JP5825167B2

JP5825167B2 - エンジン始動制御システム

Info

Publication number: JP5825167B2
Application number: JP2012070195A
Authority: JP
Inventors: 映紀山▲崎▼; 庄村　伸行; 伸行庄村; 邦利伊藤
Original assignee: Suzuki Motor Co Ltd
Current assignee: Suzuki Motor Co Ltd
Priority date: 2012-03-26
Filing date: 2012-03-26
Publication date: 2015-12-02
Anticipated expiration: 2032-03-26
Also published as: JP2013199918A; EP2644880B1; US20130247857A1; EP2644880A2; EP2644880A3; US9145861B2

Description

本発明は、リコイルスタータ等により手動でエンジンを始動させる場合に利用して好適なエンジン始動制御システムに関する。

船外機に用いられるエンジンにおいて、インジェクタによる燃料噴射をＥＣＭ（Engine Control Module）で制御するものがある。その際、ＥＣＭは大気圧をパラメータの一つとして燃料噴射を調節するようにしている。
特許文献１には、大気圧センサを用いずに大気圧を検出するために、吸気管内の空気圧力を検出する圧力センサを用いて、制御ユニット（ＥＣＭ）の電源ＯＮ時に、クランク軸が回転していないときの前記圧力センサの圧力検出信号に基づき大気圧を検出する構成が開示されている。
特に船舶の場合は、一回の運転中において大気圧が急変する状況（例えば高地に移動する等）は非常に少なく、運転開始時に大気圧を知ることができれば足りる。したがって、特許文献１にあるように吸気管内の圧力から大気圧を知ることができれば、専用の大気圧センサを搭載する必要がなく、コストメリットが大きい。

特開平１１−２４７７０６号公報

しかしながら、特許文献１の方式はバッテリを装備していることを前提とするものである。バッテリを装備しない場合、ＥＣＭは、エンジンのクランク軸の回転によって駆動する発電機から電力を得て起動する。すなわち、クランク軸が回転しないとＥＣＭが起動しないため、特許文献１にあるようにクランク軸が回転していないときの圧力センサの圧力検出信号に基づき大気圧を検出することはできない。

そこで、バッテリを装備しない場合、リコイルスタータによる始動時に、手動でのクランキングにより発電機が発電してＥＣＭが起動したならば、吸気管内の圧力の最大値を検出して大気圧を求めることが考えられる。手動でのクランキング中において、すなわちエンジンが自力回転を始める前において、吸気管内の圧力は、吸気工程で大気圧に対して負圧になるが、排気工程から吸気工程への切り替わり時にピークとなり、このピーク値は大気圧と略一致する。

ところで、発電機の発電量は、特に低回転域においてエンジン回転数の低下により急激に減少する。また、エンジン回転数は、圧縮工程で低下する。そのため、弱いリコイル引き力で始動させたときに、手動でのクランキングにより発電機が発電してＥＣＭがいったん起動するが、圧縮工程でエンジン回転数が低下して発電量が減少し、ＥＣＭが停止してしまうことがある。その一方、このような極低回転でも、圧縮上死点を乗り越え、規定の点火時期での点火によって燃焼があれば（初爆）、エンジンが始動する。その結果、発電機の発電量は再び上昇し、ＥＣＭが再起動する。このようにＥＣＭがいったん起動した後に停止し、初爆により再起動するという現象が発生する。本願においては、この現象をＥＣＭの瞬断再起動を呼ぶ。
このようにＥＣＭの瞬断再起動があった場合、再起動後のＥＣＭは、エンジンが自力回転を始めた後の吸気管内の圧力の最大値を検出して大気圧を求めることになる。しかしながら、エンジンが自力回転を始めた後においては、吸気管内の圧力は、大気圧に対して負圧となり、最大値も大気圧を下回り、大気圧とは一致しない。

本発明は上記のような点に鑑みてなされたものであり、リコイルスタータによる始動時にＥＣＭの瞬断再起動が発生して、例えば大気圧を誤検出したままエンジンの運転が継続されるという不具合を避けるようにすることを目的とする。

