JP2005146945A - エンジン自動停止始動装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 アイドル停止状態からエンジンを再始動する時間を短縮してスタータやバッテリの負担を軽減する自動停止始動装置を提供する。
【解決手段】 車両の運転状態に応じて、エンジンのアイドル停止およびアイドル停止からの再始動を行わせるエンジン自動停止始動制御装置において、各種センサからの信号に基づいてエンジンのアイドル停止条件を判定するステップＳ３０１と、クランク位置に関する情報を記憶する記憶手段を備え、前記ステップＳ３０１の判定結果に基づいて前記エンジンがアイドル停止した場合に前記クランク位置に関する情報を前記記憶手段に記憶させることを特徴とする。
【選択図】 図３

Description

この発明は、エンジン自動停止始動装置に関するものである。

近年、環境への配慮や省エネルギーの観点から、エンジン自動停止始動装置を備えた車両が知られている（例えば、特許文献１参照。）。
このエンジン自動停止始動装置は排気ガスの排出量や燃料の消費量を抑えるために信号待ちや渋滞時に車両が停止するとエンジンをアイドル停止させ、アイドル停止からアクセルを操作したりブレーキを開放したりすることで前記エンジンを再始動させるものである。
特開平１１−２５７１２３号公報

上述したエンジン自動停止始動装置は、無駄なアイドリングによる燃料の消費を抑制できる点で優れている反面、エンジンを停止させるとクランク位置に関する情報がリセットされるため、再始動時にエンジン行程を把握するためにエンジンを２，３回転させる必要がある。そのため、アイドル停止から再始動する毎に前述したクランキングを行う必要があり、その分だけ燃費が悪化しスタータの負担が増加すると共にバッテリの劣化を助長するという問題がある。

そこで、本発明は、アイドル停止状態からエンジンを再始動する時間を短縮してスタータやバッテリの負担を軽減するエンジン自動停止始動装置を提供するものである。

請求項１に記載した発明は、車両の運転状態に応じて、エンジン（例えば、実施の形態におけるエンジンＥ）のアイドル停止およびアイドル停止からの再始動を行わせるエンジン自動停止始動制御装置において、各種センサからの信号に基づいてエンジンのアイドル停止条件を判定するアイドル停止判定手段（例えば、実施の形態におけるステップＳ３０１、ステップＳ６０１）と、クランク位置に関する情報を記憶する記憶手段（例えば、実施の形態における外部メモリ１９）を備え、前記アイドル停止判定手段の判定結果に基づいて前記エンジンがアイドル停止した場合に前記クランク位置に関する情報を前記記憶手段に記憶させることを特徴とする。
このように構成することによって、エンジン再始動時における点火および燃料噴射タイミングを正確に把握することが可能となる。

請求項２に記載した発明は、前記エンジンをアイドル停止から再始動させるにあたり、前記記憶手段に記憶されたクランク位置に関する情報に基づいて点火および燃料噴射制御を開始することを特徴とする。
このように構成することによって、最初の圧縮行程で確実に点火することが可能となる。

請求項３に記載した発明は、前記エンジンへの点火または燃料噴射直前に前記記憶情報を補正することを特徴とする。
このように構成することによって、エンジンの再始動時に一回転目から適正なタイミングで点火や燃料噴射を行うことが可能となる。

請求項４に記載した発明は、前記アイドル停止時において、内部への電源供給を継続して、クランク位置に関する情報を検出可能とすると共に前記記憶手段の記憶情報を保持する制御回路（例えば、実施の形態における電源供給制御回路１４）を設けたことを特徴とする。
このように構成することによって、エンジン停止後にクランク位置が慣性力で変化しても制御回路によりこのクランク位置を検出し且つこの位置情報を保持することが可能となる。

