内燃機関の始動制御装置
【課題】エタノール濃度に関わらず良好な始動性を得ることができる内燃機関の始動制御装置を提供する。
【解決手段】ガソリンとエタノールとの混合燃料によってエンジン２０を運転すると共に、モータ６８によって吸入空気量を調整するスロットルバルブ６９を駆動するようにした内燃機関の始動制御装置において、モータ６８および燃料噴射装置６６を制御する制御部３８と、混合燃料のエタノール混合比率としてのエタノール濃度Ｃを検知するエタノール濃度センサ６１と、燃料噴射を禁止したままクランキングを行う空クランキング制御を実行する回数Ｎを少なくともエタノール濃度Ｃに基づいて導出する空クランキング回数設定部５１とを具備する。制御部３８は、エンジン２０の始動時に、スロットルバルブ６９を予め定められた所定開度θ１に駆動すると共に、空クランキング制御を導出された回数Ｎだけ実行する。
【解決手段】ガソリンとエタノールとの混合燃料によってエンジン２０を運転すると共に、モータ６８によって吸入空気量を調整するスロットルバルブ６９を駆動するようにした内燃機関の始動制御装置において、モータ６８および燃料噴射装置６６を制御する制御部３８と、混合燃料のエタノール混合比率としてのエタノール濃度Ｃを検知するエタノール濃度センサ６１と、燃料噴射を禁止したままクランキングを行う空クランキング制御を実行する回数Ｎを少なくともエタノール濃度Ｃに基づいて導出する空クランキング回数設定部５１とを具備する。制御部３８は、エンジン２０の始動時に、スロットルバルブ６９を予め定められた所定開度θ１に駆動すると共に、空クランキング制御を導出された回数Ｎだけ実行する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関の始動制御装置に係り、特に、ガソリンとエタノールとの混合燃料で走行可能な車両に適用される内燃機関の始動制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、ガソリンとエタノールとの混合燃料で走行可能なＦＦＭ（Flex Fuel Motorcycle）車両が知られている。エタノールは、ガソリンに比して引火下限温度が高く、また、気化潜熱が大きいという特性を有するため、ＦＦＭ車両では、エタノールの混合比率（以下、エタノール濃度）にかかわらず適切な燃焼が実現されるように、エタノール濃度に応じて燃料噴射量や点火時期等を自動調整するシステムを備えることがある。
【０００３】
特許文献１には、モータでスロットルバルブを駆動するＴＢＷ（Throttle By Wire）システムを備えたＦＦＭ車両において、エタノール濃度に応じて、スロットルバルブの開度変化量の上下限値を規制するようにした制御装置が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００９−２９３４００号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１に記載された技術は、エンジン始動直後におけるスロットルバルブの開度制御に関するものであり、エンジンの始動性を向上させるために、エタノール濃度に応じてエンジンの始動時に実行する制御に関しては考慮されていなかった。
【０００６】
本発明の目的は、上記従来技術の課題を解決し、エタノール濃度に関わらず良好な始動性を得ることができる内燃機関の始動制御装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
前記目的を達成するために、本発明は、ガソリンとエタノールとの混合燃料によってエンジン（２０）を運転すると共に、モータ（６８）によって吸入空気量を調整するスロットルバルブ（６９）を駆動するようにした内燃機関の始動制御装置において、前記モータ（６８）および燃料噴射装置（６６）を制御する制御部（３８）と、前記混合燃料のエタノール混合比率としてのエタノール濃度（Ｃ）を検知するエタノール濃度センサ（６１）と、燃料噴射を禁止したままクランキングを行う空クランキング制御を実行する回数（Ｎ）を、少なくとも前記エタノール濃度（Ｃ）に基づいて導出する空クランキング回数設定部（５１）とを具備し、前記制御部（３８）は、前記エンジン（２０）の始動時に、前記スロットルバルブ（６９）を予め定められた所定開度（θ１）に駆動すると共に、前記空クランキング制御を前記空クランキング回数設定部（５１）によって導出された回数（Ｎ）だけ行う点に第１の特徴がある。
【０００８】
また、前記制御部（３８）は、前記空クランキング制御が前記導出された回数（Ｎ）に到達すると、前記スロットルバルブ（６９）を予め定められた始動時開度（θ２）に設定して燃料噴射の禁止を解除するように設定されており、前記始動時開度（θ２）は、前記所定開度（θ１）より小さく、かつ前記エンジン（２０）のアイドリング運転に適した値である点に第２の特徴がある。
【０００９】
また、前記導出された回数（Ｎ）は、前記エンジン（２０）が前回停止する際に記憶された前記エタノール濃度（Ｃ）に基づいて導出され、前記所定開度（θ１）は、前記エンジン（２０）のシリンダ内空気量に対する吸入空気量の比率としての吸入空気量比が、前記スロットルバルブ（６９）の全閉時に比して大きくなるように設定された開度である点に第３の特徴がある。
【００１０】
また、前記導出された回数（Ｎ）は、前記エタノール濃度（Ｃ）、前記エンジン（２０）を代表するエンジン温度（ＴＥ）および吸入空気の吸入空気温度（ＴＡ）を、前記制御部（３８）に収納される三次元マップ（５１ａ）に適用することで導出される点に第４の特徴がある。
【００１１】
また、前記導出された回数（Ｎ）は、前記エタノール濃度（Ｃ）の増加に応じて増える点に第５の特徴がある。
【００１２】
また、前記所定開度（θ１）は、可能な限り小さな値で前記吸入空気量比が得られる開度である点に第６の特徴がある。
【００１３】
また、前記空クランキング制御の実行を知らせる報知手段（７６，８３）を備える点に第７の特徴がある。
【００１４】
また、前記空クランキング制御は、クランキングを実行するためのスタータボタンの押圧操作に伴って開始され、その後の乗員の操作にかかわらず、前記導出された回数（Ｎ）に到達するまで継続される点に第８の特徴がある。
【００１５】
さらに、前記三次元マップ（５１ａ）は、前記エタノール濃度（Ｃ）が増えるにつれて前記導出された回数（Ｎ）が増加すると共に、エンジン温度（ＴＥ）および吸入空気温度（ＴＡ）が低くなるにつれて前記導出された回数（Ｎ）が増加するように設定されている点に第９の特徴がある。
【発明の効果】
【００１６】
第１の特徴によれば、モータおよび燃料噴射装置を制御する制御部と、混合燃料のエタノール混合比率としてのエタノール濃度を検知するエタノール濃度センサと、燃料噴射を禁止したままクランキングを行う空クランキング制御を実行する回数を、少なくともエタノール濃度に基づいて導出する空クランキング回数設定部とを具備し、制御部は、エンジンの始動時にスロットルバルブを予め定められた所定開度に駆動すると共に、空クランキング制御を空クランキング回数設定部によって導出された回数だけ行うので、エタノール濃度が高いほか、外気温が低い等でエンジンの始動性が低下していると推測される場合に、燃料噴射を伴わない空クランキングによる圧縮断熱でシリンダの温度を上昇させることができる。これにより、燃料噴射開始時に混合燃料の気化が促進されて始動性が向上するため、エンジンが始動するまでのクランキング時間を短縮し、スタータモータやバッテリの負担を低減することが可能となる。
【００１７】
また、空クランキング制御時に、スロットルバルブが自動的に所定開度に駆動されるので、乗員のスロットル操作にかかわらず圧縮断熱が効率よく実行される開度で空クランキング制御を実行することが可能となる。
【００１８】
第２の特徴によれば、制御部は、空クランキング制御が導出された回数に到達すると、スロットルバルブを予め定められた始動時開度に設定して燃料噴射の禁止を解除するように設定されており、始動時開度は、所定開度より小さく、かつエンジンのアイドリング運転に適した値であるので、空クランキング制御が完了すると、スロットルバルブ開度が空クランキング時の所定開度から始動時開度に直ちに変更されることとなり、速やかな始動が可能となる。
【００１９】
