路６に定常時噴射指令信号Ｖjを与えてインジェクタ３から定常時の燃料噴射を行わせる定常時燃料噴射制御手段である。
【００５２】
エンジンの動作を維持するためには、当然のことながら、エンジンを点火する点火装置を制御する手段を必要とし、また場合によっては、エンジンの排気タイミングの制御等を行うこともあるが、これらの制御を行うための手段については説明を省略する。
【００５３】
図２に示した制御装置の要部を構成するためにマイクロプロセッサに実行させる処理のアルゴリズムの一例を図３及び図４に示した。図３に示した処理は、図１に示された運転許可スイッチ１０がオン状態にされて運転許可指令が与えられた時に起動して、微小時間間隔で繰り返し実行される燃料ポンプ駆動割り込み処理である。この割り込み処理においては、ステップＳ1で運転モードがエンジンストールモードであるか否かを判定する。なお制御モードを判定するモード判定手段を実現するための処理は別途行われ、その処理で、運転許可スイッチがオン状態にあり（運転許可指令が与えられ）、エンジンが停止していて、スタータスイッチがオフ状態にある（始動指令が与えられていない）ときに制御モードがエンジンストールモードであると判定される。また運転許可スイッチ及びスタータスイッチの双方がオン状態にあるとき（運転許可指令が与えられ、かつ始動指令が与えられているとき）に制御モードが始動モードであると判定され、運転許可スイッチがオン状態にあって（運転許可指令が与えられていて）スタータスイッチがオフ状態にあり（始動指令が与えられておらず）、かつエンジンが所定の回転速度以上の速度で回転しているときに定常運転モードであると判定される。
【００５４】
図３のステップＳ１で制御モードがエンジンストールモードであると判定されたときには、ステップＳ２に進んで、制御モードがエンジンストールモードになってからの経過時間が初回ポンプ運転時間Ｔ1以上になったか否かを判定する。その結果、制御モードがエンジンストールモードになってからの経過時間がＴ1未満であると判定されたときには、ステップＳ３に進んで燃料ポンプ４を駆動し、ステップＳ４で燃料ポンプの運転時間を積算するための処理を行ってこの割り込み処理を終了する。ステップＳ２において、制御モードがエンジンストールモードになってからの経過時間が初回ポンプ運転時間Ｔ1以上になったと判定されたときには、ステップＳ５に進んで燃料ポンプの運転を停止し、ステップＳ６で燃料ポンプの運転時間の積算値をリセットしてこの割り込み処理を終了する。
【００５５】
また図３のステップＳ１で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Ｓ３に進んで燃料ポンプ４を駆動し、ステップＳ４で燃料ポンプの運転時間を積算するための処理を行ってこの割り込み処理を終了する。
【００５６】
図４に示した処理は、マイクロプロセッサ５の電源が確立した後、エンジンの始動が完了するまでの間、微少な時間間隔で繰り返し実行される始動制御処理で、この処理が開始されると先ずステップＳ１０１でスタータスイッチ１３の状態を判定して始動指令が発生しているか否かの確認を行う。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ステップＳ１０２に移行してスタータモータの駆動を禁止する要求を出した後、この始動制御処理を終了する。
【００５７】
図４のステップＳ１０１で始動指令が発生していることが確認されたときには、ステップＳ１０３で燃料ポンプの連続運転時間が設定時間Ｔ2以上であるか否かを判定する。その結果、燃料ポンプの連続運転時間が未だ設定時間に達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。ステップＳ１０３で燃料ポンプの連続運転時間が設定時間Ｔ2に達していると判定されたときには、ステップＳ１０４に進んで初回の燃料噴射を実行させ、次いでステップＳ１０５でスタータモータの駆動を許可し、図２のスタータ制御手段２７を構成するスタータモータ制御ルーチン（図示せず。）にスターモータを駆動する要求を出してこの始動制御処理を終了する。スタータモータ制御ルーチンでは、スタータモータの駆動が許可され、かつ初回の燃料噴射が完了した時にスタータ駆動回路６に駆動信号を与えて、スタータモータ２への通電を開始させ、エンジンの回転速度が始動判定速度以上になってエンジンの始動が完了したことが検出されたときにスタータ駆動回路６への駆動信号の供給を停止してスタータモータを停止させる。このスタータモータ制御ルーチンの一連の過程により図２のスタータ制御手段２７が構成される。
