JP4665940B2 - 車両用エンジンの制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、所定の自動停止条件が成立したときにエンジンを自動停止させ、その後、所定の再始動条件が成立したときにエンジンを自動的に再始動させる車両用エンジンの制御装置に関し、特に、電動駆動装置を用いた車両用エンジンの制御装置に関する。

例えば、特許文献１、２に開示されているように、この種の車両用エンジンの制御装置において、所定のエンジン停止条件が成立したときにエンジンを自動停止し、該エンジンの自動停止後に所定の再始動条件が成立したときに、少なくともエンジン停止時に膨張行程にあった停止時膨張行程気筒で混合気を燃焼させてエンジンを再始動するものが知られている。ここで、自動停止／再始動制御を採用しているエンジンの制御システムにおいては、エンジンの自動再始動時に、エンジンをアシストする電動駆動装置としてのスタータを比較的頻繁に用いる必要がある。このため、特許文献１、２の構成では、メインバッテリとサブバッテリとを備えた２バッテリシステムを採用し、操縦者の操作（主としてイグニションスイッチの操作）に基づく通常始動と、制御に基づく自動再始動とで、始動時に電力を供給するバッテリを切り換えることにより、給電能力の向上を図っている。
特許第３８１２４５９号公報 特開２００５−３６７９５号公報

上述した先行技術では、電動駆動装置に給電するバッテリの劣化状況を判定し、劣化が認められる場合には、他のバッテリから電源を供給しているに過ぎなかった。

しかしながら、各バッテリのうち、メインバッテリは、車両に搭載される電気負荷の給電にも用いられているのが通常であるため、所定の運転状態で給電回路が切り換わると、車両の後退を防止する自動ロック式ブレーキ機構（いわゆるヒルホルダ）への電力低下が懸念されるという不具合があった。

本発明は上記不具合に鑑みてなされたものであり、不随意な車両の移動を防止しつつ自動停止したエンジンの始動性を向上することのできる車両用エンジンの制御装置を提供することを課題としている。

上記課題を解決するために本発明は、停止時の不随意な移動を規制する自動ロック式ブレーキ機構を備えた車両に設けられ、所定の自動停止条件が成立したときにエンジンを自動停止させるとともに、所定の再始動条件が成立した際に自動停止後のエンジンを自動的に再始動する車両用エンジンの制御装置において、前記エンジンの運転状態を判定する運転状態判定部と、停止中のエンジンを始動アシスト可能な電動駆動装置と、前記運転状態判定部の判定に基づく所定のアシスト条件が、前記再始動条件の成立時に成立した場合に前記電動駆動装置を駆動する電動駆動装置制御部と、少なくとも前記自動ロック式ブレーキ機構を含む当該車両の電気負荷に給電する第１のバッテリと、前記電動駆動装置に給電する第２のバッテリと、少なくとも前記第２のバッテリの劣化状態を検出するバッテリ劣化検出手段と、前記第１、第２のバッテリと前記電動駆動装置との回路接続を切り換えることにより、前記第２のバッテリのみから前記電動駆動装置に給電する通常給電モードと、前記第２のバッテリとともに前記第１のバッテリからも前記電動駆動装置に給電する補充給電モードとに給電モードを切り換える切換手段と、前記車両の後退に関する情報を検出して前記運転状態判定部に出力する後退情報検出手段とを備え、前記運転状態判定部は、前記後退情報検出手段の出力に基づいて前記自動ロック式ブレーキ機構への供給電力の低下許否を判定する機能を有し、前記切換手段は、前記アシスト条件の成立時において、前記バッテリ劣化検出手段が前記第２のバッテリの劣化を検出した場合には、前記運転状態判定部が前記自動ロック式ブレーキ機構への供給電力の低下を許容しているときに限り前記給電モードを補充給電モードに切り換えるものであることを特徴とする車両用エンジンの制御装置である。この態様では、アシスト条件が成立して、エンジンの再始動時に電動駆動装置が駆動される際、バッテリ劣化が検出された場合には、車両の後退に関する情報に基づいて自動ロック式ブレーキ機構への供給電力の低下が許容される運転状態に限り、給電モードが補充給電モードに切り換えられる。このため、給電モードを補充給電モードに切り換えることにより、自動ロック式ブレーキ機構への供給電力が低下しても、車両が不随意に後退することはない。

好ましい態様において、前記アシスト条件の成立時において、前記バッテリ劣化検出手段が前記第２のバッテリの劣化を検出した場合であって、前記運転状態判定部が前記自動ロック式ブレーキ機構への供給電力の低下を禁止しているときに乗員に警報を発する警報手段を備えている。この態様では、エンジンの再始動時にバッテリの劣化によって電動駆動装置が充分に機能できない運転状況下において、乗員に警報を発することにより、自動ロック式ブレーキ機構への給電を停止できるような車両の操作を促して、車両の不随意な後退を防止しつつ、エンジンの始動性を向上させることができる。

好ましい態様において、前記後退情報検出手段は、前記車両のブレーキ装置の作動油圧を検出するブレーキ油圧センサと路面の勾配を検出する傾斜角度センサの何れかによって構成されるものである。この態様では、通常の車両に既設されているセンサを用いて後退情報を検出し、廉価な構成で給電モードの切換制御に供することができる。

