KR20060043404A - 엔진 시동 제어 장치 - Google Patents

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히로시 다나카
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혼다 기켄 고교 가부시키가이샤
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Abstract

로터 센서의 출력 신호에 따라 엔진의 역회전을 검출하여, 엔진의 역회전시에는 연료 분사나 엔진 점화를 금지한다.
엔진 정지 후에 크랭크축을 소정의 위치까지 역회전시켜 다음의 엔진 시동에 대비하는 엔진 시동 제어 장치에 있어서, 크랭크축이 소정의 각도에 도달하면 연료를 분사하는 연료 분사 장치와, 상기 연료 분사후 소정의 타이밍으로 엔진을 점화하는 점화 장치와, 시동 모터 및 제너레이터로서 기능하는 ACG 시동기와, 상기 ACG 시동기의 로터 위치를 검출하여 다상에 대응하는 만큼의 위상 신호를 출력하는 로터 센서와, 상기 로터 센서의 출력 신호에 따라 엔진의 회전 방향을 판별하는 수단과, 엔진의 역회전시에 연료 분사를 금지하는 수단을 포함한다.

Description

엔진 시동 제어 장치{ENGINE START CONTROL SYSTEM}
도 1은 본 발명을 적용한 스쿠터형 자동 이륜차의 전체 측면도이고,
도 2는 본 발명에 따른 엔진 시동 제어 장치의 블록도이고,
도 3은 자동 공회전 정지 기능에 있어서 각 동작 모드의 전환 조건을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 4는 「모터 스테이지 판별 처리」의 흐름 챠트이다.
도 5는 「모터 스테이지 판별 처리」의 타이밍 챠트이다.
도 6은 각 위상 신호의 조합과 모터 스테이지의 관계를 목록으로 표시한 도면이다.
도 7은 「정역회전 판별 처리」의 흐름 챠트이다.
도 8은 「연료 분사 스테이지 판별 처리」의 흐름 챠트이다.
도 9는 「연료 분사 스테이지 판별 처리」의 타이밍 챠트이다.
〈도면의 주요부분에 대한 부호의 설명〉
30 : ECU
31 : 시동기 릴레이
32 : 배터리
33 : 메인 퓨즈
34 : 메인 릴레이
35 : 메인 스위치
40 : 로터 센서 유닛
50 : ACG 시동기
본 발명은 엔진의 시동 제어 장치에 관한 것으로서, 특히 엔진 정지후에 크랭크축을 소정의 위치까지 역회전시키고, 엔진 시동시에는 상기 역회전 위치로부터 크랭크를 돌림으로써 시동성을 개선하는 엔진 시동 제어 장치에 관한 것이다.
종래의 내연 기관용 시동 모터와 제너레이터는 개별적으로 장착되어 있었으나, 각각의 기능을 일체화시킨 다상 교류식 시동기겸 제너레이터 장치(ACG 시동기)가 일본 특허 공개 평 10-148142호 공보에 개시되어 있다.
한편, 내연 기관의 시동시에 피스톤이 최초의 압축 행정 개시점(압축 하사점)에 도달할 때까지의 크랭크 각도(이하, 「런업(run-up) 각도」라 한다)는 내연 기관 정지시의 크랭크축의 정지 위치에 의해 결정되므로, 그 정지 위치에 따라서는 다음의 엔진 시동시에 충분한 런업 각도를 확보할 수 없고, 크랭크축의 회전 속도(각속도)가 피스톤이 최초의 압축 상사점을 지나갈 만큼 충분하지 않아 시동이 원활하게 수행되지 않을 수 있다. 이러한 기술 과제에 대하여, 엔진을 시동하기 전에 크랭크축을 역회전시켜 소정의 위치까지 복귀시키고, 상기 역회전 위치에서 엔진을 시동함으로써 엔진의 시동성을 개선하는 기술이 일본 특허 공개 평 6-64451호 공보, 일본 특허 공개 평 7-71350호 공보에 개시되어 있다.
