JP5187467B2 - エンジンの制御装置および制御方法、エンジンの始動装置、ならびに車両 - Google Patents

Description

本発明は、エンジンの制御装置および制御方法、エンジンの始動装置、ならびに車両に関し、より特定的には、エンジン始動時におけるクランク角の誤認識を防止するための制御に関する。

内燃機関などをエンジンとして有する自動車においては、燃費削減や排気エミッション低減などを目的として、車両が停止し、かつ運転者によりブレーキペダルが操作された状態においてエンジンの自動停止を行なうとともに、たとえば、ブレーキペダルの操作量が零まで減少されるなどの、運転者による再発進の動作によって自動再始動をする、いわゆるアイドリングストップまたはエコノミーランニング機能を搭載したものがある。

また、エンジンを始動させるためのスタータにおいては、スタータのピニオンギヤをエンジンのリングギヤに係合させるための係合機構と、ピニオンギヤを回転させるためのモータとを個別に駆動することが可能なものがある。そして、エンジンの始動の際には、ピニオンギヤとリングギヤとを係合させた後に、モータによりエンジンのクランキングをする手法が採用される場合がある。

また、エンジンを始動させるためのスタータにおいては、スタータのピニオンギヤをエンジンのリングギヤに係合させるための係合機構と、ピニオンギヤを回転させるためのモータとを個別に駆動することが可能なものがある。

欧州特許公開番号ＥＰ２１５９４１０号（特許文献１）は、ピニオンギヤとピニオンギヤを回転させるモータとが個別に制御可能なエンジンのスタータにおいて、エンジン停止後のエンジン再始動の際に、エンジン回転速度に応じて、ピニオンギヤをモータに先行して駆動させるモードと、モータに先行してピニオンギヤを駆動するモードとを切換えてスタータを制御する構成が開示される。

欧州特許公開番号ＥＰ２１５９４１０号

エンジンを制御する制御装置においては、クランク軸の回転角度（クランク角）によってバルブの開閉や点火のタイミングが制御されるので、エンジンにはクランク軸の回転を検出するための回転角センサが一般的に設けられる。

上述のように、エンジンを始動させる際に、スタータのピニオンギヤをエンジンのリングギヤに係合させ、その後スタータのモータを駆動してクランク軸を回転させるような手法が採用される場合には、エンジン停止中のクランク軸の停止位置によっては、ピニオンギヤとリングギヤとが係合するときに生じる微小な振動によって、回転角センサからの信号にノイズが発生し得る。

このようなノイズが生じると、制御装置におけるクランク角の算出において、実際にはクランク軸が回転していないにもかかわらず、ノイズのために、あたかもクランク軸が回転したように認識されるために、制御装置が認識しているクランク角と実際のクランク角とがずれてしまうおそれがある。

そうすると、制御装置で実行されるエンジン制御において、バルブの開閉や点火などの制御タイミングが適切なタイミングからずれてしまうことにより、燃焼効率の低下やエミッションの悪化を招くおそれがある。

本発明は、このような課題を解決するためになされたものであって、その目的は、エンジン始動の際に、回転角センサに生じるノイズに起因したクランク角の誤認識を防止することである。

本発明によるエンジンの制御装置は、クランク軸に連結された第１のギヤと係合可能な第２のギヤと、駆動状態において第２のギヤを第１のギヤと係合する位置まで移動させるアクチュエータと、第２のギヤを回転させるモータとを含むスタータが設けられたエンジンについての制御装置である。エンジンには、クランク軸の回転を検出するための検出部が設けられる。制御装置は、アクチュエータが駆動され、かつモータが駆動された後に、検出部からの信号に基づいて、制御装置が認識しているクランク軸のクランク角の値を更新する。

好ましくは、制御装置は、アクチュエータが駆動されてからモータが駆動されるまでの間は、検出部からの信号に基づくクランク角の値の更新を制限する。

好ましくは、アクチュエータおよびモータは、制御装置によって、それぞれ個別に制御される。

好ましくは、制御装置は、アクチュエータの駆動を開始した後、検出部からの信号に含まれるノイズが収束した場合にモータを駆動する。

好ましくは、制御装置は、アクチュエータの駆動を開始した後、検出部からの信号の変化がない状態が予め定められた期間継続した場合に、ノイズが収束したと判定する。

好ましくは、制御装置は、アクチュエータを駆動するための信号を出力する。モータは、スタータにおいて、アクチュエータの動作が完了したことに応答して駆動される。

好ましくは、制御装置は、更新されたクランク角に基づいてエンジンを制御する。
好ましくは、クランク軸には、クランク軸とともに回転する検出板が設けられる。検出部は、検出板の周囲に設けられた歯を検出することによりパルス信号を生成する。制御装置は、検出部で生成されたパルス信号をカウントすることによって、クランク軸のクランク角の値を更新する。

