JP4260821B2 - 内燃機関制御装置 - Google Patents

Description

この発明は車両（たとえば、２輪車、船外機、バギー車、雪上車、水上バイクなど）の電源装置（車載のバッテリ）と関連した内燃機関（以下、「エンジン」ともいう）を制御する内燃機関制御装置に関するものである。

一般に、車載のバッテリと関連した内燃機関制御装置は、エンジンの回転速度や負荷に応じて燃料供給量を演算する制御ユニットと、燃料噴射弁（インジェクタ）に駆動信号を与える電子制御式の燃料噴射装置とを備えている。
この種の内燃機関制御装置において、バッテリが放電して十分な蓄電がなされていない場合には、たとえば始動時に発電機からの発電電力の大部分がバッテリの充電に用いられてしまい、燃料噴射装置を動作させるのに十分な電源が得られない場合がある。

特に、２輪車においてバッテリが大量放電した際には、キックレバーにより始動を行うことになるが、キック始動時においてはエンジンのクランク軸の回転速度が低く、クランク軸の回転によって発電する発電機から出力される電流が少ないうえ、発電電流の大部分が放電したバッテリに流入するので、燃料噴射装置に十分な電力が供給されず、正常な作動ができなくなり、エンジンを始動させることができなくなる場合があった。

そこで、上記課題に鑑み、２輪車のキック始動時において、発電機とバッテリとの間のスイッチ手段をオフ（遮断）させる内燃機関制御装置が提案されている（たとえば、特許文献１、特許文献２参照）。

特許文献１に記載の従来装置では、メインスイッチオン時のバッテリ電圧を測定する機能と、キック操作の有無を検出する機能とを備えている。
また、特許文献２に記載の従来装置では、燃料ポンプおよびインジェクタの両方の機能を有するインジェクションモジュールを使用している。

特開２００２−９８０３２号公報 特開２００２−１５５８２８号公報

従来の内燃機関制御装置では、上記特許文献１の場合、バッテリ電圧の測定値に基づいてスイッチ手段を制御している。
しかしながら、バッテリの放電状態（充電状態）とバッテリ電圧との間には相関があるものの、たとえば１２Ｖ系バッテリの場合、充電状態が０％〜１００％の範囲でバッテリ電圧は１Ｖ程度しか変化せず、また、バッテリ極板にサルフェーションが発生してバッテリが劣化状態となった場合には、バッテリ電圧と充電状態との間に別の相関が生じるので、バッテリ電圧に基づく充電状態の検出精度は低く、十分な制御信頼性を達成することができないという課題があった。

この結果、最悪の場合には、バッテリの充電状態が十分でないにもかかわらず、発電機とバッテリとの間の電流路を適切に遮断することができず、エンジンが始動できない可能性があるという課題があった。
また、キック手段の操作を検出するための検出手段を必要とするので、システムが複雑化し、コストアップや信頼性の低下を招くという課題があった。

一方、上記特許文献２のようにインジェクションモジュールを使用した場合には、インジェクションモジュール駆動時の瞬時消費電流が大きいことから、バッテリ充電状態が不十分な状態ではエンジンを始動させることができないという課題があった。
また、発電機からバッテリへの電流路を制御手段で自動的に遮断する場合には、バッテリの充電状態を正確に判定する必要があるが、上述したように、バッテリ電圧に基づいてバッテリ充電状態を正確に把握することはできないという課題があった。

さらに、上記課題に鑑みて、吸気管圧力またはスロットル開度情報に基づいて発電機とバッテリとの間の電流路を適切に遮断／接続することも考えられるが、遮断状態から接続状態への移行時に、たとえばバッテリが劣化状態であった場合には、発電機からの電力がバッテリに吸収されてしまい、十分に内燃機関制御装置に供給されずに、最悪の場合にはエンストする可能性もあり、やはり十分な対策とは言えないという課題がある。

この発明は、上記のような課題を解決するためになされたもので、バッテリの充電状態が悪くエンジン始動が困難になった場合でも、燃料噴射装置や点火装置を確実に作動させてエンジン始動を可能にし、さらにエンジン始動後には発電機とバッテリとをエンジンの不調を招くことなく接続することのできる内燃機関制御装置を得ることを目的とする。

この発明による内燃機関制御装置は、車両に搭載された内燃機関を制御する内燃機関制御装置であって、内燃機関により駆動されて発電電力を出力する発電機と、発電電力により充電されるとともに内燃機関の電気負荷に対して給電を行うバッテリと、内燃機関の運転状態を検出する各種センサと、発電機およびバッテリから給電され運転状態に応じて内燃機関に供給する燃料を制御する制御ユニットと、制御ユニットにより駆動されて発電機からバッテリへの第１の電流路を接続または遮断する第１のスイッチ手段と、制御ユニットにより駆動されて発電機と内燃機関の始動に直接寄与しない負荷との間の第２の電流路を接続または遮断する第２のスイッチ手段とを備え、各種センサは、内燃機関の吸気管圧力を検出する吸気管圧力センサと、内燃機関への吸入空気量を調整するスロットル弁のスロットル開度を検出するスロットルポジションセンサとの少なくとも一方を含み、制御ユニットは、吸気管圧力およびスロットル開度の少なくとも一方を内燃機関の負荷情報として検出する負荷情報検出手段と、運転状態に基づいて、第１のスイッチ手段に対して第１の遮断信号または第１の接続信号のいずれを出力すべきかを判定する第１の判定手段と、運転状態に基づいて第２のスイッチ手段に対して第２の遮断信号または第２の接続信号のいずれを出力すべきかを判定する第２の判定手段とを有し、第１の判定手段は、内燃機関の停止時に第１の接続信号を出力し、内燃機関の始動時に第１の遮断信号を出力し、内燃機関の始動後に負荷情報の変動状態に対して対抗可能な発電状態を示す場合に、第１の接続信号を出力すべきものと判定し、第２の判定手段は、内燃機関の始動時に第２の遮断信号を出力し、内燃機関の始動後に負荷情報の変動状態が十分な発生トルクが得られていることを示す場合に、第２の接続信号を出力すべきものと判定し、制御ユニットは、第１の判定手段の判定状態が、第１の遮断信号の出力状態から第１の接続信号の出力状態に変更した際には、内燃機関に供給する燃料を増量補正するとともに、第２の判定手段の判定状態が、第２の遮断信号の出力状態から第２の接続信号の出力状態に変更した際には、内燃機関に供給する燃料を増量補正し、第１のスイッチ手段に対する第１の接続信号の出力時期と、第２のスイッチ手段に対する第２の接続信号の出力時期とは、互いにずらされているものである。

