JP4743164B2 - エンジンの始動制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、始動スイッチのオン操作に応じてスタータモータの駆動を開始するとともに、入力されたエンジンの回転速度信号に基づいて前記スタータモータの停止時期を決定するエンジンの始動制御装置に関する。

近年、エンジンの始動スイッチとして、プッシュボタンの押圧操作によってエンジンを始動させるプッシュ式の始動スイッチが広く採用されている。こうしたブッシュ式の始動スイッチを採用する始動制御装置では、始動スイッチのオン操作（プッシュボタンの押圧操作）により、スタータモータの駆動を開始するとともに、回転速度センサから入力されたエンジンの回転速度信号に基づいてエンジンの始動完了を判断して、スタータモータを自動停止させるようにしている。そのため、こうした始動制御装置を備える車両では、始動スイッチのプッシュ操作を最初に１度行うだけで、エンジンを始動させることができる。

こうした始動制御装置を備える車両では、始動制御装置のＣＰＵが異常動作して、スタータモータの停止指令を出力できなくなると、スタータモータが何時までも停止されずに駆動され続けてしまうようになる。そこで従来、特許文献１には、予め規定された制限時間を超えてスタータモータが駆動されたときには、停止指令が無くとも、スタータモータを強制停止させるようにすることで、スタータモータが駆動され続ける事態を回避するエンジンンの始動制御装置が提案されている。
特開２００７−００２８１２号公報

ところで、こうしたエンジンの始動制御装置では、回転速度センサの故障や、同センサの出力する回転速度信号を伝達する信号線の断線により、始動制御装置に回転速度信号が入力されなくなった場合には、エンジンの始動完了を確認することができないため、スタータモータを停止させることができなくなってしまう。また極めて大きいノイズが信号に重畳されている場合にも、始動完了の確認ができなくなってしまうことがある。こうした場合にも、上記従来の始動制御装置では、上記制限時間が経過した時点でスタータモータが強制停止されるため、スタータモータが駆動され続ける事態だけは回避することができる。

ところが、何らの異常が無いときにも、極冷間始動などには、エンジンの始動に時間が掛かることがあり、上記制限時間をあまり短く設定すれば、そうした場合にエンジンを始動させることができなくなる虞がある。そのため、上記制限時間は、極冷間始動等にもエンジン始動が可能なようにある程度長く設定する必要がある。ところが制限時間を長くすると、上記のように始動完了の検出が不能となったときに、始動完了後もスタータモータが長い時間駆動され続けることになり、過負荷によってスタータモータが故障する、運転者に違和感を与える、といった不具合が生じるようになる。

本発明は、こうした実状に鑑みてなされたものであって、その解決しようとする課題は、エンジンの始動完了を確認することができないときに、スタータモータが駆動され続けることを好適に防止することのできるエンジンの始動制御装置を提供することにある。

以下、上記課題を解決するための手段、及びその作用効果を記載する。
請求項１に記載の発明は、始動スイッチのオン操作に応じてスタータモータの駆動を開始するエンジンの始動制御装置であって、エンジンの回転速度信号の入力が異常であるか否かを判定し、同回転速度信号の入力が異常でないと判定されるときには前記スタータモータの駆動を開始してからの経過時間によらず前記回転速度信号が始動判定値以上であることを条件として前記スタータモータを停止する一方、前記回転速度信号の入力が異常であると判定されるときには前記経過時間が規定時間となったことを条件として前記スタータモータを停止することをその要旨としている。

上記構成では、エンジンの回転速度信号の入力が異常であり、エンジン始動の完了を判定することができなくなったときには、スタータモータはその駆動開始から規定時間が経過した時点で自動的に停止されるようになる。そのため、エンジンの始動完了を確認することができないときに、スタータモータが駆動され続けることを好適に防止することができる。

なお特許文献１のように、始動時のスタータモータの駆動時間に常に制限を設ける場合、極冷間始動のような始動時間が長くなるような状況も想定して、その制限時間を比較的長くする必要があり、スタータモータが不必要に長い時間、駆動されることがある。そのため、過負荷によってスタータモータが故障したり、運転者に違和感を与えたり、といった不具合が生じるようになる。その点、上記構成では、エンジンの回転速度信号の入力が異常であるという限定された状況でのみ、始動時のスタータモータの駆動が時間で規定されるようになるため、上記規定時間を余り長くする必要はなく、そうした不具合が生じないようにすることができる。

