JP2010223135A - エンジン始動制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】巻き戻し制御およびスイングバック制御時のそれぞれに最適の回転速度でクランク軸を逆転駆動させる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】ＥＣＵ８０は、スタータスイッチ３５の操作によるエンジンＥの始動時にクランク軸５１を所定位置まで逆転駆動させるスイングバック制御部９０と、アイドルストップ制御によるエンジン停止直後にクランク軸５１を所定位置まで逆転駆動させるアイドルストップ開始時巻き戻し制御部１００とを具備する。スイングバック制御部９０による逆転駆動時のモータデューティ比より、アイドルストップ開始時巻き戻し制御部１００による逆転駆動時のモータデューティ比を小さく設定する。アイドルストップ開始時巻き戻し制御部１００は、逆転駆動中にモータ角度センサ２９によって正転が検知されると、ＡＣＧスタータモータ７０への通電を停止する。
【選択図】図４

Description

本発明は、エンジン始動制御装置に係り、特に、エンジン停止直後およびエンジン始動時にクランク軸を所定位置まで逆転駆動するエンジン始動制御装置に関する。

従来から、エンジン始動時のクランキングトルクを低減させて始動性を向上させるために、クランク軸と同期回転するＡＣＧスタータモータによってクランク軸を逆転駆動して所定位置まで戻し、この所定位置からクランク軸を正転駆動するようにしたエンジン始動制御装置が知られている。

特許文献１には、エンジン停止直後に、クランク軸を圧縮上死点後の所定位置まで逆転駆動する巻き戻し制御を実行するエンジン始動制御装置が開示されている。このエンジン始動制御装置では、逆転開始時のクランク軸角度に応じて、ＡＣＧスタータモータのデューティ比を変更するように構成されている。

特許第３８２４１３２号公報

ところで、信号待ち等の一時停止時に、所定条件が成立するとエンジンを一旦停止させ、スロットル操作に応じてエンジンを再始動するアイドルストップ（アイドリングストップ）制御が知られている。このアイドルストップ制御によりエンジンを停止させる際には、前記したように、エンジンの停止直後にクランク軸を逆転駆動する巻き戻し制御が実行されることがある。

また、アイドルストップ制御によるエンジンの一旦停止ではなく、完全停止状態からスタータスイッチを操作してエンジンを始動する際に、ＡＣＧスタータモータによってクランク軸を逆転駆動して所定位置まで戻し、この所定位置から正転駆動することで始動性を向上させるスイングバック制御が知られている。

特許文献１に記載されたエンジン始動制御装置では、エンジン停止直後に逆転駆動する際にクランク軸角度に応じてデューティ比を変更するように構成されているものの、前記したスイングバック制御による逆転駆動時のデューティ比との関係は検討されていなかった。これにより、例えば、巻き戻し制御およびスイングバック制御時の逆転デューティ比を共通設定とすると、その設定値が大きい場合は、スイングバック制御時の逆転時間が短縮されると共に正転時に慣性力が加わり始動性が向上する一方、巻き戻し制御時にはクランク軸が圧縮上死点前で戻され、慣性力により正転方向に戻りすぎてしまう可能性が生じる。また、その設定値が小さい場合は、巻き戻し制御時の圧縮反力の反動が低減されてクランク軸を短時間で所定位置に停止させることができる一方、スイングバック制御時には逆転時間が長くなって始動性が低下すると共に、正転方向の慣性力の発生が弱くなるという課題があった。

本発明の目的は、上記従来技術の課題を解決し、巻き戻し制御およびスイングバック制御時のそれぞれに最適の回転速度でクランク軸を逆転駆動させる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。

前記目的を達成するために、本発明は、所定条件の成立によりエンジン（Ｅ）を自動停止させるアイドルストップ制御を実行すると共に、クランク軸（５１）を正転駆動または逆転駆動させるモータ（７０）によって、前記エンジン（Ｅ）の停止後にクランク軸（５１）を所定位置まで逆転駆動するエンジン始動制御装置（８０）において、スタータスイッチ（３５）の操作によるエンジン始動時に、前記クランク軸（５１）を所定位置まで逆転駆動させるスイングバック制御を実行するスイングバック制御部（９０）と、アイドルストップ制御によるエンジン停止の直後に、前記クランク軸（５１）を所定位置まで逆転駆動させる巻き戻し制御を実行するアイドルストップ開始時巻き戻し制御部（１００）とを具備し、前記スイングバック制御部（９０）による逆転駆動時のモータ電流値より、前記アイドルストップ開始時巻き戻し制御部（１００）による逆転駆動時のモータ電流値の方が小さく設定されている点に第１の特徴がある。

また、前記電流値の大小は、前記モータを駆動するモータデューティ比によって決定される点に第２の特徴がある。

また、前記アイドルストップ開始時巻き戻し制御部（１００）は、圧縮上死点後の所定位置に到達したことが検知されると、前記モータ（７０）への通電を停止すると共に、タイマ（１０２）による時間計測を開始し、該計測時間が所定時間に到達すると、アイドルストップ状態に移行する点に第３の特徴がある。

