JP7100435B2 - エンジン始動制御装置及びエンジン始動方法 - Google Patents

Description

本発明は、エンジン始動制御装置及びエンジン始動方法に関するものである。

例えば、特許文献１に開示されているように、自動二輪車等にはスロットルバルブが備えられており、スロットルバルブの開度を調整することによってエンジンへの吸気量が調整される。このようなエンジンを停止状態から始動する場合には、エンジンの回転数を短時間で安定させるために、早期にエンジン回転数を上昇させることが好ましい。このため、エンジン始動時には、アイドリング時に求められる吸気量よりも多くの空気がエンジンに供給されるよう、スロットルバルブの開度が大きく（始動目標開度）設定される。

国際公開第２０１２／０９１０１４号

ところで、エンジンの回転数を早期に安定させるためには、できる限り早期にスロットルバルブの開度を始動目標開度とすることが好ましい。このため、イグニッションスイッチがオン状態となった時点でスロットルバルブの開度を始動目標開度とすることが考えられる。

しかしながら、イグニッションスイッチがオン状態となった時点でスロットルバルブを始動目標開度とすると、クランキングの開始時点においてスロットルバルブが始動目標開度となっている。このため、クランキング開始時に多くの空気がエンジンの気筒に流入することになり、気筒内に流入した空気の圧縮に要するクランクシャフトのトルクが増加することなる。このとき、バッテリの充電レベルが低いと、気筒内に流入した空気の圧縮に要するトルクが得られない恐れがある。このような場合には、エンジンの始動性が悪化あるいはエンジンが始動できない可能性がある。

さらに、クランキングを開始直後は、セルモータの駆動によりバッテリ電圧が降下するが、このときバッテリの充電レベルが低いと、ＥＣＵ（Engine Control Unit）への供給電力が不足し、ＥＣＵが意図せずにリセットされる恐れがある。

本発明は、上述する問題点に鑑みてなされたもので、エンジン始動時にスロットルバルブの開度をエンジン始動に適した始動目標開度に調整するエンジン始動制御装置及びエンジン始動方法において、可能な範囲で早期にエンジン回転数を安定可能としつつ、より確実にエンジンを始動させかつＥＣＵのリセットを抑止することを目的とする。

本発明は、上記課題を解決するための手段として、以下の構成を採用する。

第１の発明は、バッテリ電力によるエンジン始動時にスロットルバルブの開度をエンジン始動に適した始動目標開度に調整するエンジン始動制御装置であって、クランキング開始前のバッテリ電圧に応じて上記スロットルバルブを上記始動目標開度とするタイミングを変更するという構成を採用する。

第２の発明は、上記第１の発明において、上記クランキング開始前に、接続されたデバイスの準備を行う始動準備処理とを行い、上記始動準備処理中の上記バッテリ電圧に応じて上記スロットルバルブを上記始動目標開度とするタイミングを変更するという構成を採用する。

第３の発明は、上記第２の発明において、上記始動準備処理中に、インジェクタに燃料を供給する燃料ポンプの起動確認を行い、上記燃料ポンプの起動後における上記バッテリ電圧に応じて上記スロットルバルブを上記始動目標開度とするタイミングを変更するという構成を採用する。

第４の発明は、上記第１～第３いずれかの発明において、上記バッテリ電圧を複数のタイミングで取得し、複数の上記バッテリ電圧の平均値に基づいて、上記スロットルバルブを上記始動目標開度とするタイミングを変更するという構成を採用する。

第５の発明は、上記第１～第４いずれかの発明において、上記バッテリ電圧が低いほど、上記スロットルバルブを上記始動目標開度とするタイミングを遅くするという構成を採用する。

第６の発明は、バッテリ電力によるエンジン始動時にスロットルバルブの開度をエンジン始動に適した始動目標開度に調整するエンジン始動方法であって、クランキング開始前のバッテリ電圧に応じて上記スロットルバルブを上記始動目標開度とするタイミングを変更するという構成を採用する。

本発明によれば、クランキング前のバッテリ電圧に応じて、スロットルバルブを始動目標開度とするタイミングを変更する。このように、本発明においては、従来、固定されていたスロットルバルブを始動目標開度とするタイミングが、クランキング前のバッテリ電圧によって可変とされている。このため、バッテリ電圧に基づいて、気筒における圧縮負けやＥＣＵにおけるリセットが生じない範囲で、可能な限り早期にスロットルバルブを始動目標開度にすることができる。したがって、本発明によれば、エンジン始動時にスロットルバルブの開度をエンジン始動に適した始動目標開度に調整するエンジン始動制御装置及びエンジン始動方法において、可能な範囲で早期にエンジン回転数を安定可能としつつ、より確実にエンジンを始動させかつＥＣＵのリセットを抑止することが可能となる。

