JP3998119B2

JP3998119B2 - エンジン始動制御装置

Info

Publication number: JP3998119B2
Application number: JP2000387255A
Authority: JP
Inventors: 淳朗大田
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 2000-12-20
Filing date: 2000-12-20
Publication date: 2007-10-24
Anticipated expiration: 2020-12-20
Also published as: TW544490B; CN1360146A; CN1196858C; ES2203306A1; JP2002188548A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、エンジンをスタータモータによりクランキングして始動するエンジン始動制御装置に係り、特に、エンジンのクランク軸とスタータモータの回転軸とが直結されたシステムに好適なエンジン始動制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
スタータモータを備えた従来のエンジン始動装置では、スタータモータはユーザがスタータスイッチをオン操作している間だけ通電されてエンジンをクランキングする。ユーザは、エンジン回転計の指針値や始動音などからエンジンが始動されたことを直感的に判断してオン操作を自ら解除する。また、オン操作を解除したときにエンジンが始動できていなければ、スタータスイッチを再びオン操作する事によりエンジンの再始動を試みる。
【０００３】
一方、環境や省エネルギの観点から、特にアイドリング時の排気ガスや燃料消費量を抑えるために、車両を停止させるとエンジンが自動停止し、自動停止状態からスロットルグリップが操作されるなどの発進操作が検知されると、スタータモータを自動的に始動させてエンジンを再始動するエンジン自動停止始動システムが、例えば特開平５−１４９２２１号公報等において開示されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上記したエンジン自動停止始動システムを採用した車両のように、エンジンが自動的に再始動されるシステムでは、エンジンの始動が完了したことをシステムが感知してスタータモータへの通電を自動的に停止させる必要がある。
【０００５】
ここで、スタータモータの回転力を減速ギアを介してエンジンのクランク軸に入力する一般的な始動機構では、スタータモータによるエンジンのクランキング回転数とエンジンのアイドリング回転数との間には比較的大きな回転差があり、エンジン始動後はエンジン回転数が上昇するため、エンジン回転数に基づいて、エンジン始動の完了を比較的容易に感知する事ができる。
【０００６】
しかしながら、エンジンのクランク軸とスタータモータの回転軸とが直結された始動機構では、スタータモータによるクランキング回転数が高くなってアイドリング回転数との差分が小さくなる。このため、エンジン回転数に基づいてエンジン始動の完了を判別し、スタータモータを自動停止させてしまうと、エンジンが完全に始動されていないのにクランキングが終了されてしまったり、その逆に、エンジン始動が完了しているにもかかわらずクランキングが続行されてしまう場合が起こり得る。
【０００７】
なお、このような現象は、ユーザがスタータスイッチをオン操作してエンジンをクランキング゛させる場合にも同様に起こり得るものであり、エンジンが完全に始動されていないのにスタータスイッチをオフ操作してしまったり、その逆に、エンジン始動が完了しているにもかかわらずオン操作を続けてしまうことがある。
【０００８】
本発明の目的は、上記した従来技術の課題を解決し、スタータモータの停止タイミングを正確に認識し、自動停止させるようにしたエンジン始動制御装置を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記した目的を達成するために、本発明は、エンジンをスタータモータによりクランキングして始動し、エンジン始動が完了すると前記スタータモータへの通電を自動的に停止するエンジン始動制御装置において、エンジン回転数が第１基準回転数に達するまでスタータモータへの通電を継続し、エンジン回転数が前記第１基準回転数に達するとスタータモータへの通電を停止し、エンジン回転数が前記第１基準回転数よりも低い第２基準回転数まで低下するとスタータモータへの通電を再開するようにした。
【００１０】