また、前記圧縮上死点後の所定位置は、前記モータ（７０）の逆転駆動中に、前記モータ（７０）の回転角度を検出するモータ角度センサ（２９）によって前記モータ（７０）の正転が検知された時点である点に第４の特徴がある。

また、前記圧縮上死点後の所定位置は、前記モータ（７０）の逆転駆動中に、前記モータ（７０）の減速度が所定値を超えた時点とされ、前記モータ（７０）の減速度は、前記クランク軸（５１）の２回転を７２個のモータステージで等分した７２０度モータステージの通過速度の変化に基づいて算出される点に第５の特徴がある。

さらに、前記モータ（７０）は、スタータモータとＡＣジェネレータとを兼用するＡＣＧスタータモータである点に第５の特徴がある。

第１の特徴によれば、スタータスイッチの操作によるエンジン始動時にクランク軸を所定位置まで逆転駆動させるスイングバック制御を実行するスイングバック制御部と、アイドルストップ制御によるエンジン停止の直後にクランク軸を所定位置まで逆転駆動させる巻き戻し制御を実行するアイドルストップ開始時巻き戻し制御部とを具備し、スイングバック制御部による逆転駆動時のモータ電流値より、アイドルストップ開始時巻き戻し制御部による逆転駆動時のモータ電流値の方が小さく設定されているので、スイングバック制御時にはモータの逆転速度を高めて逆転時間を短縮し、エンジンの始動性を高める一方、巻き戻し制御時には逆転速度を低下させることで圧縮上死点を乗り越えてしまうことを防止すると共に、圧縮反力による揺り戻しの反動を小さくして、クランク軸を再始動に最適な位置に速やかに停止させることが可能となる。

第２の特徴によれば、電流値の大小は、モータを駆動するモータデューティ比によって決定されるので、電流値の大小を容易に設定することが可能となる。

第３の特徴によれば、アイドルストップ開始時巻き戻し制御部は、圧縮上死点後の所定位置に到達したことが検知されると、モータへの通電を停止すると共に、タイマによる時間計測を開始し、該計測時間が所定時間に到達すると、アイドルストップ状態に移行するので、圧縮反力による揺り戻しが止まった状態でアイドルストップ状態へ移行させることが可能となる。

第４の特徴によれば、圧縮上死点後の所定位置は、モータの逆転駆動中にモータの回転角度を検出するモータ角度センサによってモータの正転が検知された時点であるので、モータの逆転駆動時に、圧縮反力の増大によってピストンが押し戻されたことを検知して、圧縮上死点後の所定位置を決定することができる。

第５の特徴によれば、前記圧縮上死点後の所定位置は、モータの逆転駆動中にモータの減速度が所定値を超えた時点とされ、モータの減速度は、クランク軸の２回転を７２個のモータステージで等分した７２０度モータステージの通過速度の変化に基づいて算出されるので、圧縮上死点後の所定位置を、１０度間隔で設定することが可能となる。

第６の特徴によれば、モータは、スタータモータとＡＣジェネレータとを兼用するＡＣＧスタータモータであるので、クランク軸上に設けた１つのモータによって、エンジンの始動と始動後の発電に加えて、スイングバック制御および巻き戻し制御の実行も可能となる。

本発明の一実施形態に係るエンジン始動制御装置を適用したスクータ型自動二輪車の側面図である。 図１のＡ−Ａ線断面図である。 ＡＣＧスタータモータの制御系のブロック図である。 ＡＣＧスタータモータの駆動制御に係るＥＣＵ内の主要部の構成を示したブロック図である。 エンジン始動時のスイングバック制御の流れを示すタイムチャートである。 エンジン始動時スイングバック制御の手順を示すフローチャートである。 アイドルストップ開始時の巻き戻し制御の流れを示すタイムチャートである。 アイドルストップ開始時巻き戻し制御の手順を示すフローチャートである。 アイドルストップ開始時における、燃料噴射装置および点火装置の駆動状態を示すグラフである。 アイドルストップ開始時における燃料噴射および点火制御の手順を示すフローチャートである。 クランク軸の回転角度と７２０度モータステージ等との関係を示すタイミングチャートである。 噴射・点火ステージ変換制御の手順を示すフローチャートである。 ７２０度モータステージと噴射・点火ステージとの対応表である。

以下、図面を参照して本発明の好ましい実施の形態について詳細に説明する。図１は、本発明の一実施形態に係るエンジン始動制御装置を適用したスクータ型自動二輪車１の側面図である。車体前部と車体後部とは低床フロア部４を介して連結されている。車体フレームは、概ねダウンチューブ６とメインパイプ７とから構成されている。メインパイプ７の上方には、シート８が配置されている。

