(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
前回の始動用制御を終了しており、かつ、エンジン回転速度がエンジンストールに至る限界速度以下となり、かつ、スタータ駆動電源の電圧が所定値以下に低下したことを条件として、該条件の成立後、エンジン回転速度が上昇したことを判定したときに、スタータでエンジンが始動されていると判定し、エンジン始動制御を開始することを特徴とするエンジンの始動用制御装置。
【請求項２】
前記限界速度以下であるかを判定するときに用いるエンジン回転検出信号の周期より長い周期のエンジン回転検出信号を用いて、前記エンジン回転速度が上昇したかを判定することを特徴とする請求項１に記載のエンジンの始動用制御装置。
【請求項３】
前記エンジン回転速度が上昇したかの判定は、所定期間持続してエンジン回転速度が上昇したときに上昇したと判定することを特徴とする請求項２に記載のエンジンの始動用制御装置。
【請求項４】
前記上昇したときのエンジン回転速度がエンジン完爆時の回転速度未満であるときに、スタータでエンジンが始動されていると判定することを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれか１つに記載のエンジンの始動用制御装置。
【請求項５】
前回の始動用制御を終了しており、かつ、エンジン回転速度がエンジンストールに至る限界速度以下となり、かつ、スタータ駆動電源の電圧が所定値以下に低下したことを条件として、該条件の成立後、所定時間経過後にエンジンがエンジン完爆時の回転速度未満で回転しているときにスタータでエンジンが始動されていると判定し、エンジン始動制御を開始することを特徴とするエンジンの始動用制御装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、エンジンのスタータによる始動（クランキング）を簡易な構成で判定して始動用制御を開始する技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
通常の車両用エンジンでは、始動時間を短縮し始動性を確保するために、クランキングを検出し、該クランキング期間中は、燃料噴射、点火時期、空気量を始動時固有の制御としている。
従来、前記クランキング期間は、イグニッションキーシリンダに付属したスタータスイッチ信号をＥＣＵ（エンジンコントロールユニット）に入力し、判定しているが、該判定のため、スタータスイッチからＥＣＵまでのハーネスが必要で、かつ、ＥＣＵに入力端子を必要とするため、高価についていた。
【０００３】
このため、特開２０００−２５７５４０号では、クランク角センサからのエンジン回転信号が入力されたときにエンジンの回転が開始したと判定し、始動用制御を開始するようにしている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記従来例では、エンジン停止状態から回転を開始したときは、正しく判定できるが、エンスト寸前でスタータが駆動されたような場合には、始動用制御に移行できず、速やかにエンジンが始動されない。
また、エンジン停止直後は、揺り返しが発生することにより、回転速度が誤認識されるため、このような状態では速やかにエンジンを始動できないという問題があった。
【０００５】
本発明は、このような従来の課題に着目してなされたもので、スタータ駆動信号を用いることなく、エンジン状態からクランキング期間を正確に検出して始動用制御に移行できるようにしたエンジンの始動用制御装置を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
このため、請求項１に係る発明は、
