JP2007327434A

JP2007327434A - エンジンの制御装置

Info

Publication number: JP2007327434A
Application number: JP2006159839A
Authority: JP
Inventors: Tetsuro Ishida; 哲朗石田; Hideo Nakai; 英夫中井
Original assignee: Mitsubishi Motors Corp
Current assignee: Mitsubishi Motors Corp
Priority date: 2006-06-08
Filing date: 2006-06-08
Publication date: 2007-12-20

Abstract

【課題】高圧燃料ポンプにより高圧にした燃料を燃焼室内に供給するようにしたエンジンを確実に始動することが可能なエンジンの制御装置を提供する。
【解決手段】高圧燃料ポンプにより高圧にした燃料を燃焼室内に供給するようにしたエンジンの制御装置において、始動スイッチ２８が一旦始動位置に操作された後は、高圧燃料ポンプから供給される燃料の圧力が所定圧力以上となり、且つエンジン１の始動が完了するまでスタータモータ１６の作動を継続させる始動制御を実行する。
【選択図】図１

Description

本発明はエンジンの制御装置に関し、特に高圧燃料ポンプにより高圧にした燃料を燃焼室内に供給するようにしたエンジンを始動するための制御装置に関する。

高圧燃料ポンプにより高圧にした燃料を燃焼室内に供給するようにしたエンジンとしては、主に軽油を燃料とするディーゼルエンジンや、ガソリンを燃料としてインジェクタから直接燃焼室内に供給するようにした筒内噴射式ガソリンエンジンなどがある。
このうちディーゼルエンジンでは、排ガス特性の改善の１つの方法として、高圧燃料ポンプによって高圧にした燃料をコモンレールに蓄え、各気筒に設けられたインジェクタに均一に燃料を供給するようにしたコモンレール式ディーゼルエンジンが採用されている。

このコモンレール式ディーゼルエンジンでは、エンジン始動時の完爆時間がコモンレール圧に依存しており、コモンレール圧を高く設定するほど完爆時間が短縮して始動性が向上する傾向にある。また、コモンレール圧を高く設定することにより、インジェクタの噴孔径を小さくすると共に噴孔を複数設けることが可能となり、燃料噴霧の微粒化を促進することができるので、エンジン始動時の燃料の気化を促進して更なる始動性及び排ガス特性の改善が期待できる。

また、筒内噴射式ガソリンエンジンにおいても、高圧燃料ポンプによって高圧にされた燃料がデリバリパイプを介して各インジェクタに供給され、インジェクタから各気筒の燃焼室内に燃料が直接噴射される。このとき燃料圧力を高圧にして燃料の微粒化を促進することにより、ディーゼルエンジンの場合と同様にエンジン始動性及び排ガス特性を改善することが期待される。

ところが、このように高圧燃料ポンプにより燃料を高圧化してから供給するようにしたエンジンにおいて、エンジンが停止している間は高圧燃料ポンプも停止しているため、エンジン運転時に高圧となっていた燃料の圧力はエンジン停止後の時間経過と共に低下していくことになる。このため、再びエンジンを始動したときには、燃料がエンジンの運転に必要な圧力まで上昇するまでに時間がかかり、それまでの間は不十分な圧力の燃料を供給しなければならない。この結果、燃焼室に供給される燃料の微粒化が不十分となって、混合気が燃焼しにくくなり、始動性が低下すると共に排ガス特性も悪化する。また、燃料圧力が低すぎて完爆に至らない場合には、完爆可能な圧力に燃料圧力が上昇するまでエンジンを始動することができない。

このような不具合を解消するため、エンジン始動後の所定期間は燃焼室への燃料の供給を禁止するようにしたエンジンの制御装置が特許文献１によって提案されている。
特許文献１の制御装置では、エンジン始動開始後の所定期間は燃焼室への燃料の供給を禁止しながらエンジンのクランキングを行い、インジェクタに供給される燃料圧力が所定圧力以上になると燃料供給の禁止を解除する。このような制御を行うことにより、エンジン始動時には燃料の圧力が十分上昇してから燃料供給が行われるので、エンジン始動時の始動性及び排ガス特性を改善することができる。
特開平１１−２７０３８５号公報

しかしながら、特許文献１の制御装置では、エンジンの始動性や排ガス特性を向上させるために燃料圧力を高めに設定した場合、エンジンの始動開始後に燃料圧力が所定燃料圧力に達するまでに時間がかかる。このようにエンジンの始動に時間がかかると、運転者はエンジン始動が不能であると誤判断して始動操作をやめてしまうおそれがある。また、このような始動操作を何度も繰り返すことにより、スタータモータに電力を供給するバッテリの充電状態が悪化して過放電となり、バッテリが劣化するおそれがある。

本発明はこのような課題に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、高圧燃料ポンプにより高圧にした燃料を燃焼室内に供給するようにしたエンジンを確実に始動することが可能なエンジンの制御装置を提供することにある。

上記目的を達成するため、本発明のエンジンの制御装置は、高圧燃料ポンプにより高圧にした燃料を燃焼室内に供給するようにしたエンジンの制御装置において、上記エンジンの始動開始を検出する始動開始検出手段と、上記エンジンの始動時に上記エンジンをクランキングするスタータモータと、上記燃料の圧力を検出する燃料圧力検出手段と、上記エンジンが停止しているときに上記始動開始検出手段が上記エンジンの始動開始を検出すると上記スタータモータの作動を開始させ、上記燃料圧力検出手段によって検出された上記燃料の圧力が所定圧力以上となったときに上記エンジンへの燃料の供給を開始すると共に上記エンジンの始動が完了するまで上記スタータモータの作動を継続させる始動制御を実行する制御手段とを備えたことを特徴とする（請求項１）。