ハンドル１１は、ヘッドパイプ５に軸支されて上方に延ばされており、一方の下方側には、前輪ＷＦを回転自在に軸支するフロントフォーク１２が取り付けられている。ハンドル１１の上部には、計器盤を兼ねたハンドルカバー１３が取り付けられている。また、ヘッドパイプ５の前方には、エンジン始動制御装置としてのＥＣＵ８０が配設されている。

ダウンチューブ６の後端で、メインパイプ７の立ち上がり部には、ブラケット１５が突設されている。ブラケット１５には、スイングユニット２のハンガーブラケット１８がリンク部材１６を介して揺動自在に支持されている。

スイングユニット２の前部には、４サイクル単気筒のエンジンＥが配設されている。エンジンＥの後方には無段変速機１０が配設されており、減速機構９の出力軸には後輪ＷＲが軸支されている。減速機構９の上端とメインパイプ７の屈曲部との間には、リヤショックユニット３が介装されている。スイングユニット２の上方には、エンジンＥから延出した吸気管１９に接続される燃料噴射装置のスロットルボディ２０およびエアクリーナ１４が配設されている。

図２は、図１のＡ−Ａ線断面図である。スイングユニット２は、車幅方向右側の右ケース７５および車幅方向左側の左ケース７６なるクランクケース７４を有する。クランク軸５１は、クランクケース７０に固定された軸受５３，５４により回転自在に支持されている。クランク軸５１には、クランクピン５２を介してコンロッド７３が連結されている。

左ケース７６は変速室ケースを兼ねており、クランク軸５１の左端部には、可動側プーリ半体６０と固定側プーリ半体６１とからなるベルト駆動プーリが取り付けられている。固定側プーリ半体６１は、クランク軸５１の左端部にナット７７によって締結されている。また、可動側プーリ半体６０は、クランク軸５１にスプライン嵌合されて軸方向に摺動可能とされる。両プーリ半体６０，６１の間には、Ｖベルト６２が巻き掛けられている。

可動側プーリ半体６０の右側では、ランププレート５７がクランク軸５１に固定されている。ランププレート５７の外周端部に取り付けられたスライドピース５８は、可動側プーリ半体６０の外周端で軸方向に形成されたランププレート摺動ボス部５９に係合されている。また、ランププレート５７の外周部には、径方向外側に向かうにつれて可動側プーリ半体６０寄りに傾斜するテーパ面が形成されており、このテーパ面と可動側プーリ半体６０との間に複数のウェイトローラ６３が収容されている。

クランク軸５１の回転速度が増加すると、遠心力によってウェイトローラ６３が径方向外側に移動する。これにより、可動側プーリ半体６０が図示左方に移動して固定側プーリ半体６１に接近し、その結果、両プーリ半体６０，６１間に挟まれたＶベルト６２が径方向外側に移動してその巻き掛け径が大きくなる。スイングユニット２の後方側には、両プーリ半体６０，６１に対応してＶベルト６２の巻き掛け径が可変する被動プーリ（不図示）が設けられている。エンジンＥの駆動力は、上記ベルト伝達機構によって自動調整され、不図示の遠心クラッチおよび減速機構９（図１参照）を介して後輪ＷＲに伝達される。

右ケース７５の内部には、スタータモータとＡＣジェネレータとを組み合わせたＡＣＧスタータモータ７０が配設されている。ＡＣＧスタータモータ７０は、クランク軸５１の先端テーパ部に取付ボルト１２０で固定されたアウタロータ７１と、該アウタロータ７１の内側に配設されて右ケース７５に取付ボルト１２１で固定されるステータ７２とから構成されている。アウタロータ７１に対して取付ボルト６７で固定される送風ファン６５の図示右方側には、ラジエータ６８および複数のスリットが形成されたカバー部材６９が取り付けられている。

クランク軸５１には、ＡＣＧスタータモータ７０と軸受５４との間に、不図示のカムシャフトを駆動するカムチェーンが巻き掛けられるスプロケット５５が固定されている。また、スプロケット５５は、エンジンオイルを循環させるオイルポンプ（不図示）に動力を伝達するギヤ５６と一体的に形成されている。

図３は、ＡＣＧスタータモータ７０の制御系のブロック図である。前記と同一符号は同一または同等部分を示す。ＥＣＵ８０には、ＡＣＧスタータモータ７０の三相交流を全波整流する全波整流ブリッジ回路８１と、全波整流ブリッジ回路８１の出力を予定のレギュレート電圧（レギュレータ作動電圧：例えば、１４．５Ｖ）に制限するレギュレータ８２と、エンジン始動時にクランク軸５１を所定の位置まで逆転させるスイングバック制御部９０と、アイドルストップ開始時にクランク軸５１を所定の位置まで逆転させるアイドルストップ開始時巻き戻し制御部１００と、アイドルストップ状態からエンジンを再始動する際に噴射・点火ステージを設定する再始動時モータステージ変換手段１１０と、アイドルストップ制御の開始時にクランク軸位置としての７２０度モータステージを記憶・保持する７２０度モータステージ記憶手段１１１と、噴射・点火ステージの設定に使用される噴射・点火ステージ対応表１１２とを含む。上記した各制御の詳細は後述する。