前回の始動用制御を終了しており、かつ、エンジン回転速度がエンジンストールに至る限界速度以下となり、かつ、スタータ駆動電源の電圧が所定値以下に低下したことを条件として、該条件の成立後、エンジン回転速度が上昇したことを判定したときに、スタータでエンジンが始動されていると判定し、エンジン始動制御を開始することを特徴とする。
【０００７】
請求項１に係る発明によると、
エンジンが非停止状態で回転中の状態で、エンジンが自立して回転できない状態で、ドライバーがスタータを駆動する始動操作に入った場合でも、バッテリ電圧の低下と、その後のエンジン回転速度の挙動によって、スタータの駆動を推定でき、スタータスイッチからの信号を入力することなく、始動用制御に移行でき、速やかなエンジンの始動を行える。
【０００８】
なお、前記条件成立だけでスタータ駆動と判定する場合には、バッテリ電圧のノイズやスタータ以外の電装機器の使用でバッテリ電圧が低下した場合に誤判定を招くおそれがある。そこで、前記条件の成立に加えて、スタータ駆動による回転上昇を確認してスタータ駆動と判定することにより、前記誤判定を防止できる。
【０００９】
また、請求項２に係る発明は、
前記限界速度以下であるかを判定するときに用いるエンジン回転検出信号の周期より長い周期のエンジン回転検出信号を用いて、前記エンジン回転速度が上昇したかを判定することを特徴とする。
請求項２に係る発明によると、エンジンストール寸前のような極低回転時は、エンジン回転速度の変動が激しいため、出力周期の短い信号でエンジン回転速度の上昇判定を行うと、スタータ駆動を誤判定するおそれがある。そこで、エンジン回転速度上昇の判定に用いるエンジン回転検出信号は周期の長い信号を用いることにより、上記誤判定を防止できる。
【００１０】
また、請求項３に係る発明は、
前記エンジン回転速度が上昇したかの判定は、複数回連続してエンジン回転速度が上昇したときに上昇したと判定することを特徴とする。
請求項３に係る発明によると、
エンジン停止寸前の状態では、圧縮反力により、エンジン回転速度の揺り返しが発生し、これにより、過渡的にエンジン回転速度が高くなってしまい、スタータ駆動によるエンジン回転速度の上昇と誤判定する。そこで、複数回の連続した上昇があったときに上昇したと判定することにより、上記揺り返しによる誤判定を防止できる。
【００１１】
また、請求項４に係る発明は、
前記上昇したときのエンジン回転速度がエンジン完爆時の回転速度未満であるときに、スタータでエンジンが始動されていると判定することを特徴とする。
また、請求項５に係る発明は、
前回の始動用制御を終了しており、かつ、エンジン回転速度がエンジンストールに至る限界速度以下となり、かつ、スタータ駆動電源の電圧が所定値以下に低下したことを条件として、該条件の成立後、所定時間経過後にエンジンがエンジン完爆時の回転速度未満で回転しているときにスタータでエンジンが始動されていると判定し、エンジン始動制御を開始することを特徴とする。
【００１２】
請求項４または請求項５に係る発明によると、
前記上昇後あるいは前記条件成立後所定時間経過後に、エンジン回転速度がエンジン完爆時の回転速度以上に上昇した場合は、自立運転が可能であるから始動用制御を行う必要がなく、始動用制御を行うとエンジンの吹け上がりを生じ燃費も悪化するだけである。そこで、このような場合は、スタータ駆動と判定せず、始動時制御に移行させないようにすることができる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明にかかるエンジンの始動用制御装置のブロック回路構成を示す。
バッテリ1には、キースイッチ２が接続され、該キースイッチ２をイグニッション位置ＩＧまたはスタート位置ＳＴとしたときに、イグニッションリレー３が通電されて接点３ａがオンとなり、該イグニッション信号がエンジンコントロールユニット（ＥＣＵ）４のＩＧＮ端子に入力されて点火回路が駆動制御される。
