JP2004218606A

JP2004218606A - 内燃機関の自動停止始動装置

Info

Publication number: JP2004218606A
Application number: JP2003009857A
Authority: JP
Inventors: Tomohiro Kaneko; 智洋金子
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2003-01-17
Filing date: 2003-01-17
Publication date: 2004-08-05

Abstract

【課題】所定条件下で内燃機関の自動停止制御・自動始動制御を行う装置において、自動停止制御後に内燃機関の自動始動条件が成立した場合であって、内燃機関の再始動が完了した時に、乗員に違和感を与えないこと、さらには、車両の飛び出しを防止することができる技術を提供する。
【解決手段】自動停止条件が成立して自動停止始動手段により内燃機関が停止した後、自動始動条件が成立して自動停止始動手段により該内燃機関が再始動する場合に、該内燃機関への燃料の供給を制限する制限手段を備えることにより、機関トルクの急激な増加を抑えることができるので、乗員に車両の飛び出し感等の違和感を与えることはなく、さらに車両の飛び出しを防止することが可能となる。
【選択図】図４

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、自動車等に搭載される内燃機関を所定条件成立時に自動的に停止及び始動する内燃機関の自動停止・始動技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年では、自動車等に搭載される内燃機関の燃料消費量、排気排出量、あるいは騒音の低減を目的として、交差点等で車両が停車した場合に内燃機関の運転を自動的に停止させ、その後、車両発進時に内燃機関を自動的に再始動させる自動停止・始動装置の開発が進められている。
【０００３】
そして、内燃機関の再始動時の急激なトルク発生を防止し、車体及び乗員にショックを与えることを無くす技術が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
【特許文献１】
特開２００１−２０７８７号公報
【特許文献２】
特開２０００−３１３２５３号公報
【特許文献３】
特開２００１−１４０６７３号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、自動始動条件が成立した場合に内燃機関は再始動されるが、自動始動条件の成立から内燃機関の再始動までに時間がかかってしまった場合、運転者は内燃機関の再始動完了前に車両を早く発進させるためにアクセルペダルを踏み続けたり、アクセルペダルをより強く踏み込んでしまうことが想定される。
【０００６】
このように運転者がアクセルペダルを踏み込んだ状態で、内燃機関の再始動が完了した場合には、アクセルペダルの踏み込み量（アクセル開度）に応じて機関トルクが急激に増加してしまい、運転者は車両の飛び出し感等の違和感を感じ、アクセルペダルの踏み込みがさらに強い場合には、始動完了時に車両が飛び出してしまう可能性がある。
【０００７】
本発明は、こうした実情に鑑みてなされたものであり、所定条件下で内燃機関の自動停止制御・自動始動制御を行う装置において、自動停止制御後に内燃機関の自動始動条件が成立した場合であって、内燃機関の再始動が完了した時に、乗員に違和感を与えないこと、さらには、車両の飛び出しを防止することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明は、自動停止条件が成立して自動停止始動手段により内燃機関が停止した後、自動始動条件が成立して自動停止始動手段により該内燃機関が再始動する場合に、該内燃機関への燃料の供給を制限することを要旨とするものである。
【０００９】
上記構成によれば、自動始動条件が成立して内燃機関の再始動が完了した場合に、制限手段により内燃機関への燃料の供給を制限することができるので、内燃機関の再始動完了時に機関の急激なトルクの立ち上がりが生じることはない。したがって、乗員が飛び出し感等の違和感を感じることはなく、車両が飛び出してしまうようなこともない。制限手段は、内燃機関への燃料供給を制限することができるものであり、例えば運転者により操作されるアクセルペダルの踏み込み量に基づいて決定される内燃機関への燃料供給量を制限するとよい。
【００１０】
ここで、内燃機関を自動的に停止させる自動停止条件としては、例えば、車速がゼロであること、ブレーキスイッチがオンである（ブレーキペダルが踏まれている、あるいはパーキングブレーキが操作されている）こと、アクセルペダルが踏まれていないこと、内燃機関の水温が所定範囲内である（内燃機関が暖機状態にある）こと、シフトポジションがドライブポジションまたはニュートラルポジションにあること、バッテリー充電量が所定値を下回っていない（この状況としては、例えばエアコン用のコンプレッサやオルタネータを作動させる必要がない）こと、などが挙げられる。なお、車速がゼロであることに代えて、車速がゼロであるか車両が停止に至る減速状態であるかのいずれかであることを、自動停止条件の一つとしてもよい。
