JP4188992B2 - エンジン制御装置 - Google Patents

Description

この発明は、例えば、エンジンのクランク軸のクランク角信号とカム軸のカム信号に基づき、気筒判別制御を行うエンジンの制御装置において、特に、始動時のクランキングの停止、再始動における誤気筒判別を防止し、エンジンを確実に再始動させるとともに、スタータ始動用モータ（スタータ）を保護するようにしたエンジン制御装置に関するものである。

一般に車両用エンジンにおいては、運転条件に応じて複数の気筒に対する燃料噴射及び点火時期制御などを最適に制御するために、エンジンのクランク角信号及びカム信号を発生するそれぞれのセンサを設け、このセンサ出力に基づいて、気筒判別を行い、燃料噴射制御、点火時期制御を行うエンジン制御装置が知られている。そして、近年、このエンジン制御装置は、より高速で繊細な燃料制御、点火制御を行うため、エンジンのクランク角の算出にはクランク角信号板の多歯数化が採用されるようになり、気筒判別制御は、より高度で複雑化してきており、気筒判別に関する制御開発には多大な制御開発工数が掛けられている。

エンジンを始動させるためには、エンジン完爆に至らせるために、バッテリを動力源としたエンジンを駆動するための始動用モータ（以下スタータともいう。）が用いられている。
スタータは、クランク軸に固定されたリングギヤに噛合するピニオンと、このピニオンに回転力を供給するためのモータ部分とから成り立っており、モータへの給電をオン、オフ制御するための始動用モータリレーを設けている。

エンジン始動時のクランキングにおいては、スタータを駆動してエンジンが回転を開始し、エンジン制御ユニット（以下ＥＣＵともいう。）が気筒判別を行うが、運転者が誤ってスタータスイッチをオフすることが稀に発生する。さらに、低温時では確実な燃焼が得られず、スタータをしばらく駆動させていてもいわゆる完爆に至らず、スタータオフによってエンジンが停止することが発生する。

そのため、ピストンの圧縮工程中にスタータオフにより圧縮上死点まで上昇できないと、ピストンは上死点直前で降下してしまい、エンジンは逆転を起こし停止する。
さらにこの時、エンジン逆転中、もしくは、エンジン停止間際に運転者が再始動を試みた場合、再始動時におけるスタータ駆動によるエンジン回転開始時に、クランク角センサ信号の周期が不等間隔となり、エンジン制御ユニットが正しく気筒判別ができず、適正な気筒への点火制御や燃料噴射制御が行えず、再始動性が悪化する場合がある。

また、こればかりでなく、スタータ駆動によるエンジン正転と前記エンジン逆転、もしくは、回転中のリングギヤへのピニオンの飛び込みによって、噛合不良になる場合がある。

このような不都合に鑑み、実開昭５３−３７８３８号公報（以下、特許文献１と称す。）には、スタータスイッチでスタータを動作させる回路において、スタータスイッチを一旦開放すると、或る一定時間はスタータが動作できないようにしたスタータ保護装置が記載されている。

また、特開平１０−３１８１０６号公報（以下、特許文献２と称す。）には、スタータスイッチを操作している間は始動用モータの動作を継続させることでエンジンを確実に始動させるようにするとともに、エンジン回転中ならびにエンジン停止直後にスタータスイッチを操作しても始動用モータの動作を抑制することで、回転中のリングギヤにスタータピニオンが飛び込むのを防止するスタータ保護装置が記載されている。

実開昭５３−３７８３８号公 特開平１０−３１８１０６号公報

以上のように、従来の装置では、始動時のクランキングにおいて、様々な始動時の環境、又は、スタータスイッチの操作によるスタータのオン又はオフを繰り返した場合、クランク角センサ信号の周期が不等間隔となるため、気筒判別が正しくできず、この結果、燃料噴射、点火時期制御が所望したものと異なり、再始動性が悪化するばかりでなく、最悪は、バックファイア、スタータロックを招く恐れがある。

また、スタータ再駆動時に、エンジン正転またはエンジン逆転の回転中のリングギヤへのスタータピニオンの飛び込みにより、スタータピニオンがリングギヤに噛合する時に大きな荷重を受け、ギヤの破損やスタータロックが発生し、最悪、再始動ができなくなる事態が発生することがある。

さらに、特許文献１および特許文献２に記載されたスタータ保護装置においては、スタータスイッチを一旦開放すると或る一定時間はスタータを駆動させることができないので、先のスタータスイッチの操作によってエンジンが始動できなかった場合、エンジンが完全に停止した状態であっても、一定時間が経過するまではエンジンを再始動させることができない。つまり、一度目に始動失敗した時点のエンジン回転速度が幾らであっても、一定時間を待つ必要があり、再始動時にスタータが回らないので、運転者に違和感を与えるという問題点がある。

