JP6398412B2 - エンジン始動制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、自動二輪車のエンジン始動制御装置に関し、特に、アイドリングストップ後にエンジンを再始動させるエンジン始動制御装置に関する。

従来、車両のエンジンでは、駐停車や信号待ち等の間に一時的にエンジンを停止させて、燃費向上や排出ガスの削減を図るアイドリングストップ機能が備えられている。アイドリングストップ機能が備えられた車両においては、スロットル弁が閉じたことを検出してエンジンを停止し、スロットル弁が開いたことを検知してエンジンを再始動させるエンジン始動制御装置が備えられている（例えば、特許文献１参照）。

特許文献１に記載のエンジン始動制御装置は、スロットル弁（スロットル）を開いたときのエンジン回転速度がエンジンの再始動に適した回転速度であるかを判断する。例えば、エンジン回転速度が所定の回転速度より大きい場合には、エンジンを正回転させて再始動させる。一方、エンジン回転速度が所定の回転速度より小さい場合には、エンジンを完全に停止させた後、クランクシャフトを所定位置まで位置付けてから正回転させることで、エンジンを再始動させる。

特許第４０８２５７８号公報

ところで、上記判断の基準となるエンジンの所定回転速度は、クランク位置のあらゆる位置に対応して定められる必要がある。この所定回転速度は、実験によって求められるため、開発工数が増加するという問題があった。また、各クランク位置に対応した所定回転速度をＥＣＵ（Electronic Control Unit）内にマップデータとして格納しなくてはならないため、そのマップデータが膨大な量になってしまうという問題があった。

本発明はかかる点に鑑みてなされたものであり、開発工数を抑えると共に、ＥＣＵ内に格納されるマップデータの量を増加させることなく、エンジンの再始動を実現することができるエンジン始動制御装置を提供することを目的とする。

本発明のエンジン始動制御装置は、スロットル弁を閉じた場合にエンジンを停止する一方、前記エンジンの停止後に前記スロットル弁を開いた場合に前記エンジンを始動するエンジン始動制御装置であって、エンジン回転速度を検出する検出手段と、前記スロットル弁を開いた後に単一のクランク位置における前記エンジン回転速度が閾値以上である場合に前記エンジンを正転駆動する一方、当該エンジン回転速度が前記閾値より小さい場合に前記エンジンを逆転駆動した後に前記エンジンを正転駆動する制御手段と、を備え、前記制御手段は、前記スロットル弁を開いた後に前記単一のクランク位置まで前記エンジンを正転駆動させる過程で前記エンジン回転速度が前記閾値を下回る場合には、前記エンジンを逆転駆動した後に前記エンジンを正転駆動し、スロットル開度の大きさに応じて、スロットル開度が大きくなるほど前記閾値を大きくすることを特徴とする。

この構成によれば、エンジン停止後に再始動する際、エンジンの駆動方法（正転駆動又は逆転駆動）の判定を、単一のクランク位置におけるエンジン回転速度のみで行うことができる。この場合、判定基準となる閾値を設定する上で、単一のクランク位置におけるエンジン回転速度のみを調査すればよい。よって、閾値を決定する工数を削減することができる。このため、例えば、他機種のエンジンに同様のエンジン始動制御装置を適用する際に、その開発工数を削減することができる。また、単一のクランク位置で上記判断が実施されるため、判定基準となる閾値を単一のデータで構成することができる。このため、従来の様に、あらゆるクランク位置に対応した閾値（所定回転速度）で構成されるマップデータに比べて、ＥＣＵに格納するデータ量を削減することができる。また、エンジンが単一のクランク位置まで強制駆動された結果、単一のクランク位置でエンジンを再始動する際のエンジンの駆動方法を判定することができる。また、単一のクランク位置までエンジンが正転しなくても、強制的にエンジンが逆転駆動される。このため、エンジンの再始動に十分なエンジン回転速度が得られていなくても、確実にエンジンを再始動させることができる。さらに、スロットル開度の変化に応じて、より正確にエンジンの駆動方法を判定することができる。

また、本発明の上記エンジン始動制御装置において、吸気温度に応じて、吸気温度が低くなるほど前記閾値を大きくすることが好ましい。この場合、吸気温度の変化に応じて、より正確にエンジンの駆動方法を判定することができる。

また、本発明の上記エンジン始動制御装置において、エンジン水温に応じて、エンジン水温が低くなるほど前記閾値を大きくすることが好ましい。この場合、エンジン水温の変化に応じて、より正確にエンジンの駆動方法を判定することができる。

また、本発明の上記エンジン始動制御装置において、前記制御手段は、前記エンジンを逆転駆動する前に前記エンジンのブレーキ制御を行うことが好ましい。この場合、エンジンの回転を停止するまでの時間を短縮することができ、エンジン再始動の応答性を高めることができる。