この発明によれば、バッテリの充電状態が低下したり、バッテリが取り外されるなどにより、バッテリからの給電によるエンジン始動が困難になった場合においても、燃料噴射装置や点火装置を確実に作動させて、エンジンを始動させることができ、エンジン始動後に、発電機とバッテリとをエンジンの不調を招くことなく接続することができる。

実施の形態１．
図１はこの発明の実施の形態１に係る内燃機関制御装置を電源装置とともに示す回路構成図である。また、図２は図１の内燃機関制御装置がエンジン吸気系および燃料供給系に取り付けられた状態を示す構成図である。
図１に示す電源装置および内燃機関制御装置は、図２に示すエンジン周辺構成とともに車両に搭載されている。

図１において、交流電力を出力する磁石式の発電機１は、車両が必要とする電力を供給するために、エンジン３０のクランク軸３１（図２参照）に配置されている。
発電機１に接続されたレギュレータ２は、発電機１から出力される発電電力を整流するとともに出力電圧を調整する。また、レギュレータ２に接続された電解コンデンサ３は、レギュレータ２により整流された出力電圧を平滑化する。
電解コンデンサ３により平滑化された平滑出力電圧は、イグニッションスイッチ４を介してエンジン制御装置５に供給される。

また、電解コンデンサ３からの平滑出力電圧は、ダイオード７が逆並列接続された第１のスイッチ手段８を介して、車載のバッテリ９の陽極に供給される。
さらに、平滑出力電圧は、第２のスイッチ手段２０を介して、エンジン始動に直接寄与しないＤＣ負荷６（たとえば、灯火類や警報器など）に供給される。
バッテリ９の陽極には、スタータスイッチ２２によりオンされるスタータモータ２１が接続されている。

図２において、エンジン３０の吸気管３３には、エンジン３０への吸入空気量を調整するスロットル弁２４と、スロットル弁２４を迂回してエンジン３０に送る吸入空気量を調整するバイパスエア制御ソレノイド２５とが設けられている。
バイパスエア制御ソレノイド２５は、ＥＣＵ１０の制御下で駆動され、バイパス通路の開度を調整する。

図１および図２において、エンジン制御装置５は、マイクロコンピュータからなる電子式の制御ユニット（以下、「ＥＣＵ」という）１０と、エンジン３０の運転状態を検出する各種センサと、エンジン３０を制御するための各種アクチュエータとを備えている。
各種センサおよび各種アクチュエータは、エンジン制御装置５の主要部を構成するＥＣＵ１０に接続されている。

ＥＣＵ１０は、ここでは具体的構成の図示を省略するが、マイクロコンピュータとともに機能するメモリおよび入出力回路などを含み、周知のようにエンジン３０の吸気管３３（「インテークマニホールド」とも称される）内に燃料を噴射するための燃料噴射制御手段と、エンジン３０の気筒３２内の混合気を点火プラグ２３により点火するための点火制御手段とを構成している。

図１および図２において、各種センサとしては、吸気管圧力Ｐ（エンジン負荷）を検出する吸気管圧力センサ１１と、エンジン３０の吸気温度を検出する吸気温センサ１２と、気筒３２の外壁面に取り付けられてエンジン温度を測定するエンジン温度センサ１３と、スロットル弁２４のスロットル開度θを検出するスロットルポジションセンサ１４と、クランク軸３１の回転（クランク角および回転速度）を検出するクランク角センサ１５とが設けられている。
各種センサからの検出情報（運転状態）は、ＥＣＵ１０に入力されて、各種の制御演算に用いられる。

また、エンジン制御装置５の各種アクチュエータとしては、インジェクタ１６と、燃料ポンプ１７および燃料ポンプリレー１８と、イグニッションコイル１９および点火プラグ２３と、バイパスエア制御ソレノイド２５とが設けられている。
バイパスエア制御ソレノイド２５は、スロットル弁２４が閉じている状態（アイドル状態）でも、エンジン制御装置５がエンジン３０の回転速度を制御できるように、スロットル弁２４を迂回してエンジン３０に送る吸入空気量を調整するようになっている。

燃料ポンプ１７は、ＥＣＵ１０の制御下でインジェクタ１６に燃料を送り、燃料ポンプリレー１８は、ＥＣＵ１０の制御下で燃料ポンプ１７のオン／オフを切り換える。
インジェクタ１６は、ＥＣＵ１０の制御下で吸気管３３に燃料を噴射する。
イグニッションコイル１９および点火プラグ２３は、ＥＣＵ１０の制御下で駆動されて気筒３２内の混合気を点火する。
さらに、ＥＣＵ１０は、第１および第２のスイッチ手段８、２０のオン／オフ制御も行う。

第１のスイッチ手段８は、常閉（非励磁時に導通状態）のリレーで構成されており、エンジン３０の停止時にはオフ（レギュレータ２とバッテリ９とが接続状態）され、ＥＣＵ１０からの出力に応じてオン／オフ制御（制御出力による励磁時に遮断）される。
同様に、第２のスイッチ手段２０も、常閉（非励磁時に導通状態）のリレーで構成されており、エンジン停止時にはオフ（レギュレータ２とＤＣ負荷６とが接続状態）され、ＥＣＵ１０からの出力に応じてオン／オフ制御される。

次に、図１および図２に示したこの発明の実施の形態１による基本的な動作について説明する。なお、エンジン３０が搭載される車両として、２輪車を対象とし場合を例にとって説明する。
通常、エンジン３０が動作している状況では、発電機１からの発電電流は、レギュレータ２を介して直流電流に変換され、電界コンデンサ３で平滑化され、オン（導通）されたイグニッションスイッチ４を介してエンジン制御装置５に供給される。

