JP4469761B2

JP4469761B2 - エンジン始動方法及びエンジン始動装置

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Publication number: JP4469761B2
Application number: JP2005206065A
Authority: JP
Inventors: 晃司山本
Original assignee: Yanmar Co Ltd
Current assignee: Yanmar Co Ltd
Priority date: 2005-07-14
Filing date: 2005-07-14
Publication date: 2010-05-26
Anticipated expiration: 2025-07-14
Also published as: JP2007023868A

Description

本発明は、エンジン始動方法及びエンジン始動装置に関し、詳細には、液体燃料が用いられるエンジンにおいて、低温時に用いて好適なエンジン始動方法及びエンジン始動装置の技術に関する。

従来から、エンジンの低温始動時において、吸気経路に配置されるエアヒータが用いられ吸気温度が上げられている。すなわち、エンジンの始動前にエアヒータの温度（熱量）を上げて予熱（プリヒート）を行ってから、セルモータ（スタータ）を作動させてエンジンをクランキングして始動している。これにより、低温時におけるエンジンの始動性の向上が図られている。例えば、特許文献１においては、電子制御式燃料噴射装置の制御部を用い、エアヒータの出力制御を機関の始動状態に応じて行い、プリヒート時やアフターヒート時におけるエアヒータの出力や通電時間などを制御する技術が開示されている。これにより、エンジンの始動性の改善や制御装置のコスト低減が図られている。
特許第２６１０４９８号公報

確かに、エアヒータを用いてエンジンの始動前に予熱を行い吸気温度を上げることで、エンジンの低温始動性を向上することができる。しかし、前記のとおり、エアヒータによる予熱が行われた後、セルモータへの通電が行われてクランキングが開始されるが、従来においては、このクランキングの開始（セルモータへの通電）と同時に燃焼室への燃料の噴射が行われていた。このため、次のような問題が生じていた。

すなわち、エアヒータによる予熱を行うことによって、吸気温度を上昇させることはできるが、極低温時（例えば、−３０〜−１０℃）においては、エンジンの吸気ポートやシリンダやピストン等の温度も低く、エアヒータによる予熱開始からセルモータが作動するまでの過程では、吸気ポート等の温度も充分上がりきらないため、セルモータの通電と同時に燃焼室内に燃料を噴射しても燃焼しないこととなる。また、この燃料が蒸発する際の蒸発潜熱により、シリンダ及びピストンが冷却されることとなる。これらのことがエンジンの始動性の低下を招き、エンジンの始動限界温度（最低温度）が制限され、極低温時における始動が困難となっていた。さらに、未燃燃料がエミッション（白煙）となり、環境にも良くなかった。

そこで、本発明が解決しようとする課題は、始動限界温度（最低温度）を改善することができ、極低温時においても、良好な始動性が得られるとともに、エミッションの低減を図ることができるエンジン始動方法及びエンジン始動装置を提供することにある。

本発明の解決しようとする課題は以上の如くであり、次にこの課題を解決するための手段を説明する。

請求項１においては、燃焼室（１）に燃料を噴射する燃料噴射装置（２）と、エンジンをクランキングさせるセルモータ（３）と、吸気通路に設けられ吸気温度を上昇させるエアヒータ（４）と、タイマ（５）と、これらを制御する制御手段とを備えるエンジンの始動装置であって、手動スタート時においては、ユーザによる操作によってエアヒータ（４）を作動し予熱を行い、該エアヒータ（４）の作動後に、ユーザによる操作により、セルモータ（３）を作動して、エンジンのクランキングを開始し（Ｓ１０）、該セルモータ（３）の作動後、水温センサ（１８）により検出される冷却水温度（Ｔ１）、及び油温センサ（１９）により検出される潤滑油温度（Ｔ２）の、少なくともいずれかに基づいて、温度センサ（２０）のエンジン温度（Ｔ）を検知し、該検知したエンジン温度（Ｔ）に基づき、制御手段（６）が「極低温」であるか否かの判断を行い（Ｓ１１）、該制御手段（６）が「極低温」でないと判断した場合には、燃料噴射装置（２）により燃焼室（１）内への燃料噴射を開始し（Ｓ１３）、一方、制御手段（６）が「極低温」であると判断した場合には、制御手段（６）は、第二設定時間（ｔ２）の間、燃焼室（１）内への燃料噴射を行わないように燃料噴射装置（２）を制御し（Ｓ１２）、該制御手段（６）は、該温度センサ（２０）により検出されるエンジン温度（Ｔ）に基づいて、該第二設定時間（ｔ２）を変更し、前記第二設定時間（ｔ２）を経過し、該燃焼室（１）内への燃料噴射開始後は、燃料と空気の混合気が着火して燃焼してエンジンが始動し（Ｓ１４）、エンジン起動完了後は、第三設定時間（ｔ３）の間、該制御手段（６）は、該エアヒータ（４）への通電を継続してアフターヒートを行い（Ｓ１５）、該制御手段（６）は、該温度センサ（２０）のエンジン温度（Ｔ）に応じて、第三設定時間（ｔ３）を変更するものである。