このように構成されたエンジンの制御装置によれば、エンジン停止中に始動開始検出手段がエンジンの始動開始を検出すると、スタータモータによるエンジンのクランキングが行われる。そして、高圧燃料ポンプから供給される燃料の圧力が所定圧力となったときにエンジンへの燃料の供給を開始し、エンジンの始動が完了するまでは、始動制御によってスタータモータの作動が継続する。

更に、上記エンジンの制御装置において、上記制御手段は上記始動開始検出手段が上記エンジンの始動開始を検出してから経過した始動経過時間を計測し、上記始動制御において上記エンジンの始動が完了する前に上記始動経過時間が所定時間以上となったときには、上記スタータモータの作動を中止することを特徴とする（請求項２）。
このように構成されたエンジンの制御装置によれば、エンジンの始動が開始されてから経過した始動経過時間が所定時間以上となっても、上記エンジンの始動が完了しないときには、スタータモータの作動が中止される。

また、上記いずれかのエンジンの制御装置において、上記スタータモータに電力を供給するバッテリと、上記バッテリの充電状態を検出する充電状態検出手段とを更に備え、上記制御手段は、上記始動制御において上記エンジンの始動が完了する前に、上記充電状態検出手段によって検出された上記バッテリの充電状態が所定の充電状態より悪化したときには、上記スタータモータの作動を中止することを特徴とする（請求項３）。

このように構成されたエンジンの制御装置によれば、上記始動制御において上記エンジンの始動が完了する前に、スタータモータに電力を供給するバッテリの充電状態が所定の充電状態より悪化したときには、スタータモータの作動が中止される。
更に、上記エンジンの制御装置において、上記エンジンの始動が完了する前に、上記制御手段が上記スタータモータの作動を中止したときには、エンジン始動不能であることを警報する警報手段を更に備えることを特徴とする（請求項４）。

このように構成されたエンジンの制御装置によれば、上記始動制御において上記エンジンの始動が完了する前に、エンジンの始動開始から経過した始動経過時間が指定時間以上となるか、もしくはバッテリの充電状態が所定の充電状態より悪化してスタータモータの作動が中止されると、警報手段がエンジン始動不能であることを警報する。
また、上記いずれかのエンジンの制御装置において、上記エンジンは、クラッチを介して上記エンジンの動力が伝達される変速機を有した車両に搭載され、上記始動開始検出手段は、上記エンジンを始動する際に始動位置に操作される始動スイッチであって、上記変速機の変速位置を検出する変速位置検出手段を更に備え、上記制御手段は、上記始動スイッチが上記始動位置に操作されたときに上記変速位置検出手段によって検出された上記変速機の変速位置が走行用変速段である場合には、上記始動制御を禁止し、上記始動スイッチが上記始動位置にあるときにのみ上記スタータモータを作動させることを特徴とする（請求項５）。

このように構成されたエンジンの制御装置によれば、エンジン運転時にクラッチが接続されている場合にはエンジンの出力がクラッチを介して変速機に伝達される。そして、エンジン停止状態で始動スイッチが始動位置に操作されたときに、変速機の変速位置が走行用変速段にある場合には、上記始動制御が禁止され、始動スイッチが始動位置にあるときにのみスタータモータが作動する。

本発明のエンジンの制御装置によれば、エンジンが停止しているときにエンジンの始動が開始され、スタータモータによるエンジンのクランキングが開始されるとエンジンの始動が完了するまでスタータモータの作動が継続するので、エンジンの始動に時間を要して運転者が始動操作をやめてしまっても、エンジンを確実に始動させることが可能となる。
従って、エンジンがすぐに始動しないことで運転者がエンジン始動不能であると誤判断し、始動操作を繰り返してバッテリの充電状態が悪化するような不具合も防止することができる。

更に、このようにして確実にエンジンを始動することが可能であることから、高圧燃料ポンプから供給される燃料の目標圧力を設定する自由度が増大し、より一層エンジンの始動性や排ガス特性を改善することが可能となる。
また、高圧燃料ポンプから供給される燃料の圧力が所定圧力に達してからエンジンへの燃料の供給が開始されるので、燃料の圧力が十分に上昇していない状態ではエンジンへの燃料の供給によって生じる燃料圧力の低下が防止され、迅速に燃料の圧力を上昇させることが可能となる。

また、請求項２のエンジンの制御装置によれば、上記エンジンの始動が完了する前に、エンジン始動開始後の経過時間である始動経過時間が所定時間以上となったときには、スタータモータの作動が中止される。このようにしてスタータモータの作動を中止することにより、何らかの理由でエンジンの始動が困難となっても、長時間にわたってスタータモータが作動し続けるような事態をなくし、スタータモータが長時間作動することによって生じるバッテリの過放電やスタータモータの破損を防止することができる。

また、請求項３のエンジンの制御装置によれば、上記エンジンの始動が完了する前にバッテリの充電状態が所定の充電状態より悪化したときには、スタータモータの作動が中止される。バッテリの充電状態によっては、スタータモータの作動継続によってバッテリが過放電となって劣化してしまうおそれがあるが、このようにしてスタータモータの作動を中止することにより、スタータモータの作動継続によるバッテリの過放電を防止することができる。

特に外気温度の低下によってバッテリの充電状態が低下しているような場合には、スタータモータの作動によってバッテリの充電状態が更に低下すると、上述のようにして一旦スタータモータの作動が中止されてバッテリの過放電が防止されるが、その後に外気温度が上昇してバッテリの充電状態が回復したときには、再び始動操作を行うことによりエンジンを始動できる可能性が生じる。

また、請求項４のエンジンの制御装置によれば、上記エンジンの始動が完了する前にスタータモータの作動が中止されると、警報手段がエンジン始動不能であることを警報するようにしたので、運転者はエンジンの始動が困難であることを確実且つ容易に認識することができる。
ところで、手動式変速機を搭載した車両などのように、エンジンの出力がクラッチを介して変速機に伝達されるような車両では、踏切などでエンジンストールが発生した場合のように緊急に車両を移動させなければならない場合に、変速機の変速位置を第１速などの走行用変速段とすると共にクラッチを接続し、スタータモータを作動させてスタータモータの駆動力で車両を移動させることがある。

