JP2007255298A - 内燃機関の始動制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】クラッチ機構を備えた車両において、始動機構の保護を図りながらも迅速な発進が妨げられることを抑制することのできる内燃機関の始動制御装置を提供する。
【解決手段】クランクシャフト２から駆動系に伝達される駆動力を任意に断接するクラッチ２０を備えた車両に搭載され、スタータモータ１１によるクランキングによって始動されるエンジン１の始動制御装置４０は、クラッチ２０によってクランクシャフト２から駆動系に駆動力の伝達が開始されたか否かの判定を行う。そして、スタータモータ１１によるクランキング中に駆動力の伝達が開始された旨が判定されたことを条件にスタータモータ１１の駆動を中止する。
【選択図】図１

Description

この発明は、車両に搭載される内燃機関の始動制御装置に関し、より詳しくはスタータモータの駆動力によって内燃機関を始動する始動機構の制御装置に関する。

内燃機関の始動機構として、スタータモータを駆動することによって、スタータモータのピニオンギアに噛合したリングギアを回転させるとともに、その回転を内燃機関のクランクシャフトに伝達することによって機関始動時にクランクシャフトを回転させるいわゆるクランキングするものが特許文献１に記載されている。

また、こうした始動機構によって始動され、クランクシャフトの駆動力をクラッチ機構を介して駆動系に伝達する手動変速装置を備えた車両の始動制御装置にあっては、クラッチ機構によってクランクシャフトと駆動系とを接続したままクランキングを行うと、大きな制動力が作用しているクランクシャフトをスタータモータで回転させることになる。その結果、スタータモータ及びその駆動力をクランクシャフトに伝達しているピニオンギア及びリングギアには大きな負荷かかり、それらの損傷が発生し、ひいては内燃機関の始動ができなくなる懸念がある。

そこで、始動機構を保護するため、クラッチペダルが完全に踏み込まれていることを検出する踏み込み確認センサを備え、同センサが踏み込みを検出していることをもって、クラッチ機構によるクランクシャフトと駆動系との接続が解除されていることを確認し、クランキングを許可するといったことが行われている。
特開平１０−１２２１０７号公報

ところで、こうした踏み込み確認センサを設け、クラッチペダルが完全に踏み込まれていることをもって、クランキングを許可する車両にあっては、クランキング中にクラッチペダルの踏み込み量が少なくなるとクランキングが停止されてしまう。そのため、運転者は、クランキングが終了し、内燃機関の始動が完了したことを確認するまでクラッチペダルを完全に踏み込み続けなければならない。しかし、現実にはクラッチペダルの踏み込みを運転者が意図せず緩めてしまう事も多く、クランキングが停止されて迅速な発進が妨げられるといった問題点がある。また、燃費の改善等を図るべく交差点での停車時等に内燃機関を自動停止し、発進操作時等に同内燃機関を自動始動するいわゆる機関の自動停止始動機能を備えた車両にあっては機関始動が頻繁に行われるため、こうした問題が特に顕著となる。

この発明は、上記実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、クラッチ機構を備えた車両において、始動機構の保護を図りながらも迅速な発進が妨げられることを抑制することのできる内燃機関の始動制御装置を提供することにある。

上記目的を達成するために請求項１に記載の発明では、機関のクランクシャフトから駆動系に伝達される駆動力を任意に断接するクラッチ機構を備えた車両に搭載され、スタータモータによるクランキングによって始動される内燃機関の始動制御装置において、前記クラッチ機構によって前記クランクシャフトから前記駆動系に駆動力の伝達が開始された旨判定する接続開始判定手段と、前記スタータモータによるクランキング中に前記接続開始判定手段により前記駆動力の伝達が開始された旨判定されたことを条件に前記スタータモータの駆動を中止するクランキング中止手段とを備えるようにしている。

上記構成によれば、接続開始判定手段によって駆動力の伝達が開始された旨の判定がされた場合には、スタータモータの駆動が中止される。すなわち、クラッチ機構によってクランクシャフトから駆動系に駆動力の伝達が開始され、内燃機関のクランクシャフトに大きな制動力が作用するおそれがあるときには、スタータモータによるクランキングを中止する。そのため、スタータモータからの駆動力を伝達する始動機構にかかる負荷を軽減することができ、始動機構の損傷を抑制することができる。また、クラッチペダルの踏み込み量が小さくなった場合であっても、前記接続開始判定手段によって駆動力の伝達が開始された旨の判定がされるまでは、クランキングを継続することができるようになる。そのため、実際に始動機構に負荷がかかることに応じてスタータモータの駆動を中止することによって、クラッチ機構を備えた車両において、始動機構の保護を図りながらも迅速な発進が妨げられることを抑制することができる。

請求項２に記載の発明では、請求項１に記載の内燃機関の始動制御装置において、前記クランキング中止手段は、前記接続開始判定手段によって前記駆動力の伝達が開始された旨の判定がされてから、所定期間経過後に前記スタータモータの駆動を中止するようにしている。

上記構成によれば、クランキングによって内燃機関が自立運転可能な状態に近づき、所定期間内に内燃機関の始動が完了するような場合には、駆動力の伝達が開始された旨の判定がされた場合であっても、内燃機関の始動を完了させることができるようになる。そのため、始動機構に大きな負荷をかけ続けることを回避しつつも、始動完了直前のクランキング中止を抑制して、車両を迅速に発進させることができるようになる。

