JP2014109262A - エンジン始動制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ピニオン回転センサを用いることなくスタータ部の故障を検出すること。
【解決手段】ステップＳ２０５では、ピニオンギア１０１ｅとリングギア１０６が常時連結している故障が発生しているかを診断する。この診断では、ピニオンギア連結信号ｐをオフ、スタータモータ駆動信号ｍをオンにし、エンジン回転数に基づいて検出される。ステップＳ２０６では、ピニオンギア１０１ｅとリングギア１０６が常時非連結となる故障が発生しているかを診断する。この診断では、ピニオンギア連結信号ｐをオン、スタータモータ駆動信号ｍをオンにし、エンジン回転数に基づいて検出される。ステップＳ２０７では、スタータモータ１０１ａが常時回転している故障が発生しているかを診断する。この診断では、ピニオンギア連結信号ｐをオン、スタータモータ駆動信号ｍをオフにし、エンジン回転数に基づいて検出される。故障検出時には以降のアイドルストップを禁止する。
【選択図】 図２

Description

本発明は、エンジンを始動するスタータ部の故障診断を行うエンジン始動制御装置に関する。

一般に、車両が市街地走行を行う時などにおいては、交差点や踏切などで車両を停止させる場合があり、このようなときにエンジンをアイドル運転させたままでは無駄な燃料を消費するため燃料消費量が増加してしまう。このため、車両が停止するなど一定の条件が整って自動停止要求が発生した場合に、エンジンを停止させて燃料の消費をカットすると共に、その後、運転者が車両を発進させる操作を行ったときに自動的にエンジンを再始動させて、アイドル運転期間の燃料消費を抑制している。

ここで、車両走行中に自動停止要求が発生した場合に、車両が停止する前の減速状態からエンジンへの燃料カットを行って、車速が所定速度以下であることを条件として、車両が停止するのを待たずにアイドルストップを実施する機能が知られている。

この機能では、燃料カットを開始した時点から、エンジンが完全に停止するまでの間に、運転者の意思による再発進要求又は再始動要求があった場合、即座にエンジンを始動させる必要があり、エンジン慣性回転期間中にスタータモータを調速通電し、スタータモータと同軸上に備わるピニオンギアの回転速度がエンジンに備わるリングギアの回転速度と同期した時点で、ピニオンギアをリングギアに連結させ、スタータモータを駆動させることで、迅速にエンジンを再始動させている。

このようなエンジン始動制御を行う場合、エンジンの自動停止後に、エンジンが再始動できなくなる事態を可能な限り回避するため、スタータモータ等が故障した場合は、エンジンのアイドルストップを禁止する必要があり、そのため、スタータモータ等の故障を診断する機能が必要となる。

そこで、スタータモータに供給される駆動信号とピニオンギアの回転速度を検出するピニオン回転センサから得られた回転速度に基づいてスタータモータの故障を診断する技術が提案されている。（特許文献１）

特開２０１２−２３８１３号公報

しかし、特許文献１に記載の故障診断装置では、ピニオン回転センサから得られた回転速度に基づいてスタータモータの故障を診断しているため、ピニオン回転センサが搭載されていない場合はスタータモータの故障診断を行うことができない。

本発明は、上記の点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、ピニオン回転センサを用いることなくスタータ部の故障を診断できるエンジン始動制御装置を提供することである。

請求項１に記載のエンジン始動制御装置は、スタータモータと、スタータモータの回転をエンジンのリングギアに伝える連結機構とを備え、スタータモータはスタータモータ駆動信号のオンにより駆動され、連結機構はピニオンギア連結信号のオンによりピニオンギアをリングギアに連結してスタータモータの回転をリングギアに伝え、車両に搭載されたエンジンを始動するスタータ部と、スタータモータ駆動信号およびピニオンギア連結信号をオンオフ制御後のエンジンの回転数の予測値を設定する予測値設定部と、エンジンの回転数を検出する検出部と、検出部で検出されたエンジンの回転数と予測値設定部で設定された予測値との比較結果に基づいて、スタータ部の故障の有無を検出する故障診断部とを備える。

本発明によれば、ピニオン回転センサを用いることなくスタータ部の故障を診断することができる。

本発明の実施形態に係わるエンジン始動制御装置のシステム構成図 本発明の第１の実施の形態における故障診断のフローチャート 常時連結診断のフローチャート 常時非連結診断のフローチャート 常時回転診断のフローチャート 本発明の第２の実施の形態における故障診断のフローチャート 本発明の第３の実施の形態におけるエンジン始動に係わる運転条件の領域を示す図

図１は、本発明の実施の形態であるエンジン始動制御装置のシステム構成図について示したものである。図１に示すように、車両１００はエンジン始動制御装置として、スタータ部１０１と、エンジン制御モジュール（以下、ＥＣＭとする）１０２と、各種センサ/スイッチ（以下、センサとする）１０３と、バッテリ１０４と、エンジン１０５と、リングギア１０６とを備えている。

スタータ部１０１は、スタータモータ１０１ａと、連結機構であるマグネットスイッチ１０１ｂ、シフトレバー１０１ｃ、ピニオンクラッチ１０１ｄ、ピニオンギア１０１ｅ、スタータモータリレー１０１ｆ、ピニオンリレー１０１ｇとにより構成されている。