연료 분사 밸브를 구비한 엔진에서는 그 연료 분사 타이밍이 크랭크축의 회전 각도에 의존하므로, 엔진을 미리 역회전시킬 때 그 역회전 행정 과정에서 연료 분사 타이밍 신호가 발생되어도 현재가 정회전시인지 역회전시인지를 판별할 수 없어 역회전시에도 연료가 분사될 가능성이 있다. 마찬가지로, 엔진의 역회전 행정 과정에서 점화 타이밍으로 있어도 이것이 정회전시인지 역회전시인지를 판별할 수 없으므로 역회전시에도 점화 동작이 수행되어 버릴 가능성이 있다.
본 발명의 목적은 상기한 종래 기술의 과제를 해결하여 엔진의 역회전시에는 연료 분사가 금지되고, 나아가 엔진 점화도 금지되도록 한 엔진의 시동 제어 장치를 제공하는 데 있다.
전술한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 엔진 정지후에 크랭크축을 소정의 위치까지 역회전시켜 다음의 엔진 시동에 대비하는 엔진 시동 제어 장치에 있어서, 크랭크축이 소정의 각도에 도달하면 연료를 분사하는 연료 분사 장치와, 상기 연료 분사후의 소정의 타이밍에 엔진을 점화하는 점화 장치와, 시동 모터 및 제너레이터로서 동작하는 다상 교류 발전기와, 상기 다상 교류 발전기의 로터 위치를 검출하여 다상에 대응하는 만큼의 위상 신호를 출력하는 로터 센서와, 상기 로터 센서의 출력 신호에 따라 엔진의 회전 방향을 판별하는 회전 방향 판별 수단 및 엔 진의 역회전시에 연료 분사를 금지하는 분사 금지 수단을 포함하는 것을 특징으로 한다.
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세하게 설명한다. 도 1은 본 발명의 엔진 시동 제어 장치를 적용한 스쿠터형 자동 이륜차의 전체 측면도이다.
차체 전방부와 차체 후방부는 낮은 바닥부(4)를 매개로 연결되어 있고, 차체의 골격을 이루는 차체 프레임은 대략 다운 튜브(6)와 메인 파이프(7)로 구성된다. 연료 탱크 및 수납 박스(모두 도시 생략)는 메인 파이프(7)에 의해 지지되고, 그 상방에 시트(8)가 배치되어 있다.
차체 전방부에서는 스티어링 헤드(5)에 피봇 지지되게 상방에 핸들(11)이 마련되고, 하방에 프론트 포크(12)가 연장되며, 그 하단에 전륜(FW)이 피봇 지지되어 있다. 핸들(11)의 상부는 계기반을 겸한 핸들 커버(13)로 덮여져 있다. 메인 파이프(7)의 상승부 하단에는 브래킷(15)이 돌출 형성되고, 이 브래킷(15)에는 스윙 유닛(2)의 행거 브래킷(18)이 링크 부재(16)를 통하여 요동할 수 있도록 연결 지지되어 있다.
스윙 유닛(2)에는 그 전방부에 단기통 내연 기관(E)이 탑재되어 있다. 이 내연 기관(E)으로부터 후방에 걸쳐 벨트식 무단 변속기(10)가 구성되고, 그 후방부에 원심 클러치를 매개로 마련된 감속 기구(9)에 후륜(RW)이 피봇 지지되어 있다. 이 감속 기구(9)의 상단과 메인 파이프(7)의 상부 굴곡부 사이에는 리어 서스펜션(3)이 끼워져 장착되어 있다. 스윙 유닛(2)의 전방부에는 내연 기관(E)으로부터 연장된 흡기관(19)에 접속된 기화기(17) 및 상기 기화기(17)에 연결되는 에어 클리너(14)가 배치되어 있다.
도 2는 본 발명에 따른 엔진 시동 제어 장치의 구성을 도시한 블럭도로서, 엔진 정지후에 크랭크축을 소정의 위치까지 역회전시켜 다음 엔진 시동에 대비하는 엔진 역회전 기능과 함께, 엔진을 소정의 정차 조건에 응답하여 정지시키고, 그 후 소정의 발진 조작에 응답하여 다시 시동하는 자동 공회전 정지 기능을 탑재하고 있다.