【００５８】
図３のステップＳ2及び図４のステップＳ１０３により燃料ポンプ運転時間判定手段２５が構成され、図４のステップＳ１０１，Ｓ１０３及びＳ１０４により初回噴射指令発生手段２６が構成される。
【００５９】
図４のステップＳ１０４で行われる初回燃料噴射実行処理では、エンジンの冷却水の温度、吸気温度、大気圧等に対して初回の燃料噴射時の有効噴射時間（開弁時間）を演算し、この有効噴射時間に無効噴射時間を加算して求めた見かけの噴射時間に相当する信号幅を有する噴射指令信号をインジェクタ駆動回路７に与える。インジェクタ駆動回路７は、噴射指令信号が与えられている間インジェクタ３に駆動電圧を与えて、該インジェクタに初回の燃料噴射を行わせる。
【００６０】
スタータモータによりエンジンのクランク軸が回転させられた後は、定常時燃料噴射制御手段２８による燃料噴射制御が行われる。定常時の燃料噴射制御では、エアフローメータにより検出されたエンジンの吸入空気量、エンジン回転速度と吸気管内圧力とから推定した吸入空気量、またはエンジンのスロットルバルブ開度と回転速度とから推定した吸入空気量に対して基本燃料噴射時間を演算する。またこの基本燃料噴射時間に、エンジンの吸気温度、冷却水温、大気圧、エンジンの回転速度などの制御条件に対して演算した補正係数を乗じることにより有効噴射時間を演算し、この有効噴射時間に無効噴射時間を加算して見かけの燃料噴射時間を演算する。そして、クランク角センサの出力などから燃料噴射時期が検出されたときに、見かけの燃料噴射時間に相当する信号幅を有する噴射指令信号を発生させ、この噴射指令信号をインジェクタ駆動回路７に与える。インジェクタ駆動回路７は、噴射指令信号が与えられている間インジェクタ３に駆動電圧を与えて、演算された有効噴射時間の間燃料の噴射を行わせる。
【００６１】
マイクロプロセッサはまた、クラン角センサ１５から得られるクラン角情報から検出したエンジンの回転速度に対してエンジンの点火時期を演算し、演算した点火時期を検出したときにエンジンを点火する図示しない点火装置に点火動作を行わせる。これによりエンジンの気筒内で初爆を行わせ、エンジンを始動させる。
【００６２】
スタータモータ制御ルーチンでは、エンジンの回転速度からエンジンの始動が完了したことを確認したときにスタータ駆動回路６への駆動信号の供給を停止して、スタータモータを停止させる。
【００６３】
本実施形態に係わる制御装置の始動時の種々の動作例を示すタイムチャートを図５ないし図７に示した。図５に示した例では、同図（Ａ）に示すように、時刻ｔ１で運転許可スイッチが投入されて運転許可指令が与えられた後、同図（Ｃ）に示すように時刻ｔ2でスタータスイッチ１３がオン状態にされて始動指令が与えられている。運転許可指令が与えられると、同図（Ｂ）に示すように燃料ポンプ４の駆動が開始される。この例では、運転許可指令が与えられて燃料ポンプの運転が開始された後、初回ポンプ運転時間Ｔ1（例えば４sec）が経過する前にスタータスイッチがオン状態にされて始動指令が与えられたたため、燃料ポンプは停止することなく連続運転されている。図５に示した例では、運転許可指令が与えられた時刻ｔ1から始動指令が与えられた時刻ｔ2までの経過時間Ｔ2′が、設定時間Ｔ2（例えば０．５sec）よりも長かったため、始動指令が発生すると同時に、始動指令が与えられていること及び燃料ポンプが設定時間以上連続運転されていることの双方の条件が成立している。そのため、始動指令が与えられると同時に初回の噴射指令信号Ｖjoが発生し、この噴射指令信号がインジェクタ駆動回路７に与えられる。これにより初回の燃料噴射が行われる。初回の燃料噴射が行われる際には、未だスタータモータが起動していないため、バッテリの電圧は低下しておらず、インジェクタの無効噴射時間は長くなっていない。そのため、初回の燃料噴射による燃料噴射量が不足することはなく、初回の点火に備えてのエンジンへの燃料の供給は十分に行われる。
