JP2021179203A - エンジン始動制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】スタータモータの駆動回路の冷却時間を適切に確保して、その駆動回路が過剰に発熱することを抑制するための過不足のない待機時間を適切に設定することが可能なエンジン始動制御装置を提供する。【解決手段】本実施形態のエンジン始動制御装置１００では、制御部１３２が、スタータモータ１１０を逆回転で回転させてから正回転で回転させることにより、エンジン１を逆回転で回転させてから正回転で回転させエンジン１を始動させる際にその始動に失敗したときには、それに引き続く所定の待機時間ＴＭ１、ＴＭ２だけ待機させた後にスタータモータ１１０の逆回転を再開するものであり、待機時間ＴＭ１、ＴＭ２が、スタータモータ１１０の逆回転のときの通電電力と相関のある通電電力関連値Ｎ１、Ｎ２と、その逆回転の開始から停止までの時間Ｔ１１、Ｔ２１と、スタータモータ１１０の正回転のときの通電電力と相関のある通電電力関連値Ｐ１、Ｐ２と、その正回転の開始から停止までの時間Ｔ１２、Ｔ２２と、に基づき定められる。【選択図】図２

Description

本発明は、エンジン始動制御装置に関し、特に、鉛バッテリ等の二次電池を三相交流発電機により充電すると共に、その三相交流発電機を用いて内燃機関を始動する車両の電子制御装置に関する。

近年、自動車等の車両において、内燃機関であるエンジンのクランクシャフト（クランク軸）に連結されその回転に伴って駆動される界磁束発生用磁石を有する回転子及び発電出力発生用の固定子巻線が巻回された固定子を備える三相交流発電機をスタータモータと兼用して、鉛バッテリ等の二次電池を充電するように制御すると共に、エンジンのクランクシャフトを回転させることによりエンジンを始動するように制御する電子制御装置が提案されている。

かかる状況下で、特許文献１は、輸送用冷凍装置に関し、エンジン１の運転時のスタータモータ２によるエンジン始動の際、１回目の始動に失敗し、２回目以降の始動までに外温センサ４０により検出された外気温度又は始動失敗判断手段３４からの異常処理信号をカウンタ４４でカウントした始動回数のいずれか一方又は双方に関連したタイマ時間をタイマ時間設定手段４２によりタイマ４３にセットし、スタータモータ運転停止手段３１の停止及び運転リレー入切切換手段３２の切り状態をタイマ時間だけ保持する構成を開示する。

特開平１０−１１５２７３号公報

しかしながら、本発明者の検討によれば、特許文献１が開示する構成では、スタータモータでエンジンを始動する際に、最初に始動を失敗した後の２回目以降の再始動時に、所定の待機時間だけエンジンの始動を禁止し、かつ、かかる待機時間を、再始動の繰り返し回数に応じて変化させることにより、スタータモータの駆動回路の冷却時間を確保することを企図したものではあるが、エンジンを一旦逆回転で回転させてから正回転で回転させて始動するエンジン始動制御では、エンジンを正回転で回転させるときに圧縮上死点を乗り越えさせることが一般的であるため、エンジンを逆回転で回転させるときよりも、エンジンを正回転で回転させるときの方が、より大きなエンジンの駆動トルクが必要となり、これに対応して、エンジンを駆動するスタータモータが必要とする電力量もより大きな値のものとなることについては何等考慮されていない。つまり、特許文献１は、エンジンを逆回転で回転させた後に、エンジンを正回転で回転させる際に、より大きな電力量を必要とするスタータモータの駆動回路の冷却時間を適切に確保することについては何等の開示や示唆をするものではなく、特許文献１が開示する構成では、スタータモータの駆動回路が過剰に発熱することも考えられて、この点で改良の余地があるものである。

本発明は、以上の検討を経てなされたものであり、スタータモータの駆動回路の冷却時間を適切に確保して、その駆動回路が過剰に発熱することを抑制するための過不足のない待機時間を適切に設定することが可能なエンジン始動制御装置を提供することを目的とする。

以上の目的を達成するべく、本発明は、車両のエンジンを始動させるために、スタータモータを逆回転で回転させてから正回転で回転させることにより、前記エンジンを逆回転で回転させてから正回転で回転させることが可能な制御部を備えるエンジン始動制御装置であって、前記制御部は、前記スタータモータを前記逆回転で回転させてから前記正回転で回転させることにより、前記エンジンを前記逆回転で回転させてから前記正回転で回転させ前記エンジンを始動させる際にその始動に失敗したときには、それに引き続く所定の待機時間だけ待機させた後に前記スタータモータの逆回転を再開するものであり、前記待機時間は、前記スタータモータの前記逆回転のときの通電電力と相関のある通電電力関連値と、その逆回転の開始から停止までの時間と、前記スタータモータの前記正回転のときの通電電力と相関のある通電電力関連値と、その正回転の開始から停止までの時間と、に基づき定められることを第１の局面とする。