スタータモータ１０１ａは、ＥＣＭ１０２から出力されるスタータモータ駆動信号ｍがオンされることにより、スタータモータリレー１０１ｆが作動して駆動される。マグネットスイッチ１０１ｂは、ＥＣＭ１０２から出力されるピニオンギア連結信号ｐがオンされることにより、ピニオンリレー１０１ｇが作動して駆動される。このように、スタータモータ１０１ａ、マグネットスイッチ１０１ｂは、ＥＣＭ１０２から出力される各信号に基づき、それぞれ独立して駆動が可能である。バッテリ１０４は、スタータモータリレー１０１ｆおよびピニオンリレー１０１ｇのそれぞれの接続端子の一端に接続され、駆動電圧を供給する。

スタータモータ１０１ａとピニオンギア１０１ｅは、減速機構（図示省略）を介して同軸上に連結されており、スタータモータ１０１ａが回転するとピニオンギア１０１ｅも減速機構に設定された減速比に応じて回転する構成である。ピニオンギア連結信号ｐのオンにより、ピニオンリレー１０１ｇがオンされると、マグネットスイッチ１０１ｂが通電され、シフトレバー１０１ｃが作動する。これらの連結機構が作動することにより、ピニオンギア１０１ｅがエンジン１０５に備わるリングギア１０６と連結され、スタータモータ１０１ａの回転駆動力をエンジン１０５へ伝達する。また、エンジン１０５の始動時において、エンジン１０５の燃焼が行われてピニオン回転数よりエンジン回転数が高くなった場合に、ピニオンクラッチ１０１ｄによりエンジン１０５からのトルクを遮断することで、スタータモータ１０１ａへの回転が抑制される。

ＥＣＭ１０２は、ＣＰＵやその他の周辺回路によって構成され、後述する故障診断等の制御を実行する。ＥＣＭ１０２には、ブレーキスイッチ、アクセル開度センサ、車速センサ、クランク角センサ等のセンサ１０３からの検出信号が入力され、さらに、エンジン１０５に設けられたエンジン１０５の回転数を検出する検出部１０５ａから、検出されたエンジン回転数ｎが入力される。

ＥＣＭ１０２は、アイドル制御部１０２ａ、予測値設定部１０２ｂ、スタータ制御部１０２ｃ、故障診断部１０２ｄ、燃料噴射制御部１０２ｅを機能的に備える。

アイドル制御部１０２ａは、ブレーキスイッチ、車速センサ等のセンサ１０３に基づいて、アイドルストップの許可判定を実行し、アイドルストップの許可判定結果に応じて、燃料噴射制御部１０２ｅにより燃料噴射を禁止することで、燃料カットを実行し、エンジン１０５を停止させる。

予測値設定部１０２ｂは、燃料カットを開始してからエンジン１０５が停止するまでのエンジン回転数の予測値、若しくは所定のエンジン回転数になるまでの時間を求める。一般に、燃料カットを開始するとエンジン１０５は惰性回転によりエンジン回転数が降下する。この時のエンジン回転数は、ピニオンギア１０１ｅとリングギア１０６が常時連結している等の故障が発生していない限り、予め定められたカーブを描いて降下するので、所定時間経過後のエンジン回転数の予測値は、実験等による予め定められた演算式によって求められる。例えば、エンジン１０５が停止するまでのエンジン回転数に関する情報（所定のクランク角間におけるエンジン回転数の加速度及び減速度）を計測することによって上記演算式を求める。予測値設定部１０２ｂは、このエンジン回転数と時間との関係を表す演算式を記憶し、所定時間経過時のエンジン回転数の予測値、若しくは所定のエンジン回転数になるまでの時間を算出する。そして、上記演算式から将来のエンジン回転数の予測値と、ピニオンギア１０１ｅとリングギア１０６を連結させる際の予め設定されたエンジン回転数になるまでの所要時間を算出して記憶する。

予測値設定部１０２ｂは、更に、エンジン１０５を再始動させる場合のスタータ部１０１の制御タイミングを算出して記憶する。具体的には、上記エンジン１０５の回転数を予測し、エンジン回転数とピニオンギア回転数が同期するようにスタータモータ１０１ａの通電開始タイミングを算出し、その後のスタータモータ１０１ａの通電停止タイミングを算出し、そして、エンジン回転数とピニオンギア回転数が同期すると予想される時点でピニオンギア１０１ｅを飛び込ませるために、ピニオンギア１０１ｅとリングギア１０６の連結タイミングを算出して記憶する。なお、スタータモータ１０１ａの通電開始タイミングから通電停止タイミングまでスタータモータ１０１ａは回転され、通電停止タイミングから空転するのでスタータモータ１０１ａの回転数と時間の関係は計算によって求められる。そして、エンジン回転数とピニオンギア回転数が同期すると予想される時点も求められる。