上記した特徴によれば、エンジンが完爆状態に達した可能性の高いエンジン回転数が検知されるとスタータモータが自動的に停止されるので、エンジン完爆後の不要なクランキングが防止される。また、その後にエンジン回転数が低下するとスタータモータが直ちに再駆動されるので、完爆状態に達していなかった場合でも、エンジン停止前からの自動的な再始動により、完爆状態への速やかな移行が可能になる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明を詳細に説明する。図１は、本発明のエンジン始動制御装置を適用したスクータ型自動二輪車の全体側面図であり、当該車両はさらに、車両を停止させるとエンジンを自動停止させ、その後、スロットルグリップが開かれるか、あるいはスタータスイッチがオン操作されるなどの発進操作がなされると、スタータモータを自動的に駆動させてエンジンを再始動させるエンジン自動停止始動機能を有する。
【００１２】
車体前部と車体後部とは低いフロア部４を介して連結されており、車体の骨格をなす車体フレームは、概ねダウンチューブ６とメインパイプ７とから構成される。燃料タンクおよび収納ボックス（共に図示せず）はメインパイプ７により支持され、その上方にシート８が配置されている。
【００１３】
車体前部では、ステアリングヘッド５に軸支されて上方にハンドル１１が設けられ、下方にフロントフォーク１２が延び、その下端に前輪ＦＷが軸支されている。ハンドル１１の上部は計器板を兼ねたハンドルカバー１３で覆われている。メインパイプ７の立ち上がり部下端にはブラケット１５が突設され、このブラケット１５には、スイングユニット２のハンガーブラケット１８がリンク部材１６を介して揺動自在に連結支持されている。
【００１４】
スイングユニット２には、その前部に単気筒の４サイクルエンジンＥが搭載されている。このエンジンＥから後方にかけてベルト式無段変速機１０が構成され、その後部に遠心クラッチを介して設けられた減速機構９に後輪ＲＷが軸支されている。この減速機構９の上端とメインパイプ７の上部屈曲部との間にはリヤクッション３が介装されている。スイングユニット２の前部にはエンジンＥから延出した吸気管１９に接続された気化器１７および同気化器１７に連結されるエアクリーナ１４が配設されている。
【００１５】
図２は、前記スイングユニット２をクランク軸２０１に沿って切断した断面図、図３は、その部分拡大図であり、前記と同一の符号は同一または同等部分を表している。
【００１６】
スイングユニット２は、左右のクランクケース２０２Ｌ、２０２Ｒを合体して構成されるクランクケース２０２に覆われ、クランク軸２０１は、クランクケース２０２Ｒに固定された軸受け２０８、２０９により回転自在に支持されている。クランク軸２０１には、クランクピン２１３を介してコンロッド（図示せず）が連結されている。
【００１７】
左クランクケース２０２Ｌは、ベルト式無段変速室ケースを兼ねており、左クランクケース２０２Ｌまで延びたクランク軸２０１にはベルト駆動プーリ２１０が回転可能に設けられている。ベルト駆動プーリ２１０は、固定側プーリ半体２１０Ｌと可動側プーリ半体２１０Ｒとからなり、固定側プーリ半体２１０Ｌはクランク軸２０１の左端部にボス２１１を介して固着され、その右側に可動側プーリ半体２１０Ｒがクランク軸２０１にスプライン嵌合され、固定側プーリ半体２１０Ｌに接近・離反することができる。両プーリ半体２１０Ｌ、２１０Ｒ間にはＶベルト２１２が巻き掛けられている。
【００１８】
可動側プーリ半体２１０Ｒの右側ではカムプレート２１５がクランク軸２０１に固着されており、その外周端に設けたスライドピース２１５ａが、可動側プーリ半体２１０Ｒの外周端で軸方向に形成したカムプレート摺動ボス部２１０Ｒａに摺動自在に係合している。可動側プーリ半体２１０Ｒのカムプレート２１５は、外周寄りがカムプレート２１５側に傾斜したテーパ面を有しており、該テーパ面と可動プーリ半体２１０Ｒとの間の空所にドライウェイトポール２１６が収容されている。
【００１９】
クランク軸２０１の回転速度が増加すると、可動側プーリ半体２１０Ｒとカムプレート２１５との間にあって共に回転する前記ドライウェイトボール２１６が、遠心力により遠心方向に移動し、可動側プーリ半体２１０Ｒはドライウェイトボール２１６に押圧されて左方に移動して固定側プーリ半体２１０Ｌに接近する。その結果、両プーリ半体２１０Ｌ、２１０Ｒ間に挟まれたＶベルト２１２は遠心方向に移動し、その巻き掛け径が大きくなる。
【００２０】
車両の後部には前記ベルト駆動プーリ２１０に対応する被動プーリ（図示せず）が設けられ、Ｖベルト２１２はこの被動プーリに巻き掛けられている。このベルト伝達機構により、エンジンＥの動力は自動調整されて遠心クラッチに伝えられ、前記減速機構９等を介して後輪ＲＷを駆動する。
【００２１】
右クランクケース２０２Ｒ内には、スタータモータとＡＣジェネレータとを組み合わせたスタータ兼ジェネレータ（ＡＣＧスタータ）１が配設されている。ＡＣＧスタータ１では、クランク軸２０１の先端テーパ部にアウターロータ６０がネジ２５３により固定されている。
