JP5007765B2 - エンジン自動停止始動制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、エンジンを自動停止させる際のエンジン回転速度が降下する期間に、次の再始動に備えて、所定のタイミングでスタータのピニオンをエンジンのクランク軸に連結されたリングギヤに飛び込ませて噛み合わせるようにしたエンジン自動停止始動制御装置に関する発明である。

この種のエンジン自動停止始動制御装置は、特許文献１（特開２００５−３３０８１３号公報）に記載されているように、エンジンを自動停止させる際のエンジン回転速度が降下する期間（エンジン回転降下期間）に、再始動要求が発生した時点でスタータのモータへの通電を開始してピニオンを回転させると共に、ピニオンの噛み込み動作に必要な時間に相当する所定時間経過後のエンジン回転速度（リンクギア回転速度）を予測して、ピニオン回転速度がエンジン回転速度（リンクギア回転速度）と同期するタイミングを予測して、そのタイミングでピニオンがリングギヤに飛び込んで噛み合うようにピニオンの噛み込み動作タイミングを決定するようにしたものがある。

特開２００５−３３０８１３号公報

本発明者らの研究結果によれば、上記特許文献１のように、エンジンを自動停止させる際のエンジン回転降下期間中に、エンジン回転速度（リンクギア回転速度）とピニオン回転速度を予測して、ピニオン回転速度がエンジン回転速度（リンクギア回転速度）と同期するタイミングを予測して、そのタイミングでピニオンがリングギヤに飛び込んで噛み合うようにピニオンの噛み込み動作を開始しても、以下のような課題を有することが判明した。

即ち、エンジン回転降下期間中のエンジン回転挙動は、エンジン回転速度が直線的に降下するのではなく、エンジン回転速度が脈動しながら降下し、エンジンのクランク軸に連結したリングギヤの回転速度も脈動しながら降下する。このため、ピニオンの噛み込み動作に必要な時間に相当する所定時間経過後の時点のエンジン回転速度（リンクギア回転速度）を予測しても、ピニオン回転速度がエンジン回転速度（リンクギア回転速度）と同期するタイミングを精度良く予測できない可能性があり、ピニオン噛み込み時のピニオン回転速度とリンクギア回転速度との差が大きくなる可能性がある。図４に示すように、ピニオン噛み込み時のピニオン回転速度とリンクギア回転速度との差（相対回転速度）が大きくなると、ピニオン噛み込み時の騒音レベルが大きくなることが問題となる。

そこで、本発明が解決しようとする課題は、エンジン自動停止時のエンジン回転降下期間中にピニオンをリングギヤに飛び込ませて噛み合わせる際のピニオンの駆動タイミングを精度良く制御できるエンジン自動停止始動制御装置を提供することである。

上記課題を解決するために、請求項１に係る発明は、エンジンを自動停止させる際のエンジン回転速度が降下する期間に、次の再始動に備えて、所定のタイミングでスタータのピニオンをエンジンのクランク軸に連結されたリングギヤに飛び込ませて噛み合わせるようにしたエンジン自動停止始動制御装置において、前記エンジンを自動停止させる際のエンジン回転速度が降下する期間に正転方向の最後のＴＤＣ（上死点）を判定する最後ＴＤＣ判定手段と、前記最後ＴＤＣ判定手段で判定した正転方向の最後のＴＤＣを基準にして前記ピニオンの駆動タイミングを決定する制御手段とを備え、前記エンジンを自動停止させる際に、所定の演算周期で少なくともエンジン回転速度又は角速度に基づいて次の演算タイミング又は複数回先の演算タイミングまでの各演算タイミングでのエンジン回転速度又は角速度を予測してエンジン回転降下軌道を予測し、予測したエンジン回転降下軌道に基づいて正転方向の最後のＴＤＣを判定するようにしたものである。

この構成では、エンジンを自動停止させる際のエンジン回転降下期間中に正転方向の最後のＴＤＣを判定するようにしているため、正転方向の最後のＴＤＣを基準にしてピニオンの駆動タイミングを精度良く決定することができる。

ところで、エンジン回転降下期間中にエンジン回転が正転方向の最後のＴＤＣを通過した後は、ピストンが次のＴＤＣを乗り越えられずに逆転するため、次のＴＤＣに到達する前にエンジン回転速度が０[rpm] 以下になる。

このようなエンジン回転降下軌道を考慮して、請求項１に係る発明では、最後ＴＤＣ判定手段は、エンジンを自動停止させる際に、所定の演算周期で少なくともエンジン回転速度又は角速度に基づいて次の演算タイミング又は複数回先の演算タイミングまでの各演算タイミングでのエンジン回転速度又は角速度を予測してエンジン回転降下軌道を予測し、予測したエンジン回転降下軌道に基づいて正転方向の最後のＴＤＣを判定するようにしている。このようにすれば、エンジン回転降下軌道の予測値が０[rpm] 以下になる直前のＴＤＣを正転方向の最後のＴＤＣと判定することができる。

