JP4022722B2 - エンジン自動始動装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、エンジン自動始動装置に関し、特に、エンジン自動始動条件が成立したときにエンジンを迅速に始動可能なエンジン自動始動装置に関する。
【０００２】
【関連する背景技術】
発進停止が繰り返される車両走行環境では停車中のアイドリング時に相当量の燃料が消費され、例えば、市街地を走行する路線バスではその様な燃料消費量が全燃料消費量の数％を占める可能性がある。そこで、近年、停車の際にエンジンを停止させる一方、発進時のクラッチペダルの踏み込み操作などに応じてエンジンを再始動させるエンジン自動始動装置を搭載した車両が実用に供されている。
【０００３】
一般に、エンジン自動始動装置は、バッテリとスタータ間に介在する電磁リレーと、車両内の通信網にそれぞれ接続されると共に通信機能を具備した第１及び第２制御ユニットとを備えたものがある。第１制御ユニットは、エンジン自動始動・停止条件の成立を判別したときに通信網を介して第２制御ユニットにエンジン自動始動・停止指示を送信するように構成されている。また、第２制御ユニットは、上記エンジン自動始動指示を受信したときに電磁リレーを接続状態に切り替えてバッテリ電力をスタータに供給する一方、上記エンジン停止指示を受信したときに電磁リレーを遮断状態に切り替えて電力供給を遮断するようになっている。この様に、スタータを自動的に始動・停止させることによりエンジンの自動始動が行われる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上述のように、従来のエンジン自動始動装置は、エンジン自動始動条件成立時にエンジン自動始動指示を通信網を介して第１制御ユニットから第２制御ユニットに送信してエンジンを自動始動させるので、通信網が混雑しているとエンジン自動始動指示の送受信に時間がかかり、エンジン自動始動条件が成立してからエンジンが実際に自動始動されるまでに時間を要するおそれがある。
【０００５】
本発明の目的は、エンジン自動始動条件の成立時にエンジンを迅速に自動始動することができるエンジン自動始動装置を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の本発明によるエンジン自動始動装置は、バッテリとスタータ間で互いに直列接続され接続状態と遮断状態との間で切り替わる第１及び第２切替手段、エンジン自動始動条件の成立を判断する第１電子制御ユニット、及び通信線を介して第１電子制御ユニットに接続されると共にエンジンの運転を制御する第２電子制御ユニットを備えている。第１電子制御ユニットは、エンジン自動始動条件の成立を判断したときに第１切替手段を遮断状態から接続状態に切り替えると共に通信線を介して始動条件成立情報を第２電子制御ユニットに送信する。これにより第１切替手段を介してバッテリからスタータに電力を供給してスタータによりエンジンを自動始動させる。この様に、エンジン自動始動条件の成立を判断する第１電子制御ユニットにより第１切替手段を接続状態に切り替えるので、第１制御ユニットからのエンジン自動始動指示を通信網を介して受信した第２制御ユニットによりスタータへの電力供給の切り替えを行う従来構成に比べ、エンジン自動始動条件成立時にエンジンの自動始動が迅速に行われる。また、本発明の第２電子制御ユニットは、第１電子制御ユニットから送信された始動条件成立情報を受信し、且つ、エンジンの始動完了を検出したときに、第２切替手段を接続状態から遮断状態に切り替える。このため、エンジンの自動始動の完了を確実に判別し、迅速にスタータへの電力供給を遮断することができる。
【０００７】
