JP2008286117A - エンジン始動制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】バッテリの蓄電量が十分に確保されていない状況であってもエンジンの始動を良好に行うことができるエンジン始動制御装置を提供する。
【解決手段】バッテリ１０の電圧が所定電圧値以下である場合にのみ、「少蓄電量始動モード」でのエンジン始動動作を実行する。この「少蓄電量始動モード」では、クランキング中のエンジン回転数が下降から上昇に転じるタイミング付近でスタータリレー６をＯＮさせ、エンジン回転数が上昇から下降に転じるタイミング付近でスタータリレー６をＯＦＦさせる。これにより、バッテリ１０の蓄電量が比較的少ない状況であってもエンジンの始動が良好に行える。
【選択図】図１

Description

本発明は、自動車等に搭載されるエンジン（内燃機関）を始動させるための始動制御装置に係る。特に、本発明は、蓄電池（以下、バッテリと呼ぶ）の蓄電量が十分に得られていない状況での始動性の改善に関する。

従来より、自動車等に搭載されるエンジンの始動動作としては、例えば下記の特許文献１及び特許文献２に開示されているように、ドライバがイグニッションキーを回動操作したりスタートスイッチを押し込み操作（プッシュ式スタートシステムにおける操作）することに伴い、スタータリレーがＯＮ作動する。これに伴い、バッテリからスタータモータへの通電が開始され、このスタータモータの駆動によりエンジンのクランキングが行われる。そして、エンジンが燃焼運転を開始した（何れかの気筒が完爆状態に至った）ことを、エンジン回転数などから認識し、エンジンの燃焼運転が開始された後にスタータモータへの通電を解除するようにしている。

また、一般的に、上記クランキングを行ってもエンジンの燃焼運転が迅速に開始されない状況では、上記スタータモータへの通電は所定時間（例えば３０ｓｅｃ）は継続して行われるようになっている。

また、この種の始動制御装置において、始動性を良好に確保することに鑑みられたものとして下記の特許文献３が提案されている。

この特許文献３に開示されている始動制御装置は、上記クランキング時のエンジン回転数が所定回転数よりも高い状態が所定時間継続しない限りスタータモータの出力部をクランク軸から離脱させないようにしている。これにより、エンジン回転数の脈動の影響によって一時的にエンジン回転数が所定回転数よりも高くなっただけであって未だエンジンが燃焼運転を開始していないにも拘わらずスタータモータがクランク軸から離脱してしまうといった状況を回避している。
特開２００５−２０７２６３号公報 特開２００３−１３９０２９号公報 特許３０４４３３４号公報

しかしながら、上記特許文献３に開示されている始動制御装置は、バッテリの蓄電量が十分に確保されていることを前提とした上で、始動性を良好にするためのものであった。つまり、バッテリの蓄電量が十分に確保されていない状況では、クランキング時のエンジン回転数が上記所定回転数を超えない可能性があり、このような状況における始動性については何ら考慮されていなかった。

図８は、バッテリの蓄電量が十分に確保されていない状況でエンジン始動動作（クランキング）が行われた場合における、スタータリレーのＯＮ／ＯＦＦ作動状態、エンジン回転数の変化状態、バッテリ電圧の変化状態をそれぞれ示している。

この図８からも明らかなように、バッテリの蓄電量が十分に確保されていない状況でエンジン始動が行われると、そのクランキングが継続されるのに従ってバッテリ電圧が低下（バッテリの蓄電量が急激に減少）していき、スタータモータの回転速度も十分に得られなくなってエンジンが燃焼運転に達することなく停止してしまうといった状況を招く可能性が高かった。

そして、このようにしてエンジン始動に失敗すると、既にバッテリの蓄電量は殆ど無くなっているため、エンジン始動を再度行おうとしてもスタータモータの起動すらできないといった状況を招く可能性が高かった。

尚、本明細書において「バッテリの蓄電量が十分に確保されていない状況」とは、このように、従来のクランキング動作によってはエンジンの始動が良好に行えない状況にあることを意味する。

本発明の発明者は、このようにバッテリの蓄電量が十分に確保されていない状況での始動性を良好にすることについて考察を行った。そして、バッテリに残存している蓄電量を、クランキング状態にあるエンジンの状況に応じて効果的に配分することで始動性を良好に確保することについて検討し本発明に至った。

本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、バッテリの蓄電量が十分に確保されていない状況であってもエンジンの始動を良好に行うことができるエンジン始動制御装置を提供することにある。

−課題の解決原理−
上記の目的を達成するために講じられた本発明の解決原理は、エンジンのクランキング中の全期間に亘ってスタータリレーをＯＮ作動させるものではなく、そのクランキング状態（エンジン回転数の変動状態）に応じてスタータモータへ供給する電力を変化させるようにし、これにより、蓄電池の蓄電量が比較的少ない状況であってもエンジンの始動が良好に行われるようにしている。

−解決手段−
具体的に、本発明は、スタータリレーのＯＮ作動に伴って蓄電池からスタータモータに電力を供給し、このスタータモータの駆動によりエンジンをクランキングさせるエンジン始動制御装置を前提とする。このエンジン始動制御装置に対し、蓄電量認識手段と少蓄電量始動制御手段とを備えさせている。蓄電量認識手段は、上記蓄電池の蓄電量を認識するものである。そして、少蓄電量始動制御手段は、上記蓄電量認識手段の出力を受け、エンジンをクランキングさせる前段階における上記蓄電池の蓄電量が所定量以下であるときにのみ、エンジンのクランキング中にスタータモータへ供給する電力をエンジン回転数の変動に応じて変化させる「少蓄電量始動モード」での始動動作を実行する。