本発明の一実施形態のエンジン始動制御装置としての機能を含むエンジン制御システムの概略構成を示すブロック図である。 インジェクタにおける燃料の噴射タイミングと、イグニッションコイルによる点火タイミングと、スロットルバルブの開度と、イグニッションスイッチのオンオフ状態と、スタータスイッチのオンオフ状態とを示すタイミングチャートである。 エンジン始動時におけるバッテリ電圧の時系列的変化を示すグラフである。 本発明の一実施形態のエンジン始動制御装置としての機能を含むエンジン制御システムが備えるＥＣＵのエンジン始動時の処理フローを示すフローチャートである。

以下、図面を参照して、本発明に係るエンジン始動制御装置及びエンジン始動方法の一実施形態について説明する。なお、以下の図面において、各部材を認識可能な大きさとするため、各部材の縮尺を適宜変更している。

図１は、本実施形態のエンジン始動制御装置としての機能を含むエンジン制御システム１の概略構成を示すブロック図である。エンジン制御システム１は、自動二輪等に搭載されたエンジン２０の回転数を制御するためのシステムである。本実施形態におけるエンジン２０は、３つの気筒（第１気筒２１、第２気筒２２及び第３気筒２３）を有するレシプロエンジンである。このようなエンジン２０は、気筒ごとに、燃料を噴射するインジェクタと、燃料を含む混合気に着火するためのイグニッションコイルとを備えている。なお、以下の説明において、必要に応じて、第１気筒２１に設置されたインジェクタ及びイグニッションコイルを第１インジェクタ２１ａ及び第１イグニッションコイル２１ｂと称し、第２気筒２２に設置されたインジェクタ及びイグニッションコイルを第２インジェクタ２２ａ及び第２イグニッションコイル２２ｂと称し、第３気筒２３に設置されたインジェクタ及びイグニッションコイルを第３インジェクタ２３ａ及び第３イグニッションコイル２３ｂと称する。また、第１インジェクタ２１ａ、第２インジェクタ２２ａ及び第３インジェクタ２３ａは、例えば各気筒の燃焼室に接続されるポートに配置されており、第１イグニッションコイル２１ｂ、第２イグニッションコイル２２ｂ及び第３イグニッションコイル２３ｂは各気筒の燃焼室に配置されている。

なお、第１気筒２１、第２気筒２２及び第３気筒２３は、それぞれが気筒内に空気を取り込む吸気行程と、空気を圧縮する圧縮行程と、空気と燃料とを燃焼させる爆発行程と、燃焼ガスを気筒から排気する排気行程とを順に行う。各気筒における同一行程は、異なるクランク角で開始される。例えば、第１気筒２１の吸気行程と、第２気筒２２の吸気行程と、第３気筒２３の吸気行程とは、時系列的に異なるタイミング（すなわち異なるクランク角）で開始される。

また、第１インジェクタ２１ａ、第２インジェクタ２２ａ及び第３インジェクタ２３ａに対しては、燃料ポンプ３０が接続されている。燃料ポンプ３０は、燃料を昇圧すると共に、第１インジェクタ２１ａ、第２インジェクタ２２ａ及び第３インジェクタ２３ａに昇圧した燃料を供給する。

また、エンジン２０に対しては、温度センサ２４とクランク角センサ２５とが設置されている。温度センサ２４は、エンジン２０の冷却水の温度を計測し、この計測結果を示す信号を出力する。クランク角センサ２５は、エンジン２０のクランクシャフトに固定されると共にクランクシャフトと共に回転されるロータの歯の通過を示すパルス信号を出力する。このようなパルス信号のパルス間隔は、エンジン２０の回転数を示す。つまり、クランク角センサ２５は、エンジン２０の回転数を含む信号を出力する。

また、本実施形態において、ロータは、等間隔で周方向に配列された複数歯を有しているが、周方向の１箇所に欠歯領域（歯が設けられていない領域）を有している。この欠歯領域は、クランクシャフトが、第１気筒２１が吸気行程の初期段階となるクランク角である場合に、クランク角センサ２５の計測範囲に位置するように配置されている。つまり、クランク角センサ２５から出力されるパルス信号では、第１気筒２１が吸気行程の初期段階となるクランク角となったときに、略等間隔のパルスが欠損することになる。このクランク角センサ２５から出力されるパルス信号においてパルスが欠損するクランク角を、本実施形態においては基準角としている。