以上の本発明の第１の局面にかかるエンジン始動制御装置によれば、制御部が、スタータモータを逆回転で回転させてから正回転で回転させることにより、エンジンを逆回転で回転させてから正回転で回転させエンジンを始動させる際にその始動に失敗したときには、それに引き続く所定の待機時間だけ待機させた後にスタータモータの逆回転を再開するものであり、待機時間が、スタータモータの逆回転のときの通電電力と相関のある通電電力関連値と、その逆回転の開始から停止までの時間と、スタータモータの正回転のときの通電電力と相関のある通電電力関連値と、その正回転の開始から停止までの時間と、に基づき定められるものであるため、スタータモータの駆動回路の冷却時間を適切に確保して、それが過剰に発熱することを抑制するための過不足のない待機時間を適切に設定することができる。

図１は、本発明の実施形態におけるエンジン始動制御装置が適用されるエンジンの構成を示す模式図である。 図２は、本実施形態におけるエンジン始動制御装置の構成の概略を示す回路図である。 図３は、本実施形態におけるエンジン始動制御装置の始動時の動作の一例を示すタイムチャートである。

以下、図面を適宜参照して、本発明の実施形態におけるエンジン始動制御装置につき、詳細に説明する。

〔エンジンの構成〕
まず、図１を参照して、本実施形態におけるエンジン始動制御装置が適用されるエンジンの構成について、詳細に説明する。

図１は、本実施形態におけるエンジン始動制御装置が適用されるエンジンの構成を示す模式図である。

図１に示すように、内燃機関であるエンジン１は、図示を省略する二輪自動車等の車両に搭載され、シリンダブロック２を備えている。シリンダブロック２の側壁内には、シリンダブロック２及びその内部等を冷却するための冷却水が流通する冷却水通路３が形成されている。冷却水通路３には、冷却水通路３を流通する冷却水の温度を検出するための水温センサ４が設けられている。

なお、図１中では、説明の便宜上、エンジン１を単気筒として示しているが、エンジン１は複数の気筒を有するものであってもよく、気筒の配列も直列、水平対向やＶ型等であってもよい。また、図１中では、説明の便宜上、エンジン１を水冷式として示しているが、空冷式であってもよく、かかる場合には、水温センサ４の代わりにエンジン１の温度を検出自在な温度センサをシリンダブロック２等に装着してもよい。

シリンダブロック２の内部には、ピストン５が配置されている。ピストン５は、コンロッド６を介してクランクシャフト７に連結されている。クランクシャフト７の近傍には、クランクシャフト７の回転角度を検出するクランク角センサ８が、エンジン１の回転速度を検出すべく設けられている。シリンダブロック２の上部には、シリンダヘッド９が装着されている。ピストン５の上面と、シリンダブロック２及びシリンダヘッド９の各々の内面とが画成する内部空間は燃焼室１０となる。

シリンダヘッド９には、燃焼室１０内の混合気に点火する点火プラグ１１が設けられている。点火プラグ１１の点火動作は、ＥＣＵ１３０が図示を省略する点火コイルへの通電を制御することによって制御される。

また、シリンダヘッド９には、燃焼室１０と吸気通路１２とを開閉自在に連通する吸気バルブ１３が設けられている。吸気通路１２は、シリンダヘッド９に装着される吸気管ＩＭ内に形成され、吸気管ＩＭは、吸気通路１２内に燃料を噴射する燃料噴射弁１４及び燃料噴射弁１４の上流側に配置されるスロットルバルブ１５を備えている。スロットルバルブ１５に対しては、その開度を検出するスロットル開度センサ１０６が設けられている。なお、燃料噴射弁１４は、燃焼室１０内に直接燃料を噴射するものであってもよい。

シリンダヘッド９には、吸気管ＩＭの反対側に排気管ＥＭが装着され、排気管ＥＭ内には、燃焼室１０と連通する排気通路１６が形成されている。かかるシリンダヘッド９には、燃焼室１０と排気通路１６とを開閉自在に連通する排気バルブ１７が設けられている。

〔エンジン始動制御装置の構成〕
次に、更に図２をも参照して、本実施形態におけるエンジン始動制御装置の構成について、詳細に説明する。

図２は、本実施形態におけるエンジン始動制御装置の構成の概略を示す回路図である。

図２に示すように、本実施形態におけるエンジン始動制御装置１００は、二次電池である鉛バッテリ１０１を三相交流発電機１１０の発電により充電すると共に、三相交流発電機１１０をスタータモータとして用いてエンジン１のクランクシャフト７を回転させることによりエンジン１を始動するＥＣＵ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｕｎｉｔ）１３０を備えている。なお、図中、符号１０２は、鉛バッテリ１０１に接続される負荷を示し、及び符号１０３は、三相交流発電機１１０の図示を省略する筐体等に装着された位相センサを示している。また、二次電池としては、鉛バッテリ以外に、ニッケル水素バッテリやリチウムイオンバッテリも利用可能である。