また、本発明の上記エンジン始動制御装置において、前記制御手段は、前記エンジンを逆転駆動する場合、前記エンジンの回転がシリンダ内圧により停止するタイミングで逆転制御することが好ましい。この場合、エンジンの駆動負荷を低減することができ、消費電流を低減することができる。

また、本発明の上記エンジン始動制御装置において、前記制御手段は、前記エンジンの駆動をスタータジェネレータにより実行することが好ましい。この場合、発電とエンジン駆動とを１つの機構で実現することができ、構成が簡略化される。

また、本発明の上記エンジン始動制御装置において、前記制御手段は、前記単一のクランク位置として、圧縮行程内のクランク位置におけるエンジン回転速度を判定することが好ましい。圧縮行程ではエンジンの駆動抵抗が高いため、エンジンを正転駆動するか逆転駆動するかの判定基準（閾値）を予測し易くすることができる。この結果、エンジンの駆動方法の判定精度を高めることができる。

本発明のエンジン始動制御装置によれば、所定クランク位置のエンジン回転速度からエンジンの駆動方法を判定することにより、開発工数を抑えると共に、ＥＣＵ内に格納されるマップデータの量を増加させることなく、エンジンの再始動を実現することができる。

本実施の形態に係るエンジンの模式図である。 本実施の形態に係るエンジンのクランク位置に対するシリンダ内圧力を示すグラフである。 本実施の形態に係るエンジンのアイドリングストップ時又は、再始動時のエンジン回転速度の変化を示すグラフである。 本実施の形態に係るエンジン始動制御装置の機能ブロック図である。 本実施の形態に係るエンジンの図３Ｂ又は図３Ｃにおけるクランク位置に対するシリンダ内圧力を示すグラフである。 本実施の形態に係るエンジンの再始動制御の一例を示すフロー図である。

以下、添付図面を参照して、本実施の形態に係るエンジン始動制御装置について説明する。なお、本実施の形態に係るエンジン始動制御装置は、以下に示す構成に限定されるものではなく、適宜変更が可能である。エンジン始動制御装置は、どのような車両に適用されてもよく、例えば、自動二輪車、バギータイプの自動三輪車又は自動四輪車にも適用可能である。

先ず、図１及び図２を参照して、エンジンの一般的な概略構成について説明する。図１は、本実施の形態に係るエンジンの模式図である。図２は、本実施の形態に係るエンジンのクランク位置に対するシリンダ内圧力を示すグラフである。図１に示すように、エンジン１は、例えば、直動式のＤＯＨＣ（Double OverHead Camshaft）エンジンであり、不図示のクランクケース内にクランクシャフト１０、シリンダ１１及びシリンダヘッド１２等を備えて構成される。シリンダ１１内には、ピストン１３が上下に往復可能に収容されている。クランクシャフト１０とピストン１３とはコンロッド１４によって連結されており、ピストン１３が上下方向に往復運動することで、クランクシャフト１０がコンロッド１４を介して回転される。

シリンダヘッド１２の内部空間は、燃焼室１５を構成している。また、シリンダヘッド１２には、吸気ポート及び排気ポートに対応して、吸気バルブ１６及び排気バルブ１７が設けられている。また、吸気バルブ１６及び排気バルブ１７に対応して、一対のカムシャフト１８が設けられている。クランクシャフト１０及び一対のカムシャフト１８には、不図示のカムチェーンが架け渡されており、クランクシャフト１０の回転は、カムチェーンを介して一対のカムシャフト１８に伝達される。

一対のカムシャフト１８が回転されることで、吸気バルブ１６及び排気バルブ１７は燃焼室１５に向けて往復動される。このようにして、吸気バルブ１６及び排気バルブ１７のそれぞれにおける開閉タイミングが調整される。また、燃焼室１５の上方には、燃焼室１５内の混合気に着火する点火装置１９が設けられている。点火装置１９は、ＥＣＵ２から出力される点火信号に基づいて所定のタイミングで点火する。

また、クランクシャフト１０は、クランクシャフト１０の同軸上に設けられたスタータジェネレータ２０に接続されている。スタータジェネレータ２０は、不図示のインバータ（コントローラ）を介してバッテリ（不図示）に接続されており、バッテリからの電力供給を受けてエンジン１を始動する。また、スタータジェネレータ２０は、エンジン１の駆動中、その回転エネルギーから電気エネルギーを回収する。このように、スタータジェネレータ２０は、エンジン１を始動させるスタータモータとしての機能と、エンジン１の駆動によって発電するジェネレータとしての機能とを兼ね備えている。

また、詳細は後述するが、スタータジェネレータ２０は、エンジン１を始動する際に、クランクシャフト１０を正転又は逆転させることが可能になっている。クランクシャフト１０を逆転させる際には、ブレーキ制御に切り替えることでクランクシャフト１０の回転負荷を高め、正転中のクランクシャフト１０に対してブレーキを効かせることが可能になっている。