ECU(30)에는 시동기를 겸한 AC 제너레이터(ACG 시동기)(50)가 접속되고, 이 ACG 시동기(50)에는 시동기 릴레이(31)를 통하여 배터리(32)로부터 구동 전류가 공급된다. 연료 분사 장치(36), 연료 펌프(37), 점화 코일(38) 및 후술하는 「자동 정지 발진 모드」에서 점멸하는 스탠바이 인디케이터(39a) 및 알람 인디케이터(39b)에는 메인 퓨즈(33) 및 메인 릴레이(34)를 통하여 상기 배터리(32)로부터 구동 전류가 공급된다. 상기 메인 릴레이(34)는 메인 스위치(35)에 의해 탄성 가압된다.
상기 ACG 시동기(50)는 엔진의 크랭크축에 연결되고, 그 로터 위치, 즉 크랭크 각도는 로터 센서 유닛(40)에 실장된 U상 센서(40U), V상 센서(40V) 및 W상 센서(40W)에서 검출된다. 상기 로터 센서 유닛(40)에는 압축 상사점 및 배기 상사점을 검출하는 PCB 센서(40P)가 더 구비되어 있다.
상기 ECU(30)에는 엔진을 시동시키는 시동기 스위치(41), 엔진의 공회전을 수동으로 허가 또는 제한하기 위한 공회전 스위치(42), 운전자가 시트(8)에 앉아 있는지 여부를 검출하는 시트 스위치(43), 주행 속도를 검출하는 차속도 센서(44), 스로틀 개방도(θth)를 검출하는 스로틀 센서(45), 흡기부압(PB)을 검출하는 PB 센서(46), 대기 온도를 검출하는 TA 센서(47) 및 냉각수 온도를 검출하는 TW 센서(48) 등 각종 스위치나 센서가 접속되어 있다.
상기 자동 공회전 정지 기능은 공회전이 허가되는 동작 모드(이하, 「시동 및 공회전 스위치(SW) 모드」라고 함)와 공회전이 제한(또는 금지)되는 동작 모드(이하, 「자동 정지 발진 모드」라고 함)를 구비하고 있다.
공회전이 허가되는 「시동 및 공회전 스위치(SW) 모드」에서는 엔진 시동시의 워밍업 등을 위하여 메인 스위치 투입후의 최초 엔진 시동 후에 공회전이 일시적으로 허가된다. 또한, 상술한 최초의 엔진 시동 후 이외에서도, 〔공회전 스위치(42)를 켜는〕 운전자의 의사에 의해 공회전이 허가된다. 한편, 공회전이 제한되는 「자동 정지 발진 모드」에서는 엔진이 소정의 정차 조건에 응답하여 자동 정지되고, 그 후 소정의 발진 조작으로서, 예컨대 스로틀 그립이 열림 조작되면 자동으로 다시 시동되어 차량의 발진이 가능해진다.
도 3은 상기 각 동작 모드의 전환 조건을 모식적으로 도시한 도면으로서, 메인 스위치(35)가 투입되면(조건 1이 성립되면) 「시동 및 공회전 SW 모드」가 기동된다. 또한, 이 「시동 및 공회전 SW 모드」에서 예정 속도(예컨대, 시속 10킬로미터) 이상의 차속도가 검출되고, 수온이 소정 온도(예컨대, 워밍업이 완료된 것으로 예측되는 온도) 이상이며, 공회전 스위치(42)가 OFF이면(조건 2가 성립되면) 「자동 정지 발진 모드」가 기동된다.
또한, 「자동 정지 발진 모드」에서 공회전 스위치(42)가 "OFF"에서 "ON"(조건 3이 성립)으로 되면 , 동작 모드가 「자동 정지 발진 모드」에서 「시동 및 공회전 SW 모드」로 복귀된다. 또 「자동 정지 발진 모드」 및 「시동 및 공회전 SW 모드」 모두에서 메인 스위치(35)가 차단(조건 4가 성립)되면 오프 상태로 된다. 그리고, 「자동 정지 발진 모드」에서 엔진의 자동 정지후에 비(非)안착(시트 스위치가 오프)이 소정 시간 계속(조건 5가 성립)되어도 오프 상태가 된다.