本発明によるエンジンの始動装置は、スタータと、上記のいずれかに記載の制御装置とを備える。

本発明によるエンジンの制御方法は、クランク軸に連結された第１のギヤと係合可能な第２のギヤと、駆動状態において第２のギヤを第１のギヤと係合する位置まで移動させるアクチュエータと、第２のギヤを回転させるモータとを含むスタータが設けられたエンジンについての制御方法である。エンジンには、クランク軸の回転を検出するための検出部が設けられる。制御方法は、アクチュエータを駆動するステップと、アクチュエータが駆動され、かつモータが駆動された後に、検出部からの信号に基づいてクランク軸のクランク角の値を更新するステップとを備える。

本発明による車両は、スタータと、検出部と、スタータを制御するための制御装置とを備える。スタータは、クランク軸に連結された第１のギヤと係合可能な第２のギヤと、駆動状態において第２のギヤを第１のギヤと係合する位置まで移動させるアクチュエータと、第２のギヤを回転させるモータとを含む。検出部は、クランク軸の回転を検出する。制御装置は、アクチュエータが駆動され、かつモータが駆動された後に、検出部からの信号に基づいて、制御装置が認識しているクランク軸のクランク角の値を更新する。

本発明によれば、エンジン始動の際に、回転角センサに生じるノイズに起因したクランク角の誤認識を防止することができ、それによって、燃焼効率の低下やエミッションの悪化を抑制することが可能となる。

実施の形態１に従うエンジンの制御装置を搭載する車両の全体ブロック図である。 クランク角の検出における問題点を説明するための図である。 実施の形態１におけるスタータ駆動制御の概要を説明するためのタイムチャートである。 実施の形態１において、ＥＣＵで実行されるスタータ駆動制御を説明するための機能ブロック図である。 実施の形態１において、ＥＣＵで実行されるクランク角算出可否を判定するための処理を説明するためのフローチャートである。 実施の形態１において、ＥＣＵで実行されるスタータ駆動制御処理を説明するためのフローチャートである。 実施の形態２に従うエンジンの制御装置を搭載する車両の全体ブロック図である。

以下、図面を参照しつつ、本発明の実施の形態について説明する。以下の説明では、同一の部品には同一の符号を付してある。それらの名称および機能も同じである。したがってそれらについての詳細な説明は繰り返さない。

［実施の形態１］
図１は、実施の形態１に従うエンジンの制御装置を搭載する車両１０の全体ブロック図である。図１を参照して、車両１０は、エンジン１００と、バッテリ１２０と、スタータ２００と、制御装置（以下ＥＣＵ（Electronic Control Unit）とも称する。）３００と、リレーＲＹ１，ＲＹ２とを備える。また、スタータ２００は、プランジャ２１０と、モータ２２０と、ソレノイド２３０と、連結部２４０と、出力部材２５０と、ピニオンギヤ２６０とを含む。

エンジン１００は、車両１０を走行するための駆動力を発生する。エンジン１００のクランク軸１１１は、クラッチや減速機などを含んで構成される動力伝達装置を介して、駆動輪に接続される。

エンジン１００には、回転角センサ１１５が設けられる。回転角センサ１１５は、クランク軸１１１とともに回転するセンサプレート１１２の周囲に設けられた歯のエッジを検出する。そして、回転角センサ１１５は、センサプレート１１２の歯の検出に対応したパルス信号ＮＰを生成し、ＥＣＵ３００へ出力する。

バッテリ１２０は、充放電可能に構成された電力貯蔵要素である。バッテリ１２０は、リチウムイオン電池、ニッケル水素電池または鉛蓄電などの二次電池を含んで構成される。また、バッテリ１２０は、電気二重層キャパシタなどの蓄電素子により構成されてもよい。

バッテリ１２０は、ＥＣＵ３００によって制御されるリレーＲＹ１，ＲＹ２を介して、スタータ２００に接続される。そして、バッテリ１２０は、リレーＲＹ１，ＲＹ２が閉成されることによって、スタータ２００に駆動用の電源電圧を供給する。なお、バッテリ１２０の負極は車両１０のボディアースに接続される。

バッテリ１２０には、電圧センサ１２５が設けられる。電圧センサ１２５は、バッテリ１２０の出力電圧ＶＢを検出し、その検出値をＥＣＵ３００へ出力する。

バッテリ１２０の電圧は、ＤＣ／ＤＣコンバータ１２７を介して、ＥＣＵ３００、および空調装置のインバータなどの補機に供給される。

リレーＲＹ１の一方端はバッテリ１２０の正極に接続され、リレーＲＹ１の他方端はスタータ２００内のソレノイド２３０の一方端に接続される。リレーＲＹ１は、ＥＣＵ３００からの制御信号ＳＥ１により制御され、バッテリ１２０からソレノイド２３０への電源電圧の供給と遮断とを切換える。

リレーＲＹ２の一方端はバッテリ１２０の正極に接続され、リレーＲＹ２の他方端はスタータ２００内のモータ２２０に接続される。リレーＲＹ２は、ＥＣＵ３００からの制御信号ＳＥ２により制御され、バッテリ１２０からモータ２２０へ電源電圧の供給と遮断とを切換える。