請求項２においては、燃焼室（１）に燃料を噴射する燃料噴射装置（２）と、エンジンをクランキングさせるセルモータ（３）と、吸気通路に設けられ吸気温度を上昇させるエアヒータ（４）と、タイマ（５）と、これらを制御する制御手段とを備えるエンジンの始動装置であって、自動スタート時においては、ユーザによる始動スイッチの操作により、制御手段（６）にエンジンの起動を知らせ、該制御手段（６）により、始動シーケンスが自動的に実行されエンジンの始動制御が行われ、前記始動スイッチが操作されると、制御手段（６）は、水温センサ（１８）により検出される冷却水温度（Ｔ１）、及び油温センサ（１９）により検出される潤滑油温度（Ｔ２）の少なくともいずれかに基づいて、温度センサ（２０）のエンジン温度（Ｔ）を検知し（Ｓ２０）、該検知したエンジン温度（Ｔ）に基づき、該制御手段（６）は、「低温」であるか否かの判断を行い（Ｓ２１）、前記制御手段（６）が「低温」でないと判断した場合には、該制御手段（６）はセルモータ（３）を作動し（Ｓ２３）、一方、制御手段（６）により低温であると判断した場合には、制御手段（６）はセルモータ（３）の作動開始まで、第一設定時間（ｔ１）の間、該エアヒータ（４）へ通電し予熱を行い（Ｓ２２）、該制御手段（６）は、温度センサ（２０）により検出されるエンジン温度（Ｔ）に応じて、第一設定時間（ｔ１）を変更し、次に、制御手段（６）は第一設定時間（ｔ１）が経過し、セルモータ（３）の作動後、「極低温」であるか否かの判断を行い（Ｓ２４）、該制御手段（６）が「極低温」でないと判断した場合には、燃料噴射装置（２）による燃焼室（１）への燃料噴射を開始し（Ｓ２６）、一方、該制御手段（６）が「極低温」であると判断した場合は、燃料噴射開始まで、第二設定時間（ｔ２）の間、該燃焼室（１）への燃料噴射を行わないように燃料噴射装置（２）を待機させ（Ｓ２５）、該制御手段（６）は、該温度センサ（２０）のエンジン温度（Ｔ）に応じて、該第二設定時間（ｔ２）を変更し、該第二設定時間（ｔ２）の経過後に燃焼室１内への燃料噴射開始後は、燃料と空気の混合気が着火して燃焼し、エンジンの起動が完了し（Ｓ２７）、エンジン起動完了後、制御手段（６）は、第三設定時間（ｔ３）の間、エアヒータ（４）への通電を継続してアフターヒートを行い（Ｓ２８）、該制御手段（６）は、該温度センサ（２０）により検出されるエンジン温度（Ｔ）に応じて、第三設定時間（ｔ３）を変更するものである。

本発明の効果として、以下に示すような効果を奏する。

請求項１及び２においては、極低温時において、未燃燃料の蒸発潜熱による冷却を回避することができ、エアヒータにより温められた吸気により、吸気経路から燃焼室内にかけての温度を効果的に高めることができるので、極低温時におけるエンジン始動性を向上することができるとともに、エミッションの低減を図ることができる。

また、極低温時において、未燃燃料の蒸発潜熱による冷却を回避することができ、エアヒータにより温められた吸気により、吸気経路から燃焼室内にかけての温度を効果的に高めることができるので、極低温時におけるエンジン始動性を向上することができるとともに、エミッションの低減を図ることができる。
また、第二設定時間を制御手段にて予め設定する構成とすることにより、燃料噴射装置による燃焼室内への燃料噴射のタイミングを、第二設定時間の設定を変更することによって制御することができるので、例えば温度センサ等を用いることなく、安価で簡単にエンジン始動装置を構成することができる。

また、冷却水温度検出手段により検出される冷却水温度から、エンジンの温まり状態を容易に把握することができるので、エンジンの温度状況に即した正確なエンジン始動制御を行うことが可能となる。すなわち、極低温時において、クランキング開始から燃料噴射開始までの時間が、冷却水温度に応じて変更されることとなるので、より的確なタイミングで燃料噴射を開始することが可能となり、エンジン始動までに不要な時間をかけることなく良好な始動性が得られるとともに、未燃燃料によるエミッションをより低減することができる。

