JP6108568B1 - 鞍乗型車両のエンジン始動制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】モータ角度センサがノイズの影響を受けた場合でも良好にクランク軸の逆転駆動を実行できる鞍乗型車両のエンジン始動制御装置を提供する。【解決手段】制御部８０が、エンジンＥの停止後にＡＣＧスタータモータ７０によってクランク軸５１を圧縮上死点後の所定位置まで逆転駆動するようにした鞍乗型車両のエンジン始動制御装置において、制御部８０は、ＡＣＧスタータモータ７０の回転角度を検知するモータ角度センサ２９のセンサ出力に基づいて、クランク軸５１が逆転状態にあるか正転状態にあるかを判定し、ＡＣＧスタータモータ７０によるクランク軸５１の逆転駆動の開始後、クランク軸５１の逆転信号が３回連続で検知されることで圧縮検知許可フラグを成立させ、このフラグ成立中にクランク軸５１の正転信号が検知されると逆転駆動を停止する。【選択図】図７

Description

本発明は、鞍乗型車両のエンジン始動制御装置に係り、特に、エンジン停止直後およびエンジン始動時にクランク軸を所定位置まで逆転駆動する鞍乗型車両のエンジン始動制御装置に関する。

従来から、エンジン始動時のクランキングトルクを低減して始動性を向上させるために、クランク軸と同期回転するＡＣＧスタータモータを逆転駆動して圧縮上死点後の所定位置にクランク軸を駆動し、この所定位置から助走をつけてクランク軸を正転駆動するエンジン始動制御装置が知られている。

特許文献１には、逆転駆動を開始した後、圧縮上死点後の所定位置に近づくことでピストンの圧縮反力がＡＣＧスタータモータの駆動力を上回ってピストンが押し戻されることを利用し、モータ回転センサの出力信号に基づく回転方向の判定が逆転から正転に切り替わったことをトリガとして逆転駆動を停止する構成が開示されている。

特開２０１０−２２３１３５号公報

しかし、特許文献１の技術では、逆転駆動中にＡＣＧスタータモータが発するノイズ等が生じた場合に、モータ角度センサがこのノイズを正転信号として検知して圧縮上死点後の所定位置に到達する前に逆転駆動が停止する可能性があった。特に、逆転駆動の開始直後に停止してしまうと、十分な助走期間が得られずに始動性向上の効果が十分に得られないことが考えられる。

本発明の目的は、上記従来技術の課題を解決し、モータ角度センサがノイズの影響を受けた場合でも良好にクランク軸の逆転駆動を実行できる鞍乗型車両のエンジン始動制御装置を提供することにある。

前記目的を達成するために、本発明は、エンジン（Ｅ）のクランク軸（５１）と同期回転すると共に、前記クランク軸（５１）を正転および逆転駆動する始動兼発電機（７０）と、該始動兼発電機（７０）を制御する制御部（８０）とを備え、前記制御部（８０）が、前記エンジン（Ｅ）の停止後に前記始動兼発電機（７０）によって前記クランク軸（５１）を逆転駆動するようにした鞍乗型車両のエンジン始動制御装置において、前記制御部（８０）は、前記始動兼発電機（７０）の回転角度を検知するモータ角度センサ（２９）のセンサ出力に基づいて、前記クランク軸（５１）が逆転状態にあるか正転状態にあるかを判定し、前記始動兼発電機（７０）による前記クランク軸（５１）の逆転駆動の開始から、少なくとも所定期間の間連続して前記クランク軸（５１）の逆転状態が検知されるまでは、逆転駆動を継続する点に第１の特徴がある。

また、前記クランク軸（５１）の逆転状態が前記所定期間の間連続して検知された後に、前記クランク軸（５１）の正転状態が検知されると、前記逆転駆動を停止する点に第２の特徴がある。

また、前記制御部（８０）は、前記モータ角度センサ（２９）のセンサ出力に基づいて、前記クランク軸（５１）の所定角度毎に異なる値とされるモータステージ（０〜５）を導出し、前記モータステージ（０〜５）の前回値と今回値とを比較することで、前記クランク軸（５１）が逆転状態にあるか正転状態にあるかを前記所定角度毎に判定する点に第３の特徴がある。

また、前記逆転状態が前記所定期間の間連続して検知された後、最初に前記クランク軸（５１）の正転状態が検知されると、前記逆転駆動を停止する点に第４の特徴がある。

また、前記制御部（８０）は、前記逆転駆動が停止した後に、前記始動兼発電機（７０）による前記クランク軸（５１）を正転駆動するエンジン始動制御を行い、前記エンジン始動制御による正転駆動の開始後、前記クランク軸（５１）の逆転状態が検知されると、正転駆動を停止して再度の逆転駆動を行う点に第５の特徴がある。

さらに、前記制御部（８０）は、前記モータ角度センサ（２９）のセンサ出力に基づいて、前記クランク軸（５１）の所定角度毎に異なる値とされるモータステージ（０〜５）を導出し、前記モータステージ（０〜５）の前回値と今回値とを比較することで、前記クランク軸（５１）が逆転状態にあるか正転状態にあるかを前記所定角度毎に判定し、前記エンジン始動制御による正転駆動の開始後であって、前記クランク軸（５１）の正転状態が第２の所定期間の間連続して検知された後、最初に前記クランク軸（５１）の逆転状態が検知されると、正転駆動を停止して再度の逆転駆動を行う点に第６の特徴がある。