また、発電機１からの発電電流は、ＥＣＵ１０によりオフ（導通）された第１のスイッチ手段８を介してバッテリ９を充電するとともに、ＥＣＵ１０によりオフ（導通）された第２のスイッチ手段２０を介して、エンジン始動に寄与しないＤＣ負荷６に供給される。
なお、発電機１の発電電力は、一般に、エンジン３０のアイドリング回転速度において、車両が必要とする電力を上回るように設計されている。

次に、エンジン始動時の基本的な動作について説明する。
まず、バッテリ９が十分な充電状態にある場合には、イグニッションスイッチ４をオンすることにより、エンジン制御装置５がバッテリ９からの給電により正常に作動し、エンジン３０を始動させることができる。
この場合の始動状態としては、スタータスイッチ２２がオンされて、バッテリ９からの給電によりスタータモータ２１を駆動する場合と、２輪車の運転者が外部からキックレバーを操作する場合とがある。

一方、バッテリ９が放電状態（不十分な充電状態）にある場合には、バッテリ９からの給電ではスタータモータ２１を駆動させることができないので、キックレバーによる始動を行うことになる。
この場合、イグニッションスイッチ４をオンにしてキックレバーを操作すると、発電機１は発電を開始するが、前述のように、発電機１からの発電電流の大部分は放電状態のバッテリ９に流入する。

したがって、このままでは、エンジン制御装置５に対する電源電圧が上昇せず、エンジン制御装置５は正常に作動しないので、インジェクタ１６による燃料噴射制御、またはイグニッションコイル１９および点火プラグ２３による点火制御が正常に行われず、エンジン３０を始動させることはできない。

そこで、エンジン制御装置５内のＥＣＵ１０は、始動時の動作開始と同時に、第１のスイッチ手段８をオン（遮断）するための制御信号（第１の遮断信号）を出力する。
これにより、発電機１からバッテリ９に流入する電流が遮断されるので、発電機１からの発電電流は、すべてエンジン制御装置５に供給される。
したがって、エンジン制御装置５は正常に動作して、エンジン３０を始動させることができる。

上記動作は、バッテリ９が取り外されている場合においても同様である。
すなわち、バッテリ９が取り外されている場合には、イグニッションスイッチ４をオンにしても、エンジン制御装置５およびＥＣＵ１０に電源が供給されないので、両者は動作することができない状態となる。
しかし、運転者がキックレバーを操作すると、発電機１から発電が開始されるので、エンジン制御装置５およびＥＣＵ１０は、電源が供給されて動作を開始する。
また、これと同時に、ＥＣＵ１０が第１の接続信号を出力して第１のスイッチ手段８をオフ（導通）操作するので、以下、同様にして正常に始動を行うことができる。

こうして正常に始動が行われると、次に、ＥＣＵ１０は、吸気管圧力センサ１１からの検出情報に基づいて吸気管圧力Ｐの変動を検出し、始動後の経過時間をカウントする。
また、検出された吸気管圧力Ｐの圧力平均値Ｐａを算出し、圧力平均値Ｐａからエンジン負荷情報を検出する。
なお、ここでは、始動後のエンジン負荷情報の判定条件として、吸気管圧力Ｐの変動状態を用いた場合を例にとって説明する。

ＥＣＵ１０は、吸気管圧力Ｐの圧力平均値Ｐａに基づき、エンジン３０が始動してから必要十分な時間が経過した場合には、エンジン３０の発生トルクが十分な値に達しているものと判定する。
この場合、発電機１から十分な発電量を得て、エンジン負荷変動に対して対抗可能な状態と見なされるので、ＥＣＵ１０は、第１の接続信号により第１のスイッチ手段８をオフ（導通状態）として、発電機１からバッテリ９への電流路を接続する。
これにより、発電機１からバッテリ９への充電を開始することができる。

次に、エンジン始動に直接寄与しないＤＣ負荷６と、発電機１およびレギュレータ２との間の遮断／接続動作について説明する。
前述のように、第２のスイッチ手段２０は、エンジン制御装置５内のＥＣＵ１０の制御下で操作され、発電機１およびレギュレータ２と、ＤＣ負荷６との間の電流路を遮断／接続する。

ＤＣ負荷６は、ヘッドランプ、テールランプ、ブレーキランプ、ウインカなどの灯火類や警報器などからなり、通電されない状態であってもエンジン始動に何ら影響を与えないような電気負荷である。
つまり、ＤＣ負荷６は、通電されなくてもエンジン始動制御に影響がないので、バッテリ９の充電状態が低下した条件下では、第２の遮断信号により第２のスイッチ手段２０をオン（遮断）して通電されないようにした方がよい。

以下、第２のスイッチ手段２０の動作について説明する。
まず、バッテリ９が取り付けられている場合において、運転者がイグニッションスイッチ４をオンすると、エンジン制御装置５は、始動用の動作を開始する。
これと同時に、ＥＣＵ１０は、第２のスイッチ手段２０をオン（遮断）するための制御信号（第２の遮断信号）を出力する。
これにより、発電機１からＤＣ負荷６に流入する電流が遮断されるので、発電機１からの発電電流は、すべてエンジン制御装置５に供給され、エンジン制御装置５およびＥＣＵ１０は、正常に動作してエンジン３０を始動させることができる。

また、上記動作は、バッテリ９が取り外されている場合であっても同様である。
すなわち、この場合、イグニッションスイッチ４をオンしても、エンジン制御装置５およびＥＣＵ１０に電源が供給されないので、両者は動作することができない。
しかし、運転者がキックレバーを操作すると、発電機１による発電が開始されるので、エンジン制御装置５およびＥＣＵ１０は、電源が供給されて動作を開始する。
また、キックレバーの操作と同時に、ＥＣＵ１０が第２の遮断信号を出力して第２のスイッチ手段２０をオン（遮断）させるので、前述と同様の動作により正常に始動が行われる。