三相交流発電機１１０は、その詳細な構成は省略するが、Ｕ相のコイル１１０ａ、Ｖ相のコイル１１０ｂ及びＷ相のコイル１１０ｃから成る３相の発電出力発生用のコイル（固定子巻線）が巻回された固定子と、これらの各相のコイル１１０ａ、コイル１１０ｂ及び１１０ｃに対応する界磁束発生用の永久磁石が各々装着されると共に固定子の外周側を周回するように配設された回転子と、を備え、かかる回転子が図１に示すエンジンの１クランクシャフト７に図示を省略する減速ギヤ系を介して連結される。よって、かかるギヤ系を介して、三相交流発電機１１０の回転子の回転数と、エンジンの１クランクシャフト７の回転数と、は比例関係にある。

Ｕ相のコイル１１０ａは、ＡＣ／ＤＣコンバータ１３１の一方のＵ相のスイッチング素子１３１ａの他方の端子と、ＡＣ／ＤＣコンバータ１３１の他方のＵ相のスイッチング素子１３１ｂの一方の端子と、に電気的に接続する接続端子１１１ａを有している。Ｖ相のコイル１１０ｂは、ＡＣ／ＤＣコンバータ１３１の一方のＶ相のスイッチング素子１３１ｃの他方の端子と、ＡＣ／ＤＣコンバータ１３１の他方のＶ相のスイッチング素子１３１ｄの一方の端子と、に電気的に接続する接続端子１１１ｂを有している。また、Ｗ相のコイル１１０ｃは、ＡＣ／ＤＣコンバータ１３１の一方のＷ相のスイッチング素子１３１ｅの他方の端子と、ＡＣ／ＤＣコンバータ１３１の他方のＷ相のスイッチング素子１３１ｆの一方の端子と、に電気的に接続する接続端子１１１ｃを有している。

ＥＣＵ１３０は、マイクロコンピュータ等を含む演算処理装置であり、図示を省略するメモリやタイマを有している。かかるメモリには、必要な制御プログラム及び制御データが記憶され、ＥＣＵ１３０は、メモリから必要な制御プログラム及び制御データを読み出して、制御プログラムを実行することによって、エンジン始動制御装置１００全体の動作を制御する制御装置である。

具体的には、ＥＣＵ１３０は、電力変換器であるＡＣ（Ａｌｔｅｒｎａｔｅ Ｃｕｒｒｅｎｔ）／ＤＣ（Ｄｉｒｅｃｔ Ｃｕｒｒｅｎｔ）コンバータ１３１と、及びエンジン１を始動する際にその補機等の動作を制御すべくそれらに制御信号を送出すると共に、ＡＣ／ＤＣコンバータ１３１の動作を制御すべくそれに制御信号を送出する制御部１３２と、を備えている。なお、エンジン１の始動は、エンジン１のアイドルストップ後の再始動を含むものである。

ＡＣ／ＤＣコンバータ１３１は、典型的には３相ブリッジ接続されたスイッチング素子１３１ａ、１３１ｂ、１３１ｃ、１３１ｄ、１３１ｅ及び１３１ｆを有し、制御部１３２からの制御信号に従って、スイッチング素子１３１ａ、１３１ｂ、１３１ｃ、１３１ｄ、１３１ｅ及び１３１ｆの各々をオン状態又はオフ状態にして三相交流発電機１１０から供給された３相交流電流を直流電流に変換すると共に、直流電流を鉛バッテリ１０１に供給する。かかる場合には、三相交流発電機１１０は、エンジンにより駆動され、ＡＣ／ＤＣコンバータ１３１を介して制御部１３２でいわゆる遅角制御される発電機として機能する。また、ＡＣ／ＤＣコンバータ１３１は、制御部１３２からの制御信号に従って、スイッチング素子１３１ａ、１３１ｂ、１３１ｃ、１３１ｄ、１３１ｅ及び１３１ｆの各々をオン状態又はオフ状態にして鉛バッテリ１０１から供給された直流電流を３相交流電流に変換すると共に、三相交流発電機１１０に三相交流電流を供給する。かかる場合には、ＡＣ／ＤＣコンバータ１３１は、ＤＣ／ＡＣコンバータとして機能すると共に、三相交流発電機１１０は、その回転子の回転を減速ギヤ系を介してエンジン１のクランクシャフト７に伝達することにより、エンジン１を駆動するスタータモータとして機能する。なお、スイッチング素子１３１ａ、１３１ｂ、１３１ｃ、１３１ｄ、１３１ｅ及び１３１ｆは、典型的には各々トランジスタであり、図２中では、一例として、Ｎ型のＭＯＳＦＥＴ（Ｍｅｔａｌ−Ｏｘｉｄｅ−Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ Ｆｉｅｌｄ−Ｅｆｆｅｃｔ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）として各々示している。なお、スタータモータとしては、三相交流発電機１１０を兼用品として用いるのではなく、発電機能を有さないスタータモータの専用品を別途用いてもかまわない。

具体的には、ＡＣ／ＤＣコンバータ１３１は、Ｕ相、Ｖ相及びＷ相の３相の各相に対して、一対のスイッチング素子１３１ａ、１３１ｂ、１３１ｃ、１３１ｄ、１３１ｅ及び１３１ｆを各々対応して有している。