【００１４】
同じくバッテリ1には、自動変速機のニュートラル位置でオンとなるインヒビタースイッチ（若しくはマニュアル変速機のクラッチ離し状態でオンとなるクラッチインターロックスイッチ）５が接続され、該インヒビタースイッチ５がオンつまりニュートラル状態で、該インヒビタースイッチ５に接続されたスタータリレー６が通電されて接点６ａがオンとなる。この状態でキースイッチ２をスタート位置ＳＴにセットすると、前記接点６ａを介して第２リレースイッチ７が通電され、接点７ａがオンとなってスタータ８が駆動される。
【００１５】
バッテリ１には、上記の他、クランク角センサ９、カムセンサ１０が接続される。クランク角センサ９は、単位クランク角（例えば１０°）毎にＰＯＳ信号を出力し、カムセンサ１０は、気筒判別用のＰＨＡＳＥ信号を出力し、これら信号はそれぞれＥＣＵ４のＰＯＳ端子、ＰＨＡＳＥ端子に入力される。ＥＣＵ４は、これらＰＯＳ信号及びＰＨＡＳＥ信号に基づいて、エンジン回転速度Ｎｅ、クランク角位置を検出し、気筒判別を行うと共に、後述する本発明にかかるクランキング期間判定を行い、該判定結果に基づいて始動用制御を行う。
【００１６】
ＥＣＵ４には、上記の他、バッテリ１からの電圧ＶＢ信号やニュートラルスイッチ１１からのニュートラル信号が、それぞれＶＢ端子、ＮＵＥＴ端子に入力される。
以下に、上記クランキング期間判定を行って始動用制御を行わせる制御について、図２〜図４のフローチャートに従い、図５,図６のタイムチャートを参照して説明する。
【００１７】
図２は、同上制御のメインルーチンを示す。このフローは所定周期（例えば１０ｍｓ）で実行される。
ステップ１では、始動用制御開始判定フラグＳＳＴＳＷＯＮの値を設定する。該設定については後述する。
ステップ２では、前記フラグＳＳＴＳＷＯＮの値が１であるかを判定する。
【００１８】
ステップ２でフラグＳＳＴＳＷＯＮの値が１と判定されたときは、ステップ３へ進み、始動用制御実施判定フラグＳＴＳＷを１にセットし、ステップ４でフラグＳＳＴＳＷＯＮの値を０にリセットした後、ステップ５へ進み、始動用制御終了判定フラグＳＳＴＳＷＯＦＦの値を設定する。また、ステップ２で前記フラグＳＳＴＳＷＯＮの値が０と判定されたときも、ステップ５へ進み、始動用制御終了判定フラグＳＳＴＳＷＯＦＦの値を設定する。該フラグＳＳＴＳＷＯＦＦの値の設定方法については後述する。
【００１９】
ステップ６では、前記始動用制御終了判定フラグＳＳＴＳＷＯＦＦの値が１であるかを判定し、１と判定されたときは、ステップ７へ進んでフラグＳＳＴＳＷＯＦＦの値を０にリセットした後、このフローを終了する。
次に、前記始動用制御開始判定フラグＳＳＴＳＷＯＮの値を設定するルーチンを、図３に従い説明する。
【００２０】
ステップ１１、ステップ１２でイグニッションスイッチ、ニュートラルスイッチ１０がオンされたかを判定し、共にオンされたと判定されたときはステップ１３へ進んで、ＰＯＳ信号に基づき算出されたエンジン回転速度Ｎｅが０となっているかを判定する。
そして、エンジン回転速度Ｎｅが０と判定された状態で、ステップ１４でＰＯＳ信号またはＰＨＡＳＥ信号を入力したかを判定し、入力したと判定したときは、ステップ１５へ進んで前記始動用制御開始判定フラグＳＳＴＳＷＯＮの値を１にセットする。この部分は、前記特開２０００−２５７５４０号と同様であり、エンジン停止状態からエンジンが回転されたことを検出して始動用制御を開始させることができる。
【００２１】
また、前記ステップ１３でＰＯＳ信号に基づき算出されたエンジン回転速度Ｎｅが０でないと判定された場合、つまり、エンジンが回転していると判定された場合は、ステップ１６へ進み、本発明にかかるエンジン回転中でのスタータ駆動（クランキング）判定処理を行う。該判定の詳細は後述する。
