JP2006220113A - エンジンの制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】アイドルストップシステムを備えた車両の再始動用電動機６の連続通電異常に対策する。
【解決手段】再始動用電動機６の消費電流を監視し、エンジン１の再始動後に当該消費電流を検出したときは、連続通電異常を生じているとして、エンジンのアイドル回転数を高めにする。
【選択図】 図１

Description

本発明はエンジンの制御装置に関するものである。

車両が信号待ち等により一時停止したときにエンジンを自動的に停止させ、ドライバがアクセルペダルを踏み込んだときにバッテリから再始動用電動機に給電してエンジンを再始動させる所謂アイドルストップシステムは一般に知られている。また、かかるアイドルストップシステムにおいて、上記再始動用電動機による始動開始から完爆までの時間が基準値を越えたときに、該再始動用電動機の作動不良又は再始動用伝動ベルトの異常と判定することも知られている（特許文献１参照）。
特開２００４−３２４４４６号公報

上記アイドルストップシステムに関しては、その信頼性向上のために、制御手段の故障、或いはスイッチ系統の故障等により、エンジン完爆後も再始動用電動機に通電されたままになるという問題にも対処することが望まれる。すなわち、再始動用電動機はその消費電流が多いことから、上述の如き連続通電異常を生ずると、給電線が異常に発熱してその電線の被覆が溶けるおそれがある。特に上記連続通電異常を生じている状態でエンジンのアイドル運転が行なわれると、再始動用電動機の負荷が大きくなってその消費電流が多くなるから、上記給電線の異常発熱が問題になる。なお、アイドルストップシステムを備えた車両であっても、バッテリ残存容量が不足している場合、或いは車両用電気負荷による消費電流が多い場合等においては、アイドルストップが禁止され、停車状態でもアイドル運転がなされることがある。

そうして、上記連続通電異常はエンジンが完爆した後の問題であるから、再始動用電動機による始動開始から完爆までの時間に基いて異常判定を行なう上記特許文献１に記載の技術では対応できない。

そこで、本発明は、上記再始動用電動機の連続通電異常の問題に対策することを課題とする。

本発明は、このような課題に対して、エンジン再始動後の再始動用電動機の消費電流に基いて故障判定を行なうようにした。

請求項１に係る発明は、車両のエンジン運転中に所定の停止条件が成立したときに該エンジンを停止させる自動停止手段と、該エンジン停止後、所定の再始動条件が成立したときにバッテリから再始動用電動機に給電して上記エンジンを再始動させる再始動手段とを備えたエンジンの制御装置において、
上記再始動用電動機の作動時の消費電流に関連するパラメータ値を検出するパラメータ値検出手段と、
上記エンジンの再始動後、上記パラメータ値に基いて上記消費電流が検出されたときに、上記再始動用電動機及び再始動手段の少なくとも一方が故障していると判定する故障判定手段とを備えていることを特徴とする。

すなわち、エンジンの再始動後も再始動用電動機の作動に伴う消費電流が検出されるということは、当該再始動電動機に連続通電異常を生じているということである。それは、再始動用電動機の接点に異常を生じている、或いは再始動手段を構成する制御手段から再始動用信号が出たままの状態になっている、或いは制御手段から再始動用電動機に至る信号線上で異常を生じている、という結果と考えられる。そうして、本発明によれば、再始動用電動機の消費電流を監視するようにしたから、上記連続通電異常の発生を的確に捉えることができ、大事に至る前にこれを防ぐ上で有利になる。

請求項２に係る発明は、請求項１において、
上記故障判定手段によって故障と判定されたときに、該故障を当該車両の乗員に報知する報知手段を備えていることを特徴とする。

従って、上記連続通電異常を生じていることを乗員が知ることができ、大事に至る前にこれを防ぐ上で有利になる。

請求項３に係る発明は、請求項１又は請求項２において、
上記エンジンのアイドル運転を検出するアイドル検出手段と、
上記故障判定手段によって故障が判定されているとき、上記アイドル検出手段によって上記エンジンのアイドル運転が検出されたときは、該エンジンのアイドル回転数を非故障時よりも高くするアイドル回転数制御手段とを備えていることを特徴とする。

すなわち、アイドル運転時はエンジン回転数が低いので再始動用電動機の負荷（発生トルク）が大きくなり、それだけ消費電流も多くなる。従って、バッテリから再始動用電動機に延びる給電線が熱を帯びてその被覆が溶けやすくなる。そこで、本発明は、そのような場合、アイドル回転数を非故障時よりも高くして再始動用電動機の負荷を下げるようにしたものである。よって、上記消費電流が少なくなるから、上記給電線がオーバーヒートになることを避けることができる。