本実施形態のエンジン制御システム１は、図１に示すように、スロットルバルブ２と、バルブ駆動モータ３と、セルモータ４と、リレー５と、スタータスイッチ６と、イグニッションスイッチ７と、バッテリ８と、エンジン始動制御装置９とを備えている。

スロットルバルブ２は、エンジン２０の吸気量を調整するためのバルブである。このスロットルバルブ２は、姿勢変更可能な円板状の弁体を備えており、弁体の流れ方向に対する傾斜角度を変更することによって、空気の通過量（すなわちエンジン２０の吸気量）を調整する。バルブ駆動モータ３は、例えば３相ブラシレスモータであり、出力軸が不図示の減速機を介してスロットルバルブ２の弁体と結合されている。このバルブ駆動モータ３は、エンジン始動制御装置９の後述するスロットルバルブコントローラ９ｂから入力される３相駆動信号に応じて回転される。

セルモータ４は、バッテリ８から供給される直流電力によって回転動力を生成する直流モータであり、エンジン２０のクランクシャフトに接続されている。このセルモータ４は、リレー５及びイグニッションスイッチ７を介してバッテリ８と接続されており、イグニッションスイッチ７がオン状態で、さらにリレー５が通電可能とされた場合に、バッテリ８と電気的に接続される。このようなセルモータ４は、バッテリ８と接続された場合に、バッテリ８から供給される直流電力を回転動力に変換してエンジン２０のクランクシャフトに伝達することにより、いわゆるクランキングを行う。

リレー５は、セルモータ４とイグニッションスイッチ７との間に配置されており、スタータスイッチ６が押下されている間、イグニッションスイッチ７を介してバッテリ８とセルモータ４とを電気的に接続する。スタータスイッチ６は、例えば自動二輪車のハンドル部分に設置されており、乗員により押下されている間、リレー５を通電可能とするスイッチである。イグニッションスイッチ７は、例えば不図示のキーを挿入しかつ回動させることによって接続されるスイッチである。このイグニッションスイッチ７がオン状態となることによって、バッテリ８の電力がエンジン始動制御装置９の後述のＥＣＵ９ａ及びスロットルバルブコントローラ９ｂに供給される。また、イグニッションスイッチ７がオン状態となることによって、リレー５を介してセルモータ４にバッテリ８の電力を供給可能な状態となる。バッテリ８は、イグニッションスイッチ７を介してエンジン始動制御装置９に接続されている。また、バッテリ８は、イグニッションスイッチ７及びリレー５を介してセルモータ４に接続されている。

エンジン始動制御装置９は、ＥＣＵ（Engine Control Unit）９ａと、ＥＣＵ９ａの制御の下にバッテリ電力から３相駆動信号を生成してバルブ駆動モータ３に供給するスロットルバルブコントローラ９ｂとを備えている。ＥＣＵ９ａは、エンジン２０の運転状態を統括的に制御するものであり、演算処理を行うＭＰＵ（Micro-processing unit）や各種データやプログラム等を記憶するメモリ等を備えている。また、図１に示すように、ＥＣＵ９ａは、バッテリ８の電圧（バッテリ電圧）を検出するためのバッテリ電圧検出回路９ａ１を備えている。

このようなＥＣＵ９ａは、例えば、温度センサ２４やクランク角センサ２５等からの入力に基づいて、スロットルバルブ２の開度を算出し、算出したスロットルバルブ２の開度を示す制御信号をスロットルバルブコントローラ９ｂに入力する。また、ＥＣＵ９ａは、温度センサ２４やクランク角センサ２５等からの入力に基づいて、第１インジェクタ２１ａ 第１イグニッションコイル２１ｂ 第２インジェクタ２２ａ 第２イグニッションコイル２２ｂ 第３インジェクタ２３ａ 第３イグニッションコイル２３ｂの制御も行う。なお、ＥＣＵ９ａは、エンジン始動制御のみならず、始動後におけるエンジン２０の動作の制御も行う。

また、ＥＣＵ９ａは、エンジン２０を停止状態から始動する制御（エンジン始動制御）において、スロットルバルブ２の開度を制御する。本実施形態においてＥＣＵ９ａは、エンジン始動制御にて、クランキング開始前のバッテリ電圧に応じてスロットルバルブ２を始動目標開度とするタイミングを設定する。この始動目標開度は、エンジン２０の回転数がアイドリングにおける目標回転数に早期に安定するように設定された開度であり、実験やシミュレーションによって予め求められた上でメモリに記憶されている。なお、始動目標開度は、始動前のエンジン２０の温度（冷却水の温度）によって変更することが好ましい。このため、本実施形態においては、冷却水の温度と始動目標開度との関係を示すテーブル（目標開度テーブル）がＥＣＵ９ａのメモリに記憶されている。