そこで、請求項５のエンジンの制御装置によれば、エンジン停止状態で始動スイッチが始動位置に操作されてエンジンの始動が開始されたときに、変速機の変速位置が走行用変速段にある場合には、上記始動制御が禁止され、始動スイッチが始動位置にあるときにのみスタータモータが作動する。このようにスタータモータを作動させることにより、車両を緊急移動させる必要が生じたときに、運転者の意図に応じて迅速にスタータモータを作動及び停止させることが可能となる。

また、このようにして車両の緊急移動を行う際には、クラッチの接続状態を調整することにより車両の移動をより一層容易且つ適切に行うことができる。
更に、上記緊急移動を要する場合以外でも、運転者が変速機の変速位置を走行用変速段とすると共にクラッチを接続した状態でエンジンの始動を行った場合には、スタータモータの作動に伴って車両が移動する。しかし、始動スイッチを始動位置以外の位置とすることによりスタータモータは直ちに作動を停止するので、このような車両の移動を最小限に抑えることができる。

以下、図面に基づき本発明の実施形態について説明する。
図１は、本発明の一実施形態に係るエンジンの制御装置の全体構成図である。エンジン１は車両に搭載された４気筒のディーゼルエンジンであって、各気筒にはコモンレール２から供給された燃料を燃焼室内に噴射する電磁式のインジェクタ４が設けられている。
コモンレール２には図示しない高圧燃料ポンプで高圧にされた燃料が供給されるようになっており、高圧燃料ポンプはエンジン１から動力が伝達されることによって作動する。また、コモンレール２にはコモンレール２内の燃料の圧力、即ち高圧燃料ポンプから供給される燃料の圧力を検出する燃料圧力センサ（燃料圧力検出手段）６が設けられている。

なお、高圧燃料ポンプの構造及びエンジン１による高圧燃料ポンプの駆動構造は従来から公知の構成であるので、ここでは説明を省略する。
エンジン１から出力された駆動力は、運転者の操作に応じて断接可能なクラッチ８を介して手動式の変速機１０に伝達され、運転者が選択した走行用変速段によって変速された後に図示しない駆動輪に伝達されるようになっている。また、クラッチ８にはクラッチ８の断接状態を検出するクラッチセンサ（クラッチ状態検出手段）１２が設けられ、変速機１０には変速機１０の変速位置を検出する変速位置センサ（変速位置検出手段）１４が設けられている。

エンジン１には、エンジン１の始動時にエンジン１をクランキングするスタータモータ１６が設けられている。このスタータモータ１６は、スタータリレー１８を介してバッテリ２０の電力が供給されることにより作動し、作動時にはエンジン１の回転軸に連結してその駆動力によりエンジン１をクランキングし、停止時にはエンジン１の回転軸から切り離されるようになっている。また、バッテリ２０にはバッテリ２０の充電状態としてバッテリ２０の電圧を検出するバッテリ電圧センサ（充電状態検出手段）２２が設けられている。

ＥＣＵ（制御手段）２４は、エンジン１の始動及び停止や運転に必要な燃料噴射制御や点火時期制御などの制御をはじめ、エンジン１の総合的な制御を行うための制御装置であり、ＣＰＵ、メモリ、タイマカウンタなどから構成され、様々な制御量の演算を行うと共に、その制御量に基づき各種デバイスの制御を行っている。
ＥＣＵ２４の入力側には、各種制御に必要な情報を収集するため、上述した燃料圧力センサ６、クラッチセンサ１２、変速位置センサ１４及びバッテリ電圧センサ２２のほか、エンジン１のクランク角の変化に基づきエンジン１の回転数を検出するクランク角センサ２６などの各種センサ類や、エンジン１の始動開始時などに運転者によって操作される始動スイッチ（始動開始検出手段）２８が接続されており、出力側には演算した制御量に基づき制御が行われる各気筒のインジェクタ４やスタータリレー１８のほか、後述する警報表示のための警告灯３０などの各種デバイス類が接続されている。

始動スイッチ２８は、バッテリ２０からＥＣＵ２４などの各種デバイス類への電力供給を遮断してエンジン１を停止状態とするためのオフ位置、上記電力供給を行うためのオン位置、及びエンジン１を始動するための始動位置の３つの位置に切り換え可能である。また、運転者が始動スイッチ２８をオン位置から始動位置に操作した後に手を離すと、始動スイッチ２８は自動的にオン位置に戻るようになっている。

このように構成された本実施形態の制御装置において、始動スイッチ２８がオン位置に操作されると、バッテリ２０からＥＣＵ２４などの各種デバイス類への電力供給が開始され、ＥＣＵ２４はエンジン１を始動するための始動制御を開始する。この始動制御は図２のフローチャートに従い、所定の制御周期で実行される。
始動制御が開始されると、ステップＳ１０１で始動モードフラグＦ１の値が１であるか否かを判定する。この始動モードフラグは、始動スイッチ２８が始動位置に操作されてエンジン１を始動する始動モードに移行したことを、その値が１であることによって示すものであり、初期値は０となっている。

従って、始動制御が開始されて最初の制御周期では始動モードフラグの値が１でないことから、処理はステップＳ１０２に進み、始動スイッチ２８が始動位置となったか否かを判定する。始動スイッチ２８が始動位置に操作されずにオン位置のままである場合には今回の制御周期を終了し、次の制御周期で再びステップＳ１０１を経た後ステップＳ１０２に進んで始動スイッチ２８が始動位置に操作されたか否かを判定する。