第１の特徴によれば、前記制御部（８０）は、前記始動兼発電機（７０）の回転角度を検知するモータ角度センサ（２９）のセンサ出力に基づいて、前記クランク軸（５１）が逆転状態にあるか正転状態にあるかを判定し、前記始動兼発電機（７０）による前記クランク軸（５１）の逆転駆動の開始から、少なくとも所定期間の間連続して前記クランク軸（５１）の逆転状態が検知されるまでは、逆転駆動を継続するので、逆転駆動の開始直後にノイズによるパルスで正転状態を検出してしまった場合でも、逆転駆動を停止することなく継続することができ、精度よく所望の逆転駆動停止位置までクランク軸を逆転駆動させることができる。

これにより、例えば、始動兼発電機に通電を開始した直後に始動兼発電機からノイズが発生しやすいという現象に対応し、クランク軸が１０度回転する毎に出力される正転または逆転の回転方向信号のうち、正転または逆転信号のうちの逆転信号が３回連続して検知されたことを所定期間に設定することで、ノイズによって早すぎるタイミングで逆転駆動が停止してしまうことを防止できる。

第２の特徴によれば、前記クランク軸（５１）の逆転状態が前記所定期間の間連続して検知された後に、前記クランク軸（５１）の正転状態が検知されると、前記逆転駆動を停止するので、十分な逆転駆動をした後は、正転状態にあることを検出して逆転駆動を停止することができる。これにより、例えば、スタータスイッチを操作してエンジンを始動する際に、一度所定位置まで逆転させてから正転を開始することで、圧縮上死点までの助走期間を長くする「エンジン始動時スイングバック制御」において、良好なタイミングで逆転駆動から正転駆動に切り替えることが可能となる。また、例えば、アイドルストップ条件が満たされてエンジンを一旦停止させる際に、クランク軸が停止した位置から所定位置まで逆転させることで、その後の再始動操作に伴って正転駆動する際の助走期間を長くする「アイドルストップ開始時巻き戻し制御」において、良好な回転角度でクランク軸を停止させることが可能となる。

これにより、始動兼発電機に通電を開始した直後に始動兼発電機からノイズが発生しやすいという現象に対応し、例えば、「クランク軸が１０度回転する毎に出力される逆転信号が３回連続して検知されたこと」を所定期間として設定することで、ノイズのために早すぎるタイミングで逆転駆動が停止してしまうことを防止できる。

第３の特徴によれば、前記制御部（８０）は、前記モータ角度センサ（２９）のセンサ出力に基づいて、前記クランク軸（５１）の所定角度毎に異なる値とされるモータステージ（０〜５）を導出し、前記モータステージ（０〜５）の前回値と今回値とを比較することで、前記クランク軸（５１）が逆転状態にあるか正転状態にあるかを前記所定角度毎に判定するので、クランク軸が安定した逆転駆動状態にあることを短時間で検知できるうえ、精度よく所望の停止位置で逆転駆動を停止させることができる。

第４の特徴によれば、前記逆転状態が前記所定期間の間連続して検知された後、最初に前記クランク軸（５１）の正転状態が検知されると、前記逆転駆動を停止するので、より精度よく所望の逆転駆動停止位置にクランク軸を位置させると共に、電力消費を抑えることが可能となる。

第５の特徴によれば、前記制御部（８０）は、前記逆転駆動が停止した後に、前記始動兼発電機（７０）による前記クランク軸（５１）を正転駆動するエンジン始動制御を行い、前記エンジン始動制御による正転駆動の開始後、前記クランク軸（５１）の逆転状態が検知されると、正転駆動を停止して再度の逆転駆動を行うので、始動制御中においてクランク軸が圧縮上死点を乗り越えるトルクが得られない事象が生じる場合には、自動的に再度の逆転制御を行って、次回の始動時の始動性を高めることが可能となる。

第６の特徴によれば、前記制御部（８０）は、前記モータ角度センサ（２９）のセンサ出力に基づいて、前記クランク軸（５１）の所定角度毎に異なる値とされるモータステージ（０〜５）を導出し、前記モータステージ（０〜５）の前回値と今回値とを比較することで、前記クランク軸（５１）が逆転状態にあるか正転状態にあるかを前記所定角度毎に判定し、前記エンジン始動制御による正転駆動の開始後であって、前記クランク軸（５１）の正転状態が第２の所定期間の間連続して検知された後、最初に前記クランク軸（５１）の逆転状態が検知されると、正転駆動を停止して再度の逆転駆動を行うので、始動兼発電機に通電を開始した直後に始動兼発電機からノイズが発生しやすいという現象に対応し、例えば、クランク軸が１０度回転する毎に出力される正転信号が３回連続して検知されたことを第２の所定期間に設定することで、正転駆動を開始した直後にノイズによって早すぎるタイミングで逆転通電が開始されることを防ぎ、再度の逆転駆動を良好に実行することができる。