【００２２】
アウタロータ６０の内周側に配設されるステータ５０はボルト２７９によってクランクケース２０２に固定される。アウタロータ６０にはボルト２４６によって固定されたファン２８０が設けられる。ファン２８０に隣接してラジエータ２８２が設けられ、ラジエータ２８２はファンカバー２８１によって覆われる。
【００２３】
図３に拡大して示したように、ステータ５０の内周にはセンサケース２８が嵌め込められている。このセンサケース２８内には、アウタロータ６０のボス６０ａの外周に沿って等間隔でロータ角度センサ（磁極センサ）２９およびパルサセンサ（点火パルサ）３０が設けられている。ロータ角度センサ２９は、ＡＣＧスタータ１のステータコイルに対する通電制御を行うためのものであり、ＡＣＧスタータ１のＵ相、Ｖ相、Ｗ相のそれぞれに対応して１つずつ設けられる。点火パルサ３０はエンジンの点火制御のためのものであり、１つだけ設けられる。ロータ角度センサ２９および点火パルサ３０は、いずれもホールＩＣまたは磁気抵抗（ＭＲ）素子で構成することができる。
【００２４】
ロータ角度センサ２９および点火パルサ３０のリード線は基板３１に接続され、さらに基板３１にはワイヤハーネス３２が結合される。アウタロータ６０のボス６０ａの外周には、ロータ角度センサ２９および点火パルサ３０のそれぞれに磁気作用を及ぼすよう２段着磁されたマグネットリング３３が嵌め込まれる。
【００２５】
ロータ角度センサ２９に対応するマグネットリング３３の一方の着磁帯には、ステータ５０の磁極に対応して、円周方向に３０°幅間隔で交互に配列されたＮ極とＳ極が形成され、点火パルサ３０に対応するマグネットリング３３の他方の着磁帯には、円周方向の１か所に１５°ないし４０°の範囲で着磁部が形成される。
【００２６】
前記ＡＣＧスタータ１は、エンジン始動時にはスタータモータ（同期モータ）として機能し、バッテリから供給される電流で駆動されてクランク軸２０１を回動させてエンジンを始動させる。エンジン始動後は同期発電機として機能し、発電した電流でバッテリを充電し、かつ各電装部に電流を供給する。
【００２７】
図２に戻り、クランク軸２０１上には、前記ＡＣＧスタータ１と軸受け２０９との間にスプロケット２３１が固定されており、このスプロケット２３１にはクランク軸２０１からカムシャフト（図示せず）を駆動するためのチェーンが巻き掛けられている。なお、前記スプロケット２３１は、潤滑オイルを循環させるポンプに動力を伝達するためのギヤ２３２と一体的に形成されている。
【００２８】
図４は、ＡＣＧスタータ１を含む電装系統のブロック図である。ＥＣＵ３は、ＡＣＧスタータ１の発電機能が発生する三相交流を全波整流する３相全波整流ブリッジ回路３００と、全波整流ブリッジ回路３００の出力を予定のレギュレート電圧（レギュレータ作動電圧：例えば、１４．５Ｖ）に制限するレギュレータ１００とを含む。
【００２９】
さらに、本実施形態のＥＣＵ３は、エンジン始動時に過剰なクランキングを防止しながら確実なエンジン始動を可能にする始動制御部５００と、エンジン回転数が予定の低回転域であるとき発電量を増加させる発電制御部４００と、エンジン停止直後にクランク軸を所定の位置まで逆転させて次のエンジン始動性を向上させるスイングバック制御部７００とを有する。
【００３０】
ＥＣＵ３には、点火コイル２１が接続され、点火コイル２１の二次側には点火プラグ２２が接続される。また、ＥＣＵ３にはスロットルセンサ２３、フューエルセンサ２４、シートスイッチ２５、アイドルスイッチ２６、冷却水温センサ２７、前記ロータ角度センサ２９および点火パルサ３０が接続され、各部から検出信号がＥＣＵ３に入力される。
【００３１】
さらに、ＥＣＵ３には、スタータリレー３４、スタータスイッチ３５、ストップスイッチ３６，３７、スタンバイインジケータ３８、フューエルインジケータ３９、スピードセンサ４０、オートバイスタ４１、およびヘッドライト４２が接続される。ヘッドライト４２には、ディマースイッチ４３が設けられる。
【００３２】
上記の各部にはメインヒュ−ズ４４およびメインスイッチ４５を介してバッテリ２から電流が供給される。なお、バッテリ２は、スタータリレー３４によってＥＣＵ３に直接接続される一方、メインスイッチ４５を介さず、メインヒューズ４４だけを介してＥＣＵ３に接続される回路を有する。
【００３３】
次いで、上記したＥＣＵ３の始動制御部５００、発電制御部４００およびスイングバック制御部７００の動作を、図５の機能ブロック図を参照して説明する。
【００３４】
３相全波整流ブリッジ回路３００は、直列接続された２つのＦＥＴの３組を並列接続して構成され、ドライバ８０の出力に基づいて制御される。
【００３５】
始動制御部５００において、エンジン回転数判別部５２は、点火パルサ３０の検出信号や発電電圧の周波数信号などに基づいてエンジン回転数を判別する。エンジン始動判定部５１は、前記スタータスイッチ３５の状態、スロットル開度およびエンジン回転数等に基づいて、ＡＣＧスタータ１のスタータモータとしての機能を制御する。
