JP2014202179A - 車両用始動判定装置 - Google Patents

Abstract

【課題】正確にエンジンストールの判定を行うことができる車両用始動判定装置を提供する。
【解決手段】内燃機関の始動開始後に所定の始動後判定条件が成立したことを条件に内燃機関が始動後であると判定する車両用始動判定装置であって、内燃機関が始動後であると判定された後、機関回転数Ｎｅが所定回転数Ｎｅｔｈ１以下となったことを条件に、内燃機関にエンジンストールが発生したと判定するとともに、内燃機関の逆回転が検出されたことを条件に内燃機関に対する点火および燃料噴射を一時的に停止するＥＣＵを備え、所定の始動後判定条件を、機関回転数Ｎｅが所定回転数Ｎｅｔｈ２以上となり、かつ点火および燃料噴射の一時的な停止が行われていないこととした。
【選択図】図２

Description

本発明は、車両用始動判定装置に関する。

従来、車両用始動判定装置として、イグニッションＯＮ後に、少なくとも始動中のエンジンの回転数が、一旦設定エンジン回転数を超えた後、設定エンジン回転数以下に低下したことを条件にエンジンストールであると判定するものが知られている（例えば、特許文献１参照）。

この車両用始動判定装置によれば、エンジン回転数を監視するだけでエンジンストールを識別できるので、特別なセンサ等を追加する必要もなく、コストを抑えることができる。

特開２００４−４４４０７号公報

しかしながら、上述の車両用始動判定装置にあっては、エンジンの始動過程においてユーザがエンジンの起動作業を早期に終了した場合に、エンジン始動後のエンジンストールの判定が誤ってなされるおそれがある。

具体的には、エンジンの始動完了前においては、エンジンのクランクシャフトが逆回転することがある。従来、こうしたクランクシャフトの逆回転を防止するために、逆回転を検出した際にエンジンに対する点火や燃料噴射を一時的に停止する制御を行うものがある。

こうした制御を行うことを前提とした場合、ユーザがエンジンの起動作業を早期に終了させると、点火や燃料噴射の停止前の燃焼による回転力および慣性力によってエンジン回転数が一時的に設定回転数を超えた後、所定エンジン回転数以下に低下することがある。

従来、上記のようなエンジン回転数の低下をエンジン始動後のエンジンストールと判定してしまうという問題があった。

本発明は、上述のような従来の問題を解決するためになされたもので、正確にエンジンストールの判定を行うことができる車両用始動判定装置を提供することを目的とする。

本発明に係る車両用始動判定装置は、上記目的達成のため、（１）内燃機関の始動開始後に所定の始動後判定条件が成立したことを条件に前記内燃機関が始動後であると判定する車両用始動判定装置であって、前記内燃機関が始動後であると判定された後、前記内燃機関の機関回転数が予め定められた第１の所定回転数以下となったことを条件に、前記内燃機関にエンジンストールが発生したと判定するエンジンストール判定手段と、前記内燃機関の逆回転が検出されたことを条件に前記内燃機関に対する点火および燃料噴射を一時的に停止する逆回転防止手段と、を備え、前記始動後判定条件は、前記機関回転数が予め定められた第２の所定回転数以上となり、かつ前記逆回転防止手段によって前記点火および燃料噴射の一時的な停止が行われていないことである構成を有する。

この構成により、本発明に係る車両用始動判定装置は、機関回転数が第２の所定回転数以上となり、かつ逆回転防止手段によって内燃機関に対する点火および燃料噴射の一時的な停止が行われていないという所定の始動後判定条件が成立したことを条件に、内燃機関が始動後であると判定する。このため、内燃機関の始動時において上記点火および燃料噴射の停止が行われている場合に一時的に機関回転数が第２の所定回転数以上となっても、内燃機関が始動後であると判定されることがない。

したがって、上記点火および燃料噴射の停止が行われている場合に一時的に機関回転数が第２の所定回転数以上となった後に、第１の所定回転数以下に低下しても、これをエンジンストールの発生と誤判定することを防止することができる。この結果、本発明に係る車両用始動判定装置は、正確に内燃機関始動後のエンジンストールの判定を行うことができる。

本発明によれば、正確に内燃機関始動後のエンジンストールの判定を行うことができる車両用始動判定装置を提供することができる。

本発明の実施の形態に係る車両用始動判定装置が適用される内燃機関の概略構成図である。 本発明の実施の形態に係るＥＣＵにより実行される始動後判定処理を示すフローチャートである。 本発明の実施の形態に係るＥＣＵにより実行される異常判定処理を示すフローチャートである。

