JP2008291661A

JP2008291661A - 車両用エンジンの制御装置

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Publication number: JP2008291661A
Application number: JP2007135287A
Authority: JP
Inventors: Masayuki Tetsuno; 雅之鐵野; Masahiro Nagoshi; 匡宏名越
Original assignee: Mazda Motor Corp
Current assignee: Mazda Motor Corp
Priority date: 2007-05-22
Filing date: 2007-05-22
Publication date: 2008-12-04
Anticipated expiration: 2027-05-22
Also published as: JP4788660B2

Abstract

【課題】エンジンの始動不良の態様に応じて電動駆動装置の無駄な作動を防止すること。
【解決手段】自動停止したエンジン１を自動的に再始動する際に、スタータ３６の作動後に運転状態判定部１０１によって判定されたエンジン回転速度Ｎｅが０以下であって、給電状態判定部１０５によって判定されたスタータ３６への電圧（sub_vb）が、当該スタータ３６を作動するのに要する所定の始動可能電圧（sub_vb_min＋α）以上である場合には、スタータ３６を停止する。
【選択図】図９

Description

本発明は、所定の自動停止条件が成立したときにエンジンを自動停止させ、その後、所定の再始動条件が成立したときにエンジンを自動的に再始動させる車両用エンジンの制御装置に関し、特に、電動駆動装置を用いた車両用エンジンの制御装置に関する。

例えば、特許文献１、２に開示されているように、この種の車両用エンジンの制御装置において、所定のエンジン停止条件が成立したときにエンジンを自動停止し、該エンジンの自動停止後に所定の再始動条件が成立したときに、少なくともエンジン停止時に膨張行程にあった停止時膨張行程気筒で混合気を燃焼させてエンジンを再始動するものが知られている。ここで、自動停止／再始動制御を採用しているエンジンの制御システムにおいては、エンジンの自動再始動時に、エンジンをアシストする電動駆動装置としてのスタータを比較的頻繁に用いる必要がある。このため、特許文献１、２の構成では、メインバッテリとサブバッテリとを備えた２バッテリシステムを採用し、操縦者の操作（主としてイグニションスイッチの操作）に基づく通常始動と、制御に基づく自動再始動とで、始動時に電力を供給するバッテリを切り換えることにより、給電能力の向上を図っている。
特許第３８１２４５９号公報特開２００５−３６７９５号公報

上述した２バッテリシステムを採用しているにも拘わらず、再始動時のエンジンの始動不良は、しばしば生じることがあり、その原因によっては、速やかに電動駆動装置の運転を停止する方が好ましい場合もある。しかるに特許文献１、２に開示された構成では、エンジンの始動不良の態様に基づいて電動駆動装置を制御することができなかった。

本発明は上記不具合に鑑みてなされたものであり、エンジンの始動不良の態様に応じて電動駆動装置の無駄な作動を防止することのできる車両用エンジンの制御装置を提供することを課題としている。

上記課題を解決するために本発明は、所定の自動停止条件が成立したときにエンジンを自動停止させるとともに、所定の再始動条件が成立した際に自動停止後のエンジンを自動的に再始動する車両用エンジンの制御装置において、前記車両の運転状態を判定する運転状態判定部と、前記エンジンを駆動する電動駆動装置と、予め定められたアシスト条件に基づいて前記エンジンの再始動時に前記電動駆動装置の接続／遮断を制御する電動駆動装置制御部と、前記電動駆動装置に給電される電力の状態を判定する給電状態判定部とを備え、前記電動駆動装置制御部は、前記電動駆動装置の作動後に前記運転状態判定部によって判定されたエンジン回転速度が所定値以下であって、前記給電状態判定部によって判定された前記電動駆動装置への電圧が、当該電動駆動装置を作動するのに要する所定の始動可能電圧以上である場合には、前記電動駆動装置を停止するものであることを特徴とする車両用エンジンの制御装置である。この態様では、電動駆動装置の故障を判定し、その駆動を停止することができる。すなわち、電動駆動装置に所要の始動可能電圧の電力を供給しているにも拘わらず、エンジン回転速度が所定値以下である場合には、電動駆動装置の破損等が考えられるので、その場合には、電動駆動装置への給電を中止して、信頼性を確保することができるのである。

好ましい態様において、前記車両の電気負荷に給電する第１のバッテリと、前記電動駆動装置に給電する第２のバッテリと、前記第１、第２のバッテリと前記電動駆動装置との回路接続を切り換えることにより、前記第２のバッテリのみから前記電動駆動装置に給電する通常給電モードと、前記第２のバッテリとともに前記第１のバッテリからも前記電動駆動装置に給電する増強給電モードとに給電モードを択一的に切り換える切換手段とを備え、前記切換手段は、電動駆動装置が駆動される際に給電モードを通常給電モードに切り換えるものであり、前記電動駆動装置制御部は、前記電動駆動装置の作動後に前記運転状態判定部によって判定されたエンジン回転速度が所定値以下であって、前記給電状態判定部によって判定された前記第２のバッテリからの前記電動駆動装置への電圧が前記始動可能電圧以上である場合には、前記電動駆動装置を停止するものである。この態様では、第２のバッテリを電動駆動装置専用のバッテリとして特化し、バッテリ劣化による再始動不良を可及的に抑制することができる。他方、この第２のバッテリが劣化していないにも拘わらず、電動駆動装置の作動後にエンジンの回転速度が所定値以下である場合には、電動駆動装置の破損等が考えられるので、その場合には、電動駆動装置への給電を中止して、信頼性を確保することができる。