好ましい態様において、前記切換手段は、エンジンのイグニションキースイッチの接続時にも給電モードを補充給電モードに切り換えるものである。この態様では、操縦者の操作に基づいてエンジンを始動する際にも、始動性を向上することができる。

以上説明したように本発明は、アシスト条件の成立時において第２のバッテリの劣化を検出した場合に、自動ロック式ブレーキ機構への供給電力の低下を許容可能な運転状態に限って給電モードを切り換え、電動駆動装置によるエンジンの始動性を確保しているので、不随意な車両の移動を防止しつつ自動停止したエンジンの始動性を向上することができるという顕著な効果を奏する。

以下、添付図面を参照しながら本発明の好ましい実施の形態について説明する。

図１および図２は本発明に係る車両用エンジン１の概略構成を示す。

各図に示すエンジン１は、４サイクル火花点火式ガソリンエンジンであって、４つの気筒１２Ａ〜１２Ｄ（図２参照）が設けられている。また、各気筒１２Ａ〜１２Ｄの内部には、図略のコネクティングロッドによってクランクシャフト３に連結されたピストン１３が嵌挿されることにより、当該ピストン１３の上方に燃焼室１４が形成されている。各気筒１２Ａ〜１２Ｄに設けられたピストン１３は、所定の位相差をもってクランクシャフト３の回転に伴い上下運動を行うように構成されている。

一般的に、多気筒４サイクルエンジンにおいては、各気筒が所定の位相差をもって吸気、圧縮、膨張、排気の各行程からなる燃焼サイクルを行うようになっている。本実施形態の４気筒エンジンの場合、気筒列方向一端側から１番気筒１２Ａ、２番気筒１２Ｂ、３番気筒１２Ｃ、４番気筒１２Ｄと呼ぶと、１番気筒（＃１）、３番気筒（＃３）、４番気筒（＃４）、２番気筒（＃２）の順にクランク角で１８０度ずつの位相差をもって燃焼が行われるようになっている。さらに本実施形態では、エンジンの自動停止中に圧縮行程にあった気筒を停止時圧縮行程気筒、膨脹行程にあった気筒を停止時膨脹行程気筒と称する（同様に吸気行程にあった気筒を停止時吸気行程気筒、排気行程にあった気筒を停止時排気行程気筒と称する）。

シリンダヘッド１０には、各気筒１２Ａ〜１２Ｄの燃焼室１４の頂部に配置され、プラグ先端が燃焼室１４内に臨むように点火プラグ１５が設けられている。また、シリンダヘッド１０には、燃焼室１４の側方から内部に燃料を直接噴射する燃料噴射弁１６が設けられている。この燃料噴射弁１６は、図外のニードル弁およびソレノイドを内蔵し、エンジン制御ユニット１００の燃焼制御部１０２（図４参照）から入力されたパルス信号のパルス幅に対応する時間だけ駆動されて開弁し、その開弁時間に応じた量の燃料を上記点火プラグ１５の電極付近に向けて噴射するように構成されている。

また、各気筒１２Ａ〜１２Ｄの上部には、燃焼室１４に向かって開口する吸気ポート１７および排気ポート１８が設けられている。そして、これらのポート１７、１８と燃焼室１４との連結部分には、吸気バルブ１９および排気バルブ２０がそれぞれ装備されている。この吸気ポート１７および排気ポート１８には、吸気通路２１および排気通路２２が接続されている。吸気ポート１７に近い吸気通路２１の下流側は、図２に示すように、各気筒１２Ａ〜１２Ｄに対応して独立した分岐吸気通路２１ａに分岐しており、この各分岐吸気通路２１ａの上流端がそれぞれサージタンク２１ｂに連通している。このサージタンク２１ｂよりも上流側には共通吸気通路２１ｃが設けられている。この共通吸気通路２１ｃには、スロットルボディ２４が設けられている。スロットルボディ２４には、各気筒１２Ａ〜１２Ｄに流入する空気量を調整可能なスロットル弁２４ａと、このスロットル弁２４ａを駆動するアクチュエータ２４ｂと、アイドリング回転速度制御装置（ＩＳＣ：Idling Speed Control device）２４ｃとが設けられている。図示の実施形態において、ＩＳＣ２４ｃは、エンジン制御ユニット１００の燃焼制御部１０２（図４参照）によって開弁量を変更可能な電磁駆動式のものである。スロットル弁２４ａの上流側および下流側には、それぞれ吸気流量を検出するエアフローセンサ２５と、吸気圧力を検出する吸気圧センサ２６とが設置されている。

また、上記エンジン１には、図１に示すように、タイミングベルト等によりクランクシャフト３に連結されたオルタネータ２８が付設されている。このオルタネータ２８は、図略のフィールドコイルの電流を制御して出力電圧を調節することにより発電量を調整するレギュレータ回路２８ａを内蔵し、このレギュレータ回路２８ａに入力されるエンジン制御ユニット１００（図４参照）からの制御信号に基づき、車両電気負荷８２（図３参照）および車載されたバッテリ８０（図３参照）の電圧等に対応した発電量の制御が実行されるように構成されている。