本発明の一実施形態に係る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側面図である。 自動二輪車のパワーユニットの拡大側面図である。 図２の３−３線断面図である。 ＡＣＧスタータモータの制御系のブロック図である。 ＥＣＵ内の主要部の構成を示したブロック図である。 モータ角度センサのセンサ出力とモータ回転方向の正転および逆転の判断との関係を示したタイムチャートである。 スイングバック制御中のＡＣＧスタータモータの回転状態と回転方向判定との関係を示すタイムチャートである。 モータ逆転の検出制御の手順を示すフローチャートである。 モータ正転の検出制御の手順を示すフローチャートである。

以下、図面を参照して本発明の好ましい実施の形態について詳細に説明する。図１は、本発明の一実施形態に係る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１の側面図である。また、図２は自動二輪車１のパワーユニット２の拡大側面図である。自動二輪車１は、車体前後方向に伸びる跨ぎ部４の車幅方向左右に、乗員が足を乗せる低床フロアが設けられたスクータ型車両である。車体フレームを構成するメインフレーム６の前端部には、ステアリングステム１３を回動自在に軸支するヘッドパイプ５が結合されている。ステアリングステム１３の上部には左右一対の操向ハンドル１１が取り付けられている。ステアリングステム１３の下部には、前輪ＷＦを回転自在に軸支する左右一対のフロントフォーク１２が取り付けられている。ヘッドパイプ５の前方には、エンジン始動制御装置としてのＥＣＵ８０が配設されている。

燃料タンク１７は、跨ぎ部４の内部で車体フレーム６を上方から覆うように配設されている。燃料タンク１７の後方には、後輪ＷＲが回転自在に軸支されたユニットスイング式のパワーユニット２が取り付けられている。パワーユニット２の後部には、ベルト式の無段変速機が内設された伝動ケース１０が一体に設けられており、伝動ケース１０の後端部には減速機構９が設けられている。伝動ケース１０の上部には、エアクリーナボックス１４が取り付けられている。リヤフレーム７の立ち上がり部に設けられるブラケット１５には、パワーユニット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支持されている。パワーユニット２の後部は、リヤクッション３によってリヤフレーム７に吊り下げられている。

パワーユニット２の前部には、４サイクル単気筒のエンジンＥが配設されている。エンジンＥの後方の伝動ケース１０には無段変速機が内蔵されており、減速機構９の出力軸には後輪ＷＲが軸支されている。エンジンＥとエアクリーナボックス１４の間の吸気管には、インジェクタを有する燃料噴射装置２８およびスロットルバルブを有するスロットルボディ２０が設けられている。伝動ケース１０の内側でエンジンＥのクランク軸の端部には、エンジンＥを始動するスタータモータおよびエンジンの回転駆動力で発電する発電機とを一体にした始動兼発電機としてのＡＣＧスタータモータ７０が取り付けられている。

図３は、図２の３−３線断面図である。パワーユニット２は、車幅方向右側の右ケース７５および車幅方向左側の左ケース７６なるクランクケース７４を有する。クランク軸５１は、クランクケース７０に固定された軸受５３，５４により回転自在に支持されている。クランク軸５１には、クランクピン５２を介してコンロッド７３が連結されている。
左ケース７６は変速室ケースを兼ねており、クランク軸５１の左端部には、可動側プーリ半体６０と固定側プーリ半体６１とからなるベルト駆動プーリが取り付けられている。固定側プーリ半体６１は、クランク軸５１の左端部にナット７７によって締結されている。また、可動側プーリ半体６０は、クランク軸５１にスプライン嵌合されて軸方向に摺動可能とされる。両プーリ半体６０，６１の間には、Ｖベルト６２が巻き掛けられている。

可動側プーリ半体６０の右側では、ランププレート５７がクランク軸５１に固定されている。ランププレート５７の外周端部に取り付けられたスライドピース５８は、可動側プーリ半体６０の外周端で軸方向に形成されたランププレート摺動ボス部５９に係合される。ランププレート５７の外周部には、径方向外側に向かうにつれて可動側プーリ半体６０寄りに傾斜するテーパ面が形成されており、このテーパ面と可動側プーリ半体６０との間に複数のウェイトローラ６３が収容されている。

クランク軸５１の回転速度が増加すると、遠心力によってウェイトローラ６３が径方向外側に移動する。これにより、可動側プーリ半体６０が図示左方に移動して固定側プーリ半体６１に接近し、その結果、両プーリ半体６０，６１間に挟まれたＶベルト６２が径方向外側に移動してその巻き掛け径が大きくなる。パワーユニット２の後方側には、両プーリ半体６０，６１に対応してＶベルト６２の巻き掛け径が可変する被動プーリ（不図示）が設けられている。エンジンＥの駆動力は、上記したベルト伝達機構によって自動調整され、伝動ケース１０の後部側の遠心クラッチおよび減速機構９を介して後輪ＷＲに伝達される。

右ケース７５の内部には、スタータモータとＡＣジェネレータとを組み合わせたＡＣＧスタータモータ７０が配設されている。ＡＣＧスタータモータ７０は、クランク軸５１の先端テーパ部に取付ボルト１２０で固定されたアウターロータ７１と、該アウターロータ７１の内側に配設されて右ケース７５に取付ボルト１２１で固定されるステータ７２とから構成されている。アウターロータ７１に対して取付ボルト６７で固定される送風ファン６５の図示右方側には、ラジエータ７８および複数のスリットが形成されたカバー部材６９が取り付けられている。