以下、図１〜図３を参照して、本発明の実施の形態について説明する。

本実施の形態では、本発明に係る車両用始動判定装置を、内燃機関を搭載した自動車等の車両に適用した例について説明する。

本実施の形態では、内燃機関１は、後述するピストン１３が気筒としてのシリンダ４０内を２往復する間に吸気行程、圧縮行程、膨張行程および排気行程からなる一連の４行程を行うとともに、圧縮行程および膨張行程の間に点火を行う４サイクルのガソリンエンジンによって構成されているものとして説明する。

図１に示すように、内燃機関１は、シリンダ４０内にピストン１３を備えている。ピストン１３は、内燃機関１の出力軸であるクランクシャフト１４にコンロッド１５を介して連結されている。ピストン１３の往復運動は、コンロッド１５によってクランクシャフト１４の回転に置き換えられるようになっている。

また、内燃機関１は、吸気通路２から燃焼室３の吸気ポート２ａに向けて燃料を噴射する燃料噴射弁としてのポート噴射インジェクタ６を備えている。ポート噴射インジェクタ６には、図示しない燃料タンク内に蓄えられた燃料が供給されるようになっている。なお、燃料噴射弁としては、ポート噴射インジェクタ６に限らず、燃焼室３内に直接燃料を噴射する筒内噴射用インジェクタを採用してもよいし、これらを併用したデュアル方式の燃料噴射弁としてもよい。

内燃機関１においては、ポート噴射インジェクタ６から噴射される燃料と吸気通路２を流れる空気とからなる混合気が燃焼室３に充填され、この混合気に対し点火プラグ１２による点火が行われる。そして、点火後の混合気が燃焼すると、そのときの燃焼エネルギによりピストン１３が往復移動し、それに伴いクランクシャフト１４が回転するようになる。

一方、燃焼後の混合気は、排気として排気通路１８に送り出される。なお、上記燃焼室３と吸気通路２との間は、クランクシャフト１４からの回転伝達を受ける吸気カムシャフト２５の回転に伴って開閉動作する吸気バルブ２６によって連通・遮断される。

また、上記燃焼室３と排気通路１８との間は、クランクシャフト１４からの回転伝達を受ける排気カムシャフト２７の回転に伴って開閉動作する排気バルブ２８によって連通・遮断される。

このように構成された内燃機関１は、車両に搭載された電子制御装置としてのＥＣＵ（Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｕｎｉｔ）１００によって制御される。

ＥＣＵ１００は、例えばＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）、入出力インターフェース等を備えるマイクロコンピュータを含んで構成されており、ＣＰＵは、ＲＡＭの一時記憶機能を利用するとともにＲＯＭに予め記憶されたプログラムに従って信号処理を行うようになっている。ＲＯＭには、各種制御定数や各種マップ等が予め記憶されている。本実施の形態におけるＥＣＵ１００は、本発明に係るエンジンストール判定手段を構成する。

ＥＣＵ１００の入力ポートには、クランクポジションセンサ２０を含む各種センサ類やイグニッションスイッチ１０１が接続されている。クランクポジションセンサ２０は、クランクシャフト１４の近傍に配置され、クランクシャフト１４の回転角（クランク角）の所定角度ごと（例えば、３０°ごと）にパルス信号をＥＣＵ１００に出力するようになっている。ＥＣＵ１００は、クランクポジションセンサ２０から入力されたパルス信号に基づきクランクシャフト１４の回転数、すなわち内燃機関１の機関回転数Ｎｅを算出することができる。

イグニッションスイッチ１０１は、内燃機関１を始動させたり、その稼働を継続させるために運転者によって操作されるものである。

また、ＥＣＵ１００の出力ポートには、ポート噴射インジェクタ６、点火プラグ１２およびスタータモータ３０といった各種機器の駆動回路等が接続されている。

スタータモータ３０は、内燃機関１を始動させるためのものである。運転者によりイグニッションスイッチ１０１の切換位置が「スタート位置」に操作されることでスタータモータ３０が駆動され、内燃機関１が始動される。また、始動が完了した後にイグニッションスイッチ１０１の切換位置が「ＯＮ位置」に操作されることで内燃機関１の稼働が継続される。

また、このスタータモータ３０には、その作動状態を検知するスタータスイッチ１０２が設けられている。スタータスイッチ１０２は、ＥＣＵ１００に接続され、スタータモータ３０が作動している時には「ＯＮ」、スタータモータ３０が停止しているときには「ＯＦＦ」といった態様でスタータ信号ＳＴＡをＥＣＵ１００に出力するようになっている。