請求項２に記載の発明では、請求項１に記載のエンジンの始動制御装置において、前記規定時間は、エンジンの始動完了に要する時間の平常値に設定されてなることをその要旨としている。同構成では、エンジンの回転速度信号の入力異常時に、エンジンの始動完了に要する時間の平常値で、すなわち極冷間始動のような始動困難な状況ではないときに始動完了に必要なスタータモータの駆動時間で、スタータモータが停止されるようになる。このように、上記規定時間を必要最小限の長さに設定しても、通常は支障なくエンジン始動を行うことができる。

請求項３に記載の発明は、請求項１又は２に記載のエンジンの始動制御装置において、前記回転速度信号の入力が異常であるときにも、前記始動スイッチのオン操作が継続されているのであれば、前記経過時間が前記規定時間を超えても、前記始動スイッチがオフ操作されるまで前記スタータモータを強制的に駆動させることをその要旨としている。

上記のように、エンジンの回転速度信号の入力異常時に、規定時間でスタータモータを停止させるようにした場合、極冷間始動のような始動時間の長くなる状況では、スタータモータの駆動時間が不足して、エンジンを始動することができなくなってしまうことがある。その点、上記構成では、エンジンの回転速度信号の入力が異常であるときにも、始動スイッチのオン操作を継続すれば、規定時間を超えたスタータモータの駆動が許容されるため、始動させ難い状況でもエンジンを始動させることができるようになる。

請求項４に記載の発明は、請求項３に記載のエンジンの始動制御装置において、前記規定時間は、前記回転速度信号を出力する回転速度センサの異常診断に要する時間未満とされてなることをその要旨とする。

エンジンの回転速度信号の入力が異常である場合、同回転速度信号を出力する回転速度センサの異常診断を行なって、異常箇所を特定する必要がある。ただし、上記規定時間がそうした異常診断に要する時間未満とされている場合、規定時間内にエンジンを始動することができないと、必要な診断時間を確保することができず、異常箇所を特定することができなくなってしまう。その点、上記構成では、始動スイッチのオン操作を継続することで、規定時間を超えたスタータモータの駆動の継続が許容されるため、そうした場合にも、必要な診断時間を確保して異常診断を完了させることができるようになる。

請求項５に記載の発明は、請求項１〜４のいずれか１項に記載のエンジンの始動制御装置において、前記始動スイッチは、プッシュ式のスイッチとして構成されてなることをその要旨としている。同構成のように、上記請求項１〜４に記載のエンジンの始動制御装置は、始動スイッチがプッシュ式のスイッチとされた構成への適用が特に好適なものとなっている。

以下、本発明のエンジンの始動制御装置を具体化した一実施形態を、図１〜図５を参照して詳細に説明する。
本実施形態の始動制御装置では、始動スイッチのオン操作に応じてスタータモータの駆動を開始するようにしている。またスタータモータの停止時期は、基本的には、入力されたエンジンの回転速度信号（Ｎｅ信号）に基づいて決定し、具体的にはエンジン回転速度Ｎｅが始動判定値を超えたときにスタータモータを停止するようにしている。

このようにＮｅ信号に基づいてスタータモータの停止時期を決定する場合、センサの故障や信号線の断線などにより、始動制御装置へのＮｅ信号の入力が途絶すると、エンジンの始動完了を確認することができず、スタータモータが駆動され続ける虞がある。そこで本実施形態の始動制御装置では、Ｎｅ信号の入力が途絶しているときには、スタータモータの停止条件を変更し、スタータモータの駆動開始からの経過時間が規定時間となったときにスタータモータを強制停止させることで、Ｎｅ信号の入力途絶に応じてスタータモータが駆動され続けてしまう事態を回避するようにしている。