この発明は、上記のような従来装置の問題点を解消するためになされたもので、スタータスイッチがオフになってから所定時間の間、スタータスイッチがオンとなっても始動用モータへの通電を禁止することのできる、始動用モータリレーを駆動制御する機能を有するエンジン制御ユニットを備えたエンジン制御装置において、スタータスイッチがオンからオフになった時点のエンジンの回転速度に応じて、始動用モータリレーの駆動禁止時間を変更することを特徴とする。すなわち、スタータスイッチがオンからオフになった時のエンジン回転速度が低い時は、再始動許可を早めることによって、スタータの再駆動禁止期間を短くすることで、運転者に違和感を与えることがないようにし、反対に、スタータスイッチがオンからオフになった時のエンジン回転速度が高い時は、スタータの再駆動禁止期間を長く設定して、回転中のリングギヤにスタータピニオンが飛び込むことを防止して始動用モータ（スタータ）を保護することができるエンジン制御装置を提供することを目的とする。

さらには、エンジン制御ユニットのソフトウェア処理の追加のみで実現でき、コストメリットもあるエンジン制御装置を提供することを目的とする。

この発明に係わるエンジン制御装置は、エンジン始動時にオンされるスタータスイッチと、エンジンのリングギヤに噛合するピニオンを有しエンジンの始動時に駆動される始動用モータと、クランク軸の所定の回転角度毎にクランク角信号を出力するクランク角センサと、前記クランク軸の回転に対し所定の割合で回転するカム軸の回転に対応して、気筒判別を行うための所定パターンの信号を出力するカムセンサと、少なくとも前記クランク角センサとカムセンサの出力信号に基づきエンジンの点火制御や燃料制御を行う機能及び前記スタータスイッチの入力信号に基づいて前記始動用モータを駆動制御する機能を有するエンジン制御ユニットを備え、前記エンジン制御ユニットは、前記スタータスイッチがオンからオフになってから所定時間の間、前記スタータスイッチが再びオンとなっても前記始動用モータへの通電を禁止する再始動禁止手段と、前記スタータスイッチがオンからオフになった時点でのエンジンの回転速度に応じて、前記所定時間を変更する手段を含むように構成したものである。

この発明のエンジン制御装置によれば、スタータが駆動状態から非駆動状態に切り替わったことを検出すると、そのときのエンジン回転速度に基づいて、エンジン（クランク）が完全に停止する時間を予測し、その回転速度に応じた所定期間を再始動禁止期間としたことで、エンジンが停止した状態から再始動させることができ、エンジン停止間際の回転中からの再始動時に生じる、クランク角センサ信号の周期が不等間隔となり、エンジン制御ユニットが正しく気筒判別ができず、適正な気筒への点火制御や燃料噴射制御が行えなくなるといった再始動性の悪化を防止する。しかも再始動禁止時間を可能な限り短縮化することで、運転者にも違和感を与えることなくエンジンを無理なく確実に始動でき、再始動性を向上させる効果がある。

また、回転中のリングギヤにスタータピニオンが飛び込むことを防止して、始動用モータ（スタータ）を保護することができる

上述した、またその他の、この発明の目的、特徴、効果は、以下の実施の形態における詳細な説明および図面の記載からより明らかとなるであろう。

実施の形態１．
以下、この発明の実施の形態１について、図１〜図３を参照して説明する。
図１は、この発明の実施の形態１によるエンジン制御装置の要部を示すシステム構成図である。
図１において、エンジン本体３０は、燃料噴射弁（以下、インジェクタともいう）３５ａ、点火プラグ３５ｂ、吸気バルブ３６、排気バルブ３７、ピストン３８と、クランク軸３１ａ、このクランク軸３１ａに同期して回転するクランク角検出用信号板３１、所定の角度毎にクランク角信号を出力するクランク角センサ３２、クランク軸３１ａの回転に対し所定の割合で回転するカム軸３３ａ、このカム軸に同期して回転するカム信号板３３、気筒判別を行うために所定のパターン信号を出力するカムセンサ３４で構成されている。
なお、図では明示していないが、クランク軸３１ａにはリングギヤが固定されており、また、このエンジンは多気筒エンジンである。

スタータ５０には、車載バッテリ６０のプラス端子が接続され、このスタータ５０は、クランク軸３１ａに固定されたリングギヤに噛合するピニオン５６と、このピニオン５６に回転力を供給するための始動用モータ５４、この始動用モータ５４を起動するマグネチックスイッチリレー５１で構成されている。また、スタータ５０の外部に、マグネチックスイッチリレー５１の励磁コイルに対する車載バッテリ６０からの直流電源を供給、遮断する始動用モータリレー５５が設けられている。