なお、上記所定期間を短くするほど始動機構にかかる負荷を小さくすることができるが、それだけ内燃機関の始動を完了させることのできる可能性が低くなる。そのため、上記所定期間は、始動機構の耐久性やスタータモータの発生する駆動力の大きさ、内燃機関のクランクシャフトから伝達される制動力の大きさ等に基づいてその長さが設定されることが望ましい。

また、請求項３に記載の発明では、機関のクランクシャフトから駆動系に伝達される駆動力を任意に断接するクラッチ機構を備えた車両に搭載され、スタータモータによるクランキングによって始動される内燃機関の始動制御装置において、前記クラッチ機構によって前記クランクシャフトから前記駆動系に駆動力が伝達されている状態である旨を判定する接続状態判定手段と、前記スタータモータによるクランキング中に前記接続状態判定手段による前記駆動力が伝達されている状態である旨の判定が所定期間継続して行われたことを条件に前記スタータモータの駆動を中止するクランキング中止手段とを備えるようにしている。

上記構成のように、クランキング中に駆動力が伝達されている状態である旨の判定が所定期間継続して行われた場合にスタータモータの駆動を中止することとすれば、請求項２の効果に併せて更に、駆動力の伝達が開始された旨の判定がされた場合であっても、所定期間内にクラッチ機構による駆動力の伝達が中止された場合には、クランキングを継続することができるようになる。そのため、始動機構に大きな負荷をかけ続けることを回避しながら、不必要なクランキングの中止を抑制し、内燃機関の始動性を向上させることができる。

請求項４に記載の発明では、請求項１又は２に記載の内燃機関の始動制御装置において、前記接続開始判定手段は、車両状態を示すパラメータの変化を監視し、同パラメータの変化に基づいて前記クラッチ機構により前記クランクシャフトから前記駆動系に駆動力の伝達が開始された旨判定するようにしている。

クラッチ機構による駆動力の伝達が開始されると、大きな制動力が内燃機関のクランクシャフトに作用するため、車両の状態は駆動力の伝達開始に伴って変化し、車両の状態を示すパラメータ、例えば機関回転速度や車速等には、その変化が反映される。すなわち、こうした車両状態を示すパラメータの変化を監視することにより、クラッチ機構によって駆動力の伝達が開始された旨判定することができる。

請求項５に記載の発明では、請求項３に記載の内燃機関の始動制御装置において、前記接続状態判定手段は、車両状態を示すパラメータを監視し、同パラメータの状態に基づいて前記クラッチ機構により前記クランクシャフトから前記駆動系に駆動力が伝達されている状態である旨判定するようにしている。

クラッチ機構により駆動力が伝達されている状態では、大きな制動力が内燃機関のクランクシャフトに作用するため、車両の状態は駆動力が伝達されていない状態と比較して異なったものとなる。したがって、こうした車両状態を示すパラメータの状態を監視することにより、クラッチ機構によって駆動力が伝達されている状態である旨判定することができる。

また、具体的には請求項６に記載の発明によるように、請求項４又は５に記載の内燃機関の始動制御装置において、前記クラッチ機構が実際に接続されている状態を検出する接続検出センサを備え、前記車両状態を示すパラメータは前記接続検出センサにより検出される前記クラッチ機構の実際の接続状態であるといった構成を採用することができる。

請求項７に記載の発明は、請求項４又は５に記載の内燃機関の始動制御装置において、車両のクラッチペダルの踏み込み量を検出するストロークセンサを備え、前記車両状態を示すパラメータは前記ストロークセンサによって検出されるクラッチペダルの踏み込み量であることをその要旨としている。

上記構成によるように、車両のクラッチペダルの踏み込み量を検出するストロークセンサを備え、ストロークセンサによって検出される踏み込み量に基づいて、クラッチ機構によりクランクシャフトから駆動系に駆動力の伝達が開始された旨、及びクラッチ機構によりクランクシャフトから駆動系に駆動力が伝達されている状態である旨を判定することができる。

請求項８に記載の発明では、請求項７に記載の発明において、前記ストロークセンサにより検出されるクラッチペダルの踏み込み量に基づく判定を前記クラッチ機構の経時変化に応じて補正するようにしている。

クラッチ機構は、劣化や磨耗等の経時変化によってその特性が変化するため、クランクシャフトから駆動系に駆動力の伝達が開始されるクラッチペダルの踏み込み量は、その特性の変化に起因して変動することがある。

上記構成によれば、ストロークセンサにより検出されるクラッチペダルの踏み込み量に基づく判定をクラッチ機構の経時変化に応じて補正するため、クラッチ機構の特性変化に起因する判定結果と実際の接続状態との乖離を抑制し、実際の接続状態に即したクランキングの継続、停止を行うことができるようになる。

請求項９に記載の発明は、請求項４又は５に記載の内燃機関の始動制御装置において、前記機関の回転速度を検出する回転速度センサを備え、前記車両状態を示すパラメータは前記回転速度センサにより検出される機関回転速度であることをその要旨としている。

クランキング中にクラッチ機構が接続されると、内燃機関の駆動力が駆動系に伝達されるとともに、前述したように大きな制動力がクランクシャフトに作用する。そのため、スタータモータの駆動によって上昇する機関回転速度は、クラッチ機構の接続に伴って停止ないし低下等することとなる。