請求項４に係る発明は、請求項３において、
上記パラメータ値検出手段は、上記バッテリの放電電流を上記パラメータ値として検出するものであり、
上記故障判定手段は、上記エンジン再始動後の上記アイドル運転が検出されているときの上記バッテリ放電電流に基いて上記消費電流の有無を検出することを特徴とする。

バッテリの放電電流に基いて再始動用電動機で電流が消費されているか否か、すなわち、上記連続通電異常を生じているか否かを判定する場合、エンジン回転数が高いときは再始動用電動機の消費電流が少なく、当該連続通電異常を生じているか否かを判別することが難しい。特に、エンジンで駆動される発電機が設けられている場合、エンジン回転数が高くなると、発電機の出力が大きくなるのでバッテリの放電電流が少なくなり、上記判別が難しくなる。

これに対して、エンジン再始動後のアイドル運転が検出されているときは、発電機の出力電流は少なくなる一方、連続通電異常を生じているときは、再始動用電動機の消費電流が多くなるから、バッテリ放電電流が多くなる。この点に鑑み、本発明では、アイドル運転時のバッテリ放電電流に基いて上記消費電流の有無を検出するようにしたものである。従って、上記故障の有無に関して誤判定することを避ける上で有利になる。

以上のように本発明によれば、エンジン再始動後に再始動用電動機で電流が消費されているか否かを検出するようにし、その消費電流の存在が検出されたときに、再始動用電動機及び再始動手段の少なくとも一方が故障していると判定するようにしたから、再始動用電動機に対する連続通電異常の有無を的確に捉えることができ、大事に至る前にこれを防ぐ上で有利になる。

また、上記故障と判定されたときに、該故障を当該車両の乗員に報知する報知手段を備えているものによれば、上記連続通電異常を生じていることを乗員が知ることができ、大事に至る前にこれを防ぐ上で有利になる。

また、上記故障が判定されているとき、エンジンのアイドル運転が検出されたときは、該エンジンのアイドル回転数を非故障時よりも高くするものによれば、それによって、上記再始動用電動機の消費電流が少なくなるから、該再始動用電動機の給電線の異常発熱を防ぐことができる。

また、エンジン再始動後のアイドル運転が検出されているときのバッテリ放電電流に基いて上記再始動用電動機の消費電流の有無を検出するものによれば、該消費電流の有無を確実に捉える上で有利になり、誤判定を避けることができる。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。

図１はエンジンの制御装置の全体構成を概略的に示したものである。同図において、１はアイドルストップシステムを備えた車両のエンジン、２は車両用電気負荷（図示省略）に給電するためのバッテリ、３はエンジン１によって駆動され上記電気負荷及びバッテリに給電する発電機、４はエンジン１をキースイッチ５で始動するためのキー始動用電動機（スタータ）、６は後述のエンジン自動停止後の再始動用電動機、７はエンジン１の再始動などエンジン制御を司るマイクロコンピュータを利用した制御手段である。

再始動用電動機６には、モータ本体１１と、バッテリ２の＋極端子に給電線１２で繋がるＢ端子リレー接点１３とが設けられている。Ｂ端子リレー接点１３のリレーコイルに繋がる信号線には該リレーコイルに対する通電をオン・オフするＳ端子リレー接点１４が設けられ、該Ｓ端子リレー接点１４に対する通電を制御手段７によって制御するようになっている。なお、Ｓ端子リレー接点１４のリレーコイルに対する信号線は図示を一部省略している。

＜制御手段について＞
制御手段７は、アイドルストップシステムの制御手段として働く他、再始動用電動機６の連続通電異常故障を判定する故障判定手段、エンジン１のアイドル運転を検出するアイドル検出手段、故障判定時にアイドル回転数を変更するアイドル回転数制御手段等として働く。また、当該エンジンの制御装置は、上記故障判定時にそのことを車両の乗員に知らせる報知手段１５を備えている。

そうして、上記アイドルストップシステムの制御のために、車両状態検出手段１６が設けられ、また、上記連続通電異常故障の判定のために、再始動用電動機６の作動時の消費電流に関するパラメータ値を検出する手段として、バッテリ２の−極（マイナス極）に接続されたバッテリ放電電流検出手段１７が設けられている。これら運転状態検出手段１６及び放電電流検出手段１７の検出信号は制御手段７に与えられ、制御手段７からエンジン１の燃料噴射弁、点火コイル、Ｓ端子リレー接点１４、エンジン１の吸入空気量調節手段、発電機３、報知手段１５等に制御信号が与えられるようになっている。また、制御手段７にはバッテリ２の＋極からバッテリ残存容量監視用の信号が与えられるようになっている。

