JP2002257015A - エンジンの始動制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 始動初期の所定期間内は始動動作を遅延する
場合に、乗員への始動状況の周知方を図り、乗員の始動
操作負担を軽減することを課題とする。 【解決手段】 コントロールユニット４０は、イグニシ
ョンキー３１操作から乗員の始動開始指令を検出したと
きは報知手段３４により乗員に始動開始を報知し、セン
サ２６で検出した燃圧が所定圧に達し、かつセンサ２
９，３０で検出した情報から気筒判別が完了した後に燃
料噴射弁１９及び点火プラグ１４を介して燃料噴射及び
点火を開始し、その結果センサ２８で検出したエンジン
回転数が所定値に達したときは報知手段３４により乗員
に始動完了を報知する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はエンジンの始動制御
装置に関し、内燃機関の技術分野に属する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、自動車に搭載のエンジンは、乗
員（運転者）がイグニションキーをスタート（ＳＴＡＲ
Ｔ）位置まで回動することで、スタータスイッチがオン
され、スタータモータの駆動が開始してクランキングが
始まる。また燃料ポンプの駆動が開始し、燃料が噴射さ
れ、点火が実行されて始動が完了する。このとき、燃料
ポンプの駆動開始と同時に燃料噴射も開始すると、燃圧
がまだそれほど上がっていないため燃圧不足から所定の
時間インジェクタを開いても予期した量の燃料が噴射さ
れない。その結果、空燃比が過度にリーンになり、燃焼
が起らず、未燃のＣＯ，ＨＣが多量に放出されてエミッ
ション低下の問題が起きる。そこで、特開平１１−２７
０３８５号公報に開示されるように、スタータスイッチ
のオン時から燃圧が所定値に上昇するまで燃料噴射の開
始を遅延することが知られている。こうすれば、燃圧が
必要圧まで高められたのちに燃料噴射が行われるので、
所定の燃料噴射量が確保でき、滑らかな始動と良好なエ
ミッションが実現する。

【０００３】またこれとは別に、一般に、気筒毎に設定
した量の燃料を各気筒の吸気行程に同期してそれぞれ噴
射する独立噴射方式を採用した場合においても、やはり
始動初期の所定期間内は燃料噴射の開始が遅延されるこ
とがある。すなわち、独立噴射方式では、いまどの気筒
の噴射タイミングであるかを見極める必要があり、その
ために気筒判別が行われる。この気筒判別は、まず、ク
ランクシャフト等に取り付けたタイミングロータの回転
に基いて所定の基準点を検出することから始まる。した
がって、始動時に初めて気筒判別をするときに、始動前
の停止時におけるロータの角度によっては、上記基準点
が現れるまでエンジンがクランキング開始後に何回転も
しなければならないことがある。つまり、スタータスイ
ッチのオン時から気筒判別が完了するまではエンジンが
何回転かし、その間は気筒毎の噴射タイミングが見極め
られないから燃料噴射の開始が遅延されるのである。こ
のとき燃料噴射開始の遅延を嫌って例えば全気筒同時噴
射等したときには、吸気行程までの時間が長い気筒にと
っては燃料の霧化が悪くなり、やはりエミッション低下
の問題を引き起こす。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、運転者はエ
ンジン音や計器類により始動を確認したときイグニショ
ンキーをオン（ＯＮ）位置に戻す。ところが、上記のよ
うな場合は、始動開始を指令しても、つまりキーをスタ
ート位置まで回動しても、なかなか始動動作が始まら
ず、始動が完了しないので、キーをそのままスタート位
置で保持したり、あるいはキーを何回もオン位置からス
タート位置に回動したりして、運転者の始動操作負担が
増す可能性がある。

【０００５】そこで、本発明は、上記のようにエミッシ
ョン低下等の問題を抑制するために始動初期の所定期間
内は所定の始動動作を遅延する場合において、乗員への
始動状況について周知方を図り、もって乗員の始動操作
負担が増加しないようにすることを課題とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本願の特許請求の範囲における請求項１に記載の発
明は、始動初期の所定期間内は始動動作を遅延するよう
にしたエンジンの始動制御装置であって、乗員の始動開
始指令を検出する始動開始指令検出手段と、該検出手段
で始動開始指令が検出されてから所定の許可条件が満足
されるまでは所定の始動動作を遅延する始動動作遅延手
段と、該遅延手段による始動動作の遅延を経たのち始動
が完了したことを検出する始動完了検出手段とを有し、
上記始動開始指令検出時に乗員に始動開始を報知する始
動開始報知手段と、上記始動完了検出時に乗員に始動完
了を報知する始動完了報知手段とを備えることを特徴と
する。