クランク軸５１には、ＡＣＧスタータモータ７０と軸受５４との間に、動弁機構を駆動するカムチェーンが巻き掛けられるスプロケット５５が固定されている。スプロケット５５は、エンジンオイルを循環させるオイルポンプに動力を伝達するギヤ５６と一体的に形成されている。

図４は、ＡＣＧスタータモータ７０の制御系のブロック図である。ＥＣＵ８０には、ＡＣＧスタータモータ７０の三相交流を全波整流する全波整流ブリッジ回路８１と、全波整流ブリッジ回路８１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８２と、エンジン始動時にクランク軸５１を所定の位置まで逆転させるスイングバック制御部９０と、アイドルストップ開始時にクランク軸５１を所定の位置まで逆転させるアイドルストップ開始時巻き戻し制御部１００と、アイドルストップ状態からエンジンを再始動する際に噴射・点火ステージを設定する再始動時モータステージ変換手段１１０と、アイドルストップ制御の開始時にクランク軸位置としての７２０度モータステージを記憶・保持する７２０度モータステージ記憶手段１１１と、噴射・点火ステージの設定に使用される噴射・点火ステージ対応表１１２とを含む。

以下の説明では、ＥＣＵ８０を制御部と呼称し、また、ＥＣＵ８０のほかエンジン始動制御に必要なセンサ類を含めたシステムの全体をエンジン始動制御装置と呼称する。

ＥＣＵ８０には、燃料噴射装置２８、モータ角度センサ２９、点火コイル２１、スロットル開度センサ２３、フューエルセンサ２４、乗員の着座状態を検知するシートスイッチ２５、アイドルストップ制御許可スイッチ２６、冷却水温センサ２７および点火パルサ３０が接続されており、各部からの検出信号がＥＣＵ８０に入力される。点火コイル２１の二次側には点火プラグ２２が接続されている。

さらに、ＥＣＵ８０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、車速センサ４０およびヘッドライト４２が接続されている。ヘッドライト４２には、ディマースイッチ４３が設けられている。上記の各部品には、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４６から電力が供給される。

図５は、ＡＣＧスタータモータ７０の駆動制御に係るＥＣＵ８０内の主要部の構成を示したブロック図である。全波整流ブリッジ回路８１は、直列接続された２つのパワーＦＥＴを３組並列接続して構成される。バッテリ４６と全波整流ブリッジ回路８１との間には、平滑コンデンサ８６が配置されている。

ステージ判定部８３は、モータ角度センサ２９および点火パルサ３０の出力信号に基づいて、クランク軸５１の２回転をステージ＃０〜７１の７２ステージ（７２０度モータステージ）に分割すると共に、現在のステージを判定する。なお、ステージの判定は、エンジンの始動後、ＰＢセンサの出力値等に基づいて行程判別（クランク軸２回転の表裏判定）が完了するまでの間は、クランク軸５１の１回転をステージ♯０〜３５の３６ステージに分けた３６０度モータステージによって行われる。点火パルサ３０は、ＡＣＧスタータモータ７０のモータ角度センサ２９と一体に設けられ、クランク軸５１に取り付けられたＡＣＧスタータモータ７０の回転角度を検出している。

本実施形態に係るＥＣＵ（制御部）８０は、エンジンＥが停止している状態からスタータスイッチ３５を操作してエンジンＥを始動する際に、一度所定位置まで逆転させる、換言すれば、所定位置までスイングバックさせてから正転を開始することで、圧縮上死点までの助走期間を長くし、最初に圧縮上死点を乗り越える際のクランク軸５１の回転速度を高める「エンジン始動時スイングバック制御」（以下、単にスイングバック制御と示すこともある。）を実行するように構成されている。このスイングバック制御によれば、スタータスイッチ３５によってエンジンを始動する場合の始動性を高めることが可能となる。

また、ＥＣＵ８０は、信号待ち等の停車時に所定条件を満たすとエンジンを一旦停止させるアイドルストップ制御を実行することができる。アイドルストップを開始する所定条件は、例えば、アイドルストップ制御許可スイッチ２６がオンで、かつシートスイッチ２５で乗員の着座が検知され、かつ車速センサ４０で検知される車速が所定値（例えば、５ｋｍ／ｈ）以下で、かつ点火パルサ３０で検知されるエンジン回転数が所定値（例えば、２０００ｒｐｍ）以下で、かつスロットル開度センサ２３で検知されるスロットル開度が所定値（例えば、５度）以下の状態において所定時間が経過した場合とされる。そして、アイドルストップ中にスロットル開度が所定値以上になると、エンジンＥを再始動するように構成されている。

そして、ＥＣＵ８０は、上記したアイドルストップ条件が満たされてエンジンＥを一旦停止させる際に、クランク軸５１が停止した位置から所定位置まで逆転させる、換言すれば、所定位置まで巻き戻すことによって圧縮上死点までの助走期間を長くし、再始動時の始動性を高める「アイドルストップ開始時巻き戻し制御」（以下、単に巻き戻し制御と示すこともある。）を実行するように構成されている。

なお、巻き戻し制御は、メインスイッチ４５をオフにしてエンジンＥが停止する場合には実行されず、再びメインスイッチ４５をオンにしてスタータスイッチ３５で始動する際にはスイングバック制御が実行されることとなる。