またエンジン１には、電動駆動装置としてのスタータ３６が設けられている。このスタータ３６は、モータ３６ａ（電気モータ）とピニオンギア３６ｄとを有し、エンジン１を駆動するものである。ピニオンギア３６ｄの回転軸は、モータ３６ａの出力軸と同軸で、その回転軸に沿って往復移動する。またクランクシャフト３には、図略のフライホイールと、このフライホイールに固定されたリングギア３５が、回転中心に対して同心に設けられている。そして、このスタータ３６を用いてエンジン１を始動する場合には、ピニオンギア３６ｄが所定の噛合位置に移動して、リングギア３５に噛合することにより、クランクシャフト３が回転駆動されるようになっている。

スタータ３６によってエンジンを始動させる形態には２通りある。第１の形態は運転者がイグニションキースイッチ３８（図３参照）を回してスタータ３６を駆動させ、それによってエンジン１を始動させるものであり、キー始動と呼ばれるものである。第２の形態は、エンジンの自動停止後の再始動時に、エンジン制御ユニット１００のスタータ制御部１０３（図４参照）が自動的にスタータ３６を駆動させ、それによってエンジン１を始動させるものであり、自動再始動と呼ばれるものである。

またエンジン１には、クランクシャフト３の回転角を検出する２つのクランク角度センサ３０、３１が設けられている。一方のクランク角度センサ３０から出力される検出信号（パルス信号）に基づいてエンジン回転速度Ｎｅが検出されるとともに、この両クランク角度センサ３０、３１から出力される位相のずれた検出信号に基づいてクランクシャフト３の回転角度が検出されるようになっている。さらに、エンジン１には、吸気側カムシャフトの回転位置を検出するカム角度センサ３２と、冷却水温度を検出する水温センサ３３と、運転者のアクセル操作量に対応したアクセル開度を検出するアクセル開度センサ３４とが設けられている。

本実施形態に係る車両には、後退情報検出手段としての傾斜角度センサ４１が設けられている。傾斜角度センサ４１は、路面の勾配に関連する信号を車両の後退に関する情報として出力し、エンジン制御ユニット１００に入力するものである。これによりエンジン制御ユニット１００は、路面の勾配を認識し、ヒルホルダ１１０への供給電力の低下許否を判定することができるようになっている。

図３は本実施形態に係る車両に搭載された電力供給システムの概略構成図である。

図３を参照して、同電力供給システムは、第１のバッテリ８０ａと第２のバッテリ８０ｂ（総称するときはバッテリ８０という）とを備えている。

第１のバッテリ８０ａは車両電気負荷８２に常時接続され、これらに電力供給が可能である。車両電気負荷８２は第１負荷群８２ａ、第２負荷群８２ａ、第３負荷群８２ｃに大別される。

第１負荷群８２ａは、一般的な車両電気負荷のうち、スタータ３６のクランキング時に電源電圧が一次的に低下することが望ましくない電気負荷である。具体的には、エアバッグコントロールユニット、ＥＨＰＡＳ（電子油圧式パワーステアリング）コントロールユニット、ナビゲーションシステム、オーディオ、各種メータ類等が挙げられる。

第２負荷群８２ａは、一般的な車両電気負荷のうち、スタータ３６のクランキング時に電源電圧が一次的に低下してもあまり問題にならない電気負荷である。具体的には各種ライト、デフォッガ等が挙げられる。

第３負荷群８２ｃは、車両用エンジンの制御装置を搭載する当該車両特有の車両電気負荷である。具体的には坂道停車中に車両のずり下がりを防止する自動ロック式ブレーキ機構としてのヒルホルダ１１０、電動パワーステアリングのモータ等が挙げられる。ヒルホルダ１１０は、エンジン自動停止中にパワーブレーキが作動しないことをカバーするものであり、電動パワーステアリングは、エンジン自動停止中にＥＨＰＡＳ（電子油圧式パワーステアリング）が作動しないことをカバーするものである。ヒルホルダ１１０を制御するために、車両のブレーキブースタに導入されるブレーキブースタ負圧を検出するブレーキブースタ負圧センサ３９や、ブレーキペダルの作動油の圧力を検出するブレーキ油圧センサ４０が車両に設けられている。なお、ヒルホルダ１１０のさらに詳細な構成については、本件出願人らが先に提案している特願２００３−２５６６９（特開２００４−２３１１５５号公報）に詳細に開示しているものと同様であるので、残余の説明についてはこれを省略する。

第１のバッテリ８０ａは、パワーリレー８５を介してスタータ３６に接続されている。従って、パワーリレー８５がオフのときにはスタータ３６への電力供給がなされず、パワーリレー８５がオンのときにはスタータ３６への電力供給が可能となる。さらに第１のバッテリ８０ａはオルタネータ２８に常時接続され、オルタネータ２８で発電された電気が第１のバッテリ８０ａに充電される。第１のバッテリ８０ａの電圧は、第１の電圧センサＳＷ１によって検出され、エンジン制御ユニット１００に入力されるようになっている。

第２のバッテリ８０ｂは、第１のバッテリ８０ａよりも少容量で、スタータ３６駆動専用のバッテリである。第２のバッテリ８０ｂはスタータ３６に常時接続され、電力供給が可能となっている。また第２のバッテリ８０ｂは、チャージリレー８７を介してオルタネータ２８と接続されている。これにより、チャージリレー８７がオンのとき、オルタネータ２８で発電された電気が第２のバッテリ８０ｂに充電される。第２のバッテリ８０ｂの電圧は、第２の電圧センサＳＷ２によって検出され、エンジン制御ユニット１００に入力されるようになっている。

