JP2004324446A - エンジン始動装置 - Google Patents

Abstract

【課題】アイドルストップ車両等のエンジン始動装置の異常を回転センサを用いることなく診断可能とする。
【解決手段】スタータモータ３による始動装置に加えて、ベルト機構５を介してエンジンを始動させるモータジェネレータ２による始動装置を有するエンジンにおいて、前記各始動装置によるエンジン始動開始から始動完爆までの時間を計測および記憶し、何れか一方による始動時間が所定の基準値よりも大でありかつ他方が基準値内であれば、エンジン本体に異常はなく、したがって始動完爆までに基準値を超える長時間を要した方の始動装置については異常発生と判定する。
【選択図】 図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はエンジンの始動装置に関し、特に始動機構の異常を診断する機能を備えたエンジン始動装置の改良に関する。
【０００２】
【従来の技術】
エンジンの始動装置として、特許文献１に示したようなものが知られている。これはエンジンの始動と停止を頻繁に繰り返すハイブリッド車両等に適用されるもので、スタータモータの回転をベルトによりエンジンに伝達して始動を行うようになっている。この種の始動装置では車両の運行中に停止したエンジンを速やかに再始動する必要があるので高い信頼性が求められる。このため前記従来の装置ではベルトの異常をスタータモータとエンジンの回転数差から検出するようにしている。
【０００３】
【特許文献１】特開２００１−１６５０１９号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
したがって前記従来の装置では、回転数差を検出するためにエンジンのみならずスタータモータにも回転数センサを設ける必要があり、このために装置が複雑化しコストも高いものとなる。
【０００５】
【発明の概要】
本発明では、イグニッションスイッチがオフからオンとなった場合にモータ（第２のモータ）により発生するトルクによりスタータ機構を介してエンジンを始動させ、エンジン始動後に所定のエンジン自動停止条件が成立したときにエンジンを停止させ、その後に所定のエンジン再始動条件が成立したときにはモータ（第１のモータ）が発生するトルクによりベルト機構を介してエンジンを始動する。
【０００６】
さらに、前記各始動装置によるエンジン始動開始から始動完爆までの時間（以下「始動時間」という。）を計測および記憶し、第１の始動装置による始動時間と第２の始動装置による始動時間との関係に基づいて第１または第２の始動装置の故障発生を判定する。
【０００７】
たとえば、第１または第２の始動装置による始動完爆までの時間はそれぞれの仕様によって定まるある基準値内に収まるから、仮に何れか一方による始動時間が当該基準値よりも大でありかつ他方が基準値内であれば、エンジン本体に異常はなく、したがって始動完爆までに基準値を超える長時間を要した方の始動装置については異常発生と判定することができる。このようにして、２つの始動装置の始動時間の関係から始動装置の異常を判定可能としたことにより、本発明によれば回転センサ等の高価な装置を用いることなく、エンジン始動系統を診断することができる。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。これは信号待ち等の一時停止・発進時に自動的にエンジンの停止・再始動を行うようにしたいわゆるアイドルストップ車両のエンジンに本発明を適用した実施形態である。図１にそのエンジンシステムの概略を示す。図において、１はエンジン本体、２はモータジェネレータ、３はスタータモータ、４はコントローラである。
【０００９】