ＥＣＵ８０には、燃料噴射装置２８、モータ角度センサ２９、点火コイル２１、スロットル開度センサ２３、フューエルセンサ２４、乗員の着座状態を検知するシートスイッチ２５、アイドルストップ制御許可スイッチ２６、冷却水温センサ２７および点火パルサ３０が接続されており、各部からの検出信号がＥＣＵ８０に入力される。点火コイル２１の二次側には、点火プラグ２２が接続されている。

さらに、ＥＣＵ８０には、スタータリレー３４、スタータスイッチ３５、ストップスイッチ３６，３７、スタンバイインジケータ３８、フューエルインジケータ３９、車速センサ４０およびヘッドライト４２が接続されている。ヘッドライト４２には、ディマースイッチ４３が設けられている。上記の各部品には、メインヒュ−ズ４４およびメインスイッチ４５を介して、バッテリ４６から電力が供給される。

図４は、ＡＣＧスタータモータ７０の駆動制御に係るＥＣＵ８０内の主要部の構成を示したブロック図である。全波整流ブリッジ回路８１は、直列接続された２つのパワーＦＥＴを３組並列接続して構成される。バッテリ４６と全波整流ブリッジ回路８１との間には、平滑コンデンサ８６が配置されている。

ステージ判定部８３は、モータ角度センサ２９および点火パルサ３０の出力信号に基づいて、クランク軸５１の２回転をステージ＃０〜７１の７２ステージ（７２０度モータステージ）に分割すると共に、現在のステージを判定する。なお、ステージの判定は、エンジンの始動後、ＰＢセンサの出力値等に基づいて行程判別（クランク軸２回転の表裏判定）が完了するまでの間は、クランク軸５１の１回転をステージ♯０〜３５の３６ステージに分けた３６０度モータステージによって行われる。点火パルサ３０は、ＡＣＧスタータモータ７０のモータ角度センサ２９と一体に設けられ、クランク軸５１に取り付けられたＡＣＧスタータモータ７０の回転角度を検出している。

本実施形態に係るＥＣＵ（エンジン始動制御装置）８０は、エンジンＥが停止している状態からスタータスイッチ３５（図３参照）を操作してエンジンＥを始動する際に、一度所定位置まで逆転させる、換言すれば、所定位置までスイングバックさせてから正転を開始することで、圧縮上死点までの助走期間を長くして、最初に圧縮上死点を乗り越える際のクランク軸５１の回転速度を高める「エンジン始動時スイングバック制御」の実行が可能である。このエンジン始動時スイングバック制御によれば、スタータスイッチ３５によってエンジンを始動する場合の始動性を高めることが可能となる。

また、ＥＣＵ８０は、信号待ち等の停車時に所定条件を満たすとエンジンを一旦停止させるアイドルストップ制御を実行することができる。アイドルストップを開始する所定条件は、例えば、アイドルストップ制御許可スイッチ２６がオンで、かつシートスイッチ３５で乗員の着座が検知され、かつ車速センサ４０で検知される車速が所定値（例えば、５ｋｍ／ｈ）以下で、かつ点火パルサ３０で検知されるエンジン回転数が所定値（例えば、２０００ｒｐｍ）以下で、かつスロットル開度センサ２３で検知されるスロットル開度が所定値（例えば、５度）以下の状態において所定時間が経過した場合等とされる。そして、アイドルストップ中にスロットル開度が所定値以上になると、エンジンＥを再始動するように構成されている。

さらに、本実施形態に係るＥＣＵ８０は、上記したアイドルストップ条件が満たされてエンジンＥを一旦停止させる際に、クランク軸５１が停止した位置から所定位置まで逆転させる、換言すれば、所定位置まで巻き戻すことによって圧縮上死点までの助走期間を長くして、再始動時の始動性を高める「アイドルストップ開始時巻き戻し制御」を実行可能に構成されている。なお、この巻き戻し制御は、メインスイッチ３５をオフにしてエンジンＥが停止する場合には実行されない。

エンジン始動状況判定部８４は、エンジンＥの始動が、スタータスイッチ３５の操作によって行われる、すなわち、完全停止状態から始動される状況であるか、または、アイドルストップ状態からスロットル操作によって再始動される状況であるかを判定する。そして、完全停止状態から始動する状況であると判定されると、スイングバック制御部９０に含まれるスイングバック用逆転デューティ比設定部９２によって、スイングバック制御でＡＣＧスタータモータ７０を逆転させる際のデューティ比が設定される。

一方、エンジン始動状況判定部８４によって、アイドルストップ状態から再始動される状況であると判定されると、アイドルストップ開始時巻き戻し制御部１００に含まれる巻き戻し用逆転デューティ比設定部１０１によって、巻き戻し制御のためにＡＣＧスタータモータ７０を逆転させる際のデューティ比が設定される。なお、アイドルストップ開始時巻き戻し制御部１００には、各種の所定時間を検知するタイマ１０２が含まれている。