エンジン始動状況判定部８４は、エンジンＥの始動が、スタータスイッチ３５の操作によって行われる、すなわち、完全停止状態から始動される状況であるか、または、アイドルストップ状態からスロットル操作によって再始動される状況であるかを判定する。そして、完全停止状態から始動する状況であると判定されると、スイングバック制御部９０に含まれるスイングバック用逆転デューティ比設定部９１によって、スイングバック制御でＡＣＧスタータモータ７０を逆転させる際のデューティ比が設定される。

一方、エンジン始動状況判定部８４によって、アイドルストップ状態から再始動される状況であると判定されると、アイドルストップ開始時巻き戻し制御部１００に含まれる巻き戻し用逆転デューティ比設定部１０１によって、巻き戻し制御のためにＡＣＧスタータモータ７０を逆転させる際のデューティ比が設定される。なお、アイドルストップ開始時巻き戻し制御部１００には、各種の所定時間を検知するタイマ１０２が含まれる。

そして、駆動制御部８５は、スイングバック制御時には、スイングバック制御部９０によって設定されたデューティ比の駆動パルスを全波整流ブリッジ回路８１の各パワーＦＥＴへ供給し、一方、巻き戻し制御時には、アイドルストップ開始時巻き戻し制御部１００によって設定されたデューティ比の駆動パルスを全波整流ブリッジ回路８１の各パワーＦＥＴへ供給することで、スイングバック制御時のデューティ比と、巻き戻し制御時のデューティ比とを異ならせることができるように構成されている。

図６は、モータ角度センサ２９のセンサ出力とモータ回転方向の正転および逆転の判断との関係を示したタイムチャートである。モータ角度センサ２９は、三相交流式のＡＣＧスタータモータ７０のアウターロータ７１に設けられる永久磁石を被検知体とし、アウターロータ７１の回転に伴う永久磁石の磁束変化のオンオフ（０または１）を、Ｕ，Ｖ，Ｗの各相に対応する３つのホール素子によって検知するように構成されている。

このタイムチャートでは、上から順に、Ｕ，Ｖ，Ｗ相のセンサ出力（０または１）、モータステージ（０，１，２，３，４，５）、回転方向判定（停止、正転、逆転）の態様を示している。まず、ＥＣＵ８０は、ＡＣＧスタータモータ７０が１０度回転する毎に出力されるＵ，Ｖ，Ｗ相のセンサ出力に基づいてモータステージを導出する。具体的には、Ｕ相＝０、Ｖ相＝１、Ｗ相＝１の場合はモータステージ「０」であり、同様に０，０，１の場合はモータステージ「１」、１，０，１の場合はモータステージ「２」、１，０，０の場合はモータステージ「３」、１，１，０の場合はモータステージ「４」、０，１，０の場合はモータステージ「５」と設定されている。そして、ＥＣＵ８０は、モータステージの前回値と今回値とを比較して、モータステージが増加（例えば、３→４）していれば正転中と判断し、モータステージが減少（例えば、４→３）していれば逆転中と判定する。

ここで、上記したような回転方向判定においては、センサ出力にノイズが混入することで、回転方向が誤って判定される可能性がある。本願発明者の実験によれば、このセンサ出力へ混入するノイズは、ＡＣＧスタータモータ７０への通電を開始し始めた時にＡＣＧスタータモータ７０から生じることが多いことが明らかにされている。

前記したスイングバック制御および巻き戻し制御においては、ＡＣＧスタータモータ７０の逆転駆動を開始した後、クランク軸５１が正転に転じたことをトリガとして、ＡＣＧスタータモータ７０の逆転駆動を停止するように構成されている。これは、ＡＣＧスタータモータ７０を逆転駆動することでクランク軸５１が圧縮上死点に近づくと、所定角度においてピストンの圧縮反力がＡＣＧスタータモータ７０の逆転駆動力を上回ってピストンが押し戻されることを利用し、クランク軸５１が圧縮上死点後の所定角度に到達したことを推測検知するものである。

前記したスイングバック用逆転デューティ比設定部９１および巻き戻し用逆転デューティ比設定部１０１（図５参照）は、逆転駆動によって圧縮上死点を超えることがない範囲で、スイングバック制御および巻き戻し制御中の逆転駆動のデューティ比をそれぞれ設定する。

スイングバック制御とアイドルストップ開始時巻き戻し制御とを比較すると、スイングバック制御では逆転駆動を停止すると共に正転駆動を開始してエンジンを始動するのに対し、アイドルストップ開始時巻き戻し制御では、逆転駆動を停止して再始動に備える点が異なっているが、逆転駆動を停止するタイミングを導出する方法は同じである。

この方法において、逆転駆動を停止するタイミングの正確性は、モータ角度センサ２９のセンサ出力の正確性に依拠することとなる。この点、ＡＣＧスタータモータ７０の逆転駆動中に発生したノイズが正転信号として誤検知された場合には、クランク軸５１が圧縮上死点後の所定角度に到達する前に逆転駆動が停止する可能性がある。そして、前記したように、この誤検知の原因となるノイズは、ＡＣＧスタータモータ７０への通電開始直後に発生しやすいため、逆転駆動を開始した直後にノイズによって逆転駆動が停止して、逆転駆動による始動性向上の効果が十分に得られない可能性がある。