ＥＣＵ１００は、上記各種センサ等から入力した信号に基づき機関回転数Ｎｅや機関負荷といった機関運転状態を把握し、その把握した機関運転状態に基づいてスロットルバルブ（図示省略）、ポート噴射インジェクタ６および点火プラグ１２といった各種機器の駆動回路に対し指令信号を出力する。こうして内燃機関１のスロットル開度制御、燃料噴射制御および点火時期制御など、内燃機関１の各種運転制御がＥＣＵ１００を通じて実施される。

ところで、こうした内燃機関１では、その始動が完了する前の始動動作終了間際に、出力軸であるクランクシャフト１４に逆回転、すなわち内燃機関の逆回転が生じることがある。こうした内燃機関の逆回転が生じる理由は、次の通りである。

通常、内燃機関の点火時期は、それ以前における内燃機関の回転状況に基づいて適正な時期が予測、決定される。このため、機関回転数が大きく変動するときには、点火時期が適正な時期から外れることがある。例えば、機関回転数が急速に低下するときには、適正な点火時期よりも早いタイミングにて点火が行われるようになり、その結果、内燃機関の圧縮行程が終了する前、すなわちピストンが上死点に達する前に点火が行われるようになる。このとき、クランクシャフトには、こうした点火によって逆回転方向の回転力が生じる。

そして、内燃機関の始動完了前、クランクシャフトにこのような逆回転方向の回転力が生じた状態で始動動作が終了される場合には、その順回転方向の回転力が小さく、かつ機関回転数が急速に低下する状態となるために、この順回転方向の回転力を上記逆回転方向の回転力が上回るようになる。すなわち、内燃機関が逆回転するようになる。

こうした内燃機関の逆回転は、吸気通路内にバックファイヤを生じさせてしまい、内燃機関の性能上、好ましくない。そこで、本実施の形態では、内燃機関１の逆回転を検出して、同逆回転が生じている可能性がある場合には、点火プラグ１２による点火およびポート噴射インジェクタ６による燃料噴射を一時的に停止するようにした。

具体的には、ＥＣＵ１００は、上述のスタータ信号ＳＴＡが「ＯＦＦ」であって、かつ機関回転数Ｎｅが所定回転数（例えば、２００ｒｐｍ）以下であるときに、内燃機関１が逆回転している可能性があると判断するようになっている。

なお、内燃機関１の逆回転したか否かを判断する方法としては、この他、例えば吸気通路２内の吸気圧力が正圧か否かにより内燃機関１が逆回転したか否かを判断するようにしてもよい。

ＥＣＵ１００は、上述したように内燃機関１の逆回転が検出されたことを条件に、内燃機関１に対する点火および燃料噴射を一時的に停止するよう、点火プラグ１２およびポート噴射インジェクタ６を制御するようになっている。本実施の形態では、このような内燃機関１の逆回転防止のための制御を行うＥＣＵ１００が本発明に係る逆回転防止手段を構成する。

また、ＥＣＵ１００は、内燃機関１が始動後であるか否かを判定する始動後判定処理を実行する始動後判定部１１０を有する。具体的には、ＥＣＵ１００の始動後判定部１１０は、内燃機関１の始動開始後、例えばスタータ信号ＳＴＡが「ＯＮ」となった後、所定の始動後判定条件が成立したことを条件に内燃機関１が始動後であると判定するようになっている。

ここで、本実施の形態における所定の始動後判定条件は、内燃機関１の機関回転数Ｎｅが所定回転数Ｎｅｔｈ２（例えば、５００ｒｐｍ）以上となり、かつ上述した逆回転防止のための制御によって内燃機関１に対する点火および燃料噴射の一時的な停止が行われていないことである。本実施の形態における上記所定回転数Ｎｅｔｈ２は、本発明における第２の所定回転数に相当する。

つまり、ＥＣＵ１００の始動後判定部１１０は、機関回転数Ｎｅが所定回転数Ｎｅｔｈ２（例えば、５００ｒｐｍ）以上であって、かつ逆回転防止のための制御が行われていない場合に、内燃機関１が始動後であると判定する。

ここで、運転者が内燃機関１の起動作業を早期に終了した場合、上述した逆回転防止のための制御によって内燃機関１に対する点火および燃料噴射の一時的な停止が行われることがある。以下、このような点火および燃料噴射を一時的に停止する制御を「噴射／点火停止制御」という。