エンジン１内の各種動作は、ＥＣＵ２によって制御される。ＥＣＵ２は、エンジン１内の各種処理を実行するプロセッサやメモリ等により構成されている。メモリは、用途に応じてＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）等の記憶媒体で構成される。メモリには、エンジン１の各部を制御する制御プログラム等が記憶されている。ＥＣＵ２は、車両内に設けられた各種センサから車両の状態を判断し、点火装置１９の点火タイミングや、エンジン１のアイドリングストップ、及びアイドリングストップ後のエンジン１の再始動等の制御を実施する。

例えば、アイドリングストップ制御の場合に、ＥＣＵ２は、車両速度やスロットル操作量から車両の状態を判断する。そして、スロットル（不図示）の操作がなくスロットル弁（不図示）が閉じた場合に、ＥＣＵ２は、燃料噴射や点火制御を停止する。また、後述するチェンジオブマインド制御の場合に、ＥＣＵ２は、スロットルの操作量やクランクシャフト１０の回転速度からエンジン１の状態を判断する。そして、スロットルが操作され、スロットル弁が開かれた場合に、ＥＣＵ２は、スタータジェネレータ２０を駆動させてエンジン１を始動させる。

一般に、上記構成のエンジン１は、４ストロークで動作する。先ず、ピストン１３が下降する際に吸気バルブ１６が開き、吸気ポートを通じて混合気が燃焼室１５に送り込まれる（吸気行程）。その後、吸気バルブ１６が閉じ、ピストン１３が上昇して混合気を圧縮する（圧縮行程）。ピストン１３が上死点近傍に到達すると、点火装置１９によって所定のタイミングで点火されることによって、圧縮された混合気が爆発する（爆発行程）。混合気の爆発によって燃焼室内の圧力が増大するとピストン１３が下降する。ピストン１３の下降運動は、コンロッド１４を介してクランクシャフト１０に伝達され、クランクシャフト１０が回転する。その後、ピストン１３が下死点まで下降して慣性によって再度上昇に転じる際に、排気バルブ１７が開いて排気ポートから燃焼ガスが排出される（排気行程）。これらの行程が繰り返されることにより、エンジン１の回転が持続される。

また、エンジン１の各行程において、シリンダ１１内の圧力は、図２に示すグラフの様に変化する。図２に示すグラフにおいて、シリンダ１１内の圧力は、排気及び吸気行程では一定の値を示しており、圧縮行程において急激に高められる。そして、圧縮上死点近傍で燃焼室１５内の混合ガスが爆発して爆発行程に移行すると一気に圧力が低下する。

次に、図３を参照して、アイドリングストップ制御及びチェンジオブマインド制御について説明する。図３は、本実施の形態に係るエンジンのアイドリングストップ時又は、再始動時のエンジン回転速度の変化を示すグラフである。先ず、アイドリングストップ制御について説明する。図３Ａに示すように、エンジン回転速度が一定に落ち着き、アイドリングストップの条件が成立したときに、ＥＣＵ２（図１参照）は、エンジン回転速度を下げるように制御する。

具体的には、燃料噴射や点火制御が停止される。エンジン回転速度Ｎが徐々に下がってゼロになったら、クランクシャフト１０（図１参照）が逆転駆動又は正転駆動されてクランク位置が微調整される。これにより、クランクシャフト１０が、エンジン１（図１参照）の再始動に最適な位置に位置付けられる。この結果、エンジン１の再始動を容易に実施することができる。なお、アイドリングストップの成立条件は、例えば、車両速度やスロットル開度等によって設定される。

次に、チェンジオブマインド制御について説明する。ここで、チェンジオブマインド制御とは、例えば、前方の信号が赤で車両が減速又は停止している最中に、信号が青に変化して再び走行しようと乗員がスロットルを開くとき、すなわち、気が変わって乗員の操作が変化したときのエンジン制御を表している。チェンジオブマインド制御は、気が変わるタイミング、すなわち、スロットル弁を開く際のエンジン回転速度Ｎによって、以下の図３Ｂ又は図３Ｃに示す２パターンの制御に分けられる。