また、潤滑油温度検出手段により検出される潤滑油温度から、エンジンの温まり状態を容易に把握することができるので、エンジンの温度状況に即した正確なエンジン始動制御を行うことが可能となる。すなわち、極低温時において、クランキング開始から燃料噴射開始までの時間が、潤滑油温度に応じて変更されることとなるので、より的確なタイミングで燃料噴射を開始することが可能となり、エンジン始動までに不要な時間をかけることなく良好な始動性が得られるとともに、未燃燃料によるエミッションをより低減することができる。

また、冷却水温度検出手段により検出される冷却水温度及び潤滑油温度検出手段により検出される潤滑油温度から、エンジンの温まり状態を容易に把握することができるので、エンジンの温度状況に即した正確なエンジン始動制御を行うことが可能となる。すなわち、極低温時において、クランキング開始から燃料噴射開始までの時間が、冷却水温度及び潤滑油温度に応じて変更されることとなるので、より的確なタイミングで燃料噴射を開始することが可能となり、エンジン始動までに不要な時間をかけることなく良好な始動性が得られるとともに、未燃燃料によるエミッションをより低減することができる。
また、冷却水温度及び潤滑油温度の両方を用いることにより、エンジンの温まり状態をより正確に把握することができ、エンジンの温度状況により即したエンジン始動制御を行うことができる。
また、エンジンの回転が立ち上がると、セルモータ３は停止（ＯＦＦ）され、このセルモータ３の停止時から設定時間（以下、「第三設定時間ｔ３」とする。）経過後にエアヒータ４が停止（ＯＦＦ）される。つまり、エンジン始動後に第三設定時間ｔ３の間エアヒータ４によるアフターヒートが行われた後、エアヒータ４が停止される。
このアフターヒートによりエミッション（白煙）防止が図られる。エアヒータ４が停止した後は、エアヒータ４の温度が低下するとともに吸気温度も低下する（グラフ（イ）及び（ロ）参照）。なお、エンジンが作動している状態では燃料噴射装置２からの燃焼室１内への燃料噴射は継続される。

次に、発明の実施の形態を説明する。

まず、本発明に係るエンジン始動装置の概略構成について、図１を用いて説明する。

本発明に係るエンジン始動装置は、ディーゼルエンジンやガソリンエンジン等の液体燃料が用いられるエンジンに用いられるものであり、燃焼室１に燃料を噴射する燃料噴射装置２と、エンジンをクランキングさせるセルモータ（スタータ）３と、吸気通路に設けられ吸気温度を上昇させるエアヒータ４と、タイマ５と、これらを制御する制御手段としてのＥＣＵ（ＥｎｇｉｎｅＣｏｎｔｒｏｌＵｎｉｔ）６とを備えている。

なお、以下の説明においては、本発明に係るエンジンとしてディーゼルエンジンを例に説明する。

燃焼室１は、エンジンのシリンダブロック内に収納されるシリンダ７内において、シリンダヘッド８とピストン９とによって形成される。すなわち、シリンダヘッド８は、シリンダブロックの一側に取り付けられるとともにシリンダ７の一端側を覆い、ピストン９は、シリンダ７内に摺動可能に内嵌されており、シリンダヘッド８の一側面と、ピストン９のピストンヘッドとによってシリンダ７内に燃焼室１が形成される。ピストン９は、シリンダブロック内に支承されるクランク軸（図示略）とコンロッド１０を介して連結されており、前記クランク軸の回転によりシリンダ７内を往復摺動する。

また、シリンダヘッド８には、吸気ポート１１及び排気ポート１２が形成されており、これら各ポート１１・１２と燃焼室１との連通を開閉する吸気弁１３及び排気弁１４が設けられている。これら吸気弁１３及び排気弁１４は、シリンダヘッド８の上方などに形成される弁腕室内に設けられる動弁機構により作動される。吸気ポート１１は、シリンダヘッド８の一側に取り付けられる吸気マニホールド１５と連通しており、燃焼室１への吸気経路が構成されている。この吸気経路に前記エアヒータ４が設けられており、その上流側にはエアフィルタ１７が設けられている。一方、排気ポート１２は、シリンダヘッド８の他側に取り付けられる排気マニホールド１６と連通しており、燃焼室１からの排気経路が構成されている。この排気経路には図示せぬマフラー等が設けられる。吸気経路に設けられるエアヒータ４は、リレーを介して図示せぬバッテリからの電力供給を受けるとともに、ＥＣＵ６と接続されており、該ＥＣＵ６によりエアヒータ４の作動（通電）が制御される。