本発明のエンジン始動制御システムは、エンジンのクランク軸を手動で回転させる手動式始動装置と、前記クランク軸の回転によって駆動する発電機と、前記エンジンに燃料を供給する電子式燃料噴射装置と、前記発電機の発電電力で駆動し、前記電子式燃料噴射装置を制御するエンジン制御装置と、エンジン回転数を検出するエンジン回転数検出手段とを備え、前記エンジン制御装置は、前記エンジン回転数検出手段で検出されるエンジン回転数に基づいて、前記手動式始動装置による始動時における当該エンジン制御装置の瞬断再起動の有無を判定する判定手段を備え、前記判定手段で瞬断再起動があったと判定した場合、前記エンジンの運転を停止することを特徴とする。
また、本発明のエンジン始動制御システムの他の特徴とするところは、前記判定手段は、当該エンジン制御装置の起動直後に前記エンジン回転数検出手段で検出されるエンジン回転数が所定の回転数以上の場合、瞬断再起動があったと判定する点にある。

本発明によれば、手動式始動装置による始動時にエンジン制御装置の瞬断再起動が発生したか否かを判定し、発生したと判定した場合、エンジンの運転を停止する。これにより、例えば大気圧を誤検出したままエンジンの運転が継続されるという不具合を避けることができる。

第１の実施形態に係るエンジン始動制御システムの概略構成を示す図である。リコイルスタータによる始動時の発電機の発電電圧、吸気管内の圧力、エンジン回転数、及びＥＣＭ電源の特性を示す図であり、（ａ）が正常始動時の特性を示す図、（ｂ）が瞬断再起動発生時の特性を示す図である。エンジン回転数と発電機の発電電圧との関係の例を示す特性図である。ＥＣＭの瞬断再起動があったときの、ＥＣＭの起動（最初の起動、再起動）直後のエンジンの瞬時回転数の正規分布図である。エンジン回転数の演算の概要を説明するための図である。第１の実施形態に係るＥＣＭの処理動作を示すフローチャートである。第２の実施形態に係るＥＣＭの処理動作を示すフローチャートである。

以下、添付図面を参照して、本発明の好適な実施形態について説明する。
（第１の実施形態）
図１は、本実施形態に係るエンジン始動制御システムの概略構成を示す図である。なお、図１では、本発明を適用する上で必要なエンジン及びＥＣＭまわりの構成要素のみを示し、それ以外の構成要素は省略している。
１は内燃機関であるエンジンである。
２は手動式始動装置として機能するリコイルスタータであり、プーリーに巻き付けられたロープ２ａを手で引いてエンジン１のクランク軸に回転を与える。
３は発電機であり、エンジン１のクランク軸の回転によって駆動する。

４は電子式燃料噴射装置として機能するインジェクタであり、エンジン１の吸気管に取り付けられる。インジェクタ４は、ＥＣＭ７からの駆動信号に応じて、不図示の燃料ポンプから与えられている燃料を吸気管内に噴射、供給する。
５はエンジン回転数検出手段として機能するエンジン回転数センサであり、所定のクランク角の所要時間からエンジン回転数を検出する。
６は圧力検出手段として機能する圧力センサであり、吸気管のスロットルバルブよりも下流側で吸気管内の圧力を検出する。

７はエンジン制御装置として機能するＥＣＭであり、ＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭ等により構成され、判定部７ａ、最大値検出部７ｂとして機能する。判定部７ａでは、エンジン回転数センサ５で検出されるエンジン回転数に基づいて、リコイルスタータ２による始動時におけるＥＣＭ７の瞬断再起動の有無を判定する。最大値検出部７ｂでは、ＥＣＭ７の起動後から所定の範囲内において、圧力センサ６で検出される吸気管内の圧力の最大値を検出する。ＥＣＭ７は、発電機３の発電電力で駆動する。

図２を参照して、大気圧の検出及びＥＣＭ７の瞬断再起動について説明する。図２は、リコイルスタータ２による始動時の発電機３の発電電圧（発電機３の出力電圧）、吸気管内の圧力（圧力センサ６の出力）、エンジン回転数（エンジン回転数センサ５の回転出力）、及びＥＣＭ電源の特性を示す図であり、（ａ）が正常始動時の特性を示し、（ｂ）が瞬断再起動発生時の特性を示す。
図２（ａ）の特性線２３に示すように、リコイルスタータ２による始動時に、手動でのクランキングによりエンジン回転数が発生する。これに伴い、特性線２１に示すように、発電機３が駆動して発電電圧も上昇する。そして、発電機３の発電電圧が一定の電圧を超えると、特性線２４に示すように、ＥＣＭ７が起動する。その後、圧縮上死点を乗り越え、規定の点火時期での点火によって燃焼があると（初爆）、エンジン１が始動してエンジン回転数が上昇する。
ここで、手動でのクランキング中において、すなわちエンジン１が自力回転を始める前において、特性線２２に示すように、吸気管内の圧力は、吸気工程で大気圧に対して負圧になるが、排気工程から吸気工程への切り替わり時にピークとなり、このピーク値は大気圧と略一致する。したがって、エンジン１が自力回転を始める前の吸気管内の圧力の最大値（最大値そのものでもよいし、ピーク域での平均値でもよい）を大気圧として使用することができる。なお、エンジン１が自力回転を始めた後においては、吸気管内の圧力は、大気圧に対して負圧となり、最大値も大気圧を下回り、大気圧とは一致しない。