キー始動時およびエンジン自動停止状態からクランキングによる再始動を行うとき、第２のバッテリ８０ｂからスタータ３６のモータ３６ａに電力が供給され、スタータ３６が駆動する。

クランキング時、スタータ３６での消費電力は比較的大きいので、第２のバッテリ８０ｂの電源電圧が一時的に大きく低下する（図５参照）。しかし車両電気負荷８２は、第１のバッテリ８０ａからの電力供給を受けているので、第２のバッテリ８０ｂの電圧低下の影響を受けない。これは特に電源電圧の低下が望ましくない第１負荷群８２ａに対して効果的である。

また、本実施形態に係る車両にはワーニング報知部９０が設けられている。これは、オイル切れ等、各種のワーニング（警告）を運転者に報知するものであり、一般的にはインスツルメントパネル内に列設されたワーニングランプ等である。

さらに、インストゥルメントパネル内には、ブザー９２（図４参照）が設けられており、エンジン制御ユニット１００の制御によって乗員に警報を発することができるように構成されている。

なお、図３に示すように、本実施形態に係るエンジン１は、自動変速機２とともにパワーユニットを構成している。

図４は、本発明に係る車両のエンジン制御ユニット１００を中心とする制御ブロック図である。図４では、特に本実施形態の説明に必要な部分のみを抽出して示している。

エンジン制御ユニット１００には、上述した各種のセンサやスイッチ類、すなわちエアフローセンサ２５、吸気圧センサ２６、クランク角度センサ３０、３１、カム角度センサ３２、水温センサ３３、アクセル開度センサ３４、イグニションキースイッチ３８、ブースタ負圧センサ３９、ブレーキ油圧センサ４０、並びに傾斜角度センサ４１等の入力要素からの信号が入力される。

またエンジン制御ユニット１００は、その制御対象である燃料噴射弁１６、スロットル弁２４ａ、点火装置２７、オルタネータ２８、スタータ３６、ヒルホルダ１１０を含む車両電気負荷８２、パワーリレー８５およびチャージリレー８７等の出力要素に対して制御信号を出力する。

エンジン制御ユニット１００は、ＣＰＵ、メモリ、カウンタタイマ群、インターフェースおよびこれらを接続するバスを有するマイクロプロセッサで構成されている。そしてエンジン制御ユニット１００は、運転状態判定部１０１、燃焼制御部１０２、スタータ制御部１０３、オルタネータ制御部１０４、給電状態判定部１０５，電気負荷制御部１０６、リレー制御部１０７、ワーニング処理部１０８、並びにブザー制御部１０９を論理的に構成している。

運転状態判定部１０１は、エアフローセンサ２５、吸気圧センサ２６、クランク角度センサ３０、３１、カム角度センサ３２、水温センサ３３、およびアクセル開度センサ３４からのセンサ信号に基づきピストン１３の位置や、筒内温度、或いはエンジン１が正転しているか否か等、種々の運転状態を判定するものである。この運転状態判定部１０１は、エンジン１が自動停止時しているときにおけるピストン１３の停止位置を判定するものでもある。さらに運転状態判定部１０１に判定される運転状態としては、予めメモリに記憶されたデータに基づいて推定される各気筒の筒内温度や、アシスト条件の成否も含まれる。アシスト条件とは、例えば、ピストン１３の停止位置が予めメモリに記憶された所定の停止位置から外れている場合等に、スタータ３６による始動アシストを要するとされる条件をいう。

燃焼制御部１０２は、エアフローセンサ２５、吸気圧センサ２６、クランク角度センサ３０、３１、カム角度センサ３２、水温センサ３３およびアクセル開度センサ３４からのセンサ信号に基づき、エンジン１の適正なスロットル開度（吸気量）、燃料噴射量とその噴射タイミング、および適正点火時期を設定し、その制御信号を燃料噴射弁１６、スロットル弁２４ａ（のアクチュエータ２４ｂ）、点火装置２７に出力する。この燃焼制御部１０２の機能により、エンジン制御ユニット１００は、全体として、所定の自動停止条件が成立したときにエンジン１を自動停止させ、停止後、所定の再始動条件が成立したときに、エンジン１を自動的に再始動させるように構成されている。本実施形態に係る再始動制御は、再始動条件が成立したときに、エンジン１の自動停止時に膨張行程にあった停止時膨張行程気筒１２Ｂ内での燃焼により自動的にエンジンを再始動させる燃焼再始動制御と、スタータ３６を併用するスタータ併用再始動制御と、スタータ３６のみにより強制的にエンジンを再始動させるスタータ始動制御とのいずれかの制御方法が選択され実行される。

スタータ制御部１０３は、キー始動時およびエンジン自動停止制御における再始動においてスタータ３６の駆動が必要とされたときにスタータ３６に駆動信号を送りスタータ３６を駆動させる。

オルタネータ制御部１０４は、オルタネータ２８の適切な発電量を設定し、その駆動信号を上記レギュレータ回路に出力する。通常は、出力電圧（レギュレート電圧）の目標値（例えば１３Ｖ）が設定され、エンジン回転速度等が変動してもその目標値を維持するように発電量をフィードバック制御する。またオルタネータ制御部１０４は、上記発電量制御において、オルタネータ２８の発電量自体を調節することによってエンジン１の負荷を変化させ、ピストン１３が再始動に適した適正範囲に停止するような制御を行っている。発電量制御が行われている間、出力電圧は電気負荷８２の消費電力に応じて変動する。