上述のように、スタータ２００内のモータ２２０およびソレノイド２３０への電源電圧の供給は、リレーＲＹ１，ＲＹ２によってそれぞれ独立に制御することが可能である。

出力部材２５０は、モータ内部のロータ（図示せず）の回転軸と、たとえば直線スプラインなどで結合される。また、出力部材２５０のモータ２２０とは反対側の端部には、ピニオンギヤ２６０が設けられる。リレーＲＹ２が閉成されることによって、バッテリ１２０から電源電圧が供給されてモータ２２０が回転すると、出力部材２５０は、ロータの回転動作をピニオンギヤ２６０に伝達して、ピニオンギヤ２６０を回転させる。

ソレノイド２３０の一方端は上述のようにリレーＲＹ１に接続され、ソレノイド２３０の他方端はボディアースに接続される。リレーＲＹ１が閉成されソレノイド２３０が励磁されると、ソレノイド２３０はプランジャ２１０を矢印の方向に吸引する。すなわち、プランジャ２１０とソレノイド２３０とで、アクチュエータ２３２を構成する。

プランジャ２１０は、連結部２４０を介して出力部材２５０と結合される。ソレノイド２３０が励磁されてプランジャ２１０が矢印の方向に吸引される。これにより、支点２４５が固定された連結部２４０によって、出力部材２５０が、図１に示された待機位置から、プランジャ２１０の動作方向とは逆の方向、すなわちピニオンギヤ２６０がモータ２２０の本体から遠ざかる方向に動かされる。また、プランジャ２１０は、図示しないばね機構によって、図１中の矢印とは逆向きの力が付勢されており、ソレノイド２３０が非励磁となると、待機位置に戻される。

このように、ソレノイド２３０が励磁されることによって、出力部材２５０が軸方向に動作すると、ピニオンギヤ２６０が、エンジン１００のクランク軸１１１に取付けられたフライホイールまたはドライブプレートの外周に設けられたリングギヤ１１０と係合する。そして、ピニオンギヤ２６０とリングギヤ１１０とが係合した状態で、ピニオンギヤ２６０が回転動作することによって、エンジン１００がクランキングされ、エンジン１００が始動される。

このように、実施の形態１においては、エンジン１００のフライホイールまたはドライブプレートの外周に設けられたリングギヤ１１０と係合するようにピニオンギヤ２６０を移動させるアクチュエータ２３２と、ピニオンギヤ２６０を回転させるモータ２２０とが個別に制御される。

なお、図１には図示しないが、リングギヤ１１０の回転動作によって、モータ２２０のロータが回転されないように、出力部材２５０とモータ２２０のロータ軸の間にワンウェイクラッチが設けられてもよい。

また、図１におけるアクチュエータ２３２は、ピニオンギヤ２６０の回転をリングギヤ１１０に伝達でき、かつピニオンギヤ２６０およびリングギヤ１１０が係合した状態と、両方が非係合の状態とを切換えることができる機構であれば、上記のような機構に限られるものではなく、たとえば、出力部材２５０の軸を、ピニオンギヤ２６０の径方向に動かすことによってピニオンギヤ２６０とリングギヤ１１０とが係合するような機構であってもよい。

ＥＣＵ３００は、いずれも図示しないが、ＣＰＵ（Central Processing Unit）と、記憶装置と、入出力バッファとを含み、各センサの入力や各機器への制御指令の出力を行なう。なお、これらの制御については、ソフトウェアによる処理に限られず、一部を専用のハードウェア（電子回路）で構築して処理することも可能である。

ＥＣＵ３００は、アクセルペダル１４０に設けられたセンサ（図示せず）からのアクセルペダル１４０の操作量を表わす信号ＡＣＣを受ける。ＥＣＵ３００は、ブレーキペダル１５０に設けられたセンサ（図示せず）からのブレーキペダル１５０の操作量を表わす信号ＢＲＫを受ける。また、ＥＣＵ３００は、運転者によるイグニッション操作などによる始動操作信号ＩＧ−ＯＮを受ける。ＥＣＵ３００は、これらの情報に基づいて、エンジン１００の始動要求信号および停止要求信号を生成し、それに従って制御信号ＳＥ１，ＳＥ２を出力してスタータ２００の動作を制御する。

たとえば、車両が停止し、かつ運転者によりブレーキペダル１５０が操作されているという停止条件が満たされたとき、停止要求信号が生成され、ＥＣＵ３００は、エンジン１００を停止する。すなわち、停止条件が満たされたとき、エンジン１００における燃料噴射および燃焼が停止される。

その後、運転者によるブレーキペダル１５０の操作量が零になったという始動条件が満たされたとき、始動要求信号が生成され、ＥＣＵ３００は、モータ２２０を駆動してエンジン１００を始動する。その他、アクセルペダル１４０、変速レンジまたはギヤを選択するためのシフトレバー、もしくは、車両の走行モード（たとえば、パワーモードまたはエコモード等）を選択するためのスイッチが操作されると、エンジン１００を始動するようにしてもよい。