ステップ１７で、前記処理結果に基づいてスタータ駆動によるクランキング中か否かを判定し、クランキング中と判定されたときはステップ１５へ進んで前記始動用制御開始判定フラグＳＳＴＳＷＯＮの値を１にセットする。
【００２２】
次に、前記本発明にかかるエンジン回転中でのスタータ駆動（クランキング）判定処理の詳細を、図４に従い説明する。
ステップ２１では、前記図２のステップ７で前回の始動用制御が終了した時点で０にリセットされるフラグＳＴＳＷの値が０になっているかを判定する。
フラグＳＴＳＷの値が０になっている、つまり、前回の始動用制御が終了していると判定された場合は、ステップ２２へ進み、前記ＰＯＳ信号に基づいて検出されるエンジン回転速度（ＰＯＳ回転速度）が０より大きく、つまり、エンジンが回転しているが、エンジンストールに至る限界回転速度ＮＳＴＯＮ以下であるかを判定する。
【００２３】
上記回転速度条件が成立していると判定されたときは、ステップ２３へ進んでバッテリ電圧ＶＢが所定値ＳＴＲＴＶＢ以下であるかを判定する。該所定値ＳＴＲＴＶＢは、スタータ駆動時に低下するバッテリ電圧ＶＢを想定して設定されている。
バッテリ電圧ＶＢが所定値ＳＴＲＴＶＢ以下と判定されたときは、基本的には、スタータ駆動によるクランキング中と判断し、ステップ２４へ進んでスタータ駆動開始判定フラグＳＴＲＴＯＮを１にセットする。簡易的な制御では、この判定で始動用制御を開始させる構成とすることもできる。
【００２４】
ステップ２５では、前記フラグＳＴＲＴＯＮが０から１に切り換えられた直後かを判定する。
切り換え直後と判定されたときは、ステップ２６へ進み、該切り換え後の経過時間を計測するタイマＴＮＨＯＪに初期値（例えば２００ｍｓ）をセットする。切り換え直後でないとき（切り換え後２回目以降をふくむ）は、ステップ２７へ進み、タイマＴＮＨＯＪの値を所定量（例えば１０ｍｓ）ずつ減算していく。
【００２５】
ステップ２８でタイマＴＮＨＯＪの値が０以下であるかを判定し、０より大きいとき、つまり、フラグＳＴＲＴＯＮが０から１に切り換えられてから所定時間（例えば２００ｍｓ）以内のときは、ステップ２９へ進み、ＲＥＦ信号が入力されたかを判定する。ここで、前記ＲＥＦ信号は、図５,図６に示すように、ＰＯＳ信号が気筒間位相差相当のクランク角（４ストロークエンジンの場合、３６０°×２／気筒数）毎に、非出力となる歯抜け部分を、ＰＯＳ信号出力周期の前回値と今回値との比によって検出し、該検出時に出力するようにしてある。したがって、ＰＯＳ信号の出力周期に比較して出力周期が十分大きい。
【００２６】
ＲＥＦ信号が入力されたと判定されたときは、ステップ３０へ進み、該ＲＥＦ信号の出力周期の逆数に比例する値としてエンジン回転速度（ＲＥＦ回転速度）を検出し、メモリに記憶する。
ステップ３１では、前記ＲＥＦ回転速度が２回以上連続して上昇したかを判定し、連続して上昇したと判定されたときは、ステップ３３へ進み、最新のＲＥＦ回転速度がエンジン完爆時の下限回転速度ＮＳＴＯＮ２未満であるかを判定し、ＮＳＴＯＮ２未満と判定されたときは、スタータ駆動によるクランキング中であって、かつ、エンジン完爆（自立運転）には至っていないと判断し、前記図３のステップ１７の判定をイエスとさせるエンジン回転時でのスタータ駆動中と判定する。
【００２７】
図５は、上記経緯によりスタータ駆動中と判定するまでの様子を示す。エンジン回転中（ＰＯＳ信号が入力されてＰＯＳ回転速度≠０）にスタータが駆動されることにより、バッテリ電圧ＶＢが大きく低下してＳＴＲＴＶＢを下回り（図示ａ点）、その後、タイマＴＮＨＯＪＩの値が０となる所定時間経過前にＲＥＦ回転速度が２回連続して上昇した時点（図示ｂ点）で、ＲＥＦ回転速度も下限回転速度ＮＳＴＯＮ２未満であるので、スタータ駆動と判定されてフラグＳＳＴＳＷＯＮが一時的に立ち上げられると共に、フラグＳＴＳＷが立ち上げられる。
【００２８】