以下、ＥＣＵ１０は、吸気管圧力Ｐの変動状態を検出して、変動後の経過時間をカウントするとともに、吸気管圧力Ｐの圧力平均値Ｐａからエンジン負荷情報を検出することにより、エンジン始動後に必要十分な時間が経過した場合には、十分な発生トルクが得られているものと判定する。
このとき、発電機１から十分な発電量を得ており、ＤＣ負荷６の変動に対しても十分に対抗可能な状態なので、ＥＣＵ１０は、第２の接続信号を出力して第２のスイッチ手段２０をオフ（導通）し、発電機１からＤＣ負荷６への電流路を接続して、ヘッドランプ、テールランプ、ブレーキランプ、ウインカなどの灯火類や警報器などの動作を可能にする。

なお、ＥＣＵ１０は、第１のスイッチ手段８をオフ（導通）するタイミングと、第２のスイッチ手段２０をオフ（導通）するタイミングとを、互いにずれるように設定し、バッテリ９への充電開始時の電気負荷増大と、ＤＣ負荷６の通電時（ランプなどの点灯時）の電気負荷増大とのタイミングをずらしている。
これにより、エンジン回転変動やエンストなどのエンジン不調状態を回避することができる。
また、第１のスイッチ手段８および第２のスイッチ手段２０の詳細な動作については、この発明の趣旨から逸脱するのでここでは一部を省略する。

以上の説明では、第１および第２のスイッチ手段８、２０により、発電機１とバッテリ９とを接続するタイミングと、発電機１とＤＣ負荷６とを接続するタイミングとを、エンジン３０の負荷情報に応じて決定したが、このタイミング制御動作では、エンジン始動後にたとえば運転者がアクセルなどを開けて走行を開始しない限りは、発電機１とバッテリ９とを接続することや、発電機１とＤＣ負荷６とを接続することができない、ということが起こり得る。

そこで、発電機１とバッテリ９とを接続する際、および発電機とＤＣ負荷６とを接続する際に、燃料増量、またはバイパス空気量増量、または点火進角制御を実行し、発電機１とバッテリ９とを接続するための負荷条件や、発電機とＤＣ負荷６とを接続するための負荷条件を軽減して、容易に、発電機１とバッテリ９とを接続するとともに、発電機１とＤＣ負荷６とを接続するようにすることが望ましい。

すなわち、ＥＣＵ１０は、吸気管圧力Ｐおよびスロットル開度θの少なくとも一方をエンジン３０の負荷情報として検出する負荷情報検出手段と、運転状態に基づいて、第１のスイッチ手段に対して第１の遮断信号または第１の接続信号のいずれを出力すべきかを判定する第１の判定手段とを有し、第１の判定手段は、負荷情報（吸気管圧力Ｐまたはスロットル開度θ）の変動状態に基づいて、第１のスイッチ手段８に対して出力すべき信号を判定する。
また、ＥＣＵ１０は、第１の判定手段の判定状態が、第１の遮断信号の出力状態から第１の接続信号の出力状態に変更した際には、エンジン３０に供給する燃料を増量補正するようになっている。

また、ＥＣＵ１０は、ＥＣＵ１０に供給される電源電圧を検出する電源電圧検出手段と、検出された複数の電源電圧を比較する比較手段とをさらに有し、電源電圧検出手段は、第１の判定手段の判定状態が、第１の遮断信号の出力状態から第１の接続信号の出力状態に変更した際には、第１の遮断信号の出力中の第１の遮断中電源電圧と、第１の接続信号の出力後の第１の接続後電源電圧とを検出し、比較手段は、第１の遮断中電源電圧と第１の接続後電源電圧との第１の電圧偏差を第１の所定値と比較する。
これにより、ＥＣＵ１０は、第１の電圧偏差が第１の所定値以上の場合には、エンジン３０に供給する燃料を増量補正するようになっている。

また、吸気管３３には、車両がアイドル状態のときに車両のアクセルと連動されるスロットル弁２４を迂回するバイパス通路と、バイパス通路を通る空気を制御するバイパスエア制御ソレノイド２５とが設けられており、ＥＣＵ１０は、バイパスエア制御ソレノイド２５を動作させるバイパス動作手段を有する。
これにより、ＥＣＵ１０内のバイパス動作手段は、第１の判定手段の判定状態が、第１の遮断信号の出力状態から第１の接続信号の出力状態に変更した際には、バイパスエア制御ソレノイド２５を動作させて、バイパス通路を通るバイパス空気量を増量補正するようになっている。

また、エンジン３０には、エンジン３０内に吸入された燃料に着火する点火制御装置（点火プラグ２３）が設けられており、ＥＣＵ１０は、点火制御装置を動作させる点火動作手段を有する。
これにより、ＥＣＵ１０内の点火動作手段は、第１の判定手段の判定状態が、第１の遮断信号の出力状態から第１の接続信号の出力状態に変更した際には、点火制御装置を点火進角させるようになっている。

また、ＥＣＵ１０は、第１の判定手段の判定状態が、吸気管圧力Ｐおよびスロットル開度θの少なくとも一方の変動状態に基づいて、第１の遮断信号の出力状態から第１の接続信号の出力状態に変更した際には、まず、エンジン３０に供給する燃料の増量補正、またはバイパス通路を通るバイパス空気量の増量補正、または点火制御装置の点火進角を実行し、その後、第１の所定時間の経過後に、第１の遮断信号の出力状態から第１の接続信号の出力状態に変更するようになっている。

また、ＥＣＵ１０は、エンジン３０の負荷情報を検出する負荷情報検出手段と、エンジン３０の運転状態に基づいて第２のスイッチ手段２０に対して第２の遮断信号または第２の接続信号を出力すべきかを判定する第２の判定手段とを有し、第２の判定手段は、吸気管圧力Ｐおよびスロットル開度θの少なくとも一方の変動状態に基づいて、第２のスイッチ手段２０に対して出力すべき信号を判定する。
これにより、ＥＣＵ１０は、第２の判定手段の判定状態が、第２の遮断信号の出力状態から第２の接続信号の出力状態に変更した際には、エンジン３０に供給する燃料を増量補正するようになっている。

