JP2014173459A

JP2014173459A - アイドルストップ車の制御装置

Info

Publication number: JP2014173459A
Application number: JP2013045002A
Authority: JP
Inventors: Kazuhisa Nishikawa; 和久西川
Original assignee: Daihatsu Motor Co Ltd
Current assignee: Daihatsu Motor Co Ltd
Priority date: 2013-03-07
Filing date: 2013-03-07
Publication date: 2014-09-22

Abstract

【課題】エンジン始動後にスタータを切り離す際に、従来のようなリングギヤとピニオンとの干渉による異音の発生を防止できるようにする。
【解決手段】スタータ制御部により、停止したエンジンを始動させるときに、ピニオンをリングギヤに噛合させた状態でモータがオンされてピニオンが回転し、エンジンを駆動してエンジンを始動した後、ピニオンを回転駆動した状態でピニオンをリングギヤから離れた位置に移動させる。そのため、ピニオンを移動させる際には、ピニオンはリングギヤと略同期して回転しており、ピニオンが移動してもリングギヤの歯がピニオンの歯に衝突することがなく、エンジンの始動後におけるリングギヤとピニオンとの干渉（衝突）に伴う異音の発生を防止できる。
【選択図】図４

Description

この発明は、所定のエンジン停止条件が成立することによりエンジンを停止してアイドルストップ状態に制御し、アイドルストップ状態で所定のエンジン再始動条件が成立することによりエンジンを再始動するアイドルストップ車の制御装置に関する。

従来、いわゆるアイドルストップ車は、ＩＧ（イグニッション）オンの操作によりエンジンを始動すると、その後は、ＩＧオフの操作によりエンジンが停止するまで、アイドルストップ制御を実行し、所定のエンジン停止条件の成立によりエンジンを自動停止し、所定のエンジン再始動条件の成立によりエンジンを自動的に再始動することを繰り返す。

ところで、この種のアイドルストップ車では、例えば図５に示すようなスタータシステムを備えている。すなわち、スタータ５１は、軸長方向に移動可能に軸支されたピニオン５２と、ピニオン５２をエンジンＥのリングギヤＲに向かって押し出す押出手段としてのマグネットスイッチ５３と、ピニオン５２を回転駆動するモータＭとを有する。

マグネットスイッチ５３は、ソレノイドコイル５４と、ソレノイドコイル５４に吸引されるプランジャ５５と、プランジャ５５によって開閉されるメイン接点５６とを有し、プランジャ５５の一端には、図５には示されていないドライブスプリングが付属したドライブレバー５７の一端が接続されており、マグネットスイッチ５３は、ドライブレバー５７を介してピニオン５３をリングギヤＲに向かって押し出し、リングギヤＲから離す役目を果たす。また、マグネットスイッチ５３がプランジャ５５を吸引し、ピニオン５２がリングギヤＲの端面に当接した状態では、ドライブスプリングの付勢力によってピニオン５２はリングギヤＲに向かって押圧付勢されるようになっている。

そして、キースイッチＫのイグニッションスイッチがオンのままであってエンジン再始動条件の成立がマイクロコンピュータ構成のコントローラ６０により確認されると、コントローラ６０からの制御信号により、マグネットスイッチ５３のソレノイドコイル５４に通電されてマグネットスイッチ５３によりプランジャ５５が吸引され、ピニオン５２がリングギヤＲの端面に当接して噛合された状態になるとともにメイン接点５６が閉じられ、リレー６１のリレーコイル６２に通電開始されてリレー接点６３が閉じられることによって、モータＭにバッテリＢから給電開始され、モータＭがピニオン５２を回転駆動してエンジンＥが再始動する（特許文献１参照）。

特開２００１−３１７４３９号公報（段落００２６〜００３８および図１参照）

ところで、上記した特許文献１のようなスタータシステムの場合、エンジンＥが始動して完爆状態になれば、スタータ５１のモータＭが通電停止によりオフしてスタータ５１がエンジンＥから切り離されるが、モータＭのオフによってピニオン５２も回転停止しているため、ピニオン５２が噛合状態にあったリングギヤＲから脱離する際に、回転継続中のリングギヤＲの歯が、回転停止したピニオン５２の歯に衝突して異音を生じるという問題がある。