給電状態判定部１０５は、各電圧センサＳＷ１、ＳＷ２の検出値に基づき、各バッテリ８０ａ、８０ｂからの電圧を判定するものである。詳しくは後述するように、この給電状態判定部１０５は、各バッテリ８０ａ、８０ｂの劣化判定も実行する。

電気負荷制御部１０６は、運転者や搭乗者のスイッチ操作に基づき、或いは自動的に、車両電気負荷８２を作動させたりその作動状態を変化させたりする。スタータ駆動時にスタータ３６への電力供給をより多く確保するために、必要に応じて車両電気負荷８２への電力供給を遮断するように構成されている。本実施形態においては、クランク角度センサ３０、３１、ブースタ負圧センサ３９、ブレーキ油圧センサ４０、並びに傾斜角度センサ４１の出力に基づいて、ヒルホルダ１１０の作動をも制御するように構成されている。他方、運転状態判定部１０１は、ヒルホルダ１１０の作動状況に基づき、傾斜角度センサ４１から入力された路面の勾配に関連する信号を車両の後退に関する情報として処理することにより、ヒルホルダ１１０への供給電力の低下許否を判定するように構成されている。

リレー制御部１０７は、図３に示すパワーリレー８５およびチャージリレー８７を必要に応じてオン／オフ制御することにより、スタータ３６への給電やバッテリ８０の充電制御を司るものである。本実施形態においては、このリレー制御部１０７がパワーリレー８５の接続遮断状態を切り換えることにより、第２のバッテリ８０ｂのみからスタータ３６に給電する通常給電モードと、第２のバッテリ８０ｂとともに第１のバッテリ８０ａからもスタータ３６に給電する補充給電モードとに切り換える切換手段を構成している。リレー制御部１０７は、燃焼再始動制御（または自動再始動制御）が実行される際、パワーリレー８５を遮断することにより、給電モードを通常給電モードに維持する。

ワーニング処理部１０８は、運転状態判定部１０１が判定した運転状態が所定の場合にワーニング報知部９０を作動させるものである。

ブザー制御部１０９は、運転状態判定部１０１が判定した運転状態が、アシスト条件の成立時において、第２のバッテリ８０ｂの劣化を検出した場合であって、運転状態判定部１０１がヒルホルダ１１０への供給電力の低下を禁止しているときに、ブザー９２を作動させるものである。

次に、給電状態判定部１０５による本実施形態に係るバッテリ８０の劣化判定について説明する。

図５は、バッテリの劣化判定を説明するためのタイミングチャートである。なお、図５では、バッテリの一例として、第２のバッテリ８０ｂのタイミングチャートを示しているが、第１のバッテリについても、同様の手法で劣化判定を行うことができるので、ここでは、第２のバッテリ８０ｂを例に挙げて説明する。

図５を参照して、スタータ３６のように、大電力を必要とする電気負荷に電力供給を開始すると、第２のバッテリ８０ｂは、規定電圧から急激に電圧降下を来たし、一定の過渡的な期間を経過した後、再び規定電圧に戻る挙動を示す。第２のバッテリ８０ｂが劣化していない正常時においては、過渡的に低下した電圧が所定の高さを維持して規定電圧に戻るのに対し、劣化を来している劣化時においては、過渡的に低下した電圧が、正常時よりも下回って低下することが分かっている。

そこで、本実施形態では、予め実験等でバッテリの劣化を検出する劣化判定電圧Ｖｓｔを設定し、この劣化判定電圧Ｖｓｔと検出された電圧（sub_vb）との比較でバッテリ８０の劣化状態を判定するようにしている。劣化判定電圧Ｖｓｔは、現在検出されている電圧（sub_vb）が取り得る所定の電圧（例えば６Ｖから８Ｖ）に設定される。電圧センサＳＷ１、ＳＷ２に検出された電圧（sub_vb）が劣化判定電圧Ｖｓｔ未満であれば、バッテリ８０は劣化していると判定される。

次にエンジン制御ユニット１００によって行われる自動停止制御について説明する。

図６および図７は、エンジン制御ユニット１００による制御、特に自動停止制御を中心とするフローチャートである。図６はエンジン１が停止するまでの制御、図７はその後の再始動の制御を示す。

図６を参照して、エンジン制御ユニット１００は、予め設定されたエンジン１の自動停止条件が成立するのを待機する（ステップＳ１０）。具体的には、ブレーキの作動状態が所定時間継続し、車速が所定値以下であるといった場合には、エンジン１の自動停止条件が成立したと判定される。ステップＳ１０において、自動停止条件が成立したと判定した場合、エンジン制御ユニット１００は、オルタネータ制御を含むエンジン回転速度調整制御を開始する（ステップＳ１２）。

具体的には、エンジン回転速度Ｎｅを停止前回転速度Ｎ１（例えば７６０ｒｐｍ）に調節する（ステップＳ１３）。そして、エンジン回転速度ＮｅがこのＮ１になった後（ステップＳ１３でＹＥＳ）、燃料噴射弁１６からの燃料供給を停止する（ステップＳ１４）。