請求項２に記載のエンジン自動始動装置では、第２電子制御ユニットがスタータの連続通電異常を判断すると、第２切替手段を接続状態から遮断状態に切り替える。従って、第１切替手段の作動異常などに起因してスタータに連続通電異常が生じた場合に、スタータへの不要な電力供給を遮断してスタータ作動を停止させることができる。この結果、バッテリ電力消費の増大やスタータの耐久性低下を防止することができる。
請求項３に記載のエンジン自動始動装置では、第２電子制御ユニットがスタータの連続通電異常を判断した回数が所定数を超えた場合には、第２切替手段が遮断状態に維持される。このため、スタータの連続通電異常を判断した場合に、スタータへの不要な電力供給を確実に遮断することができる。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施形態によるエンジン自動始動装置を説明する。
本実施形態のエンジン自動始動装置（以下、アイドリングストップ・スタート（ＩＳＳ）システムと称する）は、例えば、手動変速機を備えたディーゼルエンジンを搭載したバスに装備される。
【０００９】
図１に示すように、ＩＳＳシステムは、第１制御手段としてのＩＳＳ用電子制御ユニット（ＥＣＵ）１０と、エンジン運転制御のほかにＩＳＳ用ＥＣＵ１０と協同してＩＳＳ制御を行うエンジン制御ＥＣＵ（第２制御手段）２０とを備え、両ＥＣＵ１０，２０は多重伝送路（通信網）３０に接続されている。各ＥＣＵ１０、２０は、多重伝送路３０に接続されたインターフェース回路部とこれに接続された通信処理部（共に図示略）とを有し、ＣＡＮ（Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋ）などの車両ネットワークプロトコルに従って両ＥＣＵ間およびその他の車載ＥＣＵとの間で情報授受を行う通信機能を備えている。また、ＥＣＵ１０、２０の各々は通信処理部に接続されたＣＰＵ（図示略）を有し、ＣＰＵにはメモリや入出力回路（共に図示略）が接続されている。
【００１０】
また、ＩＳＳシステムは、バッテリ６０とスタータ７０間で互いに直列接続されたＩＳＳリレー（第１切替手段）４１とセーフティリレー（第２切替手段）４２とを備えている。ＩＳＳリレー４１は励磁コイルと常開型の接点とを有し、セーフティリレー４２は励磁コイルと常閉型の接点とを有している。参照符号７１はスタータリレーであり、バッテリ６０とスタータ７０との間に介在する接点と励磁コイルとを有している。このスタータリレー７１の励磁コイルは、セーフティリレー４２の接点及びＩＳＳリレー４１の接点を介してバッテリ６０に接続され、また、スタータリレー７１の励磁コイルはセーフティリレー４２の接点及びスタータスイッチ８０を介してバッテリ６０に接続されている。
【００１１】
各リレーの励磁コイルや接点とバッテリ６０との間には図示しないレベル調整用の回路要素が必要に応じて設けられ、それぞれの励磁コイルや接点に適正な電流が流れるようになっている。
ＩＳＳ用ＥＣＵ１０には、エンジン回転数センサ、車速センサ、トランスミッション（Ｔ／Ｍ）位置センサ、クラッチペダル位置センサ、運転者が操作可能なモード選択スイッチ（いずれも図示略）が接続されており、ＥＣＵ１０はモード選択スイッチからの信号に応じてＩＳＳモードまたは非ＩＳＳモードで動作可能になっている。ＩＳＳモードにおいて、ＩＳＳ用ＥＣＵ１０のＣＰＵは、後述のエンジン自動始動条件が成立しているか否かを判別し、エンジン自動始動条件の成立時に、ＩＳＳリレー駆動信号を発生すると共に多重伝送路３０を介してエンジン制御ＥＣＵ２０に始動条件成立情報を送信するようになっている。ＩＳＳリレー駆動信号が発生すると、例えばＩＳＳ用ＥＣＵ１０の出力回路内の回路要素（図示略）が導通してＩＳＳリレー４１の励磁コイルの一側を接地させ、これによりバッテリ６０からＩＳＳリレー４１へ励磁電流が流れてＩＳＳリレー接点が閉じる。
【００１２】