従って、始動スイッチ２８がオン位置とされて始動制御が開始されると、始動スイッチが始動位置に操作されるまではステップＳ１０２及びＳ１０２の処理が繰り返され、始動スイッチ２８が始動位置となったか否かを繰り返し判定する。
そして、始動スイッチ２８が始動位置に操作されると、処理はステップＳ１０２からステップＳ１０３に進む。ステップＳ１０３では、スタータリレー１８をオンさせることによってバッテリ２０からスタータモータ１６に電力が供給され、スタータモータ１６が作動を開始してエンジン１をクランキングする。なお、スタータモータ１６の作動は、このスタータリレー１８が始動制御における処理によってオフとされるまで継続する。

次のステップＳ１０４では、始動スイッチ２８が始動位置に操作されたことから始動モードに移行したものとして始動フラグＦ１の値を１とし、次のステップＳ１０５に進む。
ステップＳ１０５では、変速位置センサ１４の検出出力に基づき、変速機１０の変速位置がニュートラルであるか否かを判定する。そして変速機１０の変速位置がニュートラルである場合にはステップＳ１０６に進み、エンジン１を自動的に始動するための自動始動制御を行う。一方、変速機１０の変速位置がニュートラル以外の位置、即ち走行用変速段に操作されている場合にはステップＳ１０７に進む。

処置がステップＳ１０７に進んだ場合には、クラッチセンサ１２の検出出力に基づき、クラッチ８が接続されているか否かを判定する。そしてクラッチ８が接続されていない場合にはステップＳ１０６に進み、クラッチ８が接続されている場合にはステップＳ１０８に進む。
従って、変速機１０の変速位置がニュートラルであるか、もしくはクラッチ８が接続されていない場合には、処理がステップＳ１０６に進んで自動始動制御が行われる。ステップＳ１０６における自動始動制御は、始動スイッチ２８が始動位置からオン位置に戻った後も引き続きスタータモータ１６を作動させてエンジン１の始動を完了するための制御であって、図３に示すフローチャートに従って実行される。

即ち、まずステップＳ２０１でタイマフラグＦ２の値が１であるか否かを判定する。このタイマフラグＦ２は、後述するタイマＴＭ１が時間のカウントを開始していることを値が１であることによって示すものであり、ここではまだタイマＴＭ１が時間のカウントを行っていないため値が０となっている。
従って、処理はステップＳ２０１からステップＳ２０２に進んでタイマＴＭ１の時間カウントを開始させ、次のステップＳ２０３でタイマフラグＦ２の値を１とする。このタイマＴＭ１は始動スイッチ２８が始動位置に操作されてエンジン１の始動が開始されてから経過した時間ｔ１を計測するものである。

次に処理がステップＳ２０４に進むと、タイマＴＭ１がカウントした時間ｔ１が所定時間ｔａ以上となったか否かを判定する。この所定時間ｔａは、スタータモータ１６を継続して作動させた場合に、バッテリ２０が過放電となったりスタータモータ１６が破損したりすることのない時間に基づき、エンジン１の始動に要する時間として適正な時間（例えば１０秒）が設定されている。時間ｔ１が所定時間ｔａに達していない場合には、処理はステップＳ２０５に進む。

ステップＳ２０５では、バッテリ電圧センサ２２が検出したバッテリ２０の電圧Ｖｂａｔｔが所定電圧Ｖａ未満であるか否かを判定する。この所定電圧Ｖａはバッテリ２０の充電状態を判定するための基準値であって、バッテリ２０の放電が進み、これ以上バッテリ２０の電圧が低下するとバッテリ２０が過放電となって劣化してしまう下限電圧を予め実験等によって求め、この下限電圧に基づいて設定されている。従ってステップＳ２０５では、バッテリ２０の電圧Ｖｂａｔｔが所定電圧Ｖａ未満であるか否かを判定することにより、バッテリ２０の充電状態が所定の充電状態より悪化したか否かを判定している。

ステップＳ２０５において、バッテリ２０の電圧Ｖｂａｔｔが所定電圧Ｖａ以上であってバッテリ２０が所定の充電状態より悪化していないと判定した場合には、ステップＳ２０６に進み、燃料圧力センサ６の検出出力に基づき、高圧燃料ポンプからコモンレール２に供給される燃料の圧力Ｐが所定圧力Ｐａ以上であるか否かを判定する。この所定圧力Ｐａは、エンジン１を始動したときに適正な完爆時間で且つ適正な排ガス特性を維持しながらエンジン１を始動可能な燃料の圧力（例えば４０ＭＰａ）に対応するものであって、予め実験等で求められて設定されている。

エンジン１の運転中は、高圧燃料ポンプの作動により燃料の圧力が所定圧力Ｐａ以上に維持されているが、エンジン１が停止されると高圧燃料ポンプも作動を停止するため、コモンレール２内の燃料の圧力は次第に低下していく。そして、エンジン１を再び始動する際には前述のようにステップＳ１０３でスタータモータ１６の作動が開始され、エンジン１がクランキングされることによって高圧燃料ポンプが作動するものの、エンジン１の停止に伴う燃料圧力の低下により、燃料の圧力Ｐが所定圧力Ｐａに達していない状態でエンジン１の燃焼室内に燃料を供給した場合には、完爆に至らずにエンジン１の始動ができなかったり、完爆時間が長くなると共に燃料の燃焼が不安定となって排ガス特性が悪化したりする。

そこで、自動始動制御ではステップＳ２０６で燃料の圧力Ｐが所定圧力Ｐａに達していないと判定した場合には、ステップＳ２０７に進んで各燃焼室への燃料噴射を禁止し、その制御周期における自動始動制御を終える。従って、この場合にはその制御周期における始動制御も終了し、次の制御周期で再び図２のステップＳ１０１から処理が行われる。
このように、エンジン１を始動する際に、高圧燃料ポンプからコモンレール２に供給される燃料の圧力Ｐが所定圧力Ｐａに達していない場合には各燃焼室への燃料噴射が禁止されるので、燃料噴射に伴う燃料圧力の低下が生じることはない。従って、スタータモータ１６がエンジン１をクランキングすることにより作動する高圧燃料ポンプで、燃料の圧力を迅速に上昇させることが可能となる。