また、「内燃機関１の起動作業を早期に終了した場合」とは、例えばキータイプのイグニッションスイッチ１０１を用いた場合においてはキーを「スタート位置」に操作したが即座に「ＯＦＦ位置」に操作した場合や、プッシュタイプのイグニッションスイッチ１０１を用いた場合においては同スイッチ１０１を押下後、即座にシフト操作がなされた場合などである。

従来、上述のように、内燃機関の始動時に、内燃機関の逆回転防止のための点火および燃料噴射の一時的な停止が行われると、点火および燃料噴射の停止前の燃焼による回転力および慣性力によって機関回転数が一時的に上述の所定回転数Ｎｅｔｈ２（例えば、５００ｒｐｍ）を超えることがあった。この場合、機関回転数は、所定回転数Ｎｅｔｈ２を超えた後、エンジンストールの発生と識別される所定回転数（例えば、２００ｒｐｍ）以下まで低下することとなる。

このため、正常動作を行っているにも関わらず、上述したような機関回転数の低下が内燃機関始動後のエンジンストールとして検出されてしまうといった不具合があった。

そこで、本実施の形態では、このような不具合を解消するべく、上述したように始動後判定条件に逆回転防止のための噴射／点火停止制御が行われていないという条件を付加し、内燃機関１の逆回転防止のための点火および燃料噴射の一時的な停止が行われている場合には、内燃機関１が始動後でないと判定するようにした。

これにより、後述する内燃機関１にエンジンストールが発生したか否かの判定（異常判定処理）において、上述したような内燃機関１の逆回転防止のための点火および燃料噴射の一時的な停止による機関回転数Ｎｅの低下をエンジンストールとして検出しないようにすることができる。

ＥＣＵ１００は、内燃機関１が始動後であると判定された後、機関回転数Ｎｅが上述した所定回転数Ｎｅｔｈ２より小さい予め定められた所定回転数Ｎｅｔｈ１（例えば、２００ｒｐｍ）以下となったことを条件に、内燃機関１にエンジンストールが発生したと判定する異常判定部１１１を有する。本実施の形態では、このようなエンジンストールの判定を行うＥＣＵ１００が本発明に係るエンジンストール判定手段を構成する。また、本実施の形態における上記所定回転数Ｎｅｔｈ１は、本発明における第１の所定回転数に相当する。

次に、図２を参照して、ＥＣＵ１００（詳しくは始動後判定部１１０）によって実行される始動後判定処理について説明する。なお、図２に示す始動後判定処理は、所定の時間間隔で繰り返し実行される。

図２に示すように、ＥＣＵ１００は、イグニッションがＯＮであるか否かを判定する（ステップＳ１）。イグニッションがＯＮであるか否かは、イグニッションスイッチ１０１からの入力に基づき判断することができる。ＥＣＵ１００は、イグニッションがＯＮでないと判定した場合には、始動後判定フラグをＯＦＦとして（ステップＳ６）、本処理を終了する。

一方、ＥＣＵ１００は、イグニッションがＯＮであると判定した場合には、内燃機関１の始動が開始したか否かを判定する（ステップＳ２）。具体的には、ＥＣＵ１００は、スタータ信号ＳＴＡが「ＯＮ」であるか否かにより内燃機関１の始動が開始したか否かを判定する。ＥＣＵ１００は、内燃機関１の始動が開始していないと判定した場合には、始動後判定フラグをＯＦＦとして（ステップＳ６）、本処理を終了する。

他方、ＥＣＵ１００は、内燃機関１の始動が開始していると判定した場合には、機関回転数Ｎｅが所定回転数Ｎｅｔｈ２（例えば、５００ｒｐｍ）以上となったか否かを判定する（ステップＳ３）。ＥＣＵ１００は、機関回転数Ｎｅが所定回転数Ｎｅｔｈ２（例えば、５００ｒｐｍ）以上となっていない、すなわち機関回転数Ｎｅが所定回転数Ｎｅｔｈ２未満であると判定した場合には、本処理を終了する。

一方、ＥＣＵ１００は、機関回転数Ｎｅが所定回転数Ｎｅｔｈ２（例えば、５００ｒｐｍ）以上となったと判定した場合には、内燃機関１の逆回転防止のための噴射／点火停止制御が行われていないか否か、つまり非作動か否かを判定する（ステップＳ４）。

ＥＣＵ１００は、噴射／点火停止制御が非作動でない、すなわち噴射／点火停止制御が作動していると判定した場合には、始動後判定フラグをＯＦＦとして（ステップＳ６）、本処理を終了する。