【００６４】
時刻ｔ3で初回の燃料噴射が完了すると、直ちにスタータモータ２に駆動電流が供給され、図５（Ｅ）に示すようにスタータモータが起動する。これによりエンジンのクランキングが行われる。このクランキングの過程で、時刻ｔ4において所定の燃料噴射開始位置が検出されるとインジェクタから２回目の燃料噴射が行われ、以後クランク軸が１回転する毎に所定のクラン角位置で燃料噴射が行われる。クランク軸が何回転かして時刻ｔ6でエンジンの始動が確認されるとスタータモータの駆動が停止される。スタータモータが回転した後は、所定の燃料噴射時期ｔ4，ｔ5，…で噴射指令信号Ｖjが発生して定常時の燃料噴射が行われる。
【００６５】
図６は始動時の第２の動作例を示したもので、この例では、時刻ｔ1で運転許可指令が与えられた後、設定時間Ｔ2が経過する前の時刻ｔ2で始動指令が与えられている。この場合は、始動指令が与えられた時に燃料ポンプの連続運転時間が設定時間Ｔ2に達しているという条件が満たされていないため、時刻ｔ2においては初回の燃料噴射が行われない。時刻ｔ2で始動指令が与えられた後、燃料ポンプの連続運転時間が設定時間Ｔ2に達した時刻ｔ2′で初回の噴射指令信号Ｖjoが発生し、この時刻ｔ2′で初回の燃料噴射が行われる。次いで時刻ｔ3で初回の燃料噴射が完了すると、スタータモータへの通電が開始され、時刻ｔ6でエンジンの始動が完了したことが検出されるとスタータモータへの通電が停止される。
【００６６】
図７は、始動時の第３の動作例を示したもので、この例では、時刻ｔ1で運転許可指令が与えられた後、時刻ｔ1′で初回ポンプ運転時間Ｔ1が経過し、更に時間が経過した時刻ｔ2で始動指令が与えられている。時刻ｔ2で始動指令が与えられると燃料ポンプの連続運転が開始される。この場合は、初回ポンプ運転時間が経過した時刻ｔ1′から始動指令が与えられた時刻ｔ2までの間燃料ポンプが運転されておらず、始動指令が発生した時点で燃料ポンプの連続運転時間が設定時間Ｔ1に達しているとの条件が成立しないため、時刻ｔ2では初回の噴射指令Ｖjoが発生しない。時刻ｔ2から設定時間Ｔ2が経過した時刻ｔ2′において初回の噴射指令Ｖjoが発生し、初回の燃料噴射が行われ、時刻ｔ3でこの燃料噴射が完了するとスタータモータの駆動が開始される。他の動作は図５及び図６の場合と同様である。
【００６７】
上記の実施形態では、運転許可指令が与えられたときに燃料ポンプを初回運転時間Ｔ1の間運転するようにしたが、運転許可指令が与えられたときには燃料ポンプを運転することなく、図８に示したように、始動指令が発生した時に燃料ポンプの連続運転を開始させるようにしてもよい。この場合には、時刻ｔ2で始動指令が発生した後、設定時間Ｔ2が経過した時刻ｔ2′で、始動指令が与えられていること及び燃料ポンプの連続運転時間が設定時間Ｔ2に達していることの双方の条件が成立するため、この時刻ｔ2′で初回の燃料噴射が行われ、時刻ｔ3で初回の燃料噴射が完了したときにスタータモータの駆動が開始される。
【００６８】
上記の例では、始動指令が発生したときに燃料ポンプが運転されていないときに燃料ポンプの運転を開始させて、その連続運転時間が設定時間Ｔ2に達したときに初回の燃料噴射を行わせるようにしたが、図１０に示したように、時刻ｔ1で運転許可指令が与えられて、初回ポンプ運転時間Ｔ1の間燃料ポンプが運転された後、時間Ｔ3′が経過した時刻ｔ2で始動指令が与えられた場合に、経過時間Ｔ3′が設定された制限時間Ｔ3以下であれば（燃料ポンプの運転停止時間が十分に短く、インジェクタに与えられている燃圧が低下していない場合には）直ちに初回の燃料噴射を行わせるようにしても差し支えがない。即ち、始動指令が与えられていること及び燃料ポンプが設定時間以上連続運転されていることの双方の条件が成立した時に初回の燃料噴射を行わせるだけでなく、燃料ポンプの設定時間を超える連続運転が停止した後設定された制限時間Ｔ3内に前記始動指令が与えられた時にもインジェクタからエンジン始動時の初回の燃料噴射を行なわせるように初回燃料噴射制御手段を構成することもできる。このように初回燃料噴射制御手段を構成する場合の制御装置の構成を図９に示した。