【０００７】この発明によれば、乗員の始動開始指令
（イグニションキーのスタート位置への回動操作等）が
検出されると、乗員に始動開始が報知される。よって乗
員は、その時点で、自己の指令が受け入れられたこと
や、その結果始動が開始されたこと等を認知する。した
がって、乗員は、始動開始指令を直ちに停止し、始動開
始指令を続けることがない。また乗員は、そののち始動
動作が遅延する間も、始動開始を認知しているから、何
回も始動開始を指令することもない。これにより運転者
の始動操作負担の増加が回避される。

【０００８】また、この発明によれば、始動完了が検出
されると、乗員にその始動完了も報知される。もしこの
ような始動完了報知がないと、乗員は、自己の始動開始
指令と時間的に隔たってなされた始動完了をエンジン音
や計器類でもはっきりと確認できず、その結果もう一度
始動開始指令をする可能性がある。したがって、始動完
了時には始動完了報知をすることで、乗員にはっきりと
始動完了を認知させるようにしたのである。これによっ
ても運転者の始動操作負担の増加が回避される。

【０００９】次に、請求項２に記載の発明は、上記請求
項１に記載の発明において、始動の許可条件は燃圧が所
定値まで上昇したことであり、遅延する始動動作は燃料
噴射の開始であることを特徴とする。

【００１０】この発明によれば、前述したように、燃圧
が所定値に上昇するまで燃料噴射の開始が遅延されるか
ら、滑らかな始動が実現し、またエミッション低下の問
題が抑制されることになる。

【００１１】次に、請求項３に記載の発明は、上記請求
項１に記載の発明において、始動の許可条件は気筒判別
が完了したことであり、遅延する始動動作は燃料噴射の
開始であることを特徴とする。

【００１２】この発明によれば、前述したように、気筒
判別が完了するまで燃料噴射の開始が遅延されるから、
良好な独立噴射制御が実現し、またエミッション低下の
問題が抑制されることになる。

【００１３】次に、請求項４に記載の発明は、上記請求
項１に記載の発明において、始動の許可条件は燃圧が所
定値まで上昇したことであり、遅延する始動動作はスタ
ータモータの駆動の開始であることを特徴とする。

【００１４】この発明によれば、上記請求項２や３に記
載の発明と異なり、燃圧が所定値に上昇するまでクラン
キングが遅延される。クランキングは燃料噴射の前提と
なる動作であるから、クランキングを遅延することによ
り燃料噴射開始の遅延が図られることになる。またクラ
ンキングは気筒判別の前提となる動作でもあるから、ク
ランキングを遅延することにより気筒判別が遅延し、そ
の結果、燃料噴射開始の遅延が図られることになる。

【００１５】次に、請求項５に記載の発明は、上記請求
項１から４のいずれかに記載の発明において、始動開始
指令が検出されてから始動完了が検出されるまでの間に
シフト操作が行なわれたときは始動を中止する始動中止
手段を備えることを特徴とする。

【００１６】通常は、乗員が始動開始を指令したら直ち
に始動動作が開始されて始動が完了し、そののち乗員が
始動開始指令を停止する。ところが、本発明では、乗員
の始動開始指令と始動完了との間に時間的な隔たりが生
じる。つまり、通常は、乗員が始動開始指令を停止した
ときは、始動が完了しているのに対し、本発明では、乗
員が始動開始指令を停止したときは、それは始動が完了
したから停止したのではなく、前述したように、始動開
始が報知されたから停止したのである。それゆえ、乗員
は、始動開始を指令しかつ停止してから始動完了するま
での間に、つい誤ってシフトレバーを非走行レンジから
走行レンジへ操作する可能性がある。そこで、この発明
においては、そのようなことが行われたときは始動を中
止して、始動完了時に自動車が急発進することを防止す
るようにしたのである。以下、発明の実施の形態を通し
て本発明をさらに詳しく説明する。