この特定事項により、エンジンを始動させる際における蓄電池の蓄電量が所定量以下であった場合、そのことが蓄電量認識手段によって認識される。そして、エンジンのクランキングが開始されると、少蓄電量始動制御手段は、スタータモータへ供給する電力をエンジン回転数の変動に応じて変化させる「少蓄電量始動モード」での始動動作を実行することになる。つまり、クランキング中の全期間に亘ってスタータリレーを連続してＯＮ作動させるのではなく、エンジン回転数の変動状態に応じてスタータリレーをＯＮ／ＯＦＦ作動させ、残存している蓄電量を有効に利用し且つ蓄電池の蓄電量が急激に低下してしまうことを阻止しながらクランキング動作を行う。具体的には、脈動しているエンジン回転数が上昇するタイミングで（例えば何れかの気筒が燃焼行程を開始する際に）スタータリレーをＯＮさせて、このエンジン回転数を燃焼運転の回転数（完爆状態の回転数）まで引き上げることが有効である。これにより、エンジンは迅速に完爆状態に至ることが可能になり、蓄電池の蓄電量が比較的低い状況であってもエンジンの始動を良好に行うことが可能になる。

尚、上記「少蓄電量始動モード」での始動動作は蓄電池の蓄電量が所定量以下であるときにのみに実行される（上記特許文献２では、この蓄電量が所定量以下であるときに限らず、エンジン回転数の変動に応じてスタータモータへの印加電圧を変化させている）。つまり、本発明では、蓄電池の蓄電量が十分である場合には通常の始動動作（クランキング中の全期間に亘ってスタータリレーを連続してＯＮ作動させる始動動作）を行うため、この場合の始動性は良好に確保されている。

また、上記目的を達成するための他の解決手段としては以下のものが挙げられる。つまり、スタータリレーのＯＮ作動に伴って蓄電池からスタータモータに電力を供給し、このスタータモータの駆動によりエンジンをクランキングさせるエンジン始動制御装置を前提とする。このエンジン始動制御装置に対し、蓄電量認識手段と少蓄電量始動制御手段とを備えさせている。蓄電量認識手段は、上記蓄電池の蓄電量を認識するものである。そして、少蓄電量始動制御手段は、上記蓄電量認識手段の出力を受け、スタータリレーを継続してＯＮさせてエンジンをクランキングさせている途中における上記蓄電池の蓄電量が所定量以下になったときにのみ、スタータモータへ供給する電力をエンジン回転数の変動に応じて変化させる「少蓄電量始動モード」での始動動作に切り換える。

この特定事項によれば、エンジンの始動前（クランキング開始前）においては蓄電池の蓄電量が十分に確保されており、クランキング動作が継続されることで蓄電池の蓄電量が所定量以下になるといった状況に対応することができる。つまり、クランキング動作の途中で、スタータモータへ供給する電力を通常の状態（スタータリレーを連続してＯＮ作動させる状態）からエンジン回転数の変動に応じて変化させる状態（少蓄電量始動モード）に切り換える。これにより、蓄電池の蓄電量に応じたクランキング動作を行い、蓄電池の蓄電量が無くなってしまうことを防止しながらも可能な限り短時間でエンジンを始動させることができる。

また、上記目的を達成するための更なる他の解決手段としては以下のものが挙げられる。つまり、スタータリレーのＯＮ作動に伴って蓄電池からスタータモータに電力を供給し、このスタータモータの駆動によりエンジンをクランキングさせるエンジン始動制御装置を前提とする。このエンジン始動制御装置に対し、上記スタータリレーを継続してＯＮさせるエンジンのクランキングを開始した後、所定時間を経過してもエンジンが燃焼運転を開始しない場合にのみ、スタータモータへ供給する電力をエンジン回転数の変動に応じて変化させる「少蓄電量始動モード」での始動動作に切り換える少蓄電量始動制御手段を備えさせている。

この特定事項によっても、エンジンの始動前（クランキング開始前）においては蓄電池の蓄電量が十分に確保されており、クランキング動作が継続されることで、蓄電池の蓄電量が少なくなってくる状況に対応することができる。そして、上記解決手段の場合と同様に、蓄電池の蓄電量に応じたクランキング動作を行い、蓄電池の蓄電量が無くなってしまうことを防止しながらも可能な限り短時間でエンジンを始動させることが可能になる。

上記各解決手段における少蓄電量始動制御手段の具体的な構成としては以下のものが挙げられる。つまり、少蓄電量始動制御手段を、スタータリレーのＯＮ／ＯＦＦをエンジン回転数の変動に応じて切り換えることによりスタータモータへ供給する電力を変化させる構成としている。そして、その電力供給の変化タイミングとしては、クランキング時においてエンジン回転数が下降から上昇に転じるタイミング付近でスタータリレーをＯＮしてスタータモータへの電力供給を開始する一方、エンジン回転数が上昇から下降に転じるタイミング付近でスタータリレーをＯＦＦしてスタータモータへの電力供給を停止するようにしている。

この構成によれば、例えば何れかの気筒が燃焼行程を開始してエンジン回転数が下降から上昇に転じるタイミング付近でスタータモータへの電力供給を開始することになる。つまり、この燃焼行程によってエンジン回転数が上昇するタイミングで、スタータモータへの電力供給により、エンジン回転数上昇をアシストすることになる。これにより、エンジン回転数が燃焼運転の回転数（完爆状態の回転数）まで引き上げられることになり、エンジンの始動が短時間で容易に行われる。このようなスタータモータへの電力供給動作は、エンジンが完爆状態に至るまでの各気筒の燃焼行程に対応して実行することが好ましい。

