JP2020067044A - エンジンの始動制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】始動時にエンジンが逆回転するのをより確実に防止できるエンジンの始動制御装置を提供する。【解決手段】エンジンを回転駆動可能な駆動手段３０と、点火プラグ２１と点火コイル２２とを含む点火手段２０と、駆動手段３０および点火手段２０を制御する制御手段１００と、乗員により操作されて制御手段１００に対してエンジンの始動および停止を指示する始動・停止スイッチＳＷ１とを設け、始動・停止スイッチＳＷ１からエンジン始動の指示が出されたと判定すると駆動装置３０を駆動させるとともに所定のクランク角度で点火プラグ２１から放電が行われるように点火コイル２２に通電を行い、駆動装置３０の駆動中且つ点火コイル２２への通電中に始動・停止スイッチＳＷ１からエンジン停止の指示が出されたと判定すると点火コイル２２への通電が終了した後に駆動装置３０の駆動を停止するように、制御手段１００を構成する。【選択図】図７

Description

本発明は、エンジンを回転駆動可能な駆動手段と、燃焼室内に放電を行う点火手段を備えたエンジンの始動制御装置に関する。

従来、車両等では、エンジンを回転駆動可能な駆動手段を設け、エンジンの始動要求が出されると、前記の駆動手段によりエンジンを強制的に回転させ、エンジンに形成された燃焼室内の混合気を昇圧したのち燃焼させて、エンジンを自立回転させるようにしている。また、エンジンには、混合気を点火するための点火手段が設けられるものがある。つまり、燃焼室内に放電することで混合気を燃焼させようとするものがある。このようなエンジンでは、エンジンの始動要求が出されると点火手段に通電を開始してその電圧を高めて、燃焼室内に放電を行わせる。

ここで、前記のように点火手段による点火が行われるエンジンでは、エンジンの始動要求が出された直後にエンジンの停止要求が出されること等に伴ってスタータモータの駆動が停止している状態で圧縮上死点前に点火手段から放電が行われるおそれがあり、この場合はエンジンが逆回転してしまう。これに対して、例えば、特許文献１には、エンジンが逆転したか否かを検出して、エンジンの逆転が検出されると点火手段による点火を禁止するものが開示されている。

特開２００５−２２０８６６号公報

前記特許文献１の構成では、エンジンが逆回転した後にはじめて点火手段による点火が停止される。そのため、エンジンが逆回転するのを防止することができない。また、この構成では、点火手段に対して既に通電が開始されており点火手段による点火を回避できない場合、具体的には、点火手段に既に電気エネルギーが蓄えられていることで点火手段の駆動を停止した時点で放電がなされてしまう場合において、エンジンが逆回転するのを防止することができない。

本発明は、前記のような事情に鑑みてなされたものであり、始動時にエンジンが逆回転するのをより確実に防止できるエンジンの始動制御装置を提供することを目的とする。

前記課題を解決するために、本発明は、エンジンを回転駆動可能な駆動手段と、エンジンに形成された燃焼室内に放電する点火プラグと当該点火プラグに電気エネルギーを供給する点火コイルとを含む点火手段と、前記駆動手段および前記点火手段を制御する制御手段と、乗員により操作されて前記制御手段に対してエンジンの始動および停止を指示する始動・停止スイッチとを備え、前記制御手段は、前記始動・停止スイッチからエンジン始動の指示が出されたと判定したとき、前記駆動装置を駆動させるとともに、予め設定された所定のクランク角度で前記点火プラグから放電が行われるように前記点火コイルに通電を行い、前記駆動装置の駆動中且つ前記点火コイルへの通電中に前記始動・停止スイッチからエンジン停止の指示が出されたと判定したとき、前記点火コイルへの通電が終了した後に前記駆動装置の駆動を停止する、ことを特徴とするエンジンの始動制御装置を提供する（請求項１）。

この装置によれば、点火コイルへの通電が終了した後に駆動装置の駆動が停止される。そのため、点火コイルへの通電終了に伴って燃焼室内に点火プラグから放電が行われるタイミングが圧縮上死点前であっても、駆動装置によってエンジンの正回転を維持することができ、エンジンの逆回転をより確実に防止できる。

前記構成において、好ましくは、前記制御手段は、前記点火コイルに連続して通電されている時間が予め設定された上限時間以上になると、前記点火コイルへの通電を停止し、前記駆動装置の駆動中に前記始動・停止スイッチからエンジン停止の指示が出されたと判定した場合、当該判定から予め設定された遅延時間が経過したときに前記駆動装置の駆動を停止させ、前記遅延時間は前記上限時間よりも長い時間に設定されている（請求項２）。

この構成によれば、点火コイルに連続して通電されている時間が予め設定された上限時間以上になると点火コイルへの通電が停止されるので、点火コイルへの過度な通電を防止して点火コイルの損傷を抑制できる。しかも、駆動装置の駆動中に始動・停止スイッチからエンジン停止の指示が出された場合において、当該指示が出されてから所定の遅延時間であって、前記の上限時間よりも長い時間に設定された遅延時間が経過したときに、駆動装置の駆動が停止されるようになっている。そのため、前記のエンジン停止の指示が出される直前に点火コイルへの通電が開始されて上限時間経過後に点火コイルへの通電が停止される場合、つまり、エンジン停止の指示が出されてから点火プラグから放電されるまでの時間が最も長くなる場合であっても、点火コイルへの通電が停止された後に駆動装置を停止させることができる。従って、エンジンの逆回転をより一層確実に防止できる。

また、前記とは異なる構成として、前記点火コイルへの通電が行われているか否かを判定する判定手段を備え、前記駆動装置の駆動中且つ前記点火コイルへの通電中に前記始動・停止スイッチからエンジン停止の指示が出されたと判定した場合、前記判定手段によって前記点火コイルへの通電が終了したと判定された後に前記駆動装置の駆動を停止させるとしてもよい（請求項３）。