第３の特徴によれば、導出された回数は、エンジンが前回停止する際に記憶されたエタノール濃度に基づいて導出され、所定開度は、エンジンのシリンダ内空気量に対する吸入空気量の比率としての吸入空気量比が、スロットルバルブの全閉時に比して大きくなるように設定された開度であるので、メインスイッチをオンにした際に、新たにエタノール濃度を検知せずに、すでに記憶されているエタノール濃度を用いることで空クランキング回数を迅速に導出できる。また、空クランキング制御中のスロットルバルブの所定開度を予め実験等で定めることにより、断熱圧縮の効果が最も高いスロットルバルブ開度で空クランキング制御を実行することが容易となる。
【００２０】
第４の特徴によれば、導出された回数は、エタノール濃度、エンジンを代表するエンジン温度および吸入空気の吸入空気温度を、制御部に収納される三次元マップに適用することで導出されるので、予め定められた三次元マップを用いることにより、空クランキング制御の回数を容易に導出することが可能となる。
【００２１】
第５の特徴によれば、導出された回数は、エタノール濃度の増加に応じて増えるので、エタノール濃度の増加に伴って、混合燃料がより気化しにくくなっても、これに応じて断熱圧縮の回数が増えるため、良好な始動性を保つことができる。
【００２２】
第６の特徴によれば、所定開度は、可能な限り小さな値で吸入空気量比が得られる開度であるので、空クランキング制御中に適用されるスロットルバルブ所定開度と、始動時開度との差異を可能な限り小さくすることで、空クランキング制御が終了して通常運転に移行する際に、スロットルバルブの駆動に要する時間を短縮することが可能となる。これにより、空クランキング制御から通常運転へのスムーズな移行が可能となる。
【００２３】
第７の特徴によれば、空クランキング制御の実行を知らせる報知手段を備えるので、空クランキング制御の実行条件が満たされていることや、空クランキング制御が実行中であることを乗員に認識させて、スタータボタンを操作してもなかなかエンジンがかからないという違和感を乗員に与えることを防ぐことができる。また、空クランキング制御が導出された回数実行される前にスタータボタンが放された場合にも、迅速な継続操作を促して、エンジンが始動する前に再び冷えてしまうことを防止できる。
【００２４】
第８の特徴によれば、空クランキング制御は、クランキングを実行するためのスタータボタンの押圧操作に伴って開始され、その後の乗員の操作にかかわらず、導出された回数に到達するまで継続されるので、空クランキング制御が導出された回数に到達する前にスタータボタンが離されることによって温まりかけたシリンダが再び冷えてしまうことを防止できる。
【００２５】
第９の特徴によれば、三次元マップは、エタノール濃度が増えるにつれて導出された回数が増加すると共に、エンジン温度および吸入空気温度が低くなるにつれて導出された回数が増加するように設定されているので、混合燃料が気化しにくくなるにつれて空クランキングの回数が増えることとなり、エタノール濃度、エンジン温度および吸入空気温度の変化にかかわらず良好な始動性を確保することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明の一実施形態に係る内燃機関の始動制御装置を適用した自動二輪車の側面図である。
【図２】本実施形態に係る内燃機関の始動制御装置の全体構成を示すブロック図である。
【図３】本実施形態に係る始動時空クランキング制御の手順を示すフローチャートである。
【図４】空クランキング時開度を設定するための内燃機関の特性グラフである。
【図５】空クランキング回数とエンジン温度と吸入空気温度との関係を示す三次元マップである。
【図６】エタノール濃度と空クランキング回数との関係を示すグラフである。
【図７】メータ装置の正面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
以下、図面を参照して本発明の好ましい実施の形態について詳細に説明する。図１は、本発明の一実施形態に係る内燃機関の始動制御装置を適用した自動二輪車１の側面図である。自動二輪車１は、ガソリンとエタノールとの混合燃料によって走行可能なＦＦＭ車両である。モノバックボーン形のメインフレーム２の前端部に設けられたヘッドパイプ５には、不図示のステアリングステムが回動自在に軸支されている。該ステアリングステムには、前輪ＷＦを回転可能に軸支する左右一対のフロントフォーク１３が、トップブリッジ１１およびボトムブリッジ１２を介して回動自在に取り付けられている。前輪ＷＦは、トップブリッジ１１の上部に取り付けられたハンドルバー１４によって操舵可能に構成されている。ハンドルバー１４の両端部にはハンドルグリップ３５が取り付けられている。
【００２８】
中空構造とされるメインフレーム２は、プレス鋼板で形成された上側部材と下側部材とを車体上下方向でスポット溶接することで形成されている。メインフレーム２の前方には、車幅方向中央で下方に延びる前側エンジンハンガ７が取り付けられている。プレス鋼板で形成される前側エンジンハンガ７は、その上縁部をメインフレーム２の下側部材に車幅方向でスポット溶接することでメインフレーム２に接合されている。前側エンジンハンガ７の下端部には、エンジン２０を支持するエンジンマウント１０が設けられている。
【００２９】
前側エンジンハンガ７の後方には、車幅方向中央で下方に延びる後側エンジンハンガ６が取り付けられている。また、ピボット軸３０の周囲で、後側エンジンハンガ６の車幅方向外側には、左右一対のリヤクッションユニット支持フレーム８がスポット溶接によって接合されている。リヤクッションユニット支持フレーム８は、シートフレーム９の後端部まで延びる形状とされており、メインフレーム２の上側部材と接合されることでシートフレーム９の下面側を構成する。さらに、ピボット軸３０の周囲で、リヤクッションユニット支持フレーム８の車幅方向外側には、車幅方向の最も外側でピボット軸３０を支持する左右一対のピボットプレート３１が取り付けられている。
【００３０】
メインフレーム２の後方下部には、後輪ＷＲを回転可能に軸支するスイングアーム３２が、ピボット軸３０によって揺動自在に軸支されている。スイングアーム３２の後部は、リヤクッションユニット３４によってシートフレーム９に吊り下げられている。エンジン２０の回転動力は、ドライブチェーン３３を介して後輪ＷＲに伝達される。
【００３１】
ピボット軸３０の前方かつメインフレーム２の下方には、シリンダ２１およびシリンダヘッド２２を有するエンジン２０が配設されている。シリンダヘッド２２の後方には、吸気量を制御するバタフライ式のスロットルバルブや燃料噴射装置のインジェクタが収納されたスロットルボディ２５が取り付けられている。
【００３２】
スロットルボディ２５の後方には、エアクリーナボックス２４が接続されている。また、スロットルボディ２５の車幅方向左側には、エタノールとの混合燃料を使用する際に生じる不純物を除去する二次燃料フィルタ２６が配設されており、エアクリーナボックス２４の車幅方向左側には、バッテリ２３が配設されている。エンジン２０の前方側には、燃焼ガスを車体後端部に配設されたマフラ２８に導く排気管２７が取り付けられている。排気管２７の排気ポートには、ヒータレスの空燃比センサあるいは酸素センサからなるエタノール濃度センサ６１が取り付けられている。
【００３３】
ヘッドパイプ５の前方側には、左右一対のライトステー１８によって正面視略円形の前照灯１７が配設されている。ライトステー１８と一体のメータ支持ステー１６には、メータ装置１５が支持されている。また、前輪ＷＦの上方にはフロントフェンダ１９が配設されている。メインフレーム２の上部には燃料タンク３６が配設され、その後方にはシート３７が取り付けられている。メインフレーム２と一体に形成されるシートフレーム９の後端部には、シートカウル３９、尾灯装置４０、リヤフェンダ４１が支持されている。シートフレーム９の上面には、エンジン制御装置としてのＥＣＵ３８が配設されている。
【００３４】
図２は、本実施形態に係る内燃機関の始動制御装置の全体構成を示すブロック図である。エンジン制御装置としてのＥＣＵ３８に収納される内燃機関の始動制御装置は、エタノール濃度が高かったり外気温が低いために、混合燃料が気化しにくくエンジンの始動性が低下している状態であると判定されると、燃料噴射を禁止した状態でクランキングさせる「空クランキング制御」を実行するように構成されている。この空クランキング制御によれば、吸入空気が断熱圧縮されることでシリンダ内壁の温度が上がり、その後に噴射された混合燃料が気化しやすくなって始動性を向上させることができる。