【００３６】
以下、図６のフローチャートおよび図７のタイミングチャートを参照して、前記始動制御部５００の動作を説明する。なお、フローチャート中で用いられる各基準値、タイマおよびフラグの定義は以下の通りである。
(1)始動不良回転数Ｎ_ｒｅｆ１
ＡＣＧスタータ１に通電した際に、ＡＣＧスタータ１やエンジンに異常がなければエンジン回転数が当然に到達すべき回転数である。
(2)再始動回転数Ｎ_ｒｅｆ２
一時停止させたＡＣＧスタータ１を再始動させるエンジン回転数である。
(3)始動停止回転数Ｎ_ｒｅｆ３
ＡＣＧスタータ１への通電を一時停止させるエンジン回転数である。
(4)完爆回転数Ｎ_ｒｅｆ４
エンジンが完爆したときに達するエンジン回転数である。
(5)始動完了フラグＦ_ｒｕｎ
エンジンの完爆状態が所定時間継続し、もはやＡＣＧスタータ１によるクランキングが不要となった時、すなわちエンジン始動が完了したときにセットされる。
(6)始動中止フラグＦ_ｓｔｏｐ
エンジン回転数が始動不良回転数Ｎ_ｒｅｆ１に達しない状態が所定時間継続したときにセットされる。
(7)一時停止中フラグＦ_ｏｆｆ
エンジン回転数が始動停止回転数Ｎ_ｒｅｆ３に達してスターターモータへの通電が一時的に停止されている期間だけセットされる。
(8)第１タイマＴ_ｍ１
エンジン回転数が始動不良回転数Ｎ_ｒｅｆ１に達しない継続時間を計時する。
(9)第２タイマＴ_ｍ２
エンジン回転数が完爆回転数Ｎ_ｒｅｆ４を超えている継続時間を計時する。
(10)始動中止基準値Ｔ_ｓｔｏｐ
タイマＴ_ｍ１のカウント値に基づいてエンジン始動不良を判定するための基準値であり、タイマＴ_ｍ１のカウント値が始動中止基準値Ｔ_ｓｔｏｐに達すると、始動中止フラグＦ_ｓｔｏｐがセットされる。
(11)始動完了基準値Ｔ_ｒｕｎ
タイマＴ_ｍ２のカウント値に基づいてエンジンが完全に始動されたことを判定するための基準値であり、タイマＴ_ｍ２のカウント値が始動完了基準値Ｔ_ｒｕｎに達すると始動完了フラグＦ_ｒｕｎがセットされる。
【００３７】
本実施形態のエンジン始動制御処理は、前記エンジン始動判定部５１において、所定の周期で割り込み的に繰り返し実行される。
【００３８】
図６のステップＳ１０において、スタータスイッチ３５のオン操作あるいは所定の発進操作が検知されると、ステップＳ１１では、前回のステップＳ１０においてもスタータスイッチ３５のオン状態等が検知されていたか否かが判別される。前回は検知されていなければ、ステップＳ１２においてイニシャル処理が実行される。
【００３９】
ステップＳ１２では、ＡＣＧスタータ１への通電を一時的に停止させるときにセットされる一時停止中フラグＦ_ｏｆｆと、ＡＣＧスタータ１がエンジンを十分にクランキングできないためにエンジン始動を強制的に中止させるときにセットされる始動中止フラグＦ_ｓｔｏｐと、ＡＣＧスタータ１がエンジンを十分にクランキングできない継続時間をカウントする第１タイマＴ_ｍ１と、エンジン回転数Ｎｅが完爆回転数Ｎ_ｒｅｆ４を上回っている継続時間をカウントする第２タイマＴ_ｍ２とがリセットされる。
【００４０】
ステップＳ１３では、前記一時停止中フラグＦ_ｏｆｆが参照され、最初はリセット状態なのでステップＳ１４へ進む。ステップＳ１４では、エンジン始動が完了したときにセットされる始動完了フラグＦ_ｒｕｎが参照され、最初はリセット状態なのでステップＳ１５へ進む。ステップＳ１５では、ＡＣＧスタータ１に駆動電流が供給されてエンジンがＡＣＧスタータ１によりクランキングされる（図７の時刻ｔ０）。
【００４１】
ステップＳ１６では、エンジン回転数Ｎｅが始動不良回転数Ｎ_ｒｅｆ１と比較される。図７の時刻ｔ１のように、エンジン回転数Ｎｅが始動不良回転数Ｎ_ｒｅｆ１を下回っていると、ステップＳ１７において、前記第１タイマＴ_ｍ１がインクリメントされる。ステップＳ１８では、前記第１タイマＴ_ｍ１のカウント値が始動中止基準値Ｔ_ｓｔｏｐと比較され、最初はカウント値が基準値Ｔ_ｓｔｏｐを下回るので、今回のサイクルがそのまま終了する。
【００４２】
次のサイクル以降では、前記ステップＳ１１からステップＳ１２をスキップしてステップＳ１３、Ｓ１４、Ｓ１５、Ｓ１６と進み、ステップＳ１６において、エンジン回転数Ｎｅが始動不良回転数Ｎ_ｒｅｆ１を上回っていると判定されるまでは、前記と同様にステップＳ１７へ進み、前記第１タイマＴ_ｍ１がインクリメントされ続ける。
【００４３】
その後、図７のケース１のように、時刻ｔ６までエンジン回転数Ｎｅが始動不良回転数Ｎ_ｒｅｆ１を下回り続け、前記ステップＳ１８において、第１タイマＴ_ｍ１のカウント値が始動中止基準値Ｔ_ｓｔｏｐを超えたと判定されると、ステップＳ１９において、前記始動中止フラグＦ_ｓｔｏｐがセットされる。従って、次のサイクル以降では、当該処理はステップＳ１３からステップＳ２０へ進み、ＡＣＧスタータ１がオフにされるので、改めてスタータスイッチ３５がオン操作されるか、あるいは所定の発進操作がなされるまでクランキング動作は中止される。
