JPWO2003036079A1 - エンジンの始動制御方法及び装置 - Google Patents
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Abstract
Description
本発明はエンジン始動制御方法及び装置に関し、特にその始動手段の判別方法及び装置に関するものである。
背景技術
自動二輪車において、エンジンは、バッテリから電力を受けるセルモータスタータによるセル始動と、運転者が足で踏込むキックペダルによるキック始動が可能である。燃料噴射エンジンのクランキング時において、セル始動の場合とキック始動の場合でそれぞれ最適な燃料噴射量や点火時期が異なる。エンジンはECU(エンジン制御装置)を備え、運転状態に応じて予め定めたマップ等によるプログラムにしたがって燃料噴射量や点火時期を最適状態に調整してエンジンを駆動制御する。エンジン始動時においては、バッテリとセルモータ間のスタータスイッチに検出装置(回路)を設けてこの検出装置からの信号によりセルモータが駆動されたかどうかを検出してセル始動かキック始動かを判別し、これに応じてプログラムを選択してエンジン始動時の駆動制御ができる。
しかしながら、特に小型自動二輪車等においてスペース的な制約が大きく構成を簡素化したい場合や、コストを低減させたい場合等にスタータスイッチの検出装置を設けない場合がある。このような場合は、セル始動又はキック始動のどちらか一方に合わせたマップ等によりプログラムを設定し、いずれの場合も区別なく同じプログラムを用いてエンジン始動時の駆動制御を行なっている。
このため、セル始動又はキック始動のいずれかの場合に、最適な燃料噴射量及び最適点火時期でのエンジン駆動ができず、始動性が低下したり排気ガスエミッションを悪化させるおそれがあった。
本発明は上記従来技術を考慮したものであって、スタータスイッチの検出装置を用いることなく、簡単な構成でセル始動とキック始動を判別してそれぞれの始動に応じて最適なエンジン始動ができるエンジン始動制御方法及び装置の提供を目的とする。
発明の開示
前記目的を達成するため、本発明では、セルモータによりエンジンを始動させるときのセル始動プログラムと、人力によりエンジンを始動させるときの人力始動プログラムとを有し、エンジン停止時のバッテリ電圧とエンジン始動開始時のバッテリ電圧との差を検出し、この差が所定値より大きい場合は前記セル始動プログラムにしたがって始動し、前記差が小さい場合は前記人力始動プログラムにしたがって始動することを特徴とするエンジン始動制御方法を提供する。
この構成によれば、エンジン始動時にセルモータを使用したときとキック始動時のバッテリ電圧降下の差によりセル始動かキック始動かを判別し、これに応じてセル始動プログラムとキック始動プログラムを選択してそれぞれの場合に最適なエンジン始動制御を行なうことができる。
好ましい構成例では、前記エンジン停止時のバッテリ電圧は、エンジン回転前の状態を検出して保存し、前記エンジン始動開始時のバッテリ電圧は、エンジン回転後のクランクパルス信号が所定パルス数以下のときに検出して保存し、前記クランクパルス信号が所定のパルス以上になったときに前記保存されたバッテリ電圧データの差に基づいてエンジンを駆動制御することを特徴としている。
この構成によれば、バッテリ電圧の差を算出するための一方の電圧であるエンジン停止時の電圧として、エンジン回転前の燃料高圧化のために燃料ポンプを駆動するときの状態でバッテリ電圧を検出してこれを保存し、前記差を算出するためのもう一方の電圧であるエンジン開始時の電圧として、エンジン回転後にクランクパルス信号が所定パルス数以下の状態で、バッテリ電圧を検出してこれを保存する。エンジンが始動して安定したクランクパルスが得られる状態になったら、保存したエンジン停止時のバッテリ電圧とエンジン始動開始時のバッテリ電圧とを比較してセル始動かキック始動かを判別する。なお、エンジン始動開始時のバッテリ電圧を検出保存するときに、同時にエンジン停止時のバッテリ電圧と比較してセル始動かキック始動かを判別してその判別結果を保存してもよい。これにより、エンジンが安定回転したら直ちにその判別結果に基づいて始動制御することができる。