この構成によっても、点火コイルへの通電が停止された後に駆動装置を停止させて、エンジンの逆回転を確実に防止できる。

前記構成において、好ましくは、前記制御手段は、前記駆動装置の駆動中で且つ前記点火コイルへの通電が開始されていないときに前記始動・停止スイッチからエンジン停止の指示が出されたと判定した場合は、前記点火コイルへの通電を禁止する（請求項４）。

この構成によれば、駆動装置の駆動中で且つ点火コイルへの通電が開始されていないときに始動・停止スイッチからエンジン停止の指示が出された場合に、点火コイルへの通電自体が禁止されるので、点火コイルからの放電に伴うエンジンの逆回転を確実に防止できる。

以上説明したように、本発明のエンジンの始動制御装置によれば、始動時にエンジンが逆回転するのをより確実に防止できる。

本発明の一実施形態にかかるエンジンシステムの一部を概略的に示した図である。 制御系統を示すブロック図である。 通常のエンジン始動時の各パラメータの時間変化を示したタイムチャートである。 エンジン始動時に生じる問題を説明するためのタイムチャートである。 遅延時間の設定手順を説明するためのタイムチャートである。 本実施形態の始動手順を示すフローチャートである。 本発明の作用効果を説明するためのタイムチャートである。

（１）エンジン周辺の構成
図１は、本発明の一実施形態に係るエンジンの始動制御装置が適用されたエンジンシステムの一部を概略的に示した図である。本図に示されるエンジンは、走行用の動力源として車両に搭載される４サイクルのエンジンである。このエンジンのエンジン本体１は、いわゆる直列４気筒型のものであり、紙面に直交する方向に列状に並ぶ４つの気筒２を有するシリンダブロック３と、各気筒２を上から閉塞するようにシリンダブロック３の上面に設けられたシリンダヘッド４と、各気筒２にそれぞれ往復摺動可能に挿入されたピストン５とを有している。

ピストン５の上方には燃焼室６が画成されている。燃焼室６には、後述するインジェクタ１５からの噴射によって燃料が供給される。そして、空気と燃料の混合気に後述する点火プラグ２２から点火が行われて、混合気が燃焼し、この混合気の燃焼による膨張力でピストン５が押し下げられてピストン５が上下方向に往復運動する。本実施形態では、エンジン本体１はガソリンエンジンであり、ガソリンを含む燃料がインジェクタ１５から燃焼室６内に噴射される。

ピストン５の下方には、エンジン本体１の出力軸であるクランク軸７が設けられている。クランク軸７は、ピストン５の往復運動（上下運動）に応じて中心軸回りに回転駆動される。

図示のような４サイクル４気筒のエンジンでは、各気筒２に設けられたピストン５が、クランク角で１８０°（１８０°ＣＡ）の位相差をもって上下運動する。このため、各気筒２での燃焼（そのための燃料噴射）のタイミングは、１８０°ＣＡずつ位相をずらしたタイミングに設定される。具体的には、４つの気筒２の気筒番号を紙面手前から順に１番、２番、３番、４番とすると、１番気筒→３番気筒→４番気筒→２番気筒の順に燃焼が行われる。

シリンダヘッド４には、前記のように燃焼室６内に燃料を噴射するインジェクタ１５が各気筒２につき１つずつ設けられている。インジェクタ１５は、噴射孔が形成された先端部を備え、この先端部が燃焼室６内を臨むようにシリンダヘッド４に取付けられている。本実施形態では、インジェクタ１５は、その先端部が燃焼室６の天井面の略中央に位置するように配設されている。

シリンダヘッド４には、前記の点火プラグ２２を含む点火装置２０が、各気筒２につき１つずつ設けられている。点火装置２０は、点火プラグ２２と、点火コイル２１とを有する。点火コイル２１は、車両に設けられたコントロールユニット１００を介して同じく車両に設けられたバッテリ９０に接続されている。点火コイル２１は、誘電コイルであり、バッテリ９０からの電力を受けて高電圧を生成する。点火プラグ２２は、その先端部に電極を備えており、点火コイル２１から供給された高電圧の電気エネルギーをその先端部において放電する。点火プラグ２２からの放電は、点火コイル２１への通電が停止されると生じる。このような点火装置２０は、請求項の「点火手段」に相当する。

点火装置２０は、点火プラグ２２の先端部が燃焼室６内を臨む姿勢でシリンダヘッド４に取付けられている。本実施形態では、点火装置２０は、点火プラグ２２の先端部がインジェクタ１５の先端部の側方に位置するように配設されている。

シリンダヘッド４には、各気筒２の燃焼室６に開口する吸気ポート９および排気ポート１０と、各ポート９、１０を開閉する吸気弁１１および排気弁１２とが設けられている。吸気弁１１および排気弁１２は、クランク軸７の回転に連動するカム軸（不図示）を含む動弁機構（不図示）により開閉駆動される。吸気ポート９および排気ポート１０には、吸気通路１３および排気通路１４がそれぞれ接続されている。

シリンダブロック３には、クランク軸７の回転角度（つまりクランク角）、およびクランク軸７の回転数（つまりエンジン回転数）を検出するためのクランク角センサＳＮ１が設けられている。また、シリンダヘッド４には、気筒識別を行う（どの気筒が何行程にあるかを識別する）ために必要なカム軸の角度を検出するためのカム角センサ（不図示）が設けられている。