図１は、本実施形態のエンジンの始動制御装置の全体構成を模式的に示している。同図に示す始動ＥＣＵ（電子制御装置）１は、始動制御に係る演算処理を実施する中央演算処理装置（ＣＰＵ）、始動制御用の各種プログラムやデータの記憶された読込専用メモリ（ＲＯＭ）、演算処理の結果等を一時的に記憶するランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、及び外部との信号の入出力を行う入出力ポートを備えて構成されている。こうした始動ＥＣＵ１は、車内ネットワーク３を介してエンジンＥＣＵ４に接続されている。エンジンＥＣＵ４は、主として始動後のエンジン制御を司り、始動ＥＣＵ１と同様にＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ及び入出力ポートを備えて構成されている。

始動ＥＣＵ１の入力ポートには、始動スイッチ２が接続されている。始動スイッチ２は、プッシュ式のスイッチとして構成されており、車室内に配設されている。一方、始動ＥＣＵ１の出力ポートには、スタータモータ９の駆動回路８が接続されている。そして始動ＥＣＵ１は、駆動回路８に始動開始信号を出力することで、スタータモータ９の通電用のリレー（スタータリレー）をオンとするとともに、駆動回路８に停止信号を出力することで、スタータリレーをオフとすることで、スタータモータ９の駆動を制御する。スタータモータ９は、通電に応じてエンジン出力軸と連結（クランキング）し、その出力でエンジン出力軸を回転駆動してエンジンを始動させる。

一方、エンジンＥＣＵ４の入力ポートには、エンジン回転速度を検出するＮｅセンサ５が、信号線６を介して接続されている。エンジンＥＣＵ４は、このＮｅセンサ５からの信号（Ｎｅ信号）を、信号線７を介して直接に始動ＥＣＵ１の入力ポートに出力するようにしている。またエンジンＥＣＵ４は、始動ＥＣＵ１からのリクエストに応じて、車内ネットワーク３を介してＮｅ信号を通知するようにもしている。

以下、以上のように構成された本実施形態での始動制御の詳細を説明する。
図２は、正常時、すなわち始動ＥＣＵ１にＮｅ信号が正常に入力されるときの始動制御態様の一例を示している。同図の時刻ｔ１に始動スイッチ２がオン操作されたことに基づいて始動ＥＣＵは、その直後の時刻ｔ２に始動開始信号を駆動回路８に出力する。これにより、スタータリレーがオンされて、スタータモータ９への通電が開始される。

こうしてスタータモータ９への通電が開始されると、その出力でエンジン出力軸が回転され、それに応じてＮｅセンサ５はパルス状のＮｅ信号を出力するようになる。始動ＥＣＵ１は、こうしたＮｅ信号を、信号線７、或いは車内ネットワーク３経由でエンジンＥＣＵ４から取得し、その取得したＮｅ信号に基づいてエンジン回転速度Ｎｅの推移を監視する。そして始動ＥＣＵ１は、時刻ｔ３において、エンジン回転速度Ｎｅが始動判定値を超えたことを、すなわちエンジンの始動が完了したことを確認すると、駆動回路８に停止信号を出力してスタータリレーをオフさせる。このように、正常時には、スタータモータ９の停止時期は、Ｎｅ信号に基づき決定されている。

一方、図３は、Ｎｅセンサ５の故障や信号線６、７の断線のため、始動ＥＣＵ１へのＮｅ信号の入力が途絶した状態で始動が行われるときの始動制御態様の一例を示している。同図に示すように、この場合も、時刻ｔ４に始動スイッチ２がオン操作されたことを受け、始動ＥＣＵ１はその直後の時刻ｔ５に始動開始信号を駆動回路８に出力して、スタータリレーをオンとするようにしている。

ただし、このときには、始動ＥＣＵ１にＮｅ信号は入力されず、よってＮｅ信号に基づいてエンジンの始動完了を確認することができないようになっている。そこでこうした場合には、始動ＥＣＵ１は、スタータモータ９を、予め規定された時間だけ駆動して停止させるようにしている。より具体的には、始動ＥＣＵ１は、スタータモータ９の駆動開始からの経過時間を示す駆動時間計測カウンタＣＮＴの値に基づき、スタータモータ９の駆動時間を計測するようにしている。そして始動ＥＣＵ１は、駆動時間計測カウンタＣＮＴの値が停止判定値に達すると、停止信号を駆動回路８に出力して、スタータリレーをオフさせるようにしている。そのため、同図では、駆動時間計測カウンタＣＮＴの値が停止判定値に達した時刻ｔ６に停止信号が出力されて、スタータリレーがオフされている。なお停止判定値の値は、エンジンの始動完了に要する時間の平常値で、すなわち通常の始動条件（極冷間始動のような始動が困難な状況ではないとき）で始動完了に必要なスタータモータ９の駆動時間（例えば２秒程度）で、スタータモータ９を停止させるように設定されている。