【００１７】

【発明の実施の形態】［全体構成］図１に示すように、
この実施の形態に係る自動車のエンジン１は、４つの気
筒（１つのみ図示）を有し、各気筒毎にピストン１１、
吸気弁１２、排気弁１３、および点火プラグ１４を備え
る。吸気管１５には上流からエアクリーナ１６、エアフ
ローメータ１７、スロットルバルブ１８、および各気筒
毎の燃料噴射弁１９を備え、排気管２０には酸素センサ
２１、および触媒装置２２を備える。このエンジン１の
燃料供給系は、燃料タンク２３、該タンク２３内に浸漬
された吐出量可変の燃料ポンプ２４、該ポンプ２４から
燃料噴射弁１９に至る燃料配管２５、および該配管２５
内の燃料圧力を検出する燃圧センサ２６を含むリターン
レスシステムに構築されている。すなわち余剰の燃料が
燃料噴射弁１９から燃料タンク２３に戻らないように燃
圧センサ２６で燃圧を監視しながら燃料ポンプ２４の駆
動が制御される。

【００１８】［制御システム］このエンジン１のコント
ロールユニット４０は、エアフローメータ１７で検出さ
れる吸気量、酸素センサ２１で検出される排ガス中の酸
素濃度、燃圧センサ２６で検出される燃圧、水温センサ
２７で検出されるエンジン水温、エンジン回転センサ２
８で検出されるエンジン回転数、回転センサ２９および
気筒判別センサ３０で検出される気筒判別情報等の他、
イグニションキー３１の回動位置やシフトレバー３２の
レンジ選択位置等を取り込んで、点火プラグ１４…１
４、燃料噴射弁１９…１９、スタータモータ３３および
報知手段３４等を制御する。

【００１９】［始動制御］図２はこの自動車の始動制御
の具体的一例を示すタイムチャートである。運転者がイ
グニションキー２８をＯＦＦ位置からＡＣＣ、ＯＮを経
てＳＴＡＲＴ位置まで回動すると（時刻ｔ１）、報知手
段３３はこの始動開始指令を受けて確認音（例えば「ピ
ッ」等）を発する（符号ア）。運転者はこの確認音を聞
いて始動開始を認知し、キー２８を直ちにＯＮ位置に戻
す（符号イ）。なお、シフトレバー３４はＰ（駐車）レ
ンジ等の非走行レンジにあり、ブレーキペダルは踏み込
まれている。

【００２０】上記始動開始指令により燃料ポンプ２４が
駆動を開始する。これにより燃圧が上昇し始め、やがて
所定値（Ｐｆｏ）に達する（時刻ｔ２）。この間（ｔ１
〜ｔ２）、燃料噴射を行なっていないため、燃圧は速や
かに必要圧（Ｐｆｏ）まで上昇する。

【００２１】また、上記始動開始指令によりスタータモ
ータ３２が駆動を開始する。これによりクランキングが
開始し、エンジン回転数がいくぶん増大する。また、回
転センサ２９および気筒判別センサ３０が信号（気筒判
別情報）を出力し始める。なお、エンジン回転数の変化
に伴い、上記センサ２９，３０の信号の周期や、後述す
る各気筒の噴射時期、点火時期の周期等も変化するので
あるが、図２には便宜上これらを一定周期で表した。

【００２２】気筒判別の技術は周知であり、いずれの方
法を採用することも可能である。この実施の形態では、
回転センサ２９および気筒判別センサ３０はいずれも電
磁ピックアップ式のセンサであり、例えば、回転センサ
２９はクランクシャフトに取り付けたタイミングロータ
の回転を検出し、気筒判別センサ３０はカムシャフトに
取り付けたタイミングロータの回転を検出する。なお、
回転センサ２９としてエンジン回転センサ３１を兼用し
てもよい。

【００２３】クランクシャフトのロータは１８０°で割
り付けた２つの歯を有し、カムシャフトのロータは１つ
の歯だけを有する。カムシャフトが１回転する間にクラ
ンクシャフトは２回転（７２０°）するから、エンジン
が２回転する間に、回転センサ２９は４つのパルスを発
生し、気筒判別センサ３０は１つのパルスを発生する。