シリンダブロック３には、エンジンを始動するためのスタータモータ３０が固定されている。スタータモータ３０は、モータ本体３１と、モータ本体３１により回転駆動されるピニオンギア３２とを有している。ピニオンギア３２は、クランク軸７の一端部に連結されたリングギア８と離接可能に噛合している。スタータモータ３０を用いてエンジンを始動する際には、ピニオンギア３２が所定の噛合位置に移動してリングギア８と噛合し、ピニオンギア３２の回転力がリングギア８に伝達されることにより、クランク軸７が回転駆動される。このようなスタータモータ３０は、請求項の「駆動装置」に相当する。

点火コイル２１と同様に、スタータモータ３０およびインジェクタ１５等の電装部品は、コントロールユニット１００を介してバッテリ９０に接続されている。

（２）制御系
エンジンの各部品は、コントロールユニット１００により統括的に制御される。図２のブロック図に示すように、本実施形態では、コントロールユニット１００として、Ｃ−ＢＣＭ（Ｃｅｎｔｒａｌ−Ｂｏｄｙ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｍｏｄｕｌｅ）１０１と、ＰＣＭ（Ｐｏｗｅｒ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｍｏｄｕｌｅ）１０２が車両に搭載されている。これらＣ−ＢＣＭ１０１およびＰＣＭ１０２は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等から構成されるマイクロプロセッサである。このようなコントロールユニット１００は、請求項の「制御手段」に相当する。

Ｃ−ＢＣＭ１０１には、車両に設けられた始動・停止スイッチＳＷ１からの信号が入力される。始動・停止スイッチＳＷ１は、車両の乗員が押圧操作可能なスイッチであり、例えば、車両のダッシュボード等に設けられている。始動・停止スイッチＳＷ１は、エンジンの始動と停止とをＣ−ＢＣＭ１０１に指示するスイッチである。本実施形態では、始動・停止スイッチＳＷ１は、モメンタリ式のスイッチであり、押圧力がなくなると再び元の位置に戻る。

また、Ｃ−ＢＣＭ１０１には、ブレーキペダルセンサＳＮ２やＡＴレンジセンサＳＮ３等の信号が入力される。ブレーキペダルセンサＳＮ２は、車両に設けられたブレーキペダル（不図示）が踏み込まれているか否かを検出するセンサである。ＡＴレンジセンサＳＮ３は、変速機のシフト位置を検出する。本実施形態では、車両はＡＴ（Ａｕｔｏｍａｔｉｃ Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ）車であり、ＡＴレンジセンサＳＮ３は、変速機のシフト位置が、駐車レンジであるＰ（パーキング）レンジ、走行レンジであるＤ（ドライブ）レンジ、後退レンジであるＲ（リバース）レンジ、変速機とエンジンとの連結が解除されるＮ（ニュートラル）レンジのいずれであるかを検出する。なお、車両がＭＴ車の場合は、ＡＴレンジセンサＳＮ３の代わりにクラッチの断接状態を検出するセンサを用い、このセンサの検出値に基づいて後述する前提条件の成否が判定される。

ＰＣＭ１０２には、クランク角センサＳＮ１やその他のエンジンの状態を検出するセンサ等の信号が入力される。ＰＣＭ１０２は、点火コイル２１やインジェクタ１５等と接続されており、クランク角センサＳＮ１等の信号に基づいて各種演算を実施してこれらに指令信号を出力する。

Ｃ−ＢＣＭ１０１とＰＣＭ１０２とはＣＡＮ通信線１１０で接続されており、互いにＣＡＮ（Ｃｏｎｔｏｒｌｌｅｒ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋ）通信されるようになっている。

スタータモータ３０とバッテリ９０とは、リレー回路であるスタータリレー８１を介して接続されている。スタータリレー８１は、Ｃ−ＢＣＭ１０１とＰＣＭ１０２とによってＯＮ／ＯＦＦが切り替えられるようになっている。

具体的には、Ｃ−ＢＣＭ１０１とＰＣＭ１０２とには、それぞれ、スタータリレー８１のＯＮ／ＯＦＦを切り替えるためのスイッチＳＷ１１、スイッチＳＷ１２が設けられている。これらスイッチＳＷ１１、ＳＷ１２がともにＯＮにされるとスタータリレー８１はＯＮとなり、スタータモータ３０にバッテリ９０から電力が供給されてスタータモータ３０が駆動される。また、これらスイッチＳＷ１１、ＳＷ１２の一方がＯＦＦにされるとスタータリレー８１がＯＦＦになりスタータモータ３０への通電が停止されてスタータモータ３０の駆動が停止される。

ＰＣＭ１０２の一部の部品とバッテリ９０とは、リレー回路であるＩＧリレー８２を介して接続されている。ＩＧリレー８２は、Ｃ−ＢＣＭ１０１によってＯＮ／ＯＦＦが切り替えられるようになっている。

具体的には、Ｃ−ＢＣＭ１０１は、ＩＧリレー８２のＯＮ／ＯＦＦを切り替えるスイッチＳＷ１３備えている。このスイッチＳＷ１３がＯＮにされると、ＩＧリレー８２もＯＮとなり、バッテリ９０からＰＣＭ１０２の一部の部品に電力が供給されてこれらが起動される。また、スイッチＳＷ１３がＯＦＦにされると、ＩＧリレー８２はＯＦＦとなり、ＰＣＭ１０２の一部の部品への通電が停止される。

本実施形態では、ＩＧリレー８２に接続された前記のＰＣＭ１０２の一部の部品に、スイッチＳＷ１２が含まれている。従って、スイッチＳＷ１３ひいてはＩＧリレー８２がＯＦＦにされるとスイッチＳＷ１２がＯＦＦとなりスタータリレー８１がＯＦＦとなってスタータモータ３０の駆動が停止する。

Ｃ−ＢＣＭ１０１には、機能的に第１始動・停止判定部１１１が設けられている。第１始動・停止判定部１１１は、始動・停止スイッチＳＷ１等の信号に基づいて、乗員から、エンジンを始動させるという指示が出されたか否か、あるいは、エンジンを停止させるという指示が出されたか否かを判定する。