また、ＥＣＵ９ａは、エンジン２０がアイドリング可能となるスロットルバルブ２の最小開度（制御ゼロ開度）を記憶している。なお、この制御ゼロ開度は、アイドリングが可能な程度にエンジン２０が吸気可能な開度であり、スロットルバルブ２が機械的に全閉となる開度とは異なる。このような制御ゼロ開度は、エンジン２０の制御上においてゼロとされる開度であり、実験やシミュレーションによって予め求められた上でメモリに記憶されている。すなわち、制御ゼロ開度をゼロとして、スロットルバルブ２の開度の目標値や検出値が定められる。

さらに、ＥＣＵ９ａは、スロットルバルブ２を始動目標開度とするタイミングを決定するための第１バッテリ電圧閾値Ｖ１と第２バッテリ電圧閾値Ｖ２とを記憶している。これらの第１バッテリ電圧閾値Ｖ１及び第２バッテリ電圧閾値Ｖ２は、実験やシミュレーションによって予め求められた上でメモリに記憶されている。第１バッテリ電圧閾値Ｖ１は、バッテリ８の満充電時の電圧値に近く、バッテリ電圧がこれを超えることによってクランキング時にセルモータ４に十分な電力が供給可能であることを示す閾値である。ここで、「セルモータ４に十分な電力が供給可能」とは、低温等が原因でエンジンフリクションが増大しかつクランキング開始時にスロットルバルブ２が始動目標開度である場合であっても、クランクシャフトを回動させるトルクを発生可能な電力がセルモータ４に対して供給されることを意味する。つまり、セルモータ４に第１バッテリ電圧閾値Ｖ１を超える電圧が印加されることによって、低温等が原因でエンジンフリクションが増大しかつクランキング開始時にスロットルバルブ２が始動目標開度である場合であっても、クランクシャフトを回動させるトルクをセルモータ４で生成することができる。

第２バッテリ電圧閾値Ｖ２は、第１バッテリ電圧閾値Ｖ１よりも低く、バッテリ電圧がこれを下回ることによってクランキング時にセルモータ４に最小限の電力しか供給できない可能性があることを示す閾値である。ここで、「セルモータ４に最小限の電力しか供給できない」とは、クランキング開始時にスロットルバルブ２が制御ゼロ開度でないとクランクシャフトを回動させるトルクが得られない電力しかセルモータ４に供給できないことを意味する。つまり、セルモータ４に第２バッテリ電圧閾値Ｖ２を下回る電圧が印加された場合には、スロットルバルブ２が制御ゼロ開度でないとクランクシャフトを回動させるトルクをセルモータ４が生成できない恐れがある。

本実施形態においては、ＥＣＵ９ａは、クランキング開始前にバッテリ電圧検出回路９ａ１によってバッテリ電圧を検出して記憶し、この記憶したバッテリ電圧に基づいてスロットルバルブ２を始動目標開度とするタイミングを変更する。例えば、ＥＣＵ９ａは、クランキング開始前に複数回バッテリ電圧を取得し、その平均値が第１バッテリ電圧閾値Ｖ１以上である場合には、スロットルバルブ２を始動目標開度とするタイミングをクランキング開始直後とする。また、例えば、ＥＣＵ９ａは、上記平均値が第１バッテリ電圧閾値Ｖ１よりも低くかつ第２バッテリ電圧閾値Ｖ２以上である場合には、スロットルバルブ２を始動目標開度とするタイミングをクランク角センサ２５によって初回欠歯が検知されたタイミングとする。また、例えば、ＥＣＵ９ａは、上記平均値が第２バッテリ電圧閾値Ｖ２よりも低い場合には、スロットルバルブ２を始動目標開度とするタイミングを完爆（混合気への着火）後とする。つまり、ＥＣＵ９ａは、バッテリ電圧が低いほど、スロットルバルブ２を始動目標開度とするタイミングを遅らせる。