【００３５】
また、本実施形態に係る自動二輪車１には、ステッピングモータ等からなるモータ６８でスロットルバルブ６９を駆動するＴＢＷシステムが適用されている。ＴＢＷシステムは、エンジン２０の運転中に、乗員が操作するスロットルグリップの開度や各センサ情報を予め定められたデータマップに適用することで、スロットルバルブ６９を最適な開度に制御するものであるが、本発明では、エンジン始動時の空クランキング制御中において、乗員のスロットル操作等にかかわらず、スロットルバルブ６９を空クランキング制御に適した固定開度に駆動するように構成されている。
【００３６】
ＥＣＵ３８は、車両の主電源をオンオフするメインスイッチ６０のオン操作に伴って起動する。ＥＣＵ３８には、エタノール濃度記憶部５０、空クランキング回数設定部５１、噴射禁止設定部５２、燃料噴射量設定部５３およびスロットルバルブ開度設定部５５が含まれる。
【００３７】
エタノール濃度記憶部５０には、エンジン２０の排気管２７に取り付けられるエタノール濃度センサ６１（図１参照）からの情報が入力される。エタノール濃度記憶部５０は、エタノール濃度センサ６１で検知される排気ガスの酸素濃度に基づいて燃料中のエタノール濃度（混合比率）を推測検知することができる。そして、メインスイッチ６０がオフにされた際には、その時点でのエタノール濃度の値を記憶し、メインスイッチ６０が再びオンとなるまで保持するように構成されている。なお、エタノール濃度センサは、混合燃料に直接触れて濃度を検出するセンサとしてもよい。
【００３８】
空クランキング回数設定部５１には、エンジン温度ＴＥとしてエンジン２０の油温を検知するエンジン温度センサ６２、エアクリーナボックス２４の内部等に配設されて吸入空気温度ＴＡを検知する吸入空気温度センサ６３、大気圧ＰＡを検知する大気圧センサ６４およびスロットルバルブ６９の開度θを検知するスロットルバルブ開度センサ６５からの情報がそれぞれ入力される。なお、エンジン温度センサ６２は、エンジン２０の冷却水温度あるいはエンジンオイル温度を検知するものであってもよい。
【００３９】
エンジン２０は、メインスイッチ６０をオンにした後、ハンドルスイッチに設けられたスタータボタン（不図示）を押すことにより、セルモータがクランクシャフトを回してクランキングが行われるように構成されている。
【００４０】
ＥＣＵ３８内の空クランキング回数設定部５１は、メインスイッチ６０がオンにされると、エタノール濃度記憶部５０に保持されたエタノール濃度（例えば、５０％）のほか、エンジン温度ＴＥおよび吸入空気温度ＴＡを、予め定められたデータマップとしての三次元マップ５１ａに適用することで、空クランキング制御の所定の回数である空クランキング回数Ｎを算出する。
【００４１】
噴射禁止設定部５２は、空クランキング制御の開始後、カウンタ５２ａによって計測されるクランキング回数が空クランキング回数Ｎ（例えば、クランクシャフト１００回転）に到達するまでの間、燃料噴射装置６６による燃料噴射を禁止する。これにより、燃料を噴射せずにクランキングを行う空クランキング制御を、所定期間の間のみ実行することができる。空クランキング回数Ｎの導出方法の詳細は後述する。
【００４２】
また、燃料噴射量設定部５３は、予め定められたデータマップに基づいて、通常運転中の燃料噴射量（噴射タイミング）を設定するものであり、空クランキング制御期間が終了すると、このマップに基づいた燃料噴射量で燃料噴射装置６６およびインジェクタ６７が通常駆動される。また、点火タイミング設定部５４は、予め定められた点火マップに基づいて、通常運転中に点火装置７０を駆動する点火タイミングを設定するものである。なお、本実施形態では、空クランキング制御中も点火装置７０は通常駆動する設定とされているが、空クランキング制御中に点火も禁止する設定としてもよい。
【００４３】
スロットルバルブ開度設定部５５は、予め定められたデータマップに、乗員が操作するスロットルグリップの開度やエンジン回転数等を適用することで、通常運転中のスロットルバルブ開度θを設定するものであるが、本実施形態では、空クランキング制御中に、スロットルバルブ６９を予め設定された固定開度に駆動する点に特徴がある。
【００４４】
なお、噴射禁止設定部５２からの情報はメータ装置１５にも入力されており、空クランキング制御の実行条件が満たされていることや空クランキング制御が実行中であることを、メータ装置１５内のインジケータ等を用いて乗員に報知することができる。
【００４５】
図３は、本実施形態に係る始動時空クランキング制御の手順を示すフローチャートである。ステップＳ１では、メインスイッチ６０がオンにされてＥＣＵ３８が起動する。ステップＳ２では、前回のエンジン停止時にエタノール濃度記憶部５０に記憶されたエタノール濃度Ｃが読み込まれ、続くステップＳ３では、エンジン温度ＴＥ、吸入空気温度ＴＡおよび大気圧ＰＡが検知される。
【００４６】
ステップＳ４では、エタノール濃度Ｃ、エンジン温度ＴＥおよび吸入空気温度ＴＡの値を三次元マップ５１ａに適用することで、空クランキング回数Ｎが導出される。なお、大気圧ＰＡは、三次元マップ５１ａの補正等に用いられる。続くステップＳ５では、空クランキング制御中に適用される固定開度としての空クランキング時開度θ１と、空クランキング制御が終了して燃料噴射が開始される際に適用される固定開度としての始動時開度θ２と、この燃料噴射開始時に適用される始動時燃料噴射量Ａとが導出される。
【００４７】
なお、空クランキング時開度θ１および始動時開度θ２は、スロットルバルブ開度設定部５５（図２参照）からそれぞれ読み出される。また、始動時燃料噴射量Ａは燃料噴射量設定部５３から読み出される。
【００４８】
ステップＳ６では、スロットルバルブ６９が、空クランキング時スロットル開度θ１に設定され、続くステップＳ７では、燃料噴射装置６６による燃料噴射が禁止される。また、ステップＳ８では、ハンドルスイッチ（不図示）等に設けられたスタータボタンが押されてクランキングが開始されたか否かが判定され、肯定判定されるとステップＳ９に進み、一方、否定判定されるとステップＳ８の判定に戻る。
【００４９】
そして、ステップＳ９では、空クランキング回数Ｎが実行済であるか否かが判定され、肯定判定されるとステップＳ１０に進む。この空クランキング制御によれば、断熱圧縮されることでシリンダ内空気の温度が上昇し、熱エネルギーが燃焼室壁へ伝達されて燃焼室壁温を上昇させるため、燃料噴射が行われた際に吸入混合気の温度低下が低減し、点火による着火性を向上させることができる。なお、ステップＳ９で否定判定されると、ステップＳ９の判定に戻る。
【００５０】
続くステップＳ１０では、スロットルバルブ６９が始動時開度θ２に設定される。ステップＳ１１では、空クランキング回数Ｎの実行完了に伴って、禁止されていた燃料噴射が許可され、始動時燃料噴射量Ａでの噴射が開始される。そして、ステップＳ１２では、エンジン２０が始動したか否かが判定され、否定判定されるとステップＳ１２の判定に戻り、一方、肯定判定されると一連の制御を終了する。
【００５１】
通常、エンジン２０をクランキングさせるセルモータは、スタータボタンを押している間だけ回転するように構成されており、クランキング回数が空クランキング回数Ｎに到達する前にスタータボタンを離すと、セルモータの停止に伴ってカウンタ５２ａの計測も一次停止し、再度のスタータボタン操作を待機する状態となる。これと異なる設定として、断熱圧縮を連続的に実行してシリンダを効果的に昇温するため、一度スタータボタンを押したら、途中でスタータボタンが離されても、空クランキング回数Ｎに到達するまでは自動的にクランキングが継続されるように構成してもよい。
【００５２】
図４は、空クランキング時開度θ１を設定するための内燃機関の特性グラフである。空クランキング時開度θ１は、所定のクランキング速度において最も高い圧縮圧力が得られる開度として予め実験等で定められる固定値である。グラフ（ａ）は、所定のクランキング速度における吸入空気量比（シリンダ内空気量に対する吸入空気量の比率）とスロットルバルブ開度との関係を示している。クランキング速度は、セルモータの出力等からなるエンジンの設計事項として定められており、このとき、スロットルバルブ開度をａ，ｂ，ｃと変化させると、吸入空気量比は開度ｃのあたりで上限に近づき、それ以上開度を大きくしても増加度合は小さくなる。したがって、比較的小さなスロットルバルブ開度で大きな吸入空気量比を得られるバランスのとれた値として、開度ｃを選択することができる。