したがって、上記構成によれば、回転速度センサによって検出される機関回転速度に基づいて、クラッチ機構によりクランクシャフトから駆動系に駆動力の伝達が開始された旨、及びクラッチ機構によりクランクシャフトから駆動系に駆動力が伝達されている状態である旨を判定することができる。

（第１の実施形態）
以下、この発明を、前述した機関自動停止始動機能を備えた車両の始動制御装置に具体化した第１の実施形態について、図１〜図３を参照して説明する。

図１に示されるように、この車両に搭載されるエンジン１のクランクシャフト２は、その端部にフライホイール３が固定されるとともに、同フライホイール３及びクラッチ２０を介して変速機３０に接続されている。なお、この変速機３０は運転者によりそのシフトレバーが任意に操作されることにより変速段が変更される手動式の変速機である。また、この変速機３０の出力軸であるプロペラシャフト３１は、ディファレンシャルギア３２を介して駆動輪３４が装着されたドライブシャフト３３に接続されている。これら変速機３０、プロペラシャフト３１、ディファレンシャルギア３２、ドライブシャフト３３、及び同ドライブシャフト３３に装着された駆動輪３４により車両の駆動系が構成されている。また、クラッチ２０は、図示しないクラッチペダルの操作により、フライホイール３とこの駆動系との接続を任意に断接する。車両走行時には、クラッチ２０によりフライホイール３と駆動系とが接続され、そのクランクシャフト２の回転力が、クラッチ２０を介して変速機３０、プロペラシャフト３１、ディファレンシャルギア３２、ドライブシャフト３３を順に経て、最終的に駆動輪３４に伝達される。

また、エンジン１にはスタータモータ１１が固定されている。エンジン１のクランクシャフト２にはこのスタータモータ１１のピニオンギア１２と噛合するリングギア１３が設けられている。エンジン１の始動機構１０は、これらスタータモータ１１、ピニオンギア１２及びリングギア１３を備えて構成されている。エンジン１の始動時には、スタータモータ１１が駆動され、その回転力がリングギア１３に伝達される。そして、このリングギア１３の回転力がクランクシャフト２に伝達され、エンジン１はクランキング状態となる。

エンジン１並びに車両の各部には、機関運転状態並びに運転者による操作を検出するための各種センサが設けられている。機関運転状態を検出するセンサには、クランクシャフト２の回転速度（機関回転速度ＮＥ）を検出する回転速度センサ５１、エンジン１の燃焼室に導入される空気の量（吸入空気量Ｑａ）を検出するエアフローメータ５２等が含まれる。また、運転者による操作を検出するセンサには、イグニッションスイッチ５３、変速機３０で選択されている変速段を検出するギアポジションセンサ５４、車室内のクラッチペダルが完全に踏み込まれていることを検出するクラッチスイッチ５５、ブレーキペダルが踏み込まれていることを検出するブレーキスイッチ５６等が含まれる。

これら各種センサの検出信号はいずれもエンジン１の電子制御装置４０に取り込まれる。電子制御装置４０は、各センサ５１〜５６を含む各種センサからの検出信号に基づいてエンジン１の燃料噴射量や点火時期の制御を行うとともに、エンジン１の自動停止及び自動始動を行う。すなわち、電子制御装置４０は、エンジン１の運転状態を統括的に制御するとともに、エンジン１の始動を制御する始動制御装置としての機能も有している。また、電子制御装置４０は、演算装置、駆動回路の他、各種制御を実行するためのプログラムや演算用マップ、その制御の実行に際して算出されるデータ等を記憶保持するメモリ４１と、計時動作を行うタイマ４２とを備えている。

次に、この実施形態におけるエンジン１の始動制御について、図２を参照して説明する。なお、図２は、スタータモータ１１を駆動しエンジン１をクランキングする始動制御の一連の処理についてその流れを示すフローチャートである。図２に示される一連の処理は、エンジン１の自動停止中に電子制御装置４０にて実行される。

まず、ステップＳ１００では、イグニッションスイッチ５３、ギアポジションセンサ５４、クラッチスイッチ５５、ブレーキスイッチ５６等の検出信号を読み込み、運転者による操作状態を検出する。

次に、ステップＳ１１０において、機関の自動始動条件が成立しているか否かを判定する。ここで機関の自動始動条件は、車両の状態がエンジン１の始動に適した状態であること、また、発進の前触れとなる発進準備操作が運転者により行われたことを確認するための条件である。より具体的には、イグニッションスイッチがＯＮである、ギアポジションがいずれかの変速段に選択されている、クラッチスイッチがＯＮである等の複数の操作状態が同時に満足されていることをもって、この条件は成立する。機関始動条件が成立している旨判定された場合（ステップＳ１１０：ＹＥＳ）には、ステップＳ１２０へと進み、電子制御装置４０は、スタータモータ１１を駆動することによってクランキングを開始する。一方、機関始動条件が成立していない旨判定された場合（ステップＳ１１０：ＮＯ）には、ステップＳ１００に戻る。すなわち、機関始動条件が成立するまで操作状態の監視を継続する。

