JP2012154240A

JP2012154240A - エンジン停止始動制御装置

Info

Publication number: JP2012154240A
Application number: JP2011013697A
Authority: JP
Inventors: Hideya Noya; 英弥能谷; Kenji Kawahara; 研司河原; Nobuhiko Shima; 延彦嶋; Yoshinori Yamaguchi; 芳範山口
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2011-01-26
Filing date: 2011-01-26
Publication date: 2012-08-16
Anticipated expiration: 2031-01-26
Also published as: DE102012100530A1; JP5541177B2

Abstract

【課題】ピニオンとリングギヤとの噛み合わせを適正に実施し、かつドライバの始動要求を迅速に満たす。
【解決手段】ＥＣＵ４０は、所定の自動停止条件が成立した場合にエンジン２の燃焼を停止してエンジン自動停止し、自動停止条件の成立後、所定の再始動条件が成立した場合にピニオン１４からリングギヤ２５に動力伝達してエンジン２０を再始動する。また、ＥＣＵ４０は、エンジン自動停止に際してエンジン２０の回転降下が生じる回転降下期間において再始動条件が成立したと判定された場合に、リングギヤ２５に向けてのピニオン１４の移動を開始してから、ピニオン１４からリングギヤ２５への動力伝達が開始されるまでの動力伝達前期間において、エンジン２０の燃焼を開始する。
【選択図】図１

Description

本発明は、エンジン停止始動制御装置に関するものである。

従来、例えばアクセル操作やブレーキ操作などといった停車又は発進のための動作等を検知してエンジンの自動停止及び自動再始動を行う、所謂アイドルストップ機能を備えるエンジン制御システムが知られている。このアイドルストップ制御により、エンジンの燃費低減等の効果を図っている。

エンジンの再始動要求が生じた場合、ドライバの始動要求を満たすべく、再始動要求があった後できるだけ速やかにエンジンを再始動させるのが望ましく、そのための技術が種々提案されている（例えば、特許文献１参照）。特許文献１には、エンジンの燃焼停止に伴うエンジン回転速度の降下中に再始動要求が生じた場合、エンジンの回転が停止するのを待たずにスタータによるクランキングを開始してエンジンを再始動することが開示されている。また、この特許文献１には、再始動要求があった場合、スタータによるクランキングが開始されるまで待機し、クランキングによりエンジン出力軸の共回りが開始された時点で、燃料噴射及び点火を実行してエンジンを再始動させることが開示されている。

特許第４２１４４０１号公報

しかしながら、上記特許文献１のものでは、スタータからエンジン側への動力伝達が開始された後に燃料噴射や点火を実施するため、再始動要求があってから、実際にエンジン燃焼が生じるまでの遅れ時間が長くなると考えられる。この場合、ドライバの始動要求を迅速に満たすことができないことが生じるおそれがある。

一方で、できるだけ早いタイミング、例えば再始動要求のタイミングで燃料噴射等を再開することが考えられる。ところが、この場合には、スタータのピニオンと、エンジンの出力軸に取り付けられたリングギヤとが噛み合い状態に移行する前に、意図せずにエンジンの燃焼が再開されることがあると考えられる。また、燃焼再開に伴いエンジン回転速度が上昇した場合、ピニオンとリングギヤとの相対回転速度の差が大きくなり、その結果、ピニオンとリングギヤとを噛み合い状態にできない場合が生じるおそれがある。また、両者が噛み合い状態に移行したとしても、その噛み合いの際に噛み合い音が大きくなったり、ピニオン等の磨耗が生じたりする場合もあると考えられる。

本発明は、上記課題に鑑みなされたものであり、ピニオンとリングギヤとの噛み合わせを適正に実施することができ、かつドライバの始動要求を迅速に満たすことができるエンジン停止始動制御装置を提供することを主たる目的とする。

本発明は、上記課題を解決するために、以下の手段を採用した。

本発明は、エンジン出力軸に連結されたリングギヤに向けてスタータのピニオンを移動させ前記リングギヤと前記ピニオンとの噛み合いを実施するとともに、前記リングギヤに前記ピニオンを噛み合わせた状態での前記スタータのモータの駆動により、前記ピニオンから前記リングギヤに動力伝達されて始動されるエンジンに適用され、所定の自動停止条件が成立した場合にエンジンの燃焼を停止してエンジン自動停止し、前記自動停止条件の成立後、所定の再始動条件が成立した場合に前記ピニオンから前記リングギヤに動力伝達してエンジンを再始動するエンジン停止始動制御装置に関する。そして、請求項１に記載の発明は、エンジン自動停止に際してエンジンの回転降下が生じる回転降下期間において、前記再始動条件が成立したことを判定する条件判定手段と、前記条件判定手段により前記再始動条件が成立したと判定された場合に、前記リングギヤに向けて前記ピニオンを移動させる移動制御手段と、前記移動制御手段による前記ピニオンの移動を開始してから、前記ピニオンから前記リングギヤへの動力伝達が開始されるまでの動力伝達前期間において、エンジンの燃焼を開始する燃焼制御手段と、を備えることを特徴とする。