【００１１】
また、自動始動条件としては、上述した自動停止条件が未成立となる場合であり、例えば、車両の再発進のために、ブレーキペダルが離されたり、アクセルペダルが踏み込まれたりすること、あるいは、自動停止後、エアコンの作動によりバッテリー充電量が所定値以下となった場合などである。
【００１２】
また、制限手段は、自動停止条件が成立して自動停止始動手段により内燃機関が停止してから所定時間内に自動始動条件が成立した場合に、内燃機関再始動時の内燃機関への燃料の供給を制限することも好ましい。
【００１３】
上記の構成においては、例えば運転者が早く車両を発進させたい場合に効果的である。運転者は、自動始動条件を成立させることと、内燃機関が再始動することとが略同じタイミングであると認識している場合がある。実際には、自動始動条件の成立から内燃機関の再始動完了までは、所要の時間（所定時間）がかかる（例えば、タイムラグなど）が、運転者は自動始動条件を成立させたことで内燃機関が再始動していると思い、あるいは、（内燃機関を早く再始動させて）車両を早く発進させたいために、車両が発進するまでアクセルペダルを踏み続けたり、アクセルペダルを強く踏み込んだりする可能性がある。
【００１４】
アクセルペダルを踏み込んだ状態で内燃機関が始動してしまうと、始動完了時にアクセルペダルの踏み込み量に応じて内燃機関へ燃料が供給されるため機関トルクが急激に増加してしまい、運転者は車両の飛び出し感等の違和感を感じてしまい、アクセルペダルの踏み込みがさらに強い場合には、始動完了時に、車両が飛び出してしまう可能性がある。
【００１５】
そこで、制限手段を設けることにより、自動始動条件が成立して内燃機関の再始動が完了した場合にアクセルペダルが踏み込まれていたとしても、機関の急激なトルクの立ち上がりは生じず、乗員が飛び出し感等の違和感を感じることはなく、車両が飛び出してしまうようなこともない。
【００１６】
また、自動停止始動手段は、自動停止条件成立時に内燃機関への燃料の供給を停止させて内燃機関を停止させ、制限手段は、自動停止始動手段により内燃機関への燃料の供給が停止されてから、回転検出手段により内燃機関の回転の停止が検出されるまでの間に、自動始動条件が成立した場合に、内燃機関への燃料の供給を制限することも好ましい。
【００１７】
上記の構成においては、例えば、交差点での信号待ちや渋滞時において車両が停車して内燃機関の自動停止条件が成立し内燃機関の運転が自動的に停止した直後に、信号が青にかわったり、渋滞時に停車していた前の車両が発進することによって、運転者がブレーキペダルを離すかアクセルペダルを踏み込む場合に効果的である。内燃機関の自動停止条件が成立した場合、内燃機関への燃料供給がカットされることによって内燃機関が停止するが、内燃機関への燃料供給がカットされた場合には、その回転数は徐々に落ちていく。
【００１８】
また、内燃機関の始動に際して、内燃機関をクランキングさせる始動装置としてスタータが用いられる場合には、スタータの損傷を防ぐために内燃機関が停止している状態でスタータを作動させることによって内燃機関を始動させている。特に、スタータのピニオンギヤを内燃機関のフライホイールのリングギヤに噛み込ませて内燃機関の始動を行う場合には、内燃機関が停止していなければ、ピニオンギヤをフライホイールに噛み込ませることができず、内燃機関を始動させることができない。
【００１９】
したがって、内燃機関の自動停止条件が成立し内燃機関への燃料の供給が停止して、機関回転数が落ちている間に自動始動条件が成立した場合には、内燃機関の停止を待たなければならず、内燃機関をすぐに始動させることはできない。
【００２０】
このような場合、運転者は、早く車両を発進させようと、アクセルペダルをさらに強く踏み込む可能性がある。そして、アクセルペダルを強く踏み込んだ状態で内燃機関が始動してしまうと、始動完了時に、乗員は車両の飛び出し感等の違和感を感じ、アクセルペダルの踏み込みがさらに強い場合には、始動完了時に、車両が飛び出してしまう可能性がある。
【００２１】
このような場合でも、上記構成により、機関の急激なトルクの立ち上がりが生じることはなく、車両の飛び出しを防ぎ、乗員に与える飛び出し感等の違和感をなくすことができる。
【００２２】
また、上記構成は、内燃機関及び電動モータを動力源として備えているハイブリッド車においても、電動モータによる内燃機関の始動ができない場合（例えば、充電量不足で内燃機関の始動に十分なトルクが得られない場合など）であって、スタータを用いて内燃機関の始動が行われる場合において効果的である。
【００２３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態に係る内燃機関の自動停止始動装置の具体的な実施態様について図面に基づいて説明する。
【００２４】
図１は、本発明の実施の形態に係る自動停止始動装置を適用する内燃機関の概略構成を示す図であり、内燃機関としては車両用ディーゼルエンジンに適用した態様である。
【００２５】
本実施の形態に係る内燃機関１は、図１に示すように、直列配置された４つの気筒（燃焼室）５ａ，５ｂ，５ｃ，５ｄ（以下、気筒５と総称する）に燃料を噴射する燃料噴射系６００，吸気系７００，排気系８００，及び電子制御ユニット（ＥｌｅｃｔｒｏｎｉｃＣｏｎｔｒｏｌＵｎｉｔ：以下、ＥＣＵと称する）３０等を主要部として構成される。