【００６９】
この場合には、燃料ポンプの初回の運転が停止した後の経過時間を計測して、計測した経過時間が制限時間Ｔ3以下であるか否かを判定するポンプ運転停止後経過時間判定手段３０が設けられ、この判定手段の判定結果が初回燃料噴射制御手段２６に与えられる。図９に示した制御装置のその他の構成は図２に示した例と同様である。
【００７０】
次に図１１ないし図１３を参照して本発明の他の実施形態を説明する。図１１はこの実施形態のハードウェアの構成を示すブロック図、図１２は図１１に示されたスタータジェネレータ駆動部の構成例を示した回路図、図１３はマイクロプロセッサにより構成される部分を含む制御装置の構成を示したブロック図である。
【００７１】
図１１おいて、図１の各部と同等の部分にはそれぞれ同一の符号が付されている。本実施形態では、図１に示されたスタータモータに代えてスタータジェネレータ２′がエンジンに取り付けられている。スタータジェネレータ２′は、エンジンを始動する際にスタータモータとして動作させられ、エンジンの始動が完了した後はバッテリを充電するためのジェネレータとして動作させられる回転電機である。この回転電機は例えば、回転子ヨークに永久磁石を取り付けて構成した磁石回転子と、磁石回転子の磁極に対向する磁極部を有する電機子鉄心に電機子コイルを巻装してなる固定子とにより構成されて、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エンジンにより駆動されて磁石式交流発電機として動作する。
【００７２】
スタータジェネレータとして、２ｎ極（ｎは１以上の整数）の磁石回転子と、３ｎ極の固定子とにより構成されて、エンジンの始動時に三相ブラシレスモータとして動作し、エンジンの始動後は三相の磁石式交流発電機として動作するものを用いる場合のスタータジェネレータ駆動部６′の構成例を図１２に示した。
【００７３】
図１２に示されたスタータジェネレータ駆動部６′は、一端が共通接続されたスイッチＱuないしＱwによりブリッジの上辺が構成され、スイッチＱuないしＱwの他端にそれぞれ一端が接続されるとともに他端が共通接続されたスイッチＱxないしＱzによりブリッジの下辺が構成された三相ブリッジ形のスイッチ回路と、スイッチＱuないしＱwにそれぞれ逆並列接続されたダイオードＤuないしＤwとスイッチＱxないしＱzにそれぞれ逆並列接続されたダイオードＤxないしＤzとにより構成された三相全波整流回路とからなる三相インバータ回路とにより構成されている。スイッチＱuないしＱw及びＱxないしＱzのそれぞれはオンオフ制御が自在なスイッチ素子であればよい。図１２に示した例では、各スイッチがＭＯＳＦＥＴにより構成されている。
【００７４】
ＬuないしＬwは三相星形結線されたスタータジェネレータ２′の三相の電機子コイルで、これらの電機子コイルの中性点と反対側の端子がインバータ回路の三相の交流側端子６uないし６wに接続されている。またインバータ回路の直流側端子６a，６b間にバッテリ１が接続されている。
【００７５】
このスタータジェネレータ駆動部を用いる場合には、磁石回転子の回転角度位置を検出する位置センサが設けられて、該位置センサが検出する回転子の回転角度位置情報がマイクロプロセッサに与えられる。そして、エンジンの始動時には、バッテリ１の両端を短絡することがないように配慮しながら、エンジンを始動させる方向に磁石回転子を回転させるために必要な通電パターンで電機子コイルＬuないしＬwに駆動電流を流すように、インバータ回路のブリッジの上辺のスイッチＱuないしＱwの中から選択された一つのスイッチとブリッジの下辺のスイッチＱxないしＱzの中から選択された一つのスイッチとに駆動信号が与えられ、駆動信号が与えられたスイッチがオン状態になってバッテリ１から電機子コイルＬuないしＬwに駆動電流を流す。
【００７６】