【００２４】ここで、気筒判別センサ３０のパルス
（ウ）の次に来る回転センサ２９のパルス（エ）が１番
気筒の噴射時期（オ）および点火時期（カ）を知らせ
る。またその次に来る回転センサ２９のパルス（キ）が
次の３番気筒の噴射時期（ク）および点火時期（ケ）を
知らせる。以下同様にして、次の４番気筒、２番気筒の
噴射時期および点火時期が知らされる。なお、図２には
各気筒の吸気行程を実線で、圧縮行程を破線で表した。
図例は、１番、３番、４番、２番、１番、…の順に各気
筒に対し独立噴射を行なう場合を示している。

【００２５】このように気筒判別センサ３０のパルスは
気筒判別の基準点であり、気筒判別するにはこのパルス
を検出することが必要である。しかし、前述したよう
に、この気筒判別センサ３０のパルスはエンジン２回転
で１回しか発生しないから、始動前の停止時におけるロ
ータの歯の位置によってはエンジンがおおかた２回転し
ないと気筒判別できない場合も生じ得る。図例は、クラ
ンクシャフトがクランキング開始後およそ４５０°ほど
回転した時点で最初の気筒判別パルス（ウ）が現れた場
合を示している。そして、その直後の回転パルス（エ）
が現れた時刻ｔ３が気筒判別の完了時刻である。すなわ
ち、この時刻ｔ３以後は、気筒毎の噴射時期および点火
時期が見極められ、シーケンシャル噴射および点火を実
行することが可能となる。

【００２６】ただし、この気筒判別完了時刻と、前述の
燃圧が所定値（Ｐｆｏ）まで上昇した時刻（燃圧上昇時
刻）のどちらが早くなるかは状況による。図例は燃圧上
昇時刻のほうが早い場合であるが、逆に気筒判別完了時
刻のほうが早い場合もあり得る。いずれにしても燃圧の
上昇と気筒判別の完了とが両方達成されて初めて燃料噴
射を開始する（ｔ３）。すなわち、燃圧が必要圧（Ｐｆ
ｏ）まで上昇したのち燃料噴射を開始するから、燃料噴
射弁１９を所定の時間開弁すれば、所定量の燃料が噴射
され、滑らかな始動と良好なエミッションが実現する。
また、気筒判別が完了したのち燃料噴射を開始するか
ら、各気筒に対し最適なタイミングで燃料を噴射でき、
燃料の十分な霧化が行なえて、円滑な独立噴射制御と良
好なエミッションが実現する。

【００２７】その場合に、図例のように気筒判別完了時
刻のほうが遅い場合は、前述したように、シーケンシャ
ル噴射を１番気筒から始めることができる。これに対
し、燃圧上昇時刻のほうが遅い場合は、該燃圧上昇時刻
において１番気筒の噴射タイミングが来るとは限らない
から、他の気筒からシーケンシャル噴射が開始すること
もあり得る。

【００２８】燃料噴射に起因して燃圧は上下に振れる
（符号コ…コ）。そして、燃料噴射および点火の実行に
よりエンジン回転数が速やかに増大し、やがて所定値
（Ｎｅｏ）に達する（時刻ｔ４）。これで始動が完了
し、報知手段３３はこの始動完了を受けて確認音（例え
ば「ピッピッ」等）を発する（符号サ）。運転者はこの
確認音を聞いて始動完了を認知し、シフトレバー３４を
Ｄ（ドライブ）レンジ等の走行レンジに入れ、ブレーキ
ペダルの踏み込みを解除して発進する。

【００２９】以上のように、時刻ｔ１に運転者が始動開
始を指令すると、運転者に始動開始の確認音（ア）が報
知され、運転者がその時点ｔ１で自己の指令が受け入れ
られたことや始動が開始されたこと等を認知するから、
運転者は始動開始指令を直ちに停止し（イ）、符号シの
ように始動開始指令を続けることがない。また運転者
は、燃料噴射の開始が遅延する間（ｔ１〜ｔ３）も、始
動開始を認知しているから、何回も始動開始を指令する
こともない。これにより運転者の始動操作負担の増加が
回避される。