【００５３】
これに対し、グラフ（ｂ）は、スロットルバルブ開度をａ，ｂ，ｃと変化させた際の燃焼室表面温度と空クランキング回数との関係を示している。燃焼室表面の温度は、空クランキングの回数が多いほど高くなるが、クランキング回数が増えると車載バッテリの負担が大きくなるため、できる限り少ない空クランキング回数で効果的に昇温できるスロットルバルブ開度が選択されることが好ましい。グラフ（ｂ）の場合では、開度ｃとした場合に、同じ空クランキング回数での燃焼室表面温度が最大となり、かつ空クランキング回数に対する温度上昇比率も高くなる。以上より、空クランキング時開度θ１としては、開度ｃの選択が適切であるといえる。
【００５４】
なお、始動時開度θ２は、アイドリング運転に適した開度として予め実験等で定めることができる。また、エンジンが始動した後のスロットルバルブ開度θは、各種センサの出力値およびスロットルグリップ開度情報に基づいてフィードバック制御される。
【００５５】
図５は、空クランキング回数Ｎとエンジン温度ＴＥと吸入空気温度ＴＡとの関係を示す三次元マップ５１ａである。この図では、基準エタノール濃度２５％，５０％，７５％，１００％に対応する４枚のマップを示している。前記したように、空クランキング回数Ｎは、エタノール濃度Ｃ、エンジン温度ＴＥおよび吸入空気温度ＴＡの各値を三次元マップ５１ａに適用することで導出される。空クランキング回数Ｎは、各温度が固定されているならエタノール濃度Ｃが高くなるにつれて多くなり、また、エタノール濃度Ｃが固定されているなら各温度が低くなるにつれて多くなる。
【００５６】
図６は、エタノール濃度Ｃと空クランキング回数Ｎとの関係を示すグラフである。グラフ（ａ）に示すように、昇温に必要な空クランキング回数Ｎはエタノール濃度Ｃが高くなるほど多くなる傾向にあり、グラフ（ｂ）に示すような補完処理を行うと、基準エタノール濃度として示した２５％，５０％，７５％，１００％の間の値においても、適切なクランキング回数Ｎを導出することが可能となる。
【００５７】
図７は、メータ装置１５の正面図である。樹脂等からなるハウジング７０の中央にはアナログ式の速度計７１が配置されており、その上部左右には、ウインカ装置作動灯７５Ｌ，７５Ｒが設けられている。速度計７１の左側には、液晶表示による燃料計７２、機能選択ボタン７３およびリセットボタン７４が配置され、一方の右側には、距離計や時計等を表示する液晶表示部７６が配置されている。また、燃料計７２の下方には、ＡＢＳ警告灯７７、前照灯上向き表示７８およびニュートラルランプ７９が配置され、液晶表示部７６の下方には、オイル警告灯８０、水温警告灯８１、エンジン警告灯８２およびＦＩ警告灯８３が配置されている。
【００５８】
前記したように、メータ装置１５には、噴射禁止設定部５２からの情報が入力されており、報知手段としての液晶表示部７６やＦＩ警告灯８３を用いて空クランキング制御の状態を乗員に知らせることができる。例えば、空クランキング制御の実行条件が満たされている場合には、液晶表示部７６に「ＳＴＡＲＴ」の文字を表示させたり、ＦＩ警告灯８３を点灯させることができる。また、その後スタータボタンが押されて空クランキング制御が実行中である場合には、液晶表示部７６に表示した「ＳＴＡＲＴ」の文字を点滅させたり、ＦＩ警告灯８３を点滅させることができる。
【００５９】
なお、ＥＣＵ内の各手段の構成、空クランキング回数の設定、三次元マップの設定、空クランキング制御の実行条件、ＴＢＷシステムの構造、空クランキング時開度の設定値、メータ装置の構造等は、上記実施形態に限られず、種々の変更が可能である。例えば、空クランキング期間は、回数ではなく時間によって規定してもよい。また、空クランキング制御の実行条件が満たされていることや空クランキング制御中であることの報知は、メータ装置内の警告灯類に限られずアラーム等で実行してもよい。本発明に係る内燃機関の始動制御装置は、自動二輪車に限られず、鞍乗型の三／四輪車等の各種車両、発電機用エンジン等の内燃機関に適用することが可能である。
【符号の説明】
【００６０】
１…自動二輪車、１５…メータ装置、２０…エンジン、２５…スロットルボディ、３８…ＥＣＵ（内燃機関の始動制御装置）５０…エタノール濃度記憶部、５１…空クランキング回数設定部、５１ａ…三次元マップ、５２…噴射禁止設定部、５２ａ…カウンタ、５４…点火タイミング設定部、５５…スロットルバルブ開度設定部、６０…メインスイッチ、６１…エタノール濃度センサ、６２…エンジン温度センサ、６３…吸入空気温度センサ、６４…大気圧センサ、６５…スロットルバルブ開度センサ、６６…燃料噴射装置、６７…インジェクタ、６８…モータ、６９…スロットルバルブ、７０…点火装置、７６…液晶表示部（報知手段）、８３…ＦＩ警告灯（報知手段）、θ１…空クランキング時開度（所定開度）、θ２…始動時開度、Ｎ…空クランキング回数（空クランキング回数設定部によって導出された空クランキング制御の回数）
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関の始動制御装置に係り、特に、ガソリンとエタノールとの混合燃料で走行可能な車両に適用される内燃機関の始動制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、ガソリンとエタノールとの混合燃料で走行可能なＦＦＭ（Flex Fuel Motorcycle）車両が知られている。エタノールは、ガソリンに比して引火下限温度が高く、また、気化潜熱が大きいという特性を有するため、ＦＦＭ車両では、エタノールの混合比率（以下、エタノール濃度）にかかわらず適切な燃焼が実現されるように、エタノール濃度に応じて燃料噴射量や点火時期等を自動調整するシステムを備えることがある。
【０００３】
特許文献１には、モータでスロットルバルブを駆動するＴＢＷ（Throttle By Wire）システムを備えたＦＦＭ車両において、エタノール濃度に応じて、スロットルバルブの開度変化量の上下限値を規制するようにした制御装置が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００９−２９３４００号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１に記載された技術は、エンジン始動直後におけるスロットルバルブの開度制御に関するものであり、エンジンの始動性を向上させるために、エタノール濃度に応じてエンジンの始動時に実行する制御に関しては考慮されていなかった。
【０００６】
本発明の目的は、上記従来技術の課題を解決し、エタノール濃度に関わらず良好な始動性を得ることができる内燃機関の始動制御装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
前記目的を達成するために、本発明は、ガソリンとエタノールとの混合燃料によってエンジン（２０）を運転すると共に、モータ（６８）によって吸入空気量を調整するスロットルバルブ（６９）を駆動するようにした内燃機関の始動制御装置において、前記モータ（６８）および燃料噴射装置（６６）を制御する制御部（３８）と、前記混合燃料のエタノール混合比率としてのエタノール濃度（Ｃ）を検知するエタノール濃度センサ（６１）と、燃料噴射を禁止したままクランキングを行う空クランキング制御を実行する回数（Ｎ）を、少なくとも前記エタノール濃度（Ｃ）に基づいて導出する空クランキング回数設定部（５１）とを具備し、前記制御部（３８）は、前記エンジン（２０）の始動時に、前記スロットルバルブ（６９）を予め定められた所定開度（θ１）に駆動すると共に、前記空クランキング制御を前記空クランキング回数設定部（５１）によって導出された回数（Ｎ）だけ行う点に第１の特徴がある。
【０００８】
また、前記制御部（３８）は、前記空クランキング制御が前記導出された回数（Ｎ）に到達すると、前記スロットルバルブ（６９）を予め定められた始動時開度（θ２）に設定して燃料噴射の禁止を解除するように設定されており、前記始動時開度（θ２）は、前記所定開度（θ１）より小さく、かつ前記エンジン（２０）のアイドリング運転に適した値である点に第２の特徴がある。
【０００９】