続いてエンジン制御ユニット１００は、スロットル弁２４ａを開弁し（ステップＳ１５）、エンジン回転速度Ｎｅが所定の回転速度Ｎ２（例えば約５００ｒｐｍ）よりも低くなるのを待機する（ステップＳ１６）。ステップＳ１６においてＹＥＳの場合、エンジン制御ユニット１００は、スロットル弁２４ａを閉弁する（ステップＳ１７）。その後もエンジン制御ユニット１００はオルタネータ制御を継続してピストン１３の停止位置調整を実行し続け、クランク角度センサ３０、３１の検出値に基づいてエンジン１が完全に停止するのを待機する（ステップＳ１８）。エンジン１が完全に停止するまで、エンジン制御ユニット１００は、ピストン１３の停止位置調整を制御し続けるとともに、エンジン１が完全に停止した場合には、オルタネータ制御を終了し（ステップＳ１９）、クランク角度センサ３０、３１の検出によって運転状態判定部１０１が判定したピストン１３の停止位置を記憶する（ステップＳ２０）。

次に図７を参照して、エンジンの再始動について説明する。エンジン制御ユニット１００は、エンジン１が停止した後、再始動条件が成立するのを待機する（ステップＳ２１）。再始動条件としては、例えば、運転者によるアクセル操作等が例示される。この再始動条件が成立すると、エンジン制御ユニット１００は、停止時圧縮行程気筒１２Ａのピストン１３が所定の単独燃焼停止範囲Ｒ（例えば圧縮上死点前６０°ＣＡから８０°ＣＡの範囲）内にあるか否かを判定する（ステップＳ２２）。仮にピストン１３が単独燃焼停止範囲Ｒ内にあれば、エンジン制御ユニット１００は、そのまま燃焼再始動サブルーチンを実行し（ステップＳ２３）、さらに、通常運転サブルーチンを実行する（ステップＳ２４）。他方、ステップＳ２２において、ピストン１３が単独燃焼停止範囲Ｒ外であると判定した場合、エンジン制御ユニット１００は、さらに、ピストン停止位置が所定の燃焼再始動可能範囲Ａ（例えば、圧縮上死点前１４０°から圧縮上死点前４０°の範囲）内であるか否かを判定する（ステップＳ２５）。このステップＳ２５でピストン１３が燃焼再始動可能範囲Ａ内であると判定した場合、エンジン制御ユニット１００は、アシスト併用再始動サブルーチンを実行する（ステップＳ２６）。他方、ピストン１３が燃焼再始動可能範囲Ａ外であると判定した場合、エンジン制御ユニット１００は、スタータ３６のみによるアシスト再始動サブルーチンを実行する（ステップＳ２７）。

本実施形態に係る燃焼再始動制御やスタータ併用再始動制御の詳細については、例えば、本件出願人が先に提案している特開２００５−２８４７号公報や、特開２００５−３１５１９７号公報に開示されたものをそのまま適用することが可能であるので、その詳細については説明を省略する。

図８および図９は、本実施形態に係るアシスト再始動制御のサブルーチンを示すフローチャートである。

まず、図８を参照して、同アシスト再始動制御において、エンジン制御ユニット１００は、まず、第２のバッテリ８０ｂの給電によって（すなわち、通常給電モードによって）スタータ３６を駆動する（ステップＳ２７１）。次いで、エンジン制御ユニット１００は、スタータ３６を駆動した後のエンジン１がエンストを起こしたか否かを判定する（ステップＳ２７２）。仮にエンストが起きている場合、エンジン制御ユニット１００は、第２の電圧センサＳＷ２が検出した第２のバッテリ８０ｂの電圧（sub_vb）が、劣化判定電圧Ｖｓｔ以下であるか否かを判定する（ステップＳ２７３）。仮に、第２のバッテリ８０ｂの電圧（sub_vb）が、劣化判定電圧Ｖｓｔを越えている場合には、エンジン制御ユニット１００は、スタータ３６の駆動を停止し（ステップＳ２７４）、エンスト処理を実行する（ステップＳ２７５）。ここで、「エンスト処理」とは、ワーニング報知部９０に一定の動作を行わせるワーニング処理である。例えば、ワーニング報知部９０がインスツルメントパネル内に列設されたワーニングランプであれば、それらを一斉に点灯させる。第２のバッテリ８０ｂからの供給電圧が充分高いにも拘わらず、エンストが生じている場合には、スタータ３６の故障も懸念されるので、その場合には速やかにスタータ３６を停止して、無駄な稼動を防止するとともに、エンスト処理を施して、乗員に報知するようにしているのである。

他方、ステップＳ２７３において、第２のバッテリ８０ｂの劣化が認められる場合（ステップＳ２７３においてＹＥＳの場合）、エンジン制御ユニット１００は、給電モードを通常給電モードから補充給電モードに切り換えようとするのであるが、それに先だって、ヒルホルダ１１０への供給電力の低下を許容できるか否かを判定するようにしている。

具体的には、エンジン制御ユニット１００は、まず、自動変速機２のレンジポジションがニュートラルレンジまたはパーキングレンジであるか否かを判定する（ステップＳ２７６）。仮にレンジポジションがニュートラルレンジやパーキングレンジである場合、ヒルホルダ１１０が作動していなくても車両の後退を考慮する必要がない運転状態であると考えられるので、レンジポジションがこれらのレンジである場合には、給電モードを切り換え、レンジポジションがこれらのレンジ以外である場合には、さらに、運転状態を判定するようにしているのである。