一般的に、ＥＣＵ３００におけるエンジン１００のクランク角の値の更新は、クランク軸１１１に設けられた歯車状のセンサプレート１１２の歯におけるエッジを、たとえば距離センサなどの回転角センサ１１５で検出し、そのエッジによって生成されるパルス信号をＥＣＵ３００でカウントすることによって行なわれる場合がある。あるいは、図示しないが、円周方向にスリット状の穴が設けられたセンサプレートを用い、スリットを通過する光を検出することによって上記と同様のパルス信号を生成する構成であってもよい。

このような構成において、エンジン１００を始動するためにスタータ２００が起動され、ピニオンギヤ２６０がリングギヤ１１０に係合または当接すると、ピニオンギヤ２６０とリングギヤ１１０との接触により、クランク軸１１１に微小な回転方向の振動が生じ得る。

このとき、図２のように、回転角センサ１１５がセンサプレート１１２の歯のエッジのごく近傍を検出した状態でエンジンが停止されていた場合には、このクランク軸１１１の微小な振動によって、回転角センサ１１５が同じ歯のエッジを複数回検出してしまう可能性がある。そうすると、ＥＣＵ３００においては、回転角センサ１１５が同一の歯のエッジについて検出した複数のパルス信号のノイズのために、クランク角が回転されたものと誤認識してしまう。

ＥＣＵ３００は、クランク角に基づいて、エンジン１００の吸・排気バルブの開閉タイミング、燃料噴射タイミング、および点火タイミングなどを制御しているので、このクランク角を誤認識してしまうと、適切なエンジン制御を行なうことができなくなり、エンジン効率の低下やエミッションの悪化を招くおそれがある。

そこで、実施の形態１においては、以下に説明するようなスタータ駆動制御を行なうことによって、エンジン始動時に生じ得るクランク角の誤認識を防止する。

図３は、実施の形態１におけるスタータ駆動制御の概要を説明するためのタイムチャートである。図３の横軸には時間が示され、縦軸には、クランク角θ、回転角センサ１１５からのパルス信号ＮＰ、リレーＲＹ１，ＲＹ２を駆動するための制御信号ＳＥ１，ＳＥ２の状態が示される。

図１および図３を参照して、まず、パルス信号ＮＰにノイズない場合について説明する。

時刻ｔ１において、運転者のイグニッション操作等による始動操作信号ＩＧ−ＯＮを受けると、制御信号ＳＥ１がオンにされてアクチュエータ２３２が駆動される。そして、アクチュエータ２３２のプランジャ２１０の動作が完了する所定時間後の時刻ｔ３において、制御信号ＳＥ２がオンにされてモータ２２０が駆動される。これにより、クランク軸１１１が回転され、回転角センサ１１５からのパルス信号ＮＰが入力される。

ＥＣＵ３００は、このパルス信号ＮＰをカウントすることによって、クランク角θの値を更新させる（図３中の曲線Ｗ１）。

一方、回転角センサ１１５がセンサプレート１１２の歯のエッジのごく近傍を検出した状態でエンジンが停止されており、アクチュエータ２３２が駆動された際に、ピニオンギヤ２６０とリングギヤ１１０との係合または当接による振動で、パルス信号ＮＰにノイズが発生した場合には、ＥＣＵ３００は、このノイズによるパルスをカウントしてしまう。そうすると、図３中の破線の曲線Ｗ２に示すように、実際にはクランク軸１１１は回転していないにもかかわらず、クランク角θの値が更新され、ＥＣＵ３００におけるクランク角θの認識が実際の位置とずれてしまう。

実施の形態１のスタータ駆動制御においては、アクチュエータ２３２の駆動を開始してからモータ２２０の駆動が開始されるまで、すなわち、図３における時刻ｔ１から時刻ｔ３までの間は、パルス信号ＮＰのカウントを禁止する。これによって、上述のようなパルス信号ＮＰのノイズが入力された場合であっても、クランク角θの値が更新されずに維持されるので、ノイズによるクランク角θの誤認識が発生することを防止することができる。

なお、ＥＣＵ３００における上記クランク角θの更新の禁止については、パルス信号ＮＰの入力を受け付けた上で、図３の時刻ｔ１から時刻ｔ３の間だけクランク角θの値の更新処理を行なわないようにしてもよいし、あるいは、たとえば、ＥＣＵ３００へのパルス信号ＮＰの入力端子部分にスイッチを設けて、パルス信号ＮＰ自体の入力を受け付けないようにしてもよい。

また、パルス信号ＮＰのカウントを完全に禁止するのではなく、クランク角θの変化の度合を変更することによってクランク角の更新を制限するようにしてもよい。具体的には、たとえば、通常ではパルス信号ＮＰの１パルスでα°の角度変化であると認識するところを、図３の時刻ｔ１から時刻ｔ３の間においては、１０パルスでα°の角度変化であると認識するように、パルス信号ＮＰのパルス数に対する角度変化の感度を低下させる手法などが含まれる。