またエンジンが始動した後は、電機子コイルＬuないしＬwに誘起する三相交流電圧がダイオードＤuないしＤw及びＤxないしＤzにより構成された三相全波整流回路を通して整流されてバッテリ１に供給される。電機子コイルの誘起電圧はエンジンの回転速度の上昇に伴って上昇していくため、マイクロプロセッサは、バッテリの両端に印加される電圧を設定値以下に保つようにインバータ回路を制御して発電出力を制御する。
【００７７】
発電出力の制御は、バッテリの両端の電圧が設定値を超えたときに発電出力を短絡し、バッテリの両端の電圧が設定値未満になったときに発電出力の短絡を解除するように、インバータ回路を構成するスイッチをオンオフ制御することにより行なうことができる。即ち、マイクロプロセッサは、バッテリ電圧検出部１２により検出されたバッテリ電圧が設定値を超えたときにインバータ回路のブリッジの下辺のスイッチＱxないしＱzに同時に駆動信号を与えるか、またはブリッジの上辺のスイッチＱuないしＱwに同時に駆動信号を与えて、ブリッジの下辺のスイッチＱxないしＱzまたはブリッジの上辺のスイッチＱuないしＱwを同時にオン状態にすることにより、スタータジェネレータの三相の出力を短絡し、スタータジェネレータの発電出力を低下させる。バッテリに印加される電圧が設定値未満になったときにスイッチＱxないしＱzまたはスイッチＱuないしＱwへの駆動信号の供給を停止させてスタータジェネレータの三相出力の短絡を解除し、発電出力を回復させる。これらの動作によりバッテリ１に印加される電圧を設定された範囲に保つ。
【００７８】
本実施形態ではまた、第１のマイクロプロセッサ５Ａと第２のマイクロプロセッサ５Ｂとの２つのマイクロプロセッサが設けられていて、第１のマイクロプロセッサ５Ａにより燃料ポンプ４とインジェクタ３とが制御され、第２のマイクロプロセッサ５Ｂによりスタータジェネレータ２′が制御される。
【００７９】
第１のマイクロプロセッサ５Ａ及び第２のマイクロプロセッサ５Ｂには、バッテリ１から運転許可スイッチ１０と電圧調整部１１を通して電源電圧が与えられる。またバッテリ電圧検出部１２の出力が第１のマイクロプロセッサ及び第２のマイクロプロセッサの双方に与えられ、クランク角センサ１５の出力が第１のマイクロプロセッサ及び第２のマイクロプロセッサの双方に与えられている。第１のマイクロプロセッサ５Ａと第２のマイクロプロセッサ５Ｂとの間は相互にデータの交換を行なうことができるように通信線を通して接続され、第１のマイクロプロセッサ及び第２のマイクロプロセッサの一方に記憶されているデータを他方の側に読み込んだり、一方が発生した信号を他方の側で受信したりすることができるようになっている。例えば第１のマイクロプロセッサ５Ａで演算されたエンジンの回転速度のデータを第２のマイクロプロセッサ５Ｂ側にも読み込むことができるようになっている。
【００８０】
本実施形態においてマイクロプロセッサにより構成される手段を含む制御装置の構成は図１３に示す通りである。図１３に示した制御装置の構成は、図２に示されたスタータモータ２に代えてスタータジェネレータ２′が用いられている点、スタータ駆動回路６に代えて図１１に示されたスタータジェネレータ駆動回路６′が設けられている点、及び図２のスタータ制御手段２７に代えて、初回の燃料噴射が完了したときにスタータジェネレータ２′をスタータモータとして起動させて、エンジンの始動が完了したときに該スタータモータとしての動作を停止させ、エンジンが始動したことが確認された後はバッテリ１の両端の電圧が設定値を超えないように、スタータジェネレータの発電出力を制御するスタータジェネレータ制御手段２７′が設けられている点を除き、図２に示された制御装置の構成と同様である。
【００８１】
図１３に示した制御装置の燃料ポンプ駆動部２１、ポンプ運転時間積算手段２４、燃料ポンプ運転時間判定手段２５及び初回噴射指令発生手段２６を構成するために、第１のマイクロプロセッサ５Ａに実行させる処理のアルゴリズムは、図３及び図４に示したものと同様である。
【００８２】