そして、駆動制御部８５は、スイングバック制御時には、スイングバック制御部９０によって設定されたデューティ比の駆動パルスを全波整流ブリッジ回路８１の各パワーＦＥＴへ供給し、一方、巻き戻し制御時には、アイドルストップ開始時巻き戻し制御部１００によって設定されたデューティ比の駆動パルスを全波整流ブリッジ回路８１の各パワーＦＥＴへ供給する。本実施形態に係るエンジン始動制御装置（ＥＣＵ）８０は、このスイングバック制御時のデューティ比と、巻き戻し制御時のデューティ比とを異ならせている点に特徴がある。具体的には、スイングバック制御時の逆転デューティ比より巻き戻し制御時の逆転デューティ比が小さくなるように設定されている（例えば、スイングバック制御時：１００％、巻き戻し制御時：４５％）。以下、図５ないし８を参照して、このスイングバック制御および巻き戻し制御を詳細に説明する。

図５は、エンジン始動時のスイングバック制御の流れを示すタイムチャートである。この図では、上から、モータ回転数、モータ回転状態、スタータスイッチ作動状態をそれぞれ示している。エンジンＥが完全停止している状態（アイドルストップ状態からの再始動ではなく）から、時刻ｔ１０でスタータスイッチ３５がオンにされると、前記スイングバック制御部９０が、デューティ比１００％でＡＣＧスタータモータ７０の逆転駆動を開始する。

次に、時刻ｔ１１では、デューティ比１００％での正転駆動が開始される。そして、時刻ｔ１３では、エンジンＥが始動してＡＣＧスタータモータ７０の回転速度が通電制御による駆動速度より高くなり、これに伴って通電が停止される。時刻ｔ１４では、エンジンＥの始動を確認した乗員により、スタータスイッチ３５がオフにされる。なお、モータステージは、時刻ｔ１２から３６０度モータステージの検知が開始され、その後、時刻ｔ１５において行程判別が完了した時点で７２０度モータステージが確定する。

図６は、エンジン始動時スイングバック制御の手順を示すフローチャートである。ステップＳ１００では、エンジンＥが停止中か否かが判定される。ステップＳ１００で肯定判定されると、ステップＳ１０１に進んでアイドルストップ中であるか否かが判定される。ステップＳ１０１で肯定判定されると、ステップＳ１０２に進んで、スイングバック制御用逆転モータデューティ比（１００％）が決定される。なお、ステップＳ１００，１０１で否定判定されると、それぞれの判定に戻る。続くステップＳ１０３では、スタータスイッチ３５がオンにされたか否かが判定され、肯定判定されるとステップＳ１０４に進み、否定判定されるとステップＳ１０３の判定に戻る。

ステップＳ１０４では、デューティ比１００％でＡＣＧスタータモータの逆転駆動が開始される。続くステップＳ１０５では、圧縮上死点後の所定位置を検出したか否かが判定される。この所定位置は、例えば、圧縮上死点後３０度の位置に設定することができる。ステップＳ１０５で肯定判定されると、ステップＳ１０６に進んで、デューティ比１００％でＡＣＧスタータモータ７０の正転駆動が開始される。なお、ステップＳ１０５で否定判定されると、ステップＳ１０４に戻る。

次に、ステップＳ１０７では、３６０度モータステージの予め設定されたステージでクランク２回転毎に燃料を噴射する斉時噴射と、３６０度モータステージの予め設定されたステージでクランク１回転毎に点火を行う３６０度点火が開始される。ステップＳ１０８では、クランク２回転におけるＰＢセンサの出力値等を用いることによりエンジンＥの行程判別（クランク７２０度に対応するエンジンの吸気・排気・圧縮・燃焼の各行程の判別）が完了したか否かが判定され、肯定判定されると、ステップＳ１０９で７２０度モータステージが確定すると共に、ステップＳ１１０で噴射・点火ステージが確定する。そして、ステップＳ１１１では、７２０度に１回（クランク２回転に１回）の点火制御および噴射制御が開始され、一連の制御を終了する。なお、ステップＳ１０８で否定判定されると、ステップＳ１０７に戻る。

上記したように、本実施形態に係るエンジン始動制御装置では、スイングバック制御時に逆転駆動のデューティ比を１００％に設定することで、正転駆動の準備としての逆転駆動を可能な限り短い時間で完了させるように構成されている。これに対し、アイドルストップ開始時の巻き戻しにおいては、逆転駆動後に連続的に正転駆動させることはないので、例えば、デューティ比４５％等の遅い速度で逆転させても問題がない。そして、以下で説明するアイドルストップ開始時の巻き戻し制御によれば、巻き戻し時の逆転速度を低下させることで、圧縮上死点から正転方向に戻りすぎないようにすると共に、逆転時に受ける圧縮反力の影響を小さくして、再始動に最適な位置にクランク軸５１を速やかに停止させることが可能となる。なお、予め設定されたそれぞれのデューティ比は、エンジン水温等に応じて補正されるように構成してもよい。