上記した課題に対処する方法としては、例えば、逆転駆動開始から所定時間の間、正転信号を無視することが考えられるが、この方法では、所定時間の設定が短すぎると、当該所定時間経過後に生じたノイズによって逆転駆動が停止した際に十分な助走期間が確保できず、また、所定時間の設定が長すぎると所望の停止位置を超えて逆転駆動が続く可能性があり、適切な所定時間の設定が難しいという問題がある。また、所定時間を最適化するため細かい時間を設定しようとするとＥＣＵ８０の制御負担が大きくなるという問題もある。

さらに、他の方法として、逆転駆動中の最初の正転信号をトリガとするのではなく、正転信号を連続して検知した場合に逆転駆動を停止する方法が考えられるが、この方法では、所望の停止位置を超えて逆転駆動が続いて無駄な電力を消費する可能性があるほか、逆転駆動を停止するタイミングが遅れるため正転に転じてエンジンが始動するまでの時間が長くなるという問題がある。

そこで、本願発明においては、逆転駆動の開始後に所定期間が経過したこと、具体的には、逆転駆動の開始後に逆転信号が３回連続して検知されたことをトリガとして「圧縮検知許可フラグ」を成立させ、その後に正転信号が検知されたことに応じて逆転駆動を停止することとした。

これは、逆転信号が３回連続して検知された、換言すれば、所定期間の間連続して逆転状態であることが検知されたのであれば、すでに逆転駆動がノイズの発生しやすい領域を過ぎた安定状態にあり、安定状態に突入した後に検知される正転信号がノイズに起因する可能性は極めて低い（安定状態に突入した後に正転信号と誤検知されるようなノイズはほぼ発生しない）という実験結果から導き出されたものである。

このような条件設定によれば、逆転駆動の通電開始直後にノイズが発生した場合に早すぎるタイミングで逆転駆動が停止してしまうことを防止でき、逆転信号が３回連続して検知されればその後の正転信号に応じて逆転駆動を停止させることができる。なお、本実施形態では、クランク軸５１が１０度回転する毎に正転信号または逆転信号が検知されるので、逆転信号が３回連続して検知された場合、クランク軸５１は、少なくとも２０度を超えて逆転駆動していることとなる。

図７は、スイングバック制御中のＡＣＧスタータモータ７０の回転状態と回転方向判定との関係を示すタイムチャートである。回転方向信号は、ＡＣＧスタータモータ７０が１０度回転する毎にモータ角度センサ２９のセンサ出力に基づいてＥＣＵ８０が導き出す正転信号および逆転信号を連続的に示したものである。これにより、逆転駆動中は下りの階段状グラフが形成され、正転駆動中は上りの階段状グラフが形成される。また、モータの動きは、ＡＣＧスタータモータ７０の実際の動き（停止、正転、逆転）を示している。

時刻ｔ１では、逆転駆動の通電が開始されることで、ＡＣＧスタータモータ７０が停止状態から逆転駆動を開始する。次に、時刻ｔ２において第１回目の逆転信号が検知されると、モータ回転方向の判定が逆転判定となる。そして、時刻ｔ３で第２回目の逆転信号が検知され、続く時刻ｔ４で第３回目の逆転信号が検知されると、逆転信号が３回連続で検知されたことをトリガとして、圧縮検知許可フラグが成立する。

このタイムチャートでは、圧縮検知許可フラグが成立した後、時刻ｔ５において、ＡＣＧスタータモータ７０の逆転駆動力とピストンの圧縮反力とがほぼ等しくなる。その後、回転系の慣性力で釣り合い点をオーバーシュートするため、ピストンの圧縮反力がスタータモータ７０の逆転駆動力を超えて、時刻ｔ５と時刻ｔ７の間で逆転から正転に転じる。本実施形態では、時刻ｔ５から所定時間Ｔが経過した時刻ｔ７において、ＡＣＧスタータモータ７０が逆転から正転に転じたものと推測検知し、逆転判定を正転判定に切り替える。なお、逆転判定から正転判定への切り替えは、所定時間Ｔの経過前に正転信号が入力された場合にも実行される。

そして、時刻ｔ７において正転信号が検知されると、ＡＣＧスタータモータ７０の逆転駆動が停止される。このタイムチャートに示すスイングバック制御では、逆転駆動の停止と共に正転駆動が開始されることとなるが、「アイドルストップ開始時巻き戻し制御」においては、時刻ｔ７で逆転駆動を停止して、乗員による再始動操作（スロットルグリップの開操作）を待機する状態となる。

図８は、モータ逆転の検出制御の手順を示すフローチャートである。ＥＣＵ８０には、連続して入力される正転信号の数をカウントする正転カウンタ（ＣＮＤＩＲＣＷ）と、連続して入力される逆転信号の数をカウントする逆転カウンタ（ＣＮＤＩＲＣＣＷ）とが設けられており、それぞれモータ回転方向の判定に用いられている。このフローチャートは、スイングバック制御またはアイドルストップ開始時巻き戻し制御において、逆転駆動している状態から逆転駆動を停止するまでの手順に対応する。

ステップＳ１０では、ＥＣＵ８０からの駆動信号と対応するモータドライブモード（ＭＴＤＲＶＭＤ）が逆転駆動モードであるか否かが判定され、肯定判定されるとステップＳ１１に進む。