こうして、ステップＳ１２０において、スタータモータ１１を駆動し、クランキングを開始するとステップＳ１３０において、回転速度センサ５１によって検出される機関回転速度ＮＥが閾値Ａより小さいか否かが判定される。ここで閾値Ａは、エンジン１が完爆したか否か判定することのできる値、例えば５５０ｒｐｍに設定されており、機関回転速度ＮＥが閾値Ａ以上であることによりエンジン１の始動が完了した旨が判断される。ステップＳ１３０において機関回転速度ＮＥが閾値Ａよりも小さい旨判定された場合（ステップＳ１３０：ＹＥＳ）には、ステップＳ１４０へと進み、タイマ４２によってカウントされるタイマ値ｔが閾値Ｂよりも小さいか否かが判定される。ここで閾値Ｂは、クラッチ２０の接続により始動機構１０に負荷がかかった状態であってもスタータモータの駆動を許容できる期間に基づいて予め設定され、電子制御装置４０のメモリ４１に保存されている。なお、タイマ値ｔの初期値は「０」に設定されている。ステップＳ１４０において、タイマ値ｔが閾値Ｂよりも小さい旨判定された場合（ステップＳ１４０：ＹＥＳ）には、ステップＳ１５０へと進み、機関回転速度ＮＥが低下しているか否かが判定される。より詳しくは、今回の検出タイミングにおける機関回転速度ＮＥ（ｎ）が前回の検出タイミングにおける機関回転速度ＮＥ（ｎ−１）よりも小さいか否かが判定される。

クランキング中にクラッチ２０が接続されると、エンジン１の駆動力が駆動系に伝達されるとともに、大きな制動力がクランクシャフト２に作用する。そのため、スタータモータ１１の駆動によって上昇している機関回転速度ＮＥは、クラッチ２０の接続に伴って低下することとなる。そのため、こうして機関回転速度ＮＥが低下しているか否かを判定することによって、クラッチ２０による接続の有無を判断することができる。ステップＳ１５０において機関回転速度ＮＥが低下していない旨判定された場合（ステップＳ１５０：ＮＯ）には、ステップＳ１３０へと戻る。一方、ステップＳ１５０において機関回転速度ＮＥが低下している旨判定された場合（ステップＳ１５０：ＹＥＳ）には、ステップＳ１６０にて、タイマ４２による計時動作がスタートされ、ステップＳ１３０へと戻る。なお、タイマ４２の計時動作が一旦スタートした後は、再度機関回転速度ＮＥが低下している旨判定されて（ステップＳ１５０：ＹＥＳ）、ステップ１６０に進んだ場合であっても、タイマ４２の経時動作は継続される。すなわち、タイマ４２のカウントは、リセットされることなく増加する。また、上記機関回転速度ＮＥは、エンジン１の各行程間における回転速度変動を吸収することのできるなまし値が用いられる。

また、ステップＳ１３０において、機関回転速度ＮＥが閾値Ａ以上である旨判定された場合（ステップＳ１３０：ＮＯ）には、エンジン１の始動が完了しているため、ステップＳ１７０へと進みタイマ４２による計時動作を終了し、カウンタをリセットするとともに、スタータモータ１１の駆動を停止することによってクランキングを停止する。その後、エンジン１での燃焼が継続されて機関回転速度ＮＥはアイドル回転速度、例えば８００ｒｐｍに到達する。一方、ステップＳ１３０において、機関回転速度ＮＥが閾値Ａより小さい旨判定された場合（ステップＳ１３０：ＹＥＳ）であっても、ステップＳ１４０においてタイマ値ｔが閾値Ｂ以上である旨判定された場合（ステップＳ１４０：ＮＯ）には、ステップＳ１７０へと進み、同様にタイマ４２による計時動作を終了し、カウンタをリセットするとともに、クランキングを中止すべくスタータモータの駆動を停止する。こうしてステップＳ１７０を通じてクランキングを停止すると電子制御装置４０は一連の処理を終了する。その後、エンジン１は完爆することなく停止する。

図３は、この処理を通じて制御されるスタータモータ１１の駆動状態と機関回転速度ＮＥとの関係を示すタイミングチャートである。
図３において破線ａは、クランキング中にクラッチ２０によるクランクシャフト２と駆動系との接続がなかった場合の機関回転速度ＮＥの変化を示している。この場合、機関始動条件が成立し、時刻Ｔ１においてスタータモータ１１が駆動されると機関回転速度ＮＥは上昇し、時刻Ｔ３において閾値Ａに到達する。機関回転速度ＮＥが閾値Ａに到達することによって、エンジン１の始動完了が判断され、スタータモータ１１の駆動が停止される。その後、エンジン１での燃焼が継続されて機関回転速度ＮＥはアイドル回転速度に到達する。

一方、図３において実線ｂ及び一点鎖線ｃは、クランキング中にクラッチ２０によるクランクシャフト２と駆動系との接続があった場合の機関回転速度ＮＥの変化を示している。上記の場合と同様に機関始動条件が成立し、時刻Ｔ１においてスタータモータが駆動されると機関回転速度ＮＥは上昇する。時刻Ｔ２においてクラッチ２０によりクランクシャフト２と駆動系とが接続されると、クランクシャフト２に制動力が作用するため機関回転速度ＮＥが低下する。このとき電子制御装置４０は、機関回転速度ＮＥが低下している旨判定し、タイマ４２による計時動作をスタートさせる。

クラッチ２０による接続の度合いが小さい場合には実線ｂで示すように接続後も機関回転速度ＮＥは緩やかに上昇し、時刻Ｔ４において閾値Ａに到達する。こうして機関回転速度ＮＥが閾値Ａに到達することによって、エンジン１の始動完了が判断され、スタータモータ１１の駆動が停止される。その後、エンジン１での燃焼が継続されて機関回転速度ＮＥはアイドル回転速度に到達する。