一方、図示しないエンジンに接続され該エンジンの作動を制御するエンジン制御ＥＣＵ２０は、多重伝送路３０を介してＩＳＳ用ＥＣＵ１０からの始動条件成立情報を受信したか否かを判別し、エンジン回転数センサから読み込んだエンジン回転数信号に基づいてエンジン始動が完了したか否かを判別し、また、ＩＳＳリレー接点とセーフティリレー接点との接続点（ａ点）での電圧をスタータ作動認識信号として入力してスタータ７０が作動しているか否かを判別するようになっている。
【００１３】
そして、エンジン制御ＥＣＵ２０のＣＰＵは、ＩＳＳ用ＥＣＵ１０から始動条件成立信号を受信すると共にエンジン始動の完了を判別したときにエンジン自動始動の完了を判別してセーフティリレー４２を駆動し、これによりセーフティリレー４２に励磁電流が流れてその接点が開成するようになっている。更に、エンジン制御ＥＣＵ２０は、スタータ作動認識信号の継続時間から判別されるスタータ作動時間が所定時間を上回ると共にエンジン回転数が所定回転数を上回ったときにスタータ７０の連続通電異常を判別し、セーフティリレー４２を開成させるようになっている。
【００１４】
以上のように、ＩＳＳシステムは、ＩＳＳ制御処理をＩＳＳ用ＥＣＵ１０とエンジン制御ＥＣＵ２０とで分担することで、各ＥＣＵの負担を軽減して必要以上に高性能のＥＣＵを使用することなしにＩＳＳ制御を迅速に行えるようにしている。
上記構成のＩＳＳシステムにおいて、非ＩＳＳモードでは、運転者によりスタータスイッチ８０がオン操作されると、スタータスイッチ８０及びセーフティリレー４２の常閉接点を介してバッテリ６０からスタータリレー７１に励磁電流が流れてスタータリレー接点が閉じ、これによりバッテリ６０からスタータ７０に電力が供給され、スタータ７０によりエンジン（図示略）が始動される。
【００１５】
ＩＳＳモードでは、停車時にはＩＳＳシステムによるエンジンの自動停止が行われる。すなわち、停車に際して運転者は減速操作後にクラッチペダルを踏み込むと共に変速レバーを中立位置にシフトさせ、次にクラッチペダルの踏込みを解除するが、ＩＳＳシステムは、クラッチペダルの踏込み解除に応じてエンジンの燃料供給・点火動作を停止してエンジン運転を停止させる。
【００１６】
以下、図２を参照して、ＩＳＳシステムによるエンジン自動始動について説明する。
ＩＳＳモードが選択されている場合、ＩＳＳ用ＥＣＵ１０及びエンジン制御ＥＣＵ２０は図２に示すエンジン自動始動ルーチンを所定周期で実行する。
この自動始動ルーチンにおいて、ＩＳＳ用ＥＣＵ１０は所定のエンジン自動始動条件が成立しているか否かを判別する（ステップＳ１）。この判別のため、ＩＳＳ用ＥＣＵ１０は、例えば車速センサ信号、エンジン回転数信号、Ｔ／Ｍ位置信号およびクラッチペダル信号を読み込み、これらの信号に基づいて、（ｉ）車速＜２ｋｍ／ｈ、（ｉｉ）エンジン回転数＜２０ｒｐｍ、（ｉｉｉ）変速機がニュートラル状態、且つ、（ｉｖ）クラッチペダル踏込みという４条件が同時に成立しているときにエンジン自動始動条件の成立を判別する。すなわち、車両停車時に運転者が車両を発進させるべくクラッチペダルを踏み込むと、エンジン自動始動条件が成立することになる。
【００１７】
ＩＳＳ用ＥＣＵ１０は、エンジン自動始動条件が成立していなければ今回周期における本ルーチンの実行を終了する一方、エンジン自動始動条件が成立していればＩＳＳリレー４１を駆動すると共に多重伝送路３０を介してエンジン制御ＥＣＵ２０に始動条件成立情報を送信する（ステップＳ２）。
ＩＳＳ用ＥＣＵ１０の駆動によりＩＳＳリレー４１に励磁電流が流れてその常開型接点が遮断状態から接続状態に切り替わると、ＩＳＳリレー４１及びセーフティリレー４２を介してバッテリ６０からスタータリレー７１に励磁電流が供給されてスタータリレー接点が閉じる。この結果、スタータリレー７１を介してバッテリ６０からスタータ７０に電力が供給され、スタータ７０によるエンジン始動が開始される。