エンジン制御ユニット（以下、ＥＣＵともいう。）４０は、アクセルポジションセンサ、吸入空気量センサ、吸気温度センサ、スロットルポジションセンサ、エアコンスイッチ、シフトポジションスイッチ、車速センサ、パワーステアリング作動状態を検出するパワステスイッチ、エンジン冷却水温を検出する水温センサ、大気の圧力を検出する大気圧センサ、排出ガス中の酸素濃度を検出する酸素センサ等の出力信号が入力されるようになっており、更に、クランク角センサ３２、カムセンサ３４からの出力信号、及び、前記した各種センサ・スイッチの入力情報（種々のパラメータ）に基づいて、現在のエンジン運転状態に最適な燃料噴射量や燃料噴射時期、点火時期を算出し、インジェクタ３５ａと点火プラグ３５ｂを駆動するよう構成されている。

ＥＣＵ４０は、クランク角センサ３２、カムセンサ３４の信号に基づいて気筒判別処理部４３によって、始動燃料噴射気筒、点火気筒を判別し、更に上記各センサ信号も加え、これら信号に基づき最適な燃料噴射量や点火時期を算出し、インジェクタ３５ａと点火プラグ３５ｂを駆動する。
また、エンジン始動において、気筒判別処理部４３によって一度、気筒判別できた場合は、気筒学習制御部４４が、その気筒判別順序を学習、記憶し、以降は、この学習順序に基づき、クランク角センサ３２の信号（または、カムセンサ３４の特定の信号でも可）に同期して、エンジンのいわゆる燃焼サイクル毎に、燃料噴射気筒、点火制御気筒を判別し、この学習による気筒判別制御を続行する。この気筒学習制御部４４による学習制御は、エンジンが停止し、後述するエンストモードと判定するまで学習制御を続行する。

ＥＣＵ４０には、始動用モータリレー５５の励磁コイルへの給電をオン・オフ制御する始動用モータリレー駆動回路４１が設けられ、更にスタータスイッチ５２のオン・オフ信号が入力されている。

また、ＥＣＵ４０の演算処理部（以下、ＣＰＵという。）４２には、始動用モータ禁止判定制御部４５において、始動用モータリレー駆動回路４１、始動用モータリレー５５を介してマグネチックスイッチリレー５１をオン・オフさせる機能を備えており、更に後述するが、スタータスイッチ５２がオンの場合であっても、始動用モータリレー５５を強制オフし、始動用モータ５４の給電を停止させることができるように構成されている。
これは、例えば、一般的な盗難防止システムにおいて、不正キーが使用され始動禁止と判定された場合などに、エンジンを始動させないように備えられたものと共用される。
なお、６１はＥＣＵ４０によって駆動され、スタータ５０の異常時にそれを警告表示する警告灯である。

ここで、実施の形態１の動作説明をする前に、一般的な通常のエンジン始動について、図１を参照しながら説明する。

スタータスイッチ５２がオンすると、ＥＣＵ４０は始動用モータリレー５５の駆動可能条件が成立すれば、始動用モータリレー駆動回路４１を介して始動用モータリレー５５の励磁コイルに励磁電流を流すことによって接点５５ａをオンする。始動用モータリレー５５の接点５５ａがオンすると、スタータ５０のマグネチックスイッチリレー５１の励磁コイルに励磁電流が流れて、マグネチックスイッチリレー５１の接点５１ａがオンする。
すると、車載バッテリ６０の直流電源が始動用モータ５４に供給され、始動用モータ５４が起動する。始動用モータ５４が起動されると、ピニオン５６がクランク軸３１ａに固定されたリングギヤに飛び込み噛合して、始動用モータ５４の回転動力をクランク軸３１ａへ伝達して、クランク軸３１ａを回転させる。

クランク軸３１ａが回転すると、クランク軸３１ａに同期してクランク角検出用信号板３１が回転し、クランク角センサ３２は所定の角度毎にクランク角信号を発生する。又、クランク軸３１ａの回転に対し所定の割合で回転するカム軸３３ａに同期してカム信号板３３が回転し、カムセンサ３４は気筒判別を行うための所定のパターン信号を出力する。
ＥＣＵ４０は、これらクランク角センサ３２、カムセンサ３４からの信号入力によって、気筒判別処理部４３において気筒判別処理を実行し、エンジン始動に必要な燃料制御、点火時期制御を行うことで、エンジンの始動、いわゆる完爆が得られ、以降は、前記した各種センサ、スイッチからの入力情報（種々のパラメータ）に基づいて、現在のエンジン運転状態に最適な、燃料噴射制御、点火時期制御、吸入空気量制御などを行って、エンジンの回転を保つ。