また、ＥＣＵ１０内の電源電圧検出手段は、第２の判定手段の判定状態が、第２の遮断信号の出力状態から第２の接続信号の出力状態に変更した際には、第２の遮断信号の出力中の第２の遮断中電源電圧と、第２の接続信号の出力後の第２の接続後電源電圧とを検出し、比較手段は、第２の遮断中電源電圧と第２の接続後電源電圧との第２の電圧偏差を第２の所定値と比較する。
これにより、ＥＣＵ１０は、第２の電圧偏差が第２の所定値以上の場合には、エンジン３０に供給する燃料を増量補正するようになっている。

また、ＥＣＵ１０は、第２の判定手段の判定状態が、第２の遮断信号の出力状態から第２の接続信号の出力状態に変更した際には、バイパスエア制御ソレノイド２５を動作させて、バイパス通路を通るバイパス空気量を増量補正するようになっている。

また、ＥＣＵ１０は、第２の判定手段の判定状態が、第２の遮断信号の出力状態から第２の接続信号の出力状態に変更した際には、イグニッションコイル１９の通電遮断タイミングを進角させて、点火制御装置を点火進角させるようになっている。

さらに、ＥＣＵ１０は、第２の判定手段の判定状態が、吸気管圧力Ｐおよびスロットル開度θの少なくとも一方の変動状態に基づいて、第２の遮断信号の出力状態から第２の接続信号の出力状態に変更した際には、まず、エンジン３０に供給する燃料の増量補正、またはバイパス通路を通るバイパス空気量の増量補正、または点火制御装置の点火進角を実行し、その後、第２の所定時間の経過後に、第２の遮断信号の出力状態から第２の接続信号の出力状態に変更するようになっている。

次に、図３、図４のフローチャートを参照しながら、この発明の実施の形態１によるＥＣＵ１０の処理手順について具体的に説明する。
図３、図４はＥＣＵ１０の処理動作を示しており、車両のエンスト状態を判定してから、バッテリ９に対する充電用の電流路を遮断するまでの処理を示している。
なお、図４は、図３内のステップＳ１１、Ｓ１３をステップＳ１１ａ、Ｓ１３ａとして詳細に示した点を除けば、図３と同一である。

図３において、まず、イグニッションスイッチ４がオンされて、ＥＣＵ１０が動作を開始すると、ＥＣＵ１０は、第１および第２のスイッチ手段８、２０をオン（遮断）してバッテリ９およびＤＣ負荷６への電流路を切り離すとともに、停止判定タイマＴｓおよび駆動判定タイマＴｄを初期化（０クリア）し、一定時間内の吸気管圧力Ｐの圧力偏差値ΔＰの記憶値を初期化する（ステップＳ１）。

続いて、一定時間ごとの吸気管圧力Ｐを計測し、所定期間内（たとえば、５０ｍｓｅｃ）の吸気管圧力Ｐの最大値および最小値に基づき、圧力偏差値ΔＰを求めて記憶する（ステップＳ２）。
また、「Ａ．吸気管圧力Ｐの圧力平均値Ｐａの計測処理」または「Ｂ．スロットル開度θの計測処理」を実行して、エンジン負荷情報を検出する（ステップＳ３）。

次に、圧力偏差値ΔＰが所定値α（エンジン駆動状態での最小偏差値に対応）以上の値を示すか否かを判定し（ステップＳ４）、ΔＰ＜α（すなわち、ＮＯ）と判定されれば、停止判定タイマＴｓをカウントアップするとともに、駆動判定タイマＴｄを初期化（０クリア）する（ステップＳ５）。

続いて、停止判定タイマＴｓが所定値Ｋｓ（エンジン停止状態を最終的に決定するための最小期間に対応）以上に達したか否かを判定し（ステップＳ６）、Ｔｓ＜Ｋｓ（すなわち、ＮＯ）と判定されれば、圧力偏差値ΔＰの計測処理（ステップＳ２）に戻る。
また、ステップＳ６において、Ｔｓ≧Ｋｓ（すなわち、ＹＥＳ）と判定されれば、エンジン３０が停止状態にあるものと見なし、第１および第２のスイッチ手段８、２０のオン（遮断）状態を維持して、バッテリ９およびＤＣ負荷６への電流路を切り離し（ステップＳ７）、ステップＳ２に戻る。

一方、ステップＳ４において、ΔＰ≧α（すなわち、ＹＥＳ）と判定されれば、エンジン３０が駆動状態にあるので、停止判定タイマＴｓを初期化（Ｔｓ＝０）するとともに、駆動判定タイマＴｄをカウントアップする（ステップＳ８）。
続いて、駆動判定タイマＴｄが所定値Ｋｄ（エンジン駆動状態を最終的に決定するための一定時間に対応）以上に達したか否かを判定し（ステップＳ９）、Ｔｄ＜Ｋｄ（すなわち、ＮＯ）と判定されれば、ステップＳ２に戻る。

また、ステップＳ９において、Ｔｄ≧Ｋｄ（すなわち、ＹＥＳ）と判定されれば、エンジン３０が駆動状態にあるものと見なし、続いて、エンジン負荷情報（圧力平均値Ｐａまたはスロットル開度θ）が所定値Ｋ６以上であるか否かにより、エンジン発生トルクがＤＣ負荷６を駆動するのに十分な発電電力を発生し得る状態であるか否かを判定する（ステップＳ１０）。

ステップＳ１０において、エンジン負荷情報＜Ｋ６（すなわち、ＮＯ）と判定されれば、直ちにステップＳ２に戻り、一方、エンジン負荷情報≧Ｋ６（すなわち、ＹＥＳ）と判定されれば、エンジン負荷情報がＤＣ負荷６を駆動するのに十分な発電状態にあるものと見なし、第２のスイッチ手段２０をオフ（導通）して、ＤＣ負荷６を接続する（ステップＳ１１）。