スタータ制御部１０２ｃは、エンジン１０５の再始動時には、スタータモータ１０１ａの上記通電開始タイミングとなった際に、スタータモータ１０１ａに通電させ、スタータモータ１０１ａを回転させる。また、スタータモータ１０１ａの上記通電停止タイミングとなった際に、通電を停止し、スタータモータ１０１ａを惰性回転させる。その後、ピニオンギア１０１ｅとリングギア１０６の上記連結タイミングとなった際に、ピニオンギア１０１ｅの連結を行うマグネットスイッチ１０１ｂへの通電を行い、ピニオンギア１０１ｅとリングギア１０６を連結させてエンジン１０５を再始動させる。

故障診断部１０２ｄは、燃料カットを開始してからのエンジン回転数の予測値を基に、後述する処理によりスタータ部１０１の故障を検出する。燃料噴射制御部１０２ｅは、アイドル制御部１０２ａからのアイドルストップの許可判定結果に応じて、燃料の供給をカットしたり、エンジン１０５の再始動時等に燃料の供給を行う。

（第１の実施の形態）
次に、本発明の第１の実施の形態によるスタータ部１０１の故障診断の動作を図２〜図５を参照して説明する。図２は、ＥＣＭ１０２が実行する動作を示すフローチャートであり、ＥＣＭ１０２は、このフローチャートに示す動作を所定の周期で繰り返し実行する。なお、後述するステップＳ２０１〜Ｓ２０２の処理は、アイドル制御部１０２ａにより、ステップＳ２０３の処理は、予測値設定部１０２ｂにより、ステップＳ２０４、Ｓ２０８〜Ｓ２１２の処理は、スタータ制御部１０２ｃにより、ステップＳ２０５〜Ｓ２０７の処理は、故障診断部１０２ｄにより実行される。

ステップＳ２０１において、アイドル制御部１０２ａはエンジン自動停止条件（アイドルストップ）が成立しているか否かを判定する。ここで、エンジン自動停止条件が成立していれば、ステップＳ２０２の処理に移行し、エンジン自動停止条件が不成立であれば、ステップＳ２０１に戻り、エンジン自動停止条件が成立するまで繰り返し判定を実行する。エンジン自動停止条件は、ＥＣＭ１０２に入力されるセンサ１０３から、車両１００の走行中に運転者が車両１００の減速操作を行っており、且つ車速が所定値よりも小さいことを検出した場合に成立する。なお、後述する故障診断の結果、スタータ部１０１に故障ありと既に検出されていた場合には、ステップＳ２０１以降の処理は行わず、アイドルストップ時のエンジン自動停止は禁止される。

ステップＳ２０２において、アイドル制御部１０２ａは、アイドルストップ動作を開始し、燃料噴射制御部１０２ｅに対して燃料カットを指示し、燃焼を停止させる。

ステップＳ２０３において、予測値設定部１０２ｂは、燃料カットを開始してから、スタータモータ１０１ａの通電開始タイミングに至るまでの所要時間を読出し、計測を開始する。スタータモータ１０１ａの通電開始タイミングとは、エンジン回転数とピニオンギア回転数が同期するタイミングである。その後、ステップＳ２０４の処理に移行する。

ステップＳ２０４において、スタータ制御部１０２ｃは、スタータモータ１０１ａの通電開始タイミングになったか判定する。スタータモータ１０１ａの通電開始タイミングである場合、ステップＳ２０５へ移行し、通電開始タイミングでない場合、ステップＳ２０４に戻り、通電開始タイミングになるまで待機する。

ステップＳ２０５では、故障診断部１０２ｄは、ピニオンギア１０１ｅとリングギア１０６が常時連結している故障が発生しているか否かを診断する。常時連結診断では、ピニオンギア連結信号ｐがオフであり、スタータモータ駆動信号ｍがオンである場合に、エンジン回転数ｎに基づいて検出される。この診断の詳細は図３のフローチャートを用いて後述する。ステップＳ２０５で故障なしと検出された場合は、ステップＳ２０６の処理に移行し、故障ありと検出された場合はステップＳ２０８の処理に移行する。

ステップＳ２０６では、故障診断部１０２ｄは、ピニオンギア１０１ｅとリングギア１０６が常時非連結になっている故障が発生しているか否かを診断する。常時非連結診断では、ピニオンギア連結信号ｐがオンであり、スタータモータ駆動信号ｍがオンである場合に、エンジン回転数ｎに基づいて検出される。この診断の詳細は図４のフローチャートを用いて後述する。故障なしと検出された場合は、ステップＳ２０７の処理に移行し、故障ありと検出された場合はステップＳ２１１に移行する。

ステップＳ２０７では、故障診断部１０２ｄは、スタータモータ１０１ａが常時回転している故障が発生しているか否かを診断する。常時回転診断では、ピニオンギア連結信号ｐがオンであり、スタータモータ駆動信号ｍがオフである場合に、エンジン回転数ｎに基づいて検出される。この診断の詳細は図５のフローチャートを用いて後述する。ステップＳ２０７で故障なしと検出された場合は、スタータ部１０１に故障なしと判断し、図２のフローチャートに示す処理を終了し、エンジン再始動要求に備える。故障ありと検出された場合はステップＳ２１０の処理に移行する。