次に、エンジン始動中（始動完了前）に、運転者が誤ってスタータスイッチ５２をオフするようなイレギュラーな始動（始動失敗）を行った場合について、図１を参照しながら説明する。
エンジン始動の最中にスタータスイッチ５２がオフとなると、ＥＣＵ４０は、スタータスイッチ５２のオフ信号によって、始動用モータリレー５５への電流供給を停止し、始動用モータリレー５５の励磁コイルへの励磁電流が遮断され、接点５５ａがオフする。始動用モータリレー５５の接点５５ａがオフすると、スタータ５０のマグネチックスイッチリレー５１の励磁コイルへの励磁電流も遮断され、始動用モータ５４への給電も停止し、スタータピニオン５６がリングギヤから離脱する。

この時、始動用モータ５４は慣性作用がなくなるまで回転し続ける。
エンジン３０も同様に、いわゆる完爆が得られなかった場合は、クランク軸３１ａに固定されたリングギヤも慣性作用がなくなるまで回転し続ける。慣性力が低下すると、ピストン３８が圧縮上死点まで上昇できなくなり、クランク回転は停止するが、時には、ピストン３８はその重みで圧縮上死点直前に降下してしまい、エンジンは逆回転を起こし、正転から逆転するために回転は一瞬停止することになる。
このように、エンジン（クランク）の停止間際では逆転を含む場合があり、クランク角センサ３２やカムセンサ３４の信号周期は、その逆転により同一気筒対応信号が連続して発生するため不等間隔（気筒順序に対応しない）となることがある。
このような、エンジンの停止に至るまでのエンジン回転中に運転者が再度スタータスイッチ５２をオンすると、上述のように気筒判別処理に誤判定が生じたり、リングギヤとスタータのピニオンとの噛合不良を生じさせたりする。

この発明の実施の形態１のエンジン制御装置は、このような従来装置の欠点を解消するための機能をＥＣＵ４０に備えており、以下実施の形態１の動作、機能について、図１のシステム構成図および図２のフローチャートに従って説明する。

ＥＣＵ４０は、車載バッテリ６０から電源が供給されると、ＥＣＵ４０に搭載されたＣＰＵ４２が起動し、その中に書き込まれたプログラムに従って処理を開始する。
先ず、電源投入によって、ステップ１０１では、後述する各種フラグなどの初期化が行われ、スタータの駆動信号５３をＯＦＦにセット、禁止フラグのリセット、禁止許可フラグのリセット、各タイマのタイムアップ状態への初期化が行われる。

続いて、ステップ１０２では、スタータスイッチ５２がオンか否かが判定され、オンでなければステップ１０３においてスタータの駆動信号をＯＦＦにセットし、ステップ１０４に進む。この時、上記初期化により禁止許可フラグはリセットされており、次のステップ１０５に進み、このときスタータの駆動信号はＯＦＦであり、このＯＦＦ信号によって始動用モータリレー駆動回路４１は始動用モータリレー５５をオフにし、始動用モータ５４への給電を停止させる。
続いて上記ステップ１０２へ戻り、スタータスイッチ５２がオンされるまではこの状態を続ける。

この状態から、運転者がスタータスイッチ５２をオンさせると、ステップ１０２において、スタータスイッチオンを判定し、次のステップ１０６において、スタータスイッチ５２がオフからオンに反転した時期か否かを判定し、そうであればステップ１０７において禁止許可フラグをリセットし、ステップ１０８に進む。
なお、スタータスイッチ５２がオンからオフに反転した後に再度オンした場合の、そのオン期間中はステップ１０６からステップ１０７をバイパスしてステップ１０８に進む。

ステップ１０８においては、図では明示しないがスタータスイッチ５２がオフからオンに反転した時期にセットされたタイマによって、スタータスイッチ５２のオン時間が所定時間Ｔ３以上継続したか否かを判定し、継続していればステップ１０９において禁止許可フラグをセットする。なお、これが継続していないときは、禁止許可フラグはリセットのままである。

この禁止許可フラグは、スタータスイッチ５２が短期間オンされても、スタータ５０の動作遅れにより、スタータ５０が実際は駆動されないため、禁止許可フラグのリセットにより、後述するスタータスイッチ５２のオンにかかわらずスタータ給電を禁止する禁止制御を許可しないようにするためのものであり、上記所定時間Ｔ３は、スタータスイッチ５２がオン開始から、始動用モータリレー５５を介して、始動用モータ５４が回転し、エンジンが回転を開始するまでの電気的・機械的な遅れ時間分に対応して設定される。

次のステップ１１０において、禁止フラグがセットかリセットかを確認する。この禁止フラグは、セット状態で、スタータスイッチ５２のオンにかかわらずスタータへの給電を禁止するものであり、初期化によってリセットされているため、初回のスタータスイッチ５２のオンでは、リセット状態にある。