アイドルストップシステムについて説明すると、これは、エンジン運転中に所定の一時停止条件が成立したときにエンジン１を停止させ、該エンジン停止後、所定の再始動条件が成立したときに、Ｓ端子リレー接点１４に通電することにより、エンジン１を再始動用電動機６によって再始動させるものである。すなわち、Ｓ端子リレー接点１４がオンになることにより、Ｂ端子リレー接点１３がオンになる。それによって、モータ本体１１がバッテリ２からの給電により作動してエンジン１を始動させる。従って、制御手段７はエンジン自動停止手段を構成し、この制御手段７及びＳ端子リレー接点１４は再始動手段を構成している。

所定の一時停止条件とは、エンジン１のアクセル開度（又はスロットル開度）が全閉である、車両のブレーキ踏込み量が所定値以上である、並びに車速が零である、という３条件が共に成立し、且つ予め設定されたアイドルストップ禁止条件が成立していないことである。アイドルストップ禁止条件とは、バッテリ２の残存容量が所定値以下である、或いは停車状態での車両用電気負荷による消費電流が多い（例えば、車室空調の目標温度と実際の検出温度との差が所定値以上になっている）等である。この停止条件の成立判定のために、車両状態検出手段１６としてアクセル開度センサ、ブレーキセンサ、車速センサ、温度センサ等が設けられている。所定の再始動条件とは、アクセル開度が所定値以上及びブレーキペダルの踏み込みが零という両条件が共に成立することである。エンジン１の停止は全気筒の燃料カット及び点火停止により行なわれる。

次に制御手段７による上記連続通電異常故障の判定について説明すると、放電電流検出手段１７によって検出されるバッテリ放電電流が所定電流値を越えたときに、再始動用電動機６に対する連続通電異常の故障を生じていると判定される。

本実施形態では、誤判定を生じないように、エンジン再始動後のアイドル運転時にバッテリ放電電流に基いて当該故障の有無を判定するようになっている。すなわち、アイドル検出手段は、エンジン回転センサの出力に基づき、エンジン回転数が所定のアイドル回転数になっているか否かを検出する。そうして、上記所定電流値（閾値）としては、アイドル運転時に車両用電気負荷による消費電流の変動幅及び発電機出力電流の変動幅を考慮して想定されるバッテリ放電電流の最大値よりも高い電流値が与えられる。

すなわち、アイドル運転時に再始動用電動機６が作動している場合の消費電流は、該再始動用電動機６が作動していないときのバッテリ放電電流の変動幅よりも大きい。従って、上記電流値（閾値）を上述の如く定めたとき、実際のバッテリ放電電流が当該電流値を越えるときは再始動用電動機６が作動している（連続通電異常を生じている）、と判定することができる。

上記故障判定時のアイドル回転数制御手段は、図２に示すように、アイドル回転数を通常時（非故障時）ＩＤから故障時ＩＤに上昇させる。なお、「ＩＤ」はアイドル回転数を意味する。このアイドルアップにより、再始動用電動機６の消費電流は低下することになる。アイドルアップ幅は例えば２００ｒｐｍ乃至３００ｒｐｍの範囲より適宜設定することができるが、上記バッテリ放電電流の大きさに応じて変更するようにしてもよい。つまり、バッテリ放電電流が多いほどアイドルアップ幅を大きくする、或いはバッテリ放電電流が所定値以下になるようにアイドルアップする、という制御である。

このアイドルアップは、エンジン１の吸入空気量調節手段によって吸入空気量を増量させることにより行なうことができる。例えば、エンジン１のスロットル開度を大きくする、或いはスロットル弁をバイパスする通路にバイパス弁を設けている場合には該バイパス弁の開度を大きくする、という制御である。ディーゼルエンジンであれば、燃料噴射量を増量することによってアイドルアップすることができる。