【００３０】また、時刻ｔ４に始動が完了すると、運転
者に始動完了の確認音（サ）も報知され、運転者がその
時点ｔ４で始動が完了されたこと等を認知するから、運
転者は自己の始動開始指令と時間的に隔たりのある始動
完了を自己の始動開始指令に基いてなされたものである
とはっきりと確認でき、それ以降はもう二度と始動開始
指令をすることもない。これによっても運転者の始動操
作負担の増加が回避される。

【００３１】［制御フロー］以上のような始動制御を実
現するフローチャートの一例を図３に示す。このプログ
ラムはイグニションキー３１がＡＣＣ位置に回動された
ときにスタートする。ステップＳ１で各種信号を読みこ
み、ステップＳ２でキー３１がＳＴＡＲＴ位置に回動さ
れたか否かを判定する。回動直後すなわち回動時（ｔ
１）はステップＳ３に進み、非回動時（回動前または回
動後）はステップＳ１６に進む。ステップＳ１６でキー
３１がＯＮ位置にあるか否かを判定し、ＮＯのときは回
動前であるからリターンする。ＹＥＳのときは回動後で
あるからステップＳ６に進む。

【００３２】ステップＳ３で警報音（例えば「ピー」
等、継続して鳴る警報音）が鳴っているか否かを判定
し、鳴っているときはステップＳ４で該警報音を停止し
てステップＳ５に進む。鳴っていなければそのままステ
ップＳ５に進む。この警報音はステップＳ８で走行レン
ジと判定されたとき、またはステップＳ１７で始動不能
と判定されたときにステップＳ２０で発信される。つま
り、今回、再度の始動開始指令が出されたわけであるか
ら、前回の始動結果（始動失敗）を報知する警報音をこ
こで打ち切るのである。

【００３３】ステップＳ５で始動開始確認音（ア）を発
信する。ステップＳ６で燃料ポンプ２４を駆動する（Ｓ
ＴＡＲＴ位置への回動直後は燃料ポンプ２４の駆動の開
始である）。ステップＳ７でスタータモータ３３を駆動
する（同じくスタータモータ３３の駆動の開始であ
る）。ステップＳ８でシフトレバー３２が非走行レンジ
にあるか否かを判定する。非走行レンジにあればステッ
プＳ９に進み、走行レンジにあればステップＳ１８に進
む。

【００３４】つまり、ここではまだ始動開始指令が出て
から始動完了が確認されるまでの間（ｔ１〜ｔ４）の始
動中であるから、その間にシフト操作が行なわれたとき
は、直ちに始動を中止して、始動完了時に自動車が急発
進するようなことを防止するのである。その場合、始動
不能時と同様、警報音をステップＳ２０で発信する。こ
れにより、運転者は自己の不用意なシフト操作に気付
き、シフトレバー３２を非走行レンジに投入することを
促される。

【００３５】ステップＳ９で燃圧が所定値（Ｐｆｏ）に
到達したか否かを判定する。ステップＳ１０で気筒判別
が完了したか否かを判定する。そして、いずれも済んで
いるときは、ステップＳ１１に進んで、シーケンシャル
噴射及び点火を実行する（ｔ３）。それまでは（ｔ１〜
ｔ３）、ステップＳ１５に進んで、燃料噴射を禁止す
る。つまり燃料噴射の開始を遅延する。

【００３６】ステップＳ１２でエンジン回転数が所定値
（Ｎｅｏ）に到達したか否かを判定する。到達すればス
テップＳ１３でスタータモータ３３の駆動を停止する。
またステップＳ１４で始動完了確認音（サ）を発信す
る。これで、始動が完了し（ｔ４）、エンドとなる。

【００３７】一方、エンジン回転数が所定値（Ｎｅｏ）
に到達するまでは、ステップＳ１７で始動不能か否かを
判定する。これは、例えば、始動開始指令（ｔ１）から
所定時間が経過したか否かという判定である。その結
果、所定時間が経過していないうちはリターンする。