一方、クラッチ２０による接続の度合いが大きいときには、一点鎖線ｃで示すように接続後は機関回転速度ＮＥが低下し、時刻Ｔ５においてタイマ４２によってカウントされるタイマ値ｔが閾値Ｂに到達する。こうしてタイマ値ｔが閾値Ｂに到達すると、電子制御装置４０によりスタータモータ１１の駆動が中止される。その後、エンジン１は完爆することなく停止する。

上記のように電子制御装置４０は、機関回転速度ＮＥが低下したことをもって、クラッチ２０の接続により駆動力の伝達が開始された旨を判定して、タイマ４２による計時動作を開始する。そして、タイマ値ｔが閾値Ｂを超える場合には、クランキングを中止する。このように電子制御装置４０は、接続開始判定手段及びクランキング中止手段としての機能を有している。

以上説明した第１の実施形態によれば、以下の効果が得られるようになる。
（１）クラッチ２０によってクランクシャフト２から駆動系に駆動力の伝達が開始され、エンジン１のクランクシャフト２に大きな制動力が作用するときには、スタータモータ１１によるクランキングを中止する。そのため、スタータモータ１１からの駆動力を伝達する始動機構１０にかかる負荷を軽減することができ、始動機構１０の損傷を抑制することができる。また、クランキング中にクラッチペダルの踏み込み量が小さくなった場合であっても、上記のように駆動力の伝達が開始された旨の判断がされるまでは、クランキングを継続することができるようになる。そのため、実際に始動機構１０に負荷がかかることに応じてスタータモータ１１の駆動を中止することによって、クラッチ２０を備えた車両において、始動機構１０の保護を図りながらも迅速な発進が妨げられることを抑制することができる。

（２）更に、タイマ値ｔが閾値Ｂに到達した場合にクランキングを中止するため、クランキングによってエンジン１が自立運転可能な状態に近づき、タイマ値ｔが閾値Ｂに到達する前にエンジン１が完爆して始動が完了するような場合には、駆動力の伝達が開始された旨の判定がされた場合であっても、エンジン１の始動を完了させることができるようになる。その結果、始動機構１０に大きな負荷をかけ続けることを回避しつつも、始動完了直前のクランキング中止を抑制して、車両を迅速に発進させることができるようになる。

（３）クランキング中にクラッチ２０が接続されると、エンジン１の駆動力が駆動系に伝達されるとともに、大きな制動力がクランクシャフト２に作用する。そのため、スタータモータ１１の駆動によって上昇する機関回転速度ＮＥは、クラッチ２０の接続に伴って停止ないし低下等することとなる。したがって、上記実施形態によるように機関回転速度ＮＥの変化を監視することによって機関回転速度ＮＥに基づいて、クラッチ２０によりクランクシャフト２から駆動系に駆動力の伝達が開始された旨を判定することができる。
（第２の実施形態）
次に、この発明の第２の実施形態について説明する。第２の実施形態の装置については、基本的な構成は第１の実施形態における装置と同様であるが、図１の破線で囲んだ部分に示すクラッチストロークセンサ５７を更に設けた点が相違している。このクラッチストロークセンサ５７は、運転者によるクラッチペダルの踏み込み量を検出するものであり、その検出信号は、電子制御装置４０に読み込まれる。電子制御装置４０は、この踏み込み量の変化に基づいてクラッチ２０による接続の有無を判定する。

以下、図４を参照し第２の実施形態におけるエンジン１の始動制御について第１の実施形態と相違する部分を中心に説明する。なお、図４は、スタータモータ１１を駆動しエンジン１をクランキングする始動制御の一連の処理について、その流れを示すフローチャートである。図４に示される一連の処理は、エンジン１の停止中に電子制御装置４０にて実行される。

まず、ステップＳ２００では、イグニッションスイッチ５３、ギアポジションセンサ５４、クラッチスイッチ５５、ブレーキスイッチ５６等の検出信号を読み込み、運転者による操作状態を検出する。

次に、ステップＳ２１０において、機関始動条件が成立しているか否かを判定する。機関始動条件が成立している旨判定された場合（ステップＳ２１０：ＹＥＳ）には、ステップＳ２２０へと進み、クランキングを開始する。一方、機関始動条件が成立していない旨判定された場合（ステップＳ２１０：ＮＯ）には、ステップＳ２００に戻る。

こうして、ステップＳ２２０において、クランキングが開始されるとステップＳ２３０において、回転速度センサ５１によって検出される機関回転速度ＮＥが閾値Ａより小さいか否かが判定される。ステップＳ２３０において機関回転速度ＮＥが閾値Ａよりも小さい旨判定された場合（ステップＳ２３０：ＹＥＳ）には、ステップＳ２４０へと進み、タイマ４２によってカウントされるタイマ値ｔが閾値Ｂよりも小さいか否かが判定される。

ステップＳ２４０において、タイマ値ｔが閾値Ｂよりも小さい旨判定された場合（ステップＳ２４０：ＹＥＳ）には、ステップＳ２５０へと進み、クラッチペダルの踏み込み量ＰＳが閾値Ｃ以下であるか否かを判定する。クラッチ２０はクラッチペダルの操作によってその接続の断接が切り替えられるため、クランチペダルの踏み込み量ＰＳに基づいてクラッチ２０による接続を検出することができる。ここで、閾値Ｃはクラッチ２０によりクランクシャフト２から駆動系に駆動力の伝達が実際に開始された状態を検出することのできる値に設定される。