禁止フラグがリセット状態であれば、ステップ１１１に進み、エンジンが始動モード又は始動モード後所定時間以内にあるか、否かを確認する。この始動モードは、スタータスイッチ５２がオンからオフに変化した時、もしくは、クランク角センサ３２の出力信号から算出されるエンジン回転速度が所定値Ｎ１以上になった時に、始動モード解除となる。即ち、スタータスイッチ５２がオンで、回転数所定値Ｎ１以下の状態が始動モードである。この所定値Ｎ１はエンジンのアイドル回転速度に近い値に設定されるので、エンジン回転速度が所定値Ｎ１より大きくなった時点で始動用モータ５４をオフしても、エンジンは始動用モータ５４の回転力は必要なく、エンジンの自己の燃焼トルクによってスムーズに回転することができる。

この始動モード又は、始動モード後所定時間Ｔ１以内の状態であれば、ステップ１１２において、スタータの駆動信号をＯＮにセットする。
一方、ステップ１１１において、始動モード又は始動モード後所定時間Ｔ１以内でないと判断された場合は、ステップ１０２へ戻り、スタータスイッチ５２のオンにかかわらずスタータ駆動信号はＯＮにセットされることはなく、スタータの駆動は禁止される。

すなわち、このステップ１１１によって、始動モード又はその解除後所定時間Ｔ１中であればエンジンを確実に始動させるため、ステップ１１２でスタータ駆動信号をスタータスイッチ５２のオンに応答してＯＮにセットし、又、それ以外では、エンジンの始動は完了し、エンジンは通常の運転中にあるため、スタータスイッチ５２がオンされても始動用モータ５４を駆動させないようにして、エンジン回転中のリングギヤにスタータピニオンが飛び込むのを防止する。

ステップ１１２で、スタータの駆動信号がＯＮセットされた後に、ステップ１０４に進み、上記禁止許可フラグの状態を確認し、禁止許可フラグがリセット状態（スタータスイッチ５２のオンが所定時間Ｔ３未満）であれば、ステップ１０５において駆動信号のＯＮにしたがってスタータを駆動する。

また、ステップ１０４において、禁止許可フラグがセット（スタータスイッチ５２のオンが所定時間Ｔ３以上継続）であれば、ステップ１１３に進み、スタータスイッチ５２がオンからオフに反転した時点か否かを判定する。今は、スタータスイッチ５２がオン状態であるため、ステップ１１４に進み、このステップ１１４では、後述する禁止タイマは初期化によってタイムアップ状態のため、ステップ１１５に進む。このステップ１１５についても後述するが、エンジン回転数がほぼ停止と判断できる低い所定値Ｎ４以上であればステップ１０５に進み、このときの駆動信号のＯＮセットにしたがってスタータを駆動する。

更に、エンジン回転数が所定値Ｎ４以下であっても、この時、駆動信号はＯＮにセットされているため、後述するステップ１１６、ステップ１１７、ステップ１１８、ステップ１１９及びステップ１２０を介してステップ１０５に進み、この時の駆動信号のＯＮセットにしたがってスタータを駆動する。
即ち、ＥＣＵ４０に対する電源投入後、最初のスタータスイッチ５２のオンでは、このオンに同期してスタータの駆動信号はＯＮにセットされて、スタータ５０はこのオンに同期して駆動される。

次に、スタータスイッチ５２のオンの状態から運転者がこれをオフすると、ステップ１０２においてこれを判定し、ステップ１０３でスタータの駆動信号をＯＦＦにセットする。次のステップ１０４では、上述のように、スタータスイッチ５２のオン時間が所定値Ｔ３以下で禁止許可フラグがリセット状態であればステップ１０５に直接進み、スタータ５０の駆動を停止する。
ステップ１０４において、禁止許可フラグがセット状態であれば、スタータスイッチ５２のオンにかかわらずスタータへの給電を所定時間禁止するための処理を行うべく、先ずステップ１１３に進む。このステップ１１３では、スタータスイッチ５２がオンからオフに反転した時点か否かを判定し、そうであれば、ステップ１２１において禁止フラグをセットし、且つステップ１２２において禁止タイマに禁止時間Ｔ４をセットする。

この禁止タイマに対する禁止時間Ｔ４の設定は、先ず、スタータスイッチ５２とクランク角センサ３２からの信号によって、エンジン始動の最中にスタータスイッチ５２がオンからオフとなったタイミングにおける、クランク角センサ信号から算出されるエンジン回転速度Ｎ２を検出、記憶する。ＣＰＵ４２は、前記エンジン回転速度Ｎ２をパラメータにした、エンジン完全停止予測時間Ｔ４を予め記憶させておいたメモリマップを備えており、このときの検出された回転速度Ｎ２に対応して、このメモリマップの時間データＴ４を読み出して、これを上記禁止タイマにセットする。