本発明においては、前記エンジン始動制御方法を実施するための装置として、バッテリと、該バッテリからの電力で駆動されるセルモータと、燃料噴射用インジェクタと、該インジェクタに燃料を供給する燃料ポンプと、エンジン始動時に該エンジンを駆動制御するECUと、該ECUと前記バッテリとの間に介装されたメインスイッチと、前記セルモータを駆動するセルスイッチとを備え、エンジン回転に伴いクランクパルス信号が前記ECUに入力され、該ECUはエンジン回転開始後所定のクランクパルス数を越えた後にこのクランクパルスに基づいてエンジン回転数を演算し、前記燃料ポンプは、前記メインスイッチをオンにした後エンジン回転前に駆動され、前記ECUは、前記セルモータによりエンジンを始動させるときのセル始動プログラムと、人力によりエンジンを始動させるときの人力始動プログラムとを有する燃料噴射エンジンの始動制御装置において、前記ECUは、前記バッテリ電圧に基づいてセルモータによる始動か人力による始動かを判別して前記セル始動プログラムと人力始動プログラムを選択的に用いることを特徴とするエンジン始動制御装置を提供する。
この構成によれば、燃料噴射エンジンにおいて、そのECUにより、バッテリ電圧の差を算出するための一方の電圧であるエンジン停止時の電圧として、エンジン回転前のバッテリ電圧を検出してこれを保存し、他方の電圧であるエンジン開始時の電圧として、エンジン回転後にクランクパルス信号が安定する前の所定パルス数以下の状態で、バッテリ電圧を検出してこれを保存し、エンジンが始動して安定したクランクパルスが得られる状態になったら、保存したエンジン停止時のバッテリ電圧とエンジン始動開始時のバッテリ電圧との比較によるセル始動かキック始動かの判別結果に基づいてエンジンを始動制御することができる。
発明を実施するための最良の形態
以下図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。
図1は、本発明の実施形態に係る自動二輪車の制御システム全体のブロック構成図である。
一体部品としてユニット化されたエンジン制御装置(ECU)1の制御回路CPU(不図示)への入力として、メインスイッチ2からのオンオフ信号、クランク角センサ3からのクランクパルス信号、吸気圧センサ4からの吸気圧検出信号、吸気温センサ5からの吸気温度検出信号、水温センサ6からの冷却水温検出信号、インジェクタ電圧センサ7からのインジェクタ制御のための電圧信号、複数のスイッチSW1〜SW3を有するスイッチボックス8からの検査用入力信号が入力される。また、バッテリ20が接続されバッテリ電源が入力される。
ECU1からの出力として、燃料ポンプを駆動するポンプリレー9へのポンプリレー出力信号、インジェクタ10の電磁コイルを駆動するインジェクタ出力信号、点火コイル11を駆動する点火コイル出力信号、冷却水温に応じてオートチョーク12を駆動するオートチョーク出力信号、異常状態を検出した時にメータ22内のダイアグ警告灯13を駆動するダイアグ警告信号、冷却水温が所定温度を越えたときに警告を表示する水温警告灯14を駆動する水温警告信号、エンジンキー等のイモビライザ17が異常操作されたときにイモビライザ警告灯15を駆動するイモビライザ警告信号が出力される。また、各センサへセンサ用電源回路21を介して又は直接電力を供給する電源電圧が出力される。
また、ECU1は、外部の汎用通信装置18に接続され、制御データ等を汎用通信ラインを介して入出力可能である。さらに、シリアル通信装置19に接続されシリアル通信が可能である。
図2は本発明に係る燃料噴射エンジンを備えた自動二輪車のエンジン始動制御装置の構成説明図である。
バッテリ20はメインスイッチ2を介してECU1に接続される。ECU1にはスタータリレー23を介してセルモータ24及びセルスイッチ25が接続される。ECU1にはさらにポンプリレー9を介して燃料ポンプ26及びインジェクタ10が接続される。また、ECU1には、エンジン(不図示)の回転を検出するパルス検出装置(クランク角センサ)3が接続される。このパルス検出装置3は、エンジンのクランク軸円周上に設けた複数の突起を検出し、クランク軸の回転に伴い各突起に対応したクランクパルス信号をECU1に送る。
図3は図2のエンジン始動制御装置の動作を示すタイムチャートである。
エンジンを始動する場合、まずメインスイッチ2をオンにする(時間T1)。このメインスイッチ2のオン信号がECU1に入力されると、ECU1はポンプリレー9を介して燃料ポンプ26を所定時間(T2までの例えば数秒間)だけ予備駆動して燃圧を所定圧力まで上昇させる。運転者によりセルスイッチ25がオンにされると(時間T3)、スタータリレー23を介してセルスイッチ25がオンになり、エンジンが回転開始する。回転開始した後、パルス検出装置3がクランク軸の突起を検出してクランクパルス信号をECU1に発信する(時間T4)。この場合、最初の数個のパルス信号のパルス幅や間隔は、実際には回転が遅いため広く、また回転が不安定なため不揃いである。