第２のマイクロプロセッサ５Ｂは、第１のマイクロプロセッサからスタータモータの駆動を許可する指令が与えられたときに、スタータジェネレータをスタータモータとして駆動するための処理を行うスタータモータ制御ルーチンと、エンジンの始動が完了してスタータモータの駆動が停止させられた後にジェネレータとして動作するスタータジェネレータの発電出力を制御するための処理を行う発電出力制御ルーチンと、クランク軸が回転している間エンジンを点火する点火装置を制御するための処理を実行する点火動作制御ルーチンとを実行する。スタータモータ制御ルーチンと発電出力制御ルーチンとによりスタータジェネレータ制御手段２７′が構成される。ブラシレスモータを駆動するためにインバータ回路を制御する手法、発電出力を制御するためにインバータ回路を制御する手法及び点火装置を制御する手法は既に公知であるので、上記の各制御ルーチンについての詳細な説明は省略する。        
【図面の簡単な説明】
【００８３】
【図１】本発明の第１の実施形態のハードウェアの構成を示したブロック図である。
【図２】本発明の第１の実施形態に係わる制御装置のマイクロプロセッサにより構成される制御手段を含む構成を示したブロック図である。
【図３】図２に示した制御装置を構成するためにマイクロプロセッサに実行させる燃料ポンプ駆動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４】図２に示した制御装置を構成するためにマイクロプロセッサに実行させる始動制御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５】本発明の第１の実施形態に係わる制御装置を用いた場合のエンジン始動時の燃料噴射装置及びスタータモータの動作例を示したタイミングチャートである。
【図６】本発明の第１の実施形態に係わる制御装置を用いた場合のエンジン始動時の燃料噴射装置及びスタータモータの他の動作例を示したタイミングチャートである。
【図７】本発明の第１の実施形態に係わる制御装置を用いた場合のエンジン始動時の燃料噴射装置及びスタータモータの更に他の動作例を示したタイミングチャートである。
【図８】本発明の第１の実施形態に係わる制御装置において、燃料ポンプ駆動部に変形を加えた場合のエンジン始動時の燃料噴射装置及びスタータモータの動作例を示したタイミングチャートである。
【図９】本発明の第２の実施形態の構成を示したブロック図である。
【図１０】図９に示した実施形態に係わる制御装置を用い場合のエンジン始動時の動作例を示したタイミングチャートである。
【図１１】本発明の第３の実施形態に係わる制御装置のハードウェアの構成を示したブロック図である。
【図１２】図１１に示されたスタータジェネレータ駆動回路の構成例を示した回路図である。
【図１３】本発明の第３の実施形態に係わる制御装置のマイクロプロセッサにより構成される制御手段を含む構成を示したブロック図である。
【図１４】インジェクタの無効噴射時間と駆動電圧との関係を示したグラフである。
【図１５】エンジン始動するスタータモータを駆動するバッテリ電圧とスタータモータの運転時間との間の関係、及びエンジンの回転速度とスタータモータの運転時間との間の関係を実測した結果を示したグラフである。
【符号の説明】
【００８４】
１  バッテリ
２  スタータモータ
２′スタータジェネレータ
３  インジェクタ
４  燃料ポンプ
５  マイクロプロセッサ
５Ａ  第１のマイクロプロセッサ
５Ｂ  第２のマイクロプロセッサ
６  スタータ駆動回路
７  インジェクタ駆動回路
８  ポンプ駆動回路
１０  運転許可スイッチ
１２  バッテリ電圧検出部
１３  スタータスイッチ
１４  各種センサ
１５  クランク角センサ
【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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【図１４】
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【図１５】
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