燃料噴射装置２は、シリンダブロックに付設される等して設けられる燃料噴射ポンプや、燃焼室１に臨ませて設けられる燃料噴射弁（共に図示略）等を備える、周知の構成のものであり、燃料噴射ポンプにより燃料タンク等から供給される燃料が、燃料噴射弁を介して燃焼室１へと所定のタイミングで所定量噴射される。燃料噴射装置２はＥＣＵ６と接続されており、その燃焼室１内への噴射タイミングはＥＣＵ６により制御される。

セルモータ３は、例えばシリンダブロックに付設され、リレーを介して図示せぬバッテリからの電力供給を受けるとともにＥＣＵ６と接続されており、該ＥＣＵ６によりセルモータ３の作動（通電）が制御される。バッテリからの通電によりセルモータ３を作動させることにより、エンジンのクランキングが行われる。

ＥＣＵ６は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等により構成されるコンピュータを備える周知の制御ユニットである。前記タイマ５は、ＥＣＵ６に内蔵されており、このタイマ５により時間が計測され、ＥＣＵ６に接続される燃料噴射装置２、セルモータ３及びエアヒータ４の作動の時間的な制御が行われる構成となっている。なお、タイマ５は、ＥＣＵ６と別体に設ける構成であってもよい。

本発明に係るエンジンには、冷却水温度を検出する冷却水温度検出手段としての水温センサ１８、及び潤滑油温度を検出する潤滑油温度検出手段としての油温センサ１９（以下、まとめて「温度センサ２０」ともいう。）が設けられている。すなわち、水温センサ１８及び油温センサ１９は、それぞれＥＣＵ６と接続されており、水温センサ１８により検出される冷却水温度がＥＣＵ６により検知され、油温センサ１９により検出される潤滑油温度がＥＣＵ６により検知される構成となっている。

以上のような構成におけるエンジン始動制御について説明する。低温時では、まず、キースイッチのキー操作あるいはボタンスイッチのボタン操作等によりエンジンスタータを作動させることで、エアヒータ４が作動して予熱が行われ、その後、セルモータ３によるエンジンのクランキング及び燃料噴射装置２による燃焼室１内への燃料噴射が行われるが、本発明に係るエンジン始動制御では、極低温時（例えば、−３０〜−１０℃）においては、クランキング開始から所定時間の間、燃焼室１内への燃料噴射を行わないように制御する。

すなわち、エンジンスタータ作動時にエアヒータ４を作動し、エンジンスタータ作動時より設定時間（以下、「第一設定時間ｔ１」とする。）経過後にセルモータ３を作動し、このセルモータ３作動後設定時間（以下、「第二設定時間ｔ２」とする。）内は燃料を噴射しないように制御する。

本発明に係るエンジン始動制御について、図２及び図３を用いて説明する。図２はエンジン始動時のタイムチャートであり、図３はエンジン始動時の各部温度を示すグラフである。図３において、グラフ（イ）はエアヒータ４（のエレメント）の温度の時間変化を、グラフ（ロ）は吸気温度の時間変化を、グラフ（ハ）はエンジン回転数の時間変化をそれぞれ表す。低温時では、まず、前記のとおりキー操作等によりエアヒータ４を作動（ＯＮ）する（時間ｔ＝０）。これにより、時間の経過とともにエアヒータ４の温度は上昇する。そして、第一設定時間ｔ１の間予熱を行った後、セルモータ３を作動（ＯＮ）させクランキングを開始する。ここで、極低温時の場合、クランキング開始と同時には、燃料噴射装置２による燃焼室１への燃料の噴射は行わないこととする。

クランキングが開始されると、クランク軸の回転にともなってピストン９が往復動を開始し、燃焼室１への吸気及び燃焼室１からの排気が行われる。すなわち、燃焼室１への吸気が行われる際は、吸気弁１３が開いて排気弁１４が閉じた状態となり、エアフィルタ１７を介して吸気経路に取り込まれる空気（吸気）は、エアヒータ４により加熱されるとともに吸気マニホールド１５及び吸気ポート１１を介して燃焼室１内に吸入される。一方、燃焼室１からの排気が行われる際は、吸気弁１３が閉じて排気弁１４が開いた状態となり、ピストン９により圧縮された後の排気が排気ポート１２及び排気マニホールド１６を介して排出される。極低温時において、燃焼室１内への燃料噴射をともなわないクランキングが開始されると、吸気経路におけるエアヒータ４と吸気との熱交換により、時間の経過とともにエアヒータ４の温度は下降して吸気温度は上昇する（グラフ（イ）及び（ロ）参照）。