ステップＳ２０８では、ステップＳ２０５の常時連結診断で故障有りと検出されたため、スタータ制御部１０２ｃによりエンジン１０５を始動させる。その理由は、故障によりスタータ部１０１が破損している可能性があり、エンジン再始動ができなくなる可能性があるためである。ピニオンギア１０１ｅとリングギア１０６を連結し、スタータモータ１０１ａに通電されているため、燃料噴射を開始することで、エンジン１０５を始動することができる。エンジン１０５が始動したのち、ステップＳ２０９の処理に移行する。

ステップＳ２０９では、エンジン回転によるピニオンギア１０１ｅの磨耗や、ピニオンクラッチ１０１ｄの空転トルクによるスタータ部１０１の破損を防ぐため、エンジン回転数制限を行うためのエンジン回転数制限値を設定する。このエンジン回転数制限値はピニオンギア１０１ｅの耐久性やエンジン１０５からスタータモータ１０１ａに伝達されるピニオンクラッチ１０１ｄの空転トルク等を考慮し、実験等によりあらかじめ算出しておく。運転者による加速要求などにより、所定のエンジン回転数以上となった際に、設定されたエンジン回転数制限値に基づいて、燃料噴射を停止する。尚、エンジン回転数制限は、エンジン１０５の回転数を制限してもよいし、急加速や急減速に伴うエンジン１０５の回転変動を制限してもよい。

ステップＳ２１０では、ステップＳ２０７の常時回転診断で故障有りと検出されたため、スタータ制御部１０２ｃによりエンジン１０５を始動させる。その理由は、故障によりスタータ部１０１が破損している可能性があり、エンジン再始動ができなくなる可能性があるためである。ピニオンギア１０１ｅとリングギア１０６はステップＳ４０３で連結されており、スタータモータ駆動信号ｍをオンにしてスタータモータ１０１ａを回転して、燃料噴射を開始することで、エンジン１０５を始動する。エンジン１０５が始動したのち、ステップＳ２１１の処理へ進む。

ステップＳ２１１では、ステップＳ２０５〜Ｓ２０７において故障ありと検出されたため、スタータ制御部１０２ｃは、アイドルストップが使用禁止の状態にあることを記憶し、以降のアイドルストップの使用が禁止される。

ステップＳ２１２では、運転者に対して警告ランプなどを用いてスタータ部１０１の故障を告知して、図２のフローチャートに示す処理を終了する。尚、警告ランプなどで運転者に告知するとともに、車両１００のハザードランプを点滅させてもよい。故障発生によりエンジン１０５の再始動ができない可能性があり、このため、車両１００のハザードランプを点滅させることで、後続車の運転者に対して注意を喚起することができ、安全性を高めることができる。

次に、ステップＳ２０４の常時連結診断について、図３に示すフローチャートを用いて説明する。

ステップＳ３０１において、スタータモータ１０１ａへのスタータモータ駆動信号ｍをオンにし、スタータモータ１０１ａに通電させる。ステップＳ３０２において、予測値設定部１０２ｂで算出されたスタータモータ１０１ａの通電停止タイミングであるか否かを判定する。通電停止タイミングである場合は、ステップＳ４０３の処理へ移行し、通電停止タイミングでない場合は、通電停止タイミングになるまで待機する。

ステップＳ３０３では、スタータモータ１０１ａの回転数がエンジン回転数ｎよりも大きいか否かを判定する。スタータモータ１０１ａの回転数は予測値設定部１０２ｂで求められており、ステップＳ２０４の通電開始タイミングからステップＳ３０２の通電停止タイミングまで空転され、その後、惰性で回転しているスタータモータ１０１ａの回転数である。エンジン回転数ｎは、検出部１０５ａにより検出されたエンジン１０５の回転数である。

ステップＳ３０３で、スタータモータ１０１ａの回転数がエンジン回転数ｎよりも大きい場合、ステップＳ３０４へ移行し、大きくない場合は診断を終了する。常時連結故障が発生している場合、ピニオンギア１０１ｅとリングギア１０６が連結している状態となっているが、スタータモータ１０１ａの回転数がエンジン回転数ｎよりも大きくない場合、スタータモータ１０１ａのトルクをリングギア１０６に伝達することができないため、エンジン回転数ｎがスタータモータ１０１ａの影響を受けず、診断を実施することができない。

次に、ステップＳ３０４において、常時連結故障が発生しているか否かを診断する。検出部１０５ａで検出されたエンジン回転数ｎが予測エンジン回転数＋αよりも大きい場合、スタータモータ１０１ａによりエンジン１０５が回されていると判断することができ、常時連結故障ありと検出する。予測エンジン回転数は、ステップＳ２０２で燃料カットを開始してからステップＳ３０２の通電停止タイミングまでのエンジン回転数の予測値であり、予測値設定部１０２ｂで算出された予測値である。αは、誤診断を防止するためのオフセットであり、あらかじめ設定された値となる。

尚、エンジン回転数ｎの変動幅が所定値よりも大きい場合に、スタータモータ１０１ａによりエンジン１０５が回されていると判断することができ、この場合に故障であると検出してもよい。