図７は、アイドルストップ開始時の巻き戻し制御の流れを示すタイムチャートである。この図では、上から、モータ回転数およびスロットル開度、モータ回転状態を示している。時刻ｔ２０では、前記したようなアイドルストップ条件が満たされて、アイドルストップ制御が開始される。その後、時刻ｔ２１において、クランク軸５１が停止したことが検知されると、デューティ比４５％での巻き戻し制御が開始される。

時刻ｔ２２では、クランク軸５１が逆転方向で圧縮上死点に近づいて、ピストンの圧縮反力が高まることにより、デューティ比４５％での逆転通電が継続された状態でピストンが押し戻されてクランク軸５１が正転に転じる、換言すれば、クランク軸５１の揺り戻しが開始される。アイドルストップ開始時巻き戻し制御部１００は、モータ角度センサ２９の出力信号に基づいて、ＡＣＧスタータモータ７０が正転を開始したことを検知すると、クランク軸が圧縮上死点後の所定位置に到達したと判定して、ＡＣＧスタータモータ７０の通電を停止すると共に、タイマ１０２（図４参照）により揺り戻し待ち所定時間の計測を開始する。

次に、時刻ｔ２３〜ｔ２４の間では、排気バルブの駆動抵抗によって少しだけ逆転し、時刻ｔ２４において停止する。そして、時刻ｔ２５では、タイマ１０２によって計測していた時間が揺り戻し待ち所定時間に到達することにより、アイドルストップ状態へ移行する。

その後、時刻ｔ２６では、乗員のスロットル操作によりスロットル開度が所定値以上となったことが検知され、エンジンを再始動するためにデューティ比１００％での正転駆動が開始される。そして、時刻ｔ２７において、エンジンが始動することでその回転速度がＡＣＧスタータモータ７０の駆動回転数を超えて、再始動が完了する。

なお、上記した圧縮上死点後の所定位置は、クランク軸５１の２回転を７２個のモータステージで等分した７２０度モータステージの通過速度の変化（減速度）に基づいて検知することもできる。ステージの通過速度は、各ステージの通過時間の計測によって可能となる。なお、７２０度モータステージの詳細は後述するが、前記したスイングバック制御における、逆転駆動中の圧縮上死点後の所定位置の検出も、７２０度モータステージが所定のステージに到達した場合や、７２０度モータステージの通過速度の変化に基づいて行うことが可能である。

図８は、アイドルストップ開始時巻き戻し制御の手順を示すフローチャートである。ステップＳ２００では、アイドルストップ条件が成立したか否かが判定され、肯定判定されるとステップＳ２０１に進んでエンジンＥの停止処理が実行される。なお、ステップＳ２００で否定判定されると、ステップＳ２００の判定に戻る。

次に、ステップＳ２０２では、モータ角度センサ２９の出力信号に基づいて、クランク軸５１の回転が停止したか否かが判定される。ステップＳ２０２で否定判定されるとステップＳ２０２の判定に戻り、一方、肯定判定されると、ステップＳ２０３に進んで、巻き戻し制御用モータデューティ比（４５％）が決定される。続くステップＳ２０４では、デューティ比４５％での逆転駆動が開始され、ステップＳ２０５では、モータ角度センサ２９により正転が検出されたか否かが判定され、肯定判定されると、ステップＳ２０６に進む。ステップＳ２０５で否定判定されると、ステップＳ２０４に戻る。クランク軸５１の正転が検知されたことで移行するステップＳ２０６では、モータデューティ比をゼロにする、すなわち、ＡＣＧスタータモータ７０への通電を停止し、続くステップＳ２０７において、タイマ１０２による揺り戻し待ち所定時間（例えば、２秒）の計測が開始される。そして、ステップＳ２０８では、揺り戻し待ち所定時間が経過したか否かが判定され、否定判定されるとステップＳ２０８の判定に戻り、一方、肯定判定されると、ステップＳ２０９に進んでアイドルストップ状態へ移行し、一連の制御を終了する。

図９は、アイドルストップ開始時における、燃料噴射装置２８および点火装置（点火プラグ２２）の駆動状態を示すグラフである。この図では、上から、ＰＢセンサによる吸気負圧の計測値、点火装置および燃料噴射装置の駆動パルスを示している。また、図１０は、アイドルストップ開始時のエンジン停止制御の手順を示すフローチャートである。

本実施形態に係るエンジン始動制御装置では、アイドルストップの開始時に、燃料噴射のみを停止し、点火動作はそのまま継続するように構成されている。図１０を参照して、ステップＳ３００では、アイドルストップ条件が成立したか否かが判定され、肯定判定されるとステップＳ３０１に進む。なお、ステップＳ３００で否定判定されると、そのまま制御を終了する。ステップＳ３０１では、燃料噴射装置２８による燃料噴射が停止されると共に、点火プラグ２２による点火はそのまま継続され、ステップＳ３０２でエンジンが停止（クランク軸回転が停止）すると、一連の制御を終了する。上記した構成によれば、アイドルストップの開始時に、万一、エンジンＥの燃焼室等に未燃ガスが残っていた場合でも、クランク軸５１が停止するまでの間にこれを完全に燃焼させることが可能となる。