また、前記導出された回数（Ｎ）は、前記エンジン（２０）が前回停止する際に記憶された前記エタノール濃度（Ｃ）に基づいて導出され、前記所定開度（θ１）は、前記エンジン（２０）のシリンダ内空気量に対する吸入空気量の比率としての吸入空気量比が、前記スロットルバルブ（６９）の全閉時に比して大きくなるように設定された開度である点に第３の特徴がある。
【００１０】
また、前記導出された回数（Ｎ）は、前記エタノール濃度（Ｃ）、前記エンジン（２０）を代表するエンジン温度（ＴＥ）および吸入空気の吸入空気温度（ＴＡ）を、前記制御部（３８）に収納される三次元マップ（５１ａ）に適用することで導出される点に第４の特徴がある。
【００１１】
また、前記導出された回数（Ｎ）は、前記エタノール濃度（Ｃ）の増加に応じて増える点に第５の特徴がある。
【００１２】
また、前記所定開度（θ１）は、可能な限り小さな値で前記吸入空気量比が得られる開度である点に第６の特徴がある。
【００１３】
また、前記空クランキング制御の実行を知らせる報知手段（７６，８３）を備える点に第７の特徴がある。
【００１４】
また、前記空クランキング制御は、クランキングを実行するためのスタータボタンの押圧操作に伴って開始され、その後の乗員の操作にかかわらず、前記導出された回数（Ｎ）に到達するまで継続される点に第８の特徴がある。
【００１５】
さらに、前記三次元マップ（５１ａ）は、前記エタノール濃度（Ｃ）が増えるにつれて前記導出された回数（Ｎ）が増加すると共に、エンジン温度（ＴＥ）および吸入空気温度（ＴＡ）が低くなるにつれて前記導出された回数（Ｎ）が増加するように設定されている点に第９の特徴がある。
【発明の効果】
【００１６】
第１の特徴によれば、モータおよび燃料噴射装置を制御する制御部と、混合燃料のエタノール混合比率としてのエタノール濃度を検知するエタノール濃度センサと、燃料噴射を禁止したままクランキングを行う空クランキング制御を実行する回数を、少なくともエタノール濃度に基づいて導出する空クランキング回数設定部とを具備し、制御部は、エンジンの始動時にスロットルバルブを予め定められた所定開度に駆動すると共に、空クランキング制御を空クランキング回数設定部によって導出された回数だけ行うので、エタノール濃度が高いほか、外気温が低い等でエンジンの始動性が低下していると推測される場合に、燃料噴射を伴わない空クランキングによる圧縮断熱でシリンダの温度を上昇させることができる。これにより、燃料噴射開始時に混合燃料の気化が促進されて始動性が向上するため、エンジンが始動するまでのクランキング時間を短縮し、スタータモータやバッテリの負担を低減することが可能となる。
【００１７】
また、空クランキング制御時に、スロットルバルブが自動的に所定開度に駆動されるので、乗員のスロットル操作にかかわらず圧縮断熱が効率よく実行される開度で空クランキング制御を実行することが可能となる。
【００１８】
第２の特徴によれば、制御部は、空クランキング制御が導出された回数に到達すると、スロットルバルブを予め定められた始動時開度に設定して燃料噴射の禁止を解除するように設定されており、始動時開度は、所定開度より小さく、かつエンジンのアイドリング運転に適した値であるので、空クランキング制御が完了すると、スロットルバルブ開度が空クランキング時の所定開度から始動時開度に直ちに変更されることとなり、速やかな始動が可能となる。
【００１９】
第３の特徴によれば、導出された回数は、エンジンが前回停止する際に記憶されたエタノール濃度に基づいて導出され、所定開度は、エンジンのシリンダ内空気量に対する吸入空気量の比率としての吸入空気量比が、スロットルバルブの全閉時に比して大きくなるように設定された開度であるので、メインスイッチをオンにした際に、新たにエタノール濃度を検知せずに、すでに記憶されているエタノール濃度を用いることで空クランキング回数を迅速に導出できる。また、空クランキング制御中のスロットルバルブの所定開度を予め実験等で定めることにより、断熱圧縮の効果が最も高いスロットルバルブ開度で空クランキング制御を実行することが容易となる。
【００２０】
第４の特徴によれば、導出された回数は、エタノール濃度、エンジンを代表するエンジン温度および吸入空気の吸入空気温度を、制御部に収納される三次元マップに適用することで導出されるので、予め定められた三次元マップを用いることにより、空クランキング制御の回数を容易に導出することが可能となる。
【００２１】
第５の特徴によれば、導出された回数は、エタノール濃度の増加に応じて増えるので、エタノール濃度の増加に伴って、混合燃料がより気化しにくくなっても、これに応じて断熱圧縮の回数が増えるため、良好な始動性を保つことができる。
【００２２】
第６の特徴によれば、所定開度は、可能な限り小さな値で吸入空気量比が得られる開度であるので、空クランキング制御中に適用されるスロットルバルブ所定開度と、始動時開度との差異を可能な限り小さくすることで、空クランキング制御が終了して通常運転に移行する際に、スロットルバルブの駆動に要する時間を短縮することが可能となる。これにより、空クランキング制御から通常運転へのスムーズな移行が可能となる。
【００２３】
第７の特徴によれば、空クランキング制御の実行を知らせる報知手段を備えるので、空クランキング制御の実行条件が満たされていることや、空クランキング制御が実行中であることを乗員に認識させて、スタータボタンを操作してもなかなかエンジンがかからないという違和感を乗員に与えることを防ぐことができる。また、空クランキング制御が導出された回数実行される前にスタータボタンが放された場合にも、迅速な継続操作を促して、エンジンが始動する前に再び冷えてしまうことを防止できる。
【００２４】
第８の特徴によれば、空クランキング制御は、クランキングを実行するためのスタータボタンの押圧操作に伴って開始され、その後の乗員の操作にかかわらず、導出された回数に到達するまで継続されるので、空クランキング制御が導出された回数に到達する前にスタータボタンが離されることによって温まりかけたシリンダが再び冷えてしまうことを防止できる。
【００２５】
第９の特徴によれば、三次元マップは、エタノール濃度が増えるにつれて導出された回数が増加すると共に、エンジン温度および吸入空気温度が低くなるにつれて導出された回数が増加するように設定されているので、混合燃料が気化しにくくなるにつれて空クランキングの回数が増えることとなり、エタノール濃度、エンジン温度および吸入空気温度の変化にかかわらず良好な始動性を確保することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明の一実施形態に係る内燃機関の始動制御装置を適用した自動二輪車の側面図である。
【図２】本実施形態に係る内燃機関の始動制御装置の全体構成を示すブロック図である。
【図３】本実施形態に係る始動時空クランキング制御の手順を示すフローチャートである。
【図４】空クランキング時開度を設定するための内燃機関の特性グラフである。
【図５】空クランキング回数とエンジン温度と吸入空気温度との関係を示す三次元マップである。
【図６】エタノール濃度と空クランキング回数との関係を示すグラフである。
【図７】メータ装置の正面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
以下、図面を参照して本発明の好ましい実施の形態について詳細に説明する。図１は、本発明の一実施形態に係る内燃機関の始動制御装置を適用した自動二輪車１の側面図である。自動二輪車１は、ガソリンとエタノールとの混合燃料によって走行可能なＦＦＭ車両である。モノバックボーン形のメインフレーム２の前端部に設けられたヘッドパイプ５には、不図示のステアリングステムが回動自在に軸支されている。該ステアリングステムには、前輪ＷＦを回転可能に軸支する左右一対のフロントフォーク１３が、トップブリッジ１１およびボトムブリッジ１２を介して回動自在に取り付けられている。前輪ＷＦは、トップブリッジ１１の上部に取り付けられたハンドルバー１４によって操舵可能に構成されている。ハンドルバー１４の両端部にはハンドルグリップ３５が取り付けられている。
【００２８】
中空構造とされるメインフレーム２は、プレス鋼板で形成された上側部材と下側部材とを車体上下方向でスポット溶接することで形成されている。メインフレーム２の前方には、車幅方向中央で下方に延びる前側エンジンハンガ７が取り付けられている。プレス鋼板で形成される前側エンジンハンガ７は、その上縁部をメインフレーム２の下側部材に車幅方向でスポット溶接することでメインフレーム２に接合されている。前側エンジンハンガ７の下端部には、エンジン２０を支持するエンジンマウント１０が設けられている。