モータジェネレータ２は、ベルト機構５によりエンジン１に連接されており、エンジン駆動により発電機として機能すると共に、力行制御時の発生トルクによりエンジン１を始動する第１のモータとしても機能する。モータジェネレータ２は、インバータ６を介して高圧バッテリ７との間で電力の授受を行う。ベルト機構５には、モータジェネレータ２と共に、ウォータポンプ８とエアコン用コンプレッサ９が連接されている。コンプレッサ９には電磁クラッチ１０を介して必要時のみエンジントルクが伝達される。
【００１０】
スタータモータ３はエンジン始動専用であり、低圧バッテリ１１を電源として作動する。このスタータモータ３は本発明の第２のモータに相当し、運転者による始動操作またはコントローラ４からの始動指令に応じて起動し、そのピニオン１２とリングギヤ１３からなるスタータ機構を介してエンジンを始動させる。前記スタータ機構は、ピニオン１２をモータトルク発生時のみリングギヤ１３とかみ合わせてスタータモータ３が発生するトルクをエンジン１に伝達する。なお図中の１４はトルクコンバータ、１５はトランスミッション、１６は電動オイルポンプ、１７はイグニッションスイッチを表している。１８はバッテリコントローラであり、高圧バッテリ７の電圧、電流を監視してその充電状態（ＳＯＣ）を前記充放電制御のためにコントローラ４に供給する。１９は始動装置に故障が発生したときに運転者に警報を発するための警報装置である。
【００１１】
コントローラ４は、ＣＰＵおよびその周辺装置からなるマイクロコンピュータにより構成されており、エンジン運転状態を代表する各種の信号によりエンジン１の燃料噴射量、点火時期、スロットル開度、モータジェネレータ２の充放電の制御、アイドルストップ制御および本発明に係る始動装置の診断などエンジン１を総合的に制御する制御装置である。
【００１２】
アイドルストップ制御に関して、コントローラ４には車両の走行状態を判定するための信号として、車速センサ２０からの車速信号、ブレーキセンサ２１からのブレーキ作動信号、アクセルセンサ２２からのアクセルペダル操作量信号、水温センサ２３からのエンジン冷却水温信号、バッテリコントローラ１８からのＳＯＣ信号が入力する。アイドルストップ制御の手法は種々知られているが、前記構成においては、アクセルオフ、車速ゼロ、ブレーキ作動、水温基準値以上、ＳＯＣ基準値以上の条件がすべて成立したときにエンジン停止、その状態からブレーキ解放またはアクセルペダル踏み込み等の発進要求があったときにエンジン再始動を行う。
【００１３】
図２および図３はコントローラ４によって実行される始動装置の診断に関わる処理の内容を主として表した流れ図である。この処理のループ部分は例えば１０ｍｓ毎に周期的に実行される。以下の説明および流れ図中で符号Ｓは処理ステップを表している。
【００１４】
この制御では、まずＳ１０にてイグニッションスイッチがオフからオンに変わったか否か、すなわち運転者によりエンジン始動操作が行われたか否かを検出する。運転者による始動操作が行われたときは、ついでＳ２０にてスタータ故障を示すフラグが１か０かを判定する。前記フラグは後述の処理によりスタータモータ３が故障と判定されたときに１となり、故障していないときは０の値をとる。ただし、このフラグを含めて以降の処理で用いる各種のフラグは当初は０に初期化されており、一回でも処理が行われれば以後はその値が保持されるものとする。
【００１５】