次の制御周期では、図２のステップＳ１０１の判定が行われると、始動モードフラグＦ１の値は既に１となっているため、処理は直接ステップＳ１０５に進むようになる。そして、ステップＳ１０５及びステップＳ１０７において、前述のようにして変速機１０の変速位置がニュートラルであるか、もしくはクラッチ８が接続されていないと判定した場合には、処理がステップＳ１０６に進んで引き続き自動始動制御が行われる。

このときの自動始動制御では、既にタイマフラグＦ２の値が１となっていることから、処理は図３のステップＳ２０１から直接ステップＳ２０４に進む。
前述したように、タイマＴＭ１がカウントした時間、即ちエンジン１の始動開始後の時間ｔ１が所定時間ｔａに達しておらず（ステップＳ２０４）、バッテリ２０の電圧Ｖｂａｔｔが所定電圧Ｖａ以上であってバッテリ２０が所定の充電状態より悪化しておらず（ステップＳ２０５）、コモンレール２内の燃料の圧力Ｐが所定圧力Ｐａに達していない（ステップＳ２０６）場合には、引き続きステップＳ２０７の処理により燃焼室への燃料噴射が禁止される。

このとき、スタータリレー１８は始動スイッチ２８が始動位置に操作された際の最初の制御周期においてオンとなったままであるため、スタータモータ１６はバッテリ２０から引き続き電力が供給されることによって作動を継続している。即ち、始動スイッチ２８が一旦始動位置に操作された後にオン位置に戻ったとしても、スタータモータ１６は作動を継続し、スタータモータ１６によるエンジン１のクランキングによって高圧燃料ポンプがコモンレール２内の燃料の圧力を上昇させていく。

このようにして制御周期毎に始動制御が繰り返されることによりコモンレール２内の燃料の圧力Ｐが上昇し、ステップＳ２０６で燃料の圧力Ｐが所定圧力Ｐａ以上になったと判定すると、処理はステップＳ２０８に進む。
ステップＳ２０８では、各燃焼室への燃料噴射を許可し、所定の燃料噴射時期で各インジェクタ４から各燃焼室に燃料噴射が行われる。エンジン１はスタータモータ１６の作動によって引き続きクランキングされており、噴射された燃料によって形成される混合気が燃焼室内で圧縮されて着火し燃焼することによりエンジン１が始動する。

次のステップＳ２０９では、クランク角センサ２６の検出出力に基づき得られたエンジン１の回転数Ｎｅが所定回転数Ｎｅａに達したか否かを判定する。この所定回転数Ｎｅａは、エンジン１の始動が完了したことを判定するための基準となる回転数であって、エンジン１のアイドル回転数となっている。ステップＳ２０８での燃料噴射開始によりエンジン１が運転を開始した直後で、エンジン１の回転数Ｎｅが所定回転数Ｎｅａに達していない場合には、その制御周期を一旦終えて次の制御周期のステップＳ２０９で再びエンジン１の回転数Ｎｅが所定回転数Ｎｅａに達したか否かを判定する。

そして、エンジン１の回転数Ｎｅが上昇し、所定回転数Ｎｅａに達してエンジン１の始動が完了したとステップＳ２０９で判定すると、処理はステップＳ２１０に進んでスタータリレー１８をオフさせる。ステータリレー１８がオフすることにより、バッテリ２０からスタータモータ１６への電力供給が遮断され、スタータモータ１６が停止してエンジン１のクランキングを終了する。

次にステップＳ２１１に進んでタイマＴＭ１をリセットしてタイマＴＭ１による時間のカウントを停止させ、次のステップＳ２１２で始動モードフラグＦ１及びタイマフラグＦ２の値をいずれも０として、その制御周期を終了する。
次の制御周期では、始動モードフラグＦ１の値が０となっているため、再びステップＳ１０１からステップＳ１０２に処理が進むようになるが、エンジン１は既に始動していることから始動スイッチ２８が始動位置に操作されることはなく、ステップＳ１０２に始動スイッチ２８が始動位置にないと判定してその制御周期を終える。

以上のように、始動スイッチ２８が一旦始動位置に操作されてエンジン１の始動が開始されると、スタータモータ１６は高圧燃料ポンプから供給される燃料の圧力Ｐが所定圧力Ｐａ以上となってエンジン１の始動が完了するまで作動を継続するので、エンジン１の始動に時間を要したために運転者が始動スイッチ２８から手を離して始動操作をやめ、始動スイッチ２８がオン位置に戻ったとしても、確実にエンジン１を始動することができる。

従って、エンジン１がすぐに始動しないことから運転者がエンジン１を始動不能であると誤判断し、始動操作を繰り返してバッテリ２０の充電状態が悪化するような不具合も防止することができる。
更に、燃料圧力に応じてエンジン１の完爆時間が変動し、始動に要する時間も変動するが、このようにして確実にエンジン１を始動することが可能であることから、燃料圧力を高めに設定することも可能となる。この結果、高圧燃料ポンプから供給される燃料の目標圧力を設定する自由度が増大し、より一層エンジン１の始動性や排ガス特性を改善することが可能となる。

ところで、上述した自動始動制御におけるステップＳ２０６でコモンレール２内の燃料の圧力Ｐが所定圧力Ｐａに達していないと判定した場合や、ステップＳ２０９でエンジン１の回転数Ｎｅが所定回転数Ｎｅａに達していないと判定した場合には、タイマＴＭ１が時間のカウントを継続している。
従って、コモンレール２内の燃料の圧力Ｐが所定圧力Ｐａに達し、且つエンジン１の回転数Ｎｅが所定回転数Ｎｅａに達してエンジン１の始動が完了する前に、ステップＳ２０４でタイマＴＭ１がカウントした時間、即ちエンジン１の始動開始から経過した時間ｔ１が所定時間ｔａ以上になったと判定した場合には、処理がステップＳ２１３に進んで警告灯（警報手段）３０を点灯させる。そしてステップＳ２１０に進み、スタータリレー１８をオフさせることによりバッテリ２０からスタータモータ１６への電力供給を遮断してスタータモータ１６の作動を中止し、ステップＳ２１１でタイマＴＭ１をリセットすると共にステップＳ２１２で始動モードフラグＦ１及びタイマフラグＦ２の値を０として、その制御周期を終了する。