また、エンジン回転数が上昇から下降に転じるタイミング付近、例えば上記燃焼行程を行っていた気筒の燃焼行程終了タイミング付近でスタータモータへの電力供給を停止する。これは、このタイミングでスタータモータへの電力供給によってエンジン回転数を引き上げようとしても、エンジン回転数を燃焼運転の回転数（完爆状態の回転数）まで引き上げることは困難である可能性が高いため、このタイミングでは、蓄電量の浪費を解消するべく電力供給を停止している。これにより、蓄電池の蓄電量が早期のうちに無くなってしまうといったことを防止でき、上記スタータモータへの電力供給タイミングにおけるエンジン回転数上昇のためのアシスト力を高く維持することが可能になり、エンジンの始動性が良好に得られることになる。

上記各解決手段における少蓄電量始動制御手段の他の具体的な構成としては以下のものが挙げられる。つまり、スタータリレーのＯＮ／ＯＦＦ切り換えをＰＷＭ（Ｐｕｌｓｅ Ｗｉｄｔｈ Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）化により実行するよう構成している。そして、そのＰＷＭのデューティ比としては、クランキング時においてエンジン回転数が下降から上昇に転じるタイミング付近で上記ＰＷＭのデューティ比を比較的大きく設定する一方、エンジン回転数が上昇から下降に転じるタイミング付近では、上記エンジン回転数が下降から上昇に転じるタイミング付近よりも上記ＰＷＭのデューティ比を小さく設定している。

この構成によれば、例えば何れかの気筒が燃焼行程を開始し、エンジン回転数が下降から上昇に転じるタイミング付近においてスタータモータへの電力供給のためのデューティ比を大きく設定することになる。つまり、この燃焼行程によってエンジン回転数が上昇するタイミングで、スタータモータへの供給電力の増大により、エンジン回転数上昇をアシストすることになる。これにより、エンジン回転数が燃焼運転の回転数（完爆状態の回転数）まで引き上げられることになり、エンジンの始動が短時間で容易に行われる。

また、エンジン回転数が上昇から下降に転じるタイミング付近では上記デューティ比を小さく設定しているため、蓄電池の蓄電量が早期のうちに無くなってしまうといったことを防止でき、上記スタータモータへの供給電力増大タイミングにおけるエンジン回転数上昇のアシスト力を高く維持することが可能になり、エンジンの始動性が良好に得られることになる。

本発明では、エンジンのクランキング中の全期間に亘ってスタータリレーをＯＮ作動させるものではなく、そのクランキング時のエンジン回転数の変動状態に応じてスタータモータへ供給する電力を変化させるようにしている。これにより、蓄電池の蓄電量が比較的少ない状況であっても、この蓄電池に残存している蓄電量を効果的に配分することで始動性を良好に確保することが可能になる。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。本実施形態は、自動車用多気筒エンジンを始動させるための始動制御装置であって、プッシュ式スタートシステムとして構成されたものに本発明を適用した場合について説明する。

また、本発明に係る複数の実施形態について説明する前に、エンジン始動制御装置のシステム構成について説明する。

−エンジン始動制御装置のシステム構成−
図１は、本実施形態におけるエンジン始動制御装置のシステム構成図である。このプッシュ式スタートシステムとして構成されたエンジン始動制御装置は、一般的に、シフトレバーがＰレンジまたはＮレンジに位置しており、且つドライバがブレーキペダルを踏み込んだ状態でスタートスイッチを押した場合に、エンジンを始動させるものである。

図１に示すように、本実施形態のエンジン始動制御装置は、自動車の電気系統のシステム全体の電源状態を制御する電源制御ＥＣＵ（パワーマネージメントＥＣＵとも呼ばれる）１、上記スタートスイッチ２、図示しないエンジンの駆動を制御するエンジンＥＣＵ３、電源リレー４、スタータモータ５、スタータリレー６、エンジン回転数センサ７、シフトポジションセンサ８、ブレーキスイッチ９、バッテリ１０を備えている。

上記スタートスイッチ２は、車両室内の運転席近辺に設けられたスイッチであり、例えばインストルメントパネルに設けられたモーメンタリ式の押しボタンスイッチによって構成されている。このスタートスイッチ２は、ドライバ（運転者）によって操作（プッシュ）されることによりオン状態となる。

電源制御ＥＣＵ１は、上記スタートスイッチ２およびバッテリ１０に接続されている。バッテリ１０は、車両に搭載され、例えばニッケル水素などの二次電池から成る。電源制御ＥＣＵ１は、バッテリ１０からの電力供給を受けて動作可能な状態となっており、スタートスイッチ２がオンされたことに応じて、電源リレー４の励磁回路を通電して、電源リレー４をオン状態にし、バッテリ１０からエンジンＥＣＵ３に電力を供給する。さらに、電源制御ＥＣＵ１は、エンジンＥＣＵ３に対し、エンジン始動時に、エンジンが燃焼運転を開始（完爆）した場合に始動完了信号などを出力するようになっている。

また、上記電源制御ＥＣＵ１は、バッテリ１０の蓄電量を認識する手段（蓄電量認識手段）として、このバッテリ１０の電圧値を監視するようになっている。

また、このエンジン始動制御装置は、スタータモータ５に対する電力の供給／非供給を切り換えるためのトランジスタ１２が備えられている。上記電源制御ＥＣＵ１には、このトランジスタ１２のベースが接続されており、この電源制御ＥＣＵ１から出力されるスタータ信号ＳＴＡによりトランジスタ１２がＯＮされる。トランジスタ１２のエミッタはバッテリ１０に接続され、コレクタは上記スタータリレー６に接続されている。運転者によるスタートスイッチ２の押し込み操作が行われると、スタータ信号ＳＴＡが出力され、それに伴いトランジスタ１２がＯＮする。これにより、スタータリレー６がＯＮし、バッテリ１０からスタータモータ５へ電力が供給されて、スタータモータ５が回転駆動し、エンジンのクランキングが行われる。尚、このスタータリレー６への通電動作の詳細については後述する。