前記スタータ故障フラグが１でスタータモータ３が故障と判定された場合は、次いでＳ３０にてベルト装置５の故障を示すフラグを調べる。このフラグもスタータ故障フラグと同様、後述の判定処理により、ベルト装置５がベルト切れ等による故障のときは１、故障していないときは０の値をとる。もしフラグが１でベルト装置５が故障中である場合はモータジェネレータ２によるエンジン始動も不能であるので、Ｓ４０にて警報装置１９により始動不能の警報を発して今回の処理を終了する。Ｓ３０にてベルト装置５が正常と判定されたときはＳ５０にてモータジェネレータ２によるエンジン始動を行わせたのちＳ１００以下の処理に移行する。Ｓ２０にてフラグが０のとき、すなわちスタータモータ３に異常がないときは次いでＳ６０にてスタータモータ３による始動を行わせる。
【００１６】
図示していないが、バックグラウンドの処理として、エンジン始動時には始動開始から完爆までに要した始動時間が計測され、その結果は逐次コントローラ４に記憶されている。この場合の記憶値としては、モータジェネレータ２による始動時間ＭＧ＿ＴＩＭ、スタータモータ３による始動時間ＳＴＲ＿ＴＩＭである。
【００１７】
Ｓ７０では、前記スタータモータ３による始動時間ＳＴＲ＿ＴＩＭをその判定基準値（第２の基準値）ＳＴＲ＿ＭＡＸと比較する。このとき、ＳＴＲ＿ＴＩＭ＞ＳＴＲ＿ＭＡＸであった場合、これは始動に長時間を要してスタータモータ３に異常が発生している可能性がある場合であり、そこでＳ８０にてスタータモータ３の異常の有無を診断させるための診断フラグを１に設定してＳ１００の処理に移る。ＳＴＲ＿ＴＩＭ≦ＳＴＲ＿ＭＡＸであれば、何もせずに（診断フラグ＝０）Ｓ１００に移る。
【００１８】
Ｓ１００〜Ｓ１３０は車両運行中のアイドルストップ制御の処理である。すなわちまずＳ１００にて既述したアイドルストップ条件が成立したか否かを判定する。成立していなければ前記の判定を周期的に繰り返して条件の成立を監視し、成立したときはＳ１１０にてアイドルストップ禁止フラグの状態を判定する。アイドルストップ禁止フラグは１のときアイドルストップ制御を禁止し、０のときは許可する。このフラグが１でアイドルストップ禁止状態のときはＳ３４０の終了判定処理に移り、フラグが０でアイドルストップが許可のときはＳ１２０にてエンジンを停止させる。エンジン停止後はＳ１３０にてアイドルストップによるエンジン停止の解除条件つまりエンジン再始動の条件が成立したか否かをループ処理により監視する。
【００１９】
Ｓ３４０の終了判定処理は、運転者によるエンジン停止操作をイグニッションスイッチ１７の状態から判定するもので、エンジン停止時には次回エンジン運転時に備えてそれまでのフラグの状態を保持したうえですべての処理を終了し、停止操作がなされていないエンジン運転継続中はＳ１００以降の処理を繰り返す。
【００２０】
Ｓ１３０にてアイドルストップ解除条件の成立が判定された場合、再始動の前にスタータ診断フラグの状態を調べ、フラグが１で診断許可のときはＳ１５０以下の処理に移り、フラグが０のときはＳ２１０以下の処理に移る。Ｓ１５０ではモータジェネレータ２によるエンジン始動を行い、Ｓ１６０にてこのときの始動時間ＭＧ＿ＴＩＭを基準値（第１の基準値）ＭＧ＿ＭＡＸと比較する。このときＭＧ＿ＴＩＭ≦ＭＧ＿ＭＡＸの場合には、Ｓ１８０にてスタータ故障フラグを１に設定し、次いでＳ１９０にてスタータ故障の警報を発し、Ｓ２００にてスタータ診断フラグを０にリセットしたのち、Ｓ３４０の終了判定処理に移る。これは、モータジェネレータ２によるエンジン始動が基準値以内の時間で正常に完了した場合にはエンジンには異常はなく、Ｓ７０でのＳＴＲ＿ＴＩＭ＞ＳＴＲ＿ＭＡＸの結果からスタータモータ３が故障していると判断できることによる。Ｓ１６０にてＭＧ＿ＴＩＭ＞ＭＧ＿ＭＡＸであったとき、つまりモータジェネレータ２によるエンジン始動にも基準値を超える時間を要した場合には、スタータ故障ではなく、エンジン本体側に始動不良の原因が発生している可能性があるので、故障警報はせずにスタータ診断フラグのリセットのみを行ったのち終了判定処理に移行する。Ｓ１８０にてスタータ故障フラグが１に設定されたことにより、以後はＳ２０の処理によりスタータモータ３による始動が禁止されることになる。