【００２６】
また、本実施の形態に係る内燃機関１には、トルクコンバータ（又はクラッチ機構）１００を介してトランスミッション（Ｔ／Ｍ）２００が連結され、このトランスミッション（Ｔ／Ｍ）２００は、図示しないプロペラシャフトやディファレンシャルギヤ等を介して駆動輪たる車輪と接続されている。
【００２７】
このように構成された動力伝達系では、トルクコンバータ１００が係合状態にあるときに、内燃機関１の図示しない出力軸（クランクシャフト）の回転力がトルクコンバータ１００を介してトランスミッション（Ｔ／Ｍ）２００へ伝達され、トランスミッション（Ｔ／Ｍ）２００にて減速又は増速され、次いでトランスミッション（Ｔ／Ｍ）２００からプロペラシャフトやディファレンシャルギヤ等を介して駆動輪へ伝達される。
【００２８】
内燃機関１には、吸気枝管２が接続され、吸気枝管２の各枝管が各気筒５の燃焼室と吸気ポートを介して連通している。吸気枝管２は、サージタンク４に接続され、サージタンク４は、吸気管６を介してエアクリーナボックスと連通している。
【００２９】
このように構成された吸気系７００では、エアクリーナボックスに取り込まれた新気が吸気管６を経てサージタンク４に供給され、次いでサージタンク４から吸気枝管２の各枝管に分配され、各枝管から吸気ポートを経て各気筒５の燃焼室へ供給される。
【００３０】
吸気枝管２の各枝管には、その噴孔が吸気ポートに臨むように燃料噴射弁３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄ（以下、燃料噴射弁３と総称する）が取り付けられている。これらの燃料噴射弁３には、燃料分配管７が接続され、燃料分配管７は、図示しない燃料ポンプと接続されている。また、各燃料噴射弁３は、ＥＣＵ３０に電気的に接続されており、燃料噴射弁３はＥＣＵ３０により開弁駆動される。
【００３１】
このように構成された燃料噴射系６００では、燃料ポンプから吐出される燃料が燃料分配管７へ供給され、次いで燃料分配管７から各燃料噴射弁３に分配される。そして、ＥＣＵ３０により制御される燃料噴射弁３が開弁することによって燃料分配管７から供給された燃料を気筒５の燃焼室に噴射する。
【００３２】
一方、内燃機関１には、排気枝管９が接続され、その排気枝管９の各枝管が気筒５の燃焼室と図示しない排気ポートを介して連通している。排気枝管９は、排気管８に接続されている。排気管８の途中には、内燃機関１から排出された排気に含まれる有害ガス成分を浄化する図示しない排気浄化触媒が設けられている。また排気管８は該排気浄化触媒の下流にて図示しないマフラーと接続されている。
【００３３】
このように構成された排気系８００では、内燃機関１から排出された排気は、排気枝管９を通って排気管８へ導かれ、排気管８途中の排気浄化触媒にて排気中に含まれる有害ガス成分を浄化された後に、マフラーを介して大気中に放出される。
【００３４】
次に、内燃機関１に設けられたＥＣＵ３０について説明する。
【００３５】
このＥＣＵ３０には、燃料噴射弁３を開閉させる駆動回路，クランクポジションセンサ２１，水温センサ２２，アクセルポジションセンサ２３，シフトポジションセンサ２４，ブレーキスイッチ２５，車速センサ２６，ＳＯＣコントローラ２７，スタータ３００，発電機構４００等が電気配線を介して接続されて出力信号が入力、あるいは制御信号が出力されるようになっている。さらに、ＥＣＵ３０には、スタータスイッチ（ＳＴ．ＳＷ）２８のオン／オフ信号と、イグニッションスイッチ（ＩＧ．ＳＷ）２９のオン／オフ信号とが入力されるようになっている。
【００３６】
ＥＣＵ３０は、中央処理装置（ＣＰＵ），読み出し専用メモリ（ＲＯＭ），ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ），バックアップＲＡＭ及びタイマーカウンタ等の他、Ａ／Ｄ変換器を含む外部入力回路や外部出力回路等を備える。ＣＰＵ，ＲＯＭ，ＲＡＭ，バックアップＲＡＭ及びタイマカウンタ等と、外部入力回路や外部出力回路等とは、双方向性バスにより相互に接続され、全体として論理演算回路を構成する。
【００３７】
また、ＥＣＵ３０は、内燃機関の制御を実行するエンジンＥＣＵ３１と、所定の自動停止条件で内燃機関を自動停止させ、所定の自動復帰条件で内燃機関を再始動させる自動停止始動制御を実行するエコラン（エコノミーランニング）ＥＣＵ３２とを備えている。
【００３８】
ここで、クランクポジションセンサ２１は、クランクシャフトが所定角度（例えば、１０度）回転する都度、パルス信号を出力するものであり、また、アクセルポジションセンサ２３は、アクセルレバーに取り付けられており、アクセルレバーの回動量に応じた電気信号（アクセルペダルの踏み込み量に応じた電気信号）を出力するものである。
【００３９】
シフトポジションセンサ２４は、車室内に設置されたシフトレバーの位置を検出し、ブレーキスイッチ２５は、ブレーキペダルの操作／非操作を検出するものであり、車速センサ２６は、車両の走行速度を検出するものである。ＳＯＣコントローラ２７は、バッテリ５００の放電電流量及び充電電流量の積算値からバッテリ５００の充電状態（ＳｔａｔｅＯｆＣｈａｒｇｅ）を算出する。
【００４０】