ステップＳ１１では、図６に示した回転方向判定（ＭＴＤＩＲ）が「逆転判定」か否かが判定され、肯定判定されるとステップＳ１２に進む。ステップＳ１２では、逆転カウンタ（ＣＮＤＩＲＣＣＷ）のカウンタ値が１００未満であるか否かが判定され、肯定判定されるとステップＳ１３に進んで、逆転カウンタのカウンタ値がインクリメント（＋１）される。一方、ステップＳ１２で否定判定されると、ステップＳ１３をスキップしてステップＳ１４に進む。なお、ステップＳ１１で否定判定されると、ステップＳ１７に進んで逆転カウンタ（ＣＮＤＩＲＣＣＷ）をリセットし、一連の制御を終了する。

ステップＳ１４では、正転カウンタ（ＣＮＤＩＲＣＷ）のカウンタ値に０（ゼロ）を代入してリセットし、ステップＳ１５に進む。ステップＳ１５では、逆転カウンタのカウンタ値が３以上になったか否かが判定され、肯定判定されるとステップＳ１６に進んで、圧縮検知許可フラグ（Ｆ＿ＰＣＤＴＥＮ）を成立させて（１を代入して）、一連の制御を終了する。なお、ステップＳ１５で否定判定された場合は、そのまま一連の制御を終了する。

一方、ステップＳ１０で否定判定される、すなわち、モータドライブモードが正転駆動モードである場合には、続くステップＳ１８で圧縮検知許可フラグ（Ｆ＿ＰＣＤＴＥＮ）を不成立として（０を代入して）、一連の制御を終了する。

なお、本実施形態では、圧縮検知許可フラグ（Ｆ＿ＰＣＤＴＥＮ）の成立中に正転信号を検知したことをトリガとして逆転駆動を停止することを想定しているが、この設定に併せて、モータ角度センサ２９のＵ，Ｖ，Ｗ相のセンサ出力の間隔をタイマで計測しておき、圧縮検知許可フラグ（Ｆ＿ＰＣＤＴＥＮ）の成立中に、前回の間隔に対して今回の間隔が十分に長く（例えば、３倍以上）なったことをトリガとして逆転駆動を停止するようにしてもよい。これは、センサ出力の間隔が長くなったことからピストンの圧縮反力が高まってＡＣＧスタータモータ７０の逆転駆動力と釣り合った状態であることを推測検知するものである。

図９は、モータ正転の検出制御の手順を示すフローチャートである。本実施形態に係るエンジン始動制御装置は、アイドルストップ開始時巻き戻し制御後の再始動操作に伴う正転駆動によってエンジンが始動しなかった場合に、自動的に再度の逆転駆動を行って待機するように構成することができる。これは、エンジン始動のための正転駆動開始後に逆転信号を検知した場合には、エンジンが始動せずにクランク軸が停止する際にピストンの圧縮反力によって正転から逆転に転じたものと判断し、再度の始動に備えて逆転駆動を行うものである。

本フローチャートは、正転駆動の開始後に、この再度の逆転駆動を行うか否かの判断を行う際にもノイズの影響を排除するためのもので、正転駆動の開始後に、第２の所定期間が経過したこと、具体的には、正転信号が３回連続して検知されたことをトリガとして「逆転駆動要否判断許可フラグ」を成立させ、その後の逆転信号の検知に応じて逆転駆動を開始する制御に対応する。

このような条件設定によれば、正転駆動の通電開始直後にノイズが発生した場合に、正転を開始した直後に逆転駆動が開始されてしまうことを防止できる。そして、正転信号が３回連続して検知された、換言すれば、第２の所定期間の間連続して正転状態であることが検知されたのであれば、その後の逆転信号に応じて逆転駆動を開始することができる。

なお、スイングバック制御の正転駆動でエンジンが始動しなかった場合は、再度スタータスイッチ３５を操作することでスイングバック制御が実行されるため、本フローチャートの制御は適用されない。

ステップＳ２０では、ＥＣＵ８０からの駆動信号と対応するモータドライブモード（ＭＴＤＲＶＭＤ）が正転駆動モードであるか否かが判定され、肯定判定されるとステップＳ２１に進む。

ステップＳ２１では、図６に示した回転方向判定（ＭＴＤＩＲ）が「正転判定」か否かが判定され、肯定判定されるとステップＳ２２に進む。ステップＳ１２では、正転カウンタ（ＣＮＤＩＲＣＷ）のカウンタ値が１００未満であるか否かが判定され、肯定判定されるとステップＳ２３に進んで、正転カウンタのカウンタ値がインクリメント（＋１）される。一方、ステップＳ２２で否定判定されると、ステップＳ２３をスキップしてステップＳ２４に進む。

ステップＳ２４では、逆転カウンタ（ＣＮＤＩＲＣＣＷ）のカウンタ値に０（ゼロ）を代入してリセットし、ステップＳ２５に進む。ステップＳ２５では、正転カウンタのカウンタ値が３以上になったか否かが判定され、肯定判定されるとステップＳ２６に進んで、再逆転不要判断許可フラグ（Ｆ＿ＭＴＣＷＤＴ）を成立させて（１を代入して）、一連の制御を終了する。なお、ステップＳ２１およびステップＳ２５で否定判定された場合は、そのまま一連の制御を終了する。