要するに、エンジン再始動条件が成立した場合には、ドライバの始動要求を満たすべく、できるだけ早期にエンジンの燃料噴射や点火を開始してエンジンを再始動するのが望ましい。その反面、燃料噴射等の開始が早すぎると、その時のエンジン回転速度によっては、ピニオンとリングギヤとが噛み合い状態になる前に、エンジンの燃焼エネルギによって意図せずにエンジン回転速度が急変することがある。この場合、両者が噛み合い状態になる前の両者の相対回転速度の差が大きくなり、ピニオンとリングギヤとの噛み合わせを適正に実施できないことが考えられる。

ここで、ピニオンとリングギヤとが噛み合い状態になる前であっても、ピニオンの移動が開始されていれば、その後、直ちに噛み合い状態に移行する。その点に鑑み、上記構成では、ピニオンの移動開始タイミング以降であって、ピニオンからリングギヤへの動力伝達の開始タイミングまでにエンジンの燃焼を再開する。この構成によれば、ピニオンとリングギヤとが噛み合い状態になる際の相対回転速度差が大きくなりすぎず、ピニオンとリングギヤとの噛み合わせを適正に実施することができるとともに、エンジンをいち早くかつ確実に再始動することができる。

請求項２に記載の発明では、エンジン回転速度を検出する手段と、前記回転降下期間において、現時点以前に検出したエンジン回転速度を用いて、現時点よりも後のエンジン回転速度である予測エンジン回転速度を算出する回転予測手段と、前記回転予測手段により算出した予測エンジン回転速度に基づいて、前記ピニオンの移動の開始タイミングを算出するタイミング算出手段と、を備え、前記移動制御手段は、前記タイミング算出手段により算出した開始タイミングで前記ピニオンの移動を開始する。

エンジン再始動に際し、将来のエンジン回転速度の予測値を用いてスタータの駆動制御を実施する構成では、ピニオンの移動開始のタイミングや、ピニオンからリングギヤへの動力伝達が開始されるタイミングを事前にかつ正確に算出しておくことができる。したがって、上記構成によれば、動力伝達前期間を正確に把握することができ、結果として、動力伝達前期間でエンジン燃焼を確実に再開することが可能になる。

エンジンの燃焼開始について具体的には以下の態様を挙げることができる。

一つの態様としては、請求項３に記載の発明のように、前記移動制御手段による前記ピニオンの移動開始後、前記ピニオンのリングギヤ側端面が前記リングギヤとの接触位置まで移動して接触状態になる時刻を接触時刻として算出する接触時刻算出手段と、前記移動制御手段による前記ピニオンの移動開始後、前記ピニオンと前記リングギヤとが噛み合い状態になる時刻を噛み合い時刻として算出する噛み合い時刻算出手段と、を備え、前記燃焼制御手段は、前記動力伝達前期間のうち、前記接触時刻から前記噛み合い時刻までの間にエンジンの燃焼を開始するものが挙げられる。ピニオンのリングギヤ側端面がリングギヤとの接触位置まで移動していれば、その後、直ちに噛み合い状態に移行する。したがって、上記構成であれば、ピニオンとリングギヤとが噛み合い状態になる前に意図せずにエンジンの燃焼が再開された場合にも、ピニオンとリングギヤとが噛み合い状態になる前において、両者の相対回転速度差を極力小さくすることができる。

他の一つの態様としては、請求項４に記載の発明のように、前記移動制御手段による前記ピニオンの移動開始後、前記ピニオンのリングギヤ側端面が前記リングギヤとの接触位置まで移動して接触状態になる時刻を接触時刻として算出する接触時刻算出手段を備え、前記燃焼制御手段は、前記動力伝達前期間のうち、前記ピニオンの移動を開始してから前記接触時刻になるまでの間にエンジンの燃焼を開始するものが挙げられる。この場合、ピニオンの移動開始後にエンジンの燃焼を再開する場合に比べて、いち早くエンジンを再始動することができる。

エンジン制御システムの全体概略構成図。ピニオンとリングギヤとの接触状態及び噛み合い状態を説明するための図。回転降下中のエンジン再始動の具体的態様を示すタイムチャート。エンジン自動停止処理の処理手順を示すフローチャート。降下中再始動処理の処理手順を示すフローチャート。

以下、本発明を具体化した実施の形態について図面を参照しつつ説明する。本実施の形態は、エンジン制御システムのエンジン停止始動制御装置に具体化している。当該制御システムにおいては、電子制御ユニット（以下、ＥＣＵという）を中枢として燃料噴射量の制御や点火時期の制御、アイドルストップ制御等を実施する。この制御システムの全体概略を示す構成図を図１に示す。