この場合、エンジンの燃焼停止後（燃料カット後）のエンジン回転挙動は、エンジンのロストルク（フリクショントルク）やイナーシャの影響を受けて変化する。この点を考慮して、請求項２のように、最後ＴＤＣ判定手段は、エンジンを自動停止させる際に、所定の演算周期でエンジンのロストルク、ロスエネルギ、イナーシャの少なくとも１つを考慮して次の演算タイミング又は複数回先の演算タイミングまでの各演算タイミングでのエンジン回転速度又は角速度を予測するようにしても良い。このようにすれば、エンジン回転降下軌道の予測精度を高めることができ、正転方向の最後のＴＤＣの判定精度を向上できる。

また、請求項３のように、最後ＴＤＣ判定手段は、エンジンを自動停止させる際に、所定の演算周期で少なくともエンジン回転速度又は角速度に基づいて次の演算タイミングでのエンジン回転速度又は角速度を予測し、その予測データに基づいて更にその次の演算タイミングでのエンジン回転速度又は角速度を予測するという処理を複数回繰り返して、複数回先の演算タイミングまでのエンジン回転降下軌道を予測し、予測したエンジン回転降下軌道に基づいて正転方向の最後のＴＤＣを判定するようにしても良い。このようにすれば、複数回先の演算タイミングまでのエンジン回転降下軌道を精度良く予測することができ、予測したエンジン回転降下軌道に基づいて正転方向の最後のＴＤＣを精度良く判定することができる。

また、請求項４のように、最後ＴＤＣ判定手段は、次のＴＤＣに到達するまでの時間ｔTDC を予測する手段と、エンジン回転速度が０[rpm] に到達するまでの時間ｔ0rpmを予測する手段と、次のＴＤＣに到達するまでの時間ｔTDC の予測値とエンジン回転速度が０[rpm] に到達するまでの時間ｔ0rpmの予測値とを比較してその比較結果に基づいて正転方向の最後のＴＤＣを判定するようにしても良い。このようにすれば、今回のＴＤＣが正転方向の最後のＴＤＣであるか否かを簡単に判定することができる。

図１は本発明の実施例１におけるエンジン始動制御システムの概略構成図である。 図２は実施例１のエンジン回転降下軌道の予測結果を示す図である。 図３は実施例１のエンジン回転降下軌道の予測演算方法を説明する図である。 図４はピニオン噛み込み時のピニオン回転速度とリンクギア回転速度との差と騒音レベルとの関係を計測したデータを示す図である。 図５は実施例１のロストルク算出ルーチンの処理の流れを示すフローチャートである。 図６は実施例１の最後ＴＤＣ判定ルーチンの処理の流れを示すフローチャートである。 図７は実施例２の最後ＴＤＣ判定ルーチンの処理の流れを示すフローチャートである。 図８は実施例２の正転方向の最後のＴＤＣを判定する方法を説明するタイムチャートである。 図９は実施例３のエンジン回転降下軌道の予測方法を説明する図である。 図１０は実施例３の最後ＴＤＣ判定ルーチンの処理の流れを示すフローチャートである。

以下、本発明を実施するための形態を具体化した３つの実施例１〜３を説明する。

本発明の実施例１を図１乃至図６に基づいて説明する。
まず、図１に基づいてエンジン自動停止始動制御システムの概略構成を説明する。
スタータ１１は、いわゆるピニオン押し出し式スタータであり、モータ１２と、このモータ１２によって回転駆動されるピニオン１３と、このピニオン１３を押し出すピニオンアクチュエータ１４等を備え、後述する構成によりモータ１２とピニオンアクチュエータ１４とを個別に作動可能となっている。ピニオン１３は、軸方向に移動可能に設けられている。ピニオンアクチュエータ１４には、プランジャ１５と、このプランジャ１５を駆動するソレノイド１６が設けられ、プランジャ１５の駆動力がレバー１７等を介してピニオン１３に伝達されるようになっている。

また、バッテリ１８とピニオンアクチュエータ１４との間には、リレー１９が設けられ、ＥＣＵ２０（エンジン制御回路）によってリレー１９をオンしてピニオンアクチュエータ１４への通電をオンしてプランジャ１５をピニオン押出方向に移動させることで、ピニオン１３を押し出して該ピニオン１３をエンジン２１のクランク軸２２に連結されたリングギヤ２３に飛び込ませて噛み合わせるようになっている。