なお、本実施形態では、再逆転不要判断許可フラグ（Ｆ＿ＭＴＣＷＤＴ）の成立中に逆転信号を検知したことをトリガとして逆転駆動を開始することを想定しているが、この設定に併せて、モータ角度センサ２９のＵ，Ｖ，Ｗ相のセンサ出力の間隔をタイマで計測しておき、再逆転不要判断許可フラグ（Ｆ＿ＭＴＣＷＤＴ）の成立中に、前回の間隔に対して今回の間隔が十分に長い（例えば、３倍以上）となったことをトリガとして逆転駆動を開始するようにしてもよい。これは、センサ出力の間隔が長くなったことからピストンの圧縮反力が高まってＡＣＧスタータモータ７０の逆転駆動力と釣り合った状態であることを推測検知するものである。

なお、パワーユニットやエンジンの構造、ＡＣＧスタータモータの構造や形態、モータ角度センサの構造や精度、所定期間および第２の所定期間の設定値等は、上記実施形態に限られず、種々の変更が可能である。本願発明に係るエンジン始動制御装置は、スクータ型自動二輪車に限られず、スイングバック制御およびアイドルストップ開始時巻き戻し制御の少なくとも一方の制御を適用する種々の車両に適用することが可能である。

１…自動二輪車（鞍乗型車両）、２…パワーユニット、５１…クランク軸、２３…スロットル開度センサ、２９…モータ角度センサ、３５…スタータスイッチ、７０…ＡＣＧスタータモータ（始動兼発電機）、８０…制御部（ＥＣＵ）、９０…スイングバック制御部、１００…アイドルストップ巻き戻し制御部、Ｅ…エンジン、ＭＴＤＩＲ…回転方向判定、ＭＴＤＲＶＭＤ…モータドライブモード、ＣＮＤＩＲＣＷ…正転カウンタ、ＣＮＤＩＲＣＷ…逆転カウンタ、Ｆ＿ＰＣＤＴＥＮ…圧縮検知許可フラグ、Ｆ＿ＭＴＣＷＤＴ…再逆転要否判断許可フラグ

Claims (5)

1. エンジン（Ｅ）のクランク軸（５１）と同期回転すると共に、前記クランク軸（５１）を正転および逆転駆動する始動兼発電機（７０）と、該始動兼発電機（７０）を制御する制御部（８０）とを備え、
   前記制御部（８０）が、前記エンジン（Ｅ）の停止後に前記始動兼発電機（７０）によって前記クランク軸（５１）を逆転駆動するようにした鞍乗型車両のエンジン始動制御装置において、
   前記制御部（８０）は、前記始動兼発電機（７０）の回転角度を検知するモータ角度センサ（２９）のセンサ出力に基づいて、前記クランク軸（５１）が逆転状態にあるか正転状態にあるかを判定し、
   前記始動兼発電機（７０）による前記クランク軸（５１）の逆転駆動の開始から、少なくとも所定期間の間連続して前記クランク軸（５１）の逆転状態が検知されるまでは、逆転駆動を継続し、
   前記クランク軸（５１）の逆転状態が前記所定期間の間連続して検知された後に、前記クランク軸（５１）の正転状態が検知されると、前記逆転駆動を停止することを特徴とする鞍乗型車両のエンジン始動制御装置。
2. 前記制御部（８０）は、前記モータ角度センサ（２９）のセンサ出力に基づいて、前記クランク軸（５１）の所定角度毎に異なる値とされるモータステージ（０〜５）を導出し、
   前記モータステージ（０〜５）の前回値と今回値とを比較することで、前記クランク軸（５１）が逆転状態にあるか正転状態にあるかを前記所定角度毎に判定することを特徴とする請求項１に記載の鞍乗型車両のエンジン始動制御装置。
3. 前記逆転状態が前記所定期間の間連続して検知された後、最初に前記クランク軸（５１）の正転状態が検知されると、前記逆転駆動を停止することを特徴とする請求項２に記載の鞍乗型車両のエンジン始動制御装置。
4. 前記制御部（８０）は、前記逆転駆動が停止した後に、前記始動兼発電機（７０）による前記クランク軸（５１）を正転駆動するエンジン始動制御を行い、
   前記エンジン始動制御による正転駆動の開始後、前記クランク軸（５１）の逆転状態が検知されると、正転駆動を停止して再度の逆転駆動を行うことを特徴とする請求項１に記載の鞍乗型車両のエンジン始動制御装置。
5. 前記制御部（８０）は、前記モータ角度センサ（２９）のセンサ出力に基づいて、前記クランク軸（５１）の所定角度毎に異なる値とされるモータステージ（０〜５）を導出し、
   前記モータステージ（０〜５）の前回値と今回値とを比較することで、前記クランク軸（５１）が逆転状態にあるか正転状態にあるかを前記所定角度毎に判定し、
   前記エンジン始動制御による正転駆動の開始後であって、前記クランク軸（５１）の正転状態が第２の所定期間の間連続して検知された後、最初に前記クランク軸（５１）の逆転状態が検知されると、正転駆動を停止して再度の逆転駆動を行うことを特徴とする請求項４に記載の鞍乗型車両のエンジン始動制御装置。