【００１８】
この様に、エンジン自動始動条件が成立したときにＩＳＳ用ＥＣＵ１０がその出力側に接続されたＩＳＳリレー４１を直接駆動してＩＳＳリレーを閉成作動させるので、スタータ７０によるエンジン自動始動が迅速に行われる。すなわち、ＩＳＳ用ＥＣＵ１０から多重伝送路３０を介して自動始動条件成立情報をエンジン制御ＥＣＵ２０に送信してＥＣＵ２０によりＩＳＳリレー４１を閉成する従来構成と異なり、エンジン自動始動に遅れを来すおそれがない。従来構成では、多重伝送路３０が混雑している場合には優先度の高い各種情報の送信の完了を待って自動始動条件成立情報の送信が行われるので、エンジン自動始動条件の成立からエンジン自動始動が実際に行われるまでに時間を要するおそれがある。
【００１９】
さて、ステップＳ３において、エンジン制御ＥＣＵ２０はエンジン自動始動が完了したか否かを判別する。このため、エンジン制御ＥＣＵ２０は、例えばエンジン回転数が所定回転数に達したか否かを判別することによりエンジン始動が完了したか否かを判別し、更にＩＳＳ用ＥＣＵ１０から始動条件成立情報を受信したか否かを判別する。これら２つの要件の少なくとも一方が不成立であってエンジン自動始動の完了が判別されなければ今回周期での本ルーチンの実行を終了する。一方、両要件が満たされてエンジン自動始動の完了を判別すると、エンジン制御ＥＣＵ２０は、セーフティリレー４２を規定時間にわたって駆動すると共に多重伝送路３０を介してＩＳＳ用ＥＣＵ１０にＩＳＳリレー駆動解除要求信号を送信する（ステップＳ４）。
【００２０】
ステップＳ４において、セーフティリレー４１がエンジン制御ＥＣＵ２０により駆動され、すなわちエンジン制御ＥＣＵ２０の制御下でバッテリ６０からセーフティリレー４２に励磁電流が供給されると、セーフティリレー接点が接続状態から遮断状態に切り替わり、バッテリ６０からスタータ７０への電力供給が遮断されてスタータ７０が作動停止する。
【００２１】
次のステップＳ５では、エンジン制御ＥＣＵ２０からのＩＳＳリレー駆動解除要求信号を多重伝送路３０を介して受信すると、ＩＳＳ用ＥＣＵ１０はＩＳＳリレー４１への励磁電流の供給を停止させる。これによりＩＳＳリレー接点が開き、次のエンジン自動始動に備える。
上述の如くステップＳ４でセーフティリレー４２を開成するので、エンジン自動始動が完了すると直ちにスタータ７０への通電が停止され、これによりバッテリ電力の消費が抑制される。但し、ステップＳ４でエンジン制御ＥＣＵ２０によりセーフティリレー４２を開作動させることは必須ではなく、単にＩＳＳリレー駆動解除要求信号を送信するようにしても良い。この場合、ステップＳ５でＩＳＳリレー４１が遮断状態に復帰したときにスタータ７０への通電が停止されることになる。
【００２２】
以上のように、ＩＳＳシステム全体が正常に動作している場合は、エンジン自動始動条件が成立すると、ＩＳＳ用ＥＣＵ１０の制御下でＩＳＳリレー４１が閉じてスタータ７０によりエンジンが自動的に始動され、エンジン自動始動が完了するとエンジン制御ＥＣＵ２０の制御下でセーフティリレー４２が開成してスタータ７０が作動停止することになる。
【００２３】
その一方で、ＩＳＳリレー接点が何らかの原因で接続状態に固着する故障が発生するおそれがある。本実施形態では、エンジン自動始動直後にセーフティリレー４２を規定時間だけ開成させるが、これはエンジン自動始動の完了を判定したときにスタータ７０を迅速に作動停止することを企図したものであり、ＩＳＳリレー４１に固着故障が生じたような場合、エンジン自動始動完了時点から規定時間が経過してセーフティリレー４２が接続状態に復帰するとバッテリ６０からスタータ７０へ電力が供給されてスタータ７０の作動が継続することになる。
【００２４】
この様なスタータ７０の連続通電異常を防止するため、本実施形態では、図３に示すスタータ連続通電防止ルーチンを実行するようにしている。