好ましい態様において、前記切換手段は、前記電動駆動装置の作動後に前記運転状態判定部によって判定されたエンジン回転速度が所定値以下であって、前記給電状態判定部によって判定された前記第２のバッテリからの前記電動駆動装置への電圧が前記始動可能電圧未満である場合には、給電モードを前記通常給電モードから前記増強給電モードに切り換えるものである。この態様では、第２のバッテリの劣化に起因して電動駆動装置の動作不良が考えられる場合に、第１のバッテリによって電動駆動装置を作動し、フォールトトレランス機能を奏することができる。すなわち、電動駆動装置の作動後にエンジン回転速度が所定値以下である場合に、第２のバッテリからの電動駆動装置への電圧が始動可能電圧未満であるときには、第２のバッテリが劣化または故障しているか、或いは、エンジンの自着火（Autoignition）に起因する電動駆動装置のロック（いわゆる温間ロック）が生じていると考えられるので、その場合には、第１のバッテリから電動駆動装置へ電力を供給することによって、電動駆動装置の駆動力を増強しているのである。

好ましい態様において、前記運転状態判定部は、前記電動駆動装置の作動後に前記運転状態判定部によって判定されたエンジン回転速度が所定値以下であって、前記給電状態判定部によって判定された前記第２のバッテリからの前記電動駆動装置への電圧が、所定の劣化判定電圧以下である場合には、次回以降の自動停止を中止するものである。この態様では、第２のバッテリの劣化が明らかな運転状態においては、エンジンの自動停止を中止することにより、エンジンのアイドリング運転を継続し、始動性を確保することができる。

好ましい態様において、前記切換手段は、エンジンのイグニションキースイッチの接続時にも給電モードを増強給電モードに切り換えるものである。この態様では、操縦者の操作に基づいてエンジンを始動する際にも、始動性を向上することができる。

以上説明したように本発明では、電動駆動装置に所要の始動可能電圧の電力を供給しているにも拘わらず、エンジン回転速度が所定値以下である場合には、電動駆動装置の破損等が考えられるので、そのような電動駆動装置の故障懸念がある場合には、当該電動駆動装置の作動を中止することができるという顕著な効果を奏する。

以下、添付図面を参照しながら本発明の好ましい実施の形態について説明する。

図１および図２は本発明に係る車両用エンジン１の概略構成を示す。

各図に示すエンジン１は、４サイクル火花点火式ガソリンエンジンであって、４つの気筒１２Ａ〜１２Ｄ（図２参照）が設けられている。また、各気筒１２Ａ〜１２Ｄの内部には、図略のコネクティングロッドによってクランクシャフト３に連結されたピストン１３が嵌挿されることにより、当該ピストン１３の上方に燃焼室１４が形成されている。各気筒１２Ａ〜１２Ｄに設けられたピストン１３は、所定の位相差をもってクランクシャフト３の回転に伴い上下運動を行うように構成されている。

一般的に、多気筒４サイクルエンジンにおいては、各気筒が所定の位相差をもって吸気、圧縮、膨張、排気の各行程からなる燃焼サイクルを行うようになっている。本実施形態の４気筒エンジンの場合、気筒列方向一端側から１番気筒１２Ａ、２番気筒１２Ｂ、３番気筒１２Ｃ、４番気筒１２Ｄと呼ぶと、１番気筒（＃１）、３番気筒（＃３）、４番気筒（＃４）、２番気筒（＃２）の順にクランク角で１８０度ずつの位相差をもって燃焼が行われるようになっている。さらに本実施形態では、エンジンの自動停止中に圧縮行程にあった気筒を停止時圧縮行程気筒、膨脹行程にあった気筒を停止時膨脹行程気筒と称する（同様に吸気行程にあった気筒を停止時吸気行程気筒、排気行程にあった気筒を停止時排気行程気筒と称する）。

シリンダヘッド１０には、各気筒１２Ａ〜１２Ｄの燃焼室１４の頂部に配置され、プラグ先端が燃焼室１４内に臨むように点火プラグ１５が設けられている。また、シリンダヘッド１０には、燃焼室１４の側方から内部に燃料を直接噴射する燃料噴射弁１６が設けられている。この燃料噴射弁１６は、図外のニードル弁およびソレノイドを内蔵し、エンジン制御ユニット１００の燃焼制御部１０２（図４参照）から入力されたパルス信号のパルス幅に対応する時間だけ駆動されて開弁し、その開弁時間に応じた量の燃料を上記点火プラグ１５の電極付近に向けて噴射するように構成されている。

また、各気筒１２Ａ〜１２Ｄの上部には、燃焼室１４に向かって開口する吸気ポート１７および排気ポート１８が設けられている。そして、これらのポート１７、１８と燃焼室１４との連結部分には、吸気バルブ１９および排気バルブ２０がそれぞれ装備されている。この吸気ポート１７および排気ポート１８には、吸気通路２１および排気通路２２が接続されている。吸気ポート１７に近い吸気通路２１の下流側は、図２に示すように、各気筒１２Ａ〜１２Ｄに対応して独立した分岐吸気通路２１ａに分岐しており、この各分岐吸気通路２１ａの上流端がそれぞれサージタンク２１ｂに連通している。このサージタンク２１ｂよりも上流側には共通吸気通路２１ｃが設けられている。この共通吸気通路２１ｃには、スロットルボディ２４が設けられている。スロットルボディ２４には、各気筒１２Ａ〜１２Ｄに流入する空気量を調整可能なスロットル弁２４ａとこのスロットル弁２４ａを駆動するアクチュエータ２４ｂと、アイドリング回転速度制御装置（ＩＳＣ：Idling Speed Control device）２４ｃとが設けられている。図示の実施形態において、ＩＳＣ２４ｃは、エンジン制御ユニット１００の燃焼制御部１０２（図４参照）によって開弁量を変更可能な電磁駆動式のものである。スロットル弁２４ａの上流側および下流側には、それぞれ吸気流量を検出するエアフローセンサ２５と、吸気圧力を検出する吸気圧センサ２６とが設置されている。