具体的には、第１始動・停止判定部１１１は、ＩＧリレー８２がＯＮの状態（スイッチＳＷ１３がＯＮの状態）で、始動・停止スイッチＳＷ１が押圧操作されると、エンジン始動の指示があったと判定する。ただし、エンジンの駆動が停止している状態で始動・停止スイッチＳＷ１が押圧操作された場合であっても、第１始動・停止判定部１１１は、ブレーキペダルが踏み込み操作されており、且つ、変速機のシフトがＰレンジまたはＮレンジにあるという前提条件が成立していない場合は、エンジンの始動を禁止する。

また、第１始動・停止判定部１１１は、ＩＧリレー８２がＯＦＦの状態（スイッチＳＷ１３がＯＦＦの状態）で、始動・停止スイッチＳＷ１が押圧操作されると、エンジン停止の指示があったと判定する。

Ｃ−ＢＣＭ９０のこのエンジン始動／停止の判定結果は、ＣＡＮによってＰＣＭ１００に送信される。ＰＣＭ１００は、この判定結果を受けとって、点火プラグ２２等に指示を出す。

ＰＣＭ１０２には、機能的に、第２始動・停止判定部１２１、点火制御部１２１と、燃料噴射制御部１２３とが設けられている。

第２始動・停止判定部１２１は、エンジンを始動させる指示が出されたか否か、あるいは、エンジンを停止させる指示が出されたか否かを判定する。第２始動・停止判定部１２１は、ＣＡＮ通信によってＣ−ＢＣＭ１０１の第１始動・停止判定部１１１から送信された信号を受け取り、この信号に従って前記判定を行う。つまり、Ｃ−ＢＣＭ１０１の第１始動・停止判定部１１１にてエンジンを始動させる指示が出されたと判定すると、第２始動・停止判定部１２１も同じくエンジンを始動させる指示が出されたと判定し、第１始動・停止判定部１１１にてエンジンを停止させる指示が出されたと判定すると、第２始動・停止判定部１２１も同じくエンジンを始動させる指示が出されたと判定する。

点火制御部１２２は、点火装置２０を制御する。点火制御部１１２は、予め設定されたクランク角度で点火プラグ２２から燃焼室６内に放電が行われるように、且つ、点火プラグ２２からの放電エネルギーが所定のエネルギー以上となるように、点火コイル２１に通電を行う。具体的には、点火制御部１１２は、点火プラグ２２から放電が行われるクランク角度である点火時期をエンジン回転数およびエンジン負荷等から設定する。また、点火制御部１１２は、点火プラグ２２の放電エネルギーを所定のエネルギーとするために点火コイル２１に通電する必要のある時間分、点火時期から遡った時期（クランク角度での時期）を、前記の点火時期とエンジン回転数とから算出し、この時期を点火コイル２１に通電を開始する時期に設定する。そして、点火制御部１１２は、設定した前記の通電開始時期に、点火コイル２１への通電を開始し、点火時期で点火コイル２１への通電を停止して点火プラグ２２から放電を行わせる。本実施形態では、点火時期は、圧縮上死点付近に設定される。また、点火コイル２１への通電開始時期は、圧縮行程中の所定の時期に設定される。

また、点火制御部１１２は、点火コイル２１に連続して通電されている時間が予め設定された上限通電時間に到達すると、点火コイル２１への通電を停止する。これは、点火コイル２１を保護するためである。つまり、点火コイル２１に過度に長時間にわたって通電を行うと、点火コイル２１が損傷するおそれがある。そこで、本実施形態では、連続通電時間が上限通電時間に到達すると、点火コイル２１への通電を強制的に停止する。上限通電時間は、例えば、１００ｍｓ程度に設定される。この上限通電時間は、請求項の「上限時間」に相当する。

燃料噴射制御部１１３は、インジェクタ１５を制御する。燃料噴射制御部１１３は、予め設定されたクランク角度でインジェクタ１５から燃焼室６内に必要な量の燃料が噴射されるように、インジェクタ１５を駆動する。具体的には、燃料噴射制御部１１３は、インジェクタ１５からの燃料噴射を開始するクランク角度である噴射開始時期と、インジェクタ１５から噴射される燃料の量である噴射量に対応する噴射期間とを、エンジン回転数およびエンジン負荷等から設定する。そして、燃料噴射制御部１１３は、設定した噴射時期から設定した噴射期間だけ、インジェクタ１５を駆動して燃焼室６内に燃料を噴射する。インジェクタ１５からの燃料噴射は、点火プラグ２２からの放電が行われる前に実施され、前記のように噴射された燃料と空気との混合気が点火によって燃焼を開始する。本実施形態では、少なくともエンジン始動時等のエンジン回転数が非常に小さいときは、吸気行程中にインジェクタ１５から燃料が噴射される。

（３）エンジン始動の制御
（通常のエンジン始動）
通常のエンジン始動は次のようにして行われる。図３は、通常のエンジン始動時の各パラメータの時間変化を示した図である。なお、図３の最下段のグラフにおけるクランク角は最初に燃料噴射が行われる気筒２のクランク角を示している。

時刻ｔ１にてＩＧリレー８２がＯＦＦの状態で始動・停止スイッチＳＷ１が押圧操作されると、その所定時間後の時刻ｔ２にて、Ｃ−ＢＣＭ１０１はエンジン始動の指示があったと判定する。図３の上から２つ目のグラフのパラメータは、このＣ−ＢＣＭ１０１の判定結果を表したパラメータであり、Ｃ−ＢＣＭ１０１がエンジン始動の指示があったと判定すると「ＯＮ」になり、エンジン停止の指示があったと判定すると「ＯＦＦ」になる。エンジン始動の指示があったと判定すると、すぐさま、Ｃ−ＢＣＭ１０１は、スイッチＳＷ１３をＯＮにし、これによりＩＧリレー８２がＯＮとなる。また、これとほぼ同時に、スタータリレー８１のＣ−ＢＣＭ側のスイッチＳＷ１１もＯＮとされる。この時は、まだ、スタータリレー８１のＰＣＭ側のスイッチＳＷ１２がＯＦＦである。これより、時刻ｔ２では、スタータリレー８１はＯＮにならずスタータモータ３０は駆動されない。