図３Ｂに示すように、エンジン回転速度Ｎが一定に落ち着いた後、アイドリングストップの条件が成立し、燃料噴射及び点火制御が停止される。これにより、エンジン１（図１参照）は惰性回転し、エンジン回転速度Ｎが徐々に低下する。そして、スロットル弁が開かれた後、エンジン回転速度Ｎが所定回転速度ＮＥ２（閾値）より大きい場合、ＥＣＵ２は、エンジン１を正転させて、回転速度を上げるように制御する。この結果、アイドリングストップの開始前までエンジン回転速度Ｎが回復し、燃料噴射及び点火制御が再開され、所定回転速度ＮＥ１（閾値）を超えると、エンジン１が再始動された状態になる。ここで、所定回転速度ＮＥ２（以下、単にＮＥ２と記す）は、エンジンを正転駆動させるか逆転駆動させるかの判断基準となる正転継続判定回転速度を示し、所定回転速度ＮＥ１（以下、単にＮＥ１と記す）は、エンジン１が始動完了したか否かを判断するための始動完了判定回転速度を示している。

図３Ｃにおいても同様に、エンジン回転速度Ｎが一定に落ち着いた後、アイドリングストップの条件が成立し、燃料噴射及び点火制御が停止される。エンジン回転速度Ｎが徐々に低下し、スロットル弁が開かれた後、エンジン回転速度ＮがＮＥ２より小さい場合、ＥＣＵ２は、スタータジェネレータ２０をブレーキ駆動してエンジン回転速度Ｎを下げようと制御する。そして、エンジン回転速度Ｎが所定回転速度ＮＥ３（閾値）を下回ると、ＥＣＵ２は、クランクシャフト１０を逆転させて所定位置まで位置付け、再びクランクシャフト１０を正転させることによりエンジン回転速度Ｎを上げるように制御する。この結果、アイドリングストップの開始前までエンジン回転速度Ｎが回復し、エンジン回転速度Ｎが所定回転速度ＮＥ１を超えると、エンジン１が再始動された状態になる。ここで、所定回転速度ＮＥ３（以下、単にＮＥ３と記す）は、エンジン１が停止したか否かを判断するためのエンジン停止判定回転速度を示している。

図３Ｂ及び図３Ｃに示すように、ＥＣＵ２は、アイドリングストップの条件が成立してエンジン回転速度Ｎが低下している場合に、スロットル弁が開かれた後のエンジン回転速度Ｎに基づいて、エンジン１の正転を継続するか、エンジン１の回転を完全に停止させて逆転させるかを判断する。そして、ＥＣＵ２は、その判断結果に基づいてスタータジェネレータ２０を駆動させる。その結果、エンジン回転速度Ｎが所定値まで回復したところで、エンジン１が再始動された状態になる。

次に、図４を参照して、本実施の形態に係るエンジン始動制御装置のシステム構成について説明する。図４は、本実施の形態に係るエンジン始動制御装置の機能ブロック図である。エンジン始動制御装置３は、スロットル弁（不図示）が閉じた場合にエンジン１（図１参照）を停止し、スロットル弁が開かれた場合にエンジン１を再始動するように構成されている。また、エンジン始動制御装置３は、エンジン１を再始動する際に、所定クランク位置におけるエンジン回転速度に応じてクランクシャフト１０（図１参照）の駆動方法を変えるように構成されている。このため、エンジン１が低速で回転、又は回転が停止している場合においても、確実にエンジン１を再始動させることが可能になっている。

スロットル弁の開き具合（開度）は、乗員のスロットル操作によって調整される。また、スロットル弁の開度は、スロットル弁に設けられるスロットル開度センサ３１によって検出される。スロットル開度センサ３１で検出されたスロットル開度は、ＥＣＵ２に出力される。エンジン１（クランクシャフト１０）の回転速度は、クランクシャフト１０（図１参照）の外周に設けられるクランク角センサ３２によって検出される。クランク角センサ３２は、例えば、ホール素子で構成され、クランクシャフト１０からクランクパルスを取得する。クランク角センサ３２が取得したクランクパルスは、ＥＣＵ２に出力される。ＥＣＵ２は、このクランクパルスから、クランク回転速度（エンジン回転速度）及びクランク位置を算出する。本実施の形態において、クランク角センサ３２及びＥＣＵ２の一部は検出手段を構成する。

ＥＣＵ２は、スタータジェネレータ２０の駆動制御をする際の判定基準となる閾値（図３で示すＮＥ１、ＮＥ２、ＮＥ３）を記憶する記憶部２１を備えている。なお、各閾値は、スロットル開度、吸気温度、エンジン水温に対応して変化させたマップデータで構成されてもよい。これにより、エンジン１の周囲環境に応じて閾値を選択することができ、より高精度なエンジン１の正転逆転の判断が可能になる。

なお、スロットル開度が大きいほどエンジン１に吸気される空気量が多くなるため、圧縮行程でのシリンダ１１内圧力が高くなる。このため、エンジン始動時に圧縮上死点を乗り越えるために必要なトルクも大きくなる。ここで、上記判定のためのデータとして、スロットル開度の大きさに応じて、スロットル開度が大きくなるほど所定回転速度ＮＥ２（閾値）を大きくすることで、より正確にスタータジェネレータ２０の駆動方法を判定することができる。