図１において、エンジン２０は、例えば４気筒エンジンであり、気筒内への吸入空気量を調整する空気量調整手段としてのスロットルバルブ２１や、燃料を噴射供給する燃料噴射手段としてのインジェクタ２２、気筒ごとに設けられた点火プラグ２３に点火火花を発生させる点火手段としてのイグナイタ（図示略）等を備えている。なお、エンジン２０は、インジェクタ２２が吸気ポート近傍に設けられた吸気ポート噴射式であってもよいし、各気筒のシリンダヘッド等に設けられた直噴式であってもよい。

スタータ１０にはモータ１１が設けられており、バッテリ１２からの電力供給によりモータ１１が回転駆動されるようになっている。モータ１１の回転軸１３には、ピニオン１４が回転軸１３の軸方向に摺動可能に設けられており、ピニオン１４において、回転軸１３とピニオン１４との間で動力の伝達を断続するワンウエイクラッチ１５と一体になっている。

また、スタータ１０には、コイル１８及びプランジャ１９により構成される第１ソレノイドＳＬ１が設けられており、コイル１８の通電／非通電の切り替えにより、ピニオン１４が回転軸１３の軸方向に往復動されるようになっている。詳しくは、コイル１８の非通電状態では、ピニオン１４が、エンジン２０の出力軸（クランク軸）２４に連結されたリングギヤ２５に対して非接触の状態で配置されている。この非接触の状態においてバッテリ１２からコイル１８に通電されると、プランジャ１９がその軸方向に移動してレバー１６が作動され、ピニオン１４がリングギヤ２５に向かって押し出される。これにより、ピニオン１４が、リングギヤ２５との接触位置まで移動する。また、ピニオン１４の移動に伴い、ピニオン１４の歯部とリングギヤ２５の歯部との噛み合いが生じ、ピニオン１４からリングギヤ２５への動力伝達が可能な状態になる。この噛み合い状態においてモータ１１の駆動が開始されることにより、ピニオン１４からリングギヤ２５への動力伝達が開始される。

一方、ピニオン１４とリングギヤ２５との噛み合い状態においてコイル１８の通電が遮断されると、図示しないスプリングの付勢力により、ピニオン１４が、リングギヤ２５に向かう方向とは反対方向に移動する。これにより、ピニオン１４とリングギヤ２５との噛み合いが解除され、両者が非接触の状態になる。

スタータ１０とバッテリ１２との間にはＩＧスイッチ２６が設けられている。ドライバの操作に基づくＩＧスイッチ２６のオンにより、バッテリ１２からスタータ１０への通電が可能になる。また、コイル１８とバッテリ１２との間には、制御信号に基づいて第１ソレノイドＳＬ１の通電／非通電を切り替えるＳＬ１駆動リレー２７が設けられている。さらに、モータ１１とバッテリ１２との間には、モータ１１の電磁子に接続され接点の開閉により通電／非通電が切り替えられる第２ソレノイドＳＬ２と、制御信号に基づいて第２ソレノイドＳＬ２の通電／非通電を切り替えるＳＬ２駆動リレー２８とが設けられている。

その他、本システムには、エンジン２０の所定クランク角毎に（例えば３０°ＣＡ周期で）矩形状のクランク角信号を出力するクランク角センサ３１や、エンジン冷却水の温度を検出する冷却水温センサ３２などの各種センサが設けられている。

ＥＣＵ４０は、周知のマイクロコンピュータ等を備えてなる電子制御装置であり、本システムに設けられている各種センサの検出結果等を入力し、それに基づいて燃料噴射量制御や点火時期制御、アイドルストップ制御などの各種エンジン制御や、スタータ１０の駆動制御等を実施する。

上記のシステム構成において実施されるアイドルストップ制御について詳述する。アイドルストップ制御は、エンジン２０のアイドル運転時に所定の自動停止条件が成立すると、燃料噴射及び点火を停止してエンジン２０の燃焼を停止することにより、エンジン２０を自動停止させる。また、自動停止条件の成立後、所定の再始動条件が成立すると、燃料噴射及び点火を再開してエンジン２０を再始動させるものである。自動停止条件としては、例えば、アクセル操作量がゼロになったこと（アイドル状態になったこと）、ブレーキペダルの踏込み操作が行われたこと、車速が所定値以下まで低下したこと等の少なくともいずれかが含まれる。また、再始動条件としては、例えば、アクセルの踏込み操作が行われたこと、ブレーキ操作量がゼロになったこと等が含まれる。

次に、スタータ１０の駆動制御について説明する。本実施形態において、ＥＣＵ４０は、ＳＬ１駆動リレー２７のオン／オフ信号を出力する出力ポートＰ１と、ＳＬ２駆動リレー２８のオン／オフ信号を出力する出力ポートＰ２とを備えている。ＥＣＵ４０では、この出力ポートＰ１，Ｐ２からの制御信号により、モータ１１及びコイル１８の通電状態をそれぞれ個別に切り替え可能になっている。