Ｃ−ＢＣＭ１０１によるエンジン始動の指示があったという判定結果はＣＡＮ通信によってＰＣＭ１０２に伝達され、ＰＣＭ１０２もエンジン始動の指示があったと判定する。ここで、ＣＡＮ通信には所定の時間がかかるため、ＰＣＭ１０２では、時刻ｔ２よりも後の時刻ｔ３に、エンジン始動の指示があったと判定される。図３の上から５つ目のグラフのパラメータは、このＰＣＭ１０２の判定結果を表すパラメータを表すパラメータであり、ＰＣＭ１０２がエンジン始動の指示があったと判定すると「ＯＮ」になり、エンジン停止の指示があったと判定すると「ＯＦＦ」になる。

ＰＣＭ１０２は、エンジン始動の指示があったと判定すると、すぐさま、スタータリレー８１のＰＣＭ１０２側のスイッチＳＷ１２をＯＮにする。これにより、時刻ｔ３にて、スタータモータ３０の駆動が開始される。

スタータモータ３０が駆動されることに伴い、時刻ｔ３にてエンジンが回転しはじめる。本実施形態では、気筒判別を行ってから燃料噴射が行われるようになっており、この気筒判別後の時刻ｔ４において吸気行程にある気筒２にインジェクタ１５から燃料が噴射される。その後、時刻ｔ５にて、この気筒２のクランク角が前記の通電開始時期に到達すると、ＰＣＭ１０２は、点火コイル２１への通電を開始する。そして、時刻ｔ６にて、この気筒２のクランク角が圧縮上死点付近に設定された点火時期に到達すると、点火コイル２１への通電を停止し、これにより、点火プラグ２２から燃焼室６内に放電が行われる。この放電により、気筒２（燃焼室６）内にて混合気が燃焼し、エンジンに回転力が付与される。その後は、各気筒２にて順番に燃料噴射と点火とが繰り返されていき、エンジンの回転数が増大していく。本実施形態では、エンジン回転数が予め設定された判定回転数以上になると、エンジンが完爆した、つまり、エンジンが自立回転可能になったと判定するようになっている。判定回転数は例えば５００ｒｐｍ程度に設定されている。これより、本実施形態では、エンジン回転数が判定回転数に到達した時刻ｔ７にて、スイッチＳＷ１１、ＳＷ１２がＯＦＦとされてスタータリレー８１がＯＦＦとされ、スタータモータ３０の駆動が停止される。

（エンジン始動、停止時の問題）
ＩＧリレー８２がＯＦＦの状態で始動・停止スイッチＳＷ１が押圧操作されたとき、通常は、前記のようにしてエンジンが始動される。ところが、エンジン始動のために始動・停止スイッチＳＷ１が押圧操作された後、すぐさま、エンジン停止のために始動・停止スイッチＳＷ１が操作されることがある。この場合において、始動・停止スイッチＳＷ１の操作に伴い、単純にすぐさまスタータモータ３０の駆動を停止すると、エンジンが逆回転するおそれがある。図４を用いて、具体的に説明する。

図４は、図３に対応する図であって、始動・停止スイッチＳＷ１の操作によってエンジンを停止する指示が出されたことに伴ってすぐさまスタータモータ３０の駆動を停止した場合の各パラメータのタイムチャートである。

図３の場合と同様に、時刻ｔ１にてＩＧリレー８２がＯＦＦの状態で始動・停止スイッチＳＷ１が操作されると、時刻ｔ２にてＩＧリレー８２がＯＮとされ、時刻ｔ３にてスタータリレー８１がＯＮとされるとともにスタータモータ３０の駆動が開始される。そして、時刻ｔ４にてインジェクタ１５から燃料が噴射される。

一方、時刻ｔ４の後の時刻ｔ１５にて、始動・停止スイッチＳＷ１が操作されたとする。ＩＧリレー８２がＯＮの状態での操作であることから、時刻ｔ１５の所定時間後の時刻ｔ１７にてＣ−ＢＣＭ１０１はエンジン停止の指示があったと判定する。前記のように、この判定結果はＰＣＭ１０２に送られて、時刻ｔ１７の所定時間後の時刻ｔ１８にて、ＰＣＭ１０２はエンジン停止の指示があったと判定する。

ここで、始動・停止スイッチＳＷ１の操作が行われたタイミングによっては、時刻ｔ１７およびｔ１８よりも前の時刻ｔ１６にて、燃料噴射がなされた気筒２の点火コイル２１への通電が開始される一方でこの気筒２がまだ圧縮上死点に到達していないという状態になり得る。そして、この場合に、エンジン停止の指示があったと判定するのに伴って時刻ｔ１７あるいはｔ１８にて即座にスタータモータ３０の駆動を停止すると、前記の気筒２は圧縮上死点よりも進角側のクランク角で停止してしまうことになる。この状態では、気筒２のクランク角は、圧縮上死点付近に設定された点火時期に到達しない。そのため、点火コイル２１への連続通電時間が前記の上限通電時間に到達する時刻ｔ１９にて、点火コイル２１への通電が停止されて点火プラグ２２から燃焼室６内に放電がなされ、これに伴い燃焼室６内で混合気が燃焼する。このようにスタータモータ３０が停止されてスタータモータ３０からの駆動力がない状態で圧縮上死点前に混合気が燃焼すると、ピストン５は圧縮上死点よりも進角側の位置において押し下げられてしまい、エンジンが逆回転してしまう。なお、ＰＣＭ１０２がエンジン停止を判定した時刻ｔ１８にて、点火コイル２１への通電を停止することも考えられるが、この場合であっても、点火コイル２１への通電が停止されるのに伴って圧縮上死点前に点火プラグ２２から放電がなされ、やはり、エンジンは逆回転してしまう。