また、吸気温度が低いほどエンジン１に吸気される空気量が多くなるため、圧縮行程でのシリンダ１１内圧力が高くなる。このためエンジン始動時に圧縮上死点を乗り越えるために必要なトルクも大きくなる。ここで、上記判定のためのデータとして、吸気温度の高さに応じて、吸気温度が低くなるほど所定回転速度ＮＥ２（閾値）を大きくすることで、より正確にスタータジェネレータ２０の駆動方法を判定することができる。

さらに、エンジン水温が低いほどエンジンオイルの粘性抵抗が高くなるため、エンジン始動時に圧縮上死点を乗り越えるために必要なトルクも大きくなる。ここで、上記判定のためのデータとして、エンジン水温に応じて、エンジン水温が低くなるほど所定回転速度ＮＥ２（閾値）を大きくすることで、より正確にスタータジェネレータ２０の駆動方法を判定することができる。

また、ＥＣＵ２は、算出したエンジン回転速度と、記憶部２１に記憶された各閾値とを比較して、スタータジェネレータ２０の動作モードを判断する判断部２２を備えている。判断部２２は、判断結果に応じてスタータジェネレータ２０の動作モードフラグＭＦ（以下、単にＭＦと記す）を設定する。なお、設定されたＭＦは、一時的に記憶部２１に記憶される。判断部２２の判断方法及び各ＭＦについては後述する。そして、ＥＣＵ２は、その設定されたＭＦに基づいて、スタータジェネレータ２０の動作を制御し、クランクシャフト１０を駆動する。また、上記したように、ＥＣＵ２は、車速や吸気圧等、各種パラメータに応じて燃料噴射装置３３（燃料噴射量）や点火装置１９（点火タイミング）の制御を実施する。なお、ＥＣＵ２は、本実施の形態に係る制御手段を構成する。

次に、図５を参照して、チェンジオブマインド制御の方法について詳細に説明する。図５は、本実施の形態に係るエンジンの図３Ｂ又は図３Ｃにおけるクランク位置に対するシリンダ内圧力を示すグラフである。

図５に示すように、本実施の形態に係るチェンジオブマインド制御では、アイドリングストップ状態からスロットル操作が検知された後、クランクシャフト１０（図１参照）が、所定クランク位置（圧縮行程内の所定位置（より具体的には、圧縮行程の略中間地点））まで強制駆動される。そして、図５Ａに示すように、クランクシャフト１０が所定クランク位置まで回転することができれば、その所定クランク位置で検出されたエンジン回転速度に基づいてエンジン１（図１参照）を正転駆動させるか逆転駆動させるかが判断される。

例えば、図５Ａでは、排気行程においてスロットル操作が実施された結果、クランクシャフト１０が強制駆動され、クランクシャフト１０は所定クランク位置まで到達する（矢印Ａ参照）。このとき、エンジン回転速度が検出される。そして、検出されたエンジン回転速度が所定回転速度ＮＥ２（正転継続判定回転速度：図３参照）より大きい場合には、判断部２２（図４参照）は、クランクシャフト１０の正転駆動を継続すると判断する。そして、クランクシャフト１０は、スタータジェネレータ２０によってそのまま正転駆動される。この結果、エンジン回転速度が所定回転数ＮＥ１（始動完了判定回転速度：図３参照）を超えたところで、エンジン１が再始動された状態になる（矢印Ｂ参照）。

クランクシャフト１０が所定クランク位置まで回転することができたとしても、検出されたエンジン回転速度がＮＥ２より小さい場合には、クランクシャフト１０は、圧縮上死点を乗り越えてエンジン１を始動するのに十分な回転速度を有していないと判断される。このとき、判断部２２は、クランクシャフト１０を逆転駆動すると判断する。このため、クランクシャフト１０は、スタータジェネレータ２０によって逆転駆動されて所定位置（図５Ａでは爆発行程開始位置付近）まで戻された後、再び正転駆動される（矢印Ｃ参照）。このように、クランクシャフト１０を再始動のための準備位置まで戻した結果、圧縮上死点を乗り越えられるだけの回転速度を得ることができ、エンジン１が再始動される。

一方、図５Ｂに示すように、スロットル操作が検知されてクランクシャフト１０が正転駆動されている過程において、エンジン回転速度が所定回転数ＮＥ３（エンジン停止判定回転速度：図３参照）を下回る場合、クランクシャフト１０が所定クランク位置までたどり着くことができず、所定クランク位置でエンジン回転速度を検出することができない（矢印Ｄ参照）。このとき、判断部２２は、クランクシャフト１０を逆転駆動すると判断する。クランクシャフト１０は、スタータジェネレータ２０によって強制的に逆転駆動される。そして、クランクシャフト１０が所定位置まで戻された後に正転駆動された結果、上記したように、圧縮上死点を乗り越えられるだけの回転速度を得ることができ、エンジン１が再始動される（矢印Ｅ参照）。このように、スロットル操作が認識された後にエンジン１が正転駆動され、所定クランク位置のエンジン回転速度に応じて、スタータジェネレータ２０の動作が制御される。