そして、クランキング開始から第二設定時間ｔ２経過後、燃焼室１内への燃料噴射を開始し（ＯＮとし）、燃料噴射装置２による燃料噴射を行う。つまり、極低温時においては、クランキング開始から第二設定時間ｔ２の間は、燃焼室１内に燃料を噴射しない状態でクランキングを行い、前述のような吸・排気のみが行われる。燃焼室１内への燃料噴射が開始されると、クランキングが開始されてから上昇していた吸気温度が、ピストン９による圧縮によって燃焼可能な温度まで上昇した時点で、燃焼室１内の空気温度が上昇して燃料に着火して燃焼し、クランキング状態のエンジンの回転が立ち上がり、エンジンが始動する（グラフ（ロ）及び（ハ）参照）。

エンジンの回転が立ち上がると、セルモータ３は停止（ＯＦＦ）され、このセルモータ３の停止時から設定時間（以下、「第三設定時間ｔ３」とする。）経過後にエアヒータ４が停止（ＯＦＦ）される。つまり、エンジン始動後に第三設定時間ｔ３の間エアヒータ４によるアフターヒートが行われた後、エアヒータ４が停止される。このアフターヒートによりエミッション（白煙）防止が図られる。エアヒータ４が停止した後は、エアヒータ４の温度が低下するとともに吸気温度も低下する（グラフ（イ）及び（ロ）参照）。なお、エンジンが作動している状態では燃料噴射装置２からの燃焼室１内への燃料噴射は継続される。

このように、エアヒータ４による予熱後にセルモータ３の作動によりクランキングを開始してから、設定時間（第二設定時間ｔ２）の間、燃焼室１内に燃料を噴射しないように制御することにより、極低温時において、未燃燃料の蒸発潜熱による冷却を回避することができ、エアヒータ４により温められた吸気により、吸気ポート１１、シリンダ７及びピストン９の温度を効果的に高めることができるので、極低温時におけるエンジン始動性を向上することができるとともに、エミッション（白煙）の低減を図ることができる。つまり、極低温時において、セルモータ３によるクランキング開始と同時に燃焼室１内への燃料噴射を開始させると、吸気ポート１１、シリンダ７及びピストン９の温度が低いうえに燃焼しない燃料の蒸発潜熱によって熱を奪われるので、燃焼室１内の温度が上がらないためエンジンの始動が困難となり、未燃燃料がエミッションとなって排出されることとなるが、前記のとおりクランキング開始から第二設定時間ｔ２経過後に燃料噴射を開始することにより、燃焼室１内の温度が高められた状態で燃料噴射が開始されることとなるので、始動限界温度（最低温度）を改善でき（極低温時でも始動が可能となり）、極低温時におけるエンジン始動性を向上することができる。また、燃焼しない未燃燃料を少なくすることができることから、エミッションの低減を図ることができる。また、前述したように、第二設定時間ｔ２をＥＣＵ６にて予め設定する構成とすることにより、燃料噴射装置２による燃焼室１内への燃料噴射のタイミングを、第二設定時間ｔ２の設定を変更することによって制御することができるので、温度センサ２０等を用いることなく、安価で簡単にエンジン始動装置を構成することができる。

次に、前記各設定時間を、温度センサ２０により検出されるエンジン内の温度に応じて変更する場合の制御について説明する。このエンジン内の温度に応じた制御については、ユーザによるキー操作やボタン操作などによって行われる制御（手動スタート）と、ユーザによるエンジンの起動操作のみで、あとはＥＣＵ６により始動シーケンスが自動的に実行されて行われる制御や、発電機あるいは冷凍機など、ＥＣＵ６自体により始動が開始される制御（自動スタート）とがある。以下、それぞれの制御について説明する。

手動スタートの制御について、図４に示すフローチャートを用いて説明する。手動スタートでは、まず、低温時であると判断したユーザによるキー操作やボタン操作によってエアヒータ４が作動され予熱が行われる。これにより、エアヒータ４が事前に温められる。このエアヒータ４作動時から第一設定時間ｔ１経過後に、ユーザによるキー操作などによって、ＥＣＵ６はセルモータ３を作動する（Ｓ１０）。これにより、エンジンのクランキングが開始される。つまり、手動スタートの制御においては、エアヒータ４作動開始時からクランキング開始時までの予熱時間である第一設定時間ｔ１は、ユーザによる手動操作によって制御される。

ＥＣＵ６は、セルモータ３を作動した後、極低温であるか否かの判断を行う（Ｓ１１）。ここでの判断は、温度センサ２０における、水温センサ１８により検出される冷却水温度Ｔ１及び油温センサ１９により検出される潤滑油温度Ｔ２の少なくともいずれかによりＥＣＵ６が検知するエンジンの温度（以下、「エンジン温度Ｔ」ともいう。）に基づいて行われる。例えば、温度センサ２０により検出されるエンジン温度Ｔの比較対象として、極低温状態の基準温度（例えば、−１０℃）をＥＣＵ６に予め設定して記憶させておき、ＥＣＵ６が、温度センサ２０により検出されるエンジン温度Ｔが前記極低温状態の基準温度よりも低いと判断した場合に、極低温であると判断するようにする。