また、発電機構４００は、内燃機関１のクランクシャフト１０の基端に取り付けられた図示しないクランクプーリとベルトを介して連結されて内燃機関１に取り付けられている。この発電機構４００は、例えば、オルタネータ、レギュレータ、コントローラ等から構成されている。
【００４１】
また、スタータ３００は、内燃機関１のクランクシャフト１０の先端に取り付けられたフライホイール（又はドライブホイール）１１の円周上に設けられたリングギヤと噛み合うピニオンギヤ３０３を具備するものである。
【００４２】
このスタータ３００は、内燃機関１の始動時に、バッテリ５００を駆動源として作動し、その際のスタータ３００の回転力がピニオンギヤ３０３及びフライホイール１１を介してクランクシャフト１０へ伝達され、内燃機関１のクランキングが行われるようになっている。
【００４３】
ここで、スタータ３００について図２及び図３を用いて説明する。図２及び図３は本実施の形態に係る内燃機関においてスタータの動作について説明するための図である。図２（ａ）は内燃機関１の始動時を示す図、同図（ｂ）は内燃機関１の運転時を示す図であり、図３（ａ）はスタータ３００においてピニオンギヤ３０３が退行した状態を示す図、同図（ｂ）はピニオンギヤ３０３が進出した状態を示す図である。
【００４４】
スタータ３００は、図３に示すように、ＤＣモータ３０１と、ＤＣモータ３０１のモータシャフト３０２にスプライン結合されたピニオンギヤ３０３と、ピニオンギヤ３０３をモータシャフト３０２の軸方向に進退駆動するマグネットスイッチ３０４と、を備えるものである。
【００４５】
マグネットスイッチ３０４は、駆動電流が印加されていないとき（オフのとき）は、図３（ａ）に示すように、ピニオンギヤ３０３を退行した状態に保つ。一方、マグネットスイッチ３０４は、駆動電流が印加されたとき（オンのとき）は、図３（ｂ）に示すように、ピニオンギヤ３０３を進出させる。
【００４６】
このように構成されたスタータ３００は、図２（ａ）に示すように、ピニオンギヤ３０３が進出したときに該ピニオンギヤ３０３と、フライホイール１１のリングギヤとが噛み合うように内燃機関１に設けられている。
【００４７】
そして、内燃機関１の始動時には、先ずマグネットスイッチ３０４がオンにされてピニオンギヤ３０３が進出し、該ピニオンギヤ３０３とフライホイール１１のリングギヤとが噛み合う。続いて、ＤＣモータ３０１へ駆動電流が印加されてモータシャフト３０２が回転し、モータシャフト３０２の回転トルクがピニオンギヤ３０３及びリングギヤ（フライホイール１１）を介してクランクシャフト１０に伝達される。
【００４８】
内燃機関１の運転時には、図３（ａ）に示すように、マグネットスイッチ３０４がオフにされてピニオンギヤ３０３が退行状態とされ、図２（ｂ）に示すように、ピニオンギヤ３０３とフライホイール１１のリングギヤとは噛み合うことはない。
【００４９】
ピニオンギヤ３０３とフライホイール１１のリングギヤとが常に噛み合った状態であると、スタータ３００に多大な負荷がかかるので、上述したように、内燃機関１の始動時のみ、ピニオンギヤ３０３とフライホイール１１のリングギヤとを噛み合わせるようにしている。
【００５０】
次に、内燃機関１に備えられた自動停止始動装置について説明する。
【００５１】
所定の停止条件で内燃機関を自動停止させ、所定の復帰条件で内燃機関を再始動させる内燃機関１の自動停止始動装置は、前記ＲＯＭに記憶された制御プログラムに従ってＥＣＵ３０上に実現される。
【００５２】
エコランＥＣＵ３２は、内燃機関１の自動停止の実行条件を判定する（自動停止判定）手段と、自動停止条件が成立したと判定されたとき内燃機関１への燃料供給をカットする指令を行う（燃料カット指令）手段と、内燃機関１の再始動の実行条件を判定する（自動復帰判定）手段と、内燃機関１を再始動すべきであると判定されたときに内燃機関１を再始動させるべくスタータ３００を駆動させる指令を行うとともに内燃機関１への燃料供給を再開させる指令を行う（復帰指令）手段と、を備えている。
【００５３】
そして、ＥＣＵ３０には、エコランＥＣＵ３２での自動停止判定や自動復帰判定のため、車速センサ信号、シフトポジション信号、アクセルポジションセンサ信号、ブレーキスイッチ信号等が入力されている。
【００５４】
エコランＥＣＵ３２は、例えば、（１）車速がゼロであること（車速センサ２６の出力信号値がゼロである）、（２）ブレーキペダルが踏まれていること（ブレーキスイッチ２５の出力信号値が「ブレーキペダルが踏まれている」ことを示す信号である）、（３）アクセルペダルが踏まれていないこと（アクセルポジションセンサ２３の出力信号値が「アクセルペダルの踏み込み量がゼロである」ことを示す信号である）、（４）内燃機関の水温やＡ／Ｔの作動油温が所定範囲内であること（水温センサ２２の出力信号値に基づいて算出された温度が所定範囲内である）、（５）シフトポジションがドライブ（Ｄ）ポジションまたはニュートラル（Ｎ）ポジションにあること（シフトポジションセンサ２４の出力信号値が「Ｄポジション位置またはＮポジション位置」を示す信号である）、（６）ＳＯＣ（バッテリー充電量）が所定値を下回っていないこと（ＳＯＣコントローラ２７の出力信号値が所定範囲内である）、などを条件に内燃機関１を停止すべきと判定する（自動停止判定）。なお、（１）において、車速がゼロであることに代えて、車速がゼロであるか車両が停止に至る減速状態であるかのいずれかであることとしてもよい。