従って、高圧燃料ポンプに故障が生じるなど何らかの理由により高圧燃料ポンプから供給される燃料の圧力Ｐが適正に上昇しない場合や、エンジン１の始動を完了することができない場合などで、エンジン１の始動を開始してから経過した時間ｔ１が所定時間ｔａに達すると、スタータモータ１６の作動が中止される。
このようにしてスタータモータ１６の作動を中止することにより、何らかの理由でエンジン１の始動が困難となっても、スタータモータ１６が長時間にわたって作動し続けるようなことがなくなり、スタータモータ１６が長時間作動することによって生じるバッテリ２０の過放電やスタータモータ１６の破損を防止することができる。

更に、こうしてスタータモータ１６の作動を中止した場合には、警告灯３０を点灯させることにより、エンジン１が始動不能であることを警報するようにしたので、運転者はエンジン１の始動が困難であることを確実且つ容易に認識することができる。
また、コモンレール２内の燃料の圧力Ｐが所定圧力Ｐａに達し、且つエンジン１の回転数Ｎｅが所定回転数Ｎｅａに達してエンジン１の始動が完了する前に、自動始動制御のステップＳ２０６でバッテリ２０の電圧Ｖｂａｔｔが所定電圧Ｖａ未満となったと判定した場合にも、同様にステップＳ２１３に進んで警告灯３０を点灯させた後、ステップＳ２１０でスタータリレー１８をオフさせることによりバッテリ２０からスタータモータ１６への電力供給を遮断してスタータモータ１６の作動を中止し、ステップＳ２１１でタイマＴＭ１をリセットすると共にステップＳ２１２で始動モードフラグＦ１及びタイマフラグＦ２の値を０として、その制御周期を終了する。

ステップＳ２０４で用いられる所定時間ｔａはバッテリ２０の充電状態が予め想定した状態にあることを前提として設定されている。ところが、外気温度が想定より大きく低下した場合や、何らかの理由によりバッテリ２０の充電状態が上記想定状態より低下してしまったような場合には、スタータモータ１６の作動時間が所定時間ｔａに達する前にバッテリ２０が過放電となってしまう可能性がある。

そこで、ステップＳ２０５でバッテリ２０の電圧Ｖｂａｔｔが所定電圧Ｖａ未満となったと判定した場合には、バッテリ２０の充電状態が所定の充電状態より悪化したものとしてスタータモータ１６の作動を中止すると共に、警告灯３０によってエンジン１が始動不能であることを警報する。
このようにしてスタータモータ１６の作動を中止することにより、何らかの理由によってバッテリ２０の充電状態が所定の充電状態より悪化した場合にも、スタータモータ１６の作動継続によるバッテリ２０の過放電を防止することができる。

特に外気温度の低下によってバッテリ２０の充電状態が低下しているような場合には、スタータモータ１６の作動によってバッテリ２０の充電状態が更に低下すると、上述のようにして一旦スタータモータ１６の作動が中止されてバッテリ２０の過放電が防止されるが、その後に外気温度が上昇してバッテリ２０の充電状態が回復したときには、再び始動操作を行うことによりエンジン１を始動できる可能性が生じる。

以上のように、始動スイッチ２８が始動位置に操作されたときに変速機１０の変速位置がニュートラルであるか、或いはクラッチが接断されている場合には、図２のステップＳ１０６による自動始動制御が実行されてエンジン１の始動が行われる。一方、ステップＳ１０５で変速機１０の変速位置がニュートラルではない、即ちいずれかの走行用変速段が選択されていると判定した場合で、且つステップＳ１０７でクラッチ８が接続されていると判定した場合には、処理がステップＳ１０８に進む。

ステップＳ１０８では各インジェクタ４による各燃焼室への燃料噴射を禁止し、次のステップＳ１０９では始動スイッチ２８が始動位置にあるか否かを判定する。そして、ステップＳ１０９で始動スイッチ２８が始動位置にあると判定した場合にはその制御周期を終了し、次の制御周期で再びステップＳ１０１からステップＳ１０５及びステップＳ１０７を経てステップＳ１０８に進み、引き続き燃料噴射を禁止した後、ステップＳ１０９で始動スイッチ２８が始動位置にあるか否かを判定する。

従って、変速機１０でいずれかの走行用変速段が選択され、且つクラッチ８が接続されている場合には、始動スイッチ２８を始動位置に維持している限り、スタータリレー１８のオン状態が維持され、バッテリ２０からスタータモータ１６に電力が供給されてスタータモータ１６が作動を継続する。このとき、ステップＳ１０８で燃料噴射を禁止しているので、エンジン１が始動することはなく、スタータモータ１６がエンジン１をクランキングすることにより、スタータモータ１６の駆動力がエンジン１、クラッチ８及び変速機１０を介して駆動輪に伝達され、車両が移動する。

一方、ステップＳ１０９で始動スイッチ２８が始動位置にないと判定した場合には、ステップＳ１１０に進んでスタータリレー１８をオフすることにより、バッテリ２０からスタータモータ１６への電力供給を遮断してスタータモータ１６の作動を中止し、次のステップＳ１１１で始動モードフラグＦ１の値を０としてその制御周期を終了する。
従って、変速機１０でいずれかの走行用変速段が選択され、且つクラッチ８が接続されている場合には、始動スイッチ２８を始動位置に維持している間だけ、スタータモータ１６を作動させ、その駆動力によって車両を移動させることが可能となる。即ち、例えば踏切を走行中にエンジンストールが発生した場合のように緊急に車両を移動させなければならない場合に、変速機１０の変速位置を第１速などの走行用変速段とすると共にクラッチ８を接続し、始動スイッチ２８を適宜始動位置とすることにより、スタータモータ１６の駆動力で車両を移動させることが可能となる。