また、実施の形態１においては、アクチュエータ２３２が駆動されているがモータ２２０が駆動されていない状態で、上記のようなパルス信号ＮＰのノイズを検出した場合には、ノイズが収束してから所定の時間ＴＭが経過して、クランク軸１１１が安定した状態となったことを検出するまで、モータ２２０を駆動させないようにする。このようにすることによって、正確にクランク角が確定してからエンジンを駆動させることが可能となる。

図４は、実施の形態１において、ＥＣＵ３００で実行されるスタータ駆動制御を説明するための機能ブロック図である。図４の機能ブロック図に記載された各機能ブロックは、ＥＣＵ３００によるハードウェア的あるいはソフトウェア的な処理によって実現される。

図１および図４を参照して、ＥＣＵ３００は、入力部３１０と、カウンタ部３２０と、判定部３３０と、モータ制御部３４０と、ピニオン制御部３５０とを含む。

入力部３１０は、回転角センサ１１５からのパルス信号ＮＰを受ける。入力部３１０は、受信したパルス信号ＮＰをカウンタ部３２０へ出力する。

また、入力部３１０は、エンジン１００が停止した状態（たとえば、エンジンの駆動指令が出力されていない状態）で、受信したパルス信号の状態が所定の期間変化しないか否か、すなわちクランク角が停止状態で安定しているか否かを判定し、その判定結果である安定信号ＳＴＢをモータ制御部３４０に出力する。具体的には、たとえば、受信したパルス信号の状態が所定の期間変化しない場合にはクランク角が安定していると判定されて安定信号ＳＴＢはオンに設定され、一方クランク角が安定していないと判定された場合には安定信号ＳＴＢはオフに設定される。

カウンタ部３２０は、入力部３１０からのパルス信号ＮＰと、判定部３３０からの禁止信号ＩＮＨとを受ける。禁止信号ＩＮＨは、後述するように、パルス信号ＮＰに基づいたクランク角θの算出を許可するか否かを示す信号である。たとえば、禁止信号ＩＮＨがオンに設定されている場合には、パルス信号ＮＰが入力されてもクランク角θの値は変化されない。一方、禁止信号ＩＮＨがオフに設定されている場合には、パルス信号ＮＰに応じてクランク角θが増加あるいは減少されて、クランク角θの値が更新される。

カウンタ部３２０は、算出したクランク角θを、エンジン制御などのＥＣＵ３００内における他の制御を行なう制御部等へ出力する。また、算出されたクランク角の時間的変化を算出することによって、エンジン回転速度ＮＥが算出される。

ピニオン制御部３５０は、ユーザのイグニッション操作による始動操作信号ＩＧ−ＯＮを受ける。なお、いわゆるアイドリングストップ機能を有する車両やハイブリッド車両などのように、ユーザの操作がなくても自動でエンジンが再始動される場合には、始動操作信号ＩＧ−ＯＮは、上記のような自動再始動の指令を含む。

ピニオン制御部３５０は、始動操作信号ＩＧ−ＯＮに応じて、リレーＲＹ１の制御信号ＳＥ１をオンに設定して出力し、アクチュエータ２３２を駆動する。また、ピニオン制御部３５０は、制御信号ＳＥ１を判定部３３０へも出力する。

モータ制御部３４０は、始動操作信号ＩＧ−ＯＮと、入力部３１０からの安定信号ＳＴＢとを受ける。モータ制御部３４０は、基本的には、始動操作信号ＩＧ−ＯＮがオンにされることによってアクチュエータ２３２が駆動されてから、プランジャ２１０の動作が完了するまでの所定期間が経過した後に、制御信号ＳＥ２をオンに設定して出力することによってモータ２２０を駆動する。

しかしながら、モータ制御部３４０は、入力部３１０からの安定信号ＳＴＢがオフの場合、すなわちエンジン１００が停止しているにもかかわらず、回転角センサ１１５からの信号が変化している場合には、上記の所定期間が経過しても制御信号ＳＥ２の出力を行なわない。そして、クランク角の振動によるのノイズが収束し、入力部３１０からの安定信号ＳＴＢがオンにされると、制御信号ＳＥ２をオンに設定して出力し、モータ２２０の駆動を開始する。また、モータ制御部３４０は、制御信号ＳＥ２を判定部３３０へも出力する。

判定部３３０は、モータ制御部３４０およびピニオン制御部３５０からの制御信号ＳＥ１，ＳＥ２を受ける。判定部３３０は、アクチュエータ２３２の駆動が開始されてから、モータ２２０の駆動が開始されるまでの間、すなわち、制御信号ＳＥ１がオンかつ制御信号ＳＥ２がオフである場合は、禁止信号ＩＮＨをオンに設定してカウンタ部３２０に出力する。上述のように、カウンタ部３２０においては、禁止信号ＩＮＨがオンに設定されている間は、入力部３１０からのパルス信号ＮＰを受けてもクランク角の算出は行なわれない。