他方、ＥＣＵ１００は、噴射／点火停止制御が非作動であると判定した場合には、内燃機関１が始動後であると判断して始動後判定フラグをＯＮして（ステップＳ５）、本処理を終了する。

次に、図３を参照して、ＥＣＵ１００（詳しくは異常判定部１１１）によって実行される異常判定処理について説明する。なお、図３に示す異常判定処理は、所定の時間間隔で繰り返し実行される。

図３に示すように、ＥＣＵ１００は、図２の始動後判定処理において設定された始動後判定フラグがＯＮであるか否かを判定する（ステップＳ１１）。ＥＣＵ１００は、始動後判定フラグがＯＮでない、つまり始動後判定フラグがＯＦＦであると判定した場合には、内燃機関１の始動後のエンジンストールを非検出とした（ステップＳ１４）後、本処理を終了する。

一方、ＥＣＵ１００は、始動後判定フラグがＯＮであると判定した場合には、機関回転数Ｎｅが所定回転数Ｎｅｔｈ１（例えば、２００ｒｐｍ）以下であるか否かを判定する（ステップＳ１２）。ＥＣＵ１００は、機関回転数Ｎｅが所定回転数Ｎｅｔｈ１（例えば、２００ｒｐｍ）以下でない、すなわち機関回転数Ｎｅが所定回転数Ｎｅｔｈ１未満であると判定した場合には、内燃機関１の始動後のエンジンストールを非検出とした（ステップＳ１４）後、本処理を終了する。

他方、ＥＣＵ１００は、機関回転数Ｎｅが所定回転数Ｎｅｔｈ１（例えば、２００ｒｐｍ）以下であると判定した場合には、内燃機関１の始動後のエンジンストールを検出して（ステップＳ１３）、本処理を終了する。こうして、内燃機関１の始動後のエンジンストールが正確にダイアグノーシスに記憶される。

以上のように、本実施の形態に係る車両用始動判定装置は、機関回転数Ｎｅが所定回転数Ｎｅｔｈ２（例えば、５００ｒｐｍ）以上となり、かつ内燃機関１の逆回転防止のための噴射／点火停止制御によって内燃機関１に対する点火および燃料噴射の一時的な停止が行われていないという所定の始動後判定条件が成立したことを条件に、内燃機関１が始動後であると判定する。

このため、内燃機関１の始動時において上記点火および燃料噴射の停止が行われている場合に一時的に機関回転数Ｎｅが所定回転数Ｎｅｔｈ２以上となっても、内燃機関１が始動後であると判定されることがない。

したがって、上記点火および燃料噴射の停止が行われている場合に一時的に機関回転数Ｎｅが所定回転数Ｎｅｔｈ２以上となった後に、所定回転数Ｎｅｔｈ１（例えば、２００ｒｐｍ）以下に低下しても、これをエンジンストールの発生と誤判定することを防止することができる。この結果、本実施の形態に係る車両用始動判定装置は、正確に内燃機関始動後のエンジンストールの判定を行うことができる。

以上説明したように、本発明に係る車両用始動判定装置は、正確に内燃機関始動後のエンジンストールの判定を行うことができ、内燃機関の逆回転防止機能を有する車両に搭載される車両用始動判定装置に有用である。

１…内燃機関、６…ポート噴射インジェクタ、１２…点火プラグ、１４…クランクシャフト、２０…クランクポジションセンサ、３０…スタータモータ、１００…ＥＣＵ（エンジンストール判定手段，逆回転防止手段）、１０１…イグニッションスイッチ、１０２…スタータスイッチ、１１０…始動後判定部、１１１…異常判定部

Claims (1)

1. 内燃機関の始動開始後に所定の始動後判定条件が成立したことを条件に前記内燃機関が始動後であると判定する車両用始動判定装置であって、
   前記内燃機関が始動後であると判定された後、前記内燃機関の機関回転数が予め定められた第１の所定回転数以下となったことを条件に、前記内燃機関にエンジンストールが発生したと判定するエンジンストール判定手段と、
   前記内燃機関の逆回転が検出されたことを条件に前記内燃機関に対する点火および燃料噴射を一時的に停止する逆回転防止手段と、を備え、
   前記始動後判定条件は、前記機関回転数が予め定められた第２の所定回転数以上となり、かつ前記逆回転防止手段によって前記点火および燃料噴射の一時的な停止が行われていないことであることを特徴とする車両用始動判定装置。

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