仮にレンジポジションがニュートラルレンジでもパーキングレンジでもない場合、エンジン制御ユニット１００は、ブレーキ油圧センサ４０の検出したブレーキ油圧Ｐｂｋが、所定の圧力Ｐ（δ）以上であるか否かを判定する（ステップＳ２７８）。ここで、所定の圧力Ｐ（δ）は、路面の勾配δに応じた変数であり、勾配δが大きい程、大きな値に設定される。

仮にブレーキ油圧センサ４０の検出したブレーキ油圧Ｐｂｋが圧力Ｐ（δ）未満である場合、エンジン制御ユニット１００は、路面の勾配δが所定の角度δｓ以内であるか否かを判定する（ステップＳ２７８）。ここで、所定の角度δｓは、例えば、車両が後ろ下がりに３°から５°の範囲に設定される。仮に路面の勾配δが所定の角度δｓよりも傾斜している場合には、給電モードを変更することによって、ヒルホルダ１１０による制動力が低下し、車両が後退するおそれがある。そこで、本実施形態では、ブザー９２を作動し、乗員に警報を発することによって、エンストを警告し、ブレーキの踏み込みを促すようにしている（ステップＳ２７９）。本実施形態では、このブザー９２の作動制御の後、上述したステップＳ２７６に戻って、給電モードの切り換え可否を判定するようにしている。

ステップＳ２７６、ステップＳ２７７、またはステップＳ２７８で、ＹＥＳの場合、エンジン制御ユニット１００は、（ブザー９２が作動している場合には）ブザー９２の作動を停止し（ステップＳ２７１０）、パワーリレー８５を接続することによって給電モードを補充給電モードに切り換える（ステップＳ２７１１）。次いで、エンジン制御ユニット１００は、エンジン１が完爆するのを待機する（ステップＳ２７１２）。具体的には、クランク角度センサ３０、３１の検出値に基づき、エンジン１の回転速度が５００ｒｐｍ以上になるのを待機し、５００ｒｐｍ以上で完爆と判定する。

エンジン１の完爆を検出すると、エンジン制御ユニット１００は、点火タイミングを圧縮上死点後にリタードさせることによって、吹き上がり制御を実行する（ステップＳ２７１３）。これにより、停止時吸気行程気筒１２Ｃで混合気を燃焼する際におけるエンジン回転速度Ｎｅの急激な上昇を抑制することができる。

その後、エンジン制御ユニット１００は、パワーリレー８５を開き（ステップＳ２７１４）、給電モードを通常給電モードに切り換える。その後、スタータ３６の作動を停止してメインルーチンに復帰する（ステップＳ２７１５）。

次にステップＳ２７２において、エンストが認められなかった場合、エンジン制御ユニット１００は、図９に示すように、エンジン１が完爆するのを待機する（ステップＳ２７１６）。完爆が認められなかった場合、エンジン制御ユニット１００はステップＳ２７２以下の処理を繰り返す。他方、エンジン１の完爆を検出すると、エンジン制御ユニット１００は、吹き上がり制御を実行する（ステップＳ２７１７）。その後、スタータ３６の作動を停止してメインルーチンに復帰する（ステップＳ２７１８）。

以上説明したように本実施形態では、アシスト条件が成立して、エンジン１の再始動時にスタータ３６が駆動される際、第２のバッテリ８０ｂの劣化が検出された場合には、車両の後退に関する情報に基づいてヒルホルダ１１０への供給電力の低下が許容される運転状態に限り、給電モードが補充給電モードに切り換えられる。このため、給電モードを補充給電モードに切り換えることにより、ヒルホルダ１１０への供給電力が低下しても、車両が不随意に後退することはない。

また本実施形態では、アシスト条件の成立時において、第２の電圧センサＳＷ２が第２のバッテリ８０ｂの劣化を検出した場合であって、運転状態判定部１０１がヒルホルダ１１０への供給電力の低下を禁止しているときに乗員に警報を発する警報手段としてのブザー９２を備えている。このため本実施形態では、エンジン１の再始動時にバッテリの劣化によってスタータ３６が充分に機能できない運転状況下において、乗員に警報を発することにより、ヒルホルダ１１０への給電を停止できるような車両の操作（具体的にはブレーキペダルの踏み込みやレンジポジションのパーキングレンジへの切り換え等）を促して、車両の不随意な後退を防止しつつ、エンジン１の始動性を向上させることができる。

また本実施形態では、後退情報検出手段は、車両のブレーキ装置の作動油圧を検出するブレーキ油圧センサ４０と路面の勾配を検出する傾斜角度センサ４１の何れかによって構成されるものである。このため本実施形態では、通常の車両に既設されているセンサ４０、４１を用いて後退情報を検出し、廉価な構成で給電モードの切換制御に供することができる。

なお本実施形態では、切換手段としてのリレー制御部１０７は、エンジン１のイグニションキースイッチの接続時にも給電モードを補充給電モードに切り換えるものである。このため本実施形態では、操縦者の操作に基づいてエンジン１を始動する際にも、始動性を向上することができる。