また、ＥＣＵ９ａは、イグニッションスイッチ７がオン状態とされて、バッテリ８から給電されると、まず自らの起動処理を行う。続いて、ＥＣＵ９ａは、起動処理の完了後に、ＥＣＵ９ａに接続されたデバイス（例えば燃料ポンプ３０）の準備を行う始動準備処理を行う。また、本実施形態においては、ＥＣＵ９ａは、始動準備処理と並行してバッテリ電圧の検出を行う。このとき、バッテリ電圧の検出は、燃料ポンプ３０の起動後であることが好ましい。燃料ポンプ３０の駆動は、始動準備処理において最もバッテリ電力を消費する。このため、燃料ポンプ３０の起動後にバッテリ電圧を検出することによって、その後のクランキングにおいてセルモータ４が発生できるトルクをより正確に判断することが可能となる。

続いて、図２のタイミグチャート、図３のグラフ及び図４のフローチャートを参照して、本実施形態のエンジン制御システム１によるエンジン始動方法について説明する。なお、図２は、各インジェクタ（第１インジェクタ２１ａ、第２インジェクタ２２ａ及び第３インジェクタ２３ａ）における燃料の噴射タイミングと、各イグニッションコイル（第１イグニッションコイル２１ｂ、第２イグニッションコイル２２ｂ及び第３イグニッションコイル２３ｂ）による点火タイミングと、スロットルバルブ２の開度と、イグニッションスイッチ７のオンオフ状態と、スタータスイッチ６のオンオフ状態とを示すタイミングチャートである。図３は、エンジン始動時におけるバッテリ電圧の時系列的変化を示すグラフである。また、図４は、エンジン始動時のＥＣＵ９ａの処理フローを示すフローチャートである。

乗員によってイグニッションスイッチ７がオン状態とされると、バッテリ８とエンジン始動制御装置９とが通電され、ＥＣＵ９ａ及びスロットルバルブコントローラ９ｂにバッテリ８より給電される。ＥＣＵ９ａは、バッテリ８より給電されることで起動されると、図４に示すように、エンジン２０が停止中であるか否かの判断を行う（ステップＳ１）。ここでは、ＥＣＵ９ａは、クランク角センサ２５から入力される信号に基づいて、エンジン２０が停止中であるか否かの判断を行う。

そして、ＥＣＵ９ａは、エンジン２０が停止中ではあると判定した場合には、自らに接続されたデバイスの準備を行う始動準備処理を行う。本実施形態において、ＥＣＵ９ａは、始動準備処理にて、スロットルバルブ２の開度を制御ゼロ開度に調整する処理（ステップＳ２）と、燃料ポンプ３０の起動確認を行う処理（ステップＳ３）と、バッテリ電圧の取得処理（ステップＳ４）と、バッテリ電圧平均値の算出処理（ステップＳ５）を行う。なお、ステップＳ２とステップＳ３との順序は逆であっても良い。

なお、ステップＳ２では、ＥＣＵ９ａは、スロットルバルブ２の開度を制御ゼロ開度にすることを示す制御信号を出力する。このようにＥＣＵ９ａから出力された制御ゼロ開度とすることを示す制御信号は、スロットルバルブコントローラ９ｂに入力される。スロットルバルブコントローラ９ｂは、スロットルバルブ２の開度を制御ゼロ開度とするための駆動信号をバッテリ８の電力から生成し、バルブ駆動モータ３に供給する。この結果、図２に示すように、スロットルバルブ２の開度が制御ゼロ開度ＴＨ０となる。

ステップＳ３では、ＥＣＵ９ａは、例えば燃料ポンプ３０への給電状態を監視し、正常に燃料ポンプ３０への給電が行われているか否かによって燃料ポンプ３０が正常に起動されたか否かを判断し、燃料ポンプ３０が起動されるまで待機する。ＥＣＵ９ａは、ステップＳ３において、燃料ポンプ３０が起動されたと判断した場合には、バッテリ電圧検出回路９ａ１によってバッテリ電圧を検出して取得する（ステップＳ４）。つまり、本実施形態においては、ＥＣＵ９ａは、燃料ポンプ３０が起動してからバッテリ電圧を取得する。燃料ポンプ３０の起動に電力が必要となるため、バッテリ電圧は、図３に示すように、始動準備処理中の燃料ポンプ３０の起動後に低下する。本実施形態においては、ＥＣＵ９ａは、燃料ポンプ３０が起動してバッテリ電圧が降下してからバッテリ電圧を取得する。

また、ステップＳ３において、ＥＣＵ９ａは、タイミングを変更して複数回バッテリ電圧を取得する。そして、ＥＣＵ９ａは、複数のバッテリ電圧の平均値（バッテリ電圧平均値ＶＢ）の算出を行う（ステップＳ５）。続いて、ＥＣＵ９ａは、スタータスイッチ６がオン状態とされるまで待機する（ステップＳ６）。なお、スタータスイッチ６がオン状態とされるまで、ＥＣＵ９ａがバッテリ電圧平均値ＶＢの更新を続けるようにしても良い。