次に、ステップＳ２０６の常時非連結診断について、図４に示すフローチャートを用いて説明する。

ステップＳ２０５の常時連結診断にて故障なしと検出された場合、ステップＳ４０１にてスタータモータ駆動信号ｍをオフにして、スタータモータ１０１ａを減速させる。ステップＳ４０２にてピニオンギア１０１ｅとリングギア１０６の連結タイミングであるか否かを判定し、連結タイミングである場合は、ステップＳ４０３の処理へ移行し、ピニオンギア連結信号ｐをオンにし、ピニオンギア１０１ｅとリングギア１０６をかみ合わせる。連結タイミングは、予測値設定部１０２ｂで予め算出して記憶された時間である。連結タイミングでない場合は、連結タイミングになるまでステップＳ４０２の判定を繰り返す。

ステップＳ４０４において再度スタータモータ駆動信号ｍをオンにし、スタータモータ１０１ａを駆動させ、ステップＳ４０５にて常時非連結故障が発生しているか否かを検出する。尚、この診断でスタータモータ駆動信号ｍをオンにする場合、運転者への違和感、バッテリ消費を軽減するために、スタータモータ１０１ａへの通電時間を短い時間に制限する。

ステップＳ４０５において、常時非連結故障が発生しているか否かを診断する。エンジン回転数ｎが予測エンジン回転数−βよりも小さい場合、スタータモータ１０１ａによりエンジン１０５が回されていないと判断することができ、常時非連結故障が発生していると検出する。予測エンジン回転数は、ステップＳ２０２で燃料カットを開始してからステップＳ４０２の連結タイミングまでのエンジン回転数の予測値であり、予測値設定部１０２ｂで算出された予測値である。βは誤診断を防止するためのオフセットであり、あらかじめ設定された値となる。このステップＳ４０５において、エンジン回転数ｎが予測エンジン回転数よりも小さくない場合、故障なしと検出する。

尚、エンジン回転数ｎの変動幅が所定値よりも小さい場合に、スタータモータ１０１ａによりエンジン１０５が回されていないと判断することができ、この場合に故障であると検出してもよい。

次に、ステップＳ２０６の常時回転診断について、図５に示すフローチャートを用いて説明する。

ステップＳ５０１において、ステップＳ４０４でオンにされたスタータモータ駆動信号ｍをオフにする。その後、ステップＳ５０２において、常時回転故障が発生しているか否かを診断する。エンジン回転数ｎが予測エンジン回転数＋γよりも大きい場合、スタータモータ１０１ａによりエンジン１０５が回されていると判断することができ、常時回転故障ありと検出することができる。予測エンジン回転数は、ステップＳ２０２で燃料カットを開始してからステップＳ４０２の連結タイミングまでのエンジン回転数の予測値であり、予測値設定部１０２ｂで算出された予測値である。γは誤診断を防止するためのオフセットであり、あらかじめ設定された値となる。ステップＳ５０２において、エンジン回転数ｎが予測エンジン回転数よりも大きくない場合、故障なしと検出する。尚、エンジン回転数ｎの変動幅が所定値よりも大きい場合に、常時回転故障ありと検出してもよい。

（１）上記実施の形態によると、エンジン始動制御装置が用いられる車両１００には、非常時連結のスタータモータ１０１ａが搭載されている。該スタータモータ１０１ａは、ピニオンギア連結信号ｐがオンになるとピニオンギア１０１ｅがエンジン１０５に備えられたリングギア１０６に押し出され、ピニオンギア１０１ｅとリングギア１０６が連結される。ピニオンギア連結信号ｐがオフになると、ピニオンギア１０１ｅとリングギア１０６の連結が解除される。また、スタータモータ駆動信号ｍがオンになると、スタータモータ１０１ａに電流が流れ、スタータモータ１０１ａへの通電時間に応じてスタータモータ１０１ａが回転する。スタータモータ駆動信号ｍがオフになると、スタータモータ１０１ａへの電流が遮断され、スタータモータ１０１ａが停止する。ピニオンギア１０１ｅの連結動作と、スタータモータ１０１ａの回転は異なる信号を用いており、独立した動作が可能である。

そして、スタータ部１０１は、スタータモータ１０１ａと、このスタータモータ１０１ａの回転をエンジン１０５のリングギア１０６に伝える連結機構とを備え、スタータモータ１０１ａはスタータモータ駆動信号ｍのオンにより駆動され、連結機構はピニオンギア連結信号ｐのオンによりピニオンギア１０１ｅをリングギア１０６に連結してスタータモータ１０１ａの回転をリングギア１０６に伝え、車両１００に備えられたエンジン１０５を始動する。予測値設定部１０２ｂは、スタータモータ駆動信号ｍおよびピニオンギア連結信号ｐをオンオフ制御後のエンジン１０５の回転数の予測値を設定する。検出部１０５ａはエンジン１０５の回転数を検出する。したがって、故障診断部１０２ｄは、検出部１０５ａで検出されたエンジン１０５の回転数と予測値設定部１０２ｂで設定された予測値との比較結果に基づいて、スタータ部１０１の故障の有無を検出することができる。