上述した実施形態は、本発明の好ましい具体例に過ぎず、本発明は上述した実施形態に限定されない。

例えば、ナビゲーションシステムを搭載した車両においては、上述したブザー９２に代えて、「ブレーキペダルを踏み込んで下さい」「パーキングレンジにシフトして下さい」といった音声で、乗員に警報を発するようにしてもよい。或いは、警報に代えて、自動変速機２のレンジポジションをパーキングレンジに自動切り換えするようにしてもよい。

また、「車両の後退に関する情報」は、傾斜角度センサの出力に代えて、或いは傾斜角度センサの出力とともに、ヒルホルダ１１０を構成する制御弁の動作信号、ブレーキ油圧センサ４０の出力を用いてもよい。

その他、本発明の特許請求の範囲で種々の変更が可能であることはいうまでもない。

本発明に係る車両用エンジンの概略構成を示す断面略図である。 本発明に係る車両用エンジンの概略構成を示す平面略図である。 本実施形態に係る車両に搭載された電力供給システムの概略構成図である。 本発明に係る車両のエンジン制御ユニットを中心とする制御ブロック図である。 バッテリの劣化判定を説明するためのタイミングチャートである。 制御ユニットによる制御、特に自動停止制御を中心とするフローチャートである。 制御ユニットによる制御、特に再始動制御を中心とするフローチャートである。 本実施形態に係るアシスト再始動制御のサブルーチンを示すフローチャートである。 本実施形態に係るアシスト再始動制御のサブルーチンを示すフローチャートである。

符号の説明

１ 車両用エンジン
２ 自動変速機
３０、３１ クランク角度センサ
３２ カム角度センサ
３３ 水温センサ
３４ アクセル開度センサ
３６ スタータ
３９ ブレーキブースタ負圧センサ
４０ ブレーキ油圧センサ
４１ 傾斜角度センサ
８０ａ 第１のバッテリ
８０ｂ 第２のバッテリ
８２ 車両電気負荷
８５ パワーリレー
８７ チャージリレー
９０ ワーニング報知部
９２ ブザー
１００ エンジン制御ユニット
１０１ 運転状態判定部
１０２ 燃焼制御部
１０３ スタータ制御部
１０４ オルタネータ制御部
１０５ 給電状態判定部
１０６ 電気負荷制御部
１０７ リレー制御部（切換手段の一例）
１０８ ワーニング処理部
１０９ ブザー制御部
１１０ ヒルホルダ（自動ロック式ブレーキ機構の一例）
ＳＷ２ 第２の電圧センサ（バッテリ劣化検出手段の一例）

Claims (4)

1. 停止時の不随意な移動を規制する自動ロック式ブレーキ機構を備えた車両に設けられ、所定の自動停止条件が成立したときにエンジンを自動停止させるとともに、所定の再始動条件が成立した際に自動停止後のエンジンを自動的に再始動する車両用エンジンの制御装置において、
   前記エンジンの運転状態を判定する運転状態判定部と、
   停止中のエンジンを始動アシスト可能な電動駆動装置と、
   前記運転状態判定部の判定に基づく所定のアシスト条件が、前記再始動条件の成立時に成立した場合に前記電動駆動装置を駆動する電動駆動装置制御部と、
   少なくとも前記自動ロック式ブレーキ機構を含む当該車両の電気負荷に給電する第１のバッテリと、
   前記電動駆動装置に給電する第２のバッテリと、
   少なくとも前記第２のバッテリの劣化状態を検出するバッテリ劣化検出手段と、
   前記第１、第２のバッテリと前記電動駆動装置との回路接続を切り換えることにより、前記第２のバッテリのみから前記電動駆動装置に給電する通常給電モードと、前記第２のバッテリとともに前記第１のバッテリからも前記電動駆動装置に給電する補充給電モードとに給電モードを切り換える切換手段と、
   前記車両の後退に関する情報を検出して前記運転状態判定部に出力する後退情報検出手段と
   を備え、
   前記運転状態判定部は、前記後退情報検出手段の出力に基づいて前記自動ロック式ブレーキ機構への供給電力の低下許否を判定する機能を有し、
   前記切換手段は、前記アシスト条件の成立時において、前記バッテリ劣化検出手段が前記第２のバッテリの劣化を検出した場合には、前記運転状態判定部が前記自動ロック式ブレーキ機構への供給電力の低下を許容しているときに限り前記給電モードを補充給電モードに切り換えるものである
   ことを特徴とする車両用エンジンの制御装置。
2. 請求項１記載の車両用エンジンの制御装置において、
   前記アシスト条件の成立時において、前記バッテリ劣化検出手段が前記第２のバッテリの劣化を検出した場合であって、前記運転状態判定部が前記自動ロック式ブレーキ機構への供給電力の低下を禁止しているときに乗員に警報を発する警報手段を備えている
   ことを特徴とする車両用エンジンの制御装置。
3. 請求項１または２記載の車両用エンジンの制御装置において、
   前記後退情報検出手段は、前記車両のブレーキ装置の作動油圧を検出するブレーキ油圧センサと路面の勾配を検出する傾斜角度センサの何れかによって構成されるものである
   ことを特徴とする車両用エンジンの制御装置。
4. 請求項１から３の何れか１項に記載の車両用エンジンの制御装置において、
   前記切換手段は、エンジンのイグニションキースイッチの接続時にも給電モードを補充給電モードに切り換えるものである
   ことを特徴とする車両用エンジンの制御装置。

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