（本実施形態に係るエンジンの始動制御）
これに対して、本実施形態では、スタータモータ３０の駆動中、つまり、エンジンの始動中に、ＰＣＭ１０２が始動・停止スイッチＳＷ１からエンジン停止の指示が出されたと判定した場合において、点火コイル２１への通電がまだ開始していないときは、この通電を禁止する。これにより、点火プラグ２２からの放電は生じなくなり、エンジンの逆回転は防止される。

また、スタータモータ３０の駆動中、つまり、エンジンの始動中に、ＰＣＭ１０２が始動・停止スイッチＳＷ１からエンジン停止の指示が出されたと判定した場合において、点火コイル２１の通電が既に開始しているとき、つまり、前記の判定時に点火コイル２１に通電が行われているときは、点火プラグ２２から放電がなされるまでスタータモータ３０の駆動を維持してエンジンを強制的に回転させる。つまり、点火プラグ２２から放電がなされた後にスタータモータ３０の駆動を停止するようにする。

本実施形態では、スタータモータ３０の駆動中且つ点火コイル２１への通電中にＰＣＭ１０２がエンジン停止の指示が出されたと判定すると、この判定から予め設定された第１遅延時間後にスタータモータ３０の駆動を停止する。そして、この第１遅延時間を、ＰＣＭ１０２がエンジン停止の指示が出されたと判定するタイミングから、点火プラグ２２にて放電が行われるタイミングまでの時間（以下、第１期間という）の最大値よりも長い時間とし、これにより、点火プラグ２２から放電がなされた後に確実にスタータモータ３０の駆動が停止されるようにする。

前記第１期間の最大値および遅延時間について図５を用いて説明する。図５は、図４に示したタイムチャートからクランク角のグラフを省略した図である。なお、図５において、時刻ｔ１５までの各パラメータの時間変化は、図４と同様である。

前記第１期間は、図５に示すように、時刻ｔ２１でＰＣＭ１０２がエンジン停止の指示が出されたと判定する直前（ほぼ同時刻）に点火コイル２１に通電が開始されたときに最大となる。そして、点火コイル２１の通電時間の最大値は、前記の上限通電時間と定められている。これより、第１期間の最大値は上限通電時間となる。そして、第１遅延時間は、この上限通電時間よりも長い時間に設定されている。このように、本実施形態では、時刻ｔ２１でＰＣＭ１０２がエンジン停止の指示が出されたと判定してから第１遅延時間後の時刻ｔ２２にてスタータモータ３０の駆動が停止される。例えば、上限通電時間が１００ｍｓ程度であるのに対して、各部の通信遅れや駆動遅れ等を考慮して第１遅延時間は１６０ｍｓ〜３６０ｍｓ程度に設定されている。

ここで、前記のように、本実施形態では、ＩＧリレー８２をＯＦＦとすることでスタータリレー８１がＯＦＦとされてスタータモータ３０の駆動が停止されるようになっており、スタータモータ３０の駆動停止はＣ−ＢＣＭ１０１にて行われる。これより、本実施形態では、Ｃ−ＢＣＭ１０１がエンジン停止の指示が出されたと判定したタイミングから、ＰＣＭ１０２によるエンジン停止判定から第１遅延時間経過するタイミングまでの時間を、第２遅延時間として設定する。そして、Ｃ−ＢＣＭ１０１がエンジン停止の指示が出されたと判定してからこの第２遅延時間経過したときに、Ｃ−ＢＣＭ１０１によってＩＧリレー８２をＯＦＦにさせる。本実施形態では、この第２遅延時間が、請求項の「遅延時間」に相当する。

第２遅延時間と第１遅延時間との差は、Ｃ−ＢＣＭ１０１がエンジン停止の指示が出されたと判定してから、ＰＣＭ１０２がこの判定を行うまでの時間であり、この時間は、Ｃ−ＢＣＭ１０１とＰＣＭ１０２との間でのＣＡＮ通信に係る時間△ｔである。これより、本実施形態では、第２遅延時間は、第１遅延時間にこの通信時間△ｔを加算した時間に設定されている。通信時間△ｔは例えば４０ｍｓ程度であり、第２遅延時間は、２００ｍｓ〜４００ｍｓ程度に設定されている。

以上のエンジン始動時の制御をまとめると、図６のフローチャートのようになる。

まず、ステップＳ１にて、Ｃ−ＢＣＭ１０１およびＰＣＭ１０２は、始動・停止スイッチＳＷ１が停止操作されたか否かを判定する。具体的には、前記のように、Ｃ−ＢＣＭ１０１は、ＩＧリレー８２がＯＮの状態で始動・停止スイッチＳＷ１が押圧操作されるとエンジン停止の指示が出されたと判定する。この判定結果を受けて、ＰＣＭ１０２もエンジン停止の指示が出されたと判定する。

ステップＳ１の判定がＮＯの場合は、以後のステップを行わず処理を終了する。

一方、ステップＳ１の判定がＹＥＳであってエンジン停止の指示が出されたと判定されると、ステップＳ２に進み、Ｃ−ＢＣＭ１０１はスタータモータ３０が駆動中であるか否かを判定する。この判定は、スタータリレー８１がＯＮであるか否かに基づいて判定される。