エンジン回転数センサ７は、エンジンのクランキングが開始してエンジンが回転を始めると、そのエンジン回転数（例えばクランクシャフトの回転数）を検出する。また、このエンジン回転数センサ７は、検出したエンジン回転数の信号を上記電源制御ＥＣＵ１へ出力する。

電源制御ＥＣＵ１は、エンジン回転数センサ７からエンジン回転数信号を受けると、検出されたエンジン回転数と予め定めた所定の回転数（例えばアイドル回転数）との一致比較動作を行い、その比較結果に基づいてエンジンが完爆状態であるか否かを判定する。このとき、エンジン回転数が所定の回転数以上であれば、電源制御ＥＣＵ１は、エンジンが完爆状態であると判定し、エンジン始動が完了したと判断する。そして、電源制御ＥＣＵ１は、エンジン始動が完了したことに応じて、トランジスタ１２へのスタータ信号ＳＴＡの出力を停止する。これにより、スタータモータ５の回転が停止し、エンジン始動制御動作が終了する。

また、上記シフトポジションセンサ８は、運転者により操作されたシフトレバー（図示せず）の位置（シフトポジション）を検出し、その検出したシフトポジションを電源制御ＥＣＵ１へ出力する。ブレーキスイッチ９は、図示しないブレーキの踏み込み操作の有無を検出し、その検出結果を電源制御ＥＣＵ１へ出力する。

−エンジン始動動作の実施形態−
次に、上述の如く構成されたエンジン始動制御装置におけるエンジン始動動作に関する複数の実施形態について説明する。

（第１実施形態）
本実施形態は、上記スタータリレー６のＯＮ／ＯＦＦをエンジン回転数の変動に応じて切り換えることによりスタータモータへ供給する電力を変化させるようにしたものである。

具体的には、上述した如く電源制御ＥＣＵ１により監視されているバッテリ１０の電圧値が所定電圧値を超えている場合には、通常のクランキング動作を行う。つまり、エンジンのクランキング中の全期間に亘ってスタータリレー６をＯＮ作動させ、スタータモータ５を連続駆動させるクランキング動作を実行する。

これに対し、上記監視されているバッテリ１０の電圧値が所定電圧値以下である場合には、本実施形態において特徴とする動作である「少蓄電量始動モード」での始動動作が実行されることになる（少蓄電量始動制御手段による始動動作）。つまり、エンジンのクランキング中の全期間に亘ってスタータリレー６をＯＮ作動させるのではなく、そのクランキング状態（エンジン回転数の変動状態）に応じてスタータモータ５へ供給する電力を変化させるように、上記スタータリレー６のＯＮ／ＯＦＦ動作を行うようにしている。つまり、上記スタータ信号ＳＴＡの出力／非出力を切り換えることで、トランジスタ１２のＯＮ／ＯＦＦ切り換えを行うようにしている。

より具体的には、何れかの気筒が燃焼行程を開始して、エンジン回転数が下降状態から上昇状態に転じるタイミング付近でスタータモータ５への電力供給を開始するように、上記スタータ信号ＳＴＡを出力してスタータリレー６をＯＮさせる。一方、エンジン回転数が上昇状態から下降状態に転じるタイミング付近、例えば上記燃焼行程を行っていた気筒の燃焼行程終了タイミング付近でスタータモータ５への電力供給を停止するように、上記スタータ信号ＳＴＡの出力を停止してスタータリレー６をＯＦＦさせる。

図２は、本実施形態に係るエンジン始動動作の具体的な制御手順を示すフローチャートである。以下、このフローチャートを用いて、本実施形態におけるエンジン始動動作について説明する。

このエンジン始動動作にあっては、先ず、ステップＳＴ１において上述した如く電源制御ＥＣＵ１がバッテリ１０の電圧を監視（モニタ）する。これは、バッテリ１０の蓄電量を監視するための動作であって、この電圧値は蓄電量に略比例するので、この電圧を監視することでバッテリ１０の蓄電量を認識することが可能である。

そして、ステップＳＴ２において、ドライバによって上記スタートスイッチ２の押し込み操作がなされると、ステップＳＴ３に移り、上記モニタされたバッテリ１０の電圧が所定電圧値Ｖａ以下であるか否かを判定する。この所定電圧値Ｖａの値は、バッテリ１０の電圧がこの電圧値Ｖａ以下にあると、従来の通常の始動動作（スタータリレー５を連続してＯＮ作動させるクランキング動作による始動動作）では良好なエンジン始動が行えない程度の電圧値であって、実験的または経験的に設定される。

そして、このステップＳＴ３の判定において、バッテリ１０の電圧が所定電圧値Ｖａを超えているＮＯに判定されると、ステップＳＴ４に移り、「通常始動モード」でクランキングが開始される。つまり、従来と同様に、スタータリレー６を連続してＯＮ作動させるクランキング動作を開始する。これは、バッテリ１０の蓄電量が十分にあるため、「通常始動モード」でクランキングを開始してもエンジンの始動が迅速に行うことができる状態にあるためである。

一方、ステップＳＴ３の判定において、バッテリ１０の電圧が所定電圧値Ｖａ以下であるＹＥＳに判定されると、ステップＳＴ５に移り、上記「少蓄電量始動モード」での始動動作が実行されることになる。つまり、エンジンのクランキング中の全期間に亘ってスタータリレー６をＯＮ作動させるのではなく、そのクランキング状態（エンジン回転数の変動状態）に応じてスタータモータ５へ供給する電力を変化させるように、上記スタータリレー６のＯＮ／ＯＦＦ動作を行う。

即ち、上述した如く、エンジン回転数が下降状態から上昇状態に転じるタイミング付近でスタータリレー６をＯＮさせる一方、エンジン回転数が上昇状態から下降状態に転じるタイミング付近でスタータリレー６をＯＦＦさせるようにする。