【００２１】
Ｓ１４０にてスタータ診断フラグが０であったとき、すなわちＳ７０にてスタータモータが基準時間以内で正常にエンジン始動させたと判定された場合は、Ｓ２１０にてベルト診断フラグの状態を調べる。ベルト診断フラグは当初は０であるので、次いでＳ２２０にてモータジェネレータ２によるエンジン始動を行い、Ｓ２３０にてそのときの始動時間ＭＧ＿ＴＩＭを基準値ＭＧ＿ＭＡＸと比較する。このときＭＧ＿ＴＩＭ≦ＭＧ＿ＭＡＸの正常始動であればＳ３４０の終了判定処理に移り、ＭＧ＿ＴＩＭ＞ＭＧ＿ＭＡＸであれば以後のスタータモータ３による始動に備えてＳ２４０にてスタータ故障フラグを調べ、フラグ＝１であればそのままＳ３４０へ、フラグ＝０であればＳ２５０にてベルト異常の有無を診断開始するためのフラグを１に設定したのちＳ３４０へ移行する。
【００２２】
Ｓ２５０でのベルト診断フラグの設定に伴い、次回の処理ではＳ２１０の判定にてＳ２７０の処理に移行する。Ｓ２７０ではスタータモータ３による始動が行われ、Ｓ２８０ではこのときの始動時間ＳＴＲ＿ＴＩＭが基準値ＳＴＲ＿ＭＡＸと比較される。ここでＳＴＲ＿ＴＩＭ≦ＳＴＲ＿ＭＩＮであった場合には、Ｓ２９０〜Ｓ３１０の処理によりベルト故障フラグとアイドルストップ禁止フラグをそれぞれ１に設定し、ベルト故障の警報を発したのちＳ３２０にてベルト診断フラグを０にリセットして終了判定処理に移る。これは、スタータモータ３による始動が基準時間以内に正常に完了した場合には、エンジンには異常はなく、Ｓ２３０でのＭＧ＿ＴＩＭ＞ＭＧ＿ＭＡＸの結果からベルト装置５が故障していると判断できることによる。ベルト故障の場合はアイドルストップからの再始動が不能となるおそれがあるので、ベルト故障フラグが１となることに伴い、以後のＳ１１０での判定によりアイドルストップ制御が禁止されることになる。
【００２３】
Ｓ２８０にてＳＴＲ＿ＴＩＭ＞ＳＴＲ＿ＭＩＮであった場合には、これはベルト装置ではなくエンジン本体側に故障の可能性があると判断できることから、Ｓ２９０以降の処理を迂回し、Ｓ３２０でベルト診断フラグをリセットする処理のみを行ったのちに終了判定処理に移る。
【００２４】
上述の処理において、運転者がイグニッションスイッチ１７によりエンジンを停止させるまではＳ１００〜Ｓ３４０の間が繰り返され、運転者がエンジンを停止させたのちは、次回エンジン始動操作によりエンジン運転が開始されたときにＳ１０以下の処理が実行される。これによりエンジン運転の間にスタータモータ３とベルト装置５の異常が常時的に監視される。
【００２５】
なお、上述した実施の形態においては、スタータモータ３による始動時間ＳＴＲと判定基準値ＳＴＲ＿ＭＡＸとを比較し、モータジェネレータ２による始動時間ＭＧ＿ＴＩＭＥと判定基準値ＭＧ＿ＭＡＸとを比較し、一方の始動時間が一方の判定基準値より大きく、他方の始動時間が他方の判定基準値以下である場合に、スタータモータ３あるいはベルト機構５に故障が発生したと判断するようにしたが、一方の始動時間と一方の判定基準値との差異と、他方の始動時間と他方の判定基準値との差異が比例的な関係にない場合、例えば前者の差異に対して後者の差異が大きい場合や、前者の差異に対して後者の差異が小さい場合には、スタータモータ３あるいはベルト機構５に故障が発生したと判断するようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を適用したエンジンの一実施形態の概略構成図。
【図２】本発明の実施形態の制御動作内容を表す第１の流れ図。
【図３】本発明の実施形態の制御動作内容を表す第２の流れ図。
【符号の説明】
１ エンジン本体
２ モータジェネレータ（第１のモータ）