このように本実施形態では、Ｎｅ信号の入力が途絶しているときには、駆動開始からの経過時間が規定時間となったときにスタータモータ９を停止するように、同スタータモータ９の停止条件を変更するようにしている。すなわち、本実施形態では、Ｎｅ信号の入力が途絶していることを条件に、駆動開始からの経過時間が規定時間となったときにスタータモータ９を強制停止させるようにしている。そのため、Ｎｅ信号の入力の途絶により、エンジンの始動完了を確認することができなくなったときに、スタータモータ９が駆動され続けることを好適に回避することができるようになる。

ところで、このようにＮｅ信号の入力途絶時に、スタータモータ９を規定時間で停止するようにした場合、スタータモータ９は比較的短い時間（２秒）で停止されるようになる。そのため、極冷間始動時などのように、始動に要する時間が長くなるときには、エンジンを始動することができなくなってしまうようになる。またＮｅセンサ５の異常診断には、ある程度の時間（例えば５秒程度）、エンジンを回転させる必要があるが、上記規定時間内にエンジンを始動することができない場合、そうした異常診断を実施できず、異常箇所と特定することができなくなってしまうようにもなる。

そこで本実施形態では、始動スイッチ２が長押しされたときには、上記規定時間が経過してもスタータモータ９を停止させず、始動スイッチ２がオン操作されている間、スタータモータ９の駆動を継続するようにしている。

図４は、始動ＥＣＵ１へのＮｅ信号の入力が途絶した状態で、始動スイッチ２が長押しされたとき、すなわち始動スイッチ２のオン操作が長く継続されたときの始動制御態様の一例を示している。同図に示すように、この場合にも、時刻ｔ７に始動スイッチ２がオン操作されたことを受け、始動ＥＣＵ１はその直後の時刻ｔ８に始動開始信号を出力して、スタータリレーをオンとするようにしている。

この場合にも、Ｎｅ信号の入力が途絶しているため、始動ＥＣＵ１は、駆動時間計測カウンタＣＮＴを用いてスタータモータ９の駆動開始からの経過時間を計測する。ただし、この場合には、時刻ｔ９に駆動時間計測カウンタＣＮＴが停止判定値に達した時点にも、始動スイッチ２のオン操作が継続されているため、始動ＥＣＵ１は、停止信号の出力を行わず、スタータリレーはオンのままに保持される。そしてこの場合、始動ＥＣＵ１は、始動スイッチ２のオン操作が解除された時刻ｔ１０に停止信号を駆動回路８に出力して、スタータリレーをオフさせるようにしている。

図５は、こうした本実施形態において、スタータモータ９の停止時期を決定するために実行される「スタータモータ停止判定ルーチン」のフローチャートを示している。本ルーチンの処理は始動ＥＣＵ１によって、始動開始信号の出力から停止信号の出力までの期間に定時割込み処理として、所定の制御周期で繰り返し実行されている。

さて本ルーチンの処理が開始されると、始動ＥＣＵ１はまずステップＳ５０１において、上記駆動時間計測カウンタＣＮＴの値をインクリメントする。そして始動ＥＣＵ１は、続くステップＳ５０２において、Ｎｅ信号の入力が途絶しているか否かを確認する。

ここでＮｅ信号が正常に入力されていれば（Ｓ５０２：ＮＯ）、始動ＥＣＵ１は処理をステップＳ５０３に移行し、そのステップＳ５０３においてエンジン回転速度Ｎｅが始動判定値以上であるか否かを確認する。そして始動ＥＣＵ１は、エンジン回転速度Ｎｅが始動判定値以上であれば（Ｓ５０３：ＹＥＳ）、ステップＳ５０６において駆動回路８に停止信号を出力し、そうでなければ（Ｓ５０３：ＮＯ）、そのまま今回の本ルーチンの処理を終了する。