つまり、ＡＣ／ＤＣコンバータ１３１では、Ｕ相の一対のスイッチング素子１３１ａとスイッチング素子１３１ｂとが電気的に接続されており、スイッチング素子１３１ａがオン状態で、且つ、スイッチング素子１３１ｂがオフ状態の場合にＵ相の駆動電圧をハイレベルにし、スイッチング素子１３１ａがオフ状態で、且つ、スイッチング素子１３１ｂがオン状態の場合にＵ相の駆動電圧をローレベルにする。

また、ＡＣ／ＤＣコンバータ１３１では、Ｖ相の一対のスイッチング素子１３１ｃとスイッチング素子１３１ｄとが電気的に接続されており、スイッチング素子１３１ｃがオン状態で、且つ、スイッチング素子１３１ｄがオフ状態の場合にＶ相の駆動電圧をハイレベルにし、スイッチング素子１３１ｃがオフ状態で、且つ、スイッチング素子１３１ｄがオン状態の場合にＶ相の駆動電圧をローレベルにする。

更に、ＡＣ／ＤＣコンバータ１３１では、Ｗ相の一対のスイッチング素子１３１ｅとスイッチング素子１３１ｆとが電気的に接続されており、スイッチング素子１３１ｅがオン状態、且つ、スイッチング素子１３１ｆがオフ状態の場合にＷ相の駆動電圧をハイレベルにし、スイッチング素子１３１ｅがオフ状態、且つ、スイッチング素子１３１ｆがオン状態の場合にＷ相の駆動電圧をローレベルにする。

ここで、スイッチング素子１３１ａは、制御部１３２に電気的に接続された制御端子と、鉛バッテリ１０１の高電位側に電気的に接続された一方の入力端子と、スイッチング素子１３１ｂ及び三相交流発電機１１０の接続端子１１１ａに電気的に接続された他方の入力端子と、を有している。かかるスイッチング素子１３１ａは、その制御端子に対して制御部１３２から印加される所定の制御信号に従って、オン／オフ動作し、それがオン状態のときは、一方の入力端子から他方の入力端子へ電流が流れる。

また、スイッチング素子１３１ｂは、制御部１３２に電気的に接続された制御端子と、スイッチング素子１３１ａ及び三相交流発電機１１０の接続端子１１１ａに電気的に接続された一方の入力端子と、鉛バッテリ１０１の低電位側に電気的に接続された他方の入力端子と、を有している。かかるスイッチング素子１３１ｂは、その制御端子に対して制御部１３２から印加される所定の制御信号に従って、オン／オフ動作し、それがオン状態のときには、一方の入力端子から他方の入力端子へ電流が流れる。

また、スイッチング素子１３１ｃは、制御部１３２に電気的に接続された制御端子と、鉛バッテリ１０１の高電位側に電気的に接続された一方の入力端子と、スイッチング素子１３１ｄ及び三相交流発電機１１０の接続端子１１１ｂに電気的に接続された他方の入力端子と、を有している。かかるスイッチング素子１３１ｃは、その制御端子に対して制御部１３２から印加される所定の制御信号に従って、オン／オフ動作し、それがオン状態のときには、一方の入力端子から他方の入力端子へ電流が流れる。

また、スイッチング素子１３１ｄは、制御部１３２に電気的に接続された制御端子と、スイッチング素子１３１ｃ及び三相交流発電機１１０の接続端子１１１ｂに電気的に接続された一方の入力端子と、鉛バッテリ１０１の低電位側に電気的に接続された他方の入力端子と、を有している。かかるスイッチング素子１３１ｄは、その制御端子に対して制御部１３２から印加される所定の制御信号に従って、オン／オフ動作し、それがオン状態のときには、一方の入力端子から他方の入力端子へ電流が流れる。

また、スイッチング素子１３１ｅは、制御部１３２に電気的に接続された制御端子と、鉛バッテリ１０１の高電位側に電気的に接続された一方の入力端子と、スイッチング素子１３１ｆ及び三相交流発電機１１０の接続端子１１１ｃに電気的に接続された他方の入力端子と、を有している。かかるスイッチング素子１３１ｅは、その制御端子に対して制御部１３２から印加される所定の制御信号に従って、オン／オフ動作し、それがオン状態のときには、一方の入力端子から他方の入力端子へ電流が流れる。

更に、スイッチング素子１３１ｆは、制御部１３２に電気的に接続された制御端子と、スイッチング素子１３１ｅ及び三相交流発電機１１０の接続端子１１１ｃに電気的に接続された一方の入力端子と、鉛バッテリ１０１の低電位側に電気的に接続された他方の入力端子と、を有している。かかるスイッチング素子１３１ｆは、その制御端子に対して制御部１３２から印加される所定の制御信号に従って、オン／オフ動作し、それがオン状態のときには、一方の入力端子から他方の入力端子へ電流が流れる。

制御部１３２は、デューティ算出部１３３、回転時間検出部１３４、リトライカウンタ１３５、スイッチング素子冷却タイマ１３６及びリトライインターバルタイマ１３７を備える。なお、図２中では、制御部１３２及びその構成要素が制御プログラムを実行する際のその機能ブロックとして各々示しており、制御部１３２を機能させるプログラムは、メモリ中に予め記憶されているものを用いる。