本発明は、エンジン始動後にスタータを切り離す際に、従来のようなリングギヤとピニオンとの干渉による異音の発生を防止できるようにすることを目的とする。

上記した目的を達成するために、本発明のアイドルストップ車の制御装置は、所定のエンジン停止条件が成立することによりエンジンを停止してアイドルストップ状態に制御し、前記アイドルストップ状態で所定のエンジン再始動条件が成立することにより前記エンジンを再始動するアイドルストップ制御手段と、軸長方向に移動可能に軸支されたピニオンと、前記ピニオンを前記エンジンのリングギヤに向かって押出す押出手段と、前記ピニオンを回転駆動するモータとを有するスタータとを備えたアイドルストップ車の制御装置において、停止したエンジンを始動させるときに、前記ピニオンを前記リングギヤに噛合させた状態で前記モータをオンして前記ピニオンを回転し、前記エンジンを駆動して前記エンジンを始動させた後、前記ピニオンを回転駆動させた状態で前記ピニオンを前記リングギヤから離れた位置に移動させるスタータ制御手段を備えることを特徴としている（請求項１）。

また、請求項１に記載のアイドルストップ車の制御装置において、前記エンジン始動後のエンジン回転数の上昇特性を推定する推定手段をさらに備え、前記スタータ制御手段は、前記推定手段による前記エンジン回転数の上昇特性に基づき、前記ピニオンを前記リングギヤから離れた位置に移動させるべきタイミングを導出して該タイミングで前記ピニオンを移動させるようにしてもよい（請求項２）。

請求項１に係る発明によれば、スタータ制御手段により、停止したエンジンを始動させるときに、ピニオンをリングギヤに噛合させた状態でモータがオンされてピニオンが回転され、エンジンが駆動されてエンジンが始動された後、ピニオンが回転駆動された状態でピニオンがリングギヤから離れた位置に移動されるため、ピニオンを移動させる際には、ピニオンはリングギヤと略同期して回転していることから、ピニオンが移動してもリングギヤの歯がピニオンの歯に衝突することがなく、エンジンの始動後におけるリングギヤとピニオンとの干渉に伴う異音の発生を防止することができる。

請求項２に係る発明によれば、推定手段により推定されるエンジン回転数の上昇特性に基づき、ピニオンをリングギヤから離れた位置に移動させるべきタイミングが導出されてピニオンが移動されるため、リングギヤの回転数とピニオンの回転数とが近づき、かつ、ピニオンの回転数が上がり過ぎない最適なタイミングでピニオンをリングギヤから離れた位置に移動させることができ、リングギヤとピニオンとの干渉に伴う異音の発生をより確実に防止することができる。

本発明のアイドルストップ車の制御装置の一実施形態のブロック図である。図１のスタータの概略構成を示す模式図である。図１の動作説明図である。図１の動作説明用フローチャートである。従来例の概略構成図である。

つぎに、本発明の一実施形態について、図１ないし図４を参照して説明する。

図１に示すように、アイドルストップ車１は、軽量化、小型化等を図るため、電源として１２Ｖの比較的小容量の１個の鉛バッテリ２を有し、このバッテリ２の負極端子はアイドルストップ車１の車体に接続されている。

そして、アイドルストップ車１の駆動源であるエンジン３は、トランスミッション側のＣＶＴ（ＣｏｎｔｉｎｕｏｕｓｌｙＶａｒｉａｂｌｅＴｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ）４を有し、このＣＶＴ４とエンジン３との間にトルクコンバータ（ロックアップクラッチの機構を含む）５が介在している。

エンジン３はスタータ６により始動され、このスタータ６にはリレー７を介してバッテリ２から給電されてエンジン３を始動する駆動力を発生する。なお、スタータ６の詳細な構成については後述する。

さらに、バッテリ２の正極端子とリレー７との間にバッテリ２に接近して設けられたバッテリセンサ８により、バッテリ２の温度、電流の検知信号が後述するアイドルストップ制御部およびスタータ制御部に出力され、エンジン３の回転力がベルト１０を介して発電機であるオルタネータ９に伝達され、車両の走行中等にオルタネータ９の発電出力によりバッテリ２の充電が行われる。

また、図１に示すように、エンジン３の冷却水温を検出する水温センサ１１が設けられるとともに、ＣＴＶ４の油温を検出する油温センサ１２が設けられており、水温センサ１１からの信号は後述するエンジン制御部およびスタータ制御部により、油温センサ１２からの信号は後述するＣＶＴ制御部により、それぞれ取り込まれる。