続いて、エンジン負荷情報（圧力平均値Ｐａまたはスロットル開度θ）が所定値Ｋ９（＞Ｋ６）以上であるか否かにより、エンジン発生トルクがバッテリ９を充電するのに十分な発電電力を発生し得る状態であるか否かを判定し（ステップＳ１２）、エンジン負荷情報＜Ｋ９（すなわち、ＮＯ）と判定されれば、直ちにステップＳ２に戻る。

一方、ステップＳ１２において、エンジン負荷情報≧Ｋ９（すなわち、ＹＥＳ）と判定されれば、エンジン負荷情報がバッテリ９を充電するのに十分な発電状態にあるものと見なし、第１のスイッチ手段８をオフ（導通）して、バッテリ９への電流路を接続し（ステップＳ１３）、ステップＳ２に戻る。

このように、エンジン３０の動力により発電を行う発電機１と、ＥＣＵ１０および車両のＤＣ負荷６に対して給電を行うバッテリ９と、エンジン３０に供給する燃料を制御する燃料噴射装置（インジェクタ１６）とを備えた車両の内燃機関制御装置において、エンジン始動時に、発電機１からバッテリ９に流れる電流を遮断し、また、発電機１からＤＣ負荷６（始動に寄与しない電気負荷）に流れる電流を遮断することにより、バッテリ９の充電状態によらず確実にエンジン３０を始動させることができる。

また、エンジン始動後においては、吸気管圧力Ｐの変動を検出し、始動後の経過時間をカウントするとともに、吸気管圧力の圧力平均値Ｐａ（または、スロットル開度θ）を監視してエンジン負荷情報を検出することにより、エンジン３０の始動完了後に必要十分な時間が経過し、且つエンジン発生トルクも十分に得られていることが判定されると、発電機１から十分な発電量を取得可能であって、ＤＣ負荷６の変動およびバッテリ９への充電電力の変動に対して対抗できる状態と見なし、発電機１からＤＣ負荷６およびバッテリ９への電流路を接続する。
これにより、ＤＣ負荷６およびバッテリ９への接続時（バッテリ９への充電開始、ＤＣ負荷６への通電開始）の負荷変動ショックを最小限に抑制することができ、エンジン３０の回転変動やエンストなどエンジン３０の不調を防ぐことができる。

さらに、接続許可用の判定基準値（所定値Ｋ６、Ｋ９）を異なる値に設定することにより、第１および第２のスイッチ手段８、２０のオフ（導通）タイミングをずらし、バッテリ９への充電開始時期と、ＤＣ負荷６への通電開始時期とをずらしたので、発電機１から各電気負荷への接続時のショックを分散することができ、エンジン３０の回転変動やエンストなどエンジン３０の不調を確実に防ぐことができる。

なお、ＥＣＵ１０は、第１および第２のスイッチ手段８、２０のオンオフを制御したが、バッテリ９に対する第１のスイッチ手段８のみを制御してもよい。
また、エンジン始動時にかかわらず、通常運転時においてもエンジン停止状態が判定された場合には、ＥＣＵ１０により図４に示した処理を実行するようにしてもよい。
さらに、バッテリ９への電流路の接続条件判定（ステップＳ１２）用のエンジン負荷情報と、ＤＣ負荷６への電流路の接続条件判定（ステップＳ１０）用のエンジン負荷情報として、ステップＳ３で計測された共通のパラメータを用いたが、それぞれ個別に求めてもよい。

以上のように、この発明の実施の形態１によれば、車両に搭載されたエンジン３０を制御するために、エンジン３０により駆動されて発電電力を出力する発電機１と、発電電力により充電され電気負荷に対して給電を行うバッテリ９と、エンジン３０の運転状態を検出する各種センサ１１〜１５と、発電機１およびバッテリ９から給電され運転状態に応じてエンジン３０に供給する燃料を制御するＥＣＵ１０と、ＥＣＵ１０により駆動されて発電機１からバッテリ９への第１の電流路を接続または遮断する第１のスイッチ手段８とを備えている。

各種センサ１１〜１５は、エンジン３０の吸気管圧力Ｐを検出する吸気管圧力センサ１１を含み、ＥＣＵ１０は、運転状態に基づいて第１のスイッチ手段８に対して第１の遮断信号または第１の接続信号のいずれを出力すべきかを判定する第１の判定手段（ステップＳ２〜Ｓ１３）を有し、第１の判定手段は、吸気管圧力Ｐの変動状態に基づき、第１のスイッチ手段８に対して出力すべき信号を判定する。

また、ＥＣＵ１０は、ＥＣＵ１０の動作開始時に応答して第１の遮断信号を出力し（ステップＳ１）、ＥＣＵ１０の動作開始後における吸気管圧力Ｐの変動後の一定期間経過後（ステップＳ９）に、第１の判定手段の判定結果（ステップＳ１２）に基づき第１の接続信号を出力する（ステップＳ１３）。

また、ＥＣＵ１０は、吸気管圧力Ｐの第１の単位時間当たりの第１の圧力平均値Ｐａを演算する第１の平均値演算手段と、第１の圧力平均値Ｐａまたはスロットル開度θに基づきエンジン３０の第１の負荷情報を検出する第１の負荷情報検出手段（ステップＳ３）とを有し、第１の判定手段は、ＥＣＵ１０の動作開始後における吸気管圧力の変動後の一定期間経過後に、第１の負荷情報が第１の所定値（所定値Ｋ９）以上の高負荷情報（ステップＳ１２）を示すときに、第１の接続信号（第１のスイッチ手段８のオフ信号）を出力するための判定結果を生成する（ステップＳ１３）。

なお、ステップＳ１３においては、具体的には、図４内のステップＳ１３ａで示すように、第１の接続信号を出力する前に、燃料増量や、バイパス空気量増量や、点火進角が実行される。
このとき、燃料増量や、バイパス空気量増量や、点火進角を実行するか否かの判定は、前述のように、第１の遮断信号の出力状態から第１の接続信号の出力状態に変更したときの、第１の判定手段の判定状態変化の前後で検出されるＥＣＵ１０の電源電圧の偏差に基づいて行うことができる。