図４に戻って、前記ステップ２８でタイマＴＮＨＯＪの値が０以下と判定されたとき、つまり、フラグＳＴＲＴＯＮが０から１に切り換えられてからの経過時間が所定時間（例えば２００ｍｓ）に達したと判定されたときは、ステップ３２進んで前記フラグＳＴＲＴＯＮを０にリセットした後、前記ステップ３３に進んでＲＥＦ回転速度と下限回転速度ＮＳＴＯＮ２とを比較して、ＮＳＴＯＮ２未満と判定されたときに、エンジン回転時でのスタータ駆動中と判定する。
【００２９】
すなわち、図６に示すように、フラグＳＴＲＴＯＮが０から１に切り換えられてから所定時間を経過する前に、前記のような２回以上ＲＥＦ回転速度が上昇しない場合でも、該所定時間経過時にＲＥＦ回転速度が下限回転速度ＮＳＴＯＮ２未満に維持されている場合は、エンジン回転時でのスタータ駆動中と判定する。このように、エンジン回転中にバッテリ電圧の低下を検出した後、さらにエンジン回転速度が下限回転速度ＮＳＴＯＮ２未満で複数回の連続上昇したこと、あるいは、所定時間経過後のエンジン回転速度が下限回転速度ＮＳＴＯＮ２未満であることを検出したときに、スタータ駆動と判定することで、バッテリ電圧のノイズや電装供給使用によるバッテリ電圧低下、揺り返しによるエンジン回転変動による後判定を防止しつつ、実際に始動用制御を実施する必要があるときだけ、正しく該始動用制御を実施させることができる。
【００３０】
そして、エンジン回転中のスタータ駆動を上記のように、正確に判定できるので、スタータスイッチからの信号を入力することなく信号入力用のハーネスが不要となってコストを削減できる。
図７は、前記始動用制御判定フラグが立ち上げられて、始動用制御が開始された後、該制御を終了させるための始動用制御終了判定フラグを設定するフローを示し、ステップ４１でイグニッションスイッチがオフと判定されたとき、ステップ４２でニュートラルスイッチがオフと判定されたとき、ステップ４３でエンジン回転速度Ｎｅがエンジン完爆後の安定した設定回転速度ＮＳＴＯＦＦＡより上昇したと判定されたとき、ステップ４４でバッテリ電圧ＶＢがスタータを停止したときの基準電圧ＳＴＯＦＦＶＢＬ以上に復帰したと判定されたとき、のいずれかが満たされたときに、ステップ４５で始動用制御終了判定フラグＳＴＳＷＯＦＦを１にセットする。これにより、始動用制御を終了させ、前記図２のステップ７でフラグＳＴＳＷを０にリセットして、今回の始動用制御を終了したことを記憶する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明にかかるエンジンの始動用制御装置のブロック回路図。
【図２】同上の始動用制御装置における制御のメインルーチンを示すフローチャート。
【図３】同上制御の始動用制御開始判定フラグを設定するルーチンを示すフローチャート。
【図４】同上制御のエンジン回転中でのスタータ駆動を判定するルーチンを示すフローチャート。
【図５】同上制御によりエンジン回転中でのスタータ駆動を判定するときの一例を示すタイムチャート。
【図６】同上制御によりエンジン回転中でのスタータ駆動を判定するときの別の例を示すタイムチャート。
【図７】同上制御の始動用制御終了判定フラグを設定するルーチンを示すフローチャート。
【符号の説明】
１    バッテリ
２    キースイッチ
４    エンジンコントロールユニット（ＥＣＵ）
８    スタータ
９    クランク角センサ
１０    カムセンサ
１１    ニュートラルスイッチ
【図１】
0003835285.tif 000002
【図２】
0003835285.tif 000003
【図３】
0003835285.tif 000004
【図４】
0003835285.tif 000005
【図５】
0003835285.tif 000006
【図６】
0003835285.tif 000007
【図７】
0003835285.tif 000008