このようにしてクランキング動作が開始された後、ステップＳＴ６に移り、エンジンの燃焼運転が開始されたか否か（エンジンは完爆状態に至ったか否か）を判定する。この判定は、上記エンジン回転数センサ７によって検出されるエンジン回転数が所定回転数（例えば８００ｒｐｍ）に達したか否かによって行われる。

エンジンの燃焼運転が開始され、ステップＳＴ６でＹＥＳに判定されると、ステップＳＴ７に移り、上記スタータ信号ＳＴＡの出力を停止してスタータリレー６をＯＦＦさせてクランキング動作を終了する。これによりエンジンはアイドリング運転へと移行することになる。

図３は、上記「少蓄電量始動モード」でエンジン始動動作が行われた場合における、スタータリレー６のＯＮ／ＯＦＦ動作、スタータモータ５の電流値の変動状態、エンジン回転数の変動状態、バッテリ電圧の変動状態をそれぞれ示すタイミングチャートである。

この図からも分かるように、エンジン回転数が下降状態から上昇状態に転じるタイミング（図中のタイミングＡ）付近でスタータリレー６をＯＦＦからＯＮに切り換え、スタータモータ５への電力供給を開始することでエンジン回転数を効果的に上昇させることができ、エンジン回転数が迅速に上記所定回転数（図中のエンジン回転数Ｎ：例えば８００ｒｐｍ）に達した状態となっている。特に、スタータリレー６のＯＮ動作に伴いスタータモータ５の電流値は突入電流（インラッシュカレント）として大きく得られることになるので、より効果的にエンジン回転数を上昇させることができる。

また、エンジン回転数が上昇状態から下降状態に転じるタイミング（図中のタイミングＢ）付近でスタータリレー６をＯＮからＯＦＦに切り換え、スタータモータ５への電力供給を停止している。このように、スタータリレー６のＯＮ動作が間欠的に行われているためバッテリ電圧の単位時間当たりの下降量も僅かである。

以上説明したように、本実施形態の始動制御動作によれば、スタータリレー６のＯＮ時には、燃焼行程によってエンジン回転数が上昇するタイミングでのスタータモータ５への電力供給により、このエンジン回転数上昇をアシストすることになる。これにより、エンジン回転数が燃焼運転の回転数（完爆状態の回転数）まで引き上げられることになり、エンジンの始動が短時間で容易に行われることになる。

また、エンジン回転数が上昇から下降に転じるタイミング付近、例えば上記燃焼行程を行っていた気筒の燃焼行程終了タイミング付近では上述した如くスタータリレー６をＯＦＦしてスタータモータ５への電力供給を停止する。これは、このタイミングでスタータモータ５への電力供給によってエンジン回転数を引き上げようとしてもエンジン回転数を燃焼運転の回転数（完爆状態の回転数）まで引き上げることは困難である可能性が高いため、このタイミングでは、蓄電量の浪費を解消するべく電力供給を停止するものである。これにより、バッテリ１０の蓄電量が早期のうちに無くなってしまうといったことを防止でき、上記スタータモータ５への電力供給タイミングにおけるエンジン回転数上昇のアシスト力を高く維持することが可能になり、エンジンの始動性が良好に得られることになる。

（第２実施形態）
本実施形態は、「少蓄電量始動モード」でエンジン始動を行う場合のスタータリレー６のＯＮ／ＯＦＦ動作が上述した第１実施形態のものと異なっている。その他の構成は、第１実施形態と同様であるので、ここでは、スタータリレー６のＯＮ／ＯＦＦ動作についてのみ説明する。

本実施形態では、「少蓄電量始動モード」におけるスタータモータ５への電力供給動作として、スタータリレー６のＯＮ／ＯＦＦ切り換えをＰＷＭ（Ｐｕｌｓｅ Ｗｉｄｔｈ Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）化して変化させる構成となっている。そして、そのＰＷＭのデューティ比としては、クランキング時においてエンジン回転数が下降から上昇に転じるタイミング付近でＰＷＭのデューティ比を比較的大きく設定する一方、エンジン回転数が上昇から下降に転じるタイミング付近では、上記エンジン回転数が下降から上昇に転じるタイミング付近よりも上記ＰＷＭのデューティ比を小さく設定している。

図４は、上記「少蓄電量始動モード」でエンジン始動動作が行われた場合における、スタータリレー６のＯＮ／ＯＦＦ動作、スタータモータ５の電流値の変動状態、エンジン回転数の変動状態、バッテリ電圧の変動状態をそれぞれ示すタイミングチャートである。この図からも分かるように、エンジン回転数が下降から上昇に転じるタイミング（図中のタイミングＡ）付近でスタータモータ５への電力供給のためのＰＷＭのデューティ比を大きく設定したことでエンジン回転数を上昇させることができ、エンジン回転数が迅速に上記所定回転数（図中のエンジン回転数Ｎ：例えば８００ｒｐｍ）に達した状態となっている。また、エンジン回転数が上昇から下降に転じるタイミング（図中のタイミングＢ）付近でスタータモータ５への電力供給のためのＰＷＭのデューティ比を小さく設定している。このように、スタータリレー６のＯＮ動作が間欠的に行われているためバッテリ電圧の単位時間当たりの下降量も僅かである。

以上説明したように、本実施形態の始動制御動作によれば、上記ＰＷＭのデューティ比を大きく設定したタイミングにおいてエンジン回転数上昇をアシストすることになる。これにより、エンジン回転数が燃焼運転の回転数（完爆状態の回転数）まで引き上げられることになり、エンジンの始動が短時間で容易に行われることになる。