また、上記エンジン１には、図１に示すように、タイミングベルト等によりクランクシャフト３に連結されたオルタネータ２８が付設されている。このオルタネータ２８は、図略のフィールドコイルの電流を制御して出力電圧を調節することにより発電量を調整するレギュレータ回路２８ａを内蔵し、このレギュレータ回路２８ａに入力されるエンジン制御ユニット１００（図４参照）からの制御信号に基づき、車両の車両電気負荷８２（図３参照）および車載のバッテリ８０（図３参照）の電圧等に対応した発電量の制御が実行されるように構成されている。

またエンジン１には、電動駆動装置としてのスタータ３６が設けられている。このスタータ３６は、モータ３６ａ（電気モータ）とピニオンギア３６ｄとを有し、エンジン１を駆動するものである。ピニオンギア３６ｄの回転軸は、モータ３６ａの出力軸と同軸で、その回転軸に沿って往復移動する。またクランクシャフト３には、図略のフライホイールと、このフライホイールに固定されたリングギア３５が、回転中心に対して同心に設けられている。そして、このスタータ３６を用いてエンジンを始動する場合には、ピニオンギア３６ｄが所定の噛合位置に移動して、リングギア３５に噛合することにより、クランクシャフト３が回転駆動されるようになっている（クランキング）。

スタータ３６によってエンジンを始動させる形態には２通りある。第１の形態は運転者がイグニションキースイッチ３８（図４参照）を回してスタータ３６を駆動させ、それによってエンジン１を始動させるものであり、キー始動と呼ばれるものである。第２の形態は、エンジンの自動停止後の再始動時に、エンジン制御ユニット１００のスタータ制御部１０３（図４参照）が自動的にスタータ３６を駆動させ、それによってエンジン１を始動させるものである。

またエンジン１には、クランクシャフト３の回転角を検出する２つのクランク角センサ３０、３１が設けられている。一方のクランク角センサ３０から出力される検出信号（パルス信号）に基づいてエンジン回転速度Ｎｅが検出されるとともに、この両クランク角センサ３０、３１から出力される位相のずれた検出信号に基づいてクランクシャフト３の回転角度が検出されるようになっている。さらに、エンジン１には、吸気側カムシャフトの回転位置を検出するカム角センサ３２と、冷却水温度を検出する水温センサ３３と、運転者のアクセル操作量に対応したアクセル開度を検出するアクセル開度センサ３４とが設けられている。

図３は本実施形態に係る車両に搭載された電力供給システムの概略構成図である。

図３を参照して、同電力供給システムは、第１のバッテリ８０ａと第２のバッテリ８０ｂ（総称するときはのバッテリ８０という）とを備えている。

第１のバッテリ８０ａは車両電気負荷８２に常時接続され、これらに電力供給が可能である。車両電気負荷８２は第１負荷群８２ａ、第２負荷群８２ａ、第３負荷群８２ｃに大別される。第１負荷群８２ａは、一般的な電気負荷のうち、スタータ３６のクランキング時に電源電圧が一次的に低下することが望ましくない電気負荷である。具体的には、エアバッグコントロールユニット、ＥＨＰＡＳ（電子油圧式パワーステアリング）コントロールユニット、ナビゲーションシステム、オーディオ、各種メータ類等が挙げられる。第２負荷群８２ａは、一般的な電気負荷のうち、スタータ３６のクランキング時に電源電圧が一次的に低下してもあまり問題にならない電気負荷である。具体的には各種ライト、デフォッガ等が挙げられる。第３負荷群８２ｃは、エンジンの制御装置を搭載する当該車両特有の電気負荷である。具体的には坂道停車中に車両のずり下がりを防止するヒルホルダ、電動パワーステアリングのモータ等が挙げられる。ヒルホルダは、エンジン自動停止中にパワーブレーキが作動しないことをカバーするものであり、電動パワーステアリングは、エンジン自動停止中にＥＨＰＡＳ（電子油圧式パワーステアリング）が作動しないことをカバーするものである。

第１のバッテリ８０ａは、パワーリレー８５を介してスタータ３６に接続されている。従って、パワーリレー８５がオフのときにはスタータ３６への電力供給がなされず、パワーリレー８５がオンのときにはスタータ３６への電力供給が可能となる。さらに第１のバッテリ８０ａはオルタネータ２８に常時接続され、オルタネータ２８で発電された電気が第１のバッテリ８０ａに充電される。第１のバッテリ８０ａの電圧は、第１の電圧センサＳＷ１によって検出され、エンジン制御ユニット１００に入力されるようになっている。

第２のバッテリ８０ｂは、第１のバッテリ８０ａよりも少容量で、スタータ３６駆動専用のバッテリである。第２のバッテリ８０ｂはスタータ３６に常時接続され、電力供給が可能となっている。また第２のバッテリ８０ｂは、チャージリレー８７を介してオルタネータ２８と接続されている。これにより、チャージリレー８７がオンのとき、オルタネータ２８で発電された電気が第２のバッテリ８０ｂに充電される。第２のバッテリ８０ｂの電圧は、第２の電圧センサＳＷ２によって検出され、エンジン制御ユニット１００に入力されるようになっている。

キー始動時およびエンジン自動停止状態からクランキングによる再始動を行うとき、第２のバッテリ８０ｂからスタータ３６のモータ３６ａに電力が供給され、スタータ３６が駆動する。

クランキング時、スタータ３６での消費電力は比較的大きいので、第２のバッテリ８０ｂの電源電圧が一時的に大きく低下する（図５参照）。しかし車両電気負荷８２は、第１のバッテリ８０ａからの電力供給を受けているので、第２のバッテリ８０ｂの電圧低下の影響を受けない。これは特に電源電圧の低下が望ましくない第１負荷群８２ａに対して効果的である。

また、本実施形態に係る車両にはワーニング報知部９０が設けられている。これは、オイル切れ等、各種のワーニング（警告）を運転者に報知するものであり、一般的にはインスツルメントパネル内に列設されたワーニングランプ等である。