このルーチンでは、エンジン制御ＥＣＵ２０は、エンジン回転数信号およびスタータ作動認識信号を読み込み、エンジン回転数が所定回転数を上回ると共にスタータ作動時間が所定時間を上回ったか否かを判別する（ステップＳ１１）。スタータ作動時間はスタータ作動認識信号の継続時間から求まる。
【００２５】
そして、ステップＳ１１での判別結果が否定であれば今回周期における本ルーチンの実行を終了する一方、ステップＳ１１での判別結果が肯定であれば、エンジン制御ＥＣＵ２０はセーフティリレー４２を駆動してそのリレー接点を開き（ステップＳ１２）、次いで、スタータ作動認識信号を再び読み込んでスタータ７０が作動停止したか否かを判別する（ステップＳ１３）。この判別結果が否定であれば今回周期での本ルーチンの実行を終了する。すなわち、セーフティリレー４２は開いたままになる。そして、ステップＳ１３においてスタータ７０の作動停止を判別すると、エンジン制御ＥＣＵ２０はセーフティリレー４２への励磁電流供給を停止し（ステップＳ１４）、これによりセーフティリレー４２が閉じる。
【００２６】
この様に、ＩＳＳリレー４１が固着するといった故障が万一生じた場合にもセーフティリレー４２を開成させることによりスタータ７０への無用な連続通電が阻止され、これによりバッテリ電力消費の増大やスタータ７０の耐久性低下が防止される。
なお、ＩＳＳリレー接点の固着故障が解消されないと、図３のルーチンが設けられているといえどもセーフティリレー４２が間欠的に断続してスタータ７０が断続動作するので、上記ステップＳ１１で肯定と判定された回数を積算する積算手段を備えておき、スタータリレーが異常であると判定された回数が所定数を超えた場合にセーフティリレー４２を開成したままとしたり、警報を発するようにしても良い。
【００２７】
以上で本発明の一実施形態によるエンジン自動始動装置の説明を終えるが、本発明は上記実施形態のものに限定されず、種々に変形可能である。
例えば、上記実施形態では、リレーへの励磁電流供給時間を短くしてバッテリ電力消費を抑制するため、常開型のＩＳＳリレーと常閉型のセーフティリレーとを用いたが、両リレーをその様に構成することは必須ではなく、常閉型のＩＳＳリレーと常開型のセーフティリレーを使用可能である。その様な構成では、上記実施形態におけるリレーへの励磁電流の印加に代えて励磁電流を遮断し、また、励磁電流の遮断に代えて励磁電流を印加することになる。
【００２８】
また、上記実施形態では、第１及び第２切替手段として電磁式のＩＳＳリレー４１及びセーフティリレー４２を用いたが、両切替手段を電磁リレー以外の、オンオフ動作する電力デバイスで構成可能である。スタータリレーについても同様である。その様な構成では、例えば電力デバイスの制御入力端にＥＣＵからの駆動信号を適宜に印加する。
【００２９】
また、ＩＳＳ用ＥＣＵ１０及びエンジン制御ＥＣＵ２０をその他の車載ＥＣＵと共に車両内通信網に接続することは必須ではなく、両ＥＣＵのみを通信線で情報授受可能に接続しても良い。
さらに、エンジン制御ＥＣＵ２０において、例えばスタータスイッチ８０の作動を監視し、該スタータスイッチ８０の作動がされずエンジン回転数が所定回転数に達したと判定された場合に、エンジン自動始動の完了を判定してセーフティリレー４２を駆動すると共に、ＩＳＳ用ＥＣＵ１０において例えばエンジン回転数を監視し、エンジン回転数が所定回転数に達したと判定された場合にＩＳＳリレーへの励磁電流の供給を停止させる構成とすれば、エンジン制御ＥＣＵ２０とＩＳＳ用ＥＣＵ１０とを必ずしも通信線で接続する必要はない。
【００３０】
本発明のエンジン自動始動装置は、ディーゼルエンジン搭載のバス以外の車両にも適用可能である。その他、本発明はその発明概念の範囲内で種々に変形できる。
【００３１】
【発明の効果】