【００５５】
ここで、変速機が手動変速機である場合、上述した（５）の条件としては、シフトポジションがＮポジションにあり、クラッチペダルが踏み込まれている（クラッチが切断されている）こととなる。
【００５６】
また、シフトポジションがＤまたはＮポジションのときに自動停止始動制御を行うことをＤエコランといい、Ｎポジションのときのみ自動停止始動制御を行い、他のポジションでは自動停止始動制御を行なわない制御をＮエコランという。ＤエコランとするかＮエコランとするかを選択して制御するようにすることもできる。
【００５７】
一方、エコランＥＣＵ３２は、所定の再始動条件が成立したか否かを判定している（自動復帰判定）。これは、上述した自動停止判定を実行する場合の内燃機関を停止すべきと判断する条件のうち一つでも不成立となった場合、例えば、アクセルペダルが踏まれるか、ブレーキペダルが解放されたときに、内燃機関を再始動すべきであると判定する。
【００５８】
なお、自動停止始動装置は、エコランＥＣＵ３２により自動停止条件が揃ったと判定されたとき、運転席に設けた制御実施インジケータ、例えばランプを点灯し、運転者に内燃機関の自動停止中であることを示す自動停止表示手段を備えているとよい。
【００５９】
以下、本実施の形態における自動停止始動制御について述べる。自動停止始動制御において、ＥＣＵ３０は、図４に示すような自動停止始動制御ルーチンを実行する。
【００６０】
例えば、交差点で信号が赤になったため、ブレーキが踏まれて車両が停止した場合、エコランＥＣＵ３２は内燃機関１の自動停止の実行条件を判定する。
【００６１】
ステップＳ１０１において、エコランＥＣＵ３２は、例えば、車速がゼロ、ブレーキペダルが踏まれていて、アクセルペダルが踏まれていなくて、内燃機関の水温やＡ／Ｔの作動油温が所定範囲内であり、かつシフトポジションがＤまたはＮにあること、あるいはＳＯＣ（バッテリー充電量）が所定値を下回っていないことなどを条件に内燃機関を停止すべきと判定した場合、エンジンＥＣＵ３１に対して内燃機関１への燃料供給をカットする指令を行う（→エコラン要求）。
【００６２】
ステップＳ１０２において、内燃機関１の停止に伴う振動を抑制するため、吸入空気量を減少させる。
【００６３】
ステップＳ１０３において、エコランＥＣＵ３２による内燃機関１への燃料供給カットの指令（エコラン要求）が継続しているか否かを確認する。同ステップＳ１０３での判断が肯定である場合、その処理をステップＳ１０５に移行し、その判断が否定である場合、本ルーチンを一旦抜ける（ステップＳ１０４）。
【００６４】
ステップＳ１０５において、エンジンＥＣＵ３１は、例えば燃料噴射弁３への駆動電力の供給を停止することにより内燃機関への燃料供給を停止する。内燃機関１への燃料供給が停止すると、機関回転数ＮＥは徐々に落ちていき、やがて機関の回転が停止する。
【００６５】
ステップＳ１０６において、ＥＣＵ３０はエコランＥＣＵ３２による内燃機関１への燃料供給カットの指令（エコラン要求）が継続しているか否かを確認する。同ステップＳ１０６の判断が肯定である場合、ステップＳ１０７に移行し、その判断が否定である場合、ステップＳ１０９に移行する。
【００６６】
ステップＳ１０７では、内燃機関１の停止状態を継続させる。ステップＳ１０８において、ＥＣＵ３０はエコランＥＣＵ３２による内燃機関１への燃料供給カットの指令（エコラン要求）が継続しているか否かを確認する。同ステップＳ１０８の判断が肯定である場合には、この判断を継続させ、その判断が否定である場合、ステップＳ１０９に移行する。
【００６７】
以下に、ステップＳ１０６，Ｓ１０８の判断が否定である場合について説明する。
【００６８】
ステップＳ１０６，Ｓ１０８の判断が否定である場合とは、例えば、交差点での信号待ちの車両停止状態であって自動停止始動装置により内燃機関１が停止している状態で、信号が青になり、運転者がブレーキペダルを離すか、アクセルペダルを踏んだ場合である。この場合、エコランＥＣＵ３２は、内燃機関１を再始動すべきであると判定する（自動復帰判定を行う）ことにより、内燃機関１への燃料供給を再開させる指令（復帰指令）を行い、内燃機関１への燃料供給が再開されて、内燃機関１が再始動する。
【００６９】
ここで、運転者がブレーキペダルを離すか、アクセルペダルを踏んだ時点から、内燃機関１への燃料供給が再開されて内燃機関１が再始動するまでには、所定の時間が必要となる。これは、エコランＥＣＵ３２により内燃機関１を再始動すべきであると判定されてから、スタータ３００を駆動させる指令と内燃機関１への燃料供給を再開させる指令とが行われ、その後、エコランＥＣＵ３２からの指令を受けたエンジンＥＣＵ３１は、内燃機関１の停止を確認してから、スタータ３００の駆動と内燃機関１への燃料供給の再開とを行うためである。
【００７０】
内燃機関１の再始動は、上述したように、スタータ３００のピニオンギヤ３０３がフライホイール１１のリングギヤに噛み込むことにより行われるため、内燃機関１の回転が停止した状態で行われる。したがって、エンジンＥＣＵ３１は内燃機関１の回転が止まっている（機関回転数ＮＥ≒０）ことが確認されてから、スタータ３００を動作させなければならない。
【００７１】