デューティ算出部１３３は、制御部１３２が三相交流発電機１１０に印加する駆動制御信号のデューティ（デューティ比）を算出する。具体的には、駆動制御信号のデューティは、三相交流発電機１１０をスタータモータとして用いてエンジン１のクランクシャフト７を回転させる際の三相交流発電機１１０に求められる所要の出力トルクを規定する要素であるため、デューティ算出部１３３は、かかる出力トルクを得るための大きさを有するデューティを算出する。ここで、本実施形態では、典型的には、三相交流発電機１１０がＰＷＭ（Ｐｕｌｓｅ Ｗｉｄｔｈ Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）制御されるものであるため、三相交流発電機１１０へ供給されるの通電電力の大きさの目安となるような通電電力と相関のある値（通電電力関連値）として、それに印加される駆動制御信号のデューティを用いることとする。なお、かかるデューティは、固定値及び可変値のいずれであってもかまわない。また、三相交流発電機１１０がＰＷＭ制御等のスイッチング制御されない場合（三相交流発電機１１０に印加される駆動制御信号がアナログ信号である場合）には、通電電力関連値としては単に通電電力を用いればよい。

回転時間検出部１３４は、三相交流発電機１１０の回転時間を検出する。具体的には、回転時間検出部１３４は、位相センサ１０３が検出した三相交流発電機１１０のＵ相、Ｖ相及びＷ相の各相に対応する回転子の回転位置の経時的な変化に基づいて、かかる回転子が正回転又は逆回転を開始してその正回転又は逆回転を停止するまでの時間である回転時間（正回転時間又は逆回転時間）を検出する。なお、三相交流発電機１１０の回転子の回転位置としては、例えばＵ相等の各相の内のいずれかの相に対応する回転子の回転位置を用いれば足り、かかる三相交流発電機１１０の回転子の回転位置は、エンジン１のクランクシャフト７の回転位置、つまりエンジン１の回転位置に対応する。

リトライカウンタ１３５は、三相交流発電機１１０の正回転の回転が停止する度にカウントアップするカウンタであり、そのカウント値は、それが予め設定された所定閾値に到達するとゼロにリセットされるものである。なお、リトライカウンタ１３５は、典型的にはプログラムカウンタである。

スイッチング素子冷却タイマ１３６は、三相交流発電機１１０の正回転の回転が停止した際に第１の所定時間の計時を開始するタイマであり、その第１の所定時間は、三相交流発電機１１０におけるその正回転時の直前の逆回転時の通電電力関連値と、その逆回転時間と、三相交流発電機１１０におけるその正回転時の通電電力関連値と、その正回転時間と、に基づいて予め設定されている。本実施形態では、具体的には、第１の所定時間は、三相交流発電機１１０におけるその正回転時の直前の逆回転時のデューティ及びその逆回転時間と、三相交流発電機１１０におけるその正回転時のデューティ及びその正回転時間と、に基づいて予め設定されている。なお、スイッチング素子冷却タイマ１３６、典型的にはプログラムカウントダウンタイマである。

リトライインターバルタイマ１３７は、リトライカウンタ１３５のカウント値が所定閾値に到達すると第２の所定時間の計時を開始するタイマであり、その第２の所定時間は、典型的には固定値に設定されている。

制御部１３２は、位相センサ１０３が検出し三相交流発電機１１０のＵ相、Ｖ相及びＷ相の各相に対応する回転子の回転位置に基づいて、スイッチング素子１３１ａ、１３１ｂ、１３１ｃ、１３１ｄ、１３１ｅ及び１３１ｆの各々のオン状態とオフ状態とを切り替えるスイッチング制御を行う。また、制御部１３２は、三相交流発電機１１０の各相のコイルの通電タイミング（遅角量）と、位相センサ１０３が検出した三相交流発電機１１０のＵ相、Ｖ相及びＷ相の各相に対応する回転子の回転位置の時間変化量である回転子の回転速度と、に基づいて鉛バッテリ１０１の充電状態を測定し、測定結果に基づいて三相交流発電機１１０を制御することにより鉛バッテリ１０１を充電する。

また、制御部１３２は、スロットル開度センサ１０６によって検出されたスロットルバルブ１５の開度、クランク角センサ８によって検出されたクランクシャフト７の回転角度に基づいて算出されたエンジン回転数及び水温センサ４によって検出された冷却水の温度であるエンジン温度等に基づいて、アイドルストップ制御におけるエンジン１のアイドルストップの実行／不実行を決定する。

ここで、制御部１３２は、スタータスイッチ１０５がオン状態となってそれから送出されたエンジン１の始動指令信号を受けた場合、又は図示を省略するアクセル開度センサによって検出された車両のアクセル開度が所定開度以上になった場合に、三相交流発電機１１０の出力トルクをそれに印加する駆動制御信号のデューティを制御することにより、エンジン１のクランクシャフト７を回転させて、アイドルストップの実行時以外の通常時のエンジン１の始動、又はアイドルストップの実行時のエンジン１の再始動を制御する。なお、アイドルストップの実行時のエンジン１の再始動は、スロットル開度センサ１０６によって検出されたスロットルバルブ１５の開度が所定開度以上となった場合に実行するようにしてもかまわない。