このメモリマップの時間データについて図３を例に説明する。
図３は、スタータスイッチ５２がオンからオフに変化した時のエンジン回転速度と、この時からクランク角センサ信号入力がなくなるエンジン（クランク）回転速度が完全に停止するまでの時間をグラフ化した特性図の一例であり、実験的に求めたものである。
図１に示したエンジン３０は、エンジン始動完了前の始動中にスタータモータ５４がオフとなり、いわゆる完爆が得られなかった場合は、クランク軸３１ａに固定されたリングギヤも慣性作用がなくなるまで回転し続け、いずれ慣性力が低下して、ピストン３８は停止、もしくは、圧縮上死点まで上昇できないと、その重みで圧縮上死点直前に降下してしまい、エンジンは逆回転を起こして停止する。この停止するまでの時間がグラフ化されている。つまり、図３のようなエンジン完全停止時間設定例を、予め制御用マッピングデータとして、ＥＣＵ４０内のＣＰＵ４２（図１）に設定しておくことで、エンジン完全停止予測判定が可能となる。

なお、この時、クランク角センサ３２からの信号入力周期が延び、所定時間信号変化がないエンジン回転がほぼ停止の所定速度Ｎ４以下の場合、エンジンＥＣＵ４０は、この状態をエンストモードと判定する。
ＥＣＵ４０は、エンストモードと判定した場合、次のエンジン始動では、再度カムセンサ出力による気筒判別をするために、気筒学習制御部４４における気筒学習制御を一旦初期化してクリアにしている。この気筒判別の学習をクリアにしないエンジン回転状態で再始動をおこなうと、エンジン停止間際の回転中からの再始動時に生じるクランク角センサ信号の周期が、各気筒順序に対応しない不等間隔となり、ＥＣＵが、学習制御による気筒判別を正しくおくなうことができず、適正な気筒への点火制御や燃料噴射制御が行えなくなり、再始動性の悪化きたす。
これに対し、実施の形態１のエンジン制御装置では、再始動禁止時間を適切に設定したことにより、エンジン停止状態からの再始動が可能になり、確実に気筒判別学習がクリアされ、再度、クランク角センサとカムセンサに基づいて正確に気筒判別できるとともに、この再始動禁止時間を可能な限り短縮化することで、運転者にも違和感を与えることなくエンジンを無理なく確実に始動でき、再始動性を向上させることができる。

図２に戻って、ステップ１１４では、禁止タイマが上記所定時間T４をタイムアップしたか、否かを判定し、その所定時間が経過するまでは、ステップ10５に直接進み、少なくともこの間は上記禁止フラグはセットのままである。したがって、仮にその間にスタータスイッチ５２がオンとなっても上記ステップ１１０によって、ステップ１１２の駆動信号のＯＮセットに進むことは無く、スタータ駆動は禁止された状態になる。

ステップ１１４において、禁止タイマがタイムアップすれば、次のステップ１１５においてエンジン回転数Ｎｅが所定回転数Ｎ４以下になっているか、否かを判定し、以下であれば上記禁止フラグをリセットする。この禁止フラグがリセット状態であれば、スタータスイッチ５２がオンされるとスタータの駆動信号は上記ステップ１１２によってＯＮセット可能となる。一方、回転数が所定回転数Ｎ４以下でなければ、上記禁止タイマがタイムアップしていても禁止フラグはセットの状態を続け、タイムアップ後回転数が所定値Ｎ４に低下するまで、この状態は続くことになり、その間、スタータの給電は停止された状態を続ける。

すなわち、この所定回転数Ｎ４は、エンジンがほぼ停止とみなし得る極めて低い回転数に設定され、この所定回転数Ｎ４の低下までスタータ駆動を禁止することは、上記所定時間Ｔ４の設定が、実験的なデータによるものであることから、エンジンの状態によっては、この時間が短かすぎる場合に、これを的確な時間に補正するためのものである。

以上の説明から明らかなように、この発明の実施の形態１のエンジン制御装置は、スタータスイッチ５２がスタータの動作遅れ時間Ｔ３以上オンされ、これがオフされれば、その時点からそのときのエンジン回転数によって決まる所定時間Ｔ４は少なくとも禁止フラグをセット状態にし、この禁止フラグセット期間中は例えスタータスイッチ５２がオンされてもスタータの給電が禁止されるものである。
更にその所定時間Ｔ４の経過時点で回転数がほぼ停止とみなし得る所定値Ｎ４に低下していなければ、これが低下するまでは、その禁止フラグのセット状態を延長し、スタータの給電を的確に禁止できるものである。