特に、自動停止条件が成立することにより内燃機関１への燃料供給がカットされ、その機関回転数ＮＥが徐々に落ちている間に、自動始動条件が成立してエコランＥＣＵ３２が内燃機関１を再始動させるべくエンジンＥＣＵ３１に指令（内燃機関の再始動を要求）を行った場合においては、内燃機関１の回転が止まったことが確認されるまでの時間が比較的長くなってしまう。
【００７２】
これは、例えば、交差点での信号待ちや渋滞時において車両が停止し、エコランＥＣＵ３２により自動停止条件が成立したと判定されて内燃機関１への燃料供給をカットする指令が行われて、エンジンＥＣＵ３１により内燃機関１への燃料供給がカットされるタイミングと、信号が青になったり渋滞時に前の車両が発進することによって、内燃機関１を再始動させるべく運転者がブレーキペダルを離すかアクセルペダルを踏むタイミングとが、略同じとなる場合に起こる。
【００７３】
内燃機関１への燃料供給をカットする指令が行われてから、スタータ３００が駆動されて内燃機関１が再始動するまでの機関回転数ＮＥの様子を図５を用いて説明する。
【００７４】
図５においては、時間ｔ１における機関回転数ＮＥはアイドリング回転数にあることを示している。時間ｔ１において、エコランＥＣＵ３２により、内燃機関１への燃料供給をカットする指令が行われる（→エコラン要求：ステップＳ１０１）。そして、時間ｔ１でエコランＥＣＵ３２より燃料供給カットの指令が行われてから所定時間（期間Ａ：タイムラグ）経過後の時間ｔ２において、エコランＥＣＵ３２による指令に基づきエンジンＥＣＵ３１により内燃機関１への燃料供給がカットされる（ステップＳ１０５）。内燃機関１への燃料供給がカットされると、内燃機関１の機関回転数ＮＥは徐々に落ちていく（期間Ｂ）。
【００７５】
ｔ３は、クランクポジションセンサ２１により内燃機関１の回転が検出されなくなった時間を示しており、この時間ｔ３から所定時間（期間Ｃ）経過した時間ｔ４においても内燃機関１の回転が検出されない場合に、内燃機関１の回転が停止したと判断している（ステップＳ１１０）。これは、クランクシャフトが所定角度回転する都度、パルス信号を出力するクランクポジションセンサ２１により、内燃機関１の回転の停止の確認を行うためである。
【００７６】
また時間ｔ４は、スタータ３００が作動し始めた時間も示している（ステップＳ１１０）。時間ｔ４において、スタータ３００のピニオンギヤ３０３が進出し始め、所定時間（期間Ｄ）経過することにより、ピニオンギヤ３０３がフライホイール１１のリングギヤに噛み込んだ時点（時間ｔ５）でＤＣモータ３０１へ駆動電流が印加されてモータシャフト３０２が回転し、モータシャフト３０２の回転トルクがピニオンギヤ３０３及びリングギヤ（フライホイール１１）を介してクランクシャフト１０に伝達されて内燃機関１が再始動される。
【００７７】
このように、エコランＥＣＵ３２により内燃機関１への燃料供給をカットする指令が行われた後、すぐに内燃機関１を再始動させる場合、内燃機関１の回転の停止（車両停止状態）が確認されてからスタータ３００を作動させなければならないため、エコランＥＣＵ３２による燃料カット指令からスタータ３００が内燃機関１をクランキングするまでには、図５に示すように、時間ｔ１からｔ５までの時間（期間（Ａ＋Ｂ＋Ｃ＋Ｄ））は必要となる。
【００７８】
したがって、エコランＥＣＵ３２により自動停止条件が成立したと判定されて、内燃機関１への燃料供給カットの指令が行われた直後、すなわち、図５に示す期間Ａや期間Ｂに、運転者がブレーキペダルを離すかアクセルペダルを踏んで内燃機関１の自動始動条件を成立させた場合、内燃機関が再始動するまでには、その時点から時間ｔ５に達するまでの時間がかかってしまう。
【００７９】
これに対して、内燃機関１の回転の停止してから十分時間が経っている（内燃機関１の回転の停止（車両停止状態）が確認されている）状態であれば、内燃機関１の自動始動条件が成立した場合に内燃機関１が再始動するまでには、スタータ３００が作動するために必要な時間（ピニオンギヤ３０３が進出し始めてフライホイール１１のリングギヤに噛み込むまでの時間：期間Ｄ）があればよい。
【００８０】
運転者は、通常、ブレーキペダルを離すかアクセルペダルを踏んで内燃機関１の自動始動条件を成立させてから内燃機関が再始動するまでのタイミングを特に意識していないか、また意識していたとしても内燃機関１の自動始動条件を成立させてから図に示す期間Ｄの時間内で内燃機関が再始動することを認識している。したがって、運転者の認識以上に内燃機関の再始動に時間がかかる場合（ブレーキペダルを離すかアクセルペダルを踏んで内燃機関１の自動始動条件を成立させた後すぐに内燃機関が再始動しない場合）や、車両をとにかく早く発進させたい状況となった場合、運転者は、内燃機関１を早く始動させようとして、アクセルペダルを踏み続ける可能性があり、また、さらにアクセルペダルを強く踏み込む可能性がある。
【００８１】
運転者がアクセルペダルを踏み込んだ状態で、内燃機関１が再始動した場合には、アクセルペダルの踏み込み量（アクセル開度）に応じて機関トルクが急激に増加してしまうため、乗員は車両の飛び出し感等の違和感を感じてしまうこととなり、アクセルペダルの踏み込み量がさらに大きい場合には車両が飛び出してしまう可能性がある。
【００８２】