（第３実施形態）
次に、第３実施形態について説明する。本形態は、上述した第１実施形態に係る「少蓄電量始動モード（以下、第１少蓄電量始動モードと呼ぶ）」と第２実施形態に係る「少蓄電量始動モード（以下、第２少蓄電量始動モードと呼ぶ）」とを選択的に実行するものである。

具体的には、クランキング開始前のバッテリ１０の電圧値に応じて、クランキング動作を行うモードとして、上記「通常始動モード」、「第１少蓄電量始動モード」、「第２少蓄電量始動モード」のうちの何れかが選択されるようになっている。

図５は、本実施形態に係るエンジン始動動作の制御手順を示すフローチャートである。以下、このフローチャートを用いて、本実施形態におけるエンジン始動動作について説明する。尚、この図５におけるステップＳＴ１〜ステップＳＴ４、ステップＳＴ６、ステップＳＴ７の各動作は、上述した第１実施形態に係る図２で示したフローチャートにおいて対応する同ステップ番号の動作と同様であるので、ここでの説明は省略する。

図５のステップＳＴ３において、バッテリ１０の電圧が所定電圧値Ｖａ以下であるＹＥＳに判定されると、ステップＳＴ１１に移り、上記モニタされたバッテリ１０の電圧が所定電圧値Ｖｂ（Ｖｂ＜Ｖａ）以下であるか否かを判定する。この所定電圧値Ｖｂの値は、バッテリ１０の電圧がこの電圧値Ｖｂ以下にあると、従来の通常の始動動作（スタータリレーを連続してＯＮ作動させるクランキング動作による始動動作）や、上記「第２少蓄電量始動モード」ではエンジン始動が行えない程度の電圧値であって、実験的または経験的に設定される。

そして、このステップＳＴ１１において、バッテリ１０の電圧が所定電圧値Ｖｂを超えているＮＯに判定されると、ステップＳＴ１２に移り、上記「第２少蓄電量始動モード」でクランキングが開始される。

一方、上記ステップＳＴ１１において、バッテリ１０の電圧が所定電圧値Ｖｂ以下であるＹＥＳに判定されると、ステップＳＴ１３に移り、上記「第１少蓄電量始動モード」でクランキングが開始される。

その他のステップの動作は上述した第１実施形態の場合と同様である。

このように、本実施形態では、バッテリ１０の電圧値が所定電圧値ＶａとＶｂとの間に存在する場合には、上記「第２少蓄電量始動モード」でのクランキング動作を行う。一方、バッテリ１０の電圧値が所定電圧値Ｖｂよりも低い場合には、上記「第１少蓄電量始動モード」でのクランキング動作を行うようにしている。

これは、「第２少蓄電量始動モード」に比べて「第１少蓄電量始動モード」の方が一時的に高いスタータモータ電流値（上記突入電流）を得ることができ、バッテリ１０の蓄電量が極めて少ない状況（第２少蓄電量始動モードでは始動できない程度の蓄電量）であっても、「第１少蓄電量始動モード」では始動できる可能性があるため、上記バッテリ１０の電圧値が所定電圧値Ｖｂよりも低い場合には、上記「第１少蓄電量始動モード」でのクランキング動作を行うようにしている。

尚、バッテリ１０の電圧値が所定電圧値ＶａとＶｂとの間に存在する場合に、上記「第２少蓄電量始動モード」でのクランキング動作を行う理由は以下のとおりである。上記「第１少蓄電量始動モード」では、スタータリレー６のＯＮ時に突入電流が発生してエンジン回転に挙動が生じる可能性があり、乗員に違和感を与えてしまう可能性がある。これに対し、「第２少蓄電量始動モード」によれば、ＰＷＭのデューティ比の設定により、上記エンジン回転の挙動を回避しながらエンジンの始動に至ることができて好ましいからである。

（第４実施形態）
次に、第４実施形態について説明する。本形態は、上述した第１実施形態に係る「少蓄電量始動モード（以下、第１少蓄電量始動モードと呼ぶ）」と第２実施形態に係る「少蓄電量始動モード（以下、第２少蓄電量始動モードと呼ぶ）」とを組み合わせることでエンジンの始動を確実に行わせるものである。

図６は、本実施形態に係るエンジン始動動作の制御手順を示すフローチャートである。以下、このフローチャートを用いて、本実施形態におけるエンジン始動動作について説明する。尚、この図６におけるステップＳＴ１〜ステップＳＴ４、ステップＳＴ６、ステップＳＴ７、ステップＳＴ１１〜ステップＳＴ１３の各動作は、上述した第１実施形態及び第３実施形態に係る図２及び図５で示したフローチャートにおいて対応する同ステップ番号の動作と同様であるので、ここでの説明は省略する。

図６のステップＳＴ４において、通常始動モードでクランキングが開始された後、ステップＳＴ２１に移り、エンジンの燃焼運転が開始されたか否か（エンジンは完爆状態に至ったか否か）を判定する。この判定も、上述と同様に、上記エンジン回転数センサ７によって検出されるエンジン回転数が所定回転数（例えば８００ｒｐｍ）に達したか否かによって行われる。

そして、エンジンの燃焼運転が開始されてＹＥＳに判定されると、ステップＳＴ７に移ってクランキングを終了する一方、エンジンの燃焼運転が開始されない状態では、ステップＳＴ２２に移り、モニタされているバッテリ１０の電圧が所定電圧値Ｖａ以下まで低下したか否かを判定する。そして、この判定がＮＯ（バッテリ１０の電圧が所定電圧値Ｖａを超えている）状態が維持されている間は、ステップＳＴ２１においてエンジンの燃焼運転が開始されたか否かの判定を継続する。そして、エンジンの燃焼運転が開始されないままバッテリ１０の電圧が所定電圧値Ｖａ以下になると、ステップＳＴ２２でＹＥＳ判定され、ステップＳＴ１２に移り、上記「第２少蓄電量始動モード」でクランキングが開始される。つまり、「通常始動モード」ではエンジンを始動できないと判断して「第２少蓄電量始動モード」に移る。