このように、所定クランク位置を圧縮行程としたことで、エンジン１の駆動負荷が最も高い圧縮行程で、クランクシャフト１０の正転継続と逆転駆動との判断をすることができる。これにより、クランクシャフト１０を逆転させて準備位置まで位置付ける必要があるか否かの判断をより正確に判断することができる。また、この判断の基準となる所定回転数ＮＥ２を所定クランク位置のみで設定すればよく、所定回転数ＮＥ２を実験等で求める工数を削減することができる。この結果、所定回転数ＮＥ２を単一のデータで構成することができる。よって、従来の様に、あらゆるクランク位置に対応した閾値（所定回転速度）で構成されるマップデータに比べて、ＥＣＵ２に格納するデータ量を削減することができる。

以下、図６を参照して本実施の形態に係るアイドリングストップ制御及びチェンジオブマインド制御のフローを説明する。図６は、本実施の形態に係るエンジンの再始動制御の一例を示すフロー図である。先ず、本制御が開始される前提として、アイドリングストップ条件が成立し、燃料噴射及び点火制御が停止されているものとする。なお、以下に示す制御は、特に記載がない限り、ＥＣＵ２が実施するものとする。

図６に示すように、制御が開始されると、先ず、動作モードフラグＭＦ＝「無通電」が設定される（ステップＳＴ１）。ここで、動作モードとは、スタータジェネレータ２０（図１参照）の動作の種類を示している。以下の説明においては、「無通電」に加えて、「発電」、「正転駆動」、「逆転駆動」、の計４つの動作モードが存在する。

ステップＳＴ１でＭＦ＝「無通電」が設定されると、スタータジェネレータ２０の動作がオフされる。これにより、クランクシャフト１０は惰性回転となり、機械的な負荷（クランクシャフト１０の重量や各部品同士の摩擦等）によって、その回転速度が徐々に低下する。そして、クランク角センサ３２（図４参照）で取得されたクランクパルスが読み込まれ、クランクシャフト１０の回転速度Ｎ（以下、単に回転速度Ｎと記す）及びクランク位置が算出される（ステップＳＴ２）。また、スロットル開度センサ３１（図４参照）の出力値が読み込まれ、スロットル開度が検出される（ステップＳＴ３）。

次に、算出された回転速度Ｎが、所定回転速度ＮＥ１（始動完了判定回転速度（以下、単にＮＥ１と記す））以上であるか否かが判定される（ステップＳＴ４）。ステップＳＴ４では、回転速度Ｎからエンジン１が始動完了しているかどうか、すなわち、エンジン１を再始動する必要があるか否かが判断される。エンジン回転速度がＮＥ１以上である場合には（ステップＳＴ４：ＹＥＳ（Ｙ））、ＭＦ＝「発電」が立てられて（ステップＳＴ５）、制御終了となる。このとき、スタータジェネレータ２０は発電を開始する。

ステップＳＴ４において、回転速度ＮがＮＥ１以上でない場合（ステップＳＴ４：ＮＯ（Ｎ））、回転速度Ｎが所定回転速度ＮＥ３（クランク停止判定回転速度（以下、ＮＥ３と記す））又はクランクシャフト１０が逆転状態であるか否かが判定される（ステップＳＴ６）。回転速度ＮがＮＥ３以下、又は逆転状態である場合（ステップＳＴ６：ＹＥＳ）、ＭＦ＝「正転駆動」、又はＭＦ＝「逆転駆動」が設定されているか否かが判断される（ステップＳＴ７）。ステップＳＴ７では、設定されたＭＦに応じて、クランクシャフト１０を再始動のための準備位置まで逆転させた後に正転させる制御（以下、スイングバック制御（ＳＢ制御）という）を実施するか否かが判断される。ここで、準備位置とは、クランクシャフト１０が爆発行程を逆行することによってシリンダ１１（図１参照）内の圧力が上昇してクランクシャフト１０の回転速度が低下した結果、クランクシャフト１０が正転に転じる位置をいう。

ＭＦ＝「正転駆動」、又はＭＦ＝「逆転駆動」が設定されている場合（ステップＳＴ７：ＹＥＳ）、上記したスイングバック制御が実施される（ステップＳＴ８）。この結果、回転速度ＮがＮＥ１まで高められ、制御終了となる。ＭＦ＝「正転駆動」、又はＭＦ＝「逆転駆動」が設定されていない場合（ステップＳＴ７：ＮＯ）、通常のアイドリングストップ制御であると判断され、図３Ａに示す停止位置制御が実施される（ステップＳＴ９）。具体的には、クランクシャフト１０が正転駆動又は逆転駆動され、クランクシャフト１０がエンジン１の再始動に最適な位置に位置付けられる。そして、制御終了となる。