なお、図３に示すように、本実施形態に係るエンジン１は、自動変速機２とともにパワーユニットを構成している。

図４は、本発明に係る車両のエンジン制御ユニット１００を中心とする制御ブロック図である。図４では、特に本実施形態の説明に必要な部分のみを抽出して示している。

エンジン制御ユニット１００には、上述した各種のセンサやスイッチ類、すなわちエアフローセンサ２５、吸気圧センサ２６、クランク角センサ３０、３１、カム角センサ３２、水温センサ３３、アクセル開度センサ３４、イグニションキースイッチ３８、並びに第１、第２の電圧センサＳＷ１、ＳＷ２等の入力要素からの信号が入力される。

またエンジン制御ユニット１００は、その制御対象である燃料噴射弁１６、スロットル弁２４ａ、点火装置２７、オルタネータ２８、スタータ３６、車両電気負荷８２、パワーリレー８５およびチャージリレー８７等の出力要素に対して制御信号を出力する。

エンジン制御ユニット１００は、ＣＰＵ、メモリ、カウンタタイマ群、インターフェースおよびこれらを接続するバスを有するマイクロプロセッサで構成されている。そしてエンジン制御ユニット１００は、運転状態判定部１０１、燃焼制御部１０２、スタータ制御部１０３、オルタネータ制御部１０４、給電状態判定部１０５，電気負荷制御部１０６、リレー制御部１０７、並びにワーニング処理部１０８を論理的に構成している。

運転状態判定部１０１は、エアフローセンサ２５、吸気圧センサ２６、クランク角センサ３０、３１、カム角センサ３２、水温センサ３３、およびアクセル開度センサ３４からのセンサ信号に基づきピストン１３の位置や、筒内温度、或いはエンジン１が正転しているか否か等、種々の運転状態を判定するものである。この運転状態判定部１０１は、エンジン１が自動停止時しているときにおけるピストン１３の停止位置を判定するものでもある。さらに運転状態判定部１０１に判定される運転状態としては、予めメモリに記憶されたデータに基づいて推定される各気筒の筒内温度や、アシスト条件の成否も含まれる。アシスト条件とは、例えば、ピストン１３の停止位置が予めメモリに記憶された所定の停止位置から外れている場合等に、スタータ３６による始動アシストを要するとされる条件をいう。なお、本実施形態における運転状態判定部１０１は、エンジン制御ユニット１００のメモリ領域に設定されたアイドルストップ禁止フラグＦの更新制御を司るものでもあり、初期状態では、同フラグＦの値を０にし、所定の運転状態では、同フラグＦの値を１にする。アイドルストップ禁止フラグＦの値が０の場合、次に説明する燃焼制御部１０２は、所定の自動停止条件が成立することによって、エンジン１を自動停止させる。他方、アイドルストップ禁止フラグＦの値が１の場合、燃焼制御部１０２は、自動停止条件に拘わらず、エンジン１を自動停止しないように作動する。

燃焼制御部１０２は、エアフローセンサ２５、吸気圧センサ２６、クランク角センサ３０、３１、カム角センサ３２、水温センサ３３およびアクセル開度センサ３４からのセンサ信号に基づき、エンジン１の適正なスロットル開度（吸気量）、燃料噴射量とその噴射タイミング、および適正点火時期を設定し、その制御信号を燃料噴射弁１６、スロットル弁２４ａ（のアクチュエータ２４ｂ）、点火装置２７に出力する。この燃焼制御部１０２の機能により、エンジン制御ユニット１００は、全体として、所定の自動停止条件が成立したときにエンジン１を自動停止させ、停止後、所定の再始動条件が成立したときに、エンジン１を自動的に再始動させるように構成されている。本実施形態に係る再始動制御は、再始動条件が成立したときに、エンジン１の自動停止時に膨張行程にあった停止時膨張行程気筒１２Ｂ内での燃焼により自動的にエンジンを再始動させる燃焼再始動制御と、スタータ３６を併用するスタータ併用再始動制御と、スタータ３６のみにより強制的にエンジンを再始動させるスタータ始動制御とのいずれかの制御方法が選択され実行される。尤も、燃焼制御部１０２は、運転状態判定部１０１が設定されたアイドルストップ禁止フラグＦの値が１の場合は、自動停止条件が成立しても、エンジン１を自動停止させることはない。

スタータ制御部１０３は、キー始動時およびエンジン自動停止制御における再始動においてスタータ３６の駆動が必要とされたときにスタータ３６に駆動信号を送りスタータ３６を駆動させる。

オルタネータ制御部１０４は、オルタネータ２８の適切な発電量を設定し、その駆動信号を上記レギュレータ回路に出力する。通常は、出力電圧（レギュレート電圧）の目標値（例えば１３Ｖ）が設定され、エンジン回転速度等が変動してもその目標値を維持するように発電量をフィードバック制御する。またオルタネータ制御部１０４は、上記発電量制御において、オルタネータ２８の発電量自体を調節することによってエンジン１の負荷を変化させ、ピストン１３が再始動に適した適正範囲に停止するような制御を行っている。発電量制御が行われている間、出力電圧は電気負荷８２の消費電力に応じて変動する。

給電状態判定部１０５は、各電圧センサＳＷ１、ＳＷ２の検出値に基づき、各バッテリ８０ａ、８０ｂからの電圧を判定するものである。詳しくは後述するように、この給電状態判定部１０５は、各バッテリ８０ａ、８０ｂの劣化判定も実行する。

電気負荷制御部１０６は、運転者や搭乗者のスイッチ操作に基づき、或いは自動的に、車両電気負荷８２を作動させたりその作動状態を変化させたりする。スタータ駆動時にスタータ３６への電力供給をより多く確保するために、必要に応じて車両電気負荷８２への電力供給を遮断するように構成されている。