続いて、乗員によってスタータスイッチ６がオン状態とされると、バッテリ８からセルモータ４に電力が供給され、セルモータ４によってエンジン２０のクランクシャフトが回転されるクランキングが開始される。クランキングが開始され、セルモータ４によってエンジン２０のクランクシャフトが回転されると、クランク角センサ２５からパルス信号がＥＣＵ９ａに入力される。ＥＣＵ９ａは、ステップＳ６において、スタータスイッチ６がオン状態とされたと判断すると、クランク角センサ２５から入力されるパルス信号により、クランキング中であるか否かの判断を行う（ステップＳ７）。

なお、ステップＳ１においてエンジン２０が停止中でないと判断された場合、及び、ステップＳ７においてクランキング中でないと判断された場合には、ＥＣＵ９ａは、エンジン２０の始動制御を終了する。

ＥＣＵ９ａは、ステップＳ７においてクランキング中であると判断した場合には、バッテリ電圧平均値ＶＢが第１バッテリ電圧閾値Ｖ１以上であるか否かを判断する（ステップＳ８）。ＥＣＵ９ａは、バッテリ電圧平均値ＶＢが第１バッテリ電圧閾値Ｖ１以上であると判断すると、スロットルバルブ２の始動目標開度を設定する（ステップＳ９）。ここでは、ＥＣＵ９ａは、エンジン２０の冷却水温度と始動目標開度との関係を規定した目標開度テーブルと、温度センサ２４から入力される計測結果とに基づいて、始動目標開度を設定する。そして、始動目標開度が設定されると、ＥＣＵ９ａは、スロットルバルブ２の開度を始動目標開度にすることを示す制御信号を出力する（ステップＳ１０）。このようにＥＣＵ９ａから出力された始動目標開度とすることを示す制御信号は、スロットルバルブコントローラ９ｂに入力される。スロットルバルブコントローラ９ｂは、スロットルバルブ２の開度を始動目標開度とするための駆動信号をバッテリ８の電力から生成し、バルブ駆動モータ３に供給する。この結果、スロットルバルブ２の開度が始動目標開度ＴＨＭとなる。つまり、本実施形態においてＥＣＵ９ａは、図２のスロットルバルブ開度（ａ）に示すように、バッテリ電圧平均値ＶＢが第１バッテリ電圧閾値Ｖ１以上である場合には、クランキングを開始した直後に、スロットルバルブ２の開度を始動目標開度ＴＨＭとする。

ＥＣＵ９ａは、ステップＳ８においてバッテリ電圧平均値ＶＢが第１バッテリ電圧閾値Ｖ１より低いと判断した場合には、バッテリ電圧平均値ＶＢが第２バッテリ電圧閾値Ｖ２以上であるか否かを判断する（ステップＳ１１）。ＥＣＵ９ａは、バッテリ電圧平均値ＶＢが第２バッテリ電圧閾値Ｖ２以上であると判断すると、クランク角センサ２５によって初回欠歯が検出されるまで待機する（ステップＳ１２）。ＥＣＵ９ａは、クランク角センサ２５から入力されるパルス信号にパルスの欠損がありかつこれがステップＳ７以降初回であった場合に、初回欠歯が検出されたと判断する。そして、ＥＣＵ９ａは、初回欠歯が検出されたと判断すると、ステップＳ９に移行する。つまり、本実施形態においてＥＣＵ９ａは、図２のスロットルバルブ開度（ｂ）に示すように、バッテリ電圧平均値ＶＢが第１バッテリ電圧閾値Ｖ１より低く第２バッテリ電圧閾値Ｖ２以上である場合には、クランキングを開始して初回欠歯が検出されるまで、スロットルバルブ２の開度を始動目標開度ＴＨＭとするのを待つ。