（２）上記実施の形態によると、ピニオンギア連結信号ｐがオフであり、ピニオンギア１０１ｅとリングギア１０６が連結しておらず、スタータモータ駆動信号ｍがオンであり、スタータモータ１０１ａが回転している状態で、エンジン１０５の回転数が所定値以上の場合、ピニオンギア１０１ｅとリングギア１０６が常時連結している故障を検出できる。このような故障は、ピニオンギア連結信号ｐのバッテリショートや、ピニオンギア１０１ｅを押し出すシフトレバー１０１ｃ等の機構が押し出し状態で固着していることが原因となる。

（３）上記実施の形態によると、ピニオンギア連結信号ｐがオンでありピニオンギア１０１ｅとリングギア１０６が連結しており、スタータモータ駆動信号ｍがオフでありスタータモータ１０１ａが回転していない状態で、エンジン回転数が所定値以上のときは、スタータモータ１０１ａが常時回転している故障を検出できる。このような故障は、スタータモータリレー１０１ｆのショート等が原因である。

（４）上記実施の形態によると、ピニオンギア連結信号ｐがオンでありピニオンギア１０１ｅとリングギア１０６が連結しており、スタータモータ駆動信号ｍがオンでありスタータモータ１０１ａが回転している状態で、エンジン１０５の回転数が所定値以下の場合、ピニオンギア１０１ｅとリングギア１０６が常時非連結している故障であると検出できる。このような故障は、ピニオンギア連結信号ｐのグランドショートや、ピニオンギア１０１ｅを押し出す機構が押し出さない状態で固着していることが原因となる。また、スタータモータ駆動信号ｍのグランドショート等のスタータモータ１０１ａが回転できない故障も含んでいる。

（５）上記実施の形態によると、故障診断部１０２ｄは、アイドル制御部１０２ａによるエンジン１０５の燃料カット制御後にスタータ部１０１の故障を検出する。故障を検出した場合に、エンジン１０５が完全に停止する前にピニオンギア１０１ｅとリングギア１０６を連結し、エンジン１０５を始動することができる。

（６）上記実施の形態によると、スタータ制御部１０２ｃは、アイドル制御部１０２ａによりエンジン１０５の燃料カット制御が行われた後に、エンジン１０５を始動するので、スタータ制御部１０２ｃは、故障診断部１０２ｄによりピニオンギア１０１ｅとリングギア１０６とが常時連結している前記スタータ部１０１の故障、もしくは前記ピニオンギア１０１ｅと前記リングギア１０６とが常時非連結している前記スタータ部１０１の故障が検出された場合には、エンジン１０５を始動して、アイドルストップによりエンジン１０５が自動停止されるのを禁止する。したがって、車両１００が走行不能に陥ることを防ぐことができる。例えば、バッテリショートが原因で常時連結故障が発生した場合、素子の温度が上昇し、熱損傷によりスタータモータ１０１ａを回転させることができず、エンジン１０５の始動ができなくなる恐れがある。そこで、故障検出後、エンジン１０５を即座に始動させ、故障検出後は、エンジン１０５の自動停止を禁止する。

（第２の実施の形態）
次に、本発明の第２の実施の形態によるスタータ部１０１の故障診断の動作を図６に示すフローチャートを参照して説明する。本発明の第２の実施の形態であるエンジン始動制御装置のシステム構成図は、図１と同様である。この第２の実施の形態では、エンジン停止時に診断を実行する。ここで、エンジン停止時とは、初回エンジン始動前やハイブリッド車両におけるＥＶ（電気自動車）走行モードによる走行時等を意味する。

図６は、ＥＣＭ１０２が実行する動作を示すフローチャートである。なお、後述するステップＳ６０１〜Ｓ６０８の処理は、故障診断部１０２ｄにより、ステップＳ６０９〜Ｓ６１３の処理は、スタータ制御部１０２ｃ等により行われる。予測値設定部１０２ｂには、後述の値α１、β１、γ１等が予め記憶されている。

ステップS６０１において、スタータモータ駆動信号ｍをオンにして、スタータモータ１０１ａを回転させる。尚、本ステップでスタータモータ駆動信号ｍをオンにする場合、運転者への違和感、バッテリ消費を軽減するために、スタータモータ駆動信号ｍの通電時間は短い時間に制限する。

次に、ステップS６０２において常時連結診断を行う。エンジン１０５は停止しており、ピニオンギア１０１ｅとリングギア１０６が連結してない状態で、スタータモータ１０１ａを回転させるため、常時連結故障が発生している場合は、エンジン１０５が回転する。そのため、エンジン回転数ｎが所定値α１以上であるか否かを判定し、α１以上である場合は、故障ありと検出し、ステップＳ６０９に移行する。故障なしと検出された場合は、ステップＳ６０３へ移行する。尚、本ステップS６０２ではエンジン回転数ｎをα１以上としているが、エンジン回転数ｎがゼロ以上か否かを検出してもよい。

ステップS６０３では、スタータモータ駆動信号ｍをオフにして、スタータモータ１０１ａを停止させ、ステップS６０４ではピニオンギア連結信号ｐをオンにして、ピニオンギア１０１ｅとリングギア１０６を連結させる。