本実施形態では、自動停止条件の成立に伴いエンジン２０の燃焼を停止した後のエンジン回転速度の降下が生じる回転降下期間にエンジン再始動条件が成立した場合、クランク軸２４の回転が停止するのを待たずに、スタータ１０によりエンジン２０のクランキングを行うこととしている。その場合のスタータ駆動の一つの態様として、ＥＣＵ４０は、再始動条件の成立後、まず、ピニオン１４をリングギヤ２５に向かって押し出し、ピニオン１４をリングギヤ２５に向かって移動させる。また、ピニオン１４とリングギヤ２５とが噛み合い状態になったと判定された後、モータ１１を駆動してピニオン１４を回転させる。

回転降下期間中のスタータ駆動に際し、ＥＣＵ４０は、クランク角センサ３１の検出信号に基づいて算出した現時点以前の実エンジン回転速度を用いて、現時点よりも後のエンジン回転速度（予測エンジン回転速度）の軌道である予測回転軌道を算出する。また、算出した予測回転軌道を用いて、ピニオン１４とリングギヤ２５との接触が、予め定めた所定の接触許容回転速度（例えば２００ｒｐｍ）で行われるように、ピニオン１４の押し出し時刻（ＳＬ１駆動リレー２７のオン信号の出力タイミング）を算出する。

詳しくは、まず、予測回転軌道に基づき、エンジン回転速度が接触許容回転速度になる時刻（接触時刻）を算出する。そして、その接触時刻よりも、コイル１８の通電開始からピニオン１４がリングギヤ２５との接触位置まで移動するのに要する時間（移動所要時間ＴＡ）だけ前のタイミングをピニオン１４の押し出し時刻とする。また、モータ１１については、押し出し時刻よりも、押し出し開始から噛み合い状態に移行するまでに要する時間（噛み合い所要時間ＴＢ）だけ後のタイミングをモータ駆動時刻として算出し、そのモータ駆動時刻になったタイミングでＳＬ２駆動リレー２８にオン信号を出力する。

ところで、再始動条件が成立した場合、ドライバの始動要求を満たすべく、できるだけ早期にエンジン２０を運転状態にするのが望ましい。その一方で、エンジン回転降下中のエンジン再始動では、エンジン２０の燃料噴射や点火の開始時期が早すぎると、その時のエンジン回転速度によっては、ピニオン１４とリングギヤ２５との噛み合い前において、エンジン２０の燃焼エネルギによって意図せずにエンジン回転速度が急変することが考えられる。その場合、現時点よりも前に算出した予測回転軌道が適正でなくなり、予測エンジン回転速度に基づいて実施されるスタータ制御において、ピニオン１４の押し出しやモータ１１の駆動を適正に実施できないおそれがある。

具体的には、ピニオン１４とリングギヤ２５との噛み合い時において両者の相対回転速度差、換言すれば、ピニオン１４とリングギヤ２５との各歯部の通過速度差が大きくなることがある。かかる場合、例えば、ピニオン１４とリングギヤ２５とが噛み合い状態に移行しなかったり、又は、噛み合い状態に移行したとしても、その噛み合い時において噛み合い音が大きくなったり、ピニオン１４等の磨耗が生じたりすることが考えられる。

そこで、本実施形態では、エンジン２０の自動停止の際の回転降下期間中に再始動条件が成立した場合、ピニオン１４の押し出しを開始してから、ピニオン１４からリングギヤ２５への動力伝達が開始されるまでの期間（動力伝達前期間）において、エンジン２０の燃焼を開始してエンジン２０を再始動することとしている。特に、本実施形態では、動力伝達前期間のうち、ピニオン１４のリングギヤ側端面とリングギヤ２５とが接触状態になってから、ピニオン１４とリングギヤ２５とが噛み合い状態に移行するまでの期間で燃焼が実施されるように燃料噴射及び点火の時期を制御している。ＳＬ１駆動リレー２７のオンによりピニオン１４が移動し、ピニオン１４のリングギヤ側端面がリングギヤ２５の端面に押し当てられた状態になれば、その後はピニオン１４とリングギヤ２５との相対的な回転により、自ずとピニオン１４の歯部とリングギヤ２５の歯部とが噛み合った状態に移行する。したがって、ピニオン１４のリングギヤ側端面とリングギヤ２５とが接触状態になった後であれば、エンジン２０の燃焼エネルギによってエンジン回転速度が急変した場合にも、ピニオン１４とリングギヤ２５との噛み合いタイミングでの相対回転速度差が大きくなるのが抑制される。また、ピニオン１４とリングギヤ２５とが噛み合い状態に移行するまでにエンジン２０の燃焼を行うことにより、エンジン再始動が遅くなりすぎるのが回避される。

ここで、ピニオン１４とリングギヤ２５との「接触状態」及び「噛み合い状態」について図２を用いて説明する。なお、図２中、（ａ）はピニオン１４とリングギヤ２５との正面図、（ｂ）は図２（ａ）におけるＡ方向からの平面図を示している。