更に、バッテリ１８とモータ１２との間には、スイッチング素子２４が設けられ、ＥＣＵ２０によってスイッチング素子２４のオン／オフを制御してモータ１２の通電をデューティ制御することで、ピニオン１３の回転速度を制御するようになっている。

エンジン２１には、クランク軸２２が所定クランク角（例えば３０℃Ａ）回転する毎にクランクパルスを出力するクランク角センサ２５が設けられ、このクランクパルスの出力間隔に基づいてエンジン回転速度又は角速度が算出されると共に、該クランクパルスをカウントしてクランク角が検出される。尚、クランク角基準位置は、クランク角センサ２５の欠歯部（１〜数個のパルスが連続して出力されない部分）で検出しても良いし、カム角センサからカムパルスが出力される位置をクランク角基準位置としても良い。

ＥＣＵ２０は、マイクロコンピュータを主体として構成され、内蔵されたＲＯＭに記憶された各種のエンジン制御プログラムを実行することで、エンジン運転状態に応じてエンジン２１の燃料噴射量や点火時期を制御する。

また、ＥＣＵ２０は、図示しないエンジン自動停止始動制御ルーチンを実行することで、エンジン自動停止始動制御（いわゆるアイドルストップ制御）を実行する。このエンジン自動停止始動制御では、車両走行中に運転者が減速操作（アクセル全閉、ブレーキ操作等）を行って車両停止に至る可能性のある所定減速状態になったとき、又は、車両を停車させてブレーキ操作を継続しているときに、自動停止要求（アイドルストップ要求）が発生したと判断して、エンジン２１の燃焼（燃料噴射及び／又は点火）を停止させてエンジン２１を自動的に停止させる。更に、本実施例１では、エンジン２１を自動停止させる間際に、後述するように、次の再始動に備えて、ピニオンアクチュエータ１４に通電してピニオン１３をエンジン２１側のリングギヤ２３に飛び込ませて噛み合わせおき、次の再始動が完了するまで、ピニオン１３をエンジン２１側のリングギヤ２３に噛み合わせた状態に維持する。

その後、運転者が車両発進のための準備操作（ブレーキ解除、シフトレバーのドライブレンジへの操作等）や発進操作（アクセル踏み込み等）を行ったときに、再始動要求が発生したと判断して、スタータ１１のモータ１２に通電してピニオン１３を回転駆動してエンジン２１をクランキングして燃料噴射を再開して再始動させる。その他、バッテリ充電制御システムやエアコン等の車載機器の制御システムから再始動要求が発生してエンジン１１を再始動させる場合もある。再始動時に、エンジン回転速度が始動完了判定しきい値を越えた時点で、再始動完了と判定されて、スタータ１１のモータ１２への通電が停止されると共に、ピニオンアクチュエータ１４への通電が停止され、リターンスプリング（図示せず）によりピニオン１３がエンジン２１側のリングギヤ２３から抜き出されて元の位置に戻される。

更に、ＥＣＵ２０は、後述する図５及び図６の各ルーチンを実行することで、エンジン２１を自動停止させる際のエンジン回転降下期間中に、エンジン回転降下軌道を予測してその予測データに基づいて正転方向の最後のＴＤＣ（上死点）を判定する最後ＴＤＣ判定手段として機能すると共に、正転方向の最後のＴＤＣに基づいてスタータ１１のピニオン１３の駆動タイミングを決定する制御手段としても機能する。

ここで、本実施例１のエンジン回転降下軌道の予測方法を説明する。
以下の説明では、クランクパルスが３０℃Ａ毎に出力されるクランク角センサ２５を用いた例を説明する。エンジン自動停止時に、エンジン回転速度が降下する期間に、クランク角センサ２５からクランクパルスがＥＣＵ２０に入力される３０℃Ａ毎に次式により角速度ω［ｒａｄ／ｓｅｃ］を算出する。
ω＝３０×２π／（３６０×ｔp ）
ｔp ：クランクパルス間隔[sec]

上式により、前回の１８０℃Ａ区間[i-1] のＴＤＣ後のクランク角０℃Ａの角速度ω[0,i-1] 、クランク角３０℃Ａの角速度ω[30,i-1]、クランク角６０℃Ａの角速度ω[60,i-1]、クランク角９０℃Ａの角速度ω[90,i-1]、クランク角１２０℃Ａの角速度ω[120,i-1] 、クランク角１５０℃Ａの角速度ω[150,i-1] 、今回の１８０℃Ａ区間[i] のＴＤＣ後のクランク角０℃Ａの角速度ω[0,i] を算出する。