ステップS６０５では常時回転診断を行う。エンジン１０５が停止しており、スタータモータ駆動信号ｍがオフの状態で、ピニオンギア１０１ｅとリングギア１０６が連結しているため、常時回転が発生している場合は、エンジン１０５が回転する。そのため、エンジン回転数ｎが所定値β１以上であるか否かを判定し、β１以上である場合は、故障ありと検出し、ステップＳ６１１に移行する。故障なしと検出された場合は、ステップＳ６０６へ移行する。尚、本ステップS６０５ではエンジン回転数がβ１以上としているが、エンジン回転数ｎがゼロ以上か否かを検出してもよい。

ステップS６０６では、スタータモータ駆動信号ｍをオンにし、スタータモータ１０１ａを回転させる。尚、本ステップS６０６でスタータモータ駆動信号ｍをオンにする場合、運転者への違和感、バッテリ消費を軽減するために、スタータモータ駆動信号の通電時間を短い時間に制限する。

ステップS６０７では、常時非連結診断を実行する。エンジン１０５が停止しており、ピニオンギア１０１ｅとリングギア１０６が連結されており、スタータモータ駆動信号ｍがオンであるため、常時非連結が発生している場合は、エンジン１０５が回転しない。そのため、エンジン回転数ｎが所定値γ１以下であるか否かを判定し、γ１以下である場合は、故障ありと検出し、ステップＳ６１２へ以降する。尚、本ステップS６０７では、エンジン回転数ｎがγ１以下としているが、エンジン回転数ｎがゼロか否かを検出してもよい。

ステップS６０９からＳ６１３は、図２のステップＳ２０８からＳ２１２と同様の処理であり、その説明を省略する。

上記実施の形態によると、故障診断部１０２ｄはエンジン１０５が停止中でもスタータ部１０１の故障を検出することができる。

（第３の実施の形態）
次に、本発明の第３の実施の形態について説明する。この第３の実施の形態は、上記と同様のスタータ部１０１の故障診断を行って、これをハイブリッド車両に適用した場合の例である。ハイブリッド車両は、エンジンと強電モータ(図示省略)を連結/非連結できるクラッチ機構を備え、所定の運転条件に応じて、車両の動力源を切り替える。

ハイブリッド車両の場合は、図２に示すステップＳ２０８からＳ２１１の処理において、スタータモータ１０１ａによるエンジン始動を禁止し、強電モータでエンジン１０５を始動する。ハイブリッド車両において、ＥＶ（電気自動車）走行モードとＨＥＶ（ハイブリッド電気自動車）走行モードの切替がＨＣＭ(ハイブリッドコントロールモジュール、図示省略)により行われる場合、エンジン１０５の自動停止、自動再始動要求がＨＣＭよりＣＡＮ経由でＥＣＭ１０２に送信される。そこで、上記したスタータ部１０１の故障診断を行いその診断結果をＣＡＮ(コントローラ・エリア・ネットワーク)経由でＨＣＭに送信し、スタータモータ１０１ａによるエンジン始動を禁止する。

図７は横軸を車速、縦軸を駆動トルクとし、エンジン始動に係わる運転条件の領域を示す図である。ＨＣＭは、ＥＶ走行モードとＨＥＶ走行モードを図７に示す領域で切替る制御を行っている。図７に示す（Ａ）の領域でＥＶ走行しており、運転者による加速要求等によりＨＥＶ走行モードへ移行する際は、強電モータによりエンジン１０５を始動し、ＥＣＭ１０２には燃料噴射開始命令を送信する。一方、（Ｂ）の領域でＥＶ走行しており、運転者による加速要求等によりＨＥＶ走行モードへ移行する際は、スタータモータ１０１ａによりエンジン１０５を始動し、ＥＣＭ１０２には自動再始動要求を送信し、スタータモータ１０１ａによるエンジン始動を行う。そのため、スタータ部１０１の故障が検出された場合、（Ｃ）の領域が（Ｂ）の領域に拡大しＨＥＶ走行領域になり、スタータモータ１０１ａによるエンジン始動を禁止する。

この第３の実施の形態によると、ハイブリッド車両において上記したスタータ部１０１の故障が検出されると、スタータ部１０１によるエンジン始動を禁止し、強電モータによりエンジンを始動させることにより、エンジン始動が可能となる。スタータモータ１０１ａを備えたハイブリッド車両では、強電モータの駆動力のみによる走行（ＥＶ走行モード）から強電モータとエンジンの駆動力による走行（ＨＥＶ走行モード）に移行する際、強電モータもしくはスタータモータ１０１ａのどちらか一方を選択し、エンジン１０５を始動させる。

一般的に、走行モードは、駆動トルクと車速に応じて選択され、例えば、駆動トルクが小さいＥＶ走行モードからＨＥＶ走行モードへ移行する際は、強電モータにエンジン１０５を始動させるための余剰トルクがあるため、強電モータでエンジン１０５を始動させる。一方、駆動トルクが大きいＥＶ走行モードからＨＥＶ走行モードへ移行する際は、強電モータにエンジン１０５を始動するための余剰トルクがないため、スタータモータ１０１ａによりエンジン始動を行う必要がある。そこで、スタータ部１０１の故障が検出された際は、スタータモータ１０１ａによりエンジン始動させる必要があるＥＶ走行領域をＨＥＶ走行領域とし、エンジン１０５の始動を早めることで、強電モータによるエンジン始動を確実に行うことができる。