また、ＥＣＵ１０により駆動されて発電機１とエンジン始動に直接寄与しないＤＣ負荷６との間の第２の電流路を接続または遮断する第２のスイッチ手段２０を備え、ＥＣＵ１０は、エンジン負荷情報を検出する負荷情報検出手段（ステップＳ３）と、運転状態に基づいて第２のスイッチ手段１０に対して第２の遮断信号または第２の接続信号を出力すべきかを判定する第２の判定手段（ステップＳ１０）とを有し、第２の判定手段は、吸気管圧力Ｐの変動状態に基づき、第２のスイッチ手段２０に出力すべき信号を判定する。

ＥＣＵ１０は、ＥＣＵ１０の動作開始時に応答して第２の遮断信号を出力し（ステップＳ１）ＥＣＵ１０の動作開始後における吸気管圧力Ｐの変動後の一定期間経過後（ステップＳ９）に、第２の判定手段（ステップＳ１０）の判定結果に基づき第２の接続信号（第２のスイッチ手段２０のオフ信号）を出力する（ステップＳ１１）。

また、ＥＣＵ１０は、吸気管圧力Ｐの第２の単位時間当たりの第２の圧力平均値Ｐａ２を演算する第２の平均値演算手段と、第２の圧力平均値Ｐａ２またはスロットル開度θに基づきエンジン３０の第２の負荷情報を検出する第２の負荷情報検出手段（ステップＳ３）とを有し、第２の判定手段（ステップＳ１０）は、ＥＣＵ１０の動作開始後における吸気管圧力Ｐの変動後の一定期間経過後に、第２の負荷情報が第２の所定値（所定値Ｋ６）以上の高負荷情報を示すときに、第２の接続信号を出力するための判定結果を生成する（ステップＳ１１）。

なお、ステップＳ１１においては、具体的には、図４内のステップＳ１１ａで示すように、第２の接続信号を出力する前に、燃料増量や、バイパス空気量増量や、点火進角を実行する。
ここで、燃料増量や、バイパス空気量増量や、点火進角を実行するか否かの判定は、第２の遮断信号の出力状態から第２の接続信号の出力状態に変更になったときの、第２の判定手段の判定状態変化の前後で検出されるＥＣＵ１０の電源電圧の偏差に基づいて行うことができる。

これにより、ＥＣＵ１０の制御下で、発電機１からバッテリ９またはＤＣ負荷６（灯火類）への各電流路をエンジン始動動作の開始時に遮断し、その後のエンジン３０の運転状態（吸気管圧力Ｐの変動など）の判定結果に応じて接続（または、遮断継続）させることができる。
したがって、バッテリ９の充電状態が低下してエンジン始動が困難になった場合でも、燃料噴射装置（インジェクタ１６）や点火装置（イグニッションコイル１９および点火プラグ２３）を確実に作動させて、エンジン３０を始動させることのできる内燃機関制御装置を得ることができる。

また、エンジン始動時にＤＣ負荷６を切り離し、エンジン３０に対する電気負荷を軽減することができるので、燃料噴射装置や点火装置を確実に作動させて、エンジン３０を始動することのできる内燃機関制御装置を得ることができる。
さらに、エンジン始動後に、発電機１とバッテリ９またはＤＣ負荷６とを、エンジン３０の不調を招くことなく接続することができる内燃機関制御装置を得ることができる。

この発明の実施の形態１に係る内燃機関制御装置を電源装置とともに示す回路構成図である。 この発明の実施の形態１に係る内燃機関制御装置をエンジン吸気系および燃料供給系とともに示す構成図である。 この発明の実施の形態１に係るＥＣＵの処理動作を概略的に示すフローチャートである。 この発明の実施の形態１に係るＥＣＵの処理動作を具体的に示すフローチャートである。

符号の説明

１ 発電機、４ イグニッションスイッチ、５ エンジン制御装置、６ ＤＣ負荷、８ 第１のスイッチ手段、９ バッテリ、１０ ＥＣＵ（制御ユニット）、１１ 吸気管圧力センサ、１２ 吸気温センサ、１３ エンジン温度センサ、１４ スロットルポジションセンサ、１５ クランク角センサ、１６ インジェクタ、１９ イグニッションコイル、２０ 第２のスイッチ手段、２３ 点火プラグ、２４ スロットル弁、２５ バイパスエア制御ソレノイド、２６ 燃料タンク、３０ エンジン、３１ クランク軸、３２ 気筒、３３ 吸気管、Ｐ 吸気管圧力、θ スロットル開度、ΔＰ 圧力偏差値、Ｔｓ 停止判定タイマ、Ｔｄ 駆動判定タイマ、Ｋｄ 所定値（一定時間）、Ｋ９ 所定値（第１の所定値）、Ｋ６ 所定値（第２の所定値）。

Claims (9)