次に、図５および図６を用いて、実施の形態１において実行される、上記で説明したスタータ駆動制御の詳細な処理について説明する。

図５は、実施の形態１において、ＥＣＵ３００で実行されるクランク角算出可否を判定するための処理を説明するためのフローチャートである。図５および後述する図６に示すフローチャートは、ＥＣＵ３００に予め格納されたプログラムを所定周期で実行することによって実現される。あるいは、一部のステップについては、専用のハードウェア（電子回路）を構築して処理を実現することも可能である。

図１および図５を参照して、ＥＣＵ３００は、ステップ（以下、ステップをＳと略す。）１００にて、アクチュエータ２３２が駆動されているか否か、すなわち制御信号ＳＥ１がオンに設定されているか否かを判定する。

アクチュエータ２３２が駆動されている場合（Ｓ１００にてＹＥＳ）は、処理がＳ１１０に進められて、ＥＣＵ３００は、次にモータ２２０が駆動中であるか否か、すなわち制御信号ＳＥ２がオンであるか否かを判定する。

モータ２２０が駆動中ではない場合（Ｓ１１０にてＮＯ）は、図３における時刻ｔ１からｔ３の間のように、ピニオンギヤ２６０とリングギヤ１１０との接触により回転角センサ１１５の出力にノイズ信号が生じている可能性があると判定し、Ｓ１２０にてクランク角θの算出を禁止するように、禁止信号ＩＮＨをオンに設定する。

一方、アクチュエータ２３２が駆動されていない場合（Ｓ１００にてＮＯ）、あるいは、モータ２２０が駆動中の場合（Ｓ１１０にてＹＥＳ）は、ピニオンギヤ２６０とリングギヤ１１０との接触が生じていない状態、あるいは、すでにピニオンギヤ２６０とリングギヤ１１０との係合が完了してエンジン１００がクランキングされている状態であるので、ＥＣＵ３００は、ノイズ信号によるクランク角の誤認識が生じる可能性が低いと判断し、禁止信号ＩＮＨをオフに設定する。これによって、クランク角の算出が許可される。

図６は、実施の形態１において、ＥＣＵ３００で実行されるスタータ駆動制御処理を説明するためのフローチャートである。

図１および図６を参照して、ＥＣＵ３００は、Ｓ２００にて、始動操作信号ＩＧ−ＯＮが受信されているか否かを判定する。

始動操作信号ＩＧ−ＯＮが受信されていない場合（Ｓ２００にてＮＯ）は、エンジン１００の始動が要求されていない状態、あるいは、すでにエンジン１００の始動が完了している状態であるので、ＥＣＵ３００は、Ｓ２１５に処理を進めて、アクチュエータ２３２の駆動を停止（すなわち、制御信号ＳＥ１をオフ）するとともに、さらにＳ２４５に処理を進めて、モータ２２０の駆動を停止する（制御信号ＳＥ２をオフ）。

始動操作信号ＩＧ−ＯＮが受信されている場合（Ｓ２００にてＹＥＳ）は、処理がＳ２１０に進められ、ＥＣＵ３００は、エンジン１００を始動するために、アクチュエータ２３２を駆動する（すなわち、制御信号ＳＥ１をオンにする）。その後、ＥＣＵ３００は、Ｓ２２０にて、アクチュエータ２３２駆動開始から、予め定められた所定期間が経過したか否かを判定する。この予め定められた所定期間は、上述のように、プランジャ２１０の動作が開始してから完了するまでの時間に基づいて定められる。所定期間は、固定の期間であってもよいし、たとえば、アクチュエータ２３２の駆動電力を供給するためのバッテリ１２０の出力電圧に応じて可変に設定されるようにしてもよい。

アクチュエータ２３２駆動開始から予め定められた所定期間が経過した場合（Ｓ２２０にてＹＥＳ）は、処理がＳ２３０に進められ、次にＥＣＵ３００は、安定信号ＳＴＢがオンの状態、すなわち、クランク角の振動が収束し、回転角センサ１１５からのパルス信号ＮＰの状態が安定しているか否かを判定する。

安定信号ＳＴＢがオンの状態である場合（Ｓ２３０にてＹＥＳ）は、ＥＣＵ３００は、ピニオンギヤ２６０がリングギヤ１１０に係合または当接後、クランク軸１１１が安定した状態となっていると判定する。そして、ＥＣＵ３００は、処理をＳ２４０に進めて、制御信号ＳＥ２をオンに設定することによってモータ２２０を駆動する。

一方、アクチュエータ２３２駆動開始から予め定められた所定期間が経過していない場合（Ｓ２２０にてＮＯ）は、アクチュエータ２３２のプランジャ２１０が動作途中であるので、モータ２２０を停止状態に保つべく、制御信号ＳＥ２をオフのままに維持する。