このステップＳＴ１２において、第２少蓄電量始動モードでクランキングが開始された後、ステップＳＴ２３に移り、エンジンの燃焼運転が開始されたか否か（エンジンは完爆状態に至ったか否か）を判定する。

そして、エンジンの燃焼運転が開始されてＹＥＳに判定されると、ステップＳＴ７に移ってクランキングを終了する一方、エンジンの燃焼運転が開始されない状態では、ステップＳＴ２４に移り、モニタされているバッテリ１０の電圧が所定電圧値Ｖｂ以下まで低下したか否かを判定する。そして、この判定がＮＯ（バッテリ１０の電圧が所定電圧値Ｖｂを超えている）状態が維持されている間は、ステップＳＴ２３においてエンジンの燃焼運転が開始されたか否かの判定を継続する。そして、エンジンの燃焼運転が開始されないままバッテリ１０の電圧が所定電圧値Ｖｂ以下になると、ステップＳＴ２４でＹＥＳ判定され、ステップＳＴ１３に移り、上記「第１少蓄電量始動モード」でクランキングが開始される。つまり、「第２少蓄電量始動モード」ではエンジンを始動できないと判断して「第１少蓄電量始動モード」に移り、この「第１少蓄電量始動モード」でクランキングが開始される。

その他のステップの動作は上述した各実施形態の場合と同様である。

本実施形態では、エンジンの始動前（クランキング開始前）においてはバッテリ１０の蓄電量が十分に確保されており、クランキング動作が継続されることでバッテリ１０の蓄電量が所定量以下になるといった状況であっても、上記モードの切り換え動作によってエンジンの始動に至ることができる。これにより、バッテリ１０の蓄電量に応じたクランキング動作を行い、バッテリ１０の蓄電量が無くなってしまうことを防止しながらも可能な限り短時間でエンジンを始動させることが可能になる。

（第５実施形態）
次に、第５実施形態について説明する。本形態も、上述した「第１少蓄電量始動モード」と「第２少蓄電量始動モード」とを組み合わせることでエンジンの始動を確実に行わせるものである。

図７は、本実施形態に係るエンジン始動動作の制御手順を示すフローチャートである。以下、このフローチャートを用いて、本実施形態におけるエンジン始動動作について説明する。尚、この図７におけるステップＳＴ１〜ステップＳＴ４、ステップＳＴ６、ステップＳＴ７、ステップＳＴ１１〜ステップＳＴ１３の各動作は、上述した第１実施形態及び第３実施形態に係る図２及び図５で示したフローチャートにおいて対応する同ステップ番号の動作と同様であるので、ここでの説明は省略する。

図７のステップＳＴ４において、通常始動モードでクランキングが開始されると、ステップＳＴ３１に移り、上記電源制御ＥＣＵ１に備えられていたタイマをスタートさせる。その後、ステップＳＴ３２に移り、エンジンの燃焼運転が開始されたか否か（エンジンは完爆状態に至ったか否か）を判定する。この判定も、上述と同様に、上記エンジン回転数センサ７によって検出されるエンジン回転数が所定回転数（例えば８００ｒｐｍ）に達したか否かによって行われる。

そして、エンジンの燃焼運転が開始されてＹＥＳに判定されると、ステップＳＴ７に移ってクランキングを終了する一方、エンジンの燃焼運転が開始されない状態では、ステップＳＴ３３に移り、上記タイマがタイムアップしたか否かを判定する。例えば、このタイマは１０ｓｅｃをカウントするとタイムアップするようになっている。この数値は任意に設定可能である。このステップＳＴ３３の判定がＮＯである状態（未だタイムアップしていない状態）が維持されている間は、ステップＳＴ３２においてエンジンの燃焼運転が開始されたか否かの判定を継続する。そして、エンジンの燃焼運転が開始されないままタイマがタイムアップすると、ステップＳＴ３３でＹＥＳ判定され、ステップＳＴ１２に移り、上記「第２少蓄電量始動モード」でクランキングが開始される。つまり、「通常始動モード」ではエンジンを始動できないと判断して「第２少蓄電量始動モード」に移る。

このステップＳＴ１２において、「第２少蓄電量始動モード」でクランキングが開始されると、ステップＳＴ３４に移り、上記タイマをスタートさせる。その後、ステップＳＴ３５に移り、エンジンの燃焼運転が開始されたか否か（エンジンは完爆状態に至ったか否か）を判定する。

そして、エンジンの燃焼運転が開始されてＹＥＳに判定されると、ステップＳＴ７に移ってクランキングを終了する一方、エンジンの燃焼運転が開始されない状態では、ステップＳＴ３６に移り、上記タイマがタイムアップしたか否かを判定する。例えば、このタイマも１０ｓｅｃをカウントするとタイムアップするようになっている。この数値も任意に設定可能である。このステップＳＴ３６の判定がＮＯである状態（未だタイムアップしていない状態）が維持されている間は、ステップＳＴ３５においてエンジンの燃焼運転が開始されたか否かの判定を継続する。そして、エンジンの燃焼運転が開始されないままタイマがタイムアップすると、ステップＳＴ３６でＹＥＳ判定され、ステップＳＴ１３に移り、上記「第１少蓄電量始動モード」でクランキングが開始される。つまり、「第２少蓄電量始動モード」ではエンジンを始動できないと判断して「第１少蓄電量始動モード」に移り、この「第１少蓄電量始動モード」でクランキングが開始される。