さらに、図１に示すように、アイドルストップ車１には、アイドルストップ制御のＥＣＵが形成するアイドルストップ制御部（本発明におけるアイドルストップ制御手段に相当）１３が設けられるとともに、エンジン制御のＥＣＵが形成するエンジン制御部１４、ＣＶＴ制御のＥＣＵが形成するＣＶＴ制御部１５が設けられ、これら各制御部１３〜１５はそれぞれマイクロコンピュータ等により形成され、ＣＡＮ等の通信バス１６を介して情報のやり取りを行う。

そして、アイドルストップ制御部１３は、所定のエンジン停止条件（例えば、ストップランプが点灯していて所定車速以下であって所定減速未満である等の条件）の成立が確認されると、走行が完全に停止しなくても所定車速以下（例えば、７ｋｍ／ｈ以下）に低下したとき、エンジン制御部１２にエンジン停止指令が出力され、エンジン３が自動停止される。続いて、自動停止状態においてドライバがブレーキペダルから足を離すと、アイドルストップ制御部１３により所定のエンジン再始動条件が成立したことが確認され、停止しているエンジン３が自動的に再始動される。

ところで、上記したスタータ６は、詳細には図２に示すように構成されている。すなわち、図２に示すように、スタータ６は、モータ２１と、その回転軸の軸長方向に移動可能に軸支されたピニオン２２と、このピニオン２２をエンジン３のリングギヤ３Ｒに向かって押し出す電磁プランジャ等からなる押出手段２４とを備える。そして、リレー７を介して一端がバッテリ２に接続された補助リレー２６の常開リレー接点２７の他端がモータ２１に接続され、補助リレー２６のリレーコイル２８の一端が図１のリレー７を介してバッテリ２に接続され、マイクロコンピュータ構成のスタータ制御部（本発明のスタータ制御手段に相当）３０からの制御信号によりリレーコイル２８に通電され、リレー接点２７がオンして補助リレー２６が動作し、モータ２１が通電駆動されるようになっている。

さらに、図２に示すように、押出手段２４の電源端子も図１のリレー７を介してバッテリ２に接続され、スタータ制御部３０からの制御信号が押出手段２４に入力されることにより、押出手段２４が作動してピニオン２２がエンジンのリングギヤ３Ｒに向かって押し出され、ピニオン２２がリングギヤ３Ｒに噛合した状態に制御される。

また、スタータ制御部３０は、アイドルストップ制御部１３により自動停止されたエンジン３を再始動（停車状態からの初回始動も含む）させるときに、上記した押出手段２４を作動させてピニオン２２をリングギヤ３Ｒに向かって押し出して噛合させ、この状態で補助リレー２６を動作させてモータ２１を通電駆動し、モータ２１を回転させることによってピニオン２２を回転させ、エンジン３を駆動してエンジン３を始動させた後、モータ２１への通電を継続してピニオン２２を回転駆動させた状態のまま、押出手段２４の作動を停止させてピニオン２２をリングギヤ３Ｒから離れた位置に移動させる。

このとき、スタータ制御部３０は、水温センサ１１により検出されるエンジン３の冷却水温と、バッテリセンサ８により検出されるバッテリ２の温度、前回のクランキング挙動等に基づき、始動後のエンジン３の回転数の上昇特性を推定する。ここで、エンジン３の回転数は、例えば図３に示すように脈動しながら次第に上昇する特性を有しており、このような脈動パターンを、エンジン冷却水温、バッテリ温度等に基づき推定することが可能である。このようなスタータ制御部３０によるエンジン回転数の上昇特性の推定機能が、本発明における推定手段に相当する。

さらに、スタータ制御部３０は、推定したエンジン３の回転数の上昇特性に基づき、噛合状態にあるピニオン２２をリングギヤ３Ｒから離れた位置に移動させるべきタイミングを導出して該タイミングでピニオン２２を移動させる制御を行う。すなわち、始動後のエンジン３の回転数が上昇してスタータ６のモータ２１の限界回転数を超えるとモータ２１が破損するため、限界回転数を超えない回転数であって、ピニオン２２とリングギヤ３Ｒとが同期して略同じ回転数で回転している状況を見極め、ピニオン２２をリングギヤ３Ｒから離す最適なタイミングを導出し、導出したタイミングでピニオン２２を移動させるべく押出手段２４の作動を停止する。