ＥＣＵ９ａは、ステップＳ１０が完了すると、クランク角センサ２５によって２回目の欠歯が検出されるまで待機する（ステップＳ１３）。クランク角センサ２５から入力されるパルス信号にパルスの欠損がありかつこれがステップＳ７以降の２回目であった場合に、２回目の欠歯が検出されたと判断する。そして、ＥＣＵ９ａは、２回目の欠歯が検出されたと判断すると、各気筒の行程を確定する（ステップＳ１４）。ＥＣＵ９ａは、例えば不図示の吸気圧センサからの入力に基づいて、各気筒の行程を確定する。そして、２回目欠歯の検出以降は、ＥＣＵ９ａは、エンジン回転数やアクセル開度等に基づいて、所定のタイミングで繰り返し、インジェクタから燃料を噴射及びイグニッションコイルへの給電を行う。また、エンジン２０は、いずれかの気筒において完爆（混合気への着火）した後は、上述のインジェクタから燃料を噴射及びイグニッションコイルへの給電により、連続的に動作を継続する。

また、ＥＣＵ９ａは、ステップＳ１１においてバッテリ電圧平均値ＶＢが第２バッテリ電圧閾値Ｖ２より低いと判断した場合には、クランク角センサ２５によって２回目欠歯が検出されるまで待機する（ステップＳ１５）。さらに、ＥＣＵ９ａは、いずれかの気筒にて混合気に着火された状態である完爆となるまで待機する（ステップＳ１６）。ここでは、ＥＣＵ９ａは、クランク角センサ２５から入力されるパルス信号のパルス間隔に基づいて完爆したか否かを判断する。

ＥＣＵ９ａは、ステップＳ１６で完爆したと判断した場合には、各気筒の行程を確定し（ステップＳ１７）、その後、スロットルバルブ２の始動目標開度ＴＨＭを設定し（ステップＳ１８）、スロットルバルブ２の開度を始動目標開度ＴＨＭにすることを示す制御信号を出力する（ステップＳ１９）。なお、ステップＳ１７は上述のステップＳ１４と同一の処理であり、ステップＳ１８は上述のステップＳ９と同一の処理であり、ステップＳ１９は上述のステップＳ１０と同一の処理である。つまり、本実施形態においてＥＣＵ９ａは、図２のスロットルバルブ開度（ｃ）に示すように、バッテリ電圧平均値ＶＢが第２バッテリ電圧閾値Ｖ２より低い場合には、いずれかの気筒で完爆するまで、スロットルバルブ２の開度を始動目標開度ＴＨＭとするのを待つ。

なお、エンジン２０の設計の際、気筒数が多いほど、全てのクランク角（３６０°）においていずれかの気筒を吸気行程としやすいため、スロットルバルブ２を始動目標開度とすることによって、素早く多くの空気をいずれかの気筒に供給することができる。この場合、クランキング開始直後の圧縮負けが生じる可能性のある期間を経過して直ぐに、多くの空気を気筒に供給することができ、より早期にエンジン回転数を安定させることが可能となる。

以上のような本実施形態のエンジン始動制御装置９を備えるエンジン制御システム１によれば、クランキング前のバッテリ電圧に応じて、スロットルバルブ２を始動目標開度ＴＨＭとするタイミングを変更する。このように、本実施形態のエンジン始動制御装置９を備えるエンジン制御システム１においては、従来、固定されていたスロットルバルブ２を始動目標開度ＴＨＭとするタイミングが、クランキング前のバッテリ電圧によって可変とされている。このため、バッテリ電圧に基づいて、気筒における圧縮負けやＥＣＵにおけるリセットが生じない範囲で、可能な限り早期にスロットルバルブ２を始動目標開度ＴＨＭにすることができる。したがって、本実施形態のエンジン始動制御装置９を備えるエンジン制御システム１によれば、可能な範囲で早期にエンジン回転数を安定可能としつつ、より確実にエンジンを始動させかつＥＣＵのリセットを抑止することが可能となる。

また、本実施形態のエンジン始動制御装置９を備えるエンジン制御システム１においては、クランキング開始前に、接続されたデバイスの準備を行う始動準備処理を行い、始動準備処理中のバッテリ電圧に応じてスロットルバルブ２を始動目標開度ＴＨＭとするタイミングを変更している。このため、始動準備処理中のバッテリ電圧の変動を考慮して、スロットルバルブ２を始動目標開度ＴＨＭとするタイミングを変更することが可能となる。

また、本実施形態のエンジン始動制御装置９を備えるエンジン制御システム１においては、始動準備処理中に、燃料ポンプ３０の起動確認を行い、燃料ポンプ３０の起動後におけるバッテリ電圧に応じてスロットルバルブ２を始動目標開度ＴＨＭとするタイミングを変更している。このため、始動準備処理において最もバッテリ電力を消費する燃料ポンプ３０の起動後にバッテリ電圧を検出することによって、その後のクランキングにおいてセルモータ４が発生できるトルクをより正確に判断することが可能となる。