報知手段１５としては、ワーニングランプ、音声報知、ナビゲーションシステム等で採用されているディスプレイへの表示等を採用することができる。

図３は上記制御のフローを示す。スタート後のステップＳ１において車両の運転状態、バッテリ放電電流、エンジン回転数等の検出値を読込み、続くステップＳ２においてエンジン１の一時停止条件が成立（アクセル開度全閉、ブレーキ踏込み所定値以上、車速零の３条件が成立し且つアイドルストップ禁止条件が不成立）しているか否かが判定される。一時停止条件が成立しているときはステップＳ３に進んで燃料及び点火をカットしてエンジン１を停止させる。続くステップＳ４でエンジン再始動条件（アクセル開度所定値以上、ブレーキオフの２条件）が零が成立しているか否かが判定され、成立している場合にはステップＳ５に進んで再始動用電動機６が駆動されてエンジン１が再始動される。

続くステップＳ６で再始動が完了した（エンジン回転数が通常時ＩＤ以上に上昇した）か否かが判定される。再始動が完了しているときはステップＳ７に進んで再始動用電動機６を停止（Ｓ端子リレー接点１４のリレーへの通電を停止）させた後、ステップＳ８に進んでエンジン１が停車状態でのアイドル運転状態にあるか否かが判定される。この停車アイドルは、ブレーキ踏込み量が所定値未満になっていることにより、或いはアイドルストップ禁止条件の成立により、アイドルストップが行なわれていない状態である。

そうして、停車状態でのアイドル運転であれば、ステップＳ９に進んでバッテリ放電電流Ｉが所定電流値以下であるか否かが判定される。バッテリ消費電流Ｉが所定電流値を超えている場合は、再始動用電動機６に関して連続通電異常を生じている（制御手段７から再始動信号が出たままになっている、Ｓ端子リレー接点１４が閉じたままになっている、或いはＢ端子リレー接点１３が閉じたままになっている）として、ステップＳ１０に進んで報知手段１５による故障報知がなされるとともに、続くステップＳ１１でエンジン１の吸入空気量を増量することによりアイドル回転数が高められる。バッテリ消費電流Ｉが所定電流値以下であれば、故障報知はなされない（ステップＳ１２）。

以上のように、上記連続通電異常時にはアイドル回転数が上昇するから、再始動用電動機６の負荷が小さくなって、図２に示すようにその消費電流が少なくなり、給電線１２の異常発熱による損傷が防止される。

なお、上記実施形態ではバッテリ放電電流から再始動用電動機６の消費電流を間接的に捉えるようにしたが、給電線１２に電流センサを設けて再始動用電動機６の消費電流を直接監視するようにしてもよい。

本発明に係るエンジンの制御装置の構成を示す図である。 エンジンのアイドル回転数と再始動用電動機の消費電流との関係を示すグラフ図である。 本発明に係る制御のフロー図である。

符号の説明

１ エンジン
２ バッテリ
３ 発電機
６ 再始動用電動機
７ 制御手段
１２ 給電線
１３ Ｂ端子リレー接点
１４ Ｓ端子リレー接点
１５ 報知手段
１６ 車両状態検出手段
１７ バッテリ放電電流検出手段（パラメータ値検出手段）

Claims (4)

1. 車両のエンジン運転中に所定の停止条件が成立したときに該エンジンを停止させる自動停止手段と、該エンジン停止後、所定の再始動条件が成立したときにバッテリから再始動用電動機に給電して上記エンジンを再始動させる再始動手段とを備えたエンジンの制御装置において、
   上記再始動用電動機の作動時の消費電流に関連するパラメータ値を検出するパラメータ値検出手段と、
   上記エンジンの再始動後、上記パラメータ値に基いて上記消費電流が検出されたときに、上記再始動用電動機及び再始動手段の少なくとも一方が故障していると判定する故障判定手段とを備えていることを特徴とするエンジンの制御装置。
2. 請求項１において、
   上記故障判定手段によって故障と判定されたときに、該故障を当該車両の乗員に報知する報知手段を備えていることを特徴とするエンジンの制御装置。
3. 請求項１又は請求項２において、
   上記エンジンのアイドル運転を検出するアイドル検出手段と、
   上記故障判定手段によって故障が判定されているとき、上記アイドル検出手段によって上記エンジンのアイドル運転が検出されたときは、該エンジンのアイドル回転数を非故障時よりも高くするアイドル回転数制御手段とを備えていることを特徴とするエンジンの制御装置。
4. 請求項３において、
   上記パラメータ値検出手段は、上記バッテリの放電電流を上記パラメータ値として検出するものであり、
   上記故障判定手段は、上記エンジン再始動後の上記アイドル運転が検出されているときの上記バッテリ放電電流に基いて上記消費電流の有無を検出することを特徴とするエンジンの制御装置。

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