ところで、発電機３の発電電圧は、特に低回転域においてエンジン回転数の低下により急激に減少する（図３を参照）。また、エンジン回転数は、圧縮工程で低下する。そのため、弱いリコイル引き力で始動させたときに、図２（ｂ）に示すように、手動でのクランキングにより発電機３が発電してＥＣＭ７がいったん起動するが、圧縮工程でエンジン回転数が低下して発電量が減少し、ＥＣＭ７が停止してしまうことがある。その一方、このような極低回転でも、圧縮上死点を乗り越え、規定の点火時期での点火によって燃焼があれば（初爆）、エンジン１が始動する。その結果、発電機３の発電量は再び上昇し、ＥＣＭ７が再起動する。このようにＥＣＭ７がいったん起動した後（最初の起動後）に停止し、初爆により再起動するという瞬断再起動が発生する。
このようにＥＣＭ７の瞬断再起動があった場合、再起動後のＥＣＭ７は、エンジンが自力回転を始めた後の吸気管内の圧力の最大値を検出して大気圧を求めることになる。しかしながら、エンジン１が自力回転を始めた後においては、吸気管内の圧力は大気圧と一致しないため、大気圧を誤検出してしまうことになる。

そこで、以下に詳述するように、リコイルスタータ２による始動時におけるＥＣＭ７の瞬断再起動の有無を判定する。ＥＣＭ７の瞬断再起動の有無は、エンジン回転数センサ５で検出されるエンジン回転数に基づいて判定することができる。
図４は、ＥＣＭ７の瞬断再起動があったときの、ＥＣＭ７の最初の起動直後のエンジン１の瞬時回転数（図２（ｂ）のＸ１）の正規分布と、再起動直後のエンジン１の瞬時回転数（図２（ｂ）のＸ２）の正規分布図とを示す。図５に示すように、エンジン回転数は、所定のクランク角（図示例は１０°毎のクランク角信号の４サイクル＝４０°）の所要時間から演算している。ＥＣＭ７の起動直後のエンジン回転数は、手動でのクランキングにより生じる回転数（図２のＸ１）と、エンジン１の自力回転によって生じる回転数（図２のＸ２）とで、回転数域が大きく異なる。手動でのクランキング中では比較的低回転域であるのに対し、エンジン１が自力回転を始めた後では比較的高回転域となる。
逆にいえば、所定の回転数Ｙを設定しておき、ＥＣＭ７の起動直後にエンジン回転数センサ５で検出されるエンジン回転数が所定の回転数Ｙ以上の場合、ＥＣＭ７の瞬断再起動があったと判定することができる。

図６に、本実施形態に係るＥＣＭ７の処理動作を示す。
図６に示すように、発電機３から電力を得てＥＣＭ７が起動すると、判定部７ａは、起動直後にエンジン回転数センサ５で検出されるエンジン回転数に基づいて、ＥＣＭ７の瞬断再起動の有無を判定する（ステップＳ１０１）。上述したように、ＥＣＭ７の起動直後にエンジン回転数センサ５で検出されるエンジン回転数が所定の回転数Ｙ以上の場合、ＥＣＭ７の瞬断再起動があったと判定する。

ＥＣＭ７は、瞬断再起動があったと判定した場合、エンジン１の運転を停止する（ステップＳ１０７）。ＥＣＭ７の瞬断再起動が発生するのは、非常に弱いリコイル引き力で始動させようとしたときであり、殆どの場合はエンジンが始動しないが、稀に圧縮上死点を乗り越えて初爆してエンジンが始動する。本実施形態では、瞬断再起動があったと判定した場合、ただちにエンジンの運転を停止するので、ユーザも違和感を覚えることはなく、リコイル引き力が弱かったためエンジンが始動しなかったものと認識する。