前記ステップＳ１１において、ＥＣＵ６が極低温でないと判断した場合には、燃料噴射装置２により燃焼室１内への燃料噴射が開始される（Ｓ１３）。一方、ステップＳ１１において、ＥＣＵ６が極低温であると判断した場合には、ＥＣＵ６は、ステップＳ１３における燃料噴射開始まで、第二設定時間ｔ２の間、燃焼室１内への燃料噴射を行わないように燃料噴射装置２を制御し待機する（Ｓ１２）。

ステップＳ１２において、ＥＣＵ６は、温度センサ２０により検出されるエンジン温度Ｔに応じて、第二設定時間ｔ２を変更する。すなわち、第二設定時間ｔ２は、エンジン温度Ｔを変数とする関数ｆ２（Ｔ）に基づいて決定され、ＥＣＵ６は、この関数ｆ２（Ｔ）に基づき、冷却水温度Ｔ１及び潤滑油温度Ｔ２の少なくともいずれかにより第二設定時間ｔ２を計算するか、あるいは、予めＥＣＵ６に記憶される関数ｆ２（Ｔ）に基づいたエンジン温度Ｔと第二設定時間ｔ２との関係を示すマップ上から第二設定時間ｔ２を決定する。具体的に関数ｆ２（Ｔ）は、例えば、温度センサ２０により検出されるエンジン温度Ｔの温度範囲を、常温〜−１０℃、−１０〜−２０℃、−２０〜−３０℃等のように、複数の温度範囲に区分し、各温度範囲に対応する第二設定時間ｔ２を定めるように設定される。これにより、ＥＣＵ６によってエンジン温度Ｔの温度範囲に応じて段階的に第二設定時間ｔ２が変更されるように制御する。

前記ステップＳ１３における燃焼室１内への燃料噴射開始の後は、前述したように、クランキングが開始されてから上昇していた吸気温度が、ピストン９による圧縮によって燃焼可能な温度まで上昇した時点で、燃焼室１内の燃料と空気の混合気が着火して燃焼し、クランキング状態のエンジンの回転が立ち上がり、エンジンが始動してエンジンの起動が完了する（Ｓ１４）。

そして、エンジン起動完了後は、ＥＣＵ６は、第三設定時間ｔ３の間、エアヒータ４への通電を継続してアフターヒートを行う（Ｓ１５）。つまり、ＥＣＵ６は、エンジン起動完了後、第三設定時間ｔ３経過後にエアヒータ４を停止する。ここで、ＥＣＵ６は、温度センサ２０により検出されるエンジン温度Ｔに応じて、第三設定時間ｔ３を変更する。すなわち、第三設定時間ｔ３は、エンジン温度Ｔを変数とする関数ｆ３（Ｔ）に基づいて決定され、ＥＣＵ６は、この関数ｆ３（Ｔ）に基づき、冷却水温度Ｔ１及び潤滑油温度Ｔ２の少なくともいずれかにより第三設定時間ｔ３を計算するか、あるいは、予めＥＣＵ６に記憶される関数ｆ３（Ｔ）に基づいたエンジン温度Ｔと第三設定時間ｔ３との関係を示すマップ上から第三設定時間ｔ３を決定する。

このように、エンジン温度Ｔに基づいて極低温であるか否かの判断を行うとともに、エンジン温度Ｔに応じて第二設定時間ｔ２や第三設定時間ｔ３を変更するように制御することにより、エンジンの温まり状態を容易に把握することができるので、エンジンの温度状況に即した正確なエンジン始動制御を行うことが可能となる。すなわち、極低温時において、クランキング開始から燃料噴射開始までの時間が、温度センサ２０により検出されるエンジン温度Ｔに応じて変更されることとなるので、より的確なタイミングで燃料噴射を開始することが可能となり、エンジン始動までに不要な時間をかけることなく良好な始動性が得られるとともに、未燃燃料によるエミッションをより低減することができる。

また、温度センサ２０により検出されるエンジン温度Ｔとして、水温センサ１８により検出される冷却水温度及び油温センサ１９により検出される潤滑油温度の両方を用いることにより、エンジンの温まり状態をより正確に把握することができ、エンジンの温度状況により即したエンジン始動制御を行うことができる。

続いて、自動スタートの制御について、図５に示すフローチャートを用いて説明する。なお、前述した手動スタートの制御と重複する部分については説明を省略する。自動スタートでは、ユーザがモメンタリスイッチやトリガスイッチ等により構成される始動スイッチを操作してＥＣＵ６にエンジンの起動を知らせることにより、ＥＣＵ６によって始動シーケンスが自動的に実行されエンジンの始動制御が行われる。