したがって、エンジンの始動に失敗し、再度スタータスイッチ５２をオンする場合、エンジンが完全に停止した状態で、再始動を許可するものであるため、その再始動時における気筒判別を容易にして誤燃料噴射、誤点火を防止し、エンジンを無理なく始動させることができる。延いては、エンジン回転中のリングギヤにスタータピニオンが飛び込むことを防止することで、スタータの耐久性が向上するという効果もある。

続いて、ステップ１１７以降の説明を行う。
ステップ１１７では、スタータの駆動信号がＯＮ状態か、否かを検出し、ＯＮ状態であれば、ステップ１１８においてこのＯＮ時間Ｔが所定時間Ｔ５以上か、否かを判定する。
この所定時間Ｔ５は、運転者がエンジン始動のためにスタータを通常駆動する時間の最大時間より、大きい時間に設定され、この時間を超えてＯＮ状態が継続することはスタータスイッチ５２のオン故障と判定し、次のステップ１２３において、スタータの駆動信号を強制的にＯＦＦにセットする。また、異常信号を出力し、警告灯６１を点灯させ運転者に知らせる。
なお、以上の説明では、スタータスイッチ５２の異常なオン継続を検出するために、スタータ駆動信号のＯＮの継続時間を検出しているが、スタータスイッチ５２のオンの継続時間を直接検出しても当然に同様に異常判定ができる。

次のステップ１１９においては、スタータスイッチ５２がオンかオフかを検出し、オンであれば、ステップ１２０で、スタータの駆動信号がＯＮか、ＯＦＦかを検出する。
駆動信号がＯＦＦであれば、次のステップ１２４において、その継続時間が所定時間Ｔ６以上か、否かを判定し、これが所定時間Ｔ６以上になれば、ステップ１２５において駆動信号を強制ＯＦＦするとともに警告灯６１を点灯させる。
同様に、ステップ１１９でスタータスイッチ５２がオフであれば、次のステップ１２６でスタータの駆動信号がＯＮか、ＯＦＦ化を検出し、これがＯＮであれば、ステップ１２４において、その継続時間が所定時間Ｔ６以上か、否かを判定し、以上になればステップ１２５に進む。

即ち、このステップ１１９、１２０、１２４〜１２６は、再始動禁止判定条件でない場合、スタータスイッチ５２のオン・オフの状態と、始動用モータ駆動信号５３のオン・オフの状態は同じであるため、一方がオン、一方がオフの状態が所定時間Ｔ６以上継続した場合は、スタータ系の故障と判定するようにしたものである。
このスタータ系の故障を判定するための所定時間Ｔ６を備えることにより、再始動禁止時間によって両者の信号にずれがあってもこれの影響を受けずに異常を検出できる。

なお、この異常検出処理は、スタータ制御プログラム処理を行っているＣＰＵ４２によることなく、このＣＰＵ４２とは別の回路（他のＣＰＵでも可能）によって構成すれば、スタータ制御プログラムを処理するＣＰＵ４２の異常を確実にこの別の回路によって検出することができる。

以上説明したように、この発明の実施の形態１のエンジン制御装置によれば、スタータが駆動状態（スタータスイッチオン）から非駆動状態（スタータスイッチオフ）に切り替わったことを検出すると、そのときのエンジン回転速度に基づいて、エンジン（クランク）が完全に停止する時間を予測し、その回転速度に応じた所定期間Ｔ４を再始動禁止期間としたことで、エンジンが停止した状態からエンジンを再始動させることができ、エンジン停止間際の回転中からの再始動時に生じる、クランク角センサ信号の周期が不等間隔となり、エンジン制御ユニットが正しく気筒判別ができず、適正な気筒への点火制御や燃料噴射制御が行えなくなるといった再始動性の悪化を防止することができる。しかも、再始動禁止時間を可能な限り短縮化することで、運転者にも違和感を与えることなく、エンジンを無理なく確実に始動でき、再始動性を向上させる効果がある。

また、前記所定時間（再始動禁止期間）Ｔ４の経過時の回転速度が所定値Ｎ４まで低下していない場合は、再始動禁止の期間を更に延長することにより、前記予測時間の誤差を補正し、正確にエンジンが停止するまでの期間スタータの再始動を禁止できる。

また、運転モードの判定により、エンジン始動完了後のエンジン運転中にスタータスイッチがオンした場合は、始動用モータリレーの駆動を禁止し、始動用モータの運転を禁止するものであるため、回転中のリングギヤにスタータピニオンが飛び込むことによるスタータピニオンの損傷を防止し、スタータの耐久性を向上させことができる。