一方、Ｎｅ信号の入力が途絶しているときには（Ｓ５０２：ＹＥＳ）、始動ＥＣＵ１は、ステップＳ５０４において、始動スイッチ２のオン操作が継続されているか否かを確認する。そして始動ＥＣＵ１は、始動スイッチ２のオン操作が継続されていれば（Ｓ５０４：ＹＥＳ）、そのまま今回の本ルーチンの処理を終了し、そうでなければ（Ｓ５０４：ＮＯ）、処理をステップＳ５０５に移行する。

このステップＳ５０５において始動ＥＣＵ１は、駆動時間計測カウンタＣＮＴの値が停止判定値以上であるか否かを確認する。ここで駆動時間計測カウンタＣＮＴの値が停止判定値以上であれば（Ｓ５０５：ＹＥＳ）、始動ＥＣＵ１は、ステップＳ５０６において停止信号を駆動回路８に出力し、そうでなければ（Ｓ５０５：ＮＯ）、そのまま今回の本ルーチンの処理を終了する。

以上説明した本実施形態のエンジンの始動制御装置によれば、次の効果を奏することができる。
（１）本実施形態では、通常はＮｅ信号に基づいて始動時のスタータモータ９の停止時期を決定する一方で、Ｎｅ信号の入力が途絶しているときには、駆動開始からの経過時間が規定時間となったときに停止されるように、スタータモータ９の停止条件を変更するようにしている。すなわち本実施形態では、Ｎｅ信号の入力が途絶していることを条件に、駆動開始からの経過時間が規定時間となったときにスタータモータ９を強制停止させるようにしている。そのため、エンジンの始動完了を確認することができないときに、スタータモータが駆動され続けることを好適に防止することができる。なお本実施形態では、Ｎｅ信号の入力が途絶しているといった限定された状況でのみ、始動時のスタータモータ９の駆動時間を制限するようにしている。そのため、上記規定時間は余り長く設定する必要はなく、スタータモータ９の駆動時間の長期化で過負荷によりスタータモータ９が故障したり、運転者に違和感に与えたり、といった不具合が生じないようにすることができるようもなる。

（２）本実施形態では、Ｎｅ信号の入力途絶時にスタータモータ９を駆動する時間を、エンジンの始動完了に要する時間の平常値に、すなわち通常の始動条件において始動完了に必要なスタータモータ９の駆動時間に設定するようにしている。そのため、上記規定時間を必要最小限の長さに設定して、スタータモータ９が不必要に長い時間、駆動され続けることを防止することができる。

（３）本実施形態では、Ｎｅ信号の入力が途絶しているときにも、始動スイッチ２が長押しされてそのオン操作が継続されているのであれば、経過時間が上記規定時間を超えても、始動スイッチ２がオフ操作されるまでスタータモータ９を強制的に駆動させるようにしている。そのため、Ｎｅ信号の入力途絶時にも、始動スイッチ２のオン操作を継続すれば、規定時間を超えたスタータモータ９の駆動が許容されるようになり、極冷間始動のように始動の困難な状況でもエンジン始動を完了させることが可能となる。

（４）本実施形態では、Ｎｅセンサ５の異常診断に要する時間よりも、Ｎｅ信号の入力途絶時のスタータモータ９の駆動時間が短く設定されており、通常であれば、規定時間内にエンジンを始動できないと、異常箇所を特定することができなくなってしまうようになっている。そうした場合にも、本実施形態では、始動スイッチ２のオン操作の継続により、規定時間を超えたスタータモータ９の駆動の継続が許容されるため、必要な診断時間を確保して異常箇所を特定することができるようになる。

なお上記実施形態は、以下のように変更して実施することもできる。
・上記実施形態では、始動スイッチ２のオン操作を継続することで、Ｎｅ信号の入力途絶時にも、規定時間を超えたスタータモータ９の駆動の継続を許容するようにしていた。もっとも、例えば規定時間内にＮｅセンサ５の異常診断を行うことができる場合などのように特にそうした必要が無ければ、始動スイッチ２のオン操作の継続によるスタータモータ９の駆動の継続を行わないようにしても良い。