更に、前回の１８０℃Ａ区間[i-1] のＴＤＣ後のクランク角０℃Ａから３０℃ＡまでのロストルクＴ[0-30,i-1]、クランク角３０℃Ａから６０℃ＡまでのロストルクＴ[30-60,i-1] 、クランク角６０℃Ａから９０℃ＡまでのロストルクＴ[60-90,i-1] 、クランク角９０℃Ａから１２０℃ＡまでのロストルクＴ[90-120,i-1]、クランク角１２０℃Ａから１５０℃ＡまでのロストルクＴ[120-150,i-1] 、クランク角１５０℃Ａから今回の１８０℃Ａ区間[i] のＴＤＣ後の０℃ＡまでのロストルクＴ[150-0,i-1] を算出する。

Ｔ[0-30,i-1]＝−Ｊ・（ω[30,i-1]² −ω[0,i-1] ² ）／２
Ｔ[30-60,i-1] ＝−Ｊ・（ω[60,i-1]² −ω[30,i-1]² ）／２
Ｔ[60-90,i-1] ＝−Ｊ・（ω[90,i-1]² −ω[60,i-1]² ）／２
Ｔ[90-120,i-1]＝−Ｊ・（ω[120,i-1] ² −ω[90,i-1]² ）／２
Ｔ[120-150,i-1] ＝−Ｊ・（ω[150,i-1] ² −ω[120,i-1] ² ）／２
Ｔ[150-0,i-1] ＝−Ｊ・（ω[0,i] ² −ω[150,i-1] ² ）／２

ここで、Ｊはエンジン２１のイナーシャである。これらのロストルクＴ[0-30,i-1]〜Ｔ[150-0,i-1] の算出値は、それぞれレジスタに更新記憶される（図３参照）。
そして、今回の１８０℃Ａ区間[i] のＴＤＣ後の３０℃Ａ（現時点）で、角速度ω[30,i]を算出すると共に、ロストルクＴ[0-30,i]を同様に算出し、このロストルクＴ[0-30,i]をレジスタに保存する。

この際、ロストルクの代わりに、ロスエネルギをレジスタに保存しても良い。ロスエネルギは、ロストルクをＪ／２で割り算して求められる。
例えば、前回の１８０℃Ａ区間[i-1] のＴＤＣ後のクランク角０℃Ａから３０℃ＡまでのロスエネルギＥ[0-30,i-1]は、次式で求められる。
Ｅ[0-30,i-1]＝Ｔ[0-30,i-1]／（Ｊ／２）
＝−（ω[30,i-1]² −ω[0,i-1] ² ）

尚、ロスエネルギとしては、例えば、エンジン２１のポンピングロス、エンジン２１のフリクション、エンジン２１にベルトを介して接続されるオルタネータやコンプレッサー及びミッションの流体ロスが考えられる。

その後、図３に示すように、前回の１８０℃Ａ区間[i-1] のクランク角３０℃Ａから６０℃ＡまでのロストルクＴ[30-60,i-1] を用いて、今回の１８０℃Ａ区間[i] のＴＤＣ後のクランク角６０℃Ａの予測角速度ω'[60,i] を演算すると共に、クランク角３０℃Ａから６０℃Ａに到達するまでの予測到達時間ｔ[30-60,i] を演算し、更に、前回の１８０℃Ａ区間[i-1] のクランク角６０℃Ａから９０℃ＡまでのロストルクＴ[60-90,i-1] と上記予測角速度ω'[60,i] を用いて、今回の１８０℃Ａ区間[i] のＴＤＣ後のクランク角９０℃Ａの予測角速度ω'[90,i] を演算すると共に、クランク角６０℃Ａから９０℃Ａに到達するまでの予測到達時間ｔ[60-90,i] を演算し、更に、前回の１８０℃Ａ区間[i-1] のクランク角９０℃Ａから１２０℃ＡまでのロストルクＴ[90-120,i-1]と上記予測角速度ω'[90,i] を用いて、今回の１８０℃Ａ区間[i] のＴＤＣ後のクランク角１２０℃Ａの予測角速度ω'[120,i]を演算すると共に、クランク角９０℃Ａから１２０℃Ａに到達するまでの予測到達時間ｔ[90-120,i]を演算するという処理を何回も繰り返すことで、エンジン回転降下軌道を予測する（図２参照）。

この予測演算は、クランクパルス入力毎（３０℃Ａ毎）に次のクランクパルスが入力されるまでの時間を利用して実行され、その都度、エンジン回転降下軌道の予測データが更新される。次のクランクパルスが入力されるまでの演算時間に余裕があれば、エンジン回転速度が０[rpm] に到達するまでのエンジン回転降下軌道を予測するが、演算時間が足りない場合は、予測演算を途中で打ち切って、次のクランク角での実角速度を用いた新たな予測演算に移行する。尚、角速度をエンジン回転速度に換算して予測演算を行うようにしても良いことは言うまでもない。