詳しくは、制御部１３２は、エンジン１を始動又は再始動させるために、エンジン１を逆回転で回転させてから正回転で回転させるように三相交流発電機１１０の出力トルクを制御する。この際、制御部１３２は、三相交流発電機１１０を逆回転で回転させてから正回転で回転させることにより、エンジン１を逆回転で回転させてから正回転で回転させてそれを始動させる際に、エンジン１の始動に失敗したとき（例えば、エンジン１が完爆状態で所定時間継続して回転しなかったとき）には、それに引き続く所定の待機時間だけ三相交流発電機１１０が回転しないように待機させた後に、三相交流発電機１１０の逆回転を再開する。かかる待機時間は、三相交流発電機１１０の逆回転のときの通電電力と相関のある通電電力関連値と、その逆回転の開始から停止までの時間（逆回転時間）と、三相交流発電機１１０の正回転のときの通電電力と相関のある通電電力関連値と、その正回転の開始から停止までの時間（正回転時間）と、に基づき定められるものである。ここで、前述したように、本実施形態では、典型的には、三相交流発電機１１０がＰＷＭ制御されるものであるため、三相交流発電機１１０へ供給される通電電力の大きさの目安となるようなそれと相関のある値（通電電力関連値）として、三相交流発電機１１０に印加される駆動制御信号のデューティを用いることとする。また、三相交流発電機１１０の回転時間（正回転時間又は逆回転時間）は、その通電時間に相当している。なお、三相交流発電機１１０を逆回転で回転させることによりエンジン１を逆回転で回転させて一旦停止させる位置としては、エンジン１の動作サイクルの圧縮行程における典型的は圧縮上死点に近接した回転位置が好ましい。

このような構成を有するエンジン始動制御装置１００は、エンジン１の始動時に、以下に示すエンジン始動制御処理を実行することにより、三相交流発電機１１０のＡＣ／ＤＣコンバータ１３１の冷却時間を適切に確保して、ＡＣ／ＤＣコンバータ１３１が過剰に発熱することを抑制するための過不足のない待機時間を適切に設定してエンジン１を始動する。以下、図３をも参照して、エンジン１の始動時にエンジン始動制御処理を実行する際のエンジン始動制御装置１００の動作について説明する。

〔エンジン始動制御処理〕
図３は、本実施形態におけるエンジン始動制御装置１００の始動時の動作の一例を示すタイムチャートである。なお、図３では、スタータスイッチ１０５がオン状態となって、エンジン１が始動される場合を例示している。また、スタータスイッチ１０５がオン状態となるという条件に代えて、アイドルストップ実施条件を満足するという条件を考慮すれば、アイドルストップ後にエンジン１が再始動される場合についても原理的には同様の内容となる。

スタータスイッチ１０５のオン状態及びオフ状態の期間をフラグ情報ＦＳＴで示す図３（ａ）において、スタータスイッチ１０５は、時刻ｔ＝ｔ１から時刻ｔ＝ｔ１２、時刻ｔ＝ｔ１３から時刻ｔ＝ｔ１５及び時刻ｔ＝ｔ１６以降の期間で各々オン状態（ＦＳＴ＝１）にされており、図中のこれら以外の期間では、オフ状態（ＦＳＴ＝０）にされている。

三相交流発電機１１０に印加される駆動制御信号のデューティＤＵＴＹの経時的な変化を示す図３（ｂ）において、三相交流発電機１１０の正回転時のデューティＤＵＴＹを正の値で示し、三相交流発電機１１０の逆回転時のデューティＤＵＴＹを負の値で示すように、時刻ｔ＝ｔ２から時刻ｔ＝ｔ３、時刻ｔ＝ｔ３から時刻ｔ＝４、時刻ｔ＝ｔ５から時刻ｔ＝ｔ６、時刻ｔ＝ｔ６から時刻ｔ＝ｔ７、時刻ｔ＝ｔ８から時刻ｔ＝ｔ９、時刻ｔ＝ｔ９から時刻ｔ＝ｔ１０、及び時刻ｔ＝ｔ１７以降の期間で正回転時又は逆回転時のデューティＤＵＴＹの駆動制御信号が印加されており、これらの期間に対応して、三相交流発電機１１０は、正回転又は逆回転をする一方で、図中のこれら以外の期間では、駆動制御信号のデューティＤＵＴＹはゼロであり、三相交流発電機１１０は、停止している。図中、Ｎ１及びＮ２は、時刻ｔ＝ｔ２から時刻ｔ＝ｔ３及び時刻ｔ＝ｔ５から時刻ｔ＝ｔ６の期間における逆回転時の三相交流発電機１１０に印加される駆動制御信号のデューティＤＵＴＹの値を示し、各々の逆回転時間をＴ１１及びＴ２１で示す。また、図中、Ｐ１及びＰ２は、時刻ｔ＝ｔ３から時刻ｔ＝ｔ４及び時刻ｔ＝ｔ６から時刻ｔ＝ｔ７の期間における正回転時の三相交流発電機１１０に印加される駆動制御信号のデューティＤＵＴＹの値を示し、各々の正回転時間をＴ１２及びＴ２２で示す（Ｐ１＞Ｎ１、Ｔ１２＞Ｔ１１、Ｐ２＞Ｎ２、Ｔ２２＞Ｔ２１）。