【００４４】
一方、前記ステップＳ１８において第１タイマＴ_ｍ１のカウント値が始動中止基準値Ｔ_ｓｔｏｐを超えたと判定される前に、時刻ｔ２においてエンジン回転数Ｎｅが始動不良回転数Ｎ_ｒｅｆ１を上回り、これがステップＳ１６で検知されると、当該処理はステップＳ２１へ進む。ステップＳ２１では、前記タイマＴ_ｍ１がリセットされ、かつ前記始動中止フラグＦ_ｓｔｏｐがリセットされる。
【００４５】
ステップＳ２２では、エンジン回転数Ｎｅが再始動回転数Ｎ_ｒｅｆ２と比較され、たとえば時刻ｔ３のように、エンジン回転数Ｎｅが再始動回転数Ｎ_ｒｅｆ２を下回っていると、ステップＳ２３において一時停止中フラグＦ_ｏｆｆが参照される。ここでは、一時停止中フラグＦ_ｏｆｆがリセット状態なので、後述するステップＳ２５、Ｓ２７を経てステップＳ１６へ戻る。
【００４６】
その後、時刻ｔ４においてエンジン回転数Ｎｅが再始動回転数Ｎ_ｒｅｆ２に達し、これがステップＳ２２で検知されると、ステップＳ２５では、エンジン回転数Ｎｅが始動停止回転数Ｎ_ｒｅｆ３と比較される。エンジン回転数Ｎｅが始動停止回転数Ｎ_ｒｅｆ３を下回っている限りは、ステップＳ２７を経てステップＳ１６へ戻る。
【００４７】
その後、時刻ｔ７において、エンジン回転数Ｎｅが始動停止回転数Ｎ_ｒｅｆ３に達し、これがステップＳ２５において検知されると、ステップＳ２６では、ＡＣＧスタータ１がオフにされ、かつ一時停止中フラグＦ_ｏｆｆがセットされる。ステップＳ２７では、エンジン回転数Ｎｅと完爆回転数Ｎ_ｒｅｆ４とが比較されるが、最初はエンジン回転数Ｎｅが完爆回転数Ｎ_ｒｅｆ４を下回るのでステップＳ１６へ戻る。
【００４８】
その後は、上記したステップＳ１６以降の処理が繰り返されるが、エンジンが完全に始動されていないと、時刻ｔ７においてＡＣＧスタータ１を停止させた直後からエンジン回転数Ｎｅが徐々に低下する（ケース２）。そして、時刻ｔ８においてエンジン回転数Ｎｅが再始動回転数Ｎ_ｒｅｆ２まで低下し、これがステップＳ２２において検知されると、ステップＳ２３において、一時停止中フラグＦ_ｏｆｆが参照される。
今回は前記ステップＳ２６において一時停止中フラグＦ_ｏｆｆが既にセットされているので、ステップＳ２４へ進む。ステップＳ２４では、ＡＣＧスタータ１が再始動され、一時停止中フラグＦ_ｏｆｆがリセットされる。従って、エンジン回転数Ｎｅは、時刻ｔ８から再び上昇に転じる。
【００４９】
一方、エンジンが完爆状態となり（ケース３）、エンジン回転数Ｎｅが時刻ｔ９ないしは時刻ｔ１０において完爆回転数Ｎ_ｒｅｆ４に達し、これがステップＳ２７において検知されると、ステップＳ２８では、第２タイマＴ_ｍ２がインクリメントされる。ステップＳ２９では、第２タイマＴ_ｍ２のカウント値が始動完了基準値Ｔ_ｒｕｎと比較され、カウント値が始動完了基準値Ｔ_ｒｕｎに達すると、ステップＳ３０において始動完了フラグＦ_ｒｕｎがセットされ、当該エンジン始動制御が終了する。
本実施形態によれば、スタータモータとしてのＡＣＧスタータによるクランキング時にエンジン回転数が所定の回転数（Ｎ_ｒｅｆ３）まで上昇すると、クランキングを中断してエンジン回転数を監視し、その後、エンジン回転数が所定の回転数（Ｎ_ｒｅｆ２）まで低下すると、ＡＣＧスタータを再始動させて再びクランキングさせるので、過剰なクランキングを防止しながら、エンジンを確実に始動できるようになる。
【００５０】
図５に戻り、発電制御部４００は、通常に発電量（電圧）を制御する機能に加え、前記ＡＣＧスタータ１の各相のステータコイルに対してバッテリ２から遅角通電して発電量を増加させる（以下、「ＡＣＧ通電制御」という）機能を有する。
【００５１】
ここで、遅角通電とは、前記ロータ角度センサ２９で検出される前記着磁帯３３の磁極の変化時の検出信号から予定の電気角相当分を遅延させてステータコイルに通電することをいう。但し、低回転域で前記レギュレータ１００が作動することによって生じるエンジン負荷の急変に起因するエンジン回転の不安定化を防止するため、全波整流器ブリッジ回路３００の出力電圧（バッテリ電圧）が、レギュレート電圧以下の予定電圧範囲内に収まるよう制御される。
【００５２】
発電制御部４００において、エンジン回転数判別部４８は、例えば、点火パルサ３０の検出信号に基づいてエンジン回転数を検出し、このエンジン回転数が予定の発電制御領域にあれば遅角指令をドライバ８０に供給する。遅角指令を受信したドライバ８０は、遅角量設定部４９から予め設定されている通電遅角量を読み出して遅角通電させる。通電デューティ比はデューティ比設定部４７からドライバ８０へ供給される。