リレー制御部１０７は、図３に示すパワーリレー８５およびチャージリレー８７を必要に応じてオン／オフ制御することにより、スタータ３６への給電やバッテリ８０の充電制御を司るものである。

ワーニング処理部１０８は、運転状態判定部１０１が判定した運転状態が所定の場合にワーニング報知部９０を作動させるものである。

次に、給電状態判定部１０５による本実施形態に係るバッテリ８０の劣化判定について説明する。

図５は、バッテリの劣化判定を説明するためのタイミングチャートである。なお、図５では、バッテリの一例として、第２のバッテリ８０ｂのタイミングチャートを示しているが、第１のバッテリについても、同様の手法で劣化判定を行うことができるので、ここでは、第２のバッテリ８０ｂを例に挙げて説明する。

図５を参照して、スタータ３６のように、大電力を必要とする電気負荷に電力供給を開始すると、第２のバッテリ８０ｂは、規定電圧から急激に電圧降下を来たし、一定の過渡的な期間を経過した後、再び規定電圧に戻る挙動を示す。第２のバッテリ８０ｂが劣化していない正常時においては、過渡的に低下した電圧が所定の高さを維持して規定電圧に戻るのに対し、劣化を来している劣化時においては、過渡的に低下した電圧が、正常時よりも下回って低下することが分かっている。

そこで、本実施形態では、予め実験等でバッテリが劣化していないことを検出する始動可能電圧とバッテリの劣化を検出する劣化判定電圧とを設定し、これらの電圧と検出された電圧との比較でバッテリ８０の劣化状態を判定するようにしている。

始動可能電圧は、過渡的に電圧降下が生じた際の最小値（sub_vb_min）に補正値αを加えた値に設定される。電圧センサＳＷ１、ＳＷ２に検出された電圧が始動可能電圧以上であれば、バッテリ８０は正常であると判定される。なお、最小値（sub_vb_min）は、経過時間によって異なることから、本実施形態においては、電力供給を開始してから所定の経過時間（例えば１００ミリ秒）までの最小値をサンプリングして、サンプリングされた値の中で最も小さい値を基準に判定を実行するようにしている。

劣化判定電圧Ｖｓｔは、現在検出されている電圧（sub_vb）が取り得る所定の電圧（例えば６Ｖから８Ｖ）に設定される。電圧センサＳＷ１、ＳＷ２に検出された電圧（sub_vb）が劣化判定電圧Ｖｓｔ未満であれば、バッテリ８０は劣化していると判定される。

次にエンジン制御ユニット１００によって行われる自動停止制御について説明する。

図６および図７は、エンジン制御ユニット１００による制御、特に自動停止制御を中心とするフローチャートである。図６はエンジン１が停止するまでの制御、図７はその後の再始動の制御を示す。

図６を参照して、エンジン制御ユニット１００は、予め設定されたエンジン１の自動停止条件が成立するのを待機する（ステップＳ１０）。具体的には、ブレーキの作動状態が所定時間継続し、車速が所定値以下であるといった場合には、エンジン１の自動停止条件が成立したと判定される。ステップＳ１０において、自動停止条件が成立したと判定した場合には、アイドルストップ禁止フラグＦの値が０であるか否かを判定する（ステップＳ１１）。仮にアイドルストップ禁止フラグＦの値が０ではない場合、エンジン制御ユニット１００は、自動停止制御に関する処理を終了し、自動停止制御は禁止される。これにより、所定の運転状態では、エンジン１のアイドリング運転が継続され、始動性が確保されることになる。

アイドルストップ禁止フラグＦの値が０である場合、エンジン制御ユニット１００は、オルタネータ制御を含むエンジン回転速度調整制御を開始する（ステップＳ１２）。具体的には、エンジン回転速度Ｎｅを停止前回転速度Ｎ１（例えば７６０ｒｐｍ）に調節する（ステップＳ１３）。そして、エンジン回転速度ＮｅがこのＮ１になった後（ステップＳ１３でＹＥＳ）、燃料噴射弁１６からの燃料供給を停止する（ステップＳ１４）。

続いてエンジン制御ユニット１００は、スロットル弁２４ａを開弁し（ステップＳ１５）、エンジン回転速度Ｎｅが所定の回転速度Ｎ２（例えば約５００ｒｐｍ）よりも低くなるのを待機する（ステップＳ１６）。ステップＳ１６においてＹＥＳの場合、エンジン制御ユニット１００は、スロットル弁２４ａを閉弁する（ステップＳ１７）。その後もエンジン制御ユニット１００はオルタネータ制御を継続してピストン１３の停止位置調整を実行し続け、クランク角センサ３０、３１の検出値に基づいてエンジン１が完全に停止するのを待機する（ステップＳ１８）。エンジン１が完全に停止するまで、エンジン制御ユニット１００は、ピストン１３の停止位置調整を制御し続けるとともに、エンジン１が完全に停止した場合には、オルタネータ制御を終了し（ステップＳ１９）、クランク角センサ３０、３１の検出によって運転状態判定部１０１が判定したピストン１３の停止位置を記憶する（ステップＳ２０）。