リトライカウンタ１３５のカウント値ＣＴＲの経時的な変化を示す図３（ｃ）において、リトライカウンタ１３５は、三相交流発電機１１０の正回転が停止する時刻ｔ＝ｔ４、時刻ｔ＝ｔ７及び時刻ｔ＝ｔ１０で各々１ずつカウントアップし、時刻ｔ＝ｔ１０でカウント値ＣＴＲが所定閾値（図中では３）に到達して、時刻ｔ＝ｔ１１でカウント値ＣＴＲがゼロにリセットされている。なお、図中では、時刻ｔ＝ｔ４以前の期間では、カウント値ＣＴＲはゼロである。

スイッチング素子冷却タイマ１３６の計時値ＴＭＣの経時的な変化を示す図３（ｄ）において、スイッチング素子冷却タイマ１３６は、時刻ｔ＝ｔ４で初期値ＴＭ１から減算していく計時を開始して、時刻ｔ＝ｔ５で時間ＴＭ１が経過してその計時が完了（タイムアップ）しており、時刻ｔ＝ｔ７で初期値ＴＭ２から減産していく計時を開始して、時刻ｔ＝ｔ８で時間ＴＭ２が経過してその計時が完了している。ここで、時間ＴＭ１は、時刻ｔ＝ｔ３から時刻ｔ＝ｔ４の期間における三相交流発電機１１０の正回転に引き続く待機時間に相当し、時刻ｔ＝ｔ４から時間ＴＭ１が経過した時刻ｔ＝ｔ５で、三相交流発電機１１０の逆回転が再開されている。詳しくは、かかる時間ＴＭ１は、時刻ｔ＝ｔ２から時刻ｔ＝ｔ３の期間における三相交流発電機１１０の逆回転時のデューティの値Ｎ１及び逆回転時間Ｔ１１、並びに時刻ｔ＝ｔ３から時刻ｔ＝ｔ４の期間における三相交流発電機１１０の正回転時のデューティの値Ｐ１及び正回転時間Ｔ１２を用いて、Ｎ１×Ｔ１１＋Ｐ１×Ｔ１２の計算式で算出されて設定されるものである。また、同様に時間ＴＭ２は、時刻ｔ＝ｔ６から時刻ｔ＝ｔ７の期間における三相交流発電機１１０の正回転に引き続く待機時間に相当し、時刻ｔ＝ｔ７から時間ＴＭ２が経過した時刻ｔ＝ｔ８で、三相交流発電機１１０の逆回転が再開されている。詳しくは、かかる時間ＴＭ２は、時刻ｔ＝ｔ２から時刻ｔ＝ｔ３の期間における三相交流発電機１１０の逆回転時のデューティの値Ｎ１及び逆回転時間Ｔ１１、並びに時刻ｔ＝ｔ３から時刻ｔ＝ｔ４の期間における三相交流発電機１１０の正回転時のデューティの値Ｐ１及び正回転時間Ｔ１２に加えて、時刻ｔ＝ｔ５から時刻ｔ＝ｔ６の期間における三相交流発電機１１０の逆回転時のデューティの値Ｎ２及び逆回転時間Ｔ２１、並びに時刻ｔ＝ｔ６から時刻ｔ＝ｔ７の期間における三相交流発電機１１０の正回転時のデューティの値Ｐ２及び正回転時間Ｔ２２を用いて、Ｎ１×Ｔ１１＋Ｐ１×Ｔ１２＋Ｎ２×Ｔ２１＋Ｐ２×Ｔ２２の計算式で算出されて設定されるものである（かかる計時の初期値は、三相交流発電機１１０の逆回転及び正回転の組が繰り返される度に、同様に、前回以前のデューティの値及び回転時間を用いて順次増加するように設定されるものである）。これにより、ＡＣ／ＤＣコンバータ１３１にその過剰な発熱を抑制する適切な待機時間を与えることが可能となる。更に、時刻ｔ＝ｔ８から時刻ｔ＝ｔ１０の期間において、三相交流発電機１１０は、逆回転の回転及び正回転の回転をするのであるが、時刻ｔ＝ｔ１０で、リトライカウンタ１３５のカウント値ＣＴＲが所定閾値（図中では３）に到達しているため、スタータスイッチ１０５はオン状態に維持されているものの、スイッチング素子冷却タイマ１３６の計時は再開されることはない（図中では、スイッチング素子冷却タイマ１３６は、時刻ｔ＝ｔ４から時刻ｔ＝ｔ５までの期間及び時刻ｔ＝ｔ７から時刻ｔ＝ｔ８までの期間以外では、計時は行っていない）。