エンジン回転降下期間中にエンジン回転が正転方向の最後のＴＤＣを通過した後は、ピストンが次のＴＤＣを乗り越えられずに逆転するため、次のＴＤＣに到達する前にエンジン回転速度が０[rpm] 以下になる。

従って、上述した方法で、エンジン回転速度が０[rpm] に到達するまでのエンジン回転降下軌道を予測すれば、エンジン回転速度が０[rpm] に到達する前の最後のＴＤＣを、正転方向の最後のＴＤＣと判定することができる。そして、正転方向の最後のＴＤＣを基準にしてスタータ１１のモータ１２の通電タイミングやピニオン１３の駆動タイミングを決定すれば良い。

或は、ＴＤＣ毎（又は１８０℃Ａ毎）に、次のＴＤＣまでのエンジン回転降下軌道を予測する処理を実行し、次のＴＤＣに到達する前にエンジン回転速度が０[rpm] 以下になるか否かで、今回のＴＤＣが正転方向の最後のＴＤＣであるか否かを判定するようにしても良い。
以下、これを具体化した正転方向の最後のＴＤＣの判定方法を図５及び図６の各ルーチンを用いて説明する。

［ロストルク算出ルーチン］
図５のロストルク算出ルーチンは、ＥＣＵ２０によってエンジン運転中（ＥＣＵ２０の電源オン期間中）に所定周期で繰り返し実行され、次のようにして、エンジン自動停止時のエンジン回転降下中に、クランク角センサ２５からクランクパルスがＥＣＵ２０に入力される毎に、当該クランク角におけるエンジン２１のロストルクが算出されて当該クランク角に対応するレジスタに更新記憶される。

本ルーチンが起動されると、まず、ステップ１０１で、エンジン自動停止時のエンジン回転降下中であるか否かを判定し、エンジン自動停止時のエンジン回転降下中でなければ、エンジン回転降下軌道の予測に用いるロストルクを算出する必要がないため、そのまま本ルーチンを終了する。

一方、上記ステップ１０１で、エンジン自動停止時のエンジン回転降下中であると判定されれば、ステップ１０２に進み、クランク角センサ２５からクランクパルスがＥＣＵ２０に入力されたか否かを判定し、クランクパルスが入力されるまで待機する。そして、クランクパルスが入力される毎に、ステップ１０３に進み、今回のクランクパルス入力時の角速度ωを算出する。
ω＝３０×２π／（３６０×ｔp ）
ｔp ：クランクパルス間隔[sec]

この後、ステップ１０４に進み、今回のクランクパルス入力時の角速度ωと３０℃Ａ前の角速度ωとエンジン２１のイナーシャＪを用いて、図３の式によりロストルクを算出してレジスタに更新記憶する。

以上の処理を繰り返して、エンジン自動停止時のエンジン回転降下中に、クランクパルスがＥＣＵ２０に入力される毎に、当該クランク角におけるエンジン２１のロストルクを算出して当該クランク角に対応するレジスタに更新記憶する処理を繰り返す。

［最後ＴＤＣ判定ルーチン］
図６の最後ＴＤＣ判定ルーチンは、ＥＣＵ２０によってエンジン運転中（ＥＣＵ２０の電源オン期間中）に所定周期で繰り返し実行され、特許請求の範囲でいう最後ＴＤＣ判定手段としての役割を果たす。

本ルーチンが起動されると、まず、ステップ２０１で、エンジン自動停止時のエンジン回転降下中であるか否かを判定し、エンジン自動停止時のエンジン回転降下中でなければ、正転方向の最後のＴＤＣを判定する必要がないため、そのまま本ルーチンを終了する。

一方、上記ステップ２０１で、エンジン自動停止時のエンジン回転降下中であると判定されれば、ステップ２０２に進み、現在のクランク角がＴＤＣであるか否かを判定し、ＴＤＣに到達するまで待機する。そして、ＴＤＣに到達した時点で、ステップ２０３に進み、レジスタに記憶されたエンジン２１のロストルクを読み込む。このロストルクは、１５０℃Ａ前のクランクパルス入力時に算出してレジスタに記憶したロストルクを用いる。この後、ステップ２０４に進み、ロストルクを用いて、次のクランクパルスの入力タイミングでの予測角速度ω' を算出すると共に、次のクランクパルスの入力タイミングまでの予測到達時間ｔを算出する。