ステップＳＴ６において、回転速度ＮがＮＥ３以下、又はクランクシャフト１０が逆転状態でない場合（ステップＳＴ６：ＮＯ）、ＭＦ＝「正転駆動」、又はＭＦ＝「逆転駆動」が設定されているか否かが判断される（ステップＳＴ１０）。ＭＦ＝「正転駆動」、又はＭＦ＝「逆転駆動」が設定されていない場合（ステップＳＴ１０：ＮＯ）、スロットル弁が開かれたか否かが判断される（ステップＳＴ１４）。

スロットル弁が開かれた場合（ステップＳＴ１４：ＹＥＳ）、エンジン１を再始動する意志があるものとして、ＭＦ＝「正転駆動」が設定される（ステップＳＴ１５）。この結果、スタータジェネレータ２０が正転駆動され、ステップ２に戻る。一方、スロットルが開かれていない場合（ステップＳＴ１４：ＮＯ）、エンジン１を再始動する意志がないものとして、そのままステップＳＴ２に戻る。そして、再び回転速度Ｎが検出される。このように、ステップＳＴ１４では、スロットル操作の有無で、エンジン１の再始動制御をするか否かが判断される。

ステップＳＴ１０において、ＭＦ＝「正転駆動」、又はＭＦ＝「逆転駆動」が設定されている場合（ステップＳＴ１０：ＹＥＳ）、クランクシャフト１０が所定クランク位置を通過したか否かが判断される（ステップＳＴ１１）。クランクシャフト１０が所定クランク位置を通過しなかった場合（ステップＳＴ１１：ＮＯ）、ステップＳＴ２に戻る。

ステップＳＴ１１において、クランクシャフト１０が所定クランク位置を通過した場合（ステップＳＴ１１：ＹＥＳ）、その所定クランク位置における回転速度ＮがＮＥ２より小さいか否かが判断される（ステップＳＴ１２）。ステップＳＴ１２では、図５Ａに示すように、回転速度Ｎに応じてクランクシャフト１０を正転駆動させるか逆転駆動させるかが判断される。

ステップＳＴ１２において、回転速度ＮがＮＥ２より小さくない場合（ステップＳＴ１２：ＮＯ）、クランクシャフト１０を逆転する必要が無いと判断され、クランクシャフト１０の正転駆動が継続される。そして、ステップＳＴ２に戻る。

ステップＳＴ１２において、回転速度ＮがＮＥ２より小さい場合（ステップＳＴ１２：ＹＥＳ）、ＭＦ＝「逆転駆動」が立てられる（ステップＳＴ１３）。すなわち、クランクシャフト１０は、ＮＥ２より小さい回転速度Ｎでは圧縮上死点を超えられないと判断される。この場合、判断部２２は、スタータジェネレータ２０を駆動してブレーキを作動させた結果、回転速度Ｎが低減され、ステップＳＴ２に戻る。

以上のように、ステップＳＴ１１からステップＳＴ１５の処理後にステップＳＴ２に戻ってきた場合、再び、上記した各処理が実施される。そして、そのときのＭＦに応じて、スタータジェネレータ２０の動作が制御される。この制御は、エンジン１が再始動するまで、又は通常のアイドリングストップで完全にエンジン１が停止するまで繰り返される。

例えば、ステップＳＴ１１においてＮＯでステップＳＴ２に戻ってきた場合、再び回転速度Ｎが検出された結果、再び検出された回転速度ＮがＮＥ３以下であれば（ステップＳＴ６：ＹＥＳ）、ステップＳＴ８でスイングバック制御が実施される。この結果、回転速度ＮがＮＥ１まで高められ、制御終了となる。

また、ステップＳＴ１２においてＮＯでステップＳＴ２に戻ってきた場合、再び回転速度Ｎが検出される。この場合、正転駆動が継続されていることで回転速度Ｎが高められるため、ステップＳＴ２で再び検出された回転速度ＮがＮＥ１以上になっていれば（ステップＳＴ４：ＹＥＳ）、エンジン１が再始動したと判断され、制御終了となる。

また、ステップＳＴ１３を経てステップＳＴ２に戻ってきた場合、再び回転速度Ｎが検出された結果、再び検出された回転速度ＮがＮＥ３以下であれば（ステップＳＴ６：ＹＥＳ）、ステップＳＴ８でスイングバック制御が実施される。この結果、回転速度ＮがＮＥ１まで高められ、制御終了となる。なお、ブレーキが制御されることにより、回転速度Ｎの低下が促進され、エンジン１の回転を停止するまでの時間を短縮することができる。よって、スイングバック制御への移行がスムーズになり、エンジン再始動の応答性を高めることができる。