このようにＨＣＭ（ハイブリッドコントロールモジュール）は、故障診断部１０２ｄにより、スタータ部１０１が故障と診断された場合、スタータモータ１０１ａによるエンジン１０５の始動を禁止し、強電モータによりエンジン１０５を始動することができる。

また、第３の実施の形態によると、ハイブリッド車両の場合は、強電モータの駆動力のみで車両１００が走行し、エンジン１０５が停止しているような状態では、所定の周期で故障の診断を実施することができる。

上記実施の形態によれば、ピニオン回転センサを用いることなくスタータ部１０１の故障を検出できるが、ピニオン回転センサがあったとしても、上記の実施の形態で述べた故障診断を行うことで、冗長診断系としてピニオン回転センサを用いた故障診断と併用してもよい。

本発明は、上記の実施の形態に限定されるものではなく、本発明の特徴を損なわない限り、本発明の技術思想の範囲内で考えられるその他の形態についても、本発明の範囲内に含まれる。

１００・・・車両、１０１・・・スタータ部、１０１ａ・・・スタータモータ、１０１ｂ・・・マグネットスイッチ、１０１ｃ・・・シフトレバー、１０１ｄ・・・ピニオンクラッチ、１０１ｅ・・・ピニオンギア、１０１ｆ・・・スタータモータリレー、１０２・・・エンジン制御モジュール（ＥＣＭ）、１０３・・・センサ、１０４・・・バッテリ、１０５・・・エンジン、１０５ａ・・・検出部、１０６・・・リングギア

Claims (8)

1. スタータモータと、前記スタータモータの回転をエンジンのリングギアに伝える連結機構とを備え、前記スタータモータはスタータモータ駆動信号のオンにより駆動され、前記連結機構はピニオンギア連結信号のオンによりピニオンギアを前記リングギアに連結して前記スタータモータの回転を前記リングギアに伝え、車両に搭載された前記エンジンを始動するスタータ部と、
   前記スタータモータ駆動信号および前記ピニオンギア連結信号をオンオフ制御後の前記エンジンの回転数の予測値を設定する予測値設定部と、
   前記エンジンの回転数を検出する検出部と、
   前記検出部で検出された前記エンジンの回転数と前記予測値設定部で設定された前記予測値との比較結果に基づいて、前記スタータ部の故障の有無を検出する故障診断部とを備えたエンジン始動制御装置。
2. 請求項１に記載のエンジン始動制御装置において、
   前記故障診断部は、前記ピニオンギア連結信号がオフであり、かつ前記スタータモータ駆動信号がオンである場合に、前記検出部で検出されたエンジンの回転数が前記予測値より大きい場合は、前記ピニオンギアと前記リングギアとが常時連結している前記スタータ部の故障を検出することを特徴とするエンジン始動制御装置。
3. 請求項１または請求項２に記載のエンジン始動制御装置において、
   前記故障診断部は、前記ピニオンギア連結信号がオンであり、かつ前記スタータモータ駆動信号がオフである場合に、前記検出部で検出されたエンジンの回転数が前記予測値より大きいときは、前記スタータモータが常時回転している前記スタータ部の故障を検出することを特徴とするエンジン始動制御装置。
4. 請求項１〜３のいずれか１項に記載のエンジン始動制御装置において、
   前記故障診断部は、前記ピニオンギア連結信号がオンであり、かつ前記スタータモータ駆動信号がオンである場合に、前記検出部で検出されたエンジンの回転数が前記予測値より小さいときは、前記ピニオンギアと前記リングギアとが常時非連結している前記スタータ部の故障を検出することを特徴とするエンジン始動制御装置。
5. 請求項１〜４のいずれか１項に記載のエンジン始動制御装置において、
   前記エンジンの燃料カット制御を行うアイドル制御部をさらに備え、
   前記故障診断部は、前記アイドル制御部による前記エンジンの燃料カット制御後に前記スタータ部の故障を検出することを特徴とするエンジン始動制御装置。
6. 請求項５に記載のエンジン始動制御装置において、
   前記アイドル制御部により前記エンジンの燃料カット制御が行われた後に、前記エンジンを始動するスタータ制御部をさらに備え、
   前記スタータ制御部は、前記故障診断部により前記ピニオンギアと前記リングギアとが常時連結している前記スタータ部の故障、もしくは前記ピニオンギアと前記リングギアとが常時非連結している前記スタータ部の故障が検出された場合には、前記エンジンを始動することを特徴とするエンジン始動制御装置。
7. 請求項１〜６のいずれか１項に記載のエンジン始動制御装置において、
   前記故障診断部は、前記エンジンが停止中に前記スタータ部の故障を検出することを特徴とするエンジン始動制御装置。
8. 請求項１〜７のいずれか１項に記載のエンジン始動制御装置において、
   前記エンジンと強電モータを連結/非連結するクラッチ機構と、
   前記故障診断部により、前記スタータ部が故障と診断された場合、前記スタータモータによる前記エンジンの始動を禁止し、前記強電モータにより前記エンジンを始動する制御部とをさらに備えることを特徴とするエンジン始動制御装置。

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