계속하여, 흐름 챠트를 참조하면서 본 실시 형태의 동작을 상세하게 설명한다. 도 4는 ACG 시동기(50)의 로터 위치를 대표하는 모터 스테이지(Mstg)를 상기 각 로터 센서(40U, 40V, 40W)로부터 출력되는 위상 신호(Su, Sv, Sw)에 따라 판별하는 「모터 스테이지 판별 처리」의 순서를 도시한 흐름 챠트이고, 도 5 및 도 6은 각각 상기 각 위상 신호(Su, Sv, Sw)와 모터 스테이지(Mstg)간 관계를 도시한 타이밍 챠트 및 목록표이다.
단계 S11 ~ S17에서는 로터 센서 유닛(40)으로부터 출력되는 위상 신호(Su, Sv, Sw)의 출력 레벨이 참조되며, 각 위상 신호(Su, Sv, Sw)의 출력 레벨의 조합이[L:H:H]이면 단계 S18로 진행하고, 현재의 모터 스테이지(Mstg)가 이전의 모터 스테이지(Mstg1)로서 갱신 등록되는 동시에, 현재의 모터 스테이지(Mstg)가 「0」으로 갱신 등록된다.
상술한 출력 레벨의 조합이 [L:H:L]이면 단계 S19로 진행하고, 현재의 모터 스테이지(Mstg)가 이전의 모터 스테이지(Mstg1)로서 갱신 등록되는 동시에, 현재의 모터 스테이지(Mstg)가 「5」로 설정된다. 상술한 출력 레벨의 조합이 [L:L:H]이 면 단계 S20으로 진행하고, 현재의 모터 스테이지(Mstg)가 이전의 모터 스테이지(Mstg1)로서 갱신 등록되는 동시에, 현재의 모터 스테이지(Mstg)가 「1」로 설정된다. 상술한 출력 레벨의 조합이 [L:L:L]이면 단계 S21로 진행하고, 현재의 모터 스테이지(Mstg)가 이전의 모터 스테이지(Mstg1)로서 갱신 등록되는 동시에, 현재의 모터 스테이지(Mstg)가 「8」로 설정된다.
마찬가지로, 상기 출력 레벨의 조합이 [H:H:H]이면 단계 S22로 진행하고, 현재의 모터 스테이지(Mstg)가 이전의 모터 스테이지(Mstg1)로서 갱신 등록되는 동시에, 현재의 모터 스테이지(Mstg)가 「9」로 설정된다. 상기 출력 레벨의 조합이 [H:H:L]이면 단계 S23으로 진행하고 현재의 모터 스테이지(Mst9)가 이전의 모터 스테이지(Mstg1)로서 갱신 등록되는 동시에, 현재의 모터 스테이지(Mstg)가 「4」로 설정된다. 상기 출력 레벨의 조합이 [H:L:H]이면 단계 S24로 진행하고, 현재의 모터 스테이지(Mstg)가 이전의 모터 스테이지(Mstg1)로서 갱신 등록되는 동시에, 현재의 모터 스테이지(Mstg)가 「2」로 설정된다. 상기 출력 레벨의 조합이 [H:L:L]이면 단계 S25로 진행하고, 현재의 모터 스테이지(Mst9)가 이전의 모터 스테이지(Mstg1)로서 갱신 등록되는 동시에, 현재의 모터 스테이지(Mstg)가 「3」으로 설정된다.
계속하여, 상기 모터 스테이지(Mstg)의 판별 결과에 따라 엔진의 정역 회전을 판별하는 「정역 회전 판별 처리」의 순서를 도 7의 흐름 챠트를 참조하여 설명한다.