尚、請求項５に記載したように、前記クランク位置に関する情報には、クランク角度情報やエンジンの行程情報を含んでいる。

請求項１に記載した発明によれば、エンジン再始動時における点火および燃料噴射タイミングを正確に把握することが可能となるため、エンジン再始動時におけるスタータの駆動時間を大幅に短縮でき、したがって、燃費が向上し、スタータの負担が軽減されると共にバッテリの劣化を防止することができる効果がある。

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、最初の圧縮行程で確実に点火することが可能となるため、単気筒エンジンの毎回転点火での誤爆を防止することができる効果がある。

請求項３に記載した発明によれば、請求項１または請求項２の効果に加え、エンジンの再始動時に一回転目から適正なタイミングで点火や燃料噴射を行うことが可能となるため、燃費を向上させると共に、速やかにエンジンを始動することができるという効果がある。

請求項４に記載した発明によれば、請求項１から請求項３のいずれかの効果に加え、エンジン停止後にクランク位置が慣性力で変化しても制御回路によりこのクランク位置を検出し且つこれを保持することが可能となるため、アイドル停止時間に関わらずエンジン停止後における正確なクランク位置情報を把握できる効果がある。

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。尚、この第一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、例えば、自動二輪車の単気筒型のエンジンＥのアイドル停止およびアイドル停止からの再始動を制御する。
図１に示すように、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開度センサ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である二次エアバルブ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。

また、エンジンＥには、クランク軸１０の回転位置（以下、クランク位置と称する）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。
前記パルサーロータ１２は、例えば外周を１８等分した位置に、歯を設けたものであり、一箇所だけ３歯分に相当する欠落が形成されている。この欠落領域は、前記クランク位置の基準として用いられるものである。

このエンジンＥの電子制御ユニットであるＥＣＵ１３は、電源供給制御回路（制御回路）１４、中央演算ユニットである図示しないＣＰＵなどから構成されており、このＥＣＵ１３の電源であるバッテリ（ＢＡＴＴ）１５に接続されている。前記電源供給制御回路１４は前記ＥＣＵ１３の内部電源供給を制御するものであり、具体的には、前記ＥＣＵ１３の外部電源供給が遮断された後も前記ＥＣＵ１３の制御によりバッテリ１５から前記ＣＰＵへの通電が継続可能になるものである。
そして、このＥＣＵ１３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２２、シートセンサ２３、およびサイドスタンドスイッチ２４が接続されている。また、ＥＣＵ１３の出力側には、インジェクタ６、点火回路１６、二次エアバルブ９、およびスタータリレー１７が接続されている。
尚、前記点火回路１６は点火プラグ２０に接続されており、点火プラグ２０の電極に高電圧を印加して後述する圧縮行程で圧縮された混合気に点火するものである。

前記スタータリレー１７は前記エンジンＥを始動するためのスタータモータＭに接続されており、このスタータモータＭの電源をＯＮ・ＯＦＦすることでスタータモータＭを駆動制御するものである。そして、前記スタータモータＭは図示しないギヤを介して前記クランク軸を回転させるように構成されている。

さらに、ＥＣＵ１３には、外部メモリ（記憶手段）１９が接続されている。この外部メモリ１９は前記クランク角センサ１１の信号に基づき、後述するステージ番号またはエンジン行程の情報を記憶するものである。
尚、このＥＣＵ１３は、後述する処理に示すように、エンジンＥの自動停止の可否を判断する手段、前記切り欠き位置に基づいて補正を行う手段として機能する。

次に、前述したエンジンＥにおける動作の一例を、図２のタイムチャートで説明する。
このエンジンＥは、吸気行程と、圧縮行程と、膨張行程と、排気行程とからなる４行程を順番に繰り返す４サイクルエンジンである。そして、前記クランク軸１０は前記４行程で２回転（７２０°回転）するように構成されている。
前記クランク角センサ１１のパルス信号は、前述したパルサーロータ１２の歯の位置（例えば、外周を１８等分した位置）に対応しており、クランク軸１０が２０°（＝１８／３６０）回転する毎に出力される。そして、前記圧縮行程と排気行程とにパルス信号が発生しない領域が存在しており、これが前述のパルサーロータ１２の欠落部分に相当している。