図２において、ピニオン１４及びリングギヤ２５は、各回転軸が同一方向でかつ平行に設けられており、初期状態では互いに離間して設けられている。これらピニオン１４及びリングギヤ２５には、それぞれ多数の歯部１４ａ，２５ａが設けられている。ピニオン１４がリングギヤ２５に向かって移動すると、まず、ピニオン１４のリングギヤ２５に対向する側の端面１４ｂが、リングギヤ２５のピニオン１４に対向する側の端面２５ｂと接触し、その後、互いの歯部の噛み合いが行われるようになっている。本実施形態では、この互いの端面１４ｂ、２５ｂが接触した状態をピニオン１４とリングギヤ２５との「接触状態」、互いの歯部が噛み合った状態をピニオン１４とリングギヤ２５との「噛み合い状態」としている。

次に、本実施形態のエンジン再始動制御の具体的態様を、図３を用いて詳しく説明する。図３中、（ａ）はエンジン回転速度、（ｂ）はエンジン停止要求フラグＦｉｓのＯＮ／ＯＦＦ、（ｃ）はエンジン始動要求フラグＦｓｔのＯＮ／ＯＦＦ、（ｄ）は点火信号、（ｅ）は燃料カットの有無、（ｆ）はＳＬ１駆動信号のＯＮ／ＯＦＦの推移をそれぞれ示す。また、実線は実回転速度の推移を示し、一点鎖線は予測回転軌道を示し、破線はエンジン燃焼開始後のエンジン回転速度の推移を示す。

図３において、エンジン２０の運転中に自動停止条件が成立すると、その成立タイミングｔ１１でエンジン停止要求フラグＦｉｓをＯＮするとともに、エンジン２０の燃料噴射及び点火を停止する。これにより、エンジン回転速度がゼロに向かって降下する。このエンジン回転速度が降下する回転降下期間では、エンジン回転速度の履歴に基づいて予測回転軌道を都度算出するとともに、算出した予測回転軌道に基づいて、エンジン回転速度が予め定めた接触許容回転速度ＮＥｔになる時刻（接触時刻）を算出する。

そして、エンジン回転降下中のタイミングｔ１２で再始動条件が成立すると、エンジン停止要求フラグＦｉｓをＯＦＦにし、エンジン始動要求フラグＦｓｔをＯＮにする。このタイミングｔ１２以降では、算出した接触時刻でピニオン１４のリングギヤ側端面がリングギヤ２５のピニオン側端面に接触するように、ピニオン１４をリングギヤ２５に向かって押し出す。例えば、算出した接触時刻がｔ１５の場合、押し出し時刻を、ｔ１５よりも移動所要時間ＴＡだけ前のｔ１３として算出する。そして、押し出しタイミングになった時点でＳＬ１駆動リレー２７にオン信号を出力する。

本実施形態では、ピニオン１４の押し出しを開始してから、予め定めた噛み合い所要時間ＴＢが経過した場合に、ピニオン１４とリングギヤ２５とが噛み合い状態に移行したものとする。そして、接触時刻ｔ１５から噛み合い時刻（図中のｔ１６）までの期間でエンジン２０の燃焼が再開されるように、接触時刻ｔ１５よりも前のタイミングｔ１４でインジェクタ２２による燃料噴射及びイグナイタによる点火を許可する。このとき、例えば、ポート式エンジンであれば、初回の燃焼を行う気筒に対し、噛み合い時刻（ｔ１６）よりも３６０℃Ａ（２行程分）前で燃料噴射を開始するとともに、噛み合い時刻になったタイミングで点火を開始する。また、直噴式エンジンであれば、初回の燃焼を行う気筒に対し、噛み合い時刻の直前のタイミングで燃料噴射を開始するとともに、噛み合い時刻になったタイミングで点火を開始する。

次に、本実施形態のアイドルストップ制御について図４及び図５のフローチャートを用いて説明する。

まず、図４を用いて、エンジン自動停止処理について説明する。この処理は、ＥＣＵ４０により所定周期毎に実行される。

図４において、ステップＳ１０１では、エンジン運転中に自動停止条件が成立したか否かを判定する。ステップＳ１０１がＹＥＳの場合、ステップＳ１０２へ進み、エンジン停止要求フラグＦｉｓをＯＮにする。また、ステップＳ１０３では、インジェクタ２２による燃料噴射を停止するとともに点火プラグ２３による点火を停止し、本ルーチンを終了する。

次に、本実施形態のエンジン再始動制御について説明する。図５は、エンジン回転降下中にエンジン再始動を行う場合の処理手順を示すフローチャートである。この処理は、ＥＣＵ４０により所定周期毎に実行される。

図５において、ステップＳ２０１では、エンジン停止要求フラグＦｉｓがＯＮか否かを判定する。Ｆｉｓ＝ＯＮの場合、ステップＳ２０２へ進み、エンジン回転降下中か否かを判定する。ステップＳ２０２がＹＥＳの場合、ステップＳ２０３へ進み、クランク角センサ３１により検出した現時点以前の実エンジン回転速度に基づいて、現時点よりも後のエンジン回転速度の軌道である予測回転軌道を算出する。