【００２９】
前側エンジンハンガ７の後方には、車幅方向中央で下方に延びる後側エンジンハンガ６が取り付けられている。また、ピボット軸３０の周囲で、後側エンジンハンガ６の車幅方向外側には、左右一対のリヤクッションユニット支持フレーム８がスポット溶接によって接合されている。リヤクッションユニット支持フレーム８は、シートフレーム９の後端部まで延びる形状とされており、メインフレーム２の上側部材と接合されることでシートフレーム９の下面側を構成する。さらに、ピボット軸３０の周囲で、リヤクッションユニット支持フレーム８の車幅方向外側には、車幅方向の最も外側でピボット軸３０を支持する左右一対のピボットプレート３１が取り付けられている。
【００３０】
メインフレーム２の後方下部には、後輪ＷＲを回転可能に軸支するスイングアーム３２が、ピボット軸３０によって揺動自在に軸支されている。スイングアーム３２の後部は、リヤクッションユニット３４によってシートフレーム９に吊り下げられている。エンジン２０の回転動力は、ドライブチェーン３３を介して後輪ＷＲに伝達される。
【００３１】
ピボット軸３０の前方かつメインフレーム２の下方には、シリンダ２１およびシリンダヘッド２２を有するエンジン２０が配設されている。シリンダヘッド２２の後方には、吸気量を制御するバタフライ式のスロットルバルブや燃料噴射装置のインジェクタが収納されたスロットルボディ２５が取り付けられている。
【００３２】
スロットルボディ２５の後方には、エアクリーナボックス２４が接続されている。また、スロットルボディ２５の車幅方向左側には、エタノールとの混合燃料を使用する際に生じる不純物を除去する二次燃料フィルタ２６が配設されており、エアクリーナボックス２４の車幅方向左側には、バッテリ２３が配設されている。エンジン２０の前方側には、燃焼ガスを車体後端部に配設されたマフラ２８に導く排気管２７が取り付けられている。排気管２７の排気ポートには、ヒータレスの空燃比センサあるいは酸素センサからなるエタノール濃度センサ６１が取り付けられている。
【００３３】
ヘッドパイプ５の前方側には、左右一対のライトステー１８によって正面視略円形の前照灯１７が配設されている。ライトステー１８と一体のメータ支持ステー１６には、メータ装置１５が支持されている。また、前輪ＷＦの上方にはフロントフェンダ１９が配設されている。メインフレーム２の上部には燃料タンク３６が配設され、その後方にはシート３７が取り付けられている。メインフレーム２と一体に形成されるシートフレーム９の後端部には、シートカウル３９、尾灯装置４０、リヤフェンダ４１が支持されている。シートフレーム９の上面には、エンジン制御装置としてのＥＣＵ３８が配設されている。
【００３４】
図２は、本実施形態に係る内燃機関の始動制御装置の全体構成を示すブロック図である。エンジン制御装置としてのＥＣＵ３８に収納される内燃機関の始動制御装置は、エタノール濃度が高かったり外気温が低いために、混合燃料が気化しにくくエンジンの始動性が低下している状態であると判定されると、燃料噴射を禁止した状態でクランキングさせる「空クランキング制御」を実行するように構成されている。この空クランキング制御によれば、吸入空気が断熱圧縮されることでシリンダ内壁の温度が上がり、その後に噴射された混合燃料が気化しやすくなって始動性を向上させることができる。
【００３５】
また、本実施形態に係る自動二輪車１には、ステッピングモータ等からなるモータ６８でスロットルバルブ６９を駆動するＴＢＷシステムが適用されている。ＴＢＷシステムは、エンジン２０の運転中に、乗員が操作するスロットルグリップの開度や各センサ情報を予め定められたデータマップに適用することで、スロットルバルブ６９を最適な開度に制御するものであるが、本発明では、エンジン始動時の空クランキング制御中において、乗員のスロットル操作等にかかわらず、スロットルバルブ６９を空クランキング制御に適した固定開度に駆動するように構成されている。
【００３６】
ＥＣＵ３８は、車両の主電源をオンオフするメインスイッチ６０のオン操作に伴って起動する。ＥＣＵ３８には、エタノール濃度記憶部５０、空クランキング回数設定部５１、噴射禁止設定部５２、燃料噴射量設定部５３およびスロットルバルブ開度設定部５５が含まれる。
【００３７】
エタノール濃度記憶部５０には、エンジン２０の排気管２７に取り付けられるエタノール濃度センサ６１（図１参照）からの情報が入力される。エタノール濃度記憶部５０は、エタノール濃度センサ６１で検知される排気ガスの酸素濃度に基づいて燃料中のエタノール濃度（混合比率）を推測検知することができる。そして、メインスイッチ６０がオフにされた際には、その時点でのエタノール濃度の値を記憶し、メインスイッチ６０が再びオンとなるまで保持するように構成されている。なお、エタノール濃度センサは、混合燃料に直接触れて濃度を検出するセンサとしてもよい。
【００３８】
空クランキング回数設定部５１には、エンジン温度ＴＥとしてエンジン２０の油温を検知するエンジン温度センサ６２、エアクリーナボックス２４の内部等に配設されて吸入空気温度ＴＡを検知する吸入空気温度センサ６３、大気圧ＰＡを検知する大気圧センサ６４およびスロットルバルブ６９の開度θを検知するスロットルバルブ開度センサ６５からの情報がそれぞれ入力される。なお、エンジン温度センサ６２は、エンジン２０の冷却水温度あるいはエンジンオイル温度を検知するものであってもよい。
【００３９】
エンジン２０は、メインスイッチ６０をオンにした後、ハンドルスイッチに設けられたスタータボタン（不図示）を押すことにより、セルモータがクランクシャフトを回してクランキングが行われるように構成されている。
【００４０】
ＥＣＵ３８内の空クランキング回数設定部５１は、メインスイッチ６０がオンにされると、エタノール濃度記憶部５０に保持されたエタノール濃度（例えば、５０％）のほか、エンジン温度ＴＥおよび吸入空気温度ＴＡを、予め定められたデータマップとしての三次元マップ５１ａに適用することで、空クランキング制御の所定の回数である空クランキング回数Ｎを算出する。
【００４１】
噴射禁止設定部５２は、空クランキング制御の開始後、カウンタ５２ａによって計測されるクランキング回数が空クランキング回数Ｎ（例えば、クランクシャフト１００回転）に到達するまでの間、燃料噴射装置６６による燃料噴射を禁止する。これにより、燃料を噴射せずにクランキングを行う空クランキング制御を、所定期間の間のみ実行することができる。空クランキング回数Ｎの導出方法の詳細は後述する。
【００４２】
また、燃料噴射量設定部５３は、予め定められたデータマップに基づいて、通常運転中の燃料噴射量（噴射タイミング）を設定するものであり、空クランキング制御期間が終了すると、このマップに基づいた燃料噴射量で燃料噴射装置６６およびインジェクタ６７が通常駆動される。また、点火タイミング設定部５４は、予め定められた点火マップに基づいて、通常運転中に点火装置７０を駆動する点火タイミングを設定するものである。なお、本実施形態では、空クランキング制御中も点火装置７０は通常駆動する設定とされているが、空クランキング制御中に点火も禁止する設定としてもよい。
【００４３】
スロットルバルブ開度設定部５５は、予め定められたデータマップに、乗員が操作するスロットルグリップの開度やエンジン回転数等を適用することで、通常運転中のスロットルバルブ開度θを設定するものであるが、本実施形態では、空クランキング制御中に、スロットルバルブ６９を予め設定された固定開度に駆動する点に特徴がある。
【００４４】
なお、噴射禁止設定部５２からの情報はメータ装置１５にも入力されており、空クランキング制御の実行条件が満たされていることや空クランキング制御が実行中であることを、メータ装置１５内のインジケータ等を用いて乗員に報知することができる。
【００４５】
図３は、本実施形態に係る始動時空クランキング制御の手順を示すフローチャートである。ステップＳ１では、メインスイッチ６０がオンにされてＥＣＵ３８が起動する。ステップＳ２では、前回のエンジン停止時にエタノール濃度記憶部５０に記憶されたエタノール濃度Ｃが読み込まれ、続くステップＳ３では、エンジン温度ＴＥ、吸入空気温度ＴＡおよび大気圧ＰＡが検知される。
【００４６】