前記ＥＣＵ１３では、前記エンジンの４行程分、つまり前記パルサーロータ１２の２回転分の前記パルス信号（１８パルス×２＝３６パルス）に対応した番号（ステージ番号）を順番に０番から３５番までカウントする。また、前記欠落部分に対応する１４番から１６番ステージ（６０°、３パルス分）は１４番ステージとしてカウントし、同様に３２番から３４番ステージも３２番ステージとしてカウントする。そして、この１４番ステージと３２番ステージ（基準ステージ）をカウントしたときにステージ番号を補正する。

具体的には、２７番ステージでエンジンが完全停止（図中破線と矢印で示す）する場合、前記ＥＣＵ１３によるエンジン停止指令の後、前記エンジンは燃料カットされると共に、点火ＯＦＦされるが慣性力で少しの間エンジン回転を継続する。前記パルス信号は、エンジンＥの停止が近づくにつれて、つまりパルサーロータ１２の回転速度が低下するにつれて信号レベルが低下する。そして、前記ＥＣＵ１３ではエンジンＥが完全停止する前に前記パルス信号を読み取ることができなくなる。そのため、前記ＥＣＵ１３は、実際には２７番ステージで前記エンジンが停止しているにも関わらず、２７番ステージから多少（例えば、１から２番ステージ）ずれたステージ番号を認識することとなる。

そして、前記外部メモリ１９に２７番ステージから多少ずれたステージ番号が記憶されている状態からエンジンを再始動すると、圧縮行程における点火範囲（１番〜５番ステージ）直前に設けられた基準ステージがカウントされ前記ステージ番号は補正されることとなる。

次に、図３に基づいて前記エンジンＥを自動停止させる処理について説明する。
まず、ステップＳ３００ではＥＣＵ１３に接続された各種センサからの情報を読み込む。次に、ステップＳ３０１では、前記ステップＳ３００の情報を参照して、アイドル停止条件が成立したか否かを判定する。判定結果が「ＹＥＳ」（成立）である場合はステップＳ３０２に進み、判定結果が「ＮＯ」（不成立）である場合はステップＳ３０５に進む。

ステップＳ３０２では前記ステップＳ３０１でアイドル停止条件が成立したのでエンジンＥを停止する。次に、ステップＳ３０３ではエンジンＥが完全に停止するまで前記クランク角センサ１１のパルス信号の読み込みを前記ＥＣＵ１３で継続してステップＳ３０４に進む。
ステップＳ３０４では前記エンジンＥが停止する直前の最後のクランク角センサ１１のパルス信号を読み込んでこのパルス信号に対応するステージ番号を前記外部メモリ１９に保存して処理を終了する。
ステップＳ３０５ではアイドル停止の条件が不成立であるため、通常の噴射・点火制御を行い処理を終了する。

次に、図４に基づいて吸気または圧縮行程でアイドル停止している状態から自動再始動する場合の信号処理を説明する。
まず、ステップＳ４０１では前述したステップＳ３０４で保存したステージ番号をＥＣＵ１３で読み込む。次にステップＳ４０２では前記スタータモータＭが回転を開始するのと同時にステップＳ４０１で読み込まれたステージ番号の続きとしてカウントを開始してステップＳ４０３に進む。ステップＳ４０３では圧縮行程直前の基準ステージである前記３２番ステージでステージ番号の誤差を補正する。そして、ステップＳ４０４ではステップＳ４０３で補正されたステージ番号に基づいて前記エンジンＥの点火を行う。