その他のステップの動作は上述した各実施形態の場合と同様である。

本実施形態では、エンジンの始動前（クランキング開始前）においてはバッテリ１０の蓄電量が十分に確保されており、クランキング動作が所定時間継続されてもエンジンの燃焼運転が開始されないといった状況であっても、上記モードの切り換え動作によってエンジンの始動に至ることができる。これにより、バッテリ１０の蓄電量が無くなってしまうことを防止しながらも可能な限り短時間でエンジンを始動させることが可能になる。

−その他の実施形態−
以上説明した各実施形態は、プッシュ式スタートシステムとして構成された始動制御装置に本発明を適用した場合について説明したが、これに限るものではなく、イグニッションキーをエンジンスタート位置に回動操作する始動制御装置に対しても本発明は適用可能である。

また、バッテリ１０の蓄電量を認識する手段（蓄電量認識手段）として、各実施形態ではバッテリ１０の電圧値を監視するようにしていたが、本発明はこれに限るものではなく、充放電状態の監視によりＳＯＣ（Ｓｔａｔｅ ｏｆ Ｃｈａｒｇｅ）を測定するようにしてもよい。

また、本発明が適用される車両に搭載されるエンジンとしては、ガソリンエンジンまたはディーゼルエンジンのいずれであってもよい。

実施形態におけるエンジン始動制御装置のシステム構成図である。 第１実施形態に係るエンジン始動動作の制御手順を示すフローチャート図である。 第１実施形態において「少蓄電量始動モード」でエンジン始動動作が行われた場合における、スタータリレーのＯＮ／ＯＦＦ動作、スタータモータの電流値の変動状態、エンジン回転数の変動状態、バッテリ電圧の変動状態をそれぞれ示すタイミングチャート図である。 第２実施形態における図３相当図である。 第３実施形態に係るエンジン始動動作の制御手順を示すフローチャート図である。 第４実施形態に係るエンジン始動動作の制御手順を示すフローチャート図である。 第５実施形態に係るエンジン始動動作の制御手順を示すフローチャート図である。 従来例においてバッテリの蓄電量が十分に確保されていない状況でクランキングが行われた場合における、スタータリレーのＯＮ／ＯＦＦ作動、エンジン回転数の変動状態、バッテリ電圧の変動状態をそれぞれ示すタイミングチャート図である。

符号の説明

１ 電源制御ＥＣＵ
５ スタータモータ
６ スタータリレー
１０ バッテリ（蓄電池）

Claims (7)

1. スタータリレーのＯＮ作動に伴って蓄電池からスタータモータに電力を供給し、このスタータモータの駆動によりエンジンをクランキングさせるエンジン始動制御装置において、
   上記蓄電池の蓄電量を認識する蓄電量認識手段と、
   この蓄電量認識手段の出力を受け、エンジンをクランキングさせる前段階における上記蓄電池の蓄電量が所定量以下であるときにのみ、エンジンのクランキング中にスタータモータへ供給する電力をエンジン回転数の変動に応じて変化させる「少蓄電量始動モード」での始動動作を実行する少蓄電量始動制御手段を備えていることを特徴とするエンジン始動制御装置。
2. スタータリレーのＯＮ作動に伴って蓄電池からスタータモータに電力を供給し、このスタータモータの駆動によりエンジンをクランキングさせるエンジン始動制御装置において、
   上記蓄電池の蓄電量を認識する蓄電量認識手段と、
   この蓄電量認識手段の出力を受け、スタータリレーを継続してＯＮさせてエンジンをクランキングさせている途中における上記蓄電池の蓄電量が所定量以下になったときにのみ、スタータモータへ供給する電力をエンジン回転数の変動に応じて変化させる「少蓄電量始動モード」での始動動作に切り換える少蓄電量始動制御手段を備えていることを特徴とするエンジン始動制御装置。
3. スタータリレーのＯＮ作動に伴って蓄電池からスタータモータに電力を供給し、このスタータモータの駆動によりエンジンをクランキングさせるエンジン始動制御装置において、
   上記スタータリレーを継続してＯＮさせるエンジンのクランキングを開始した後、所定時間を経過してもエンジンが燃焼運転を開始しない場合にのみ、スタータモータへ供給する電力をエンジン回転数の変動に応じて変化させる「少蓄電量始動モード」での始動動作に切り換える少蓄電量始動制御手段を備えていることを特徴とするエンジン始動制御装置。
4. 上記請求項１、２または３記載のエンジン始動制御装置において、
   少蓄電量始動制御手段は、スタータリレーのＯＮ／ＯＦＦをエンジン回転数の変動に応じて切り換えることによりスタータモータへ供給する電力を変化させる構成となっていることを特徴とするエンジン始動制御装置。
5. 上記請求項４記載のエンジン始動制御装置において、
   少蓄電量始動制御手段は、クランキング時においてエンジン回転数が下降から上昇に転じるタイミング付近でスタータリレーをＯＮしてスタータモータへの電力供給を開始する一方、エンジン回転数が上昇から下降に転じるタイミング付近でスタータリレーをＯＦＦしてスタータモータへの電力供給を停止する構成となっていることを特徴とするエンジン始動制御装置。
6. 上記請求項１、２または３記載のエンジン始動制御装置において、
   少蓄電量始動制御手段は、スタータリレーのＯＮ／ＯＦＦ切り換えをＰＷＭ化により実行する構成となっていることを特徴とするエンジン始動制御装置。
7. 上記請求項６記載のエンジン始動制御装置において、
   少蓄電量始動制御手段は、クランキング時においてエンジン回転数が下降から上昇に転じるタイミング付近で上記ＰＷＭのデューティ比を比較的大きく設定する一方、エンジン回転数が上昇から下降に転じるタイミング付近では、上記エンジン回転数が下降から上昇に転じるタイミング付近よりも上記ＰＷＭのデューティ比を小さく設定する構成となっていることを特徴とするエンジン始動制御装置。

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