なお、この場合に一旦始動スイッチ２８をオン位置に戻すと、上述のようにステップＳ１１１で始動モードフラグＦ１の値が０となるが、次の制御周期ではステップＳ１０１からステップＳ１０２に進んで始動スイッチ２８が始動位置にあるか否かを判定し、始動スイッチ２８が始動位置にあればステップＳ１０３で再びスタータリレー１８がオンされるので、再び始動スイッチ２８の操作によって車両を緊急移動させることが可能となる。

また、緊急移動を要する場合以外でも、運転者が変速機１０の変速位置を走行用変速段とすると共にクラッチ８を接続した状態でエンジン１の始動を行った場合には、スタータモータ１６の作動に伴って車両が移動する。しかし、始動スイッチ２８を始動位置以外の位置とすることによりスタータモータ１６は直ちに作動を停止するので、このような車両の移動を最小限に抑えることができる。

更に、変速機１０の変速位置が走行用変速段となっていることを運転者が認識し、クラッチ８を切断した上で始動スイッチ２８を始動位置とした場合には、前述のようにしてステップＳ１０７からステップＳ１０６に進んで自動始動制御が行われるので、エンジン１を確実に始動することができる。
以上で本発明の一実施形態に係るエンジンの制御装置についての説明を終えるが、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。

例えば、上記実施形態では変速機１０を手動式変速機としたが、自動変速機を搭載した車両においても本発明のエンジンの制御装置を適用することが可能である。このような車両においては、変速機１０が自動変速機となるほかにクラッチ８に代えてトルクコンバータが用いられる。従って、上記実施形態の始動制御のうち、ステップＳ１０５及びステップＳ１０７からＳ１１１までが不要となる。

上記実施形態の変形例として、このように自動変速機を搭載した車両に適用される始動制御のフローチャートを図４に示す。この場合の始動制御も、上記実施形態と同様に始動スイッチ２８がオン位置とされることによって開始され、所定の制御周期で切り返し実行される。なお、上記実施形態の始動制御と同じ処理を行うステップは同一の符号で示されている。また、始動制御を行うための構成は、図１において変速機１０が自動変速機となると共にクラッチ８がトルクコンバータとなる以外は上記実施形態と同一であって、上記実施形態と同一の部材は同一の符号を用いて説明する。更に、始動制御における処理の流れも、変速機１０の変速位置の判定及びクラッチ８の断接状態の判定と、これら判定に伴う処理がないだけで、そのほかの処理は上記実施形態と同様である。

従って、上記実施形態と同様に、始動制御が開始されると始動スイッチ２８が始動位置とされてエンジン１の始動が開始されるまで、制御周期毎にステップＳ１０１及びステップＳ１０２の処理が繰り返されて、始動スイッチ２８が始動位置となったか否かを判定する。
そして、始動スイッチ２８が始動位置とされてエンジン１の始動が開始されると、処理はステップＳ１０３に進んでスタータリレー１８がオンとされ、バッテリ２０からスタータモータ１６に電力が供給されてスタータモータ１６が作動を開始し、エンジン１をクランキングする。

次にステップＳ１０４に進んで始動モードフラグＦ１の値を１とした後、ステップＳ１０６で上記実施形態と同様に自動始動制御を行い、今回の制御周期を終了する。
次の制御周期以降では、ステップＳ１０１から直接ステップＳ１０６に進んで、制御周期毎に自動始動制御が繰り返されことにより、前述したようにスタータモータ１６がエンジン１をクランキングすることによって高圧燃料ポンプが燃料の圧力を上昇させる。そして、高圧燃料ポンプから供給される燃料の圧力Ｐが所定圧力Ｐａ以上となると、各インジェクタ４から各燃焼室に燃料が噴射されてエンジン１が運転を開始する。そして、エンジン１の回転数Ｎｅが所定回転数Ｎｅａに達するとエンジン１の始動が完了したものとしてスタータモータ１６の作動が中止される。

このようにして、始動スイッチ２８が一旦始動位置とされると高圧燃料ポンプから供給される燃料の圧力Ｐが所定圧力Ｐａ以上となってエンジン１の始動が完了するまでスタータモータ１６の作動が継続するので、エンジン１を確実に始動することができ、上記実施形態と同様の効果を得ることができる。
また、高圧燃料ポンプに故障が生じるなど何らかの理由により高圧燃料ポンプから供給される燃料の圧力Ｐが適正に上昇しない場合や、エンジン１の始動を完了することができない場合などのように、コモンレール２内の燃料の圧力Ｐが所定圧力Ｐａに達してエンジン１の始動が完了する前に、エンジン１の始動を開始してから経過した時間ｔ１が所定時間ｔａに達すると、スタータモータ１６の作動が中止され、警告灯によりエンジン１の始動が不能であることを警報する。

従って、何らかの理由によってエンジン１の始動が困難であるような場合に、スタータモータ１６の作動が継続してバッテリ２０が過放電となったりスタータモータ１６が破損したりするような事態を防止し、運転者はエンジン１が始動不能であることを確実且つ容易に認識することができる。
また、コモンレール２内の燃料の圧力Ｐが所定圧力Ｐａに達してエンジン１の始動が完了する前に、バッテリ２０の充電状態が所定の充電状態より悪化し、バッテリ２０の電圧Ｖｂａｔｔが所定電圧Ｖａ未満となったと判定した場合にも、スタータモータ１６の作動が中止され、警告灯によりエンジン１の始動が不能であることを警報する。