また、本実施形態のエンジン始動制御装置９を備えるエンジン制御システム１においては、バッテリ電圧を複数のタイミングで取得し、複数のバッテリ電圧の平均値（バッテリ電圧平均値ＶＢ）に基づいて、スロットルバルブ２を始動目標開度ＴＨＭとするタイミングを変更している。このため、バッテリ電圧の局所的な変動による影響を排除して、より正確にセルモータ４が発生できるトルクを判断することが可能となる。

また、本実施形態のエンジン始動制御装置９を備えるエンジン制御システム１においては、バッテリ電圧が低いほど、スロットルバルブ２を始動目標開度ＴＨＭとするタイミングを遅くする。エンジン始動時にセルモータ４が発生する必要があるトルクは、エンジン回転数の上昇に伴って減少する。このため、バッテリ電圧が低いほどスロットルバルブ２を始動目標開度ＴＨＭとするタイミングを遅くすることによって、より確実に気筒における圧縮負けを防止することができる。

以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は、上記実施形態に限定されないことは言うまでもない。上述した実施形態において示した各構成部材の諸形状や組み合わせ等は一例であって、本発明の趣旨から逸脱しない範囲において設計要求等に基づき種々変更可能である。

例えば、上記実施形態においては、バッテリ電圧平均値ＶＢが第１バッテリ電圧閾値Ｖ１以上である場合には、クランキングを開始した直後に、スロットルバルブ２の開度を始動目標開度ＴＨＭとする構成について説明した。しかしながら、本発明はこれに限定されるものではなく、バッテリ電圧平均値ＶＢが第１バッテリ電圧閾値Ｖ１以上である場合には、クランキング開始前にスロットルバルブ２の開度を始動目標開度ＴＨＭとする構成を採用することも可能である。

また、上記実施形態においては、エンジン２０が３つの気筒（第１気筒２１、第２気筒２２及び第３気筒２３）を備える構成について説明した。しかしながら、本発明はこれに限定されるものではなく、単気筒や３気筒以外の複数気筒のエンジンを始動するために適用することも可能である。

１……エンジン制御システム、２……スロットルバルブ、３……バルブ駆動モータ、４……セルモータ、５……リレー、６……スタータスイッチ、７……イグニッションスイッチ、８……バッテリ、９……エンジン始動制御装置、９ａ……ＥＣＵ、９ｂ……スロットルバルブコントローラ、……２０……エンジン、２１……第１気筒、２２……第２気筒、２３……第３気筒、２４……温度センサ、２５……クランク角センサ、３０……燃料ポンプ

Claims (4)

1. バッテリ電力によるエンジン始動時にスロットルバルブの開度をエンジン始動に適した始動目標開度に調整するエンジン始動制御装置であって、
   クランキング開始前にバッテリ電圧を複数のタイミングで取得し、複数の前記バッテリ電圧の平均値に応じて前記スロットルバルブを前記始動目標開度とするタイミングを変更し、
   前記バッテリ電圧の平均値が低いほど、前記スロットルバルブを前記始動目標開度とするタイミングを遅くし、
   前記スロットルバルブが制御ゼロ開度でないとクランクシャフトを回動させるトルクが得られない前記バッテリ電圧の平均値である場合には、前記スロットルバルブを始動目標開度とするタイミングを完爆後とする
   ことを特徴とするエンジン始動制御装置。
2. 前記クランキング開始前に、エンジン始動制御装置に接続されてインジェクタに燃料を供給する燃料ポンプの駆動を行う始動準備処理を行い、前記始動準備処理中に前記バッテリ電圧を取得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. 前記始動準備処理中に、前記燃料ポンプの起動確認を行い、前記燃料ポンプの起動後に前記バッテリ電圧を取得することを特徴とする請求項２記載のエンジン始動制御装置。
4. バッテリ電力によるエンジン始動時にスロットルバルブの開度をエンジン始動に適した始動目標開度に調整するエンジン始動方法であって、
   クランキング開始前にバッテリ電圧を複数のタイミングで取得し、複数の前記バッテリ電圧の平均値に応じて前記スロットルバルブを前記始動目標開度とするタイミングを変更し、
   前記バッテリ電圧の平均値が低いほど、前記スロットルバルブを前記始動目標開度とするタイミングを遅くし、
   前記スロットルバルブが制御ゼロ開度でないとクランクシャフトを回動させるトルクが得られない前記バッテリ電圧の平均値である場合には、前記スロットルバルブを始動目標開度とするタイミングを完爆後とする
   ことを特徴とするエンジン始動方法。

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