ステップＳ２５０において、クラッチペダルの踏み込み量ＰＳが閾値Ｃ以下である旨判定された場合（ステップＳ２５０：ＹＥＳ）には、クラッチ２０が接続している旨判断しステップＳ２６０へと進み、タイマ４２による計時動作をスタートさせ、ステップＳ２３０へと戻る。なお、タイマ４２の計時動作が一旦スタートした後は、再度ステップＳ２６０に進んだ場合であっても、タイマ４２の経時動作は継続される。すなわち、タイマ４２のカウントは、リセットされることなく増加する。

一方、ステップＳ２５０において、クラッチペダルの踏み込み量ＰＳが閾値Ｃ以上である場合にはクラッチ２０の接続が解除されている旨判断し、ステップＳ２５５へと進み、タイマ４２による計時動作を終了するとともに、カウントをリセットし、ステップＳ２３０へと戻る。こうしてステップＳ２５５、ステップＳ２６０を通じてクラッチ２０の接続が継続して行われた期間をタイマ４２によって計測する。

こうして、一連の処理を繰り返し、ステップＳ２３０において、機関回転速度ＮＥが閾値Ａ以上である旨判定された場合（ステップＳ２３０：ＮＯ）には、ステップＳ２７０へと進みスタータモータ１１の駆動を停止することによってクランキングを停止する。その後、エンジン１での燃焼が継続されて機関回転速度ＮＥはアイドル回転速度に到達する。また、ステップＳ２３０において、機関回転速度ＮＥが閾値Ａより小さい旨判定された場合（ステップＳ２３０：ＹＥＳ）であっても、ステップＳ２４０においてタイマ値ｔが閾値Ｂ以上である旨判定された場合（ステップＳ２４０：ＮＯ）には、ステップＳ２７０へと進み、タイマ４２による計時動作を終了し、カウンタをリセットするとともに、クランキングを中止すべく、スタータモータの駆動を停止する。こうしてステップＳ２７０を通じてクランキングを停止すると電子制御装置４０は一連の処理を終了する。その後、エンジン１は完爆することなく停止する。

図５は、上記第２の実施形態における一連の処理を通じて制御される機関回転速度ＮＥとクラッチペダルの踏み込み量ＰＳ、並びにスタータモータ１１の駆動状態の関係を示すタイミングチャートである。

図５において実線ｄは、クランキング中にクラッチ２０によるクランクシャフト２と駆動系との接続があった場合の機関回転速度ＮＥの変化を示している。
機関始動条件が成立し、時刻Ｔ１においてスタータモータ１１が駆動されると機関回転速度ＮＥは上昇する。そして、クラッチストロークセンサ５７によって検出されるクラッチペダルの踏み込み量ＰＳが減少し、時刻Ｔ２において閾値Ｃ以下なると、電子制御装置４０は、タイマ４２による計時動作をスタートさせる。このとき、クラッチ２０の接続により機関回転速度ＮＥは低下する。その後、クラッチペダル踏み込み量ＰＳが時刻Ｔ６において、閾値Ｃよりも大きくなると電子制御装置４０は、クラッチ２０の接続が解除された旨を判断し、タイマ４２による計時動作を終了しカウンタをリセットする。こうして、クラッチ２０の接続が解除されると機関回転速度ＮＥは再び上昇し、時刻Ｔ７において、閾値Ａに到達する。機関回転速度ＮＥが閾値Ａに到達したことをもって電子制御装置４０はエンジン１の始動が完了した旨を判断し、スタータモータ１１の駆動を停止する。その後、エンジン１での燃焼が継続されて機関回転速度ＮＥはアイドル回転速度に到達する。

このように第２の実施形態における電子制御装置４０は、クラッチペダルの踏み込み量ＰＳが閾値Ｃ以下になったことをもって、クラッチ２０の接続により駆動力が伝達されている状態である旨を判定して、タイマ４２によってこの判定が行われている期間を計測し、タイマ値ｔが閾値Ｂを超える場合には、クランキングを中止する。すなわち電子制御装置４０は、接続状態判定手段及びクランキング中止手段としての機能を有している。

以上説明した第２の実施形態によれば、第１の実施形態における（１）〜（３）の効果に加え更に以下の効果が得られるようになる。
（４）クラッチ２０を操作するクラッチペダルの踏み込み量ＰＳに基づいて、クラッチ２０によりクランクシャフト２と駆動系とが接続され駆動力が伝達されている状態である旨を判定するため、クラッチ２０による接続が開始された旨のみならず、クラッチ２０による接続が解除された旨についても判定することができるようになる。

（５）また、クラッチ２０の接続が解除された場合には、タイマ４２による計時動作を中止し、カウンタをリセットする構成としたため、駆動力の伝達が開始された旨の判定がされた場合であっても、タイマ値ｔが閾値Ｂに到達する前にクラッチ２０の接続が解除された場合には、クランキングを継続することができるようになる。そのため、始動機構１０に大きな負荷をかけ続けることを回避しながら、不必要なクランキングの中止を抑制し、エンジン１の始動性を向上させることができる。
（第３の実施形態）
以下、上記第２の実施形態の始動制御装置に対して、更にクラッチストロークセンサ５７による接続判定を行う際の閾値Ｃをクラッチ２０の経時変化に応じて補正する補正機能を付加した第３の実施形態について説明する。