このような構成を有するアイドルストップ車１のアイドルストップ動作を簡単に説明すると、ドライバがＩＧキー（図示せず）をオン操作してエンジンスタートを指令することにより、ＩＧオンの信号が例えば通信バス１６からアイドルストップ制御部１３に入力され、この入力に基づいてアイドルストップ制御部１３はリレー７を瞬時に通電してオンし、バッテリ２の電源をスタータ６に給電して上記したようにしてスタータ６を始動し、停止していたエンジン３を始動する（初回始動）。エンジン３が始動してオルタネータ９の発電電力で鉛バッテリ２が一旦満充電状態に充電されると、その後は、ＩＧキーのオフ操作でエンジン３が停止するまで、アイドルストップ制御部１１がアイドルストップ制御を実行する。

アイドルストップ制御部１３には、通信バス１６を介してエンジン制御部１４の情報（エンジンの回転数や冷却水温等のエンジンの情報）および、バッテリ２の電流、温度等の情報、図示省略した車速センサによる検出車速や液圧センサによるマスタシリンダ圧等の情報、図示省略したストップランプスイッチ、カーテシスイッチ等の車内各所のスイッチの情報等が入力される。

そして、これらの情報に基づき、アイドルストップ制御中のアイドルストップ制御部１３は、交通信号の赤信号等にしたがってドライバがブレーキペダルを踏み込み、マスタシリンダ圧が所定の踏込圧以上になっていることを検出すると、アイドルストップ制御の所定のエンジン停止条件（例えば、ストップランプが点灯していて所定車速以下である等の条件）の成立を確認することにより、走行が完全に停止しなくても所定車速以下（例えば、７ｋｍ/ｈ以下）に低下すれば、エンジン制御部１４にエンジン停止指令を出力し、エンジン制御部１４が燃料スロットルを絞ったりしてエンジン３を自動停止する。

次に、交通信号が青信号に変わるなどしてドライバがブレーキペダルから足を離し、マスタシリンダ圧が所定の開放圧に低下したことを検出すると、アイドルストップ制御部１３が、アイドルストップ制御の所定のエンジン再始動条件の成立を確認し、アイドルストップ制御部１３はリレー７を瞬時に通電してオンし、バッテリ２の電源をスタータ６に給電して、上記したようにしてスタータ６を始動し、停止しているエンジン３を自動的に再始動する。以降、減速中の所定のエンジン停止条件の成立に基づくエンジン３の自動停止と、所定のエンジン再始動条件の成立に基づくエンジン３の自動的な再始動とが交互に行なわれる。

このとき、エンジン３が再始動すると、エンジン回転数情報が完爆を示す回転数に達し、ブレーキ力がマスタシリンダ圧に応じて変化する元の状態に戻り、アクセルペダルの踏み込みがないという状態はいわゆるアイドリング状態であり、このアイドリング状態であってもアイドルストップ車１が発進し得るようなクリープ力がエンジン３およびトルクコンバータ５により発生される。

そして、エンジン３の初回始動および再始動に際しては、上記したようにスタータ制御部３０によりスタータ６が、図４のフローチャートに示す手順に従って制御される。すなわち、図４に示すように、スタータ制御部３０からの制御信号により、押出手段２４が作動され、ピニオン２２がリングギヤ３Ｒに向かって押し出され、ピニオン２２とリングギヤ３Ｒとが互いに噛合した状態で補助リレー２６が動作されてモータ２１が通電駆動され、ピニオン２２の回転開始によりエンジン３が始動される（ステップＳ１）。

続いて、エンジン３が始動した後、図４に示すように、水温センサ１１によるエンジン３の冷却水温、バッテリセンサ８によるバッテリ２の温度、前回のクランキング挙動等に基づき、エンジン３の回転数の上昇特性が推定され（ステップＳ２）、このときモータ２１の回転数はスタータ制御部３０により検知されるため、推定したエンジン３の回転数上昇特性におけるエンジン回転数と、現在のモータ２１の回転数とが一致するタイミングである否かの判定がなされる（ステップＳ３）。