【００５３】
ドライバ８０は、ロータ角度センサ２９による磁極検出信号、すなわちアウタロータ６０の磁極に対応して形成されているマグネットリング３３の着磁帯をセンサ２９が検出するたびにオンに立ち上がる信号を検出する。そして、その信号の立上がりから通電遅角量相当分を遅角させて、全波整流ブリッジ回路３００の各ＦＥＴへＰＷＭ制御信号を出力する。
【００５４】
バッテリ電圧判別部４６は、バッテリ電圧Ｖb を、電圧制御範囲を規定する制御電圧最大値ＶMax および制御電圧最小値ＶMin と比較し、その比較結果に基づいて、デューティ比設定部４７に設定される通電デューティを増減し、バッテリ電圧Ｖb を前記制御範囲に収める。すなわち、バッテリ電圧Ｖb が制御電圧最大値ＶMax に達したら通電デューティを予定の微小値（例えば１％）だけ低減させ、バッテリ電圧Ｖb が制御電圧最小値ＶMin に下がったら通電デューティを同微小値だけ増大させる。
【００５５】
図８は、上記した発電制御部４００の動作を示したフローチャートであり、前記始動制御部５００によるエンジン始動制御の終了後に起動される。
【００５６】
ステップＳ４１では、エンジン回転数が発電制御領域に存在しているか否かが判断される。発電制御領域は、例えば１０００ｒｐｍ以上３５００ｒｐｍ以下に設定される。エンジン回転数が発電制御領域に存在していれば、ステップＳ４２に進み、エンジン回転数が発電制御領域に存在していることを示すフラグＦ_ＡＣＧがセットされている（＝１）か否かが判別される。フラグＦ_ＡＣＧがセットされていなければ、ステップＳ４３に進んでフラグＦ_ＡＣＧがセットされる。ステップＳ４４では、通電遅角量acgaglに予定値ACGAGLがセットされる。予定値ACGAGLは、予め適当に設定しておくことができるが、本実施形態では、例えば、電気角６０°である。
【００５７】
続くステップＳ４５では、通電デューティacdutyに初期値ACDUTYがセットされる。前記初期値ACDUTYも予め適当に設定しておくことができるが、本実施形態では、例えば４０％である。ステップＳ４３〜Ｓ４５が終わったならばステップＳ４７に進む。前記ステップＳ４２が肯定ならばステップＳ４３〜Ｓ４５はスキップしてステップＳ４７に進む。また、エンジン回転数が前記発電制御領域に存在しないときは、ステップＳ４６でフラグＦ_ＡＣＧをリセット（＝０）した後、ステップＳ４７に進む。
【００５８】
ステップＳ４７では、フラグＦ_ＡＣＧがセットされているか否かが判別される。フラグＦ_ＡＣＧがセットされていれば、ステップＳ４８でバッテリ電圧Ｖbが制御電圧最大値ＶMax 以上か否かが判断される。制御電圧最大値ＶMax は、レギュレート電圧より低い値、例えば１３．５ボルトに設定される。バッテリ電圧Ｖb が制御電圧最大値ＶMax 以上でないときは、ステップＳ４９に進んでバッテリ電圧Ｖb が制御電圧最小値ＶMin 以下か否かが判断される。制御電圧最小値ＶMin は、例えば１３．０ボルトに設定される。
【００５９】
ステップＳ４９でバッテリ電圧Ｖb が制御電圧最小値ＶMin 以下でないときは、レギュレータのレギュレート電圧よりも低い値に設定されたＡＣＧ通電電圧範囲に入っていると判断され、ステップＳ５０に進んで、上記通電遅角量acgaglと通電デューティacdutyとに従ってACG 通電制御を行う。
【００６０】
ステップＳ４８でバッテリ電圧Ｖb が制御電圧最大値ＶMax 以上であると判断されたときは、ステップＳ５１に進んで通電デューティacdutyを微小値DDUTY だけ減じる。微小値DDUTY は、例えば１％である。また、ステップＳ４９でバッテリ電圧Ｖb が制御電圧最小値ＶMin 以下であると判断されると、ステップＳ５２に進んで通電デューティacdutyを微小値DDUTYだけ増す。ステップＳ５１，Ｓ５２の処理後はステップＳ５０に進む。
【００６１】
なお、通電デューティacdutyを増大させる時と低減させるときの前記微小値DDUTY は必ずしも同一でなくてもよいし、制御電圧最大値ＶMax または制御電圧最小値ＶMin と現在値との差に比例して微小値DDUTYを変化させてもよい。
【００６２】
一方、ステップＳ４７でフラグＦ_ＡＣＧがセットされていなければ、発電制御領域でないのでステップＳ５３に進んでＡＣＧ通電制御を停止する。
【００６３】
図９は、ＡＣＧ通電制御時にステータコイルの各相に流れる電流（相電流）とロータ角度センサ２９の出力とのタイミングを示す図である。遅角通電制御が行われない、通常の場合にはロータ角度センサ２９の検出出力の正負（ＮＳ）の変化に応答してステータコイルのＵ，Ｖ，Ｗ各相に電流が供給される。一方、遅角通電制御を行った場合には、ロータ角度センサ２９の検出出力の正負（ＮＳ）の変化時から予定の遅角量ｄ（＝６０°）だけ遅れてステータコイルのＵ，Ｖ，Ｗ各相に電流が供給される。
【００６４】