なお、この実施形態における始動制御の処理手順は第２の実施形態における一連の処理手順と同様であるため、その説明を割愛し、ここでは第２の実施形態と相違する補正処理を中心に説明する。

図６は、この補正処理の一連の流れを示すフローチャートである。この一連の処理はエンジン１の自立運転中、すなわち上記始動制御により始動が完了した後の運転中に電子制御装置４０により実行される。

まず、ステップＳ３００において、電子制御装置４０は、クラッチペダルの踏み込み量ＰＳ及び機関回転速度ＮＥを読み込む。そして、ステップＳ３１０において、機関回転速度ＮＥが急激に変化したか否かを判定する。

例えば、クランクシャフト２と駆動系との接続が解除された状態からそれらが接続された状態に変化した場合には、前述のように制動力がクランクシャフト２に作用するため、機関回転速度ＮＥが急激に変化する。このとき、車両の速度および変速機３０のギア比によって定まる機関回転速度よりも接続前の機関回転速度が高い場合には、機関回転速度が急激に低下する。これに対して、車両の速度および変速機３０のギア比によって定まる機関回転速度よりも接続前の機関回転速度が低い場合には、機関回転速度が急激に上昇する。そのため、機関回転速度が急激に変化したことを条件に接続が開始された旨を推定することができる。

ステップＳ３１０において、機関回転速度ＮＥが急激に変化していない旨判定された場合（ステップＳ３１０：ＮＯ）には、ステップＳ３００へと戻る。一方、ステップＳ３１０において、機関回転速度が急激に変化した旨判定された場合（ステップＳ３１０：ＹＥＳ）には、クラッチ２０によりクランクシャフト２と駆動系とが接続された又はそれらの接続が解除された旨判断し、ステップＳ３２０へと進む。ステップＳ３２０では、ステップＳ３１０においてクラッチ２０による接続状態が変化したときのクラッチペダル踏み込み量ＰＳを閾値Ｃとしてメモリ４１に更新し、一連の処理を終了する。

第３の実施形態における始動制御は、この補正処理を通じて更新された閾値Ｃを用いて、第２の実施形態と同様にクラッチペダルの踏み込み量ＰＳの変化に基づいてクラッチ２０の接続の有無を判定し、接続されている旨の判定が所定期間継続して行われたことをもってクランキングを中止する。

以上説明した第３の実施形態によれば、第２の実施形態における（１）〜（５）の効果に加え更に以下の効果が得られるようになる。
（６）クラッチ２０は、劣化や磨耗等の経時変化によってその特性が変化するため、クランクシャフト２から駆動系に駆動力の伝達が開始されるクラッチペダルの踏み込み量ＰＳは、その特性の変化に起因して変動することがある。

上記第３の実施形態によれば、クラッチペダルの踏み込み量ＰＳに基づくクラッチ２０の接続判定の基準となる閾値Ｃを、エンジン１の自立運転中におけるクラッチ２０の接続状態が変化した踏み込み量に基づいて更新するようになる。そのため、クラッチ２０の特性変化に起因する判定結果と実際の接続状態との乖離を抑制し、実際の接続状態に即したクランキングの継続、停止を行うことができるようになる。

なお、上記各実施形態は、これを適宜変更した以下の形態にて実施することもできる。
・クラッチ２０による接続を検出する方法としては、フライホイール３とクラッチ２０とが実際に接続されている状態を検出する手段を設け、この手段により接続が検出されたことを条件にクラッチ２０が接続された旨を判定する構成を採用することもできる。具体的には、フライホイール３とクラッチ２０のクラッチフェージングとの接触面にそれぞれ電極を設け、これら電極間の通電をもって接続を検出する構成等が例示できる。また、こうした構成に限らずクラッチ２０による接続が検出できる構成であれば、その他の構成を採用することもできる。なお、こうしたクラッチ２０による接続の検出を行うその他の構成は、第３の実施形態に示した閾値Ｃの補正処理においても同様に採用することができる。

・また、タイマ４２を設けタイマ値ｔが閾値Ｂ以上であることをもって、所定期間が経過した旨判定していたが、クラッチ２０の接続が判定されてからのクランクシャフト２の回転回数をカウントし、所定回数までカウントしたことをもって所定期間が経過した旨を判定する等、その他の手段によって所定期間を計測するようにしてもよい。

・上記各実施形態では、所定期間を計測する際の閾値Ｂを予め設定された一定の値としたが、クラッチ２０の接続度合いを機関回転速度ＮＥの変化等から推定し、この接続度合いに基づいて閾値Ｂを可変とすることもできる。こうした構成を採用すれば、クラッチ２０の接続度合いが大きくクランクシャフト２に作用する制動力が大きい場合には閾値Ｂを小さく、クラッチ２０の接続度合いが小さくクランクシャフト２に作用する制動力が小さい場合には、閾値Ｂを大きく設定することができるようになる。その結果、前記所定期間を始動機構１０にかかる負荷が大きいほど短く、負荷が小さいほど長く設定することができ、実際の負荷の状態に即したクランキングの継続、停止を行うことができるようになる。