ステップＳ２の判定がＮＯの場合は、スタータモータ３０の駆動が停止されている状態、つまり、エンジン始動時ではない状態でエンジン停止の指示が出されたことになる。そのため、この場合は、Ｃ−ＢＣＭ１０１およびＰＣＭ１０２は、ステップＳ３に進み、稼働しているエンジンを停止させるための通常のエンジン停止処理を行って処理を終了する。

一方、ステップＳ２の判定がＹＥＳの場合はステップＳ４に進む。ステップＳ４では、ＰＣＭ１０２が、インジェクタ１５の駆動を停止する。

ステップＳ４の後はステップＳ５に進む。ステップＳ５では、ＰＣＭ１０２が、点火コイル２１への通電中であるか否かを判定する。

ステップＳ５の判定がＹＥＳであって点火コイル２１への通電中である場合は、ステップＳ６に進む。ステップＳ６では、ＰＣＭ１０２は、点火コイル２１への新たな通電を禁止する（通電中の点火コイル２１の通電は継続する）。

ステップＳ６の後は、ステップＳ７に進む。ステップＳ７では、Ｃ−ＢＣＭ１０１がエンジン停止指示があったと判定してからの経過時間が第２遅延時間以上となったか否か（ＰＣＭ１０２がエンジン停止指示があったと判定してからの経過時間が第１遅延時間となったか否か）をＣ−ＢＣＭ１０１が判定する。

ステップＳ７の判定がＮＯであって第２遅延時間が経過していないときはステップＳ８に進む。ステップＳ８では、スタータモータ３０の駆動を中断する要求があったか否かを判定する。スタータモータ３０の駆動を中断する要求は、例えば、ブレーキペダルの踏み込みが解除された場合や、ＡＴレンジが走行レンジ（いわゆるＤレンジ）に切り替えられた場合や、スタータモータ３０の駆動時間が所定時間を超えておりエンジンに異常があるおそれがある場合等であって、すぐさまエンジンを停止することが望ましい場合に出される。ステップＳ８の判定がＹＥＳの場合は、ステップＳ９に進み、Ｃ−ＢＣＭ１０１はＩＧリレー８２をＯＮに維持しつつスタータリレー８１をＯＦＦにしてスタータモータ３０の駆動を停止する。

一方、ステップＳ８の判定がＮＯであってスタータモータ３０の駆動を中断する要求がない場合は、ステップＳ７に戻る。つまり、Ｃ−ＢＣＭ１０１はエンジン停止指示があったと判定してからの経過時間が第１遅延時間となる（ＰＣＭ１０２がエンジン停止指示があったと判定してからの経過時間が第２遅延時間となる）のを待ってステップＳ１０に進む。

ステップＳ１０ではＣ−ＢＣＭ１０１はＩＧリレー８２をＯＦＦにする。これによりスタータリレー８１はＯＦＦにされてスタータモータ３０の駆動が停止される。

ステップＳ５に戻り、ステップＳ５の判定がＮＯであって点火コイル２１への通電中ではない場合は、ステップＳ１１に進む。ステップＳ１１では、ＰＣＭ１０２が、点火コイル２１への通電を禁止する。つまり、通電開始時期になっても点火コイル２１に通電が行われないようにする。ステップＳ１１の後は、ステップＳ１０に進み、Ｃ−ＢＣＭ１０１によってＩＧリレー８２がＯＦＦとされてスタータモータ３０の駆動が停止される。

この制御を実施したときの各パラメータの時間変化を図７に示す。図７は、図４に対応する図である。図７において時刻ｔ１６までは図４と同様である。つまり、時刻ｔ１にて始動・停止スイッチＳＷ１が押圧操作されて、時刻ｔ４にてインジェクタ１５から燃焼室６内に燃料が噴射されて、時刻ｔ１６にて点火コイル２２への通電が開始される。そして、時刻ｔ１５にて、再び始動・停止スイッチＳＷ１が押圧操作されるのに伴って、時刻ｔ１７にてＣ−ＢＭ１０１によってエンジン停止の指示があったと判定される。また、時刻ｔ１８にてＰＣＭ１０２によってエンジン停止の指示があったと判定される。ただし、図７に示すように、本実施形態では、時刻ｔ１７にてＩＧリレー８２およびスタータリレー８１はＯＦＦにされず、時刻ｔ１７から第２遅延時間後（ＰＣＭ１０１がエンジン停止の指示を判定した時刻ｔ１８から第１遅延時間後）の時刻ｔ３１にて、ＩＧリレー８２およびスタータリレー８１がＯＦＦにされて、スタータモータ３０の駆動が停止される。

これにより、本実施形態では、点火プラグ２１からの放電が終了するまでの間、および、この放電後しばらくの間、エンジンはスタータモータ３０によって正回転方向に回転駆動され続ける。従って、点火プラグ２１からの放電によって生成された燃焼エネルギーによってエンジンが逆回転することは回避され、エンジンは、数回転、正回転した後、スタータモータ３０の駆動が停止される時刻ｔ３１にて停止する。

（４）作用等
以上のように、本実施形態によれば、Ｃ−ＢＣＭ１０１およびＰＣＭ１０２を含むコントロールユニット１００は、スタータモータ３９の駆動中（つまり、エンジンの始動途中）且つ点火コイル２２への通電中に始動・停止スイッチＳＷ１からエンジン停止の指示が出されたと判定したとき、点火コイル２２への通電が終了した後にスタータモータ３０の駆動を停止する。

従って、点火コイル２２への通電終了に伴って燃焼室６内に点火プラグ２１から放電が行われるタイミングが圧縮上死点前であっても、スタータモータ３０によってエンジンの正回転を維持することができ、エンジンが逆回転するのを回避することができる。