また、安定信号ＳＴＢがオフの状態である場合（Ｓ２３０にてＮＯ）は、ＥＣＵ３００は、ピニオンギヤ２６０がリングギヤ１１０に接触して、クランク軸１１１が振動している状態であると判定する。そのため、ＥＣＵ３００は、このままモータ２２０を駆動すると、ピニオンギヤ２６０とリングギヤ１１０とが適切に係合できず、また、ピニオンギヤ２６０とリングギヤ１１０との接触音が大きくなる可能性があるため、処理をＳ２４５に進めて、モータ２２０を停止状態に維持する。

以上のような処理に従って制御が行なわれることによって、クランク軸の振動による回転角センサからのノイズ信号がある場合には、クランク角の算出が禁止されるので、ノイズ信号に起因したクランク角の誤認識が防止される。さらに、クランク軸に振動が生じている間は、モータの駆動が禁止されるので、ピニオンギヤとリングギヤとが適切に係合していない状態でモータが駆動されることによって生じる摩耗等の促進や、騒音の増大を防止することが可能となる。

［実施の形態２］
上記の説明においては、スタータが、アクチュエータとモータとが個別に制御可能な場合について説明した。

しかしながら、実施の形態１で説明したスタータ駆動制御は、アクチュエータの駆動のみがＥＣＵで制御可能であり、スタータにおいてアクチュエータの駆動完了に応答してモータが駆動されるタイプのスタータについても適用可能である。

図７は、実施の形態２に従うエンジンの制御装置を搭載する車両１０の全体ブロック図である。図７においては、図１におけるモータ２２０駆動用のリレーＲＹ１が削除され、代わりにリレーＲＹ１０がスタータ２００Ａの内部に設けられる。図７において、図１と重複する要素の説明は繰り返さない。

図７を参照して、リレーＲＹ１０は、一方端がアクチュエータ２３２を駆動するためのリレーＲＹ１とソレノイド２３０との接続ノードに接続され、他方端がモータ２２０の電源入力端子に接続される。

リレーＲＹ１０は、アクチュエータ２３２のソレノイド２３０が励磁され、プランジャ２１０が作動端まで動作が完了したことに応じて、機械的または電気的に接点が閉じられる。これによって、モータ２２０へ駆動電力が供給されて、モータ２２０が駆動される。このとき、リレーＲＹ１０は、接点の開閉状態を示す信号ＳＴＡＴをＥＣＵ３００に出力する。

このような構成のスタータ２００Ａにおいては、モータ２２０の駆動タイミングは、アクチュエータ２３２の動作に依存するので、図１のスタータ２００のように、アクチュエータ２３２の動作とモータ２２０の動作とを独立して制御することはできない。

しかしながら、このような構成のスタータ２００Ａであっても、アクチュエータ２３２の駆動中に、ピニオンギヤ２６０がリングギヤ１１０に係合または当接した際の振動によって生じる回転角センサ１１５からのノイズ信号によって、上記と同様にクランク角の誤認識が生じる可能性がある。

そのため、実施の形態２においては、アクチュエータ２３２の駆動開始後（すなわち、制御信号ＳＥ１がオンとなった後）、リレーＲＹ１０からの状態信号ＳＴＡＴによって、リレーＲＹ１０が閉成されたことを検出するまでは、ＥＣＵ３００は、クランク角の値をアクチュエータ２３２の駆動前の値に維持し、回転角センサ１１５からの信号によるクランク角の算出を禁止する。このようにすることによって、実施の形態１と同様に、ピニオンギヤ２６０がリングギヤ１１０に係合または当接した際の振動によって生じる回転角センサ１１５からのノイズ信号に起因して生じるクランク角の誤認識を防止することができる。

今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて請求の範囲によって示され、請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

１０ 車両、１００ エンジン、１１０ リングギヤ、１１１ クランク軸、１１２ センサプレート、１１５ 回転角センサ、１２０ バッテリ、１２５ 電圧センサ、１２７ ＤＣ／ＤＣコンバータ、１４０ アクセルペダル、１５０ ブレーキペダル、２００，２００Ａ スタータ、２１０ プランジャ、２２０ モータ、２３０ ソレノイド、２３２ アクチュエータ、２４０ 連結部、２４５ 支点、２５０ 出力部材、２６０ ピニオンギヤ、３００ ＥＣＵ、３１０ 入力部、３２０ カウンタ部、３３０ 判定部、３４０ モータ制御部、３５０ ピニオン制御部、ＲＹ１，ＲＹ２，ＲＹ１０ リレー。

Claims (12)