【００３８】これに対し、所定時間が経過してもなおエ
ンジン回転数が所定値（Ｎｅｏ）に到達していないとき
は、始動不能であるとして、いったんステップＳ１８で
燃料ポンプ２４の駆動を停止し、ステップＳ１９でスタ
ータモータ３３の駆動を停止する。つまり始動の中止で
ある。そして、ステップＳ２０で警報音を発信し、エン
ド（始動失敗）となる。

【００３９】［報知手段］報知手段３４は、上記のよう
にブザー音を発するものの他、例えば合成音声で適宜メ
ッセージを伝達するものでもよい。また、聴覚を通じて
報知するものの他、視覚を通じて適宜メッセージを伝達
するものでもよい。また、これらの組合せであってもよ
い。その場合、例えば、ステップＳ２０の警報音が所定
回数以上続いたときに、「しばらく時間をおいてから始
動してください。」という内容のメッセージを報知する
ことができる。また、上記警報の後さらに警報音が発生
するときは、「点検・修理が必要です。」という内容の
メッセージを報知することができる。

【００４０】［他の始動制御］以上は、燃圧が所定値
（Ｐｆｏ）に上昇するまで、あるいは気筒判別が完了す
るまで、燃料噴射の開始を遅延する場合であったが、こ
れに代えて、燃圧が所定値（Ｐｆｏ）に上昇するまで、
スタータモータ３３の駆動の開始、つまりクランキング
を遅延してもよい。クランキングは燃料噴射の前提とな
る動作であるから、クランキングを遅延することにより
燃料噴射の開始を遅延することになる。またクランキン
グは気筒判別の前提となる動作でもあるから、クランキ
ングを遅延することにより気筒判別が遅延し、その結
果、燃料噴射の開始を遅延することになる。

【００４１】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
始動初期の所定期間内は燃料噴射等の所定の始動動作を
遅延する場合において、乗員に対して始動の状況を報知
するから、乗員が始動の状況を認知することができ、乗
員の始動操作負担が増加しない。本発明は、例えばエミ
ッション低下等の問題抑制を目的として、始動初期の所
定期間内は所定の始動動作を遅延するようにしたエンジ
ン一般に広く好ましく適用可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の実施の形態に係る自動車のエンジン
の制御システム図である。

【図２】 上記エンジンの始動制御の具体的一例を示す
タイムチャートである。

【図３】 上記始動制御を実現するフローチャートの一
例である。

【符号の説明】 １ エンジン １９ 燃料噴射弁 ２６ 燃圧センサ ２９ 回転センサ ３０ 気筒判別センサ ３１ イグニションスイッチ ３３ スタータモータ ３４ 報知手段 ４０ コントロールユニット

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 始動初期の所定期間内は始動動作を遅延
   するようにしたエンジンの始動制御装置であって、乗員
   の始動開始指令を検出する始動開始指令検出手段と、該
   検出手段で始動開始指令が検出されてから所定の許可条
   件が満足されるまでは所定の始動動作を遅延する始動動
   作遅延手段と、該遅延手段による始動動作の遅延を経た
   のち始動が完了したことを検出する始動完了検出手段と
   を有し、上記始動開始指令検出時に乗員に始動開始を報
   知する始動開始報知手段と、上記始動完了検出時に乗員
   に始動完了を報知する始動完了報知手段とを備えること
   を特徴とするエンジンの始動制御装置。
2. 【請求項２】 始動の許可条件は燃圧が所定値まで上昇
   したことであり、遅延する始動動作は燃料噴射の開始で
   あることを特徴とする請求項１に記載のエンジンの始動
   制御装置。
3. 【請求項３】 始動の許可条件は気筒判別が完了したこ
   とであり、遅延する始動動作は燃料噴射の開始であるこ
   とを特徴とする請求項１に記載のエンジンの始動制御装
   置。
4. 【請求項４】 始動の許可条件は燃圧が所定値まで上昇
   したことであり、遅延する始動動作はスタータモータの
   駆動の開始であることを特徴とする請求項１に記載のエ
   ンジンの始動制御装置。
5. 【請求項５】 始動開始指令が検出されてから始動完了
   が検出されるまでの間にシフト操作が行なわれたときは
   始動を中止する始動中止手段を備えることを特徴とする
   請求項１から４のいずれかに記載のエンジンの始動制御
   装置。