次に、図５に基づいて膨張または排気行程でアイドル停止している状態から自動再始動する場合の信号処理を説明する。
まず、ステップＳ５０１では前述したステップＳ３０４で保存したステージ番号をＥＣＵ１３で読み込む。次にステップＳ５０２では前記スタータモータＭが回転を開始するのと同時にステップＳ５０１で読み込まれたステージ番号の続きとして前記ステージ番号のカウントを開始しステップＳ５０３に進む。ステップＳ５０３では圧縮行程直前の基準ステージである前記３２番ステージでステージ番号の誤差を補正する。そして、ステップＳ５０４ではステップＳ５０３で補正されたステージ番号に基づいて前記エンジンＥの吸気ポートへ燃料噴射を行う。

上述した第一の実施の形態によれば、各種センサからの信号に基づいてアイドル停止条件を判定するステップＳ３０１とエンジンＥが停止した時点のステージ番号を記憶する外部メモリ１９を備え、前記ステップＳ３０１の判定結果に基づいて前記エンジンＥがアイドル停止した場合に、前記ステージ番号を前記外部メモリ１９に記憶することによって、アイドル停止からの再始動時における点火および燃料噴射タイミングを正確に把握することが可能となる。

また、前記エンジンＥをアイドル停止から再始動させるにあたり、前記外部メモリ１９に記憶された前記ステージ番号に基づいて点火することが可能となるため、エンジンＥの毎回点火での誤爆を防止することができる。
そして、ステップＳ４０３とステップＳ５０３においてステージ番号を補正することによって、エンジンＥの再始動時に一回転目から適正なタイミングで点火や燃料噴射を行うことが可能となるため、燃費を向上すると共に速やかにエンジンＥの再始動を行うことができる。

さらに、前記アイドル停止時において、内部への電源供給を継続して前記ステージ番号を検出可能とすると共に前記外部メモリ１９に記憶されたステージ番号を保持する前記電源供給制御回路１４を設けたことによって、前記エンジンＥ停止後にクランク位置が慣性力で変化してステージ番号がずれたとしても電源供給制御回路１４によりこのクランク位置を検出してステージ番号をカウントし且つこのステージ番号を保持することが可能となるため、アイドル停止時間に関わらずエンジンＥ停止後における正確なステージ番号を把握できる。

次に、この発明の第二の実施の形態を図１から図５（図３を除く）を援用し図６のフローチャートに基づいて説明する。
尚、この第二の実施の形態は、前述した第一の実施の形態の図３のフローチャートのみが異なるので他の説明は省略する。この処理も前述した第一の実施の形態と同様にエンジンの停止時の処理を示しているが、前述した第一の実施の形態におけるステップＳ３０４の処理で用いたステージ番号をエンジン行程に置換えて外部メモリ１９へ保存したものである。以下順を追って説明する。

まず、ステップＳ６００ではＥＣＵ１３に接続された各種センサからの情報を読み込む。次に、ステップＳ６０１では、前記ステップＳ６００の情報を参照して、アイドル停止条件が成立したか否かを判定する。判定結果が「ＹＥＳ」（成立）である場合はステップＳ６０２に進み、判定結果が「ＮＯ」（不成立）である場合はステップＳ６０５に進む。

ステップＳ６０２では前記ステップＳ６０１でアイドル停止条件が成立したのでエンジンＥを停止する。次に、ステップＳ６０３ではエンジンＥが完全に停止するまで前記クランク角センサ１１のパルス信号の読み込みを前記ＥＣＵ１３で継続してステップＳ６０４に進む。
ステップＳ６０４では前記エンジンＥが停止する直前の最後のクランク角センサ１１のパルス信号を読み込んでこのパルス信号に対応するステージ番号からエンジン行程判定してこのエンジン行程を前記外部メモリ１９に保存して処理を終了する。
ステップＳ６０５ではアイドル停止の条件が不成立であるため、通常の噴射・点火制御を行い処理を終了する。

したがって、第二の実施の形態によれば、前述した第一の実施の形態と同様に、各種センサからの信号に基づいてアイドル停止条件を判定するステップＳ６０１とエンジンＥが停止した時点のエンジン行程を記憶する外部メモリ１９を備え、前記ステップＳ６０１の判定結果に基づいて前記エンジンＥがアイドル停止した場合に、前記エンジン行程を前記外部メモリ１９に記憶することによって、アイドル停止からの再始動時における点火および燃料噴射タイミングを正確に把握することが可能となる。