そこで、本実施の形態では、アクセルペダルの踏み込み量（アクセル開度）を制限する制限手段を設けている。そして、ステップＳ１０９において、ＥＣＵ３０を構成する制限手段によりアクセルペダルの踏み込み量を上限値ＡＣＣＰｍａｘに設定している。
【００８３】
ここで、ディーゼルエンジンのトルク制御は燃料噴射量を調整することにより行われ、ディーゼルエンジンではアクセルペダルの踏み込み量（操作量）に応じて燃料噴射量が調整される。
【００８４】
したがって、上限値ＡＣＣＰｍａｘの設定に関しては、内燃機関１の再始動完了時に車両が飛び出さない（急発進しない）、乗員が車両の飛び出し感等の違和感を感じない機関トルクが得られるような燃料噴射量となればよい。
【００８５】
このように、制限手段を設けることにより、運転者がアクセルペダルを踏み込んだ状態で内燃機関１の再始動が完了しても、内燃機関１の機関トルクはアクセルペダルの踏み込み量に応じて急激に増加することはなく、機関トルクの立ち上がりは穏やかとなるので、乗員が車両の飛び出し感等の違和感を感じることはなく、運転者によりアクセルペダルがより強く踏み込まれていたとしても車両が飛び出してしまうこともない。
【００８６】
図４に示す自動停止始動制御ルーチンに戻って説明する。ステップＳ１１０において、内燃機関１の停止を確認した後、スタータ３００を作動させる。そして、ステップＳ１１１において、内燃機関１が再始動する。
【００８７】
ステップＳ１１２において、エンジン回転数、あるいは車速が規定値以上であるか否かを確認する。この判断で、制限手段によりアクセルペダルの踏み込み量が制限されて発進した車両の状況（エンジン回転数、車速など）により、内燃機関１の再始動が完了した場合にアクセルペダルが踏み込まれていることにより車両が飛び出す可能性があるか否かを確認する。同ステップＳ１１２の判断が否定である場合、この判断を継続させ、その判断が肯定である場合、ステップＳ１１３に移行する。
【００８８】
ステップＳ１１３において、車両が飛び出す可能性が少ないため、制限手段によるアクセルペダルの踏み込み量の制限を解除する。そして、ステップＳ１１３での処理を経た後、ＥＣＵ３０は本ルーチンを一旦抜ける。
【００８９】
ここで、ステップＳ１０２とステップＳ１０３とを省いて、ステップＳ１０１からステップＳ１０５へ移行させてもよい。また、図４に示す自動停止始動制御ルーチンにおいては、エコランＥＣＵ３２による内燃機関１への燃料供給カットの指令（エコラン要求）が継続しているか否かを何度も確認しているが、これにより、自動停止始動制御の制御特性（特に応答性）を向上させており、さらにはドライバビリティを向上させることができる。
【００９０】
このように、本実施の形態によれば、自動始動条件が成立した時点、例えば、運転者がブレーキペダルを離すかアクセルペダルを踏んだ時点で、すぐに車両が発進しない場合、車両を早く発進させたい運転者は、車両が発進するまでアクセルペダルを踏み込み続ける場合があるが、制限手段を設けたことによって、内燃機関が再始動した場合に内燃機関へ供給される燃料が制限されるので、機関トルクが急激に増加することはなく、乗員は車両の飛び出し感等の違和感を感じることはなく、アクセルペダルの踏み込み量がより大きい場合でも、車両が飛び出してしまう（急発進する）ことはない。
【００９１】
なお、ディーゼルエンジンのトルク制御は、上述したように、燃料噴射量を調整することにより行われ、ディーゼルエンジンではアクセルペダルの踏み込み量に応じて燃料噴射量が調整される。
【００９２】
したがって、制限手段としては、例えばアクセルペダルの踏み込み量に従うことなく、アクセルペダルが踏まれている場合は、燃料噴射量が所定量となるように制御するとよい。また、燃料噴射量の上限値を定めることにより、その上限値までの間でアクセルペダルの踏み込み量に応じて燃料噴射量を調整してもよい。また、アクセルペダルが所定量以上踏み込めないような機械的な構成を採用してもよい。
【００９３】
本実施の形態においては、内燃機関の一例としてディーゼルエンジンを挙げたが、これに限らず、例えばガソリンエンジンにも適用することができる。ガソリンエンジンのトルク制御は吸入空気量が調整されることにより行われる。このため、ディーゼルエンジンではアクセルペダルの踏み込み量に応じて燃料噴射量が調整されるのに対して、ガソリンエンジンではアクセルペダルの踏み込み量に応じて吸入空気量が調整される。
【００９４】
ガソリンエンジンの始動時に、アクセルペダルが踏み込まれていた場合でも、始動完了直後に、機関のトルクが急激に増加する可能性があるが、制限手段を設けることによって、内燃機関が再始動した場合に内燃機関へ供給される燃料を制限することにより、機関トルクが急激に増加することを防止することができる。
【００９５】
制限手段としては、ガソリンエンジンの場合、吸入空気量を所定量とするとよい。また、吸入空気量の上限値を定めることにより、その上限値までの間でアクセルペダルの踏み込み量に応じて吸入空気量を調整してもよい。また、アクセルペダルが所定量以上踏み込めないような機械的な構成を採用してもよい。なお、ディーゼルエンジンの場合の内燃機関の停止は燃料供給のカットにより行うが、ガソリンエンジンの場合の内燃機関の停止はこれに限らず、点火をカットする構成であってもよい。
【００９６】