クランクパルス信号が数個(例えば3〜5パルス)送られて、エンジン回転が安定したところでECU1は、時間T5で再び燃料ポンプ26を立上げるとともにインジェクタ10を駆動して燃料を噴射し、且つ点火コイル11(図1)を励磁してエンジンを自爆により回転させる。
本発明では、メインスイッチ2がオンになった後、クランク軸が回転する前の燃料ポンプ26の駆動中の時間T1とT2の間にバッテリ電圧を検出し、このデータをエンジン停止時のバッテリ電圧として保存する。また、クランクパルス信号が発信開始され(時間T4)、不安定なクランクパルス信号が数個(例えば3〜5パルス)発信された後、エンジンを駆動開始する時間T5までの間に、バッテリ電圧を検出し、このデータをエンジン回転開始時のバッテリ電圧として保存する。これら2つのバッテリ電圧を比較することにより、後述のように、セル始動とキック始動を判別して始動時のエンジン駆動制御を行なう。なお、キック始動の場合には、タイムチャートのセルスイッチはオフのままである。
図4及び図5は、それぞれセル始動時とキック始動時のクランク回転変動及びバッテリ電圧のグラフである。横軸はクランクパルス信号数に対応したクランク割込み回数を示し、aはクランク回転変動、bはエンジン停止時のバッテリ電圧データ、cはエンジン回転開始時のバッテリ電圧データ、dは実際のバッテリ電圧変化を示す。
エンジン停止時のバッテリ電圧データbは、前述の図3の時間T1,T2間で検出して保存したデータであり一定である。エンジン回転開始時のバッテリ電圧データcは、前述の図3の時間T4,T5間で検出して保存したデータであり一定である。
図4から分かるように、セル始動の場合、バッテリ電圧をセルモータに供給するため、バッテリの電圧降下が大きくなり、エンジン停止時(回転前)のバッテリ電圧データbとエンジン回転開始時のバッテリ電圧データcの差が大きい(この例では約1.3V)。
一方、図5から分かるように、キック始動の場合、バッテリは使用されないため、エンジン停止時(回転前)のバッテリ電圧データbとエンジン回転開始時のバッテリ電圧データcとの差はほとんどない。
図6は、セル始動及びキック始動のエンジン始動前及びクランキング中のバッテリ電圧平均値のグラフである。エンジン始動前のバッテリ電圧は、前述のエンジン停止時のバッテリ電圧であり、図3の時間T1,T2間でのバッテリ電圧である。クランキング中のバッテリ電圧は、前述のエンジン回転開始時のバッテリ電圧であり、図3の時間T4,T5間でのバッテリ電圧である。
図から分かるように、セル始動の場合、始動前とクランキング中のバッテリ電圧の差が大きい。これに対しキック始動の場合は、始動前とクランキング中のバッテリ電圧の差はほとんどない。なお、図から分かるように、ライトのON/OFFによらず、セル始動の場合電圧降下が大きくなる。
図7は、エンジン始動前後におけるバッテリ電圧降下の度数分布を示すグラフである。
図から分かるように、キック始動の場合、始動前とクランキング中のバッテリ電圧の差はライトオン、オフにかかわらずほぼゼロ(V)近傍であり、セル始動の場合、始動前とクランキング中のバッテリ電圧の差は1〜1.6(V)である。したがって、0.5V付近をしきい値として電圧の差を判別することにより、キック始動とセル始動を識別することができる。
図8は、本発明に係るECUによるエンジン始動制御方法の動作を示すフローチャートである。
ステップS1:メインスイッチがオンの状態(図3参照)で、エンジンが回転しているか回転前の停止中かを判別する。エンジンが回転していれば始動時ではないのでフローを抜ける。エンジン回転前、すなわちセルスイッチをオンにする前、又はキックレバーを踏み込む前であればエンジン停止中であり、次のステップS2に進む。
ステップS2:燃料ポンプの予備駆動中にバッテリ電圧を検出してこれを保存する。
ステップS3:エンジンの回転を示すクランクパルス信号がECUに入力されたかどうかを判別する。これは、図3のタイムチャートで時間T4に達したかどうかを判別するものである。