단계 S31에서는 현재의 모터 스테이지(Mstg)가 참조되며, 이것이 「5」이하 가 아니면 단계 S45로 진행하여 스테이지 에러 판정이 이루어진다. 모터 스테이지(Mstg)가 「5」 이하이면 단계 S32로 진행하고, 현재의 모터 스테이지(Mstg)가 이전의 모터 스테이지(Mstg1)와 비교된다. Mstg > Mstg1이면 단계 S33으로 진행하고, 현재의 모터 스테이지(Mstg)가「5」인지 여부가 판정된다. Mstg가「5」이고 단계 S34에서 이전의 모터 스테이지(Mstg1)가 「0」으로 판정되면, 단계 S35에서 「역회전」이라는 판정이 이루어진다
반면, 상기 단계 S33에서 현재의 모터 스테이지(Mstg)가 「5」 이외인 것으로 판정되거나 상기 단계 S34에서 이전의 모터 스테이지(Mstg1)가 「0」 이외인 것으로 판정되면 단계 S36으로 진행한다. 단계 S36에서 이전의 모터 스테이지(Mstg1)의 다음(Mstg1+1)이 현재의 모터 스테이지(Mstg)인 것으로 판정되면, 단계 S37에서「정회전」이라는 판정이 이루어진다. 그 이외이면 단계 S38에서 스테이지 에러 판정이 이루어진다.
한편, 상기 단계 S32에서 Mstg > Mstg1 이외로 판정되면 단계 S40으로 진행하고, 현재의 모터 스테이지(Mstg)가 「0」인지 여부가 판정된다. 모터 스테이지(Mstg)가 「0」이고, 단계 S41에서 이전의 모터 스테이지(Mstg1)가 「5」로 판정되면, 단계 S42에서「정회전」이라는 판정이 이루어진다.
반면, 상기 단계 S40에서 현재의 모터 스테이지(Mstg)가 「0」 이외인 것으로 판정되거나 상기 단계 S41에서 이전의 모터 스테이지(Mstg1)가 「5」 이외인 것으로 판정되면, 단계 S43으로 진행한다. 단계 S43에서 이전의 모터 스테이지(Mstg1)의 이전(Mstgl-1)이 현재의 모터 스테이지(Mstg)라고 판정되면, 단계 S44에 서「역회전」이라는 판정이 이루어진다. 그 이외이면 단계 S45에서 스테이지 에러 판정이 이루어진다.
계속하여, 연료 분사 스테이지(FIstg)를 판별하는 「연료 분사(FI) 스테이지 판별 처리」의 순서를 도 8의 흐름 챠트 및 도 9의 타이밍 챠트를 참조하여 설명한다. 이 「FI 스테이지 판별 처리」는 상기 W상 센서(40W)로부터 출력되는 위상 신호(Sw)의 양 에지에서 시작된다.
단계 S61에서는 상기 엔진의 정역 회전에 관한 판별 결과(Mdir)가 참조되며, 「정회전」의 판정이 이루어지면 단계 S62로 진행한다. 단계 S62에서는 현재의 처리가 W상 신호(Sw)의 상승에 동기하여 시작되었는지 여부가 판정된다. 도 9의 시각(t1)과 같이, W상 신호(Sw)의 상승 타이밍에 동기해 있으면 단계 S63으로 진행하고, PCB 입력이 "H" 레벨인지 여부가 판정된다. 시각(t1)과 같이 PCB 입력이 "L" 레벨이면, 단계 S65로 진행한다.
단계 S65에서는 스테이지 확정 플래그(F_STGOK)가 참조되며, 여기서는 스테이지 확정 이전으로 판정되므로 단계 S66으로 진행한다. 단계 S66에서는 크랭크 기준 위치 확인 플래그(F_PCINIT)가 참조된다. 이 크랭크 기준 위치 확인 플래그(F_ PCINIT)는 상기 W상 신호(Sw)의 상승 타이밍에 PCB 입력이 "H" 레벨이면 단계 S64로 설정되는 플래그로서, 여기서는 확인 이전으로 판정되므로 단계 S67로 진행한다. 단계 S67에서는 연료 분사 스테이지(FIstg)가 「0」으로 설정된다. 그 후에도 시각(t2 ~ t4)에서는 PCB 입력이 "H" 레벨인 기간에 W상 신호(Sw)가 상승하지 않으므로 전술한 바와 같은 처리가 반복된다.