1. 車両に搭載された内燃機関を制御する内燃機関制御装置であって、
   前記内燃機関により駆動されて発電電力を出力する発電機と、
   前記発電電力により充電されるとともに前記内燃機関の電気負荷に対して給電を行うバッテリと、
   前記内燃機関の運転状態を検出する各種センサと、
   前記発電機および前記バッテリから給電され前記運転状態に応じて前記内燃機関に供給する燃料を制御する制御ユニットと、
   前記制御ユニットにより駆動されて前記発電機から前記バッテリへの第１の電流路を接続または遮断する第１のスイッチ手段と、
   前記制御ユニットにより駆動されて前記発電機と前記内燃機関の始動に直接寄与しない負荷との間の第２の電流路を接続または遮断する第２のスイッチ手段とを備え、
   前記各種センサは、前記内燃機関の吸気管圧力を検出する吸気管圧力センサと、前記内燃機関への吸入空気量を調整するスロットル弁のスロットル開度を検出するスロットルポジションセンサとの少なくとも一方を含み、
   前記制御ユニットは、
   前記吸気管圧力および前記スロットル開度の少なくとも一方を前記内燃機関の負荷情報として検出する負荷情報検出手段と、
   前記運転状態に基づいて、前記第１のスイッチ手段に対して第１の遮断信号または第１の接続信号のいずれを出力すべきかを判定する第１の判定手段と、
   前記運転状態に基づいて前記第２のスイッチ手段に対して第２の遮断信号または第２の接続信号のいずれを出力すべきかを判定する第２の判定手段とを有し、
   前記第１の判定手段は、
   前記内燃機関の停止時に前記第１の接続信号を出力し、
   前記内燃機関の始動時に前記第１の遮断信号を出力し、
   前記内燃機関の始動後に前記負荷情報の変動状態に対して対抗可能な発電状態を示す場合に、前記第１の接続信号を出力すべきものと判定し、
   前記第２の判定手段は、
   前記内燃機関の始動時に前記第２の遮断信号を出力し、
   前記内燃機関の始動後に前記負荷情報の変動状態が十分な発生トルクが得られていることを示す場合に、前記第２の接続信号を出力すべきものと判定し、
   前記制御ユニットは、
   前記第１の判定手段の判定状態が、前記第１の遮断信号の出力状態から前記第１の接続信号の出力状態に変更した際には、前記内燃機関に供給する燃料を増量補正するとともに、
   前記第２の判定手段の判定状態が、前記第２の遮断信号の出力状態から前記第２の接続信号の出力状態に変更した際には、前記内燃機関に供給する燃料を増量補正し、
   前記第１のスイッチ手段に対する前記第１の接続信号の出力時期と、前記第２のスイッチ手段に対する前記第２の接続信号の出力時期とは、互いにずらされていることを特徴とする内燃機関制御装置。
2. 前記制御ユニットは、前記制御ユニットに供給される電源電圧を検出する電源電圧検出手段と、検出された複数の電源電圧を比較する比較手段とをさらに有し、
   前記電源電圧検出手段は、前記第１の判定手段の判定状態が、前記第１の遮断信号の出力状態から前記第１の接続信号の出力状態に変更した際には、前記第１の遮断信号の出力中の第１の遮断中電源電圧と、前記第１の接続信号の出力後の第１の接続後電源電圧とを検出し、
   前記比較手段は、前記第１の遮断中電源電圧と前記第１の接続後電源電圧との第１の電圧偏差を第１の所定値と比較し、
   前記制御ユニットは、前記第１の電圧偏差が前記第１の所定値以上の場合には、前記内燃機関に供給する燃料を増量補正することを特徴とする請求項１に記載の内燃機関制御装置。
3. 前記車両がアイドル状態のときに前記車両のアクセルと連動されるスロットル弁を迂回するバイパス通路と、
   前記バイパス通路を通る空気を制御するバイパスエア制御ソレノイドとをさらに備え、
   前記制御ユニットは、前記バイパスエア制御ソレノイドを動作させるバイパス動作手段をさらに有し、
   前記バイパス動作手段は、前記第１の判定手段の判定状態が、前記第１の遮断信号の出力状態から前記第１の接続信号の出力状態に変更した際には、前記バイパス通路を通るバイパス空気量を増量補正することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の内燃機関制御装置。
4. 前記内燃機関内に吸入された燃料に着火する点火制御装置をさらに備え、
   前記制御ユニットは、前記点火制御装置を動作させる点火動作手段をさらに有し、
   前記点火動作手段は、前記第１の判定手段の判定状態が、前記第１の遮断信号の出力状態から前記第１の接続信号の出力状態に変更した際には、前記点火制御装置を点火進角させることを特徴とする請求項１から請求項３までのいずれか１項に記載の内燃機関制御装置。
5. 前記制御ユニットは、
   前記第１の判定手段の判定状態が、前負荷情報の変動状態に基づいて、前記第１の遮断信号の出力状態から前記第１の接続信号の出力状態に変更した際には、
   まず、前記内燃機関に供給する燃料の増量補正、または前記バイパス通路を通るバイパス空気量の増量補正、または前記点火制御装置の点火進角を実行し、
   第１の所定時間の経過後に、前記第１の遮断信号の出力状態から前記第１の接続信号の出力状態に変更することを特徴とする請求項１から請求項４までのいずれか１項に記載の内燃機関制御装置。
6. 前記電源電圧検出手段は、前記第２の判定手段の判定状態が、前記第２の遮断信号の出力状態から前記第２の接続信号の出力状態に変更した際には、前記第２の遮断信号の出力中の第２の遮断中電源電圧と、前記第２の接続信号の出力後の第２の接続後電源電圧とを検出し、
   前記比較手段は、前記第２の遮断中電源電圧と前記第２の接続後電源電圧との第２の電圧偏差を第２の所定値と比較し、
   前記制御ユニットは、前記第２の電圧偏差が前記第２の所定値以上の場合には、前記内燃機関に供給する燃料を増量補正することを特徴とする請求項１から請求項５までのいずれか１項に記載の内燃機関制御装置。
7. 前記制御ユニットは、前記第２の判定手段の判定状態が、前記第２の遮断信号の出力状態から前記第２の接続信号の出力状態に変更した際には、前記バイパス通路を通るバイパス空気量を増量補正することを特徴とする請求項１から請求項６までのいずれか１項に記載の内燃機関制御装置。
8. 前記制御ユニットは、前記第２の判定手段の判定状態が、前記第２の遮断信号の出力状態から前記第２の接続信号の出力状態に変更した際には、前記点火制御装置を点火進角させることを特徴とする請求項１から請求項７までのいずれか１項に記載の内燃機関制御装置。
9. 前記制御ユニットは、
   前記第２の判定手段の判定状態が、前記負荷情報の変動状態に基づいて、前記第２の遮断信号の出力状態から前記第２の接続信号の出力状態に変更した際には、
   まず、前記内燃機関に供給する燃料の増量補正、または前記バイパス通路を通るバイパス空気量の増量補正、または前記点火制御装置の点火進角を実行し、
   第２の所定時間の経過後に、前記第２の遮断信号の出力状態から前記第２の接続信号の出力状態に変更することを特徴とする請求項１から請求項８までのいずれか１項に記載の内燃機関制御装置。

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