そして、ステップＳ３の判定結果がＮＯであれば、判定結果がＹＥＳになれば、モータ２１には通電継続されて駆動状態を維持したまま、押出手段２４が作動停止されてピニオン２２のリングギヤ３Ｒ方向への押し出しが解除され、ピニオン２２がリングギヤ３Ｒから離れた位置への移動が開始され（ステップＳ４）、補助リレー２６の動作が停止されて、モータ２１の通電解除によりモータ２１の回転が停止され（ステップＳ５）、その後動作は終了する。

したがって、上記した実施形態によれば、スタータ制御部３０により、停止したエンジン３を始動させるときに、ピニオン２２をリングギヤ３Ｒに噛合させた状態でモータ２１がオンされてピニオン２２が回転され、エンジン３が駆動されてエンジン３が始動された後、ピニオン３が回転された状態でピニオン２２がリングギヤ３Ｒから離れた位置に移動されるため、ピニオン２２を移動させる際には、ピニオン２２はリングギヤ３Ｒと略同期して回転していることから、ピニオン２２が移動しても、リングギヤ３Ｒの歯がピニオン２２の歯に衝突することがなく、エンジン３の始動後におけるリングギヤ３Ｒとピニオン２２との干渉（衝突）に伴う異音の発生を防止することができる。

また、スタータ制御部３０により推定されるエンジン３の回転数の上昇特性に基づき、ピニオン２２をリングギヤ３Ｒから離れた位置に移動させるべきタイミングが導出されてピニオン２２が移動されるため、リングギヤ３Ｒの回転数とピニオン２２の回転数とが近づき、かつ、ピニオン２２の回転数が上がり過ぎない最適なタイミングでピニオン２２をリングギヤ３Ｒから離れた位置に移動させることができ、リングギヤ３Ｒとピニオン２２との干渉に伴う異音の発生をより確実に防止することができる。

なお、本発明は上記した実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない限りにおいて上述したもの以外に種々の変更を行なうことが可能である。

例えば、上記した実施形態では、スタータ制御部３０によりエンジン３の回転数の上昇特性を推定し、推定したエンジン回転数に基づき、ピニオン２２をリングギヤ３Ｒから離れた位置に移動させるべきタイミングを導出してピニオン２２を移動させる例について説明したが、このようなエンジン回転数の上昇特性の推定およびピニオン２２の移動開始タイミングの導出は、必ずしも行う必要はなく、ピニオン２２とリングギヤ３Ｒが噛合し、モータ２１が回転開始してから予め定められた所定時間経過後に、モータ２１の回転は継続させたままピニオン２２を移動させるようにしてもよい。

また、上記した実施形態では、エンジン３のみを搭載したアイドルストップ車について説明したが、エンジンとモータを併用するハイブリッド車にも本発明を適用することができる。

１ …アイドルストップ車
３ …エンジン
６ …スタータ
１１ …アイドルストップ制御部（アイドルストップ制御手段）
２１ …モータ
２２ …ピニオン
２４ …押出手段
３０ …スタータ制御部（スタータ制御手段、推定手段）
３Ｒ …リングギヤ

Claims

所定のエンジン停止条件が成立することによりエンジンを停止してアイドルストップ状態に制御し、前記アイドルストップ状態で所定のエンジン再始動条件が成立することにより前記エンジンを再始動するアイドルストップ制御手段と、
軸長方向に移動可能に軸支されたピニオンと、前記ピニオンを前記エンジンのリングギヤに向かって押出す押出手段と、前記ピニオンを回転駆動するモータとを有するスタータとを備えたアイドルストップ車の制御装置において、
停止したエンジンを始動させるときに、前記ピニオンを前記リングギヤに噛合させた状態で前記モータをオンして前記ピニオンを回転し、前記エンジンを駆動して前記エンジンを始動させた後、前記ピニオンを回転駆動させた状態で前記ピニオンを前記リングギヤから離れた位置に移動させるスタータ制御手段を備えることを特徴とするアイドルストップ車の制御装置。
請求項１に記載のアイドルストップ車の制御装置において、
前記エンジン始動後のエンジン回転数の上昇特性を推定する推定手段をさらに備え、
前記スタータ制御手段は、前記推定手段による前記エンジン回転数の上昇特性に基づき、前記ピニオンを前記リングギヤから離れた位置に移動させるべきタイミングを導出して該タイミングで前記ピニオンを移動させることを特徴とするアイドルストップ車の制御装置。