ステップＳ４では、エタノール濃度Ｃ、エンジン温度ＴＥおよび吸入空気温度ＴＡの値を三次元マップ５１ａに適用することで、空クランキング回数Ｎが導出される。なお、大気圧ＰＡは、三次元マップ５１ａの補正等に用いられる。続くステップＳ５では、空クランキング制御中に適用される固定開度としての空クランキング時開度θ１と、空クランキング制御が終了して燃料噴射が開始される際に適用される固定開度としての始動時開度θ２と、この燃料噴射開始時に適用される始動時燃料噴射量Ａとが導出される。
【００４７】
なお、空クランキング時開度θ１および始動時開度θ２は、スロットルバルブ開度設定部５５（図２参照）からそれぞれ読み出される。また、始動時燃料噴射量Ａは燃料噴射量設定部５３から読み出される。
【００４８】
ステップＳ６では、スロットルバルブ６９が、空クランキング時スロットル開度θ１に設定され、続くステップＳ７では、燃料噴射装置６６による燃料噴射が禁止される。また、ステップＳ８では、ハンドルスイッチ（不図示）等に設けられたスタータボタンが押されてクランキングが開始されたか否かが判定され、肯定判定されるとステップＳ９に進み、一方、否定判定されるとステップＳ８の判定に戻る。
【００４９】
そして、ステップＳ９では、空クランキング回数Ｎが実行済であるか否かが判定され、肯定判定されるとステップＳ１０に進む。この空クランキング制御によれば、断熱圧縮されることでシリンダ内空気の温度が上昇し、熱エネルギーが燃焼室壁へ伝達されて燃焼室壁温を上昇させるため、燃料噴射が行われた際に吸入混合気の温度低下が低減し、点火による着火性を向上させることができる。なお、ステップＳ９で否定判定されると、ステップＳ９の判定に戻る。
【００５０】
続くステップＳ１０では、スロットルバルブ６９が始動時開度θ２に設定される。ステップＳ１１では、空クランキング回数Ｎの実行完了に伴って、禁止されていた燃料噴射が許可され、始動時燃料噴射量Ａでの噴射が開始される。そして、ステップＳ１２では、エンジン２０が始動したか否かが判定され、否定判定されるとステップＳ１２の判定に戻り、一方、肯定判定されると一連の制御を終了する。
【００５１】
通常、エンジン２０をクランキングさせるセルモータは、スタータボタンを押している間だけ回転するように構成されており、クランキング回数が空クランキング回数Ｎに到達する前にスタータボタンを離すと、セルモータの停止に伴ってカウンタ５２ａの計測も一次停止し、再度のスタータボタン操作を待機する状態となる。これと異なる設定として、断熱圧縮を連続的に実行してシリンダを効果的に昇温するため、一度スタータボタンを押したら、途中でスタータボタンが離されても、空クランキング回数Ｎに到達するまでは自動的にクランキングが継続されるように構成してもよい。
【００５２】
図４は、空クランキング時開度θ１を設定するための内燃機関の特性グラフである。空クランキング時開度θ１は、所定のクランキング速度において最も高い圧縮圧力が得られる開度として予め実験等で定められる固定値である。グラフ（ａ）は、所定のクランキング速度における吸入空気量比（シリンダ内空気量に対する吸入空気量の比率）とスロットルバルブ開度との関係を示している。クランキング速度は、セルモータの出力等からなるエンジンの設計事項として定められており、このとき、スロットルバルブ開度をａ，ｂ，ｃと変化させると、吸入空気量比は開度ｃのあたりで上限に近づき、それ以上開度を大きくしても増加度合は小さくなる。したがって、比較的小さなスロットルバルブ開度で大きな吸入空気量比を得られるバランスのとれた値として、開度ｃを選択することができる。
【００５３】
これに対し、グラフ（ｂ）は、スロットルバルブ開度をａ，ｂ，ｃと変化させた際の燃焼室表面温度と空クランキング回数との関係を示している。燃焼室表面の温度は、空クランキングの回数が多いほど高くなるが、クランキング回数が増えると車載バッテリの負担が大きくなるため、できる限り少ない空クランキング回数で効果的に昇温できるスロットルバルブ開度が選択されることが好ましい。グラフ（ｂ）の場合では、開度ｃとした場合に、同じ空クランキング回数での燃焼室表面温度が最大となり、かつ空クランキング回数に対する温度上昇比率も高くなる。以上より、空クランキング時開度θ１としては、開度ｃの選択が適切であるといえる。
【００５４】
なお、始動時開度θ２は、アイドリング運転に適した開度として予め実験等で定めることができる。また、エンジンが始動した後のスロットルバルブ開度θは、各種センサの出力値およびスロットルグリップ開度情報に基づいてフィードバック制御される。
【００５５】
図５は、空クランキング回数Ｎとエンジン温度ＴＥと吸入空気温度ＴＡとの関係を示す三次元マップ５１ａである。この図では、基準エタノール濃度２５％，５０％，７５％，１００％に対応する４枚のマップを示している。前記したように、空クランキング回数Ｎは、エタノール濃度Ｃ、エンジン温度ＴＥおよび吸入空気温度ＴＡの各値を三次元マップ５１ａに適用することで導出される。空クランキング回数Ｎは、各温度が固定されているならエタノール濃度Ｃが高くなるにつれて多くなり、また、エタノール濃度Ｃが固定されているなら各温度が低くなるにつれて多くなる。
【００５６】
図６は、エタノール濃度Ｃと空クランキング回数Ｎとの関係を示すグラフである。グラフ（ａ）に示すように、昇温に必要な空クランキング回数Ｎはエタノール濃度Ｃが高くなるほど多くなる傾向にあり、グラフ（ｂ）に示すような補完処理を行うと、基準エタノール濃度として示した２５％，５０％，７５％，１００％の間の値においても、適切なクランキング回数Ｎを導出することが可能となる。
【００５７】
図７は、メータ装置１５の正面図である。樹脂等からなるハウジング７０の中央にはアナログ式の速度計７１が配置されており、その上部左右には、ウインカ装置作動灯７５Ｌ，７５Ｒが設けられている。速度計７１の左側には、液晶表示による燃料計７２、機能選択ボタン７３およびリセットボタン７４が配置され、一方の右側には、距離計や時計等を表示する液晶表示部７６が配置されている。また、燃料計７２の下方には、ＡＢＳ警告灯７７、前照灯上向き表示７８およびニュートラルランプ７９が配置され、液晶表示部７６の下方には、オイル警告灯８０、水温警告灯８１、エンジン警告灯８２およびＦＩ警告灯８３が配置されている。
【００５８】
前記したように、メータ装置１５には、噴射禁止設定部５２からの情報が入力されており、報知手段としての液晶表示部７６やＦＩ警告灯８３を用いて空クランキング制御の状態を乗員に知らせることができる。例えば、空クランキング制御の実行条件が満たされている場合には、液晶表示部７６に「ＳＴＡＲＴ」の文字を表示させたり、ＦＩ警告灯８３を点灯させることができる。また、その後スタータボタンが押されて空クランキング制御が実行中である場合には、液晶表示部７６に表示した「ＳＴＡＲＴ」の文字を点滅させたり、ＦＩ警告灯８３を点滅させることができる。
【００５９】
なお、ＥＣＵ内の各手段の構成、空クランキング回数の設定、三次元マップの設定、空クランキング制御の実行条件、ＴＢＷシステムの構造、空クランキング時開度の設定値、メータ装置の構造等は、上記実施形態に限られず、種々の変更が可能である。例えば、空クランキング期間は、回数ではなく時間によって規定してもよい。また、空クランキング制御の実行条件が満たされていることや空クランキング制御中であることの報知は、メータ装置内の警告灯類に限られずアラーム等で実行してもよい。本発明に係る内燃機関の始動制御装置は、自動二輪車に限られず、鞍乗型の三／四輪車等の各種車両、発電機用エンジン等の内燃機関に適用することが可能である。
【符号の説明】
【００６０】
１…自動二輪車、１５…メータ装置、２０…エンジン、２５…スロットルボディ、３８…ＥＣＵ（内燃機関の始動制御装置）５０…エタノール濃度記憶部、５１…空クランキング回数設定部、５１ａ…三次元マップ、５２…噴射禁止設定部、５２ａ…カウンタ、５４…点火タイミング設定部、５５…スロットルバルブ開度設定部、６０…メインスイッチ、６１…エタノール濃度センサ、６２…エンジン温度センサ、６３…吸入空気温度センサ、６４…大気圧センサ、６５…スロットルバルブ開度センサ、６６…燃料噴射装置、６７…インジェクタ、６８…モータ、６９…スロットルバルブ、７０…点火装置、７６…液晶表示部（報知手段）、８３…ＦＩ警告灯（報知手段）、θ１…空クランキング時開度（所定開度）、θ２…始動時開度、Ｎ…空クランキング回数（空クランキング回数設定部によって導出された空クランキング制御の回数）