次に図７を参照して、エンジンの再始動について説明する。エンジン制御ユニット１００は、エンジン１が停止した後、再始動条件が成立するのを待機する（ステップＳ２１）。再始動条件としては、例えば、運転者によるアクセル操作等が例示される。この再始動条件が成立すると、エンジン制御ユニット１００は、停止時圧縮行程気筒１２Ａのピストン１３が所定の単独燃焼停止範囲Ｒ（例えば圧縮上死点前６０°ＣＡから８０°ＣＡの範囲）内にあるか否かを判定する（ステップＳ２２）。仮にピストン１３が単独燃焼停止範囲Ｒ内にあれば、エンジン制御ユニット１００は、そのまま燃焼再始動サブルーチンを実行し（ステップＳ２３）、さらに、通常運転サブルーチンを実行する（ステップＳ２４）。他方、ステップＳ２２において、ピストン１３が単独燃焼停止範囲Ｒ外であると判定した場合、エンジン制御ユニット１００は、さらに、ピストン停止位置が所定の燃焼再始動可能範囲Ａ（例えば、圧縮上死点前１４０°から圧縮上死点前４０°の範囲）内であるか否かを判定する（ステップＳ２５）。このステップＳ２５でピストン１３が燃焼再始動可能範囲Ａ内であると判定した場合、エンジン制御ユニット１００は、アシスト併用再始動サブルーチンを実行する（ステップＳ２６）。他方、ピストン１３が燃焼再始動可能範囲Ａ外であると判定した場合、エンジン制御ユニット１００は、スタータ３６のみによるアシスト再始動サブルーチンを実行する（ステップＳ２７）。

本実施形態に係る燃焼再始動制御やスタータ併用再始動制御の詳細については、例えば、本件出願人が先に提案している特開２００５−２８４７号公報や、特開２００５−３１５１９７号公報に開示されたものをそのまま適用することが可能であるので、その詳細については説明を省略する。

図８および図９は、本実施形態に係るアシスト再始動制御のサブルーチンを示すフローチャートである。

まず、図８を参照して、同アシスト再始動制御において、エンジン制御ユニット１００は、カウントＣの値を０に初期化する（ステップＳ２７１）。このカウントＣは、アシスト再始動後にスタータ３６に給電する第２のバッテリ８０ｂの給電状態を判定するために用いられる計測値である。このカウントＣの値をリセットした後、エンジン制御ユニット１００のスタータ制御部１０３は、スタータ３６を作動させる（ステップＳ２７２）。これにより、第２のバッテリ８０ｂの電圧は、図５のグラフに示したように一時的に降下する。このステップＳ２７２におけるスタータ３６の作動は、リレー制御部１０７によって、第２のバッテリ８０ｂのみからスタータ３６に給電する通常給電モードに設定された状態で実行される。

次いで、エンジン制御ユニット１００は、カウントＣの値をインクリメントしながら（ステップＳ２７３）、第２の電圧センサＳＷ２によって検出される第２のバッテリ８０ｂの電圧最小値（sub_vb_min）をサンプリングし、前回サンプリングした値と比較して値の低い方を最小値として更新する処理を実行する（ステップＳ２７４）。次いで、カウントＣの値が所定の設定値Ｃｎ（例えば、１００ミリ秒）になったか否かを判定し（ステップＳ２７５）、設定値Ｃｎに至らない場合には、ステップＳ２７３に戻って上述した処理を繰り返す。設定値Ｃｎに至った場合には、エンジン回転速度Ｎｅが所定の回転速度Ｎ３（例えば、５００ｒｐｍ）以上になっているか否かを判定する（ステップＳ２７６）。仮にエンジン回転速度Ｎｅが所定の回転速度Ｎ３以上であれば、スタータ３６によってエンジン１は、正常に再始動していると判断されるので、その場合には、スタータ３６を停止し（ステップＳ２７７）、メインフローに復帰する。

他方、エンジン回転速度Ｎｅが所定の回転速度Ｎ３に満たない場合、エンジン制御ユニット１００は、さらに、エンジン回転速度Ｎｅが０以下であるか否かを判定する（ステップＳ２７８）。エンジン回転速度Ｎｅが０以下である場合、何らかの障害が第２のバッテリ８０ｂ等に生じていると考えられるので、後述するフローによって、さらなる判定を実行する。他方、エンジン回転速度Ｎｅが０よりも高い場合には、スタータ３６の作動を開始してからの経過時間Ｔｅｓが所定の待機時間Ｔｓｔ１を経過するまでステップＳ２７６の判定を繰り返す（ステップＳ２７９）。これにより、待機時間Ｔｓｔ１迄にエンジン回転速度Ｎｅが所定の回転速度Ｎ３以上になれば、スタータ３６を停止してメインルーチンに復帰する一方、待機時間Ｔｓｔ１経過後もエンジン回転速度Ｎｅが所定の回転速度Ｎ３に満たない場合には、何らかの異常があると考えられるので、スタータ３６を停止し（ステップＳ２７１０）、エンスト処理を実行する（ステップＳ２７１１）。ここで、「エンスト」とは、広く一般的に「エンスト」と呼ばれるエンジン停止状態をいう。また本実施形態における「エンスト処理」とは、ワーニング報知部９０に一定の動作を行わせるワーニング処理である。例えば、ワーニング報知部９０がインスツルメントパネル内に列設されたワーニングランプであれば、それらを一斉に点灯させる。

次に、ステップＳ２７８において、エンジン回転速度Ｎｅが０以下であった場合のフローについて説明する。

図９を参照して、エンジン制御ユニット１００は、まず、現在検出されている電圧（sub_vb）が、基準となる所定の電圧値（sub_vb_min＋α）以下であるか否かを判定する（ステップＳ２７２０）。仮に現在検出されている電圧（sub_vb）が、この所定の電圧値（sub_vb_min＋α）以下である場合、さらに、エンジン制御ユニット１００は、仮に現在検出されている電圧（sub_vb）が、所定の劣化判定電圧Ｖｓｔ未満であるか否かを判定する（ステップＳ２７２１）。仮に現在検出されている電圧（sub_vb）が、所定の劣化判定電圧Ｖｓｔ未満である場合、第２のバッテリ８０ｂが劣化していると考えられる。その場合、エンジン制御ユニット１００のリレー制御部１０７は、パワーリレー８５を接続して給電モードを増強給電モードに変更する（ステップＳ２７２２）。また運転状態判定部１０１は、ステップＳ２７２２が実行されることによって、アイドルストップ禁止フラグＦの値を１に更新する（ステップＳ２７２３）。他方、ステップＳ２７２１において、現在検出されている電圧（sub_vb）が、所定の劣化判定電圧Ｖｓｔ以上である場合、第２のバッテリ８０ｂの劣化以外の要因によって、エンジン１の回転が遅れていると考えられる。例えば、停止時吸気行程気筒１２Ｃでの自着火によってスタータ３６のピニオンギア３６ｄがロックする温間ロックが生じている場合、比較的高いトルクでエンジン１を駆動し、自着火によるエンジン１の逆転方向の力に打ち勝つことが必要となる。そこで、この場合、エンジン制御ユニット１００のリレー制御部１０７は、パワーリレー８５を接続して給電モードを増強給電モードに変更するのであるが（ステップＳ２７２４）、運転状態判定部１０１は、過渡的な再始動障害としてステップＳ２７２３をバイパスし、次のステップに進むように設定されている。