この後、ステップ２０５に進み、次のクランクパルスの入力タイミングでの予測角速度ω' が０以下であるか否かで、今回のＴＤＣが正転方向の最後のＴＤＣであるか否かを判定する。このステップ２０５で、予測角速度ω' が０以下でないと判定されれば、ステップ２０６に進み、次のＴＤＣまでの予測を終了したか否かを判定する。その結果、まだ次のＴＤＣまでの予測を終了していないと判定されれば、ステップ２０７に進み、エンジン２１のロストルクを算出してレジスタに記憶して、前述したステップ２０３、２０４の処理を繰り返して、ロストルクと上記予測角速度ω' を用いて、更にその次のクランクパルスの入力タイミングでの予測角速度ω' と予測到達時間ｔを算出する処理を繰り返す。

このような３０℃Ａ毎の予測角速度ω' と予測到達時間ｔを次のＴＤＣまで繰り返すが、次のＴＤＣまでの予測を終了する前に、上記ステップ２０５で、予測角速度ω' が０以下と判定されれば、ステップ２０８に進み、今回のＴＤＣが正転方向の最後のＴＤＣであると判定して、本ルーチンを終了する。

一方、次のＴＤＣまで、予測角速度ω' が０以下にならなければ、今回のＴＤＣは、正転方向の最後のＴＤＣではないと判断して、本ルーチンを終了する。

以上説明した本実施例１によれば、エンジンを自動停止させる際のエンジン回転降下期間中に、エンジン回転降下軌道を予測して、その予測データに基づいて正転方向の最後のＴＤＣを判定するようにしたので、エンジン回転速度（角速度）が０以下になる前に正転方向の最後のＴＤＣを判定することができ、正転方向の最後のＴＤＣを基準にしてスタータ１１のピニオン１３の駆動タイミングを精度良く決定することができる。

尚、図６の最後ＴＤＣ判定ルーチンでは、ＴＤＣ毎（１８０℃Ａ毎）に次のＴＤＣまでのエンジン回転降下軌道を予測するようにしたが、例えば３６０℃Ａ経過後のＴＤＣまでのエンジン回転降下軌道を予測するようにしても良い等、エンジン回転降下軌道を予測する期間は適宜変更しても良い。

また、図６の最後ＴＤＣ判定ルーチンでは、クランクパルス入力タイミングでの予測角速度ω' 及び予測到達時間ｔの演算を繰り返してエンジン回転降下軌道を予測するようにしたが、例えばＴＤＣ（１８０℃Ａ）タイミングでの予測角速度ω' 及び予測到達時間ｔを演算するようにしても良い等、予測演算の周期を適宜変更しても良い。

次に、図７及び図８を用いて本発明の実施例２を説明する。但し、上記実施例１と実質的に同じ部分は同一符号を付して説明を省略又は簡略化し、主として異なる部分について説明する。

本実施例２では、図８に示すように、エンジン自動停止時のエンジン回転降下中に、所定の演算周期で、その時点までのエンジン回転速度（角速度）の履歴データに基づいてエンジン回転降下軌道を予測し、その予測データに基づいて次のＴＤＣに到達するまでの時間ｔTDC を予測すると共に、エンジン回転速度が０[rpm] に到達するまでの時間ｔ0rpmを予測し、次のＴＤＣに到達するまでの時間ｔTDC の予測値とエンジン回転速度が０[rpm] に到達するまでの時間ｔ0rpmの予測値とを比較してその比較結果に基づいて正転方向の最後のＴＤＣを判定するようにしている。

本実施例２の正転方向の最後のＴＤＣの判定処理は、ＥＣＵ２０によって図８の最後ＴＤＣ判定ルーチンに従って実行される。本ルーチンは、ＥＣＵ２０によってエンジン運転中に所定周期（例えば１８０℃Ａ周期）で繰り返し実行され、特許請求の範囲でいう最後ＴＤＣ判定手段としての役割を果たす。

本ルーチンが起動されると、まずステップ３０１で、エンジン自動停止時のエンジン回転降下中であるか否かを判定し、エンジン自動停止時のエンジン回転降下中でなければ、正転方向の最後のＴＤＣを判定する必要がないため、そのまま本ルーチンを終了する。

一方、上記ステップ３０１で、エンジン自動停止時のエンジン回転降下中であると判定されれば、ステップ３０２に進み、現在までのエンジン回転速度の履歴データに基づいてエンジン回転降下軌道を予測する。この後、ステップ３０３に進み、エンジン回転降下軌道の予測データに基づいて、次のＴＤＣに到達するまでの予測時間ｔTDC を算出し、次のステップ３０４で、エンジン回転降下軌道の予測データに基づいて、エンジン回転速度が０[rpm] に到達するまでの予測時間ｔ0rpmを算出する。