予測回転軌道の算出方法としては、例えば、現在のエンジン２０のロスエネルギ、エンジン回転速度及びイナーシャをパラメータとして、現時点よりも後の瞬時回転速度を算出することにより行う。より具体的には、シリンダ容積の増減変化に伴う瞬時回転速度の増減１周期分（４気筒エンジンでは１８０℃Ａ）を回転脈動周期とし、現時点よりも前の回転脈動周期での瞬時回転速度に基づいて、現時点よりも後の１周期分の瞬時回転速度を算出する。この場合、シリンダ容積の増減変化に伴う瞬時回転速度の増減変化（回転脈動）を考慮して、将来のエンジン回転軌道を算出することができる。なお、瞬時回転速度とは、クランク軸２４の所定回転角度（例えば３０℃Ａ）の回転に要した時間から算出されるエンジン回転速度である。予測回転軌道の算出方法としては、上記とは異なり、クランク角センサ３１で検出したエンジン回転速度に基づいて、現時点以降のエンジン回転速度の減少変化の回転軌道を算出する方法を用いてもよい。

さて、ステップＳ２０４では、予測回転軌道を用いて、エンジン回転速度が予め定めた接触許容回転速度ＮＥｔになる時刻としての接触時刻を算出する。また、ステップＳ２０５では、再始動条件の成立タイミングか否かを判定し、ステップＳ２０５がＹＥＳの場合、ステップＳ２０６へ進み、エンジン停止要求フラグＦｉｓをＯＦＦにするとともに、エンジン始動要求フラグＦｓｔをＯＮにする。

ステップＳ２０７では、ピニオン１４の押し出しを開始する時刻としての押し出し時刻を算出するとともに、ピニオン１４とリングギヤ２５とが噛み合い状態に移行する時刻として噛み合い時刻を算出する。ここでは、算出した接触時刻よりも移動所要時間ＴＡだけ前のタイミングを押し出し時刻とし、押し出し時刻よりも噛み合い所要時間ＴＢだけ後のタイミングを噛み合い時刻とする。また、ステップＳ２０８では、算出した接触時刻から噛み合い時刻までの期間でエンジン２０の燃焼が再開されるように、燃料噴射の開始時刻及び点火の開始時刻を算出し、一旦本ルーチンを終了する。

さて、エンジン停止要求フラグＦｉｓがＯＦＦであると、ステップＳ２０１がＮＯとなり、ステップＳ２０９へ進む。ステップＳ２０９では、エンジン始動要求フラグＦｓｔがＯＮか否かを判定する。Ｆｓｔ＝ＯＮの場合、ステップＳ２１０へ進み、押し出し時刻になったタイミングか否かを判定する。そして、押し出しタイミングの場合には、ステップＳ２１０がＹＥＳとなり、ステップＳ２１１へ進み、ＳＬ１駆動リレー２７にオン信号を出力する。

現在、ピニオン１４の押し出しタイミングでない場合、ステップＳ２１０がＮＯとなり、ステップＳ２１２へ進む。ステップＳ２１２では、今現在、燃料噴射の開始時刻になったタイミングか否かを判定する。そして、ステップＳ２１２がＹＥＳの場合、ステップＳ２１３へ進み、インジェクタ２２に駆動信号を出力する。これにより、エンジン２０において燃料噴射が開始される。また、ステップＳ２１４では、イグナイタによる点火を開始する。

現在、燃料噴射の開始タイミングでない場合には、ステップＳ２１５へ進み、モータ１１の駆動開始タイミングか否かを判定する。本実施形態では、ピニオン１４とリングギヤ２５とが噛み合い状態に移行したタイミングをモータ駆動開始タイミングとしており、ピニオン１４の押し出しタイミングからの経過時間が噛み合い所要時間ＴＢとなった場合に肯定判定される。

なお、噛み合い完了の判定は、押し出しタイミングからの経過時間に基づき行う構成に代えて、例えば、ピニオン１４又はリングギヤ２５の近傍にセンサを配置し、同センサの検出値を用いて行ってもよい。また、ピニオン１４とリングギヤ２５とが噛み合った状態において両者のギヤ間で通電可能に構成し、同通電があった場合にピニオン１４とリングギヤ２５との噛み合い完了と判定する構成としてもよい。

モータ駆動の開始タイミングの場合には、ステップＳ２１５がＹＥＳとなり、ステップＳ２１６へ進み、ＳＬ２駆動リレー２８にオン信号を出力する。これにより、ピニオン１４からリングギヤ２５への動力伝達が行われ、エンジン２０のクランキングが開始される。