・また、クラッチ２０による接続が判定されてから所定期間経過後にクランキングを中止する構成を示したが、前記判定がされたことを条件に直ぐにクランキングを中止する構成としてもよい。こうした場合にあっても、少なくともクラッチペダルの踏み込み量が小さくなって駆動力の伝達が開始された旨の判定がされるまでは、クランキングを継続することができるようになる。そのため、実際に始動機構に負荷がかかることに応じてスタータモータの駆動を中止することによって、クラッチ機構を備えた車両において、始動機構の保護を図りながらも迅速な発進が妨げられることを抑制することができる。

・上記各実施形態では、機関自動停止始動機能を備えた車両にこの発明を適用した例を示したが、こうした車両に限らず、スタータモータによるクランキングによって内燃機関を始動する始動装置を制御する始動制御装置であれば、この発明を適用することができる。

この発明にかかる始動制御装置が搭載される車両の内燃機関及び駆動系の概略構成を示す模式図。 第１の実施形態にかかる始動制御の処理手順を示すフローチャート。 同実施形態におけるスタータモータの駆動状態と機関回転速度との関係を示すタイミングチャート。 第２の実施形態にかかる始動制御の処理手順を示すフローチャート 同実施形態における機関回転速度とクラッチペダルの踏み込み量、並びにスタータモータの駆動状態の関係を示すタイミングチャート。 第３の実施形態にかかる補正処理の一連の流れを示すフローチャート。

符号の説明

１…エンジン、２…クランクシャフト、３…フライホイール、１０…始動機構、１１…スタータモータ、１２…ピニオンギア、１３…リングギア、２０…クラッチ、３０…変速機、３１…プロペラシャフト、３２…ディファレンシャルギア、３３…ドライブシャフト、３４…駆動輪、４０…電子制御装置、４１…メモリ、４２…タイマ、５１…回転速度センサ、５２…エアフローメータ、５３…イグニッションスイッチ、５４…ギアポジションセンサ、５５…クラッチスイッチ、５６…ブレーキスイッチ、５７…クラッチストロークセンサ。

Claims (9)

1. 機関のクランクシャフトから駆動系に伝達される駆動力を任意に断接するクラッチ機構を備えた車両に搭載され、スタータモータによるクランキングによって始動される内燃機関の始動制御装置において、
   前記クラッチ機構によって前記クランクシャフトから前記駆動系に駆動力の伝達が開始された旨判定する接続開始判定手段と、前記スタータモータによるクランキング中に前記接続開始判定手段により前記駆動力の伝達が開始された旨判定されたことを条件に前記スタータモータの駆動を中止するクランキング中止手段とを備える
   ことを特徴とする内燃機関の始動制御装置。
2. 請求項１に記載の内燃機関の始動制御装置において、
   前記クランキング中止手段は、前記接続開始判定手段によって前記駆動力の伝達が開始された旨の判定がされてから、所定期間経過後に前記スタータモータの駆動を中止する
   ことを特徴とする内燃機関の始動制御装置。
3. 機関のクランクシャフトから駆動系に伝達される駆動力を任意に断接するクラッチ機構を備えた車両に搭載され、スタータモータによるクランキングによって始動される内燃機関の始動制御装置において、
   前記クラッチ機構によって前記クランクシャフトから前記駆動系に駆動力が伝達されている状態である旨を判定する接続状態判定手段と、前記スタータモータによるクランキング中に前記接続状態判定手段による前記駆動力が伝達されている状態である旨の判定が所定期間継続して行われたことを条件に前記スタータモータの駆動を中止するクランキング中止手段とを備える
   ことを特徴とする内燃機関の始動制御装置。
4. 請求項１又は２に記載の内燃機関の始動制御装置において、
   前記接続開始判定手段は、車両状態を示すパラメータの変化を監視し、同パラメータの変化に基づいて前記クラッチ機構により前記クランクシャフトから前記駆動系に駆動力の伝達が開始された旨判定する
   ことを特徴とする内燃機関の始動制御装置。
5. 請求項３に記載の内燃機関の始動制御装置において、
   前記接続状態判定手段は、車両状態を示すパラメータを監視し、同パラメータの状態に基づいて前記クラッチ機構により前記クランクシャフトから前記駆動系に駆動力が伝達されている状態である旨判定する
   ことを特徴とする内燃機関の始動制御装置。
6. 請求項４又は５に記載の内燃機関の始動制御装置において、
   前記クラッチ機構が実際に接続されている状態を検出する接続検出センサを備え、前記車両状態を示すパラメータは前記接続検出センサにより検出される前記クラッチ機構の実際の接続状態である
   ことを特徴とする内燃機関の始動制御装置。
7. 請求項４又は５に記載の内燃機関の始動制御装置において、
   車両のクラッチペダルの踏み込み量を検出するストロークセンサを備え、前記車両状態を示すパラメータは前記ストロークセンサによって検出されるクラッチペダルの踏み込み量である
   ことを特徴とする内燃機関の始動制御装置。
8. 前記ストロークセンサにより検出されるクラッチペダルの踏み込み量に基づく判定を前記クラッチ機構の経時変化に応じて補正する
   ことを特徴とする請求項７に記載の内燃機関の始動制御装置。
9. 請求項４又は５に記載の内燃機関の始動制御装置において、
   前記機関の回転速度を検出する回転速度センサを備え、前記車両状態を示すパラメータは前記回転速度センサにより検出される機関回転速度である
   ことを特徴とする内燃機関の始動制御装置。

Images