リトライインターバルタイマ１３７の計時値ＴＭＲの経時的な変化を示す図３（ｅ）において、リトライインターバルタイマ１３７は、時刻ｔ＝ｔ１０で計時を開始して時刻ｔ＝ｔ１４で計時が完了（タイムアップ）している（図中では、リトライインターバルタイマ１３７は、これ以外の期間では、計時は行っていない）。時刻ｔ＝ｔ１０から時刻ｔ＝ｔ１４までの期間を含む時刻ｔ＝ｔ１３から時刻ｔ＝ｔ１５までの期間で、スタータスイッチ１０５は新たにオン状態になっているが、このオン状態によっては、三相交流発電機１１０の逆回転が再開されることはなく、実際に三相交流発電機１１０の逆回転が再開されるのは、リトライインターバルタイマ１３７のタイムアップ後の時刻ｔ＝ｔ１６でスタータスイッチ１０５が更に新たにオン状態となった後のタイミングの時刻ｔ＝ｔ１７である。これにより、スタータスイッチ１０５が一旦オフ状態となってオン状態となった場合であっても、ＡＣ／ＤＣコンバータ１３１にその過剰な発熱を抑制する適切な待機時間を与えることが可能となる。

以上のように、本実施形態におけるエンジン始動制御装置１００では、制御部１３２が、スタータモータ１１０を逆回転で回転させてから正回転で回転させることにより、エンジン１を逆回転で回転させてから正回転で回転させエンジン１を始動させる際にその始動に失敗したときには、それに引き続く所定の待機時間ＴＭ１、ＴＭ２だけ待機させた後にスタータモータ１１０の逆回転を再開するものであり、待機時間ＴＭ１、ＴＭ２が、スタータモータ１１０の逆回転のときの通電電力と相関のある通電電力関連値Ｎ１、Ｎ２と、その逆回転の開始から停止までの時間Ｔ１１、Ｔ２１と、スタータモータ１１０の正回転のときの通電電力と相関のある通電電力関連値Ｐ１、Ｐ２と、その正回転の開始から停止までの時間Ｔ１２、Ｔ２２と、に基づき定められるものであるため、スタータモータ１１０の駆動回路１３１の冷却時間を適切に確保して、それが過剰に発熱することを抑制するための過不足のない待機時間ＴＭ１、ＴＭ２を適切に設定することができる。

なお、本発明は、部材の種類、形状、配置、個数等は前述の実施形態に限定されるものではなく、その構成要素を同等の作用効果を奏するものに適宜置換する等、発明の要旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能であることはもちろんである。

以上のように、本発明は、エンジンの回転位置を、スタータモータの駆動回路の冷却時間を適切に確保して、その駆動回路が過剰に発熱することを抑制するための過不足のない待機時間を適切に設定することが可能なエンジン始動制御装置を提供することができるものであり、その汎用普遍的な性格から自動車に広く適用され得るものと期待される。

１…エンジン
２…シリンダブロック
３…冷却水通路
４…水温センサ
５…ピストン
６…コンロッド
７…クランクシャフト
８…クランク角センサ
９…シリンダヘッド
１０…燃焼室
１１…点火プラグ
１２…吸気通路
１３…吸気バルブ
１４…燃料噴射弁
１５…スロットルバルブ
１６…排気通路
１７…排気バルブ
１００…エンジン始動制御装置
１０１…鉛バッテリ
１０２…負荷
１０３…位相センサ
１０５…スタータスイッチ
１０６…スロットル開度センサ
１１０…三相交流発電機
１１０ａ…Ｕ相のコイル
１１０ｂ…Ｖ相のコイル
１１０ｃ…Ｗ相のコイル
１１１ａ、１１１ｂ、１１１ｃ…接続端子
１３０…ＥＣＵ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｕｎｉｔ）
１３１…ＡＣ（Ａｌｔｅｒｎａｔｅ Ｃｕｒｒｅｎｔ）／ＤＣ（Ｄｉｒｅｃｔ Ｃｕｒｒｅｎｔ）コンバータ
１３１ａ、１３１ｂ…Ｕ相のスイッチング素子
１３１ｃ、１３１ｄ…Ｖ相のスイッチング素子
１３１ｅ、１３１ｆ…Ｗ相のスイッチング素子
１３２…制御部
１３３…デューティ算出部
１３４…回転時間検出部
１３５…リトライカウンタ
１３６…スイッチング素子冷却タイマ
１３７…リトライインターバルタイマ
ＥＭ…排気管
ＩＭ…吸気管

Claims (1)

1. 車両のエンジンを始動させるために、スタータモータを逆回転で回転させてから正回転で回転させることにより、前記エンジンを逆回転で回転させてから正回転で回転させることが可能な制御部を備えるエンジン始動制御装置であって、
   前記制御部は、前記スタータモータを前記逆回転で回転させてから前記正回転で回転させることにより、前記エンジンを前記逆回転で回転させてから前記正回転で回転させ前記エンジンを始動させる際にその始動に失敗したときには、それに引き続く所定の待機時間だけ待機させた後に前記スタータモータの逆回転を再開するものであり、
   前記待機時間は、前記スタータモータの前記逆回転のときの通電電力と相関のある通電電力関連値と、その逆回転の開始から停止までの時間と、前記スタータモータの前記正回転のときの通電電力と相関のある通電電力関連値と、その正回転の開始から停止までの時間と、に基づき定められることを特徴とするエンジン始動制御装置。

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