図９において、デューティチョッピングによる通電角Ｔは１８０°であるが、デューティ比設定部４７からドライバ８０へ供給される通電デューティによって１８０°以内で決定することができる。
【００６５】
図１０はエンジン回転数ＮｅつまりＡＣＧスタータ１の回転数をパラメータとして設定した通電デューティのテーブルである。エンジン回転数を検出し、図８を参照してエンジン回転数に応じた通電デューティを決定する。
【００６６】
このように、本実施形態の発電制御によれば、低回転域で通常の電圧レギュレータを作動させずに安定的に発電量の増大を図ることができる。したがって、アイドル運転時などにエンジン負荷の変動を少なくしてエンジン回転の変動を極力小さくし、アイドル運転を安定にすることができる。
【００６７】
図５に戻り、スイングバック制御部７００は、エンジンを始動する際のクランキングトルクを低減させてエンジンの始動性を向上させるために、エンジン停止直後にクランク軸を逆回転させて所定の位置まで戻す。
【００６８】
ステージ判定部７３は、ロータ角度センサ２９の出力信号に基づいてクランク軸２０１の１回転をステージ＃０〜＃３５の３６ステージに分割し、点火パルサ３０が発生するパルス信号の検知タイミングを基準ステージ（ステージ＃０）として現在のステージを判定する。
【００６９】
ステージ通過時間検知部７４は、前記ステージ判定部７３が新たなステージを判定してから次のステージを判定するまでの時間に基づいて当該ステージの通過時間Δｔn を検知する。逆転制御部７５は、前記ステージ判定部７３による判定結果および前記ステージ通過時間検知部７４により検知された通過時間Δｔn とに基づいて逆転駆動指令を発生する。
【００７０】
デューティー比設定部７２は、前記ステージ判定部７３による判定結果に基づいて、全波整流ブリッジ回路３００の各パワーＦＥＴに供給するゲート電圧のデューティー比を動的に制御する。ドライバ８０は、前記設定されたデューティー比の駆動パルスを全波整流ブリッジ回路３００の各パワーＦＥＴへ供給する。
【００７１】
次いで、上記したスイングバック制御部７００の動作を、図１１のフローチャートおよび図１２の動作説明図を参照して説明する。図１２(a) は、クランク軸２０１を逆転するのに要するクランキングトルク（逆転負荷）とクランク角度との関係を示しており、クランキングトルクは圧縮上死点に至る直前（逆転時）で急激に上昇する。同図(b) は、クランク角度とステージとの関係を示し、同図(c) は、逆転時におけるクランク軸の角速度の変化を示している。
【００７２】
ステップＳ６１でエンジン停止が検知されると、ステップＳ６２、Ｓ６３では、ステージ判定部７３において既に判定されている現在のステージが参照される。ここで、現在ステージがステージ＃０〜＃１１のいずれかであればステップＳ６４へ進み、ステージ＃１２〜＃３２のいずれかであればステップＳ６５へ進み、それ以外（すなわち、ステージ＃３３〜＃３５のいずれか）であればステップＳ６６へ進む。ステップＳ６４，Ｓ６６では、デューティー比設定部７２において、駆動パルスのデューティー比が７０％に設定され、ステップＳ６５では８０％に設定される。
【００７３】
このようなデューティー比の動的制御は、後に詳述するように、逆転時にクランク軸２０１の角速度を、クランキングトルクが増大する圧縮上死点相当角の手前（逆転時）で十分に低下させると共に、それ以外の角度では素早い逆転駆動を可能にするために行われる。
【００７４】
ステップＳ６７では、ドライバ８０が前記設定されたデューティー比で全波整流ブリッジ回路３００の各パワーＦＥＴを制御して逆転通電を開始する。ステップＳ６８では、通過したステージ＃ｎの通電時間Δｔn が前記ステージ通過時間検知部７４により計測される。
【００７５】
ステップＳ６９では、逆転制御部７５において、クランク軸２０１がステージ＃０すなわち上死点近傍を通過したか否かが判定される。ステージ＃０を通過していなければ、ステップＳ７１において、直前に通過した前記ステージ＃ｎの通過時間Δｔｎと、その前に通過したステージ＃（ｎ−１）の通過時間Δｔｎ-1との比［Δｔｎ／Δｔｎ-1］が基準値Ｒref （本実施形態では、４／３）と比較される。前記通過時間比［Δｔｎ／Δｔｎ-1］が基準値Ｒref を上回っていなければ、前記ステップＳ６２へ戻って逆転駆動が係属され、これと平行して上記した各処理が繰り返される。
【００７６】
ここで、エンジン停止位置すなわち逆転開始位置が、図１２(c) に曲線Ａで示したように、前回および次回の圧縮上死点の中間位置よりも次回の圧縮上死点に近い側、換言すれば、排気上死点を通過（正転時）してから圧縮上死点に至る過程であると、ＡＣＧスタータ１が７０％のデューティー比で逆転駆動されているにもかかわらず、クランク軸はステージ＃０（排気上死点）を通過できる。したがって、これがステップＳ６９において検知されてステップＳ７０へ進み、クランク軸２０１がステージ＃３２に到達したか否かが判定される。クランク軸２０１がステージ＃３２に到達したと判定されると、ステップＳ７２において、前記逆転通電が停止されるので、その後、クランク軸は慣性力でさらに逆回転した後に停止する。