請求項１に係るエンジン自動始動装置は、エンジン自動始動条件の成立を判断する第１電子制御ユニットにより、バッテリとスタータ間に介在する第１切替手段を接続状態に切り替えてバッテリ電力をスタータに供給するので、第１制御ユニットからのエンジン自動始動指示を通信網を介して受信した第２制御ユニットによりスタータへの電力供給の切り替えを行う従来構成に比べ、自動始動条件成立時にエンジンをスタータにより迅速に自動始動させることができる。また、第２電子制御ユニットは、第１電子制御ユニットから送信された始動条件成立情報を受信し、且つ、エンジンの始動完了を検出したときに、第２切替手段を接続状態から遮断状態に切り替えてスタータへの電力供給を遮断するので、エンジンの自動始動の完了を確実に判別し、迅速にスタータへの電力供給を遮断することができる。
【００３２】
請求項２によるエンジン自動始動装置は、第２電子制御ユニットがスタータの連続通電異常を判断すると、第２切替手段を接続状態から遮断状態に切り替えるので、第１切替手段の作動異常などに起因してスタータに連続通電異常が生じた場合に、スタータへの不要な電力供給を遮断してスタータ作動を停止させることができる。この結果、バッテリ電力消費の増大やスタータの耐久性低下を防止することができる。
請求項３によるエンジン自動始動装置は、第２電子制御ユニットがスタータの連続通電異常を判断した回数が所定数を超えた場合には、第２切替手段が遮断状態に維持されるので、スタータの連続通電異常を判断した場合に、スタータへの不要な電力供給を確実に遮断することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態によるエンジン自動始動装置としてのＩＳＳシステムの要部を示す概略ブロック図である。
【図２】図１に示したＩＳＳ用ＥＣＵ及びエンジン制御ＥＣＵにより実行されるエンジン自動始動ルーチンのフローチャートである。
【図３】エンジン制御ＥＣＵにより実行されるスタータ連続通電防止ルーチンのフローチャートである。
【符号の説明】
１０ ＩＳＳ用ＥＣＵ
２０ エンジン制御ＥＣＵ
３０ 多重伝送路
４１ ＩＳＳリレー
４２ セーフティリレー
６０ バッテリ
７０ スタータ

Claims (3)

1. エンジン自動始動条件が成立したときにバッテリからスタータへ通電してエンジンを始動させるエンジン自動始動装置において、
   前記バッテリと前記スタータとの間で互いに直列に配されると共に接続状態と遮断状態との間でそれぞれ切替可能な第１及び第２切替手段と、
   前記エンジン自動始動条件の成立を判断する第１電子制御ユニットと、
   通信線を介して前記第１電子制御ユニットに接続されると共に前記エンジンの運転を制御する第２電子制御ユニットとを備え、
   前記第１電子制御ユニットは、前記エンジン自動始動条件の成立を判断したときには、前記第１切替手段を前記遮断状態から前記接続状態に切り替えると共に、前記通信線を介して始動条件成立情報を前記第２電子制御ユニットに送信し、
   前記第２電子制御ユニットは、前記第１電子制御ユニットから送信された前記始動条件成立情報を受信し、且つ、前記エンジンの始動完了を検出したときに、前記第２切替手段を前記接続状態から前記遮断状態に切り替える
   ことを特徴とするエンジン自動始動装置。
2. 前記第２電子制御ユニットは、前記スタータの連続通電異常を判断したとき、前記第２切替手段を前記接続状態から前記遮断状態に切り替えることを特徴とする請求項１に記載のエンジン自動始動装置。
3. 前記第２電子制御ユニットは、前記スタータの連続通電異常を判断した回数が所定数を超えた場合には、前記第２切替手段を前記遮断状態に維持することを特徴とする請求項２に記載のエンジン自動始動装置。

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