このようにしてスタータモータ１６の作動を中止することにより、何らかの理由によってバッテリ２０の充電状態が所定の充電状態より悪化した場合にも、スタータモータ１６の作動継続によるバッテリ２０の過放電を防止することができる。
特に外気温度の低下によってバッテリ２０の充電状態が低下しているような場合には、スタータモータ１６の作動によってバッテリ２０の充電状態が更に低下すると、上述のようにして一旦スタータモータ１６の作動が中止されてバッテリ２０の過放電が防止されるが、その後に外気温度が上昇してバッテリ２０の充電状態が回復したときには、再び始動操作を行うことによりエンジン１を始動できる可能性が生じる。

更に、この場合にも警告灯３０の点灯によって、運転者はエンジン１が始動不能であることを確実且つ容易に認識することができる。
以上で上記実施形態の変形例として自動変速機を搭載した場合の始動制御についての説明を終了する。
なお、上記実施形態及び変形例では、バッテリ２０の電圧Ｖｂａｔｔが所定電圧Ｖａ未満となったことをもって、バッテリ２０の充電状態が所定の充電状態より悪化したことを判定するようにしたが、バッテリ２０の充電状態の判定はこれに限られるものではない。例えば、バッテリ２０の充電率を公知の方法によって検出し、この充電率が所定充電率より低下したときに、バッテリ２０の充電状態が所定の充電状態より悪化したことを判定するようにしても良い。

また、上記実施形態及び変形例ではエンジン１をディーゼルエンジンとしたが、エンジン１の種類、気筒数、形式などはこれに限られるものではなく、例えばガソリンを燃料とする筒内噴射型エンジンのように、高圧燃料ポンプによって高圧とされた燃料を燃焼室に供給するようなエンジンであれば同様の効果を得ることができる。
更に、上記実施形態及び変形例では、警告灯３０の点灯によりエンジン１の始動が不能であることを警報するようにしたが、警報の方法はこれに限られるものではなく、音声を用いたり表示と音声とを組み合わせたりしても良い。

また、上記実施形態及び変形例では、始動スイッチ２８が始動位置に操作されることによりエンジン１の始動開始を検出するようにしたが、エンジン１の始動開始を検出する方法はこれに限られるものではない。例えば、スタータリレー１８の作動状態を検出し、スタータリレー１８がスタータモータ１６への電力の供給を開始したときにエンジン１の始動開始であると検出するようにしても良い。

更に、上記実施形態では変速機１０の変速位置が走行用変速段となっているだけではなくクラッチ８が接続されているときに、自動始動制御を行わずに始動スイッチ２８が始動位置となっている間だけスタータモータ１６を作動させるようにしたが、クラッチ８の接続状態にかかわらず、変速機１０の変速位置が走行用変速段となっているときには自動始動制御を行わずに始動スイッチ２８が始動位置となっている間だけスタータモータ１６を作動させるようにしても良い。このようにした場合には、クラッチ８の接続状態を半クラッチとしながら車両を緊急移動させることが可能となり、より一層容易に運転者の意志に応じた緊急移動が可能となる。

本発明の一実施形態に係るエンジンの制御装置の全体構成図である。図１の制御装置で行われる始動制御のフローチャートである。図２の始動制御における自動始動制御のフローチャートである。図１の実施形態の変形例で行われる始動制御のフローチャートである。

符号の説明

１エンジン
６燃料圧力センサ（燃料圧力検出手段）
８クラッチ
１０変速機
１２クラッチセンサ（クラッチ状態検出手段）
１４変速位置センサ（変速位置検出手段）
１６スタータモータ
２０バッテリ
２２バッテリ電圧センサ（充電状態検出手段）
２４ＥＣＵ（制御手段）
２８始動スイッチ（始動開始検出手段）
３０警告灯（警報手段）

Claims

高圧燃料ポンプにより高圧にした燃料を燃焼室内に供給するようにしたエンジンの制御装置において、
上記エンジンの始動開始を検出する始動開始検出手段と、
上記エンジンの始動時に上記エンジンをクランキングするスタータモータと、
上記燃料の圧力を検出する燃料圧力検出手段と、
上記エンジンが停止しているときに上記始動開始検出手段が上記エンジンの始動開始を検出すると上記スタータモータの作動を開始させ、上記燃料圧力検出手段によって検出された上記燃料の圧力が所定圧力以上となったときに上記エンジンへの燃料の供給を開始すると共に上記エンジンの始動が完了するまで上記スタータモータの作動を継続させる始動制御を実行する制御手段と
を備えたことを特徴とするエンジンの制御装置。
上記制御手段は上記始動開始検出手段が上記エンジンの始動開始を検出してから経過した始動経過時間を計測し、上記始動制御において上記エンジンの始動が完了する前に上記始動経過時間が所定時間以上となったときには、上記スタータモータの作動を中止することを特徴とする請求項１に記載のエンジンの制御装置。
上記スタータモータに電力を供給するバッテリと、
上記バッテリの充電状態を検出する充電状態検出手段とを更に備え、
上記制御手段は、上記始動制御において上記エンジンの始動が完了する前に、上記充電状態検出手段によって検出された上記バッテリの充電状態が所定の充電状態より悪化したときには、上記スタータモータの作動を中止することを特徴とする請求項１または２に記載のエンジンの制御装置。
上記始動制御において上記エンジンの始動が完了する前に、上記制御手段が上記スタータモータの作動を中止したときには、エンジン始動不能であることを警報する警報手段を更に備えることを特徴とする請求項２または３に記載のエンジンの制御装置。
上記エンジンは、クラッチを介して上記エンジンの動力が伝達される変速機を有した車両に搭載され、
上記始動開始検出手段は、上記エンジンを始動する際に始動位置に操作される始動スイッチであって、
上記変速機の変速位置を検出する変速位置検出手段を更に備え、
上記制御手段は、上記始動スイッチが上記始動位置に操作されたときに上記変速位置検出手段によって検出された上記変速機の変速位置が走行用変速段である場合には、上記始動制御を禁止し、上記始動スイッチが上記始動位置にあるときにのみ上記スタータモータを作動させることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載のエンジンの制御装置。