ステップＳ２７２３またはステップＳ２７２４を処理した後、エンジン制御ユニット１００は、エンジン回転速度Ｎｅが所定の回転速度Ｎ３以上に上がるのを待機する（ステップＳ２７２５）。仮にエンジン回転速度Ｎｅが所定の回転速度Ｎ３以上になれば、ステップＳ２７７に移行してスタータ３６を停止し、その後は、メインルーチンに復帰する。

他方、ステップＳ２７２５においてエンジン回転速度Ｎｅが所定の回転速度Ｎ３未満である場合、エンジン制御ユニット１００は、スタータ３６の作動を開始してからの経過時間Ｔｅｓが所定の待機時間Ｔｓｔ２を経過するまでステップＳ２７２５の判定を繰り返す（ステップＳ２７２６）。これにより、待機時間Ｔｓｔ２迄にエンジン回転速度Ｎｅが所定の回転速度Ｎ３以上になれば、ステップＳ２７７に移行してスタータ３６を停止してメインルーチンに復帰する一方、待機時間Ｔｓｔ２経過後もエンジン回転速度Ｎｅが所定の回転速度Ｎ３に満たない場合には、何らかの異常があると考えられるので、ステップＳ２７１０以下の処理に移行してスタータ３６を停止し、エンスト処理を実行する。

次に、最も希なケースであるが、ステップＳ２７２０において、現在検出されている電圧（sub_vb）が、基準となる所定の電圧値（sub_vb_min＋α）以上である場合、第２のバッテリ８０ｂが正常であるにも拘わらず、エンジン１が回転していないと判定され、その場合には、スタータ３６自身が破損している可能性がある。そこで、そのような運転状況では、速やかにスタータ３６の運転を停止し（ステップＳ２７２７）、エンスト処理を実行し（ステップＳ２７２８）、アイドルストップ禁止フラグＦの値を１に更新して（ステップＳ２７２９）、メインルーチンに復帰する。

以上説明したように本実施形態では、スタータ３６の故障を判定し、その駆動を停止することができる。すなわち、スタータ３６に所要の始動可能電圧（sub_vb_min＋α）の電力を供給しているにも拘わらず、エンジン回転速度Ｎｅが所定値以下である場合には、スタータ３６の破損等が考えられるので、その場合には、スタータ３６への給電を中止して、信頼性を確保することができるのである。

また本実施形態では、車両の電気負荷に給電する第１のバッテリ８０ａと、スタータ３６に給電する第２のバッテリ８０ｂと、第１、第２のバッテリ８０ａ、８０ｂとスタータ３６との回路接続を切り換えることにより、第２のバッテリ８０ｂのみからスタータ３６に給電する通常給電モードと、第２のバッテリ８０ｂとともに第１のバッテリ８０ａからもスタータ３６に給電する増強給電モードとに給電モードを択一的に切り換える切換手段としてのリレー制御部１０７とを備え、リレー制御部１０７は、スタータ３６が駆動される際に給電モードを通常給電モードに切り換えるものであり、スタータ制御部１０３は、スタータ３６の作動後に運転状態判定部１０１によって判定されたエンジン回転速度Ｎｅが所定値以下であって、給電状態判定部１０５によって判定された第２のバッテリ８０ｂからのスタータ３６への電圧が始動可能電圧（sub_vb_min＋α）以上である場合には、スタータ３６を停止するものである。このため本実施形態では、第２のバッテリ８０ｂをスタータ３６専用のバッテリとして特化し、バッテリ劣化による再始動不良を可及的に抑制することができる。他方、この第２のバッテリ８０ｂが劣化していないにも拘わらず、スタータ３６の作動後にエンジン１の回転速度が所定値以下である場合には、スタータ３６の破損等が考えられるので、その場合には、スタータ３６への給電を中止し、さらにはエンスト処理を実行することによって、信頼性を確保することができる。

また本実施形態では、リレー制御部１０７は、スタータ３６の作動後に運転状態判定部１０１によって判定されたエンジン回転速度Ｎｅが所定値以下であって、給電状態判定部１０５によって判定された第２のバッテリ８０ｂからのスタータ３６への電圧が始動可能電圧（sub_vb_min＋α）未満である場合には、給電モードを通常給電モードから増強給電モードに切り換えるものである。このため本実施形態では、第２のバッテリ８０ｂの劣化に起因してスタータ３６の動作不良が考えられる場合に、第１のバッテリ８０ａによってスタータ３６を作動し、フォールトトレランス機能を奏することができる。すなわち、スタータ３６の作動後にエンジン回転速度Ｎｅが所定値以下である場合に、第２のバッテリ８０ｂからのスタータ３６への電圧が始動可能電圧（sub_vb_min＋α）未満であるときには、第２のバッテリ８０ｂが劣化または故障しているか、或いは、エンジン１の自着火（Autoignition）に起因するスタータ３６のロック（いわゆる温間ロック）が生じていると考えられるので、その場合には、第１のバッテリ８０ａからスタータ３６へ電力を供給することによって、スタータ３６の駆動力を増強しているのである。