一方、ＥＣＭ７は、瞬断再起動がなかったと判定した場合、最大値検出部７ｂで、起動後から所定のクランク角範囲内において、圧力センサ６で検出される吸気管内の圧力の最大値を検出する。具体的には、まずＥＣＭ７が備えるＥＥＰＲＯＭを、圧力センサ６で最初に検出される吸気管内の圧力に書き換える（ステップＳ１０２）。その後、所定のクランク角範囲に達するまで、圧力センサ６で順次検出される吸気管内の圧力がＥＥＰＲＯＭに記憶されている圧力よりも高ければ書き換えていく（ステップＳ１０３〜Ｓ１０５）。例えば検出サイクル毎に吸気管内の圧力の移動平均値を求め、最新の検出サイクルでの吸気管内の圧力の移動平均値がＥＥＰＲＯＭに記憶されている移動平均値よりも高ければ書き換えていく。これにより、ＥＥＰＲＯＭには、起動後から所定のクランク角範囲内における吸気管内の圧力の最大値が記憶されることになる。そして、ＥＣＭ７は、ＥＥＰＲＯＭに記憶された吸気管内の圧力の最大値を大気圧として使用するためにメモリに記憶し、その後のインジェクタ４による燃料噴射の制御に用いる（ステップＳ１０６）。なお、吸気管内の圧力の最大値を大気圧として使用するとは、最大値そのものを大気圧として使用する場合だけでなく、最大値に所定の補正を行ったものを大気圧として使用するような場合も含むものとする。

以上述べたように、リコイルスタータ２による始動時にＥＣＭ７の瞬断再起動が発生したか否かを判定し、発生したと判定した場合、エンジン１の運転を停止する。これにより、大気圧を誤検出したままエンジン１の運転が継続されるという不具合を避けることができる。

（第２の実施形態）
第１の実施形態では、ＥＣＭの瞬断再起動があった場合にエンジンの運転を停止するようにしたが、本実施形態では、エンジン１の運転を継続させる。なお、システム構成や基本的な処理動作は第１の実施形態と同様であり、以下では第１の実施形態と異なる点を中心に説明する。

図７に、本実施形態に係るＥＣＭの処理動作を示す。ステップＳ１０１〜Ｓ１０６の処理は第１の実施形態と同様であり、ここではその説明を省略する。
ＥＣＭ７は、瞬断再起動があったと判定した場合、ＥＥＰＲＯＭに記憶されている圧力を大気圧として使用する（ステップＳ１０８）。ここでＥＥＰＲＯＭに記憶されている圧力は、ＥＣＭ７の再起動前、すなわちＥＣＭ７の最初の起動時における吸気管内の圧力の最大値である。上述したように、エンジン１が自力回転を始めた後においては、吸気管内の圧力は、大気圧に対して負圧となり、最大値も大気圧を下回るので、ＥＣＭ７の再起動前、すなわちＥＣＭ７の最初の起動時における吸気管内の圧力の最大値を大気圧として使用するものである。

以上述べたように、リコイルスタータ２による始動時にＥＣＭ７の瞬断再起動が発生したか否かを判定し、発生したと判定した場合、エンジン１の運転を継続させつつ、ＥＣＭ７の最初の起動時（手動でのクランキング中）における吸気管内の圧力の最大値が大気圧として使用される。これにより、大気圧を誤検出したままエンジン１の運転が継続されるという不具合を避けることができる。

以上、本発明を種々の実施形態と共に説明したが、本発明はこれらの実施形態にのみ限定されるものではなく、本発明の範囲内で変更等が可能である。

１：エンジン、２：リコイルスタータ、２ａ：ロープ、３：発電機、４：インジェクタ、５：エンジン回転数センサ、６：圧力センサ、７：ＥＣＭ、７ａ：判定部、７ｂ：最大値検出部

Claims

エンジンのクランク軸を手動で回転させる手動式始動装置と、
前記クランク軸の回転によって駆動する発電機と、
前記エンジンに燃料を供給する電子式燃料噴射装置と、
前記発電機の発電電力で駆動し、前記電子式燃料噴射装置を制御するエンジン制御装置と、
エンジン回転数を検出するエンジン回転数検出手段とを備え、
前記エンジン制御装置は、前記エンジン回転数検出手段で検出されるエンジン回転数に基づいて、前記手動式始動装置による始動時における当該エンジン制御装置の瞬断再起動の有無を判定する判定手段を備え、
前記判定手段で瞬断再起動があったと判定した場合、前記エンジンの運転を停止することを特徴とするエンジン始動制御システム。
前記判定手段は、当該エンジン制御装置の起動直後に前記エンジン回転数検出手段で検出されるエンジン回転数が所定の回転数以上の場合、瞬断再起動があったと判定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システム。