ところで、エンジン始動時の燃料噴射装置および点火装置の駆動は、エンジンの行程判別が完了して７２０度モータステージが確定するまでの間は、エンジン回転数が所定値以上になると１回噴射を行う斉時噴射を行った後、所定のクランク角度毎のタイミングで噴射を行うと共に、クランク１回転（３６０度）に１回の固定点火を行うのが通常である。したがって、アイドルストップによるエンジン停止状態からエンジンを再始動する場合でも、行程判別が完了するまでの間は、斉時噴射および所定のクランク角度毎のタイミングでの噴射と、３６０度点火とが行われていた。

これに対し、本実施形態に係るエンジン始動制御装置では、アイドルストップを開始する前に確定していた７２０度モータステージをアイドルストップ中も記憶・保持しておき、エンジンの再始動時に行程判別を行うことなく、７２０度モータステージに基づく燃料噴射および点火制御を最初から実行することが可能に構成されている。以下、図１１ないし１３を参照して、これを詳細に説明する。

図１１は、クランク軸５１の回転角度と７２０度モータステージ等との関係を示すタイミングチャートである。この図では、上から、４サイクルエンジンの４行程（圧縮、燃焼、排気、吸気）、クランク軸回転角度、クランクパルス、モータ角度センサ２９の出力信号（Ｗ相、Ｕ相、Ｖ相）、燃料噴射装置の駆動タイミングの基準となる噴射（ＦＩ）ステージ、点火装置の駆動タイミングの基準となる点火ステージ（ＩＧ）ステージ、７２０度モータステージをそれぞれ示している。

７２０度モータステージは、１ステージを１０度として、クランク軸２回転分（７２０度）の期間を、♯０〜７１の計７２ステージに割り当てたものである。また、モータ角度センサ２９は、Ｗ相、Ｕ相、Ｖ相が、それぞれ３０度幅のパルス信号を３０度間隔で出力するように構成されており、各相を１０度ずつずらして配置することにより、クランク軸５１の回転角度を１０度毎に検知可能とするものであり、その基準位置はクランクパルス信号によって定められる。クランクパルス信号を検知するためにクランク軸５１に取り付けられるパルサロータは、周方向に２２．５度の検知幅を有する４個の短リラクタと、周方向に８２．５度の検知幅を有する１個の長リラクタとを、３７．５度間隔で配置した形状とされている。長リラクタの中央の位置で信号を出力するように構成されているＷ相の出力が、クランク回転角度を導出する基準となる。

そして、クランクパルス信号およびロータセンサ信号により３６０度モータステージが確定し、表側の吸気行程では吸気負圧によってＰＢ値（ＰＢセンサの出力値）が小さくなり、３６０度回転後の裏側の燃焼行程では吸気が行われずＰＢ値が高くなることに基づいた表裏判定が行われ、これにより、クランク軸の２回転の表裏判定が確定すると、７２０度モータステージが確定する。例えば、前記した圧縮上死点前３０度の位置は、７２０度モータステージが♯６９であることにより検知できる。なお、点火は、ＩＧステージが９〜１１の間で行われ、燃料噴射は、ＦＩステージ１２〜１７の間で行われる。

図１２は、噴射・点火ステージ変換制御の手順を示すフローチャートである。ステップＳ４００では、アイドルストップ中か否かが判定され、肯定判定されるとステップＳ４０１に進む。ステップＳ４０１では、スロットルが所定開度以上開かれたか否かが判定され、肯定判定されると、ステップＳ４０２に進む。なお、ステップＳ４００，４０１で否定判定されると、それぞれの判定に戻る。

ステップＳ４０２では、エンジンを再始動するためにＡＣＧスタータモータ７０が正転駆動される。そして、ステップＳ４０３では、７２０度モータステージ記憶手段１１１に記憶されているアイドルストップ開始時の７２０度モータステージに基づいて、図１３に示す噴射・点火ステージ対応表１１２を参照して、ＦＩステージおよびＩＧステージが導出される。例えば、７２０度モータステージが♯２〜４であった場合には、ＦＩステージが♯４、ＩＧステージが♯１２にそれぞれ変換されることとなる。なお、アイドルストップ中は、ＥＣＵ３０への通電が継続されるので、７２０度モータステージ記憶手段１１１は、電源のオフにより記憶内容がリセットされるＲＡＭで構成することができる。