ステップS4:クランクパルス信号が所定パルスx(例えば3〜5パルス)以下かどうかを判別する。これは、図3のタイムチャートで時間T4,T5間かどうかを判別するものである。
ステップS5:上記ステップS4で所定のパルス数以下の場合、バッテリ電圧を検出してこれをエンジン回転開始時の電圧として保存する。
ステップS6:クランクパルス数が所定のパルス数を越えて自爆可能な回転状態となったら(すなわち時間T5に達したら)、上記ステップS2で保存した停止時バッテリ電圧とステップS5で保存した始動開始時のバッテリ電圧とを比較しその差がしきい値より大きいかどうかを判別する。前述の図4〜図6に示したように、セル始動ではキック始動より停止時と始動開始時のバッテリ電圧の差が大きい。このしきい値は前述の図7で説明したように、例えば0.5V程度に設定する。
ステップS7:上記ステップS6で停止時バッテリ電圧と始動開始時バッテリ電圧との差がしきい値より大きいときに、予め設定したセル始動用のパラメータによるマップを用いた制御プログラムにしたがって、セル始動に適した燃料噴射制御や点火時期制御を行なう。
ステップS8:上記ステップS6で停止時バッテリ電圧と始動開始時バッテリ電圧との差がしきい値以下のときに、予め設定したキック始動用のパラメータによるマップを用いた制御プログラムにしたがって、キック始動に適した燃料噴射制御や点火時期制御を行なう。
産業上の利用可能性
以上説明したように、本発明では、簡単な構成でエンジン始動時にセルモータを使用したときとキック始動の場合のバッテリ電圧降下の差によりセル始動かキック始動かを判別し、これに応じてセル始動プログラムとキック始動プログラムを選択してそれぞれの場合に最適なエンジン始動制御を行なうことができる。
【図面の簡単な説明】
図1は、本発明に係るエンジン制御システム全体のブロック構成図である。
図2は、本発明に係るエンジン始動制御装置の構成図である。
図3は、図2のエンジン始動制御装置の動作を示すタイムチャートである。
図4は、セル始動時のエンジン回転変動及びバッテリ電圧のグラフである。
図5は、キック始動時のエンジン回転変動及びバッテリ電圧のグラフである。
図6は、セル始動とキック始動の始動前後のバッテリ電圧平均値のグラフである。
図7は、セル始動とキック始動のバッテリ電圧降下の分布グラフである。
図8は、本発明のエンジン始動制御方法の動作を示すフローチャートである。
Claims (3)
- セルモータによりエンジンを始動させるときのセル始動プログラムと、人力によりエンジンを始動させるときの人力始動プログラムとを有し、エンジン停止時のバッテリ電圧とエンジン始動開始時のバッテリ電圧との差を検出し、この差が所定値より大きい場合は前記セル始動プログラムにしたがって始動し、前記差が小さい場合は前記人力始動プログラムにしたがって始動することを特徴とするエンジン始動制御方法。
- 前記エンジン停止時のバッテリ電圧は、エンジン回転前の状態を検出して保存し、前記エンジン始動開始時のバッテリ電圧は、エンジン回転後のクランクパルス信号が所定パルス数以下のときに検出して保存し、前記クランクパルス信号が所定のパルス以上になったときに前記保存されたバッテリ電圧データの差に基づいてエンジンを駆動制御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方法。
- バッテリと、該バッテリからの電力で駆動されるセルモータと、燃料噴射用インジェクタと、該インジェクタに燃料を供給する燃料ポンプと、エンジン始動時に該エンジンを駆動制御するECUと、該ECUと前記バッテリとの間に介装されたメインスイッチと、前記セルモータを駆動するセルスイッチとを備え、エンジン回転に伴いクランクパルス信号が前記ECUに入力され、該ECUはエンジン回転開始後所定のクランクパルス数を越えた後にこのクランクパルスに基づいてエンジン回転数を演算し、前記燃料ポンプは、前記メインスイッチをオンにした後エンジン回転前に駆動され、前記ECUは、前記セルモータによりエンジンを始動させるときのセル始動プログラムと、人力によりエンジンを始動させるときの人力始動プログラムとを有する燃料噴射エンジンの始動制御装置において、前記ECUは、前記バッテリ電圧に基づいてセルモータによる始動か人力による始動かを判別して前記セル始動プログラムと人力始動プログラムを選択的に用いることを特徴とするエンジン始動制御装置。
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