自動スタートでは、ユーザにより前記始動スイッチが操作されると、ＥＣＵ６は、温度センサ２０により検出されるエンジン温度Ｔを検知する（Ｓ２０）。次に、ＥＣＵ６は、検知したエンジン温度Ｔに基づき、低温であるか否かの判断を行う（Ｓ２１）。ここでの判断は、水温センサ１８により検出される冷却水温度Ｔ１、及び油温センサ１９により検出される潤滑油温度Ｔ２の少なくともいずれかに基づいて行われる。例えば、温度センサ２０により検出されるエンジン温度Ｔの比較対象として、低温状態の基準温度（例えば、１０℃）をＥＣＵ６に予め設定して記憶させておき、ＥＣＵ６が、温度センサ２０により検出されるエンジン温度Ｔが前記低温状態の基準温度よりも低いと判断した場合に、低温であると判断するようにする。

前記ステップＳ２１において、ＥＣＵ６が低温でないと判断した場合には、ＥＣＵ６はセルモータ３への通電を行い、セルモータ３を作動する（Ｓ２３）。一方、ステップＳ２１において、ＥＣＵ６が低温であると判断した場合には、ＥＣＵ６は、ステップＳ２３におけるセルモータ３の作動開始まで、エアヒータ４を作動し、第一設定時間ｔ１の間、エアヒータ４へ通電し予熱を行う（Ｓ２２）。

ステップＳ２２において、ＥＣＵ６は、温度センサ２０により検出されるエンジン温度Ｔに応じて、第一設定時間ｔ１を変更する。すなわち、第一設定時間ｔ１は、エンジン温度Ｔを変数とする関数ｆ１（Ｔ）に基づいて決定され、ＥＣＵ６は、この関数ｆ１（Ｔ）に基づき、冷却水温度Ｔ１及び潤滑油温度Ｔ２の少なくともいずれかにより第一設定時間ｔ１を計算するか、あるいは、予めＥＣＵ６に記憶される関数ｆ１（Ｔ）に基づいたエンジン温度Ｔと第一設定時間ｔ１との関係を示すマップ上から第一設定時間ｔ１を決定する。

ステップＳ２３におけるセルモータ３の作動後、ＥＣＵ６は、極低温であるか否かの判断を行う（Ｓ２４）。ここで、ＥＣＵ６が極低温でないと判断した場合には、燃料噴射装置２により燃焼室１内への燃料噴射が開始される（Ｓ２６）。一方、ＥＣＵ６が極低温であると判断した場合には、ＥＣＵ６は、ステップＳ２６における燃料噴射開始まで、第二設定時間ｔ２の間、燃焼室１内への燃料噴射を行わないように燃料噴射装置２を制御し待機する（Ｓ２５）。

ステップＳ２６における燃焼室１内への燃料噴射開始の後は、前述したように、クランキングが開始されてから上昇していた吸気温度が、ピストン９による圧縮によって燃焼可能な温度まで上昇した時点で、燃焼室１内の燃料と空気の混合気が着火して燃焼し、クランキング状態のエンジンの回転が立ち上がり、エンジンが始動してエンジンの起動が完了する（Ｓ２７）。

そして、エンジン起動完了後は、ＥＣＵ６は、第三設定時間ｔ３の間、エアヒータ４への通電を継続してアフターヒートを行う（Ｓ２８）。つまり、ＥＣＵ６は、エンジン起動完了後、第三設定時間ｔ３経過後にエアヒータ４を停止する。

この自動スタートの制御においては、ユーザによる始動スイッチの初期操作のみにより、予熱時間となる第一設定時間ｔ１を含むエンジンが始動するまでの一連の始動制御が自動シーケンスの実行により行われるので、極低温時においても、簡単な操作により良好なエンジン始動を行うことができる。これにより、ユーザストレスを低減することができる。また、このような制御を発電機や冷凍機などの駆動機関に適用して、自動的に始動することが可能となる。

本発明に係るエンジン始動装置の概略構成を示す図。エンジン始動時のタイムチャート。エンジン始動時の各部温度を示すグラフ。手動スタートの制御を示すフローチャート。自動スタートの制御を示すフローチャート。