特に、本実施形態では、Ｃ−ＢＣＭ１０１がエンジン停止の指示を判定してから第２遅延時間後（ＰＣＭ１０２がエンジン停止の指示を判定してから第１遅延時間後）に、スタータモータ３０が駆動されるようになっているとともに、これら第１遅延時間および第２遅延時間が、点火コイル２２に連続して通電が行われる時間の最大値である上限通電時間よりも長い時間に設定されている。そのため、エンジン停止の指示が出される直前に点火コイル２２への通電が開始されて上限通電時間経過後に点火コイル２２への通電が停止される場合であって、エンジン停止の指示が出されてから点火プラグ２１から燃焼室６内に放電されるまでの時間が最も長くなる場合であっても、点火コイル２２への通電が停止された後にスタータモータ３０を停止させることができる。従って、エンジンの逆回転をより一層確実に防止できる。

また、スタータモータ３０の駆動中で且つ点火コイル２２への通電が開始されていないときに始動・停止スイッチＳＷ１からエンジン停止の指示が出されたと判定した場合は、点火コイル２２への通電が禁止されるので、点火プラグ２１からの放電に伴うエンジンの逆回転を確実に防止できる。

（５）変形例
前記実施形態では、ピニオンギア３２およびリングギア８を介してクランク軸７と連結されたスタータモータ３０を用いてエンジンを回転駆動させる場合について説明したが、エンジンを回転駆動させるための駆動装置は、これに限らない。例えば、クランク軸７を直接回転駆動するモータを用いてもよい。

また、前記実施形態では、Ｃ−ＢＣＭ１０１がエンジン停止の指示があったと判定してから第２遅延時間が経過したとき（ＰＣＭ１０２がエンジン停止の指示があったと判定してから第１遅延時間が経過したとき）に、スタータモータ３０の駆動を停止する場合について説明したが、これに代えて、ＰＣＭ１０２によって点火プラグ２１からの放電が終了したか否かを判定し、点火プラグ２１からの放電が終了したと判定されたとき、あるいは、その所定時間後に、スタータモータ３０の駆動を停止するように構成してもよい。つまり、ＰＣＭ１０２を点火プラグ２１からの放電が終了したか否かを判定する判定手段とし、この判定手段の判定結果に基づいてスタータモータ３０の駆動を停止してもよい。さらに、点火コイル２２への通電状態を検出するセンサを設けて、このセンサを判定手段として、この判定手段の判定結果に基づいてスタータモータ３０の駆動を停止してもよい。

また、前記実施形態では、図６のフローチャートにおいて、ステップＳ４で点火コイル２２への通電がなされているか否かを判定し、点火コイル２２への通電がなされていないときは、ステップＳ１１にて点火コイル２２への通電を禁止するように構成した場合を説明したが、このステップＳ４およびステップＳ１１は省略してもよい。ただし、前記実施形態のように構成すれば、点火プラグ２１からの放電を回避してエンジンの逆回転を確実に防止できる。

また、前記実施形態では、図６のステップＳ１０においてＩＧリレー８２がＯＦＦにされることでスタータリレー８１がＯＦＦとされてスタータモータ３０の駆動が停止する場合について説明したが、ＰＣＭ１０２あるいはＣ−ＢＣＭ１０１によってスタータリレー８１がＯＦＦにされることでスタータモータ３０の駆動が停止されるように構成してもよい。

１ エンジン本体
２ 気筒
６ 燃焼室
１５ インジェクタ
２０ 点火装置（点火手段）
２１ 点火プラグ
２２ 点火コイル
３０ スタータモータ（駆動手段）
１００ コントロールユニット（制御手段）

Claims (4)

1. エンジンを回転駆動可能な駆動手段と、
   エンジンに形成された燃焼室内に放電する点火プラグと当該点火プラグに電気エネルギーを供給する点火コイルとを含む点火手段と、
   前記駆動手段および前記点火手段を制御する制御手段と、
   乗員により操作されて前記制御手段に対してエンジンの始動および停止を指示する始動・停止スイッチとを備え、
   前記制御手段は、
   前記始動・停止スイッチからエンジン始動の指示が出されたと判定したとき、前記駆動装置を駆動させるとともに、予め設定された所定のクランク角度で前記点火プラグから放電が行われるように前記点火コイルに通電を行い、
   前記駆動装置の駆動中且つ前記点火コイルへの通電中に前記始動・停止スイッチからエンジン停止の指示が出されたと判定したとき、前記点火コイルへの通電が終了した後に前記駆動装置の駆動を停止する、ことを特徴とするエンジンの始動制御装置。
2. 請求項１に記載のエンジンの始動制御装置において、
   前記制御手段は、
   前記点火コイルに連続して通電されている時間が予め設定された上限時間以上になると、前記点火コイルへの通電を停止し、
   前記駆動装置の駆動中に前記始動・停止スイッチからエンジン停止の指示が出されたと判定した場合、当該判定から予め設定された遅延時間が経過したときに前記駆動装置の駆動を停止させ、
   前記遅延時間は前記上限時間よりも長い時間に設定されている、ことを特徴とするエンジンの始動制御装置。
3. 請求項１に記載のエンジンの始動制御装置において、
   前記点火コイルへの通電が行われているか否かを判定する判定手段を備え、
   前記駆動装置の駆動中且つ前記点火コイルへの通電中に前記始動・停止スイッチからエンジン停止の指示が出されたと判定した場合、前記判定手段によって前記点火コイルへの通電が終了したと判定された後に前記駆動装置の駆動を停止させる、ことを特徴とするエンジンの始動制御装置。
4. 請求項１〜３のいずれか１項に記載のエンジンの始動制御装置において、
   前記制御手段は、前記駆動装置の駆動中で且つ前記点火コイルへの通電が開始されていないときに前記始動・停止スイッチからエンジン停止の指示が出されたと判定した場合は、前記点火コイルへの通電を禁止する、ことを特徴とするエンジンの始動制御装置。