また、本実施の形態に係る内燃機関の自動停止始動装置は、内燃機関及び電動モータを動力源として備えており、内燃機関の始動にスタータを備えているハイブリッド車に好適に適用することもできる。
【００９７】
このようなハイブリッド車において、電動モータを利用して内燃機関を始動させるものもあるが、電動モータによる内燃機関の始動ができない場合、例えば、（寒冷地等で）蓄電量不足で電動モータを使用できない場合や、使用できても内燃機関の始動に十分なトルクが得られない場合や、電動モータ等が故障した場合には、スタータにより内燃機関を始動させることになる。このような場合にも、本実施の形態に係る内燃機関の自動停止始動装置による制御を行うことによって、上述した効果を得ることができる。
【００９８】
また、本実施の形態に係る内燃機関の自動停止始動装置は、車両のブレーキ力を保持する手段を備えていてもよい。この手段により、内燃機関１がスタータ３００によりクランキングされて始動する際に感じる違和感（例えば変速機の係合によるもの）を抑制することができる。ブレーキ力を保持する手段としては、例えば、通常のブレーキシステムやＡＢＳシステムなどにブレーキ信号を送ってブレーキの制動力で車輪を止めるか、車輪につながる回転軸を機械的にロックして車輪を止めるとよい。
【００９９】
なお、車両のブレーキ力を保持する手段だけでも車両の飛び出し感を低減させることはできるが、ブレーキ負圧が不足した場合にブレーキ力を保持することは難しく、また、アクセルペダルの踏み込み量が大きく機関トルクが大きくなった場合には飛び出し感を抑制することは難しい。したがって、上述した本実施の形態に係る内燃機関の自動停止始動装置に車両のブレーキ力を保持する手段を設けることで、車両の飛び出し感等の違和感を確実になくすことができる。
【０１００】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、機関トルクが急激に増加することはないので、乗員に車両の飛び出し感等の違和感を与えることはなく、さらに車両の飛び出しを防止することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態に係る自動停止始動装置を適用する内燃機関の概略構成を示す図。
【図２】スタータの動作について説明する図であり、図２（ａ）は内燃機関の始動時を示す図、同図（ｂ）は内燃機関の運転時を示す図。
【図３】スタータの動作について説明する図であり、図３（ａ）はピニオンギヤ３０３が退行した状態を示す図、同図（ｂ）はピニオンギヤ３０３が進出した状態を示す図。
【図４】自動停止始動制御ルーチンを示すフローチャート図。
【図５】内燃機関の機関回転数ＮＥの様子を説明する図。
【符号の説明】
１内燃機関
２吸気枝管
３燃料噴射弁
４サージタンク
５気筒
６吸気管
７燃料分配管
８排気管
９排気枝管
１０クランクシャフト
１１フライホイール
２１クランクポジションセンサ
２２水温センサ
２３アクセルポジションセンサ
２４シフトポジションセンサ
２５ブレーキスイッチ
２６車速センサ
２７ＳＯＣコントローラ
２８スタータスイッチ（ＳＴ．ＳＷ）
２９イグニッションスイッチ（ＩＧ．ＳＷ）
３０ＥＣＵ
３１エンジンＥＣＵ
３２エコランＥＣＵ
１００トルクコンバータ（又はクラッチ機構）
２００トランスミッション（Ｔ／Ｍ）
３００スタータ
３０１モータ
３０２モータシャフト
３０３ピニオンギヤ
４００発電機構
５００バッテリ
６００燃料噴射系
７００吸気系
８００排気系

Claims

自動停止条件成立時に内燃機関を自動的に停止させ、自動始動条件成立時に内燃機関を自動的に再始動させる自動停止始動手段と、
前記自動停止条件が成立して前記自動停止始動手段により内燃機関が停止した後、前記自動始動条件が成立して前記自動停止始動手段により該内燃機関が再始動する場合に、該内燃機関への燃料の供給を制限する制限手段と、
を備えたことを特徴とする内燃機関の自動停止始動装置。
前記制限手段は、前記自動停止条件が成立して前記自動停止始動手段により内燃機関が停止してから所定時間内に前記自動始動条件が成立した場合に、内燃機関再始動時の内燃機関への燃料の供給を制限することを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の自動停止始動装置。
前記自動停止始動手段は、前記自動停止条件成立時に内燃機関への燃料の供給を停止させて内燃機関を停止させ、
前記制限手段は、前記自動停止始動手段により内燃機関への燃料の供給が停止されてから、回転検出手段により内燃機関の回転の停止が検出されるまでの間に、前記自動始動条件が成立した場合に、内燃機関への燃料の供給を制限す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自動停止始動装置。
前記制限手段は、運転者により操作されるアクセルペダルの踏み込み量に基づいて決定される内燃機関への燃料の供給量を制限することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の内燃機関の自動停止始動装置。
前記自動始動条件が成立した場合に、内燃機関を始動させるスタータを備えることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の内燃機関の自動停止始動装置。