さらに、スタータスイッチのオン状態が連続して所定時間Ｔ５以上継続した場合や、スタータスイッチと始動用モータ駆動信号とのオン、オフが不一致の状態が所定時間Ｔ６以上継続した場合は、始動用モータリレーの駆動を禁止し、始動用モータの運転を停止したことにより、スタータモータの発熱を抑制し、スタータの耐久性を向上させことができる。

さらにまた、ＥＣＵは、クランク角センサとカムセンサの信号に基づき各気筒を判別する気筒判別処理部と、この気筒判別処理部で判別された気筒順序を学習し、学習された気筒順序に基づいて各気筒を判別する気筒学習制御部と、エンジン回転がほぼ停止の所定回転速度以下のとき前記学習をクリアする手段を含むことにより、気筒判別を学習によって行うものにおいても、その学習を再始動時には確実にクリアでき、再始動が、エンジン停止状態から開始されるため、再始動時の学習による気筒判別によって誤気筒判別が生じることを防止することができる。

この発明の実施の形態１におけるエンジン制御装置の要部を示すシステム構成図である。 この発明の実施の形態１におけるスタータ制御系の基本フローチャートである。 この発明の実施の形態１におけるエンジン完全停止予測時間の設定の一例を示す特性図である。

符号の説明

３０ エンジン、３１ クランク角検出用信号板、３１ａ クランク軸、
３２ クランク角センサ、３３ カム信号板、３３ａ カム軸、３４ カムセンサ、
３５ａ 燃料噴射弁（インジェクタ）、３５ｂ 点火プラグ、３６ 吸気バルブ
３７ 排気バルブ、３８ ピストン、４０ ＥＣＵ、４１ 始動用モータリレー駆動回
路、４２ ＣＰＵ、４３ 気筒判別処理部、４４ 気筒学習制御部、４５始動用モータ
禁止判定制御部、５０ スタータ、５１ マグネチックスイッチリレー、５２ スター
タスイッチ、５３ 始動用モータ駆動信号、５４ 始動用モータ、５５ 始動用モータ
リレー、５６ ピニオン、６０ 車載バッテリ、６１ 警告灯。

Claims (6)

1. エンジン始動時にオンされるスタータスイッチと、エンジンのリングギヤに噛合するピニオンを有しエンジンの始動時に駆動される始動用モータと、クランク軸の所定の回転角度毎にクランク角信号を出力するクランク角センサと、前記クランク軸の回転に対し所定の割合で回転するカム軸の回転に対応して気筒判別を行うための所定パターンの信号を出力するカムセンサと、少なくとも前記クランク角センサとカムセンサの出力信号に基づきエンジンの点火制御や燃料制御を行う機能及び前記スタータスイッチの入力信号に基づいて前記始動用モータを駆動制御する機能を有するエンジン制御ユニットを備え、前記エンジン制御ユニットは、前記スタータスイッチがオンからオフになってから所定時間の間、前記スタータスイッチが再びオンとなっても前記始動用モータへの通電を禁止する再始動禁止手段と、前記スタータスイッチがオンからオフになった時点でのエンジンの回転速度に応じて、前記所定時間を変更する手段を含むことを特徴とするエンジン制御装置。
2. 前記エンジン制御ユニットは、前記所定時間が経過した時点でエンジン回転速度が所定値まで低下していないときは、前記始動用モータへの通電禁止時間を更に延長する延長手段を含むことを特徴とする請求項１に記載のエンジン制御装置。
3. 前記延長手段は、エンジン回転速度が前記所定値に低下するまで前記始動用モータへの通電を禁止するものであることを特徴とする請求項２に記載のエンジン制御装置。
4. 前記エンジン制御ユニットは、エンジンが始動完了後のエンジン回転中に前記スタータスイッチがオンした場合は、始動用モータへの通電を禁止する手段を含むことを特徴とする請求項１に記載のエンジン制御装置。
5. 前記エンジン制御ユニットは、前記スタータスイッチのオンの状態が連続して所定時間継続した場合、または、前記スタータスイッチと、スタータスイッチがオン期間中の前記通電禁止が解除された期間中オンとなる始動用モータ駆動信号とのオン・オフの状態が所定時間不一致の場合は、前記始動用モータへの通電を禁止する手段を含むことを特徴とする請求項１に記載のエンジン制御装置。
6. 前記エンジン制御ユニットは、前記クランク角センサとカムセンサの信号に基づき各気筒を判別する気筒判別処理部と、この気筒判別処理部で判別された気筒順序を学習し、学習された気筒順序に基づいて各気筒を判別する気筒学習制御部と、エンジン回転がほぼ停止の所定回転速度以下のとき前記学習をクリアする手段を含むことを特徴とする請求項１に記載のエンジン制御装置。
   

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