시각(t5)에 있어서, PCB 입력이 "H" 레벨인 기간에 W상 신호(Sw)가 상승하여 이것이 상기 단계 S62, S63에서 검출되면, 단계 S64로 진행하여 상기 크랭크 기준 위치 확인 플래그(F_PCINIT)가 설정되고, 다시 단계 S65, S66을 경유하여 단계 S68로 진행한다. 단계 S68에서는 상기 크랭크 기준 위치 확인 플래그(F_PCINIT)가 리셋된다. 단계 S70에서는 연료 분사 스테이지(FIstg)가 「15」로 설정됨과 동시에, 상기 스테이지 확정 플래그(F_STGOK)가 설정된다.
시각(t6)에서 W상 신호(Sw)의 하강이 검출되면 단계 S62에서 단계 S65로 진행하고, 여기서는 스테이지 확정 플래그(F_STGOK)가 설정되어 있는 것으로 판정되므로 단계 S71로 진행한다. 단계 S71에서는 연료 분사 스테이지(FIstg)가 증가된다. 단계 S72에서는 연료 분사 스테이지(FIstg)가 「24」이상인지 여부가 판정되고, 「24」이상이면 단계 S73에서 연료 분사 스테이지(FIstg)가 「0」으로 복귀된다. 단계 S74에서는 상기 크랭크 기준 위치 확인 플래그(F_PClNIT)가 리셋된다. 단계 S75에서는 「분사 처리」가 실행되어 소정의 타이밍에 연료가 분사되고, 동시에 엔진의 점화 동작이 실행된다.
또, 상기 단계 S61에서 상기 엔진의 회전 방향에 관한 정역 회전의 판별 결과 Mdir이 「역회전」으로 판정되면, 단계 S69로 진행하여 상기 스테이지 확정 플래그(F_STGOK) 및 연료 분사 스테이지(FIstg)를 리셋하고 해당 처리를 종료한다. 즉, 엔진의 역회전이 검출되면 연료 분사가 금지되고, 그 후의 점화 동작도 금지된다.
본 발명에 따르면, 다음과 같은 효과가 달성된다.
(1) 엔진의 역회전 시에 연료 분사 타이밍이 돌아오더라도 연료가 분사되지 않으므로, 다음의 정회전시에 혼합 가스의 농도가 과도해지는 것을 방지할 수 있다.
(2) 엔진의 역회전시에는 연료 분사 밸브가 작동하지 않으므로 배터리의 불필요한 전력 소비를 방지할 수 있다.
(3) 엔진의 역회전시에는 점화 장치가 작동하지 않으므로 배터리의 불필요한 전력 소비를 방지할 수 있다.
(4} 다상 교류 발전기의 여기용으로 이미 설치된 로터 센서의 출력 신호에 따라 엔진의 정역 회전을 판별하므로, 전용 센서를 별도로 배치할 필요가 없어 레이아웃이나 비용면에서 유리해진다.

Claims (3)

  1. 엔진 정지후에 크랭크축을 소정의 위치까지 역회전시켜 다음의 엔진 시동에 대비하는 엔진 시동 제어 장치에 있어서,
    크랭크축이 소정의 각도에 도달하면 연료를 분사하는 연료 분사 장치와,
    상기 연료 분사후의 소정의 타이밍에서 엔진을 점화하는 점화 장치와,
    시동 모터 및 제너레이터로서 기능하는 다상 교류 발전기와,
    상기 다상 교류 발전기의 로터 위치를 검출하여 다상에 대응하는 만큼의 위상 신호를 출력하는 로터 센서와,
    상기 로터 센서의 출력 신호에 따라 엔진의 회전 방향을 판별하는 회전 방향 판별 수단과,
    엔진의 역회전시에 연료 분사를 금지하는 분사 금지 수단
    을 포함하는 것을 특징으로 하는 엔진 시동 제어 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 회전 방향 판별 수단은,
    각 위상의 위상 신호의 조합에 따라 로터의 현재 위치를 제1 내지 제n 스테이지 중 어느 하나로 분류하는 스테이지 판별 수단과,
    상기 로터의 현재 스테이지와 이전 스테이지에 따라 엔진의 회전 방향을 판별하는 정역 회전 판별 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 엔진 시동 제어 장치.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 엔진의 역회전시에 엔진 점화를 금지하는 점화 금지 수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 엔진 시동 제어 장치.
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