【００７７】
一方、逆転開始位置が、図１２(c) に曲線Ｂで示したように、前回および次回の圧縮上死点の中間位置よりも前回の圧縮上死点に近い側、換言すれば、圧縮上死点を通過（正転時）してから排気上死点に至る過程であると、ＡＣＧスタータ１が７０％のデューティー比で逆転駆動されているので、逆転負荷が、図１２(a) に示したように、ステージ＃０に至る手前（逆転時）で上昇すると、クランク軸２０１の角速度が急激に低下する。そして、ステップＳ７１において、前記通過時間比［Δｔｎ／Δｔｎ-1］が基準値の４／３以上と判定されると、ステップＳ７２において前記逆転通電が停止され、クランク軸の逆転は、通電の停止とほぼ同時に停止する。
【００７８】
このように、本実施形態のスイングバック制御では、エンジン停止後の逆転駆動時に、クランク軸が上死点相当角を通過したか否か、およびクランク軸の角速度が低下したか否かを監視し、クランク軸が逆転時に上死点を通過すると、その直後に逆転通電を終了し、クランク軸の角速度が逆転負荷の増大により低下した場合も逆転通電を終了する。従って、逆転開始位置にかかわらず、クランク軸を前回の圧縮上死点の手前（逆転時）であって圧縮反力の低い位置まで戻すことができる。
【００７９】
さらに、本実施形態のスイングバック制御では、クランク軸２０１の角速度を、ＡＣＧスタータのロータ角度（すなわち、ステージ）を検知するロータ角度センサ２９の出力に基づいて検知するようにしたので、クランク軸２０１の角度を検知するためのセンサを別途に設ける必要がない。
【００８０】
【発明の効果】
本発明によれば、エンジンが完爆状態に達した可能性の高いエンジン回転数が検知されるとスタータモータが自動的に停止されるので、エンジン完爆後の不要なクランキングが防止される。また、エンジン回転数に基づく完爆判定が誤りであったためにエンジン回転数がその後に低下すると、スタータモータが直ちに再始動される。従って、スタータモータによるエンジンのクランキング回転数とエンジンのアイドリング回転数とが同程度であるためにエンジン回転数に基づく完爆判定が難しい場合でも、確実なエンジン始動が可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を適用したスクータ型自動二輪車の全体側面図である。
【図２】図１のスイングユニットのクランク軸に沿った断面図である。
【図３】図２の部分拡大図である。
【図４】スタータ兼ジェネレータの制御系のブロック図である。
【図５】図４のＥＣＵの主要部の構成を示したブロック図である。
【図６】エンジン始動制御のフローチャートである。
【図７】エンジン始動制御のタイミングチャートである。
【図８】出力制御装置の処理を示すフローチャートである。
【図９】ＡＣＧ通電制御時のステータコイルの相電流とロータ角度センサの出力とのタイミングを示す図である。
【図１０】エンジン回転数をパラメータとする通電デューティのテーブルである。
【図１１】スイングバック制御のフローチャートである。
【図１２】スイングバック制御の動作説明図である。
【符号の説明】
１…スタータ兼発電機（ＡＣＧスタータ）、２…バッテリ、３…ＥＣＵ、４…全波整流器、５…レギュレータ、２９…ロータ角度センサ、３０…点火パルサ、５０…ステータ、６０…アウタロータ、６２…マグネット、２０１…クランク軸

Claims

エンジンをスタータモータによりクランキングして始動し、エンジン始動が完了すると前記スタータモータへの通電を自動的に停止するエンジン始動制御装置において、
エンジン回転数が第１基準回転数に達するまでスタータモータへの通電を継続する手段と、
エンジン回転数が前記第１基準回転数に達するとスタータモータへの通電を停止する手段と、
エンジン回転数が前記第１基準回転数よりも低い第２基準回転数まで低下するとスタータモータへの通電を再開する手段とを含み、
エンジン回転数が、前記第１基準回転数よりも高い第３基準回転数を所定時間以上継続して上回ると、エンジン始動を完了することを特徴とするエンジン始動制御装置。
前記エンジンのアイドリング回転数が前記スタータモータによるエンジンのクランキング回転数と略同等であることを特徴とする請求項１に記載のエンジン始動制御装置。
前記エンジン回転数が、前記第２基準回転数よりも低い第４基準回転数を所定時間以上下回ると、前記スタータモータへの通電を停止することを特徴とする請求項１に記載のエンジン始動制御装置。
前記エンジン始動の完了後に、エンジンの低回転域において通電タイミングを基準タイミングよりも遅角させる通電制御を実行することを特徴とする請求項３に記載のエンジン始動制御装置。