３ スタータモータ（第２のモータ）
４ コントローラ（始動制御装置）
５ ベルト機構
６ インバータ
７ 高圧バッテリ
１１ 低圧バッテリ
１７ イグニッションスイッチ
１８ バッテリコントローラ
１９ 警報装置
２０ 車速センサ
２１ ブレーキセンサ
２２ アクセルセンサ
２３ 水温センサ

Claims (8)

1. 第１のモータにより発生するトルクをベルト機構を介してエンジンに伝達する第１の始動装置と、
   第２のモータにより発生するトルクを運転者の始動操作に応動するスタータ機構を介してエンジンに伝達する第２の始動装置と、
   イグニッションスイッチがオフからオンとなった場合に前記第２の始動装置により前記エンジンを始動させ、このエンジン始動後に所定のエンジン自動停止条件が成立した場合にはエンジンを自動停止させると共に、このエンジンの自動停止後に所定のエンジン再始動条件が成立した場合には前記第１の始動装置により前記エンジンを自動再始動させる始動制御装置と、
   前記各始動装置によるエンジン始動開始から始動完爆までの時間を計測および記憶する始動時間計測装置と、
   第１の始動装置による始動時間と第２の始動装置による前記始動時間との関係に基づいて第１または第２の始動装置の故障発生を判定する故障判定装置と、
   を備えたことを特徴とするエンジン始動装置。
2. 前記故障判定装置は、
   第１の始動装置の故障発生を判定するための第１の判定基準値と、第２の始動装置の故障発生を判定するための第２の判定基準値とを有し、
   何れか一方の始動装置による始動時間がその判定基準値よりも大であり、かつ他方の始動装置による始動時間がその判定基準値以下である場合には、前記始動時間が判定基準値よりも大である始動装置の故障発生と判定する請求項１に記載のエンジン始動装置。
3. 前記始動制御装置は、
   第１の始動装置による始動時間が第１の判定基準値よりも大きい場合には、次回のエンジン自動停止後のエンジン再始動時に第２の始動装置による始動を行わせると共に、
   前記故障判定装置は、
   当該第２の始動装置による始動時間が第２の判定基準値以下である場合にはベルト機構の故障発生と判定する請求項１に記載のエンジン始動装置。
4. 前記始動制御装置は、
   ベルト機構の故障発生を判定したときには以後のエンジン自動停止を禁止する請求項３に記載のエンジン始動装置。
5. 前記所定のエンジン自動停止条件は、前記エンジンを搭載した車両が一時的に停止したと判断できる条件であり、前記所定のエンジン再始動条件とは、前記所定のエンジン自動停止条件が成立後、運転者による発進要求があると判断できる条件である請求項１から請求項４のいずれかに記載のエンジンの始動装置。
6. 前記始動制御装置は、
   第２の始動装置に故障が発生していないときには前記イグニッションスイッチがオフからオンとなった場合に第２の始動装置によりエンジン始動を行い、
   第２の始動装置に故障が発生しているときには前記イグニッションスイッチがオフからオンとなった場合に第１の始動装置によりエンジン始動を行う請求項１に記載のエンジン始動装置。
7. 前記故障判定装置は、
   故障発生を判定したときに警報を発する警告装置を備える請求項１から請求項７のいずれかに記載のエンジン始動装置。
8. 前記第１モータはエンジン駆動により発電する機能を有するモータジェネレータ、第２モータは主としてエンジン始動に用いるスタータモータであリ、前記モータジェネレータはその発生電力を蓄える高圧電源により作動し、前記スタータモータは前記高圧電源よりも低圧の電源により作動する請求項１に記載のエンジン始動装置。

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