この後、ステップ３０５に進み、次のＴＤＣに到達するまでの予測時間ｔTDC がエンジン回転速度が０[rpm] に到達するまでの予測時間ｔ0rpmよりも長いか否かを判定する。その結果、次のＴＤＣに到達するまでの予測時間ｔTDC がエンジン回転速度が０[rpm] に到達するまでの予測時間ｔ0rpmよりも長いと判定されれば、次のＴＤＣに到達する前にエンジン回転速度が０[rpm] に到達することを意味するため、ステップ３０６に進み、今回のＴＤＣを正転方向の最後のＴＤＣと判定して、本ルーチンを終了する。

これに対し、上記ステップ３０５で、次のＴＤＣに到達するまでの予測時間ｔTDC がエンジン回転速度が０[rpm] に到達するまでの予測時間ｔ0rpmよりも短いと判定されれば、今回のＴＤＣは、正転方向の最後のＴＤＣではないと判断して、本ルーチンを終了する。

以上説明した図８の最後ＴＤＣ判定ルーチンは、所定周期（例えば１８０℃Ａ周期）で繰り返し実行されるため、エンジン自動停止時のエンジン回転降下中に正転方向の最後のＴＤＣを判定できる。

前記実施例１では、エンジン２１を自動停止させる際に、所定の演算周期でエンジン２１のロストルク、エンジン回転速度又は角速度、イナーシャに基づいて次の演算タイミングでのエンジン回転速度又は角速度を予測し、その予測データに基づいて更にその次の演算タイミングでのエンジン回転速度又は角速度を予測するという処理を複数回繰り返して、複数回先の演算タイミングまでのエンジン回転降下軌道を予測するようにしたが、本発明の実施例３では、図９に示すように、エンジン２１を自動停止させる際に、所定の演算周期で、少なくともエンジン回転速度又は角速度ω0 に基づいて次の演算タイミングから複数回先の演算タイミングまでの各回の演算タイミングのエンジン回転速度又は角速度ω1 ，ω2 ，…，ωn を予測してエンジン回転降下軌道を予測し、予測したエンジン回転降下軌道に基づいて正転方向の最後のＴＤＣを判定するようにしている。

以下、本実施例３で実行する図１０の最後ＴＤＣ判定ルーチンの処理内容を説明する。本ルーチンは、ＥＣＵ２０によってエンジン運転中（ＥＣＵ２０の電源オン期間中）に所定周期で繰り返し実行され、特許請求の範囲でいう最後ＴＤＣ判定手段としての役割を果たす。

本ルーチンが起動されると、まずステップ４０１で、エンジン自動停止時のエンジン回転降下中であるか否かを判定し、エンジン自動停止時のエンジン回転降下中でなければ、正転方向の最後のＴＤＣを判定する必要がないため、そのまま本ルーチンを終了する。

一方、上記ステップ４０１で、エンジン自動停止時のエンジン回転降下中であると判定されれば、ステップ４０２に進み、クランクパルスが入力されるまで待機し、クランクパルスが入力された時点で、ステップ４０３に進み、次の演算タイミングから複数回先の演算タイミングまでの各回の演算タイミングの角速度ω1'，ω2'，…，ωn'を予測してエンジン回転降下軌道を予測する。ここで、各回の演算タイミングの角速度ω1'，ω2'，…，ωn'の予測は、前記実施例１と同様の原理に基づいて、エンジン２１のロストルクとイナーシャの少なくとも一方を考慮して予測しても良いし、或は、前記実施例１と同様に、現在までの角速度ω0 （エンジン回転速度）の履歴データに基づいて予測しても良い。

この後、ステップ４０４に進み、予測した角速度ω1'，ω2'，…，ωn'のいずれかが０以下であるか否かを判定する。その結果、予測した角速度ω1'，ω2'，…，ωn'がいずれも０以下でないと判定されれば、上述したステップ４０２〜４０４の処理を繰り返して、次のクランクパルスの入力タイミングで、複数回先の演算タイミングまでの各回の演算タイミングの角速度ω1'，ω2'，…，ωn'を予測してエンジン回転降下軌道を予測し、予測した角速度ω1'，ω2'，…，ωn'のいずれかが０以下であるか否かを判定するという処理を繰り返す。

このような処理の繰り返しにより、上記ステップ４０４で、予測した角速度ω1'，ω2'，…，ωn'のいずれかが０以下であると判定された時点で、ステップ４０５に進み、角速度ω' が０以下になった直前のＴＤＣが正転方向の最後のＴＤＣであると判定して、本ルーチンを終了する。