ステップＳ４０４では、ステップＳ４０３で判明したＦＩステージおよびＩＧステージと、予め定められた燃料噴射マップおよび点火マップとに応じた燃料噴射装置および点火装置の駆動が開始される。なお、燃料噴射マップは、エンジン回転数Ｎｅ、スロットル開度θ、ＰＢセンサによる吸気圧値等に基づいて燃料噴射時間を決定するマップで構成することができる。そして、ステップＳ４０５では、エンジン回転数（モータ回転数）Ｎｅが始動完了回転数（例えば、１０００ｒｐｍ）以上に達したか否かが判定され、否定判定されるとステップＳ４０５の判定に戻り、一方、肯定判定されるとステップＳ４０６に進んでＡＣＧスタータモータ７０の駆動を停止し、一連の制御を終了する。

上記した噴射・点火ステージ変換制御によれば、アイドルストップからの再始動時にエンジンの行程判別を行う必要がなく、７２０度モータステージに基づいた最適な燃料噴射および点火制御を最初から実行できるので、再始動時の始動性を向上させることができる。また、斉時噴射を行わないので、燃費を向上させることが可能となる。

なお、ＡＣＧスタータモータ、パルサロータ、モータ角度センサの形状や構造、ＥＣＵ（エンジン始動制御装置）の内部構成、スイングバック制御およびアイドルストップ開始時巻き戻し制御におけるそれぞれの逆転デューティ比、７２０度モータステージと噴射・点火ステージとの対応関係等は、上記実施形態に限られず、種々の変更が可能である。例えば、上記実施形態で説明した、エンジン始動時のスイングバック制御、アイドルストップ開始時の巻き戻し制御、アイドルストップ開始時の燃料噴射停止および点火継続制御、アイドルストップ状態から再始動する際の噴射・点火ステージ変換制御は、それぞれ組み合わせて適用することが可能である。本発明に係るエンジン始動制御装置は、自動二輪車に限られず、三輪車や四輪車等に適用することが可能である。

１…自動二輪車、２１…点火コイル（点火装置）、２２…点火プラグ（点火装置）、２８…燃料噴射装置、２９…モータ角度センサ、３０…点火パルサ、５１…クランク軸、７０…ＡＣＧスタータモータ（モータ）、８０…ＥＣＵ（エンジン始動制御装置）、８１…全波整流ブリッジ回路、９０…スイングバック制御部、９１…スイングバック用逆転デューティ比設定部、１００…アイドルストップ開始時巻き戻し制御部、１０１…巻き戻し用逆転デューティ比設定部、１０２…タイマ、１１０…再始動時モータステージ変換手段１１０、１１１…７２０度モータステージ記憶手段、１１２…噴射・点火ステージ対応表

Claims (6)

1. 所定条件の成立によりエンジン（Ｅ）を自動停止させるアイドルストップ制御を実行すると共に、クランク軸（５１）を正転駆動または逆転駆動させるモータ（７０）によって、前記エンジン（Ｅ）の停止後にクランク軸（５１）を所定位置まで逆転駆動するエンジン始動制御装置（８０）において、
   スタータスイッチ（３５）の操作によるエンジン始動時に、前記クランク軸（５１）を所定位置まで逆転駆動させるスイングバック制御を実行するスイングバック制御部（９０）と、
   アイドルストップ制御によるエンジン停止の直後に、前記クランク軸（５１）を所定位置まで逆転駆動させる巻き戻し制御を実行するアイドルストップ開始時巻き戻し制御部（１００）とを具備し、
   前記スイングバック制御部（９０）による逆転駆動時のモータ電流値より、前記アイドルストップ開始時巻き戻し制御部（１００）による逆転駆動時のモータ電流値の方が小さく設定されていることを特徴とするエンジン始動制御装置。
2. 前記電流値の大小は、前記モータを駆動するモータデューティ比によって決定されることを特徴とする請求項１に記載のエンジン始動制御装置。
3. 前記アイドルストップ開始時巻き戻し制御部（１００）は、圧縮上死点後の所定位置に到達したことが検知されると、前記モータ（７０）への通電を停止すると共に、タイマ（１０２）による時間計測を開始し、該計測時間が所定時間に到達すると、アイドルストップ状態に移行することを特徴とする請求項１または２に記載のエンジン始動制御装置。
4. 前記圧縮上死点後の所定位置は、前記モータ（７０）の逆転駆動中に、前記モータ（７０）の回転角度を検出するモータ角度センサ（２９）によって前記モータ（７０）の正転が検知された時点であることを特徴とする請求項３に記載のエンジン始動制御装置。
5. 前記圧縮上死点後の所定位置は、前記モータ（７０）の逆転駆動中に、前記モータ（７０）の減速度が所定値を超えた時点とされ、
   前記モータ（７０）の減速度は、前記クランク軸（５１）の２回転を７２個のモータステージで等分した７２０度モータステージの通過速度の変化に基づいて算出されることを特徴とする請求項３に記載のエンジン始動制御装置。
6. 前記モータ（７０）は、スタータモータとＡＣジェネレータとを兼用するＡＣＧスタータモータであることを特徴とする請求項１ないし５のいずれかに記載のエンジン始動制御装置。

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