１燃焼室
２燃料噴射装置
３セルモータ
４エアヒータ
５タイマ
６ＥＣＵ
１８水温センサ
１９油温センサ
ｔ１第一設定時間
ｔ２第二設定時間

Claims

燃焼室（１）に燃料を噴射する燃料噴射装置（２）と、エンジンをクランキングさせるセルモータ（３）と、吸気通路に設けられ吸気温度を上昇させるエアヒータ（４）と、タイマ（５）と、これらを制御する制御手段とを備えるエンジンの始動装置であって、手動スタート時においては、ユーザによる操作によってエアヒータ（４）を作動し予熱を行い、該エアヒータ（４）の作動後に、ユーザによる操作により、セルモータ（３）を作動して、エンジンのクランキングを開始し（Ｓ１０）、該セルモータ（３）の作動後、水温センサ（１８）により検出される冷却水温度（Ｔ１）、及び油温センサ（１９）により検出される潤滑油温度（Ｔ２）の、少なくともいずれかに基づいて、温度センサ（２０）のエンジン温度（Ｔ）を検知し、該検知したエンジン温度（Ｔ）に基づき、制御手段（６）が「極低温」であるか否かの判断を行い（Ｓ１１）、該制御手段（６）が「極低温」でないと判断した場合には、燃料噴射装置（２）により燃焼室（１）内への燃料噴射を開始し（Ｓ１３）、一方、制御手段（６）が「極低温」であると判断した場合には、制御手段（６）は、第二設定時間（ｔ２）の間、燃焼室（１）内への燃料噴射を行わないように燃料噴射装置（２）を制御し（Ｓ１２）、該制御手段（６）は、該温度センサ（２０）により検出されるエンジン温度（Ｔ）に基づいて、該第二設定時間（ｔ２）を変更し、前記第二設定時間（ｔ２）を経過し、該燃焼室（１）内への燃料噴射開始後は、燃料と空気の混合気が着火して燃焼してエンジンが始動し（Ｓ１４）、エンジン起動完了後は、第三設定時間（ｔ３）の間、該制御手段（６）は、該エアヒータ（４）への通電を継続してアフターヒートを行い（Ｓ１５）、該制御手段（６）は、該温度センサ（２０）のエンジン温度（Ｔ）に応じて、第三設定時間（ｔ３）を変更することを特徴とするエンジン始動装置。
燃焼室（１）に燃料を噴射する燃料噴射装置（２）と、エンジンをクランキングさせるセルモータ（３）と、吸気通路に設けられ吸気温度を上昇させるエアヒータ（４）と、タイマ（５）と、これらを制御する制御手段とを備えるエンジンの始動装置であって、自動スタート時においては、ユーザによる始動スイッチの操作により、制御手段（６）にエンジンの起動を知らせ、該制御手段（６）により、始動シーケンスが自動的に実行されエンジンの始動制御が行われ、前記始動スイッチが操作されると、制御手段（６）は、水温センサ（１８）により検出される冷却水温度（Ｔ１）、及び油温センサ（１９）により検出される潤滑油温度（Ｔ２）の少なくともいずれかに基づいて、温度センサ（２０）のエンジン温度（Ｔ）を検知し（Ｓ２０）、該検知したエンジン温度（Ｔ）に基づき、該制御手段（６）は、「低温」であるか否かの判断を行い（Ｓ２１）、前記制御手段（６）が「低温」でないと判断した場合には、該制御手段（６）はセルモータ（３）を作動し（Ｓ２３）、一方、制御手段（６）により低温であると判断した場合には、制御手段（６）はセルモータ（３）の作動開始まで、第一設定時間（ｔ１）の間、該エアヒータ（４）へ通電し予熱を行い（Ｓ２２）、該制御手段（６）は、温度センサ（２０）により検出されるエンジン温度（Ｔ）に応じて、第一設定時間（ｔ１）を変更し、次に、制御手段（６）は第一設定時間（ｔ１）が経過し、セルモータ（３）の作動後、「極低温」であるか否かの判断を行い（Ｓ２４）、該制御手段（６）が「極低温」でないと判断した場合には、燃料噴射装置（２）による燃焼室（１）への燃料噴射を開始し（Ｓ２６）、一方、該制御手段（６）が「極低温」であると判断した場合は、燃料噴射開始まで、第二設定時間（ｔ２）の間、該燃焼室（１）への燃料噴射を行わないように燃料噴射装置（２）を待機させ（Ｓ２５）、該制御手段（６）は、該温度センサ（２０）のエンジン温度（Ｔ）に応じて、該第二設定時間（ｔ２）を変更し、該第二設定時間（ｔ２）の経過後に燃焼室１内への燃料噴射開始後は、燃料と空気の混合気が着火して燃焼し、エンジンの起動が完了し（Ｓ２７）、エンジン起動完了後、制御手段（６）は、第三設定時間（ｔ３）の間、エアヒータ（４）への通電を継続してアフターヒートを行い（Ｓ２８）、該制御手段（６）は、該温度センサ（２０）により検出されるエンジン温度（Ｔ）に応じて、第三設定時間（ｔ３）を変更することを特徴とするエンジン始動装置。