ステップＳ２１５がＮＯの場合、ステップＳ２１７へ進む。ステップＳ２１７では、ＳＬ２駆動リレー２８のオン後であるか否かを判定し、ステップＳ２１７がＹＥＳの場合、ステップＳ２１８へ進む。ステップＳ２１８では、エンジン回転速度が予め定めた始動回転速度ＮＥｆ（例えば４００〜５００ｒｐｍ）以上であるか否かを判定する。そして、エンジン回転速度が始動回転速度ＮＥｆ以上であることを条件にステップＳ２１９へ進み、ＳＬ１駆動リレー２７及びＳＬ２駆動リレー２８にオフ信号を出力する。これにより、ピニオン１４とリングギヤ２５との噛み合わせが解除され、モータ駆動が停止される。また、ステップＳ２１９では、エンジン始動要求フラグＦｓｔをＯＦＦにし、本ルーチンを終了する。

以上詳述した本実施形態によれば、次の優れた効果が得られる。

エンジン２０の自動停止の際の回転降下期間中に再始動条件が成立した場合、ピニオン１４の押し出しを開始してから、ピニオン１４からリングギヤ２５への動力伝達が開始されるまでの期間、より具体的には、ピニオン１４のリングギヤ側端面とリングギヤ２５とが接触状態になってから、ピニオン１４とリングギヤ２５とが噛み合い状態に移行するまでの期間で燃焼が実施されるように燃料噴射及び点火の時期を制御する構成としたため、エンジン２０の燃焼エネルギによってエンジン回転速度が急変した場合にも、ピニオン１４とリングギヤ２５との噛み合いタイミングでの相対回転速度差が大きくなるのを抑制し、ピニオン１４とリングギヤ２５との噛み合いを適正に実施することができるとともに、エンジン２０をいち早くかつ確実に再始動することができる。

エンジン再始動に際し、将来のエンジン回転速度の予測値を用いてスタータの駆動制御を実施する構成としたため、ピニオンの移動開始のタイミングや、ピニオンからリングギヤへの動力伝達が開始されるタイミングを事前にかつ正確に算出しておくことができる。したがって、ピニオン１４のリングギヤ側端面とリングギヤ２５とが接触状態になってから、ピニオン１４とリングギヤ２５とが噛み合い状態に移行するまでの期間を正確に把握することができ、結果として、上記期間でエンジン燃焼を確実に再開することができる。

（他の実施形態）
本発明は、上記実施形態の記載内容に限定されず、例えば次のように実施されてもよい。

・回転降下期間中にエンジン再始動する場合のエンジン２０の燃焼開始のタイミングは、ピニオン１４の押し出しを開始してから、ピニオン１４からリングギヤ２５への動力伝達が開始される前の始動前期間内であれば特に限定しない。

具体的には、例えば、回転降下期間中に再始動条件が成立した場合、ピニオン１４とリングギヤ２５とが接触状態になってから噛み合い状態に移行するまでの期間でエンジン２０の燃焼が開始されるよう燃料噴射や点火を制御する構成に代えて、ピニオン１４の押し出しを開始してから、ピニオン１４とリングギヤ２５とが接触状態になるまでの期間でエンジン２０の燃焼が開始されるよう燃料噴射等を制御する構成とする。ピニオン１４の押し出しが開始されていれば、その後、速やかにピニオン１４とリングギヤ２５とが噛み合い状態に移行するため、仮に、ピニオン１４とリングギヤ２５とが噛み合い状態に移行する前にエンジン２０の燃焼が行われ、エンジン２０の燃焼エネルギによって意図せずにエンジン回転速度が変化した場合にも、ピニオン１４とリングギヤ２５との噛み合いタイミングにおいて両者の相対回転速度差が大きくなりすぎるのを回避することができる。また、いち早くエンジンを再始動することができる点で好ましい。

・上記実施形態では、所定期間内にエンジン２０の燃焼が行われるようにエンジン２０の燃料噴射や点火の時期を制御したが、上記始動前期間内の所定タイミングでエンジン２０の燃焼が開始されるよう燃料噴射等の時期を制御する構成としてもよい。上記所定タイミングとしては、例えば、ピニオン１４とリングギヤ２５とが接触状態になるタイミングや、ピニオン１４とリングギヤ２５とが噛み合い状態になるタイミング、ピニオン１４の移動開始タイミングとする。

・上記実施形態では、予測エンジン回転速度に基づいてスタータ１０を駆動したりエンジン２０の燃焼を開始したりしたが、予測エンジン回転速度を用いない構成としてもよい。具体的には、例えば、クランク角センサ３１で検出した実エンジン回転速度が、予め定めた所定回転速度になったタイミングでピニオン１４の押し出しを実施するとともに、その押し出しタイミングから噛み合い所要時間ＴＢ又は移動所要時間ＴＡが経過したタイミングでエンジン２０の燃焼が開始されるように、燃料噴射及び点火のタイミングを制御する。

・上記の図４では、ステップＳ２１４でピニオン１４とリングギヤ２５との噛み合い完了と判定されたタイミングでモータ駆動を開始したが、ピニオン１４がリングギヤ２５との接触位置まで移動して接触状態になったタイミングでモータ駆動を開始してもよい。