また本実施形態では、運転状態判定部１０１は、スタータ３６の作動後に運転状態判定部１０１によって判定されたエンジン回転速度Ｎｅが所定値以下であって、給電状態判定部１０５によって判定された第２のバッテリ８０ｂからのスタータ３６への電圧が、所定の劣化判定電圧Ｖｓｔ以下である場合には、アイドルストップ禁止フラグＦの値を１に設定することによって、次回以降の自動停止を中止するものである。このため本実施形態では、第２のバッテリ８０ｂの劣化が明らかな運転状態においては、エンジン１の自動停止を中止することにより、エンジン１のアイドリング運転を継続し、始動性を確保することができる。

なお本実施形態では、リレー制御部１０７は、エンジン１のイグニションキースイッチの接続時にも給電モードを増強給電モードに切り換えるものである。このため本実施形態では、操縦者の操作に基づいてエンジン１を始動する際にも、始動性を向上することができる。

上述した実施形態は、本発明の好ましい具体例に過ぎず、本発明は、上述した実施形態に限定されない。

例えば、スタータ３６の駆動力を高める方法としては、パワーリレー８５をスタータ３６に接続する方法の他、パワーリレー８５に給電される電力（電流／電圧）を直截に高くする方法を採用してもよい。

その他、本発明の特許請求の範囲内で種々の変更が可能であることはいうまでもない。

本発明に係る車両用エンジンの概略構成を示す断面略図である。本発明に係る車両用エンジンの概略構成を示す平面略図である。本実施形態に係る車両に搭載された電力供給システムの概略構成図である。本発明に係る車両のエンジン制御ユニットを中心とする制御ブロック図である。バッテリの劣化判定を説明するためのタイミングチャートである。制御ユニットによる制御、特に自動停止制御を中心とするフローチャートである。制御ユニットによる制御、特に再始動制御を中心とするフローチャートである。本実施形態に係るアシスト再始動制御のサブルーチンを示すフローチャートである。本実施形態に係るアシスト再始動制御のサブルーチンを示すフローチャートである。

符号の説明

１車両用エンジン
３６スタータ（電動駆動装置の一例）
３８イグニションキースイッチ
８０ａ第１のバッテリ
８０ｂ第２のバッテリ
８５パワーリレー
８７チャージリレー
９０ワーニング報知部
１００エンジン制御ユニット
１０１運転状態判定部
１０２燃焼制御部
１０３スタータ制御部（電動駆動装置制御部の一例）
１０５給電状態判定部
１０６電気負荷制御部
１０７リレー制御部（切換手段の一例）
１０８ワーニング処理部

Claims

所定の自動停止条件が成立したときにエンジンを自動停止させるとともに、所定の再始動条件が成立した際に自動停止後のエンジンを自動的に再始動する車両用エンジンの制御装置において、
前記車両の運転状態を判定する運転状態判定部と、
前記エンジンを駆動する電動駆動装置と、
予め定められたアシスト条件に基づいて前記エンジンの再始動時に前記電動駆動装置の接続／遮断を制御する電動駆動装置制御部と、
前記電動駆動装置に給電される電力の状態を判定する給電状態判定部と
を備え、
前記電動駆動装置制御部は、前記電動駆動装置の作動後に前記運転状態判定部によって判定されたエンジン回転速度が所定値以下であって、前記給電状態判定部によって判定された前記電動駆動装置への電圧が、当該電動駆動装置を作動するのに要する所定の始動可能電圧以上である場合には、前記電動駆動装置を停止するものである
ことを特徴とする車両用エンジンの制御装置。
請求項１記載の車両用エンジンの制御装置において、
前記車両の電気負荷に給電する第１のバッテリと、
前記電動駆動装置に給電する第２のバッテリと、
前記第１、第２のバッテリと前記電動駆動装置との回路接続を切り換えることにより、前記第２のバッテリのみから前記電動駆動装置に給電する通常給電モードと、前記第２のバッテリとともに前記第１のバッテリからも前記電動駆動装置に給電する増強給電モードとに給電モードを択一的に切り換える切換手段と
を備え、
前記切換手段は、電動駆動装置が駆動される際に給電モードを通常給電モードに切り換えるものであり、
前記電動駆動装置制御部は、前記電動駆動装置の作動後に前記運転状態判定部によって判定されたエンジン回転速度が所定値以下であって、前記給電状態判定部によって判定された前記第２のバッテリからの前記電動駆動装置への電圧が前記始動可能電圧以上である場合には、前記電動駆動装置を停止するものである
ことを特徴とする車両用エンジンの制御装置。
請求項２記載の車両用エンジンの制御装置において、
前記切換手段は、前記電動駆動装置の作動後に前記運転状態判定部によって判定されたエンジン回転速度が所定値以下であって、前記給電状態判定部によって判定された前記第２のバッテリからの前記電動駆動装置への電圧が前記始動可能電圧未満である場合には、給電モードを前記通常給電モードから前記増強給電モードに切り換えるものである
ことを特徴とする車両用エンジンの制御装置。
請求項３記載の車両用エンジンの制御装置において、
前記運転状態判定部は、前記電動駆動装置の作動後に前記運転状態判定部によって判定されたエンジン回転速度が所定値以下であって、前記給電状態判定部によって判定された前記第２のバッテリからの前記電動駆動装置への電圧が、所定の劣化判定電圧以下である場合には、次回以降の自動停止を中止するものである
ことを特徴とする車両用エンジンの制御装置。
請求項２から４の何れか１項に記載の車両用エンジンの制御装置において、
前記切換手段は、エンジンのイグニションキースイッチの接続時にも給電モードを増強給電モードに切り換えるものである
ことを特徴とする車両用エンジンの制御装置。