以上のように、本実施の形態によれば、エンジン１停止制御開始後に再始動する際、エンジン１の駆動方法（正転駆動又は逆転駆動）の判定を、所定クランク位置におけるエンジン回転速度のみで行うことができる。この場合、判定基準となるＮＥ２を設定する上で、所定（単一の）クランク位置におけるエンジン回転速度のみを調査すればよい。よって、ＮＥ２を決定する工数を削減することができる。このため、例えば、他機種のエンジンに同様のエンジン始動制御装置３を適用する際に、その開発工数を削減することができる。また、所定クランク位置で上記判断が実施されるため、判定基準となるＮＥ２を単一のデータで構成することができる。このため、従来の様に、あらゆるクランク位置に対応した閾値で構成されるマップデータに比べて、ＥＣＵ２に格納するデータ量を削減することができる。

なお、本発明は上記実施の形態に限定されず、種々変更して実施することが可能である。上記実施の形態において、添付図面に図示されている大きさや形状などについては、これに限定されず、本発明の効果を発揮する範囲内で適宜変更することが可能である。その他、本発明の目的の範囲を逸脱しない限りにおいて適宜変更して実施することが可能である。

例えば、上記実施の形態において、圧縮行程内の所定位置でエンジン回転速度を検出する構成としたが、この構成に限定されない。エンジン回転速度を検出する箇所は、例えば、圧縮上死点や圧縮上死点の前後でもよい。

また、上記実施の形態において、スタータジェネレータ２０でエンジン１を再始動する構成としたが、この構成に限定されない。スタータモータとジェネレータとを別で設け、スタータモータでエンジン１を再始動させてもよい。

また、上記実施の形態において、クランクシャフト１０をスタータジェネレータ２０で逆転駆動させる場合、ＥＣＵ２（制御手段）は、クランクシャフト１０の正転がシリンダ１１内圧力によって逆転に転じる（停止する）タイミングでスタータジェネレータ２０を逆転制御するとよい。この場合、スタータジェネレータ２０の駆動負荷を低減することができ、この結果、消費電流を低減することができる。

以上説明したように、本発明は、開発工数を抑えると共に、ＥＣＵ内に格納されるマップデータの量を増加させることなく、エンジンの再始動を実現することができるという効果を有し、特に、アイドリングストップ後にエンジンを再始動させるエンジン始動制御装置に有用である。

１ エンジン
２ ＥＣＵ（制御手段）
３ エンジン始動制御装置
２０ スタータジェネレータ
３２ クランク角センサ（検出手段）

Claims (7)

1. スロットル弁を閉じた場合にエンジンを停止する一方、前記エンジンの停止後に前記スロットル弁を開いた場合に前記エンジンを始動するエンジン始動制御装置であって、
   エンジン回転速度を検出する検出手段と、
   前記スロットル弁を開いた後に単一のクランク位置における前記エンジン回転速度が閾値以上である場合に前記エンジンを正転駆動する一方、当該エンジン回転速度が前記閾値より小さい場合に前記エンジンを逆転駆動した後に前記エンジンを正転駆動する制御手段と、を備え、
   前記制御手段は、前記スロットル弁を開いた後に前記単一のクランク位置まで前記エンジンを正転駆動させる過程で前記エンジン回転速度が前記閾値を下回る場合には、前記エンジンを逆転駆動した後に前記エンジンを正転駆動し、スロットル開度の大きさに応じて、スロットル開度が大きくなるほど前記閾値を大きくすることを特徴とするエンジン始動制御装置。
2. 吸気温度に応じて、吸気温度が低くなるほど前記閾値を大きくすることを特徴とする請求項１記載のエンジン始動制御装置。
3. エンジン水温に応じて、エンジン水温が低くなるほど前記閾値を大きくすることを特徴とする請求項１記載のエンジン始動制御装置。
4. 前記制御手段は、前記エンジンを逆転駆動する前に前記エンジンのブレーキ制御を行うことを特徴とする請求項１から請求項３のいずれかに記載のエンジン始動制御装置。
5. 前記制御手段は、前記エンジンを逆転駆動する場合、前記エンジンの回転がシリンダ内圧により停止するタイミングで逆転制御することを特徴とする請求項４記載のエンジン始動制御装置。
6. 前記制御手段は、前記エンジンの駆動をスタータジェネレータにより実行することを特徴とする請求項１から請求項５のいずれかに記載のエンジン始動制御装置。
7. 前記制御手段は、前記単一のクランク位置として、圧縮行程内のクランク位置における前記エンジン回転速度を判定することを特徴とする請求項１から請求項６のいずれかに記載のエンジン始動制御装置。

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