・上記実施形態では、再始動条件が成立した場合、ピニオン１４とリングギヤ２５との噛み合い後にモータ駆動してエンジン２０を再始動する場合について説明したが、噛み合い前に予めモータ１１によりピニオン１４を回転した状態とし、その回転状態のピニオン１４とリングギヤ２５とを噛み合わせてエンジン２０を再始動する場合にも適用してもよい。回転状態のピニオン１４とリングギヤ２５とを噛み合わせる場合、エンジン再始動要求のタイミングからピニオン１４の移動開始までに費やす時間は都度異なり、また、移動開始までの時間が都度異なれば、エンジン燃焼についても都度異なるタイミングで開始するのが好ましい。そこで、エンジン燃焼開始の時期について、本構成のように、ピニオン１４の移動を開始してから、ピニオン１４からリングギヤ２５への動力伝達が開始されるまでの期間内とするとよい。この場合、ピニオン１４とリングギヤ２５との噛み合わせを適正に実施することができ、しかもドライバの始動要求を迅速に満たすことができる。

・上記実施形態では、ピニオン１４の押し出しとモータ１１の駆動とを独立して制御可能なスタータ１０を本発明に適用する場合を説明したが、ピニオン１４の押し出しを行うことによってモータ１１が駆動される従来のスタータを本発明に適用してもよい。

・ガソリンエンジンを適用する場合について説明したが、ディーゼルエンジンを本発明に適用する構成であってもよい。

１０…スタータ、１１…モータ、１４…ピニオン、２０…エンジン、２４…クランク軸、２５…リングギヤ、２７…ＳＬ１駆動リレー、２８…ＳＬ２駆動リレー、４０…ＥＣＵ（条件判定手段、移動制御手段、燃焼制御手段、回転予測手段、タイミング算出手段、噛み合い時刻算出手段、接触時刻算出手段）、ＳＬ１…第１ソレノイド、ＳＬ２…第２ソレノイド。

Claims

エンジン出力軸に連結されたリングギヤに向けてスタータのピニオンを移動させ前記リングギヤと前記ピニオンとの噛み合いを実施するとともに、前記リングギヤに前記ピニオンを噛み合わせた状態での前記スタータのモータの駆動により、前記ピニオンから前記リングギヤに動力伝達されて始動されるエンジンに適用され、
所定の自動停止条件が成立した場合にエンジンの燃焼を停止してエンジン自動停止し、前記自動停止条件の成立後、所定の再始動条件が成立した場合に前記ピニオンから前記リングギヤに動力伝達してエンジンを再始動するエンジン停止始動制御装置であって、
エンジン自動停止に際してエンジンの回転降下が生じる回転降下期間において、前記再始動条件が成立したことを判定する条件判定手段と、
前記条件判定手段により前記再始動条件が成立したと判定された場合に、前記リングギヤに向けて前記ピニオンを移動させる移動制御手段と、
前記移動制御手段による前記ピニオンの移動を開始してから、前記ピニオンから前記リングギヤへの動力伝達が開始されるまでの動力伝達前期間において、エンジンの燃焼を開始する燃焼制御手段と、
を備えることを特徴とするエンジン停止始動制御装置。
エンジン回転速度を検出する手段と、
前記回転降下期間において、現時点以前に検出したエンジン回転速度を用いて、現時点よりも後のエンジン回転速度である予測エンジン回転速度を算出する回転予測手段と、
前記回転予測手段により算出した予測エンジン回転速度に基づいて、前記ピニオンの移動の開始タイミングを算出するタイミング算出手段と、を備え、
前記移動制御手段は、前記タイミング算出手段により算出した開始タイミングで前記ピニオンの移動を開始する請求項１に記載のエンジン停止始動制御装置。
前記移動制御手段による前記ピニオンの移動開始後、前記ピニオンのリングギヤ側端面が前記リングギヤとの接触位置まで移動して接触状態になる時刻を接触時刻として算出する接触時刻算出手段と、
前記移動制御手段による前記ピニオンの移動開始後、前記ピニオンと前記リングギヤとが噛み合い状態になる時刻を噛み合い時刻として算出する噛み合い時刻算出手段と、を備え、
前記燃焼制御手段は、前記動力伝達前期間のうち、前記接触時刻から前記噛み合い時刻までの間にエンジンの燃焼を開始する請求項１又は２に記載のエンジン停止始動制御装置。
前記移動制御手段による前記ピニオンの移動開始後、前記ピニオンのリングギヤ側端面が前記リングギヤとの接触位置まで移動して接触状態になる時刻を接触時刻として算出する接触時刻算出手段を備え、
前記燃焼制御手段は、前記動力伝達前期間のうち、前記ピニオンの移動を開始してから前記接触時刻になるまでの間にエンジンの燃焼を開始する請求項１又は２に記載のエンジン停止始動制御装置。