1. クランク軸に連結された第１のギヤと係合可能な第２のギヤと、駆動状態において前記第２のギヤを前記第１のギヤと係合する位置まで移動させるアクチュエータと、前記第２のギヤを回転させるモータとを含むスタータが設けられたエンジンの制御装置であって、
   前記エンジンには、前記クランク軸の回転を検出するための検出部が設けられ、
   前記制御装置は、前記アクチュエータが駆動され、かつ前記モータが駆動された後に、前記検出部からの信号に基づいて、前記制御装置が認識している前記クランク軸のクランク角の値を更新し、
   前記制御装置は、前記アクチュエータが駆動されてから前記モータが駆動されるまでの間は、前記検出部からの信号に基づくクランク角の値の更新を制限する、エンジンの制御装置。
2. 前記アクチュエータおよび前記モータは、前記制御装置によって、それぞれ個別に制御される、請求項１に記載のエンジンの制御装置。
3. 前記制御装置は、前記アクチュエータの駆動を開始した後、前記検出部からの信号に含まれるノイズが収束した場合に前記モータを駆動する、請求項２に記載のエンジンの制御装置。
4. 前記制御装置は、前記アクチュエータの駆動を開始した後、前記検出部からの信号の変化がない状態が予め定められた期間継続した場合に、前記ノイズが収束したと判定する、請求項３に記載のエンジンの制御装置。
5. 前記制御装置は、前記アクチュエータを駆動するための信号を出力し、
   前記モータは、前記スタータにおいて、前記アクチュエータの動作が完了したことに応答して駆動される、請求項１に記載のエンジンの制御装置。
6. 前記制御装置は、更新されたクランク角の値に基づいて前記エンジンを制御する、請求項１に記載のエンジンの制御装置。
7. 前記クランク軸には、前記クランク軸とともに回転する検出板が設けられ、
   前記検出部は、前記検出板の周囲に設けられた歯を検出することによりパルス信号を生成し、
   前記制御装置は、前記検出部で生成された前記パルス信号をカウントすることによって、前記クランク軸のクランク角の値を更新する、請求項１に記載のエンジンの制御装置。
8. 前記スタータと、
   請求項１〜７のいずれか１項に記載の制御装置とを備える、エンジンの始動装置。
9. クランク軸に連結された第１のギヤと係合可能な第２のギヤと、駆動状態において前記第２のギヤを前記第１のギヤと係合する位置まで移動させるアクチュエータと、前記第２のギヤを回転させるモータとを含むスタータが設けられたエンジンの制御方法であって、
   前記エンジンには、前記クランク軸の回転を検出するための検出部が設けられ、
   前記制御方法は、
   前記アクチュエータを駆動するステップと、
   前記アクチュエータが駆動され、かつ前記モータが駆動された後に、前記検出部からの信号に基づいて、前記クランク軸のクランク角の値を更新するステップと、
   前記アクチュエータが駆動されてから前記モータが駆動されるまでの間は、前記検出部からの信号に基づくクランク角の値の更新を制限するステップとを備える、エンジンの制御方法。
10. クランク軸に連結された第１のギヤと係合可能な第２のギヤと、駆動状態において前記第２のギヤを前記第１のギヤと係合する位置まで移動させるアクチュエータと、前記第２のギヤを回転させるモータとを含むスタータと、
    前記クランク軸の回転を検出するための検出部と、
    前記スタータを制御するための制御装置とを備え、
    前記制御装置は、
    前記アクチュエータが駆動され、かつ前記モータが駆動された後に、前記検出部からの信号に基づいて、前記制御装置が認識している前記クランク軸のクランク角の値を更新し、
    前記制御装置は、前記アクチュエータが駆動されてから前記モータが駆動されるまでの間は、前記検出部からの信号に基づくクランク角の値の更新を制限する、車両。
11. クランク軸に連結された第１のギヤと係合可能な第２のギヤと、駆動状態において前記第２のギヤを前記第１のギヤと係合する位置まで移動させるアクチュエータと、前記第２のギヤを回転させるモータとを含むスタータが設けられたエンジンの制御装置であって、
    前記エンジンには、前記クランク軸の回転を検出するための検出部が設けられ、
    前記制御装置は、前記検出部によって検出された前記クランク軸のクランク角を取得して更新し、
    前記制御装置は、前記アクチュエータが駆動されてから前記モータが駆動されるまではクランク角の更新を制限し、前記モータが駆動された後にクランク角の更新を実行する、エンジンの制御装置。
12. クランク軸に連結された第１のギヤと係合可能な第２のギヤと、駆動状態において前記第２のギヤを前記第１のギヤと係合する位置まで移動させるアクチュエータと、前記第２のギヤを回転させるモータとを含むスタータが設けられたエンジンの制御装置であって、
    前記エンジンには、前記クランク軸の回転を検出するための検出部が設けられ、
    前記制御装置は、前記検出部によって検出された前記クランク軸のクランク角を取得して更新し、
    前記モータは、前記アクチュエータが駆動された後に駆動され、
    前記制御装置は、前記アクチュエータが駆動されてから前記第１のギヤと前記第２のギヤとの係合が完了するまではクランク角の更新を制限し、前記第１のギヤと前記第２のギヤとの係合が完了した後にクランク角の更新を実行する、エンジンの制御装置。

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