以上説明した本実施例３においても、前記実施例１とほぼ同様の効果を得ることができる。
本実施例３では、クランクパルスの入力タイミング毎にエンジン回転降下軌道を予測するようにしたが、例えば、ＴＤＣ毎又は所定数のクランクパルスが入力される毎にエンジン回転降下軌道を予測するようにしても良い。

また、上記実施例１，３では、予測した角速度が０以下であるか否かで正転方向の最後のＴＤＣであるか否かを判定するようにしたが、角速度の予測誤差等を考慮して、予測した角速度が所定値以下であるか否かで正転方向の最後のＴＤＣであるか否かを判定するようにしても良い。

尚、本発明は、ピニオンアクチュエータ１４と該ピニオン１３を回転駆動するモータ１２とを個別に作動できるスタータ１１を搭載したシステムに限定されず、ピニオンアクチュエータとピニオンを回転駆動するモータとが同時に駆動されるスタータを搭載したシステムにも本発明を適用して実施できる。

その他、本発明は、クランク角センサ２５から出力されるクランクパルスの間隔が３０℃Ａ以外のものであっても同様に適用して実施できる等、種々変形して実施できることは言うまでもない。

１１…スタータ、１２…モータ、１３…ピニオン、１４…ピニオンアクチュエータ、２０…ＥＣＵ（最後ＴＤＣ判定手段，制御手段）、２１…エンジン、２２…クランク軸、２３…リングギヤ

Claims (4)

1. エンジンを自動停止させる際のエンジン回転速度が降下する期間に、次の再始動に備えて、所定のタイミングでスタータのピニオンをエンジンのクランク軸に連結されたリングギヤに飛び込ませて噛み合わせるようにしたエンジン自動停止始動制御装置において、
   前記エンジンを自動停止させる際のエンジン回転速度が降下する期間に正転方向の最後のＴＤＣを判定する最後ＴＤＣ判定手段と、
   前記最後ＴＤＣ判定手段で判定した正転方向の最後のＴＤＣを基準にして前記ピニオンの駆動タイミングを決定する制御手段と
   を備え、
   前記最後ＴＤＣ判定手段は、前記エンジンを自動停止させる際に、所定の演算周期で少なくともエンジン回転速度又は角速度に基づいて次の演算タイミング又は複数回先の演算タイミングまでの各演算タイミングでのエンジン回転速度又は角速度を予測してエンジン回転降下軌道を予測し、予測したエンジン回転降下軌道に基づいて正転方向の最後のＴＤＣを判定することを特徴とするエンジン自動停止始動制御装置。
2. 前記最後ＴＤＣ判定手段は、前記エンジンを自動停止させる際に、所定の演算周期で前記エンジンのロストルク、ロスエネルギ、イナーシャの少なくとも１つを考慮して次の演算タイミング又は複数回先の演算タイミングまでの各演算タイミングでのエンジン回転速度又は角速度を予測することを特徴とする請求項１に記載のエンジン自動停止始動制御装置。
3. エンジンを自動停止させる際のエンジン回転速度が降下する期間に、次の再始動に備えて、所定のタイミングでスタータのピニオンをエンジンのクランク軸に連結されたリングギヤに飛び込ませて噛み合わせるようにしたエンジン自動停止始動制御装置において、
   前記エンジンを自動停止させる際のエンジン回転速度が降下する期間に正転方向の最後のＴＤＣを判定する最後ＴＤＣ判定手段と、
   前記最後ＴＤＣ判定手段で判定した正転方向の最後のＴＤＣを基準にして前記ピニオンの駆動タイミングを決定する制御手段と
   を備え、
   前記最後ＴＤＣ判定手段は、前記エンジンを自動停止させる際に、所定の演算周期で少なくともエンジン回転速度に基づいて次の演算タイミングでのエンジン回転速度又は角速度を予測し、その予測データに基づいて更にその次の演算タイミングでのエンジン回転速度又は角速度を予測するという処理を複数回繰り返して、複数回先の演算タイミングまでのエンジン回転降下軌道を予測し、予測したエンジン回転降下軌道に基づいて正転方向の最後のＴＤＣを判定することを特徴とするエンジン自動停止始動制御装置。
4. 前記最後ＴＤＣ判定手段は、次のＴＤＣに到達するまでの時間ｔTDC を予測する手段と、エンジン回転速度が０[rpm] に到達するまでの時間ｔ0rpmを予測する手段と、次のＴＤＣに到達するまでの時間ｔTDC の予測値とエンジン回転速度が０[rpm] に到達するまでの時間ｔ0rpmの予測値とを比較してその比較結果に基づいて正転方向の最後のＴＤＣを判定することを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載のエンジン自動停止始動制御装置。

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