また、前記エンジンＥをアイドル停止から再始動させるにあたり、前記外部メモリ１９に記憶された前記エンジン行程に基づいて点火することが可能となるため、エンジンＥの毎回点火での誤爆を防止することができる。
そして、ステップＳ４０３とステップＳ５０３においてエンジン行程を補正することによって、エンジンＥの再始動時に一回転目から適正なタイミングで点火や燃料噴射を行うことが可能となるため、燃費を向上すると共に速やかにエンジンＥの再始動を行うことができる。

さらに、前記アイドル停止時において、内部への電源供給を継続して前記エンジン行程を検出可能とすると共に前記外部メモリ１９に記憶されたエンジン行程情報を保持する前記電源供給制御回路１４を設けたことによって、前記エンジンＥ停止後にクランク位置が慣性力で変化してエンジン行程がずれたとしても電源供給制御回路１４によりこのクランク位置を検出し且つこのエンジン行程を保持することが可能となるため、アイドル停止時間に関わらずエンジンＥ停止後における正確なエンジン行程を把握できる。
とりわけこの第二の実施の形態では、ステージ毎に番号が必要であった前述した第一の実施の形態と比較してエンジンの行程番号のみを用いれば済むため、外部メモリ１９の容量を少なくでき且つ処理が簡素化できる。

尚、この発明は上述した実施の形態に限られるものではなく、例えば、前記ＥＣＵ１３に接続されている外部メモリ１９をＥＣＵ１３に内蔵してもよい。また、ＥＣＵ１３に内蔵されている電源供給制御回路１４を外部接続にしてもよい。

本発明の第一の実施の形態におけるシステム構成図である。 本発明の第一の実施の形態におけるタイムチャートである。 本発明の第一の実施の形態におけるエンジン停止処理のフローチャートである。 本発明の第一の実施の形態における吸気または圧縮行程におけるエンジン始動時の処理のフローチャートである。 本発明の第一の実施の形態における膨張または排気行程時の図４に相当するフローチャートである。 本発明の第二の実施の形態における図３に相当するフローチャートである。

符号の説明

Ｅ エンジン
１０ クランク軸
１４ 電源供給制御回路（制御回路）
１９ 外部メモリ（記憶手段）
ステップＳ３０１、ステップＳ６０１ アイドル停止判定手段

Claims (5)

1. 車両の運転状態に応じて、エンジンのアイドル停止およびアイドル停止からの再始動を行わせるエンジン自動停止始動制御装置において、各種センサからの信号に基づいてエンジンのアイドル停止条件を判定するアイドル停止判定手段と、クランク位置に関する情報を記憶する記憶手段を備え、前記アイドル停止判定手段の判定結果に基づいて前記エンジンがアイドル停止した場合に前記クランク位置に関する情報を前記記憶手段に記憶させることを特徴とするエンジン自動停止始動制御装置。
2. 前記エンジンをアイドル停止から再始動させるにあたり、前記記憶手段に記憶されたクランク位置に関する情報に基づいて点火および燃料噴射制御を開始することを特徴とする請求項１に記載のエンジン自動停止始動制御装置。
3. 前記エンジンへの点火または燃料噴射直前に前記記憶情報を補正することを特徴とする請求項１または請求項２に記載のエンジン自動停止始動制御装置。
4. 前記アイドル停止時において、内部への電源供給を継続して、クランク位置に関する情報を検出可能とすると共に前記記憶手段の記憶情報を保持する制御回路を設けたことを特徴とする請求項１から請求項３のいずれかに記載のエンジン自動停止始動制御装置。
5. 前記クランク位置に関する情報には、クランク角度情報またはエンジンの行程情報を含むことを特徴とする請求項１から請求項４のいずれかに記載のエンジン自動停止始動制御装置。
   
   

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