・上記実施形態では、Ｎｅ信号の入力途絶時のスタータモータ９の駆動時間を、エンジンの始動完了に要する時間の平常値（２秒程度）として必要最小限の長さに設定していたが、そうした駆動時間は、必要に応じて適宜調整することができる。例えば上記のような始動スイッチ２のオン操作の継続によるスタータモータ９の駆動の継続を行わない場合には、極冷間始動のようにエンジンが始動し難い状況でもエンジン始動が可能なように、そうしたスタータモータ９の駆動時間を長目に設定すると良い。

・上記実施形態では、信号入力の途絶をＮｅ信号の入力異常としていたが、極めて大きいノイズがＮｅ信号に重畳されてエンジン回転速度Ｎｅの確認ができない場合にも、やはりＮｅ信号に基づく始動完了の確認はできないことになる。よって、そうした場合もＮｅ信号の入力異常と判断し、上記実施形態での入力途絶時と同様のスタータモータ９の駆動制御を行なうようにしても良い。すなわち、ノイズによりＮｅ信号に基づくエンジン回転速度Ｎｅの確認ができないときにも、スタータモータ９の停止条件を、「エンジン回転速度Ｎｅが始動判定値を超えたとき」から、「駆動開始からの経過時間が規定時間となったとき」に変更するようにする。そしてこれにより、Ｎｅ信号の入力が途絶しているとき、及びノイズによりＮｅ信号に基づくエンジン回転速度Ｎｅの確認ができないときの双方を、Ｎｅ信号の入力異常と判断して、駆動開始から規定時間が経過した時点でスタータモータ９を強制停止させるようにしても良い。

・上記実施形態では、始動スイッチ２がプッシュ式のスイッチとして構成されている場合を説明したが、始動スイッチ２としてプッシュ式以外のタイプのスイッチを採用するようにしても良い。要は始動スイッチ２のタイプに拘らず、始動時のスタータモータ９の停止時期を手動ではなく、Ｎｅ信号に基づくエンジン始動完了の判定により自動で行うように構成されたエンジンの始動制御装置であれば、本発明を適用することができる。

本発明の一実施形態についてその全体構成を模式的に示すブロック図。 同実施形態の正常時における制御態様の一例を示すタイミングチャート。 同実施形態のＮｅ信号入力途絶時における制御態様の一例を示すタイミングチャート。 同じくＮｅ信号入力途絶時において始動スイッチが長押しされたときの制御態様の一例を示すタイミングチャート。 同実施形態に採用されるスタータモータ停止判定ルーチンのフローチャート。

符号の説明

１…始動ＥＣＵ（始動制御装置）、２…始動スイッチ、３…車内ネットワーク、４…エンジンＥＣＵ、５…Ｎｅセンサ、６，７…信号線、８…駆動回路、９…スタータモータ。

Claims (5)

1. 始動スイッチのオン操作に応じてスタータモータの駆動を開始するエンジンの始動制御装置であって、
   エンジンの回転速度信号の入力が異常であるか否かを判定し、同回転速度信号の入力が異常でないと判定されるときには前記スタータモータの駆動を開始してからの経過時間によらず前記回転速度信号が始動判定値以上であることを条件として前記スタータモータを停止する一方、前記回転速度信号の入力が異常であると判定されるときには前記経過時間が規定時間となったことを条件として前記スタータモータを停止する
   エンジンの始動制御装置。
2. 前記規定時間は、エンジンの始動完了に要する時間の平常値に設定されてなる
   請求項１に記載のエンジンの始動制御装置。
3. 前記回転速度信号の入力が異常であるときにも、前記始動スイッチのオン操作が継続されているのであれば、前記経過時間が前記規定時間を超えても、前記始動スイッチがオフ操作されるまで前記スタータモータを強制的に駆動させる
   ことを特徴とする請求項１又は２に記載のエンジンの始動制御装置。
4. 前記規定時間は、前記回転速度信号を出力する回転速度センサの異常診断に要する時間未満とされてなる
   請求項３に記載のエンジンの始動制御装置。
5. 前記始動スイッチは、プッシュ式のスイッチとして構成されてなる
   請求項１〜４のいずれか１項に記載のエンジンの始動制御装置。

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