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガソリンとエタノールとの混合燃料によってエンジン（２０）を運転すると共に、モータ（６８）によって吸入空気量を調整するスロットルバルブ（６９）を駆動するようにした内燃機関の始動制御装置において、
前記モータ（６８）および燃料噴射装置（６６）を制御する制御部（３８）と、
前記混合燃料のエタノール混合比率としてのエタノール濃度（Ｃ）を検知するエタノール濃度センサ（６１）と、
燃料噴射を禁止したままクランキングを行う空クランキング制御を実行する回数（Ｎ）を、少なくとも前記エタノール濃度（Ｃ）に基づいて導出する空クランキング回数設定部（５１）とを具備し、
前記制御部（３８）は、前記エンジン（２０）の始動時に、前記スロットルバルブ（６９）を予め定められた所定開度（θ１）に駆動すると共に、前記空クランキング制御を前記空クランキング回数設定部（５１）によって導出された回数（Ｎ）だけ行うことを特徴とする内燃機関の始動制御装置。
【請求項２】
前記制御部（３８）は、前記空クランキング制御が前記導出された回数（Ｎ）に到達すると、前記スロットルバルブ（６９）を予め定められた始動時開度（θ２）に設定して燃料噴射の禁止を解除するように設定されており、
前記始動時開度（θ２）は、前記所定開度（θ１）より小さく、かつ前記エンジン（２０）のアイドリング運転に適した値であることを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の始動制御装置。
【請求項３】
前記導出された回数（Ｎ）は、前記エンジン（２０）が前回停止する際に記憶された前記エタノール濃度（Ｃ）に基づいて導出され、
前記所定開度（θ１）は、前記エンジン（２０）のシリンダ内空気量に対する吸入空気量の比率としての吸入空気量比が、前記スロットルバルブ（６９）の全閉時に比して大きくなるように設定された開度であることを特徴とする請求項１または２に記載の内燃機関の始動制御装置。
【請求項４】
前記導出された回数（Ｎ）は、前記エタノール濃度（Ｃ）、前記エンジン（２０）を代表するエンジン温度（ＴＥ）および吸入空気の吸入空気温度（ＴＡ）を、前記制御部（３８）に収納される三次元マップ（５１ａ）に適用することで導出されることを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の内燃機関の始動制御装置。
【請求項５】
前記導出された回数（Ｎ）は、前記エタノール濃度（Ｃ）の増加に応じて増えることを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載の内燃機関の始動制御装置。
【請求項６】
前記所定開度（θ１）は、可能な限り小さな値で前記吸入空気量比が得られる開度であることを特徴とする請求項３に記載の内燃機関の始動制御装置。
【請求項７】
前記空クランキング制御の実行を知らせる報知手段（７６，８３）を備えることを特徴とする請求項１ないし６のいずれかに記載の内燃機関の始動制御装置。
【請求項８】
前記空クランキング制御は、クランキングを実行するためのスタータボタンの押圧操作に伴って開始され、その後の乗員の操作にかかわらず、前記導出された回数（Ｎ）に到達するまで継続されることを特徴とする請求項１ないし７のいずれかに記載の内燃機関の始動制御装置。
【請求項９】
前記三次元マップ（５１ａ）は、前記エタノール濃度（Ｃ）が増えるにつれて前記導出された回数（Ｎ）が増加すると共に、エンジン温度（ＴＥ）および吸入空気温度（ＴＡ）が低くなるにつれて前記導出された回数（Ｎ）が増加するように設定されていることを特徴とする請求項４に記載の内燃機関の始動制御装置。
【請求項１】
ガソリンとエタノールとの混合燃料によってエンジン（２０）を運転すると共に、モータ（６８）によって吸入空気量を調整するスロットルバルブ（６９）を駆動するようにした内燃機関の始動制御装置において、
前記モータ（６８）および燃料噴射装置（６６）を制御する制御部（３８）と、
前記混合燃料のエタノール混合比率としてのエタノール濃度（Ｃ）を検知するエタノール濃度センサ（６１）と、
燃料噴射を禁止したままクランキングを行う空クランキング制御を実行する回数（Ｎ）を、少なくとも前記エタノール濃度（Ｃ）に基づいて導出する空クランキング回数設定部（５１）とを具備し、
前記制御部（３８）は、前記エンジン（２０）の始動時に、前記スロットルバルブ（６９）を予め定められた所定開度（θ１）に駆動すると共に、前記空クランキング制御を前記空クランキング回数設定部（５１）によって導出された回数（Ｎ）だけ行うことを特徴とする内燃機関の始動制御装置。
【請求項２】
前記制御部（３８）は、前記空クランキング制御が前記導出された回数（Ｎ）に到達すると、前記スロットルバルブ（６９）を予め定められた始動時開度（θ２）に設定して燃料噴射の禁止を解除するように設定されており、
前記始動時開度（θ２）は、前記所定開度（θ１）より小さく、かつ前記エンジン（２０）のアイドリング運転に適した値であることを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の始動制御装置。
【請求項３】
前記導出された回数（Ｎ）は、前記エンジン（２０）が前回停止する際に記憶された前記エタノール濃度（Ｃ）に基づいて導出され、
前記所定開度（θ１）は、前記エンジン（２０）のシリンダ内空気量に対する吸入空気量の比率としての吸入空気量比が、前記スロットルバルブ（６９）の全閉時に比して大きくなるように設定された開度であることを特徴とする請求項１または２に記載の内燃機関の始動制御装置。
【請求項４】
前記導出された回数（Ｎ）は、前記エタノール濃度（Ｃ）、前記エンジン（２０）を代表するエンジン温度（ＴＥ）および吸入空気の吸入空気温度（ＴＡ）を、前記制御部（３８）に収納される三次元マップ（５１ａ）に適用することで導出されることを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の内燃機関の始動制御装置。
【請求項５】
前記導出された回数（Ｎ）は、前記エタノール濃度（Ｃ）の増加に応じて増えることを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載の内燃機関の始動制御装置。
【請求項６】
前記所定開度（θ１）は、可能な限り小さな値で前記吸入空気量比が得られる開度であることを特徴とする請求項３に記載の内燃機関の始動制御装置。
【請求項７】
前記空クランキング制御の実行を知らせる報知手段（７６，８３）を備えることを特徴とする請求項１ないし６のいずれかに記載の内燃機関の始動制御装置。
【請求項８】
前記空クランキング制御は、クランキングを実行するためのスタータボタンの押圧操作に伴って開始され、その後の乗員の操作にかかわらず、前記導出された回数（Ｎ）に到達するまで継続されることを特徴とする請求項１ないし７のいずれかに記載の内燃機関の始動制御装置。
【請求項９】
前記三次元マップ（５１ａ）は、前記エタノール濃度（Ｃ）が増えるにつれて前記導出された回数（Ｎ）が増加すると共に、エンジン温度（ＴＥ）および吸入空気温度（ＴＡ）が低くなるにつれて前記導出された回数（Ｎ）が増加するように設定されていることを特徴とする請求項４に記載の内燃機関の始動制御装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２０１３−９６３６３（Ｐ２０１３−９６３６３Ａ）
【公開日】平成２５年５月２０日（２０１３．５．２０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２４２２９１（Ｐ２０１１−２４２２９１）
【出願日】平成２３年１１月４日（２０１１．１１．４）
【出願人】（０００００５３２６）本田技研工業株式会社 (23,863)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年５月２０日（２０１３．５．２０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年１１月４日（２０１１．１１．４）
【出願人】（０００００５３２６）本田技研工業株式会社 (23,863)
【Ｆターム（参考）】
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